(57)【要約】      （修正有）【課題】導光板の厚みやサイズ、曲げ強度を適切に選択し、導光板の反りや線膨張により発生する光学シート側への凸形状の反りの発生を極力抑え、輝度ムラや輝度低下などの光学性能の低下や、散乱反射パターンが視認されることによる表示品位の低下が発生しない導光板を提供する。【解決手段】表示体を照明するために、光を発生する光源４から入射する光を表示体まで導光する導光板７において、導光板７の厚みｈ［ｍｍ］と、略矩形状の導光板７の出射面の短辺の長さｌ［ｍｍ］と、導光板７の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］との関係は、以下の式を満たす。2013191510.tif 000017【選択図】図１
2013191510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示体を照明するために、光を発生する光源から入射する光を前記表示体まで導光する導光板であって、
前記導光板は、略矩形状の出射面と、当該出射面に対向する底面と、当該出射面と当該底面間の側端面であって、前記出射面の長辺を１辺とする互いに対向する２つの長辺側端面と前記出射面の短辺を１辺とする互いに対向する２つの短辺側端面とを有する板状物であり、
前記導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、前記短辺の長さｌ［ｍｍ］と、前記導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とする導光板。
【数８】
2013191510.tif 000013
【請求項２】
前記光源が、前記導光板の１つの前記長辺側端面側、もしくは２つの前記長辺側端面側に配置されている場合、または、すべての前記側端面側に配置されている場合において、
前記導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、前記長辺の長さＬ［ｍｍ］と、前記導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］と、線膨張率α［１／℃］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
【数９】
2013191510.tif 000014
【請求項３】
前記光源が、前記導光板の１つの前記短辺側端面側、もしくは２つの前記短辺側面側に配置されている場合において、
前記導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、前記長辺の長さＬ［ｍｍ］と、前記導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］と、線膨張率α［１／℃］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
【数１０】
2013191510.tif 000015
【請求項４】
前記導光板の前記出射面は、平滑面、もしくは微小な凹凸形状が付与されており、その中心線平均粗さは、１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の導光板。
【請求項５】
前記導光板は、前記出射面に一次元、または二次元からなる光学要素が付与されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の導光板。
【請求項６】
前記光学要素は、共押出工程で作製されることを特徴とする、請求項５に記載の導光板。
【請求項７】
表示体を照明するためのバックライトユニットであって、
光を発生する光源と、
前記光源から入射する光を前記表示体まで導光する導光板と、
前記導光板から入射した光を集光拡散する光学部材とを備え、
前記導光板は、略矩形状の出射面と、当該出射面に対向する底面と、当該出射面と当該底面間の側端面であって、前記出射面の長辺を１辺とする互いに対向する２つの長辺側端面と前記出射面の短辺を１辺とする互いに対向する２つの短辺側端面とを有する板状物であり、
前記導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、前記短辺の長さｌ［ｍｍ］と、前記導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とするバックライトユニット。
【数１１】
2013191510.tif 000016
【請求項８】
前記光源は、冷陰極管、ＬＥＤ、ＥＬもしくは半導体レーザーであることを特徴とする、請求項７に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
画素単位での透過または遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子と、
前記液晶表示素子を照明するためのバックライトユニットとを備えるディスプレイ装置であって、
前記バックライトユニットは、請求項７または８に記載のバックライトユニットであることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素単位での透過／非透過のレンズシートおよびディスプレイ用光学シート、あるいは透明状態／散乱状態に応じて表示パターンが規定される表示素子が配置された液晶パネルを、背面側から照明するために導光する導光板、バックライトユニット、ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＴ型液晶パネルやＳＴＮ型液晶パネルを使用した液晶表示装置は、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。
【０００３】
