(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面形状が略長方形で、短辺が入光面となり、長辺の側面に凸部を有し、該凸部と前記長辺との接続部にＲ付けがなされている薄肉導光板において、該Ｒ付けの形状は、前記凸部の端点を通り、かつ、該凸部を設けた長辺の前記端点側の側面で接する仮想円の一部で、該仮想円は前記端点における仮想円の接線と前記長辺とが交叉する角度（θ）が、１°＜θ＜２０°となる半径を有し、前記凸部と長辺との接続部に設ける前記Ｒ付け部分の厚みは、前記凸部の厚みと略同一であって、前記凸部は、射出成形金型の製品キャビティに溶融樹脂を充填する為に設けたゲートによるゲート部跡の一部、並びに溶融樹脂を製品キャビティからオーバーフローさせる為に反ゲート側に設けたオーバーフローによるオーバーフロー部跡の一部からなる薄肉導光板を用いたサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶表示装置の薄肉導光板を成形することを特徴とする射出成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置等の照明に用いる薄肉導光板、該薄肉導光板用の射出成形金型、該薄肉導光板を用いたサイドライト型面光源装置、及び該サイドライト型面光源装置を用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーソナルコンピュータ、薄型テレビ、カーナビゲーションなどの表示画面に、液晶表示装置用のバックライト装置として、光源を導光板のエッジ部に配置するエッジ型バックライト装置が一般的に用いられている。このようなエッジ型バックライト装置は、透明なアクリル樹脂板等で作られた導光板のエッジ部にＬＥＤ等の光源を配置する方式であり、薄型のバックライト装置を実現できるため有用である。しかし射出成形品として製造した導光板には、成形過程で利用した凸部が残り、これが発光の際に輝線を生じ、均質な表示画面を得るための障害になったので、この悪影響を避ける為の様々な試みがなされてきた。
【０００３】
以下、図３〜図８を用いながら、この様な従来技術を説明する。
【０００４】
図３は従来の導光板をサイドライト型面光源装置に用いた場合の液晶表示装置の分解斜視図、図４は、図３の従来の導光板をサイドライト型面光源装置に用いた場合の輝線発生箇所を示す導光板斜視図、図５は、従来技術１によって輝線の発生を抑制した導光板の斜視図、図６は従来の導光板射出成形用の多数個取り金型を示し、図６（ａ）は、パーティングラインから下の可動側キャビティの平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の金型のＢ−Ｂ断面図、図７は図６に示す従来の多数個取り金型を用いて射出成形した導光板をサイドライト型面光源装置に用いた場合の凸部の影響による輝線発生のメカニズムの説明図、図８は、従来技術２によって輝線の発生を抑制した導光板成形用の多数個取り金型の図６Ａ部相当部分の拡大平面図である。
【０００５】
先ず、図３を用いながら、従来の導光板とこの導光板を組み込んだ液晶表示装置の説明を行う。
【０００６】
液晶表示装置１には、サイドライト型面光源装置２が設けられ、このサイドライト型面光源装置２から出射される照明光で液晶パネル３を裏面から照明している。即ち、サイドライト型面光源装置２のランプ８から発した照明光の殆どは透明樹脂からなる導光板４の入光面４N側から入射し、導光板４の出光面４Sから出て、プリズムシート７で調整された後、液晶パネル３を裏面から照明する。この時、照明光の一部が導光板４の裏面から漏れるが、この漏洩光も反射シート６により反射されて導光板４に再入射する。
【０００７】
