(57)【要約】【課題】単体で従来の物より面内における出射光の均一性を向上させる導光板を提供すること。【解決手段】側面に光入射面を有し、前記光入射面と略直交する光反射面と、前記光反射面と対向する面に光出射面を有する透明な導光板であって、前記光出射面に、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイを有し、前記光反射面に、前記光入射面から前記延在方向に沿って面積率が単調増加するように、複数の凹状構造体が配置され、前記光入射面からの距離が大きくなるほど前記構造体の高さが大きくなるように変化し、前記凹状構造体の高さの最大値が、前記凹状構造体の高さの最小値の１．０１倍以上１．１６倍以下の範囲内である高さ変化領域を備えることを特徴とする導光板とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面に光入射面を有し、前記光入射面と略直交する光反射面と、前記光反射面と対向する面に光出射面を有する透明な導光板であって、
前記光出射面に、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイを有し、
前記光反射面に、前記光入射面から前記延在方向に沿って面積率が単調増加するように、複数の凹状構造体が配置され、
前記光入射面からの距離が大きくなるほど前記構造体の高さが大きくなるように変化し、前記凹状構造体の高さの最大値が、前記凹状構造体の高さの最小値の１．０１倍以上１．１６倍以下の範囲内である高さ変化領域を備える
ことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記高さ変化領域における前記凹状構造体の高さの変化が、等差的かつ離散的であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
【請求項３】
前記延在方向に平行に６等分した際の少なくとも前記延在方向に平行な方向の端辺を含
まない領域における前記凹状構造体の高さが一定であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板。
【請求項４】
前記延在方向に垂直に２等分した際に、少なくとも光入射面と隣接する領域における前記凹状構造体の高さが一定であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板。
【請求項５】
前記高さ変化領域における凹状構造体の高さが３通り以上であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の導光板。
【請求項６】
前記光入射面が、前記延在方向に平行な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向と垂直な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向に垂直方向及び延在方向に分割された各領域において、前記凹状構造体の高さが一定であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の導光板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の導光板と、前記光入射面に対向して配置される光源とを備えることを特徴とするバックライト・ユニット。
【請求項８】
請求項７記載のバックライト・ユニットと、前記バックライト・ユニットから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子と、を備えることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光路制御に用いられる凹凸形状光学シート、光源ユニットおよびディスプレイ装置に関するものであって、とくに、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される導光板、バックライト・ユニット及びディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶パネルやＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型液晶パネルを使用した液晶ディスプレイ装置は、主としてＯＡ分野のカラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）を中心に商品化されている。このような液晶ディスプレイ装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側とは反対側）に光源を配置し、この光源からの光で液晶パネルを照明する方式、いわゆる、バックライト方式が採用されている。
【０００３】
この種のバックライト方式に採用されているバックライト・ユニットとしては、大別して冷陰極管（ＣＣＦＴ：Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｔｕｂｅ）等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」（いわゆる、「エッジライト方式」）と、導光板を用いずに冷陰極管（ＣＣＦＬ）等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」とがある。
【０００４】
