JP4402803B2

JP4402803B2 - 指向性導光板と該導光板用金型の製造方法

Info

Publication number: JP4402803B2
Application number: JP2000101419A
Authority: JP
Inventors: 純男中橋; 裕純田口; 望美藤
Original assignee: Nissen Chemitec Corp
Current assignee: Nissen Chemitec Corp
Priority date: 2000-04-03
Filing date: 2000-04-03
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2020-04-03
Also published as: JP2001281460A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指向性導光板の新規なシボパターンと該導光板用金型の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サイドライト型面光源装置の導光板には、印刷型導光板と指向性導光板とが知られているが、製造が簡単な印刷型導光板が現在までのところ主流であった。しかしながら、表示画面の大画面化、省エネルギー化が推し進められてきた結果、印刷型導光板では均斉度はともかく、輝度面で前記要求を満足する事が出来なくなってきた。
【０００３】
そこで、指向性導光板が着目され始めてきたのであるが、指向性導光板の導光作用は印刷型導光板と大きく異なり、指向性導光板独自のシボパターンの研究が必要になってきた。また、シボ形成もコスト面から出来る限り簡便で且つ再現性の高いものが当然要求される事になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の第１の課題は、指向性導光板独自のシボパターンの開発であり、第2に該パターンを簡単且つ再現性高く導光板形成用金型のキャビティに形成できるような製造方法の開発にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」に記載の指向性導光板(1)は「楔型導光板本体(11)の出光面(1d)或いは出光面(1d)に対向する非出光面(1b)の少なくとも何れかの面に、その表面(9a)が平滑曲面で構成されたシボ(9)が多数形成された指向性導光板(1)において、シボ形状が球面の一部であり、シボ(9)の単位面積当たりの密度が、入光側端面(1a)から計って入光側端面(1a)側から反射側端面(1c)迄の全長の１／５〜１／４の範囲において最高密度となるように入光側端面(1a)側から反射側端面(1c)に向かって次第に高密度になり、最高密度に達した位置(M)から次第に密度を減じるように構成されている」事を特徴とする。
【０００６】
指向性導光板(1)は、その特性から入光側端面(1a)側から入った光のかなりの部分が反射側端面(1c)側に到達し、反射側端面(1c)からの反射光量が多くて反射側端面(1c)側が明るくなり過ぎるという点に問題があるが、シボパターンをこのように粗、密、粗とする事で反射側端面(1c)側の出光量を抑え、最も出光量の増加する箇所である中央部分を越えて反射側端面(1c)に近い部分の出光量を減らす事が出来、全体として均斉度の高い出光面(1d)が得られる。しかもシボ(9)の表面(9a)が平滑曲面であるから、表面(9a)で反射した光は散乱せず、所定の方向に反射される事になり、高い指向性を持って出光される事になり輝度向上に繋がる。
【０００８】
指向性導光板(1)の特性として、前述のように反射側端面(1c)に近接する部分の出光量が増大して明るくなるが、入光側端面(1a)から計って入光側端面(1a)側から反射側端面(1c)迄の全長の１／５〜１／４の範囲の部分のシボ密度が最大になるように設定する事で、出光量が少なくなりやすい入光側端面(1a)近傍部分の出光量を増加させると同時に前記出光量過多部分の出光量を下げる事が出来、全体として高い均斉度を有し輝度の高い出光面(1d)とする事が出来る。
【０００９】
また「シボ形状が球面の一部である」ように構成する事でシボ(9)の表面(9a)で反射した光は散乱する事なく、極く僅かに光の方向が変わり、入射角に等しい反射角で反射される。反射された光の一部はそのまま出光面(1d)から出光され、残りは反射され最終的には出光される事になるが、散乱型導光板と異なり反射される方向に規則性があるので、同じ出力の光源(3)の場合、散乱型導光板に比べて主軸光強度が増大し輝度が向上する。シボ形状は、凸又は凹でもよいが、本実施例では金型(21)による射出成形法にて製造されるので凸となる。
