(57)【要約】      （修正有）【課題】賦形導光体の第２主面に形成されている複数の畝状の光偏向要素が規則的（周期的）に形成されていても、プリズムシート又は拡散性集光シートと光学的干渉が生じない導光体を提供する。【解決手段】賦形導光体７の第２主面７ｂに形成されている複数の畝状の光偏向要素１９の谷部の周期構造を乱すことにより、賦形導光体７とプリズムシート又は拡散性集光シートとで光学的干渉が生じ難くなり干渉縞が視認され難くなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性の賦形導光体であって、
前記賦形導光体は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、
前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つ以上の側端面を有し、
前記４つ以上の側端面の少なくとも１つの側端面に臨む複数の光源が、
該側端面の延在方向に並べて配置され、
前記第１主面には、前記賦形導光体内の光を前記第２主面側へと偏向する複数の光偏向要素が形成され、
前記第２主面には、前記賦形導光体内から入射した光を観察者側へと射出する複数の畝状の光偏向要素が形成され、
前記畝状の光偏向要素の谷部の単位形状方向の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、
０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であることを特徴とする賦形導光体。
【請求項２】
請求項１に記載の賦形導光体を備える、照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の賦形導光体とプリズムシート又は規則性を有する光学シートを組み合わせた構成を備える、照明装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の照明装置を備える、表示装置。
【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、光源として複数の冷陰極管や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である（例えば、特許文献１参照）。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。また、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、マイクロレンズによる光偏向要素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や、Ｖ字型やＵ字型の形状やその他様々な形状の溝から成る光偏向要素を導光板の光偏向面に一体形成する方法などが提案されている（例えば、特許文献２参照）。これらの方法では、白色インキの印刷とは違い、導光板の光偏向面における光偏向要素の部分で、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、白色インキをドット状に印刷して光偏向要素を形成する方法と比べて光取出し効率の高い導光板を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
しかしながら、賦形導光体７の第２主面７ｂに形成されている複数の畝状の光偏向要素１９が規則的（周期的）に形成されていると、プリズムシート２０又は拡散性集光シート８と光学的干渉し干渉縞（以下、モアレ）として視認されてしまう課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、本発明は、透光性の賦形導光体であって、前記賦形導光体は、第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面と、前記第１主面と前記第２主面とを接続する４つ以上の側端面を有し、前記４つ以上の側端面の少なくとも１つの側端面に臨む複数の光源が、該側端面の延在方向に並べて配置され、前記第１主面には、前記賦形導光体内の光を前記第２主面側へと偏向する複数の光偏向要素が形成され、前記第２主面には、前記賦形導光体内から入射した光を観察者側へと射出する複数の畝状の光偏向要素が形成され、前記畝状の光偏向要素の谷部の単位形状方向の中心線平均粗さ（Ｒａ）が、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であることを特徴とする賦形導光体。
【０００８】
また、上記の賦形導光体を備える、照明装置である。
【０００９】
さらには、上記の賦形導光体とプリズムシート又は規則性を有する光学シートを組み合わせた構成を備えることを特徴とする照明装置である。
