(57)【要約】【課題】本発明の課題は、単体で従来の物より光取り出し効率が高く、ホットスポットを軽減させ、且つ高い耐擦性をも実現する導光板、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にある。【解決手段】光源５および反射板と対向する光入射面１を少なくとも一つ有し、前記光入射面と略直交する光反射面２と、前記光反射面の逆面に光出射面３を有する透明な導光板５４であって、前記光出射面に対して略直交する方向に延在する凹凸を前記光入射面に具備し、前記凹凸が高さの異なる二種類以上の凹凸から成ることを特徴とする導光板。【選択図】図１
2015102579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源および反射板と対向する光入射面を少なくとも一つ有し、前記光入射面と略直交する光反射面と、前記光反射面の逆面に光出射面を有する透明な導光板であって、
前記光出射面に対して略直交する方向に延在する凹凸を前記光入射面に具備し、
前記凹凸が高さの異なる二種類以上の凹凸から成ることを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記二種類以上の凹凸のうち、一種類は少なくとも頂部が曲面によって構成された凹凸であり、他はその凹凸より高さの低い凹凸であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記少なくとも頂部が曲面によって構成された凹凸の断面形状が、半円状もしくは半楕円状であることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
【請求項４】
前記少なくとも頂部が曲面によって構成された凹凸の断面形状が、円もしくは楕円の一部と等脚台形を組み合わせた形状であることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
【請求項５】
前記円もしくは楕円の一部と、前記等脚台形が接する二点における接線が底辺と平行な直線と成す角の角度をＡｃ（°）、前記等脚台形の底角をＡｔ（°）としたとき、数式（１）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の導光板。
【数１】
2015102579.tif 000006
【請求項６】
前記高さの低い凹凸が三角プリズム形状であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の導光板。
【請求項７】
前記頂部が曲面によって構成された凹凸の高さＨｂが、前記高さの低い凹凸の高さＨａの２倍以下であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の導光板。
【請求項８】
請求項１〜７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９】
前記導光板の光出射面上に配置され、前記光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備えることを特徴とする請求項８に記載のバックライト・ユニット。
【請求項１０】
請求項８または９に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液晶ディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記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ことを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレイ装置。
【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液晶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・ユニット及び液晶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装置としては、例えば、図４に示すものが一般に知られている。
【０００５】
図４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（光出射面３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。
【０００６】
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３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。
【０００７】
しかし、図４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。
【０００８】
一方、直下型方式は、導光板の利用が困難な大型の液晶ＴＶなどの液晶表示装置が用いられている。
【０００９】
直下型方式の液晶ディスプレイ装置としては、図５に例示する装置が一般的に知られている。
【００１０】
図５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。
【００１１】
しかし、図５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。
