JP2015508936A - 導光板およびバックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】導光板およびバックライトユニットを提供すること。【解決手段】本発明は、導光板の側面に位置した光源から光が入射する入光部にパターンが形成された導光板において、前記パターンは、そのパターン密度の密な部分と密度の疎な部分が周期性をもって繰り返されるように形成され、密度の密な部分と密度の疎な部分との間でパターンの密度がグラデーション形態で変化するように形成されることにより、輝度水準は維持しながら輝度均一度が向上した導光板およびバックライトユニットを提供する。【選択図】図３

Description

本発明は、液晶ディスプレイ装置に用いられる導光板、およびこれを含むバックライトユニットに関する。

光学用ディスプレイ素子として用いられる液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display、以下「ＬＣＤ」と略記することがある）は、自からは光を発することができないため、別途の光源を用いて画像を表示する間接発光方式であって、光源装置としてのバックライトユニット（Back Light Unit、以下「ＢＬＵ」と略記することがある）が液晶ディスプレイの全体明るさおよび均一度を決定する重要部品として使われている。

バックライトユニットは、従来から冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）または外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ：External Electrode Fluorescent Lamp）を多く使用してきたが、最近では、省エネルギーを図る、より明るい、特定の条件で部分的に明るさを調節してエネルギー効率を極大化する、明暗比(Contrast)を高めてより優れた画質を実現する、特に有毒な水銀（Ａｇ）を使用しないため環境に優しい特性を持つＬＥＤ(Light Emitting Diode)の使用が急激に増加している。

バックライトユニットは、光源を下面または側面に配置し、光源が下面に位置するときには拡散板を設けて光の均一度を向上させ、光源が側面に位置するときには導光板を設けて側面からの入射光が前面に出られるように光経路を調整し、均一に出射されるようにする。そして、導光板または拡散板上に拡散シートおよびプリズムシートをのせることにより、その光を前面に集め、均一にして液晶パネルに到達することにする。また、導光板または拡散板の下部には、液晶パネルに伝達されずに経路から外れた光をさらに反射して利用できるようにすることにより光源の利用効率を増加させるための反射シートが備えられる。

ＢＬＵの下段の全面にＬＥＤを分布させた直下型ＢＬＵは、優れた画質を実現することはできるが、多数のＬＥＤを使用するため価格が高く、また、多数のＬＥＤを使用することにより高い消費電力を必要とし、発熱量が多くて製品の耐久性を低下させるという問題点がある。また、後面に配置されたＬＥＤが前面から見えないように一定の間隔をおいて拡散板が位置することにより、相対的にエッジ型ＢＬＵに比べて厚さが厚くなり、デザイン面で相対的な欠点を持っている。

このため、ＬＥＤ光源をＢＬＵの側面に分布させたエッジ型ＢＬＵの適用範囲が拡大しつつある。エッジ型ＢＬＵは、ＢＬＵの一面以上に光源を取り付けて前面に光が分布するように導光板を用いて製作される。このようなエッジ型ＢＬＵは、直下型ＢＬＵに比べてＬＥＤの数を減らして価格および発熱量を減らし、より薄いＢＬＵを作ることができるが、明るさが相対的に低く、映像部分制御機能を実現することができないという問題点がある。

最近、この種のエッジ型ＢＬＵの問題点を改善するために様々な試みを行っており、ＬＥＤ自体の発光量を増やして明るさを高めることもその試みの一つであり、導光板の側面から入射した光が導光板を通過した後、前面に出射する光を増やして輝度を向上させるために、上面にプリズム、レンチキュラー(Lenticular)、マイクロレンズアレイ（Micro Lens Array、ＭＬＡ）などのパターンを挿入することもある。

また、導光板の下段には、シルクスクリーン(Silk Screen)印刷、レーザー(Laser)加工、機械加工などで加工して、側面から入射した光がより高い光量をもって均一に前面に出射されるようにしており、最近ではインプリント(Imprinting)などに対する開発も盛んに行われている。

このような導光板は、既存の光源が位置した側面から導光板へ光が入射するとき、出来る限り多量の光をそのまま受け入れて前面にその方向を転換することができるように鏡面加工を行った。鏡面加工は、表面の粗さを最小化して平坦化させる作業であり、入射光が最大限入射することができるようにする加工であるが、このような鏡面加工により、ＬＥＤが位置する部分に近く位置した導光板の上面は非常に明るいが、ＬＥＤとＬＥＤとの間に置かれる中間部分は暗いため、特定の部分がさらに明るい斑(hot spot)が発生する。よって、導光板の上方からみるとき、ＬＥＤから近くにある部分とそうでない部分間の輝度の違いが高いため、均一度が低くなることにより、これを改善するための拡散シートなどの光学シートがさらに積層されなければならず、これにより輝度が低下するという問題点が発生する。

