JP3467788B2 - Backlight - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、透過型又は、半透過型
パネルを背面より照射するパネル用バックライトに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight for a panel which illuminates a transmissive or semi-transmissive panel from the back side.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近時、ラップトップ型又は、ブック型の
ワ−ドプロセッサ−やコンピュ−タ等の表示装置とし
て、薄型でしかも見易いバックライト機構を有する液晶
表示装置が用いられている。このようなバックライトに
は、図１に示すように透光性の導光板の一端部に、蛍光
管のような線状光源を併設するエッジライト方式がよく
用いられる。このエッジライト方式の場合、図２に示す
ように、導光板の一方の面に光拡散エレメントを形成
し、その面のほぼ全面を鏡面反射板又は光拡散反射シ−
トで覆い、通常は、導光板の反対側の面（光の出光面）
を光拡散シ−トで覆うように配置されたものが多い。2. Description of the Related Art Recently, a liquid crystal display device having a backlight mechanism which is thin and easy to see has been used as a display device for a laptop or book type word processor, a computer or the like. For such a backlight, an edge light system is often used in which a linear light source such as a fluorescent tube is provided at one end of a light-transmitting light guide plate as shown in FIG. In the case of this edge light system, as shown in FIG. 2, a light diffusing element is formed on one surface of the light guide plate, and almost the entire surface thereof is a specular reflection plate or a light diffusing reflection sheet.
The surface opposite to the light guide plate (light emitting surface).
In many cases, it is arranged so as to cover the light diffusion sheet.

【０００３】特に近時、バックライトがバッテ−リ−駆
動されるようになり消費電力−輝度変換効率のより一層
の向上が望まれおり、バックライトの出光面に、複数の
直線状プリズムを有する透光性材料からなるシ−ト
（Ａ）を、その構造物が出光面側（すなわち、導光板と
は反対側）となるように配し、バックライトから出光す
る光に指向性を付与し出光面の法線方向の輝度を増加さ
せることが提案されている。Particularly in recent years, the backlight is driven in a battery-like manner, and it is desired to further improve the power consumption-luminance conversion efficiency. The backlight has a plurality of linear prisms on its light emitting surface. The sheet (A) made of a translucent material is arranged so that the structure is on the light emitting surface side (that is, the side opposite to the light guide plate) to give directivity to the light emitted from the backlight. It has been proposed to increase the brightness in the direction normal to the light exit surface.

【０００４】しかし、前記した方法はプリズムを使用す
るため、光学的原理からして光の指向性の制御範囲はか
なり限られており（例えば出光面に下ろした法線方向に
対して出光する光線が±４０度付近となる範囲が限
界）、更に光の指向性を強くしようとすると逆に、出光
面に下ろした法線方向に対して５０度以上の方向の光線
が出てきて、法線方向に対する輝度は逆に低下するとい
う問題があった。However, since the above-mentioned method uses a prism, the control range of the directivity of light is considerably limited in view of the optical principle (for example, a light beam emitted in the normal direction down to the light emitting surface). Is within ± 40 degrees), and when trying to increase the directivity of the light, conversely, a ray with a direction of 50 degrees or more comes out with respect to the normal direction lowered on the light exit surface, and the normal line On the contrary, there is a problem that the luminance with respect to the direction is lowered.

【０００５】また、出光面に下ろした法線方向に対して
５０度以上の光線が殆ど出ずに従って比較的良好な光の
指向性が得られるシート（Ａ）のプリズムの頂角は９０
度以上であるが、プリズムの頂角が９０度以上になると
光学的原理からして、バックライト側からシ−ト（Ａ）
にある特定の角度で入射した光線の大部分がプリズム内
で全反射され、再びバックライト内に戻されるという問
題があった。バックライト内に再び戻された光線は、バ
ックライト内で屈折、反射、吸収を繰り返し、一部は再
びシ−ト（Ａ）に戻されるものの、バックライト内で吸
収される光線が多かった。バックライト内で吸収される
光線を少なくして光の利用効率を更に増加させるために
は、バックライトを構成する各光学部材の反射率、透過
率を１００％にすれば良いが、そのような物質は現在の
ところ知られていない。Further, the apex angle of the prism of the sheet (A) is 90 in which relatively good light directivity can be obtained because almost no light rays of 50 degrees or more are emitted with respect to the normal line lowered on the light exit surface.
However, if the apex angle of the prism is 90 degrees or more, from the optical principle, the sheet (A) is seen from the backlight side.
There is a problem that most of the light rays incident at a certain angle are totally reflected in the prism and returned to the backlight again. The light rays returned to the backlight were repeatedly refracted, reflected and absorbed in the backlight, and part of the light rays were returned to the sheet (A), but many light rays were absorbed in the backlight. In order to reduce the light rays absorbed in the backlight and further increase the light utilization efficiency, the reflectance and transmittance of each optical member constituting the backlight may be set to 100%. The substance is currently unknown.

【０００６】従って、バックライトから出光する光に指
向性を付与するには、不満足ながらシ−ト（Ａ）が用い
られていた。また、シ−ト（Ａ）もそれ自体の光拡散性
が低いため、導光板に施した光拡散エレメントの形状が
透視され、更に別の光拡散シ−トを必要としていたのが
一般的であった。Therefore, the sheet (A) has been unsatisfactorily used to impart directivity to the light emitted from the backlight. Also, since the sheet (A) itself has a low light diffusing property, the shape of the light diffusing element provided on the light guide plate is seen through, and it is general that another light diffusing sheet is required. there were.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消費
電力−輝度変換効率が高く、比較的容易に光の指向性が
制御可能なバックライトを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a backlight which has a high power consumption-luminance conversion efficiency and whose light directivity can be controlled relatively easily.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の点
につき種々の検討を行った結果、エッジライト方式のバ
ックライトの出光面側に、同一面に微細な間隔で多数の
レンズを有する透光性材料からなるシ−トを、ある条件
下に配置することにより、光の指向性が強くなり、出光
面に降した法線方向近傍に対して、消費電力−輝度変換
効率が高いバックライトとなることを見出し本発明を完
成した。As a result of various studies on the above points, the inventors of the present invention have provided a large number of lenses on the same surface at minute intervals on the light emitting surface side of an edge light type backlight. By arranging the sheet made of the translucent material under certain conditions, the directivity of the light becomes strong, and the power consumption-luminance conversion efficiency is high in the vicinity of the direction normal to the light exit surface. The present invention has been completed by finding out that it becomes a backlight.

