JP2008159274A - 導光板、導光板成形用金型、導光板成型用金型の製造方法及び導光板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の出射効率を安定的に向上させる。
【解決手段】本発明の導光板１１０は、光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面１１０Ａ及び前記光を反射する光反射面１１０Ｂを有する導光板であって、前記光出射面１１０Ａ及び前記光反射面１１０Ｂの少なくとも一方には、前記導光板１１０の板厚方向に凹状あるいは凸状に形成され、前記光を拡散する複数の第１光拡散部１１１と、前記複数の第１光拡散部の間に全面にわたって一様の面粗さとなるように形成された第２光拡散部１１２と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１０

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、導光板成形用金型、導光板成形用金型の製造方法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、導光板成形用金型、導光板成形用金型の製造方法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、最終的にこの光出射面から外部に出射する構造となっている。

ここで、この導光板の光出射面が全域にわたって平坦な鏡面状に形成されている場合、光源からの光の多くは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、表示装置に対する照射効率（すなわち、導光板からの出射効率）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して出射効率を向上させる工夫がなされている。

このような導光板を製造するためには、通常、導光板成形用の金型が用いられ、この導光板成形用の金型を製造するための製造方法としては、つぎのような方法が知られている。すなわち、たとえば側面から入射した光を当該側面とは異なる光出射面から出射させる導光板を射出成形するための導光板成形用金型の製造方法であって、第１工程から第３工程を有している。

そのうち、第１工程においては、素材たる板状部材のうち光出射面を形成するための面となるべき加工面にエッチングを施して複数の窪みを形成する。第２工程においては、加工面にブラスト処理を施して当該加工面のうち各窪みの内面を含む領域を粗面化する。第３工程においては、加工面を研磨して当該加工面のうち窪みの内面以外の領域の一部を選択的に鏡面化する。このようにして製造された導光板成形用の金型を用い、製造された導光板は、光出射面からの光の出射効率を向上することができる構成とされている（たとえば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２１６７０５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製造方法によって製造された導光板成形用金型では、加工面の窪みの内面以外の領域の一部が鏡面化されているため、製造された導光板においては、光源から入射して光出射面に向かう一部の光は鏡面化された部分で全反射し、光の出射効率をさらに安定的に向上させることが困難であるという問題がある。

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定的に向上させることができる導光板、導光板成形用金型、導光板成形用金型の製造方法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、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板であって、前記光出射面及び前記光反射面の少なくとも一方には、前記導光板の板厚方向に凹状あるいは凸状に形成され、前記光を拡散する複数の第１光拡散部と、前記複数の第１光拡散部の間に全面にわたって一様の面粗さとなるように形成された第２光拡散部と、を備えることを特徴とする。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板であって、前記光出射面及び前記光反射面の少なくとも一方には、前記導光板の板厚方向に凹状あるいは凸状に形成され、前記光を拡散する複数の第１光拡散部と、前記複数の第１光拡散部の間に全面にわたって一様の面粗さとなるように形成された第２光拡散部と、を備えることを特徴とする導光板が明らかになる。
このような導光板によれば、光源からの光の出射効率を安定的に向上させることができる。

また、凸状の前記第１光拡散部の高さは、前記第２光拡散部の前記面粗さよりも高い
ことが望ましい。これにより、第２拡散部の粗面に第１光拡散部が埋もれずにすむので、第１光拡散部によって所定量の光を出射することができる。

また、前記第２光拡散部は、導光方向と垂直な方向の凹状あるいは凸状の筋を有することが望ましい。これにより、出射効率を高めることができる。

光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板を成型するための金型であって、前記光出射面及び前記光反射面の少なくとも一方を成型するための面に、前記光を拡散する第１光拡散部を前記導光板に成型するため、面方向と直交する方向に凹状あるいは凸状に形成された複数の第１光拡散部形成用ドットと、前記導光板の前記第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型するため、前記第１光拡散部形成用ドットの間に全面にわたって一様の面粗さとなるように形成された第２光拡散部形成用粗面と、を備えることを特徴とする金型が明らかになる。
このような金型によれば、光源からの光の出射効率を安定的に向上させることができる導光板を成型できる。

また、凹状の前記第１光拡散部形成用ドットの深さは、前記第２光拡散部形成用粗面の前記面粗さよりも深いことが望ましい。このような金型で成型された導光板は、第２拡散部の粗面に第１光拡散部が埋もれずにすむので、第１光拡散部によって所定量の光を出射することができる。

また、前記第２光拡散部形成用粗面には、前記導光板の導光方向と垂直な方向の凹状あるいは凸状の筋が形成されることが望ましい。このような金型で成型された導光板では、出射効率を高めることができる。

また、前記第１光拡散部形成用ドットがエッチング処理によって形成された後に、前記第２光拡散部形成用粗面が研削処理によって形成されることが望ましい。これにより、導光板の第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型する金型を容易に形成できる。

光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板を成型するための金型の製造方法であって、前記光を拡散する第１光拡散部を前記導光板に成型するため、面方向と直交する方向に凹状あるいは凸状の第１光拡散部形成用ドットを複数形成する工程と、前記導光板の前記第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型するため、前記第１光拡散部形成用ドットの間に全面にわたって一様の面粗さとなる第２光拡散部形成用粗面を形成する工程と、を備えることを特徴とする金型の製造方法が明らかになる。
このような金型の製造方法によれば、光源からの光の出射効率を安定的に向上させることができる導光板を成型できる金型を製造できる。

