JP4942638B2 - 導光板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、導光板の製造方法に関する。

従来から、端面から入射した光を導光板の両方の主面から射出する導光板が知られている。この様な導光板としては、特許文献１に記載された照明装置に用いられる導光板がある。

特開２００７−２９９７１６公報

具体的には、特許文献１に記載された照明装置は、導光板と、導光板を挟装する様に配置された第１の表示パネル及び第２の表示パネルとを備える。そしてこの様な照明装置は、導光板の端面に配置されたＬＥＤ等の光源から導光板に入射された光を、導光板の両方の主面から射出させることで第１の表示パネル及び第２の表示パネルを背面から照射することとしている。

しかしながらこの様な照明装置を、例えば液晶モニタ、発光式看板等の比較的大型な装置に適用する場合、導光板から射出される光の量が十分でないことに起因して、その機能を果たすことが困難であるという問題があった。そこでこの様な導光板から射出される光の量を増加させる方法としては、特許文献２に記載された発明の様に、超音波加工により導光板に反射パターンを形成する方法がある。この様な反射パターンを形成する場合、所定の超音波加工機に超音波加工用ホーンを装着し、当該超音波加工用ホーンを導光板ワークに複数回接触させることで反射パターンが形成される。

特開２００７−６６６９９公報

しかしながら超音波加工によりこの様な反射パターンを形成する場合、図１０に示す様な超音波加工用ホーン１０１を導光板ワークに接触させて反射パターンを形成する。そして、例えば超音波加工用ホーン１０１の出力を考慮すると、ホーンの加工部の大きさを一定のサイズ以上にすることができないことに起因して、導光板ワークの全面に亘って反射パターンを形成するとき超音波加工用ホーン１０１は、繰り返し導光板ワークに接触させられる。このとき超音波加工用ホーン１０１は、一旦導光板ワークの加工面に接触した後、例えば図１１（ａ）に示す様に、導光板ワーク１０３の加工面の左上から矢印Ａ方向に移動し、再度導光板ワーク１０３の加工面に接触する。このとき超音波加工用ホーン１０１は、各反射パターンが、隣接する反射パターンと重複しない様に移動し、加工処理を施す。そして超音波加工用ホーン１０１が導光板ワーク１０３の右端に到達すると、超音波加工用ホーン１０１は、導光板ワーク１０３の下方向に移動し、導光板ワーク１０３の右側から左側に向けて（矢印Ｂ方向）移動しながら加工処理を施す。そして、この様な一連の加工処理により形成された導光板は、図１１（ｂ）に示す様に、全面に亘って反射パターンが形成された状態となる。

そしてこの様な一連の加工処理を施した導光板の一方の端面から光を入射させると、導光板は、図１２に示す様に発光する。尚、同図に示す写真の導光板は、その主面に拡散板が配置されている。同図からも明らかな様に、かかる導光板の表面には、縦方向及び横方向に亘って筋が発生する。これは、超音波加工用ホーン１０１による加工の際に発生する加工痕のムラである。すなわち、超音波加工用ホーン１０１が僅かに傾いていた場合にも、導光板の表面に形成される反射パターンの大きさにムラが生じてしまう。そして、それぞれの大きさが不均一な反射パターンが形成された導光板に光を入射させた場合、反射パターンの不均一さに起因して表面にムラが生じてしまう。

そこで、本発明はこの様な実情に鑑みてなされたものであり、超音波加工により反射パターンを形成した場合において、反射パターンの不均一さを調整することで、表面にムラが生じることを防止することができる導光板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、本発明にかかる導光板の製造方法は、端面から入射した光を主面から射出する導光板の製造方法において、前記導光板の主面に複数の加工ドットを備 えた超音波加工用ホーンを接触させ、前記端面から入射した光の進行方向を偏向する前記 複数の加工ドットの形状にそれぞれ対応した複数の凹部からなる第１の凹部群を形成する第１の形成工程と、前記導光板の主面に前記超音波加工用ホーンを接触させ、前記端面から入射した光の進行方向を偏向する前記複数の加工ドットの形状にそれぞれ対応した複数の凹部からなる第２の凹部群を形成する第２の形成工程とを備え、前記第１の形成工程は 、前記超音波加工用ホーンを前記導光板の主面に複数回接触させることにより複数の前記 第１の凹部群を互いに隣接するように形成する工程であり、前記第２の形成工程は、複数 の前記第１の凹部群のうち、隣接して形成された４箇所の前記第１の凹部群の領域に跨る ように、且つ前記第２の凹部群を構成する各凹部が前記第１の凹部群を構成する各凹部と 重ならない様に、前記第２の凹部群を形成する工程であることを特徴としている。

