JP2022032301A - Display panel capable of exposing images different in incident direction of light and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導光板そのものを表示パネルとして利用でき、しかも導光板の端面からの光の入射方向で異なった表示像を表出できるパネルに関し、及びその導光板成形用金型の作成方法、金型を用いた導光板の成形方法に関するものである。 The present invention relates to a panel in which the light guide plate itself can be used as a display panel and can display different display images depending on the incident direction of light from the end face of the light guide plate, and a method for creating a mold for forming the light guide plate. It relates to a method of forming a light guide plate using a mold.
導光板は端面から入射された光を拡散させて表面に光を放射する板状の部材であり、液晶ディスプレイのバックライトや発光する看板のバックライトとして主に用いられている。バックライトに用いる導光板は、導光板表面が均一に発光するように設計されている。 The light guide plate is a plate-shaped member that diffuses light incident from an end surface and radiates light to the surface, and is mainly used as a backlight for a liquid crystal display or a backlight for a signboard that emits light. The light guide plate used for the backlight is designed so that the surface of the light guide plate emits light uniformly.
一方で、導光板表面に文字、記号、又はロゴマークといった一定のパターンで発光するように設計し、導光板そのものを表示パネルとして利用するという使い方もある。更に、導光板そのものを表示パネルとして利用する場合に、発光パターンの異なる複数枚の導光板に対して点灯させる導光板を切り替えることで表示内容を変えることができ、必要に応じて指示する方向を変えることができる方向指示板や対象物の状態(入と切や開と閉など)を知らせる表示パネルを作成することができる。 On the other hand, there is also a method of designing the surface of the light guide plate to emit light in a certain pattern such as characters, symbols, or logo marks, and using the light guide plate itself as a display panel. Furthermore, when the light guide plate itself is used as a display panel, the display content can be changed by switching the light guide plates to be turned on for a plurality of light guide plates having different light emission patterns, and the direction to be instructed can be changed as necessary. It is possible to create a turn signal board that can be changed and a display panel that informs the state of the object (on / off, open / closed, etc.).
このような導光板を利用した表示パネルを多用途展開していくために、表示パネルを低コストで量産できる技術の開発が望まれている。又、表示内容の切り替えは、多用途展開していく際に重要な要素となるが、現状では発光パターン数と同じ枚数の導光板が必要であり、この導光板の枚数を削減することによる省スペース化とさらなる低コスト化が望まれている。このためには、導光板に表示内容を切り替える機能を持たせる必要がある。 In order to develop display panels using such light guide plates for various purposes, it is desired to develop a technology that can mass-produce display panels at low cost. In addition, switching of display contents is an important factor when developing for various purposes, but at present, the same number of light guide plates as the number of light emitting patterns is required, and the number of light guide plates can be reduced to save the number of light guide plates. Space reduction and further cost reduction are desired. For this purpose, it is necessary to give the light guide plate a function of switching the display contents.
導光板の製造方法の1つに、パターン加工された金型に樹脂を流し込む方法(例えば、特許文献1参照)があり、液晶ディスプレイのバックライトに用いる導光板の製造によく利用されている。この方法で使用する金型は、精密機械加工によってパターンを成形するのが一般的であり、金型の製造コストが高額となる。この方法で表示板を作成すると、発光パターン毎に高価な金型が必要となり採算が取れない。 One of the methods for manufacturing a light guide plate is a method of pouring a resin into a pattern-processed mold (see, for example, Patent Document 1), which is often used for manufacturing a light guide plate used for a backlight of a liquid crystal display. The mold used in this method generally has a pattern formed by precision machining, and the manufacturing cost of the mold is high. If a display board is created by this method, an expensive mold is required for each light emission pattern, which is not profitable.
金型を使用しない導光板の製造方法としては、レーザー加工により樹脂板に直接凹部形成する方法(例えば、特許文献2参照)がある。レーザー走査光学系を用いれば、一定のパターンで発光するように凹部を形成することができるため、表示パネルの作成方法としても利用可能である。しかし、レーザー走査による加工は、複雑なパターンの表示板を作成するために形成する凹部が増えれば増えるほど加工に時間がかかり、金型による作成に比べて量産性が劣る。尚、特許文献2には、レーザー加工した樹脂板を原型として電鋳により反転金型を作成する方法も公開されているが、電鋳による金型作成も製造コストは高額である。しかし、量産性の面では金型を用いて成形するほうが有利であるので、表示板として用いる導光板の金型をいかに安価に作成するかが課題となる。
As a method for manufacturing a light guide plate that does not use a mold, there is a method of directly forming a recess in a resin plate by laser processing (see, for example, Patent Document 2). If a laser scanning optical system is used, recesses can be formed so as to emit light in a constant pattern, so that it can also be used as a method for creating a display panel. However, in the processing by laser scanning, the more recesses formed to create a display plate having a complicated pattern, the longer the processing takes, and the mass productivity is inferior to that in the processing by a mold. Although
特許文献3には、レーザー加工によって安価に導光板用の金型を作成する方法が公開されている。この方法では、光を乱反射させるための様々なレーザー加工痕の形状が検討されており、その形状を樹脂に忠実に反転転写して導光板を作成する。形状の検討は、導光板表面への光拡散効果を大きくして導光板を高輝度化するためのものであり、導光板に表示内容を切り替える機能を持たせるためのものではない。
本発明が解決しようとする課題は前述した従来における問題を解決し、導光板そのものを表示パネルとして利用でき、又光入射方向によって表示内容を切り替える機能を持った低価に製作できる表示パネルの提供及びその表示パネルを安価に量産する方法を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, to provide a display panel that can be manufactured at a low price by using the light guide plate itself as a display panel and having a function of switching the display content depending on the light incident direction. And to provide a method for mass-producing the display panel at low cost.
