JP2008175996A

JP2008175996A - 導光板の製造方法

Info

Publication number: JP2008175996A
Application number: JP2007008635A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Nanri; 博良南里
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】
エッジライト型面発光装置に使用される導光板、とりわけ照明看板や店舗内の照明陳列棚などの大型面発光装置に適用される短い方の一辺が６００ｍｍ以上の略方形の導光板の製造方法であって、光源から離れた面板の中央部や端部でも暗くなりにくく、輝度ムラの少ない導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】
金属板の表面にエッチングにより底面の直径が０．５〜２ｍｍ、深さが２０〜２００μｍの平面円形の凹部を網点パターン状に形成するとともに、底面を十点平均粗さＲｚ１０〜４５μｍに粗面化し、凹部を除いた平面部は十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に鏡面化した転写部を形成したプレス用型板を準備し、そのプレス用型板に厚さ３〜１５ｍｍの透明な熱可塑性樹脂板を重ねて配置し、熱圧プレスすることにより転写部における形状を透明な熱可塑性樹脂板に転写させて、導光板を得る。
【選択図】図１

Description

この発明は、エッジライト型面発光装置に使用される導光板、とりわけ照明看板や店舗内の照明陳列棚などの大型面発光装置に適用される短い方の一辺が６００ｍｍ以上の略方形の導光板の製造方法に関する。

照明看板、店舗内の照明陳列棚、液晶ディスプレイなど、面板を発光させて表示部を視認者に認識できるようにした面発光装置には大きく分けて直下ライト型とエッジライト型がある。

直下ライト型面発光装置は、拡散板、透明板などを重ね合わせた面板の背面に蛍光灯や冷陰極管などの光源を配置した構成であり、光源を並列に複数配置し、かつ面板どうしを並列に繋ぎ合わせることで面板の広面積化が可能となるため、照明看板、店舗内の照明陳列棚などの大型の面発光装置に適している。ただし、面板の背面に光源が配置されるため薄型化が困難になる問題がある。

エッジライト型面発光装置は、拡散板、導光板、反射板などを重ね合わせた面板の側部に光源を配置した構成であり、導光板の側面に光を入射して板面から発光させる方式のため、直下ライト型に比べ薄型化、省スペース化が可能となるといった利点がある反面、面板どうしを並列に繋ぎ合わせることができず、かつ一枚の面板を広面積化とすると入射光が板面全体に行き渡らずに光源から離れた面板の中央部や端部などが暗くなりやすい欠点があるため、大型の面発光装置には適さず、むしろ液晶ディスプレイなどの小型の面発光装置に適している。

近年、照明看板や店舗内の照明陳列棚などの大型の面発光装置においても薄型化の要求が高まりエッジライト型面発光装置の採用が検討され、それに対応できる広面積の面板、とりわけ短い方の一辺が６００ｍｍ以上の略方形の面板に使用される中央部が暗くならず、輝度ムラも発生しにくいエッジライト型の導光板が求められている。

このような広面積の導光板としては透明樹脂板の表面に凹凸形状が施されたものが代表的なものとしてあげられ、その製造方法としては熱圧プレス成形による方法があげられる。例えば、プレス用型板でメタクリル樹脂などの透明樹脂を熱圧プレス成形して得る方法（特許文献１、特開平５−６０９２０）が知られている。

さらに、高輝度で輝度ムラを抑制する導光板を得る方法も提案されており、例えば、凹凸形状が付与されたプレス用型板にエッチング処理とサンドブラスト処理によって粗面化を施す方法（特許文献２、特開２０００−１４１３７９）、また表面に形成される凹凸形状を網点パターン状の微小突起とし、その頂面を追加的に粗面化した導光板となるようにプレス用金型の表面に凹凸形状を形成して、その凹部を粗面化することにより導光板を得る方法（特許文献３、特開平５−２１０００４）が知られている。
特開平５−６０９２０特開２０００−１４１３７９特開平５−２１０００４

