JP2007086293A - 光拡散板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ廉価で光拡散層をシルク印刷により形成可能で、さらに梨地形成用の型を形成することができる光拡散板を提供する。
【解決手段】光拡散板１は、ダイヤモンドツールに固着されたダイヤモンド砥粒の粒径に基づいてガラス粉体７の粒径を選定し、作製されたガラス粉体７を水ガラス等５に混ぜ、これをガラス基板３上にシルク印刷することにより分散固着して３０〜４０μｍの凹凸が形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶表示装置などの表示装置において光源からの光を均一に拡散する光拡散板及びその製造方法に関する。

従来、光拡散板は液晶表示装置バックライト用拡散板、液晶プロジェクト用のスクリーン、レントゲン写真表示装置などに利用されている。この光拡散板は光源からの光を均一に拡散するもので、光拡散ガラスがよく知られている。この光拡散ガラスは砂ずりによりガラスをすり板にしたもの、すり板を弗化水素により表面を腐食したもの等が市販されている。

ガラスなどの基材に凹凸を形成する方法としては、砂ずり及びブラスト処理の他に、基材にレジストを塗布し、露光後エッチングしてレジストパターンに対応した凹凸を形成する方法（例えば、特許文献１）、ドットパターン状に吐き出したインクを固着させてドットを形成することにより凹凸を形成する方法（例えば特許文献２）等の提案がある。
また光拡散層を形成する方法としては、常温硬化型水ガラスと耐熱性球状樹脂粒子とを含有させた光拡散層形成塗料の提案がある（例えば特許文献３）。

特開２００４−２９４７４５号公報 特開２００４−１５７４３０号公報 特開平１０−１１０１１９号公報

しかしながら、上記従来の砂ずりでガラス基板に梨地状のより微少な凹凸を形成する場合、砂の粒径を小さくすれば凹凸も小さくなるが、凹凸を形成する際にガラス基板に梨地状と異なる傷がついてしまうという問題が生じ、砂ずりの方法では砂の粒径を小さくするのにも限界がある。

また上記特許文献１及び２のような凹凸を形成する方法は、工程数が割合多く、またコストも高いので、より簡易かつ廉価な方法とするには改善の余地がある。
さらに上記従来の特許文献３のような塗料では光拡散層を形成できるが、梨地を形成するための型をも形成可能にするためには改善の余地がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、簡易かつ廉価で光拡散層をシルク印刷により形成可能で、梨地形成用の型を形成することができる光拡散板及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光拡散板のうち請求項１記載の発明は、ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかにより基材上に分散固着して凹凸を形成した構成を有する。
また請求項２記載の発明は、ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体をモノマー及び溶剤のいずれかにより基材上に分散固着して凹凸を形成した構成を有する。
さらに請求項３記載の発明は、上記構成に加え、基材がアクリル樹脂であり、光拡散板をシボ樹脂板として利用可能であることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、凹凸が形成された光拡散板を凹凸を転写する型として利用することを特徴とする。

本発明の光拡散板の製造方法のうち請求項５記載の発明は、ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を作製する工程と、作製された無機材料粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかに混合して原料液を作製する工程と、原料液を基材にシルク印刷する工程と、シルク印刷された基材を乾燥させて光拡散板を作製する工程とを備えるものである。
また請求項６記載の発明は、ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を作製する工程と、作製された無機材料粉体をモノマー及び溶剤のいずれかに混合して原料液を作製する工程と、原料液を基材に塗布する工程と、塗布された基材を乾燥させて光拡散板を作製する工程とを備える。
さらに請求項７記載の発明は、凹凸が形成された光拡散板を型として加熱する工程と、型に加熱された樹脂を押圧して凹凸を樹脂に転写する工程と、押圧した樹脂を冷却して樹脂製の光拡散板を作製する工程とを備えるものである。

本発明の光拡散板では、ツールの砥粒に基づいて粉体の粒径を決定することができるので、簡易かつ廉価で、形成する凹凸を選定可能で、きめのこまかい拡散光を得ることができるという効果を有する。
また、本発明の光拡散板の製造方法では、粒径を選定した無機材料粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかに混ぜてシルク印刷するだけで梨地が形成された光拡散板を製造することができるという効果を有する。
さらに本発明の光拡散板の製造方法では、無機材料粉体を樹脂に混ぜて基材に塗布することにより梨地又はシボ地を容易に形成した光拡散板を製造することができるという効果を有する。
本発明に係る光拡散板を型として利用する場合には、型の凹凸を加熱した樹脂に転写して光拡散板を製造することができるという効果を有する。

以下、図１から図８に基づき、実質的に同一又は対応する部材には同一符号を用いて本発明による光拡散板の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る光拡散板の概略断面図である。
図１を参照して、本実施形態に係る光拡散板１は石英ガラスなどの基材３上で固化した水ガラス５に均一に分散させた無機材料粉体の、例えば、石英ガラスの粉体７を有する。
基材３は透明ガラスであれば種類を問わず、またアクリル樹脂のようなモノマーでもよい。

