JP2014093194A - 導光板および導光板を備えたディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度を維持しつつ輝度ムラを抑制することができる導光板を提供する。
【解決手段】導光板であって、射出面とは反対側の面に、二次元方向に疎密に配置される楕円形の複数のマイクロレンズを備え、任意の位置にあるマイクロレンズを中心に、第一近接から第四近接のマイクロレンズから構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）とし、面積Ｓの最大値をＳ_max（ｍｍ²）とすると、マイクロレンズ表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が０＜Ｓ＜０．５×Ｓ_maxにおいては、０＜Ｒａ＜０．５であり、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxのときは、０．５≦Ｒａ＜１．０であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に照明光路制御に使用される導光板、およびこれを備えたディスプレイに関するものである。

最近の大型液晶テレビやフラットディスプレイパネル等においては主に、直下型方式の照明装置と、エッジライト方式の照明装置とが採用されている。直下型方式の照明装置では、光源として複数の冷陰極管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が、パネルの背面に規則的に配置される。液晶パネル等の画像表示素子と光源との間には、光散乱性の強い拡散板が用いられ、光源としての冷陰極管やＬＥＤが視認されないようにしている。

一方、エッジライト方式の照明装置は、複数の冷陰極管やＬＥＤが、導光板と呼ばれる透光性の板の端面に配置される。一般的に、導光板の射出面（画像表示素子と対向する面）の逆側の面（光偏向面）には、該導光板の端面から入射する入射光を効率良く射出面へと導く光偏向要素が形成される。現在、光偏向面に形成される光偏向要素としては白色のインキがドット状に印刷されたものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。しかし、白色ドットに入射した光は、ほぼ無指向に拡散反射されるため、導光板の射出面側への光取出し効率は低い。また、白色インキによる光吸収も無視することはできない。

そこで最近では、マイクロレンズをインクジェット法によって導光板の光偏向面へと形成する方法や、レーザーアブレーション法によって光偏向要素を形成する方法などが提案されている。白色インキと違い、導光板の樹脂と空気との屈折率差による反射、屈折、透過を利用しているため、光吸収はほとんど生じない。そのため、白色インキに比べて光取出し効率の高い導光板を得ることができる。

しかしながら、インクジェット法やレーザーアブレーション法による光偏向要素の形成は、白色インキの印刷と同様、導光板を平板成形した後に、別工程で形成されるため、作製工程数が減る訳ではない。むしろ、白色インキの印刷工程よりもタクトタイムが長く、また、設備のイニシャルコストが高いなど、高コストとなる問題がある。

そこで、導光板を射出成形法や押出成形法により成形し、光偏向要素を押出時にダイレクトに賦形する方法も提案されている（例えば、特許文献２参照）。導光板の成形と同時に、光偏向要素も形成されるため工程数が減り、低コスト化が実現できる。

しかしながら、射出成形法で導光板を作製する場合、サイズが大きくなるほど射出成形機には高い圧力が必要となるため、携帯電話やノートパソコンなどの比較的小型な表示装置用の導光板の作製には適しているものの、テレビ等の大型な表示装置への適用は難しい。一方で、押出成形法は、大型の導光板作製に適した製造方法ではあるが、円筒状の金型ロールを用いた、Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌでの成形が基本であるため、以下に示すような課題がある。

導光板の光偏向面に形成される光偏向要素は、二次元的な疎密配置とする必要がある。図７は、導光板７０の上下２辺のそれぞれに沿って、１つ、または複数の光源６０を配し、光源６０の光軸方向（すなわち上下方向の一次元）に光偏向要素を疎密パターニングした際の、面内輝度分布を示す図である。導光板７０の端面から入射した入射光７０Ｌが、導光板７０内で扇状に広がり、複数の光源６０の重なりの影響や、光源６０が配されない左右の側端面での反射や漏れ光などの影響により、面内左右に三角形の輝度が低い輝度ムラ領域Ｄが生じる。

特許文献３には、一次元方向に光偏向要素を疎密パターニングした例として、一方向に延在するプリズム溝を有した導光板が示されている。このような、一次元方向のみの疎密パターニングされた導光板は、上述した輝度が低い輝度ムラ領域Ｄが生じるため好ましくない。

