(57)【要約】【課題】光偏向要素を形成してなる、高品位、低コストの導光板を提供する。【解決手段】光源からの光が入射する光入射面と、光入射面と直交し光を射出する光射出面と、を備える導光板であって、光射出面に、第一のレンチキュラーレンズが形成されており、光射出面に対向する面に、光入射面と直交する方向に延伸する第二のレンチキュラーレンズと、光射出面に対向する面に対して凹型形状をなす略半球形状の微小レンズと、が形成されており、第二のレンチキュラーレンズの、レンズ断面形状の曲率半径ＲとレンズのピッチＰとの関係が０．０００２５μｍ≦｛２Ｒ−（４Ｒ２−Ｐ２）０．５｝≦０．５μｍを満たす。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が入射する光入射面と、
前記光入射面と直交し光を射出する光射出面と、
を備える導光板であって、
前記光射出面に、第一のレンチキュラーレンズが形成されており、
前記光射出面に対向する面に、前記光入射面と直交する方向に延伸する第二のレンチキュラーレンズと、前記光射出面に対向する面に対して凹型となる略半球形状の微小レンズと、が形成されており、
前記第二のレンチキュラーレンズの、レンズ断面形状の曲率半径ＲとレンズのピッチＰとの関係が０．０００２５μｍ≦｛２Ｒ−（４Ｒ２−Ｐ２）０．５｝≦０．５μｍを満たすことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記光入射面からの距離が長くなるに従い、単位面積当たりの前記微小レンズの個数が多くなることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
樹脂シートからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項に記載の導光板を用いた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に照明光路制御に使用される導光体、及び照明装置並びに表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。
【０００３】
一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面（光偏向面）には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的（例えば特許文献１）である。しかし、白色ドットに入射した光はほぼ無指向に拡散反射されるため、導光板の射出面側への光取出し効率は低い。白色インキによる光吸収も無視することはできない。
【０００４】
そこで最近では、マイクロレンズをインクジェット法によって導光板の光偏向面へと形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光板の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光板を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素の形成は、白色インキの印刷と同様、導光板を平板成形した後に別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また、設備のイニシャルコストが高いなど、高コストとなる問題がある。
【０００６】
そこで、導光板を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を押出時にダイレクトに賦形する方法も提案されている（例えば特許文献２）。導光板の成形と同時に光偏向要素も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−２４１５９０号公報
【特許文献２】特開２０００−８９０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
射出成形法で導光板を作製する場合、サイズが大きくなるほど射出成形機には高い圧力が必要となるため、携帯電話やノートパソコンなどの比較的小型な表示装置用の導光板作製には適しているものの、テレビ等の大型な表示装置への適用は難しい。一方で押出成形法は、大型の導光板作製に適した製造方法ではあるが、円筒状のロール金型を用いたＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌでの成形が基本となる。また上記の通り押出成形法で表面に形状を賦形する場合、表面に所望の形状が形成されたロール金型が必要となる。
【０００９】
