導光板、バックライトユニットおよび表示装置
【課題】本発明は、多層形状であっても、輝度に優れた導光板を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の導光板は、主層と、前記主層より上部に積層された上層と、前記主層より下部に積層された下層と、を備え、前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層である。本発明は、導光板の内部の主層に光拡散微粒子を含むことから、主層内に進入した光は光拡散微粒子により、多方向に拡散される。よって、層間の界面による光の進行方向の偏りを抑制することが出来、輝度に優れた多層形状の導光板を提供することが出来る。
【解決手段】本発明の導光板は、主層と、前記主層より上部に積層された上層と、前記主層より下部に積層された下層と、を備え、前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層である。本発明は、導光板の内部の主層に光拡散微粒子を含むことから、主層内に進入した光は光拡散微粒子により、多方向に拡散される。よって、層間の界面による光の進行方向の偏りを抑制することが出来、輝度に優れた多層形状の導光板を提供することが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路制御に用いられる導光板、該導光板を用いたバックライトユニット、該バックライトユニットを組み込んだ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置において、バックライト方式が提案されている。バックライト方式は、図柄を変更するパネル（液晶パネルなど）の背面側（観察者側とは反対側）に光源を配置し、パネル背面からの光でパネルを照明する方式、である。
【０００３】
バックライト方式にて用いるバックライトユニットでは、（１）導光板の直下に光源を配置する「直下型方式」、（２）導光板の側端面に光源を配置する「エッジライト方式」、などが提案されている。
【０００４】
また、液晶表示装置は、薄型、高輝度、軽量、低消費電力であることが市場ニーズとして強く要請されている。このため、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットは、特に、軽量、高輝度、低消費電力であることが要求されている。特に、カラー液晶表示装置においては、液晶パネルの透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低いため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【０００５】
また、映像媒体の多様化に伴い、高画質化が進み、それに映像の臨場感を味わいたいというニーズから、３Ｄ表示が可能な液晶表示装置の需要が増加している。３Ｄ表示を液晶表示装置で行なう場合、専用メガネを必要とする「アクティブシャッター方式」などが提案されている。アクティブシャッター方式は、右目用と左目用の映像を交互に表示し、専用メガネにあるシャッターが開閉することで、映像を右目用と左目用に振り分け立体的に表示させるものである。このため、アクティブシャッター方式では、発光時間が通常の半分になり、また専用メガネの偏光板や反射などのロスもあって通常の２Ｄ表示時に比べて輝度が低下することが知られている。このため、３Ｄ用液晶表示装置には２Ｄ表示の通常の液晶表示装置よりも高輝度化が求められる。
【０００６】
例えば、液晶表示装置の高輝度化を目的として、頂角が９０°の三角プリズムシート（特許文献１参照）を輝度調節シートとして、バックライトユニットに組み込むことで、表示画面の輝度を向上させることが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−７０６０１公報
【特許文献２】特表平１０−５０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、バックライトユニットでは、多種の光学シートを組み合わせる。このため、部品点数の削減、薄型化などの観点から、導光板自体に光学的操作が可能な層を積層した多層形状の導光板を用いることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、多層形状の導光板では、各層毎に層間に界面が生じ、界面で光が屈折することから、光の進行方向が偏り、正面輝度が低下する。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、多層形状であっても、輝度に優れた導光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態は、光を面方向に拡散する導光板であって、主層と、前記主層より上部に積層された上層と、前記主層より下部に積層された下層と、を備え、前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層であることを特徴とする導光板である。
【００１２】
また、前記主層に用いる樹脂の熱流動性は、前記上層に用いる樹脂の熱流動性および前記下層用いる樹脂の熱流動性よりも高くてもよい。
【００１３】
また、前記主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、前記主層と前記光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたとき、Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００を満たしていてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態は、上述に記載された導光板を用いたバックライトユニットである。
【００１５】
本発明の一実施形態は、上述に記載されたバックライトユニットを用いた表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、導光板の内部の主層に光拡散微粒子を含むことから、主層内に進入した光は光拡散微粒子により、多方向に拡散される。よって、層間の界面による光の進行方向の偏りを抑制することが出来、多層形状の導光板であっても面方向に均一に導光することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の導光板の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の表示装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の導光板についてのコンピュータシミュレーションの結果を示す図である。
【図４】本発明の導光板についての実施例の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の導光板について説明を行う。
本発明の導光板は、上層／主層／下層を含む３層以上の多層の導光板である。
本発明の導光板は、主層と、前記主層より上部に積層された上層と、前記主層より下部に積層された下層と、を備え、前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層である。本発明は、導光板の内部の主層に光拡散微粒子を含むことから、主層内に進入した光は光拡散微粒子により、多方向に拡散される。よって、層間の界面による光の進行方向の偏りを抑制することが出来、輝度に優れた多層形状の導光板を提供することが出来る。
【００１９】
