(57)【要約】【課題】液晶ディスプレイの大型化に対して、このバックライト用の拡散板を精度よく効率的に製造可能とすること。【解決手段】まず、１個あるいは複数個に分割した原盤を転写して形成されるレプリカを作成する。この複数のレプリカを平面的に互いに結合することにより、大面積に対応するレプリカ複合体を構成する。続いて、レプリカ複合体から一体型のスタンパを作成する。そして、このスタンパによって樹脂を射出成形し、液晶ディスプレイ機器用の拡散板を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ディスプレイに用いられるバックライト用拡散板を製造するための方法において、
前記拡散板の光出面に形成されるパターンを有する１または複数の原盤により、該パターンを転写して複数のレプリカを作成し、
該複数のレプリカを平面的に配列して互いに接合することによりレプリカ複合板を構成し、
該レプリカ複合板のパターンを転写してスタンパを作成し、
該スタンパにより樹脂を成型して前記拡散板を製造する、
ことを特徴とするバックライト用拡散板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のバックライト用拡散板の製造方法において、前記複数のレプリカを、該レプリカを構成する材質と略同一の組成を主体とする接着部材により互いに結合するようにしたことを特徴とするバックライト用拡散板の製造方法。
【請求項３】
液晶ディスプレイに用いられるバックライト用拡散板を製造するための方法において、
前記拡散板の光出面に形成されるパターンを有する複数のレプリカを一体的に結合して構成されたレプリカ複合板によりスタンパを作成し、
前記スタンパにより樹脂を成型して前記拡散板を製造する、
ことを特徴とするバックライト用拡散板の製造方法。
【請求項４】
液晶ディスプレイに用いられるバックライト用拡散板において、
光出面に前記バックライトからの光を拡散するためのパターンが形成されており、
該パターンは、前記パターンを有する複数のレプリカを一体的に結合したレプリカ複合板により作成されたスタンパを用いて形成されることを特徴とするバックライト用拡散板。
【請求項５】
液晶ディスプレイのバックライト用の拡散板において、
前記拡散板は、一体で構成されたスタンパによって表面に微細なパターンを成形された樹脂により構成され、
前記スタンパは、複数個に分割されたレプリカを平面的に配列して互いに結合して作成されたレプリカ複合板から前記パターンを転写することにより構成され、
前記レプリカ複合板を構成する複数個の前記レプリカは、１または複数個の原盤のパターンを転写することにより形成され、
前記複数のレプリカは、接着部材により互いに結合され、前記接着部材は、前記レプリカを形成する材質と略同一の組成を主体として構成される
ことを特徴とするバックライト用の拡散板。
【請求項６】
請求項１に記載のバックライト用の導光板において、
前記レプリカ間の接合部の形状は、前記スタンパに形成される微細パターンの形状と略同じ幅と深さを有することを特徴とするバックライト用の拡散板。
【請求項７】
バックライトとバックライト用の拡散板とを有する液晶ディスプレイ機器において、
前記拡散板は、複数個のレプリカを平面的に配列して接合することにより作成されたレプリカ複合板によりパターンが転写されたスタンパによって成形される樹脂製の拡散板であって、
前記バックライトの長手方向と略平行な方向の前記レプリカの接合面の数が、前記バックライトの長手方向と略直交する方向の前記レプリカの接合面の数よりも多い
ことを特徴とする液晶ディスプレイ機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト用の拡散板に係わり、大画面用の拡散板を精度良く形成し、種々のサイズの大画面に対し低コストで製造可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型の平面型表示機器として用いられる液晶ディスプレイは、ディジタル処理技術、液晶パネルの加工技術等の開発により、大画面化、高精細化が急速に進んでいる。
