KR100328105B1

KR100328105B1 - lightguide

Info

Publication number: KR100328105B1
Application number: KR1019997000672A
Authority: KR
Inventors: 요시까와도시유끼; 신지오사무; 구니사와도시따까; 야스다고오조
Original assignee: 나카무라 하사오; 가부시키가이샤 구라레
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 2002-03-09
Also published as: KR20000029608A

Abstract

하나 이상의 측단면으로부터 광을 안내하는 투명한 도광체 (3) 로서, 직선형상 광원의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상 패턴이, 출사면으로부터의 출사광의 휘도분포가 대략 균일해지도록, 직선상 광원에 가까운 부분은 저밀도로, 먼 부분은 고밀도로 광출사면에 다수 배치된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 볼록형상 패턴의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대체로 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤1.0 인 것, 볼록형상 패턴의 단면이 대체로 원호형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤0.5 인 것이 각각 바람직하다.As a transparent light guide (3) for guiding light from at least one side cross section, a spot, solid or dashed line with a cross-sectional width (W; mu m) in the cross section orthogonal to the axis of the linear light source is 10 ≦ W ≦ 200. The convex pattern is arranged so that the portion close to the linear light source is low density and the far portion is high density on the light exit surface so that the luminance distribution of the outgoing light from the exit surface becomes substantially uniform. Here, when the cross section of the convex pattern is partially ladder-shaped with a partially straight portion, the ratio of H / W is 0.2 ≦ H / W ≦ 1.0 when the cross-sectional width of the convex shape is represented by (W) and height (H), respectively. It is preferable that the ratio of H / W is 0.2 ≦ H / W ≦ 0.5, respectively, when the cross section of the convex pattern is generally arcuate, and the cross-sectional width of the convex shape is represented by (W) and height (H), respectively. .

Description

Light guide {lightguide}

투명판의 측단면으로부터 입사시키고, 그 일방의 면 (광출사면) 으로부터 광을 출사시켜 조명을 행하도록 한, 소위 에지라이트 방식의 도광체를 구비한 면광원장치가, 워드프로세서, 퍼스널컴퓨터, 박형 텔레비젼 등에 설치되는 액정표시장치의 배면 조명장치로서 이용되고 있다.BACKGROUND ART A surface light source device having a so-called edge light type light guide, which is incident from a side end surface of a transparent plate and emits light from one surface (light exit surface), is illuminated by a word processor, a personal computer, It is used as a back lighting device of a liquid crystal display device installed in a thin television or the like.

도광체의 측단면으로부터 입사된 1 차 광을 이 도광체의 광출사면 전체로부터 균일하게 효율적으로 출사하기 위해서는, 도광체에 유도된 광을 그 진행방향에 직교하는 방향으로, 산란반사시킬 때에, 광원부근의 산란반사능력이 낮고, 광원으로부터 가장 먼 부분의 확산반사능력이 높아지도록 하고, 또한 입사된 1 차 광의 대부분이 출사면으로부터 출사되도록 분포시킬 필요가 있다. 이와 같은 산란반사능력을 부여하기 위한 원리 및 그 가공법에 대해서는 이하와 같이 여러가지 제안되고 있으며, 그 일부는 실용화되고 있다.In order to uniformly and efficiently emit the primary light incident from the side end face of the light guide from the entire light exit surface of the light guide, when scattered and reflected in the direction orthogonal to the traveling direction, The scattering reflectivity near the light source is low, and the diffuse reflecting ability of the part farthest from the light source is increased, and most of the incident primary light is distributed to be emitted from the exit surface. Principles for providing scattering reflecting ability and processing methods thereof have been proposed in various ways as follows, and some of them have been put into practical use.

① 조면(粗面)을 주체로 하는 것① mainly made up of rough surface

도광체의 광출사면 전체 또는 그 대향면 전체를 동일하게 조면화시킨 것 (일본 특개평 3-118593 호 공보, 평6-118248 호 공보 등) 또는 조면조도를 변화시킨 것 (일본 특개소 63-168604 호 공보 등) 이나, 반점형상 또는 선형상의 조면패턴을 그 면적밀도를 변경하여 배치 형성한 것 (일본 특개평 4-162002 호 공보 등) 이 있다. 조면화의 방법은 금형의 샌드블라스트나 케미컬에칭에 의하고, 조면패턴의 형성방법은 포토에칭과 샌드블라스트의 조합 (일본 특개평 4-52286 호 공보) 등으로 실시된다.The same roughening of the entire light exit surface of the light guide or the entire opposite surface thereof (Japanese Patent Laid-Open Nos. 3-118593, 6-118248, etc.) or varying roughness (Japanese Patent Laid-Open No. 63- 168604, etc.), or the spot pattern or linear roughening pattern arrange | positioned and changing the area density (Japanese Patent Laid-Open No. 4-162002, etc.). The roughening method is carried out by sandblasting or chemical etching of a mold, and the roughening pattern is formed by a combination of photoetching and sandblasting (Japanese Patent Laid-Open No. 4-52286).

② 산란반사체를 도포하는 것② Applying a scattering reflector

광 출사면에 대향하는 내면에 스크린 인쇄법 등으로 백색도료나 미립자를 함유한 산란반사물질을 망점형상이나 선형상 패턴형상으로 도포한 것 (일본 특개소 57-12838 호 공보, 일본 특개평 1-245220 호 공보 등) 으로, 제조공정은 패턴이 없는 경면판의 성형공정과 패턴인쇄공정의 2 공정으로 된다.Scattered reflecting material containing white paint or fine particles in the form of dot or linear pattern on the inner surface facing the light exit surface (Japanese Patent Laid-Open No. 57-12838, Japanese Patent Laid-Open No. 1- 245220, etc.), the manufacturing process consists of two steps, a molding process of a mirrorless plate without a pattern and a pattern printing process.

③ 벌크확산을 주체로 하는 것③ mainly dealing with bulk diffusion

광 확산미립자의 혼합이나 비상용 폴리머의 혼합, 공중합 등에 의해 도광체 벌크수지 자신을 광확산 산란체로 하는 것 (일본 특개평 1-172801 호 공보, 일본 특개평 2-221924 호 공보, 일본 특개평 5-249319 호 공보, 일본 특개평 6-186560 호 공보 등) 이 공개되어 있다.Making the light guide bulk resin itself a light diffusing scatterer by mixing light diffusing fine particles, mixing or copolymerizing incompatible polymers (JP-A-1-172801, JP-A 2-221924, JP-A-5) 249319, Japanese Patent Laid-Open No. 6-186560, etc. are disclosed.

④ 요철형상 패턴에 의한 것④ by uneven pattern

이하의 3 종류로 크게 구별된다. 제조방법은 도광체 자체 또는 성형금형을 기계절삭, 레이저가공, 금형에칭 등으로 가공하는 것이다.It is largely divided into the following three types. The manufacturing method is to process the light guide itself or the molding die by machine cutting, laser processing, mold etching or the like.

1) 오목패턴1) concave pattern

출사면 또는 그 대향면에 평면을 기준으로 오목패턴을 배치한 것. 예를 들면, 1 차원의 선형상 삼각홈 (일본 특개평 2-165504 호 공보, 일본 특개평 6-3526 호 공보), 직사각형 홈 (일본 특개평 6-123810 호 공보, 일본 특개평 6-265731 호 공보 등), 반원홈 (실개평 5-79537 호 공보), 파선형상 삼각홈 (일본 특개평 5-196936 호 공보, 일본 특개평 5-216030 호 공보 등) 이 있다. 2 차원 형상의 원추 또는 각추형상의 조각 (일본 특개평 4-278922 호 공보), 반구형상의 조각 (일본 특개평 6-289393 호 공보 등), 원추형상의 조각 (실개평 1-145902 호 공보) 이 있다. 또한, 패턴 오목부의 내면을 조면화한 것 (일본 특개평 4-355408 호 공보, 실개평 5-94802 호 공보 등) 도 제안되고 있다.Arrangement of concave patterns on the exit surface or on the opposite surface with respect to the plane. For example, one-dimensional linear triangular grooves (Japanese Patent Laid-Open No. 2-165504, Japanese Patent Laid-Open No. 6-3526), Rectangular Grooves (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-123810, Japanese Patent Laid-Open No. 6-265731) Publications, etc.), semicircular grooves (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 5-79537), and dashed triangular grooves (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-196936, Japanese Laid-Open Publication No. 5-216030). Two-dimensional cone or pyramidal sculptures (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 4-278922), hemispherical sculptures (Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-289393, etc.), and cone-shaped sculptures (Regular Publication 1-145902). . Moreover, what roughened the inner surface of the pattern recessed part (Japanese Unexamined-Japanese-Patent No. 4-355408, Unexamined-Japanese-Patent No. 5-94802, etc.) is also proposed.

2) 볼록 패턴2) convex pattern

출사면 또는 그 대향면에 평면을 기준으로 볼록패턴을 배치한 것이 있다. 예를 들면, 1 차원의 선형상 삼각볼록 (일본 특개평 5-313163 호 공보, 일본 특개평 6-75123 호 공보), 직사각형 볼록 (실개평 5-79537 호 공보), 반원 볼록 (일본 특개평 6-281928 호 공보) 가 있다. 또, 2 차원형상으로는 반구볼록 (실개평 5-79537 호 공보, 일본 특허공개공보평 6-281929 호 공보 등) 이 있다. 또한 이들 볼록부를 조면화한 것 (실개평 5-94802 호 공보, 일본 특개평 6-186562 호 공보 등) 도 있다.The convex pattern is arrange | positioned based on a plane at the exit surface or the opposite surface. For example, one-dimensional linear triangular convex (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 5-313163, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-75123), rectangular convex (parallel Publication No. 5-79537), semicircular convex (Japanese Laid-Open Patent Publication 6) -281928). Moreover, as a two-dimensional shape, hemispherical convex (Japanese Unexamined-Japanese-Patent No. 5-79537, Unexamined-Japanese-Patent No. 6-281929, etc.) are mentioned. There are also those in which these convex portions are roughened (Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 5-94802, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-186562, etc.).

3) 요철 패턴3) uneven pattern

출사면 또는 그 대향면에 평면을 갖지 않고, 1 차원의 톱형상 패턴 또는 2차원 격자결 형상의 패턴을 배치한 것이 있다. 예를 들면 1 차원 톱형상 (일본 특개소 64-11203 호 공보, 일본 특개평 6-250024 호 공보 등), 2 차원 격자결 형상 (일본 특개소 62-278505 호 공보, 일본 특개평 3-189679 호 공보 등), 또한 전체를 조면화한 것 (일본 특개평 6-342159 호 공보, 일본 특개평 6-123885 호 공보) 이 있다.There exists a plane which does not have a plane on an exit surface or the opposite surface, but arrange | positions the one-dimensional saw-shaped pattern or the two-dimensional lattice-shaped pattern. For example, one-dimensional saw shape (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 64-11203, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 6-250024, etc.), Two-dimensional lattice shape (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 62-278505, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 3-189679) Publications, etc.), and the roughening of the whole (Japanese Patent Laid-Open No. 6-342159 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-123885).

