JP2013225417A - Planar lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面状照明装置に関し、特には薄型でも、高効率、高輝度で付加価値の高い面状照明装置に関するものである。 The present invention relates to a planar illumination device, and more particularly to a planar illumination device that is thin but has high efficiency, high brightness, and high added value.
従来、面状照明装置として、例えば、液晶表示装置における液晶パネルを面状に照らす、バックライトといわれるものがある。バックライトは、通常、光源となるＬＥＤと、そのＬＥＤが対向配置される側端面（入射面）およびＬＥＤから出射された光を面状に出射する出射面を有する導光板と、を備えている。液晶表示装置においては、バックライト（導光板の出射面）から出射された光は、液晶パネルの全面を均一に照射することが望ましい。そのために、導光板の入射面には、ＬＥＤからの光を入射面の長手方向に対して広げる、いわゆる入光プリズムが設けられている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, as a planar lighting device, for example, there is a so-called backlight that illuminates a liquid crystal panel in a liquid crystal display device in a planar shape. The backlight usually includes an LED serving as a light source, and a light guide plate having a side end surface (incident surface) on which the LED is opposed and an emission surface that emits light emitted from the LED in a planar shape. . In the liquid crystal display device, it is desirable that the light emitted from the backlight (light emitting surface of the light guide plate) irradiates the entire surface of the liquid crystal panel uniformly. For this purpose, a so-called light incident prism is provided on the incident surface of the light guide plate to spread light from the LED in the longitudinal direction of the incident surface (see, for example, Patent Document 1).
また、近時のバックライトには、薄型化に対する要求も大きく、薄型化に対応するために、入射面側から出射面側に向かって厚みが漸減する傾斜部（傾斜面）が形成された導光板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。 In addition, recent backlights have a large demand for thinning, and in order to cope with thinning, a guide having an inclined portion (inclined surface) whose thickness gradually decreases from the incident surface side to the output surface side is formed. An optical plate has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、導光板に傾斜部を設けた場合、非有効エリアを狭くするために、傾斜面の傾斜角度を大きくして傾斜部の導光方向の長さを短くすると、傾斜面からの漏れ光が多くなり、輝度が低下するという問題が発生する。この輝度の低下を抑制するために、本出願人は、特願２０１１−２４６０１９（本出願時では未公開の先願）において、入射面に回折格子を形成する構成を提案している。
導光板の入射面に回折格子を形成することによって、入射面の短手方向（傾斜面の傾斜方向）に光を偏向させることができ、これにより傾斜面からの漏れ光を低減することができる。しかし、前述のように、導光板の出射面から出射する光の均一性を良くするには、入射面に入光プリズムを設ける必要がある。
したがって、導光板の入射面には、回折格子と入光プリズムという、光の配光を制御する方向が互いに異なる２種類の光学素子を設けなければならない場合がある。
そこで、本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであって、一種類の光学素子で、導光板に入射される光を異なる方向に配向制御することで、光源からの出射光を好適に導光板内に導くことができる、面状照明装置を提供することを目的とする。
However, when the light guide plate is provided with an inclined portion, in order to narrow the ineffective area, if the inclination angle of the inclined surface is increased and the length of the inclined portion in the light guide direction is shortened, the leaked light from the inclined surface is The problem is that the luminance increases and the luminance decreases. In order to suppress this decrease in luminance, the present applicant has proposed a structure in which a diffraction grating is formed on the incident surface in Japanese Patent Application No. 2011-246019 (a prior application that has not been disclosed at the time of this application).
By forming a diffraction grating on the incident surface of the light guide plate, light can be deflected in the short direction of the incident surface (inclination direction of the inclined surface), whereby leakage light from the inclined surface can be reduced. . However, as described above, in order to improve the uniformity of light emitted from the exit surface of the light guide plate, it is necessary to provide a light incident prism on the entrance surface.