【００１０】
また、上記何れかの照明装置を備える、表示装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に記載の発明によれば、賦形導光体７の第２主面７ｂに形成されている複数の畝状の光偏向要素１９の谷部１９ａの周期構造を乱すことにより、賦形導光体７とプリズムシート２０又は拡散性集光シート８とで光学的干渉が生じ難くなり干渉縞が視認され難くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のエッジライト方式の表示装置の構成を示す図。
【図２】本発明の賦形導光体の一部を示す斜視図。
【図３】第１主面を簡易的に示した図。
【図４】本発明の賦形導光体の第２主面を簡易的に示した斜視図。
【図５】（ａ）従来の光偏向要素の単位形状の斜視図、（ｂ）本発明の凹凸形状を有した光偏向要素の単位形状の斜視図。
【図６】金型の斜視図。
【図７】（ａ）金型へ光偏向要素を円周方向に形成する切削方法を簡易的に示した図。（ｂ）金型へ光偏向要素を長手方向に形成する切削方法を簡易的に示した図。
【図８】（ａ）金型へ凹凸形状を円周方向に形成する切削方法を簡易的に示した図。（ｂ）金型へ凹凸形状を長手方向に形成する切削方法を簡易的に示した図。
【図９】押出機の概略図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を使用して本発明の賦形導光体を説明する。本発明の表示装置１は、照明装置３、液晶パネル２からなる。図１においてＦの方向にいる観察者に向けて表示装置１が画像を表示して、観察者に観察させる。
【００１４】
照明装置３は、光源６から射出した光を、液晶パネル２に向かう射出光Ｋに偏向する役割を担う。賦形導光体７は照明装置３の筐体５に収められている。また、賦形導光体７と筐体５の間には反射シート４が設けられている。光源６からの光は、賦形導光体７の側端面７Ｌに入射する。光は第１主面７ａの光偏向要素１８で偏向され、第２主面７ｂより射出される。光は第２主面７ｂに形成されている光偏向要素１９により射出する。光はそのあと拡散性集光シート８、プリズムシート２０、偏光分離シート２８を透過し照明装置３からの射出光Ｋとして、Ｆの方向にいる観察者に向けて射出される。拡散性集光シート８にはプリズムレンズ又はレンチキュラーレンズが形成されているため、賦形導光体７と拡散性集光シート８又はプリズムシート２０とでモアレが生じてしまう。
【００１５】
図２に、本発明に係る賦形導光体７の一部の斜視図を示す。光が入射する側端面７Ｌ、第１主面７ａ、第２主面７ｂを有している。第１主面７ａには複数のドット状に配置された光偏向要素１８が形成され、第２主面７ｂには畝状の光偏向要素１９が形成されている。なお、光の入射のない側端面は７Ｓとする。
【００１６】
賦形導光体７の材料として、アクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＭＳ樹脂などの透明樹脂を用いることができる。賦形導光体７を成形する手段として、射出成形や押し出し成形、キャストで四角い樹脂の板状に成形するなどの手段を採用することができる。
【００１７】
（光偏向要素１８）
賦形導光体７の第１主面７ａの表面に形成した光偏向要素１８は複数の立体的なドット形状であり、凸状や凹状の様々なドット形状に形成することができる。すなわち、光偏向要素１８の形状は、半球状ドット、角錐状ドット、立方体などの形状に形成することもできる。光偏向要素１８の形状は特に限定されない。しかしながら、傷つきにくさの観点から、凹形状が好ましく、第１主面７ａからの深さが５μｍ以上７０μｍ以下の凹形状ドットであることが、さらに好ましい。５μｍ未満では傷つきやすくなる。一方、７０μｍより深い場合は、光偏向要素１８間に異物が入ってしまった場合に取り除くのが非常に困難になる。なお、光偏向要素１８は光源６からの距離によってドットのサイズ、形状、配置間隔いずれかが異なり、その光偏向要素１８を二次元方向に連続的に配置することで、側端面７Ｌから入射する入射光を効率良く射出面へと導く。図３は第１主面７ａを簡易的に示した説明図である。
【００１８】
（光偏向要素１９）
図４に、本発明の賦形導光体の第２主面を簡易的に示した斜視図を示す。第２主面７ｂに形成する光偏向要素１９は、様々な素材、形状を採用することができる。例えば、光偏向要素１９を第２主面７ｂに、ＵＶ硬化性樹脂で形成されたレンズで形成してもよい。また、光偏向要素１９は、機械加工で作成された第２主面７ｂに凸形状のレンズで形成してもよい。また、光偏向要素１９は、型によって第２主面７ｂに作成した凹もしくは凸形状のレンズで形成してもよい。レンズは導光体７を形成する際に型に入れて作成してもよいし、導光体７を形成後に熱した型で作成しても良い。レンズの形状としては、当該分野でよく知られたプリズムレンズ、レンチキュラーレンズ、台形レンズなどに形成することができる。また、レンチキュラーレンズを形成する場合は、図２のように、シリンドリカル形状構造体を一次元方向に連続的に配置した光偏向要素１９を形成することができる。