종래부터의 고휘도, 고균정도(高均整度)의 요구에 더하여, 근년에는 대화면, 박형, 경량, 저소비전력으로의 요구가 점차 증대하고 있어, 종래의 ② 에 의한 인쇄패턴을 주체로 하여 실용화되어온 평판형상 도광체로 부터, 보다 얇은 경량의 테이퍼 (빗살) 형 도광체로 이행하고 있으며, 상기 ② 의 기술에서는 필요한 패턴 인쇄공정이 불필요해져, 산란반사 패턴도 동시에 형성할 수 있는 사출성형법이 비용면에서 바람직하다고 되어 있다.In addition to the demands for high brightness and high uniformity in the past, in recent years, the demand for large screen, thin type, light weight, and low power consumption is gradually increasing, and has been put into practical use mainly based on the conventional printing pattern ②. From the flat light guide to the thinner and lighter taper (comb) light guide, the technique described in (2) above eliminates the necessary pattern printing process, and an injection molding method capable of simultaneously forming a scattering reflection pattern is preferable in terms of cost. It is said.

이 견지로 부터, 상기 ① ∼ ④ 의 방법은 각각 다음과 같은 문제를 갖고 있다.From this point of view, the above methods 1 to 4 each have the following problems.

① 의 동일한 조면에 의한 것은, 금형에 의한 사출성형법으로 양산할 수 있지만, 면광원으로서 균일휘도로 하기 위해서는 1 차 광원 입광부를 충분히 두껍게 하고, 광원에서 먼곳을 얇게 하는 것과 같이, 복잡한 곡면의 빗살형으로 해야 되기 때문에 금형이 복잡해지는 것, 도광체 형상의 자유도에 제약이 있는 것, 원리적으로 도광체를 대면적으로 박형화하는 것에 한계가 있는 것 등의 곤란이 있다. 또, 조면도를 변화시키는 제안도 있지만 실현에는 곤란이 많다. 한편, 조면을 반점이나 선형상의 패턴으로 분포하는 방법은 도광체의 형상을 자유롭게 할 수 있어, 패턴설계에서 휘도균일을 도모할 수 있는 비교적 우수한 방법이기는 하지만, 그 금형 제조시에, 포토에칭의 패턴형성 정밀도와 후속공정의 블라스트 등의 조면화처리와의 불균일 등 금형제작에서의 불안정요소 때문에 위험이 크다.The same rough surface of ① can be mass-produced by injection molding with a mold, but in order to achieve uniform luminance as a surface light source, a comb of a complicated curved surface is sufficiently thickened and thinned far from the light source. Since the mold must be formed, there are difficulties such as complicated molds, restrictions on the degree of freedom of the shape of the light guide, and in principle, limitation in thinning the light guide in a large area. There are also proposals to change the roughness, but there are many difficulties in realization. On the other hand, the method of distributing the rough surface into spots or linear patterns is a relatively excellent method of freeing the shape of the light guide and achieving luminance uniformity in the pattern design. The risk is high because of instability in mold making, such as unevenness in forming precision and roughening treatment such as blasting in subsequent processes.

② 에 의한 인쇄법은, 종래의 평판 타입의 도광체에서 가장 실용화된 방법이지만, 첫번째 문제는 패턴인쇄가 다른 공정이 되기 때문에 사출성형법 등으로 패턴을 동시에 형성하는 방법에 비해, 비용면에서 이점이 없다는 것이다. 또, 인쇄 정밀도의 한계 (일본 특허공개공보평 4-289822 호 공보 참조) 에 의해 산란반사 패턴의 도트의 피치를 1 ㎜ 정도보다 작게 할 수 없다 (일본 특개평 5-100118 호 공보 참조). 또, 이 인쇄정밀도의 문제에 의해 패턴인쇄시, 최소점이나 최소선의 재현성이 낮고, 생산성이 저하되어 비용증가를 초래한다 (일본 특개평 3-9304 호 공보, 일본 특개평 4-278922 호 공보 참조). 또, 성능적으로는, 패턴이 거칠기 때문에, 패턴이 있는 부분과 없는 부분에서 국소적인 명암차가 발생하여 휘도 불균일이 되므로, 도광체 출사면측에 확산효율이 높은 확산판 또는 확산시트를 설치하여 패턴조도에 의한 국소적인 휘도 불균일을 균일화하는 것이 통례이다. 그러나, 확산효율이 높은 확산판 또는 확산시트는 전광선투과율이 낮아 손실이 발생하므로, 휘도의 저하를 가져온다 (일본 특개평 5-100118 호 공보, 일본 특개평 6-265732 호 공보 참조).The printing method according to (2) is the most practical method in the conventional flat plate type light guide, but the first problem is that the pattern printing is a different process, and therefore, the cost is advantageous compared to the method of simultaneously forming the pattern by the injection molding method or the like. It is not. Also, due to the limitation of printing accuracy (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-289822), the pitch of the dots of the scattering reflection pattern cannot be made smaller than about 1 mm (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-100118). In addition, the problem of the printing accuracy causes a low reproducibility of the minimum point and the minimum line during pattern printing, resulting in a decrease in productivity and an increase in cost (see Japanese Patent Laid-Open No. 3-9304 and Japanese Patent Laid-Open No. 4-278922). ). In addition, in terms of performance, since the pattern is rough, a local contrast difference occurs in the part with and without the pattern, resulting in uneven brightness, so that a light diffusion plate or a diffusion sheet having high diffusion efficiency is provided on the light guide exit surface side to provide pattern roughness. It is common practice to equalize the local luminance unevenness by. However, a diffusion plate or a diffusion sheet having a high diffusion efficiency has a low total light transmittance, which causes loss of brightness (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-100118 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-265732).

거친 패턴이 규칙적으로 배치되어 있는 경우에는, 이 국소적 휘도불균일에 기인하여, 도광체 출사면측에 수직방향의 휘도를 높일 목적으로 배치되는 프리즘시트나 액정패널과의 사이에서 모아레 무늬가 발생한다. 이를 방지하기 위해,상술한 바와 같은 확산효율이 높은 확산판 또는 확산시트가 이용되고 있는데, 이 때문에 휘도저하를 초래하고 있다. 다른 방법으로는, 패턴간격을 불규칙적으로 배치하거나 (일본 특개평5-313017 호 공보, 일본 특개평 6-242442 호 공보 참조), 프리즘시트의 능선방향에 대하여, 경사지게 배치하는 (일본 특개평 5-257144 호 공보, 일본 특개평 6-230228 호 공보 참조) 것이 제안되고는 있지만, 설계나 조립이 곤란해진다.When the rough patterns are arranged regularly, moiré patterns are generated between the prism sheet and the liquid crystal panel which are arranged for the purpose of increasing the luminance in the vertical direction on the light guide exit surface side due to this local luminance nonuniformity. In order to prevent this, a diffusion plate or a diffusion sheet having a high diffusion efficiency as described above is used, which causes a decrease in luminance. Alternatively, pattern intervals are irregularly arranged (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-313017, Japanese Patent Laid-Open No. 6-242442), or inclined with respect to the ridge direction of the prism sheet. 257144 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-230228) have been proposed, but design and assembly become difficult.

③ 에 의한 것은, 사출성형법 등으로 양산가능하고, 원리적으로 패턴에 의한 국소적 휘도불균일이 전혀 없는 것이 기대되지만, 벌크 산란방향만으로 균일휘도를 달성하는 것은 곤란하다고 생각된다. 또, 도광체 벌크 자신에 광확산성능의 분포를 하는 것이 용이하지 않아, 양산이 곤란하다. 또한, 균일확산제의 수지재료로 균일휘도를 실현하기 위해서는, 테이퍼형상 등의 두께를 변화시킬 필요가 발생하거나, 요철 패턴의 형성이 필요해지기도 하여, 다른 휘도균일의 달성수단을 병용할 필요가 생기는 등 복잡해지거나, 도광체 형상으로의 제약이 큰 문제가 될 가능성이 있다.3) can be mass-produced by the injection molding method or the like, and in principle, it is expected that there is no local luminance unevenness due to the pattern, but it is considered difficult to achieve uniform luminance only in the bulk scattering direction. Further, it is not easy to distribute the light diffusion performance to the light guide bulk itself, and mass production is difficult. In addition, in order to realize uniform luminance with the resin material of the uniform diffusion agent, it is necessary to change the thickness of the tapered shape or the like, or the formation of the uneven pattern may be necessary, and it is necessary to use other means of achieving the brightness uniformity. Etc., it becomes complicated, and the restriction to a light guide shape may become a big problem.

④ 에 의한 것은, 금형을 이용한 프레스법이나 사출성형법을 전제로 한 양산성이 우수한 방법이다. 요철패턴의 달성수단으로서는, 기계절삭, 레이저가공, 케미컬에칭 등이 개시되어 있다. 그러나, 어느 가공방법도 패턴형상 정밀도, 치수정밀도, 패턴형성면의 조도에 대해서는, 미세패턴으로 대면적일수록 가공상에서의 안정성, 재현성, 비용에서 곤란이 크고, 위험이 크다. 현재까지 실용화되고 있는 것은 수 인치크기의 소형의 도광체로서, 또한, 패턴의 피치는 역시 1㎜ 정도까지로, ② 에서의 패턴의 조도의 문제로부터 회피할 수 없다. 또, 비교적 큰 요철면을 형성한데다 다시 요철면을 조면화하는 것에 대해서도, 요철면 형성 정밀도의 문제상에 조면화처리의 불균일이 더해져, 금형 제작상의 불안정이 발생하여, 금형제작을 위한 비용면에서 문제가 발생한다.(4) is an excellent method for mass production on the premise of a press method or an injection molding method using a mold. As means for achieving the uneven pattern, mechanical cutting, laser processing, chemical etching and the like are disclosed. However, in any processing method, the pattern area precision, the dimensional accuracy, and the roughness of the pattern forming surface, the larger the area of the fine pattern, the greater the difficulty in stability, reproducibility, and cost in processing, and the greater the risk. What has been put to practical use so far is a small light guide of several inches in size, and the pitch of the pattern is also about 1 mm, which cannot be avoided from the problem of the roughness of the pattern in?. In addition, in forming a relatively large uneven surface and roughening the uneven surface again, unevenness of roughening treatment is added to the problem of the uneven surface formation accuracy, resulting in instability in the mold making, and in terms of cost for the mold manufacturing. A problem arises.

본 발명의 목적은, 도광체에 입사된 1 차 광을 효율적으로 출사면으로부터 출사시키는 패턴을 출사면측에 배치하고, 또한 패턴을 미세화함으로써, 국소적 휘도 불균일이나 발광면 전체의 휘도 불균일이 없이, 밝고 균일한 박형의 대면적의 도광체를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to arrange a pattern for efficiently emitting primary light incident on a light guide from an exit surface and to refine the pattern so that there is no local luminance unevenness or luminance unevenness of the entire light emitting surface. It is to provide a bright and uniform thin large area light guide.

본 발명은 액정표시장치 등에 이용되는 면광원용 도광체에 관한 것으로, 본 발명의 도광체는 워드프로세서, 퍼스널컴퓨터, 박형 텔레비젼 등의 액정표시장치의 배면조명장치로서 유효하게 사용할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a light guide for a surface light source used in a liquid crystal display device and the like, and the light guide of the present invention can be effectively used as a back lighting device of a liquid crystal display device such as a word processor, a personal computer and a thin television.

도 1 은 본 발명에 의한 에지라이트방식 도광체 조명장치의 일 구성예이다.1 is a configuration example of an edge light type light guide illuminator according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 의한 에지라이트방식 도광체의 부분 확대설명도이다.2 is a partially enlarged explanatory view of an edge light type light guide according to the present invention.

도 3 은 단면이 원호 볼록패턴인 산란반사광선의 분류도이다.Fig. 3 is a classification diagram of scattered reflected light whose cross section is an arc convex pattern.

