JP4858805B2 - 導光板の製造方法、導光板、及びそれを用いた面光源装置、液晶表示用光源パネル、並びに液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、主要には、例えば液晶表示装置の液晶表示用光源パネル等や室内照明等として使用される面光源装置用の導光板の製造方法に関する。

例えば液晶表示装置においては、液晶表示パネルは自ら発光しないので、外部から光を液晶表示パネルに照射することによって液晶表示画面を見ることができるように構成されている。これを実現するために、例えば、いわゆるライティングパネルと呼ばれる面光源装置を液晶表示パネルの表示画面と反対側に配置し、面光源装置から出射した光が液晶表示パネルを通過することによって、表示画面を照明する構成が従来から知られている。そして、上記の面光源装置は一般に、外部に配置された例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の点光源からの光を面光源に転換して液晶表示パネルに均一に入射させるために、導光板を備えている。

このような面光源装置においては、導光板に入射された点光源からの光を導光板の一側の面（出射面）から均一に効率よく出射できることが求められている。そこで、出射光の輝度を向上させるために、導光板の出射面または出射面と反対側の面に種々の形状の穴、突起または溝等を形成することが提案されている（特許文献１や特許文献２を参照）。

特開平１０−２５３９６０号公報 特開２００１−２２８３３８号公報

上記の導光板の分野においては、液晶表示装置の大画面化等の近年の要請に伴い、光を出射する出射面をできるだけ広くすることが求められている。本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、大面積の導光板を容易に得られる導光板の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下のような、光源から入射部を介して内部に入射された光を出射面から出射させるための導光パターンを有する導光板の製造方法が提供される。前記導光板の素材としての透明シート材に、前記導光パターンを構成するドットパターンの凹凸を形成した金型を対面させた状態で、回転するローラによって前記透明シート材と前記金型を圧接しつつ送ることで、前記ドットパターンを前記透明シート材に転写する工程を含み、前記ドットパターンの転写を、各回の転写パターンが前記透明シート材の送り方向で隣接するように複数回行い、前記ローラにより前記透明シート材と前記金型を圧接した状態で、前記ローラの送り方向の上流側において、前記透明シート材に対して転写前の金型を対面させ、前記ローラの送り方向の下流側において、前記透明シート材から転写後の金型を分離させる。

この製造方法により、１つの金型でドットパターンを形成できる領域の広さに制限があっても、透明シート材を送りながら複数回ドットパターンを転写することで、広い面積にドットパターンを形成することができる。この結果、導光板の出射面の大面積化が容易に実現される。

前記の導光板の製造方法においては、前記ドットパターンの転写は、前記透明シート材の送り方向で互いに隣接するドットパターン同士が、その隣接境界におけるドットの配置密度が互いに一致するように行われることが好ましい。

この構成により、各回のドットパターン同士の継ぎ目をなくすことができ、出射光の輝度の均一性を向上させることができる。

前記の導光板の製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。前記金型は、リソグラフィー法によって製造されたレジストパターンを複数並べて接続したものを用いて電鋳法により作成されたものとする。前記工程は、前記レジストパターンの並べられる方向が前記透明シート材の送り方向に垂直な方向に沿うように前記金型を配置して行う。

この構成により、１つの金型でドットパターンを形成できる領域の広さを何倍にも広くすることができる。また、上記のように透明シート材の送り方向でドットパターンを複数回転写した場合、１つの金型の凹凸を形成する際にレジストパターンを並べて接続する方向が透明シート材の送り方向と垂直なので、ドットパターンの形成可能領域が縦横両方に拡大され、極めて広い面積の導光板を形成することができる。

前記の導光板の製造方法においては、前記導光パターンの１単位又は複数単位に相当するドットパターンを複数に分割して複数の前記レジストパターンを作成し、これらを並べて接続したものを用いて前記金型を電鋳法により作成することが好ましい。

これにより、Ｘ線マスクの大きさに制限されずに大きな導光パターンを実現でき、大きな面積を有する導光板を容易に製造することができる。

前記の導光板の製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。前記透明シート材を前記ローラへ送る前の段階で、前記透明シート材に対し前記金型を金型装着機構によって対面させる。前記金型が前記透明シート材に対面された後であって前記ローラを通過する前の段階で、前記金型の位置をガイド機構によって案内する。また、前記透明シート材が前記ローラを通過した後の段階で、前記透明シート材から前記金型を金型分離機構によって分離させる。

この構成により、上記の複数回の転写（エンボス加工）を連続的に行うことが容易であり、生産性の向上に寄与できる。

一方、前記の導光板の製造方法においては、前記金型は、前記ローラの周面に巻き付けるように固定されるようにすることもできる。

これにより、金型の透明シート材への対面、圧接、分離を簡素な構成で簡単に行うことができ、導光板の連続的な製造を容易に行うことができる。

前記の導光板の製造方法においては、前記金型は加熱機構によって加熱された状態で前記ローラによって圧接されることが好ましい。

この構成により、導光板に導光パターンを容易に形成することができる。

本発明の第２の観点によれば、前記の製造方法を使用することを特徴とする導光板の製造装置が提供される。

また、本発明の第３の観点によれば、前記の製造方法によって製造された、複数の前記導光パターンを有する導光板が提供される。

この構成により、大面積の導光板を容易に得ることができる。

本発明の第４の観点によれば、上記の導光板と、この導光板の前記複数の導光パターンのそれぞれの入射部に対応するように前記導光板の周囲に配置された点光源と、を備える面光源装置が提供される。