【０００９】即ち本発明は、透光性材料からなる導光
板、前記導光板の少なくとも一側面端部にこれに近接し
た線状光源を有するパネル用バックライトにおいて、導
光板の出光面側に、同一面に微細で多数のレンズを有す
る透光性材料からなるシ−トを、前記レンズの焦点位置
が、バックライトの光拡散機能を持つ部分の近傍に実質
的に一致するように配置したパネル用バックライトに関
するものである。That is, the present invention provides a light guide plate made of a translucent material, and a panel backlight having a linear light source near at least one side surface end of the light guide plate. A panel in which a sheet made of a translucent material having a large number of fine lenses on the same surface is arranged such that the focal position of the lenses substantially coincides with the vicinity of a portion having a light diffusion function of a backlight. For backlights for automobiles.

【００１０】次に本発明を図面に基づいて更に詳述す
る。Next, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

【００１１】本発明の構成の一実施態様の断面図を図３
に示した。図中１は導光板で、光を効率よく通過させる
物質であればよく、石英、ガラス、透光性の天然又は合
成樹脂、例えばアクリル系樹脂等で構成される。本発明
で光拡散機能を持つ部分は例えば次の部分である。即
ち、導光板の光拡散機能を付与した面、導光板の出光面
側に配置した後述の光拡散シート面などである。FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the constitution of the present invention.
It was shown to. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light guide plate, which may be any substance that allows light to efficiently pass therethrough, and is made of quartz, glass, translucent natural or synthetic resin such as acrylic resin. In the present invention, the portion having the light diffusion function is, for example, the following portion. That is, a surface of the light guide plate provided with a light diffusion function, a surface of a light diffusion sheet described later arranged on the light exit surface side of the light guide plate, and the like.

【００１２】導光板の面に光拡散機能を付与する方法
は、光を拡散させる作用がある物質例えばシリカ、硫酸
バリウム、炭酸カルシウム、チタンホワイト、ガラスビ
−ズ、樹脂ビ−ズ、気泡等を含んだ塗料、印刷インキ等
の光拡散性物質をスクリ−ン印刷等の方法で導光板の一
方の広い面上にドット状に印刷する方法、又は導光板の
表面をドット状に粗面化する方法、導光板の表面に小孔
を開けるか小突起を形成する方法などの方法がある。光
拡散機能はバックライトの出光面とは反対側に施しても
良いし、出光面側に施しても良い。導光板の出光面とは
反対側に施した例を図３に示した（図中６は光拡散性物
質を示す）。The method for imparting a light diffusing function to the surface of the light guide plate includes substances having a function of diffusing light, such as silica, barium sulfate, calcium carbonate, titanium white, glass beads, resin beads, and bubbles. A method of printing a light-diffusing substance such as paint or printing ink in a dot shape on one wide surface of the light guide plate by a method such as screen printing, or a method of roughening the surface of the light guide plate in a dot shape. There are methods such as forming small holes or forming small protrusions on the surface of the light guide plate. The light diffusion function may be provided on the side opposite to the light emitting surface of the backlight, or may be provided on the light emitting surface side. An example in which the light guide plate is provided on the side opposite to the light emitting surface is shown in FIG. 3 (6 in the figure indicates a light diffusing substance).

【００１３】図中３は光反射シ−トで銀、アルミニウム
などの鏡面の反射シ−トまたはポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）にＢａＳＯ₄、ＴｉＯ₂、気泡などで光拡
散性を付与するなどしたシ−トであり、導光板の出光面
とは反対側の面のほぼ全面を覆うように配置する。In the figure, reference numeral 3 denotes a light reflection sheet, which is a reflection sheet of a mirror surface such as silver or aluminum or polyethylene terephthalate (PET) which is provided with light diffusion properties such as BaSO ₄ , TiO ₂ and bubbles. And is arranged so as to cover almost the entire surface of the light guide plate opposite to the light emitting surface.

【００１４】図中４は線状光源で、好ましい態様として
は、導光板の端部に光が入光するための間隙（スリッ
ト）を有する銀、アルミニウムなどの鏡面の反射シ−ト
またはＰＥＴにＢａＳＯ₄、ＴｉＯ₂、気泡などで光拡散
性を付与した光拡散反射シ−トで形成された光反射器
（図中５）で、線状光源の光源面とある幅の間隙をもた
せた状態で覆われており、導光板の少なくとも一端面部
に近接してその中心軸が導光板の端面とほぼ平行となる
ように設置される。この線状光源は、蛍光管、タングス
テン白熱管、オプティカルロッド、ＬＥＤを配列した物
等があるが、蛍光管が好ましく、省電力の面から、電極
部を除く均一発光部の長さが近接する導光板の端部の長
さとほぼ等しいことが好ましい。Reference numeral 4 in the drawing denotes a linear light source, and as a preferred embodiment, a specular reflection sheet such as silver or aluminum having a gap (slit) for allowing light to enter the end of the light guide plate, or PET. A light reflector (5 in the figure) formed of a light diffusive reflection sheet with light diffusivity provided by BaSO ₄ , TiO ₂ , bubbles, etc., with a gap of a certain width from the light source surface of the linear light source. And is installed near at least one end face of the light guide plate such that its central axis is substantially parallel to the end face of the light guide plate. This linear light source may be a fluorescent tube, a tungsten incandescent tube, an optical rod, an LED array, or the like, but a fluorescent tube is preferable, and from the viewpoint of power saving, the lengths of the uniform light emitting parts except the electrode part are close to each other. It is preferable that the length is substantially equal to the length of the end portion of the light guide plate.

