KR20070036186A - 도광판, 그 제조방법, 및 그것을 구비하는 면광원장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리즘 시트 등의 지향성 시트의 사용을 극력 생략할 수 있고, 또 연직방향의 휘도를 저감시키지 않고 시야각을 화보할 수 있는 도광판을 제공한다. 에지라이트 방식의 면광원장치(10)에 사용하는 도광판(1)이다. 출사면(6), 출사면(6)에 대항하는 바닥면(7) 및 출사면(6)과 바닥면(7) 사이의 측면에 설치한 1차 광원(4)으로부터 출사된 광을 입사시키는 입사 단면(8)을 가지고 있다. 출사면(6) 및 바닥면(7)에는 각각 소정의 피치로 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인의 패턴을 구비하고 있다. 출사면(6)에 형성된 패턴은 입사 단면(8)에 직교하는 동시에 바닥면(6)에 형성된 패턴은 입사 단면(8)에 평행하다. 이들의 출사면(6) 또는 바닥면(7)에 교대로 배열된 사다리꼴 형상의 볼록 라인(2) 및 사다리꼴 형상의 오목 라인(3)을 구비하고 있다. 이들의 볼록 라인(2)의 표면이 확산 처리되어 있으면, 표면의 번쩍임이 적은 표면 품위가 뛰어난 도광판을 얻을 수 있다.

도광판, 면광원장치, 출사면, 바닥면, 입사 단면, 볼록 라인

Description

도광판, 그 제조방법, 및 그것을 구비하는 면광원장치{Light guide plate, production method therefor, and surface light source device provided with it}

본 발명은, 에지라이트 방식의 면광원장치(edge-light system surface light source device)에 사용하는 도광판 및 그것을 구비하는 면광원장치에 관한 것이다.

백라이트 내장의 액정표시장치(액정디스플레이)가 널리 보급되고 있다. 이러한 액정표시장치에서는, 백라이트부에 배치되는 면광원장치로부터 출사되는 광이 액정표시 소자를 투과함으로써 액정표시 소자에 표시된 화상을 볼 수 있다.

이러한 백라이트용 면광원장치에는, 에지라이트 방식의 면광원장치 및 직하형의 면광원장치(a direct surface light source device)의 두개의 타입이 있지만, 에지라이트 방식의 면광원장치는 1차 광원이 도광판의 측면에 있기 때문에, 직하형의 면광원장치와 비교하여 박형화를 도모하는 데 유효하다고 하는 특징을 구비하고, 휴대용 노트 퍼스널 컴퓨터나 모니터 등의 표시부로서 널리 사용되고 있다.

이러한 에지라이트 방식의 면광원장치에서는, 투명 수지 등의 패널이 도광판으로서 사용되고 있다. 이 도광판은, 출사면과 이 출사면에 대향하는 바닥면의 사이에, 선형 광원 또는 점형 광원 등의 1차 광원이 배치되는 입사 단면을 갖고 있다. 또한, 이 바닥면에는, 백색 도트(산란 도트)가 인쇄되고, 이 도트의 크기, 밀 도 등을 조정함으로써, 시인방향(visual direction)의 휘도 분포가 균일해지도록 조정되고 있다. 이것에 의해, 1차 광원으로부터 출사된 광은 입사 단면으로부터 도광판에 입사된다. 이 입사광은, 도광판 내부를 유도되면서 출사면으로부터 액정표시 소자부를 향하여 출사된다.

이러한 면광원장치에서는 도광판에 산란 도트를 채용하고 있기 때문에, 도광판으로부터 출사된 직후의 광은 넓은 각도로 확대된 배광(配光) 분포를 갖고 있고, 시인방향으로 광이 향하고 있지 않다. 그래서, 도광판으로부터 출사된 광을 시인방향으로 집광시켜 고휘도화를 도모하기 위해서, 서로 직교하는 2장의 프리즘 시트(지향성 시트)가 사용되고 있다.

그렇지만, 이러한 종래의 에지라이트 방식의 면광원장치에서는, 가격이 고가인 프리즘 시트를 2장 사용하는 것이 필요하기 때문에, 이 프리즘 시트의 설치에 의해 부품 점수가 증가하고, 또한 면광원장치의 조립이 복잡해진다고 하는 과제를 갖고 있었다.

이러한 부품점수의 증대를 피하기 위해서, 도광판의 출사면, 출사면에 대향하는 바닥면 등에 프리즘을 형성시킴으로써, 출사면으로부터 출사시키는 광을 시인방향을 향하는 제안이 이루어져 있다(예를 들면, 특허문헌 1-3 참조.).

예를 들면, 특허문헌 1에는, 입사 단면에 대하여 직각 또는 경사져 있는 볼록 라인(또는 오목 라인의 홈열)을 출사면에 배치시킨 도광판이 제안되어 있다. 이러한 도광판에서는, 도광판 내에 도입된 광이 도광판 속까지 유도됨으로써, 입광 끝면에 대하여 홈열이 직각방향이 되도록 설치되는 하측 부설(敷設)용 프리즘 시 트(지향성 시트)를 생략할 수 있다. 또한, 이 특허문헌 1에 의하면, 상술한 볼록 라인(또는 오목 라인의 홈열)을 교차시킴으로써, 2장의 프리즘 시트를 생략할 수 있는 것이 제안되어 있다.

그리고, 그와 같은 볼록 라인(또는 오목 라인의 홈열)은, 금형제작으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 금형의 캐비티면을 금긋기로 소정 단면(斷面)의 오목 라인(또는 볼록 라인)을 형성하고, 계속해서 전해 연마를 함으로써, 경면형의 매끄럽고 연속적인 요철 곡면을 갖는 캐비티면에 형성할 수 있다.

또, 특허문헌 2, 3에는, 프리즘 광학 소자 일체형 도광판이 개시되어 있다. 이러한 프리즘 광학 소자 일체형 도광판에서는, 출사면 및 바닥면에 각각 교차하는 방향의 V자형의 홈열을 갖고 있다. 이것에 의해, 입사 단면으로부터 입사된 광을 바닥면에 받아들여 그 반사광을 출사면 방향으로 효율이 좋게 반사시키고 있다. 또한, 출사면에 형성된 프리즘을 통해서 출사면으로부터 출사하면, 입사 단면에 수직의 방향에서 입사된 입사광이 출사면에 수직 또는 그것과 가까운 각도로 출사할 수 있다.

특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 제(평)9-61631호(도 6, 8)

특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 제(평)10-282342호

특허문헌 3 : 일본 공개특허공보 2003-114432호

발명이 해결하고자 하는 과제

그렇지만, 특허문헌 1에 기재된 도광판에 의하면, 볼록 라인 또는 오목 라인을 교차시켜 형성함으로써, 2장의 지향성 시트의 사용을 생략할 수 있다고 개시되어 있지만, 하기에 개시되어 있는 바와 같이, 어느 정도의 발산광은 피할 수 없다고 하는 과제가 발생한다. 때문에 이 특허문헌 1에 기재된 도광판에 의하면, 바닥면의 백색 인쇄 도트 또는 시보 도트(granulated dot)의 조밀함을 조절할 필요가 생기는 등, 도광판의 구성이 복잡해진다고 하는 과제가 새삼스럽게 생긴다고 설명되어 있다.

또한, 특허문헌 2 또는 3에 기재된 프리즘 광학 소자 일체형 도광판에서는, 출사면 및 바닥면에 형성되는 볼록 라인 또는 오목 라인은, 꼭지각이 예각(銳角)인 V자형의 홈열이다. 이러한 V자형의 홈열을 갖는 프리즘 광학 소자 일체형 도광판을 사용한 에지라이트 방식의 면광원장치에서는, 연직방향(법선방향)으로의 광출사가 곤란한 것에 덧붙여, 시야각이 좁아진다고 하는 과제가 있었다. 또한, 경우에 따라서는, 시인하는 각도에 따라, 휘도의 명암이 현저하기 때문에, 표면에 번쩍임이 눈에 띨 뿐만 아니라, 도광판의 코너부를 경사로부터 시인하였을 때에 검은색(暗線狀)의 라인이 보여 표면 품위를 저하시킨다고 하는 과제가 있었다. 그 때문에, 이러한 프리즘 광학 소자 일체형 도광판에서는, 확산 시트를 1장 내지는 2장 사용하여, 연직방향의 휘도를 확보하면서 시야각을 확대할 필요가 있기 때문에, 전체의 휘도가 감소한다고 하는 과제가 있었다.

그래서, 본 발명의 제 1 목적은, 프리즘 시트 등의 지향성 시트의 사용을 극력 생략할 수 있고, 또한, 연직방향의 휘도를 저감시키지 않고 시야각을 확보할 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은, 상술한 목적에 덧붙여, 표면의 번쩍임을 억제하고, 검은색의 라인 발생을 방지하여 표면 품위의 향상을 도모할 수 있는 도광판을 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 출원인은, 광 조사부의 단면 형상을, 슬릿에 접하는 면을 상측 바닥으로 하고 광선 입사측을 향하여 점차 감소하는 사다리꼴 형상으로 하는 미세 구조체의 제조방법의 발명에 관해서 이미 특허출원을 하였다(예를 들면, 일본 특허출원 2004-115938호 명세서 참조). 이 종래 발명에서는, 기판상에 형성된 레지스트층에 대하여 소정의 피치로 개구된 슬릿을 갖는 포토마스크가 배치되고, 그 포토마스크를 통해서 광원으로부터 평행 광선이 특징적으로 조사된다. 즉, 이 종래 발명에서는, 슬릿의 길이방향에 따른 수직면에 대하여 일방향으로부터 타방향을 향하여 각도를 연속적으로 또는 단계적으로 변경시켜 평행광선이 입사되어 있다. 이러한 평행광선의 각도를 변화시켜 조사시킨다고 하는 특징적인 조사에 의해, 길이방향으로 연장되는 볼록 라인 및/또는 오목 라인을 갖는 미세 구조체가 제공된다.

그리고, 이 종래 발명에 의하면, 평행광선의 입사 각도, 포토마스크의 각부의 치수, 레지스트의 종류, 및/또는 레지스트층의 두께를 적절하게 조정함으로써, 미세 구조체의 형상, 크기를 자유롭게, 또한, 정확히 제어할 수 있다는 것이 개시되어 있다. 그리고, 예를 들면, 인접하는 V홈(단면이 삼각 형상의 오목 라인 또는 구덩이)이 서로 이격되어 있는 미세 구조체나, 사다리꼴형의 볼록 라인(돌기)의 하측 바닥이 서로 이격되어 있는 미세 구조체를 얻을 수 있다. 그리고, 후자의 미세 구조체에서는, 인접하는 볼록 라인과 볼록 라인의 사이에 볼록 라인은 상하가 역전된 사다리꼴형의 오목 라인(홈, 구덩이)이 교대로 배열되어 있다고 하는 패턴을 갖고 있다.