도 4 는 단면이 사다리형 볼록 및 단면이 원호볼록인 광선추적 시뮬레이션의 설명도이다.4 is an explanatory diagram of a ray trace simulation in which the cross section is a ladder convex and the cross section is an arc convex.

도 5 는 단면이 직사각형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing a calculation result of a ray tracing simulation having a rectangular convex pattern in cross section.

도 6 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a view showing a calculation result of a ray tracing simulation having a ladder-shaped convex pattern in cross section. FIG.

도 7 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a calculation result of the ray tracing simulation in which the cross section is a ladder-shaped convex pattern.

도 8 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.FIG. 8 is a diagram showing a calculation result of a ray tracing simulation having a ladder-shaped convex pattern in cross section. FIG.

도 9 는 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing a calculation result of a ray tracing simulation in which a cross section is a ladder-shaped convex pattern.

도 10 은 단면이 사다리형상 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.FIG. 10 is a view showing a calculation result of a ray tracing simulation in which a cross section is a ladder-shaped convex pattern. FIG.

도 11 은 단면이 사다리형 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.Fig. 11 is a view showing the calculation result of the ray tracing simulation in which the cross section is a ladder-shaped convex pattern.

도 12 는 단면이 원호 볼록패턴인 광선추적 시뮬레이션의 계산결과를 나타낸 도면이다.12 is a diagram showing a calculation result of a ray tracing simulation having a circular arc convex pattern.

도 13 은 포토리소그래피를 이용한 단면이 볼록패턴의 금형제조법의 설명도이다.It is explanatory drawing of the metal mold | die manufacturing method of a convex pattern in the cross section using photolithography.

도 14 는 단면이 사다리형 오목패턴을 갖는 도광체의 광선추적의 설명도이다.Fig. 14 is an explanatory view of ray tracing of a light guide having a ladder-shaped concave pattern in cross section.

도 15 는 본 발명에 따른 도광체의 패턴설계의 일례를 나타낸 도면이다.15 is a view showing an example of the pattern design of the light guide according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 에지라이트 방식의 도광체는 다음의 특징을 갖는다.In order to achieve the above object, the edgelight type light guide of the present invention has the following features.

즉, 하나 이상의 측단면으로부터 광을 안내하는 투명한 도광체로서, 직선형상 광원의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상 패턴이, 출사면으로부터의 출사광의 휘도분포가 대략 균일해지도록, 직선상 광원에 가까운 부분은 저밀도로, 먼 부분은 고밀도로 광출사면에 다수 배치된 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 볼록형상 패턴의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대략 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가, 0.2≤H/W≤1.0 인 것, 볼록형상 패턴의 단면이 대략 원호형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤0.5 인 것이 각각 바람직하다.That is, a transparent light guide for guiding light from one or more side cross-sections, and having a spot, solid or dashed convex with a cross-sectional width (W; mu m) in a cross section orthogonal to the axis of the linear light source of 10 ≦ W ≦ 200. The shape pattern is arranged so that the portion near the linear light source is low density and the far portion is high density on the light exit surface so that the luminance distribution of the emitted light from the exit surface becomes substantially uniform. Here, when the cross section of the said convex pattern is a substantially ladder shape which has a linear part partially, when the cross-sectional width of a convex shape is represented by (W) and height as (H), respectively, ratio of H / W is 0.2 <= H / W <= When the cross section of the convex pattern is 1.0, and the cross section width of the convex shape is represented by (W) and the height is represented by (H), the ratio of H / W is preferably 0.2≤H / W≤0.5, respectively. Do.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

도 1 은 본 발명의 일실시형태로, 도 1(a) 는 직선형상의 1 차 광원의 축에 직교하는 단면의 단면도로, 투명재료로 이루어지는 도광체 (3) 의 출사면인 출사면 (3a, 3b) 에는 대략 사다리형상의 볼록형상 패턴 (3a) 이, 1 차 광원 (1) 에 가까운 부분은 저밀도로, 먼곳에서는 고밀도로 설치되어 있다. 광원의 배치는 1 등식에 한정되는 것은 아니며, 대향하도록 배치한 2 등식으로도 가능하며, 또는 L 자형의 광원을 이용하여 직교하는 2 단면으로부터 광을 유도하는 것이어도 된다. 또, 광출사면 (3a, 3b) 에는 공기층 (7) 을 통하여 광확산판 또는 확산시트 (5) 가, 내면 (3c) 에는 반사판 또는 반사시트 (4) 가 공기층 (7) 을 통하여 배치되어 있다. 도 1(b) 는 도광체 (3) 의 출사면의 평면도로서, 패턴 (3a) 이 반점형상, 쇄선형상 또는 직선 형상인 예를 나타낸 것이다. 반점으로는 원형에 한정되는 것은 아니며, 다각형이어도 된다. 쇄선으로는 양단이 둥근 실선을 연결한 것, 장방형상의 실선을 연결한 것이어도 된다. 평면방향에서 본 다수의 패턴형상은 동일형상으로 한정되는 것이 아니며 반점, 쇄선 또는 직선의 조합도 가능하며, 복수 패턴의 크기나 폭을 변화시켜도 된다. 도광체의 투명재료로는, 아크릴 이외에, 폴리스틸렌, 폴리카보네이트, ABS 수지 등과, 이종폴리머를 분산시킨 광산란성수지 등도 이용된다.Fig. 1 is an embodiment of the present invention, in which Fig. 1 (a) is a cross-sectional view of a cross section orthogonal to the axis of a linear primary light source, which is an exit surface 3a, which is an exit surface of a light guide 3 made of a transparent material. In part 3b), the substantially convex convex pattern 3a is provided at a portion close to the primary light source 1 at a low density and at a high density at a distance. The arrangement of the light source is not limited to the first equation, it may be possible to use the two equations arranged to face each other, or the light may be guided from two orthogonal cross sections using an L-shaped light source. In addition, a light diffusion plate or a diffusion sheet 5 is disposed on the light exit surfaces 3a and 3b through the air layer 7, and a reflection plate or a reflection sheet 4 is disposed on the inner surface 3c through the air layer 7. . FIG.1 (b) is a top view of the exit surface of the light guide 3, and shows the example in which the pattern 3a is a spot shape, a chain line shape, or a straight line shape. The spot is not limited to a circle, but may be a polygon. As a dashed line, what connected the round solid line at both ends, and what connected the rectangular solid line may be sufficient. The plurality of pattern shapes seen in the planar direction are not limited to the same shape, and may be a combination of spots, chain lines or straight lines, and the size and width of the plurality of patterns may be changed. As the transparent material of the light guide, in addition to acryl, polystyrene, polycarbonate, ABS resin and the like, and a light scattering resin obtained by dispersing a heteropolymer can also be used.

도 2 는 도 1 단면의 부분 확대도로서, 1 차 광원으로 부터의 광선은 도광체의 출사면에서의 평활면 (3b) 과 대향하는 내면 (3c) 으로 전반사되면서 도광체내를 전반한다. 출사면의 볼록패턴 (3a) 에 입사된 광선은 패턴을 따라서,반사, 굴절되고, 일부는 패턴으로부터 직접 출사되며, 또, 일부는 내면에서 반사된 후, 반사판 (4) 에 의해 재반사되어 출사면 (3a, 3b) 에서 출사된다.FIG. 2 is a partially enlarged view of the cross section of FIG. 1, in which light rays from the primary light source propagate in the light guide body while totally reflecting to the inner surface 3c opposite the smooth surface 3b at the exit face of the light guide. Light rays incident on the convex pattern 3a of the exit surface are reflected and refracted along the pattern, partly emitted directly from the pattern, and partly reflected from the inner surface, and then reflected back by the reflector 4 to exit. It exits from plane 3a, 3b.

① 패턴형상에 대하여① Pattern shape

도 3 은 단면이 사다리형 볼록형상인 패턴을 일례로 하여, 입사된 광선의 단위패턴에서의 반사굴절, 즉 산란반사의 거동을 분류한 것이다. 도 3(a) 와 같이 단면이 사다리형상 패턴 (3a) (사다리형상 ABCD) 의 변 (AD) 으로 부터 입사된 광선 (L0) 은 변 (AB, BC, CD) 에 의해 전반사되어, 그대로 변 (AD) 을 거쳐 도광체내로 돌아가고, 내면 (3c) 에서는 전반사 임계각이내로 다시 전반사되어 전반광이 되는 것으로, 이 광선은 출사되지 않는다. 이와 같이, 패턴에 입사된 전광선 (L0) 중, 출사에 기여하지 않은 광선 (L1) 의 비율이 큰 패턴은 산란출사효율이 낮은 패턴이라 할 수 있다. 단, 이 광선 (L1) 은 다시 전반광이 되므로, 이후 서술하는 것과 같이, 손실을 수반하지 않는다.Fig. 3 illustrates a pattern having a ladder-shaped convex cross section as an example and classifying the reflection refraction, that is, the scattering reflection behavior in the unit pattern of incident light. As shown in Fig. 3 (a), the light beam L0 whose cross section is incident from the side AD of the ladder pattern 3a (ladder ABCD) is totally reflected by the sides AB, BC, and CD, and the side ( The light is returned to the inside of the light guide via AD), and is totally reflected back to within the total reflection critical angle on the inner surface 3c, so that the light is not emitted. Thus, the pattern with the large ratio of the light beam L1 which does not contribute to emission among the all light beams L0 which entered the pattern can be said to be a pattern with low scattering emission efficiency. However, since this light ray L1 becomes total light again, it does not involve loss, as will be described later.

