JP2015069919A - 導光板、面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置、並びに導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度分布を調整しやすい構造を備える導光板を提供する。【解決手段】透光性を有するシート状の基部を備え、その１つの端面である入光面から入射した光を導光しつつ、基部の一方の面に形成された出光部から光を順次出光して面光源を得る導光板であって、基部のうち他方の面には、導光方向に並んだ凹部と凸部とを１組とした単位裏面プリズムが導光方向に複数配列された、裏面プリズム部を有し、凹部は導光方向に対して傾斜面を具備し、複数の単位裏面プリズムのうち少なくとも１つにおいて凹部の傾斜面の導光方向の長さが、他の単位裏面プリズムの凹部の傾斜面の導光方向の長さと異なる。【選択図】図５

Description

本発明は、表示装置の照明として機能する面光源装置に具備される導光板、これを用いた面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置、並びに導光板の製造方法に関する。

液晶テレビ、携帯端末等に適用されている液晶表示装置は、映像情報を含む液晶パネルに対して、該液晶パネルの背面側に配置された面光源装置（バックライト）を照明として用いることで映像を観察者に視認可能に提供する。

このような面光源装置として例えば特許文献１、２に記載の技術が開示されている。これによれば、面光源装置は、光源、光源を導光方向に導いて面状に広げて出光する導光板、及び光を所定の方向に偏向する（光を所定の進行方向に変える。）プリズムシート（光学シート）を有して構成される。

このうち、特許文献１、２にはエッジライト式の面光源装置が記載されており、光源が導光板の側端部（エッジ）に配置されている。この方式によれば、面光源装置を薄く形成できる利点がある。

一方でエッジライト式の面光源装置では光源から出光した光は、その方向が観察者側に向いていないので、導光板で光源からの光の向きを観察者側に向かうように変える必要がある。その際には、光源から出光された光を面状に広げることも同時に行われなければならない。そのため、導光板のうち、観察者側とは反対側の面には所定のピッチで凸部（裏面プリズム）が設けられ、ここで光を順次反射して観察者側に向けさせて出射する。

特開２００７−１３４３４４号公報 特開２０１１−０３４８０１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の導光板では特に導光方向について明るさのムラが生じることがあった。そしてこの明るさのムラのような、面光源としての輝度の分布を調整するために裏面プリズムの形態を変更する必要が生じるが、従来の形態では、調整された裏面プリズムの形態は製作するのに手間がかかり困難があった。

そこで本発明は上記問題を鑑み、輝度分布を調整しやすい構造を備える導光板を提供することを課題とする。またこれを用いた面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置、並びに導光板の製造方法を提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、透光性を有するシート状の基部を備え、その１つの端面である入光面から入射した光を導光しつつ、基部の一方の面に形成された出光部から光を順次出光して面光源を得る導光板であって、基部のうち他方の面には、導光方向に並んだ凹部と凸部とを１組とした単位裏面プリズムが導光方向に複数配列された、裏面プリズム部を有し、凹部は前記導光方向に対して傾斜面を具備し、複数の単位裏面プリズムのうち少なくとも１つにおいて凹部の傾斜面の導光方向の長さが、他の単位裏面プリズムの凹部の傾斜面の前記導光方向の長さと異なる、導光板である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の導光板において、導光方向において、入光面側半分における単位裏面プリズムの凹部の傾斜面の合計長さよりも、光源とは離隔した側の半分における単位裏面プリズムの前記凹部の傾斜面の合計長さが長い。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の導光板において、単位裏面プリズムの凸部の稜線が導光方向とは直交する方向に延びている。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光板において、裏面単位プリズムの凸部の稜線がその長手方向に形状が変化することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板において、基部の一方の面には、導光方向に稜線が延びる凸状の単位光学要素が、該稜線が延びる方向とは異なる方向に複数配列された単位光学要素部が設けられている。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光板と、基部の入光面に配置された光源と、を備える面光源装置である。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の面光源装置と、導光板の出光面側に配置された液晶パネルと、を備える映像源ユニットである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の映像源ユニットと、映像源ユニットを内包する筐体と、を備える液晶表示装置である。

