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技術 導光板の製造方法、導光板、及びそれを用いた面光源装置、液晶表示用光源パネル、並びに液晶表示装置

出願人 公益財団法人新産業創造研究機構
発明者 服部正
出願日 2005年6月30日 (15年6ヶ月経過) 出願番号 2005-192921
公開日 2007年1月18日 (13年11ヶ月経過) 公開番号 2007-011075
状態 特許登録済
技術分野 ライトガイド一般及び応用 液晶4(光学部材との組合せ) 液晶4(光学部材との組合せ) 照明装置の配光に係わる部品細部及び防護 面状発光モジュール
主要キーワード ライティングパネル 中央領 テーパピン 截頭円錐形状 微小形状 隣接境界 回転パターン 截頭円錐状
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (16)

課題

光源から内部に入射された光を出射面から出射させるための導光パターンを有する導光板の、出射面の大面積化が容易な製造方法を提供する。

解決手段

導光板1の素材としての透明フィルム21に、前記導光パターン15を構成するドットパターン凹凸X線リソグラフィー電鋳法により形成した金型71・72(71m・72m)を対面させた状態で、回転可能なローラ61・62によって圧接しつつ送ることで、前記ドットパターンを透明フィルム21に転写する。金型71・72・71m・72mを用いたドットパターンの転写は、各回の転写パターンが透明フィルム21の送り方向(X軸方向)で隣接するようにして、複数回行われる。

概要

背景

例えば液晶表示装置においては、液晶表示パネルは自ら発光しないので、外部から光を液晶表示パネルに照射することによって液晶表示画面を見ることができるように構成されている。これを実現するために、例えば、いわゆるライティングパネルと呼ばれる面光源装置を液晶表示パネルの表示画面と反対側に配置し、面光源装置から出射した光が液晶表示パネルを通過することによって、表示画面を照明する構成が従来から知られている。そして、上記の面光源装置は一般に、外部に配置された例えば発光ダイオードLED)等の点光源からの光を面光源転換して液晶表示パネルに均一に入射させるために、導光板を備えている。

このような面光源装置においては、導光板に入射された点光源からの光を導光板の一側の面(出射面)から均一に効率よく出射できることが求められている。そこで、出射光輝度を向上させるために、導光板の出射面または出射面と反対側の面に種々の形状の穴、突起または溝等を形成することが提案されている(特許文献1や特許文献2を参照)。

特開平10−253960号公報
特開2001−228338号公報

概要

光源から内部に入射された光を出射面から出射させるための導光パターンを有する導光板の、出射面の大面積化が容易な製造方法を提供する。 導光板1の素材としての透明フィルム21に、前記導光パターン15を構成するドットパターン凹凸X線リソグラフィー電鋳法により形成した金型71・72(71m・72m)を対面させた状態で、回転可能なローラ61・62によって圧接しつつ送ることで、前記ドットパターンを透明フィルム21に転写する。金型71・72・71m・72mを用いたドットパターンの転写は、各回の転写パターンが透明フィルム21の送り方向(X軸方向)で隣接するようにして、複数回行われる。

目的

上記の導光板の分野においては、液晶表示装置の大画面化等の近年の要請に伴い、光を出射する出射面をできるだけ広くすることが求められている。本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、大面積の導光板を容易に得られる導光板の製造方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

光源から入射部を介して内部に入射された光を出射面から出射させるための導光パターンを有する導光板の製造方法において、前記導光板の素材としての透明シート材に、前記導光パターンを構成するドットパターン凹凸X線リソグラフィー電鋳法により形成した金型を対面させた状態で、回転可能なローラによって圧接しつつ送ることで、前記ドットパターンを前記透明シート材に転写する工程を含み、前記金型を用いたドットパターンの転写は、各回の転写パターンが前記透明シート材の送り方向で隣接するように複数回行われることを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項2

請求項1に記載の導光板の製造方法であって、前記ドットパターンの転写は、前記透明シート材の送り方向で互いに隣接するドットパターン同士が、その隣接境界におけるドット配置密度が互いに一致するように行われることを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項3

請求項1又は請求項2に記載の導光板の製造方法であって、前記金型は、X線マスクで製造されたレジストパターンを複数並べて接続したものを用いて電鋳法により作成されたものとし、前記工程は、前記レジストパターンの並べられる方向が前記透明シート材の送り方向に垂直な方向に沿うように前記金型を配置して行うことを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項4

請求項3に記載の導光板の製造方法であって、前記導光パターンの1単位又は複数単位に相当するドットパターンを複数のX線マスクに分割して複数の前記レジストパターンを作成し、これらを複数並べて接続したものを用いて前記金型を電鋳法により作成することを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項5

請求項1から請求項4までの何れか一項に記載の導光板の製造方法であって、前記透明シート材を前記ローラへ送る前の段階で、前記透明シート材に対し前記金型を金型装着機構によって対面させ、前記金型が前記透明シート材に対面された後であって前記ローラを通過する前の段階で、前記金型の位置をガイド機構によって案内し、また、前記透明シート材が前記ローラを通過した後の段階で、前記透明シート材から前記金型を金型分離機構によって分離させることを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項6

請求項1から請求項4までの何れか一項に記載の導光板の製造方法であって、前記金型は、前記ローラの周面に巻き付けるように固定されていることを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項7

