TW201300854A - 導光板及面狀照明裝置 - Google Patents

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Takamitsu Okumura
Osamu Iwasaki
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Fujifilm Corp
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Abstract

導光板（30、80）具有包含在大致垂直於光射出面（30a、80a）的方向上重疊、且擴散粒子的粒子濃度不同的第1層（60、82）與第2層（62、84）的兩層，第2層（62、84）形成至少具有大致垂直於光射出面的方向上的厚度在遠離光射入面的方向上連續地增加而變成極大的部分的剖面形狀，並以合成散射剖面面積S隨著遠離光射入面而連續地單調遞增的方式，使擴散粒子分散，該合成散射剖面面積S是沿與光射出面（30a、80a）大致平行的方向的位置上的兩層的在厚度方向上的合成散射剖面面積，且合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足1.25≦Smax≦2.2、且0.90≦Smin≦1.6。面狀照明裝置（20）具備該導光板（30、80）。

Description

導光板及面照明裝置
本發明是有關於一種分散有用以使面狀照明光射出的擴散微粒子等擴散材料的2層構造的導光板、以及作為液晶顯示器(液晶顯示裝置)或廣告用顯示器的背光源及環境照明用面光源等而使用的發出面狀照明光的面狀照明裝置。
液晶顯示裝置中，使用了自液晶顯示面板的背面側照射光來對液晶顯示面板進行照明的面狀照明裝置(背光單元)。背光單元是使用導光板、稜鏡片或擴散片等零件來構成，上述導光板使照明用的光源所發出的光擴散來照射液晶顯示面板，上述稜鏡片或擴散片使自導光板射出的光均勻化。
另外，於廣告用顯示器的背光源及環境照明用面光源中，為了對顯示器面板進行照明、或者呈面狀地對環境進行照明，亦使用用以使照明用的光源所發出的光擴散來使面狀照明光射出的導光板。
目前，對於大型的液晶電視機、大型的廣告用顯示器或大型的環境照明用面光源亦要求薄型化，關於其背光單元，與將導光板配置在照明用的光源的正上方的被稱為直下型的方式相比，亦開始要求如下的方式，該方式使用將用以使光散射或擴散的散射粒子或擴散粒子混入至透明樹脂中而成的板狀的導光板，將照明用的光源配置於導光板 的側面，自側面射入光，並自表面射出光。
例如，於專利文獻1中提出有一種光散射導光光源裝置，其包括包含具有互補的形狀的至少2個光散射導光體區塊區域的板狀光散射導光元件、以及可使光自其側方射入的至少1個光入射機構，當以有效散射照射參數值來表示各光散射導光體區塊區域的散射能力時，各有效散射照射參數值中的至少1個與其他任一個有效散射照射參數值均不相等，且板狀光散射導光元件的厚度方向的剖面上的有效散射照射參數的平均值於相對靠近光入射機構的部分相對小，於相對遠離光入射機構的部分相對大。
另外，於專利文獻2中提出有一種面光源裝置，其特徵在於：於至少1個非散射導光區域、及使折射率不同的粒子均勻地分散在與其相同的材料中而成的至少1個散射導光區域具有重疊部分的板狀體中，將光源燈安裝於端面，並且藉由兩區域的板厚來局部地調整粒子的濃度，藉此控制來自主面的射出量的分布狀態；且散射導光區域為凸狀的導光體區塊，非散射導光區域為與凸狀的導光體區塊相對應的凹狀的導光體區塊。
進而，於專利文獻3中揭示有一種導光板(剖面形狀例如為等腰三角形)，其為包含2層的導光板，且第1層與第2層的邊界面為隨著自端部朝向導光板的中央而朝靠近光射出面的方向傾斜的傾斜面。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平06-324330號公報
[專利文獻2]日本專利特開平11-345512號公報
[專利文獻3]日本專利特開2009-117357號公報
然而，專利文獻1中所提出的光散射導光裝置是以如下方式構成的裝置，即，利用光散射能力不同的2個~3個光散射導光體區塊區域來構成板狀光散射導光元件，且於相對遠離光入射機構的部分，具有高的光散射能力的光散射導光體區塊區域的厚度變厚，獲得均勻且明亮的光射出面的裝置，並未考慮為了使對液晶顯示裝置的背光單元所要求的射出光量分布最佳化，而調整板狀光散射導光元件的光散射導光體區塊區域的形狀。
另外，於專利文獻2所記載的面光源裝置中，為了提高來自出光面(主面)的出光亮度與其均整度，而利用散射導光區域與非散射導光區域來構成導光體，但亦未考慮為了使對上述液晶顯示裝置的背光單元所要求的射出光量分布最佳化，而調整散射導光區域的形狀。
另外，大型的導光板因周圍的溫度、濕度而引起的伸縮大，於50吋左右的尺寸中會反覆進行5 mm以上的伸縮。因此，若如專利文獻1及專利文獻2中揭示的導光板(板狀光散射導光元件或導光體)般為平板，則無法知曉於光射出面側與反射面側的哪一側發生翹曲，當於光射出面側發生了翹曲時，已伸縮的導光板會將液晶面板上推，而於自液晶顯示裝置射出的光中產生波紋(pool)狀的不均。為了避免該情況的發生，而考慮事先增大液晶面板與 背光單元的距離，但即便如此仍存在無法實現液晶顯示裝置的薄型化的問題。
專利文獻3中所記載的導光板確實為包含粒子濃度不同的2層的導光板，其結果，與專利文獻1同様地為包含散射能力不同的2層的導光板，且是第1層與第2層的邊界面隨著自端部朝向導光板的中央，而朝靠近光射出面的方向傾斜的剖面形狀為大致等腰三角形的導光板，但並未考慮為了使射出光量最佳化而調整第2層的形狀。
另外，若將背光單元加以薄型、大型化，則為了將光引導至導光板的內部，必須降低散射(擴散)粒子的粒子濃度，但若散射粒子的粒子濃度低，則所射入的光於光射入面附近未充分地擴散，因此有可能於自光射入面附近射出的射出光中看到因光源的配置間隔等而引起的明線(暗線、不均)。
另一方面，若於光射入面附近的區域中散射粒子的粒子濃度高，則存在如下的可能性：自光射入面射入的光於光射入面附近的區域被反射，並作為回光(return light)自光射入面射出，或者被框體覆蓋而未得到利用的來自光射入面附近的區域的射出光增加。
本發明的目的在於解決上述先前技術的問題，提供如下的導光板及使用其的面狀照明裝置，該導光板的形狀為大型且薄型，光的利用效率高，可射出亮度不均少的光，且可獲得對大畫面的薄型液晶電視機所要求的畫面的中央 部附近比周邊部明亮的分布，即，所謂的中間高或吊鐘狀的明亮度的分布，亦即，於來自光射出面的射出光的亮度分布中，中央部的亮度高於射入部等周邊部的亮度的吊鐘狀的分布(以下，稱為「中間高分布」)。
為了解決上述課題，本發明的導光板之特徵在於，包括矩形狀的光射出面；設置於上述光射出面的端邊側、且使在與上述光射出面大致平行的方向上前進的光射入的至少1個光射入面；以及與上述光射出面為相反側的背面，且上述導光板於內部分散有擴散粒子，上述導光板具有在大致垂直於上述光射出面的方向上重疊、且上述擴散粒子的粒子濃度不同的兩層，該兩層至少具有位於上述光射出面側的第1層、以及位於上述背面側且與上述第1層連接的第2層，在與上述光射出面大致平行的方向上，上述第2層的在大致垂直於上述光射出面的方向上的厚度發生變化，形成其厚度在遠離光射入面的方向上連續地增加而至少具有成為極大的部分的剖面形狀，並以合成散射剖面面積S隨著遠離上述光射入面而連續地單調遞增的方式，使上述擴散粒子分散，上述合成散射剖面面積S是沿與上述光射出面大致平行的方向的位置上的上述兩層的在大致垂直於上述光射出面的方向上的合成散射剖面面積，且上述合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足下述式(1)。
1.25≦Smax≦2.2 0.90≦Smin≦1.6………(1)
此處，較佳為上述第2層在與上述光射出面大致平行的方向上，形成在大致垂直於上述光射出面的方向上的厚度具有至少1個極小值、及至少1個極大值的剖面形狀。
另外，較佳為上述至少1個光射入面為設置於上述光射出面的相向的2個端邊側的2個光射入面。
另外，較佳為上述第2層的上述剖面形狀包含3個圓弧或4個圓弧，另外，較佳為於上述2個光射入面各自之側具有上述極小值，於上述2個光射入面間的大致中央處具有上述極大值，另外，較佳為於上述2個光射入面各自之側具有形成上述極小值的圓弧，於上述2個光射入面間的大致中央處具有形成上述極大值的圓弧。
另外，較佳為上述第2層的厚度於上述光射出面的大致中央處最厚。
另外，較佳為上述至少1個光射入面為設置於上述光射出面的1個端邊側的1個光射入面，且上述第2層的上述剖面形狀於上述1個光射入面之側具有上述極小值，於上述光射出面的另一端邊側具有上述極大值。
另外，較佳為上述第2層的上述剖面形狀於上述1個光射入面之側具有形成上述極小值的圓弧，於上述光射出面的另一端邊側具有形成上述極大值的圓弧。
另外，較佳為在與上述光射出面大致平行的方向上前進的光的自上述1個光射入面至中央、或至另一端的導光長度為500 mm以上、615 mm以下，上述擴散粒子的粒徑 為4.5 μm以上、12.0 μm以下，分散於上述第2層中的上述擴散粒子的濃度為0.10 wt%以上、1.04 wt%以下，且分散於上述第2層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.10)、(4.5,0.30)、(7.0,0.14)、(7.0,0.39)、(12.0,0.38)及(12.0,1.04)這6個點所圍成的區域內。
另外，較佳為分散於上述第1層中的上述擴散粒子的濃度為0.00 wt%以上、0.101 wt%以下，且分散於上述第1層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.00)、(4.5,0.016)、(7.0,0.022)、(12.0,0.00)及(12.0,0.101)這5個點所圍成的區域內。
另外，較佳為在與上述光射出面大致平行的方向上前進的光的自上述1個光射入面至中央、或至另一端的導光長度為700 mm以上、850 mm以下，上述擴散粒子的粒徑為4.5 μm以上、12.0 μm以下，分散於上述第2層中的上述擴散粒子的濃度為0.07 wt%以上、0.74 wt%以下，且分散於上述第2層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.07)、(4.5,0.21)、(7.0,0.10)、(7.0,0.28)、(12.0,0.27)及(12.0.0.74)這6個點所圍成的區域內。
另外，較佳為分散於上述第1層中的上述擴散粒子的濃度為0.00 wt%以上、0.072 wt%以下，且分散於上述第1層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.00)、(4.5,0.011)、(7.0,0.016)、(12.0,0.00)及(12.0,0.072)這5個點所圍成的區域內。
另外，較佳為表示自上述至少1個光射入面射入的光自上述光射出面射出的比例的光的利用效率為70%以上，表示自上述光射出面的中央部射出的光的亮度對於自上述光射出面的上述周邊部附近射出的光的亮度的比例的上述光射出面的亮度分布的中間高程度超過0%、且為45%以下，上述光射出面的上述中央部的亮度分布為凸型。
另外，較佳為上述背面為與上述光射出面平行的平面。
為了解決上述課題，本發明的面狀照明裝置的特徵在於包括：上述導光板；光源，其與上述導光板的上述光射入面面對配置；以及框體，其收納上述導光板及上述光源，且於上述導光板的上述光射出面側具有比上述光射出面小的開口部。
