JP2015032410A - 導光板及びこれを用いたバックライトユニット並びに表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高い輝度を得つつ、輝度むらおよびホットスポットを低減した導光板を提供する。
【解決手段】基材５０の第1主面５０ａに入射光を第２主面に５０ｂ側へ偏向する第1光学要素５１を設け、基材５０の第２主面５０ｂに入射光を基材５０内に閉じ込め、かつ入射光を第２主面５０ｂの面方向に拡散／集光する光閉じ込めレンズからなる第２光学要素５２を設ける。そして、各光閉じ込めレンズの頂部には、前記延在方向と直交する方向に水平に延在し、かつ縦断面形状が円弧状曲面を呈する一定の幅と一定の深さを有する溝状凹部を前記延在方向に沿い複数連続して並列に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、光路制御に用いられる導光板、および当該導光板を用いたバックライトユニット、並びに当該バックライトユニットを組み込んでなる表示装置に関する。

液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）に代表されるフラットパネルディスプレイには、提供される情報を認識するために必要なバックライトを内蔵したタイプが普及している。バックライト用の光源としては、冷陰極管がよく知られている。液晶表示装置の輝度、輝度の視野角分布、輝度の空間分布は、このバックライトの性能が大きく影響する。従って、バックライトの輝度を高め、輝度の空間分布を均一にすることは、液晶表示装置の輝度を高め、輝度の空間分布を均一にすることに直結する。

液晶表示装置に使用されるバックライトとしては、主に直下方式とエッジライト方式とが挙げられる。直下方式のバックライトは、光源を平面方向に多数配置することが可能であるため、主として２０インチ以上の大型の液晶表示装置に用いられている。一方、エッジライト方式は光源の配置位置が限定されるため、大型の表示装置には向いておらず、主としてノート型パソコン、液晶モニター、携帯情報端末等の小型の表示装置に用いられている。

しかし、最近では、バックライト用の光源として冷陰極管に代わって、低消費電力が図れる、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が採用され始めたことにより、薄型化の容易なエッジライト方式のバックライトが、小型から大型の液晶表示装置にも用いられている。

一般的に、エッジライト方式は、導光板と呼ばれる透光性のある板の厚さ方向である側面に光源が配置されており、光源から側面を通して導光板内に入射された光を側面と略直交する上面又は下面の全体から射出させる方式である。従って、エッジライト方式は、液晶表示装置が大型になるにつれて表示画面全体を均一に輝度むらなく明るくすることが難しくなるという性質がある。また、光源は導光板の側面にのみ配置されるため、光源の設置数に限界がある。従って、液晶表示装置が大型になるにつれて表示画面の輝度を向上させることも難しくなる。逆に、エッジライト方式を採用した、小型の液晶画面では薄型化が進んでおり、導光板から射出させた光の光路長が短く、明るく且つ輝度むらをなくす光学シートの枚数や厚みが減少することで、表示画面全体を輝度むらなく均一にすることが難しくなっている。

表示画面全体を均一に明るくする方法としては、特許文献１や特許文献２において、導光板の射出面及びそれと対向する面にレンズ形状の光学構造物を設ける方法が提案されている。特許文献１や特許文献２では、この光学構造物として連続するプリズム形状やレンチキュラー形状の構造物が開示されている。

特許第４２７３９３０号公報 特開２００２−９８９６０号公報

ところで、光源としてＬＥＤに代表される点光源３２を使用した場合、図７（ａ）に示すように、導光板５の光入射面５４側の端部付近で光の明部２０２と暗部２０１の明暗発生部(ホットスポット)２００が生じてしまい、表示品位が低下する。このため、その明暗発生部２００が視認されないように端部付近を覆う必要がある。そのためには、光入射面５４側の端部付近の幅に応じたバックライトユニットの枠を設置しなければならないという問題がある。

そこで本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、高い正面輝度を得ながら、輝度むらをなくし、ホットスポットを軽減させることが可能な導光板、および当該導光板を用いたバックライトユニット、並びに当該バックライトユニットを組み込んでなる表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、厚さ方向の一方の面を第１主面とし、厚さ方向の他方の面を第２主面とし、かつ前記第１主面の縁部と前記第２主面の縁部とを接続する端面の少なくとも一部を光入射面とする光透過性の基材を有する導光板であって、前記第１主面に形成され前記光入射面から前記基材内に入射した光を前記第２主面側へ偏向する第１光学要素と、前記第２主面に形成され前記光入射面から入射した光を前記基材内に閉じ込め、かつ該閉じ込められた光および前記第１光学要素により前記第２主面側へ偏向された光を前記第２主面の外方に拡散／集光する第２光学要素とを備え、前記第２光学要素は、前記第２主面に沿い互いに接して一次元方向に平行に配列された一定の高さと一定の幅を有して凸条に延在する複数の光閉じ込めレンズからなり、前記複数の光閉じ込めレンズの延在方向の端部に位置する前記端面が前記光入射面となっており、少なくとも前記光入射面側の前記複数の光閉じ込めレンズの延在方向の端部に位置する前記各光閉じ込めレンズの頂部箇所に、円弧状曲面が前記光閉じ込めレンズの延在方向と直交する方向に延在することで形成された溝状凹部が前記光閉じ込めレンズの延在方向に沿い複数連続して設けられていることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の導光板において、前記溝状凹部の幅をＷｒとし、前記溝状凹部の深さをＨｒとしたとき、前記溝状凹部の幅Ｗｒと前記溝状凹部の深さＨｒとの比が、１／２００≦Ｈｒ／Ｗｒ≦７／２００を満足することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の導光板において、前記光閉じ込めレンズの高さをＨｌとし、前記溝状凹部の深さをＨｒとしたとき、前記溝状凹部の深さＨｒと前記光閉じ込めレンズの高さＨｌの比が、１／３２２≦Ｈｒ／Ｈｌを満足することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１に記載の導光板において、前記第１光学要素は、前記第１主面に沿い二次元方向に配列された凸状または凹状の複数のマイクロレンズであることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４に記載の導光板において、前記マイクロレンズは、前記光入射面から離れるにつれて前記マイクロレンズの二次元方向のピッチが減少するように配列されていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項４または５に記載の導光板において、前記光入射面と直交する方向で、かつ前記第1主面と直交する方向と一致する前記マイクロレンズの中心線を含む面で前記マイクロレンズを断面したときの断面形状の縦横比であるアスペクト比が０．０５以上０．２以下の範囲内であることを特徴とする。

請求項７の発明は、バックライトユニットであって、請求項１乃至６の何れか一項に記載された導光板と、前記導光板の前記光入射面に対向して配置された光源とを備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、表示装置であって、請求項７に記載のバックライトユニットと、前記バックライトユニットの光出射側に対向配置された画像表示パネルとを備えることを特徴とする。

本発明の導光板によれば、基材の第１主面に入射光を第２主面側へ偏向する第１光学要素を設け、基材の第２主面には、光入射面から入射した光を基材内に閉じ込め、かつ該閉じ込められた光を第２主面の外方に拡散／集光する、一定の高さと一定の幅を有して凸条に延在する複数光閉じ込めレンズからなる第２光学要素を設け、そして、少なくとも光入射面側の複数の光閉じ込めレンズの頂部に、円弧状曲面が光閉じ込めレンズの延在方向と直交する方向に延在することで形成された溝状凹部を光閉じ込めレンズの延在方向に沿い複数連続して設ける構成にしたので、光の出射方向を調整して効率の良い光利用による輝度の向上を実現し、輝度むらによる表示品位の低下を抑制し、導光板の光入射面側の端部付近におけるホットスポットを低減して、表示品位を向上させるとともにバックライトユニットの枠を小さくすることが可能となる。

