(57)【要約】【課題】高輝度で輝度ムラがなく明暗差を低減する上で有利な導光板を提供する。【解決手段】光偏光面７０６上で光入射面７０２と直交する方向に延在する仮想軸をＸ軸、光偏光面７０６上でＸ軸方向と直交する方向に延在する仮想軸をＹ軸、光偏光面７０６と直交する方向に延在する仮想軸をＺ軸とする。多数のマイクロレンズ１２は、Ｘ軸方向に沿って光入射面７０２から離れるに従い密度が高くなるように配置されている。マイクロレンズ１２のＸ軸方向のほぼ半部の形状は、頂部１２０２を光入射面７０２に向けた三角錐形状部１２Ａとして形成され、残りの半部の形状は、球面形状部１２Ｂとして形成されている。球面形状部１２Ｂは、Ｙ軸およびＺ軸を通る平面で切断したときの断面が、光偏向面７０６から最も離れた球面の箇所が三角錐形状部１２Ａから離れるにつれて光偏向面７０６に次第に近づくように形成されている。【選択図】図３
2015005341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光が入射される光入射面と、
前記光入射面と直交すると共に前記光入射面から入射された光が出射される光出射面と、
前記光入射面と直交すると共に前記光出射面と対向し前記光入射面から入射された光を前記光出射面に偏向する光偏向面とを備え、
前記光偏向面に二次元方向に間隔をおいて設けられた多数の凹状または凸状のマイクロレンズを備える導光板であって、
前記光偏光面上で前記光入射面と直交する方向に延在する仮想軸をＸ軸、前記光偏光面上で前記Ｘ軸方向と直交する方向に延在する仮想軸をＹ軸、前記光偏光面と直交する方向に延在する仮想軸をＺ軸とすると、
前記多数のマイクロレンズは、前記Ｘ軸方向に沿って前記光入射面から離れるに従い密度が高くなるように配置され、
前記マイクロレンズの前記Ｘ軸方向のほぼ半部の形状は、三角錐形状部として形成され、残りの半部の形状は、その表面が球面の一部で形成された球面形状部として形成され、
前記三角錐形状部は、前記マイクロレンズの前記Ｘ軸方向の端部に頂部を有し前記頂部を通る３つの稜線のうちの２つの稜線が前記光偏向面上を延在すると共に、残りの１つの稜線が前記頂部から離れるにつれて次第に前記Ｚ軸方向の寸法が大きくなるように形成され、
前記球面形状部は、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で切断したときの断面が、前記光偏向面から最も離れた前記球面の箇所が前記三角錐形状部から離れるにつれて前記光偏向面に次第に近づき、前記Ｙ軸方向の寸法が三角錐形状部から離れるにつれて次第に小さくなるように形成され、
前記マイクロレンズは前記頂部を前記光入射面に向けて配置されている、
ことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記残りの１つの稜線に交わる前記三角錐形状の２つの平面のなす頂角θは９０〜１３０°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】
前記三角錐形状部の端部に位置する前記球面形状部を、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で切断したときに形成される前記球面形状部の輪郭をなす円弧は、半径４０〜６０μmである、
ことを特徴とする請求項１から２に記載の導光板。
【請求項４】
前記マイクロレンズは凹状を呈し、
前記マイクロレンズの最深部の深さｄは１０〜２５μmであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の導光板。
【請求項５】
前記マイクロレンズは凹状を呈し、
前記マイクロレンズの最深部を通り、かつ、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で前記マイクロレンズを切断したときに形成される前記マイクロレンズの前記Ｙ軸方向の幅Wは６０〜１００μｍである、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の導光板。
【請求項６】
前記マイクロレンズにおける前記Ｘ軸方向の長さLは１００〜２００μｍである、
ことを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の導光板。
【請求項７】
前記光出射面に、互いに連続する光偏光要素が形成されている、
ことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の導光板。
【請求項８】
前記光入射面は、前記Ｘ軸方向において互いに対向する第１の光入射面と第２の光入射面とを有し、
前記多数のマイクロレンズは、前記第１の光入射面に前記頂部を向けた複数の第１のマイクロレンズと、前記第２の光入射面に前記頂部を向けた複数の第２のマイクロレンズとから構成され、
前記第１のマイクロレンズと前記第２のマイクロレンズとがほぼ同数である、
ことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の導光板。
【請求項９】
前記Ｘ軸方向に間隔をおき前記Ｙ軸方向に延在する複数の仮想線上に、それぞれ前記第１のマイクロレンズと前記第２のマイクロレンズとが交互に配置されている、
ことを特徴とする請求項８記載の導光板。
【請求項１０】
表示画像を規定する画像表示素子の背面に、光源と、請求項１から９の何れか１項に記載の導光板を備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニット。
【請求項１１】
画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、光源と、請求項１０に記載のバックライト・ユニットを備えることを特徴とするディスプレイ。
