JP2010140704A

JP2010140704A - 導光板及び導光板の製造方法

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Publication number: JP2010140704A
Application number: JP2008314292A
Authority: JP
Inventors: Yoji Ono; 陽二小野
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】面積の大きい導光板において、出射面の輝度を一様にする導光板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】入光部となるシート端面に光源が配置された平板状導光板１であって、導光板１は、導光距離をＬ（ｍｍ）とし、厚みをｔ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧３００（ｍｍ）かつＬ／ｔ≧２０であり、導光板１の基材には拡散剤が均一に混入され、板厚方向に測定したヘーズ値が３％以上２０％以下であり、さらに、導光板１の出射面及び底面の少なくとも一方に光源３から遠ざかる程光拡散能力が増大する光拡散部２が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトに用いられる導光板及びその製造方法に関する。

透過型液晶表示装置や看板照明に用いられるバックライトとして、サイドライト式の導光板方式が知られている。導光板は透明シートの端面に設けられた光源からシート内部へ光を入光し、出射面および底面の少なくとも一方に光拡散層を設けることで出射側へ光を出射するものである。導光板ではその基材に高い透明性が必要とされる。

また、導光板方式において、光源から離れるほど拡散層の光拡散力を大きくする技術が知られている（例えば特許文献１）。拡散層の構成としては、粗面、白色印刷などが知られている。拡散層の光拡散能力を変化させる方法としては、例えば白ペイント層を拡散層とし、光源から離れるほどその面積やピッチを変化させる工夫が知られている（例えば特許文献１）。

近年、表示装置の大面積化に伴い、バックライトも大面積化が要求されている。即ち導光長を大きくする必要がある。従って、大面積の導光板では光源付近と光源から最も離れた位置とでは拡散力に大きな差を付ける必要がある。

ところで、このような技術においては、導光板中を伝播して拡散層に到達した光は拡散層で拡散されるが、拡散層は現実には完全拡散性ではない。拡散光はシートに垂直な方向（光出射方向）に最大出射強度を持つ拡散特性にはならず、例えば、図３のように導光方向へ傾いた拡散特性となる。具体的には、光Ｌ１１が光拡散部２において反射すると、拡散光Ｓ１１となって拡散する。このように傾いた拡散特性であると、光出射方向へ拡散される成分が少なくなり、導光板内では光源から遠ざかるほど導光の拡散性が小さくなる傾向があった。

この他、出射面の明るさが均一となるよう、導光板の内部へ光拡散剤を混入し、光源から遠いほど混入量を多くする技術が知られている（例えば特許文献２）。しかしながら導光板内で拡散剤の混入量を変化させる事は容易ではない。
特開昭５７−１２８３８３号公報特開平６−２５０１８０号公報

しかしながら、大面積の導光板において、拡散層の構成を例えば粗面化、白色印刷などいずれか１種類で拡散力に十分大きな差を付ける事が困難だった。
また拡散光が導光方向へ傾いた拡散特性となる傾向は光源から離れるほど顕著になるため出射方向への拡散成分が減り、大面積の導光板においては光源から離れた位置での明るさが不足し、出射面の明るさを均一にする事が困難であった。
本発明は、面積の大きい導光板において、出射面の輝度を一様にする導光板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る導光板の一態様は、入光部となるシート端面に光源が配置された平板状導光板であって、入光部となるシート端面に光源が配置される平板状導光板であって、前記導光板は、導光距離をＬ（ｍｍ）とし、厚みをｔ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧３００（ｍｍ）かつＬ／ｔ≧２０であり、前記導光板の基材には拡散剤が均一に混入され、板厚方向に測定したヘーズ値が３％以上２０％以下であり、さらに、前記導光板の出射面及び底面の少なくとも一方に前記光源から遠ざかる程光拡散能力が増大する光拡散部が形成されたことを特徴とする。導光板の出射面および底面の少なくとも一方に光源から遠ざかるほど光拡散能力が増大する光拡散部が形成され、さらに導光板内部に上述した拡散性を有する拡散剤を混入することにより、導光長が長くても簡易な製法で面内の輝度を均一にする。

