JP2008052940A - 導光板及びその製造方法とその導光板を用いたバックライトユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】 シート状の導光板を得てバックライトユニットを薄型にする。
【解決手段】 シート基材３０ａの両面にレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２を設けて導光板３０を形成する。レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａとプリズムレンズ３２の稜線３２ａを略直交して設ける。そして、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａを光源３９の配設軸Ｙに略直交して配置する。また、レンチキュラーレンズ３１を形成する形状を有した第１のプレス型と、プリズムレンズ３２を形成する形状を有した第２のプレス型との間にシート基材３０Ａを挟み込み、第１のプレス型と第２のプレス型を加熱の下で加圧することによってシート状の導光板３０を形成する。導光板３０を薄いシートにすることでバックライトユニットを薄型にする。
【選択図】 図１

Description

本発明は液晶表示装置などの表示装置のバックライトに関し、特に、エッジライト方式の照明手段に用いられる導光板とそのバックライトユニットに関する。
液晶表示装置はパーソナルコンピュータ、液晶テレビ、電子手帳、携帯電話、その他装置の端末表示機器などに広く用いられてきている。この液晶表示装置の表示画像を明るく映し出すためにバックライトユニットが液晶表示パネルの下面側に配設して用いられる。また、このバックライトユニットを薄型にするために導光板を用い、光源を導光板の側面に配設して光源の光を導光板の奥方まで導光し、そして、導光板の上面に光を出射する構造、いわゆるエッジライト方式の構造が取られるようになってきている。このエッジライト方式のバックライト構造を示す従来技術の構造の一つのとして、下記の特許文献１に示された構造のものがある。
ここで、特許文献１に示されたバックライトユニットの構造を図２１を用いて説明する。図２１は特許文献１に示されたバックライトユニットを備えた液晶表示装置の斜視図を示したものである。図２１から、この液晶表示装置は液晶パネル１の下面側に照明装置（バックライトユニット）８を配設し、ケース９の中に照明装置８を収納した構造をなしている。
また、照明装置８は導光板６を配設し、その導光板６の側面６ｃに近接して基板７に実装された３個のＬＥＤ３がその光放射面３ａを側面６ｃに向けた状態で設けられている。また、導光板６の光出射面である第１面（上面）６ａの上方には拡散板２６と、拡散板２６の上に２枚のプリズムシート２５、２４と、更にその上に拡散板２３が積層して設けられており、導光板６の第２面（下面）６ｂの下方には反射シート２７を設けた構成をなしている。また、この液晶表示装置にはＬＥＤ３を実装した基板と接触してＬＥＤ３の発熱した熱を放出するために放熱板５を設けた構成をなしている。また、この照明装置８からの照明光を効果的に利用するために遮光性を有した接着シート２８を液晶パネル１の下面に接着して設けた構成をなしている。
ＬＥＤ３の光放射面３ａから放射された光を導光板６の側面６ｃから取り入れ、導光板６の奥深くに導光すると共に反射板２７の作用も受けて導光板６の第１面（上面）６ａから光を出射し、拡散板２６、２枚の積層したプリズムシート２５、２４、更に、一番上の拡散板２３を介して均一に分布した光量でもって液晶セル１を照明する構造を取っている。また、放熱板５の働きを受けて液晶表示装置全体を均一な温度にし、液晶パネル１の表示明るさのムラを低減する構造を取っている。
特許公開２００４−６１９３号公報
導光板は耐熱性や耐湿性、耐光性、耐衝撃性、耐薬品性などに優れたアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの樹脂を用いて射出成形方法で形成している。射出成形方法は量産が可能で精度的にも良いものができあがる。
しかしながら、射出成形方法を取る限りにおいては樹脂の充填性の問題で導光板の厚みは制限される。例えば、携帯電話などに用いられる導光板は０．５〜１．０ｍｍの厚みの範囲で形成しているものが多い。射出圧力の高い大型な射出成形機を用いて射出成形すれば多少厚みを薄くすることは可能であるが、それも樹脂の充填性の問題で限度があり、また、大型の射出成形機は設備コストも高くなると云う問題もある。また、導光板の大きさが異なると大きさ別に射出成形金型を用意する必要があり、金型費用も高くなる。
このような問題で、導光板には最小限度の厚みが必要で、それ以上薄くすることができなかった。従って、バックライトユニットの薄型化には限度があった。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、薄型にして照明輝度（明るさ）を均一にする導光板の形状を見出し、且つまた、薄型の導光板を安いコストで形成できる製造方法を見出して、その薄型の導光板を用いることで薄型で、均一な照明輝度が得られる構成のバックライトユニットを得ることを目的とするものである。
上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の導光板の特徴は、対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられており、前記レンチキュラーレンズの稜線は光源の配設軸と略直交して配置されることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に記載の導光板の特徴は、前記プリズムレンズは三角形の形状をなし、前記光源から遠ざかるに従ってプリズムの前記光源と対面する面の傾斜角が大きくなることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に記載の導光板の特徴は、前記プリズムレンズは三角形の形状をなし、前記光源から遠ざかるに従ってプリズムの前記光源と対面する面の傾斜角が大きくなると共にプリズムの谷の深さが深くなることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に記載の導光板の特徴は、前記プリズムレンズは三角形の形状をなし、前記光源から遠ざかるに従ってプリズムの前記光源と対面する面の傾斜角が大きくなると共にプリズムのピッチが小さくなることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に記載の導光板の特徴は、前記レンチキュラーレンズとプリズムレンズはロール成形方法で形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項６に記載の導光板の特徴は、前記レンチキュラーレンズとプリズムレンズはホットプレス成形方法で形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項７に記載の導光板の特徴は、前記レンチキュラーレンズとプリズムレンズはシート基材の両面にＵＶ樹脂のコート膜を設け、該コート膜にレンチキュラーレンズとプリズムレンズをロール成形と紫外線照射によって形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項８に記載の導光板の特徴は、前記導光板は大判の光学シートを所要の大きさに切断したものであることを特徴とする。
また、本発明の請求項９に記載の導光板の特徴は、前記光源はＬＥＤであることを特徴とする。
また、本発明の請求項１０に記載の導光板の特徴は、対向する面の少なくとも片方の面に反射手段を設けた光学シートからなる導光板であって、前記反射手段は複数のドット状の突起又はへこみ、あるいは、プリズムレンズであることを特徴とする。
また、本発明の請求項１１に記載の導光板の製造方法の特徴は、対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のプレス型と、前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のプレス型との間にシート基材を挟み込み、前記第１のプレス型と前記第２のプレス型を加熱の下で加圧することによって前記光学シートを形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項１２に記載の導光板の製造方法の特徴は、対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型と、前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型との間にシート基材を挟み込み、前記第１のロール型と前記第２のロール型を加熱の下で加圧することによって前記光学シートを形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項１３に記載の導光板の製造方法の特徴は、対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、少なくともシート基材の一方側の面にＵＶ樹脂を塗布して第１のコート膜を形成する工程と、前記第１のコート膜に前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型を押し当てて前記レンチキュラーレンズの形状を成形する工程と、前記成形したレンチキュラーレンズに紫外線を照射する工程と、前記シート基材の他方側の面にＵＶ樹脂を塗布して第２のコート膜を形成する工程と、前記第２のコート膜に前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型を押し当てて前記プリズムレンズの形状を成形する工程と、前記成形したプリズムレンズに紫外線を照射する工程と、によって前記光学シートを形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項１４に記載の導光板の製造方法の特徴は、対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、少なくともシート基材の一方側の面にＵＶ樹脂からなる第１のコート膜を貼付ける工程と、前記第１のコート膜に前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型を押し当てて前記レンチキュラーレンズの形状を成形する工程と、前記成形したレンチキュラーレンズに紫外線を照射する工程と、前記シート基材の他方側の面にＵＶ樹脂からなる第２のコート膜を貼付ける工程と、前記第２のコート膜に前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型を押し当てて前記プリズムレンズの形状を成形する工程と、前記成形したプリズムレンズに紫外線を照射する工程と、によって前記光学シートを形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項１５に記載の導光板の製造方法の特徴は、前記導光板は大判の光学シートを所要の大きさに切断して形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項１６に記載のバックライトユニットの特徴は、少なくとも光源と導光板を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記請求項１乃至８のいずれか１項に記載の導光板を用いており、前記光源を前記導光板のレンチキュラーレンズの稜線に対して略直交する方向に配置することを特徴とする。
また、本発明の請求項１７に記載のバックライトユニットの特徴は、少なくとも光源と導光板を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記請求項１０に記載の導光板を用いていることを特徴とする。
また、本発明の請求項１８に記載のバックライトユニットの特徴は、少なくとも光源と導光板を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の導光板の製造方法によって形成した導光板を用いており、前記光源を前記導光板のレンチキュラーレンズの稜線に対して略直交する方向に配置することを特徴とする。
また、本発明の請求項１９に記載のバックライトユニットの特徴は、前記光源はＬＥＤであることを特徴とする。
本発明によれば以下の効果が得られる。本発明の導光板は、対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板である。そして、レンチキュラーレンズの稜線とプリズムレンズの稜線は略直交して設けられ、レンチキュラーレンズの稜線は光源の配設軸と略直交して配置される。レンチキュラーレンズはレンズの形状が円弧形状または楕円形状のかまぼこ型をなしての湾曲した曲面の連を複数つられたものから構成される。レンズ形状を湾曲した曲面で構成していることから、導光板からの出射光は曲面での屈折によって広い範囲に分散した分散光が多く得られる。そして、照明輝度の均一性を高める効果を生む。また、レンチキュラーレンズの曲率半径を変えることによって分散範囲の調節も可能である。また、レンズの形状がシンプル（簡単）な形状であることからレンチキュラーレンズを成形する成形型の製作も容易である。
また、プリズムレンズは傾斜面を持った三角形の形状をなしているので、光源からの入射光を傾斜面で一定方向に反射させることができる。また、傾斜面の傾斜角を変えることによって反射方向も自由に調整できる。また、レンズの形状がシンプル（簡単）な形状であることからプリズムレンズを成形する成形型の製作も容易である。
また、本発明においては、レンチキュラーレンズの稜線は光源の配設軸と略直交して配置する。このような構成を取ると、光源からの入射光はレンチキュラーレンズの稜線方向に沿った方向に進行し、レンチキュラーレンズの境界面で反射される光は稜線方向に沿った方向に反射されて更に奥方へと進行する。薄いシートであっても光源の光を奥の方まで導くことができる。
また、本発明においては、レンチキュラーレンズの稜線とプリズムレンズの稜線を略直交して設けてある。これは、プリズムレンズの稜線は光源の配設軸と略平行な配置になる。このため、プリズムレンズの１つの傾斜面は光源と対面することになって光源の光をレンチキュラーレンズ側に向かって反射する。そして、レンチキュラーレンズで屈折して分散した光が出射する。このような構成をなした光学シートはシートの奥の方まで光を導いて、分散した光が出射する。導光板として使用できる十分な機能を有するのでこの光学シートを導光板として使用する。また、この光学シートは照明輝度の均一性を高める効果を生む。また、光学シートは薄いシートをなしているのでバックライトユニットを薄型にできる。
また、本発明の導光板のプリズムレンズは、光源と対面する傾斜面の傾斜角が光源から遠ざかるに従って大きくなる。少しでも多くの光量を出射面から出射させるために行う。傾斜角が大きくなると反射光量も増え、導光板からの出射光量を増やす。これは、光量のロスを防止して出射光量を均一にしていく働きをなす。また、光源から遠ざかるに従って傾斜面の傾斜角を大きくすると共にプリズムの谷の深さを深くすると、或いは、光源から遠ざかるに従って傾斜面の傾斜角を大きくすると共にピッチを小さくすると、光源から遠ざかっても導光板からの出射光量の均一化が図れて、輝度の均一性が得られるようになる。更に、光源から遠ざかるに従って傾斜面の傾斜角を大きくすると共にピッチを小さくすると、プリズムの谷の深さを一定にでき、導光板の強度の低下を抑えることができる。
また、レンチキュラーレンズとプリズムレンズはホットプレス成形方法やロール成形方法、或いは、ＵＶ樹脂のコート膜を設けてロール成形と紫外線照射による成形方法によって形成する。これらの成形方法でレンチキュラーレンズとプリズムレンズを形成すれば、帯状にしての連続生産ができ、また更には、大判なる大きさでの生産ができる。薄いシート形状であると切断が容易にできるので、大判なるシートを所要の大きさに切断して導光板を得ることができる。切断方法はプレス打ち抜き方法、カッターでの切断方法などの方法を取ることができる。これらの切断方法は量産的であり、且つ、材料のムダを省くことができるので、安い製造コストで、しかも、短手番で導光板を形成することができる。また、多品種少量生産にも対応可能である。また、レンチキュラーレンズ成形型とプリズムレンズ成形型の一対の成形型で大小様々な導光板を得ることができる。従来の射出成形方法で導光板を製作するには導光板の大きさ毎に成形型を作る必要があったが、本発明では一対なる成形型で良いので型のコストは非常に安くすることができる。また、ＵＶ樹脂のコート膜を設けてロール成形と紫外線照射による成形方法でレンチキュラーレンズとプリズムレンズを形成すればレンズの形状は精度の良いものが得られる。
本発明にあっては、光学シートの片面に複数のドット状の突起又はへこみなる反射手段を設けることにより、突起又はへこみの曲面部分で光源の入射光を反射させることができるので同様な効果を得ることができる。ドット状の突起やへこみは成形型の製作が容易であると云う利点がある。また、本発明にあっては、シートの片面に複数のドット状の突起やへこみ、或いは、プリズムレンズなる反射手段を設けた光学シートでも導光板としての一定の機能を果たし、バックライトユニットの薄型化の効果が得られる。
次に、本発明の導光板の製造方法は、レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のプレス型と、プリズムレンズを形成する形状を有した第２のプレス型との間にシート基材を挟み込み、第１のプレス型と第２のプレス型を加熱の下で加圧することによって導光板になる光学シートを形成する。加熱した第１のプレス型と第２のプレス型で樹脂シートを加圧すると樹脂のシート基材が熱により柔らかくなり、その柔らかくなったシート基材の表面が第１のプレス型、第２のプレス型の形状に倣って整形され、レンチキュラーレンズとプリズムレンズが形成された光学シートが得られる。帯状に成形された光学シートを所定の大きさに切断して導光板を得る。この製造方法はホットプレス成形方法と云われる加工方法であるが、この方法で行えば光学シートの形成工程が短く、且つ、作業方法が簡単で容易であることから製造コストを安くすることができる。また、第１のプレス型と第２のプレス型の一対の成形型を製作すれば良いので型費用は安くできる。
また、本発明の導光板の製造方法は、レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型と、プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型との間にシート基材を挟み込み、第１のロール型と第２のロール型を加熱の下で加圧することによって光学シートを形成する。この製造方法はロール成形方法と云われる加工方法であるが、形成工程が短く、且つ、作業方法も簡単で容易であることから製造コストを安くすることができる。また、一対のロール型を製作するだけで良いので型費用は安くできる。
