JP2009140905A - 導光板及びバックライト - Google Patents

Abstract

【課題】液晶ディスプレイに対して、光源近傍の入光むら改善を簡単にかつ確実に実現できる、導光板及びバックライトを提供する。
【解決手段】少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面を有し、光入射面から表示エリアまでの最小距離をＬＬとした場合、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の光入射面近傍に、他の領域の光の出射方向と異なる方向へ出射させる形状が形成されている、導光板。
【選択図】図１５

Description

本発明は透過型、半透過型の液晶表示素子、広告板、非常誘導灯など、背面光源としての照明手段として、光源近傍での明るさのむらがなく均一で明るい性能を実現する導光板及びバックライトに関する。

近年、カラー液晶表示装置は携帯電話、携帯用ノートパソコン、携帯用液晶テレビ、あるいはビデオ一体型液晶テレビ等として種種の分野で広く利用されている。この液晶表示装置は、基本的にバックライト部と液晶表示素子部から構成されている。バックライト部としては、液晶表示素子の直下に光源を設けた直下方式や導光板の側面に光源を設けたエッジライト方式がある。液晶表示装置のコンパクト化という点から、エッジライト方式が多用されている。このエッジライト方式は、透光性平板の導光板の側面部に光源を配置して、導光板の表面全体から光を出射させる方式のバックライトである。

このような液晶表示装置においてはそのバッテリー駆動時間を伸ばすことが要求されているが、液晶表示装置に使われているバックライトの消費電力の割合が大きく、バッテリー駆動時間を伸ばすための障害になっている。この消費をできる限り低く抑えることがバッテリーの駆動時間を伸ばし、液晶表示装置の実用価値を高める上で重要な課題とされている。しかし、バックライトの消費電力を抑えることによって、バックライトの輝度を低下させたのでは表示品位が犠牲になり好ましくない。そこでバックライトの輝度を犠牲にすることなく、消費電力を抑制するため、バックライトの輝度の効率を高めかつ輝度均一性の高いバックライトの開発が進められている。

図１は従来技術として現在最も普及しているバックライト構成を示す。ＬＥＤ光源１から出射した光は導光板２に光入射面２ａから入射し、導光体内部を導波する。光反射面２ｂに設けられたグルーブやドット等の反射要素で反射された光は導光体２の光出射面２ｃから斜め方向に出射する。輝度の面内分布が均一になるように、反射要素の形状や配置を工夫したものが用いられている。たとえば、光源１に近い側は反射要素の面密度を小さくし光源１からの距離が大きくなるにつれて、面密度を大きくして、均一性を確保している。

しかしながら、光は導光板２から斜め方向に出射されるため、光を有効に利用するためには、光をバックライトの法線方向へ、偏向及び集光させる必要がある。そこで導光板２の上に拡散フィルム３を設け、均一性を向上させるとともに、導光板２からの出射光をバックライトの法線方向へ偏向させる。さらに光を集光させるために、断面が３角形形状で頂角が９０°の上向きプリズム４、５を２枚、配列方向が互いに直交するように重ねて配置することで輝度の効率向上を図っている。

このプリズムを２枚直交して積層する方式は主にプリズム斜面での屈折作用を利用して導光板２からの出射光を法線方向へ偏向させる方向制御を行っている。したがって、一部の光は側方に反射、屈折されるため輝度の効率向上には限界がある。一方、下面に全反射する光もあり、この光はバックライトの下面に設置された反射シート６で反射され再利用可能である。再利用された光は、最初に出射された位置とは異なる位置から出射されるため、面内のむら解消や輝度均一性を高める効果があり、この方式は輝度の効率と均一性のバランスが良いため広く採用されている。しかしながら、本方式は上記のとおり輝度の効率向上には限界があるため、さらに高輝度を狙った導光板、バックライトが開発されている。

図２に特許第２７３９７３０号公報のバックライト構成を示す。図１の拡散フィルム３と上向きプリズム２枚を、下向きプリズム２１で置き換えた構成となっている。この下向きプリズム２１は断面が三角形形状のプリズムを有し、このプリズムを導光板の光出射面２ｃに対向するよう下向き配置している。プリズムの配列方向は導光板２の光入射面２ａと平行になっている。導光板２から斜めに出射した指向性光を、プリズムの一方の斜面で、屈折させた光をもう一方の斜面で法線方向へ全反射させ、光を法線方向に方向制御させる方法である。本方法は導光板からの指向性出射光を直接全反射で法線方向へ出射させるため、正面輝度の効率が原理的に高くなる。

