JPH1153922A

JPH1153922A - 導光部材の製造方法

Info

Publication number: JPH1153922A
Application number: JP21364597A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yoshikawa; 幸雄吉川; Masafumi Ono; 雅史小野; Yoshiyuki Suzuki; 善行鈴木
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1997-08-07
Publication date: 1999-02-26
Anticipated expiration: 2017-08-07
Also published as: JP4021009B2

Abstract

(57)【要約】【課題】円錐形状以外の三角錐、四角錐、多角錐、屋根
状他の任意の形状に加工することができ、かつ加工表面
状態が光沢、粗面になるように随時設定することができ
る導光部材の製造方法の提供。【解決手段】完成後凹部を無数に形成した導光部材の
製造方法であって、光源からの距離に略比例した高い密
度になるように加工面を１個または複数のポンチ３０に
より順次鍛造加工して母型凹部を有した母型Ｍを得る鍛
造工程と、母型から電気鋳造方法を含む転写方法で転写
することで、完成後凹部を成形するための凸部を有した
成形金型を得る転写工程と、成形金型を使用し光透過性
の樹脂材料から射出成形して前記完成後凹部を無数に形
成した前記導光部材を射出成形する成形工程とを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は所定面積を有するＬ
ＣＤ（液晶表示装置）などを背面から照明するために用
いられる導光部材の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】所定面積を有するＬＣＤなどを背面から
照明する際に、先ず最初に考慮しなければならない点と
して、光源から発生する光をＬＣＤの所定面積の全ての
部位に渡って均一にすることが挙げられる。

【０００３】そこで、従来より、光源を光透過性が高い
素材から形成される導光部材の側方に配置し、光源から
の光を導光部材の面方向に導光して、導光部材の発光面
に並設される発光部材に対して導光部材の発光面から放
出される光を散乱させるように構成する場合において、
導光部材の発光面と反対側面において多数の突起部を形
成しておき、これらの突起部において光源からの光を反
射する一方で、光源から遠い部分に突起部をより多く形
成するようにして発光面の明るさが均一になるようにし
た面発光装置が多く実用化されている。

【０００４】このように構成される面発光装置によれ
ば、導光部材を光透過性が高い例えばアクリル樹脂材料
を用いて射出成形により量産しているが、この射出成形
において導光部材成形用のキャビティを備えた金型は化
学エッチングにより主に加工されている。

【０００５】図１４は、従来の導光板１０の拡大断面図
（ａ）と、導光板１０を射出加工するために使用される
射出成形金型２０１の拡大断面図（ｂ）である。

【０００６】先ず、図１４（ｂ）において、射出成形金
型２０１により導光板１０の突起部１６を成形するため
の型凹部２０２を化学エッチングにより加工形成する際
に、金型のキャビティイの底面部位を所定ピッチ及び所
定開口面積の開口孔部２０３ａを設けたレジスト膜２０
３で覆ってから、エッチング液を導入して開口孔部２０
３ａを介して接触する面を侵食により掘り込んで形成し
た後に、レジスト膜２０３を取り除くようにして射出成
形金型２０１のキャビティを形成するようにしている。

【０００７】このように加工形成される射出成形金型２
０１を使用して、図１１（ａ）に図示されるように厚さ
Ｈの導光板１０であって突起部１６を多数形成したもの
を射出成形して、上記のように導光部材１０の発光面１
０ａにおいて光源からの光を反射する一方、光源から遠
い部分において突起部１６をより多く形成するようにし
て発光面における明るさが均一になるようにしている。

【０００８】しかしながら、上記のように化学エッチン
グ加工によって金型キャビティを加工すると、開口孔部
２０３ａが小径ドットの時には半球状になり、また大径
ドットの時には鍋底状の形状になることが知られてい
る。

【０００９】また、化学エッチング工程の途中で所謂オ
ーバーエッチングが発生した場合には、図１４（ｂ）に
図示のようなオーバーエッチング部２０２ａが形成され
る。また、突起部１６ｂの直径寸法ｄが例えばΦ０．３
ｍｍ以下のように小さくなり、かつ配置ピッチが０．６
ｍｍ以下に狭くなると連通部２０２ｂが形成されること
があるので、このような金型を用いて射出成形される導
光板１０の突起部１６には図示のような不良箇所１６
ａ、１６ｂが形成されることになる。

【００１０】この結果、光源からの光Ｌが突起部１６の
不良箇所１６ａで乱反射されたり、また突起部１６で反
射されてから発光面１０ａに向けて指向するようにでき
なくなり、光を効率的に光源から離れた導光板部位に正
常に導くような形状を選択する事ができず、所望の性能
が得られなくなる問題点があった。

【００１１】さらにまた、化学エッチング加工は薬液濃
度、温度等の管理が特に難しく、突起部の密度を無段階
に差を設けるようにする場合には、部位によるばらつき
の発生を防ぐことは非常に困難であった。このために、
互いに隣接する突起部１６間の間隔を多く必要となり、
突起部の配設密度を上げることができず、おのずから限
度があり、導光板外部へ射出する光の量をより多くし
て、輝度アップを図る事に限度があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記のエッチ
ング以外で加工形成される超精密射出成形金型を用いて
光透過性の樹脂材料により射出成形し、上記の突起部に
代えて傾斜面を有する円錐形状の凹部を形成するように
して、樹脂材料から決定される臨界角β以上で入射した
入射光を凹部の傾斜面で反射するようにして、発光面に
向けるようにすることで輝度アップを図ることが考えら
れる。