또, 이 종래 발명에 의하면, 이러한 표면 구조의 미세 구조체는, 성형용 스탬퍼(stamper)에 응용되어 있다. 이 미세 구조체와 동일 형상 또는 반전시킨 형상의 성형용 스탬퍼가 제작되고, 그 성형용 스탬퍼를 사용하여 투명 수지 성형체를 형성할 수 있다는 것이 개시되어 있다.

그래서, 본 발명자 등은, 이 종래 발명에서 형성되는 미세 구조체의 응용에 관해서 여러가지 검토를 거듭한 바, 출사면과 바닥면에, 각각 소정의 피치로 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인의 패턴을 구비한 도광판에 있어서, 상기 볼록 라인 및 오목 라인을 사다리꼴 형상으로 형성하여 교대로 배열하고, 이 사다리꼴 형상의 볼록 라인 및 사다리꼴 형상의 오목 라인을 출사면 또는 바닥면, 또는 출사면 및 바닥면의 양면에 배치함으로써, 프리즘 시트의 사용을 생략하면서 연직방향의 휘도를 저감시키지 않고 시야각을 확보할 수 있다는 것을 발견하였다.

즉, 본 발명은, 출사면 및 출사면에 대향하는 바닥면에는 각각 소정의 피치로 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인의 패턴을 구비하고, 상기 출사면에 형성된 패턴은 상기 입사 단면에 직교하는 동시에 상기 바닥면에 형성된 패턴은 상기 입사 단면에 평행하고, 상기 출사면 및 상기 바닥면의 적어도 한쪽의 면에서는, 상기 사다리꼴 형상의 볼록 라인과 상기 사다리꼴 형상의 오목 라인이 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판이다.

이러한 도광판은, 에지라이트 방식의 면광원장치에 사용되고, 또한, 이러한 면광원장치는, 액정표시장치의 백라이트부에 배치시켜 이용된다.

발명의 효과

본 발명의 도광판에서는, 입사 단면으로부터 입사된 광은, 바닥면에 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인의 패턴에 의해 편향되어, 바닥면에 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인에 직교하여 출사면에 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인으로부터 출사됨으로써, 프리즘 시트의 사용을 생략하는 것이 가능해진다. 또한, 이 때, 꼭지각이 예각인 홈열을 갖는 출사면으로부터 출사되는 광과 비교하여, 출사면 또는 바닥면에 상하가 역전하여 교대로 배열된 사다리꼴 형상의 볼록 라인 및 사다리꼴 형상의 오목 라인을 구비하고 있는 것에 의해, 연직방향의 휘도 저하를 억제하는 동시에, 시야각을 확대시키는 것이 가능해진다.

또, 사다리꼴 형상의 패턴을 조면화(粗面化)한 경우에는 표면의 번쩍임이나 암선의 발생 등의 표면 품위의 저하를 막는 것이 가능해진다.

또, 본원은 일본 특허출원 2004-231005, 일본 특허출원 2005-150783에 기초하는 우선권을 주장하고, 이들의 내용은 여기에 넣기로 한다.

도 1은 본 발명에 관계되는 도광체의 1표면을 설명하는 모식도.

도 2는 본 발명에 관계되는 면광원장치의 일례를 도시하는 모식도.

도 3은 본 발명에 관계되는 면광원장치의 일례를 도시하는 모식도.

도 4는 도광판 출사면에 돌출 설치된 사다리꼴 형상의 볼록 라인의 표면 특 성을 설명하는 도면.

도 5는 본 발명에 관계되는 원반의 제조 공정을 도시하는 모식도.

도 6은 본 발명에 관계되는 원반의 제조 공정을 도시하는 모식도.

도 7은 본 발명에 의해 얻어지는 원반의 일례를 단면에 의해 도시하는 모식도.

도 8은 본 발명에 관계되는 원반의 제조 공정을 도시하는 모식도.

도 9는 본 발명에 관계되는 원반의 제조 공정을 도시하는 모식도.

도 10은 본 발명에 의해 얻어지는 원반의 일례를 도시하는 모식도.

도 11은 본 발명에 의해 얻어지는 원반의 일례를 단면에 의해 도시하는 모식도.

도 12는 비교예 3의 도광판 중앙부에서의 휘도의 각도 분포를 도시하는 모식도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 관해서 설명한다. 또, 이하의 도면에서는, 설명의 형편상, 각부의 종횡의 축척이 무작위로 변경된 모식도에 의해 설명되어 있다.

우선, 본 발명의 면광원장치는, 투명 수지 등으로 형성되는 평판형(패널형)의 투명 구조체인 도광판, 이 도광판의 1측면에 배치된 1차 광원 및 도광판의 하측면에 배치된 반사 시트로 대략 구성되어 있다.

이러한 도광체는, 광선 투과율이 높은 투명 수지로 구성할 수 있다. 이러한 투명 수지로서는, 예를 들면, 메타크릴 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 환상 폴리올레핀 수지 등을 널리 채용할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 도광체의 일면은, 출사면이 되고, 이 출사면에 대향하여 바닥면이 배치되어 있다. 또한, 이 도광체의 적어도 1측면에는 1차 광원이 배치되고, 이 측면은 입사 단면으로 되어 있다.

본 발명에 있어서, 이 입사 단면은 적어도 1개소 있으면 좋지만, 복수개소이어도 좋고, 입사 단면이 1개소인 경우에는, 입사 단면 이외의 측면에는 반사 단면이 형성되어 있다.

입사 단면이 2개소인 경우의 전형적인 예는 서로 대면하는 면에 1차 광원으로서의 선형 광원이 있는 예이고, 반사 단면은 양측면에 형성된다. 2개소의 입사 단면은, 모두 출사면에 형성된 패턴에 직교하고, 바닥면에 형성된 패턴에 평행하게 되는 조건을 만족시키는 것이 필요하다.

이 입사 단면을 향하여 1차 광원이 배치된다. 이러한 1차 광원에서는 어떠한 것을 사용하여도 좋지만, 선형 광원이나 점형 광원이 예시된다. 또한, LED 광원 등의 점형 광원이 다수 배열되어 선형이 된 선형 광원이어도 좋다.

본 발명에 있어서, 도광판의 출사면과 바닥면의 양면에는, 소정의 피치로 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인의 패턴이 서로 직교하여 형성되어 있다. 이 볼록 라인 및/또는 오목 라인은 이하에 설명하는 사다리꼴 형상의 볼록 라인 및 오목 라인을 포함하고, 종래의 면광원장치로 사용되고 있는 볼록 라인 또는 오목 라인과 실질적으로 동일 내지는 균등한 것이어도 좋다.

이들의 볼록 라인 및/또는 오목 라인은, 단면이 돌출 설치된 볼록(돌출)부 및/또는 단면이 오목하게 들어간 오목(홈)부가 1방향으로 연장되어 형성된다. 이들의 볼록 라인 또는 오목 라인의 단면 형상은, 삼각형, 쐐기형, 그 밖의 다각형, 파형(波形), 또는 반타원형 등의 원하는 형상이어도 좋다.

이들의 볼록 라인 또는 오목 라인은, 일반적으로는 1000㎛ 이하, 바람직하게는 800㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10㎛ ~ 600㎛, 가장 바람직하게는 20㎛ ~ 400㎛ 정도의 범위 내의 피치로 배열된다. 이 볼록 라인 또는 오목 라인의 일례로서, 예를 들면, 단면이 삼각 형상의 홈을 구비하는 경우에는, 그 꼭지각은, 60° ~ 120°의 범위 내에서 설정되고, 또한, 홈의 깊이는 1㎛ ~ 100㎛ 정도의 범위 내에서 설정된다. 또, 기호 「~」는 그 상한, 하한을 포함하는 범위를 나타내는 것으로 한다. 즉, 예를 들면 「10㎛ ~ 600㎛」은 「10㎛ 이상 600㎛ 이하」를 의미한다.

여기에서, 출사면에 형성되는 볼록 라인 및/또는 오목 라인은 똑같은 피치 및 형상으로 배열되어 있어도 좋지만, 바닥면에 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인은, 1차 광원으로부터 멀어짐에 따라서 간격이 좁혀져 배열되거나, 또한, 광원으로부터 멀어짐에 따라서 홈의 깊이 및/또는 돌기의 높이가 점차 높아져 있어도 좋다. 또한, 1차 광원으로부터 멀어짐에 따라서 형상이 점차 다르도록 구성하여도 좋다. 이러한 형상이 점차 다른 구성이란 예를 들면, 꼭지각이 점차 다른 경우를 포함한다. 어떤 경우에도, 바닥면과 반사 시트를 이용하여 굴곡된 광이, 출사면으로부터 원하는 강도로 출사되도록 바닥면의 구조를 제어하기 위한 것이며, 이들의 조정은 서로 조합되어, 또는, 다른 조정수단과 병용되어 행하여진다.

본 발명에 있어서는, 출사면 또는 바닥면에, 상하가 역전하여 교대로 배열된 사다리꼴 형상의 볼록 라인 및 사다리꼴 형상의 오목 라인을 구비하고 있는 것이 필요하고, 출사면 및 바닥면에 사다리꼴 형상의 볼록 라인, 오목 라인을 구비하고 있어도 좋다.

여기에서, 사다리꼴 형상의 볼록 라인이란 도광판으로부터 표면측으로 사다리꼴 형상으로 돌출 설치된 길이방향으로 연장되는 볼록 라인이며, 사다리꼴 형상의 오목 라인이란 도광판을 향하여 사다리꼴 형상으로 오목하게 들어가 형성된 길이방향으로 연장되는 홈이다.

예를 들면, 도 1에 도시하는 도광판(1)에서는, 그 1 표면(1a)에는, 부호 A, B, C 및 D를 각 정점으로 하는 단면이 사다리꼴형의 볼록 라인(2)과 부호 A′, B′, C′ 및 D′를 각 정점으로 하는 단면이 사다리꼴형의 볼록 라인(2′)이 이격되어 배치되어 있다. 이것에 의해, 볼록 라인(2)과 볼록 라인(2′)의 사이에는, 부호 A, B, C′ 및 D′를 정점으로 하는 단면이 사다리꼴형의 오목 라인(3)이 볼록 라인(2, 2′)과는 상하가 역전되어 배열되어 있다.

