JP2015088244A - 導光板、バックライトユニット及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モアレが発生するのを低減させた導光板を提供する。【解決手段】導光板は、基材と、基材の一方の面に設けられた射出部７と、基材の他方の面に設けられた導光部と、を備え、射出部は、一方の面から凹むように形成された第一の光変更要素７１が一方の面に沿う第一の方向ｙに互いに離間するように複数並べて配置された第一の射出パターン７Ａと、第一の光変更要素が第一の方向に互いに離間するように複数並べて配置された第二の射出パターン７Ｂとを、一方の面に沿うとともに第一の方向に直交する第二の方向ｘに交互に並べることで構成され、第二の方向に隣り合う第一の射出パターンのピッチ、及び、第二の方向に隣り合う第二の射出パターンのピッチは、それぞれＰで互いに等しく、第二の方向に隣り合う第一の射出パターンと第二の射出パターンとのピッチＤｘは、０．０７Ｐ以上０．１５Ｐ以下、又は０．３３Ｐ以上０．４５Ｐ以下である。【選択図】図４

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイの照明光路の制御などに用いられる導光板、当該導光板を備えるバックライトユニット、及び当該バックライトユニットを備える画像表示装置に関する。

近年、大型の液晶テレビ等の画像表示装置（以下、「液晶ディスプレイ装置」ともいう）においては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を光源として配置したサイドライト方式のエッジ型のバックライトユニットが採用されている。そして、導光板を用いた前記バックライトユニットが搭載された液晶ディスプレイ装置として、図１５に示すものが一般に知られている。

図１５に示すように、液晶ディスプレイ装置１００は、複数の画素表示素子（不図示）をマトリックス状に配置してなる画像表示部３１と、画像表示部３１の一方の面３１ａ側、すなわち下面側（画像表示部３１及び後述するバックライトユニット１１０が積層される積層方向となるｚ軸の負の向きである「−ｚ軸側」）に配置されたバックライトユニット１１０とを含んでいる。なお、図１から本図１５の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜異ならせてある。
画像表示部３１は、一対の偏光板２１と液晶パネル２３とを含んでおり、液晶パネル２３は一対の偏光板２１で挟まれている。

バックライトユニット１１０は、画像表示部３１の下面側に配置された光学シート２７と、光学シート２７の下面側に配置されたエッジライト１２０とを含んでいる。
光学シート２７は、反射偏光シート１９と、反射偏光シート１９の下面側に配置されたプリズムシート１７と、プリズムシート１７の下面側に配置された光拡散シート１６とを含んでいる。
エッジライト１２０は、略方形板状を呈する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形成された導光板１３０と、導光板１３０の下面側である一方の面１３０ａ側に配置された光散乱反射パターン１１と、光散乱反射パターン１１の下面側に配置された反射板１２と、導光板１３０の側面１３０ｃに対向するように配置された光源１４とを含んでいる。
光拡散シート１６は、導光板１３０の他方の面１３０ｂ上に配置されている。プリズムシート１７は、光拡散シート１６における導光板１３０とは反対側に配置されている。

光源１４は、導光板１３０の一方の面１３０ａに沿うとともにｚ軸に直交するｘ軸に沿って延びる線状ランプであるＬＥＤバー１４１と、ＬＥＤバー１４１の背面側（ｚ軸及びｘ軸にそれぞれ直交するｙ軸の負の向きである「−ｙ軸側」）を覆うようにして配置された高反射率を有するリフレクター１５とを含んでいる。これら、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸は、互いに直交する軸であり、右手系の直交座標系を構成する。
なお、図１５では、光学シート２７はプリズムシート１７を１枚含むとしているが、光学シート２７がプリズムシート１７を２枚以上含んでいるとしてもよい。

以下、上記バックライトユニット１１０の機能について簡単に説明する。
まず、光源１４から＋ｙ軸側に照射され、側面１３０ｃから導光板１３０内に入射された光は、導光板１３０内で反射を繰り返しつつ＋ｙ軸側に進行する。そして、導光板１３０の裏面である一方の面１３０ａ側に配置された光散乱反射パターン１１や反射板１２あるいは導光板１３０の側面で反射される。その結果、導光板１３０の表面である他方の面１３０ｂから光学シート２７が配置された方向（＋ｚ軸側）に向かって光が出射される。出射された光は、光拡散シート１６内で拡散された後、プリズムシート１７を通過し、反射偏光シート１９に入射される。そして、この入射された光は、反射偏光シート１９で偏光となって画像表示部３１の全面を照明する。こうして、画像表示部３１に表示された画像は、液晶ディスプレイ装置１００に対して方向Ｆにいる観察者Ｑにより視認される。このような技術としては、例えば特許文献１から３に記載されたものがある。

ところで、エッジライト１２０の輝度分布を調整する方法として、図１５に示すように、導光板１３０の一方の面１３０ａに光散乱反射パターン１１を側面１３０ｃから離れるに従って配置密度が高くなるように設ける方法がある。ここで言う配置密度とは、ある範囲の面にパターンなどの形状が設けられた場合に、その面に直交する方向に見たときの面の面積に対する形状の面積の割合のことを意味する。
このように、所定の方向に向かうにしたがって配置密度が変化していく光散乱反射パターン１１を導光板１３０に配置することで、導光板１３０に入射された光を液晶パネル２３側に向かって均一に散乱することができる場合がある。
従来は、この光散乱反射パターン１１を印刷によって形成する場合があった。そして、この印刷にはインキとして白色である二酸化チタン（ＴｉＯ_２）粉末を用いる場合があった。

