(57)【要約】【課題】安定した大量生産が可能であり、高い正面輝度と均一な輝度分布を実現する導光板１４、及び導光板１４を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を提供。【解決手段】導光板１４の厚さが０．５〜４ｍｍであり、導光板１４は、光路変更要素を含む第１の層１４ｅと、光路変更要素を含まない第２の層１４ｆと、光路変更要素を含まない第３の層１４ｇとの３層構造である。第１の層１４ｅと反対に位置する第３の層１４ｇの面に、光入射面１４ｄと平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝１４ｃが配されている。導光板１４の厚さ方向の中心から第１の層１４ｅの第２の層１４ｆ側の面までの距離をＤ１とし、第１の層１４ｅの第３の層１４ｇ側の面までの距離をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍである。光入射面１４ｄおよび光射出面１４ａと垂直な面で切断した溝１４ｃの断面形状が左右対称である。【選択図】図７
2011233285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面と、前記光射出面に対向する面である反光射出面と、前記二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面とを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品であって、
前記導光板の厚さが０．５〜４ｍｍであり、
前記導光板は、前記光射出面及び反光射出面に平行に存在する光路変更要素を含む第１の層と、前記第１の層の前記光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第２の層と、前記第１の層の前記反光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第３の層との３層構造であり、
前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に、前記光入射面と平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝が配され、
前記第１の層と反対に位置する前記第２の層の面が前記光射出面を構成しており、
前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面と、前記複数の溝をそれぞれ構成する曲面とで前記反光射出面を構成しており、
前記導光板の厚さ方向の中心から前記第１の層の前記第２の層側の面までの距離をＤ１とし、前記第１の層の前記第３の層側の面までの距離をＤ２とすると、前記Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍであり、
前記光入射面および前記光射出面と垂直な面で切断した前記溝の断面形状が左右対称である、
ことを特徴とする導光板。
【請求項２】
請求項１に記載の導光板において、前記溝の前記光入射面および前記光射出面と垂直な面での断面形状は、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に交差する前記溝の根元から前記溝の全幅に対して３０〜４７．５％の幅を構成する曲面が、前記根元の接線と、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面との成す角度が０°より大きく６０°未満となる曲率半径R１を有し、
前記溝の底部の最深部を中心に、前記全幅に対して５〜４０％の幅を構成する曲面の曲率半径R２と、前記R１との関係がR１＞R２の不等式を満たし、且つ、前記曲率半径R１とR２の変位点が滑らかな連続性を有している、
ことを特徴とする導光板。
【請求項３】
エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面と、前記光射出面に対向する面である反光射出面と、前記二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面とを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品であって、
前記導光板の厚さが０．５〜４ｍｍであり、
前記導光板は、前記光射出面及び反光射出面に平行に存在する光路変更要素を含む第１の層と、前記第１の層の前記光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第２の層と、前記第１の層の前記反光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第３の層との３層構造であり、
前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に、前記光入射面と平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝が配され、
前記第１の層と反対に位置する前記第２の層の面が前記光射出面を構成しており、
前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面と、前記複数の溝をそれぞれ構成する曲面とで前記反光射出面を構成しており、
前記導光板の厚さ方向の中心から前記第１の層の前記第２の層側の面までの距離をＤ１とし、前記第１の層の前記第３の層側の面までの距離をＤ２とすると、前記Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍであり、
前記光入射面および前記光射出面と垂直な面で切断した前記溝の断面形状が左右非対称である、
ことを特徴とする導光板。
【請求項４】