【００１５】図４は、本発明に用いる透光性材料からな
り微細なレンズを多数有するシ−ト（以下レンズシート
と略称する）の一実施態様の斜視図であり、図５は同断
面図である。図中７はシート面に構成されたレンズ、８
はベースフィルムでレンズと同質か異質の材質からな
る。図６〜８は本発明に用いるレンズシ−トの他の実施
態様の断面図である。図６は球状のレンズを、光拡散層
（図中９）を持つ光拡散シートと一体として構成したレ
ンズシートでの例である。図７は同じく球状のレンズを
ベースフィルム上にレンズ材質より屈折率の小さいバイ
ンダー、透光性で接着性を持つ例えばアクリル樹脂な
ど、を介して配置し、表面のレンズはそのほぼ１／２の
表面が空気と接するように露出させた例である。また図
７は同じく球状のレンズをレンズ物質より屈折率が小さ
いバインダーの内部に埋没させてレンズを単球層状に配
置した例である。FIG. 4 is a perspective view of an embodiment of a sheet (hereinafter abbreviated as a lens sheet) made of a translucent material and having a large number of fine lenses used in the present invention, and FIG. 5 is a sectional view thereof. Is. In the figure, 7 is a lens formed on the seat surface, 8
Is a base film made of the same or different material as the lens. 6 to 8 are sectional views of other embodiments of the lens sheet used in the present invention. FIG. 6 shows an example of a lens sheet in which a spherical lens is integrated with a light diffusion sheet having a light diffusion layer (9 in the figure). In FIG. 7, similarly, a spherical lens is arranged on a base film via a binder having a refractive index smaller than that of the lens material and a translucent and adhesive material such as acrylic resin. In this example, the surface is exposed so as to come into contact with air. Further, FIG. 7 shows an example in which spherical lenses are similarly embedded in a binder having a refractive index smaller than that of the lens material and the lenses are arranged in a monospherical layer.

【００１６】本発明に用いる、同一面に微細な間隔で多
数のレンズを有する透光性材料からなるシ−トは、レン
ズの焦点位置が、前記した光拡散機能を持つ部分の近傍
に実質的に一致するように配置される。前記シ−トは光
を効率よく通過させる物質であればよく、石英、ガラ
ス、透光性の天然又は合成樹脂、例えばＰＥＴ，ポリカ
−ボネイト、アクリル系樹脂等である。また前記したベ
ースフィルムについても同様な材質のものが用いられ
る。In the sheet used in the present invention, which is made of a light-transmissive material having a large number of lenses on the same surface at minute intervals, the focal position of the lens is substantially in the vicinity of the portion having the light diffusion function. Placed to match. The sheet may be a substance that allows light to efficiently pass therethrough, and may be quartz, glass, translucent natural or synthetic resin such as PET, polycarbonate, acrylic resin and the like. The same material is used for the base film described above.

【００１７】このレンズの形成方法は特に限定されない
が、例えば熱プレスによる金型成型加工、鋳型加工、化
学処理、紫外線硬化樹脂による方法などがある。尚、透
光性材料からなるシ−ト上にこのような方法でレンズを
形成しても良いが、ガラスなどの平板に部分的にイオン
を注入すなどして屈折率に変化を持たせ、光学的に同一
面に微細な間隔で多数のレンズを有する状態にしても良
い。また、あらかじめ形成したレンズをベースフィルム
に合体させても良い。The method for forming this lens is not particularly limited, and examples thereof include a die molding process by hot pressing, a mold process, a chemical treatment, and a method using an ultraviolet curable resin. Although a lens may be formed on a sheet made of a translucent material by such a method, a flat plate such as glass may be partially ion-implanted to change the refractive index. A plurality of lenses may be optically provided on the same surface at minute intervals. Further, a lens formed in advance may be integrated with the base film.

【００１８】前記レンズの形状は特に限定されないが、
平行光線を入射させた時に焦点を有する形状、例えば、
凸形、球形、楕円形、非球面、卵形などの形状がある
が、好ましくは図４に示したように凸形又は球形であ
る。尚、ガラスなどの平板に部分的にイオンを注入して
屈折率に変化を持たせた場合はレンズの形状は判別しが
たいので、平行光線を入射させた時に焦点を有するかど
うかがレンズであるかどうかの判断の基準となる。The shape of the lens is not particularly limited,
A shape that has a focus when parallel rays are incident, for example,
There are shapes such as a convex shape, a spherical shape, an elliptical shape, an aspherical surface, and an oval shape, but it is preferably a convex shape or a spherical shape as shown in FIG. It should be noted that the shape of the lens is difficult to determine if the refractive index is changed by partially injecting ions into a flat plate such as glass, so whether the lens has a focal point when a parallel light beam is incident is determined by the lens. It will be the standard for judging whether there is any.

【００１９】前記レンズ（の中心）同士の間隔は特に限
定されないが、人間の目で識別できない程度に狭い方が
良く、１μｍ〜１０００μｍ、好ましくは１μｍ〜５０
０μｍであるが、本発明が液晶ディスプレイに用いられ
る場合は、液晶の画素のピッチとほぼ等しいかまたは小
さい（例えば、液晶の画素のピッチが３００μｍの場合
はレンズ同士の間隔はほぼ３００μｍ以下）方が良い。The distance between (the centers of) the lenses is not particularly limited, but it is better that the distance is as narrow as it cannot be discerned by human eyes, and it is 1 μm to 1000 μm, preferably 1 μm to 50 μm.
It is 0 μm, but when the present invention is used in a liquid crystal display, it is substantially equal to or smaller than the pitch of liquid crystal pixels (for example, when the pitch of liquid crystal pixels is 300 μm, the distance between lenses is approximately 300 μm or less). Is good.

【００２０】また、レンズシ−トの単位面積当たりに含
まれるレンズの数は、レンズの底面の周辺部分が部分的
にもほぼ接している状態からみてレンズ同士の間隔で決
まる。夫々のレンズの形状は光学的性質の面から製法上
可能な範囲で同一なものが好ましい。レンズの直径は前
記したレンズ同士の間隔である程度規制されるが、光の
指向性をより強化するためには、製法上可能な範囲で前
記レンズの直径は大きい方（前記レンズ同士がほぼ接し
ている状態）が好ましい。The number of lenses included in a unit area of the lens sheet is determined by the distance between the lenses when the peripheral portion of the bottom surface of the lens is partially in contact. The shape of each lens is preferably the same as long as it is possible from the viewpoint of optical properties in the manufacturing method. The diameter of the lens is regulated to some extent by the distance between the lenses described above, but in order to further enhance the directivity of light, the diameter of the lens is larger (the lenses are substantially in contact with each other as far as the manufacturing method allows). The state) is preferable.