【０００３】
液晶ディスプレイは、情報の表示のために液晶パネルに光を照射するバックライトとしての光源を持ち、液晶パネル側面側からの光源の光を導光して、液晶ディスプレイに均一にかつ効率よく拡散したり、あるいは直下からの光源の光を透過して拡散したりするための拡散板を有している。液晶ディスプレイの大型化に伴って拡散板自体も大面積を必要とされている。拡散板の大型化は、拡散板の加工を行う製造装置の大型化を必要とし、コスト増加や加工精度の維持の困難さを招いている。拡散板の製造コストの低減と品質の向上に関する技術として、例えば特許文献１（特開２００３−２０２４２４号公報）に開示されるものが知られている。また、大型の導光板を製造する方法に関する技術としては、例えば特許文献２（特開平９−２４５５７号公報）、及び特許文献３（特開２０００−１５３５４３号公報）に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０２４２４号公報
【特許文献２】特開平９−２４５５７号公報
【特許文献３】特開２０００−１５３５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した従来技術には解決しなければならない技術課題がある。
【０００６】
特許文献１は、電鋳法により形成されたレプリカ板を金型キャビティ内に配置して導光板を製造することを開示するが、大型の拡散板の製造については考慮されていない。
【０００７】
特許文献２は、小面積の原盤の端面を複数貼り合わせることによって大面積の原盤を作製し、原盤から電鋳工程を経て作製されるスタンパを用いることによって大面積の光学部品を作製することを開示する。しかしながら、特許文献２に記載の技術では、原盤を複数個作製し、複数個の原盤を貼合わせて大面積の原盤とするため、原盤の加工面積を削減することができず、原盤の接合面の加工作業、端面の接着作業の工程が増加することから、十分なコスト低減や、精度維持が困難となる。
【０００８】
特許文献３は、凹凸パターンを設けた複数枚のスタンパを互いに密着するように並べた大面積のスタンパとし、このスタンパを配置した金型によって、スタンパの凹凸パターンを熱可塑性樹脂に転写形成することを開示する。しかしながら、特許文献３に記載の技術では、スタンパの貼合せの精度が、最終製品（例えば拡散板）に直接転写されることもあって、厚さの薄いスタンパの貼り合わせ端面のカッティング精度や、フィルムによる精度の良い裏打ち作業等、特別な加工技術が必要となり得る。また、金型に接着されたスタンパは分割されたものであるから、射出成形時おける樹脂の流れによる圧力や、熱によって接着がずれる懸念もあり、光学部品の精度維持の管理が困難となる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、精度の良い拡散板を効率よく、低コストで製造可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための、本発明に係る拡散板の製造方法は、拡散板の光出面に形成されるパターンを有する１または複数の原盤により、該パターンを転写して複数のレプリカを作成し、該複数のレプリカを平面的に配列して互いに接合することによりレプリカ複合板を構成し、該レプリカ複合板のパターンを転写してスタンパを作成し、そして該スタンパにより樹脂を成型して前記拡散板を製造することを特徴とするものである。
【００１１】
また本発明に係る液晶ディスプレイのバックライト用の拡散板は、一体で構成されたスタンパによって表面に微細なパターンを成形された樹脂により構成され、前記スタンパは、複数個に分割されたレプリカを平面的に配列して互いに結合して作成されたレプリカ複合板から前記パターンを転写することにより構成され、前記レプリカ複合板を構成する複数個の前記レプリカは、１または複数個の原盤のパターン転写することにより形成され、前記複数のレプリカは、接着部材により互いに結合され、前記接着部材は、前記レプリカを形成する材質と略同一の組成を主体として構成されることを特徴とする。
【００１２】
前記レプリカ間の接合部の形状は、前記スタンパに形成される微細パターンの形状と略同じ幅と深さを有するようにしてもよい。