また、光偏向要素１９は畝状である事が好ましい。ここで、畝状とは高低のある状態が水平に続くことを意味する。畝状の光偏向要素１９により、その延在方向に直交する方向に拡散させて射出させることができる。さらに、畝状の光偏向要素１９に入射する光を反射させながらその延在方向に導光させることで光源６からの距離が離れた箇所に暗部が発生することを抑制し、射出光を拡散させると共に輝度ムラを低減でき、しかも高輝度な射出光を得ることができる。
【００１９】
しかしながら、賦形導光体７の第２主面７ｂに形成されている複数の畝状の光偏向要素１９が規則的（周期的）に形成されていると、プリズムシート２０又は拡散性集光シート８と光学的干渉し干渉縞として視認されてしまう課題がある。
【００２０】
そこで、賦形導光体７の第２主面７ｂに形成されている複数の畝状の光偏向要素１９の谷部１９ａに凹凸形状１９Ｒを形成することにより、賦形導光体７とプリズムシート２０又は拡散性集光シート８とで光学的干渉が生じ難くなり干渉縞が視認され難くなる。
【００２１】
図５を参照して、光偏向要素１９の谷部１９ａに形成する凹凸形状１９Ｒについて説明する。図５−ａは従来の光偏向要素１９の単位形状の斜視図である。図５−ｂは本発明からなる凹凸形状１９Ｒを有した光偏向要素１９の斜視図であり、谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線表面粗さ（Ｒａ）が、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下にすることが望ましい。その理由は、中心線表面粗さ（Ｒａ）が０．０５μｍ以下では光学的干渉が発生し易く、モアレとして視認出来てしまうためであり、一方、中心線表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上あると、光偏向要素１９の谷部１９ａに形成した凹凸形状１９Ｒから洩れ光が多くなってしまい、光のロスに繋がり、輝度低下を招き画面全体の輝度を均一にすることが出来ない。つまり、所望の光偏向要素１９の光学設計を乱してしまうことになる。
【００２２】
（第２主面７ｂの製造方法）
以下では、第２主面７ｂを金型３０を用いて製造する製造方法を説明する。
第２主面７ａの母体となる金型３０の製造方法について説明する。図６に示すように、略円筒形状の金型３０を用いる。その金型３０の表面には、光偏向要素１９を形成する土台にするための光学的構造体形成部３１を形成する。
【００２３】
次に、光偏向要素１９の加工方法について説明する。
【００２４】
（円周方向への加工）
図７−ａに示すように、所望の形状を有する切削工具４０と金型３０を金型加工機に取付け、金型３０を回転させながら切削工具４０を押し当てることで金型３０の表面の円周方向に所望の光偏向要素１９の凹版が加工出来る。
【００２５】
（長手方向への加工）
図７−ｂに示すように、所望の形状を有する切削工具４０と金型３０を金型加工機に取付け、金型３０は無回転のまま切削工具４０を押し当てることで金型３０の表面の長手方向に所望の光偏向要素１９の凹版が加工出来る。
【００２６】
続いて、光偏向要素１９の谷部１９ａの凹凸形状１９Ｒの加工方法について説明する。
【００２７】
（円周方向への加工）
図８−ａに示すように、粗化材４１と金型３０を金型加工機に取付け、金型３０を回転させながら粗化材４１を押し当てることで金型３０の表面の円周方向に所望の凹凸形状１９Ｒが加工出来る。
【００２８】
（長手方向への加工）
図８−ｂに示すように、粗化材４１と金型３０を金型加工機に取付け、金型３０は無回転のまま粗化材４１を押し当てることで金型３０の表面の長手方向に所望の凹凸形状１９Ｒが加工出来る。尚、上述した光偏向要素１９と凹凸形状１９Ｒの加工順番はどちらが先でも良いが、光偏向要素１９と凹凸形状１９Ｒの加工方向は直交が望ましい。例えば光偏向要素１９を金型３０の円周方向に加工したならば、凹凸形状１９Ｒは長手方向に加工する必要がある。同方向に加工すると単なるスジとして視認されて、本課題が解決できないためである。
【００２９】
こうして形成された金型３０を用いて図９のように賦形導光体７のシートに転写することで、賦形導光体７の第２主面７ｂとなる図４のようなシートが形成出来る。
【００３０】
（賦形導光体の成型材料）
