JP3858953B2 - Surface light source device and light guide plate molding die - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、面光源装置装置及び導光板成形用金型に関する。特に、液晶表示装置のバックライト等として使用される面光源装置と、その導光板を樹脂成形するための金型の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来例の面光源装置1を図1の分解斜視図と図2の断面図により示す。面光源装置1は、光を閉じ込めるための導光板2と発光部3と反射板4とから構成されている。導光板2はポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の透明で屈折率の大きな樹脂によって成形されており、導光板2の下面には、凹凸加工によって拡散パターン5が形成されている。発光部3は、回路基板6上に複数の発光ダイオード(LED)等のいわゆる点光源7を実装したものであって、導光板2の側面(光入射面8)に対向している。反射板4は拡散性を有し、例えば白色樹脂シートによって形成されており、両面テープ9によって両側部を導光板2の下面に貼りつけられている。
【0003】
しかして、発光部3から出射されて光入射面8から導光板2の内部に導かれた光fは、図2に示すように、導光板2の内部で全反射することにより導光板2の内部に閉じ込められる。導光板2の内部に閉じ込められている光fは拡散パターン5に入射すると、拡散パターン5によって拡散反射され、上面の光出射面10へ全反射の屈折率よりも小さな入射角で入射した光fは光出射面10から出射される。また、導光板2の下面の拡散パターン5が存在しない領域を通過した光fは、反射板4によって反射されて再び導光板2の内部に戻るので、導光板2の下面からの光量損失を防止される。ただし、拡散パターン5は導光板2の下面全体に形成されている訳ではなく、外周部を除く領域(光出射面よりも小さな領域)に形成されている。これは、例えば液晶表示パネルの画面領域に対応するものであって、有効発光領域と呼ぶ。
【0004】
次に、上記面光源装置1に用いられる導光板2の製造方法を説明する。導光板2は金型を用いた樹脂成形によって製造されるが、拡散パターン5は微細であるため、拡散パターン5の部分を成形する金型は通常の機械加工では製作することができない。そのため拡散パターン5を成形するための金型には、フォトリソグラフィで作製した原盤を電気鋳造法によってNi等で複製したスタンパが用いられている。このスタンパ11を図3に示す。スタンパ11の上面には、拡散パターン5を成形するための突部12が多数設けられている。
【0005】
図4は導光板2を成形するための金型13の構造を示している。この金型13は、上記スタンパ11、下部金型14及び上部金型18から構成されている。スタンパ11は上記のようにフォトリソグラフィ及び電気鋳造法によって製作されるが、上部金型18及び下部金型14は通常の機械加工によって製作される。下部金型14には、スタンパ11をはめ込むための凹部15と、導光板2を成形するためのキャビティ16が形成されており、凹部15内にスタンパ11をはめ込むと、キャビティ16の下面に拡散パターン5を成形するための突部12が配置される。しかして、スタンパ11を取り付けられた下部金型14の上面を上部金型18で蓋をし、キャビティ16内に樹脂を注入することによって導光板2が成形される。
【0006】
ここで、スタンパ11はキャビティ16よりも1回り小さくなっており、下部金型14の凹部15の周囲にはスタンパ11の上面と面一となる平面部17が形成されている。これは次のような理由によるものである。電気鋳造法によって得られた金型(スタンパ11)は機械加工品に比べて面の粗さが大きいので、スタンパ11の周囲に機械加工面(平面部17)を置かないと、他部品との組み合わせが難しくなる可能性がある。また、導光板2の外周部は、他部品との組立をするために、形状が複雑になることが多いが、スタンパ11はNi等の硬い材料でできているため、所望の形状に加工することができない。そのため、スタンパ11は、キャビティ16よりも1回り小さくし、スタンパ11の周囲に平面部17を形成している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造の金型13を用いて導光板2を成形する場合、毛細管現象により、どうしてもスタンパ11と下部金型14の凹部15との隙間に樹脂が吸い込まれてしまい、成形された導光板2の下面に凸筋(バリ)19が生じて導光板2の厚みムラとなっていた。この凸筋19は導光板2の内部から見ると溝となるので、この凸筋19に光fが当たると、図5に示すように光出射面10から光fが出てしまう。特に、発光部3の近く(光入射側)では、光量が多いため、この付近に凸筋19があると、図6のように、有効発光領域の縁に光の筋20が見える。そして、この光の筋20のため、導光板2の発光部3の付近の輝度均一性が大きく低下するという問題があった。
