JP2007298911A

JP2007298911A - 液晶表示用導光板

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Publication number: JP2007298911A
Application number: JP2006128936A
Authority: JP
Inventors: Akito Inamura; 昭人稲村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-08
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】レーザー加工による金型により成形した液晶表示用導光板を提供する。
【解決手段】本発明の液晶表示用導光板は、該液晶表示用導光板の表面又は／及び裏面に形成された多数のランダムな凹凸形状、丸型、円錐型、多角型等の凹み形状、及び、Ｖ字形、細線条等の溝形状等であって、それらの断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹凸形状、凹み形状、及び溝形状等を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶ディスプレイ等に用いる液晶表示用導光板に関するもので、特に、レーザー加工による金型で製作された液晶表示用導光板に関し、光源から入射された光が導光板の側面から透過することによる光の損失を抑え、均一で高輝度な光を発揮するようにした液晶表示用導光板に関するものである。

液晶ディスプレイ等に使用する導光板に要求される特性は、光源の光利用率をあげて、導光板の前面（すなわち、表面）に透過する光の輝度を大とし、さらにはこの透過光が導光板の全面にわたって均一した輝度を発揮することである。

また、近年の液晶ディスプレイ等においては、機器を薄型にするため、光源を導光板の側方に設置したフロントライトと称せられるものが開発されている。

このような導光板においては、導光板の側方から入射する光源からの光を導光板の前面（すなわち、表面）方向に透過させるために、導光板の片面に複数の反射溝を形成した反射型導光板が開発されるに至っている。

また、特許文献１に記載の発明には、「その加工方法の一例として、マスター板（不図示）に、表面と側面に所定の側面反射溝２、２…と拡散反射溝５、５…に相当する溝形状をバイト加工し、このマスター板によって成形した金型により側面反射溝２、２…と拡散反射溝５、５…を有する導光板１を形成するとよい。」と開示されている。

また、特許文献２に記載の発明には、「反射溝２と拡散溝４は周知のバイト加工によって形成する。即ち、不図示のマスター板（・・・・・・）に所定間隔で導光板１の反射溝２に相当する断面Ｖ形の反射溝２をバイト加工し、このマスター板によって成形した金型６により導光板１を形成する。」と開示されている。

このように、特許文献１及び特許文献２の液晶表示用導光板用の金型の製作では、周知のバイト加工による機械加工により液晶表示用導光板の反射溝及び拡散溝を作成する金型を製作するものである。しかし、この機械加工による金型製作は、時間がかかり製作コストもかかるものであった。

また、特許文献３に記載の発明には、「従来の液晶ディスプレイのバックライトユニットは、図１０（本願の図４に相当）に示すように、導光板１０の上面（表面のこと）に拡散シート１１と、さらにその上にプリズムシート１２を重ねた構成とされ、導光板１０の透過面には反射溝１０ａが設けられ、拡散シート１１の透過面に反射溝１１ａが設けられ、プリズムシート１２の透過面には反射溝１２ａが設けられている。また、導光板１０の背面（裏面のこと）には反射シート１３が設けられ、この導光板１０の側面に設けられた光源（ＣＦＬ）１４から入射した光は、導光板１０内にて拡散しつつ反射シート１３によって導光板１０の透過面を通過しつつ拡散シート１１によって拡散され、さらにプリズムシート１２を通過することによって均一且つ高輝度にされた光をプリズムシート１２の上方に設けられた液晶板１５に入射するようにしてある。」と開示されている。

ここで、特許文献３に記載の従来のバックライトユニットの発明を図４により簡単に説明する。図示するように、ＣＦＬ（蛍光ランプ）である光源１４からの光は直接導光板１０の側端面から導光板１０内部に入射して拡散し、反射シート１３によって導光板１０の透過面を通過して拡散シート１１によって拡散し、プリズムシート１２を通過して該プリズムシート１２の上方に設けられた液晶板１５に入射する。

