JP4637732B2 - Light guide plate and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示パネルのバックライト等に用いられる面型照明装置を構成する導光板およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a light guide plate constituting a surface illumination device used for a backlight or the like of a liquid crystal display panel and a method for manufacturing the same.
面型照明装置を構成する従来の導光板1は、図9に示すように、光が入射される入光面2と、入光面2から入射された光が出射される出光面3と、出光面3と対向する非出光面4とを備えており、出光面3および非出光面4の少なくとも一方には、複数の光偏向部5が形成されている。そして、導光板1を使用する際には、入光面2に沿って光源6が配置され、光源6から出射された光が入光面2から導光板1の内部に取り込まれ、この光が光偏向部5によって偏向されて出光面3から出射される。
As shown in FIG. 9, a conventional
このような導光板1では、出光面3の明るさが全面に亘って均一であることが重要なため、従来では、光偏向部5の密度および大きさを調整することによって、出光面3から出射される光量を均一化するようにしていた。また、特許文献1に記載された導光板では、出光面および非出光面の少なくとも一方に光を拡散させる粗面パターンを形成することによって、明るさのむらを解消するようにしていた。
従来では、光偏向部5(図9)の大きさを変えたり、粗面パターン(特許文献1)を形成したりすることによって、出光面3の明るさを全面に亘って均一化していたが、これらの方法では、入光面2に沿って配置された光源6の影6aが出光面3に映り込むのを防止することができなかった。
Conventionally, the brightness of the light exit surface 3 is made uniform over the entire surface by changing the size of the light deflection unit 5 (FIG. 9) or forming a rough surface pattern (Patent Document 1). In these methods, the
つまり、従来の光偏向部5や粗面パターンは、「出光面3を正面から見たときに明るさが均一になるようにすること」を主目的として設計されていたため、「出光面3を斜めから見たときに、光源6の影6aが出光面3に映り込む」という「映り込み」の問題については、十分な対策がなされていなかった。そして、この「映り込み」が生じた場合には、影6aの部分が他の部分よりも明るく見えるため、出光面3の明るさにむらが生じていた。
In other words, the conventional light deflecting unit 5 and the rough surface pattern are designed mainly for “making the brightness uniform when the light exit surface 3 is viewed from the front”. No sufficient countermeasure has been taken for the “reflection” problem that the
それゆえに、本発明の主たる課題は、光源の影が出光面に映り込むのを防止することによって、出光面における明るさのむらを解消することができる導光板を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a light guide plate that can eliminate unevenness in brightness on the light exit surface by preventing the shadow of the light source from appearing on the light exit surface.
請求項1に記載した発明は、「光が入射される入光面10aと、前記入光面10aから入射された光が出射される出光面10bと、前記出光面10bと対向する非出光面10cとを備え、前記出光面10bおよび前記非出光面10cの少なくとも一方には、前記出光面10bから光を出射させる複数の光偏向部26が形成されている導光板10において、前記出光面10bおよび前記非出光面10cの少なくとも一方における前記光偏向部26を除いた部分には、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部28が前記入光面10aから入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されていることを特徴とする、導光板10」である。
The invention described in
この発明において、複数の筋状の光拡散部28に光が当たると、その光は光拡散部28の長手方向に対して略直交する方向すなわち幅方向へ拡散される。つまり、筋状の光拡散部28では、長手方向における形状変化はほとんどないものの、幅方向における形状変化は急であるため、幅方向において光が広範囲に亘って拡散される。
In the present invention, when light hits the plurality of streaky
