(57)【要約】【課題】製造効率を改善したバックライト素子の製造方法を提供する。【解決手段】ガラス基板の裏面に、円形又は略円形のマスキング材を散点状に配置する第一工程と、マスキング材が配置されたガラス基板の裏面にエッチング液を接触させ、マスキング材で被覆されていない部分をエッチングして、マスキング材の外径に対応する略球面状の突起を多数形成する第二工程と、多数の突起が形成されたガラス基板の裏面全体に、光反射膜を設ける第三工程とを有して製造され、前記略球面状の突起は、光源が配置されるガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて、その大きさ及び／又は配列ピッチが、段階的に変化するよう設定した。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の裏面に、円形又は略円形のマスキング材を散点状に配置する第一工程と、
マスキング材が配置されたガラス基板の裏面にエッチング液を接触させ、マスキング材で被覆されていない部分をエッチングして、マスキング材の外径に対応する略球面状の突起を多数形成する第二工程と、
多数の突起が形成されたガラス基板の裏面全体に、光反射膜を設ける第三工程とを有して製造され、
前記略球面状の突起は、光源が配置されるガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて、その大きさ及び／又は配列ピッチが、変化するよう設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２】
配列ピッチを変化させない場合には、ガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて大きく設定された略球面状の突起が、碁盤面状又は千鳥状に配列されている請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
配列ピッチを変化させる場合には、略同一の突起が、ガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて密度を上げつつ、不規則な位置に配列される請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記突起の配列ピッチは、１２０〜１９０μｍの範囲内の一定値である請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項５】
前記入射端面の近傍では、平面視における突起の直径が３５〜５０μｍ、高さが５〜２０μｍに設定されている請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
平面視における突起の最大直径が１５０μｍ以下であり、その高さが２０〜３０μｍに設定されている請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記導光板は、液晶ディスプレイのバックライトとして使用される請求項１〜６の何れかに記載の製造方法。
【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として使用されるエッジライト方式の導光板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイは、冷陰極蛍光ランプや発光ダイオードなどの光源から放射された光を表示パネルに入射させることにより画像を表示する。図４は、従来の液晶ディスプレイにおけるバックライトユニットの分解構成図である。図示のユニットは、サイドライト方式の一般的な構成であり、バックライトユニットは、表示パネル２６の背面側に配置される。
【０００３】
このバックライトユニットは、導光板２０の側面近傍に配置される光源２２と、導光板２０の周縁と光源２２とを覆う光源用リフレクタ２３と、導光板２０の下側に配置される反射板２１と、を備えている。そして、導光板２０の上面側には、導光板２０から出射した光を拡散させる光拡散板２４と、光拡散板２４からの拡散光を集光させて表示画像の輝度を向上させる集光板２５ａ，２５ｂとが、表示パネル２６に向けて順次配置される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このようなバックライトユニットにおいて、反射膜を他の構成部材と一体化させることができれば、製造工程の簡略化や、歩留まりの向上、液晶機器の小型化など、様々な面において大きな利点がある。そこで、出願人は、先に、ガラス基板の裏面を粗面化し、その上面を反射膜で覆うバックライト素子を提案している（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００７−０３３９９４号公報
【０００５】
しかし、特許文献１の製造方法は、複数回の粗面化処理を必要とするので、製造効率が悪く、この点の改善が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであった、製造効率を抜本的に改善したバックライト素子の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するべく種々の実験を繰り返した結果、本発明者は、ガラス裏面を複雑に粗面化しなくても、高さと大きさとが対応する突起を、散点状に形成し、それらを反射膜で覆えば、所望の特性を発揮することを見出して本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明は、ガラス基板の裏面に、円形又は略円形のマスキング材を散点状に配置する第一工程と、マスキング材が配置されたガラス基板の裏面にエッチング液を接触させ、マスキング材で被覆されていない部分をエッチングして、マスキング材の外径に対応する略球面状の突起を多数形成する第二工程と、多数の突起が形成されたガラス基板の裏面全体に、光反射膜を設ける第三工程とを有して製造され、前記略球面状の突起は、光源が配置されるガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて、その大きさ及び／又は配列ピッチが、変化するよう設定されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明は、ガラス基板を使用することを第１の特徴とし、このガラス基板は、本発明の製造方法を経てエッジライト式の導光板となる。