【００１３】
更にまた、前記バックライトの長手方向と略平行な方向の前記レプリカの接合面の数が、前記バックライトの長手方向と略直交する方向の前記レプリカの接合面の数よりも多くしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、精度の良い拡散板を効率よく、低コストに提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
【００１６】
本発明は、スタンパを用いて射出成形や、熱圧縮成形等によって精度良く、低コストによって、大きな平面を有する拡散板を関するものである。
【００１７】
図１は、液晶ディスプレイ機器の概略構成図である。図１において、液晶ディスプレイ機器の筐体１０内には、情報を表示する液晶ディスプレイ１１が設けられており、液晶ディスプレイ１１の背面には、冷陰極管等による線状発光を行う光源１が複数本、略平行に配置されている。液晶ディスプレイ１１の背面側には、光源１を挟んで、光源１の光を反射する反射板１２が配置されている。また、光源１と液晶ディスプレイ１１との間には、本実施例に係る製造方法により製造された拡散板２が配置されている。
【００１８】
拡散板２は例えば図２に示されるように、光源１からの光が入射される入射面、すなわち光源１と対向する対向面２３は、光学的な拡散、導光作用を持つパターンが形成されない略平面形状を為している。一方、光源１からの光が出射される出射面２１は、光学的な拡散、導光作用を持つパターン２２が形成されている。ここで、光源１は、冷陰極管に代えて、複数個の半導体発光素子（ＬＥＤ素子）を用いてもよい。また、大型のディスプレイは、画面の輝度を十分に確保するために、拡散板２と対向する側に光源１を配置する場合が多いが、拡散板２の側面に光源１を配置する構成であってもよい。すなわち、本実施例に係る拡散板２は、光を拡散する機能を持つものであってもよいし、拡散板に替えて光を所定方向に導く機能を持つ導光板であってもよい。また、後述する拡散板２製造方法は、拡散板、あるいは導光板に対しても区別無く適用することができる。
【００１９】
図２は、拡散板２の一実施例を模式的に示した図である。図２に示す実施形態は、説明を容易にするために拡散板２を８面に分割した例を示している。拡散板２の分割面は、拡散板２に形成されるパターン２２の形状、平面型表示機器に配されるバックライト（光源）１の位置、及び／または原盤の加工装置の作業性、仕様、サイズ等に応じて適切な数に設定され得る。また、平面型表示機器の異なるサイズの表示画面に対応するためには、同一の分割面を有するパターンを増減して所定の面積となるように設定することができる。
【００２０】
拡散板２の平面内において、２種類以上の複数（例えば、２つ）のパターン２２１、２２２を有する領域が存在する場合には、このパターンの種類に応じて分割数が決定される。すなわち、拡散板２に形成されるパターンの種類の数を基準にしてまず分割数が決定され、更に、それぞれのパターンが形成される領域内においては、そのパターンを形成するために適切な任意の分割数が選定される。拡散板２の平面内において、同一のパターン２２が繰り返し形成されている場合には、分割数は特に限定される必要はない。
【００２１】
ここで、拡散板２の作用について説明する。光源1から出射される光は、反射板１２からの反射光と共に、拡散板２に入射される。拡散板２に入射された光は、出射面２１に形成されたパターン２２によって散乱されるとともに、光の出射方向が定められて、液晶ディスプレイを照射する。このパターン２２は、液晶ディスプレイの輝度の向上や表示画面の明るさの均一化を図るために最適な形状を為している。よって、拡散板２の出射面２１には、光源１の種類や、導光板２の形状等によって同一の凹凸によるパターン２２が施される場合も、中央部面と周辺部面で異なる凹凸によるパターン２２１、２２２が施される場合もある。本実施例では、出射面２１に形成するパターン２２は、画面の両周辺部に対応するパターンＡ２２１と、画面の中央部に対応するパターンＢ２２２とを含むものとする。