（Ａ）は本発明の第１の実施の形態を示す導光板の概略斜視図、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態を示す導光板の概略斜視図、（Ｃ）は本発明の第３の実施の形態を示す導光板の概略斜視図である。 （Ａ）は図１Ａに示す導光板を矢印Ｄ方向から見た概略側面図、（Ｂ）は図１Ｂに示す導光板を矢印Ｄ方向から見た概略側面図である。 （ａ−１）は第２光学要素の凸条レンズ形状を示す概略斜視図、（ａ−２）は（ａ−１）に示す第２光学要素の矢印Ｅ方向から見た頂部形状を示す説明図、（ｂ−１）は第２光学要素の頂部に平坦部がある凸条レンズ形状を示す概略斜視図、（ｂ−２）は（ｂ−１）に示す第２光学要素の矢印Ｅ方向から見た頂部形状を示す説明図、（ｃ−１）は図１Ａ及び図１Ｂに示す導光板の第２光学要素の頂部に凹凸パターンがある凸条レンズ形状を示す概略斜視図、(c-2)は(c-1)に示す第2光学要素の矢印E方向から見た頂部形状を示す説明図、（ｃ−３）は（ｃ−１）に示す第2光学要素の矢印Ｆ方向から見た頂部形状を示す説明図である。 本発明の導光板の製作に用いられるシート押出成形装置の一例を示す概略図である。 本発明の導光板を用いたランプハウス、バックライトユニット、および表示装置の一例を示す要部の概略断面図である。 本発明の導光板を用いたランプハウスのシミュレーションモデルである。 本発明の導光板と従来の導光板とで発生するホットスポットを説明する図である。 （Ａ）は本発明にかかるホットスポット評価における測定位置の一例を示す説明図、（Ｂ）は本発明にかかる正面輝度および面内輝度むら評価における測定位置の一例を示す説明図、（Ｃ）は本発明にかかる直進性評価における測定位置の一例を示す説明図である。 本発明にかかる導光板の第1光学要素の形状の一例を示す図である。 本発明の導光板を用いて実測により性能評価した結果を示す一覧表である。 本発明の導光板を用いて実測により性能評価した結果を示す一覧表である。 本発明の導光板モデルを用いてシミュレーションにより性能評価した結果を示す一覧表である。

以下、本発明に係る導光板の実施の形態について説明する。
（第1の実施の形態）
本発明の第1の実施の形態に示す導光板５は、図１Ａ及び図２Ａに示すように、平面視形状が長方形で全体が直方体を呈する一定の厚さの光透過性の基材５０を有している。
この基材５０の厚さ方向の一定の面を第１主面５０ａとし、厚さ方向の他方の面を第２主面５０ｂとし、かつ第１主面５０ａの縁部と第２種面５０ｂの縁部とを接続する４つの端面のうちの１つの端面を光入射面５０ｃとしている。そして、第１主面５０ａには、光入射面５０ｃから基材５０内に入射した光を第２主面５０ｂ側へと偏向する凸状のマイクロレンズからなる第1光学要素５１が第1主面５０ａに沿い２次元方向に配列して形成されている。この第1光学要素５１を構成する凸状マイクロレンズの配列密度は、光入射面５０ｃから、これと正反対の端面側へ行くに従い増加する配列、すなわち２次元方向のピッチが減少する配列になっている。また、第２主面５０ｂには、光入射面５０ｃから入射した光が基材５０内を伝播する光の光路を規制して、光を基材５０内に閉じ込め、かつ外入射光を第２主面５０ｂの外方に拡散／集光する第２光学要素５２が形成されている。

第２光学要素５２は、第２主面５０ｂに沿い互いに接して一次元方向に平行に配列された、単位形状が凸状レンチキュラーレンズ形状を呈する一定の幅と一定の高さを有する凸条に延在する複数の光閉じ込めレンズから構成されている。そして、第２光学要素５２を構成する各光閉じ込めレンズの頂部には、光閉じ込めレンズの延在方向と直交する方向に延在し、かつ縦断面形状が円弧状曲面を呈する一定の幅と一定の深さを有する複数の溝状凹部５３が光閉じ込めレンズの全長に亘り連続して並列に形成されている。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に示す導光板５は、図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、第１の実施の形態に示す導光板と同様に、平面視形状が長方形で全体が直方体を呈する一定の厚さの光透過性の基材５０を有している。
この第２の実施の形態に示す導光板５と上記第1の実施の形態に示す導光板５との異なる点は、第1主面５０ａに形成される第1光学要素５１が、凹状のマイクロレンズを第1主面５０ａに沿い二次元方向に形成されているところにある。そして、第1光学要素５１を構成する凹状マイクロレンズの配列密度は、光入射面５０ｃから、これと正反対の端面側へ行くに従い増加する配列、すなわち２次元方向のピッチが減少する配列になっている。
なお、第２光学要素５２は上記第1の実施の形態に示す場合と同様に構成されている。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に示す導光板５は、図１Ｃに示すように、第1の実施の形態に示す導光板と同様に、平面視形状が長方形で全体が直方体を呈する一定の厚さの光透過性の基材５０を有している。
この第３の実施の形態に示す導光板５における第２光学要素５２は、第1の実施の形態に示す導光板５と同様に、第２主面５０ｂに沿い互いに接して一次元方向に平行に配列された、単位形状が凸状レンチキュラーレンズ形状を呈する一定の幅と一定の高さを有する凸条に延在する複数の光閉じ込めレンズから構成される。そして、上記第1の実施の形態に示す導光板５と異なる点は、光入射面５０ｃ側の複数の光閉じ込めレンズの延在方向の端部に、光閉じ込めレンズの延在方向と直交する方向に水平に延在し、かつ縦断面形状が円弧状曲面を呈する一定の幅と一定の深さを有する複数の溝状凹部５３が光入射面５０ｃから光閉じ込めレンズの延在方向に一定の長さＬに亘り連続して並列に形成されているところにある。
この場合の溝状凹部５３が形成された光閉じ込めレンズの頂部の高さは、第２主面５０ｂから弧状頂部を有する光閉じ込めレンズの頂部までの高さより低く形成されている。なお、第1光学要素５１は、上記第1の実施の形態に示す場合と同様に構成されている。

上記のように構成された各実施の形態において、第１主面５０ａの光偏向要素である第１光学要素５１は、光入射面５０ｃから入射された光を第２主面５０ｂに出射させる凹または凸状のマイクロレンズパターン、つまり光立ち上げパターンであることが好ましい。この光立ち上げパターンを第１主面５０ａに形成することにより、エッジライト型の導光板として利用することができる。光立ち上げパターンとしては、光入射面５０ｃから、これと正反対の端面側へ行くに従い、すなわち光源から離れるにしたがってマイクロレンズパターン密度を徐々に増加させるパターンが挙げられる。例えば、第１主面５０ａに形成されるマイクロレンズパターンとして、グラデーション状のマイクロレンズパターンやストライプパターンを用いてもよい。第1主面５０ａに形成されるマイクロレンズパターンとしては、図１Ａでは、凸状のマイクロレンズパターンを示している。また、図１Ｂでは凹状のマイクロレンズパターンを示した。

