CN102257314B - 光源装置用导光体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光源装置用导光体，具有折射率为n₁且由透明树脂构成的芯层、和包覆层，所述包覆层设于所述芯层的两表面，具有比所述芯层的折射率n₁低的折射率n₂。在一个包覆层的表面设置有将光漫反射的光反射层，另一个包覆层的表面为光出射面，光源装置用导光体设置有凹部，所述凹部从一个包覆层的表面以及另一个包覆层的表面中的至少一个贯通包覆层到达芯层。

Description

光源装置用导光体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种光源装置用导光体及其制造方法。本申请基于2008年12月25日在日本提交的申请特愿2008-329810号、2008年12月26日在日本提交的申请特愿2008-334354号、2009年7月3日在日本提交的申请特愿2009-159017号主张优先权，并在此援用其内容。

背景技术

以往，作为移动电话、笔记本电脑、液晶电视、摄像机等所使用的液晶显示装置、以及移动电话的背光键、个人计算机的背光键盘、电气机械的显示开关等的显示装置中所使用的光源装置，具有在壳体内配置多个荧光灯等的线状光源或发光二极管等的点光源的正下方照明方式、和在板状的导光体的侧面配置线状光源或者点光源的边缘照明方式。

边缘照明方式的光源装置通常是将矩形板状的丙烯酸树脂板等的透明材料作为导光体，使与其侧面相对配置的光源的光从侧端面（光入射面）入射至导光体，通过设有在导光体的表面（光出射面）或者背面形成的出射机构、或在导光体中含有光扩散性粒子等的光出射单元，使所入射的光从光出射面出射。这样的导光体中，从侧端面入射的光不仅通过光出射面出射，还通过其背面出射，这导致光量的降低。因此，在光源装置中，在导光体的光出射面的相反侧配置反射片，使来自背面的出射光反射，返回到导光体中以进行再利用。这样，通过以较高的效率利用来自光源的光，可以得到具有优良的亮度的光源装置。

又，一般地，边缘照明方式的光源装置中，由于从光出射面出射的光相对于光出射面向沿着导光方向的方向出射，因此相对于实际使用电气机械的方向在出射光的峰值上产生偏差，光的利用效率不高。因此，使用于显示装置时，通过对出射机构的形状进行精密地控制、或者并用棱镜片、漫射片等光学片，将出射方向调节为正面。

近年来，便携式笔记本电脑、移动电话等经常携带的装置所使用的液晶显示装置都要求薄型化。伴随着对液晶显示装置的薄型化要求，还要求光源装置也薄型化。导光体对于光源装置的厚度的影响较大，因此可以说要使得液晶显示装置以及光源装置的薄型化，导光体的薄型化就是其关键所在。另一方面，导光体除了具有以光源装置的均匀的面发光为目的的用途之外，还具有将光供给于特定的位置而发光的用途。无论是哪一种用途，导光体都要求防止入射到导光体内的光的损失，以较高的亮度来使光源装置发光。例如，提案有将聚碳酸酯片单层作为导光体，通过热压印、注射成形、微型喷砂等的加工在聚碳酸酯片表面形成凸形状的图案，将光供给至特定的位置并能以较高的亮度来发光的薄型的键盘的背光用导光体（例如，专利文献1）。提案有在与光出射面相对的面的表面设置点图形，将在导光体内被导光的光反射或者分散至光出射面侧从而将光出射的键盘用的背光用导光体（例如，专利文献2）。

提案有将设有芯层和折射率比该芯层的折射率低的包覆层的平坦的光纤作为导光体，利用在芯-包覆层的界面的全反射将光高效率地封闭在导光体内，并在想要出射光的位置形成光出射面的包覆层的中断部分，从而使光出射的导光体（例如，专利文献3）。具有如此的芯-包覆层结构的导光体可以抑制从导光体的漏光，可以谋求从光入射面入射的光的利用效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-80824号公报

专利文献2：日本专利特开2005-32703号公报

专利文献3：日本专利特开2008-508556号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，光源装置所使用的导光体还进一步要求亮度的提高。在使用上述那样的单层树脂作为光源装置用导光体的情况下，本来应通过光出射单元从光出射面出射的光也从光出射面的相反面出射。又，在单层树脂的表面附着了尘埃或污渍的部分，入射至单层树脂内并传播的光容易漏光。其结果，光从导光体漏光，光量降低，恐怕会降低光源装置的亮度、尤其是导光体的远离光入射面的位置的亮度。

作为解决所述漏光的手段，有在导光体的与光出射面相对的表面配置反射片的方法，但在配置反射片的情况下，一旦反射片与导光体表面光学贴紧，则会在该部分发生在导光体内传播的光的散射、吸收，从而导致亮度的降低，因此需要隔着空气层分离配置。为了分离配置反射片，就需要进行在保持导光体和反射片之间的间隙的同时使位置对准等烦杂的操作，因此存在着不仅反射片自身的成本增大，而且组装操作的成本也会增大这样的问题。

又，导光体还被要求对键盘或开关等电气机械的显示装置高效率地照明，进一步提高光出射面的亮度。要提高光出射面的亮度，存在着使出射光强度的峰值与光出射面的垂直方向（法线方向）匹配的方法，但是，在以往的导光体中，虽然能够在光出射面的任意位置发光，但出射光的出射方向的控制还是比较困难的。例如，如专利文献3的发明那样，在包覆层设置中断部分来使光出射的话，从该中断部分出射的光的出射方向由所述中断部分的侧壁形状所支配。因此，要控制出射光的出射方向，就需要精密地控制中断部分的形状。要精密地控制出射光的出射方向，就会产生中断部分的加工非常复杂、生产率下降、高成本这样的问题。