請求項３に記載の導光板の前記溝の断面形状において、前記溝の底部の最深部よりも前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に近い側の曲線形状は、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に交差する前記溝の根本から前記最深部までの幅d１に対して、前記根元から６０〜９５％の幅を構成する曲線が、前記根本の接線と、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面との成す角度が０°より大きく６０°未満となる曲率半径R１を有し、
前記d１に対して、前記最深部から５〜４０％の幅を構成する曲面が有する曲率半径R２と、前記R１との関係がR１＞R２の不等式で表され、且つ曲率半径の変位点が滑らかな連続性を有し、
前記最深部と前記光入射面に近い側の前記根本との距離d１と、前記最深部と前記光入射面から遠い側の根本との前記距離d２との距離が、４＜d１／d２＜１０の不等式で表される、
ことを特徴とする導光板。
【請求項５】
請求項１乃至４の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、前記複数の溝間に、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面が前記光射出面と平行な平面として残存している、
ことを特徴とする導光板。
【請求項６】
請求項１乃至５の少なく何れか１項に記載の導光板において、前記複数の溝間の距離が、前記光入射面から遠ざかる程狭くなる、
ことを特徴とする導光板。
【請求項７】
請求項１乃至６の少なく何れか１項に記載の導光板において、前記溝の深さが、前記光入射面から遠ざかる程大きくなる、
ことを特徴とする導光板。
【請求項８】
請求項１乃至７の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、全光線透過率が８０％以上である、
ことを特徴とする導光板。
【請求項９】
請求項１乃至８の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、導光板を構成する熱可塑性樹脂がポリカーボネートである、
ことを特徴とする導光板。
【請求項１０】
請求項１乃至９の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が拡散剤である、
ことを特徴とする導光板。
【請求項１１】
請求項１０に記載の導光板において、導光板に含まれる拡散剤の粒子径が０．０１〜２．０μｍ、含有量が光路変更要素を含む層中の熱可塑性樹脂の重量に対して、１〜１００ｐｐｍである、
ことを特徴とする導光板。
【請求項１２】
請求項１乃至９の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が気泡である、
ことを特徴とする導光板。
【請求項１３】
請求項１２に記載の導光板において、導光板に含まれる気泡の空孔径が０．１〜２０μｍ、空孔率が光路変更要素を含む層中で、１．０×１０−４〜０．１％である、
ことを特徴とする導光板。
【請求項１４】
請求項１乃至１３の少なくとも何れか１項に記載の導光板と、前記光入射面に対向して設けられた光源とを少なくとも具備してなる、
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１５】
請求項１４に記載のバックライトユニットと、画像表示パネルとを少なくとも具備してなる、
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、導光板、バックライトユニット及び表示装置に関する。
【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パソコンを中心に商品化されている。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（CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp）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CCFL等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」の２種類の方式がある。
【０００３】
エッジライト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装置としては、例えば図１に示すものが一般に知られている。この種の液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１、３で挟んでなる液晶パネル２が上部に位置して配設され、液晶パネル２の下側面に、略長方形の板状を呈するポリメチルメタクリレート（PMMA）やアクリル等の透明な基材からなる導光板７が配置されており、この導光板７の上面、即ち光射出面に拡散フィルム（拡散層）４が設けられている。更に、導光板７の下面に、導光板７に導入された光を効率よく液晶パネル２に向けて均一になるように散乱して反射される為の散乱反射パターン部（図示せず）が印刷などによって設けられると共に、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム（反射層）８が設けられている。
【０００４】
また、上記導光板７には、その短側部に光源６が設けられており、更に、光源６の光を効率よく導光板７に入射させるべく、光源６の背面側を覆うようにして高反射率のリフレクター５が設けられている。上記散乱反射パターン部は、白色である二酸化チタン（チタニア）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７内に入射した光に指向性を付与し、光射出面へと導くようになっており、高輝度化を図る為の工夫がなされている。
【０００５】
