JP2012089463A

JP2012089463A - 導光板、それを用いた表示装置及びそれを用いたテレビ受信装置

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Publication number: JP2012089463A
Application number: JP2010259546A
Authority: JP
Inventors: Azusa Yamanaka; あずさ山中; Yoshiki Takada; 良樹鷹田
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2012-05-10
Also published as: JP2012089467A

Abstract

【課題】エッジライト方式の面光源装置において、簡易な構成で、輝線や暗線を発生させることなく、光の漏れ出しのないローカルディミングを実現できる導光板を提供すること。
【解決手段】出光面と、該出光面と対向する対向面と、前記出光面と前記対向面との間に挟まれた少なくとも1つの入光面を有する導光板であって、前記出光面及び対向面の少なくとも一方が、入光面に垂直なランダムな複数本の溝を有する、導光板。
【選択図】図２

Description

本発明は、導光板に関し、特に、ローカルディミング（例えば、ローカルディミングを利用したスキャニング）を行うエッジライト方式の面光源装置に適した導光板に関する。

液晶表示装置は、液晶材が自己発光しないため、バックライトとして面光源装置が使用されている。面光源装置としては、光源を液晶表示パネルの背面に有する直下方式と光源を液晶表示パネルの側面に有するエッジライト方式の２種類があるが、薄型化に適したエッジライト方式の面光源装置が多く用いられている。このようなエッジライト方式の面光源装置は、一般的には、光源からの光を液晶表示パネル側に出射させる導光板と、その側部に配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）やＣＣＦＬ（冷陰極管）等の光源と、導光板から出射した光を液晶表示パネル側の方向に向けるプリズムシート等から構成される。導光板は、一般に、その側部（入光面）から入射する光を板内部で繰り返し反射させて導光し、導光した光を背面に設けた光出射機構によって出光面から液晶表示パネル側に出射させる。

ＣＲＴ表示装置では蛍光体面を電子銃で走査して画像を表示するために各画素は１フレームの間の一瞬しか発光しないのに対し、液晶表示装置では各画素はバックライトが点灯している間はずっと発光している。そのため、液晶表示装置においては、人間の目の残光特性によるコントラストの低下や動画ボケが発生する。その対策として、液晶表示装置において、一部の領域のみを発光させ、他の領域は発光させないようにエリア制御を行う、ローカルディミング（エリア毎の明るさ調整）という技術が知られている。このローカルディミング技術により、液晶表示装置の高画質化や省電力化を行うことができる。また、このローカルディミング技術は、例えば、液晶表示装置においてメガネシャッタニング方式で３次元画像／映像を表示する際の、バックライトのスキャニング（一般的には、出光面を上下方向に複数の領域に区分し、上から下に一領域ずつ順次発光させる発光方式）にも利用されている。

エッジライト方式の面光源装置において一部の領域のみを発光させるためには、導光板の入光面近傍に配置した複数の光源を２つ以上のグループに分けて、必要なグループのみを点灯させることになるが、この場合、光源から発する光が完全な平行光ではなく拡散性を有しているため、出光面の発光させたい領域以外の領域にも導光板の材質の臨界角に応じて出光面と背面との間で全反射が続く範囲で光が広がってしまうという問題がある。
例えば、前述した３次元画像／映像を表示する際のスキャニングにおいて発光させたい領域以外にも光が広がると、右目用画像と左目用画像の混在を完全に防止することができなくなるので、結果的にはクロストーク（二重映り）問題を起こしてしまい、画像／映像が劣化してしまう。

このようなローカルディミングを行う際の導光板における光の広がりを抑えるための技術として、特許文献１には、導光板を短冊状に分割することが開示されている。また、特許文献２には、導光板の底面に導光板の厚さの半分以上の切り込みを設けることが開示されている。さらに、特許文献３には、導光板の入光面に凸部を設けると共にその頂部に光源を配置すること、及び、導光板の入光面にレンチキュラーレンズを配置すると共にその焦点位置に光源を配置することが開示されている。

特開２００１−２１０１２２号公報特開２００９−１９９９２６号公報特開２００９−１９９９２７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、導光板と導光板の間に輝線又は暗線が発生するという表示装置にとって致命的な問題がある。また、導光板が複数あるため、各導光板の固定や寸法管理が煩雑で、これを用いて表示装置を製造するのは実際には困難である。

特許文献２に開示された技術においても、導光板に深い切り込みを形成するため、輝線又は暗線の発生という問題がある。また、厚さの半分以上の切り込みを有する導光板を製造することは困難であり、仮に製造できたとしても非常にコストがかかる。

特許文献３に開示された技術は、光源と導光板の位置あわせの精度が厳格に要求されるため、面光源装置の製造が難しく、位置ずれが生じた場合には激しい輝度ムラが生じてしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、エッジライト方式の面光源装置において、簡易な構成で、輝線や暗線を発生させることなく、光の広がりの少ないローカルディミングを実現できる導光板を提供することを目的とする。

本発明者らは、導光板の表面形状と出光分布の関係について鋭意検討した結果、導光板の出光面及び／又はその対向面に、導光板内における光の伝播方向に略平行で（すなわち、入光面に略垂直で）ランダムな複数本の溝を設けると、光の伝播を妨げることなく、光源からの光を直線的に出光させることができ、輝線や暗線も発生しないことを見出した。そして、このような導光板を利用すれば、一枚の導光板で、光の広がりの少ないローカルディミングを行うことができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は以下のとおりである。
出光面と、該出光面と対向する対向面と、前記出光面と前記対向面との間に挟まれた少なくとも1つの入光面を有する導光板であって、
前記出光面及び対向面の少なくとも一方が、入光面に垂直なランダムな複数本の溝を有する、導光板。

本発明によれば、光源からの光を直線的に出光させて出光面の特定のエリアのみを発光させることができるので、一枚で、輝線や暗線を発生させることなく、光の広がりの少ないローカルディミングを実現できる導光板を提供することができる。

