JP2009059545A - 導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 型の作製コストが低減でき、リードタイムも短縮可能で、量産性にも優れる導光板の製造方法を提供すること。
【解決手段】 入射された光を導光すると共に光路変換してその主面から照明対象物に対して面状の照明光を出射するシート状の導光板５を作製する方法であって、一つの型を用いて透光性樹脂シートの表面に光路変換を行う微細光学形状３を一定の形状で付加して大判導光シート４とする工程と、大判導光シート４を一定のサイズで切り分けて複数の導光板５とする工程と、を有している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、携帯電話機などの液晶表示パネルや操作キーを照明する面状光源に用いられる導光板の製造方法に関する。

携帯電話機、ＰＤＡ、モバイルタイプＰＣ（パーソナルコンピュータ）、携帯型ゲーム機等の電子機器に用いられるディスプレイには、画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。このバックライトユニットには、蛍光管やＬＥＤ等の光源からの光を導光して主面全体から液晶表示パネルに向けて出射させる導光板が用いられている。

従来、上記導光板の製造方法としては、金型による射出成形で導光板成形を行うことが一般的である。しかしながら、必要な導光板サイズにより、輝度や輝度均一性を最大限に引き出すために一品一様にして、その都度専用の射出成形用金型を作製している。また、この製法では大面積化に対応困難であると共に量産性に劣るため、他の製造方法も提案されている。

例えば特許文献１には、真空プレス金型により加熱しながら真空プレスを行うことでプラスチック板に多数の凹部を形成する面光源装置用導光板の製造方法が記載されている。また、特許文献２には、調光パターンが転写された金型を用いて導光板を作製する方法が記載されている。さらに、特許文献３には、透明シート材に、ドットパターンを形成した金型を対面させた状態で、ローラにより圧接しつつ送ることで、ドットパターンを転写する導光板の製造方法が提案されている。また、特許文献４には、転写型ローラの型面に紫外線硬化樹脂組成物を塗布し、この紫外線硬化樹脂組成物に透明フィルムを積層すると共に、紫外線硬化樹脂組成物を型面に押し付け、次に紫外線硬化樹脂組成物に紫外線を照射してこれらを型面から剥離して導光板を作製する方法が提案されている。

特開平５−６０９２０号公報 特開平６−１１８２４５号公報 特開２００７−１１０７５号公報 特開２００４−３４１３２２号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
上記従来の技術では、輝度分布や見栄えを調整するために、例えばドットの密度を光源から遠いほど高くする等、ドットの密度等を可変にした金型をモデル毎に作製している。すなわち、従来は、導光板の大きさ毎に金型やローラ等の型に可変角度若しくは可変深さのプリズム、可変ピッチのドット若しくは可変深さのドットを彫り込み、導光板シートに型を押し付けてプリズム形状やドット形状を転写しなければならず、この場合も射出成形と同様に一品一様の型の作製が必要であった。このため、導光板のサイズ、目標輝度や輝度均一性毎に、型の作り直し等が必要で、製造コスト及びリードタイムの増大を招いてしまっていた。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、型の作製コストが低減でき、リードタイムも短縮可能で、量産性にも優れる導光板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の導光板の製造方法は、入射された光を導光すると共に光路変換してその主面から照明対象物に対して面状の照明光を出射するシート状の導光板を作製する方法であって、一つの型を用いて透光性樹脂シートの表面に前記光路変換を行う微細光学形状を一定の形状で付加して大判導光シートとする工程と、前記大判導光シートを一定のサイズで切り分けて複数の導光板とする工程と、を有していることを特徴とする。

この導光板の製造方法では、一つの型を用いて、例えば一定形状のプリズム又はドットの微細光学形状を大判導光シートに付加し、この大判導光シートから必要なサイズで導光板を切り分けるので、サイズが変わっても一つの型を共有して作製した大判導光シートから複数の導光板を低コストで作製することができる。また、一定形状の微細光学形状で大判導光シートが作製されるので、どのような大きさに導光板を切り出しても同じ特性で使用することができる。

