JPH11231143A - 導光板、及びその導光板製造用の型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光の利用効率が高く、高輝度であるバックラ
イトに備えられる導光板とその製造で用いられる導光板
製造用の型を提供する。 【解決手段】 背面に溝１７、１７…が多数形成されて
いる導光板１６において、溝１７の側面１７ａは、微細
な凹凸が形成されて光沢のない程度にあらされた粗面と
されている。これにより、導光板１６内を伝播する光Ｌ
の内、溝１７の粗面の側面１７ａで反射し、正面方向に
直角に近い大きな角度θで出射し、拡散シート１５に入
射する光の割合が、多くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バックライトに備
えられる導光板とその導光板の製造に用いられる導光板
製造用の型に関する。

【０００２】

【従来の技術】主に、液晶表示装置などに用いられてい
る、エッジライト方式のバックライトにおいては、光源
の出射光を所定方向に導くためのアクリル樹脂等からな
る導光板が設けられている。導光板の背面には、光を該
導光板の正面方向つまり液晶表示パネル等の照射対象物
の方向に向かわせるための反射部が形成されている。代
表的な反射部を挙げると、スクリーン印刷法を利用し
て、光を反射する白色系の塗料をドット状に塗布してな
るドット印刷されたものと、導光板の裏面に一体成形に
より、導光板と一体に突条や溝のような凹凸を形成して
反射部とするものがある。このうち、ドット印刷式のも
のは、ある程度の割合で塗料に光が吸収され、その分、
バックライトの正面側に設置されている液晶パネル等に
入射する光の割合が少なくなり、光源から出射した光の
利用効率が下がるので、その点において、一体成形式の
方が優れている。図９に、従来のバックライトにおけ
る、一体成形式の反射部として溝が形成されている、導
光板を示した。図９において、光源からの光Ｌは、導光
板１内を通り、溝１ａを画成する面の内側斜面において
反射してから、導光板１の正面から出射し、拡散シート
２に入射し、さらに拡散シート２から出射して、液晶パ
ネル等に入射するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導光板
１の正面から出射する光が、全て、拡散シート２に入射
できるわけではなく、図９における出射角度θがかなり
小さい場合には、拡散シート２には入射せず、その分、
バックライトの光の利用効率が低くなってしまってい
た。

【０００４】また、従来の図９に示すような導光板の場
合、まずマスター金型から、製造用の型を製造し、その
製造用の型に樹脂を注入し成形して製造されていた。図
１０はマスター金型から、製造用の型を製造するときの
様子を示している。この図１０に示すように、マスター
金型３には、導光板の溝に対応する、溝３ａが形成され
ていて、製造用の型４には、溝３ａに対応する突条４ａ
が形成される。図１０に示すように、マスター金型３の
溝３ａの谷部が、鋭く切り込まれた形状であっても、型
４の製造の際、成形時の「だれ」により、突条４ａの上
部は、丸みを帯びる。このような製造用の型４を用い
て、成形される導光板の溝の谷部は当然のことながら、
丸みを帯びてしまう。導光板の溝の谷部が、丸みを帯び
てしまうことは、光反射面が小さくなることになり、光
の利用効率が下がる原因となっていた。

【０００５】上記の問題点に鑑み、本発明は、光の利用
効率が高く、高輝度のバックライトを実現できる導光板
と、このような導光板を製造する際に用いられる導光板
製造用の型を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべ
く、本発明の請求項１に記載の発明は、入射光を所定方
向に出射させる導光板であって、前記導光板の光を出射
させる面とは反対側の背面には、光沢のない粗面からな
る、凸部または凹部の少なくとも一方が複数形成されて
いることを特徴とする。

【０００７】請求項１に記載の導光板によれば、導光板
に入射した光は、背面に複数形成されている、凸部や凹
部の光沢のない粗面にぶつかり、これら粗面を形成する
微細で様々な形状の微小な凹凸によって、様々な方向に
反射される。よって、図９に示したような平坦な側面か
らなる溝などと比較して、様々な方向に光の進行方向が
変えられることになり、結果として、導光板の正面か
ら、この正面に対して大きな角度をもって出射していく
光が多くなる。したがって、このような導光板をバック
ライトに組み込めば、拡散シートに入射する光が多くな
り、光の利用効率が向上し、高輝度のバックライトとな
る。

