特開 2023-177530 導光板、表示装置、検査装置および金型

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023177530

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】導光板、表示装置、検査装置および金型

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20231207BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20231207BHJP

   F21Y 115/15 20160101ALN20231207BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 435

F21S2/00 444

F21Y115:10

F21Y115:15

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022090257

(22)【出願日】2022-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】阪口 知久

(72)【発明者】

【氏名】藤田 勝

(72)【発明者】

【氏名】高田 和政

(72)【発明者】

【氏名】上水 和平

(72)【発明者】

【氏名】菊池 栄成

(72)【発明者】

【氏名】大江 知絵

【テーマコード（参考）】

3K244

【Ｆターム（参考）】

3K244AA01

3K244BA31

3K244BA48

3K244CA03

3K244DA01

3K244EA03

3K244EA04

3K244EA12

3K244ED03

3K244ED05

3K244ED13

3K244ED27

3K244LA02

(57)【要約】

【課題】導光板の検査が容易にする。
【解決手段】導光板１は、光が入射する入射面１０と、入射面１０から入射した光を反射させる複数のプリズム３が形成された第１面１１と、第１面１１と対向するように設けられ、入射面１０から入射した光を出射する第２面１２とを備える。複数のプリズム３は、頂角の角度αが一定である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光が入射する入射面と、
前記入射面から入射した光を反射させる複数のプリズムが形成された第１面と、
前記第１面と対向するように設けられ、前記入射面から入射した光を出射する第２面とを備え、
前記複数のプリズムは、頂角の角度が一定であることを特徴とした導光板。

【請求項2】

前記複数のプリズムは、前記入射面から入射した光を前記第２面側に反射させることを特徴とする請求項１に記載の導光板。

【請求項3】

前記第１面および前記第２面は、平面であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。

【請求項4】

前記第１面および前記第２面は、曲面であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。

【請求項5】

前記プリズムの頂角は、３０度以上１２０度以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の導光板と、
前記導光板の前記入射面に対して光を照射する光源とを備えることを特徴とする表示装置。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１項に記載の導光板を検査するための検査装置。

【請求項8】

請求項１～５のいずれか１項に記載の導光板を生成するための金型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、導光板、表示装置、検査装置および金型に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数のプリズムを有する導光板を備えた表示装置が知られている。例えば、特許文献１では、複数のプリズムが導光板の反射面に設けられている。各プリズムは、光源からの入射光が導光板の出射面から照射されるように、入射光を出射面側に反射させる。この構成により、表示装置の視認性を高めている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】ＷＯ２０１９／０９２９０２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１では、プリズムの頂角を変化させることにより、導光板の配光制御を行っている。

【0005】

ここで、従来より、導光板の検査は、目視や画像解析によって行われていたが、ドットが小さい場合や、プリズムが複数種類ある場合、プリズムが多数ある場合など、導光板の検査が困難な場合がある。

【0006】

そこで、本開示は、検査が容易な導光板、表示装置、検査装置および金型を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本開示の一実施形態に係る導光板は、光が入射する入射面と、前記入射面から入射した光を反射させる複数のプリズムが形成された第１面と、前記第１面と対向するように設けられ、前記入射面から入射した光を出射する第２面とを備え、前記複数のプリズムは、頂角の角度が一定である。

【発明の効果】

【0008】

本開示によると、導光板の検査が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る表示装置の断面図。

【図2A】第１実施形態に係る検査装置の断面図。

【図2B】第１実施形態に係る導光板の平面図。

【図2C】第１実施形態に係る検査装置において、導光板に入射するレーザ光の状態を示す断面図。

【図2D】第１実施形態に係る各プリズムに対して照射したレーザ光の軌跡を説明するための図。

【図2E】第１実施形態に係る各プリズムに対して照射したレーザ光の軌跡を説明するための図。

【図3A】第１実施形態に係る検査装置の断面図。

【図3B】第２実施形態に係る導光板の平面図。

【図3C】第２実施形態に係るセンサによって撮像された画像例。

【図4A】他の実施形態に係る表示装置の断面図。

【図4B】他の実施形態に係る表示装置の断面図。

【図5】導光板を製造するための金型の断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限することを意図するものでは全くない。なお、以下の説明では、同じ部分については同じ符号を付し、詳細な説明を適宜省略する。

