JP2008027609A - 面発光体 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジライト式バックライトの薄型化ができる、生産性が高く安価で、可撓性のある薄型面発光体の提供。
【解決手段】透明な熱可塑性樹脂を押出し加工した薄肉厚の導光体の一面に、導光体と同類樹脂、又は相容性樹脂（バインダー）を溶融し、反射材（ビーズ）を混合して作製した塗料を噴霧コーティングした後に乾燥させた反射材１０２含有コーティング１１２を形成し、さらに、顔料を配合したバインダー塗料をコーティング層上に噴霧コーティングして顔料１０５含有層１１５を形成し反射層とする。また、シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の部分及び／又は光源側端面以外の１又は２以上の端面には、反射材を配合したバインダー塗料、アルミ粉末等の顔料を混合したバインダー塗料を噴霧コーティングした顔料層又は反射層により、発光面の高輝度化を図れる。噴霧コーティングには、反射材や顔料のグラデーションをかける事もできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置等に用いられるバックライトなどの面発光体に関し、特に導光体の端面から光源の光を入射するエッジライト式の導光体及び表面に反射層を設けた面発光体に関する。

情報通信分野の発展に伴い携帯電話、ＰＤＡ（パーソナルデータアシスタント）電子機器、自動車、家庭用電気機器、その他多種の機器の表示装置として液晶表示体が用いられている。この液晶表示体は自己発光しないため液晶表示体の背面に面状の発光体即ちバックライトを配設するもの、或いは液晶表示体の表面に発光体即ちフロントライトを設置しその反射で表示を可能とするものなどがあり、総称して液晶表示装置としている。

バックライトを用いる透過型液晶表示装置は、面状導光体の端面から光源光を入射させるエッジライト式バックライトと、管状光源などを拡散板を介して表示体の直下に配置する直下型バックライトのどちらかを使用しているが、１５インチ以上の画面サイズでは直下型バックライトが一般的である。光源光を発光面に導く導光体は、透明なアクリル、ポリカーボネート、メタクリル樹脂などの光透過性の優れた材料を射出成形、または圧縮成形で製造する。エッジライト式バックライトは、導光体の端面部を入射面に、冷陰極管やＬＥＤを複数個配設した線状光源を設置する方式のため、バックライトとして直下型より薄形を実現でき、小型、携帯型液晶表示装置の多くはエッジライト式バックライトが多くを占める。

従来のエッジライト型の代表的な構成を図５に示した。光源509から発せられる光を、均一な面状光として効率的に取り出すために、導光板501の反射面側に反射シート502を置き、出射面側には光を拡散させて輝度の均斉度を上げるための拡散シート503、その上に拡散された光を正面に屈曲させる集光プリズムフィルム504、505、さらに拡散シート（図示せず）を積層させている。このように従来のエッジライト型バックライトは、導光板501と各種役割を持たせた光学部材シートの多層構造である構成が一般的である。

導光板も均一かつ明るい面状光を得るために、光反射面及び出射面についても、梨地、プリズム、微細突起や窪み、印刷ドットなどさまざまな形が、成形時形成や放電加工、レーザー加工等で施されている。また光源側の光入射面と対向するエッジ面、および両サイド端面から漏れる光を導光板内部に戻して輝度を上げるための光反射手段も構じられているのが普通である（図示せず）。しかしこのようなバックライトの構成では、各光学シート部材の種類及び数が多く、原材料費が高価な上、組立てにも時間がかかり、バックライト自体も高価なものになる点が課題として残る。このような問題点を解消するために、光学部材の数を減らす工夫が特許文献１や特許文献２に開示されている。この中では導光板の材料として透光性のよい熱可塑性樹脂、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタアクリル酸エステル−芳香族ビニル化合物共重合体樹脂などが提案されている。