最近では、光利用効率を向上して更なる高輝度化を図るべく、図２に示すように、拡散フィルム４と液晶パネル２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）９、１０を設けることが提案されている。このプリズムフィルム９、１０は導光板７の光射出面から射出され、拡散フィルム４で拡散された光を高効率で液晶パネル２の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００６】
また、正面輝度や面光源としての均一性を向上させる試みとして、導光板の形状を光源から離れるほど薄肉化していく楔形にしたものや、所定の形状を付与した反光射出面に金属蒸着を行なったり、異屈折率素材を隣接させたりすることで反射パターンを印刷することの代替とする等の工夫が行なわれているが、やはり画像品位を保つ為には、光学シートの併用が必要になっている。
【０００７】
一方、直下型方式のバックライトは、導光板の利用が困難な大型の液晶テレ部などのディスプレイ装置に用いられている。直下型バックライト方式のディスプレイとしては、図３に示す液晶ディスプレイ装置が一般的に知られている。この液晶ディスプレイ装置は、表裏両面を偏光板１、３で挟んでなる液晶パネル２が上部に位置して配設され、液晶パネル２の下側面にCCFL等からなる光源６が配置される。更に、光源６の上面側には拡散板１１のような光学シートが設けられている。また、光源６の背面には、光源６から液晶パネル２と反対方向に向かう光を液晶パネル２側に反射させるリフレクタ５が配置されている。よって、光源６から射出される光は拡散板１１で拡散され、この拡散光を高効率で液晶パネル２の有効表示エリアに集光させる。
【０００８】
「直下型方式」のディスプレイ装置に用いられている拡散板１１は、液晶ディスプレイ装置の構成上、線状光源の光を散乱させ、且つ光源が透けて見えないことが求められる為、光散乱粒子が配合されており、近年の直下型方式の急増に合わせて種々の開発が行なわれてきた。その多くは、高透過、高拡散を目的とし、光散乱粒子の種類や粒径、配合量を線御するものであり、光散乱粒子としては、真球状粒子を使用したものが報告されている。
【０００９】
しかし、拡散板の光散乱粒子として真球状粒子のみを使用した場合、視野角を広げるような拡散特性となり、ランプイメージは明るい部分が広がった状態で確認され、比較的明るい部分と比較的暗い部分がストライプ状の輝度ムラとして視認できてしまう。この明るい部分と暗い部分の差を確認しにくいように光透過率を落とす為、正面輝度が低下するという問題があった。図３に示した液晶ディスプレイ装置でも、視野角制御は拡散板１１の拡散性にのみ委ねられている為、その制御は難しく、液晶表示画面の中心は明るく、周辺に近いほど暗くなる特性は避けられない。従って、液晶表示画面を横から見たときの輝度低下が大きく、光の利用効率の低下を招いる為、エッジライト方式と同様に種々の光学フィルムを拡散板の上に積層することで問題の解決が図られている。
【００１０】
エッジライト方式に比べて、面全体を均一に照らし易い直下型方式は、大型ディスプレイにおいて多く採用されてきたが、光源上に種々の光学シート積層する構造が近年開発著しいディスプレイ装置の薄型化の阻害要因ともなる為、最近では大型ディスプレイにおいてもエッジライト方式が採用されつつある。
【００１１】
更に、薄型化だけではなく部材点数の低減によるコスト削減にもつながるとして、光射出面及び反光射出面の両面に所定の凹凸形状を付与することで、光学シートを積層するのと同様の効果を狙った導光板も開発されている。これらの導光板の作製方法としては、所望の形状を正確に成形する為、一般にレーザ切削や射出成形が採用されてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平８−２１１３８８
【特許文献２】特開２００２−１０９９３１
【特許文献３】特開２００２−１１３７５１
【特許文献４】特開平１０−２８２４９６
【特許文献５】特開平１１−１７４４３９
【特許文献６】特開２００６−２９４３４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、レーザ切削や射出成形による成形は大量生産に向かなかったり、ウェルドライン等の外観不良により歩留まりが上がらなかったりする欠点がある。また、反光射出面に光反射層を設ける場合は、工程数やライン長が増加し、コストの観点で不利となる。
【００１４】
一方、大量生産が可能で生産コストが抑えられることが知られている押出成形方法では、従来用いられてきた印刷や蒸着による反射層の付与や、光源から遠くなるほど厚みが薄くなるようなテーパーのかかった形状を作製することは不可能であった。
【００１５】
また、導光板による高輝度化の要求が強くなってきており、光源から導光板に入射した光の利用効率向上が課題となっている。
【００１６】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、安定した大量生産が可能であり、高い正面輝度と均一な輝度分布を実現する導光板、及び前記導光板を用いたバックライトユニット、並びに表示装置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】
【００１７】