かかる課題を解決した本発明の構成は、
1) 表示パネルのパネル板として導光板を用い、同導光板の端面から入射方向が90°異なった光を入射させることで導光板の表面に、光の入射方向で異なった多数の光点で表現された表示像を表出できる表示パネルであり、
前記導光板の端面からの90°入射方向を異にする2つの入射光AL,BLそれぞれに対して、その入射方向に直交する方向に延びた微小長さの断面V字状溝を微小間隔で且つ平行に複数列設けて形成される2種の溝ドット群を前記導光板の裏面の所定領域に多数群設けるとともに、前記溝ドット群を設ける位置がその入射光で表出される前記表示像の構成光点位置となるような群配置パターンMA,MBに配置した構成とし、
前記導光板の端面への入射光AL,BLは、導光板の表面と裏面との間で全反射しながら前記導光板の裏面の所定領域に入射されると、入射光ALは入射方向と直交する方向に延びた溝ドット群の微小長さの断面V字状溝の溝面で反射して拡散されて、導光板の表面から放射されて前記溝ドット群を光点として視覚させることでその入射光による光点の集合像として表示像を表出でき、及び90°異なった入射光BLに対してもこの入射光と直交する方向に延びた別の溝ドット群の微小長さの断面V字状溝の溝面で反射して溝ドット群が光点として視覚させることで光点の集合像として異なったパターンの表示像を表出し、更に入射光に対して平行方向となる側の微小長さの溝ドット群は反射がなく視覚されず暗点となって前記異なる表示像の表出に影響を与えないものとする、光の入射方向で異なった表示像を表出できる表示パネル
2) 前記同じ溝ドット群中で入射方向に直交する方向に延びた微小長さの断面V字状溝の複数列のうち前後する断面V字状溝の溝端同士をV字状溝で連結してV字状溝の平面形状が長円形状となるようにし、前記溝ドット群内に平面形状が前記長円形状の断面V字状溝を入射方向に複数列形成するようにした、前記1)記載の光の入射方向で異なった表示像を表出できる表示パネル
3) 前記1)又は2)記載の光の入射方向で異なった表示像を表出できる表示パネルの前記導光板の裏面に多数個配置された前記溝ドット群中の断面V字状溝を形成する表示パネルの製造方法であって、
金型となる基板表面に前記溝ドット群内の断面V字状溝を形成するようにレーザー光を照射して内側が凹んで外周部にバリの凸部がある加工痕を形成した金型を作成し、次に前記導光板となる樹脂板に常温又は樹脂板が流動性を持たない程度に加熱し軟化させた状態で前記した作成された金型を押し当て加工して樹脂板に断面V字状溝を形成するもので、前記方法を用いて導光板の裏面に多数ある溝ドット群内のV字状溝を成型して表示パネルとする、表示パネルの製造方法
4) 圧力を調整して金型を樹脂板に押し付け、金型の凸部を作用させる一方で凹部の作用を少なくすることで、長円形状の溝からなるドットを樹脂板上の形成することを特徴とする、前記3)記載の表示パネルの製造方法
にある。
The configuration of the present invention that solves this problem is
1) A light guide plate is used as the panel plate of the display panel, and by injecting light 90 ° different in the incident direction from the end face of the light guide plate, a large number of light spots different in the incident direction of the light are incident on the surface of the light guide plate. It is a display panel that can display the expressed display image.
For each of the two incident lights AL and BL having different 90 ° incident directions from the end face of the light guide plate, V-shaped grooves having a minute length extending in a direction orthogonal to the incident direction are formed at minute intervals. In addition, a large number of two types of groove dot groups formed by providing a plurality of rows in parallel are provided in a predetermined region on the back surface of the light guide plate, and the position where the groove dot group is provided is represented by the incident light of the display image. The configuration is such that the group arrangement patterns MA and MB are arranged so that they are the positions of the light spots.