【0008】
本発明は叙上の従来例の欠点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成形時の凸筋(バリ)により光出射面に光の筋が生じることがない面光源装置とそのための導光板成形用金型を提供することにある。
【0009】
【発明の開示】
請求項1に記載の面光源装置は、光源から出射された光を光入射面より導光板へ導入し、導光板の内部に閉じ込めると共に拡散パターンで拡散反射させて光出射面から出射させる面光源装置であって、前記導光板の拡散パターンが形成されている面において、導光板の光入射面と拡散パターン形成領域との中間に、光入射面側が拡散パターン形成領域側よりも引っ込むように段差部を設け、前記段差部の下端部において下方へ突出するように生じた凸筋の幅をw、段差部よりも光入射面側の引っ込んだ面と拡散パターン形成領域との間の段差部の段差寸法をhとするとき、前記段差部の段差寸法が
h≧w
を満たすようにしたことを特徴としている。
【0010】
請求項2に記載の導光板成形用金型は、導光板の拡散パターン形成領域を成形するためのスタンパと、導光板の拡散パターン形成領域以外の面を成形する金型本体とからなり、金型本体内に設けられた凹部に前記スタンパがはめ込まれ、金型本体の凹部周囲にはスタンパ表面と平行な面が形成された導光板成形用金型であって、前記金型本体の凹部深さが前記スタンパの厚みよりも大きくなっていることを特徴としている。
【0011】
請求項2に記載の導光板成形用金型を用いて導光板を成形することにより、請求項1の面光源装置を構成する導光板が製作される。この導光板にあっては、光入射面と拡散パターン形成領域との間に段差部があり、前記段差部の下端部において下方へ突出するように生じた凸筋の幅をw、段差部よりも光入射面側の引っ込んだ面と拡散パターン形成領域との間の段差部の段差寸法をhとするとき、前記段差部の段差寸法が
h≧w
を満たすように、段差部よりも光入射面側の領域が拡散パターン形成領域側より内側に引っ込んでいるから、光入射面に入射した光源の光から見て、拡散パターン形成領域側と連続する側の段差部の端は、光入射面側と連続する側の段差部の端の陰となる。従って、拡散パターン形成領域側の段差部の端に、金型本体とスタンパの隙間による凸筋が発生しても、当該凸筋に入射光が当たることがない。よって、従来例のように、凸筋に当たって反射した光で光出射面が部分的に光り、輝度分布が不均一になるといった問題を解消することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)
以下、本発明の一実施形態を説明する。本発明の面光源装置と、図1で説明した従来例の面光源装置との違いは、導光板の構造だけであるので、本発明の面光源装置全体の説明は省略し、導光板33の構造とその成形用金型21について説明する。まず、図7により、導光板33を成形するための金型の構造について説明する。26は導光板33の下面を成形するためのスタンパであって、上面には導光板33下面に拡散パターン5を成形するための突部27が形成されている。このスタンパ26は、フォトリソグラフィによって作製された原盤を元にして電気鋳造法によりNi等で複製されたものである。また、金型本体を構成する上部金型及28び下部金型22は、通常の機械加工によって製作される。下部金型22には、スタンパ26をはめ込むための凹部23と、導光板33を成形するためのキャビティ24が形成されており、凹部23内にスタンパ26をはめ込むと、キャビティ24の下面に突部27が配置される。また、スタンパ26はキャビティ24よりも1回り小さくなっており、下部金型22の凹部23周囲には水平な平面部25が形成されている。しかしながら、この金型21にあっては、凹部23の深さはスタンパ26の厚みよりも大きくなっており、凹部23の周囲に形成されている平面部25は、凹部23内にはめ込まれたスタンパ26の上面よりも一段高くなっている。
【0013】
