JP2007227405A - 導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の板厚を薄くしても、光拡散パターンとその他の粗面部との比率の調整が容易にでき、均一な面照明を可能にする面光源装置用の導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】導光板２の少なくとも裏面１２側に形成される凹凸状の光拡散パターンとして機能する粗面パターン１４は、導光板２の基準面（裏面１２）から内部に凹むマイナス突起１４ｂを少なくし、導光板２の基準面から突出する微小突起１４ａで多く構成されるように形成される。その結果、本発明の製造方法によって形成される導光板２は、その板厚を薄くしたとしても、入射面４側から先端側２１へ向かって伝播する光の進行が粗面パターン１４のマイナス突起１４ｂで邪魔されることが少なく、粗面パターン１４と粗面部１５の形成比率を調整することが容易になる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ノート型パソコン，液晶モニタ，携帯型電話機，携帯型電子端末装置，電子手帳，カーナビゲーション装置，デジタルカメラ，ＶＴＲ装置等において、液晶表示パネル（被照明部材）を面状に照明するバックライト等として使用される面光源装置の導光板の製造方法に関するものである。

例えば、ノート型パソコンや携帯型電子端末装置等に使用される面光源装置は、導光板の側面（入射面）側に光源としての蛍光ランプを配置し、この蛍光ランプからの光を導光板を介して面状に出射し、その出射光で被照明部材としての液晶表示パネルを照射するようになっている。そして、このような面光源装置は、液晶表示パネルと共に画像表示装置を構成するようになっており、照明光の均一化を図るための様々な工夫が施され、液晶表示パネルの画像表示品質を向上するようになっている。

（第１従来例）
図７〜図８は、このような面光源装置３０の一例を示すものである。これらの図に示す面光源装置３０は、導光板３１の出射面３２に対向する面（裏面）３３に、蛍光ランプ３４からの距離等に応じて形成密度を変化させた複数の粗面要素部３５ｃからなる光拡散パターン３５が形成され、この光拡散パターン３５により導光板３１の内部を伝播する光を拡散反射し、出射面３２から出射される照明光の均一化を図るようにしたものである。（特許文献１乃至３参照）。

しかし、このような面光源装置３０は、導光板３１の裏面３３側に配置した反射シート３６が導光板３１の裏面（光拡散パターン３５を形成していない平滑面部）３３に部分的に貼り付いてしまう場合がある。このような場合には、導光板３１と反射シート３６との密着部に空気の層が存在しないため、導光板３１の裏面３３側において所望の拡散反射機能を得ることができず、反射シート３６が導光板３１の出射面３２側から透けて見えてしまうという不具合を生じる。

また、このような面光源装置３０は、反射シート３６が何等かの原因で導光板３１の裏面３３の平滑部に擦り付けられると、導光板３１の平滑部が反射シート３６の表面で傷付けられ、その傷付けられた部分が以上発光し、照明品位を低下させる場合がある。

また、このような面光源装置３０において、導光板３１の出射面３２側に光拡散パターン３５を形成し、この導光板３１の出射面３２に対向するように光制御シートとしてのプリズムシート３７を配置する場合もある。そして、このような態様の面光源装置３０は、出射面３２の光拡散パターン３５を形成した部分以外の部分が鏡面であると、プリズムシート３７がその鏡面部に部分的に密着して、プリズムシート３７を介して出射される光に縞模様が生じることがあり、照明品位を低下させる場合がある。

（第２従来例）
そこで、本出願人は、導光板３１の裏面３３側や出射面３２側に光拡散パターン３５を形成する場合に、光拡散パターン３５を形成しない部分をも粗面化し、反射シート３６やプリズムシート３７が導光板３１の裏面３３や出射面３２に密着しないようにした技術を開発し、既に出願している（特許文献４乃至５参照）。この第２従来例に係る面光源装置３０によれば、光拡散機能が効果的に発揮され、高品位の照明光を得られることが確認されている。
特開平１０−１０４４３２号公報 特許第２９６７９２６号公報 実用新案登録第２５８０４５１号公報 特開平１１−３５２３１２号公報 特開２００１−８３５０７号公報

しかしながら、近年、面光源装置３０のさらなる薄型化・軽量化が図られると共に、表示画面（有効照明面積）の大型化が図られるようになっており、第２従来例に係る面光源装置３０のさらなる改良が求められていた。