このような液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側（観察者側）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。
【０００４】
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）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、導光板を用いない「直下型方式」とがある。
【０００５】
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表示装置としては、例えば、図５に示すものが一般に知られている。この液晶表示装置には、上部に偏光板７１，７３に挟まれた液晶パネル７２が設けられ、その下面側に、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７９が設置されており、導光板７９の上面（光射出側）に拡散フィルム（拡散層）７８が設けられている。さらに、この導光板７９の下面には、導光板７９に導入された光を効率よく上記液晶パネル７２の位置する方向に均一となるように散乱して反射されるため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下方に反射フィルム（反射層）７７が設けられている。また、上記導光板７９には、側端部に光源ランプ７６が取り付けられており、さらに、光源ランプ７６の光を効率よく導光板７９中に入射させるべく、光源ランプ７６の背面側を覆うようにして高反射率のランプリフレクター８１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（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７９内に入射した光に指向性を付与し、光射出面側へと導くようになっており、高輝度化を図るための工夫がなされている。
【０００６】
さらに、最近では、光利用効率をアップして高輝度化を図るべく、例えば、図６に示すように、拡散フィルム７８と液晶パネル７２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）７４，７５を設けることが提案されている。このプリズムフィルム７４，７５は導光板７９の光射出面から射出され、拡散フィルム７８で拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。
【０００７】
一方、直下型方式のバックライトユニットが搭載された液晶表示装置としては、例えば、図７に示すものが一般に知られている。この液晶表示装置は、上部に偏光板７１、７３に挟まれた液晶パネル７２を備え、その下部に備えられた蛍光管やＬＥＤ等からなる光源５１から射出されて拡散フィルム８２のような光学シートで拡散された光を、高効率で液晶パネル７２の有効表示エリアに集光させるものである。光源５１からの光を効率よく照明光として利用するために、光源５１の背面には、リフレター５２が配置されている。
【０００８】
ところで、現在のバックライト市場ではコストダウンや、低消費電力、薄型化の要望が強い。低消費電力に関しては、光源数を削減しやすい導光板ライトガイド方式が、直下型方式と比較した場合実現し易い。また、薄型化に関しては、光源を光学部材の側面に配置することができるため、導光板ライトガイド方式のほうが有利である。しかし、導光板ライトガイド方式のバックライトユニットにおいて、薄型化が進むと、導光板に付与した散乱反射パターンがディスプレイ上で視認されるようになり表示品位が低下する。現在は、散乱反射パターンは、ドット形状を印刷した散乱反射パターン以外にも、半球形状やプリズム形状などの凹凸形状によってパターンを付与した導光板も数多く存在する。どちらの散乱反射パターンを採用している場合においても、改善策として最も効果的なのは、散乱反射パターンのサイズを小さくすることや、隣接する散乱反射パターンとの距離を小さくすることである。これらにより、散乱反射パターンの視認性を低下させることが可能である。しかし、この方法を実現するためには、非常に高度な印刷技術や賦形技術が必要なため、現在のところ、この方法のみで改善することができていない。そのため、実際には光学シートの積層枚数を増やすことで画面表示品位を維持しているが、光学シートが増加することで、バックライトユニットの価格が上昇してしまうという懸念がある。
【０００９】
また薄型化が進むと、バックライトユニットの信頼性が低下しやすい。とくに信頼性に関しては構成上、直下型方式よりも導光板ライトガイド方式が不利な点が判明している。導光板ライトガイド方式は、導光板や光学シートなどの光学部材と光源の位置が近いため、光源が点灯すると、光源から発生する熱により、近接する光学部材の温度が上昇する。すると、光源からの距離により光学部材の面内で温度のばらつきが生じ、光学シートにはしわやたわみが発生し、導光板には反りが発生する。反りが発生すると、導光板と光学シートの距離が近づき、散乱反射パターンが視認され易くなり表示品位が低下する。また、さらに強い反りになると、導光板出射面と、光学シートの入射面が接触し、その接触点で光学密着が生じる。光学密着が生じると、密着している部分としていない部分とがムラとして認識されるとともに、輝度低下などの光学特性の低下が発生し、充分な光学性能が発揮することができなくなる。
【００１０】
したがって、散乱反射パターンが視認されることによる表示品位の低下を防止し、導光板と光学シートとの光学密着を防止するためには、導光板と光学シートとの距離を一定以上に保たなければならない。そのために現在、スペーサーなどを設置し、導光板と光学シートとの距離を充分に保つ方法や、導光板の厚みを増やし、反りを少なく抑える方法が採用されている。例えば、特許文献１や特許文献２には、光学部材の荷重や熱による変形を減少させるための方法が提案されている。