Therefore, there are cases where two types of optical elements having different directions for controlling the light distribution, that is, a diffraction grating and a light incident prism, must be provided on the incident surface of the light guide plate.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is preferable to use light emitted from a light source by controlling the orientation of light incident on a light guide plate in different directions with one type of optical element. An object of the present invention is to provide a planar illumination device that can be guided into a light guide plate.
本発明の第１の特徴は、光源と、光源が配置される入射面、および入射面から入射した光を出射させる出射面を有する導光板と、を備えた面状照明装置において、導光板の入射面と光源との間に、光源から出射された光を入射面の短手方向には回折作用で集光し、入射面の長手方向には屈折作用で拡散させる光学素子が設けられていることを要旨とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a planar lighting device including a light source, an incident surface on which the light source is disposed, and a light guide plate having an output surface that emits light incident from the incident surface. An optical element is provided between the incident surface and the light source to condense light emitted from the light source in a short direction of the incident surface by a diffractive action and diffuse in a longitudinal direction of the incident surface by a refracting action. This is the gist.
また本発明の第２の特徴は、光学素子は、同心的に配列された複数の楕円環状の格子を有し、格子の各々は、入射面の短手方向の寸法よりも入射面の長手方向の寸法が大きくなるように形成されていることを要旨とする。 In addition, a second feature of the present invention is that the optical element has a plurality of elliptical annular lattices arranged concentrically, and each of the lattices is longer in the longitudinal direction of the incident surface than in the lateral direction of the incident surface. The gist of the present invention is that it is formed to have a large size.
また本発明の第３の特徴は、光学素子は、入射面の短手方向および長手方向に対して繰り返して形成された複数の微小素子を有し、微小素子の各々は、入射面の長手方向に沿って延びるように形成され、且つ、光源を向く頂面を有し、頂面は、入射面から対向する端面に向かって凹む凹面を有することを要旨とする。 According to a third feature of the present invention, the optical element has a plurality of microelements formed repeatedly in the short side direction and the long side direction of the incident surface, and each of the microelements is in the longitudinal direction of the incident surface. And has a top surface that faces the light source, and the top surface has a concave surface that is recessed from the incident surface toward the opposite end surface.
また本発明の第４の特徴は、導光板は、入射面と対向する端面に、入射面の短手方向に対して入射した光の分布を広げて反射させるための反射型回折格子が形成されていることを要旨とする。 According to a fourth feature of the present invention, the light guide plate is formed with a reflection type diffraction grating on the end surface facing the incident surface to broaden and reflect the distribution of the incident light in the short direction of the incident surface. It is a summary.
さらに本発明の第５の特徴は、入射面側から出射面側に向かって厚みが漸減する傾斜部を有することを要旨とする。 Furthermore, the fifth feature of the present invention is summarized as having an inclined portion whose thickness gradually decreases from the incident surface side toward the output surface side.
光学素子に、透過型回折格子としての楕円形状のフレネルレンズを用いたものでは、光源からの出射光に対し、光の異種の複数の機能（屈折作用と回折作用）により、導光板に余すことなく入射させることができる。
一方、光学素子に、透過型回折格子としてのマイクロレンチキュラーレンズアレイを用いたものでは、屈折を主体としたマイクロレンチキュラーレンズでありながら、回折効果が得られるような集合体として用いることで、光の異種の複数の機能を利用して、光源からの出射光を余すことなく導光板内に入射させることができる。
If an optical element uses an elliptical Fresnel lens as a transmissive diffraction grating, the light emitted from the light source is left in the light guide plate due to a plurality of different functions of light (refractive action and diffraction action). Without incident.
On the other hand, when a micro lenticular lens array as a transmission diffraction grating is used as an optical element, it is a micro lenticular lens mainly composed of refraction, but it can be used as an assembly that can obtain a diffraction effect. By using a plurality of different functions, light emitted from the light source can be incident on the light guide plate without leaving any excess.