또, 본 발명에 관계되는 사다리꼴 형상은 도면에 도시하는 바와 같이, 엄밀한 의미에서의 사다리꼴에 한정되지 않는다. 후술하는 설명에 의해 분명한 바와 같이, 실질적으로 사다리꼴 형상을 유지하고 있으면, 예를 들면, 상측 바닥 또는 하측 바닥의 양측부에 R부(둥그스름한 부분)를 갖고 있어도 좋다. 이러한 R부는, 후술하는 포토리소그래피에 의한 미세 구조체의 제조과정에서 제조된다. 예를 들 면, 수지 원반을 적절하게 가열 처리함으로써, 모난 양단의 형상을 매끄러운 모양으로 할 수 있다. 또한, 「상측 바닥」, 「하측 바닥」의 용어를 사용하지만, 이것은 상하방향을 의미하는 것은 아니고, 설명을 위해서이다. 사다리꼴의 평행한 대변 중, 짧은 변을 「상측 바닥」, 긴 변을 「하측 바닥」으로 설명하고 있다.

다음에, 이러한 사다리꼴 패턴의 기능에 관해서, 도 1을 참조하여 설명한다. 우선, 이 도 1에 있어서, 직선 AD의 길이(볼록 라인(2)의 하측 바닥의 폭)를 W1, 직선 BC의 길이(볼록 라인(2)의 상측 바닥(2a)의 폭)를 W2, 직선 AD′의 길이(오목 라인(3)의 상측 바닥(3a)의 폭)를 W3, 볼록 라인(2)의 높이(또는 오목 라인(3)의 깊이)를 H, 직선 AD와 직선 AB(경사면(2b))가 이루는 각도를 a1, 직선 AD와 직선 DC(경사면(2c))가 이루는 각도를 a2, 및 직선 DD′의 길이를 피치(P)로 한다. 피치(P)는, 볼록 라인(2)의 하측 바닥의 폭(W1(직선 AD의 길이))과 오목 라인(3)의 상측 바닥(3a)의 폭(W3)의 합과 같고, 또한, 볼록 라인(2)의 상측 바닥(2a)의 폭(W2(직선 BC의 길이))과 오목 라인(3)의 하측 바닥의 폭(직선 BC′의 길이)의 합과 같다.

본 발명에 있어서는, 볼록 라인(2)의 단면 형상을 사다리꼴로 하여 볼록 라인(2)에 적절한 폭(W2)을 형성함으로써, 입사 단면으로부터 입사된 도광광을 도광판의 중앙으로 유도하는 역할을 담당하면서, 출사면으로부터 출사되는 휘도 분포 중에서 출사면에 직교하는 연직방향(법선방향)의 휘도를 높이고 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 오목 라인(3)의 단면 형상을 사다리꼴로 하여 오목 라인(3)에 원하는 폭(W3)을 형성함으로써, 상술한 W2와 같이 입사 단면으로부터 입 사된 도광광을 도광판의 중앙으로 유도하는 역할을 담당하면서, 출사면으로부터 출사되는 휘도 분포 중에서 출사면에 직교하는 연직방향(법선방향)의 휘도를 높이고 있다.

이 폭(W2)이 지나치게 좁고 경사면(2b, 2c)의 기여가 지나치게 커지면, 연직방향의 휘도를 높이는 효과를 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.

또한, 이 폭(W3)이 지나치게 좁고 경사면(2b, 2c)의 기여가 지나치게 커져도, 연직방향의 휘도를 높이는 효과를 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.

또한, 이것에 대하여, 폭(W2) 및 또는 폭(W3)을 경사면(2b, 2c)에 대하여 상대적으로 지나치게 넓게 설정하면, 경사면(2b, 2c)의 기여가 상대적으로 적어져, 연직방향의 휘도의 향상은 도모할 수 있지만 시야각은 좁아지고, 출사면에 볼록 라인 또는 오목 라인의 주기적인 패턴을 형성하여, 지향성 시트를 극력 생략하고, 또한, 연직방향의 휘도를 저감시키지 않고 시야각을 확보할 수 있다고 하는 과제를 충분히 만족시킬 수 없게 된다.

본 발명에 있어서 볼록 라인(2) 또는 오목 라인(3)의 형상 및 크기 및 피치(P)는, 도광판(1)의 크기, 면광원장치의 표시 성능 및 사양 등과의 관계를 고려하여 결정된다. 이것에 의해, 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 휘도를 적절하게 유지하고, 또한, 적절한 시야각을 얻을 수 있다.

이러한 볼록 라인(2(또는 오목 라인(3))의 일반적인 높이(H)는, 1㎛ ~ 100㎛의 범위 내에서 선택되고, 더욱 바람직한 높이(H)는 5㎛ ~ 50㎛, 가장 바람직한 높이(H)는 10㎛ ~ 30㎛의 범위 내에서 선택된다. 또한, 일반적인 경사각(a1) 및 경 사각(a2)은, 각각 15 ~ 70°의 범위 내에서 선택되고, 더욱 바람직한 경사각(a1) 및 경사각(a2)은 각각 15° ~ 60°의 범위 내에서 선택된다. 특히 시야각 특성을 중시하는 경우는 15° ~ 35°, 휘도 특성을 중시하는 경우는 35° ~ 60°가 가장 바람직한 범위 내로서 선택된다.

또한, 일반적인 하측 바닥의 폭(W1)은 10㎛ ~ 500㎛의 범위 내, 더욱 바람직하게는 15㎛ ~ 270㎛의 범위 내, 가장 바람직하게는 15㎛ ~ 180㎛의 범위 내에서 선택된다. 또한, 상측 바닥의 폭(W2)은 1㎛ ~ 500㎛의 범위 내에서 선택되고, 더욱 바람직한 폭(W2)은 1㎛ ~ 100㎛의 범위 내, 가장 바람직하게는 5㎛ ~ 50㎛의 범위 내에서 선택된다. 또한, 일반적인 폭(W3)은 0.1㎛ ~ 500㎛의 범위 내에서 선택되고, 더욱 바람직한 폭(W3)은 0.1㎛ ~ 300㎛의 범위 내, 가장 바람직하게는 1㎛ ~ 150㎛의 범위 내에서 선택된다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 있어서는, 본 발명에 관계되는 도광판(1)이 폭(W1, W2, W3)이 피치(P)와의 관계에서, 특정한 비율을 유지하여 형성되어 있는 사다리꼴형의 패턴을 갖는 것에 의해 특징지어진다.

즉, 본 발명의 도광판(1)에서는, 이들의 볼록 라인(2)에 형성된 상측 바닥의 폭(W2)에 대한 오목 라인(3)에 형성된 상측 바닥의 폭(W3)의 비(W3/W2)는, 0.01 ~ 200의 범위 내가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.02 ~ 100의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.1 ~ 10의 범위 내에 있다. 또한, (W2+W3)에 대한 (P-W2-W3)의 비는, 0.04 ~ 400의 범위 내가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2 ~ 200의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.3 ~ 150의 범위 내이다.

본 발명에 있어서는, W2에 대한 W3의 비를 이들의 범위 내로 유지함으로써, 도광판(1)의 출사면으로부터 출사되는 광의 휘도를 적절하게 유지하고, 또한, 적절한 시야각을 얻기 위한 조건 설정이 용이해진다.

여기에서, W2에 대한 W3의 비가 0.1 ~ 10의 범위이면, 연직방향의 휘도의 향상을 도모할 수 있기 때문에 지향성 시트를 생략할 수 있다.

또한, (W2+W3)에 대한 (P-W2-W3)의 비가, 0.3 ~ 150의 범위이면, 연직방향의 휘도의 저하를 억제하면서 시야각 특성을 확보할 수 있기 때문에, 지향성 시트를 생략하는 것이 가능해진다.

이러한 사다리꼴형의 패턴은, 표면이 경면(鏡面)이어도 좋지만, 적절하게 조면화(roughen)되어 확산면으로 하여도 좋다. 조면화시킴으로써, 액정표시장치에 있어서의 표면의 번쩍임을 억제할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는, 도광판의 코너부를 경사로부터 시인하였을 때에 생기는 검은색 라인의 발생을 방지할 수 있다. 이것에 의해 얻어지는 액정표시장치는, 표면 품위가 우수한 것이 된다.

이러한 조면화는, 예를 들면, JIS B0601에 기초하는 산술 평균 조도(Ra)가 0.1㎛ ~ 10㎛의 범위 내인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 0.15㎛ ~ 5㎛의 범위 내이고, 특히 바람직하게는 0.2㎛ ~ 2㎛의 범위 내이다. 또한, 이러한 조면화는, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 볼록 라인(2)의 상측 바닥(2a; 천정면)뿐이어도 좋지만, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 경사면(2b)과 천정면(2a)의 쌍방에 있어도 좋다(전체면 확산면). 또한, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 측면부(경사면(2b))에만 있어도 좋다. 또, 이 조면화는 오목 라인(3)의 상측 바닥(3a; 천정면)에 있 어도 좋다. 표면을 조면화함으로써 확산면이 형성되고, 이것에 의해 출사되는 광은, 어떤 경우에도 표면 품위의 향상이 기대된다.

다음에, 이러한 도광체(1)를 사용한 면광원장치의 일례에 관해서, 도 2 및 도 3을 참조하면서 설명한다.

이들의 면광원장치(10)는, 아크릴 수지 등의 투명 수지 등으로 형성되는 평판형(패널형)의 투명 구조체인 도광판(1), 이 도광판(1)의 1측면에 배치된 1차 광원(4) 및 도광판(1)의 하측면에 배치된 반사 시트(5)로 대략 구성되어 있다. 이 도광판(1)의 상측면에는, 광을 출사하는 출사면(6)이 형성되고, 이 출사면(6)에 대향하여 바닥면(7)이 형성되어 있다.

여기에서, 도 2의 면광원장치(10)에서는, 도광판(1)의 1측면에, 선형 광원(4a)이 배치되고, 이 측면은 입사 단면(8)으로 되어 있다. 또한, 이 입사 단면(8)에 교차하는 양측면은 반사 단면(8b)이 되고, 입사 단면(8)에 대향하는 면은 반사 단면(8a)이 되어 있다.

또한, 도 3의 면광원장치는, 대형의 액정장치를 표시시키기 위한 것으로, 출사면(6)과 바닥면(7)의 양측면에, 리플렉터(4b) 내에 각각 한 쌍의 선형 광원(4a)이 배치된 1차 광원(4)이 배치되어 있다. 선형 광원(4a)으로부터 도광체(1) 내에 입사시키는 광량을 충분히 확보하기 위해서 두께가 두꺼운 도광판(1)이 사용된다. 이것에 의해, 이들의 1차 광원(4)이 배치된 양측면은 입사 단면(8)이 되고, 이 입사 단면(8)에 교차하는 양측면은 반사 단면(8b)이 되어 있다. 또한, 도 3의 면광원장치에서는, 출사면(6)의 상방에 확산 시트(5a)가 배치되어 있다.