第１光学要素５１の凹または凸状のマイクロレンズパターンの配列形状は、二次元方向に配列された形状のマイクロレンズパターンであることが最も好ましい。また、第1光学要素５１が二次元方向に配列された形状のマイクロレンズパターンである場合、一次元方向に延在するパターンと比較して、第1光学要素５１によって立ち上げられた光の明暗の間隔が狭くなり、観察者側から視認されることを防ぐ、つまり隠蔽することができる。
また、第1光学要素５１の凹または凸状のマイクロレンズパターンの配列が一次元方向に延在するパターンと二次元方向に配列形状を有するパターンとでは、第１主面５０ａに占める割合が同じであるときに、二次元方向に配列形状を有するパターンの方が、より分散して配置することができ、隣り合う第１光学要素５１の間隔を狭くすることができる。すなわち、第１光学要素５１によって立ち上げられた光の明暗の間隔が狭くなり、観察者側から視認されにくくすることができる。

次に、第１光学要素５１を構成するマイクロレンズについて説明する。
光入射面５０ｃと直交する方向で、かつ第1主面５０ａと直交する方向と一致するマイクロレンズの中心線を含む面でマイクロレンズを断面したときの断面形状の縦横比であるアスペクト比が０．０５以上０．２以下の範囲内であることが最も好ましい。マイクロレンズ形状のアスペクト比が変わると立ち上げられた光の分布が変化する。アスペクト比が０．０５より小さいと、立ち上げられた光が斜めになり、導光板５の第２主面５０ｂから射出されない光が増大し、光の効率が下がってしまうという不具合がある。また、アスペクト比が０．２よりも大きいと第２主面５０ｂ側に立ち上げられる光だけでなく、第１主面５０ａ側に抜けてしまう光が発生してしまうため、導光板５の第２主面５０ｂから出射される光の効率が下がってしまうという不具合がある。

上記実施の形態において、第1光学要素５１を構成する凹または凸状のマイクロレンズパターンとしてのマイクロレンズの形状としては、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、凸状の円弧曲面を有する凸状マイクロレンズ５１ａでも良いし、図９（ｃ）、（ｄ）に示すように、四角錐状を呈する凸状マイクレンズ５１ａでも良い。また、図９（ｅ）〜（ｈ）に示すように、曲面と平面とを混在させて凸状を呈するように形成された凸状マイクロレンズ５１ａでも良い。上記凸状マイクロレンズと同様の形状を有する凹状マイクロレンズでも良い。

第２主面５０ｂの光閉じ込めレンズである第２光学要素５２は、その面方向に光を拡散／集光可能な凹凸（レンズ状）パターンであることが好ましい。面方向に光を拡散／集光することで観察面からみたときの輝度を向上させることができる。例えば、第２主面５０ｂに形成される凹凸パターンとして、凸状レンチキュラーレンズ形状を複数平行配列したパターンや、三角プリズム形状を複数平行配列したパターン等を用いてもよい。

凸状レンチキュラーレンズの頂部に形成された溝状凹部５３は、第２光学要素５２を構成する凸状レンチキュラーレンズ形状に対し、その側面形状が第２主面５０ｂから凸状レンチキュラーレンズ形状の頂部に行くに従い幅方向の断面積が減少する弧状の形状を維持し、かつその頂部が平坦状になるように、凸状レンチキュラーレンズの弧状頂部をレンズの高さ方向に一定量取り除いたような形状にし、さらに凸状レンチキュラーレンズの凸条の延在方向と直交する方向に延在し、かつ縦断面形状が円弧状曲面を呈する一定の幅と一定の深さを有する複数の溝状凹部５３を光閉じ込めレンズの延在方向に連続して並列に形成した形状に、すなわち、図３(ｃ−２)のレンズ形状に対して、図３（ｃ−３）のように溝状凹部の幅や深さを変化させることが好ましい。この場合、第２光学要素５２の第２主面５０ｂから凸状レンチキュラーレンズの頂部までの高さＨｌが変化してもよい。

なお、図３（ａ−１）及び（ａ−２）は、図１Ｃに示した第２光学要素５２を構成する凸状レンチキュラーレンズの頂部がカットされていない箇所の頂部形状を表している。また、図３（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、第２光学要素５２を構成する凸状レンチキュラーレンズの頂部に形成された溝状凹部の深さがゼロ、すなわち、平坦状の頂部形状を表している。
また、上記凸状レンチキュラーレンズの弧状部と頂部の平坦部が接する境界の形状は、図３（ｂ−２）、図（ｃ−２）に示したような角状の形状でも良いし、丸みを帯びた緩やかな弧状でも良い。

第２光学要素５２を構成する凸状レンチキュラーレンズの頂部に形成された溝状凹部５３は、第２主面５０ｂ側に出射する光を、入射面５０ｃ側から入射面５０ｃと反対の面側の方向に光を拡散／集光し、出射分布の調節ができるような形状が好ましく、入射面５０ｃと平行する方向であって、溝状凹部の幅と深さが一定で、かつ連続的に形状を呈することが好ましい。また、例えば、凹部の表面粗さが、ＪＩＳＢ０６０１（１９８２年）に準拠して十点平均粗さＲｚとして測定された場合に、０．００１μｍ以上が好ましい。
なお、溝状凹部５３が形成される領域Ｌは、導光板５に光を入射する光源に近い箇所、例えば光源から２０ｍｍの位置までに存在すればよい。図１Ｃでは、第２光学要素５２の凹凸パターン５３を光源に近い領域（Ｌ）にのみ形成した本発明の導光板を示している。また、図１Ｃにあっては、第２光学要素５２の一端部が頂部に溝状凹部パターンを備えており、その他の領域では溝状凹部パターンを備えない構造となっている。

凸状レンチキュラーレンズの頂部に形成された溝状凹部５３の幅Ｗｒと深さＨｒとは、図３に示すように、深さＨｒと幅Ｗｒとの比が、１／２００≦Ｈｒ／Ｗｒ≦７／２００であることが好ましい。Ｈｒ／Ｗｒが１／２００より小さいとホットスポットの低減効果が得られず、Ｈｒ／Ｗｒが７／２００より大きいと輝度むらが低下するため、好ましくない。

凸状レンチキュラーレンズの頂部に形成された溝状凹部の幅Ｗｒと深さＨｒとの比が、１／２００≦Ｈｒ／Ｗｒ≦７／２００であって、第２光学要素５２の凸状レンチキュラーレンズの高さＨｌと、頂部の溝状凹部の深さＨｒとの比が、１／３２２≦Ｈｒ／Ｈｌであると、より好ましい。Ｈｒ／Ｈｌが１／３２２であるとホットスポット低減効果が高くなるため、好ましい。

本発明の導光板５は、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示したように１層構造の基材５０以外にも、２層以上の多層構造であってもよい。この場合、各層の材料は同種であっても異種であってもよい。
また、本発明の導光板５が２層以上で構成される場合、各層に異なる機能を付与することができる。一例として、外表層に熱に対する流動性が高い樹脂を使用すると、表層に形状を賦形しやすくなる。また、一例として、外表層に硬い樹脂を使用すると、導光板５の剛性を向上させることができる。