導光板ライトガイド方式のバックライト・ユニットが搭載された液晶ディスプレイ表示装置としては、例えば、図１０に示すものが一般に知られている。
図１０に示す液晶ディスプレイ装置５０は、表裏両面を偏光板５１、５２で挟んでなる液晶パネル５３が上部に位置して配設され、液晶パネル５３の下面側に略長方形板状のＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）やアクリル等の透明な基材からなる導光板５４が設置されており、この導光板５４の上面（光射出面５４ａ側）に拡散フィルム５５（拡散層）が設けられている。さらに、導光板５４の下面には、導光板５４に導入された光を効率よく液晶パネル５３に向け均一となるように散乱して反射させるための散乱反射パターン部（図示省略）が印刷などによって設けられるとともに、前記散乱反射パターン部の下方に反射フィルム５６（反射層）が設けられている。
【０００５】
また、導光板５４には、その側端部に光源ランプ５７が設けられており、さらに光源ランプ５７の光を効率よく導光板５４中に入射させるべく、光源ランプ５７の背面側を覆うようにして高反射率の反射板５８が設けられている。前記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（ＴｉＯ２）粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した混合物を、所定パターン、例えばドットパターンにて印刷し乾燥、形成したものであり、導光板５４内に入射した光に指向性を付与し、光射出面５４ａ側へと導くようになっている。これは、高輝度化を図るための工夫である。
【０００６】
しかし、図１０に例示した装置では、視野角の制御が拡散フィルム５５の拡散性のみに委ねられており、その制御が難しいという問題があった。例えば、正面方向から見た場合は液晶ディスプレイの表示画面は明るいが、横方向から見た場合には表示画面が暗くなる場合があり、また液晶表示画面の中心部は明るく、周辺部が暗くなる欠点もあった。このように、光の利用効率が悪いという問題があった。
【０００７】
一方、直下型方式は導光板の利用が困難な、大型の液晶ディスプレイなどの表示装置に用いられている。
直下型方式の液晶ディスプレイ装置としては、図１１に例示する装置が一般的に知られている。
図１１に示す液晶ディスプレイ装置６０は、表裏両面を偏光板６１、６２に挟んでなる液晶パネル６３が上部に位置して配設され、液晶パネル６３の下面側に蛍光管等からなる光源６４が配置される。さらに、光源６４の上面側に拡散フィルム６５のような光学シートが設けられている。また、光源６４の背面には、光源６４から液晶パネル６３と反対の方向に向かう光を液晶パネル６３側へ反射させる反射板６６が配置されている。これによって、光源６４から射出される光は拡散フィルム６５で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル６３の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００８】
図１１に示した液晶ディスプレイ装置６０では、視野角の制御が拡散フィルム６５の拡散性のみに委ねられているため、その制御は難しいという問題があった。例えば、液晶表示画面を正面方向から見た場合はその表示画面は明るいが、液晶表示画面を横方向から見た場合にはその表示画面が暗くなる場合があり、また液晶表示画面の中心部は明るく、周辺部が暗くなる欠点もあった。このように、光の利用効率が悪いという問題があった。
【０００９】
そこで、上述の問題を解決する一つの方法として、図１２に示す液晶ディスプレイ装置７０では、米国３Ｍ社の登録商標である輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）７１をバックライト用照明光源７４の上方に位置して配置され、さらに、ＢＥＦ７１の上方である光出射面側に図示しない光拡散フィルムを配置する方法が採用されている。ＢＥＦ７１は、透明基材７２の上面である光出射面に、断面が三角形状の単位プリズム７３が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。この単位プリズム７３は光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）である。ＢＥＦは、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”する。
【００１０】
輝度強調フィルム７１は、ディスプレイ装置の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させ、ディスプレイ装置の表示品位を向上させる。ここでいう「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。また、輝度強調フィルム７１は、通常、単位プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列からなり、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能となる。そのため、水平方向及び垂直方向の両方向での表示光の輝度制御を行なうためには、単位プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、２枚のＢＥＦシートを重ねて組み合わせて用いる必要がある。
【００１１】
