JP3920145B2 - 面光源装置、画像表示装置、導光板及び該導光板の射出成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ノート型パソコン，液晶モニタ，携帯型電話機，携帯型電子端末装置，電子手帳，カーナビゲーション装置，デジタルカメラ，ＶＴＲ装置等において、液晶表示パネル（被照明部材）を面状に照明するバックライト等として使用される面光源装置及びこの面光源装置を備えた画像表示装置用の導光板の射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ノート型パソコンや携帯型電子端末装置等に使用される面光源装置は、導光板の側面（入射面）側に光源としての蛍光ランプを配置し、この蛍光ランプからの光を導光板を介して面状に出射し、その出射光で液晶表示パネルを照射するようになっている。
【０００３】
このような面光源装置は、導光板の出射面に対向する面（反射面）に、プリズム溝や各種光散乱パターン等の微小凹凸部を形成し、この微小凹凸部の光反射制御機能を発揮させることにより、出射面から出射される照明光の輝度の向上と均一化を図るようになっている。
【０００４】
そして、このような面光源装置の導光板は、高精度のものを安定して生産・供給するために、射出成形で製造されるのが一般的であり、本願出願人によって優れた導光板及びその製造方法に関する発明が既に案出されている（特開平８−６８９１０号公報，特開２００１−９６５８３号公報参照）。
【０００５】
すなわち、本願出願人によって案出された導光板の製造方法は、図９に示すように、導光板３０の入射面３１側の略中央部にゲート３２を配置することにより、キャビティの内面形状（特に、プリズム溝や各種光散乱パターン等の微小凹凸部）が良好に転写形成され、また、得られる導光板に反り等の形状不具合がほとんど発生しないようになっている。
【０００６】
尚、図９は、射出成形金型から取り出された導光板の成形中間体（３０Ａ）であり、ゲート３２が開口する張り出し部３３が導光板３０の入射面３１に突出形成された状態になっている。したがって、この図９に示す導光板の成形中間体（３０Ａ）の張り出し部３３をカッターで切断し、これによって導光板３０の最終製品が完成する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにして得られた導光板３０は、その全体の大きさや反射面の微小凹凸部の形状等によっては、入射面３１の幅方向両端部近傍での圧力不足により樹脂の流動性が低下する傾向が生じ、当該部位におけるキャビティ内面形状の転写性が不十分になる場合があった。
【０００８】
そこで、キャビティ内面の製品（導光板）への転写性がより一層向上する導光板の射出成形方法の提供が望まれていた。本発明は、このような要望に応えるために案出されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、一端側側面から入射した光源からの光のうちで、内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が出射面から出射するようになっている導光板の射出成形方法に関するものである。この発明において、前記導光板の射出成形用金型のキャビティのうち、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分であって、且つ、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称となる位置には、射出成形用のゲートに接続される一対の付加的キャビティがそれぞれ張り出して形成されている。また、前記一対の付加的キャビティは、（１）前記ゲートから射出された溶融樹脂を、前記キャビティ内であって、且つ、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分に導いた後、（２）前記キャビティ内に導入した前記溶融樹脂を、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称の流れとなるように、前記キャビティ内の前記一端側側面に対応する部分側から他端側側面に対応する部分側へ向かって均等に流動させるようになっている。そして、本発明は、前記キャビティ内の前記溶融樹脂が固化した後、前記一対の付加的キャビティに対応する張り出し部を切断するようになっている。
【００１０】
請求項２の発明は、一端側側面から入射した光源からの光のうちで、内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が出射面から出射するようになっている導光板の射出成形方法に関するものである。この発明において、前記導光板の射出成形用金型のキャビティのうち、前記一端側側面の幅方向両端部に略直交する別の側面に対応する部分であり、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分であって、且つ、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称となる位置には、射出成形用のゲートに接続される一対の付加的キャビティがそれぞれ張り出して形成されている。