又，在通过棱镜片或漫射片等光学片进行出射方向的控制的情况下，部件数量增大，从而也会导致生产率的下降以及成本的上升。

因此，本发明的目的在于提供一种能以简便的方法高生产率且低价地控制出射光的出射方向，从而谋求提高光出射面的亮度的光源装置用导光体及其制造方法。

解决问题的手段

在基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体中，具有折射率为n₁且由透明树脂构成的芯层、和包覆层，所述包覆层设于所述芯层的两表面，具有比所述芯层的折射率n₁低的折射率n₂，在一个包覆层的表面设置有将光漫反射的光反射层，另一个包覆层的表面为光出射面，所述光源装置用导光体设置有凹部，所述凹部从一个包覆层的表面以及另一个包覆层的表面中的至少一个贯通包覆层到达芯层，与光出射面以及设有光反射层的表面大致垂直的至少一个侧端面为光入射面，凹部设置在光出射面上，凹部的光入射面侧的倾斜角度θ满足下述式（1）：

θ≦90+cos^-1(n₂/n₁)-sin^-1(1/n₁)···式(1)。

基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体，其光反射层设置于对凹部所反射了的光进行反射的位置。

又，基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体，具有折射率为n₁且由透明树脂构成的芯层、和包覆层，包覆层设于芯层的两表面，具有比芯层的折射率n₁低的折射率n₂，在一个包覆层的表面设置有将光漫反射的光反射层，另一个包覆层的表面为光出射面，光源装置用导光体设置有凹部，凹部从一个包覆层的表面以及另一个包覆层的表面中的至少一个贯通包覆层到达芯层，与光出射面以及设有光反射层的表面大致垂直的至少一个侧端面为光入射面，在设有光反射层的表面上设置有凹部，在凹部的内部设有第二光反射层。

所述凹部的所述光入射面侧的倾斜角度θ满足下述式（2）：

θ≦90+cos^-1(n₂/n₁)-sin^-1(1/n₁)···式(2)。

又，基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体，其光反射层设置为覆盖一个包覆层的表面整体。

又，基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体，其光反射层为白色的涂装膜。

又，基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体，其凹部的深度随着离开光入射面而变大。

又，基于本发明的较佳实施形态的光源装置用导光体，其凹部与相邻的凹部的距离随着离开光入射面而变短。

发明的效果

根据本发明的导光体，能够不降低导光性能地将导光体和反射片一体化，能够实现光源装置的亮度提高和光源装置的组装操作的简单化。又，能以简便的方法高生产率且低价地控制出射光的出射方向，从而能够谋求光出射面的亮度的提高。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施形态的光源装置用导光体的立体图。

图2是示出本发明的第二实施形态的光源装置用导光体的立体图。

图3是对光源装置用导光体内的光的传播状态进行说明的示意图。

图4是对光源装置用导光体内的光的传播状态进行说明的示意图。

图5是与光入射面侧的倾斜角度相关联地说明光源装置用导光体内的光的传播状态的图。

图6是对本发明的第一实施形态的导光体的背面侧光散射部的配置图案进行说明的截面图。

图7是示出本发明的第三实施形态的导光体的截面图。

图8是示出本发明的第四实施形态的导光体的截面图。

图9是示出光学评价所使用的光源装置用导光体的立体图。

图10是光学评价所使用的亮度测定系统的示意图。

图11是出射光角度的亮度分布图。

图12是对实施例2的导光体进行说明的示意图。

图13是对实施例2的法线亮度以及亮度分布的测定系统进行说明的示意图。

图14是示出实施例2的亮度分布的结果的图表。

具体实施方式

下面，列举实施形态对本发明进行说明，但本发明并不限于以下实施形态。

（第一实施形态）

采用图1对本发明的光源装置用导光体的第一实施形态进行说明。图1是示出第一实施形态的光源装置用导光体10的立体图。如图1所示，光源装置用导光体10具有芯层20、以及设于作为芯层20的主面的上表面和下表面这两个表面上的包覆层30，在一个包覆层的表面设置有光反射层40，另一个包覆层30的表面作为光出射面14，在光出射面设有凹部作为光出射单元。并且，光源装置用导光体10的一个侧面为光入射面12。另外，光源装置用导光体10的形状只要是板状，并没有特别限定，除了矩形、三角形等多边形形状之外，还可以是正圆、椭圆等的圆形形状等。又，也可以是弯曲了的形状。

（芯层）

芯层20是具有透光性的透明的层。能够使用公知的材料作为形成芯层20的材料，例如，能够将甲基丙烯酸甲酯的均聚物（PMMA）或者共聚物作为主成分构成。尤其是，出于透明性、耐久性优良且低价的考虑，以PMMA作为主成分构成比较理想。另外，在使用甲基丙烯酸甲酯的共聚物的情况下，甲基丙烯酸甲酯的含有量优选为50质量%以上。作为能够共聚合的单体，例如举例有丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、n-丙烯酸丁酯等的丙烯酸酯类，甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸环己酯等的甲基丙烯酸酯类，顺丁烯二酰亚胺类，丙烯酸，甲基丙烯酸，无水顺丁烯二酸，苯乙烯等。