本発明によれば、光の回折作用および屈折作用という異なる機能を利用することで、導光板に入射される光を一種類の光学素子で異なる方向に配向制御することができ、光源からの出射光を好適に導光板内に導くことができる、面状照明装置を提供することができる。 According to the present invention, by using different functions of light diffraction and refraction, the light incident on the light guide plate can be controlled in different directions with one type of optical element, and the light emitted from the light source can be controlled. It is possible to provide a planar illumination device capable of suitably guiding the incident light into the light guide plate.
以下、本発明にかかる面状照明装置を実施するための実施形態を挙げ、添付図を参照しながら詳細に説明する。
図１、図２、図３に面状照明装置１０の模式的断面図を示す。
面状照明装置１０は、光源１１と、光源１１が対向配置される入射面、および入射面から入射した光を出射させる出射面（入射面と直交する、図示上側の平面）を有する導光板１２と、を備えている。そして、導光板１２の入射面と光源１１との間には、光源から出射された光を、後述する配向制御の機能を有する光学素子１３が設けられている。
光源１１にはＬＥＤが用いられる。導光板１２は、周知の樹脂製の透明部材からなる。入射されたＬＥＤからの光を内面反射させながら拡散させ、出射させるものである。なお、導光板１２は、入射面側から出射面側に向かって厚みが漸減する傾斜部１２ｓを有する。
そして光学素子１３は、ここでは光源１１から出射された光を入射面の短手方向には回折作用で集光し、入射面の長手方向には屈折作用で拡散させる機能を有するもので、具体的には、後述する。
Hereinafter, an embodiment for carrying out a planar illumination device according to the present invention will be described and described in detail with reference to the accompanying drawings.
1, 2, and 3 are schematic cross-sectional views of the planar illumination device 10.
The planar illumination device 10 includes a light source 11, an incident surface on which the light source 11 is disposed opposite to the light source 11, and an output surface that emits light incident from the incident surface (a plane on the upper side in the drawing orthogonal to the incident surface). And. An optical element 13 having a function of controlling the orientation of light emitted from the light source, which will be described later, is provided between the incident surface of the light guide plate 12 and the light source 11.
An LED is used as the light source 11. The light guide plate 12 is made of a known resin transparent member. The light from the incident LED is diffused while being reflected from the inner surface and emitted. The light guide plate 12 has an inclined portion 12s whose thickness gradually decreases from the incident surface side toward the output surface side.
Here, the optical element 13 has a function of condensing the light emitted from the light source 11 by a diffractive action in the short direction of the incident surface and diffusing by a refracting action in the longitudinal direction of the incident surface. This will be described later.
（第１実施形態）
図４に光学素子１３としての楕円形状のフレネルレンズを示す。このフレネルレンズの基本的な設計指針は以下のとおりである。
（１） ＬＥＤから出射された光を回折作用によって、ｙ方向（入射面の短手方向）に対して所定の方向に集光するように、中心を通るｙ断面の形状（各格子のピッチＰｙ、高さ、傾斜角度α、格子の本数）を決定する。
（２） 決定した格子の本数と、ＬＥＤの発光面のｘ方向（入射面の長手方向）の長さから、中心を通るｘ方向（入射面の長手方向）のピッチＰｘを決定する。なお、ピッチＰｘは、回折作用が生じない長さのピッチであればよく、また、必ずしも、各格子のピッチが一定である必要はない。
（３） 次に、ｘ方向に対して屈折作用によって光を広げられるように、中心を通るｘ断面における各格子の傾斜角度βを決定する。
（４） 最後に、中心を通るｙ断面の形状からｘ断面の形状に連続的に変わるように、加工に使用する切削バイトの形状を考慮しながら、全周にわたる各格子の形状を決定する。なお、格子の形状は１種類のバイトで加工を行えるような形状（断面鋸歯状）が好ましい。必要に応じて、同一、または他の形状のバイトを用いて追加工を行うことによって加工が可能な形状としてもよい。
(First embodiment)
FIG. 4 shows an elliptical Fresnel lens as the optical element 13. The basic design guidelines for this Fresnel lens are as follows.