When the incident light AL and BL on the end surface of the light guide plate are incident on a predetermined region on the back surface of the light guide plate while being totally reflected between the front surface and the back surface of the light guide plate, the incident light AL is orthogonal to the incident direction. The groove dots extending in the direction of light are reflected and diffused on the groove surface of the V-shaped groove with a minute length, and radiated from the surface of the light guide plate to visualize the groove dots as light spots. A display image can be expressed as a collective image of light spots due to incident light, and a cross section V with a minute length of another groove dot group extending in a direction orthogonal to the incident light even for incident light BL different by 90 °. By reflecting on the groove surface of the character groove and visualizing the groove dot group as light spots, a display image with a different pattern is displayed as a collective image of light spots, and further, minute amounts on the side parallel to the incident light. A
A mold is irradiated with laser light so as to form a V-shaped cross-section groove in the groove dot group on the surface of the substrate to be a mold, and a mold having a concave inside and a convex portion of a burr on the outer periphery is formed. Next, the created mold is pressed against the resin plate to be the light guide plate at room temperature or in a state where the resin plate is softened by heating to the extent that the resin plate does not have fluidity, and the cross section V is processed against the resin plate. A display panel manufacturing method in which a character-shaped groove is formed, and a V-shaped groove in a group of groove dots on the back surface of the light guide plate is formed into a display panel by using the above method. 4) Pressure is adjusted. The die is pressed against the resin plate to act on the convex portion of the mold while reducing the action of the concave portion, whereby dots formed of oval grooves are formed on the resin plate. 3) It is in the manufacturing method of the display panel described.
このような課題を達成した本発明の要点は、本発明の導光板作成方法として基板表面にレーザー光を照射してドット状の加工痕を複数形成し、金型を作成する工程と、当該金型を用いて光の入射方向によって表示内容が切り替わる導光板を成形する工程とを含む。 The main points of the present invention that have achieved such a problem are a process of irradiating a substrate surface with a laser beam to form a plurality of dot-shaped processing marks to form a mold as a method of producing a light guide plate of the present invention, and the metal. It includes a step of forming a light guide plate whose display contents are switched depending on the incident direction of light using a mold.
又、ドット状の加工痕は、レーザー光の照射位置を直線状に走査しながら複数回照射することで、又は外周部が長円形でその内側が凹んだ形状にする。レーザー照射条件によっては照射部位の周囲が盛り上がりバリとして残ることを利用し、ドットの外周部である長円形の部分にバリによる凸部を形成する。このドット状の加工痕を所望するパターンとなるように位置を調整して基板表面に複数形成することで金型を作成する。 Further, the dot-shaped processing marks are irradiated multiple times while scanning the irradiation position of the laser beam in a straight line, or the outer peripheral portion is oval and the inside thereof is recessed. Depending on the laser irradiation conditions, the periphery of the irradiation site rises and remains as burrs, and convex portions due to burrs are formed in the oval portion which is the outer peripheral portion of the dots. A mold is created by adjusting the positions of the dot-shaped processing marks so as to have a desired pattern and forming a plurality of them on the surface of the substrate.
当該金型を用いて導光板を成形する工程において、金型に樹脂を流し込む方法を用いると、ドット状の加工痕が忠実に反転転写されてしまい、成形される導光板はいずれの側面から入射された光に対しても導光板表面への光拡散効果が大きくなるため、表示内容を切り替える用途には適さない。そこで、本発明では、金型を樹脂板に常温で又は当該樹脂板が流動性を持たない程度に加熱し軟化させた状態で押し当て加圧する。このとき、加圧圧力を調整することで、バリによる凸部を作用させる一方で凹部の作用を少なくする。このようにして成形した導光板の表面には、金型のバリによる凸部によって長円形状の細い溝からなるドットが形成される。尚、金型に樹脂を流し込む方法を用いる場合は、金型表面の微細な傷も反転転写されてしまうため、金型表面は鏡面仕上げに近い研磨面が必要となるが、本発明では、圧力を調整して金型を樹脂板に押し付けるので、微細な傷の影響は少なく、鏡面仕上げよりも研磨面が荒い基板を金型材料として利用可能であり、これも金型作成の低コスト化に繋がる。 In the process of molding the light guide plate using the mold, if the method of pouring the resin into the mold is used, the dot-shaped processing marks are faithfully inverted and transferred, and the light guide plate to be molded is incident from any side surface. Since the light diffusing effect on the surface of the light guide plate is large even for the emitted light, it is not suitable for the purpose of switching the display contents. Therefore, in the present invention, the mold is pressed against the resin plate at room temperature or in a softened state by heating the resin plate to the extent that the resin plate does not have fluidity. At this time, by adjusting the pressurizing pressure, the action of the convex portion due to the burr is made to act, while the action of the concave portion is reduced. On the surface of the light guide plate formed in this way, dots formed of oval-shaped fine grooves are formed by the convex portions formed by the burrs of the mold. When the method of pouring the resin into the mold is used, fine scratches on the surface of the mold are also inverted and transferred, so that the surface of the mold needs to have a polished surface close to a mirror finish. Since the mold is adjusted and pressed against the resin plate, the effect of fine scratches is small, and a substrate with a rougher polished surface than mirror finish can be used as the mold material, which also leads to lower cost of mold making. ..