根據本發明，導光板的形狀為大型、薄型，且光的利用效率高，可射出亮度不均少的光，可獲得對大畫面的薄型液晶電視機所要求的畫面的中央部附近比周邊部明亮的分布，即，所謂的中間高或吊鐘狀的明亮度的中間高的亮 度分布。尤其，根據本發明，可於先前的平板導光板無法達成的高效率(例如，70%以上)下，同時實現中間高的亮度分布。
另外，根據本發明，因亦包含2層平板導光板的剖面形狀設計的方法，故藉由根據該方法進行設計，於決定了背面側的第2層(下層)的剖面形狀的情況下，可自由地選擇分散於內部的擴散粒子的條件，從而可提昇設計的自由度。
以下，根據隨附圖式所示的較佳實施形態對使用本發明的導光板的面狀照明裝置進行詳細說明。
圖1是表示具備使用本發明的導光板的面狀照明裝置的液晶顯示裝置的概略構成的立體圖，圖2是圖1所示的液晶顯示裝置的II-II線剖面圖。
另外，圖3(A)是圖2所示的面狀照明裝置(以下亦稱作「背光單元」)的III-III線矢視圖，圖3(B)是圖3(A)的B-B線剖面圖。
液晶顯示裝置10包括：背光單元20、配置於該背光單元20的光射出面側的液晶顯示面板12、以及對液晶顯示面板12進行驅動的驅動單元14。再者，於圖1中，為了表示背光單元20的構成，而省略了液晶顯示面板12的一部分的圖示。
液晶顯示面板12中，對事先於特定的方向上排列的液晶分子局部地施加電場來改變該分子的排列，並利用液晶 胞內產生的折射率的變化，將文字、圖形、圖像等顯示於液晶顯示面板12的表面上。
再者，本發明的導光板作為對象的液晶顯示面板12是其畫面尺寸為37吋(37")以上的大畫面，且用於具有此種大畫面的大型且薄型的液晶電視機者。作為此種液晶顯示面板12的畫面尺寸，例如可列舉40吋(40")、42吋(42")、46吋(46")、52吋(52")、55吋(55")、65吋(65")等大畫面。
驅動單元14對液晶顯示面板12內的透明電極施加電壓，從而改變液晶分子的朝向，並對透過液晶顯示面板12的光的透過率進行控制。
背光單元20為自液晶顯示面板12的背面對液晶顯示面板12的整個面照射光的照明裝置，且具有與液晶顯示面板12的圖像顯示面大致相同形狀的光射出面24a。
如圖1、圖2、圖3(A)及圖3(B)所示，本實施形態中的背光單元20包括：照明裝置本體24，其具有2個光源28、本發明的導光板30及光學構件單元32；以及框體26，其具有下部框體42、上部框體44、折返構件46及支撐構件48。
另外，如圖1所示，於框體26的下部框體42的背側安裝有電源收納部49，該電源收納部49收納對光源28供給電力的多個電源。
以下，對構成背光單元20的各構成零件進行說明。
照明裝置本體24包括：光源28，其射出光；導光板 30，其使自光源28射出的光作為面狀的光射出；以及光學構件單元32，其使自導光板30射出的光散射、擴散而變成更不存在不均的光。
首先，對光源28進行說明。
圖4(A)是表示圖1及圖2所示的背光單元20的光源28的概略構成的概略立體圖，圖4(B)是僅將圖4(A)所示的光源28的1個LED晶片放大表示的概略立體圖。
如圖4(A)所示，光源28包括多個發光二極體的晶片(以下稱作「LED晶片」)50、及光源支撐部52。
LED晶片50為於射出藍色光的發光二極體的表面塗佈螢光物質而成的晶片，其具有規定面積的發光面58，且自該發光面58射出白色光。
即，若自LED晶片50的發光二極體的表面射出的藍色光透過螢光物質，則螢光物質發出螢光。藉此，由發光二極體射出的藍色光與螢光物質發出螢光而射出的光生成白色光，並自LED晶片50射出該白色光。
此處，作為LED晶片50，例示將釔鋁石榴石(Yttrium Aluminum Garnet，YAG)系螢光物質塗佈於GaN系發光二極體、InGaN系發光二極體等的表面而成的晶片。
光源支撐部52為一面與導光板30的光射入面(第1光射入面30c、第2光射入面30d)相向而配置的板狀構件。
光源支撐部52在成為與導光板30的光射入面(第1光射入面30c、第2光射入面30d)相向的面的側面，以使多個LED晶片50彼此隔開規定間隔的狀態進行支撐。具 體而言，構成光源28的多個LED晶片50沿著後述的導光板30的第1光射入面30c或第2光射入面30d的長邊方向，換言之，平行於光射出面30a與第1光射入面30c相交的線、或平行於光射出面30a與第2光射入面30d相交的線而排列成陣列狀，並固定於光源支撐部52上。
光源支撐部52由銅或鋁等導熱性良好的金屬形成，且亦具有作為散熱裝置的功能，該散熱裝置吸收自LED晶片50產生的熱並使該熱向外部擴散。再者，於光源支撐部52上，可設置能夠擴大表面積且提高散熱效果的散熱片(未圖示)，亦可設置將熱傳遞至散熱構件的熱管(未圖示)。
此處，如圖4(B)所示，本實施形態的LED晶片50具有長方形形狀，該長方形形狀是在與排列方向正交的方向上的長度比LED晶片50的排列方向上的長度短的長方形形狀，即，後述的導光板30的厚度方向(垂直於光射出面30a的方向)成為短邊的長方形形狀。換言之，當將垂直於導光板30的光射出面30a的方向上的長度設為a、將排列方向上的長度設為b時，LED晶片50較佳為變成b>a的形狀。另外，若將LED晶片50的配置間隔設為q，則較佳為q>b。如此，較佳為LED晶片50的垂直於導光板30的光射出面30a的方向上的長度a、排列方向上的長度b、LED晶片50的配置間隔q的關係滿足q>b>a。
藉由將LED晶片50設為長方形形狀，可維持大光量的輸出，並可實現薄型的光源。藉由將光源28加以薄型化，可使背光單元變成薄型。另外，可減少LED晶片的配 置個數。
再者，為了可使光源28變得更薄型，LED晶片50較佳為設成將導光板30的厚度方向設為短邊的長方形形狀，但本發明並不限定於此，亦可使用正方形形狀、圓形形狀、多邊形形狀、橢圓形形狀等各種形狀的LED晶片。
另外，本實施形態中，將LED晶片排成1行而設為單層構造，但本發明並不限定於此，亦可將使多個LED陣列積層的構成的多層LED陣列用作光源，上述LED陣列的構成是於陣列支撐體上配置有多個LED晶片50。即便於如上述般使LED陣列積層的情況下，藉由將LED晶片50設為長方形形狀，並使LED陣列變成薄型，亦可使更多的LED陣列積層。如此，藉由使多層的LED陣列積層來提高LED陣列(LED晶片)的填充率，可輸出更大的光量。另外，與上述同樣地，LED陣列的LED晶片與鄰接的層的LED陣列的LED晶片的配置間隔滿足上述式亦較佳。即，LED陣列較佳為使LED晶片與鄰接的層的LED陣列的LED晶片隔開規定距離來進行積層。
其次，參照圖2、圖3(A)、圖3(B)、圖5及圖6，對本發明的導光板30進行說明。
如圖2、圖3(A)、圖3(B)、圖5及圖6所示，導光板30為形成厚度薄的長方體的透明的平板，其包括：光射出面30a，其為大致矩形，例如長方形形狀的平坦的平面；背面30b，其位於該光射出面30a的相反側，即導光板30的背面側，且為與光射出面30a大致相同形狀的平坦 的平面；以及2個光射入面(第1光射入面30c與第2光射入面30d)，其於光射出面30a的長邊側的兩端面，相對於光射出面30a大致垂直地形成。
再者，上述2個光源28以分別與導光板30的第1光射入面30c、及第2光射入面30d相向的方式配置。此處，本實施形態中，較佳為在大致垂直於光射出面30a的方向上，光源28的LED晶片50的發光面58的長度與第1光射入面30c、及第2光射入面30d的長度為大致相同的長度。
如此，本實施形態的背光單元20是以2個光源28夾持導光板30的方式配置。即，於隔開規定間隔而相向配置的2個光源28之間配置有導光板30。
因此，2個光射入面(第1光射入面30c及第2光射入面30d)是與光射出面30a的相向的長邊側相向而配置，自彼此相向配置的2個光源28分別射入至2個光射入面(第1光射入面30c及第2光射入面30d)的光朝向光射出面30a的中央部(相向的短邊的二等分線)，一面藉由導光板30內的擴散粒子(詳細情況將後述)而散射、擴散，一面與光射出面30a大致平行地在導光板30的內部傳導，然後自光射出面30a射出。
此處，於本發明中，因將37吋(37")、40吋(40")的畫面尺寸以上的液晶面板12作為對象，故第1光射入面30c及第2光射入面30d之間的光所傳導的導光長度L必須為500 mm以上，因將最大為65吋(65")的畫面尺寸 的液晶面板12作為對象，故上述導光長度L較佳為850 mm以下。更詳細而言，針對40吋(40")附近，例如37吋(37")、40吋(40")、42吋(42")及46吋(46")的畫面尺寸，導光長度L較佳為500 mm以上、615 mm以下，例如於40吋(40")的畫面尺寸中為540 mm，針對55吋(55")附近，例如52吋(52")、55吋(55")及65吋(65")的畫面尺寸，導光長度L較佳為700 mm以上、850 mm以下，例如於52吋(52")的畫面尺寸中為700 mm。
此處，導光板30雖然為於其內部分散有使自光射入面30c及光射入面30d射入的光散射並擴散的擴散粒子，但其為由在大致垂直於光射出面30a的方向上重疊、且擴散粒子的粒子濃度彼此不同的兩層，即，被分為光射出面30a側的第1層60、及背面30b側的第2層62的2層構造而形成。若將第1層60與第2層62的邊界設為邊界面z，則第1光射入面30c及第2光射入面30d分別藉由邊界面z而被分為第1層60之側與第2層62之側，第1層60是位於光射出面30a側的層，且為由光射出面30a與邊界面z所圍成的剖面的區域，第2層62是相對於第1層60位於背面30b側的層，且為由邊界面z與背面30b所圍成的剖面的區域。
另外，當以垂直於光射入面30c的長邊方向的剖面進行觀察時，第1層60與第2層62的邊界面z以如下的方式連續地變化，即，在與光射出面30a大致平行的方向上，大致垂直於光射出面30a的方向上的第2層62的厚度在光 射出面30a的中央部(即，二等分線α上)變成極大(圖示例中為最大)，然後自該極大分別朝第1光射入面30c及第2光射入面30d變薄，進而，該邊界面z以如下的方式連續地變化，即，第2層62的厚度在第1光射入面30c及第2光射入面30d的跟前分別變成極小(圖示例中為最小)，然後自上述極小分別朝第1光射入面30c及第2光射入面30d變厚。
具體而言，如圖6所示，垂直於光射入面30c的長邊方向的邊界面z的剖面形狀包含光射出面30a的中央部的朝光射出面30a凸出的曲線，較佳為1個圓弧R1(曲率半徑為R1)，以及平滑地連接於該凸出的曲線，且分別連接於光射入面30c、光射入面30d的2個凹陷的曲線，較佳為2個圓弧R2(曲率半徑為R2)。
再者，凹凸的曲線並不限定於圓弧，可為橢圓、抛物線、雙曲線等2次曲線的一部分，亦可為3次以上的高次曲線或三角函數或其他曲線的一部分。另外，凸出的曲線與凹陷的曲線的連接部分、或凹陷的曲線與光射入面30c、光射入面30d的連接部分亦可包含直線部分。
因此，於圖6所示的導光板30中，上述剖面中的邊界面z的剖面形狀，即，第2層62的剖面形狀包含曲率半徑為R1的1個圓弧R1、曲率半徑為R2的2個圓弧R2這3個圓弧。因此，第2層62的厚度包含光射出面30a的中央部的1個極大值、以及光射入面30c及光射入面30d各自之側的2個極小值這3個極值。
再者，本說明書中，曲線的凹凸是針對光射出面30a而言，有時亦將光射出面30a側稱為上側，將背面30b側稱為下側。
如上所述，本發明的導光板30是將用以使光散射並擴散的擴散粒子(以下，亦稱為散射粒子)於成為母材的透明樹脂中混煉分散而形成。
作為導光板30中所使用的透明樹脂的材料，例如可列舉如聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)、甲基丙烯酸苄酯、甲基苯乙烯(methylstyrene，MS)樹脂、或者環烯烴聚合物(Cycloolefin Polymer，COP)般的光學透明的樹脂。
