JP2927392B2 - 面発光体の製造方法 - Google Patents

面発光体の製造方法

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JP2927392B2
JP2927392B2 JP5334321A JP33432193A JP2927392B2 JP 2927392 B2 JP2927392 B2 JP 2927392B2 JP 5334321 A JP5334321 A JP 5334321A JP 33432193 A JP33432193 A JP 33432193A JP 2927392 B2 JP2927392 B2 JP 2927392B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示器、表示パネ
ル等の表示画面に均一なバックライトを供給する面発光
体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、液晶表示器等に於いては画面
を見易くするために、液晶層の裏面からバックライトが
照射される。このバックライトは均一であることが必要
であるため、液晶表示器等に於いては、通常、面発光体
が使用されている。この面発光体として、アクリル等の
透明基板の裏面に光散乱用の多数の溝を形成したもの
や、特殊蛍光インキをストライプ状に塗布したものが知
られている。光散乱用の溝を形成した面発光体は、光散
乱性の面を形成し得るようにサンドブラストにより作製
した金型を使用して製造されている。また、特殊蛍光イ
ンキを塗布したものは、基板表面に特殊蛍光インキを印
刷することにより製造されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サンド
ブラストにより作製した金型を使用する場合には、高価
な金型を作製しなければならず、また非常に大がかりな
装置を必要とするという問題点がある。また、特殊蛍光
インキを印刷する方法では、特殊蛍光インキの状態が印
刷時の周囲の環境によって変化し、均一な輝度を有する
面発光体を安定して得ることができないという問題点が
ある。また、インキによる光吸収が大きいため、十分な
輝度の面発光体を得ることができないという問題点があ
る。
【0004】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、本発明の目的は、高
輝度でしかも輝度分布が均一な面発光体を安定して供給
し得て、しかも大がかりな装置を使用することなく面発
光体を供給し得る製造方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の面発光体の製造
方法は、透明な基板の端面から入射する光を前記基板の
裏面で散乱して巨視的に均一な光を発する面発光体の製
造方法であって、前記基板の裏面側からレーザ光を前記
端面に平行な方向に走査しながら照射することにより、
前記基板の裏面に複数の溝を所定間隔で形成することを
特徴とする。
【0006】本発明の方法により面発光体を製造する場
合、高輝度でしかも輝度が均一な面発光体を得るために
は、前記レーザ光の光出力は、10W〜20Wの範囲で
あることが好ましい。この光出力が10Wより小さいと
輝度分布を均一化するために面発光体の光入射側の溝の
分布密度を非常に大きくしなければならず、そのために
コスト高となるので好ましくない。また、光出力が20
Wより大きいと面発光体の光入射側の溝間隔を3mm以
上としなければならず、そのために視覚的に不均一な面
発光体となるので好ましくない。
【0007】前記レーザ光の走査速度は、800mm/
秒〜1,000mm/秒の範囲であることが好ましい。
レーザ光の走査速度が800mm/秒より小さいと面発
光体の光入射側の輝度が非常に大きくなり、溝分布密度
を調節しても輝度分布を均一化することができなくなる
ので好ましくない。また、走査速度が1,000mm/
秒より大きいと、溝が安定して形成され難くなり、レー
ザーヘッドの駆動装置が大がかりなものになるので好ま
しくない。
【0008】前記レーザ光の前記基板裏面に於けるビー
ムウエストの直径は、0.1mm〜0.2mmの範囲で
あることが好ましい。ビームウエストの直径が0.1m
mより小さいと溝は深くなるが溝面が鏡面となるため視
