JPH1152370A

JPH1152370A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH1152370A
Application number: JP9205767A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Taniguchi; 斉谷口; Yasuo Hiyoshi; 康夫日良; Yuji Mori; 祐二森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-07-31
Also published as: JP3257457B2; US6958790B2; US6727963B1; KR100370526B1; KR20010022372A; US6661479B2; WO1999006881A1; US20020048165A1; US6803977B2; US20040070701A1; US20050041178A1

Abstract

(57)【要約】【課題】輝度が大きく、構成部品が少ない液晶表示装置
を提供する。【解決手段】導光板入射面からの光を透過面方向に所定
の角度に変化させるための複数の小凸部または小凹部か
らなるドットを形成し、その断面傾斜角を適切に制御す
ることにより、光出射面から適切な角度分布をもった照
明光を表示素子に向かって照射すようにし、液晶表示装
置の輝度の向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、背面照明（バック
ライト）方式の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年パーソナルコンピュータの小型化が
推進され、ラップトップ形といわれる携帯可能な機種が
広く普及している。このラップトップ形においては、そ
の表示は通常液晶装置が用いられているが、近年のカラ
ー表示化に伴い、液晶表示板の背後に光源を配設し、表
示面全体を裏側から照明するようにした背面照明方式の
表示装置が普及している。このような表示装置の背面照
明装置としての光源は輝度が高く、しかも輝度のムラが
なく平面全体を照明する必要がある。輝度を向上させる
ためには、光源の輝度を上げれば簡単であるが、ラップ
トップ形のパーソナルコンピュータ等においては電池な
どを駆動源としているために光源の輝度を上げるのは限
界があり、従来有効な方法がなかった。

【０００３】従来の液晶表示装置用エッヂライト方式の
照明装置としては、特開平４−１６２００２号公報、特
開平６−６７００４号公報に記載の如く、図２に示した
ように、光源１として冷陰極管や熱陰極管等のランプを
使用し、これを透過性材料からなる導光板２の端面に配
し、導光板２の下面に光を散乱させる光散乱層３及び光
を反射させる反射板４、導光板２の上面に照明面の輝度
を面全体に渡って均一化するための光散乱効果を有する
乳白色の合成樹脂からなる拡散板５が設けられている。
更にその上面には、拡散光をある程度収束して、表示装
置の正面の輝度を向上させるための第１集光板６および
第２集光板７が配置されている。

【０００４】また、導光板２に導かれた光を拡散板方向
に散乱させるための光散乱層の構造および製造法は以下
のようになっている。図３に光散乱層の構造を示す。光
散乱層は、導光板２の表面に酸化チタン等を用いた複数
の光散乱物質８が、印刷等の技法を用いて形成されてい
る。光源からの光強度は、光源１から遠ざかるに従い低
下する。従って光散乱物質の面積は、光源から遠ざかる
に従い大きくなるように形成されている。

【０００５】一方、特開平７−２９４７４５号公報のよ
うに、導光板底面にグレーティング溝を形成して導光板
に入射した光を反射せる方式の導光板も提案されてい
る。

【０００６】以上述べたように、従来の照明装置では、
光源から出射された光は、導光板に導かれ、光散乱層に
含まれる光散乱物質により散乱され、その後拡散板を通
過して液晶素子に照射される構成になっており、その構
成が複雑であり、また光散乱などの損失による輝度低下
の問題がある。また、グレーティング溝を形成する方式
は、金型製造が困難であるなどの問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の装置で
は、構成部品が多く、導光板上面に拡散板や集光板を配
置しているため、輝度の斑は減少できるが、反面全体の
輝度が低下する欠点があった。このような構成の場合、
輝度の均一化と輝度の向上は常に相反する課題であり、
これを解決することは困難である。一方、グレーティン
グ溝を形成する方式の導光板の場合には、輝度の向上は
図れるものの、金型の製作や輝度の均一化がきわめて困
難である。

【０００８】本発明はこのような現状を打開するために
なされたもので、従来の欠点を改善して、光源の輝度を
上げることなく輝度の向上を図ることのできる液晶表示
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、導光板内導波光の進行方向を所定の方向
に変換させるために、断面傾斜角を適切に制御した複数
の小凸部あるいは小凹部（以下ドットと称す）を形成し
た導光板を用いる。また、必要に応じてドットに沿って
反射膜を形成するか、あるいは反射板を配置する。さら
に、必要に応じて適切なプリズム頂角を有したプリズム
シートを配置して、光出射面から適切な角度分布をもっ
た照明光を表示素子に向かって照射できるようにする。
さらに、モアレの発生を防ぐため、ドットの配置が、一
定の制約条件を満たし、かつランダムに配置形成した部
材を用いる。また、必要に応じてドットの数及びまたは
形状及びまたは大きさを変化させることにより、出射光
の角度分布の均一化及び輝度斑の発生を防止するもので
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、導光板内導波光の進
行方向を所定の方向に変換させるため、導光板表面に複
数の小凸部あるいは小凹部からなるドット９を形成す
る。ドットとは、図４（導光板下面に小凹部を形成した
場合）に示すように、導光板表面のドット形成面１０を
正面から見て、導光板ドット形成面の平坦部１１（Ｒａ
＜１．０μｍ、導光板光出射面１２に対する角度１０゜
以下）に囲まれた小凸部あるいは小凹部である。

【００１１】図５は本発明の実施形態をまとめたもので
あり、小凸部または小凹部傾斜面の導光板表面の平坦部
に対する角度（以下断面傾斜角度と表記する）、断面傾
斜角度分布、深さあるいは高さ、及びその分布、平面形
状、形状分布、大きさ、ドットの配置、ドットの密度分
布、ドット形状分布、本発明の導光板の副資材を示し
た。

【００１２】本発明の液晶表示装置の導光板の断面傾斜
角度は、７〜８５゜（好ましくは７〜４３°及び５０〜
８５゜）が適する。特に反射膜を形成した場合には２０
〜４０°、集光板を用いて反射膜を形成しない場合ない
は７〜４３°、集光板を用いず反射膜を形成しない場合
ないは５０〜８５゜が適する。

【００１３】ここで、図６〜図１６を用いて断面傾斜角
度を説明する。図６は、断面傾斜角度を求める時の導光
板の切断面１３を説明した図である。断面傾斜角度を求
めるときは、図６に示すように、ドットを光源１に対し
て垂直かつ導光板光出射面１２に対して垂直に切断する
のが望ましい。これは、光源に対して水平方向のドット
斜面が反射屈折等により光の進路変更を行うときより有
効に作用するためである。

【００１４】断面傾斜角度を求める時は、以下の方法で
計算する。ドットの断面形状が図７に示すようにほぼ台
形に近似可能な場合は、図７に示すように断面傾斜角度
を定める。台形に近似しにくい場合は、断面形状をまず
直線近似する。その結果、図８、図９のようにほぼ近似
できるときは、θ２を断面傾斜角度とする。また、図１
０、図１１の様にほぼ近似できるときは、θ１とθ２の
平均値を断面傾斜角度とする。また、図１２、図１３の
ようにほぼ近似できるときは、θ１とθ２の平均値を断
面傾斜角度とする。ただし、θ２＜１０゜の場合は、θ
１−θ２を断面傾斜角度とする。また、図１４、図１５
のようにほぼ近似できるときは、θ１とθ２の平均値を
断面傾斜角度とする。ただし、θ２＜１０゜の場合は、
θ１−θ２を断面傾斜角度とする。なお、図８〜図１５
において、断面傾斜角度を以下の式（数１）で求めても
良い。また近似誤差（真値と近似値の差）は、断面傾斜
角度を計算するドットのドット深さ（ドット高さ）の５
％以下となるように近似することが望ましい。さらに、
θの値は、導光板の屈折率により決定する値であり屈折
率が１．４７±０．１の場合、１８゜程度が適当であ
る。

【００１５】

【数１】

【００１６】さらに、図８〜図１５のように近似できな
い場合は、図１６に示すように近似誤差（真値と近似値
の差）が断面傾斜角度を計算するドットのドット深さ
（ドット高さ）の５％以下となるようになるべく少ない
直線で断面形状を近似し、各直線のうち有効な反射屈折
面として機能する導光板表面の平坦部１１とのなす角が
５゜以上の直線について、以下の公式（数２）に当ては
めて断面傾斜角度を求める。なお、ドット形状が左右対
称でない場合は、導光板内導波光がより多く反射する方
の斜面の角度を断面傾斜角度とすることが望ましい。