また、凹状の前記第１光拡散部形成用ドットの深さは、前記第２光拡散部形成用粗面の前記面粗さよりも深いことが望ましい。このような金型で成型された導光板は、第２拡散部の粗面に第１光拡散部が埋もれずにすむので、第１光拡散部によって所定量の光を出射することができる。

また、前記導光板の導光方向と垂直な方向に凹状あるいは凸状の筋を形成することによって、第２光拡散部形成用粗面を形成する工程が行われることが望ましい。このような金型で成型された導光板では、出射効率を高めることができる。

また、エッチング処理によって前記第１光拡散部形成用ドットを複数形成する工程が行われた後、研削処理によって前記第２光拡散部形成用粗面を形成する工程が行われることが望ましい。これにより、導光板の第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型する金型を容易に形成できる。

また、前記研削処理における切込み深さは、前記第１光拡散部形成用ドットの深さよりも浅いことが望ましい。このような金型で成型された導光板は、第２拡散部の粗面に第１光拡散部が埋もれずにすむので、第１光拡散部によって所定量の光を出射することができる。

また、前記研削処理に用いられる砥石をドレスするときの切込み深さは、前記第１光拡散部形成用ドットの深さよりも浅いことが望ましい。このような金型で成型された導光板は、第２拡散部の粗面に第１光拡散部が埋もれずにすむので、第１光拡散部によって所定量の光を出射することができる。

光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記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、前記光を拡散する第１光拡散部を前記導光板に成型するため、面方向と直交する方向に凹状あるいは凸状の第１光拡散部形成用ドットを複数形成するとともに、前記導光板の前記第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型するため、前記第１光拡散部形成用ドットの間に全面にわたって一様の面粗さとなる第２光拡散部形成用粗面を形成して金型を製造する工程と、前記金型を用いて導光板を製造する工程と、を備えることを特徴とする導光板の製造方法が明らかになる。
このような導光板の製造方法によれば、光源からの光の出射効率を安定的に向上させることができる導光板を製造できる。

（実施の形態）
＝＝＝導光板ユニットの全体構成＝＝＝
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側面図である。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構成され、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、導光板１１０内に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、冷陰極管などの蛍光管やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などの発光素子からなる。なお、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構成されている。

導光板１１０は、たとえばポリカーボネート（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（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法によって形成され、光源１０６から側面を介して導光板１１０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とを備えている。

すなわち、このように構成された導光板ユニット１００では、光源１０６からの光が導光板１１０内で反射を繰り返すとともに光出射面１１０Ａ側から出射し、一部が反射シート１０４で導光板１１０から漏れないように反射され、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を通って光反射面１１０Ｂと略垂直方向に出射する構成となっている。

＝＝＝比較例の導光板の形状＝＝＝
＜第１比較例＞
図３は、第１比較例における導光板の形状の説明図である。この第１比較例では、導光板の光射出面及び光反射面は、鏡面になっている。図中の導光板内の矢印は、光源からの光の進路を示している。
第１比較例の導光板の形状では、光は、Ｓｎｅｌｌの法則に従って反射を繰り返し、反光源側の側面（反光源面）へ抜けてしまう。このため、第１比較例の導光板の形状では、光出射面から射出される光の出射効率は低下してしまう。

＜第２比較例＞
図４は、第２比較例における導光板の形状の説明図である。この第２比較例では、光反射面から外部に突出する円形の凸状の拡散ドットが、均等の大きさ・間隔で、導光板の光反射面側に一様に形成されている。図５は、拡散ドット付近の光の進路の説明図である。拡散ドットの表面は粗面で形成されており、拡散ドットに光が照射されると、拡散反射する。この結果、第２比較例では、第１比較例と比べて、光の出射効率が向上する。
図６は、第２比較例の輝度の分布の説明図である。第２比較例では、拡散ドットが、均等の大きさ・間隔で、導光板の光反射面側に一様に形成されている。このため、光源に近い拡散ドットには多くの光が到達し、光源に近い光出射面では輝度が高くなるが、光源に遠い拡散ドットにはわずかな光しか到達せず、光源に遠い光出射面では輝度が低くなる。つまり、第２比較例の導光板の形状では、光出射面の輝度が一様にならない。

＜第３比較例＞
図７は、第３比較例における導光板の形状と輝度の分布の説明図である。この第３比較例では、光源に近いほど拡散ドットの大きさを小さくし、光源から遠いほど拡散ドットの大きさを大きくしている。この第３比較例では、光源に近い拡散ドットに到達する光が第２比較例よりも減り、光源に遠い拡散ドットに到達する光が第２比較例よりも多くなり、第２比較例と比べて光出射面の輝度が一様になる。

ところで、この第３比較例では、光出射面の輝度を一様にするために、拡散ドットの大きさや密度を調整する必要がある。この場合、単位面積あたりの拡散ドットの数は一定にして、拡散ドットの大きさを調整する方が設計は容易になる。そこで、拡散ドットのパターン設計では、拡散ドットの面積とそれ以外の面積の面積比をコントロールする。

一方、導光板の拡散ドットは、エッチング処理にてドットパターンを形成した金型によって、成形される（後述）。エッチング処理にて金型にドットパターンを形成する理由は、異なる大きさの拡散ドットを一度に加工でき、且つ、エッチング処理した面が適度な粗面となって適度な粗面を有する拡散ドットを形成できるためである。