しかしながら、上記特許文献におけるプレス用型板にエッチング処理とサンドブラスト処理によって粗面を形成する方法においては、エッチング処理の後、その処理面に光源が設置される箇所より距離が離れるほどに粒度が粗くなるようにその度合いを調整しながらサンドブラスト処理を行うものであるため、短い方の一辺が６００ｍｍ以上の略方形の面板ともなると、その作業に手間がかかるとともに、かつ熟練を要すこととなる。また濃淡調整も難しく、輝度ムラも発生しやすい問題があった。

また、導光板表面に形成される凹凸形状を網点パターン状の微小突起とし、その頂面を追加的に粗面化した状態となるようにプレス用型板を形成する方法においては、微小突起用の底面が微小面積であるために粗面化が行いにくく、また表面粗さの程度も不均等になりやすいため、得られた導光板は輝度ムラが発生しやすいものであった。

本発明の目的は、上記の問題に鑑みて、エッジライト型面発光装置に使用される導光板、とりわけ照明看板や店舗内の照明陳列棚などの大型面発光装置に適用される短い方の一辺が６００ｍｍ以上の略方形の導光板の製造方法であって、光源から離れた面板の中央部や端部でも暗くなりにくく、輝度ムラの少ない導光板の製造方法を提供することにある。

発明者は、従来法である熱圧プレス成形を利用して、プレス用型板となる金属板の表面にエッチングにより特定の大きさの凹凸を網点パターン状に形成するとともに、その凹凸底面を同時に特定粗さに粗面化し、さらに凹部を除く平面部については鏡面仕上げにより鏡面化した転写部を有すプレス用型板を製作することにより、それを用いて透明な熱可塑性樹脂板を熱圧プレス成形したものが、一辺が６００ｍｍ以上の略方形の大きさのものであっても、光源から離れた部分で暗くなりにくく、輝度ムラの少ない導光板になることを見出した。

すなわち本発明の請求項１にかかる発明は、金属板の表面にエッチングにより底面の直径が０．５〜２ｍｍ、深さが２０〜２００μｍの平面円形の凹部を網点パターン状に形成するとともに、底面を十点平均粗さＲｚ１０〜４５μｍに粗面化し、凹部を除いた平面部は十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に鏡面化した転写部を形成したプレス用型板を準備し、そのプレス用型板に厚さ３〜１５ｍｍの透明な熱可塑性樹脂板を重ねて配置し、熱圧プレスすることにより前記転写部における形状を透明な熱可塑性樹脂板に転写させて、短い方の辺が６００ｍｍ以上の略方形の導光板を得ることを特徴とする導光板の製造方法を要旨とする。

また請求項２にかかる発明は、前記プレス用型板は、転写部を形成した後、クロムメッキ処理されることを特徴とする請求項１の導光板の製造方法を要旨とする。

本発明によれば、プレス用型板に形成される凹部を底面の直径が０．５〜２ｍｍの平面円形となるように設定するため、エッチングにより十点平均粗さＲｚ１０〜４５μｍに容易に粗面化できる。これにより、従来なされていたサンドブラストなどの追加工程を省くことができ、経済性に優れている。

また、凹部の底面をこのように十点平均粗さでＲｚ１０〜４５μｍに粗面化した後に、凹部を除いた平面部は十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に鏡面化するため、得られた導光板は粗面部分で効率的に光を拡散させる一方、鏡面部分では光の乱反射を発生させにくいものとなり、それによって得られた導光板は、一辺が６００ｍｍ以上の略方形の大きさのものであっても、光源から離れた中央部や端部でも暗くなりにくく、輝度ムラの少ないものとなる。

これより本発明により得られた導光板は照明看板、店舗内の照明陳列棚などの大型面発光装置に好適なものとなるといった効果がある。

以下図面に従って本発明の形態を説明する。

図１は本発明にかかるプレス用型板１の平面図である。図２はこのプレス用型板１の表面に形成された転写部Ｓの各領域部分（端部領域Ａ、中間領域Ｂ，中央部領域Ｃ）の凹部３の大きさ、およびピッチを示す部分拡大図である。図３はこのプレス用型板１を用いて透明な熱可塑性樹脂板をプレス成形することにより導光板１０を得た後の状態を示す断面図である。図４は導光板１０を光源５が配置されたエッジライト型面発光装置に装着したときの状態を示す平面図である。