この構成によれば、第１の形成工程において形成された第１の凹部群を構成する複数の凹部の大きさが不均一であった場合においても、第１の凹部群を構成する各凹部と重ならない様に第２の凹部群を構成する各凹部を形成することで、導光板の主面の全面に亘って形成される凹部の不均一さを修正することができる。

この様に、本発明によれば、凹部の不均一さを調整することで、表面にムラが生じることを防止することができる。

図１に示す様に、実施の形態にかかる発光式看板１は、導光板３と、拡散板５と、表示板７と、反射板９とを備える。そして、この様な発光式看板１は、導光板３の側面から入射した光を導光板３の一方の主面から射出する。そして導光板３の主面から射出された光は、拡散板５により拡散され、表示板７の裏面から照射される。さらに導光板３の他方の主面方向に進んだ光は、導光板３の他方の主面に近接して配置された反射板９により導光板３の一方の主面の方向に反射される。

導光板３は、図２に示す様に、例えば所定の大きさのアクリル板からなる導光板ワーク１１の表面に複数の凹部１３を加工して形成される。この様な凹部１３は、導光板３の端面から導光板３に入射した光の進行方向を偏向する。そして凹部１３は、超音波加工により形成される。

凹部１３を形成する為の超音波加工装置は、上述の様に、図１０に示す様な超音波加工用ホーン１０１を備える。超音波加工用ホーン１０１の先端には、凹部１３に対応する形状の加工用ドット１０５が形成される。各加工用ドット１０５は、例えば高さ０．３ｍｍ程度の四角錐形状を備える。そして各加工用ドット１０５の底面の対角線の長さは、略１．８ｍｍ程度に形成される。そして超音波加工用ホーン１０１の先端には、この様な加工用ドット１０５が縦方向及び横方向に偶数個ずつ配列される。具体的には複数の加工用ドット１０５は、縦方向及び横方向にそれぞれ等間隔に配列される。そして、複数の加工用ドット１０５のうち、縦方向及び横方向に隣接する１４４個の加工用ドット１０５は、正方形を形成する様に配列される。そして超音波加工用ホーン１０１を所定のキャリアにより移動させ、各加工用ドット１０５を導光板ワーク１１の表面に接触させると、導光板ワーク１１の表面には、例えば１２個×１２個の１４４個の凹部１３が形成される。そして導光板３を製造する際には、超音波加工用ホーン１０１の先端を導光板ワーク１１に接触させて１４４個の凹部１３を形成した後、超音波加工用ホーン１０１を導光板ワーク１１から離した後に平行移動させ、再度超音波加工用ホーン１０１を導光板ワーク１１に接触させる。そしてこれらの動作を繰り返し実行することで、導光板３の表面一様に凹部１３が形成される。

ところで、このような超音波加工用ホーン１０１は、例えば操作者の手作業によりキャリアに固定されるが、手作業による固定の場合、超音波加工用ホーン１０１を正確に固定することが困難である。上述の様に、各凹部１３の大きさは微小である為、超音波加工用ホーン１０１が僅かにずれて固定された場合においても、各凹部１３は不均一に形成されてしまう。例えば、図３に示す様に、超音波加工用ホーン１０１の軸が傾いていた場合、これにより形成される凹部１３は、図４に示す様に不均一な形状となる。具体的には、複数の凹部１３のうち、超音波加工用ホーン１０１が傾いている方向にある凹部１３が大きくなり、そこから遠ざかるにつれて凹部１３の大きさは小さくなる。そしてこの様に形成された複数の凹部１３の深さは不均一になり、図１２に示す様に導光板から射出される光にもムラが生じてしまう。そして特に導光板を大量生産する場合には、超音波加工用ホーン１０１が導光板ワーク１１と接触する度に超音波加工用ホーン１０１の傾きが僅かにずれてしまう為、この様な現象が顕著に発生する。