도 3(b) 에서는 패턴 입사광 (L0) 이 사다리형 (ABCD) 에 따라 전반사를 반복하여, 변 (AD) 을 거쳐 도광체 (3) 로 복귀되지만, 내면 (3c) 으로부터 임계각을 넘어 출사되는 광선 (L2) 이 된다. 내면 (3c) 에는 공기층 (7) 을 거쳐 반사시트 (4) 가 있으므로, 광선 (L2) 은 반사시트 (4) 에 의해 반사되어, 도광체 (3) 를 가로질러 출사면에서 출사되는 유효한 광선이다. 그러나, 내면에 설치된 반사시트 (4) 는 확산반사시트 또는 금속증착 등을 한 경면반사시트로, 이와 같은 반사체를 이용하는 경우에는 반드시 광의 손실을 수반한다. 첫번째로, 반사시트 자체에 의한 반사손실이다. 반사시트가 확산반사시트인 경우는, 반사시트 그 자체의 반사율이 100가 아니고, 또한 반사시트 수직방향 뿐만 아니라 수평방향으로도 균등하게 반사되므로, 반사광이 전부 도광체로 재입사될 수 없기때문에 손실이 발생한다. 또, 반사시트가 금속경면 반사체인 경우에도, 일반적으로 그 반사율은 80 ∼ 90정도로, 반사체 자신의 흡수손실이 크다. 둘째로, 도광체 (3) 와 공기층 (7) 의 굴절율이 다른 계면에서의 반사손실의 문제이다. 예를 들면, 도광체가 아크릴수지 (굴절율 1.49) 와 공기 (굴절율 1.00) 의 계면을 수직으로 통과하는 광선인 경우, 적어도 하나의 계면에서 약 4, 2 개의 계면에서 약 8의 반사로 되어, 수직이 아닌 경우에는 더욱 커진다. 내면에 출사된 광선 (L2) 이 반사시트 (4) 에서 반사되어 출사면에 출사될 때, 3 개의 계면을 경유하게 된다. 이 계면반사광 중, 출사면을 향하는 광은 유효하게 이용되지만, 대부분은 방향성을 잃은 미광으로 되어 이용할 수 없는 손실이 된다. 즉, 도 4(b) 에서의 광선 (L4) 은 광선이용효율이 낮은 산란반사광선으로, (L4) 가 많아지는 패턴형상은 광선이용효율이 낮은 손실이 큰 패턴이 된다.In FIG. 3 (b), the pattern incident light L0 is totally reflected along the ladder type ABCD and returned to the light guide 3 via the side AD, but is emitted from the inner surface 3c beyond the critical angle. (L2) becomes. Since the inner surface 3c has a reflecting sheet 4 via the air layer 7, the light beam L2 is an effective light beam reflected by the reflecting sheet 4 and emitted from the exit surface across the light guide 3. . However, the reflective sheet 4 provided on the inner surface is a mirror reflecting sheet made of a diffuse reflecting sheet or metal deposition, and when such a reflector is used, it always involves light loss. First, the reflection loss due to the reflection sheet itself. In the case where the reflecting sheet is a diffuse reflecting sheet, the reflectance of the reflecting sheet itself is not 100, and since the reflecting sheet is equally reflected not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, the loss of the reflected light cannot be reincident to the light guide. Occurs. Also, even when the reflective sheet is a metal mirror reflector, its reflectance is generally about 80 to 90, and the absorption loss of the reflector itself is large. Secondly, the refractive index of the light guide 3 and the air layer 7 is a problem of reflection loss at different interfaces. For example, in the case where the light guide is a light ray passing vertically between the interface of acrylic resin (refractive index 1.49) and air (refractive index 1.00), the reflection is about 4 at at least one interface and about 8 at two interfaces, and the vertical If not, it gets bigger. When the light beam L2 emitted to the inner surface is reflected by the reflection sheet 4 and exits the exit surface, it passes through three interfaces. Of these interfacial reflection light, the light toward the exit surface is effectively used, but most of the light is lost stray light and becomes unusable. That is, the light ray L4 in FIG. 4 (b) is a scattered reflection light having a low light utilization efficiency, and the pattern shape in which L4 increases is a large loss pattern having a low light utilization efficiency.

도 3(c) 에서는 입사광 (L0) 이 사다리형 (ABCD) 의 변 (CD) 으로부터 굴절투과되어 공기층 (7) 에 일단 출사되지만, 하방을 향하고 있으므로 반사산란면의 평활면 (3b) 에 재입사된다. 출사면 (3b) 과 내면 (3c) 은 거의 평행이므로, 이 광선은 내면 (3c) 으로부터 출사되어 (L3) 이 되고, 반사시트 (4) 에서 재반사되어 출사면으로부터 출사되는 유효한 광선이다. 그러나, 상술의 (L2) 와 동일하게 반사시트에서의 손실과 굴절율이 다른 계면을 5 개 경유하기 때문에, (L2) 와 동일하게 손실이 큰 것이다.In Fig. 3 (c), the incident light L0 is refracted from the side CD of the ladder type ABCD and exits the air layer 7 once. However, since the incident light L0 is directed downward, the incident light L0 is incident again to the smooth surface 3b of the reflective scattering surface. do. Since the emission surface 3b and the inner surface 3c are almost parallel, this light ray is emitted from the inner surface 3c to become L3, and is an effective light ray which is reflected back from the reflection sheet 4 and emitted from the exit surface. However, similarly to the above-mentioned (L2), the loss in the reflective sheet passes through five interfaces having different refractive indices, so that the loss is the same as the (L2).

도 3(d) 에서는 입사광 (L0) 이 사다리형 (ABCD) 의 변 (CD) 에서 굴절투과하여 (L4) 로서 출사면 상방으로 향하는 유효한 광선이 되는 것이다. 이 산란반사광 (L4) 은 반사시트에서의 손실이 없고, 굴절율이 다른 계면의 통과회수가 가장 적다. 즉, (L4) 가 출사면으로부터 직접 출사되므로 광선이용효율이 가장 높은 산란반사광선으로, 이 광선이 많아지는 것과 같은 패턴이 가장 바람직하다.In Fig. 3 (d), the incident light L0 is refracted at the side CD of the ladder type ABCD and becomes an effective light beam directed above the exit plane as L4. This scattered reflected light L4 has no loss in the reflective sheet and has the smallest number of passes through the interfaces having different refractive indices. That is, since (L4) is directly emitted from the emission surface, the scattered reflection beam having the highest light utilization efficiency is most preferable.

이상과 같이 계면이 사다리형 볼록형상인 경우에 대하여 설명하였지만, 단면이 원호볼록형상인 경우도 동일하므로, 하나의 단위 패턴에 대하여 입사된 광선 (L0) 이 (L1, L2, L3, L4) 에 산란반사되는 비율을 고찰함으로써, 단위패턴의 산란반사성능이나 광선유효 이용효율을 평가할 수 있다. 패턴의 전입사광선 (L0) 에 대하여, 산란반사광선 (L2＋L3＋L4) 의 비율이 큰 패턴이 산란반사효율이 높은 패턴이고, 또한 산란반사광선 (L4) 의 비율이 클수록 손실이 적어, 광선이용효율이 높은 패턴이 된다.Although the case where the interface has a ladder-shaped convex shape has been described as described above, the same applies to the case where the cross section is an arc-shaped convex shape, so that the incident light ray L0 is scattered to (L1, L2, L3, L4) for one unit pattern. By considering the ratio, the scattering reflection performance of the unit pattern and the light use efficiency can be evaluated. The larger the ratio of scattered reflection light (L2 + L3 + L4) is to the scattered reflection efficiency, and the larger the ratio of scattered reflection light (L4) is, the lower the loss and the light utilization efficiency is. It becomes a high pattern.

본 발명자들은 도 4 와 같은 아크릴도광체 (아크릴굴절율 1.49, 공기굴절율 1.00) 의 볼록형상 패턴에 대하여 단위패턴의 산란반사특성을 시뮬레이션하였다. (a) 와 같이 단면이 사다리형 (ABCD) 인 경우, (b) 와 같이 단면이 원호 (ABC) 인 경우에 대하여, 각각 그 폭 (W) 에 대하여 높이 (H) 를 변화시켜 계산하였다. 사다리형 (a) 에 대해서는 사다리형 사면각도 (δ) 도 변화시켜 계산하였다. 사다리형 (a) 에서는 입사변 (AD) 으로부터, 원호 (b) 에서는 입사변 (AC) 로부터 입사하는 것으로 하고, 입사각 (θ)＝0°로 부터 임계각 (θ)＝ θc(＝47.8°) 까지 균등하게 입사되는 것으로 하여 산란광선이 (L1 ∼ L4) 가 되는 비율을 계산하였다. 입사광선 (L0) 의 입사위치는 각각의 입사변을 100 등분한 각 등분점으로 부터, 입사각은 (θ)＝0 ∼ θc 를 100 등분한 각 등분각도에서, 합계 1 만개의 등강도광선을 발생시켜, 각각의 패턴에 입사시켰다. 패턴을 형성하는 공기계면에서의 정반사·굴절을 계산하여 광선추적을 행하여, 산란반사광선 (L1 ∼ L4) 으로 집계하고, 전광선 (L0) 에 대한 비율을 계산하였다.The present inventors simulated the scattering reflection characteristics of the unit pattern for the convex pattern of the acrylic light guide (acrylic refractive index 1.49, air refractive index 1.00) as shown in FIG. In the case where the cross section is a ladder type (ABCD) as shown in (a), the height H is changed with respect to the width W of the case where the cross section is an arc (ABC) as shown in (b), respectively. The ladder shape (a) was also calculated by changing the ladder slope angle (δ). In the ladder type (a), it is assumed that the incidence is incident from the incidence edge AD, and in the circular arc (b), the incidence angle (AC), from the incidence angle (θ) = 0 ° to the critical angle (θ) = θc (= 47.8 °). The ratio which scattered light becomes (L1-L4) was computed as making it incident uniformly. The incidence position of the incident light L0 is generated from each equal point dividing each incident side by 100, and the incident angle generates a total of 10,000 equal intensity beams at each equal angle obtained by dividing (θ) = 0 to θc by 100. It was made to enter each pattern. The light reflection was calculated by calculating the specular reflection and refraction in the air interface forming the pattern, and counted the scattered reflected light (L1 to L4) to calculate the ratio to the total light L0.

도 4 의 각각의 형상에 대하여, 패턴폭 (W) 과 높이 (H) 의 비인 H/W 에 대하는 (L1, L2, L3) 등의 전입사광 (L0) 에 대하는 비율을 계산하고, 그 결과를 사다리형에 대하여 도 5 ∼ 11 에, 원호에 대하여 도 12 를 나타낸다. (L1＋L2＋L3) 인 각각의 비율의 합이 패턴산란 반사효율 (이후, η1 으로 나타냄) 로, η1 이 클수록 작은 패턴에서도 큰 산란반사성능을 갖는 바람직한 패턴이다. η1 은 패턴높이를 높게 즉 H/W 가 커지면 단조롭게 증대되지만, 각각의 비율에 일정한 H/W 이상에서 포화한다. 일반적으로 패턴은 낮을수록 제조하기 쉬우므로, 제조상의 상황도 고려하면 최적인 H/W 가 존재하는 것을 나타내고 있다.For each shape in FIG. 4, the ratio of the incident light L0 such as (L1, L2, L3) to the H / W which is the ratio of the pattern width W and the height H is calculated, and the result is calculated. 5-11 with respect to a ladder shape, and FIG. 12 with respect to an arc. The sum of the ratios of (L1 + L2 + L3) is the pattern scattering reflection efficiency (hereinafter, denoted by η1), and the larger the η1 is, the more preferable the pattern has a large scattering reflection performance even in a small pattern. η1 monotonously increases as the pattern height is increased, that is, when the H / W increases, but saturates at a constant H / W or higher in each ratio. In general, the lower the pattern is, the easier it is to manufacture. Therefore, the optimum H / W exists in consideration of the manufacturing situation.

단면이 사다리형 (도 5 ∼ 11) 인 경우에 대하여, 직사각형 (도 5) 에서는 H/W 를 크게 하여도 산란반사효율 (η1) 은 0.88 보다 올라가지 않고 산란효율이 낮지만, 경면각 δ≥5° 인 사다리형 (도 7 ∼ 11) 에서는 H/W≥0.2 이면 η1 〉0.8 또한 H/W≥0.3 이면 η1 〉0.95 로 되어 바람직한 패턴이 된다. 단면이 원호 (도 12) 인 경우는 H/W≥0.2 에서 η1 〉0.9 또한 H/W≥0.3 에서 η1 〉0.95 로 되어, 높이가 낮아도 산란반사효율이 높아 바람직한 패턴이다.In the case where the cross section is a ladder type (Figs. 5 to 11), in the rectangle (Fig. 5), even if the H / W is increased, the scattering reflection efficiency η1 does not rise above 0.88 and the scattering efficiency is low, but the mirror angle δ≥5 In the ladder form (FIGS. 7-11) which are (deg. 7-11), when H / W> 0.2, (eta) 1> 0.8, and when H / W≥0.3, (eta) 1> 0.95, it becomes a preferable pattern. In the case where the cross section is an arc (FIG. 12), η1> 0.9 at H / W ≥ 0.2 and η1> 0.95 at H / W ≥ 0.3, and scattering efficiency is high even at a low height, which is a preferable pattern.