【００１１】
特許文献１には、プリズムシートなどの光学シートの表面形状に引張弾性率が０．５〜２５００ＭＰａの透光性材料からなる層で被覆することで拡散効果が高め、且つ光学シート自体の剛性を高める方法が提案されている。この方法は、プリズムシート自体は従来の製法で作製することができるため、被膜する透光性材料以外は新規開発の必要がないため、従来のプリズムシートで培ってきた材料と製法をそのまま継続して使用できるメリットがある。しかし通常のプリズムシート作製工程に加え、透光性材料を被覆する工程が必要であり、通常のプリズムシートに比べ価格が高くなってしまうデメリットがある。また拡散効果が付与されるため、輝度の低下が懸念される。
【００１２】
また、特許文献２には、光学シートの線膨張を限定することで、光学シートの熱による変形を減少させる方法が提案されている。しかし、実際には線膨張は光学シートの材料である樹脂の特性によってのみ決定される。また、光学シートは、使用されるバックライトユニットによりサイズも多様にわたっている。光学シートの変形は、サイズと厚みにより変形度合いは大きく異なるため、これらの項目を考慮する必要があるはずだが、この方法ではサイズや厚みは加味されていない。
【００１３】
上述したように、薄型化が進むバックライトユニットにおいて、コストダウンと光学性能を両立しながら充分な信頼性を有するための具体的な解決策はなく、導光板の出射側最前面に拡散効果が強い拡散シートなどの光学シートを積載することで散乱反射パターンを低下させたり（隠蔽性の向上）、ある程度の光学部材の厚みを維持して信頼性を確保している状況である。したがって、光学性能と信頼性、および表示品位を有しながらコストダウンを実現するための根本的な解決には至っていない。
【００１４】
また、バックライトユニットの薄型化に伴う導光板の信頼性を維持するために、現在では、導光板にある程度の厚みを持たせ剛性を維持する方法や、拡散性の強い光学シートを積載する方法が採用されている。しかし、これらの方法では、価格が高くなったり、光学性能が低下する可能性が高い。また、同じ部材で散乱反射パターンの隠蔽性を確保し、導光板と光学シートの光学密着を防ぐためには導光板と光学シートの距離を充分保つ必要がある。すなわち、バックライトユニットのコストダウンと薄型化が進むにつれて、導光板に求められる信頼性を維持することは難しくなるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−２７０６３３
【特許文献２】特開２０１０−２４３６５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主たる目的は、導光板の厚みやサイズ、曲げ強度を適切に選択し、導光板の反りや線膨張により発生する光学シート側への凸形状の反りの発生を極力抑え、輝度ムラや輝度低下などの光学性能の低下や、散乱反射パターンが視認されることによる表示品位の低下が発生しない導光板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
【００１８】
第１の局面の導光板は、表示体を照明するために、光を発生する光源から入射する光を表示体まで導光する導光板であって、当該導光板は、略矩形状の出射面と、当該出射面に対向する底面と、当該出射面と当該底面間の側端面であって、出射面の長辺を１辺とする互いに対向する２つの長辺側端面と出射面の短辺を１辺とする互いに対向する２つの短辺側端面とを有する板状物であり、導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、短辺の長さｌ［ｍｍ］と、導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とする。
【数１】
2013191510.tif 000003
【００１９】
第２の局面は、第１の局面において、光源が、導光板の１つの長辺側端面側、もしくは２つの長辺側端面側に配置されている場合、または、すべての側端面側に配置されている場合において、導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、長辺の長さＬ［ｍｍ］と、導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］と、線膨張率α［１／℃］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とする。
【数２】
2013191510.tif 000004
【００２０】
第３の局面は、第１の局面において、光源が、導光板の１つの短辺側端面側、もしくは２つの短辺側面側に配置されている場合において、導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、長辺の長さＬ［ｍｍ］と、導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］と、線膨張率α［１／℃］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とする。
【数３】
2013191510.tif 000005
【００２１】
第４の局面は、第１から第３の局面のいずれかにおいて、導光板の出射面は、平滑面、もしくは微小な凹凸形状が付与されており、その中心線平均粗さは、１μｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
第５の局面は、第１から第３の局面のいずれかにおいて、導光板は、出射面に一次元、または二次元からなる光学要素が付与されていることを特徴とする。
【００２３】
第６の局面は、第５の局面において、光学要素は、共押出工程で作製されることを特徴とする。