(1) The shape of the y cross section passing through the center (pitch Py of each grating) so that the light emitted from the LED is condensed in a predetermined direction with respect to the y direction (short direction of the incident surface) by diffraction. , Height, inclination angle α, number of lattices).
(2) The pitch Px in the x direction (longitudinal direction of the incident surface) passing through the center is determined from the determined number of gratings and the length in the x direction (longitudinal direction of the incident surface) of the light emitting surface of the LED. Note that the pitch Px may be a pitch having a length that does not cause diffraction action, and the pitch of each grating does not necessarily have to be constant.
(3) Next, the inclination angle β of each grating in the x section passing through the center is determined so that light can be spread by refraction in the x direction.
(4) Finally, the shape of each grid over the entire circumference is determined in consideration of the shape of the cutting tool used for processing so that the shape of the y cross section passing through the center continuously changes to the shape of the x cross section. The shape of the lattice is preferably a shape that can be processed with one type of cutting tool (cross-sectional sawtooth shape). As needed, it is good also as a shape which can be processed by performing additional machining using the bit of the same or other shape.
次に、以上のような設計指針を基に作成された具体例を挙げて説明する。
図４、図５に示すように、フレネルレンズ１３は、各光源１１に対して形成され、同心的に配列された複数の断面鋸歯状で楕円環状の格子１３ｅ（レンズエレメント）からなる。
かかるフレネルレンズ１３は、入射面の長手方向（ｘ方向）に対してピッチ、すなわち各格子１３ｅのｘ方向の長さＰｘが比較的広く形成され、主に屈折作用でＬＥＤから出射された光を入射面の長手方向に広げるように形成されている。一方、入射面の短手方向（ｙ方向）に対してはピッチ、すなわち各格子１３ｅのｙ方向の長さＰｙが比較的狭く形成され、主に回折作用でＬＥＤから出射された光の指向性が高くなるように形成されている。このようにフレネルレンズ１３は、溝ピッチやレンズ径がｘｙ方向に対してアスペクト比を持つ楕円形の微細なフレネルレンズとなるように形成されている。
ここで図５に上記フレネルレンズ１３を拡大して示す。各格子１３ｅは、ｘ−ｘ´、ｙ−ｙ´方向以外に、ａ−ａ′方向、ｂ−ｂ′方向、さらにはｃ−ｃ′方向の断面形状が図６（ａ）〜６（ｅ）で示される鋸歯状形状となるように形成されている。
さらに以上のようなフレネルレンズ１３の各格子１３ｅの具体的な寸法を挙げると、ｙ−ｙ´断面では、図７に示すように、ピッチＰｙが０．７μｍ、格子高さが１μｍとしている。
Next, a specific example created based on the above design guidelines will be described.
As shown in FIGS. 4 and 5, the Fresnel lens 13 includes a plurality of sawtooth-shaped elliptical-shaped gratings 13 e (lens elements) formed concentrically with respect to each light source 11 and arranged concentrically.
The Fresnel lens 13 has a relatively wide pitch with respect to the longitudinal direction (x direction) of the incident surface, that is, the length Px in the x direction of each grating 13e, and mainly emits light emitted from the LED by refraction. It is formed so as to spread in the longitudinal direction of the incident surface. On the other hand, the pitch, that is, the length Py in the y direction of each grating 13e is formed relatively narrow with respect to the short direction (y direction) of the incident surface, and the directivity of light emitted from the LED mainly by diffraction action. Is formed to be high. Thus, the Fresnel lens 13 is formed to be an elliptical fine Fresnel lens whose groove pitch and lens diameter have an aspect ratio with respect to the xy direction.
Here, FIG. 5 shows the Fresnel lens 13 in an enlarged manner. Each lattice 13e has cross-sectional shapes in the aa ′ direction, the bb ′ direction, and the cc ′ direction in addition to the xx ′ and yy ′ directions, as shown in FIGS. ) To form a sawtooth shape.
