JP2006294256A - Surface light source device and light guide body therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッジライト方式の面光源装置およびそれに用いる導光体に関するものであり、特に、小型化及び消費電力低減を企図した面光源装置に関するものである。本発明の面光源装置は、例えば携帯電話機や携帯ゲーム機などの携帯型電子機器のディスプレイパネルや各種機器のインジケータとして使用される比較的小型の液晶表示装置の面光源装置に好適に適用される。 The present invention relates to an edge light type surface light source device and a light guide used therefor, and more particularly, to a surface light source device intended for downsizing and power consumption reduction. The surface light source device of the present invention is preferably applied to a surface light source device of a relatively small liquid crystal display device used as a display panel of a portable electronic device such as a mobile phone or a portable game machine or an indicator of various devices. .
近年、液晶表示装置は、携帯用ノートパソコン等のモニターとして、あるいは液晶テレビやビデオ一体型液晶テレビ等の表示部として、更にはその他の種々の分野で広く使用されてきている。液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部とから構成されている。バックライト部としては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。従来、バックライトとしては、矩形板状の導光体の少なくとも１つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面から導光体内部へと導入し、該導光体の２つの主面のうちの一方である光出射面から出射させるものが広く利用されている。 In recent years, liquid crystal display devices have been widely used as monitors for portable notebook computers or the like, as display units for liquid crystal televisions and video-integrated liquid crystal televisions, and in various other fields. The liquid crystal display device basically includes a backlight unit and a liquid crystal display element unit. As the backlight unit, an edge light type is often used from the viewpoint of making the liquid crystal display device compact. Conventionally, as a backlight, at least one end face of a rectangular plate-shaped light guide is used as a light incident end face, and a linear or rod-shaped primary light source such as a straight tube fluorescent lamp is arranged along the light incident end face. The light emitted from the primary light source is introduced from the light incident end surface of the light guide into the light guide and is emitted from the light exit surface which is one of the two main surfaces of the light guide. Is widely used.
ところで、近年、携帯電話機や携帯用ゲーム機などの携帯用電子機器あるいは各種電気機器また電子機器のインジケータなどの比較的小さな画面寸法の液晶表示装置について、小型化とともに消費電力の低減が要望されている。そこで、消費電力低減のために、バックライトの一次光源として、点状光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）が使用されている。ＬＥＤを一次光源として用いたバックライトとしては、例えば特開平７−２７０６２４号公報（特許文献１）に記載されているように、線状の一次光源を用いるものと同様な機能を発揮させるために、複数のＬＥＤを導光体の光入射端面に沿って一次元に配列している。このように複数のＬＥＤの一次元配列による一次光源を用いることにより、所要の光量と画面全体にわたる輝度分布の均一性とを得ることができる。 By the way, in recent years, liquid crystal display devices having relatively small screen dimensions such as portable electronic devices such as mobile phones and portable game machines or indicators of various electric devices and electronic devices have been required to be reduced in size and to reduce power consumption. Yes. Therefore, in order to reduce power consumption, a light emitting diode (LED) that is a point light source is used as a primary light source of a backlight. As a backlight using an LED as a primary light source, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-270624 (Patent Document 1), the same function as that using a linear primary light source is exhibited. A plurality of LEDs are arranged one-dimensionally along the light incident end face of the light guide. As described above, by using the primary light source having a one-dimensional array of a plurality of LEDs, it is possible to obtain a required light amount and uniformity of luminance distribution over the entire screen.
このような小型の液晶表示装置の場合には、より一層の消費電力の低減が要求されており、これに応えるためには使用するＬＥＤの数を少なくすることが必要である。しかしながら、ＬＥＤの数を少なくすると発光点間の距離が長くなるので、隣接発光点の間の領域に近接する導光体の領域が拡大し、この導光体領域から所要の方向へと出射する光の強度が低下する。これは、面光源装置発光面における観察方向の輝度分布の不均一化（すなわち、輝度むら）をもたらす。 In the case of such a small liquid crystal display device, further reduction in power consumption is required, and in order to meet this demand, it is necessary to reduce the number of LEDs used. However, if the number of LEDs is reduced, the distance between the light emitting points becomes longer, so that the area of the light guide close to the area between the adjacent light emitting points is enlarged and emitted from the light guide area in a required direction. The light intensity decreases. This causes nonuniformity of the luminance distribution in the observation direction on the light emitting surface of the surface light source device (that is, uneven luminance).
また、特公平７−２７１３７号公報（特許文献２）では、光出射面が粗面の導光体を用い、多数のプリズム列を配列したプリズムシートを、そのプリズム面が導光体側となるように導光体の光出射面上に配置し、バックライトの消費電力を抑えるとともに、輝度も極力犠牲にしないために出射光の分布を狭くする方法が提案されている。しかし、このようなバックライトでは、低消費電力で高い輝度が得られるものの、輝度むらがプリズムシートを通して視認されやすいものであった。 In Japanese Patent Publication No. 7-27137 (Patent Document 2), a light guide having a rough light output surface and a prism sheet in which a large number of prism rows are arranged is arranged such that the prism surface is on the light guide side. In order to reduce the power consumption of the backlight and to reduce the luminance as much as possible, a method of narrowing the distribution of the emitted light has been proposed. However, in such a backlight, although high luminance is obtained with low power consumption, luminance unevenness is easily visible through the prism sheet.
これら輝度むらのうち、最も重大な問題になるものは、図２４に示したような、複数のＬＥＤの配列における両端のＬＥＤ２より外側に対応する導光体領域または隣接ＬＥＤ２の中間に発生する暗い影の部分（暗部）である。この暗部の面積が大きく、液晶表示装置の表示画面に対応するバックライトの有効発光領域でも視認されるようになると、バックライトの品位が大きく低下する。特に、消費電力の低減を図るために、使用するＬＥＤの個数を少なくしたり、装置の小型化を図るために、ＬＥＤと有効発光領域との間の距離を小さくする場合には、暗部が有効発光領域で視認されやすくなる。この輝度むらの原因は、導光体の光入射端面に隣接して配置された個々のＬＥＤから発せられる光が指向性を持っており、更に導光体に入射する際の屈折作用により導光体に入射した光は広がりが比較的狭くなるためである。更に、光出射面の法線方向から観察されるのは、プリズムシートのプリズム列の方向に略垂直の方向の光のみであるため、観察される光の広がりは、実際に導光体から出射される光の広がりより小さくなる。このように、一次光源として点状光源を用いる従来のバックライトでは、消費電力の低減と輝度分布の均一性維持とを両立させることは困難であった。
Among these uneven brightness, the most serious problem is the darkness generated in the middle of the light guide region corresponding to the outside of the
さらに、一次光源として冷陰極管等の線状光源を使用したバックライトにおいて、入射面近傍部の暗部等を解消する方法として、例えば特開平９−１６００３５号公報（特許文献３）には導光体の光入射端面を粗面化する方法が提案されているが、ＬＥＤ等の点状光源を一次光源として用いたバックライトでは、このような方法では十分に前記のような暗い部分を解消することはできなかった。 Furthermore, in a backlight using a linear light source such as a cold cathode tube as a primary light source, as a method for eliminating dark portions in the vicinity of the incident surface, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-160035 (Patent Document 3) is guided. A method of roughening the light incident end face of the body has been proposed, but in a backlight using a point light source such as an LED as a primary light source, such a method sufficiently eliminates the dark portion as described above. I couldn't.
一方、実開平５−６４０１号公報（特許文献４）や特開平８−１７９３２２号（特許文献５）公報等には、冷陰極管等の線状光源を用いたバックライトにおいて、導光体からの出射光を光入射面と平行な方向において収束させる目的で、光入射端面に略垂直な方向に沿って延びる多数のプリズム列を導光体の光出射面あるいはその反対面に並列して形成したものが提案されている。このようなプリズム列を形成した導光体では、導光体に入射した光は、導光体のプリズム列での反射によって、入射光の向きに対する傾斜角が大きくなる方向に向けられたり、更に入射光の向きの方へと戻されたりする。このため、導光体に入射した光の進行方向はプリズム列の延びる方向に収束するため、輝度の向上が可能となる。このような導光体をＬＥＤを用いたバックライトに適用した場合には、導光体に入射した光は、導光体のプリズム列での反射によって入射光の向きに対して広がり、この広がった光がプリズムシートのプリズム列と略垂直の方向に出射するために、プリズムシートを通して見た光の分布が広がって見える。 On the other hand, Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-6401 (Patent Document 4) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-179322 (Patent Document 5) disclose a backlight using a linear light source such as a cold-cathode tube from a light guide. In order to converge the emitted light of the light in the direction parallel to the light incident surface, a large number of prism rows extending in a direction substantially perpendicular to the light incident end surface are formed in parallel to the light emitting surface of the light guide or the opposite surface. What has been proposed. In the light guide formed with such a prism row, the light incident on the light guide is directed in a direction in which the inclination angle with respect to the direction of the incident light is increased by reflection at the prism row of the light guide, Or return to the direction of the incident light. For this reason, since the traveling direction of the light incident on the light guide converges in the direction in which the prism rows extend, the luminance can be improved. When such a light guide is applied to a backlight using an LED, the light incident on the light guide spreads with respect to the direction of the incident light due to reflection by the prism array of the light guide, and this spread. Since the emitted light is emitted in a direction substantially perpendicular to the prism rows of the prism sheet, the distribution of the light viewed through the prism sheet appears to spread.
しかし、断面形状が直線部からなるプリズム列が導光体に形成されていると、このプリズム列によって特定方向に異方性をもって光が広げられるため、図２５に示したような斜め方向に明るい筋状の輝度むらが発生する。また、図２６のように、各々の点状光源から出射した光同士が重なる部分で輝度が高くなることによる輝度むらの発生が見られる。 However, if a prism array having a straight section in the cross-sectional shape is formed on the light guide, light is spread with anisotropy in a specific direction by the prism array, and therefore bright in an oblique direction as shown in FIG. Streaky luminance unevenness occurs. In addition, as shown in FIG. 26, the occurrence of luminance unevenness due to the increase in luminance is observed at the portion where the light emitted from each point light source overlaps.
更に、一次光源間や隅部の暗い領域をなくすために、上述のように、光入射端面を粗面化した場合には、暗い領域は小さくなるものの、図２７に示されるような斜め方向に明るい筋状の輝度むらが、更に顕著に観察されるようになる。 Further, when the light incident end face is roughened as described above in order to eliminate the dark areas between the primary light sources and the corners, the dark areas become small, but in an oblique direction as shown in FIG. Bright streaky luminance unevenness is observed more remarkably.