また、エッジライト式導光体である透明樹脂の光出射面に、スクリーン印刷により形成させた乱反射層を設け、このインクの中に発泡による微細中空粒子または樹脂製中空微粒子を混在させて導光体パネルの輝度を向上させることが記載されている（特許文献３）。
また、従来の多層構造のバックライト（図５）の光出射面の輝度の向上のため、一般的にはプリズム型集光フィルムを２枚使用しているが、構成部材の中でのコスト比率が高いため、輝度を維持しながらコストを削減できる提案をしている。この目的のため、特殊な異形光拡散特性を有する可変ピッチ反射グルーブ方式の導光体を提案し、プリズム集光フィルムを１枚にすることを提案している（非特許文献１）。
特開２００５−１３５７６０号公報 特開２００５−２５１６５５号公報 特開平３‐２５６０９０号公報 日立化成テクニカルレポート NO.42、Ｐ39「カラー携帯電話用高輝度導光板」

情報機器も其の携帯性向上として軽量、薄型が常に追及されており、バックライトも
同様である。さらに、将来的には任意の形状のディスプレイ等も出現する可能性があり
、機器内部の凸凹にもある程度密着させて装着可能であるような、フレキシブルな導光
体が望まれる。しかしながら、上述のいずれの特許においても導光体は熱可塑性樹脂を射出成形で加工してあるため可撓性がなく、４０ｍｍ×６０ｍｍ程度の大きさでは成形時の内部応力による歪のためそりが出るので、導光体を薄くするにも限度があり、これまでは、０．２乃至０．４ｍｍの薄さにするのが限界であった。

また、上記特許文献３ではスクリーン印刷を利用した反射層の形成を提案している。しかしながら、スクリーン印刷の場合には、比較的多量のインク中にビーズ等の反射材を混ぜて導光体の上に印刷するため、出来上がった反射層が厚くなり、層中に分散しているビーズは導光体表面付近に集まるということはない。すなわち、本来は反射材が導光体の表面に近いところに集まって欲しいのであるが、それを制御することは困難である。したがって、スクリーン印刷ではきめ細かい反射材の塗布位置の制御は難しく、導光体表面付近に反射材が集まらず、その結果、導光体中に入射される光の反射の効率が上がらないことになる。したがって、本発明では、反射材が導光体表面付近に集まるようコーティングし、反射の効率を上げることも目的の１つである。

また、いわゆる情報機器のライフサイクルは年々短くなっており、１年間にほぼ３回のモデルチェンジが恒常化している機器もあるなど、開発のリードタイムも極めて短期となっている現状がある。これをバックライトの開発に当てはめると、導光板を成形でつくる際の金型費が極めて高価であるため、多品種の導光体を短期に開発することは莫大な開発費用がかかることになり、必然的に導光体の価格を押し上げる要因となっている。
したがって、高価な金型を必要とすることなく、例えば、押出し成形でシートを形成し、これを導光体として使用できる安価な面発光体の開発が望まれていた。

本発明では、（１）導光体、（２）バインダー中に合成樹脂製架橋ビーズ、無機系ビーズ又は金属粉末等の反射材を分散配合した反射剤含有バインダー塗料を導光体表面上に塗布して形成されるコーティング層、及び（３）顔料をバインダー中に分散配合した顔料含有バインダー塗料を該コーティング層上に塗布して形成される顔料層、から成る発光面体であり、（２）のコーティング層に配合される上記反射材であるビーズ又は金属粉末の平均粒径が１〜８０μｍであり、上記顔料が不透明でありかつ光反射性材料である面発光体を提供する。本発明の面発光体は、その製造が簡単かつ廉価であり、しかも導光体の厚さを薄くできるため、全体として薄く、可撓性があり、輝度の高い面発光体を提供することができる。

