(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を出射面から出射させる構造を備え、前記出射面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が格子状に直接配列形成された防反射層を備え、前記微細な凹部又は凸部が千鳥格子状に配列されるとともに、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向とされたことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記配列形成された微細な凹部又は凸部のピッチが、０．３μｍ以下とされたことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記配列形成された微細な凹部又は凸部のピッチが、０．３μｍ以下とされ、前記導光板出射面の反射率が波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で０．５％未満であり、前記導光板出射面の法線に対して±３０゜の範囲における漏れ光の輝度が低く、白色光に対する漏れ光の色度を白色光を基本としてその周囲にｘｙ色度図においてｘは０．２０〜０．３５の範囲内にｙは０．１５〜０．３５の範囲に収めてなることを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
【請求項４】
前記導光板面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが、０．１５μｍ以下とされ、前記導光板出射面の反射率が波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で０．５％未満であり、前記導光板出射面の法線に対して±３０゜の範囲における白色光に対する漏れ光の色度を白色光を基本としてその周囲にｘｙ色度図においてｘは０．２５〜０．３５の範囲内にｙは０．２５〜０．３５の範囲に収めてなることを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
【請求項５】
光源からの光を側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を出射面から出射させる構造を有する導光板を、金型を用いた射出成形により製造する方法であって、前記導光板を形成するためのキャビティ部の導光板出射面に対応する壁面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が千鳥格子状に配列形成された金型を用い、前記千鳥格子状の微細な凹部又は凸部の形状を、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向になるように射出成形時に導光板の出射面に転写することを特徴とする導光板の製造方法。
【請求項６】
前記導光板出射面に対応するキャビティ部壁面に、０．３μｍ以下のピッチで、微細な凹部又は凸部が配列形成された金型を用いることを特徴とする請求項５に記載の導光板の製造方法。
【請求項７】
請求項１から４のいずれか１項に記載の導光板と、該導光板の側端面に配設された光源とを備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置を、液晶パネルの前面側に備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置及び液晶表示装置に関するものであり、特に、液晶パネルの前面に配設されて使用される照明装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近特に応用範囲が拡大している携帯情報端末や携帯電話機などの表示部として、反射型の液晶パネルの前面に、フロントライトと称する照明装置が幅広く採用されている。すなわち、液晶パネルの上方（観察者側）にこのフロントライトを配置し、上方から液晶パネルを照明するものである。また、これらには必要に応じてデータ入力手段であるタブレットなどがフロントライトの上側に配置されることもある。
図１２は、フロントライトを備えた液晶表示装置の断面構成図であり、この図に示す液晶表示装置１００は、液晶パネル１２０と、この液晶パネル１２０の前面側に配設されたフロントライト１１０とから構成されている。液晶表示装置１２０は、互いに対向して配置された上基板１２１、下基板１２２との間にシール材１２４で封止された液晶層１２３を挟持しており、上基板１２１の内面側（液晶層１２３側）に、電極や配向膜などからなる液晶制御層１２６が形成され、下基板１２２の内面側（液晶層１２３側）には、アルミニウムや銀等の高反射率の金属薄膜からなる反射層１２７と、電極や配向膜などからなる液晶制御層１２８とが下基板１２２上に順に積層されている。
【０００３】
フロントライト１１０は、平板状の導光板１１２と、この導光板１１２の側端面１１２ａに配設された棒状の光源１１３とを備えて構成されており、光源１１３から出射された光を導光板１１２の側端面１１２ａから導光板１１２内へ導入し、この光を、プリズム形状が形成された導光板１１２の反射面１１２ｃで反射させることにより光の伝搬方向を変え、導光板１１２の出射面１１２ｂから液晶パネル１２０へ向けて照射するようになっている。
また、フロントライト１１０の出射面１１２ｂには、防反射層１１７が形成されており、導光板１１２内部を伝搬する光を効率よく液晶パネル１２０側へ取り出すことができるようになっており、また、反射型の液晶パネル１２０からの反射光が導光板１１２表面で反射して減衰するのを防ぐことができるようになっている。
【０００４】