【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板について、及びこれを備えたディスプレイ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（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）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。
【０００７】
しかしながら、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製作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、大型の導光板製作に適した製造方法ではあるが、円筒状の金型ロールを用いたＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌでの成形が基本であるため、以下に示すような課題がある。
【０００８】
導光板の光偏向面に形成される光偏向要素は、二次元的な疎密配置とする必要がある。図１４は導光板７の上下２辺に、１つ、または複数の光源６を配し、光源の光軸方向（すなわち上下方向の一次元）に光偏向要素を疎密パターニングした際の面内輝度分布を示している。端面から入射した光７Lが導光板内で扇状に広がり、複数の光源の重なりの影響や、光源が配されない左右の側端面での反射や漏れ光などの影響により、面内左右に三角形の輝度が低い領域Ｄが生じる。
【０００９】
特許文献３には、一次元方向に光偏向要素を疎密パターニングした例として、一方向に延在するプリズム溝を有した導光板が示されている。このような一次元方向のみの疎密パターニングされた導光板は、上述した輝度が低い領域Ｄが生じるため好ましくない。
【００１０】
このような面内の輝度ムラを低減するには、疎密パターニングを上下方向の一次元だけでなく、面内二次元的に疎密パターニングする必要がある。金型ロールを用いる押出成形法において、光偏向要素を二次元的な疎密配置として形成するには、一方向であれば、金型ロールの幅方向に疎密パターニング可能であるが、金型ロール周方向に疎密を形成すると、光偏向要素のシームレス化ができなくなり、光偏向要素の周方向のパターン幅と、金型ロールの直径との整合を取る必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【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
【特許文献３】特開２００６−１５５９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ディスプレイのバックライトに用いる導光板は、光学性能によってディスプレイの外観、すなわち商品価値に大きな影響を与える。一般的には輝度が高いものが望まれる一方で、画面全体に輝度ムラがなく、かつ、LED光源の明暗差を低減するような隠蔽性能も必要とされる。
本発明は１つのマイクロレンズの長軸方向に平行な断面形状が最深部を基準として分割した場合に光源側が部分的に三角形状をなし、逆側が部分的な略半球状からなる特異な形状を持つことを特徴としている。
すなわち、本発明の導光板では、前記光偏光面上で前記光入射面と直交する方向に延在する仮想軸をＸ軸、前記光偏光面上で前記Ｘ軸方向と直交する方向に延在する仮想軸をＹ軸、前記光偏光面と直交する方向に延在する仮想軸をＺ軸とすると、前記多数のマイクロレンズは、前記Ｘ軸方向に沿って前記光入射面から離れるに従い密度が高くなるように配置され、前記マイクロレンズの前記Ｘ軸方向のほぼ半部の形状は、三角錐形状部として形成され、残りの半部の形状は、その表面が球面の一部で形成された球面形状部として形成され、前記三角錐形状部は、前記マイクロレンズの前記Ｘ軸方向の端部に頂部を有し前記頂部を通る３つの稜線のうちの２つの稜線が前記光偏向面上を延在すると共に、残りの１つの稜線が前記頂部から離れるにつれて次第に前記Ｚ軸方向の寸法が大きくなるように形成され、前記球面形状部は、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で切断したときの断面が、前記光偏向面から最も離れた前記球面の箇所が前記三角錐形状部から離れるにつれて前記光偏向面に次第に近づき、前記Ｙ軸方向の寸法が三角錐形状部から離れるにつれて次第に小さくなるように形成され、前記マイクロレンズは前記頂部を前記光入射面に向けて配置されている。
したがって、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光偏向要素を形成することにより輝度を高めた構成となり、さらに前記特異な形状を持つ複数のマイクロレンズを二次元方向に疎密パターニングした配置で敷設する事により画面全体に輝度ムラのない導光性能、また、微少サイズのマイクロレンズとして敷設する事により自由度の高い配置が可能であるためLED光源の明暗差を低減するような隠蔽性能を具備した導光板及びこれを備えたディスプレイである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明は、光源からの光が入射される光入射面と、前記光入射面と直交すると共に前記光入射面から入射された光が出射される光出射面と、前記光入射面と直交すると共に前記光出射面と対向し前記光入射面から入射された光を前記光出射面に偏向する光偏向面とを備え、前記光偏向面に二次元方向に間隔をおいて設けられた多数の凹状または凸状のマイクロレンズを備える導光板であって、前記光偏光面上で前記光入射面と直交する方向に延在する仮想軸をＸ軸、前記光偏光面上で前記Ｘ軸方向と直交する方向に延在する仮想軸をＹ軸、前記光偏光面と直交する方向に延在する仮想軸をＺ軸とすると、前記多数のマイクロレンズは、前記Ｘ軸方向に沿って前記光