特開平１−２４１５９０号公報 特開２０００−８９０３３号公報 特開２００６−１５５９９４号公報

ディスプレイのバックライトに用いる導光板は、光学性能によってディスプレイの外観、すなわち商品価値に大きな影響を与える。一般的には輝度が高いものが望まれる一方で、輝度ムラを低減するための拡散性能も必要とされる。拡散性能は、輝度を落とす原因にもなるため、両立は非常に難しい。

本発明の目的は、高輝度を維持しつつ輝度ムラを抑制することができる導光板を提供することである。

導光板であって、射出面とは反対側の面に、二次元方向に疎密に配置される楕円形の複数のマイクロレンズを備え、任意の位置にあるマイクロレンズを中心に、第一近接から第四近接のマイクロレンズから構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）とし、面積Ｓの最大値をＳ_max（ｍｍ²）とすると、マイクロレンズ表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が０＜Ｓ＜０．５×Ｓ_maxにおいては、０＜Ｒａ＜０．５であり、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxのときは、０．５≦Ｒａ＜１．０であることを特徴とする。

マイクロレンズの深さが、１０〜２５μｍであることが好ましい。

マイクロレンズの短軸方向の長さが、６０〜１００μｍであることが好ましい。

マイクロレンズの長軸方向の長さが、５０〜２００μｍであることが好ましい。

射出面に、連続する光偏光要素が形成されていることが好ましい。

上述の導光板と、導光板のマイクロレンズが疎に配置されている端面に光源とを少なくとも備える、ディスプレイ用バックライトユニット。

画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子としての液晶装置と、上述のバックライトユニットとを少なくとも備える、ディスプレイ装置。

本発明によれば、高輝度を維持しつつ輝度ムラを抑制する導光板を提供することができる。

本発明に係る導光板を用いたディスプレイ装置の構成例を示す説明図 （ａ）本発明に係る導光板の斜視図、（ｂ）本発明に係る導光板の裏面側における楕円形の略半球状マイクロレンズの配置をマイクロレンズ長軸側から見た概略図、（ｃ）本発明に係る導光板の裏面側における楕円形の略半球状マイクロレンズの配置をマイクロレンズ短軸側から見た概略図 （ａ）本発明に係る導光板における射出面側のレンズの形状例を示す説明図、（ｂ）本発明に係る導光板における射出面側のレンズの他の形状例を示す説明図、（ｃ）本発明に係る導光板における射出面側のレンズの他の形状例を示す説明図、（ｄ）本発明に係る導光板における射出面側のレンズの他の形状例を示す説明図 本発明に係る導光板を作製するための金型ロールの説明図 押出機の構成例を示す説明図 導光板の輝度ムラ評価測定位置を示す説明図 従来技術による導光板の課題を示す説明図

図１は、本発明に係る導光板７を使用したディスプレイ装置１の構成例の断面を示す図である。図１の上側を上、下側を下とし、図１の上側の面を表面、下側の面を裏面と表現する。また、図１は、エッジライト方式のディスプレイ装置１の構成例を示している。ディスプレイ装置１は、画像表示素子としての液晶装置２と、バックライトユニット３とを備えている。また、液晶装置２は、２枚の偏光板９および１０の間に液晶層１１が挟持されて構成されている。また、バックライトユニット３は、反射型偏光分離シート２８と、光学シート２０と、拡散板８と、導光板７と、導光板７の端面に設けられた複数の光源６と、表面（射出面）を除く導光板７と光源６とを覆うように設けられた反射板５とから構成されている。光源６からの入射光７Ｌは、導光板７に入射する。その後、導光板７の射出面から出射された光は、拡散板８、光学シート２０、反射型偏光分離シート２８を透過する。最終的に光は、反射型偏光分離シート２８の表面（射出面）から光Ｋとして出射される。光Ｋは、偏光板９および１０に挟まれた液晶層１１に到達する。液晶装置２を透過した光は、透過光Ｆとして、観察者に視認される。なお、ディスプレイ装置１の、構成は図示したものに限定されず、適宜光学シートを増減しても良い。また、光学シートは、バックライトユニット３の必須の構成ではなく、バックライトユニット３とは別体に光学シートを設けてもよい。

