JP2013200971A - 導光板、バックライト・ユニットおよび表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用され、バックライト・ユニット内の最奥面に使用される導光板において、従来のものよりも高い入射効率および正面輝度を実現でき、且つホットスポットを軽減できる光学部材を提供する。
【解決手段】ディスプレイ用バックライト・ユニットにおける照明光路制御に使用される導光板であって、光入射面側の端面に1次元的に延在する微細な凹凸部位と平坦部位を混在させて設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明光路制御に用いられる凹凸形状光学シート、光源ユニットおよび表示装置に関するものであって、特に、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置における照明光路制御に使用される導光板、バックライト・ユニットおよび表示装置に関するものである。

近年、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型液晶パネルやＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）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）用途を中心に商品化されている。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（観察者側とは反対側）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。

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（ＣＣＦＴ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｔｕｂｅ）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、導光板を用いずに冷陰極管（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）等の光源ランプからの光で直接照明する「直下型方式」とがある。

図６に、一般的に知られている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を示す。液晶表示装置５０は、上下両面を偏光板５１、５２に挟まれた液晶パネル５３が上部に配設されている。偏光板５２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５４が設置されている。また、導光板５４と偏光板５２との間に拡散フィルム５５（拡散層）が設けられている。さらに、導光板５４の下面には、導光板５４に導入された光を効率よく、かつ、均一に散乱させて反射するための散乱反射パターン部（図示省略）が印刷などの手法を用いて設けられるとともに、散乱反射パターン部の下方に反射フィルム５６（反射層）が設けられている。

また、導光板５４には、一方の側端部に光源ランプ５７が設けられており、さらに光源ランプ５７の光を効率よく導光板５４中に入射させるべく、光源ランプ５７の背面側を覆うようにして高反射率の反射板５８が設けられている。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処理を施し、形成したものである。この散乱反射パターン部は、高輝度化を図るために設けられるものであり、導光板５４内に入射した光に指向性を付与し、導光板５４の上面である光射出面５４ａ側へと導く。

しかし、液晶表示装置５０では、視野角の制御が拡散フィルム５５の拡散性のみに委ねられており、視野角の制御が難しいという問題がある。例えば、液晶表示画面を正面方向から見た場合は、液晶の表示画面は明るいが、液晶表示画面を横方向から見た場合には液晶表示画面が暗くなる欠点があり、また液晶表示画面の中心部は明るいが、液晶表示画面の周辺部は暗くなる欠点もある。このように、光の利用効率が悪いという問題がある。

一方、直下型方式は導光板の利用が困難な、大型の液晶ディスプレイなどの表示装置に用いられている。図７に、一般的に知られている直下型方式の液晶表示装置を示す。液晶表示装置６０は、上下両面を偏光板６１、６２に挟まれた液晶パネル６３が上部に配設されている。偏光板６２の下面側に蛍光管等からなる光源６４が配置される。また、光源６４と偏光板６２との間に光学シートとして用いられる拡散フィルム６５が設けられている。さらに、光源６４の背面には、光源６４から液晶パネル６３と反対の方向に向かう光を液晶パネル６３側へ反射させる反射板６６が配置されている。上記の構造によって、光源６４から射出される光を拡散フィルム６５で拡散し、この拡散光を高効率で液晶パネル６３の有効表示エリアに集光させる。

しかし、液晶表示装置６０においても、視野角の制御が拡散フィルム６５の拡散性のみに委ねられているため、上記の液晶表示装置５０と同様に、視野角の制御が難しいという問題がある。

そこで、上述の問題を解決する一つの方法として、図８に示す液晶表示装置７０では、米国３Ｍ社の輝度強調フィルム（Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍ：ＢＥＦ）７１をバックライト用照明光源７４の上方に配置し、さらに、輝度強調フィルム７１の上方である光出射面側に光拡散フィルム（図示省略）を配置する方法が採用されている。輝度強調フィルム７１は、透明基材７２の上面である光出射面に、断面が三角形状の単位プリズム７３が一方向に一定のピッチで配列されたフィルムである。単位プリズム７３のサイズ（ピッチ）は、光の波長に比較して十分に大きい。輝度強調フィルム７１は、"軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）"からの光を集光し、この光を視聴者に向けて"軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）"に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または"リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）"する。