本発明の導光板５の材料は光透過性を有する材料であれば制限はなく、例えばポリ塩化ビニル樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、低密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、直鎖低密度ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン樹脂、セルロースアセテート樹脂、エチレン−ビニルアセテート樹脂、アクリル−アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリル−塩素化ポリエチレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール樹脂、フッ素樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、芳香族ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、脂環構造含有エチレン性不飽和単量体単位を含有する樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、アクリル系ゴム等のゴム状重合体ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の汎用またはエンジニアリングプラスチックの他に、ポリ塩化ビニル系エラストマー、塩素化ポリエチレン、エチレン−アクリル酸エチル樹脂、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、アイオノマー樹脂、スチレン・ブタジエンブロックポリマー、エチレン―プロピレンゴム、メチルペンテン樹脂ポリブタジエン樹脂、メタクリル酸メチル樹脂が挙げられ、これらは１種または２種以上をブレンドして用いてもよい。

例えば、光源から出射される光が可視光の場合、ポリカーボネート樹脂、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、アクリル系樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）等を含む材料を用いてもよい。なお、アクリル系樹脂、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）は可視光に対する光透過性が良好なことから、本発明の導光板５に用いる主たる材料として好ましい。

導光板５は押出法、キャスト法、もしくはインジェクション法で作製することができる。これらの作製法を使用した場合、導光板５の厚さが１２μｍ以上６ｍｍ以下で作製することができる。これは厚さが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、厚さ６ｍｍを越えると加工に耐えうる柔軟性がない。
本発明の導光板５は、バックライトユニットに搭載し使用する場合、光源のサイズや筐体の大きさに合わせて適宜調整されればよく、特に０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下が望ましい。０．３ｍｍ以下の場合、導光板自体の強度が低下し、ディスプレイを点灯して使用する際に生じる熱にシワやうねり、変形等が発生し、これが画面上の明暗差や輝度不均一を引き起こすために好ましくない。また、５ｍｍ以上の場合、使用される液晶ディスプレイ自体を厚くすることに繋がり、薄さを強みとする液晶ディスプレイ向けの光学部材としては望ましくない。

上記作製手法の中でも、本発明の導光板５は押出法によって製造することが好ましい。押出法では、共押出法により、１層でも多層でも押し出すことができる。また、凹凸パターンが形成された金型ロールを用いることにより、外表層の第１主面側又は第２主面側、あるいは両面側共にインラインで凹凸パターンを付与でき、連続的に導光板５を製造することができる。

金型ロールの作製方法は、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て（例えば、断面形状が三角形状やレンチキュラーレンズ形状を有するタイヤモンドバイト）、金型ロールを切削し各種レンズ形状に対応する部分を形成する。
このような切削方式は、金型ロールに対して、縦方向でも横方向でも切削することが可能で、金型ロールを回転させながらでも、停止させながらでも切削加工することができ、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あるいは連続的に押し当て、光学突起部に対応する部分を形成することができる方法であり、上記のようなダイヤモンドバイトを複数用いて、上記のような加工を複数組み合わせることで、様々な形状を施した金型ロールを作製することができる。また、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連続的に押し当てながら横に移動させて、平滑な面を形成することもできる方法である。

また、半球状や楕円球状のレンズ形状に対応する部分を有する金型の作製方法は、切削方式の他に、レーザー方式が挙げられる。レーザー方式は、金型ロールに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。また、切削方式やレーザー方式以外にも、サンドブラストを使用する方法やビーズ分散による方法がある。サンドブラスト方式は、金属表面に直接ガラスビーズなどを吹きつけ、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のみを採用する必要はなく、２方式以上を採用してもよい。また上記以外の作製方法により作製してもよい。

本発明の導光板５を作製するときに用いられる押出成形装置について、図４を参照して説明する。
押出成形装置は、図４に示すように、溶融樹脂をシート状に押し出す押出機としてのＴダイ９１と、Ｔダイ９１から押し出された溶融樹脂シート９を冷却する冷却ロール９２と、冷却ロール９２との間で溶融樹脂シート９を挟圧しながら冷却する冷却ロール９３と、冷却ロール９３との間で溶融樹脂シート９を挟圧しながら冷却する冷却ロール９４と、冷却ロール９４との間で溶融樹脂シート９を挟圧しながら冷却する冷却ロール９５と、上下一対の引取ロール９６とを備える。

冷却ロール９２は、Ｔダイ９１の下方位置に水平配置されている。冷却ロール９３は、周面部を冷却ロール９２に近接されて冷却ロール９２と平行に配置されている。冷却ロール９２および９３のロール表面は、一般に、銅メッキ、硬質クロムメッキ、ニッケルメッキ等の金属メッキが施され、ロール表面は鏡面でも良いし、凹凸が施されていてもよい。冷却ロール９４は、周面部を冷却ロール９３に近接させて冷却ロール９２および９３と平行に配置されている。また、冷却ロール９５は、周面部を冷却ロール９４に近接させて冷却ロール９２〜９４と平行に配置されている。
なお、Ｔダイ９１から押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２〜９５により冷却するときには、冷却ロール９２および９４は図４中時計回りに一定速度で回転し、冷却ロール９３および９５は図４中反時計回りに一定速度で回転する。

図４に示す押出成型装置において、冷却ロール９３〜９５の間を通過して凹凸パターンが表面に転写された光学シート１０は、引取ロール９６の下流側で図示しないシート断裁機によって断裁され、導光板５が得られる。
なお、冷却ロール９５と引取ロール９６との間には、引取ロール９６に案内するガイドロール９７が設けられている。また光学シート１０の厚みが薄い場合には、樹脂シート用の巻取機（図示せず）によって巻き取るようにしてもよい。

図１Ａに示した１層の導光板５の作製方法について説明する。
図４に示す押出成型装置の冷却ロール９２にロールの円周方向と平行する向きにレンチキュラーレンズ形状の凹凸および頂部に溝状凹部を形成した金型ロールを設置し、冷却ロール９３に円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹凸を形成した金型ロールを設置する。樹脂の温度を高温にして流動性を高くするため、Ｔダイ９１の温度は２００℃以上が好ましい。樹脂層を押し出し、光学シート１０の厚さに合わせて、Ｔダイ９１の吐出量及び成形速度を調整する。溶融樹脂シート９の表裏にレンズパターンが賦形できるように、冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって十分な線圧の圧力で押すのが好ましい。冷却ロール９２、９３、９４、９５は温度調整を行う。冷却ロールの温度は、押し出された光学シート１０とロール表面とが完全に密着するために十分な温度で、かつ光学シート１０がロールに貼り付いて剥がれにくくならない温度にする。光学シート１０のそりが少なく、平面性が高くなるように、４本の冷却ロールの回転速度は、冷却ロール９３の速度に対して、冷却ロール９２は溶融樹脂シート９の表裏が同じ速度で通過するように調節し、冷却ロール９４と冷却ロール９５は、溶融樹脂シート９が冷却固化しながら通過するように、溶融樹脂シート９を引き取るように調節を行う。

上述のような条件で、導光板５を作製すると、冷却ロールのレンズ形状の凹凸によって、溶融樹脂シート９に冷却ロール９２側の凹凸レンズ形状およびレンズ形状の頂部に溝状凹部が形成された、平面性のある導光板５が得られる。

以下、図５を参照して、本発明の導光板５を用いたバックライトユニット４について説明する。
本発明に係る導光板を用いたバックライトユニット４は、上述した導光板５および導光板５へ光を入射する面光源３２を含むランプハウス３と、各種の光学シート６〜８とを備える。ランプハウス３は、導光板５の側面である光入射面５４に光源３２を配置し、導光板５の第1光学要素５１側にリフレクタ３１を配置しており、光入射面５４から入射した光を光出射面５５から出射する構成になっている。