上記目的を達成する為に、請求項１は、エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面と、前記光射出面に対向する面である反光射出面と、前記二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面とを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品であって、前記導光板の厚さが０．５〜４ｍｍであり、前記導光板は、前記光射出面及び反光射出面に平行に存在する光路変更要素を含む第１の層と、前記第１の層の前記光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第２の層と、前記第１の層の前記反光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第３の層との３層構造であり、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に、前記光入射面と平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝が配され、前記第１の層と反対に位置する前記第２の層の面が前記光射出面を構成しており、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面と、前記複数の溝をそれぞれ構成する曲面とで前記反光射出面を構成しており、前記導光板の厚さ方向の中心から前記第１の層の前記第２の層側の面までの距離をＤ１とし、前記第１の層の前記第３の層側の面までの距離をＤ２とすると、前記Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍであり、前記光入射面および前記光射出面と垂直な面で切断した前記溝の断面形状が左右対称であることを特徴とする導光板である。
請求項２は、請求項１に記載の導光板において、前記溝の前記光入射面および前記光射出面と垂直な面での断面形状は、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に交差する前記溝の根元から前記溝の全幅に対して３０〜４７．５％の幅を構成する曲面が、前記根元の接線と、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面との成す角度が０°より大きく６０°未満となる曲率半径R１を有し、前記溝の底部の最深部を中心に、前記全幅に対して５〜４０％の幅を構成する曲面の曲率半径R２と、前記R１との関係がR１＞R２の不等式を満たし、且つ、前記曲率半径R１とR２の変位点が滑らかな連続性を有していることを特徴とする導光板である。
【００１８】
請求項３は、エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面と、前記光射出面に対向する面である反光射出面と、前記二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面とを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品であって、前記導光板の厚さが０．５〜４ｍｍであり、前記導光板は、前記光射出面及び反光射出面に平行に存在する光路変更要素を含む第１の層と、前記第１の層の前記光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第２の層と、前記第１の層の前記反光射出面側に設けられた光路変更要素を含まない第３の層との３層構造であり、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に、前記光入射面と平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝が配され、前記第１の層と反対に位置する前記第２の層の面が前記光射出面を構成しており、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面と、前記複数の溝をそれぞれ構成する曲面とで前記反光射出面を構成しており、前記導光板の厚さ方向の中心から前記第１の層の前記第２の層側の面までの距離をＤ１とし、前記第１の層の前記第３の層側の面までの距離をＤ２とすると、前記Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍであり、前記光入射面および前記光射出面と垂直な面で切断した前記溝の断面形状が左右非対称であることを特徴とする導光板である。
請求項４は、請求項３に記載の導光板の前記溝の断面形状において、前記溝の底部の最深部よりも前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に近い側の曲線形状は、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面に交差する前記溝の根本から前記最深部までの幅d１に対して、前記根元から６０〜９５％の幅を構成する曲線が、前記根本の接線と、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面との成す角度が０°より大きく６０°未満となる曲率半径R１を有し、前記d１に対して、前記最深部から５〜４０％の幅を構成する曲面が有する曲率半径R２と、前記R１との関係がR１＞R２の不等式で表され、且つ曲率半径の変位点が滑らかな連続性を有し、前記最深部と前記光入射面に近い側の前記根本との距離d１と、前記最深部と前記光入射面から遠い側の根本との前記距離d２との距離が、４＜d１／d２＜１０の不等式で表されることを特徴とする導光板である。
【００１９】
請求項５は、請求項１乃至４の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、前記複数の溝間に、前記第１の層と反対に位置する前記第３の層の面が前記光射出面と平行な平面として残存していることを特徴とする導光板である。
請求項６は、請求項１乃至５の少なく何れか１項に記載の導光板において、前記複数の溝間の距離が、前記光入射面から遠ざかる程狭くなることを特徴とする導光板である。
請求項７は、請求項１乃至６の少なく何れか１項に記載の導光板において、前記溝の深さが、前記光入射面から遠ざかる程大きくなることを特徴とする導光板である。
【００２０】
請求項８は、請求項１乃至７の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、全光線透過率が８０％以上であることを特徴とする導光板である。