【００１３】上記の超精密射出成形金型によれば、光源
からの距離に略比例した高い密度になるように加工面を
特殊切削ドリルにより切削加工するので、所望の深さに
なるまで母型凹部を切削加工するためにかなりの時間を
要していた。また、一度の切削加工では所望の深さにな
るまで母型凹部を切削加工することが困難な場合は、複
数回数に分けて切削加工して、かつ切削ドリルの深さを
厳密に制御する必要から、切削加工に専用特殊治具が必
要であった。

【００１４】また、切削加工面の形状及び表面状態は回
転駆動される特殊切削ドリルの刃の形状が回転する形状
及び刃部の先端状態により決定されるので、円錐形状と
なりまた切削加工面は切削跡が残るものであった。さら
に、回転駆動される特殊切削ドリルによれば、円錐面は
切削可能であるが、三角錐、四角錐、多角錐、屋根状に
切削加工することは到底加工不能であった。

【００１５】さらにまた、特殊切削ドリルの頂角を１３
０度から８０度前後の範囲に設定するとともに、刃部を
さらに先端部分に形成することは頂角の先端部分が０．
０５ｍｍ前後と非常に微小であるので、非常に困難であ
り、また刃先が磨滅後に再研磨して刃部を形成すること
は実質不可能であった。

【００１６】したがって、本発明は上述した問題点に鑑
みてなされたものであり、光源からの距離に略比例した
高い密度になるように母型の加工面に加工される母型凹
部を極短時間で加工することができ、しかも円錐形状以
外の三角錐、四角錐、多角錐、屋根状他の任意の形状に
加工することができ、かつ加工表面状態が光沢、粗面に
なるように随時設定することができる導光部材の製造方
法の提供を目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明の導光部材の製造方法に
よれば、光源を光透過性の板状の導光部材の少なくとも
１つの側方に配設し、前記光源からの光を前記側方の入
光面から前記導光部材の内部に導光し、前記導光部材の
発光面に並設される拡散部材において光を散乱させて照
明を行うために、前記発光面の裏面に所定形状の完成後
凹部を無数に形成した導光部材の製造方法であって、前
記光源からの距離に略比例した高い密度になるように加
工面を１個または複数のポンチにより順次鍛造加工して
母型凹部を有した母型を得る鍛造工程と、前記母型から
電気鋳造方法を含む転写方法で転写することで、前記完
成後凹部を成形するための凸部を有した成形金型を得る
転写工程と、前記成形金型を使用し光透過性の樹脂材料
から射出成形して前記完成後凹部を無数に形成した前記
導光部材を射出成形する成形工程とを具備することを特
徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好適な各実施形態
について図面を参照して述べる。

【００１９】先ず、図１（ａ）は、例えば自己発光能力
のない液晶のバックライト用として使用される面発光装
置の要部を示した横断面図である。また、図１（ｂ）
は、導光板１の要部を拡大して示した断面図である。ま
た、図２は図１のＸ‐Ｘ矢視断面図を示したものであ
る。

【００２０】図１と図２において、光源部４は高輝度発
光ダイオード（ＬＥＤ）を基板５上にボンディングして
から、シリコン樹脂乃至エポキシ樹脂等で封止するよう
に形成されており、図示のように基板５の電極部が外部
に出るようにして、図示しない電源部に電極部を接続す
ることで点灯できるようにして、単独での製造及び供給
を可能にしている。

【００２１】一方、図示のように平面状に形成される導
光板１は、液晶の平面状の表示面１５と略同様の形状と
面積を有しており、その入光側面１ｆにおいて上記の一
対の光源部４を収容する形状部を形成するとともに、そ
の材質として透明なアクリル樹脂、ポリカーボネート
（ＰＣ）樹脂等が用いられて射出成形される。この導光
板１の裏面１ｂは鏡面から構成される一方で、凹部６の
傾斜面は鏡面または粗面となるようにして、臨界角β以
上の入射光を全反射または乱反射するようにしている。

【００２２】また、この導光板１の発光面１ａと左右側
面１ｄ、１ｅと反対面１ｃと裏面１ｂは夫々鏡面になる
ように射出成形されるとともに、裏面１ｂ上において無
数の凹部６を規則的に形成している。これらの凹部６の
配置は、図２に図示のように、光源４に近い部位では横
ピッチＰｗと縦ピッチＰｄとが疎状態になるように配設
される一方で、光源４から離間するにつれて次第に横ピ
ッチＰｗと縦ピッチＰｄが密状態になるようにしてい
る。

【００２３】さらに図示のように極力千鳥状になるよう
に凹部６を配設することで、光源４からの光が隣接する
凹部６の遠方まで確実に到達できるようにコンピュータ
を用いたシュミレーション解析に基づき凹部６を配設す
るようにしている。