特許文献１によると、図３及び図４で示した導光板４の側面の突起４Tは、導光板４の位置決め用に設けられたものであるが、この突起４Tが存在することで、突起４Tの付け根で反射された光成分が他の照明光成分と異なる挙動を示しながら出光面４Sに達することにより、図４に示した様な、筋状の輝度レベルの高い領域である輝線９が発生してしまった。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２６５６０９号公報
【０００９】
上記問題を解決する技術が下記の特許文献２に開示されている。
【００１０】
【特許文献２】特開２００１−１５４０２８号公報
【００１１】
図５に示した特許文献２の技術では、導光板１４を厚み方向に２分割する仮想線より裏面側に突起１４Tを設け、更にこの突起１４Tの厚味を入光面１４Nと対向する面に向かって徐々に薄くすることで輝線の撲滅を図っている。
【００１２】
ところで、本願発明の対象品である薄肉導光板の量産に際しては、多数個取りの金型を用いた射出成形を行うことが多いが、このようにして生産された薄肉導光板には、この生産方式に特有の突起が残る。そこで、多数個取り薄肉導光板用金型を用いた生産方式の説明を先ず行っておく。
【００１３】
図６は、長方形の薄型導光板を４個取りする射出成形金型５０である。固定側キャビティブロック５２と可動側キャビティブロック５３との間にパーティングライン５４を挟んで製品キャビティ５５が形成されており、スプルー部５６からランナー部５７を通って、２方向に分岐し、更にランナー部５７からそれぞれ左右に分岐して４箇所のゲート５８を経て各製品キャビティ５５に通じる樹脂流路が形成されていた。そして、ゲート５８は、光入射に影響を与えない様にするため、また、薄型導光板の性質上ウエルドが特に許されないため、入光面と直交する長辺側にそれぞれ一ヶ所づつ設けられており、ゲート５８と反対側の長辺側には、側面の一部が突出した樹脂のオーバーフロー部５９が形成され、反ゲート側に設けたオーバーフロー部５９が溶融樹脂の最終充填部となっていた。
【００１４】
図６に示した多数個取りの射出成形金型５０によって成形され、成形後に金型から取り出した成形品は、ゲート樹脂とオーバーフロー樹脂とを導光板の側面からやや離れた位置で切断して、図７に示した様な導光板６０になった。このため、多数個取りした薄肉導光板６０にはゲート痕、オーバーフロー痕である突起（凸部６０Ｔ）が残るが、この導光板６０をサイドライト型面光源装置に用いると、図７に示した様に、光源であるＬＥＤから発し導光板６０に入光した光の一部は凸部６０Ｔと長辺との接続部で導光板６０の外に抜け、抜けた光が端面で反射や再入射を起し、その結果、接続部を基点した明部と暗部が生じ、それが輝線を発生してしまっていた。
【００１５】
尚、図７では、導光板の右側の突起６０Ｔだけを例にして説明をしているが、左側の突起６０Tでも当然同様の現象が発生していた。
【００１６】
そこで、出願人は、多数個取り量産方式で生産する薄型導光板において輝線が発生するのを抑制する為、図８に示した様に導光板７０の側面と突起７０Ｔの接続部にＲ付け７０ＴＲを施す発明を行い、特許出願（特願２００７−２６３０１５）を既に済ませている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
導光板の側面の凸部（突起）による輝線の発生を抑制する為、凸部の接合位置や、凸部の形状を変える従来技術１の方法では、溶融樹脂の金型への充填性が影響を受けてしまう。このため、従来技術１の様に接続部を、厚み方向に２分割した仮想線より裏面側に設けたり、凸部の厚みを徐々に薄くすることは、溶融樹脂の充填性を考慮すると困難な場合が多い。特に、多数個取りの金型の場合、薄肉導光板の射出成形作業上不可避な凸部となるゲート部、オーバーフロー部は、それを設ける位置や、形状が製品キャビティ内への溶融樹脂の充填性に大きな影響を与えるので、変更は大変困難になる。
【００１８】