【００１２】
そこで、上述の問題を解決する一つの方法として、図６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が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、輝度強調フィルム７１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。輝度強調フィルム７１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。
【００１３】
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。ここで言う「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。
【００１４】
そこで、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７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３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１〜３などにおいて従来から知られている。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
液晶表示装置の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光源を増やすことだが、これは上述した低消費電力という市場ニーズに反し、また発熱によって装置の劣化を誘発し、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。
【００１８】
また、光源としてＬＥＤに代表される点光源を使用した場合、図８に例示するように、導光板内における光入射面側の端部付近で光の明暗が生じてしまい、表示品位を低下させる「ホットスポット」という問題がある。
【００１９】
それらの問題を解決する為に、導光板の光入射面に一次元的な形状を設けるという手法があるが、それにより光入射面の耐擦性が低くなるというデメリットがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【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】
【００２１】
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、本発明の課題は、単体で従来の物より光取り出し効率が高く、ホットスポットを軽減させ、且つ高い耐擦性をも実現する導光板、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にある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、光源および反射板と対向する光入射面を少なくとも一つ有し、前記光入射面と略直交する光反射面と、前記光反射面の逆面に光出射面を有する透明な導光板であって、
前記光出射面に対して略直交する方向に延在する凹凸を前記光入射面に具備し、
前記凹凸が高さの異なる二種類以上の凹凸から成ることを特徴とする導光板である。
【００２３】
その概略図を図１（ａ）（ｂ）に、前記凹凸の形状例を図２（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００２４】
ここでいう前記光出射面に対して略鉛直方向とは図１におけるｙ軸方向のことを指し、また凹凸の高さを表す方向は図１におけるｘ軸方向とする。
【００２５】
また、請求項２に記載の発明は、前記二種類以上の凹凸のうち、一種類は少なくとも頂部が曲面によって構成された凹凸であり、他はその凹凸より高さの低い凹凸であることを特徴とする請求項１に記載の導光板である。
ここでいう高さとは図１におけるｘ軸方向に対して平行な、凹凸の最大長さのことを指す。
【００２６】
また、請求項３に記載の発明は、前記少なくとも頂部が曲面によって構成された凹凸の断面形状が、半円状もしくは半楕円状であることを特徴とする請求項２に記載の導光板である。
【００２７】
また、請求項４に記載の発明は、前記少なくとも頂部が曲面によって構成された凹凸の断面形状が、円もしくは楕円の一部と等脚台形を組み合わせた形状であることを特徴とする請求項２に記載の導光板である。
【００２８】
ここでいう断面形状とは、図１における凹凸のｘｚ平面への正射影形状のことを指す。
【００２９】
また、請求項５に記載の発明は、前記円もしくは楕円の一部と、前記等脚台形が接する二点における接線が底辺と平行な直線と成す角の角度をＡｃ（°）、前記等脚台形の底角をＡｔ（°）としたとき、数式（１）を満たすことを特徴とする請求項４に記載の導光板である。
【００３０】
【数２】
2015102579.tif 000003
また、請求項６に記載の発明は、前記高さの低い凹凸が三角プリズム形状であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の導光板である。
【００３１】
また、請求項７に記載の発明は、前記頂部が曲面によって構成された凹凸の高さＨｂが、前記高さの低い凹凸の高さＨａの２倍以下であることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の導光板である。