【００２１】シート上に形成されたレンズの焦点位置
が、前記光拡散機能を持つものの位置近傍に実質的に一
致するように配置することが本発明の特徴であるが、こ
のような構成とすると、光拡散機能を持つ部分で拡散反
射した光線が前記レンズによって、図９に示したように
出光面に降した法線方向に対して角度を持たない光線と
なる。従って、極めて指向性の強い光線であり尚かつ光
拡散機能を持つものの形状が見えない（言い換えれば前
記光拡散機能を持つものの形状にたいする光学的隠蔽効
果が極めて高い）面状発光が得られる。It is a feature of the present invention that the focal position of the lens formed on the sheet is substantially aligned with the vicinity of the position of the one having the light diffusing function. The light rays diffused and reflected by the portion having the light diffusing function are turned into light rays having no angle with respect to the normal direction to the light exit surface as shown in FIG. 9 by the lens. Therefore, it is possible to obtain a planar light emission which is a light beam having extremely strong directivity and in which the shape of the light diffusing function is not visible (in other words, the shape of the light diffusing function is extremely high in optical concealment effect).

【００２２】また、レンズの焦点位置が、光拡散機能を
持つ部分の位置とは若干ずれるように配置すれば、光拡
散機能により拡散反射した光線が前記レンズによって図
１０又は図１１に示したように出光面に降した法線方向
に対してある角度で広がった光線又はある角度で集光す
る光線となる。この焦点位置とのずれの範囲は要求され
る出光状態によって決まるが、その範囲の目安はレンズ
の焦点距離の±１／２の範囲内が好ましく、更に好まし
くは±１／３の範囲内である。尚、図１０は光拡散機能
を持つ部分の位置がレンズの焦点距離内にある場合図１
１は光拡散機能を持つ部分の位置がレンズの焦点距離外
にある場合の光の進行状況を示す。If the focal position of the lens is arranged so as to be slightly displaced from the position of the portion having the light diffusing function, the light beam diffused and reflected by the light diffusing function is generated by the lens as shown in FIG. 10 or FIG. It becomes a light beam that spreads at a certain angle or a light beam that converges at a certain angle with respect to the normal direction that has fallen on the light exit surface. The range of deviation from the focal position is determined by the required light emission state, but the standard of the range is preferably within ± 1/2 of the focal length of the lens, and more preferably within ± 1/3. . Incidentally, FIG. 10 shows a case where the position of the portion having the light diffusion function is within the focal length of the lens.
Reference numeral 1 shows the progress of light when the position of the portion having the light diffusion function is outside the focal length of the lens.

【００２３】尚、ここで言うレンズの焦点距離は、レン
ズ設計で一般に用いられる焦点距離のことであるが、レ
ンズの焦点側に屈折率ｎの物質が存在した場合、その焦
点距離は光学的に１／ｎとなり、本発明ではこのような
状態での焦点距離も含めて対象としている。The focal length of a lens here is a focal length generally used in lens design. When a substance having a refractive index n is present on the focal side of the lens, the focal length is optically determined. It becomes 1 / n, and the present invention includes the focal length in such a state as well.

【００２４】液晶ディスプレイは、その表示面に降した
法線方向から視認する角度が大きくなる程コントラスト
が低くなるため、実用上、前記法線方向近傍での輝度が
重視される。更に、ビュ−ファインダ−に至ってはその
表示面に降した法線方向からしか見ないため、実用上前
記法線方向近傍での輝度が重視される。Since the contrast of the liquid crystal display becomes lower as the viewing angle from the direction of the normal to the display surface increases, the brightness in the vicinity of the direction of the normal is more important in practical use. Further, since the viewfinder can be seen only from the direction of the normal line descending on the display surface, the brightness in the vicinity of the normal line direction is practically important.

【００２５】本発明のような構成とすると光の指向性が
現れる。即ち、実質的に出光面に降した法線方向でその
面より出光した光の輝度を測定した場合、レンズシ−ト
を配さない場合に比較して、輝度が増加すること、前記
出光面に降ろした法線に対してある角度、例えば４０度
の方向から同様に測定した輝度が、実質的に法線方向で
測定した時の輝度よりその減少割合が大となる（例え
ば、法線方向で測定した時の輝度のほぼ４０％まで減少
する）こと等から、前記した光の指向性が現れているこ
とが判る。With the structure of the present invention, the directivity of light appears. That is, when the brightness of the light emitted from the surface is measured substantially in the direction normal to the light output surface, the brightness is increased as compared with the case where the lens sheet is not provided, The luminance measured in the same way from a direction of a certain angle, for example, 40 degrees with respect to the lowered normal line, has a larger reduction rate than the luminance when measured in the normal line direction (for example, in the normal line direction). It can be seen that the above-mentioned directivity of light appears because it decreases to almost 40% of the brightness when measured.

【００２６】本発明の更に好ましい様態を詳述すると、 （１）光拡散機能を持つ部分がドット状に施されてお
り、これが、透明シートに構成されたレンズに対応する
ように配置されていることが好ましい。このような状態
にすることによって、前記レンズによる効果を更に強化
できる。A more preferable mode of the present invention will be described in detail. (1) A portion having a light diffusing function is provided in a dot shape, which is arranged so as to correspond to a lens formed of a transparent sheet. It is preferable. With such a state, the effect of the lens can be further enhanced.

【００２７】（２）透明シートにレンズが配置されてい
ない微小な平面の空間に光拡散機能が施されていること
が好ましい。このような状態とすることにより、レンズ
に入射しなかった光線を拡散しより均一な面状発光とす
ることが出来る。(2) It is preferable that the transparent sheet is provided with a light diffusing function in a space of a minute plane where no lens is arranged. By setting such a state, it is possible to diffuse light rays that have not entered the lens and to make more uniform planar light emission.