図８Ａ及び図８Ｂは、エッチング処理の制約の説明図である。金型に対してエッチング処理にてドットパターンを形成する場合、図８Ａに示すドット間距離を０．０３ｍｍよりも小さくすることができない。仮に、ドット間距離を０．０３ｍｍよりも小さくエッチング処理しようとすると、図８Ｂに示すように、拡散ドットが連結してしまい、ドットパターン設計時の拡散ドットと異なる形状になり、拡散ドットの面積とそれ以外の面積の面積比をコントロールできなくなる。このため、ドット間距離は、０．０３ｍｍ以上になる。（このため、後述する本実施形態でも、ドット間距離は０．０３ｍｍ以上である。）
なお、最小のドット径もエッチング処理上の制約があり、最小のドット径は０．０８ｍｍまでである。仮に、ドット径を０．０８ｍｍより小さくすると、拡散ドットが金型に形成できないおそれがある。（このため、後述する本実施形態でも、最小のドット径は０．０８ｍｍである。）
上記のドット間距離の制約のため、拡散ドットの大きさに制限がある。この結果、第３比較例の導光板では、拡散ドットに入ることなく減衰する光も存在する。このため、第３比較例の出射効率は改善する余地がある。以下に説明する本実施形態の導光板では、このような光をも利用して出射効率を上げるように構成されている。

＝＝＝本実施形態の導光板の形状＝＝＝
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、たとえば後述する凹状あるいは凸状に形成された第１光拡散部である拡散ドットと、これら拡散ドットの間に形成された第２光拡散部である粗面とを備えて構成されている。

図９は、導光板１１０の光反射面１１０Ｂの正面図である。また、図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。また、図１１は、図９のＭで示す範囲の拡大図である。図９および図１０に示すように、導光板１１０の光反射面１１０Ｂには、複数の拡散ドット１１１と、これら複数の拡散ドット１１１間に形成された粗面１１２とが備えられている。

複数の拡散ドット１１１は、ここでは、光反射面１１０Ｂから外部に突出する円形の凸状に形成され、各拡散ドット１１１の直径Ｄ１，Ｄ２は、それぞれたとえば略０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の範囲で適宜形成されている。なお、ここでは、光源１０６に近い側の拡散ドット１１１の直径Ｄ１＜光源１０６から遠い側の拡散ドット１１１の直径Ｄ２となるように各拡散ドット１１１は形成されている。

また、各拡散ドット１１１は、光源１０６に近い側から遠い側にかけて、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形成されている。また、各拡散ドット１１１間のピッチＰは、最も狭い場合で略０．０３ｍｍ程度となるように形成されている。一方、粗面１１２は、光反射面１１０Ｂからの深さ略０．０１ｍｍ程度で均等ピッチの面粗さによって光反射面１１０Ｂの全面にわたって形成されている。

つまり、拡散ドット１１１の光反射面１１０Ｂからの高さは、粗面１１２の面粗さよりも高く設定されている。これにより、拡散ドット１１１が粗面１１２に埋もれないように構成されている。仮に、拡散ドット１１１の高さが粗面１１２の面粗さよりも低いとすると、拡散ドット１１１が粗面１１２に埋もれてしまい、拡散ドット１１１による全方位的な拡散反射が十分に行えなくなる。

ここで、このように形成された導光板１１０の光反射面１１０Ｂにおける拡散ドット１１１と粗面１１２との関係は、たとえば図１１に示すように、光反射面１１０Ｂの所定範囲Ｍあたりで、拡散ドット１１１の面積をＳ１、所定範囲Ｍ内の単位面積をＴ１とすると、所望する光の出射光量を実現する面積比Ｒは、Ｓ１／Ｔ１＝Ｒという関係式から導き出すことができる。

図１２は、面積比Ｒと光源１０６からの距離Ｌとの関係を示すグラフである。上述したように、面積比Ｒと距離Ｌとの関係は、曲線６００であらわされるように、光源１０６からの距離Ｌが遠くなれば面積比Ｒが大きくなるように調整する必要がある。

ところで、前述した通り、エッチング処理の制約上、ドット間距離を０．０３ｍｍよりも小さくすることができない。このため、面積比Ｒ（＝Ｓ１／Ｔ１）の最大値は０．７程度までにしかならない。また、エッチング処理の制約上、最小のドット径は０．０８ｍｍまでである。このため、面積比Ｒの最小値は０．０２程度である。従って、光出射面の輝度が一様になるようにドットパターンを設計するとき、面積比Ｒが０．０２〜０．７の間で調整することになる。本実施形態では、このように面積比Ｒが制約される状態において、出射効率を向上させるために、光出射面側及び光反射面側に粗面が形成されている。

図１３は、導光板１１０の光出射面側の粗面の説明図である。
光源からの光のうち、拡散ドットに入らずに減衰しやすい光は、反射を繰り返して導光方向へ進行する光である。このため、本実施形態では、光出射面側及び光反射面側の粗面の微細な筋状の凹部や凸部が、導光方向と垂直な方向に沿うように形成される。なお、図中では、説明のため、導光板１１０の表面に光出射面に数本の筋を描いているが、実際には、無数の微細な筋が形成されている。
このように、粗面の微細な凹部や凸部を導光方向と垂直な方向に形成することによって、拡散ドット１１１に入らないような光が粗面の凹部又は凸部で拡散され、出射効率が向上する。