さらに、本発明による光の直進化の効果は、上記複数本の溝（以下「溝構造」ともいう。）のサイズに関わりなく得られるので、溝構造を微細にして、表示パネルとの間で発生するモアレという別の品位劣化問題を引き起こさないようにすることができる。よって、溝構造を微細なものとすれば、多種多様な表示パネルと組み合せてもモアレを発生させることなく高品質なローカルディミングを実現できる、汎用性の高い導光板を提供することができる。

本発明の導光板の概略図である。本発明の導光板に形成する溝構造の一例を示す表面プロファイル図である。本発明の導光板の溝構造を有する面の一例を示す概略図である。本発明の導光板の溝構造を有する面の一例を示す概略図である。溝構造の形成方法の具体例の説明図である。溝構造の形成方法の具体例の説明図である。溝構造を形成した導光板製造用多層フィルムの断面図である。拡散角度の説明図である。本発明の面光源装置の正面概略図である。本発明の面光源装置に利用できる点光源（ＬＥＤ）の概略図である。本発明の表示装置の断面図である。本発明の導光板を用いた液晶表示パネルの正面概略図である。本発明のテレビ受信装置の構成を示す図である。溝の斜面、深さ、ピッチを示す図である。直進性割合の説明図である。広がり角度の説明図である。溝構造の溝構造に垂直な方向の拡散角度と光の直進性の関係を示す図である。溝構造の溝構造に平行な方向の拡散角度と光到達性の関係を示す図である。

本発明の導光板の実施形態について、本発明の導光板の一例の概略図を示す図１を用いて以下に具体的に説明する。
本発明の導光板１は、出光面１１と、出光面と対向する対向面（図示せず）と、出光面と対向面との間に挟まれた少なくとも１つの入光面１２を有する。ここで、「出光面」とは、当該導光板を組み込んだ面光源装置を表示装置内に配置する際に、光を照射するべき表示パネル（液晶パネル）の側に対面することになる面をいう。通常は、入光面から光を入射させたときの輝度が導光板の面の中で最も高くなるように設計されている。
本発明の導光板においては、近傍に配置された光源の光を入光面１２から導光板内に入射させ、板内部で繰り返し反射させて導光し、導光した光を出射機構（図示せず）によって出光面１１に向け、出光面１１から外部に出射させる。

本発明の導光板は、出光面及び／又はその対向面に、入光面に垂直（溝を有する面が入光面と厳密には直交していない場合（入光面が1つである場合等）には略垂直）でランダムな複数本の溝を有する。
ここで、複数本の溝がランダムであるとは、複数本の溝の断面形状、ピッチ及び深さのうち少なくとも１つがランダム（不規則）に異なっていることをいう。

出光面及び／又はその対向面に設けられた複数本の溝により光の直進性が向上する理由は明らかではないが、入光面から入光した光が導光板の内側から溝構造に当たって全反射する際、光の伝播方向と垂直な面内において、入射した光が溝形状によって入射してきた方向に戻るように反射する影響が大きいと推測される。ただし、機序はこれに限定されない。

複数本の溝は、出光面及びその対向面の少なくともどちらか一方に設けられていればよく、いずれに設けても本発明の光の直進化の効果は得られる。したがって、複数本の溝をどちらに設けるかは、製造のしやすさ、取り扱いのしやすさ等を考慮して適宜決定すればよい。例えば、導光板の対向面には出光分布を均一にするための光散乱パターンが印刷等により設けられることが多いが、溝を有する面の上に印刷を施すのが難しいこともある。このような場合には、複数本の溝を出光面の方に設ければよい。
また、複数本の溝は、出光面及びその対向面の両方に設けてもよい。

図１の導光板は、溝構造を出光面に設けた例であり、出光面１１は、入光面１２に垂直な（入光面１２の出光面１１と接する辺１５に垂直な）な複数本の溝１３を有している。

各溝の断面形状に限定はなく、例えば、Ｖ字形状やＵ字形状とすることができる。
溝のピッチとは、隣り合う溝の谷底の間の水平距離（溝構造を有する面に平行な方向の水平距離）をいう。なお、谷底が平坦である場合には、その中心を谷底としてピッチを決定する。溝の断面形状や幅は溝の延在方向に沿って変化していても良い。
また、溝の深さは、各溝を構成する両側の山のうち高い方の山の山頂と溝の谷底の間の垂直距離（溝構造を有する面に垂直な方向の距離）（山頂と谷底の標高差）をいう。
溝の深さは延在方向に沿ってなだらかに又は急勾配で変化していてもよく、また、その結果、途中に溝が途切れる箇所があってもよいが、できれば変化しない方が好ましい。

溝の断面形状、ピッチ、深さ及び斜面角度は、溝構造を有する面の任意の垂直断面（入光面に平行な垂直断面）を顕微鏡（走査型電子顕微鏡やレーザー共焦点顕微鏡等）により観察・測定することによって決定することができる。

本発明において好ましく利用できる溝構造の具体例を図２Ａ及びＢに示す。図２Ａは溝構造に垂直な方向への拡散角度（後述）が３０度、溝構造に水平な方向への拡散角度が１度の異方性の拡散特性を有する溝構造の具体例を示す表面プロファイル図である。図２Ｂは溝構造に垂直な方向への拡散角度が６０度、溝構造に水平な方向への拡散角度が１度の異方性の拡散特性を有する溝構造の具体例を示す表面プロファイル図である。

溝構造の平均ピッチに限定はないが、３０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下である。また、溝構造の平均ピッチは５８０ｎｍ（可視光の中心波長）以上であることが好ましく、より好ましくは７８０ｎｍ（可視光全域）以上である。
導光板と組み合せて使用される表示パネルの画素ピッチや光学シートの構造ピッチは、それぞれ、概ね１００〜６００μｍ、５０〜１５０μｍであるので、溝構造の平均ピッチをこのような値に設定すれば、導光板と組み合せて使用する表示パネルや光学シートとの空間干渉によるモアレの発生を防ぐことができる。さらに、平均ピッチをこのような値に設定すれば、取り扱い時に溝構造に爪などが引掛かることも少なく、ハンドリング性が向上する。さらに、本発明の導光板によって導光する光は可視光線（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの電磁波）であるので、溝構造による光の直進化の効果を十分に発揮するためには平均ピッチの下限値は上記のような値であることが好ましい。
溝構造の平均深さにも限定はないが、１〜５０μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜１０μｍである。

