JP4290868B2

JP4290868B2 - 指向性導光板及びその製造方法

Info

Publication number: JP4290868B2
Application number: JP2000365682A
Authority: JP
Inventors: 純男中橋; 裕純田口; 望美藤
Original assignee: Nissen Chemitec Corp
Current assignee: Nissen Chemitec Corp
Priority date: 2000-11-30
Filing date: 2000-11-30
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2020-11-30
Also published as: JP2002169033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、均一な輝度を有して大型画面構成に好適な指向性導光板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
端面から入射された光を表裏の２面間で導光すると共に表裏いずれかの面から出射するいわゆるサイドライト型面光源に用いられる導光板のうち、サンドブラスト法により視認できない微小な凹凸（シボパターン）を形成したいわゆる指向性導光板が、表示画面の大型薄肉化、省エネルギー化等の点から注目されて来ている。
【０００３】
このような指向性導光板を、サイドライト型面光源装置に用いる場合、冷陰極管を設けるためのゴムホルダがこの導光板の入光端面の幅方向両端部にかかり、このゴムホルダの影が導光板に影響して出光面の入光側両隅部に輝度の低い部分を形成する。
【０００４】
また、導光板の入光端面は、鏡面状であると出光面において暗帯部を構成するので通常これは粗面化されるが、しかしながら粗面化されていても、出光面の入光側端縁部は輝度が低くなる。
【０００５】
さらに、導光板は面光源用装置に組み込まれる際、冷陰極管等の光源との位置関係が大切であるので、導光板を正確に位置決めするために、通常導光板の幅方向の両側端面に位置決め用凹部又は凸部が設けられているが、この位置決め用凹部又は凸部が出光面に輝線や輝度の低い暗部を形成してしまう。
【０００６】
以上のように、大画面用の指向性導光板において暗部又は暗帯部が形成されることは導光板の構造や導光板を組み込んだ装置の構造上の点から避け難いものであった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、均斉でかつ高輝度な大画面用の面光源を実現し得る指向性導光板及びその製造方法を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かくして本願『請求項１』に係る発明によれば、『端面から入射された光を表裏いずれかの面から出射すると共にこの出光面(a13)側に無数の微小な球面状凹シボ(a10)が設けられ、対向する面に入光面に直交する方向でプリズムが連続的に設けられた指向性導光板(A)であって、出光面(a13)において相対的に輝度が低くなる領域(イ)(ロ)(ハ)に、出光面に直交する断面略Ｖ字状の微小な角状凹シボ(a20)がランダムに重ねて設けられたことを特徴とする指向性導光板(A)』が提供される。
【０００９】
また、本願『請求項４』に係る発明によれば、『端面から入射された光を表裏いずれかの面から出射する導光板の製造方法であって、金属材料(b)にブラスト法にて微小球状粒子を吹き付けて塑性変形させることにより無数の微小な球面状凹シボ付金属材料を形成する工程と、該球面状凹シボ付金属材料の所定領域にブラスト法にて微小角状粒子を吹き付けて前記球面状凹シボ上にてランダムに重ねて塑性変形させることにより角状凹シボを設ける工程と、上記金属材料の上記シボ面に対して電鋳法にてダイレクト転写して無数の微小な球面状凸シボ(d10)及び所定領域の角状凸シボ(d20)付成形用入子(d)を作製する工程と、この成形用入子(d)の上記凸シボ面に射出成形することにより一面に無数の微小な球面状凹シボが転写形成されかつ所定領域に球面状凹シボ及び角状凹状からなる拡散シボパターンが転写形成された導光板を得る工程とからなり、上記所定領域が、最終的に得られる導光板の出光面における光源用ゴムホルダに起因する導光量不足が反映される出光面入光側両隅部、入光端面の拡散不足に起因する出光面入光側縁部、側面に設けられる位置決め用凹・凸部に起因する光ムラが反映される出光面側辺部の少なくとも１つに相当することを特徴とする指向性導光板の製造方法』が提供される。