輝度強調フィルム７１は、液晶表示装置７０の使用時（観察時）に、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させ、液晶表示装置７０の表示品位を向上させる。ここで言う軸上とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的には液晶表示画面に対する法線方向である。また、輝度強調フィルム７１は、通常、単位プリズムの反復的アレイ構造が１方向のみの配列からなり、その配列方向での方向転換またはリサイクルのみが可能となる。そのため、水平方向および垂直方向の両方向での表示光の輝度制御を行なうためには、単位プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、２枚の輝度強調フィルム７１を重ねて組み合わせて用いる必要がある。

図９に、光利用効率を向上して高輝度化を図るために、提案されている液晶表示装置８０を示す。液晶表示装置８０は、上述の液晶表示装置５０の構成に加えて、拡散フィルム５５と偏光板５２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）５９を設けている。プリズムフィルム５９は、プリズムフィルム５９１および５９２を含む。プリズムフィルム５９は、導光板５４の光射出面５４ａから射出され、拡散フィルム５５で拡散された光を高効率で液晶パネル５３の有効表示エリアに集光させる。このようなプリズムフィルム５９を採用することにより、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。このようなプリズムフィルム５９に代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材を表示装置に採用した技術は、従来から知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

また、液晶表示装置には、薄型、高輝度、軽量、低消費電力であることが市場ニーズとして強く要請されており、それに伴い液晶表示装置に搭載されるバックライト・ユニットも軽量、高輝度、低消費電力であることが要求されている。特に、最近、目覚しく発展しているカラー液晶表示装置においては、液晶パネルの透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低いため、バックライト・ユニットの輝度向上を図ることが、液晶表示装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。

さらに、最近では映像媒体の多様化に伴い、高画質化が進み、映像の臨場感を味わいたいというニーズから、３Ｄ表示が可能な液晶表示装置の需要が増加している。３Ｄ表示を液晶表示装置で行なう場合、専用メガネを必要とする「アクティブシャッター方式」という方式が現在一般的に実施されている。アクティブシャッター方式は、右目用と左目用の映像を交互に表示し、専用メガネにあるシャッターが開閉することで、映像を右目用と左目用に振り分け立体的に表示させる。しかしながら、アクティブシャッター方式では、発光時間が通常の半分になり、また専用メガネの偏光板や反射などのロスもあって通常の２Ｄ表示時に比べて輝度が１０分の１程度にまで低下する。そのため、３Ｄ用液晶表示装置には２Ｄ表示の通常の液晶表示装置よりも高輝度化が求められる。

特公平１−３７８０１号公報 特開平６−１０２５０６号公報 特表平１０−５０６５００号公報

液晶表示装置の高輝度化を実現するための方法として、最も確実かつ簡便であるのは光源を増やすことだが、これは上述した低消費電力という市場ニーズに反する。また、光源を増やすと発熱量も増える。発熱量が増えることによって装置の劣化を誘発し、更に光源を増やすことはコストアップにも繋がるなど、多くの問題を生じさせるため、完全な解決策とはならない。

また、図１０に導光板９３内における、導光の様子を示す。光源としてＬＥＤに代表される点光源を使用した場合、光入射面側の端部付近において、光源近傍は光線量が多く、光源と光源との間は光線量が少ない為、導光板９３における光入射面１側の端部付近で、明部１１と暗部１２とが発生し、光の明暗が生じる。この明暗は導光板９３に複数枚の光学シートおよび液晶パネルを積層した状態でも視認できることがあり、表示品位を著しく低下させる一因となる（以後、この問題を「ホットスポット」と称する）。

ホットスポットの問題を解決するために、導光板の光入射面に凹凸形状を設けるという手法があるが、光源近傍において凹凸が光を拡散することで効率的な入光を阻害してしまうというデメリットがある。

本発明は上記のような実情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、単体で従来の物より光取り出し効率が高く、ホットスポットを軽減させる導光板、並びにそれを用いたバックライト・ユニットおよび表示装置を提供することにある。

光源と対向する光入射面と、光入射面と直交する光反射面と、光反射面の反対側に光出射面とを有する導光板であって、光入射面に微細な凹凸を備え、微細な凹凸が光出射面に対して鉛直方向に延在した形状であることを特徴とする。