この構成により、大面積を照射できる簡素な構成の面光源装置を提供することができる。

本発明の第５の観点によれば、前記面光源装置と、前記導光板の前記出射面から出射した光を制御するように配置された光制御部材と、を備える、液晶表示用光源パネルが提供される。

前記の液晶表示用光源パネルにおいては、前記光制御部材は、前記導光板の出射面から出射した光を拡散する拡散板と、前記導光板の出射面から出射した光を集光する集光板とを含むことが好ましい。

また、本発明の第６の観点によれば、前記の液晶表示用光源パネルと、前記液晶表示用光源パネルから出射した光で照明されるように配置された液晶表示パネルと、を備える、液晶表示装置が提供される。

上記の液晶表示用光源パネルないし液晶表示装置によれば、液晶表示部の大画面化に好適な構成とすることができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る導光板の導光パターンを構成するドット配置パターンの概念を説明する図が示されている。図１（ａ）で示すように、この導光パターン１５は矩形状に構成されており、その矩形領域の四隅のうち図中左下の隅（入射部）を介して、点光源としてのＬＥＤからの光が４５°の方向ないし対角線方向に入射される。

そして、この導光パターン１５においては、導光板の出射面または出射面と反対側の面の少なくとも何れか一方に、多数個の凹形状又は凸形状に形成された微小形状部（ドット１０）が配置されている。

図１（ａ）で丸付数字の１〜５で示される領域の具体的なドットパターン例が図１（ｂ）にそれぞれ対応して示される。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、導光パターン１５のうち入射部の近傍領域（丸付数字４の領域）では、ドット１０の配置密度が最も小さい。導光パターン１５の中央領域（丸付数字３の領域）では、ドット１０の配置密度がやや大きくなり、入射部から最も離れた隅の領域（丸付数字１の領域）では、ドット１０の配置密度が最も大きくなる。上記以外の２つの隅の領域（丸付数字２及び５の領域）では、ドット１０の配置密度は上記の中央領域よりもやや大きい。

以上に示すように、導光パターン１５においてドット１０は、その四隅のうちの一つに構成された入射部からの距離が増大するに従って、その配置密度が疎の状態から密の状態に徐々に変化するように、多数配置されている。これにより、出射面から出射される光の強度を、導光パターン１５の領域全体にわたって均一にすることができる。

このドット１０の配置の様子は、図２に示す全体正面図によっても理解することができる。なお、図２では導光パターン１５をなすドットパターンの１つの単位が示されており（図１も同様）、この１単位における光の入射方向が矢印Ｌで示されている。

ただし、図１（ｂ）や図２に示すようにドット１０を規則的に配置することに代えて、上記したドット１０の密度の疎密の変化傾向を実質的に維持したまま、ドット１０をやや不規則的（ランダム）に配置することもできる。なお、導光板の出射光の輝度の均一性やモアレ防止の観点からは、上記のようにドット１０をランダムに配置することが好ましい。

詳細は後述するが、本実施形態の製造方法で製造される導光板は、図１（ｂ）や図２に示される導光パターン１５を１つの単位としたときに、複数単位を並べて配置して構成されている。なお、図１（ｂ）や図２は、ドット１０の配置パターンを模式的に示したものであり、正確なものではない。また、導光パターン１５の中央に図示してある白抜き状の「ＬＩＧＡ」の文字は、後述する導光板内での各導光パターン単位の向き及び鏡像反転の有無を判り易く説明するために図面上で仮想的に付されているだけであって、この「ＬＩＧＡ」の文字が導光パターン１５に実際に含まれているわけではない。これは、図６や図１０等においても同様である。

次に、上記導光板を製造する製造装置を図３及び図４を参照して説明する。図３（ａ）は導光板の製造装置の側面図、図３（ｂ）は同じく平面図である。図４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）におけるＡ−Ａ断面矢視図である。

図３（ａ）において、この製造装置８０は所謂ＬＩＧＡプロセス（Ｘ線リソグラフィー、電鋳、及び成形を組み合わせたプロセス）における成形工程を行うものであって、互いに対向する上下一対のローラ６１・６２を備えている。このローラ６１・６２の少なくとも一方には、図示しない電動モータの出力軸が連結されている。

図３（ａ）において、上記のローラ６１・６２よりも図中右側の領域では、樹脂製の透明フィルム（透明シート材）２１の平坦な表面及び裏面に対し、一対の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を、その金型面を透明フィルム２１に対面させるようにして位置決めして装着できるようになっている。この金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の型面には、前述の導光パターン１５の１単位分を構成するドットパターン（図１及び図２を参照）の凹凸を、Ｘ線リソグラフィー電鋳法により形成している。

