JP2015069896A - 導光板、面光源装置、透過型表示装置、導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高く、かつ、明るさの均一性の高い導光板、面光源装置、透過型表示装置、導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】導光板１３は、背面側に凸となる背面側単位光学形状１３１が、導光方向に沿って複数配列された第１の層１３４と、背面側単位光学形状１３１間の谷部を充填するように積層されて形成される第２の層１３５とを備え、第１の層１３４及び第２の層１３５の屈折率は、同じであり、導光板１３の背面１３ｄには、背面側単位光学形状１３１の背面側の表面が、気体と界面をなし、光を全反射する偏向反射部１３７が、導光方向において、離散的に形成されているものとした。
【選択図】図３

Description

本発明は、導光板、面光源装置、透過型表示装置、導光板の製造方法に関するものである。

従来、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）パネル等の透過型表示部を背面から面光源装置（バックライト）によって照明し、映像を表示する透過型表示装置が知られている。
面光源装置は、大きく分けて、各種光学シート等の光学部材の直下に光源を配置する直下型のものと、光学部材の側面側に光源が配置されるエッジライト型のものがある。このエッジライト型の面光源装置は、光源を導光板等の光学部材の側面側に配置することから、直下型のものに比べて面光源装置をより薄型化できるという利点を有し、広く用いられている。

一般的に、エッジライト型の面光源装置では、導光板の側面である入光面に対面する位置に光源が配置されており、光源が発する光は、入光面から導光板に入射し、出光面とこれに対向する背面とで反射を繰り返しながら、入光面に対向する面側へ、入光面に略直交する方向（導光方向）へ進む。
このような導光板としては、従来、背面側に拡散パターンがドット状等に形成されたものが広く知られている。また、近年では、例えば、背面側に、光を反射して出光面への入射角度を変化させる斜面を有するプリズム形状等が複数配列された導光板等も開発されている。（例えば、特許文献１，２，３参照）。

特開平９−４３４３３号公報 特開２００５−２５９３６１号公報 特開平９−１６６７１３号公報

しかし、上述のような導光板では、その導光板が用いられる透過型表示装置の画面サイズ等に応じて、必要となる光の導光距離等が変わる。そのため、拡散パターンやプリズム形状の配置の密度や、プリズム形状の斜面の角度等を、画面サイズに合わせて設計する必要がある。従って、画面サイズを変更する場合には、導光板の拡散パターンやプリズム形状等の再設計に加えて、導光板の製造に用いる成形型等も新しく作製する必要があった。このような形状の設計変更は煩雑であり、また、成形型の製造に費用がかかるという問題があった。
また、導光板では、特に導光方向における出射光量が均一であり、明るさの均一性が高く、輝度ムラのない良好な光学特性を有することは、常に求められることである。

本発明の課題は、生産性が高く、かつ、明るさの均一性の高い導光板、面光源装置、透過型表示装置、導光板の製造方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、光が入射する入光面（１３ａ）と、光が出射する出光面（１３ｃ）と、前記出光面に対向する背面（１３ｄ）とを有し、前記入光面から入射した光を導光方向に導光しながら前記出光面から出射する導光板であって、前記背面側に凸となる単位光学形状（１３１）が、前記導光方向に沿って複数配列された第１の層（１３４）と、前記第１の層の前記背面側に、前記単位光学形状間の谷部を充填するように積層されて形成される第２の層（１３５）と、を備え、前記第１の層及び前記第２の層の屈折率は、同じであり、前記背面には、前記単位光学形状の前記背面側の表面が、気体と界面をなし、光を全反射する偏向反射部（１３７）が、前記導光方向において、離散的に形成されていること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の導光板において、前記偏向反射部（１３７）は、前記導光方向において、前記入光面（１３ａ）から離れるにつれて、前記背面の単位面積あたりに占める比率が大きくなること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の導光板において、前記偏向反射部（１３７）の前記背面側には、前記第２の層（１３５）が形成されていないこと、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載の導光板において、前記偏向反射部（１３７）には、前記第１の層（１３４）と前記第２の層（１３５）との間に気体層が形成されていること、を特徴とする導光板（１３）である。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板（１３）と、前記入光面（１３ａ）に対面する位置に設けられ、前記入光面へ光を投射する光源部（１２）と、前記導光板の前記出光面側に配置され、前記導光板から出射した光を、そのシート面の法線方向又は法線方向となす角度が小さくなる方向へ向ける偏向作用を有する偏向光学シート（１５）と、を備える面光源装置（１０）である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の面光源装置（１０）と、前記面光源装置によって前記背面側から照明される透過型表示部（１１）と、を備える透過型表示装置（１）である。
請求項７の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板の製造方法であって、前記第１の層（１３４）を形成する第１の層形成工程と、前記第１の層の前記単位光学形状（１３１）が形成された面の全面に、前記第１の層と同じ屈折率の第２の層形成材料を積層し、前記単位光学形状間の谷部を充填する積層工程と、前記単位光学形状の前記背面側の表面が気体と界面をなす前記偏向反射部（１３）を、前記導光方向において離散的に形成する偏向反射部形成工程と、を備える導光板の製造方法である。
請求項８の発明は、請求項７に記載の導光板の製造方法であって、前記偏向反射部形成工程では、前記偏向反射部（１３７）となる部分の前記第２の層形成材料を除去すること、を備える導光板の製造方法である。
請求項９の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板の製造方法であって、前記第１の層（１３４）を形成する第１の層形成工程と、前記第１の層の前記単位光学形状（１３１）が形成された面であって前記偏向反射部（１３７）となる領域以外の領域に、前記第１の層と同じ屈折率の第２の層形成材料を積層し、前記単位光学形状間の谷部を充填する充填工程と、を備える導光板の製造方法である。

