WO2011039864A1 - 導光板の製造方法および導光板 - Google Patents

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悦夫 下辺
秀知 崎山
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興和株式会社
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    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a light guide plate used in a surface light source device, a light source panel for liquid crystal display, and the like, and a light guide plate.
  • a light guide plate in which light emitted from a light source is incident on a side edge and light is emitted from a front (or back) output surface.
  • This type of light guide plate is a backlight panel of a display device. Widely used in Further, in recent years, with the increase in brightness of LEDs, this type of light guide plate has been required to be applied not only to display devices but also to surface emitting illumination devices.
  • Patent Document 1 discloses a technique for manufacturing a light guide plate with high emission efficiency by manufacturing a mold in which a plurality of tapered concave microstructures are formed.
  • Patent Document 2 discloses a technique for manufacturing a light guide plate having the following.
  • FIG. 5 shows an example in which a large number of fine structures (dots) 44 (45 to 48) are provided on the surface of the light guide plate 40.
  • the fine structure may have a tapered concave shape, an example of a fine structure having a tapered convex shape is shown here.
  • the incident light from the light source is smaller than when the fine shape is changed to another shape such as a cylindrical shape.
  • the reflected light after entering the tapered surface is efficiently directed to the exit surface.
  • the taper angle ⁇ of the fine structure (height h) is the sum of the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 formed by the inclined surface of the fine structure with respect to the vertical axis, the emission direction of the light guide plate 40
  • the amount of light emitted to changes in accordance with the taper angle ⁇ .
  • 6 to 16 show the results of simulating the taper angle ⁇ of the fine structure (44) and the intensity change of the emitted light according to the taper angle ⁇ .
  • 6 to 16 show illumination from the center of the circular cross section of the microstructure as shown in FIG. 5 toward the light source (located on the left side of the light guide plate 40 in FIG. 5) at 0 °.
  • the horizontal axis represents the angle at which the direction of light traveling in the light guide plate 40 is 180 °
  • the vertical axis represents the amount of light emitted from the fine structure (44) (in candela).
  • the material of the light guide plate is acrylic
  • a reflector of the same size as the light guide plate is installed on the back of the dot (in the opposite direction to the light exit side)
  • LED is 2.8 (6 x 0.8mm ones are installed on the short side of the light guide plate, and the wavelength is white).
  • the amount of light emitted from the fine structure (44) is proportional to the taper angle ⁇ when the taper angle ⁇ is between 0 ° (when the fine structure is cylindrical) to 80 °.
  • the emission efficiency is high in the surface emitting illumination as well as in the backlight application, but it is one of the important performances that the entire surface can emit light uniformly.
  • the number of microstructures provided in the light guide plate “the number per unit area is preferably arranged so as to increase exponentially as the distance from the incident portion of the light guide plate increases” is said.
  • this means that the fine structures are arranged in the vicinity of the incident portion of the light guide plate, that is, in the portion closest to the light source, with increasing density as the distance from the light source increases.
  • such an arrangement pattern is adopted in order to realize uniform surface light emission on the premise that a large number of fine structures having the same size and shape are arranged.
  • the same fine structure (hereinafter, also simply referred to as “dot”) is disposed regardless of the distance from the light source.
  • the closer the fine structure is to the light source the higher the emission efficiency.
  • the dots at low positions and at a position away from the light source can be formed in a shape that increases the emission efficiency, for example, uniform density can be obtained without performing complicated dot density calculation or arrangement pattern design as in Patent Document 1. It is considered that uniform surface light emission can be realized even with a simpler dot arrangement.
  • Patent Document 2 discloses a technique for increasing the size of the fine structure (convex lens shape) as the distance from the light source increases in consideration of the uniformity of surface emission, but Patent Document 2 discloses such a technique.
  • a process of cutting and forming a resist layer inclined with respect to the substrate is required, and since precise processing on the order of micrometers is required, manufacturing is expected to be difficult. It is difficult to expect a good yield.
  • an object of the present invention is to provide a light guide plate that can easily obtain high light emission efficiency and uniform surface light emission at a low cost, and a method for manufacturing the same.
