(57)【要約】【課題】導光部材の出射面の全域に亘って輝度ムラを抑え、均一な輝度にする。【解決手段】出射面４ｃには、入射面４ａから当該入射面４ａに対向する端部４ｄに沿うＸ方向の平均面粗さＲａが０．０１から０．５μｍで、入射面４ａに沿うＹ方向の平均面粗さＲａが０．０１から１．０μｍの不規則な凹凸形状４ｆが形成されて粗面化されている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を入射する入射面と、当該入射面から入射した光を反射する反射面と、当該反射面に対向配置されて当該反射面で反射した光を出射する出射面とを備える導光部材であって、
前記反射面には、当該入射面に沿う方向に規則的な凹凸が形成され、
前記出射面には、前記入射面から当該入射面に対向する端部に沿う方向の平均面粗さが０．０１から０．５μｍで、前記入射面に沿う方向の平均面粗さが０．０１から１．０μｍの不規則な凹凸が形成されていることを特徴とする導光部材。
【請求項２】
請求項１に記載の導光部材を備えることを特徴とする面光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の導光部材を面光源として備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】
光源からの光を入射する入射面と、当該入射面から入射した光を反射する反射面と、当該反射面に対向配置されて当該反射面で反射した光を出射する出射面とを備える導光部材の加工方法であって、
多結晶粒状体が接着された表面を有する回転体を前記導光部材の出射面に接触させた状態で、前記回転体と前記導光部材とを前記入射面から当該入射面に対向する端部に沿う方向に相対的に移動させて、前記出射面を厚さ方向に沿って研削加工し、
前記出射面に、前記入射面から当該入射面に対向する端部に向けた方向の平均面粗さが０．０１から０．５μｍで、前記入射面に沿う方向の平均面粗さが０．０１から１．０μｍの不規則な凹凸を形成することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、透過型又は半透過型の液晶表示パネルやそれを表示画面として備える電子機器に搭載される導光部材、当該導光部材を備える面光源装置、及び当該導光部材を面光源として備える液晶表示装置、並びに当該導光部材の加工方法に関する。
【０００２】
また、本発明は、例えば、バックライト方式或いはフロントライト方式の表示装置やそれを表示画面として備える電子機器に搭載される導光部材、当該導光部材を備える面光源装置、及び当該導光部材を面光源として備える液晶表示装置、並びに当該導光部材の加工方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来より、輝度ムラの低減化などを目的として、液晶表示装置などのバックライトユニットに導光部材が搭載されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そして、従来の導光部材としては、出射面に対向した反射面にプリズムを形成した構成（例えば、特許文献２参照）、出射面に対向した反射面にプリズム加工を施し、出射面にはりつき防止のために（光学特性に影響しない）凸状の条を形成した構成（例えば、特許文献３参照）、出射面に対向する反射面にプリズムの代りにヘアライン加工を施すもの（例えば、特許文献４参照）、或いは出射面とこの出射面に対向する反射面にプリズムを形成した構成（例えば、特許文献５参照）がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１８４９２０号公報
【特許文献２】
特開平１１−２１９６０９号公報
【特許文献３】
特開２０００−５６１３７号公報
【特許文献４】
特開昭５１−８８０４２号公報
【特許文献５】