上記のようにして形成した長円形状の細い断面V字状溝からなるドットに対して、その長辺に垂直な方向から光を照射した場合と水平な方向から光を照射した場合との導光板表面への光拡散効果を比較すると、前者の方が非常に大きくなる。従って、このドットを同じ向きに一定のパターンとなるように配置した導光板は、ドットの長辺に垂直な方向から光を照射した場合にはパターンの視認性が高い光点となり、ドットの長辺に水平な方向から光を照射した場合にはパターンの視認性が低い暗点となり、更に長辺の方向が90度異なるドットを混在させ、方向が異なる2種類のドットをそれぞれ一定のパターンとなるように配置した導光板は、光を入射させる方向を90度変えることで表示内容(表示像)を切り替えることが可能となる。 Guidance between a dot formed as described above and having a V-shaped groove having a thin oval cross section and irradiating light from a direction perpendicular to the long side and a dot irradiating light from a horizontal direction. Comparing the light diffusion effect on the surface of the light plate, the former is much larger. Therefore, the light guide plate in which the dots are arranged in the same direction so as to have a constant pattern becomes a light spot with high visibility of the pattern when the light is irradiated from the direction perpendicular to the long side of the dots, and the length of the dots is high. When the side is irradiated with light from a horizontal direction, the visibility of the pattern becomes a dark spot, and dots with different directions of 90 degrees are mixed, and two types of dots with different directions are used as a constant pattern. The light guide plate arranged so as to be capable of switching the display content (display image) by changing the direction in which the light is incident by 90 degrees.
導光板裏面には、90°方向を異にする2つの入射光AL,BLそれぞれに対して直角に当る微小長さの複数列の断面V字状溝の溝ドット群の群配置パターンMAと溝ドット群の群配置パターンMBとがそれぞれ所定パターンで多数群配置されている。 On the back surface of the light guide plate, a group arrangement pattern MA and a groove of a group of dots of a group of V-shaped cross-sections having a small number of minute lengths that hit each of two incident lights AL and BL having different 90 ° directions at right angles. A large number of dots are arranged in a predetermined pattern with the group arrangement pattern MB of the dot group.
従って、入射光ALが入射されるとこれと直交する溝ドット群の群配置パターンMAのV字状溝の溝面が光を反射して導光板の表面から反射光を放出する。溝ドット群の群配置パターンMAで光点が視認され、そのパターンの光点で所定の光の表示像を形成する。 Therefore, when the incident light AL is incident, the groove surface of the V-shaped groove of the group arrangement pattern MA of the groove dot group orthogonal to the incident light AL reflects the light and emits the reflected light from the surface of the light guide plate. A light spot is visually recognized by the group arrangement pattern MA of the groove dot group, and a predetermined light display image is formed by the light spot of the pattern.
この場合、他方の溝ドット群MBは断面V字状溝には平行に入射されるので反射がないか、あっても弱いものであるから暗点となり光の表示像を形成されず、暗点として隠される。 In this case, since the other groove dot group MB is incident parallel to the V-shaped groove in the cross section, it has no reflection, or even if it is weak, it becomes a dark point and a light display image is not formed, and the dark point is not formed. Hidden as.
次に、入射光ALと入射方向が90°異にする入射光BLが入射されると、溝ドット群の群配置パターンMBの断面V字状溝の溝面がこの入射光を反射して、導光板の表面からその反射光を放出し、溝ドット群の群配置パターンMBが光の点として視認される。他方、溝ドット群の群配置パターンMAはこの入射光BLに対して光を反射しないので暗点となる。
このように、入射光BLに対して溝ドット群の群配置パターンMBの光の点の集合として別のパターンの光の表示像として表出される。
Next, when the incident light BL whose incident direction differs from the incident light AL by 90 ° is incident, the groove surface of the V-shaped groove in the cross section of the group arrangement pattern MB of the groove dot group reflects this incident light. The reflected light is emitted from the surface of the light guide plate, and the group arrangement pattern MB of the groove dot group is visually recognized as a point of light. On the other hand, the group arrangement pattern MA of the groove dot group does not reflect the incident light BL, so that it becomes a dark point.
In this way, it is represented as a display image of light of another pattern as a set of light points of the group arrangement pattern MB of the groove dot group with respect to the incident light BL.
このように、入射光AL,BLの切り替えで導光板(表示パネル)表面には異なった光の表示像を表出できる。 In this way, different light display images can be displayed on the surface of the light guide plate (display panel) by switching the incident light AL and BL.
入射光AL,BLが点灯光・点滅光又は着色光とすることによって、光の表示像のイメージは大きく強調できる。 By using the incident light AL and BL as lighting / blinking light or colored light, the image of the light display image can be greatly emphasized.
本発明では、金型となる基板にレーザー光を照射して加工痕(平面形状が短い直線的な微小ライン、又は長円状のものの複数列させた溝ドット群)を作成する。
この作成した金型を導光板となる樹脂を所定温度に加熱しながら作成された金型を押圧することで、溝ドット群を所定パターンに多数個作成した導光板(表示パネル)を作成する。この方法は、金型に樹脂流し込みするものでなく、又溝ドット群の作成もレーザー光の照射で行えるので短時間で安価に作成できる。
In the present invention, a substrate to be a mold is irradiated with a laser beam to create a processing mark (a linear minute line having a short planar shape or a group of groove dots in which a plurality of rows of elliptical ones are arranged).
By pressing the created mold while heating the resin serving as the light guide plate to a predetermined temperature, a light guide plate (display panel) in which a large number of groove dot groups are created in a predetermined pattern is created. This method does not pour the resin into the mold, and since the groove dot group can be created by irradiating the laser beam, it can be created in a short time and at low cost.