【００２２】
このパターン２２（２２１、２２２）が形成された拡散板２の製造方法について、図３を参照しつつ説明する。図３は、本実施例に係る拡散板の製造方法を示す工程図である。
【００２３】
この例において、拡散板２には、図２で示したように、出射面２１の両側辺部に凹凸のパターンＡ２２１が施され、中央部に凹凸のパターンＢ２２２が形成されているものとする。ここで、本実施例は、スタンパの形成を複数個のレプリカの作成によって行うようにており、図３の例では、８個のレプリカを作成するものとする。本実施例に係るレプリカは、後述するように金属製の原盤（マスター型）によって作成されるため、この原盤の小形化による原盤作製の低コスト化、及びレプリカの作製個数を転写効果によって上げるために、本例ではレプリカを８個としている。しかしながらこれに限られるものではなく、これよりも少ない個数としてもよい。例えば、最小分割数として、拡散板２を中央で左右に分割するようにレプリカを２個としてもよいし、また、上述のパターン２２１、２２２に対応する領域毎にレプリカを分割してもよい。
【００２４】
まず、図３（ａ）の工程において、拡散板２を製作するための金属製の原盤（マスター型）３を作成する。このマスター型３は、その表面に、拡散板２に形成したいパターンと対応する微細パターンを切削加工することによって作成される。マスター型３の形成は、サイズを小さく設定することによって、マスター型３自身の材料の縮減や加工工数の低減が図られる。ところで、後に説明するように、本実施例では大面積のスタンパ７を形成するために複数のレプリカ５を接合してレプリカ複合板６を構成する。このため、マスター型３のサイズをあまり小さくすると、レプリカ５同士の接合個所が多くなるため、レプリカ５同士の接合に係る作業工程が増加する。よって、マスター型３のサイズは、導光板２の出射面２１に同一の凹凸のパターン２２が形成されている場合には、切削加工によってパターン２２を形成するために支障の無い範囲で最大のサイズとなるように選定することが好ましい。より好ましくは、拡散板２のパターン２２１、２２２が変化する位置に対応して分割するようにマスター型３のサイズを選定する。パターンの変化をマスター型３の分割境界線としてマスター型３を分割することによって、マスター型３の加工の容易性を向上させることができる。また、このようにすることによって、レプリカ５の接合面における光の拡散への影響を抑制することもできる。よって、本実施例では、上記したようにマスター型３を8分割としている。
【００２５】
上記の例では、切削加工によってマスター型３を形成することとしたが、勿論他の方法によってマスター型３を形成してもよい。
【００２６】
マスター型３の形成において、パターン２２（２２１．２２２）が加工された有効領域（マスター型３のパターン）３１とそれを取り囲む領域の境界には、後の工程により外周領域を切削して削除するための加工基準となるアライメントマーク３２を形成しておくことが好ましい。
【００２７】
パターン２２の凹凸形状は、最終的に必要となる光学特性が得られるように形成され、例えば、数１０μｍ〜数１００μｍの大きさの微小なプリズム群、ドット群、またはレンズ形状群で構成される。
【００２８】
つぎに図３（ｂ）に示された工程について説明する。かかる工程では、まず、マスター型３のパターン領域部３１の面に所定の厚さを構成するために必要な紫外線硬化樹脂を滴下する。続いて、透明なアクリル樹脂からなるアクリル板を、上記紫外線硬化樹脂と重ね合わせる。このとき、アクリル板と紫外線硬化樹脂との間に気泡が残存しないようにする。その後、このようにして重ね合わされたアクリル版と紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することによって、マスター型３のパターン３１が転写されたレプリカマザー４を形成する。このマスター型３から転写されるレプリカマザー４は、必要な所定個数作成される。本実施例においては、図２に示されるようにパターンＡ２２１、及びパターンＢ２２２を有するレプリカマザー４は各々４個づつを形成することになる。
【００２９】