また、部品点数を下向きプリズム１枚と少なくできるが、指向性が大きいためむら解消や、均一性確保には不向きであり、実際には下向きプリズム２１の上に拡散フィルムを積層して用いる場合がほとんどである。

携帯機器ディスプレイでは最近、光源としてＬＥＤが使用される場合がほとんどである。図３にバックライトを点灯させ、正面から観察した写真を示す。ＬＥＤを光源１として使用した場合、バックライトの入光部近傍ではＬＥＤの指向特性に起因する暗部３１と明部３２が明確に分かれる入光むら３３が発生する。機器の薄型化、小型化の要求により、バックライトにおける表示エリア３４の面積割合が増大する傾向にあり、入光むらを極小化することも重要な課題である。

特許２７３９７３０号公報の下向きプリズム方式は導光板からの出射光を反射で戻すことなく直接（１回）で法線方向へ出射させるために入光むらが視認できる領域が大きくなる欠点がある。また、入光むら改善を目的に下向きプリズムの上に拡散フィルムを積層させても、入光むらの改善効果は小さい。したがって、非表示エリアが大きい仕様のバックライトに限定して使用されているのが現状である。

この入光むらの改善方法として、図４に示すように特開２００６−２８６４８９号公報では導光板２の入光部近傍２ｄにドットを形成すること、また特開２００７−１２２９５８号公報においてはサンドブラストによって粗面を形成することが記載されている。これらの方法は入光部近傍の導光板内部を導波する光を散乱により広げ、かつ入光部近傍の導光板光出射面から出射される光を散乱させることによって、入光むらを低減させている。

しかしながら、上記の方法では光を散乱させているため、光の方向を制御することは難しく、入光むら改善には寄与しない方向へ光が散乱されてしまう欠点がある。即ち、正面からの入光むらは改善しても、ある特定の方向から見た場合にむらが拡大されたり、また、光が入光部近傍で効率良く利用されないために結果として表示エリアでの輝度が低下するため、これらのバランスをとるためのドット形状設計やサンドブラスト条件設定が難しくなるという問題がある。
特許第２７３９７０号公報 特開２００６−２８６４８９号公報 特開２００７−１２２９５８号公報

本発明はこのような状況に鑑み、例えば液晶ディスプレイに対して、光源近傍の入光むら改善を簡単にかつ確実に実現できる、導光板及びバックライトを提供することを目的とする。

本発明者は、導光板出射特性の角度分布測定、入光むらの測定、入光部近傍の目視観察および導光板の入光部近傍の形状設計並びに出射光角度分布シミュレーションを通し、入光むらを低減できる導光板、ならびバックライトが得られることを見出し、本発明に到達した。

本発明に係る導光板は、少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面を有し、光入射面から表示エリアまでの最小距離をＬＬとした場合、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の光入射面近傍に、他の領域の光の出射方向と異なる方向へ出射させる形状が形成されていることを特徴とする。

また、本発明に係る導光板は、少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有し、光入射面近傍において、天頂角をθとし、方位角をφとしたときに、光出射面から出射される光の光度分布が最大となる天頂角の角度がθｍａｘ＝４５±１５°であり、同じく光の光度分布が最大となる方位角の角度がφｍａｘ≒９０°であり、かつそれらの半値全角がΔθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°であることが好ましい。

また、本発明に係るバックライトは、導光板の光出射面の対向する位置に少なくとも１枚以上の光の方向を制御するシートと、導光板の光出射面の裏面に対向する位置に反射シートと、光源とを有するバックライトであって、前記導光板を備えていてもよい。

本発明により、例えば液晶ディスプレイに対して、光源近傍の入光むら改善を簡単にかつ確実に実現できる、導光板及びバックライトを提供することが可能となった。

以下に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、透過型、半透過型の液晶表示素子、広告板、非常誘導灯など、背面光源としての照明手段として使用することのできるバックライトに適用できる導光板である。もちろん、液晶ディスプレイに適するバックライトにも用いられる。本発明の導光板は少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面を有し、光入射面から表示エリアまでの最小距離をＬＬとした場合、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の光入射面近傍に、他の領域の光の出射方向と異なる方向へ出射させる形状が形成される。