請求項９に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光板を製造する方法であって、単位裏面プリズム部を形成するロール金型を作製する工程と、ロール金型に硬化前の樹脂を充填して、その後に樹脂を硬化させる工程と、を有し、ロール金型を作製する工程は、ロールの外表面に同ピッチで複数の溝を形成する工程と、ロールの外表面にレジストを塗工する工程と、レジストに対して、裏面プリズム部の凹部及び凸部に対応したパターンの光を照射してレジストを除去する工程と、ロールの外表面をエッチングする工程と、を含む、導光板の製造方法である。

本発明によれば、面光源の輝度分布に影響が大きい裏面プリズムの凹部の傾斜面の大きさを、裏面プリズムの凸部の大きさを変更することで調整することができ、これを単位裏面プリズムごとに規定することが可能であるので、導光板全体における輝度分布の調整を行うことが容易である。

１つの形態にかかる映像源ユニットを説明する分解斜視図である。 映像源ユニットの１つの断面（図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面）を示す分解図である。 映像源ユニットの他の断面（図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面）を示す分解図である。 図３の視点で導光板の一部を拡大した図である。 図２の視点で導光板の一部を拡大した図である。 ロール金型の外観斜視図である。 ロール金型の表面形状の断面を説明する図である。 ロール金型の製造の過程を説明する図である。 導光板の製造過程の１つの場面を説明する図である。 プリズムシートの一部を拡大した図である。 他の例を説明する図である。

本発明の上記した作用および利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら形態に限定されるものではない。また、以下に示す各図では、理解しやすさのため部材の大きさや形状を誇張して記載することがあり、見易さのため、繰り返しとなる符号は省略することがある。
また、各図には必要に応じて「導光方向」と「光源配列方向」を矢印で示した。導光方向は光源から出射された光が導かれる方向であり、光源から離隔及び光源に近づく方向である。光源配列方向は導光方向に対して直交し、光源が配列される方向である。

図１は１つの形態にかかる液晶表示装置に含まれる映像源ユニット１０を概念的に表した分解斜視図である。
液晶表示装置は、映像源ユニット１０を有しており、映像源ユニット１０に含まれる面光源装置２０から出射された白色の光源光が液晶パネル１５を透過して映像情報を得てから観察者側に提供される。液晶表示装置は不図示の筐体を備え、ここに映像源ユニット１０が内蔵される。筐体は液晶表示装置の外殻を形成し、液晶表示装置を構成する部材の大部分をその内側に収める部材である。また筐体は映像源ユニット１０を支持可能に開口を有しており、該開口に映像源ユニット１０が嵌め込まれて取り付けられている。その他、液晶表示装置には液晶表示装置として機能するための各種公知の構成部材が備えられている。

映像源ユニット１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、及び機能性シート４１を備えている。ここで図１では紙面上方が観察者側となる。

液晶パネル１５は、観察者側に配置された上偏光板１３、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４、及び、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル１２を有している。偏光板１３、１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。

液晶セル１２は、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶セル１２の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（例えばＰ波）は、電界印加された液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶セル１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、又は、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。

このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。液晶パネルにはその形式に様々なものがあるが、特に限定されることなく用いることができる。

次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線（導光方向）に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図、図３には同ＩＩＩ−ＩＩＩで示した線（光源配列方向）に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）の断面図を示した。
面光源装置２０は、液晶パネル１５を挟んで観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１〜図３からわかるように、本形態では面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板２１、光源２６、プリズムシート３０、及び反射シート４０を有している。

導光板２１は、図１〜図３からわかるように、基部２２、裏面プリズム部２３、及び単位光学要素部２４を有している。導光板２１は透光性を有する材料により形成された全体として板状の部材であり、一方の板面側に単位光学要素部２４が配置されて出光面が形成されている。他方の板面側は裏面とされ、裏面プリズム部２３が形成されている。すなわち後で説明するように導光板２１にはその表裏面のそれぞれに凹凸形状を備えている。