【００２４】一方、図示のように略箱状に形成される反
射枠３は、上記の導光板１を略隙間なく収容する寸法と
箱形状となるように成形される。また、この反射枠３
は、例えば白色樹脂から射出成形するか、または無電界
メッキすることにより形成されることで、反射面として
の反射内面３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが内側に形成されて
おり、各反射内面で反射した光が拡散板２に向かうよう
にしている。

【００２５】以上が、面発光装置の概略構成であって、
その寸法は液晶サイズに応じて適宜決定されるものであ
る。液晶サイズが大型の場合は、光源４として線光源と
なる蛍光燈が適宜用いられる。尚、バックライトが横長
になる場合には、図１、２に示した装置を左右対称にし
て一対分が対向するように設けて、凹部６が中央部位で
密状態になるように配設されることになる。

【００２６】次に、図３（ａ）は、導光板１に入光する
光Ｌの反射の様子を示した模式図であり、また図３
（ｂ）は凹部６における光Ｌの反射の様子を示した要部
断面図である。

【００２７】先ず、図３（ａ）において、光源４から出
射した光であって、図中の破線で図示した光Ｌは、アク
リル樹脂の屈折率ｎ＝１．４９のために臨界角βは４
２．１６°となり、各面に入射角４２．１６°以上で入
射した場合において全反射することになる。即ち、導光
板１からの垂線と成す角度αで導光板１に対して入光し
た光は臨界角βで屈折することになるが、屈折率ｎ＝ｓ
ｉｎα／ｓｉｎβの関係式においてαを９０°として、
ｓｉｎβ＝ｓｉｎ（９０°）／ｎから臨界角βの４２．
１６°が求まることになる。

【００２８】同様に、ＰＣ樹脂の場合はｎ＝１．５９の
ために、臨界角は３８．９７°で、各面に入射角３８．
９７°以上で入射した場合に全反射することになる。

【００２９】したがって、アクリル樹脂から成形される
導光板１の入光側面１ｆから入射した光Ｌは、臨界角以
上の角度４７．８４°以上の角度で左右側面１ｄ、１
ｅ、発光面１ａと裏面１ｂの凹部６以外の部分に入射し
全て全反射される。同様に、ＰＣ樹脂の場合も入光側面
１ｆから入射した光は全て全反射する。

【００３０】以上のような全反射を繰り返しながら、反
対面１ｃまで達した光は、導光板１から外部に出射され
てから、反射枠３の反射内面３ｂで反射されてから、再
度導光板１に入射することになる。

【００３１】次に、本願発明の最も特徴的な凹部６は、
図３（ｂ）に図示のように裏面１ｂ上に形成されてお
り、凹部６の反射面６ａに対する入射角が臨界角β以上
であれば破線図示のように全反射するように形成されて
いる。また、反射面６ａ、６ｂが粗面処理されている場
合には反射面６で一部拡散しながら破線図示のように向
かう。

【００３２】また、発光面１ａにおいて入射角が臨界角
β以下の場合には、発光面１ａでは反射せずに導光板１
から外部に屈折出射して、拡散板２に達し、そこで拡散
することになる。また、発光面１ａにおいて入射角が臨
界角β以上の入射光は、全反射して、導光板内の奥側に
導光する。

【００３３】一方、図示しないが裏面１ｂに対して臨界
角β以下で入光した光は、裏面１ｂ面から出射して、反
射枠３の反射面３ａに指向して、反射面３ａで反射され
てから、再度、導光板１に入射されて発光面１ａに指向
することになる。

【００３４】以上のようにして拡散板２において拡散さ
れた光は、面光源を形成することになり液晶用バックラ
イトの場合において、図１に図示のＬＣＤ透過パターン
１５を通過して、表示が行われることになる。

【００３５】また、凹部６は図示のように導光板１の裏
面１ｂから発光側面１ａに向けて円錐状に突出するよう
に形成されており、その先端を半径ｒの球状にする一方
で、頂角θが１３０°以下になるように形成されてい
る。このように凹部６を形成することにより、裏面１ｂ
に対して臨界角β以上で入光した光であって、本来は裏
面１ｂ面で全反射導光されるべき光を凹部６の反射面６
ａにおいて全反射するようにして、発光面１ａに指向さ
せて、発光面１ａから出光できるように構成されてい
る。

【００３６】以上のように形成される凹部６を、上記の
ように光源４から離間するにつれて次第に横ピッチＰｗ
と縦ピッチＰｄが密状態になるようにし、さらに極力千
鳥状になるように配設することで、光源４からの光が反
対面１ｃまで確実に到達できるようになる。

【００３７】尚、突起部の頂角θを種々実験したとこ
ろ、８０°〜１３０°近辺で効率が最も良いことが確認
され、凹部６の高さｈは０．０５ｍｍ、直径ｄは０．２
５ｍｍで、最も高密度に凹部６を設ける部位であって図
１に示す反対面１ｃに近い部位における横ピッチＰｗと
縦ピッチＰｄを０．３ｍｍまで狭くすることができ、後
述するようにかなり良い結果を得ることができた。

【００３８】次に、図４は以上のように射出成形される
導光板１用の金型の素材の鍛造加工工程に用いられる鍛
造加工装置の構成例を示した模式図である。

【００３９】本図において、鍛造加工装置２０は、ダイ
アモンドチップを被測定面に対して既知の荷重を加えた
ときに残る圧痕の大きさから被測定物の硬度を測定する
ビッカース硬度計の動作原理に一部基づいているが、図
示のように鍛造加工装置２０は硬度計とは全く異なるも
のである。

