JP4013475B2 - 面発光装置の導光板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として液晶バックライト、パネルメーター、表示灯や面発光スイッチなどに用いられる、発光ダイオードを用いた面発光装置の導光板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶バックライトなどの光源として、点光源であるＬＥＤチップからの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。この面発光装置は、対向する主面を有する導光板の一端面から１又は２以上の発光ダイオードからの光を入射してその導光板の一方の主面全体から光を出射させるように構成される。
すなわち、図７の平面図に示すように、外枠９０３に、第１の主面と第２の主面とを有し透過性樹脂からなる導光板９０１と、その導光板９０１の端面に対向するように設けられた発光ダイオード９０２と、導光板の第２の主面側に設けられた反射体（図示せず）とを有してなり、発光ダイオード９０２からの光を導光板９０１の一方の主面全体から光を出射させる
【０００３】
このように構成された面発光装置において、導光板９０１は発光ダイオード９０２が対向配置される端面に例えば複数の溝からなる光拡散部９１１が形成され、射出成形により製造される。この導光板９０１において、破線９２０より発光ダイオード側の光入力部９０１ｂは、対向配置される発光ダイオードの形状又は個数に対応して種々の形状に形成する必要があるのに対し、面発光部９０１ａは複数の機種間で標準化が可能であることから光入力部９０１ｂに比較して形状の種類は少なくできる。
このような事情から、導光板を製造するための射出成形用の金型は、光入力部９０１ｂを形成する型と、面発光部９０１ａを形成する型とを合わせた割り型（割型構造）とし、異なる機種間であっても面発光部９０１ａを形成する型を共通にできる場合には光入力部９０１ｂを形成する型のみを取り換えて製造することにより、導光板の製造コストの削減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した割型構造の金型を用いた場合、成形された導光板において金型の合わせ部分で段差が生じ、その導光板を用いて面発光装置を構成すると、その段差部分に輝線が生じるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は割型構造の金型を用いて製造した場合においても、面発光装置に生じる輝線を実質的に無くすことができる面発光装置の導光板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係る面発光装置の導光板の製造方法は、第１の主面と第２の主面とを有し、発光ダイオードから入力された光を拡散させる光入力部と光入力部によって拡散された光を上記第１の主面から出射する面発光部とからなる面発光装置の導光板の製造方法において、
凹部を有する固定ブロックと、第１の上面を有し上記凹部にスライド可能に設けられる上記面発光部に対応するスライドブロックと、第２の上面を有し上記固定ブロック上で上記スライドブロックに接するように設けられる上記光入力部に対応する光入力部ブロックとを含み、上記導光板の形状に対応した形状のキャビティーが形成される金型を、上記スライドブロックと上記光入力部ブロックとを上記固定ブロックに組み合わせたときに上記第２の上面が上記第１の上面より金型段差だけ高くなるように作製する金型作製工程と、
上記キャビティーに溶融した熱可塑性樹脂を注入する工程と、を有し、
上記光入力部と上記面発光部との境界で上記第２の主面のみに上記金型段差に対応する段差が形成されるように成形して、上記光入力部を上記面発光部より薄く形成することを特徴とする。
以上のように構成された本発明に係る導光板の製造方法によれば、第２の主面において面発光部側が高くなるように段差が形成されるので、発光ダイオードから入力された光は段差部で等方向に分散されて面発光部１ａに入力され、光入力部と面発光部の境界の近傍における輝線の発生を抑制できる。
【０００７】
また、本発明に係る面発光装置の導光板の製造方法では、効果的に輝線の発生を抑えるために上記段差が８０μｍ以下になるように、上記金型段差と上記キャビティーに溶融した熱可塑性樹脂を注入する成形圧力とを設定することが好ましい。
また、本発明に係る面発光装置の導光板の製造方法では、より効果的に輝線の発生を抑えるために上記段差が１０μｍ以上、６０μｍ以下になるように、上記金型段差と上記キャビティーに溶融した熱可塑性樹脂を注入する成形圧力とを設定することがさらに好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態について説明する。
本実施の形態の面発光装置の導光板１は、図１に示すように、出射面である第１の主面１２と反射体が設けられる反射面である第２の主面１３とを有し、発光ダイオードから入力された光を拡散させる光入力部１ｂと光入力部１ｂによって拡散された光をその第１の主面１２から出射する面発光部１ａとからなる。