本実施形態では前記透明フィルム２１は、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の合成樹脂（熱可塑性樹脂）から構成される、厚み１ｍｍ程度のシート状に構成している。また、上記の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の型面に形成された１つのドット１０の大きさは、その直径が１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ程度とするのが良い。また、ドット１０のアスペクト比は例えば０．３〜１．０程度とするのが好ましい。

また、金型は符号７１・７２と符号７１ｍ・７２ｍとで異なる金型が使用されており、具体的には図６（ａ）に示すように、一方の金型７１・７２の型面には図２のドットパターン１５に相当する凹凸を形成し、他方の金型７１ｍ・７２ｍの型面には、図２のドットパターン１５を縦軸（Ｙ軸）を対称軸として鏡像反転したドットパターン１５ｍに相当する凹凸を形成している。以後の説明では、符号７１・７２の金型を正像金型、符号７１ｍ・７２ｍの金型を鏡像金型と称することがある。

そして、上記の一対の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）に挟まれた状態の透明フィルム２１を、ローラ６１・６２の間を通過させつつ図３（ａ）及び図３（ｂ）の図中右から左へＸ軸方向に沿って送ることで、金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）と透明フィルム２１とを相互に圧接する。すると図４に示すように、上記の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の型面に形成されている凹凸が透明フィルム２１に転写され、転写パターンが形成される。なお図４の符号６６・６６は、上下の金型同士を位置決めするために一方の金型に設けられたテーパピンである。

なお、図５には、透明フィルム２１を上記エンボス加工することによって導光板１が形成される様子が概念的に示されている。このエンボス成形により、透明フィルム２１上に上記の導光パターンとしてのドットパターン１５・１５ｍが形成されることになる。

ローラ６１・６２を通過した後（ドットパターン１５・１５ｍの転写後）は、図３（ａ）におけるローラ６１・６２よりも図中左側の領域において、金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を透明フィルム２１から分離して取り外す（型開き）。このようにして、上記のドットパターン１５・１５ｍが形成された導光板１が製造される。

なお、本実施形態においては図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように、前記の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）によるドットパターン１５・１５ｍの転写は、各回の転写パターンが透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）で隣接するように、複数回行われる。従って、図６（ｂ）に示すように、導光パターン１５・１５ｍが複数単位分、透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）に隙間なく並べて形成されることになる。これにより、図６（ｂ）のような出射面の面積が広い導光板１を容易に製造することができる。なお、図６（ｂ）ではパターンを４回転写し、ドットパターン１５・１５ｍを計４単位分だけ形成した例を示しているが、転写を行う回数については任意である。

また、本実施形態では図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように、透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）で、正像金型７１・７２、鏡像金型７１ｍ・７２ｍ、正像金型７１・７２、・・・というように、正像金型７１・７２と鏡像金型７１ｍ・７２ｍを交互に装着してエンボス加工している。従って、図６（ｂ）に示すように、１単位分の正像のドットパターン１５と１単位分の鏡像のドットパターン１５ｍとが、透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）に交互に反復的に現れる導光板１が得られる。

そして、互いにＸ方向で隣り合う正像のドットパターン１５と鏡像のドットパターン１５ｍとは、その隣接境界（接続部分）におけるドットの配置密度（ドットの疎密の度合い）がＸ方向で互いに一致している。従って、正像のドットパターン１５と鏡像のドットパターン１５ｍとの境界部分の継ぎ目が殆ど全く目立たず、出射光のムラを低減して輝度の均一性を向上させることができる。

また、このように構成された導光板１では、図１や図２のように各単位の一隅から光を入射させる導光パターン１５を用いた場合、点光源の数を少なくすることができる。例えば図６（ｂ）の導光パターン１５・１５ｍの配置の場合、左右中央に図示されている２つのパターンの入射部の位置は一致しているから、４つ配置されるＬＥＤのうち左右中央の２つのＬＥＤを１つにまとめることでＬＥＤの数を１つ減らすことができ、面光源装置のコンパクト化、低コスト化を図ることができる。

なお図３（ａ）や図３（ｂ）に示すように、ローラ６１・６２よりも上流側での透明フィルム２１に対する金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の位置決め工程及び装着工程、ローラ６１・６２の下流側（ドットパターン転写後）での型開き工程は、それぞれ、図示しない金型装着機構及び金型分離機構によって行われる。この金型装着機構及び金型分離機構は、例えば公知のロボットハンドを用いた機構として構成することができる。なお、「上流側」「下流側」とは、透明フィルム２１が送られる方向の上流側及び下流側という意味である。

また、前記ローラ６１・６２より上流側であって前記金型装着機構よりも下流側には、前記金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の側面に当接して位置を案内するガイド機構としてのガイドローラ６５・６５が設置されている。これにより、前記ローラ６１・６２に対して金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）が正確な位置に挿入されることが確保される。