以上の説明から明らかの通り、本発明の対象製品である薄肉導光板では、量産時の溶融樹脂の充填性と、輝線発生の抑制の二つを両立させる必要があるが、この問題を解決するため、出願人は製品キャビティと溶融樹脂充填作業上で生じる凸部との接続部にＲ付けを施した金型を発明し、既に出願を済ませてある。本願発明はそのＲ付けの形状を更に具体化したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、解決する手段として、本発明の請求項１記載に係る発明は、平面形状が略長方形で、短辺が入光面となり、長辺の側面に凸部を有し、該凸部と前記長辺との接続部にＲ付けがなされている薄肉導光板において、該Ｒ付けの形状は、前記凸部の端点を通り、かつ、該凸部を設けた長辺の前記端点側の側面で接する仮想円の一部で、該仮想円は前記端点における仮想円の接線と前記長辺とが交叉する角度（θ）が、１°＜θ＜２０°となる半径を有し、前記凸部と長辺との接続部に設ける前記Ｒ付け部分の厚みは、前記凸部の厚みと略同一であって、前記凸部は、射出成形金型の製品キャビティに溶融樹脂を充填する為に設けたゲートによるゲート部跡の一部、並びに溶融樹脂を製品キャビティからオーバーフローさせる為に反ゲート側に設けたオーバーフローによるオーバーフロー部跡の一部からなる薄肉導光板を用いたサイドライト型面光源装置により液晶表示パネルを照明することを特徴とする液晶表示装置である。
【００２０】
また、本発明の請求項２記載に係る発明は、請求項１に記載の液晶表示装置の薄肉導光板を成形することを特徴とする射出成形金型である。
【発明の効果】
【００３０】
続いて本発明の効果を説明する。導光板の入光面から導光板内に入った光の内で、長辺側に設けた凸部との接続部に達した光は、接続部に適切なＲ形状が設けてあると全反射するが、もし、このＲ形状が小さいか、若しくは、ゲートカット跡の突出量が大きい場合（即ち、接線角度が広い場合）は、外へ抜け出る光と、反射して中へ戻る光とに分かれ、その結果、導光板内で光のムラを生じ、これが輝線として目視されてしまう。この輝線の発生を抑制するため、一般的には、Ｒ形状を大きくとると、凸部の高さ（以下凸量という）は大きくとれるが、Ｒ形状が小さいと、輝線の発生を押えるために凸量を少なくしなくてはならない。また、導光板を射出成形で製造する場合、金型の凸部に大きなＲ形状を設けると、溶融樹脂の流れ方向の変化を緩やかにすることができるので、ジェッティングや剥離現象等の成形時の不具合を押えることも可能になり、また、導光板に設けたＲ形状を大きくして凸量を大きくするとゲート部等のカット作業が容易になる。
【００３１】
そこで、本願発明では、Ｒ付けの形状を、凸部の端点を通り、かつ、該凸部を設けた長辺の前記端点側の側面で接する仮想円の一部となり、かつ、該仮想円は前記端点における仮想円の接線と前記長辺とが交叉する角度（θ）が、１°＜θ＜２０°となる半径を有するように、角度（θ）を規制することで、本願発明の対象製品である薄肉導光板において、量産時の溶融樹脂の充填性と、輝線発生の抑制と、作業性を並立させることを可能にした。
【００３２】
また、薄肉導光板の凸部と長辺との接続部に設ける前記のＲ付け部分の厚みを、前記凸部の厚みと略同一にすることにより、前記凸部周辺での光ムラが、導光板の厚味方向の全ての箇所で発生しなくなり、薄肉導光板の凸部周辺での輝線発生を抑制することができた。
【００３３】
また、導光板を射出成形により製作する場合、本発明の薄肉導光板では、前記凸部を、射出成形金型の製品キャビティに溶融樹脂を充填する為のゲートの一部とするが、ゲート部跡に適切なR付けが施されており、薄肉導光板のゲート部跡での光ムラが無くなり、輝線の発生を抑制することができた。
【００３４】
また、導光板を射出成形により製作する場合、導光板が薄肉の時、キャビティの反ゲート側から溶融樹脂を少量だけオーバーフローさせると、金型の製品キャビティ内に溶融樹脂が完全に充填するが、本発明の導光板では、このオーバーフロー部跡に適切なR付けを施したので、オーバーフロー部跡での光のムラが無くなり、輝線の発生を抑制することができた。