本発明の導光板において、上層／主層／下層に用いる材料は、光源から発する光に対し、光透過性を有する材料であればよい。また、上層／主層／下層に用いる材料は、同種であっても異種であってもよい。例えば、光源が可視光の場合、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アクリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、アクリル系樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）、などを含む材料を用いてもよい。なお、アクリル系樹脂、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）は可視光に対する光透過性が良好なことから、本発明の導光板に用いる主たる材料として好ましい。ここで、主たる材料とは導光板全体の重量における重量比が９０％以上である材料のことをいう。
【００２０】
本発明の上層および下層には凹凸パターンが形成される。凹凸パターンは、所望する導光板の仕様に応じて適宜光学設計したものを腑形してよい。例えば、凹凸パターンとして、凸状シリンドリカル形状パターン、レンズ形状パターン、三角プリズム形状パターン、ドットパターンなどを用いてもよい。
【００２１】
また、上層に形成される凹凸パターンは、面方向に光を拡散／集光可能な凹凸パターンであることが好ましい。面方向に光を拡散／集光することで観察面からみたときの輝度を向上させることが出来る。例えば、上層に形成される凹凸パターンとして、三角プリズム形状を平行配列したパターン、などを用いてもよい。
【００２２】
また、本発明の導光板の総厚みに対し、上層の厚みは総厚みの５％以上２０％以下程度であることが好ましい。上層の厚みが５％以下であると凹凸パターンの腑形性が低下する。また、上層の厚みが２０％以下であると主層の厚みが薄くなり機械強度が低下する。
【００２３】
また、下層に形成される凹凸パターンは、片側の側端面から入射された光を上層側へ出射させる凹凸パターン（光立ち上げパターン）であることが好ましい。光立ち上げパターンを下層に形成することにより、エッジライト型の導光板として活用することが出来る。光立ち上げパターンとしては、光源から離れるにしたがってパターン密度を徐々に増加させるパターンが挙げられる。例えば、下層に形成される凹凸パターンとして、グラデーション状のドットパターン、グラデーション状のストライプパターン、を用いてもよい。
【００２４】
また、本発明の導光板の総厚みに対し、下層の厚みは総厚みの５％以上２０％以下程度であることが好ましい。下層の厚みが５％以下であると凹凸パターンの腑形性が低下する。また、下層の厚みが２０％以下であると主層の厚みが薄くなり機械強度が低下する。
【００２５】
また、主層に用いる樹脂の熱流動性は、前記上層に用いる樹脂の熱流動性および前記下層用いる樹脂の熱流動性よりも高いことが好ましい。一般に、樹脂の流動性の指標としてＭＦＲ（メルトフローレート、ｇ／１０分）が用いられている。ＭＦＲが小さい樹脂の場合、分子量が大きく強度が高い一方、（１）流動性が低く金型に形成したパターンへ流入することが阻害されることから精密な凹凸パターン形成に不向き、（２）凹凸パターンを腑形しようとすると空気の巻き込みから泡かみが発生する恐れがある、などの難がある。また、ＭＦＲが大きい樹脂の場合、流動性が高く精密な凹凸パターン形成が可能な一方、機械強度に難がある。このため、主層に用いる樹脂のＭＦＲを上層および下層に用いる樹脂のＭＦＲより小さくすることにより、優れた凹凸パターンの転写を行うと同時に導光板自体の機械強度を保持することが出来る。
【００２６】
また、主層に用いる樹脂のＭＦＲは、０．２ｇ／１０分以上５ｇ／１０分以下程度の範囲にあることが好ましい。ＭＦＲが０．２ｇ／１０分より小さいと流動させにくく、押し出し法などで成型性に難がある。また、ＭＦＲが５ｇ／１０分より大きいと、導光板自体の機械強度の保持の観点から好ましくない。
【００２７】
また、上層および下層に用いる樹脂のＭＦＲは、５ｇ／１０分以上３０以下程度の範囲にあることが好ましい。ＭＦＲが５ｇ／１０分より小さいと、流動性に難があることから凹凸パターンの腑形が充分に行えない。また、ＭＦＲが５ｇ／１０分より小さいと、凹凸パターン腑形時に空気を巻き込み樹脂内に気泡が発生する恐れがある。また、ＭＦＲが３０ｇ／１０分より大きいと、ＭＦＲが３０ｇ／１０分より大きい樹脂は一般に分子量の小さな樹脂であることから、上層および下層が非常に脆くなる。このため、導光板自体の機械強度の保持の観点から好ましくない。
【００２８】
光拡散微粒子は、導光板に導光された光を拡散するために、主層内に添加される。光拡散微粒子として、例えば、（１）シリカ粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、水酸化アルミニウム粒子、タルク等の無機粒子、（２）（メタ）アクリル系重合体粒子、スチレン系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子等の有機粒子、などを用いてもよい。
【００２９】
また、主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、前記主層と前記光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたとき、 Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００を満たすように、光拡散微粒子の粒径、添加量など制御することが好ましい。主層に入射した光は、主層内で光拡散微粒子と衝突しながら散乱する。このため、主層中の光の平均自由行程Ｌは、光拡散微粒子との衝突から衝突までの間に光が進む距離の平均となる。よって、平均自由行程Ｌは以下の数１に示す式により求められる。
【００３０】
【数１】
なお、数１において、ｎは、散乱源の密度（単位の次元は個／ｍｍ３）、
σは散乱時の有効断面積（単位の次元はｍｍ２）である。
【００３１】
また、本発明の導光板は、押し出し法にて製造することが好ましい。押し出し法では、共押し出し法により、上層／主層／下層に用いる材料を積層させて押し出すことができる。また、凹凸パターンが彫刻された金型ロールを用いることにより、外表面の上層および下層にインラインで凹凸パターンを付与することが出来る。このため、連続的に本発明の導光板を製造することが出来る。
【００３２】
図１に、本発明の導光板５０の一例について概略図で示す。
図１は、上層５５／主層５３／下層５２がこの順で積層された本発明の導光板５０である。上層５５の外表面には上層凹凸パターン５４として、平行に配列されたレンズ上パターンが形成されている。また、下層５２の外表面には下層凹凸パターン１８１として、中心部になるほどパターンが密になるドットパターンが形成されている。また、主層５３内部には光拡散粒子５１が添加されている。導光板５０は、側端部に光源を配置することによりエッジライト型の導光板として活用できる。
【００３３】
以下、本発明のバックライトユニットについて説明を行う。
本発明のバックライトユニットは、上述に記載の導光板と、前記導光板の光を入射する面光源と、を備える。
【００３４】
光源は、用途および仕様により、所望する特性の光を発する適宜公知の光源を用いてよい。例えば、蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、などの光源を用いてもよい。
【００３５】