本発明では、間接印刷望ましくは噴霧コーティングを用いることでコーティング層及び顔料層を印刷することができ、コーティング層及び顔料層をそれぞれ、数秒で硬化できるので、高い生産性を可能とした。
本発明において、バックライトのキーパーツであるエッジ式面発光体は、導光体が光学的透明性の高い熱可塑性樹脂、好ましくは全光線透過率が８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上の熱可塑性樹脂を、通常、シート状に成形したものを使用する。さらに、本発明の導光体としては、可撓性のある熱可塑性樹脂を使用する。このような熱可塑性樹脂の例としては、押出加工が可能なアイオノマー樹脂、無黄変ポリウレタン樹脂、エチレン−アクリレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリブタジェン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、トリブロック−ジブロック共重合体等を挙げることができる。屋外で使用する機器を想定すれば、無黄変のポリウレタン樹脂が好ましい。
また、本発明の導光体材料である熱可塑性樹脂は、通常、押出し成形によりシートを作成するが、その他の成形方法、例えば射出成型法、圧縮成型法、コーティング法などを採用できる。
押出し加工によれば、樹脂の溶融加熱温度と押出し速度との管理により透明なフィルム成形ができるので、導光板の厚さは数十ミクロンに薄くできる。しかしながら面発光体としては、エッジ面積が狭小になり絶対光量が不足するのと、光源ＬＥＤの入射光を取り入れる手段の難昜性から種々厚さを検討した結果、発光面の面積が小さいものでは導光体の厚さを０．１ｍｍ程度まで薄くすることが可能であることを見出だした。

導光体の材料としては、熱可塑性樹脂の場合、光学的に透明なもの、通常全光線透過率８０％以上、好ましくは９０％以上のものなら種類を問わないが、押出し成形なので押出し成形機から連続１〜２０ｍ/分で連続押出された樹脂はセパレーターと張り合わされ、すばやく、かつ十分に冷却され、巻き取ることなく定尺に切断できる。シートの厚さは、面発光体の用途によって異なるが、通常０．０２〜３．０ｍｍ、好ましくは０．１〜３．０ｍｍとすることができる。シートは均一の厚さを持つもの以外に、部分的に厚さを変えることもできる。例えば、一方の辺から対向する辺に向かって徐々に厚さを減じたシートも使用できる。これら帯状切断シートは、セパレーターでカバーされているのでそのセパレーターの面が転写生成され、０．２ｍｍ程度の透明シートでも、端面に配設した光源から光を入射させた場合、光は導光体の両面で全反射を繰り返しながら直進し、光源側に対向する端面にまで達する。この導光体の硬度は熱可塑性樹脂原材料の重合段階における原料の配合、製造条件で決まってくる。

次に、光の出射面に対向する反射面の構成を説明する。導光体の端面から光入射を行うエッジライト式の光源が一端面に配設される場合には、入射した光は直進するので導光板の面方向には出てこない。そのため出射面に対向するいわゆる反射面には、大きさ数μの微細な反射材、例えばガラスマイクロビーズのような無機系ビーズを、導光体を形成する樹脂と相溶性のある樹脂（バインダー）中に分散せしめ、ノズルから強制噴霧しコーティングする。この工程（マイクロレンズコーティング、ＭＬＣと呼称する）により導光体反射層には微細レンズ群が成形される。このレンズ群により端面（エッジ）から入射された光は、反射層で乱反射し出射面に向かう。本発明で使用できる導入光に乱反射を与えるビーズの材料は、光学的に透明であり、屈折率の高いものが好ましい。例えば、マイクロガラスビーズ、マイクロシリカビーズ、シリコンビーズなどの無機系ビーズ、及び架橋ウレタンビーズや架橋アクリルビーズ、架橋ポリカーボネートビーズ、架橋スチレンビーズなどの合成樹脂系架橋ビーズが適しているが、他の不透明で乱反射を起こすことのできる沈降性硫酸バリウム、金属性微粉末などの無機不透明反射材も同様の目的で使用できる。これらのビーズ又は金属粉末の平均粒径は１〜８０μｍ、好ましくは２〜４０μｍである。もちろん、その他の材料のビーズも本発明の目的を満たすものであれば適宜使用できる。