そして、本実施の形態の導光板１では、光入力部１ｂが第２の主面１３のみにおいて光入力部１ｂと面発光部１ａとの境界に段差１０が生じるように面発光部１ａに比較して薄く形成したことを特徴とし、これにより、本実施の形態の導光板を用いて面発光装置を構成したときの光入力部１ｂと面発光部１ａの境界における輝線の発生を抑制している。
すなわち、本発明の導光板１では、図１及び図２（ａ）（図１のＡ−Ａ’線についての断面図）に示すように、第２の主面１３において光入力部１ｂと面発光部１ａとの境界で光入力部１ｂが低くなるように段差が生じるように光入力部１ｂを面発光部１ａより薄くし、第１の主面においては光入力部１ｂと面発光部１ａとの境界に段差が生じないようにしている。
【０００９】
以上のように構成された実施の形態の導光板１において、第２の主面において面発光部１ａ側が高くなるように段差を設けているので、発光ダイオードから入力された光は段差部１０で図２（ａ）の矢印に示すように等方向に分散されて面発光部１ａに入力され、その結果、輝線の発生を抑制できる。
これに対して、比較のために示した図２（ｂ）のように、第２の主面において面発光部１０１ａより光入射部１０１ａが高くなるように、段差１１０が生じると、図２（ｂ）の矢印に示すように段差１１０の直上に集中して光が反射されて第１の主面において光入力部１０１ｂと面発光部１０１ａとの境界近傍に強い輝線が生じることになる。
また、導光板の第２の主面において、光入力部１０１ｂと面発光部１０１ａとの境界に段差が生じないように、すなわち光入力部１０１ｂと面発光部１０１ａの高さが同じになるように導光板を射出成形により製造した場合であっても、光入力部１０１ｂと面発光部１０１aの境界で金型を合わせる割型を採用すると、型を合わせた部分で線状の突起が形成されるので、その導光板を用いて面発光装置を構成した時には輝線が観測される。
【００１０】
したがって、本発明において第２の主面１３における段差部１０は、少なくとも光入射部１ｂが面発光部１ａより低くなるように形成する。
また、本発明では輝線の発生を効果的に抑えるために、後述の実施例で詳細に説明するように、その段差は８０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１０μｍ以上、６０μｍ以下に設定する。
【００１１】
次に、本実施の形態の導光板の製造方法について説明する。
本実施の形態の導光板１は、溶融した熱可塑性樹脂を金型内に形成されたキャビティーに注入することにより作製される。
本実施の形態の導光板１を成形するための金型（中型３０）は、図３に示すように、凹部３１ａを有する固定ブロック３１と、固定ブロック３１の凹部３１ａにスライド可能に設けられるスライドブロック３２と、固定ブロック３１上でスライドブロック３２の前面に接するように設けられる光入力部ブロック３３とからなり、これらの３つのブロックにより導光板１の形状に対応したキャビティー３５が形成される。
尚、図３の中型３０では、光入力部ブロック３３に樹脂を圧入するためのランナー３３ｂが形成されている。
また、スライドブロック３２の下には、スライドブロック３２を上方に突き出すための突き出しピン３４が設けられる。
【００１２】
ここで、本実施の形態の導光板１を成形するための中型３０は、図４（ｂ）に示すように、固定ブロック３１の凹部３１ａにスライドブロック３２を所定の位置に固定し、固定ブロック３１上で光入力部ブロック３３とスライドブロック３２とを合わせた時に、光入力部ブロック３３の試料上面３３ａがスライドブロック３２の上面３２ａよりｔだけ高くなるように作製される。
以上のように構成された中型３０は、図５に示す下型４２の凹部４２ａに嵌め合わされて、上型４１が閉じられた状態で中型３０のキャビティー３５に溶融した樹脂が圧入されて、図４（ａ）に示すようにキャビティー３５に対応した導光板１が成形される。
【００１３】
このように、導光板１を成形するための金型を、光入力部１ｂと面発光部１ａの間で割型とし、光入力部ブロック３３の試料上面３３ａがスライドブロック３２の上面３２ａより高くなるように作製することにより、第２の主面１３において光入力部１ｂと面発光部１ａとの境界で光入力部１ｂが低くなるような段差を有する導光板１を作製することができる。
【００１４】
次に、光入力部ブロック３３の試料上面３３ａとスライドブロック３２の上面３２ａとの間の金型段差ｔと、導光板１の光入力部１ｂと面発光部１ａとの境界における第２の主面の段差Ｔとの関係について説明する。
金型段差ｔを一定にした場合であっても、成形圧力（射出圧力）を変化させると、導光板１の段差Ｔとの間には以下のような関係がある。
すなわち、金型段差ｔを５μｍに設定しかつ射出速度を約１８ｍｍ／Ｓの一定として、射出圧力を順次増加させた時、表１に示すようにその圧力にほぼ比例して導光板１の段差は大きくなる。
【００１５】
表１

