(57)【要約】【課題】光量の低下を防止しつつ軽量化を図ることが可能なガラス導光板を効率的に製造するためのガラス導光板製造方法を提供する。【解決手段】ガラス導光板製造方法は、被覆ステップ、第１のエッチングステップ、および粗面化ステップを少なくとも含む。被覆ステップは、ガラス母材１０の第１の主面における光出射部２０以外の箇所にフィルム３０を形成するようになっている。第１のエッチングステップは、光出射部２０に対応する位置をエッチングするようになっている。粗面化ステップは光出射部２０を粗面化するようになっている。剥離ステップは、フィルム３０を剥離するようになっている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジライト型バックライトユニットに用いられるガラス導光板を製造するためのガラス導光板製造方法であって、
ガラス母材の第１の主面における光出射部以外の箇所に耐エッチング剤を被覆する被覆ステップと、
前記被覆ステップの後に前記光出射部にエッチング液を接触させることによって前記光出射部の厚みを薄くする第１のエッチングステップと、
前記第１のエッチングステップの後で前記光出射部を粗面化する粗面化ステップと、
を少なくとも含むガラス導光板製造方法。
【請求項２】
前記被覆ステップにおいて、前記ガラス母材から前記ガラス導光板を多面取りするために、複数のガラス導光板の光出射部に対応する複数の領域に耐エッチング剤を被覆し、
前記粗面化ステップの後に、前記ガラス母材を複数のガラス導光板に分断するための分断ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス導光板製造方法。
【請求項３】
前記粗面化ステップは、前記光出射部に対してブラスト処理を行うブラストステップと、
前記ブラスト処理された箇所にエッチング液を接触させる第２のエッチングステップと
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス導光板製造方法。
【請求項４】
前記第２のエッチングステップは、前記光出射部の粗面状態に光源からの距離に応じてグラデーションを付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス導光板製造方法。
【請求項５】
前記分断ステップを行う前に少なくとも前記ガラス母材の第１の主面の反対側に位置する第２の主面に反射膜を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス導光板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エッジライト型バックライトユニットに用いられるガラス導光板を製造するためのガラス導光板製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スマートフォンやタブレット等で用いられる液晶ディスプレイは、自ら光を発光しないので背面にバックライトユニットを配置することで表示画面を明るくし、見やすくさせるという工夫がなされている。バックライトユニットには、直下型とエッジライト型とがあり、液晶パネルの背面に直接光源を配置する直下型に比べ、液晶パネルの側面に配置された光源からの光を導光板を介して液晶パネルに導入するエッジライト型はコストや消費電力の削減、さらに製品の薄型化が可能であることで注目されている。
【０００３】
エッジライト型では、光源からの光によって熱が発生し、導光板の熱膨張等の寸法変化をすることが問題になることがあった。特に樹脂製の導光板を用いる場合、導光板の寸法変化は液晶パネルの寸法変化よりも大きくなる傾向があった。そのため、液晶ディスプレイの額縁部分に空隙を設けて、導光板の寸法変化に対応する設計がされており、小型化が望まれている液晶表示装置等の現代の機器に用いるには不向きであった。
【０００４】
そこで、従来技術の中には、導光板にガラス製のものを使用する技術が存在する（例えば、特許文献１参照。）。ガラスは樹脂に比べ熱膨張係数が著しく低いために、導光板として使用しても寸法変化が生じ難くい。また、液晶ディスプレイは、ガラス板間に液晶素子等を挟み込んだ構造を有しており、導光板としてガラス板を採択すると、液晶ディスプレイとの寸法変化の差が小さくなり液晶表示装置等の狭額縁化に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０７２８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ガラスを採用したバックライトユニットは樹脂を用いたものと比較して、重量が重くならざるを得なかった。一方で、軽量化のためにガラス導光板を薄型化し過ぎると光源からの光をガラス導光板に導入しにくくなることがあった。
