JP2004145035A

JP2004145035A - 面光源装置及びこれに用いる導光板の製造方法

Info

Publication number: JP2004145035A
Application number: JP2002310407A
Authority: JP
Inventors: Yoichiro Goto; 後藤　　陽一郎
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】この発明は、導光板のサイズを必要以上に大きくせず、また、使用する点光源の数の変化にも容易に対応でき、点光源間に暗部の発生をなくし、均一な発光輝度が得られる面光源装置を提供する。
【解決手段】この発明の面光源装置は、面状の導光板１と、この導光板１の反射面側に配設される反射シート２と、前記導光板１の入光側端面に沿って配設される複数のＬＥＤ３と、前記導光板１の出光面側に配設されるプリズムシート５と、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材４と、を備え、前記導光板１に、出光面の全面に渡ってシボが形成されるとともに、前記ＬＥＤ３の配置に基づいて局所的にシボ密度を変化させていることを特徴とする。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置及びこれに用いる導光板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば液晶表示装置においては、面光源装置により液晶表示パネルを照明し、これにより全体形状の薄型化を図っている。
【０００３】
通常、このような面光源装置に用いられる導光板には、シルク印刷、ドットパターン等の光散乱パターンを設け、光源から近い位置では単位面積あたりの被覆率（ドット）が小さく、光源から遠ざかるにつれて被覆率が高くなるようなパターン変化が施されている。すなわち、光源から近いほど輝度が高くなるので、光散乱させるパターンの単位面積あたりの密度を小さくし、光の散乱を少なくし、光源から遠ざかるにつれて光散乱させるパターンの単位面積あたりの密度を高くし光の散乱を多くする。
【０００４】
尚、被覆率は、例えば微小な凹凸で光散乱パターンを形成する場合には、単位面積あたりのドットの面積をいう。
【０００５】
このような光散乱パターンを形成することで、導光板全面に渡って均一に発光させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、図１０に示すように、面状導光板１０１の入光側端面に沿って発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源１００を配設した面光源装置においては、従来のような光源から遠ざかるにつれて被覆率が高くなるようなグラデーションパターンでは、点光源（ＬＥＤ）１００から離れた面では均一な輝度が得られるが、点光源（ＬＥＤ）１００近傍では、点光源（ＬＥＤ）１００の前部が明るく、点光源（ＬＥＤ）１００…間が暗くなり、暗部１０２が視認され、発光輝度に明暗が生じるという問題がある。
【０００７】
この欠点を解決するために、点光源（ＬＥＤ）前部の導光板入光面に凹部や微細な形状を設けることで、点光源（ＬＥＤ）の指向性を広げる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２６０４０４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
面光源装置は、用いられる液晶表示装置の大きさにより導光板の大きさ、用いるＬＥＤの個数が変わる。例えば、２．０インチサイズのものでは、３３．４×４４．３ｍｍ、厚み０．７ｍｍで、ＬＥＤが３個用いられる。また、３．５インチサイズのものでは、５６．２×７９．６ｍｍ、厚み１．０ｍｍで、ＬＥＤが６個用いられる。
【００１０】
また、輝度を多く取る場合には、ＬＥＤの個数を増やすことがある。このように、使用するＬＥＤの個数、ピッチは色々なものがあり、従来の特許文献１の方法では、ＬＥＤの個数、ピッチが変わる度にそれに応じた入光面形状の変更を行うが必要であるなどの問題がる。さらに、導光板入光面に凹部を設けると、その部分がデッドスペースとなり、光源としてのサイズが大きくなるという難点もある。
【００１１】
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものにして、導光板のサイズを必要以上に大きくせず、また、使用する点光源の数の変化にも容易に対応でき、点光源間に暗部の発生をなくし、均一な発光輝度が得られる面光源装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の面状光源装置は、面状の導光板と、この導光板の反射面側に配設される反射シートと、前記導光板の入光側端面に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板に、出光面の全面に渡ってシボが形成されるとともに、前記点光源の配置に基づいて局所的にシボ密度を変化させていることを特徴とする。
【００１３】
上記した構成によれば、シボが点光源の前部の部分は疎、点光源間の部分は密になるようにパターンを変化させているので、点光源間は光の散乱が多くなり、この部分が暗部になるのが抑制され、輝度ムラが解消する。
【００１４】