光出射面側には、このような粗面が一様に形成されている。すなわち、光出射面側には、導光方向と垂直な方向に沿う微細な凹部や凸部が一様に形成されている。
光反射面側には、このような粗面が、拡散ドット１１１の間の領域で一様に形成されている。すなわち、光反射面側には、導光方向と垂直な方向に沿う微細な凹部や凸部が、拡散ドット１１１の間の領域で一様に形成されている。なお、拡散ドットの表面には、エッチング処理（後述）による粗面が形成されているだけであり、研削処理（後述）による微細な凹部や凸部（導光方向と垂直な方向に沿う微細な凹部や凸部）は形成されていない。

＝＝＝導光板成形用金型の製造方法＝＝＝
つぎに、上記導光板１１０を製造するための導光板成形用金型の製造工程について説明する。
図１４（ａ）〜図１４（ｅ）は、導光板１１０を製造するための導光板成形用金型の製造工程を示す工程図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を省略する。

まず、図１４（ａ）に示すように、金属母材からなる板状部材の導光板成形用金型７００を用意し、脱脂や洗浄などを施す。金型材としては、通常の成形金型用の一般的な鋼材を用いることができる。また、射出成形金型材としては、耐食性／耐摩耗性に優れた材質を用いる必要がある。本実施形態では、「Ｕｄｄｅｈｏｌｍ社 ＳＴＡＶＡＸ 焼入材（硬度：ＨＲＣ５０〜５９程度）」を使用する。
つぎに、図１４（ｂ）に示すように、導光板成形用金型７００の加工面上の拡散ドット１１１形成部分以外の部分にレジスト７０１を形成し、拡散ドット形成領域７０２と粗面形成領域７０３とを決定する。

つぎに、図１４（ｃ）に示すように、導光板成形用金型７００の加工面に対してエッチング処理を施し、拡散ドット形成領域７０２に微細な粗面を有する拡散ドット転写用窪み７１１を形成する。
ここで、エッチング処理の条件としては、拡散ドット転写用窪み７１１が、たとえば直径０．１１ｍｍ〜０．４７ｍｍ、深さ０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲の半球形状となるように設定する。

図１４（ｄ）に示すように、レジスト７０１を除去して粗面形成領域７０３を露出させる。
最後に、図１４（ｅ）に示すように、たとえば図中矢印Ｅで示す方向に回転し図中矢印Ｆで示す方向に移動する砥石７１９を用いて加工面に対して研削加工を施し、粗面形成領域７０３に粗面転写部７１２を形成して、拡散ドット転写用窪み７１１と粗面転写部７１２とを有する成形面７１０を備えた導光板成形用金型７００を形成する。

研削加工の条件について、説明する。
研削加工の条件としては、たとえば平面研削盤を用い、砥石７１９として一般砥石やダイヤ砥石、ＣＢＮ砥石などを選定することができる。本実施形態では、砥石は一般砥石（６０番：砥粒は溶融アルミナ／炭化ケイ素）を用いた。

図１５は、ドレスの様子の説明図である。図のように３０°の角度で、円筒形の砥石７１９にドレッサーを当てて砥石７１９を加工する。ドレッサーには、鋭角（９０°未満）の砥石（単結晶ダイヤモンド）が用いられる。砥石表面の粗さ（若しくは金型表面の加工面の粗さ）を細かく調整する際は、ドレッサーには、鈍角（９０°以上）の砥石が用いられる。ドレッサーの先端は、五角形等の多角形のものが用いられ、ドレス毎に当てる面を変更すると良い。なお、本実施形態では、ドレス時の切り込み深さは、０．０１ｍｍである。

平面研削盤の研削加工条件としては、たとえばＸ軸送り速度を２０ｍ／ｍｉｎ、Ｙ軸送り速度を１ピッチ４ｍｍ、切り込み深さを０．０１ｍｍに設定するとよい。なお、金型表面の加工面はＸ軸方向及びＹ軸方向と平行である。また、Ｘ軸方向は、Ｙ軸と直交する方向である。そして、砥石７１９の回転軸は、Ｙ軸方向と平行である。つまり、砥石７１９と加工面との接触点では、砥石７１９の表面と加工面とがＸ軸方向に相対的に変位する。この研削加工により、粗面転写部７１２には、Ｘ軸と平行な方向の筋状の凹凸が形成される。

このようにエッチング処理および研削加工の条件を設定することで、面粗さＲａが８μｍ±１μｍ程度、すなわち面粗さＲａが１０μｍ以下の粗面転写部７１２を有する導光板成形用金型７００を製造することができる。なお、研削加工の切り込み深さを変更することで、面粗さＲａを６μｍ〜１４μｍ程度まで変更することも可能である。

なお、面粗さＲａは、「研削加工時のＸ軸送り速度やＹ軸送り速度」、「研削加工時の切り込み深さ」、「ドレス条件（砥石とドレッサーの位置関係、ドレス時の切り込み深さ、研削速度）」、「砥石番手」、「被削材の材質」などの条件によって、調整可能である。本実施形態では、粗面転写部７１２に対して、同条件にて研削加工が施されているため、粗面転写部７１２の全面の状態が一様になる。

ところで、仮に窪み７１１を形成した後にブラスト処理を行うとすると、窪み７１１の表面にも金属粉が吹き付けられて、窪み７１１の表面もブラスト処理されてしまう。これに対し、本実施形態では、エッチング処理にて凹形状の窪み７１１を形成した後、表面を研削加工している。このため、窪み７１１の表面を研削することなく、粗面形成領域７０３（窪み７１１以外の領域）に研削処理を行うことができる。つまり、窪み７１１の表面ではエッチング処理による粗面を維持したまま、粗面形成領域７０３に研削処理を行うことができる。