また前記製造装置８０は、前記金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を加熱するためのヒータ等からなる図示しない加熱機構を備えており、金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）は、加熱された状態でローラ６１・６２により透明フィルム２１に対し圧接される。従って、透明フィルム２１に対するエンボス加工を短時間で容易に行うことができ、導光板１の生産効率を向上させることができる。

なお、上記の製造装置８０では図５に示すように、エンボス加工により透明フィルム２１の一側の面（出射面）に截頭円錐状（台形円錐状）の凸部１４を形成し、他側の面（出射面と反対側の面）の対応する位置に截頭円錐状の凹部１３を形成し、凸部１４と凹部１３の組み合わせにより１つの上記ドット１０を構成している。なお図７には、截頭円錐状の前記凸部１４を実際に撮影した拡大写真が、（ａ）〜（ｃ）で拡大倍率を変えて示されている。この図７の例では、凸部の直径は６０μｍである。

ただし、ドット１０を構成する方法としては上記に限定されず、例えば図８（ａ）〜図８（ｅ）のような形状に変更することもできる（なお、図８（ｆ）の形状は図５（ｂ）の形状と実質的に同じである）。

図８（ａ）〜（ｅ）の各形状を説明すると、図８（ａ）では、ドット１０は、導光板１の出射面と反対側の面に形成された円柱形状の凹部１１から構成される。図８（ｂ）では、ドット１０は、出射面に形成された円柱形状の凸部１２から構成される。図８（ｃ）では、ドット１０は、出射面に形成された円柱形状の凹部１１と、出射面と反対側の面に形成された円柱形状の凸部１２の組み合わせから構成される。

図８（ｄ）では、ドット１０は、導光板１の出射面と反対側の面に形成された截頭円錐形状の凹部１３から構成される。図８（ｅ）では、ドット１０は、出射面に形成された截頭円錐形状の凸部１４から構成される。

また、上記のドット１０を構成する凹部や凸部（１１〜１４）は横断面を円形状としたが、例えば三角形、矩形等の多角形状のドット１０に変更することもできる。

次に、上記の製造装置８０で用いられる金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の製造方法の一例について説明する。本実施形態では、上記金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）は、Ｘ線リソグラフィと電鋳法を組み合わせた方法によって製造されており、図９（ａ）〜図９（ｄ）には上記製造方法が順を追って示されている。

先ず、図９（ａ）に示すように、シリコンの基板２０の表面上に、厚みが数十〜１００μｍ程度の例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のレジスト膜３０を形成する。そして図９（ｂ）に示すように、Ｘ線マスク４０を用いて、基板２０の上に形成された前記レジスト膜３０にＸ線を矢印Ｐに示す方向に照射する。このＸ線は、直進性に優れたシンクロトロン放射（ＳＲ）光装置から発生するＸ線を用いる。これにより、レジスト膜３０にアスペクト比の高いＸ線露光部分とＸ線非露光部分とを選択的に形成する。なお、前記Ｘ線マスク４０は、截頭円錐状のＸ線吸収体４３と、このＸ線吸収体４３を被覆するＸ線透過膜４２とから構成されている。

そして図９（ｃ）に示すように、現像液に浸漬することで前記Ｘ線露光部分を溶解させて選択的に除去し、前記Ｘ線非露光部分を残す。この結果、レジスト構造体として、截頭円錐状の凸部レジストパターン３２が基板２０上に形成される。なお、この凸部レジストパターン３２における１つ１つの凸部の配置が、上記の導光パターン１５におけるドット１０の配置に対応していることはいうまでもない。

次に図９（ｄ）に示すように、電鋳法を用いて、円錐台形状の凸部レジストパターン３２と基板２０を被覆するように金属としてニッケル等を電着させることによって、金属構造体５０を形成する。なお、図９（ｄ）は、金属構造体５０から前記の凸部レジストパターン３２を除去した状態を示している。この金属構造体５０には、前記円錐台形状凸部レジストパターン３２に相当する位置に、円錐台形状凹部５２が形成されている。

この図９（ｄ）に示す金属構造体５０が、上記の製造装置における金型７１（７１ｍ）として使用されることになる。そして、上記の円錐台形状凹部５２が、上記の金型７１（７１ｍ）の型面における凹凸のうち凹の部分を構成することになる。

なお、前記Ｘ線マスク４０のマスクパターンを変更することで凹部レジストパターンを形成し、これによって円錐台形状の凸部を金属構造体５０に形成することもでき、こうして反対側の金型７２（７２ｍ）を製造することができる。

以上に示すように、本実施形態では、透明フィルム２１に、導光パターンを構成するドットパターン１５（１５ｍ）の凹凸をＸ線リソグラフィー電鋳法により形成した金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を対面させた状態で、回転可能なローラ６１・６２によって圧接しつつ送ることで、前記ドットパターン１５（１５ｍ）を透明フィルム２１に転写するように構成されている。そして図３（ａ）等に示すように、金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を用いたドットパターン１５（１５ｍ）の転写は、各回の転写パターン１５・１５ｍが透明フィルム２１の送り方向で隣接するように、複数回行われる。