【００４０】先ず、鍛造加工装置２０は、基部となるベ
ース２１上において駆動モータ２２ｂにより矢印方向に
任意に旋回駆動される旋回テーブル２２が配設される。
この旋回テーブル２２上には駆動モータ２３ｂにより図
示の左右矢印方向に任意に平行移動される左右移動テー
ブル２３が固定されている。また、この左右移動テーブ
ル２３上には駆動モータ２４ｂにより図示の紙面表裏方
向に任意に平行移動される前後移動テーブル２４が固定
されている。

【００４１】この前後移動テーブル２４上には母型Ｍを
真空圧により不動状態に固定するために真空圧供給源に
接続されるか、または図示の機械的固定具を備えたワー
ククランプ２５が固定されている。一方、上記の駆動モ
ータ２２ｂ，２３ｂ，２４ｂはモータドライバーを内蔵
した制御装置４５に対して夫々接続されている。

【００４２】以上の構成により、ポンチ３０に対する所
望の相対位置に母型Ｍを移動するようにして凹部１０２
となる圧痕を任意の位置に加工できるようにしている。

【００４３】次に、ポンチ３０は３爪チャックのように
簡単に交換可能なチャック２６に対して固定されてお
り、このチャック２６を上下移動可能に支持する軸体２
７の先端部において固定している。軸体２７の近傍には
位置検出センサ４４であって、軸体２７の移動量をミク
ロン単位で検出するセンサが設けられており、制御装置
４５に測定値を送るようにしている。

【００４４】軸体２７はベース２１のオーバーハング部
２１ｂに固定されている精密スラストベアリング２８に
より上下動可能に設けられるとともに、ラジアル方向の
ガタをゼロにして図示の上下矢印方向にチャック２６を
移動できるようにしている。軸体２７の上端部には連結
レバー２９が回動可能に支持する回動部２９ｂを介して
連結されている。また連結レバー２９の上端はメインレ
バー３３の回動部３３ｂにおいて、回動自在に連結され
ている。

【００４５】メインレバー３３の右端部は、オーバーハ
ング部２１ｂに固定されている揺動支点となるベアリン
グ３２において揺動自在に支持されている。また、メイ
ンレバー３３の左端部には衝撃荷重を緩衝するラバーブ
ッシュ３７が固定されており、このラバーブッシュ３７
を介してにロッド３８の上端部が図示のようにメインレ
バー３３が破線図示の位置に移動するにともない常時垂
直方向に移動できるように支持されている。このロッド
３８の下端には秤用の分銅４０を載置するための皿３９
が固定されている。

【００４６】また、ベアリング３２からラバーブッシュ
３７までの距離Ｌ２は、ベアリング３２から回動部３３
ｂまでの距離Ｌ１の丁度１０倍の距離に設定しており、
分銅４０の重量を単純に１０倍した荷重がポンチ３０に
加わるようにしている。また、メインレバー３３の上端
にはバネフック３４が固定されており、ベース２１上に
固定されている調節可能なバネ支持部３６において上端
が支持されているバネ３５の下端部をバネフック３４に
おいて支持するようにして、分銅４０を皿３９上にセッ
トする前のゼロ点調整を行うようにしている。

【００４７】一方、メインレバー３３の摺動面３３ｃま
たはメインレバーに固定されているベアリングはカムプ
レート４３のカム面４３ｂに対して常時当接して、図示
の位置を保持するとともに、分銅４０がセットされた後
におけるカムプレート４３の矢印ｄ２方向の回動駆動動
作にともない、メインレバー３３を実線図示と破線図示
の位置の間で揺動駆動する。このために、カムプレート
４３はベース２１に固定された軸体４２で回動軸支され
るとともに、ベース２１に固定されたカムモータ４１か
ら動力を得るようにしている。このカムモータ４１は制
御装置４５に接続されている。

【００４８】上記の構成の鍛造加工装置２０において、
図５のタイミングチャートに示すようにポンチ３０が上
下移動するように、カムプレート４３のカム面４３ｂが
設定される。即ち、時間ｔ１でポンチ３０が母型Ｍの加
工面に向けて下降し、加工面に接触する直前で下降速度
をゆるやかにして、時間ｔ２の後半で所定深さ分の鍛造
を行い、終了後に急速にポンチ３０を時間ｔ３内で上昇
させる。これに続き、時間ｔ４で上記の平行移動テーブ
ル２３、２４を移動して、次の鍛造加工を行う。以上の
動作を繰り返し行うことで、図２に示したような凹部６
を射出成形するための母型Ｍが得られる。

【００４９】この鍛造工程において、図２に示されるよ
うに導光部材１の１つの側方に光源４を配設する場合に
は光源に近い部位から順番に順次鍛造加工して加工後の
歪みの影響が続く加工に及ばないようにする。また、一
枚の導光部材１を用いて導光部材１の対向する両側の側
方に光源４を配設する場合には、中央部分が最後になる
ように順次鍛造加工することで、加工後の歪みの影響が
続く加工に及ばないようにしている。