Further, the specific dimensions of each grating 13e of the Fresnel lens 13 as described above are as follows. In the yy ′ cross section, as shown in FIG. 7, the pitch Py is 0.7 μm and the grating height is 1 μm.
以上のように形成されたフレネルレンズ１３に対し、光源（この場合点光源）から出射された光が通過する際の、入射面の長手方向に対する光の配向特性は図８に示すとおりとなる。点線はフレネルレンズ１３の中心を通る光軸を示している。
さらに、かかるフレネルレンズ１３に対する入射光に対し、入射面の短手方向における入射角度に応じた透過光は、図９のように示すことができる。図から、フレネルレンズ１３を透過すると、配向角が狭まり、中心付近の光強度が高くなっていることが判る。
When the light emitted from the light source (in this case, the point light source) passes through the Fresnel lens 13 formed as described above, the alignment characteristics of the light with respect to the longitudinal direction of the incident surface are as shown in FIG. The dotted line indicates the optical axis passing through the center of the Fresnel lens 13.
Furthermore, the transmitted light corresponding to the incident angle in the short direction of the incident surface with respect to the incident light to the Fresnel lens 13 can be shown as shown in FIG. From the figure, it can be seen that when the light passes through the Fresnel lens 13, the orientation angle is narrowed and the light intensity near the center is increased.
したがって、図１に示す面状照明装置１０において、上記フレネルレンズ１３が用いられると、光源１１であるＬＥＤは、図２、図３において点線で示すように、導光板１２の水平方向、垂直方向にかかわらず一定範囲に広がる配向特性を有するものであるが、ＬＥＤからの出射光が上記フレネルレンズ１３を透過すると、導光板１２水平方向、すなわち入射面の長手方向（ｘ方向）に対して屈折作用により出射光は実線で示すように拡散する（図２参照）。
一方、導光板１２の垂直方向、すなわち入射面の短手方向（ｙ方向）には、回折作用で実線で示すように所望の方向に狭まるように導光板１２内を進行する（図３参照）。
Therefore, when the Fresnel lens 13 is used in the planar illumination device 10 shown in FIG. 1, the LED as the light source 11 is arranged in the horizontal and vertical directions of the light guide plate 12 as shown by the dotted lines in FIGS. However, when light emitted from the LED passes through the Fresnel lens 13, it is refracted in the horizontal direction of the light guide plate 12, that is, the longitudinal direction (x direction) of the incident surface. Due to the action, the emitted light diffuses as shown by the solid line (see FIG. 2).
On the other hand, in the vertical direction of the light guide plate 12, that is, the short side direction (y direction) of the incident surface, the light guide plate 12 travels within the light guide plate 12 so as to narrow in a desired direction as shown by a solid line by diffraction action (see FIG. 3). .
以上のような面状照明装置１０によれば、従来のように、入射面の長手方向に光を広げるための入光プリズムが不要となり、一種類の光学素子で複数の異方向（直交する２方向）に対する配向を制御することができ、薄型でも高効率、高輝度で輝度の均一性に優れた面状照明装置を提供することができる。 According to the planar illumination device 10 as described above, a light incident prism for spreading light in the longitudinal direction of the incident surface is not required as in the prior art, and a plurality of different directions (two orthogonal directions) are formed by one type of optical element. The planar lighting device can be provided which can control the orientation with respect to (direction) and has high efficiency, high luminance, and excellent luminance uniformity even when thin.