また、本発明の導光板の製造方法は、シートの両面にＵＶ樹脂の第１のコート膜と第２のコート膜を貼付け（ラミネート）方法や塗布方法により形成し、第１のコート膜にレンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型を押し当ててレンチキュラーレンズの形状を成形し、紫外線を照射してＵＶ樹脂を硬化させてレンチキュラーレンズを形成する。第２のコート膜にはプリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型を押し当ててプリズムレンズの形状を成形し、紫外線を照射してＵＶ樹脂を硬化させてプリズムレンズを形成する。紫外線照射によってレンチキュラーレンズとプリズムレンズを成形した状態の形状を保持したまま硬化させるので精度の良い形状のレンチキュラーレンズとプリズムレンズが形成できる。このことは、レンチキュラーレンズやプリズムレンズでの異常な反射や異常な分散をなくして輝度ムラなどをなくし、輝度の均一性を高める効果を生む。
以上の製造方法で薄い光学シートを製作することができるが。光学シートは大判のものを製作して、それを所望の大きさに切断して導光板を得ることが可能になる。このような方法を取れば、一対の成形型で様々な大きさの導光板を得ることができる。型の制作費も安くできると共に導光板の製造コストを安くすることができる。また、多量生産、多品種少量生産にも対応可能で、短手番化などの効果も得る。
次に、本発明のバックライトユニットは、上記の構成をなす導光板、或いは、上記の製造方法で形成した導光板を用いる。光源はレンチキュラーレンズの稜線に対して略直交する方向に配置する。この配置構成をなすことにより、前述したように薄いシートからなる導光板の奥方まで光を導き、輝度の均一性が高められる。導光板自体がシートの形状をなして薄いことから薄型なるバックライトユニットが得られる。
また、光源はＬＥＤを用いる。ＬＥＤは低電圧駆動ができるので消費電力が少なく、長時間の駆動ができて経済的である。また、小型であることから薄型化と同時に小型化ができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図７を用いて説明する。最初に図の説明を行う。図１は本発明の実施形態に係る導光板の斜視図で、光源の配置状態も示している。また、図２は図１の矢印Ａ方向とＢ方向から見た側面図で、図２の（ａ）は矢印Ａ方向から見た側面図、図２の（ｂ）は矢印Ｂ方向から見た側面図を示している。図３は図１における導光板のレンチキュラーレンズの稜線とプリズムレンズの稜線を直交して設けたときの作用を説明する模式的に示した説明図である。図４は図１における導光板のレンチキュラーレンズの稜線を光源の配設軸と直交させて配置した場合の作用を説明する模式的に示した説明図で、図４の（ａ）は断面説明図、図４の（ｂ）は平面説明図を示している。また、図５は図１における導光板の製造方法を説明する斜視図で、図６は図５での製造方法でのプレス型で加圧している状態を示す側面図、図７は図５に示す第１のプレス型と第２のプレス型の型形状を示す斜視図を示していて、図７の（ａ）は第１のプレス型の斜視図、図７の（ｂ）は第２のプレス型の斜視図を示している。
本実施形態に係る導光板は一方側の面にレンチキュラーレンズを設け、他方側の面にプリズムレンズを設けた厚み０．０５〜０．３ｍｍの光学シートからなっている。本実施形態の導光板３０は、図１、図２に示すように、シート基材３０Ａの上面側にレンチキュラーレンズ３１を設けている。このレンチキュラーレンズ３１は円弧形状での外側に凸形状をなしたかまぼこ型のレンチキュラーレンズを連設した形状をなしている。そして、凸形状の連設したレンチキュラーレンズは各々同じ高さの稜線３１ａ（図１においては２点鎖線で２箇所のみ示している）を持っている。また、レンチキュラーレンズ３１を設けた面側と対向する反対側の面側（図１において下面側に当たる）にプリズムレンズ３２を設けている。プリズムレンズ３２は三角形の形状をなして稜線３２ａが平行に連設されている。また、この導光板３０は矩形形状をなしており、その端面３０ａ側にはＬＥＤなる光源３９を、本実施形態においては、２個並んで配している。端面３０ａは光源３９の光を入射させる入射面になっている。ここで、２個並んだ光源３９を結び付けるようにして描いた一点鎖線Ｙは光源３９の配設軸を示していて、この配設軸Ｙに沿って光源３９が配設されている。尚、本発明においては、光源を並べて配設したラインを配設軸と定義付けて説明する。本実施形態においては、ＬＥＤなる光源３９を２個並べた構成をなしているが、個数は必要に応じて配設すれば良い。また、光源３９に冷陰極管などを用いても良く、その場合は管の中心軸を配設軸とする。この配設軸Ｙは導光板３０の端面３０ａと平行になっている。
レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａとプリズムレンズ３２の稜線３２ａは略直交して設けている。また更に、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａは光源３９の配設軸Ｙと略直交する配置をなしている。従って、プリズムレンズ３２の稜線３２ａは光源３９の配設軸Ｙと略平行に並んだ配置になっている。尚、ここで、略直交とか、略平行とかの表現はレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２を有する導光板３０の部品製作精度誤差や導光板３０と光源３９との配置（組立）精度誤差などを含めたものとして表現している。
本実施形態でのレンチキュラーレンズ３１は円弧形状をなして外側に向かって凸の形状をなしている。レンチキュラーレンズ３１の形状は円弧形状に限るものではなく、楕円形状などの２次曲面で構成しても良い。また、レンチキュラーレンズの配列ピッチをＬＣＤのセルによるモアレが発生する場合には、レンチキュラーレンズの配置ピッチをランダムに配置し、ピッチ全体の平均値が所望のピッチになるように設定し、モアレを回避することも可能である。また、プリズムレンズ３２は三角形の形状をなしている。稜線３２ａが光源３９と略平行に配置されていて、光源３９と対面している傾斜面３２ｄは一定の傾斜角θをもって設けられている。レンチキュラーレンズ３１の円弧形状での凹凸、プリズムレンズ３２の三角形状での凹凸は数μｍ〜数十μｍの大きさで形成され、ピッチは数十μｍ〜１００数十μｍの範囲で形成される。
次に、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａとプリズムレンズ３２の稜線３２ａを略直交した配置にしたときの作用を図３を用いて説明する。プリズムレンズ３２の稜線３２ａは光源３９の配設軸と略平行にあることから、光源３９に対面する傾斜面３２ｄに入射した光で臨界角を越えて入射した光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は傾斜面３２ｄの境界面の位置Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３で反射される。そして、対向面にあるレンチキュラーレンズ３１の境界面の位置Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３に入射する。この面での反射光はプリズム面がθとなっているため、光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は反射により２θが立ち上がる。位置Ｏ１とＯ３は稜線３１ａからそれぞれ離れた位置にあって、位置Ｏ２は稜線３１ａの近い位置にある。臨界角に至らぬ角度で境界面位置Ｏ１に入射した入射光Ｐ１は屈折を起こしてＸ方向のみならずＹ方向にも大きく向きを変えて出射光Ｐ１’になってレンチキュラーレンズ３１から出射する。同様に、臨界角に至らぬ角度で境界面位置Ｏ３に入射した入射光Ｐ３は屈折を起こしてＸ方向のみならずＹ方向にも大きく向きを変えて出射光Ｐ３’になって出射する。出射光Ｐ１’とＰ３’はＹ方向においてはそれぞれ反対を向いた方向に出射している。
一方、臨界角に至らぬ角度で境界面位置Ｏ２に入射した入射光Ｐ２はＹ方向への向きは僅かに変わるだけでＸ方向へ屈折を起こして出射光Ｐ２’になってレンチキュラーレンズ３１から外に出射する。プリズムレンズ３２の境界面Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３で反射される光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は概ねＸ方向を向いた光路を取るが、レンチキュラーレンズ３１の境界面Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３の位置で屈折を起こして出射するときはＹ方向も含めたＸＹ方向へと光路を変えて出射する。このことから、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａとプリズムレンズ３２の稜線３２ａが略直交した配置にすると、レンチキュラーレンズ３１から出射する光はＸ方向とＹ方向も交えたＸＹ方向に出射する。そして、レンチキュラーレンズ３１からの出射光は四方八方に分散して出射し、輝度の均一性を高める効果を生む。