本発明における可撓性導光体は、通常、その製造法から厚さは均一であるので、微細レンズ（ビーズ）群が均等分布であると発光面の均一性は確保できない。すなわち、光源に近い方が輝度は高く、光源から離れるにしたがって減衰する。これを軽減して全面均一な輝度を得るために、レンズ群の密度を光源側から光源を離れる方向に徐々に上げる、すなわちグラデーションを形成して出射光の均一化が可能となった。間接印刷、即ち噴霧コーティング、インクジェット、バブルジェット（登録商標）等による印刷ではこの密度変化の制御が極めて容易に行えるため、本発明の望ましい手法である。

このマイクロレンズコーティング工法は、反射体のグラデーション形成だけでなく、マスキングをすることで所定の位置、所定の形状に出射面と対向する面に反射層を設けて、発光体面を局部的に発光させることも可能となる。したがって所望の図形、文字等の反射層を設けるか、又は反射層を部分的にマスキングすることで透明導光体に図形、文字を自由に形成・発光できる。
本発明の顔料層は、コーティング層を形成するバインダー樹脂と同一の樹脂又は相容性のある樹脂中に顔料を分散させ、コーティング層上に塗布して形成する。本発明の顔料層に使用できる顔料としては、白色顔料が好ましい。チタン白（ＴｉＯ₂）例えばルチル型二酸化チタン、亜鉛華（ＺｎＯ）、硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）例えば、沈降性硫酸バリウム、白亜（ＣａＣＯ₃）等の無機顔料を挙げることができる。さらに、遮蔽性が高く、光の反射特性の良い金属微粉末、例えば、金、白金、アルミニウム等の粉末も本発明において顔料として使用できる。
また、本発明の導光体は、シート状だけでなく、球状、直方体又は立方体状、又は断面が円形、半円形、三角形、四角形であるロッド状等の任意の形状のものに使用できる。例えば、ロッドの発光面に対向する面の反射層をコーティングすることにより、端部から入射される光を面発光するロッドを得ることができる。他の形状の導光体についても同様である。
本発明の実施態様は以下の通りである。
１． 導光体、バインダー中に反射材を分散配合したビーズ含有バインダー塗料を導光体表面上に塗布して形成されるコーティング層、及び顔料をバインダー中に分散配合した顔料含有バインダー塗料を該コーティング層上に塗布して形成される顔料層から成る反射層を有し、配合される上記ビーズの平均粒径が１〜８０μｍであり、上記顔料が不透明でありかつ光反射性材料である、面発光体。
２． 前記反射材が、合成樹脂製架橋ビーズ、無機系ビーズ又は金属粉末から選択される、上記１に記載の面発光体。
３． 前記導光体が、全光線透過率８０％以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を成形したシート、球状、直方体又は立方体状、又は断面が円形、半円形、三角形、四角形であるロッド状の形状である、上記１又は２に記載の面発光体。
４． 全光線透過率８０％以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を押出し成形した最薄部の厚さ０．０２〜３．０ｍｍのシートを切断して導光体とした硬度ショアＡ６０〜９７、ショアＤ５０〜８０の可撓性を有する、上記１又は２に記載の面発光体。
５． 前記導光体と同系のバインダーに合成樹脂製架橋ビーズまたはマイクロガラスビーズを０．０１〜５．０重量％分散配合して得たビーズ含有バインダー塗料を、前記導光体表面の少なくとも一部に間接印刷によりコーティングし乾燥して形成したコーティング層、及び顔料をバインダーに１０〜２０重量％混合した顔料含有バインダー塗料を前記コーティング層上に間接印刷して反射層となした上記１、２、３又は４に記載の面発光体。
６． 間接印刷は噴霧コーティング、インクジェット印刷又はバブルジェット（登録商標）印刷にて行った上記１〜５の何れかの項に記載の面発光体。
７． 前記導光体表面上に形成されたコーティング層が、コーティング層中のビーズ密度にグラデーションが与えられている上記１〜６の何れかの項に記載の面発光体。
８． 前記コーティング層上に形成された顔料層が、顔料層中の顔料密度にグラデーションが与えられている上記１〜６の何れかの項に記載の面発光体。
９． シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び／又は光源側端面以外の１又は２以上の端面にも前記コーティング層及び前記顔料層を形成することを特徴とする上記１〜８の何れかの項に記載の面発光体。
１０． シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び／又は光源側端面以外の１又は２以上の端面に前記顔料含有バインダー塗料を噴霧コーティングして反射端面としたことを特徴とする上記１〜９の何れかの項に記載の面発光体。
１１． シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び又は光源側端面以外の１又は２以上の端面に金属性微粉末含有バインダー塗料を噴霧コーティングして反射端面としたことを特徴とする上記９又は１０に記載の面発光体。
１２． 前記反射端面にビーズ密度及び／または顔料密度のグラデーションを施すことにより輝度を向上させ及び／又は輝度の均一性を向上させた、上記１〜１１の何れかの項に記載の面発光体。
１３． 導光体にコーティング層及び顔料層をパターンとして形成した、上記１〜６の何れかの項に記載の面発光体。
１４． パターンにビーズ密度及び／または顔料密度のグラデーションを施すことにより、パターンの発光輝度を均一にしたことを特徴とする、上記１３に記載の面発光体。
１５． 前記パターンの形成を、間接印刷、オフセット印刷又はシルク印刷で行う上記１３又は１４に記載の面発光体。