基部２２、裏面プリズム部２３、及び単位光学要素部２４をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料を用いることができる。これには例えば脂環式構造を有する重合体樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルスルホン等の熱可塑性樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）等を挙げることができる。

基部２２は、裏面プリズム部２３及び単位光学要素部２４のベースとなる部位で、透光性を有する所定の厚さのシート状である。

裏面プリズム部２３は、基部２２の裏面側（単位光学要素部２４が配置される側とは反対側の板面）に形成される凹凸形状を有する部位であり、光源２６からの光の向きを順次観察者側に変えて反射させる機能を有する。
図１〜図３からわかるように、裏面プリズム部２３は、凹部２３ａａ及び凸部２３ａｂが１組となる単位裏面プリズム２３ａを有している。単位裏面プリズム２３ａは、図２に示した断面において導光方向に複数並べて配列されており、図１、図３に表れているように光源配列方向に上記断面を維持して延びている。図５には図２と同じ断面において導光板２１の一部を拡大して表した。

図２、図５からよくわかるように、単位裏面プリズム２３ａは断面において、凹部２３ａａ及び凸部２３ａｂを１つずつ有し、凹部２３ａａが光源２６側に配置されている。裏面プリズム部２３はこのような単位裏面プリズム２３ａを１つの単位として、これが導光方向に配列されている。

単位裏面プリズム２３ａの凹部２３ａａは、図２、図５からもわかるように、矩形断面を有しており、光源配列方向に延びる溝状である。凹部２３ａａの溝状である底面（凹部２３ａａのうち単位光学要素部２４側に配置された面）は傾斜しており、光源２６側から離隔するにつれて単位光学要素部２４に近づく傾斜である。
単位裏面プリズム２３ａの凸部２３ａｂは、矩形の凸状の部位である。凸部２３ａｂのうち頂部（単位光学要素部２４とは反対側となる面）は導光方向に対して平行であることが好ましい。
また、図５に表れる断面において、単位裏面プリズム２３ａを構成する辺のうち厚さ方向（図５の紙面上下方向）に延びる辺は当該厚さ方向に平行であることが好ましい。これにより、後述する方法により単位裏面プリズム２３ａを作製しやすくなる。

ここで、単位裏面プリズム２３ａの導光方向の大きさはｐである。このｐは裏面プリズム部２３に配置されている複数の単位プリズム２３ａで同じであることが好ましい。この場合には、単位裏面プリズム２３ａは同じピッチ（ｐ）で導光方向に配列されている。
一方、単位裏面プリズム２３ａに含まれる凹部２３ａａの導光方向の大きさｐ_１と導光方向の大きさｐ_２の比は、配列される単位裏面プリズム２３ａ位置によって同じであってもよいし、図２、図５に表した本形態のように異なっていてもよい。

本形態のように異なる場合には、配列される複数の単位プリズム２３ａのうち、光源２６側に配置されている単位プリズム２３ａの凹部２３ａａのｐ_１よりも最も光源２６から離れた部位に配置されている単位プリズム２３ａの凹部２３ａａのｐ_１の方が長く形成されていることが好ましい。すなわち、導光方向において、光源２６が配置された入光面側半分における単位裏面プリズムの凹部２３ａａの傾斜面の長さｐ_１の合計よりも、光源２６とは離隔した側の半分における単位裏面プリズム２３ａの凹部２３ａａの傾斜面の長さｐ_１の合計が長いことが好ましい。
これにより、光源２６に近い側より光源２６に遠い側の方が観察者側へ光の向きを変える機会が増える。一方で光源２６との距離に基づいて光源２６に近い方が光が強く、光源２６から離隔するにつれて光は弱くなる。従って、これらの関係が相まって、導光板２１から出射する光のムラを抑え、より均一性の高い面光源とすることが可能となる。
当該ｐ_１の変化の仕方は特に限定されることはなく、例えば一定の割合で変化する例や、複数の単位裏面プリズム２３ａを組にして段階的に変化する例を挙げることができる。

ここでピッチｐは３μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、その深さは０．１μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。ここで「深さ」とは隣り合う凹凸部の深さである。