このような輝度むらの解消を目的として、特開２００４−６３２６号公報（特許文献６）には、導光体に形成するプリズム列の表面を粗面化したり、プリズム列の直線的形状を変形させたレンズ列を形成することが提案されている。しかし、このような導光体を用いた面光源装置においても、面光源装置の大きさ、配置するＬＥＤ等の点状光源の個数や点状光源の配置間隔によっては、図２７に示したような各点状光源から出射した光の斜め方向の明るい筋状の輝度むらが重なり合うことによる著しい輝度むらが有効表示範囲内に見られる場合がある。
本発明の目的は、以上のような面光源装置の低消費電力化のための少ない数の点状の一次光源の使用等に伴う種々の輝度むらを解消して、高品位の面光源装置およびそれに用いる面光源装置用導光体を提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate various luminance unevenness associated with the use of a small number of point-like primary light sources for reducing the power consumption of the surface light source device as described above, and to provide a high-quality surface light source device and It is providing the light guide for surface light source devices used for it.
すなわち、本発明の面光源装置用導光体は、点状の複数の一次光源から発せられる光を導光し、且つ前記一次光源から発せられる光が入射する光入射端面及び導光される光が出射する光出射面を有する板状の導光体であって、前記光出射面及びその反対側の裏面のうちの一方に、前記光出射面に沿った面内での前記導光体に入射した光の指向性の方向にほぼ沿って延び、且つ互いに略平行に配列された複数の凹凸構造列が形成されており、前記凹凸構造列成形面の、前記光入射端面と接する領域から有効発光領域までの領域の少なくとも一部に前記光入射端面に沿って延びる帯状の平坦部が形成されていることを特徴とするものである。 That is, the light guide for a surface light source device of the present invention guides light emitted from a plurality of point-like primary light sources, and also includes a light incident end face on which light emitted from the primary light source is incident and light to be guided. Is a plate-like light guide having a light exit surface from which the light guide surface is disposed on one of the light exit surface and the back surface opposite to the light exit surface. A plurality of concavo-convex structure rows extending substantially along the direction of incident light directivity and arranged substantially parallel to each other are formed, and effective from the region of the concavo-convex structure row molding surface in contact with the light incident end surface A belt-like flat portion extending along the light incident end face is formed in at least a part of the region up to the light emitting region.
また、本発明の面光源装置は、上記のような面光源装置用導光体と、該導光体の前記光入射端面に隣接して配置されている点状の複数の一次光源と、前記導光体の光出射面に隣接して配置され、前記導光体の光出射面に対向して位置する入光面とその反対側の出光面とを有しており、前記入光面に前記導光体の光入射端面と略平行の方向に延び且つ互いに平行な複数のレンズ列が形成された光偏向素子とを備えることを特徴とするものである。 The surface light source device of the present invention includes a light guide for a surface light source device as described above, a plurality of point-like primary light sources disposed adjacent to the light incident end surface of the light guide, A light incident surface disposed adjacent to the light output surface of the light guide and positioned opposite to the light output surface of the light guide and a light output surface on the opposite side thereof, And a light deflection element formed with a plurality of lens rows extending in a direction substantially parallel to the light incident end face of the light guide and parallel to each other.
本発明によれば、面光源装置の低消費電力化のための少ない数の点状一次光源の使用に伴う輝度むらを解消して、高品位の面光源装置を提供することができる。特に、携帯電話機や携帯ゲーム機などの携帯型電子機器のディスプレイパネルや各種機器のインジケータとして使用される比較的小型の液晶表示装置に好適な面光源装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the brightness nonuniformity accompanying use of a small number of point-like primary light sources for the reduction in power consumption of a surface light source device can be eliminated, and a high quality surface light source device can be provided. In particular, a surface light source device suitable for a relatively small liquid crystal display device used as a display panel of a portable electronic device such as a mobile phone or a portable game machine or an indicator of various devices can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による面光源装置の一つの実施形態を示す分解斜視図である。図１に示されているように、本実施形態の面光源装置は、点状の一次光源としての複数のＬＥＤ２と、該ＬＥＤから発せられる光を光入射端面から入射させ導光して光出射面から出射させるＸＹ面内の矩形板状の導光体４と、該導光体に隣接配置される光偏向素子６及び光反射素子８とを備えている。導光体４は上下２つの主面と該主面の外周縁どうしを連ねる４つの端縁とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of a surface light source device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the surface light source device of the present embodiment includes a plurality of
ＬＥＤ２は導光体４の互いに略平行な１対の端縁のうちの一方（図１の左手前側の端縁：入射端縁）に隣接し且つそのＹ方向に関する中央及びその両側に互いに適宜の距離隔てて配置されている。本発明においては、一次光源であるＬＥＤ等の点状光源は、低消費電力化の観点から出来るだけ数が少ない方が好ましいが、導光体４の大きさ等によって複数個を等間隔あるいは近接して配置することができる。
The
導光体４の入射端縁には、ＬＥＤ２が配置される位置に相当する光入射端面４１が形成されている。導光体４に形成される光入射端面４１は、凹筒面状等となるように入射端縁を凹状に切欠くことによって形成されていてもよい。ＬＥＤ発光面と光入射端面とは、凹凸逆の互いに嵌り合う形状（双方が平面である場合を含む）であることが好ましい
また、光入射端面４１は、ＸＹ面内での光の広がりを大きくするために、粗面化することが好ましい。粗面の形成方法としては、フライス工具等で切削する方法、砥石、サンドペーパー、バフ等で研磨する方法、ブラスト加工、放電加工、電解研磨、化学研磨等による方法が挙げられる。ブラスト加工に使用されるブラスト粒子としては、ガラスビーズのような球形のもの、アルミナビーズのような多角形状のものが挙げられるが、多角形状のものを使用する方が光を広げる効果の大きな粗面を形成できることから好ましい。切削加工や研磨加工の加工方向を調整することにより、異方性の粗面を形成することもできる。この粗面加工は、導光体の光入射端面に直接施すこともできるが、金型の光入射端面に相当する部分を加工して、これを成形時に転写することもできる。
A light incident end face 41 corresponding to the position where the
導光体４は、一方の主面（図では上面）が光出射面４３とされている。この光出射面４３は、導光体４内にて導光される光を当該光出射面４３に対して傾斜した方向（即ちＸＹ面に対して傾斜した方向）に光を出射させる指向性光出射機構を備えている。該指向性光出射機構は、例えば粗面（マット面）からなる。該指向性光出射機構は、光出射面４３の法線方向（Ｚ方向）及び入射端縁と直交するＸ方向との双方を含むＸＺ面内の分布において指向性のある光を出射させる。この出射光分布のピークの方向が光出射面４３となす角度は、例えば１０°〜４０°であり、出射光分布の半値幅は例えば１０°〜４０°である。
One main surface (upper surface in the drawing) of the
導光体４は、他方の主面（図では下面：裏面）が凹凸構造列形成面としてのレンズ列形成面４４とされている。該レンズ列形成面４４は、入射端縁近傍の領域を除き、ＬＥＤ２から発せられ導光体４に入射した光の指向性の方向（光強度分布における最大強度の方向）にほぼ沿った方向に延び且つ互いに略平行に配列された多数の凹凸構造列としてのレンズ列を有する。例えば、導光体４に入射した光の指向性の方向が略Ｘ方向である場合には、図２に示されているように、レンズ列４４ａの方向をＸ方向とすることができる（図２では各レンズ列４４ａの稜線が示されている）。なお、本発明においては、レンズ列４４ａの方向は、光を広げる効果を大きく損なわない範囲であれば、導光体２に入射した光の指向性の方向からずれていてもよく、この様な方向は導光体４に入射した光の指向性の方向にほぼ沿った方向とみなされる。この場合、レンズ列４４ａの方向は、導光体に入射した光の指向性の方向に対して２０°以内の範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０°以内の範囲である。この様な方向にレンズ列を形成することによって、導光体に入射した光がＸＹ面内で広げられ、暗い領域が発生しにくくなる。
The other main surface (lower surface: back surface in the figure) of the
また、本発明においては、レンズ列形成面４４の光入射端面近傍の領域には、前記光入射端面に沿って延びる帯状の平坦部４４ｂが形成されていることを特徴とする。この平坦部４４ｂは、レンズ列形成面４４の光入射端面に接した領域から有効発光領域に至るまでの領域の少なくとも一部に形成される。このような平坦部４４ｂを形成することにより、一次光源からの光を有効発光領域までの間にミキシングさせ、図２７に示されるような斜め方向の明るい筋状の輝度むらを抑止させることができる。この平坦部は、鏡面であってもよいし、粗面化してもよい。
In the present invention, a band-like
光偏向素子６は、導光体４の光出射面４３上に配置されている。光偏向素子６の２つの主面は、それぞれ全体としてＸＹ面と平行に位置する。２つの主面のうちの一方（導光体の光出射面４３側に位置する主面）は入光面６１とされており、他方が出光面６２とされている。出光面６２は、導光体４の光出射面４３と平行な平坦面とされている。入光面６１は、多数のレンズ列６１ａが互いに平行に配列されたレンズ列形成面とされている。入光面６１のレンズ列６１ａは、導光体４に入射したＬＥＤ２からの光の指向性の方向と略直交する方向に延び、互いに平行に形成されている。本実施形態では、レンズ列６１ａはＹ方向に延びている。
The
図３に、光偏向素子６による光偏向の様子を示す。この図は、ＸＺ面内での導光体４からのピーク出射光（出射光分布のピークに対応する光）の進行方向を示すものである。導光体４の光出射面４３から斜めに出射される光は、レンズ列６１ａの第１面へ入射し第２面により全反射されてほぼ出光面６２の法線の方向に出射する。また、ＹＺ面内では、上記のようなレンズ列４４ａの作用により広範囲の領域において出光面６２の法線の方向の輝度の十分な向上を図ることができる。
FIG. 3 shows a state of light deflection by the
図４は、本発明の導光体の光出射面側の斜視模式図である。図中、２’はＬＥＤ２の設置位置を示す。導光体４の光出射面４３には、その光入射端面４１近傍の各々のＬＥＤ設置位置２’の前方、すなわち光出射面４２に沿った面内での導光体にＬＥＤ２から入射した光の指向性の方向（通常はＸ方向）にほぼ沿って延びる直線上に、この直線にほぼ沿って延びる高光拡散領域４３１が形成されている。この高光拡散領域４３１は、その周囲よりも光拡散性が高くなるように形成された領域であり、微細な凹凸粗面、ドットや錐状突起などの凹凸構造が形成されており、その平均傾斜角θａが周囲よりも０．１〜１°大きくなるように設定されていることが好ましい。平均傾斜角θａの差が０．１°未満であるとＬＥＤ２前方の暗部発生の抑止効果を十分に発揮することができない傾向にあり、逆に１°を超えると高光拡散領域４３１が明るくなりすぎ輝度むらの発生を招く傾向にある。この高光拡散領域４３１とその周囲との平均傾斜角θａの差は、０．３〜０．７°の範囲とすることがより好ましく、さらに好ましくは０．２〜０．４°の範囲である。この高光拡散領域４３１は、その周囲との光拡散性の急激な変化による品位の低下を避けるため、少なくとも周囲との境界領域で平均傾斜角θａが徐々に変化するように形成することが好ましい。