こうすることで、図６（ｂ）に示すように、導光パターン１５・１５ｍの複数単位分を隙間なく繋ぎ合わせた大きな出射面を有する導光板１を提供することができる。また、各導光パターン１５・１５ｍの入射部に対応させてＬＥＤを配置することで、出射面が大きいと同時に、簡素かつコンパクトな構成の面光源装置を得ることができる。

特に、例えばシンクロトロン放射光を用いたＸ線リソグラフィ電鋳法を採用する場合、図９（ｂ）で説明したＸ線マスク４０は現状では例えば２１ｃｍ×３０ｃｍ程度の大きさのものしか作ることができないので、金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の型面を広い領域にわたって加工することが不可能であり、これが導光板１の出射面の大面積化に対する大きな障害になっていた。しかしながら、本実施形態の製造装置８０ないし製造方法によれば、Ｘ線マスク４０で形成されるパターンを少なくとも透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）に隣接して複数形成することで、上記の障害を克服して導光板１の出射面の大面積化を容易に実現することができ、この意味で本発明の意義は極めて大きい。

また、図９（ｂ）で説明したＸ線マスク４０を共通として複数の金型を製造し、これを導光板１の製造装置８０で用いることで、金型の製造コスト、ひいては導光板１の製造コストも低減することができる。特に本実施形態では、大規模なシンクロトロン放射光設備を必要とするＸ線マスク４０の数を少なくできるので、このコスト削減効果は極めて大きい。

また、本実施形態では図６（ｂ）に示すように、前記ドットパターン１５・１５ｍの転写は、前記透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）で互いに隣接するドットパターン１５・１５ｍ同士が対称（正像・鏡像の関係）となるように行われる。言い換えれば、透明フィルム２１の送り方向で互いに隣接する正像のドットパターン１５と鏡像のドットパターン１５ｍとは、図１における丸付数字の１の領域と１の領域同士が向き合い、５の領域と５の領域同士が向き合うというように、その隣接境界におけるドットの配置密度がＸ方向で互いに一致している。従って、正像のドットパターン１５と鏡像のドットパターン１５ｍとの境界部分の継ぎ目が殆ど全く目立たず、出射光のムラを低減して輝度の均一性を向上させることができる。

また、各ドットパターン１５・１５ｍが対角線方向に光を入射させる場合、互いに隣接する２つの導光パターン１５・１５ｍに対し１つのＬＥＤのみを配置する構成も可能になり、点光源の数の減少により面光源装置の構成を一層簡素化することができる。

ただし、導光パターン単位が図１や図２に示すように縦横の長さが等しい正方形状に構成されている場合は、鏡像反転パターン１５ｍの代わりに、元のドットパターンを特定の方向に９０°回転させた回転パターンを元のパターン１５に隣接して配置することもでき、この場合でもドットパターンの単位同士の継ぎ目をなくすことができる。

次に、上記の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）の第１変形例について、図１０及び図１１を参照して説明する。

図１０（ａ）に示すように、この第１変形例の正像金型７１・７２では、図１（ｂ）や図２に示す導光パターンを、１つの正像金型７１・７２につき２単位分形成している。具体的には、金型７１・７２の型面の凹凸パターンは、図２に示す１単位分のドットパターン１５と、当該ドットパターン１５を横軸（Ｘ軸）を対称軸として鏡像反転したドットパターン１５ｍ’とを、縦方向（Ｙ軸方向）に接続したパターンに相当する。この結果、金型７１・７２は、前述した実施形態（図６（ａ）を参照）と比較して、Ｙ軸方向に２倍程度細長い形状を呈している。

なお、上記鏡像反転パターン１５ｍ’を用いる代わりに、元のパターン１５を１８０°回転したパターンに変更することもできる。即ち、ドットパターン１５とそれを１８０°回転させたドットパターンとを縦方向（Ｙ軸方向）に接続したパターンに相当する凹凸を金型７１・７２に形成しても良い。あるいは、図１や図２に示すように導光パターン単位が正方形状に構成されている場合は、ドットパターン１５とそれを特定の方向に９０°回転したドットパターンとを縦方向に接続しても良い。

また、上記の正像金型７１・７２のほかに、上記の型面の凹凸を縦軸（Ｙ軸）を対称軸として鏡像反転したパターンに相当する凹凸を形成した、鏡像金型７１ｍ・７２ｍを用意する。

こうして得られた正像金型７１・７２及び鏡像金型７１ｍ・７２ｍを図３の製造装置８０で用いることによって、図１０（ｂ）に示すように、導光パターン（ドットパターン１５・１５ｍ・１５ｍ’・１５ｍ”）をＸ軸方向に計ｎ単位（ｎは２以上の整数）、Ｙ軸方向に計２単位だけ縦横に並べた導光板１を得ることができる。従って、導光板１の出射面の一層の大面積化が可能になる。なお、上記ｎの値（言い換えれば、金型によるパターンの転写回数）は、図１０（ｂ）の例では４としているが、２以上であれば任意である。

