JP2006240275A

JP2006240275A - 紫外線硬化方法を用いた導光板製造方法

Info

Publication number: JP2006240275A
Application number: JP2005125212A
Authority: JP
Inventors: Un Chun Son; ウンチュンソン; Ho Kim Te; ホキムテ
Original assignee: Taesan LCD Co Ltd
Current assignee: Taesan LCD Co Ltd
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-09-14
Also published as: KR100736074B1; KR20060096198A

Abstract

【課題】射出成形装置及び高度な射出成形技術等を必要とせずに、簡単かつ迅速に導光板を成形し得る導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】ＰＭＭＡ平板１０の前面に紫外線硬化用混合液２０をスピンコート法により塗布した後、スタンパ３０をＰＭＭＡ平板１０の前面と圧着させる。スタンパ３０は、リソグラフィー、ダイアモンドバイトを用いた加工方法及びレーザー工程を利用して製造されたものである。次に、ＰＭＭＡ平板１０面の背面で紫外線露光を行い（ＢａｃｋＳｉｄｅＥｘｐｏｓｕｒｅ）、紫外線硬化用混合液２０を硬化させる。その後、スタンパ３０を除去することで、スタンパ３０のパターンと同様のパターンが形成されたＰＭＭＡ導光板が得られる。紫外線硬化時間は非常に早く、短時間に導光板を製造することが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトユニット（ｂａｃｋｌｉｇｈｔｕｎｉｔ）に適用される導光板の製造方法に関し、さらに詳細には、数十μｍ〜数百μｍサイズの微細構造物を形成し得るリソグラフィー（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）、ダイアモンド‐バイトを用いた加工方法及びレーザー工程を用いてレンズ形状及び三角山並み形状などの光特性パターンの形成されたスタンパを製作し、これをＰＭＭＡ導光板に形成する方式であって、紫外線硬化方法を利用した導光板の製造方法に関するものである。

一般に、液晶表示素子（ＬＣＤ、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）は、平板表示素子の一つとして、自ら光を発しない受光型のディスプレー素子に属する。このＬＣＤのような受光型のディスプレー素子は、素子の背面または側面から光を発生させる背光装置を必ず必要とする。現在、ノートブック型コンピュータ、卓上型パソコンのモニタ及び薄型ＴＶなどの表示装置として液晶表示装置が多く使用されている。このような液晶表示装置の背面には、面形状の照明装置、即ち、バックライトユニットが設けられている。

上述のようなバックライトユニットとしては、通常、光源として冷陰極管などの棒状の線光源（ｌａｍｐ）を透明なアクリル樹脂からなる導光板の一側面又は両側面に設け、この導光板を用いてランプの線光源を均一の面状に変えるものが代表的である。この導光板の光出射面には拡散シート、プリズムアレイなどからなる光学素子を配置して、所望の光学特性が得られるようにされている。

上述のような導光板を製造するための方法は様々である。例えば、光散乱インクを導光板下部にスクリーン印刷することにより製造され、入射された光を垂直散乱させ、且つ出光させるという印刷方式を利用した導光板がある。また、導光板にパターンを印刷しない無印刷導光板や、輝度を向上させるためのＶ字型溝（Ｖカット）を導光板に形成して製造されるプリズム導光板が知られている。例えば、三角山並み形状を形成するプリズム構造を有する導合板は、機械的な直加工方式とフォトエッチング工程とによる方法等を用いて製造する実用化が図られている。

ここで、上述の無印刷導光板を製造する方法として、ドットパターンが形成されているスタンパを用いて射出成形により導光板を製造する方法が知られている。これに用いられるドットパターンスタンパの製造方法としては、感光膜（ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ）を用いて好適な温度でレンズ形態に成してマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏｌｅｎｓａｒｒａｙ）を形成する方式と、ＳＵＳ基板を直接腐食させるといった方法がある。

しかしながら、かかる微細パターンは正確に射出成形されにくいものである。また、ノートブック型コンピュータ、モニタ及びＴＶなどに利用されるディスプレーが漸次大型となる傾向であるため、高圧の射出器を必要となる。このため、射出成形により導光板を形成する方法は、射出加工を介して大型のＬＰＧ（ＬｉｇｈｔＧｕｉｄｅＰｌａｔｅ）と、微細パターンとを容易に射出することができないという問題点を抱えている。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、射出成形装置及び高度な射出成形技術を必要とせずに、簡単かつ迅速に導光板を成形し得る導光板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、成形される導光板の微細パターンの模様、厚み及び寸法に制限されず、導光板の両面にパターンをより簡単に形成し得る方法を提供することにある。