【００１０】
「請求項２」は、指向性導光板(1)を製造するための金型(21)の製造方法の第１例に関し「微細球形ショットの出射口(23a)を指向性導光板成形用金型(21)のキャビティ(21b)の入光側端面形成側端部(21a)から反射側端面形成側端部(21c)方向に或いはその逆方向に移動させつつ微細球形ショットをキャビティ面(21d)に向かって出射して前記キャビティ面(21d)にシボ形成用凹痕を無数に形成する事によってパターン付けされた、楔型導光板本体(11)の出光面(1d)或いは出光面(1d)に対向する非出光面(1b)の少なくとも何れかの面に、その表面が平滑曲面で構成されたシボ(9)が多数形成された指向性導光板(1)を形成するために使用される指向性導光板用金型(21)の製造方法であって、シボ形成用凹痕のシボ形状が平滑曲面で構成された球面の一部であり、シボ形成用凹痕の単位面積当たりの密度が、入光側端面(21a)から計って入光側端面(21a)側から反射側端面(21c)迄の全長の１／５〜１／４の範囲において最高密度となるように入光側端面形成側端部(21a)から反射側端面形成側端部(21c)に向かって次第に高密度になり、最高密度に達した位置(M)から次第に密度を減じるように、出射口(23a)を入光側端面形成側端部(21a)から最高密度位置(M)迄次第に接近させ、最高密度位置(M)を越えて反射側端面形成側端部(21c)迄次第に離間するように移動させる」事を特徴とする。
【００１１】
「請求項３」は、指向性導光板(1)を製造するための金型(21)の製造方法の第２例に関し「微細球形ショットの出射口(23a)を指向性導光板成形用金型のキャビティ(21b)の入光側端面形成側端部(21a)から反射側端面形成側端部(21c)方向或いはその逆方向に移動させつつ微細球形ショットをキャビティ面(21d)に向かって出射して前記キャビティ面(21d)にシボ形成用凹痕を無数に形成する事によってパターン付けされた、楔型導光板本体(1)の出光面(1d)或いは出光面(1d)に対向する非出光面(1b)の少なくとも何れかの面に、その表面が平滑曲面で構成されたシボ(9)が多数形成された指向性導光板を形成するために使用される指向性導光板用金型(21)の製造方法であって、シボ形成用凹痕のシボ形状が平滑曲面で構成された球面の一部であり、シボ形成用凹痕の単位面積当たりの密度が、入光側端面(21a)から計って入光側端面(21a)側から反射側端面(21c)迄の全長の１／５〜１／４の範囲において最高密度となるように入光側端面形成側端部(21a)から反射側端面形成側端部(21c)に向かって次第に高密度になり、最高密度に達した位置(M)から次第に密度を減じるように、出射圧を入光側端面形成側端部(21a)から最高密度位置(M)迄次第に高くし、最高密度位置(M)を越えて反射側端面形成側端部(21c)迄次第に弱くする」事を特徴とする。
【００１２】
このようにする事で本発明のシボパターンを有する金型(21)を簡単且つ再現性よく製造する事が出来、この金型(21)を使用する事で金型(21)のシボパターンが正確に転写された楔型導光板(1)を射出成形により得る事が出来る。使用されるショットは微細球形のガラス球或いは鋼球である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図１に従って説明する。本実施例のサイドライト型面光源装置(A)は、楔型導光板(1)、楔型導光板(1)の非出光面(1b)側に配設される反射シート(2)、楔型導光板(1)の入光側端面(1a)に沿って配設される冷陰極放電管(3)［或いは蛍光灯又はハロゲンランプ］、冷陰極放電管(3)の背面側に配設され、冷陰極放電管(3)の光を反射して入光側端面(1a)に入光させるリフレクタ(4)と、楔型導光板(1)の出光面(1d)側に配設されるプリズムシート(5)及び光拡散シート(6)とで構成され、更にその上に液晶表示パネル(7)が設置される。
【００１４】
楔型導光板(1)は、例えばアクリル(PMMA樹脂)のような透光樹脂を射出成形法により断面楔形に形成された板状部材である。幅広端面が入光側端面(1a)であり、反対側幅狭端部が反射側端面(1c)であり、一方の面が非出光面(1b)であり、反対側の面が出光面(1d)である。