【００１０】
本願『請求項１』の指向性導光板(A)又は本願『請求項４』の方法により製造される指向性導光板(A)によれば、導光板の構造上の点から出光面(a13)において輝度の低い部分が生じ得る領域(イ)(ロ)(ハ)に、出光面に直交する断面略Ｖ字状の微小な角状凹シボ(a20)がランダムに重ねて設けられているので、この角状凹シボ(a20)のところに導光されてきた光はここで大きく方向転換されることとなり、この領域(イ)(ロ)(ハ)に充分な光量が拡散・供給されることとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の指向性導光板(A)において、出光面に直交する断面略Ｖ字状の角状凹シボ(a20)がランダムに設けられる領域としては、光源用ゴムホルダ(41)に起因する導光量不足が反映される出光面入光側両隅部(a130)(a130)、入光端面(a11)の拡散不足に起因する出光面入光側縁部(a131)、側面(a15)に設けられる位置決め用凹・凸部(a16)に起因する光ムラが反映される出光面側辺部(a132)等が挙げられ、これらの内から少なくとも１つが選択される。
【００１２】
なお、本発明の指向性導光板(A)は、本願『請求項３』に示すように、『球面状シボ(a10)の分布密度が、入光端面(a11)からこれに対向する反入光端面(a12)に向かって、次第に高密度になりかつ最高密度に達した後次第に密度を減じるグラデーションパターンに構成されている』ものであっても良い。
【００１３】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これにより本発明は限定されるものではない。
【００１４】
［実施例１］
図１に、本発明の指向性導光板を用いたサイドライト型面光源装置の一例の分解斜視図を、図２にはそのサイドライト型面光源装置の側面構成図をそれぞれ示す。
【００１５】
これらの図のサイドライト型面光源装置(1)は、指向性導光板(A)と、この指向性導光板(A)の非出光面(a14)側に配設される反射シート(2)及び入光端面(a11)に対向する反入光端面(a12)に配設される反射テープ(3)と、上記指向性導光板(A)の入光端面(a11)に沿って配設される冷陰極放電管(4)と、冷陰極放電管(4)の背面側に配設され、冷陰極放電管(4)の光を反射して入光端面(a11)に入光させるリフレクタ(5)と、前記指向性導光板(A)の出光面(a13)側に配設されるプリズムシート(6)及び光拡散シート(7)とから主として構成されている。なお、この光拡散シート(7)の上には通常液晶パネル(8)が設置される。また、上記冷陰極放電管(4)に替えてＬＥＤ等を用いることもできる。
【００１６】
上記指向性導光板(A)は、本例ではいわゆる截頭楔形のもので、例えばアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）のような透光性樹脂を射出成形法により形成することができる。そして、肉厚側端面が入光端面(a11)であり、これに対向する薄肉側端面が反入光端面(a12)である。また、図における上面側が出光面(a13)であり、反対側が非出光面(a14)である。なお、一対の側面(a15)(a15)にそれぞれ設けられている各突起(a16)(a16)は位置合わせ用凸部である。
【００１７】