導光板における光を射出するための射出部の射出パターンとして、前述の二酸化チタン粉末を用いた印刷である白色印刷による光散乱反射パターン以外に、光を屈折させるための微細形状によるものがある。この場合、光吸収しないだけでなく、光の射出制御を高めることもできるので、導光板の光利用効率を上げることができ、液晶ディスプレイ装置の正面輝度が上がることにつながる。

導光板の射出パターンは、導光板の裏面につけることが多い。その理由は、液晶ディスプレイ装置では射出パターンに形成されたドット自体が観察者から見えないようにしないといけないので、導光板の上にある光拡散シートによる効果を高めるためにも、できるだけ観察者からの距離をとった方がよいからである。
また、射出パターンには、導光板の裏面から突出した凸ドット、及び、裏面から凹んだ凹ドットのいずれも利用することができる。光の利用効率を考えると、凸ドットより凹ドットの方を用いる方がよい。その理由は、凹ドットを利用することにより、導光板から正面方向に向かう光の量が高まって、光の制御がしやすいからである。逆に、凸ドットを利用することにより、導光板から裏面方向に向かう光の量が上がって、導光板の裏面にある反射板に光が拡散反射され、正面に向かう光の量が少なくなる。しかし、最近のインクジェット方式による印刷の技術進歩により、凹ドットよりも凸ドットを利用した導光板の試作が主流になっている。

光を拡散させるための白色印刷によるドットよりも、光を屈折させるための凸ドット又は凹ドットの方が導光板の効率を向上させることができる。導光板の効率をさらに向上させる方法としては、導光板の表面に光の進行方向に沿ってレンズ形状（導光部）を付ける方法がある。その理由は、表面のレンズ形状により、導光する光が広がることが押さえ、光の進行性を向上させることができるからである。なお、このレンズ形状も一定のパターン状となる。
従って、凸ドット又は凹ドットを設けることで、導光板の左右端面からの光の漏れが少なくなり、結果的に、表面からの射出光の増加により、導光板の効率が上がることになる。

特開平７−１９８９１１号公報 特開２００５−２４１９１９号公報 特開２００３−２７０４４７号公報

しかしながら、導光板の裏面に射出部の射出パターンを設けるとともに、表面に導光部によるレンズ形状のパターンを設けた場合には、導光板の表裏のパターンは周期的であるため、表裏のパターンによりモアレ（干渉縞）が発生するという問題がある。そのモアレのコントラストが高くなると、導光板の上に配置する光拡散シート及びプリズムシートでもモアレを消すことが困難になる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、射出部及び導光部のパターンによりモアレが発生するのを低減させた導光板、当該導光板を備えたバックライトユニット、及び当該バックライトユニットを備えた画像表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の導光板は、透明な材料で板状に形成された基材と、前記基材の一方の面に設けられた射出部と、前記基材の他方の面に設けられた導光部と、を備え、前記射出部は、前記一方の面から凹むか前記一方の面から凸となるように形成された第一の光変更要素が前記一方の面に沿う第一の方向に互いに離間するように複数並べて配置された第一の射出パターンと、前記第一の光変更要素が前記第一の方向に互いに離間するように複数並べて配置された第二の射出パターンとを、前記一方の面に沿うとともに前記第一の方向に直交する第二の方向に交互に並べることで構成され、前記導光部は、前記他方の面から突出するとともに前記第一の方向に延びるように形成された第二の光変更要素を前記第二の方向に一定のピッチで複数並べた状態で有し、前記第二の方向に隣り合う前記第一の射出パターンのピッチ、及び、前記第二の方向に隣り合う前記第二の射出パターンのピッチは、それぞれＰで互いに等しく、前記第二の方向に隣り合う前記第一の射出パターンと前記第二の射出パターンとのピッチは、０．０７Ｐ以上０．１５Ｐ以下、又は０．３３Ｐ以上０．４５Ｐ以下であり、前記第一の光変更要素の前記第一の方向の長さに対する前記第一の光変更要素の前記第二の方向の長さの比は、１．０以上４．０以下であることを特徴としている。

また、上記の導光板において、前記第一の射出パターンの前記第一の方向に隣り合う前記第一の光変更要素のピッチは、前記第一の方向の一方側から他方側に向かうにしたがって長くなり、前記第二の射出パターンの前記第一の方向に隣り合う前記第一の光変更要素のピッチは、前記第一の方向の前記一方側から前記他方側に向かうにしたがって長くなることがより好ましい。
また、上記の導光板において、前記第一の方向に隣り合う前記第一の射出パターン及び前記第二の射出パターンを前記第二の方向に平行に見たときの、前記第一の射出パターンの複数の前記第一の光変更要素及び前記第二の射出パターンの複数の前記第一の光変更要素のうち前記第一の方向に隣り合うもののピッチで、前記Ｐを除した値が、０．５以上０．９以下であることがより好ましい。

また、上記の導光板において、前記基材の厚さ方向に見たときに、前記第一の光変更要素は円形又は楕円形であることがより好ましい。
また、上記の導光板において、隣り合う前記第一の光変更要素の距離は、５００μｍ以下であることがより好ましい。

また、上記の導光板において、前記第二の方向に隣り合う前記第二の光変更要素は、互いに接触していることがより好ましい。
また、上記の導光板において、前記第二の光変更要素は半円柱状であることがより好ましい。