（第２実施形態）
ここでの光学素子１３としては、個々のＬＥＤに対して、入射面の短手方向および長手方向に対して繰り返して形成された複数の微小素子を有する。すなわち、光学素子として、入射面に沿って平面視短冊状の平凹シリンドリカルレンズ（マイクロレンチキュラーレンズ）がアレー状に複数形成されたものを用いることができる。かかる平凹シリンドリカルレンズの基本的な設計指針は以下のとおりである。
（１） ＬＥＤから出射された光を回折作用によって、ｙ方向（入射面の短手方向）に対して所定の方向に集光するように、ｙ断面の形状（矩形形状における高さ、幅、ピッチＰｙ）を決定する。
（２）ｘ方向に対しては、屈折作用によって光が広げられるように、ＬＥＤと対向する面（頂面）の曲率ｒを決定する。なお、頂面は、必ずしも一定の曲面でなくてもよく、例えば、多面からなる凹面でもよい。
（３）高さの許容範囲および（２）で決定した曲率ｒから、平凹シリンドリカルレンズのｘ方向（入射面の長手方向）の長さＰｘ（回折作用が生じない長さ）を決定する。
（４） 最後に、ＬＥＤの発光面の大きさを考慮して、平凹シリンドリカルレンズを形成する領域（平凹シリンドリカルレンズの繰り返し数）を決定する。
(Second Embodiment)
The optical element 13 here has a plurality of microelements that are repeatedly formed in the short side direction and the long side direction of the incident surface for each LED. That is, as the optical element, an optical element in which a plurality of plano-concave cylindrical lenses (micro lenticular lenses) having a strip shape in plan view are formed in an array along the incident surface can be used. The basic design guidelines for such a plano-concave cylindrical lens are as follows.
(1) The shape of the y cross section (height, width in the rectangular shape, so as to focus the light emitted from the LED in a predetermined direction with respect to the y direction (short direction of the incident surface) by diffractive action. Pitch Py) is determined.
(2) For the x direction, the curvature r of the surface (top surface) facing the LED is determined so that light is spread by refraction. Note that the top surface does not necessarily have to be a constant curved surface, and may be, for example, a concave surface having multiple surfaces.
(3) From the allowable height range and the curvature r determined in (2), the length Px in the x direction (longitudinal direction of the incident surface) of the plano-concave cylindrical lens (the length at which no diffraction action occurs) is determined.
(4) Finally, in consideration of the size of the light emitting surface of the LED, a region for forming the plano-concave cylindrical lens (the number of repetitions of the plano-concave cylindrical lens) is determined.
次に、以上のような設計指針を基に作成された具体例を挙げて説明する。
図１０に示す光学素子１３としての平凹シリンドリカルレンズは、導光板１２の入射面に、一つのレンズ形状が凹状の微小なマイクロレンチキュラーレンズ１３ｐをアレイ状に断続的に敷き詰めたマイクロレンチキュラーレンズアレイを形成して、ＬＥＤと対向配置して用いるようにしている。
最小単位のマイクロレンチキュラーレンズ１３ｐは、ＬＥＤからの入射光を屈折作用で水平方向（入射面の長手方向）に拡散させるとともに（図１２参照）、集合体となるマイクロレンチキュラーレンズアレイの導光板の厚さ方向（入射面の短手方向）の間隔Ｐｙ（ピッチ）を波長オーダーとなるように敷き詰めて、垂直方向（入射面の短手方向）に所望の回折効果が得られるようにしている。
ここで、一例として、図１１に、ピッチＰｙを１μｍ、レンズ間のスリット幅を０．５μｍ、レンズ高さを１μｍとしたものを挙げる。光源（この場合点光源）から出射された光が通過する際の、入射面の長手方向に対する光の配向特性は図１２に示すとおりとなる。点線はマイクロレンチキュラーレンズ１３ｐの中心を通る光軸を示している。
さらに平凹シリンドリカルレンズに対する入射光に対し、入射面の短手方向における入射角度に応じた透過光は、図１３のように示すことができる。図から、配向角は、中心付近の±５０゜で光強度が高くなっていることが判る。
Next, a specific example created based on the above design guidelines will be described.