상기 도 2 및 도 3의 어떤 면광원장치에 있어서나, 출사면(6)에는, 단면이 사다리꼴형의 볼록 라인(2)과 이 볼록 라인(2)의 사다리꼴은 상하가 역전된 사다리꼴형의 오목 라인(3)이 교대로 배열되어 있다. 이들의 볼록 라인(2) 및 오목 라인(3)은 상술한 도 1에 의해 설명한 표면(1a)과 실질적으로 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다. 이것에 의해, 이 출사면(6)에는, 입사 단면(8)과 직교하는 단면이 사다리꼴 형상의 프리즘이 복수 배치된다.

한편, 바닥면(7)에는, 단면이 삼각 형상의 V형 홈(9)이 소정의 피치로 서로 이격되어 입사 단면(8)에 평행하게 배열되어 있다. 이 V형 홈(9)의 피치 간격이나 크기를 조정함으로써, 출사면으로부터 출사되는 광의 광량 분포를 조정할 수 있다.

이 V형 홈(9)의 단면 형상은, 일반적으로 꼭지각이 60° ~ 120°의 범위 내에서 설정되고, 바람직하게는 70° ~ 115°의 범위 내, 가장 바람직하게는 80° ~ 110°의 범위 내에서 설정된다. 높이는 1㎛ ~ 100㎛의 범위 내에서 설정되어, 바람직하게는 5㎛ ~ 50㎛의 범위 내, 가장 바람직하게는 10㎛ ~ 30㎛의 범위 내에서 설정된다. 그리고 피치는 2㎛ ~ 800㎛의 범위 내에서 설정되어, 바람직하게는 10㎛ ~ 600㎛의 범위 내이고, 가장 바람직하게는 20㎛ ~ 400㎛의 범위 내에서 설정된다.

이어서, 이와 같이 구성된 면광원장치(10)에 관해서 설명한다.

선형 광원(4a)의 광은 도광판(1)의 입사 단면(8)으로부터 도광판(1) 내에 입사되어, 출사면(6) 및 바닥면(7) 사이를 전반사(全反射)를 반복하면서 세로방향으로 전파하여 간다.

그리고, 이 광의 일부는 바닥면(7)에 형성된 V형 홈(9) 및 반사 시트(5)에 의해 출사면(6)을 향하여 유도되고, 출사면(6)에 형성된 단면이 사다리꼴 형상의 프리즘(볼록 라인(2) 및 오목 라인(3))에 의해 집광되어, 원하는 시야각 내에 출사된다.

이와 같이, 출사면(6)에 단면이 사다리꼴 형상의 프리즘을 형성함으로써, 출사면(6)에 V형 홈(9)의 프리즘을 형성하는 경우와 비교하여 연직방향의 휘도 저하가 억제되는 동시에 시야각이 확대된다.

이상의 사다리꼴 형상의 프리즘은, 도 4a에 도시하는 바와 같이, 천정면(2a; 상측 바닥) 및 경사면(2b) 모두 경면인 예로 하였지만, 이들의 표면은 조면화되어 있어도 좋다.

예를 들면, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 사다리꼴 프리즘(볼록 라인(2))의 경사면(2b)을 조면화하면, 도 4a에 도시하는 전체면이 경면인 경우와 비교하여, 시야각이 더욱 확대되는 동시에, 면광원장치(10)로서 표면의 번쩍이는 느낌이나, 도광판의 코너부를 경사로부터 시인하였을 때에 생기는 검은색 라인이 완화되는 등 표면 품위의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 도 4d에 도시하는 바와 같이, 사다리꼴 프리즘(볼록 라인(2))의 천정면(2a) 및 경사면(2b)의 전체면을 조면화하면, 도 4c에 도시하는 경사면(2b)만을 조면화시킨 경우와 비교하여 표면 휘도가 다소 저하되지만, 면광원장치로서 표면의 번쩍이는 느낌이나, 검은색의 라인이 완화되는 등 표면 품위의 향상을 한층 더 도모할 수 있어, 시야각과 표면 품위를 중요시하는 면광원장치에 적합하다.

이상, 도면에 의해 면광원장치의 일례를 설명하였지만, 본 발명에 있어서는, 도광판(1)의 출사면(6) 및 바닥면(7)의 프리즘 패턴의 조합은, 어느 한 면에 사다리꼴 형상의 패턴이 형성되어 있으면 좋고, 예를 들면, 다음과 같은 조합을 바람직한 예로서 들 수 있다.

a) 출사면이 사다리꼴 형상의 패턴이고, 바닥면이 V자형의 오목 패턴(V형 홈)인 조합.

b) 출사면이 사다리꼴 형상의 패턴이고, 바닥면이 반타원형의 오목 패턴인 조합.

c) 출사면이 V자형의 오목 패턴(V형 홈)이고, 바닥면이 사다리꼴 형상의 패턴인 조합.

d) 상기 a)의 조합에 있어서, 사다리꼴 형상의 패턴의 천정면이 조면화되어 있다.

e) 상기 a)의 조합에 있어서, 사다리꼴 형상의 패턴의 경사면이 조면화되어 있다.

f) 상기 a)의 조합에 있어서, 사다리꼴 형상의 패턴의 천정면 및 경사면이 모두 조면화되어 있다.

조합 a) 내지 c)를 대비하면, 휘도 특성과 시야각 특성의 균형의 관점에서는 조합 a) 또는 b)가 더욱 바람직하다. 또한 표면 품위 향상의 관점에서는 d) 또는 e) 또는 f)와 같이 표면이 조면화된 조합이 바람직하다. 종래품에서는 표면 품위의 개선을 위해서, 확산 시트가 2장 사용되고 있지만, d) 또는 e) 또는 f)는 상기 도광체 자체로 표면 품위의 개선을 도모할 수 있기 때문에, 확산 시트를 1장 내지는 2장 모두 생략하는 것이 가능하게 되고, 확산 시트의 생략에 의한 면 휘도의 향상을 도모할 수 있다.

이어서, 이러한 도광판의 제조방법에 관해서 설명한다.

본 발명의 도광판은, 상술한 특징점을 구비하고 있으면, 그 제조방법은 한정되지 않지만, 이하에 본 발명의 도광판을 제조하는 제조방법에 관해서 설명한다.

일반적으로, 본 발명에 있어서와 같은 형상의 도광판을 대량생산하는 경우, 금형을 사용하여, 사출 성형으로 생산하는 경우가 많다. 성형용 금형의 제작에 있어서는, 금형에 넣는 상자를 다이아몬드 바이트에 의해서 절삭하여 가공하는 방법을 사용할 수 있다.

그렇지만, 상술한 조합 a), c), d), e) 및 f)의 경우에는, 표면이 사다리꼴 형상의 패턴과 V형 홈의 조합으로, 본 발명자 등이 앞서 출원한 포토리소그래피의 방법을 사용할 수 있다. 포토리소그래피의 방법에 의해 원하는 형상의 미세 구조체를 제작하고, 이 미세 구조체에 의해서 형성된 스탬퍼라고 불리는 박형 전주(電鑄) 금속판(electrocasting metal thin plate)을 가동측과 고정측의 금형 캐비티면에 장착함으로써, 사출 성형에 의해 원하는 형상을 형성한 도광판을 제작할 수 있다.

이하에, 본 발명에 있어서의 바람직한 제조방법의 일례로서의 포토리소그래피의 방법에 의한 미세 구조체의 제조방법 및 이 미세 구조체를 도광판 제조용 스탬퍼로서 이용하는 방법의 발명에 관해서 설명한다.

이 포토리소그래피에 의한 미세 구조체의 제조방법은, 기판상에 형성된 레지스트층에 대하여 소정의 피치로 개구된 슬릿을 갖는 포토마스크를 통해서 광원으로부터 평행광선을 조사한 후 현상함으로써 광 조사부 또는 광 비조사부에 기초하여 형성되는, 길이방향에 연장되는 홈을 갖는 미세 구조체의 제조방법이다.

기판상에 형성된 네거티브형 레지스트층에 대하여, 소정의 피치로 개구된 슬릿을 갖는 포토마스크를 통해서, 평행광선은, 슬릿의 길이방향에 따른 수직면에 대하여 일방향으로부터 타방향을 향하여 각도를 연속적으로 또는 단계적으로 변경하여 입사시킴으로써, 광 조사부의 단면 형상을, 슬릿에 접하는 면을 상측 바닥으로 하여 광선 입사측을 향하여 점차 감소하는 사다리꼴 형상으로 할 수 있다.

또한, 기판상에 형성된 포지티브형 레지스트층에 대하여, 소정의 피치로 개구된 슬릿을 갖는 포토마스크를 상기 레지스트층으로부터 소정의 간격을 두고 배치하고, 포토마스크의 연직방향으로부터 평행광선을 입사시킴으로써 광 조사부의 하측 바닥 또는 하측 바닥 부근이 서로 접하거나 중복시킴으로써, 미세 구조체는, 기판면을 향한 V형 홈을 구비할 수 있다. 상기 미세 구조체는 포토마스크의 각부의 치수, 포토마스크와 레지스트층의 이격거리 및 또는 레지스트층의 두께를 적절하게 조정함으로써 소정의 형상으로 조절된다.

또한, 평행광선의 입사 각도, 포토마스크의 각부의 치수 및 또는 레지스트층의 두께를 적절하게 조정함으로써, 서로 인접하는 사다리꼴형의 광 조사부의 하측 바닥을 서로 이격시킴으로써, 미세 구조체는, 기판면을 향한 상측 바닥을 형성하는 사다리꼴형의 형 홈을 구비할 수 있다. 그리고, 이러한 사다리꼴형의 홈을 갖는 미세 구조체를 사용함으로써, 본 발명이 소망하는 사다리꼴 형상의 패턴(상하가 역전하여 교대로 배열된 사다리꼴 형상의 볼록 라인 및 사다리꼴 형상의 오목 라인)을 얻을 수 있다.

이 경우, 상술한 네거티브형 레지스트층에는, 미립자를 분산시키면, 현상 공정에서는 이 미립자가 천정면, 경사면에 노출되어, 미립자가 잔존 또는 제거됨으로써 천정면, 경사면에는 미세한 오목부 또는 볼록부를 형성할 수 있다. 이것에 의해, 사다리꼴 형상의 천정면, 경사면을 조면화시킬 수 있다.

또한, 이 미립자로서 포지티브형 레지스트를 사용하면, 현상 공정에서는 천정면, 경사면에 포지티브형 레지스트가 노출되지만, 이 포지티브형 레지스트를 용해 제거함으로써 천정면, 경사면에 미세 오목부를 갖는 미세 구조체를 제조할 수 있다.