特開平１０−２８２３４２号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す従来の表示装置３１は、複数の画素がマトリクス状に形成された透過型又は半透過型の電気光学式（液晶、ＬＣＤ）パネル２と、このパネル２の裏面に設けられる拡散シート又はプリズムシートなどの透光性のシート部材３と、このシート部材３の裏面に設けられる透光性の導光部材３４と、この導光部材３４の裏面に配置される反射部材５と、導光部材３４の入射面４ａ以外の各面を覆う反射枠６と、導光部材３４の入射面４ａから光を入光する線状（冷陰極管など）又は複数の点状（白色ＬＥＤなど）の光源７とを備える。
【０００７】
上記光源７から出光した光は、導光部材３４の入射面４ａから入光し、導光部材３４の反射面４ｂ及び反射部材５で反射され、導光部材３４を透過してシート部材３により法線方向に矯正されてパネル２を照明する。
【０００８】
上記構成において、特許文献１及び２では、導光部材３４の出射面３４ｂに対向する反射面３４ａに三角形状のプリズム溝４ｅを形成することにより出射面３４ｂからの出光効率を高めている。ところが、プリズム溝４ｅを反射面４ａに形成し、出射面３４ｂは平坦のまま加工を施さない場合、特に点状光源の場合には光源近傍における輝度分布が、光源から直進した位置では明るくなり、点状光源の間の領域では暗くなるという輝度ムラが発生してしまう。
【０００９】
また、上記反射面４ａに形成されたプリズム溝４ｅは入射面４ａに平行で、且つ全幅に亘って線状に形成されているため、光源点灯時に出射面３４ｂを上部から見ると線状の筋ができてしまう。
【００１０】
また、特許文献４のように、出射面に対向する反射面にプリズムの代りにヘアライン加工を施した場合には、加工面が粗くなり、光源近傍での出光量が多くなってしまう。
【００１１】
更に、特許文献３及び５のように、出射面とこの出射面に対向する反射面の両方に加工を施した場合、出射面が粗面化されておらず光の出射方向は常に一定であるので拡散効果が低くなる。また、規則的な幅方向の溝は液晶画素との間でモアレ現象を引き起こし、結局のところ拡散シートなどが必要となるため、光量の低下やコストアップなどの問題がある。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、出射面の全域に亘って輝度ムラを抑え、均一な輝度にできる導光部材、当該導光部材を備える面光源装置、及び当該導光部材を面光源として備える液晶表示装置、並びに当該導光部材の加工方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る、光源からの光を入射する入射面と、当該入射面から入射した光を反射する反射面と、当該反射面に対向配置されて当該反射面で反射した光を出射する出射面とを備える導光部材は、前記反射面に、当該入射面に沿う方向に規則的な凹凸が形成され、前記出射面に、前記入射面から当該入射面に対向する端部に沿う方向の平均面粗さが０．０１から０．５μｍで、前記入射面に沿う方向の平均面粗さが０．０１から１．０μｍの不規則な凹凸が形成されている。
【００１４】
また、本発明に係る面光源装置は、上記導光部材を備える。
【００１５】
また、本発明に係る液晶表示装置は、上記導光部材を面光源として備える。
【００１６】
また、本発明に係る、光源からの光を入射する入射面と、当該入射面から入射した光を反射する反射面と、当該反射面に対向配置されて当該反射面で反射した光を出射する出射面とを備える導光部材の加工方法は、多結晶粒状体が接着された表面を有する回転体を前記導光部材の出射面に接触させた状態で、前記回転体と前記導光部材とを前記入射面から当該入射面に対向する端部に沿う方向に相対的に移動させて、前記出射面を厚さ方向に沿って研削加工し、前記出射面に、前記入射面から当該入射面に対向する端部に向けた方向の平均面粗さが０．０１から０．５μｍで、前記入射面に沿う方向の平均面粗さが０．０１から１．０μｍの不規則な凹凸を形成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１９】
［表示装置の構成］