【0011】

（第１実施形態）
（表示装置の全体構成）
図１は第１実施形態に係る表示装置の断面図である。図１に示すように、表示装置１００は、導光板１と、光源２とを備える。なお、図１では、光源２から照射された光を破線で示している。また、図１等において、光源２の光軸方向をＸ方向、導光板１の厚さ方向をＺ方向、Ｘ方向およびＹ方向と垂直をなす方向をＹ方向として説明する。

【0012】

導光板１は、アクリル樹脂等の透光性を有する樹脂材料で形成された、略板状の部材である。また、導光板１は、第１面１１と第２面１２とを有する。第１面１１と第２面１２は、対向するように設けられている。

【0013】

光源２は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）素子又は有機ＥＬ（ＯＥＬ：Organic Electro-Luminescence）素子等の固体発光素子である。本実施形態では、光源２は、例えば、チップ状の発光ダイオード素子である。光源２は、導光板１の入射面１０（図面左側の面）側に配置されており、導光板１に対して光を照射する。

【0014】

また、導光板１の第１面１１には、複数のプリズム３（３ａ～３ｃ）が形成されている。各プリズム３は、光源２からの入射光を、第２面１２側に反射させる。このため、光源２から導光板１に入射した入射光は、第２面１２から出射される。

【0015】

図１に示すように、プリズム３ａ～３ｃは、反射面３１ａ～３１ｃをそれぞれ有する。反射面３１ａ～３１ｃは、光源２からの入射光を第１面１１に向けて反射させるための反射面である。また、反射面３１ａ～３１ｃは、第１面１１とのなす角度が、角度θ１～θ３となるようにそれぞれ形成されている。角度θ１～θ３は、導光板１の配光制御を行うために適宜設定されるものであり、異なっていてもよいし、同一であってもよい。例えば、角度θ１～θ３は、それぞれ、１０度以上８０度以下の範囲に設定される。

【0016】

ここで、プリズム３ａ～３ｃの頂角は、いずれも同一の角度である角度αとなるように形成されている。なお、複数のプリズム３には、頂角が角度αとなっていないプリズム３が一部含まれていてもよい。例えば、複数のプリズム３には、頂角が角度αとなっていないプリズム３が複数のプリズム３全体に対して５％程度含まれていてもよい。また、角度αの誤差範囲は、±１°程度以内であればよい。なお、プリズム３によって表示装置１００の配光制御を行う場合、例えば、プリズム３の頂角αは、３０度以上１２０度以下であることが好ましい。

【0017】

なお、図１では、導光板１に３つのプリズム３（３ａ～３ｃ）が形成されているが、導光板１に形成されるプリズム３の個数は３つに限られず、２以上であればよい。例えば、導光板１には、プリズム３が数万個形成されていてもよい。具体的には、導光板１がヘッドアップディスプレイに用いられる場合、導光板１の３０ｍｍ×６０ｍｍの範囲に対して３～４万個のプリズム３が形成される。本表示装置が液晶である場合は、さらに多くのプリズム３が導光板１に形成される。

【0018】

また、図１では、プリズム３（３ａ～３ｃ）の反射面（３１ａ～３１ｃ）が入射面１０に対向するように配置されているが、必ずしも、プリズム３の反射面が入射面１０に対向していなくてもよい（図２Ｂ参照）。少なくとも、プリズム３の底辺が第１面１１に沿うように配置されていればよく、上から見たときに、プリズム３の反射面と入射面１０とのなす角度が０度以上９０度以下であればよい。

【0019】

（導光板の検査方法について）
次に、導光板１の検査方法を説明する。

【0020】

図２Ａは第１実施形態に係る検査装置の断面図である。図２Ａに示すように、本実施形態に係る検査装置は、光源４と、ビームスプリッタ５と、センサ６と、ステージ７とを備える。本実施形態では、図２Ａの検査装置を用いて、ステージ７に載置された導光板１の検査を行う。このとき、導光板１は、プリズム３が形成されている第１面１１側が、光源４と対向するように、ステージ７に配置される。

【0021】

光源４は、例えば、発光ダイオード素子や、有機ＥＬ素子などであり、レーザ光Ｌ１を導光板１に対して照射する発光素子である。

【0022】

ビームスプリッタ５は、一方側（ここでは図面上側）から入射した光を透過させ、反対側（ここでは図面下側）から入射した光を反射させる光学素子（例えば、ハーフミラーなど）である。具体的には、ビームスプリッタ５は、光源４とステージ７との間に配置され、光源４側から照射されたレーザ光Ｌ１を透過させ、導光板１（具体的には、プリズム３）によって反射されたレーザ光Ｌ１をセンサ６に反射させる。