上記防反射層１１７は、通常屈折率の異なる材料からなる複数層（典型的にはＳｉＯ2層とＴｉＯ2層）を周期的に積層したものが用いられており、各層をスパッタリング法や蒸着法などの成膜法により所定の膜厚に形成して、いわゆる１／４λの光学条件を作り出すことで、この防反射層１１７に入射する光を高い透過率で透過させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の防反射層１１７の形成方法には、解決が必要な課題が多々存在する。このように屈折率の異なる複数の層を、蒸着やスパッタリングにより形成する方法では、この防反射層１１７の成膜がバッチ単位で行われるために生産性が低く、製造コストが非常に高くなるという問題がある。
また、防反射層１１７を構成する各層の屈折率、膜厚の組み合わせにより防反射効果を得ているため、全ての可視波長領域で防反射効果を得るのは本質的に困難である。そして、このような防反射層を備えた照明装置を斜め方向から観察すると、防反射層が色づいて見え、表示色の再現性が低下するという問題もある。
さらに、複数の層が周期的に積層された多層膜構造であるため、特に高温、高湿環境での耐久性が問題となる可能性があり、導光板及びフロントライトの信頼性を確保する上で制約となる場合がある。
【０００６】
そこで、生産性を考慮した簡便法として、屈折率を低めに制御した有機系化合物の溶液を用いた浸漬、塗布により防反射層を形成する方法も提案されている。
しかしながら、この方法により防反射膜を形成するためには、屈折率を任意に変えることができ、かつ実使用可能な処理液を作製可能な材料が必要となるが、この屈折率の制御性と、処理液作製の容易性を両立できる材料はほとんどないため、優れた防反射効果を得ることができる防反射層を形成することが困難である。また、実用的な防反射効果を得るためには上記有機系化合物を導光板に塗布した後に、さらに加熱処理などの後処理を施す必要があり、この後処理によって導光板の特性が劣化することも問題となっていた。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、優れた防反射効果を得ることができ、信頼性に優れた防反射層を備えた導光板を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記防反射層を備えた導光板を安価かつ容易に製造することができる導光板の製造方法を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記防反射層を備えた導光板を備えた照明装置を提供することを目的の一つとする。
また本発明は、上記照明装置を備えた液晶表示装置を提供することを目的の一つとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。本発明に係る導光板は、光源からの光を側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を出射面から出射させる構造を備え、前記出射面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が格子状に直接配列形成された防反射層を備え、前記微細な凹部又は凸部が千鳥格子状に配列されるとともに、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向とされたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成の導光板によれば、可視光の波長以下の微細な凹凸形状が導光板の出射面に直接配列形成されていることで、この出射面に入射する光が反射されるのを防ぎ、導光板の出射面における光の透過率を高めることができる。従って、導光板内部を伝搬する光をより効率よく出射面から出射させることができ、光源の利用効率が高く、高輝度の照明装置を構成し得る導光板である。また、導光板の出射面に微細な凹凸形状が直接配列形成されていることにより、金型による導光板の製造時に同時に微細な凹凸形状を作り込むことができる。
また、本発明に係る導光板は、前記微細な凹部又は凸部が、千鳥格子状に配列された構成となることで、正方格子状に前記凹部又は凸部を配列した場合に比して、より高密度に凹部又は凸部を配置することができるので、実効的な配列ピッチを小さくすることができ、防反射効果を高めるとともに、この防反射層を透過する光、又は反射される光の色づきを防止することができる。
次に、本発明に係る導光板においては、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向とされる。このような構成とすることで、さらに優れた防反射効果を得ることができる。
本発明における「実効ピッチ」とは、ある凸部（凹部）の中心を通る第１直線と、この凸部と隣接する凸部の中心を通り、前記第１直線と平行な第２直線との距離に相当し、正方格子状に配列された複数の凸部における凸部配列方向への実効ピッチは、これらの凸部のピッチと同一となるが、正方格子の対角線方向への実効ピッチは、凸部のピッチの１／√２となり、実際のピッチよりもやや小さくなる。さらに、防反射層の凸部が六方格子状の千鳥配列に最密状態で配列されている場合には、前記実効ピッチは、実際のピッチの１／２まで小さくなる。また、導光板面内の「主導光方向」とは、導光板の側端面に配設される光源から導光板内へ導入された光の導光板面内における巨視的な伝搬方向であり、通常は、光源が配設された側端面から、この側端面と対向する側端面に向かう方向とされる。
【００１０】