溝の斜面角度は光の直進性へ大きな影響を与える。すなわち、本発明の導光板中では、外側に広がろうとする光を溝の斜面で反射し、導光板中へ戻すことで光の直進性を上げていると考えられる。したがって、各溝の斜面角度は、４０度〜６０度であることが好ましい。そこで、本発明の導光板の溝構造においては、溝の斜面角度の、４０度〜６０度の範囲内にあるものの占める割合が５％以上であることが好ましい。さらに好ましくは１０％以上である。また、その中でも５０度であるものの占める割合が多いほうがより直進性向上に貢献する。ここで、溝の斜面とは、溝を構成しているすべての表面をいう。すなわち、ここでは、傾斜のない平らな面であっても溝を構成している表面であれば「溝の斜面」として扱い、例えば、溝の底の平らな部分も「溝の斜面」であるとする。溝の斜面角度とは、溝構造を有する面の溝構造に垂直な断面における各溝を構成するすべての表面の接線のうち、溝の谷底（谷底が平坦である場合には、その中心を谷底として斜面角度を決定する。）との間の水平距離がｎμｍ（ｎは１以上の整数）である点（斜面上の点）を接点する接線と、溝構造を有する面とがなす角の総称である。溝の斜面角度は、溝構造を有する面の任意の垂直断面（溝構造に垂直な断面）から任意に抽出した１００μｍの距離の間に存在する溝を構成する表面を顕微鏡（走査型電子顕微鏡やレーザー共焦点顕微鏡等）により観察・測定することによって決定することができる。

本発明の導光板においては、出光面及び／又は対向面に溝構造を有するので、出光面中央への光の到達度は若干低下する傾向にある。光到達性は、後述する出射機構のデザインを調整することで補正することができるが、光到達度の低下が大きすぎる場合には出射機構の変更では補正できなくなるため光到達度の低下は小さいことが好ましい。この光到達性には特に、溝の延在方向の深さ変化が大きな影響を与える。したがって、光の伝播を妨げないよう、溝の深さは溝の延在方向にそって変化しないほうが好ましいが、製法上または他の光学シートとの干渉を避けるためにわずかに変化してもよい。その場合、溝の深さ変化の勾配の正負が変わる位置（溝の底面の勾配の正負の変わり目）（図１４のＡ１、Ａ２等）の間の距離（図１４のＬ、以下「溝中の丘の長さ」という。）の平均値は１００μｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０００μｍ以上である。また、各溝の深さは、溝の全長を通じて、平均深さの±１０％の範囲内にあることが好ましい。
なお、溝構造の平均ピッチ、平均深さは、溝構造を有する面の任意の垂直断面（入光面に平行な垂直断面）から任意に抽出した１００μｍの距離の間に存在する溝のピッチ及び深さの平均値とする。
また、上記「溝中の丘の長さ」は、溝構造を有する面の溝の谷底における溝に平行な断面を顕微鏡（走査型電子顕微鏡やレーザー共焦点顕微鏡等）により観察・測定することによって決定することができ、その「平均値」とは、溝構造を有する面から任意に抽出した１００μｍ（溝に垂直な方向）×５ｍｍ（溝に平行な方向）の長方形の範囲の中に存在する溝の中の丘の長さの平均値とする。

上記の溝構造および後述する出射機構をさらに最適化することで、導光板から出射する光の取り出し効率を向上できる。
また、溝構造のピッチや深さ（ピッチや深さの数値範囲）、斜面角度をエリア毎に変化させることによって、より積極的に光の直進性をコントロールしたり、溝の平均長さを調整することで、光の出光面中央への到達度を向上させることが可能となる。
例えば、図３のように、溝構造を有する面の中心部分とその両側部分で溝構造のピッチや深さの数値範囲（平均ピッチや平均深さ）を変えてもよい。さらに、例えば、入光面から離れるにしたがって溝構造のピッチや深さの数値範囲（平均ピッチや平均深さ）が徐々に変化していくように（グラデーションがかかって順次変化していくように）することも好ましい。

なお、図１、３においては、溝１３、３３は溝構造を有する面を端から端まで横断しているが、必ずしも端から端まで横断していなくても溝構造による光の直進化の効果は得られる。例えば、溝構造がアクティブエリア(後述)の外側まであれば、導光板の端から１０ｍｍ内側から溝構造が形成されていた場合でも、溝構造が導光板の端から端まで横断している場合と比較して光の直進性と到達度に大きな差は生じない。したがって、導光板の製造条件、導光板と組み合せて使用する表示パネル、求められる表示品質等を考慮して、図４のように、溝を入光面４１より内側から設けてもよい。

本発明の導光板に溝構造を形成する方法に限定はない。例えば、（１）溝構造に対応する凹凸パターンを有する型を用いて当初から溝構造を有する導光板を成形する方法、（２）溝構造に対応する凹凸パターンを有する転写型を用いて導光板に溝構造を転写する方法、及び、（３）溝構造を有するフィルムを導光板に貼り合せる方法等を用いることができる。

（１）の方法として、例えば、射出成形の場合には、導光板を成形する金型の溝構造を形成する面に相対する位置に溝構造に対応する凹凸パターンを有するスタンパーを配置することにより、当初から溝構造を有する導光板を成形することができる。この方法は、比較的小型（３２型以下程度）の導光板を製造するのに適している。
また、キャスト成形の場合には、キャストした樹脂又は樹脂組成物を固める際に使用するベース板（型）に溝構造に対応する凹凸パターンを設けておくことにより、当初から溝構造を有する導光板製造用シートを成形することができる。成形後、シートを所定のサイズにカットして（さらに必要に応じて切削加工等を施して）導光板を製造する。
さらに、押出成形の場合には、ダイ５１から出てきた樹脂又は樹脂組成物５２が熱いうちに、溝構造に対応する凹凸パターンを有するローラー５３の間を通すことにより、当初から溝構造を有する導光板原反シートを成形することができる（図５参照）。成形後、シートを所定のサイズにカットして（さらに必要に応じて切削加工等を施して）導光板を製造する。