【０００８】ここで、導光板は、光を透過させ、所定の
形状に加工できる材質のものから製造され、例えば、ア
クリル樹脂等の透過性の高い樹脂が材料として好適に用
いられる。導光板の全体の形状は、平板な形状であって
もよいし、全体の厚さが一定の方向に向かって徐々に薄
くなる、「くさび型」であってもよい。さらに、背面全
体が、わずかに湾曲しているような形状であってもよ
い。背面に形成される凸部は、細長い突条でもよいし、
小さな突起のようなものでもよい。凹部は、細長い溝で
もよいし、窪みのようなものでもよい。凸部や凹部が細
長い場合には、そのラインの形状としては、直線でもよ
いし、曲線であってもよい。加えて、凸部と凹部は、一
つの導光板の背面に両方形成されていてもよい。また、
「光沢のない粗面」とは、外観上、つやが見られない程
度の粗さで表面に微細な凹凸等がある状態の面を言う。
従って、例えば単にブラスト加工を施しただけの金型表
面は光沢のある表面であり、これに更にヤスリ等の刃物
で表面の粗さを増し光沢をなくした状態の表面が、本発
明の「光沢のない粗面」である。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の導光板において、前記背面の少なくとも一部が、光沢
のない粗面であることを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の導光板によれば、背面に
形成されている凸部や凹部のみならず、ベース面である
背面そのものが、光沢のない粗面であるので、導光板内
の光は、凸部や凹部の微細な凹凸に加えて、背面の微細
な凹凸によっても様々な方向に反射させられ、より一
層、様々な方向に進行方向が変えられることになり、結
果として、導光板の正面から、この正面に対して垂直に
近いような大きな角度をもって出射していく光が多くな
る。したがって、このような導光板をバックライトに組
み込めば、拡散シートに入射する光が多くなり、光の利
用効率が向上し、高輝度のバックライトとなる。

【００１１】ここで、背面は、その全てが粗面であって
もよいし、一部が粗面であってもよい。

【００１２】請求項３に記載の発明は、入射光を所定方
向に導き出射させる導光板を製造する、導光板製造用の
型であって、成形面に、光沢のない粗面からなる凸部ま
たは凹部の少なくとも一方が複数形成されていることを
特徴とする。

【００１３】請求項３に記載の導光板製造用の型によれ
ば、成形面に、光沢のない粗面からなる凸部または凹部
の少なくとも一方が複数形成されていることから、この
ような型を用いて、導光板を製造すれば、請求項１また
は２に記載したような導光板を製造することができる。

【００１４】ここで、型の材質は、金属や、耐熱性の樹
脂等である。また、凸部は、細長い突条でもよいし、小
さな突起のようなものでもよく、凹部は、細長い溝でも
よいし、窪みのようなものでもよい。加えて、凸部と凹
部は、一つの型の成形面に両方形成されていてもよい。
また、凸部や凹部の粗面は、外観上、表面に微細な凹凸
等があって光沢が無い程度に荒れている状態であって、
これを用いて樹脂を成形して導光板を製造した場合に、
導光板の背面に光沢のない粗面からなる凹部や凸部が形
成されるような面である。加えて、前記成形面そのもの
が、粗面であってもよい。

【００１５】ここで、上記の成形型を用いた成形方法と
しては、特に限定されず、例えば、射出成形や、トラン
スファ成形等の各種成型方法を用いることができる。

【００１６】請求項４は、請求項３に記載の導光板製造
用の型において、前記成形面に形成されている、光沢の
ない粗面からなる凸部または凹部の少なくとも一方は、
粗面を有する刃物によって切削して形成されることを特
徴とする。

【００１７】請求項４に記載の導光板製造用の型によれ
ば、前記成形面に形成されている、粗面からなる凸部や
凹部は、粗面を有する刃物によって切削して形成される
ことから、マスター型を用いた成形等によって導光板製
造用の型を製造する場合と比較して、容易に、微細な凹
凸を有する粗面からなる凸部や凹部を形成することがで
き、このような型を用いて製造された導光板には、前記
刃物由来の粗面を有する凹部や凸部が形成されることに
なる。また、切削によって凸部や凹部を形成することか
ら、従来のようにマスター型から製造用の型を製造する
場合と比較して、「だれ」によって、凸部や凹部の先端
が丸みを帯びてしまわないように、切削することができ
るようになる。したがって、請求項４に記載の型を用い
て、導光板を製造すれば、刃物由来の粗面からなり、先
端部が鋭い形状の凸部や凹部を有し、より一層、正面方
向に向かう光が多くなるような、導光板となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明について図面を参
照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の一例と
しての、液晶表示装置用のバックライトを示したもので
ある。このバックライト１０は、エッジライト方式であ
り、光源である冷陰極蛍光ランプ１１、リフレクター１
２、反射シート１３、端面反射シート１４、拡散シート
１５、導光板１６等から構成される。