また、本発明のバックライトユニットは、上記のいずれかに記載の導光板と、前記導光板の側面に対向するように配置された光源と、前記導光板の前記他方の面上に配置された光拡散シートと、前記光拡散シートにおける前記導光板とは反対側に配置されたプリズムシートと、を備えることを特徴としている。
また、本発明の画像表示装置は、複数の画素表示素子を有する画像表示部と、前記画像表示部の一方の面に設けられた上記に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴としている。

本発明の導光板、バックライトユニット、及び画像表示装置によれば、射出部及び導光部のパターンによりモアレが発生するのを低減させることができる。

本発明の一実施形態の液晶ディスプレイ装置を破断した分解図である。 同液晶ディスプレイ装置の導光板及び光源の平面図である。 図２中の切断線Ｃ−Ｃの断面図である。 同導光板に設けられた光射出パターンのピッチを説明する平面図である。 同導光板に設けられた光進行性パターンの要部の断面図である。 同光射出パターンの第一の光変更要素の他の形状を示す図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面の断面図である。 同光射出パターンの第一の光変更要素の他の形状を示す図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面の断面図である。 同光射出パターンの第一の光変更要素の他の形状を示す図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は側面の断面図である。 同光射出パターンの第一の光変更要素の他の形状を示す図であり、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は側面の断面図である。 同導光板に設けられた光射出パターンにおける第一の光変更要素のピッチを説明する平面図である。 同導光板に設けられた光射出パターンにおける第一の光変更要素の形状及びピッチを説明する平面図である。 同導光板に設けられた光進行性パターンの第二の光変更要素の他の形状を示す断面図である。 同光進行性パターン及び光射出パターンの形状を変えてモアレを計算した結果を示す図である。 同光進行性パターン及び光射出パターンの形状を変えてモアレを計算した結果を示す図である。 従来の液晶ディスプレイ装置を破断した分解図である。

以下、本発明に係る画像表示装置が液晶ディスプレイ装置である場合の一実施形態を、図１から図１４を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る液晶ディスプレイ装置１の構造は、図１５に示した従来の液晶ディスプレイ装置１００の導光板１３０及び光散乱反射パターン１１に代えて、導光板１３、光進行性パターン（導光部）６、及び光射出パターン（射出部）７を備えている。以下では、主としてこれら光進行性パターン６及び光射出パターン７について図２から図１４を参照して説明し、その他の部分（例えば、光学シート２７等）についての詳細な説明は省略する。
なお、導光板１３、光進行性パターン６、光射出パターン７、反射板１２及び光源１４でエッジライト２６を構成し、光学シート２７及びエッジライト２６でバックライトユニット２９を構成する。

図２から図４に示すように、本実施形態の導光板１３は、透明な材料で板状に形成された基材５と、基材５の一方の面５ａに設けられた前述の光射出パターン７と、基材５の他方の面５ｂに設けられた前述の光進行性パターン６とを備えている。なお、図２においては、後述する第二の光変更要素６１及び第一の光変更要素７１を拡大して示している。ｘ軸方向（ｘ軸に沿う方向、第二の方向）及びｙ軸方向（ｙ軸に沿う方向、第一の方向）は、基材５の一方の面５ａに沿う方向となっている。
基材５は、ｚ軸方向に平行に見た平面視で矩形状に形成されている。
光射出パターン７は、一方の面５ａから凹むように形成された第一の光変更要素７１がｙ軸方向に複数並べて配置された第一の射出パターン７Ａと、この第一の光変更要素７１がｙ軸方向に複数並べて配置された第二の射出パターン７Ｂとが、ｘ軸方向に交互に並べることで構成されている。

第一の光変更要素７１は、光を屈折させる小レンズともみなせるものである。この例では、第一の光変更要素７１は、図４中の拡大図に示すように、一方の面５ａから半球状に凹んでいる。この場合、ｚ軸方向である基材５の厚さ方向に見たときに、第一の光変更要素７１は円形であり、第一の光変更要素７１のｙ軸方向の長さＡｙに対する第一の光変更要素７１のｘ軸方向の長さＡｘの比である（Ａｘ／Ａｙ）の値は、１．０となる。
図２および図４に示すように、第一の射出パターン７Ａのｙ軸方向に隣り合う第一の光変更要素７１は、ｙ軸方向に互いに離間するとともに、ピッチが、ｙ軸方向の＋ｙ軸側（一方側）から、光源１４側となる−ｙ軸側（他方側）に向かうにしたがって長くなるように並べて配置されている。第二の射出パターン７Ｂについても同様に、ｙ軸方向に隣り合う第一の光変更要素７１は、ｙ軸方向に互いに離間するとともに、ピッチが、ｙ軸方向の＋ｙ軸側から−ｙ軸側に向かうにしたがって長くなるように並べて配置されている。なお、射出パターン７Ａ、７Ｂにおける第一の光変更要素７１のピッチの変化は、急激でなく緩やかであることが好ましい。
ｘ軸に平行に見たときに、第一の射出パターン７Ａの第一の光変更要素７１と第二の射出パターン７Ｂの第一の光変更要素７１とは重なっていない。第一の射出パターン７Ａの隣り合う第一の光変更要素７１の間に、第二の射出パターン７Ｂの第一の光変更要素７１が１つ配置される。