【００１７】

【数２】

【００１８】以上のように計算した断面傾斜角度を上記
範囲に規定するのは、導光板光出射面からの光の出射角
度分布を適正化すると同時に、必要以上に斜めから出射
する光の量を抑制して、正面輝度を向上するためであ
る。また、ドット断面傾斜角度は、輝度の角度分布の均
一化を図るために冷陰極管に近いほど小さくすることが
望ましい。

【００１９】ドットの深さまたは高さは、２〜１００μ
ｍ（好ましくは５〜４０μｍ）が適正である。その理由
は、ドットの深さまたは高さが１００μｍより大きい場
合、光源に近い部分の輝度が高くなり過ぎて、結果とし
て、輝度分布が不均一になること、また導光板を形成す
る際、プラスチック材料をドットの小凸部または小凹部
に充填しにくくなり、所望のドット形状を形成しにくく
なること、さらにドット深さまたは高さをこれ以上とす
ると、ドットの大きさが大きくなりドット見えの原因と
なるためである。一方ドットの深さまたは高さが２μｍ
より小であると、光の反射効率が低下して所望の輝度を
得ることができなくなることや、導波光が散乱及び回折
しやすくなり、導光板を単に粗面にしたのと同一になっ
てしまうためである。また、ドットの深さまたは高さ
は、輝度分布の均一化を図るために冷陰極管に近いほど
小さくすることが望ましい。

【００２０】ドットの平面形状すなわち、ドット形成面
の正面からドットを眺めた場合の形状に関しては、種々
の形状が有効であり、とくに限定するものではない。目
安としては、図１７に示す、略矩形（Ａ）、正方形
（Ｂ）、円形（Ｃ）、略円形（Ｄ）（円を一部変形させ
た物）、正多角形（Ｅ）、台形（Ｆ）及びこれらの図形
を組み合わせたもの（Ｇ）が使用できる。略矩形は、散
乱が少なく正面輝度を高めるのに適しており、それ以外
は、散乱成分が大きいので光入光面からの陰の発生防止
に効果がある。なお、略矩形というのは、矩形を含み、
矩形の角に丸みのある図形、矩形に対して一辺の長さが
変形した台形に近い形を意味する。

【００２１】ドットの平面形状分布は、輝度分布の均一
化を図るために冷陰極管に近いほどドット面積を小さく
することが望ましい。また、散乱が特に必要な場合、ド
ット面積を部分的に小さくすることや、ドット形状が略
矩形の場合は、形状を略正方形や円形にすることが望ま
しい。

【００２２】ドットの大きさは、その面積が０．２平方
ミリメートル以下（好ましくは０．０５平方ミリメート
ル以下）であることが望ましい。また、ドットの平面形
状が略矩形の場合、短い辺の長さが２００μｍ以下（好
ましくは１００μｍ以下）であることが望ましい。その
理由は、ドットの大きさがこれより大となると、パソコ
ン等のユーザーが液晶表示装置を眺めた場合、文字や図
柄によっては、導光板に形成したドットの形状が見えて
しまい（ドット見え）、文字、図の判別の妨げとなるた
めである。一方ドットの面積は、０．００００２５平方
ミリメートル（好ましくは０．０００１平方ミリメート
ル）よりも大であることが望ましい。ドット面積がこれ
より小であると、光の反射効率が低下して所望の輝度を
得ることができなくなることや、導波光が散乱及び回折
しやすくなり、導光板を単に粗面にしたのと同一になっ
てしまうためである。

【００２３】ドットの平面的配置は、ランダムであるこ
とが望ましい。その理由は、本発明のドットが微細であ
るため、液晶表示装置を構成するその他の部材例えば液
晶セル、カラーフィルタ、ＴＦＴパターン、ブラックス
トライプ等の規則的パターンと干渉して発生するモアレ
を防止するためである。ドットの平面形状が略矩形の場
合、図形の配置は矩形の長い辺が光源の発光面に対して
ほぼ平行に配置するのが良い。その理由は出射角分布の
適正化が図りやすいためである。

【００２４】ドットの密度は、輝度分布の均一化を図る
ために、光源に近いほどドット密度を小にすることが望
ましい。

【００２５】さらに本発明の液晶表示装置において、反
射板、拡散板、集光板等、従来使用されてきた副資材を
必要に応じて併用することは、輝度向上、輝度分布の適
正化、出射角度の適正化に有効である。

【００２６】以下本発明の実施例１を図面に基づき説明
する。図１は、本発明の液晶表示装置に用いられる背面
照明装置の斜視図、図１８は本実施例のドット（小凹
部）を示す斜視図、図１９は、本実施例のドット（小凹
部）の形状説明図である。

【００２７】この背面照明装置は、光源１、導光板２、
反射板４を最小構成要素としており、導光板には、導光
板下面１８にドット９（小凹部）が形成されている。ま
た、ドットは、基本的にはランダムに配置されている。

【００２８】図２０は、本発明の導光板内を進行する導
光板導波光１４の光線軌跡を示したものである。図２０
において、光源からの出射光は導光板光源側端面１５で
導光板入射光１６として導光板に入射し、導光板導波光
となり、他方の端面１７に向かって、導光板下面１８お
よび導光板光出射面１２で全反射を繰り返しながら進行
する。導波光のうち小凹部傾斜面１９に入射した光２０
は、反射して光出射面にあたり、そこで屈折して光出射
面から出射して出射光２１として出射する。そして、反
射しなかった光は、ドット斜面透過光２２となり反射板
で反射２３し、再び導光板２に入射し、その一部は光出
射面から出射し、残りは再び導光板導波光となる。従っ
て、ドットを適正に配置することにより、導波光を徐々
に導光板から出射させて液晶表示素子を照明することが
できる。また、断面傾斜角度２４を適正に制御すること
によりと導光板からの出射光の角度分布を制御すること
ができる。さらに、断面傾斜角度の適正角度は、導光板
の形状の影響を受ける。

【００２９】図２１は、実施例１で作製した３タイプの
導光板の形状を示した図である。図２２は、図２１
（Ａ）の導光板の小凹部ドット傾斜角と導光板からの出
射光の角度分布の関係を示した図である。なお、図２２
のグラフ中の出射角は、図２１中に図示した出射角２５
である。図２３は、図２１（Ａ）の導光板上に拡散板、
第１集光板、第２集光板を設置した場合の、断面傾斜角
度と正面輝度の関係を示した図である。測定では、小凹
部の深さを断面傾斜角度１０゜以下で３μｍ、２０゜以
上で８μｍとした。また、ドット密度を、導光板全体が
均一に光るように最適化し測定した。さらに、図２０に
示すように導光板の導光板下面、導光板側面には反射板
４を設置することもできる。

【００３０】以下に、図２２を詳細に説明する。断面傾
斜角度５〜３０゜は、断面傾斜角度の増加に伴い出射光
強度が最大となる出射角度が大きくなり、そのときの出
射光強度も大きくなる。断面傾斜角度を３０〜５０゜と
すると断面傾斜角度の増加に伴い出射角度がさらに大き
くなるが、出射光強度は低下する。そして、断面傾斜角
度５０゜以上では、出射光の角度分布に明確なピークは
無くなる。

【００３１】これは、断面傾斜角度が３０゜以下の場
合、導光板導波光が小凹部斜面１９で反射するとき、入
射角が大きく全反射に近い条件で反射し反射率が高いた
め、断面傾斜角度の増加に伴い出射光強度が最大となる
出射角度が大きくなり光出射面からの出射光強度も大き
くなる。これに対して、断面傾斜角度が３０゜以上の場
合、導光板導波光が小凹部斜面で反射するとき、断面傾
斜角度の増加に伴い入射角が小さくなり、小凹部斜面に
おける反射率が低下する。このため、断面傾斜角度の増
加に伴い出射光強度が最大となる出射角度は大きくなる
が、そのときの出射光強度は低下する。そして、断面傾
斜角度５０゜以上では、反射率が大きく低下しドット斜
面透過光２２がメインになり、反射板で反射する光２３
が大きくなるため角度分布に明確なピークは無くなる。
また正面輝度は、断面傾斜角度が２５゜でピークとな
る。これは、断面傾斜角度が２５゜前後の場合、小凹部
斜面での反射が臨界角度前後であり高い反射率を有し、
導光板光出射面１２での入射角が比較的小さく高い透過
率を有することから、スムーズに光が出射するためであ
る。これに対して、２５゜前後よりも断面傾斜角度が大
きいとドット斜面透過光が大きくなり反射板による反射
時の損失等が増加する。また、これ以下とすると導光板
光出射面１２で屈折し出射するときの反射率が増加する
ため、導光板内部での反射回数が増加し損失が増加する
ことや、ドット密度を最大まで上げても十分な小凹部斜
面を確保できないためである。