請求項９は、請求項１乃至８の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、導光板を構成する熱可塑性樹脂がポリカーボネートであることを特徴とする導光板である。
請求項１０は、請求項１乃至９の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が拡散剤であることを特徴とする導光板である。
請求項１１は、請求項１０に記載の導光板において、導光板に含まれる拡散剤の粒子径が０．０１〜２．０μｍ、含有量が光路変更要素を含む層中の熱可塑性樹脂の重量に対して、１〜１００ｐｐｍであることを特徴とする導光板である。
請求項１２は、請求項１乃至９の少なくとも何れか１項に記載の導光板において、導光板に含まれる光路変更要素が気泡であることを特徴とする導光板である。
請求項１３は、請求項１２に記載の導光板において、導光板に含まれる気泡の空孔径が０．１〜２０μｍ、空孔率が光路変更要素を含む層中で、１．０×１０−４〜０．１％であることを特徴とする導光板である。
請求項１４は、請求項１乃至１３の少なくとも何れか１項に記載の導光板と、前記光入射面に対向して設けられた光源とを少なくとも具備してなることを特徴とするバックライトユニットである。
請求項１５は、請求項１４に記載のバックライトユニットと、画像表示パネルとを少なくとも具備してなることを特徴とする表示装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、安定した大量生産が可能であり、高い正面輝度と均一な輝度分布を実現する導光板、及び前記導光板を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来のディスプレイ装置を示す断面模式図
【図２】従来のディスプレイ装置を示す断面模式図
【図３】従来のディスプレイ装置を示す断面模式図
【図４】本発明に係わる導光板を示す断面模式図
【図５】本発明に係わる導光板を示す断面模式図
【図６】本発明に係わる導光板の光路変更要素の含有位置を示す俯瞰模式図
【図７】本発明に係わる導光板の光路変更要素の含有位置を説明する断面模式図
【図８】本発明に係わる導光板の溝の形状を説明する断面模式図
【図９】本発明に係わる導光板の溝の形状を説明する断面模式図
【図１０】本発明に係わる導光板を示す断面模式図
【図１１】本発明に係わる導光板の溝の形状を説明する断面模式図
【図１２】本発明に係わるバックライトユニットを示す俯瞰模式図
【図１３】本発明に係わる画像表示装置を示す俯瞰模式図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の態様について、詳細に説明する。なお、形状に関しては、図を元に説明するが、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、各図は模式図であり、各部位の縮尺は実際とは一致しない。
【００２４】
本発明は、エッジライト型光源を有する表示装置に用いられる導光板１４であり、かつ、画像表示パネル側に光を照射する光射出面１４ａと、光射出面１４ａに対向する面である反光射出面１４ｂと、二面に略垂直な少なくとも一面である光入射面１４ｄとを有する熱可塑性樹脂からなり、半透明な矩形板状の押出一体成形品である。
導光板１４の厚さが０．５〜４ｍｍである。
導光板１４は、光射出面１４ａ及び反光射出面１４ｂに平行に存在する光路変更要素を含む第１の層１４ｅと、第１の層１４ｅの光射出面１４ａ側に設けられた光路変更要素を含まない第２の層１４ｆと、第１の層１４ｅの反光射出面１４ｂ側に設けられた光路変更要素を含まない第３の層１４ｇとの３層構造である。
第１の層１４ｅと反対に位置する第３の層１４ｇの面に、光入射面１４ｄと平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝１４ｃが配されている。
第１の層１４ｅと反対に位置する第２の層１４ｆの面が光射出面１４ａを構成している。
第１の層１４ｅと反対に位置する第３の層１４ｇの面と、複数の溝１４ｃをそれぞれ構成する曲面とで反光射出面１４ｂを構成している。
導光板１４の厚さ方向の中心から第１の層１４ｅの第２の層１４ｆ側の面までの距離をＤ１とし、第１の層１４ｅの第３の層１４ｇ側の面までの距離をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍである。
光入射面１４ｄおよび光射出面１４ａと垂直な面で切断した溝１４ｃの断面形状が左右対称である。
【００２５】
本発明に係わる導光板１４の主原料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン（PS）樹脂、メタアクリルスチレン共重合体（MS）樹脂、ポリカーボネート（PC）樹脂、アクリロニトリルスチレン共重合体（AS）樹脂、シクロオレフィンポリマー（COP）、これらを成分とする共重合体若しくはこれらの樹脂の混合物を用いることができるが、耐熱性の観点から、薄型ディスプレイに組み込む際には、PCを用いることが好ましい。
【００２６】
本発明に係わる導光板１４に含まれる光路変更要素、即ち導光板１４を構成する主原料と屈折率が異なる成分を導光板１４内に分散させることで、光源から入射し、光入射面１４ｄと対向する面に向かって直進する光、即ち光射出面１４ａに到達し得ない光の量を低減させ、且つ導光板１４内を移動する光の経路を多岐に亘らせることが可能となる為、正面輝度の向上と輝度均一化の面で有効である。
【００２７】
本発明に係わる導光板１４に含まれる光路変更要素としては、例えば、三酸化アルミニウム、二酸化チタン、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、ガラスビーズ、中空微粒子、及び発泡剤等による気泡等を用いることができるが、製造法とコストの観点からは拡散剤が、輝度の観点からは気泡が好ましい。光路変更要素の形状としては、真球状、球状、鱗片状、キュービック状、不定形等特に限定されるものではない。