又，从耐热性优异的观点考虑，能够适当地使用聚碳酸酯系树脂、脂环式聚烯烃系树脂等。尤其是，由于聚碳酸酯系树脂的折射率比PMMA的折射率高，因此数值孔径变大。其结果，在光源装置用导光体10发生了弯曲时，能够将漏光抑制得较低。在这里，数值孔径是指“聚集光的性能”，数值孔径越大，则越能够增加受光量，能够在使光源装置用导光体10弯曲了时抑制光的漏出。

芯层20的厚度T1并没有特别限定，但从谋求液晶显示装置、光源装置的薄型化的观点考虑，优选在0.1～6mm的范围内确定。

（包覆层）

包覆层30是具有透光性的透明的层，其折射率比芯层20的折射率低。作为形成包覆层30的材料，可以考虑芯层20的折射率来确定。包覆层30的材料例如举例有以含氟烯烃系树脂为主成分的树脂组合物。作为含氟烯烃系树脂，可以列举有例如偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯与四氟乙烯的二元共聚物、偏氟乙烯与六氟丙烯的二元共聚物、偏氟乙烯与三氟乙烯的二元共聚物、偏氟乙烯与四氟乙烯与六氟丙烯的三元共聚物等的偏氟乙烯系共聚物。

芯层20的折射率n₁与包覆层30的折射率n₂的折射率差由下述（α）式表示，超过0，优选为0.01以上。这是因为如果折射率超过0的话，所入射的光在光源装置用导光体10内全反射，且毫无损失地传播至远处，即便使光反射层光学贴紧导光板表面也不会导致漏光，从而可以容易地得到亮度高的发光。

折射率差=n₁-n₂···(α)

包覆层30的厚度T2并没有特别限定，但从光源装置用导光体10的处理性、限制光的效率的观点考虑，优选在3～500μm的范围内确定。这是因为，只要是这样的范围，光源装置用导光体10就具有弯曲性，处理性良好，且可以高效率地将光限制在光源装置用导光体内。

芯层20的厚度T1与包覆层30的厚度T2的比率可以根据芯层20和包覆层30的材质来确定。又，光出射面侧包覆层的材质与背面侧包覆层的材质相同。光出射面侧包覆层和背面侧包覆层的材质可以采用相同的材料，也可以采用不同的材料。

（光出射单元）

作为光出射单元，只要能从光出射面14出射在芯层20内传播的光即可，例如，从容易控制光的出射位置方面考虑，优选是贯通包覆层30而到达芯层20的凹部。

凹部设置在包覆层30的光出射面14上。所述凹部举例有将包覆层30穿孔到达芯层20的贯通孔或槽状的裂缝等所谓的“损伤”。通过设置这样的凹部，从光入射面12入射至芯层20内的光由凹部反射，到达设置在与凹部相对的位置上的光反射层40，通过漫反射从光出射面14出射，从而光源装置用导光体10能够发光。另外，为了通过凹部反射在芯层20内传播的光，贯通包覆层30而到达芯层20的凹部的至少一部分需要达到芯层20的内部。即，需要适当地设定凹部的深度，使得凹部的深度比包覆层30的厚度要大。设置于包覆层30上的凹部的形状，只要至少凹部的一部分到达芯层20，且凹部的光入射面侧的倾斜角度θ满足后述的（1）式即可，并没有特别的限定，其可以根据光源的光量、从光入射面12至相反侧的距离、光源装置用导光体10所要求的发光的形态等来考虑确定。

例如，光出射单元的形状举例有圆锥形状、欠球形状、线形状等。又，在这些形状内，可以单独使用一种形状，也可以组合使用2种以上的形状。此外，在将光出射单元的形状设为线形状的情况下，该线的延伸方向可以与从光入射面12入射的光的导光方向平行，可以与导光方向垂直，也可以以任意的角度与导光方向倾斜相交。又，例如将多个圆形的线配置为同心圆状也是可以的。

（光反射层）

光反射层40只要能够将从包覆层30漏光的光漫反射至光出射面14侧即可，并没有特别的限定，例如举例有实施反射可见光的涂装而形成的膜。作为反射可见光的涂装膜，例如举例有采用乙烯基系、聚酯系、丙烯酸系、聚氨酯系、环氧系墨水，或在这些墨水中含有铝等的金属粉的墨水等实施的涂装膜。反射可见光的涂装膜优选相对于可见光的全部区域反射率高的白色的涂装膜。又，如果采用散射性强的涂料的话，由于可以调整出射光的峰值方向，所以更加理想。又，为了提高包覆层30与墨水的紧密附着性，可以通过电晕放电处理、等离子体放电处理等在包覆层30上实施改性。

又，例如，也可以使用通过金属蒸镀而形成的金属蒸镀膜、或通过金属薄膜的贴附而形成的金属膜等作为光反射层40。金属蒸镀膜由选自铝、镍、金、铂、铬、铁、铜、铟、锡、银、钛、铅、锌等中的至少一个金属、或者这些金属的合金或者化合物形成。作为金属蒸镀膜的形成方法，举例有真空蒸镀法、喷镀法、离子电镀法、电镀法等的方法。