この発明の導光板の製造方法は、ブラスト加工を行い導光板用金型のキャビティ面に第１の凹部を形成する第１の工程と、所定の領域のみ穴をあけたマスクを用いてブラスト加工を行い導光板用金型のキャビティ面に第１の凹部とは異なる凹部を形成する第２の工程と、を含む工程により形成された金型を用意し、この金型を使用して樹脂成形により所定のシボが表面に形成された導光板を製造することを特徴とする。
【００１５】
また、前記第２の工程におけるブラスト加工により第１の凹部と異なる大きさの凹部を形成するように構成してもよい。
【００１６】
上記の製造方法によれば、点光源の前部は疎、点光源間は密になるようにパターンを変化させたシボを導光板に容易に形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施形態にかかる面光源装置を示す分解斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、この実施形態の面光源装置は、面状の導光板１と、この導光板の反射面側に配設される反射シート２と、導光板１の入光側端面に沿って配設される複数の点光源としてのＬＥＤ３、導光板１の出光面側に配設されるプリズムシート５と、導光板１の入光面と対向する面に設けられた反射部材４と、で構成される。プリズムシート５の上に液晶表示パネル（図示せず）が設置される。
【００１９】
導光板１は、例えば、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のような透光性樹脂を射出成形法により形成された板状部材である。
【００２０】
導光板１に形成される光散乱パターンとしてシボ（微小な凹凸）は、出光面側或いは反射面若しくは両面に設けられるが、この実施形態では図１の部分拡大図に示すように、出光面側にシボ１１が形成される。シボ１１の形状は、図２、図３に示すように、略球面状突起で、その表面は反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。
【００２１】
この実施形態におけるシボ１１は、図４乃至図５に示すように、全面に亘るグラデーションパターン或いは均一なパターンではなく、ＬＥＤ３近傍の発光状態に応じてパターンを変化させている。ＬＥＤ３の前部は明、ＬＥＤ３、３の間は暗であるので、ＬＥＤ３の前部の部分３１はシボ１１の密度を疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２はシボ１１の密度が密になるようにパターンを変化させている。
【００２２】
導光板１の全面に形成されるシボは、単位面積当たりのシボ密度はほぼ一定若しくはグラデーションを設けている。シボ密度は表面粗さで規定され、具体的には表面粗さＲａ０．０５〜０．３μｍになるように規定し、形成した。そして、ＬＥＤ３、３間は密になるように表面粗さＲａ０．３μｍに規定し、形成した。フォトマスクを用いてパターンを作成するドットパターンでは被覆率を変化させることは容易であるが、フォトマスクを使用できないシボ面の場合は被覆率を変化させることは困難である。そこで、この発明においては、後述する方法で金型を製造し、その金型を用いて導光板を製造した。
【００２３】
尚、図３において、（ａ）は、表面粗さＲａ０．１μｍのシボの表面を、（ｂ）表面粗さＲａ０．３μｍのシボの表面を示している。
【００２４】
導光板１の反射面には、図１の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して平行する方向にプリズムが形成されている。具体的にはピッチ５０μｍ、頂角１３５°の山形プリズムが形成されている。
【００２５】
プリズムシート５は、アクリル樹脂のような透光性樹脂シートで形成され、片面に断面三角形の多数の平行凸条が形成されており、凸条の延長方向に直交する方向に出光面から出た指向性ある光を法線方向に方向転角する。配置方向は図１の部分拡大図に示すように、入光側端面から反射側端面に向かう縦軸に対して直交する方向に平行凸条５１が配置される。
【００２６】
反射シート２及び反射部材４は、正反射シート又は散乱型白色シートで形成されており、導光板１の反射面及び反射側端面の全面を覆うように配設されている。なお、白色シャーシを近接してもよい。
【００２７】
又、図１には示していないが、導光板１、反射シート２、ＬＥＤ３、反射部材４とは、白色ケースで固定される。導光板１の側端面から漏れる光はこの白色ケース６で反射され、導光板１内に戻される。
【００２８】
ＬＥＤ３が点灯すると、ＬＥＤ３から出た光は、導光板１の入光側端面から導光板１内に入光する。入光した光は、反射側端面に向かって出光面と反射面との間を反射しながら進んでいく。導光板１のシボ１１及びプリズム１２の表面は平滑球面状であるから、表面にて反射された光は散乱されず、ごく僅かに光の方向を変えながら反射を繰り返し導光する。シボ１１及びプリズム１２の表面にて反射され、徐々に光の進行角度が変化し出光面に臨界角以下の角度で当たるようになった時点で出光面より出射する。
【００２９】
従って、導光板１より出射する光は非常に絞られて寝た光となり、この出光面から出た指向性のある光をプリズムシート５により法線方向に方向転角する。視野角０度付近で効率良く光が出光される。
【００３０】
また、シボ１１がＬＥＤ３の前部の部分３１は疎、ＬＥＤ３、３間の部分３２は密になるようにパターンを変化させているので、ＬＥＤ３、３間は光の散乱が多くなり、この部分が暗部になるのが抑制され、輝度ムラが解消する。
【００３１】