しかして、スタンパ26を取り付けられた下部金型22の上面を上部金型28で蓋をし、キャビティ24内にポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂等の成形用樹脂を注入することによって導光板33が成形される。
【0014】
こうして成形された導光板33の光入射面8側の形状を図8に示す。下部金型22の平面部25がスタンパ26の上面よりも高くなっているため、この金型21によって成形された導光板33では、拡散パターン5の形成されている拡散パターン形成領域31(スタンパ26により成形された部分)と光入射面8近傍の光入射部分32の下面との間には段差部29が生じ、拡散パターン形成領域31が一段低くなっている。
【0015】
また、このような金型21を用いて成形された導光板33でも凸筋(バリ)30は生じるが、下部金型22とスタンパ26の間の隙間のため、この凸筋30は段差部29の下端部に生じる。このため図8に示すように、光入射面8の方向から見ると、凸筋30は段差部29の陰となり、凸筋30に光fが当らなくなる。従って、従来例のように、凸筋30に当った光が反射して光出射面10に光の筋が生じるのを防止することができる。
【0016】
上記段差部29の大きさhは、凸筋30の幅をwとするとき、
h≧w
の関係を満たすように決めるとよい。具体的にいうと、凸筋30の幅は約0.04mm程度であるので、段差部29の大きさhは、0.05mm程度にすればよい。段差部29の大きさhを凸筋30の幅Wとほぼ同程度にすれば、光の角度θが45度以上の光fは凸筋30に当たることになるが、θ>45°以上の光は導光板33中で全反射されないので、そもそも導光板33中に閉じ込めることができない。従って、段差部29の大きさhは、凸筋30の幅をwとほぼ等しくすればよい。
【0017】
(第2の実施形態)
図9は本発明の別な実施形態による面光源装置39の構造を示す一部破断した断面図である。この実施形態で用いられる発光部35は、白色樹脂からなるケース36内に発光ダイオード等の点光源37を納め、透明樹脂38で封止したものである。導光板34では、光入射部分32の下面を傾斜させることにより、拡散パターン形成領域31の下面を上方へシフトさせ、導光板34の厚みを薄くしている。特に、拡散パターン形成領域31の下面が発光部35の下面よりも下に出ないようにしている。また、光入射部分32の傾斜した下面で反射した光が光入射部分32の上面から漏れないよう、光入射部分32の上面も同じ傾きで傾斜させてあり、光入射部分32の板厚はパターン形成領域31の板厚よりも薄くなっている。
【0018】
なお、図7の金型21では、凹部23の周囲の平面部25は全周にわたってスタンパ26の上面よりも高くなるようにしたが、光入射側の光入射端面8と平行な辺においてのみ平面部25の高さをスタンパ26の高さよりも高くし、他の辺では、平面部25とスタンパ26とが面一となるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例の面光源装置を示す分解斜視図である。
【図2】同上の面光源装置内における光の挙動を説明する図である。
【図3】拡散パターンを成形するためのスタンパの側面図である。
【図4】導光板を成形するための金型の構造を示す断面図である。
【図5】同上の金型で成形された導光板の一部破断した拡大断面図である。
【図6】上記導光板を用いた面光源装置に生じる光の筋を示す図である。
【図7】本発明の一実施形態による導光板成形用の金型を示す断面図である。
【図8】同上の金型により成形された導光板の一部破断した断面図である。
【図9】本発明の別な実施形態による面光源装置を示す一部破断した断面図である。
【符号の説明】
5 拡散パターン
8 光入射面
22 下部金型
23 凹部
24 キャビティ
25 平面部
26 スタンパ
29 段差部
30 凸筋
31 拡散パターン形成領域
33 導光板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surface light source device and a light guide plate molding die. In particular, the present invention relates to a surface light source device used as a backlight of a liquid crystal display device and a structure of a mold for resin-molding the light guide plate.