次に、本発明に係る導光板においては、前記配列形成された微細な凹部又は凸部のピッチが、０．３μｍ以下とされることが好ましい。このような構成とすることで、短波長側の光も十分に透過させることができ、優れた防反射効果を得ることができる。上記ピッチが０．３μｍを越えると、出射光の一部が反射されて出射面の透過率が低下する。また、この防反射層に透過又は反射される光の色づきが生じやすくなり、例えば液晶パネルの前面に配置されるフロントライトの導光板として使用された場合には、表示の色再現性が低下する。また、前記ピッチは小さいほど光の反射を防止する効果が高くなるが、ピッチが細かくなるほど正確に配列された凹部／凸部を形成するが困難になるため、実用的には０．２μｍ以上とするのがよい。
【００１１】
次に、本発明に係る導光板においては、前記配列形成された微細な凹部又は凸部のピッチが、０．３μｍ以下とされ、前記導光板出射面の反射率が波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で０．５％未満であり、前記導光板出射面の法線に対して±３０゜の範囲における漏れ光の輝度が低く、白色光に対する漏れ光の色度を白色光を基本としてその周囲にｘｙ色度図においてｘは０．２０〜０．３５の範囲内にｙは０．１５〜０．３５の範囲に収めてなることを特徴とすることができる。
【００１２】
次に、本発明に係る導光板においては、前記導光板面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが、０．１５μｍ以下とされ、前記導光板出射面の反射率が波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で０．５％未満であり、前記導光板出射面の法線に対して±３０゜の範囲における白色光に対する漏れ光の色度を白色光を基本としてその周囲にｘｙ色度図においてｘは０．２５〜０．３５の範囲内にｙは０．２５〜０．３５の範囲に収めてなることを特徴とすることができる。
【００１４】
次に、本発明に係る導光板においては、前記導光板面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが、０．１５μｍ以下とされることが好ましい。このような構成とすれば、さらに優れた防反射効果が得られるとともに、透過光又は反射光の色づきが抑制された導光板とすることができる。
【００１５】
次に、本発明に係る導光板の製造方法は、光源からの光を側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を出射面から出射させる構造を有する導光板を、金型を用いた射出成形により製造する方法であって、前記導光板を形成するためのキャビティ部の導光板出射面に対応する壁面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が千鳥格子状に配列形成された金型を用い、前記千鳥格子状の微細な凹部又は凸部の形状を、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向になるように射出成形時に導光板の出射面に転写することを特徴とする。
【００１６】
係る構成の製造方法を採用することで、導光板の射出成形時に同時に出射面に防反射層を形成することができるので、防反射層を成膜又は塗布するための工程を別途設ける必要が無く、極めて効率的に防反射層を備えた導光板を製造することができる。 本発明の製造方法により得られた導光板においては、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向とされる。このような構成とすることで、さらに優れた防反射効果を発揮できる導光板を得ることができる。
【００１７】
次に、本発明に係る導光板の製造方法においては、前記導光板出射面に対応するキャビティ部壁面に、０．３μｍ以下のピッチで、千鳥格子状に微細な凹部又は凸部が配列形成された金型を用いることが好ましい。このような構成とすることで、防反射効果が高く、また透過／反射光の色づきが抑えられた導光板を容易に製造することができる。
【００１８】
次に、本発明に係る照明装置は、先のいずれかに記載の導光板と、該導光板の側端面に配設された光源とを備えたことを特徴とする。係る構成の照明装置は、上記本発明に係る導光板を備えたことで、光源から導光板に導入された光を効率よく導光板の出射面から出射させることができる。これにより、光源の利用効率が高く、高輝度の照明装置とされている。
【００１９】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、先に記載の照明装置を、液晶パネルの前面側に備えたことを特徴とする。係る構成の液晶表示装置は、上記本発明に係る照明装置を備えたことで、液晶パネルからの反射光が、照明装置の導光板下面で反射されて減衰するのを防ぎ、高輝度の表示が可能とされている。また、カラー表示を行った場合にも、導光板を透過する光の色づきが抑えられているので、優れた色再現性を得ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である液晶表示装置の斜視構成図であり、図２は、図１に示す液晶表示装置の断面構成図である。これらの図に示す液晶表示装置は、反射型の液晶パネル２０と、その前面側に配設されたフロントライト（照明装置）１０とを備えて構成されている。
【００２１】
フロントライト１０は、略平板状の透明の導光板１２と、この導光板１２の側端面（入光面）１２ａに配設された光源１３とを備えて構成されている。導光板１２は、アクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂などから構成され、この導光板１２の図示下面側（液晶表示ユニット２０側）は、フロントライト１０の照明光が出射される出射面１２ｂとされており、図示上面側（液晶表示ユニット２０と反対側）には、断面視三角波状のプリズム形状が形成されている。より詳細には、前記出射面１２ｂに対して傾斜して形成された緩斜面部１４ａと、この緩斜面部１４ａよりも急な傾斜角度で形成された急斜面部１４ｂとからなる断面視三角形状の複数の凸部１４が互いに平行に形成されている。そして、導光板１２の出射面１２ｂ上に防反射層１７が形成されている。