尚、光源１４は、ＣＦＬ（蛍光ランプ）を使用しているが、該ＣＦＬ（蛍光ランプ）は水銀を含んでいるので安全性を考慮してＬＥＤ（発光ダイオード）に変えられつつある。また、拡散シート１１とプリズムシート１２を兼備したものもある（特許文献３を参照）。

また、液晶表示用導光板等に形成される反射溝は、特許文献１乃至３に記載されているように、断面がＶ字形、円弧形等があり、当該反射溝のピッチは光源から遠ざかるに従って小さくすべきであり、それらの形成密度を大きくすることにより反射率及び拡散率を上げることができる（特許文献１等を参照）。

しかし、特許文献１乃至３には、レーザー加工による金型により成形した液晶表示用導光板については開示されていない。

特開２００１−８３５１３号公報（第３頁左欄１９行目〜２４行目）特開平０９−２９２５３２号公報（第4頁左欄１行目〜６行目）特開平０９−２５１８０７号公報（第２頁左欄３１行目〜４５行目、及び図１０）

そこで、本発明は上記に鑑みてなされたもので、その課題は、レーザー加工による金型により成形した液晶表示用導光板、を提供することである。

上記目的を達成するために、具体的には、下記のような手段を取った。

請求項１に記載の本発明の液晶表示用導光板は、液晶表示用導光板の表面又は裏面に形成された多数のランダムな凹凸形状であって該凹凸形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹凸形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。

請求項２に記載の本発明の液晶表示用導光板は、液晶表示用導光板の表面及び裏面に形成された多数のランダムな凹凸形状であって該凹凸形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹凸形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。

請求項３に記載の本発明の液晶表示用導光板は、液晶表示用導光板の表面又は裏面に形成された多数の丸型、円錐型、多角型等のランダムな凹み形状であって該凹み形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹み形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。

請求項４に記載の本発明の液晶表示用導光板は、液晶表示用導光板の表面及び裏面に形成された多数の丸型、円錐型、多角型等のランダムな凹み形状であって該凹み形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹み形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。

請求項５に記載の本発明の液晶表示用導光板は、液晶表示用導光板の表面又は裏面に形成されたＶ字形、細線条等の溝形状であって該溝形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記溝形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。

請求項６に記載の本発明の液晶表示用導光板は、液晶表示用導光板の表面及び裏面に形成されたＶ字形、細線条等の溝形状であって該溝形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記溝形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とするものである。

請求項７に記載の本発明の液晶表示用導光板は、請求項１乃至６のいずれか1項に記載の液晶表示用導光板において、前記ランダムな断面形状の溝の最大深さは、２８６〜７８８ｎｍであることを特徴とするものである。

すなわち、請求項１及び２に記載の本発明は、液晶表示用導光板の表面又は／及び裏面に形成された多数のランダムな凹凸形状であって該凹凸形状の断面はランダムな断面形状の溝を形成することによって、光源から入射された光が導光板の側面から透過する光の損失を抑えるものである。また、光源から遠ざかるに従って輝度が低下することを抑えるために、光源から遠ざかるに従って、溝の密度を濃くすると良い。

また、請求項３及び４に記載の本発明は、液晶表示用導光板の表面又は／及び裏面に形成された多数の丸型、円錐型、多角型等のランダムな凹み形状であって該凹み形状の断面はランダムな断面形状の溝を形成することによって、光源から入射された光が導光板の側面から透過する光の損失を抑えるものである。また、光源から遠ざかるに従って輝度が低下することを抑えるために、光源から遠ざかるに従って、凹み形状の密度を濃くすると良い。

また、請求項５及び６に記載の本発明は、液晶表示用導光板の表面又は／及び裏面に形成されたＶ字形、細線条等の溝形状であって該溝形状の断面はランダムな断面形状の溝を形成することによって、光源から入射された光が導光板の側面から透過する光の損失を抑えるものである。また、光源から遠ざかるに従って輝度が低下することを抑えるために、光源から遠ざかるに従って、溝形状の密度を濃くすると良い。