請求項1から請求項5までの何れか一項に記載の導光板の製造方法であって、前記金型は加熱機構によって加熱された状態で前記ローラによって圧接されることを特徴とする、導光板の製造方法。

請求項8

請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の製造方法を使用することを特徴とする導光板の製造装置

請求項9

請求項1から請求項7までの何れか一項に記載の製造方法で製造された導光板であって、複数の前記導光パターンを有することを特徴とする導光板。

請求項10

請求項9に記載の導光板と、この導光板の前記複数の導光パターンのそれぞれの入射部に対応するように、前記導光板の周囲に配置された点光源と、を備えることを特徴とする面光源装置

請求項11

請求項10に記載の面光源装置と、前記導光板の前記出射面から出射した光を制御するように配置された光制御部材と、を備えることを特徴とする液晶表示用光源パネル

請求項12

請求項11に記載の液晶表示用光源パネルであって、前記光制御部材は、前記導光板の出射面から出射した光を拡散する拡散板と、前記導光板の出射面から出射した光を集光する集光板とを含むことを特徴とする、液晶表示用光源パネル。

請求項13

請求項11又は請求項12に記載の液晶表示用光源パネルと、前記液晶表示用光源パネルから出射した光で照明されるように配置された液晶表示パネルと、を備えることを特徴とする、液晶表示装置

技術分野

0001

本発明は、主要には、例えば液晶表示装置液晶表示用光源パネル等や室内照明等として使用される面光源装置用の導光板の製造方法に関する。

背景技術

0002

例えば液晶表示装置においては、液晶表示パネルは自ら発光しないので、外部から光を液晶表示パネルに照射することによって液晶表示画面を見ることができるように構成されている。これを実現するために、例えば、いわゆるライティングパネルと呼ばれる面光源装置を液晶表示パネルの表示画面と反対側に配置し、面光源装置から出射した光が液晶表示パネルを通過することによって、表示画面を照明する構成が従来から知られている。そして、上記の面光源装置は一般に、外部に配置された例えば発光ダイオードLED)等の点光源からの光を面光源転換して液晶表示パネルに均一に入射させるために、導光板を備えている。

0003

このような面光源装置においては、導光板に入射された点光源からの光を導光板の一側の面(出射面)から均一に効率よく出射できることが求められている。そこで、出射光輝度を向上させるために、導光板の出射面または出射面と反対側の面に種々の形状の穴、突起または溝等を形成することが提案されている(特許文献1や特許文献2を参照)。

0004

特開平10−253960号公報
特開2001−228338号公報

発明が解決しようとする課題

0005

上記の導光板の分野においては、液晶表示装置の大画面化等の近年の要請に伴い、光を出射する出射面をできるだけ広くすることが求められている。本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、大面積の導光板を容易に得られる導光板の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

0006

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

0007

本発明の第1の観点によれば、以下のような、光源から入射部を介して内部に入射された光を出射面から出射させるための導光パターンを有する導光板の製造方法が提供される。前記導光板の素材としての透明シート材に、前記導光パターンを構成するドットパターン凹凸X線リソグラフィー電鋳法により形成した金型を対面させた状態で、回転可能なローラによって圧接しつつ送ることで、前記ドットパターンを前記透明シート材に転写する工程を含む。前記金型を用いたドットパターンの転写は、各回の転写パターンが前記透明シート材の送り方向で隣接するように複数回行われる。

0008

この製造方法により、1つの金型でドットパターンを形成できる領域の広さに制限があっても、透明シート材を送りながら複数回ドットパターンを転写することで、広い面積にドットパターンを形成することができる。この結果、導光板の出射面の大面積化が容易に実現される。

0009

前記の導光板の製造方法においては、前記ドットパターンの転写は、前記透明シート材の送り方向で互いに隣接するドットパターン同士が、その隣接境界におけるドット配置密度が互いに一致するように行われることが好ましい。

0010

この構成により、各回のドットパターン同士の継ぎ目をなくすことができ、出射光の輝度の均一性を向上させることができる。

0011

前記の導光板の製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。前記金型は、X線マスクで製造されたレジストパターンを複数並べて接続したものを用いて電鋳法により作成されたものとする。前記工程は、前記レジストパターンの並べられる方向が前記透明シート材の送り方向に垂直な方向に沿うように前記金型を配置して行う。

0012

この構成により、1つの金型でドットパターンを形成できる領域の広さを何倍にも広くすることができる。また、上記のように透明シート材の送り方向でドットパターンを複数回転写すると同時に、1つの金型の凹凸を形成する際にレジストパターンを並べて接続する方向が透明シート材の送り方向と垂直なので、ドットパターンの形成可能領域が縦横両方に拡大され、極めて広い面積の導光板を形成することができる。

0013

前記の導光板の製造方法においては、前記導光パターンの1単位又は複数単位に相当するドットパターンを複数のX線マスクに分割して複数の前記レジストパターンを作成し、これらを複数並べて接続したものを用いて前記金型を電鋳法により作成することが好ましい。

