JP2007227050A - 導光板および導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光源からの光の出射効率を安価かつ安定的に向上させる。
【解決手段】導光板１１０は、光源からの光が側面から入射され、当該光を出射する光出射面１１０Ａおよび当該光を反射する光反射面１１０Ｂを有し、その内部に光を光出射面１１０Ａ側および光反射面１１０Ｂ側に向って拡散させる複数の微細な気泡１２０からなる光拡散部を備える。これにより、側面から導光板１１０に入射された光は、内部の複数の微細な気泡１２０によって界面屈折により拡散され、最終的に光出射面１１０Ａを通して出射方向に出射するため、出射効率を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶表示装置などの各種の表示装置に備えられる照明装置などに用いられ、光源からの光が側面から入射され、当該光を出射する光出射面および当該光を反射する光反射面を備える導光板および導光板の製造方法に関し、特に光源からの光の出射効率を向上させることができる導光板および導光板の製造方法に関する。

近年、テレビやパソコンなどに多く用いられる液晶表示装置などの各種の表示装置には、実際に表示される画像の明るさを確保して鮮明に表示するために、いわゆるバックライトなどの照明装置が備えられている。このような照明装置は、一般的に光を出射する光源と、この光源から出射された光を表示装置側に導くための導光板とを備えて構成されている。

そして、このような照明装置では、光源から出射された光が、たとえば導光板の側面からその内部に入射して表示装置側の面（以下、「光出射面」という）から出射しつつ表示装置と反対側の面（以下、「光反射面」という）にて反射を繰り返し、最終的に光出射面から外部に出射する構造となっている。

ここで、たとえば導光板の光出射面が全域（全面）にわたって平坦ないわゆる鏡面状に形成されている場合、光源からの光の多くはこの光出射面と外気との境界面において全反射してしまうため、表示装置に対する光の照射効率（すなわち、導光板からの光の出射効率）が低下してしまう。このため、照明装置では、通常、導光板の光出射面あるいは光反射面に多数の微細な凹凸を形成し、導光板内の光の進路を変更させて出射効率を向上させる工夫がなされている。

また、このような凹凸によって光の進路を変更するだけに止まらず、導光板の出射効率をさらに高めるために、たとえば導光板の厚さを極力薄くしたり形状をいわゆる楔形に成形したりして出射効率を向上させる工夫がなされていることもある。しかし、たとえば前者の場合、導光板には物理的な厚みがあるため、薄さを追求して出射効率の向上を図ることには限界がある。

そこで、導光板を極力薄くするとともに、たとえばその表面に光を拡散するための光拡散部を形成して、導光板の光の出射効率を向上させようとする照明装置が知られている。このような導光板を有する照明装置としては、たとえばライトテーブルなどに用いられる薄型ライトボックスが知られている。

すなわち、この薄型ライトボックスは、反射パターンを有する導光板を構成要素とする薄型バックライトにおける反射パターンを微小気泡の集合体によって形成したバックライトである。ここで、微小気泡の集合体は、たとえば光に感応して気体を発生させるいわゆる光感応性発泡剤を含有する透光性樹脂層に光を照射するか、熱に感応して気体を発生させるいわゆる熱感応性発泡剤を含有する透光性樹脂層を加熱することによって形成される構成とされている（たとえば、特許文献１参照。）。

特開平６−９４９２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来技術の薄型ライトボックスにおける導光板では、透光性樹脂層に光や熱を感応させて微小気泡を形成しているため、微小気泡の形成制御が難しく、いわゆる気泡ムラが発生してしまう場合があるという問題がある。また、たとえば微小気泡を有する透光性樹脂層の代わりに、導光板の内部に直接光拡散性物質からなる光拡散材を混入させた導光板では、光拡散材の配置制御が困難であるとともに導光板を構成する樹脂材の代わりに別途光拡散材が必要となるため、材料コストが増加してしまうという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、光源からの光の出射効率を安価にかつ安定的に向上させることができる導光板および導光板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる導光板は、光源からの光が側面から入射され、当該光を出射する光出射面および当該光を反射する光反射面を有する導光板であって、内部に前記光を前記光出射面側および前記光反射面側に向って拡散させる複数の微細な気泡からなる光拡散部を備えることを特徴とする。