  • a light guide plate manufacturing method in which light incident from a light source through an incident portion is propagated inside and emitted from an exit surface, which is regularly spaced at regular intervals and at equal density.
  • a mold is formed from a plurality of tapered concave microstructures obtained by developing the resist layer, and at least one of the emission surface or the surface opposite to the emission surface is formed by resin molding using the mold.
  • a configuration including a step of forming a light guide plate having a plurality of microstructures having a tapered convex shape or a tapered concave shape on one surface is adopted.
  • the optical lithography mask is removed to expose the entire resist layer, and then the resist layer is developed. did.
  • a tapered convex shape regularly arranged at equal intervals and equal density on at least one of the emission surface or the surface opposite to the emission surface, or A configuration is adopted in which a plurality of microstructures having a tapered concave shape are provided and the tapered convex shape or the tapered angle of the tapered concave shape is formed so as to increase as the distance from the incident portion increases.
  • the taper angle of the taper convex shape or the taper concave shape of the fine structure is within the range of approximately 0 ° to 60 ° to 80 ° as the taper angle increases.
  • a configuration that is configured to change was adopted.
  • an optical lithography mask that has a plurality of openings of the same size that are regularly arranged at equal intervals and equal density, and that can be manufactured easily and inexpensively.
  • the resist layer is exposed and developed through the opening of the optical lithography mask in a state where the resist layer is disposed on the substrate on which the film is formed to form a mold, and the mold is used to form a tapered convex shape or a tapered concave shape.
  • a light guide plate that includes a plurality of fine structures having a shape and whose taper angle increases as the distance from the incident portion increases can be easily and inexpensively manufactured.
  • Uniform surface emission is possible from the exit surface of the light guide plate manufactured as described above, and in particular, by adjusting the inclination angle of the optical lithography mask, the tapered convex shape of the microstructure of the light guide plate or
  • An excellent light guide plate capable of obtaining high luminous efficiency and uniform surface light emission by forming the taper angle of the tapered concave shape so as to change within a range of approximately 0 ° to 60 ° to 80 ° as the distance from the incident portion increases. Can be provided.
  • the method includes a step of removing the optical lithography mask and exposing the entire resist layer, and if development is performed thereafter, the taper angle of the microstructure of the light guide plate is somewhat increased and formed on the light guide plate.
  • the difference in height between the convex (or concave) microstructures can be reduced, and for example, a light guide plate having an emission characteristic close to the emission light amount distribution calculated only by the taper angle can be realized.
  • the basic method of manufacturing the light guide plate of this embodiment is an optical lithography mask (hereinafter referred to as a photolithographic mask) in which openings are arranged in a specific pattern in order to form a predetermined fine pattern.
  • the basic shape of the mold is formed by UV exposure and etching (development) of the resist layer applied on the substrate via a mask).
  • a metal mold is formed by electrodeposition of a metal so as to cover this basic shape, and a conductive material having a convex fine shape pattern is formed by pressure contact with a transparent synthetic resin panel (synthetic resin material) such as PMMA.
  • a light plate is formed.
  • the shape formed in the resist layer by electroforming or the like can be transferred to another mold, and a light guide plate having a concave fine shape pattern can be formed using this mold.
  • the feature of the present embodiment is that the photomask uses an opening pattern (for example, round hole) of the same size regularly arranged at equal intervals and equal density, and the photomask is inclined during UV exposure. It is to be used.
  • an opening pattern for example, round hole
  • FIG. 1a shows a photomask 12 used in this embodiment.
  • This photomask 12 is composed of a light shielding material (resin or metal plate) in which a plurality of simple circular hole openings 13 are arranged at equal intervals and at equal density.
  • the light shielding material resin or metal plate
  • FIG. 1b shows a substrate 10 on which a resist layer 11 used in this embodiment is applied.
  • the photomask 12 and the substrate 10 coated with the resist layer 11 are arranged in parallel as shown in the positional relationship of FIGS. The resist layer 11 is exposed.