一つのバックライトユニットに対し配置する光源の個数は、仕様に応じて適宜決めてよく、少なくとも一つ以上備えていればよい。特に、ＬＥＤ光源のような点光源の場合、複数の光源を配置することが好ましい。例えば、列状に配置されたＬＥＤ群、列状に配置された半導体レーザー群、を用いてもよい。また、複数の光源を配置する場合、導光板を囲むように周囲に配置してもよい。例えば、四辺形の導光板の場合、１）１辺に光源を配置する構成、２）２辺に光源を配置する構成、３）３辺に光源を配置する構成、４）４辺に光源を配置する構成、のいずれであってもよい。
【００３６】
また、光源を配置するにあたり、光源の深さ寸法は、導光板の深さ寸法と同程度であることが好ましい。光源の深さ寸法と導光板の深さ寸法と同程度にすることにより、エッジライト型の導光板として導光板の側端面に光源を配置したとき、光源からの光をロスすることなく導光板内に導光することが出来る。
【００３７】
また、上述のバックライトユニットにおいて、更に、前記導光板の出射面上に配置される光学シートを備えていてもよい。適宜公知の光学シートと組み合わせることにより、所望の表示性能を有する表示装置を提供することが出来る。また、光学シートは、所望の輝度と視野角を得られるように複数種類組み合わせても良い。
【００３８】
例えば、光学シートとして、断面が三角形状の単位プリズムが一方向に一定のピッチで配列されたシートを用いてもよい。単位プリズムは入射する光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）であることより、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”することが出来る。
【００３９】
また、例えば、凸シリンドリカルレンズが並列されたレンチキュラーレンズ、マトリックス状に配置されたマイクロレンズ、などが形成された光学シートを用いてもよい。このとき、レンズ形状は必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、球面、楕円面などを採用してもよい。また、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としてもよい。
【００４０】
また、上述のバックライトユニットにおいて、導光板の下層側の下部にリフレクタを配置してもよい。光反射性を有するリフレクタを配置することにより下層側へ抜けた光を上層側へ反射することができ、光取り出し効率を向上させることが出来る。リフレクタとして、例えば、（１）ＰＥＴやＰＰ等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、（２）透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、（３）アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、（４）表面に十分な反射性を有する金属薄板、などを用いてもよい。
【００４１】
以下、本発明の表示装置について説明を行う。
本発明の表示装置は、上述のバックライトユニットと、バックライトユニットから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子と、を備える。
【００４２】
画像表示素子は、複数の画素が配列され、各画素を切り替えることにより所望する画像を表示画像として表示することが出来る。画像表示素子としては、例えば、液晶表示素子、カラーフィルタを備えた液晶表示素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、フィルムなどを用いてよい。用いる画像表示素子により、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、液晶表示装置、などとなる。
【００４３】
図２に、本発明の表示装置１の一例を示す。
図２は、観察面方向Ｓから見て順に、液晶表示素子３／バックライトユニット２が配置された表示装置１を示す。
液晶表示装置３は液晶素子１０を偏光板９で挟持した構成である。
バックライトユニット２は、ランプハウス６に光学シートを配置した構成である。
図２では、光学シートは３種配置されており、観察面方向Ｓから見て、偏光機能を有する偏光光学シート３１／光を均一に広げるようにプリズム状パターン４３が平行に配列された集光光学シート３３／集光機能を有するように透明基材４１上にレンズパターン４３ａを成形した拡散光学シート３５／、がこの順で配置されている。
ランプハウス６は、本発明の導光板５０の両端の側端部である光入射面５６に光源１７６を配置し、導光板５０の下層５２側にリフレクタ６０を配置し、光出射面５７から光を出射する構成である。
導光板５０は、上層５５／主層５３／下層５２がこの順で積層され、上層５５の外表面には上層凹凸パターン５４、下層５２の外表面には下層凹凸パターン１８１、形成されている。
【００４４】
図２において、光源１７６から出射された光は、直接的に、またはリフレクタ６０での反射を介した後に導光板５０に入射する。導光板５０に入射した光は、導光板５０の内部を通過して直接的に、または微細凹凸パターン１８１において反射した後に出射面５７から出射する。導光板５０から出射した光は拡散光学シート３５、集光光学シート３３、偏光光学シート３１を通過し、液晶表示部３では、画像信号に基づいて不図示の駆動部によって制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、観察面方向Ｓから観察したとき画像表示が行われる。
【実施例】
【００４５】
＜シミュレーション＞
本発明の導光板において、主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、主層と光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたときにおける、（Ｌ／Ｄ）と輝度の関係について、コンピュータを用いたシミュレーションを行った。条件設定を以下に示す。
【００４６】
（シミュレーションで設定した導光板）
上層：ＰＭＭＡ樹脂（屈折率：１．４９０７、厚み：０．１５ｍｍ、凹凸パターン：レンチキュラーレンズパターン）
主層：ＰＭＭＡ樹脂（屈折率：１．４９１２、厚み：１．７ｍｍ）
下層：ＰＭＭＡ樹脂（屈折率：１．４９０７、厚み：０．１５、凹凸パターン：ドットパターン）総厚み：２ｍｍ
【００４７】
（シミュレーションで設定した変数）
主層内の拡散微粒子について、屈折率を変数として設定し、（Ｌ／Ｄ）を設定した。ケース１〜ケース６として、以下に示す。なお、リファレンスとして拡散微粒子を含まない構成を参考例１として用意した。比較例１では、屈折率差Ｄ＝０．０００のため、主層中での光は無限遠方に進むため、Ｌ／Ｄも無限大となる。
【００４８】
ケース１：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：１．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ：３００）
ケース２：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：３．２ｍｍ、Ｌ／Ｄ：６５０）
ケース３：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：６．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：１２００）
ケース４：（屈折率差Ｄ：０．１１０、平均自由工程Ｌ：３１９．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：２９００）
ケース５：（屈折率差Ｄ：０．０９０、平均自由工程Ｌ：３１５．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：３５００）