覚的に不均一な面発光体となるので好ましくない。ま
た、ビームウエストの直径が0.2mmより大きいと隣
接する溝が相互に干渉してしまい、設計通りの溝分布が
得られないので好ましくない。
【0009】
【作用】本発明の製造方法によって製造される面発光体
は、透明基板の裏面にこの基板端面から入射する光を散
乱させる多数の溝を形成したものである。本発明は、こ
のような基板の裏面の溝の形成に、CO2 レーザ等を用
いたレーザ加工技術を利用するものである。レーザ光は
安定した出力を有し、周囲の環境の影響を受け難く、し
かも、高い精度で加工を行うことができるという特徴を
有している。本発明はレーザ光のこれらの特徴を生か
し、透明な基板の裏面に光散乱用の複数の溝を形成する
ものである。即ち、本発明の面発光体の製造方法では、
光出力、走査速度、基板裏面に於けるビームウエストの
直径などを精密に制御したレーザ光を基板の裏面側から
照射し走査することにより、透明基板の端面からの入射
光に対する散乱性に優れた溝が形成される。しかも、周
囲の環境の影響を受けることなく、常に同じ散乱性を有
する溝が形成される。従って、この溝を光を入射させる
端面に平行に所定間隔で形成することにより、輝度が高
く、散乱光が巨視的に均一な面発光体を得ることができ
る。なお、本明細書に於いて、巨視的に均一とは、基板
を溝の間隔より十分に大きい幅を有する複数のエリアに
分割して輝度を測定した場合に、各エリアの輝度のばら
つきが小さいことをいう。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいてさら
に詳細に説明する。
【0011】(実施例1)図1(a)及び(b)に示す
ように、大きさ159mm×225mm、厚さ2.5m
mのアクリル板製の基板1(アクリライト、三菱レイヨ
ン製)の裏面1bに、光源側となる入射端面1a(長さ
158mmの辺)に平行にCO2 レーザ光を走査して、
合計270本の光散乱性の溝2を形成することにより、
実施例1の面発光体を作製した。このときの条件は、レ
ーザー光出力20W、ビームウエスト径(直径)0.1
mm、レーザビームスポットの走査速度900mm/秒
である。形成される溝2の間隔は、この基板に於ける入
射端面1aの側の端部で2.0mm、入射端面とは反対
側の端面1cの側の端部で0.4mmであり、入射端面
1aから遠ざかるにつれて徐々に溝2の間隔が小さくな
るように、換言すれば入射端面1aから遠ざかるにつれ
て徐々に溝2の密度が大きくなるように、レーザビーム
スポットの照射位置を設定した。なお、本実施例で使用
したCO2 レーザ発振器は、シンラッド社製48−5−
28Wである。
【0012】上記で作製した面発光体を用いて、図1
(a)の断面図に示す発光パネルを作製した。即ち、上
記で作製した面発光体1の入射端面1aに平行に、即
ち、図1(b)に示すように基板1上の溝2に平行に光
源である冷陰極管3(HMBS031240、ハリソン
電機製)を配置し、面発光体1の裏面1bの側(図1
(a)では下側)及び端面1cに反射フィルム4(RF
−125、きもと製)を貼り付けた。更に、基板1の表
面1d上に2枚の拡散フィルム5,5(D104、きも
と製)を貼り付け、冷陰極管3の周囲をリフレクター6
(GR−38W、きもと製)で巻いて発光パネルを作製
した。
【0013】次に、上記のようにして作製した発光パネ
ルの輝度及び輝度の均斉度を測定した。まず、このパネ
ルの冷陰極管3をインバータ(HIV−87、ハリソン
電機製)を用いて点灯させ、発光パネルの面を図2に示
すように12個のエリアに分割し、図2に示す番号を付
した各エリアについて、輝度計(Bm−7、TOPCO
N製)を用いて輝度を測定した。均斉度は各エリアにつ
いて得られた輝度を用い、以下の式(I)から算出し
た。 均斉度=( 最低輝度/最高輝度) ×100 …(I) その結果を表1に示す。表1に示すように、本実施例の
面発光体を用いた発光パネルの平均輝度は460cd/
2 、均斉度は83%であった。
【0014】
【表1】
【0015】(比較例)特殊蛍光インキを印刷した市販
の面発光体を比較例の面発光体として用いた。
【0016】図1(a)に示した発光パネルに於いて、
実施例1の面発光体に代えて、比較例の面発光体を用い
た場合の輝度及び輝度の均斉度を測定した。その結果を
表1に併せて示す。表1に示すように、比較例の面発光