이것에 의해 제조된 미세 구조체는, 그대로, 또는 일반적인 방법에 의해 스탬퍼가 되어, 수지 성형에 의해 사다리꼴 형상의 프리즘을 갖는 도광판 등의 미세 구조체의 제조에 사용할 수 있다.

이것에 의해, 도광체를 제조하기 위한 금형의 상하면을 원하는 금형을 장착함으로써, 본 발명에 따른 도광체를 대량생산할 수 있다.

이어서, 이러한 미세 구조체의 제조방법의 최선의 형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 도 5 및 도 6은, 본 발명의 일실시예에 관계되는 V형 홈을 갖는 미세 구조체(스탬퍼)를 제조하기 위한 제조 공정을 도시하는 모식도이고, 도 7은 그 공정에 의해 얻어진 미세 구조체(원반)의 형상을 설명하는 도면이 다. 이하, 이들의 도면에 따라서 본 발명을 설명한다.

우선, 도 5에 도시하는 바와 같이, 적절한 기판(11)상에 레지스트층(12)을 형성하고, 그 레지스트층(12)의 상측면에 포토마스크(13)를 소정의 거리 떼어 설치한다. 이 포토마스크(13)는 얇은 판자형이고, 광을 반사 또는 흡수하여 광을 차폐하는 광 차폐부(13a)와 그 광 차폐부(13a) 사이에 형성된 폭(W13b)으로 개구한 복수의 슬릿(13b; 개구부)을 갖는다.

이어서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 포토마스크(13)측으로부터, 자외광선(UV광) 등의 평행광선을 조사시킨다. 여기에서, 본 발명에 있어서는, 이 평행광선은, 포토마스크(13)의 연직방향으로부터 입사시키고 있다.

이것에 의해, 레지스트층(12)은, 슬릿(13b)으로부터 조사된 광선에 의해 부호 12a로 도시하는 부분이 노광되어 노광부(12a)를 형성하고, 부호 12b로 도시하는 부분이 노광되지 않고 광 비노광부(12b)를 형성한다. 이것에 의해, 노광부(12a)의 단면 형상은, 슬릿(13b)의 하부에 역삼각 형상이 형성된다. 이때 포토마스크와 레지스트층의 이격거리를 제어함으로써 결합각(θ20)이 조정된다. 서로 인접하는 노광부(12a, 12a) 사이에는, 광 차폐부(13a)에 대향하는 면을 상측 바닥으로 하고 입사광선측을 향하여 점차 감소하는 사다리꼴 형상이 형성된다.

여기에서, 이 레지스트는 포지티브형 레지스트이기 때문에, 노광 후에 포토마스크를 박리하여 현상함으로써, 광 노광부(12a)가 제거되어, 도 7에 도시하는 바와 같이, 광 비노광부(12b)만이 잔존한 미세 구조체로서의 원반(14)을 얻을 수 있다.

이 원반(14)은, 슬릿(13b)의 폭(W13b)보다 좁은 W15와, 포토마스크와 레지스트층의 이격거리로 제어되는 꼭지각(θ20)과 동일 각도인 광 노광부(12a)의 제거에 기인하여, 서로 대면하는 경사면(16a)과 경사면(16b)에 의한 꼭지각(θ17)을 갖는 V형 홈(18)이 형성되어 있다.

도 8 내지 도 10은, 본 발명의 일실시예의 사다리꼴형 홈을 갖는 미세 구조체(스탬퍼)를 제조하기 위한 원반의 제조 공정을 도시하는 모식도이고, 도 5 내지 도 7과 동일 내지는 균등한 부위 부재는 동일번호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.

우선, 이 실시예에서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 슬릿(13b)의 폭(W13b)을 확대하거나, 또는, 레지스트층(12)의 두께(U2)를 얇게 구성한다. 이것에 의해, 도 9에 도시하는 바와 같이, 포토마스크(13)측으로부터 평행광선(UV광)을 조사시키면, 폭(W13b)이 넓거나 또는 레지스트층(12)의 두께(U2)가 얇은 것에 의해, 서로 인접하는 노광부(12a, 12a) 사이에 폭(W11a)으로 나타내는 틈(11a)이 형성된다. 여기에서, 이 레지스트는 네거티브형 레지스트이기 때문에, 현상 후에 광 비노광부(12b)는 제거되어, 도 10에 도시하는 바와 같이, 서로의 노광부(12a, 12a) 사이가 이격되어 기판면(17)이 노출된 원반(14)을 얻을 수 있다.

이 원반(14)은, 슬릿(13b)의 폭(W13b)과 동일폭(W15)의 상측 바닥(15)과, θ1의 경사 각도와 동일 각도의 경사면(16a)과 θ2의 경사 각도와 동일 각도의 경사면(16b)을 갖는 사다리꼴 형상이다. 서로 대면하는 경사면(16a)과 경사면(16b)에 의해 θ1과 θ2로 규제되는 꼭지각(θ17)을 갖는 홈이 형성되지만, 이 홈은, 폭(W17)이 폭(W11a)과 같은 기판(11)의 일부가 노출되어 형성된 상측 바닥(17)을 갖는 사다리꼴 홈(19)이 된다.

이러한 사다리꼴 홈(19)은, 광선의 조사 각도(θ1, θ2), 광 차폐부(13a)의 폭(W13a) 및 레지스트층(12) 두께(U2)를 적절하게 변경함으로써 얻을 수 있다.

다음에, 이러한 원반(14)을 제작하기 위한 각 재료에 관해서 설명한다.

우선, 기판(11)으로서는, 포토레지스트를 지지하고, 나중의 원반 제조 공정에 이용할 수 있는 것이면 제한 없이 어떠한 소재라도 적용할 수 있다. 바람직한 기판으로서, 예를 들면, 유리 기판이나 금속판 등이 평면적인 소재를 예시할 수 있다.

여기에서, 이 기판(11)으로서, 미세한 요철(표면 거침)을 갖는 것을 사용하면, 도 10에서 형성되는 원반(14)에서는, 기판(11)의 일부가 노출되어 형성된 상측 바닥(17)을 갖는 사다리꼴 홈(19)을 갖기 때문에, 이 원반(14)을 사용하여 제조된 금형(스탬퍼)은, 상측 바닥(17)에 미세한 요철(표면 거침)을 재현하는 금형 또는 스탬퍼가 된다. 이 금형 또는 스탬퍼를 마스터형으로 하여, 마스터형을 전사한 금형 또는 스탬퍼를 제작함으로써, 성형품으로서 도 4b에 도시하는 바와 같은 사다리꼴형 패턴을 도광체 표면에 형성시킬 수 있다.

예를 들면, 기판으로서 0.1㎛ ~ 2㎛ 정도의 범위 내에서 원하는 산술 평균 조도를 갖는 것을 사용함으로써, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 천정면(2a)이 조면화되어 광 확산성을 갖는 도광판을 얻을 수 있다.

다음에, 레지스트층(12)을 형성하는 레지스트 소재에 관해서 설명한다. 레 지스트 소재로서는, 포지티브형 레지스트, 네거티브형 레지스트 등, 어떤 레지스트재료를 사용할 수도 있지만, 포지티브형 레지스트를 사용함으로써, 상술한 바와 같이 V형 홈을 갖는 미세 구조체를 간이하게 제조할 수 있다.

이러한 레지스트층(12)은, 스핀 코트, 스프레이 코트, 딥 코트 등의 적절한 수법에 의해 부여할 수 있다. 레지스트의 점도가, 예를 들면, 50mPa·s(cps) ~ 400mPa·s(cps)의 범위 내로 적절하게 높음으로써 레지스트층(12)의 막 두께를 1㎛ ~ 100㎛의 범위 내에서 균일하게 유지할 수 있다. 일반적으로는, 100mPa·s(cps) 이상이면, 5㎛ 정도 이상의 막 두께의 레지스트층(12)을 균일하게 유지할 수 있다. 이러한 후막은 스핀 도포에 의해 얻는 것이 바람직하지만, 예를 들면, 스프레이 코트 등으로 부여하기 위해서는, 중복 도포의 수법을 이용하면 좋다.

또, 이 레지스트층(12)의 두께는 소망에 따라 결정되고, 레지스트층(12)의 두께를 얇게 함으로써, V형 홈의 패턴을 변화시킬 수 있는 것은 상술한 바와 같다.

본 발명에 있어서, 이 레지스트 소재에 미립자(20)를 분산시켜도 좋다. 이것에 의해, 도 11에 도시하는 바와 같이, 현상 후에 이 미립자(20)가 경사면에 노출되어 미세한 볼록부(20a)를 형성한다. 또한, 이 미립자(20)를 현상단계에서 용해 등의 수법, 그 밖의 수법에 의해 제거하면, 이 미립자(20)가 노출된 경사면(16a(또는 16b))에는 미립자(20)의 직경에 따른 미세한 오목부(21)가 형성된다.

이 요철 형상은, 미립자의 입자 직경, 미립자의 농도, 미립자의 균일성 등을 적절하게 제어하면 좋다. 광 확산성을 높이기 위해서는, 이 미립자는 구형(球刑), 또는 더욱 구형에 가까운 형상인 것이 바람직하다. 미립자의 농도는 미립자가 되 는 성분의 비율(혼합 비율)에 의해 조절할 수 있다.

이렇게 하여, 예를 들면, 경사면의 산술 평균 조도가 0.1㎛ ~ 2㎛ 정도의 범위 내의 것으로 할 수 있다. 또한, 산술 평균 조도가 0.15㎛ ~ 1.5㎛의 범위 내의 것이나, 그리고, 산술 평균 조도가 0.2㎛ ~ 1㎛의 범위 내의 균일성이 우수한 요철을 형성할 수도 있다.

이렇게 하여 형성되는 요철의 형상은, 일반적으로, 미립자(20)의 직경의 대략 반 이하이다. 이것에 의해, 예를 들면, 미립자(20)의 입자 직경을 0.1㎛ ~ 5㎛의 범위 내로 설정함으로써, 미립자의 제거에 의해 형성되는 요철을 0.1㎛ ~ 2㎛ 정도의 범위 내에서 원하는 산술 평균 조도로 설정할 수 있다. 이것에 의해, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 경사면(2b)에 확산성을 갖는 도광판을 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는, 이 분산액은 미립자가 분산액에 대하여 균일하게 분산되어 있는 것이 바람직하다. 균일하게 분산되어 있는 것에 의해, 얻어지는 원반의 표면의 요철도 균일하게 분산된 것을 얻기 쉽다. 분산액 중의 미립자를 균일하게 분산시키기 위해서는, 호모게나이저(homogenizer), 믹서(mixer) 등을 사용한 교반 등에 의해 분산시킬 수 있지만, 반드시 이들에 한정되는 것이 아니라, 적절하게 선택할 수 있다.