光入射面において、微細な凹凸を設ける部位と、平坦な部位とが周期的に配列されることが好ましい。

平坦な部位の周期と光源の周期とが一致することが好ましい。

光入射面において、微細な凹凸を設ける部位の底面積の総和が、平坦な部位の総面積以上であることが好ましい。

微細な凹凸が三角プリズム形状であることを特徴とする。

三角プリズムの形状が以下の式（１）を満たすことを特徴とする。

５≦Ｐ≦−０．０６１４Ａ²＋７．７０１Ａ＋４８．３７５ ・・・（１）
なお、Ａは三角プリズムの頂角（°）、Ｐはピッチ（μｍ）を示す。また、Ａの範囲は６０≦Ａ≦１３０とする。

また、光源と、上述の導光板と、を備えることを特徴とするバックライト・ユニット。

また、光入射面以外の端面に対向して配置される光反射テープと、を備えることを特徴とする、上述のバックライト・ユニット。

また、導光板の光出射面上に配置され、光出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する光学シートをさらに備えることを特徴とする、上述のバックライト・ユニット。

また、上述のバックライト・ユニットを備えることを特徴とする表示装置。

また、画像表示素子は画素単位でバックライト・ユニットから出射された光の透過性を制御することによって表示画像を構成することを特徴とする、上述の表示装置。

本発明に係る導光板によれば、ホットスポットを軽減し、表示画面において高い正面輝度を実現することができ、この結果、所望の表示性能をもつ表示装置を提供することができる。

（ａ）本発明の導光板の形状例を示す斜視図、（ｂ）本発明の導光板の形状例を示す断面概略図 本発明の導光板における、導光の様子を示す模式的な正面図 （ａ）本発明の導光板に設ける微細な凹凸の第１の形状例、（ｂ）本発明の導光板に設ける微細な凹凸の第２の形状例、（ｃ）本発明の導光板に設ける微細な凹凸の第３の形状例 （ａ）本発明の導光板の第１の表面形状例を示す斜視図、（ｂ）本発明の導光板の第２の表面形状例を示す斜視図、（ｃ）本発明の導光板の第３の表面形状例を示す斜視図、（ｄ）本発明の導光板の第４の表面形状例を示す斜視図、（ｅ）本発明の導光板の第５の表面形状例を示す斜視図、（ｆ）本発明の導光板の第６の表面形状例を示す斜視図、（ｇ）本発明の導光板の第７の表面形状例を示す斜視図、（ｈ）本発明の導光板の第８の表面形状例を示す斜視図 本発明の液晶表示装置の構成例を示す模式的な正面図 従来の液晶表示装置の構成例を示す模式的な断面図 従来の液晶表示装置の他の構成例を示す模式的な断面図 従来のバックライト・ユニットの一例を示す模式的な断面図 従来の液晶表示装置の他の構成例を示す模式的な断面図 従来の導光板における、導光の様子を示す模式的な正面図 微細な凹凸形状が異なる導光板を使用した際の正面輝度評価結果を示すグラフ 頂角が６０°の導光板を使用した際の正面輝度評価結果を示すグラフ 頂角が１００°の導光板を使用した際の正面輝度評価結果を示すグラフ 頂角が１２０°の導光板を使用した際の正面輝度評価結果を示すグラフ

図１（ａ）に本発明に係る導光板１３の形状例の斜視図を示し、図１（ｂ）に図１（ａ）内に示すｘ軸に沿った導光板１３の断面概略図を示す。図２に導光板１３内における導光の様子を示す。表示画面において、正面輝度の向上を実現するためには、光ムラが生じにくいよう光を均一に拡散させた後、光出射面３から効率よく光を取り出すことが重要となる。また、それに先立って、光源５からの光を効率よく導光板１３内に入射させることも、正面輝度の向上のために重要である。一般に、光源５からの光はある程度の範囲の出射角度を持って射出される。光入射面１が完全な平坦面であった場合、光入射面１に対して一定以下の角度を持った光線は透過・屈折を伴って導光板１３内に入射するが、一定以上の角度の光は光入射面１上における全反射により導光板１３内に進入できない。そこで、導光板１３の光入射面１に微細な凹凸８を設けることにより、光入射面１における入射光の全反射を抑制してロスを軽減し、広範囲で光源５からの光を導光板１３内に入射させることが可能となる。したがって、表示画面において高い正面輝度を実現することができる。また、光源５としてＬＥＤに代表される点光源を使用した場合でも、光入射面１に設けた微細な凹凸８によって、入射光の拡散性を増すことができ、ホットスポット１０を軽減することができる。