本発明によれば、生産性が高く、かつ、明るさの均一性の高い導光板、面光源装置、透過型表示装置、導光板の製造方法を提供できるという効果を奏する。

第１実施形態の透過型表示装置１を説明する図である。 第１実施形態の導光板１３の形状を説明する図である。 第１実施形態の導光板１３における光の導光の一例を説明する図である。 第１実施形態のプリズムシート１５を説明する図である。 第１実施形態の導光板１３の製造方法の一例を説明する図である。 第２実施形態の導光板１３の製造方法の一例を説明する図である。 変形形態の導光板１３Ｂ，１３Ｃを説明する図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。

本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の透過型表示装置１を説明する図である。
本実施形態の透過型表示装置１は、ＬＣＤパネル１１、面光源装置１０等を備えている。透過型表示装置１は、ＬＣＤパネル１１を背面側から面光源装置１０で照明し、ＬＣＤパネル１１に形成される映像情報を表示する。
なお、図１を含め以下の図中及び以下の説明において、理解を容易にするために、透過型表示装置１の使用状態において、透過型表示装置１の画面に平行であって互いに直交する２方向をＸ方向（Ｘ１−Ｘ２方向）、Ｙ方向（Ｙ１−Ｙ２方向）とし、透過型表示装置１の画面に直交する方向をＺ方向（Ｚ１−Ｚ２方向）とする。なお、Ｚ方向においてＺ１側が背面側であり、Ｚ２側は観察者側である。
本実施形態の透過型表示装置１の画面は、ＬＣＤパネル１１の最も観察者側の面（以下、表示面という）１１ａに相当し、透過型表示装置１の「正面方向」とは、この表示面１１ａの法線方向であり、Ｚ方向に平行であり、後述するプリズムシート１５のシート面への法線方向や導光板１３の板面等への法線方向と一致するものとする。

ＬＣＤパネル１１は、透過型の液晶表示素子により形成され、その表示面に映像情報を形成する透過型表示部である。
本実施形態のＬＣＤパネル１１は、略平板状である。ＬＣＤパネル１１の外形及び表示面１１ａは、Ｚ方向から見て矩形形状であり、Ｘ方向に平行な対向する２辺と、Ｙ方向に平行な対向する２辺とを有している。
なお、図示しないが、透過型表示装置１は、ＬＣＤパネル１１の観察者側（Ｚ２側）に設けられ、ＬＣＤパネル１１の周縁部を被覆し、保持する枠状のベゼルや、ＬＣＤパネル１１及び面光源装置１０を内部に配置し、保持する箱状の筐体部を備えている。

面光源装置１０は、ＬＣＤパネル１１を背面側から照明する装置であり、光源部１２、導光板１３、反射シート１４、プリズムシート１５、光学シート１６を備えている。この面光源装置１０は、所謂、エッジライト型の面光源装置（バックライト）である。
この面光源装置１０を構成する導光板１３、反射シート１４、プリズムシート１５、光学シート１６等は、正面方向（Ｚ方向）から見て矩形形状であり、Ｘ方向に平行な対向する２辺と、Ｙ方向に平行な対向する２辺とを有している。

光源部１２は、ＬＣＤパネル１１を照明する光を発する部分である。この光源部１２は、導光板１３のＸ方向の一方（Ｘ１側）の端面である入光面１３ａに対面する位置に、Ｙ方向に沿って配置されている。
光源部１２は、点光源１２１がＹ方向に所定の間隔で複数配列されて形成されている。本実施形態の点光源１２１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源を用いている。

導光板１３は、光を導光する略平板状の部材である。本実施形態では、入光面１３ａ及び対向面１３ｂは、導光板１３のＸ方向の両端部（Ｘ１側端部、Ｘ２側端部）に位置し、板面の法線方向（Ｚ方向）から見てＹ方向に延在している。また、導光板１３の板面は、ＸＹ面に平行であり、出光面１３ｃは、この板面に平行な面であるとする。
さらに、導光板１３の板面に平行であって導光方向に直交する方向（Ｙ方向）の両端部（Ｙ１側端部、Ｙ２側端部）の側面を側面１３ｅ，１３ｆとする。この側面１３ｅ，１３ｆは、Ｚ方向から見てＸ方向に延在している。この側面１３ｅ，１３ｆは、平滑面となっている。
この導光板１３は、ＸＺ面内において、光源部１２が発する光を入光面１３ａから入射させ、出光面１３ｃと背面１３ｄとで全反射させながら、入光面１３ａに対向する対向面１３ｂ側（Ｘ２側）へ、主としてＸ方向に導光しながら、出光面１３ｃからプリズムシート１５側（Ｚ２側）へ適宜出射させる。