接下来，采用图3、图4对光出射单元与光反射层的配置和其作用进行说明。

图3的光源装置用导光体在光出射面14设有凹部70，该凹部70是贯通包覆层30而到达芯层20的孔。如图3所示，从光入射面入射至芯层20后由芯层20与包覆层30的界面全反射而传播来的光A一到达凹部70就发生折射，其一部分作为出射光B出射至光出射面14侧。另一方面，到达凹部70的光A的其它部分如光C那样反射至光出射面14的相反侧。此时，由于在光出射面14的相反侧没有设置有光反射层，因此光C透过包覆层30如光D那样漏光。

在这里，如图4那样，根据由凹部70反射而朝向光出射面14的相反侧的光C的角度，在光出射面14的相反侧的包覆层30的表面的一部分设置光反射层40，通过漫反射，使得光C的一部分从光出射面14出射，且使剩余的光返回至芯层20内，从而防止如光D那样的漏光所造成的损失。

另外，在如图4那样在光出射面14的相反侧的一部分设置光反射层40的情况下，光反射层40的大小、位置可以根据凹部70的形状、芯层20的材质、包覆层30的材质来确定。即，通过考虑光C的反射角将需要大小的光反射层40设置在需要的位置，可以谋求漏光的减少，从而达到高亮度的发光。

接下来，参照图5对凹部的光入射面侧的倾斜角度θ进行说明。

本发明的光源装置用导光体的芯层的折射率为n₁，且设于所述芯层的两表面的、具有比所述芯层的折射率n₁低的折射率的包覆层的折射率为n₂时，与光出射面以及设有光反射层的表面大致垂直的至少一个侧端面为光入射面，在凹部设置在该光出射面上的情况下，该凹部的光入射面侧的倾斜角度θ优选满足下述式（1）。

θ≦90+cos^-1(n₂/n₁)-sin^-1(1/n₁)···式(1)

其理由在于，芯层的折射率=n₁，包覆层的折射率=n₂时，仅仅由下述式（A）表示的角度范围的成分为传输模式，通过全反射在光片内传播。

-cos^-1(n₂/n₁)≦α≦cos^-1(n₂/n₁)···(A)

所述传输模式光到达了具有倾斜角度为θ的光入射面的凹部时的光入射角β由下述式（B）表示。

β=90-θ+α···(B)

另一方面，在芯-空气界面的临界角由下述（C）表示。

临界角=sin^-1(1/n₁)···(C)

因此，以角度α传播的传输模式光在凹部的光入射面发生全反射的条件要满足下述式（D）。

β≧sin^-1(1/n₁)···(D)

如果将式（A）、式（B）代入式（D）的话，则

θ≦90±cos^-1(n₂/n₁)-sin^-1(1/n₁)

在该条件下发生全反射。

例如，芯层为甲基丙烯酸甲酯的均聚物（PMMA）的情况下，n₁=1.49，包覆层为聚偏氟乙烯（PVDF）的情况下，n₂=1.42，因此根据所述式（1），

θ≦90±cos^-1(1.42/1.49)-sin^-1(1/1.49)

$\⇔\mathrm{\θ}\≤90\±17.63-42.16$

∴θ≦65.47或者30.21

θ的上限值为65.47度。

光出射单元的大小可以根据光源装置用导光体10的材质、光反射层的材质在不贯通光源装置用导光体10的范围内确定。即，图6所示的背面214至背面侧光散射部230的最深部的距离D1与光源装置用导光体220的厚度T的关系满足D1<T的关系。由于具有这样的大小，可以使在光源装置用导光体220内传播的光充分地漫反射。

在设置2个以上的光出射单元的情况下，背面214与光出射单元的最深部间的距离D1也可以各不相同。例如，为了不管与光入射面216的距离的长短都获得均匀的亮度，优选将背面侧光散射部230设置为，相对于背面214的背面侧光散射部230的最深部随着离开光入射面216而变深。在这里，背面侧光散射部230的最深部随着离开光入射面216而变深，例如是如下这样的配置，即如图6所示，使从背面214到背面侧光散射部230a～230d的最深部的距离d1～d4为d1<d2<d3<d4。又，例如是以下这样的配置，即，将任意数量的背面侧光散射部作为一个单位，在每个单位中，从背面214至最深部的距离随着离开光入射面216而变长。

背面侧光散射部230的宽度W1可以根据第二光反射层的材质、背面侧光散射部230的数量、要发光的位置或范围等来确定。在设置有2个以上的背面侧光散射部230的情况下，背面侧光散射部230的宽度W1也可以各不相同。另外，宽度W1表示背面侧光散射部230的最大宽度。

在设置有2个以上的背面侧光散射部230的情况下，与相邻的其他的背面侧光散射部230的距离可以根据背面侧光散射部230的大小、形状、出射光的位置或范围来确定。例如，为了不管与光入射面216的距离的长短都获得均匀的亮度，优选将背面侧光散射部230设置为，该背面侧光散射部230与相邻的其它的背面侧光散射部230的距离随着离开光入射面216而变短。在这里，背面侧光散射部230与相邻的其它的背面侧光散射部230的距离随着离开光入射面216而变短，例如是如下这样的配置，即如图6所示，将侧光散射部230a与背面侧光散射部230b的距离L1、背面侧光散射部230b与背面侧光散射部230c的距离L2、背面侧光散射部230c与背面侧光散射部230d的距离L3设为L3<L2<L1。又，例如是以下这样的配置，即，将任意数量的光散射部作为一个单位，各单位与其他单位的距离随着离开光入射面216而变短。