【００２２】
導光板１２の側端面１２ａに配設された光源１３は、導光板１２の側端面１２ａに沿って設けられた棒状の光源であり、具体的には棒状の導光体１３ｂの両端部に白色ＬＥＤ(Light Emitting Diode)などからなる発光素子１３ａ、１３ａが配設されている。そして、これらの発光素子１３ａ、１３ａから出射された光を導光体１３ｂを介して導光板１２に導入するようになっている。このように発光素子１３ａ、１３ａと導光板１２との間に棒状の導光体１３ｂを設けることで、点光源である発光素子１３ａ、１３ａの光を、導光板１２の側端面１２ａに均一に照射することができる。
尚、光源１３は、導光板１２の側端面１２ａに光を導入し得るものであれば問題なく用いることができ、例えば導光板１２の側端面１２ａに沿って発光素子を並べた構成であっても良い。また、発光素子１３ａが１つのみ備えられた構成であっても良い。
【００２３】
上記構成のフロントライト１０は、光源１３から出射された光を、導光板１２の側端面１２ａから導光板１２内部へ導入し、内部を伝搬するこの光を、反射面１２ｃに設けられた凸部１４の急斜面部１４ｂで反射させることで光の伝搬方向を変化させ、出射面１２ｂから照明光として出射させるようになっている。
【００２４】
本実施形態に係るフロントライト１０の導光板１２は、その出射面１２ｂ側に、防反射層１７が形成されており、この防反射層が、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部を格子状に配列形成された構成であることが大きな特徴の一つである。
この防反射層１７について、図３及び図４を参照して以下に説明する。図３は、反射防止層１７の表面形状を模式的に示す部分斜視図である。図４は、防反射層を構成する微細な凸部（凹部）の配列の例を示す模式平面図であり、図４Ａは前記凸部を正方格子状に配列させた例であり、図４Ｂは、千鳥格子状に配列させた例である。
【００２５】
図３に示すように、防反射層１７の表面には、直径０．１５〜０．４μｍ程度の多数の微細な凸部７が千鳥格子状に配列されて形成されており、幅広い波長域の光を高い透過率で透過させることができるようになっている。このような微細な凹凸形状を設けることにより光の反射を防止できるのは、独Faunhofer Gesellshaft社の記述情報に開示されているように、それぞれの凸部が可視領域の波長以下の高さ及び繰り返しピッチで配列形成されているために、入射した光の反射が生じないことによる。
そして、この防反射層１７が設けられていることで、導光板１２内部を伝搬する光が出射面１２ｂに入射した際に反射光がほとんど生じず、効率よく液晶パネル２０を照明できるようになっている。また、出射面１２ｂの内面側での反射がほとんど生じないことで、出射面１２ｂで反射された光が使用者に到達することにより生じる白化現象を抑え、コントラストを向上させて表示品質を向上させることができる。
また、反射型の液晶パネル２０により反射された光が、導光板１２の出射面１２ｂに入射する際にも、この防反射層１７が有効に作用し、高い透過率で液晶パネル２０の反射光を透過させ、結果として高輝度の表示が得られるようになっている。これは、液晶パネル２０の反射光が、導光板１２の出射面１２ｂで反射されると表示光の一部が損失されて輝度が低下することとなり、また出射面１２ｂでの反射により導光板１２の白化がおこるために表示のコントラストが低下することとなるが、本発明に係る導光板１２では、防反射層１７が設けられていることで、上記の現象を防止することができるためである。
【００２６】
本発明において、凸部７のピッチは０．３μｍ以下とすることが好ましく、また凸部７の高さは０．２μｍ以上とすることが好ましい。これは、ピッチが０．３μｍを越えると、導光板に光を入射させた際に色づきが発生するからである。また、凸部３０の高さが０．２μｍ未満であると、防反射効果が不十分であり、反射率が高くなるからである。
上記凸部７のピッチは、小さくするほど防反射層１７の透過率を高めることができるが、０．２μｍ以下の極微細な凸部７を、均一な寸法で配列形成するのは困難であり、製造コストの増加の原因となるため、実用的には凸部７のピッチの下限値は、０．２μｍ程度である。
【００２７】
次に、防反射層１７を構成する凸部７の配列について図４を参照して以下に説明する。本実施形態に係る防反射層１７においては、凸部７は、図４Ａに示す正方格子状、図４Ｂに示す千鳥格子状のいずれに配列されていてもよいが、図４Ｂに示す千鳥格子状とすることが好ましく、その実効ピッチが最小となる方向と、導光板１２の面内における主導光方向とが平行となるようにして防反射層１７を形成するのがよい。
導光板１２面内の主導光方向は、図４Ａ，Ｂに示すように、本実施形態のフロントライト１０のように導光板１２の側端面１２ａに棒状の光源１３が配設されている場合には、導光体１３ｂの光出射面から導光板１２側端面に向かう方向（導光板側端面１２ａからこの側端面１２ａの対向面に向かう方向）とされる。
また、図４Ａにおいて、凸部７の実効ピッチＰｅは、図示上下方向において、隣接する凸部７のピッチＰと等しく、図４Ｂの上下方向では、図示斜め方向に隣接する凸部７，７の中心間の図示上下方向の距離が実効ピッチＰｅとされ、実際のピッチＰの１／２に等しくなる。
このように、図４Ａに示す正方格子状の配列よりも図４Ｂの千鳥格子状の配列の方が、凸部７の実効ピッチＰｅを小さくすることができ、この実効ピッチＰｅが最小となる方向と、導光板１２の主導光方向を平行にすることで、防反射層１７における光の反射をより生じ難くすることができ、防反射層１７において透過／反射した光が色づいて液晶表示装置の色再現性が低下するのを防止することができる。