上記目的を達成するため請求項１の発明は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板上に紫外線硬化剤を含む紫外線硬化用混合液を塗布した後、パターンが形成されたスタンパを前記ＰＭＭＡ平板の前記紫外線硬化用混合液が塗布された面に圧着させ、このスタンパ及びＰＭＭＡ平板を紫外線露光させて前記紫外線硬化用混合液を硬化させた後、前記スタンパを除去するものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記紫外線硬化用混合液は、スピンコート法により塗布されるものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記スタンパは、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ，Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）工程により製造されたニッケルスタンパであるものである。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記紫外線硬化用混合液は、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の両面に塗布され、前記スタンパは、その両面に圧着されるものである。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の背面には前記ニッケルスタンパを圧着させ、前記ＰＭＭＡ平板の前面にはガラススタンパを圧着させるものである。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記ガラススタンパは、感光性ガラスからなるものである。

請求項７の発明は、請求項４乃至請求項６のいずれかの発明において、前記紫外線硬化用混合液は、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の両面で同時に硬化されるものである。

請求項８の発明は、請求項４の発明において、前記紫外線硬化用混合液は、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の一面ずつそれぞれ順次に塗布及び硬化されるものである。

請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の一面に第１の紫外線硬化用混合液を塗布し、当該面に前記第１のスタンパを圧着して紫外線露光させることで前記第１の紫外線硬化用混合液を硬化し、そして、前記ＰＭＭＡ平板の他面に前記第２の紫外線硬化用混合液を塗布し、当該面に前記第２のスタンパを圧着した後、前記第１のスタンパが除去されるものである。

請求項１０の発明は、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板上に紫外線硬化剤を含む紫外線硬化用混合液を塗布した後、直加工パターンが形成された金型を前記ＰＭＭＡ平板の前記紫外線硬化用混合液が塗布された面に圧着させ、このＰＭＭＡ平板を紫外線露光させて前記紫外線硬化用混合液を硬化させた後、前記金型を離型するものである。

前述した本発明の製造方法により、紫外線硬化方法を用いてより速やかに導光板を製造することができる。また、本発明の製造方法は、成形される導光板の厚み及び寸法に制限されず、導光板の両面にパターンを容易に形成し得るという効果を奏する。

以下、本発明の請求項１乃至請求項３に対応する第１の実施形態に係る導光板の製造方法を図１を参照して説明する。図１（ａ）乃至（ｅ）は、本実施形態に係る導光板の製造方法の工程手順を示す。

先ず、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板１０を用意し（ａ）、このＰＭＭＰ平板１０上の一面に紫外線硬化剤を含む紫外線硬化用混合液２０をスピンコート法により必要な厚みで塗布する（ｂ）。紫外線硬化用混合液２０は、一般に、紫外線硬化剤が混合されたアクリル系モノマーとオリゴマーとの混合液を用いる。

次に、ＰＭＭＡ平板１０の一面に塗布した紫外線硬化用混合液２０の上に、スタンパ３０を一定圧力により圧着する（ｃ）。スタンパ３０は、例えばニッケルスタンパであって、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ，Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）工程を介してレンズ形状又は三角山並み形状にパターン化されたものを使用する。ＬＩＧＡ工程を用いたスタンパ３０の製造工程は、以下の通りである。

先ず、任意の板状ガラスを洗浄してから、このガラス上にスピンコート法により感光膜を塗布しする。この塗布された感光膜を熱処理（ＳｏｆｔＢａｋｅ）した後、所望のパターンマスクを載せて露光させる。このとき、三角山並み形状を形成する為には露光角度を制御する方式を使用する。そして、露光済みの感光膜を介して現像した後、感光膜が部分的に除去されたところに熱処理（ＨａｒｄＢａｋｅ）を介してレンズ形状又は三角山並み形状などを形成し、形成されたレンズ形状又は三角山並み形状上に電導層（Ｃｕ、Ｎｉなど）膜を蒸着する。次に、完成されたパターン金属（Ｃｕ、Ｎｉなど）面にニッケル鍍金を介してマスタを製作する。このマスタを離型して再鍍金することで、スタンパ３０を製作する。

上述のようにスタンパ３０を紫外線硬化用混合液２０の上に圧着した後、ＰＭＭＡ平板１０の背面（ＢａｃｋＳｉｄｅＥｘｐｏｓｕｒｅ）に図の矢印方向に紫外線を露光させて、紫外線硬化用混合液２０を硬化させる（ｄ）。そして、スタンパ３０を除去することで、スタンパ３０の形状と同様のパターンを持つＰＭＭＡ導光板が得られる（ｅ）。この際、紫外線硬化用混合液２０の粘度を適宜に調節することが重要である。このような導光板の製造方法によれば、紫外線硬化時間は非常に早いため、一般射出成形方式による方法より遥かに短時間に導光板を製造することが可能である。