  • the photomask 12 is arranged to be inclined with respect to the substrate 10 coated with the resist layer 11, and each opening of the photomask 12 is formed by a light source 100 (for example, a UV light source).
  • a light source 100 for example, a UV light source
  • the resist layer 11 is exposed by scanning.
  • the relative movement of the light source 100, the photomask 12 and the substrate 10 is performed by an appropriate conveyance unit (not shown) or an optical scanning unit using a galvano mirror or the like.
  • the light source 100 a line light source may be used, or the optical scanning unit may be configured to two-dimensionally scan each opening of the photomask 12 using the light source 100.
  • the light emission efficiency is the highest.
  • the inclination angle and the separation distance d are set so that the portion having a taper angle (for example, 60 to 80 °) becomes the position of the end surface on the opposite side of the light guide plate where the light source is disposed.
  • the left side of the figure corresponds to the end surface on which the light source of the completed light guide plate is disposed, but the photomask 12 is arranged so that it is lower on the left side and higher on the right side as shown.
  • the light source 100 is used for exposure.
  • the taper (concave) shape 14 (FIG. 2) formed by exposure and development on the side where the separation distance d is the smallest (d is substantially 0) has a taper angle of approximately 0 °, that is, a shape substantially similar to a cylindrical shape. It becomes. Then, if the photomask 12 and the resist layer 11 are inclined rather than parallel as shown in FIG. 2, the photomask 12 is moved along the right side of FIG. 2 (that is, as the separation distance d increases). Concave shapes 15, 16, 17, 18,... Having a taper angle corresponding to the separation distance d are formed by the diffraction effect of the passing light.
  • a metal is electrodeposited (for example, nickel plating is applied) to form a mold, and a transparent synthetic resin panel (synthetic resin).
  • a light guide plate having a convex fine shape pattern can be formed by pressure contact with the material.
  • FIG. 5 is also used to describe the conventional example, but the characteristics of the light guide plate manufactured in this embodiment will be described below with reference to this drawing.
  • the light-guiding plate 40 manufactured as described above in the case of the convex dots 44, 45, 46, 47, 48..., The light from the light source is incident from the left end face of FIG.
  • the taper angle ⁇ increases in the order of dots 44, 45, 46, 47, and 48.
  • the taper angle ⁇ of the dot 44 is approximately 0 ° and the dot 48 is the left end portion of the exit surface of the light guide plate 40
  • the taper angle ⁇ of the dot 48 is approximately 60 ° to 80 °. If an experiment or the like is performed in advance to determine the angle of the photomask 12, the distance to the resist layer 11, the light quantity of the light source, etc., the left side of the figure close to the light source is low, and the output is high on the right side of the figure far from the light source. Efficiency can be set and a uniform surface emission state can be obtained as a whole.
  • the number per unit area increases exponentially as the distance from the incident portion of the light guide plate increases as in the conventional case, that is, the closer to the light source, the sparser and the farther from the light source. It is not necessary to form a complicated dot pattern that is dense, and it is only necessary to arrange openings of the same size for exposure at equal intervals and at equal density in the photomask 12. Can be manufactured. Then, by simply placing the photomask 12 at an angle and exposing the resist layer 11, dots near the light source of the light guide plate (40) have low emission efficiency as described above. Since it can be formed so as to increase the emission efficiency, uniform surface light emission can be realized even when the photomask 12 having the simple structure as described above is used.
  • the degree of progress of the photosensitive reaction is slowed down. Therefore, the portion exposed when arranged at an inclination is like the cross hatch portion of FIG. 2, and in FIG.
  • the dot height (h) finally formed on the light guide plate 40 tends to be low on the dot 44 side and high on the dot 48 side.
  • a step of removing the photomask 12 and exposing the whole may be added.
  • the photomask 12 is removed, and the entire resist layer 11 is exposed using a light source such as a line light source (not shown).
  • a light source such as a line light source (not shown).
  • the exposure degree is biased depending on the distance from the exposure light source, the progress of the light exposure in the deep layer portion of the resist layer 11 is slow and the light exposure in the shallow layer portion is fast.