FIG. 4 is a schematic perspective view of the light emitting surface of the light guide according to the present invention. In the figure, 2 'indicates the installation position of the LED2. On the
高光拡散領域４３１は、入射光の指向性の方向にほぼ沿って延びる直線にほぼ沿って延びるような長方形や三角形などの縦長形状で形成されるが、その周囲との光拡散性の急激な変化による品位の低下を避けるため、その角部を丸くしたり、長円形状とすることが好ましい。高光拡散領域４３１の幅や長さは、発生する暗部に合わせて適宜設定することができるが、高光拡散領域が明るくならない範囲でＬＥＤ２前方の暗部発生を有効に抑止しするためには、アスペクト比が１．１〜７の範囲であり、幅が０．５〜５ｍｍ、長さが０．５５〜３５ｍｍ程度とすることが好ましく、より好ましくはアスペクト比が３〜５の範囲であり、幅が１．５〜４．５ｍｍ、長さが５〜１５ｍｍの範囲である。
The high
高光拡散領域４３１の形成位置についても、発生する暗部に合わせて適宜設定することができるが、高光拡散領域が明るくならない範囲でＬＥＤ２前方の暗部発生を有効に抑止しするためには、光入射端面４１から０．５〜７ｍｍの位置に端部が位置するように形成するとともに、高光拡散領域４３１の端部が有効発光領域外となるようにすることが好ましい。
The formation position of the high
本発明においては、光出射面４３の高光拡散領域４３１以外の部分も粗面や凹凸構造面などの光出射機構を形成することが好ましい。凹凸構造としては、プリズム列、レンチキュラーレンズ列またはＶ字状溝等の多数のレンズ列を、導光体４に入射したＬＥＤ２からの光の指向性の方向と略直交する方向（Ｙ方向）または略平行な方向（Ｘ方向）に延び、互いに平行に形成したものなどを挙げることができる。なお、この場合のレンズ列は直線状に限定されず、ＬＥＤ２を囲むような湾曲状のものであってもよい。
In the present invention, it is preferable that portions other than the high
このような光出射機構としての粗面や凹凸構造面は、導光体に入射した光の指向性の方向で測定したＩＳＯ４２８７／１−１９８４による平均傾斜角θａが０．２〜２０°の範囲のものとすることが、光出射面４３内での輝度の均斉化を図る点から好ましい。平均傾斜角θａは、さらに好ましくは０．３〜１０°の範囲であり、特に好ましくは０．５〜５°の範囲である。
The rough surface or the uneven structure surface as such a light emitting mechanism has an average inclination angle θa measured in the direction of directivity of light incident on the light guide in the range of 0.2 to 20 ° according to ISO4287 / 1-1984. It is preferable that the brightness is uniform in the
光出射機構としてＹ方向に延びるレンズ列を用いる場合には、この目的で使用されるレンズ列４３ａは、配列ピッチが好ましくは１０〜１００μｍ、より好ましくは１０〜８０μｍ、さらに好ましくは２０〜６０μｍの範囲であり、頂角は好ましくは１４０°〜１７９．６°、より好ましくは１５６°〜１７９．４°、特に好ましくは１６４°〜１７９°の範囲である。 When a lens array extending in the Y direction is used as the light emitting mechanism, the lens array 43a used for this purpose has an arrangement pitch of preferably 10 to 100 μm, more preferably 10 to 80 μm, and still more preferably 20 to 60 μm. The apex angle is preferably in the range of 140 ° to 179.6 °, more preferably 156 ° to 179.4 °, and particularly preferably 164 ° to 179 °.
導光体４に形成される光出射機構としての粗面あるいはレンズ列の平均傾斜角θａは、ＩＳＯ４２８７／１−１９８４に従って、触針式表面粗さ計を用いて粗面形状を測定し、測定方向の座標をｘとして、得られた傾斜関数ｆ（ｘ）から次の（１）式および（２）式を用いて求めることができる。ここで、Ｌは測定長さであり、Δａは平均傾斜角θａの正接である。
また、導光体の光出射機構として、導光体中に、導光体の主成分とは異なる屈折率を持つ物質を存在させてもよい。この様な異屈折率の物質としては、微粒子状のものを導光体中に分散させてもよいし、異屈折率の層を導光体の表面や内部に設けてもよい。異屈折率の物質は、導光体の主成分との屈折率差が０．００２以上０．３以下が好ましく、０．００５以上０．２以下がより好ましく、０．０１以上０．１以下が更に好ましい。異屈折率の物質の形状としては、微粒子状のものを分散することが、製造の容易性の点から特に好ましい。微粒子の例としては、シリコン系、スチレン系やその共重合体、アクリル系やその共重合体、無機物微粒子等が挙げられる。微粒子の濃度としては、０．０１質量％以上１０質量％以下が好ましく、０．１質量％以上５質量％以下がより好ましく、０．２質量％以上３質量％以下が更に好ましい。 Further, as a light emitting mechanism of the light guide, a substance having a refractive index different from that of the main component of the light guide may be present in the light guide. As such a material with different refractive index, fine particles may be dispersed in the light guide, or a layer with different refractive index may be provided on the surface or inside of the light guide. The refractive index difference between the different refractive index substance and the main component of the light guide is preferably 0.002 or more and 0.3 or less, more preferably 0.005 or more and 0.2 or less, and 0.01 or more and 0.1 or less. Is more preferable. As the shape of the substance having a different refractive index, it is particularly preferable to disperse fine particles from the viewpoint of ease of production. Examples of the fine particles include silicon-based, styrene-based and copolymers thereof, acrylic-based and copolymers thereof, and inorganic fine particles. The concentration of the fine particles is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.1% by mass to 5% by mass, and still more preferably 0.2% by mass to 3% by mass.
この光出射機構は、導光体４の光出射面４３内で光拡散性が不均一分布となるように設けることによって、光出射面４３内での輝度むらを抑止したり、輝度の分布の最適化を図ることもできる。導光体の光出射機構の平均傾斜角を、光出射機構が有効発光領域全体で均一な状態では上記光偏向素子と光反射素子と一次光源とを設置して法線輝度を測定した時に輝度低下が生ずる領域では大きくし、輝度が高くなる領域では小さく設定することで、輝度むらを低減することができる。
This light emitting mechanism is provided so that the light diffusibility is non-uniformly distributed within the
本発明のような面光源装置、特に小型の面光源装置においては、その中央部の輝度が高く周辺にいくに従って徐々に低くなるような分布とすることが好ましく、光出射面４３の中央部に平均傾斜角の大きい領域を形成し、他の部分を平均傾斜角の小さい領域とすることが好ましい。図４に示した実施形態では、光出射面４３の中央部を含む平均傾斜角の大きい領域４３２、その周辺のやや平均傾斜角の大きい領域４３３、光入射端面近傍に位置し高光拡散領域４３１を含む平均傾斜角の小さい領域４３４の３つの領域を形成している。この場合、平均傾斜角の小さい領域４３４の平均傾斜角θａは、０．２〜２°の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは０．５〜１．５°の範囲である。また、平均傾斜角のやや大きい領域４３３の平均傾斜角θａは、１〜１０°の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは１．５〜５°の範囲である。さらに、平均傾斜角の大きい領域４３２の平均傾斜角θａは、１．５〜２０°の範囲とすることが好ましく、さらに好ましくは２〜１０°の範囲である。この各領域は、隣接する領域間における光拡散性の急激な変化による品位の低下を避けるため、少なくとも各境界領域で平均傾斜角θａが徐々に変化するように形成することが好ましい。
In the surface light source device as in the present invention, in particular, a small surface light source device, it is preferable to have a distribution in which the luminance of the central portion is high and gradually decreases toward the periphery. It is preferable to form a region having a large average inclination angle and to make the other portion a region having a small average inclination angle. In the embodiment shown in FIG. 4, a
本発明においては、輝度むらの発現を抑えるために、導光体４に形成されるレンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状を適正化することが好ましい。この断面形状の適正化としては、以下に説明するレンズ列断面形状等の凹凸構造列の特定に必要な微小領域での傾斜角度（微少傾斜角度）及びそれに基づく角度成分の存在割合（分布度数）を基準とする。
In the present invention, it is preferable to optimize the cross-sectional shape of the concavo-convex structure row such as the
レンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状を特定する微少傾斜角度や分布度数を計算するための断面としては、レンズ列等の凹凸構造列が延びている方向に略垂直な断面をとる（図５（ａ）参照）。レンズ列４４ａ等の凹凸構造列が互いに完全に平行でない場合には、各々のレンズ列等の凹凸構造列の延びている方向に直交するような曲面状の断面をとる（図５（ｂ）参照）。
As a cross-section for calculating a fine inclination angle and a distribution frequency for specifying the cross-sectional shape of the concavo-convex structure row such as the
レンズ列断面形状から、図６（ａ）に示されている様に断面形状の繰り返し構造の５周期分の形状を抽出する。この断面形状を、その形状線に沿って５００等分（各繰り返し単位につき１００等分）し５００個の微小領域に分割する。なお、断面形状の抽出は５周期分に限定されることはなく、また分割個数は５００に限定されることはなく、これらは、全体の断面形状を代表する微少傾斜角度や分布度数として適切なものを得ることができる限りにおいて、適宜変更可能である。 From the lens array cross-sectional shape, as shown in FIG. 6A, the shape corresponding to five cycles of the cross-sectional repetitive structure is extracted. This cross-sectional shape is divided into 500 equal parts along the shape line (100 equal parts for each repeating unit) and divided into 500 minute regions. Note that the extraction of the cross-sectional shape is not limited to five periods, and the number of divisions is not limited to 500, and these are appropriate as a minute inclination angle or distribution frequency representing the entire cross-sectional shape. As long as a product can be obtained, it can be changed as appropriate.