また、本発明の導光板は少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有し、光入射面近傍において光出射面から出射される光の光度分布が図５、図６（ａ）、図６（ｂ）で定義される天頂角θ、方位角φに対して、光度が最大となる角度がθｍａｘ＝４５±１５°、φｍａｘ≒９０°であり、かつそれらの半値全角がΔθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°であることが好ましい。または、光度が最大となる角度がθｍａｘ＝４５±１０°、φｍａｘ≒９０°であり、それらの半値全角がΔθ＝７０±５°、Δφ＝１２５±１５°であることがより好ましい。

図１５は、本発明の実施の形態の導光板２を適用したバックライトの構成を説明するための側面図である。図１５にあって、バックライトは、光を出射する少なくとも一つの光源１と、光源１から入射面２ａを介して入射してきた入射光を導波して出射面２ｃから出射光として出射する導光板２と、導光板２の出射面２ｃから斜め方向に出射された出射光の方向を導光板２の出射面２ｃ又はプリズムシート４１及び５１の法線方向へと変えるように制御するプリズムシート４１及び５１とで構成される。また、バックライトは、導光板２の出射面２ｃの裏面である反射面２ｂの下に反射シート６を有する。反射シート６は、導光板２にて下面に全反射された光を再利用可能とするために導光板２方向へ反射する。プリズム組２種類のうち、プリズムシート４１は、両面にプリズムが形成され、プリズム５１側に面する上面は第１プリズム４２であり、導光板２側に面する下面は第２プリズム４３である。第１プリズム４２は、稜線方向が導光板の光入射面２ａに平行である。また、第２プリズム４３は、稜線方向が第１プリズム４２と４５度の角度を成す。第１プリズム４２のさらに上に配置されるプリズムシート５１は、プリズム４１方向（下側）とは反対の上側を向いているプリズム５２を有している。プリズム５２は、稜線方向が導光板の光入射面２ａに平行に配置されている。

次に、本発明の導光板を想到するに至ったプロセスについて以下に説明する。まず、ステップＳ１で、図７に示した構成において、導光板２とプリズムシート４１との間にヘイズ値の異なる拡散フィルム３を挿入し、入光むらを測定する。ヘイズ値は、フィルムに可視光を照射したときの全透過光に対する拡散透過光の割合である。通常は、ヘイズ値の小さいほどフィルムの透明性に優れている。

次に、ステップＳ２でステップＳ１の入光むらの測定結果に基いて入光むらに改善効果のあるヘイズ値を有する拡散フィルム３を選定し、拡散フィルム透過後の輝度角度分布を測定する。

次に、ステップＳ３にて、ステップＳ２で測定した拡散フィルム３透過後の輝度角度分布を光度の角度分布に変換する。

次に、ステップＳ４で、ステップＳ３にて変換して得た光度角度分布のうち明らかにむら改善に効果がないか、または、不必要な方向へ出射される光の角度成分を除き、残りの部分の入光むらを改善する入光部近傍の目標角度分布と設定した。

前記各プロセスにおいて、前記ステップＳ２の輝度角度分布測定の位置は、導光板中央部である。なぜなら、入光部近傍の角度分布は高角度側での輝度測定の際の実面積が大きくなり、正確な測定が困難なためである。前記ステップＳ３において、輝度角度分布を光度角度分布に変換しているのは、輝度の定義に基くと高角度側では、輝度の角度分布が大きくなり、輝度分布は高角度側に寄ったものとなり、入光むらを改善する角度分布の適正範囲を正確に決定しにくくなるためである。

本発明のバックライトは導光板の光出射面の対向する位置に少なくとも１枚以上の光の方向を制御するシートと導光板の光出射面の裏面に対向する位置に反射シート、及び光源を有し、かつ少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面を有し、光入射面から表示エリアまでの最小距離をＬＬとした場合、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の光入射面近傍に、他の領域の光の出射方向と異なる方向へ出射させる形状が形成されていることを特徴とする導光板、または少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面とを有し、光入射面近傍において光出射面から出射される光の光度分布が図５、図６（ａ）、図６（ｂ）で定義される天頂角θ、方位角φに対して、光度が最大となる角度がθｍａｘ＝４５±１５°、φｍａｘ≒９０°であり、かつそれらの半値全角がΔθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°であることを特徴とする導光板から構成されるものである。