ケース６：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：２０．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：４０００）
比較例１：（屈折率差Ｄ：０．０００、平均自由工程Ｌ：無限大、Ｌ／Ｄ：無限大）
【００４９】
（シミュレーションで設定した輝度評価）
シミュレーションで設定した導光板を、ＬＧ製２３ｉｎｃｈモニターＥ２３６０（水平視野方向５２０ｍｍ幅）のバックライトユニットに組み込んだ設定とし、観察面の輝度および水平視野方向を評価した。このとき、比較例１の積分輝度を１として、ケース１〜６について積分輝度比として評価した。
【００５０】
（シミュレーション結果）
シミュレーション結果を表１および図３に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１は、積算輝度比とＬ／Ｄとの関係を示すものである。表１より、Ｌ／Ｄが４０００以下の範囲において拡散微粒子を含まない構成よりも１％以上の輝度の向上が確認された。
【００５３】
図３は、Ｌ／Ｄと画面水平方向の輝度分布を示す結果を示すグラフである。このとき、横軸が画面水平方向（ｍｍ）を示し、０が光源位置である。図３より、Ｌ／Ｄ＝１０００を下回ると画面中心位置より光源側に光が多く射出され、光源から遠い位置では輝度の減衰が大きくなることがわかる。よって、Ｌ／Ｄは１０００以上であることが好ましいことが確認された。
【００５４】
以上より、シミュレーション結果から、Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００の関係を満たすことにより、輝度が向上することが示唆された。
【００５５】
＜実施例１＞
本発明の導光板を実際に作製し、輝度評価を行った。
【００５６】
＜導光板の作製＞
押し出しダイに上層／主層／下層の材料を入れ、３層の共押し出しし、上層および下層に凹凸パターンを賦形し、押し出し法により本発明の導光板を製造した。以下、用いた材料および導光板の仕様について示す。
【００５７】
（導光板の材料：実施例１）
上層：ＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペット（登録商標）ＴＦ９、ＭＦＲ＝２０、凹凸パターン：レンチキュラーレンズパターン）
主層：ＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペットＶＨ０００、ＭＦＲ＝２）
下層：ＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペットＴＦ９、ＭＦＲ＝２０、凹凸パターン：ドットパターン）
総厚み：２ｍｍ
拡散微粒子：球状微粒子（製品名：積水化成品工業製真球状テクポリマー（登録商標）、粒径１０μｍ、屈折率１．４９５）
主層の平均自由工程Ｄ＝５．０
Ｌ／Ｄ＝１０００
【００５８】
＜輝度評価＞
上述の導光板を光源が導光板側端面に位置するようにバックライト内に配置し、観察面側から積分輝度を測定した。このとき、ＬＥＤ光源液晶ＴＶ（ＬＧ製２３ｉｎｃｈモニターＥ２３６０）のバックライトユニットの系を用いて評価を行った。また、積分輝度の測定として空間輝度計（製品名：サイバネット製ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ（ＰＭ―１２００））を用いた。
【００５９】
＜実施例２＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、主層内の拡散微粒子の添加量を、平均自由工程Ｄ＝１９．０となるように調整し、Ｌ／Ｄ＝３８００とした。
【００６０】
＜実施例３＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、用いる拡散微粒子を球状微粒子（製品名：積水化成品工業製真球状テクポリマー、粒径１０μｍ、屈折率１．５３０）とし、Ｌ／Ｄ＝１５００になるように添加量を調整した。
【００６１】
＜実施例４＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、用いる拡散微粒子を球状微粒子（製品名：積水化成品工業製真球状テクポリマー、粒径８μｍ、屈折率１．５９０）とし、Ｌ／Ｄ＝３０００になるように添加量を調整した。
【００６２】
＜比較例２＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、主層内に拡散微粒子を含有しないものとした。
【００６３】
＜積算輝度評価結果＞
実施例１〜４および比較例２について積算輝度の評価を表２および図４にまとめた。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２は、積算輝度比とＬ／Ｄとの関係を示すものである。表２より、シミュレーションと同様に、光拡散微粒子を含む本発明の導光板は、光拡散微粒子を含まない比較例２と比較して、積算輝度の向上が確認された。
【００６６】
図４は、Ｌ／Ｄと画面水平方向の輝度分布を示す結果を示すグラフである。このとき、横軸が画面水平方向（ｍｍ）を示し、０が光源位置である。図４より、Ｌ／Ｄ＝１０００を下回ると画面中心位置より光源側に光が多く射出され、光源から遠い位置では輝度の減衰が大きくなることがわかる。よって、Ｌ／Ｄは１０００以上であることが好ましいことが確認された。
【００６７】
以上より、実際に作製された本発明の導光板はシミュレーションと同様の傾向を示すことが確認された。よって、Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００の関係を満たすことにより、輝度が向上することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の導光板は、光源からの入射光を面方向に拡散する用途に対し広範に利用することができる。例えば、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置、３Ｄ用液晶表示装置、カラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、照明具、建材、などの用途に用いることが期待される。
【符号の説明】
【００６９】
導光板……５０
上層……５５
主層……５３
下層……５２
光拡散粒子……５１
上層凹凸パターン……５４
下層凹凸パターン……１８１
液晶表示素子……３
バックライトユニット……２
表示装置……１
液晶素子……１０
偏光板……９
ランプハウス……６
偏光光学シート……３１
プリズム状パターン……４３
集光光学シート……３３
透明基材……４１
レンズパターン……４３ａ
拡散光学シート……３５
光入射面……５６
光源……１７６
リフレクタ……６０
光出射面……５７
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路制御に用いられる導光板、該導光板を用いたバックライトユニット、該バックライトユニットを組み込んだ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置において、バックライト方式が提案されている。バックライト方式は、図柄を変更するパネル（液晶パネルなど）の背面側（観察者側とは反対側）に光源を配置し、パネル背面からの光でパネルを照明する方式、である。
【０００３】
バックライト方式にて用いるバックライトユニットでは、（１）導光板の直下に光源を配置する「直下型方式」、（２）導光板の側端面に光源を配置する「エッジライト方式」、などが提案されている。
【０００４】