【００３２】上記の実施例（図２１（Ａ））の場合、最
適な断面傾斜角度は、１５〜４０゜と５０゜〜８５゜で
ある。詳細に説明すると、集光板や拡散板を用いる場
合、導光板からの出射光の角度分布は重要性を持たない
ため、最適な断面傾斜角度は、正面輝度が大となる１５
〜４０゜（好ましくは、１８〜３５゜）である。また、
集光板を用いない場合、最適な断面傾斜角度は、出射光
の角度分布が小さくなる５０゜以上である。また、８５
゜以上とすると成形が困難となるので好ましくない。

【００３３】図２４は、図２１（Ｂ）の導光板の小凹部
ドット傾斜角と導光板からの出射光の角度分布の関係を
示した図である。図２５は、図２１（Ｂ）の導光板上に
拡散板、第１集光板、第２集光板を設置した場合の、断
面傾斜角度と正面輝度の関係を示した図である。測定で
は、小凹部の深さを断面傾斜角度１０゜以下で３μｍ、
２０゜以上で８μｍとした。また、ドット密度を、導光
板全体が均一に光るように最適化し測定した。さらに、
図２０に示すように導光板の導光板下面、導光板側面に
は反射板４を設置した。

【００３４】以下に、図２４を詳細に説明する。断面傾
斜角度５〜２５゜は、断面傾斜角度の増加に伴い出射光
強度が最大となる出射角度が大きくなり、そのときの出
射光強度も大きくなる。断面傾斜角度を２５〜５０゜と
すると断面傾斜角度の増加に伴い出射角度がさらに大き
くなるが、出射光強度は低下する。そして、断面傾斜角
度５０゜以上では、出射光の角度分布に明確なピークは
無くなる。

【００３５】これは、断面傾斜角度が２５゜以下の場
合、導光板導波光が小凹部斜面で反射するとき、入射角
が大きく全反射に近い条件で反射し反射率が高いため、
断面傾斜角度の増加に伴い出射光強度が最大となる出射
角度が大きくなり光出射面からの出射光強度も大きくな
る。これに対して、断面傾斜角度が２５゜以上の場合、
導光板導波光が小凹部斜面で反射するとき、断面傾斜角
度の増加に伴い入射角が小さくなり、小凹部斜面におけ
る反射率が低下する。このため、断面傾斜角度の増加に
伴い出射光強度が最大となる出射角度は、大きくなる
が、そのときの出射光強度は低下する。そして、断面傾
斜角度５０゜以上では、反射率が大きく低下しドット斜
面透過光がメインになり、反射板による散乱光が大きく
なるため角度分布に明確なピークは無くなる。ここで、
ピークの位置が図２１（Ａ）の３０゜と異なるのは、導
光板が平板でなく光源側の厚さが厚い楔形となっている
ため、断面傾斜角度が実質的に大きくなっていること、
さらに、導光板内導波光が全反射を繰り返すことにより
導光板と導光板内導波光のなす角が大きくなるためであ
る。

【００３６】また正面輝度は、断面傾斜角度が１５〜２
０゜でピークとなる。ここで、ピークの位置が図２１
（Ａ）の２５゜と異なるのは、導光板が平板でなく光源
側の厚さが厚い楔形となっているため、断面傾斜角度が
実質的に大きくなっており、さらに、導光板内導波光が
全反射を繰り返すことにより導光板と導光板内導波光の
なす角が大きくなるためである。

【００３７】上記の実施例（図２１（Ｂ））の場合、最
適な断面傾斜角度は、１０〜２５゜と５０゜〜８５゜で
ある。詳細に説明すると、集光板や拡散板を用いる場
合、導光板からの出射光の角度分布は重要性を持たない
ため、最適な断面傾斜角度は、正面輝度が大となる１０
〜２５゜である。また、集光板を用いない場合、最適な
断面傾斜角度は、出射光の角度分布が小さくなる５０゜
以上である。また、８５゜以上とすると成形が困難とな
るので好ましくない。

【００３８】図２６は、図２１（Ｃ）の導光板の小凹部
ドット傾斜角と導光板からの出射光の角度分布の関係を
示した図である。図２７は、図２１（Ｃ）の導光板上に
拡散板、第１集光板、第２集光板を設置した場合の、断
面傾斜角度と正面輝度の関係を示した図である。測定で
は、小凹部の深さを断面傾斜角度１０゜以下で３μｍ、
２０゜以上゜で８μｍとした。また、ドット密度を、導
光板全体が均一に光るように最適化し測定した。さら
に、図２０に示すように導光板の導光板下面、導光板側
面には反射板４を設置した。

【００３９】以下に、図２６を詳細に説明する。断面傾
斜角度５〜３０゜は、断面傾斜角度の増加に伴い出射光
強度が最大となる出射角度が大きくなり、そのときの出
射光強度も大きくなる。断面傾斜角度を３０〜５０゜と
すると断面傾斜角度の増加に伴い出射角度がさらに大き
くなるが、出射光強度は低下する。そして、断面傾斜角
度５０゜以上では、出射光の角度分布に明確なピークは
無くなる。

【００４０】これは、断面傾斜角度が３０゜以下の場
合、導光板導波光が小凹部斜面で反射するとき、入射角
が大きく全反射に近い条件で反射し反射率が高いため、
断面傾斜角度の増加に伴い出射光強度が最大となる出射
角度が大きくなり光出射面からの出射光強度も大きくな
る。これに対して、これは、断面傾斜角度が３０゜以上
の場合、導光板導波光が小凹部斜面で反射するとき、断
面傾斜角度の増加に伴い入射角が小さくなり、小凹部斜
面における反射率が低下する。この為、断面傾斜角度の
増加に伴い出射光強度が最大となる出射角度は、大きく
なるが、そのときの出射光強度は低下する。そして、断
面傾斜角度５０゜以上では、反射率が大きく低下しドッ
ト斜面透過光がメインになり、反射板による反射光２３
が大きくなるため角度分布に明確なピークは無くなる。
また正面輝度は、断面傾斜角度が２５〜３０゜でピーク
となる。

【００４１】上記の実施例（図２１（Ｃ））の場合、最
適な断面傾斜角度は、１８〜４３゜と５０゜〜８５゜で
ある。詳細に説明すると、集光板や拡散板を用いる場
合、導光板からの出射光の角度分布は重要性を持たない
ため、最適な断面傾斜角度は、正面輝度が大となる１８
〜４３゜（好ましくは、２５〜３５゜）である。また、
集光板を用いない場合、最適な断面傾斜角度は、出射光
の角度分布が小さくなる５０゜以上である。また、８５
゜以上とすると成形が困難となるので好ましくない。

【００４２】以上のように最適な断面傾斜角度は導光板
の厚さや形状により異なるが、種々検討の結果、最適な
断面傾斜角度は、７〜８５゜であった。詳細に説明する
と、拡散板及び又は集光板を用いる場合、導光板からの
出射光の角度分布は重要性を持たないため、最適な断面
傾斜角度は、正面輝度が大となる７〜４３゜（好ましく
は、１０〜４０゜）である。また、集光板を用いない場
合、最適な断面傾斜角度は、出射光の角度分布が小さく
なる５０゜以上である。また、８５゜以上とすると成形
が困難となるので好ましくない。

【００４３】次に本発明の導光板小凹部の種々の形状に
関してさらに詳しく説明する。

【００４４】図１９は、実施例１のドット（小凹部）の
形状を示した図である。この実施例では、ドットの平面
形状は略矩形をしている。なお、本発明においては、略
矩形の他に図２８に示す正方形（Ｂ）、円形（Ｃ）、略
円形（Ｄ）（円を一部変形させた物）、正多角形
（Ｅ）、台形（Ｆ）及びこれらの図形を組み合わせたも
の（Ｇ）も使用できる。略矩形は、散乱が少なく正面輝
度を高めるのに適しており、それ以外は、散乱成分が大
きいので光入光面からの陰の発生防止に効果がある。す
なわち、導光板の光入光面からの陰の発生部のドットの
大きさを小さくして、散乱効果を発揮させ陰を消すこと
ができる。