また、請求項７に記載の本発明は、液晶表示用導光板の金型のキャビティをレーザー加工して、当該液晶表示用導光板のランダムな断面形状の溝の最大深さは、２８６〜７８８ｎｍであることを確認したものである。このことにより、光源から入射された光が導光板の側面から透過する光は、当該光源から遠ざかるに従って輝度が低下するので、前記溝の最大深さを順次深くするなどすると、液晶表示用導光板の表面の輝度を一定に保つことができる。

本発明の液晶表示用導光板は、以上の説明から、以下に記載されるような効果を奏する。すなわち、
１．本発明の液晶表示用導光板の表面又は／及び裏面に多数の凹凸形状、凹み形状、溝形状等を作成するために、該液晶表示用導光板の金型をレーザー加工することによって、金型加工費の削減、大幅な加工時間の削減によりコストダウンを図ることができた。
２．本発明の液晶表示用導光板は、該導光板の側端面から入射した光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）の光は、導光板の内部を拡散しながら、液晶板へ入射する。このとき、導光板の表面又は／及び裏面に形成された多数の凹凸形状、凹み形状、溝形状等の断面をランダムな断面形状の溝とすることによって当該ＬＥＤの入射光を乱反射させて液晶板へ入射するので、液晶板の表面の輝度のバラツキのないものが得られる。
３．また、本発明の液晶表示用導光板を使用した液晶ディスプレイのバックライトユニットでは、光源より遠ざかるに従って多数の凹凸形状、凹み形状、溝形状等の密度を濃くすることによって、液晶表示用導光板の表面の輝度のバラツキのないものが得られると同時に、全体に多数の凹凸形状、凹み形状、溝形状等の密度を濃くすることによって、拡散シート及びプリズムシートの合計枚数を少なくすることができる。例えば、従来は合計枚数３枚であったものを２枚又は１枚とすることができるので、コストダウンを図ることができる。

以下に、本発明の実施をするための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の液晶表示用導光板の一実施例である凹凸形状のランダムな断面形状を有する反射溝の断面図である。図２は、本発明の液晶表示用導光板の反射溝形状の他の実施例の斜視図である。図３は、液晶表示用導光板の金型をレーザー加工するときの一実施例を説明するための説明図である。図４は、従来のバックライトユニットの断面図である。図５は、レーザー加工により形成された金型の断面を説明するための説明図である。

次に、図１により本発明の液晶表示用導光板の一実施例を説明する。

図示するように、液晶表示用導光板１は、ランダムな断面形状を有する反射溝である溝形状１ａを有している。

ところで、液晶表示用導光板１は、ポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の透明性の合成樹脂を射出成形して製作されるが、当該射出成形に当たって、成形用金型を製作する必要がある。本発明の液晶表示用導光板１は、レーザー加工によって射出成形用金型を作成することにより、金型作成の時間短縮及びコストダウンを図ることができ、金型製作から液晶表示用導光板の製作に至るまでのトータルコストダウンを図ることができる。

尚、本発明の液晶表示用導光板１の射出成形用金型のキャビティは、当該液晶表示用導光板１の反射溝である溝形状１ａとは反転する形状を作成することになる。

換言すると、該液晶表示用導光板用の金型のキャビティは、液晶表示用導光板１のランダムな断面形状を有する反射溝である溝形状１ａとは反転する溝形状をレーザー加工により作成する。そして、当該金型により成形された液晶表示用導光板は、ランダムな断面を有する溝加工された液晶表示用導光板１となる。尚、図１では、ランダムな断面形状を有する溝形状であったが、溝形状の断面は、ランダムな形状の溝に限定するものではなく、Ｖ字形、円弧形等であってもよい。尚、当該金型のキャビティの材質は、ステンレスを使用している。