  • the fine structure may be a tapered concave shape, and the fine structure may be an output surface or an output surface. If it is provided on at least one of the opposite surfaces, the same effect as described above can be expected.
  • a light guide plate having a tapered concave microstructure uses a die obtained by transferring the shape of a substrate having a resist layer patterned as shown in FIGS. 1 to 3 once by a technique such as silicon electroforming. Etc. can be formed.
  • the light guide plate manufactured by the manufacturing method of the present invention can be widely used for a light source device, a light source panel for liquid crystal display, and the like.

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Abstract

　等間隔、等密度で規則的に配置された同じ大きさの開口を複数有する光学リソグラフィマスク１２を、レジスト層１１を形成した基板１０上に傾斜して配置した状態で光学リソグラフィマスクの開口１３を介して前記レジスト層を露光し、レジスト層１１を現像して得られたテーパ凹形状の複数の微細構造体から金型を形成し、該金型を用いて樹脂成型により出射面または出射面と反対側の面の少なくともいずれか一方の面に、テーパ凸形状又はテーパ凹形状を有する複数の微細構造体を有する導光板４０を形成する。導光板４０の微細構造体はテーパ凸形状又はテーパ凹形状を有し、そのテーパ角度θは入射部から離間するに従ってほぼ０°から６０°～８０°の範囲内で増大するよう形成される。

Description

導光板の製造方法および導光板
　本発明は面発光の光源装置や液晶表示用の光源パネルなどに使用される導光板の製造方法、および導光板に関する。
　従来より、側縁に光源からの出射光を入射し表面（あるいは裏面）の出射面から面発光させるようにした導光板が知られており、この種の導光板は表示用装置のバックライトパネルなどに広く用いられている。さらに近年では、ＬＥＤの高輝度化に伴ない、この種の導光板は表示装置のみならず面発光の照明装置などへの応用が求められてきている。
　導光板の側面に光源からの出射光を入射させて導光板の出射面から面発光させる方式においてより高輝度の面発光を実現させるには、導光板の出射面又は出射面と反対側の面に微細な突起や溝などの微細形状を形成することが有効であり、たとえば基板上のレジスト層と、ＵＶマスクを離間させた状態で紫外線を照射、露光し、エッチングと金属メッキによってテーパ凸形状、またはテーパ凹形状の微細構造体を複数形成した金型を製造することで、出射効率の高い導光板を製造する技術が特許文献１に記載されている。
　また、基板に対して傾斜したレジスト層にマスクを重合して露光することで、エッチングと金属メッキによって、異なる大きさの微細構造体を複数形成した金型を製造することで、異種の構造体を持つ導光板を製造する技術が特許文献２に記載されている。
特開２００７－１４９５７５号公報 特開２００４－３１４５３９号公報
　図５は導光板４０の表面に微細構造体（ドット）４４（４５～４８）を多数設けた例を示している。微細構造体はテーパ凹形状としてもよいが、ここではテーパ凸形状の微細構造体の例を示している。