미립자(20)를 제거하는 하나의 간편한 수법은, 네거티브형 레지스트를 해성분(海成分)으로서 포지티브형 레지스트의 미립자를 분산시키는 것이다. 이 미립자로서의 포지티브형 레지스트는, 노광됨으로써 분해되기 때문에, 경사면에 노출된 포지티브형 레지스트는 현상 공정에서 제거되고, 이것에 의해, 경사면에 미세한 오 목부(21)를 갖는 미세 구조체를 제조할 수 있다.

이러한 분산액은, 서로 상용성이 없는 포지티브형 포토레지스트 및 네거티브형 포토레지스트를 선택하여, 소량 성분을 소정의 소직경 노즐을 사용하여 기운 좋게 토출시키거나 하는 등의, 에멀전을 성형하는 일반적인 방법에 따라서 형성할 수 있다.

이 경우, 얻어진 분산액은, 탈포하는 등의 탈포 공정을 거쳐서 미립자 직경을 될 수 있는 한 균일하게 분산시키는 것이 바람직하다.

이어서, 포토마스크(13)로서는, 원하는 형상의 슬릿(13b)을 구비하고 있으면 특별히 제한은 없지만, 일반적으로, 포토마스크(13)의 두께는 얇은 것이 좋다. 두께가 두꺼우면 슬릿(13b)의 측면에서의 광의 반사가 과제가 되는 경우가 있다. 이 점에서, 슬릿(13b)의 측면은 적어도 광흡수성의 소재로 구성하는 것이 좋다. 또한, 레지스트층(12)과 접하는 측에는, 적절한 이형성(離型性)을 갖거나 또는 적절한 이형제가 부여되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 노광 후의 레지스트층(12)과의 박리가 용이해진다.

다음에, 광원으로서는, 사용하는 레지스트 재료에 따른 광원을 사용하면 좋다. 포토레지스트를 사용하는 경우에는, 통상의 자외광원을 그대로 사용할 수 있다. 입사 각도의 조정은, 광원을 이동(조사 각도의 변경을 포함한다)시키거나, 또는 기판(11)의 각도를 변경함으로써 달성된다.

본 발명에 있어서는, 슬릿(13b)으로부터 광선의 각도를 연속적으로 또는 단계적으로 바꿔 광선을 조사하는 것을 특징으로 하고, 바람직한 실시예에서는, UV 노광에 의해 노광된다. 이것에 의해, 열이나 온도의 영향을 받지 않고, 따라서 변형량을 억제하여 원하는 형상을 얻는 것이 가능해진다. 또한, SR광과 비교하여, 간이한 장치에 의해 원반을 제조할 수 있기 때문에, 비용을 억제할 수 있다.

이상으로부터 얻어진 미세 구조체는, 그대로 또는 적절한 가공 후에 원반으로서 이용할 수 있다. 이러한 후 가공의 일례는, 적절하게 가열 처리하는 것이다. 적절하게 가열 처리함으로써 뾰족한 선단의 형상을 매끄러운 모양으로 할 수 있다.

이것에 의해 얻어진 원반은, 일반적인 방법에 의해 스탬퍼로서 이용할 수 있다. 예를 들면, 원반의 표면에 도전성 막을 성막하고, 상기 도전성 막에 전주용 금속을 전주(electrocasting)하여 전주층(electrocasting layer)을 형성하고, 상기 도전성 막으로부터 상기 미세 구조체를 박리, 용해 등의 수법으로 제거함으로써 성형용 스탬퍼를 제조할 수 있다.

물론, 기판으로서 도전성 기판을 사용하는 경우에는, 도전성 기판을 도금액 중에 침지하고, 도전성 기판의 전체를 전극으로서 사용하여, 전기 도금을 할 수도 있다.

이 경우의 도전성 막은, 예를 들면, 니켈, 금, 은, 또는 동 중 어느 하나, 또는 금, 은, 동, 및 니켈 중, 임의의 2이상의 합금을 사용할 수 있다. 또한, 전주는, 예를 들면, 동, 아연 또는 니켈 중 어느 하나, 또는, 동, 아연 및 니켈 중 임의의 2이상의 합금을 사용할 수 있다.

또한, 이 성형용 스탬퍼(금형)를 사용하여 미세한 요철을 수지에 전사함으로써, 원하는 도광판을 저가로 제조할 수 있다.

이 전사는, 성형용 스탬퍼의 표면에 형성된 미세한 요철을 수지 시트에 전사하는 방법 외에, 사출 성형, 열프레스, 캐스트법, 트랜스퍼 성형 등을 사용할 수 있지만, 반드시 이들에 한정되는 것이 아니라, 적절하게 선택할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 구체적으로 설명한다.

(실시예 1)

청정한 유리에 동경응화공업주식회사가 제조한 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하였다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -45°부터 +45°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 사이에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 얻어진 원반을 일반적인 방법에 따라서, 표면에 니켈 도전성 막을 성막하고, 이 니켈 도전성 막에 전주용 금속으로서 니켈을 전주하여 니켈 전주층을 형성하였다. 또, 니켈 도전성 막으로부터 원반을 박리하여, 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가진, 경사각이 45°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼를 제작하였다.

또한, 청정한 유리에 클라리언트재팬주식회사가 제조한 포지티브형 포토레지스트(AZP4400)를 도포하여, 90℃의 열판으로 90분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하고, 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 레지스트 표면으로부터 0.12㎜ 이격시키고 UV광을 포토마스크에 대하여 연직방향으로부터 250mJ 조사시켰다. 이후는 같은 공정을 거쳐서, 홈 꼭지각이 80°, 높이 0.01㎜인 V자형의 형 홈(반사 홈)을 소정의 간격으로 제작한 원반을 제작하고, 바닥면측의 스탬퍼 II를 제작하였다.

이들의 스탬퍼 Ⅰ 및 스탬퍼 Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판은, 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인을 구비한 출사면과 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈)을 갖는 바닥면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴 볼록형 형상은, 높이(H)가 10㎛, 천정부 폭(W2)이 10㎛, 바닥면 폭(W1)이 30㎛이고, 사다리꼴 오목형 형상의 천정부 폭(W3)이 3㎛이고, 바닥면의 V형 홈의 높이는 10㎛, 천정각은 80°이고, 또한, 피치는, 냉음극관측부터 중앙부까지 150㎛로부터 30㎛로 점차 조정 변경하였다.

이 도광판의 양단에 입광 끝면을 따라 관면 휘도 49,000cd/㎡(일정)의 CCFL 광원을 도 3에 도시하는 바와 같이, 좌우에 각 한 쌍씩 배치하고, 광원의 등쪽에 리플렉터를 배치하였다. 또한, 도광판(1)의 출사면상에는 주식회사 츠지덴이 제조한 확산 시트(5a(상품명 : D120)를 2장 배치하고, 바닥면(7) 및 반사 단면(8b)에는 반사 시트(5; 도오레주식회사 제조 E60L)를 배치하여 백라이트장치를 형성하였다. 이렇게 하여 형성한 백라이트장치의 휘도 성능을 측정하였다. 이 휘도 측정은, 주식회사 톱콘이 제조한 휘도계(TOPCON BM-7)를 사용하여, 샘플면으로부터 50cm 떼어 측정하였다. 또한, 백라이트면상의 최대 휘도에 대한 최저 휘도의 비를 휘도 격차로서 구하였다. 또, 도광판(1)의 출사면 중앙점에서, 출사면에 형성되어 있는 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인 패턴의 장변에 직교하는 수직면에 대하여, 출사면 연직방향으로부터 양측에 순차적으로 휘도계를 기울여 휘도의 각도 분포(이후 수평방향 각도 휘도 분포라고 함)를 측정하였다. 마찬가지로 도광판(1)의 출사면 중앙점에 있어서, 출사면에 형성되어 있는 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인 패턴의 장변에 평행하고, 또한 도광판(1)에 수직의 면에 대하여, 출사면 연직방향으로부터 양측에 순차적으로 휘도계를 기울여 휘도의 각도 분포(이후 수직방향 각도 휘도 분포라고 함)를 측정하였다. 이 수평방향 각도 휘도 분포 및 수직방향 각도 휘도 분포로부터 시야각 특성의 지표가 되는 수평 반치각(half-value angle) 및 수직 반치각을 구하였다.

이 결과, 최대 휘도 4,987cd/㎡, 휘도 격차 0.81이고, 수평 반치각은 32.8°, 수직 반치각은 35.9°이었다.

(실시예 2)

이 실시예 2는, 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘의 측면부(2b)를 확산면으로 한 경우이다. 실시예 1의 네거티브형 포토레지스트 200㎖에, 입경 2㎛의 실리콘 수지 미립자(GE 도시바실리콘주식회사 제조의 토스펄 미립자)를 35g 혼합하여, 믹서식 교반기를 사용하여 10분간 교반하고, 혼합 후에 가압 탈포(脫泡)함으로써, 실리콘 수지 미립자가 균일하게 분산된 분산액을 얻었다.

이 분산액을 청정한 유리에 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하고, 그 분산액상에 네거티브형 포토레지스트를 도포하고, 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -45°로부터 +45°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다.

포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 얻어진 원반을 일반적인 방법에 따라서, 표면에 니켈 도전성 막을 성막하고, 이 니켈 도전성 막에 전주용 금속으로서 니켈을 전주하여 니켈 전주층을 형성하였다. 또, 니켈 도전성 막으로부터 원반을 박리하여, 높이 0.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가진, 경사각이 45°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 정전형(正轉型)을 제작하였다. 또, 그 정전형의 니켈 표층을 산소 플라즈마 애싱장치 등의 산화장치로 표층을 경미하게 산화시키고, 그 정전형 위에 전주용 금속으로서 니켈을 전주하여 니켈 전주층을 형성하였다. 또, 정전형으로부터 역전형(逆轉型)을 박리하여, 높이 O.01㎜이고 바닥부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가진, 경사각이 45°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼 I을 제작하였다. 이 사다리꼴 형상 패턴 표면을 표면 조도 측정기(주식회사 동경정밀이 제조한 Surfcom2O0B)로써 산술 평균 조도를 측정한 바 0.23㎛ ~ 0.25㎛이었다. 또한, 바닥면측의 스탬퍼 Ⅱ는 실시예 1과 같은 공정을 거쳐서, 홈 꼭지각이 80°, 높이 O.01㎜인 V자형의 홈(반사 홈)을 소정의 간격으로 제작하였다. 이 후는 실시예 1과 같은 공정을 거침으로써 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,720cd/㎡, 휘도 격차 0.82이고, 수평 반치각은 39°, 수직 반치각은 36°이었다. 실시예 1과 비교하여 휘도 격차가 개선되고, 특히 수평방향의 시야각 특성이 개선되었다. 또한, 발광면의 번쩍이는 느낌이 완화되었다.