すなわち、第２従来例の面光源装置３０を構成する導光板３１は、図９及至図１１に示すように、凹凸状（突起３５ａとマイナス突起３５ｂとからなる凹凸状）の光拡散パターン３５がその他の粗面部３８よりも大きな粗さになるように形成され、その光拡散パターン３５の凹んだ部分（マイナス突起３５ｂ）が導光板３１の内部に大きく入り込むように形成される場合がある。しかも、そのような光拡散パターン３５の導光板３１内部に大きく凹んだマイナス突起３５ｂが導光板３１の入射面４０側に形成される場合がある。

このような場合に、導光板３１は、薄くすればするほど、光拡散パターン３５のマイナス突起３５ｂで光が拡散される割合が増し、入射面４０寄りの出射面３２から出射する光の量が増加して、導光板３１の先端側（入射面４０に対向する側面側）４１にまで到達する光の量の割合が減少する。その結果、第２従来例の面光源装置３０は、導光板３１の板厚を薄くすればするほど、均一な照明光を出射するための光拡散パターン３５とその他の粗面部３８との比率の調整が難しくなっていた。

そこで、本発明は、導光板の板厚を薄くしても、光拡散パターンとその他の粗面部との比率の調整が容易にでき、均一な面照明を可能にする面光源装置用の導光板の製造方法を提供する。

請求項１の発明は、少なくとも一方の側面から内部に入射した光源からの光が、内部を伝播した後に出射面から出射するようになっている導光板であって、射出成形金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入することにより成形される導光板の製造方法に関するものである。この発明において、前記射出成形金型のキャビテイは、（１）前記導光板の前記出射面及びその反対側の面に対応する前記キャビテイの内面の少なくとも前記反対側の面に対応する内面に、光拡散パターンを形成するための凹凸状の転写用粗面パターンが形成された後、（２）前記転写用粗面パターンの少なくとも一部分の突起部が削り取られると共に、前記転写用粗面パターン以外の大部分が前記転写用粗面パターンよりも小さい凹み量の転写用粗面部とされている。そして、前記射出成形金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入することにより、前記キャビテイの内面に形成された前記転写用粗面パターン及び前記転写用粗面部を、前記導光板の前記反対側の面に転写するようになっている。

本発明によれば、導光板の反対側の面に形成される凹凸状の光拡散パターンのうちの凹み部分（マイナス突起）は、キャビティ内面の転写用粗面パターンの突起部が転写されたものであるが、その突起部の少なくとも一部分が削り取られている。そのため、導光板の反対側の面に形成される光拡散パターンにおいて、凹み部分が突起部分よりも少なくなる。その結果、本発明の製造方法によって形成される導光板は、導光板の入射面側から導光板の先端側へ向かって伝播する光の進行が光拡散パターンのマイナス突起で邪魔されることが少なくなり、板厚を薄くしたとしても、光拡散パターンと粗面部の形成比率を調整することが容易になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。

図１〜図３は、本発明の実施の形態に係る画像表示装置１を示すものである。このうち、図１は、画像表示装置１の分解斜視図である。又、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図であり、図３は導光板２の裏面側から見た図（反射シート３を取り除いて示す図２のＢ方向矢視図）である。

（画像表示装置の概略構成）
これらの図において、画像表示装置１は、導光板２の入射面（側面）４に対向するように光源としての棒状の蛍光ランプ５が配置されている。そして、導光板２の出射面（図１における上面）６に対向するように、光制御部材としての拡散シート７が重ねて配置され、この拡散シート７の上方（図１の上方）に光制御部材としての第１のプリズムシート８と第２のプリズムシート１０が順に重ねて配置され、更に第２のプリズムシート１０の図１中上面側に被照明部材としての液晶表示パネル１１が重ねて配置されるようになっている。又、導光板２の裏面（図１における下面であって、出射面６と反対側の面）１２に対向するように、光反射性に優れた反射シート３が配置されている。尚、上記蛍光ランプ５，導光板２，拡散シート７，第１のプリズムシート８，第２のプリズムシート１０及び反射シート３が、液晶表示パネル１１を面状に照明する面光源装置１３を構成する。

（導光板）
導光板２は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成されており、入射面４側から遠ざかるに従って板厚が薄くなるような断面略楔形形状で（図２参照）、且つ平面形状が略矩形形状になるように形成されている。（図３参照）。そして、この導光板２の裏面１２には、光拡散パターンとしての粗面パターン１４が形成されると共に、この粗面パターン１４以外の裏面１２が粗面化されている。