　このように導光板表面の微細形状をテーパ凸形状（あるいはテーパ凹形状）の微細構造体を設けると、微細形状を円柱形状などの他の形状とした場合と比較して光源からの入射光がテーパ面に入射した後の反射光線が効率良く出射面に向く。図５に示すように微細構造体（高さｈ）のテーパ角度θが垂直軸に対して微細構造体の斜面のなす角度θ１およびθ２の和であるものと考えると、導光板４０の出射方向（図５では図の上方）へ出射される光量はこのテーパ角度θに応じて変化する。
　図６～図１６は、微細構造体（４４）のテーパ角度θと、それに応じた出射光の強度変化をシミュレーションした結果を示している。図６～図１６は、図５のような微細構造体の円断面の中心から光源（図５の導光板４０の左側に配置される）に向かう方向を０°、該円断面の中心から照明光が導光板４０内を進む方向を１８０°とした角度を横軸に取り、微細構造体（４４）からその方向への出射光量（カンデラ単位）を縦軸に取って示したものである（シミュレーションの条件として、導光板の材質はアクリル、導光板の寸法100×50　t=1mmとし、ドット背面（光射出側と反対方向）に導光板と同じ大きさの反射板を設置、LEDは2.8×0.8mmのものを導光板短辺側に6個設置するものとし、その波長は白色とした）。
　図６～図１６に示されるように、微細構造体（４４）からの出射光量は、テーパ角度θが０°（微細構造体が円柱形状の場合）～８０°の間ではテーパ角度θに比例して漸増し、特に６０°～８０°では最大光量となり、テーパ角度θ＝８０°～１００°では逆に出射光量が減る傾向を示す。したがって、このテーパ角度θ＝０°～８０°の範囲で適宜導光板４０の表面の微細構造体（ドット）４４のテーパ角度を選択することによりその微細構造体４４付近から出射される光量を所望に制御することができると考えられる。
　ところで、バックライト用途ではもちろん、面発光照明においても出射効率が高いのが好ましいことはもちろんであるが、面全体を均一に発光させることができる、ということも重要な性能のひとつである。上記特許文献１では、導光板に設ける微細構造の個数に関して「導光板の入射部からの距離が大きくなるにつれて単位面積あたりの個数が指数関数的に増大するように配置されることが好ましい」との記載があるが、これは導光板の入射部近辺、つまり光源に一番近い部分にはまばらに、光源から遠くなるほど密度を増して微細構造体を配置することを意味する。特許文献１では、サイズや形状が同一な微細構造体を多数配置することを前提として、均一な面発光を実現させるためにこのような配置パターンを採用している。ところが、特許文献１におけるような微細構造体の配置パターンの設計は光線追跡のソフトウェアでシミュレーションしながら行うのであるが、ノウハウ的な要素が多く、例えば光源に用いられるＬＥＤの配置数量や位置なども考慮に入れた上で微細構造体の配置パターンを決定しなければならず、その設計に手間がかかるという問題がある。
　特許文献１の例では、光源からの遠近にかかわらず同じ微細構造体（以下単に「ドット」ともいう）を配置しているが、導光板上において、微細構造体を光源に近いドットほど出射効率が低く、また光源から離れた位置にあるドットは出射効率の高くなるような形状で形成できれば、特許文献１のように面倒なドット密度の計算や配置パターンの設計を行なわなくてもたとえば均一密度のよりシンプルなドット配置によっても均一な面発光が実現できると考えられる。
　なお、特許文献２では、面発光の均一性を考慮して光源から遠距離にあるほど微細構造体（凸レンズ形状）の大きさを大きくする技術が開示されているが、特許文献２ではこのような微細構造体を形成するために基板に対して傾斜したレジスト層を切削形成する工程が必要であり、しかもマイクロメートルオーダーの精密な加工を行なわなければならないから、製造に困難が予想され、また良好な歩留まりも期待しにくい。
　本発明の課題は、上記の問題に鑑み、低コストで容易に高い発光効率と均一な面発光を得られる導光板とその製造方法を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明においては、光源から入射部を介して入射した光を内部で伝播させて出射面から出射させる導光板の製造方法であって、等間隔、等密度で規則的に配置された同じ大きさの開口を複数有する光学リソグラフィマスクを、レジスト層を形成した基板上に傾斜して配置した状態で前記光学リソグラフィマスクの開口を介して前記レジスト層を露光する工程と、前記レジスト層を現像して得られたテーパ凹形状の複数の微細構造体から金型を形成し、該金型を用いて樹脂成型により前記出射面または前記出射面と反対側の面の少なくともいずれか一方の面に、テーパ凸形状又はテーパ凹形状を有する複数の微細構造体を有する導光板を形成する工程を含む構成を採用した。