導光板は、光の利用効率を上げるため、光射出面の逆側に反射フィルムを配していることが一般的である。また光偏向要素が賦形された導光板には、光射出面と対向した面に光学的構造体と平滑面が混在した表面構造を有した形状が一般的であり、その作製方法としては、砥石やバフ等の研磨機で平滑化されたロール金型平面に所望の楕円半球状等の光学的構造形状を持つ微小レンズが加工されたロール金型を用い、押出法によって導光板に光偏向要素を賦形する、等の方法がある。しかし、導光板の射出面と対向する面に平滑面を有していると、反射フィルムとの密着による光学的なムラ（ホワイトスポット）や擦れによるキズ等が発生し不具合となるという問題があるため改善が求められている。
【００１０】
本発明は、例えば液晶表示体などに具備されるバックライトに用いられるような、光偏向要素を形成してなる、高品位、低コストの導光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するための第１の発明は、光源からの光が入射する光入射面と、前記光入射面と直交し光を射出する光射出面と、を備える導光板であって、前記光射出面に、第一のレンチキュラーレンズが形成されており、前記光射出面に対向する面に、前記光入射面と直交する方向に延伸する第二のレンチキュラーレンズと、前記光射出面に対向する面に対して凹型となる略半球形状の微小レンズと、が形成されており、前記第二のレンチキュラーレンズの、レンズ断面形状の曲率半径ＲとレンズのピッチＰとの関係が０．０００２５μｍ≦｛２Ｒ−（４Ｒ２−Ｐ２）０．５｝≦０．５μｍを満たすことを特徴とする導光板である。
【００１２】
また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記光入射面からの距離が長くなるに従い、単位面積当たりの前記微小レンズの個数が多くなることを特徴とする導光板である。
【００１３】
また、第３の発明は、前記第１又は第２の発明の導光板を用いた照明装置である。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明によれば、反射フィルムとの密着による光学的なムラ（ホワイトスポット）や擦れによるキズ等が改善でき、簡便で高品位な導光板を提供することができる。また、当該導光板によれば、特に押出成形法で光偏向要素を賦形したときの反射フィルムとの密着の解消を良好に図ることができる。
【００１５】
また、第２の発明によれば、光源からの入射光を効率よく樹脂シート中を導波させることができる。
【００１６】
また、第３の発明によれば、押出成形法で光偏向要素を賦形するのに適した材質から導光板を作製することができる。
【００１７】
また、第４の発明によれば、高品位な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る導光板の概略構成を示す図
【図２】本発明の実施形態に係る比較例の導光板の概略構成を示す図
【図３】本発明の実施形態に係る第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型の概略構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施形態に係る第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型の概略構成を示す斜視図
【図５】本発明の実施形態に係る比較例に用いる微小レンズ形成用のロール金型の概略構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施形態に係る導光板の製造装置の概略構成を示す図
【図７】導光板の評価用装置及び評価方法を説明する断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る導光板１ａの展開図である。Ａは光出射面側から導光板１ａを見た図、Ｂは光出射面と直交する光入射面側から導光板１ａを見た図、Ｃは光出射面と対向する面側から導光板１ａを見た図である。本実施形態の導光板１ａは、例えば、押出成形法で光偏向要素を賦形するのに適した材質である樹脂シートからなる。図１に示すように、導光板１ａの光出射面となる一方の面に第一のレンチキュラーレンズ２ａが連続して形成されている。また、同時に、導光板１ａの光出射面と対向する他方の面には、光入射面の直交方向に延伸する第二のレンチキュラーレンズ２ｂと、当該他方の面に対して凹型形状をなす略半球形状の微小レンズ３と、が形成されている。また、前記微小レンズ３は、前記光入射面からの距離が長くなるに従い、単位面積当たりの前記微小レンズ３の個数が多くなるように配置した。
【００２１】
また、第二のレンチキュラーレンズ２ｂの、レンズ断面形状の曲率半径ＲとレンズのピッチＰとの間には、
０．０００２５μｍ≦｛２Ｒ−（４Ｒ２−Ｐ２）０．５｝≦０．５μｍ  ・・・（１）
の関係がある。第一のレンチキュラーレンズ２ａ、第二のレンチキュラーレンズ２ｂ、及び、微小レンズ３は、導光板１ａの光偏向要素である。
【００２２】
