JP5457984B2 - 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し、例えばバックライト装置用であって、少なくとも表面又は裏面に拡散部が形成された導光板の製造方法に関する。

透過型液晶表示パネル、看板などの、背面から光を照射するバックライト装置は、一次光源が拡散板等の主面の直下に配置された直下型方式と、エッジライト又はサイドライトと呼ばれる、一次光源が導光板の端面に配置された導光板方式が知られている。近年では、より薄型で軽量、省エネ型のバックライト装置として導光板方式が着目されている。導光板方式の光源としては、冷陰極管が主に使用されてきたが、省エネなどの観点からＬＥＤを線状に配置したＬＥＤアレイ光源も普及しつつある。

このような導光板には、内部に拡散材が分散されたり、表面や裏面の少なくとも一方に拡散層や拡散パターンが設けられたりしているものが知られている。ここで、導光方式のバックライト装置とは、導光板の端面に設けられた一次光源と、当該一次光源から導光板中に入射した光を伝搬させて、導光板の主面から均一に出射させるように前記拡散材、拡散層、拡散パターン等が導入された導光板とにより構成された面光源装置である。また、必要に応じて、導光板の出射面側に種々の光性御シートが設けられることがあり、導光板の出射面の反対面側に反射部材が設けられることがある。

このような導光板方式のバックライト装置としては、光出射面の明るさ（輝度）が均一となるように、光源からの距離に応じて拡散層や拡散パターンの分布にグラデーションを設ける技術が知られている。具体的には、特許文献１には、光源からの距離に応じて拡散層である白ペイント層の面積やピッチを変化させる技術が開示されている。

他の方法として、特許文献２には、スクリーン印刷法によって図形パターンを印刷する方法が開示されている。特許文献３には、粗面部と平滑部のグラデーションパターンを設けた金型板を用いて熱プレスする方法、粗面部と平滑部のグラデーションパターンを設けた入子金型を用いて射出成形する方法が開示されている。特許文献４には、ピッチを変化させた凹部列を点刻によって設ける方法が開示されている。特許文献５には、外周にマイクロ凹凸パターンを有する円筒型を押圧してマイクロ凹凸パターンを形成する方法が開示されている。

特開昭５７−１２８３８３号公報 特開平６−１１８２４７号公報 登録特許２７１０４６５号公報 実公昭６３−４３７６３号公報 特開２００２−２１４４１４号公報

ところで、近年、表示装置には薄型化が要求されている。しかしながら、導光板を薄くすると、表示部と拡散層との距離が近くなるため当該拡散層のパターンが目立ち易くなる。そのため、拡散層のパターンをより微細化またはより小ピッチ化することにより目立ちにくくする必要がある。しかし、従来採用されるスクリーン印刷法では、拡散層のパターンを十分に微細化することが困難である。また、設計パターンに不備がある場合、再設計はもとより、高額なスクリーン版を作り直すこととなり、コストアップに繋がっていた。

射出成形やプレス成形の場合においても、設計パターンに不備がある場合、パターンの再設計、高額な版や金型の作り直しにより、コストアップに繋がっていた。
拡散層を点刻などによって１枚の基板毎に設ける方法は、製造時間が長く、生産性に劣る。

一方、パターンの微細化、小ピッチ化が可能であり、生産性に優れる製造方法として、ロール成形法が知られているが、ロール成形法は通常連続体に同じパターンを連続的に付与するために採用される方法であって、グラデーションを付与する目的には採用されていなかった。

本発明は、グラデーションパターンの微細化、小ピッチ化が可能であり、かつ、生産性に優れる導光板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る第１の態様は、
円周方向に均一な微細凹凸を有するロール型を加熱し、
加熱された前記ロール型を熱可塑性樹脂からなる透明基板の表面に押圧して前記透明基板の表面に前記微細凹凸を転写する導光板の製造方法であって、
前記ロール型が前記透明基板を押圧する圧力と、
前記透明基板の搬送速度と、
前記透明基板の温度と、の３つのパラメータうち少なくともいずれか１つを変化させることにより、前記透明基板に転写された前記微細凹凸に前記透明基板の長さ方向のグラデーションを付与する、導光板の製造方法である。
これにより、グラデーションパターンの微細化、小ピッチ化が可能であり、かつ、生産性に優れる導光板の製造方法を提供することができる。