【００４５】図２９（Ｃ）は、図７〜図１６以外の本発
明の小凹部断面形状を説明したものである。図２９
（Ａ）は小凹部断面形状が台形の例である。図２９
（Ｂ）は、小凹部断面形状が略台形で、エッヂが滑らか
なＲ形状をしたものである。この形状は実際に導光板を
形成するときの製造条件のばらつきを考慮したときに有
効な形状となる。また、このエッヂが滑らかなＲ形状で
あるため散乱が起きにくく輝度向上に効果がある。図２
９（Ｃ）は、小凹部の断面形状が非対称である例であ
り、ドットの密度を上げやすい長所がある。なお、図２
９（Ｂ）のエッヂが滑らかなＲ形状は、断面形状が台形
のみに限定されるものではなく、その他の形状に関して
も適用できる。

【００４６】次に本発明の導光板小凹部の深さに関して
さらに詳しく説明する。

【００４７】図３０は、図２１（Ａ）の導光板上に拡散
板、第１集光板、第２集光板を設置した場合の、ドット
深さと正面輝度の関係を示した図である。測定では、図
１９に示すようにドット底面２６の大きさを約０．２×
０．０４ｍｍ、断面傾斜角度２４を３０゜に固定し、ド
ット密度を導光板全体が均一に光るように最適化し測定
した。さらに、図２０に示すように導光板の導光板下
面、導光板側面には反射板４を設置した。

【００４８】図３０より、小凹部深さは、導光板内導波
光の反射を効率よく行うために、２μｍ以上（好ましく
は５μｍ以上）であることが望ましい。その原因は、ド
ット深さが２μｍ以下の場合、ドット密度を最大まで上
げても小凹部傾斜面１９の面積を十分に確保するのが困
難なためである。さらに、小凹部の高さが低いと、導波
光が散乱及び回折しやすくなり、導光板を単に粗面にし
たのと同一になってしまうためである。

【００４９】また、小凹部深さ上限は、１００μｍ以下
（好ましくは４０μｍ以下）が望ましい。小凹部深さが
これより大である場合、正面輝度の低下は見られない
が、ドットの大きさが大きくなりドット見えの原因とな
るためである。

【００５０】次に本発明の導光板小凹部の大きさに関し
てさらに詳しく説明する。小凹部の大きさは、その面積
が０．００００２５平方ミリメートル以上（好ましくは
０．０００１平方ミリメートル以上）であることが望ま
しい。その理由は、ドット面積が０．００００２５平方
ミリメートル以下の場合、導波光が散乱及び回折しやす
くなり、導光板を単に粗面にしたのと同一になってしま
うためである。

【００５１】また、ドットの平面形状が略矩形の場合、
その短辺は３０μｍ以上が好ましい。これは、ドットの
平面形状を略矩形とする場合、散乱を減少させるため、
ドットの大きさをある程度大きくする必要があるためで
ある。これは、ドットのエッジの部分、すなわちドット
の傾斜面とそれ以外の部分のつなぎ目で散乱が生じるた
め、ドットの短辺が小さいとドットの傾斜面と比較し、
散乱が生じる部分のドットに占める割合が増加し散乱が
大きくなってしまうためである。すなわち、ドットの平
面形状が略矩形の場合、ドット見えの生じない範囲でド
ットは大きめの方が好ましい。さらに、後述する製造法
において、レジストを露光するときに、マスクに安価な
フイルムマスクを用いることや大型の密着型全面露光機
を用いるためには、その短辺は３０μｍ以上あることが
望ましい。

【００５２】また、ドットが大きすぎるとドット見えの
原因となる。図３１は、ドットの大きさとドット見えの
関係を調べた結果を示した図である。種々条件を検討し
た結果、ドット形状が円形や正方形等の場合、集光板を
１枚にすることを考慮するとその面積は、０．２平方ミ
リメートル以下（好ましくは、０．０５平方ミリメート
ル以下）が望ましい。ドット形状が略矩形の場合、その
短辺は２００μｍ以下（好ましくは１００μｍ以下）が
望ましい。また、その短辺と長辺の比は、８０以下（好
ましくは、２０以下）が望ましい。これら以上の場合、
ドット見えの原因となる可能性がある。

【００５３】光源からの光強度は一般的に導光板内で光
源から遠ざかるにつれて低下するので、それに応じて小
凹部の密度、高さ或いは大きさを変化させ、小凸部反射
光の強度分布すなわち輝度が導光板全面に渡って均一に
なるようにする。本発明では、単一光源の場合、小凸部
の密度は光源側端面から相対する導光板端面に向かっ
て、指数関数的、あるいはべき乗的に増加するように形
成するのが良い。しかし、光源側と相対する導光板端面
での光の反射を考慮すると、上記相対する導光板端面の
近傍では端面に近づくにつれて、その密度を減じたほう
が輝度の均一化が図れる場合が多い。

【００５４】次に、本発明の背面照明装置の構成を図３
２により説明する。図３２（Ａ）は、単一光源、楔形導
光板の例である。光源からの距離に反比例して導光板厚
さを減じた導光板を用いたことに特徴があり、導光板出
射光の強度分布の均一化と、導光板厚さの低減、軽量化
に有効である。

【００５５】図３２（Ｂ）は、単一光源を用い、光源と
反対側の導光板端面に傾斜をもたせた例であり、導波光
のうち、光出射面から出射せず、光源と反対側の導光板
端面まで達した導波光の角度を変化させて、導波光出射
を容易にしたことを特徴とする。これにより、導光板出
射光の強度分布の均一化が容易になり、また光損失が低
減できる。

【００５６】図３２（Ｃ），（Ｄ）は、光源側の導光板
端面を導光板入射光広がり角を調整するために、凹状、
凸状にした例である。光出射面出射光の角度分布の制御
に有効である。

【００５７】図３２（Ｅ）は、２光源型で、導光板とし
て平板を用いた例である。

【００５８】図３２（Ｆ）は、２光源型で、光源からの
距離の違いによる輝度むらを補償するために、導光板の
厚さを変化させた例である。上記背面照明装置の構成
は、図示したものに限定されるものではなく、それぞれ
を組み合わせて、構成することが可能である。

【００５９】次に本発明の実施例２を図面に基づき説明
する。図３３は本発明の背面照明装置の斜視図、図３４
は本実施例のドット（小凸部）を示す斜視図、図３５は
本実施例のドット（小凸部）の形状説明図である。

【００６０】この背面照明装置は、光源１、導光板２、
反射板４を最小構成要素としており、導光板には、導光
板下面１８にドット９（小凸部）が形成されている。ま
た、ドットは、基本的にはランダムに配置されている。

【００６１】図３６は、本発明の導光板内を進行する導
光板導波光の光線軌跡を示したものである。図３６にお
いて、光源１からの出射光は導光板光源側１５端面で導
光板入射光１６として導光板２に入射し、導光板導波光
１４となり、他方の端面に向かって、導光板下面１８お
よび導光板光出射面１２で全反射を繰り返しながら進行
する。導波光のうち小凸部傾斜面２７に入射した光の一
部は、反射して導光板光出射面１２にあたり、そこで屈
折して光出射面から出射して出射光２１として出射す
る。そして、反射しなかった光は、ドット斜面透過光２
２となり反射板で反射２３し再び導光板に入射し、その
一部は光出射面から出射し、残りは再び導光板導波光と
なる。従って、小凸部を適正に配置することにより、導
波光を徐々に導光板から出射させて液晶表示素子を照明
することができる。また、断面傾斜角度を適正に制御す
ることにより、導光板からの出射光の角度分布を制御す
ることができる。

【００６２】図３７は、小凸部ドット傾斜角と導光板か
らの出射光の角度分布の関係を示した図である。なお、
導光板の外形形状は、図２１（Ａ）と同一であり、グラ
フ中の出射角は図２１中に図示した出射角２５である。
図３８は、上記導光板上に拡散板、第１集光板、第２集
光板を設置した場合の、断面傾斜角度と正面輝度の関係
を示した図である。測定では、小凹部の深さを断面傾斜
角度１０゜以下で３μｍ、２０゜以上゜で８μｍとし
た。また、ドット密度を、導光板全体が均一に光るよう
に最適化し測定した。さらに、実施例１と同様に導光板
の導光板下面、導光板側面には反射板４を設置した。