【０００７】
本発明の目的は、光量の低下を防止しつつ軽量化を図ることが可能なガラス導光板を効率的に製造するための導光板用ガラス基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る導光板用ガラス基板製造方法は、エッジライト型バックライトに用いられるガラス導光板を製造するための方法であって、被覆ステップ、第１のエッチングステップおよび粗面化ステップを少なくとも含んでいる。
【０００９】
被覆ステップは、ガラス母材の第１の主面に耐エッチング材を被覆するようになっている。この耐エッチング材は光出射部以外の部分を被覆することを特徴としている。このようにすることで、第１のエッチングステップで、ガラス母材の光出射部の厚みのみを薄くすることが可能になる。この結果、光源に対向するエッジ部分（光入射部）の厚みが維持されるため、光源からガラス導光板に入射する光の量の低下が防止される。また、この耐エッチング材は、エッチング液だけではなくブラスト材からも保護できるようなフィルム材やレジスト膜を用いることが好ましいが、これには限定されない。エッチング液をガラス母材に接触させる方法は、エッチング液が収容されたエッチング槽に浸漬させる方法やエッチング液をスプレーノズルによってガラス母材に吹きつける方法などがある。粗面化ステップは、第１のエッチングステップで薄型化された光出射部を粗面化するようになっている。このようにすることで、導光板に入った光を散乱し出射できるような光出射部を形成することが可能となる。
【００１０】
被覆ステップは、ガラス母材からガラス導光板を多面取りするために、複数のガラス導光板の光出射部に対応する複数の領域に耐エッチング材を被覆することが好ましい。また、粗面化ステップの後にガラス母材を複数のガラス導光板に分断するための分断ステップを含むことが好ましい。被覆ステップを多面取り用に被覆することで、エッチングステップで同時に複数のガラス導光板の光出射部となるべき複数の部位の厚みを薄くすることが可能である。分断ステップは、スクライブ等による物理的な方法で分断しても良いし、エッチング液を分断箇所に接触させることによる化学的な方法で分断しても良い。
【００１１】
粗面化ステップは、光出射部に対してブラスト処理を行うブラストステップと、ブラスト処理された箇所にエッチング液を接触させる第２のエッチングステップとを含むことが好ましい。ブラストステップは、ガラス母材にブラスト材を噴射することで表面を粗面化するようになっている。耐エッチング液はブラスト材からも保護できるものを使用しているため、ガラス母材全体をブラスト処理しても光出射部以外のガラス母材を粗面化してしまうおそれはなく、効率良く粗面化処理することが可能である。第２のエッチングステップは、粗面化ステップで粗面化された光出射部の表面をエッチングするようになっている。表面を粗面化された光出射部は、無数の凹凸および傷が入ってしまっているために光透過率が低下している。第２のエッチングステップで光出射部の粗面部分をエッチング処理することで、凹凸を残しつつ無数の傷を消滅させることができるため、光透過率を上昇させることができる。
【００１２】
第２のエッチングステップは、ブラストステップで処理された光出射部の粗面状態に光源からの距離に応じてグラデーションを付けるようにすることが好ましい。第２のエッチングステップでは、例えば、ガラス導光板の一部のみを処理可能なスリット状のエッチング処理部を備えたエッチング装置で光出射部を処理する処理時間をコントロールすることで粗面状態にグラデーションをつけることが可能である。このエッチング装置を用いた場合、光入射部に近い部分の処理時間を長くし光入射部に遠い部分の処理時間を短くなるように調節してやることで導光板に適した光出射ができる光出射部を形成することが可能である。
【００１３】
分断ステップを行う前に少なくともガラス母材の第１の主面の反対側に位置する第２の主面に反射膜を形成することが好ましい。このガラス導光板をバックライトユニットに搭載し使用する際に光出射部とは反対の主面に反射シートが必要となる。ガラス導光板に反射膜を形成することで、バックライトユニット製造時に反射シートを用いる必要がなくなる。