【００２８】
透明熱可塑性樹脂中に分散される拡散剤の粒子径は、０．０１〜２．０μｍが好ましい。粒子径が２．０μｍより大きくなると、光源から入射した光の光路を変更させる際に後方反射等による光損失が大きく、０．０１μｍより小さくなると、入射光の光路変更にあまり効果が無い。また、透明熱可塑性樹脂中に分散される拡散剤の含有量は、光路変更要素を含む層中の熱可塑性樹脂の重量に対して１〜１００ｐｐｍｐｐｍが好ましい。拡散剤の含有量が１ｐｐｍより小さくなると、光入射面１４ｄと対向する面に向かって直進する光、即ち光射出面１４ａに到達し得ない光の量が多く、１００ｐｐｍより大きくなると、光源近くで光路が変更される光の量が多すぎる為、輝度均一化の面で好ましくない。
【００２９】
透明熱可塑性樹脂中に分散される気泡の空孔径は０．１〜２０μｍが好ましい。空孔径が２０μｍより大きくなると、光源から入射した光の光路を変更させる際に後方反射等による光損失が大きく、０．１μｍより小さくなると、入射光の光路変更量にあまり効果が無い。また、透明熱可塑性樹脂中の空孔率は、光路変更要素を含む層中で１．０×１０−４〜０．１％が好ましい。空孔率が１．０×１０−４％より小さくなると、光入射面１４ｄと対向する面に向かって直進する光、即ち光射出面１４ａに到達し得ない光の量が多く、０．１％より大きくなると、導光体の光源近くで光路が変更される光の量が多すぎる為、輝度均一化の面で好ましくない。
【００３０】
本発明に係わる導光板１４において、光路変更要素を含む第１の層１４ｅは光射出面１４ａ及び反光射出面１４ｂに平行に存在し、導光板１４の層構成は、第１の層１４ｅの光射出面１４ａ側に、光路変更要素を含まない第２の層１４ｆが位置し、反光射出面１４ｂ側に、光路変更要素を含まない第３の層１４ｇが位置する３層構造である。
これは、光路変更要素が導光板１４全体に含有されると、光入射面１４ｄと対向する面に向かって直進する光のみでなく、光射出面１４ａ側に向かう光まで光路を変更される量が多くなり、正面輝度に関与し得ない光の量が増加する点、光射出面１４ａに対向する面にある溝１４ｃの形状を歪ませてしまう点、及びバックライトユニット部への導光板１４の設置、及び使用時の導光板１４表面における光路変更要素が欠損する危険性が考えられる点で不利である為、光路変更要素を含む面の光射出面１４ａ側及び反光射出面１４ｂ側に光路変更要素を含まない層が配された３層構造とすることが望ましい。
光路変更要素含有層が非含有層に挟まれていると、光射出面１４ａ側に向かう光の光路の変更される量が少なくなり、正面輝度に関与し得ない光の量が減少する点、光射出面１４ａに対向する面にある溝１４ｃの形状を変化させない点、及びバックライトユニット部への導光板１４の設置、及び使用時の導光板１４表面における光路変更要素が欠損する危険性が小さくなる点で有利である。
【００３１】
本発明に係わる導光板１４は、図７に示すように全体の厚さが０．５〜４ｍｍである。
導光板１４の全体の厚さが０．５ｍｍより小さくなると、光源６から導光板１４に入射する光の量が少なくなったり、光が導光板１４内に均一に行き渡らない為、輝度及び輝度均一化の面で好ましくない。４ｍｍより大きくなると、バックライト部材の薄型化、及び作製コストの観点から不利である。
導光板１４の厚さ方向の中心から第１の層１４ｅの第２の層１４ｆ側の面までの距離をＤ１とし、第１の層１４ｅの第３の層１４ｇ側の面までの距離をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２〜１．５ｍｍである。Ｄ１及びＤ２の最適値は光源の種類、及び大きさによって異なるが、Ｄ１及びＤ２が０．２ｍｍより小さくなると、光源から光入射面１４ｄと対向する面に向かって直進し、光射出面１４ａに到達し得ない光の量が多くなり、Ｄ１及びＤ２が１．５ｍｍより大きくなると、光入射面１４ｄと対向する面に向かって直進する光のみでなく、光射出面１４ａ側に向かう光まで光路を変更される量が多くなり、輝度が低下する。
【００３２】
本発明に係わる導光板１４の形状は、光入射面１４ｄから入射し、反光射出面１４ｂ側に進んで来た光の光路を光射出面１４ａ側に変更させるための形状が、反光射出面１４ｂが仰向けになるように置いた時に凸になる形状、即ち反光射出面１４ｂにレンズを備える場合、最外面に先端に細くなる箇所が発生する為、傷が付きやすくなる危険性が高まる点で不利となるためである。同様の理由で、鋭角な箇所が生じる溝１４ｃ同士が接する配置は耐擦傷性の面で不利となる。
【００３３】
また、溝１４ｃが平面で構成される場合、例えば溝１４ｃの延在方向と垂直な面での断面図が三角形状である場合は、溝１４ｃに到達して屈折または散乱する光の進行方向が限られる為、光射出面１４ａにおける輝度のムラが大きくなる点で不利である。ここで、溝１４ｃに達して屈折する光は、溝１４ｃから導光板１４外に射出され、リフレクタに向かって進む光を、散乱する光は、溝１４ｃの境界面で全反射し、導光板１４内部を通って光射出面１４ａ側に向かう光を指す。
【００３４】
更に、溝１４ｃが曲面で構成される場合、溝１４ｃに到達して屈折または散乱する光の進行方向が多岐に亘る為、光射出面１４ａに向かったり、導光板１４外に射出され、導光板１４下に配されたリフレクタによって再度導光板１４内に入射して光射出面１４ａに向かったりする光が、光射出面１４ａの方々に散らばり、光射出面１４ａにおける輝度の均一化の面で利点がある。
【００３５】
ここで、反光射出面１４ｂに設けられた溝１４ｃの形状について説明する。図４、図５、図１０は、導光板１４を、光入射面１４ｄおよび光射出面１４ａと垂直な面で切断した断面模式図、図８、図９、図１１は溝１４ｃ部分のみを拡大した模式図である。
【００３６】
図から分かる様に、第１の層１４ｅと反対に位置する第３の層１４ｇの面に設けられた溝１４ｃは、光入射面１４ｄと平行に直線状に延在している。