本発明によれば、導光板の光出射面側および光反射面側に向って光を拡散させる複数の微細な気泡からなる光拡散部が導光板の内部に備えられる。これにより、導光板に入射された光は、気泡からなる光拡散部によって界面屈折を起こし、光出射面側および光反射面側に向って拡散され最終的に光出射側に出射される。このため、従来の導光板と比較して、出射効率を向上させるために別途透光性樹脂層を形成したり光拡散性物質による光拡散材を使用する必要がなく、光源からの光の出射効率を安価かつ安定的に向上させることができる。

また、本発明の導光板の前記光拡散部は、前記光源に近い側から遠い側にかけて単位体積あたりの前記気泡の密度が高くなるように形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、光拡散部を構成する気泡の密度が、光源に近い側から遠い側にかけて単位体積あたり高くなるため、光源近傍の出射光量と光源から離れたところの出射光量との均一化を図ることができ、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることが可能となる。

また、本発明の導光板の前記光拡散部は、前記光出射面、前記光反射面およびこれらの面を連結する側面から前記導光板の所定範囲内部側に入った部分に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、光拡散部を構成する複数の気泡が、導光板の各面から所定範囲内部側に入った部分に形成されているため、各面の近傍あるいは面上での界面屈折の発生を防止し、光出射面および光反射面の設計自由度を高めることができ、さらなる出射効率の向上を図ることが可能となる。

本発明にかかる導光板の製造方法は、光源からの光が側面から入射され、当該光を出射する光出射面および当該光を反射する光反射面を有する導光板の製造方法であって、前記導光板を構成する可塑化状態の樹脂材に、完全成型時に当該導光板の内部に前記光を前記光出射面側および前記光反射面側に向って拡散させる複数の微細な気泡となる光拡散材を混入する混入工程と、所望する形状の前記光出射面および前記光反射面を形成するように加工された導光板成形用金型のキャビティ内に、前記光拡散材が前記気泡に変化するように前記樹脂材を射出する射出工程と、前記キャビティ内に射出された前記樹脂材を加圧して、前記導光板の形状を整えつつ前記気泡を当該樹脂材中に封止する保圧工程と、前記キャビティ内に射出された前記樹脂材を冷却固化する冷却固化工程と、冷却固化された前記樹脂材を前記キャビティ内から取り出して前記導光板を整形する整形工程と、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、混入工程によって導光板を構成する樹脂材に、当該導光板の完全成型時に内部で光を拡散する複数の微細な気泡となる光拡散材が混入され、射出工程によってこの光拡散材が気泡に変化するように、樹脂材が導光板成形用金型のキャビティ内に射出され、保圧工程によってこの気泡が樹脂材中に封止されるように当該樹脂材が加圧される。

これにより、入射された光が内部の複数の気泡によって界面屈折を起こして拡散され、最終的に光出射面から光出射側に出射される導光板を製造することが可能となる。このため、従来の導光板の製造方法と比較して、出射効率を向上させるための透光性樹脂層を別途形成したり光拡散性物質による光拡散材を別途混入させたりする工程が必要なく、光源からの光の出射効率を安価かつ安定的に向上させることができる導光板を製造することができる。

また、本発明の導光板の製造方法における前記光拡散材は、酸素あるいは二酸化炭素などの気体であることを特徴とする。

本発明によれば、導光板の内部で複数の微細な気泡となる光拡散材が酸素あるいは二酸化炭素などの気体であるため、材料コストを抑えることができるとともに混入工程にて容易に樹脂材に対して混入させることができ、安価に出射効率を向上させることができる導光板を製造することができる。

また、本発明の導光板の製造方法における前記樹脂材は、吸水性を有する樹脂材であり、前記光拡散材は、水分であることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂材が吸水性を有し、導光板の内部で複数の微細な気泡となる光拡散材が水分であるため、材料コストを抑えることができるとともに混入工程にて容易に光拡散材を樹脂材に対して混入させることができ、安価に出射効率を向上させることができる導光板を製造することが可能となる。

また、本発明の導光板の製造方法における前記射出工程では、前記整形工程によって整形される前記導光板の内部における単位体積あたりの前記気泡の密度が、当該導光板の面方向に沿って異なるように前記樹脂材を前記キャビティ内に射出することを特徴とする。

本発明によれば、射出工程によって、導光板の内部に形成される複数の微細な気泡の密度が、導光板の面方向に沿って異なるように樹脂材をキャビティ内に射出するため、完全成型時の導光板においては、光源近傍の出射光量と光源から離れたところの出射光量との均一化を図ることができ、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板を製造することが可能となる。