プレス用型板１は金属板２を基材として、その表面または両面に透明な熱可塑性樹脂板を熱圧プレスにより凹凸形状に転写するための転写部Ｓが設けられて得られる。

金属板２として使用される材料にはとくに制限はないが、アルミニウムが好適なものとしてあげられる。その他にステンレスも好適に採用できる。厚さは１．２ｍｍ〜６ｍｍが好ましい。１．２ｍｍ未満であると、熱圧プレス作業過程で持ち上げた際などに撓みや折れ曲がりが発生する場合があり、６ｍｍを超過すると過重量となり作業が困難となる場合がある。

金属板２の表面に形成される転写部Ｓについては、少なくとも短い方の一辺が６００ｍｍ以上の略方形の導光板１０を得るためにそれと同等の大きさ、またはそれよりやや大きい輪郭に設定される必要がある。図１には、転写部Ｓを形成した好適な例として、幅９００ｍｍ、長さ１８００ｍｍの導光板１０を得ることを目的に、幅１０００ｍｍ、長さ１９００ｍｍの大きさの金属板２を用い、転写部Ｓを幅９５０ｍｍ、長さ１８６０ｍｍに設定している。

本発明では、転写部Ｓの予定領域に凹部３形成をエッチングによって行うが、その形成方法の一例を示すと、まずエッチングのためのポジフィルムを用意し、凹部３となる箇所を直径０．５〜２ｍｍ、好ましくは０．８〜１．６ｍｍの平面円形状に定め、それを網点パターン状に印刷する。つぎに金属板２の表面に感光性樹脂を塗布し、その上からこのポジフィルムを重ね、紫外線露光により現像し洗浄する。こうして凹部３となる箇所を金属板２上に露出させる。そして、その上からエッチング薬剤を接触させ、凹部３となる箇所を溶解除去することにより凹部３を形成する。凹部３形成においては、エッチング薬剤の組成、接触時間などを調整することにより、その深さを２０〜２００μｍ、底面３ａの十点平均粗さをＲｚ１０〜４５μｍに設定する。

このように本発明では、凹部３となる予定箇所を直径０．５〜２ｍｍに定めることにより、エッチングによるだけでその底面３ａを十点平均粗さＲｚ１０〜４５μｍに容易に粗面化することができ、従来追加で行っていたサンドブラストによる追加的な粗面化工程をなくすことができて経済的である。凹部３の直径を０．５ｍｍ未満とすると、この部分が極小となりすぎるため、エッチングによるだけでは所望の十点平均粗さに粗面化することができない。一方、直径２ｍｍ超過とすると、凹部３の輪郭が大きすぎとなり、熱圧プレス成形によって得られた導光板１０は、その輪郭による陰影が視認者に視認できるほどのものとなり外観上好ましくない。なお、ここでいう平面円形状としては真円に近い形状であるのが好ましいが、真円以外の楕円形であってもよい。

また本発明では、凹部３を網点パターン状に形成するが、こうすることにより、面板に発生する輝度ムラを効果的に抑制することができる。そのときの凹部３の配置については、適宜設計により決定されるが、直径については光源５から遠ざかるに方向に漸増したものとするのが好ましい。図１の例では、転写部Ｓにおける光源５に最も近い端部領域Ａでの凹部３を直径０．８ｍｍ、光源５に最も遠い中央部領域Ｃでの凹部３を１．６ｍｍ、その中間部であるＡとＣとの中間領域Ｂでの凹部３を直径１．２ｍｍと、光源から遠ざかる方向にその直径を漸増させている。また、凹部３、３間のピッチについては、図２に示すように、端部領域Ａ、中間領域Ｂ、および中央部領域Ｃともに一定とし、光源５より遠ざかる方向のピッチ（ａ）を４．０ｍｍ、それに直交する方向のピッチ（ｂ）を２．４ｍｍに設定している。

