JP2007310360A - バックライトユニットの導光板、並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度特性のみならず、広い視野角特性も提供できる導光板及びその導光板を効率よく大量生産できる製造方法を提供する。
【解決手段】光源から入射される光の形態及び経路を転換させるように設けられるバックライトユニットの導光板であって、前記光源から入射される前記光を反射させるために、一面上に形成されるプリズムパターンと、前記プリズムパターン上に微細に形成されて入射される前記光を散乱させる散乱パターンとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックライトユニットの導光板、並びにその製造方法に関し、より詳細には高輝度特性だけでなく、広い視野角を有する導光板、並びにその導光板を円滑に大量生産することができる製造方法に関する。

一般に、最近ではディスプレイ装置として液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）が広く用いられているが、液晶表示装置は自ら発光することができない受光素子である液晶を利用しているため、 背面照明装置であるバックライトユニット（ＢＬＵ；Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）を別途に備える。

バックライトユニットは、備えられる光源の位置に応じてエッジ型（ｅｄｇｅ ｔｙｐｅ）と直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｔｙｐｅ）とに区分され、直下型とは液晶表示パネルの下部側に光源が配置されてパネルの全面を直接照光する方式をいい、エッジ型とは側部に光源が配置されて該当光源から発光した光が導光板を通りながら前面側へと方向を変える方式をいうが、本発明はエッジ型に関する。

図１は、従来のエッジ型バックライトユニットの一例を示す。

側部に備えられて光を発生させる光源１０と、この光源１０に端部が接するように備えられる導光板３０と、導光板３０上に積層されて備えられるプリズムシート（ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ）４０と、プリズムシート４０上に積層されて備えられる拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｓｈｅｅｔ）５０などを含んでおり、また導光板３０の下部側には反射シート（ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｓｈｅｅｔ）２０が備えられる。

従って、光源１０から導光板３０に入射される光は、導光板３０の底面である反射面及び導光板３０下部側の反射シート２０で反射されて導光板３０の上面である出射面から出射され、導光板３０から出射される光はプリズムシート４０を透過しながら集光され、次いで拡散シート５０を透過しながら広がった後、最終的に液晶表示パネル（図示せず）の全面を照らす。

以上のようなバックライトユニットにおいて、導光板３０はその性能を左右する核心要素であり、前述したような光の経路を変え、また光源１０から点状または線状に発光する光を面光に転換させる役割を果たす。

このような導光板３０は六面体状の透明板体で形成され、その材質は光透過性の優れたアクリル樹脂や、ポリカーボネート樹脂などの透明樹脂またはガラスなどの無機透明素材またはそれらの複合体が用いられている。

そして、導光板３０はその内部での媒質の変化はなく、自ら光の経路を変換させることができないため、更にその底面上には、図２に示すように、入射される光を反射させるためのプリズムパターン（ｐｒｉｓｍ ｐａｔｔｅｒｎ）３２が全体的に形成され、このプリズムパターン３２としては、主にプリズムパターンが採用されている。

ここで、プリズムパターン３２は、その断面形状が略三角形であり、複数のものが平行にライン状に形成される。そのプリズム形状は、三角以外にも円形、曲線（エルボー）形など、多様な形状が採用されている。

従って、導光板３０から入光される光は、導光板３０の底面上に形成されているプリズムパターン３２の各傾斜面を通して所定の角度で反射されて上部側に向かうか、またはプリズムパターン３２の各傾斜面を透過した後に下部側の反射シート２０で反射された後、再び導光板３０を通って上部側に向かう。

このとき、導光板３０上のプリズムパターン３２は光を反射させるとともに、光を集光させることで、輝度を高める役割を果たすため、このようなプリズム導光板３０は高輝度用のバックライトユニットに主に採用されている。

このようなプリズム導光板３０の製造に際しては、該当導光板３０上にプリズムパターン３２を直接レーザまたは機械的加工などにより、直加工して製造することもできるが、このように直加工を通じてそれぞれ導光板３０を製造すれば、製造効率が極めて低下してしまうため、最近では主に射出成形により反射パターン３２が同時に形成されるように導光板３０を製造している。

すなわち、射出成形による導光板３０の製造は、事前にプリズムパターン３２が直加工により形成されている金型コアを用意した後、該当金型コアを用いる射出成形の繰り返しにより導光板３０を生産性よく製造する。