(실시예 3)

이 실시예 3은, 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘 전주면(全周面)을 확산면으로 한 경우이다. 실시예 1의 포토레지스트 200㎖에, 입경 2㎛의 실리콘 수지 미립자(GE 도시바실리콘주식회사 제조의 토스펄)를 35g 혼합하여, 믹서식 교반기를 사용하여 10분간 교반하고, 혼합 후에 가압 탈포함으로써, 실리콘 수지 미립자가 균일하게 분산된 분산액을 얻었다. 이 분산액을 청정한 유리에 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하고, 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -45°부터 +45°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 현상 후에 이 원반 표면을 관측한 바, 실리콘 수지 미립자가 경사면에 노출, 또는 박리되어 미세한 볼록부와 오목부가 형성되어 있었다.

이 원반을 일반적인 방법에 따라서, 표면에 니켈 도전성 막을 성막하고, 이 니켈 도전성 막에 전주용 금속으로서 니켈을 전주하여 니켈 전주층을 형성하였다. 또, 니켈 도전성 막으로부터 원반을 박리하여, 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가진, 경사각이 45°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼 Ⅰ을 제작하였다. 이 사다리꼴 형상 패턴 표면을 표면 조도 측정기(주식회사 동경정밀이 제조한 Surfcom200B)로 산술 평균 조도를 측정한 바 O.23㎛ ~ O·25㎛이었다. 또한, 바닥면측의 스탬퍼Ⅱ는 실시예 1과 같은 공정을 거쳐서, 홈 꼭지각이 80°, 높이 0.01㎜인 V자형의 홈(반사 홈)을 소정의 간격으로 제작하였다.

이 후는 실시예 1과 같은 공정을 거침에 따라 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,640cd/㎡, 휘도 격차 0.83이고, 수평 반치각은 42°, 수직 반치각은 37°이었다.

실시예 2와 비교하여, 최대 휘도의 저하가 있지만 더욱 시야각 특성이 개선되어 있었다. 그리고, 발광면의 번쩍이는 느낌도 완화되어, 도광판의 코너부로부터 발생하는 암선도 해소되어 있었다.

(실시예 4)

이 실시예 4는 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘의 밑각(a1, a2)을 55°로, V홈의 꼭지각을 100°로, 높이를 20㎛로 한 경우이다.

청정한 유리에 동경응화공업주식회사가 제조한 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하였다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -35°부터 +35°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 얻어진 원반 을 일반적인 방법에 따라서, 표면에 니켈 도전성 막을 성막하고, 이 니켈 도전성 막에 전주용 금속으로서 니켈을 전주하여 니켈 전주층을 형성하였다. 또, 니켈 도전성 막으로부터 원반을 박리하여, 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가진, 경사각이 55°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼Ⅰ을 제작하였다.

또한, 청정한 유리에 클라리언트재팬주식회사가 제조한 포지티브형 포토레지스트(AZP4400)를 도포하여, 90℃의 열판으로 90분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하고, 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 레지스트 표면으로부터 0.15㎜ 이격시켜 UV광을 포토마스크에 대하여 연직방향으로부터 250mJ 조사시켰다. 이후는 같은 공정을 거쳐서, 홈 꼭지각이 100°, 높이 0.02㎜인 V자형의 홈(반사 홈)을 소정의 간격으로 제작한 원반을 제작하여, 스탬퍼Ⅱ를 제작하였다.

이들의 스탬퍼Ⅰ 및 스탬퍼Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판은, 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인을 구비한 출사면과 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈)을 갖는 바닥면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴 볼록형 형상은, 높이(H)가 10㎛, 천정부 폭(W2)이 10㎛, 바닥면 폭(W1)이 24㎛이고, 사다리꼴 오목형 형상의 천정부 폭(W3)이 3㎛이고, 바닥면의 V형 홈의 높이는 20㎛, 천정각은 100°이고, 또한, 피치는, 냉음극관측부터 중앙부까지 250㎛로부터 50㎛로 점차 조정 변경하였다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,917cd/㎡, 휘도 격차 0.82이고, 수평 반치각은 37.6°, 수직 반치각은 33.3°이었다. 실시예 1과 비교하여 휘도 성능을 유지하면서, 수평 반치각이 확대되고 시야각 특성이 개선되어 있었다.

(실시예 5)

이 실시예 5는 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘의 밑각(a1, a2)을 40°로, V홈의 꼭지각을 100°로, 높이를 10㎛로 한 경우이다. 청정한 유리에 동경응화공업주식회사가 제조한 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하였다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -50°부터 +50°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 그 후에는 실시예 1과 같은 공정을 거쳐서, 스탬퍼를 제작하였다. 제작한 스탬퍼는 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가지고, 경사각이 40°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼Ⅰ을 제작하였다. 또한, 바닥면측의 스탬퍼Ⅱ는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.

이들의 스탬퍼Ⅰ 및 스탬퍼Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구 조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판은, 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인을 구비한 출사면과 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈)을 가지는 바닥면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴 볼록형 형상은, 높이(H)가 10㎛, 천정부 폭(W2)이 10㎛, 바닥면 폭(W1)이 34㎛이고, 사다리꼴 오목형 형상의 천정부 폭(W3)이 3㎛이고, 바닥면의 V형 홈의 높이는 10㎛, 천정각은 100°이고, 또한, 피치는, 냉음극관측부터 중앙부까지 120㎛로부터 28㎛로 점차 조정 변경하였다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,859cd/㎡, 휘도 격차 0.83이고, 수평 반치각은 39.2°, 수직 반치각은 34.4°이었다.

실시예 4와 비교하여 최대 휘도는 약간 저하가 있지만, 수평 반치각이 확대되고 시야각 특성이 개선되어 있었다.

(실시예 6)

이 실시예 6은 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘의 밑각(a1, a2)을 30°로, V홈의 꼭지각을 100°로, 높이를 10㎛로 한 경우이다. 청정한 유리에 동경응화공업주식회사가 제조한 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하였다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -60°로부터 +60°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 그 후는 실시예 1과 같은 공정을 거쳐서, 스탬퍼를 제작하였다. 제작한 스탬퍼는 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가지고, 경사각이 30°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼Ⅰ을 제작하였다. 또한, 바닥면측의 스탬퍼Ⅱ은 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.

이들의 스탬퍼Ⅰ 및 스탬퍼Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판은, 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인을 구비한 출사면과 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈)을 갖는 바닥면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴 볼록형 형상은, 높이(H)가 10㎛, 천정부 폭(W2)이 10㎛, 바닥면 폭(W1)이 45㎛이고, 사다리꼴 오목형 형상의 천정부 폭(W3)이 3㎛이고, 바닥면의 V형 홈의 높이는 10㎛, 천정각은 100°이고, 또한, 피치는, 냉음극관측부터 중앙부까지 120㎛로부터 28㎛로 점차 조정 변경하였다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,572cd/㎡, 휘도 격차 0.82이고, 수평 반치각은 41.2°, 수직 반치각은 35.5°이었다.

실시예 4와 비교하여 최대 휘도는 저하되지만, 수평 반치각이 확대되고 시야각 특성이 개선되어 있었다.

(실시예 7)

이 실시예 7은 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘의 밑각(a1, a2)을 15°로, V홈의 꼭지각을 100°로, 높이를 10㎛로 한 경우이다. 청정한 유리에 동경응화공업주식회사가 제조한 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하였다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -75°로부터 +75°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 그 후는 실시예 1과 같은 공정을 거쳐서, 스탬퍼를 제작하였다. 제작한 스탬퍼는 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가지고, 경사각이 15°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼Ⅰ을 제작하였다. 또한, 바닥면측의 스탬퍼 II는 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.

이들의 스탬퍼Ⅰ 및 스탬퍼Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판은, 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인을 구비한 출사면과 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈)을 갖는 바닥면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴 볼록형 형상은, 높이(H)가 10㎛, 천정부 폭(W2)이 10㎛, 바닥면 폭(W1)이 85㎛이고, 사다리꼴 오목형 형상의 천정부 폭(W3)이 3㎛이고, 바닥면의 V형 홈의 높이는 10㎛, 천정각은 100°이고, 또한, 피치는, 냉음극관측부터 중앙부까지 120㎛로부터 28㎛로 점차 조정 변경하였다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,317cd/㎡, 휘도 격차 0.7g이고, 수평 반치각은 44.1°, 수직 반치각은 37.8°이었다. 실시예 4와 비교하여 최대 휘도는 저하되지만, 수평 반치각이 대폭으로 확대되어 시야각 특성이 개선되어 있었다.

(실시예 8)

이 실시예 8은 실시예 4에 있어서 도광판의 두께를 6㎜로 한 경우이다. 실시예 4와 같은 방법으로 높이 0.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가지고, 경사각이 55°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼Ⅰ을 제작하고, 마찬가지로 실시예 1과 동일한 방법으로 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈의 높이가 20㎛, 천정각이 100°이고, 피치가, 냉음극관측부터 중앙부까지 350㎛로부터 50㎛로 점차 조정 변경)인 바닥면측의 스탬퍼Ⅱ를 제작하였다.

이들의 스탬퍼Ⅰ 등 및 스탬퍼Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구조를 가지는 두께가 6㎜인 도광판을 얻었다.

이 도광판의 양단에 입광 끝면에 따라 관면 휘도 49,000cd/㎡(일정)의 CCFL 광원을 도 3에 도시하는 바와 같이, 좌우에 각 한 쌍씩 배치하고, 광원의 등쪽에 리플렉터(4b)를 배치하였다. 또한, 도광판(1)의 출사면상에는 주식회사 츠지덴 제조의 확산 시트(5a(상품명 : D120))를 2장 배치하고, 바닥면(7) 및 반사 단면(8b) 에는 반사 시트(5)(도오레주식회사 제조 E 60 L)를 배치하여 백라이트장치(2)를 형성하였다. 이렇게 하여 형성한 백라이트장치(2)를 사용하여, 실시예 1과 같은 측정장치로 같은 광학 측정을 실시한 바, 최대 휘도 4,500cd/㎡, 휘도 격차 0.81이고, 수평 반치각은 37.g°, 수직 반치각은 34°이었다.