分断ステップを行う前にガラス母材に一括形成することで、効率良く反射膜を形成することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光量の低下を防止しつつ軽量化を図ることが可能なガラス導光板を効率的に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る被覆ステップの一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る第１のエッチングステップの一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る粗面化ステップの一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る剥離ステップおよび反射膜形成ステップの一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る分断ステップの一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る分断ステップの分断の様子を表す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るガラス導光板製造方法で製造されたガラス導光板を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を用いて本発明の一実施形態に係るガラス導光板製造方法について説明する。ガラス導光板製造方法は、被覆ステップ、第１のエッチングステップ、粗面化ステップ、剥離ステップ、反射膜形成ステップおよび分断ステップを含んでいる。また、粗面化ステップは、ブラストステップおよび第２のエッチングステップを含んでいる。本実施形態では、ガラス母材１０から複数のガラス導光板１００（図６および図７参照。）を製造することが可能である。本実施形態ではガラス母材１０から、３×３のガラス導光板１００を製造できるようになっているが数量はこれに限定されない。本実施形態では、ガラス母材１０のサイズは記載しないがガラス導光板のサイズと数量から勘案し、適宜変更することができる。本実施形態では、光源となるＬＥＤの厚みが４００μｍのものを使用する想定でのもので、ガラス母材１０の板厚が４００μｍのものを採用しているが、ガラス母材１０の板厚は、ＬＥＤの厚みに合わせて変更することができる。
【００１７】
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本実施形態に係る被覆ステップを示す図である。被覆ステップでは、ガラス母材１０の第１の主面に耐酸性の特性を備えたフィルム３０を被覆するようになっている。このフィルム３０は、耐エッチング性およびブラスト材の噴射を受けても耐久性のあるものを使用することが好ましい。また、耐エッチング材としてフィルム３０に変えて耐酸性レジスト等のマスキング部材を用いることも可能である。被覆ステップで使用される被覆材は、耐エッチング液およびブラスト材の噴射に耐久性のあるものであればこれに限定されない。また、本実施形態では、パターニングを行う際にレーザを使用するが、要求される線幅対応したビーム径を有するＣＯ２レーザやＩＲレーザやパルスレーザ等を適宜用いることにより行われる。
【００１８】
フィルム３０は、ガラス母材１０の全域に被覆された後、ガラス母材１０に複数配置されるガラス導光板１００の光出射部２０に対応する位置をレーザ等によって切り抜かれて、図１（Ｂ）に示すように光出射部２０に対応する位置のフィルム３０が取り除かれる。つまり、ガラス母材１０の主面における光入射部２２に対応する位置にフィルム３０を被覆し、光出射部２０に対応する位置はフィルム３０を被覆することなく露出するようになっている。このようにすることで、ガラス母材１０に配置される複数のガラス導光板１００の光出射部２０を一括してエッチング処理することが可能になる。光入射部２２に被覆されたフィルム３０には、ガラス導光板１００の幅に合わせてパターニングされ、区画溝２６が形成される。第１の主面の反対側の第２の主面には次のエッチングステップでエッチング液が接触しないように、フィルム３０で被覆するようにすることが好ましい。
【００１９】
第１のエッチングステップは、ガラス母材１０にエッチング液を接触させるようになっており、ガラス母材１０の主面のフィルム３０が被覆されていない光出射部２０に対応する位置をエッチングするようになっている。エッチングの方法は、エッチング液が収容されたエッチング槽に浸漬する浸漬式や、搬送されるガラス母材１０に対しスプレーでエッチング液を噴射する枚葉式などが挙げられるが、エッチングできるものであれば、これらに限定されるものではない。エッチングされたガラス母材１０は、図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、光出射部２０が凹状に形成され光入射部２２と段差ができるようになっている。また、光入射部２２に被覆したフィルム３０のパターニングを行った部分にもエッチングが行われ区画溝２６が形成され、光出射部２０の凹部と同程度の深さの区画溝２６が形成される。ガラスにエッチングにより凹部を形成しようとすると、段差部分が直角に形成することは難しく、段差部分がなだらかな傾斜が形成される。本実施形態でも、図２（Ｂ）に示すように光入射部２２と光出射部２０の段差に、なだらかな傾斜部２４を有する。本実施形態の第１のエッチングステップでのエッチング量は、２００μｍ程度にしているがこれに限定されるものではない。