なお、この第１変形例の金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を製造する方法としては、前述の実施形態の図９（ｃ）のように凸部レジストパターン３２を形成した基板２０を２つ製造しておき、この基板２０（凸部レジストパターン３２）を図１１のように導光パターンの縦方向（Ｙ軸方向）に２つ並べて互いに接続した状態で、電鋳法を用いてニッケル等を電着させ、２パターン分の円錐台形状凹部５２を形成した金属構造体５０を製造すれば良い。

なお図１１に示すように、並べられる２つの基板２０・２０のうち一方には前記ドットパターン１５に対応する凸部レジストパターン３２を形成し、他方には、当該ドットパターン１５を上記のように鏡像反転させたパターン１５ｍ’に対応する凸部レジストパターン３２を形成するものとする。このようにすることで、図１０（ａ）に示すように、互いに鏡像の関係（対称）となる２単位分のドットパターン１５・１５ｍ’に相当する凹凸を型面に有する金型７１・７２を得ることができる。

以上に示すように、上記第１変形例において金型７１は、Ｘ線マスク４０で製造されたレジストパターン（凸部レジストパターン３２）を複数並べて接続したものを用いて、電鋳法により作成される。そして、図３の製造装置８０では、前記金型７１・７２を、前記レジストパターン（凸部レジストパターン３２）の並べられる方向が前記透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）に垂直な方向に沿うように配置して行うように構成している。即ち、レジストパターンが並べられた方向が前記Ｙ軸方向に沿うように金型７１・７２を向けた状態で、ドットパターンの転写を行うように構成している。なお、鏡像金型７１ｍ・７２ｍにおいても同様である。

従って、複数のレジストパターンを接続することで図１０（ａ）に示すようにＹ軸方向に大きな金型７１・７２（７１ｍ・７２ｍ）を電鋳法で得ることができ、この金型を用いて複数回のドットパターンの転写を行うことで、図１０（ｂ）に示すように、透明フィルム２１の送り方向（Ｘ軸方向）のみならずそれと垂直な方向（Ｙ軸方向）にも出射面が広い導光板１を得ることができる。

なお、金型の製造方法の第２変形例が図１２に示され、この第２変形例では、３つの基板２０（凸部レジストパターン３２）を並べて互いに接続した状態で、電鋳法を用いてニッケル等を電着させている。そして、各基板２０・２０・２０には、上述と同じく互いに対称な導光パターン１５・１５ｍ’を２単位分繋ぎ合わせたパターンを３分割したものに相当する凸部レジストパターン３２を形成する。

このように、凸部レジストパターン３２が互いに接続する部分の継ぎ目（基板２０同士の継ぎ目）Ｅ１・Ｅ１が、導光パターンの単位同士の継ぎ目Ｅ２と一致しないようにレジストパターン３２を構成すれば、より多くの凸部レジストパターン３２を繋ぎ合わせて大きな導光パターン単位を実現することができ、更に高面積な導光板１を得ることができる。言い換えれば、導光パターンの２単位分に相当するドットパターンを３つのＸ線マスク４０に分割して３つの凸部レジストパターン３２を作成し、この３つの凸部レジストパターン３２を複数並べて接続したものを用いて金型７１・７２を電鋳法により作成することで、上述したＸ線マスク４０の大きさの制限にかかわらず大きな導光パターン単位を実現でき、導光板１の大面積化を実現できる。具体例を挙げれば、図１２に示す金型を用いた場合、図１０（ｂ）の導光板１を更に縦方向（Ｙ軸方向）に１．５倍に引き伸ばしたものに相当する導光板を製造することが可能である。なお、何単位分の導光パターンを幾つのＸ線マスク４０で分割するかについては任意であって、複数のＸ線マスク４０で分割するものであれば良い。

次に、本実施形態の導光板１を備えた面光源装置の一例としてのライティングパネル（液晶表示用光源パネル）の概略構成を、図１３の分解斜視図を参照して説明する。

図１３においてライティングパネル１００は、反射フィルム５と、前記導光板１と、拡散フィルム２と、レンズフィルム３・４とを順に積層して構成されている。導光板１の側部には、点光源としての上記ＬＥＤ（発光ダイオード）６が配置され、このＬＥＤ６から光が導光板１に入射される。図１３の例では３つのＬＥＤ６が導光板１の一辺側に並べて配置されているが、ＬＥＤ６の数及び配置はこれに限定されるものではなく、前述の導光パターン１５の上記入射部に対応するようにＬＥＤ６を設ければ良い。

この構成で、ＬＥＤ６から導光板１に入射された光は、導光板１の前記導光パターンの内部で伝播することで面光源に変換され、導光板１の出射面（図１３では、上面）から前記拡散フィルム２に向かって出射する。なお、前記反射フィルム５は、導光板１の出射面と反対側に漏れ出る光を上記の出射方向に反射させて、導光板１の内部に集めるためのものである。