【００２８】このように、本発明は微小なレンズを持つ
透明シートをある条件のもとに配置することが特徴であ
るが、この透明シートは導光板の出光面側に直接配置し
ても良く、また光拡散層例えば光拡散シート（図２中の
２）を介して配置しても良い。導光板の出光面側に直接
配置する場合もレンズ材質よりも屈折率の小さい層、例
えば空気層を介して配置する。As described above, the present invention is characterized in that the transparent sheet having minute lenses is arranged under certain conditions, but the transparent sheet may be directly arranged on the light emitting surface side of the light guide plate. Alternatively, it may be arranged via a light diffusion layer, for example, a light diffusion sheet (2 in FIG. 2). Even when it is arranged directly on the light exit surface side of the light guide plate, it is arranged via a layer having a smaller refractive index than the lens material, for example, an air layer.

【００２９】導光板の出光面側に配置した光拡散シート
は、通常は、導光板の出光面側に空気層を介して配され
ており、このシートは光を拡散させる作用がある物質例
えばシリカ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、チタンホ
ワイト、ガラスビ−ズ、樹脂ビ−ズなどをＰＥＴ、ポリ
カ−ボネイト、アクリル、ガラスなどの透光性シ−トに
コ−ティングするなどして得られる。この光拡散シート
は、必要に応じて用いればよく例えば、光の均一性を更
に向上させるときなどである。The light diffusing sheet arranged on the light emitting surface side of the light guide plate is usually arranged on the light emitting surface side of the light guide plate through an air layer, and this sheet is a substance having a function of diffusing light such as silica. , Barium sulfate, calcium carbonate, titanium white, glass beads, resin beads, etc. are coated on a light-transmissive sheet such as PET, polycarbonate, acrylic, or glass. This light diffusing sheet may be used as necessary, for example, when further improving the uniformity of light.

【００３０】光拡散シートを介してレンズシートを配置
する場合、シート面の微細な多数のレンズの焦点位置
は、前記光拡散シ−トの光拡散部分、即ち光拡散シ−ト
の表面位置近傍に実質的に一致する位置である。このよ
うな配置とすることにより、光拡散シ−トから拡散透過
した光線がレンズによって、図９に示したように出光面
に降ろした法線方向に対して角度を持たない光線とな
る。従って、極めて指向性の強い光線の面状発光が得ら
れる。また、レンズの焦点位置が、光拡散シ−トの位置
とは若干ずれるように配置すれば、光拡散シ−トから拡
散透過した光線がレンズによって、図１０又は図１１に
示したように出光面に降ろした法線方向に対してある角
度で広がった光線又はある角度で集光する光線となる。When the lens sheet is arranged via the light diffusing sheet, the focal positions of a large number of fine lenses on the sheet surface are near the light diffusing portion of the light diffusing sheet, that is, the surface position of the light diffusing sheet. Is a position substantially corresponding to. With such an arrangement, the light beam diffused and transmitted from the light diffusion sheet becomes a light beam having no angle with respect to the normal line direction dropped to the light exit surface by the lens as shown in FIG. Therefore, it is possible to obtain the plane emission of a light ray having extremely strong directivity. If the focal position of the lens is arranged so as to be slightly displaced from the position of the light diffusion sheet, the light beam diffused and transmitted from the light diffusion sheet is emitted by the lens as shown in FIG. 10 or FIG. It becomes a light beam that spreads at a certain angle or a light beam that converges at a certain angle with respect to the direction of the normal to the surface.

【００３１】レンズの焦点位置と光拡散シ−トの位置と
のずれの範囲は要求される出光状態によって決まるが、
その範囲の目安はレンズの焦点距離の±１／３の範囲が
好ましく、更に好ましくは±１／５の範囲である。上記
範囲を外れると本発明の効果は減少する。導光板の出光
面に、光拡散シ−トを配置する場合は、空気層を介して
これを配置し、その上に、レンズシートを配置する。こ
のような構成により、先に述べたように光の指向性が現
れる。The range of deviation between the focal position of the lens and the position of the light diffusion sheet is determined by the required light emission state.
The range is preferably within ± 1/3 of the focal length of the lens, and more preferably within ± 1/5. If it deviates from the above range, the effect of the present invention decreases. When arranging the light diffusion sheet on the light emitting surface of the light guide plate, this is arranged through the air layer, and the lens sheet is arranged thereon. With such a configuration, the directivity of light appears as described above.

【００３２】球状のレンズを、光拡散層を持つ光拡散シ
ートと一体として構成したレンズシート（図６）では、
球状レンズの焦点部分がほぼ光拡散シート面と一致す
る。また、球状レンズの場合に限らず、光拡散シ−トと
レンズシ−トを一体化したものは、一度製造するとレン
ズの焦点が光拡散シ−ト上に実質的に一致しているの
で、これを用いると焦点に関する本発明の条件を満足す
る位置合わせの手間が省け、操作が容易となる。In the lens sheet (FIG. 6) in which the spherical lens is integrally formed with the light diffusion sheet having the light diffusion layer,
The focal portion of the spherical lens almost coincides with the light diffusion sheet surface. Further, not only in the case of the spherical lens, but the one in which the light diffusion sheet and the lens sheet are integrated has the focus of the lens substantially coincident with that on the light diffusion sheet once manufactured. The use of makes it possible to save the time and effort for alignment that satisfies the condition of the present invention regarding the focus, and facilitate the operation.

【００３３】[0033]

【発明の効果】本発明は、消費電力−輝度変換効率が高
く、比較的容易に光の指向性が制御可能なバックライト
として得られる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a high power consumption-luminance conversion efficiency and can be obtained as a backlight in which the directivity of light can be controlled relatively easily.