（制造方法）

光源装置用导光体10可以通过在芯层20的两表面层叠包覆层30，在其中一个包覆层30的表面设置光反射层40而制造的。

在芯层20的两表面层叠包覆层30的方法并没有特别限定，举例有通过多层熔融挤出一体成形芯层20和包覆层30的方法、或在成为芯层20的树脂片或者树脂膜的两表面进行形成包覆层30的树脂组合物的涂覆处理来制造的方法等。涂覆处理的方法并没有特别限定，可以列举有狭缝涂布法、凹版涂布法、旋转涂布法、浸渍涂布法、刮条涂布法、喷涂法等现有的方法。

如上述那样，得到在芯层20的两表面设有包覆层30的层叠体，将所得到的层叠体切断为与用途相对应的尺寸。其后，在所述层叠体的一个表面、即一个包覆层30的表面设置反射可见光的涂装膜、或者金属膜来形成光反射层40，从而制造光源装置用导光体10。

接下来，在包覆层30的光出射面14设置凹部。设置所述凹部的方法并没有特别限定，例如举例有激光加工、砂纸加工、热冲压等。

如上所述，光源装置用导光体10在芯层20的两表面设有折射率比芯层20的折射率低的包覆层30。因此，从光入射面12入射的光可以通过在折射率不同的芯层20和包覆层30的界面所产生的全反射不发生漏光地传播至芯层20内的远处。进一步地，如果将单层树脂作为光源装置用导光体的话，则附着有尘埃或污渍的部分有时会变成与单层树脂的折射率同等以上的折射率，在单层树脂内传播的光容易漏光，但在光源装置用导光体10中，由于在芯层20和包覆层30的界面产生全反射，因此即便在该包覆层30的表面附着有尘埃等，在芯层20内传播的光也不会发生漏光。

除此之外，由于在光出射面14的相反面具有光反射层40，因此可以通过凹部使朝向光出射面14的相反面的光漫反射至光出射面14侧。通过漫反射，消除出射光的指向性，可以使从光入射面12入射的光沿法线方向出射，同时使得不能出射的光返回至芯层20内，因此降低了光量的损失，从而可以谋求来自光出射面14的出射光的亮度的提高。

此外，光源装置用导光体10中。由于导光体和反射片是一体化的，因此面光源装置的组装所需的构件数量减少，可以相应地谋求光源装置的组装操作的简化，以减轻制造成本。

（第二实施形态）

采用图2对本发明的光源装置用导光体的第二实施形态进行说明。图2是示出第二实施形态的光源装置用导光体100的立体图。如图2所示，光源装置用导光体100具有芯层120、包覆层130以及光反射层40，该包覆层130被设置为覆盖作为芯层120的主面的上表面和下表面这两个表面以及从光出射面114向其相反面的两个侧面，光反射层40设置在光出射面114的相反侧的包覆层130的表面，光源装置用导光体100除了未设有包覆层130的侧面的一个为光入射面112之外，与第一实施形态相同。

芯层120的材料与芯层20的材料相同，芯层120的厚度t1与芯层20的厚度T1相同。包覆层130的材料与包覆层30的材料相同，包覆层130的厚度t2与包覆层30的厚度T2相同。芯层120的折射率和包覆层130的折射率的折射率差与芯层20的折射率和包覆层30的折射率的折射率差相同。

芯层120的体积V1与包覆层130的体积V2的体积比可以根据芯层120和包覆层130的材质来确定。

（制造方法）

光源装置用导光体100例如可以通过如步骤作来制造，即通过熔融挤出成形一体成形，做成芯层120的两个主面和两个侧面由包覆层130覆盖的基材，在该基材的一个面上设置光反射层40。在通过多层熔融挤出一体成形基材的情况下，使得缩小芯层120的材料的排出宽度比从狭缝状的排出口挤出的包覆层130的材料的排出宽度小，通过这样，可以成形由包覆层130覆盖芯层120的两个主面和两个侧面的基材。并且，在所得到的基材的一个表面、即包覆层130的一个表面设置反射可见光的涂装膜、或者金属膜以形成光反射层40，并在光出射面114设置凹部，由此可以获得光源装置用导光体100。

通过作为这样的构成，光源装置用导光体100的芯层120的两个主面以及两个侧面由包覆层130覆盖，因此可以防止从侧面漏光，可以实现亮度更高的发光。

如上所述，本发明的光源装置用导光体可以适用于移动电话、笔记本电脑、液晶电视、摄像机等所使用的液晶显示装置，移动电话的背光键、个人计算机的背光键盘、电气机械的显示开关等所使用的薄型的光源装置。

另外，在第一以及第二实施形态中，在一个包覆层的表面整体都设置有光反射层。但是，在光出射面具有凹部的情况下，光反射层只要设置在光出射面的相反侧、且至少位于对由所述凹部反射的光进行反射的位置即可。

（第三实施形态）

使用图7对本发明的第三实施形态的一个实例进行说明。图7是本发明的第三实施形态的导光体210的部分截面图。如图7所示，导光体210是在具有芯层264、和设置于作为芯层264的主面的上表面和下表面这两个表面上的包覆层（224、262）的板状的光源装置用导光体210的光出射面的相反侧的背面设置背面侧光散射部230，该背面侧光散射部230贯通背面侧包覆层224，并通过在到达芯层264的凹部内部设置第二光反射层来形成。另外，关于没有特别记载的部分，与第一实施形态相同。