単位光学要素部２４は、基部２２のうち裏面プリズム部２３とは反対側（観察者側の面）に形成される凹凸形状であり、複数の凸部である単位光学要素２４ａが配列されている。単位光学要素２４ａは導光板２１を面光源装置に用いた場合に出光面として機能する部位である。
単位光学要素２４ａは、図１、図３に表されるように断面五角形を有し該断面を維持してその稜線が一方に延びる柱状の要素である。単位光学要素２４ａの稜線が延在する方向は、単位光学要素２４ａが配列される方向及び単位裏面プリズム２３ａの稜線が延びる方向に対して直交する方向である。すなわち単位光学要素２４ａはその稜線が単位裏面プリズム２３ａの稜線と平面視で直交するように構成されている。

図４には図３のうち導光板２１の一部を拡大した図を示した。単位光学要素２４ａは、基部２２の一方の面上に１つの辺を有し、他の４つの辺が基部２２から突出する凸部となる五角形形状を有している。

ただし、本形態の断面は五角形であるが必ずしもこれに限定されることなく、三角形、四角形をはじめとする多角形、半球状、球の一部、レンズ形状等いずれの形状であってもよい。

なお、本件明細書における形状（例えば五角形）とは、厳密な意味での形状（例えば厳密な五角形形状）のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む形状（例えば略五角形形状）を含む。また同様に、本件明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。

以上のような構成を有する単位光学要素部２４の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素２４ａの具体例として、導光板２１の板面に沿った幅Ｗ_ａ（図４参照）は２０μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、導光板２１の板面への法線方向ｎ_ｄに沿った単位光学要素２４ａの高さＨ_ａ（図４参照）を４μｍ以上２５０μｍ以下とすることができる。また、単位光学要素２４ａの頂角θ_４（図４参照）を９０°以上１５０°以下とすることができる。
一方、基部２２の厚さは、０．２０ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。

次に上記説明した導光板２１の製造方法の１つの例を説明する。本例では、ロール金型５０を用いて基部２２の一方の面に裏面プリズム部２３を成型する。図６にロール金型５０の外観斜視図を示した。ロール金型５０は円筒状の金型であり、当該ロール金型５０の主要な構成自体は公知のものを用いることができる。ロール金型５０には、その外周面に該ロール金型５０の回転軸に沿った方向に延びる溝５１及び突起５２が形成され（図７参照）、これが交互にロール金型５０の周方向に配列されている。図７には図６にＶＩＩ−ＶＩＩに示した線に沿ったロール金型５０の外周部における断面形状の一部を拡大して表した。従って図７には溝５１及び突起５２のうち、該溝５１、突起５２が延びる方向に直交する断面が表れている。

図７からわかるように、ロール金型５０の溝５１は導光板２１の凸部２３ａｂの形状に対応した反転した形状であり、ロール金型５０の突起５２は導光板２１の凹部２３ａａの形状に対応した反転した形状である。従って、溝５１及び突起５２は、上記した導光板２１の裏面プリズム部２３の形状を転写することができるように対応した形状を有している。

ロール金型５０は例えば次のように作製できる。図８に過程を示した。図８は、図７と同じ視点により、ロール金型５０の表面に溝５１及び突起５２が形成される過程を説明する図である。

図８（ａ）に示すように、初めにロールの表面に同ピッチで断面三角形の溝５３を形成する。これにより断面形状が三角形である溝５３及びこれに対応した突起５４が形成される。この突起５４は、最終的に形成されるロール金型５０の突起５２が一部に含まれた形状である。

この形態を作製するに際し、ロール金型５０の位置ズレ、偏芯を補正する。そのために初めに、図６に示したように、ロール金型５０表面の軸線方向一端側と他端側に切削を開始するアライメントマーク５０ａを設ける。このアライメントマーク５０ａは回転方向の基準となる。
そして得られた溝５３及び突起５４の上からエッチング用のレジスト５５を塗工する。このときアライメントマークの上にもレジスト５５が積層されるが、このアライメントマーク５０ａはレジスト５５を透過して視認することが可能となるので、これを回転軸線方向に移動可能なＣＣＤカメラにてアライメントマーク５０ａを認識し、位置のズレを検知して補正値を計算で得る。これにより精度を向上させることができる。