（２）の方法として、例えば、溝構造を有していない導光板（導光板製造用原反シート）を押出成形やキャスト成形等により成形した後、溝構造を形成する面に溝構造に対応する凹凸パターンを有する転写型を用いて溝構造を転写することができる。
図６にこの方法の具体例を示す。図６の方法においては、所定のサイズにカットした透明基板６１に溝構造に対応する凹凸パターンを有する転写ローラー６２を加熱しながら押し付けて溝構造を転写する。なお、転写ローラー６２に代えてフラットなスタンパーを用いてもよい。

（３）の方法としては、次のような方法が挙げられる。
ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン等からなる透明なベースフィルム上に、例えば、紫外線硬化樹脂層を塗布し、後述するスペックルパターンを用いた方法により紫外線硬化樹脂層に溝構造を形成するなどして、溝構造を有する層を形成する。ベースフィルムの厚さに限定はないが、例えば、２０〜１５０μｍとすることができる。
次いで、上記ベースフィルムの溝構造を形成した面とは反対側の面に、透光性の粘着剤を塗布すると共にその上にポリエチレンテレフタレート等からなる剥離フィルムを貼り合わせるか、又は、剥離フィルム付きの粘着フィルムの透光性粘着層を貼り合わせる等して、粘着剤側が剥離フィルムでカバーされた多層フィルムを製造する。粘着剤に求められる性質としては、透明性が高いこと、気泡なく導光版へ貼り付けられ、熱や湿気に対して安定であることが上げられる。このような性質を有する粘着フィルムには例えば、リンテック社製のＭＯ３００６Ｃや、パナック社製のＰＤ−Ｓ１などがあげられる。
このような多層フィルムの層構成の具体例を図７に示す。図７の７ａ、７ｂは、共に、剥離フィルムを片側に設けた多層フィルムである。多層フィルム７ａにおいては、下から順に、剥離フィルム７１、粘着層７２、ベースフィルム７３及び溝構造が形成された層７４が積層されている。また、多層フィルム７ｂにおいては、溝構造が形成された層７４の上にさらに、粘着層及び台紙フィルム層が設けられ、下から順に、剥離フィルム７１、粘着層７２、ベースフィルム７３、溝構造が形成された層７４、粘着層７５及び台紙フィルム７６が積層されている。なお、剥離フィルム７１及び台紙フィルム７６は、導光板の製造中、台紙又は保護フィルムの役割を果たすものであり、その厚みに限定はなく、例えば（その材質にもよるが）、２０〜１００μｍとすることができる。

次に、この多層フィルム７ａ又は７ｂを所望のサイズに切断する。このときのサイズは、導光板の溝構造を形成する面と同じとしてもよいし、これより若干小さくしてもよい。多層フィルム７ａ又は７ｂを、導光板の溝構造を形成する面より小さくカットしておくと、貼り合わせの際に、多少のずれがあってもはみ出しが起きる心配がなく、剥がれにくい高信頼性の導光板が提供できる。また、貼り合わせ精度にも尤度が生まれ生産性も向上する。
次に、カットした多層フィルム７ａ又は７ｂを、導光板の製造工程や導光板を有する面光源装置の組立工程において、導光板に貼り合わせる。多層フィルム７ａの場合は上記溝構造が形成されたフィルム（７２〜７４）を剥離フィルム７１から剥がして粘着層７２を介して導光板に貼り合せる。多層フィルム７ｂの場合は、上記溝構造が形成されたフィルム（７１〜７４）を粘着層７５から剥がし、次いで剥離フィルム７１を剥がして粘着層７２を介して導光板に貼り合わせる。最後に、必要に応じてフィルムと導光板との間の空気をローラー等により抜くことにより密着させてもよい。
導光板へ上記溝構造が形成された多層フィルム（７２〜７４）を貼り合わせる場合、条件によっては吸湿性、熱膨張性の違いから反りが生じる可能性がある。これを防ぐための方法としては、例えば、導光板の材料とベースフィルム７３の物性をあわせる（同一又は吸湿性や熱膨張性等の物性が同等の材料を用いる）、または導光板の溝構造が形成された多層フィルムを貼り合わせた面とは反対側の面にも同じベースフィルム７３を貼り合わせる方法が挙げられる。反対側の面にも同じベースフィルム７３を貼り合わせる場合、そのベースフィルムに出射機構を付与することも好ましい。
なお、貼り合わせに先立ち、粘着層７２及び／又は導光板の溝構造を設ける面にエキシマＵＶ処理やコロナ処理等の表面処理を施すことによって表面の分子結合を切断した後、直ちに粘着層７２と導光板とを密着させることによって、貼り合わせ強度を向上させることもできる。さらに、このような表面処理を利用すれば、粘着剤を使用せずに溝構造を有するフィルムのベースフィルムと導光板とを貼り合せることも可能であり、低コスト化、信頼性向上を図ることができる。

上述の（１）、（２）の方法で使用する金型（スタンパー）、転写型（転写ローラー）や（３）の方法で使用するフィルム等に、溝構造に対応する凹凸パターンや溝構造を形成する方法に限定はなく、例えば、切削、サンドブラスト等の機械加工によって形成してもよいし、レーザーのスペックルパターン露光により形成することもできる。スペックルパターン露光を利用する方法は、機械加工では困難な１０μｍ程度以下の微細な３次元構造の形成に適している。

スペックルパターン露光を利用する場合には、具体的には次のようにしてランダムな溝構造を形成することができる。
例えば、レーザー光を用いた干渉露光によりランダムな縞模様のスペックルパターンを発生させ、これをフォトレジスト等の感光性材料に照射する。次いで、露光した感光性材料を公知の方法によって現像すると、感光性材料に上記スペックルパターンに対応したランダムな溝構造が形成される。
なお、ランダムな縞模様のスペックルパターンは、例えば、レーザー光を異方性の強い拡散層等で拡散させることによって発生させることができる。通常、レーザー光を拡散層で拡散させて露光面に照射すると、スペックルは円形ムラとして発生するが、拡散層を異方性の強いものとすると、スペックルを縞模様状にすることができる。さらに、レーザー光の波長やレーザー光を拡散させる条件等を適宜変更することにより、所望のランダム縞模様を得ることが可能となる。具体的には、特表２００４−５０８５８５号公報の段落００４７〜００５７に開示される方法等によって発生させることができる。