光源３２は、用途および仕様により、所望する特性の光を発する適宜公知の光源を用いてよい。例えば、蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ等の光源である。１つのバックライトユニット４に対し配置する光源３２の個数は、仕様に応じて適宜決めてよく、少なくとも１つ以上備えていればよい。特に、ＬＥＤ光源のような点光源の場合、複数の光源を配置することが好ましく、例えば、列状に配置されたＬＥＤ群や列状に配置された半導体レーザー群を用いてもよい。また、複数の光源を配置する場合、導光板５を囲むように周囲に配置してもよい。例えば、４つの側面を有する導光板５では、１つの側面から最大４つの側面に光源を配置する構成を採用することができる。

また、光源３２を配置するにあたり、導光板５の厚さ方向に対する光源の寸法は、導光板５の厚さ方向の寸法と同程度であることが好ましい。導光板５の厚さ方向に対する光源の寸法と導光板５の厚さ方向の寸法とを同程度にすることにより、エッジライト型として導光板５の側面に光源を配置したとき、光源からの光をロスすることなく導光板５内に入射することができる。

また、バックライトユニット４において、更に、導光板５の出射面上に配置される光学シート６〜８を備えていてもよい。適宜公知の光学シートと組み合わせることにより、所望の表示性能を有する表示装置を提供することができる。例えば、偏光機能を有する偏光光学シート８、光を均一に広げるようにプリズム状パターン７１が平行に配列された集光光学シート７、集光機能を有するように透明基材６１上にレンズパターン６２を成形した拡散光学シート６である。これらの光学シート６〜８は、所望の輝度と視野角を得られるように複数種類組み合わせて使用してもよい。

例えば、光学シートとして、断面が三角形状の単位プリズムが一方向に一定のピッチで配列された光学シートを用いてもよい。単位プリズムは入射する光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）であることより、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）又はリサイクル（recycle）することができる。

また、例えば、凸シリンドリカルレンズが並列されたレンチキュラーレンズが形成された光学シートや、マトリックス状に配置されたマイクロレンズなどが形成された光学シート等を用いてもよい。このとき、レンズ形状は必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、球面、楕円面等を採用してもよい。また、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としてもよい。

また、上述のバックライトユニット４において、導光板５の下層側の下部にリフレクタ３１を配置してもよい。光反射性を有するリフレクタ３１を配置することにより、下層側へ抜けた光を上層側へ反射することができ、光取り出し効率を向上させることができる。リフレクタ３１として、例えば、（１）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、（２）透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着等で鏡面を形成したシート、（３）アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、（４）表面に十分な反射性を有する金属薄板等を用いてもよい。

次に、図５を参照して、本発明の導光板５を用いた表示装置１について説明する。
本発明に係る表示装置１は、上述したバックライトユニット４と、このバックライトユニット４から出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子２とを備える。

画像表示素子２は、複数の画素が配列され、各画素を切り替えることにより所望する画像を表示画像として表示することができるものであり、液晶素子２２を一対の偏光板２１で両面から挟持した構成になっている。画像表示素子２としては、例えば、液晶表示素子、カラーフィルタを備えた液晶表示素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、フィルム等を用いてよい。用いる画像表示素子により、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、液晶表示装置等となる。

表示装置１において、光源３２から出射された光は、直接的に又はリフレクタ３１での反射を介した後に導光板５に入射される。導光板５に入射された光は、導光板５の内部を通過して直接的に、または第２光学要素５２を構成するレンチキュラーレンズパターンで反射された後に光出射面５５から出射される。導光板５から出射された光は、拡散光学シート６、集光光学シート７、偏光光学シート８を通過して、画像表示素子２へ到達する。画像表示素子２では、不図示の駆動部によって画像信号に基づいて制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、観察面方向Ｓから観察したとき画像表示が行われる。

以下、本発明にかかる導光板の具体的な実施例について説明する。
図１Ａに示したように、１層構造で、光出射面側である第２主面５０ｂの第２光学要素５２としてレンチキュラーレンズ形状を配置し、光出射面側と反対側の第１主面５０ａの第１光学要素５１として直径５０μｍ、高さ１０μｍのマイクロレンズ形状を光源からの距離に対して面積率を変化、すなわち光源から離れるに従いマイクロレンズパターンの密度が徐々に増加するように配置してなる導光板５を作製した。第1光学要素５１の配置は、第２光学要素５２のレンチキュラーレンズ形状による拡散／集光性能に合わせて、面内の輝度分布が最適になるように適宜調整した。

導光板５は、図４に示す押出成型装置を用いて、共押出法にて作製した。押出成形装置として、スクリュー直径６５ｍｍの押出機と、４本の冷却ロール９２〜９５として表面にクロムメッキが施された金型ロールを用いた。そして、冷却ロール９２に第２光学要素５２の形状を賦形する溝（パターン）が形成されており、冷却ロール９３に第１光学要素５１の形状を賦形する溝（パターン）が形成されている。冷却ロール９４および９５は、鏡面ロールになっている。Ｔダイ９１から溶融したアクリル樹脂を、冷却ロール９２と冷却ロール９３の間に押し出し、この２つの冷却ロールで挟圧しながらアクリル樹脂が冷却されて硬化する前に、冷却ロールの溝形状を溶融樹脂シートに形成した。導光板５の厚さは０．５ｍｍである。

導光板材料は、基材５０のアクリル樹脂にＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペット（登録商標）ＶＨ０００）を用いた。

第２光学要素５２のレンチキュラーレンズ形状で頂部に溝状凹部を有する形状を賦形する冷却ロール９２は、切削方式により粗面出しを行った金型ロールに、横方向に溝状凹部パターン形状に対応する溝を形成したあとに、縦方向に隣り合うレンチキュラーレンズ形状の谷部の形状に対応する溝を形成することで実現した。レンチキュラーレンズ形状で頂部に溝状凹部パターンを有する形状に対応するそれぞれの溝は、精密切削機に金型ロールをセットし、先端にそれぞれの形状を有する複数のダイヤモンドバイトで、金型ロールの表面を順次切り込むことにより形成した。
第１光学要素５１のマイクロレンズ形状を賦形する冷却ロール９３は、切削方式により鏡面出しを行った金型ロールに、マイクロレンズ形状に対応する部分を形成することで実現した。マイクロレンズ形状に対応する部分は、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の表面に断続的に押し当てることにより形成した。

（実施例１〜４）
冷却ロール９２には、ロールの円周方向と平行する向きに底部幅５０μｍ、高さが１６．１μｍの凸条レンチキュラーレンズ形状で頂部に溝状凹部を有する形状に対応する溝の幅／深さがそれぞれ、１０μｍ／０．０５μｍ〔実施例１〕、１０μｍ／０．１５μｍ〔実施例２〕、１０μｍ／０．２５μｍ〔実施例３〕、１０μｍ／０．３５μｍ〔実施例４〕である金型ロールを設置した。また、レンチキュラーレンズ形状に対応する弧の形状は一定にした。
冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹または凸を形成した金型ロールを設置した。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、それぞれ両面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂにはレンチキュラー形状で頂部に溝状凹部パターンを有する形状が成形された、平面性のある導光板５を得た。

（実施例５、６）
冷却ロール９２には、ロールの円周方向と平行する向きに底部幅５０μｍ、高さが１６．１μｍの凸条レンチキュラーレンズ形状で頂部に溝状凹部パターンを有する形状に対応する溝の幅／深さがそれぞれ、１０μｍ／０．０２μｍ〔実施例４〕、１０μｍ／０．４５μｍ〔実施例５〕である金型ロールを設置した。また、レンチキュラーレンズ形状に対応する弧の形状は、実施例１から４と同じにした。
冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹または凸を形成した金型ロールを設置した。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、それぞれ両面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂにはレンチキュラー形状で頂部に溝状凹部パターンを有する形状が成形された、平面性のある導光板を得た。