製造される導光板の導光長に基づいて、前記パラメータを変化させる周期が決定されることが好ましい。連続的に導光板を製造でき、より効率的である。

また、前記パラメータを連続的に変化させることが好ましい。これにより、凹凸が変化する境目が目立たなくなる。

ロール型の加熱温度を変化させることにより、透明基板の温度を変化させてもよい。

前記ロール型と対向して配置されたバックアップロールを加熱することが好ましい。これにより、透明基板の反りを防止することができる。

前記３つのパラメータのうち複数を変化させることが好ましい。これにより、付与するグラデーションの程度の範囲を広げることができる。

本発明によれば、グラデーションパターンの微細化、小ピッチ化が可能であり、かつ、生産性に優れる導光板の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る導光板の製造方法において、ロール型を用いて導光板基材の表面に微細凹凸を付与する様子を示す概略図である。 ロールの押圧と基板のヘイズ値との関係を示すグラフである。 ロールの温度と基板のヘイズ値との関係を示すグラフである。 透明基板の搬送速度と基板のヘイズ値との関係を示すグラフである。 本発明により製造した導光板の正面輝度を測定した結果を示すグラフである。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

（実施の形態１）
図１を参照して本発明の第１の実施の形態に係る導光板の製造方法について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る導光板の製造方法において、ロール型２を用いて導光板基材１の表面に微細凹凸を付与する様子を示す概略図である。

図１に示すように、基板１がたわむことを防ぐため、ロール型２に対向してバックアップロール３が配置されている。図１では、基板１がロール型２とバックアップロール３との間を矢印の方向に搬送される。ロール型２の表面には、例えばサンドブラストにより微細な凹凸が一様に付与されている。

基板１及びロール型２は図示しない加熱手段により加熱されている。基板１をロール型２が押圧することにより、ロール型２の表面の微細凹凸の形状の全部又はその一部が基板１に転写される。また、図示しない基板搬送手段によって、基板１がロール型２とバックアップロール３とに挟まれながら搬送される。なお、ロール型２のみを加熱してバックアップロール３を加熱しない場合、基板１に反りが生じるおそれがある。そのため、ロール型２及びバックアップロール３の両方を加熱することが好ましい。

本実施の形態では、基板１の搬送速度、基板１の温度、ロール型２が押圧する圧力の少なくともいずれか１つを変化させることにより、基板１に対しグラデーションパターンを形成する。まず、搬送速度及び基板温度が一定で、ロール型２が押圧する圧力を変化させる場合について説明する。基板１を搬送する際、基板１の一端（図１では右端）では比較的小さな圧力で押圧し、基板１の反対側の他端（図１では左端）において最も大きな圧力となるよう、徐々に圧力を増す。

こうすることにより、基板１の一端付近ではロール型２の表面の微細凹凸の形状の一部が転写され、基板の反対側の辺近傍では例えば微細凹凸の形状がほぼ完全に転写される。つまり、ロール型が押圧する圧力を変化させることにより、基板１の表面に、基板１の長さ方向において大きさが徐々に異なる微細凹凸すなわちグラデーションパターンを形成することができる。そして、比較的大きさが小さい（表面粗さが小さい）微細凹凸が形成されている側の基板の一辺付近に光源を配置することで、導光板を作製することができる。

基板１の主面内の明るさをより明るく（輝度を大きく）、また、均一にするためには微細凹凸のパターンの面内分布を適切に設定する必要がある。本実施の形態では、同一のロール型２を用いたまま、ロール型が押圧する圧力を調整するだけで微細凹凸のパターンを変化、調整することができる。つまり、異なる微細凹凸のパターンを形成するために、ロール交換をする必要がなく、効率的である。

さらに、本実施の形態では、同一のロール型２を使用したまま、搬送方向（導光方向）の長さの異なる基板１を用いれば、面積つまりサイズの異なる導光板を製造できる。つまり、製造する導光板のサイズに応じてロール交換をする必要がなく、効率的である。

ロール型２が押圧する圧力は、複数の段階に分けて変化させても良いが、凹凸が変化する境目が目立たないように、連続的に変化させることが好ましい。

また、基板１の厚みを基板の長さ方向で変化させることによりロール型が押圧する圧力を変化させても良い。

以上、基板１の一辺付近に光源を配置する導光板の製造法について説明した。しかし、ロール型押圧の変化を、基板１の一辺付近で最小、基板１の中央付近で最大、基板１の反対側の一辺付近で最小とすれば、基板１の対向する２辺に光源を配置する導光板を製造することもできる。