体を用いた発光パネルの平均輝度は419cd/m2
均斉度は84%であった。
【0017】表1から明らかなように、本実施例の面発
光体を使用した発光パネルは、比較例の発光パネルと比
較すれば、平均輝度が10%高くなっている。しかも、
比較例と同等の均斉度を有していることが分かる。
【0018】(実施例2)図3(a)及び(b)に示す
ように、大きさ225mm×148mm、厚さ3mmの
アクリル板製の基板11(アクリライト、三菱レイヨン
製)の裏面11bに、光を入射させる入射端面11a及
び11c(長さ225mmの辺)に平行にCO2 レーザ
光を走査して、合計180本の光散乱性の溝12を形成
することにより、実施例2の面発光体を作製した。この
ときの条件は、レーザー光出力10W、ビームウエスト
径(直径)0.1mm、レーザビームスポットの走査速
度1000mm/秒である。形成される溝2の間隔は、
この基板に於ける入射端面11a及び11cの側の両端
部で0.83mm、基板11の中央部で0.6mmであ
り、入射端面11a及び11cから基板中央にかけて徐
々に溝12の間隔が小さくなるように、換言すれば徐々
に溝12の密度が大きくなるように、レーザビームスポ
ットの照射位置を設定した。なお、本実施例で使用した
CO2 レーザ発振器は、実施例1と同じである。
【0019】上記で作製した面発光体を用いて、図3
(a)の断面図に示す発光パネルを作製した。即ち、上
記で作製した面発光体11の入射端面11a及び11b
にそれぞれ平行に、即ち、図1(b)に示すように基板
11上の溝12に平行に、2つの冷陰極管13,13
(HMBS031240、ハリソン電機製)を配置し、
面発光体11の裏面11bの側(図3(a)では下側)
に反射フィルム14(RF−125、きもと製)を貼り
付けた。更に、基板11の表面1d上に拡散フィルム1
5(D104、きもと製)を貼り付け、2つの冷陰極管
13の周囲をリフレクター16,16(GR−38W、
きもと製)で巻いて、発光パネルを作製した。
【0020】次に、上記のようにして作製した発光パネ
ルの輝度及び輝度の均斉度を測定した。まず、このパネ
ルの2つの冷陰極管13をインバータ(HIV−87、
ハリソン電機製)を用いて点灯させ、発光パネルの面を
図4に示すように9個のエリアに分割し、図4に示す番
号を付した各エリアについて、輝度計(Bm−7、TO
PCON製)を用いて輝度を測定した。均斉度は各エリ
アについて得られた輝度を用い、実施例1と同様に式
(I)から算出した。その結果を表1に併せて示す。表
1に示すように、本実施例の面発光体を用いた発光パネ
ルの平均輝度は1218cd/m2 、均斉度は81%で
あった。
【0021】これに対し、図3(a)に於いて、実施例
2の面発光体に代え、比較例で用いた特殊蛍光インキを
印刷した市販の面発光体を用いて発光パネルを作製し、
その平均輝度及び均斉度を測定したところ、それぞれ1
096cd/m2 、80%であった。
【0022】この結果から、本実施例の面発光体を使用
した発光パネルは、比較例の発光パネルと比較すれば、
平均輝度が11%程度高くなっている。しかも、比較例
と同等の均斉度を有していることが分かる。
【0023】(実施例3)実施例1と同様の基板及び同
様の加工条件で、レーザー光出力のみを変化させて面発
光体を作製した。各面発光体の作製時のレーザー光の出
力は、5W,10W,15W,20W,25W,30
W,及び40Wである。各面発光体について実施例1と
同様の発光パネルを作製し、各発光パネルについて、光
源である冷陰極管3(図1(a))からの距離に対する
相対輝度の依存性を調べた。また、比較のために比較例
の面発光体を用いた場合の発光パネルついても、同様に
相対輝度の光源からの距離に対する依存性を調べた。そ
の結果を図5に示す。図5では、図1(a)の入射端面
近傍の端部に於ける輝度を100とした場合の各測定位
置に於ける相対輝度を用いて表しており(縦軸)、図5
の横軸は冷陰極管3から輝度の測定位置までの距離であ
る。図5の結果から、レーザ光出力として好ましい範囲
は10〜20Wであることが分かる。
【0024】(実施例4)実施例1と同様の基板及び同
様の加工条件で、レーザーヘッドの走査速度のみを変化
させて面発光体を作製した。各面発光体の作製時のヘッ
ドの走査速度は、1000mm/秒,900mm/秒,