0014

これにより、X線マスクの大きさに制限されずに大きな導光パターンを実現でき、大きな面積を有する導光板を容易に製造することができる。

0015

前記の導光板の製造方法においては、以下のようにすることが好ましい。前記透明シート材を前記ローラへ送る前の段階で、前記透明シート材に対し前記金型を金型装着機構によって対面させる。前記金型が前記透明シート材に対面された後であって前記ローラを通過する前の段階で、前記金型の位置をガイド機構によって案内する。また、前記透明シート材が前記ローラを通過した後の段階で、前記透明シート材から前記金型を金型分離機構によって分離させる。

0016

この構成により、上記の複数回の転写(エンボス加工)を連続的に行うことが容易であり、生産性の向上に寄与できる。

0017

一方、前記の導光板の製造方法においては、前記金型は、前記ローラの周面に巻き付けるように固定されるようにすることもできる。

0018

これにより、金型の透明シート材への対面、圧接、分離を簡素な構成で簡単に行うことができ、導光板の連続的な製造を容易に行うことができる。

0019

前記の導光板の製造方法においては、前記金型は加熱機構によって加熱された状態で前記ローラによって圧接されることが好ましい。

0020

この構成により、導光板に導光パターンを容易に形成することができる。

0021

本発明の第2の観点によれば、前記の製造方法を使用することを特徴とする導光板の製造装置が提供される。

0022

また、本発明の第3の観点によれば、前記の製造方法によって製造された、複数の前記導光パターンを有する導光板が提供される。

0023

この構成により、大面積の導光板を容易に得ることができる。

0024

本発明の第4の観点によれば、上記の導光板と、この導光板の前記複数の導光パターンのそれぞれの入射部に対応するように前記導光板の周囲に配置された点光源と、を備える面光源装置が提供される。

0025

この構成により、大面積を照射できる簡素な構成の面光源装置を提供することができる。

0026

本発明の第5の観点によれば、前記面光源装置と、前記導光板の前記出射面から出射した光を制御するように配置された光制御部材と、を備える、液晶表示用光源パネルが提供される。

0027

前記の液晶表示用光源パネルにおいては、前記光制御部材は、前記導光板の出射面から出射した光を拡散する拡散板と、前記導光板の出射面から出射した光を集光する集光板とを含むことが好ましい。

0028

また、本発明の第6の観点によれば、前記の液晶表示用光源パネルと、前記液晶表示用光源パネルから出射した光で照明されるように配置された液晶表示パネルと、を備える、液晶表示装置が提供される。

0029

上記の液晶表示用光源パネルないし液晶表示装置によれば、液晶表示部の大画面化に好適な構成とすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0030

次に、発明の実施の形態を説明する。

0031

図1には、本発明の一実施形態に係る導光板の導光パターンを構成するドット配置パターン概念を説明する図が示されている。図1(a)で示すように、この導光パターン15は矩形状に構成されており、その矩形領域の四隅のうち図中左下の隅(入射部)を介して、点光源としてのLEDからの光が45°の方向ないし対角線方向に入射される。

0032

そして、この導光パターン15においては、導光板の出射面または出射面と反対側の面の少なくとも何れか一方に、多数個凹形状又は凸形状に形成された微小形状部(ドット10)が配置されている。

0033

図1(a)で丸付数字の1〜5で示される領域の具体的なドットパターン例が図1(b)にそれぞれ対応して示される。図1(a)及び図1(b)に示すように、導光パターン15のうち入射部の近傍領域(丸付数字4の領域)では、ドット10の配置密度が最も小さい。導光パターン15の中央領域(丸付数字3の領域)では、ドット10の配置密度がやや大きくなり、入射部から最も離れた隅の領域(丸付数字1の領域)では、ドット10の配置密度が最も大きくなる。上記以外の2つの隅の領域(丸付数字2及び5の領域)では、ドット10の配置密度は上記の中央領域よりもやや大きい。

0034

以上に示すように、導光パターン15においてドット10は、その四隅のうちの一つに構成された入射部からの距離が増大するに従って、その配置密度が疎の状態から密の状態に徐々に変化するように、多数配置されている。これにより、出射面から出射される光の強度を、導光パターン15の領域全体にわたって均一にすることができる。

0035

このドット10の配置の様子は、図2に示す全体正面図によっても理解することができる。なお、図2では導光パターン15をなすドットパターンの1つの単位が示されており(図1も同様)、この1単位における光の入射方向が矢印Lで示されている。

0036

ただし、図1(b)や図2に示すようにドット10を規則的に配置することに代えて、上記したドット10の密度疎密変化傾向を実質的に維持したまま、ドット10をやや不規則的(ランダム)に配置することもできる。なお、導光板の出射光の輝度の均一性やモアレ防止の観点からは、上記のようにドット10をランダムに配置することが好ましい。

0037

詳細は後述するが、本実施形態の製造方法で製造される導光板は、図1(b)や図2に示される導光パターン15を1つの単位としたときに、複数単位を並べて配置して構成されている。なお、図1(b)や図2は、ドット10の配置パターンを模式的に示したものであり、正確なものではない。また、導光パターン15の中央に図示してある白抜き状の「LIGA」の文字は、後述する導光板内での各導光パターン単位の向き及び鏡像反転の有無を判り易く説明するために図面上で仮想的に付されているだけであって、この「LIGA」の文字が導光パターン15に実際に含まれているわけではない。これは、図6図10等においても同様である。