また、液晶表示装置は、薄型、高輝度、軽量、低消費電力であることが市場ニーズとして強く要請されている。このため、液晶表示装置に搭載されるバックライトユニットは、特に、軽量、高輝度、低消費電力であることが要求されている。特に、カラー液晶表示装置においては、液晶パネルの透過率がモノクロ対応の液晶パネルに比べ格段に低いため、バックライトユニットの輝度向上を図ることが、装置自体の低消費電力を得るために必須となっている。
【０００５】
また、映像媒体の多様化に伴い、高画質化が進み、それに映像の臨場感を味わいたいというニーズから、３Ｄ表示が可能な液晶表示装置の需要が増加している。３Ｄ表示を液晶表示装置で行なう場合、専用メガネを必要とする「アクティブシャッター方式」などが提案されている。アクティブシャッター方式は、右目用と左目用の映像を交互に表示し、専用メガネにあるシャッターが開閉することで、映像を右目用と左目用に振り分け立体的に表示させるものである。このため、アクティブシャッター方式では、発光時間が通常の半分になり、また専用メガネの偏光板や反射などのロスもあって通常の２Ｄ表示時に比べて輝度が低下することが知られている。このため、３Ｄ用液晶表示装置には２Ｄ表示の通常の液晶表示装置よりも高輝度化が求められる。
【０００６】
例えば、液晶表示装置の高輝度化を目的として、頂角が９０°の三角プリズムシート（特許文献１参照）を輝度調節シートとして、バックライトユニットに組み込むことで、表示画面の輝度を向上させることが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−７０６０１公報
【特許文献２】特表平１０−５０６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、バックライトユニットでは、多種の光学シートを組み合わせる。このため、部品点数の削減、薄型化などの観点から、導光板自体に光学的操作が可能な層を積層した多層形状の導光板を用いることが考えられる。
【０００９】
しかしながら、多層形状の導光板では、各層毎に層間に界面が生じ、界面で光が屈折することから、光の進行方向が偏り、正面輝度が低下する。
【００１０】
そこで、本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、多層形状であっても、輝度に優れた導光板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態は、光を面方向に拡散する導光板であって、主層と、前記主層より上部に積層された上層と、前記主層より下部に積層された下層と、を備え、前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層であることを特徴とする導光板である。
【００１２】
また、前記主層に用いる樹脂の熱流動性は、前記上層に用いる樹脂の熱流動性および前記下層用いる樹脂の熱流動性よりも高くてもよい。
【００１３】
また、前記主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、前記主層と前記光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたとき、Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００を満たしていてもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態は、上述に記載された導光板を用いたバックライトユニットである。
【００１５】
本発明の一実施形態は、上述に記載されたバックライトユニットを用いた表示装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、導光板の内部の主層に光拡散微粒子を含むことから、主層内に進入した光は光拡散微粒子により、多方向に拡散される。よって、層間の界面による光の進行方向の偏りを抑制することが出来、多層形状の導光板であっても面方向に均一に導光することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の導光板の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の表示装置の一例を示す概略図である。
【図３】本発明の導光板についてのコンピュータシミュレーションの結果を示す図である。
【図４】本発明の導光板についての実施例の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の導光板について説明を行う。
本発明の導光板は、上層／主層／下層を含む３層以上の多層の導光板である。
本発明の導光板は、主層と、前記主層より上部に積層された上層と、前記主層より下部に積層された下層と、を備え、前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層である。本発明は、導光板の内部の主層に光拡散微粒子を含むことから、主層内に進入した光は光拡散微粒子により、多方向に拡散される。よって、層間の界面による光の進行方向の偏りを抑制することが出来、輝度に優れた多層形状の導光板を提供することが出来る。
【００１９】
本発明の導光板において、上層／主層／下層に用いる材料は、光源から発する光に対し、光透過性を有する材料であればよい。また、上層／主層／下層に用いる材料は、同種であっても異種であってもよい。例えば、光源が可視光の場合、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素系アクリル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、メチルスチレン樹脂、フルオレン樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、アクリル−スチレン共重合体、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、アクリル系樹脂、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）、などを含む材料を用いてもよい。なお、アクリル系樹脂、特にＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）は可視光に対する光透過性が良好なことから、本発明の導光板に用いる主たる材料として好ましい。ここで、主たる材料とは導光板全体の重量における重量比が９０％以上である材料のことをいう。
【００２０】
本発明の上層および下層には凹凸パターンが形成される。凹凸パターンは、所望する導光板の仕様に応じて適宜光学設計したものを腑形してよい。例えば、凹凸パターンとして、凸状シリンドリカル形状パターン、レンズ形状パターン、三角プリズム形状パターン、ドットパターンなどを用いてもよい。
【００２１】
また、上層に形成される凹凸パターンは、面方向に光を拡散／集光可能な凹凸パターンであることが好ましい。面方向に光を拡散／集光することで観察面からみたときの輝度を向上させることが出来る。例えば、上層に形成される凹凸パターンとして、三角プリズム形状を平行配列したパターン、などを用いてもよい。
【００２２】
また、本発明の導光板の総厚みに対し、上層の厚みは総厚みの５％以上２０％以下程度であることが好ましい。上層の厚みが５％以下であると凹凸パターンの腑形性が低下する。また、上層の厚みが２０％以下であると主層の厚みが薄くなり機械強度が低下する。
【００２３】