【００３５】
また、平面が略長方形の長辺の側面に射出成形作業に用いる凸部を有し、該凸部と前記長辺との接続部にＲ付けがなされている薄肉導光板用の射出成形金型で、該Ｒ付けの形状が、前記凸部の端点を通り、かつ、該凸部を設けた長辺の前記端点側の側面で接する仮想円の一部で、該仮想円は前記端点における仮想円の接線と前記長辺とが交叉する角度（θ）が、１°＜θ＜２０°となる半径を有する薄肉導光板用の射出成形金型を、薄肉導光板の射出成形に用いることで、成形された薄肉導光板の前記凸部と長辺との接続部に、輝線の発生を抑制するに必要なＲ付けを施すことができた。
【００３６】
また、Ｒ付け部分の厚みが、前記凸部の厚みと略同一である金型を用いることで、射出成形された導光板の凸部と長辺との接続部に施すＲ付け部分の厚みを、凸部の厚みと略同一に成形することができた。
【００３７】
また、凸部が、射出成形金型の製品キャビティに溶融樹脂を充填する為のゲートの一部である金型を用いることで、ゲート部跡と長辺との接続部に適切なＲ付けのなされた導光板を成形することができた。
【００３８】
また、凸部が、射出成形金型の製品キャビティに溶融樹脂を充填する為設けたゲートの一部、並びに溶融樹脂を製品キャビティからオーバーフローさせる為に反ゲート側に設けたオーバーフローの一部である金型を用いることで、ゲート部跡と長辺との接続部および、オーバーフロー部跡と長辺との接続部に適切なＲ付けがなされた導光板を成形することができた。
【００３９】
また、射出成形作業のワンサイクルで複数個一度に成形可能な多数個取り射出成形金型を用いて薄肉導光板を生産する場合も、製品キャビティ毎に、ゲート部やオーバーフロー部と長辺との接続部に適切なＲ付けを施した金型を用いることで、凸部と長辺との接続部に適切なR付けのなされた薄肉導光板を射出成形作業のワンサイクルで複数個一度に成形することができた。
【００４０】
また、サイドライト型面光源装置の導光板として凸部と長辺との接続部に適切なＲ付けが施された薄肉導光板を用いることで、輝線発生を抑制したサイドライト型面光源装置を得ることができた。
【００４１】
また、凸部と長辺との接続部に適切なＲ付けが施された薄肉導光板を用いたサイドライト型面光源装置で液晶表示パネルを照明することにより、輝線発生を抑制した高品質の液晶表示装置を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下実施の形態を、実施例１として図１と図２を用いて説明する。
【実施例１】
【００４３】
図１は本発明の実施例１における導光板を、サイドライト型面光源装置に用いた時に、入射光が凸部で全反射する様子を示す説明図、図２は図１のＡ部拡大図において、Ｒ付け半径と、凸部端点での仮想円の接線と長辺との交叉角度と、凸部の高さの関係を説明する説明図である。
【００４４】
図１で示した様に、導光板１０４は、平面が略長方形で、二個の長辺１０１の側面にそれぞれ凸部１０４Ｔを有し、該凸部１０４Ｔと前記長辺１０１との接続部にＲ付け１０４ＴＲがなされている。また、この導光板１０４の手前側の短辺１０２に位置する入光面１０２Ｎに近接して、光源となる三個のＬＥＤ、即ちＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３が設けられている。（光源は一個以上であれば個数を限定しないが、ここでは三個の例で説明する）
【００４５】
そして、このＬＥＤ１〜３から発し、導光板１０４の入光面１０２Ｎから入射した光は、均等な材質の導光板１０４内では直進し、端面に達すると正反射する。例えば、一番右側に設けられた光源となるＬＥＤ１の右端から発し、導光板１０４に入光した光の内で、導光板１０４の右端面方向に向かう光２０１は、右端面迄は直進し、右端面で正反射されて、導光板１０４の内側方向に向かい、最後は出光面１１０から導光板外に出光する。