一方、導光板３０上に積層されるプリズムシート４０は光を集光させるために、その出射面である上面上に三角形のプリズムが繰り返して形成されるプリズムパターン部(図示せず)を一体に備えており、該当プリズムパターン部は導光板３０上のプリズムパターン３２と互いに直交するように形成される。

したがって、プリズムパターンを有する導光板３０及びプリズムシート４０は光を集光させて、輝度を向上させる。

そして、プリズムシート４０上に積層される拡散シート５０はプリズムシート４０を介して出た光を透過させながら、均一に拡散させて視野角を広げる役割を果たす。

しかし、以上のような従来のバックライトユニットの導光板３０及びその製造方法には、次のような問題点がある。

第１に、ディスプレイ分野においては、できる限り高い輝度を有するとともに、広い視野角を有することが要求されつつあるが、前述したプリズム導光板３０はただ単一形状のプリズムパターン３２のみを備えているため、該当プリズムパターン３２によりある程度の高輝度特性は提供できるものの、相対的に視野角が狭いという短所から、ディスプレイ品質を低下させる。

第２に、従来の導光板３０では光源１０側のその入光部部分において光量の不均一性によりエッジ部分は輝度が低く、中間部分は輝度が高いため、輝度が相対的に高い部分では白線が、そして輝度が相対的に低い部分では暗線が生じることから、ディスプレイ品質を低下させる。

第３に、１つの金型コアを通じては限られた数量の導光板３０を射出成形できるため、導光板３０を大量に生産するには多数の金型コアが必要となる。ところが、多数の金型コアを直加工により製造するには多くの時間と人手及びコストがかかるため、製造効率が極めて低く、また加工されるプリズムパターン３２の正確性及び再現性も確保できなくなるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、高輝度特性のみならず、広い視野角特性も提供できる導光板及びその導光板を効率よく大量生産できる製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のバックライトユニットの導光板は、光源から入射される光の形態及び経路を転換させるように設けられるバックライトユニットの導光板であって、前記光源から入射される前記光を反射させるために、一面上に形成されるプリズムパターンと、前記プリズムパターン上に微細に形成されて入射される前記光を散乱させる散乱パターンとを備えることを特徴とする。

また、上述した目的を達成するための本発明によるバックライトユニットの導光板の製造方法は、直加工によりプリズムパターンが形成されているマスタブロックを製造する段階と、前記マスタブロックの前記プリズムパターン上にメッキ膜を形成させる段階と、前記メッキ膜を前記マスタブロックから切り離してマザースタンパを得る段階と、前記マザースタンパ上に対応するように形成されているプリズムパターン上に散乱パターンを形成させる段階と、前記マザースタンパの前記プリズムパターン上に第２メッキ膜を形成させる段階と、前記第２メッキ膜を前記マザースタンパから切り離してサンスタンパを得る段階と、前記サンスタンパを金型コアに取り付けた後、前記金型コアを用いた射出成形により前記サンスタンパ上のプリズムパターン及び散乱パターンに対応するプリズムパターン及び散乱パターンが形成されている導光板を得る段階と、を含む。

本発明によれば、高輝度特性のみならず、広い視野角特性及び入光部における白線／暗線の防止効果を提供できる導光板が提供されるので、大幅に性能を向上させることができるという効果を奏する。また、製造効率が極めて不良な直加工は最小で１回だけ利用しながらも導光板を円滑に大量生産できるので、生産性の向上はもちろん、優れた品質の導光板を製造できるという効果が得られる。

以下、添付の図面を参照しつつ本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。

なお、説明に先立ち、従来と同一な構成要素部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

本発明によれば、図３の断面図に示すように、プリズム導光板３０の視野角特性を向上させるために、そのプリズムパターン３２上に微細な散乱パターン３４を全般的に形成する。

このとき、散乱パターン３４はプリズムパターン３２の傾斜面などに全般的に形成され、陰刻または陽刻に形成されるが、周期性を有するか、ランダムに形成されることができる。

好ましく、散乱パターン３４は、ドット(点)パターンに形成されることができ、その形状は円形など特に限定されない。

これにより、導光板３０内に入射される光は底面上のプリズムパターン３２により反射されて上部側へ向かい、プリズムパターン３２上の散乱パターン３４にぶつかることで、広い視野角を有して、導光板３０の上面から出射される。