【0023】

センサ６は、例えば、カメラなどであり、入射した光に基づいて画像を生成する。

【0024】

図２Ｂは第１実施形態に係る導光板の平面図であり、図２Ｃは第１実施形態に係る検査装置において、導光板に入射するレーザ光の状態を説明するための図である。

【0025】

図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、導光板１の第１面１１には、複数のプリズム３（３ａ～３ｃ）が形成されている。ここで、各プリズム３は、頂角が同一の角度α＝９０°で形成されている。角度αが９０°に設定されているため、図２Ｃに示すように、図面上側に向けて各プリズム３に入射したレーザ光Ｌ１は、図面下側に向けて反射される。すなわち、各プリズム３に入射したレーザ光Ｌ１は、同一方向に向けて反射される。その後、レーザ光Ｌ１は、ビームスプリッタ５によって反射され、センサ６に入射する。これにより、センサ６では、各プリズム３の位置に応じた画像が生成される。

【0026】

このとき、角度αが異なるプリズム３が導光板１に存在する場合、センサ６が生成した画像におけるプリズム３の位置と、導光板１における設計上のプリズム３の位置（正常なプリズム３の位置）とが異なることとなる。すなわち、センサ６が生成した画像におけるプリズム３と、導光板１の設計上のプリズム３の位置とを比較することにより、導光板１に形成されたプリズムが正常であるか異常であるかを判定することができる。

【0027】

図２Ｄおよび図２Ｅは第１実施形態に係る各プリズムに対して照射したレーザ光の軌跡を説明するための図である。

【0028】

具体的には、図２Ｄには、図面上側の各図にプリズム３ａ～３ｃの平面図であり、図面下側の各図にプリズム３ａ～３ｃによって反射されたレーザ光Ｌ１（Ｌ１ａ～Ｌ１ｃ）の位置を示すセンサ６の画像である。なお、図２Ｄの図面下側の各図では、平面視におけるプリズム３ａ～３ｃの中心部分を、Ｘ軸とＹ軸との交点としている。

【0029】

また、図２Ｅは、プリズム３によって反射されたレーザ光Ｌ１の軌跡を示すセンサ６の画像である。具体的には、図２Ｅでは、レーザ光Ｌ１の軌跡をＰ１として示している。図２Ｄのように、プリズム３の向きを変更しつつ、プリズム３によって反射されたレーザ光Ｌ１をプロットすると、レーザ光Ｌ１は図２Ｅの軌跡Ｐ１のような半円状の円弧となる。このため、軌跡Ｐ１を含む領域Ｐ２を設定することで、領域Ｐ２内に反射されたレーザ光Ｌ１が含まれれば、プリズム３が正常であると判定することができる。また、領域Ｐ２内に反射されたレーザ光Ｌ１が含まれていなければ、プリズム３が異常であると判定することができる。このように、反射されたレーザ光Ｌ１の位置からプリズムが正常であるか異常であるかを判定することができるため、導光板１の検査が容易となる。

【0030】

以上の構成により、第１実施形態に係る導光板は、光が入射する入射面１０と、入射面１０から入射した光を反射させる複数のプリズム３が形成された第１面１１と、第１面１１と対向するように設けられ、入射面１０から入射した光を出射する第２面１２とを備える。複数のプリズム３は、頂角の角度αが一定である。

【0031】

この構成によれば、第１面１１に形成された複数のプリズム３の頂角の角度αが一定であるため、第１面１１に対してレーザ光を照射した場合、複数のプリズム３が正常であれば、各プリズム３によって反射されるレーザ光の向きは一定となる。このため、プリズム３によって反射されるレーザ光の向きが異なる場合、プリズム３が異常であると判定することが可能となる。したがって、プリズム３によって反射されるレーザ光をセンサなどによって検出することにより、各プリズム３が異常であるか正常であるかを判定することができるため、導光板の検査が容易となる。

【0032】

（第２実施形態）
図３Ａは第２実施形態に係る検査装置の断面図である。図３Ａでは、ビームスプリッタ５とステージ７との間にピンホール９が配置されている。また、光源４とビームスプリッタ５との間、ビームスプリッタ５とピンホール９との間、および、ピンホール９とステージ７との間に、レンズ８ａ～８ｃがそれぞれ配置されている。その他の構成は図２Ａと同じである。