作為於導光板30中混煉分散的散射粒子，可使用Tospearl、矽酮、二氧化矽、氧化鋯、介電質聚合物等的微粒子。
本發明的導光板30中，散射粒子以不同的粒子濃度分散於第1層60與第2層62中，但必須以如下方式分散：自光射入面30c及光射入面30d起，分別沿與光射出面30a大致平行的方向的導光位置上的第1層60與第2層62的合成散射剖面面積S至少具有以下部分，該部分是隨著分別遠離光射入面30c及光射入面30d，即，隨著導光位置(長度或距離)變大而連續地單調遞增(monotonic increase)的部分，上述合成散射剖面面積S是大致垂直於 光射出面30a的方向上的每單位長度的合成散射剖面面積。即，導光板30的每單位長度的合成散射剖面面積S必須具有自極小值或最小值起，對應於距光射入面30c及光射入面30d的導光距離連續地單調遞增而達到極大值或最大值的部分。
而且，該每單位長度的合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin必須滿足下述式(1)。
1.25≦Smax≦2.2 0.90≦Smin≦1.6………(1)
此處，藉由本發明的導光板的每單位長度的合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足上述式(1)，即便是大型、薄型的形狀，光的利用效率亦高，亦可射出亮度不均少的光，亦可獲得對大畫面的薄型液晶電視機所要求的畫面的中央部附近比周邊部明亮的分布，即，所謂的中間高或吊鐘狀的明亮度的中間高分布。
此處，每單位長度的合成散射剖面面積S[mm2]可根據下述式(2)、式(3)及式(4)以如下方式算出。
其中，σx(σ[mm2])為導光板30的各導光位置x處的合成散射剖面面積，△x為單位長度，a為散射粒子的粒徑，T為導光板30的厚度，tx1及tx2(txi，i=1、2)為導光位置x處的第1層(以下，亦稱為上層)60及第2層(以下，亦稱為下層)62的厚度，N1及N2(Ni，i=1、2)為各導光位置x處的第1層60及第2層62的剖面粒子數，Ci[wt%](i=1、2)為第1層60及第2層62的粒子濃度，dp及dm為散射粒子及母材的比重。另外，Qsca1及Qsca2[mm2](Qscai，i=1、2)為分散於第1層60及第2層62中的散射粒子的散射效率，可根據散射粒子條件(散射粒子及母材的折射率及波長)並基於米氏理論(Mie theory)來求出。
於本發明中，必須滿足如下的本發明的散射粒子分散條件：以導光位置處的第1層60及第2層62的合成散射 剖面面積S隨著分別遠離光射入面30c及光射入面30d(導光位置變大)而連續地單調遞增的方式，使散射粒子分散，且合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足上述式(1)。
然而，於本發明中，只要滿足該粒子分散條件，則分散於第1層60及第2層62中的散射粒子的粒子濃度可為任何粒子濃度，若將第1層60的散射粒子的粒子濃度設為Npo，將第2層62的散射粒子的粒子濃度設為Npr，則較佳為使Npo與Npr的關係變成0≦Npo<Npr。即，導光板30中，較佳為背面30b側的第2層的散射粒子的粒子濃度高於光射出面30a側的第1層60。再者，於本發明中，第1層60的散射粒子的粒子濃度Npo亦可為0，即第1層60亦可為未分散有散射粒子的僅包含母材透明樹脂的的層。
如上所述，本實施形態的導光板30中，使散射粒子的粒子濃度高於第1層60的第2層62的厚度以如下的方式連續地變化，即，具有在射出面30a的中央部變厚的1個極大值(圖示例中變成最厚的最大值)、以及在光射入面30c及光射入面30d的附近分別變薄的2個極小值(圖示例中變成最薄的最小值)的方式，藉此使散射粒子的合成散射剖面面積以在射出面30a的中央部取得極大值(最大值)，在光射入面30c及光射入面30d各自的附近分別取得極小值(最小值)的方式變化。
其結果，於本實施形態的導光板30中，能夠以上述合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足上述式 (1)的方式，形成分散有粒子濃度彼此不同的散射粒子的第1層60及第2層62，即便是大型、薄型的形狀，光的利用效率亦高，亦可射出例如70%以上的亮度不均少的光，亦可獲得中央部附近比周邊部明亮的中間高分布，例如超過0%、45%以下，較佳為10%以上、45%以下的中間高分布。
另外，當對邊界面z的形狀進行調整時，於滿足本發明的散射粒子分散條件的範圍內，亦可任意地設定亮度分布(散射粒子的濃度分布)，從而可最大限度地提昇效率。
另外，降低光射出面30a側的第1層60的粒子濃度可減少整體的散射粒子的量，從而亦可使成本降低。
此處，圖示例的導光板30藉由邊界面z而被分為第1層60與第2層62，但第1層60與第2層62僅粒子濃度不同，故為使相同的散射粒子分散於相同的透明樹脂中的構成，從而於構造上成為一體。即，導光板30於以邊界面z為基準進行了劃分的情況下，各個區域的粒子濃度不同，但邊界面z為假想的線，第1層60及第2層62成為一體。
此種導光板30可使用擠出成形法或射出成形法來製造。
再者，於導光板30中，自光源28射出，並自第1光射入面30c及第2光射入面30d射入的光一面藉由導光板30的第1層60與第2層62的內部所包含的散射粒子(散射體)而散射，一面與光射出面30a大致平行地在導光板 30的內部前進並通過導光板30的內部，然後直接自光射出面30a射出，或者暫時自背面30b漏出，藉由配置於導光板30的背面30b側的反射板34(詳細情況將後述)反射後再次射入至導光板30的內部，然後自光射出面30a射出。
此處，對分散於導光板30的第1層60與第2層62的內部的散射粒子的較佳例進行說明。
此處，分散於本發明的導光板30的第1層60與第2層62中的散射粒子的粒徑並無特別限制，但較佳為分散於第2層62中的散射粒子的粒徑為4.5 μm以上、12.0 μm以下。其原因在於：可獲得高散射效率，前向散射性大且波長依存性少，能夠以不存在顏色不均的方式進行選擇。
再者，關於分散於本發明的導光板30的第1層60與第2層62中的散射粒子的最合適的粒徑選擇，較佳為除考慮波長依存性的觀點以外，亦可考慮以下的觀點。
首先，於由單一粒子所形成的散射光強度分布(角度分布)中，較佳為滿足朝前方0°~5°散射的光達到90%以上的條件。其原因在於：本發明的導光板30在例如對應於40吋的畫面尺寸的情況下，必須將光引導如下的距離，即自導光板30的側面的光射入面30c及第2光射入面30d起最低250 mm以上的距離，於單面射入的情況下，必須將光引導如下的距離，即自光射入面起最低500 mm以上的距離。
因此，若分散於第2層62中的散射粒子的粒徑小於 4.5 μm，即未滿4.5 μm，則散射變成各向同性，因此無法滿足上述條件。其結果，亦可選擇丙烯酸樹脂作為母材，選擇矽酮樹脂作為散射粒子。
另一方面，若分散於第2層62中的散射粒子的粒徑大於12.0 μm，即超過12.0 μm，則散射粒子的前向散射性變得過強，因此系統內的平均自由行程(mean free path)變大，散射次數減少，故於射入端附近出現光源(LED)28間的亮度不均(螢光不均)，因此較佳為將上限值限制於12.0 μm。
其原因在於：當粒子濃度過高時，無法實現中間高分布，當粒子濃度過低時，光穿越並透過，因此光利用效率無法滿足70%以上。
如此，於本發明中，藉由選擇散射粒子粒徑的限定範圍內所包含的最合適的粒徑(散射粒子折射率與母材折射率的組合)，可獲得無波長不均的射出光。
再者，於上述例中，使用單一粒徑的散射粒子，但本發明並不限定於此，亦可將多種粒徑的散射粒子混合使用。
另外，於本發明中，較佳為如上述例般，使用相同粒徑的同一種散射粒子作為分散於導光板30的第1層60與第2層62的內部的散射粒子，但本發明並不限定於此，只要可滿足上述本發明的散射粒子分散條件，則亦可使用不同的散射粒子。
另外，如上所述，較佳為使散射粒子的粒子濃度在導光板30的第1層60與第2層62中不同，當本發明的導光 板30的導光長度為500 mm~850 mm時，於第1層60中，散射粒子的粒子濃度較佳為0.000 wt%以上、0.101 wt%以下，於第2層62中，散射粒子的粒子濃度較佳為0.07 wt%，以上1.04 wt%以下。
例如，當導光長度L為500 mm≦L≦615 mm時，於第1層60中，較佳為將粒徑設為4.5 μm以上、12.0 μm以下，將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.101 wt%以下，於第2層62中，較佳為將粒徑設為4.5 μm以上、12.0 μm以下，將粒子濃度設為0.10 wt%以上、1.04 wt%以下。
具體而言，於第1層60中，當粒徑為4.5 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.016 wt%以下，當粒徑為7.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.022 wt%以下，當粒徑為12.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.101 wt%以下。
即，於第1層(上層)60中，如圖7(A)所示的圖表般，當將散射粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將散射粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸時，較佳為散射粒子的粒徑及粒子濃度處於由(4.5,0.00)、(4.5,0.016)、(7.0,0.022)、(12.0,0.00)及(12.0,0.101)這5個點所圍成的區域內。
另外，於第2層62中，當粒徑為4.5 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.10 wt%以上、0.30 wt%以下，當粒徑為7.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.14 wt%以上、0.39 wt%以下，當粒徑為12.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.38 wt%以上、1.04 wt%以下。
即，於第2層(下層)62中，如圖7(B)所示的圖表般，當將散射粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將散射粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸時，較佳為散射粒子的粒徑及粒子濃度處於由(4.5,0.10)、(4.5,0.30)、(7.0,0.14)、(7.0,0.39)、(12.0,0.38)及(12.0,1.04)這6個點所圍成的區域內。
另一方面，例如當導光長度L為700 mm≦L≦850 mm時，於第1層60中，較佳為將粒徑設為4.5 μm以上、12.0 μm以下，將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.072 wt%以下，於第2層62中，較佳為將粒徑設為4.5 μm以上、12.0 μm以下，將粒子濃度設為0.07 wt%以上、0.74 wt%以下。
具體而言，於第1層60中，當粒徑為4.5 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.011 wt%以下，當粒徑為7.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.016 wt%以下，當粒徑為12.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.000 wt%以上、0.072 wt%以下。