【００３２】
ここでいう底辺と平行な直線とは、図１におけるｚ軸と平行な直線のことを指す。
【００３３】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜７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・ユニットである。
【００３４】
また、請求項９に記載の発明は、前記導光板の光出射面上に配置され、前記光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備えることを特徴とする請求項８に記載のバックライト・ユニットである。
【００３５】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に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液晶ディスプレイ装置である。
【００３６】
また、請求項１１に記載の発明は、前記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ことを特徴とする請求項１０に記載の液晶ディスプレイ装置である
。
【発明の効果】
【００３７】
正面輝度の向上を実現するためには、光ムラが生じにくいよう導光した後、光出射面から効率よく光を取り出すことが重要となる。しかしそれに先立って、光源からの光を効率よく導光板内に入射させることが出来れば、それが正面輝度の向上に大きく寄与することは自明である。
【００３８】
本発明では光入射面に凹凸を設けることにより、光源からの光の全反射を抑制して入射光のロスを軽減し、その結果として高い正面輝度を実現することが出来る。
【００３９】
また、光源としてＬＥＤに代表される点光源を使用した場合、導光板内における光入射面側の端部において、光源の近傍は明るく、光源同士の中間付近は暗くなる明暗ムラが容易に視認できる。
【００４０】
本発明では光入射面に設けた凹凸によって、入射光の拡散性を増すことにより、「ホットスポット」と呼ばれる上記の明暗ムラを軽減することが出来る。
【００４１】
更に、光入射面に高さの異なる凹凸を混在させることによって、バックライト・ユニットの内壁に接触するのは最も高さの高い凹凸（以下、これを「ピラー」と記載する）のみとなり、振動や衝撃などに起因する磨耗・欠損から大部分の凹凸を護ることが可能となる為、実質的に光入射面の耐擦性を向上させることに繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態である導光板の形状例を示す概略俯瞰図である。（ｂ）は、その導光板の側面部に備えられている光入射面に形成された凹凸形状の一例を示す概略図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態である導光板における光入射面に形成された凹凸形状の例を示す概略図である。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の実施形態である導光板における光出射面もしくは光反射面に形成された形状の例を示す斜視図であり、ｙ−ｚ面の断面形状が、（ａ）は同じ形状の二等辺角形が並んだ形状、（ｂ）は等脚台形の上に二等辺三角形が載った同じ形状が並んだ形状、（ｃ）は高さの異なる２種類の二等辺三角形が交互に並んだ形状、（ｄ）は（ｃ）において高さが低い二等辺三角形が高さの等しい２つの二等辺三角形に置き換わった形状、（ｅ）は１種類の円または楕円の一部の形状が並んだ形状、（ｆ）は（ｅ）において円または楕円の一部の形状の頂部が凹んだ形状が並んだ形状、（ｇ）は高さが異なる２種類の円または楕円の一部の形状が交互に並んだ形状、（ｈ）は（ｇ）において高さが低い円または楕円の一部の形状が、２つの円または楕円の一部の形状に分離した形状、の例を示した概略俯瞰図である。
【図４】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５】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６】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７】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８】（ａ）は、従来の導光板における導光の様子を示す模式的な説明図である。（ｂ）は、本発明の実施形態である導光板における導光の様子を示す模式的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、本発明の導光板などの実施の形態について図１、２、３、８に基いて詳細に説明する。
【００４４】
一般に光源からの光はある程度の範囲に分布するように射出される。光入射面が完全な平坦面であった場合、光入射面に対して一定以下の角度を持った光線は透過・屈折を伴って導光板内に入射するが、一定以上の角度の光は光入射面上における全反射により導光板内に侵入できない。
【００４５】
そこで光入射面を微細な凹凸を有する構造にすることにより、従来のものより広範囲で光源からの光を導光板内に入射させることが可能となる。
【００４６】