また、当然のことながら、金型の溝形状は、液晶表示用導光板１の溝形状１ａとは凹凸が反転した形状のものである。すなわち、レーザー加工された金型を射出成型機に組み込んで、液晶表示用導光板の材料であるポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の透明性のある合成樹脂を射出成型機に投入して成形すると、所望のランダムな断面の反射溝である溝形状１ａを有する液晶表示用導光板１が得られる。

次に、図２の斜視図により反射溝形状の他の実施例である凹み形状及び溝形状について説明する。

図２の夫々の凹み形状及び溝形状は以下の通りである。（ａ）は、円弧の波形、（ｂ）はＶ字形の溝形状、（ｃ）は円弧山形、（ｄ）は四角形、（ｅ）は菱形、（ｆ）は二重円形、（ｇ）は三角山形、（ｈ）は多条な細線条の溝形状である。

これらの（ａ）、（ｃ）〜（ｇ）の各種の凹み形状は、夫々の一つの円弧、円弧山形等をドットと称されている。このドットを金型に加工するには、エッティングによる方法もあるが、ナノメートル（ｎｍ）単位で加工することができないので不適切である。当該ドットを加工するには、ナノメートル（ｎｍ）単位で加工することができるレーザー加工が適切である。また、（ｂ）のＶ字形の溝形状、及び（ｈ）の細線条の溝形状の加工においても同様である。

尚、本発明の液晶表示用導光板１用の金型の溝加工では、ドットのピッチ６０ｎｍ，ドットの深さ２００〜８００ｎｍがレーザー加工により可能となっている。

詳しく説明すると、液晶表示用導光板１用の金型に、これらのランダムな断面形状を有する多数の（ａ）及び（ｃ）〜（ｇ）の各種の凹み形状、並びに（ｂ）のＶ字形の溝形状及び（ｈ）の細線条の溝形状の反対形状を彫りこむために、レーザー加工により金型を加工して、当該金型を射出成型機に組み込んで、液晶表示用導光板の材料であるポリカーボネイト樹脂、アクリル樹脂等の透明性のある合成樹脂を射出成型機に投入して成形すると、所望の凹み形状及び溝形状を有する液晶表示用導光板が得られる。

尚、多数の凹み形状及び溝形状は、図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）のいずれかを使用してもよく、また、これらの形状の組合せでもよい。また、図２は、一部の実施例であり、これら以外の丸型、円錐型、多角型等のランダムな凹み形状及び溝形状でもよい。更に、前記する図１のランダムな断面形状の溝を有する凹凸形状との組合せでもよい。

詳しく説明すると、図２（ｂ）、（ｈ）の溝形状は、一部の実施例であり、Ｖ字形、細線条に限定するものではなく、Ｕ字形、角形、半丸形等の溝形状であってもよい。

尚、図１の凹凸形状並びに図２の凹み形状及び溝形状は、液晶表示用導光板１の金型製作に当たって、当該凹凸形状並びに凹み形状及び溝形状に相当する加工をより精密に加工することによって、液晶表示用導光板１の輝度を上げることができるので、適用される製品の仕様によって、液晶表示用導光板１の表面（図４の反射溝１０ａ側）に設けられている拡散シート（図４の拡散シート１１）及びプリズムシート（図４のプリズムシート１２）の合計枚数を少なくすることができる。例えば、従来は合計枚数３枚であったものを２枚又は１枚とすることができ、コストダウンを図ることができる。

また、光源（図４の光源１４）から遠ざかるとともに、輝度を一定に保つために、光源より遠ざかるとともに溝形状の深さを深くする、凹み形状の深さを深くする、溝又は凹みの密度を濃くする、など必要である。

更に、輝度を上げると同時に液晶表示用導光板の表面の明るさを一定に保つために、液晶表示用導光板１の凹凸形状並びに凹み形状及び溝形状が乱反射して導光板の単位面積当りの透過光量が増加するように当該液晶表示用導光板用金型の表面にサンドブラスト加工を施すことも必要である。