従って、図４Ａに示す正方格子状に凸部７を配列させた場合でも、導光板１２の主導光方向が図示上下方向の時、凸部７の配列方向を図示斜め４５°方向とすることで実効ピッチＰｅを小さくすることができる。逆に、図４Ｂに示す千鳥格子状の配列としても、主導光方向が図示上下方向の場合に、図に示す配置ではなく、例えば凸部７の配列方向が図示左右方向となるように（隣接する凸部７の中心同士を結ぶ直線の向きが図示左右方向となるように）配置した場合には、図示上下方向での実効ピッチＰｅが凸部７のピッチＰと等しくなるため、実効ピッチＰｅが最小となるように配置した場合よりも防反射効果が低下することとなる。
【００２８】
本発明に係る導光板１２においては、導光板１２の主導光方向における上記凸部７の実効ピッチは、０．１５μｍ以下とすることが好ましい。このような範囲とすることで、防反射層１７の防反射効果を高めることができ、液晶表示装置の表示品質を向上させることができる。実効ピッチが０．１５μｍを越えると、防反射層１７の防反射特性を向上させる効果が小さくなる。
【００２９】
尚、本発明に係る導光板１２において、反射防止層１７は、出射面１２ｂのみに設けられるものではなく、光源１３が配置される側端面１２ａにも反射防止層を形成しても良い。このような構成とすることで、光源１３（導光体１３ｂ）から導光板１２に光が導入される際の導光板１２の側端面１２ａでの反射も抑えることができるので、光源の利用効率を更に高めて、フロントライト１０の輝度を向上させることができる。
【００３０】
液晶パネル２０は、対向して配置された上基板２１と下基板２２との間に液晶層２３が挟持され、この液晶層２３が基板２１，２２の内面側周縁部に沿って額縁状に設けられたシール材２４により封止された構成とされており、図１に示す液晶表示装置１では、下基板２２の外面側に設けられたモールド２３０により支持された状態とされ、このモールド３０の図示下面側（液晶パネル２０と反対側）に設けられた制御回路（図示せず）と、モールド３０の外周を回り込むように引き回されたフレキシブル基板２９ａ、２９ｂを介して接続されている。上基板２１の内面側（下基板２２側）には、液晶制御層２６が形成されており、下基板２２の内面側（上基板２１側）には、フロントライト１０の照明光や外光を反射させるための金属薄膜を有する反射層２７が形成され、この反射層２７上に液晶制御層２８が形成されている。
液晶制御層２６，２８は、液晶層２３を駆動制御するための電極や、配向膜等を含んで構成されており、上記電極をスイッチングするための半導体素子等も含むものである。また、場合によってはカラー表示のためのカラーフィルタを備えていてもよい。そして、図２に示すように、下基板２２側の液晶制御層２８が、シール材２４を越えて外側まで延長されて形成され、その先端部２８ａにおいて、フレキシブル基板２９ａと接続されている。尚、上基板２１側の液晶制御層２６は、詳細は図示されていないが、図１に示すフレキシブル基板２９ｂと接続されている。
反射層２７は、液晶表示パネル２０に入射した外光やフロントライト１０の照明光を反射させるためのアルミニウムや銀などの高反射率の金属薄膜からなる反射膜を備えるものであり、特定の方向で反射光が強くなり液晶表示装置の視認性が低下するのを防止するための光散乱手段を備えることが好ましい。この光散乱手段としては、反射膜に凹凸形状を付与したものや、樹脂膜中に樹脂膜を構成する材料と異なる屈折率の樹脂ビーズを分散させた散乱膜等を用いることができる。
【００３１】
以上の構成の本実施形態の液晶表示装置１は、外光が十分に得られる環境では、外光を利用した反射表示を行うことができ、外光が得られない環境においては、フロントライト１０を点灯させ、導光板１２の出射面１２ｂから出射される光を照明光として表示を行うことができるようになっている。
そして、フロントライト１０の導光板１２に防反射層１７が設けられていることで、光源１３から導光板１２内部に導入された光を効率よく出射面１２ｂから取り出すことができるので、液晶パネル２０に入射する照明光量を高めて高輝度の表示を行うことができる。
さらには、上記液晶パネル２０に入射した光は、下基板２２の反射層２７により反射されて再び導光板１２に入射し、この導光板１２を透過して使用者に到達するようになっているが、本実施形態の液晶表示装置１では、上記導光板１２に防反射層１７が設けられていることで、液晶パネル２０からの反射光が導光板の出射面１２ｂでほとんど反射されずに使用者に到達する。従って、導光板１２の出射面１２ｂで反射されて表示光の輝度が低下するのを防止し、又、出射面１２ｂで反射が生じることによる導光板１２の白化も防止できるので、高輝度で高コントラストの表示を得ることができる。
【００３２】
（導光板の製造方法）
次に、上記本実施形態に係る導光板の製造方法について、以下に説明する。ただし、本発明に係る導光板は、以下に示す製造方法によってのみ製造可能とされるものではない。
図１に示す導光板１２は、金型を用いた射出成形により製造することができる。すなわち、導光板１２を形成するための金型のキャビティ部において、導光板１２の出射面を形成する壁面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が配列形成された構成とし、この金型を用いて射出成形を行うことで、このキャビティ部の凹凸形状を導光板の出射面に転写して導光板の出射面に防反射層を形成することができる。
上記キャビティ部壁面に形成される凹凸形状としては、形成される凹部又は凸部のピッチが０．３μｍ以下で、凹部又は凸部が千鳥格子状に配列された形状とすることが好ましく、導光板１２の側端面１２ａに対応するキャビティ部壁面と垂直な方向に対する前記凹部又は凸部の実効ピッチが最小となるように前記凹部又は凸部のピッチの配列方向を設定することがより好ましい。このような構成とすることで、上記液晶表示装置の実施形態で述べたように、さらに防反射効果が大きく、また色づきのない導光板を製造することができる。