図３（ａ）〜（ｃ）に光入射面１に設ける微細な凹凸８の形状例を示す。光入射面１に設ける微細な凹凸８の表面粗さは必ずしも一定である必要は無い。しかしながら、光入射面１の位置による微細な凹凸８の表面粗さの変化勾配があまりに急峻であると、導光板１３内への光の入射効率が局所的に急変してしまう部位が生じることがあり、結果として表示品位を低下させる虞がある。したがって、光入射面１の微細な凹凸８の表面粗さは、光入射面１全面において大きな差異が無いことが好ましい。

また微細な凹凸８が三角プリズムであり、且つ三角プリズムの頂角ＡやピッチＰが一定でない場合、全ての三角プリズムが、式（１）を満たすことが最も好ましい。しかしながら、大部分の三角プリズムが式（１）を満たしてさえいれば、一部の三角プリズムは式（１）を満たしてなくともよい。

５≦Ｐ≦−０．０６１４Ａ²＋７．７０１Ａ＋４８．３７５ ・・・（１）
なお、Ａは三角プリズムの頂角（°）、Ｐはピッチ（μｍ）を示す。また、Ａの範囲は６０≦Ａ≦１３０とする。

また、光入射面１において微細な凹凸８を設ける部位と、微細な凹凸８を設けない平坦部位９とを混在させることに起因して、表示品位の低下が生じ得る。したがって、バックライト・ユニット内に配列された光源に合わせて、光入射面１に微細な凹凸８を設ける部位および微細な凹凸８を設けない平坦部位９を、導光板１３の光入射面１上に適切に配置することが好ましい。

また、隣接する一対の光源５間において効率的に光を導光板１３内に入射させるために、隣接する一対の光源５の中間付近にあたる光入射面１の部分に微細な凹凸８を設けていれば充分な効果を得ることができる。一方、光源５近傍においては、光を拡散することなく導光板１３内に入射させることが最も効率的である。したがって、導光板１３の有用性を充分に発揮するために、光源５に対応する光入射面１の部分には平坦部位９を設け、隣接する一対の光源５の中間付近に対応する光入射面１の部分には微細な凹凸８部位を設けるのが最も好ましい。尚、光入射面１に設ける微細な凹凸８の数は、特に限定されるものではない。また、光入射面１に設ける微細な凹凸８の底面積の総和は、平坦な部位９の総面積以上であることが好ましい。

したがって、光入射面１において微細な凹凸８を設ける部位と平坦部位９を混在させる場合、バックライト・ユニット内に配列された光源５同士のピッチと等しいピッチで、光入射面１の微細な凹凸８部位と平坦部位９とを周期的に配置することが最も好ましい。しかしながら、光入射面１に周期的に並んだ微細な凹凸８部位と平坦部位９とのピッチは、光源のピッチと正確に一致していなくともよい。

また、平坦部位９を配置する周期が光源５の周期のｎ倍（ただしｎは自然数とする）、もしくは光源５の周期が平坦部位９を配置する周期のｎ倍であってもよい。

また、１つの光源５の大きさと導光板１３の光入射面１の寸法とを比較すると、図１（ａ）におけるｙ軸方向では両者の差は小さいが、ｚ軸方向においては、導光板１３の寸法の方が圧倒的に長い。特に、ＬＥＤ光源などの点光源の場合、その違いは顕著である。そのため、例えば研磨や切削などの手法によって、１次元的に延在する形状の光入射面１を作製するとき、光源５からの光量のロスを軽減するために、微細な凹凸８をｙ軸方向に略平行に延在させることが最も好ましい。その際、ｙ軸方向に対して正確に平行でなくともよい。