また、本発明の導光板の製造方法は、前記微細光学形状が、角度、深さ及びピッチを一定にしたプリズム形状又は深さ及び密度を一定にした凸状ドット形状若しくは凹状ドット形状であることを特徴とする。

また、本発明の導光板の製造方法は、前記切り分けを、型による抜き加工又はカッター若しくはダイシングによる切断加工で行うことを特徴とする。すなわち、この導光板の製造方法では、上記抜き加工又は上記切断加工で導光板の切り分けを行うので、複数の同一形状の導光板を容易に多数作製することができる。

また、本発明の導光板の製造方法は、前記大判導光シート又は前記切り分けた導光板の表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域に一定の光学特性を有するインクで印刷を施す工程を有していることを特徴とする。すなわち、この導光板の製造方法では、大判導光シート又は切り分けた導光板の表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域に一定の光学特性を有するインクで印刷を施すので、型を変更するのではなく、印刷によって部分的に輝度分布調整を行って容易にかつ低コストに輝度分布又は見栄えの改善が可能になる。また、導光板のサイズや設置する光源の個数や位置が変更されても、印刷の位置や濃度を変更することで、輝度特性が異なる種々の導光板に容易に対応可能である。このように、サイズや輝度特性の異なる導光板毎に異なる型を作製する必要が無く、一つの型で作製した大判導光シートからの切り分けとインク印刷による輝度分布調整とにより、要求されるサイズ及び輝度特性が異なる種々の導光板に容易に対応可能である。なお、特に、大判導光シートにインク印刷を行うことで、切り分けた後の導光板にそれぞれインク印刷するよりも、一度の工程で一括して印刷でき、コストの低減を図ることができる。

さらに、本発明の導光板の製造方法は、前記インクが、透明材料又は白色材料であることを特徴とする。すなわち、この導光板の製造方法では、透明材料又は白色材料のインクを採用するので、インクが透明材料の場合は印刷部分を透過する光が印刷されたインクの形状や光学特性（屈折率や形状等）に応じて光路が変更され、またインクが白色材料の場合は、印刷されたインクにより光が反射され光路が変更され、効果的に輝度分布調整が可能になる。

また、本発明の導光板の製造方法は、前記印刷が、シルクスクリーン印刷又はインクジェット印刷であることを特徴とする。すなわち、この導光板の製造方法では、シルクスクリーン印刷又はインクジェット印刷で上記インクを印刷するので、高精度かつ低コストで所定領域にインクを印刷することができる。

また、本発明の導光板の製造方法は、画像表示パネル及び操作キーが設けられた電子機器に用いられる導光板の製造方法であって、上記本発明の導光板の製造方法において、前記画像表示パネルを照明するパネル用導光部と前記操作キーを照明するキー用導光部とを一体にして前記切り分けを行うことを特徴とする。すなわち、この導光板の製造方法では、画像表示パネルを照明するパネル用導光部と操作キーを照明するキー用導光部とを一体にして切り分けを行うので、画像表示パネル照明用と操作キー照明用とを別体に作製する場合よりも部材コストや組立コストが低減可能な一体型導光板を容易にかつ低コストに作製することができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る導光板の製造方法によれば、一つの型を用いて、例えば一定形状のプリズム又はドットの微細光学形状を大判導光シートに付加し、この大判導光シートから必要なサイズで導光板を切り分けるので、サイズが変わっても一つの型を共有して作製した大判導光シートから複数の導光板を作製することができる。したがって、高い量産性を得ることができると共に、型の作製コストが低減でき、リードタイムも短縮可能となる。特に、大判導光シートの表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域に一定の光学特性を有するインクで印刷を施すことで、容易にかつ低コストに輝度分布又は見栄えの改善が可能になると共に、要求されるサイズ及び輝度特性が異なる種々の導光板に対応することができる。