図４に示すように、ｘ軸方向に隣り合う第一の射出パターン７Ａのピッチ、及びｘ軸方向に隣り合う第二の射出パターン７Ｂのピッチは、それぞれＰの値となり互いに等しい。
ｘ軸方向に隣り合う第一の射出パターン７Ａと第二の射出パターン７ＢとのピッチＤｘは、この例では０．５Ｐである。すなわち、ｘ軸方向に隣り合う第一の射出パターン７Ａの中心に第二の射出パターン７Ｂが配置されている。

このように構成された光射出パターン７は、第一の光変更要素７１が、いわゆる千鳥状にアレイ化（配列）されている。ｙ軸方向において第一の光変更要素７１が配置されている位置では、ｘ軸に平行な直線Ａ１−Ａ２の上に複数の第一の光変更要素７１が配置され、隣り合う第一の光変更要素７１のピッチは、それぞれＰである。第一の射出パターン７Ａの各第一の光変更要素７１が配置されている直線Ｂ１−Ｂ２と、直線Ａ１−Ａ２とは直交する（アレイが四角になる）。
ｘ軸方向に隣り合う第一の射出パターン７Ａ及び第二の射出パターン７Ｂを組みにした一対の射出パターン７Ａ、７Ｂについて考える。この一対の射出パターン７Ａ、７Ｂをｘ軸方向に平行に見たときの、一対の射出パターン７Ａ、７Ｂが有する複数の第一の光変更要素７１のうちｙ軸方向に隣り合うもののピッチＰｙは、−ｙ軸側に向かうにしたがって緩やかに長くなる。

図２及び図５に示すように、光進行性パターン６は、基材５の他方の面５ｂから突出するとともにｙ軸方向に延びるように形成されたプリズムレンズである第二の光変更要素６１をｘ軸方向に一定のピッチで複数並べた状態で有している。図５は、第二の光変更要素６１が延びるｙ軸方向に直交する平面による断面形状である。各第二の光変更要素６１の断面形状は等しく、第二の光変更要素６１は半円柱状に形成されている。各第二の光変更要素６１のｘ軸方向のピッチＬｘは、一定である。ｘ軸方向に隣り合う第二の光変更要素６１は、互いに接触している。第二の光変更要素６１は基材５のｙ軸方向の全長にわたり形成されている。
基材５、光進行性パターン６、及び光射出パターン７は、透明な熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂で一体に形成されている。具体的には、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂などを用いることができる。これらを透明な材料で形成することで、導光板１３の輝度を高めることができる。
光進行性パターン６の第二の光変更要素６１、及び光射出パターン７の第一の光変更要素７１は、アレイ化されていてｘ軸方向に周期性があり、パターン６、７によりモアレが発生する可能性がある。発生するモアレのピッチが数百μｍ（マイクロメートル）程度以上であれば、観察者により認識される恐れがあり、バックライトユニットの外観、すなわち導光板の外観として、望ましくない。

以上のように構成された導光板１３は、前述の第一の光変更要素７１のアスペクト比である（Ａｘ／Ａｙ）の値、及びピッチＤｘを所定の範囲内に設定することで、モアレが発生するのを低減させることができる。この目的を達成するために、以下に説明する検討を行った。
光射出パターン７の第一の光変更要素７１の形状は、図５に示す半球状のもの以外に、図６から図９に示すものが考えられる。具体的には、ｚ軸方向である基材５の厚さ方向に見たときに、図６に示す第一の光変更要素７１ａのようなｘ軸を長軸とする楕円形となる、楕円球を半分にした形状のものが挙げられる。図７に示す第一の光変更要素７１ｂのような直方体の縁部を丸くした形状のもの、図８に示す第一の光変更要素７１ｃのような直方体の形状のもの、図９に示す第一の光変更要素７１ｄのような第一の光変更要素７１ａのｘ軸方向の両端部を尖らせた形状のものが挙げられる。なお、第一の光変更要素７１ｂは＋ｙ軸側に向かうにしたがって外径が小さくなっている。
第一の光変更要素７１のｘ軸方向の長さＡｘ及びｙ軸方向の長さＡｙを変えることで、第一の光変更要素７１の形状を変えることができる。第一の光変更要素７１は、アスペクト比である（Ａｘ／Ａｙ）の値を形状を代表する値とすることにした。

図１０に示すように、光射出パターン７においてピッチＤｘは０．５Ｐよりも短くてもよい。ピッチＤｘは０．５Ｐより長い場合も考えられ、具体的には、０以上０．５以下のピッチＤｘに対して、ピッチＤｘの光射出パターン７の構成と、ピッチ（１−Ｄｘ）の光射出パターン７の構成とは実質的に同一となる。以下では、ピッチＤｘは０以上０．５以下の値をとるものと定義する。
図１１に示す例は、図１０に示す光射出パターン７において、ｘ軸を長軸とする楕円球を半分にした形状の第一の光変更要素７１ａを用いたものである。

光進行性パターン６の第二の光変更要素６１は、前述の半円柱以外にも図１２に示す様々な形状が考えられる。図１２（ａ）に示す第二の光変更要素６１ａは、ｙ軸に直交する平面による断面形状が＋ｚ軸側に向かって凸となる三角形状である。図１２（ｂ）に示す第二の光変更要素６１ｂは、ｘ軸が長軸となる楕円の＋ｚ軸側の形状であり、図１２（ｃ）に示す第二の光変更要素６１ｃは、台形の縁部を丸めた形状である。
第二の光変更要素６１の形状が異なることにより、光源１４が有するＬＥＤからの光が導光板１３に入射して、図２に示すＬＥＤバー１４１側となる導光板１３の入射面５ｃから終端面５ｄまでの間でｘ軸方向にどれぐらい広がっていくかが異なる。図１２には、第二の光変更要素６１の代表的な形状を示しているが、前述の断面形状は、例えば多角形状や、曲線で囲われた形状などの他の形状を用いることも可能である。