このように、表示内容を切り替える機能を持った導光板を、金型を用いたプレス成形により短時間に量産することが可能となる。又、成形に用いる金型は、レーザー光を走査しながら照射し、所定の形状のドットを所望するパターンとなる位置に形成するだけでよいので、安価に作成することが可能である。 In this way, the light guide plate having the function of switching the display contents can be mass-produced in a short time by press molding using a mold. Further, the mold used for molding can be inexpensively produced because it is only necessary to irradiate the mold while scanning the laser beam to form dots having a predetermined shape at positions having a desired pattern.
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は、本発明の金型を作成する工程を示す概略図である。レーザー発振器1は、基板2を加工するためのパルス発振のレーザー光3を出射する。レーザー光3は、図示されないガルバノモーターに取り付けられたX軸ミラー4及びY軸ミラー5で反射されfθレンズ6で基板2の表面2aに集光照射される。集光スポット7では、基板2の表面近傍が瞬時に溶融し、蒸発及び飛散することで半球状の凹部をした加工痕が形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a process of producing a mold of the present invention. The
X軸ミラー4及びY軸ミラー5は、ガルバノモーターにより高精度に反射角を変えることができ、その反射角の組み合わせにより基板表面2aの任意の場所に集光スポット7を移動させることができる。集光スポット7の位置、移動軌跡及び移動速度は図示されないコンピューターによって設定できる。又、このコンピューターでは、レーザー光3のパワー、パルス幅及びパルスの周期も設定できる。
The
図2~5は、基板の表面2aに、外周部が長円形でその内側が凹んでおり、外周部にバリによる凸部8aがあるドット8を形成する方法を示す図である。図2に示すように、集光スポット7を一部において互いに重なるように移動させてレーザー光3を照射すると、加工痕の外周部は長円形となる。図3は、図2のドット8のA-A拡大断面図である。図4は、図2のドット8のB-B拡大断面図である。図5は、図2のドット8のC-C拡大断面図である。レーザー光3のパワー、パルス幅及びパルスの周期ならびに集光スポット7の移動速度を、集光スポット7周辺への熱影響が出やすいように調整することで、バリ8aがドット8の長円形の外周部に沿って形成される。
2 to 5 are views showing a method of forming a
図6は、ドット8を形成した基板2を金型として用いて導光板を成形する工程を示す概略図である。尚、図6において、基板2は図3と同じ線断面図で描いており、ステージ9、樹脂板10及び治具11も同じ面の断面図として描いている。工程は図6(a)、図6(b)、図6(c)の順に行う。図6(a)の手順では、ステージ9に導光板となる樹脂板10に設置する。ステージ9はヒーターを内蔵しており、必要に応じて樹脂板10を加熱し、樹脂板が流動性を持たない程度に軟化させる。金型である基板2は治具11に取り付ける。ステージ9及び治具11を図示されないプレス機に取り付ける。
FIG. 6 is a schematic view showing a process of forming a light guide plate using the
図6(b)の手順では、プレス機を作動させ基板2を樹脂板10に押し付ける。このとき、押し付ける圧力を調整し、バリ8aを作用させる一方で凹部8bの作用を少なくする。図6(c)の手順では、加圧を止め、基板2を引き離す。この一連の手順により、樹脂板10には、バリ8aの作用により細い溝10aが形成される。
In the procedure of FIG. 6B, the press machine is operated to press the
図7は、溝10aからなるドット12の概形を示す拡大平面図である。図7に示すように、溝10aの平面形状は長円形になる。図8は、図7のドット12のD-D拡大断面図であり、図2のドット8の円形部分のバリにより溝10aが形成される。図9は、図7のドット12のE-E拡大断面図であり、図4に示すバリ8aにより溝10aが形成される。図10は、図7のドット12のF-F拡大断面図であり、図5に示すドット8の長辺部分のバリ8aにより溝10aが形成される。
FIG. 7 is an enlarged plan view showing an outline of the
図11,12は、ドット12の光拡散特性を説明する図である。図11は、説明のために、ドット12を形成した導光板である樹脂板10にXYZ軸を付した斜視図である。ドット12は導光板である樹脂板10の+Z軸側の表面に形成されており、その長辺はY軸と平行である。図12は、導光板である樹脂板10の端面10bから光を入射したときの、拡散特性を示す説明図である。端面10bから、+X軸方向に向けてある程度の広がり角で入射した光13は導光板である樹脂板10の表面及び裏面で全反射を繰り返しながら伝搬していくが、その一部は溝10aにより-Z軸方向(表面側)に拡散される。
11 and 12 are diagrams illustrating the light diffusion characteristics of the
端面10cから+Y軸方向に向けてある程度の広がり角で光を入射させた場合も、同様に入射した光の一部は溝10aにより-Z軸方向(表面側)に拡散されるが、その拡散の程度は端面10bから+X軸方向に向けて光を入射させた場合に比べて非常に小さくなる。これは、図8及び図10に示すように、各方向で拡散に寄与する溝10aの面積が大きく異なるからである。