即，於第1層(上層)60中，如圖8(A)所示的圖表般，當將散射粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將散射粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸時，較佳為散射粒子的粒徑及粒子濃度處於由(4.5,0.00)、(4.5,0.011)、(7.0,0.016)、(12.0,0.00)及(12.0,0.072)這5個點所圍成的區域內。
另外，於第2層62中，當粒徑為4.5 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.07 wt%以上、0.21 wt%以下，當粒徑為7.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.10 wt%以上、0.28 wt% 以下，當粒徑為12.0 μm時，較佳為將粒子濃度設為0.27 wt%以上、0.74 wt%以下。
即，於第2層(下層)62中，如圖8(B)所示的圖表般，當將散射粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將散射粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸時，較佳為散射粒子的粒徑及粒子濃度處於由(4.5,0.07)、(4.5,0.21)、(7.0,0.10)、(7.0,0.28)、(12.0,0.27)及(12.0,0.74)這6個點所圍成的區域內。
如上所述，於本發明的導光板30中，第1層60及第2層62內的散射粒子的粒徑及粒子濃度必需處於圖7(A)及圖7(B)、或圖8(A)及圖8(B)所示的圖表的由5個點及6個點所圍成的區域內的原因在於：若脫離該區域，則當粒子濃度過高時，無法實現超過0%、未滿45%的中間高的亮度分布，當粒子濃度過低時，光穿越並透過，因此光利用效率無法滿足70%以上，當粒徑過小時，雖然光利用效率變佳，但無法實現中間高的亮度分布，當粒徑過大時，雖然可實現中間高的亮度分布，但光利用效率低。
藉由導光板30的第1層60與第2層62滿足上述關係，於導光板30的粒子濃度低的第1層60中，可使所射入的光不怎麼散射而將其引導至導光板30的內部(中央)，隨著接近導光板的中央，可藉由粒子濃度高的第2層62來使光散射，而增加自光射出面30a射出的光的量。即，可進一步提高光的利用效率，並能夠以適宜的比例使照度分布變成中間高。
此處，所謂粒子濃度[wt%]，是指散射粒子的重量相對於母材的重量的比例。
另外，本發明的導光板的厚度並無特別限定，可為數mm的厚度，例如可與先前的印刷導光板同樣地為4 mm左右的厚度，本發明的光擴散方式的導光板即使變薄，亦不會產生點圖案(dot pattern)被識別出等問題，因此可為1 mm~3 mm，較佳為2 mm左右的厚度，或者亦可為厚度為1 mm以下的膜狀的所謂導光片。
再者，作為使粒子濃度不同的散射粒子於本發明的2層中混練分散而成的膜狀的導光板的製作方法，有如下的方法，即，利用擠出成型法等來製作成為第1層的含有散射粒子的基底膜，於所製作的基底膜上塗佈使散射粒子分散而成的單體樹脂液體(透明樹脂的液體)後，照射紫外線或可見光，使單體樹脂液體硬化，藉此製作所期望的粒子濃度的第2層，從而製成膜狀的導光板，除該方法以外，有2層擠出成形法等。
即便於將導光板設為厚度為1 mm以下的膜狀的導光片的情況下，藉由設為2層的導光板，亦可進一步提高光的利用效率，並能夠以適宜的比例使照度分布變成中間高。
使導光板的厚度變得越薄，導光板越輕量化，另外，具有可削減材料費的優點，但若厚度過小，則光射入面變小，光源的尺寸亦變小，光量亦變少，因此來自光源的光射入變少，無法自光射出面射出亮度足夠的光。相反地，若厚度過大，則重量過重而不適合作為液晶顯示裝置等的 光學構件，若使散射粒子以達成中間高的亮度分布的粒子濃度分散，則光於周邊部穿越並透過，因此光利用效率下降，相反地，若使散射粒子以提高光利用效率的粒子濃度分散，則無法實現中間高的亮度分布。因此，只要配合導光板的使用用途，選擇光源的種類(尺寸)及導光板的厚度即可。再者，於TV用途的2 mm左右的導光板中，根據其要求性能，只要將導光板厚度方向的發光部分的寬度為1 mm~1.1 mm左右的3×1.4 mm的LED用作光源即可。再者，於即便光束少亦可用作間接照明的照明用途中，不存在此種制約，因此可使用如用於行動電話的0.1 mm~0.5 mm左右的LED。因此，亦可實現厚度為0.1 mm以上、1 mm以下的膜狀的導光片。
另外，本發明的導光板30的第1層60及第2層62的厚度及其形狀，例如圓弧R1及圓弧R2，必須設為滿足分散於第1層60及第2層62的內部的散射粒子的分散條件，包含上述式(1)的上述本發明的散射粒子分散條件的厚度，但只要滿足上述散射粒子分散條件，則並無特別限制。但是，第1層60及第2層62的厚度及其形狀只要對應於製造的容易性，例如對應於將2層同時熔融擠出的擠出裝置、或熔融擠出的線速度等的制約來決定即可。
例如，於2 mm左右的導光板30的情況下，第2層62的最大厚度為達1.5 mm左右，更佳為0.2 mm~1.3 mm，最佳的範圍為0.35 mm~0.8 mm，第2層62的最小厚度為大致達0.001 mm，更佳為0.05 mm~0.25 mm，最 佳的範圍為0.1 mm~0.15 mm。再者，例如於導光板30的厚度為0.1 mm~5 mm的情況下，第2層62的最大厚度及最小厚度只要設為與2 mm左右的導光板30的情況相同的比例即可，即，相對於導光板30的厚度，第2層62的最大厚度的比例為達75%左右，更佳為5%~65%，最佳的範圍為17.5%~40%，第2層62的最小厚度的比例為大致達0.05%，更佳為2.5%~12.5%，最佳的範圍為5%~7.5%。
再者，關於第2層62的形狀，即凹凸的曲線，例如圓弧R1及圓弧R2，只要對應於導光板30的尺寸、以及第2層62的最大厚度及最小厚度等來決定即可。
例如，於2 mm左右的導光板30中，當導光長度L為500 mm≦L≦615 mm時，較佳為成為上述第2層62的最大厚度的凸出的圓弧R1的曲率半徑R1為2500 mm≦R1≦250000 mm，成為上述第2層62的最小厚度的凹陷的圓弧R2的曲率半徑R2為2500 mm≦R2≦230000 mm，當導光長度L為700 mm≦L≦850 mm時，較佳為凸出的圓弧R1的曲率半徑R1為5000 mm≦R1≦490000 mm，凹陷的圓弧R2的曲率半徑R2為5000 mm≦R2≦450000 mm。再者，當導光板30的厚度不同於2 mm時，只要對應於其差異來變更上述範圍即可。
本發明的導光板基本上如以上般構成，但可如以下般進行設計。
圖9是表示本發明的導光板的設計方法的一例的流程圖。
以下，以對圖1及圖2所示的液晶顯示裝置10的背光單元20中所使用的2層導光板30進行設計的情況為代表例進行說明，上述2層導光板30是圖2、圖3(A)、圖3(B)、圖5及圖6所示的包含第1層(上層)60及第2層(下層)的2層導光板。
首先，如圖9所示，於步驟S10中，根據應用使用本發明的導光板30的背光單元20的液晶顯示裝置10的畫面尺寸(光射出面30a的有效的畫面區域)，使畫面尺寸的短邊長度與作為由上部框體44覆蓋的部分的長度(包含混合區長度)，即作為所謂邊框寬度的10 mm~30 mm相加，從而決定導光長度L。嚴格說來，亦考慮光源28的設置位置(LED的發光面與導光板30的光射入面30c、光射入面30d的距離)等來決定導光長度L。
其次，於步驟S12中，根據液晶顯示裝置10的用途或畫面尺寸來決定導光板30的厚度。
另外，於步驟S14中，決定導光板30的下層62的剖面形狀(與畫面垂直、且與畫面尺寸的短邊平行的剖面的形狀)。具體而言，對應於導光板30的厚度，決定下層最大厚度及下層最小厚度(上層最大厚度)，並根據該些來決定構成下層厚度的極大值(下層最大厚度)的1個凸出的圓弧R1、及構成下層厚度的極小值(下層最小厚度)的2個凹陷的圓弧R2。其結果，導光板30的上層60的剖面形狀亦自動地決定。
例如，當導光板30的導光長度L為540 mm，厚度為 2 mm時，可決定圖10中分別由實線、虛線及點劃線表示的3個下層剖面(下層剖面A、下層剖面B及下層剖面C)作為下層62的剖面形狀。
將此時的下層剖面A、下層剖面B及下層剖面C的下層最大厚度、下層最小厚度、構成極大值的凸出的圓弧R1及構成極小值的凹陷的圓弧R2示於表1。
其次，於步驟S16中，根據所決定的下層62及上層60的剖面形狀，由上述式(2)~式(4)求出導光位置x處的每單位長度的合成散射剖面面積S，並以所求出的合成散射剖面面積S滿足上述式(1)的方式決定擴散(散射)粒子分散條件。例如，具體而言，決定導光板30的母材樹脂、及散射粒子的材質及粒徑，以及上層60及下層62的粒子濃度等作為散射粒子分散條件。
於本發明中，即便於下層62的剖面形狀不同的情況下，例如於圖10所示的下層剖面A~下層剖面C的情況下，亦可藉由選擇最合適的上層60及下層62的粒子濃度等粒子條件，而形成相同的合成散射剖面面積分布。
例如，當導光板30的導光長度L為540 mm，厚度為2 mm，導光板的下層62的剖面形狀為圖10所示的下層剖面B時，作為合成散射剖面面積S，可由上述式(2)~式(4)求出圖11所示的5個設計例(設計例1~設計例5)的合成散射剖面面積分布。再者，5個設計例(設計例1~設計例5)的上層粒子濃度為0.005 wt%，設計例1~設計例5的下層粒子濃度分別為0.165 wt%、0.220 wt%、0.265 wt%、0.09 wt%及0.30 wt%。
再者，作為散射粒子的分散條件，設為散射粒子於上層60及下層62中皆均勻地分散。具體的分散狀態為在已熔融的母材樹脂的顆粒中對散射粒子進行混煉、攪拌的狀態。此種導光板30是藉由擠出成形而同時自2層的擠出裝置中擠出以不同的粒子濃度分散有散射粒子的樹脂，於即將擠出之前(鑄模(die)部分)使該樹脂進行積層後夾在輥間來成形。即，散射粒子因於母材樹脂中被充分地混煉、攪拌，故散射粒子彼此大致等距離地分散，且為可應用米氏理論者。
根據表示以上述方式獲得的5個設計例(設計例1~設計例5)的合成散射剖面面積S的分布的圖11的圖表，可知設計例1~設計例3滿足上述式(1)，設計例4~設計例5不滿足上述式(1)。
繼而，於步驟S18中，針對(a)射入光的利用效率、(b)來自光射出面30a的射出光的亮度分布的中間高程度、(c)光射出面30a的中央部的凹凸形狀這3個項目， 對以上述方式進行了設計的導光板30進行光學評價，並斟酌是否滿足上述3個項目的各項目的設定值。
例如，對成為圖11所示的合成散射剖面面積分布的導光板的5個設計例(設計例1~設計例5)進行光學評價的結果，可獲得圖12所示的表示相對於導光位置的射出光的相對照度的圖表。如根據圖12可知般，於設計例1~設計例5的任一者中，來自光射出面30a的射出光的亮度分布均顯示中間高分布，滿足上述式(1)的設計例1~設計例3成為所期望的亮度分布，但不滿足上述式(1)的設計例4~設計例5未成為所期望的亮度分布。
即，滿足上述式(1)的設計例1~設計例3的(a)利用效率、(b)中間高程度、及(c)中央部的凹凸形狀滿足各個設定值的(a)70%以上，(b)超過0%、未滿45%，及(c)凸形狀這3個項目的規定值。