一方、本発明によれば、プリズムパターン３２とともに散乱パターン３４を有する導光板３０をより効率よく製造できる方法が提供される。

該当方法は最初に直加工によりマスタブロック（ｍａｓｔｅｒ ｂｌｏｃｋ）を製造した後、該当マスタブロックを用いた２度のメッキ複製を通じて順次マザースタンパ（ｍｏｔｈｅｒ ｓｔａｍｐｅｒ）とサンスタンパ（ｓｏｎ ｓｔａｍｐｅｒ）を製造し、サンステンパを用いた射出成形により導光板を大量生産する。

以下では、その製造方法について順次詳細に説明する。

図４は、本発明に係るバックライトユニットの導光板の製造方法を示す順序図である。

まず、図５に示すように、金属板体上に全般的にプリズムパターン１０２を陽刻に直加工してマスタブロック１００を製造する(Ｓ１０２)。

このとき、一例として、ダイアモンドバイト１０４を用いてプリズムパターン１０２を切削加工することで形成できる。

その後、マスタブロック１００を図６に示す電解メッキ装置２００を用いてそのプリズムパターン１０２が形成されている上面上に更に薄いメッキ膜３００が形成される(Ｓ１０４)。

このとき、被覆対象であるマスタブロック１００を陰極（ｃａｔｈｏｄｅ）２０２に接続し、陽極（ａｎｏｄｅ）２０４と共に電解メッキ液２０６に含浸させた状態で陽極２０４と陰極２０２との間に電流を流し、マスタブロック１００のプリズムパターン１０２上にメッキ膜３００が被覆されて形成されるようにし、メッキ膜３００は好ましく、ニッケル（Ｎｉ)金属膜で形成されることができる。

次に、図７に示すように、マスタブロック１００上に形成されているメッキ膜３００を切り離して分離すれば、該当メッキ膜３００上にはマスタブロック１００上の陽刻プリズムパターン１０２に反対に対応される陰刻プリズムパターン３０２が複製されて形成される(Ｓ１０６)。

そして、このように製造されるメッキ膜３００をマザースタンパ（ｍｏｔｈｅｒ ｓｔａｍｐｅｒ）３００という(図８を参照)。

次に、該当マザースタンパ３００の陰刻プリズムパターン３０２上に微細な散乱パターン３０４を陰刻に全般的に形成し(Ｓ１０８)(図９を参照)、このとき、散乱パターン３０４を形成する方法としては当業者によく知られている印刷方式や、サンドブラスト（ｓａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ）方式、腐食方式、機械的加工方式など、多様な方式が利用され得る。

次に、マザーステンパ３００を前述した電解メッキ装置２００を用いて再び複製し、すなわちマザーステンパ３００の陰刻プリズムパターン３０２上に電解メッキにより第２メッキ膜４００が形成されるようにした後(Ｓ１１０)、図１０に示すように、該当第２メッキ膜４００をマザーステンパ３００上から切り離して分離させると、得られる第２メッキ膜４００上にはマザーステンパ３００上の陰刻のプリズムパターン３０２及び散乱パターン３０４に反対に対応される陽刻のプリズムパターン４０２及び散乱パターン４０４が複製されて形成され(Ｓ１１２)、このように製造される第２メッキ膜４００をサンステンパ（ｓｏｎ ｓｔａｍｐｅｒ）４００という(図１１を参照)。

ここで、マザーステンパ３００を用いたサンステンパ４００のメッキによる製造は繰り返して実施され、多数のサンステンパ４００を製造するようになる。

その後、図１２に示すように、製造された１つのサンステンパ４００を金型コア５００上に付着させた後、該当金型コア５００を用いる射出成形の繰り返しにより多数の導光板３０を製造し(Ｓ１１４)、これにより製造される導光板３０上のプリズムパターン３２及び散乱パターン３４はサンステンパ４００上の陽刻のプリズムパターン４０２及び散乱パターン４０４に反対に対応される陰刻に形成される。

これにより、非常に長時間がかかる直加工は最初に１回のみ実施し、マスタブロック１００を製造した後、該当マスタブロック１００を用いてマザーステンパ３００及び多数のサンステンパ４００を製造し、該当サンステンパ４００を用いて導光板３０を大量に生産できるので、大幅な製造効率の向上を達成できるほか、再現性及び品質の優れた導光板３０を製造できるようになる。