本実施形態の導光板１ａは、具体的には図３、図４に示すロール金型を用いて、図６に示すような製造装置にて作製することができる。すなわち、図３に示すような、第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと、図４に示すような第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｂとを具備した、図６に示すような押出成形法に基づいた製造装置により導光板１ａを作製することができる。
【００２３】
より具体的には、押出機のダイ７から加熱溶融した樹脂を押出し、第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｂとで挟み込んで、一方の面に連続した第一のレンチキュラーレンズ２ａを形成し、他方の面に第二のレンチキュラーレンズ２ｂ及び微小レンズ３を形成することで導光板１ａを作製する。なお、ロール金型１０ａ若しくはロール金型１０ｂを用いて紫外線硬化型樹脂等でシート成形したシート版を、例えば鏡面ロール等に巻きつける等して、ロール金型１０ａ若しくはロール金型１０ｂの代替として使用しても良い。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。
【００２５】
（１）導光板用金型の作製
＜第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型＞
前記第一のレンチキュラーレンズ２ａの形状は、図１のＢに示すように、幅Ｗが１５０μｍ、高さＨが５０μｍの非球面形状とした。
【００２６】
切削用銅メッキが施されたメッキロールを旋盤機へ取り付け、上記形状に相当する形状を先端に有するダイヤモンドバイトを取り付け、メッキロールの軸方向に溝加工し、溝加工毎に所定の角度でメッキロールを回転させることで、第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａを作製した。
【００２７】
＜第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型＞
前記微小レンズ３の形状は、図１のＢ及びＣに示すように、長軸Ｌが１８０μｍ、短軸Ｓが７０μｍ、深さＤが２０μｍの楕円半球形状とした。
【００２８】
ロール金型１０ｂは下記の方法で作製した。
加工用銅メッキが施された各メッキロールを前記微小レンズ３の加工機と同機の旋盤機にセットし、加工の条件は表１の通りとして、実施例１〜４及び比較例１〜４となるロール表面に前記第二のレンチキュラーレンズ２ｂに相当する形状を加工した。また、比較例５として加工用銅メッキが施されたメッキロールを砥石研磨機にセットし、メッキロールの表面を研磨加工により平滑にし、図２の導光板１ｂに示すように、第二のレンチキュラーレンズ２ｂに代えて、平滑面４に相当する研磨面を得た。導光板１ｂは、平滑面４以外は導光板１ａと同等の構成を有する。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
実施例１〜４及び比較例１〜４に対応するロールは既に旋盤機へ取り付けられているため、続けて前記微小レンズ３の形状に相当する形状を先端に有するダイヤモンドバイトを取り付け、ロールの回転と同期させダイヤモンドバイトをロールへ出し入れすることで、実施例１〜４及び比較例１〜４に使用する第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｂを作製した。
【００３１】
比較例５に対応するロールは、砥石研磨機から外した後、旋盤機へ取り付け、前記微小レンズ３の形状に相当する形状を先端に有するダイヤモンドバイトを取り付け、ロールの回転と同期させダイヤモンドバイトをロールへ出し入れすることで、比較例５の平滑面及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｃを作製した。
【００３２】
＜導光板の作製＞
図６に示すような、第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと実施例１〜４及び比較例１〜４に対応する第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｂ若しくは比較例５に対応する平滑面及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｃを具備した押出成形法に基づいた製造装置により、導光板１ａを作製した。
【００３３】
具体的には、帝人化成社製の熱可塑性ポリカーボネート樹脂を、押出機のダイ７から加熱溶融して押出し、第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型１０ａと第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｂ若しくは平滑面及び微小レンズ形成用のロール金型１０ｃとで挟み込んで、一方の面に連続した第一のレンチキュラーレンズ２ａを成形し、他方の面に第二のレンチキュラーレンズ２ｂ及び微小レンズ３、若しくは平滑面及び微小レンズ３を形成することで実施例１〜４及び比較例１〜５の導光板を作製した。なお、各導光板の大きさは、５３０ｍｍ×３００ｍｍ、厚みを３ｍｍとした。