これを改善するために、最近ではＬＥＤが位置して光が入射する導光板の側面部たる入光部に様々な種類のパターンを与えるセレーション(Serration)工程を導入することにより、全光量を一部損しても均一度を向上させて画質を改善する方向に進んでいる。

ところが、既存のパターン付与方式は、一般に、レーザーでパターンを作り或いは機械加工を使用する場合、光量の損害だけでなく均一度を向上させる観点からみても制限的な性能を発揮するから、これに対する改善が求められる。

一般に、導光板の上面に配置されるレンチキュラー、プリズム、マイクロレンズアレイなどのパターンは、側面から入射する光を屈折させて輝度を上昇させる役割を果たす。この際、導光板の下面には、スクリーン印刷、レーザー加工、機械加工などでパターンが形成されて、側面から入射する光が内部全反射をなす過程で下面のパターンにぶつかって導光板の前面部に光の方向が転換される。

既存では、導光板の側面のうち、光源から光が入射する面たる入光部に鏡面加工を施してより多くの光を損失なく受け入れることができるようにした。ところが、このように入射した光は、導光板の側面のうち、入光部に対向する対光部へ直進して進行し、これにより入光部のうち、光源に対応する領域たる明部と、明部を除いた領域たる暗部との明暗が明確に区分されるため、明部には周辺よりさらに明るい部分(hot spot)を作り、これにより輝度均一度を高めるために導光板の上面に必要以上の拡散シートを積層しなければならなかった。

これを改善するために、最近は、導光板の入光部に対してセレーション(serration)工程を行って入光部にパターンを形成した導光板が開発された。前記導光板は、入光部に形成されたパターンにより、パターンの形成されていない導光板に比べて相対的に導光板に入射する光がより広く拡散して輝度均一度が上昇する効果を示した（図１）。

ところが、導光板の入光部から光源との位置に応じて入射する光の量が異なるので、上述したようなセレーション工程によって導光板の入光部全体にパターンを与えても、均一に形成されたパターンによって光の量による拡散性能の差別性を期待することは難しいから、輝度均一度の上昇も制限的であるという問題点があった。

本発明は、入光部に形成されるパターンの密度またはサイズを調整してバックライトユニットの輝度均一度を向上させることが可能な導光板を提供しようとするものである。

そこで、本発明の好適な第１実施態様は、導光板の側面に位置した光源から光が入射す入光部にパターンが形成された導光板において、前記パターンは、パターン密度の最高である地点から密度の最低である地点へグラデーション(gradation)形態で形成され、かつ、密度の最低である地点から密度の最高である地点へグラデーション形態で形成されることをと特徴とする導光板を提供する。

前記実施態様に係るパターンは、下記式Iによって定められるパターン間の距離によってグラデーション形態で形成されてもよい。
ｂ_ｍｉｎ＜ｂ_１＜［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１ｂ_ｍａｘ （Ｉ）

式中、ｂ_ｍｉｎ乃至ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離であって、ｂ_ｍｉｎは隣接したパターン間の距離のうちの最短距離であり、ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離のうちの最長距離であり、［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１はｎ−１の値によって繰り返される繰返し単位であって、ｎ−１の値によって繰り返されるときにｂ_ｎは数列の形態で変化し、ｎは２以上の整数である。

前記実施態様に係るパターンは、マイクロレンズパターンまたはレンチキュラーパターンであってもよい。

前記実施態様に係るパターンは、マイクロレンズパターンであり、下記式IIおよび下記式IIIによってｂ_ｍｉｎおよびｂ_ｍａｘがそれぞれ定められてもよい。
ｂ_ｍｉｎ＞（１／１０）×ｒ （II）
ｂ_ｍａｘ＜２０×ｒ （III）

式中、ｂ_ｍｉｎは隣接したパターン間の距離のうちの最短距離であり、ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離のうちの最長距離であり、２ｒはマイクロレンズパターンの断面の直径である。

前記実施態様に係るマイクロレンズパターンは、その断面の直径（２ｒ）が１μｍ〜１ｍｍであってもよい。

前記実施態様に係るパターンは、そのパターンの周期（ｂ）が下記式IVによって定められてもよい。
（１／１０）×ａ＜ｂ＜１０×ａ （IV）

式中、ａは光源の周期であり、ｂはパターン周期であって、パターン密度の最高である地点間の周期、またはパターン密度の最低である地点間の周期を意味する。

前記実施態様に係るパターンは、陽刻または陰刻パターンであってもよい。

前記実施態様に係るパターンは、密度の疎な部分に比べて密度の密な部分でパターンのサイズが相対的に大きく形成されてもよい。

また、本発明の好適な第２実施態様は、導光板の側面に位置した光源から光が入射する入光部にパターンが形成された導光板において、前記入光部は光源に対応する領域たる明部と、明部以外の領域たる暗部とから構成され、前記明部にはパターンが形成され、暗部にはパターンが形成されていないことを特徴とする、導光板を提供する。