また本発明では、エッチングにより凹部３の深さを２０〜２００μｍに設定し、同時に、その底面３ａの十点平均粗さをＲｚ１０〜４５μｍ、好ましくは１０〜３０μｍに設定する。こうすることにより、得られた導光板１０は高輝度で、モヤモヤした輝度ムラが発生しにくいものとなる。凹部３の深さが２０μｍ未満では、後述する凹部３を除いた平面部４をバフ磨きにより鏡面化する際に、部分的に底面３ａも同時に鏡面化されてしまい、モヤモヤした輝度ムラの原因となる。一方、２００μｍ超過では、凹部３の溶解除去部分が過剰となることにより、熱圧プレス成形後に得られた導光板１０に反りが発生する恐れがある。また、底面３ａの十点平均粗さが１０μｍ未満では、得られた導光板１０は拡散効果が十分に得られずに、面板全体の輝度が低すぎるものとなり、４５μｍ超過では、拡散しすぎとなり、とくに光源５に近い部分が過剰に発光するなど、面板全体に輝度ムラが発生しやすいものとなる。

つぎに、本発明では、上記凹部３が形成された後、凹部３を除いた転写部Ｓにおける平面部４を十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に鏡面化する。こうして本発明にかかるプレス用型板１を得ることができる。鏡面化の方法としては、とくに制限されるものではないが、バフ研磨が代表的な方法としてあげられる。十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に鏡面化することで、得られた導光板１０は凹部３で効率よく発光する一方、平面部４で光の乱反射が抑えられ、入射光を導光板１０内部全体に行き渡らせることができる。これより、得られた導光板１０は、一辺が６００ｍｍ以上の略方形の大きさであっても、全体に亘って輝度ムラが少ないものとなる。これに対して、十点平均粗さＲｚ１μｍ以上とした場合には、光源５に近い部分が過剰に発光するなど、面板に輝度ムラが発生しやすいものとなる。

本発明では、転写部Ｓを形成した後、プレス用型板１にクロムメッキ処理をすることが好ましい。こうすることにより、凹部３を除いた平面部４を十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に容易に鏡面化することができ、また表面硬度も向上して、プレス用型板１としての実用性が一層高くなる。

上記により得られたプレス用型板１には、厚さ３〜１５ｍｍの透明な熱可塑性樹脂板を重ねて配置し、熱圧プレスし、前記転写部Ｓにおける形状を透明な熱可塑性樹脂板に転写させることにより導光板１０が得られる。この導光板１０は、広面積、例えば一辺が６００ｍｍ以上の略方形の大きさであっても、中央部や端部が暗くならず、かつ輝度ムラが生じにくく、看板装置や店舗内の商品陳列棚などの大型面発光装置に適用されるに好適なものとなる。さらには一辺が８００ｍｍ以上の略方形の大きさであっても、輝度ムラの発生しにくいものとなる。

図３にはこのプレス用型板１を用いて透明な熱可塑性樹脂板を熱圧プレス成形することにより導光板１０を得た状態を示している。ここでは、導光板１０にはプレス用型板１に形成された凹部３に対応して凸部１３が、平面部４に対応して平坦部１４が形成されている。また、図４には、光源５を両側に配した大型面発光装置にこの導光板１０を装着した状態を示す平面図を示している。

ここで、本発明における透明な熱可塑性樹脂としてはとくに制限なく、例えばメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、非晶性ポリエステル樹脂、非晶性オレフィン系樹脂などがあげられる。なかでも熱圧プレス成形性、透明性を考慮すればメタクリル樹脂が好ましい。

そのとき透明な熱可塑性樹脂板の厚さは３〜１５ｍｍにする必要がある。複数の透明な熱可塑性樹脂板を重ね合わせてもよい。３ｍｍ未満であると光を導光板１０全体に導光させることができず、１５ｍｍを超過すれば過重量となり、また薄型化が困難になることなど経済性の面から好ましくない。

透明な熱可塑性樹脂板の大きさとしては、看板装置や店舗内の商品陳列棚などの大型面発光装置に適用されるに好適なものとして、一辺が６００ｍｍ以上の略方形が本発明の対象となる。