図２（ａ）は、導光板７の斜視図である。また、図２（ｂ）は、導光板７の裏面側における楕円形の略半球状マイクロレンズの配置をマイクロレンズ長軸側から見た概略図である。また、図２(ｃ)は、導光板７の裏面側における楕円形の略半球状マイクロレンズの配置をマイクロレンズ短軸側から見た概略図をそれぞれ示す。図２（ａ）に示すように、導光板７は、所定の筐体に組み込めるようサイズや形状が調整されている。図では、光源６は、ディスプレイ正面に対し、左側一辺のみの配置とする。図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、導光板７の裏面側には、楕円形の複数の略半球状マイクロレンズ１７および１８が配置されている。ここで、図１および２において、導光板７の長辺方向に平行なｘ軸と、短辺方向に平行なｙ軸と、導光板７の厚み方向にｚ軸とを設定する。本実施形態では、ｘ軸方向と略半球状マイクロレンズの短軸方向とが一致し、ｙ軸方向と略半球状マイクロレンズの長軸方向とが一致する。以下の説明では、導光板７における方向を特定するために、短軸方向および長軸方向という用語を用いる場合がある。また、略半球状マイクロレンズ１７および１８のパターニング配置は、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、略半球状マイクロレンズ１７および１８の短軸および長軸方向において、いずれも光源６から近い側から遠い側にかけて疎から密と、略半球状マイクロレンズ１７および１８の数が増加するように一個ずつ決定していく。任意の位置にある略半球状マイクロレンズ１７および１８のうちの１つを中心に、第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズ１７および１８から構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）とする。つまり、光源から近い側から遠い側にかけ、面積Ｓは除々に小さくなっていく。略半球状マイクロレンズ１７および１８のパターニング配置は、面積Ｓが、光源から近い側から遠い側にかけ、漸次小さくなっていくように配置する。このように、面積Ｓを、光源６からの距離に応じて変化させ、所望の輝度となるよう配置を決定していく。配置は導光板７のサイズおよび使用する光源６の配置場所や数に応じて適宜、変化させ決定していく。

略半球状マイクロレンズ１７および１８と、導光板基材３１平面との高低差を深さｄ、略半球状マイクロレンズ１７および１８の短軸方向の大きさを幅Ｗ、長軸方向の大きさを長さＲと表現する。略半球状マイクロレンズ１７および１８の幅Ｗは、精密切削機にセットするダイヤモンドバイトの先端形状及び略半球状マイクロレンズ１７および１８の最大深さにより決まり、金型上に略半球状マイクロレンズ１７および１８を彫刻するには、円弧状の先端形状を持つダイヤモンドバイトを使用する。略半球状マイクロレンズ１７および１８の幅Ｗは６０〜１００μｍ、長さＲは５０〜２００μｍが好適である。略半球状マイクロレンズ１７および１８の幅Ｗと長さＲが上記の範囲より小さいと、略半球状マイクロレンズ１７および１８の製造は困難である。また、略半球状マイクロレンズ１７および１８の幅Ｗと長さＲが上記の範囲より大きいと、略半球状マイクロレンズ１７および１８そのものが点欠陥のように見えてしまう。略半球状マイクロレンズ１７および１８の深さｄ（略半球状マイクロレンズ１７および１８が凸状の場合は高さ）は、１０〜２５μｍが好適で、導光板基材３１平面に対し、凹状でも凸状でもよい。略半球状マイクロレンズ１７および１８の深さが上記の範囲より浅いと、所望の光学性能は得られない。また、略半球状マイクロレンズ１７および１８の深さｄが上記の範囲より深いと略半球状マイクロレンズの製造は困難になってくる。