[0002]
[Prior art]
A conventional surface
[0003]
Thus, the light f emitted from the
[0004]
Next, the manufacturing method of the light-
[0005]
FIG. 4 shows the structure of a
[0006]
Here, the stamper 11 is one size smaller than the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the
[0008]
The present invention has been made in view of the drawbacks of the conventional example described above, and an object of the present invention is to provide a surface light source device in which light streaks are not generated on the light exit surface due to convex streaks (burrs) during molding. It is another object of the present invention to provide a light guide plate molding die.
[0009]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
The surface light source device according to
h ≧ w
It is characterized by satisfying .
[0010]
The light guide plate molding die according to
[0011]
A light guide plate constituting the surface light source device of
h ≧ w
Since the region on the light incident surface side with respect to the stepped portion is recessed inward from the diffusion pattern forming region side so as to satisfy the condition, it is continuous with the diffusion pattern forming region side when viewed from the light of the light source incident on the light incident surface. The end of the step portion on the side is behind the end of the step portion on the side continuous with the light incident surface side. Therefore, even if a convex streak is generated at the end of the stepped portion on the diffusion pattern forming region side due to a gap between the mold body and the stamper, incident light does not hit the convex streak. Therefore, as in the conventional example, it is possible to solve the problem that the light exit surface partially shines with the light reflected by the convex streak and the luminance distribution becomes non-uniform.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described. The only difference between the surface light source device of the present invention and the conventional surface light source device described in FIG. 1 is the structure of the light guide plate. The structure and the molding die 21 will be described. First, a structure of a mold for forming the
[0013]
Then, the upper surface of the
[0014]
The shape of the
[0015]
Further, although convex bars (burrs) 30 are also generated in the
[0016]
The size h of the stepped portion 29 is as follows when the width of the
h ≧ w
You should decide to satisfy the relationship. Specifically, since the width of the
[0017]
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a partially broken sectional view showing the structure of a surface
[0018]
In the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a conventional surface light source device.
FIG. 2 is a diagram for explaining the behavior of light in the surface light source device.
FIG. 3 is a side view of a stamper for forming a diffusion pattern.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a mold for forming a light guide plate.
FIG. 5 is a partially cutaway enlarged cross-sectional view of a light guide plate formed with the same mold as above.
FIG. 6 is a diagram showing light streaks generated in a surface light source device using the light guide plate.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a light guide plate molding die according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a partially broken cross-sectional view of a light guide plate formed by the above-described mold.
FIG. 9 is a partially broken cross-sectional view showing a surface light source device according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
5
Claims (2)
前記導光板の拡散パターンが形成されている面において、導光板の光入射面と拡散パターン形成領域との中間に、光入射面側が拡散パターン形成領域側よりも引っ込むように段差部を設け、
前記段差部の下端部において下方へ突出するように生じた凸筋の幅をw、段差部よりも光入射面側の引っ込んだ面と拡散パターン形成領域との間の段差部の段差寸法をhとするとき、前記段差部の段差寸法が
h≧w
を満たすようにしたことを特徴とする面光源装置。A surface light source device that introduces light emitted from a light source into a light guide plate from a light incident surface, confines the light inside the light guide plate, diffuses and reflects the diffuse pattern, and emits the light from the light output surface,
In the surface where the diffusion pattern of the light guide plate is formed, a step portion is provided in the middle of the light incident surface of the light guide plate and the diffusion pattern forming region so that the light incident surface side is retracted from the diffusion pattern forming region side ,
The width of the convex streak generated so as to protrude downward at the lower end of the stepped portion is w, and the step size of the stepped portion between the recessed surface on the light incident surface side of the stepped portion and the diffusion pattern forming region is h. When the step size of the step portion is
h ≧ w
Surface light source device is characterized in that so as to meet.
前記金型本体の凹部深さが前記スタンパの厚みよりも大きくなっていることを特徴とする導光板成形用金型。It consists of a stamper for forming the diffusion pattern formation region of the light guide plate and a mold body for forming a surface other than the diffusion pattern formation region of the light guide plate, and the stamper is fitted in a recess provided in the mold body. A mold for forming a light guide plate in which a surface parallel to the stamper surface is formed around the recess of the mold body,
A mold for light guide plate molding, wherein a recess depth of the mold body is larger than a thickness of the stamper.
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