0038

次に、上記導光板を製造する製造装置を図3及び図4を参照して説明する。図3(a)は導光板の製造装置の側面図、図3(b)は同じく平面図である。図4は、図3(a)及び図3(b)におけるA−A断面矢視図である。

0039

図3(a)において、この製造装置80は所謂LIGAプロセス(X線リソグラフィー、電鋳、及び成形を組み合わせたプロセス)における成形工程を行うものであって、互いに対向する上下一対のローラ61・62を備えている。このローラ61・62の少なくとも一方には、図示しない電動モータ出力軸が連結されている。

0040

図3(a)において、上記のローラ61・62よりも図中右側の領域では、樹脂製の透明フィルム(透明シート材)21の平坦な表面及び裏面に対し、一対の金型71・72(71m・72m)を、その金型面を透明フィルム21に対面させるようにして位置決めして装着できるようになっている。この金型71・72(71m・72m)の型面には、前述の導光パターン15の1単位分を構成するドットパターン(図1及び図2を参照)の凹凸を、X線リソグラフィー電鋳法により形成している。

0041

本実施形態では前記透明フィルム21は、例えばPMMAポリメチルメタクリレート)等の合成樹脂熱可塑性樹脂)から構成される、厚み1mm程度のシート状に構成している。また、上記の金型71・72(71m・72m)の型面に形成された1つのドット10の大きさは、その直径が100μm以下、好ましくは60μm程度とするのが良い。また、ドット10のアスペクト比は例えば0.3〜1.0程度とするのが好ましい。

0042

また、金型は符号71・72と符号71m・72mとで異なる金型が使用されており、具体的には図6(a)に示すように、一方の金型71・72の型面には図2のドットパターン15に相当する凹凸を形成し、他方の金型71m・72mの型面には、図2のドットパターン15を縦軸(Y軸)を対称軸として鏡像反転したドットパターン15mに相当する凹凸を形成している。以後の説明では、符号71・72の金型を正像金型、符号71m・72mの金型を鏡像金型と称することがある。

0043

そして、上記の一対の金型71・72(71m・72m)に挟まれた状態の透明フィルム21を、ローラ61・62の間を通過させつつ図3(a)及び図3(b)の図中右から左へX軸方向に沿って送ることで、金型71・72(71m・72m)と透明フィルム21とを相互に圧接する。すると図4に示すように、上記の金型71・72(71m・72m)の型面に形成されている凹凸が透明フィルム21に転写され、転写パターンが形成される。なお図4の符号66・66は、上下の金型同士を位置決めするために一方の金型に設けられたテーパピンである。

0044

なお、図5には、透明フィルム21を上記エンボス加工することによって導光板1が形成される様子が概念的に示されている。このエンボス成形により、透明フィルム21上に上記の導光パターンとしてのドットパターン15・15mが形成されることになる。

0045

ローラ61・62を通過した後(ドットパターン15・15mの転写後)は、図3(a)におけるローラ61・62よりも図中左側の領域において、金型71・72(71m・72m)を透明フィルム21から分離して取り外す(型開き)。このようにして、上記のドットパターン15・15mが形成された導光板1が製造される。

0046

なお、本実施形態においては図3(a)や図3(b)に示すように、前記の金型71・72(71m・72m)によるドットパターン15・15mの転写は、各回の転写パターンが透明フィルム21の送り方向(X軸方向)で隣接するように、複数回行われる。従って、図6(b)に示すように、導光パターン15・15mが複数単位分、透明フィルム21の送り方向(X軸方向)に隙間なく並べて形成されることになる。これにより、図6(b)のような出射面の面積が広い導光板1を容易に製造することができる。なお、図6(b)ではパターンを4回転写し、ドットパターン15・15mを計4単位分だけ形成した例を示しているが、転写を行う回数については任意である。

0047

また、本実施形態では図3(a)や図3(b)に示すように、透明フィルム21の送り方向(X軸方向)で、正像金型71・72、鏡像金型71m・72m、正像金型71・72、・・・というように、正像金型71・72と鏡像金型71m・72mを交互に装着してエンボス加工している。従って、図6(b)に示すように、1単位分の正像のドットパターン15と1単位分の鏡像のドットパターン15mとが、透明フィルム21の送り方向(X軸方向)に交互に反復的に現れる導光板1が得られる。

0048

そして、互いにX方向で隣り合う正像のドットパターン15と鏡像のドットパターン15mとは、その隣接境界(接続部分)におけるドットの配置密度(ドットの疎密の度合い)がX方向で互いに一致している。従って、正像のドットパターン15と鏡像のドットパターン15mとの境界部分の継ぎ目が殆ど全く目立たず、出射光のムラを低減して輝度の均一性を向上させることができる。

0049

また、このように構成された導光板1では、図1図2のように各単位の一隅から光を入射させる導光パターン15を用いた場合、点光源の数を少なくすることができる。例えば図6(b)の導光パターン15・15mの配置の場合、左右中央に図示されている2つのパターンの入射部の位置は一致しているから、4つ配置されるLEDのうち左右中央の2つのLEDを1つにまとめることでLEDの数を1つ減らすことができ、面光源装置のコンパクト化、低コスト化を図ることができる。