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した「導光板10」において、「前記光拡散部28は、条溝または突条である」ことを特徴とする。
The invention described in
この発明は、光拡散部28の形状を条溝または突条に限定したものである。
In the present invention, the shape of the
請求項3に記載した発明は、「出光面10bおよび非出光面10cの少なくとも一方に、前記出光面10bから光を出射させる複数の光偏向部26が設けられており、前記出光面10bおよび前記非出光面10cの少なくとも一方における前記光偏向部26を除いた部分に、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部28が入光面10aから入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されている導光板10の製造方法であって、(a)前記光偏向部26および前記光拡散部28に対応したパターンが表面に形成されている母材を準備し、(b)前記母材の表面に電鋳法で金属層を成長させることによってレプリカ板を形成し、(c)前記母材から取り外した前記レプリカ板を金型キャビティ内に配置し、(d)前記金型キャビティ内に樹脂を射出する、導光板10の製造方法」である。
According to the third aspect of the present invention, "a plurality of light deflecting
この発明は、請求項1〜3に記載した導光板10を製造するのに用いられる、導光板の製造方法である。
This invention is a manufacturing method of a light-guide plate used for manufacturing the light-
請求項1〜3に記載した発明によれば、入光面10aから入射された光を筋状の光拡散部28によって、光拡散部28の長手方向に対して略直交する方向へ拡散することができる。
According to the first to third aspects of the present invention, the light incident from the
したがって、光の進行方向に対して略直交する方向に光拡散部28の長手方向を合わせておけば、出光面10bに映り込む光源14の影14aを光の進行方向へ拡散させて効果的にぼかすことができる。
Therefore, if the longitudinal direction of the
請求項4に記載した発明によれば、請求項1〜3に記載した発明に係る導光板10を簡単かつ安価に製造できる。
According to the invention described in
図1は、本発明が適用された導光板10を示す斜視図であり、図2は、導光板10を示す平面図(A)および底面図(B)である。そして、図3は、導光板10が組み込まれた面型照明装置12を示す正面図であり、図4は、面型照明装置12を示す分解斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a
面型照明装置12(図3、図4)は、カーナビゲーションシステム、TV受像機またはコンピュータディスプレイなどの液晶表示パネルを背面から照射するバックライトとして用いられるものであり、導光板10、光源14、リフレクタ16、反射板18、拡散板20a,20bおよび導光レンズ22等によって構成されている。
The surface illumination device 12 (FIGS. 3 and 4) is used as a backlight for irradiating a liquid crystal display panel such as a car navigation system, a TV receiver, or a computer display from the back, and includes a
導光板10(図1、図2)は、透明なアクリル樹脂(PMMA)やポリカーボネート(PC)等のような透光性材料によって形成された楔型の部材であり、その側端面には入光面10aが形成されており、表面(図1における上面)には出光面10bが形成されおり、裏面すなわち出光面10bと対向する面(図1における下面)には、非出光面10cが形成されている。また、非出光面10cには、出光面10bから光を出射させる複数の光偏向部26が設けられており、非出光面10cにおける光偏向部26を除いた部分には、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部28が形成されている。
The light guide plate 10 (FIGS. 1 and 2) is a wedge-shaped member made of a light-transmitting material such as transparent acrylic resin (PMMA) or polycarbonate (PC). A
この実施例における光偏向部26は、ドット状の「凹部」であり、光偏向部26の大きさは、出光面10bの全面に亘って出光量が均一となるように、入光面10aから遠ざかるにつれて大きくなるように設定されている。
The
なお、光偏向部26は、出光面10bから光を出射させる機能を有するものであればよく、その形状は、特に限定されるものではない。つまり、光偏向部26の形状は、ドット状の「凹部」の他、ドット状の「突部」、「突条」または「条溝」等であってもよく、「突部」および「凹部」のより具体的な形状は、「半球状」または「四角錐状」等であってもよい。
The
光拡散部28は、微細な「条溝」であり、入光面10aから入射された光の進行方向に対して略直交する方向へ延びて形成されている。