最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るために、図１３に示すように、拡散フィルム５５と液晶パネル５３との間に、光集光機能を備えたプリズムフィルム（プリズム層）５９（５９１、５９２）を設けることが提案されている。このプリズムフィルム５９１、５９２は導光板５４の光射出面５４ａから射出され、拡散フィルム５５で拡散された光を高効率で液晶パネル５３の有効表示エリアに集光させるものである。このようなＢＥＦを採用することにより、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。このようなＢＥＦに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイ装置に採用した技術は、例えば特許文献１乃至３などにおいて従来から知られている。
【００１２】
また、液晶表示装置には、薄型、高輝度、軽量、低消費電力であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い液晶表示装置に搭載されるバックライト・ユニットも軽量、高輝度、低消費電力であることが要求されている。特に、最近、目覚しく発展しているカラー液晶表示装置においては、液晶パネルの透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低いため、バックライト・ユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【００１３】
さらに、最近では映像媒体の多様化に伴い、高画質化が進み、それに映像の臨場感を味わいたいというニーズから、３Ｄ表示が可能な液晶表示装置の需要が増加している。３Ｄ表示を液晶表示装置で行なう場合、専用メガネを必要とする「アクティブシャッター方式」という方式が現在一般的である。この方式は、右目用と左目用の映像を交互に表示し、専用メガネにあるシャッターが開閉することで、映像を右目用と左目用に振り分け立体的に表示させるものである。しかしながら、この方式では、発光時間が通常の半分になり、また専用メガネの偏光板や反射などのロスもあって通常の２Ｄ表示時に比べて輝度が１０分の１程度にまで低下することが知られている。そのため、３Ｄ用液晶表示装置には２Ｄ表示の通常の液晶表示装置よりも高輝度化が求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特公平１−３７８０１号公報
【特許文献２】特開平６−１０２５０６号公報
【特許文献３】特表平１０−５０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の導光板では筐体の角部付近において出射光量が少なく、面内の輝度均一性を損ねるやすいことが課題となっていた。そのような不均一な光は、導光板に複数枚の光学シート及び液晶パネルを積層した状態でも視認できることがあり、表示品位を著しく低下させる原因となる。
【００１６】
筐体の角部付近における輝度向上を実現するための方法として最も確実かつ簡便であるのは、筐体内の側面に光反射テープを貼ることだが、逆に角部付近が過剰に明るくなってしまうことがあり、更にコストアップにも繋がるなど多くの問題を生じさせるため、完全な解決策とはならない。
【００１７】
本発明は上記のような実情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、単体で従来の物より面内における出射光の均一性を向上させる導光板、並びにそれを用いたバックライト・ユニット及びディスプレイ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明としては、側面に光入射面を有し、前記光入射面と略直交する光反射面と、前記光反射面と対向する面に光出射面を有する透明な導光板であって、前記光出射面に、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイを有し、前記光反射面に、前記光入射面から前記延在方向に沿って面積率が単調増加するように、複数の凹状構造体が配置され、前記光入射面からの距離が大きくなるほど前記構造体の高さが大きくなるように変化し、前記凹状構造体の高さの最大値が、前記凹状構造体の高さの最小値の１．０１倍以上１．１６倍以下の範囲内である高さ変化領域を備えることを特徴とする導光板とした。
また、請求項２に係る発明としては、前記高さ変化領域における前記凹状構造体の高さの変化が、等差的かつ離散的であることを特徴とする請求項１記載の導光板とした。
また、請求項３に係る発明としては、前記延在方向に平行に６等分した際の少なくとも前記延在方向に平行な方向の端辺を含まない領域における前記凹状構造体の高さが一定であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板とした。
また、請求項４に係る発明としては、前記延在方向に垂直に２等分した際に、少なくとも光入射面と隣接する領域における前記凹状構造体の高さが一定であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板とした。
また、請求項５に係る発明としては、前記高さ変化領域における凹状構造体の高さが３通り以上であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載の導光板とした。