また、光入射面１の微細な凹凸８が延在する形状である場合、必ずしも微細な凹凸８が直線状である必要は無く、微細な凹凸８が曲線状であってもよい。

光入射面１の微細な凹凸８の頂部、すなわち最も光源５に接近している部位は、極端に鋭角でないことが好ましい。例えば微細な凹凸８が三角プリズム形状のとき、頂角Ａが６０°より小さいと耐擦性が低くなり、振動などの影響を受けて磨耗・欠損しやすくなる。

光反射面２を作製するための主たる手法として、印刷方式、レーザー方式、インクジェット方式、インジェクション方式、押出賦形方式などが挙げられるが、光反射面を作製する手法は特に限定されるものではない。

導光板１３は、光反射面２および光出射面３の一方または両方に微細な光学素子を備え、その微細な光学素子で光の反射性・集光性・拡散性を有していても良い。ここで、微細な光学素子の例としては、凸状シリンドリカル形状のもの、レンズ形状のもの、三角プリズム形状のものなどが挙げられる。しかしながら、光の反射性・集光性・拡散性が、微細なレンズ形状が付与される前に比較して向上するものであれば、上記の形状に限定されない。また、微細な光学素子を設けることによって、光学密着、ムラ、ニュートンリングなどの外観特性を向上することもできる。

図４に、光反射面２および光出射面３の一方または両方に設けることができる微細な光学素子の形状例を示す。ただし、効率的に光の反射・集光・拡散を行える形状であれば、光学素子の形状は例示したものに限定されない。また、光反射面２に設ける光学素子の形状と、光出射面３に設ける光学素子の形状とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

光反射面２および光出射面３が共に一方向に延伸するレンズアレイ形状を有している場合、両面の形状に起因するモアレの発生を抑制することを考慮し、光反射面２と光出射面３との微細なレンズ形状同士は直交していることが最も好ましい。ただし、光反射面２と光出射面３との微細なレンズ形状同士は、正確に直交していなくともよい。

導光板１３は複層構造でもよく、透明層を含んでいてもよい。

本実施形態に係る導光板１３は光入射面１の表面形状に特徴を有しており、導光板１３の厚みについては特に限定されるものではない。

導光板１３の形成材料は、光透過性を考慮するとアクリル系樹脂が好ましく、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）がよい。これ以外でも、ポリカーボネート樹脂やポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アクリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体など、一般的によく用いられている様々な材料を導光板１３の形成材料として用いることができる。さらに、導光板１３の形成材料は、主となる材料の中に分散された透明粒子を含有していてもよい。

導光板１３の製法例として、まず樹脂ペレットを溶融し、押出機にてダイより一定の厚みを有する板状に樹脂を押し出す。押し出した樹脂板が冷却・硬化する前に、型となる基材シートとラミネートし、冷却した後基材シートから剥離して、所望の光学素子形状を有する導光板を得る製法が挙げられる。なお、最終的に同一の表面形状を有する導光板を作製できるならば、その作製手段については特に限定されるものではない。

導光板１３は、用途に応じて光学シートを積層して使用してもよく、また光学シートの枚数は適宜増やしてもよい。ただし、シート境界面が増え過ぎることによる光量ロスを考慮すれば、４枚以下の積層であることが好ましい。

導光板１３を使用したバックライト・ユニットが、導光板ライトガイド方式である場合、１辺、２辺または４辺に光源５を備えたものが一般的だが、どの場合においても好適に用いることができる。

また、導光板１３は、バックライト・ユニット内において光源５が対向するように配置されている全ての端面に微細な凹凸８を設けることが最も好ましいが、少なくとも１辺の端面に微細な凹凸８が設けられていればよい。

バックライト・ユニット内において、導光板１３の光入射面１と光源５との距離が極端に離れていると、光入射面１に一度も当たらずに導光板１３の外に漏れる光線量が多くなる。その結果として、光出射面３の正面輝度の低下を引き起こす。したがって、光源５の熱によって導光板１３に反りや歪みが生じない程度に、導光板１３の光入射面１と光源５との隙間は小さくすることが好ましい。