【００３３】
このような製造方法を採用することで、新たに工程を追加することなく、極めて効率よく防反射層を備えた導光板を製造することができる。従来の成膜法により防反射層を形成していた方法に比しても、安価に、かつ短時間で同等以上の防反射特性を有する導光板を製造することができる。
【００３４】
本実施形態に係る製造方法に用いられる金型の防反射層を形成するための凹凸形状は、例えば、金型の壁面を電子ビーム描画装置を用いてパターニングし、その後エッチング処理を施すことで形成することができる。また、上記方法に限らず、金型のキャビティ部に凹凸形状を備えたスタンパーを配設することによっても、導光板の防反射層を形成することができる。この防反射層を形成するためのスタンパーは、Ｎｉ電鋳など公知の方向で作製することができる。
【００３５】
また、上記金型において、導光板１２の側端面１２ａに対応するキャビティ部壁面に、上記と同様の微細な凹凸形状を形成すれば、側端面１２ａにも防反射層が形成された導光板を作製することができる。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。
（実施例１）
まず、導光板の外形と逆凹凸のキャビティ部が形成された金型を用意し、この金型の導光板出射面に対応する壁面に電子ビーム描画装置を用いてパターニングし、その後エッチング処理を行うことで、前記導光板出射面に対応する壁面に多数の凹部を配列形成した。この金型に形成された凹部は、千鳥格子状に配列し、ピッチは、０．２５μｍとし、凹部の深さは、０．２５μｍとした。
次に、この金型にアクリル樹脂材料を注入して射出成形を行い、(W)４０ｍｍ×(L)５０ｍｍ×(t)０．８ｍｍの、出射面に防反射層を備えた導光板を作製した。作製された導光板の出射面形状をＡＦＭ（Atomic Force Microscopy）により測定したところ、高さ０．２３μｍ〜０．２４μｍの微細な凸部が、０．２５μｍピッチで千鳥格子状に均一に配列形成されていることが確認された。
次いで、得られた導光板の出射面の反射率を測定した。この測定結果を図５に示す。図５のグラフに示すように、波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で、反射率が０．５％未満であり、導光板の出射面が防反射機能を有することが確認された。尚、出射面に防反射層を形成しない以外は、本例で作製した導光板と同様の構成を備えた導光板を作製し、その出射面の反射率を測定したところ、反射率は４〜５％であった。
【００３７】
（実施例２）
次に、導光板の防反射層を構成する凸部のピッチによる防反射効果の違いを検証するために、上記実施例１と同様の作製方法により凸部のピッチのみが異なる３種類の導光板を作製した。具体的には、前記キャビティ部に形成する凹部のピッチを０．２５μｍ、０．３μｍ、０．４μｍとした３種類の金型を用意し、これらの金型を用いて射出成形を行うことで３種類の導光板を作製した。
得られた導光板の出射面の形状をＡＦＭにより確認したところ、それぞれ凸部のピッチは０．２５μｍ、０．３μｍ、０．４μｍに形成されており、凸部の高さはいずれの導光板も０．２５〜０．２７μｍであった。
そして、上記にて得られた各導光板の短辺側の側端面に、両端に白色ＬＥＤを備えた棒状の光源を配設してフロントライトを作製した。
【００３８】
次いで、上記各フロントライトを点灯させた状態で、導光板の上面（出射面と反対側の面）への漏れ光の測定を行った。この漏れ光測定は、導光板の法線方向を０°とし、導光板面内の導光方向に沿って、光源の配設された側端面側への傾き角度をマイナス側、それと反対側への傾き角度をプラス側として、−３０°〜３０°の範囲で漏れ光を検出するための検出器を移動させて測定を行った。その結果を図６のグラフに示す。図６のグラフの横軸は検出器の角度を示し、縦軸は漏れ光の輝度を示している。
図６に示すように、凸部のピッチが０．２５μｍ、０．３μｍとされた導光板の漏れ光は、凸部のピッチが０．４μｍとされた導光板の漏れ光よりも大幅に小さく、優れた防反射効果が得られていることが確認された。従って、凸部のピッチが０．３μｍ以下とされた導光板は、光源の光を効率よく導光板出射面側へ導くことができることが確認された。また、導光板上面側への漏れ光が少ないことから、液晶パネルの前面に配置した場合にも、表示の視認性が低下することなく、高コントラストで高輝度の優れた表示品質を得られることが示唆される。
【００３９】
次に、上記各導光板の漏れ光の色度の測定を行った。測定は上記漏れ光の測定と同様に、導光板面内の導光方向に沿って検出器の角度を−３０°〜３０°の範囲で変化させて行った。測定結果を図７に示す。図７は、ｘｙ色度図であり、グラフ中に×印で示す点がＣ光源（白色）である。
図７に示すように、凸部のピッチが０．２５μｍとされた導光板と、０．３μｍとされた導光板は、色度の角度依存性が小さく、また、Ｃ光源の近傍に集中していることが分かる。つまり、液晶パネルの前面にフロントライトを配置して液晶表示装置を構成した場合に、斜め方向から観察しても表示の色つきが無く、液晶パネルの表示色再現性が高いことが示唆される。また、凸部のピッチが０．２５μｍとされた導光板の方が色度の分布が小さく、より色づきが小さいことから、より色再現性に優れる導光板であるといえる。これに対して、凸部のピッチが０．４μｍとされた導光板では、色度がＣ光源から大きく離れており、また色度の分布も大きいことから、漏れ光に色づきが生じ、またその色も角度により異なるため、上記ピッチを小さくした導光板よりも色再現性に劣ると考えられる。
【００４０】
（実施例３）
次に、導光板の防反射層における凸部の配列による効果を検証するために、凸部の配列のみが異なる２種類の導光板を作製した。