図１は、本発明によって製造される導光板の概略構成を図示したものであり、導光板の裏面が光反射膜で覆われ、ガラス基板の側端面に光源が配置される。
【００１０】
光源から入射した光は、ガラス基板の表裏面の平坦面で全反射されつつ進行するが、この進行波が突起に当たることで進行方向が変わり、臨界角未満の角度でガラス基板の表面に向かう光だけが、ガラス基板の表面から放出される。
【００１１】
なお、媒質Ａ（ガラス基板）から媒質Ｂへの入射角をθａとすると、スネルの法則により、ＳＩＮ（θａ）／ＳＩＮ（θｂ）＝ｎｂ／ｎａの関係が成立する。ここで、媒質Ａの絶対屈折率がｎａ、媒質Ｂの絶対屈折率がｎｂである。
【００１２】
したがって、臨界角（全反射角：屈折が起こる最大入射角）は、
ＳＩＮ（θａ）＝ｎｂ／ｎａ×ＳＩＮ（９０°）＝ｎｂ／ｎａから
θａ＝ＳＩＮ−１（ｎｂ／ｎａ）となる。
【００１３】
例えば、媒質Ｂが空気である場合には、空気の屈折率をｎｂ≒１、ガラス基板の屈折率を１．４３〜２．１４とすると、臨界角は、４４．３７〜２７．８６°となる。そこで、本発明では、屈折率が１．４３〜１．５０程度のガラスを使用することで、４４°〜４２°程度の臨界角を実現している。
【００１４】
本発明は、ガラス基板の裏面側の全体に、略球面状の突起を多数配置することを第２の特徴とする。この略球面状の突起は、円形又は略円形のマスキング材を散点状に配置する第一工程と、マスキング材を配置したガラス基板の裏面にエッチング液を接触させ、マスキング材で被覆されていない部分をエッチングする第二工程とで自動的に形成される。
【００１５】
ここで、多数の突起は、実質的に同一の形状でも良いし、大きさが異なるものでも良い。但し、大きさの異なる複数の突起を設ける場合には、高くて大きい突起と、低くて小さい突起とを形成する必要がある。しかし、本発明の第二工程では、ガラス基板の裏面にエッチング液を接触させて非マスキング部分をエッチングするので、大きさに応じた高さの突起を極めて効率よく生成することができる。
【００１６】
図２は、本発明の製造方法を説明する図面である。ここでは、光源が配置されるガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて、段階的に大きく設定された突起を形成する場合を例示している。なお、図示例では、複数の突起が、配列ピッチを変化させることなく、碁盤面状に配列されているが、千鳥状に配列する場合も製造方法は同じである。
【００１７】
先ず、耐酸性のマスキング材ＭＳをスクリーン印刷によってガラス基板の裏面に散点状に設ける。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ガラス基板の裏面に、マスキング材ＭＳが散点状に印刷された状態を示している。
【００１８】
この状態で、ガラス基板の裏面にエッチング液を接触させるが、好適には、図２（ｂ）に示す通り、ガラス基板の側面と表面もマスキング材ＭＳで被覆した状態で、ガラス基板をエッチング液に浸すべきである。
【００１９】
エッチング液にガラス基板を浸漬させると、ガラス基板の厚さ方向に、均一なエッチングが可能となる。この場合、好ましくは、エッチング液を攪拌したり、或いは、液中に気泡を上昇させることなく、静止状態のエッチング液に、ガラス基板を浸漬させるべきである。このような静止浴とすれば、エッチング過程で、マスキング材がエッチング液に煽られて剥離することが防止される。
【００２０】
エッチング液は、フッ化水素を必須成分とする水溶液であり、液温度と液組成によって決定されるエッチング速度によって、ガラス基板を厚さ方向に、２０〜３０μｍを限度として、エッチングして第二工程（エッチング工程）を終えるのが好ましい。これ以上エッチング量を増加させると、小さい突起が事実上消滅してしまう。
【００２１】
図２（ｃ）は、第二工程を終えた後のガラス基板の断面を図示したものである。本発明の好ましい実施形態では、マスキング材ＭＳの最低直径は、３５〜５０μｍ程度に設定される。そして、ガラス基板が厚さ方向にエッチングされる過程で、エッチング液は、ガラス基板におけるマスキング材ＭＳの貼着面にも侵入するので、ガラス基板に略球面が形成される。なお、直径の小さいマスキング材は、エッチングの途中で剥離される。
【００２２】
このように、本発明の製法によれば、ガラス基板は、厚さ方向だけでなく、面方向にも侵食されるので、エッチング途中でマスキング材を失う小さい突起は、高さの低い略球面状となる。一方、第二工程の最後までマスキング材の貼着状態が維持される大きい突起は、頂面が平坦な略球面状となる。なお、このような形状の突起の高さは、厚さ方向のエッチング量と同じである。
【００２３】
以上の第二工程（エッチング工程）が終われば、散点状のマスキング材は、ガラス基板の表面及び側面のマスキング材と共に剥離される。
【００２４】
そして、その後の第三工程では、ガラス基板の裏面と一方側の端面に反射膜が形成される。反射膜は、ガラス基板の裏面全体を、銀メッキ又は銅メッキするのが製造コスト的に有利である。なお、金属メッキ膜の外表面に、保護層を設けるのが好ましい。
