JP4637732B2 - 導光板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶表示パネルのバックライト等に用いられる面型照明装置を構成する導光板およびその製造方法に関する。

面型照明装置を構成する従来の導光板１は、図９に示すように、光が入射される入光面２と、入光面２から入射された光が出射される出光面３と、出光面３と対向する非出光面４とを備えており、出光面３および非出光面４の少なくとも一方には、複数の光偏向部５が形成されている。そして、導光板１を使用する際には、入光面２に沿って光源６が配置され、光源６から出射された光が入光面２から導光板１の内部に取り込まれ、この光が光偏向部５によって偏向されて出光面３から出射される。

このような導光板１では、出光面３の明るさが全面に亘って均一であることが重要なため、従来では、光偏向部５の密度および大きさを調整することによって、出光面３から出射される光量を均一化するようにしていた。また、特許文献１に記載された導光板では、出光面および非出光面の少なくとも一方に光を拡散させる粗面パターンを形成することによって、明るさのむらを解消するようにしていた。
特開２００４−３１０３１号公報

従来では、光偏向部５（図９）の大きさを変えたり、粗面パターン（特許文献１）を形成したりすることによって、出光面３の明るさを全面に亘って均一化していたが、これらの方法では、入光面２に沿って配置された光源６の影６ａが出光面３に映り込むのを防止することができなかった。

つまり、従来の光偏向部５や粗面パターンは、「出光面３を正面から見たときに明るさが均一になるようにすること」を主目的として設計されていたため、「出光面３を斜めから見たときに、光源６の影６ａが出光面３に映り込む」という「映り込み」の問題については、十分な対策がなされていなかった。そして、この「映り込み」が生じた場合には、影６ａの部分が他の部分よりも明るく見えるため、出光面３の明るさにむらが生じていた。

それゆえに、本発明の主たる課題は、光源の影が出光面に映り込むのを防止することによって、出光面における明るさのむらを解消することができる導光板を提供することである。

請求項１に記載した発明は、「光が入射される入光面１０ａと、前記入光面１０ａから入射された光が出射される出光面１０ｂと、前記出光面１０ｂと対向する非出光面１０ｃとを備え、前記出光面１０ｂおよび前記非出光面１０ｃの少なくとも一方には、前記出光面１０ｂから光を出射させる複数の光偏向部２６が形成されている導光板１０において、前記出光面１０ｂおよび前記非出光面１０ｃの少なくとも一方における前記光偏向部２６を除いた部分には、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部２８が前記入光面１０ａから入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されていることを特徴とする、導光板１０」である。

この発明において、複数の筋状の光拡散部２８に光が当たると、その光は光拡散部２８の長手方向に対して略直交する方向すなわち幅方向へ拡散される。つまり、筋状の光拡散部２８では、長手方向における形状変化はほとんどないものの、幅方向における形状変化は急であるため、幅方向において光が広範囲に亘って拡散される。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した「導光板１０」において、「前記光拡散部２８は、条溝または突条である」ことを特徴とする。

この発明は、光拡散部２８の形状を条溝または突条に限定したものである。

請求項３に記載した発明は、「出光面１０ｂおよび非出光面１０ｃの少なくとも一方に、前記出光面１０ｂから光を出射させる複数の光偏向部２６が設けられており、前記出光面１０ｂおよび前記非出光面１０ｃの少なくとも一方における前記光偏向部２６を除いた部分に、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部２８が入光面１０ａから入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されている導光板１０の製造方法であって、（ａ）前記光偏向部２６および前記光拡散部２８に対応したパターンが表面に形成されている母材を準備し、（ｂ）前記母材の表面に電鋳法で金属層を成長させることによってレプリカ板を形成し、（ｃ）前記母材から取り外した前記レプリカ板を金型キャビティ内に配置し、（ｄ）前記金型キャビティ内に樹脂を射出する、導光板１０の製造方法」である。

この発明は、請求項１〜３に記載した導光板１０を製造するのに用いられる、導光板の製造方法である。

請求項１〜３に記載した発明によれば、入光面１０ａから入射された光を筋状の光拡散部２８によって、光拡散部２８の長手方向に対して略直交する方向へ拡散することができる。

したがって、光の進行方向に対して略直交する方向に光拡散部２８の長手方向を合わせておけば、出光面１０ｂに映り込む光源１４の影１４ａを光の進行方向へ拡散させて効果的にぼかすことができる。

請求項４に記載した発明によれば、請求項１〜３に記載した発明に係る導光板１０を簡単かつ安価に製造できる。

図１は、本発明が適用された導光板１０を示す斜視図であり、図２は、導光板１０を示す平面図（Ａ）および底面図（Ｂ）である。そして、図３は、導光板１０が組み込まれた面型照明装置１２を示す正面図であり、図４は、面型照明装置１２を示す分解斜視図である。