略半球状マイクロレンズ１７および１８を導光板７の裏面側に設けることにより、レンズ効果で、導光板７の射出面での反射光が減り、導光板７の入射面側の光量をあげることができる。なお、レンズ効果を発揮するのは略半球状マイクロレンズ１７および１８の略曲面部であり、拡散効果を発揮するのは略半球状マイクロレンズ１７および１８の半球面の粗面である。つまり、略半球状マイクロレンズ１７および１８の算術平均粗さＲａは、精密切削機にセットするダイヤモンドバイトの先端形状に因る。導光板７内の任意の位置にある略半球状マイクロレンズ１７および１８のうち１つを中心に、第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズ１７および１８から構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）、Ｓの最大値をＳ_max（ｍｍ²）としたとき、略半球状マイクロレンズ１７および１８表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が０＜Ｓ＜０．５×Ｓ_maxのときは、０＜Ｒａ＜０．５と範囲を設け、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxのときは、０．５≦Ｒａ＜１．０と範囲を設ける。ここで、面積Ｓは光源から近い側から遠い側にかけＳ_maxから漸次小さくなっていく。面積Ｓの境界値である０．５×Ｓ_maxは、略半球状マイクロレンズ１７および１８が、導光板７内で疎に配置された付近の領域に相当する。第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズ１７および１８の距離は、導光板７のサイズ、略半球状マイクロレンズ１７および１８の配置、光源６の配置場所や、数によって変化するが、Ｓ_maxは、光源６に最も近い側の領域、つまり、二次元方向の疎密パターニングの中で、略半球状マイクロレンズが最も疎に配置された所定幅の領域となる。面積Ｓの境界値は０．５×Ｓ_maxが最適であり、面積Ｓの境界値が、０．５×Ｓ_maxより小さいと、導光板７において、高輝度を維持しつつ輝度ムラを抑制するという効果が弱くなり、面積Ｓの境界値が０．５×Ｓ_maxより大きいと、導光板７の左右の境界線として視認されてしまう。略半球状マイクロレンズ１７および１８表面の算術平均粗さＲａが、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxとなる略半球状マイクロレンズ１７および１８が、疎に配置された領域では、密に配置された領域に比べ、略半球状マイクロレンズ１７および１８自体が点欠陥として視認されやすくなるため、より拡散性能が必要とされる。略半球状マイクロレンズ１７および１８表面の算術平均粗さＲａが、０．５μｍより小さいと、十分な拡散性能は得られない。また、略半球状マイクロレンズ１７および１８表面の算術平均粗さＲａが、１．０μｍより大きいと、拡散性能は得られるが輝度低下を招いてしまう。

任意の位置にある略半球状マイクロレンズ１７および１８のうちの１つを中心に、第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズ１７および１８から構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）、Ｓの最大値をＳ_max（ｍｍ²）とすると、略半球状マイクロレンズ１７および１８表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が、０＜Ｓ＜０．５×Ｓ_maxのときは、０＜Ｒａ＜０．５であり、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxのときは、０．５≦Ｒａ＜１．０の範囲を設け、導光板７内において少なくとも２種類以上のＲａの値をもつことから、略半球状マイクロレンズ１７および１８の加工は２種類以上のダイヤモンドバイトを使用し行う必要がある。また、上記条件を満たせば、さらに複数本のダイヤモンドバイトを使用し加工を行ってもよい。略半球状マイクロレンズ１７および１８の疎密パターニングで、疎から密になるよう（面積Ｓが除々に小さくなるよう）加工するのであれば、算術平均粗さＲａも除々に小さくなるよう、その都度、ダイヤモンドバイトを変更し、加工していく方がより好ましく、より輝度ムラ低減の効果が期待できる。

以下、本発明における光学部品の製造方法について説明する。まず、導光板７を成形するための型を用意する。型材としては円筒状の金型ロールを用いれば、連続シート状の成型が可能であり、平板状の金型とすれば、プレス法やインジェクション法などによる板やシートの形成が可能となる。円筒状型を採用した場合には、連続的な生産が可能であり、パターンの継ぎ目がない型材とする事で、連続パターンのフィルムを得ることが出来るため、切り出しの寸法を調整するだけで多くの画面サイズへの対応が可能となるため生産性がよい。また、平型とした場合には枚葉となるものの、板材への形状転写が容易であり、小ロット多品種への対応に向いている。金型ロールの下地素材は、耐久性やハンドリングを加味し、鉄やＳＵＳ、アルミなどを下地とし、形状を形成する表面層として銅や真鍮をメッキするのが一般的である。