800mm/秒,700mm/秒,600mm/秒,5
00mm/秒及び400mm/秒である。各面発光体に
ついて実施例1と同様の発光パネルを作製し、各発光パ
ネルについて、実施例3と同様に、相対輝度の光源から
の距離に対する依存性を調べた。その結果を図6に示
す。図6の結果から、レーザーヘッドの走査速度として
好ましい範囲は800mm/秒〜1000mm/秒であ
ることが分かる。
【0025】(実施例5)実施例1と同様の基板及び同
様の加工条件で、レーザービームウエストの直径のみを
変化させて面発光体を作製した。各面発光体の作製時の
レーザービームウエストの直径は、0.1mm,0.2
mm,0.3mm,0.4mm及び0.5mmである。
各面発光体について実施例1と同様の発光パネルを作製
し、各発光パネルについて、実施例3と同様に、相対輝
度の光源からの距離に対する依存性を調べた。その結果
を図7に示す。図7の結果から、レーザービームウエス
トの直径として好ましい範囲は0.1mm〜0.2mm
であることが分かる。
【0026】
【発明の効果】本発明に係る面発光体の製造方法によれ
ば、レーザ光の光出力、走査速度、ビームウエストの直
径などを精密に制御することができるので、このレーザ
光を基板の裏面側から照射し走査することにより、透明
基板の端面からの入射光に対する散乱性に優れた溝を、
周囲の環境の影響を受けることなく形成することができ
る。従って、常に同じ散乱性を有する溝を形成すること
ができ、この溝を光を入射させる端面に平行に所定間隔
で形成することにより、基板の裏面の輝度が高く、散乱
光が巨視的に均一な面発光体を得ることができる。しか
も、金型などの大がかりな装置を使用することなく面発
光体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施例1の面発光体を用いて作製した
発光パネルの断面図、(b)は(a)に於ける面発光体
と光源との位置関係を示す図である。
【図2】図1(a)の発光パネルの輝度を測定する場合
のエリアを示す図である。
【図3】(a)は実施例2の面発光体を用いて作製した
発光パネルの断面図、(b)は(a)に於ける面発光体
と光源との位置関係を示す図である。
【図4】図2(a)の発光パネルの輝度を測定する場合
のエリアを示す図である。
【図5】レーザー光出力を変化させて作製した面発光体
を用いた発光パネルについての、光源からの距離に対す
る相対輝度の依存性を示す図である。
【図6】レーザーヘッドの走査速度を変化させて作製し
た面発光体を用いた発光パネルについての、光源からの
距離に対する相対輝度の依存性を示す図である。
【図7】レーザービームウエストの直径を変化させて作
製した面発光体を用いた発光パネルについての、光源か
らの距離に対する相対輝度の依存性を示す図である。
【符号の説明】
1,11…基板 1b,11b…基板の裏面 1d,11d…基板の裏面 1a,11a,11c…入射端面 2,12…溝 3,13…冷陰極管 4,14…反射フィルム 5,15…拡散フィルム 6,16…リフレクター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−349403(JP,A) 特開 平5−216030(JP,A) 実開 昭61−145902(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/00 331 G02F 1/1335 530

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な基板の端面から入射する光を前記
    基板の裏面で散乱して巨視的に均一な散乱光を発する面
    発光体の製造方法であって、前記基板の裏面側から、光
    出力が10W〜20Wの範囲で、そのビームウエストの
    直径が0.1mm〜0.2mmの範囲であるレーザ光
    を、前記端面に平行な方向に800mm/秒〜1,00
    0mm/秒の範囲の走査速度で走査しながら照射するこ
    とにより、前記基板の裏面に前記端面に平行で連続した
    非鏡面を有する溝を3mm未満の所定間隔で複数形成す
    ることを特徴とする面発光体の製造方法。
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