そこで本発明の目的とするところは、超音波加工用ホーン１０１が僅かに傾いている場合においても、導光板３に形成される凹部１３の不均一さを調整し、光のムラの発生を防止することである。

この様なムラの発生を防止する為に、本発明にかかる導光板の製造方法においては、一旦、超音波加工用ホーン１０１により凹部１３を形成した後、再度、超音波加工用ホーン１０１を用いて凹部１３のバラつきの分布を調整する。すなわち、超音波加工用ホーン１０１を用いて凹部１３を形成する場合、超音波加工用ホーン１０１が一度に形成する１４４個の凹部群においては、例えば図５に示す様に、凹部群の左上方向にある凹部１３が最も大きくなり、右下方向にある凹部１３が最も小さくなる。そしてこれら凹部群が互いに隣接する様に形成されると、導光板ワーク１１の一部の領域に比較的大きい凹部１３が集中し、他方で導光板ワーク１１の一部の領域に比較的小さい凹部１３が集中することとなる。換言すれば、本発明においては、超音波加工用ホーン１０１により導光板ワーク１１を二度打ちすることで、凹部１３を形成した後、大きさのバラつきの分布を調整する。そして凹部１３の大きさのバラつき分布を調整する際は、超音波加工用ホーン１０１を、凹部１３の形成時とは異なる位置に移動させた後、超音波加工用ホーン１０１を導光板ワーク１１に接触させる。

すなわち、凹部１３の形成時には、超音波加工用ホーン１０１は、例えば導光板ワーク１１の端部から凹部１３が形成されるような位置から加工を開始する。そして超音波加工用ホーン１０１を導光板ワーク１１に接触させた際に、一度に、１４４個の凹部１３からなる凹部群を形成する。その後、超音波加工用ホーン１０１は、例えば右方向に移動し、既に形成されている凹部群と隣接する様に、新たな凹部群を形成する。このとき、既に形成されている凹部群の最も左側の凹部１３の列と、新たに形成する凹部群の最も右側の凹部１３の列との間隔は、他の凹部１３間の間隔と略同一の間隔となる。すなわち超音波加工用ホーン１０１は、凹部群を形成した後、凹部群の幅に対応する１ピッチ分の距離を移動し、新たな凹部群を形成する。そしてこれらの動作を繰り返し実行することにより、導光板ワーク１１の表面には、凹部１３が、横方向及び縦方向に等間隔に形成される。また、超音波加工用ホーン１０１が導光板ワーク１１の右側の端部まで到達すると、超音波加工用ホーン１０１は、１ピッチ分下方に移動する。そして超音波加工用ホーン１０１は、左側の端部へ向けて移動しながら加工処理を行う。そしてこれにより導光板ワーク１１の表面に形成された凹部１３は、図６に示す様に分布している。尚、同図に示す領域Ａ１、Ａ２、Ａ９、Ａ１０は、それぞれ超音波加工用ホーン１０１を導光板ワーク１１に一回接触させた際に形成される凹部１３の集合を示す為の領域である。

次に超音波加工用ホーン１０１は、凹部１３の大きさのバラつきの分布を調整する。具体的には、超音波加工用ホーン１０１は、例えば導光板ワーク１０３の左上近傍まで移動する。このとき超音波加工用ホーン１０１は、新たに形成する凹部１３が既に形成されている凹部１３とは重ならない様な位置であり、且つ、新たに形成される凹部群が既に形成されている複数の凹部群の複数の領域に跨るような位置に移動する。そしてこの様な位置で、超音波加工用ホーン１０１が導光板ワーク１０３に接触して新たに凹部を形成すると、新たに形成される凹部群は、図７に示す様に、既に形成された凹部群とは、縦方向及び横方向に１／２のピッチ分ずれて形成される。そして新たに形成された各凹部１３は、既に形成された凹部１３のうち、正方形を形成するように配列された１４４個の凹部１３の中心部に形成される。そして超音波加工用ホーン１０１は、上述の動作と同様の動作により、繰り返し凹部１３を形成する。これにより導光板ワーク１１の表面は、図８に示す様な状態となる。同図に示す様に、導光板ワーク１１の中央部は、凹部１３のドットの密度が比較的高くなる。そしてこの様に形成された導光板３の一方の主面に拡散板５を配置すると、図９に示す様に発光する。同図からも明らかな様に、導光板の表面には、光のムラが発生していない。