광선이용효율의 관점에서는, L4 의 비율 (이후, η2 라 나타냄) 이 높을수록저손실로 바람직하다. η2 도 H/W 가 크고, 높이가 높은 패턴일수록 커진다. 직사각형 (도 5), 사다리형 (도 6 ∼ 11) 의 경우는 사다리형 사면각 δ＝40°(도 11) 을 제외하고, H/W≥0.2 에서 η2〉0.4 가 되고, 또한 H/W≥0.3 에서 η2 〉0.6 이 되어 바람직한 패턴이다. 원호 (도 12) 에서는, H/W ≥0.2 에서 η2〉0.4 로 되고, 나아가서는 H/W ≥0.3 에서 η2〉0.6 이 되어 바람직하다.From the viewpoint of light utilization efficiency, the higher the ratio of L4 (hereinafter referred to as η2), the lower the loss. ? 2 also has a larger H / W, and a larger pattern has a larger height. In the case of a rectangle (Fig. 5) and a ladder type (Figs. 6 to 11), H / W? 0.2 to? 2> 0.4, and H / W? 0.3, except for the ladder-shaped bevel angle δ = 40 ° (Fig. 11). Η2> 0.6 is the preferred pattern. In the circular arc (FIG. 12), H / W? 0.2 is? 2> 0.4, and H / W? 0.3 is? 2> 0.6, which is preferable.

산란반사성능 (η1) 이 큰 것이 바람직한 한편, 광선이용효율 (η2) 이 낮은 경우에는 손실을 수반하는, 고휘도인 패턴분포설계를 위해서는 바람직하지 않다. 즉, η1 과 η2 의 양자가 높고 또한 양자의 차이가 작은 것이 바람직한 패턴이다. 또, 금형의 절삭, 성형전사성 또한 금형과 성형품의 이형성을 고려하면, 패턴이 미세하고 또한 패턴단면폭 (W) 에 대하여 높이 (H) 가 낮은, H/W 가 작은 패턴은 제조가 용이하지만, 대체로 H/W 가 1 에 가까운 패턴은 사실상 제조가 불가능에 가깝다. 또한 사다리형 사면각 (δ) 이 작고, 특히 δ＝0°인 경우에는, 금형과 성형품과의 이형이 곤란해져 생산에 적합하지 않다. 이와 같이, 광학적으로도 양호하고 제조상도 문제가 없는 바람직한 패턴으로는 다음과 같은 것이 있다.It is preferable that the scattering reflection performance η1 is large, while the low light utilization efficiency η2 is undesirable for a high luminance pattern distribution design with a loss. That is, it is a preferable pattern that both (eta) 1 and (eta) 2 are high, and a difference of both is small. In addition, in consideration of cutting and molding transferability of the mold and releasability between the mold and the molded article, a pattern having a small pattern and a small H / W with a low height H with respect to the pattern cross-sectional width W is easy to manufacture. In general, patterns with H / W close to 1 are virtually impossible to manufacture. In addition, when the ladder-shaped inclination angle δ is small, particularly when δ = 0 °, mold release between the mold and the molded article becomes difficult and is not suitable for production. Thus, the following is a preferable pattern which is also optically good and there is no problem in manufacturing.

하나는, 단면이 대략 사다리형으로서, 그 단면폭 (W) 과 높이의 비에 대하여 0.2 ≤ H/W ≤ 1.0 인 볼록패턴이다. 보다 바람직한 것은, 0.3 ≤H/W≤0.8 이다. H/W〈0.2 이면 광선이용효율 η2 가 낮으므로 밝은 도광체가 불가능하고, H/W〉1.0 에서는 금형제작이 곤란하여 성형성도 저하된다. 직사각형 (도 5) 도 η1 과 η2 의 양자모두 동일하게 높고, 광학적으로는 바람직하지만, 사면각이 없으므로 금형의 절삭이 곤란하고, 성형시에도 금형과 성형품의 이형이 곤란해진다. 따라서, 단면이 대략 사다리형으로, 그 경사각 (δ) 은 2°≤δ≤30°가 바람직하고, 5°≤δ≤20°가 더욱 바람직하다.One is a convex pattern whose cross section is substantially ladder-shaped, and 0.2 <= H / W <= 1.0 with respect to the ratio of the cross-sectional width W and height. More preferably, 0.3 ≤ H / W ≤ 0.8. If H / W < 0.2, the light utilization efficiency η2 is low, so that a bright light guide is impossible. In H / W > 1.0, mold production is difficult and moldability is also lowered. Rectangle (FIG. 5) Both η1 and η2 are equally high and optically preferable, but since there is no slope angle, cutting of the mold is difficult, and release of the mold and the molded article becomes difficult even during molding. Therefore, the cross section is substantially ladder-shaped, and the inclination angle δ is preferably 2 ° ≦ δ ≦ 30 °, more preferably 5 ° ≦ δ ≦ 20 °.

또 하나는, 단면이 대략 원호로, 그 단면폭 (W) 과 높이 (H) 의 비에 대하여 0.2 ≤H/W≤0.5 인 볼록형상패턴이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, η1 과 η2 가 높고, 또한 그 차이가 작은 0.3 ≤H/W≤0.5 가 되는 것이다. H/W〈0.2 이면 광선이용효율 (η2) 가 낮아, 고휘도인 도광체로 할 수 없다. 금형이나 성형성에 대해서는, 0.2≤H/W≤0.5 에 있어서는, H/W 가 낮으므로 용이하게 제조가능하다.In addition, the convex pattern of which the cross section is substantially circular arc and 0.2? H / W? 0.5 with respect to the ratio of the cross section width W and the height H is preferable. More preferably, 0.3? H / W? 0.5 is high, and the difference is small. If H / W <0.2, the light utilization efficiency (η2) is low and cannot be used as a high brightness light guide. Regarding the mold and the moldability, in 0.2? H / W? 0.5, the H / W is low, and thus it can be easily manufactured.

② 출사면에 산란반사패턴을 형성할 것② Form scattering reflection pattern on the exit surface

본 발명은 산란반사패턴을 출사면에 형성하는 것이지만, 종래와 같이 출사면의 대향면인 내면에 패턴을 배치하는 경우보다 고휘도가 되는 이유는 다음과 같다. 도 1 ∼ 4 에 있어서 도광체 (3) 를 상하반대로 한 것이 내면에 패턴을 형성한 경우에 상당하고, 도 3 등에서 (L2) 및 (L3) 이 내면의 반사시트를 경유하지 않고 출사되는 손실이 적은 광선이용효율 (η2) 이 큰것으로, (L4) 가 반사시트를 경유하여 출사되는 광선이용효율 (η2) 이 낮은 출사광이 된다. 즉, 광선이용효율 (η2) 에 대해서는, 본 발명으로 이루어지는 출사면측에 패턴을 형성하는 경우에는 (L4) 가 중요한 것에 대하여, 내면패턴의 경우에는 (L2 ＋ L3) 가 중요해진다. (L2 ＋ L3 ＋ L4) 가 단위패턴의 산란출사효율 (η1) 을 나타내는 상황은 동일하다. 도 5 ∼ 12 에 의해 (L2＋L3) 은, 단면이 사다리형인 것 (도 5 ∼ 11), 단면이 원호인 것 (도 12), 특히 H/W 가 0.2 ∼ 0.3 보다 큰 경우에는,(L2＋L3) 의 비율보다 (L4) 의 비율이 매우 크다. 따라서, 출사면측에 패턴을 설치함으로써 광선이용효율 (η2) 이 높아 밝은 도광체로 된다.Although the present invention is to form a scattering reflection pattern on the emission surface, the reason for the higher luminance than the case where the pattern is arranged on the inner surface of the opposite surface of the exit surface as in the prior art as follows. In Figs. 1 to 4, the light guide 3 in the upper and lower sides corresponds to a case in which a pattern is formed on the inner surface, and in Fig. 3 and the like, the loss of the light emitted from (L2) and (L3) without passing through the inner reflective sheet is reduced. The smaller the light utilization efficiency η2 is, the higher the light utilization efficiency η2 emitted by the L4 through the reflection sheet becomes. That is, as for the light beam utilization efficiency η2, in the case of forming a pattern on the emission surface side of the present invention, (L4) is important, while in the case of the inner surface pattern, (L2 + L3) becomes important. The situation in which (L2 + L3 + L4) shows the scattering emission efficiency (η1) of the unit pattern is the same. According to FIGS. 5-12, (L2 + L3) has a ladder cross section (FIGS. 5-11), the cross section is circular arc (FIG. 12), and especially when H / W is larger than 0.2-0.3, (L2 + L3) of The ratio of L4 is much larger than the ratio. Therefore, by providing a pattern on the emission surface side, the light utilization efficiency η2 is high and thus becomes a bright light guide.

③ 미세패턴일 것③ Fine pattern

종래, 도트 인쇄의 인쇄정밀도나 기계가공의 가공정밀도의 제약으로 부터, 산란반사패턴의 피치가 1 ㎜ 정도로 거칠기 때문에, 출사면에 패턴을 형성하면 출사면측에 확산시트 등을 배치하여도 개별의 패턴에 의한 국부적인 휘도불균일을 균일화할 수 없고, 그 위에 배치되는 프리즘시트나 액정패널에서 모아레가 발생하는 문제가 있었다. 이 때문에도 산란반사패턴은 광출사면에 대향하는 내면에 형성하는 것이 통례였다. 이 문제는, 미세한 패턴을 미세한 피치로 형성함으로써 회피할 수 있고, 본 발명에 의한 볼록패턴은, 도 13 과 같은 포토리소그래피를 이용하여 미세화하여 형성할 수 있으며, 금형에 의해 성형할 수 있다. 먼저, (a) 유리 등의 기판에 소정의 막두께가 되도록 레지스트를 스핀코팅 등의 방법으로 도포한다. 다음에 (b) 전자빔이나 레이져 묘화장치 등으로, 소정의 패턴을 직접 묘화하거나, 소정의 패턴을 묘화한 포토마스크를 레지스트막에 겹쳐 자외선노광 등을 함으로써 레지스트막에 패턴을 노광한다. (c) 패턴이 노광된 레지스트막을 현상하여, 기판 상에 레지스트패턴이, 단면이 예를 들면 사다리형 볼록형상이 되도록 형성된다. 이 때의 패턴의 높이는 스핀코팅의 막두께로 결정된다. (d) 단면이 사다리형 볼록형상의 경우에는 다음공정인 전기주조로 옮기는데, 단면이 원호볼록형상 패턴을 형성시키는 경우에는, 전기주조공정 전에, 사다리형 볼록형상의 레지스트패턴을 예를 들면 오븐 등으로 포스트베이크하면 사다리형상 레지스트 패턴은 용이하게 대략 원호형상 패턴으로 변형시킬 수 있다. (e) 이 패턴면을 도전화처리한 후, 니켈전기주조 등에 의해 패턴이 형성된 성형용의 금형 (17) 을 얻는다. 이 금형을 이용하여 아크릴 등의 투명재료를 이용하여 사출성형법 또는 프레스성형법을 이용하여 정밀하고 미세한 산란반사패턴이 형성된 도광체가 제조된다.Conventionally, since the pitch of the scattering reflection pattern is roughly about 1 mm due to the limitation of the printing accuracy of dot printing or the processing precision of machining, even if a pattern is formed on the exit surface, even if a diffusion sheet or the like is placed on the exit surface side, the individual pattern There was a problem in that local luminance unevenness due to the film cannot be uniformized and moiré was generated in the prism sheet or the liquid crystal panel disposed thereon. For this reason, the scattered reflection pattern was conventionally formed on the inner surface opposite to the light exit surface. This problem can be avoided by forming a fine pattern at a fine pitch, and the convex pattern according to the present invention can be formed by miniaturization using photolithography as shown in FIG. 13, and can be molded by a mold. First, (a) a resist is apply | coated to substrates, such as glass, by spin coating etc. so that it may become a predetermined | prescribed film thickness. Next, the pattern is exposed to the resist film by (e) drawing a predetermined pattern directly by an electron beam, a laser drawing apparatus, or the like, or applying a photomask on which the predetermined pattern is drawn to the resist film to perform ultraviolet exposure or the like. (c) The resist film to which the pattern was exposed is developed, and a resist pattern is formed on a board | substrate so that cross section may become a ladder-shaped convex shape, for example. The height of the pattern at this time is determined by the film thickness of the spin coating. (d) If the cross section is of a ladder-shaped convex shape, the process is moved to the next step of electroforming. If the cross section is formed of an arc-shaped convex pattern, the resist pattern of the ladder-shaped convex shape is post-processed in an oven or the like before the electroforming process. Upon baking, the ladder resist pattern can be easily transformed into an approximately arc-shaped pattern. (e) After the pattern surface is subjected to the conductive treatment, a molding die 17 having a pattern formed by nickel electroforming or the like is obtained. Using this mold, a light guide member having a fine and fine scattering reflection pattern formed by injection molding or press molding using a transparent material such as acrylic is manufactured.