また、前記一対の付加的キャビティは、（１）前記ゲートから射出された溶融樹脂を、前記キャビティ内であって、且つ、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分に導き、（２）前記キャビティ内に導入した前記溶融樹脂を、対向する前記別の側面に向かって流動させた後、（３）前記キャビティ内で合流した前記溶融樹脂を、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称の流れとなるように、前記キャビティ内の前記一端側側面に対応する部分側から他端側側面に対応する部分側へ向かって均等に流動させるようになっている。そして、本発明は、前記キャビティ内の前記溶融樹脂が固化した後、前記一対の付加的キャビティに対応する張り出し部を切断するようになっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳述する。
【００１８】
図１〜図２は、本発明の実施の形態に係る画像表示装置１を示すものである。このうち、図１は、画像表示装置１の分解斜視図である。又、図２は図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。
【００１９】
（画像表示装置の概略構成）
これらの図において、画像表示装置１は、導光板２の入射面（側面）３に対向するように光源としての棒状の蛍光ランプ４が配置されている。そして、導光板２の出射面（図１中上面）５に対向するように、光の進行方向を変えるシート状の光制御部材６が重ねて配置され、更に光制御部材６の図１中上面側に被照明部材としての液晶表示パネル７が重ねて配置されるようになっている。又、導光板２の裏面（図１中下面であって、出射面５と反対側の面）８に対向するように、光反射性に優れた反射シート１０が配置されている。尚、上記蛍光ランプ４，導光板２，光制御部材６及び反射シート１０が、液晶表示パネル（被照明部材）７を面状に照明する面光源装置１１を構成する。
【００２０】
（導光板）
導光板２は、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル），ＰＣ（ポリカーボネート），シクロオレフィン系樹脂材料等の光透過性に優れた材料を使用して形成されており、入射面３側から遠ざかるに従って板厚が薄くなるような断面略楔形形状で（図１及び図２参照）、且つ平面形状が略矩形形状になるように形成されている。そして、この導光板２の裏面（反射面）８には、プリズム溝や各種光散乱パターン等の微小凹凸部１２を形成し（図２参照）、この微小凹凸部１２の光反射制御機能を発揮させることにより、出射面５から出射される照明光の輝度の向上と均一化を図るようになっている。
【００２１】
図３〜図４は、このような導光板２の完成品となる前の状態（中間成形体）２Ａを示すものである。そして、これらの図に示す導光板の中間成形体２Ａに対応する形状のキャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）が射出成形金型に形成されている。このうち、付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）は、射出成形用のゲート１４から射出された溶融樹脂をキャビティ（１３）に案内するものである。すなわち、付加的キャビティ（１３Ａ）は、キャビティ（１３）のうちの導光板２の入射面３に略直交する側面１５，１５に対応する部分（１５Ａ），（１５Ａ）で且つ入射面３側端部近傍に対応する部分に溶融樹脂を案内するようになっており、キャビティ（１３）の一端側（１６）の両側面（導光板２の入射面３に略直交する両側面１５，１５に対応する部分（１５Ａ，１５Ａ））側に張り出すように一対形成されている。そして、図３において、付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）の上方には、図示しないランナ及びこのランナに接続されたゲート１４，１４が配置されている。尚、図３〜図４は、説明の便宜上、導光板の中間成形体２Ａ及びこの中間成形体２Ａを形成するためのキャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）を示すものとする。
【００２２】
ゲート１４，１４から射出された溶融樹脂は、付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）からキャビティ（１３）に流れ込む。キャビティ（１３）に流れ込んだ溶融樹脂は、図４のＬ１，Ｌ１に示すように、対向する側面側の部分（１５Ａ），（１５Ａ）に向かって流れ出し、キャビティ（１３）の幅方向略中央部ＣＬで合流した後、キャビティ（１３）の一端側（１６）である導光板２の入射面３側に対応する部分からキャビティ（１３）の他端側（１７）である導光板２の先端１８（薄肉）側に向かってほぼ均等に流動する。この際、キャビティ（１３）内の溶融樹脂は、その一端側（１６）から他端側（１７）に向かってほぼ同一の速度で均等に流動する。
【００２３】