バックライトを構成する導光体を、全光線透過率８０％以上の透明樹脂を射出成形加工ではなく、押出し加工でシート化し、これを所定のサイズに裁断し、光の出射面に対向する面に平均粒径１〜８０μm、好ましくは２〜４０μmのビーズ反射材又は無機不透明反射材をシート樹脂と相溶性のある樹脂（バインダー）の溶融物に分散させて、これをノズルから噴霧し、微細レンズ含有コーティング層を導光体面に形成する。さらに、コーティング層上に重ねて顔料層を設けて反射層とし、エッジから入った光はこの微細レンズにより乱反射し出射面から出光する。輝度の均一化は、レンズの密度及び顔料の密度を噴霧制御することにより、光源側を粗に、光源を離れるに従い密にグラデーションをかけることで達成できる。本発明の面発光体は、(1)曲げることができる、(2)導光体が薄く出来るのでバックライトの薄型化が出来る、(3)導光体の金型が不要となる、(4)光学系フィルムが削減できる等の特徴を有する。したがって、開発期間の短縮と低価格なバックライトを提供できる。また発光面全面でなく所望の箇所だけ間接印刷が可能なので部分発光できる、しかもシート状以外の任意の形状の導光体にも利用できることでイルミネーション等の幅広い応用が可能となる。

発明を実施するための形態

以下に発明を実施するための形態を図１〜図４を引用して詳述する。

図１は本実施形態の導光体を用いたエッジライト式面発光体の主要模式図である。導光体厚さと反射材、顔料、導光体と同種な樹脂を溶解したバインダー塗料などは説明のために描かれており、寸法比率は一致していない。図２は図１の拡大イメージ図であり、図３は図１の平面図である。また、図４（ａ）、図４（ｂ）は本発明の別の実施例である。図５は前に説明したように、従来のエッジライト式バックライトの代表的構成図である。

本発明は、液晶装置等のエッジライト式バックライトを構成する導光体とその反射層に施す乱反射層の表面処理構造に関するもので、押出し加工によりシート化されたポリウレタン樹脂シートを帯状に切断し、ノズルを有する噴霧装置により架橋重合型透明ウレタン樹脂塗料または水性ポリウレタン樹脂塗料を噴霧コーティングする。