<光源装置用导光体>

光源装置用导光体220其一个包覆层的表面为出射所入射了的光的光出射面212，来自光源的光入射的光入射面216形成在一个侧面上。光源装置用导光体220设有通过在凹部的内部设置第二光反射层而形成的背面侧光散射部230，该凹部是从形成有光出射面212的表面的相反侧的包覆层的表面214朝向光出射面212的形状。

形成光源装置用导光体220的芯层、包覆层的材料、厚度以及比率、折射率以及折射率差与上述的光源装置用导光体10相同。

<背面侧光散射部>

背面侧光散射部230中，至少与光源装置用导光体220接触的边界面232由对光进行漫反射的第二光反射层形成。因此，背面侧光散射部230可以是其整体由第二光反射层形成，也可以是沿着所述边界面232形成第二光反射层。

形成第二光反射层的材料只要具有对光漫反射的功能，并没有特别的限定，可以采用与上述光反射层相同的材料。

背面侧光散射部230的数量可以根据导光体210所希望的功能来确定。

背面侧光散射部230的形状只要设有第二光反射层的凹部的光入射面侧的倾斜角度θ满足上述的式（1）即可，并没有特别的限定，其可以考虑出射光的位置、范围来确定。

又，与第一实施形态的光出射单元的情形相同，背面侧光散射部230的形状、最深部、及/或者设置有2以上的背面侧光散射部230时与相邻其他的背面侧光散射部230的距离都可以适当地进行变更。

<制造方法>

导光体210例如可以通过以下那样的制造方法来制造。

首先，光源装置用导光体220通过上述方法制造。接下来，通过上述方法在光源装置用导光体220的背面214设置凹部（成形工序）。接下来，通过在该凹部塗布第二光反射层来设置背面侧光散射部230（涂布工序），可以获得导光体210。

成形工序中凹部的形状只要凹部的光入射面侧的倾斜角度θ满足所述式（1），并没有特别的限定，其只要是与所希望的背面侧光散射部230的形状相对应的形状即可。即，只要是具有最深部相对于背面214的距离D1的、由边界面232划分的空间即可。

所述涂布工序是在通过成形工序所设置的凹部的至少边界面232涂敷第二光反射层，以形成具有漫反射功能的背面侧光散射部230的工序。涂布工序中的涂布方法并没有特别的限定，可以使用丝网印刷、喷涂、涂覆、喷墨等公知的印刷或者涂装方法。又，为了根据需要提高光源装置用导光体20与光散射材的紧密附着性，也可以通过电晕放电处理、等离子体放电处理等对光源装置用导光体220实施改性。

相对于凹部的第二光反射层的形态可以根据所希望的背面侧光散射部230的光散射功能来确定，例如，可以在边界面232上设置第二光反射层，也可以通过对凹部的整体填充光散射材来形成第二光反射层。

本发明的导光体210构成为，光源装置用导光体由芯层264以及设在芯层264的作为主面的上表面和下表面这两个表面上的包覆层（224、262）构成，在光源装置用导光体220内的背面214侧设有贯通背面侧包覆层224的背面侧光散射部230。因此，从入射面216入射的光在由芯层264和包覆层224的界面全反射的同时，在芯层264内传播，因此可以防止在光出射面212的要发光的位置以外的位置漏光。又，在芯层传播的光一旦达到背面侧光散射部230即由边界面232漫反射、或者在背面侧光散射部230内散射，在背面侧光散射部230附近光处于散射的状态。并且，由于光在散射的状态下从光出射面出射，因此可以以光出射面212的垂直（法线）方向为中心，容易且稳定地实现高亮度的发光。此外，也不需要如以往那样精密地控制凹部的形状，能够以在设于光源装置用导光体的凹部涂布第二光反射层这样的便宜且简便的方法来稳定地控制出射光的出射方向。因此，可以高生产率地制造以法线方向为中心谋求亮度提高的导光体。

（第四实施形态）

采用图8对本发明的第四实施形态的导光体进行说明。如图8所示，导光体280在设有背面侧光散射部230的光源装置用导光体260的背面214设置有光散射层360。另外，形成光散射层360的光散射材与形成背面侧光散射部230的光散射材相同。形成光散射层360的光散射材可以与形成背面侧光散射部230的光散射材相同，也可以不同。

光散射层360的厚度t5可以考虑形成光散射层360的光散射材的种类来确定。

导光体280在光源装置用导光体260的背面设有光散射层360。因此，可以防止从光出射面212漏光，并且可以使得从背面214的漏光为最小限度，从而可以有效地利用从光入射面216入射的光。

在第四实施形态中，在背面的整个面都设有光散射层，但本发明并不限于此，光散射层可以部分地设置在背面的任意位置。在将光散射层部分地设置在背面的情况下，优选为至少设置在光出射面的发光位置的背面。通过这样将需要大小的光散射层设置在需要的位置，可以防止由光出射面侧光散射部或者背面侧光散射部散射了的光从背面漏光，还可以使得光散射层的面积为最小限度，因此可以谋求制造成本的降低。

另外，本发明并不限于上述实施形态，可以在不脱离本发明的范围内进行各种变更。例如，在第一～第四实施形态中，将光源装置用导光体的侧面之一作为光入射面，但也可以将2个以上的侧面作为光入射面。