次に、本発明の請求項４乃至請求項７に対応する第２の実施形態に係る導光板の製造方法を図２を参照して説明する。図２（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態に係る導光板の製造方法を示す。上述の第１の実施形態においては、ＰＭＭＡ平板１０の一面のみにパターンを形成するが、本実施形態では、ＰＭＭＡ平板１０の両面に同時にパターンを形成する。ここで、本実施形態においては、ＰＭＭＡ平板１０の片面に配されるスタンパとして紫外線が通過され得る感光性ガラスにより製造されたガラススタンパ３１を用いる。このガラススタンパ３１の製造方法は、以下の通りである。

先ず、感光性ガラスを洗浄した後、この感光性ガラスにパターンマスクをのせて感光性ガラスとパターンマスクとを整列し、感光性ガラスを露光させる。ここで、三角山並み形状を形成するためには露光角度を制御する方式を使用する。次に、露光済みの感光性ガラスを熱処理（ＨａｒｄＢａｋｅ）して結晶化させ、ＨＦ（フッ化水素）水溶液によりエッチングを行う。これにより、感光性ガラスのガラススタンパ３１が製造される。

本実施形態においては、先ず、任意の厚みを持つＰＭＭＡ１０平板を用意し（ａ）、平板１０の両面に紫外線硬化用混合液２０をスピンコート法により必要な厚みほど塗布する（ｂ）。次に、一定圧力でＰＭＭＡ平板１０の背面には第１の実施形態と同様にして製造されるニッケルスタンパ３２を圧着させ、ＰＭＭＡ平板１０の前面にはガラススタンパ３１を圧着させる。そして、図の矢印に示されるように、ガラススタンパ３１が設けられた側から紫外線を露光させ、紫外線硬化用混合液２０を紫外線硬化させる（ｃ）。その後、ガラススタンパ３１、ニッケルスタンパ３２を除去させ、両面パターンの導光板が得られる（ｄ）。このような導光板の製造方法によれば、紫外線硬化時間は非常に早いことから、一般射出成形方式による方法より遥かに短時間に導光板を製造することが可能である。また、成形される導光板の微細パターンの模様、厚み及び寸法に制限されず、導光板の両面にパターンをより簡単に形成することが可能となる。

本発明の請求項８及び請求項９に対応する第３の実施形態に係る導光板の製造方法を図３を参照して説明する。図３（ａ）乃至（ｉ）は、本実施形態に係る導光板の製造方法を示す。この導光板の製造方法は両面にパターンを形成するものであるが、上述のような減光性ガラスを使用せずに、紫外線硬化用混合液２０をＰＭＭＡ平板の一面ずつそれぞれ順次に塗布及び硬化させることで、ＰＭＭＡ平板１０の両面にパターンを形成するものである。なお、本実施形態において用いられるスタンパ３１’は、上述の第１の実施形態と同様なＬＩＧＡ工程により製造されるニッケルスタンパである。

本実施形態においては、先ず、ＰＭＭＡ平板１０を用意し（ａ）、ＰＭＭＡ平板１０の前面に紫外線硬化用混合液２０（第１の紫外線硬化用混合液）をスピンコート法により塗布する（ｂ）。そして、このＰＭＭＡ平板１０の前面とスタンパ３１’（第１のスタンパ）とを互いに圧着させて（ｃ）、ＰＭＭＡ平板１０の背面から図の矢印に示されるように紫外線を露光させて第１の紫外線硬化用混合液２０を紫外線硬化させる（ｄ）。次に、このように紫外線硬化されたＰＭＭＡ平板１０をひっくり返して、その背面が上方向になるようにした後、ＰＭＭＡ平板１０の背面上に紫外線硬化用混合液２０（第２の紫外線硬化用混合液）をスピンコート法により塗布する（ｅ）。それから、ニッケルスタンパ３２（第２のスタンパ）とＰＭＭＡ平板１０の背面とを互いに圧着させる（ｆ）。両方のスタンパ３１’、３２は図示されたようにそれぞれ異なるパターンを持ち得る。第２のスタンパ３２とＰＭＭＡ平板１０の背面とを圧着後、第１のスタンパ３１’を除去させてから（ｇ）、図の矢印に示されるようにＰＭＭＡ平板１０の前面側から紫外線を露光させる。紫外線露光によりＰＭＭＡ平板１０の背面側に塗布された第２の紫外線硬化用混合液２０を硬化させたのち（ｈ）、第２のスタンパ３２を除去し、両面にパターンが形成された導光板が得られる（ｉ）。