また、下層に形成される凹凸パターンは、片側の側端面から入射された光を上層側へ出射させる凹凸パターン（光立ち上げパターン）であることが好ましい。光立ち上げパターンを下層に形成することにより、エッジライト型の導光板として活用することが出来る。光立ち上げパターンとしては、光源から離れるにしたがってパターン密度を徐々に増加させるパターンが挙げられる。例えば、下層に形成される凹凸パターンとして、グラデーション状のドットパターン、グラデーション状のストライプパターン、を用いてもよい。
【００２４】
また、本発明の導光板の総厚みに対し、下層の厚みは総厚みの５％以上２０％以下程度であることが好ましい。下層の厚みが５％以下であると凹凸パターンの腑形性が低下する。また、下層の厚みが２０％以下であると主層の厚みが薄くなり機械強度が低下する。
【００２５】
また、主層に用いる樹脂の熱流動性は、前記上層に用いる樹脂の熱流動性および前記下層用いる樹脂の熱流動性よりも高いことが好ましい。一般に、樹脂の流動性の指標としてＭＦＲ（メルトフローレート、ｇ／１０分）が用いられている。ＭＦＲが小さい樹脂の場合、分子量が大きく強度が高い一方、（１）流動性が低く金型に形成したパターンへ流入することが阻害されることから精密な凹凸パターン形成に不向き、（２）凹凸パターンを腑形しようとすると空気の巻き込みから泡かみが発生する恐れがある、などの難がある。また、ＭＦＲが大きい樹脂の場合、流動性が高く精密な凹凸パターン形成が可能な一方、機械強度に難がある。このため、主層に用いる樹脂のＭＦＲを上層および下層に用いる樹脂のＭＦＲより小さくすることにより、優れた凹凸パターンの転写を行うと同時に導光板自体の機械強度を保持することが出来る。
【００２６】
また、主層に用いる樹脂のＭＦＲは、０．２ｇ／１０分以上５ｇ／１０分以下程度の範囲にあることが好ましい。ＭＦＲが０．２ｇ／１０分より小さいと流動させにくく、押し出し法などで成型性に難がある。また、ＭＦＲが５ｇ／１０分より大きいと、導光板自体の機械強度の保持の観点から好ましくない。
【００２７】
また、上層および下層に用いる樹脂のＭＦＲは、５ｇ／１０分以上３０以下程度の範囲にあることが好ましい。ＭＦＲが５ｇ／１０分より小さいと、流動性に難があることから凹凸パターンの腑形が充分に行えない。また、ＭＦＲが５ｇ／１０分より小さいと、凹凸パターン腑形時に空気を巻き込み樹脂内に気泡が発生する恐れがある。また、ＭＦＲが３０ｇ／１０分より大きいと、ＭＦＲが３０ｇ／１０分より大きい樹脂は一般に分子量の小さな樹脂であることから、上層および下層が非常に脆くなる。このため、導光板自体の機械強度の保持の観点から好ましくない。
【００２８】
光拡散微粒子は、導光板に導光された光を拡散するために、主層内に添加される。光拡散微粒子として、例えば、（１）シリカ粒子、炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、酸化チタン粒子、水酸化アルミニウム粒子、タルク等の無機粒子、（２）（メタ）アクリル系重合体粒子、スチレン系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子等の有機粒子、などを用いてもよい。
【００２９】
また、主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、前記主層と前記光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたとき、 Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００を満たすように、光拡散微粒子の粒径、添加量など制御することが好ましい。主層に入射した光は、主層内で光拡散微粒子と衝突しながら散乱する。このため、主層中の光の平均自由行程Ｌは、光拡散微粒子との衝突から衝突までの間に光が進む距離の平均となる。よって、平均自由行程Ｌは以下の数１に示す式により求められる。
【００３０】
【数１】
なお、数１において、ｎは、散乱源の密度（単位の次元は個／ｍｍ３）、
σは散乱時の有効断面積（単位の次元はｍｍ２）である。
【００３１】
また、本発明の導光板は、押し出し法にて製造することが好ましい。押し出し法では、共押し出し法により、上層／主層／下層に用いる材料を積層させて押し出すことができる。また、凹凸パターンが彫刻された金型ロールを用いることにより、外表面の上層および下層にインラインで凹凸パターンを付与することが出来る。このため、連続的に本発明の導光板を製造することが出来る。
【００３２】
図１に、本発明の導光板５０の一例について概略図で示す。
図１は、上層５５／主層５３／下層５２がこの順で積層された本発明の導光板５０である。上層５５の外表面には上層凹凸パターン５４として、平行に配列されたレンズ上パターンが形成されている。また、下層５２の外表面には下層凹凸パターン１８１として、中心部になるほどパターンが密になるドットパターンが形成されている。また、主層５３内部には光拡散粒子５１が添加されている。導光板５０は、側端部に光源を配置することによりエッジライト型の導光板として活用できる。
【００３３】
以下、本発明のバックライトユニットについて説明を行う。
本発明のバックライトユニットは、上述に記載の導光板と、前記導光板の光を入射する面光源と、を備える。
【００３４】
光源は、用途および仕様により、所望する特性の光を発する適宜公知の光源を用いてよい。例えば、蛍光管、冷陰極管、熱陰極管、外部電極管、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、などの光源を用いてもよい。
【００３５】
一つのバックライトユニットに対し配置する光源の個数は、仕様に応じて適宜決めてよく、少なくとも一つ以上備えていればよい。特に、ＬＥＤ光源のような点光源の場合、複数の光源を配置することが好ましい。例えば、列状に配置されたＬＥＤ群、列状に配置された半導体レーザー群、を用いてもよい。また、複数の光源を配置する場合、導光板を囲むように周囲に配置してもよい。例えば、四辺形の導光板の場合、１）１辺に光源を配置する構成、２）２辺に光源を配置する構成、３）３辺に光源を配置する構成、４）４辺に光源を配置する構成、のいずれであってもよい。
【００３６】
また、光源を配置するにあたり、光源の深さ寸法は、導光板の深さ寸法と同程度であることが好ましい。光源の深さ寸法と導光板の深さ寸法と同程度にすることにより、エッジライト型の導光板として導光板の側端面に光源を配置したとき、光源からの光をロスすることなく導光板内に導光することが出来る。
【００３７】
また、上述のバックライトユニットにおいて、更に、前記導光板の出射面上に配置される光学シートを備えていてもよい。適宜公知の光学シートと組み合わせることにより、所望の表示性能を有する表示装置を提供することが出来る。また、光学シートは、所望の輝度と視野角を得られるように複数種類組み合わせても良い。
【００３８】
例えば、光学シートとして、断面が三角形状の単位プリズムが一方向に一定のピッチで配列されたシートを用いてもよい。単位プリズムは入射する光の波長に比較して大きいサイズ（ピッチ）であることより、“軸外（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）”に方向転換（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）または“リサイクル（ｒｅｃｙｃｌｅ）”することが出来る。
【００３９】
また、例えば、凸シリンドリカルレンズが並列されたレンチキュラーレンズ、マトリックス状に配置されたマイクロレンズ、などが形成された光学シートを用いてもよい。このとき、レンズ形状は必要な集光性能に応じて、周知の適宜のレンズ面形状、例えば、球面、楕円面などを採用してもよい。また、集光効率を向上するために、楕円面を基準面とし高次項により補正を加えた非球面形状としてもよい。