また、本実施形態では、光源からの遠近に関わらず、一様な条件で研削加工を行っている。このため、粗面転写部７１２の面粗さを一様にするのは容易になり、更に金型の品質も安定する。仮に光源からの遠近に応じて研削条件や面粗さを変えようとすると、研削加工が困難になり、更に金型の品質も安定しない。

また、本実施形態では、粗面形成領域７０３を研削処理する結果、粗面転写部７１２に形成される筋状の凹凸は、深さ・ピッチとも規則性が適度に無い。このため、このような金型で導光板を形成したとき（後述）、輝線の偏りを回避でき、また、モアレの発生を回避できる。

また、砥石７１９の表面と金型の加工面（粗面形成領域７０３）とが導光方向と垂直な方向に相対的に変位する。この結果、粗面転写部７１２に形成される筋状の凹部や凸部は、導光方向に垂直な成分を多く含むようになる。これにより、このような金型で形成された導光板１１０によれば、導光方向と垂直な方向に沿う筋状の凹部又は凸部が形成されるので、出射効率が向上する。仮に金型の加工面にブラスト処理を施した場合、全方位に拡散するような凹凸が導光板に形成されるだけなので、出射効率は高くなりにくい。

本実施形態では、エッチング処理の際に形成される窪み７１１の深さは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍであり、粗面転写部７１２の面粗さよりも深く設定している。これは、仮に窪み７１１の深さよりも粗面転写部７１２の面粗さが大きくなると、窪み７１１がなくなってしまい、導光板の拡散ドットをドットパターン設計の通りに形成できなくなるためである。なお、窪み７１１がなくなってしまった状態の金型で導光板を製造すると、拡散ドット１１１が粗面１１２の凹凸に埋もれてしまい、拡散ドット１１１が設計通りの機能を果たすことができなくなる。

また、本実施形態では、平面研削盤の研削加工時の切り込み深さ（０．０１ｍｍ）は、窪み７１１の深さよりも浅く設定している。これは、仮に窪み７１１の深さよりも研削加工時の切り込みを深くしてしまうと、研削によって窪み７１１がなくなってしまい、導光板の拡散ドットをドットパターン設計の通りに形成できなくなるためである。

また、本実施形態では、平面研削盤の研削加工時に用いられる砥石をドレスするときの切り込み深さ（０．０１ｍｍ）は、窪み７１１の深さよりも浅く設定している。これは、仮に窪み７１１よりも深く砥石をドレスすると、研削後の粗面転写部７１２の面粗さが、窪み７１１のなくなるほどの大きさになるためである。

また、本実施形態では、エッチング処理の際に、窪み７１１を円形状に形成している。このため、研削加工時の切り込み深さが窪み７１１の深さの半分以下であれば、研削加工前後のドット面積の変化が小さくて済む。このため、本実施形態では、研削加工時の切り込み深さ（０．０１ｍｍ）を最浅の窪み７１１の深さ（０．０２ｍｍ）の半分程度にしている。仮に、研削加工時の切り込み深さを大きくすると、窪み７１１の面積が大きく変化し、導光板の拡散ドットをドットパターン設計の通りに形成できなくなる。

＝＝＝導光板の製造方法＝＝＝
つぎに、このように製造された導光板成形用金型７００を用いて導光板１１０を製造する工程について説明する。

図１６および図１７は、導光板１１０の製造工程を説明するための説明図である。また、図１８は、製造された導光板１１０を示す側面図である。なお、図１６〜図１８においては、導光板成形用金型７００の成形面７１０の形状については省略して図示してある。まず、図１６に示すように、射出ゲート８０１ａが形成された上部金型８０１と、側部金型８０２，８０３と、導光板成形用金型７００とを適宜組み合わせ、射出筒８０４から可塑化状態の樹脂材を射出充填する。そして、各金型７００，８０１〜８０３を冷却して、充填した樹脂材を固化させる。

つぎに、図１７に示すように、たとえば上部金型８０１を図中白抜き矢印方向に抜去させ、ランナー１１０Ｃを備えた導光板１１０を図中白抜き矢印方向に型抜きする。そして、ランナー１１０Ｃを切断処理し、図１８に示すような拡散ドット１１１および粗面１１２を有する導光板１１０を製造する。

図１９Ａ及び図１９Ｂは、拡散ドット１１１の形状の説明図である。図１９Ａは、拡散ドットの写真である。図１９Ｂは、図１９Ａの１Ａ−１Ｂにおける高さの測定結果を示すグラフである。金型の拡散ドット転写用窪み７１１がエッチング処理により適度な粗面を有するため、拡散ドット１１１の表面にも適度な粗面が形成される。

なお、上述した導光板成形用金型７００を用いて製造された導光板１１０は、光反射面１１０Ｂ側に拡散ドット１１１および粗面１１２を有する構成としたが、たとえば光出射面１１０Ａ側にこれらが形成されていてもよい。なお、光出射面１１０Ａ側には、粗面１１２のみが形成されていてもよい。この場合、具体的には、たとえば上部金型８０１の加工面に、研削加工によって粗面を形成し、これを導光板１１０の成形時に転写するようにしてもよい。