上記のように導光板１から出射した光は、光制御部材としての拡散フィルム２を通過することによって進行方向が拡散される。そして更に、所謂プリズムシートと称される、光制御部材としての前記レンズフィルム３・４を通過することによって、液晶表示画面の視野角内に集中し、輝度をより高めた光が液晶表示画面を照射する。

図１４は、図１３に示したライティングパネル１００を備えた液晶表示装置を概念的に示す図である。この図１４に示す液晶表示装置５００において、点光源としてのＬＥＤ６から導光板１に入射された光は、矢印で示すように導光板１の内部で反射を繰り返した後、導光板１の出射面から出射し、拡散フィルム２、レンズフィルム３・４を通過して、液晶表示パネルとしての液晶セル２００を照射する。

具体的には、ＬＥＤ６から入射した光は、導光板１と空気の屈折率の差によって全反射を繰り返し、導光板１の内部を伝播する。そして前述したとおり、導光板１の出射面又は出射面と反対側の面の少なくとも何れか一方に、多数個のドット１０が図１や図２に示すように配置されて導光パターン１５を構成しているので、光は全反射を繰り返して屈折し、出射面から出射することになる。

なお、上記の液晶表示装置５００では、液晶セル２００の表示画面と反対側の面が、ライティングパネル１００の光の出射面に対向するように配置されている（バックライト方式）。しかしながらこれに限定されず、液晶セル２００の表示画面がライティングパネル１００の光の出射面に対向するように配置されていても良い（フロントライト方式）。

また、図１５は、前記のライティングパネル１００を大面積の照明装置として用いた例を示す概念図であって、図１４の液晶表示装置５００から、液晶セル２００、レンズフィルム３・４及び液晶セル２００を省略したものに相当する。この図１５に示すように、本実施形態の導光板１は、例えば室内空間を照明するための面光源装置として用いることができる。また、上記のほかにも、本実施形態によって実現される広面積の面光源装置は、幅広い用途で利用することができる。

以上に本発明の好適な実施形態及び変形例を示したが、上記の構成は更に以下に示すように変更することができる。

前記製造装置８０は図３（ａ）に示すように、ローラ６１・６２を一対で対向配置するように構成したが、これに限らず、例えば、互いに対向する１つのローラと平面状の部材との間で金型と透明フィルムとを圧接するように変更することができる。

また、例えば図８（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｅ）のように、凹部又は凸部が導光板１の一方の面にのみ形成される場合には、図３（ａ）や図４に示す金型の上下何れか一方を、例えば単なる平板状の部材に変更することができる。

また、上記のように凹部又は凸部が導光板１の一方の面にのみ形成される場合には、図３（ａ）や図４に示す金型の上下何れか一方を省略し、金型と反対側から透明フィルムを直接ローラで圧接するように変更することができる。

また、図３（ａ）の製造装置８０は、前記ローラ６１・６２の外周面に沿って金型の１つ又は複数を巻き付けるように装着して、ローラ６１・６２の周面に凹凸を配置した構成に変更することができる。この場合でも、透明フィルム２１に金型を対面させた状態でローラ６１・６２によって圧接しつつ送ることで、透明フィルム２１に上記のドットパターン１５をエンボス加工することができる。この構成では、金型の透明フィルム２１への対面、圧接、分離をローラ６１・６２の回転のみで簡単に行うことができ、導光板１の連続的な製造を容易に行うことができるので、生産効率の向上が実現される。

図６（ｂ）や図１０（ｂ）に示す複数の導光パターン単位の配置は一例であって、他の配置に変更することもできる。なお、図１０（ｂ）のように導光パターンを縦横何れにも複数単位配置する場合は、各導光パターン単位の入射部が導光板１の周縁に位置するように配置する必要がある。

図３（ｂ）等に示すガイド手段としてのガイドローラは、棒状のガイドバー等に変更することができる。

上記の導光パターンを構成するドットパターンは、図１（ｂ）や図２に示すように、同一径のドットを入射部から離れるにつれて疎から密となるように配置している。しかしながら、疎の領域ではドットが相対的に小さくなり、密の領域ではドットが相対的に大きくなるようなドットパターンに変更することもできる。

また、ドットパターンによらず、例えば細長い突起や溝によって導光パターンを構成するように変更することもできる。

本発明の一実施形態に係る導光板の導光パターン単位においてドットの配置パターンを概念的に説明する図。 導光パターンの１単位におけるドットの配置パターンの全体概念図。 （ａ）は導光板の製造方法を示す側面図、（ｂ）は同じく平面図。 図３（ａ）及び図３（ｂ）におけるＡ−Ａ断面矢視図。 （ａ）は金型によるエンボス加工前の透明フィルムの断面図、（ｂ）はエンボス加工がされてドットが形成された透明フィルムの断面図。 （ａ）は導光板の製造工程で用いられる金型の型面に形成されるパターンを概念的に説明する図、（ｂ）はエンボス加工後の導光板の正面図。 導光板のドットを構成する截頭円錐状の凸部の拡大写真を示す図。 導光板のドットの形状の種々の例を示す図。 導光板の製造工程で用いられる金型の製造手順を（ａ）〜（ｄ）の順に説明する図。 （ａ）は、第１変形例に係る導光板の製造工程で用いられる金型の型面に形成されるパターンを概念的に説明する図、（ｂ）はエンボス加工後の導光板の正面図。 第１変形例における金型を電鋳法で形成する様子を示す図。 第２変形例における金型を電鋳法で形成する様子を示す図。 導光板を用いる面光源装置としてのライティングパネルの概略構成を示す分解斜視図。 前記ライティングパネルを備えた液晶表示装置を概念的に示す図。 前記ライティングパネルを室内照明装置として使用する場合を概念的に示す図。