【００６３】図３７、図３８は、実施例１の図２１
（Ａ）の導光板の結果とほぼ同一の結果である。これ
は、ドットの反射する面が異なるだけで光が出射する機
構がほぼ同じためである。従って、最適な断面傾斜角度
は、実施例１と同じ７〜８５゜であった。詳細に説明す
ると、拡散板及び又は集光板を用いる場合、導光板から
の出射光の角度分布は重要性を持たないため、最適な断
面傾斜角度は、正面輝度が大となる７〜４３゜である。
また、集光板を用いない場合、最適な断面傾斜角度は、
出射光の角度分布が小さくなる５０゜以上である。ま
た、８５゜以上とすると成形が困難となるので好ましく
ない。

【００６４】次に本発明の導光板小凸部の種々の形状に
関してさらに詳しく説明する。図３５は、本発明の実施
例２の導光板小凸部の平面形状を示した図である。この
実施例では、小凸部の平面形状は略矩形をしている。な
お、本発明においては、略矩形の他に図１７に示す正方
形（Ｂ）、円形（Ｃ）、略円形（Ｄ）（円を一部変形さ
せた物）、正多角形（Ｅ）、台形（Ｆ）及びこれらの図
形を組み合わせた物（Ｇ）も使用できる。略矩形は、散
乱が少なく正面輝度を高めるのに適しており、それ以外
は、散乱成分が大きいので光入光面からの陰の発生防止
に効果がある。すなわち、導光板の光入光面からの陰の
発生部のドットの大きさを小さくして、散乱効果を発揮
させ陰を消すことができる。

【００６５】図３９は、図７〜図１６以外の本発明の小
凸部断面形状を説明するための図である。図３９（Ａ）
は小凸部断面形状が台形の例である。図３９（Ｂ）は、
小凸部断面形状が略台形で、エッヂが滑らかなＲ形状を
したののである。この形状は実際に導光板を形成すると
きの製造条件のばらつきを考慮したときに有効な形状と
なる。また、このエッヂが滑らかなＲ形状であるため散
乱が起きにくく輝度向上に効果がある。図３９（Ｃ）
は、小凸部の断面形状が非対称である例であり、ドット
の密度を上げやすい長所がある。なお、図３９（Ｂ）の
エッヂが滑らかなＲ形状は、断面形状が台形のみに限定
されるものではなく、その他の形状に関しても適用でき
る。

【００６６】次に本発明の実施例における導光板小凸部
の高さに関して説明する。小凸部高さは、実施例１と同
様の理由で、２μｍ以上（好ましくは５μｍ以上）、１
００μｍ以下（好ましくは４０μｍ以下）であることが
望ましい。また、本実施例においては、小凸部高さを図
４０に示すように、ドット幅と断面傾斜角度と導光板内
導波光広がり角度２８により定まる値２９より高くすれ
ば、反射面として有効に機能する部分３０が変化しない
ため、ドット高さむらに起因する輝度斑を防止できる利
点がある。

【００６７】本実施例のドットの平面形状、小凸部の大
きさ、分布、背面照明装置の構成は、実施例１と同様で
ある。

【００６８】次に本発明の実施例３を図面に基づき説明
する。図４１は、本発明の背面照明装置の斜視図、図４
２は本実施例のドット９（小凹部）を示す斜視図、図１
９は、本実施例のドットの形状説明図である。

【００６９】この背面照明装置は、光源１、導光板２、
反射板４を最小構成要素としており、導光板には、導光
板光出射面１２にドットが形成されている。また、ドッ
トは、基本的にはランダムに配置されている。

【００７０】図４３は、本発明の導光板内を進行する導
光板導波光の光線軌跡を示したものである。図４３にお
いて、光源１からの出射光は導光板光源側端面１５で導
光板入射光１６として導光板２に入射し、導光板導波光
１４となり、他方の端面に向かって、導光板下面１８お
よび導光板光出射面１２で全反射を繰り返しながら進行
する。導波光のうち小凹部傾斜面１９に入射した光の一
部は、屈折して光出射面から出射光２１として出射す
る。そして、屈折しない成分は反射し、導光板下面から
出射し反射板で反射２３し再び導光板に入射し、その一
部は光出射面から出射し、残りは再び導光板導波光とな
る。従って、小凹部を適正に配置することにより、導波
光を徐々に導光板から出射させて液晶表示素子を照明す
ることができる。

【００７１】図４４は、実施例３の導光板からの出射光
の角度分布を示した図である。なお、断面傾斜角度は３
０゜、導光板の外形形状は図２１（Ａ）と同一であり、
グラフ中の出射角は図２１中に図示した出射角２５であ
る。図４５は、上記導光板上に拡散板、第１集光板、第
２集光板を設置した場合の、断面傾斜角度と正面輝度の
関係を示した図である。測定では、小凹部の深さを断面
傾斜角度１０゜以下で３μｍ、２０゜以上゜で８μｍと
した。また、ドット密度を、導光板全体が均一に光るよ
うに最適化し測定した。さらに、実施例１と同様に導光
板の導光板下面、導光板側面には反射板４を設置した。

【００７２】図４４を説明する。出射光の角度分布には
２つのピークが存在する。出射角１０〜２０゜のピーク
は、図４３において、小凹部斜面１９で反射し導光板下
面から出射し反射板で反射し出射した光によるピークで
ある。また、７０゜以上に見られるピークは、小凹部斜
面１９を透過した光と楔があるために出射する光であ
る。実施例３は、実施例１と比較すると出射光の出射角
は大きくなる傾向があり、これを断面傾斜角度を変更し
小さくすることは困難である。従って、拡散板や集光板
の併用が望ましい。従って、最適な断面傾斜角度は、図
４５より正面輝度が大となる１５〜８５゜である。

【００７３】次に実施例３のドット（小凹部）の平面形
状及び小凹部断面形状に関しては、実施例１と同様の各
種形状が利用できる。また、本実施例の小凹部の高さ、
大きさ、分布、背面照明装置の構成は、実施例１と同様
である。さらに、本実施例の小凹部を図３５に示す小凸
部としても同様の結果が得られる。また、ドットを導光
板の下面と光出射面両方に作製すると、両者の中間的な
特性が得られる。

【００７４】次に本発明の実施例４を説明する。図４６
は、本発明の導光板と組み合わせると有効な集光板３１
（プリズムシート）の断面形状を示したものである。図
４７は、実施例１の導光板と図４６の集光板を組み合わ
せた場合の配置を示した。ここで、集光板の角度θ_P1、
θ_P2は、導光板の種類により種々の最適値が存在する
が、９０＜θ_P1＜６０゜、２５＜θ_P2＜５５°が好まし
い。

【００７５】図４８は、図４７（Ａ）の配置でθ_P1を８
５゜、θ_P2を３５゜の場合の出射光の角度分布である。
正面だけでなく出射角−４０゜前後も輝度が高い特徴が
あり正面輝度を確保しつつ視野角を大きく広げることが
できる。このタイプの組み合わせの場合、θ_P1は、なる
べく大きな値とする必要がある。すなわち、７５゜以上
が望ましい。ただし、８５゜以上は作製が困難なため望
ましくない。また、７５゜よりも小さいと出射角−４０
゜前後も輝度が低下する。θ_P2は、３５±１０゜が望ま
しい。これ以外の値とすると輝度最大となる出射角が正
面からはずれてしまう。

【００７６】図４９は、図４７（Ｂ）の配置でθ_P1を７
０゜、θ_P2を４５゜の場合の出射光の角度分布である。
全ての出射角で均一な輝度を得ることができ、視野角を
大きく広げることができる。このタイプの組み合わせの
場合、θ_P1は、７０±１０゜が望ましい。これ以外の値
とすると全ての出射角で均一な輝度を得ることが困難と
なる。θ_P2は、４５±１０゜が望ましい。これ以外の値
とすると全ての出射角で均一な輝度を得ることが困難と
なる。

【００７７】図５０は、実施例４（Ａ）の背面照明装置
の視野角を分かりやすく示した図（写真）である。図５
１は、図５０撮影時の背面照明装置の構成を説明した図
である。従来の背面照明装置３２は、印刷ドットを用い
た導光板３３を使用し、導光板下面に反射板４、導光板
光出射面に拡散板５、第１集光板６、第２集光板７を設
置してある。第１集光板、第２集光板は、頂角９０゜の
プリズムシートを使用している。実施例４の背面照明装
置３４は、実施例１の導光板３５を使用し、導光板下面
に反射板４、導光板光出射面に拡散板５、図４６の集光
板３１を設置してある。