【００２０】
粗面化ステップは、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように光出射部２０を粗面化するようになっている。導光板の出射面は、導光させた光を粗面化された出射面で拡散させることで光のムラを作らないような工夫がなされている。さらに光出射部２０では、光源との距離に応じて光量が低下してしまう問題があるため、光源との距離が遠くなるに従って粗面状態を濃くし、より多くの光を出射できるように加工することが好ましい。粗面化ステップは、ブラストステップおよび第２のエッチングステップを有する。
【００２１】
ブラストステップは、第１のエッチングステップで形成された光出射部２０に対し、ブラスト材を噴射することで光出射部２０の表面を粗面化できるようになっている。このブラストステップでは、光入射部２２および傾斜部２４を粗面化することは好ましくないため、被覆ステップで被覆したフィルム３０をそのまま残してブラスト処理を行うようにすれば良い。このフィルム３０は、図３（Ｂ）に示すように光入射部２２を覆いつつ、かつ傾斜部２４の上方まで突き出した状態で残っており、フィルム３０が庇のような役割を果たす。このため、光入射部２２が粗面化されることが防止されるだけでなく、傾斜部２４もブラスト材から保護され粗面化されにくくなる。
【００２２】
第２のエッチングステップは、ブラストステップで粗面化された光出射部２０の表面をエッチングするようになっている。ブラストステップで処理された光出射部２０の表面は無数の凹凸および傷が入っており、光透過率が低下している。第２のエッチングステップでは、凹凸を残しつつ傷を消滅させるようにすることで光透過率を上昇させるようになっている。また、第２のエッチングステップでは、図３（Ｃ）に示すように、光出射部２０の粗面状態にグラデーションをつけられるようになっている。第２のエッチングステップで使用されるエッチング装置は、例えば、限られた領域のみを処理可能なスリット状のエッチング処理部を有し、搬送速度を可変できるようなものを使用することが好ましい。このエッチング装置で光入射部２２に近い光出射部２０の領域は遅く搬送させエッチング処理し、光入射部２２から遠い光出射部２０の領域は速く搬送させエッチング処理を行うことで粗面状態にグラデーションをつけることができる。
【００２３】
第１のエッチングステップと第２のエッチングステップとで使用されるエッチング液は、異なるエッチングレートのものを使用することが好ましい。第１のエッチングステップでは、２００μｍのエッチング量を必要とするので比較的エッチングレートの高いエッチング液を使用することが好ましい。第２のエッチングステップは、３０μｍ以下のエッチング量であり、粗面状態にグラデーションをつけるために使用され細かな精度を必要とするのでエッチングレートの低いエッチング液を使用することが好ましい。
【００２４】
剥離ステップは、図４（Ａ）に示すように被覆ステップで第１の主面および第２の主面に被覆したフィルム３０を剥離するようになっている。このフィルム３０は、適宜物理的に剥がすことが好ましいが、必要に応じて剥離液を使用しても良い。フィルム３０が除去された光入射部２２は、ガラス導光板１００の横幅に合わせるように区画溝２６が形成されている。
【００２５】
反射膜形成ステップは、図４（Ｂ）に示すように光出射部２０が形成されている第１の主面と対向する第２の主面の一面に反射膜１４を形成するようになっている。一般的な導光板は、バックライトユニットを組み立てる際に導光板の下に反射シートを配置することで、導光板内に入った光を光出射部２０へと導けるようになっている。導光板の作成時に反射膜１４を形成しておくことでバックライトユニット作成時に必要な材料の削減およびガラスへ直接反射膜１４を形成するので反射効率が上がる。また、ガラス母材１０からガラス導光板１００を分断する前に一括形成をすることで、反射板を形成する作業効率が上がる。
【００２６】
分断ステップは、図５および図６に示すようにガラス母材１０からガラス導光板１００を分断するようになっている。分断ステップは、エッチング液によるケミカルカットで分断することが好ましい。また、他には、ホイールカッタでスクライブする方法や、レーザで分断する方法などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【００２７】