上記指向性導光板(A)の出光面(a13)のほぼ全面には、球面状凹シボ(a10)が形成されている。なお、この球面状凹シボ(a10)の形成は非出光面(a14)であっても又両方の面であっても良い。上記球面状凹シボ(a10)の形状は、図１中の拡大図(x)及び図４に示すように、平均径《r》が３０μｍ以下、深さ４μｍ以下の球面を呈しており、その球状凹面(a101)では反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。
【００１８】
球面状凹シボ(a10)は、本例ではその分布密度が、指向性導光板(a1)の入光端面(a11)から反入光端面(a12)までの全幅中、入光端面(a11)から計って１／５〜１／４の範囲が最も密となり、この密の部分を中心に入光端面(a11)及び反入光端面(a12)に向かって次第に粗となっていく様に形成されている。従って、入光端面(a11)から反入光端面(a12)に向けて粗、密、粗となるグラデーションパターンを有している。
【００１９】
なお、非出光面(a14)には、図５〜８に示されるように、入光端面(a11)に直交する方向でプリズム(p)が連続的に設けられている。
【００２０】
上記指向性導光板(A)の出光面(a13)には、更に、以下に説明するように導光量が不足し得る領域に、図１中の拡大図(y)及び図３に示すような角状凹シボ(a20)と前記球面状凹シボ(a10)とによる拡散シボパターン(pa)が設けられている。そして、上記角状凹シボ(a20)は、図３に示すように、断面Ｖ字状のものでその平均粗さ(Ra)は0.03〜1.0程度のもので構成されている。
【００２１】
出光面(a13)における導光量が不足し得る部分としては、まず、図５に示すように、冷陰極放電管(4)を固定する一対のゴムホルダ(41)(41)が影となって導光量が不足し、その結果、周囲と比べて輝度が低くなる領域(イ)すなわち図面に示される出光面(a13)の入光側両隅部(a130)(a130)が挙げられる。
【００２２】
また、図６に示すように、入光端面(a11)の近傍であって非出光面(a14)からの反射光量不足で、その結果、導光量が不足して周囲と比べて輝度が低くなる領域(ロ)すなわち図面に示される出光面(a13)の入光側縁部(a131)が挙げられる。
【００２３】
さらに、図７に示すように、導光板(A)の側面(a15)に突出している位置決め用凸部(a16)の影響により均一な導光が達成できず、その結果、輝線及び暗部が生じる領域(ハ)すなわち図面に示される出光面(a13)の両側縁の要部(a132)(a132)が挙げられる。
【００２４】
本例のサイドライト型面光源装置(1)の指向性導光板(A)には、上記３つの領域(イ)(ロ)(ハ)にそれぞれ角状凹シボ(a20)によるいわゆる拡散シボパターン(pa)が設けられている。
【００２５】
なお、上記拡散シボパターン(pa)は、場合に応じてその領域が任意に選択され、本例のように３箇所でなくとも、これらの内の２箇所や１箇所だけであっても良いことは言うまでもない。また、上記３箇所以外にも導光量不足による輝度低下の部分があれば適宜設けられて良い。また、大きさの異なる角形粒子（例えば＃１２０、＃２４０等）を用いて図８に示すように重ね合わせることもできる。
【００２６】
反射シート(2)及び反射テープ(3)は、散乱型白色シート又は正反射シートで形成されており、指向性導光板(a1)の非出光面(a14)及び反入光端面(a12)の全面を覆うように配設されている。
【００２７】
リフレクタ(5)は断面が半円状又は放物状のもので、その中心或いは焦点位置に冷陰極放電管(4)が配置されており、指向性導光板(a1)の入光端面(a11)に沿って配設され、冷陰極放電管(4)から出る光のうち、入光端面(a11)に直接入光しない光を効率良く反射して入光端面(a11)に入光させるもので、金属箔のようなもので形成される正反射部材或いは白色ＰＥＴフィルムにて形成されるシート状乱反射部材などが用いられる。
【００２８】
プリズムシート(6)は、アクリル樹脂のような透光性樹脂シートにて形成されており、片面に三角柱を並べた様な平行突条(61)が形成されているもので、前記突条(61)の延長方向に直交する方向に出光面(a13)から出た指向性ある光を法線方向に方向転角する。このプリズムシート(6)は、図２に示すように、前記突条(61)が形成されている側の面が指向性導光板(a1)の出光面(a13)側に対向しかつこの突条(61)が入光端面(a11)から反入光端面(a12)に向かう軸に対して直交するように配置される。