熱圧プレスは、本発明にかかるプレス用型板１、１どうし、または、本発明にかかるプレス用型板１と別に用意した表面鏡面状のプレス用型板との間に、上記透明な熱可塑性樹脂板を挟んで熱圧を加えることによって行うことができる。その際の加熱温度、時間、圧力などの加工条件は、透明な熱可塑性樹脂の種類、大きさ、厚さなどにより適宜調整されるものであるが、従来なされている熱可塑性樹脂の熱圧プレス成形と同様の条件が採用される。例えば、透明な熱可塑性樹脂板として、厚さ８ｍｍ厚さ、幅９１０ｍｍ、長さ１８２０ｍｍのメタクリル樹脂板を採用した場合には、加熱温度１５０℃、加熱時間３０分、プレス圧力２０ｋｇ／ｃｍ^２が好適な条件の一例としてあげられる。

得られた導光板１０には、転写部Ｓに対応する部分に凹凸が形成されることとなるが、その形状保持率としては、熱圧プレス成形後の導光板１０における十点平均粗さ／プレス用型板１の転写部Ｓにおける十点平均粗さ×１００（％）を形状保持率として８０％以上、好ましくは９０％以上となるようにするのが望ましい。

つぎに、本発明の実施例を説明する。

＜実施例１＞
長さ１８００ｍｍ側の両辺に沿って冷陰極菅からなる光源が配置された面発光装置に使用される幅９００ｍｍ、長さ１８００ｍｍの略方形の導光板を得ることを目的に、プレス用型板となる金属板として厚さ３ｍｍ、幅１０００ｍｍ、長さ１９００ｍｍのアルミニウム板と、その表面にエッチングにより転写部を形成するための幅９５０、長さ１８６０ｍｍのポジフィルムを用意した。

このポジフィルムには、表１に示す光源の近い端部領域Ａから中間領域Ｂ、中央部領域Ｃに従って直径が漸増する平面円形の凹部予定部を網点パターン状に印刷した。なお、このときの凹部間のピッチは、光の遠ざかる幅９５０ｍｍの辺方向に４．０ｍｍ、それに直交する長さ１８６０ｍｍの辺方向に２．４ｍの一定とした。

つぎに、上記アルミニウム板に感光性樹脂を塗布し、その上からこのポジフィルムを重ね合わせ、紫外線露光を行って現像を行い、洗浄を行うことにより、凹部予定部を露出させた。そしてその上から配合比率、薬剤接触時間を調整したエッチング薬剤を接触させ、表１に示す深さ、および底面の十点平均粗さＲｚの凹部を形成した。

つぎに、凹部を除く平面部に対しては、付着した汚れを除去する目的でガラスビーズを噴射して洗浄した後、バフ研磨を行い、さらに、アルミニウム板の全面にクロムメッキ処理した後、再度バフ研磨を行うことにより、表１に示す十点平均粗さＲｚの平面部を有すプレス用型板を得た。

つぎに、転写面が鏡面状のプレス用型板を別に用意し、このプレス用型板と上記凹部と平面部とからなる転写部が形成されたプレス用型板との間に厚さ８ｍｍ、幅９５０ｍｍ、長さ１８６０ｍｍのメタクリル樹脂板を挟み込み、熱圧プレス成形機により温度１５０℃、加熱時間３０分、プレス圧力２０ｋｇ／ｃｍ^２の条件下で熱圧プレスし、それぞれの面に鏡面と転写部が転写されたプレス成形品を得た。そして、そのプレス成形品の端縁を丸鋸により裁断して、幅９００、長さ１８００ｍｍとし、その各辺断面を断面研磨機により研磨することにより導光板を得た。

この導光板については、９００ｍｍ側の断面、および転写部面側に白色の反射フィルムを貼り付けて、導光板に入射された光ができるだけ鏡面部以外に漏れないようにし、さらにこの鏡面側の上面には透過率７５％の拡散板を重ねて、これらを１８００ｍｍ側の両辺に冷陰極菅を配置した面発光装置に装着した。