そして、第１の層１４ｅと反対に位置する第３の層１４ｇの面と、複数の溝１４ｃをそれぞれ構成する曲面とで反光射出面１４ｂを構成している。
溝１４ｃを光入射面１４ｄと平行に延在させたのは、溝１４ｃの延在方向が、光入射面１４ｄに対して斜めであると、光入射面１４ｄに溝１４ｃの開口部が存在しない配置とする為に、溝１４ｃを設けることができる範囲が内側の一定の範囲に限られることで、効果的に屈折若しくは散乱されない光の割合が増加したり、溝１４ｃの開始位置を導光板１４内部に設定しようとすると、押出成形による連続作製性の優位性を殺ぐことになったりする点で不利となる為である。また、光射出面１４ａにおける光入射面１４ｄに平行な線上での輝度に着目すると、前記線上の各点で光の屈折・散乱要因となる溝１４ｃとの距離が異なるため、射出光同士の干渉の仕方が異なり、光射出面１４ａにおける輝度の不均一化につながる点で不利となる。
【００３７】
一方、反光射出面１４ｂに設けられた溝１４ｃが光入射面１４ｄと平行方向に延在していると、押出成形の連続作製性の有効に活用することが可能である点や、光射出面１４ａにおける光入射面１４ｄに平行な線上での輝度に着目した時、前記線上の各点で光の屈折・散乱要因となる溝１４ｃとの距離が同一である為、射出光同士の干渉の仕方が均等となり、光射出面１４ａにおける輝度の均一化につながる点で有利である。
【００３８】
また、溝１４ｃは、光入射面１４ｄから離れる程、溝１４ｃ同士の間隔が狭くなったり、溝１４ｃの深さが深くなったり、その両方の特徴を兼ね備えていたりする。これは、光源から遠ざかる程、反光射出面１４ｂの各点に到達する光の角度が浅くなったり、輝度が低下したりする為、何れの場所でも均一な溝１４ｃが設けられていると、光射出面１４ａの光入射面１４ｄから遠い位置程暗くなる点で不利となる為である。
【００３９】
一方、光入射面１４ｄから離れる程、前記溝１４ｃ同士の間隔が狭くなったり、溝１４ｃの深さが深くなったり、その両方の特徴を兼ね備えていたりすると、角度が浅く、輝度が低下した光も効率的に散乱または屈折させ、光射出面１４ａ側に光路を変更させることで、全面的に均一な輝度を提供する点で有利である。
【００４０】
このとき溝１４ｃの形状は、図８及び９に示すように、第１の層１４ｅと反対に位置する第３の層１４ｇの面に交差する溝１４ｃの根元から溝１４ｃの全幅に対して３０〜４７．５％の幅を構成する曲面において、曲面根本の接線と反光射出面１４ｂの略平面とがなす角度θが０°より大きく６０°より小さくなる曲率半径R１を有し、溝１４ｃの底部の最深部を中心に溝１４ｃの全幅に対して５〜４０％の幅を構成する曲面の曲率半径R２がR１よりも小さいことを特徴とする。この時、溝１４ｃの全幅に対して、曲率半径R１を有する曲面が存在する幅の割合をα、曲率半径R２を有する曲面が存在する幅の割合をβとする（α×２＋β＝１００％）と、範囲βにおける曲率が、範囲αにおける曲率よりも小さい、即ち溝１４ｃの先端（底部）が尖り気味な形状とすることで、種々の形状の溝１４ｃを組み合わせることなく、浅い角度で反光射出面１４ｂに到達した光にも、深い角度で反光射出面１４ｂに到達した光にも対応可能となる。
【００４１】
θの限定は、θが６０°以上になると、溝１４ｃの壁面が立ちすぎて、ロスする光が多くなりすぎる点や溝１４ｃの元にする版を作製し難い点で不利となる為である。θが０°の場合は溝１４ｃが存在し得ないので、０°は不可である。また、溝１４ｃの中心側と根本側の曲率半径が等しい、若しくは中心側の曲率半径の方が大きい場合は、溝１４ｃの上面が平面とほぼ同等になる為、光の散乱や、屈折の観点で不利となる。
前記溝１４ｃの全幅に対してのαが３０％より少なく、βが４０％より大きいと深い角度で反光射出面１４ｂに到達した光のロスが大きくなり、またαが４７．５％より大きく、βが５％より小さいと、浅い角度で反光射出面１４ｂに到達した光のロスが大きくなり、効率的に光射出面１４aに向かう光量が減少する。そのため、正面輝度の向上や輝度ムラの解消の観点からαは３０〜４７．５％、βは５〜４０％が好ましく、正面輝度と輝度均一性のバランスの観点からαは３５〜４５％、βは１０〜３０％がより好ましい。
【００４２】
一方、上記のようにθや曲率を規定し、溝１４ｃの高さや密度を変えて並列させることで、少なくとも一面の光入射面１４ｄから入射した光は、反光射出面１４ｂに深い角度で到達しても、浅い角度で到達しても、光射出面１４ａから射出される際に正面輝度向上の面で有利な角度となるように散乱若しくは屈折される点で有利である。
【００４３】
更に、図１０、図１１に示すように、光射出面１４ａに略垂直な対向する二面の光入射面１４ｄを有する導光板１４の場合、溝１４ｃの底部の最深部より光入射面１４ｄに近い側と、遠い側で形状が異なる溝１４ｃを並列させ、最深部より光源に近い側では、最深部と光源に近い側の根本までの幅d１に対して６０〜９５％の幅を構成する曲面が、曲率半径R１と０°＜θ＜６０°となる接線を有し、d１に対して頂点から５〜４０％の範囲を構成する曲面の曲率半径R２がR１よりも小さいことを特徴とし、最深部と最深部より光源から遠い側の根本までの幅d２とd１が、４＜d１／d２＜１０  の不等式で表されることとする。d１、d２については、図１１に示すように、最深部から反光射出面１４ｂの略平面に下ろした垂線と曲面の根本との距離を指す。この時は、曲率半径R１を有する幅のd１に対する割合をα、曲率半径R２を有する幅のd１に対する割合をβとする。このｄ１に対するαは７０〜９０％、βは１０〜３０％がより好ましい。
【００４４】
こうすることで、光入射面１４ｄと平行な線で導光板１４を二分割したとき、近い側の光入射面１４ｄから入射する光のみが有効に光射出面１４ａに届くこととなり、光源をLEDとしてローカルディミングを行なう際に、不要な光が混ざることがなくなる点で有利となる。
【００４５】