实施例

以下，列举实施例对本发明进行具体的说明，但本发明不为以下这些实施例所限定。

（实施例1）

图9示出通过本实施例制作出的样品的概要图。

芯层使用丙烯酸树脂（Acrypet VH000、折射率n1=1.49、三菱丽阳株式会社制造），包覆层使用偏氟乙烯共聚物（KYNAR720、折射率n2=1.42，阿科玛株式会社制造）。采用具有宽度为1200mm的T型口模的共挤出片材制造装置，将包覆层/芯层/包覆层三层结构的层叠体成形为宽度980mm、厚度300μm。对所成形的层叠体的包覆层的厚度进行测量，上表面侧、下表面侧都是5μm。层叠体的整体的厚度为300μm。在该层叠体的一个面设置了光反射层之后，将其切成宽度为110mm、长度为300mm的矩形，从而制作了光源装置用导光体400。所述光反射层是通过丝网印刷机均匀地涂装白色的丝网印刷油墨（#2500120白，株式会社精工油墨制造）而形成的。在该导光体400的光出射面714距离入光端面150mm的位置，采用基恩士公司制的CO2激光标记ML-Z9520T实施激光蚀刻，设置凹部470。激光蚀刻的图案为与导光体400的光入射面412平行的线形状，设置了一条长度为5mm的图案。采用激光共聚焦显微镜（奥林巴斯公司制激光共聚焦显微镜OLS-3000）评估所得到的凹部470的形状，形成的是宽度282μm、深度132μm、出射面侧的倾斜角度为43°的槽状的凹部。

<光学评价>

图10是光学评价所使用的测定系统的示意图。光源装置的光学特性通过下述方法来评估。将通过恒定电流电源540以20mA发光的光源520（使用五个日亚化学工业公司制的LED NSSW020BT）配置在被测量用的导光体的光入射面512上，用亮度计550（TOPCON公司制亮度计BM-7）测量从以设置有光出射单元的部位为中心的视野角2°的区域的出射面出射的光的法线方向（0°方向）的亮度、以及与导光方向平行且与导光体面垂直的面的从-90°到90°的出射光角度的亮度分布。

（比较例1）

采用导光装置用导光体，通过与实施例1相同的方法来进行测量，该导光装置用导光体的构成除了在导光体表面未设置光反射层而是使用反射片之外与实施例1的构成相同。使用东丽株式会社制的LumirrorE20作为反射片。

在表1中示出各个导光体的法线方向的亮度测定结果，在图11中示出出射光角度的亮度分布测定结果。

[表1]

	导光体	光反射层	法线亮度（cd/m2）
				实施例1	三层	有	392.4
比较例1	三层	无	301.3

图11是示出光出射单元的亮度分布的图表，横轴表示出射光的角度，纵轴表示该角度的亮度，用-（负号）表示从光出射单元看时光入射面512的方向，用+（正号）表示其相反的方向。在比较例1中，法线方向的亮度为301.3cd/m²，出射光的峰值从法线方向偏离64°的方向，相对于此，在实施例1中，出射光的峰值与法线方向基本一致，法线方向的亮度为392.4cd/m²，改善为比较例1的大约1.3倍。这一结果是基于以下情况得到：在由作为出射单元设置的凹部反射的光到达光反射层时，由于光反射层设置在导光体表面，所以光无损失地发生反射，此外，还由于通过作为光反射层使用的白色油墨而发生了散射，使得出射光的指向性减弱。

根据以上结果可知，通过使用本发明中记载的导光体，能够提供一种在组装于光源装置时可以在特定的位置以高亮度发光、且将反射片的功能一体化了的组装操作性良好的光源装置用导光体。

（实施例2）

图12是在本实施例中制作的光源装置用导光体的示意图。如图12所示，导光体600在光源装置用导光体610的光出射面的相反侧的背面606上形成有将3条平行的线形状作为一组的第一光出射单元612、第二光出射单元614、和第三光出射单元616。

<导光体的制造>

采用与实施例1同样的方法，成形了包覆层/芯层/包覆层三层结构的层叠体。将该层叠体切成宽度110mm、长度300mm的长方形状，从而制作了光源装置用导光体610。

采用上述的CO2激光标记设备在光源装置用导光体610的光出射面的相反侧的背面606上实施线形状的激光蚀刻，设置了凹部，使得从光入射面602到第一光出射单元612、第二光出射单元614、和第三光出射单元616的端部的距离分别为L4：50mm、L5：150mm、L6：250mm。激光蚀刻的图案为以2.5mm的间隔平行地设置了三条与光源装置用导光体610的长度方向（入射光的导光方向）平行的长度5mm的线形状。在表2中示出用激光共聚焦显微镜OLS-3000（奥林巴斯株式会社制）对所得到的蚀刻槽的形状进行评估后的结果。如表2所示，对于所有的蚀刻槽，光入射面侧的倾斜角度都满足式（1），蚀刻槽的相对于背面606的最深部随着从光入射面602离开而变深。

[表2]

接下来，采用丝网印刷机在设有蚀刻槽的光源装置用导光体610的背面的整个表面均匀地涂布丝网印刷油墨（#2500120白，株式会社精工油墨制造）作为光散射材，在蚀刻槽中填充光散射材，并形成厚度为10μm的光反射层640，由此制造了导光体600。这样，就得到了在光源装置用导光体610设有作为背面侧光散射部的第一光出射单元612、第二光出射单元614以及第三光出射单元616的导光体600。

