JP5027036B2 - 導光部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光源からの光を導入して閉じ込めながら伝搬させるための導光部材およびその製造方法に関する。

従来の面光源装置の構造を図７の分解斜視図により示す。この面光源装置７０は、光入射面７２から導入された光を閉じ込めるための導光板７３と、発光部７４と、反射板７５とから構成されている。導光板７３は、ポリカーボネイト樹脂やメタクリル樹脂などの透明で屈折率の大きな樹脂により形成されており、導光板７３の光出射面７６と対向する面（裏面）には凹凸加工や拡散反射インクのドット印刷等によって図８に示す拡散パターン７７が形成されている。発光部７４は、回路基板７８上に複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）等の小型の光源７９を実装したものであって、導光板７３の光入射面７２（側面）に対向している。反射板７５は、反射率の高い例えば白色樹脂シートによって形成されており、両面テープ８０によって両側部を導光板７３の裏面に貼り付けられている。

図８に示すように、発光部７４の各光源７９から出射され光入射面７２から導光板７３内部に入射した光は拡散パターン７７に入射すると拡散反射され、光出射面７６に向けて全反射の臨界角よりも小さな角度で反射された光が光出射面７６から外部へ出射される。また、導光板７３下面の拡散パターン７７が存在しない箇所を通過した光は、反射板７５によって反射されて再び導光板７３内部へ戻るので、導光板７３下面からの光量損失を防止される。

上記のような面光源装置は、液晶表示器のバックライトなどに用いられているが、液晶ディスプレイを備えた携帯情報端末、携帯電話などの小型化の要求は大きく、それに伴う面光源装置の薄型化の要求も増大している。

現状においても、面光源装置に用いられている導光板を薄くすることは可能であるが、光源に用いられているＬＥＤチップ等の固体発光素子の小型化は容易ではない。光源の大きさは、薄型の導光板の厚みに比べて大きく、例えば０.５ｍｍほどある。このため、図９に示すように、光源９０よりも薄い導光板９１に効率よく光を入射させることができない。

上記問題を解決するために、図１０に示すように、平板状の導光部材本体部９２ａと、光源に面する光入射面から遠ざかるに従って厚みが減少するテーパー部９２ｂとを有する導光部材９２が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような導光部材９２によれば、光源９０に面したテーパー部９２ｂの端面が広いので、光源９０からの光を効率よく入射することができ、しかも、平板状の本体部９２ａの厚さを光源９０よりも薄くすることで面光源装置の薄型化の要求を一定以上満たすことができる。しかしながら、このようなテーパー部を有する導光板は、通常、射出成形法により成形されるため、導光部材の薄型化に限界がある。

また、図１１に示すように、光源９０に面した光入射面９６から遠ざかるに従って次第に厚みが減少するようにテーパー面が形成された光導入ブロック９５と、平板状の導光シート９４とを有し、光導入ブロック９５と導光シート９４とが接着剤等を介して接合された導光部材９３が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような導光部材９３によれば、図１０の導光部材９２と同様に、光源９０からの光を効率よく入射することができるとともに、面光源装置の薄型化の要求を満たすことができる。しかしながら、導光部材９３は、光導入ブロック９５と導光シート９４との接合の際に正確な位置合わせが必要であることや、部品点数が増加することなどに起因して、作業効率及び生産性が低下し、製造コストが増大するといった問題がある。
特開平０５−２４９４６１号公報 特開２００７−１０８７９９号公報

そこで、本発明の目的は、光源からの光を効率よく入射することができる導光部材、及びこの導光部材を容易に且つ低コストで製造することができる導光部材の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様は、光源に面する光入射面から遠ざかるにしたがって厚みが減少するようにテーパー面が形成された光導入部と、導光部材本体部とを有する導光部材であって、前記光導入部及び前記本体部は、一方向（Ｘ方向）の一端面にテーパー面が形成され且つ該テーパー面近傍に溝が形成された導光シートを、該溝を起点として、該テーパー面を下方に向けた状態から起こすように該Ｘ方向に折り返すことで形成されてなることを特徴とする導光部材である。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様にかかる導電部材において、前記光導入部と前記本体部とは、透明接着剤層を介して光学的に結合されていることを特徴とする。

本発明の第３の態様は、前記第１及び第２の態様にかかる導電部材において、前記光導入部のテーパー面と前記本体部とを跨ぐ部分に、反射板が設けられていることを特徴とする。