【００５０】また、鍛造工程において、ポンチ３０に表
面が光沢面または粗面を有するものを使用して、次のい
ずれかの条件を組み合わせることで鍛造加工すること
で、最適な母型Ｍを得ることができる。（ａ）一定荷重を鉄、アルミニウム、金、真鍮、銅、ベ
リリウム銅を含む金属材料からなる母型Ｍの加工面に一
定速度で加える、（ｂ）一定深さ分を一気に移動する、
（ｃ）一定深さ分を複数段階で変化させて最終深さにす
るために、図５に示される同じ工程を繰り返す、（ｄ）
同じ形状を有するかまたは異なる形状を有する複数のポ
ンチ３０を用いて複数回数分に分けて深さ分を移動す
る、（ｅ）同じ形状を有するかまたは異なる形状を有す
る複数のポンチ３０を用いて、同時かまたは個別に鍛造
加工する。

【００５１】続いて、図６は鍛造加工装置２０による鍛
造加工の実験データを示した図であり、縦軸にポンチ３
０の先端部３０ｔが到達することで加工形成される深さ
Ｆ（単位：ミクロン）をとり、また横軸に圧痕の半径
（単位：ミクロン）を示している。また、横軸を母型Ｍ
の加工面の表面と一致するようにして、鍛造加工後の圧
痕の周辺部の盛り上がり高さをＨで示した図である。

【００５２】本図において、母型Ｍの金属材料としてＭ
１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を抽出し、また分銅４０を４５
０、１０００、２０００ｇとし、実荷重を０．４５、
１、２ｋｇとして図示の結果を得た。

【００５３】図示のようにＭ１のように周辺部の盛り上
がり高さＨが低い金属が好ましく、この高さＨを深さＦ
で割った値が１０％以下のものを用いることで、そのま
ま母型Ｍとして使用できることになる。即ち、周辺部の
盛り上がり高さＨ分を研削等で二次加工する必要がなく
なる。このように盛り上がり高さＨが低い金属材料とし
て銅、真鍮、金等のように鍛造性に富む金属が挙げられ
る。

【００５４】以上のようにして鍛造加工により得られた
母型Ｍの加工表面は平滑仕上げされており、導光板１の
凹部６を成形するための型凹部１０２となる圧痕は密度
の高い部分（横ピッチＰｗと縦ピッチＰｄが例えば、
０．３ｍｍ以下の部位）は、これから加工しようとする
型凹部１０２の形状に影響を与えて、変形させる虞があ
るために、光源４により近い部位の型凹部１０２から順
に鍛造加工する事により、鍛造加工時に発生する避けら
れない形状歪がたとえ発生したとしても、凹部６内にお
ける光源の反射面６ｂ（図３（ｂ））側のみに加工歪み
ができるようにする事ができるようになる。

【００５５】即ち、図３で述べたように反射に寄与する
反射面６ａは、凹部６の光源４から近い側の面において
ポンチ３０により正確な頂角θで鍛造加工されることに
なるので、凹部６内で光を反射する際に与える影響を最
小限にする事ができる。

【００５６】次に、以上のように鍛造加工された圧痕の
型凹部１０２を有する母材Ｍを鍛造加工装置２０のワー
ククランプ２５から取り外してから、電気鋳造工程（電
鋳）に移行する。この電気鋳造は従来より良く知られて
いる技術であるのでその詳細は省略するが、簡単に述べ
ると、図７（ａ）の模式図において、母型Ｍの外周面に
ニッケル等のメッキ層１１０を所定厚まで形成した後
に、母型Ｍを剥離させて除去する。この結果、型凹部１
０２の形状に対して完全に反転した形状の型凸部１０３
がメッキ層１１０側に形成されることになる。

【００５７】そこで、これを型部材１０１に一体形成す
るようにしてキャビティＣを有する型部材１０１を得
て、図７（ｂ）において、以上のように鍛造加工された
型凸部１０３を有する型部材１０１を用いて、アクリル
樹脂材料を使用して所定条件で射出成形して導光板１を
得る。このとき、電鋳により型部材１０１は型凸部１０
３と、裏面を成形する平滑部１０６は鏡面となるように
転写されている。尚、導光板１の両側において光源４が
配設されており、入光面１ｆを両側側面に設ける場合
は、キャビティＣの中央部から最も遠い部位から順に鍛
造加工するようにすることは言うまでもない。

【００５８】また、図４に示した鍛造加工装置２０では
先端部の形状が円錐形状であって、ポンチ３０の頂角が
１３０度から９０度前後の範囲に設定することで、良い
結果を得ることができた。また、ポンチ３０は鍛造に使
用されるので、ポンチ３０の表面形状と表面状態とがそ
のまま加工面側に転写される。このために、切削ドリル
では切削加工による円弧状の引っ掻き状の切削跡が残る
ものであったが、ポンチ３０によれば、切削跡が一切残
ることがない。

【００５９】さらに、回転駆動される切削ドリルによれ
ば、円錐面以外の例えば三角錐、四角錐、多角錐、屋根
状に切削加工することは到底加工不能であったが、ポン
チ３０によれば任意の形状が加工できることになる。