少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面を有し、光入射面から表示エリアまでの最小距離をＬＬとした場合、光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の光入射面近傍に、他の領域の光の出射方向と異なる方向へ出射させる形状が形成されている導光板では確実に入光むらを改善できる。図３にＬＬの定義を示した。実際バックライトではＬＥＤ光源１を含めたＬＬの距離までは黒色の遮光テープで覆われるのが一般的である。したがって、ＬＬ以上まで表示領域の出射特性と異なる反射特性を有する形状を設けると、明らかに、異なる形状の境界が視認され、かつ明るさの違いも明確になり問題である。また、ＬＬ以下ではあるが（ＬＬ−１．５）ｍｍより大きいと、確実に入光むらを低減させることが難しい。なぜなら、光入射面近傍の反射機能を有する形状及び出射特性は表示エリアの反射機能を有する形状、出射特性と異なるため、境界領域での明るさを全方向に対して完全に同じにすることは不可能であり、結果として明るさの差が境界を越えて視認されるためである。表示エリアに対応する領域と異なる形状を形成する距離（面積）を変えて導光板を試作し、バックライトに組み込み、非表示エリアを遮光テープにてマスクして点灯評価を行った結果、（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の領域に別形状を設ければ、形状の違いによる明るさの差に起因するむらが観察されないことがわかった。したがって、確実に入光むらを改善するには、入光部近傍の出射特性を別領域の特性と変えるために反射機能を有する形状を設ける領域は（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下であることが重要である。

この領域の下限については、あまりに小さいと入光むら改善効果が小さくなるため、（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下でできる限り（ＬＬ−１．５）ｍｍに近いほど望ましい。また、前述の距離は、導光板の厚さや入光部近傍の出射特性にも依存するが、導光板の厚さが１ｍｍ以下であれば、（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の条件は有効である。

本発明入光部近傍の出射特性については、入光むらが改善できれば制限するものではないが、以下に方法を例示する。導光板の入光部近傍出射光の光度角度分布を図８（ａ）、図８（ｂ）に示す。ここでθは図５に示すように導光板の光出射面に対して垂直方向を０°としたときの天頂角であり、φは導光板の光入射面に対して平行な方向を０°とした方位角である。導光板２の入光部近傍２ｄの光出射面から出射される光の光度角度分布において光度が最大となる角度がθｍａｘ＝４５±１５°、φｍａｘ≒９０°であり、かつ角度分布の広がりに対応する半値全角がΔθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°であれば、入光むらは改善できる。

ここで、θｍａｘが前記範囲外の場合、入光むらの改善効果は小さい。またΔθ＜６０°またはΔφ＜１１０°の場合出射光の広がりが小さく、入光むら改善効果は小さい。Δθ＞８０°またはΔφ＞１５０°の場合、出射光の角度分布は広がりすぎのため、輝度が低くなり、表示エリア部の輝度と同程度の輝度にするためには、結果として入光部近傍で光を多く出射させる必要がある。即ち表示エリアで使用される光量が減り、低輝度になるため望ましくない。また、φｍａｘ≒９０°については導光板の一般的な特性である。

本発明の導光板は入光部近傍の出射特性が上記の範囲であれば、これを実現するための、手段について特に制限はない。上記角度分布の実現方法については、導光板の入光部近傍の光出射面またはその裏面の少なくともどちらか一方に、グルーブや球面レンズ、レンチキュラーレンズ等を配置させ、光線追跡によるシミュレーションによって光度角度分布を計算し、計算結果が上記範囲に入るまで、形状を変化させて形状を決定すれば良い。したがって、入光むら改善のために導光板の入光部近傍に導入する形状には制限はない。

本発明になる導光板は透明性の高い材料（ポリカーボネート、アクリル等）を使用し、射出成形等により金型を用いて成形して得られるものであるが、材料、製造法については特に制限はない。

入光部近傍に形成する反射機能を有する形状と平面との割合は特に制限はない。反射機能形状の割合が大きすぎると、入光部近傍で光を多量に消費し表示エリアでの輝度が低くなる。一方、割合が小さすぎると入光むら改善効果は小さくなる。したがって、バックライトにおける、導光板の光入射面から表示領域までの距離及び輝度の仕様から決定すべきものである。また、導光板の入光部近傍以外の領域での光の方向を変えて導光板から光を出射させるための反射要素の形状について制限はない。

本発明のバックライトは本発明の導光板と光源、反射シート、少なくとも１枚以上の光の方向を制御するフィルムから構成される。光源についてはＬＥＤやＣＣＦＬ他、特に制限はないが、点光源であるＬＥＤを一定間隔に並べて使用される場合に、入光むら改善効果は著しい。反射シートについても特に制限はないが、銀シート等、正反射機能の反射シートを使用する方が輝度の点で有利である。