The plano-concave cylindrical lens as the optical element 13 shown in FIG. 10 has a micro lenticular lens array in which minute micro lenticular lenses 13p each having a concave lens shape are intermittently laid in an array on the incident surface of the light guide plate 12. It is formed and used so as to face the LED.
The minimum unit micro lenticular lens 13p diffuses incident light from the LED in the horizontal direction (longitudinal direction of the incident surface) by refraction (see FIG. 12), and the thickness of the light guide plate of the micro lenticular lens array as an aggregate. The distance Py (pitch) in the vertical direction (short direction of the incident surface) is laid out to be in the wavelength order so that a desired diffraction effect can be obtained in the vertical direction (short direction of the incident surface).
Here, as an example, FIG. 11 shows a pitch Py of 1 μm, a slit width between lenses of 0.5 μm, and a lens height of 1 μm. The alignment characteristics of the light with respect to the longitudinal direction of the incident surface when the light emitted from the light source (in this case, the point light source) passes are as shown in FIG. The dotted line indicates the optical axis passing through the center of the micro lenticular lens 13p.
Furthermore, the transmitted light corresponding to the incident angle in the short direction of the incident surface with respect to the incident light on the plano-concave cylindrical lens can be shown as in FIG. From the figure, it can be seen that the light intensity is high at an orientation angle of ± 50 ° near the center.
さらに、レンズ高さを0.9、1.0、1.1μｍと変えた場合の導光板１２内の配向を検証してみる。
図１４はレンズ高さを0.9μｍとしたとき、図１５はレンズ高さを1.0μｍとしたとき、図１６はレンズ高さを1.1μｍとしたときの、入射角度に応じた透過光の強度分布を示す。
これらから容易に判るように、レンズ高さが変わっても回折パターンは大きく変わることはない。
Furthermore, the orientation in the light guide plate 12 when the lens height is changed to 0.9, 1.0, and 1.1 μm will be verified.
14 shows the intensity distribution of the transmitted light according to the incident angle when the lens height is 0.9 μm, FIG. 15 shows the lens height 1.0 μm, and FIG. 16 shows the lens height 1.1 μm. Indicates.
As can be easily seen from these, the diffraction pattern does not change greatly even if the lens height changes.
以上のように構成されたな平凹シリンドリカルレンズを用いた面状照明装置１０によれば、実施形態１と同様、マイクロレンチキュラーレンズアレイは、導光板１２の水平方向に対しては、屈折作用でＬＥＤ出射光が拡散するようになる。
一方、導光板１２の垂直方向に対しては、回折作用でＬＥＤ出射光が狭まるように導光板１２内を進行するようになる。
このように、マイクロレンチキュラーレンズの単体での幅と高さの変化、集合体として用いる導光板厚さ方向の間隔により、屈折作用および回折作用という、異なる光の機能を利用することができるので、ＬＥＤ光源からの光を余すことなく導光板内に入射させるとともに水平方向に広げることが可能となり、光利用効率の高く輝度の均一性に優れたバックライトが構築可能となる。
According to the planar illumination device 10 using the plano-concave cylindrical lens configured as described above, the micro lenticular lens array is refracted in the horizontal direction of the light guide plate 12 as in the first embodiment. LED emitted light comes to diffuse.
On the other hand, with respect to the vertical direction of the light guide plate 12, the light emitted from the LED travels in the light guide plate 12 so as to be narrowed by diffraction.
In this way, because of the change in the width and height of the single unit of the micro lenticular lens, the distance in the direction of the thickness of the light guide plate used as an assembly, different light functions such as refraction and diffraction can be used. Light from the LED light source can be made to enter the light guide plate without being left over and can be spread in the horizontal direction, and a backlight with high light utilization efficiency and excellent luminance uniformity can be constructed.