また、請求項６に係る発明としては、前記光入射面が、前記延在方向に平行な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向と垂直な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向に垂直方向及び延在方向に分割された各領域において、前記凹状構造体の高さが一定であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の導光板とした。
また、請求項７に係る発明としては、請求項１乃至６のいずれかに記載の導光板と、前記光入射面に対向して配置される光源とを備えることを特徴とするバックライト・ユニットとした。
また、請求項８に係る発明としては、請求項７記載のバックライト・ユニットと、前記バックライト・ユニットから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子と、を備えることを特徴とする表示装置とした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、輝度が不足しやすい導光板端部において光取り出し効率を向上させることによって、高い輝度均一性を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）  本発明の実施形態である導光板の形状例を示す斜視図である。（ｂ）  本発明の実施形態である導光板の形状例（光源含む）を示す正面図である。
【図２】図２に、本発明の導光体の光反射面における凹状構造体の配置図である。
【図３】（ａ）  本発明の実施形態である導光板の凹状構造体の形状例を示す斜視図である。（ｂ）  本発明の実施形態である導光板の凹状構造体の形状例を示す断面図である。
【図４】（ａ）導光板内における導光の様子を示す模式的な断面図である。（ｂ）導光板内における導光の様子を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施形態である導光板の説明図である。
【図６】本発明の実施形態である導光板の説明図である。
【図７】本発明の実施形態である導光板の説明図である。
【図８】本発明の実施形態である導光板のレンズアレイの表面形状例を示す斜視図である。
【図９】輝度均一性の評価における、導光板の光射出面上の測定点を示す図である。
【図１０】従来の液晶ディスプレイ装置の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１１】従来の液晶ディスプレイ装置の他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１２】従来のバックライト・ユニットの一例を示す模式的な断面図である。
【図１３】従来の液晶ディスプレイ装置の他の構成例を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の導光体について説明する。
図１（ａ）に本発明の実施形態である導光板の形状例を示す斜視図を示した。図１（ｂ）に本発明の実施形態である導光板の形状例を示す正面図を示した。本発明の導光体は、側面に光入射面１を有し、光入射面１と略直交する光反射面２と、前記光反射面２の逆面に光出射面を有する。光出射面には、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイ３が形成されている。前記光反射面２は、半楕円体に近似される複数の凹状構造体２ａが配置される。
本発明の導光板における光反射面２は、滑らかな断面で抉り取ったような孔（もしくは空間）が配列されているが、そこに凹み形状の構造体（凹状構造体２ａ）が配置される。
図１（ｂ）に本発明の実施形態である導光板（光源を含む）の形状例を示す正面図を示した。光源は、光入射面１に対向するように配置される。
【００２２】
光反射面における各領域内もしくは各区域内に配置された凹状構造体は、規則的に配置されていても良いし、ランダムに配置されていても良い。ただし、バックライト・ユニット内に配列された光源と、導光板の光取り出し効率の間には密接な関係があるため、バックライト・ユニットに合わせて光反射面における凹状構造体は的確に配置することが好ましい。具体的には、光反射面２は、半楕円体に近似される複数の凹状構造体２ａは前記光入射面から延在方向に沿って面積率が単調増加するように配置される。光量の多い光源付近においては凹状構造体の数が少なく、光源からの距離が大きくなるほど凹状構造体の数が多くなるように配置される。複数の凹状構造体２ａを光入射面から延在方向に沿って面積率が単調増加するように配置することにより、光源から離れた位置における光反射効率を向上し、その結果として出射光量を増加とすることができる。配置される凹状構造体２ａの面積率は連続的に変化していても良いし、断続的に変化していても良い。
【００２３】
なお、本発明の導光体の、光反射面における凹状構造体の面積率は、凹状構造体の底面の中心を頂点とする四角形を単位面積とした際の、凹状構造体の底面の一部の総和が占める割合である。このとき、面積率の求める際の単位面積となる凹状構造体の底面の中心を頂点とする四角形内部には、欠けの無い１の凹状構造体を含まないものとする。図２に、本発明の導光体の光反射面における凹状構造体の配置図を示した。図中に、面積率を求める際の単位面積Ｓを示している。図２（ａ）は、凹状構造体を六方配置している。図２（ｂ）は凹状構造体を、格子状に配置している。単位面積Ｓは、各四角形の頂点に凹状構造体を含むが、四角形の内部には欠けの無い１の凹状構造体を含んでいない。