表示板７は、所定の透光性を有するプラスチック系材料により構成される。この様な表示板７の主面には、所定の情報が印刷される。また、表示板７は、一方の主面が拡散板５の他方の主面と対向するように配置される。そして拡散板５において拡散された光が表示板７の一方の主面に入射すると、入射した光は表示板７を通過し、表示板７の他方の主面が発光する。そしてこれにより表示板７に印刷された情報の視認性が向上する。

そしてこの様な発光式看板１は、上述の構成に加え、一方の端面に近接してＬＥＤ（Light Emitting Diode）アレイが形成される。このとき、ＬＥＤアレイを導光板３の一方の端面に沿って形成してもよく、また、対向する２つの端面に沿って配列してもよい。また、ＬＥＤアレイを導光板３の一方の端面に沿って形成した場合、当該端面に対向する端面に反射板を配置することも可能である。これにより、発光式看板１の光の強さを一定に保つことができる。また、例えば発光式看板１を天井等に吊るす様な場合には、導光板３の上辺に対応する端面に沿ってＬＥＤアレイを形成することができる。これにより、ＬＥＤアレイの配線を簡便に行うことができると共に、導光板３の底辺に対応する端面に種々の機器を配置する必要がなくなる。

発明者等の実験によれば、以下の実験により、一方の主面に凹部を形成した導光板から発せられる光の輝度が約１４００カンデラ以上であることが解った。具体的には発明者等は、幅２６０ｍｍ、高さ１１０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアクリル樹脂製の導光板を用い、その幅方向の一方の端面に沿って３０個のＬＥＤ素子を配列した。そして各ＬＥＤ素子間のピッチは、８．２５ｍｍとした。そしてこの様なＬＥＤアレイに、直流２４Ｖで各ＬＥＤ素子当たり２０ｍＡの電流を流した。そしてこのとき、導光板３の中心部の輝度は、１４２０カンデラとなり、照度は４９７０ＬＵＸとなった。

この様に、本発明の実施の形態によれば、一定の以上の輝度を保ちつつ、発光式看板１の発光面に光のムラが生じることを防止することができる。

尚、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、各構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

実施の形態にかかる発光式看板の斜視図である。 同発光式看板が備える導光板の斜視図である。 同導光板の要部を示す断面図である。 同導光板の要部を示す断面図である。 同導光板の要部を示す平面図である。 同導光板の要部を示す平面図である。 同導光板の要部を示す平面図である。 同導光板を示す平面図である。 実験結果に際して撮影された導光板の写真である。 超音波加工用ホーンの要部斜視図である。 同導光板の製造工程を示す図である。 従来用いられていた導光板の写真である。

符号の説明

１ 発光式看板
３ 導光板
５ 拡散板
７ 表示板
９ 反射板
１１ 導光板ワーク
１３ 凹部
１０１ 超音波加工用ホーン
１０３ 導光板ワーク
１０５ 加工用ドット

Claims (2)

1. 端面から入射した光を主面から射出する導光板の製造方法において、
   前記導光板の主面に複数の加工ドットを備えた超音波加工用ホーンを接触させ、前記端面から入射した光の進行方向を偏向する前記複数の加工ドットの形状にそれぞれ対応した複数の凹部からなる第１の凹部群を形成する第１の形成工程と、
   前記導光板の主面に前記超音波加工用ホーンを接触させ、前記端面から入射した光の進行方向を偏向する前記複数の加工ドットの形状にそれぞれ対応した複数の凹部からなる第２の凹部群を形成する第２の形成工程とを備え、
   前記第１の形成工程は、前記超音波加工用ホーンを前記導光板の主面に複数回接触させ ることにより複数の前記第１の凹部群を互いに隣接するように形成する工程であり、
   前記第２の形成工程は、複数の前記第１の凹部群のうち、隣接して形成された４箇所の 前記第１の凹部群の領域に跨るように、且つ前記第２の凹部群を構成する各凹部が前記第 １の凹部群を構成する各凹部と重ならない様に、前記第２の凹部群を形成する工程である こと
   を特徴とする導光板の製造方法。
2. 前記第２の凹部群と前記第１の凹部群とは、縦方向及び横方向に１／２のピッチ分ずれ て形成されること
   を特徴とする請求項１記載の導光板の製造方法。