基材３がアクリルのような樹脂の場合、無機材料粉体７をモノマー及び溶剤のいずれかにより基材３上に分散固着して凹凸を形成するのが好ましい。
アクリル樹脂上に凹凸を形成する場合、光拡散板としてだけでなく、シボ樹脂板としても利用できる。

本実施形態では、粉体７の平均粒径が約４４μｍであり、水ガラス等から露出している部分の大きさは３０μｍ程度であるが、適宜所定の粒径に選定することができる。
無機材料粉体はダイヤモンドツールで石英ガラスや硝子のインゴットを削ることにより作製されるが、無機材料粉体の粒径はダイヤモンドツールのダイヤモンド砥粒の粒度により決められる。
なお、ツールはダイヤモンド（ＤＩＡ）ツールが好ましい。

図２はダイヤモンド砥粒の粒度と粒径の関係を示す図であり、図３は粒度と粉体の粒径との関係を示す図である。なお、図２中、（ ）はＣＢＮ砥粒の値を示す。
図２及び図３を参照して、本実施形態では、ダイヤモンドツールのＤＩＡ砥粒の粒度により、透明な石英ガラス及び硝子を削って作製される粉体の粒径の大きさを決定することができる。
したがって、本実施形態の光拡散板の凹凸の形成は、分散して固着する無機材料粉体の粒径により決めることができ、この形成された凹凸の荒さにより拡散光のきめこまかさを制御することができる。

本実施形態では粒度２０００のダイヤモンドツールにより粉体を作製した（図２を参照のこと）。

図４は倍率３５０倍の顕微鏡で視た本実施形態の石英ガラス粉体のスケッチ図である。
このスケッチ図から求めた平均粒径は約４４μｍである。
なお、図４中、２７５／３２５は用いたダイヤモンド砥粒の粒度をＪＩＳ表示法で記載したものである。

このような構成の本実施形態に係る光拡散板では、凹凸が３０〜４４μｍの非常に細かい粉体により形成されているので、拡散光が均一かつ良好になる。
さらに本実施形態では、基材３に分散して固着する粉体７の粒径の選定により、必要な光拡散の程度を選択することができる。
またガラス上の無機材料粉体が同質のガラスで作製可能であるので、光の透過率も高く、水分（湿気）や熱にも強い。

次に光拡散板の製造方法について説明する。
本実施形態に係る光拡散板の製造方法は、ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を作製する第１工程と、作製された無機材料粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかに混合して原料液を作製する第２工程と、この原料液を基材にシルク印刷する第３工程と、シルク印刷された基材を乾燥させて光拡散板を作製する第４工程とを備える。

ツールはＤＩＡツールが好ましい。無機材料粉体の粒径は、基材上に形成される凹凸に応じて、ツールの砥粒の粒径を決定することにより選定される。無機材料粉体は合成石英ガラスやガラス粉体が好ましい。以下、本実施形態に係る光拡散板の製造方法について詳細に説明する。

先ず、粒度２０００の砥粒が固着されたＤＩＡツールでガラスインゴットを削ることにより粉体を作製する。粉体は微少なものから選定された粒径のものまで含まれるが、ふるいにより選定された粒径を収集する。
次に、このガラス粉体を純水とともに水ガラスに混合し、よく撹拌して原料液を作製する。この原料液の粘度はシルク印刷用に調整するが、シルク印刷でなく基材上にスピンコート法などで塗布する場合は、塗布方法に合わせて調整するのが好ましい。
なお、本実施形態では水ガラスを使用したが、接着剤であってもよい。
そして、この原料液を基材にシルク印刷する。

シルク印刷は次のようにして行う。
図５〜図８はシルク印刷工程を示す図である。
シルク印刷は、木枠に設けられたテトロン、ナイロン及びシルクの版に穴をあけてインクをスキージーで押し出して被印刷物に印刷するものであるが、本実施形態では、インクに代えて、無機材料粉体と水ガラスを混合した原料液を用いる。

図５に示すように、版１３にはメッシュ１５が形成されているが、本実施形態に係る製造方法では、１５０メッシュと１８０メッシュを使用する。このメッシュは原料液の粘度及び粉体の粒径により選定される。

本実施形態に係るシルク印刷工程は、先ず、印刷台１１にガラス基板１２を設置し（図５）、次に、ガラス基板１２に版１３を被せる（図６）。次いで、版１３に原料液１７をスキージー１９で押し出してガラス基板１２に印刷（塗布）する（図７）。
そして、版１３を開き、印刷されたガラス基板１２を取り出し、乾燥させる。

このような構成の本実施形態に係る光拡散板の製造方法では、粒径を選定したガラス粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかに混ぜてシルク印刷するだけで梨地が形成された光拡散板を製造することができる。

次に、他の実施形態に係る光拡散板の製造方法について説明する。
この実施形態では、ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を作製する工程と、作製された無機材料粉体をモノマー及び溶剤のいずれかに混合して原料液を作製する工程と、この原料液を基材に塗布する工程と、塗布された基材を乾燥させて光拡散板を作製する工程とを備える。
溶剤としては、無機材料粉体を透明に分散固着するものであればよく、例えば、メタクリル酸メチル、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）等や接着剤が使用可能である。
また塗布する工程は上記したシルク印刷であってもよい。