この導光板２の裏面１２に形成された光拡散パターンとしての粗面パターン１４は、複数の粗面要素部１４ｃからなっており、入射面４から遠ざかるにしたがって粗面要素部１４ｃの面積が増大し、入射面４から離れるにしたがって光拡散効率を高めるようになっている。そして、この粗面パターン１４が形成されていない裏面１２の表面全体には、粗面パターン１４よりも小さな粗さの粗面部１５が形成されている。ここで、これら粗面パターン１４及び粗面部１５は、導光板２の裏面（粗面パターン１４等を形成しない場合の平面であって、粗面パターン１４や粗面部１５の微小突起１４ａ、１５ａを形成する際の基準面）１２から突出するように形成された多数の微小突起１４ａ，１５ａで構成され、粗面パターン１４の微小突起１４ａの突出高さが粗面部１５の微小突起１５ａの突出高さよりも高くなるように形成されている。そして、粗面パターン１４は、粗面部１５よりも光拡散機能を効果的に発揮するようになっている。

このような、導光板２は、射出成形により高精度に加工されるものであり、射出成形金型のキャビティ内の形状が転写されることにより、その外表面に粗面パターン１４や粗面部１５が形成されるようになっている。

まず、図４に示すように、射出成形金型１６のキャビティ１７の内面１８には、放電加工，ブラスト処理（鉄製のショット等をキャビティ表面に吹き付ける処理）等や本出願時に公知の粗面化処理により、図５に示すような転写用粗面パターン２０が形成される。この図５に示す転写用粗面パターン２０は、キャビティ１７の内面（平面）１８から突出する突起部２０ａとキャビティ１７の内面１８から凹む凹み部２０ｂとが形成されている。そして、このキャビティ１７を使用して導光板２を射出成形することにより、キャビティ１７の内面１８から突出する部分（突起部２０ａ）が導光板２の裏面１２の凹み部分となり、キャビティ１７の内面１８から凹む部分（凹み部２０ｂ）が導光板２の裏面１２の突起部分となる。ここで、導光板２の裏面１２に形成される粗面パターン１４のうちの入射面４側の粗面パターン１４にマイナス突起（凹み部分）１４ｂがあると、このマイナス突起１４ｂで光が拡散される割合が増し、入射面４寄りの出射面６から出射する光の量が増加して、導光板２の先端側（入射面４に対向する側面側）２１にまで到達する光の量の割合が減少する（図１１参照）。その結果、導光板２の板厚を薄くすればするほど、均一な照明光を出射するための粗面パターン１４とその他の粗面部１５との比率の調整が難しくなる。そこで、本実施の形態は、図６に示すように、キャビティ１７に転写用粗面パターン２０を形成した後、この転写用粗面パターン２０を形成したキャビティ１７の内面１８の全体にブラスト処理を施して、転写用粗面パターン２０の突起部２０ａの多くを削り落とすと共に、転写用粗面部２２を形成する。このようにして形成された射出成形金型１６のキャビティ１７内に溶融樹脂を射出すれば、マイナス突起の数を減らすことができる導光板２が形成される（図１〜図３参照）。

このように形成された導光板２によれば、内部を伝播する光を裏面１２側の粗面パターン１４及び粗面部１５で拡散し、その拡散した光を出射面６から均一に出射する。また、本実施の形態の導光板２は、反射シート３が擦り付けられても、反射シート３に対向する面（裏面）１２側が粗面パターン１４と粗面部１５とからなっており、導光板２が傷付きにくく、仮に傷付いたとしても、粗面パターン１４や粗面部１５で光が拡散されやすいため、その傷が目立ちにくいという利点を有している。また、本実施の形態の導光板２は、反射シート３が導光板２に密着するようなことがなく、反射シート３が導光板２の出射面６側から透けて見えるというようなことがない。したがって、本実施の形態の導光板２によれば、均一で高品位の面状照明が可能になる。

（反射シート）
反射シート３は、白色ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の光反射性に優れた材料で形成されており、導光板２の裏面１２とほぼ同様の大きさの矩形形状に形成されている。この反射シート３は、導光板２の裏面１２から出射した光を拡散・反射して導光板２内部に戻し、蛍光ランプ５からの光の有効利用を可能にする。