【００１５】
シボ(9)は非出光面(1b)或いは出光面(1d)または両側(1b)(1d)に形成される。本実施例では出光面(1d)側にシボ(9)が形成される。シボ(9)の形状は、図2に示すように球面状突起で、その表面(9a)は反射した光が散乱せず、規則正しく所定の方向を向くように平滑曲面に形成されている。
【００１６】
シボ(9)のグラデーションパターンは、入光側端面(1a)から反射側端面(1c)に向けて粗、密、粗というように形成される。シボ(9)が最も密に形成されている箇所は、入光側端面(1a)から反射側端面(1c)迄の全幅中、入光側端面(1a)から計って１／５〜１／４の範囲であり、最もシボ(9)が密に形成されている箇所を中心に入光側端面(1a)及び反射側端面(1c)に向かって次第に単位面積当たりのシボ密度が粗になっていくように形成されている。
【００１７】
プリズムシート(5)は、アクリル樹脂のような透光性樹脂シートで形成され、片面に断面三角形の多数の平行凸条(5a)が形成されており、前記凸条(5a)の延長方向に直交する方向に出光面(1d)から出た指向性ある光を法線方向に方向転角する。配置方向は図３に示すように入光側端面(1a)から反射側端面(1c)に向かう縦軸に対して直交する方向に平行凸条(5a)が配置される。
【００１８】
光拡散シート(6)は、プリズムシート(5)からの透過光を散乱させる事により、プリズムシート(5)により補正された指向性を緩和する働きを持ち、外観、品位を高める。
【００１９】
反射シート(2)及び反射テープ(8)は、散乱型白色シート又は正反射シートで形成されており、導光板(1)の非出光面(1b)及び反射側端面(1c)の全面を覆うように配設されている。なお、白色シャーシを近接してもよい。
【００２０】
リフレクタ(4)は半円筒状のもので、その中心或いは焦点位置に冷陰極放電管(3)が配置され、導光板(1)の入光側端面(1a)に沿って配置され、冷陰極放電管(3)から出る光のうち、入光側端面(1a)に直接入光しない光を効率良く反射して入光側端面(1a)に入光させるもので、金属箔のようなもので形成される正反射部材或いは白色ＰＥＴフィルムにて形成されるシート状乱反射部材などで形成される。
【００２１】
次に、指向性導光板の特性を説明するため、図４(a)にて形成される指向性導光板について説明する。このものは全面に均一にシボ(9)が形成されている場合である。冷陰極放電管(3)を点灯すると、冷陰極放電管(3)から出た光は、導光板(1)の入光側端面(1a)に直接或いはリフレクタ(4)に反射されて導光板(1)内に入光する。入光した光の一部は出光面(1d)から出光し、残部は反射側端面(1c)に向かって次第に幅狭となる出光面(1d)と非出光面(1b)との間を反射しながら進んでいく。
【００２２】
導光板(1)のシボ(9)の表面(9a)は平滑球面状であるから、シボ(9)の表面(9a)にて反射された光は散乱されず、極く僅かに光の方向を変えながらマルチ反射を繰り返し、導光する。従って、指向性導光板(1)の特性として、図５(a)に示すように、入光側端面(1a)から次第に輝度が上昇し、全長の１／４前後の所で最大輝度を示し、次第に輝度が低下する。そして全長の３／４前後の所で最低輝度を示し、以後反射側端面(1c)に向かって急激に輝度が高くなる。これは、指向性導光板(1)では、入光側端面(1a)から入光した光のかなりの部分が出光せず、導光板(1)内を反射しつつ反射側端面(1c)に向かって進行し、その光は反射側端面(1c)に到達して反射シート(8)の作用で反射され、入光側端面(1a)に向かって折り返し反射されるが、その大部分が反射側端面(1c)近傍部分で出射されるためである。その結果、反射側端面(1c)近傍部分の輝度が急激に高くなるのである。
【００２３】
このような点から本サイドライト型面光源装置(A)に使用される指向性導光板(1)のシボパターンは従来の印刷型と異なる特別なパターンが要求される。以下、本サイドライト型面光源装置(A)に使用される指向性導光板(1)の製造方法とその作用を比較例１、２と共に説明する。
【００２４】
図４は、指向性導光板用金型の製造方法を示すもので、(a)は前述の比較例１の指向性導光板用金型(20)の製造方法に関し、指向性導光板用金型(20)に平行にショットガン(23)を前後左右に移動させ、球形のシュットを所定圧力で均一に指向性導光板用金型(20)のキャビティ面(20d)にショットしてブラストエッチングを行った。キャビティ面(20d)には全面に亙って均一な凹部が形成される。この金型(20)を使用して形成された前述の導光板のシボ形成面には、前記キャビティ面(20d)の均一な凹部が転写された球形凸形のシボが全面に亙って均一に形成される。