図５に、本発明に係る導光板を使用したバックライト・ユニットの構成例を示す。導光板１３を使用する場合、従来の導光板と比較して光の入射角度が広く分布するため、光入射面１以外の端面から抜け出す光が存在することを無視できない。そこで図５に示すように、光入射面１以外の端面と対向するようにバックライト・ユニットの筐体フレーム７内部に光反射効率の高い光反射テープ６等を備えることで漏れ光を抑制し、光出射面３から出射する光量を更に増大させることが出来る。

また、バックライト・ユニット内に光反射テープ６を備える場合、光入射面１以外の端面と対向する全ての辺に光反射テープ６を備えることが最も好ましい。しかしながら、少なくとも光入射面１以外の端面と対向する１辺に光反射テープ６を備えていればよい。

バックライト・ユニットの光源としては、ＣＣＦＬ、ＬＥＤ、有機又は無機ＥＬなど、様々な光源を採用することができる。また、バックライト・ユニットに内蔵される光源の個数は、特に限定されるものではない。

以上のように、作製した導光板は、従来の導光板と比較して光の入射効率が高く、その結果として光出射面における正面輝度が高くなる。また、本発明に係る導光板をバックライト・ユニットに使用する際は、市販の光学シートなど様々な光学部材と共に組み合わせて使用することにより、所望の表示性能を持つディスプレイを提供することができる。

本発明に係る導光板を作製し、その効果を確認するべく評価を実施した。導光板の製造法として、まず樹脂ペレットを溶融し、押出機にてダイより一定の厚みを有する板状に樹脂を押し出し、押し出した板状の樹脂に賦形を施すことによって本発明の導光板を得るという手法を採用した。なお、光入射面に関しては、上記の方法で導光板を作製した後、端面に断裁・研磨・切削などの処理を実施することにより所望の形状を得た。

導光板の材料としてＰＭＭＡを用い、光出射面としてレンチキュラーレンズ、光反射面として鏡面上の白色反射ドットを採用した、厚さ３ｍｍの導光板を作製した。

上記で、作製した導光板を用いて、（１）正面輝度評価、（２）光反射テープの効果、（３）ホットスポット評価、（４）耐擦性評価をそれぞれ行った。
（正面輝度評価）
液晶テレビ（ＬＧ製ＦＬＡＴＲＯＮ Ｅ２３６０Ｖ−ＰＮ）の液晶パネルを外し、光出射面が上方に向くようにテレビを静置し、導光板と、拡散フィルムと、拡散フィルムと、９０°プリズムとをこの順番に積層した状態で、導光板の鉛直方向から輝度測定を実施した。測定装置にはＳＲ−３（株式会社トプコン製）を使用し、暗所にて液晶テレビと５０ｃｍの距離から俯瞰する形で実施した。その際、光入射面の微細な凹凸の形状が異なる（ただし光入射面に平坦部位を含まない）複数種のサンプル（実施例１〜１９）を作製し、基準となるサンプル（Ｒｅｆ）より正面輝度が３％以上高くなるものならば充分に有用であると判断した（同一の導光板を作製した際にも正面輝度に多少の誤差が生じることがあるが、通常３％もの誤差が生じることはない。したがって３％以上高くなっている場合は、確実な有意差を認められるからである）。その結果を、図１１および表１に示す。図１１は、正面輝度が基準サンプルより３％以上である場合を○で、３％未満である場合を×で表記したグラフである。評価が○となる境界線は、式（２）で近似される。

Ｐ＝−０．０６１４Ａ²＋７．７０１Ａ＋４８．３７５ ・・・（２）
なお、Ａは微細な凹凸の三角プリズムの頂角（°）、Ｐはピッチ（μｍ）を示す。

次に、光源に対向する光入射面の部分に平坦部位を設け、光源の中間位置に対応する光入射面の部分に凹凸部位を設けた場合について評価した。ここで、光入射面に設けた微細な凹凸が三角プリズム形状であり、それらの頂角Ａを６０°で統一し、微細な凹凸のピッチＰ（この場合は三角プリズムの底辺の長さとする）および平坦率を変えた導光板を作製した（実施例２０〜４３、比較例１〜８）。上記で作製した導光板について、正面輝度をそれぞれ測定した結果を、図１２および表２に示す。図１２において、ピッチＰ＝５の場合を○、ピッチＰ＝１００の場合を△、ピッチＰ＝２００の場合を□、ピッチＰ＝３００の場合を×で示す。基準となるサンプル（Ｒｅｆ）は平坦率１００％のものを用いたが、本試験においては平坦率０％の場合と同等以上の正面輝度（図１２における網掛け部）を有する導光板を特に有効であるものと判断した。また、実施例２０〜４３と比較例１〜８との比較により光入射面の平坦率が５０％以下である場合には、微細な凹凸部位のピッチＰに関わらず良好な結果を得られることが分かった。光入射面の一部が平坦であっても正面輝度の向上が極端に下がることはなく、また光入射面における平坦部位の割合（これを「平坦率」と表記する）と平坦部位の位置によっては、平坦部位を設けない場合よりも正面輝度が上昇する結果が得られた。