また、本発明の導光板の製造方法における前記混入工程では、前記樹脂材に対して前記光拡散材を混入割合を異ならせて混入し、前記射出工程では、前記キャビティと連通する複数の樹脂注入口から混入割合の異なる前記樹脂材をそれぞれ前記キャビティ内に射出することを特徴とする。

本発明によれば、混入工程によって光拡散材の混入割合の異なる樹脂材が形成され、射出工程によって導光板成形用金型のキャビティと連通する複数の樹脂注入口から混入割合の異なる樹脂材がそれぞれ射出される。このため、完全成型時の導光板の内部における複数の気泡の密度を、たとえば光源からの距離によって異ならせるように形成制御することができ、導光板からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板を製造することが可能となる。

また、本発明の導光板の製造方法における前記複数の樹脂注入口は、それぞれ口径が異なるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、導光板成形用金型のキャビティと連通する口径の異なる複数の樹脂注入口から、たとえば混入割合の異なる樹脂材がそれぞれ射出されるため、完全成型時の導光板の内部における複数の気泡の密度を、たとえば光源からの距離によって異ならせるように形成制御することができる。これにより、導光板からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板を製造することが可能となる。

また、本発明の導光板の製造方法における前記射出工程では、第１の樹脂注入口から前記光拡散材が混入された前記樹脂材を射出し、当該第１の樹脂注入口と対向配置された第２の樹脂注入口から前記光拡散材が混入されていない前記樹脂材を射出することを特徴とする。

本発明によれば、射出工程によって第１の樹脂注入口から光拡散材が混入された樹脂材が導光板成形用金型のキャビティ内に射出され、この第１の樹脂注入口と対向配置された第２の樹脂注入口から光拡散材が混入されていない樹脂材が導光板成形用金型のキャビティ内に射出される。このため、完全成型時の導光板の内部における複数の気泡の密度を、たとえば光源からの距離によって異ならせるように形成制御することができ、導光板からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板を製造することができる。

また、本発明の導光板の製造方法においては、さらに、前記整形工程によって整形された前記導光板に対し、レーザを用いて前記樹脂材を焼失させて前記気泡を所望の位置に形成する気泡形成工程を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、気泡形成工程によって、整形工程で整形された導光板に対して所望の位置にレーザを用いて樹脂材を焼失させることにより、複数の気泡が形成される。このため、完全成型時の導光板の内部における複数の気泡の密度を、たとえば光源からの距離によって異ならせるように形成制御することができる。これにより、導光板からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板を製造することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる導光板および導光板の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態）
（導光板の構成）
図１は、本実施の形態にかかる導光板を用いた導光板ユニットの構成の一例を示す分解斜視図である。また、図２は、図１に示した導光板ユニットの構成の一例を示す簡易側方断面図である。図１および図２に示すように、導光板ユニット１００は、たとえば矩形板状に形成され、プリズムシート１０１，１０２と、拡散シート１０３と、導光板１１０と、反射シート１０４と、光源カバー１０５と、光源１０６とを備えて構成されている。

プリズムシート１０１，１０２は、たとえばポリエステルフィルム層上にアクリル系樹脂からなるプリズムを配置した構造からなり、導光板１１０の光出射面１１０Ａ側から出射した光を出射方向に集光する。拡散シート１０３は、プリズムシート１０１，１０２と同様に、導光板１１０の光出射面１１０Ａ側から出射した光を出射方向に集光する。

反射シート１０４は、たとえば導光板１１０内に側面から入射した光を導光板１１０の光反射面１１０Ｂ側や側面側から漏らさないために配置される。光源カバー１０５は、光源１０６からの光を導光板１１０の側面から効率よく伝えるために光源を覆うように配置される。光源１０６は、たとえば冷陰極管（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）などの蛍光管や、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子からなる。なお、これら各シート１０１〜１０４および光源カバー１０５は、たとえばアクリル系やポリエチレン系などの各種の樹脂材によって形成されている。

導光板１１０は、たとえばポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ：ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔａｃｒｙｌａｔ：ＰＭＭＡ）、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）などの熱可塑性樹脂材やガラスなどの透明材からなり、高い光線透過率および低い複屈折性を備えている。