以上、本発明について、１、２実施形態を挙げ、説明した。
本発明は、以下のように構成することも可能である。
（変形例）
前述した１、２実施形態では、いずれも光学素子１３を一つ、導光板の入射面に配置したが、図１７に反射型回折格子１４を入射面に対向する端面に形成するようにしてもよい。
このように構成することにより、導光板１２の出射面から出射することなく対向端面に入射した光を、出射面から出射させることができる。すなわち、導光板１２の傾斜部からの漏れ光を抑制するために、導光板１２の入射面に光学素子１３を形成して対向端面に向かって光を先送りさせたとしても、対向端面に反射型回折格子１４を設けることにより、出射面から出射する光量を多くすることができる。
The present invention has been described with reference to the first and second embodiments.
The present invention can also be configured as follows.
(Modification)
In the first and second embodiments described above, one optical element 13 is disposed on the incident surface of the light guide plate. However, in FIG. 17, the reflection type diffraction grating 14 may be formed on the end surface facing the incident surface. Good.
By configuring in this way, the light incident on the opposing end surface without being emitted from the exit surface of the light guide plate 12 can be emitted from the exit surface. That is, in order to suppress leakage light from the inclined portion of the light guide plate 12, even if the optical element 13 is formed on the incident surface of the light guide plate 12 and the light is advanced to the opposite end surface, the reflection type is applied to the opposite end surface. By providing the diffraction grating 14, the amount of light emitted from the emission surface can be increased.
１０ 面状照明装置
１１ 光源
１２ 導光板
１２ｓ 斜面部
１３ 光学素子
１３ｅ 格子
１３ｐ マイクロレンチキュラーレンズ
１４ 反射型回折格子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Planar illuminating device 11 Light source 12 Light guide plate 12s Slope part 13 Optical element 13e Grating 13p Micro lenticular lens 14 Reflective diffraction grating
Claims (5)
前記導光板の前記入射面と前記光源との間に、前記光源から出射された光を前記入射面の短手方向には回折作用で集光し、前記入射面の長手方向には屈折作用で拡散させる光学素子が設けられていることを特徴とする面状照明装置。 In a planar illumination device comprising a light source, an incident surface on which the light source is disposed, and a light guide plate having an exit surface that emits light incident from the incident surface.
Between the incident surface of the light guide plate and the light source, the light emitted from the light source is condensed by diffractive action in the short direction of the incident surface, and refracted by the longitudinal direction of the incident surface. A planar illumination device comprising an optical element for diffusing.
前記格子の各々は、前記入射面の短手方向の寸法よりも前記入射面の長手方向の寸法が大きくなるように形成されている請求項１に記載の面状照明装置。 The optical element has a plurality of elliptical annular lattices arranged concentrically,
2. The planar illumination device according to claim 1, wherein each of the gratings is formed so that a dimension in a longitudinal direction of the incident surface is larger than a dimension in a short direction of the incident surface.
前記微小素子の各々は、前記入射面の長手方向に沿って延びるように形成され、且つ、前記光源を向く頂面を有し、
前記頂面は、前記入射面から対向する端面に向かって凹む凹面を有する請求項１に記載の面状照明装置。 The optical element has a plurality of microelements formed repeatedly with respect to the short side direction and the long side direction of the incident surface,
Each of the microelements is formed to extend along the longitudinal direction of the incident surface, and has a top surface that faces the light source,
The planar illumination device according to claim 1, wherein the top surface has a concave surface that is recessed from the incident surface toward an opposite end surface.
5. The planar illumination device according to claim 1, wherein the light guide plate includes an inclined portion whose thickness gradually decreases from the incident surface side toward the emission surface side. 6.
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2017145348A1 (en) * | 2016-02-26 | 2018-12-13 | 株式会社日立製作所 | Imaging device |
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2012
- 2012-04-20 JP JP2012097069A patent/JP2013225417A/en active Pending
Cited By (3)
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| US10911643B2 (en) | 2016-02-26 | 2021-02-02 | Hitachi, Ltd. | Imaging device modulating intensity of light with grating pattern |
| JP2021064000A (en) * | 2021-01-04 | 2021-04-22 | 株式会社日立製作所 | Imaging device |
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