前記実施態様に係るパターンは、そのパターン周期（ｃ）が下記式Vによって定められてもよい。
（７／１０）×ａ＜ｃ＜（１３／１０）×ａ （V）

式中、ａは光源の周期であり、ｃはパターン周期であって、パターンが形成される部分のパターン形成開始地点、中間地点および終了地点の中から選ばれた地点間の周期を意味する。

前記実施態様に係るパターンは、陽刻または陰刻の半球状マイクロレンズパターンであり、１μｍ〜３ｍｍの直径を有してもよい。

前記実施態様に係るパターンは、陽刻または陰刻レンチキュラーパターンであり、１０μｍ〜１０ｍｍの長さを有してもよい。

前記実施態様に係るパターンは、そのサイズが疎な部分に比べて密な部分で相対的に大きく形成されてもよい。

前記実施態様に係る導光板は、その材質が、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン樹脂、これらの共重合体、これらの混合物、およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれてもよい。

本発明の好適な第３実施態様は、前記導光板を含むバックライトユニットを提供する。

本発明によれば、導光板の入光部に形成されたパターンの密度またはサイズを調整することにより、バックライトユニットの輝度損失なしで輝度均一度を向上させることが可能な導光板を提供することができる。

導光板の入光部にセレーション工程が適用されていない導光板（ａ）、およびセレーション工程が適用された導光板（ｂ）が光源からの光を拡散させて表示する輝度均一度を示す写真である。 導光板とその側面に位置した光源を示す模式図である。 導光板の入光部にパターン密度の高い部分とパターン密度の低い部分が順次形成された導光板であって、パターンが横方向と縦方向に沿ってそれぞれ一直線状に形成された導光板（Ａ）、および同一の面積に出来る限り多くのパターンが入るように菱形の交差点ごとにパターンが形成された導光板（Ｂ）を示す図である。 導光板の入光部にマイクロレンズパターンが形成されるが、その密度の密な部分と密度の疎な部分が周期性をもって繰り返されるように形成された導光板を示す図である。 導光板における、明部と暗部からなる入光部のうち、明部にのみマイクロレンズパターンが形成された導光板を示す図である。 導光板における、明部と暗部からなる入光部のうち、明部にのみレンチキュラーパターンが形成された導光板を示す図である。 本発明の比較例に係る導光板の輝度および輝度均一度を示すグラフである。 本発明の実施例（１−１〜１−７）の導光板に形成された陰刻マイクロレンズパターンの密度変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（２−１〜２−７）の導光板に形成された陽刻マイクロレンズパターンの密度変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（３−１〜３−９）および比較例（３−１〜３−４）の導光板に形成された陰刻マイクロレンズパターンのパターン周期の変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（４−１〜４−７）の導光板に形成された陰刻マイクロレンズパターンのパターンサイズの変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（５−１〜５−７）の導光板に形成された陰刻マイクロレンズパターンが明部の中心を基準として形成された面積の変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（６−１〜６−７）の導光板に形成された陰刻マイクロレンズパターンのパターンサイズの変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（７−１〜７−７）の導光板に形成されたレンチキュラーパターンが明部の中心を基準として形成された面積の変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（８−１〜８−６）および比較例（８−１）の導光板に形成された陰刻マイクロパターンのパターン間最短距離の変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフ、すなわち、パターンの密度が密な部分の密度変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。 本発明の実施例（９−１〜９−５）および比較例（９−１および９−２）の導光板に形成された陰刻マイクロパターンのパターン間最長距離の変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフ、すなわち、パターンの密度が疎な部分の密度の変化による輝度および輝度均一度の変化を示すグラフである。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明は、導光板の側面に位置した光源から光が入射する入光部にパターンが形成された導光板において、前記パターンは、密度の最高である地点から密度の最低である地点へグラデーション形態で形成され、かつ、密度の最低である地点から密度の最高である地点へグラデーション形態で形成されることを特徴とする導光板に関する。

ここで、「グラデーション形態」とは、例えば、パターン密度の最高である地点から密度の最低である地点へパターンの密度が漸進的に変化（減少）し、また、密度の最低である地点からその次のパターンの密度の最高である地点へパターンの密度が漸進的に変化（増加）するが、パターン密度の最高である地点およびパターン密度の最低である地点が周期的に現れるようにパターンが形成された形態を意味する。