入射面から離れるに従い密度が高くなるように配置され、前記マイクロレンズの前記Ｘ軸方向のほぼ半部の形状は、三角錐形状部として形成され、残りの半部の形状は、その表面が球面の一部で形成された球面形状部として形成され、前記三角錐形状部は、前記マイクロレンズの前記Ｘ軸方向の端部に頂部を有し前記頂部を通る３つの稜線のうちの２つの稜線が前記光偏向面上を延在すると共に、残りの１つの稜線が前記頂部から離れるにつれて次第に前記Ｚ軸方向の寸法が大きくなるように形成され、前記球面形状部は、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で切断したときの断面が、前記光偏向面から最も離れた前記球面の箇所が前記三角錐形状部から離れるにつれて前記光偏向面に次第に近づき、前記Ｙ軸方向の寸法が三角錐形状部から離れるにつれて次第に小さくなるように形成され、前記マイクロレンズは前記頂部を前記光入射面に向けて配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、前記残りの１つの稜線に交わる前記三角錐形状の２つの平面のなす頂角θは９０〜１３０°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。
【００１５】
請求項３の発明は、前記三角錐形状部の端部に位置する前記球面形状部を、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で切断したときに形成される前記球面形状部の輪郭をなす円弧は、半径４０〜６０μmであることを特徴とする請求項１から２に記載の導光板である。
【００１６】
請求項４の発明は、前記マイクロレンズは凹状を呈し、前記マイクロレンズの最深部の深さｄは１０〜２５μmであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の導光板である。
【００１７】
請求項５の発明は、前記マイクロレンズは凹状を呈し、前記マイクロレンズの最深部を通り、かつ、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸を通る平面で前記マイクロレンズを切断したときに形成される前記マイクロレンズの前記Ｙ軸方向の幅Wは６０〜１００μｍであるを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の導光板である。
【００１８】
請求項６の発明は、前記マイクロレンズにおける前記Ｘ軸方向の長さLは１００〜２００μｍであるを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の導光板である。
【００１９】
請求項７の発明は、前記光出射面に、互いに連続する光偏光要素が形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の導光板である。
【００２０】
請求項８の発明は、前記光入射面は、前記Ｘ軸方向において互いに対向する第１の光入射面と第２の光入射面とを有し、前記多数のマイクロレンズは、前記第１の光入射面に前記頂部を向けた複数の第１のマイクロレンズと、前記第２の光入射面に前記頂部を向けた複数の第２のマイクロレンズとから構成され、前記第１のマイクロレンズと前記第２のマイクロレンズとがほぼ同数であることを特徴とすることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の導光板である。
【００２１】
請求項９の発明は、前記第１の光入射面寄りの箇所で前記Ｙ軸方向に延在する仮想線上に、複数の前記第１のマイクロレンズが配置され、前記第２の光入射面寄りの箇所で前記Ｙ軸方向に延在する仮想線上に、複数の前記第２のマイクロレンズが配置され、前記第１の光入射面寄りの箇所と前記第２の光入射面寄りの箇所とを除く残りの箇所で、前記Ｘ軸方向に間隔をおき前記Ｙ軸方向に延在する複数の仮想線上に、それぞれ前記第１のマイクロレンズと前記第２のマイクロレンズとが交互に配置されていることを特徴とすることを特徴とする請求項８記載の導光板である。
【００２２】
請求項１０の発明は、表示画像を規定する画像表示素子の背面に、光源と、請求項１から９の何れか１項にに記載の導光板を備えることを特徴とするディスプレイ用バックライト・ユニットである。
【００２３】
請求項１１の発明は、画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、光源と、請求項１０に記載のバックライト・ユニットを備えることを特徴とするディスプレイである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明における導光板の優れた点として、高精度な精密切削機により１つのマイクロレンズの長軸方向に平行な断面形状が最深部を基準として分割した場合に光源側が部分的に三角形状をなし、逆側が部分的な略半球状からなる特異な形状を持つことで光射出方向に立ち上げる光量（輝度）の取出し効率が増加し、前記特異な形状を持つ複数のマイクロレンズを二次元方向に疎密パターニングした配置で敷設する事により画面全体に輝度ムラのない導光性能及び微少サイズのマイクロレンズとして敷設する事により自由度の高い配置が可能であるためLED光源の明暗差を低減するような隠蔽性能を具備している点にある。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の導光板を使用したディスプレイ用バックライト・ユニットおよびディスプレイの構成を示す断面図。
【図２】本発明の導光板における射出面側の形状例を示す説明図。
【図３】（ａ）は本発明の導光板の概略図、（ｂ）は（ａ）のｂ矢視図（ｃ）は（ａ）のｃ矢視図、（ｄ）は（ａ）のｄ矢視図。
【図４】マイクロレンズの第１の構成例を示す斜視図。