型の表面層の素材は、転写成型ができれば特に限定されるものではない。しかしながら、光学用途に用いる場合には、ある程度の平滑性が必要なことから、銅や真鍮を用いるのが好適である。高精度な精密切削機に金型ロールをセットし、ダイヤモンドバイトを使用し所望の位置、深さ、切込となるように形状を加工する。導光板７を成型する際に使用する金型は、導光板７の凹凸反転形状である。導光板７の凹凸反転形状を加工した金型ロールは、耐擦性を考慮し、銅や真鍮の表面にＣｒメッキやＮｉメッキを施してもよい。

金型ロールの凹凸形状が反転した凹凸形状を持つ導光板７は、押し出し法、キャスト法、もしくは、インジェクション法で製造される。

導光板７の基材３１としては、当該分野でよく知られたアクリルを主材として使用することができる。

導光板７の基材３１の中には透明粒子を分散させてもよい。透明粒子としては、導光板７の基材３１として用いる主材の屈折率と異なる屈折率を有するものを用いる。導光板７の基材３１として用いる主材の屈折率と、透明粒子の屈折率との差は０．０１以上であることが望ましい。屈折率の差がこれより小さいと、十分な光散乱性能が得られない。また、導光板７の基材３１として用いる主材の屈折率と、透明粒子の屈折率との差は、０．５以下で十分である。

透明粒子の平均粒径は０．５〜３０．０μｍであることが望ましい。透明粒子としては、無機酸化物からなる透明粒子または樹脂からなる透明粒子が使用できる。例えば、無機酸化物からなる透明粒子としてはシリカやアルミナ等からなる粒子を挙げることができる。また、樹脂からなる透明粒子としては、アクリル粒子、スチレン粒子、スチレンアクリル粒子およびその架橋体；メラミン−ホルマリン縮合物の粒子、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシ樹脂）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフルオロビニリデン）およびＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）などの含フッ素ポリマー粒子、シリコーン樹脂粒子などを挙げることができる。これら透明粒子は、２種以上を混合して使用してもよい。

また、板状の部材は、主となる材質中に空気を含む微細な空洞を有した構造をしているため、主となる材質と空気の屈折率差で拡散性能を得てもよい。導光板７の基材３１は単層構造でも複層構造でもよく、透明層を含んでいてもよい。

図３（ａ）〜（ｄ）は、導光板７の射出面側のレンズ３３の形状例である。図３（ａ）は、ストライプ状の三角プリズムと、マイクロレンズとを配置したレンズ３３の形状を示している。また、図３（ｂ）は、ストライプ状の三角プリズムのみを一方向に配置したレンズ３３の形状を示している。また、図３（ｃ）は、レンチキュラーレンズのみを一方向に配置したレンズ３３の形状を示している。また、図３（ｄ）は、ストライプ状の三角プリズムを一方向に配置し、それと直行する方向にストライプ状の三角プリズムを配置したレンズ３３の形状を示している。導光板７の特性は射出面側のレンズ３３の形状にはよらないので、図３（ａ）〜（ｄ）に示した形状以外を用いることも可能である。

光学シート２０や拡散板８は、導光板７の主材と同じ材料を使用することができ、同様に前述した透明粒子を分散させて構成されていてもよい。また、表面に反射パターンや幾何学構造が付与されていても良い。導光板７とあわせて使用する光学部材は、当業界でよく知られた反射型偏光分離シート、拡散板、光学シートなどを適宜使用する。