【００２９】
光拡散シート(7)は、プリズムシート(6)からの透過光を散乱させることにより、プリズムシート(6)により補正された指向性を緩和すると共に外観・品位を高める効果を有している。
【００３０】
次に、上記指向性導光板(A)の製造方法について、図９〜１１に模式的に示す工程により説明する。まず、図９に示すように、平板状の金属ブロック(b)の一端部(b01)を支持台(c)上に載せて斜めに配置し、ショットガン(g)を前後左右に移動させ、平均径１００μｍ〜１μｍの微小球状粒子を所定圧力で均一に該金属ブロック(b)の一面(b11)にショットしてブラストエッチングを行った。
【００３１】
この場合、該金属ブロック(b)の一端部(b01)側からこれに対向する他端部(b02)側に至る途中の位置〔上記一端部(b01)側から１／５〜１／４〕までは上記金属ブロック(b)に次第に近づくようにショットガン(g)を移動させ、最近接位置を過ぎると次第に金属ブロック(b)から離間するように移動させた。これにより、上記一端部(b01)側から他端部(b02)側に向かって粗・密・粗というグラデーションパターンが得られた。
【００３２】
次いで、上記で説明した拡散シボパターン領域に相当する部分に、角状粒子をショットする。この場合、角状粒子としては例えば１２０番以上６００番以下のアルミナ、カーボンランダム等が好適に用いられる。
【００３３】
次いで、上記球状粒子及び角状粒子のショットによりエッチングされた金属ブロック(b)に対して、エッチング面に向けて電鋳法により金属層を形成してシボパターンをダイレクト転写し、図１０に示すように、球面状凸シボ(d10)による上記グラデーションパターン及び角状凸シボ(d20)による拡散シボパターン(pd)を有する面(d01)が形成された成形用入子(d)を得た。
【００３４】
なお、この凸シボ付成形用入子(d)は、同図に示すように、断面楔形の凹所(d1)を有するもので、この凹所(d1)の底面に上記球面状凸シボ(d10)によるグラデーションパターン及び角状凸シボ(d20)による拡散シボパターン(pd)が施されており、該凹所(d1)の深い方の端部が上記金属ブロック(b)の一端部(b01)に対応している。
【００３５】
上記で得られた凸シボ付成形用入子(d)を、図１１に示すように、その凸シボパターン面(d01)が射出成形金型(k1)(k2)のキャビティ(kc)内に露呈するように導入した後、ここにアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）を射出し成形した。得られた成形体には、その一面に上記凸シボ付成形用入子(d)によって球面状凹シボ(a10)が上記グラデーションパターン通りに転写成形されると共に、球面状凹シボ(a10)及び角状凹シボ(a20)による上記拡散シボパターンも転写形成されていた。このようにして、本例の指向性導光板(A)を製造することができる。
【００３６】
以上の構成のサイドライト型面光源装置(1)は、指向性導光板(A)の出光面(a13)には、前記で説明した導光量が不足しうる領域(イ)(ロ)(ハ)には角状凹シボ(a20)と球面状凹シボ(a10)との混合された拡散シボパターン(pa)が設けられているので、これらの領域(イ)(ロ)(ハ)に導入される光は角状凹シボ(a20)により大きく方向転換され、これらの領域(イ)(ロ)(ハ)に充分な光量を拡散・供給することが出来る。従って、上記構造上の理由で従来生じていた光ムラを解消することができる。
【００３７】
また、これらの領域以外の出光面(a13)においては、球面状凹シボ(a10)によるグラデーションパターンを有するので球面状凹シボ(a10)で反射される光は殆ど広角に散乱しなく、全体に高輝度で均質な面光源を実現できる。
【００３８】
【発明の効果】