相對於此，合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin低於上述式(1)的下限值、且不滿足上述式(1)的設計例4如圖12所示，雖然(a)的利用效率、及(b)的中間高程度亦分別滿足規定值，但(c)的中央部的凹凸形狀因中央部的亮度分布成為凹形狀，故中央部亮度下降，中央部附近被看作帶狀不均。
另外，合成散射剖面面積S的最大值Smax高於上述式(1)的上限值、且不滿足上述式(1)的設計例5如圖12所示，雖然(c)的中央部的凹凸形狀成為凸形狀，但中央部的亮度分布過度地成為中間高分布，因此中央部附近被 看作帶狀不均，(b)的中間高程度變得不滿足設定值。另外，設計例5中，即便於滿足(b)的中間高程度的設定值的情況下，當(a)的利用效率未滿70%時，利用效率亦不足，光射出面30a(發光面)整體的明亮度變得不足，因此無法使用。
將針對以上述方式進行了設計的多個導光板30的(a)利用效率、及(b)中間高程度這2個項目的評價結果示於圖13。
圖13是表示所設計的多個導光板的相對於第2層(下層)的粒子濃度[wt%]的射入光的利用效率[%]及射出光的中間高程度[%]的圖表。
使用圖13，對決定下層62的粒子濃度的方法的一例進行說明。
首先，將下層62的粒子濃度以外的參數設為如以下般設定的參數。
其次，下層62的散射粒子的粒子濃度範圍可藉由如下的程序來決定。
首先，根據圖13的圖表，決定(a)射入光的利用效 率變成70%以上的粒子濃度x1的範圍。其結果，可求出x1≧0.08[wt%]作為粒子濃度範圍。
其次，根據圖13的圖表，決定(b)中間高程度變成超過0%、未滿45%的粒子濃度x2的範圍。其結果，可求出x2≧0.165[wt%]作為粒子濃度範圍。
繼而，決定(c)亮度分布的中央部的凹凸形狀並非凹形狀的粒子濃度x3的範圍。其結果，可求出x3≦0.285[wt%]作為粒子濃度範圍。
根據以上述方式獲得的粒子濃度範圍x1、粒子濃度範圍x2、及粒子濃度範圍x3，可應用的下層62的粒子濃度範圍可決定為0.165≦x≦0.285[wt%]。
如此，已決定了第1層(上層)60及第2層(下層)62的剖面形狀、分散於該些層中的散射粒子的粒子濃度等的條件的導光板滿足本發明的散射粒子分散條件等的限定範圍，因此即便是大畫面，亦為薄型的形狀，且光的利用效率高，可射出亮度不均少的光，可獲得對大畫面的薄型液晶電視機所要求的畫面的中央部附近比周邊部明亮的分布，即，所謂的中間高或吊鐘狀的明亮度的分布。
本發明的導光板基本上如以上般構成。
此處，光源28與導光板30較佳為在光源28的光發光面，例如LED的發光面(表面)與導光板30的光射入面30c、光射入面30d之間空開0.2 mm以上的間隔來配置。即，光源28的光發光面(LED的表面)與導光板30的光射入面較佳為具有0.2 mm以上的距離。其原因在於：藉 由將兩者的間隔設為0.2 mm以上，即便當於導光板30上產生了由溫度變化所引起的伸展或翹曲時，亦可防止光源28的發光面(具體而言，為LED的表面)與導光板30接觸而導致光源28(具體而言為LED的表面的螢光體)受損。再者，兩者的間隔的上限並無特別限制，但若間隔過大，則射入至導光板30的光射入面30c、光射入面30d的來自光源28的光的光量下降，因此兩者的間隔較佳為0.5 mm以下。
繼續對圖1及圖2所示的背光單元進行說明。
其次，對可較佳地用於本發明的光學構件單元32進行說明。
光學構件單元32是如下的構件，即，用以使自導光板30的光射出面30a射出的照明光變成更不存在亮度不均及照度不均的光，並使該光自照明裝置本體24的光射出面24a射出，如圖2所示，光學構件單元32包括：擴散片32a，其使自導光板30的光射出面30a射出的照明光擴散來減少亮度不均及照度不均；稜鏡片32b，其形成有平行於光射入面30c、光射入面30d與光射出面30a的切線的微稜鏡列；以及擴散片32c，其使自稜鏡片32b射出的照明光擴散來減少亮度不均及照度不均。
作為擴散片32a及擴散片32c、稜鏡片32b，並無特別限制，可使用公知的擴散片或稜鏡片，例如可使用本案申請人申請的日本專利特開2005-234397號公報的[0028]~[0033]中所揭示的擴散片或稜鏡片。
另外，本實施形態中，利用2片擴散片(擴散片32a及擴散片32c)、及配置於2片擴散片之間的稜鏡片32b來構成光學構件單元32，但稜鏡片及擴散片的配置順序或配置數量並無特別限定，另外，稜鏡片、擴散片亦無特別限定，只要可進一步減少自導光板30的光射出面30a射出的照明光的亮度不均及照度不均，則可使用各種光學構件。
例如，作為光學構件，除上述擴散片及稜鏡片以外或作為替代品，亦可使用對應於亮度不均及照度不均來配置包含擴散反射體的多個透過率調整體的透過率調整構件。另外，可將稜鏡片及擴散片各使用1片、或者僅使用2片擴散片來將光學構件單元變成2層構成。
其次，對照明裝置本體24的反射板34進行說明。
反射板34是為了將自導光板30的背面30b洩漏的光反射並再次射入至導光板30而設置，其可提昇光的利用效率。反射板34是以與導光板30的背面30b相對應的形狀，並以覆蓋背面30b的方式形成。本實施形態中，如圖2所示，導光板30的背面30b形成為平面，即剖面形成為直線形狀，因此反射板34亦可形成為與該形狀相補的形狀。
反射板34只要可將自導光板30的背面30b洩漏的光反射，則可由任何材料形成，例如可藉由如下材料來形成：藉由在PET或PP(聚丙烯)等中將填料混練後延伸來形成空隙而提高了反射率的樹脂片、利用鋁蒸鍍等在透明或白色的樹脂片表面形成有鏡面的片材、鋁等的金屬箔或承載金屬箔的樹脂片、或者表面具有充分的反射性的金屬薄 板。
上部引導反射板36在導光板30與擴散片32a之間，即，在導光板30的光射出面30a側，分別以覆蓋光源28及導光板30的光射出面30a的端部(第1光射入面30c側的端部及第2光射入面30d側的端部)的方式配置。換言之，上部引導反射板36在與光軸方向平行的方向上，以對自導光板30的光射出面30a的一部分至光源28的光源支撐部52的一部分進行覆蓋的方式配置。即，2個上部引導反射板36分別配置於導光板30的兩端部。
如此，藉由配置上部引導反射板36，可防止自光源28射出的光未射入至導光板30而朝光射出面30a側漏出。
藉此，可使自光源28射出的光高效地射入至導光板30的第1光射入面30c及第2光射入面30d，從而可提昇光利用效率。
下部引導反射板38是以覆蓋光源28的一部分的方式配置於導光板30的背面30b側。另外，下部引導反射板38的導光板30中心側的端部與反射板34連結。
此處，作為上部引導反射板36及下部引導反射板38，可使用上述反射板34中所使用的各種材料。
藉由設置下部引導反射板38，可防止自光源28射出的光未射入至導光板30而朝導光板30的背面30b側漏出。
藉此，可使自光源28射出的光高效地射入至導光板30的第1光射入面30c及第2光射入面30d，從而可提昇光利用效率。
再者，本實施形態中，使反射板34與下部引導反射板38連結，但並不限定於此，亦可將反射板34與下部引導反射板38設為獨立的構件。
此處，上部引導反射板36及下部引導反射板38只要可使自光源28射出的光朝第1光射入面30c或第2光射入面30d側反射，並使自光源28射出的光射入至第1光射入面30c或第2光射入面30d，且可將射入至導光板30的光引導至導光板30中心側，則其形狀及寬度並無特別限定。
另外，本實施形態中，將上部引導反射板36配置在導光板30與擴散片32a之間，但上部引導反射板36的配置位置並不限定於此，亦可配置於構成光學構件單元32的片狀構件之間，亦可配置於光學構件單元32與上部框體44之間。
其次，對框體26進行說明。
如圖2所示，框體26收納並支撐照明裝置本體24，且由該照明裝置本體24的光射出面24a側與導光板30的背面30b側夾持並固定，其包括下部框體42、上部框體44、折返構件46及支撐構件48。
下部框體42為如下的形狀：上表面開放，且包含底面部、及設置於底面部的四邊並垂直於底面部的側面部。即，下部框體42為一面開放的大致長方體的箱型形狀。下部框體42如圖2所示，由底面部及側面部支撐自上方收納的照明裝置本體24，並且覆蓋照明裝置本體24的光射出面24a以外的面，即，照明裝置本體24的與光射出面24a為相反 側的面(背面)及側面。
上部框體44為上表面形成有作為開口部的矩形狀的開口、且下表面開放的長方體的箱型形狀，該矩形狀的開口比照明裝置本體24的矩形狀的光射出面24a小。
如圖2所示，上部框體44自照明裝置本體24及下部框體42的上方(光射出面側)，將照明裝置本體24及收納該照明裝置本體24的下部框體42以亦覆蓋其四方的側面部的方式包覆而配置。
折返構件46是剖面的形狀時常變成相同的凹(U字)型的形狀。即，折返構件46是垂直於延伸方向的剖面的形狀變成U字形狀的棒狀構件。
如圖2所示，折返構件46嵌插在下部框體42的側面與上部框體44的側面之間，且U字形狀的一平行部的外側面與下部框體42的側面部連結，另一平行部的外側面與上部框體44的側面連結。
此處，作為下部框體42與折返構件46的接合方法、折返構件46與上部框體44的接合方法，可使用利用螺栓及螺母等的方法、利用黏著劑的方法等各種公知的方法。
如此，藉由在下部框體42與上部框體44之間配置折返構件46，可提高框體26的剛性，且可防止導光板30翹曲。藉此，即便在使用例如可使無亮度不均及照度不均、或亮度不均及照度不均少的光高效地射出，但容易產生翹曲的導光板的情況下，亦可更確實地矯正翹曲、或可更確實地防止導光板產生翹曲，從而可將無亮度不均及照度不 均等的光、或減少了亮度不均及照度不均等的光自光射出面射出。
再者，框體的上部框體、下部框體及折返構件中可使用金屬、樹脂等各種材料。另外，作為材料，較佳為使用輕量且高強度的材料。
另外，本實施形態中，將折返構件設為另一構件，但亦可將其與上部框體或下部框體形成為一體。另外，亦可設為不設置折返構件的構成。
支撐構件48為垂直於延伸方向的剖面的形狀相同的棒狀構件。
如圖2所示，支撐構件48配置在反射板34與下部框體42之間，更具體而言，配置在對應於導光板30的背面30b的第1光射入面30c側的端部及第2光射入面30d側的端部的位置的反射板34、與下部框體42之間，而將導光板30及反射板34固定並支撐於下部框體42上。
藉由支撐構件48來支撐反射板34，藉此可使導光板30與反射板34密接。進而，可將導光板30及反射板34固定於下部框體42的規定位置。
另外，本實施形態中，將支撐構件設為獨立的構件，但並不限定於此，亦可將其與下部框體42或反射板34形成為一體。即，亦可於下部框體42的一部分形成突起部，並將該突起部用作支撐構件，亦可於反射板34的一部分形成突起部，並將該突起部用作支撐構件。
另外，支撐構件48的配置位置亦無特別限定，可配置 在反射板與下部框體之間的任意的位置，但為了穩定地保持導光板，較佳為配置於導光板的端部側，即，本實施形態中，配置於第1光射入面30c附近、第2光射入面30d附近。
另外，支撐構件48的形狀並無特別限定，可設為各種形狀，另外，亦可利用各種材料來製作。例如，可設置多個支撐構件，並每隔規定間隔來進行配置。
另外，亦可將支撐構件設為將由反射板與下部框體形成的空間的整個區域填埋的形狀，即，將反射板側的面設為沿著反射板的形狀，將下部框體側的面設為沿著下部框體的形狀。如此，於藉由支撐構件來支撐反射板的整個面的情況下，可確實地防止導光板與反射板分離，從而可防止將反射板反射的光而產生亮度不均及照度不均。
背光單元20基本上如以上般構成。
背光單元20將自分別配置於導光板30的兩端的光源28射出的光射入至導光板30的光射入面(第1光射入面30c及第2光射入面30d)。自各個面射入的光藉由導光板30的內部所包含的散射體而散射，並通過導光板30內部而直接自光射出面30a射出、或由背面30b反射後自光射出面30a射出。此時，自背面漏出的一部分的光藉由反射板34反射後再次射入至導光板30的內部。