次に、本実施形態では、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａを光源３９の配設軸の方向と略直交する位置に配置する。図４を用いてレンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａを光源３９の配設軸に略直交する方向に配置をなした場合の作用について説明する。
図４の（ａ）において、導光板３０の端面３０ａからレンチキュラーレンズ３１に入射した光源３９の光でレンチキュラーレンズ３１の境界面への入射角が臨界角を越えた光は、境界面で全反射されて導光板３０の奥方へと進む。
また、図４の（ｂ）において、光Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は連の異なるレンチキュラーレンズ３１の境界面Ｏ１、Ｏ２、Ｏ３に入射した光を示している。位置Ｏ２は光源３９の真正面の位置にあって稜線上にあり、位置Ｏ１、Ｏ３は光源３９の真正面の位置から少し離れた位置で、稜線から少し離れた部位の曲面上にある。位置Ｏ２で反射される反射光は進光路の方向を変えることなく入射光路と同じ光路を取って導光板３０の奥方へと進む。一方、位置Ｏ１、Ｏ３で反射される反射光は矢印で示すように少し内側に向いた方向に進光路を変えて導光板３０の奥方へと進む。このように、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａと略直交する位置に光源３９を配置すると、光源からの直接入射光でレンチキュラーレンズ３１の境界面で反射される光は導光板３０の奥方へと進む。この光を散乱させながら導光板中を進むため、均一性を向上させる効果もある。
以上のことから、レンチキュラーレンズ３１の稜線３１ａを光源３９の配設軸と略直交する位置に配置すると、薄い光学シートからなる導光板であっても光源の光は導光板の奥方へと導いて照明の輝度を高める。更にまた、導光板からの出射光を分散させるので輝度の均一性を高める効果も生む。
光源３９と上記の構成をなす導光板３０に反射シートや光拡散シートなどを用いてバックライトユニットを構成し、液晶表示装置の下面側に備えて液晶表示装置の照明を行う。液晶表示装置は導光板３０のレンチキュラーレンズ３１側に配設しても良く、また、プリズムレンズ３２側に配設しても良い。
本実施形態の導光板３０は５０〜３００μｍ厚みの薄い光学シートからなる。導光板３０のレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２は非常にシンプルな形状である。形状がシンプルであるが故に形成型の製作が容易になり、以下に述べる製造方法で薄い導光板を形成することができる。
本実施形態での導光板３０はホットプレス成形方法によって形成する。以下、ホットプレス成形方法による導光板３０の製造方法を図５〜図７を用いて説明する。最初に、図５に示す如く、第１のプレス型４１と第２のプレス型４２の間に樹脂からなるシート基材３０Ａを挟み込む。尚、第１のプレス型４１にはホルダー４１ｂが設けられており、このホルダー４１ｂが図示していないプレス装置の型取付台に固定されて第１のプレス型４１がプレス装置に取付けられる。同様にして、第２のプレス型４２もホルダー４２ｂを介してプレス装置に取付けられる。また、第１のプレス型４１と第２のプレス型４２の間へのシート基材３０Ａの送り出しは材料送り装置などの装置を用いて行う。また、第１のプレス型４１と第２のプレス型４２はヒータなどの加熱手段でもって加熱を施してプレスを行う。加熱温度はシート基材３０Ａの樹脂の軟化点温度以上で行い、レンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２の形状の仕上がりが綺麗にできるような温度に適宜に設定して行う。
シート基材３０Ａは導光板３０の材料となるものであるが、アクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの樹脂のシートが用いられる。
第１のプレス型４１のプレス面の形状は、図７の（ａ）に示すように、第１のプレス型４１をシート基材３０Ａにプレスするとレンチキュラーレンズ３１の形状が得られる形状、即ち、レンチキュラーレンズ３１の転写形状３１’をなす形状を設けたものである。また、第２のプレス型４２のプレス面の形状は、図７の（ｂ）に示すように、第２のプレス型４２をシート基材３０Ａにプレスするとプリズムレンズ３２の形状が得られる形状、即ち、プリズムレンズ３２の転写形状３２’をなす形状を設けたものである。第１のプレス型４１に形成する転写形状３１’や第２のプレス型４２に形成する転写形状３２’はシンプルな形状であるのでＮＣフライス旋盤や研削盤などを用いて容易に形成することができる。
次に、図６に示すように、加熱した第１のプレス型４１と加熱した第２のプレス型４２に加圧を行ってシート基材３０Ａ上にレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２を形成する。加熱温度は樹脂シート３０Ａの軟化点温度以上で行う。例えば、アクリル樹脂シートは軟化点温度が１００°〜１１０°Ｃ、ポリカーボネイト樹脂シートは軟化点温度が１３０°〜１４０°Ｃなので、これ以上の温度で加熱する。そして、加熱温度や加圧力、加圧時間などはレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２の形状がシート基材３０Ａ上に綺麗に現れるように適宜に設定する。シート基材３０Ａは加熱された第１のプレス型４１と第２のプレス型４２に押圧されてシート基材３０Ａの上下の表面が柔らかくなり、そして、シート基材３０Ａの上面は第１のプレス型４１の形状に倣った形状に整形されてレンチキュラーレンズ３１の形状が成形される。同様に、シート基材３０Ａの下面は第２のプレス型４２の形状に倣った形状に整形されてプリズムレンズ３２の形状が得られる。尚、シート基材３０Ａと第１のプレス型４１、第２のプレス型４２との離型性を良くするために離型剤を第１のプレス型４１と第２のプレス型４２に塗布しても良い。
第１のプレス型４１と第２のプレス型４２の加圧によってシート基材３０Ａにレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２が成形されると、次に、第１のプレス型４１を上昇、第２のプレス型４２を下降させて第１のプレス型４１と第２のプレス型４２の間に所要の距離（隙間）を設け、レンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２が形成されたシート基材３０Ａを材料送り装置で移動させる。これによって帯状のレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２が形成された光学シートが得られる。そして、帯状のシートを所望の寸法に切断して導光板３０を得る。
第１のプレス型４１と第２のプレス型４２を大判（大きな型）で製作することも可能である。大きな型で大判の光学シートを製作する。そして、後から所定の寸法に切断して、様々な大きさの導光板３０を得ることができる。切断方法はプレス打ち抜き方法、カッターでの切断方法などの方法を取ることができる。これらの切断方法は量産的であり、且つ、材料のムダを省くことができる。このようにすると、手番短縮や歩留向上、製造コストのダウンなどの効果を得ることができる。また、第１のプレス型４１と第２のプレス型４２を製作するだけで色々な大きさの導光板にも対応できるので型の制作費は安くできる効果を得る。従来の技術にあっては導光板の大きさ別に金型を製作する必要があったが、本発明においてはその必要はない。尚、本実施形態での第１のプレス型４１と第２のプレス型４２のプレス装置への取付けはホルダーを介しての固定構造を取っているが、プレス装置への固定構造は本実施形態の構造に限るものではなく他の構造を取っても何ら構わない。
導光板３０の厚みは用いるシート基材３０Ａの厚みによって概ね決められる。所望の厚みの導光板が得られるシート基材３０Ａの厚みのものを選択して使用するようにする。
以上述べた製造方法でレンチキュラーレンズ３１とプリズムレンズ３２を形成した光学シートを導光板３０に用いることにより、非常に薄型で、輝度の均一性が高められる導光板を得ることができる。そして、型の制作費も安く、導光板の製造コストも安くできる。また、本発明の導光板をバックライトユニットに用いることにより、バックライトユニットの薄型化ができる。
尚、本実施形態においては、導光板をホットプレス成形方法で形成したが、ホットプレス成形方法以外の方法としてロール成形方法など、他の成形方法などで光学シートなる導光板を形成することも可能である。以下、実施例をもって他の成形方法などを説明する。
最初に、実施例１に係るバックライトユニット及びそれに用いる導光板に関して図８〜図１２を用いて説明する。尚、図８は本発明の実施例１に係る液晶表示装置に備えたバックライトユニットの側面図を示しており、図９は図８における導光板の斜視図を示している。また、図１０は図８における導光板の要部断面図を示している。図１１は図８における導光板の製造工程を模式的に示した説明図、図１２はレンチキュラーレンズとプリズムレンズを成形するロール型の斜視図を示している。
実施例１のバックライトユニット７０は、図８に示すように、液晶表示装置５０の下面（画像表示をする面と反対側の面）側に備えられており、一番下から反射シート６４、導光板６０、光拡散シート６５、第１のプリズムシート６６、第２のプリズムシート６７が積層して設けられており、導光板６０の側面に光源用配線基板６８に実装されたＬＥＤからなる光源６９とから構成している。尚、図８においてのバックライトユニット７０の構成部品はそれぞれ隙間を設けて描いてあるが隙間なく重なり合った構成であっても構わない。