符号の説明

１ 導光板
２ 拡散フィルム
３・４ レンズフィルム
５ 反射フィルム
６ ＬＥＤ（点光源）
１０ ドット
１１ 円柱形状凹部
１２ 円柱形状凸部
１３ 凹部
１４ 凸部
１５・１５ｍ ドットパターン（導光パターン）
２０ 基板
２１ 透明フィルム（透明シート材）
３０ レジスト膜
３２ 凸部レジストパターン
４０ Ｘ線マスク
４２ Ｘ線透過膜
４３ Ｘ線吸収体
５０ 金属構造体
５２ 円錐台形状凹部
６１・６２ ローラ
６５ ガイドローラ（ガイド機構）
７１・７２ 金型
８０ 導光板の製造装置
１００ ライティングパネル
２００ 液晶セル
５００ 液晶表示装置

Claims (12)

1. 光源から入射部を介して内部に入射された光を出射面から出射させるための導光パターンを有する導光板の製造方法において、
   前記導光板の素材としての透明シート材に、前記導光パターンを構成するドットパターンの凹凸を形成した金型を対面させた状態で、回転するローラによって前記透明シート材と前記金型を圧接しつつ送ることで、前記ドットパターンを前記透明シート材に転写する工程を含み、
   前記ドットパターンの転写を、各回の転写パターンが前記透明シート材の送り方向で隣接するように複数回行い、
   前記ローラにより前記透明シート材と前記金型を圧接した状態で、前記ローラの送り方向の上流側において、前記透明シート材に対して転写前の金型を対面させ、前記ローラの送り方向の下流側において、前記透明シート材から転写後の金型を分離させることを特徴とする、導光板の製造方法。
2. 請求項１に記載の導光板の製造方法であって、
   前記ドットパターンの転写は、前記透明シート材の送り方向で互いに隣接するドットパターン同士が、その隣接境界におけるドットの配置密度が互いに一致するように行われることを特徴とする、導光板の製造方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の導光板の製造方法であって、
   前記金型は、リソグラフィー法によって製造されたレジストパターンを複数並べて接続したものを用いて電鋳法により作成されたものとし、
   前記工程は、前記レジストパターンの並べられる方向が前記透明シート材の送り方向に垂直な方向に沿うように前記金型を配置して行うことを特徴とする、導光板の製造方法。
4. 請求項３に記載の導光板の製造方法であって、
   前記導光パターンの１単位又は複数単位に相当するドットパターンを複数に分割して複数の前記レジストパターンを作成し、これらを並べて接続したものを用いて前記金型を電鋳法により作成することを特徴とする、導光板の製造方法。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一項に記載の導光板の製造方法であって、
   前記透明シート材を前記ローラへ送る前の段階で、前記透明シート材に対し前記金型を金型装着機構によって対面させ、
   前記金型が前記透明シート材に対面された後であって前記ローラを通過する前の段階で、前記金型の位置をガイド機構によって案内し、
   また、前記透明シート材が前記ローラを通過した後の段階で、前記透明シート材から前記金型を金型分離機構によって分離させることを特徴とする、導光板の製造方法。
6. 請求項１から請求項５までの何れか一項に記載の導光板の製造方法であって、
   前記金型は加熱機構によって加熱された状態で前記ローラによって圧接されることを特徴とする、導光板の製造方法。
7. 請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の製造方法を使用することを特徴とする導光板の製造装置。
8. 請求項１から請求項６までの何れか一項に記載の製造方法で製造された導光板であって、複数の前記導光パターンを有することを特徴とする導光板。
9. 請求項８に記載の導光板と、この導光板の前記複数の導光パターンのそれぞれの入射部に対応するように、前記導光板の周囲に配置された点光源と、を備えることを特徴とする面光源装置。
10. 請求項９に記載の面光源装置と、前記導光板の前記出射面から出射した光を制御するように配置された光制御部材と、を備えることを特徴とする液晶表示用光源パネル。
11. 請求項１０に記載の液晶表示用光源パネルであって、
    前記光制御部材は、前記導光板の出射面から出射した光を拡散する拡散板と、前記導光板の出射面から出射した光を集光する集光板とを含むことを特徴とする、液晶表示用光源パネル。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載の液晶表示用光源パネルと、前記液晶表示用光源パネルから出射した光で照明されるように配置された液晶表示パネルと、を備えることを特徴とする、液晶表示装置。