図１は本発明に係る実施形態の表示装置を示す分解斜視図（ａ）及び側断面図（ｂ）であり、図２は本発明に係る実施形態の導光部材の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。尚、以下の説明では、図９に示す従来の構成と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付して示している。
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明に係る実施形態として例示するバックライト方式の表示装置１は、複数の画素がマトリクス状に形成された透過型又は半透過型の電気光学式（液晶、ＬＣＤ）パネル２と、このパネル２の裏面に設けられる拡散シート又はプリズムシートなどの透光性のシート部材３と、このシート部材３の裏面に設けられる透光性の導光部材４と、この導光部材４の裏面に配置される反射部材５と、導光部材４の入射面４ａ以外の各面を覆う反射枠６と、導光部材４の入射面４ａから光を入光する線状（冷陰極管など）又は複数の点状（白色ＬＥＤなど）の光源７とを備える。
【００２１】
導光部材４は、光源からの光を入射する入射面４ａと、この入射面４ａから入射した光を拡散・散乱させて反射する反射面４ｂと、この反射面４ｂに対向配置されて当該反射面４ｂで反射した光を出射する出射面４ｃと、入射面４ａに対して平行で当該入射面４ａに対向する端面４ｄとを有し、略均一の厚さを有する矩形状の板材により構成されている。尚、導光部材４の厚さは均一の構成に限らず、入射面４ａから端面４ｄに向けて厚さが線形又は非連続（非線形）に変化する構成であってもよい。
【００２２】
上記導光部材４は、例えば、透明なアクリル、（高透明を含む）ポリカーボネイト、ウレタン、ゼオノアなどの透光性の材料から構成される。
【００２３】
導光部材４の反射面４ｂには、当該入射面４ｂに沿う方向（Ｙ方向）に線状のプリズム溝若しくは半球状のドットパターンなどからなるＸ方向に沿う断面が三角形状の規則的（周期的）な凹凸形状４ｅが形成され、出射面４ｃを平面から見てＹ方向に縦筋状の縞模様を形成する構造となっている。この凹凸形状４ｅは研削加工により形成することが望ましい。
【００２４】
上記反射面４ｂに形成された凹凸形状４ｅは、入射面４ａから入光した光を拡散させる効果、及び出射面４ｃに屈曲させる働きを持っている。但し、面光源の機能として、面内全域の輝度は均一であることが要求されるため、入射面４ｂの近傍での強い光の出射は好ましくなく、光の屈曲が極端になって導光の妨げにならなることは避けるよう手当てされている。
【００２５】
上記出射面４ｃには、後述する研削加工によって、上記入射面４ａから当該入射面４ａに対向する端部４ｄに沿う方向（Ｘ方向）の算術平均面粗さＲａが０．０１から０．５μｍで、上記入射面４ａに沿う方向（Ｙ方向）の算術平均面粗さＲａが０．０１から１．０μｍの微細で不規則な凹凸形状４ｆが形成されて粗面化されている。
【００２６】
［導光部材の出射面の加工方法］
次に、本実施形態の導光部材の出射面の加工方法について説明する。
【００２７】
図４は、導光部材の出射面の加工方法を説明する図である。
【００２８】
図４に示すように、上記導光部材４の出射面４ｃは、回転体としての円盤状の研削ブレード（砥石）１１により研削加工される。研削ブレード１１の径方向の外周縁部（研削面１１ａ）を含む外表面には、と粒としてダイヤモンドなどの多結晶粒状体が結合剤によって接着されている。研削ブレード１１は、直径がφ５０〜６０ｍｍ、厚さ（研削面の幅）Ｌ１が０．１〜０．５ｍｍ（本実施形態では、０．２ｍｍ）、研削面１１ａのＲ形状（丸み）の高さＬ２が径方向に０．０９ｍｍ程度のほぼ平坦な形状を有する。
【００２９】