図２０は、他の導光板を示す側面図である。上述したように、上部金型８０１の加工面に粗面を形成し、転写した場合は、光出射面１１１０Ａ側に粗面１１１２を有するとともに、光反射面１１１０Ｂ側に拡散ドット１１１１および粗面１１１２を有する導光板１１１０を得ることが可能となる。なお、これら拡散ドット１１１１および粗面１１１２の形成条件などは、上述した導光板１１０と同様に設定されるとよい。このように、これらの導光板１１０，１１１０には、微細な粗面を有する拡散ドット１１１，１１１１と、拡散ドット１１１，１１１１間に形成された粗面１１２，１１１２とが備えられている。このため、従来のような粗面と鏡面との形成態様によって輝度向上を図るものや、ドットの配置態様によってのみ輝度向上を図るものなどと比較して、これらの欠点となる輝度ムラなどの発生を拡散ドット１１１，１１１１と粗面１１２，１１１２とで確実に抑えつつ、これら拡散ドット１１１，１１１１と粗面１１２，１１１２とを組み合わせることによってさらなる輝度向上を図ることが可能となる。

図２１および図２２は、一般的な導光板における輝度Ｂと光源１０６を０とした相対位置Ｌとの関係を示すグラフである。また、図２３は、本実施の形態の導光板１１０における輝度Ｂと光源１０６を０とした相対位置Ｌとの関係を示すグラフである。図２１に示すように、一般的な導光板に研削加工を施し、少なくとも片面に粗面１１２を形成した場合には、曲線１２００で示すように光源１０６からの相対位置Ｌが大きくなれば輝度Ｂが少なくなる。このため、輝度Ｂに均一性がとれていないこととなる。

そこで、図２２に示すように、一般的な導光板の少なくとも片面に拡散ドット１１１をパターン形成し、曲線１３００で示すように光源１０６からの相対位置Ｌが大きくなれば輝度Ｂが大きくなるように拡散ドット１１１を形成してこれらを組み合わせれば、輝度Ｂの均一性をとることができるようになる。したがって、図２３に示すように、本実施の形態の導光板１１０の場合は、光源１０６からの相対位置Ｌにかかわらず、輝度Ｍｉｎから輝度Ｍａｘの範囲内に曲線１４００で示すような安定した出射光量を得ることが可能となる。このとき、輝度Ｍｉｎ／輝度Ｍａｘの比率は、８０％以上であると好適である。

ドットパターン設計において、光源側のドット径を大きくしすぎた場合、有効発光面当たりの輝度は向上するが、反光源側へ到達する光が減少するため、輝度の均一性が悪化する。一方、光源側のドット径を最小に設定し、反光源側のドット径を小さく設定した場合、輝度の均一性を調整できても、出射効率は低くなり、平均輝度は低くなる。そこで、ドットパターン設計においては、まず反光源側のドット径をできるだけ大きく設定し、次に、輝度均一性と平均輝度が高くなるような光源側のドット径を求めることになる。

図２４は、導光板の輝度の均一性と平均輝度のグラフである。グラフの横軸は、光源側の拡散ドット（最小ドット）の径の大きさを示す。ここでは、反光源側のドット径は、０．４７ｍｍとしている。グラフの右側の縦軸は平均輝度を示し、左側の縦軸は輝度均一性を示す。輝度均一性とは、最大輝度に対する最小輝度の大きさである。実線のグラフは平均輝度のグラフであり、一点鎖線のグラフは輝度均一性のグラフである。なお、ここではドットパターンによる平均輝度と輝度均一性を検証するため、研削処理による粗面形成は行っていない。

実線のグラフに示すように、光源側のドット径が大きくなるほど、平均輝度は高くなる。これは、ドット径が大きくなるほど、拡散ドットに到達する光の総量が多くなり、出射効率が高くなるためである。また、光源側のドット径が０．１３ｍｍ以下では、光源側のドット径が大きくなるほど、輝度均一性が高くなる。なお、光源側のドット径が０．１３ｍｍ以下の場合、反光源側の明るくなるような輝度ムラがあると考えられる。一方、光源側のドット径が０．１３ｍｍ付近を超えると、光源側のドット径が大きくなるほど、輝度均一性が低くなる。なお、光源側のドット径が０．１３ｍｍを超えている場合、光源側が明るくなるような輝度ムラがあると考えられる。
本実施形態では、輝度の均一性を維持しつつ平均輝度を高めるため、光源側のドット径を０．１３ｍｍに設定している。

図２５は、輝度均一性と平均輝度の実験結果の表である。ここでは、最大ドット径（反光源側のドット径）は０．４７ｍｍとし、最小ドット径（光源側のドット径）は０．１３ｍｍとし、粗面１１２の面粗さＲａを変化させている。面粗さＲａが大きくなるほど、平均輝度は高くなる。これは、面粗さＲａが大きくなるほど、出射効率が高くなるためである。一方、面粗さＲａが大きくなるほど、光源側が明るくなり、反光源側が暗くなる。これは、面粗さＲａが大きくなると、光源側で多くの光が出射し、反光源側へ到達する光が減少するためである。

なお、出願人による実験によれば、つぎのような結果を得ることができた。すなわち、導光板１１０の光源１０６としてφ１．８の冷陰極管を使用し、導光板の厚さを２．１５ｍｍに統一して、拡散ドット１１１および粗面１１２のいずれか一方のみを光出射面１１０Ａあるいは光反射面１１０Ｂに形成した場合と、これらを組み合わせて形成した場合とにおける導光板１１０の中心輝度（平均輝度）と輝度ムラ（輝度均一性）とを比較した。

その結果として、前者の場合は、中心輝度３，７８０ｃｄ／ｍ2、輝度ムラ８１．５％という結果であったのに対し、後者の場合は、中心輝度４，９９４ｃｄ／ｍ2、輝度ムラ８０．０％という結果であった。したがって、導光板１１０において拡散ドット１１１と粗面１１２とを組み合わせた場合は、いずれか一方のみを形成した場合に比べて、輝度ムラは同等程度であったにもかかわらず、輝度にして約１．３倍の向上を得ることができた。このため、本発明の導光板１１０によれば、出射効率を安定的に向上させることが可能となるといえる。