(비교예 1)

이 비교예 1은 실시예 1에 있어서 사다리꼴 프리즘의 밑각(a1, a2)을 10°로, V홈의 꼭지각을 100°로, 높이를 10㎛로 한 경우이다. 청정한 유리에 동경응화공업주식회사가 제조한 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 열판으로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각하였다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜 -80°로부터 +80°까지의 회전을 120초의 속도로 동작시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사하였다. 포토마스크를 박리 후, 그 기판을 현상하였다. 그 후는 실시예 1과 같은 공정을 거쳐서, 스탬퍼를 제작하였다. 제작한 스탬퍼는 높이 O.01㎜이고 정상부분에 폭 약 10㎛의 평탄부를 가지고, 경사각이 10°인 사다리꼴 형상 패턴을 형성한 출사면측의 스탬퍼Ⅰ을 제작하였다. 또한, 바닥면측의 스탬퍼Ⅱ은 실시예 1과 동일한 방법으로 제작하였다.

이들의 스탬퍼Ⅰ 및 스탬퍼Ⅱ를 전사형으로서 사출 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 사출 성형법으로 17인치 디스플레이용 미세 구조를 가지는 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판은, 단면 형상이 사다리꼴 형상인 볼록 라인 및 단면 형상이 사다리꼴 형상인 오목 라인을 구비한 출사면과 단면 형상이 V자형인 홈(V형 홈)을 갖는 바닥면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴 볼록형 형상은, 높이(H)가 10㎛, 천정부 폭(W2)이 10㎛, 바닥면 폭(W1)이 123㎛이고, 사다리꼴 오목형 형상의 천정부 폭(W3)이 3㎛이고, 바닥면의 V형 홈의 높이는 10㎛, 천정각은 100°이고, 또한, 피치는, 냉음극관측부터 중앙부까지 120㎛로부터 28㎛로 점차 조정 변경하였다.

이 도광판을 실시예 1과 동일한 백라이트장치에 넣고, 실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 3,860cd/㎡, 휘도 격차 0.78이고, 수평 반치각은 43.3°, 수직 반치각은 38.3°이었다. 실시예 4와 비교하여 최대 휘도가 대폭으로 저하되어 버려 면광원으로서의 기능이 약해져 있다.

(비교예 2)

이 비교예 2는, PMMA가 제조한 평판(판 두께 8㎜)의 바닥면에 인쇄 도트를 부여하여 도광판을 제작하여, 도광판의 출사면측의 평탄부상에 확산 시트 2장과 프리즘 시트 2장을 얹은 경우이다.

도광판의 바닥면에는 입광 끝면으로부터 멀어질 수록 밀접해지도록 조밀하게 한 백색 인쇄 도트를 형성하고(도광판 중앙부에서 도트 밀도 대(大)), 휘도 분포를 소정의 분포로 하였다. 이 도광판의 양단에 입광 끝면에 따라 광원을 배치하고, 광원의 등쪽에 리플렉터(4b)를 배치하고, 도광판의 출사면상에 그 홈열이 입광 끝면에 대하여 대략 평행해지도록 1장의 프리즘 시트(스미토모스리엠주식회사 제조 BEFII)를 설치하고, 더욱이 그 위에 확산 시트를 배치하고, 바닥면 및 반사 단면에 는 반사 시트(5; 도오레주식회사 제조 E60L)를 배치하여 백라이트장치를 형성하였다. 이렇게 하여 형성한 백라이트장치의 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 5012cd/㎡, 휘도 격차 0.76이고, 수평 반치각은 42°, 수직 반치각은 38°이었다.

(비교예 3)

이 비교예 3은, 출사면에는 프리즘 패턴을 연속적으로 배치하고, 바닥면에는 V형 홈을 갖는 프리즘 도광판의 경우이다. 실시예 1과 동일한 방법으로 V자형의 반사 홈(홈 꼭지각80°, 높이 0.03mm)을 소정의 간격으로 제작한 원반을 제작하고, 바닥면측용 스탬퍼Ⅱ를 제작하였다.

한편, 직접 금형으로 다이아몬드 바이트로 꼭지각 90°, 높이 0.05㎜의 V형 홈을 절삭가공으로 제작하고, 이 절삭상자로부터 직접 전주를 하여 니켈 전주층을 형성하였다. 원반을 박리하여, 높이 0.05㎜이고 꼭지각이 90°인 프리즘 패턴을 연속적으로 배열시켜서 형성한 출사면측용 스탬퍼Ⅰ을 제작하였다.

이들의 스탬퍼를 전사형으로서, 실시예 1과 마찬가지로 사출 성형법으로 미세 구조체를 가진 도광판(판 두께 8㎜)을 얻었다.

얻어진 도광판의 출사면상에 확산 시트 2장 얹어, 실시예 1과 같은 백라이트장치를 조립하였다.

실시예 1과 마찬가지로 휘도 성능을 측정한 바, 최대 휘도 4,957cd/㎡, 휘도 격차 0.75이었다.

비교예 3의 백라이트장치에 있어서, 도광판 단체(單體)에서의 휘도의 각도 분포를 측정한 바, 연직방향의 휘도는 도 12에 도시하는 바와 같이 저하된다. 이 것은, 출사면에 꼭지각 90°의 프리즘이 연속적으로 배치되어 있기 때문에, 연직방향으로 출사되는 광이 거의 없기 때문이다.

이것을 해소하여 연직방향의 휘도를 향상시키기 위해서, 확산 시트 2장을 사용할 필요가 있지만, 상기 부분의 해소에 광속이 사용되기 때문에 시야각이 좁아지고, 수평 반치각 30.5°, 수직 반치각은 34.5°로 실시예 1과 비교하여 좁아져 있었다.

(비교예 4)

이 비교예 4는, PMMA가 제조한 평판(판 두께 6㎜)의 바닥면에 입광 끝면으로부터 멀어질 수록 밀접해지도록 조밀하게 한 백색 인쇄 도트를 부여하여 도광판을 제작하고, 도광판의 출사면측의 평탄부상에 확산 시트 2장과 프리즘 시트 1장을 얹은 경우이다. 이 도광판을 실시예 8과 같은 백라이트장치(2)에 세트하여, 실시예 1과 같은 측정장치로 동일한 광학 측정을 실시한 바, 최대 휘도 4,471cd/㎡, 휘도 격차 0.78이고, 수평 반치각은 42°, 수직 반치각은 33.5°이었다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명하였지만, 구체적인 구성은 이 실시 형태에 한하지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계의 변경 등이 있어도 본 발명에 포함된다.

예를 들면, 이상의 설명에서는, 도광판은 두께가 대략 균일한 것으로서, 출사면과 바닥면은 대략 평행하다고 설명되어 있지만, 도광판의 출사면과 바닥면은 반드시 평행할 필요가 없고, 일반적인 도광판과 같이 입사 단면으로부터 멀어짐에 따라서 두께가 점차 감소되어 있어도 좋다.

또한, 마찬가지로 돌기로서의 사다리꼴의 상측 바닥은, 바닥면과 대략 평행하여 좋고, 또한, 경사져 있어도 좋다.

본 발명의 도광판에 의하면, 시야각을 확대시킬 수 있는 동시에 표면 품위의 저하를 막을 수 있기 때문에, 면광원장치에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 도광판을 구비한 면광원장치는, 에지라이트식이기 때문에, 액정 백라이트장치를 장착한 노트 퍼스널 컴퓨터에 한정되지 않고, 모니터장치, 조명공고, 교통표식 등의 박형의 각종 표시장치에 대한 응용이 기대된다.

Claims (13)

1. 에지라이트 방식의 면광원장치에 사용하는 도광판으로서,

   출사면, 상기 출사면에 대향하는 바닥면, 및 적어도 1측면에 형성된 1차 광원으로부터 출사된 광을 입사되는 입사 단면을 갖고,

   상기 출사면 및 상기 바닥면은 각각 소정의 피치로 형성된 볼록 라인 및/또는 오목 라인의 패턴을 구비하고,

   상기 출사면에 형성된 패턴은 상기 입사 단면에 직교하는 동시에 상기 바닥면에 형성된 패턴은 상기 입사 단면에 평행하고,

   상기 출사면 및 상기 바닥면의 적어도 한쪽의 면에서는, 상기 볼록 라인이 사다리꼴 형상이고, 상기 오목 라인이 사다리꼴이고, 상기 사다리꼴 형상의 볼록 라인과 상기 사다리꼴 형상의 오목 라인이 교대로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 사다리꼴 형상의 볼록 라인과 상기 사다리꼴 형상의 오목 라인이 교대로 배열된 상기 면은 상기 출사면인 것을 특징으로 하는 도광판.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 출사면에 형성된 상기 사다리꼴 형상의 볼록 라인은, 높이가 1㎛ ~ 100㎛의 범위 내, 경사각이 15° ~ 70°의 범위 내, 상측 바닥이 1㎛ ~ 500㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 출사면에 형성된 상기 사다리꼴 형상의 오목 라인은, 상측 바닥이 0.1㎛ ~ 500㎛의 범위 내에 있고, 상기 볼록 라인에 형성된 상측 바닥의 폭에 대한 오목 라인에 형성된 상측 바닥의 폭의 비가 0.01 ~ 200의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사다리꼴 형상의 볼록 라인의 상측 바닥면 또는 경사면 중, 적어도 1개 이상의 면이 조면화되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사다리꼴 형상의 볼록 라인의 경사면이 조면화되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 조면화된 면의 표면 조도(산술 평균 조도)가 O.1㎛ ~ 10㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 도광판.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바닥면의 오목 라인은, 소정의 간격으로 형성된 V자 홈인 것을 특징으로 하는 도광판.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 바닥면의 V자 홈은, 높이가 1㎛ ~ 100㎛의 범위 내, 꼭지각이 60° ~ 120°의 범위 내인 것을 특징으로 하는 도광판.
10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판은, 투명 수지에 의해 출사면 및 바닥면이 일체로 사출 성형에 의해 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 도광판으로 이루어지는 액정표시용 도광판.
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 도광판과, 상기 도광판의 입사 단면에 대향하여 형성된 1차 광원과, 상기 도광판의 바닥면에 대향하여 형성된 반사 시트를 적어도 구비하고 있는 면광원장치.
13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 도광판을 제조하는 도광판의 제조방법으로서,

    기판상에 형성된 레지스트층에 대하여 소정의 피치로 개구된 슬릿을 갖는 포토마스크를 통해서 광원으로부터 상기 슬릿의 길이방향에 따른 수직면에 대하여 일방향으로부터 타방향을 향하여 각도를 연속적으로 또는 단계적으로 변경시켜 평행광선을 조사하여 단면이 대략 사다리꼴의 광 조사부와 단면이 대략 사다리꼴의 광 비조사부를 형성하고, 상기 레지스트층을 현상함으로써 상기 광 조사부 및 상기 광 비조사부에 기초하여 형성되는 교대로 배치된 볼록 라인 및 오목 라인을 구비하는 도광판을 얻는 것을 특징으로 하는 도광판의 제조방법.

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