【００３４】
（２）導光板の評価
＜外観評価＞
図７に示す導光板の評価用装置を用いて、実施例１〜４及び比較例１〜５で作製した導光板の外観性能を評価した。当該評価用装置は、反射フィルム１８、側方に光源ランプ１６と当該光源ランプ１６を外側から覆うランプリフレクター１７とが配置された導光板１９、拡散フィルム１５、プリズムフィルム１４、プリズムフィルム１３、及び、液晶パネル１２が、この順に並ぶように配置されてなる液晶表示装置２０からなる。反射フィルム１８は、導光板１９から背面側に漏れた光を導光板１９側に反射するフィルムである。従来、導光板１９が反射フィルム１８と隣接する面に平滑面を有していると、導光板１９に密着して、導光板１９における光学的なムラ（ホワイトスポット）や擦れによるキズ等の発生要因となっていた。導光板と該導光板に光を入射する光源とを含む構成は照明装置として機能し、ここでは上記の反射フィルム１８からプリズムフィルム１３までの構成が液晶パネル１２に対する照明装置として機能する。外観性能の評価方法は、液晶表示装置２０の構成の導光板１９として実施例１〜４及び比較例１〜４の各導光板を互いに置き換えるように用い、それぞれ液晶パネル１２に白画面を表示して、目視による感応評価を実施した。評価は３人の評価者で実施し、３人とも外観不具合が確認出来ない場合は良好とし○、３人のうち１人でも外観不具合が確認された場合は不良とし×とした。評価結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
比較例１及び２の導光板は、第二のレンチキュラーレンズ２ｂのピッチＰを周期として、スジ状の外観不具合が視認された。これは、曲率半径Ｒが小さく、ピッチＰが大きいことで、単位レンズ間の境界が顕著となったため、視認されやすくなったと考えられる。
【００３７】
比較例３及び４の導光板は、反射フィルムとの密着による光学的なムラが発生し、不具合として視認された。取り扱いにより反射フィルムとの擦りキズが発生し、前記擦りキズが外観不具合として視認された。これは、曲率半径Ｒが大きく、ピッチＰが小さいことで、平滑面に近づいたためと考えられる。
【００３８】
比較例５の導光板は、反射フィルムとの密着による光学的なムラが発生し、不具合として視認された。取り扱いにより反射フィルムとの擦りキズも発生しやすく、前記擦りキズも視認された。また、平滑面４を作成する装置と微小レンズを形成する装置とが異なるため、作業時間が大幅に増えてしまった。
【００３９】
実施例１〜４の導光板は、光射出面に対向する面に、光入射面の直交方向に延伸する第二のレンチキュラーレンズ２ｂを配置し、更に第二のレンチキュラーレンズ２ｂの断面の曲率半径ＲとレンズのピッチＰの関係を式（１）のように規定することで、光学フィルムとの面接触を避ける事が出来、密着による光学的なムラ（ホワイトスポット）や光学フィルムとの擦れキズを大幅に改善することが確認された。従って、当該導光板によれば、特に押出成形法で光偏向要素を賦形したときの反射フィルムとの密着の解消を良好に図ることができる。
【００４０】
＜比較結果＞
実施例１〜４で得られた本発明品は、いずれも加工時間が短く、且つスジ等の外観不良の極めて少ない高品位な性能を示した。一方、比較例１〜５で得られた比較例品はいずれもスジ、光学的なムラ（ホワイトスポット）、擦りキズそして金型起因の汚れ等が生じたため実用性を得るまでには至らなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、大型液晶ＴＶなどの液晶表示体に用いられるバックライト用部材として使用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ    導光板（実施例）
１ｂ    導光板（比較例）
２ａ    第一のレンチキュラーレンズ
２ｂ    第二のレンチキュラーレンズ
３      微小レンズ
４      平滑面
Ｒ      第二のレンチキュラーレンズの断面の曲率半径
Ｐ      第二のレンチキュラーレンズのピッチ
１０ａ  第一のレンチキュラーレンズ形成用のロール金型
１０ｂ  第二のレンチキュラーレンズ及び微小レンズ形成用のロール金型
１０ｃ  従来の微小レンズ形成用のロール金型
１２    液晶パネル
１３    プリズムフィルム
１４    プリズムフィルム
１５    拡散フィルム
１６    光源ランプ
１７    ランプリフレクター
１８    反射フィルム
１９    導光板
２０    液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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