溝構造に対応する凹凸パターンを有する金型や転写型は、さらに、上記のようにして作成した溝構造をサブマスタ型とし、このサブマスタ型に電鋳等の方法で金属を被着してこの金属に上記溝構造に対応する凹凸パターンを転写すること等によって作製することができる。

なお、干渉露光によるスペックルパターンを用いた微細な凹凸パターンの作成方法は周知であり、例えば、特許第３４１３５１９号、特表２００３−５２５４７２号公報及び特表２００４−５０８５８５号公報等に開示されている。

本発明の導光板の形状（外形）は、出光面、これに対向する対向面及びこれらに挟まれた入光面を有していれば特に限定はない。また、入光面は少なくとも１つあればよく、２つまたはそれ以上あってもよい。導光板の厚さ（入光面における、出光面と対向面との間の距離）に限定はないが、例えば、１．０〜５．０ｍｍ程度とすることができる。
また、本発明の光の直進化の効果は、入光面の形状には影響を受けず、入光面の形状がいかなるものであっても得られる。例えば、入光面は鏡面加工されていてもよいし、点光源と組み合せた場合の輝度ムラ低減のためにパタンが形成されていてもよい。特に、入光面にパタンが形成されていると、該導光板を点光源と組み合せた場合に発生する出光面の縁部分（入光面近傍）の輝度ムラを低減できるので、出光面全面を有効に利用でき、よりアクティブエリア(後述)が広い面光源装置が可能になるため好ましい。
導光板が入光面を２つ有する場合、導光板の形状は出光面と対向面を主面とする平板状の直方体であることが好ましく、さらに、２つの入光面が対向していることが好ましい。この場合、対向する二つの入光面は長さが同じであるため、点光源の数や種類を同一にし、部品の共通化を図ることができるというメリットがある。

本発明の導光板の材質は、透光性のものであれば特に限定はなく、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、メチルメタクリレート−スチレン系共重合体等の光学部品の材料として一般に使用されている透明性の高い高分子材料やガラス等の無機材料を用いることができる。
また、本発明の導光板は、必要に応じて有機や無機の染料や顔料、艶消し剤、熱安定剤、難燃剤、帯電防止剤、消泡剤、整色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、不純物の捕捉剤、増粘剤、表面調整剤及び離型剤等の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で含有していてもよい。

本発明の導光板に設けられる溝構造は、その表面形状により、溝構造に垂直な方向への拡散角度が最大で、溝構造に平行な方向への拡散角度が最小である異方性の拡散特性を示す。
拡散角度（溝構造に垂直に光線を入射させたときの出射光の拡散角度（ＦＷＨＭ））の具体的な値に限定はないが、溝構造に垂直な方向への拡散角度は好ましくは４０°以上、より好ましくは５０〜９０°である。
溝構造がこのような拡散角度を与える表面形状を有していると、光の直進化の効果が十分に得られる。
さらに、溝構造の溝構造に平行な方向への拡散角度は、１０°以下であることが好ましく、より好ましくは２°以下、さらに好ましくは１°以下である。溝構造がこのような拡散角度を与える表面形状を有していると、光の出光面中央への到達度が高い状態を維持できる。
溝構造に対して平行な方向、垂直な方向の拡散角度は、共に、各溝の形状や溝構造の深さ及びピッチ等を適宜変更することによって調整することができ、スペックルパターンを利用して溝構造を形成する場合、これらはレーザー光を拡散させる条件等を適宜変更することによって調整できる。溝構造に垂直な方向への拡散角度をエリア毎に変化させることによって、より積極的に光の直進性をコントロールすることができ、また、溝構造に平行な方向への拡散角度を調整することで、光の出光面中央への到達度を向上させることが可能となる。

ここで、「拡散角度」とは、透過光強度がピーク強度の半分に減衰する角（半値角）の２倍の角度（ＦＷＨＭ：ＦｕｌｌＷｉｄｔｈＨａｌｆＭａｘｉｍｕｍ）をいう（図８参照）。この拡散角度は、例えば、ＰｈｏｔｏｎＩｎｃ．製のＰｈｏｔｏｎや日本電色工業株式会社製のＧＣ５０００Ｌ等の変角色差計を用いて、溝構造の法線方向から、溝構造（溝構造を形成した材料）に入射した光の透過光強度の角度分布（透過光の強度の出射角度に対する分布）を測定することによって求めることができる。ここで、溝構造の形成された面の法線方向とは、図１の１６に示す方向を指す。

本発明の導光板の対向面及び／又は出光面には、導光した光を出光面から出射させるための出射機構を設けることができる。
出射機構の具体例としては、拡散ないしは白色インクによるパターン印刷、熱転写・射出成形によるシボパターン、ＣＯ₂レーザー等を利用したレーザーパターン等が挙げられる。
出光面における出光分布（輝度分布）を均一にするために、出射機構は、入光面近傍では疎に、入光面から離れるにしたがって密に設けることが好ましい。例えば、入光面から遠ざかる方向に向かってグラデーションを有する光散乱パターンを形成することができる。
光散乱パターンとしては、例えば、ドットや凹凸形状を、入光面から離れるに従って徐々に面積が広くなるようなグラデーションパターンにしたものや、同一大のドットや凹凸形状を光源から離れるに従ってピッチが狭くなるようにしたグラデーションパターンが挙げられる。この場合のドットや凹凸の形状には円形、四角形などが挙げられ、その大きさは例えば、０．１〜２．０ｍｍ程度とすることができる。