패턴의 묘화는 전자빔 묘화법이면 0.1 ㎛ 정도의 묘화정밀도가 있고, 레이저빔 묘화법도 1 ∼ 2 미크론의 정밀도가 있으므로, 임의의 평면형상의 수 10 ㎛ 정도의 미세한 패턴이 형성된 금형을 고정밀도로 또한 용이하게 작성할 수 있다. 패턴의 폭 (W) 은, 수 ㎛ 이상에서 임의로 가능하지만, 미세한 구조에 의한 간섭색 (일본 특개평 6-160636 호 공보 참조) 이 나오지 않도록 충분히 크면서도, 또한 휘도불균일이 눈에 띠지 않도록 충분히 작은 것이 바람직하고, 5 ∼ 300 ㎛ 정도가 바람직하며, 10 ∼ 200 ㎛ 가 더욱 바람직하다. 레지스트패턴의 높이, 즉 원호패턴의 높이 (H) 는 스핀코팅의 막두께로 용이하게 콘트롤가능하며, 예를 들면 수 ㎛ ∼ 30 ㎛ 가 가능하다. 또, 사다리형 사면각도 (δ) 는 포토마스크와 레지스트기판의 사이에 스페이서를 끼우는 등의 노광조건, 또는 현상조건에 의해, δ＝5∼40°는 억제가능하며, 이를 열처리함으로써 단면이 대략 원호형상인 패턴도 형성할 수 있다.If the drawing of the pattern is an electron beam drawing method, the drawing accuracy is about 0.1 µm, and the laser beam drawing method has a precision of 1 to 2 microns, so that a mold having a fine pattern of about 10 µm in any planar shape can be easily and accurately. I can write it. Although the width W of the pattern can be arbitrarily set to several micrometers or more, it is large enough not to produce an interference color (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-160636) due to a fine structure, and small enough not to be noticeable in luminance unevenness. Preferably, about 5-300 micrometers is preferable and 10-200 micrometers is more preferable. The height of the resist pattern, that is, the height H of the arc pattern can be easily controlled by the film thickness of the spin coating, for example, several micrometers-30 micrometers are possible. Incidentally, the ladder slope angle δ can be suppressed by 5 ° to 40 ° by exposure conditions or development conditions such as sandwiching a spacer between the photomask and the resist substrate. The pattern which is a shape can also be formed.

본 발명을 실시하는데 있어서 제조방법을 한정하는 것은 아니지만, 이와 같은 포토리소그래피기술에 의해, 종래의 기계절삭, 레이저가공, 케미컬에칭 등의 패턴가공방법에서는 용이하게 얻을 수 없었던 것이, 단면이 사다리형이나 원호패턴에서 임의의 평면형상을 갖는 다수의 정밀하고 미세한 패턴을 대화면에 고정밀도로 우수한 재현성으로, 또한 용이하게 저비용으로 형성할 수 있다.Although not limited to the manufacturing method in carrying out the present invention, such a photolithography technique has not been easily obtained in the conventional pattern processing methods such as mechanical cutting, laser processing, chemical etching, etc. A large number of precise and fine patterns having arbitrary planar shapes in the circular arc pattern can be formed on the large screen with high accuracy and excellent reproducibility and easily at low cost.

④ 면정밀도④ Surface precision

도광체의 평활면 (3b) 이 경면인 것은, 광을 전반사하여 산란에 의한 손실 등이 없이 광원에서 먼 곳으로 도광시키는데 중요하다. 이러한 관점에서도, 레지스트기판을 경면정밀도가 높은 유리기판으로 함으로써, 성형품의 평활면 (3b) 의 출사면조도를 0.2 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또, 패턴의 산란반사효율이나 광선이용효율 또는 재현성에 있어서, 원호패턴의 볼록부면이나 사다리형 볼록꼭대기변의 직선부에 대응하는 면의 평활도 및 재현성이 중요하지만, 스핀코팅 등으로 형성된 면은 매우 평활하여, 노광, 현상처리후도 이 평활도는 유지되고, 또한 포스트베이크 등을 실시하여 볼록형상 레지스트패턴을 원호형상으로 변형하는 경우에는 더욱 양호한 평활도가 얻어진다. 즉, 출사면 조도 0.2 ㎛ 이하의 양호한 경면을 갖는 사다리형 볼록면 및 원호볼록면을 용이하게 좋은 재현성으로 형성할 수 있다.It is important that the smooth surface 3b of the light guide is mirrored to guide light away from the light source without total reflection and loss due to scattering. Also from this viewpoint, it is preferable to make the exit surface roughness of the smooth surface 3b of a molded article into 0.2 micrometer or less by making a resist substrate into a glass substrate with high mirror surface precision. In addition, in the scattering reflection efficiency, the light utilization efficiency, or the reproducibility of the pattern, the smoothness and reproducibility of the surface corresponding to the convex portion of the arc pattern or the straight portion of the ladder-shaped convex top edge are important, but the surface formed by spin coating or the like is very smooth. In addition, even after exposure and development, the smoothness is maintained, and when the convex resist pattern is deformed into an arc shape by post-baking or the like, even better smoothness is obtained. That is, a ladder-shaped convex surface and an arc-convex surface having a good mirror surface having an exit surface roughness of 0.2 µm or less can be easily formed with good reproducibility.

⑤ 볼록패턴의 유리성⑤ Advantages of the Convex Pattern

단위 원호볼록 및 사다리형 블록형상패턴의 산란반사특성은, 이미 서술한 바와 같이 산란반사면 (3b) 를 기준으로 설치된 볼록형상 패턴의 개구부, 즉 도 4(a) 의 사다리형 (ABCD) 의 변 (AD) 및 도 4(b) 의 원호 (ABC) 의 변 (AC) 에 입사된 광선만을 고려하면 되고, 패턴이 밀접하게 배치되어도 인접하는 패턴의 영향은 작고, 휘도균일을 위한 패턴밀도설계가 용이하다. 그러나, 오목형상 패턴의 경우는 복잡하다. 도 14 는 사다리형 오목형상 패턴을 예로 들은 광선추적의 설명도로서, (a) 는 패턴이 저밀도로 배치된 경우, (b) 는 고밀도인 경우를 나타낸다. 각각, 단위패턴인 사다리형 (ABCD) 에 착안하면, 산란반사에 유효한 것은 변 (AB) 이고, 변 (AB) 이 상기 볼록패턴의 개구, 즉 도 4(a) 에서의 변 (AD) 에 상당한다. 도 14(a) 의 저밀도의 경우에는, 변 (AB) 의 A 점 부근에 입사될 수 있는 광선은 α1 의 각도범위의 것으로, B 점부근에서는 α2 의 각도범위의 것이 입사된다. 변 (AB) 의 중간부의 각 입사점도 동일하다. 변 (AB) 에 입사될 수 있는 모든 광선의 총합이 오목패턴 (ABC) 의 개구인데, (a) 에 비해 (b) 의 개구가 패턴이 인접하기 때문에 작아지는 것이 명확하다. 이상은, 사다리형 오목패턴의 경우였지만 원호오목패턴에 대해서도 상황은 동일하다. 즉, 패턴밀도가 저밀도일 때는 단위패턴의 산란반사성능이 고효율이고, 고밀도일 때에는 저효율이며, 단위패턴의 산란반사성능이 패턴배치밀도에 따라 복잡하게 변화한다. 오목패턴에 있어서는, 이와 같은 복잡함을 수반하므로, 휘도균일로 하기 위한 패턴밀도의 설계가 매우 곤란해진다.The scattering reflection characteristics of the unitary arc convex and the ladder block-shaped pattern are, as described above, the openings of the convex pattern provided on the scattering reflecting surface 3b, that is, the sides of the ladder (ABCD) in Fig. 4 (a). Only light rays incident on (AD) and the sides AC of the arc ABC in Fig. 4 (b) need to be considered, and even if the patterns are closely arranged, the influence of the adjacent patterns is small, and the pattern density design for the luminance uniformity is achieved. It is easy. However, the case of the concave pattern is complicated. Fig. 14 is an explanatory view of ray tracing taking a ladder-shaped concave pattern as an example, where (a) shows a case where the pattern is arranged at a low density and (b) shows a high density. Focusing on the ladder pattern ABCD, which is a unit pattern, respectively, it is the side AB that is effective for scattering reflection, and the side AB corresponds to the opening of the convex pattern, that is, the side AD in Fig. 4A. do. In the case of the low density of Fig. 14A, the light rays which can be incident near the point A of the side AB are in the angle range of α1, and the one in the angle range of α2 near the point B is incident. Each incident point of the middle part of the side AB is also the same. The sum total of all the light beams that can be incident on the side AB is the opening of the concave pattern ABC, and it is clear that the opening of (b) becomes smaller because the pattern is adjacent to (a). As mentioned above, although it was the case of a ladder-shaped concave pattern, the situation is the same also about circular arc concave pattern. In other words, when the pattern density is low, the scattering reflection performance of the unit pattern is high efficiency, and when the pattern density is high, the scattering reflection performance of the unit pattern is low, and the scattering reflection performance of the unit pattern changes in accordance with the pattern arrangement density. In the concave pattern, such complexity is involved, so that the design of the pattern density for achieving uniform luminance becomes very difficult.

일반적으로 공기를 계면으로 하는 도광체 평활면에 미소 요철을 갖는 확산시트나 산란반사시트를 접촉시키면, 광은 접촉점에서 도광체계 외부로 산란되어 누출된다. 이 상황은 확산시트나 반사시트의 미소 요철출사면 상태뿐만 아니라, 눌림에 의해서도 크게 변화된다. 일반의 백라이트는 이와 같은 상황을 포함한 구성으로, 면광원으로서의 균일휘도가 불안정해지기도 한다. 패턴형성면에 있어서 패턴이 없는 평활면 (3b) 은 도광된 광에 대하여 중요하고, 이와 같은 불안정이없는 것이 바람직하지만, 이 점으로부터 볼록패턴이면 평활면 (3b) 이 확산시트나 반사시트에 접촉하는 일이 없다. 이상의 이유에서 볼록패턴이 좋다.In general, when a diffusion sheet or a scattering reflection sheet having minute unevenness is brought into contact with a light guide smooth surface having air as an interface, light is scattered outside the light guide system at the contact point and leaks. This situation is greatly changed not only by the state of the minute uneven projection surface of the diffusion sheet or the reflective sheet but also by pressing. In general, the backlight includes such a situation, and the uniform luminance as the surface light source may become unstable. In the pattern formation surface, the smooth surface 3b without a pattern is important for the guided light, and it is preferable that there is no such instability, but from this point, if the convex pattern, the smooth surface 3b contacts the diffusion sheet or the reflective sheet. There is nothing to do. The convex pattern is good for the above reasons.