同様に、光入射面に設けた微細な凹凸が三角プリズム形状であり、それらの頂角Ａを１００°で統一して、微細な凹凸のピッチＰおよび平坦率を変えた導光板を作製した（実施例４４〜６１、比較例９〜１４）。上記で作製した導光板について、正面輝度をそれぞれ測定した結果を、図１３および表３に示す。図１３において、ピッチＰ＝５の場合を○、ピッチＰ＝１００の場合を△、ピッチＰ＝２００の場合を□で示す。基準となるサンプル（Ｒｅｆ）は平坦率１００％のものを用いたが、本試験においては平坦率０％の場合と同等以上の正面輝度（図１３における網掛け部）を有する導光板を特に有効であるものと判断した。また、実施例４４〜６１と比較例９〜１４との比較により光入射面の平坦率が５０％以下である場合には、凹凸部位のピッチＰに関わらず良好な結果を得られることが分かった。

さらに、光入射面に設けた微細な凹凸が三角プリズム形状であり、それらの頂角Ａを１２０°で統一し、微細な凹凸のピッチＰおよび平坦率を変えた導光板を作製した（実施例６２〜７３、比較例１５〜１８）。上記で作製した導光板について、正面輝度をそれぞれ測定した結果を、図１４および表４に示す。基準となるサンプル（Ｒｅｆ）は平坦率１００％のものを用いたが、本試験においては平坦率０％の場合と同等以上の正面輝度（図１４における網掛け部）を有する導光板を特に有効であるものと判断した。また、実施例６２〜７３と比較例１６〜２０との比較により光入射面の平坦率が５０％以下である場合には、微細な凹凸部位のピッチＰに関わらず良好な結果を得られることが分かった。

（光反射テープの効果）
また図３に示したような、光入射面以外の端面と対向するように筐体内に光反射テープを貼ったバックライト・ユニットを用いて同様に正面輝度測定を行った。光反射テープを使用しなかった場合と比較して、少なくとも同等以上の輝度となることが確認でき、最大で２．８％程度の輝度向上が見られた。

（ホットスポット評価）
液晶テレビ（ＬＧ製ＦＬＡＴＲＯＮ Ｅ２３６０Ｖ−ＰＮ）の液晶パネルを外し、光出射面が上方に向くようにテレビを静置し、導光板・拡散フィルム・９０°プリズムをこの順番に積層した状態で、光源から１０ｍｍの位置で光源の配置方向と平行な方向において導光板内の明暗コントラストを測定した。光入射面が全て平坦であるときの明暗コントラストと比較して、光入射面に微細な凹凸を設けた場合（平坦率が０％である場合）には、微細な凹凸の形状に依らず明暗コントラスト値は減少しており、光入射面が全て平坦であるときと比べ明暗コントラスト値は５０％にまで減少した。また、導光板の光出射面側から目視で観察したとき、光入射面に微細な凹凸を設けた場合、明確にホットスポットの軽減が確認できた。

次に、光入射面に微細な凹凸を設ける部位と平坦な部位を混在させた場合についても同様に試験した。光入射面の一部に平坦な部位があっても、明暗コントラスト値の減少幅が極端に下がることはなかった。特に、光源近傍においては光入射面に平坦部位を設け、光源と光源の中間付近においては光入射面に微細な凹凸部位を設けた導光板においては、平坦率０％のサンプルと同等の明暗コントラスト値が測定された。上記より、少なくとも光源と光源の中間付近において光入射面に微細な凹凸部位が設けられていれば、光入射面に平坦部位を設けた導光板であっても、充分にホットスポットの軽減効果があることが分かった。