次に、本発明の面光源装置について説明する。
図９に本発明の面光源装置の一例の概略図を示す。
本発明の面光源装置９は、本発明の導光板９１と、導光板の入光面の近傍に配置された複数の点光源９２とを有する。
点光源に限定はないが、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いることが好ましい。ＬＥＤの種類に限定はなく、例えば、青色ＬＥＤにより緑色、赤色蛍光体を励起するワンチップタイプの擬似白色ＬＥＤ、赤色／緑色／青色ＬＥＤを組み合わせて白色光を作るマルチチップタイプ、更には近紫外ＬＥＤと赤色／緑色／青色蛍光体を組み合わせたワンチップタイプの擬似白色ＬＥＤ等が挙げられる。
図１０に本発明で使用できる箱型のＬＥＤ１０の一例の概略図を示す。なお、ＬＥＤの外形や発光面のサイズに限定はないが、外形が５．６ｍｍ（幅）×３．０ｍｍ（高さ）×１．０ｍｍ（厚み）程度で、発光面１０１の横幅１０２が５ｍｍ以下のものが一般的に使用されている。

点光源の配置方法に限定はないが、導光板の入光面に沿って（出光面に平行に）一直線上に等間隔（「等間隔」には±１０％の誤差を含むものとする）に配置することが好ましい。この場合、点光源の配列ピッチＰは、例えば、０．２ｍｍ〜５０ｍｍ程度にするのが一般的である。輝度ムラ防止の観点からは、点光源はなるべく密に配置されている方がよく、基板上への実装制約の観点ではある程度距離が開いている方が良い。点光源の配列ピッチは、好ましくは０．５ｍｍ〜３０ｍｍ、より好ましくは１〜１５ｍｍである。

また、本発明の面光源装置は、導光板としてローカルディミングに適した本発明の導光板を使用しているので、ローカルディミングを実施できるよう、入光面近傍に配置する複数の点光源を２つ以上のグループに区画し、各光源の明るさ（点滅）をグループ毎に独立して制御できるようにしてもよい。さらに、複数の点光源を、複数のグループに（好ましくは端から順に等分に）区画し、各グループに属する点光源が上下（場合によっては左右）に順次点灯するように制御すれば、３次元映像の表示に利用されるスキャニングが可能となる。

本発明の面光源装置においては、導光板及び点光源に加え、拡散シートや反射シート等の、所謂エッジライト方式の面光源装置において一般に採用される光学要素をさらに含むことができる。具体的には、拡散シートを導光板の出光面上方に配置したり、反射シートを導光板の対向面下方に配置することができる。さらに、導光板の出光面上方には、拡散シート以外にも、プリズムシートや、レンチキュラーレンズシート、マイクロレンズシートなどの集光シートや、液晶パネルの偏光板での光学損失を回避するための偏光反射シートなどを一枚又は複数枚組み合せて配置することもできる。

次に、本発明の表示装置について説明する。
本発明の表示装置は、面光源装置の光の透過を調整することによって表示をする表示エリアを有する表示パネルと、表示パネルの背面に配置された前述の面光源装置とを有する。
図１１に本発明の表示装置１１の一例の断面図を示す。図１１において、導光板１１１の出光面には溝構造１１２が、対向面には出射機構１１３が、それぞれ、形成されている。導光板の入光面の近傍にはＬＥＤ１１４が、対向面の下方には反射シート１１５が、出光面の上方には拡散シート１１６及びプリズムシート１１７を介して表示パネル１１８が、それぞれ配置され、これらがバックライトシャーシの中１１９に収められている。
なお、図１１の表示装置１１においては、表示パネル１１８として液晶表示パネルが用いられており、これは、液晶層（図示せず）と、これを挟む２枚のガラス板１１８１と、ガラス板の表裏に設けられた偏光板１１８２で構成されている。

表示パネルの画素ピッチに限定はないが、導光板に設けられた溝構造のピッチが１０〜２０μｍ程度の場合には、表示パネルの画素ピッチを１００μｍ以上とするとモアレの発生が十分に低減できる。

導光板の入光面近傍では輝度ムラが発生し十分な表示品質を保証できないこともあるので、表示パネルの表示エリア（アクティブエリア）は、導光板の入光面よりも内側から始まるように設計されることが好ましい。
すなわち、導光板９１の入光面９３と表示エリアとの間の水平距離Ｇ（導光板９１上に表示エリアに相当する領域９４を投影したときのその領域９４と入光面９３との距離（図９参照））を一定以上確保するように設計されることが好ましい。

本発明の導光板が入光面を２つ有する場合、第一の入光面の近傍に配置された点光源の配列ピッチをＰ１、第二の入光面の近傍に配置された点光源の配列ピッチをＰ２、前記第一の入光面と前記表示エリアとの間の水平距離をＧ１、前記第二の入光面と前記表示エリアとの間の水平距離をＧ２としたときに、Ｐ１／Ｇ１：Ｐ２／Ｇ２＝１００：９０〜１００：１１０の範囲内であることが好ましく、Ｐ１／Ｇ１：Ｐ２／Ｇ２＝１００：９５〜１００：１０５の範囲内であることがより好ましい。
また、Ｇ１とＧ２は必ずしも同一にする必要はない。

表示パネルは、液晶表示パネルであることが好ましい。液晶表示パネルとしては従来使用されているものを使用することができるが、その構成の一例の概略を図１２に示すと共に、以下に説明する。
図１２は液晶表示パネル１２の一例の正面概略図である。点線１２１の内側が表示エリア１２２であり、表示エリア１２２の外側には、光漏れ防止のブラックマトリックス１２３が設けられ、その裏側にパネル配線（図示せず）等が存在する。図１２において、１２４、１２５は、それぞれ、ソースライン（後述、図示せず）に電圧を印加するためのドライバＩＣであるソースチップ、ゲートライン（後述、図示せず）に電圧を印加するためのドライバＩＣであるゲートチップである。

透過型の液晶表示パネルでは、一般に、透明基板上にマトリクス状に配置された多数の画素電極が、透明基板上に配置されたアクティブマトリクス素子によって駆動される。透明基板上にアクティブマトリクス素子および画素電極が設けられたアクティブマトリクス基板には、液晶層が積層状態で設けられており、この液晶層を挟んでアクティブマトリクス基板と対向するように対向基板が配置されている。対向基板は、対向電極が設けられた透明基板であり、この対向電極が液晶層における表示領域に対向している。