次に、図３により、レーザー加工装置の実施例を説明する。

レーザー発振器２から出力された矢印方向のレーザービームは、液晶表示用導光板のランダムな断面形状の溝を有する凹凸形状又は／及びランダムな断面形状の溝を有する凹み形状及び溝形状を画像処理したマスク３を通過することにより所望の形状のレーザービームに整形され、ミラー４によって反射された後、整形されたレーザービームは結像用レンズ５により集光され、ＸＹテーブル６上に載置されたワーク７の表面上にレーザービームが到達することにより加工を行うことができる。このようにレーザー加工装置においては、レーザービーム整形用のマスク３の形状を正確にワーク７に転写しワーク７の除去加工（すなわち、凹凸加工並びに凹み加工及び溝加工）を行うために、レーザービームの焦点をワーク７の表面に合わせることが必要がある。当該ワーク７は、本発明では、液晶表示用導光板１を製作するための金型のキャビティである。

本発明の液晶表示用導光板では、２００ｍｍ×２００ｍｍ角のワーク（本発明では金型のキャビティ）の加工では、６０秒程度の加工時間であり、従来のバイト加工では２，３日を要していたものが、大幅な時間短縮を図れた。また、レーザー加工機械の購入に大幅な初期投資は掛かるが、加工時間が大幅に短縮できるので、金型製作から液晶表示用導光板の成形に至るトータルコストダウンが図れる。

また、２００ｍｍ×２００ｍｍ以上の大きさのワークの場合には、各凹みのドット又は溝を順次加工していけばよい。

尚、図４の説明は、前記するので省略する。

図５に示すように、金型２０に形成されたレーザー加工による溝の最大深さＨは、レーザー加工の条件を変えることにより、２８６ｎｍ、４３６ｎｍ、７８８ｎｍであった。

当然ながら、液晶表示用導光板１では、当該金型２０により液晶表示用導光板を成形するので、図５の反転した溝形状となり、当該液晶表示用導光板１の溝の最大深さは、Ｈとなる。

本発明は、パソコン、ノートパソコン、携帯電話、カーナビ、等の液晶ディスプレイ等に使用されるバックライトユニットの液晶表示用導光板に利用することができる。また、各種の大小の機器の液晶ディスプレイに利用することができる。

符号の説明

１液晶表示用導光板１ａ溝形状
２レーザー発振器
３マスク
４ミラー
５結像用レンズ
６ＸＹテーブル
７ワーク
１０導光板１０ａ反射溝
１１拡散シート１１ａ反射溝
１２プリズムシート１２ａ反射溝
１３反射シート
１４光源
１５液晶板
２０金型
Ｈ最大深さ

Claims

液晶表示用導光板の表面又は裏面に形成された多数のランダムな凹凸形状であって該凹凸形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹凸形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とする液晶表示用導光板。
液晶表示用導光板の表面及び裏面に形成された多数のランダムな凹凸形状であって該凹凸形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹凸形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とする液晶表示用導光板。
液晶表示用導光板の表面又は裏面に形成された多数の丸型、円錐型、多角型等のランダムな凹み形状であって該凹み形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹み形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とする液晶表示用導光板。
液晶表示用導光板の表面及び裏面に形成された多数の丸型、円錐型、多角型等のランダムな凹み形状であって該凹み形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記凹み形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とする液晶表示用導光板。
液晶表示用導光板の表面又は裏面に形成されたＶ字形、細線条等の溝形状であって該溝形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記溝形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とする液晶表示用導光板。
液晶表示用導光板の表面及び裏面に形成されたＶ字形、細線条等の溝形状であって該溝形状の断面はランダムな断面形状の溝を有し、前記溝形状を形成するためにキャビティをレーザー加工により作成した金型により成形したことを特徴とする液晶表示用導光板。
請求項１乃至６のいずれか1項に記載の液晶表示用導光板において、前記ランダムな断面形状の溝の最大深さは、２８６〜７８８ｎｍであることを特徴とする液晶表示用導光板。