⑥ 패턴의 밀도분포에 대하여⑥ Density distribution of pattern

일반적으로, 면광원으로서 휘도를 균일하게 하기 위해서는, 1 차 광원에 가까운 부분은 패턴밀도를 낮고, 광원에서 먼부분은 높게 하여 밀도분포를 설계한다. 본 발명은 패턴분포에 대하여 한정하는 것이 아니지만, 패턴분포설계에 있어서는 이하의 것이 중요하다.In general, in order to make the luminance uniform as the surface light source, the density distribution is designed so that the portion near the primary light source has a low pattern density and the portion far from the light source has a high density. Although the present invention is not limited to the pattern distribution, the following are important in the pattern distribution design.

첫번째로, 반점형상, 쇄선형상, 직선형상의 동일평면형상의 단위패턴을 그 간격을 바꾸어 밀도분포를 형성하는 방법이 휘도균일화의 패턴설계상 유리한 것이다. 그것은 다음의 이유에 의한다. 먼저 도광체 자신의 형상의 문제가 있고, 다음에 기계가공 등에서도, 포토리소그래피법에 있어서도 패턴의 형상가공 정밀도의 문제로 부터 이론대로는 되지 않는다. 초기의 단계에서는 가공의 재현성을 향상시켜, 시작과 휘도분포의 평가를 반복하여 경험적으로 파라미터를 결정할 수밖에 없다. 이 때, 동일한 도광체에 있어서, 예를 들면 도1(b) 와 같이 패턴의 평면형상을 바꾸거나, 도 5 ∼ 12 와 같이 단면형상이나 크기를 변화시키는 경우에는 개개의 패턴에서의 산란반사성능은 복잡하게 변화되므로, 가공정밀도와 재현성의 문제에 더하여 불확정효소가 증대되어, 휘도를 균일하게 하는 설계가 곤란해진다.First, a method of forming a density distribution by changing intervals of unit patterns of spot, chain, and linear coplanar shapes is advantageous for pattern design of luminance uniformity. It is for the following reason. First, there is a problem of the shape of the light guide itself. Next, even in machining and the like, even in the photolithography method, the problem cannot be solved from the theory of the shape processing accuracy of the pattern. In the early stages, the reproducibility of processing is improved, and the parameters of empirically determined by repeating the start and evaluation of the luminance distribution. In this case, in the same light guide, when the planar shape of the pattern is changed as shown in Fig. 1 (b), or when the cross-sectional shape or size is changed as shown in Figs. Since the complex changes, in addition to the problems of processing accuracy and reproducibility, the indeterminate enzyme increases, making it difficult to design to make the luminance uniform.

둘째로, 개개의 패턴에 입사된 모든 광선이 손실없이, 가능한한 많이 출사면으로부터 출사되는 것과 같은, 산란반사성능이 높은 패턴이 좋지만, 그것은 이하의이유에 의한다. 산란반사성능이 낮은 패턴에서도 손실이 작고 패턴입사광이 다시 전반광이 되는 것과 같은 패턴이면, 패턴의 크기를 상대적으로 크게 함으로써, 도광체의 산란반사면의 단위면적당으로 필요한 산란반사성능을 부여할 수 있다. 그러나, 1 차 광원에 먼 곳에서는 특별히 단위면적당의 산란반사성능을 크게 하여, 도광체의 전반광을 효율적으로 출광시키는 설계가 필요한데, 그 때에는 산란반사성능이 부족하게 되어, 고효율의 패턴분포설계가 불가능해진다. 패턴의 면적밀도를 100로 할 수 없으므로, 도 5 ∼ 12 에서의 H/W 가 큰 고효율의 단위패턴을 가능한한 고밀도로 배치하여도, 산란반사성능을 100로 할 수 없다. 고휘도의 패턴설계를 위해서는, 광원에 가까운 곳부터 먼 곳에 걸쳐 대부분의 광을 출사시켜, 먼 곳에서는 남은 광을 100에 가까운 산란반사분포를 하여 출사시키는 설계가 바람직하다. 금형제작이나 성형에 있어서, 요철패턴을 고밀도로 배치할 수 있는 한계는, 패턴의 높이에 의존하고, 인접패턴의 거리는 패턴높이 정도까지밖에 작게 할 수 없다. 이 제약하에서 고밀도로 배치하기 위해서는, 패턴높이 (H) 에 대한 패턴폭 (W) 을 크게 하여 인접시키는 것이 좋다. 또, 도 1(a) 의 광원 (1) 의 폭방향으로 평행인 방향에서의 휘도불균일을 균일화하기 위해 패턴을 미조정할 때에도 단위패턴의 크기 및 폭을 증감함으로써 대응할 수 있다.Secondly, a pattern with high scattering reflection performance, such as that all the light rays incident on the individual patterns are emitted from the emitting surface as much as possible without loss, is good, but it is based on the following reasons. If the pattern is such that the loss is small and the pattern incident light becomes general light again, even if the scattering reflection performance is low, the scattering performance required per unit area of the scattering reflecting surface of the light guide can be imparted by increasing the size of the pattern relatively. have. However, far away from the primary light source, it is necessary to increase the scattering reflection performance per unit area, and to efficiently output the total light of the light guide. In this case, the scattering reflection performance will be insufficient, resulting in a highly efficient pattern distribution design. It becomes impossible. Since the area density of the pattern cannot be set to 100, the scattering reflection performance cannot be set to 100 even when the high-efficiency unit pattern having a large H / W in Figs. For high-brightness pattern design, it is preferable to design most of the light from the near to the far light source and to emit the remaining light from the far light with a scattering reflection distribution close to 100. In mold making and molding, the limit in which the uneven pattern can be arranged at a high density depends on the height of the pattern, and the distance between adjacent patterns can be reduced to only about the height of the pattern. In order to arrange | position high density under this restriction, it is good to make the pattern width W with respect to the pattern height H large, and to adjoin. Incidentally, even when the pattern is fine-adjusted in order to equalize the luminance unevenness in the direction parallel to the width direction of the light source 1 in Fig. 1A, it is possible to cope by increasing or decreasing the size and width of the unit pattern.

이상과 같이, 패턴분포의 설계에 있어서는, 먼저, 반사산란효율이 높은 동일형상의 단위패턴을 간격을 변경 배치하는 설계가 합리적이고, 다음 한계까지의 고휘도화, 약간 휘도불균일의 수정을 위해 패턴형상 및 패턴폭을 증감시키는 방법이 좋다.As described above, in the design of the pattern distribution, first, a design in which unit patterns of the same shape having high reflection scattering efficiency are changed at different intervals is rational, and the pattern shape is improved for higher luminance up to the next limit and correction of luminance nonuniformity. And a method of increasing or decreasing the pattern width.

이와 같은 이유에서, 직선형상 광선의 축에 직교하는 단면에서의 단면폭 (W;㎛) 이 10≤W≤200 인 반점형상, 실선형상 또는 파선형상의 볼록형상패턴을 다수 배치하여 설계하는 것이 좋고, 또한 볼록형상물의 단면이 부분적으로 직선부를 갖는 대략 사다리형상으로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가 0.2≤H/W≤1.0 인 것, 볼록형상물의 단면이 대략 원호로, 볼록형상물의 단면폭을 (W), 높이를 (H) 로 각각 나타낼 때, H/W 의 비가, 0.2≤H/W≤0.5 인 것이 합리적으로 바람직하다.For this reason, it is good to design by arranging a large number of spot, solid or dashed convex patterns in which the cross-sectional width (W; mu m) in the cross section orthogonal to the axis of the linear light beam is 10 ≦ W ≦ 200, Moreover, when the cross section of a convex shape is a substantially ladder shape which has a linear part partially, when the cross-sectional width of a convex shape is represented by (W) and height as (H), respectively, ratio of H / W is 0.2 <= H / W <= 1.0, When the cross section of the convex shape is approximately circular arc, and the cross section width of the convex shape is represented by (W) and the height is represented by (H), it is reasonably preferable that the ratio of H / W is 0.2 ≦ H / W ≦ 0.5.

이하, 본 발명을, 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

실시예 1Example 1

단위패턴의 단면폭 (W) 을 20 ㎛ 으로 하고, H/W 를 0.5 로서 패턴높이 (H) 가 10 ㎛ 이고, 단면이 대략 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴밀도분포를 설계하고, 도 15 에 예시한 바와 같은 패턴의 유리제 포토마스크를 작성하였다. 유리기판에 포지티브형의 포토레지스트를 스핀코팅하고, 이 포토마스크를 포토레지스트 상에 겹쳐, 소정의 광량으로 자외선노광하였다. 현상액을 이용하여 현상하고, 유리기판상에 그 단면의 높이가 10 ㎛ 의 대략 사다리형 볼록형상의 레지스트패턴을 형성하였다. 이 레지스트면에 수 10 ㎚ 두께의 니켈 스퍼터링을 행하여 도전화처리하여, 300 ㎛ 두께로 니켈 전기주조를 실시하여 금형을 제작하였다. 이 금형에 의해 사출성형을 행하여, 10.4 인치 크기, 긴변측 입광단부의 두께가 3.0 ㎜, 대향단부의 두께가 1.1 ㎜ 인 단면이 테이퍼형상으로, 하면에 도 15 와 같은 패턴이 그 단면형상의 설계높이가 된 대체로 사다리형 볼록형상의 패턴이 다수 형성된 아크릴제 도광체를 얻었다. 결과는 표 1(실시예 1) 과 같고, 다수 형성한 패턴의 단면형상은 대체로 동일하였으며, 패턴의 전사성은 문제없었으며 금형과의 이형도 용이하였다. 도광체의 두꺼운 긴변측의 단면에 2.6 ㎜ 지름의 냉음극관을 1 차 광원으로 하고, 내면에 반사시트를 놓고, 볼록패턴이 형성되어 있는 출사면으로부터 육안 관찰한 바, 패턴의 조도에 의한 국소적 휘도불균일은 관측할 수 없이 균일하였으며, 간섭에 의한 무지개 모양 등도 관측되지 않았다. 또한, 출사면에 확산시트에 더하여 프리즘시트 1 장을 배치하여, 휘도분포를 측정한 바, 표 1 과 같이 면광원으로서의 휘도균일성은 양호하였으며, 평균휘도도 높고, 밝고 균일한 도광체였다.A pattern density distribution having a cross-sectional width (W) of the unit pattern of 20 µm, a H / W of 0.5, a pattern height (H) of 10 µm, and a cross-section suitable for a ladder-shaped scattering reflection performance is designed, and is shown in FIG. 15. The glass photomask of the pattern as illustrated was created. A positive photoresist was spin-coated on a glass substrate, and this photomask was overlaid on the photoresist and exposed to ultraviolet with a predetermined amount of light. It developed using the developing solution, and formed the resist pattern of the substantially ladder-shaped convex-shaped which the height of the cross section is 10 micrometers on a glass substrate. The resist surface was subjected to electroconductive treatment by nickel sputtering having a thickness of several tens of nanometers, and nickel electroforming was performed to a thickness of 300 mu m to prepare a mold. The injection molding was carried out by the mold, and the cross section having a 10.4 inch size, 3.0 mm long side light incident end portion thickness and 1.1 mm thick opposing end portion was tapered in shape, and the pattern shown in Fig. 15 was designed on the bottom surface thereof. The acrylic light guide body in which many ladder-shaped convex patterns which became height were formed was obtained. The results are as shown in Table 1 (Example 1), and the cross-sectional shape of the plurality of formed patterns was substantially the same. The transferability of the pattern was not a problem and the mold was easily released from the mold. A cold cathode tube with a diameter of 2.6 mm was used as the primary light source in the cross section of the thick long side of the light guide, and a reflection sheet was placed on the inner surface, and visually observed from the exit surface where the convex pattern was formed. The luminance nonuniformity was unobservable, and no rainbow shape due to interference was observed. In addition, one prism sheet was placed on the emission surface in addition to the diffusion sheet, and the luminance distribution was measured. As shown in Table 1, the luminance uniformity as the surface light source was good, the average luminance was high, and it was a bright and uniform light guide.