図２は、第１実施形態の導光板１３の形状を説明する図である。図２（ａ）は、出光側単位光学形状１３８を説明する図であり、図２（ｂ）は、導光板１３の背面１３ｄを説明する図である。図２（ａ）では、導光板１３のＹＺ面に平行な断面の一部を拡大して示し、図２（ｂ）では、導光板１３のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
導光板１３は、厚み方向において出光側（Ｚ２側）に位置し、導光板１３の出光面１３ｃを含む第１の層１３４と、第１の層１３４の背面側（Ｚ１側）に位置する第２の層１３５とを有している。

第１の層１３４は、出光面１３ｃに、複数配列されて形成された出光側単位光学形状１３８を有し、その背面側の面に複数配列されて形成された背面側単位光学形状１３１を有している。第１の層１３４は、その配列方向における総厚（後述する出光側単位光学形状１３８の頂点から背面側単位光学形状１３１の頂点までの厚さ）は一定である。
第２の層１３５は、背面側単位光学形状１３１間の谷部を充填し、第１の層１３４の背面側の面の一部を被覆している層である。
そして、導光板１３の背面１３ｄには、第２の層１３５に被覆されて略平面状となっている平面部１３６と、背面側単位光学形状１３１が表出し、入射した光を全反射する偏向反射部１３７とが形成されている。平面部１３６は、出光面１３ｃ（ＸＹ面）に平行である。また、偏向反射部１３７は、導光板１３の背面１３ｄの導光方向（Ｘ方向）において、離散的に、複数形成されている。
第１の層１３４と第２の層１３５とは、いずれも光透過性を有する樹脂により形成されており、その屈折率は、等しい。なお、第１の層１３４及び第２の層１３５の屈折率は、等しいとみなせる程度の屈折率差を有していてもよい。

出光側単位光学形状１３８は、図１及び図２（ａ）に示すように、出光側（ＬＣＤパネル１１側、Ｚ２側）に凸となる柱状であり、長手方向（稜線方向）をＸ方向とし、Ｙ方向に複数配列されている。
ここでは、出光側単位光学形状１３８は、図２（ａ）に示すように、その配列方向に平行であって導光板１３の板面に直交する断面（ＹＺ面）での断面形状が五角形形状である例を挙げて説明する。出光側単位光学形状１３８の断面形状において、頂角はγ１であり、谷部側の斜面がＺ方向となす角度はγ２である。
しかし、出光側単位光学形状１３８は、上記の例に限らず、例えば、断面形状が三角形形状（特に、二等辺三角形形状）や台形形状等の多角柱形状や、長軸が導光板１３の板面（出光面１３ｃ）に直交する楕円柱の一部形状としてもよいし、円柱の一部形状としてもよいし、複数種類の曲面や平面を組み合わせてなる形状としてもよい。

出光側単位光学形状１３８の配列ピッチは、Ｐ２であり、配列ピッチＰ２は、出光側単位光学形状１３８の配列方向の幅Ｗ２に等しい（Ｐ２＝Ｗ２）形態となっている。
出光側単位光学形状１３８の配列ピッチＰ２としては、１０〜１００μｍ程度とすることが好ましい。
配列ピッチＰ２がこの範囲よりも小さいと、出光側単位光学形状１３８の製造が困難となり、設計通りの形状が得られなくなる。また、配列ピッチＰ２がこの範囲よりも大きいと、ＬＣＤパネル１１の画素とのモアレが生じやすくなったり、面光源装置１０等としての使用状態において、出光側単位光学形状１３８のピッチが認識されやすくなったりする。従って、配列ピッチＰ２は、上記範囲とすることが好ましい。

出光側単位光学形状１３８は、導光板１３の主たる光の導光方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に配列されており、出光面１３ｃから出射する光に対して、その配列方向における光線制御作用を有する。従って、出光側単位光学形状１３８により、導光板１３からの出射光のＹ方向成分の集光性等を向上させることができる。なお、このような光線制御作用を必要としない場合等には、出光面１３ｃに出光側単位光学形状１３８を形成しない形態としてもよい。

背面側単位光学形状１３１は、図２（ｂ）に示すように、背面側（Ｚ１側）に凸となる柱状であり、第１の層１３４の背面側の面に、長手方向（稜線方向）をＹ方向とし、導光方向となるＸ方向に複数配列されている。本実施形態では、この背面側単位光学形状１３１の形状は、その配列方向において一定である。
この背面側単位光学形状１３１の配列ピッチは、Ｐ１であり、配列ピッチＰ１は、背面側単位光学形状１３１の配列方向の幅Ｗ１に等しい（Ｐ１＝Ｗ１）形態となっている。また、配列ピッチＰ１は、導光方向において一定である。