【００２４】
図３（ａ）に本発明の実施形態である導光板の凹状構造体の形状例を示す斜視図を示した。また、図３（ｂ）に本発明の実施形態である導光板の凹状構造体の形状例を示す断面図である。本発明の凹状構造体の高さはＨα、βで表される。本発明の導光板が具備する凹状構造体は半楕円体に近似されるが、正確な半楕円体でなくとも好適に使用できる。例えば半楕円体の一部であっても良い。本発明においては、それらの孔（もしくは空間）部を指して凹状構造体と呼称する。なお、Ｈα、βは、図５で後述する各領域Ａα、βでの、凹状構造体の高さを表している。
【００２５】
本発明の導光板の形成される凹状構造体は、高さＨα、βは８μｍ以上１４μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、光反射面（底面）における凹状構造体の底面の長軸ａα、βは８５μｍ以上９５μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、光反射面（底面）における短軸ｂα、βは６５μｍ以上７５μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００２６】
凹状構造体の機能を示す模式図を図４に示す。（ａ）及び（ｂ）は凹状構造体の高さが小さい場合と大きい場合を表している。
図中の矢印は光源５から導光板内に入射された光の光路を表しており、光は全反射によって導光板内を略ｙ軸方向に進行していくが、凹状構造体によって反射方向が変更されて光出射面３より導光板外に出射される。その際、凹状構造体の高さが大きいと反射方向の変更される光線量が多くなり、対向する光出射面の輝度が向上する。
本発明の導光体にあっては、前記光入射面からの距離が大きくなるほど前記構造体の高さが大きくなるように変化し、前記凹状構造体の高さの最大値が、前記凹状構造体の高さの最小値の１．０１倍以上１．１６倍以下の範囲内である高さ変化領域を備えることを特徴とする。
本発明の導光体にあっては、前記光入射面からの距離が大きくなるほど前記構造体の高さが大きくなるように変化させることにより、前記光入射面に対しての距離に応じて光の射出度合いを制御している。具体的には、光の入射面から近い箇所においては、凹状構造体の高さを小さくすることにより光入射面より入射した光の光出射面への光偏光の度合いを小さなものとしている（図４（ａ））。一方、光入射面から遠い箇所における凹状構造体高さは凹状構造体の高さを大きくすることにより、光入射面より入射した光の光出射面への光偏向の度合いを大きなものとしている（図４（ｂ））。
【００２７】
また、本発明の導光体にあっては、凹状構造体の高さの最大値が、前記凹状構造体の高さの最小値の１．０１倍以上１．１６倍以下の範囲内である高さ変化領域を備えることを特徴とする。高さ変化領域における凹状構造体の高さの最大値が凹状構造体の高さの最小値の１．０１倍未満であっては、本発明の効果を十分なものとすることはできなくなってしまう。一方、凹状構造体の高さの最大値が凹状構造体の高さの最小値の１．１６倍を超える場合にあっては、逆に輝度均一性が低下してしまう。面内における輝度均一性が低かった場合には、出射光量の少ない領域で凹状構造体の高さを大きくすることにより輝度均一性を向上させることができるが、凹状構造体の高さを大きくし過ぎると、その領域のみ他の部位よりも輝度が高くなり、結果として表示品位を低下させてしまう。したがって各領域もしくは光反射面内の凹状構造体の高さは一定の範囲内に収まっている必要がある。
【００２８】
本発明の導光板は高さの異なる複数の凹状構造体を光反射面に具備し、面内で最も高い凹状構造体の高さをＨｍａｘとし、最も低い凹状構造体の高さをＨｍｉｎとしたとき、
Ｈｍａｘ＝（１＋Ｍ／１００）×Ｈｍｉｎ
で規定される複数の凹状構造体を備える導光板を作製することが出来る。ここでいうＭとは、Ｈｍｉｎに対してＨｍａｘが何パーセント高いかを表している。
例えばＭ＝１０且つＨｍｉｎ＝１０μｍであるとき、Ｈｍａｘ＝１１μｍとなる。
【００２９】
光出射面の光むらを軽減し、面内の輝度均一性を向上させるためには、全方向に対して集光や拡散を行えるマイクロレンズシートや拡散シートを導光板の出射面側に用いることも可能だが、これらは正面輝度の低下を引き起こしてしまうことが多い。本発明では、導光板の光反射面の凹状構造体の形状及び配置を検討し、輝度が不足しやすい導光板端部において光取り出し効率を向上させることによって、高い輝度と輝度均一性を同時に実現することができた。
【００３０】
なお、光反射面において、無数に配置された凹状構造体を除く部位は、平坦であることが最も簡便かつ効果的である。ただし平坦部位に微細な凹凸があったとしても、好適に使用することが出来る。
【００３１】
また、本発明の導光体にあっては、高さ変化領域における凹状構造体の高さの変化が、等差的かつ離散的であることが好ましい。凹状構造体の高さの変化が「等差的かつ離散的」であるとは、構造体の高さが、領域毎に階段状に形成され、且つ、隣接する領域における凹状構造体の高さの差が一定であることを示す。凹状構造体の高さの変化を「等差的かつ離散的」であるとすることにより、設計及び製造を簡便なものとすることができる。
【００３２】