（比較例１）
冷却ロール９２には、ロールの円周方向と平行する向きに底部幅５０μｍ、高さが１６．８μｍの凸条レンチキュラーレンズ形状に対応する溝がある金型ロールを設置した。
冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹または凸を形成した金型ロールを設置した。また、レンチキュラーレンズ形状に対応する弧の形状は、実施例１から４と同じにした。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、それぞれ両面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂにはレンチキュラー形状を有した、平面性のある導光板を得た。

（比較例２）
冷却ロール９２には、ロールの円周方向と平行する向きに底部幅５０μｍレンチキュラーレンズ形状で頂部の平坦部までの高さ１６．１μｍを有する形状に対応する溝がある金型ロールを設置した。また、レンチキュラーレンズ形状に対応する弧の形状は、実施例１から４と同じにした。
冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹または凸を形成した金型ロールを設置した。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、それぞれ両面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂにはレンチキュラー形状で頂部に平坦部を有する形状が成形された、平面性のある導光板を得た。

（比較例３）
冷却ロール９２には、鏡面の金型ロールを設置し、冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹凸を形成した金型ロールを設置した。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、片面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂには表面が平滑な面を有した、平面性のある導光板を得た。

上述した各条件（実施例１〜６、比較例１〜３）に基づいて作製した９種類の導光板５を使用して、バックライト性能に関する評価を行った。その評価結果を図１０の一覧表に示す。各評価は、以下のようにして行った。

（ホットスポット評価）
薄型バックライトパネルを光出射面が上方に向くように静置し、光源を点灯した状態で、導光板、拡散フィルム、拡散フィルム、および９０°プリズムを光出射面と反対側からこの順番に積層した状態で、図８（Ａ）に示すように、光源から１２ｍｍの位置における光出射方向の明暗コントラスト（ホットスポット）を目視評価した。明暗の確認がされない場合は合格（○）、わずかに確認されるがバックライト光源の各々の間隔が変わる場合などでは確認されない程度の場合は準合格（△）、確認される場合は不合格（×）である。

（ホットスポットの評価結果）
溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．００５μｍ以上であるか第２光学要素がないと、明暗が確認されず良好であった。しかしながら、溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．００２μｍであると、わずかに明暗が確認された。また、溝状凹部がない（凸条レンズ形状及び頂部平坦状）と、明暗が確認され、不良であった。

以上の結果を考察する。第２光学要素のレンズによる、光閉じ込め効果で、導光する光の直進性が上がり、光源付近の明暗の強度が確認される（顕在化する）。一方で、第２光学要素の頂部の溝状凹部パターンでは、光の直進性が低下するため明暗の強度が鈍化する。結果、第２光学要素による明暗の強度の顕在化と第２光学要素の頂部の溝状凹部による明暗の強度の鈍化のそれぞれの効果を合わせた明暗のコントラストが確認される。このため、第２光学要素の頂部の溝状凹部があると、光の直進性の低下による明暗の強度の鈍化により、確認される明暗のコントラストが低くなった。しかしながら、第２光学要素の頂部の溝状凹部の幅に対する深さが小さくなると、すなわち、アスペクトが低くなると、光の直進性の低下による明暗の強度の鈍化の効果が小さくなり、確認される明暗のコントラストが高くなってしまう。つまり、第２光学要素の頂部の溝状凹部の幅に対する深さが大きくなると共に、徐々に明暗のコントラストが低下していくという、図７（a）に示すような状態から図７（ｂ）に示すような状態に変化し、明暗箇所がより光源３２側へ後退して、表示品位の低下を軽減できた。また、第２光学要素がない場合は、導光する光の直進性が低いために、光源付近においても、隣り合う光が重なり易く、明暗の強度が小さくなる。

（隠蔽性評価）
ホットスポット評価と同様に、薄型バックライトパネルを光出射面が上方に向くように静置し、光源を点灯した状態で、導光板、拡散フィルム、拡散フィルム、および９０°プリズムを光出射面と反対側からこの順番に積層した状態で、マイクロレンズの一つ一つが識別されるかどうかを、目視で確認した。一つ一つが識別されないということは、隠蔽性が高いということである。目視確認できる場合は欠陥となるため、確認されない場合は合格（○）、確認される場合は不合格（×）である。
（隠蔽性の評価結果）
第２光学要素があると目視で確認されず良好であったが、第２光学要素がないと目視確認され不良であった。

以上の結果を考察する。第１光学要素のマイクロレンズから立ち上がった光が、第２光学要素のレンチキュラーレンズにより、観察側に方向に変えて出射するため、観察側からは広がった大きさのマイクロレンズの光として視認される。そこで、さらに隣り合うマイクロレンズから立ち上がった、広がった大きさのマイクロレンズの光が出射面に並ぶため、光の明暗差が少なくなり、観察側からは一つ一つのマイクロレンズは視認されにくくなる。一方で、第２光学要素がなく平坦である場合は、第１光学要素のマイクロレンズから立ち上がった光は、出射の向きがほとんど変わらず、マイクロレンズと同等の大きさの光が出射面に並ぶため、光の明暗差が大きくなり、観察側からは一つ一つのマイクレンズの光として視認されやすくなる。すなわち、第２光学要素のレンチキュラーレンズによる、マイクロレンズの隠蔽性の効果が得られる。

（正面輝度評価及び面内輝度むら評価）
隠蔽性評価と同様に、薄型バックライトパネルに導光板を設置し、光源を点灯した状態で、導光板、拡散フィルム、拡散フィルム、および９０°プリズムを光出射面と反対側からこの順番に積層した状態で、導光板の鉛直方向から図８Ｂに示す１３箇所において輝度測定を行った。測定装置にはＳＲ−３（株式会社トプコン製）を使用し、暗所にてパネルと５０ｃｍの距離から測定を行った。

正面輝度は画面の中心位置で、第２光学要素の頂部に平坦および溝状凹部がない、凸条レンズ形状の導光板の値に対する比で表した。第２光学要素の頂部に平坦および溝状凹部がない導光板の輝度マイナス３％、すなわち０．９７以上の場合は合格（○）、０．９７より低い値の場合は不合格（×）である。

（評価結果）
第２光学要素の頂部の溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．０３５μｍ以下である導光板は、平坦および溝状凹部がない凸条レンズ形状の導光板の輝度と比較して、いずれも９７％以上となり良好であった。第２光学要素の頂部の溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．０４５μｍ以上の導光板は、平坦および溝状凹部がない凸条レンズ形状の導光板の輝度と比較して、光源の近くにおける出射光が大きく増えるため、光源から離れるにつれ出射光の輝度が下がる割合が大きく、中心輝度も低くなり不良であった。また、第２光学要素がない導光板は、平坦および溝状凹部がない凸条レンズ形状の導光板の輝度と比較して、光の出射方向が広がって鉛直方向の強度が下がるため、輝度が低くなり不良であった。

面内輝度むらは１３箇所の輝度値の、最大値／最小値で表した。面内輝度むらは１．２５以下の場合は合格（○）、１．２５より大きい場合は不合格（×）である。
（評価結果）
第２光学要素の頂部の溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．０３５μｍ以下である導光板か、第２光学要素の頂部に溝状凹部がない（凸条レンズ形状及び頂部平坦状）導光板か、第２光学要素のない導光板は、面内輝度むらが１．２５以下となり良好であった。第２光学要素の頂部の溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．０４５μｍ以上の導光板は、光源の近くにおける出射光が増えるため、面内の輝度むらが悪化し不良であった。