以上説明したように、実施の形態の導光板１１０によれば、導光板１１０の光出射面１１０Ａおよび光反射面１１０Ｂの少なくともいずれか一方に、光を拡散する凹状あるいは凸状の複数の拡散ドット１１１と、これら複数の拡散ドット１１１間に全面にわたって略同一の面粗さとなるように形成された粗面１１２とが備えられる。これにより、導光板１１０に入射された光は、複数の拡散ドット１１１とともにこれらの間に形成された粗面１１２によって拡散され光出射側に出射されるため、粗面と鏡面とを有する従来の導光板と比較して、ドットあるいは粗面の配置や形成のみで出射効率の向上を図るものよりも、光源１０６からの光の出射効率を安定的に向上させることができる。

また、複数の拡散ドット１１１の凹状あるいは凸状の表面が、たとえばエッチング処理により形成された微細な凹凸を複数有するようにそれぞれ粗面化されているため、導光板１１０に入射した光を効率よく拡散することができる。さらに、複数の拡散ドット１１１の密度が、光源１０６に近い側から遠い側にかけて単位面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抑えることが可能となる。

また、複数の拡散ドット１１１の形状が上記数値範囲で設計された円形（半球形状）を有するため、導光板１１０における拡散ドット１１１のパターン設計に柔軟性を持たせつつ、拡散ドット１１１による出射効率の向上を容易に図ることが可能となる。さらに、粗面１１２の面粗さＲａが略１０μｍ以下となるように形成されているため、導光板１１０における粗面１１２をこの面粗さに基づいて一様に形成することができるとともに、粗面１１２による出射効率の向上を図りつつ拡散ドット１１１のパターン設計を粗面１１２の面粗さＲａに基づいて容易におこなうことが可能となる。

また、実施の形態の導光板成形用金型７００によれば、少なくとも導光板１１０の光反射面１１０Ｂを成形するための面となるべき加工面に、光を拡散する凹状あるいは凸状の複数の拡散ドット転写用窪み７１１と、これら拡散ドット転写用窪み７１１間に全面にわたって略同一の面粗さとなるように形成された粗面転写部７１２とが形成される。これにより、導光板成形用金型７００によって形成された導光板１１０に入射された光は、複数の拡散ドット転写用窪み７１１によって形成された複数の拡散ドット１１１とともに、粗面転写部７１２によって形成された粗面１１２によって拡散され光出射側に出射されるため、粗面と鏡面とを有する従来の導光板の成形用金型と比較して、光源１０６からの光の出射効率を安定的に向上させることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

また、複数の拡散ドット転写用窪み７１１の凹状あるいは凸状の表面が微細な凹凸を複数有するようにそれぞれ粗面化されているため、これによって形成された導光板１１０の拡散ドット１１１により、入射した光を効率よく拡散することが可能となる。さらに、複数の拡散ドット転写用窪み７１１の加工面上の密度が、加工面の一端側から他端側にかけて徐々に高くなるため、これによって形成された導光板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抑えることが可能となる。

また、導光板１１０の複数の拡散ドット１１１を成形する複数の拡散ドット転写用窪み７１１の形状が、上記数値範囲で設計された円形（半球形状）を有するため、これによって形成された導光板１１０においては、拡散ドット１１１による出射効率の向上を容易に図ることが可能となる。さらに、粗面１１２を成形する粗面転写部７１２の面粗さＲａが略１０μｍ以下となるように形成されているため、これによって形成された導光板１１０における粗面１１２をこの面粗さに基づいて一様に形成することができるとともに、粗面１１２による出射効率の向上を図りつつ拡散ドット１１１のパターン設計を粗面１１２の面粗さＲａに基づいて容易におこなうことが可能となる。

また、実施の形態の導光板成形用金型７００の製造方法によれば、少なくとも導光板１１０の光反射面１１０Ｂを成形するための面となるべき金属母材の表面にエッチングまたは鋳造によって凹状あるいは凸状の複数の拡散ドット転写用窪み７１１が形成され、これら複数の拡散ドット転写用窪み７１１間に研削またはブラスト処理によって全面にわたって略同一の面粗さとなる粗面転写部７１２が形成される。これにより、表面に複数の拡散ドット転写用窪み７１１と粗面転写部７１２とが形成された導光板成形用金型７００を得ることができ、この導光板成形用金型７００を用いて、入射された光の出射効率を安定的に向上させることができる導光板１１０を製造することが可能となる。

さらに、実施の形態の導光板１１０の製造方法によれば、上述した導光板成形用金型７００の製造方法によって製造された導光板成形用金型７００を用いた射出成形によって、入射された光の出射効率を安定的に向上させることができる導光板１１０を得ることが可能となる。