本発明の第４の態様は、光源に面する光入射面から遠ざかるに従って厚みが減少するようにテーパー面が形成された光導入部と、平板状の導光部材本体部とを有する導光部材の製造方法であって、一方向（Ｘ方向）の一端面にテーパー面が形成された導光シートを準備する工程と、前記導光シートの上面または下面のいずれか一方に溝を形成する工程と、前記溝が形成された導光シートを、前記溝を起点として、前記テーパー面を下方に向けた状態から起こすように前記Ｘ方向に折り返すことによって、前記光導入部と前記本体部とを有する導光部材を形成する工程とを含むことを特徴とする導光部材の製造方法である。

本発明によれば、一方向（Ｘ方向）の一端面がテーパー面である導光シートを、溝を起点として折り返すという極めて簡単な方法で、光源からの光を効率よく入射することができる導光部材を製造することができる。これにより、作業効率及び生産性を向上させ、製造コストを低減することが可能となる。

（第１の実施形態） 以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる導光部材１０を示す斜視図である。導光部材１０は、主として光導入部１１ａと平板状の導光部材本体部１１ｂとから構成される。光導入部１１ａは、光源に対向して配置される光入射面１２ａと、光入射面１２ａから遠ざかるにしたがって厚みが減少するように形成されたテーパー面１３ａとを有する。平板状の本体部１１ｂは、光源に対向して配置される光入射面１２ｂを有する。

光導入部１１ａと本体部１１ｂとは、図２に示すように、透明接着剤層１４を介して光学的に結合されている。また、光導入部１１ａのテーパー面１３ａと本体部１１ａとを跨ぐ部分に、全幅に渡って反射シート１５が設けられおり、接合部から光が漏れて損失となるのを防止している。

なお、光導入部１１ａのテーパー面１３ａは、図１に示す平面に限定されるものではなく、テーパー面１３ａに代えて、図３（ａ）に示すよう段がついたテーパー面１３ｂ、及び、図３（ｂ）に示す湾曲したテーパー１３ｃを採用することができる。

導光部材１０においては、光源からの出射された光が、光入射面１２ａ及び１２ｂからなる光照入射面１２に入射し、光導入部１１ａのテーパー面１３ａと本体部１１ｂの下面との間で全反射され、次第に本体部１１ｂの厚み内に閉じ込められてゆく。このような構成によれば、光源に対向して配置される光照射面１２が広いので、光源からの光を効率よく入射することができるとともに、面光源装置の薄型化に寄与することができる。

次に、導光部材１０の製造方法について、図４を用いて説明する。
まず、図４に示すように、Ｘ方向の一端面にテーパー面１３ａが形成された導光シート１１を準備する。導光シート１１は、自由に曲げることができる透明樹脂材料からなる。透明樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートなどが挙げられる。

次に、導光シート１１の下面側から、テーパー面１３ａの近傍にＸ方向と直交する方向（Ｙ方向）に沿って切り込みを入れ、導光シート１１の下面にＹ方向と平行な溝１６を形成する。そして、溝１６が形成された導光シート１１を、溝１６を基点として、テーパー面１１ｄを下方に向けた状態から起こすようにＸ方向に折り返し、紫外線硬化樹脂等の透明接着剤を用いて接合面１７と接合面１８とを接合させる。これにより、図２に示すように、光導入部１１ａと本体部１１ｂとが透明接着剤層１４を介して光学的に結合される。なお、接着剤層１４と接合面１７との界面、及び、接着剤層１４と接合面１８との界面で、光の全反射が起こらないようにするため、接着剤層１４の屈折率は導光シート１１と同じ値にすることが望ましい。また、接着剤層１４の膜厚は、導光シート１１の膜厚よりも薄くすることが好ましく、これにより接着剤層１４から光が漏れ難くすることができる。