【００４６】
一方、導光板１０４の略中央部に据えられたＬＥＤ２の右端から発した光２０２の内、導光板１０４の右端面方向に向かい凸部１０４Ｔに達する光は、その一部が、凸部の平坦な頂面１０４ＴＣで内側に向かって正反射され、また、導光板１０４の右端面と凸部１０４Ｔとの接続部に設けたＲ付け１０４ＴＲに向かった光は、Ｒ付け１０４ＴＲで正反射され導光板１０４の内側に向かい、最後は出光面１１０から導光板外に出光する。
【００４７】
そして、以上説明した様な現象は、全ＬＥＤから発する光に対し、また、左側の凸部１０４Ｔに対しても生じている。即ち、図１で示した実施例１の導光板１０４では、左右両端面方向に向かった光は、凸部１０４Ｔへ達する光も含め、全ての端面で、透過や乱反射を起さないで最後は出光面１１０に向けて全反射されることになる。
【００４８】
ただし、上述のように、凸部１０４Ｔも含め導光板１０４の端面の全ての箇所で全反射させるためには、単にＲ付け１０４ＴＲを施すだけでは不十分であり、適切な形状にＲ付けを施すことが必要になる。この適切なＲ付けの条件を、図１のＡ部拡大図である図２を用いながら、説明する。
【００４９】
図２の導光板１０４では、適切なＲ付け１０４ＴＲは、凸部１０４Ｔの端点１０４ＴＴ（実際の導光板１０４は、厚味を有するので端線になる）を通り、かつ、該凸部１０４Ｔを設けた長辺１０１の前記端点１０４ＴＴ側の側面と、接点１０５Ｓで接する仮想円１０５の一部（円弧）となっている。
【００５０】
上述した適切なＲ付け１０４ＴＲの幾何学的条件を数式により表現すると、次のようになる。
【００５１】
ｔ＝R・sinθ／tan{（π−θ）／２}
但し、
Ｒ＝Ｒ付け半径、θ＝凸部端点での仮想円の接線と長辺との交叉角度、ｔ＝凸部高さ、とする。
【００５２】
そして、本実施例では、端点１０４ＴＴにおける仮想円１０５の接線１０５ＴＳと前記長辺１０１とが交叉する角度（θ）が、１°＜θ＜２０°となる様にＲ付け１０４ＴＲの半径Ｒを規制している。
【００５３】
一般的に、Ｒ付けの半径（Ｒ）を大きく採ると、凸部高さ（ｔ）を高くしても輝線が発生し難くなるが、本実施形態では、輝線発生を抑制できる範囲を、数値を用いて定量的に定めている。
【００５４】
そして、凸部端点での仮想円の接線と長辺との交叉角度（θ）が、１°＜θ＜２０°の範囲に納まるようにＲ付けする仮想円の半径を定めておけば、従来凸部近傍で発生し易かった輝線を抑制することが可能であることを、射出成形で製造した薄型導光板で確認している。
【００５５】
次に、実施例１で得られる効果の説明に移る。
【００５６】
一般的に、射出成形で製作する導光板の凸部と長辺との接続部に上述した適切なＲ形状を設けることで、溶融樹脂の流れ方向の変化を緩やかにすることができ、ジェッティングや剥離現象等の成形時の不具合を押えることも可能になるメリットが得られ、また、凸量を大きくすると、ゲート部やオーバーフロー部のカット作業が簡単になるが、一方で、輝線の発生を押えるためには、凸量を大きくするにつれて大きなＲ付けが必要になり、実際の導光板においてＲ形状を無制限に大きくとることは不可能であった。
【００５７】
しかし、本願発明の実施例１の様に、三者の関係を定量的に定めておくことで、輝線が発生させない範囲内で凸部端点での仮想円の接線と長辺との交叉角度（θ）を選択することで、凸部高さ（ｔ）とＲ付け半径（R）の関係を一義的に関連付けることが可能になった。そして、その条件下で、設計上無理の無いＲ付け半径（Ｒ）と、無理の無い凸部高さ（ｔ）の組み合わせを選択して設計することで、本願発明の対象製品である薄肉導光板において、量産時の溶融樹脂の充填性と、輝線発生の抑制と、カットの作業性とを並立させることを可能にした。
【００５８】