（拡散シート）
拡散シート７は、ＰＥＴ，ＰＭＭＡ，ＰＣ等の光透過性に優れた樹脂材料で形成された略矩形形状のシートであり、導光板２の出射面６に対応する大きさに形成され、従来から公知の光拡散化のための手段を施すことにより、導光板２の出射面６から出射された光を透過しつつ拡散する光拡散機能を備えている。すなわち、この拡散シート７は、ＰＥＴに光拡散物質を混入したり、ＰＥＴシートの表面に光拡散物質の被膜を形成したり、又はＰＥＴシートの表面を粗面化（凹凸面化）等してあり、導光板２から出射した光が通過する際に、その光を拡散する。

（プリズムシート）
第１及び第２のプリズムシート８，１０は、ＰＥＴ，ＰＭＭＡ，ＰＣ等の光透過性に優れた材料で形成されており、拡散シート７とほぼ同様の矩形形状に形成され、拡散シート７に対向する面とは反対側の面（図１及び図２の上面）に断面略三角形状のプリズム突起２３，２４が多数形成されている。このうちの第１のプリズムシート８は、その上面側のプリズム突起２３が図１のＸ方向にほぼ沿うように形成されている。そして、この第１のプリズムシート８は、図１のＹ方向にほぼ沿った面内で且つ導光板２の出射面６に略直交する面内において、拡散シート７によって拡散された光を導光板２の出射面６の法線方向に集光するようになっている。また、第２のプリズムシート１０は、その上面側のプリズム突起２４が図１のＹ方向にほぼ沿うように形成されている。そして、この第２のプリズムシート１０は、図１のＸ方向にほぼ沿った面内で且つ導光板２の出射面６に略直交する面内において、拡散シート７によって拡散された光を導光板２の出射面６の法線方向に集光するようになっている。尚、この第２のプリズムシート１０と液晶表示パネル１１との間には、ＰＥＴ，ＰＭＭＡ，ＰＣ等の光透過性に優れた樹脂材料で形成された保護シート（図示せず）を配置するようにしてもよい。

（本実施の形態の作用・効果）
以上のように構成された本実施の形態の画像表示装置１は、蛍光ランプ５から発せられた光が導光板２の入射面４から導光板２の内部に入射する。導光板２の内部に入射した蛍光ランプ５からの光は、出射面６と裏面１２との間で反射を繰り返して導光板２の内部を伝播する。そして、この導光板２内を伝播する光は、裏面１２側に到達すると、裏面１２側の粗面パターン１４や粗面部１５で拡散反射され、その拡散反射された光のうちで出射面６に対する入射角が臨界角以下になったものが出射面６から外部に出射する。ここで、粗面パターン１４の単位面積当たりの密度は、粗面部１５との関連において均一面発光が可能になるように決定されているため、出射面６から出射される照明光の輝度が均一化する。しかも、本実施の形態の画像表示装置１は、導光板２の裏面１２が粗面パターン１４及び粗面部１５からなっており、導光板２の裏面１２に鏡面を形成しないようになっているため、反射シート３が導光板２の裏面１２に貼り付くようなことがなく、また、反射シート３が擦り付けられることに起因する傷が導光板２の裏面１２に付くようなことがなく、異常発光が発生しにくい。

また、本実施の形態の画像表示装置１は、導光板２の裏面１２側に形成される粗面パターン１４及び粗面部１５の多くが導光板２の基準面である裏面１２から突出する多数の微小突起１４ａ，１５ａで形成されるようになっており、導光板２の裏面１２にマイナス突起１４ｂが形成される割合を極力減らすように工夫されているため、導光板２の板厚を薄くしたとしても、入射面４寄りの出射面６から出射する光の量が増加して、導光板２の先端側（入射面４に対向する側面側）２１にまで到達する光の量の割合が減少するというような不具合を生じにくくなる。その結果、本実施の形態の画像表示装置１は、導光板２の板厚を薄くしたとしても、均一な照明光を出射するための粗面パターン１４とその他の粗面部１５との比率の調整が難しくなるようなことがない。

（本実施の形態の変形例）
尚、上述の実施の形態は、導光板２の裏面１２に粗面パターン１４及び粗面部１５を形成するようになっているが、導光板２の出射面６側にも粗面パターン１４及び粗面部１５を形成するようにしてもよい。導光板２の出射面６側に粗面パターン１４及び粗面部１５を形成すれば、拡散シート７が導光板２の出射面６に貼り付くことに起因する照明光品位の低下を防止できる。

また、上述の実施の形態は、射出成形金型１６の転写用粗面パターン２０の全てに対してブラスト処理を施し、全ての転写用粗面パターン２０の突起部２０ａを削り取り、導光板２の粗面パターン１４にマイナス突起が生じないようにした態様を例示したが、これに限られず、特に出射光輝度アップを要する箇所に対応する転写用粗面パターン２０に限り、部分的に転写用粗面パターン２０の表面をマスキングして、ブラスト処理を施さないようにしてもよい。