【００２５】
図４(b)は、本実施例にかかる導光板用金型(21)の製造方法で、指向性導光板用金型(21)の入光側端面(1a)を支持台(24)上に載せて斜めに配置し、ショットガン(23)を前後左右に移動させ、球形のシュットを所定圧力で均一に指向性導光板用金型(20)のキャビティ面(21d)にショットしてブラストエッチングを行った。この場合、入光側端面(1a)側から反射側端面(1c)に至る途中の位置（入光側端面(1a)から１／５〜１／４）迄はキャビティ面(21d)に次第に近づくようにショットガン(23)を移動させ、最接近位置を過ぎると次第にキャビティ面(21d)から離間するように移動させる。これにより、入光側端面(1a)から反射側端面(1c)に向かって粗、密、粗というグラデーションパターンが得られる。この金型(21)を使用して射出成形する事で本実施例の導光板(1)が得られる。
【００２６】
図４(c)は、比較例２にかかる導光板の製造方法で、従来の印刷型導光板と同様のシボパターンを形成した。即ち、指向性導光板用金型(21)の反射側端面(1c)を支持台(24)上に載せて斜めに配置し、ショットガン(23)を前後左右に移動させ、球形のシュットを所定圧力で均一に指向性導光板用金型(20)のキャビティ面(21d)にショットしてブラストエッチングを行った。この場合、反射側端面(1c)側から入光側端面(1a)に至る迄一貫してキャビティ面(21d)に次第に離間するようにショットガン(23)を移動させた。これにより反射側端面(1c)から入光側端面(1a)に向かって密、粗というグラデーションパターンが得られる。
【００２７】
比較例１，２及び本実施例の導光板(1)の出光面(1d)の均斉度及び輝度は、図5(a)、(b)、(c)に示す通りである。図中横軸が光源(3)からの距離、縦軸が輝度を表す。「０」が入光側端面(1a)、180を反射側端面(1c)とすると、本実施例の場合、中央部分である90の所が最も高い輝度を示し、周縁部に行くに従って僅かに下がるが、全体としては80％の均斉度を示す。輝度も最大値で約2000cd/m²、最低でも1600cd/m²を示した。
【００２８】
一方、比較例１では、前述のように指向性導光板で全面均一シボタイプであるから、入光した光の相当量が反射側端面(1c)に到達し、これが反射されるため反射側端面(1c)側の反射光量が多く、反射側端面(1c)側の輝度が急激に上昇し、均斉度が48％と非常に悪い。反射側端面(1c)近傍部分を除く部分の輝度は1600cd/m²から1300cd/m²と低く、出光面(1d)の大半が暗い。
【００２９】
比較例２も指向性導光板であるが、従来の印刷型パターンでシボ(9)を形成したもので、反射側端面(1c)側に行くに連れて次第にシボ密度が高くなる。この場合、入光側端面(1a)側が著しく暗く、反射側端面(1c)側に行くに連れて急激に輝度が上昇し、均斉度は25％と非常に悪い。以上の事から、指向性導光板(1)にあっては印刷型導光板と異なるシボパターンが必要であり、実施例のシボパターンが最も好ましい事が分かる。
【００３０】
即ち、反射側端面(1c)側の単位面積当たりのシボ密度を低くする事で反射側端面(1c)近傍部分の出光量を抑えると共に反射側端面(1c)近傍部分から中央部分の出光量が相対的に下がっている部分の出光量を折り返し反射光の出光で補い、全体的に均斉度の高い画面を形成しているのである。
【００３１】
なお、シボパターンの形成方法は、前述のようにブラストガン(23)の出射口(23a)を入光側端面形成側端部(21a)から最高密度位置(M)迄次第に接近させ、最高密度位置(M)を越えて反射側端面形成側端部(21c)迄次第に離間するように移動させる方法の他に、出射圧を入光側端面形成側端部(21a)から最高密度位置(M)迄次第に高くし、最高密度位置(M)を越えて反射側端面形成側端部(21c)迄次第に弱くする事によっても行う事が出来る。ブラストに使用されるショットは何れの場合も微細球形のガラス球或いは鋼球である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の指向性導光板は、シボの単位面積当たりの密度が、入光側端面側から反射側端面に向かって次第に高密度になり、最高密度に達した位置から次第に密度を減じるように構成されているので、相対的に出光量が増大する画面中央から反射側端面側近傍にかけての部分の出光量を反射側端面にて折り返し反射された反射光を出光させる事でこの部分の出光量を補い、画面全体として均斉度の高い画面とする事が出来た。