0050

なお図3(a)や図3(b)に示すように、ローラ61・62よりも上流側での透明フィルム21に対する金型71・72(71m・72m)の位置決め工程及び装着工程、ローラ61・62の下流側(ドットパターン転写後)での型開き工程は、それぞれ、図示しない金型装着機構及び金型分離機構によって行われる。この金型装着機構及び金型分離機構は、例えば公知のロボットハンドを用いた機構として構成することができる。なお、「上流側」「下流側」とは、透明フィルム21が送られる方向の上流側及び下流側という意味である。

0051

また、前記ローラ61・62より上流側であって前記金型装着機構よりも下流側には、前記金型71・72(71m・72m)の側面に当接して位置を案内するガイド機構としてのガイドローラ65・65が設置されている。これにより、前記ローラ61・62に対して金型71・72(71m・72m)が正確な位置に挿入されることが確保される。

0052

また前記製造装置80は、前記金型71・72(71m・72m)を加熱するためのヒータ等からなる図示しない加熱機構を備えており、金型71・72(71m・72m)は、加熱された状態でローラ61・62により透明フィルム21に対し圧接される。従って、透明フィルム21に対するエンボス加工を短時間で容易に行うことができ、導光板1の生産効率を向上させることができる。

0053

なお、上記の製造装置80では図5に示すように、エンボス加工により透明フィルム21の一側の面(出射面)に截頭円錐状台形円錐状)の凸部14を形成し、他側の面(出射面と反対側の面)の対応する位置に截頭円錐状の凹部13を形成し、凸部14と凹部13の組み合わせにより1つの上記ドット10を構成している。なお図7には、截頭円錐状の前記凸部14を実際に撮影した拡大写真が、(a)〜(c)で拡大倍率を変えて示されている。この図7の例では、凸部の直径は60μmである。

0054

ただし、ドット10を構成する方法としては上記に限定されず、例えば図8(a)〜図8(e)のような形状に変更することもできる(なお、図8(f)の形状は図5(b)の形状と実質的に同じである)。

0055

図8(a)〜(e)の各形状を説明すると、図8(a)では、ドット10は、導光板1の出射面と反対側の面に形成された円柱形状の凹部11から構成される。図8(b)では、ドット10は、出射面に形成された円柱形状の凸部12から構成される。図8(c)では、ドット10は、出射面に形成された円柱形状の凹部11と、出射面と反対側の面に形成された円柱形状の凸部12の組み合わせから構成される。

0056

図8(d)では、ドット10は、導光板1の出射面と反対側の面に形成された截頭円錐形状の凹部13から構成される。図8(e)では、ドット10は、出射面に形成された截頭円錐形状の凸部14から構成される。

0057

また、上記のドット10を構成する凹部や凸部(11〜14)は横断面を円形状としたが、例えば三角形、矩形等の多角形状のドット10に変更することもできる。

0058

次に、上記の製造装置80で用いられる金型71・72(71m・72m)の製造方法の一例について説明する。本実施形態では、上記金型71・72(71m・72m)は、X線リソグラフィと電鋳法を組み合わせた方法によって製造されており、図9(a)〜図9(d)には上記製造方法が順を追って示されている。

0059

先ず、図9(a)に示すように、シリコン基板20の表面上に、厚みが数十〜100μm程度の例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)等のレジスト膜30を形成する。そして図9(b)に示すように、X線マスク40を用いて、基板20の上に形成された前記レジスト膜30にX線を矢印Pに示す方向に照射する。このX線は、直進性に優れたシンクロトロン放射(SR)光装置から発生するX線を用いる。これにより、レジスト膜30にアスペクト比の高いX線露光部分とX線非露光部分とを選択的に形成する。なお、前記X線マスク40は、截頭円錐状のX線吸収体43と、このX線吸収体43を被覆するX線透過膜42とから構成されている。

0060

そして図9(c)に示すように、現像液に浸漬することで前記X線露光部分を溶解させて選択的に除去し、前記X線非露光部分を残す。この結果、レジスト構造体として、截頭円錐状の凸部レジストパターン32が基板20上に形成される。なお、この凸部レジストパターン32における1つ1つの凸部の配置が、上記の導光パターン15におけるドット10の配置に対応していることはいうまでもない。

0061

次に図9(d)に示すように、電鋳法を用いて、円錐台形状の凸部レジストパターン32と基板20を被覆するように金属としてニッケル等を電着させることによって、金属構造体50を形成する。なお、図9(d)は、金属構造体50から前記の凸部レジストパターン32を除去した状態を示している。この金属構造体50には、前記円錐台形状凸部レジストパターン32に相当する位置に、円錐台形状凹部52が形成されている。

0062

この図9(d)に示す金属構造体50が、上記の製造装置における金型71(71m)として使用されることになる。そして、上記の円錐台形状凹部52が、上記の金型71(71m)の型面における凹凸のうち凹の部分を構成することになる。

0063

なお、前記X線マスク40のマスクパターンを変更することで凹部レジストパターンを形成し、これによって円錐台形状の凸部を金属構造体50に形成することもでき、こうして反対側の金型72(72m)を製造することができる。

0064

以上に示すように、本実施形態では、透明フィルム21に、導光パターンを構成するドットパターン15(15m)の凹凸をX線リソグラフィー電鋳法により形成した金型71・72(71m・72m)を対面させた状態で、回転可能なローラ61・62によって圧接しつつ送ることで、前記ドットパターン15(15m)を透明フィルム21に転写するように構成されている。そして図3(a)等に示すように、金型71・72(71m・72m)を用いたドットパターン15(15m)の転写は、各回の転写パターン15・15mが透明フィルム21の送り方向で隣接するように、複数回行われる。