バックライトユニット７０を構成する導光板６０は、図９、図１０に示すように、ポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂などの樹脂からなるシート基材６０Ａの上面（この面は光出射面になる）側に凸形状をなすレンチキュラーレンズ６１と、下面側にプリズムレンズ６２を設けた光学シートから構成している。そして、レンチキュラーレンズ６１の稜線６１ａとプリズムレンズ６２稜線６２ａは略直交する方向に設けてあり、レンチキュラーレンズ６２の稜線６２ａは光源６９の配設軸Ｙと略直交する方向に配置している。従って、プリズムレンズ６２の稜線６２ａは光源６９の配設軸Ｙと略平行に配置されている。
レンチキュラーレンズ６１は、実施例１においては、外側に向かって凸状に円弧形状の曲面を持った形状のレンズを複数、連設した形状をなしている。レンズのピッチは１００〜２００μｍ、凸の高さは５〜２５μｍの範囲内でもって設定している。プリズムレンズ６２は三角形の形状をなして複数の稜線６２ａが平行に並んだレンズ形状をなしている。このプリズムレンズ６２は、図１０に示すように、レンズのピッチｐは５０〜２００μｍの範囲の中で、同じ大きさに設定している。また、光源６９と対面する傾斜面６２ｄの傾斜角θｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）は２°〜３０°の範囲の中で、光源６９から遠ざかるに従って順次大きくなっている。
傾斜面６２ｄの傾斜角θｉが順次大きくなることによる作用を図１０を用いて説明する。入射光Ｐ１は傾斜角θ２の傾斜面６２ｄに入射角α２をなして入射した光で、Ｐ１’は反射角α２をなしての反射光を示している。同じようにして、入射光Ｐ２は傾斜角θｉの傾斜面６２ｄに入射した光で、Ｐ２’は反射角αｉをなしての反射光、入射光Ｐ３は傾斜角θｎの傾斜面６２ｄに入射した光で、Ｐ３’は反射角αｎをなしての反射光を示している。そして、傾斜角θ２＜θｉ＜θｎの関係から反射光Ｐ１’、Ｐ２’、Ｐ３’のそれぞれの反射角はα２＞αｉ＞αｎの関係になる。
入射角α２をもって入射した入射光Ｐ１は入射角α２と同じ角度の反射角α２を持って反射する。入射光Ｐ１の入射する傾斜面６２ｄの傾斜角θ２は小さいため入射角α２は大きくなり、そして、反射角α２も大きくなる。このため、反射光Ｐ１’は傾斜角θ２の傾斜面から離れたところの奥の方向の部位のレンチキュラーレンズ６１に向かって進む。次に、反射光Ｐ２’の反射角αｉは小さくなるために、反射光Ｐ２’は傾斜角θｉの傾斜面から余り離れていないところの部位のレンチキュラーレンズ６１に向かって進む。反射光Ｐ３’の反射角αｎは更に小さくなるために、反射光Ｐ３’は傾斜角θｎの傾斜面から殆ど離れていない所の部位のレンチキュラーレンズ６１に向かって進む。以上のことから、光源から遠ざかるに従って傾斜面の傾斜角を大きくしていくと、傾斜面での反射光の方向を制御して効率良く、しかも、均一になるようにレンチキュラーレンズに向かって反射させることができる。これは、輝度を均一にする働きをなす。
次に、上記の構成をなす導光板６０は、実施例１においては、ロール成形方法で形成している。このロール成形方法での製造方法について図１１、図１２を用いて説明する。
ロール成形方法は、図１１に示すように、第１のロール型７１と第２のロール型７２の間にシート基材６０Ａを挟み、加熱した第１のロール型７１と加熱した第２のロール型７２とを矢印の方向に加圧しながら回転させてシート基材６０Ａの表面にレンチキュラーレンズ６１とプリズムレンズ６２を形成する。第１のロール型７１と第２のロール型７２を矢印方向に回転させることによって、シート基材６０Ａの表面にはレンチキュラーレンズ６１とプリズムレンズ６２が成形されて矢印のＤ方向に押し出されていく。
第１のロール型７１と第２のロール型７２には図１２に示す形状の型が彫り込まれている。第１のロール型７１の外周面には、図１２の（ａ）に示すように、シート基材６０Ａ上に第１のロール型７１を回転押圧するとレンチキュラーレンズ６１の形状が得られる形状、即ち、レンチキュラーレンズ６１の転写形状６１”をなす形状が設けられている。また、第２のロール型７２の外周面には、図１２の（ｂ）に示すように、シート基材６０Ａ上に第２のロール型７２を回転押圧するとプリズムレンズ６２の形状が得られる形状、即ち、プリズムレンズ６２の転写形状６２”をなす形状を設けている。この形状を持った第１のロール型７１と第２のロール型７２を加熱の下でシート基材６０Ａを押圧しながら回転させると、シート基材６０Ａの上面にレンチキュラーレンズ６１が形成され、シート基材６０Ａの下面にプリズムレンズ６２が形成される。ここで、図１２の（ａ）に示す第１のロール型７１は左右にホルダー７１ｂを有しており、このホルダー７１ｂを図示していないロール装置に固定してロール装置の駆動装置によって第１のロール型７１が回転するようになっている。また、図１２の（ｂ）に示す第２のロール型７２の左右のホルダー７２ｂも同様である。
第１のロール型７１と第２のロール型７２の加熱はヒータなどの加熱手段を用いて行うが、加熱温度はシート基材６０Ａの軟化点温度以上の温度に加熱する。加熱した第１のロール型７１と第２のロール型７２に押圧された部分のシート基材６０Ａの表面（上下面）は熱によって柔らかくなり、第１のロール型７１と第２のロール型７２を一定の圧力の下で加圧しながら回転させると、シート基材６０Ａの上面は第１のロール型７１の転写形状６１”の形状に倣った形状に整形されてレンチキュラーレンズ６１の形状が成形され、シート基材６０Ａの下面は第２のロール型７２の転写形状６２”に倣った形状に整形されてプリズムレンズ６２の形状が成形される。
第１のロール型７１と第２のロール型７２の加熱温度はシート基材６０Ａの軟化点温度以上で行うが、この加熱温度や第１のロール型７１と第２のロール型７２の加圧力、回転速度はレンチキュラーレンズ６１の形状とプリズムレンズ６２の形状の仕上がり状態を考慮して適宜に設定して行う。
以上の製造方法を取ることによりレンチキュラーレンズ６１とプリズムレンズ６２が設けられた帯状の光学シートが得られる。これを切断して導光板６０を得る。第１のロール型７１と第２のロール型７２を大判の成形型に製作すると大判のシートが得られる。そして、所定の大きさに切断することにより数多くの導光板を製作することができる。量産可能であるので製造コストは安くできる。
次に、バックライトユニット７０を構成する他の構成部品の仕様について簡単に説明する。反射シート６４はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムなどの樹脂シートに銀蒸着被膜を設けたものを用いており、７０〜１２０μｍの厚み範囲内のものを使用している。この反射シート６４は導光板６０のプリズムレンズ６２を透過した光を反射させて液晶表示装置５０側に光を戻している。
光拡散シート６５はアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの透明な樹脂にシリカ粒子を分散したものから構成しており、厚みは５０〜１００μｍの厚みのものを使用している。この光拡散シート６５は導光板６０のレンチキュラーレンズ６１から出射した光を更に拡散して輝度の均一化を図るために設けている。
第１のプリズムシート６６と第２のプリズムシート６７は同じ形状のプリズムシートであるが、第１のプリズムシート６６の稜線と第２のプリズムシート６７の稜線が直交する配置にして配設している。第１のプリズムシート６６の稜線と第２のプリズムシート６７の稜線を直交させて重ね合わせることで光拡散シート６５から出射した拡散光を垂直光に変換して照明の輝度を高めている。このプリズムシート６６、６７は共に５０〜３００μｍの厚みのものを使用している。
光源６９はＬＥＤを用いている。導光板６０の端面６０ａに近接して配置しており、必要とされる個数分配設する。また、このＬＥＤなる光源６９はＦＰＣからなる光源用配線基板６８に実装されている。ＬＥＤは低電圧駆動ができるので消費電力が少なく、長時間の駆動ができて経済的である。また、小型であることから薄型化と同時に小型化ができる。
以上の構成をなすことにより、導光板６０が非常に薄い光学シートなる導光板で構成されることから、バックライトユニット７０は非常に薄い構造をなして、０．６〜０．８ｍｍの厚みの範囲に収めることができる。この厚みは従来のバックライトユニットの厚みからすると約半分近く薄くなっており、非常に薄型のバックライトユニットが得られる。
また、液晶表示装置の表示画像を照明する輝度並びに輝度の均一性は、従来のバックライトユニット構造のものと比較して同等の性能が得られる。尚、実施例１においては、導光板６０のレンチキュラーレンズ６１を液晶表示装置５０側に向けて配置したが、これは、反射シート６４側に向けて配置しても同等の効果を奏するものである。
尚、第１のプリズムシート６６と第２のプリズムシート６７は液晶表示装置の要求される明るさなどの仕様に応じて決めるのが好ましい。製品仕様によっては２枚必要とするもの、１枚で十分なものなどがある。
次に、本発明の実施例２に係る導光板について図１３〜図１６を用いて説明する。尚、図１３は本発明の実施例２に係る導光板の斜視図で、光源の配置状態も示している。また、図１４は図１３の矢印Ａ方向とＢ方向から見た側面図で、図１４の（ａ）は矢印Ａ方向から見た側面図、図１４の（ｂ）は矢印Ｂ方向から見た側面図を示している。また、図１５は図１４の（ｂ）の拡大図を示している。また、図１６は図１３の導光板の製造工程を模式的に示した説明図である。