次に、賦形導光体７の成型材料を説明する。賦形導光体７を金型３０で成型して形成する際の賦形導光体７の成型材料としては、光源部から射出される光の波長に対して光透過性を有するものを使用する。例えば、光学用部材に使用可能なプラスチック材料を使用することができ、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＭＳ（アクリルとスチレンの共重合体）樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、シクロオレフィンポリマー等の熱可塑性樹脂、あるいはポリエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート等のオリゴマー又はアクリレート系等からなる放射線硬化性樹脂などの透明樹脂が挙げられる。
【００３１】
また、賦形導光体７は、単層構造でも複層構造でもよく、透明層を含んでいてもよい。そして、賦形導光体７は、上述のような材料を金型に流し込み凝固させることで成型して製造する。
【００３２】
（賦形導光体をＵＶ硬化させて成型材料）
また、賦形導光体７はＵＶ硬化法で成型して製造してもよい。賦形導光体７をＵＶ硬化法で成型する場合、シート状の基材である基部上にＵＶ硬化性の樹脂を塗布し、所望の形状の金型３０を押し当て、その後にＵＶ照射して基部と光学突部及び光偏向要素からなる賦形導光体７を得る。シート状の基材としては、当該分野でよく知られたＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、アクリル、ポリプロピレンのフィルムなどが使用できる。
【００３３】
なお、賦形導光体７についての代表的な作製例を説明してきたが、本実施形態の光学特性を達成することができれば上記以外の材料や構造、プロセスなどを使用して作製することができる。また、賦形導光体７の第１主面７ａの製造方法は、切削、レーザー描画、印刷、エッチング等が知られている。
【実施例】
【００３４】
賦形導光体７を作製するための母体となる金型３０の製造方法について説明する。
【００３５】
先ず、金型３０へ光偏向要素１９を以下のように加工した。  図７−ａに示すように、所望の形状を有する切削工具４０と金型３０を金型加工機に取付け、金型３０を回転させながら切削工具４０を押し当てることで金型３０の表面の円周方向に所望の光偏向要素１９の凹版を加工した。
【００３６】
次に、光偏向要素１９を加工した金型３０の長手方向に凹凸形状１９Ｒを以下のように加工した。図８−ｂに示すように、粗化材４１と金型３０を金型加工機に取付け、金型３０は無回転のまま粗化材４１を押し当てることで金型３０の表面の長手方向に所望の凹凸形状１９Ｒを加工した。
【００３７】
加工した金型３０を図９のように賦形導光体７のシートに転写することで、賦形導光体７の第２主面７ｂに図４の様な凹凸形状１９Ｒを有した光偏向要素１９を形成した。
【００３８】
尚、本実施例では、上記粗化材４１としてスチールウールを用いたが、本発明はスチールウールでなくとも良いし、凹凸形状１９Ｒは切削法でなくとも良い。
（表面粗さの測定方法）  
表面粗さ測定には、触針式の粗さ測定器であるサーフテストＳＪ−２１０（株式会社ミツトヨ社製）を用いて、ＪＩＳ―Ｂ０６０１に基づき、金型３０に形成されて光偏向要素１９の凹凸形状のＲａ値（中心線平均粗さ）を測定した。具体的に金型３０を作製した後、表面粗さ計を金型加工機に固定して、金型３０の凹凸形状１９を測定した。また、本実施例では、凹凸形状１９Ｒは金型３０全面積に一定値の中心線平均粗さ（Ｒａ）を設けて検証を行っているが、本発明は請求項記載値内であれば一定値である必要はない。
【００３９】
（実施例１）
設定値として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．０５μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４０】
（実施例２）
次に、設定値として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．１０μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４１】
（実施例３）
次に、設定値として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．１５μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４２】
（実施例４）
次に、設定値として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２０μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４３】
（比較例１）