【００６０】図８、図９はポンチ３０により任意の形状
に鍛造加工できることを示した一覧表である。両図の
（ａ）から（ｍ）において、ポンチの先端部の形状を示
した正面図と、ポンチの先端部の平面図と、導光板にお
いて凹部６として射出成形される形状と臨界角以上で入
光した光を反射する様子を示した外観斜視図を夫々示し
ている。

【００６１】先ず、図８（ａ）において、ポンチは頂角
が８０度から１３０度の円錐形状に研削研磨加工されて
おり、導光板において図示のような円錐形状の凹部とし
て射出成形される。この結果、図３で述べたように臨界
角β以上で入光した光を矢印方向に反射する。

【００６２】また、図８（ｂ）において、ポンチは頂角
が８０度から１３０度の円錐形状に研削研磨加工される
一方で、頂点部分は球状にアール加工されている。この
ポンチから得られる成形金型では、導光板において図示
のような円錐形状の凹部として射出成形され、球状部分
が目立つことがないように構成できる結果、図３で述べ
たように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射す
るとともに、球状部分が目立つことがないように構成で
きる。

【００６３】また、図８（ｃ）において、ポンチは頂角
が８０度から１３０度の円錐形状に研削研磨加工される
一方で、頂点部分は平らに加工されている。このポンチ
から得られる成形金型では、導光板において図示のよう
な円錐形状の凹部として射出成形され、平らな部分の面
積を適宜設定することで、図３で述べたように臨界角β
以上で入光した光を矢印方向に反射するときの光量を制
御できるようになる。図８（ｄ）において、ポンチは正
三角形の胴部からなり、図示のように三角錐を先端部に
形成している。このポンチから得られる成形金型では、
導光板において図示のような三角錐の凹部として射出成
形されることになり、１８０度間隔で３方から傾斜面に
対して臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射する
ことができるようになる。

【００６４】さらに、図８（ｅ）において、ポンチは正
方形の胴部からなり、図示のように四角錐を先端部に形
成している。このポンチから得られる成形金型では、導
光板において図示のような四角錐の凹部として射出成形
されることになり、９０度間隔で４方から傾斜面に対し
て臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射すること
ができるようになる。したがって、例えば、光源を４側
面の全てに配置するようにして、大幅な輝度アップを図
るようにできる。また、異なる色の光源を４側面に配置
するようにして、凹部において加法混色するように構成
して、種々の色を得るようにも構成できる。

【００６５】図８（ｆ）は、ポンチは正方形の胴部から
なり、図示のように四角錐を先端部に形成しており、さ
らに頂点部分において球状としている。このポンチから
得られる成形金型では、図８（ｂ）と略同様に球状部分
が目立つことがないように構成できる結果、図３で述べ
たように臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射す
るとともに、球状部分が目立つことがないように構成で
きる。

【００６６】図８（ｇ）は、ポンチは正方形の胴部から
なり、図示のように四角錐を先端部に形成し平らな部分
を形成している。このポンチから得られる成形金型で
は、図８（ｃ）と略同様に光量を制御できるようにな
る。

【００６７】図９（ｈ）は、ポンチは正方形の胴部から
なり、図示のように屋根状の形状部を先端部に形成して
いる。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視
図に示したように左右方向から図３で述べたように臨界
角β以上で入光した光を矢印方向に反射するようにでき
る。

【００６８】図９（ｉ）は図９（ｈ）の屋根状の頂点部
分をアール状にしており、この部分でおいて、目立つこ
とがないように構成している。

【００６９】さらに、図９（ｊ）は、ポンチは横断面が
矩形の胴部からなり、図示のように寄せ棟の屋根状の形
状部を先端部に形成している。このポンチから得られる
成形金型では、外観斜視図に示したように左右前後方向
から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射するよ
うにできる。

【００７０】また、図９（ｋ）は、ポンチは横断面が小
判形の胴部からなり、図示のように変形寄せ棟の屋根状
の形状部を先端部に形成している。このポンチから得ら
れる成形金型では、外観斜視図に示したように前後左右
方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射す
るようにできる。

【００７１】図９（ｌ）は、ポンチは横断面が小判形の
胴部からなり、図示のように先端部において円弧面と平
面とからなる変形寄せ棟の屋根状の形状部を形成してい
る。このポンチから得られる成形金型では、外観斜視図
に示したように前後左右方向から臨界角β以上で入光し
た光を矢印方向に反射するようにできる。

【００７２】最後に、図９（ｍ）は、ポンチは横断面が
小判形の胴部からなり、図示のように先端部において台
形円錐状の形状部を形成している。このポンチから得ら
れる成形金型では、外観斜視図に示したように前後左右
方向から臨界角β以上で入光した光を矢印方向に反射す
るようにできる。

【００７３】図１０は、円錐形状の凹部を形成した導光
板の光学特性を測定して得られた光学特性図であって、
図１０（ａ）に示すように導光板の側面側に光源を配置
し、輝度形を角度θ傾けて導光板の表面から拡散される
輝度を測定して得られた特性図である。この特性図にお
いて、縦軸にコサイン輝度を示し、横軸に角度θを示
す。角度θがゼロのときに、輝度計が拡散面に対して垂
直となり、また、角度が正のときに、輝度計が光源から
離れるように傾斜され、角度が負のときに、輝度計が光
源に近くなるように傾斜されるようにして測定したもの
である。