また、入光面から入射した光を入光面と対向する反射側端面に届くまでの間で殆ど消費させるのではなく、入射した光が入光面と対向する反射側端面及び反射部材で反射し、入光面側へ戻ってくるようパターンを設計したものにも、この発明は適用できる。
【００３２】
次に、この発明の金型の製造につき図６乃至図９を参照して説明する。
【００３３】
図６、図７に示すように、導光板用金型の製造は、導光板用金型２０に平行にブラストノズル４０を前後左右に移動させ、球形のビーズを所定圧力で均一に導光板用金型２０のキャビティ面にショットしてブラスト加工を行う。
【００３４】
この際、この発明では、まず全面に付加するシボのためのブラスト加工を行い導光板用金型のキャビティ面に第１の凹部を形成する。
【００３５】
図６及び図７に示すように、第１の工程では、ＬＥＤが配置される前部を被覆するようなマスク板３０を用意し（図７（ａ）参照）、金型２０に所定の空隙をあけて配置する（図６参照）。そして、平行にブラストノズル４０を前後左右に移動させ、球形のビーズを所定圧力で均一に導光板用金型２０のキャビティ面にショットしてブラスト加工を行う。このブラスト加工により、金型２０には、表面粗さＲａ０．１のシボが形成された凹部を有する加工面２２が形成される（図７（ｂ）参照）。
【００３６】
上記マスク板３０にて被覆された金型２０の面２１、即ち、ＬＥＤが配置されるの前部の表面粗さＲａは小さいものになる。なお、このマスク板３０は除いて、全面にブラスト加工を施すように構成しても良い。この実施形態では、明暗の解消を効率よく図るために、この第１工程においてもマスク板を用いている。
【００３７】
また、加工面２２にグラデーションをつける場合には、ブラストノズル４０の移動速度、ブラスト圧力を変化させることで対応することができる。また、ブラストノズル４０を前後に移動させるときに、球形のビーズの径を変えることでも対応することができる。
【００３８】
続いて、図８及び図９に示すように、第２の工程では、ＬＥＤ間及び両端の部分に対応する位置に穴３６、３７を開けたマスク板３５を用意し（図９（ａ）参照）、金型２０に所定の空隙をあけて配置する（図８参照）。そして、平行にブラストノズル４０を前後左右に移動させ、球形のビーズを所定圧力で均一に導光板用金型２０のキャビティ面にショットしてブラスト加工を行う。金型２０の加工面２３、２４は２度のブラスト加工が行われることになる。この２度のブラスト加工により図５の模式図に示すように、加工面２３、２４には形成される凹部の密度が増え、表面粗さＲａは大きくなる。このブラスト加工は、第１の工程と同じビーズ径のもので良いが、必要に応じて第１の工程で形成される凹部よりも大きな凹部が形成されるビーズ径のものを用いても良い。この結果、金型２０の面２３、２４には、表面粗さＲａ０．３のシボが形成される凹部が形成される（図９（ｂ）参照）。
【００３９】
この金型を使用して樹脂成形により所定のシボが表面に形成された導光板を製造する。この金型を使用して形成された導光板のシボ形成面には、キャビティ面の凹部が転写された球形凸形のシボが形成される。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明は、シボの単位面積あたりの密度が点光源の前部の部分は疎、点光源間の部分は密になるようにパターンを変化させているので、点光源間は光の散乱が多くなり、この部分が暗部になるのが抑制され、輝度ムラが解消する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態にかかる面光源装置を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の導光板に形成されるシボの形状を示す模式的側面図である。
【図３】この発明の導光板に形成されるシボの表面状態を示し、（ａ）は、表面粗さＲａ０．１μｍのシボの表面を、（ｂ）表面粗さＲａ０．３μｍのシボの表面を示す図である。
【図４】この発明の実施形態にかかる面光源装置を示す概略平面図である。
【図５】この発明の実施形態にかかる面光源装置の要部を示す拡大平面図である。
【図６】この発明の導光板を製造する第１工程を示す図である。
【図７】この発明の導光板を製造する第１工程の説明図である。
【図８】この発明の導光板を製造する第２工程を示す図である。
【図９】この発明の導光板を製造する第２工程の説明図である。
【図１０】従来の面光源装置の平面図である。
【符号の説明】
１　導光板
２　反射シート
３　ＬＥＤ
４　反射部材
５　プリズムシート
１１　シボ

Claims

面状の導光板と、この導光板の反射面側に配設される反射シートと、前記導光板の入光側端面に沿って配設される複数の点光源と、前記導光板の出光面側に配設されるプリズムシートと、前記導光板の入光面と対向する面に設けられた反射部材と、を備え、前記導光板に、出光面の全面に渡ってシボが形成されるとともに、前記点光源の配置に基づいて局所的にシボ密度を変化させていることを特徴とする面光源装置。
ブラスト加工を行い導光板用金型のキャビティ面に第１の凹部を形成する第１の工程と、所定の領域のみ穴をあけたマスクを用いてブラスト加工を行い導光板用金型のキャビティ面に第１の凹部とは異なる凹部を形成する第２の工程と、を含む工程により形成された金型を用意し、この金型を使用して樹脂成形により所定のシボが表面に形成された導光板を製造することを特徴とする導光板の製造方法。
前記第２の工程におけるブラスト加工により第１の凹部と異なる大きさの凹部を形成することを特徴とする請求項２に導光板の製造方法。