【００７８】次に本発明の実施例５を説明する。本発明
では、断面傾斜角度を制御することにより、導光板から
の出射光の角度分布を制御できる。ここで、導光板全面
で断面傾斜角度を均一にすると、図５２に示すように、
光源に近い位置と遠い位置で出射光の角度分布が異なっ
てしまう。これを防止するためには、光源に近い位置と
遠い位置で断面傾斜角度を変化させることが有効であ
る。光源に近い位置と遠い位置で出射光の角度分布のピ
ークのズレは、導光板の外形形状等により異なるが１〜
１５゜程度の値をとる（図５２の場合８゜）。図５３
は、図５２の導光板の断面傾斜角度の平均を光源側から
これと反対側に向かって変化させ、その角度が光源側が
小であるようにした場合の出射光の角度分布である。本
実施例では、断面傾斜角度を光源から１０ｍｍ地点で２
７゜、１５０ｍｍの地点で３３゜になるように直線的に
変化させた。この断面傾斜角度の変化量は、導光板の外
形形状等により異なるが０．５〜１５゜とする必要があ
る。

【００７９】次に本発明の実施例６を説明する。本発明
では、断面傾斜角度を制御することにより、導光板から
の出射光の角度分布を制御できる。ここで、導光板を１
〜４平方センチメートルの面積で見たときの断面傾斜角
度を均一にし、正面輝度向上の為に集光板を２枚使用す
ると、図５４の角度均一に示すように、導光板からの出
射光の角度分布に鋭いピークを持つ視野角の狭い背面照
明装置になる。これを防止する方法としては、拡散板を
用いる方法もあるが、本発明においては、導光板を１〜
４平方センチメートルの面積で見たときに断面傾斜角度
を不均一にすることにより視野角を制御できる。図５４
の角度不均一は、導光板を１〜４平方センチメートルの
面積で見たときに断面傾斜角度をその平均からを中心に
±１０゜の範囲でドット及びドットの一部毎に変化させ
た場合の導光板からの出射光の角度分布である。このよ
うに、視野角を断面傾斜角度の不均一性により制御可能
である。またこの時の断面傾斜角度の変動範囲は、±２
〜１５゜であることが望ましい。±２゜以下の場合、視
野角を広げる効果は、殆ど存在しない。また、±１５゜
以上とすると断面傾斜角度により出射角を制御可能な範
囲から外れてしまうため好ましくない。

【００８０】次に本発明の実施例７を説明する。本発明
では、ドットの斜面による反射屈折により光を導光板外
に誘導し、それ以外の部分の正反射を用いて光を導光板
内の隅々に行き渡らせている。従って、導光板の表面粗
さを小さくすることにより、反射屈折時の損失を低減
し、輝度向上を図る事ができる。図５５は、導光板のド
ット形成面の平坦部（ドット形成面となす角５゜以下）
のＲａと正面輝度（拡散板＋集光板２枚使用）の関係を
示した図である。図５５より、Ｒａは、０．３μｍ以下
（好ましくは０．０５μｍ以下）が望ましい。また、実
施例１〜２において、反射板４に変えて反射膜をドット
に沿って成膜することも有効である。

【００８１】次に、本発明の液晶表示装置用導光板の製
造方法を説明する。導光板の製造方法としては、基本的
には、金型を製作し、プラスチック成形して製造する。
該金型の製造方法としては、種々の機械加工法、例え
ば、ドリル加工、切削、研削等の手法を用いることがで
きる。また放電加工法も有効な手段である。ただし、本
発明の小凸部または小凹部からなるドットは、一般的設
計でその数が２００〜２０，０００個／平方センチメー
トルであり、導光板全体では膨大な数になるため、以下
に述べる製造方法を適用するのがよい。

【００８２】図５６は、その製造方法の実施例１を示し
たプロセス図である。この製造方法は、（１）基板３６
にホトレジスト３７を形成する工程と、（２）ドットの
パターンを有したホトマスク３８を上記基板上に配置
し、マスク上方から紫外線39を照射したあとホトレジス
トを現像して基板にドットのパターン40を形成する工程
と、（３）パターン上に金属メッキを施し、メッキ層４
１からなるプラスチック成形用スタンパ４２を形成する
工程と、（４）上記スタンパを用いて、プラスチック成
形する工程を有する。

【００８３】ここで、基板としては、厚さ２から１０ｍ
ｍ程度の鏡面研磨したガラス板等が用いられる。ホトレ
ジストを形成する前に、シラン系の接着性向上剤をあら
かじめ塗布しておくことができる。ホトレジスト材料と
しては、液状あるいはフィルム状のポジ型、ネガ型材料
が使用可能である。図５６ではポジ型材料を使用した場
合の工程を示した。その形成方法としては、スピンコー
ティング法、ロールコーティング法がある。ホトレジス
トの厚さをコントロールすることにより小凸部の高さや
小凹部の深さを変化させることが可能である。また露
光、現像条件を工夫することにより、断面傾斜角度をコ
ントロールすることができる。ホトマスクは、クロムマ
スク、フィルムマスク、エマルジョンマスクなど各種マ
スクが使用可能であり、あらかじめ設計したドットの大
きさ、数、分布等のデータを作成しておき、電子ビー
ム、レーザビーム等により描画することにより作成でき
る。メッキ層を形成するまえに、導電膜を形成しておく
と、メッキ工程のむらがなくなり、良好なメッキ層すな
わちスタンパが形成できる。導電層、メッキ層の材料と
しては種々の金属が使用できるが、均一性、機械的性能
の点でＮｉが最適な材料である。得られたメッキ層は、
基板から物理的に容易に剥離することが可能であり、必
要に応じて、研磨仕上げしてスタンパとして使用する。

【００８４】得られたスタンパは、例えば射出成形機の
母型４３にマグネット、真空チャック等で固定する。図
５６には射出成形機により導光板２を製作する方法を示
したが、これ以外の方法として、押し出し成形、圧縮成
形、真空成形等で導光板を成形することが可能である。

【００８５】導光板を構成する材料としては、透明なプ
ラスチック材料全般が使用可能である。具体例として
は、アクリル系プラスチック、ポリカーボネート樹脂、
ポリアセタール樹脂、ポリウレタン系樹脂、紫外線硬化
型のプラスチック材料がある。このうちアクリル系材料
は、透明性、価格、成形性の点で優れており本発明に適
した材料である。

【００８６】図５７は、本発明の製造方法の実施例２を
示したプロセス図である。この製造方法は、（１）スタ
ンパ原盤４４にホトレジスト膜３７を形成する工程と、
（２）ドットのパターンを有したホトマスク３８を上記
基板上に配置し、マスク上方から紫外線３９を照射した
あと現像してスタンパ原盤４４にドットのパターン４０
を形成する工程と、（３）上記パターンをマスクにし
て、スタンパ原盤４４をエッチングしてスタンパ４２を
形成する工程と、（４）ホトレジストマスク残り４５を
取り除く工程と、（５）上記スタンパを用いて、プラス
チック成形する工程を有する。

【００８７】本工程は、メッキ工程を用いず、金属板を
加工する点が図５６の工程と異なる。ここで、スタンパ
原盤は、例えばＮｉ等の鏡面仕上げた金属板である。ホ
トマスクパターンをマスクにしてスタンパ原盤をエッチ
ングする方法としては、ウェットエッチングの他、各種
のドライエッチング法が使用できる。とりわけ、イオン
ビームを所定の角度から入射させて、断面傾斜角度を制
御することができるイオンミリング法はこれに適した方
法である。なお、スタンパ原盤の代わりに一般的に使用
される金型材料を用いて上記製造法で直接金型を製造す
ることもできる。

【００８８】図５８は、本発明の製造方法の実施例３を
示したプロセス図である。この製造方法は、（１）基板
にホトレジスト膜３７を形成する工程と、（２）ドット
のパターンを有したホトマスク３８を上記基板上に配置
し、マスク上方から紫外線３９を照射したあと現像して
基板にドットのパターンの原形を形成する工程と、
（３）パターンをドライエッチングしてパターンを所望
の断面形状に整形する工程と、（４）金属メッキを施し
プラスチック成形用スタンパを形成する工程と、（５）
上記スタンパを用いて、プラスチック成形する工程を用
いたことを特徴とする。

【００８９】このプロセスはホトマスクパターンをドラ
イエッチング法により、所定の形状に成形したあと、メ
ッキ工程によりスタンパを形成する手法で、ドライエッ
チング法として、イオンミリング等を用いることによ
り、ドットの原形を所望の断面形状に整形することがで
きる特徴を有する。