その後、キャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ）内で冷却された導光板の中間成形体２Ａをキャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ）内から取り出し、この導光板の中間成形体２Ａの張り出し部（付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）に対応する部分）２０，２０を切断することにより、所望形状の導光板２が形成される（図５参照）。ここで、この張り出し部２０，２０の切断面は、導光板２の内部を伝播する光の乱反射面として機能する粗面２１，２１である。尚、張り出し部２０，２０を切断する加工工具の回転数や送り速度等を適宜調整することにより、粗面２１，２１の粗さの程度を調整することができる。
【００２４】
以上のように、本実施の形態の導光板２の射出成形方法によれば、ゲート１４，１４から射出された溶融樹脂を、導光板２の入射面３に略直交する両側面１５，１５側で且つ入射面３の幅方向両端部近傍に対応する部分からキャビティ（１３）内に注入するようになっており、キャビティ（１３）内に注入された溶融樹脂がキャビティ（１３）の幅方向中央部ＣＬに対して対称の流れとなってほぼ均等に流動し、均質の導光板が成形される。尚、ゲート１４を導光板の幅方向一端側にのみ設置する従来例もあるが、このような従来例は、キャビティ内への溶融樹脂の充填効率が悪く、樹脂組織が不均質になりやすい。
【００２５】
また、本実施の形態の導光板２の射出成形方法によれば、導光板２の入射面３側で且つこの入射面３に略直交する両側面１５，１５の幅方向両端部近傍に対応する部分からキャビティ（１３）内に注入するようになっているため、前述の従来技術では樹脂の流動性が低下する傾向が生じる虞のある当該部位での圧力損失がなく、当該部位における微小凹凸部１２の転写性が向上する。
【００２６】
本実施の形態の導光板２は、蛍光ランプ４の両端部の低輝度部分４Ａ，４Ａに対応する入射面３側の幅方向両端部近傍における微小凹凸が転写性良く形成され、その光散乱機能が損なわれない。更に、張り出し部２０を切断して形成される粗面２１により、その内部を伝播する蛍光ランプ４の光が乱反射され、これによっても入射面３側の幅方向両端部の光の出射が促される。従って、導光板２は、出射光の低輝度部分が目立ちにくくなって、出射面５からの出射光が明るくなり、しかもその輝度が均一化する。
【００２７】
（光制御手段）
シート状の光制御部材６は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＭＭＡやＰＣ等の光透過性に優れた材料で形成されており、導光板２の出射面５とほぼ同様の矩形形状に形成され、導光板２の出射面５に対向する面又はその反対側の面の少なくとも一方に、光の進行方向を変えるプリズム溝や微小凹凸部（例えばシボパターン）等が適宜形成されている。
【００２８】
（反射シート）
反射シート１０は、白色ＰＥＴ等の光反射性に優れた材料で形成されており、導光板２の裏面８とほぼ同様の大きさの矩形形状に形成されている。この反射シート１０は、導光板２の裏面８から出射した光を拡散・反射して導光板２内部に戻し、蛍光ランプ４からの光の有効利用を可能にする。
【００２９】
（本実施の形態の作用・効果）
以上のように構成された本実施の形態の画像表示装置１は、蛍光ランプ４から発せられた光が導光板２の入射面３から導光板２の内部に入射する。導光板２の内部に入射した蛍光ランプ４からの光は、出射面５と裏面８との間で反射を繰り返して導光板２の内部を伝播する。そして、この導光板２内を伝播する光は、裏面８で反射される毎に出射面５に対する入射角が低下し、その伝播の過程において出射面５に対する入射角が臨界角以下になったものが出射面５から導光板２の外部に出射する。
【００３０】
ここで、本実施の形態において、導光板２は、上述のように、入射面３の幅方向両端部近傍における微小凹凸が転写性良く形成され、その光散乱機能が損なわれず、また、張り出し部２０，２０を切断して形成される粗面２１，２１によって出射が促進される。そのため、出射光の輝度の均一化を図ることができる。したがって、本実施の形態の導光板２を備えた面光源装置１１は、液晶表示パネル７を均一で明るい面状の光で照明することができる。また、本実施の形態の導光板２を備えた画像表示装置１は、表示画像が明るくて見やすくなり、表示品質が向上する。
【００３１】
［第２の実施の形態］
図６〜図７は、本発明の第２の実施の形態に係る導光板中間成形体２Ａ及びその射出成形方法を示すものである。そして、これらの図に示す導光板の中間成形体２Ａに対応する形状のキャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）が射出成形金型に形成されている。ここで、付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）は、キャビティ（１３）のうちの導光板２の入射面３の幅方向両端部近傍に対応する部分に溶融樹脂を案内するようになっており、キャビティ（１３）の一端側（１６）の幅方向両端部近傍（導光板２の入射面３の幅方向両端部近傍に対応する部分）側に張り出すように、幅方向中央部ＣＬに対してほぼ対称に一対形成されている。そして、図６において、付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）の上方には、図示しないランナ及びこのランナに接続されたゲート１４が配置されている。尚、図６〜図７は、説明の便宜上、導光板の中間成形体２Ａ及びこの中間成形体２Ａを形成するためのキャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）を示すものとする。