また、本発明の導光体にあっては、延在方向に平行に６等分した際の少なくとも前記延在方向に平行な方向の端辺を含まない領域における前記凹状構造体の高さが一定であることが好ましい。また、延在方向に垂直に２等分した際に、少なくとも光入射面と隣接する領域における前記凹状構造体の高さが一定であるとすることが好ましい。また、高さ変化領域における凹状構造体の高さが３通り以上であるとすることが好ましい。また、光入射面が、前記延在方向に平行な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向と垂直な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向に垂直方向及び延在方向に分割された各領域において、前記凹状構造体の高さが一定であることが好ましい。
【００３３】
図５に、本発明の導光体の光反射面を、延在方向（ｙ方向）に６等分し、延在方向に垂直方向（ｘ方向）に２ｎ＋２等分した際の各領域Ａα，βを示す図を示した。図中において各区画をＡα，βと表記し、αが列を、βが行を示している。図５は、α＝１〜２ｎ＋２、β＝１〜６となる。Ａ１，１、Ａ１，２・・・Ａ１，６は、光入射面に隣接した領域となる。一方、Ａ２ｎ＋２，１、Ａ２ｎ＋２，２・・・Ａ２ｎ＋２，６は、光入射面から最も遠い領域となる。
【００３４】
本発明の導光体にあっては、延在方向（ｙ方向）に平行に６等分した際の少なくとも延在方向に平行な方向の端辺を含まない領域における凹状構造体の高さが一定であることが好ましい。図６に示される領域のうち、斜線部の領域（Ａ１〜２ｎ＋２，２、Ａ１〜２ｎ＋２，３、Ａ１〜２ｎ＋２，４、Ａ１〜２ｎ＋２，５）の高さは一定であることが好ましい。言い換えると、図６に示される領域のうち、斜線部を除いた領域であるＡ１〜２ｎ＋２，１、およびＡ１〜２ｎ＋２，６の領域内に高さ変化領域が形成されることが好ましい。Ａ１〜２ｎ＋２，１、およびＡ１〜２ｎ＋２，６の領域は、輝度低下が発生しやすい領域であり、凹状構造体の高さを変化させた高さ変化領域とすることが好ましく、該領域に高さ変化領域を形成すれば、本発明の効果は十分なものとすることができる。また、本発明の高さ変化領域は、延在方向に垂直な方向にあっては、延在方向に平行に１０等分した際の少なくとも延在方向に平行な方向の端辺を含む領域において高さ変化領域が形成されることが好ましい。
【００３５】
本発明の導光体にあっては、光反射面を延在方向（ｙ方向）に垂直に２等分した際に、少なくとも光入射面と隣接する領域における前記凹状構造体の高さが一定であるとすることが好ましい。図７に示される領域のうち、斜線部の領域（Ａ１，１〜６、Ａ２，１〜６・・・Ａｎ＋１，１〜６）は、構造体の高さが一定であることが好ましい。言い換えると、図７に示される領域のうち、斜線部を除いた領域であるＡｎ＋２、１〜６、Ａｎ＋３、１〜６・・・Ａ２ｎ＋２，１〜６の領域内に高さ変化領域が形成されることが好ましい。斜線部を除いた領域であるＡｎ＋２、１〜６、Ａｎ＋３、１〜６・・・Ａ２ｎ＋２，１〜６の領域は、輝度低下が発生しやすい領域であり、凹状構造体の高さを変化させた高さ変化領域とすることが好ましく、該領域に高さ変化領域を形成すれば、本発明の効果は十分なものとすることができる。また、本発明の導光板の光反射面における高さ変化領域は、延在方向に垂直に等分した際の少なくとも入射面から最も遠位の領域においては高さ変化領域が形成されることが好ましい。
【００３６】
また、本発明の導光体においては、高さ変化領域における凹状構造体の高さが３通り以上であるとすることが好ましい。高さ変化領域における凹状構造体の高さが２通りの場合には、本発明の効果を十分なものとすることができない場合がある。また、導光体の設計及び製造を考慮すると高さは１０通り以下であることが好ましい。
【００３７】
また、本発明の導光体においては、光入射面が、延在方向に平行な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、前記延在方向と垂直な方向に４以上１０以下の範囲内で分割され、延在方向に垂直方向及び延在方向に分割された各領域において、凹状構造体の高さが一定であることが好ましい。本発明の導光体は、各領域内において全ての凹状構造体の高さが異なるものを排除しないが、このように光入射面を分割し、各領域の凹状構造体高さを一定とすることは、導光体の設計および製造においてきわめて有利であり、より好ましい形態とすることができる。なお、このとき、分割領域は、延在方向に平行な方向および延在方向に垂直方向に等分する形態に限定されるものではない。
【００３８】
また、本発明の導光体は凹状構造体の配置・形状がｘｙ平面において線対称であることが最も好ましいが、正確に線対称となっていなくとも好適に使用できる。
【００３９】
また、本発明の導光体の光出射面に形成されるレンズアレイの形状例としては、凸状シリンドリカル形状やレンチキュラー形状、三角プリズム形状や多角プリズム形状などが挙げられる。ただし、導光板内の光を導光する役割を担うと同時に、正面方向へ光を取り出すことが出来れば、上記の形状に限らない。その際、並列する全ての凸状構造体の高さが正確に同じである必要はなく、高さの異なる凸状構造体を有していても良い。図８に本発明の実施形態である導光板のレンズアレイの表面形状例を示す斜視図を示した。また、直線状に延在する凸状の構造体が複数平行に配列されたレンズアレイは、正確に直線状でなくとも良く、一部または全体が緩やかに湾曲していても良い。
【００４０】
本発明の導光板は凹状構造体の高さによって規定されるものであって、光反射面全面において凹状構造体の形状および底面積に多少のばらつきがあっても良い。
また凹状構造体の底面が、図のｘ軸方向およびｙ軸方向に対して正確に平行でなくとも好適に使用できる。