【図５】マイクロレンズの第２の構成例を示す斜視図。
【図６】マイクロレンズの第３の構成例を示す斜視図。
【図７】マイクロレンズの第４の構成例を示す斜視図。
【図８】マイクロレンズの第５の構成例を示す斜視図。
【図９】三角形状プリズムにおける導光の様子を示す説明図。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は光源が導光板の対向する２辺に配置された場合のマイクロレンズの配置例を示す平面図。
【図１１】押出機の構成例を示す説明図。
【図１２】本発明の実施例における導光板の輝度ムラ評価測定位置を示す説明図。
【図１３】本発明の実施例における導光板の輝度ムラ評価測定の結果を示す図。
【図１４】従来技術による導光板の課題を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明における光学部品の製造方法について説明する。まず、本発明に係る導光板を成形するための型を用意する。型材としては円筒状の金型ロールを用いれば連続シート状の成型が可能であり、平板状の金型とすればプレス法やインジェクション法などによる板やシートの形成が可能となる。平型とした場合には枚葉となるものの、板材への形状転写が容易であり、小ロット多品種への対応に向いている。金型ロールの下地素材は、耐久性やハンドリングを加味し、鉄やSUS、アルミなどを下地とし、形状を形成する表面層として銅や真鍮をメッキするのが一般的である。
【００２７】
型の表面層の素材は転写成型できれば特に限定されるものではないが、光学用途に用いる場合にはある程度の平滑性が必要なことから、銅や真鍮を用いるのが好適である。高精度な精密切削機に金型ロールをセットし、ダイヤモンドバイトを使用し所望の位置、深さ、切込となるように形状を加工する。導光板を成型する際に使用する金型は導光板の凹凸反転形状である。形状を加工した金型ロールは、耐擦性を考慮し、銅や真鍮の表面にCrメッキやNiメッキを施しても良い。
【００２８】
金型ロールの凹凸形状を反転した導光板は押し出し法もしくはキャスト法、もしくはインジェクション法で製造される。
【００２９】
導光板の基材としては、当該分野でよく知られたアクリルが主材として使用される。
【００３０】
導光板基材の中には分散した透明粒子を具備していてもよく、主材の屈折率と透明粒子の屈折率が異なるものである。主材の屈折率と透明粒子の屈折率の差は０．０１以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと十分な光散乱性能が得られない。また、その屈折率差は０．５以下で十分である。
【００３１】
前記透明粒子の平均粒径は０．５〜３０．０μｍであることが望ましい。透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子又は樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子及びその架橋体；メラミン-ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）、及びＥＴＦＥ（エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体）等の含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子等を挙げることができる。これら透明粒子は、２種以上を混合して使用してもよい。または、板状の部材は主となる材質中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしており、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得ても良い。導光板の基材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良い。
【００３２】
図２は導光板の射出面側の形状例である。本発明における導光板の特性は射出面側の形状には寄らず、図２に示した形状以外を用いることも可能である。
【００３３】
光学シートや拡散板は導光板と同様の主となる材質使用することができ、同様に前述した透明粒子を具備して構成されていてもよく、また、表面に反射パターンや幾何学構造が付与されていても良い。本発明の導光板とあわせて使用する光学部材は、当業界でよく知られた反射型偏光分離シート、拡散板、光学シートなどを適宜使用する。
【００３４】
図１は本発明の導光板を使用したディスプレイ用バックライト・ユニットおよびディスプレイの構成を示す断面図を示している。以降、図１の上側を上、下側を下とし、上側に相対している面を表面、下側に相対している面を裏面、と表現する。図１はエッジライト型のバックライト構成例を示している。光源６からの光Ｋは、導光板７に入射する。その後、導光板７の出射面から拡散板８、光学シート２０、反射型偏光分離シート２８を透過する。最終的に光は反射型偏光分離シート２８の射出面からKとして出射される。Kは偏光板９及び１０にはさまれた液晶層１１に到達する。ここを透過した光はFへと出射し、観察者に視認される。なお、構成例にあげたもののみではなく、適宜光学シートを増減しても良い。
【００３５】
図３（ａ）に本発明の導光板の概略図を示す。図３（ｂ）に導光板を光源側から見た裏面の断面形状（図３（ａ）のｂ矢視図）、図３（ｃ）に図３（ｂ）の逆側、つまり光源から遠い側から見た裏面の断面形状（図３（ａ）のｃ矢視図）、図３（ｄ）に表面側から見た裏面の断面形状（図３（ａ）のｄ矢視図）をそれぞれ示す。なお、図の簡略化のため表面に具備されているレンズ３３については省略する。また、LED光源６はディスプレイ正面に対し、導光板７の左側横一辺の配置とする。図３（ｄ）に示すように本発明における複数のマイクロレンズ１２の形状は光源側が部分的に三角形状（三角錐形状部）１２Ａをなし、光源逆側が部分的な略半球状（球面形状部）１２Ｂからなる特異な形状をしており、マイクロレンズ１２のパターニング配置はディスプレイ正面に対し、上下左右の二次元方向に光源から近い側から遠い側にかけて疎から密と、光源から遠くになるに従いマイクロレンズ１２の数が増加するように１つずつ決定していく。