　あるいはさらに、前記光学リソグラフィマスクの開口を介して前記レジスト層を露光する工程の後、前記光学リソグラフィマスクを除去して前記レジスト層を全体露光し、しかる後に前記レジスト層の現像を行なう構成を採用した。
　また、上記製造方法により製造される導光板においては、前記出射面または前記出射面と反対側の面の少なくともいずれか一方の面に等間隔、等密度で規則的に配置されたテーパ凸形状又はテーパ凹形状を有する複数の微細構造体を有するとともに、テーパ凸形状又はテーパ凹形状のテーパ角度が前記入射部から離間するに従って増大するよう形成されている構成を採用した。
　また、上記製造方法により製造される導光板においては、前記微細構造体のテーパ凸形状又はテーパ凹形状のテーパ角度が前記入射部から離間するに従ってほぼ０°から６０°ないし８０°の範囲内で変化するように形成されている構成を採用した。
　上記構成によれば、等間隔、等密度で規則的に配置された同じ大きさの開口を複数有するのみの簡単安価に製造可能な光学リソグラフィマスクを用いることができ、該光学リソグラフィマスクをレジスト層を形成した基板上に傾斜して配置した状態で前記光学リソグラフィマスクの開口を介して前記レジスト層を露光・現像して金型を形成し、該金型を用いて、テーパ凸形状又はテーパ凹形状を有する複数の微細構造体を有し、そのテーパ角度が入射部から離間するに従って増大するよう形成された導光板を簡単安価に製造することができる。
　以上のようにして製造された導光板の出射面からは均一な面発光が可能であり、特に、前記光学リソグラフィマスクの傾斜角度を調節することによって、導光板の微細構造体のテーパ凸形状又はテーパ凹形状のテーパ角度が前記入射部から離間するに従ってほぼ０°から６０°ないし８０°の範囲内で変化するよう形成することによって、高い発光効率と均一な面発光を得られる優れた導光板を提供することができる。
　また、光学リソグラフィマスクを除去してレジスト層を全体露光する工程を含み、しかる後に現像を行なうようにすれば導光板の微細構造体のテーパ角を多少大きくするとともに、導光板上に形成される凸（または凹）形状の微細構造体同士の高さの差を緩和することができ、たとえばテーパ角のみにより計算した出射光量分布に近い出射特性を有する導光板を実現できる。
本発明の導光板の製造方法で用いられるフォトマスクの上面図である。 本発明の導光板の製造方法で用いられる基板およびレジスト層の側面図である。 本発明の導光板の製造方法における露光工程を示した説明図である。 本発明の導光板の製造方法における全面露光工程を示した説明図である。 本発明の導光板の製造方法で用いられる基板およびレジスト層の側面図である。 製造後の導光板の特性を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。 製造後の導光板のドットのテーパ角と出射光量のシミュレーション結果を示した説明図である。
　以下、添付図面を参照して本発明による導光板の製造方法および導光板につき説明する。
　本実施例の導光板の製造方法の基本は特許文献１に記載されているのと同様に、所定の微細形状パターンを形成するため、開口を特定のパターンで配置した光学リソグラフィマスク（以下、フォトマスクという）を介して基板上に塗布したレジスト層をＵＶ露光、エッチング（現像）することにより金型の基本形状を形成する。そして、この基本形状を被覆するように金属を電着させることで金型を形成し、ＰＭＭＡなどの透明な合成樹脂パネル（合成樹脂材料）に圧接することで凸状の微細形状パターンを有する導光板を形成する。あるいは、さらに電鋳などによりレジスト層に形成された形状を他の金型に転写し、この金型を用いて凹状の微細形状パターンを有する導光板を形成することもできる。
　本実施例の特徴は、フォトマスクには、等間隔、等密度で規則的に配置された同じ大きさの開口（たとえば丸穴）パターンを用いること、およびＵＶ露光の際、このフォトマスクを傾斜して用いることにある。