Even when light is incident at a certain spread angle from the
以上のことから、導光板である樹脂板10を-Z軸方向(表面側)から見たとき、端面10bから+X軸方向に向けて光を入射させた場合には強い拡散光が観察されるのに対し、端面10cから+Y軸方向に向けて光を入射させた場合には、前者よりも非常に弱い拡散光しか観察されない。又、導光板である樹脂板10の+Z軸側(裏面)の表面に形成されたドット12は、裏面方向の-Z軸方向には強く光を拡散させるが、表面方向の+Z軸側にはあまり光を拡散させない。従って、ドット12を導光板である樹脂板10の裏面の+Z軸側と表面の-Z軸側の両面に異なる発光パターンとなるように配置すれば、表面と裏面で表示内容が異なる導光板を作成することも可能である。
From the above, when the
導光板10の発光パターンは、溝ドット群の群配置パターンMA,MBのドット12を点描の要領で配置して設計する。このとき、光の入射方向による拡散光強度の差が大きいほど、より鮮明に導光板10の表示内容を切り替えることが可能となる。光の入射方向による拡散光強度の差を大きくするためには、図13に示すように、複数のドット12を長辺が平行になるように配置した溝ドット群14を1つの点として、発光パターンの設計をするとよい。
The light emitting pattern of the
溝ドット群14は、それを1つの点として点描の要領でパターンを描くため、溝ドット群の群配置パターンMA,MBの端から端までの長さ14aとドット12の長辺の長さ14bを同程度にするとパターン設計が容易になる。又、溝ドット群14を構成するドット12の数が多いほど拡散光強度の差は大きくなるが、長さ14aもそれに合わせて長くなる。又、ドット12の長辺の長さ14bも長いほうが拡散光強度の差は大きくなる。
Since the
一方で、導光板の発光パターンは、溝ドット群14を1つの点として描画するので、描きたい発光パターンの大きさとその解像度により、長さ14a及び長さ14bは制限される。
On the other hand, since the light emitting pattern of the light guide plate is drawn with the
図14,15は、表示内容を切り替え可能な導光板10のパターン設計の例である。図14は図15の光点○及び暗点●と溝ドット群14との対応関係を示している。光点○はドット12の長辺がY軸に平行になるように配置した溝ドット群14である。暗点●はドット12の長辺がX軸に平行になるように配置した溝ドット群14である。○及び●で示す溝ドット群14は導光板である樹脂板10の+Z軸側の表面(導光板の裏面)に形成されている。この導光板である樹脂板10の端面10bから+X軸方向に向けてある程度の広がり角で光を入射させ、-Z軸方向(表面側)から導光板である樹脂板10を観察した場合、光点○で示す溝ドット群14は強く光って見えるのに対して、暗点●で示す溝ドット群14はほとんど光って見えないため、観察者には+X軸方向を指し示す矢印が認識される。
14 and 15 are examples of pattern design of the
同様に、端面10cから+Y軸方向に向けてある程度の広がり角で光を入射させ、-Z軸方向(表面側)から導光板である樹脂板10を観察した場合、暗点●で示す溝ドット群14は強く光って見えるのに対して、光点○で示す溝ドット群14はほとんど光って見えないため、観察者には+Y軸方向を指し示す矢印が認識される。以上のことから、図14で示すようにパターン設計した導光板である樹脂板10は、端面10b及び端面10cから入射させる光の点灯及び消灯を制御することで、必要に応じて指示する方向を変えることができる方向指示板として利用可能である(図15参照)。
Similarly, when light is incident from the
ドット12から構成される溝ドット群14でパターン設計をしても、表示内容を切り替え可能な導光板は作成可能であるが、ドットの形状を工夫することで、発光パターンの消光比を向上させ、視認性を改善することができる。図16~19は、視認性を改善した導光板を作成するための金型に形成するドット15の形状及びその作成方法を示す図である。集光スポット7を一部において互いに重なるように移動させてレーザー光3を照射するのは、図2で説明したドット8を形成する方法と同様である。一方で、レーザー光3のパワー、パルス幅及びパルスの周期ならびに集光スポット7の移動速度は一定ではなく、図16に示すドット15の両端の位置15aの近傍では、位置15aに近づくにつれて周辺への熱影響が少なくなるように調整し、両端の位置15aの近傍以外では周辺への熱影響が大きくなるように調整する。図17は、図16のドット15のG-G拡大断面図である。この位置では、レーザー光3は周辺への熱影響が大きくなるように調整して照射されているため、大きなバリ15bが形成される。図18は、図16のドット15のH-H拡大断面図である。両端の位置では、レーザー光3は周辺への熱影響が少なくなるように調整して照射されているため、小さなバリ15cしか形成されない。図19は、図16のドット15のI-I拡大断面図である。両端の近傍では、レーザー光3の周辺への熱影響が徐々に少なくなるように調整されているため、バリも徐々に小さくなる。
Even if the pattern is designed with the
ドット15を形成した基板2を金型として用いて図6で説明した方法でプレス成形を行うと、導光板である樹脂板10には図20に示すドット16が形成される。図20に示すように、ドット15のバリによって形成される溝16aは長円形になるが、その深さは場所によって大きく異なる。図21は、図20のドット16のJ-J拡大断面図であり、小さなバリ15cが作用しているため、溝16aは浅くなる。図22は、図20のドット16のK-K拡大断面図であり、ここも小さなバリ15cが作用しているため、溝16aは浅くなる。図23は、図20のドット16のL-L拡大断面図であり、図19に示すバリが作用しているため、溝16aは中心部が深く、両端の近傍では徐々に浅くなる。図21と図8を比較すると、ドット16の長辺に平行に光を入射させたときに拡散に寄与する溝16aの面積は、ドット12の長辺に平行に光を入射させたときに拡散に寄与する溝10aの面積より非常に小さいことがわかる。