以下、本発明に係る導光板の製造方法の第１実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。

本実施形態の導光板の製造方法は、入射された光を導光すると共に光路変換してその主面から照明対象物に対して面状の照明光を出射するシート状の導光板を作製する方法であって、例えば携帯電話機等の液晶表示パネルを照明するバックライトユニットに用いる導光板の作製方法である。
この導光板の製造方法は、まず、図１及び図２に示すように、一つのローラ（型）１を用いて透光性樹脂シート２の表面に光路変換を行う微細光学形状３として一定のプリズム形状をロール成形で付加してフィルム状の大判導光シート４とする。

上記透光性樹脂シート２は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等でロール成形等により予め平坦なシート状にシート成形されている。
上記ローラ１は、一定の角度、深さ及びピッチのプリズムが形成されるように周面に一定のプリズム形状が彫り込まれている。このローラ１を透光性樹脂シート２の表面に押し当て、加熱下で加圧しながら回転させることにより、長さ方向（成形方向）にわたって一定プリズム形状の微細光学形状３が表面に付加される。

なお、ロール成形の場合は、帯状の大判導光シート４を連続的に作製することができる。ロール成形としては、例えば、透光性樹脂シート２を芯に巻き付けておき、この芯から引き出した透光性樹脂シート２にローラ１によって微細光学形状３を付加し、これをさらに別の芯に巻き付ける、いわゆるロールｔｏロール方式を採用しても構わない。この場合、大量の大判導光シート４を作製することができる。
また、大判導光シート４は、所望のサイズの導光板が複数枚得られるように大判なサイズとされている。なお、本実施形態では、図３に示すように、例えば幅方向及び長さ方向にそれぞれ３枚ずつ、計６枚の導光板が得られる大きさに大判導光シート４のサイズが設定されている。

次に、図３に示すように、大判導光シート４を所望の一定サイズで切り分けて複数の導光板５とする。この工程では、上記切り分けをプレス型やビク型等の型による抜き加工で行う。特に、大判導光シート４が、柔軟なフィルム状であるので、上記切り分けが容易である。これにより、所望サイズで同一の微細光学形状３が表面に形成されたシート状の導光板５が、一つのローラ１により作製した一枚の大判導光シート４から複数作製することができる。

このように本実施形態の製法では、一つのローラ１を用いて一定形状のプリズムの微細光学形状３を大判導光シート４に付加し、この大判導光シート４から必要なサイズで導光板５を複数切り分けるので、サイズが変わっても一つのローラ１を共有して作製した大判導光シート４から複数の導光板５を低コストで作製することができる。また、一定形状の微細光学形状３で大判導光シート４が作製されるので、どのような大きさに導光板５を切り出しても同じ特性で使用することができる。さらに、上記抜き加工又は上記切断加工で導光板５の切り分けを行うので、複数の同一形状の導光板５を容易に多数作製することができる。

次に、本発明に係る導光板及び電子機器の第２から第５実施形態について、図４から図１１を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、ローラ１を用いたロール成形で微細光学形状３を表面に施した大判導光シート４を作製するのに対し、第２実施形態では、図４及び図５に示すように、プレス型（型）６を用いた加熱加圧成形（ホットプレス加工）で微細光学形状３を表面に施した大判導光シート４を作製する点である。また、第１実施形態では、プレス型やビク型等の型による抜き加工で大判導光シート４から導光板５を切り分けているのに対し、第２実施形態では、図６に示すように、カッター又はダイシングによる切断加工で大判導光シート４から導光板５を切り分ける点でも相違している。

すなわち、第２実施形態では、加熱下でプレス型６を透光性樹脂シート２の表面に押し付けてプレス加工を行うので、ロール成形と同様に低コストで微細光学形状３が施された大判導光シート４を作製することができる。また、カッター又はダイシングによる切断加工で導光板５を切り出すので、抜き加工と同様に大判導光シート４から複数の導光板５を容易に得ることができる。