【００３６】
詳細に説明すると、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、導光板７は、光源６からの光が入射される光入射面７０２と、光入射面７０２と直交すると共に光入射面７０２から入射された光が出射される光出射面７０４と、光入射面７０２と直交すると共に光出射面７０４と対向し光入射面７０２から入射された光を光出射面７０４に偏向する光偏向面７０６とを備えている。
導光板７は、光偏向面７０６に二次元方向に間隔をおいて設けられた多数の凹状のマイクロレンズ１２を備えている。なお、マイクロレンズ１２は凸状であってもよい。
図３（ａ）、（ｄ）に示すように、光偏光面７０６上で光入射面７０２と直交する方向に延在する仮想軸をＸ軸、光偏光面７０６上でＸ軸方向と直交する方向に延在する仮想軸をＹ軸、光偏光面７０６と直交する方向に延在する仮想軸をＺ軸とする。
図３（ｄ）に示すように、マイクロレンズ１２は、Ｘ軸方向に沿った長軸と、Ｙ軸方向に沿った短軸とを有している。
多数のマイクロレンズ１２は、光入射面７０２と直交する方向に沿った光源６からの距離が離れるに従い、すなわち、Ｘ軸方向に沿って光入射面７０２から離れるに従い密度が高くなるように配置されている。
【００３７】
図４〜図８は凹状のマイクロレンズ１２の構成例を示す斜視図である。
マイクロレンズ１２のＸ軸方向のほぼ半部の形状は、三角錐形状部１２Ａとして形成され、残りの半部の形状は、その表面が球面の一部で形成された球面形状部１２Ｂとして形成されている。
三角錐形状部１２Ａは、マイクロレンズ１２のＸ軸方向の端部に頂部１２０２を有し頂部１２０２を通る３つの稜線１２０４、１２０６、１２０８のうちの２つの稜線１２０４、１２０６が光偏向面７０６上を延在すると共に、残りの１つの稜線１２０８が頂部１２０２から離れるにつれて次第にＺ軸方向の寸法が大きくなるように形成されている。
球面形状部１２Ｂは、Ｙ軸およびＺ軸を通る平面で切断したときの断面が、光偏向面７０６から最も離れた球面の箇所が三角錐形状部１２Ａから離れるにつれて光偏向面７０６に次第に近づき、Ｙ軸方向の寸法が三角錐形状部１２Ａから離れるにつれて次第に小さくなるように形成されている。
そして、マイクロレンズ１２は頂部１２０２を光入射面７０２に向けて配置されている。
また、図３（ｄ）の矢印Ａで示すように、平面視した状態でマイクロレンズ１２の三角錐形状部１２ＡのＹ軸方向の中心を通る中心線と、球面形状部１２ＢのＹ軸方向の中心を通る中心線とは合致している。
【００３８】
図４に示すマイクロレンズ１２は、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における２つの稜線１２０４、１２０６は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部のＹ軸方向の両端に合致している。
また、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における稜線１２０８は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部でＺ軸方向の寸法が最も大きい箇所に合致している。
したがって、マイクロレンズ１２のＸ軸方向の中間部において、三角錐形状部１２Ａと球面形状部１２Ｂの深さは同一となっている。
【００３９】
図５に示すマイクロレンズ１２は、図４と同様に、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における２つの稜線１２０４、１２０６は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部のＹ軸方向の両端に合致している。
一方、図４と異なり、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における稜線１２０８は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部でＺ軸方向の寸法が最も大きい箇所よりも、光偏向面７０６から離れる方向に突出している。
したがって、マイクロレンズ１２のＸ軸方向の中間部において、三角錐形状部１２Ａの深さは球面形状部１２Ｂよりも大きな寸法となっている。
【００４０】
図６に示すマイクロレンズ１２は、図４と同様に、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における２つの稜線１２０４、１２０６は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部のＹ軸方向の両端に合致している。
一方、図４と異なり、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における稜線１２０８は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部でＺ軸方向の寸法が最も大きい箇所よりも、光偏向面７０６側に変位した箇所に位置している。
したがって、マイクロレンズ１２のＸ軸方向の中間部において、三角錐形状部１２Ａの深さは球面形状部１２Ｂよりも小さな寸法となっている。
【００４１】
図７に示すマイクロレンズ１２は、図４と異なり、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における２つの稜線１２０４、１２０６は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部のＹ軸方向の両端の内側に位置している。