【００４１】
本発明の導光板を形成する主たる材料は、光透過性を考慮するとアクリル系樹脂が好ましく、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）が良い。
ただし、ポリカーボネート樹脂やポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アクリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体など、一般的によく用いられている様々な材料においても有効である。
また、主となる材料の中に分散された透明粒子を具備することも可能である。
【００４２】
本発明の導光板の製法例として、まず樹脂ペレットを溶融し、押出機にてダイより一定の厚みを有する板状に樹脂を押し出し、その板状の樹脂に賦形を施すことによって本発明の導光板を得ることができる。
なお、最終的に同一の表面形状を有する導光板を作製できるならば、その作製手段については特に制限は無い。
【００４３】
また、本発明の導光体の、光入射面は平坦形状であっても良いし、一部または全体に微細な凹凸形状を有していても良い。また、本発明の導光板は複層構造でも良く、透明層を含んでいても良い。本発明の導光板は光反射面の表面形状に依存するものであり、導光板の厚みについては特に制限は無い。
【００４４】
本発明のバックライト・ユニットは、導光板の光入射面に対向して配置される光源を備える。導光板ライトガイド方式であるバックライト・ユニットは、一辺、二辺または四辺に光源を備えたものが一般的だが、本発明の導光板の優位性を充分に発揮するためには、一辺に光源を備えている場合が好ましい。
【００４５】
バックライト・ユニット内において、導光板の光入射面と光源との距離が極端に離れていると、光入射面に一度も当たらずに脇に漏れる光線量が多くなり、その結果として光出射面の正面輝度の低下を引き起こす。そのため、熱によって導光板に反りや歪みが生じない程度に、導光板の光入射面と光源との隙間は小さくすることが好ましい。
また、光源の背面側を覆うようにして高反射率の反射板が設けられる。本発明のバックライト・ユニットの導光板の光反射面側には、反射板が設けられる。
【００４６】
本発明のバックライト・ユニットにおいて光入射面以外の端面からの光量ロスが多い場合、筐体内の側面に光反射テープを貼って光反射効率を向上させても良い。
またバックライト・ユニット内に光反射テープを具備する場合、光入射面以外の端面と対向する全ての辺に光反射テープを具備することが最も好ましいが、最低でも一辺に光反射テープが具備されているならば、充分に優位性を発揮することができる。
【００４７】
バックライト・ユニットの光源としては、ＣＣＦＬ、ＬＥＤ、有機又は無機ＥＬなど、様々な光源を使用できる。
また、バックライト・ユニットに内蔵される光源の個数には特に制限は無い。
【００４８】
本発明のバックライト・ユニットは、導光板の光射出面に用途に応じて、出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する光学シートを積層して使用しても良く、また光学シートの枚数は適宜増やしても良い。ただし、光学シート境界面が増え過ぎることによる光量ロスを考慮すれば、４枚以下の積層であることが好ましい。光学シートとしては、拡散フィルム、輝度強調フィルム、プリズムフィルム等を用いることができる。微細なレンズ形状は、光学密着、ムラ、ニュートンリングなどの外観特性を向上することもできる。
【００４９】
本発明のバックライトユニットは、バックライトユニットから出社される光が入射されるように配置された画像表示素子を備える。該画像表示素子は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する。画像表示素子としては、表裏両面を偏光板で挟んでなる液晶表示を例示することができる。
【実施例】
【００５０】
本発明による導光板を作製し、その効果を確認するべく評価を実施した。
その製造法として、まず樹脂ペレットを溶融し、押出機にてダイより一定の厚みを有する板状に樹脂を押し出し、その板状の樹脂に賦形を施すことによって本発明の導光板を得るという手法を用いた。
以下に示す結果は材料にポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用い、光出射面としてレンチキュラーレンズ、光反射面として凹状ドットを使用した、厚さ３ｍｍの導光板による評価結果である。
また端面に関しては、上記の方法で導光板を作製した後、断裁・研磨などの処理を行うことにより滑らかな平坦状の端面を形成した。
得られた導光体については、以下に記載の（輝度均一性評価）によりう評価した。
【００５１】
（輝度均一性評価）
液晶テレビの液晶パネルを外し、光出射面が上方に向くようにテレビを静置し、導光板・拡散フィルム・９０°プリズム・拡散フィルムをこの順番に積層した状態で、導光板の鉛直方向から輝度測定を実施した。測定装置にはＳＲ−ＵＬ２（株式会社トプコン製）を使用し、暗所にて液晶テレビと５０ｃｍの距離から俯瞰する形で実施した。
輝度測定は図９において黒点で示した２５点において実測し、それらの正面輝度のうち最も低い数値を最低輝度とし、最も高い数値を最高輝度としたとき、最低輝度／最高輝度×１００で算出される値（即ち、面内の最高輝度に対する最低輝度の割合）を算出することで、輝度均一性の優劣を比較した。その算出値が１００に近いほど輝度均一性が良好であることを意味する。
【００５２】