また、パターン密度の最高である地点とパターン密度の最低である地点の密度は、グラデーション形態で形成されたパターンの密度間の相対的な概念である。

図２に示すように、導光板１０において、入光部１１は、光源２０から光が入射する一表面を意味するものであって、導光板１０に対して一定の距離離れて位置した多数の光源２０に対応する入光部１１領域を明部１２とし、入光部１１における明部１２を除いた残りの領域を暗部１３とする。また、光源２０の中心間の距離を光源の周期ａとする。

導光板の入光部にパターンが均一に形成されている場合、多数の光源から入射する光がパターンによってさらに広く拡散して輝度均一度が向上しうるが、同一の入光部内においても光源との距離によって入射光の量が異なって輝度均一度の向上に限界がある。

よって、本発明は、入光部に形成されるパターンの密度勾配が周期的に変化するようにして、導光板の全体的な輝度は低下させず輝度均一度は向上させた導光板に関する。すなわち、本発明は、前述したように導光板の入光部にパターンが形成されているが、パターン密度の最高である地点およびパターン密度の最低である地点が周期的に現れるようにパターンが形成された導光板に関するものである。ここで、前記勾配は線形勾配、非線形勾配などを含む概念である。

ここで、パターン密度の最高である地点間の距離またはパターン密度の最低である地点間の距離がパターン周期（ｂ）であり、パターン密度の最高である地点とパターン密度の最低である地点間の密度の変化がグラデーション形態、すなわち、漸進的に変化する形態で現れることにより、導光板に入射した光が急激な明るさ変化なしで周辺に順次拡散して導光板が全体的に高い輝度均一度を示すことができる（図３）。

具体的に、本発明に係る導光板の入光部に形成されたパターンは、下記式１によって定められるパターン間の距離に応じてグラデーション形態で形成され得る。
ｂ_ｍｉｎ＜ｂ_１＜［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１ｂ_ｍａｘ （I）

式中、ｂ_ｍｉｎ乃至ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離であって、ｂ_ｍｉｎは隣接したパターン間の距離のうちの最短距離であり、ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離のうちの最長距離であり、［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１はｎ−１の値によって繰り返される繰返し単位であって、ｎ−１の値によって繰り返されるときにｂ_ｎは数列の形態で変化し、ｎは２以上の整数である。 好ましくは、ｎは２以上と15以下の整数である。

例えば、ｎ＝２の場合には、前記式Iはｂ_ｍｉｎ＜ｂ_１＜ｂ_２＜ｂ_ｍａｘであり、ｎ＝３の場合には、前記式Ｉはｂ_ｍｉｎ＜ｂ_１＜ｂ_２＜ｂ_３＜ｂ_ｍａｘとなり、ｎ＝４の場合には、前記式Ｉはｂ_ｍｉｎ＜ｂ_１＜ｂ_２＜ ｂ_３＜ｂ_４＜ｂ_ｍａｘとなる。

一般に、数列とは、Ｎを定義域とする実数値（または複素数値）関数ｆ（ｎ）を数列とする。通常、自然数（番号）ｎに対応する関数値をａ_ｎとし、第ｎ項または一般項とし、ａ_１を第一項（初項）とする。

よって、前記繰返し単位［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１におけるｂ_ｎが数列の形態で変化するという意味は、ｎ＝２の場合には、ｂ_ｎがｂ_１、ｂ_２となり、結局、繰返し単位［ｂ_ｎ＜］_n-1はｂ_１＜ｂ_２＜」となることであり、ｎ＝３の場合には、ｂ_ｎがｂ_１、ｂ_２、ｂ_３となり、結局、繰返し単位［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１は「ｂ_１＜ｂ_２＜ｂ_３＜」となることである。

前記パターンは、マイクロレンズパターンまたはレンチキュラーパターンであり得る。

また、前記パターンがマイクロレンズパターンであり、下記式IIおよび下記式IIIによってｂ_ｍｉｎおよびｂ_ｍａｘがそれぞれ定められ得る。
ｂ_ｍｉｎ＞（１／１０）×ｒ （II）
ｂ_ｍａｘ＜２０×ｒ （III）

式中、ｂ_ｍｉｎは隣接したパターン間の距離のうちの最短距離であり、ｂ_ｍａｘは接したパターン間の距離のうちの最長距離であり、２ｒはマイクロレンズパターンの断面の直径である。前記マイクロレンズパターンの場合、その直径は１μｍ〜１ｍｍでありうる。

前記ｂ_ｍｉｎが１／１０×ｒ以下である場合には、パターン間の重畳度が高いため、パターンの上部のみ残るので、光学的に光の進行方向を変えるパターンの性能を果たすことができず、前記ｂ_ｍａｘの距離が２０×ｒ以上である場合には、光学的に光の進行方向を変えるパターンの効果が微々であるため、本発明に係る導光板の導光板としての性能を保障することができない。好ましくは、（１／１０）×ｒ＜ｂ_ｍｉｎ＜２×ｒであり、５×ｒ＜ｂ_ｍａｘ＜２０×ｒである。