図６（ｂ）に示されているように、各微小領域において、その接線（たとえば当該微小領域の中央位置での接線であり、近似的には図６（ｂ）に示す様に両端を結ぶ線分で代表させることも可能である。以下同様）とレンズ列形成面４４などの凹凸構造列形成面（ここではレンズ列などの凹凸構造列を度外視した平面を指す。以下同様）とのなす角度（傾斜角度）の絶対値を求め、全微小領域についての傾斜角度絶対値の度数分布（各傾斜角度を持つ微小領域の数の全微小領域の数に対する割合）を、角度１°ごとに算出する（即ち、当該角度をα°として、α°−０．５°以上且つα°＋０．５°未満の角度範囲を角度α°で代表させる）。この度数分布の算出例を図７に示す。 As shown in FIG. 6 (b), in each minute region, its tangent (for example, a tangent at the center position of the minute region, approximately connecting both ends as shown in FIG. 6 (b)). It can also be represented by a line segment (the same applies hereinafter) and an uneven structure array forming surface such as the lens array forming surface 44 (in this case, it refers to a plane in which the uneven structure array such as the lens array is externally viewed. The same applies hereinafter). The absolute value of the angle (tilt angle) is obtained, and the frequency distribution of the absolute value of the tilt angle for all the minute regions (ratio of the number of minute regions having each tilt angle to the number of all minute regions) is calculated for each angle of 1 °. (That is, the angle is α °, and an angle range of α ° −0.5 ° or more and less than α ° + 0.5 ° is represented by the angle α °). An example of calculating the frequency distribution is shown in FIG.
得られた度数分布において、ある範囲の角度をとる微小領域の数の全微小領域の数に対する割合を求め、これを当該角度範囲の角度成分の存在割合とする。この存在割合により、レンズ列などの凹凸構造列の形状を特定する。例えば、図７で、２０〜５０°の角度範囲の微小領域数の全微小領域数に対する割合が３５％であった場合、２０〜５０°の角度成分の存在割合は３５％であるとする。 In the obtained frequency distribution, the ratio of the number of minute areas having an angle in a certain range to the number of all minute areas is obtained, and this is set as the existence ratio of the angle component in the angle range. The shape of the concavo-convex structure row such as a lens row is specified by this existence ratio. For example, in FIG. 7, when the ratio of the number of minute areas in the angle range of 20 to 50 ° to the total number of minute areas is 35%, the existence ratio of the angle component of 20 to 50 ° is assumed to be 35%.
図８に示されているように、断面形状の繰り返し構造の各繰り返し単位の形状が左右非対称である場合には、断面形状の繰り返し構造の５周期分の形状を抽出し、その各繰り返し単位の左側部分のみについて、それぞれその形状線に沿って５０等分して、合計２５０個の微小領域に分割し、同様にして各繰り返し単位の右側部分のみについて、それぞれその形状線に沿って５０等分して、合計２５０個の微小領域に分割する。そして、左側部分の各微小領域において、その接線とレンズ列形成面４４などの凹凸構造列形成面とのなす角度（傾斜角度）の絶対値を求め、全微小領域についての傾斜角度絶対値の度数分布を、角度１°ごとに算出する。同様にして、右側部分についても全微小領域についての傾斜角度絶対値の度数分布を、角度１°ごとに算出する。なお、断面形状の抽出は５周期分に限定されることはなく、また分割個数も上記のものに限定されることはなく、これらは、左側部分及び右側部分のそれぞれについて全体の断面形状を代表する微少傾斜角度や分布度数として適切なものを得ることができる限りにおいて、適宜変更可能である。
As shown in FIG. 8, when the shape of each repeating unit of the cross-sectional shape repeating structure is asymmetrical, the shape of five cycles of the cross-sectional repeating structure is extracted, Only the left part is divided into 50 equal parts along the shape line, and divided into a total of 250 minute areas. Similarly, only the right part of each repeating unit is divided into 50 parts along the shape line. Then, it is divided into a total of 250 minute regions. Then, the absolute value of the angle (inclination angle) formed between the tangent line and the concavo-convex structure array formation surface such as the lens
なお、図９に示されているように、凹凸構造列には、断面形状において必ずしも単位形状の繰返しとは認められない不規則形状の場合もあるが、その場合には、断面形状の形状線に沿って測定した長さ５００μｍ分を抽出し、これを形状線に沿って５００等分し、これにより得られた長さ１μｍの各微小領域について、上記と同様にして度数分布を算出する。なお、断面形状の抽出は長さ５００μｍ分に限定されることはなく、また分割個数も５００個に限定されることはなく、これらは、全体の断面形状を代表する微少傾斜角度や分布度数として適切なものを得ることができる限りにおいて、適宜変更可能である。 In addition, as shown in FIG. 9, the concavo-convex structure row may have an irregular shape that is not necessarily recognized as a repetition of the unit shape in the cross-sectional shape. The length of 500 μm measured along the line is extracted, divided into 500 along the shape line, and the frequency distribution is calculated in the same manner as described above for each micro area having a length of 1 μm. The extraction of the cross-sectional shape is not limited to a length of 500 μm, and the number of divisions is not limited to 500, and these are expressed as a minute inclination angle or distribution frequency that represents the entire cross-sectional shape. As long as an appropriate thing can be obtained, it can change suitably.
また、本発明においては、略同一な単位形状が規則的に繰り返す断面形状の場合（即ち、凹凸構造列がレンズ列である場合）には、隣接する繰り返し単位どうしの境界部に形成される谷部（断面形状において最も低い位置の近傍の領域）の形状が光学性能に大きな影響を与える。そこで、評価項目として、レンズ谷部傾斜角を採用する。その測定は次のとおりである。上記のようにして断面形状の繰り返し構造の例えば５周期の形状を抽出する。この断面形状を、その形状線に沿って例えば５００等分程度（各繰り返し単位につき１００等分）に等分して例えば５００個の微小領域に分割する。繰り返し単位どうしの境界部に形成される５つのレンズ谷部において、繰り返し単位どうしの境界から左右それぞれ６つの微小領域の上記傾斜角度の平均値を求める。そして、各繰り返し単位の形状が左右対称の場合には、以上のようにして求めた１０の平均値の平均をとり、当該レンズ列の谷部傾斜角とする。なお、各繰り返し単位の形状が左右非対称の場合には、以上のようにして求めた左側及び右側それぞれについて、５つの平均値の平均をとり当該レンズ列の左側谷部傾斜角及び右側谷部傾斜角とする。 In the present invention, when substantially the same unit shape is a cross-sectional shape that regularly repeats (that is, when the concavo-convex structure row is a lens row), a valley formed at the boundary between adjacent repeat units. The shape of the portion (region in the vicinity of the lowest position in the cross-sectional shape) greatly affects the optical performance. Therefore, the lens valley inclination angle is adopted as an evaluation item. The measurement is as follows. As described above, for example, a five-cycle shape of the repeated structure having a cross-sectional shape is extracted. The cross-sectional shape is divided into, for example, about 500 equal parts (100 equal parts for each repeating unit) along the shape line and divided into, for example, 500 minute regions. In the five lens valleys formed at the boundary between the repeating units, the average value of the inclination angles of the six minute regions on the left and right from the boundary between the repeating units is obtained. When the shape of each repeating unit is bilaterally symmetrical, the average of the ten average values obtained as described above is taken as the valley inclination angle of the lens array. In addition, when the shape of each repeating unit is asymmetrical, take the average of the five average values for each of the left side and the right side obtained as described above, and the left side valley inclination angle and the right side valley inclination of the lens array. A corner.