0065

こうすることで、図6(b)に示すように、導光パターン15・15mの複数単位分を隙間なく繋ぎ合わせた大きな出射面を有する導光板1を提供することができる。また、各導光パターン15・15mの入射部に対応させてLEDを配置することで、出射面が大きいと同時に、簡素かつコンパクトな構成の面光源装置を得ることができる。

0066

特に、例えばシンクロトロン放射光を用いたX線リソグラフィ電鋳法を採用する場合、図9(b)で説明したX線マスク40は現状では例えば21cm×30cm程度の大きさのものしか作ることができないので、金型71・72(71m・72m)の型面を広い領域にわたって加工することが不可能であり、これが導光板1の出射面の大面積化に対する大きな障害になっていた。しかしながら、本実施形態の製造装置80ないし製造方法によれば、X線マスク40で形成されるパターンを少なくとも透明フィルム21の送り方向(X軸方向)に隣接して複数形成することで、上記の障害を克服して導光板1の出射面の大面積化を容易に実現することができ、この意味で本発明の意義は極めて大きい。

0067

また、図9(b)で説明したX線マスク40を共通として複数の金型を製造し、これを導光板1の製造装置80で用いることで、金型の製造コスト、ひいては導光板1の製造コストも低減することができる。特に本実施形態では、大規模なシンクロトロン放射光設備を必要とするX線マスク40の数を少なくできるので、このコス削減効果は極めて大きい。

0068

また、本実施形態では図6(b)に示すように、前記ドットパターン15・15mの転写は、前記透明フィルム21の送り方向(X軸方向)で互いに隣接するドットパターン15・15m同士が対称(正像・鏡像の関係)となるように行われる。言い換えれば、透明フィルム21の送り方向で互いに隣接する正像のドットパターン15と鏡像のドットパターン15mとは、図1における丸付数字の1の領域と1の領域同士が向き合い、5の領域と5の領域同士が向き合うというように、その隣接境界におけるドットの配置密度がX方向で互いに一致している。従って、正像のドットパターン15と鏡像のドットパターン15mとの境界部分の継ぎ目が殆ど全く目立たず、出射光のムラを低減して輝度の均一性を向上させることができる。

0069

また、各ドットパターン15・15mが対角線方向に光を入射させる場合、互いに隣接する2つの導光パターン15・15mに対し1つのLEDのみを配置する構成も可能になり、点光源の数の減少により面光源装置の構成を一層簡素化することができる。

0070

ただし、導光パターン単位が図1図2に示すように縦横の長さが等しい正方形状に構成されている場合は、鏡像反転パターン15mの代わりに、元のドットパターンを特定の方向に90°回転させた回転パターンを元のパターン15に隣接して配置することもでき、この場合でもドットパターンの単位同士の継ぎ目をなくすことができる。

0071

次に、上記の金型71・72(71m・72m)の第1変形例について、図10及び図11を参照して説明する。

0072

図10(a)に示すように、この第1変形例の正像金型71・72では、図1(b)や図2に示す導光パターンを、1つの正像金型71・72につき2単位分形成している。具体的には、金型71・72の型面の凹凸パターンは、図2に示す1単位分のドットパターン15と、当該ドットパターン15を横軸(X軸)を対称軸として鏡像反転したドットパターン15m’とを、縦方向(Y軸方向)に接続したパターンに相当する。この結果、金型71・72は、前述した実施形態(図6(a)を参照)と比較して、Y軸方向に2倍程度細長い形状を呈している。

0073

なお、上記鏡像反転パターン15m’を用いる代わりに、元のパターン15を180°回転したパターンに変更することもできる。即ち、ドットパターン15とそれを180°回転させたドットパターンとを縦方向(Y軸方向)に接続したパターンに相当する凹凸を金型71・72に形成しても良い。あるいは、図1図2に示すように導光パターン単位が正方形状に構成されている場合は、ドットパターン15とそれを特定の方向に90°回転したドットパターンとを縦方向に接続しても良い。

0074

また、上記の正像金型71・72のほかに、上記の型面の凹凸を縦軸(Y軸)を対称軸として鏡像反転したパターンに相当する凹凸を形成した、鏡像金型71m・72mを用意する。

0075

こうして得られた正像金型71・72及び鏡像金型71m・72mを図3の製造装置80で用いることによって、図10(b)に示すように、導光パターン(ドットパターン15・15m・15m’・15m”)をX軸方向に計n単位(nは2以上の整数)、Y軸方向に計2単位だけ縦横に並べた導光板1を得ることができる。従って、導光板1の出射面の一層の大面積化が可能になる。なお、上記nの値(言い換えれば、金型によるパターンの転写回数)は、図10(b)の例では4としているが、2以上であれば任意である。

0076

なお、この第1変形例の金型71・72(71m・72m)を製造する方法としては、前述の実施形態の図9(c)のように凸部レジストパターン32を形成した基板20を2つ製造しておき、この基板20(凸部レジストパターン32)を図11のように導光パターンの縦方向(Y軸方向)に2つ並べて互いに接続した状態で、電鋳法を用いてニッケル等を電着させ、2パターン分の円錐台形状凹部52を形成した金属構造体50を製造すれば良い。