背面側単位光学形状１３１は、その配列方向に平行であって導光板１３の板面に直交する方向における断面（ＸＺ面）における断面形状が三角形形状である。背面側単位光学形状１３１は、入光面側（Ｘ１側）に位置する第１斜面部１３２と、対向面側（Ｘ２側）に位置する第２斜面部１３３とを有している。
第１斜面部１３２は、偏向反射部１３７において、導光板１３の板面（出光面１３ｃに平行な面、ＸＹ面に平行な面）と角度βをなしている。また、第２斜面部１３３は、導光板１３の板面（出光面１３ｃに平行な面、ＸＹ面に平行な面）と角度αをなしている。この角度α，βは、α＜βという関係を満たしている。

ここで、平面部１３６は、屈折率が第１の層１３４と同じである第２の層１３５により被覆されて一体となっており、背面側単位光学形状１３１間が充填されて、背面（Ｚ１側）の面が略平面状となっている。従って、平面部１３６においては、背面側単位光学形状１３１は、光学的には存在していないものとみなすことができ、各斜面部における光の反射等はない。
一方、偏向反射部１３７は、背面側単位光学形状１３１が、表出している部分である。この偏向反射部１３７においては、背面側単位光学形状１３１の第１斜面部１３２及び第２斜面部１３３は、空気と界面をなしている。

偏向反射部１３７において、第１斜面部１３２は、入光面側端部よりも対向面側（頂面部側）端部が背面側となるように傾斜している。そのため、入光面１３ａから対向面１３ｂへ（Ｘ１側からＸ２側へ）導光板１３内を導光する光は、第２斜面部１３３に入射するが、第１斜面部１３２には入射しにくい。
なお、第１斜面部１３２のなす角度βは、α＜βを満たすことに加えて、図２に示す断面（ＸＺ面）において、出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）における臨界角をθとするとき、（９０°−θ）＜βを満たすことが、入光面１３ａ側から対向面１３ｂ側へ（Ｘ１側からＸ２側へ）導光する光を第１斜面部１３２へ入射させず、第２斜面部１３３で全反射させ、効率よく出光させる観点から好ましい。
このような角度βは、導光板１３の臨界角θ等にもよるが、約５０〜９０°であることが好ましい。

また、偏向反射部１３７において、第２斜面部１３３は、導光板１３内を導光する光の一部が入射し、かつ、その入射した光の少なくとも一部を全反射する。そして、第２斜面部１３３で全反射することにより、出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）に対する入射角度が小さくなる方向に、その光の進行方向が変化する。
従って、光の導光効率及び取り出し効率の双方を向上させる観点から、角度αは、１°＜α≦５°を満たすことが好ましい。

α≦１°であると、導光方向（Ｘ方向）に進む光が、偏向反射部１３７の第２斜面部１３３で全反射したとき、全反射前後での出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）となす角度の変化量が小さくなり過ぎ、十分に光を取り出すことができず、光の取り出し効率が低下する。
また、α＞５°であると、導光方向（Ｘ方向）に進む光が、偏向反射部１３７の第２斜面部１３３で全反射したとき、全反射前後での出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）となす角度の変化量が大きくなり過ぎ、導光効率が低下する。また、導光板１３からの出光方向のばらつきも大きくなるので、後述するプリズムシート１５での正面方向への偏向作用が不十分となり、収束性が低下して、正面輝度が低下する。
以上のことから、角度αは、上記の範囲とすることが好ましい。

背面側単位光学形状１３１の配列ピッチＰ１は、Ｐ１＝５０〜３００μｍ程度とすることが好ましい。
配列ピッチＰ１が、この範囲よりも小さいと、背面側単位光学形状１３１の製造が困難となり、設計通りの形状が得られなくなる。また、配列ピッチＰ１がこの範囲よりも大きいと、モアレが生じやすくなったり、面光源装置１０等としての使用状態において、背面側単位光学形状１３１のピッチが認識されやすくなったりする。
従って、配列ピッチＰ１は、上記範囲とすることが好ましい。

図３は、第１実施形態の導光板１３における光の導光の一例を説明する図である。図３では、ＸＺ面に平行な断面での光の導光の様子を模式的に示している。
図３に示すように、光源部１２から出射し、入光面１３ａに入射した光は、導光板１３の出光面１３ｃと背面１３ｄとで反射を繰り返しながら、対向面１３ｂ側（Ｘ２側）へ導光していく。
このとき、平面部１３６は、出光面１３ｃ（ＸＹ面に平行な面）に平行な面であるので、Ｘ１側から平面部１３６に入射した光Ｌ１は、全反射してＸ２側へ進む。このとき、その光が出光面１３ｃとなす角度は、全反射の前後では変わらない。
しかし、偏向反射部１３７は、背面側単位光学形状１３１が、表出しており、空気と界面をなす領域である。従って、Ｘ１側から偏向反射部１３７の第２斜面部１３３に入射した光Ｌ２は、全反射し、Ｘ２側へ進む。このとき、その光が出光面１３ｃとなす角度が、第２斜面部１３３で全反射する前よりも小さくなる。
そして、複数回、出光面１３ｃや平面部１３６、偏向反射部１３７（第２斜面部１３３）での全反射を繰り返すことにより、光が対向面側（Ｘ２側）に導光され、出光面１３ｃに対して臨界角未満で入射した光が、出光面から出射する。
本実施形態の導光板１３は、上述のように光を導光して適宜、出光面１３ｃから出射させることができ、その際、出光面１３ｃから所定の方向へ集光された指向性の高い状態で光を出光させることができる。