第３実施形態と第２実施形態と異なる点は、第２実施形態では、プレス型６を用いて微細光学形状３としてプリズム形状を大判導光シート４の表面に成形しているのに対し、第３実施形態では、図７及び図８に示すように、プレス型３６を用いて微細光学形状３３として凹状ドット形状を大判導光シート３４の表面に成形し、この大判導光シート３４から導光板３５を切り分けしている点である。すなわち、第３実施形態では、深さ及び密度を一定にした凹状ドット形状を微細光学形状３３として加圧成形で形成している。なお、凹状ドット形状ではなく、深さ及び密度を一定にした凸状ドット形状を大判導光シートに形成しても構わない。

第４実施形態と第１実施形態と異なる点は、第１実施形態では、大判導光シート４の一方の表面に微細光学形状３を成形し、他方の表面が単に平坦面とされているのに対し、第４実施形態では、図９に示すように、大判導光シート４の表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域に一定の光学特性を有するインク７で印刷を施す工程を有している点である。なお、上記インク７の印刷は、シルクスクリーン印刷又はインクジェット印刷で行われる。

この第４実施形態では、上記ロール成形で施された微細光学形状３だけでは、所望の輝度分布や見栄えの輝度特性が得られていない場合、微細光学形状３と反対側の大判導光シート４の表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域、例えば隣接するＬＥＤ光源間の暗部に透明材料からなるインク７をドット状にして複数印刷する。この場合、インク７が透明材料であるので、印刷部分のインク７を透過する光がドット状インク７の形状や光学特性（屈折率や形状等）に応じたレンズ効果で光路が変更される。

例えば、第１実施形態で作製された導光板５では、図９の（ａ）に示すように、ＬＥＤ光源Ｌから入射されて導光された光が上面から外部に出射される光線に比べて、第３実施形態では、図９の（ｂ）に示すように、同じ角度で導光された光線がドット状のインク７を介してよりＬＥＤ光源Ｌに近い部分で導光板４５の上面から外部に出射される。このように、印刷で付加したドット状のインク７の分布で輝度分布調整が可能である。

また、例えば、図１０の（ａ）に示すように、導光板４５の端部に複数のＬＥＤ光源Ｌを設置した場合、一般にＬＥＤ光源Ｌの直前領域は明るいが、隣接するＬＥＤ光源Ｌ間は暗くなり、輝度差が生じるため、上記インク７をこのＬＥＤ光源Ｌ間の領域に印刷することで、より多くの光を取り出して明るい領域との輝度差を解消することが可能になる。
なお、図１０の（ｂ）に示すように、導光板４５のサイズや設置するＬＥＤ光源Ｌの個数や位置が変更されても、インク７を印刷する位置や濃度等を変更することで、輝度特性が異なる種々の導光板４５の作製に容易に対応可能である。

また、大判導光シート４の微細光学形状３が形成された表面において、輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域として、隣接するＬＥＤ光源Ｌ間の暗部に白色材料からなるインク７をドット状にして印刷しても構わない。この場合、インク７が白色材料であるので、印刷されたインク７により内部を導光される光が反射されて下面から出射されずに上面側に向けた光路に変更される。これにより、この領域での下面での反射率が白色のインク７により向上して、上面からの輝度が向上する。

このように第４実施形態では、大判導光シート４の表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域に一定の光学特性を有するインク７で印刷を施すので、型を変更するのではなく、印刷によって部分的に輝度分布調整を行って容易にかつ低コストに輝度分布又は見栄えの改善が可能になる。特に、大判導光シート４にインク印刷を行うので、切り分けた後の導光板４５にそれぞれインク印刷するよりも、一度の工程で一括して所定領域に印刷でき、コストの低減を図ることができる。なお、上述したように、大判導光シート４にインク印刷を行うことが好ましいが、切り分けた導光板４５に個別にインク印刷を行っても構わない。