0077

なお図11に示すように、並べられる2つの基板20・20のうち一方には前記ドットパターン15に対応する凸部レジストパターン32を形成し、他方には、当該ドットパターン15を上記のように鏡像反転させたパターン15m’に対応する凸部レジストパターン32を形成するものとする。このようにすることで、図10(a)に示すように、互いに鏡像の関係(対称)となる2単位分のドットパターン15・15m’に相当する凹凸を型面に有する金型71・72を得ることができる。

0078

以上に示すように、上記第1変形例において金型71は、X線マスク40で製造されたレジストパターン(凸部レジストパターン32)を複数並べて接続したものを用いて、電鋳法により作成される。そして、図3の製造装置80では、前記金型71・72を、前記レジストパターン(凸部レジストパターン32)の並べられる方向が前記透明フィルム21の送り方向(X軸方向)に垂直な方向に沿うように配置して行うように構成している。即ち、レジストパターンが並べられた方向が前記Y軸方向に沿うように金型71・72を向けた状態で、ドットパターンの転写を行うように構成している。なお、鏡像金型71m・72mにおいても同様である。

0079

従って、複数のレジストパターンを接続することで図10(a)に示すようにY軸方向に大きな金型71・72(71m・72m)を電鋳法で得ることができ、この金型を用いて複数回のドットパターンの転写を行うことで、図10(b)に示すように、透明フィルム21の送り方向(X軸方向)のみならずそれと垂直な方向(Y軸方向)にも出射面が広い導光板1を得ることができる。

0080

なお、金型の製造方法の第2変形例が図12に示され、この第2変形例では、3つの基板20(凸部レジストパターン32)を並べて互いに接続した状態で、電鋳法を用いてニッケル等を電着させている。そして、各基板20・20・20には、上述と同じく互いに対称な導光パターン15・15m’を2単位分繋ぎ合わせたパターンを3分割したものに相当する凸部レジストパターン32を形成する。

0081

このように、凸部レジストパターン32が互いに接続する部分の継ぎ目(基板20同士の継ぎ目)E1・E1が、導光パターンの単位同士の継ぎ目E2と一致しないようにレジストパターン32を構成すれば、より多くの凸部レジストパターン32を繋ぎ合わせて大きな導光パターン単位を実現することができ、更に高面積な導光板1を得ることができる。言い換えれば、導光パターンの2単位分に相当するドットパターンを3つのX線マスク40に分割して3つの凸部レジストパターン32を作成し、この3つの凸部レジストパターン32を複数並べて接続したものを用いて金型71・72を電鋳法により作成することで、上述したX線マスク40の大きさの制限にかかわらず大きな導光パターン単位を実現でき、導光板1の大面積化を実現できる。具体例を挙げれば、図12に示す金型を用いた場合、図10(b)の導光板1を更に縦方向(Y軸方向)に1.5倍に引き伸ばしたものに相当する導光板を製造することが可能である。なお、何単位分の導光パターンを幾つのX線マスク40で分割するかについては任意であって、複数のX線マスク40で分割するものであれば良い。

0082

次に、本実施形態の導光板1を備えた面光源装置の一例としてのライティングパネル(液晶表示用光源パネル)の概略構成を、図13の分解斜視図を参照して説明する。

0083

図13においてライティングパネル100は、反射フィルム5と、前記導光板1と、拡散フィルム2と、レンズフィルム3・4とを順に積層して構成されている。導光板1の側部には、点光源としての上記LED(発光ダイオード)6が配置され、このLED6から光が導光板1に入射される。図13の例では3つのLED6が導光板1の一辺側に並べて配置されているが、LED6の数及び配置はこれに限定されるものではなく、前述の導光パターン15の上記入射部に対応するようにLED6を設ければ良い。

0084

この構成で、LED6から導光板1に入射された光は、導光板1の前記導光パターンの内部で伝播することで面光源に変換され、導光板1の出射面(図13では、上面)から前記拡散フィルム2に向かって出射する。なお、前記反射フィルム5は、導光板1の出射面と反対側に漏れ出る光を上記の出射方向に反射させて、導光板1の内部に集めるためのものである。

0085

上記のように導光板1から出射した光は、光制御部材としての拡散フィルム2を通過することによって進行方向が拡散される。そして更に、所謂プリズムシートと称される、光制御部材としての前記レンズフィルム3・4を通過することによって、液晶表示画面の視野角内に集中し、輝度をより高めた光が液晶表示画面を照射する。

0086

図14は、図13に示したライティングパネル100を備えた液晶表示装置を概念的に示す図である。この図14に示す液晶表示装置500において、点光源としてのLED6から導光板1に入射された光は、矢印で示すように導光板1の内部で反射を繰り返した後、導光板1の出射面から出射し、拡散フィルム2、レンズフィルム3・4を通過して、液晶表示パネルとしての液晶セル200を照射する。

0087

具体的には、LED6から入射した光は、導光板1と空気の屈折率の差によって全反射を繰り返し、導光板1の内部を伝播する。そして前述したとおり、導光板1の出射面又は出射面と反対側の面の少なくとも何れか一方に、多数個のドット10が図1図2に示すように配置されて導光パターン15を構成しているので、光は全反射を繰り返して屈折し、出射面から出射することになる。