この導光板１１０は、たとえば射出成形やヒートプレスなどの加工方式によって形成され、光源１０６から導光板１１０の側面を通して内部に入射した光を出射する光出射面１１０Ａと、この光を光出射面１１０Ａ側に反射する光反射面１１０Ｂと、内部に入射した光をこれらの面１１０Ａ，１１０Ｂ側に向って拡散させる光拡散部としての複数の微細な気泡１２０とを備えて構成されている。

この導光板１１０の光出射面１１０Ａは、たとえば平坦な面あるいは一定の粗さで粗面化された粗面からなり、光反射面１１０Ｂは、たとえばこの光反射面１１０Ｂから外部に突出する円形（半球形状）の凸状となるように形成された光を拡散する複数の拡散ドット１１１と、これら拡散ドット１１１間において光を反射する反射面１１２とを備えて構成されている。

ここで、複数の拡散ドット１１１は、光反射面１１０Ｂの面方向におけるその直径が、たとえばそれぞれ略０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の範囲で、光源１０６に近い側の直径が光源１０６から遠い側の直径よりも小さくなり、かつ光源１０６から離れるにしたがって、光反射面１１０Ｂから高さ略０．０２ｍｍ〜略０．１ｍｍ程度の範囲で徐々に突出するように適宜形成されている。

なお、これら複数の拡散ドット１１１は、凸状ではなく凹状に形成されていてもよく、これらの形状を適宜組み合わせたドットパターン配置により光反射面１１０Ｂに形成されていてもよい。また、光反射面１１０Ｂは、複数の拡散ドット１１１を有しない鏡面状に形成された平坦な面であってもよい。

複数の微細な気泡１２０は、導光板１１０の内部に、たとえば光源１０６に近い側から遠い側にかけて単位体積あたりの密度が高くなるように形成されている。また、これらの気泡１２０は、導光板１１０の光出射面１１０Ａ、光反射面１１０Ｂおよびこれらを連結する側面から所定範囲だけ内部側に入った部分（すなわち、導光板１１０の外周表面から内側方向に所定範囲離れた部分）に集中的に形成されている。

このため、導光板１１０に形成されたこれらの気泡１２０に起因する外周表面上における窪みや凹み、あるいは凸変形などが起こることはなく、たとえば光出射面１１０Ａあるいは光反射面１１０Ｂにおける意図しない界面屈折による光の拡散などを効果的に防止することができる。また、導光板１１０の内部の気泡１２０が外周表面に影響を与えないため、たとえば光出射面１１０Ａや光反射面１１０Ｂの形状設計などの自由度を向上させることができる。

このように構成された導光板ユニット１００では、光源１０６からの光は、導光板１１０の内部において光出射面１１０Ａと光反射面１１０Ｂとの間で反射を繰り返すとともに、複数の微細な気泡１２０によって界面屈折によりこれらの面１１０Ａ，１１０Ｂ側に向って拡散される。

そして、反射され拡散された光は、光出射面１１０Ａ側から導光板１１０の外部に出射し、一部が反射シート１０４によって導光板１１０の内部から光出射面１１０Ａを通らない状態で外部に漏れないように反射される。こうして光出射面１１０Ａ側から出射した光は、拡散シート１０３およびプリズムシート１０１，１０２を通って光出射面１１０Ａ（あるいは光反射面１１０Ｂ）と略直交する方向（すなわち、出射方向）に出射する構造となっている。

（導光板の製造工程）
図３は、本実施の形態にかかる導光板の製造方法における製造工程の一例を示すフローチャートである。また、図４は、この製造工程で用いられる射出成形機の一例を示す説明図である。なお、以降においては、既に説明した部分と重複する箇所については同一の符号を附して説明を省略する。まず、図３に示すように、たとえば加熱溶融されて可塑化状態となっている樹脂材に対して、導光板１１０の内部で光出射面１１０Ａ側および光反射面１１０Ｂ側に向って光を拡散させる光拡散材である複数の微細な気泡１２０を混入する（ステップＳ３０１）。

つぎに、複数の微細な気泡１２０が混入された樹脂材を、所望する形状の光出射面１１０Ａおよび光反射面１１０Ｂを形成するように加工された後述する射出成形機の導光板成形用金型のキャビティ内に射出する（ステップＳ３０２）。そして、このキャビティ内に射出された樹脂材を加圧し、導光板１１０の形状を整えつつ複数の微細な気泡１２０を樹脂材中に封止するように保圧する（ステップＳ３０３）。