以下に、本発明の具体的実施例について説明する。しかしながら、本発明は実施例のみに限定されるものではない。

＜実施例１＞
(導光板の作製方法)
加工に際して、先端を６０μｍの円弧状にカットしたダイヤモンドバイトＡ、Ｂを準備した。それぞれのダイヤモンドバイトを用いて、加工した略半球状マイクロレンズの算術平均粗さＲａは０．３μｍ、０．７μｍであった。このダイヤモンドバイトを用いて、導光板の裏面用の金型ロールを高精度な精密切削機にセットし、加工した。いずれの金型ロール加工においても１個の略半球状マイクロレンズの形状は、深さｄを２０μｍ、幅Ｗを８８μｍ、長さＲを１８０μｍとし、二次元方向の疎密パターンを同じにし、全くの同形状、同配置となるよう行った。加工スタートは、導光板の光源から近い側に相当する部分とし、加工エンドは、光源から遠い側とする。任意の位置にある略半球状マイクロレンズを中心に、第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズから構成される四角形の面積Ｓの最大値をＳ_maxとし、０．５×Ｓ_max以下の領域まで加工が終了した後、ダイヤモンドバイトを交換し、残りの加工を行った。図４に、前者の加工で出来た略半球状マイクロレンズに対応する形状を４７、後者の加工で出来た略半球状マイクロレンズに対応する形状を４８とし、加工後の金型ロール２５の概略図を示す。前者の加工ではダイヤモンドバイトＡを用い、後者の加工ではダイヤモンドバイトＢを用いた。導光板の表面用の金型ロールとして、図３（ｃ）に示すような金型ロール幅方向と水平になるようにレンチキュラーレンズが彫刻されているものを準備した。図５は、導光板の作製を実現する押出機（製造装置）５０の構成を示す図である。図５に示すように、押出機５０には、裏面用金型ロール５１と、表面用金型ロール５２とが装着されており、押出し法により導光板を作製するように構成されている。図５に示した押出機を用いて、押出し法により導光板を作製した。すなわち、押出機５０では、ダイ５３内において溶融された光透過性の有る熱可塑性ポリカーボネート樹脂シートを溶融し、冷却固化する前に、裏面用金型ロール５１と表面用金型ロール５２とで挟持して押出し、両面に所望の形状が賦形された導光板７を得た。なお、本導光板７におけるＳ_maxは、０．５５ｍｍ²であった。また、熱可塑性ポリカーボネートとしては、帝人化成(株)製のＭ１２０１を使用した。

＜比較例１＞
(導光板の作製方法)
表面に加工のない金属ロールを用いて実施例１と同じ熱可塑性ポリカーボネートを押出成形し、得られた樹脂板の裏面側に、白色インクを実施例１における略半球状マイクロレンズの配置パターンと同じになるようにドット状に印刷し、導光板を得た。

＜比較例２＞
(導光板の作製方法)
ダイヤモンドバイトＢの代わりに、ダイヤモンドバイトＡを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４８を加工した以外は、実施例１と同様の方法で導光板を作製した。

＜比較例３＞
(導光板の作製方法)
加工に際して、先端を６０μｍの円弧状にカットしたダイヤモンドバイトＣを準備した。ダイヤモンドバイトＣを用いて、加工した略半球状マイクロレンズの算術平均粗さＲａは１．８μｍであった。ダイヤモンドバイトＢの代わりに、ダイヤモンドバイトＣを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４８を加工した以外は、実施例１と同様の方法で導光板を作製した。

＜比較例４＞
(導光板の作製方法)
ダイヤモンドバイトＡの代わりに、ダイヤモンドバイトＢを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４７を加工し、ダイヤモンドバイトＢの代わりにダイヤモンドバイトＡを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４８を加工した以外は、実施例１と同様の方法で導光板を作製した。

＜比較例５＞
（導光板の作製方法）
ダイヤモンドバイトＡの代わりに、ダイヤモンドバイトＢを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４７を加工した以外は、実施例１と同様の方法で導光板を作製した。

＜比較例６＞
（導光板の作製方法）
加工に際して、先端を６０μｍの円弧状にカットしたダイヤモンドバイトＣを準備した。ダイヤモンドバイトＣを用いて、加工した略半球状マイクロレンズの算術平均粗さＲａは１．８μｍであった。ダイヤモンドバイトＡの代わりに、ダイヤモンドバイトＢを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４７を加工し、ダイヤモンドバイトＢの代わりにダイヤモンドバイトＣを用いて、略半球状マイクロレンズに対応する形状４８を加工した以外は、実施例１と同様の方法で導光板を作製した。