本発明に係わる導光板１４は、全光線透過率が８０％以上であることを特徴とする。これは、全光線透過率が８０％を下回ると、十分な輝度が得られず画像が暗くなる点で不利となる為である。物理的に全光線透過率が１００％になることはありえず、全光線透過率が高いことで特に不利益は生じない為、全光線透過率の上限は設定していない。
【００４６】
本発明に係わる導光板１４の作製方法としては、押出成形法が挙げられる。加熱した熱可塑性樹脂、及び熱可塑性樹脂と光路変更要素の混合物を、十分に溶融した状態でTダイから３層で押出し、シーティングを行なう。その際、Tダイから吐出された樹脂を最初に挟み込む二つのロールの片方の表面に導光板１４成形後に所望する溝１４ｃ形状及び溝１４ｃ間の間隔に対応した凸形状を付与しておいたり、導光板１４成形後に所望する溝１４ｃ形状及び溝１４ｃ間の間隔に対応した凸形状を有する版を挿入して、前記版ともう片方のロールで吐出された樹脂を挟み込んだりすることで、一工程且つ短いタクトタイムで安定して反光射出面１４ｂに溝１４ｃを有する導光板１４を作製することが可能となる。これは、射出成形やレーザ加工にはない利点である。
【００４７】
図１２は本発明に係わる導光板１４と、光源６と、を少なくとも具備したバックライトユニット２０を、図１３は、本発明に係わるバックライトユニット２０と、表示パネル２１とを、少なくとも具備した画像表示装置２２を示した俯瞰模式図である。バックライトユニット２０、及び画像表示装置２２に、必要があれば前記以外の部材を追加することは、当然可能である。また、光源６としては、CCFLのような線光源を用いても構わないし、LEDのような点光源を並べて使用しても構わない。
【００４８】
本発明の効果を示す為に、透明樹脂としてポリカーボネートを用い、光路変更要素の種類、径、含有量、及び反光射出面１４ｂの形状を種々変化させて、厚み４mmの導光板１４を試作し、LEDを光源とし対向する２辺のエッジに配置した表示装置に設置し、正面輝度並びに面内の輝度均一性の比較を行なった。このとき、導光板１４の耐擦傷性、及び量産性についても同時に評価した。
【００４９】
各々の評価は、下記の基準に則り実施した。
正面輝度：ディスプレイとして優れた輝度が得られれば◎、ディスプレイとして使用に堪える輝度が得られれば○、得られなければ×。輝度均一性：面内での輝度がほぼ均一ならば◎、面内で明暗ムラが見えなければ○、明暗ムラが見えたら×。耐擦傷性：ハンドリング中に・・・量産阻害要因が見られれば×。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
【表２】
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【００５２】
表１は、本発明の効果を示す為の実施例条件を示し、表２は、本発明の効果を示す為の実施例結果を示している。
表１，２に示したように、光射出面１４及び反光射出面１４ｂに平行に存在する光路変更要素を含む第１の層１４eと、第１の層１４eの光射出面１４a側に設けられた光路変更要素を含まない第２の層１４ｆと、第１の層１４eの反光射出面１４ｂ側に設けられた光路変更要素を含まない第３の層１４ｇとの３層構造であり、第１の層１４eと反対に位置する第３の層１４ｇの面に、光入射面１４ｄと平行に直線状に延在し、曲面から構成される複数の溝１４ｃが配され、Ｄ１及びＤ２がそれぞれ０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である導光板１４を、押出一体成形にて作成した時のみ、正面輝度、輝度均一化、耐擦傷性、量産性の全てを満たすことが確認された。また、前記溝１４ｃの根本側は、溝１４ｃを構成する曲面の接線と溝１４ｃ間に存在する略平面とがなす角度が０°より大きく６０°未満となる曲率半径R１を有し、溝の頂点側はR１よりも小さな曲率半径R２を有する形状であることが特徴であり、光入射面１４ｄ及び光射出面１４aと垂直な面で切断した溝１４ｃの断面形状が左右対称である場合、αは３０〜４７．５％、βは５〜４０％、左右非対称である場合、αは６０〜９５％、βは５〜４０％、ｄ２とｄ１は４＜ｄ１／ｄ２＜１０の不等式で表され、全光線透過率が８０％以上であると、正面輝度、及び輝度均一性のさらなる向上が確認された。表には載せていないが、光入射面から遠い溝ほど、深かったり、溝間の間隔が狭かったりすることで、より正面輝度や輝度均一性が向上した。作製方法の違いの比較として、射出成形とレーザ切削でもサンプルを作製したが、量産性に難があったため、形状を変化させた結果は載せていない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係わる導光板、及び前記導光板を用いたバックライトユニット、並びに表示装置を用いることで、工程数や使用部材点数の削減を伴うディスプレイの薄型化が可能になり、産業上の利用に耐え得る。
【符号の説明】
【００５４】
１…偏光板、２…液晶パネル、３…偏光板、４…拡散フィルム、５…リフレクタ、６…光源、７…導光板１４、８…反射フィルム、９…プリズムフィルム（延伸方向横）、１０…プリズムフィルム（延伸方向縦）、１１…拡散板、１４…本発明に係わる導光板、１４a…本発明に係わる導光板１４の光射出面、１４b…本発明に係わる導光板１４の反光射出面、１４c…本発明に係わる導光板１４に設けられた溝、１４c’…本発明に係わる導光板１４に設けられた溝１４ｃの壁面、１４d…本発明に係わる導光板１４の光入射面、１４e…本発明に係わる光路変更要素を含む第１の層、１４ｆ…本発明に係わる光路変更要素を含まない第２の層、１４ｇ…本発明に係わる光路変更要素を含まない第３の層、１５…本発明に係わる導光板１４に設けられた溝１４ｃの壁面を示す曲線の接線、１６…半径R１の曲率円、１７…半径R２の曲率円、２０…本発明に係わるバックライトユニット、２１…画像表示パネル、２２…本発明に係わる画像表示装置。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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