アクティブマトリクス基板に設けられたアクティブマトリクス素子には、各画素電極にそれぞれ接続されたアクティブ素子としてのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が設けられている。また、アクティブマトリクス素子には、行方向に沿って相互に平行に配置された複数のゲートラインと、各ゲートラインと直交する列方向に沿って相互に平行に配置された複数のソースラインとが設けられており、各ゲートラインと各ソースラインとの交差部近傍に各ＴＦＴがそれぞれが配置されている。そして、各ＴＦＴは、近接する交差部をそれぞれ形成するゲートラインおよびソースラインのそれぞれに接続されている。

各ＴＦＴは、それぞれが接続されたゲートラインから供給されるゲート信号によってオンして、それぞれが接続されたソースラインから供給されるソース信号を、それぞれに接続された画素電極に供給するように構成されている。

このような液晶表示パネルにおいては、通常、１フレーム毎に、アクティブマトリクス基板において行方向に沿って配置された各ゲートラインに対して、列方向に沿った順番に線順次にゲート信号（水平同期信号）が供給されるようになっており、列方向に隣接するゲートラインに対して連続してゲート信号が供給される。

本発明の表示装置は、面光源装置としてスキャニングを実施できるように構成されたもの（複数の点光源を複数のグループに（好ましくは端から順に等分に）区画し、各グループに属する点光源が上下又は左右に順次点灯するよう制御可能なもの）を採用した場合、３次元映像を表示するのに適している。この場合、表示パネルが右目用画像と左目用画像を交互に表示するようにすることが好ましく、また、映像信号を１フレーム以上記憶するフレームメモリを設けることが好ましい。
３次元映像を表示する場合、面光源装置の各光源のグループ毎の点灯制御を表示パネルの光の透過の調整と同期するようにすることが好ましく、詳細には、各グループに属する光源が、表示パネルのゲートの動作と同期して（ゲート走査（図１１の矢印の方向）に追従するように）、順次点灯するように構成することが好ましい。

本発明の表示装置１３１を、スピーカー１３２１の設けられた前キャビネット１３２；テレビチューナー回路基板１３３、電源回路基板１３４、制御回路基板１３５等の各種回路基板；裏キャビネット１３６及びスタンド１３７等と組み合せることにより、テレビ受信装置を製造することができる。図１３にこのようなテレビ受信装置１３の構成の一例を示す。
また、本発明の表示装置はゲーム等に使用するモニターにも好適に使用できる。このようなモニターの構成は、テレビチューナー回路基板１２３を有さない以外は図１２のテレビ受信装置１２と同様であり、スピーカー１２２１は場合により設けなくてもよい。

［比較例（従来品）］
ＬＥＤが１０．５ｍｍの配列ピッチが配置されている市販のＬＥＤテレビ（ソニー株式会社製ＢＲＡＶＩＡＫＤＬ−３２ＥＸ７００）から、面光源装置を取り出し、ＬＥＤのうち中心部に配置された９個のみ点灯させて、出光面上のＬＥＤ光源からの距離が１０ｍｍ、２００ｍｍ及び１０ｃｍである入光面と平行な直線における輝度断面をコニカミノルタ社製のＣＡ２０００を用いて測定し、後述する直進性割合、広がり角を求めた。

[実施例１−ａ〜ｃ]
比較例の面光源装置において、導光板の出光面に本発明の溝構造を形成した平均厚さが１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムａ〜ｃ(平均ピッチ、深さ、長さおよび４０〜６０度の斜面角度の割合を表１に示す)を、導光板の端から１０ｍｍ内側の位置から透明両面接着シート（パナック社製ＰＤ−Ｓ１）を用いて貼り付け、比較例と同様にして出光面の輝度を測定し、以下に示す直進性評価１と２および光到達性評価で、性能（直進化効果、光到達度）を評価した。

＜直進性評価１＞
導光板の出光面上のＬＥＤ光源からの距離が１０ｃｍである入光面と平行な直線における輝度断面（図１５）から、直進性割合を求めた。
直進性割合とは、上記輝度断面における輝度の積分値をＳ、上記輝度断面のうちＬＥＤの入光範囲（点灯させた９個のＬＥＤの発光面とこれらの発光面の間に挟まれた部分に対向する範囲）にあたる部分の輝度の積分値をＡとしたときに、Ａ／Ｓ×１００であらわされる値であり、その値が大きいほど（Ａの割合が高いほど）導光板へ入光した光が広がらずにまっすぐ光が進む、すなわち、直進性が高いことを示す（図１５参照）。
比較例の溝構造を持たない導光板(ソニー株式会社製ＢＲＡＶＩＡＫＤＬ−３２ＥＸ７００内蔵)と比較したときの、
直進性割合の増加が１０％以上であるものを◎、
直進性割合の増加が５％以上１０％未満にとどまるものを○、
直進性割合の増加が１％以上５％未満にとどまるものを△、
直進性割合の増加が１％未満であるもの、または、直進性割合が低くなるものを×
として評価した。結果を表１に示す。

＜直進性評価２＞
図１６に示すように、出光面上のＬＥＤからの距離が１０ｍｍである入光面と平行な直線の輝度断面（図１５）のＦＷＨＭ（ＦｕｌｌＷｉｄｔｈＨａｒｆＭａｘｉｍｕｍ）Ａ−Ａ´と、ＬＥＤからの距離が２００ｍｍである入光面と平行な方向の輝度断面（図示せず）のＦＷＨＭＢ−Ｂ´と、Ａ−Ａ´をＬＥＤから２００ｍｍの距離まで１９０ｍｍ平行移動させたＣ−Ｃ´において、ＢＡとＣＡの成す角度∠ＢＡＣの値（ｔａｎ^-1（（距離２００ｍｍの輝度断面のＦＷＨＭ−距離１０ｍｍの輝度断面のＦＷＨＭ）／３８０）を比較した。この角度（以下「広がり角度」という。）が小さいほど、直進性が高いことを示す。比較結果を表１に示す。
＜光到達性評価＞
ＬＥＤの入光範囲＋左右３ｃｍの範囲内にある測定点における輝度の平均値を、光の伝播方向に対してプロットした輝度プロファイルを光到達性評価用の輝度断面とした。
光到達性は、実施例の前記光到達性評価用輝度断面におけるピーク輝度（輝度の最大値）が、溝構造を持たない比較例の導光板のそれと比較してどれだけ増加したかによって評価した。
比較例の導光板に対するピーク輝度の増加率が、
０％以上４０％未満のものを◎、
４０％以上８０％未満のものを○、
８０％以上のものを△
として評価した。結果を表１に示す。