The
光拡散部28の分布密度および深さ等は、後述する製造工程で用いられる母材の表面パターン等に依存して決定されるが、母材の表面パターンのうち光拡散部28に対応する部分は、研磨機による研磨処理によって形成されている。したがって、光拡散部28の状態は、研磨処理による面粗度(JIS規格)として表すことが可能であり、この実施例では、算術平均粗さRaが0.03〜0.30μm、十点平均粗さRzが0.10〜0.70μm、凹凸の平均間隔Smが20〜600μmとなるような面粗度で、光拡散部28が形成されている。ただし、これらの値は、光拡散部28の延びる方向に対して直交する方向において測定したものである。
The distribution density, depth, and the like of the
なお、光拡散部28は、光を拡散させる機能を有するものであればよく、その形状は、「条溝」の他、「突条」等であってもよい。
The
光源14は、導光板10に対して光を与えるものであり、入光面10aに沿って配置されている。この実施例における光源14は、棒状の冷陰極管であるが、これに代えて、消費電力の少ない複数のLED(発光ダイオード)等を用いるようにしてもよい。
The
リフレクタ16は、光源14から出射された光の一部を反射して入光面10aに与えるものであり、光源14の背方にこれを覆うようにして配置されている。
The
反射板18は、導光板10から漏れ出た光を導光板10へ戻すものであり、白色PET等の光反射性に優れた材料で形成されており、非出光面10cに近接して配置されている。
The
拡散板20a,20bは、光を拡散させて明るさのむらを解消するものであり、アクリル樹脂のような透光性材料に透明樹脂粒子等の光拡散手段を混入すること等によって形成されている。導光レンズ22は、光の方向を導光板10の出光面10bに対して略直交する方向へ修正するためのものであり、アクリル樹脂のような透光性材料により形成されている。そして、拡散板20a、導光レンズ22および拡散板20bが、出光面10bに近接してこの順で層状に配置されている。
The diffusing
面型照明装置12を液晶表示パネル(図示省略)の背面に配置して光源14を点灯すると、光源14からの光は、直接またはリフレクタ16を介して入光面10aから導光板10の内部へ入射され、導光板10の壁面で反射されながら進行する。そして、光が光偏向部26に当たると、その光は所定方向へ偏向されるので、拡散されることなく導光板10の外部へ出射され、または、導光板10の内部へ反射される。
When the
一方、光が光拡散部28に当たると、その光は、光拡散部28の長手方向に対して略直交する方向すなわち幅方向へ拡散される。つまり、筋状の光拡散部28では、長手方向における形状変化はほとんどないものの、幅方向における形状変化は急であるため、幅方向において光が広範囲に亘って拡散される。したがって、図1中の二点鎖線で示すように、出光面10bに映り込む光源14の影14aを光の進行方向へ拡散させて効果的にぼかすことができる。
On the other hand, when light hits the
なお、導光板10を製造する方法としては、「樹脂板にレーザー光を照射して所定の光学パターンを直接形成する方法」、「金型に所定の光学パターンに対応するパターンを機械加工し、その金型を用いて射出成形する方法」または「所定の光学パターンに対応するパターンを有するレプリカ板を電鋳法で形成し、このレプリカ板を金型内に配設して射出成形する方法」等を用いることが可能であるが、筋状の光拡散部28を高精度で形成する必要があることから、「電鋳法で製造したレプリカ板を金型内に配設して射出成形する方法(以下、「レプリカ法」という。)」を用いることが望ましい。
In addition, as a method of manufacturing the
レプリカ法を用いて導光板10を製造する際には、まず、(a)ステンレス等の金属からなる母材の表面を研磨機で研磨することによって筋状の光拡散部28に対応する条溝を形成し、また、ブラスト(すなわち母材の表面に投射材を吹き付ける方法)、エッチングまたは機械加工等によって光偏向部26に対応する微小な凹部を形成する。つまり、母材の表面に、光偏向部26と光拡散部28とからなる所定の光学パターンに対応したパターンを形成する。
When the
そして、(c)パターン(条溝および凹部)が形成された母材の表面に電鋳法によってニッケルまたは銅等の金属からなる金属層を成長させ、パターンが転写されたレプリカ板を形成する。その後、(d)母材から取り外したレプリカ板を金型キャビティ内に配置し、(e)金型キャビティ内に樹脂を射出して、所定の光学パターン(光偏向部26および光拡散部28)を有する導光板10を得る。
Then, (c) a metal layer made of a metal such as nickel or copper is grown by electroforming on the surface of the base material on which the patterns (strips and recesses) are formed, thereby forming a replica plate on which the patterns are transferred. Thereafter, (d) the replica plate removed from the base material is placed in the mold cavity, (e) the resin is injected into the mold cavity, and a predetermined optical pattern (the