また、上述の実施の形態において、導光板２の内部には、導光板２の屈折率と異なる屈折率の材料からなる微粒子を混入するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態は、導光板２出射面６側に拡散シート７及び二枚のプリズムシート８，１０を順に重ねて配置する態様を例示したが、これに限られず、拡散シート７のみを使用するようにしてもよく、また、二枚のプリズムシート８，１０のみを使用するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態において、導光板２は、図１のＡ−Ａ断面が略楔形形状に形成されているが、これに限られず、図１のＡ−Ａ断面が矩形形状のものでもよい。また、導光板２は、図１のＡ−Ａ断面において、中央部で板厚が薄く、且つ対向する両側面で板厚が厚くなるようにしたものでもよい。このような場合、対向する両側面に光源としての蛍光ランプ５をそれぞれ配置するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態において、導光板２の裏面１２に形成する粗面パターン１４は、蛍光ランプから遠ざかるに従って面積を増大させるようになっているが、これに限られず、粗面パターン１４の粗密の程度を必要に応じて適宜調整するようにしてもよい。例えば、導光板２の出射面６の略中央部の所定範囲を他部よりも明るく発光させるようにしたり、また、蛍光ランプ５の両端部の暗部の影響を少なくするように、入射面４側コーナー部の粗面パターン１４の密度を高密度にするようにしてもよい。

また、上述の実施の形態において、導光板２の裏面１２に形成する粗面パターン１４が矩形形状の複数の粗面要素部１４ｃから構成されているが、各粗面要素部１４ｃの形状を円形や菱形等の適宜形状にしてもよい。

また、上述の実施の形態において、導光板２の粗面部１５は、導光板２が傷付けられることによる異常発光を防止でき、且つ所望の光拡散機能を発揮できるように、導光板２の裏面１２の大部分に形成し、導光板２の裏面１２の一部に平面部を残すように形成してもよい。

また、本発明は、蛍光ランプ５の代わりに発光ダイオード（ＬＥＤ）を複数並べ、この複数のＬＥＤを光源として使用するようにしてもよい。

本発明の実施の形態に係る画像表示装置の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａに沿って切断して示す断面図である。 図２の面光源装置の反射シートを取り除き、導光板の裏面側から見た図である。 射出成形金型を模式的に示す断面図である。 図４のＢ方向から見た図である。 図４の射出成形金型のキャビティ内面の加工状態を示す一部拡大断面図である。 第１従来例を示す面光源装置の断面図である。 図７の面光源装置の反射シートを取り除き、導光板の裏面側から見た図である。 第２従来例を示す面光源装置の断面図である。 図９の面光源装置の反射シートを取り除き、導光板の裏面側から見た図である。 第２従来例に係る導光板の光の拡散反射状態を示す図である。

符号の説明

１……画像表示装置、２……導光板、４……入射面（側面）、５……蛍光ランプ（光源）、６……出射面、１１……液晶表示パネル（被照明部材）、１２……裏面（反対側の面）、１３……面光源装置、１４……粗面パターン（光拡散パターン）、１４ａ……微小突起、１４ｂ……マイナス突起、１５……粗面部、１６……射出成形金型、１７……キャビティ、１８……内面、２０……転写用粗面パターン、２０ａ……突起部、２２……転写用粗面部

Claims (1)

1. 少なくとも一方の側面から内部に入射した光源からの光が、内部を伝播した後に出射面から出射するようになっている導光板であって、射出成形金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入することにより成形される導光板の製造方法において、
   前記射出成形金型のキャビテイは、
   前記導光板の前記出射面及びその反対側の面に対応する前記キャビテイの内面の少なくとも前記反対側の面に対応する内面に、光拡散パターンを形成するための凹凸状の転写用粗面パターンが形成された後、
   前記転写用粗面パターンの少なくとも一部分の突起部が削り取られると共に、前記転写用粗面パターン以外の大部分が前記転写用粗面パターンよりも小さい凹み量の転写用粗面部とされ、
   前記射出成形金型のキャビティ内に溶融樹脂を注入することにより、前記キャビテイの内面に形成された前記転写用粗面パターン及び前記転写用粗面部が、前記導光板の前記反対側の面に転写される、
   ことを特徴とする導光板の製造方法。

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