本実施形態においては、上述と同様に、短時間に導光板を製造することが可能であり、また、ＰＭＭＡ平板１０の背面に第２の紫外線硬化用混合液２０をコーティングした後、第１のスタンパ３１’を除去させることで、初期硬化されたＰＭＭＡ平板１０の前面側のパターンが引っ掻かれるのを防止することが可能である。

次に、本発明の請求項１０に対応する第４の実施形態に係る導光板の製造方法を図４を参照して説明する。図４（ａ）乃至（ｅ）は、本実施形態に係る導光板の製造方法を示す。この導光板の製造方法は、パターンが直加工により形成されている金型４０を用いるものである。

本実施形態においては、先ず、ＰＭＭＡ平板１０を用意し（ａ）、その前面に紫外線硬化剤を含む紫外線硬化用混合液２０をスピンコート法により必要な厚みほど塗布する（ｂ）。紫外線硬化用混合液２０は、一般に紫外線硬化剤の混合されたアクリル系モノマーとオリゴマー混合液を使用する。その上に、例えば、三角山並み型状のパターンが直加工方式により形成された金型４０を一定圧力で圧着する（ｃ）。次に、ＰＭＭＡ平板面の背面（ＢａｃｋＳｉｄｅＥｘｐｏｓｕｒｅ）に紫外線露光を行って紫外線硬化用混合液２０を硬化させた後、金型４０を離型させる（ｄ）。これによってＰＭＭＡ導光板が得られる（ｅ）。本実施形態においては、上述と同様に、短時間に導光板を製造することが可能であり、また、金型４０を用いてパターンを形成するので、容易に導光板が製造可能である。

（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１の実施形態に係る導光板の製造方法を説明する図。（ａ）乃至（ｄ）は本発明の第２の実施形態に係る導光板の製造方法を説明する図。（ａ）乃至（ｉ）は本発明の第３の実施形態に係る導光板の製造方法を説明する図。（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第４の実施形態に係る導光板の製造方法を説明する図。

符号の説明

１０ＰＭＭＡ平板
２０紫外線硬化用混合液
３０スタンパ
３１ガラススタンパ
３１’ スタンパ（第１のスタンパ）
３２ニッケルスタンパ（第２のスタンパ）
４０金型

Claims

ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板上に紫外線硬化剤を含む紫外線硬化用混合液を塗布した後、パターンが形成されたスタンパを前記ＰＭＭＡ平板の前記紫外線硬化用混合液が塗布された面に圧着させ、このスタンパ及びＰＭＭＡ平板を紫外線露光させて前記紫外線硬化用混合液を硬化させた後、前記スタンパを除去することを特徴とする導光板の製造方法。
前記紫外線硬化用混合液は、スピンコート法により塗布されることを特徴とする請求項１に記載の導光板の製造方法。
前記スタンパは、ＬＩＧＡ（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ，Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ，Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ）工程により製造されたニッケルスタンパであることを特徴とする請求項１に記載の導光板の製造方法。
前記紫外線硬化用混合液は、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の両面に塗布され、
前記スタンパは、その両面に圧着されることを特徴とする請求項１に記載の導光板の製造方法。
前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の背面には前記ニッケルスタンパを圧着させ、前記ＰＭＭＡ平板の前面にはガラススタンパを圧着させることを特徴とする請求項４に記載の導光板の製造方法。
前記ガラススタンパは、感光性ガラスからなることを特徴する請求項５に記載の導光板の製造方法。
前記紫外線硬化用混合液は、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の両面で同時に硬化されることを特徴する請求項４乃至請求項６のいずれか一つに記載の導光板の製造方法。
前記紫外線硬化用混合液は、前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の一面ずつそれぞれ順次に塗布及び硬化されることを特徴とする請求項４に記載の導光板の製造方法。
前記ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板の一面に第１の紫外線硬化用混合液を塗布し、当該面に前記第１のスタンパを圧着して紫外線露光させることで前記第１の紫外線硬化用混合液を硬化し、そして、前記ＰＭＭＡ平板の他面に前記第２の紫外線硬化用混合液を塗布し、当該面に前記第２のスタンパを圧着した後、前記第１のスタンパが除去されることを特徴とする請求項８に記載の導光板の製造方法。
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）平板上に紫外線硬化剤を含む紫外線硬化用混合液を塗布した後、直加工パターンが形成された金型を前記ＰＭＭＡ平板の前記紫外線硬化用混合液が塗布された面に圧着させ、このＰＭＭＡ平板を紫外線露光させて前記紫外線硬化用混合液を硬化させた後、前記金型を離型することを特徴とする導光板の製造方法。