上記紫外線硬化樹脂の代わりとしてアクリルモノマー液を滴下し、アクリル板と共に加熱硬化することによっても、レプリカマザー４の形成が可能である。
【００３０】
本実施例では、レプリカマザー４としてのアクリル板の厚さは、マスター型３から容易に剥離可能となすために略３ｍｍ程度に設定される。すなわち、１ｍｍ以下の場合は次の工程での端面トリミング加工が困難であり、逆に１０ｍｍ以上では剥離が困難と成る場合が多い。このため、アクリル板の厚さは１〜１０ｍｍの範囲内とすることが好ましく、本実施例では上記のように略３ｍｍとしている。
【００３１】
つぎに図３（ｃ）に示された工程において、レプリカマザー４の端面のトリミングを行う。例えば、非有効面の一部を残すようにアライメントマーク３２の転写マーク４２を基準に有効領域（レプリカ５のパターン）４１の端面を精密直線加工する。トリミング時の加工の直線精度は１０μｍ以内であることが好ましい。
【００３２】
続いて、図３（ｄ）に示された工程について説明する。かかる工程では、まず、レプリカマザー４の端面をトリミングして得られたレプリカ５の端面に紫外線硬化型接着剤６１を塗布し、パターンの合わせ面のズレが設計許容値内に入るようＸ−Ｙ−Ｚ面の位置合わせ調整を行う。次に、この位置合わせ調整の後に紫外線ランプ照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させることにより、レプリカ５同士を結合してレプリカ複合板６を形成する。位置合わせ後の位置ズレの許容値は、１０μｍ以内とすることが好ましい。レプリカ複合板６の接合面（レプリカ５同士の繋ぎ目）の位置ずれについては、接着剤の硬化形態を制御することで、当該位置ずれによる影響を低減することができる。例えば空気雰囲気下で紫外線硬化型接着剤を硬化させた場合、接着剤の空気接触表面の硬化が不十分となるので、その未硬化部分の紫外線硬化型接着剤を例えばアルコールなどの溶剤で洗い流して除去する。このようにすれば、スタンパ同士の繋ぎ目部分は僅かな凸状の形態となる。また、窒素雰囲気下では接着剤の窒素接触表面を充分に硬化できるので、この場合のスタンパ面の繋ぎ目は凹状の形態と成る。すなわち、このように接着剤の硬化形態を設定すれば、レプリカ５同士の繋ぎ目を擬似的なパターンとすることができる。つまり、上記のようにして得られたつなぎ目の部分は、光学的にパターン２２とほぼ等しくなり、上記のような位置ずれが生じても、その影響を低減することができる。
【００３３】
このことはアクリル樹脂板等の透明体をベースにしたレプリカ作成の大きな特徴と言える。
【００３４】
このようにして複数のレプリカ５を互いに接合して構成されたレプリカ複合板６上のパターンをスタンパ７に転写することによって、大面積の導光板の成形に用いるスタンパ７が形成される。
【００３５】
ここで、レプリカ５と接着材６１との材質は、同系の樹脂材料とする。このようにすれば、レプリカ複合板６が一体構造物としてみなされ、レプリカ複合板６上のパターン転写してスタンパ７を製作する場合において、接合部分の影響を最小限に抑制できる。スタンパ７はニッケル等による電鋳加工等によって形成されることが好ましい。
【００３６】
また、レプリカ５の材質と接着剤６１の材質がほぼ同一の材料であることから、レプリカ５の位置がアライメントマーク３２による位置あわせ精度が大きくずれることがない。更に、接合面に塗布する接着剤６１の幅が端面の稜線で変動しても、接着剤６１の接合幅部分を光の散乱と透過率を妨げない擬似パターンを為すように形成することができる。すなわち、線光源１に対しての平行な凹凸は、光散乱性能を維持しながら、透過率も確保できることから光の拡散むら(境界線)が目視されることをかなりの精度で抑制できる。
【００３７】
図４は、レプリカの接合状態を示す図である。レプリカ複合板６の接着剤６１は、毛管現象によって、レプリカ５の平面より低い位置に流れ込み、レプリカ５同士を接合させる。よって、レプリカ複合板６を転写して形成されるスタンパは、レプリカ複合板６の接合部分に対応する部分が凸状に形成される。従って、スタンパによって形成された拡散板２は、上記接合部分に対応する部分が凹部として形成される。このため、上記接合部分は、拡散板２に形成されるであろう微細パターンと同等の大きさの擬似パターンを為すように形成することが好ましい。すなわち、図４に示された凹部の深さ及び幅の寸法ｄは、上記微細パターン２２との幅及び深さと略同じにすることが好ましい。