次に、比較例として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．０３μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４４】
（比較例２）
次に、比較例として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２５μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４５】
（比較例３）
次に、比較例として、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．３０μｍとなるように金型３０を作製した。
【００４６】
次に、賦形導光体７の作製方法について説明する。
今回の実験では押出法により賦形導光体７のシートを作製した。図９に押出機３７の概略図を示す。実施例１から４及び比較例１から３で作製した金型３０を押出機３７に設置し、一対の形成ロール３８の近接した隙間から賦形導光体シートを押し出すための形成ロール３８の一方に金型３０を設置した。アクリル樹脂を溶融し、押出機３７のＴダイ３６によって押し出し成型した。そして、押し出し成型されたアクリル樹脂の賦形導光体７のシートが冷却されて硬化する前に形成ロール３９によって成型した。これにより、所望の形状を有する賦形導光体７を得た。賦形導光体７の厚みはすべて３２０μｍとした。
【００４７】
賦形導光体７はすべてアクリル樹脂による押出方式により作製している。本発明で使用したアクリル樹脂の弾性率Ｅは２４００ＭＰａ、比重は１．１９ｇ／ｃｍ３である。この賦形導光体７は金型３０からの転写率が非常に良好であり、賦形率は９９％以上である。
【００４８】
続いて、得られた賦形導光体７の各評価方法について説明する。
【００４９】
（モアレ有無評価）
得られた賦形導光体７を賦形導光体の長辺２辺に配置されたＬＥＤエッジライト方式の液晶テレビと、賦形導光体の短辺２辺に配置されたＬＥＤエッジライト方式の液晶テレビに搭載しモアレ有無評価を行った。モアレ有無評価方法は、外観目視検査にてモアレが視認出来なければ（○）、視認出来たならば（×）とした。評価結果を表１に示す。尚、外観目視評価は個人差が生じるため、有識者３名で実施し、その中で１名でも（×）評価があれば（×）と評価した。即ち（○）評価は全一致の評価となる。
【００５０】
（輝度均一性評価）
得られた賦形導光体７を賦形導光体の長辺２辺に配置されたＬＥＤエッジライト方式の液晶テレビと、賦形導光体の短辺２辺に配置されたＬＥＤエッジライト方式の液晶テレビに搭載し、輝度測定機により評価した。輝度測定箇所は縦均等３行・横均等３列の交点である９箇所とし、従来の賦形導光体よりも輝度均一性が良好又は同値であれば（○）、悪化であれば（×）とした。評価結果を表１に示す。
【００５１】
表１は、モアレ有無評価及び輝度均一性評価の結果一覧表であり、両評価が（○）の場合のみ、総合評価として（○）としている。
【表１】
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【００５２】
従って、表１に示す総合評価が（○）の条件が本発明の有効値である事から、第２主面７ｂの光偏向要素１９の谷部１９ａの単位形状方向Ｄの中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下が望ましいことが確認できた。
【符号の説明】
【００５３】
１・・・表示装置
２、１１・・・液晶パネル
３・・・照明装置
４・・・反射シート
５・・・筐体
６・・・光源
７・・・賦形導光体
７ａ・・・第１主面
７ｂ・・・第２主面
７Ｌ・・・側端面（光入射面）
７Ｓ・・・側端面
８・・・拡散性集光シート
９、１０・・・偏光板
１８・・・第１主面の光偏向要素
１９・・・第２主面の光偏向要素
１９ａ・・・第２主面の光偏向要素の谷部
Ｄ・・・第２主面の光偏向要素の単位形状方向
１９Ｒ・・・凹凸形状
２０・・・プリズムシート
２３・・・基材
２３ａ・・・光射出面
２３ｂ・・・光入射面
２４・・・プリズムレンズ
２８・・・偏光分離シート
３０・・・金型
３１・・・光学的構造体形成部
３６・・・Ｔダイ
３７・・・押出機
３８・・・形成ロールＡ
３９・・・形成ロールＢ
４０・・・切削工具
４１・・・粗化材
Ｋ・・・照明装置からの射出光
Ｆ・・・観察者の方向
【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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【図８】
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【図９】
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