更に、以上で導光板３０のプリズムパターン３２上に全体的に散乱パターン３４が形成されると説明したが、これとは異なり、導光板３０では光源１０側の入光部部分で光量の不均一性によりエッジ部分は輝度が低くて暗線が生じ、中間部分は輝度が高くて白線が生じるという問題点が発生するので、これを克服するために、その入光部部分にのみ散乱パターン３４を形成するか、他の部分に比べてより一層稠密に散乱パターン３４を形成して、更に光を散乱させて輝度不均一が生じないようにすることもでき、これにより白線、暗線の発生を防止し、ディスプレイ品質を向上させることができる。

最後に、以上、最初にマスタブロック１００上のプリズムパターン１０２を陽刻に形成して最終的に製造される導光板３０上のプリズムパターン３２が陰刻に形成されるようにしたが、それとは反対に実施され得ることはいうまでもなく、またマザースタンパ３００上に散乱パターン３０４を陰刻に形成して最終的に製造される導光板３０上の散乱パターン３４が陰刻に形成されるようにしたが、それとは反対に実施できることも当然である。

以上の内容は本発明の好適な実施の形態を例示したものに過ぎないもので、本発明は、請求範囲に開示された本発明の範疇内で多様に変更及び修正可能なものである。

従来のバックライトユニットの構造を示す概略図である。 従来のバックライトユニットに備えられる導光板を示す概略図である。 本発明によるバックライトユニットの導光板を示す断面図である。 本発明によるバックライトユニットの導光板の製造方法を示す順序図である。 本発明によって直加工によりマスタブロックを製造する段階を示す概略図である。 本発明によってメッキ膜の形成の際に利用する電解メッキ装置を示す概略図である。 本発明によってマスタブロック上にメッキされたマザースタンパを得る段階を示す概略図である。 本発明によって製造されたマザースタンパを示す概略図である。 本発明によってマザースタンパのプリズムパターン上に散乱パターンを形成する段階を説明する概略図である。 本発明によってマザースタンパ上にメッキされたサンスタンパを得る段階を示す概略図である。 本発明によって製造されたサンスタンパを示す概略図である。 本発明によってサンスタンパを用いた射出成形により導光板を製造する段階を説明するための概略図である。

符号の説明

１０ 光源
２０ 反射シート
３０ 導光板
３２ プリズムパターン
３４ 散乱パターン
４０ プリズムシート
５０ 拡散シート
１００ マスタブロック
１０２ プリズムパターン
１０４ ダイアモンドバイト
２００ 電解メッキ装置
２０２ 陰極
２０４ 陽極
２０６ 電解メッキ液
３００ マザースタンパ
３０２ プリズムパターン
３０４ 散乱パターン
４００ サンスタンパ
４０２ プリズムパターン
４０４ 散乱パターン
５００ 金型コア

Claims (7)

1. 光源から入射される光の形態及び経路を転換させるように設けられるバックライトユニットの導光板であって、
   前記光源から入射される前記光を反射させるために、一面上に形成されるプリズムパターンと、
   前記プリズムパターン上に微細に形成されて入射される前記光を散乱させる散乱パターンと、
   を備えることを特徴とするバックライトユニットの導光板。
2. 前記散乱パターンは、陰刻または陽刻に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニットの導光板。
3. 前記散乱パターンは、ドット(点)パターンであることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニットの導光板。
4. 前記散乱パターンは、前記光源から前記光が入射される入光部部分にのみ形成されるか、入光部部分が他の部分に比べて稠密に形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニットの導光板。
5. 直加工によりプリズムパターンが形成されているマスタブロックを製造する段階と、
   前記マスタブロックの前記プリズムパターン上にメッキ膜を形成させる段階と、
   前記メッキ膜を前記マスタブロックから切り離してマザースタンパを得る段階と、
   前記マザースタンパ上に対応するように形成されているプリズムパターン上に散乱パターンを形成させる段階と、
   前記マザースタンパの前記プリズムパターン上に第２メッキ膜を形成させる段階と、
   前記第２メッキ膜を前記マザースタンパから切り離してサンスタンパを得る段階と、
   前記サンスタンパを金型コアに取り付けた後、前記金型コアを用いた射出成形により前記サンスタンパ上のプリズムパターン及び散乱パターンに対応するプリズムパターン及び散乱パターンが形成されている導光板を得る段階と、
   を含むことを特徴とするバックライトユニットの導光板の製造方法。
6. 前記マスタブロック上のプリズムパターンは、陰刻または陽刻に形成されることを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニットの導光板の製造方法 。
7. 前記マザースタンパ上の前記散乱パターンは、陰刻または陽刻に形成されることを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニットの導光板の製造方法 。

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