（耐擦性評価）
まず、４辺全ての端面に微細な凹凸を設けるために三角プリズム状に加工した、１０４５ｍｍ×５９６ｍｍのサイズの導光板を複数種用意した。三角プリズムのピッチを５０μｍおよび１００μｍ、頂角を３０°、６０°、１２０°とした。上記で作製した各導光板をバックライト・ユニットの筐体内に設置した４６インチの薄型液晶テレビを梱包箱に収納した。４６インチの薄型液晶テレビが直立するように梱包箱を立てた状態で、室温にて上下、左右、前後の三方向に各６０分ずつ振動させた。その際の振動条件として、振動数は５〜５０Ｈｚ、振幅は０．２〜１９．８ｍｍとした。振動終了後すぐにバックライト・ユニットの筐体から導光板を取り出し、目視および電子顕微鏡にて光入射面の頭頂部における磨耗痕の有無を確認したところ、ピッチが５０μｍおよび１００μｍどちらの場合も、頂角が３０°の導光板においては三角プリズム頭頂部に磨耗もしくは欠損が確認され、頂角が６０°および１２０°の導光板においては問題の発生は見られなかった。これにより、光入射面の頂部が極端に鋭角でない場合（少なくとも頂角が６０°以上の場合）には、高い耐擦性を得られることが確認できた。

本発明に係る導光板は様々な用途において、好適に利用することができる。また、本発明に係る導光板を搭載したバックライト・ユニットおよび液晶表示装置などについても、本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明に係る導光板は、バックライト・ユニットおよび液晶表示装置等に有用である。

１ 光入射面
２ 光反射面
３ 光出射面
４ 端面
５、６４、７４ 光源
６ 光反射テープ
７ 筐体フレーム
８ 微細な凹凸
９ 平坦部位
１０ ホットスポット
１１ 明部
１２ 暗部
１３、５４ 導光板
５０、６０、７０、８０ 液晶表示装置
５１、５２，６１，６２ 偏光板
５３、６３ 液晶パネル
５５、６５ 拡散フィルム
５６ 反射フィルム
５７ 光源ランプ
５８、６６ 反射板
５９、５９１，５９２ プリズムフィルム
７１ 輝度強調フィルム（ＢＥＦ）
７２ 透明基材
７３ 単位プリズム

Claims (11)

1. 光源と対向する光入射面と、前記光入射面と直交する光反射面と、前記光反射面の反対側に光出射面とを有する導光板であって、
   前記光入射面に微細な凹凸を備え、
   前記微細な凹凸が前記光出射面に対して鉛直方向に延在した形状であることを特徴とする導光板。
2. 前記光入射面において、前記微細な凹凸を設ける部位と、平坦な部位とが周期的に配列されることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
3. 前記平坦な部位の周期と前記光源の周期とが一致することを特徴とする、請求項２に記載の導光板。
4. 前記光入射面において、前記微細な凹凸を設ける部位の底面積の総和が、前記平坦な部位の総面積以上であることを特徴とする、請求項２または３に記載の導光板。
5. 前記微細な凹凸が三角プリズム形状であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の導光板。
6. 前記三角プリズムの形状が以下の式（１）を満たすことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の導光板。
   ５≦Ｐ≦−０．０６１４Ａ²＋７．７０１Ａ＋４８．３７５ ・・・（１）
   なお、Ａは三角プリズムの頂角（°）、Ｐはピッチ（μｍ）を示す。また、Ａの範囲は６０≦Ａ≦１３０とする。
7. 前記光源と、請求項１〜６のいずれかに記載の導光板とを備えることを特徴とする、バックライト・ユニット。
8. 前記光入射面以外の端面に対向して配置される光反射テープと、を備え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。
9. 前記導光板の光出射面上に配置され、前記光出射面から出射された面状の光の輝度分布を調整する光学シートをさらに備えることを特徴とする、請求項７または８にバックライト・ユニット。
10. 請求項７〜９のいずれか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、表示装置。
11. 前記画像表示素子は、画素単位で前記バックライト・ユニットから出射された光の透過性を制御することによって表示画像を構成することを特徴とする、請求項１０に記載の表示装置。

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