【００１６】
したがって、本実施の形態において、導光板１の光入力部１ｂと面発光部１ａとの境界における第２の主面の段差Ｔは、金型の光入力部ブロック３３の試料上面３３ａとスライドブロック３２の上面３２ａとの間の金型段差ｔと成形条件特に成形圧力（射出圧力）とを考慮して設定される。
【００１７】
また、本発明において、導光板１の材料として適した材料は、アクリル及びポリカーボネートである。以下、表２にその物性と成形収縮率について示す。
表２

【００１８】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について説明する。
本発明に係る実施例として、第２の主面１３において光入射部１ｂが面発光部１ａより低くなるように形成した本発明に係る導光板であって、段差Ｔの値が異なる１２個の導光板をアクリルを用いて作製し、その導光板を用いて面発光装置を構成したときの輝度を測定した。その結果を図６のグラフに示す。
尚、図６には第２の主面１３において光入射部１ｂが面発光部１ａより高くなるように形成した本発明の範囲外の導光板を比較例として作製し、その本発明の範囲外の導光板を用いて面発光装置を構成したときの輝度を比較のために示した。図６において、段差Ｔの値が負（マイナス）である×印で示した点が比較例に係るものである。
【００１９】
以上の図６に示す結果から明らかなように、本発明に係る実施例の導光板は、比較例の導光板より輝線の輝度を低くできる。
また、図６のグラフからわかるように、本発明において、輝線の輝度を効果的に低くするために、その段差Ｔは８０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上、６０μｍ以下に設定することがさらに好ましい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る面発光装置の導光板は、発光ダイオードから入力された光を拡散させる光入力部と光入力部によって拡散された光を上記第１の主面から出射する面発光部とからなり、上記光入力部が上記第２の主面において上記光入力部と上記面発光部との境界に上記光入力部側が低くなるような段差が生じるように上記面発光部に比較して薄く形成されているので、発光ダイオードから入力された光は段差部で等方向に分散されて面発光部１ａに入力され、光入力部と面発光部の境界の近傍における輝線の発生を抑制できる。
これにより、本発明によれば、割型構造の金型を用いて製造した場合においても、面発光装置に生じる輝線を実質的に無くすことができる面発光装置の導光板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態の導光板の構成を示す斜視図である。
【図２】 （ａ）は、図１の導光板の断面図であり、（ｂ）は比較のために示した本発明の範囲外の導光板の断面図である。
【図３】 本実施の形態の導光板を製造するための中型の斜視図である。
【図４】 （ａ）は実施の形態の導光板の断面図であり、（ｂ）は図３の中型の断面図である。
【図５】 実施の形態の上型と下型の斜視図である。
【図６】 本発明に係る実施例の段差Ｔに対する輝線の輝度を示すグラフである。
【図７】 一般的な面発光装置の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 導光板、１ｂ 光入力部、１ａ 面発光部、１０ 段差部、１２ 第１の主面、１３ 第２の主面、３０ 中型、３１ 固定ブロック、３１ａ 凹部、３２スライドブロック、３３ 光入力部ブロック、３３ｂ ランナー、３４ 突き出しピン、３５ キャビティー、４１ 上型、４２ 下型。

Claims (3)

1. 第１の主面と第２の主面とを有し、発光ダイオードから入力された光を拡散させる光入力部と光入力部によって拡散された光を上記第１の主面から出射する面発光部とからなる面発光装置の導光板の製造方法において、
   凹部を有する固定ブロックと、第１の上面を有し上記凹部にスライド可能に設けられる上記面発光部に対応するスライドブロックと、第２の上面を有し上記固定ブロック上で上記スライドブロックに接するように設けられる上記光入力部に対応する光入力部ブロックとを含み、上記導光板の形状に対応した形状のキャビティーが形成される金型を、上記スライドブロックと上記光入力部ブロックとを上記固定ブロックに組み合わせたときに上記第２の上面が上記第１の上面より金型段差だけ高くなるように作製する金型作製工程と、
   上記キャビティーに溶融した熱可塑性樹脂を注入する工程と、を有し、
   上記光入力部と上記面発光部との境界で上記第２の主面のみに上記金型段差に対応する段差が形成されるように成形して、上記光入力部を上記面発光部より薄く形成することを特徴とする面発光装置の導光板の製造方法。
2. 上記段差が８０μｍ以下になるように、上記金型段差と上記キャビティーに溶融した熱可塑性樹脂を注入する成形圧力とを設定する請求項１記載の面発光装置の導光板の製造方法。
3. 上記段差が１０μｍ以上、６０μｍ以下になるように、上記金型段差と上記キャビティーに溶融した熱可塑性樹脂を注入する成形圧力とを設定する請求項１記載の面発光装置の導光板の製造方法。

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