【００１９】冷陰極蛍光ランプ１１は、直径が数ミリ程
度の直管形のもので、バックライトの側縁の一辺部に配
置されていて、バックライト１０が液晶表示装置に組み
込まれた場合に、該装置の電源部と接続されて、装置が
ＯＮ状態になると、発光するものである。冷陰極蛍光ラ
ンプ１１の回りには、内側がミラー面になっているリフ
レクター１２が設けられていて、これにより、蛍光ラン
プ１１が発光した光の大部分が、導光板１６に入射する
ようになっている。

【００２０】反射シート１３は、導光板１６から下方に
出射した光を、反射して、導光板１６に戻す役目を果た
すもので、上面が白色に塗装された板材、金属箔、金属
を上面に蒸着したフィルム、上面を細かい凹凸加工を施
した樹脂、あるいは内部に微細な空気の泡を内包させた
樹脂などによって形成される。端面反射シート１４は、
蛍光ランプ１１から導光板１６を通って、蛍光ランプ１
１の反対側の端面に抜ける光を、導光板１６に戻す役目
を果たすもので、反射シート１３と同様の材料から形成
される。

【００２１】拡散シート１５は、導光板１６から出射し
入射した光を、液晶側に高い効率で出射する役目を果た
すもので、アクリル樹脂板の中に屈折率の異なる透明微
粒子を分散させたものや、あるいは表面に微細な凹凸を
形成した樹脂等からなる。

【００２２】導光板１６は、平板なアクリル樹脂からな
るもので、冷陰極蛍光ランプ１１からの光は、この中を
全反射しながら進んでいくうちに、途中で導光板１６の
背面に形成してある凹凸面に反射して進行方向を変え、
上方へ出射するようになっている。即ち、導光板１６に
は、蛍光ランプ１１から入射した光が、進行方向を変え
て上方へ向かうようにするため、図２に示すように、背
面に、多数の溝（凹部）１７、１７…が形成されてい
る。これら溝１７…は、図３に示すように、冷陰極蛍光
ランプ１１とほぼ平行するように、直線状に形成されて
いる。そして、蛍光ランプ１１から、離れるほど、短い
間隔で形成されていて、これによって、導光板１６全体
から上方向に出射する光が、ある程度均一になり、引い
てはバックライト１０全体の輝度がほぼ均一になるよう
に工夫されている。なお、溝１７、１７…は、導光板１
６の全体厚さに比較して、かなり浅いものであるが、図
２では、溝１７、１７…部分を、相対的に拡大して示し
ている。

【００２３】この導光板１６は、型から射出成形によっ
て製造される。以下に導光板１６の製造方法について説
明する。

【００２４】まず、導光板を製造する際に、導光板とな
る材料樹脂が供給される製造用の型（導光板製造用の
型）を以下の方法により製造する。平板なほぼ矩形状の
金属板３０と、切削用刃物３１を用意する。切削用刃物
３１の先端部の形状は、図４に示すように、一方向から
見ると、先端に向かって徐々に細くなる形状であって、
その側面３１ａ、３１ａは、微細な凹凸を有する粗面で
形成されている。この切削用刃物３１の先端を、後に導
光板１６の背面の成形面となる、金属板３０の上面にあ
てて（図４）、切削用刃物３１を、金属板３０の上面を
削るように刃物３１を上面に平行に摺動させて、刃物３
１の先端の形状を由来とする、断面台形状の凹所３０ａ
を形成する。このような方法で、多数の凹所３０ａ、３
０ａ…を、図５に示すように、互いにほぼ平行になるよ
うに形成する。凹所３０ａの間隔は、等間隔ではなく、
一方向（図５では、矢印方向）に徐々に狭くなるように
形成される。また、切削用刃物３１の側面が粗面で形成
されていることにより、凹所３０ａ…を画成する斜めの
各面３０ｂ…は、前記粗面の微細な凹凸を写した、粗面
となっている。また、従来のマスター型から成形する場
合と比較して、切削によって、形作る方法であるので、
２つの面３０ｂによってなる突条３０ｃ（導光板製造用
の型の凸部）の先端部の断面形状が、図４のＢ部に示す
ように、鋭く尖った形状となる。