加工の際には、導光部材４をＸ方向及びＹ方向に往復移動可能な不図示のテーブルにチャックし、１００００〜３００００ｒｐｍという高速回転数で研削ブレード１１を導光部材４の相対移動方向と同方向（図３で右回転）に回転させ、研削ブレード１１の研削面１１ａが導光部材４の出射面４ｃに所定の押圧力で接触する高さに調整した状態で、研削ブレード１１を固定したままテーブルを矢印Ｓ１方向に移動させることで導光部材４を研削ブレード１１に対して入射面４ａから端部４ｄに向けてＸ方向に相対的に０．５〜１０ｍｍ／秒程度の送り速度で移動させて、所定の研削代１２で出射面４ｃを厚さ方向に研削加工する（往路研削）。
【００３０】
その後、テーブルを矢印Ｓ３方向に移動させることで導光部材４を入射面４ａに沿う方向（Ｙ方向）に１０〜１００μｍ程度の送り量（ピッチ）で移動させる（Ｙ方向送り）。
【００３１】
次に、研削ブレード１１を導光部材４の相対移動方向と同方向となるように往路研削とは逆に回転（図３で左回転）させ、テーブルを矢印Ｓ１とは反対の矢印Ｓ２方向に移動させることで導光部材４を端面４ｄから当該入射面４ａに向けてＸ方向に相対的に同様の送り速度で移動させてＸ方向の研削を行う（復路研削）。
【００３２】
上記方法により導光部材４の出射面４ｃの全面について研削加工を施すことで、出射面４ｃに入射面４ｂから当該入射面４ｂに対向する端部４ｄに向けた方向（Ｘ方向）の平均面粗さＲａが０．０１から０．５μｍ、入射面４ｂに沿う方向（Ｙ方向）の平均面粗さＲａが０．０１から１．０μｍの不規則な凹凸形状４ｆが形成される。
【００３３】
尚、上記実施形態では、研削ブレード１１を固定したまま導光部材４を移動したが、導光部材４を固定して研削ブレード１１を相対的に移動させてもよい。また、テーブルを矢印Ｓ３方向に移動させる際には、直前に研削した加工面と次に研削する加工面とがオーバラップした状態となるようにＹ方向に送られる。また、切削加工や同じ研削でも研磨加工では、加工面が鏡面となってしまうため、本実施形態のような高輝度化や均一化の効果が得られない。
【００３４】
［研削結果］
図５〜図７は、Ｙ方向への送り量を１００μｍ、５０μｍ、１０μｍとして研削加工した場合の出射面のＹ方向の表面精度（ａ）とＸ方向の表面精度（ｂ）の各測定結果を示す図である。
【００３５】
図５〜図７に示すように、出射面４ｃのＹ方向に沿う平均面粗さＲａは０．５μｍ以下となり、出射面４ｃはＹ方向に略規則的（周期的）な凹凸形状となっている。また、出射面４ｃのＹ方向に沿う表面精度は１０μｍｐ−ｐ（ｐｅａｋ  ｔｏ  ｐｅａｋ）以下となる。Ｙ方向の表面精度は、研削ブレード１１の厚みＬ１や送り速度に依存している。
【００３６】
また、図５〜図７に示すように、出射面４ｃのＸ方向に沿う平均面粗さＲａは０．３μｍ以下となり、出射面４ｃはＸ方向に不規則な凹凸形状となっている。また、出射面４ｃのＸ方向に沿う表面精度は３μｍｐ−ｐ以下となる。Ｘ方向の表面精度は、研削ブレード１１の多結晶粒状体の粒度に依存して不規則となっている。
【００３７】
ここで、上記出射面４ｃのＸ方向を見た場合、上記凹凸形状４ｆは、上記入射面４ａから端面４ｄに沿って光の進行方向に略平行な（入射面４ａに略垂直に）溝として形成され、平均面粗さＲａと表面精度が共にＹ方向に比べて小さな値を示している。その理由としては、面内輝度の均一化を目指すためには極端な導光の妨げは避けなければならないという理由による。反射面４ｂに設けられた凹凸形状４ｅ（線状のプリズム溝若しくは半球状のドットパターン）には、Ｘ方向に対する出光量がどの位置においてもある程度均一となるようなグラデーションが施されており、出射面４ｃが極端に粗面化された場合、入射面４ａに近い領域で本来は導光すべき光（図３のＲ２）が入射面４ａの近傍で多く出光（図３のＲ１）してしまい、結果として、入射面から遠い端面４ｄの近傍での輝度が低下してしまう。また、出射面４ｃから出光する光Ｒ１は出射面４ｃに対して法線方向に出光するのが理想的であるが、出射面４ｃが極端に粗面化されると出光する光と法線とのなす角度が大きくなってしまい輝度が低下してしまう。よって、図５〜図７に示すように、出射面４ｃは不規則な凹凸形状となっているが、その表面精度のバラツキは少ない方が良く、実験的には３μｍｐ−ｐ以下が望ましい。
【００３８】