（導光板の輝度測定）
上記の実施例１および比較例１〜６で作製した導光板を、２９６ｍｍ×５１５ｍｍに切り取り、導光板をディスプレイに組み込み、輝度測定を行った。まず、ディスプレイに白画面を表示し、トプコン製ＳＲ−３Ａで、画面の法線方向、５０ｃｍの距離から輝度を測定した。比較例１の最大輝度を１．００とし、比較例２から６および実施例１のそれぞれの最大輝度比を算出した。また、輝度ムラの評価として、図６で示すように、光学シート縦・横、４分割および１２分割し、９点および９点を含めた１７点にて輝度測定を行い、各ＭＩＮ／Ｍａｘの比を算出した。評価にあたって、バックライト装置には、導光板の前に帝人化成製拡散板６５ＨＬＷと光学シートを設けた。結果を表１に示す。

表１より、導光板内の任意の位置にある略半球状マイクロレンズを中心に第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズから構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）、面積Ｓの最大値をＳ_max（ｍｍ²）とする。実施例１の導光板は、略半球状マイクロレンズ表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が、０＜Ｓ＜０．５×Ｓ_maxのときは、０＜Ｒａ＜０．５であり、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxのときは、０．５≦Ｒａ＜１．０であるという条件を満たす、実施例１の導光板は、比較例１、４、５、６に比べ高輝度であった。また、輝度では比較例２や３にやや劣るものの、実施例１の導光板の方が、比較例１〜６の導光板に比べ、輝度ムラの指標となる９点比および１７点比（ＭＩＮ／Ｍａｘ）の値が高く、かつ、９点比の値および１７点比の値の差も少ないことから、最も輝度ムラが少ないことがわかった。この結果、高精度な精密切削機により二次元方向に疎密パターニングした楕円形の略半球状マイクロレンズからなる光学形状を有し、任意の位置にある略半球状マイクロレンズを中心に第一近接から第四近接の略半球状マイクロレンズから構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）における略半球状マイクロレンズ表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）に範囲を設けることで、略半球状マイクロレンズが光射出方向に立ち上げる光量（輝度）と拡散性を制御することが可能となり、高輝度を維持しつつ輝度ムラを抑制することが出来ることがわかった。本実施例では、最も単純な比較のため、バックライトの構成は帝人化成製拡散板６５ＨＬＷと導光板としたが、本発明に係る導光板は他の光学部材と合わせて用いても、その特性が損なわれることは無い。

本発明に係る導光板は、ディスプレイ装置などに用いられるバックライトユニットに有用である。

１ ディスプレイ装置
２ 液晶装置
３ バックライトユニット
５ 反射板
６、６０ 光源
７、７０ 導光板
７Ｌ、７０Ｌ 入射光
８ 拡散板
９、１０ 偏光板
１１ 液晶層
１７、１８ 略半球状マイクロレンズ
２０ 光学シート
２５ 金型ロール
２８ 反射型偏光分離シート
３１ 基材
３３ レンズ
５０ 押し出し機
５１ 導光板裏面用金型ロール
５２ 導光板表面用金型ロール
５３ ダイ
Ｄ 輝度ムラ領域
Ｋ 光
Ｆ 透過光

Claims (7)

1. 導光板であって、
   射出面とは反対側の面に、二次元方向に疎密に配置される楕円形の複数のマイクロレンズを備え、
   任意の位置にある前記マイクロレンズを中心に、第一近接から第四近接の前記マイクロレンズから構成される四角形の面積をＳ（ｍｍ²）とし、前記面積Ｓの最大値をＳ_max（ｍｍ²）とすると、前記マイクロレンズ表面の算術平均粗さＲａ（μｍ）が０＜Ｓ＜０．５×Ｓ_maxにおいては、０＜Ｒａ＜０．５であり、０．５×Ｓ_max≦Ｓ≦Ｓ_maxのときは、０．５≦Ｒａ＜１．０であることを特徴とする、導光板。
2. 前記マイクロレンズの深さが、１０〜２５μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
3. 前記マイクロレンズの短軸方向の長さが、６０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の導光板。
4. 前記マイクロレンズの長軸方向の長さが、５０〜２００μｍ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。
5. 前記射出面に、連続する光偏光要素が形成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の導光板。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の導光板と、
   前記導光板の前記マイクロレンズが疎に配置されている端面に光源とを少なくとも備える、ディスプレイ用バックライトユニット。
7. 画素単位での透過／遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と、
   請求項６に記載のバックライトユニットとを少なくとも備える、ディスプレイ装置。