表１より、本発明の溝構造を有する導光板を用いると、光到達性を損なうことなく、大きく直進性が向上することが分かる。

［実施例２−ａ〜ｌ］
比較例の面光源装置において、導光板の出光面に本発明の溝構造を形成した平均厚さが１２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムａ〜ｌ（溝構造の平均ピッチ、平均深さ及び拡散角度を表２に示す）を、導光板の端から１０ｍｍ内側の位置から透明両面接着シート（パナック社製ＰＤ−Ｓ１）を用いて貼り付け、実施例１と同様にして直進性評価１及び光到達性評価を行った。結果を表２に示す。

さらに、溝構造の異方性（拡散角度）と直進化効果や光到達性との関係を確認するために、「溝構造の溝構造に垂直な方向の拡散角度と直進性」の関係を図１７に、また、「溝構造の溝構造に平行な方向の拡散角度と光到達性」の関係を図１８にまとめた。

表２および図１７、１８より、本発明の溝構造を有する導光板を用いると、大きく直進性が向上することが分かる。
さらに、図１７より、溝構造に垂直な方向の拡散角度が大きいほど直進性が向上することが、また、図１８より、溝構造と平行な方向の拡散角度が小さいほど、光到達度が低下しにくいことが分かる。

本発明の導光板は、ＬＥＤ等の点光源を用いるエッジライト方式の面光源装置に有用であり、光源からの光を非常に高い直進性をもって導光できるので、とりわけ、ローカルディミング（特に、スキャニング）を行う面光源装置に好適に利用できる。さらには、３次元画像や映像を表示する液晶表示装置に好適に利用できる。

１導光板
１１出光面
１２入光面
１３溝
１５入光面の出光面と接する辺
１６出光面の法線方向
３３溝
４１入光面
５１ダイ
５２樹脂又は樹脂組成物
５３構造に対応する凹凸パターンを有するローラー
６１透明基板
６２転写ローラー
７ａ溝構造が形成された層を有する多層フィルム
７ｂ溝構造が形成された層を有する多層フィルム
７１剥離フィルム
７２粘着層
７３ベースフィルム
７４溝構造が形成された層
７５粘着層
７６台紙フィルム
９面光源装置
９１導光板
９２点光源
９３入光面
９４表示エリアに相当する領域
１０ＬＥＤ
１０１発光面
１０２発光面の横幅
１１１導光板
１１２溝構造
１１３出射機構
１１４ＬＥＤ
１１５反射シート
１１６拡散シート
１１７プリズムシート
１１８表示パネル
１１８１ガラス板
１１８２偏光板
１１９バックライトシャーシ
１２液晶表示パネル
１２２表示エリア
１２３ブラックマトリックス
１２４ソースチップ
１２５ゲートチップ
１３テレビ受信装置
１３１表示装置
１３２前キャビネット
１３２１スピーカー
１３３テレビチューナー回路基板
１３４電源回路基板
１３５制御回路基板
１３６裏キャビネット
１３７スタンド
Ｇ導光板の入光面と表示エリアとの間の水平距離
Ｐ点光源の配列ピッチ

Claims

出光面と、該出光面と対向する対向面と、前記出光面と前記対向面との間に挟まれた少なくとも1つの入光面を有する導光板であって、
前記出光面及び対向面の少なくとも一方が、入光面に垂直なランダムな複数本の溝を有する、導光板。
前記複数本の溝の平均ピッチが３０μｍ以下である、請求項１に記載の導光板。
前記複数本の溝の平均深さが１〜５０μｍである、請求項１又は２に記載の導光板。
前記複数本の溝を構成する斜面のうち、斜面角度が４０度〜６０度であるものの割合が５％以上である請求項１〜３いずれか1項に記載の導光板。
前記複数本の溝の該溝に垂直な方向への光の拡散角度が４０度以上である請求項１〜４いずれか１項に記載の導光板。
前記複数本の溝の該溝に平行な方向への光の拡散角度が１０度以下である請求項１〜５いずれか１項に記載の導光板。
前記複数本の溝が、スペックルパターン露光により形成されたものである、請求項１〜６いずれか１項に記載の導光板。
前記出光面が、前記複数本の溝を有し、
前記対向面が、出射機構を有する、請求項１〜７いずれか１項に記載の導光板。
請求項１〜８いずれか１項に記載の導光板と、
該導光板の前記少なくとも１つの入光面の近傍に配置された複数の光源と、
を有する面光源装置。
前記複数の光源が２つ以上のグループに区画され、各光源の明るさがグループ毎に独立して制御可能である、請求項９に記載の面光源装置。
光の透過を調整することによって表示をする表示エリアを有する表示パネルと、
該表示パネルの背面に配置された請求項９又は１０に記載の面光源装置と、
を有する表示装置。
前記表示パネルが、
少なくとも一辺に表示電圧を供給するソースと、
前記少なくとも一辺に直交する少なくとも一辺に前記ソースが供給する電圧を書き込むラインを制御するゲートを有する、
請求項１１に記載の表示装置。
前記面光源装置の光源が、前記ゲートの動作と同期して順次点灯するように構成されている、請求項１２に記載の表示装置。
前記面光源装置の光源のグループ毎の明るさ制御が、前記表示パネルの光の透過の調整と同期するように構成されている、請求項１１〜１３いずれか１項に記載の表示装置。
前記表示パネルが、右目用画像と左目用画像を交互に表示するように構成されている、請求項１１〜１４いずれか１項に記載の表示装置。
前記表示パネルの画素ピッチが、１００μｍ以上である、請求項１１〜１５いずれか１項に記載の表示装置。
さらに、映像信号を１フレーム以上記憶するフレームメモリを有する、請求項１１〜１６いずれか１項に記載の表示装置。
請求項１１〜１７いずれか１項いずれか１項に記載の表示装置と、
放送映像信号を受信するチューナーと、
を有するテレビ受信装置。