また、図４と異なり、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における稜線１２０８は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部でＺ軸方向の寸法が最も大きい箇所よりも、光偏向面７０６側に変位した箇所に位置している。
したがって、マイクロレンズ１２のＸ軸方向の中間部において、三角錐形状部１２ＡのＺ軸方向に沿った深さとＹ軸方向に沿った幅は球面形状部１２Ｂよりも小さな寸法となっている。
【００４２】
図８に示すマイクロレンズ１２は、図４と異なり、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における２つの稜線１２０４、１２０６は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部のＹ軸方向の両端の外側に位置している。
また、図４と異なり、球面形状部１２Ｂ側の三角錐形状部１２Ａの端部における稜線１２０８は、三角錐形状部１２Ａ側の球面形状部１２Ｂの端部でＺ軸方向の寸法が最も大きい箇所よりも、光偏向面７０６から離れる方向に突出している。
したがって、マイクロレンズ１２のＸ軸方向の中間部において、三角錐形状部１２ＡのＺ軸方向に沿った深さとＹ軸方向に沿った幅は球面形状部１２Ｂよりも大きな寸法となっている。
【００４３】
図３（ｂ）に示す光源６側から見た場合、敷設されているマイクロレンズ１２断面の頂角をθとすると、言い換えると、前記残りの１つの稜線１２０８に交わる三角錐形状部１２Ａの２つの平面のなす頂角θは９０〜１３０°であることが望ましい。一般的な三角プリズム形状における導光の様子を図９（ａ）及び（ｂ）に示す。５０〜９０°といった比較的鋭角な三角形状でも平面と比較し、導光量を増加させる事ができるが、本発明におけるマイクロレンズ１２は特異な形状をしており、マイクロレンズ１２の深さと短軸側の幅との整合性を取り製造する必要がある。このため９０°より小さい場合は三角プリズム形状（三角錐形状部１２Ａ）の断面幅が狭くなってしまうため、逆側の楕円形状（球面形状部１２Ｂ）の断面幅との整合性が取れなくなり、特異な形状を持つマイクロレンズ１２の製造性が低下する。また、１３０°より大きい鈍角の場合は図９（ａ）及び（ｂ）に示した光を効率的に利用する効果が小さくなるため望ましくない。図３（ｂ）に示すように光源６側から見た場合、敷設されているマイクロレンズ１２断面における三角錐形状部１２Ａの頂角θは９０〜１３０°が望ましいのはこのためである。
一方、図３（ｃ）に示す光源６から遠い側から見た場合、敷設されているマイクロレンズ１２断面における円弧形状Rとすると、Rは４０〜６０μmであることが望ましい。
言い換えると、三角錐形状部１２Ａの端部に位置する球面形状部１２Ｂを、Ｙ軸およびＺ軸を通る平面で切断したときに形成される球面形状部１２Ｂの輪郭をなす円弧は、半径４０〜６０μmであることが望ましい。
前記範囲外では、前述した通り三角錐形状部１２Ａとの断面幅との整合性が取れなくなり、特異な形状を持つマイクロレンズ１２の製造性が低下するためである。
【００４４】
マイクロレンズ１２と導光板基材平面との高低差を深さｄ、前記マイクロレンズ１２の短軸側の大きさWを幅、長軸側の大きさLを長さと表現する。特異な形状を持つマイクロレンズ１２の幅Wは精密切削機にセットするダイヤモンドバイトの先端形状及び最大深さにより決まり、金型ロール上に彫刻するには前記範囲内の三角プリズム形状及び円弧形状の先端形状を持つダイヤモンドバイトをそれぞれ使用し加工する。このような複合的な製造方法で１つの形状のマイクロレンズ１２を金型ロール上に加工する場合、先に加工した形状に対し、後に加工する形状は三軸方向、つまりマイクロレンズ１２の深さ、幅、長さ方向の調整が必要となる。この調整が不十分であると本発明における特異な形状を持つマイクロレンズ１２に形状にならず、また、意図していない形状の物が出来るなど本発明における光学性能を得ることができなくなる。
【００４５】
複合的な製造方法で１つの形状のマイクロレンズ１２を金型ロール上に加工するため、必ずしも長軸側の長さLの中心がマイクロレンズ１２の最深部になっていなくとも本発明の光学性能を損なう事はない。図９に示すようなレンズ効果を発揮するのはマイクロレンズ１２の三角錐形状部１２Ａの傾斜した側面部及び球面形状部１２Ｂの球面部であり、よりレンズ効果を発揮するのは三角錐形状部１２Ａの傾斜した側面部である。
【００４６】
導光板７のサイズによっては光源６が導光板７の一辺に配置されるのではなく、光源６が導光板７の左右二辺や上下二辺に配置される場合がある。この場合もマイクロレンズ１２の配置を所望の配置で敷設することにより本発明の性能を得ることができる。光源６の数が二辺でも二次元方向に疎密パターニングする配置は光源６が一辺に配置される場合と同様である。つまり光源６が二辺の場合、面内中心付近が光源６から最も遠い位置となるため、面内中心付近にマイクロレンズ１２を密に配置したパターニングとし、そこから二次元方向に光源６との距離が近づくにつれ、マイクロレンズ１２を疎に配置したパターニングにすることにより導光板７の性能が損なわれることはない。ただし、本発明における性能を得るためには特異な形状を持つマイクロレンズ１２の配置の向きを１８０°反転させたものを１：１の割合でかつ規則的に交互に配置させる必要がある。それにより片側一方の光源６からの光だけでなく、他方の光源６からの光を効果的に導光させることが可能となる。反転させるマイクロレンズ１２の割合が異なる場合や、配置が不規則である場合、局所的な明暗差が生じてしまい本発明における性能を得ることはできなくなる。
【００４７】