次に、図８（ｂ）に直線矢印で示したように、最終的に突起５２として残しておくべき部位を避け、これ以外の部位に対してレーザー光等、レジスト５５を除去できる光を照射する。これにより光が照射された部位についてレジスト５５が除去されてロールの表面が露出する。

次に、エッチングを行い、図８（ｃ）に表したように金型表面をエッチングして除去する。レジスト５５が残存している部位についてはその形状が維持される。そして、レジスト５５を除去することにより、図８（ｄ）すなわち図７のようにロール金型５０を形成できる。

この方法によれば、図８（ａ）に示したように切削により形成する溝５３（突起５４）は一定のピッチで一定の大きさで形成すればよく、切削を容易に行うことができる。
さらに、図８（ｂ）に示したようにレジストを除去するために照射する光のパターンを変更すれば、適宜必要なパターンの裏面プリズム部２３を作製することができる。従って、複雑なパターンも形成しやすく、面光源としての光の調整を容易に行うことが可能である。

以上説明したロール金型５０を用いて、例えば次のように導光板２１を作製する。図９に導光板２１を作製する１つの場面を示した。ただし、ロール金型５０を用いて導光板２１を成型する方法はこれに限らず、他の公知の方法を適用することもできる。
図９からわかるように、上記したロール金型５０と、単位光学要素部２４の形状を転写できる形状を表面に具備するロール金型６０とを準備し、両者をその外周面が所定の間隔を有して対向するように配置する。ロール金型５０の回転軸とロール金型６０の回転軸とは平行である。さらに、ロール金型６０に対して所定の間隔を有してニップロール６１、該ニップロール６１に対して所定の間隔を有して離型ロール６２を配置する。
ロール金型５０とロール金型６０との間に供給手段６３から硬化する前の樹脂を供給し、これらロール金型５０、６０を回転させて送りつつ、供給した樹脂を適切な方法（冷却や光照射）により硬化させる。硬化した樹脂にはその表裏に単位光学要素部２４及び裏面プリズム部２３がそれぞれ形成されている。
その後、ロール金型６０とニップロール６１との間を通過し、離型ロール６２により離形されて、帯状に長い導光板形状を具備するシートを得ることができる。そしてこの帯状のシートから打ち抜くことにより、導光板２１となる。
これによれば、基部２２の表裏に裏面プリズム部２３及び単位光学要素部２４が一体に成型される。

図１乃至図３に戻って、光源２６について説明する。光源２６は、導光板２１の基部２２の２組の側面のうち、単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向である長手方向両端となる一組の側面の一方又は両方に配置される（図１乃至図３は一方の例である。）。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本形態では光源２６は複数のＬＥＤを具備してなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの出力、すなわち、各ＬＥＤの点灯および消灯、および／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを、他のＬＥＤの出力から独立して調節し得るように構成されている。

次にプリズムシート３０について説明する。図１乃至図３からわかるように、プリズムシート３０は、シート状に形成された本体部３１と、本体部３１の面のうち、導光板２１に対向する面、すなわち入光側面に設けられた単位プリズム部３２と、本体部３１の面のうち、単位プリズム部３２とは反対側の面、すなわち出光側面に設けられた光拡散層３３と、を備えている。

このプリズムシート３０は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。この集光機能は、主として、プリズムシート３０のうち、単位プリズム部３２によって発揮される。また、プリズムシート３０は液晶パネル１５との間における干渉縞発生の防止、及びキズ等の不具合を隠す機能を有している。この機能は主として光拡散層３３によって発揮される。