【００２５】このように製造した例えば下型としての金
属板３０と、図示しない所定のキャビティが形成された
上型とを接合させて形成される成形空間内に導光板材料
のアクリル樹脂を流し込んで射出成形し、型から取り出
して、導光板１６を得る。この場合、製造用の型である
金属板３０から導光板１６を取り出すとき、つまり離型
するときに、金属板３０の凹所３０ａの斜面３０ｂに形
成されている微細凹凸の一部分が所謂逆テーパ(アンダ
ーカット)となるが、これにかまわず強制離型すること
により離型面にバリが発生して粗面化が一層促進され、
その結果、反射表面積が増えて正面方向への出射光が増
大する。

【００２６】以上の導光板の製造方法によれば、導光板
１６の下面には、突条３０ｃ、３０ｃ…の形状を写した
溝１７、１７…が形成される。また、１つの溝１７を形
成する２つの側面１７ａ、１７ａは、凹凸を有する、光
沢のない粗面となっている。この粗面は、切削用刃物３
１の側面３１ａ、３１ａ由来の表面の粗さに加えて、前
述のように導光板を逆テーパ微細凹凸に抗して強制離型
していることにより、一層、粗くなっている。また、金
属板３０の突条３０ｃ、３０ｃ…の先端部の断面形状が
鋭く尖っていることから、導光板１６の溝１７、１７…
の谷部も鋭く切り込まれたような形状となっている。

【００２７】以上のバックライト１０においては、冷陰
極蛍光ランプ１１から発せられた光Ｌは、導光板１６内
を通り、溝１７…の画成する側面１７ａ…において反射
して、進行方向を変えて、上方に向かう。衝突した角度
によっては、図２に示すように、導光板１６の正面に対
して、ある程度大きな角度をもって出射する。このよう
な角度で出射した光Ｌは、容易に拡散シート１５に入射
することができる。

【００２８】このように導光板１６の正面に対して、あ
る程度大きな角度をもって出射する光の成分が多くなる
ことについて、例として図６を用いて説明する。図６
は、図２のＡ部分を拡大した図で、粗面の微細な凹凸の
様子を模式的に表している。図６では、側面１７ａにお
いて反射した光は、側面１７ａの内側に対して出ている
突部に２回反射することによって、導光板１６の上方
に、正面に対してある程度大きな角度をもって、進行す
る。このように、溝１７の側面１７ａを、光沢のない、
粗面としたことで、導光板１６内を進む光の進行方向
が、様々なものとなり、その結果、導光板１６の正面か
ら、拡散シート１５に入射できる光が多くなるのであ
る。

【００２９】したがって、バックライト１０によれば、
拡散シートに入射する光が多くなり、光の利用効率が向
上し、高輝度のバックライトとなる。

【００３０】また、バックライト１０においては、導光
板１６の側面１７ａ…が粗面で形成されていることに加
えて、溝１７…谷部が鋭く切り込まれたような形状であ
って、従来のように溝の谷が丸みを帯びた形状ではない
ことから、光が反射すべき表面積が大きくなる。

【００３１】表１に、従来の反射部位として導光板にド
ット印刷を形成したバックライトと、図９に示すように
導光板に平坦な側面からなる溝を形成したバックライト
と、本発明のバックライト１０の、輝度を比較したもの
を示す。この輝度の比較値は、図１のバックライトにお
いて、拡散シート１５を２枚重ねたものに夫々の導光板
を組み込み、出射光の輝度を測定した値である。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１からも分かるように、本発明のバック
ライト１０は、従来のバックライトと比較して、高い輝
度が得られることが分かった。

【００３４】なお、上記実施の形態では、溝１７…の
み、粗面としたが、さらに、ベース面１８（図２）をも
粗面としてもよく、その場合、前述の切削用刃物３１の
側面だけでなく、下面にも、細かい凹凸が形成されてい
るものを用いて、導光板製造用の型を製造すればよい。

【００３５】また、導光板１６の溝の断面形状は、上記
実施の形態のように、光の反射効率の点から、Ｖ字型で
あることがより望ましいが、Ｕ字型や円弧状であって
も、内側の面が光沢のない粗面であれば、従来のものと
比較すれば、光源からの光を高い効率で利用できるよう
になる。さらに、導光板に形成される溝の方向は、冷陰
極蛍光ランプに対してほぼ平行でなくてもよく、図７に
示す導光板２０のように、ランプ近傍では、溝２１をラ
ンプとほぼ直行する方向に形成し、ランプからある程度
離れた位置から、弧を描くように曲げるように形成して
もよい。このような方向に溝を形成することによって、
より均一な輝度を得ることができる場合がある。