光の導光方向（Ｘ方向）において、偏向反射部１３７が背面１３ｄの単位面積当たりに占める割合は、入光面１３ａから離れるにつれて、大きくなっている。
即ち、Ｘ方向において、入光面１３ａ近傍では、背面１３ｄの単位面積当たりにおいて、平面部１３６が占める割合が大きく、偏向反射部１３７が占める割合が小さい。
しかし、対向面側（Ｘ２側）に向かうにつれて、背面１３ｄの単位面積当たりに偏向反射部１３７の占める割合が大きくなり、対向面１３ｂ近傍では、背面１３ｄの単位面積当たりおいて、平面部１３６が占める割合よりも偏向反射部１３７の占める割合の方が大きくなっている。
光の導光方向（Ｘ方向）において、このように偏向反射部１３７の比率変化を最適化することにより、導光量と出光量を制御することができ、導光方向（Ｘ方向）における明るさの均一性と導光効率を向上させることができる。

導光方向（Ｘ方向）において、入光面１３ａから離れるにつれて偏向反射部１３７の占める割合が大きくなるのであれば、例えば、偏向反射部１３７の導光方向における幅が一定であって対向面側（Ｘ２側）に進むにつれて偏向反射部１３７の配列ピッチが狭くなる形態としてもよいし、偏向反射部１３７の配列ピッチが一定であって対向面側に進むにつれて幅が大きくなる形態としてもよい。また、対向面側（Ｘ２側）に進むにつれて、偏向反射部１３７の配列ピッチが小さくなり、かつ、幅も大きくなる形態としてもよい。
また、導光方向（Ｘ方向）において、偏向反射部１３７が形成されるピッチや幅等は、一定であってもランダムであってもよく、所望する光学性能に応じて適宜設定してよい。
さらに、偏向反射部１３７は、背面側単位光学形状１３１の長手方向（Ｙ方向）に連続した形状で形成してもよいし、不連続な形状（島状）に形成してよい。このとき、背面側（Ｚ２側）から見た偏向反射部１３７の外形は、矩形としてもよいし、これに限らず、円形や楕円形としてもよいし、正方形や六角形等の多角形形状としてもよい。
また、偏向反射部１３７を島状に形成する場合には、Ｙ方向における偏向反射部１３７の配列ピッチ一定であって、対向面側（Ｘ２側）に進むにＹ方向の寸法が大きくなる形状としてもよいし、Ｙ方向の寸法は一定であって、対向面側に進むにつれてＹ方向における配列ピッチが小さくなる形状等としてもよい。

導光板１３の第１の層１３４を形成する樹脂としては、光透過性を有する樹脂であれば特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）樹脂等が挙げられる。
第２の層１３５は、光透過性を有し、第１の層１３４と屈折率が同じ樹脂を用いて形成されている。第２の層１３５は、第１の層１３４と同じ樹脂を使用してもよいし、異なる樹脂としてもよい。また、第２の層１３５は、後述する導光板１３の製造方法に応じて、各種添加物等を含有する形態としてもよい。

図１に戻って、反射シート１４は、光を反射可能なシート状の部材であり、導光板１３よりも背面側（Ｚ１側）に配置されている。この反射シート１４は、導光板１３からＺ１側へ向かう光を反射して、導光板１３内へ向ける機能を有している。
反射シート１４は、光の利用効率等を高める観点等から、主として鏡面反射性（正反射性）を有するものが好ましい。反射シート１４は、例えば、少なくとも反射面（導光板１３側の面）が金属等の高い反射率を有する材料により形成されたシート状の部材、高い反射率を有する材料により形成された薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート状の部材等を用いることができる。
なお、これに限らず、反射シート１４は、例えば、主として拡散反射性を有し、反射率の高い白色の樹脂製のシート状部材等としてもよい。

図４は、第１実施形態のプリズムシート１５を説明する図である。図４では、プリズムシート１５のＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
プリズムシート１５は、導光板１３よりもＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に配置されている（図１参照）。プリズムシート１５は、導光板１３の出光面１３ｃから出射した光の進行方向を、正面方向（Ｚ方向）又は、Ｚ方向となす角度が小さい方向へ偏向（集光）する作用を有する偏向光学シートである。
プリズムシート１５は、プリズム基材層１５２と、プリズム基材層１５２の導光板１３側（Ｚ１側）に複数配列されて形成された単位プリズム１５１とを有している。

プリズム基材層１５２は、プリズムシート１５のベース（基材）となる部分である。プリズム基材層１５２は、光透過性を有する樹脂製のシート状の部材が用いられている。
単位プリズム１５１は、導光板１３側（Ｚ１側）に凸となる三角柱形状であり、プリズム基材層１５２の背面側（Ｚ１側）の面に、長手方向（稜線方向）をＹ方向とし、Ｘ方向に複数配列されている。即ち、単位プリズム１５１の配列方向は、透過型表示装置１の表示面の法線方向（Ｚ方向）から見て、導光板１３の背面側単位光学形状１３１の配列方向に平行であり、出光側単位光学形状１３８の配列方向と直交している。