【００９０】次に、実施例５、６を実現するための製造
法の実施例１と組み合わせて行う製造法の実施例を説明
する。製造方法実施例１において、（２）基板にドット
のパターンを形成する工程の後にアニール工程（１５５
〜２００℃）を入れた場合、ドット幅（ドットの光源に
対して垂直方向の長さ（図３５参照））あるいはドット
間平均距離（単位距離／（ドット密度の平方根））を変
化させることにより断面傾斜角度を制御することができ
る。すなわち、図５９に示すように、ドット幅により断
面傾斜角度を制御可能であり、図６０に示すようにドッ
ト間平均距離を用いても断面傾斜角度を制御することが
できる。ここでにドット幅と断面傾斜角度の関係の例を
図６１に示す。ドット幅を狭くすることにより断面傾斜
角度を大きくできる。なお、ドット幅あるいはドット間
平均距離、どちらを変化させるかは、使用するレジスト
の種類（ポジ、ネガの２タイプ）とマスクの種類（ドッ
トになる部分を遮光するか光を通すかの２タイプ）によ
りいずれか一方に定まる。

【００９１】次に、液晶表示装置の構成を説明する。図
６２に本発明の液晶表示装置を示した。背面照明装置の
上面には偏向板、ＴＦＴ、液晶セル、共通電極、カラー
フィルタ、偏光板が設置される。この構成は液晶表示装
置の一般例を示したものであり、表示装置の用途によっ
ては、背面照明装置を含めて、種々の構成が考えられ
る。

【００９２】例えば、パーソナルコンピュータのディス
クトップ型液晶表示装置、あるいはテレビモニタには、
特に広い視野角が要求されるがこの場合には、照明光を
散乱させて視野角を拡大させる拡散板を適当な位置に配
置することができる。また、プリズムシートを配置して
更に指向性の高い照明光を液晶セルに照射したあと、視
野角を広げるために光り拡散効果のあるシートを配置し
たり、光出射面を加工して光散乱機能を持たせて視野角
を広げることもできる。

【００９３】光源の具体例としては、冷陰極管、熱陰極
管、タングステンランプ、キセノンランプ、メタルハラ
イドランプ、などが挙げられる。通常、冷陰極管のよう
な低温系の光源が望ましい。

【００９４】本発明に用いる液晶素子ないしは液晶セル
については特に限定はなく、周知の素子、パネルが使用
できる。一般的な液晶セルとしては、ツイストネマティ
ック型やスーパーツイストネマティック型、ホモジニア
ス型、薄膜トランジスタ型のもの、またアクティブマト
リックス駆動型や単純マトリックス駆動型のものなどが
挙げられる。

【００９５】なお、必要に応じて用いられる輝度均一化
マスク（図示せず）は、光源からの距離差による輝度の
ムラを補償するためのもので、例えば光の透過率を変化
させたシートなどとして形成されるもので、輝度均一化
マスクは、導光板上の任意の位置に配置することができ
る。

【００９６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による多機能
かつ高性能な導光板を液晶表示装置に用いることによ
り、従来多数の部品すなわち、光源、導光板、拡散シー
ト、プリズムシート、反射シート等で構成されていた背
面照明装置の部品点数を減じることができる。同時に輝
度の向上、部品価格と組立工数の低減がはかれる。従っ
て、輝度むら発生のない、安定した特性を有した液晶表
示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の背面照明装置部の斜視
図である。