如此，自導光板30的光射出面30a射出的光透過光學構件32後，自照明裝置本體24的光射出面24a射出，而對液晶顯示面板12進行照明。
液晶顯示面板12藉由驅動單元14並對應於位置來控制光的透過率，藉此於液晶顯示面板12的表面上顯示文字、圖形、圖像等。
於圖2、圖3(A)、圖3(B)、圖5及圖6所示的導光板30中，第2層62的上述剖面的剖面形狀包含3個圓弧(圓弧R1、圓弧R2、圓弧R2)，但於本發明中，並不限定於此，只要滿足上述散射粒子分散條件，且在與光射出面大致平行的方向上具有如下的剖面形狀，即，至少具有在大致垂直於光射出面的方向上的厚度發生變化，該厚度在遠離光射入面的方向上連續地增加而變成極大的部分，則可為任何形狀，且可具有任何剖面形狀。
例如，如圖14(A)所示的導光板31a般，上述剖面中的邊界面z的剖面形狀亦可為如下的包含4個圓弧的形狀，該形狀包括：直線部L1，其與光射出面30a平行，且第2層62的厚度於光射出面30a的中央部(即，二等分線α的附近)變成極大(最大)；朝光射出面30a凸出的2個曲線(曲率半徑為R3的2個圓弧R3)，其連接於該直線部L1，且以第2層62的厚度自直線部L1分別朝第1光射入面30c及第2光射入面30d變薄的方式連續地變化；以及連接於光射入面30c、光射入面30d的2個凹陷的曲線(曲率半徑為R4的2個圓弧R4)，其分別平滑地連接於上述2個凸出的曲線，且以如下方式連續地變化，即，第2層62的厚度於第1光射入面30c及第2光射入面30d的跟前分別變成極小，然後第2層62的厚度自該些極小分別 朝第1光射入面30c及第2光射入面30d變厚。
例如，如圖14(B)所示的導光板31b，上述剖面中的邊界面z的剖面形狀亦可為包含3個圓弧的形狀，即所謂的拱形，該形狀包括：第2層62的厚度於光射出面30a的中央部(即，二等分線α上)附近變成極大(最大)的中央部處的第1凸出曲線(例如，曲率半徑為R5的圓弧R5)；以及平滑地連接於該第1凸出曲線，且分別連接於背面30b與光射入面30c、光射入面30d的連接部(角部)的2個第2凸出曲線(例如，不同的曲率半徑R6的2個圓弧R6)。
再者，於該例中，第1凸出曲線與第2凸出曲線的連接部分、或者第2凸出曲線與連接部的角部的連接部分亦可包含直線部分。另外，第2凸出曲線亦可連接於與光射入面30c、光射入面30d的連接部而非角部，亦可在光射入面30c、光射入面30d的附近與背面30b連接。
例如，如圖14(C)所示的導光板31c般，上述剖面中的邊界面z的剖面形狀亦可為包含2個圓弧的形狀(拱形)，該形狀包括：直線部L2，其與光射出面30a平行，且第2層62的厚度於光射出面30a的中央部(即，二等分線α的附近)變成極大(最大)；以及連接於光射入面30c、光射入面30d的2個凸出的曲線(例如，曲率半徑為R7的2個圓弧R7)，其連接於該直線部L2，且以第2層62的厚度自直線部L2分別朝第1光射入面30c及第2光射入面30d變薄的方式連續地變化。
再者，於該例中，凸出的曲線與光射入面30c、光射入面30d的連接部分亦可包含直線部分。另外，凸出的曲線可連接於背面30b與光射入面30c、光射入面30d的連接部，亦可在光射入面30c、光射入面30d的附近而非光射入面30c、光射入面30d上與背面30b連接。
例如，如圖14(D)所示的導光板31d般，上述剖面中的邊界面z的剖面形狀亦可為包含1個圓弧的形狀(拱形)，該形狀包括連接於光射入面30c、光射入面30d的1個凸出的曲線(例如，曲率半徑為R8的2個圓弧R8)，其以第2層62的厚度於光射出面30a的中央部(即，二等分線α上)附近變成極大(最大)，然後分別朝第1光射入面30c及第2光射入面30d變薄的方式連續地變化。
再者，於該例中，凸出的曲線與光射入面30c、光射入面30d的連接部分亦可包含直線部分。另外，凸出的曲線可連接於背面30b與光射入面30c、光射入面30d的連接部，亦可在光射入面30c、光射入面30d的附近而非光射入面30c、光射入面30d上與背面30b連接。
然而，於圖2及圖6所示的導光板30的光射出面30a中，與上部框體44的開口部44a相對應的區域為光射出面30a的有效區域(有效畫面區E)，且為有助於背光單元20的光的射出的區域。相對於此，導光板30(光射出面30a)的光射入面30c、光射入面30d附近的區域因配置於比上部框體44的開口部44a更外側，即，形成開口部44a的邊框部分，故無助於背光單元20的光的射出，但其為用以使 自光射入面30c、光射入面30d射入的光擴散的所謂的混合區M。
因此，如圖15(A)所示的導光板31e般，於光射出面30a的除混合區M以外的有效畫面區E中，亦可與圖2及圖6所示的導光板30同様地形成以垂直於光射入面30a的長邊方向的剖面進行觀察時的邊界面z的剖面形狀，即，以第2層62的厚度於光射出面30a的中央部取得第1極大值的方式形成朝上凸出的曲線(圓弧R1)，繼而以第2層62的厚度變薄的方式連續地變化後，以分別於光射入面30c及光射入面30d的附近取得極小值的方式形成凹陷的曲線(圓弧R2)，進而，於第1光射入面30c及第2光射入面30d附近暫時變厚，而在兩側的混合區M中，與導光板30不同，以取得第2極大值後再次變薄的方式連續地變化來形成凹陷的曲線(例如，圓弧R9)。於導光板31e中，在成為上部框體44的開口部44a的邊界的位置的各混合區M的內側端部，第2層62的厚度取得第2極大值，在各混合區M的外側端部，背面30b與光射入面30c、光射入面30d上的角部與邊界面z一致，第2層62的厚度變成0。
如此，於導光板31e中，使散射粒子的粒子濃度高於第1層60的第2層的厚度以如下方式連續地變化，即，具有在導光板31e的中央部變成最厚的第1極大值、以及在光射入面30c及光射入面30d各自的附近的各混合區M的內側端部暫時變厚的第2極大值，藉此，散射粒子的合成 散射剖面面積s以在各混合區M的內側端部具有第2極大值，在光射出面30a(有效畫面區E)的中央部具有大於第2極大值的第1極大值的方式變化。
其結果，於導光板31e中，藉由將其第2層的厚度(合成散射剖面面積s)設為在中央部變成最大的第1極大值，即便是大型且薄型的導光板，亦可使自光射入面30c、光射入面30d射入的光到達更遠離光射入面30c、光射入面30d的位置，且可使來自光射出面30a(有效畫面區E)的射出光的亮度分布變成中間高的亮度分布，並且藉由在光射入面30c、光射入面30d附近(混合區M的內側端部)配置第2層的厚度(合成散射剖面面積s)的第2極大值，可使自光射入面30c、光射入面30d射入的光於混合區M中充分地擴散，而防止於自混合區M附近的有效畫面區E射出的射出光中看到因光源28的配置間隔等而引起的明線(暗線、不均)。
另外，於導光板31e中，在混合區M中，將粒子濃度高的第2層62的厚度設為比其第1極大值薄的厚度，並降低粒子濃度，藉此所射入的光因散射粒子而散射，可減少自光射入面射出的回光、或被框體覆蓋而未得到利用的來自光射入面附近的區域(混合區M)的射出光，從而提昇自光射出面30a的有效畫面區E射出的光的利用效率。
另外，於導光板31e中，藉由將成為第2層62的厚度的第2極大值的位置配置於混合區M的內側端部側，可減少被框體覆蓋而未得到利用的來自混合區M的射出光，從 而提昇自光射出面30a的有效畫面區E射出的光的利用效率。
再者，於導光板31e中，將第2層62的厚度的第2極大值的位置配置於混合區M的內側端部(上部框體44的開口部44a的邊界的位置)，但本發明並不限定於此，第2層的厚度的第2極大值的位置只要在混合區M的內側端部的附近，則可配置於有效畫面區E內(開口部44a的內側)的位置處，亦可配置於混合區M內的位置處。
另外，於導光板31e中，邊界面z於混合區M中，即自第2極大值的位置至光射入面30c、光射入面30d的區域中為朝下凹陷的曲面(圓弧)，且設為連接於光射入面30c、光射入面30d的背面30b側的端部(光射入面30c、光射入面30d與背面30b的角部)的形狀，但本發明並不限定於此。
圖15(B)、圖15(C)及圖15(D)所示的導光板31f、導光板31g及導光板31h是於圖15(A)所示的導光板31e中，變更混合區M中的第1層60及第2層62的厚度，即自光射入面30c、光射入面30d至第2極大值的位置的邊界面z的形狀，除此以外，具有與導光板31e相同的構成，因此對相同的部位附上相同的符號，且以下的說明主要針對不同的部位來進行。
圖15(B)所示的導光板31f同樣地包含第1層60、及粒子濃度高於第1層60的第2層62，混合區M中的第1層60與第2層62的邊界面z為與第2極大值的位置連 接且朝光射出面30a凸出的曲面(例如，圓弧R10)，且為連接於光射入面30c、光射入面30d與背面30b的角部的形狀。
再者，於圖15(A)及圖15(B)所示的導光板31e及導光板31f中，邊界面z在自第2極大值的位置至光射入面30c、光射入面30d的區域，即混合區M中，分別設為朝光射出面30a凹陷及凸出的曲面，但本發明並不限定於此，可設為平面，亦可設為凹凸面。
圖15(C)所示的導光板31g與圖15(B)所示的導光板31f不同，其為如下的形狀：混合區M中的第1層60與第2層62的邊界面z的自第2極大值的位置朝向光射入面30c、光射入面30d側的終端部在混合區M的大致中央處連接於背面30b。此處，邊界面z的終端部連接於背面30b的位置只要在混合區M內，則亦可並非大致中央處。
再者，於圖15(C)所示的導光板31g中，將混合區M內的邊界面z的形狀設為朝光射出面30a凸出的曲面(例如，圓弧R11)，但本發明並不限定於此，可設為凹陷的曲面，亦可設為平面，亦可設為凹凸面。
圖15(D)所示的導光板31h與圖15(A)~圖15(C)所示的導光板31e~導光板31g的任一者均不同，第1層60與第2層62的邊界面z不再是第2極大值的位置，於混合區M中，僅包含第1層60。即，邊界面z為如下的形狀：通過第2極大值的位置，並具有與光射入面30c、光射入面30d平行的平面，且邊界面z的終端部在 區域M的內側端部連接於背面30b。
如圖15(A)~圖15(D)所示的導光板31e~導光板31h般，以第2層62的厚度自第2層62的厚度的第1極大值的位置朝光射入面30c、光射入面30d變小的方式形成邊界面z的形狀，藉此可使自第2極大值的位置至光射入面側30c、光射入面側30d的區域(混合區M)的粒子濃度變成低於第2極大值的粒子濃度，並減少所射入的光自光射入面射出的回光、或被框體覆蓋而未得到利用的來自光射入面附近的區域(混合區M)的射出光，從而提昇自光射出面的有效區域(有效畫面區E)射出的光的利用效率。
另外，於上述例中，將光射出面30a設為平面，但並不限定於此，亦可將光射出面設為凹面。藉由將光射出面設為凹面，當導光板因熱或濕氣而發生伸縮時，可防止導光板朝光射出面側翹曲，從而可防止導光板與液晶顯示裝置12接觸。
另外，於上述例中，將背面30b設為平面，但並不限定於此，亦可將背面設為凹面，即，朝厚度隨著遠離光射入面而變薄的方向傾斜的面，或者設為凸面，即，朝厚度隨著遠離光射入面而變厚的方向傾斜的面。
此處，上述實施形態為將2個光源配置於導光板的2個光射入面的兩側射入，但並不限定於此，亦可設為僅將1個光源配置於導光板的1個光射入面的單側射入。藉由減少光源的數量而削減零件數，從而可降低成本。
另外，當設為單面射入時，亦可設為邊界面z的形狀不對稱的導光板。例如，亦可為如下的第2層的形狀不對稱的導光板：具有1個光射入面，且於比光射出面的二等分線更遠離光射入面的位置處，導光板的第2層的厚度變成最大。
圖16分別為表示使用本發明的導光板的另一例的背光單元的一部分的概略剖面圖。再者，於圖16所示的背光單元70中，具有單面射入用導光板80來代替圖2所示的導光板30，且僅具有1個光源28，除此以外，具有與圖2所示的背光單元20相同的構成以外，具有與背光單元20相同的構成，因此對相同的構成要素附上相同的參照符號，並省略其詳細的說明，以下主要對不同的構成要素進行說明。