図１〜図３に示すように、本体部３１は、単位プリズム部３２及び光拡散層３３を支持する機能を有する平板状のシート状部材である。

単位プリズム部３２は、図１〜図３によく表れているように、複数の単位プリズム３２ａが本体部３１の入光側面に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム３２ａは、当該並べられる方向に直交する方向に、図２に示した所定の断面形状を維持して稜線が延びるように形成された柱状の部材である。その稜線が延びる方向は、単位プリズム３２ａが並べられる方向に直交する他、上記した導光板２１の単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向に対して９０度ずれた方向である。従って、単位プリズム３２ａの稜線が延びる方向と単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向とは表示装置を正面から見た場合に直交する。

また、単位プリズム３２ａの稜線が延びる方向である長手方向は、正面から観察した場合に、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と交差している。好ましくは、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、表示装置の表示面と平行な面（プリズムシート３０の本体部３１のシート面と平行な面）上で４５°より大きく１３５°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム３２ａの長手方向と下偏光板１４の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、１８０°以下の角度のことを意味している。とりわけ、本形態においては、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して直交し、プリズムシート３０の単位プリズム３２ａが並べられる方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と平行になっていることが好ましい。

次に単位プリズム３２ａの配列方向の断面形状について説明する。図１０は、図２のうち、プリズムシート３０の一部を拡大した図である。図１０ではｎ_ｄは本体部３１のシート面の法線方向を表わしている。

図１０からわかるように、本形態では、単位プリズム３２ａは、本体部３１の導光板２１側に突出した二等辺三角形の断面を有している。すなわち、本体部３１のシート面と平行な方向の単位プリズム３２ａの幅は、本体部３１の法線方向ｎ_ｄに沿って本体部３１から離れるにつれて小さくなる。

また、本形態では、単位プリズム３２ａの外輪郭は、本体部３１の法線方向ｎ_ｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、プリズムシート３０の出光面における輝度は、単位プリズム３２ａの配列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。

ここで、単位プリズム３２ａの寸法は特に限定されるものではないが、単位プリズム３２ａの凸状である先端における頂角θ_５（図１０参照）は７０°以下であることが好ましい。これにより導光板２１の出光面に対向して配置されるという単位プリズム３２ａの配置形態において、より適切な集光特性を得ることができる。より好ましい頂角θ_５は６０°以上７０°以下である。また、底辺幅Ｗは５０μｍ程度とすることが好ましい。

本形態では上記のように断面形状が三角形である単位プリズムについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよい。また斜面の一方又は他方の形状が折れ線状や曲線であってもよい。従って断面の形状が四角形や五角形等の多角形となってもよい。

光拡散層３３は、透光性樹脂層３４中に、該透光性樹脂層３４とは屈折率の異なる多数の光拡散粒子３５を含有させてなる層であり、透光性樹脂層３４の表面から光拡散粒子３５の一部が突出している。これにより光拡散層３３は、その表面が凹凸面に形成されている。

透光性樹脂層３４に用いられる樹脂としては、光拡散粒子３５の分散ができるとともに、該光拡散粒子３５を保持可能である光透過性の樹脂であれば特に制限なく適用可能である。このような樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂や、熱硬化性樹脂、活性エネルギー線硬化型樹脂（電離放射線硬化樹脂）等が挙げられる。

一方、光拡散粒子３５としては、アクリル−スチレン共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリウレタン、ベンゾグアナミン、及びメラミン等の架橋有機微粒子、シリコーン等の樹脂微粒子、並びにシリカ、アルミナ及びガラス等の無機系微粒子等を用いることができる。

なお、用いる光拡散粒子は１種類である必要はなく２種類以上を混合して用いてもよい。また、光拡散粒子３５の形状は、球形であってもよいし不定形であってもよい。さらに粒度分布が単分散、多分散のいずれでも良く、好適な条件を適宜選択すればよい。

以上のような構成を具備するプリズムシート３０は、例えば本体部となる基材上に先に光拡散層を設け、次いで単位プリズム部を形成して製造される。
光拡散層３３は、本体部となる基材の一方の面に、光拡散粒子を分散させた硬化前の透光性樹脂を塗布し、これを硬化することにより形成することができる。
次に本体部となる基材の他方の面に単位プリズム部３２を賦型すればプリズムシート３０となる。
本体部３１及び単位プリズム部３２をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。