本発明の請求範囲である導光板の光入射面から（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の入光部近傍に他領域と異なる出射特性を有する反射機能形状を設けた導光板を使用することによって光源近傍に明るさのむらがない均一なバックライトを実現できる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
図７に示すように、光源１、導光板２、拡散シート３、反射シート６および２枚のプリズム４１、５１からなる２インチサイズのバックライトを組み立てて光学特性を測定した。光源としてはＬＥＤ（日亜化学製ＮＳＣＷ２１５）を３灯使用した。反射シートについては市販の銀シート（株式会社麗光製ルイルミラー６０Ｗ１０）を用いた。導光板（３０．８×３９．２×ｔ０．６）については下面に反射要素としてグルーブを上面にホログラムディフューザで構成されたものを射出成形により作製した。グルーブ形状と配置については光線追跡シミュレーションにより、導光板からの出射光の輝度の位置分布が均一になるように設計した結果、グルーブ角度が１．７°〜２°の連続グルーブとなった。光入射面には稜線が厚さ方向で頂角が１００°、１４０°の２種類のプリズム（それらプリズムと平面との比が９：８：７）を形成した。作製した導光板の輝度が最大となる角度はθｍａｘ＝６８°であった。本導光板は本発明の入光部近傍に入光むらを改善する手法を含まない導光板である。導光板材料として市販のポリカーボネート成形材料（出光興産株式会社製ＬＣ１５００）を使用した。プリズムに関しては図９に示すプリズム（プリズムシート）組２種類４１、５１を製作した。下に配置されるプリズムは両面にプリズムが形成され、上面は４２で示されるプリズム（第一プリズム）の稜線方向が導光板の光入射面に平行、下面は４３で示されるプリズム（第二プリズム）の稜線方向が上に形成されたプリズム（第一プリズム）４２と４５°の角度をなすものである。上に配置されたプリズムは５２で示されるプリズムの稜線方向が導光板の光入射面に平行に配置した。拡散シートについては市販品（株式会社きもと製ライトアップ）を３種類使用した。

点灯評価としてＬＥＤ１個あたり１５ｍＡの電流を印加し、輝度測定装置（有限会社ハイランド製ＲＩＳＡ）にて、バックライトの中央部正面輝度を測定した。バックライトの入光部むらの定義と測定法を、図１０を用いて説明する。図１０はバックライトを点灯させた状態で真上からバックライトの入光部近傍を撮影した写真である。

図１０の左側にＬＥＤ光源１が３個観察される。入光付近でＬＥＤに平行方向（Ｘ方向）の幅３０．８ｍｍを１００分割、ＬＥＤ光源１に垂直方向（Ｙ方向）の長さ９ｍｍを３０分割したメッシュ７１をきり、各部分の正面輝度を測定した。

ＬＥＤである光源１からある一定距離Ｙに対してＸ方向１００点の輝度データの最小と最大の比（最小値／最大値）を距離Ｙでの均斉度と定義し、均斉度が０．６以上となる最小の距離Ｙを入光むらと定義した。測定は上述の輝度測定装置で直径０．１ｍｍの位置分解能で測定し、入光むらを求めた。また、バックライト中央部の輝度角度分布は液晶パネル視野角測定装置（ＥＬＤＩＭ社製 Ｅｚ Ｃｏｎｔｒａｓｔ）にて測定し、各方向における相対光度を算出した。

表１にヘイズ値の異なる拡散フィルム３を導光板２とプリズムシート４１との間に挿入した場合の入光むら及び正面輝度値を示す。

参考までに拡散フィルムがない場合の入光むらと正面輝度値も表１に示す。拡散フィルムを用いないＮｏ１の場合、入光むらは４．７（ｍｍ）で、正面輝度は４１２０（ｃｄ／ｍ^２）である。ヘイズ値５４％の拡散フィルムＡを導光板２とプリズムシート４１との間に挿入したＮｏ２の場合、入光むらは４．９（ｍｍ）で、正面輝度は２５６０（ｃｄ／ｍ^２）である。ヘイズ値８６％の拡散フィルムＢを挿入したＮｏ３の入光むらは３．６（ｍｍ）で、正面輝度は２６１０（ｃｄ／ｍ^２）である。ヘイズ値９１％の拡散フィルムＣを挿入したＮｏ４の入光むらは３．０（ｍｍ）で、正面輝度は２３００（ｃｄ／ｍ^２）である。