総合判定は、ホットスポット評価、隠蔽性評価、正面輝度評価及び面内輝度むら評価の全てが合格（○）について合格（○）とし、ホットスポット効果が準合格（△）ないしは、ホットスポット効果は合格（○）であるが、面内の輝度むらの不良（×）がある場合は準合格（△）とし、ホットスポット効果が不良（×）ないしは、隠蔽性が不良（×）の場合は不合格（×）とした。ホットスポットの低減効果が準合格（△）は、バックライト光源の各々のサイズや明るさ、各々の間隔の変更によっては十分に使用に耐える程度であり、面内の輝度むらについては、上の光学シートの違いやさらに上のパネルによっては良程度のため、準合格（△）とした。ホットスポット評価が不良（×）の場合は、バックライトの光源の違いによっても大きく視認される程度であり、また、隠蔽性評価の不良（×）は強く視認され、上の光学シートの変更やさらに上のパネルによっても視認される程度のため、不合格（×）とした。

つまり、上記に記述したように、第２光学要素の頂部の溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．００２μｍの導光板だと、ホットスポットの効果が観察されるものの、十分ではなく、０．０４５μｍの導光板は、ホットスポットの低減効果は十分に観測されるものの、面内の輝度のむらが大きくなるという、別の不良が発生する。ホットスポットの効果が十分に得られるか、他の光学評価も良好であるためには、第２光学要素の頂部の溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が、０．００５μｍ以上０．０３５μｍ以下の範囲がより好ましい。

（実施例７）
上記（実施例１）と同様に、平面性のある導光板５を得た。

（実施例８から１０）
冷却ロール９２には、ロールの円周方向と平行する向きに凸条レンチキュラーレンズ形状の底部幅／高さに対応する溝の幅／高さがそれぞれ、５０μｍ／８μｍ〔実施例８〕、５０μｍ／４μｍ〔実施例９〕、５０μｍ／１μｍ〔実施例１０〕で、頂部に溝状凹部パターンを有する形状に対応する溝の幅／深さは、１０μｍ/０．０５μｍの一定である金型ロールを設置した。また、レンチキュラーレンズ形状に対応する弧の形状は一定にした。
冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹凸を形成した金型ロールを設置した。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、それぞれ両面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂにはレンチキュラー形状で頂部に溝状凹部パターンを有する形状が成形された、平面性のある導光板５を得た。

（比較例４）
冷却ロール９２には、ロールの円周方向と平行する向きに凸条レンチキュラーレンズ形状の底部幅／高さに対応する溝の幅／深さが、５０μｍ／３２μｍで、頂部に溝状凹部パターンを有する形状に対応する溝の幅／深さは、１０μｍ／０．０５μｍである金型ロールを設置した。また、レンチキュラーレンズ形状に対応する弧の形状は実施例５から８と同じにした。
冷却ロール９３には、円周方向と直交する向きに疎部から密部にグラデーションとなるマイクロレンズ形状の凹凸を形成した金型ロールを設置した。

光学シート１０の厚さが０．５ｍｍになるように、Ｔダイ９１の出口のアクリル樹脂温度は２６０℃にし、Ｔダイ９１の吐出量を５．０ｍ／ｍｉｎの成形速度に調整して、樹脂層を押し出し、押し出された溶融樹脂シート９を冷却ロール９２と冷却ロール９３とによって線圧１５ｋｇｆ／ｃｍの圧力で挟みながら、それぞれ両面に形状（パターン）を賦形する。４個の冷却ロールの温度と回転速度を調整することで、第１主面５０ａにはマイクロレンズ形状を有し、第２主面５０ｂにはレンチキュラー形状で頂部に溝状凹部パターンを有する形状が成形された、平面性のある導光板５を得た。

上述した各条件（実施例５〜８、比較例６）に基づいて作製した５種類の導光板５を使用して、バックライト性能に関する評価を行った。その評価結果を図１１の一覧表に示す。

（ホットスポット評価）
薄型バックライトパネルを光出射面が上方に向くように配置し、光源を点灯した状態で、導光板、拡散フィルム、拡散フィルム、および９０°プリズムを光出射面と反対側からこの順番に積層した。この状態で、光源から７ｍｍの位置における光出射方向の明暗コントラスト（ホットスポット）を目視評価した。明暗の確認がされない場合は合格（○）、わずかに確認されるがバックライト光源の各々の間隔が変わる場合などでは確認されない程度の場合は準合格（△）、確認される場合は不合格（×）である。

（ホットスポットの評価結果）
溝状凹部の深さと凸条レンズ高さの比（溝状凹部の深さ／凸状レンズ高さ）が０．００３μｍ以上であると、明暗が確認されず良好であった。しかしながら、溝状凹部の深さと凸条レンズ高さの比（溝状凹部の深さ／凸状レンズ高さ）が０．００２μｍ以下であると、明暗がわずかに確認された。
すなわち、溝状凹部が溝状凹部の深さと幅の比（深さ／幅）が０．００５μｍであって、溝状凹部の深さと凸条レンズ高さの比（溝状凹部の深さ／凸状レンズ高さ）が０．００３μｍ以上であると、光源から１２ｍｍから７ｍｍの位置までホットスポットを軽減することができることができた。つまり、さらにバックライトユニットの枠を小さくすることが可能となる。

＜シミュレーション＞
コンピュータを用いたシミュレーションを行った。その結果を図１２の一覧表にそれぞれ示す。

（シミュレーションモデル）
Optical Research Associates 社製照明設計解析ソフトウェアLight Toolsを用いて、図６に示す照明ユニット１００のモデルを以下のように組み立てシミュレーションを行った。

光源３２から導光板５の光源より最も離れた位置までの距離を１７５ｍｍとし、導光板５の厚みを５００μｍとした。導光板５は、１層からなる構成で、出射面側の第２光学要素として高さが１６．８μｍ、底部幅が５０μｍとなるレンチキュラーレンズ形状を配置した（ケース１）。また、高さが１６．1μｍ、底部幅が５０μｍとなるレンチキュラーレンズ形状の頂部に一定の周期の凹凸パターンを配置し、溝状凹部の幅は１０．０μｍで高さを変化させた（ケース３からケース６）。ケース２は深さが１６．1μｍ、底部幅が５０μｍとなるレンチキュラーレンズ形状の頂部の溝状凹部の深さがゼロ、つまり、レンチキュラーレンズ形状の頂部に平坦部を配置した。さらに、ケース７は第２光学要素５２の形状がなく、平面とした。レンチキュラーレンズ形状は一定にした。一方、出射面側と反対側の第1主面の第１光学要素５１として凸状のマイクロレンズ形状を光源３２からの距離に対して面積率を変化させて配置した（ケース１からケース７）。
導光板５にはＰＭＭＡ樹脂（屈折率 １．４９１２、厚み ５００μｍ）を用いた。
導光板５の第１主面と対向する位置には、リフレクタ３１を配置した。導光板５の第２主面と対向する位置には、光学シート１０１としてマイクロレンズシートと、光学シート１０２としてプリズムシートについて、導光板５／光学シート１０１／光学シート１０２を光出射面と反対側からこの順番に積層した状態で配置した。
また、評価項目はホットスポット、輝度むら、直進性の３つを評価した。