また、本発明に係る導光板の製造方法の一態様は、端面に光源が配置される平板状導光板の製造方法であって、前記導光板の基材に拡散剤を均一に混入し、導光距離をＬ（ｍｍ）とし、厚みをｔ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧３００（ｍｍ）かつＬ／ｔ≧２０となる大きさであり、かつ、板厚方向に測定したヘーズ値が３％以上２０％以下となる導光板を形成し、前記導光板の出射面及び底面の少なくとも一方に前記光源から遠ざかる程光拡散能力が増大する光拡散部を形成する。

本発明によれば、面積の大きい導光板において、出射面の輝度を一様にする導光板及びその製造方法を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において同一の構成または機能を有する構成要素および相当部分には、同一の符号を付し、その説明は省略する。

図１は、本発明に係る導光板を備える光源装置の構成例を示す概略図である。光源装置は、導光板１、光源３、及び反射板４を備える。導光板１には、光拡散部２が形成されている。以下の説明では、図１において、導光板１に光拡散部２が形成されている下側を底面、上側（底面に対向する面）を出射面として説明する。

本発明の導光板１及びその製造方法は、その導光距離（導光長）をＬ（ｍｍ）とし、厚みをｔ（ｍｍ）とした時、Ｌ≧３００（ｍｍ）かつＬ／ｔ≧２０である場合に適用される。これより小さい場合は本発明によらずとも簡易な製法で面内の輝度を十分均一にする事ができるからである。

本発明の導光板１の基材は、厚みに（板厚方向に）測定したヘーズ値が３％以上２０％以下である必要がある。これより小さいと導光板１の基板内での拡散性が不足し、導光長が長くても面内の輝度を均一にするという本発明の効果を十分に発揮できない。逆にこれより大きいと基板内の拡散性が大きすぎ、導光長が長い位置での輝度が不足する。ヘーズ値は５％以上１５％以下が好ましい。なお上記ヘーズ値はＪＩＳ−Ｋ７１３６に従い、表面に光拡散層を設けない状態での測定とする。表面凹凸により光拡散層を設けた場合は、基材と略同一の屈折率を有する樹脂などによって平坦化し、表面凹凸によるヘーズ値への影響を打ち消した測定とする。

本発明の導光板１の基材は透明樹脂、例えばアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などを使用できる。透明樹脂からなる導光板１の基材に拡散性を付与するためには、拡散剤（光拡散剤）を混入する事などを採用できる。生産性の点から、拡散剤を混入した透明樹脂を使用し、押し出し製造法を採用する事が好ましい。

拡散剤としては、基材との屈折率差が０．０１以上０．２以下である事が好ましい。これより大きい場合、必要なヘーズ値とした場合に透過率が低下しやすくなる事がある。これより小さい場合、必要なヘーズ値を得るために必要となる拡散剤の添加量が多くなり、コストの面で好ましくない。拡散剤と基材との屈折率差は０．０３以上０．１５以下であることがより好ましい。

拡散剤の平均粒径は２μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。これより小さい場合、光の分散により着色する場合がある。これより大きい場合、輝点が発生したり拡散剤入り基材を押し出し製法によって成形する際に表面に凹凸が生じやすくなる事がある。

拡散剤として、無機系または有機系の微粒子を用いることができる。無機系の微粒子としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、シリカ、ガラス、タルク、マイカ、ホワイトカーボン、酸化マグネシウム、酸化亜鉛等が挙げられ、これらは脂肪酸等で表面処理が施されたものであっても良い。また、有機系の微粒子としては、例えば、スチレン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子、フッ素系重合体粒子等が挙げられ、空気中での３質量％減少温度が２５０℃以上である高耐熱光拡散剤や、アセトンに溶解させたときのゲル分率が１０％以上の架橋重合体粒子が好適に用いられる。これらの微粒子の内、シリカ、ガラス、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子を用いることが好ましく、アクリル系重合体粒子、シロキサン系重合体粒子を用いることがより好ましい。また、これらの微粒子は、必要に応じてその２種類以上を用いることができる。