さて、図２４に示すような暗部の輝度むらは、上述のように、一次光源間隔が広く、光入射端面から有効発光領域までの距離が小さい場合に、該有効発光領域内において視認されやすい。このような輝度むらを低減するためには、導光体に入射した光を一次光源の近傍即ち光入射端面の近傍にてＸＹ面内で十分に広げ、広い領域で光偏光素子６を通して光が観察される様にすることが必要である。そのため、本発明においては、少なくとも一次光源の近傍即ち光入射端面の近傍のレンズ列４４ａを、光を広げる作用に優れた形状としている。上述のように、導光体に入射した光は、ＸＹ面内ではレンズ列４４ａでの反射によって光の指向性の向きに対して斜め方向に進行し、この斜め方向に進行する光はレンズ列４４ａでの反射によって入射光の指向性の方向の方へと戻される。この結果、導光体に入射した光は、ＸＹ面内で広がり、しかも光偏向素子６のレンズ列６１ａと略垂直の方向に進行する。このため、光偏向素子を通して光出射面法線方向から観察した時に、光は広がって見える。
Now, as shown above, the uneven luminance in the dark part as shown in FIG. 24 is easily visible in the effective light emitting region when the primary light source interval is wide and the distance from the light incident end surface to the effective light emitting region is small. In order to reduce such luminance unevenness, the light incident on the light guide is sufficiently spread in the XY plane in the vicinity of the primary light source, that is, in the vicinity of the light incident end face, and light is transmitted through the light
この様な光を広げる作用を高めるためには、レンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状において、２０〜５０°の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましい。より光を広げる作用を高めるためには、２５〜５０°の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましく、または、３０〜５０°の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましく、または、３５〜５０°の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましく、または、４０〜５０°の角度成分の存在割合が一定値以上である形状が好ましい。この作用を高めるためには、上記角度成分の存在割合が多いほど好ましい。
In order to enhance the effect of spreading such light, a shape in which the angle component of 20 to 50 ° is equal to or greater than a certain value in the cross-sectional shape of the concavo-convex structure row such as the
ここで、レンズ列４４ａ等の凹凸構造列の断面形状とは、上記パラメータ算出の際に抽出した平均化されたものを意味し、従って、断面形状が上記のような不規則形状である場合には、個々の凹凸構造列の形状にとらわれずに平均化されたものを意味する。また、断面形状の繰り返し構造の各繰り返し単位の形状が上記の様な左右非対称のものである場合には、左側部分及び右側部分のそれぞれについて上記に該当することが必要である。以下、凹凸構造列がレンズ列であり、断面形状の繰り返し構造の各繰り返し単位の形状が左右対称のものである場合について説明するが、他の場合も同様である。
Here, the cross-sectional shape of the concavo-convex structure row such as the
光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における傾斜角度の絶対値で示される２０〜５０°の角度成分の存在割合が１０％以上とすることが好ましく、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは３０％以上である。
更に光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における２５°以上５０°以下の角度成分の存在割合が１０％以上とすることが好ましく、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは３０％以上である。
In order to enhance the effect of spreading the light, at least in the vicinity of the primary light source (in the vicinity of the light incident end face), the existence ratio of the angle component of 20 to 50 ° indicated by the absolute value of the inclination angle in the cross-sectional shape of the
In order to further enhance the effect of spreading light, at least in the vicinity of the primary light source (in the vicinity of the light incident end face), the existence ratio of the angle component of 25 ° to 50 ° in the cross-sectional shape of the
更に光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における２５〜５０°の角度成分の存在割合が２０％以上とすることが好ましく、より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは４０％以上、あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３０〜５０°の角度成分の存在割合が５％以上とすることが好ましく、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１５％以上である。
In order to further enhance the effect of spreading light, at least in the vicinity of the primary light source (in the vicinity of the light incident end face), the existence ratio of the angle component of 25 to 50 ° in the cross-sectional shape of the
更に光を広げる作用を高めるためには、少なくとも一次光源の近傍（光入射端面の近傍）において、レンズ列４４ａの断面形状における３０〜５０°の角度成分の存在割合が１０％以上とすることが好ましく、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは３０％以上、あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における３５〜５０°の角度成分の存在割合が８％以上とすることが好ましく、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは２０％以上、あるいは、レンズ列４４ａの断面形状における４０〜５０°の角度成分の存在割合が２％以上とすることが好ましく、より好ましくは３％以上、さらに好ましくは５％以上である。
In order to further enhance the effect of spreading light, at least in the vicinity of the primary light source (in the vicinity of the light incident end face), the existence ratio of the angle component of 30 to 50 ° in the cross-sectional shape of the
光出射面法線方向で測定した輝度を高めるためには、導光体に入射した光の光出射面と平行な面内での指向性の方向に対して斜めの方向の光を、光の指向性の方向に向ける作用が大きい方が望ましく、そのためには、反射によって光の進行方向を変化させながら、レンズ列４４ａの延びる方向に収束させる作用を持つようなレンズ列４４ａが設けられていることが好ましい。
In order to increase the brightness measured in the normal direction of the light exit surface, light in a direction oblique to the direction of directivity in a plane parallel to the light exit surface of the light incident on the light guide is changed. It is desirable that the action toward the direction of directivity is greater. For this purpose, a
図２５に示されるような、レンズ列４４ａで特定方向に異方性をもって光が広げられるために発生する斜め方向が明るい筋状の輝度むらを抑制するためには、光が特定の角度に集中しないようにレンズ列４４ａの断面形状を曲線状にすることが好ましい。具体的には、少なくとも一次光源の近傍において、レンズ列４４ａの断面形状において或る角度をα°として、α°以上α°＋１０°以下の角度成分の存在割合を、α°＝０〜８０°の範囲内の全角度について求めた時に、その最大値が６０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下となるようにするのが望ましい。この最大値が大きすぎると、レンズ列４４ａの断面形状が直線的になり、或る特定の方向に異方性をもって光が広げられやすくなるために、図２５に示すような斜め方向が明るい筋状の輝度むらが発生しやすくなる。
As shown in FIG. 25, the light is concentrated at a specific angle in order to suppress streaky luminance unevenness in a slanting direction that occurs because light is spread with anisotropy in a specific direction in the
一方、α°〜α°＋１０°の角度成分の存在割合の最大値を小さくしようとすると、レンズ列の断面形状は多くの角度成分を持たざるを得なくなる。本発明では、後述のように、３５°以上の角度成分が多くなりすぎると、入射光の指向性の方向に進行する光が相対的に多くなり、一次光源の前方が明るくなる現象が生ずる。しかも、５０°より大きい角度成分は光を広げる作用も小さい。このため、レンズ列の断面形状は、ほとんどの微小領域が角度成分６０°以下、好ましくは５０°以下の範囲に分布していることが望ましい。従って、α°〜α°＋１０°の角度成分の存在割合の最大値は１５％以上、好ましくは２０％以上が好ましい。 On the other hand, if an attempt is made to reduce the maximum value of the angle component of α ° to α ° + 10 °, the sectional shape of the lens array must have many angle components. In the present invention, as will be described later, when the angle component of 35 ° or more is excessively increased, the amount of light traveling in the direction of the directivity of incident light is relatively increased, and a phenomenon in which the front of the primary light source is brightened occurs. Moreover, an angle component larger than 50 ° has a small effect of spreading light. For this reason, as for the cross-sectional shape of a lens row | line, it is desirable that most micro area | regions are distributed in the range whose angle component is 60 degrees or less, Preferably it is 50 degrees or less. Therefore, the maximum value of the angle component of α ° to α ° + 10 ° is 15% or more, preferably 20% or more.
以上の理由から、前述の４０〜５０°の角度成分の存在割合は、６０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、４０％以下が更に好ましい。また、前述の３５〜５０°の角度成分の存在割合は、９０％以下が好ましく、７５％以下がより好ましく、６０％以下が更に好ましい。また、前述の３０〜５０°の角度成分の存在割合は、８０％以下が好ましい。 For the above reasons, the abundance ratio of the angle component of 40 to 50 ° is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and still more preferably 40% or less. Further, the abundance ratio of the angle component of 35 to 50 ° is preferably 90% or less, more preferably 75% or less, and still more preferably 60% or less. The abundance ratio of the angle component of 30 to 50 ° is preferably 80% or less.
次に、光入射端面４１につき説明する。光入射端面を粗面化すると、導光体へ入射した光の光出射面４３と平行な面内での光の指向性の方向に対して斜め方向の光が多く入射するようになる。これにより、ＸＹ面内での光の広がりが大きくなり、図２４のような暗部は小さくなる。しかし、光の広がりが大きくなると、斜め方向に進む光はレンズ列４４ａでの反射により出射しやすいので、最も光の広がりの大きい角度で、図２７のような明るい筋状の部分が発生しやすくなる。
Next, the light
このため、本発明においては、この輝度むらが有効発光領域内で発生することを防ぐために、光入射端面４１に接した領域から有効発光領域に至るまでの領域の間の少なくとも一部の領域に、光入射端面４１に沿って延びる帯状の平坦部４４ｂを形成する。一次光源からの光は、ある特定の角度成分を持った光のみがレンズ列４４ａでの反射により出射しやすくなる性質を持っているために図２７のような明るい筋状の輝度むらが発生するが、光入射端面４１に接した領域から有効発光領域に至るまでの領域の間の少なくとも一部の領域に、光入射端面に沿って延びる帯状の平坦部４４ｂが存在することで、隣り合った一次光源からの光が平坦部でミキシングされ、レンズ列４４ａが形成されている領域に光が到達してもこのミキシング効果により筋状の明るい輝度むらは抑止される。
For this reason, in the present invention, in order to prevent the luminance unevenness from occurring in the effective light emitting region, at least a part of the region from the region in contact with the light
また、レンズ列４４ａの具体的形状は、３０〜５０°の角度成分の存在割合が４０％以下、好ましくは３０％以下、且つ、５％以上、好ましくは１０％以上、更に好ましくは１５％以上が望ましい。あるいは、３５〜５０°以下の角度成分の存在割合が３０％以下、好ましくは２０％以下、且つ、２％以上、好ましくは８％以上、更に好ましくは１３％以上が望ましい。あるいは、レンズ列４４ａの具体的形状は、谷部傾斜角が３０°以下、好ましくは２５°以下、更に好ましくは２０°以下、且つ、５°以上、好ましくは８°以上、更に好ましくは１０°以上が望ましい。これらの角度成分存在割合や谷部傾斜角が大きすぎると、図２７のような輝度むら防止の効果が低下する傾向にあり、小さすぎると、一次光源近傍の領域で広げられた光をプリズムシートのプリズム列と垂直な方向に反射することができなくなり、プリズムシートによって光出射面の法線方向に立ち上がる光の成分が減少し、その結果として法線方向の輝度が低下する傾向にある。