【００３４】[0034]

【実施例】次に比較例及び実施例で本発明を更に詳述す
る。図３に示すような厚さ４．０ｍｍの長方形導光板
（旭化成製、ＡＣ−９９９、材質はＰＭＭＡ、２１０ｍ
ｍ×１５５ｍｍ）の長手の両端部に、直径３．８ｍｍの
太さの冷陰極蛍光管（ハリソン電機株式会社製）を配置
し、導光板に接する部分に４ｍｍのスリットを持つ銀フ
ィルムを反射面が光源と対向するように楕円形に配置
し、スリットから出光した光が導光板の端部から導光板
に入光するように配置した。一方、導光板面上に形成す
る光拡散物質は、チタンホワイトを含む塗料を、導光板
上に仮想される１ｍｍの間隔を持った直交線の交点（グ
リッド）上に円形のドットパタ−ンで印刷したものであ
り下記の条件で形成した。EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to Comparative Examples and Examples. A rectangular light guide plate having a thickness of 4.0 mm as shown in FIG. 3 (manufactured by Asahi Kasei, AC-999, made of PMMA, 210 m
(m × 155 mm), a cold cathode fluorescent tube with a diameter of 3.8 mm (manufactured by Harrison Electric Co., Ltd.) is arranged at both ends of the length, and a silver film having a slit of 4 mm in a portion in contact with the light guide plate is used as a reflection surface Are arranged in an elliptical shape so as to face the light source, and light emitted from the slit is arranged to enter the light guide plate from the end portion of the light guide plate. On the other hand, the light diffusing substance formed on the surface of the light guide plate is printed with a paint containing titanium white in a circular dot pattern on the intersections (grids) of the orthogonal lines with a virtual spacing of 1 mm on the light guide plate. The film was formed under the following conditions.

【００３５】光拡散物質の被覆率が、最小の地点で２６
％、最大の地点（２本の蛍光管の中間部付近）で９０
％、その中間ではこれらの比率を順次増加した値となる
ように印刷した。また、線状光源の軸と平行となる状態
のグリッド上に被覆される光拡散物質の被覆率が、その
平行線上の中央、即ち、線状光源の長手方向の中央から
線状光源に垂直に立てた導光板面上の線から両端に向か
う方向の光拡散物質までの距離に対して、順次大となる
ように、最小の地点で２６％、最大の地点で４０％、そ
の中間ではこれらの比率を順次増加した値となるように
印刷した。The light diffusing substance has a coverage of 26 at the minimum point.
%, 90 at the maximum point (near the middle of the two fluorescent tubes)
%, And in the middle thereof, printing was performed such that these ratios were sequentially increased. Further, the coverage of the light diffusing substance coated on the grid in a state parallel to the axis of the linear light source is the center on the parallel line, that is, from the longitudinal center of the linear light source to the vertical direction to the linear light source. With respect to the distance from the line on the standing light guide plate surface to the light diffusing substance in the direction toward both ends, 26% at the minimum point, 40% at the maximum point, and these in the middle between these, so that the distance gradually increases. Printing was performed such that the ratio was increased in order.

【００３６】導光板の光拡散物質を印刷した面を厚さ
０．１２５ｍｍの光拡散反射シ−ト（ＩＣＩ製メリネッ
クス３２９）で覆った。さらに、導光板の出光面側に厚
さ０．１ｍｍの光拡散シ−ト（辻本電機製作所Ｄ−２０
４）を１枚配置した。The surface of the light guide plate on which the light diffusion material was printed was covered with a 0.125 mm thick light diffusion reflection sheet (Melinex 329 manufactured by ICI). Furthermore, a 0.1 mm-thick light diffusion sheet (Tsujimoto Denki Seisakusho D-20
4) was arranged one piece.

【００３７】冷陰極管に、インバ−タ（ＴＤＫ製ＣＸＡ
Ｍ−１０Ｌ）より３０ＫＨｚの交番電圧をかけて一定電
流（１本の冷陰極管に対して５ｍＡ、２本では合計１０
ｍＡ）で駆動させたときの面輝度を、輝度計（トプコン
ＢＭ−８）により視野角２度で出光面に降した法線方向
に対して測定したところ１３００ｃｄ／ｍ²であった。
このとき、光の指向性は殆どなかった。また、ドットは
光拡散シ−トを通して透けて見えなかった（比較例
１）。The cold cathode tube is provided with an inverter (TDK CXA).
An alternating voltage of 30 KHz is applied from M-10L), and a constant current (5 mA for one cold cathode tube, a total of 10 for two tubes)
The surface luminance when driven with a current (mA) was measured with a luminance meter (Topcon BM-8) at a viewing angle of 2 degrees with respect to the normal direction to the light emitting surface, and it was 1300 cd / m ² .
At this time, there was almost no directivity of light. Further, the dots could not be seen through the light diffusion sheet (Comparative Example 1).

【００３８】前記光拡散シ−トに代えて透明な紫外線硬
化樹脂で厚さ０．１ｍｍのＰＥＴ上に多数のレンズを形
成したシートで、レンズは、隣り合ったレンズ中心とレ
ンズ中心との間隔が１４０μｍでレンズ同士がほぼ接す
る状態で、レンズの焦点距離４．１ｍｍであり、レンズ
の焦点が光拡散物質に実質的に一致するように配置した
以外は比較例１と同一の装置、条件、で操作し、測定し
た輝度は２５００ｃｄ／ｍ²であった。このとき、出光
面に降した法線方向に対して光の指向性が顕著に観察さ
れた。また、ドットの形状は前記レンズシ−トを通して
殆ど透けて見えなかった（実施例１）。A sheet in which a large number of lenses are formed on PET having a thickness of 0.1 mm by using a transparent UV-curable resin instead of the light diffusion sheet, and the lenses are arranged between adjacent lens centers. Is 140 μm and the lenses are in close contact with each other, the focal length of the lenses is 4.1 mm, and the apparatus and conditions are the same as those of Comparative Example 1 except that the focal points of the lenses are substantially aligned with the light diffusing substance. The measured luminance was 2500 cd / m ² . At this time, the directivity of the light was remarkably observed with respect to the normal direction falling on the light exit surface. In addition, the dot shape was almost invisible through the lens sheet (Example 1).

【００３９】前記レンズシ−トのレンズの焦点が光拡散
エレメントの位置から２ｍｍレンズ側に遠ざかるように
配置した以外は実施例１と同一の装置、条件、で操作
し、測定した輝度は２３００ｃｄ／ｍ²であった。この
とき出光面に降した法線方向に対して光の指向性が顕著
に観察されたが実施例１で得られた程ではなかった。ま
た、ドットの形状はレンズシ−トを通して殆ど透けて見
えなかった（実施例２）。The measured brightness was 2300 cd / m under the same conditions and conditions as in Example 1 except that the focal point of the lens of the lens sheet was moved away from the position of the light diffusing element toward the lens side by 2 mm. ^{Was 2} . At this time, the directivity of the light was remarkably observed with respect to the direction normal to the light exit surface, but it was not as high as that obtained in Example 1. In addition, the dot shape was almost invisible through the lens sheet (Example 2).