実施例２に係る導光板８０は、図１３、図１４に示すように、シート基材８０Ａの両面に第１のコート膜８０Ｂと第２のコート膜８０Ｃを形成し、第１のコート膜８０Ｂにレンチキュラーレンズ８１を、第２のコート膜８０Ｃにプリズムレンズ８２を形成した薄い光学シートからなっている。レンチキュラーレンズ８１は外側に凸なる円弧形状をなしており、稜線８１ａは光源６９の配設軸Ｙと略直交する方向に配置している。また、プリズムレンズ８２は三角形の形状をなして、稜線８２aはレンチキュラーレンズ８１の稜線８１ａと略直交するように設けられている。従って、プリズムレンズ８２の稜線８２ａは光源６９の配設軸Ｙと略平行をなす配置になっている。
第１のコート膜８０Ｂはシート基材８０Ａの片方の面にＵＶ樹脂を塗布して形成している。同様に、第２のコート膜８０Ｃもシート基材８０Ａの他方の面にＵＶ樹脂を塗布して形成している。そして、第１のコート膜８０Ｂには後述するロール成形方法でレンチキュラーレンズ８１を成形し、紫外線照射によって硬化したレンチキュラーレンズを形成している。また、第２のコート膜８０Ｃにも同様な方法でプリズムレンズ８２を形成している。
尚、ＵＶ樹脂としてはアクリル系、エポキシ系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などの樹脂が使用できる。また、シート基材１００ｂの材料としてはアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂などの樹脂が好適な材料として用いることができる。
実施例２におけるプリズムレンズ８２は、図１５に示すように、光源６９と対面する傾斜面８２ｄの傾斜角θｉは連毎に異なっており、光源６９から遠ざかるに従って傾斜角θｉ（ｉ＝１、２、・・・・、ｎ）が順次大きくなっている。即ち、図において、傾斜角θ１＜θ２＜・・・＜θｉ＜・・・＜θｎの関係をなしている。また、プリズムの谷の深さを一定にするために、レンズのピッチｐｉは光源６９から遠ざかるに従って順次小さくなっており、ｐ１＞ｐ２＞・・・＞ｐｉ＞・・・＞ｐｎの関係をなしている。傾斜角を順次大きくすることによって反射方向を制御し、ピッチを順次小さくすることによって反射方向の異なる領域を密に増やして導光板８０の奥方まで照明の輝度を高めると共に輝度の均一性を高めている。
次に、上記の構成をなす導光板８０の製造方法を図１６を用いて説明する。最初に、図１６に示された主要装置について簡単に説明する。矢印方向がシート基材８０Ａの進行方向で、押し出されていくようにして矢印方向にシート基材８０Ａが進んでいく。図１６の左側から、１６０はＵＶ樹脂の塗布装置である。塗布装置１６０としてはディスペンサー装置やロールコータ装置、ポッティング装置などが選択できる。塗布装置１６０でシート基材８０Ａの片面にＵＶ樹脂８５を塗布する。１６１はブレードである。これは塗布したＵＶ樹脂８５を所定の厚みに抑えるために設けている。これで所定の厚みの第１のコート膜８０Ｂが形成される。ブレード１６１には板や非常に目の細かい網などを用いることができる。１７１は第１のレンチキュラーレンズ８１を形成する形状を有した第１のロール型である。この第１のロール型１７１は前述の実施例１での図１２の（ａ）で説明した第１のロール型と同じ仕様をなしたロール型になっている。１７３は支持ロールでシート基材８０Ａを挟んで第１のロール型１７１と対向する部位に配設されており、第１のロール型１７１を第１のコート膜８０Ｂに回転しながら押し当てたときに第１のコート膜８０Ｂ及びシート基材８０Ａを支持している。１５０は紫外線照射装置である。紫外線照射装置１５０は高圧水銀ＵＶランプを用いたものからなり、ＵＶ照度は第１のコート膜８０Ｂの膜厚や進行スピードなどを考慮して適宜に設定される。また、紫外線照射は連続照射で行われる。１７０はローラで、シート基材８０Ａを裏返しする働きをなしている。次に、１７２はプリズムレンズ８２を形成する形状を有した第２のロール型で、この第２のロール型１７２は前述の実施形態で図１２の（ｂ）で説明した第２のロール型とプリズムレンズの転写形状を除いた部分では同じ仕様をなしたロール型になっている。１７４は支持ロールでシート基材８０Ａを挟んで第２のロール型１７２と対向する部位に配置されており、第２のロール型１７２を第２のコート膜８０Ｃに回転させながら押し当てたときに第２のコート膜８０Ｃ及びシート基材８０Ａを支持している。
次に、製造方法について説明する。導光板８０は大判からなるシートを切断したものからなるが、大判なるシートは帯状にして製作する。最初に、（ａ）シート基材８０Ａの一方側の面上に塗布装置１６０を用いてＵＶ樹脂８５を塗布し、ブレード１６１を介して所定の厚みの第１のコート膜８０Ｂを形成する。次に、（ｂ）第１のコート膜８０Ｂに第１のロール型１７１を回転させながら押し当ててレンチキュラーレンズ８１を成形する。これは、第１のロール型１７１はレンチキュラーレンズ８１を形成する形状を有したロール型であるので、この第１のロール型１７１を第１のコート膜８０Ｂに回転させながら押し当てることによってレンチキュラーレンズ８１が成形される。次に、（ｃ）成形されたレンチキュラーレンズ８１に紫外線照射装置１５０でもって紫外線を照射する。紫外線照射によって第１のコート膜８０Ｂが硬化し、硬化したレンチキュラーレンズ８１が形成される。
第１のコート膜８０Ｂにレンチキュラーレンズ８１を形成した後、シート基材８０Ａの他方の面が上側に向くようにロール１７０を介して反転させて、（ｄ）シール基材８０Ａの他方側の面に塗布装置１６０を用いてＵＶ樹脂８５を塗布し、ブレード１６１を介して所定の厚みの第２のコート膜８０Ｃを形成する。次に、（ｅ）第２のコート膜８０Ｃに第２のロール型１７２を回転させながら押し当ててプリズムレンズ８２を成形する。これは、第２のロール型１７２はプリズムレンズ８２を形成する形状を有したロール型であるので、この第２のロール型１７２を第２のコート膜８０Ｃに回転させながら押し当てることによってプリズムレンズ８２が成形される。次に、（ｆ）成形されたプリズムレンズ８２に紫外線照射装置１５０でもって紫外線を照射する。紫外線照射によって第２のコート膜８０Ｃが硬化し、硬化したプリズムレンズ８２が形成される。以上の工程を経ることによって大判なるシートが形成される。これを所定の大きさに切断することによって導光板８０が得られる。尚、本実施例では、紫外線の照射のみでレンチキュラーレンズ８１、プリズムレンズ８２の形状を形成させていたが、使用する樹脂の組成及び性質によっては、加熱と紫外線の照射を組み合わせることによって、形状を形成する場合もある。
以上の製造方法で導光板８０を形成すると、レンチキュラーレンズ８１、プリズムレンズ８２の形状を精度良く形成することができる。レンチキュラーレンズ８１やプリズムレンズ８２の形状が精度良く形成されていると、異常な反射や異常な屈折がなくなり、光分散が均一になって輝度ムラの少ない均一な輝度が得られるようになる。また、厚みの薄い導光板が得られる。また、導光板８０は大判のシートから形成できるので製造コストも安くできる。尚、図１６で示した製造方法はレンチキュラーレンズ８１を先に形成し、その後にプリズムレンズ８２を形成しているが、プリズムレンズ８２を先に形成して、その後にレンチキュラーレンズ８１を形成する工程を取っても構わない。
バックライトユニットに実施例２の導光板８０を用いることにより、バックライトユニットを薄型化ができ、また、輝度ムラのない均一な輝度の照明が得られる。
次に、本発明の実施例３に係る導光板について、図１７、図１８を用いて説明する。尚、図１７は実施例３に係る導光板の要部断面図で、図１８は図１７における導光板の製造工程を模式的に示した説明図である。
実施例３の導光板９０は、図１７に示すように、シート基材９０Ａの上面に第１のコート膜９０Ｂを形成し、この第１のコート膜９０Ｂにレンチキュラーレンズ９１を設け、シート基材９０Ａの下面に第２のコート膜９０Ｃを形成し、この第２のコート膜９０Ｃにプリズムレンズ９２を設けた構成をなしており、レンチキュラーレンズ９１とプリズムレンズ９２を形成した薄い光学シートからなっている。そして、レンチキュラーレンズ９１の稜線９１ａとプリズムレンズ９２の稜線９２ａは略直交して設けている。この導光板９０は光源６９の配設軸に対してレンチキュラーレンズ９１の稜線９１ａが略直交する方向に配置されて用いられる。従って、プリズムレンズ９２の稜線９２ａは光源６９の配設軸と略平行をなして配置される。
第１のコート膜９０Ｂと第２のコート膜９０ＣはＵＶ樹脂のラミネートフィルムを貼付けたもので構成している。シート基材９０Ａの一方の面にＵＶ樹脂のラミネートフィルムを貼付けて第１のコート膜９０Ｂを形成し、シート基材９０Ａの他方の面にＵＶ樹脂のラミネートフィルムを貼付けて第２のコート膜９０Ｃを形成している。
第１のコート膜９０Ｂに設けるレンチキュラーレンズ９１は外側に凸の円弧形状をなしており、前述の実施例２のレンチキュラーレンズと同じ形状仕様をなしている。第２のコート膜９０Ｃに設けるプリズムレンズ９２は、図１７に示すように、レンズのピッチｐは一定になっており、光源６９と対面する傾斜面９２ｄの傾斜角θｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）が光源６９から遠ざかるに従って大きくなっている。即ち、傾斜角θ１＜θ２＜・・・＜θｎの関係をなしている。また、プリズムの谷の深さｈｉは光源６９から遠ざかるに従って深くなっている。即ち、ｈ１＜ｈ２＜・・・＜ｈｎの関係をなしている。