樹脂材を保圧したら、射出成形機の導光板成形用金型を冷却して樹脂材を冷却固化させ（ステップＳ３０４）、固化された樹脂材からなる導光板１１０を射出成形機の導光板成形用金型のキャビティ内から取り出して、ランナーをカットするなどして導光板１１０を整形する（ステップＳ３０５）。これにより、本フローチャートによる一連の導光板の製造工程を終了する。

ここで、射出成形機は、たとえば図４に示すように、キャビティ内に樹脂材を注入する樹脂注入口４０１ａおよび複数の微細な気泡を混入する気泡混入口４０１ｂが形成された上部金型４０１と、導光板１１０の側面を形成する加工面を有する側部金型４０２，４０３と、たとえば光反射面１１０Ｂを形成する加工面が備えられた導光板成形用金型４００と、可塑化状態の樹脂材を射出する射出口４９２が形成された射出筒４９０とを備えて構成されている。なお、この射出筒４９０には、上部金型４０１の気泡混入口４０１ｂとともに、もしくは代わりに、複数の微細な気泡１２０を樹脂材に混入するための気泡混入口４９１が形成されていてもよい。

このように構成された射出成形機では、上記ステップＳ３０１において樹脂材中に気泡１２０を混入する際に、上述した気泡混入口４０１ｂ，４９１のいずれかを通じて酸素や二酸化炭素などの気体や、水分などを樹脂材中に混入する。そして、上記ステップＳ３０２において樹脂材を射出する際に、射出筒４９０の射出口４９２および上部金型４０１の樹脂注入口４０１ａを通じて、樹脂材をキャビティ内に射出する。なお、樹脂材中への気体や水分の混入割合については、所望する気泡１２０の配置分布などを考慮して、適宜変更するようにしてもよい。

この場合、気泡１２０の樹脂材中への混入割合については、たとえば導光板１１０の光反射面１１０Ｂなどに拡散ドット１１１などのドットパターン配置をおこなった場合の面積比を考慮すると、以下のようになる。すなわち、導光板１１０における単位体積あたりの気泡１２０の占有体積を、略６％〜略７０％程度の範囲内で光源１０６に近い側が低密度となり光源１０６から遠い側が高密度となるように変化する二次曲線をなすような割合で混入するとよい。

そして、導光板１１０における気泡１２０の体積率検出方式としては、たとえば導光板１１０の光の出射方向から撮影した画像に基づき、画像処理をおこなって検出したり、導光板１１０内部の直進光の透過割合に基づき検出したりする方式が好適である。こうして検出した検出値を、実際の使用に即した輝度測定などの測定値などと比較して、導光板１１０の製造条件や加工条件を決定すれば、輝度ムラを抑えつつ出射効率を向上させることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

なお、上記ステップＳ３０３においてキャビティ内の樹脂材を加圧し、上記ステップＳ３０４においてキャビティ内の樹脂材を冷却固化することにより、たとえば水分を樹脂材中に混入した場合は、射出時や保圧時にこの水分が発泡して気泡１２０となる。そして、これらの工程によって、この樹脂材中の気泡１２０は、キャビティ内の樹脂材の各金型４００〜４０３との接触面側がより高圧かつ温度が低くなるため、樹脂材中に封止される。したがって、完成した導光板１１０の外部表面については、気泡１２０の影響のない面を形成することができるため、別途研削加工などを施して自由に光拡散部などを形成することが可能となる。

（射出成形時の気泡分布調整）
図５−１は、上述した製造工程における気泡１２０の分布調整の一例を説明するための説明図である。また、図５−２は、図５−１で示す導光板１１０の側面図である。５−１および図５−２に示すように、射出成形機において、導光板１１０の完成時に光源１０６が配置される側に樹脂注入口５０１を設けた場合、射出速度や射出圧力などの条件が一定であるとすると、この樹脂注入口５０１からの距離が遠いほど樹脂材への圧力がかかりにくいため、導光板１１０の内部の気泡１２０の数を多くする（すなわち、単位体積あたりの気泡１２０の密度を高くする）ことが可能となる。