【００４０】レンズシ−トのレンズの焦点が光拡散物質
の位置から４ｍｍレンズ側に遠ざかるように配置した以
外は実施例１と同一の装置、条件、で操作し、測定した
輝度は１４００ｃｄ／ｍ²であった。このとき、出光面
に降した法線方向に対して光の指向性は殆どなかった。
また、ドットの形状はレンズシ−トを通して透けて見え
た（比較例２）。The measured brightness was 1400 cd / m ² by operating under the same apparatus and conditions as in Example 1 except that the lens focus of the lens sheet was placed 4 mm away from the position of the light diffusing substance. Met. At this time, there was almost no directivity of light with respect to the direction of the normal to the light exit surface.
Further, the dot shape was seen through the lens sheet (Comparative Example 2).

【００４１】レンズシ−トのレンズの焦点を６．０ｍｍ
とし、レンズの焦点が光拡散物質の位置から２ｍｍレン
ズとは反対側に遠ざかるように配置した以外は実施例１
と同一の装置、条件、で操作し、測定した輝度は２２５
０ｃｄ／ｍ²であった。このとき、出光面に降ろした法
線方向に対して光の指向性が顕著に観察されたが実施例
１で得られた程ではなかった。また、ドットの形状はレ
ンズシ−トを通して殆ど透けて見えなかった（実施例
３）。The focal point of the lens of the lens sheet is 6.0 mm.
Example 1 except that the focal point of the lens is 2 mm away from the position of the light diffusing substance to the side opposite to the lens.
Operated with the same equipment and conditions as above, the measured brightness was 225
It was 0 cd / m ² . At this time, the directivity of the light was remarkably observed with respect to the direction normal to the light exit surface, but it was not as high as that obtained in Example 1. In addition, the dot shape was almost invisible through the lens sheet (Example 3).

【００４２】光拡散物質の各々のドツトがレンズシ−ト
の各々のレンズに対応するようにオフセット印刷により
配置した以外は実施例１と同一の装置、条件、で操作
し、測定した輝度は２７００ｃｄ／ｍ²であった。この
とき、出光面に降ろした法線方向に対して光の指向性が
実施例１で得られたよりも顕著に観察された。また、ド
ットの形状はレンズシ−トを通して殆ど透けて見えなか
った（実施例４）。The brightness was measured to be 2700 cd / s by operating under the same apparatus and conditions as in Example 1 except that each dot of the light diffusing material was arranged by offset printing so as to correspond to each lens of the lens sheet. It was m ² . At this time, the directivity of light was observed more remarkably than that obtained in Example 1 with respect to the normal direction dropped onto the light exit surface. In addition, the dot shape was almost invisible through the lens sheet (Example 4).

【００４３】レンズシ−トのレンズが配置されていない
微小な空間に光拡散物質を施した以外は実施例１と同一
の装置、条件、で操作し、測定した輝度は２５００ｃｄ
／ｍ²であった。このとき、出光面に降ろした法線方向
に対して光の指向性が顕著に観察された。また、ドット
の形状はレンズシ−トを通して殆ど透けて見えなかった
（実施例１の場合よりも見えにくかった）（実施例
５）。The brightness was measured at 2500 cd under the same conditions and conditions as in Example 1 except that the light diffusing substance was applied to the minute space where the lens of the lens sheet was not arranged.
/ M ² . At this time, the directivity of the light was remarkably observed with respect to the direction of the normal line dropped on the light exit surface. In addition, the dot shape was hardly seen through the lens sheet (it was harder to see than in the case of Example 1) (Example 5).

【００４４】レンズシ−トに代えてポリカ−ボネイトか
らなる頂角が９０度の互いに平行な直線状プリズムを多
数有するシートで、直線状プリズムの隣り合った頂稜と
頂稜との間隔が３５０μｍの間隔になるように加工した
厚さ３６０μｍのシ−トを用いた以外は実施例１と同一
の装置、条件、（ただし、プリズムには焦点はない）で
操作し、測定した輝度は２０００ｃｄ／ｍ²であった。
このとき、出光面に降した法線方向に対して光の指向性
が観察されたが実施例１で得られた程ではなかった。ま
た、ドットの形状はプリズムシ−トを通して透けて見え
た。（比較例３）A sheet having a large number of parallel linear prisms having an apex angle of 90 °, which are made of polycarbonate instead of the lens sheet, and the distance between adjacent apexes of the linear prisms is 350 μm. The brightness was 2000 cd / m as measured by operating under the same apparatus and conditions as in Example 1 (except that the prism has no focus) except that a sheet having a thickness of 360 μm and processed to have intervals was used. ^{Was 2} .
At this time, the directivity of the light was observed with respect to the direction normal to the light exit surface, but it was not as high as that obtained in Example 1. The dot shape was transparent through the prism sheet. (Comparative example 3)

【００４５】比較例１の光拡散シ−ト板の上に、厚さ
０．１ｍｍのＰＥＴ上に焦点距離が０．２ｍｍの隣り合
ったレンズ中心とレンズ中心との間隔が１４０μｍでレ
ンズ同士がほぼ接する状態の多数のレンズを有するレン
ズシ−トを、レンズの焦点が前記光拡散シ−トに実質的
に一致するように配置した以外は比較例１と同一の装
置、条件、で操作し、測定した輝度は２１００ｃｄ／ｍ
²であった。このとき、出光面に降ろした法線方向に対
して光の指向性が観察された。また、ドットの形状はレ
ンズシ−トを通して透けて見えなかった（実施例６）。On the light-diffusing sheet of Comparative Example 1, PET having a thickness of 0.1 mm was used, and the distance between adjacent lens centers having a focal length of 0.2 mm and the lens centers was 140 μm. A lens sheet having a large number of lenses that are in close contact with each other is operated under the same apparatus and conditions as in Comparative Example 1 except that the focal point of the lens is arranged to substantially coincide with the light diffusion sheet. The measured brightness is 2100 cd / m
^{Was 2} . At this time, the directivity of the light was observed with respect to the normal direction dropped on the light exit surface. Further, the dot shape was not visible through the lens sheet (Example 6).