ヘイズ値の最も高い拡散フィルムＣを用いた場合（Ｎｏ４）の入光むらが最も小さくなる。しかしながら、中央部の正面輝度も小さくなってしまうため、入光部近傍の導光板出射光のみ拡散フィルムＣを挿入した場合の拡散フィルム透過後の光度角度分布と同じにすれば輝度低下させずに入光むらが改善できる。ヘイズ値が高いほどフィルムの透明度が落ちることになるので、中央部の正面輝度が小さくなる。このため、入光部近傍の導光板出射光のみ拡散フィルムＣを挿入した場合における、拡散フィルム透過後の光度角度分布と同じにすれば、中央部の正面輝度を低下させずに入光むらが改善できる。

図１１（ａ）、図１１（ｂ）にＮｏ４の拡散フィルム透過後の光度角度分布を示す。この分布によれば光度が最大となる天頂角θｍａｘが約４５°、またその半値全角Δθが約７５°であり、光度が最大となる方位角φｍａｘが約９０°、またその半値全角Δφが約１４５°である。即ち、導光板２からの出射光の光度角度分布をこの分布に近づければ入光むらを改善できる。

また、図１１（ａ）、図１１（ｂ）から分布にかなりの裾引きが見られるが、この部分は明らかに光の利用効率を悪化させる部分であると考えられる。したがって、入光むらを改善する導光板の入光部近傍の出射光の光度角度分布は光の利用効率を考慮しθｍａｘ＝４５±１５°、φｍａｘ≒９０°、Δθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°程度で裾引きのない分布が良い。

（実施例２）
実施例１にて測定した光出射角度分布を目標に導光板の入光部近傍について図１９（ａ）及び（ｂ）に示したグルーブの角度α、αに対向する傾斜角度βを変えて図１２に示した構成で光線追跡シミュレーションを実施し、入光部近傍の光度角度分布を求めた結果を図１３（ａ）及び（ｂ）に示す。具体的には、光入射面２ａから所定の範囲内の反射面２ｂ側に図１９（ａ）及び（ｂ）に示す傾斜角度のグルーブを設けた。特に図１９（ａ）は、導光板２の入射面２ａ側からのぼり傾斜角度β及びくだり傾斜角度αの山が形成されるグルーブ形状を示す。また、図１９（ｂ）は同じく入射面２ａ側からくだり傾斜角度α及びのぼり傾斜角度βの谷が形成されるグルーブ形状を示す。これらの山又は谷形状を有するグルーブは、入射部近傍２ｄにて繰り返し形成される。もちろん、各異なった角度の山、谷からなるグルーブが複数種類組み合わせて形成されてもよい。グルーブの傾斜角度α＝１９°（Ａ）単独の場合、光度が最大となる天頂角の半値全角Δθが実施例１の場合と比較して小さい。傾斜角度α＝３０°（Ｂ）の場合、半値全角Δθは大きくなるが、光度が最大となる天頂角θｍａｘ＝１５°までずれる。α＝１９°（Ａ）のグルーブとα＝３０°（Ｂ）グルーブを１：１、２：１、３：１の割合で組み合わせると実施例１の角度分布に近づく。Ａ：Ｂ＝２：１の場合、光度が最大となる天頂角θｍａｘ＝４５°、その半値全角Δθ＝６８°、光度が最大となる方位角φｍａｘ＝９０°、Δφ＝１３１°であり、実施例１で決定した角度分布、θｍａｘ＝４５±１５°、φｍａｘ≒９０°、Δθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°を満足する。例えば、図１９（ａ）または図１９（ｂ）で定義される、αはα＝２５±１０°である。

（実施例３）
実施例２でシミュレーションにより決定したＡグルーブとＢグルーブの比が２：１のグルーブを入光部近傍に有する導光板を製作した。入光部近傍以外の反射グルーブ形状と配置については光線追跡シミュレーションにより、導光板からの出射光の輝度の位置分布が均一になるように設計した。

具体的には反射面２ｂと同じ面に図１４に示すグルーブを光入射面２ａから２ｍｍの範囲に設けた。図１４において、Ａグルーブは傾斜角度α＝１９であり、対向する傾斜角度β＝１１°である。また、Ｂグルーブはα＝３０度であり、対向する傾斜角度β＝１１°である。また、ＡグルーブとＢグルーブの比は２：１である。