本発明の導光板５４は、その光入射面１の凹凸が必ずしも一定である必要は無いが、光入射面１の位置による凹凸の状況を示す表面粗さの変化勾配があまりに急峻であると、光の入射効率が局所的に急変してしまう部位が生じることがあり、結果として表示品位を低下させる恐れがある。（図１（ａ）参照）
そのため光入射面１の凹凸の状況を示す表面粗さは、光入射面１の全面を通して大きな差異が無いことが好ましい。
【００４７】
上記を鑑みると、光入射面１に具備する凹凸のうち、最も高い凹凸（本発明において「ピラー」と定義するもの）の高さＨｂと最も低い凹凸の高さＨａの差異は小さいほど好ましい。（図１（ｂ）参照）
ただし振動や衝撃によってピラー７自体が磨耗・欠損すると、ピラー７とピラー以外の凹凸８の高さの差異が無くなることが起こり得る。その場合、ピラー以外の凹凸８もバックライト・ユニットの内壁に接触するようになり、結果として光入射面１の耐擦性が低下する。
【００４８】
従って本発明の優位性である、高い耐擦性を長期に渡って維持するという観点においては、ピラー７はピラー以外の凹凸８以上の高さであることが必要である。
【００４９】
最適な凹凸の高さは、バックライト・ユニット内の光源５同士の距離や光源５から光入射面１までの距離、あるいは導光板５４のサイズなど多様な条件によって変動するが、上記の理由によりピラー７とピラー以外の凹凸８の高さの差異は適切に調整することが好ましい。
【００５０】
ピラー７は各光入射面１に最低でも二つ以上であることが好ましいが、本発明の優位性を充分に発揮する為には、光入射面１におけるピラー７の面積率は５０％未満であることが好ましい。またピラー７の配置は周期的であっても良いし、ランダムであっても良い。
【００５１】
ピラー７は振動や衝撃などによってバックライト・ユニットの内壁と接触・衝突し、頂部が磨耗・欠損することが有り得る。その場合、光源５からの光が欠損部位を通過して屈折・拡散させられる為、結果として効率的な光入射の阻害原因となる。
【００５２】
上記を鑑みると、ピラー７に磨耗・欠損が生じた場合にも表示品位の低下を抑制できるよう、バックライト・ユニット内に配列された光源５に合わせてピラー７を的確に配置することが必要である。
【００５３】
本発明の特徴は光源５と光源５の間において効率的に光を入射させることであり、そのためには光源５と光源５の間の光入射面１に凹凸が具備されていれば充分な効果を得ることが出来る。逆に光源５近傍においては、磨耗・欠損したピラー７が配置されていても充分に導光板５４内に光を入射させることが可能である。
【００５４】
従って本発明の導光板５４の有用性を充分に発揮する為には、光源５近傍においては光入射面１にピラー７を設け、光源５と光源５の中間位置においては光入射面１にピラー以
外の凹凸８を設けることが必要である。
【００５５】
上記の理由により、バックライト・ユニット内に配列された光源５同士のピッチと等しいピッチで、ピラー７及びピラー以外の凹凸８を周期的に配置することが最も簡便かつ効果的である。
【００５６】
しかし周期的に並んだピラー７及びピラー以外の凹凸８のピッチは、光源５のピッチと正確に一致していなくとも好適に使用することが出来る。
【００５７】
光入射面１に高さの異なる二種類の凹凸を有する場合の断面概略図を、図１（ｂ）に示す。
【００５８】
図中のＢａ，Ｈａ，Ｐａは高さの低いピラー以外の凹凸８の底辺の長さ、高さ、ピッチをそれぞれ表し、またＢｂ，Ｈｂ，Ｐｂはピラー７の底辺、高さ、ピッチをそれぞれ表している。
【００５９】
また図１（ｂ）は、ピラー７の間に高さの低いピラー以外の凹凸８が必ずしも５つであると限定するものではない。
【００６０】
導光板５４もしくはバックライト・ユニットに振動や衝撃が加えられた場合、ピラー７には大きな剪断応力が掛かる。それに起因してピラー７自体が欠損することを抑制するためには、より強度を強くするため、ピラー７は窪みの無い形状であることが好ましい。
【００６１】
ピラー７の形状は必ずしも対称形である必要はなく、非対称形であってもよい。
【００６２】
また、一つの光源５と導光板５４の光入射面１の面積を比較すると、図１（ａ）におけるｙ軸方向では一辺の長さの差は小さいが、ｚ軸方向は圧倒的に長さの差異があることが多い。特に、ＬＥＤ光源などの点光源の場合、その違いは顕著である。
【００６３】
そのため、例えば研磨や切削などの手法によって一次元的に延在する形状の光入射面１を作製するとき、光源５からの光量のロスを軽減することを考慮すると、凹凸をｙ軸方向に略平行に延在させることが最も効果が高い。
【００６４】
その際、ｙ軸方向に対して正確に平行でなくとも好適に使用することが出来る。
【００６５】
また光入射面１の凹凸は一方向に延在する形状であるが、必ずしも凹凸が直線状である必要は無く、凹凸が曲線状であっても良い。
【００６６】
本発明の導光板５４は光入射面１に凹凸が具備されていることを特徴とするが、光入射面１の一部に平坦部を有していたとしても好適に使用することが出来る。
【００６７】
その際、本発明の優位性を充分に発揮する為には、光入射面１における平坦部の面積率は５０％未満であることが好ましい。また平坦部の配置は周期的であっても良いし、ランダムであっても良い。
【００６８】
また、図２（ｄ）〜（ｆ）に示すように本発明の導光板５４は光入射面１に高さの異なる３種以上の凹凸を備えていても良い。
【００６９】
光反射面２を作製するための主たる方式として、印刷方式、レーザー方式、インクジェット方式、インジェクション方式、押出賦形方式などが挙げられるが、本発明の導光板５４においては光反射面２の作製方式はこれらに限定するものではない。