図１、２における導光体１０１としては無黄変熱可塑性ポリウレタン樹脂で全光線透過率９０％以上のものを使用した。機器の小型化を狙い厚さは０．２ｍｍとしたが、これに限定されるものでなく、０．１ｍｍでも導光体として製造できる。しかしながら、ＬＥＤの小型化・高輝度化が更に進まないとロスが大きい。導光体１０１の硬度はショアＡ９０〜９７のものを使用した。この硬度のシートは可撓性があり容易に曲げられる。この可撓性はこの範囲に限定されず、ショアＡ６０〜９７、好ましくは８０〜９７、更に好ましくは９０〜９７、ショアＤ５０〜８０の範囲から選択できる。このことは使用される機器の組み込みに柔軟に対応できることを意味し、従来のハードな導光体では不可能な上下方向に段差のある部分、あるいは湾曲部に沿った形でバックライトが構成できるものである。

反射材１０２、１０３は真球マイクロガラスビーズ、架橋ウレタンビーズ、架橋アクリルビーズなどが適しその平均粒径は１〜８０μｍ、好ましくは２〜４０μｍである。この反射材を導光体材料と相溶性のあるバインダー塗料１０４に分散させ噴射ノズルを通して噴霧コーティングを施す。この反射材のコーティングは、噴霧コーティングの他、インクジェット印刷、バブルジェット（登録商標）印刷方式で行っても良い。反射材を反射層に均一な密度で塗布すると、導光体１０１の厚さが一定であるから、光源に近い方が輝度は高く光源から離れるに従い輝度は低くなる。これを是正し全面均一化な輝度にするためには、光源側の反射材のコーティング密度を低く、光源から離れるに従い密度を高くする、いわゆるグラデーション塗布する。グラデーション塗布は従来の方法でも実施できるが、噴霧コーティングのような間接印刷が好ましい。噴霧コーティングによれば、反射材の粒子の曲面を層状のバインダー塗料が取り囲んだ微細なレンズ（ビーズ）群が生成されるので反射効率を高められると同時に、他印刷法に比べ安定的、均一性にすぐれているから、極めて量産性が高い工法といえる。３０ｍｍ×４０ｍｍ×０．２ｍｍ寸法の導光体をコーティングする場合、３秒で２０枚程度の高い生産性が可能である。ここで使用するバインダー塗料は導光体１０１と同系のウレタン樹脂を使用する。水酸基が１０〜５００個／分子、ガラス転移温度が−３０〜８０℃の活性水素化合物と活性水素含有シリコンと多官能イソシアネートを含み、これらを化学当量比（ＮＣＯ/ＯＨ）０．２〜２．０で混合した二液型ポリウレタン塗料あるいは市販の水性ポリウレタン樹脂塗料を採用して良好な接着強度をえている。

次に更なる輝度アップを図る手段として本発明では、ウレタンバインダー塗料１０６の１００重量分に対しルチル型二酸化チタン顔料１０５を１０〜２０重量分混合し、上記反射材噴霧コーティング層上に同様なグラデ−ション噴霧コ−ティングにより顔料層を重畳して施すとレンズ（ビーズ）群と顔料層との界面屈折、顔料の反射効果により発光輝度が倍増する。図２はその拡大模式図である。

次に更なる輝度向上手段について、図３を引用して説明する。
導光体が硬度の高い材料であり、１〜２ｍｍ以上の厚さを有するものであれば、光源以外の端面を機械的にバフ研磨し鏡面化したり、あるいは反射テープを貼り付けたり、反射材を含有せしめたインクを印刷する等の手段をもって該当端面から漏洩する光を導光体内部に反射させることによって、１０％以上の輝度アップを計ることは公知の技術となっている。しかしながら、可撓性のある柔らかな導光体で、かつ厚さが０．２ｍｍしかないシートでは上述の手段は採りえない。そこで発明者等は、上述したように反射層にＭＬＣ加工を完了した後、導光体を重ねて束にしてその側面に噴霧コーティングを施し、さらに顔料（１０５）として隠ぺい性、反射特性の高いアルミニウム粉末を混在せしめたバインダー塗料をもって、光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び／又は光源側端面以外の１又は２以上の端面に噴霧コーティングをすることにより、従来と同様な輝度向上効果を得た。以下、端面への顔料層又は反射層（コーティング層と顔料層）の形成をエッジコーティングという。このような工法であるが故に量産性もきわめて高い。図３におけるエッジコーティング３０１ａと３０１ｃは、光源から離れるに従いその顔料密度を粗から密にしたグラデーションを施しており、輝度アップのみならず発光面の均一性を上げることに寄与している。なお、使用できる顔料は遮蔽性高く光の反射特性のよいもの、例えば金属微粉末などであれば良く、アルミニウム粉末に限定されるものではない。