光源６が導光板７の左右二辺や上下二辺に配置される場合におけるマイクロレンズ１２の配置についてさらに説明する。
図１０（ａ）、（ｂ）は光源６が導光板７の対向する２辺に配置された場合のマイクロレンズ１２の配置例を示す平面図であり、導光板７を光出射面７０４側から見た状態を示す。
図１０（ｂ）に示す配置例では、光入射面は、Ｘ軸方向において互いに対向する第１の光入射面７０２Ａと第２の光入射面７０２Ｂとを有し、それら光入射面に対向してそれぞれ光源６が配置されている。
多数のマイクロレンズ１２は、第１の光入射面７０２Ａに頂部１２０２を向けた複数の第１のマイクロレンズ１２−１と、第２の光入射面７０２Ｂに頂部１２０２を向けた複数の第２のマイクロレンズ１２−２とから構成されている。
複数の第１のマイクロレンズ１２−１は、Ｘ軸方向に沿って第１の光入射面７０２Ａから離れるに従い、第１のマイクロレンズ１２−１の密度が高くなるように配置されている。
また、複数の第２のマイクロレンズ１２−２は、Ｘ軸方向に沿って第２の光入射面７０２Ｂから離れるに従い、第２のマイクロレンズ１２−２の密度が高くなるように配置されている。
そして、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とは、ほぼ同数である。
したがって、光源６から第１の光入射面７０２Ａと第２の光入射面７０２Ｂとに入射された光は、ほぼ同数の第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とによって光出射面７０４に導かれる。
【００４８】
図１０（ａ）に示す配置例においても、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２との密度に関する配置は図１０（ｂ）と同様であり、第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とがほぼ同数である。
図１０（ａ）の配置例では、Ｘ軸方向に間隔をおきＹ軸方向に延在する複数の仮想線上に、それぞれ第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２とが交互に配置されている。
図１０（ａ）は、図１０（ｂ）に比較して、配置の向きを１８０°反転させた第１のマイクロレンズ１２−１と第２のマイクロレンズ１２−２を１：１の割合でかつ規則的に交互に配置させているため、片側一方の光源６からの光だけでなく、他方の光源６からの光を効果的に導光させる上で有利となっており、この点から図１０（ａ）のようなマイクロレンズ１２の配置が好ましいと言える。
【００４９】
前記方法で製造したマイクロレンズ１２を１つのマイクロレンズ１２として考えると、マイクロレンズ１２の最深部の深さｄは１０〜２５μmが好適で、導光板基材平面に対し、凹状でも凸状でもよい。深さｄが上記範囲を下回ると所望の光学性能は得られず深さｄが上記範囲を上回ると、マイクロレンズ１２の製造性が低下する。
図３（ｄ）に示すように、マイクロレンズ１２の幅Wは６０〜１００μm、長さLは１００〜２００μmが所望の光学性能を得る上で好適である。
なお、幅Wは、マイクロレンズ１２の最深部を通り、かつ、Ｙ軸およびＺ軸を通る平面でマイクロレンズ１２を切断したときに形成されるマイクロレンズ１２のＹ軸方向の寸法である。
また、長さＬは、マイクロレンズ１２を平面視したときの輪郭のＸ軸方向に沿った最大寸法である。
幅Ｗあるいは長さＬが上記範囲を下回ると、マイクロレンズ１２の製造性が低下し、幅Ｗあるいは長さＬが上記範囲を上回ると、光源６の明暗差を低減する隠蔽性能が低下する。
【００５０】
また、図３（ｄ）に示すように、マイクロレンズ１２のＸ軸方向のピッチＰＸは、長さＬの１倍以上長さＬの７倍以下の範囲内で変化させることが好ましい。
マイクロレンズ１２のＸ軸方向のピッチＰＸが長さＬの１倍を下回る場合には、マイクロレンズ同士が互いに侵食するような配置となり、重複する領域が点欠陥として視認されてしまう場合がある。
マイクロレンズ１２のＸ軸方向のピッチＰＸが長さＬの７倍を上回る場合には、離れすぎる配置となり、明暗差が発生し所望の光学特性が得られなくなる場合がある。
また、マイクロレンズ１２のＹ軸方向のピッチＰＹは、幅Ｗの０．８倍以上幅Ｗの５倍以下の範囲内で変化させることが好ましい。
マイクロレンズ１２のＹ軸方向のピッチＰＹが幅Ｗの０．８倍を下回る場合には、マイクロレンズ同士が互いに侵食するような配置となり、重複する領域が点欠陥として視認されてしまう場合がある。
マイクロレンズ１２のＹ軸方向のピッチＰＹが幅Ｗの５倍を上回る場合には、離れすぎる配置となり、明暗差が発生し所望の光学特性が得られなくなる場合がある。
【００５１】
導光板７の裏面側に高精度な精密切削機により１つのマイクロレンズ１２の長軸方向に平行な断面形状が最深部を基準として分割した場合に光源側が部分的に三角形状をなし、逆側が部分的な略半球状からなる特異な形状を持つことで、図９に示すレンズ効果で光射出方向に立ち上げる光量（輝度）の取出し効率が増加し、前記特異な形状を持つ複数のマイクロレンズ１２を二次元方向に疎密パターニングした配置で敷設する事により画面全体に輝度ムラのない導光性能及び微少サイズのマイクロレンズ１２として敷設する事により自由度の高い配置が可能であるためLED光源６の明暗差を低減するような隠蔽性能を得ることが出来る。
【実施例】
【００５２】
(導光板７の製造方法)