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。

導光板ユニットの構成の一例を示す分解斜視図である。 導光板ユニットの構成の一例を示す側面図である。 第１比較例における導光板の形状の説明図である。 第２比較例における導光板の形状の説明図である。 拡散ドット付近の光の進路の説明図である。 第２比較例の輝度の分布の説明図である。 第３比較例における導光板の形状と輝度の分布の説明図である。 図８Ａ及び図８Ｂは、エッチング処理の制約の説明図である。 導光板の光反射面の正面図である。 図９のＡ−Ａ断面図である。 図９のＭで示す範囲の拡大図である。 面積比Ｒと光源１０６からの距離Ｌとの関係を示すグラフである。 導光板の光出射面側の粗面の説明図である。 図１４（ａ）〜図１４（ｅ）は、導光板を製造するための導光板成形用金型の製造工程を示す工程図である。 ドレスの様子の説明図である。 導光板の製造工程を説明するための説明図である。 導光板の製造工程を説明するための説明図である。 製造された導光板を示す側面図である。 図１９Ａ及び図１９Ｂは、拡散ドット１１１の形状の説明図である。 他の導光板を示す側面図である。 一般的な導光板における輝度と相対位置との関係を示すグラフである。 一般的な導光板における輝度と相対位置との関係を示すグラフである。 実施の形態の導光板における輝度と相対位置との関係を示すグラフである。 導光板の輝度の均一性と平均輝度のグラフである。 輝度均一性と平均輝度の実験結果の表である。

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、
１１０，１１１０ 導光板、
１１０Ａ，１１１０Ａ 光出射面、
１１０Ｂ，１１１０Ｂ 光反射面、
１１１，１１１１ 拡散ドット、
１１２，１１１２ 粗面、
７００ 導光板成形用金型

Claims (14)

1. 光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板であって、
   前記光出射面及び前記光反射面の少なくとも一方には、
   前記導光板の板厚方向に凹状あるいは凸状に形成され、前記光を拡散する複数の第１光拡散部と、
   前記複数の第１光拡散部の間に全面にわたって一様の面粗さとなるように形成された第２光拡散部と、
   を備えることを特徴とする導光板。
2. 請求項１に記載の導光板であって、
   凸状の前記第１光拡散部の高さは、前記第２光拡散部の前記面粗さよりも高い
   ことを特徴とする導光板。
3. 請求項１又は２に記載の導光板であって、
   前記第２光拡散部は、導光方向と垂直な方向の凹状あるいは凸状の筋を有する
   ことを特徴とする導光板。
4. 光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板を成型するための金型であって、
   前記光出射面及び前記光反射面の少なくとも一方を成型するための面に、
   前記光を拡散する第１光拡散部を前記導光板に成型するため、面方向と直交する方向に凹状あるいは凸状に形成された複数の第１光拡散部形成用ドットと、
   前記導光板の前記第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型するため、前記第１光拡散部形成用ドットの間に全面にわたって一様の面粗さとなるように形成された第２光拡散部形成用粗面と、
   を備えることを特徴とする金型。
5. 請求項４に記載の金型であって、
   凹状の前記第１光拡散部形成用ドットの深さは、前記第２光拡散部形成用粗面の前記面粗さよりも深い
   ことを特徴とする金型。
6. 請求項４又は５に記載の金型であって、
   前記第２光拡散部形成用粗面には、前記導光板の導光方向と垂直な方向の凹状あるいは凸状の筋が形成される
   ことを特徴とする金型。
7. 請求項４〜６のいずれかに記載の金型であって、
   前記第１光拡散部形成用ドットがエッチング処理によって形成された後に、
   前記第２光拡散部形成用粗面が研削処理によって形成される
   ことを特徴とする金型。
8. 光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記光を反射する光反射面を有する導光板を成型するための金型の製造方法であって、
   前記光を拡散する第１光拡散部を前記導光板に成型するため、面方向と直交する方向に凹状あるいは凸状の第１光拡散部形成用ドットを複数形成する工程と、
   前記導光板の前記第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型するため、前記第１光拡散部形成用ドットの間に全面にわたって一様の面粗さとなる第２光拡散部形成用粗面を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする金型の製造方法。
9. 請求項８に記載の金型の製造方法であって、
   凹状の前記第１光拡散部形成用ドットの深さは、前記第２光拡散部形成用粗面の前記面粗さよりも深い
   ことを特徴とする金型の製造方法。
10. 請求項８又は９に記載の金型の製造方法であって、
    前記導光板の導光方向と垂直な方向に凹状あるいは凸状の筋を形成することによって、第２光拡散部形成用粗面を形成する工程が行われる
    ことを特徴とする金型の製造方法。
11. 請求項８〜１０のいずれかに記載の金型の製造方法であって、
    エッチング処理によって前記第１光拡散部形成用ドットを複数形成する工程が行われた後、研削処理によって前記第２光拡散部形成用粗面を形成する工程が行われる
    ことを特徴とする金型の製造方法。
12. 請求項１１に記載の金型の製造方法であって、
    前記研削処理における切込み深さは、前記第１光拡散部形成用ドットの深さよりも浅い
    ことを特徴とする金型の製造方法。
13. 請求項１１又は１２に記載の金型の製造方法であって、
    前記研削処理に用いられる砥石をドレスするときの切込み深さは、前記第１光拡散部形成用ドットの深さよりも浅い
    ことを特徴とする金型の製造方法。
14. 光源からの光が側面から入射され、前記光を出射する光出射面及び前記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、
    前記光を拡散する第１光拡散部を前記導光板に成型するため、面方向と直交する方向に凹状あるいは凸状の第１光拡散部形成用ドットを複数形成するとともに、前記導光板の前記第１光拡散部の間に第２光拡散部を成型するため、前記第１光拡散部形成用ドットの間に全面にわたって一様の面粗さとなる第２光拡散部形成用粗面を形成して金型を製造する工程と、
    前記金型を用いて導光板を製造する工程と、
    を備えることを特徴とする導光板の製造方法。