この実施形態では、基材にアクリル樹脂を用い、粒径が選定されて形成された無機材料粉体をモノマー及び溶剤のいずれかに混合し、アクリル樹脂上に塗布して乾燥させて光拡散板を作製する。
このアクリル樹脂の厚さを薄くすれば薄い物が、厚くすれば厚い物ができる。
したがって、本実施形態では光拡散板としてだけでなく、シボ樹脂板としても作製可能である。

さらに、本発明の光拡散板は型としても利用することができる。
作製された光拡散板を型として利用する光拡散板の製造方法では、凹凸が形成された光拡散板を型として加熱する工程と、この型に加熱された板状の樹脂を押圧して凹凸を板状の樹脂に転写する工程と、押圧した板状の樹脂を冷却して樹脂製の光拡散板を作製する工程とを備える。

型として利用する光拡散板は、基材がガラス基板及びアクリル板等のどちらでもよいが、凹凸が転写される板状の樹脂はアクリル樹脂が好ましい。
加熱された型の温度は７０〜１００℃程度であり、押圧される板状の樹脂を冷やさない程度でよい。また加熱された板状の樹脂は、型よりも少々高い温度で、９０〜１００℃程度でよい。

このような構成の光拡散板の製造方法では、無機材料粉体を樹脂に混ぜて基材に塗布することにより型を容易に製造することができる。

水ガラス５０グラム、粒度２０００の砥粒のＤＩＡツールで作製したガラス粉体３０グラム及び純水２０ｃｃを混合し、φ１３５のガラスウエハ上に、メッシュ１５０及びメッシュ１８０でシルク印刷をした。
その結果を倍率５０倍で顕微鏡観察し、スケッチをしたのが図９及び図１０である。
図９及び図１０のスケッチ図から、光拡散板の表面から突出している粉体の平均粒径は、約３０μｍであった。
メッシュ１５０及びメッシュ１８０でシルク印刷した光拡散板の拡散光を写真に撮り比較したところ、メッシュ１５０で作製した方が良好であった。
図１１にメッシュ１５０で作製した光拡散板の拡散光を示す。

以上のように、本発明に係る光拡散板及びその製造方法は、簡易かつ廉価に選定された凹凸を形成する方法及び光拡散板として極めて有用である。

本発明の実施形態に係る光拡散板の概略断面図である。 ダイヤモンド及びＣＢＮ砥粒の粒度と粒径の関係を示す図である。 粒度と粉体の粒径との関係を示す図である。 倍率３５０倍の顕微鏡で視た本実施形態の石英ガラス粉体のスケッチ図である。 印刷台にガラス基板を設置するシルク印刷工程を示す図である。 ガラス基板に版を被せるシルク印刷工程を示す図である。 シルク印刷を示す図である。 シルク印刷の最終工程を示す図である。 １８０メッシュでシルク印刷した光拡散板を倍率５０倍で顕微鏡観察したスケッチ図である。 １５０メッシュでシルク印刷した光拡散板を倍率５０倍で顕微鏡観察したスケッチ図である。 １５０メッシュで作製した光拡散板の拡散光を示す図である。

符号の説明

１ 光拡散板
３ 基材
５ 水ガラス
７ 粉体
１１ 印刷台
１２ ガラス基板
１３ 版
１５ メッシュ
１７ 原料液
１９ スキージー

Claims (7)

1. ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかにより基材上に分散固着して凹凸を形成した光拡散板。
2. ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体をモノマー及び溶剤のいずれかにより基材上に分散固着して凹凸を形成した光拡散板。
3. 前記基材がアクリル樹脂であり、前記光拡散板をシボ樹脂板として利用可能であることを特徴とする請求項２記載の光拡散板。
4. 凹凸が形成された光拡散板を凹凸を転写する型として利用することを特徴とする請求項１〜３に記載の光拡散板。
5. ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を作製する工程と、作製された無機材料粉体を水ガラス及び接着剤のいずれかに混合して原料液を作製する工程と、この原料液を基材にシルク印刷する工程と、シルク印刷された基材を乾燥させて光拡散板を作製する工程と、を備える光拡散板の製造方法。
6. ツールに固着された砥粒の粒径に基づいて粒径を選定して形成された無機材料粉体を作製する工程と、作製された無機材料粉体をモノマー及び溶剤のいずれかに混合して原料液を作製する工程と、この原料液を基材に塗布する工程と、塗布された基材を乾燥させて光拡散板を作製する工程と、を備える光拡散板の製造方法。
7. 前記請求項１及び前記請求項２のいずれかにより凹凸が形成された光拡散板を型として加熱する工程と、この型に加熱された樹脂を押圧して凹凸を樹脂に転写する工程と、押圧した樹脂を冷却して樹脂製の光拡散板を作製する工程と、を備える光拡散板の製造方法。