In addition, the specific shape of the
レンズ列形成面の形状を部分的に変化させる方法として、粗面化する方法がある。種々の方法でレンズ列の表面の少なくとも一部を粗面化することによって、容易且つ安価に、レンズ列形状の少なくとも一部を変化させることができる。また、この変化の程度を連続的に変え、位置によって徐々にレンズ列形状を変えることも可能である。レンズ列４４ａを粗面化することで、図２４に示すような輝度むらをも解消することができる。
As a method of partially changing the shape of the lens array forming surface, there is a method of roughening. By roughening at least a part of the surface of the lens array by various methods, it is possible to easily and inexpensively change at least a part of the lens array shape. It is also possible to continuously change the degree of this change and gradually change the lens array shape depending on the position. By roughening the
図２４に示すような、複数の一次光源から発せられる光の重なりによる輝度むらを低減するためには、各一次光源から発せられる光の輝度分布と、光源間距離との関係を適正にすることが好ましい。具体的には、光偏向素子６と光反射素子８とを設置した状態で、導光体４の端縁に隣接して設置された複数の一次光源２のうちの１つのみ点灯した時に、図１０に示されているように、有効発光領域の光入射端面側の端縁から３〜３．５ｍｍの幅０．５ｍｍの領域Ｓにて、その長さ方向（ｙ方向）に沿って１ｍｍ間隔で法線輝度を測定して、測定位置ｙ［ｍｍ］と輝度との関係をプロットした時に、その半値全幅距離の一次光源間距離に対する比率が０．８倍〜１．２倍の範囲内にあること、好ましくは略等しいことが望ましい。図１１（ａ），（ｂ）に測定位置ｙ［ｍｍ］と輝度との関係をプロットしたグラフの例を示す。図１１（ａ）は、この比率が１．２倍より大きい場合を示し、図１１（ｂ）は、この比率が０．８倍より小さい場合を示す。この比率が大きすぎると、図１２（ａ）に示すように、隣接一次光源２からの光の分布の重なりが大きくなり、この重なりの部分が特に明るくなり明暗模様が発生しやすくなる。また、上記比率が小さすぎると、図１２（ｂ）に示すように、一次光源２からの光の分布の広がりが不足し、一次光源の正面の部分が特に明るくなり隣接一次光源の中間位置に対応する領域が相対的に暗くなり明暗模様が発生しやすい。
In order to reduce luminance unevenness due to overlapping of light emitted from a plurality of primary light sources as shown in FIG. 24, the relationship between the luminance distribution of the light emitted from each primary light source and the distance between the light sources is made appropriate. Is preferred. Specifically, when only one of a plurality of
レンズ列４４ａの好ましい断面形状としては、断面形状線の一部または全部が、図１３の様な外方へ凸の曲線からなる形状、図１４の様な外方へ凹の曲線からなる形状、図１５の様な外方へ凸の領域と外方へ凹の領域とを有する曲線からなる形状がある。また、レンズ列４４ａの好ましい断面形状としては、図１６のように多角形状（即ち直線からなる形状）、図１７のように直線と曲線とを組み合わせた形状などがある。これらの多角形状または直線を含む形状を用いる場合には、図２５の輝度むらが生じない様にするためには、形状を特に適正に設定することが好ましい。上述したように、或る角度α°〜α°＋１０°の角度成分の存在割合を０〜８０°の範囲の角度α°について求めた場合に、その最大値が６０％以下、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下になるようにするのが望ましい。そして、レンズ列の断面形状がいくつかの直線を含む場合には、それぞれの直線に対応する平面により光が反射され、これにより光を広げる作用が強く、しかも反射する角度が互いに大きく異なる様な構造であると、光はいろいろな方向に進行し、図２５の輝度むらは生じにくくなる。好ましい形状は、図１６の多角形状で、レンズ列形成面とのなす角度が、約４０°、約３０°、約２０°の直線を有するもの、あるいは、約４０°、約３０°、約２０°、約０°の直線を有するものが好ましい。また、この条件を満たす直線を有する図１７の構造であってもよい。これらの構造であると、たとえ、或る角度α°〜α°＋１０°の角度成分の存在割合が大きい場合であっても、他の角度成分で、光がα°近傍の角度成分とは大きく異なる方向に反射されるので、図２５の輝度むらは生じにくい。
As a preferable cross-sectional shape of the
図１６及び図１７の断面形状において、直線（辺）の数は、２〜２０が好ましく、３〜１５がより好ましく、４〜１０が一層好ましい。辺の数が少なすぎる場合には、光がいろいろな方向に広がらないため、図２５の輝度むらが生じやすくなり、一方、辺の数が多すぎる場合には、レンズ列４４ａを有する導光体の製造が困難になる。
16 and FIG. 17, the number of straight lines (sides) is preferably 2 to 20, more preferably 3 to 15, and still more preferably 4 to 10. When the number of sides is too small, the light does not spread in various directions, so that the luminance unevenness of FIG. 25 is likely to occur. On the other hand, when the number of sides is too large, the light guide having the
レンズ列４４ａの配列ピッチは、１０〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは１０〜８０μｍ、さらに好ましくは２０〜７０μｍの範囲である。尚、本発明においては、レンズ列４４ａのピッチは、上記範囲内であれば、全てのレンズ列４４ａで同一としてもよいし、部分的に異なるものでも良いし、徐々に変化していても良い。
The arrangement pitch of the
必要な広がり角が１１０°以上と特に大きい場合には、導光体入射光の指向性の方向にほぼ沿って延びたレンズ列のみでは、十分に光を広げることが難しい。この様な場合には、導光体４の光出射面または裏面に、図１８に示される様な、入射光の指向性の方向（Ｘ方向）に対して斜めの方向に延びる斜めレンズ列５０を配置することが好ましい。特に、レンズ列が必要な広がり角に対応する方向と略同一の方向に延びていることが望ましい。この様な斜めレンズ列５０が存在することで、レンズ列４４ａでは適切に反射されない様な大きな角度のなす入射光成分をも良好に反射して進行方向がレンズ列４４ａで適正に反射され得る角度に変えられる。この斜めレンズ列５０の好ましい形成位置は、非表示部対応領域の一次光源間に対応する領域であって、これを形成しない場合には光偏向素子６たとえばプリズムシートを通して暗部が観察される領域であることが好ましい。この領域には、プリズムシートのプリズム列と垂直な方向を向いていない光が存在しているので、この領域の光の進行方向を変化させることが図２４の暗部を低減するのに有効な手段となる。形成される斜めレンズ列は、上記レンズ列４４ａと同様な方法で算出される２０〜５０°の角度成分の存在割合が１０〜８０％であることが好ましい。この存在割合が小さすぎると光の進行方向を変化させる作用が低下し、大きすぎると新たな輝線が生じ、新たな輝度むらの原因となりやすい。
When the required spread angle is particularly large as 110 ° or more, it is difficult to sufficiently spread the light only with the lens array extending substantially along the direction of the directivity of the light guide incident light. In such a case, an
また、同様の目的で、導光体４の光出射面または裏面に、図１９に示される様なドットパターン５２を設けてもよい。ドットパターン５２は、エッチングやレーザー加工等により形成することができる。この様なドットパターン５２が存在することで、レンズ列４４ａでは適切に反射されない様な入射光の指向性の方向に対する大きな角度のなす入射光成分をも良好に反射して進行方向がレンズ列４４ａで適正に反射され得る角度に変えられる。このドットパターンの好ましい形成位置は、非表示部対応領域の一次光源間に対応する領域であって、これを形成しない場合にはプリズムシートを通して暗部が観察される領域であることが好ましい。この領域には、プリズムシートのプリズム列と垂直な方向を向いていない光が存在しているので、この位置の光の進行方向を変化させることが図２４の暗部を低減するのに有効な手段となる。形成されるドットパターンの各ドットの形状は、一次光源とドットとを結ぶ直線と直交する断面において、上記レンズ列４４ａと同様な方法で算出される２０〜８０°の角度成分の存在割合が１０〜８０％であることが好ましい。この存在割合が小さすぎると光の進行方向を変化させる作用が低下し、大きすぎると新たな輝線が生じ、新たな輝度むらの原因となりやすい。
For the same purpose, a
本発明においては、以上の説明の様に、導光体４の光出射面４３に光出射機構を形成し、その反対側の主面（裏面）をレンズ列４４ａを形成したレンズ列形成面とすることが好ましいが、光出射面をレンズ列４４ａの形成面とし、その反対側の主面に高光拡散領域を形成した光出射機構を形成してもよい。
In the present invention, as described above, a light output mechanism is formed on the
図２０は、本発明による面光源装置用導光体の一部をＬＥＤとともに示す部分分解斜視図である。本実施形態では、光入射端面４１は異方性粗面からなる。この異方性粗面は、光出射面４３に沿ったＹ方向での平均傾斜角θａが光出射面４３と直交するＺ方向での平均傾斜角θａより大きい。このような粗面とすることで、ＬＥＤ２から発せられ光入射端面４１から導光体４内へと入射する光のＸＹ面内での分布を広げることができる。これにより、ＸＺ面内での分布を過度に広げることに基づく光入射端面近傍での導光体４からの過度の光出射を防止して、光出射面４３の広い領域へと効率よく所要の強度の光を導くことができ、輝度の均斉度の向上に寄与することができる。
FIG. 20 is a partially exploded perspective view showing a part of a light guide for a surface light source device according to the present invention together with LEDs. In the present embodiment, the light
この光入射端面４１の異方性粗面は、光出射面４３に沿ったＹ方向での平均傾斜角が好ましくは３〜３０°、更に好ましくは４〜２５°、特に好ましくは５〜２０°である。平均傾斜角が３°未満であると上記の作用効果が小さくなる傾向にあり、平均傾斜角が３０°を越えた場合、ＸＹ面内の光の分布が広がらずに輝度が低下していく傾向にある。また、上記の作用効果を得るためには、光出射面４３と直交するＺ方向での平均傾斜角が５°以下、特に３°以下であるのが好ましい。更に、光入射端面４１の異方性粗面は、前記光出射面４３に沿った方向で測定した場合の傾き角８°以上の領域の長さが全測定長の５％以下であることが好ましい。傾き角８°以上の領域の長さが全測定長の５％を越えると、ＸＹ面内での光の分布を過度に広げることに基づく光入射端面近傍での導光体４からの過度の光出射による輝度低下が生ずる傾向にある。
このような異方性粗面としては、ほぼＺ方向に延びる互いに略平行な、規則的または不規則的な凹凸構造が好ましい。より具体的には、ほぼＺ方向に延びる互いに略平行なレンズ列、またはこのレンズ列を粗面化したものが挙げられる。
The anisotropic rough surface of the light
Such an anisotropic rough surface is preferably a regular or irregular concavo-convex structure extending substantially in the Z direction and substantially parallel to each other. More specifically, there may be mentioned lens rows that are substantially parallel to each other extending substantially in the Z direction, or a roughened lens row.
本発明の導光体４は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。導光体４の粗面の表面構造やプリズム列等の表面構造、または光入射端面の異方性粗面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。
The
これらの型部材の形成方法について述べる。本発明の導光体に形成する高光拡散領域４３１の形成は、粗面により形成する場合には、金型の表面に高光拡散領域４３１に相当する開口部を有した遮蔽板などを設置して領域外の部分を遮蔽し、ブラストあるいはエッチングする方法が挙げられ、これを転写することによって形成できる。特に、微粒子によるブラストを行う場合には、遮蔽板を金型の表面から適当な距離を隔てて設置することにより、高光拡散領域４３１の外周部に平均傾斜角θａが徐々に減少する領域を形成することができる。ドットや錐状突起などの凹凸構造を形成する場合には、金型の所定位置に凹凸構造の逆型を形成して、これを転写する方法などが挙げられる。同様に、光出射機構としての粗面を形成する場合も、金型の位以外の領域を遮蔽板などで遮蔽して、ブラストあるいはエッチングする方法が挙げられ、遮蔽板を金型の表面から適当な距離を隔てて設置することにより、領域外周部に平均傾斜角θａが徐々に減少する領域を形成することができる。
A method for forming these mold members will be described. When forming the high
本発明の導光体に形成するレンズ列４４ａの形状を部分的に変化させる方法としては、切削あるいはエッチング等によって形成されたレンズ列形状転写面を有する金型の一部または全部をブラストする方法、レンズ列形状面を有する金型の一部または全部を研磨し、これを転写する方法、レンズ列形状転写面を有する第１の金型を用いて成形して得られた成形物の一部または全部をブラストし、これを再び転写することによりレンズ列形状転写面を有する第２の金型を得る方法等が挙げられる。これらの方法によって、あるいは導光体４のレンズ列形成面の少なくとも一部に直接ブラスト処理によりブラスト痕を形成することによって、レンズ列４４ａの断面形状の度数分布や谷部傾斜角を変化させることができる。
As a method of partially changing the shape of the
本発明の導光体の、レンズ列形成面に形成する平坦部４４ｂは、レンズ列形状転写面を有する金型の一部を切削あるいはエッチング等によって鏡面研磨する方法や、平坦部相当部分にレンズ列を形成しないことによって得ることができる。また、導光体を作成した後に導光体に鏡面研磨やサンディングを直接施す方法によっても形成することができる。
The
光偏向素子６に形成されるレンズ形状は、目的に応じて種々のものが使用され、例えば、プリズム形状、レンチキュラーレンズ形状、フライアイレンズ形状、波型形状等が挙げられる。中でも断面略三角形状の多数のプリズム列が配列されたプリズムシートが特に好ましい。プリズム列の頂角は、５０〜８０°の範囲とすることが好ましく、より好ましくは５５〜７０°の範囲である。 Various lens shapes are used depending on the purpose, and examples thereof include a prism shape, a lenticular lens shape, a fly-eye lens shape, and a wave shape. Among them, a prism sheet in which a large number of prism rows having a substantially triangular cross section are arranged is particularly preferable. The apex angle of the prism row is preferably in the range of 50 to 80 °, and more preferably in the range of 55 to 70 °.