前記パターン周期（ｂ）は、下記式IVによって定められ得る。
（１／１０）×ａ＜ｂ＜１０×ａ （IV）

式中、ａは光源の周期であり、ｂはパターン周期であって、パターン密度の最高である地点間の距離、またはパターン密度の最低である地点間の距離を意味する。さらに好ましくは、前記光源の周期（ａ）は３〜５０ｍｍの整数であり、前記マイクロレンズパターンの周期（ｂ）は（１／２）×ａ＜ｂ＜４×ａでありうる。

この際、入光部に形成されたパターンは陽刻または陰刻パターンであり、具体的に、マイクロレンズパターンまたはレンチキュラーパターンでありうる。前記マイクロレンズパターンは、光の拡散および集中に効果的であり、レンチキュラーパターンは、その形状が単純であって導光板の側面に加工しても工程性を向上させることができるという利点がある。

パターンがマイクロレンズパターンである場合、その直径は１μｍ〜１ｍｍであり得る。直径が１μｍ未満である場合には、レンズのパターンとしての役割を果たして、光が入光した後に光の経路を調節するのではなく、導光板の表面から拡散反射を起こして導光板に入る光量自体が減少して輝度が低下するという問題点がある。直径が１ｍｍを超える場合には、光が多数個のレンズで分けられて導光板に入射することにより、多様な方向に光が導光板の内部に入って輝度が均一に分けられる役割を果たすことができず、２〜３個のレンズを介してのみ導光板の内部に光が入って輝度均一度を上昇させるという問題点がある。例えば、レンズごとに互いに異なる方向に光が入り、各レンズごとに入る光の角度が異なるため、１０個のレンズがあれば、１０個の方向に光が分けられて入ることにより、より均一度が向上するが、レンズがあまり大きくなって２〜３個のレンズのみを介して導光板内に光が入ると、２〜３個の方向にのみ光が出射して輝度均一度が低下するおそれがある。好ましくは、前記マイクロレンズパターンは５０μｍ〜５００μｍの直径を有する。

一方、入光部に形成されたパターンの密度が密な部分の拡散特性を極大化するために、パターンの密度が相対的に低く形成された疎な部分と比較してサイズが大きいパターンを密な部分に形成させることにより、輝度均一度をさらに向上させることができる。導光板の入光部にパターンを与えることは、そのパターンを介して光の拡散がたくさん起こるようにして輝度均一度を向上させるためである。よって、パターン密度の高い部分に対してパターンの直径が大きくなるほど有利である。

このように、本発明の導光板は、パターンによる光拡散効果に起因する輝度均一度の向上のために、入光部に形成されたパターンがその密度勾配を異ならせて形成された導光板であって、光拡散効果による輝度均一度の向上を極大化するために、入光部の明部範囲内にのみパターンが形成され、暗部にはパターンが形成されていない形態でありうる。これは入光部を構成する明部と暗部の密度勾配を極端化した形態であり、導光板の入光部全体のパターンが形成されて暗部に比べて明部におけるパターンの密度が高くて導光板樹脂の密度が低くなり、これにより相対的に高温、高湿などの信頼性に対して脆弱である欠点を克服することにより、より向上した輝度均一度を示すようにすることができる。この際、明部内でパターンの密度またはサイズを変化させて輝度均一度を向上させることもできる。

明部にのみパターンが形成された場合、パターン周期（ｃ）は下記式Vによって定められ得る。
（７／１０）×ａ＜ｃ＜（１３／１０）×ａ （V）

式中、ａは光源の周期であり、ｃはパターン周期であって、パターンが形成される部分のパターン形成開始地点、中間地点および終了地点の中から選ばれた地点間の周期を意味する。さらに好ましくは、前記光源の周期（ａ）は３〜５０ｍｍの整数であり、前記マイクロレンズパターン周期（ｂ）は（９／１０）×ａ＜ｃ＜（１１／１０）×ａである。

この際、前記パターンが陽刻または陰刻の半球状マイクロレンズパターンである場合、その直径は１μｍ〜３ｍｍでありうる。直径が１μｍ未満である場合には、輝度が低下するという問題点があり、直径が３ｍｍを超える場合には、輝度均一度が低下するという問題点がある。好ましくは、前記マイクロレンズパターンは１０μｍ〜１ｍｍの直径を有しうる。パターンが密度勾配をもって入光部全体的に形成された場合のマイクロレンズパターンの直径１μｍ〜１ｍｍと比較して１μｍ〜３ｍｍと大きい理由は、明部にのみパターンが形成された場合、パターンが形成されていない暗部にもＬＥＤからの光が導光板内に全て入らない場合があり、このような場合、損失してしまう光の量を最小化するためである。