まず、キャビティ部の壁面に正方格子状に凹部を配列形成した金型と、千鳥格子状に凹部を配列形成した金型を用意した。いずれの金型においても、凹部のピッチは０．３μｍとし、凹部の深さは０．３μｍとした。次いで、それぞれの金型を用いた射出成形により導光板を作製した。得れらた導光板の出射面形状をＡＦＭにより測定したところ、形成された凸部はそれぞれ正方格子状、千鳥格子状に配列されており、いずれの導光板もピッチ０．３μｍで、高さ０．２７〜０．２９μｍの微細な凸部が配列形成されていた。
次に、上記にて作製された各導光板の側端面に棒状の光源を配設してフロントライトを構成し、これらのフロントライトを点灯させた状態で、上記実施例２と同様にして漏れ光の色度測定を行った。その結果を図８に示す。図８に示すように、千鳥格子状に凸部が配列形成された導光板は、正方格子状に凸部が配列された導光板よりも色度の分布が小さく、かつＣ光源の近傍に集中しており、色づきがより少ないことが確認された。正方格子状に凸部が配列された導光板は、測定角度が大きい場合に色度がＣ光源から離れる傾向があり、導光板の正面から見た場合には色づきが少ないものの、斜め方向から観察した際に色づきがやや大きくなり、表示色が若干変化することが示唆される。
【００４１】
（実施例４）
次に、導光板の主導光方向と、防反射層の凸部の配列方向との関係が、導光板の防反射特性に与える影響を検証するために、防反射層を構成する凸部の配列方向を変えた２種類の導光板を、上記実施例１と同様の製造方法により作製した。各導光板の凸部のピッチは０．２５μｍで同一とし、凸部の高さも０．２３〜０．２４μｍでほぼ同一とした。
それぞれの導光板における凸部の配列方向は、それぞれ凸部の配列方向が導光板の主導光方向と平行となるように形成したものと、凸部の配列方向が導光板の主導光方向と直交するように形成したものを作製した。前者は、導光板の主導光方向における実効ピッチが０．１２５μｍであり、後者の実効ピッチは０．２１７μｍである。すなわち、前者の配列では、導光板の主導光方向で実効ピッチが最小となるように防反射層の凸部が配列されている。
【００４２】
次いで、上記にて得られた２種類の導光板の側端面に棒状の光源を配設してフロントライトを構成し、これらのフロントライトを点灯させた状態で、上記実施例２と同様にして色度測定を行った。その結果を図９に示す。図９の色度図に示すように、防反射層の実効ピッチが０．１２５μｍとされた導光板は、防反射層の実効ピッチが０．２１７μｍとされた導光板と比較して、色度の分布がＣ光源の近傍に集中しており、色づきが小さく、斜め方向から観察した場合の色度の変化も小さいことが確認された。一方、実効ピッチが０．２１７μｍとされた導光板は、正面から観察した場合には色度がＣ光源の近傍にあり、色づきが小さいが、斜め方向から観察した場合に色づきが大きくなった。
【００４３】
次に、上記２種類の導光板について、導光板の主導光方向と直交する方向に測定角度を変化させて色度の測定を行った。つまり、導光板の側端面と平行な向きにおける漏れ光の角度依存性の検証を行った。測定角度は−３０°〜３０°とした。その測定結果を図１０に示す。この図に示すように、導光板側端面と平行な方向においては、上記主導光方向での測定とは逆に、導光板の主導光方向での実効ピッチが最小とされた導光板の色度分布のほうが、実効ピッチが０．２１７μｍとされた導光板よりも大きくなった。これは、導光板の側端面と平行な向きの漏れ光は、主導光方向に対して垂直に近い方向に入射した光の反射光であり、この光に対しては実効ピッチ０．２１７μｍの方が、進行する光と直交する形状のピッチが小さくなるためであると考えられるが、液晶パネルと組み合わせた場合には、観察者から見て上下方向の色度分布が小さいことが重要であり、左右方向での色度分布は実用上問題になりにくいことから、棒状の光源を観察者から見て導光板の上端部又は下端部に配置する用途においては、実効ピッチが最小とされた導光板を用いるのが好ましい。
【００４４】
このように、凸部の実効ピッチを導光板の主導光方向で小さくすることで、漏れ光の色づきを抑えることができることが確認された。また、図９及び図１０に示す結果から、防反射層の実効ピッチが０．１５μｍ以下であれば色度をＣ光源の近傍にほぼ集中させることができると考えられるが、正方格子状に０．１５μｍ以下のピッチで凸部を配列形成するのは困難であり、本発明の導光板のように、千鳥格子状に凸部を配列させることで、より凸部のピッチの小さいものと同等の特性を得られることは、製造やコストの面で極めて有効であるといえる。
【００４５】
（実施例５）
次に、従来の多層膜構造の防反射層と、本発明に係る防反射層とを比較するために、比較試料として、従来の構成の導光板を作製した。具体的には、出射面に凹凸形状が形成されていない導光板を射出成形により作製し、この導光板の出射面上に真空蒸着によりＳｉＯ2層とＴｉＯ2層とが交互に周期的に積層された防反射層を形成した。そして、この導光板の側端面に棒状の光源を配設して比較用フロントライトとした。
上記比較用フロントライトを点灯させた状態で、上記実施例２と同様にして色度の測定を行った。測定結果を図１１の色度図に示す。また、図１１には、比較のために上記実施例２において作製した防反射層の凸部ピッチが０．２５μｍの導光板の色度測定結果を併記する。この図に示すように、従来の防反射層が形成された比較用フロントライトは、色度の分布が大きく、観察角度により漏れ光が色づき、液晶パネルと組み合わせた場合には、斜め方向での色再現性が大きく低下することが示唆される。従って、本発明に係る導光板と液晶パネルを組み合わせることで、従来よりも視野角の広い液晶表示装置を実現できることが確認された。