실시예 2Example 2

단위패턴의 단면폭 (W) 을 150 ㎛ 로 하고, H/W 를 0.2 로서 패턴높이 (H) 가 30 ㎛ 이고, 단면이 대략 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴밀도분포를 설계하여 유리제 포토마스크를 제작하였다. 실시예 1 과 동일하게 금형을 제작하여, 실시예 1 과 동일한 10.4 인치 크기의 아크릴 도광체를 성형하였다. 결과는 표 1(실시예 2) 와 같이, 전사성 및 이형성은 양호하였다. 실시예 1 과 동일하게 1 차 광원을 세트하여, 볼록패턴이 형성되어 있는 출사면을 관찰하면, 패턴의 결이 약간 판별되었는데, 확산시트와 프리즘시트를 1 장씩 배치하면 패턴의 결은 소실되어, 도광체패턴과 프리즘시트의 모아레도 관측되지 않았으며, 균일성 및 평균휘도도 양호한 도광체였다.A glass photomask was designed by designing a pattern density distribution suitable for scattering reflection performance of a ladder pattern having a cross section width (W) of 150 mm, a H / W of 0.2, a pattern height (H) of 30 μm, and a cross section of a unit pattern. Produced. A mold was produced in the same manner as in Example 1, and the same 10.4 inch size acrylic light guide as in Example 1 was molded. As a result, as shown in Table 1 (Example 2), the transferability and releasability were good. When the primary light source was set in the same manner as in Example 1 and the emission surface on which the convex pattern was formed was observed, the grains of the pattern were slightly determined. When the diffusion sheet and the prism sheet were arranged one by one, the grains of the pattern were lost. No moire of the light guide pattern and the prism sheet was observed, and the uniformity and average luminance were also good light guides.

실시예 3Example 3

단위패턴의 단면폭 (W) 을 20 ㎛ 로 하고, H/W 를 0.5 로서 패턴높이 (H) 가 10 ㎛ 이고, 단면이 대략 원호형상에 적합한 패턴밀도분포를 설계하여, 패턴의 포토마스크를 제작하였다. 실시예 1 과 동일하게 레지스트를 현상하고, 대략 사다리형 볼록형상의 레지스트패턴이 형성되었다. 다음에, 소정의 온도 및 시간에 의한 포스트베이크에 의해, 단면이 대략 원호형상의 레지스트패턴을 형성하여 금형을 제작하였다. 이 금형에 의해, 실시예 1 과 동일한 크기의 아크릴도광체를 성형하였다. 결과는 표 1 (실시예 3) 과 같이, 전사성 및 이형성은 양호하였으며, 휘도균일성 및 평균휘도 모두 양호한 도광체였다.A pattern density distribution having a cross-sectional width (W) of 20 μm, a pattern height (H) of 10 μm, and a cross-section having an approximate arc shape was designed to produce a patterned photomask. . The resist was developed similarly to Example 1, and the substantially ladder-shaped convex resist pattern was formed. Next, by post-baking by a predetermined temperature and time, a resist pattern having an arc shape of a cross section was formed to form a mold. The acrylic light guide of the same magnitude | size as Example 1 was shape | molded by this metal mold | die. As a result, as shown in Table 1 (Example 3), transferability and release property were good, and both light uniformity and average brightness were good light guides.

실시예 4Example 4

단위패턴의 단면폭 (W) 을 150 ㎛ 로 하고, H/W 를 0.2 로 하며, (H) 가 30 ㎛ 의 단면이 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴을 설계하여, 대략 원호볼록형상의 레지스트패턴을 형성하고, 금형을 얻은 후, 성형하였다. 성형성은 양호하고, 휘도균일성, 평균휘도 모두 양호한 도광체이었다.The cross-sectional width (W) of the unit pattern is set to 150 µm, the H / W is set to 0.2, and (H) has a cross-sectional pattern of 30 µm that is suitable for ladder scattering reflection performance. It formed, obtained the mold, and shape | molded. The moldability was good, and the light guide was good in both luminance uniformity and average luminance.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1 에서 성형된 대략 사다리형 볼록패턴으로 이루어지는 도광체를, 패턴면을 내면으로서 1 차 광원에 세트하고, 내면에 실시예 1 과 동일한 반사시트를, 출사면에 확산시트 및 프리즘시트를 각각 배치하여 휘도를 측정하였다. 결과는 표 1 (비교예 1) 과 같이, 실시예 1 보다 평균휘도가 낮은 것이었다.The light guide body formed of the substantially ladder-shaped convex pattern molded in Example 1 was set to the primary light source with the pattern surface as the inner surface, the same reflective sheet as Example 1 on the inner surface, and the diffusion sheet and the prism sheet on the exit surface, respectively. The brightness was measured by placing. As a result, as shown in Table 1 (Comparative Example 1), the average luminance was lower than that in Example 1.

비교예 2Comparative Example 2

실시예 3 에서 성형된 대략 원호 볼록패턴으로 이루어지는 도광체를, 비교예 1 과 동일하게 패턴면을 내면으로서 휘도를 측정하였다. 결과는 표 1 (비교예 2) 과 같이, 실시예 3 보다 평균휘도는 낮은 것이었다.In the light guide body which consists of the substantially circular convex pattern shape | molded in Example 3, the brightness was measured as the inner surface of a pattern surface similarly to the comparative example 1. As a result, as shown in Table 1 (Comparative Example 2), the average luminance was lower than that in Example 3.

비교예 3Comparative Example 3

단위패턴의 단면폭 (W) 을 5 ㎛, H/W 를 0.6 으로 하고, H 가 3 ㎛ 이며, 단면이 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴을 설계하여, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제작하여 성형하였다. 성형성은 양호하였는데, 1 차 광원을 세트하면 간섭색이 관찰되어, 확산시트를 배치하여도 간섭색은 완전하게는 소실되지 않아, 백색면광원으로서 적합하지 않은 것이었다.A cross section width (W) of the unit pattern was set to 5 µm, H / W was 0.6, H was 3 µm, and a cross section was designed for a ladder scattering reflection performance, and a mold was manufactured in the same manner as in Example 1. Molded. The moldability was good, but when the primary light source was set, an interference color was observed, and even when the diffusion sheet was placed, the interference color was not completely lost, which was not suitable as a white surface light source.

비교예 4Comparative Example 4

단위패턴의 단면폭 (W) 을 250 ㎛, H/W 를 0.1 로 하고, H 가 25 ㎛ 이며, 단면이 사다리형상의 산란반사성능에 적합한 패턴을 설계하고, 실시예 1 과 동일하게 금형을 제작하여 성형하였다. 성형성은 양호하였지만, 1 차 광원에 세트하면 패턴결의 조도가 눈에 띠어, 확산시트를 배치하여도 국소적 휘도불균일은 소실되지 않고, 프리즘시트를 놓으면 모아레가 발생하여, 균일한 면광원으로 되지않았다.The cross-sectional width (W) of the unit pattern was 250 μm, H / W was 0.1, H was 25 μm, and a cross section was designed for a ladder scattering reflection performance, and a mold was manufactured in the same manner as in Example 1. Molded. The moldability was good, but when it was set to the primary light source, the roughness of the pattern was noticeable, and even if the diffusion sheet was placed, the local luminance unevenness was not lost. When the prism sheet was placed, moiré occurred, and it was not a uniform surface light source. .

이상의 결과를 정리하면, 표 1 과 같다.The above results are summarized in Table 1.

실시예Example 비교예Comparative example 1One 22 33 44 1One 22 33 44 패턴형성면Pattern forming surface 출사면Exit surface 출사면Exit surface 출사면Exit surface 출사면Exit surface 내면Inside 내면Inside 출사면Exit surface 출사면Exit surface 단면형상Cross section shape 사다리형Ladder 사다리형Ladder 원호Arc 원호Arc 사다리형Ladder 원호Arc 사다리형Ladder 사다리형Ladder 단면폭(W)Section width (W) (㎛)(Μm) 2020 150150 2020 150150 2020 2020 55 250250 단면높이(H)Section height (H) (㎛)(Μm) 1010 3030 1010 3030 1010 1010 33 2525 H/WH / W 0.50.5 0.20.2 0.50.5 0.20.2 0.50.5 0.50.5 0.60.6 0.10.1 사다리형 단면경사각(δ)Ladder type cross section inclination (δ) (°)(°) 2020 2525 -- -- 2020 -- 2020 2525 성형성Formability ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ 패턴간섭색Pattern interference ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ×× ◎◎ 패턴미세함(국소적 균일성)Pattern Fineness (Local Uniformity) ◎◎ ○○ ◎◎ ○○ ◎◎ ◎◎ ◎◎ ×× 평균휘도Average luminance (cd/㎡)(cd / ㎡) 1,8501,850 1,7801,780 1,8801,880 1,8201,820 1,6801,680 1,6301,630 1,5501,550 1,4701,470 균일성, 균정도Uniformity, uniformity ()() 9090 9393 8585 8888 7575 7070 8080 8282

이상과 같이, 본 발명에 따른 도광체는, 고휘도이고 휘도균일성이 우수하여, 워드프로세서, 퍼스널컴퓨터, 박형 텔레비젼 등의 액정표시장치의 배면조명장치로서 유효하게 사용할 수 있다.As described above, the light guide according to the present invention has high brightness and excellent luminance uniformity, and can be effectively used as a back illumination device of liquid crystal display devices such as word processors, personal computers, and thin televisions.

Claims

A transparent light guide guiding light from one or more side cross sections,

A spot, solid or dashed convex pattern having a cross-sectional width (W; μm) of 10 ≦ W ≦ 200 in a cross section orthogonal to the axis of the linear light source has a substantially uniform luminance distribution of the emitted light from the exit surface. The edge light type light guide of claim 1, wherein a portion close to the primary light source is low density, and the far portion is high density, and is disposed on the light exit surface.

The method of claim 1,

When the cross section of the convex pattern is a substantially ladder shape having a partially straight portion, the ratio of H / W is 0.2 ≦ H / W ≦ 1.0 when the cross-sectional width of the convex shape is represented by (W) and height (H), respectively. An edge light type light guide.

The method of claim 1,

An edge light having a ratio of H / W of 0.2 ≦ H / W ≦ 0.5 when the cross section of the convex pattern is substantially arc-shaped, and the cross-sectional width of the convex shape is represented by (W) and the height is represented by (H), respectively. Formula light guide.