モアレ（干渉縞）の計算方法としてよく知られているのは、平行パターンの計算方法である。この方法を用いることで、モアレピッチやコントラストを幾何学的な方法により得ることができる。しかし、本発明の光射出パターン７は２次元的なパターンであることから、このモアレの計算方法では正しい結果が得られない。
光進行性パターン６と光射出パターン７とによるモアレの計算方法として、比較的最近ではフーリエ解析方法を用いたものが使われるようになった。この方法では、二つのパターンのモアレを計算するため、それぞれのパターンの二次元フーリエを計算し、この二つの二次元フーリエパターンの畳み込み（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）を計算した上で、２次元マスクをかけることにより、パターンの形状から興味のある周期性を引き出すことが可能である。モアレパターンを調べることが目的なので、周波数が低いデータを注目すると良い。このフーリエ解析方法は、モアレのピッチ、方向、コントラストの情報も得られるため、とても有効な計算方法である。光進行性パターン６と光射出パターン７とのモアレを計算するため、プログラムを作成し、様々な条件で計算（光学シミュレーション）し、モアレのコントラストが低い条件が得られた。

なお、光進行性パターン６と光射出パターン７とのモアレの発生について、光射出パターン７の第一の光変更要素７１の配置密度が低いエリアではモアレが発生しやすくなる。配置密度が高くなるにしたがって、第一の光変更要素７１のピッチが短くなるので、第一の光変更要素７１の配置よりも、第一の光変更要素７１の形状の方がモアレに関して影響の大きなファクターになる。従って、第一の光変更要素７１の形状による周期性が見られなくなるので、モアレが発生しにくくなる。
導光板のサイズにもよるが、第一の光変更要素７１は配置密度が低い場合には３％程度になる。これにより、第一の光変更要素７１の配置密度が１％程度になる場合もありえる。

光進行性パターン６と光射出パターン７とのモアレの発生について、第一の光変更要素７１の配置パターンが同じことからモアレのピッチが同じであっても、光射出パターン７の第一の光変更要素７１の形状を変更することにより、モアレのコントラストが異なる。
このモアレのコントラストの変化は、平行パターンで説明すると分かりやすい。通常、平行パターンではモアレがある条件に関して、線幅がピッチより狭いとモアレのコントラストが低くなり、線幅がピッチの半分程度だとコントラストが高くなる。このことは、２次元の第一の光変更要素のパターンでは、第一の光変更要素の横縦幅を変えると、１次元的なパターンで例えると、見た目の線幅が変わるように見えることである。実際、フーリエ解析方法を使ってモアレを計算してみると、その通りになる。

図１３にはフーリエ解析方法により、光進行性パターン６及び光射出パターン７を様々な条件にしてモアレの計算を行った結果を示す。なお、図中の縦軸の単位は、（ａ．ｕ．〔ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｕｎｉｔ〕）で、任意のものを用いることができる。
光進行性パターン６の第二の光変更要素６１のピッチＬｘを８０μｍから１６０μｍまで変化させたのに対して、光射出パターン７の第一の光変更要素７１のピッチＰは、４６０μｍで一定とした。アスペクト比である（Ａｘ／Ａｙ）の値が１の場合、Ａｘ＝Ａｙ＝８０μｍとした。アスペクト比が０．２５から４．０まで変わったときの、ピッチが０．５ｍｍ以上のモアレのコントラストの変化を示す。

図１３の結果を見ると、各第一の光変更要素７１のアスペクト比が０に近い値のときに、モアレのコントラスト値が最も大きくなることが分かった。第一の光変更要素７１のアスペクト比が大きくなるのにしたがって、第二の光変更要素６１のピッチＬｘの値によらず、モアレのコントラスト値を低減させることができる。
モアレのコントラスト値の変化は、第二の光変更要素６１のピッチＬｘにより異なる。ピッチＬｘが９０μｍと８０μｍの場合、アスペクト比に対するモアレのコントラスト値の変化が大きく（激しく）、ピッチＬｘが１００、１３０、１６０μｍの場合は変化が緩やかである。
モアレのコントラスト値の変化がピッチＬｘにより異なる理由は、モアレ発生のモードが異なるためである。第一の光変更要素７１のピッチＰが４６０μｍのため、ピッチＬｘが８０μｍ、９０μｍの時、ピッチＬｘに対するピッチＰの比率（それぞれ、５．７５、５．１１‥）が整数６、５に近くなる上に値が大きくなる。このため、モアレのコントラスト値は小さいが、モアレが変化しやすくなる。一方で、ピッチＬｘが１００、１３０、１６０μｍの場合は、ピッチＬｘに対するピッチＰの比率が小さくなるため、モアレの変化が緩やかになる。

図１３に示すグラフから、第一の光変更要素７１のアスペクト比である（Ａｘ／Ａｙ）の値を１．０以上４．０以下にすることによりがモアレのコントラスト低減の効果があるので望ましく、アスペクト比を２．０以上４．０以下にすることがさらに望ましいことが分かった。
なお、上記の図１３に示した結果は、光射出パターン７の第一の光変更要素７１のピッチＰが４６０μｍの場合に限られているが、ピッチＰを２５０μｍ程度まで変えて、同じように計算しグラフを作成しても、同じ結果が得られる。