本願各請求項に係る発明によれば、無数の微小な球面状凹シボが設けられた指向性導光板の出光面において、相対的に輝度が低くなる領域に、出光面に直交する断面略Ｖ字状の微小な角状凹シボがランダムに重ねて設けられているので、ここでは導入される光は大きく方向転換させられ、導光量を供給することができ、輝度低下を解消する事が出来る。従って、出光面全体に亘って均一でかつ高輝度の出光面を構成する事が出来る。
【００３９】
さらに、出光面における球面状凹シボに所定のグラデーションパターンを持たせば、より均斉度が増した大出光面を構成でき、均斉かつ高輝度な大画面用の面光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の指向性導光板の一例を用いたサイドライト型面光源装置の分解斜視図
【図２】図１の面光源装置の側面構成図
【図３】拡散シボパターンの一例を示す要部断面図
【図４】球面状凹シボの形状を説明する断面概略図
【図５】出光面における導光量不足に基づく輝度低下領域の一例を示す斜視図
【図６】出光面における導光量不足に基づく輝度低下領域の他の例を示す斜視図
【図７】出光面における導光量不足に基づく輝度低下領域の更に他の例を示す斜視図
【図８】拡散シボパターンにおける角状シボの設け方の他の例の斜視図
【図９】指向性導光板の製造例における第１工程を説明する模式図
【図１０】指向性導光板の製造例における第２工程を説明する模式図
【図１１】指向性導光板の製造例における第３工程を説明する模式図
【符号の説明】
(A)…指向性導光板
(a10)…球面状凹シボ
(a11)…入光端面
(a12)…反入光端面
(a13)…出光面
(a14)…非出光面
(a20)…角状凹シボ
(a21)…突条
(b)…金属ブロック
(d)…凸シボ付成形用入子
(d10)…球面状凸シボ
(d20)…角状凸シボ
(pa)…拡散シボパターン
(1)…サイドライト型面照明装置
(2)…反射シート
(3)…反射テープ
(4)…冷陰極放電管
(5)…リフレクタ
(6)…プリズムシート
(7)…光拡散シート
(8)…液晶パネル

Claims

端面から入射された光を表裏いずれかの面から出射すると共にこの出光面側に無数の微小な球面状凹シボが設けられ、対向する面に入光面に直交する方向でプリズムが連続的に設けられた指向性導光板であって、
出光面において相対的に輝度が低くなる領域に、出光面に直交する断面略Ｖ字状の微小な角状凹シボがランダムに重ねて設けられたことを特徴とする指向性導光板。
相対的に輝度が低くなる部分が、光源用ゴムホルダに起因する導光量不足が反映される出光面入光側両隅部、入光端面の拡散不足に起因する出光面入光側縁部、側面に設けられる位置決め用凹・凸部に起因する光ムラが反映される出光面側辺部から選択される領域の少なくとも１つである請求項１記載の指向性導光板。
球面状凹シボの分布密度が、入光端面からこれに対向する反入光端面に向かって、次第に高密度になりかつ最高密度に達した後次第に密度を減じるグラデーションパターンに構成されている請求項１又は２に記載の指向性導光板。
端面から入射された光を表裏いずれかの面から出射する導光板の製造方法であって、
金属材料にブラスト法にて微小球状粒子を吹き付けて塑性変形させることにより無数の微小な球面状凹シボ付金属材料を形成する工程と、該球面状凹シボ付金属材料の所定領域にブラスト法にて微小角状粒子を吹き付けて前記球面状凹シボ上にてランダムに重ねて塑性変形させることにより角状凹シボを設ける工程と、上記金属材料の上記シボ面に対して電鋳法にてダイレクト転写して無数の微小な球面状凸シボ及び所定領域の角状凸シボ付成形用入子を作製する工程と、この成形用入子の上記凸シボ面に射出成形することにより一面に無数の微小な球面状凹シボが転写形成されかつ所定領域に半球状凹シボ及び角状凹状からなる拡散シボパターンが転写形成された導光板を得る工程とからなり、上記所定領域が、最終的に得られる導光板の出光面における光源用ゴムホルダに起因する導光量不足が反映される出光面入光側両隅部、入光端面の拡散不足に起因する出光面入光側縁部、側面に設けられる位置決め用凹・凸部に起因する光ムラが反映される出光面側辺部の少なくとも１つに相当することを特徴とする指向性導光板の製造方法。