【００７４】また、図表中のＫ１はポンチの表面を粗面
にして、頂角を６０度にした特性を示し、Ｋ２はポンチ
の表面を粗面にして、頂角を６５度にした特性を示し、
Ｋ３はポンチの表面を粗面にして、頂角を８０度にした
特性を示し、Ｋ４はポンチの表面を光沢面にして、頂角
を１００度にした特性を示し、Ｋ５はポンチの表面を粗
面にして、頂角を１００度にした特性を示し、図表中の
Ｋ６はポンチの表面を粗面にして、頂角を５５度にした
特性を夫々示している。

【００７５】この図表から解るように、導光板を斜めか
ら観察することで得られる輝度特性を任意に制御できる
ようになり、例えばＫ６のように輝度確保よりも角度特
性を向上したり、Ｋ４に示したように垂直方向からの輝
度アップを大幅に向上するなど任意に設定できるように
なる。

【００７６】以上のように、導光板１を成形するための
母型をポンチにより直接鍛造加工して射出成形後の凹部
６の形状、大きさ状態等を自由に設定することができ
た。また上記の鍛造加工装置２０によれば、分銅の自重
を荷重にすることから、加工面が傾斜している場合で
も、切削の場合のように刃先が逃げることがないので確
実に鍛造加工することができる。また、凹部６の配設間
隔を狭くすることができ、導光板からの出光量を大きく
できるようになるために、従来の化学エッチングのもの
より約１．５倍の輝度アップを図る事が確認できた。

【００７７】尚、導光板１の用途としては、携帯電話機
用の液晶用バックライトや、より大きな表示画面を備え
ているノートパソコンやカーナビゲーション装置であっ
て、その光源である蛍光灯の消費電力を極力抑えたい場
合に使用される液晶用バックライト用に非常に優れた性
能を発揮できる。さらに上記の導光板は、他にも種々適
用できるものであって、導光板を用いた面発光装置の使
用目的に応じて適宜光源、反射枠が設計されるものであ
る。また、ポンチの粗面加工法としては、サンドブラス
ト法以外に種々の加工が可能であり、例えば金型加工後
に行われるシボ形成用のエッチング法等がある。

【００７８】図１１は以上のように射出成形される導光
板１用の金型の素材の鍛造加工工程に用いられる鍛造加
工装置の別構成例を示した模式図である。

【００７９】本図において、鍛造加工装置は、ダイアモ
ンドチップを被測定面に対して既知の荷重を加えたとき
に残る圧痕の大きさから被測定物の硬度を測定するビッ
カース硬度計の動作原理に一部基づいているが、図示の
ように鍛造加工装置は硬度計とは全く異なるものであ
る。

【００８０】先ず、鍛造加工装置は、基部となるベース
３２１上において前後左右移動テーブル３２４が設けら
れており、その上に成形金型Ｍを真空圧により不動状態
に固定するために真空圧供給源に接続されるか、または
図示の機械的固定具を備えたワーククランプが固定され
ている。一方、ベース３２１の上部には制御装置に対し
て夫々接続されているエアシリンダ３３７が設けられて
いる。

【００８１】このエアシリンダ３３７には重り３４０を
固定した軸体４が接続されており、エアリリンダ３３７
の駆動に伴い所定ストロークＳで移動するようにして、
軸体３４１の下端の圧縮バネ３３３をバネ案内部３３４
の内部において圧縮する状態にして、この圧縮バネ３３
３の下端において摺動軸受３２８により移動可能に設け
られている移動軸３２７を上下方向に移動することで、
移動軸３２７の下端のポンチ３０が成形金型Ｍの上部に
食い込むようにして凹部を加工するようにしている。

【００８２】また、軸体４３１の下端と移動軸３２７の
上端の間には鎖３３５が張設及び弛むように設けられて
おり、移動軸３２７が上方に移動するときに引っ張り力
を作用するようにしている。

【００８３】以上の構成により、ポンチ３０に対する所
望の相対位置に成形金型Ｍを移動するようにして上記の
凹部１０２となる圧痕を任意の位置に加工できるように
している。

【００８４】次に、図１２はエアシリンダ３３７の移動
によるストロークＳと圧痕の深さの関係図であって、ま
た図１３はこの装置の動作説明のフローチャートであ
る。

【００８５】図１２、１３において、ステップＳ１では
エアシリンダが上昇駆動されて、ポンチ３０が金型Ｍの
加工面から離間する。次に、ステップＳ２で軸体３４１
が下方に降下されて、ポンチ３０が加工面に接触し、さ
らに軸体３４１が下降されて重り３４０の作用により圧
縮バネ３３３が圧縮されて加工が始まり、ステップＳ４
でさらに下降されて、重り３４０の自重と圧縮バネ３３
３の圧縮力がバランスする状態になる。これに前後して
鎖３３５が弛む。

【００８６】次に、ステップＳ５では、さらに軸体３４
１が下降されてリミットスイッチ３９９がオンして下降
状態で一時待機する。次に、ステップＳ６でエアシリン
ダ３３７が作動して軸体３４１を上昇して、ポンチ３０
を加工面から離す。ステップＳ６では、テーブル３２４
が所定駆動されて次の加工部位に移動する。次に、ステ
ップＳ８でステップＳ２に戻り繰り返し実行する。