【００３６】上記実施の形態では、導光板１６は平板状
であったが、本発明はこれに限らず、光源から離れるほ
ど、薄くなるように、図８の（ａ）に示す導光板２２の
ように、先端に向かってくさび型に形成したり、同じく
（ｂ）に示す導光板２３のように、ある程度平坦で、途
中から先端に向かってくさび型に形成してもよい。この
場合、より一層導光板から拡散シートに対して、面全体
において均一に光を出射することができる。

【００３７】また、導光板製造用の型は、金属でなくて
もよく、耐熱性の樹脂であってもよい。

【００３８】その他、本発明のバックライトの細部の形
状や構造等が適宜変更可能であることは勿論であり、例
えば、光源は、熱陰極蛍光ランプや、ハロゲン電球であ
ってもよい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、導光板
に入射した光は、背面に複数形成されている、光沢のな
い粗面からなる凸部や凹部にぶつかると、これらの表面
に形成されている、微細で様々な形状の凹凸によって、
様々な方向に反射される。よって、様々な方向に光の進
行方向が変えられることになり、結果として、導光板の
正面から、垂直に近いような大きな角度をもって出射し
ていく光が多くなる。したがって、このような導光板を
バックライトに組み込めば、拡散シートに入射する光が
多くなり、光の利用効率が向上し、高輝度のバックライ
トとなる。

【００４０】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加えて、背面の粗面の微細な凹凸によっても様
々な方向に反射させられ、より一層、様々な方向に進行
方向が変えられることになり、結果として、導光板の正
面から、垂直に近いような大きな角度をもって出射して
いく光が多くなるので、このような導光板をバックライ
トに組み込めば、より一層、拡散シートに入射する光が
多くなり、光の利用効率が向上し、高輝度のバックライ
トとなる。

【００４１】請求項３に記載の発明に係る導光板製造用
の型を用いて、導光板を製造すれば、請求項１または２
に記載したような導光板を製造することができる。

【００４２】請求項４に記載の発明に係る導光板製造用
の型を用いて、導光板を製造すれば、刃物由来の粗面か
らなり、先端部が鋭い形状の凸部や凹部を有し、より一
層、正面方向に向かう光が多くなるような、導光板を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例としての、液晶表示装置用のバッ
クライトの断面図である。

【図２】図１の、導光板の形状と、導光板内の光の進行
方向を示した断面図である。

【図３】図１の導光板の背面に形成されている溝の、形
成されている間隔を模式的に示した斜視図で、手前側が
冷陰極蛍光ランプの方向で、溝は実線で示している。

【図４】本発明の導光板の製造方法において用いる、導
光板製造用の型としての金属板の一部を、切削用刃物に
よって切削する様子を示す図である。

【図５】本発明の導光板の製造方法において用いる、導
光板製造用の型としての金属板の一部を示す斜視図であ
る。

【図６】図２のＡ部分の拡大図である。

【図７】本発明の導光板の他の例であって、導光板の背
面に形成されている溝の、形成されている間隔を模式的
に示した斜視図で、手前側が冷陰極蛍光ランプの方向
で、溝は実線で示している。

【図８】本発明の導光板の他の例を示した側面図で、左
端面が光が入射する部分である。

【図９】従来の導光板の形状と、導光板内の光の進行方
向を示した断面図である。

【図１０】従来の導光板の製造方法における、導光板製
造用の型を成形によって製造する様子を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ バックライト １１ 冷陰極蛍光ランプ １２ リフレクター １３ 反射シート １４ 端面反射シート １５ 拡散シート １６、２０、２２、２３ 導光板 １７、２１ 溝（凹部） １７ａ 側面 １８ ベース面（背面） ３０ 金属板（導光板製造用の型） ３１ 切削用刃物（刃物）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を所定方向に出射させる導光板で
   あって、 前記導光板の光を出射させる面とは反対側の背面には、
   光沢のない粗面からなる、凸部または凹部の少なくとも
   一方が複数形成されていることを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】 前記背面の少なくとも一部が、光沢のな
   い粗面であることを特徴とする請求項１に記載の導光
   板。
3. 【請求項３】 入射光を所定方向に導き出射させる導光
   板を製造する、導光板製造用の型であって、 成形面に、光沢のない粗面からなる凸部または凹部の少
   なくとも一方が複数形成されていることを特徴とする導
   光板製造用の型。
4. 【請求項４】 前記成形面に形成されている、光沢のな
   い粗面からなる凸部または凹部の少なくとも一方は、粗
   面を有する刃物によって切削して形成されることを特徴
   とする請求項３に記載の導光板製造用の型。