【００２４】
第７の局面は、表示体を照明するためのバックライトユニットであって、光を発生する光源と、光源から入射する光を表示体まで導光する導光板と、導光板から入射した光を集光拡散する光学部材とを備え、導光板は、略矩形状の出射面と、当該出射面に対向する底面と、当該出射面と当該底面間の側端面であって、出射面の長辺を１辺とする互いに対向する２つの長辺側端面と出射面の短辺を１辺とする互いに対向する２つの短辺側端面とを有する板状物であり、導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、短辺の長さｌ［ｍｍ］と、導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］との関係は、以下の式を満たしていることを特徴とするバックライトユニット。
【数４】
2013191510.tif 000006
第８の局面は、第７の局面において、光源が冷陰極管、ＬＥＤ、ＥＬもしくは半導体レーザーであることを特徴とする。
【００２５】
第９の局面は、画素単位での透過または遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子と、液晶表示素子を照明するためのバックライトユニットとを備えるディスプレイ装置であって、バックライトユニットは、第７の局面または第８の局面におけるバックライトユニットであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、導光板の厚みやサイズ、曲げ強度を適切に選択し、導光板の反りや線膨張により発生する光学シート側への凸形状の反りの発生を極力抑え、輝度ムラや輝度低下などの光学性能の低下や、散乱反射パターンが視認されることによる表示品位の低下が発生しない導光板を提供することができる。また、特に高温環境などの厳しい環境下で非常に信頼性の高い導光板を得るために、樹脂の線膨張率を考慮することで、導光板の本来持つ反りやたわみだけでなく、温度差による導光板の伸縮により発生するたわみについても制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る導光板７を含むディスプレイ装置１の構成例を示す断面模式図
【図２】図１の導光板７の一例を示す断面模式図
【図３】図２の光学要素１５及び散乱反射パターン１６の一例を示す断面模式図
【図４】本発明の一実施形態に係る押出機３５の一例を示す模式図
【図５】従来技術による導光板ライトガイド方式によるディスプレイ装置の構成図
【図６】従来技術による他の導光板ライトガイド方式によるディスプレイ装置の構成図
【図７】従来技術による直下型方式によるディスプレイ装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態に係るディスプレイ装置１について説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る導光板７を設置したディスプレイ装置１の断面模式図である。図１に示すディスプレイ装置１は、バックライトユニット２と画像表示素子としての液晶パネル（液晶表示素子）３とを備えている。
【００３０】
バックライトユニット２は、ランプハウス６と、導光板７と、光学シート１２、１３、１４とを備えている。液晶パネル３は偏光板９、９間に液晶素子１０が挟持されて構成されている。
【００３１】
ランプハウス６は、例えば所定間隔で配列されたＬＥＤからなる複数の光源４と、光源４の背面に配設されていて背面側の出射光を反射させる反射板５とで構成される。光源４はＬＥＤに限定されることなく、冷陰極管（ＣＣＦＬ）、ＥＬ、ＬＥＤ、半導体レーザー等を採用することができる。
【００３２】
導光板７は、光源４の光照射方向前方側に配設され、光源４から進入する光を射出面（正面）に導光させる。
【００３３】
光学シート１２、１３、１４は、導光板７と液晶パネル３との間に配設され、導光板７を透過する光を集光及び拡散する。本実施形態では、光学シート１２には集光効果の高いプリズムシートを設置し、光学シート１３、１４には光を拡散させる効果の高い拡散シートを配置している。
【００３４】
なお、光学シート１２〜１４の組み合わせは、上記した組み合わせに限定されることはなく、光学シート１２〜１４はすべて同じ光学シートとすることもでき、またすべて異なる光学シートとすることも可能である。また光学シートの積層枚数は３枚と限定されることはなく、１枚、もしくは２枚、または４枚以上の積層も可能であり、使用される光学シートの種類や積載順序は限定されることはない。また、プリズムシートや拡散シート以外にも集光拡散効果のあるマイクロレンズシートや２方向に形状が付与されているレンズシートなどの組み合わせが考えられ、その種類と積載順序により得られる光学性能が異なってくる。また、光学シートの組み合わせはバックライトユニットの信頼性にも影響する。導光板だけでなく光学シートが大きくうねり、画面内で凹凸が発生すると、それが輝度ムラとなって視認され表示品位が低下する場合がある。光学シートのしわやたわみ対策の例としては、光学シートの最も液晶パネル側の最上面に拡散シートなどの拡散効果の高い光学シートを配置し、輝度ムラを認識し難くさせる方法や、剛性の高い光学シートを設置し、しわ自体が発生を減少させる方法が一般的である。以上のように、光学シートは光学性能、信頼性、コストの観点から自由に組み合わせることができる。
【００３５】
次に、本実施形態に係る導光板７について詳細に説明する。図２は導光板７の構造を模式的に表した断面模式図である。導光板７は、略矩形状の出射面（図２の上面）と、出射面に対向する底面（図２の下面）と、出射面と底面間の側端面であって出射面の長辺を１辺とする互いに対向する２つの長辺側端面と出射面の短辺を１辺とする互いに対向する２つの短辺側端面とを有する。