<法线亮度以及亮度分布的测定>

采用图12、13对亮度分布的测定方法进行说明。如图12、图13那样，在光入射面602上配置5个通过恒定电流电源630以20mA驱动的光源620（LED NSSW020BT、日亚化学工业株式会社制造）。以导光体600的第一光出射单元612为中心，在光出射面604的法线方向上配置亮度计650（亮度计BM-7A，株式会社TOPCON TECHNOHOUSE制造）。接下来，将由光源620发出的光从光入射面602入射到导光体600中。并且，测量了从以位于最靠近光源620的第一光出射单元612为中心的视野角2°的区域的光出射面604出射的光的法线方向（0°方向）的亮度（法线亮度）、以及与导光方向平行且与导光体面垂直的面的从-90°到90°的出射光角度的亮度分布。对于第二光出射单元614、第三光出射单元616，也与第一光出射单元612同样地测量了法线亮度。在表3中示出所得到的法线亮度的测定结果，图14示出亮度分布的测定结果。

（比较例2）

除了未在光源装置用导光体610的背面606涂布光散射材之外，与实施例2相同地制造了导光体。即，第一光出射单元612、第二光出射单元614、第三光出射单元616为未被涂布散射材的蚀刻槽。与实施例2同样地对所得到的导光体的法线亮度以及亮度分布进行了测量。在表3中示出所得到的法线亮度的测定结果，图14示出亮度分布的测定结果。另外，本比较例所使用的导光体的蚀刻槽的形状与实施例2中的导光体600相同（参照表2）。又，在测定法线亮度、亮度分布之时，在导光体的背面配置了反射片（Lumirror E20、东丽株式会社制造）。

[表3]

如表3的结果那样，在实施例2中，无论在光出射面的哪个位置，法线亮度都为96.2～132.3cd/m²。相对于此，在比较例2中，法线亮度为32.1～41.6cd/m²。由上述结果可以判定，通过设置填充了光散射材的光出射单元，可以谋求法线亮度的提高。

图14是示出第一光出射单元的亮度分布的图表，横轴表示出射光的角度，纵轴表示该角度的亮度，用-（负号）表示从光出射单元看时光入射面602的方向，用+（正号）表示其相反的方向。如图14所示，在实施例2中，出射光的峰值与法线方向基本一致，相对于此，在比较例2中，出射光的峰值是从法线方向偏离68°的方向，因此法线方向的亮度变低。由此判定，在实施例2中法线亮度大幅度提高。

产业上的可利用性

本发明的导光体能够不降低导光性能地将导光体和反射片一体化，因此能够实现光源装置的亮度提高和光源装置的组装操作的简单化。又还能够适用于以简便的方法高生产率且低价地控制出射光的出射方向，提高光出射面的亮度。

符号说明

10、100、210、220、260、280、400、600光源装置用导光体

12、112、216、602光入射面

14、114、212、604光出射面

20、120、264芯层

30、130、224、262包覆层

40光反射层

70凹部

230光散射部

232边界面

460、640光散射层

470光出射单元

612、614、616光出射单元。

Claims (7)

1.一种光源装置用导光体，其特征在于，具有折射率为n₁且由透明树脂构成的芯层、和包覆层，所述包覆层设于所述芯层的两表面，具有比所述芯层的折射率n₁低的折射率n₂，在一个包覆层的表面设置有将光漫反射的光反射层，另一个包覆层的表面为光出射面，所述光源装置用导光体设置有凹部，所述凹部从所述一个包覆层的表面以及所述另一个包覆层的表面中的至少一个贯通所述包覆层到达所述芯层，与所述光出射面以及设有所述光反射层的表面大致垂直的至少一个侧端面为光入射面，所述凹部设置在所述光出射面上，所述凹部的所述光入射面侧的倾斜角度θ满足下述式(1)：

θ≦90+cos^-1(n₂/n₁)-sin^-1(1/n₁)···式(1)。

2.如权利要求1所述的光源装置用导光体，其特征在于，所述光反射层设置于对所述凹部所反射了的光进行反射的位置。

3.一种光源装置用导光体，其特征在于，具有折射率为n₁且由透明树脂构成的芯层、和包覆层，所述包覆层设于所述芯层的两表面，具有比所述芯层的折射率n₁低的折射率n₂，在一个包覆层的表面设置有将光漫反射的光反射层，另一个包覆层的表面为光出射面，所述光源装置用导光体设置有凹部，所述凹部从所述一个包覆层的表面以及所述另一个包覆层的表面中的至少一个贯通所述包覆层到达所述芯层，与所述光出射面以及设有所述光反射层的表面大致垂直的至少一个侧端面为光入射面，在设有所述光反射层的表面上设置有所述凹部，在所述凹部的内部设有第二光反射层,所述凹部的所述光入射面侧的倾斜角度θ满足下述式(2)：

θ≦90+cos^-1(n₂/n₁)-sin^-1(1/n₁)···式(2)。

4.如权利要1-3中任一项所述的光源装置用导光体，其特征在于，所述光反射层设置为覆盖所述一个包覆层的表面整体。

5.如权利要求4所述的光源装置用导光体，其特征在于，所述光反射层为白色的涂装膜。

6.如权利要求1或3所述的光源装置用导光体，其特征在于，所述凹部的深度随着离开所述光入射面而变大。

7.如权利要求1或3所述的光源装置用导光体，其特征在于，所述凹部与相邻的所述凹部的距离随着离开所述光入射面而变短。