傾斜角θｉを順次大きくすることにより傾斜面９２ｄでの光源６９からの直接入射光の反射方向を制御する。プリズムレンズ９２からの反射方向を制御して導光板からの出射光量の増大を図っている。
次に、導光板９０の製造方法を図１８を用いて説明する。矢印の方向が帯状になったシート基材９０Ａの進行方向で、矢印の方向に進むに従ってレンチキュラーレンズ９１やプリズムレンズ９２が形成される。
最初に、（ａ）シート基材９０Ａに第１のコート膜９０Ｂを貼付ける。これは、供給されたシール基材９０Ａとロール１７５から供給された第１のコート膜９０Ｂをロール１７６ａ、１７６ｂで回転させながら圧接して貼付ける。ロール１７５はＵＶ樹脂のラミネートフィルムからなる第１のコート膜９０Ｂを巻き取ったロールで、第１のコート膜９０Ｂには粘着剤が付着している。次に、（ｂ）第１のコート膜９０Ｂに第１のロール型１７１を回転させながら押し当ててレンチキュラーレンズ９１を成形する。これは、第１のロール型１７１はレンチキュラーレンズ９１を形成する形状を有したロール型であるので、この第１のロール型１７１を第１のコート膜９０Ｂに回転させながら押し当てることによってレンチキュラーレンズ９１が成形される。次に、（ｃ）成形されたレンチキュラーレンズ９１に紫外線照射装置１５０でもって紫外線を照射する。紫外線照射によって第１のコート膜９０Ｂが硬化し、硬化したレンチキュラーレンズ９１が形成される。
次に、（ｄ）シート基材９０Ａの他方側の面に第２のコート膜９０Ｃを貼付ける。これは、シール基材１００ｂの他方側の面にロール１８１から供給された第２のコート膜９０Ｃをロール１８６ａ、１８６ｂで回転させながら圧接して貼付ける。ロール１８５はＵＶ樹脂のラミネートフィルムからなる第２のコート膜９０Ｃを巻き取ったロールで、第２のコート膜９０Ｃには粘着剤が付着している。次に、（ｅ）第２のコート膜９０Ｃに第２のロール型１８２を回転させながら押し当ててプリズムレンズ９２を成形する。これは、第２のロール型１８２はプリズムレンズ９２を形成する形状を有したロール型であるので、この第２のロール型１８２を第２のコート膜９０Ｃに回転させながら押し当てることによってプリズムレンズ９２が成形される。次に、（ｆ）成形されたプリズムレンズ９２に紫外線照射装置１５０でもって紫外線を照射する。紫外線照射によって第２のコート膜９０Ｃが硬化し、硬化したプリズムレンズ９２が形成される。以上の工程を経ることによって帯状のシートが形成される。これを所定の大きさに切断することによって導光板９０が得られる。尚、本実施例では、紫外線の照射のみでレンチキュラーレンズ９１、プリズムレンズ９２の形状を形成したが、使用する樹脂の組成及び性質によっては、加熱と紫外線の照射を組み合わせることによって、形状を形成する場合もある。
第１のコート膜９０Ｂと第２のコート膜９０Ｃは同じ厚みのものを用いても良く、また、レンチキュラーレンズ９１、プリズムレンズ９２の仕様に応じて厚みの異なるものを使用しても構わない。また、図１８で示した製造方法はレンチキュラーレンズ９１を先に形成し、その後にプリズムレンズ９２を形成する工程を取っているが、プリズムレンズ９２を先に形成して、その後にレンチキュラーレンズ９１を形成する工程を取っても構わない。
以上の製造方法を取ることによって、レンチキュラーレンズ９１、プリズムレンズ９２の形状を精度良く形成することができる。また、第１のロール型１７１、第２のロール型１８２に大判なるロール型を用いると大判なるシートが形成でき、導光板９０の多数個取りが可能になる。そして、導光板９０の製造コストを大幅に安くすることができる。また、製造装置としては大がかりな装置を必要とするものではないので装置コストとしては比較的安く抑えることができる。
実施例３はロール型を用いてレンチキュラーレンズとプリズムレンズを成形したが、プレス型を用いてレンチキュラーレンズとプリズムレンズを成形することも可能である。この場合、第１のロール型１７１に代えて前述の実施形態での図７の（ａ）で示した形状の第１のプレス型を用いてレンチキュラーレンズを成形し、第２のロール型１８２に代えて前述の実施形態での図７の（ｂ）で示した形状の第２のプレス型を用いてプリズムレンズを成形する。プレス型を用いる場合は支持ロール１７３、１８４に代えて平坦な支持台を用いるようにする。
上記の構成をなした導光板をバックライトユニットに用いることにより、バックライトユニットを薄型化ができ、また、輝度ムラのない均一な輝度の照明が得られる。
次に、本発明の実施例４に係る導光板について図１９、図２０を用いて説明する。尚、図１９は本発明の実施例４に係る導光板の平面図と要部断面図を示しており、図１９の（ａ）は平面図、図１９の（ｂ）は要部断面図を示している。また、図２０は図１９における導光板の製造工程を模式的に示した説明図を示している。
最初に、図１９において、実施例４の導光板１００は、ベース基材１００Ａ上にＵＶ樹脂からなるコート膜１００Ｂを設け、そのコート膜１００Ｂにドット状の球面なる複数のへこみ（凹）からなる反射手段１０１を設けた光学シートから構成している。ドット状の反射手段１０１は、実施例４においては、整列した状態で設けており、配設するＬＥＤなる光源６９から遠ざかるに従って大きくなっている。
また、この反射手段１０１は、ＵＶ樹脂によってコート膜１００Ｂを形成し、このコート膜１００Ｂ上に突起を設けたロール型を押し付けて回転させ、更に、紫外線照射を施して形成している。このような方法で導光板１００を形成していることから薄いシートをなしている。
また、この導光板１００は、実施例４においては、上面の反射手段１０１を設けてある側を液晶表示装置側に向け、下面のフラット面側を反射シート側に向けてバックライトユニットを構成している。光源６９から入射した入射光は反射手段１０１に反射されて反射シート側に反射される。そして再び、反射シートから反射されて液晶表示装置側に向かって出射する。反射手段１０１が球面のへこみからなっていることから、へこみから反射される反射光は特定な方向性を持たずに反射する。また、反射シートから反射された光は、この反射手段１０１を透過して外に出射するので、分散した出射光が多く現れる。このため、分散光が多く発生して輝度の均一性が高められる。
また、反射手段１０１の球面なるへこみは光源から遠ざかるに従って大きくなっている。光源から遠ざかるに従って反射手段１０１からの反射光量を多く発生させて明るさを高める働きをさせている。尚、ドット状の反射手段１０１のへこみは密に設けても良く、また、へこみの深さを深く設けても同様な効果を生む。
また、実施例４においては、反射手段１０１を設けた側を液晶表示装置側に向けて導光板１００を配置したが、この配置に限るものではなく、反射手段１０１の設けた側を反射シー側に向けて配置しても同様な効果が現れる。また、球面のへこみに代えて球面の突起（凸）を反射手段としても同様な効果を奏する。
また、反射手段１０１にプリズムレンズを設けることも可能である。プリズムレンズは簡単な形状をなすことから製作し易く、また、反射方向や反射光量を形状設定するによって自由に調整できる利点があり、導光板として一定の機能を果たすことができる。
また、実施例４においては、片面にのみ反射手段を設けているが、対向する他方の面に分散手段を設けることも可能である。分散手段としてはレンチキュラーレンズやドット状に形成した球面なるへこみや突起などが挙げられる。レンチキュラーレンズやドット状に形成した球面なるへこみや突起などは反射機能と分散機能の両方の機能を持ち合わせている。
次に、上記の構成をなす導光板１００の製造方法を図２０を用いて説明する。最初に、（ａ）シート基材１００Ａの一方側の面上に塗布装置１６０を用いてＵＶ樹脂１０５を塗布し、ブレード１６１を介して所定の厚みのコート膜１００Ｂを形成する。次に、（ｂ）コート膜１００Ｂにロール型１９１を回転させながら押し当てて反射手段１０１を成形する。これは、ロール型１９１はドット状に複数の球面のへこみなる反射手段１０１を形成する形状を有したロール型であるので、このロール型１９１をコート膜１００Ｂに回転させながら押し当てると複数の球面のへこみなる反射手段１０１が成形される。次に、（ｃ）成形された反射手段１０１に紫外線照射装置１５０でもって紫外線を照射する。紫外線照射によってコート膜１００Ｂが硬化し、硬化した球面のへこみなる反射手段１０１が形成される。そして、この帯状のシートを所定の寸法に切断することで導光板１００が得られる。
以上の製造方法を大きく分けると、シート基材１００ＡにＵＶ樹脂１０５を塗布する工程、ロール型１９１で反射手段１０１を成形する工程、紫外線を照射する工程、と３つの工程で薄いシートの導光板が得られる。製造工程の数が少なく、連続工程で製造できるので安い製造コストで製作することができる。これは、片面にプリズムレンズを設けたシートの導光板であっても同じ工程を経て形成できるので製造コストを安くすることができる。