【００７０】
本発明の導光板５４は、光反射面２・光出射面３に微細なレンズ形状を具備し、その微細なレンズ形状で光の反射性・集光性・拡散性を有していても良い。
【００７１】
ここで、微細なレンズ形状の種類としては、凸状シリンドリカル形状のもの、レンズ形状のもの、三角プリズム形状のものなどが挙げられるが、これらに限らず、光の反射性・集光性・拡散性が微細なレンズ形状が付与される前に比較して向上するものであれば、上記の形状に限らない。
【００７２】
また、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。
【００７３】
本発明の導光板５４は、光反射面２・光出射面３ともに微細なレンズ形状を有することが有り得るが、その主だった形状例を図３に示した。ただし、効率的に光の反射・集光・拡散を行える形状であれば、レンズ形状は例示したものに限らない。
【００７４】
光反射面２・光出射面３は、同じ形状であっても良いし、異なる形状であっても良い。
【００７５】
光反射面２および光出射面３が共に一方向に延在するレンズアレイ形状を有している場合、両面の形状に起因するモアレの発生を抑制することを考慮し、光反射面２・光出射面３の微細なレンズ形状同士は直交していることが最も好ましい。ただし、正確に直交していなくとも好適に使用することが出来る。
【００７６】
本発明の導光板５４は複層構造でも良く、層間で屈折率が異なっていても良い。
【００７７】
本発明の導光板５４は光入射面１の表面形状に依存するものであり、導光板５４の厚みについては特に制限は無い。
【００７８】
本発明の導光板５４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（ポリメチルメタアクリレート）が良い。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
本発明の導光板５４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所望の形状を有する導光板５４を得ることができる。
【００８２】
なお、最終的に同一の凹凸形状を有する導光板５４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。
【００８３】
本発明の導光板５４は、用途に応じて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。
【００８４】
本発明の導光板５４を使用したバックライト・ユニットが、導光板ライトガイド方式である場合、一辺，二辺または四辺に光源を備えたものが一般的だが、どの場合においても好適に使用できる。
【００８５】
また本発明の導光板５４は、バックライト・ユニット内において光源５が配置されている辺に対向する全ての端面４に凹凸を具備することが最も好ましいが、最低でも一辺の端面４に凹凸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出来る。
【００８６】
バックライト・ユニット内において、導光板５４の光入射面１と光源５との距離が極端に離れていると、光入射面１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３の正面輝度の低下を引き起こす。
【００８７】
そのため、熱によって導光板５４に反りや歪みが生じない程度に、導光板５４の光入射面１と光源５との隙間は小さくすることが好ましい。
【００８８】
本発明の導光板５４を使用したとき、従来の導光板と比較して光の入射角度が広く分布する為、光入射面１以外の端面４から抜け出す光が存在することを無視できない。
【００８９】
そこで光入射面１以外の端面４と対向するように、バックライト・ユニット内部に光反射効率の高いテープ（以下、これを光反射テープと表記する）等を具備することで漏れ光を抑制し、光出射面３から出射する光量を更に増大させることが出来るが、そのような光反射テープの有無に関わらず本発明の導光板５４は好適に使用できる。
【００９０】
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１以外の端面４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出来る。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
以上のように作製した導光板５４は、従来の導光板と比較して光の入射効率が高く、その結果として光出射面３における正面輝度が高い。バックライト・ユニットに使用する際は、市販の光学シートなど様々な光学部材と共に本発明の導光板５４を組み合わせて使用することにより、所望の表示性能を持つディスプレイを提供することができる。
【実施例】
【００９４】
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出し成形し、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。
【００９５】
なお光入射面に関しては、上記の方法で導光板を作製した後、端面に断裁・研磨・切削などの処理を行うことにより所望の形状を得た。
【００９６】
以下に示す結果は材料にＰＭＭＡを用い、光出射面としてレンチキュラーレンズ、光反射面として鏡面上の白色反射ドットを使用した、厚さ０．５ｍｍの導光板による評価結果