When the
一方で、図23と図10を比較すると、ドット16の長辺に垂直に光を入射させたときに拡散に寄与する溝16aの面積は、ドット12の長辺に垂直に光を入射させたときに拡散に寄与する溝10aの面積に比べて両端の部分で減少するが、大きく減少することはないことがわかる。つまり、ドット16の長辺に平行に光を入射させたときと垂直方向に光を入射させたときとの拡散光強度の比は、ドット12のそれに比べて著しく大きくなる。従って、ドット12の替わりにドット16を用いて溝ドット群14を構成してパターン設計した導光板は、発光パターンの消光比が向上し、視認性が改善する。
On the other hand, comparing FIGS. 23 and 10, the area of the
(1)レーザー加工機
金型を作成する工程における基板表面2a上の加工痕の形成には、市販のYbファイバーレーザーマーカーを用いた。レーザーは、ナノ秒オーダーのパルス発振で、発振波長は1060nmである。このレーザーマーカーには、レーザー発振器1、X軸ミラー4、Y軸ミラー5及びfθレンズ6が内蔵されており、レーザーマーカーから出射されるレーザー光3のパワー、パルス幅及びパルスの周期ならびに集光スポット7の位置、移動軌跡及び移動速度を、レーザーマーカーに接続したコンピューターで設定した。
(1) Laser Machining Machine A commercially available Yb fiber laser marker was used to form processing marks on the
(2)基板材料
基板2として、表面が#400研磨仕上げされた市販のSUS304ステンレス板を用いた。
(3)樹脂板材料
導光板となる樹脂板10として、全光線透過率93%の市販のアクリル樹脂板を用いた。
(4)導光板成形機
図3に示した工程においては、市販の熱プレス機を用いて導光板の成形を行った。
(2) Substrate Material As the
(3) Resin plate material As the
(4) Light guide plate molding machine In the process shown in FIG. 3, the light guide plate was molded using a commercially available heat press machine.
(5)ドット群の構成
溝ドット群14は、5個の平面形状が長円状のドット12で構成し、14aは約350μm、14bは480μmとした。
(5) Composition of dot group The
(6)拡散強度比の測定
導光板となる樹脂板10に溝ドット群14をドット12の長辺の向きを同じに揃えて複数個形成した試験体を作成した。試験体は、縦30mm、横30mm、厚さ3mmの平板である。試験体の端面からドット12の長辺に垂直な向きにLEDライトを照射し、市販の輝度計で試験体表面の輝度を測定した。同様に、試験体の端面からドット12の長辺に平行な向きに同じ光量のLEDライトを照射し、輝度計で試験体表面の輝度を測定した。その結果、長辺に垂直な向きに照射した場合の輝度は、平行な向きに照射した場合の輝度の約10倍であった。
(6) Measurement of Diffusion Intensity Ratio A test piece was prepared in which a plurality of
(7)指示する方向を変更可能な方向指示板の試作
図14,15で例示したようなパターン設計を行い、試験体を作成した。試験体は、縦30mm、横30mm、厚さ3mmの平板である。図24は、左方の端面から右方に向けて投光器であるLEDライト17を照射した場合の試験体表面の写真である。これは、図14,15で、端面10bから+X軸方向に向けて光を入射させ、-Z軸方向から樹脂板10を観察した場合に相当し、○で示す溝ドット群14は強く光り、●で示す溝ドット群14の発光は非常に弱いため、図24に示すように、はっきりと右向きの矢印が認識される。図25は、上方の端面から下方に向けて光を入射する投光器のLEDライト18を照射した場合の試験体表面の写真である。これは、図14,15で、端面10cから+Y軸方向に向けて光を入射させ、-Z軸方向から樹脂板10を観察した場合に相当し、●で示す溝ドット群14は強く光り、○で示す溝ドット群14の発光は非常に弱いため、図25に示すように、はっきりと下向きの矢印が認識される。
(7) Prototype of a direction indicating plate capable of changing the direction to be instructed A test body was prepared by designing a pattern as illustrated in FIGS. 14 and 15. The test piece is a flat plate having a length of 30 mm, a width of 30 mm, and a thickness of 3 mm. FIG. 24 is a photograph of the surface of the test piece when the
本発明は、導光板そのものを表示板として利用する用途において、表示内容を切り替える機能を持った導光板を安価に量産する方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a method for inexpensively mass-producing a light guide plate having a function of switching display contents in an application in which the light guide plate itself is used as a display plate.