実施例における導光体にあっては図５に示すような、延在方向に平行に６等分し、延在方向に垂直方向に４等分（ｎ＝１）、６等分（ｎ＝２）、８等分（ｎ＝３）、１０等分（ｎ＝４）にしたものを作製し評価した。その際、図５でのＡｎ＋２，１〜Ａ２ｎ＋２，１及びＡｎ＋２，６〜Ａ２ｎ＋２，６の領域において、光反射面に配列された凹状構造体を光源から離れるほど高さが大きくなるように段階的に変化させ、また最も高い凹状構造体の高さをＨｍａｘとし、最も低い凹状構造体の高さをＨｍｉｎとしたとき、
Ｈｍａｘ＝（１＋Ｍ／１００）×Ｈｍｉｎ
におけるＭの異なる複数種のサンプルを作製した。また、基準サンプル（比較例１）として、すべての凹状構造体の高さが一定の導光体（比較例１）を作製した。なお、すべての導光体は、前記光入射面からの距離が大きくなるほど延在方向に沿って凹状構造体の面積率が大きくなるように変化させた。また、すべての導光体は、凹状構造体の長径が９０．２μｍ、短径が７１．２μｍであり、Ｈｍｉｎ＝１０μｍである。
【００５３】
上記Ｍの異なる複数種のサンプルの高さ比を表す一覧表を［表１］に示す。表１における高さ比Ｌは、以下の式で表される。
Ｌ＝Ｈα、β／Ｈｍｉｎ
ここで、Ｈα、βは、図５に示す領域におけるＡα、βにおける凹状構造体の高さである。なお、実施例の導光体は、各領域Ａα、βでの凹状構造体の高さは一定としている。
実施例１〜実施例１２、比較例２〜５の導光体は、いずれも図３に示すように、延在方向に平行に６等分された領域のうち、延在方向に平行な方向の短辺を含む領域（Ａ１〜２ｎ＋２，１、およびＡ１〜２ｎ＋２，６）の凹状構造体の高さを変化させた高さ変化領域とし、延在方向に平行な方向の短辺を含まない領域については、（Ａ１〜２ｎ＋２，２、Ａ１〜２ｎ＋２，３、Ａ１〜２ｎ＋２，４、Ａ１〜２ｎ＋２，５）の高さは一定凹状構造体の高さ一定とした。
また、図４に示すように、延在方向に垂直に２等分した際に、少なくとも光入射面と隣接する領域（Ａ１，１〜６、Ａ２，１〜６・・・Ａｎ＋１，１〜６）における凹状構造体の高さは一定とした。
【００５４】
【表１】
2014186821.tif 000003
【００５５】
実施例１〜４、比較例２は、光反射面を延在方向に平行に６等分し、延在方向に垂直方向に４等分（ｎ＝１）しており（α＝１〜４、β＝１〜６）、Ａ３，１、Ａ４，１、Ａ３，６、Ａ４，６の凹状構造体の高さを他の領域よりも高くしている。他の領域の凹状構造体の高さは一定であり、Ｈｍｉｎである。
実施例５〜８、比較例３は、光反射面を延在方向に平行に６等分し、延在方向に垂直方向に６等分（ｎ＝２）しており（α＝１〜６、β＝１〜６）、Ａ４，１、Ａ５，１、Ａ６，１、Ａ４，６、Ａ５，６、Ａ６，６の凹状構造体の高さを他の領域よりも高くしている。他の領域の凹状構造体の高さは一定であり、Ｈｍｉｎである。
実施例９〜１２、比較例４は、光反射面を延在方向に平行に６等分し、延在方向に垂直方向に８等分（ｎ＝３）しており（α＝１〜８、β＝１〜６）、Ａ５，１、Ａ６，１、Ａ７，１、Ａ８，１、Ａ５，６、Ａ６，６、Ａ７，６、Ａ８，６の凹状構造体の高さを他の領域よりも高くしている。他の領域の凹状構造体の高さは一定であり、Ｈｍｉｎである。
実施例１３〜１５、比較例５は、光反射面を延在方向に平行に６等分し、延在方向に垂直方向に１０等分（ｎ＝４）しており（α＝１〜１０、β＝１〜６）、Ａ６，１、Ａ７，１、Ａ８，１、Ａ９，１、Ａ１０，１、Ａ６，６、Ａ７，６、Ａ８，６、Ａ９，６、Ａ１０，６の凹状構造体の高さを他の領域よりも高くしている。他の領域の凹状構造体の高さは一定であり、Ｈｍｉｎである。
【００５６】
輝度均一性の評価結果を［表２］に示す。
【００５７】
【表２】
2014186821.tif 000004
【００５８】
本発明に係る導光板は様々な用途において、好適に利用することができる。本発明に係る導光板を搭載したバックライト・ユニット及びディスプレイ装置などについても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・光入射面
２・・・光反射面
３・・・光出射面
４・・・端面
５・・・光源
５０・・・液晶ディスプレイ装置
５１・・・偏光板
５２・・・偏光板
５３・・・液晶パネル
５４・・・導光板
５５・・・拡散フィルム
５６・・・反射フィルム
５７・・・光源ランプ
５８・・・反射板
５９・・・プリズムフィルム
６０・・・液晶ディスプレイ装置
６１・・・偏光板
６２・・・偏光板
６３・・・液晶パネル
６４・・・光源
６５・・・拡散フィルム
６６・・・反射板
７０・・・液晶ディスプレイ装置
７１・・・輝度強調フィルム（ＢＥＦ）
７２・・・透明基材
７３・・・単位プリズム
７４・・・光源
５９１・・・プリズムフィルム
５９２・・・プリズムフィルム
【図１】
2014186821.tif 000005
【図２】
2014186821.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014186821.tif 000010
【図７】
2014186821.tif 000011
【図８】
2014186821.tif 000012
【図９】
2014186821.tif 000013
【図１０】
2014186821.tif 000014
【図１１】
2014186821.tif 000015
【図１２】
2014186821.tif 000016
【図１３】
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