【００３２】
ゲート１４から射出された溶融樹脂は、付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）からキャビティ（１３）に流れ込む。キャビティ（１３）に流れ込んだ溶融樹脂は、その一端側（１６）からその他端側（１７）に向かって、キャビティ（１３）の幅方向中央部ＣＬに対してほぼ均等にバランス良く流動し、樹脂組織が均質化する。
【００３３】
その後、キャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）内で冷却された導光板の中間成形体２Ａをキャビティ（１３）及び付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）内から取り出し、この導光板の中間成形体２Ａの張り出し部２０，２０（付加的キャビティ（１３Ａ），（１３Ａ）に対応する部分）を切断することにより、所望形状の導光板２が形成される（図８参照）。ここで、この張り出し部２０，２０の切断面は、導光板２に入射する光の乱反射面として機能する粗面２１，２１である。尚、張り出し部２０，２０を切断する加工工具の回転数や送り速度等を適宜調整することにより、粗面２１，２１の粗さの程度を調整することができる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態の導光板２の射出成形方法によれば、ゲート１４から射出された溶融樹脂を、導光板２の入射面３の幅方向両端部近傍からキャビティ（１３）内に注入するようになっており、キャビティ（１３）内に注入された溶融樹脂がキャビティ（１３）の幅方向中央部ＣＬに対して対称の流れとなってほぼ均等に流動し、均質の導光板２が成形される。
【００３５】
また、本実施の形態の導光板２の射出成形方法によれば、導光板２の入射面３の幅方向両端部近傍に対応する部分からキャビティ（１３）内に注入するようになっているため、前述の従来技術では樹脂の流動性が低下する傾向が生じる虞のある当該部位での圧力損失がなく、当該部位における微小凹凸部１２の転写性が向上する。
【００３６】
また、本実施の形態の導光板２は、蛍光ランプ４の両端部の低輝度部分４Ａ，４Ａに対応する入射面３側の幅方向両端部近傍における微小凹凸が転写性良く形成され、その光散乱機能が損なわれない。更に、張り出し部２０を切断して形成される粗面２１により、その内部を伝播する蛍光ランプ４の光が乱反射され、これによっても入射面３側の幅方向両端部の光の出射が促される。従って、導光板２は、出射面５からの出射光が明るく、しかもその輝度が均一化する。
【００３７】
［その他の実施の形態］
尚、上記の各実施の形態において、導光板２の出射面５には、出射面５から出射する光を拡散する微小凹凸部（図示せず）を適宜パターン状に形成するようにしてもよい。このようにすれば、上記導光板２の裏面８の微小凹凸部１２との相乗作用により、導光板２から出射される照明光のより一層の均質化を図ることが可能になる。
【００３８】
また、上述の実施の形態において、導光板２の内部には、導光板２の屈折率と異なる屈折率の材料からなる微粒子を混入するようにしてもよい。
【００３９】
また、上述の実施の形態において、導光板２の裏面８に微小凹凸部としてのプリズム溝を形成する場合は、入射面４に対して直交する方向へ延びるように形成される場合と、入射面４に対して直交する方向から数度程度傾けた方向へ延びるように形成される場合とがある。
【００４０】
また、上述の実施の形態において、光制御部材としてのプリズムシートや拡散シートを単独又は複数枚使用するようにしてもよく、これらプリズムシート及び拡散シートを組み合わせて使用するようにしてもよい。
【００４１】
また、上述の実施の形態において、導光板３は、図１のＡ−Ａ断面が略楔形形状に形成されているが、これに限られず、図１のＡ−Ａ断面が矩形形状のものでもよい。
【００４２】
また、上述の実施の形態において、張り出し部２０，２０の大きさによっては、張り出し部２０，２０をカッターで切除して得られる粗面２１，２１の一部又は全部を鏡面化するようにしてもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の導光板の射出成形方法によれば、導光板の側面（入射面）の幅方向両端部近傍に射出成形用のゲートを配置し、このゲートから射出された溶融樹脂を付加的キャビティを介してキャビティ内に注入するようになっているため、キャビティ内の形状が精度良く導光板に転写される。したがって、キャビティ内面に微小凹凸部が形成されている場合には、その微小凹凸部が導光板側に正確に転写されることになる。
【００４４】
また、本発明の導光板の射出成形方法によれば、ゲートから射出された溶融樹脂を、導光板の側面（入射面）の幅方向両端部近傍からキャビティ内に注入するようになっており、キャビティ内に注入された溶融樹脂がキャビティの幅方向中央部に対して対称の流れとなってほぼ均等に流動し、均質の導光板が成形される。
【００４５】