光進行性パターン６と光射出パターン７とのモアレの発生について、光射出パターン７の第一の光変更要素７１のアレイを工夫することにより、モアレのコントラストを低くすることが可能である。上記の平行パターンの線幅により、モアレのコントラストが変化する同等な説明ができる。図１０に示すように、第一の射出パターン７Ａと第二の射出パターン７ＢとのピッチＤｘが０．５Ｐよりも短い場合に、これら射出パターン７Ａ、７Ｂが全体として、線幅が変わった（太い）一つの射出パターンのように見える。

図１４に、フーリエ解析方法により、光進行性パターン６及び光射出パターン７を様々な条件にしてモアレの計算行った結果を示す。
光進行性パターン６の第二の光変更要素６１のピッチＬｘを１００μｍ又は８０μｍとした。光射出パターン７の第一の光変更要素７１のピッチＰは、４６０μｍで一定とした。アスペクト比である（Ａｘ／Ａｙ）の値が１の場合、Ａｘ＝Ａｙ＝８０μｍとした。アスペクト比が０．６から１．７まで変化したとき、第一の射出パターン７Ａと第二の射出パターン７ＢとのピッチＤｘをＰで除した（Ｄｘ／Ｐ）の値が０から０．５までを変化したときの、ピッチが０．５ｍｍ以上のモアレのコントラストの変化を示す。
なお、（Ｄｘ／Ｐ）の値を比較しやすくするため、グラフを（Ｄｘ／Ｐ）＝０．５の場合を基準として各結果を正規化した。すなわち、いずれの結果においても（Ｄｘ／Ｐ）＝０．５の場合のコントラスト比は１．０になる。
図１４から、（Ｄｘ／Ｐ）の値により、バラツキが生じているが、正規化したコントラスト比が０．７以下となる、（Ｄｘ／Ｐ）の値が０．１の近辺（具体的には、（Ｄｘ／Ｐ）の値が０．０７以上０．１５以下）、及び（Ｄｘ／Ｐ）の値が０．４の近辺（具体的には、（Ｄｘ／Ｐ）の値が０．３３以上０．４５以下）の値となるときに、モアレのコントラストが低減されることが分かった。

以上、フーリエ解析方法を用いて検討したように、導光板１３のピッチＤｘを０．０７Ｐ以上０．１５Ｐ以下、又は０．３３以上０．４５以下とし、（Ａｘ／Ａｙ）の値を１．０以上４．０以下とすることにより、導光板１３にモアレが発生するのを低減させることができる。

導光板１３の光射出パターン７のｘ軸方向のピッチＰは一定である。しかし、ｙ軸方向のピッチＰｙが変化できても、ピッチＰｙは導光板１３の光射出パターン７の配置密度の制限を受ける。光射出パターン７の配置密度をもっと広い範囲で変化できるように、導光板に幾つかの領域を設け、各領域ごとにピッチＰを変えてもよい。
例えば、光射出パターンにおけるＬＥＤを有する光源側等のように第一の光変更要素の配置密度が低い場合にはピッチＰを広くする。ＬＥＤから一番遠い端面では、第一の光変更要素の配置密度が高くなると、ピッチＰは狭いが、Ｐ＞Ａｘの式を満たす制限を受ける。
なお、各領域で用いられるピッチＰｙも、その領域で使用されるピッチＰと同様に制限される。ピッチＰの値とピッチＰｙの値とが離れすぎると、基材に第一の光変更要素が存在しない部分ができ、結局暗い部分と明るい部分とが認識され、導光板の明るさが均一にならない。このため、図４に示す隣り合う第一の光変更要素７１の距離Ｌは、５００μｍ以下であることが好ましい。

ピッチＰを、前述のピッチＰｙで除した値である（Ｐ／Ｐｙ）の値は、導光板を均一に明るくするため、第一の光変更要素の配置密度が低い場合０．６以上０．８以下が望ましい。配置密度が中程度の場合（例えば、導光板のｙ軸方向の中心）０．５以上０．９以下が望ましく、配置密度が高い場合０．６以上１．４以下が望ましい。

なお、本実施形態では、図１に示すように、導光板１３と種々の光学シート２７とを組合せることが可能である。光学シートが一方向拡散機能を持つもの（例えば、レンチキュラー、プリズムシート）であれば、第二の光変更要素の延伸方向となるｙ軸方向と、上記プリズムシート１７に含まれるプリズムの延伸方向とが直角になるように配置することが望ましい。光学シートが二次元拡散機能を持つもの（例えば、ピラミッド、クロスレンチシート、マイクロレンズ）であれば、光学シートを配置する方向は限定されない。複数枚の光学シートを組合せて用いることも可能である。

光学シート２７に用いる透明樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などを用いることができる。例えば、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系アクリル樹脂、シリコーン系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、アクリルニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルポリスチレン共重合体などを用いることができる。
画像表示部３１に用いる画素表示素子は液晶表示素子であることが好ましい。液晶表示素子は、画素単位で光を透過／遮光して画像を表示する代表的な素子であり、他の表示素子と比べて、画像品位を高くすることができるとともに、製造コストを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態の導光板１３、バックライトユニット２９及び液晶ディスプレイ装置１によれば、ピッチＤｘを０．０７Ｐ以上０．１５Ｐ以下、又は０．３３以上０．４５以下とし、（Ａｘ／Ａｙ）の値を１．０以上４．０以下としている。これにより、導光板１３にモアレが発生するのを低減させることができる。
第一の射出パターン７Ａのｙ軸方向に隣り合う第一の光変更要素７１のピッチ、及び、第二の射出パターン７Ｂのｙ軸方向に隣り合う第一の光変更要素７１のピッチは、＋ｙ軸側から−ｙ軸側に向かうにしたがって長くなる。このため、導光板１３の面輝度をｙ軸方向の位置によらず均一にすることができる。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除なども含まれる。
例えば、前記実施形態では、第一の光変更要素７１は基材５の一方の面５ａから凹むように形成されているとした。しかし、第一の光変更要素は基材５の一方の面５ａから凸となる（突出する）ように形成されていてもよい。