圖16所示的背光單元70包括導光板80、及用以將光射入至導光板80的光源28。
導光板80包括：包含矩形狀的平坦平面的光射出面80a；位於該光射出面80a的相反側，即背面側，且為與光射出面80a大致相同形狀的平坦的平面的背面80b；於光射出面80a的長邊側的一個端面，相對於光射出面80a大致垂直地形成，且與光源28相向配置的1個光射入面80c；以及位於光射入面30c的相反側，即背面側的側面80d。再者，導光板80的光射出面80a、背面80b及光射入面80c分別與圖2所示的導光板30的光射出面30a、背面30b及第1光射入面30c相對應，於導光板80的側面 80d處，未相向地配置有光源28，而與導光板30的第2光射入面30d不同。
另外，導光板80為2層平板導光板，由光射出面80a側的第1層82與背面80b側的第2層82形成。
當以垂直於光射入面80c的長邊方向的剖面進行觀察時，第1層82與第2層84的邊界面z以如下方式連續地變化：自光射入面80c朝側面80d，以第2層84暫時變薄的方式變化後，以第2層84變厚的方式變化，然後第2層84再次變薄。即，邊界面z於光射入面80c側為朝光射出面80a凹陷的曲面(例如，圓弧R12)，於側面80d側為朝光射出面80a凸出的曲面(例如，圓弧R13)。即，其是以第2層84的厚度於光射入面80c側具有極小值，於側面80d側具有極大值的方式變化的曲線。
再者，於圖示例的導光板80中，與圖2所示的導光板30同樣地，當然亦必須滿足上述本發明的散射粒子分散條件。即，於導光板80中，散射粒子以不同的粒子濃度分散於第1層82與第2層84中，但自光射入面30c起，分別沿著與光射出面30a大致平行的方向的導光位置處的第1層82與第2層84的在大致垂直於光射出面30a的方向上的合成散射剖面面積S具有如下的部分，即，自光射入面30c起隨著導光距離變大而連續地單調遞增的部分，例如自極小值或最小值起，對應於距光射入面30c及光射入面30d的導光距離而連續地單調遞增後達到極大值或最大值的部分，且合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin 必須滿足上述式(1)。
再者，於圖示例的導光板80中，當在垂直於光射入面的長邊方向的剖面中，邊界面z的凹形及凸形的曲面為由圓弧所表示的曲線時，凹形的圓弧R12的曲率半徑R12較佳為2500 mm≦R12≦450000 mm，凸形的圓弧13的曲率半徑R13較佳為2500 mm≦R13≦490000 mm。藉由將圓弧R12及圓弧R13設為上述範圍，可更適宜地使光的照度分布變成中間高。
再者，在垂直於光射入面80c的長邊方向的剖面中，形成導光板80的邊界面z的凹形及凸形的曲面並不限定於圓弧，當然亦可為橢圓、抛物線、雙曲線等2次曲線的一部分，亦可為3次以上的高次曲線、或由多項式所表示的曲線，亦可為將該些加以組合的曲線。
如此，於僅使用1個光源的單面射入的情況下，將邊界面z的形狀設為如下的不對稱的形狀，即，於靠近光射入面的位置處，第2層的厚度變成最小，而於遠離光射入面的位置處，第2層的厚度變成最大的形狀，藉此可將自光源射出，並自光射入面射入的光引導至導光板的內部，可使自光射出面射出的光的照度分布變成中間高，從而可提昇光的利用效率。
另外，與平均厚度相同的平板導光板相比，亦可採用更大的光射入面，因此可提高光的射入效率，並可減輕導光板。
再者，於本發明中所使用的導光板80中，第2層62 的剖面形狀亦不限定包含2個圓弧(圓弧R12及圓弧R13)的形狀，只要滿足上述散射粒子分散條件，則可為任何形狀。
例如，如圖17(A)所示的導光板81a般，當以垂直於光射入面80c的長邊方向的剖面進行觀察時，第1層82與第2層84的邊界面z亦能夠以如下方式連續地變化：自光射入面80c朝側面80d，以第2層84暫時變薄的方式變化後，以第2層84變厚的方式變化，其後，第2層84的厚度變成固定。即，邊界面z亦可於光射入面80c側為朝光射出面80a凹陷的曲面(例如，剖面圓弧R14)，於導光板中央部為朝光射出面80a凸出的曲面(例如，剖面圓弧R15)，於自凸出的曲面的頂點至側面80d側為與光射出面80a平行的平面(例如，剖面直線L3)。
再者，於圖示例的導光板81a中，當在垂直於光射入面的長邊方向的剖面中，邊界面z的凹形及凸形的曲面為由圓弧所表示的曲線時，凹形的圓弧R14的曲率半徑R14較佳為2500 mm≦R14≦450000 mm，凸形的圓弧R15的曲率半徑R15較佳為2500 mm≦R15≦490000 mm。藉由將曲率半徑R14及曲率半徑R15設為上述範圍，可更適宜地使光的照度分布變成中間高。
另外，如圖17(B)~圖17(E)所示的導光板81b~導光板81e般，亦可與圖15(A)~圖15(D)所示的導光板31e~導光板31h的情況同樣地變更光射入面30c附近的混合區M中的第1層82與第2層84的邊界面z的 形狀。
再者，除光射入面30c附近的混合區M中的邊界面z的形狀以外，圖17(B)~圖17(D)所示的導光板81b~導光板81d具有與圖16所示的導光板80相同的構成，圖17(E)所示的導光板81e具有與圖17(A)所示的導光板81a相同的構成，因此對相同的構成要素附上相同的參照符號，並省略其詳細的說明，以下主要對不同的構成要素進行說明。
於圖17(B)所示的導光板81b中，與圖15(B)所示的導光板31f的情況同樣地，以凸出的曲線(例如，圓弧R16)形成光射入面30c附近的混合區M中的邊界面z的剖面形狀，並在混合區M的內側端部設置有第2層84的厚度的極大值。
於圖17(C)所示的導光板81c中，與圖15(C)所示的導光板31g的情況同樣地，以凸出的曲線(例如，圓弧R17)形成光射入面30c附近的混合區M中的邊界面z的剖面形狀，將邊界面z的終端部連接於混合區M的大致中央的背面80b，並且在混合區M的內側端部設置有第2層84的厚度的極大值。
於圖17(D)所示的導光板81d中，與圖15(D)所示的導光板31h的情況同樣地，在光射入面30c附近的混合區M中未設置第2層84，將區域M的內側端部的邊界面z的剖面形狀設為與光射入面30c大致平行的平面，將其終端部連接於背面80b，並且在混合區M的內 側端部設置有第2層84的厚度的極大值。
於圖17(E)所示的導光板81e中，與圖15(A)所示的導光板31e的情況同樣地，以凹陷的曲線(例如，圓弧R18)形成光射入面30c附近的混合區M中的邊界面z的剖面形狀，並在混合區M的內側端部設置有第2層84的厚度的極大值。
再者，於上述例中，將混合區M中的邊界面z的剖面形狀變成凹陷的曲線，亦可使用凸出的曲線、平面、或該些的組合等。
再者，使用本發明的導光板的背光單元並不限定於上述各種實施形態，除1個或2個光源以外，亦可與導光板的光射出面的短邊側的側面的一方或兩方相向地配置1個或2個光源。藉由增加光源的數量，可提高裝置射出的光的強度。
另外，於上述實例中，將第1層60、第1層82配置於光射出面30a側，將第2層62、第2層84配置於背面30b側，但本發明並不限定於此，亦可相反地配置。即，亦可使為第1層位於背面側，使第2層位於光射出面側。
進而，於上述實例中，僅自光射出面30a射出光，但本發明並不限定於此，不僅可自光射出面射出光，亦可自背面側，即自兩面側射出光。
另外，將本發明的導光板設為包含散射粒子的粒子濃度不同的兩層的構成，但亦不限定於此，亦可設為包含散射粒子的粒子濃度不同的3層以上的層的構成。
以上，列舉各種實施形態對本發明的導光板、使用該導光板的面狀照明裝置進行了詳細說明，但本發明並不限定於以上的實施形態，於不脫離本發明的主旨的範圍內，當然可進行各種改良或變更。
[實例]
以下，列舉實例來具體地說明本發明的導光板。
作為實例，使用具有如圖2、圖3(A)、圖3(B)、圖5及圖6所示的邊界面z的2層平板導光板30，藉由計算機模擬來求出自導光板30的光射出面30a射出的射出光的照度分布及亮度分布，並求出(a)自導光板30的光射入面30c、光射入面30d射入的光的利用效率，(b)來自光射出面30a的射出光的亮度分布的中間高程度，及(c)光射出面30a的中央部的凹凸形狀，然後對上述3個項目進行光學評價，並判定是否滿足上述3個項目的各項目的設定值，即(a)70%以上，(b)超過0%、45%以下，及(c)凸形狀。
再者，於模擬中，導光板30的透明樹脂的材料以PMMA為模型，散射粒子的材料以矽酮為模型。關於該點，以下的所有實例均相同。
[實例1]
作為實例1，使用畫面尺寸對應於40吋的導光長度為540 mm的導光板30。具體而言，使用如下的導光板：將導光板30的厚度設為2.0 mm，將二等分線α上的第2層62的厚度最厚的最大厚度，即極大值的位置上的第2層62 的厚度設為0.80 mm，將第2層62的厚度最薄的最小厚度，即極小值的位置上的第2層62的厚度設為0.15 mm，將自第1極大值至光射入面的距離設為20 mm。另外，於導光板中混煉分散的散射粒子使用粒徑為4.5 μm、7.0 μm及12 μm的3種散射粒子，根據圖9所示的本發明的導光板的設計方法，對應於散射粒子的粒徑而設定多種第1層60的粒子濃度，繼而，與其相對應地決定多種第2層62的粒子濃度，從而設計製造了多種導光板。
使用上述式(2)~式(4)求出所獲得的多種導光板30的導光位置處的合成散射剖面面積S。
將所獲得的結果示於表3~表5。
上述表3及表4表示合成散射剖面面積S的最大值 Smax及最小值Smin滿足上述式(1)的本發明例1~本發明例16，表5表示合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin不滿足上述式(1)的比較例1~比較例9。
針對表3~表5所示的本發明例1~本發明例16及比較例1~比較例9，求出上述(a)光的利用效率、(b)中間高程度、及(c)中央部的凹凸形狀，對上述3個項目進行光學評價，並判定是否滿足上述3個項目的各項目的設定值，即(a)70%以上，(b)超過0%、45%以下，及(c)凸形狀。
此處，在判定過程中，於(a)光利用效率為75%以上而足夠高、(b)中間高程度實現最佳的約30%以上、且(c)中央部亮度分布不變成凹形狀的情況下，設為A；於(a)光利用效率高達70%以上、(b)中間高程度為0%~30%左右、且(c)中央部亮度不變成凹形狀的情況下，設為B；於不滿足上述(a)~上述(c)的情況下，設為C；於不滿足上述(a)~上述(c)的情況之中，特別不佳的(c)中央部亮度分布形狀顯著地變成凹形狀、(b)中間高程度亦小的情況下，設為D。
將以上的結果亦示於表3~表5。
如根據表3~表5的結果而明確般，合成散射剖面面積S滿足本發明的散射粒子分散條件的本發明例1~本發明例16均是(a)光的利用效率為70%以上，(b)亮度分布的中間高程度超過0%、且為45%以下，及(c)亮度分布的中央部的形狀為凸形狀，滿足上述3個項目的規定 值，而被判定為A或B，但合成散射剖面面積S滿足本發明的散射粒子分散條件的本發明例1~本發明例9均是上述3個項目中的至少1個偏離規定值，而被判定為C或D。
根據以上的實例1的結果，本發明的效果明顯。
[實例2]
作為實例2，使用畫面尺寸對應於52吋的導光長度為700 mm的導光板30，除此以外，以與實例1相同的方式設計製造多種導光板。
與實例1同樣地，使用上述式(2)~式(4)求出所獲得的多種導光板30的導光位置處的合成散射剖面面積S。
將所獲得的結果示於表6~表8。
上述表6及表7表示合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足上述式(1)的本發明例21~本發明例36，表8表示合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin不滿足上述式(1)的比較例21~比較例29。