また、ロール型２の表面に設ける微細凹凸は、ロールの円周方向には一様である必要がある。他方、ロールの幅（基板１の幅）方向では一様である必要はなく、変化させてもよい。これにより、基板１の幅方向で表面の凹凸の大きさを変えることができる。例えば、基板１の幅方向端部で小さな凹凸、幅方向中央へ向かうほど大きな凹凸を形成すれば、隣り合う２辺、３辺または４辺に光源を配置する導光板を製造することができる。また、ロール型２及び／又はバックアップロール３の直径を基板１の幅方向で変えたり、基板１の厚みを基板１の幅方向で変えたりすることによっても、基板１の幅方向で表面の凹凸の大きさを変えることができる。

以上、搬送方向（導光方向）の基板１の長さが導光板１枚分に相当する場合について説明した。ここで、導光板２枚分以上に相当する長さの基板１を使用して導光板を製造する場合について説明する。この場合、製造する導光板１つ分（導光長）に相当する基板１の長さに対応する周期でロール型２の押圧を変化させ、その後切断する。これによって、連続的に導光板を製造できるので、より効率的である。

次に、ロール型２が押圧する圧力及び基板温度が一定で、搬送速度を変化させた場合について説明する。基板１はロール型２からの伝熱により加熱される。そのため、搬送速度が大きい場合、ロール型２が基板１に接触する時間すなわち押圧する時間が短くなり、凹凸の一部のみが転写される。一方、搬送速度が小さい場合、ロール型２が基板１に接触する時間すなわち押圧する時間が長くなり、基板１がより加熱されると共に軟化した樹脂がロール型２の凹凸に十分充填されるため、例えば凹凸の全部が転写される。

従って、搬送速度を変化させることにより、基板１の表面に、基板１の長さ方向において大きさ・深さが徐々に異なる微細凹凸すなわちグラデーションパターンを形成することができる。つまり、搬送速度の変化を種々設定することにより、上述の通りロール型２が押圧する圧力を変化させた場合と同様の効果を得ることができる。

次に、ロール型押圧及び搬送速度が一定で、基板１の温度を変化させる場合について説明する。基板１の温度は、基板１自体の加熱温度やロール型２の加熱温度などにより、変化させることができる。ロール型２の表面に設けられた微細凹凸の転写の程度は、基板１の特に表面の温度によって異なるため、この場合もやはり、搬送速度を変化させた場合やロール型が押圧する圧力を変化させた場合と同様に、基板１の長さ方向によって程度が異なった微細凹凸を基板１の表面に設けることができる。温度の変化を種々設定することにより、上述の通りロール型押圧を変化させた場合及び搬送速度を変化させた場合と同様の効果を得ることができる。

ロール型が押圧する圧力、基板の搬送速度（ロール型２が基板を押圧する時間）、基板温度の３つの条件から、複数を同時又は順次組み合わせることが好ましい。これにより、微細凹凸の大きさをより広い範囲で調整することができる。基板１の搬送方向と幅方向とで上記３つの条件を別々または複数を同時に組み合わせることができる。

また、基板１の材質、ロール型２の表面の凹凸の大きさ、ロール型２と基板１との密着性によっては、上記３つの条件を変化させた場合の基板１の表面粗さの変化（グラデーションパターン）が上述の様子と異なる場合がある。その場合であっても適宜条件を変更し、目的とする表面粗さを得ればよい。

ロール型２に設けられる微細凹凸はサンドブラストなどによるマット面の他、マイクロレンズ、レンチキュラーレンズ、多角形プリズムレンズなどの凹凸を採用できる。前記微細凹凸はその深さおよび大きさ並びにピッチとして０．１μｍ〜１００μｍの範囲内のものが好ましく、０．５μｍ〜１０μｍの範囲内であるのがより好ましい。ロール型２の材質は金属、ゴムなどを採用できる。基板１の材質は公知のものを採用できる。透明性の点でＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などのアクリル樹脂が好ましい。

参考例１として、ロール型が押圧する圧力を変化させることにより、透明な基板１の表面に形成する微細凹凸の大きさを変化させ、これによりヘイズ値が変化する様子を図２に示す。ヘイズ値が大きいほど凹凸の大きさが大きい。
（参考例１）
基板１：ＰＭＭＡ製６ｍｍ厚
ロール型：シリコーンゴム製、直径８６ｍｍ、幅５５０ｍｍ、表面粗さＲａ＝１〜３μｍ
ロール押し付け圧：１６Ｎ／ｃｍ〜１５６Ｎ／ｃｍ
ロール型温度：１９０℃
加圧前基板温度：２５℃
基板搬送速度：０．１ｍ／分（一定）