したがって、樹脂注入口５０１から近い側の樹脂材中には気泡１２０が少なく、遠い側の樹脂材中には気泡１２０が多くなり、たとえば樹脂注入口５０１の位置を中心点とした放射状の直線上において二次曲線的な気泡分布を実現することができる。このため、図５−１では、たとえば導光板１１０の気泡密度の高低関係は、エリアＡ５１１＞エリアＢ５１２＞エリアＣ５１３＞エリアＤ５１４となる。

このように、導光板１１０の内部における複数の微細な気泡１２０の密度を、光源１０６からの距離によって異ならせるように形成制御する。これにより、完成した導光板１１０からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板１１０を実現することができる。

図６〜図８は、上述した製造工程における気泡１２０の分布調整の他の例を説明するための説明図である。まず、図６に示すように、射出成形機において、導光板１１０の完成時に光源１０６が配置される側と連続する側面側に、同一口径を有する複数の樹脂注入口６０１〜６０３を設ける。そして、光源１０６に近い側から遠い側にかけて、それぞれ気泡１２０の混入割合が高くなるように調整された樹脂材Ｅ〜Ｇを各樹脂注入口６０１〜６０３を通してキャビティ内に射出する。このようにしても、完成時の導光板１１０の内部における複数の微細な気泡１２０の密度を、光源１０６からの距離によってそれぞれ適切に異ならせるように形成制御することができる。

また、図７に示すように、射出成形機において、導光板１１０の完成時に光源１０６が配置される側と連続する側面側に、それぞれ口径が異なる複数の樹脂注入口７０１〜７０３を設ける。口径の大きさは、たとえば樹脂注入口７０１＜樹脂注入口７０２＜樹脂注入口７０３となるように設計する。そして、光源１０６に近い側から遠い側にかけて、それぞれ気泡１２０の混入割合が高くなるように調整された、あるいは同一の混入割合となるように調整された樹脂材Ｅ〜Ｇを各樹脂注入口７０１〜７０３を通してキャビティ内に射出する。このようにしても、完成時の導光板１１０の内部における複数の微細な気泡１２０の密度を、光源１０６からの距離によってそれぞれ適切に異ならせるように形成制御することが可能となる。

さらに、図８に示すように、射出成形機において、導光板１１０の完成時に光源１０６が配置される側の側面側と、この側面と反対側に形成される側面側とに、それぞれ第１の樹脂注入口および第２の樹脂注入口としての樹脂注入口８０１，８０２を設ける。そして、樹脂注入口８０１から気泡１２０が混入された樹脂材Ｅを、樹脂注入口８０２から気泡１２０が混入されていない樹脂材Ｈをキャビティ内に射出する。これにより、射出時におけるキャビティ内の樹脂材に対していわゆるカウンタープレッシャーを当てることができ、完成時の導光板１１０の内部における複数の微細な気泡１２０の密度を、上述した場合と同様に、図中白抜き破線矢印で示すように光源１０６からの距離によってそれぞれ適切に疎あるいは密となるように異ならせて形成制御することができる。なお、この場合、気泡１２０の密度を下げたい側に上記樹脂材Ｈを射出すればよい。

以上のように、導光板１１０の内部における複数の微細な気泡１２０を射出成形によって形成することについて説明したが、これら気泡１２０は、たとえばつぎのような方法によっても形成することができる。すなわち、図示は省略するが、上述した製造工程において、上記ステップＳ３０１の工程を省略し、たとえば上記ステップＳ３０５において整形された導光板１１０に対して、気泡形成工程として、レーザなどを用いて内部の樹脂材を焼失させることにより複数の気泡１２０を形成するようにしてもよい。この場合、レーザの出力などを調整して、レーザ光の焦点位置にあたる樹脂材のみを焼失させるように制御すれば、複数の気泡１２０を形成することができる。なお、この気泡形成工程は、上記ステップＳ３０１〜Ｓ３０５の工程を経て内部に気泡１２０が形成された導光板１１０に対して、さらに気泡１２０の分布調整をおこなう場合などにおこなうようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態の導光板１１０によれば、導光板１１０の光出射面１１０Ａ側および光反射面１１０Ｂ側に向って光を拡散させる光拡散部としての複数の微細な気泡１２０が導光板１１０の内部に備えられる。これにより、導光板１１０に入射された光は、これらの気泡１２０によって界面屈折を起こし、光出射面１１０Ａ側および光反射面１１０Ｂ側に向って拡散され最終的に光出射側に出射される。このため、従来の導光板と比較して、出射効率を向上させるために別途透光性樹脂層を形成したり光拡散性物質による光拡散材を使用する必要がなく、光源１０６からの光の出射効率を安価かつ安定的に向上させることができる。