【００３６】
導光板７の出射面（図２の上面）は、平滑面であり、底面（図２の下面）は、散乱反射パターン１６が配置されることにより、凹形状のマイクロレンズ形状となっている。導光板７の底面がマイクロレンズ形状であることにより、導光板７の側端面側に配置した光源４から入射する光は、出射面に導光され液晶パネル３の方向に光を立ち上げることができる。このときの導光板７の厚みをｈ［ｍｍ］、出射面の短辺の長さをｌ［ｍｍ］、導光板７の曲げ弾性率をＥ［ＭＰａ］としたとき、これらの関係は、以下の数式を満たしている。
【００３７】
【数５】
2013191510.tif 000007
【００３８】
上式（１）は、バックライトユニット２を常温環境下で、通常の使用方法である直立状態にしたときに、導光板７のたわみ形状が充分に小さいことを示している。たわみは、導光板７の出射面の短辺の長さｌの４乗に比例し、厚みｈの２乗と曲げ弾性率Ｅに反比例する。光学シート１４と導光板７との距離は、そのサイズやバックライトユニット２により異なるが、現在可能な限り確保している場合でも約５ｍｍ程度であり、近年進んでいる薄型バックライトユニットでは３ｍｍ以下が主流である。そのため、より高い信頼性を維持するためには光学シート１４と導光板７との隙間はできるだけ大きいほうがいいが、無尽蔵に確保できるものではない。したがって、上式（１）を満たしていない場合、バックライトユニット２を直立させた時点で、導光板７の剛性が充分に無く、導光板７が光学シート１４側に凸形状に反り、散乱反射パターン１６が視認されたり、光学シート１４と導光板７とが接し、光学密着が発生する。
【００３９】
次に、光源４が導光板７の１つの長辺側端面側、もしくは２つの長辺側端面側に配置されている場合、またはすべての側端面側に配置されている場合において、出射面の長辺の長さをＬ［ｍｍ］、線膨張率をα［１／℃］としたとき、導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、長辺の長さＬ［ｍｍ］と、導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］と、線膨張率α［１／℃］との関係は、以下の数式を満たしている。
【００４０】
【数６】
2013191510.tif 000008
【００４１】
上式（２）は、導光板７が加熱により伸びて反りが発生した場合において、散乱反射パターン１６が視認されることなく、また出射面側に配置された光学シート１４と光学密着が起こらないことを示している。加熱による伸縮量は、導光板７のサイズが大きいほど大きくなるため、短辺伸縮量よりも長辺伸縮量のほうが反りへの影響は大きい。光源４が導光板７の長辺側端面側に配置されていると、光源４に近い導光板７の側端面は、ほぼ同じ温度分布を示す。種類によって異なるが、光源４が８０℃程度発熱すると、もっとも光源４に近い導光板７の側端面もほぼ同じ８０℃程度まで加熱される。そのため、常温環境とされる２０℃と約６０℃程度の温度差があり、この温度差でもたわみが小さい導光板７が必要となる。充分な信頼性を得るための６０℃環境下にバックライトユニット２を投入しても、光源４近辺の温度は８０℃程度となるため、上式（２）を満たしていれば、信頼性を確保することができる。また、長辺側端面側だけではなく、短辺側端面側にも光源４が設置されている場合においても、最も反りに影響するのは長辺の伸びであるため、上式（２）を満たしていれば、同様の信頼性を得ることができる。
【００４２】
また、光源４が導光板７の１つの短辺側端面側、もしくは２つの短辺側端面側に配置されている場合において、導光板の厚みｈ［ｍｍ］と、長辺の長さＬ［ｍｍ］と、導光板の曲げ弾性率Ｅ［ＭＰａ］と、線膨張率α［１／℃］との関係は、以下の数式を満たしている。
【００４３】
【数７】
2013191510.tif 000009
【００４４】
上式（３）は、導光板７が加熱により伸びて反りが発生した場合でも、散乱反射パターン１６の隠蔽性が確保され、光学密着も発生しないことを示している。導光板７の短辺側端面側に光源４が配置された場合、特に長辺側端面で温度分布が異なり、長辺側端面の光源４に最も近い付近では光源の熱により８０℃程度となるが、光源４から離れるにつれて温度は下がり、長辺側端面の中央付近ではほぼ周囲の環境と同じ程度となる。そのため、長辺の伸びは光源４が長辺側端面側に配置された場合よりも小さくなる。したがって、温度変化による線膨張によって発生する反りによる信頼性の低下を極力少なくするためには、光源４は導光板７の長辺側端面側よりも短辺側端面側に配置したほうが良い。しかし、光源４を短辺側端面側に配置すると、導光する光の光路長が長くなり画面の輝度均一性を確保し難くなったり、導光板７や光学シート１２〜１４の面内での温度差が大きくなるため、光学シート１２〜１４などの剛性が非常に小さい部材にしわが発生しやすくなる可能性が高い。そのため、光源４の位置は、求められる光学性能や、光学シート１２〜１４などの部材により適宜選択される。
【００４５】
導光板７の伸縮の影響を極力小さくするためには、導光板７と導光板７を入れる筐体の間にスペースを設けることである。すると、導光板７が伸縮しても伸び分を許容でき、反りは発生し難くなるはずである。しかし、実際には導光板７が設置されるスペースの隙間はほぼゼロである。これは、隙間があると導光板７の位置が固定されないことにより、導光板７の側端面側に設置される光源４と導光板７との距離が変化することを防いでいる。導光板７と光源４とが充分に近接している場合、光源４から出射した光のほとんどが導光板７の側端面に入射する。しかし、導光板７と光源４との間に隙間がある場合、光源４から出射した光が導光板７の側端面に入射せず、光源４の近傍が極端に明るくなり、導光板７から出射する光が減少する事象が発生する。これにより光源４の光損失が増え、導光板７の光学性能が悪化し、輝度低下と輝度均一性の低下が発生する。そのため、導光板７は光源４（ＬＥＤ）との距離が可能な限り近接して配置されており、隙間はない。また、隙間があることで振動に対する耐久性も悪化する。隙間があると、バックライトユニット２が振動した際に、光学シート１４と導光板７がぶつかり、導光板７の出射面や側端面の擦れ、割れ、欠けなどが発生したり、光源４が破損してしまう恐れがある。