また、前記パターンが陽刻または陰刻のレンチキュラーパターンである場合、その長さが１０μｍ〜１０ｍｍでありうる。その長さが１０μｍ未満である場合には、輝度が低下するという問題点があり、その長さが１０ｍｍを超える場合には、輝度均一度が低下するという問題点がある。好ましくは、前記レンチキュラーパターンはその長さが５００μｍ〜５ｍｍである。マイクロレンズの場合、レンズの周辺、特に上下が塞がって短絡が発生するおそれもある形態であるが、レンチキュラーレンズは上下が連結されており、ＬＥＤからの光が上方または下方に出射しても、マイクロレンズと比較して相対的にレンチキュラーレンズの光の損失が少ない可能性がある。よって、十分にパターンが大きい状態でも、輝度均一度の向上をもたらすことができ、必要に応じて一つのＬＥＤを一つのレンチキュラーレンズが全体的に包むこともできるため、サイズが大きくなることもある。例えば、サイズ５ｍｍのＬＥＤがあれば、直径５ｍｍのレンチキュラーレンズを形成して一つのレンチキュラーレンズの中に一つのＬＥＤが正確に入るようにする場合も可能である。

本発明の導光板は、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン樹脂、これらの共重合体、これらの混合物、およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれた材質で製造できる。

また、前記導光板に形成されたパターンは、レーザー加工、機械加工、シルクスクリーン印刷、インプリント、インクジェットなどの工程によって形成できる。

また、本発明は、前述した導光板を含むバックライトユニットに関するもので、輝度が低下することなく輝度均一度が向上した特性を示す。

以下、本発明を具体的な実施態様によって説明するが、本発明は、これらの実施態様に限定されず、技術的思想が許容される範囲内で、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって様々に変更されて実施できるのは勿論である。

［比較例１−１〜１−３］
表１に記載されたパターン形態、パターンサイズおよびパターン間隔に応じて導光板の入光部にパターンを形成するセレーション工程を適用した。

この際、パターン間隔は個別パターンの中心間の距離を意味する。

[比較例１−１]
導光板は、ポリメチルメタクリレート樹脂（Ｇｒａｄｅ ＨＰ２０２、ＬＧ ＭＭＡ社製）を用いて共押出した。

全体導光板の厚さは３ｍｍとし、押し出された導光板は光源から光が入射する入光部に対して鏡面加工を施した。

[比較例１−２]
比較例１−１で鏡面加工された導光板の入光部にセレーション工程を適用するが、底辺の長さが３００μｍ、高さが１５０μｍ、底辺に対する角度が４５度、頂点の角度が９０度であるピラミッド状のバイト（Ｂｉｔｅ）を用いて、導光板に対して垂直に加工してセレーション工程を行うことにより、プリズムパターンを間隔なしで均一に入光部全体に形成した。前記プリズムパターンは、連続的に加工する場合に鋸の歯状に作られ、陽刻でありながら陰刻の形態を示す。

比較例１−３
比較例１−１で鏡面加工された導光板の入光部に次のようなセレーション工程を適用して、陰刻マイクロレンズパターンを３００μｍの間隔で均一に入光部全体に形成した。

銅から形成された板にＤＦＲ（Dry Film Photoresist、Ｇｒａｄｅ ＦＦ−１０００、コーロンインダストリーＡｃｃｕｉｍａｇｅ）をラミネートさせた後、直径３００μｍの球状のパターンを繰返し形成したフィルムを上方に配置して露光を施した。そして、この銅板を現像して球状のパターン部分が露出するようにした後、エッチング(Etching)を施して陰刻のマイクロレンズを作った。その上にシリコン樹脂を用いて銅板上の陰刻のマイクロレンズを転写させることにより、陽刻のマイクロレンズが形成されたフィルムモールド(Mold)を作り、導光板の側面に紫外線硬化型樹脂を塗布した後、フィルムモールドを圧着し、紫外線硬化を介して導光板の側面に陰刻のマイクロレンズパターンが形成されるセレーション工程を行った。

［実施例１−１〜１−７］
表２に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔およびパターン周期に応じて導光板の入光部にパターンを形成するセレーション工程を適用したことを除いては、比較例１−３と同様の方法で導光板を製造した。
この際、パターン間隔は隣接したパターン間の距離を意味するものであり、パターン周期（ｂ）は密度の最も高い地点間の距離を測定したものである。

［実施例２−１〜２−７］
表３に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔およびパターン周期に応じて導光板の入光部にパターンを形成するが、パターン形態を陽刻マイクロレンズにしてセレーション工程を適用したことを除いては、実施例１−１〜実施例１−７と同様の方法で導光板を製造した。