図４は、ＭＬＣの別の実施態様を示す。その目的は導光体上に必要形状のみ発光させる手段と光源が一端面にあるエッジライトであって、発光面を均一にする手段を提供できるところにある。厚さが０．２ｍｍの一様な可撓性導光体の一端面からＬＥＤ等の光源から光を入射する面発光体において、ＭＬＣを導光体の反射層全面に施すと光の反射、吸収、透過現象により発光量は低減される。したがって、必要な部分だけ発光させることが出来れば同じ光源でも発光部の輝度は高くなる。
図４（ａ）は導光体１０１にパターン４０１ａ〜４０３ａをＭＬＣ加工するが、ＭＬＣの所要密度を０％〜１００％の間で制御できるとした場合、パターン４０１ａはＭＬＣ密度０〜１６％、パターン４０２ａは１６〜６０％、パターン４０３ａは６０〜１００％となるように個別にグラデーションを持たせた噴霧コーティングを施す。このように光源からの距離に応じてＭＬＣ密度を変えることにより、光源からの距離が異なるそれぞれのパターンを均一に発光させることができる。噴霧コーティングでは、このようなパターン毎の密度の変更を容易にできるという利点がある。図４（ａ）はパターンが大きく数が少ない時に効果的な手段である。
図４（ｂ）は個々のパターンが小さく、パターン数が多いときに用いるのに好都合である。パターン４０１ｂには１０％、４０２ｂには２０％、４０３bには３０％・・・という振り分けでＭＬＣを施し、全体の中でそれぞれのパターンが同じような発光強さを発揮できるようにした。この場合、各パターンの中にはグラデーションを施さない。これらをパターンレンズ（ビーズ）コーティング４０１（以後、ＰＬＣという）と称している。なおＰＬＣの場合には、上述した噴霧コーティング工法の他に、インクジェットやバブルジェット（登録商標）に代表される間接印刷、更に、オフセット印刷、シルク印刷などを用いる場合もある。図４（ｂ）の場合、表面を均一に発光させるには発光面１cm² 当り直径４〜６μｍ
の円を１００個〜２０００個噴霧形成或いは印刷する。

図示した例は以上のとおりであるが、これだけを面発光体として利用できる場合には、従来例を示す図５で説明した各種光学的機能シート類が不要になるので、その価格低減は莫大なものである。また要求性能に応じて光学的機能シートを選択・組み合わせて使用できることは自明のことである。本発明の上記実施態様では、無黄変性で可撓性があり、かつ高い物理的強度を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂を導光体として使用することを前提に説明しているが、本発明はこれに限定されず、金型が不要な押出し成形可能な透明樹脂であれば、使用することが出来る。噴霧用バインダー塗料として使用できるバインダー材料は、導光体材料と相溶性のある材料を選ぶことが好ましい。また本発明は、シート状の発光体で説明したが、断面形状が円形、四角形、半円形、その他いろいろな形状のロープ状でも噴霧コーティング加工が適用できるものなら両端面に光源を置くことによって線状発光体として機能する。

本発明の面発光体は、金型が不要のため初期投資費用が少なくて済み、開発期間の短縮が図れる上、量産性が極めて高いので低価格な面発光体を提供できる。また薄型に出来るので機器の薄型化に貢献できるし、可撓性があるため機器に段差があってもこれを乗り越えて発光体を構成でき、さらに湾曲面に沿わせて発光面を構成できるため、ＩＴ機器から看板まで、広い分野で利用可能である。