この装着された導光板については、つぎの評価により、輝度分布、および輝度ムラの発生有無の評価を行った。

＜輝度分布＞
導光板の９００ｍｍ側の辺に対して１００ｍｍ間隔で、かつ１８００ｍｍ側の辺の中央部付近に１０点の輝度測定部を設け、光源を点灯させた後、これら測定部における輝度を輝度計（トプコン社製ＢＭ−９Ｍ）により測定した。その測定結果を示す線図を図５に示す。

＜輝度ムラの発生有無＞
光源を点灯させた状態で、導光板の発光面にモヤモヤした輝度ムラが生じるか否かを目視により観察した。その結果を表１に記す。

図５および表１からわかるように、本発明にかかる実施例１の導光板は、輝度分布において光源の端部Ａから中央部Ｃに亘って輝度差がほとんどなく、光源から離れた中央部や端部でも暗くならないものであり、面板全体に亘って輝度ムラの発生しないものであった。

＜実施例２＞
凹部の直径、深さ、および底面の十点平均粗さＲｚ、ならびに平面部の十点平均粗さＲｚを表１の値に変更した以外は、実施例１と同様にして輝度分布、および輝度ムラの発生有無の評価を行った。その結果、図５および表１からわかるように、本発明にかかる実施例２の導光板は、輝度分布において光源の端部Ａから中央部Ｃに亘って輝度差が抑えられており、光源から離れた中央部や端部でも暗くならず、面板全体に亘って輝度ムラの発生しないものであった。

＜比較例１＞
凹部の直径、深さ、および底面の十点平均粗さＲｚ、ならびに平面部の十点平均粗さＲｚを表１の値に変更した以外は、実施例１と同様にして輝度分布、および輝度ムラの発生有無の評価を行った。その結果、図５および表１からわかるように、本発明を逸脱する比較例１の導光板は、輝度分布において光源の端部Ａから中央部Ｃに亘って輝度差が抑えられ、光源から離れた中央部や端部でも暗くなっていないものの、面板全体にモヤモヤとした輝度ムラが発生した。

＜比較例２＞
凹部の直径、深さ、および底面の十点平均粗さＲｚ、ならびに平面部の十点平均粗さＲｚを表１の値に変更した以外は、実施例１と同様にして輝度分布、および輝度ムラの発生有無の評価を行った。その結果、本発明を逸脱する比較例２の導光板は、図５および表１からわかるように、輝度分布において、光源から近い端部Ａでは輝度が高いのに対し、光源から遠い中央部Ｃでは輝度が低く、輝度ムラの発生するものであった。

本発明にかかるプレス用型板の平面図である。本発明にかかるプレス用型板の表面に形成された転写部の各領域部分の凹部の大きさ、およびピッチを示す部分拡大図である。本発明にかかるプレス用型板を用いて透明な熱可塑性樹脂板をプレス成形することにより導光板を得た後の状態を示す断面図である。本発明にかかる導光板を光源が配置されたエッジライト型面発光装置に装着したときの状態を示す平面図である。実施例、比較例における導光板の輝度分布の測定結果を示す線図である。

符号の説明

１プレス用型板
２金属板
３凹部
３ａ底面
４平面部
５光源
１０導光板
１３凸部
１４平坦部
Ｓ転写部
Ａ端部領域
Ｂ中間領域
Ｃ中央部領域

Claims

金属板の表面にエッチングにより底面の直径が０．５〜２ｍｍ、深さが２０〜２００μｍの平面円形の凹部を網点パターン状に形成するとともに、底面を十点平均粗さＲｚ１０〜４５μｍに粗面化し、凹部を除いた平面部は十点平均粗さＲｚ１μｍ未満に鏡面化した転写部を形成したプレス用型板を準備し、そのプレス用型板に厚さ３〜１５ｍｍの透明な熱可塑性樹脂板を重ねて配置し、熱圧プレスすることにより前記転写部における形状を透明な熱可塑性樹脂板に転写させて、短い方の辺が６００ｍｍ以上の略方形の導光板を得ることを特徴とする導光板の製造方法。
前記プレス用型板は、転写部を形成した後、クロムメッキ処理されることを特徴とする請求項１の導光板の製造方法。