　図１ａは本実施例で用いるフォトマスク１２を示しており、このフォトマスク１２は、単純な丸穴の開口１３を等間隔、等密度で複数配置した遮光材（樹脂や金属板）から構成される。
　図１ｂは、本実施例で用いるレジスト層１１が塗布された基板１０を示している。特許文献１に示されるような従来の手法では、図１ａ、図１ｂの位置関係のようにフォトマスク１２とレジスト層１１を塗布した基板１０を平行な状態で配置し、フォトマスク１２を介してレジスト層１１を露光する。
　しかしながら、本実施例においては、図２に示すようにフォトマスク１２はレジスト層１１を塗布した基板１０に対して傾斜して配置し、フォトマスク１２の各開口を光源１００（たとえばＵＶ光源）で走査することによりレジスト層１１を露光する。光源１００と、フォトマスク１２および基板１０の相対移動は、不図示の適当な搬送手段によって行なうか、あるいはガルバノミラーなどを用いた光学走査手段を用いて行なう。光源１００としてはライン光源を用いたり、あるいは光源１００を用いてフォトマスク１２の開口１つ１つを２次元走査するように光学走査手段を構成してもよい。
　図２のようにフォトマスク１２を傾斜して配置した上、フォトマスク１２を介して紫外線を照射すると、現像（エッチング）によりレジスト層１１に形成されるテーパ（凹）形状１４、１５、１６、１７、１８…のテーパ角は回折（ないし拡散）効果の影響によりフォトマスク１２とレジスト層１１との離間距離ｄに応じて異なる状態になる。
　図６～図１６で示したように、微細構造体（ドット）のテーパ角θが０から６０～８０°の範囲内ではテーパ角θに応じて出射光量が漸増するから、最も発光効率が高くなるテーパ角（たとえば６０～８０°）になる部分が、導光板において光源が配置されるのとは反対側の端面の位置になるように傾斜角度と離間距離ｄを設定する。
　すなわち、図２の基板１０の場合、図の左側が完成後の導光板の光源が配置される端面に相当するが、図示のように図の左側では低く右側では高くなるようにフォトマスク１２を傾斜させて配置し、光源１００により露光を行なう。
　ここで、離間距離ｄが最も小さい側（ｄがほぼ０）で、露光・現像により形成されるテーパ（凹）形状１４（図２）のテーパ角はほぼ０°、つまりほぼ円柱形状に近い形状となる。そして、図２のようにフォトマスク１２とレジスト層１１とは平行ではなく傾斜して配置すれば、図２の右側に行くにしたがい（すなわち、離間距離ｄが増えるにしたがって）、フォトマスク１２を通過する光の回折効果により離間距離ｄに応じたテーパ角を有する凹形状１５、１６、１７、１８…が形成される。
　このようにして凹形状１４、１５、１６、１７、１８…を形成したレジスト層１１上に金属を電着させ（たとえばニッケルメッキなどを施す）、金型とし、透明な合成樹脂パネル（合成樹脂材料）に圧接することで凸状の微細形状パターンを有する導光板を形成することができる。
　図５は、従来例の説明にも用いたが、以下では本図を参照して本実施例において製造される導光板の特徴を説明する。ここで、図５の左方の端面から光源の光を入射させるものとして、以上のようにして製造した導光板４０の場合は凸状のドット４４、４５、４６、４７、４８…の場合、テーパ角θはドット４４、４５、４６、４７、４８の順で大きくなる。
　そこで、ドット４４のテーパ角θがほぼ０°、ドット４８が導光板４０の出射面の左端部であるものとすると、このドット４８のテーパ角θがほぼ６０°～８０°付近になるように予め実験などを行ない、フォトマスク１２の角度やレジスト層１１までの距離、光源の光量などを定めておけば、光源に近い図の左側が低く、光源から遠い図の右側で高くなるように出射効率を設定することができ、全体として均一な面発光状態を得ることができる。
　本実施例によれば、従来のように導光板の入射部からの距離が大きくなるにつれて単位面積あたりの個数が指数関数的に増大するように、つまり光源に近いほど疎で、光源から離れるほど密になるような複雑なドットパターンを形成する必要はなく、フォトマスク１２には等間隔、等密度で露光用の同じ大きさの開口を配置しておけばよく、フォトマスク１２は簡単安価に製造することができる。そして、フォトマスク１２を傾斜させて配置し、レジスト層１１を露光するだけで、上述のように導光板（４０）の光源に近い位置のドットは出射効率が低く光源から離れた位置のドットは出射効率が高くなるよう形成することができるから、上記のような単純な構造のフォトマスク１２を用いても均一な面発光を実現することができる。