また導光板の出射面および底面の少なくとも一方に光源から遠ざかるほど光拡散能力が増大する光拡散部が形成される必要がある。このような拡散部が無い場合は面内の輝度を均一にする事が困難になる。

本発明においては基材中の拡散剤と出射面または底面の光拡散部による光拡散を併用するため、光拡散部の形成を１つの工程のみで行う事ができる。すなわち、拡散剤の混入を基材作成と同時に実施するため、光拡散部の形成が一つの工程で十分となる。
拡散剤としては、例えば導光板表面の一部または全面を研削、研磨する方法、白色パターン印刷を施す方法、光拡散性インクをスプレーコートする方法などが挙げられる。

図２に導光板１の基材に拡散剤５を混入した導光板１内を拡散する光の拡散特性を示す。図２は、図１の導光板１のうち一部分を示したものであり、説明のため拡散剤５を○で示している。光源３から出射された光は、拡散剤５に衝突すると屈折率差により拡散するため、拡散光Ｓ１２となって拡散する。これにより、導光板１内を通過する光の角度が変化する。その結果、例えば、光源３から拡散剤５によって拡散されることなく入射する場合に比べ、底面に対しより垂直に近い角度で光拡散部２へ入射する光が形成される割合が多くなる。このため、導光板１の基材に拡散剤５を混入しない場合に比べ、より出射面に垂直な拡散光Ｓ１３を形成することが可能になる。特に、上述したような小さな拡散性を有する拡散剤５を導光板１の基材に混入することによって、出射面の輝度を均一にすることができる。このように、導光板１のヘーズ値が所定の範囲内になるように、導光板１へ拡散剤５を混入することによって、出射面の輝度を一様にすることができる。

以上説明したように、本発明の導光板の一態様では、導光板１の出射面および底面の少なくとも一方に光源から遠ざかるほど光拡散能力が増大する光拡散部２が形成され、さらに導光板１内部に従来技術より小さな拡散性を有する拡散剤５を混入させる。これにより、導光長が長くても簡易な製法で面内の輝度を均一にする事ができる。

なお、本発明は上記に示す実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲において、上記実施形態の各要素を、当業者であれば容易に考えうる内容に変更、追加、変換することが可能である。

本発明に係る導光板を備える光源装置の構成例を示す概略図である。基材に拡散剤を混入した導光板内を拡散する光の拡散特性を表わす図である。導光板内を拡散する光の拡散特性を表す図である。

符号の説明

１導光板
２光拡散部
３光源
４反射板
５拡散剤
Ｌ１１、Ｌ１２入射光
Ｓ１１〜Ｓ１２拡散光

Claims

入光部となるシート端面に光源が配置される平板状導光板であって、
前記導光板は、導光距離をＬ（ｍｍ）とし、厚みをｔ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧３００（ｍｍ）かつＬ／ｔ≧２０であり、
前記導光板の基材には拡散剤が均一に混入され、板厚方向に測定したヘーズ値が３％以上２０％以下であり、
さらに、前記導光板の出射面及び底面の少なくとも一方に前記光源から遠ざかる程光拡散能力が増大する光拡散部が形成されたことを特徴とする導光板。
端面に光源が配置される平板状導光板の製造方法であって、
前記導光板の基材に拡散剤を均一に混入し、
導光距離をＬ（ｍｍ）とし、厚みをｔ（ｍｍ）としたとき、Ｌ≧３００（ｍｍ）かつＬ／ｔ≧２０となる大きさであり、かつ、板厚方向に測定したヘーズ値が３％以上２０％以下となる導光板を形成し、
前記導光板の出射面及び底面の少なくとも一方に前記光源から遠ざかる程光拡散能力が増大する光拡散部を形成する導光板の製造方法。