本発明の光偏向素子６は、光透過率の高い合成樹脂から構成することができる。このような合成樹脂としては、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、環状ポリオレフィン樹脂が例示できる。特に、メタクリル樹脂が、光透過率の高さ、耐熱性、力学的特性、成形加工性に優れており、最適である。このようなメタクリル樹脂としては、メタクリル酸メチルを主成分とする樹脂であり、メタクリル酸メチルが８０重量％以上であるものが好ましい。光偏光素子６のプリズム列等の表面構造を形成するに際しては、透明合成樹脂板を所望の表面構造を有する型部材を用いて熱プレスすることで形成してもよいし、スクリーン印刷、押出成形や射出成形等によって成形と同時に形状付与してもよい。また、熱あるいは光硬化性樹脂等を用いて構造面を形成することもできる。これらの型部材は、金型切削あるいはエッチング等によって得られる。更に、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリメタクリルイミド系樹脂等からなる透明フィルムあるいはシート等の透明基材上に、活性エネルギー線硬化型樹脂からなる粗面構造またレンズ列配列構造を表面に形成してもよいし、このようなシートを接着、融着等の方法によって別個の透明基材上に接合一体化させてもよい。活性エネルギー線硬化型樹脂としては、多官能（メタ）アクリル化合物、ビニル化合物、（メタ）アクリル酸エステル類、アリル化合物、（メタ）アクリル酸の金属塩等を使用することができる。
The
光反射素子８としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートを用いることができる。本発明においては、光反射素子８として反射シートに代えて、導光体４の光出射面の反対側の主面４４に金属蒸着等により形成された光反射層等を用いることも可能である。尚、導光体４の４つの側端面（光入射端面４１を除く）にも反射部材を付することが好ましい。
As the light reflecting element 8, for example, a plastic sheet having a metal vapor deposition reflecting layer on the surface can be used. In the present invention, it is also possible to use a light reflecting layer or the like formed by metal deposition or the like on the
以下、本発明の実施例及び比較例を示す。尚、実施例及び比較例において、導光体断面形状の微小領域傾斜角度の測定は、導光体のレンズ列形成面のレプリカを作製し、それをレンズ列の延在方向と直交する面で切断し、切断端面を光学顕微鏡あるいは原子顕微鏡、あるいはその他の撮像手段で拡大して得られた断面形状線に基づき行なった。微小領域傾斜角度の絶対値の度数分布の算出及び谷部傾斜角の算出は、図６に関連して説明した様にして行なった。但し、上述したように断面形状を等分して微小領域を設定すると、断面形状の座標の測定が煩雑になることがある。その場合、下記の方法で簡単に算出を行なうことができる。 Examples of the present invention and comparative examples are shown below. In Examples and Comparative Examples, the measurement of the micro-region inclination angle of the cross-sectional shape of the light guide is performed by preparing a replica of the lens array formation surface of the light guide and using the surface orthogonal to the extending direction of the lens array. Cutting was performed based on a cross-sectional shape line obtained by enlarging the cut end surface with an optical microscope, an atomic microscope, or other imaging means. The calculation of the frequency distribution of the absolute value of the minute region inclination angle and the calculation of the valley inclination angle were performed as described with reference to FIG. However, as described above, when the cross-sectional shape is equally divided to set a minute region, the measurement of the cross-sectional shape coordinates may be complicated. In that case, the calculation can be easily performed by the following method.
まず、切断端面を、Ｙ座標が等分になるように分割し、微小領域を設定する。その後、上述したのと同じ方法で、Ｙ座標を等分した微小領域に関しての微小領域傾斜角度の絶対値の度数分布を算出する。算出した度数分布のそれぞれの傾斜角度の、度数／［傾斜角度の余弦（ｃｏｓ）］を求める。次に、度数／［傾斜角度の余弦（ｃｏｓ）］の総和を求める。次に、各傾斜角度について、｛度数／［傾斜角度の余弦（ｃｏｓ）］｝／総和を求める。この値が、断面形状を等分して微小領域を設定した時の度数分布となる。 First, the cut end face is divided so that the Y coordinate is equally divided, and a minute region is set. Thereafter, the frequency distribution of the absolute value of the minute region inclination angle with respect to the minute region obtained by equally dividing the Y coordinate is calculated by the same method as described above. Degree / [cosine of inclination angle] of each inclination angle of the calculated frequency distribution is obtained. Next, the sum total of frequency / [cosine of tilt angle (cos)] is obtained. Next, for each inclination angle, {degree / [cosine of inclination angle]} / sum is obtained. This value is a frequency distribution when a minute region is set by equally dividing the cross-sectional shape.
平均傾斜角の測定は、触針式表面粗さ計（東京精器社製サーフコム５７０Ａ型）にて、触針として１μｍＲ、５５゜円錐ダイヤモンド針（０１０−２５２８）を用いて、駆動速度０．０３ｍｍ／秒で測定した。測定長は２ｍｍとした。抽出曲線の平均線の傾斜の補正を行った後、前記（１）式および（２）式に従ってその曲線を微分した曲線の中心線平均値を求めた。 The average inclination angle was measured with a stylus type surface roughness meter (Surfcom 570A type, manufactured by Tokyo Seiki Co., Ltd.) using a 1 μm R, 55 ° conical diamond needle (010-2528) as the stylus, and a driving speed of 0. The measurement was performed at 03 mm / second. The measurement length was 2 mm. After correcting the slope of the average line of the extracted curve, the center line average value of the curve obtained by differentiating the curve according to the above formulas (1) and (2) was obtained.
実施例１
鏡面仕上げをした有効面積５１ｍｍ×７１ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレススチール板の表面を、粒径１０６μｍ以下のガラスビーズ（ポッターズ・バリニティー社製Ｊ２２０）を用いて、ステンレススチール板から吹付けノズルまでの距離を３２ｃｍとして、吹付け圧力０．１５ＭＰａで、ノズルをＸ軸方向に移動速度８．０ｃｍ／ｓで走行させ、ステンレススチール板を順次Ｙ軸方向に１０ｍｍずつ移動させながらステンレススチール板の全面ブラスト処理を行って粗面化した。粗面部分の平均傾斜角θａは１．０°であった。
Example 1
The surface of a stainless steel plate having an effective area of 51 mm × 71 mm and a thickness of 5 mm with a mirror finish is applied from the stainless steel plate to the spray nozzle using glass beads having a particle size of 106 μm or less (J220 manufactured by Potters Varinity). Blasting the entire surface of the stainless steel plate while moving the stainless steel plate by 10 mm each in the Y-axis direction by moving the nozzle in the X-axis direction at a moving speed of 8.0 cm / s at a spraying pressure of 0.15 MPa with a distance of 32 cm The surface was roughened by processing. The average inclination angle θa of the rough surface portion was 1.0 °.
次いで、図２１に示した遮蔽板を全面ブラスト処理したステンレススチール板から７ｃｍの高さに配置し、ノズル移動速度を６．０ｃｍ／ｓとした以外は上記と同様にして第２のブラスト処理を行った。処理部分の平均傾斜角θａは１．８°であった。次に、図２２に示した遮蔽板を第２のブラスト処理したステンレススチール板から７ｃｍの高さに配置し、第２のブラスト処理と同様にして第３のブラスト処理を行った。処理部分の平均傾斜角θａは２．５°であった。また、図２３に示した遮蔽板を第４のブラスト処理したステンレススチール板から２ｃｍの高さに配置し、平均粒径３０μｍのアルミナ粒子（フジミインコーピレーテッド社製Ａ４００）を用い、ノズル移動速度を１．５ｃｍ／ｓ、吹き付け圧力を０．６ＭＰａとした以外は第２のブラスト処理と同様にして第４のブラスト処理を行い、第１の金型を得た。 Next, the second blasting treatment was performed in the same manner as described above except that the shielding plate shown in FIG. 21 was placed at a height of 7 cm from the stainless steel plate subjected to the entire blasting treatment, and the nozzle moving speed was 6.0 cm / s. went. The average inclination angle θa of the treated portion was 1.8 °. Next, the shielding plate shown in FIG. 22 was placed at a height of 7 cm from the second blasted stainless steel plate, and a third blasting treatment was performed in the same manner as the second blasting treatment. The average inclination angle θa of the treated portion was 2.5 °. Further, the shielding plate shown in FIG. 23 is disposed at a height of 2 cm from the fourth blasted stainless steel plate, and alumina particles having an average particle size of 30 μm (A400 manufactured by Fujimi Incorporated) are used to move the nozzle. Was set to 1.5 cm / s and the spraying pressure was set to 0.6 MPa, and a fourth blast treatment was performed in the same manner as the second blast treatment to obtain a first mold.