【００４６】
以上のことから、通常、導光板７には切り欠きなどの凹形状を設け、導光板７を固定するフレーム側には対応する凸形状を設けることで、しっかりと導光板７を固定している。そのため、わずかな伸びでも導光板７はたわんでしまい、光学シート１４との光学密着の可能性が高まるのである。
【００４７】
また、光学シート１４と導光板７との隙間を充分に設ける以外の方法で、導光板７や光学シート１４が接しても光学密着を防ぐ方法として、導光板７の出射面、および光学シート１４の入射面に微小な凹凸形状（図２に示す光学要素１５）を設ける方法がある。凹凸形状を付与する方法としては、成形時に表面形状自体に凹凸をつける方法や、フィラーなどを含有した液を表面に塗工して、インキ表面上にフィラー形状を表出させる方法がある。また、サンドブラストや腐食により粗面化されていてもよい。これは表面を粗面化することで導光板７の表面（出射面）に傷が付いた場合に目立ち難くする効果や、微小凹凸による拡散効果、また導光板７よりも液晶パネル３側に設置される光学シート１２、１３などとの光学密着を発生し難くする効果があるが、この場合は、中心平均粗さが１μｍ以下になるように設ける必要がある。これは、導光板７の出射面が粗いほど、表面の凹凸形状の影響により、光が出射する際に導光板７の内部に戻る光が増え、画面輝度が低下するからである。また光学シート１４の入射面に粗い凹凸形状を設けると、導光板７と同様に輝度が低下する。
【００４８】
以上のことから、導光板７の出射面は、平滑面もしくは中心平均粗さが１μｍ以下の微小凹凸形状であれば、大幅な輝度低下を生じない。
【００４９】
また、平滑面や微小な凹凸形状以外に、出射面の光学要素１５に関して、図３の（ａ）に示すレンチキュラーレンズ形状などを付与することで導光板７の性能を向上することができる。この出射面の光学要素１５は、レンチキュラーレンズ形状に限定されることはなく、他の形状が付与されていてもよい。形状の例としては円錐状、多角錐状、円柱状、多角柱状、マイクロレンズ形状の形状が一次元方向、もしくは二次元方向に連なって存在していてもよい。光学要素１５の形状は、導光板７自体の光の利用効率を高めるための輝度上昇効果や、導光板７の側端面から入射した光の直進性を高める光閉じ込め効果、また出射面に対向する底面に賦形された散乱反射パターン１６の視認性を低下させる隠蔽性効果など、導光板７に求める性能により、適宜選択することができる。また、これらの形状を規則的に配置する場合、導光板７より上に積載される光学シート１２〜１４や、液晶パネル３などの他の部材とのモアレが発生する可能性が生じるため、規則性を充分考慮する必要がある。
【００５０】
また、導光板７の出射面に対向する底面に付与された散乱反射パターン１６に関しては、図２に示すマイクロレンズ形状に限定されることなく、他の形状が付与されていてもよい。他の形状の例としては、図３の（ｂ）に示すプリズム形状のほか、円錐状、多角錐状、円柱状、多角柱状の形状が一次元方向、もしくは二次元方向に連なって存在していてもよい。散乱反射パターン１６は、導光板７の側端面に配置された光源４からの光を液晶パネル３側に導光させるために非常に重要な役割を果たしており、その形状は、光源４からの光を正面（射出面側）に導光させる光の立ち上げ効果と視認性により、適宜選択することができる。また、散乱反射パターン１６の配置に関しては、光源４から正面への光の出射効率と、光の輝度分布により配置方法が選択される。図３に示すように、すべて同一形状の散乱反射パターン１６を使用する場合、散乱反射パターン１６の１個当たりの光取り出し効果は同じであるため、単位面積当たりに付与されている散乱反射パターン１６の面積の割合を表す面積率を光源４からの距離によって変化させることで正面方向に得られる輝度を可能な限り均一にするように配置される。そのため、同一の形状を使用する場合は、散乱反射パターン１６は面内で面積率を変化させて配置されるのが一般的である。また、形状の異なる複数の散乱反射パターン１６を使用した場合、散乱反射パターン１６ひとつずつの光取り出し効果が異なるため、配置を導光板７の底面内で統一し、形状を変化させることで正面方向に均一な輝度を得ることが可能となる。一方、図２に示すように、散乱反射パターン１６の１つずつの形状を変化させることが可能な場合、散乱反射パターン１６の１個当たりの光取り出し効果を調整することができるため、配置を一定にして導光板７を作製することが可能である。以上から、散乱反射パターン１６は、その形状や配置に関して、適宜選択することができる。
【００５１】
ここで、線膨張率αは、可能な限り小さいほうがよい。線膨張率が小さいと、光源４の点灯によりバックライトユニット２の温度が上昇したときの導光板７の寸法変化が小さく、反りの発生が極力抑えられるためである。たとえば導光板７として一般的に使用される樹脂の例としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネ−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などの透明樹脂が挙げられるが、そのなかでも特にアクリル樹脂が良好である。これは、アクリル樹脂は透明で、他の樹脂と比較して光透過性が高いこと、かつ線膨張率が比較的小さいからである。また、その中でもメルトフレートが１．５から２０までのアクリル樹脂を使用すると、透明性、寸法安定性に加え、高い成形性を確保することができる。メルトフレートが高いと樹脂流動性が高いため、押出成形時に微小で複雑な散乱反射パターン１６や光学要素１５を賦形することができる。ただしメルトフレートは曲げ弾性率と相関関係があり、メルトフレートが高いほど曲げ弾性率が低下する傾向がある。曲げ弾性率は、前述のとおり、導光板７の信頼性に大きく影響するため、信頼性と賦形性を鑑み、適宜選択する必要がある。特に、散乱反射パターン１６や光学要素１５を有する場合は、形状が付与される表層のみをメルトフレートの高いアクリル樹脂を使用し、中央の層はメルトフレートの低い樹脂を使用すると、高賦形性と高信頼性の両方を有した導光板７を作製することができる。