図１〜図３に戻って、面光源装置２０の反射シート４０について説明する。反射シート４０は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート４０は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の利用性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率をよくすることができる。

次に図１に戻って機能性シート４１について説明する。機能性シート４１は通常の液晶表示装置に用いられる各種の機能を有するシートである。これには例えば色調を補正するシート、防眩機能を有するシート、反射を防止するシート、ハードコートシート等を挙げることができる。

次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。ただしこの光路例は概念的に表したものであり、反射や屈折の程度等を厳密に示したものではない。

まず、図２に示すように、光源２６で発光された光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、例として、光源２６から導光板２１に入射した光Ｌ_２１、Ｌ_２２の光路例が示されている。

図２に示すように、導光板２１に入射した光Ｌ_２１、Ｌ_２２は、導光板２１の単位光学要素部２４の面およびその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射及び裏面から出光した光は反射シート４０による反射を繰り返し、単位光学要素２４ａの稜線が延びる方向（導光方向）へ進んでいく。

ただし、導光板２１の基部２２のうち裏面側には裏面プリズム部２３が形成されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ_２１、Ｌ_２２は、裏面プリズム部２３により順次向きが変えられ、全反射臨界角未満の入射角度で単位光学要素部２４に入射することもある。この場合、当該光は、導光板２１の単位光学要素部２４の面から出射し得る。単位光学要素部２４から出射した光Ｌ_２１、Ｌ_２２は、導光板２１の出光側に配置されたプリズムシート３０へと向かう。
これにより導光板２１内を進む光は、少しずつ、出光面から出射するようになり、導光板２１の単位光学要素部２４から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。

ここで、図示する導光板２１の単位光学要素部２４は、複数の単位光学要素２４ａによって構成され、各単位光学要素２４ａの断面形状は、三角形、三角形、の頂角を面取りしてなる形状、五角形、又はその他多角形となっている。いずれの形状であっても、単位光学要素２４ａは、導光板２１の導光方向に対して傾斜面を有して構成されている。従って、図４に示したように、単位光学要素２４ａを介して導光板２１から出射する光Ｌ_４１は導光板２１から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素２４ａの配列方向において、シート面法線ｎ_ｄに近づく（法線ｎ_ｄとのなす角が小さくなる）屈折である。このような作用により、単位光学要素部２４は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部２４は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。

以上のようにして、導光板２１から出射する光の出射角度は、導光板２１の単位光学要素２４ａの配列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。

また、導光板２１では裏面プリズム部２３において、光の向きを変える程度が単位裏面プリズム２３ａにより調整されているので、面光源としての輝度ムラが抑制され、均一性の高い面光源を提供できる。その他、必要に応じて面光源の輝度分布を適宜調整することも可能である。

導光板２１から出射した光は、その後、プリズムシート３０へ入射する。プリズムシート３０の単位プリズム３２ａは、導光板２１の単位光学要素２４ａと同様に、単位プリズム３２ａの入光面での屈折および全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、プリズムシート３０でその進行方向を変化させられる光は、プリズムシート３０のうち、単位プリズム３２ａの配列方向とは直交する面内の成分であり、導光板２１で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図１０にＬ_５１で示したように、単位プリズム３２ａに入射した光は、単位プリズム３２ａと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム３２ａの斜辺はシート面法線ｎ_ｄに対して概ねθ_５／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎ_ｄに近付けられる角度となる。

つまり、導光板２１は、導光板２１の単位光学要素２４ａの配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。その一方で、プリズムシート３０では、単位プリズム３２ａの配列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、プリズムシート３０での光学的作用によって、導光板２１で上昇された正面方向輝度を損なうことなく、さらに、正面方向輝度を向上させることができる。

単位プリズム３２ａにより全反射した光Ｌ_５１は本体部３１を透過し、光拡散層３３で拡散され、プリズムシート３０から出射される。これにより傷隠蔽性が十分に確保されている。またプリズムシート３０によりギラツキも抑制されている。

プリズムシート３０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板１４を透過した光は、液晶セル１２における画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置１０の観察者が、映像を観察することができるようになる。