一方、グラインダー研磨仕上げをした有効面積５１ｍｍ×７１ｍｍ、厚さ３４ｍｍの焼き入れ鋼に、厚さ０．２ｍｍのニッケルメッキを施した後に鏡面仕上げを行い、その表面にピッチ５０μｍのレンズ列を長さ７１ｍｍの辺に平行に連設した対称的レンズパターンを切削加工により形成した。次いで、この金型の長さ５１ｍｍの辺から３．５ｍｍまでの領域を粘着テープでマスキングし、粒径６３μｍ以下のガラスビーズ（ポッターズ・バリティーニ社製Ｊ４００）を用い、ノズル移動速度を３．８ｃｍ／ｓ、吹き付け圧力を０．２ＭＰａとした以外は第２のブラスト処理と同様にしてブラスト処理を行って、レンズパターンの形状転写面を一部粗面化した第２の金型を得た。 On the other hand, a hardened steel with an effective area of 51 mm x 71 mm and a thickness of 34 mm, which has been polished by a grinder, is subjected to a nickel finish of a thickness of 0.2 mm, followed by a mirror finish and a lens array with a pitch of 50 μm on its surface. A symmetrical lens pattern provided parallel to a 71 mm side was formed by cutting. Next, an area from this 51 mm long side to 3.5 mm is masked with an adhesive tape, glass beads having a particle size of 63 μm or less (J400 manufactured by Potters Baritini Co., Ltd.) are used, and the nozzle moving speed is set to 3. Blasting was performed in the same manner as the second blasting except that the spraying pressure was set to 8 cm / s and the blowing pressure was set to 0.2 MPa to obtain a second mold in which the shape transfer surface of the lens pattern was partially roughened. .
また、鏡面仕上げをした有効面積０．８５ｍｍ×５１ｍｍ、厚さ３４ｍｍの焼き入れ鋼に、平均粒径３０μｍのアルミナ粒子（フジミインコーポレーテッド社製Ａ４００）を用い、ノズル高さを１６ｃｍ、ノズル移動速度を５．０ｃｍ／ｓ、吹き付け圧力を０．０８ＭＰａとした以外は第２のブラスト処理と同様にしてブラスト処理を行い第３の金型を得た。 Also, alumina particles having an average particle size of 30 μm (A400 manufactured by Fujimi Incorporated) are used in a hardened steel having an effective area of 0.85 mm × 51 mm and a thickness of 34 mm with a mirror finish, the nozzle height is 16 cm, and the nozzle moving speed. Was set to 5.0 cm / s and the spraying pressure was set to 0.08 MPa, and blasting was performed in the same manner as the second blasting to obtain a third mold.
得られた第１の金型を光出射面用の金型、第２の金型を裏面用の金型、第３の金型を光入射端面用の金型として用いて射出成形を行い、短辺５１ｍｍ、長辺７１ｍｍの長方形で、厚さが長辺に沿って０．８５ｍｍ（光入射端面側端部）〜０．６ｍｍ（対向端部）と変化するくさび形状であり、一方の主面が光入射端面近傍に高光拡散領域が形成された光出射面であり、他方の主面がレンズ列形成面からなる透明アクリル樹脂製導光体を作製した。
得られた透明アクリル樹脂製導光体のレンズ列形成面の、光入射端面から３．５ｍｍまでの領域についてサンドペーパーでレンズ列がなくなるまで研磨した後バフ研磨を行い、鏡面化させた。
The obtained first mold is used as a light emitting surface mold, the second mold is used as a back mold, the third mold is used as a light incident end face mold, and injection molding is performed. It is a rectangle with a short side of 51 mm and a long side of 71 mm, and has a wedge shape whose thickness varies from 0.85 mm (light incident end surface side end) to 0.6 mm (opposite end) along the long side. A transparent acrylic light guide made of a light emitting surface in which a high light diffusion region was formed in the vicinity of the light incident end surface and the other main surface being a lens array forming surface was produced.
The surface of the lens array forming surface of the obtained transparent acrylic resin light guide, which was 3.5 mm from the light incident end face, was polished with sandpaper until the lens array disappeared, and then buffed to give a mirror surface.
導光体の厚さ０．８５ｍｍの短辺側端面（光入射端面）に対向するようにして、３個のＬＥＤが配置されたアレイ（鹿児島松下電子社製ＬＮＲ０３７０３：ＬＥＤ間隔１５．５ｍｍ）を配置した。この導光体のレンズ列形成面側には光散乱反射シート（麗光社製７５Ｗ０５）を配置し、光出射面側には頂角６８°でピッチ１８μｍのプリズム列が多数並列に形成されたプリズムシート（三菱レイヨン社製Ｍ１６８ＹＳ）を、そのプリズム形成面が対向するように配置し、面光源装置を作製した。
この面光源装置は、液晶表示素子と組み合わせて、有効発光領域の寸法が４６ｍｍ×６１ｍｍで、導光体光入射端面から有効発光領域までの距離が６．２５ｍｍの液晶表示装置を構成するためのものである。
An array (LNR03703 manufactured by Kagoshima Matsushita Electronics Co., Ltd .: LED interval of 15.5 mm) arranged so as to face the short side end face (light incident end face) having a thickness of 0.85 mm of the light guide. Arranged. A light scattering / reflecting sheet (Reiko Co., Ltd. 75W05) is arranged on the lens array forming surface side of the light guide, and a large number of prism arrays with an apex angle of 68 ° and a pitch of 18 μm are formed in parallel on the light output surface side. A prism sheet (M168YS manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was placed so that the prism forming surfaces face each other, thereby producing a surface light source device.
This surface light source device is combined with a liquid crystal display element to form a liquid crystal display device having an effective light emitting area size of 46 mm × 61 mm and a distance from the light guide light incident end surface to the effective light emitting area of 6.25 mm. Is.
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
（領域Ａ：光入射端面から３．５ｍｍまでの領域）
鏡面
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２６％
谷部傾斜角：１２°
全てのＬＥＤを点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定した。図２４に示したような暗部、図２５に示したような筋状の輝線、図２６に示したような光源同士の分布重なりによる明部、図２７に示したような筋状の輝線、ＬＥＤ前方の暗部のいずれも観察されなかった。
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
(Area A: Area from the light incident end face to 3.5 mm)
Mirror surface (region B: region other than region A)
Outwardly convex curve
Inclination angle absolute value frequency distribution:
30 ° or more and 50 ° or less-26%
Valley inclination angle: 12 °
All the LEDs were turned on and the surface light source device was caused to emit light, and the luminance unevenness in the effective light emitting region was determined. The dark part as shown in FIG. 24, the streaky bright line as shown in FIG. 25, the bright part due to the distribution overlap of the light sources as shown in FIG. 26, the streaky bright line as shown in FIG. None of the dark front was observed.
比較例１
得られた透明アクリル樹脂製導光体のレンズ列形成面の研磨を実施しなかった以外は実施例１と同様にして面光源装置を作製した。
得られた導光体のレンズ列形成面の断面形状は、次のとおりであった。
Comparative Example 1
A surface light source device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the lens array forming surface of the obtained transparent acrylic resin light guide was not polished.
The cross-sectional shape of the lens array forming surface of the obtained light guide was as follows.
（領域Ａ：光入射端面から３．５ｍｍまでの領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
２０°以上５０°以下−−６７％
２５°以上５０°以下−−５１％
３０°以上５０°以下−−３９％
３５°以上５０°以下−−２６％
４０°以上５０°以下−− ８％
１５°以下−−−−−−−３３％
３５°以上６０°以下−−２６％
４０°以上６０°以下−− ８％
α°〜α°＋１０°の割合の最大値：３１％（α°＝３１°）
谷部傾斜角：３１°
（領域Ｂ：領域Ａ以外の領域）
外方へ凸の曲線
傾斜角度絶対値の度数分布：
３０°以上５０°以下−−２６％
谷部傾斜角：１２°
全てのＬＥＤを点灯し面光源装置を発光させて有効発光領域の輝度むらを判定した。その図２７に示したような各点状光源から出射した光の斜め方向の明るい筋状の輝度むらが重なり合うことによる明部がはっきりと観察された。
(Area A: Area from the light incident end face to 3.5 mm)
Outwardly convex curve
Inclination angle absolute value frequency distribution:
20 ° or more and 50 ° or less-67%
25 ° to 50 ° --51%
30 ° to 50 ° --39%
35 ° or more and 50 ° or less-26%
40 ° to 50 °-8%
15 ° or less ------- 33%
35 ° or more and 60 ° or less-26%
40 ° or more and 60 ° or less-8%
Maximum value of ratio of α ° to α ° + 10 °: 31% (α ° = 31 °)
Valley slope angle: 31 °
(Region B: region other than region A)
Outwardly convex curve
Inclination angle absolute value frequency distribution:
30 ° or more and 50 ° or less-26%
Valley inclination angle: 12 °
All the LEDs were turned on and the surface light source device was caused to emit light, and the luminance unevenness in the effective light emitting region was determined. The bright part due to the bright streaky luminance unevenness in the oblique direction of the light emitted from each point light source as shown in FIG. 27 was clearly observed.
２ ＬＥＤ
４ 導光体
４１ 光入射端面
４３ 光出射面
４３１ 高光拡散領域
４３ａ プリズム列
４４ レンズ列形成面
４４ａ レンズ列
４４ｂ 平坦部
６ 光偏向素子
６１ 入光面
６１ａ レンズ列
６２ 出光面
８ 光反射素子
１０ 光拡散性反射シート
５０ 斜めレンズ列
５２ ドットパターン
2 LED
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記光出射面及びその反対側の裏面のうちの一方に、前記光出射面に沿った面内での前記導光体に入射した光の指向性の方向にほぼ沿って延び、且つ互いに略平行に配列された複数の凹凸構造列が形成されており、
前記凹凸構造列成形面の、前記光入射端面と接する領域から有効発光領域までの領域の少なくとも一部に前記光入射端面に沿って延びる帯状の平坦部が形成されていることを特徴とする面光源装置用導光体。 A plate-shaped light guide member that guides light emitted from a plurality of point-like primary light sources, and has a light incident end surface on which light emitted from the primary light source is incident and a light exit surface from which the guided light is emitted. Because
One of the light emitting surface and the back surface opposite to the light emitting surface extends substantially along the direction of directivity of light incident on the light guide in the plane along the light emitting surface, and is substantially parallel to each other. A plurality of concavo-convex structure rows arranged in a
A surface in which a belt-like flat portion extending along the light incident end surface is formed in at least a part of a region from the region in contact with the light incident end surface to the effective light emitting region of the uneven structure row forming surface. Light guide for light source device.
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