また、複数の微細な気泡１２０の密度が、光源１０６に近い側から遠い側にかけて単位体積あたり高くなるため、光源１０６近傍の出射光量と光源１０６から離れたところの出射光量との均一化を図ることができ、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることが可能となる。さらに、これら複数の気泡１２０が、導光板１１０の各面から所定範囲内部側に入った部分に形成されているため、各面の近傍あるいは面上での界面屈折の発生を防止し、光出射面１１０Ａおよび光反射面１１０Ｂの設計自由度を高めることができ、さらなる出射効率の向上を図ることが可能となる。

また、本発明の実施の形態の導光板１１０の製造方法によれば、混入工程によって導光板１００を構成する樹脂材に、当該導光板１１０の完全成型時に内部で光を拡散する光拡散材である複数の微細な気泡１２０が混入され、射出工程によって樹脂材が導光板成形用金型４００のキャビティ内に射出され、保圧工程によってこれら気泡１２０が樹脂材中に封止されるように当該樹脂材が加圧される。これにより、入射された光が内部の複数の気泡によって界面屈折を起こして拡散され、最終的に光出射面１１０Ａから光出射側に出射される導光板１１０を製造することが可能となる。このため、従来の導光板の製造方法と比較して、出射効率を向上させるための透光性樹脂層を別途形成したり光拡散性物質による光拡散材を別途混入させたりする工程が必要なく、光源１０６からの光の出射効率を安価かつ安定的に向上させることができる導光板１１０を製造することができる。

また、導光板１１０の内部で複数の微細な気泡１２０となる光拡散材が酸素あるいは二酸化炭素などの気体であるため、材料コストを抑えることができるとともに混入工程にて容易に樹脂材に対して混入させることができ、安価に出射効率を向上させることができる導光板１１０を製造することができる。さらに、樹脂材が吸水性を有し、導光板１１０の内部で複数の微細な気泡１２０となる光拡散材が水分であるため、同様に材料コストを抑えることができるとともに混入工程にて容易に光拡散材を樹脂材に対して混入させることができ、安価に出射効率を向上させることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

また、射出工程によって、導光板１１０の内部に形成される複数の微細な気泡１２０の密度が、導光板１１０の面方向に沿って異なるように樹脂材をキャビティ内に射出するため、完全成型時の導光板１１０においては、光源１０６近傍の出射光量と光源１０６から離れたところの出射光量との均一化を図ることができ、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

また、混入工程によって気泡１２０の混入割合の異なる樹脂材が形成され、射出工程によって導光板成形用金型４００のキャビティと連通する複数の樹脂注入口６０１〜６０３から混入割合の異なる樹脂材Ｅ〜Ｇがそれぞれ射出される。このため、完全成型時の導光板１１０の内部における複数の気泡１２０の密度を、たとえば光源１０６からの距離によって異ならせるように形成制御することができ、導光板１１０からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

また、導光板成形用金型４００のキャビティと連通する口径の異なる複数の樹脂注入口７０１〜７０３から、たとえば混入割合の異なる樹脂材がそれぞれ射出されるため、完全成型時の導光板１１０の内部における複数の気泡１２０の密度を、たとえば光源１０６からの距離によって異ならせるように形成制御することができる。これにより、導光板１１０からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

また、射出工程によって第１の樹脂注入口８０１から光拡散材が混入された樹脂材が導光板成形用金型４００のキャビティ内に射出され、この第１の樹脂注入口８０１と対向配置された第２の樹脂注入口８０２から光拡散材が混入されていない樹脂材が導光板成形用金型４００のキャビティ内に射出される。このため、完全成型時の導光板１１０の内部における複数の気泡１２０の密度を、たとえば光源１０６からの距離によって異ならせるように形成制御することができ、導光板１１０からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板１１０を製造することができる。

さらに、気泡形成工程によって、整形工程で整形された導光板１１０に対して所望の位置にレーザを用いて樹脂材を焼失させることにより、複数の気泡１２０が形成される。このため、完全成型時の導光板１１０の内部における複数の気泡１２０の密度を、たとえば光源１０６からの距離によって異ならせるように形成制御することができる。これにより、導光板１１０からの光の出射光量の均一化を図り、いわゆる輝度ムラを効果的に抑えることができる導光板１１０を製造することができる。