［実施例３−１〜３−９および比較例３−１〜３−４］
表４に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔およびパターン周期に応じて導光板の入光部にパターンを形成するが、パターン周期を可変させてセレーション工程を適用したことを除いては、実施例１−３と同様の方法で導光板を製造した。

［実施例４−１〜４−７］
表５に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔およびパターン周期に応じて導光板の入光部にパターンを形成するが、パターンサイズを可変させてセレーション工程を適用したことを除いては、比較例１−３と同様の方法で導光板を製造した。

［実施例５−１〜５−７］
表６に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔、パターン周期、および明部の中心を基準としてパターンが形成される幅に応じて導光板の入光部にパターンを形成するが、導光板の入光部における光源に対応する領域たる明部にのみパターンを形成するようにし、明部の中心を基準としてパターンが形成される幅を可変させてセレーション工程を適用したことを除いては、比較例１−３と同様の方法で導光板を製造した。

明部に形成されたパターン間隔は３０μｍと均一にした。パターンを形成するとき、明部にのみ形成するが、明部の範囲内でパターンが形成される幅に応じて変わる効果を調べるために、パターンが形成される全体面積を調節するように、パターンが形成される幅を可変させてパターンを形成した。また、定められた面積にできる限り多くのパターンが入るように菱形の交差点ごとにパターンが入るように設計した（図４）。

［実施例６−１〜６−７］
表７に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔、パターン周期、および明部の中心を基準としてパターンが形成される幅に応じて導光板の入光部にパターンを形成するが、パターンサイズを可変させてセレーション工程を適用したことを除いては、実施例５−１〜５−７と同様の方法で導光板を製造した（図５）。

［実施例７−１〜７−７］
表８に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔、パターン周期、および明部の中心を基準としてパターンが形成される幅に応じて導光板の入光部にパターンを形成するが、陰刻レンチキュラーパターンを形成し、明部の中心を基準としてパターンが形成される幅を可変させてセレーション工程を適用したことを除いては、実施例５−１〜５−７と同様の方法で導光板を製造した（図６）。

［実施例８−１〜８−６および比較例８−１］
表９に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔およびパターン周期に応じて導光板の入光部にパターンを形成するセレーション工程を適用するが、パターン間の最短距離を可変させたことを除いては、比較例１−３と同様の方法で導光板を製造した。すなわち、パターンの密度が密な部分の密度を可変させてそれぞれの導光板を製造した。

この際、パターン間隔は隣接したパターン間の距離を意味するものであり、パターン周期（ｂ）は密度の最も高い地点間の距離を測定したものである。

［実施例９−１〜９−５および比較例９−１〜９−２］
表１０に記載されたパターン形態、パターンサイズ、パターン間隔およびパターン周期に応じて導光板の入光部にパターンを形成するセレーション工程を適用するが、パターン間の最長距離を可変させたことを除いては、比較例１−３と同様の方法で導光板を製造した。すなわち、パターンの密度が疎な部分の密度を可変させてそれぞれの導光板を製造した。
この際、パターン間隔は隣接したパターン間の距離を意味するものであり、パターン周期（ｂ）は密度の最も高い地点間の距離を測定したものである。

比較例および実施例から得られた導光板に対して、その後面にシルクスクリーン(silk screen)を用いてドット印刷(Dot Printing)を施して前面に光が反射できるようにした後、前記導光板をエッジ型ＢＬＵに取り付け、次の方法で輝度と輝度均一度を測定することにより、その結果を表１１〜２０と図７〜図１６に示した。

ＢＬＵはＬＧ電子社で販売するモニターに採用されるＬＧ Ｄｉｓｐｌａｙ(モデル名ＬＭ１８５ＷＨ２）を用いて分析した。ＬＥＤと次のＬＥＤとの距離、すなわち、光源の周期（ａ）は５ｍｍである。

（１）輝度測定
輝度計（モデル名：ＢＭ−７、日本ＴＯＰＣＯＮ社製）を用いて、ＢＬＵにおける、光源が位置する入光部から５ｃｍ離れた箇所で光源の方向に沿って順次輝度を測定した。中心部で輝度を測定した。輝度は、測定時ごとに、前記形成されるパターンの形態に応じて変化できるので、比較例の導光板を用いて測定した輝度を１００として、該当実施例を計算して相対値で表した。

（２）輝度均一度の測定
輝度計（モデル名：ＢＭ−７、日本ＴＯＰＣＯＮ社製）を用いて、ＢＬＵにおける、光源が位置する入光部から５ｃｍ離れた箇所で光源の方向に沿って順次輝度を測定した。こうして測定された輝度のうち、光源の手前に位置して最も明るい部分、および光源と光源間の最も暗い部分に対して（最高値／最小値）の分率で表記した。その値が小さいほど輝度均一度が高まる。
前述した比較例と実施例に対して、輝度と輝度均一度を次の表とグラフで表した。