【００５２】
次に、導光板７の作製方法について説明する。本実施形態の導光板７は、共押出工程により作製される。具体的には、金型ロールに対して各種レンズ形状を有するダイヤモンドバイトを用いる。断面形状が三角形状やレンチキュラーレンズ形状の場合、各種レンズ形状を有するダイヤモンドバイトを使用し金型ロールを切削し各種レンズ形状に対応する部分を作製する。また、断面形状が半球状や楕円球状の場合、各種レンズ形状に対応する部分を有する金型ロールの作製方法は、レーザー方式と切削方式が挙げられる。レーザー方式は、金型ロールの表面にブラック樹脂を均一に塗布し、レーザーを照射後、金型ロール全体を酸溶液につけることでレーザー照射部が腐食され光学突起部に対応する部分を成形する方法である。切削方式は、先端形状が非球面形状であるバイトの中心を金型ロールに断続的に押し当て、光学突起部に対応する部分を作製することができる方法である。
【００５３】
また金型ロールの作製方法としては、レーザー方式や切削方式以外にも、サンドブラストを使用する方法やビーズ分散による成形方法がある。サンドブラスト方式は金型表面に直接ガラスビーズなどを吹きつけ、金型表面に凹凸をつける方法である。またビーズ分散方式は、ガラスビーズを平面状に密に充填させたシートから逆版を作製する方法である。金型ロールの作製方法は凹凸形状や凹凸の密度、また金型ロールの材料等により適する成形方法が異なるため、求められる表面状態により適宜選択される。金型ロールの作製方法は一方式をのみを採用する必要はなく、２方式以上を採用し作製しても良い。また上記以外の作製方法により作製しても良い。
【００５４】
次に、この金型ロールを用いて導光板７を成形する。導光板７は、押出法、キャスト法、もしくはインジェクション法で製造することができる。本作製法を使用した場合、導光板７を、その厚みが１２μｍ以上５ｍｍ以下で作製することができる。これは厚みが１２μｍ未満では上述した製造方法による加工に耐えうる剛性が無く、厚みが５ｍｍを越えると加工に耐えうる柔軟性がない。しかし、本実施形態の導光板７をバックライトユニット２に搭載し使用する場合、導光板７の厚みは、特に０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下が望ましい。これは導光板７の厚みと光源４の大きさとの関係がバックライトユニット２の光学性能に大きく影響するためである。導光板７の厚みに対して光源４の大きさが大きいと、光が導光板７の側端面に入射されずに、外部に漏れる量が多くなり、液晶パネル３へと導光する光が極端に減少するため、バックライトユニット２の光学性能が大きく減少することがわかっている。一方、光源４に対して導光板７の厚みが厚いと、導光板７のコストアップとなる。そのため、導光板７の側端面側に配置する光源４のサイズと導光板７の厚みとは可能な限り同じであることが望ましい。このことから、現在の導光板７の厚みは、信頼性とコストの観点だけでなく、光源４のサイズの問題から、０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下が使用されている現状がある。
【００５５】
なお、上記では、導光板７について代表的な作製例を説明してきたが、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も可能である。また、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、形状の変更など種々の変更を加えることが可能である。
【実施例】
【００５６】
次に、実施例について説明する。なお、本発明は、下記の実施例によって制限されるものではない。
【００５７】
まず、厚みの異なる導光板７を作製し、２３インチから４６インチまでの液晶モニター、または液晶テレビに導光板７として設置し、光学密着による輝度ムラと散乱反射パターン１６が視認されるか評価した。
【００５８】
（実施例１から実施例４の作製）
実施例１から実施例４では、導光板７に用いる樹脂として、三菱レイヨン製アクリル樹脂を使用した。この樹脂の曲げ弾性率は１４０ＭＰａ、線膨張率は６．０×１０-5である。導光板７の厚みは、実施例１では０．５ｍｍとし、実施例２では２．０ｍｍとし、実施例３では２．５ｍｍとし、実施例４では３．０ｍｍとした。
【００５９】
（実施例５から実施例６の作製）
実施例５から実施例６では、導光板７に用いる樹脂として、帝人化成製ポリカーボネート樹脂を使用した。この樹脂の曲げ弾性率は９０ＭＰａ、線膨張率は７×１０-5である。導光板７の厚みは、実施例５では２．５ｍｍとし、実施例６では３．０ｍｍとした。
【００６０】
（実施例７から実施例８の作製）
実施例７から実施例８では、導光板７に用いる樹脂として、ＰＳジャパン製ポリスチレン樹脂を使用した。この樹脂の曲げ弾性率は９０ＭＰａ、線膨張率は８×１０-5である。導光板７の厚みは、実施例７では２．５ｍｍとし、実施例８では３．０ｍｍとした。
【００６１】
（実施例の作製方法）
導光板７の出射面の光学要素１５として、幅１５０μｍ、高さ５０μｍのレンチキュラーレンズ形状を出射面の全面に配置し、出射面に対向する底面の散乱反射パターン１６として、直径５０μｍ、高さ２０μｍのマイクロレンズ形状を光源４からの距離に対して面積率を変化させて配置し、導光板７を作製した。なお、導光板７の作製には、図４に示す押出機３５を用いた。押出機３５は、金型形成ロール３６と金型押圧ロール３７とを備えている。以下に、導光板７の作製方法について具体的に説明する。