本実施形態の単位プリズム１５１は、その配列方向（Ｘ方向）及びシート面に直交する方向（Ｚ方向）に平行な断面（ＸＺ面）での断面形状が、頂角をεとする二等辺三角形形状である例を示している。しかし、これに限らず、単位プリズム１５１の断面形状は、不等辺三角形形状としてもよい。また、単位プリズム１５１は、少なくとも一方の面が複数の面からなる折れ面状となっていてもよいし、曲面と平面とを組み合わせた形状としてもよいし、断面形状が配列方向において非対称な形状としてもよい。
単位プリズム１５１は、配列ピッチがＰ３、配列方向の幅がＷ３であり、配列方向において配列ピッチと配列方向のレンズ幅が等しい（Ｐ３＝Ｗ３）形状となっている。
プリズムシート１５は、導光板１３から出射し、一方の面（例えば、面１５１ａ）から入射した光Ｌ３を他方の面（例えば、面１５１ｂ）で全反射させることにより、その進行方向を正面方向（Ｚ方向）又は正面方向に対してなす角度が小さくなる方向へ偏向（集光）する。

プリズムシート１５は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂製や、ＰＣ樹脂製等のシート状のプリズム基材層１５２の片面に、紫外線硬化型樹脂等の電離放射線硬化型樹脂により単位プリズム１５１を形成して作製される。
なお、これに限らず、例えば、プリズムシート１５は、ＰＣ樹脂、ＭＢＳ（メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂、ＭＳ（メチルメタクリレート・スチレン共重合体）樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＳ（ポリスチレン）樹脂等の熱可塑性樹脂を押し出し成形することにより形成してもよい。

図１に戻って、光学シート１６は、特定の偏光状態の光を透過し、それ以外の偏光状態の光については反射する機能を有する偏光選択反射シートである。
光学シート１６は、プリズムシート１５のＬＣＤパネル１１側（Ｚ２側）に設けられている。
光学シート１６は、その透過軸が、ＬＣＤパネル１１の入光側（Ｚ１側）に位置する不図示の偏光板の透過軸と平行となるように配置することが、輝度向上や光の利用効率向上の観点から好ましい。
このような偏光選択反射シートである光学シート１６としては、例えば、ＤＢＥＦシリーズ（住友スリーエム株式会社製）を使用することができる。

なお、光学シート１６は、各種汎用の光拡散性を有するシート状の部材を、面光源装置１０及び透過型表示装置１として所望される光学性能や、導光板１３の光学特性等に合わせて、適宜選択して用いてよい。
例えば、光学シート１６は、光を拡散する作用を有する光拡散シートとしてもよい。光学シート１６として、このような光拡散シートを用いることにより、視野角を適度に広げたり、ＬＣＤパネル１１の不図示の画素と単位プリズム１５１等とによって生じるモアレ等を低減したりする効果が得られる。
このような拡散作用を有する光学シート１６としては、拡散材を含有する樹脂製のシート状の部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の少なくとも片面等に拡散材を含有するバインダをコートした部材や、基材となる樹脂製のシート状の部材の片面等にマイクロレンズアレイが形成されたマイクロレンズシート等を用いることができる。
また、拡散作用を有する光学シート１６として、レンチキュラーレンズシート等の各種光学シート等を配置してもよい。

また、前述のプリズムシート１５のプリズム基材層１５２の出光側（Ｚ２側）の面に、光学シート１６との光学密着の防止や、光拡散機能の付与を目的として、微細凹凸形状を形成してもよい。このような凹凸形状としては、ビーズ状フィラーを含有するバインダをコートして形成したマット層等が好適であるが、この限りではない。
さらに、偏光選択反射性を有する光学シート１６の背面側（Ｚ１側）に、さらに、上述のような光拡散性を有するシート等を配置してもよい。

（導光板１３の製造方方法）
図５は、第１実施形態の導光板１３の製造方法を説明する図である。図５では、導光板１３のＸＺ断面に相当する断面を示している。
まず、図５（ａ）に示すように、第１の層１３４を押出成形法により形成する（第１の層形成工程）。このとき、第１の層１３４の一方の面には背面側単位光学形状１３１が形成され、他方の面には出光側単位光学形状１３８が形成されている。
次に、図５（ｂ）に示すように、第１の層１３４の背面側単位光学形状１３１が形成された面の全面に、第１の層１３４と同じ屈折率であり、かつ、所定の波長の光を吸収する吸収剤（レーザー吸収剤）を添加剤として含有した樹脂を塗布して硬化させ、第２の層１３５を一体に積層して形成する（積層工程）。このような吸収剤としては、例えば、シアノアクリレート化合物やベンゾフェノン化合物等が挙げられる。
このとき、第２の層１３５によって背面側単位光学形状１３１間の谷部は充填され、第２の層１３５の表面は、平面状となる。
この工程までをウェブ状で行い、第１の層１３４及び第２の層１３５が積層された状態で枚葉状に切断して保管することが可能である。