【００４６】レンズシ−トのレンズが配置されていない
微小な空間に光拡散エレメントを施した以外は実施例６
と同一の装置、条件、で操作し、測定した輝度は２１０
０ｃｄ／ｍ²であった。このとき、出光面に降ろした法
線方向に対して光の指向性が観察された。また、ドット
の形状はレンズシ−トを通して見えなかった（実施例６
の場合よりも見えにくかった）（実施例７）。Embodiment 6 except that a light diffusing element is provided in a minute space where no lens of the lens sheet is arranged.
The brightness measured by operating with the same equipment and conditions as above was 210
It was 0 cd / m ² . At this time, the directivity of the light was observed with respect to the normal direction dropped on the light exit surface. Further, the dot shape was not visible through the lens sheet (Example 6).
Was harder to see than in the case of (Example 7).

【００４７】比較例１の光拡散シ−ト板の上に、紫外線
硬化樹脂によって、焦点距離が０．１ｍｍの隣り合った
レンズ中心とレンズ中心との間隔が１４０μｍでレンズ
同士がほぼ接する状態の多数のレンズを、レンズの焦点
が光拡散シ−ト上に実質的に一致するように配置した以
外は比較例１と同一の装置、条件、で操作し、測定した
輝度は２１００ｃｄ／ｍ²であった。このとき、出光面
に降ろした法線方向に対して光の指向性が観察された。
また、ドットの形状は前記レンズシ−トを通して透けて
見えなかった（実施例８）。On the light-diffusing sheet of Comparative Example 1, the distance between adjacent lens centers having a focal length of 0.1 mm and the center of the lens was 140 μm and the lenses were substantially in contact with each other by an ultraviolet curable resin. A large number of lenses were operated under the same apparatus and conditions as in Comparative Example 1 except that the focal points of the lenses were arranged substantially on the light diffusion sheet, and the measured luminance was 2100 cd / m ² . there were. At this time, the directivity of the light was observed with respect to the normal direction dropped on the light exit surface.
Further, the dot shape was not visible through the lens sheet (Example 8).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】従来のバックライトの斜視図FIG. 1 is a perspective view of a conventional backlight.

【図２】従来のバックライトの断面図FIG. 2 is a sectional view of a conventional backlight.

【図３】本発明の一実施態様の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention.

【図４】本発明で用いるレンズ面を持つシートの斜視図FIG. 4 is a perspective view of a sheet having a lens surface used in the present invention.

【図５】本発明で用いるレンズ面を持つシートの断面図FIG. 5 is a sectional view of a sheet having a lens surface used in the present invention.

【図６】本発明のレンズ面を持つシートの他の実施態様
の断面図FIG. 6 is a sectional view of another embodiment of the sheet having a lens surface of the present invention.

【図７】本発明のレンズ面を持つシートの他の実施態様
の断面図FIG. 7 is a sectional view of another embodiment of the sheet having a lens surface of the present invention.

【図８】本発明のレンズ面を持つシートの他の実施態様
の断面図FIG. 8 is a cross-sectional view of another embodiment of the lens-faced sheet of the present invention.

【図９】光拡散機能とレンズとの光学的関係を示す模式
的に示す図FIG. 9 is a diagram schematically showing an optical relationship between a light diffusing function and a lens.

【図１０】光拡散機能とレンズとの光学的関係を示す模
式的に示す図FIG. 10 is a diagram schematically showing an optical relationship between a light diffusion function and a lens.

【図１１】光拡散機能とレンズとの光学的関係を示す模
式的に示す図FIG. 11 is a diagram schematically showing an optical relationship between a light diffusion function and a lens.

【符号の説明】 １：導光板 ２：光拡散シート ３：鏡面、光拡散反射シ−ト ４：光源 ５：光源の反射カバー ６：光拡散機能を持つ部分 ７：レンズ ８：ベースフィルム ９：光拡散機能を持つ部分 １０：バインダー[Explanation of symbols] 1: Light guide plate 2: Light diffusion sheet 3: Mirror surface, light diffuse reflection sheet 4: Light source 5: Reflective cover of light source 6: Portion with light diffusion function 7: Lens 8: Base film 9: Portion with light diffusion function 10: Binder

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】透光性材料からなる導光板、前記導光板の
少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を有す
るパネル用バックライトにおいて、導光板の出光面側に
空気層を介して光拡散シ−トを配置し、該光拡散シート
の出光面側に、同一面に微細で多数のレンズを有する透
光性材料からなるシ−トを、前記レンズと前記光拡散シ
ートの光拡散機能を持つ部分との間の距離が、前記レン
ズの焦点距離の２／３倍〜４／３倍となるように配置し
たパネル用バックライト。1. A light guide plate made of a light-transmitting material, and a panel backlight having a linear light source adjacent to at least one side surface end portion of the light guide plate, wherein an air layer is provided on the light exit surface side of the light guide plate. A light-diffusing sheet, and a sheet made of a light-transmitting material having a large number of fine lenses on the same surface is provided on the light-exiting surface side of the light-diffusing sheet. A backlight for a panel arranged such that a distance between the portion having a diffusing function is 2/3 to 4/3 times the focal length of the lens. 【請求項２】透光性材料からなる導光板、前記導光板の
少なくとも一側面端部にこれに近接した線状光源を有す
るパネル用バックライトにおいて、微細で多数のレンズ
をその出光面に有し、他方の面に光拡散透過機能を有す
るとともに、その厚さが前記レンズの焦点距離の２／３
倍〜４／３倍である透光性材料からなるシ−トを、前記
導光板の出光面側に配置したパネル用バックライト。2. A backlight for a panel comprising a light guide plate made of a translucent material and a linear light source adjacent to at least one side surface end portion of the light guide plate, wherein a large number of fine lenses are provided on its light emitting surface. The other surface has a light diffusion and transmission function, and its thickness is ⅔ of the focal length of the lens.
A backlight for a panel in which a sheet made of a translucent material having a size of 4 to 4/3 times is arranged on the light emitting surface side of the light guide plate.