このように、サイズや輝度特性の異なる導光板４５毎に異なる型を作製する必要が無く、一つの型で作製した大判導光シート４からの切り分けとインク印刷による輝度分布調整とにより、要求されるサイズ及び輝度特性が異なる種々の導光板４５に容易に対応可能である。
また、シルクスクリーン印刷又はインクジェット印刷で上記インク７を印刷するので、高精度かつ低コストで所定領域にインク７を印刷することができる。なお、上記インク印刷を微細光学形状３の形成面に行っても構わない。

第５実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、携帯電話機等の液晶表示パネルを照明するバックライトユニットに用いる導光板の製造方法であるのに対し、第５実施形態では、図１１及び図１２に示すように、液晶表示パネル（画像表示パネル）５１及び操作キー５２が設けられた携帯電話機等の電子機器５３に用いられる導光板５５の製造方法であって、例えば第１実施形態の導光板の製造方法において、液晶表示パネル５１を照明するパネル用導光部５５ａと操作キー５２を照明するキー用導光部５５ｂとを一体にして上記切り分けを行って導光板５５を作製している点である。

すなわち、第５実施形態では、液晶表示パネル５１のバックライトユニット用導光板だけでなく、操作キー５２の照明ユニット用導光板として機能する一体型導光板４５を作製する。
このように、第５実施形態では、液晶表示パネル５１を照明するパネル用導光部５５ａと操作キー５２を照明するキー用導光部５５ｂとを一体にして切り分けるので、液晶表示パネル照明用と操作キー照明用とを別体に作製する場合よりも部材コストや組立コストを低減可能な一体型導光板４５を容易にかつ低コストに作製することができる。

なお、上記電子機器５３は、図１２に示すように、例えば全体が直方体形状とされた筐体５４を有し、該筐体５４の主面に液晶表示パネル５１及び操作キー５２が設けられた、いわゆるストレートタイプの携帯電話機であって、ＬＥＤ光源Ｌと、該ＬＥＤ光源Ｌからの光を入射させて導光する導光板５５と、該導光板５５のパネル用導光部５５ａを用い液晶表示パネル５１の裏面側に配されてこれを照明する液晶バックライトユニット５６と、操作キー５２を備えたスイッチモジュールであるキー部５７と、を備えている。

そして、上記液晶バックライトユニット５６は、ＬＥＤ光源Ｌと、該ＬＥＤ光源Ｌからの光を入射して導光する導光板５のパネル用導光部５５ａと、該パネル用導光部５５ａの上面に積層された拡散シート５８、第１プリズムシート５９Ａ及び第２プリズムシート５９Ｂと、パネル用導光部５５ａの下面に設置された反射シート６０と、を備えている。
また、上記キー部５７は、少なくとも一部が透過又は半透明の複数の操作キー５２と、これら操作キー５２の下部に設置され操作キー５２に対応した凸部を下面に有するキーシート６１と、該キーシート６１の下方かつキー用導光部５５ｂの下面に設置されたスイッチング機構６２と、を有している。なお、拡散シート９、プリズムシート１０Ａ，１０Ｂは、必要に応じてキー用導光部６ｂに設けても構わない。この場合、別体でもパネル用導光部６ａに設けられた拡散シート９、プリズムシート１０Ａ，１０Ｂと一体化させても構わない。

上記スイッチング機構６２は、例えば操作キー５２及びキー用導光部５５ｂの下方に配されたスイッチ基板６３と、この上に設置されたタクトスイッチ６４とで構成されている。
このように、キー用導光部５５ｂが操作キー５２の下部に配されているので、パネル用導光部５５ａから導光された光がキー用導光部５５ｂの上面から出射されて操作キー５２を照明することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記各実施形態では、単層の透光性材料で大判導光シートを作製しているが、例えば基材層と、該基材層の上面に成膜され微細光学形状が表面に形成された樹脂層と、で構成された大判導光シートを作製しても構わない。
この場合、上記基材層及び樹脂層は、例えば透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成される。そして、基材層は、例えばロール成形方法などを用いて平坦なシート状にシート成形される。また、樹脂層は、ロール成形又は加圧成形による型を使い、紫外光（ＵＶ光）で硬化する例えばアクリル系、ウレタン系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系などの有機光反応効果樹脂の光硬化樹脂を用いて微細光学形状を賦形する紫外線（ＵＶ）硬化樹脂成形によって作製される。