第一の射出パターン７Ａのｙ軸方向に隣り合う第一の光変更要素７１のピッチ、及び、第二の射出パターン７Ｂのｙ軸方向に隣り合う第一の光変更要素７１のピッチは、＋ｙ軸側から−ｙ軸側に向かうにしたがって長くなるとした。しかし、これらのピッチは、ｙ軸方向の位置によらず等しいとしてもよい。
ｘ軸方向に隣り合う第二の光変更要素６１は互いに接触しているとしたが、これら第二の光変更要素６１は互いに離間しているとしてもよい。
光進行性パターン６及び光射出パターン７は、前述の白色印刷により形成してもよい。

（実施例）
以下、本発明の実施例、比較例、及びモアレの比較方法について具体例を示して詳細に説明するが、本発明は以下の内容に限定されるものではない。
本発明に係るバックライトユニットの光学密着により現れるムラを調べるために、以下で示す実施例１から３、及び比較例１から５をサンプルとして作製した。

＜実施例１＞
１０ｃｍ角の銅板に、導光板１３の光射出パターン７の第一の光変更要素７１を形成するために、先端半径１２０μｍの球面形状のダイヤモンドバイトを用いて切削を行い、この銅板を用いてシリコーン樹脂で型を作製した。シリコーン樹脂の型から、ＰＥＴフィルムにＵＶ硬化樹脂転写方法で作製したｙ軸方向に疎密がない第一の光変更要素のパターンシートを使用した。なお、第一の光変更要素７１の形状を得るために、金型切削時に金型奥行き方向にピエゾ素子を用いた微小変位工具台を使用した。
第一の光変更要素７１のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、６０μｍ、１２０μｍ（アスペクト比である（Ａｘ／Ａｙ）の値は２．０程度）にして、第一の光変更要素７１のアレイのピッチＰを４５０μｍ、ピッチＰｙを２２５μｍにした。なお、ピッチＤｘを４５μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．１）。
導光板１３の光進行性パターン６として、１０ｃｍ角の銅板に、先端半径が１２０μｍの球面形状のダイヤモンドバイトを用いて切削を行い、この銅板からシリコーン樹脂で型を作製した。ＰＥＴフィルムにＵＶ硬化樹脂でアクリル樹脂でシリコーン樹脂の型から作製したｙ軸方向に延びるプリズムレンズパターンシートを使用した。第二の光変更要素６１のピッチＬｘを９０μｍにした。

光進行性パターン６と光射出パターン７を備える導光板１３を完成するため、上記の基材５の一方の面５ａに、光射出パターン７に相当する小レンズパターンシートを、基材５の他方の面５ｂに、光進行性パターン６に相当するプリズムレンズパターンシートを粘着フィルムを用いてそれぞれ貼り合わせた。
導光板１３と組合せる光学シート２７として、ＰＥＴ基材に紫外線硬化樹脂を設けることで作製したプリズムシート１７と光拡散シート１６とを使用した。プリズムシート１７のレンズピッチを５０μｍ、頂角を９０°とした。導光板１３の裏面に白色ＰＥＴシートを配置した。

＜実施例２＞
実施例２及び３、比較例１から５は、実施例１と異なる点のみ説明する。
第一の光変更要素７１のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、８０μｍ、８０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は１．０程度）にした。ピッチＤｘを４５μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．１）。

＜実施例３＞
第一の光変更要素７１のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、８０μｍ、８０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は１．０程度）にした。ピッチＤｘを１８０μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．４）。

＜比較例１＞
第一の光変更要素のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、９０μｍ、７０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は０．８程度）にした。ピッチＤｘを４５μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．１）。

＜比較例２＞
第一の光変更要素のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、８０μｍ、８０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は１．０程度）にした。ピッチＤｘを０μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．０）。

＜比較例３＞
第一の光変更要素のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、８０μｍ、８０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は１．０程度）にした。ピッチＤｘを９０μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．２）。

＜比較例４＞
第一の光変更要素のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、８０μｍ、８０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は１．０程度）にした。ピッチＤｘを１３５μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．３）。

＜比較例５＞
第一の光変更要素のｙ軸方向、ｘ軸方向のサイズは、８０μｍ、８０μｍ（（Ａｘ／Ａｙ）の値は１．０程度）にした。ピッチＤｘを２２５μｍにした（（Ｄｘ／Ｐ）の値は０．５）。

＜モアレの比較方法＞
モアレの見易さを比較するため、下記の２つの評価方法で調査、評価を行った。
図１に示すように、導光板の上に光拡散シート１６及びプリズムシート１７を固定し、導光板の下に白色の反射板（シート）１２を固定して光学部材を構成した。この光学部材を上面であるプリズムシート１７側から観察したとき、導光板からモアレが発生する場合、そのモアレが光拡散シート１６及びプリズムシート１７を通して観察できる（見える）かどうかを判断した。
なお、上面から観察するとき、プリズムシート１７の正面だけでなく、正面から６０°程度傾いた方向からも観察を行った。観察距離は３０ｃｍ程度とした。