面型照明装置１２（図３、図４）は、カーナビゲーションシステム、ＴＶ受像機またはコンピュータディスプレイなどの液晶表示パネルを背面から照射するバックライトとして用いられるものであり、導光板１０、光源１４、リフレクタ１６、反射板１８、拡散板２０ａ，２０ｂおよび導光レンズ２２等によって構成されている。

導光板１０（図１、図２）は、透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等のような透光性材料によって形成された楔型の部材であり、その側端面には入光面１０ａが形成されており、表面（図１における上面）には出光面１０ｂが形成されおり、裏面すなわち出光面１０ｂと対向する面（図１における下面）には、非出光面１０ｃが形成されている。また、非出光面１０ｃには、出光面１０ｂから光を出射させる複数の光偏向部２６が設けられており、非出光面１０ｃにおける光偏向部２６を除いた部分には、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部２８が形成されている。

この実施例における光偏向部２６は、ドット状の「凹部」であり、光偏向部２６の大きさは、出光面１０ｂの全面に亘って出光量が均一となるように、入光面１０ａから遠ざかるにつれて大きくなるように設定されている。

なお、光偏向部２６は、出光面１０ｂから光を出射させる機能を有するものであればよく、その形状は、特に限定されるものではない。つまり、光偏向部２６の形状は、ドット状の「凹部」の他、ドット状の「突部」、「突条」または「条溝」等であってもよく、「突部」および「凹部」のより具体的な形状は、「半球状」または「四角錐状」等であってもよい。

光拡散部２８は、微細な「条溝」であり、入光面１０ａから入射された光の進行方向に対して略直交する方向へ延びて形成されている。

光拡散部２８の分布密度および深さ等は、後述する製造工程で用いられる母材の表面パターン等に依存して決定されるが、母材の表面パターンのうち光拡散部２８に対応する部分は、研磨機による研磨処理によって形成されている。したがって、光拡散部２８の状態は、研磨処理による面粗度（ＪＩＳ規格）として表すことが可能であり、この実施例では、算術平均粗さＲａが０．０３〜０．３０μｍ、十点平均粗さＲｚが０．１０〜０．７０μｍ、凹凸の平均間隔Ｓｍが２０〜６００μｍとなるような面粗度で、光拡散部２８が形成されている。ただし、これらの値は、光拡散部２８の延びる方向に対して直交する方向において測定したものである。

なお、光拡散部２８は、光を拡散させる機能を有するものであればよく、その形状は、「条溝」の他、「突条」等であってもよい。

光源１４は、導光板１０に対して光を与えるものであり、入光面１０ａに沿って配置されている。この実施例における光源１４は、棒状の冷陰極管であるが、これに代えて、消費電力の少ない複数のＬＥＤ（発光ダイオード）等を用いるようにしてもよい。

リフレクタ１６は、光源１４から出射された光の一部を反射して入光面１０ａに与えるものであり、光源１４の背方にこれを覆うようにして配置されている。

反射板１８は、導光板１０から漏れ出た光を導光板１０へ戻すものであり、白色ＰＥＴ等の光反射性に優れた材料で形成されており、非出光面１０ｃに近接して配置されている。

拡散板２０ａ，２０ｂは、光を拡散させて明るさのむらを解消するものであり、アクリル樹脂のような透光性材料に透明樹脂粒子等の光拡散手段を混入すること等によって形成されている。導光レンズ２２は、光の方向を導光板１０の出光面１０ｂに対して略直交する方向へ修正するためのものであり、アクリル樹脂のような透光性材料により形成されている。そして、拡散板２０ａ、導光レンズ２２および拡散板２０ｂが、出光面１０ｂに近接してこの順で層状に配置されている。

面型照明装置１２を液晶表示パネル（図示省略）の背面に配置して光源１４を点灯すると、光源１４からの光は、直接またはリフレクタ１６を介して入光面１０ａから導光板１０の内部へ入射され、導光板１０の壁面で反射されながら進行する。そして、光が光偏向部２６に当たると、その光は所定方向へ偏向されるので、拡散されることなく導光板１０の外部へ出射され、または、導光板１０の内部へ反射される。

一方、光が光拡散部２８に当たると、その光は、光拡散部２８の長手方向に対して略直交する方向すなわち幅方向へ拡散される。つまり、筋状の光拡散部２８では、長手方向における形状変化はほとんどないものの、幅方向における形状変化は急であるため、幅方向において光が広範囲に亘って拡散される。したがって、図１中の二点鎖線で示すように、出光面１０ｂに映り込む光源１４の影１４ａを光の進行方向へ拡散させて効果的にぼかすことができる。

なお、導光板１０を製造する方法としては、「樹脂板にレーザー光を照射して所定の光学パターンを直接形成する方法」、「金型に所定の光学パターンに対応するパターンを機械加工し、その金型を用いて射出成形する方法」または「所定の光学パターンに対応するパターンを有するレプリカ板を電鋳法で形成し、このレプリカ板を金型内に配設して射出成形する方法」等を用いることが可能であるが、筋状の光拡散部２８を高精度で形成する必要があることから、「電鋳法で製造したレプリカ板を金型内に配設して射出成形する方法（以下、「レプリカ法」という。）」を用いることが望ましい。