図９に記載したプリズム２枚を使用し、図１５に示した構成のバックライトの光むらを測定した。これは入光部近傍のグルーブが導光板の光出射面の裏面の場合に相当する。結果は表２の実施例３の行に示す。入光むらは３．９ｍｍであり、下記比較例１の４．７ｍｍと比較して入光むらが改善されることが実証された。

（比較例１）
表２には、比較例１の測定結果も示す。この比較例１は、実施例１で記載した連続グルーブの導光板のグルーブを光出射面に対して裏面になるように配置し、実施例１で記載した図９で示す形状の２枚プリズムを使用して図１５に示すバックライトを構成し、入光むらを測定した。

（実施例４）
実施例３に記載した導光板のグルーブ面を光出面側となるよう裏返して、図１５の構成のバックライトの入光むらを測定した。結果は表２の実施例４の行に示したとおり、入光むらは３．３ｍｍであり、比較例１の４．７ｍｍと比較して入光むらが改善されることが実証された。

（比較例２）
比較例１で記載した２枚プリズムに変えて頂角６３°の下向きプリズム（市販品 三菱レイヨン製 Ｓ１６３）を使用し、プリズム以外は比較例１と同じ構成にて入光むらを測定した。結果を表２の比較例２の行に示した。

（実施例５）
実施例３で使用したプリズムに変えて、頂角６３°の下向きプリズム（市販品 三菱レイヨン製 Ｓ１６３）を使用し、プリズム以外は実施例３と同じ構成にて入光むらを測定した。結果は表２の実施例５の行に示したとおりであり、入光むらが４．５ｍｍで比較例２の６．８ｍｍと比較して入光むらが改善されることが実証された。

（実施例６）
実施例３に記載した導光板のグルーブ面を光出面側となるよう裏返して、実施例３で使用したプリズムに変えて、頂角６３°の下向きプリズム（市販品 三菱レイヨン製 Ｓ１６３）を使用し、プリズム以外は実施例３と同じ構成にて入光むらを測定した。結果は表２の実施例６の行に示したとおりであり、入光むらは３．６ｍｍで比較例２の６．８ｍｍと比較して入光むらが改善されることが実証された。

（比較例３）
比較例１で記載した２枚プリズムに変えて頂角６３°の図１６に示す回折格子を使用し、プリズム以外は比較例１と同じ構成にて入光むらを測定した。結果を表２の比較例３の行に示した。

（実施例７）
実施例３で使用したプリズムに変えて、図１６に示す回折格子を使用し、プリズム以外は実施例３と同じ構成にて入光むらを測定した。結果を表２の実施例７の行に示したとおりであり、入光むらが４．３ｍｍで比較例３の５．４ｍｍと比較して入光むらが改善されることが実証された。

（実施例８）
実施例３に記載した導光板のグルーブ面を光出面側となるよう裏返して、実施例３で使用したプリズムに変えて、図１６に示す回折格子を使用し、プリズム以外は実施例３と同じ構成にて入光むらを測定した。結果を表２の実施例８の行に示したとおり３．５ｍｍで比較例３の５．４ｍｍと比較して入光むらが改善されることが実証された。

（実施例９）
実施例１に記載した方法で、図１４に示すグルーブを光入射面からそれぞれ１．７ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍの範囲に設けた導光板を製作した。図１４に示すグルーブの数はそれぞれ１８本、１８本、２７本、３３本である。プリズムとしては実施例１に記載した２枚プリズム使用し、導光板をグルーブ面が光出射面となる向きで図１５に示す構成のバックライトを組立てた。入光むらの測定と外観評価を実施した。本バックライトのＬＥＤ（導光板の光入射面）から表示エリアまでの距離ＬＬ＝３．５ｍｍの領域に黒色のテープでマスクをして外観を観察した。図１７、図１８に外観写真を示す。図１８では黒色テープとの境界領域で他の領域と比較して明るくなっている。この場合を外観評価としては×とした。（図１７は○）評価結果を表３の実施例９の行に示した。入光むらは全ての場合で比較例１と比較して改善が見られるが、外観は２ｍｍ以下の場合に良好であった。したがって、むら改善のためのグルーブを設ける範囲は（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下が良いことが実証された。