上記出射面４ｃを粗面化することにより、図３に示すように、出射面を粗面化しない従来の構成では光源７から入射面４ａに入光した光Ｒが出射面４ｃに対して一定の角度θ１以上で出射面４ｃから光Ｒ１として出射して光源７付近に輝度ムラを発生させていたのに対して、角度θ１以上であっても出射面４ｃから出射せずに光Ｒ２としてＸ−Ｙ平面内のあらゆる方向に反射しながら端面４ｄに向けてより光源７から遠い位置まで導光させることができる。また、Ｘ方向に対しては光の屈折を抑え、Ｙ方向に対しては屈折を促すので、光源近傍での輝度ムラを抑え、出射面４ｃの全面に亘って高輝度化及び均一化した面光源を実現できる。
【００３９】
図８は、粗面化していない出射面を持つ従来の導光部材（ａ）と粗面化した出射面を持つ本実施形態の導光部材（ｂ）の各面発光状態を比較して示す図であり、従来の構造（ａ）では入射面４ａの近傍での輝度ムラが目立つのに対して、本実施形態の構造（ｂ）では、上記輝度ムラが大幅に改善されている。また、出射面４ｃの平均輝度値も従来に比べて低下することなく出光効率は高くなっており、出射面４ｃの全面に亘って高輝度化及び均一化できていることがわかる。
【００４０】
尚、図８はＹ方向への送り量が５０μｍの場合を例示しているが、送り量が１００μｍでは光源に近い領域の出光量が多くなり、１０μｍでは図８（ａ）のように光源から輝線が見えてしまうため、Ｙ方向への送り量は５０μｍ程度が最適といえる。
【００４１】
本実施形態の導光部材の適用例としては、上記導光部材４を備える面光源装置（符号３，４，５，６，７の各要素を備える構成）や上記導光部材を面光源として備える液晶表示装置（符号２，３，４，５，６，７の各要素を備える構成）などで、小型携帯端末や携帯電話などの液晶画面に用いられる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、導光部材の出射面の全域に亘って出光効率を損ねることなく輝度ムラを抑え、均一な輝度にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の表示装置を示す分解斜視図（ａ）及び側断面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係る実施形態の導光部材の平面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図３】本実施形態の導光部材の作用を説明するために側断面の一部を示す図である。
【図４】導光部材の出射面の加工方法を説明する図である。
【図５】Ｙ方向への送り量を１００μｍとして研削加工した場合の出射面のＹ方向の表面精度（ａ）とＸ方向の表面精度（ｂ）の測定結果を示す図である。
【図６】Ｙ方向への送り量を５０μｍとして研削加工した場合の出射面のＹ方向の表面精度（ａ）とＸ方向の表面精度（ｂ）の測定結果を示す図である。
【図７】Ｙ方向への送り量を１０μｍとして研削加工した場合の出射面のＹ方向の表面精度（ａ）とＸ方向の表面精度（ｂ）の測定結果を示す図である。
【図８】粗面化していない出射面を持つ従来の導光部材（ａ）と粗面化した出射面を持つ本実施形態の導光部材（ｂ）の各面発光状態を比較して示す図である。
【図９】従来の導光部材の正面図（ａ）、平面図（ｂ）及び導光部材の作用を説明するために側断面の一部を示す図（ｃ）である。
【符号の説明】
１  表示装置
２  電気光学式パネル
３  シート部材
４  導光部材
４ａ  入射面
４ｂ  反射面
４ｃ  出射面
４ｄ  端面
４ｅ  規則的な凹凸形状
４ｆ  不規則な凹凸形状
５  反射部材
６  反射枠
７  光源
１１  研削ブレード
１２  研削代
【図１】
2004327077.tif 000003
【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】
2004327077.tif 000009
【図８】
2004327077.tif 000010
【図９】
2004327077.tif 000011