【００４０】
また、上述のバックライトユニットにおいて、導光板の下層側の下部にリフレクタを配置してもよい。光反射性を有するリフレクタを配置することにより下層側へ抜けた光を上層側へ反射することができ、光取り出し効率を向上させることが出来る。リフレクタとして、例えば、（１）ＰＥＴやＰＰ等にフィラーを混練後延伸することによりボイドを形成して反射率を高めた樹脂シート、（２）透明もしくは白色の樹脂シート表面にアルミ蒸着などで鏡面を形成したシート、（３）アルミ等の金属箔もしくは金属箔を担持した樹脂シート、（４）表面に十分な反射性を有する金属薄板、などを用いてもよい。
【００４１】
以下、本発明の表示装置について説明を行う。
本発明の表示装置は、上述のバックライトユニットと、バックライトユニットから出射される光が背面側から入射されるように配置された画像表示素子と、を備える。
【００４２】
画像表示素子は、複数の画素が配列され、各画素を切り替えることにより所望する画像を表示画像として表示することが出来る。画像表示素子としては、例えば、液晶表示素子、カラーフィルタを備えた液晶表示素子、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、フィルムなどを用いてよい。用いる画像表示素子により、投射スクリーン装置、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、液晶表示装置、などとなる。
【００４３】
図２に、本発明の表示装置１の一例を示す。
図２は、観察面方向Ｓから見て順に、液晶表示素子３／バックライトユニット２が配置された表示装置１を示す。
液晶表示装置３は液晶素子１０を偏光板９で挟持した構成である。
バックライトユニット２は、ランプハウス６に光学シートを配置した構成である。
図２では、光学シートは３種配置されており、観察面方向Ｓから見て、偏光機能を有する偏光光学シート３１／光を均一に広げるようにプリズム状パターン４３が平行に配列された集光光学シート３３／集光機能を有するように透明基材４１上にレンズパターン４３ａを成形した拡散光学シート３５／、がこの順で配置されている。
ランプハウス６は、本発明の導光板５０の両端の側端部である光入射面５６に光源１７６を配置し、導光板５０の下層５２側にリフレクタ６０を配置し、光出射面５７から光を出射する構成である。
導光板５０は、上層５５／主層５３／下層５２がこの順で積層され、上層５５の外表面には上層凹凸パターン５４、下層５２の外表面には下層凹凸パターン１８１、形成されている。
【００４４】
図２において、光源１７６から出射された光は、直接的に、またはリフレクタ６０での反射を介した後に導光板５０に入射する。導光板５０に入射した光は、導光板５０の内部を通過して直接的に、または微細凹凸パターン１８１において反射した後に出射面５７から出射する。導光板５０から出射した光は拡散光学シート３５、集光光学シート３３、偏光光学シート３１を通過し、液晶表示部３では、画像信号に基づいて不図示の駆動部によって制御された各画素領域の偏光状態に応じて、所定の画素領域からの光が表示光として透過され、観察面方向Ｓから観察したとき画像表示が行われる。
【実施例】
【００４５】
＜シミュレーション＞
本発明の導光板において、主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、主層と光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたときにおける、（Ｌ／Ｄ）と輝度の関係について、コンピュータを用いたシミュレーションを行った。条件設定を以下に示す。
【００４６】
（シミュレーションで設定した導光板）
上層：ＰＭＭＡ樹脂（屈折率：１．４９０７、厚み：０．１５ｍｍ、凹凸パターン：レンチキュラーレンズパターン）
主層：ＰＭＭＡ樹脂（屈折率：１．４９１２、厚み：１．７ｍｍ）
下層：ＰＭＭＡ樹脂（屈折率：１．４９０７、厚み：０．１５、凹凸パターン：ドットパターン）総厚み：２ｍｍ
【００４７】
（シミュレーションで設定した変数）
主層内の拡散微粒子について、屈折率を変数として設定し、（Ｌ／Ｄ）を設定した。ケース１〜ケース６として、以下に示す。なお、リファレンスとして拡散微粒子を含まない構成を参考例１として用意した。比較例１では、屈折率差Ｄ＝０．０００のため、主層中での光は無限遠方に進むため、Ｌ／Ｄも無限大となる。
【００４８】
ケース１：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：１．５ｍｍ、Ｌ／Ｄ：３００）
ケース２：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：３．２ｍｍ、Ｌ／Ｄ：６５０）
ケース３：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：６．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：１２００）
ケース４：（屈折率差Ｄ：０．１１０、平均自由工程Ｌ：３１９．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：２９００）
ケース５：（屈折率差Ｄ：０．０９０、平均自由工程Ｌ：３１５．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：３５００）
ケース６：（屈折率差Ｄ：０．００５、平均自由工程Ｌ：２０．０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：４０００）
比較例１：（屈折率差Ｄ：０．０００、平均自由工程Ｌ：無限大、Ｌ／Ｄ：無限大）
【００４９】
（シミュレーションで設定した輝度評価）
シミュレーションで設定した導光板を、ＬＧ製２３ｉｎｃｈモニターＥ２３６０（水平視野方向５２０ｍｍ幅）のバックライトユニットに組み込んだ設定とし、観察面の輝度および水平視野方向を評価した。このとき、比較例１の積分輝度を１として、ケース１〜６について積分輝度比として評価した。
【００５０】
（シミュレーション結果）
シミュレーション結果を表１および図３に示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１は、積算輝度比とＬ／Ｄとの関係を示すものである。表１より、Ｌ／Ｄが４０００以下の範囲において拡散微粒子を含まない構成よりも１％以上の輝度の向上が確認された。
【００５３】
図３は、Ｌ／Ｄと画面水平方向の輝度分布を示す結果を示すグラフである。このとき、横軸が画面水平方向（ｍｍ）を示し、０が光源位置である。図３より、Ｌ／Ｄ＝１０００を下回ると画面中心位置より光源側に光が多く射出され、光源から遠い位置では輝度の減衰が大きくなることがわかる。よって、Ｌ／Ｄは１０００以上であることが好ましいことが確認された。
【００５４】
以上より、シミュレーション結果から、Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００の関係を満たすことにより、輝度が向上することが示唆された。
【００５５】
＜実施例１＞
本発明の導光板を実際に作製し、輝度評価を行った。
【００５６】
＜導光板の作製＞
押し出しダイに上層／主層／下層の材料を入れ、３層の共押し出しし、上層および下層に凹凸パターンを賦形し、押し出し法により本発明の導光板を製造した。以下、用いた材料および導光板の仕様について示す。
【００５７】
（導光板の材料：実施例１）
上層：ＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペット（登録商標）ＴＦ９、ＭＦＲ＝２０、凹凸パターン：レンチキュラーレンズパターン）