上記結果から分かるように、輝度が９５以下と低くなり或いは輝度均一度が１２０以上と高くなる場合は、相対的にパターンによる効果が少なくなったことに起因するといえる。

パターンの密度において、そのパターン周期（ｂ）が光源の周期（ａ）、すなわちＬＥＤとその次のＬＥＤとの距離に類似するほどさらに良い輝度均一度を示すことと、３００〜５００μｍのパターンサイズで、パーンの密度が高いほど輝度均一度に有利であることが分かる。

また、パターンの形態において陽刻と陰刻にはあまり差異がなく、輝度の場合、前記パターンが輝度を相対的に少なく損しながら輝度均一度を向上させる効果を発揮するので、有意的な差は多くなかった。

１０ 導光板
１１ 入光部
１２ 明部
１３ 暗部
２０ 光源
ａ 光源周期
ｂ パターン周期（入光部に形成されたパターンが、密度の密な部分と密度の疎な部分が周期性をもって繰り返されるように形成された場合）
ｃ パターン周期（入光部の明部にパターンが形成され、暗部にはパターンが形成されていない場合）

Claims (14)

1. 導光板の側面に位置した光源から光が入射する入光部にパターンが形成された導光板において、
   前記パターンは、パターン密度の最高である地点から密度の最低である地点へグラデーション形態で形成され、かつ、パターン密度の最低である地点から密度の最高である地点へグラデーション形態で形成されることを特徴とする導光板。
2. 前記パターンは、下記式Iによって定められるパターン間の距離に応じてグラデーション形態で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
   ｂ_ｍｉｎ＜ｂ_１＜［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１ｂ_ｍａｘ （I）
   （ 式中、ｂ_ｍｉｎ乃至ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離であって、ｂ_ｍｉｎは隣接したパターン間の距離のうちの最短距離であり、ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離のうちの最長距離であり、［ｂ_ｎ＜］_ｎ−１はｎ−１の値によって繰り返される繰返し単位であって、ｎ−１の値によって繰り返されるときにｂ_ｎは数列の形態で変化し、ｎは２以上の整数である。）
3. 前記パターンがマイクロレンズパターンまたはレンチキュラーパターンであることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
4. 前記パターンはマイクロレンズパターンであり、下記式IIおよび下記式IIIによってｂ_ｍｉｎおよびｂ_ｍａｘがそれぞれ定められることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
   ｂ_ｍｉｎ＞（１／１０）×ｒ （II）
   ｂ_ｍａｘ＜２０×ｒ （III）
   （式中、ｂ_ｍｉｎは隣接したパターン間の距離のうちの最短距離であり、ｂ_ｍａｘは隣接したパターン間の距離のうちの最長距離であり、２ｒはマイクロレンズパターンの断面の直径である。）
5. 前記マイクロレンズパターンはその断面の直径（２ｒ）が１μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする、請求項４に記載の導光板。
6. 前記パターンは、そのパターン周期（ｂ）が下記式IVによって定められることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
   （１／１０）×ａ＜ｂ＜１０×ａ （IV）
   （式中、ａは光源の周期であり、ｂはパターン周期であって、パターン密度の最高である地点間の周期、またはパターン密度の最低である地点間の周期を意味する。）
7. 前記パターンは陽刻または陰刻パターンであることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
8. 前記パターンは、密度の疎な部分と比較して密度の密な部分でパターンのサイズが相対的に大きく形成されることを特徴とする、請求項１に記載の導光板。
9. 導光板の側面に位置した光源から光が入射する入光部にパターンが形成された導光板において、
   前記入光部は光源に対応する領域たる明部と、明部以外の領域たる暗部とから構成され、前記明部にはパターンが形成され、前記暗部にはパターンが形成されていないことを特徴とする、導光板。
10. 前記パターンは、そのパターン周期（ｃ）が下記式Vによって定められることを特徴とする、請求項９に記載の導光板。
    （７／１０）×ａ＜ｃ＜（１３／１０）×ａ （V）
    （式中、ａは光源の周期であり、ｃはパターン周期であって、パターンが形成される部分のパターン形成開始地点、中間地点および終了地点の中から選ばれた地点間の周期を意味する。）
11. 前記パターンは、陽刻または陰刻の半球状マイクロレンズパターンであり、１μｍ〜３ｍｍの直径を有することを特徴とする、請求項９に記載の導光板。
12. 前記パターンは、陽刻または陰刻のレンチキュラーパターンであり、１０μｍ〜１０ｍｍの長さを有することを特徴とする、請求項９に記載の導光板。
13. 前記導光板は、その材質が、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン樹脂、これらの共重合体、これらの混合物、およびこれらの誘導体よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項１または９に記載の導光板。
14. 請求項１または９に記載の導光板を含むバックライトユニット。