その後、反射シート１５を、光導入部１１ａのテーパー面１３ａと本体部１１ａとを跨ぐ部分に貼り付ける。

以上の工程により、光入射面１２の厚さが、本体部１１ｂの厚さの略２倍である本実施形態の導光部材１０を得ることができる。

このような導光部材１０の製造方法によれば、Ｘ方向の一端面にテーパー面１３ａが形成された導光シート１１を、溝１６を起点として折り返すという極めて簡単な方法で、光源からの光を効率よく入射することができる導光部材１０を製造することができる。このような製造方法は、光導入部と平板状の導光部材本体部とを別々に設ける場合の位置合わせが不要であり、部品点数が増加することもないことから、作業効率及び生産性が極めて高く、製造コストを低減することが可能となる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の他の実施形態にかかる導光部材２０を示す斜視図である。導光部材２０は、主として、光導入部２１ａと導光部材本体部２１ｂとから構成される。本実施形態においては、光導入部２１ａは、光源に対向して配置される光入射面２２を有する三角柱部２１ａ_１と、光源に面する光入射面から遠ざかるにしたがって厚みが減少するように形成されたテーパー面２３を有する平行六面体部２１ａ_２とを含むものである。

このような構成の導光部材２０によれば、導光部材１０と同様に、光源に対向して配置される光照射面２２が広いので、光源からの光を効率よく入射することができるとともに、面光源装置の薄型化に寄与することができる。

次に、導光部材２０の製造方法について、図６を用いて説明する。
まず、図６に示すように、Ｘ方向の一端面にテーパー面２３が形成された導光シート２１を準備する。次に、導光シート２１の上面側から、Ｘ方向と直交する方向（Ｙ方向）に切り込みを２箇所入れ、導光シート２１の上面側に開口するＹ方向と平行な２つのＶ字状の溝２６を形成する。そして、２つのＶ字状の溝２６が形成された導光シート２１を、溝２６を基点として、テーパー面２３を下方に向けた状態から起こすように溝２６を基点としてＸ方向に折り返し、紫外線硬化樹脂等の透明接着剤を用いて接合面２７と接合面２８とを接合させる。

以上の工程により、光入射面２２の厚さが、本体部２１ｂの厚さの約２倍である本実施形態の導光部材２０を得ることができる。

このような導光部材２０の製造方法によれば、Ｘ方向の一端面にテーパー面２３が形成された導光シート２１を、２つのＶ字状の溝２６を起点として折り返すという極めて簡単な方法で、光源からの光を効率よく入射することができる導光部材２０を製造することができる。このような製造方法は、上記第１の実施形態の製造方法と同様に、作業効率及び生産性が極めて高く、製造コストを低減することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる導光部材を示す斜視図である。 図１に示す導光部材の一部断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれテーパー面の変形例を示す図である。 図１に示す導光部材の製造方法を説明するための図である。 本発明の他の実施形態にかかる導光部材を示す斜視図である。 図６に示す導光部材の製造方法を説明するための図である。 従来の導光部材を備えた面光源装置の構造を示す分解斜視図である。 図７に示す面光源装置の作用を説明するための図である。 従来の面光源装置の不具合を説明するための図である。 従来の面光源装置の他の例を示す側面図である。 従来の面光源装置のさらに他の例を示す側面図である。

符号の説明

１０，２０ 導光部材
１１ａ，２１ａ 光導入部
１１ｂ，２１ｂ 導光部材本体部
１２，２２ 光入射部
１３，２３ テーパー面
１４ 接着剤層
１５ 正反射シート
１６，２６ 溝

Claims (4)

1. 光源に面する光入射面から遠ざかるにしたがって厚みが減少するようにテーパー面が形成された光導入部と、導光部材本体部とを有する導光部材であって、
   前記光導入部及び前記本体部は、一方向（Ｘ方向）の一端面にテーパー面が形成され且つ該テーパー面近傍に溝が形成された導光シートを、該溝を起点として、該テーパー面を下方に向けた状態から起こすように該Ｘ方向に折り返すことで形成されてなることを特徴とする導光部材。
2. 前記光導入部と前記本体部とは、透明接着剤層を介して光学的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の導光部材。
3. 前記光導入部のテーパー面と前記本体部とを跨ぐ部分に、反射板が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導光部材。
4. 光源に面する光入射面から遠ざかるに従って厚みが減少するようにテーパー面が形成された光導入部と、平板状の導光部材本体部とを有する導光部材の製造方法であって、
   一方向（Ｘ方向）の一端面にテーパー面が形成された導光シートを準備する工程と、
   前記導光シートの上面または下面のいずれか一方に溝を形成する工程と、
   前記溝が形成された導光シートを、該溝を起点として、前記テーパー面を下方に向けた状態から起こすように前記Ｘ方向に折り返すことによって、前記光導入部と前記本体部とを有する導光部材を形成する工程と
   を含むことを特徴とする導光部材の製造方法。

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