図２に示すように、ロール型が押圧する圧力を変えることによって基板１のヘイズ値が変化する。つまり、ロール型が押圧する圧力を変えることによって、基板１の表面に形成される凹凸の大きさが変化し、透明基板１の表面に微細凹凸のグラデーションパターンを形成することができる。

次に、参考例２として、ロール型の温度を変化させることにより、透明な基板１の表面に形成する微細凹凸の大きさを変化させ、これによりヘイズ値が変化する様子を図３に示す。ここで、ロール型の温度が変化することにより、微細凹凸が形成される基板の表面温度が変化する。
（参考例２）
基板：ＰＭＭＡ製６ｍｍ厚
ロール型：シリコーンゴム製、直径８６ｍｍ、幅５５０ｍｍ、表面粗さＲａ＝１〜３μｍ
ロール押し付け圧：１５６Ｎ／ｃｍ
ロール型温度：１６０〜１９０℃
加圧前基板温度：２５℃
基板搬送速度：０．１ｍ／分（一定）

図３に示すように、ロール型の温度を変えることによって基板１のヘイズ値が変化する。つまり、ロール型の温度を変えることによって、基板１の表面に形成される凹凸の大きさが変化し、透明基板１の表面に微細凹凸のグラデーションパターンを形成することができる。

次に、参考例３として、基板１の搬送速度を変化させることにより、透明な基板１の表面に形成する微細凹凸の大きさを変化させ、これによりヘイズ値が変化する様子を図４に示す。
（参考例３）
基板：ＰＭＭＡ製６ｍｍ厚
ロール型：シリコーンゴム製、直径８６ｍｍ、幅５５０ｍｍ、表面粗さＲａ＝１〜３μｍ
ロール押し付け圧：１５６Ｎ／ｃｍ
ロール型温度：１９０℃
加圧前基板温度：２５℃
基板搬送速度：０．０５ｍ／分〜０．５０ｍ／分

図４に示すように、基板１の搬送速度を変えることすなわちロール型が基板を押圧する時間を変えることによって基板１のヘイズ値が変化する。つまり、基板１の搬送速度を変えることによって、基板１の表面に形成される凹凸の大きさが変化し、透明基板１の表面に微細凹凸のグラデーションパターンを形成することができる。

以下の条件で透明なアクリルからなる基板１の表面粗さを調整し、導光板を作製した。
基板：ＰＭＭＡ製６ｍｍ厚
ロール型：シリコーンゴム製、直径８６ｍｍ、幅５５０ｍｍ、表面粗さＲａ＝１〜３μｍ
ロール押し付け圧：１６Ｎ／ｃｍ〜１５６Ｎ／ｃｍ（基板中央で最大値）
ロール型温度：１８５℃（一定）
加圧前基板温度：２５℃
基板搬送速度：０．１ｍ／分（一定）

以上の条件で作製した導光板を、導光長：１２１０ｍｍ、基板幅：２５０ｍｍに切断し、ＬＥＤ列を両端部に設置した。その後凹凸を設けた面（鏡面）とは反対の面を表側にし、表側にポリエチレンを基材とする光拡散フィルムを貼り合せ、バックライトを作製した。

当該バックライトの正面輝度を評価したところ、全体に明るく、ムラがなかった。測定結果を図５に示す。

以上説明した通り、本実施の形態によれば、１つのロール型２で基板１の表面に様々な大きさの微細凹凸を形成できる。そのため、ロール型の交換が不要で、生産性に優れ、簡便かつ低コストで様々なバックライトを製造できる。

１ 基板
２ ロール型
３ バックアップロール

Claims (6)

1. 円周方向に均一な微細凹凸を有するロール型を加熱し、
   加熱された前記ロール型を熱可塑性樹脂からなる透明基板の表面に押圧して前記透明基板の表面に前記微細凹凸を転写する導光板の製造方法であって、
   前記ロール型が前記透明基板を押圧する圧力と、
   前記透明基板の搬送速度と、
   前記透明基板の温度と、の３つのパラメータうち少なくともいずれか１つを変化させることにより、前記透明基板に転写された前記微細凹凸に前記透明基板の長さ方向のグラデーションを付与する、導光板の製造方法。
2. 当該導光板の導光長に基づいて、前記パラメータを変化させる周期が決定されることを特徴とする請求項１に記載の導光板の製造方法。
3. 前記パラメータを連続的に変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板の製造方法。
4. 前記ロール型の加熱温度を変化させることにより、前記透明基板の温度を変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
5. 前記ロール型と対向して配置されたバックアップロールを加熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。
6. 前記３つのパラメータのうち複数を変化させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の導光板の製造方法。

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