【図２】従来のドット印刷方式導光板の断面図である。

【図３】図２のドット印刷の説明図である。

【図４】本発明によるドットの大きさ説明図である。

【図５】本発明の実施形態をまとめた図である。

【図６】本発明の断面傾斜角度切断方向の説明図であ
る。

【図７】本発明の断面傾斜角度の説明図１である。

【図８】本発明の断面傾斜角度の説明図２である。

【図９】本発明の断面傾斜角度の説明図３である。

【図１０】本発明の断面傾斜角度の説明図４である。

【図１１】本発明の断面傾斜角度の説明図５である。

【図１２】本発明の断面傾斜角度の説明図６である。

【図１３】本発明の断面傾斜角度の説明図７である。

【図１４】本発明の断面傾斜角度の説明図８である。

【図１５】本発明の断面傾斜角度の説明図９である。

【図１６】本発明の断面傾斜角度の説明図１０である。

【図１７】本発明のドットの平面形状をまとめた図であ
る。

【図１８】本発明の導光板小凹部を示す斜視図である。

【図１９】本発明の導光板小凹部の形状説明図である。

【図２０】本発明の実施例１の導光板内の光線軌跡を説
明するための図である。

【図２１】本発明の導光板形状の説明図である。

【図２２】本発明の実施例１の小凹部断面傾斜角度と出
射光角度分布の関係図１である。

【図２３】本発明の実施例１の小凹部断面傾斜角度と出
射光強度の関係図１である。

【図２４】本発明の実施例１の小凹部断面傾斜角度と出
射光角度分布の関係図２である。

【図２５】本発明の実施例１の小凹部断面傾斜角度と出
射光強度の関係図２である。

【図２６】本発明の実施例１の小凹部断面傾斜角度と出
射光角度分布の関係図３である。

【図２７】本発明の実施例１の小凹部断面傾斜角度と出
射光強度の関係図３である。

【図２８】本発明のドットの平面形状をまとめた図であ
る。

【図２９】本発明の小凹部断面形状の図である。

【図３０】本発明の小凹部深さと出射光強度の関係図で
ある。

【図３１】本発明の小凹部大きさとドット見えの関係図
である。

【図３２】本発明の構成説明図である。

【図３３】本発明の液晶表示装置の第２の実施例の背面
照明装置部の斜視図である。

【図３４】本発明の導光板小凸部を示す斜視図である。

【図３５】本発明の導光板小凸部の形状説明図である。

【図３６】本発明の導光板内の光線軌跡を説明するため
の図である。

【図３７】本発明の実施例２の小凸部断面傾斜角度と出
射光角度分布の関係図である。

【図３８】本発明の実施例２の小凸部断面傾斜角度と出
射光強度の関係図である。

【図３９】本発明の小凸部断面形状の図である。

【図４０】本発明の小凸部深さと出射光強度の関係図で
ある。

【図４１】本発明の液晶表示装置の第３の実施例の背面
照明装置部の斜視図である。

【図４２】本発明の導光板小凹部を示す斜視図である。

【図４３】本発明の実施例３の導光板内の光線軌跡を説
明するための図である。

【図４４】本発明の実施例３の出射光角度分布の説明図
である。

【図４５】本発明の実施例３の小凹部断面傾斜角度と出
射光強度の関係図である。

【図４６】本発明に用いられる集光板の断面形状の図で
ある。

【図４７】本発明の液晶表示装置の第４の実施例の要部
の図である。

【図４８】本発明の実施例４の出射光角度分布１であ
る。

【図４９】本発明の実施例４の出射光角度分布２であ
る。

【図５０】本発明の実施例４の出射光の角度依存性を示
す図である。

【図５１】図５０の説明図である。

【図５２】本発明の断面傾斜角度均一時の出射光の角度
依存性の図である。

【図５３】本発明の断面傾斜角度を変化させた場合の出
射光の角度依存性の図である。

【図５４】本発明の断面傾斜角度を局所的に変化させた
場合の出射光の角度依存性の図である。

【図５５】本発明の表面粗さと正面輝度の関係図であ
る。

【図５６】本発明に用いられる導光板を製造するための
プロセス図１である。

【図５７】本発明に用いられる導光板を製造するための
プロセス図２である。

【図５８】本発明に用いられる導光板を製造するための
プロセス図３である。

【図５９】本発明のドット幅と断面傾斜角度の関係説明
図である。

【図６０】本発明のドット間平均距離と断面傾斜角度の
関係説明図である。

【図６１】本発明のドット幅と断面傾斜角度の関係例説
明図である。

【図６２】本発明の液晶表示装置の要部分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…光源、２…導光板、３
…光散乱層、４…反射板、５…
拡散板、６…第１集光板、７
…第２集光板、８…光散乱物質、
９…ドット、１０…ドット形
成面、１１…導光板ドット形成面、１２…導
光板光透過面、１３…断面傾斜角度を求める時の導光板
の切断面、１４…導光板導波光、１５
…導光板光源側端面、１６…導光板入射光、
１７…他方の端面、１８…導光板下面、
１９…小凹部傾斜面、２０…小凹部傾斜面に
入射した光、２１…出射光、２２…ドット斜面透過
光、２３…反射板で反射する光、２４…断
面傾斜角度、２５…出射角、２６…ド
ット底面、２７…小凸部傾斜面、２
８…導光板内導波光広がり角度、２９…ドット幅と断面
傾斜角度と導光板内導波光広がり角度により定まる値、
３０…反射面として有効に機能する部分、３１…本発明
の導光板と組み合わせると有効な集光板、３２…従来の
背面照明装置、３３…印刷ドットを用いた導
光板、３４…実施例４の背面照明装置、３５…実
施例１の導光板、３６…基板、
３７…ホトレジスト、３８…ホトマスク、
３９…紫外線、４０…ドットのパターン、
４１…メッキ層、４２…プラスチック成形用ス
タンパ、４３…母型、４４…スタンパ原盤、
４５…ホトレジストマスク残り。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導光板と該導光板の側面に配置された光源
とを具備し液晶セルを背面側から照明するようになした
液晶表示装置において、上記導光板として、光源からの
光の入射面、入射された光を液晶セルに対して出射させ
る光出射面を有し、入射面からの光を光出射面方向にそ
の進行方向を変化させるための複数の小凸部あるいは小
凹部からなるドットを有する導光板を用いることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】導光板と該導光板の側面に配置された光源
とを具備し液晶セルを背面側から照明するようになした
液晶表示装置において、上記導光板として、光源からの
光の入射面、入射された光を液晶セルに対して出射させ
る光出射面を有し、光出射面とあい対する面に入射面か
らの光を光出射面方向にその進行方向を変化させるため
の複数の小凸部または小凹部からなるドットを有する導
光板を用いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】導光板と該導光板の側面に配置された光源
とを具備し液晶セルを背面側から照明するようになした
液晶表示装置において、上記導光板として、光源からの
光の入射面、入射された光を液晶セルに対して出射させ
る光出射面を有し、光出射面に入射面からの光を光出射
面方向にその進行方向を変化させるための複数の小凸部
または小凹部からなるドットを有する導光板を用いるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表
示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各ド
ットの面積が、０．２〜０．００００２５平方ミリメー
トルの範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の液晶表
示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各ド
ットの面積が、０．０１〜０．０００１平方ミリメート
ルの範囲にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表
示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各ド
ットの形状が略矩形であり、その短い辺の長さが、２０
０μｍ以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれかに記載の液晶表
示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各ド
ットの形状が略矩形であり、その短い辺の長さが、１０
〜１００μｍであることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表
示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各ド
ットの形状が略矩形であり、その短い辺と長い辺の比
が、８０以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】請求項１乃至７のいずれかに記載の液晶表
示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各ド
ットの形状が略矩形であり、その短い辺と長い辺の比
が、２０以下であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれかに記載の液晶
表示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各
ドットの高さあるいは深さが、２〜１００μｍの範囲に
あることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】請求項１乃至９のいずれかに記載の液晶
表示装置において、上記小凸部または小凹部からなる各
ドットの高さあるいは深さが、５〜４０μｍの範囲にあ
ることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】請求項１乃至１１のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記小凸部または小凹部からなる
各ドットの形状が略矩形であり、矩形の長い辺が、光源
の発光面に対してほぼ平行に配置されていることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記小凸部または小凹部からなる
各ドットの断面傾斜角度が、７〜８５゜の範囲にあるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】請求項１乃至１２のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記小凸部または小凹部からなる
各ドットの断面傾斜角度が、７〜４３°の範囲にあるこ
とを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】請求項１乃至１４のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
の単位面積当たりの数が、光源側からその相対する側に
向かって増加していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１６】請求項１乃至１５のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
からなるドット形成面に反射膜を形成したことを特徴と
する液晶表示装置。
【請求項１７】請求項１乃至１６のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
がランダムに配置されていることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項１８】請求項１乃至１７のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
からなるドットの断面傾斜角度が、光源に近い所から光
源に遠い所に向かって変化しており、その角度が光源に
近い方が概ね小であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】請求項１乃至１８のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
からなるドットの断面傾斜角度が、光源に近い所から光
源に遠い所に向かって変化しており、その角度が光源に
近い方が概ね小であり、導光板のドット形成面を１〜４
平方センチメートルの正方形で区切ったときに、光源に
最も近い正方形内の断面傾斜角度の平均と光源に最も遠
い正方形内の断面傾斜角度の平均が、０．５〜１５゜異
なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２０】請求項１乃至１７のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板のドット形成面を１〜
４平方センチメートルの正方形で区切ったときに、該正
方形内に存在する小凸部または小凹部からなるドットの
断面傾斜角度を、ドット及びまたは１つのドット内にお
いてドットの部分ごとに断面傾斜角度を変化させたこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２１】請求項１乃至１７のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板のドット形成面を１〜
４平方センチメートルの正方形で区切ったときに、該正
方形内に存在する小凸部または小凹部からなるドットの
断面傾斜角度を、該正方形内の平均±２〜１５゜の範囲
内でドット及びまたは１つのドット内においてドットの
一部ごとに断面傾斜角度を変化させたことを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項２２】請求項１乃至２１のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
からなるドットの幅すなわちドットの光源に対して垂直
方向の長さが、光源に近い所から光源に遠い所に向かっ
て変化しており、その幅が光源に近い方が概ね大である
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２３】請求項１乃至２２のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の小凸部または小凹部
からなるドットのドット間平均距離すなわち単位距離÷
ドット密度の平方根が、光源に近い所から光源に遠い所
に向かって変化しており、その距離が光源に近い方が概
ね大であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２４】請求項１乃至２３のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の複数の小凸部または
小凹部からなるドットのドット形成面のドット以外の部
分の算術平均面粗さＲａを０．３μｍ以下にしたことを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項２５】請求項１乃至２３のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の複数の小凸部または
小凹部からなるドットのドット形成面のドット以外の部
分の算術平均面粗さＲａを０．０５μｍ以下にしたこと
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項２６】請求項１乃至２５のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板と９０＜θ_P1＜６０
゜、２５＜θ_P2＜５５°であるプリズムシートを組み合
わせて用いるを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２７】請求項１乃至２６のいずれかに記載の液
晶表示装置において、上記導光板の厚さが光源からの距
離によって異なることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２８】（１）スタンパ原盤にホトレジスト膜を
形成する工程と、（２）小凸部または小凹部のドットの
平面形状のパターンまたは反転パターンを有したホトマ
スクを基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照射し
たあと現像してスタンパ原盤に小凸部または小凹部形成
用パターンを形成する工程と、（３）上記パターンをマ
スクにして、スタンパ原盤をエッチングしてプラスチッ
ク成形用金属スタンパを形成する工程と、（４）上記ス
タンパを用いて、プラスチック成形する工程を有するこ
とを特徴とする液晶表示装置用導光板の製造方法。
【請求項２９】（１）基板にホトレジスト膜を形成する
工程と、（２）小凸部または小凹部のドットの平面形状
のパターンまたは反転パターンを有したホトマスクを上
記基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照射したあ
と現像してスタンパ原盤に小凸部または小凹部形成用パ
ターンを形成する工程と、（３）上記パターンをドライ
エッチングしてパターンを整形する工程と、（４）金属
メッキを施し、プラスチック成形用スタンパを形成する
工程と、（５）上記スタンパを用いて、プラスチック成
形する工程を有することを特徴とする液晶表示装置用導
光板の製造方法。
【請求項３０】（１）基板にホトレジスト膜を形成する
工程と、（２）小凸部または小凹部のドットの平面形状
のパターンまたは反転パターンを有したホトマスクを上
記基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照射したあ
と現像して基板に小凸部または小凹部からなるドットの
パターンを形成する工程と、（３）上記パターン上に金
属メッキを施し、プラスチック成形用金属スタンパを形
成する工程と、（４）上記スタンパを用いて、プラスチ
ック成形する工程を有することを特徴とする液晶表示装
置用導光板の製造方法。
【請求項３１】（１）基板にホトレジスト膜を形成する
工程と、（２）小凸部または小凹部のドットの平面形状
のパターンまたは反転パターンを有したホトマスクを上
記基板上に配置し、マスク上方から紫外線を照射したあ
と現像して基板に小凸部または小凹部からなるドットの
パターンを形成する工程と、（３）上記パターンを１５
５〜２００℃に加熱しレジストの断面傾斜角度を基板面
に対して７〜８５゜の所定の角度にする工程と、（４）
上記パターン上に金属メッキを施し、プラスチック成形
用金属スタンパを形成する工程と、（５）上記スタンパ
を用いて、プラスチック成形する工程を有することを特
徴とする液晶表示装置用導光板の製造方法。