1 レーザー発振器
2 基板(金型)
2a 基板の表面
3 レーザー光
4 X軸ミラー
5 Y軸ミラー
6 fθレンズ
7 集光スポット
8 基板上のドット
8a 基板上のバリ(凸部)
8b 基板上の凹部
9 ステージ
10 樹脂板(導光板)
10a 樹脂板上の細い溝(断面V字状溝)
10b 樹脂板の端面
10c 樹脂板の端面
11 治具
12 樹脂板上のドット
13 樹脂板へ入射する光
14 樹脂板上の溝ドット群
14a 溝ドット群の端から端までの長さ
14b 溝ドット群の長辺の長さ
15 基板上のドット
15a 基板上のドットの両端の位置
15b 基板上の大きなバリ(凸部)
15c 基板上の小さなバリ
16 樹脂板上のドット
16a 樹脂板上の溝(断面V字状溝)
17 右方向への入射の投光器(LEDライト)
18 下方向への入射の投光器(LEDライト)
AL,BL 入射光
MA,MB 溝ドット群の群配置パターン
1
8b Recess on the
10a Fine groove on resin plate (V-shaped cross section)
10b End face of
15c Small burrs on the
17 Rightward incident floodlight (LED light)
18 Downward incident floodlight (LED light)
AL, BL incident light MA, MB Group arrangement pattern of groove dot group
Claims (4)
前記導光板の端面からの90°入射方向を異にする2つの入射光AL,BLそれぞれに対して、その入射方向に直交する方向に延びた微小長さの断面V字状溝を微小間隔で且つ平行に複数列設けて形成される2種の溝ドット群を前記導光板の裏面の所定領域に多数群設けるとともに、前記溝ドット群を設ける位置がその入射光で表出される前記表示像の構成光点位置となるような群配置パターンMA,MBに配置した構成とし、
前記導光板の端面への入射光AL,BLは、導光板の表面と裏面との間で全反射しながら前記導光板の裏面の所定領域に入射されると、入射光ALは入射方向と直交する方向に延びた溝ドット群の微小長さの断面V字状溝の溝面で反射して拡散されて、導光板の表面から放射されて前記溝ドット群を光点として視覚させることでその入射光による光点の集合像として表示像を表出でき、及び90°異なった入射光BLに対してもこの入射光と直交する方向に延びた別の溝ドット群の微小長さの断面V字状溝の溝面で反射して溝ドット群が光点として視覚させることで光点の集合像として異なったパターンの表示像を表出し、更に入射光に対して平行方向となる側の微小長さの溝ドット群は反射がなく視覚されず暗点となって前記異なる表示像の表出に影響を与えないものとする、光の入射方向で異なった表示像を表出できる表示パネル。 A light guide plate is used as the panel plate of the display panel, and by injecting light that is 90 ° different in the incident direction from the end face of the light guide plate, it is represented on the surface of the light guide plate by a large number of light spots that are different in the incident direction of the light. It is a display panel that can display the displayed image.
For each of the two incident lights AL and BL having different 90 ° incident directions from the end face of the light guide plate, V-shaped grooves having a minute length extending in a direction orthogonal to the incident direction are formed at minute intervals. In addition, a large number of two types of groove dot groups formed by providing a plurality of rows in parallel are provided in a predetermined region on the back surface of the light guide plate, and the position where the groove dot group is provided is represented by the incident light of the display image. The configuration is such that the group arrangement patterns MA and MB are arranged so that they are the positions of the light spots.
When the incident light AL and BL on the end surface of the light guide plate are incident on a predetermined region on the back surface of the light guide plate while being totally reflected between the front surface and the back surface of the light guide plate, the incident light AL is orthogonal to the incident direction. The groove dots extending in the direction of light are reflected and diffused on the groove surface of the V-shaped groove with a minute length, and radiated from the surface of the light guide plate to visualize the groove dots as light spots. A display image can be expressed as a collective image of light spots due to incident light, and a cross section V with a minute length of another groove dot group extending in a direction orthogonal to the incident light even for incident light BL different by 90 °. By reflecting on the groove surface of the character groove and visualizing the groove dot group as light spots, a display image with a different pattern is displayed as a collective image of light spots, and further, minute amounts on the side parallel to the incident light. A display panel capable of displaying different display images depending on the incident direction of light, in which a group of groove dots having a length is not reflected and is not visible and becomes a dark spot so as not to affect the display of the different display images.
金型となる基板表面に前記溝ドット群内の断面V字状溝を形成するようにレーザー光を照射して内側が凹んで外周部にバリの凸部がある加工痕を形成した金型を作成し、次に前記導光板となる樹脂板に常温又は樹脂板が流動性を持たない程度に加熱し軟化させた状態で前記した作成された金型を押し当て加工して樹脂板に断面V字状溝を形成するもので、前記方法を用いて導光板の裏面に多数ある溝ドット群内のV字状溝を成型して表示パネルとする、表示パネルの製造方法。 A display panel forming a V-shaped cross section in the groove dot group arranged in large numbers on the back surface of the light guide plate of the display panel capable of displaying different display images depending on the incident direction of the light according to claim 1 or 2. It is a manufacturing method of
A mold is formed by irradiating the surface of the substrate to be a mold with a laser beam so as to form a V-shaped groove in the cross section in the groove dot group, and forming a processing mark having a concave inside and a convex portion of a burr on the outer periphery. Next, the created mold is pressed against the resin plate to be the light guide plate at room temperature or in a state where the resin plate is softened by heating to the extent that the resin plate does not have fluidity, and the cross section V is processed against the resin plate. A method for manufacturing a display panel, which forms a character-shaped groove, and forms a V-shaped groove in a group of groove dots on the back surface of a light guide plate to form a display panel by using the above method.
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