本発明の実施形態に係る導光板の斜視図である。 図１の矢印Ａ方向とＢ方向から見た側面図で、図２の（ａ）は矢印Ａ方向から見た側面図、図２の（ｂ）は矢印Ｂ方向から見た側面図である。 図１における導光板のレンチキュラーレンズの稜線とプリズムレンズの稜線を直交して設けたときの作用を説明する模式的に示した説明図である。 図１における導光板のレンチキュラーレンズの稜線を光源の配設軸と直交させて配置した場合の作用を説明する模式的に示した説明図で、図４の（ａ）は断面説明図、図４の（ｂ）は平面説明図である。 図１における導光板の製造方法を説明する斜視図である。 図５での製造方法でのプレス型で加圧している状態を示す側面図である。 図５に示す第１のプレス型と第２のプレス型の型形状を示す斜視図で、図７の（ａ）は第１のプレス型の斜視図、図７の（ｂ）は第２のプレス型の斜視図である。 本発明の実施例１に係る液晶表示装置に備えたバックライトユニットの側面図である。 図８における導光板の斜視図である。 図８における導光板の要部断面図である。 図８における導光板の製造工程を模式的に示した説明図である。 レンチキュラーレンズとプリズムレンズを成形するロール型の斜視図である。 本発明の実施例２に係る導光板の斜視図である。 図１３の矢印Ａ方向とＢ方向から見た側面図で、図１４の（ａ）は矢印Ａ方向から見た側面図、図１４の（ｂ）は矢印Ｂ方向から見た側面図である。 図１４の（ｂ）の拡大図である。 図１３の導光板の製造工程を模式的に示した説明図である。 実施例３に係る導光板の要部断面図である。 図１７における導光板の製造工程を模式的に示した説明図である。 本発明の実施例４に係る導光板の平面図と要部断面図で、図１９の（ａ）は平面図、図１９の（ｂ）は要部断面図である。 図１９における導光板の製造工程を模式的に示した説明図である。 従来技術で、特許文献１に示されたバックライトユニットを備えた液晶表示装置の斜視図である。
符号の説明
３０、６０、８０、９０、１００ 導光板
３０ａ、６０ａ 端面
３０Ａ、６０Ａ、８０Ａ、９０Ａ、１００Ａ シート基材
３１、６１、８１、９１ レンチキュラーレンズ
３１ａ、３２ａ、６１ａ、６２ａ、８１ａ、８２ａ、９１ａ、９２ｂ 稜線
３２、６２、８２、９２ プリズムレンズ
３２ｄ、６２ｄ、８２ｄ、９２ｄ 傾斜面
３９、６９ 光源
４１ 第１のプレス型
４１ｂ、４２ｂ、７１ｂ、７２ｂ ホルダー
４２ 第２のプレス型
７１、１７１ 第１のロール型
７２、１７２、１８２ 第２のロール型
５０ 液晶表示装置
６４ 反射シート
６５ 光拡散シート
６６ 第１のプリズムシート
６７ 第２のプリズムシート
６８ 光源用配線基板
７０ バックライトユニット
８０Ｂ、９０Ｂ 第１のコート膜
８０Ｃ、９０Ｃ 第２のコート膜
８５、１０５ ＵＶ樹脂
１００Ｂ コート膜
１０１ 反射手段
１５０ 紫外線照射装置
１６０ 塗布装置
１６１ ブレード
１７０、１７６ａ、１７５、１７６ｂ、１８５、１８６ａ、１８６ｂ ロール
１７３、１７４、１８４、１９３ 支持ロール
１９１ ロール型

Claims (19)

  1. 対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられており、前記レンチキュラーレンズの稜線は光源の配設軸と略直交して配置されることを特徴とする導光板。
  2. 前記プリズムレンズは三角形の形状をなし、前記光源から遠ざかるに従ってプリズムの前記光源と対面する面の傾斜角が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  3. 前記プリズムレンズは三角形の形状をなし、前記光源から遠ざかるに従ってプリズムの前記光源と対面する面の傾斜角が大きくなると共にプリズムの谷の深さが深くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
  4. 前記プリズムレンズは三角形の形状をなし、前記光源から遠ざかるに従ってプリズムの前記光源と対面する面の傾斜角が大きくなると共にプリズムのピッチが小さくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
  5. 前記レンチキュラーレンズとプリズムレンズはロール成形方法で形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板。
  6. 前記レンチキュラーレンズとプリズムレンズはホットプレス成形方法で形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板。
  7. 前記レンチキュラーレンズとプリズムレンズはシート基材の両面にＵＶ樹脂のコート膜を設け、該コート膜にレンチキュラーレンズとプリズムレンズをロール成形と紫外線照射によって形成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の導光板。
  8. 前記導光板は大判の光学シートを所要の大きさに切断したものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の導光板。
  9. 前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板。
  10. 対向する面の少なくとも片方の面に反射手段を設けた光学シートからなる導光板であって、前記反射手段は複数のドット状の突起又はへこみ、あるいは、プリズムレンズであることを特徴とする導光板。
  11. 対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、
    前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のプレス型と、前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のプレス型との間にシート基材を挟み込み、前記第１のプレス型と前記第２のプレス型を加熱の下で加圧することによって前記光学シートを形成することを特徴とする導光板の製造方法。
  12. 対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、
    前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型と、前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型との間にシート基材を挟み込み、前記第１のロール型と前記第２のロール型を加熱の下で加圧することによって前記光学シートを形成することを特徴とする導光板の製造方法。
  13. 対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、少なくとも
    シート基材の一方側の面にＵＶ樹脂を塗布して第１のコート膜を形成する工程と、
    前記第１のコート膜に前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型を押し当てて前記レンチキュラーレンズの形状を成形する工程と、
    前記成形したレンチキュラーレンズに紫外線を照射する工程と、
    前記シート基材の他方側の面にＵＶ樹脂を塗布して第２のコート膜を形成する工程と、
    前記第２のコート膜に前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型を押し当てて前記プリズムレンズの形状を成形する工程と、
    前記成形したプリズムレンズに紫外線を照射する工程と、
    によって前記光学シートを形成することを特徴とする導光板の製造方法。
  14. 対向する面にレンチキュラーレンズとプリズムレンズを設けた光学シートからなる導光板であって、前記レンチキュラーレンズの稜線と前記プリズムレンズの稜線は略直交して設けられている導光板の製造方法において、少なくとも
    シート基材の一方側の面にＵＶ樹脂からなる第１のコート膜を貼付ける工程と、
    前記第１のコート膜に前記レンチキュラーレンズを形成する形状を有した第１のロール型を押し当てて前記レンチキュラーレンズの形状を成形する工程と、
    前記成形したレンチキュラーレンズに紫外線を照射する工程と、
    前記シート基材の他方側の面にＵＶ樹脂からなる第２のコート膜を貼付ける工程と、
    前記第２のコート膜に前記プリズムレンズを形成する形状を有した第２のロール型を押し当てて前記プリズムレンズの形状を成形する工程と、
    前記成形したプリズムレンズに紫外線を照射する工程と、
    によって前記光学シートを形成することを特徴とする導光板の製造方法。
  15. 前記導光板は大判の光学シートを所要の大きさに切断して形成することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の導光板の製造方法。
  16. 少なくとも光源と導光板を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記請求項１乃至８のいずれか１項に記載の導光板を用いており、前記光源を前記導光板のレンチキュラーレンズの稜線に対して略直交する方向に配置することを特徴とするバックライトユニット。
  17. 少なくとも光源と導光板を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記請求項１０に記載の導光板を用いていることを特徴とするバックライトユニット。
  18. 少なくとも光源と導光板を有するバックライトユニットにおいて、前記導光板は前記請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の導光板の製造方法によって形成した導光板を用いており、前記光源を前記導光板のレンチキュラーレンズの稜線に対して略直交する方向に配置することを特徴とするバックライトユニット。
  19. 前記光源はＬＥＤであることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
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