加工に際して先端を頂角θが１３０°の三角形状にカットしたダイヤモンドバイトA及び先端を６０μmの円弧状にカットしたダイヤモンドバイトBを準備した。これらのダイヤモンドバイトを用い比較例１、２及び実施例１の両面賦形導光板７における裏面側の金型ロールとしてマイクロレンズ１２の加工を行った。比較例１の金型ロールとしてダイヤモンドバイトAのみを高精度な精密切削機にセットし加工した。比較例２の金型ロールとしてダイヤモンドBのみをセットし加工した。導光板７下面から見た場合、出来るマイクロレンズ１２の形状は前者が菱形状、後者が楕円状となる。次に実施例１の金型ロールとして最初にダイヤモンドバイトAをセットし光源６近い側に相当する場所に三角形状を加工した。次にダイヤモンドバイトBをセットし、Aの加工済みの形状に対し、特異なマイクロレンズ１２形状になるように刃先を深さ・長さ・幅方向三軸の刃先位置調整を行った後に所望の加工形状となるよう光源６遠い側に相当する場所に略半球状の一部を加工した。こうして長軸方向に平行な断面形状が光源６側は三角形状を、逆側は略半球状の一部を持つ特異な形状を持つマイクロレンズ１２を加工した。いずれも１つのマイクロレンズ１２の深さdは１５μm、幅Wは８０μm、長さLは１５０μmとなるよう加工した。マイクロレンズ１２の配置は二次元方向の疎密パターニングで、いずれも同配置になるよう加工を行った。導光板７の表面用の金型ロールとして図２（ｃ）に示すような金型ロール幅方向と垂直になるようにレンチキュラーレンズが彫刻されているものを準備した。導光板表面用の金型ロールの彫刻は前記形状に限定されるものではない。本発明の導光板７は裏面用及び表面用の所望の形状が加工された金型ロールを用い押出し法により作製した。図１１は本発明の導光板７の作製を実現する押出機（製造装置）５０の構成を示す図である。図１１に示すように、押出機５０には、前記裏面用金型ロール５１と表面用金型ロール５２が装着されており、押出し法により導光板７を作製するように構成されている。すなわち、押出機５０では、ダイ５３内において溶融された光透過性の有る熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融し、冷却固化する前に、裏面用金型ロール５１と表面用金型ロール５２とで挟持して押出すことで、本発明のような両面に賦形された導光板７が得られた。熱可塑性ポリカーボネートは帝人化成(株)のM１２０１を使用した。各裏面用金型ロールを都度、装着して、比較例１、２実施例１の導光板７を作製した。また、従来技術との比較のため導光板７の裏面側に白色印刷ドットがパターニングされた導光板７を比較例０とし、準備した。すべての導光板７は１７５ｍｍ×３００ｍｍに切り取り評価に使用した。
【００５３】
（導光板７の輝度測定）
輝度測定は導光板７をディスプレイに組み込み行った。まずディスプレイに白画面を表示し、トプコン製SR-３Aで画面の法線方向、５０ｃｍの距離から輝度を測定した。比較例０の最大輝度を１.００とし、比較例１、２及び実施例１のそれぞれの最大輝度比を算出した。構成は帝人化成製拡散板６５HLWと光学シートとした。輝度ムラの評価として、図１２のように光学シート縦・横、４分割及び１２分割し、９点及び前記９点を含めた１７点にて輝度測定を行い、各Min/Maxの比を算出した。また、隠蔽性の評価は光源６として左一辺配置のLEDを使用し、輝度測定と同様の構成でディスプレイに組み込み、白画面を表示して目視観察した。目視評価は個人差があるため、被験者３名以上で実施した。結果を図１３に示す。
【００５４】
図１３より本発明における特異なマイクロレンズ形状からなる実施例１の導光板７は比較例１に劣るものの、比較例０、２に比べ高輝度であった。輝度ムラの指標となる９点比及び１７点比（Min/Max）の値は比較例２には劣るものの、いずれの値も比較例０、１に比べ高く、かつ、差も少ないことから画面全体の輝度ムラがないことがわかった。また、LED光源６の明暗差を目立たなくする隠蔽性も良好であった。
この結果、本発明である実施例１の導光板７は１つのマイクロレンズ１２の長軸方向に平行な断面形状が最深部を基準として分割した場合に光源６側が部分的に三角形状をなし、逆側が部分的な略半球状からなる特異な形状を持つことで、光射出方向に立ち上げる光量（輝度）の取出し効率が増加し、前記特異な形状を持つ複数のマイクロレンズ１２を二次元方向に疎密パターニングした配置で敷設する事により画面全体に輝度ムラのない導光性能及び微少サイズのマイクロレンズ１２として敷設する事により自由度の高い配置が可能であるためLED光源の明暗差を低減するような隠蔽性能を得ることが出来た。
実施例では最も単純な比較のためバックライトの構成は帝人化成製拡散板６５HLWと導光板７としたが、本発明の導光板７は他の光学部材と合わせて用いても、その特性が損なわれることは無い。
【符号の説明】
【００５５】
１    ディスプレイ装置
２    液晶装置
３    バックライトユニット
５    反射板
６    光源
７    導光板
７０２  光入射面
７０４  光出射面
７０６  光偏向面
７L  入射光
８    拡散板
９    偏光板
１０  偏光板
１１  液晶層
１２  マイクロレンズ
１２Ａ  三角錐形状部
１２Ｂ  球面形状部
２０  光学シート
２８  反射型偏光分離シート
３１  基材
３３  レンズ
５０  押し出し機
５１  導光板裏面用金型ロール
５２  導光板表面用金型ロール
５３  ダイ
D    輝度ムラ領域
Ｋ    光
F    観察者側から見た透過光
【図１】
2015005341.tif 000003
【図２】
2015005341.tif 000004
【図３】
2015005341.tif 000005
【図４】
2015005341.tif 000006
【図５】
2015005341.tif 000007
【図６】
2015005341.tif 000008
【図７】
2015005341.tif 000009
【図８】
2015005341.tif 000010
【図９】
2015005341.tif 000011
【図１０】
2015005341.tif 000012
【図１１】
2015005341.tif 000013
【図１２】
2015005341.tif 000014
【図１３】
2015005341.tif 000015
【図１４】
2015005341.tif 000016