【0033】

レンズ８ａ～８ｃは、集光用のレンズであり、光源４から照射されたレーザ光Ｌ２を集光するものである。

【0034】

ピンホール９は、中央部に貫通孔が形成された略平板状の部材であり、当該貫通孔を通過する光のみを透過させる。

【0035】

図３Ａの検査装置では、光源４から照射されたレーザ光Ｌ２は、レンズ８ａによって平行光となる。その後、レーザ光Ｌ２は、ビームスプリッタ５を透過し、レンズ８ｂによって集光され、ピンホール９の貫通孔を透過する。そして、レーザ光Ｌ２は、レンズ８ｃによって平行光となり、ステージ７に載置された導光板１に照射される。その後、レーザ光Ｌ２は、導光板１（具体的には、プリズム３）によって反射され、レンズ８ｃによって集光され、ピンホール９の貫通孔を透過する。その後、レーザ光Ｌ２は、レンズ８ｂによって平行光となり、ビームスプリッタ５によって反射され、センサ６に入光する。

【0036】

図３Ｂは第２実施形態に係る導光板の平面図であり、図３Ｃは第２実施形態に係るセンサによって撮像された画像例である。

【0037】

図３Ｂおよび図３Ｃを比較すると、図３Ｃでは、図３Ｂのプリズム３の位置に対応する箇所が白色で表示されているが、プリズム３ｄに対応する位置３ｅのみが黒色で表示されている。これは、プリズム３が正常である場合には、当該プリズム３によって反射されるレーザ光Ｌ２がピンホール９の貫通孔を透過することができるが、プリズム３が異常である場合には、当該プリズム３によって反射されるレーザ光Ｌ２がピンホール９の貫通孔を透過することができず、ピンホール９によって遮蔽されるためである。このため、プリズム３が正常である場合には、撮像画像の対応する領域が白色となるが、プリズム３が異常である場合には、撮像画像の対応する領域が黒色となる。したがって、導光板１のプリズム３の配置と、センサ６の画像を比較することにより、プリズム３が正常であるか異常であるかを判定することができる。これにより、導光板１をより容易に検査することができる。

【0038】

なお、第２実施形態では、ピンホール９の貫通孔の径を変更することにより、検出感度を調整することができる。

【0039】

また、第２実施形態では、レンズ８ａ～８ｃによってレーザ光Ｌ２が集光され、ピンホール９によってレーザ光Ｌ２が遮蔽および透過されるため、プリズム３ごとにレーザ光Ｌ２の照射位置を変更する必要がない。

【0040】

（その他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態について説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。

【0041】

図４Ａは他の実施形態に係る表示装置の断面図である。図４Ａの導光板１ａでは、図１Ａと比較すると、入射面１０ａがレンズ形状となっており、各プリズム３が形成されている第１面１１ａが、第２面１２ａに対して傾斜している。このような導光板１ａであっても、各実施形態における検査方法により、検査が可能である。

【0042】

図４Ｂは他の実施形態に係る表示装置の断面図である。図４Ｂの導光板１ｂでは、図１Ａと比較すると、第１面１１ｂおよび第２面１２ｂが曲面となっている。このような導光板１ｂであっても、各実施形態における検査方法が適用可能である。

【0043】

図５は導光板を製造するための金型の断面図である。図５に示すように、金型２００は、キャビティ２１およびコア２２の２つの部材で構成されている。この金型２００を射出成型機に取り付け、加熱溶融させた光屈折部材を金型２００内に射出注入し、冷却および固化させることによって導光板１（１ａ，１ｂ）を得ることができる。すなわち、導光板１（１ａ，１ｂ）は、射出成形にて成形される。

【0044】

また、上記各実施形態において、プリズム３の頂角の角度αは９０°として説明したが、角度αは９０°に限られず、任意に設定可能である。この場合、設定した角度αの大きさに応じて、ビームスプリッタ５の位置を設定すればよい。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本開示の導光板および表示装置は、光学システム、照明システム、表示システムおよび移動体などに適用することができる。

【符号の説明】

【0046】

１００ 表示装置
１，１ａ，１ｂ 導光板
１０，１０ａ 入射面
１１，１１ａ，１１ｂ 第１面
１２，１２ａ，１２ｂ 第２面
２，４ 光源
３（３ａ～３ｃ） プリズム
５ ビームスプリッタ
６ センサ
８ａ～８ｃ レンズ
９ ピンホール
２１ キャビティ
２２ コア
２００ 金型

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5】