レプリカ法を用いて導光板１０を製造する際には、まず、（ａ）ステンレス等の金属からなる母材の表面を研磨機で研磨することによって筋状の光拡散部２８に対応する条溝を形成し、また、ブラスト（すなわち母材の表面に投射材を吹き付ける方法）、エッチングまたは機械加工等によって光偏向部２６に対応する微小な凹部を形成する。つまり、母材の表面に、光偏向部２６と光拡散部２８とからなる所定の光学パターンに対応したパターンを形成する。

そして、（ｃ）パターン（条溝および凹部）が形成された母材の表面に電鋳法によってニッケルまたは銅等の金属からなる金属層を成長させ、パターンが転写されたレプリカ板を形成する。その後、（ｄ）母材から取り外したレプリカ板を金型キャビティ内に配置し、（ｅ）金型キャビティ内に樹脂を射出して、所定の光学パターン（光偏向部２６および光拡散部２８）を有する導光板１０を得る。

なお、上述の導光板１０では、図２に示すように、非出光面１０ｃにのみ光拡散部２８を形成しているが、光拡散部２８は、出光面１０ｂおよび非出光面１０ｃの少なくとも一方における光偏向部２６を除いた部分に形成されていればよい。したがって、図５または図６に示すように、出光面１０ｂおよび非出光面１０ｃの双方に光拡散部２８を形成してもよいし、図７に示すように、出光面１０ｂにのみ光拡散部２８を形成してもよい。また、光偏向部２６については、出光面１０ｂおよび非出光面１０ｃの少なくとも一方に形成されていればよい。

また、図８に示すように、光拡散部２８を、入光面１０ａから入射された光の進行方向に対して任意角度（図８では、４５°）で傾けて形成してもよい。この場合には、出光面１０ｂおよび非出光面１０ｃのそれぞれに形成される光拡散部２８を互いに交差するように形成してもよい。たとえば、光拡散部２８による拡散方向と導光レンズ２２による偏向方向とが互い干渉する関係にある場合には、その干渉を解消するように、入光面１０ａから入射された光の進行方向に対する光拡散部２８の傾斜角度を設定してもよい。

また、導光板１０の全体形状は、上述の実施例のような楔型の他、厚さが均一な平板状や、その他の形状であってもよい。

さらに、導光板１０の両端面に入光面１０ａを形成し、それぞれの入光面１０ａに沿って光源１４を配置してもよい。この場合には、各入光面１０ａから入射された光が出光面１０ｂから均一に出射されるように、光偏向部２６の分布密度や大きさが設定され、かつ、光拡散部２８の面粗度等が設定される。

本発明の一実施例の導光板を示す斜視図 図１実施例の導光板を示す平面図および底面図 図１実施例の導光板を用いた面型照明装置を示す正面図 図１実施例の導光板を用いた面型照明装置を示す分解斜視図 他の実施例の導光板を示す平面図および底面図 他の実施例の導光板を示す平面図および底面図 他の実施例の導光板を示す平面図および底面図 他の実施例の導光板を示す平面図および底面図 従来の導光板を示す斜視図

符号の説明

１０… 導光板
１０ａ… 入光面
１０ｂ… 出光面
１０ｃ… 非出光面
１２… 面型照明装置
１４… 光源
１４ａ… 影
１６… リフレクタ
１８… 反射板
２０ａ，２０ｂ… 拡散板
２２… 導光レンズ
２６… 光偏向部
２８… 光拡散部

Claims (3)

1. 光が入射される入光面と、前記入光面から入射された光が出射される出光面と、前記出光面と対向する非出光面とを備え、前記出光面および前記非出光面の少なくとも一方には、前記出光面から光を出射させる複数の光偏向部が形成されている導光板において、
   前記出光面および前記非出光面の少なくとも一方における前記光偏向部を除いた部分には、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部が前記入光面から入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されていることを特徴とする、導光板。
2. 前記光拡散部は、条溝または突条である、請求項1記載の導光板。
3. 出光面および非出光面の少なくとも一方に、前記出光面から光を出射させる複数の光偏向部が設けられており、前記出光面および前記非出光面の少なくとも一方における前記光偏向部を除いた部分に、光を拡散させる複数の筋状の光拡散部が入光面から入射された光の進行方向に対して任意角度で傾けて形成されている導光板の製造方法であって、
   （ａ）前記光偏向部および前記光拡散部に対応したパターンが表面に形成されている母材を準備し、
   （ｂ）前記母材の表面に電鋳法で金属層を成長させることによってレプリカ板を形成し、
   （ｃ）前記母材から取り外した前記レプリカ板を金型キャビティ内に配置し、
   （ｄ）前記金型キャビティ内に樹脂を射出する、導光板の製造方法。

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