主層：ＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペットＶＨ０００、ＭＦＲ＝２）
下層：ＰＭＭＡ樹脂（製品名：三菱レイヨン製アクリペットＴＦ９、ＭＦＲ＝２０、凹凸パターン：ドットパターン）
総厚み：２ｍｍ
拡散微粒子：球状微粒子（製品名：積水化成品工業製真球状テクポリマー（登録商標）、粒径１０μｍ、屈折率１．４９５）
主層の平均自由工程Ｄ＝５．０
Ｌ／Ｄ＝１０００
【００５８】
＜輝度評価＞
上述の導光板を光源が導光板側端面に位置するようにバックライト内に配置し、観察面側から積分輝度を測定した。このとき、ＬＥＤ光源液晶ＴＶ（ＬＧ製２３ｉｎｃｈモニターＥ２３６０）のバックライトユニットの系を用いて評価を行った。また、積分輝度の測定として空間輝度計（製品名：サイバネット製ＰｒｏＭｅｔｒｉｃ（ＰＭ―１２００））を用いた。
【００５９】
＜実施例２＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、主層内の拡散微粒子の添加量を、平均自由工程Ｄ＝１９．０となるように調整し、Ｌ／Ｄ＝３８００とした。
【００６０】
＜実施例３＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、用いる拡散微粒子を球状微粒子（製品名：積水化成品工業製真球状テクポリマー、粒径１０μｍ、屈折率１．５３０）とし、Ｌ／Ｄ＝１５００になるように添加量を調整した。
【００６１】
＜実施例４＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、用いる拡散微粒子を球状微粒子（製品名：積水化成品工業製真球状テクポリマー、粒径８μｍ、屈折率１．５９０）とし、Ｌ／Ｄ＝３０００になるように添加量を調整した。
【００６２】
＜比較例２＞
実施例１と同様に導光板を製造し、積分輝度の測定を行った。
ただし、主層内に拡散微粒子を含有しないものとした。
【００６３】
＜積算輝度評価結果＞
実施例１〜４および比較例２について積算輝度の評価を表２および図４にまとめた。
【００６４】
【表２】
【００６５】
表２は、積算輝度比とＬ／Ｄとの関係を示すものである。表２より、シミュレーションと同様に、光拡散微粒子を含む本発明の導光板は、光拡散微粒子を含まない比較例２と比較して、積算輝度の向上が確認された。
【００６６】
図４は、Ｌ／Ｄと画面水平方向の輝度分布を示す結果を示すグラフである。このとき、横軸が画面水平方向（ｍｍ）を示し、０が光源位置である。図４より、Ｌ／Ｄ＝１０００を下回ると画面中心位置より光源側に光が多く射出され、光源から遠い位置では輝度の減衰が大きくなることがわかる。よって、Ｌ／Ｄは１０００以上であることが好ましいことが確認された。
【００６７】
以上より、実際に作製された本発明の導光板はシミュレーションと同様の傾向を示すことが確認された。よって、Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００の関係を満たすことにより、輝度が向上することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の導光板は、光源からの入射光を面方向に拡散する用途に対し広範に利用することができる。例えば、フラットパネルディスプレイに代表される画像表示装置、３Ｄ用液晶表示装置、カラーノートＰＣ（パーソナルコンピュータ）、照明具、建材、などの用途に用いることが期待される。
【符号の説明】
【００６９】
導光板……５０
上層……５５
主層……５３
下層……５２
光拡散粒子……５１
上層凹凸パターン……５４
下層凹凸パターン……１８１
液晶表示素子……３
バックライトユニット……２
表示装置……１
液晶素子……１０
偏光板……９
ランプハウス……６
偏光光学シート……３１
プリズム状パターン……４３
集光光学シート……３３
透明基材……４１
レンズパターン……４３ａ
拡散光学シート……３５
光入射面……５６
光源……１７６
リフレクタ……６０
光出射面……５７
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を面方向に拡散する導光板であって、
主層と、
前記主層より上部に積層された上層と、
前記主層より下部に積層された下層と、を備え、
前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、
前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、
前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層であること
を特徴とする導光板。
【請求項２】
前記主層に用いる樹脂の熱流動性は、前記上層に用いる樹脂の熱流動性および前記下層用いる樹脂の熱流動性よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、
前記主層と前記光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたとき、
Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００を満たすこと
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の導光板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された導光板を用いたバックライトユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のバックライトユニットを用いた表示装置。
【請求項１】
光を面方向に拡散する導光板であって、
主層と、
前記主層より上部に積層された上層と、
前記主層より下部に積層された下層と、を備え、
前記主層は、光拡散微粒子を含む層であり、
前記上層は、表面に凹凸パターンが形成された層であり、
前記下層は、表面に凹凸パターンが形成された層であること
を特徴とする導光板。
【請求項２】
前記主層に用いる樹脂の熱流動性は、前記上層に用いる樹脂の熱流動性および前記下層用いる樹脂の熱流動性よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
【請求項３】
前記主層中の光の平均自由工程Ｌ（ｍｍ）、
前記主層と前記光拡散微粒子との屈折率差Ｄ、としたとき、
Ｌ／Ｄは、１０００≦Ｌ／Ｄ≦４０００を満たすこと
を特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の導光板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された導光板を用いたバックライトユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のバックライトユニットを用いた表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−８９４７９（Ｐ２０１３−８９４７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２９４５１（Ｐ２０１１−２２９４５１）
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１９日（２０１１．１０．１９）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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