　ところで、フォトマスク１２とレジスト層１１が離れるほど感光反応の進行度合いは遅くなるため、傾斜して配置した場合に露光される部分は図２のクロスハッチ部分のようになり、図５においては、最終的に導光板４０に形成されるドットの高さ（ｈ）がドット４４の側では低く、ドット４８の側では高くなる傾向が生じる。
　そこで、図３に示すように、図２のようにフォトマスク１２を介して露光を行なった後、フォトマスク１２を外して全体を露光する工程を追加してもよい。このときフォトマスク１２を外して、不図示のライン光源のような光源を用いてレジスト層１１全体を露光させる。このとき、露光光源からの距離によって露光度合いに偏りが生じることから、レジスト層１１の深層部分の感光の進行は遅く、浅層部分の感光の進行は早い。
　したがって、図３のように、フォトマスク１２を外した後、全面露光を行なうことにより、図４に示すように露光・現像後に最終的に形成される（凹）ドット２４、２５、２６、２７、２８はそのテーパ角が多少大きくなり、また、図２の工程までで生じていた（凹）ドット（１４～１８）同士の高さの差が緩和され、したがって最終的に導光板上に形成される凸（または凹）形状の微細構造体同士の高さの差が緩和される効果が得られる。これにより、たとえばテーパ角のみにより計算した出射光量分布に近い出射特性を有する導光板を実現できる利点がある。
　なお、以上では、テーパ凸状の微細構造体を導光板の出射面に設ける構造を説明したが、微細構造体はテーパ凹状であってもよく、また、微細構造体は出射面または出射面と反対側の面の少なくともいずれか一方の面に設ければ上記と同等の効果を期待できる。テーパ凹状の微細構造体を有する導光板は、図１～図３のようにしてパターン形成したレジスト層を有する基板の形状をシリコン電鋳などの手法により１回転写して得た金型を用いることなどによって形成することができる。
　本発明の製造方法により製造した導光板は、光源装置や液晶表示用の光源パネルなどに広く用いることができる。
　１０　基板
　１１　レジスト層
　１２　フォトマスク
　１３　開口
　１４～１８　凹形状
　４０　導光板
　４４～４８　微細構造体（ドット）
　１００　光源

Claims (4)

  1. 　光源から入射部を介して入射した光を内部で伝播させて出射面から出射させる導光板の製造方法であって、
    　等間隔、等密度で規則的に配置された同じ大きさの開口を複数有する光学リソグラフィマスクを、レジスト層を形成した基板上に傾斜して配置した状態で前記光学リソグラフィマスクの開口を介して前記レジスト層を露光する工程と、
    　前記レジスト層を現像して得られたテーパ凹形状の複数の微細構造体から金型を形成し、該金型を用いて樹脂成型により前記出射面または前記出射面と反対側の面の少なくともいずれか一方の面に、テーパ凸形状又はテーパ凹形状を有する複数の微細構造体を有する導光板を形成する工程を含むことを特徴とする導光板の製造方法。
  2. 　請求項１に記載の導光板の製造方法であって、前記光学リソグラフィマスクの開口を介して前記レジスト層を露光する工程の後、前記光学リソグラフィマスクを除去して前記レジスト層を全体露光し、しかる後に前記レジスト層の現像を行なうことを特徴とする導光板の製造方法。
  3. 　請求項１に記載の製造方法で製造された導光板であって、前記出射面または前記出射面と反対側の面の少なくともいずれか一方の面に等間隔、等密度で規則的に配置されたテーパ凸形状又はテーパ凹形状を有する複数の微細構造体を有するとともに、テーパ凸形状又はテーパ凹形状のテーパ角度が前記入射部から離間するに従って増大するよう形成されていることを特徴とする導光板。
  4. 　請求項３に記載の導光板であって、前記微細構造体のテーパ凸形状又はテーパ凹形状のテーパ角度が前記入射部から離間するに従ってほぼ０°から６０°ないし８０°の範囲内で変化するように形成されていることを特徴とする導光板。
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