である。
（正面輝度評価）
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・拡散フィルム・９０°プリズ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−３（株式会社トプコン製）を使用し、暗所にてＴＶと５０ｃｍの距離から俯瞰する形で実施した。
【００９７】
その際、光入射面に三角プリズム状の凹凸を具備した導光板は、光入射面が平坦である導光板と比較して正面輝度が向上することが確認できた。
（ホットスポット評価）
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°プリズムをこの順番に積層した状態で、光源から１０ｍｍの位置でｚ軸方向の明暗コントラストを測定した。
【００９８】
光入射面が平坦であるときの上記コントラストと比較して、光入射面に凹凸を具備した場合には、凹凸の形状に依らずコントラスト値は減少しており、最もコントラスト値が小さいときには、光入射面が平坦であるときの５０％にまで減少した。
【００９９】
また導光板の表面に対する法線方向から目視で観察したとき、光入射面に凹凸を具備した場合には、明確にホットスポットの軽減が確認できた。
【０１００】
次に、光入射面に凹凸を具備する部位と平坦な部位を混在させた場合についても同様に試験した。光入射面の一部が平坦であっても本発明の効果が極端に下がることはなく、特に光源近傍においては光入射面に平坦部位を、光源と光源の中間付近においては光入射面に凹凸を形成した部位を設けた導光板においては、平坦率０％のサンプルと同等のコントラスト値が測定された。
【０１０１】
これにより、少なくとも光源と光源の中間部において光入射面に凹凸を形成した部位が設けられていれば、光入射面に平坦部を有している導光板であっても充分にホットスポットの軽減効果があることが分かった。
（耐擦性評価）
まず、光入射面に凹凸を賦形した、３００ｍｍ×１７５ｍｍのサイズの導光板を複数種用意した。一つの導光板における光入射面の凹凸の高さは二種類とし、高さの低い凹凸は頂角６０°の三角プリズム状、高さの高い凹凸は、その断面形状が半楕円形状、半円形状、および円または楕円の一部と等脚台形を組み合わせた形状、すなわち凹凸の頂部が曲面から構成された形状とした。光入射面に形成された凹凸の概略図を図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）にそれぞれ示す。
【０１０２】
上記の各導光板を筐体内に設置した薄型液晶テレビを梱包箱に収納し、前期薄型液晶テレビが直立するように梱包箱を立てた状態で、室温にて上下、左右、前後の三方向に各６０分ずつ振動させた。その際の振動条件として、振動数は５〜５０Ｈｚ、振幅は０．２〜１９．８ｍｍとしている。振動終了後すぐに前記薄型液晶テレビ筐体から導光板を取り出し、目視及び電子顕微鏡にて光入射面の頭頂部における磨耗痕の有無および白粉の多寡を確認した。
【０１０３】
具体的には、サンプルＮｏ．１から１５までのサンプルを作製した。その結果を表１に示す。表中におけるａ、ｂ、ｃは、光入射面が図２の（ａ）（ｂ）（ｃ）に記載した形状であることを表している。
【０１０４】
また図１（ｂ）に示したように、高さの低い凹凸８の底辺の長さ及び高さをＢａ及びＨ
ａとし、ピラー７の底辺の長さ及び高さをＢｂ及びＨｂとしたとき、下記数式（２）（３）で規定されるように表１中のｍとｎの値を設定し、光入射面の凹凸を作製した。
【０１０５】
【数３】
2015102579.tif 000004
振動試験の結果については、光入射面に三角プリズム状の凹凸のみを具備した場合よりも悪いものを×、同等以上であるものを○と表記した。
【０１０６】
【表１】
2015102579.tif 000005
この結果から、ピラーの頂部が極端に鋭角でない図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したような形状の場合には十分な耐久性を持つためダメージを受けず、その結果、凹凸を具備した光入射面に高い耐擦性を付与できることが判った。更には、ピラーの幅については高さの低い凹凸の幅の１倍以上で、またピラーの高さについては高さの低い凹凸の高さの１倍以上、２倍以下で○の結果が得られた。また、断面形状が円の一部と等脚台形を組み合わせた形状であっても○の結果を得ることが可能である。
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】
【０１０７】
１・・・光入射面
２・・・光反射面
３・・・光出射面
４・・・端面
５・・・光源
６・・・導光板
７・・・ピラー
８・・・高さの低い凹凸
１０・・・ホットスポット
１１・・・明部
１２・・・暗部
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】
2015102579.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015102579.tif 000010
【図５】
2015102579.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図８】
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