また、実施例１の導光板は、接続部に設けるＲ付け部分の厚みが導光板の厚みと略同一であるようにしたので、導光板の厚味方向を含む全箇所おいて、光ムラの発生を抑制することができた。また、溶融樹脂を注入するゲート部と、製品キャビティから溶融樹脂をオーバーフローさせるオーバーフロー部に適切なＲ付けを施した金型を用いたので、ゲート部跡およびオーバーフロー部跡での輝線の発生を抑制した薄肉導光板を成形することができた。また、多数個取り金型を用いて、それぞれの製品キャビティ毎に、ゲート部とオーバーフロー部に適切なR付けを施しておいたので輝線を抑制した導光板を効率良く量産することができた。また、上述の適切にR付けが施された薄肉導光板をサイドライト型面光源装置に用いることで、輝線の無いサイドライト型面光源装置を得ることができ、また、上述の適切なR付けされた薄肉導光板を用いたサイドライト型面光源装置を利用して液晶表示パネルを照明することで、輝線が入らない高品質の液晶表示装置が得ることができた。
【００５９】
尚、以上の説明では、導光板として、射出成形で製作する導光板で、かつ、溶融樹脂の製品キャビティ内への充填性確保の都合上オーバーフロー部を設ける方が望ましい薄肉の導光板だけを例にあげて説明してきた。しかし、本願発明を適用することで効果を得られるのは、射出成形により製作する薄肉の導光板だけに限らない。側面に凸部（この凸部は、射出成形作業上必要になる凸部とは限らず、全ての凸部が対象になる。）を有する全ての導光板に本願発明を適用しても、上述した射出成形の薄肉導光板の場合と略同等の輝線発生抑制効果を得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１における導光板を、サイドライト型面光源装置に用いた時に、入射光が凸部で全反射する様子を示す説明図である。
【図２】図１のＡ部拡大図において、Ｒ付け半径と、凸部端点での仮想円の接線と長辺との交叉角度と、凸部の高さの関係を説明する説明図である。
【図３】従来の導光板をサイドライト型面光源装置に用いた場合の液晶表示装置の分解斜視図である。
【図４】図３の導光板をサイドライト型面光源装置に用いた場合の輝線発生箇所を示す導光板斜視図である。
【図５】従来の技術によって輝線の発生を抑制した導光板の斜視図である。
【図６】従来の導光板射出成形用の多数個取り金型を示し、図６（ａ）は、パーティングラインから下の可動側キャビティの平面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の金型のＢ−Ｂ断面図である。
【図７】図６に示す従来の多数個取り金型を用いて射出成形した導光板を、サイドライト型面光源装置に用いた場合の凸部の影響による輝線発生のメカニズムの説明図である。
【図８】従来の技術によって輝線の発生を抑制した導光板成形用の多数個取り金型の図６Ａ部相当部分の拡大平面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  液晶表示装置
２  サイドライト型面光源装置
３  液晶表示パネル
５０  多数個取り射出成形金型
５５  製品キャビティ
５８  ゲート
５９  オーバーフロー
１０１  長辺
１０２  短辺
１０２Ｎ  入光面
１０４  薄肉導光板
１０４Ｔ  凸部
１０４ＴＴ  端点
１０４ＴＲ  Ｒ付け
１０５  仮想円
１０５ＴＳ  接線
ｔ  凸部高さ
Ｒ  Ｒ付け半径
θ  凸部端点での仮想円の接線と長辺との交叉角度
【図１】
0005294642.tif 000002
【図２】
0005294642.tif 000003
【図３】
0005294642.tif 000004
【図４】
0005294642.tif 000005
【図５】
0005294642.tif 000006
【図６】
0005294642.tif 000007
【図７】
0005294642.tif 000008
【図８】
0005294642.tif 000009