【００３８】
上記液晶バックライトの光源１は、通常、画面水平方向に延びる横長の複数の冷陰極管を含んでおり、この複数の冷陰極管は、互いに等間隔でかつ略平行となるように、画面垂直方向に並んで配置されている。従って、冷陰極管の長手方向（つまり画面水平方向）と略平行な方向のレプリカ５の接合面の数を、前記バックライトの長手方向と略直交する方向（つまり画面垂直方向）の前記レプリカの接合面の数よりも多くすることがより好ましい。このように構成すれば、スタンパ７に形成された上記接合部分に対応する凹凸部によって生じる光の拡散むらによる影響を抑制することができる。すなわち、冷陰極管の配置方向（つまり冷陰極管の長手方向）と平行となる接合面を設けるようにすることで、接合面を目視上支障のない状況にできる。
【００３９】
上記の工程に示したように、拡散板２に形成されるパターンを有するマスター型３を小形で加工し易い形状で構成し、このマスター型３を用いてレプリカ５を複数個形成する。この複数のレプリカ５を平面的に配列して互いに接合することによって、一体型のレプリカ複合板６を構成する。そして、このレプリカ複合板６を用いることによって、所望のパターンを有した大面積のスタンパ７を形成することが可能である。
【００４０】
図５は、３２型の液晶ディスプレイ機器と４２型の液晶ディスプレイ機器に使用される拡散板用のレプリカ複合板の一構成例を示している。この例では、１つのマスター型３の金型を１３ｃｍ×２３ｃｍの寸法を持つものとして製作する。このようにすると、マスター型３より転写したレプリカ５を、３２型においては３列３行（９個）、４２型においては４列４行（１６個）用いて互いに接合することで、各々の表示サイズに対応したレプリカ複合板６を形成することができる。すなわち、本例によれば、各表示サイズの所望のスタンパ７を容易に形成でき、表示サイズの異なる液晶ディスプレイ機器の導光板を容易かつ低コストで製作することができる。
【００４１】
このように、本実施例では、複数のレプリカ５を接合してレプリカ複合板６を形成し、この接合したレプリカ複合板６を用いて、一体型のスタンパ７を形成し、このスタンパ７によって拡散板２を樹脂成形する方法としている。拡散板２の接合部は、スタンパ７の原型となるレプリカ複合板６の接合部と対応するものであるから、拡散板２の成形におけるスタンパ７の強度的な問題等もなく射出成形により形成することができる。樹脂成形の金型内でのスタンパ７の位置ずれが生じることがなく、精度の良い拡散板２を効率よく作製できる。もちろん、射出成形以外の他の成形方法を用いてもよい。
【００４２】
以上のように本実施例では、大画面の拡散板２の作製において、一体型の大型のスタンパ７を用いることが可能となり、大型の拡散板が安価に提供することができる。更に、拡散板２の成形時におけるスタンパの損傷を防止できる。この方法は液晶ディスプレイの拡散板のみならず、他の大型光学部品への適用も可能であることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】液晶ディスプレイ機器の概略構成図である。
【図２】本発明における導光板の一実施例を模式的に示した図である。
【図３】本実施例における拡散板の製造方法を示す工程図である。
【図４】本実施例におけるレプリカの接合状態を示す図である。
【図５】本実施例における拡散板用のレプリカ複合板の一構成例である。
【符号の説明】
【００４４】
１…平面光源、２…拡散板、２１…出射面、２２…微細パターン…２２１…微細パターンＡ、２２２…微細パターンＢ、３…マスター型、３２…アライメントマーク、４…レプリカマザー、５…レプリカ、６…レプリカ複合板、７…スタンパ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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