本発明に係る導光板の製造方法の第１実施形態において、ローラを使用した微細光学形状の成形を説明するための概略的な正面図である。 第１実施形態において、ローラを使用した微細光学形状の成形を説明するための概略的な斜視図である。 第１実施形態において、抜き加工による導光板の切り分けを説明するための斜視図である。 本発明に係る導光板の製造方法の第２実施形態において、プレス型を使用した微細光学形状の成形を説明するための概略的な正面図である。 第２実施形態において、プレス型を使用した微細光学形状の成形を説明するための概略的な斜視図である。 第２実施形態において、切断加工による導光板の切り分けを説明するための斜視図である。 本発明に係る導光板の製造方法の第３実施形態において、プレス型を使用した微細光学形状の成形を説明するための概略的な正面図である。 第３実施形態において、導光板を示す斜視図である。 本発明に係る導光板の製造方法の第４実施形態において、インク印刷の有無による光線の出射位置の違いを説明するためのＬＥＤ光源及び導光板を示す概略的な断面図である。 第４実施形態において、ＬＥＤ光源及び導光板を示す概略的な平面図である。 本発明に係る導光板の製造方法の第５実施形態において、導光板を示す斜視図である。 第５実施形態において、電子機器を示す断面図である。

符号の説明

１…ローラ（型）、３，３３…微細光学形状、４、３４…大判導光シート、５，３５，４５，５５…導光板、６，３６…プレス型（型）、７…インク、５１…液晶表示パネル（画像表示パネル）、５２…操作キー、５４…筐体、５５ａ…パネル用導光部、５５ｂ…キー用導光部、５６…液晶バックライトユニット、５７…キー部、５８…拡散シート、５９Ａ…第１プリズムシート、５９Ｂ…第２プリズムシート、６０…反射シート、６２…スイッチング機構、６４…タクトスイッチ、Ｌ…ＬＥＤ光源

Claims (7)

1. 入射された光を導光すると共に光路変換してその主面から照明対象物に対して面状の照明光を出射するシート状の導光板を作製する方法であって、
   一つの型を用いて透光性樹脂シートの表面に前記光路変換を行う微細光学形状を一定の形状で付加して大判導光シートとする工程と、
   前記大判導光シートを一定のサイズで切り分けて複数の導光板とする工程と、を有していることを特徴とする導光板の製造方法。
2. 請求項１に記載の導光板の製造方法において、
   前記微細光学形状が、角度、深さ及びピッチを一定にしたプリズム形状又は深さ及び密度を一定にした凸状ドット形状若しくは凹状ドット形状であることを特徴とする導光板の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の導光板の製造方法において、
   前記切り分けを、型による抜き加工又はカッター若しくはダイシングによる切断加工で行うことを特徴とする導光板の製造方法。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の導光板の製造方法において、
   前記大判導光シート又は前記切り分けた導光板の表面において輝度分布又は見栄えの調整が必要な領域に一定の光学特性を有するインクで印刷を施す工程を有していることを特徴とする導光板の製造方法。
5. 請求項４に記載の導光板の製造方法において、
   前記インクが、透明材料又は白色材料であることを特徴とする導光板の製造方法。
6. 請求項４又は５に記載の導光板の製造方法において、
   前記印刷が、シルクスクリーン印刷又はインクジェット印刷であることを特徴とする導光板の製造方法。
7. 画像表示パネル及び操作キーが設けられた電子機器に用いられる導光板の製造方法であって、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の導光板の製造方法において、
   前記画像表示パネルを照明するパネル用導光部と前記操作キーを照明するキー用導光部とを一体にして前記切り分けを行うことを特徴とする導光板の製造方法。

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