導光板ユニットの構成の一例を示す分解斜視図。 導光板ユニットの構成の一例を示す簡易側方断面図。 導光板の製造方法における製造工程の一例を示すフローチャート。 製造工程で用いられる射出成形機の一例を示す説明図。 製造工程における気泡の分布調整の一例を説明するための説明図。 図５−１で示す導光板の側面図。 製造工程における気泡の分布調整の他の例を説明するための説明図。 製造工程における気泡の分布調整の他の例を説明するための説明図。 製造工程における気泡の分布調整の他の例を説明するための説明図。

符号の説明

１００ 導光板ユニット、１０１，１０２ プリズムシート、１０３ 拡散シート、１０４ 反射シート、１０５ 光源カバー、１０６ 光源、１１０ 導光板、１１０Ａ 光出射面、１１０Ｂ 光反射面、１１１ 拡散ドット、１１２ 反射面、１２０ 気泡、４００ 導光板成形用金型

Claims (11)

1. 光源からの光が側面から入射され、当該光を出射する光出射面および当該光を反射する光反射面を有する導光板であって、
   内部に前記光を前記光出射面側および前記光反射面側に向って拡散させる複数の微細な気泡からなる光拡散部を備えることを特徴とする導光板。
2. 前記光拡散部は、前記光源に近い側から遠い側にかけて単位体積あたりの前記気泡の密度が高くなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記光拡散部は、前記光出射面、前記光反射面およびこれらの面を連結する側面から前記導光板の所定範囲内部側に入った部分に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
4. 光源からの光が側面から入射され、当該光を出射する光出射面および当該光を反射する光反射面を有する導光板の製造方法であって、
   前記導光板を構成する可塑化状態の樹脂材に、完全成型時に当該導光板の内部に前記光を前記光出射面側および前記光反射面側に向って拡散させる複数の微細な気泡となる光拡散材を混入する混入工程と、
   所望する形状の前記光出射面および前記光反射面を形成するように加工された導光板成形用金型のキャビティ内に、前記光拡散材が前記気泡に変化するように前記樹脂材を射出する射出工程と、
   前記キャビティ内に射出された前記樹脂材を加圧して、前記導光板の形状を整えつつ前記気泡を当該樹脂材中に封止する保圧工程と、
   前記キャビティ内に射出された前記樹脂材を冷却固化する冷却固化工程と、
   冷却固化された前記樹脂材を前記キャビティ内から取り出して前記導光板を整形する整形工程と、
   を含んだことを特徴とする導光板の製造方法。
5. 前記光拡散材は、酸素あるいは二酸化炭素などの気体であることを特徴とする請求項４に記載の導光板の製造方法。
6. 前記樹脂材は、吸水性を有する樹脂材であり、前記光拡散材は、水分であることを特徴とする請求項４に記載の導光板の製造方法。
7. 前記射出工程では、前記整形工程によって整形される前記導光板の内部における単位体積あたりの前記気泡の密度が、当該導光板の面方向に沿って異なるように前記樹脂材を前記キャビティ内に射出することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一つに記載の導光板の製造方法。
8. 前記混入工程では、前記樹脂材に対して前記光拡散材を混入割合を異ならせて混入し、
   前記射出工程では、前記キャビティと連通する複数の樹脂注入口から混入割合の異なる前記樹脂材をそれぞれ前記キャビティ内に射出することを特徴とする請求項７に記載の導光板の製造方法。
9. 前記複数の樹脂注入口は、それぞれ口径が異なるように構成されていることを特徴とする請求項８に記載の導光板の製造方法。
10. 前記射出工程では、第１の樹脂注入口から前記光拡散材が混入された前記樹脂材を射出し、当該第１の樹脂注入口と対向配置された第２の樹脂注入口から前記光拡散材が混入されていない前記樹脂材を射出することを特徴とする請求項７に記載の導光板の製造方法。
11. さらに、前記整形工程によって整形された前記導光板に対し、レーザを用いて前記樹脂材を焼失させて前記気泡を所望の位置に形成する気泡形成工程を含んだことを特徴とする請求項４〜１０のいずれか一つに記載の導光板の製造方法。
    

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