（実施例１０）
２枚プリズムを頂角６３°の下向きプリズム（市販品 三菱レイヨン製 Ｓ１６３）変えて実施例９と同じ評価を行った結果を表３の実施例１０の行に示した。入光むらは全ての場合で比較例２と比較して改善が見られるが、外観は２ｍｍ以下の場合に良好であった。したがって、むら改善のためのグルーブを設ける範囲は（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下が良いことが実証された。

（実施例１１）
２枚プリズムを図１６に示す回折格子に変えて実施例９と同じ評価を行った結果を表３の実施例１１の行に示した。入光むらは全ての場合で比較例３と比較して改善が見られるが、外観は２ｍｍ以下の場合に良好であった。したがって、むら改善のためのグルーブを設ける範囲は（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下が良いことが実証された。

以上、実施例と比較例から本発明により、光の方向制御するプリズムの種類にかかわらず、入光むらを改善する、導光板およびバックライトを実現できることがわかる。

上向きプリズムシートを２枚用いたバックライトの構成を示す概略図である。 下向きプリズムシートを１枚用いたバックライトの構成を示す概略図である。 バックライト点灯時の入光むら及び導光板光入射面と表示エリアまでの距離を示す図である。 導光板の入光部近傍を説明する図である。 光線の方向を定義するための図である。 本発明の光度分布決定するパラメータを定義する図である。 本発明の導光板を想到するに至ったプロセスについて説明するためのバックライトの構成を示す概略図である。 本発明の光度分布を説明する図である。 実施例１の２枚プリズムシートを説明する概略図である。 入光むらの定義及び測定法を説明するための図である。 実施例１の結果を示す図である。 実施例１のシミュレーションに用いた構成を示す概略図である。 実施例２の結果を示す図である。 本発明（実施例３〜８）の入光部近傍を示す概略図である。 実施例１のバックライト構成を示す概略図である。 実施例７、８に使用した回折格子の概略図である。 外観が良好な場合のバックライトの写真である。 外観ＮＧの場合のバックライトの写真である。 傾斜角度α、βを定義するための図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ光源（光源）
２ 導光板
２ａ 光入斜面
２ｂ 光反射面
２ｃ 光出射面
２ｄ 入光部近傍
３ 拡散シート（拡散フィルム）
４ 上向きプリズムシート（上向きプリズム）
５ 上向きプリズムシート（上向きプリズム）
６ 反射シート
２１ 下向きプリズムシート（下向きプリズム）
３１ 暗部
３２ 明部
３３ 入光むら
３４ 表示エリア
４１ 両面プリズムシート（プリズムシート）
４２ 第一プリズム
４３ 第二プリズム
４４ 第一プリズムの稜線方向を示す直線
４５ 第二プリズムの稜線方向を示す直線
５１ 片面プリズムシート（プリズムシート）
５２ 片面プリズム（プリズム）
７１ メッシュ
Ｌ１ 光線
ＬＬ 導光板光入射面から表示エリアまでの最小距離
θ 導光板の光出射面に垂直方向を０°とした天頂角
φ 導光板の光入射面に平行な方向を０°とした方位角

Claims (4)

1. 少なくともひとつの側端面を光入射面とし、これと略直交する光出射面を有し、前記光入射面から表示エリアまでの最小距離をＬＬとした場合、前記光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面の（ＬＬ−１．５）ｍｍ以下の光入射面近傍に、他の領域の光の出射方向と異なる方向へ光を出射させる形状が形成されていることを特徴とする導光板。
2. 前記光入射面近傍において、天頂角をθとし、方位角をφとしたときに、前記光出射面から出射される光の光度分布が最大となる前記天頂角の角度がθｍａｘ＝４５±１５°であり、前記光の光度分布が最大となる前記方位角の角度がφｍａｘ≒９０°であり、かつそれらの半値全角がΔθ＝７０±１０°、Δφ＝１３０±２０°であることを特徴とする請求項１記載の導光板。
3. 前記光の光度分布が最大となる前記天頂角の角度がθｍａｘ＝４５±１０°であり、前記光の光度分布が最大となる前記方位角の角度がφｍａｘ≒９０°であり、かつそれらの半値全角がΔθ＝７０±５°、Δφ＝１２５±１５°であることを特徴とする請求項２記載の導光板。
4. 導光板の光出射面の対向する位置に少なくとも１枚以上の光の方向を制御するシートと、導光板の光出射面の裏面に対向する位置に反射シートと、光源とを有するバックライトであって、前記導光板が、請求項１乃至３のいずれかに記載の導光板であることを特徴とする、バックライト。