エッチング液のみで分断する場合は、ガラス母材１０の第１の主面および第２の主面に保護材を被覆しパターニングを行う必要がある。第２の主面は、反射板を形成しただけの平面になっているため、フィルム製のフィルム３０のような保護材を被覆することで保護することができるが、第１の主面は、光入射部２２や光出射部２０など凹凸を成しているため、フィルム製の保護材では完全に保護することができない。そのため、第１の主面には塗布式保護材３２を使用することが好ましい。塗布式保護材３２を使用することで凹凸を有する第１の主面全体を保護することが可能になる。第１の主面を被覆する塗布式保護材３２はレーザによってパターニングされ、これはガラス導光板１００の形状に沿って区画溝２７が形成される。第２の主面を被覆するフィルム３０に関しても同様にガラス導光板１００の形状に沿って区画溝２７が形成される。
【００２８】
第１の主面および第２の主面をパターニングされたガラス母材１０は、第１のエッチングステップで行ったエッチング処理と同様のエッチング処理が行われる。ガラス導光板１００の形に沿ってパターニングされているためエッチング処理を行うとガラス導光板１００の形に分断が可能である。ガラス母材１０のそれぞれの辺の端には切捨て部４０が配置されており、これは、ガラス母材１０の端の方に配置されているガラス導光板１００の形状をガラス母材１０の中央に配置されているガラス導光板１００と同様の形状になるようにするためのものである。切捨て部４０は分断ステップで切り離され廃棄される。
【００２９】
分断ステップで分断されたガラス導光板１００は、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように両主面に保護材で被覆されている状態になっている。この保護材は剥離ステップと同様に、物理的力によって剥がすか、反射膜に影響を及ぼさない剥離液を適宜使用することで容易に剥離することができる。
【００３０】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、本発明で製造したガラス導光板１００を示す図である。ガラス導光板１００は、光入射部２２、光出射部２０、傾斜部２４および反射膜１４を備えている。光入射部２２の板厚は約４００μｍ、光出射部２０の板厚が約１７０〜２００μｍとなっている。光出射部２０のみをエッチングにより薄型化することで、ＬＥＤの厚み分の板厚を光入射部２２に確保しつつ軽量化することが可能となっている。また、光入射部２２の側面から入射される光は、傾斜部２４で反射されつつ光出射部２０へと導光される。さらに反射膜１４をガラス表面に形成しているため反射効率が良く、効率良く光を導光させることが可能である。
【００３１】
現在使用されているバックライトユニットは、反射シート、導光板、拡散シートおよびプリズムシート等を重ねて配置するように構成されている。成形可能な樹脂製の導光板は、楔形や傾斜をつけることで光出射部を薄型化し、薄型化した部分に拡散シートおよびプリズムシートを収容するように配置することでバックライトユニット全体の厚みを抑える工夫がなされている。ガラスは、樹脂に比べ加工が困難であり、樹脂のような構成をとることができず、重量が増加すると共に厚みが増してしまう問題があった。本発明の製造方法で製造されたガラス導光板１００は、従来のガラス導光板に比べ重量を抑えるとともに樹脂製の導光板と同様にバックライトユニット全体の厚みを抑えることが可能である。さらには、樹脂製の導光板では熱膨張するために額縁部分にスペースを有する必要があったが、ガラス導光板１００は樹脂製に比べ熱膨張しにくいために額縁部分に余計なスペースを確保しなくても良い。そのため、従来のバックライトユニットよりも薄型化および小型化が可能になる。
【００３２】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３３】
１０−ガラス母材
１４−反射膜
２０−光出射部
２２−光入射部
２４−傾斜部
２６、２７−区画溝
３０−フィルム
３２−塗布式保護材
４０−切捨て部
１００−ガラス導光板
【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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【図６】
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【図７】
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