【００２５】
以上説明した通り、本発明の製法によれば、略球面状の突起が、ガラス基板の裏面にエッチング処理によって自動的に形成される。しかも、突起の大きさや配置位置は、第一工程の処理によって自由に設定可能である。したがって、光入射端面からの離間距離に応じて、突起の大きさを段階的に変化させることが容易である。なお、ここで段階的とは、離間方向に向けて、離散的に増加する場合に限らず、連続的に増加する場合も含む概念である。
【００２６】
また、本発明によれば、光入射端面からの離間距離に応じて、突起の配列ピッチを段階的に変化させることもできる。したがって、用途に応じて、突起の大きさと、その配列ピッチとを段階的に自由に変化させることもできる。なお、段階的とは、上記したのと同じ広い概念である。
【００２７】
本発明において、突起の配列ピッチを変化させない場合には、ガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて大きく設定された略球面状の突起が、碁盤面状又は千鳥状に配列されるのが好ましい。この場合、１２０〜１９０μｍの範囲内の配列ピッチとするのが特に好ましい。この範囲を超えて配列ピッチが広いと、一様な面発光が困難である。逆に、この範囲を超えて配列ピッチが狭い、大きい突起を配置できず、光入射端面から離れた箇所の発光が不足する。
【００２８】
突起の配列ピッチを変化させない場合には、光入射端面から遠ざかるにしたがって、大きい突起を配置するのが好ましい（図２（ａ）参照）。この場合、光入射端面の近傍では、平面視における直径が３５〜５０μｍであって、その高さが５〜２０μｍとなる突起を形成するのが好ましい。このような実施態様では、光入射端面からの離間距離に応じて大きい突起を形成すべきであるが、平面視における最大直径が１５０μｍ以下とし、その高さが２０〜３０μｍに抑制すべきである。先に説明した通り、これ以上の高さの突起を形成しようとすると、製造方法を複雑化させない限り、小さい突起を形成することが困難となる。
【００２９】
一方、配列ピッチを変化させる場合には、略同一の突起が、ガラス基板の光入射端面からの離間距離に応じて密度を上げつつ、不規則な位置に配列されるのが好ましい。何れにしても、本発明の導光板は、液晶ディスプレイのバックライトとして使用されるのが好適である。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明した本発明によれば、構成部材の個数を減少させたバックライトを効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施例を説明するが、何ら本発明を限定するものではない。
＜製造方法＞
（１）３６０×４６０ｃｍのガラス基板を用意し、スクリーン印刷によってドットパターンのマスキング処理を行った。
（２）１８０μｍの均一ピッチで円形のドットを碁盤目状に印刷した。円形ドットは、光入射端面に近い最近点での直径を４０μｍ、光入射端面からの最遠点での直径を８０μｍとし、その間を段階的に変化させた。ガラス基板の中央位置では直径６０μｍとした。また、ガラス基板の端面及び表面については全面にマスキング材を塗布した。
（３）エッチング液としては、フッ化水素を３重量％、硫酸を５重量％含有する水溶液を使用し、このエッチング液を蓄えたエッチング槽に、ガラス基板全体を浸漬させた。なお、ガラス基板及びエッチング液を静止状態とし、液温を３０℃に維持した。
（４）エッチング量が２０μｍとなるまでエッチングを進行させた後、ガラス基板を取り出し、水洗した後、マスキング材を剥離した。
（５）ガラス基板を２．４インチサイズに分断して、レーザ顕微鏡によってドットパターンを観察した。
【００３２】
その結果、マスキング材の大きさに対応する多数の突起が、碁盤目状に確認されたた。いずれも略球面状の表面形状を有しているが、その高さは、平面視における直径３５〜８０μｍに対応して、５μｍ〜２２μｍの値であった。
＜発光性能＞
前記のガラス基板の裏面に、銀メッキによる光反射膜を設けると共に、表面側に拡散シートとプリズムシートを配置して導光板とした。
（１）この導光板の光入射端面に４個のＬＥＤを配置した。
（２）三脚に輝度計（コニカミノルタ製ＣＳ−２００）をセットし、三脚を、導光板にピントが合う高さに調整した（図３参照）。
（３）暗室において、導光板の９箇所について輝度を計測した。その結果、９箇所とも、１８０ｃｄ／ｍ２程度のほぼ均一な輝度であった。
＜その他＞
マスキング処理におけるドットパターンを種々変更して同一手順で実験を繰り返した。すなわち、ドット直径やその配列パターンを変更して実験をしたところ、各々発光性能に差が生じるものの、いずれもほぼ均一な面発光が確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の基本構成を説明する図面である。
【図２】本発明の製造方法を説明する概略図である。
【図３】実験方法を説明する図面である。
【図４】従来のバックライトユニットを示す分解構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
ＭＳ  マスキング材
【図１】
2009037882.tif 000002
【図２】
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【図４】
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【図３】
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