本発明のエッジライト式面発光体の主要模式図である。 図1の拡大イメージ図である。 図1の平面図である。 本発明の他の実施態様を示す平面図である。 従来のエッジライト式バックライトの構成図である。

符号の説明

101：導光体、 102、103：ビーズ、 104、106：バインダー、
105：顔料、 107：光源ＬＥＤ、 105：
301：エッジコーティング、 401：パターンレンズ（ビーズ）コーティング

Claims (15)

1. 導光体、バインダー中に反射材を分散配合したビーズ含有バインダー塗料を導光体表面上に塗布して形成されるコーティング層、及び顔料をバインダー中に分散配合した顔料含有バインダー塗料を該コーティング層上に塗布して形成される顔料層から成る反射層を有し、配合される上記ビーズの平均粒径が１〜８０μｍであり、上記顔料が不透明でありかつ光反射性材料である、面発光体。
2. 前記反射材が、合成樹脂製架橋ビーズ、無機系ビーズ又は金属粉末から選択される、請求項１に記載の面発光体。
3. 前記導光体が、全光線透過率８０％以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を成形したシート、球状、直方体又は立方体状、又は断面が円形、半円形、三角形、四角形であるロッド状の形状である、請求項１又は２に記載の面発光体。
4. 全光線透過率８０％以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を押出し成形した最薄部の厚さ０．０２〜３．０ｍｍのシートを切断して導光体とした硬度ショアＡ６０〜９７、ショアＤ５０〜８０の可撓性を有する、請求項１又は２に記載の面発光体。
5. 前記導光体と同系のバインダーに合成樹脂製架橋ビーズまたはマイクロガラスビーズを０．０１〜５．０重量％分散配合して得たビーズ含有バインダー塗料を、前記導光体表面の少なくとも一部に間接印刷によりコーティングし乾燥して形成したコーティング層、及び顔料をバインダーに１０〜２０重量％混合した顔料含有バインダー塗料を前記コーティング層上に間接印刷して反射層となした請求項１、２、３又は４に記載の面発光体。
6. 間接印刷は噴霧コーティング、インクジェット印刷又はバブルジェット（登録商標）印刷にて行った請求項１〜５の何れかの項に記載の面発光体。
7. 前記導光体表面上に形成されたコーティング層が、コーティング層中のビーズ密度にグラデーションが与えられている請求項１〜６の何れかの項に記載の面発光体。
8. 前記コーティング層上に形成された顔料層が、顔料層中の顔料密度にグラデーションが与えられている請求項１〜６の何れかの項に記載の面発光体。
9. シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び／又は光源側端面以外の１又は２以上の端面にも前記コーティング層及び前記顔料層を形成することを特徴とする請求項１〜８の何れかの項に記載の面発光体。
10. シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び／又は光源側端面以外の１又は２以上の端面に前記顔料含有バインダー塗料を噴霧コーティングして反射端面としたことを特徴とする請求項１〜９の何れかの項に記載の面発光体。
11. シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び又は光源側端面以外の１又は２以上の端面に金属性微粉末含有バインダー塗料を噴霧コーティングして反射端面としたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の面発光体。
12. 前記反射端面にビーズ密度及び／または顔料密度のグラデーションを施すことにより輝度を向上させ及び／又は輝度の均一性を向上させた、請求項１〜１１の何れかの項に記載の面発光体。
13. 導光体にコーティング層及び顔料層をパターンとして形成した、請求項１〜６の何れかの項に記載の面発光体。
14. パターンにビーズ密度及び／または顔料密度のグラデーションを施すことにより、パターンの発光輝度を均一にしたことを特徴とする、請求項１３に記載の面発光体。
15. 前記パターンの形成を、間接印刷、オフセット印刷又はシルク印刷で行う請求項１３又は１４に記載の面発光体。

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