【００４６】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の導光板は、光源からの光を側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を出射面から出射させる構造を備え、前記出射面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が格子状に配列形成された防反射層を備えたことで、導光板内部を伝搬する光をより効率よく出射面から出射させることができ、光源の利用効率が高く、高輝度の照明装置を構成することができる。
【００４７】
また、本発明に係る導光板において、前記微細な凹部又は凸部が、千鳥格子状に配列された構成となるので、正方格子状に前記凹部又は凸部を配列した場合に比して、より高密度に凹部又は凸部を配置することができるので、実効的な配列ピッチを小さくすることができ、防反射効果を高めるとともに、この防反射層を透過する光、又は反射される光の色づきを防止することができる。
【００４８】
また、本発明に係る導光板において、前記千鳥配列に形成された凹部又は凸部の配列方向が、当該導光板の面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが最小となる方向となるので、さらに優れた防反射効果を得ることができる。また、導光板の出射面に微細な凹凸形状が直接配列形成されていることにより、金型による導光板の製造時に同時に微細な凹凸形状を作り込むことができる。
更に本発明において、前記配列形成された微細な凹部又は凸部のピッチが、０．３μｍ以下とされているので、前記導光板出射面の反射率が波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で０．５％未満であり、前記導光板出射面の法線に対して±３０゜の範囲における漏れ光の輝度が低く、白色光に対する漏れ光の色度を白色光を基本としてその周囲にｘｙ色度図においてｘは０．２０〜０．３５の範囲内にｙは０．１５〜０．３５の範囲に収めてなることを特徴とする導光板を提供できる。
更に本発明において、前記導光板面内における主導光方向への凹部又は凸部の実効ピッチが、０．１５μｍ以下とされ、前記導光板出射面の反射率が波長域４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲で０．５％未満であり、前記導光板出射面の法線に対して±３０゜の範囲における白色光に対する漏れ光の色度を白色光を基本としてその周囲にｘｙ色度図においてｘは０．２５〜０．３５の範囲内にｙは０．２５〜０．３５の範囲に収めてなる導光板を提供することができる。
【００４９】
次に、本発明に係る導光板の製造方法は、光源からの光を側端面から導入し、内部を伝搬する前記光を出射面から出射させる構造を有する導光板を、金型を用いた射出成形により製造する方法であって、
前記導光板を形成するためのキャビティ部の導光板出射面に対応する壁面に、サブミクロンオーダーの微細な凹部又は凸部が格子状に配列形成された金型を用い、前記微細な凹部又は凸部の形状を、射出成形時に導光板に転写する構成とされたことで、導光板の射出成形時に、同時に導光板の出射面に防反射層を形成することができるので、製造効率に極めて優れ、容易かつ安価に導光板を製造することができる。
【００５０】
次に、本発明に係る照明装置は、上記本発明の導光板を備えて構成されたことで、光源から導光板に導入された光を効率よく導光板の出射面から出射させることができる。これにより、光源の利用効率が高く、高輝度の照明装置とされている。
【００５１】
次に、本発明に係る液晶表示装置は、先に記載の照明装置を、液晶パネルの前面側に備えたことで、液晶パネルからの反射光が、照明装置の導光板下面で反射されて減衰するのを防ぎ、高輝度の表示が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の一実施の形態である液晶表示装置の斜視構成図である。
【図２】  図２は、図１に示す液晶表示装置の断面構成図である。
【図３】  図３は、図２に示す防反射層の表面形状を模式的に示す斜視構成図である。
【図４】  図４は、図３に示す防反射層の凸部の配列例を示す説明図であり、図４Ａは正方格子状に配列した例、図４Ｂは千鳥格子状に配列した例である。
【図５】  図５は、実施例１の導光板の反射率測定結果を示すグラフである。
【図６】  図６は、実施例２の導光板の漏れ光の輝度測定結果を示すグラフである。
【図７】  図７は、実施例２の導光板の漏れ光の色度測定結果を示すグラフである。
【図８】  図８は、実施例３の導光板の漏れ光の色度測定結果を示すグラフである。
【図９】  図９は、実施例４の導光板の漏れ光の色度測定結果を示すグラフである。
【図１０】  図１０は、実施例４の導光板の漏れ光の色度測定結果を示すグラフである。
【図１１】  図１１は、実施例５の導光板の漏れ光の色度測定結果を示すグラフである。
【図１２】  図１２は、従来の構成の導光板を備えた液晶表示装置の断面構成図である。
【符号の説明】
１０  フロントライト
１２  導光板
１３  光源
１４ａ  緩斜面部
１４ｂ  急斜面部
１７  防反射層
７  凸部
２０  液晶パネル
３０  モールド
【図１】
0003785093.tif 000002
【図２】
0003785093.tif 000003
【図３】
0003785093.tif 000004
【図４】
0003785093.tif 000005
【図５】
0003785093.tif 000006
【図６】
0003785093.tif 000007
【図７】
0003785093.tif 000008
【図８】
0003785093.tif 000009
【図９】
0003785093.tif 000010
【図１０】
0003785093.tif 000011
【図１１】
0003785093.tif 000012
【図１２】
0003785093.tif 000013