次に、図５（ｃ）に示すように、第２の層１３５側から所定の波長のレーザー光を、偏向反射部１３７となる領域に照射する。照射するレーザー光の波長は、第２の層１３５に添加された吸収剤が吸収する光の波長に対応するものである。このような波長を有するレーザーとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＹＡＧ−ＦＨＧレーザー（波長２６６ｎｍ）、ＹＡＧ−ＴＨＧレーザー（波長３６６ｎｍ）等が挙げられる。なお、レーザー光の幅や深さ、強度は、予め、適宜調整する。このようなレーザー光の照射により、照射された領域の第２の層１３５が溶融、昇華、燃焼、爆融、削摩等され、除去される（偏向反射部形成工程）。
次に、導光板１３を配置する透過型表示装置１の画面サイズ等に応じて、第１の層１３４及び第２の層１３５が積層された積層体を裁断する。
これにより、図５（ｄ）に示すように、背面１３ｄに偏向反射部１３７及び平面部１３６を備える導光板１３が形成される。

なお、上記の例に限らず、第１の層１３４は、射出成形法等により形成してもよい。
また、偏向反射部１３７を形成する第２の層１３５の除去方法に関しては、上述のようなレーザー照射による除去に限らず、他の除去方法を適宜選択して用いてもよい。

本実施形態によれば、上述のような製造方法により出光面１３ｃから所定の方向へ集光された指向性の高い状態で光を取り出す方式の導光板１３を製造できるので、第１の層１３４及び第２の層１３５の積層体を、様々な大きさの導光板１３に適用することができる。そして、所望の導光板１３の大きさ（透過型表示装置１の画面サイズ）に応じて、この積層体に偏向反射部１３７を形成し、裁断して導光板１３とすることができる。
従って、透過型表示装置１の画面サイズや光学特性等の変更にも容易に対応でき、設計変更が容易であり、複数の成形型等が不要であるので製造コストを大幅に低減できる。さらに、第１の層１３４及び第２の層１３５の積層体の製造も容易であり、生産性を向上できる。
また、第１の層１３４及び第２の層１３５の積層体に多面付けでの状態で、複数の導光板１３を形成でき、製造が容易である。
さらに、本実施形態によれば、導光方向において効率よく光を導光し、かつ、適宜出光面１３ｃから出射できるので、導光方向における出射光量が均一となり、明るさの均一性が高い導光板１３、面光源装置１０、透過型表示装置１とすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態の導光板１３は、その製造方法が第１実施形態とは異なる以外は、前述の第１実施形態と同様の形態である。従って、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略し、以下には第２実施形態の導光板１３の製造方法のみを説明する。

図６は、第２実施形態の導光板１３の製造方法の一例を説明する図である。図６では、導光板１３のＸＺ面に平行な断面を模式的に示している。
図６（ａ）に示すように、前述の第１実施形態と同様に、押出成形法で第１の層１３４を形成する（第１の層形成工程）。
次に、図６（ｂ）に示すように、インクジェット法等により、平面部１３６となる領域に、第２の層１３５を形成する樹脂を塗布して背面側単位光学形状１３１間の谷部を充填し、硬化させる（充填工程）。
これにより、図６（ｄ）に示すように、導光板１３を形成できる。

また、図６（ｃ）に示すように、第１の層１３４の背面側単位光学形状１３１が形成された面に、偏向反射部１３７となる領域を被覆するマスキング材Ｍを配置する。そして、その上から第２の層１３５を形成する樹脂を塗布する。そして、マスキング材Ｍを剥離した後、その樹脂を硬化させる。
このような方法によっても、図６（ｄ）に示すように、導光板１３を形成できる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、明るさの均一性が高い導光板１３、面光源装置１０、透過型表示装置１とすることができる。
また、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、透過型表示装置１の画面サイズや光学特性等の変更にも容易に対応でき、導光板１３の設計変更が容易であり、生産性も向上できる。
さらに、本実施形態によれば、第１実施形態よりも、さらに安価に、かつ、容易に導光板が製造できる。

（変形形態）
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。

（１）図７は、変形形態の導光板１３Ｂ，１３Ｃを説明する図である。図７では、ＸＺ面に平行な断面の一部を拡大して示している。
偏向反射部１３７は、背面側単位光学形状１３１が表出している形状に限らず、その斜面（特に、第２斜面部１３３）が空気等の第１の層１３４よりも低屈折率の材料と界面をなしていればよい。従って、図７（ａ）に示すように、偏向反射部１３７Ｂにおいて、第１の層１３４と第２の層１３５との間に空気等の気体層が存在する形態としてもよい。このような気体層は、例えば、レーザー照射により第２の層１３５を形成する樹脂が発泡する等して発生したガスにより形成される。