0088

なお、上記の液晶表示装置500では、液晶セル200の表示画面と反対側の面が、ライティングパネル100の光の出射面に対向するように配置されている(バックライト方式)。しかしながらこれに限定されず、液晶セル200の表示画面がライティングパネル100の光の出射面に対向するように配置されていても良い(フロントライト方式)。

0089

また、図15は、前記のライティングパネル100を大面積の照明装置として用いた例を示す概念図であって、図14の液晶表示装置500から、液晶セル200、レンズフィルム3・4及び液晶セル200を省略したものに相当する。この図15に示すように、本実施形態の導光板1は、例えば室内空間を照明するための面光源装置として用いることができる。また、上記のほかにも、本実施形態によって実現される広面積の面光源装置は、幅広い用途で利用することができる。

0090

以上に本発明の好適な実施形態及び変形例を示したが、上記の構成は更に以下に示すように変更することができる。

0091

前記製造装置80は図3(a)に示すように、ローラ61・62を一対で対向配置するように構成したが、これに限らず、例えば、互いに対向する1つのローラと平面状の部材との間で金型と透明フィルムとを圧接するように変更することができる。

0092

また、例えば図8(a)、(b)、(d)、(e)のように、凹部又は凸部が導光板1の一方の面にのみ形成される場合には、図3(a)や図4に示す金型の上下何れか一方を、例えば単なる平板状の部材に変更することができる。

0093

また、上記のように凹部又は凸部が導光板1の一方の面にのみ形成される場合には、図3(a)や図4に示す金型の上下何れか一方を省略し、金型と反対側から透明フィルムを直接ローラで圧接するように変更することができる。

0094

また、図3(a)の製造装置80は、前記ローラ61・62の外周面に沿って金型の1つ又は複数を巻き付けるように装着して、ローラ61・62の周面に凹凸を配置した構成に変更することができる。この場合でも、透明フィルム21に金型を対面させた状態でローラ61・62によって圧接しつつ送ることで、透明フィルム21に上記のドットパターン15をエンボス加工することができる。この構成では、金型の透明フィルム21への対面、圧接、分離をローラ61・62の回転のみで簡単に行うことができ、導光板1の連続的な製造を容易に行うことができるので、生産効率の向上が実現される。

0095

図6(b)や図10(b)に示す複数の導光パターン単位の配置は一例であって、他の配置に変更することもできる。なお、図10(b)のように導光パターンを縦横何れにも複数単位配置する場合は、各導光パターン単位の入射部が導光板1の周縁に位置するように配置する必要がある。

0096

図3(b)等に示すガイド手段としてのガイドローラは、棒状のガイドバー等に変更することができる。

0097

上記の導光パターンを構成するドットパターンは、図1(b)や図2に示すように、同一径のドットを入射部から離れるにつれて疎から密となるように配置している。しかしながら、疎の領域ではドットが相対的に小さくなり、密の領域ではドットが相対的に大きくなるようなドットパターンに変更することもできる。

0098

また、ドットパターンによらず、例えば細長い突起や溝によって導光パターンを構成するように変更することもできる。

図面の簡単な説明

0099

本発明の一実施形態に係る導光板の導光パターン単位においてドットの配置パターンを概念的に説明する図。
導光パターンの1単位におけるドットの配置パターンの全体概念図。
(a)は導光板の製造方法を示す側面図、(b)は同じく平面図。
図3(a)及び図3(b)におけるA−A断面矢視図。
(a)は金型によるエンボス加工前の透明フィルムの断面図、(b)はエンボス加工がされてドットが形成された透明フィルムの断面図。
(a)は導光板の製造工程で用いられる金型の型面に形成されるパターンを概念的に説明する図、(b)はエンボス加工後の導光板の正面図。
導光板のドットを構成する截頭円錐状の凸部の拡大写真を示す図。
導光板のドットの形状の種々の例を示す図。
導光板の製造工程で用いられる金型の製造手順を(a)〜(d)の順に説明する図。
(a)は、第1変形例に係る導光板の製造工程で用いられる金型の型面に形成されるパターンを概念的に説明する図、(b)はエンボス加工後の導光板の正面図。
第1変形例における金型を電鋳法で形成する様子を示す図。
第2変形例における金型を電鋳法で形成する様子を示す図。
導光板を用いる面光源装置としてのライティングパネルの概略構成を示す分解斜視図。
前記ライティングパネルを備えた液晶表示装置を概念的に示す図。
前記ライティングパネルを室内照明装置として使用する場合を概念的に示す図。

符号の説明

0100

1導光板
2拡散フィルム
3・4レンズフィルム
5反射フィルム
6LED(点光源)
10ドット
11円柱形状凹部
12 円柱形状凸部
13 凹部
14 凸部
15・15mドットパターン(導光パターン)
20基板
21透明フィルム(透明シート材)
30レジスト膜
32 凸部レジストパターン
40X線マスク
42X線透過膜
43X線吸収体
50金属構造体
52円錐台形状凹部
61・62ローラ
65ガイドローラ(ガイド機構)
71・72金型
80 導光板の製造装置
100ライティングパネル
200液晶セル
500 液晶表示装置

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