また、本発明の導光板は、光源として蛍光ランプを使用するような場合には、蛍光ランプの両端部の未発光又は低輝度部分に対応する側面（入射面）側の幅方向両端部近傍における微小凹凸が転写性良く形成され、その光散乱機能が損なわれない。更に、張り出し部を切断して形成される粗面により、光が拡散又は乱反射され、これによっても入射面側の幅方向両端部の光の出射が促される。従って、導光板は、低輝度部分が目立ちにくくなり、出射面からの出射光が明るくなり、しかもその輝度が均一化する。
【００４６】
また、上述のような導光板を備えた面光源装置は、液晶表示パネルを均一で明るい面状の光で照明することができる。また、本発明の導光板を備えた画像表示装置は、表示画像が明るくて見やすくなり、表示品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像表示装置の分解斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿って切断して示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る導光板の中間成形体の斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る導光板の中間成形体の平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る導光板の斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る導光板の中間成形体の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る導光板の中間成形体の平面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る導光板の斜視図である。
【図９】従来の導光板の中間成形体を示す平面図である。
【符号の説明】
１……画像表示装置、２……導光板、３……入射面（側面）、４……蛍光ランプ（光源）、５……出射面、７……液晶表示パネル（被照明部材）、１１……面光源装置、１３……キャビティ、１３Ａ……付加的キャビティ、１４……ゲート、１５……別の側面、２１……粗面

Claims (2)

1. 一端側側面から入射した光源からの光のうちで、内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が出射面から出射するようになっている導光板の射出成形方法であって、
   前記導光板の射出成形用金型のキャビティのうち、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分であって、且つ、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称となる位置には、射出成形用のゲートに接続される一対の付加的キャビティがそれぞれ張り出して形成され、
   前記一対の付加的キャビティは、
   前記ゲートから射出された溶融樹脂を、前記キャビティ内であって、且つ、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分に導いた後、
   前記キャビティ内に導入した前記溶融樹脂を、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称の流れとなるように、前記キャビティ内の前記一端側側面に対応する部分側から他端側側面に対応する部分側へ向かって均等に流動させるようになっており、
   前記キャビティ内の前記溶融樹脂が固化した後、前記一対の付加的キャビティに対応する張り出し部を切断する、
   ことを特徴とする導光板の射出成形方法。
2. 一端側側面から入射した光源からの光のうちで、内部を伝播する過程において出射面に対する入射角が臨界角以下になった光が出射面から出射するようになっている導光板の射出成形方法であって、
   前記導光板の射出成形用金型のキャビティのうち、前記一端側側面の幅方向両端部に略直交する別の側面に対応する部分であり、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分であって、且つ、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称となる位置には、射出成形用のゲートに接続される一対の付加的キャビティがそれぞれ張り出して形成され、
   前記一対の付加的キャビティは、
   前記ゲートから射出された溶融樹脂を、前記キャビティ内であって、且つ、前記一端側側面の幅方向両端部近傍に対応する部分に導き、
   前記キャビティ内に導入した前記溶融樹脂を、対向する前記別の側面に向かって流動させた後、
   前記キャビティ内で合流した前記溶融樹脂を、前記一端側側面の幅方向中央部に対して対称の流れとなるように、前記キャビティ内の前記一端側側面に対応する部分側から他端側側面に対応する部分側へ向かって均等に流動させるようになっており、
   前記キャビティ内の前記溶融樹脂が固化した後、前記一対の付加的キャビティに対応する張り出し部を切断する、
   ことを特徴とする導光板の射出成形方法。

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