（ホットスポット評価）
光源からの距離１２ｍｍにおけるホットスポットの明暗強度比、すなわち（最大輝度−最小輝度）／輝度平均値をパーセント表記した。光源からの距離については、表示上に影響が出ない距離に設定した。８.５％以下が良好であるため、８.５％以下の場合は合格（○）、８.５％より大きい場合は不合格（×）である。

（ホットスポットの評価結果）
レンチキュラーレンズ形状の頂部の溝状凹部の深さが０．１μｍ以上あるか、第２光学要素がないと、明暗強度比が８.５％を以下となり、良好であったが、レンチキュラーレンズ形状の頂部の溝状凹部がないと、８.５％より高くなり、不良であった。

（輝度むら評価）
このモデルにおいて、第１光学要素について様々なレンズと、第２光学要素のレンチキュラーレンズとの組み合わせでシミュレーションを行った結果、輝度をほぼ均一に射出させる、つまり、輝度むらをなくした場合には、輝度は１５８００程度まで向上させられることが判明した。導光板に入射した光のうちおおよそ９０％程度が利用できた場合に１５８００という値を得ることができた。
つまり、第２光学要素のみのモデルにおいて、ピーク値が１５８００を超えてしまうと、輝度むらをなくすことはできなくなってしまう。ピーク値が１５８００以下の場合は合格（○）、１５８００より大きい場合は不合格（×）である。

（輝度むらの評価結果）
レンチキュラーレンズ形状の頂部の溝状凹部の深さが０．３μｍ以下であるとピーク値が１５８００以下となり良好であったが、０．５μｍ以上あると不良であった。

（直進性評価）
光源のＬＥＤを１個とし、光源から入射した光について、光源から１５０ｍｍの位置における光源と直行する方向の広がりを評価した。図８Ｃに示すように、輝度値がピーク強度値の半分値になる位置（中心からの距離ｙ１）を比較した。第２光学要素が、レンチキュラーレンズ形状である場合、ＬＥＤ光源の光が導光板の中を伝播してゆく際、導光板の光源と直交する横端部からの光漏れが少ないという、光閉じ込め効果がある。そこで、第２光学要素の頂部に溝状凹部がない導光板と比較して、第２光学要素の頂部に溝状凹部がある導光板と第２光学要素のない導光板について、上述した光閉じ込め効果が同等であるかどうかを評価した。第２光学要素の頂部に溝状凹部がない導光板と比較して光の広がりが５％以下である場合は合格（○）であり、５％より大きい広がりがある場合は不合格（×）とした。
直進性評価の結果、第２光学要素がある場合は良好であったが、第２光学要素がない場合では不良となった。

また、このとき、第２光学要素のないケース７は、ケース１と比較して、光源から１５０ｍｍの位置で６３６％、およそ６倍の広がりでｙ１＝１４０ｍｍ程度となり、直進性がほとんどなく、光が放射状に導光していることが分かった。
このことから、第２光学要素がレンチキュラーレンズ形状である場合に、非常に光の直進性が良いことが分かり、所定の位置を光らせる等にも対応でき、光の有効利用に繋がる。

以上に示した、実施例１〜６および比較例１〜６の評価結果（図１０及び図１１参照）と、シミュレーションによるケース１〜７の結果（図１２参照）から、実際に作製した導光板とシミュレーションとは同等である、との結果が得られた。

以上のように、本発明によれば、導光板の出射面側に設ける光学要素の頂部の溝状凹部を調節することで、光の出射方向を調整して効率の良い光利用による輝度の向上を実現し、輝度むらによる表示品質の低下を抑制し、ホットスポットを低減して、表示品位を向上させることが可能であることが分かった。

本発明の導光板は、光源からの入射光を面方向に拡散する用途に対し広範に利用することができる。例えば、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、３Ｄ用液晶表示装置、カラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、照明具、建材、などの用途に用いることができる。

１…表示装置
２…液晶表示素子
２１…偏光板
２２…液晶素子
３、１００…ランプハウス
３１…リフレクタ
３２…光源
４…バックライトユニット
５…導光板
５０…基材
５０ａ…第１主面
５０ｂ…第２主面
５０ｃ…光入射面
５１…第１光学要素
５２…第２光学要素
５３…溝状凹部
５４…光入射面
５５…光出射面
６…拡散光学シート
６１…透明基材
６２…レンズパターン
７…集光光学シート
７１…プリズム状パターン
８…偏光光学シート
９…溶融樹脂シート
９１… Ｔダイ
９２〜９５…冷却ロール
９６…引取ロール
１０、１０１…光学シート
２００…明暗発生部
２０１…暗部
２０２…明部

Claims (8)

1. 厚さ方向の一方の面を第１主面とし、厚さ方向の他方の面を第２主面とし、かつ前記第１主面の縁部と前記第２主面の縁部とを接続する端面の少なくとも一部を光入射面とする光透過性の基材を有する導光板であって、
   前記第１主面に形成され前記光入射面から前記基材内に入射した光を前記第２主面側へ偏向する第１光学要素と、
   前記第２主面に形成され前記光入射面から入射した光を前記基材内に閉じ込め、かつ該閉じ込められた光および前記第１光学要素により前記第２主面側へ偏向された光を前記第２主面の外方に拡散／集光する第２光学要素とを備え、
   前記第２光学要素は、前記第２主面に沿い互いに接して一次元方向に平行に配列された一定の高さと一定の幅を有して凸条に延在する複数の光閉じ込めレンズからなり、
   前記複数の光閉じ込めレンズの延在方向の端部に位置する前記端面が前記光入射面となっており、
   少なくとも前記光入射面側の前記複数の光閉じ込めレンズの延在方向の端部に位置する前記各光閉じ込めレンズの頂部箇所に、円弧状曲面が前記光閉じ込めレンズの延在方向と直交する方向に延在することで形成された溝状凹部が前記光閉じ込めレンズの延在方向に沿い複数連続して設けられている、
   ことを特徴とする導光板。
2. 前記溝状凹部の幅をＷｒとし、前記溝状凹部の深さをＨｒとしたとき、前記溝状凹部の幅Ｗｒと前記溝状凹部の深さＨｒとの比が、
   １／２００≦Ｈｒ／Ｗｒ≦７／２００を満足する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記光閉じ込めレンズの高さをＨｌとし、前記溝状凹部の深さをＨｒとしたとき、前記溝状凹部の深さＨｒと前記光閉じ込めレンズの高さＨｌの比が、
   １／３２２≦Ｈｒ／Ｈｌを満足する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
4. 前記第１光学要素は、前記第１主面に沿い二次元方向に配列された凸状または凹状の複数のマイクロレンズであることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
5. 前記マイクロレンズは、前記光入射面から離れるにつれて前記マイクロレンズの二次元方向のピッチが減少するように配列されていることを特徴とする請求項４に記載の導光板。
6. 前記光入射面と直交する方向で、かつ前記第1主面と直交する方向と一致する前記マイクロレンズの中心線を含む面で前記マイクロレンズを断面したときの断面形状の縦横比であるアスペクト比が０．０５以上０．２以下の範囲内であることを特徴とする請求項４または５に記載の導光板。
7. 請求項１乃至６の何れか一項に記載された導光板と、前記導光板の前記光入射面に対向して配置された光源とを備える、
   ことを特徴とするバックライトユニット。
8. 請求項７に記載のバックライトユニットと、前記バックライトユニットの光出射側に対向配置された画像表示パネルとを備える、
   ことを特徴とする表示装置。

Images