なお、上述の導光板10では、図2に示すように、非出光面10cにのみ光拡散部28を形成しているが、光拡散部28は、出光面10bおよび非出光面10cの少なくとも一方における光偏向部26を除いた部分に形成されていればよい。したがって、図5または図6に示すように、出光面10bおよび非出光面10cの双方に光拡散部28を形成してもよいし、図7に示すように、出光面10bにのみ光拡散部28を形成してもよい。また、光偏向部26については、出光面10bおよび非出光面10cの少なくとも一方に形成されていればよい。
In the
また、図8に示すように、光拡散部28を、入光面10aから入射された光の進行方向に対して任意角度(図8では、45°)で傾けて形成してもよい。この場合には、出光面10bおよび非出光面10cのそれぞれに形成される光拡散部28を互いに交差するように形成してもよい。たとえば、光拡散部28による拡散方向と導光レンズ22による偏向方向とが互い干渉する関係にある場合には、その干渉を解消するように、入光面10aから入射された光の進行方向に対する光拡散部28の傾斜角度を設定してもよい。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、導光板10の全体形状は、上述の実施例のような楔型の他、厚さが均一な平板状や、その他の形状であってもよい。
Further, the overall shape of the
さらに、導光板10の両端面に入光面10aを形成し、それぞれの入光面10aに沿って光源14を配置してもよい。この場合には、各入光面10aから入射された光が出光面10bから均一に出射されるように、光偏向部26の分布密度や大きさが設定され、かつ、光拡散部28の面粗度等が設定される。
Furthermore, the light incident surfaces 10a may be formed on both end surfaces of the
10… 導光板
10a… 入光面
10b… 出光面
10c… 非出光面
12… 面型照明装置
14… 光源
14a… 影
16… リフレクタ
18… 反射板
20a,20b… 拡散板
22… 導光レンズ
26… 光偏向部
28… 光拡散部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記出光面および前記非出光面の少なくとも一方における前記光偏向部を除いた部分には、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部が前記入光面から入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されていることを特徴とする、導光板。 A light incident surface on which light is incident, a light exit surface from which light incident from the light incident surface is emitted, and a non-light exit surface facing the light exit surface, wherein at least one of the light exit surface and the non-light exit surface On one side, in the light guide plate in which a plurality of light deflecting portions that emit light from the light exit surface are formed,
A portion of at least one of the light exit surface and the non-light exit surface excluding the light deflection portion has a plurality of streaky light diffusion portions for diffusing light with respect to the traveling direction of the light incident from the light incident surface. The light guide plate is formed to be inclined at an arbitrary angle .
(a)前記光偏向部および前記光拡散部に対応したパターンが表面に形成されている母材を準備し、(A) preparing a base material on which a pattern corresponding to the light deflection section and the light diffusion section is formed;
(b)前記母材の表面に電鋳法で金属層を成長させることによってレプリカ板を形成し、(B) forming a replica plate by growing a metal layer on the surface of the base material by electroforming;
(c)前記母材から取り外した前記レプリカ板を金型キャビティ内に配置し、(C) placing the replica plate removed from the base material in a mold cavity;
(d)前記金型キャビティ内に樹脂を射出する、導光板の製造方法。(D) A method for manufacturing a light guide plate, in which a resin is injected into the mold cavity.
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