【００６２】
まず、出射面の形状賦形（光学要素１５の付与）に関しては、切削方式によりレンチキュラーレンズ形状に対応する溝を形成した金型ロールを用いた。この金型ロールの溝は、精密切削機に金型ロールをセットし、先端にレンチキュラーレンズ形状を有するダイヤモンドバイトで切り込むことにより作製した。
【００６３】
また、出射面に対向する底面の形状賦形（散乱反射パターン１６の付与）に関しては、切削方式によりマイクロレンズ形状に対応する溝を形成した金型ロールを用いた。この金型ロールの溝は、精密切削機に金型ロールをセットし、非球面形状であるバイトの中心を金型ロールに断続的に押し当てることにより作製した。
【００６４】
次に、レンチキュラーレンズ形状に対応する溝を形成した金型ロールを、金型押圧ロール３７として押出機３５に設置し、マイクロレンズ形状に対応する溝を形成した金型ロールを、金型形成ロール３６として押出機３５に設置した。そして、各実施例において用いる樹脂を溶融し、押出機３５によって成形し、当該樹脂が冷却されて硬化する前に金型形成ロール３６と金型押圧ロール３７によってそれぞれ成形し、出射面にはレンチキュラーレンズ形状、底面にはマイクロレンズ形状を有する導光板７を得た。
【００６５】
（実験１：常温環境の評価）
作製した実施例１から実施例２の導光板７を、２３インチ、４０インチ、４６インチのモニターもしくはテレビにセットし、常温常湿環境（２５℃４５％）で散乱反射パターン１６の視認性と、光学密着の有無を確認した。評価の際の光学シート１２〜１４は、導光板７側から順に、きもと製拡散シート２枚、３Ｍ製プリズムシートの順に積層した。また、このときのバックライトユニット２の光源４（すべてのＬＥＤ）は、２３インチのモニターもしくはテレビでは、導光板７の１つの短辺側端面側に配置されており、４０インチ及び４６インチのモニターもしくはテレビでは、導光板７の１つの長辺側端面側に配置されている。モニターもしくはテレビは、導光板７をセット後、９０°に直立させ、光源４を点灯直後の散乱反射パターン１６と光学密着ムラを目視により確認した。散乱反射パターン１６は、まったく視認されない場合は○、わずかに視認されるものを△、はっきりと視認され表示品位不良の場合を×として評価した。また光学密着ムラは視認されないものを○、視認されるものを×とした。
【００６６】
（実験１：評価結果）
実験１の評価結果を下記表１に示す。この結果から導光板７のたわみ量は、樹脂の弾性率、厚み、サイズに影響し、上式（１）を満たしている場合、光学密着および隠蔽性の両方が良好であることがわかった。
【００６７】
【表１】
2013191510.tif 000010
【００６８】
（実験２：高温環境の評価１）
作製した実施例３から実施例８の導光板７を、４６インチのテレビにセットし、高温環境（６０℃）で散乱反射パターン１６の視認性と、光学密着の有無を確認した。モニター、およびテレビを６０℃に設定した環境試験機に投入した後、光源４を点灯し２時間後に評価を行った。光学シート１２〜１４は実験１と同様であり、拡散シート２枚とプリズムシート１枚である。また、このときのバックライトユニット２の光源４（すべてのＬＥＤ）は、導光板７の１つの長辺側端面側に配置されている。
【００６９】
（実験２：評価結果）
実験２の評価結果を下記表２に示す。テレビを高温環境に投入することで反りが生じやすいことが判明した。反りは樹脂の弾性率、線膨張率、厚みに影響され、ポリカーボネート樹脂では厚み３．０ｍｍ以下、ポリスチレン樹脂では、厚み２．５ｍｍ以下では高温環境下では充分な信頼性が得られなかった。
【００７０】
【表２】
2013191510.tif 000011
【００７１】
（実験３：高温環境の評価２）
作製した実施例３から実施例８の導光板７を、４６インチのテレビにセットし、高温環境（６０℃）で散乱反射パターン１６の視認性と、光学密着の有無を確認した。モニター、およびテレビを６０℃に設定した環境試験機に投入した後、光源４を点灯し２時間後に評価を行った。光学シート１２〜１４は実験１と同様であり、拡散シート２枚とプリズムシート１枚である。このときのバックライトユニット２の光源４（すべてのＬＥＤ）は、導光板７の１つの短辺側端面側に配置されている。
【００７２】
（実験３：評価結果）
実験３の評価結果を下記表３に示す。テレビを高温環境に投入することで反りが生じやすいことが判明した。反りは樹脂の弾性率、線膨張率、厚みに影響され、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂ともに厚み２．５ｍｍ以下では高温環境下では充分な信頼性が得られなかった。
【００７３】
【表３】
2013191510.tif 000012
【符号の説明】
【００７４】
１    ディスプレイ装置
２    バックライトユニット
３    液晶パネル
４    光源
５    反射板
６    ランプハウス
７    導光板
９    偏光板
１０    液晶素子
１２、１３、１４    光学シート
１５    光学要素
１６    散乱反射パターン
３５    押出機
３６    金型形成ロール
３７    金型押圧ロール
【図１】
2013191510.tif 000018
【図２】
2013191510.tif 000019
【図３】
2013191510.tif 000020
【図４】
2013191510.tif 000021
【図５】
2013191510.tif 000022
【図６】
2013191510.tif 000023
【図７】
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