【００８７】この鍛造工程において、図２に示されるよ
うに導光部材１の１つの側方に光源４を配設する場合に
は光源から遠い部位から順番に順次鍛造加工して加工後
の歪みの影響が続く加工に及ばないようにする。また、
一枚の導光部材１を用いて導光部材１の対向する両側の
側方に光源４を配設する場合には、中央部分から順次側
方にむけて鍛造加工することで、加工後の歪みの影響が
続く加工に及ばないようにしている。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源からの距離に略比例した高い密度になるように母型
の加工面に加工される母型凹部を極めて短時間内で確実
に加工することができ、しかも母型凹部を円錐形状以外
の三角錐、四角錐、多角錐、屋根状他の任意の形状に加
工することができ、かつ加工表面状態が光沢、粗面にな
るように随時設定することができるので、この母型から
転写した金型による導光板は従来にない優れた光学特性
を備えた導光部材の製造方法を提供できる。

【００８９】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）面発光装置の横断面図、（ｂ）導光板１
の部分拡大断面図である。

【図２】図１のＸ‐Ｘ矢視断面図である。

【図３】（ａ）は、導光板１に入光する光Ｌの反射の様
子を示した模式図である。（ｂ）は凹部６における光Ｌ
の反射の様子を示した要部断面図である。

【図４】鍛造加工装置の概略構成図である。

【図５】ポンチの上下駆動ためのタイミング図である。

【図６】鍛造加工の実験データを示した図である。

【図７】電気鋳造の工程図である。

【図８】ポンチ３０により任意の形状に鍛造加工できる
ことを示した一覧表である。

【図９】ポンチ３０により任意の形状に鍛造加工できる
ことを示した一覧表である。

【図１０】導光板の光学特性図である。

【図１１】鍛造加工装置の概略構成図である。

【図１２】ポンチの上下駆動ためのタイミング図であ
る。

【図１３】図１１の装置の動作フローチャートである。

【図１４】（ａ）は従来の導光板１０の拡大断面図、
（ｂ）は導光板１０を射出加工するために使用される射
出成形金型２０１の拡大断面図である。

【符号の説明】

１導光板、２拡散板、３反射枠、４光源、５基板６凹部、２０鍛造加工装置３０ポンチ１０１型部材１０２型凹部Ｍ母型１１０メッキ層 β 臨界角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源を光透過性の板状の導光部材の少な
くとも１つの側方に配設し、前記光源からの光を前記側
方の入光面から前記導光部材の内部に導光し、前記導光
部材の発光面に並設される拡散部材において光を散乱さ
せて照明を行うために、前記発光面の裏面に所定形状の
完成後凹部を無数に形成した導光部材の製造方法であっ
て、前記光源からの距離に略比例した高い密度になるように
加工面を１個または複数のポンチにより順次鍛造加工し
て母型凹部を有した母型を得る鍛造工程と、前記母型から電気鋳造方法を含む転写方法で転写するこ
とで、前記完成後凹部を成形するための凸部を有した成
形金型を得る転写工程と、前記成形金型を使用し光透過性の樹脂材料から射出成形
して前記完成後凹部を無数に形成した前記導光部材を射
出成形する成形工程とを具備することを特徴とする導光
部材の製造方法。
【請求項２】前記樹脂材料から決定される臨界角β以
上で入射した入射光を前記完成後凹部の傾斜面において
前記発光面に対して反射するように前記所定形状を設定
するとともに、前記裏面を鏡面にしたことを特徴とする
請求項１に記載の導光部材の製造方法。
【請求項３】前記完成後凹部の前記傾斜面を形成する
ために用いられる前記ポンチは、その頂角が１３０度か
ら８０度の範囲に含まれる円錐面または多角形面、屋根
状の各面を形成した任意の形状であることを特徴とする
請求項２に記載の導光部材の製造方法。
【請求項４】前記鍛造工程において、前記導光部材の
少なくとも１つの側方に配設する場合には前記光源に近
い部位から順番に順次鍛造加工し、前記導光部材の対向
する両側の側方に前記光源を配設する場合には中央部分
が最後になるように順次鍛造加工することで、加工後の
歪みの影響が続く加工に及ばないようにすることを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の導
光部材の製造方法。
【請求項５】前記鍛造工程において、表面が光沢面ま
たは粗面を有する前記ポンチを使用し、下記のいずれか
の条件を組み合わせ、記（ａ）外部エネルギーを所定金属材料からなる前記母型
の加工面に加える、（ｂ）一定深さ分を移動する、
（ｃ）前記一定深さ分を複数段階で変化させて最終深さ
にする、（ｄ）同じ形状を有するかまたは異なる形状を
有する複数のポンチを用いて複数回数分に分けて深さ分
を移動する、（ｅ）同じ形状を有するかまたは異なる形
状を有する複数のポンチを用いて、同時かまたは個別
に、鍛造加工することを特徴とする請求項１乃至請求項
４のいずれかに記載の導光部材の製造方法。
【請求項６】前記所定金属材料として、前記母型凹部
の一定深さ分を鍛造加工した後における周辺の盛り上が
り高さの少ない金属材料を使用することを特徴とする請
求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の導光部材の
製造方法。