また、偏向反射部１３７は、第２斜面部１３３の全反射作用が十分得られるならば、前述の各実施形態のような背面側単位光学形状１３１に対応している形態に限らず、図７（ｂ）に示す偏向反射部１３７Ｃのように、背面側単位光学形状１３１に対応していなくてもよい。
また、特に入光面１３ａ側において、偏向反射部１３７の導光方向（Ｘ方向）における幅は、背面側単位光学形状１３１の幅Ｗ１や第２斜面部１３３の幅よりも小さくてもよい。
さらに、図７（ｂ）に示すように、平面部１３６の第２の層１３５の偏向反射部１３７Ｃに隣接する角部は、曲面状や斜面状等になっていてもよい。

（２）面光源装置１０は、対向面１３ｂを第２入光面１３ｂとし、この面に対向する位置にさらに光源部１２を配置してもよい。この場合、例えば、背面側単位光学形状１３１は、第１斜面部１３２の角度β＝αとし、ＸＺ面に平行な断面において、導光方向において対称な形状となる。

（３）出光側単位光学形状１３８は、配列ピッチＰ２が配列方向における幅Ｗ２よりも大きく、隣接する出光側単位光学形状１３８間に、平面部や凹部等が形成された形状としてもよい。

（４）面光源装置１０は、導光板１３の背面側（Ｚ１側）に反射シート１４が配置される例を示したが、これに限らず、例えば、反射シート１４ではなく、面光源装置１０又は透過型表示装置１の導光板１３の背面側に位置する筐体の導光板１３側の面に、光反射性を有する塗料や金属箔等を塗付又は転写等して形成してもよい。

（５）使用環境や所望の光学性能に合わせて、面光源装置１０として導光板１３と組み合わせて用いる各種光学シート等は、適宜選択して用いることができる。例えば、プリズムシート１５とＬＣＤパネル１１との間に、拡散作用を有する光学シートや、各種レンズ形状やプリズム形状が形成された他の光学シート等を組み合わせて配置してもよい。また、プリズムシート１５以外の偏向作用を有する光学シートを用いてもよい。

なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態等によって限定されることはない。

１ 透過型表示装置
１０ 面光源装置
１１ ＬＣＤパネル
１２ 光源部
１３ 導光板
１３４ 第１の層
１３５ 第２の層
１３１ 背面側単位光学形状
１３８ 出光側単位光学形状
１３６ 平面部
１３７ 偏向反射部
１４ 反射シート
１５ プリズムシート
１６ 光学シート

Claims (9)

1. 光が入射する入光面と、光が出射する出光面と、前記出光面に対向する背面とを有し、前記入光面から入射した光を導光方向に導光しながら前記出光面から出射する導光板であって、
   前記背面側に凸となる単位光学形状が、前記導光方向に沿って複数配列された第１の層と、
   前記第１の層の前記背面側に、前記単位光学形状間の谷部を充填するように積層されて形成される第２の層と、
   を備え、
   前記第１の層及び前記第２の層の屈折率は、同じであり、
   前記背面には、前記単位光学形状の前記背面側の表面が、気体と界面をなし、光を全反射する偏向反射部が、前記導光方向において、離散的に形成されていること、
   を特徴とする導光板。
2. 請求項１に記載の導光板において、
   前記偏向反射部は、前記導光方向において、前記入光面から離れるにつれて、前記背面の単位面積あたりに占める比率が大きくなること、
   を特徴とする導光板。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導光板において、
   前記偏向反射部の前記背面側には、前記第２の層が形成されていないこと、
   を特徴とする導光板。
4. 請求項１又は請求項２に記載の導光板において、
   前記偏向反射部には、前記第１の層と前記第２の層との間に気体層が形成されていること、
   を特徴とする導光板。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板と、
   前記入光面に対面する位置に設けられ、前記入光面へ光を投射する光源部と、
   前記導光板の前記出光面側に配置され、前記導光板から出射した光を、そのシート面の法線方向又は法線方向となす角度が小さくなる方向へ向ける偏向作用を有する偏向光学シートと、
   を備える面光源装置。
6. 請求項５に記載の面光源装置と、
   前記面光源装置によって前記背面側から照明される透過型表示部と、
   を備える透過型表示装置。
7. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板の製造方法であって、
   前記第１の層を形成する第１の層形成工程と、
   前記第１の層の前記単位光学形状が形成された面の全面に、前記第１の層と同じ屈折率の第２の層形成材料を積層し、前記単位光学形状間の谷部を充填する積層工程と、
   前記単位光学形状の前記背面側の表面が気体と界面をなす前記偏向反射部を、前記導光方向において離散的に形成する偏向反射部形成工程と、
   を備える導光板の製造方法。
8. 請求項７に記載の導光板の製造方法であって、
   前記偏向反射部形成工程では、前記偏向反射部となる部分の前記第２の層形成材料を除去すること、
   を備える導光板の製造方法。
9. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の導光板の製造方法であって、
   前記第１の層を形成する第１の層形成工程と、
   前記第１の層の前記単位光学形状が形成された面であって前記偏向反射部となる領域以外の領域に、前記第１の層と同じ屈折率の第２の層形成材料を積層し、前記単位光学形状間の谷部を充填する充填工程と、
   を備える導光板の製造方法。

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