【００３３】
また、シボの表面を平滑曲面にすることで、表面で反射した光の散乱を抑制し、高い指向性を持って所定の方向に出射させ、プリズムシートで法線方向に主軸光を方向転角する事により高輝度面光源を得る事が出来た。
【００３４】
さらに、指向性導光板用の金型製造については、ブラストガンの出射口を入光側端面形成側端部から最高密度位置迄次第に接近させ、最高密度位置を越えて反射側端面形成側端部迄次第に離間するように移動させる、或いは出射圧を入光側端面形成側端部から最高密度位置迄次第に高くし、最高密度位置を越えて反射側端面形成側端部迄次第に弱くするので、所定のシボパターンを有する金型を簡単且つ再現性よく製造する事が出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサイドライト型面光源装置の分解斜視図
【図２】本発明の導光板のシボ形状の詳細拡大断面図
【図３】本発明のサイドライト型面光源装置の側面図
【図４】本発明の実施例及び比較例１、２のブラスト時の説明図
【図５】本発明の実施例及び比較例１、２の画面の均斉度及び輝度の比較グラフ
【符号の説明】
(1) 指向性導光板
(1a) 入光側端面
(1b) 非出光面
(1c) 反射側端面
(1d) 出光面
(9) シボ
(9a) 表面
(11) 楔型導光板本体
(M) 最高密度に達した位置

Claims

楔型導光板本体の出光面或いは出光面に対向する非出光面の少なくとも何れかの面に、その表面が平滑曲面で構成されたシボが多数形成された指向性導光板において、
シボ形状が球面の一部であり、
シボの単位面積当たりの密度が、入光側端面から計って入光側端面側から反射側端面迄の全長の１／５〜１／４の範囲において最高密度となるように入光側端面側から反射側端面に向かって次第に高密度になり、最高密度に達した位置から次第に密度を減じるように構成されている事を特徴とする指向性導光板。
微細球形ショットの出射口を指向性導光板成形用金型のキャビティの入光側端面形成側端部から反射側端面形成側端部方向に或いはその逆方向に移動させつつ微細球形ショットをキャビティ面に向かって出射して前記キャビティ面にシボ形成用凹痕を無数に形成する事によってパターン付けされた、楔型導光板本体の出光面或いは出光面に対向する非出光面の少なくとも何れかの面に、その表面が平滑曲面で構成されたシボが多数形成された指向性導光板を形成するために使用される指向性導光板用金型の製造方法であって、
シボ形成用凹痕のシボ形状が平滑曲面で構成された球面の一部であり、
シボ形成用凹痕の単位面積当たりの密度が、入光側端面から計って入光側端面側から反射側端面迄の全長の１／５〜１／４の範囲において最高密度となるように入光側端面形成側端部から反射側端面形成側端部に向かって次第に高密度になり、
最高密度に達した位置から次第に密度を減じるように、出射口を入光側端面形成側端部から最高密度位置迄次第に接近させ、最高密度位置を越えて反射側端面形成側端部迄次第に離間するように移動させる事を特徴とする指向性導光板用金型の製造方法。
微細球形ショットの出射口を指向性導光板成形用金型のキャビティの入光側端面形成側端部から反射側端面形成側端部方向或いはその逆方向に移動させつつ微細球形ショットをキャビティ面に向かって出射して前記キャビティ面にシボ形成用凹痕を無数に形成する事によってパターン付けされた、楔型導光板本体の出光面或いは出光面に対向する非出光面の少なくとも何れかの面に、その表面が平滑曲面で構成されたシボが多数形成された指向性導光板を形成するために使用される指向性導光板用金型の製造方法であって、
シボ形成用凹痕のシボ形状が平滑曲面で構成された球面の一部であり、
シボ形成用凹痕の単位面積当たりの密度が、入光側端面から計って入光側端面側から反射側端面迄の全長の１／５〜１／４の範囲において最高密度となるように入光側端面形成側端部から反射側端面形成側端部に向かって次第に高密度になり、
最高密度に達した位置から次第に密度を減じるように、出射圧を入光側端面形成側端部から最高密度位置迄次第に高くし、最高密度位置を越えて反射側端面形成側端部迄次第に弱くする事を特徴とする指向性導光板用金型の製造方法。