バックライトユニットのムラの評価にあたっては、正面方向（つまり、図１における方向Ｆ）からバックライトユニットを眺めた場合と、正面方向に対して±６０°傾いた方向から眺めた場合の２通りについて、モアレの干渉縞のムラが発生したかどうかを確認した。
なお、モアレのムラが認識されないものを「○」と評価し、光拡散シートなどの光学シートを載せても、モアレのムラが僅かに認識されるものを「△」と評価した。光学シートを載せても、モアレのムラが見えるものを「×」と評価した。
なお、光拡散シート１６とプリズムシート１７と組合せたものを用いたが、用いた光拡散シート１６は、マイクロレンズタイプ（ヘイズ値が８０程度）と、微粒子を途工したタイプ（ヘイズ値が５０程度）の２種類のものを用いた。
実験結果を、表１に示す。表１中、「評価方法１」は、マイクロレンズタイプの光拡散シート１６を用いた場合であり、「評価方法２」は、微粒子を途工したタイプの光拡散シート１６を用いた場合である。

実施例１では、いずれの評価方法を用いた場合でも、バックライトユニットの表面にモアレによるムラが無いことが分かった。実施例２は、評価方法１ではモアレが確認できなかったが、評価方法２では斜め方向からの観察で僅かにモアレが確認できた。実施例３では、特に評価方法２において、コントラストが薄く殆ど見えない程度だがモアレが確認できた。
なお、比較例１から５では、いずれの評価方法においても、コントラストが多少変化するがピッチが１ｍｍから２ｍｍ程度のモアレが確認できた。モアレのピッチが変化するのは、恐らく貼り合わせ精度の影響を受けているためだと思われる。

１ 液晶ディスプレイ装置（画像表示装置）
５ 基材
５ａ 一方の面
５ｂ 他方の面
６ 光進行性パターン（導光部）
７ 光射出パターン（射出部）
７Ａ 第一の射出パターン
７Ｂ 第二の射出パターン
１３ 導光板
１４ 光源
１６ 光拡散シート
１７ プリズムシート
２９ バックライトユニット
３１ 画像表示部
３１ａ 一方の面
６１、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ 第二の光変更要素
７１、７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ 第一の光変更要素
Ｌ 距離
Ｐ、Ｐｙ ピッチ
ｘ 第二の方向
ｙ 第一の方向
ｚ 厚さ方向

Claims (9)

1. 透明な材料で板状に形成された基材と、
   前記基材の一方の面に設けられた射出部と、
   前記基材の他方の面に設けられた導光部と、
   を備え、
   前記射出部は、前記一方の面から凹むか前記一方の面から凸となるように形成された第一の光変更要素が前記一方の面に沿う第一の方向に互いに離間するように複数並べて配置された第一の射出パターンと、前記第一の光変更要素が前記第一の方向に互いに離間するように複数並べて配置された第二の射出パターンとを、前記一方の面に沿うとともに前記第一の方向に直交する第二の方向に交互に並べることで構成され、
   前記導光部は、前記他方の面から突出するとともに前記第一の方向に延びるように形成された第二の光変更要素を前記第二の方向に一定のピッチで複数並べた状態で有し、
   前記第二の方向に隣り合う前記第一の射出パターンのピッチ、及び、前記第二の方向に隣り合う前記第二の射出パターンのピッチは、それぞれＰで互いに等しく、
   前記第二の方向に隣り合う前記第一の射出パターンと前記第二の射出パターンとのピッチは、０．０７Ｐ以上０．１５Ｐ以下、又は０．３３Ｐ以上０．４５Ｐ以下であり、
   前記第一の光変更要素の前記第一の方向の長さに対する前記第一の光変更要素の前記第二の方向の長さの比は、１．０以上４．０以下であることを特徴とする導光板。
2. 前記第一の射出パターンの前記第一の方向に隣り合う前記第一の光変更要素のピッチは、前記第一の方向の一方側から他方側に向かうにしたがって長くなり、
   前記第二の射出パターンの前記第一の方向に隣り合う前記第一の光変更要素のピッチは、前記第一の方向の前記一方側から前記他方側に向かうにしたがって長くなることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記第一の方向に隣り合う前記第一の射出パターン及び前記第二の射出パターンを前記第二の方向に平行に見たときの、前記第一の射出パターンの複数の前記第一の光変更要素及び前記第二の射出パターンの複数の前記第一の光変更要素のうち前記第一の方向に隣り合うもののピッチで、前記Ｐを除した値が、０．５以上０．９以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
4. 前記基材の厚さ方向に見たときに、前記第一の光変更要素は円形又は楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
5. 隣り合う前記第一の光変更要素の距離は、５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
6. 前記第二の方向に隣り合う前記第二の光変更要素は、互いに接触していることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
7. 前記第二の光変更要素は半円柱状であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の導光板。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の導光板と、
   前記導光板の側面に対向するように配置された光源と、
   前記導光板の前記他方の面上に配置された光拡散シートと、
   前記光拡散シートにおける前記導光板とは反対側に配置されたプリズムシートと、
   を備えることを特徴とするバックライトユニット。
9. 複数の画素表示素子を有する画像表示部と、
   前記画像表示部の一方の面に設けられた請求項８に記載のバックライトユニットと、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。

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