針對表6~表8所示的本發明例21~本發明例36、及比較例21~比較例29，與實例1同樣地對上述3個項目進行光學評價，並判定是否滿足上述3個項目的各項目的設定值。
將以上的結果亦示於表6~表8。
如根據表6~表8的結果而明確般，合成散射剖面面積S滿足本發明的散射粒子分散條件的本發明例21~本發明例36均是(a)光的利用效率為70%以上，(b)亮度分布的中間高程度超過0%、且為45%以下，及(c)亮度分布的中央部的形狀為凸形狀，滿足上述3個項目的規定值，而被判定為A、或B，但合成散射剖面面積S滿足本發明的散射粒子分散條件的本發明例21~本發明例29均是上述3個項目中的至少1個偏離規定值，而被判定為C、或D。
根據以上的實例2的結果，本發明的效果明顯。
10‧‧‧液晶顯示裝置
12‧‧‧液晶顯示面板
14‧‧‧驅動單元
20、70‧‧‧背光單元(面狀照明裝置)
24‧‧‧照明裝置本體
24a、30a、80a‧‧‧光射出面
26‧‧‧框體
28‧‧‧光源
30、31a、31b、31c、31d、31e、31f、31g、31h、80、81a、81b、81c、81d、81e‧‧‧導光板
30b、80b‧‧‧背面
30c、30d、80c‧‧‧光射入面
32‧‧‧光學構件單元
32a、32c‧‧‧擴散片
32b‧‧‧稜鏡片
34‧‧‧反射板
36‧‧‧上部引導反射板
38‧‧‧下部引導反射板
42‧‧‧下部框體
44‧‧‧上部框體
44a‧‧‧開口部
46‧‧‧折返構件
48‧‧‧支撐構件
49‧‧‧電源收納部
50‧‧‧LED晶片
52‧‧‧光源支撐部
58‧‧‧發光面
60、82‧‧‧第1層
62、84‧‧‧第2層
80d‧‧‧側面
a、b‧‧‧長度
E‧‧‧有效畫面區
L1、L2‧‧‧直線部
M‧‧‧混合區
q‧‧‧配置間隔
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、 R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18‧‧‧圓弧
α‧‧‧二等分線
z‧‧‧邊界面
圖1是表示具備使用本發明的導光板的面狀照明裝置的液晶顯示裝置的一實施形態的概略立體圖。
圖2是圖1所示的液晶顯示裝置的II-II線剖面圖。
圖3(A)是圖2所示的面狀照明裝置的III-III線矢視 圖，圖3(B)是圖3(A)的B-B線剖面圖。
圖4(A)是表示圖1及圖2所示的面狀照明裝置的光源的概略構成的立體圖，圖4(B)是將圖4(A)所示的光源的1個LED放大表示的概略立體圖。
圖5是表示圖3(A)、圖3(B)所示的導光板的形狀的概略立體圖。
圖6是用以說明圖5所示的導光板的層構造的VI-VI線剖面圖。
圖7(A)及圖7(B)分別為表示分散於本發明的導光板的一例的上層及下層中的擴散粒子的粒徑[μm]與粒子濃度[wt%]的關係的圖表。
圖8(A)及圖8(B)分別為表示分散於本發明的導光板的另一例的上層及下層中的擴散粒子的粒徑[μm]與粒子濃度[wt%]的關係的圖表。
圖9是表示本發明的導光板的設計方法的一例的流程圖。
圖10是表示藉由圖9所示的導光板的設計方法所設計的導光板的第2層(下層)的剖面形狀的3個例子的圖表。
圖11是表示藉由圖9所示的導光板的設計方法所設計的導光板的5個設計例的相對於導光位置的每單位長度的合成散射剖面面積的圖表。
圖12是表示成為圖11所示的合成散射剖面面積的導光板的5個設計例的相對於導光位置的射出光的相對照度的圖表。
圖13是表示藉由圖9所示的導光板的設計方法所設計的導光板的相對於第2層(下層)的粒子濃度的射入光的利用效率及射出光的中間高程度的圖表。
圖14(A)~圖14(D)是表示本發明的導光板的另一例的概略剖面圖。
圖15(A)~圖15(D)是表示本發明的導光板的另一例的概略剖面圖。
圖16是表示本發明的面狀照明裝置的另一例的概略剖面圖。
圖17(A)~圖17(E)是表示本發明的導光板的另一例的概略剖面圖。
10‧‧‧液晶顯示裝置
12‧‧‧液晶顯示面板
14‧‧‧驅動單元
20‧‧‧背光單元(面狀照明裝置)
24‧‧‧照明裝置本體
26‧‧‧框體
28‧‧‧光源
30‧‧‧導光板
32‧‧‧光學構件單元
32a、32c‧‧‧擴散片
32b‧‧‧稜鏡片
34‧‧‧反射板
36‧‧‧上部引導反射板
38‧‧‧下部引導反射板
42‧‧‧下部框體
44‧‧‧上部框體
44a‧‧‧開口部
46‧‧‧折返構件
48‧‧‧支撐構件
50‧‧‧LED晶片
52‧‧‧光源支撐部
60‧‧‧第1層
62‧‧‧第2層

Claims (18)

  1. 一種導光板，其特徵在於，其包括：矩形狀的光射出面；設置於上述光射出面的端邊側、且使在與上述光射出面大致平行的方向上前進的光射入的至少1個光射入面；以及與上述光射出面為相反側的背面，且上述導光板於內部分散有擴散粒子，上述導光板具有在大致垂直於上述光射出面的方向上重疊、且上述擴散粒子的粒子濃度彼此不同的兩層，上述兩層具有位於上述光射出面側及上述背面側的一方的第1層，以及位於上述光射出面側及上述背面側的另一方、且與上述第1層連接的第2層，在與上述光射出面大致平行的方向上，上述第2層的在大致垂直於上述光射出面的方向上的厚度發生變化，形成至少具有其厚度在遠離上述光射入面的方向上連續地增加而變成極大的部分的剖面形狀，以合成散射剖面面積S隨著遠離上述光射入面而連續地單調遞增的方式，使上述擴散粒子分散，上述合成散射剖面面積S是沿與上述光射出面大致平行的方向的位置上的上述兩層的在大致垂直於上述光射出面的方向上的合成散射剖面面積，且上述合成散射剖面面積S的最大值Smax及最小值Smin滿足下述式(1)，1.25≦Smax≦2.2 0.90≦Smin≦1.6………(1)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之導光板，其中上述第2層在與上述光射出面大致平行的方向上，形成在大致垂直於上述光射出面的方向上的厚度具有至少1個極小值、及至少1個極大值的剖面形狀。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之導光板，其中上述至少1個光射入面為設置於上述光射出面的相向的2個端邊側的2個光射入面。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之導光板，其中上述第2層的上述剖面形狀包含3個圓弧或4個圓弧。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述之導光板，其中上述第2層的上述剖面形狀於上述2個光射入面各自之側具有上述極小值，於上述2個光射入面間的大致中央處具有上述極大值。
  6. 如申請專利範圍第3項至第5項中任一項所述之導光板，其中上述第2層的上述剖面形狀於上述2個光射入面各自之側具有形成上述極小值的圓弧，於上述2個光射入面間的大致中央處具有形成上述極大值的圓弧。
  7. 如申請專利範圍第3項至第6項中任一項所述之導光板，其中上述第2層的厚度於上述光射出面的大致中央處最厚。
  8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之導光板，其中上述至少1個光射入面為設置於上述光射出面的1個端邊側的1個光射入面，且上述第2層的上述剖面形狀於上述1個光射入面之側 具有上述極小值，於上述光射出面的另一端邊側具有上述極大值。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之導光板，其中上述第2層的上述剖面形狀於上述1個光射入面之側具有形成上述極小值的圓弧，於上述光射出面的另一端邊側具有形成上述極大值的圓弧。
  10. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之導光板，其中在與上述光射出面大致平行的方向上前進的光的自上述1個光射入面至中央、或至另一端的導光長度為500 mm以上、615 mm以下，上述擴散粒子的粒徑為4.5 μm以上、12.0 μm以下，分散於上述第2層中的上述擴散粒子的濃度為0.10 wt%以上、1.04 wt%以下，且分散於上述第2層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.10)、(4.5,0.30)、(7.0,0.14)、(7.0,0.39)、(12.0,0.38)及(12.0,1.04)這6個點所圍成的區域內。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之導光板，其中分散於上述第1層中的上述擴散粒子的濃度為0.00 wt%以上、0.101 wt%以下，且分散於上述第1層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.00)、 (4.5,0.016)、(7.0,0.022)、(12.0,0.00)及(12.0,0.101)這5個點所圍成的區域內。
  12. 如申請專利範圍第1項至第9項中任一項所述之導光板，其中在與上述光射出面大致平行的方向上前進的光的自上述1個光射入面至中央、或至另一端的導光長度為700 mm以上、850 mm以下，上述擴散粒子的粒徑為4.5 μm以上、12.0 μm以下，分散於上述第2層中的上述擴散粒子的濃度為0,07 wt%以上、0.74 wt%以下，且分散於上述第2層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.07)、(4.5,0.21)、(7.0,0.10)、(7.0,0.28)、(12.0,0.27)及(12.0,0.74)這6個點所圍成的區域內。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之導光板，其中分散於上述第1層中的上述擴散粒子的濃度為0.00 wt%以上、0.072 wt%以下，且分散於上述第1層中的上述擴散粒子的粒徑及濃度在將上述擴散粒子的粒徑(μm)設為橫軸，將上述擴散粒子的粒子濃度(wt%)設為縱軸的圖表中，處於由(4.5,0.00)、(4.5,0.011)、(7.0,0.016)、(12.0,0.00)及(12.0,0.072)這5個點所圍成的區域內。
  14. 如申請專利範圍第1項至第13項中任一項所述之導光板，其中表示自上述至少1個光射入面射入的光自上 述光射出面射出的比例的光的利用效率為70%以上，表示自上述光射出面的中央部射出的光的亮度對於自上述光射出面的上述周邊部附近射出的光的亮度的比例的上述光射出面的亮度分布的中間高程度超過0%、且為45%以下，上述光射出面的上述中央部的亮度分布為凸型。
  15. 如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述之導光板，其中上述背面為與上述光射出面平行的平面。
  16. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之導光板，其中上述第1層位於上述光射出面側，上述第2層位於上述背面側。
  17. 如申請專利範圍第1項至第15項中任一項所述之導光板，其中上述第1層位於上述背面側，上述第2層位於上述光射出面側。
  18. 一種面狀照明裝置，其特徵在於包括：如申請專利範圍第1項至第17項中任一項所述之導光板；光源，其與上述導光板的上述光射入面面對配置；以及框體，其收納上述導光板及上述光源，且於上述導光板的上述光射出面側具有比上述光射出面小的開口部。
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