上記では、図６に示したように、ロール金型５０の軸線が延びる方向に形状が一定である溝を形成し、これによる導光板を説明した。しかしながらこれに限らず、軸線が延びる方向に形状が一定でないロール金型のパターンを得ることができる。図１１に説明図を示した。
図１１（ａ）に示したように、中央部に比べてエッジ部において突起１５２の面積を溝１５１に対して大きくすることでこの部位における輝度を高めて例えばパソコン画面全面に亘って輝度を均一化できる。
図１１（ｂ）に示したように、突起２５２、溝２５１をその長手方向に微小な形状変化を持たせることもできる。例えばこれを最小解像度レベルで行えば周期構造によるギラツキ等を任意のパターンで解消できる。
そしてこのようなロール金型によればこれに対応した裏面プリズムの凹凸を有する導光板を得る。

１０ 映像源ユニット
１２ 液晶セル
１３、１４ 偏光板
１５ 液晶パネル
２０ 面光源装置
２１ 導光板
２２ 基部
２３ 裏面プリズム部
２３ａ 単位裏面プリズム
２３ａａ 凹部
２３ａｂ 凸部
２４ 単位光学要素部
２４ａ 単位光学要素
２６ 光源
３０ プリズムシート
３１ 本体部
３２ 単位プリズム部
３２ａ 単位プリズム
３３ 光拡散層
３４ 透光性樹脂層
３５ 光拡散粒子
５０、６０ ロール金型
５１、１５１、２５１ 溝
５２、１５２、２５２ 突起
５３ 溝
５４ 突起
５５ レジスト
６１ ニップロール
６２ 離型ロール
６３ 供給手段

Claims (9)

1. 透光性を有するシート状の基部を備え、その１つの端面である入光面から入射した光を導光しつつ、前記基部の一方の面に形成された出光部から光を順次出光して面光源を得る導光板であって、
   前記基部のうち他方の面には、導光方向に並んだ凹部と凸部とを１組とした単位裏面プリズムが導光方向に複数配列された、裏面プリズム部を有し、
   前記凹部は前記導光方向に対して傾斜面を具備し、
   前記複数の単位裏面プリズムのうち少なくとも１つにおいて前記凹部の傾斜面の前記導光方向の長さが、他の前記単位裏面プリズムの前記凹部の傾斜面の前記導光方向の長さと異なる、導光板。
2. 前記導光方向において、前記入光面側半分における前記単位裏面プリズムの前記凹部の傾斜面の合計長さよりも、前記光源とは離隔した側の半分における前記単位裏面プリズムの前記凹部の傾斜面の合計長さが長い、請求項１に記載の導光板。
3. 前記単位裏面プリズムの前記凸部の稜線が前記導光方向とは直交する方向に延びている請求項１又は２に記載の導光板。
4. 前記裏面単位プリズムの前記凸部の稜線がその長手方向に形状が変化することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光板。
5. 前記基部の一方の面には、導光方向に稜線が延びる凸状の単位光学要素が、該稜線が延びる方向とは異なる方向に複数配列された単位光学要素部が設けられている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光板と、
   前記基部の前記入光面に配置された光源と、を備える面光源装置。
7. 請求項６に記載の面光源装置と、
   前記導光板の前記出光面側に配置された液晶パネルと、を備える映像源ユニット。
8. 請求項７に記載の映像源ユニットと、
   前記映像源ユニットを内包する筐体と、を備える液晶表示装置。
9. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光板を製造する方法であって、
   前記単位裏面プリズム部を形成するロール金型を作製する工程と、
   前記ロール金型に硬化前の樹脂を充填して、その後に前記樹脂を硬化させる工程と、を有し、
   前記ロール金型を作製する工程は、
   ロールの外表面に同ピッチで複数の溝を形成する工程と、
   前記ロールの外表面にレジストを塗工する工程と、
   前記レジストに対して、前記裏面プリズム部の前記凹部及び凸部に対応したパターンの光を照射して前記レジストを除去する工程と、
   前記ロールの外表面をエッチングする工程と、を含む、導光板の製造方法。

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