JP2010165548A - 導光板及び導光板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】拡散構造体の配置由来のモアレや縞模様が見え難い導光板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る導光板の製造方法は、面光源装置を構成するべく、光源が端面に配置される導光板である。光拡散微粒子11及び透光性バインダ12を含み、硬化後の光拡散能が異なる塗布液1a、1bを、夫々異なるスプレーノズル21a、21bから噴霧して、光源4に近い部分は光拡散能が低く、光源4に遠い部分は光拡散能が高くなるように、導光板基材3の裏面若しくは表面、又は両面に塗布液1を塗布する。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る導光板の製造方法は、面光源装置を構成するべく、光源が端面に配置される導光板である。光拡散微粒子11及び透光性バインダ12を含み、硬化後の光拡散能が異なる塗布液1a、1bを、夫々異なるスプレーノズル21a、21bから噴霧して、光源4に近い部分は光拡散能が低く、光源4に遠い部分は光拡散能が高くなるように、導光板基材3の裏面若しくは表面、又は両面に塗布液1を塗布する。
【選択図】図1
Description
本発明は、液晶表示パネルや看板などの背面から光を照射する面光源装置、所謂バックライト装置用の導光板及び導光板の製造方法に関し、特に導光板の少なくとも表面又は裏面に拡散構造体を形成した導光板及び導光板の製造方法に関する。
液晶表示パネルや看板などの背面から光を照射するバックライト装置は、光源を面状に配置して拡散板等によって面均一発光を形成する直下型と、線光源を導光板の端面に配置したエッジライト又はサイドライトと呼ばれる導光板方式が知られている。
導光板方式のバックライト装置は、例えば図9及び10に示す構成とされている。すなわち、導光板aの対向する両端部に光源4が配置されている。光源4は集光用反射体5で覆われており、当該集光用反射体5によって光源4が発した光を効率良く導光板a内に導く構成とされている。
導光板aの裏面側には、拡散反射シート6が配置されている。導光板aの表面側には、拡散シート7が配置されている。
導光板aの裏面側には、拡散反射シート6が配置されている。導光板aの表面側には、拡散シート7が配置されている。
導光板aに入った光は、当該導光板aの界面で全反射しつつ拡散シート7に面した側に光を出す役目を持つ。そのために、導光板aは、当該導光板aと拡散シート7とが向かい合った面(以下、出射面という場合がある。)、又は当該導光板aと拡散反射シート6とが向かい合った面(以下、反射面という場合がある。)、又は出射面及び反射面の両方に全反射する光の一部を拡散させる拡散構造体bが形成されている。拡散構造体bとしては、白インクによる印刷や適切な大きさの荒れ、切り欠き、レンズが使われている。ちなみに、図示例では導光板aの反射面に白インク印刷が施されており、拡散構造体bが形成されている。
このとき、バックライト装置から出る光の斑を小さくするためには、拡散構造体bの性能を光源4に近付くほど低く、光源4から離れるほど高くしなければならない。そこで、特許文献1では、光源から離れるほど拡散構造体である白インク層の面積やピッチを変化させる技術が開示されている。
しかし、拡散構造体bとして白インク印刷を施す場合、一般的に穴が開いた型を導光板基材に押し当てて、その上からインクを塗り、型を剥がして実現する。この方法ではインク幅やプリズム、レンズの大きさをあまり小さくできない。白インク印刷にせよレンズ、プリズムを使うにせよ、それらの幅は多くの場合0.1mmより大きくなる。
従って、導光板から出る光の斑が小さくなるように拡散構造体bを並べると、その間隔は容易にmm単位になる。出射光は出射面側に配置した拡散シート7でぼかされるが、導光板aが薄い場合は拡散構造体bのパターンが見え易くなる。また、拡散シート7の上に縞状の印刷物や液晶表示装置を配置した場合、モアレと呼ばれる縞模様が生じ易い。そこで、特許文献2では、導光板基材に不定形の拡散パターンをシルク印刷若しくは不定形パターンをエッチングした金型を押しつけて転写することで、モアレや縞模様が見えないバックライト装置を得る方法が開示されている。この方法ではモアレを回避できるものの、インクが付着した部分あるいは転写されたパターンの幅は改良前と比べて小さくならない。このため、特に導光板が薄くなったときに不定形パターン自体が見え易くなる。
本発明は、拡散構造体の配置由来のモアレや縞模様が見え難い導光板及び導光板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製造方法は、面光源装置を構成するべく、光源が端面に配置される導光板の製造方法であって、光拡散微粒子及び透光性バインダを含み、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を、夫々異なるスプレーノズルから噴霧して、前記光源に近い部分は光拡散能が低く、前記光源から遠い部分は光拡散能が高くなるように、導光板基材の裏面若しくは表面、又は両面に前記塗布液を塗布する。
このように塗布液をスプレー塗工法によって塗布すると、不規則に光拡散微粒子が噴霧され、導光板基材に付着する。導光板基材に付着した光拡散微粒子は、それぞれ拡散構造体となるため、微細な拡散構造体を簡単に形成することができる。また、光拡散微粒子は、必ずランダムに塗布されるため、モアレの発生を抑制することができる。そのため、モアレや縞模様が見え難い導光板とすることができる。
このように塗布液をスプレー塗工法によって塗布すると、不規則に光拡散微粒子が噴霧され、導光板基材に付着する。導光板基材に付着した光拡散微粒子は、それぞれ拡散構造体となるため、微細な拡散構造体を簡単に形成することができる。また、光拡散微粒子は、必ずランダムに塗布されるため、モアレの発生を抑制することができる。そのため、モアレや縞模様が見え難い導光板とすることができる。
第1のスプレーノズルから光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液を噴霧し、第2のスプレーノズルから光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液を噴霧すること、が好ましい。第1と第2のスプレーノズルを使い分けて、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を噴霧するので、簡単に、且つ迅速に光源に近い部分は光拡散能が低く、光源から遠い部分は光拡散能が高い導光板とすることができる。特に、光拡散能が低い光拡散微粒子と、光拡散能が高い光拡散微粒子とを適宜、使用することで、よりダイナミックに光拡散能を変化させることができる。
前記第1のスプレーノズルからの塗布液の噴霧によって、前記導光板基材における前記光源が配置される位置から離れるに従って光拡散能が高い光拡散微粒子の個数が増えるような階段状又は連続的なグラデーション分布に、前記塗布液を前記導光板基材の裏面若しくは表面、又は両面に塗布すること、が好ましい。
前記第2のスプレーノズルからの塗布液の噴霧によって、前記導光板基材における前記光源が配置される位置から離れるに従って光拡散能が低い光拡散微粒子の個数が増えるような階段状又は連続的なグラデーション分布に、前記塗布液を前記導光板基材の裏面若しくは表面、又は両面に塗布すること、が好ましい。
前記光拡散能が低い光拡散微粒子は、少なくとも前記光拡散微粒子による光拡散能が飽和状態となる位置近傍まで、前記光源が配置される位置から離れるに従って階段状又は連続的なグラデーション分布に個数が増加すること、が好ましい。
前記光拡散能が低い光拡散微粒子は、少なくとも前記光拡散微粒子による光拡散能が飽和状態となる位置近傍まで、前記光源が配置される位置から離れるに従って階段状又は連続的なグラデーション分布に個数が増加すること、が好ましい。
前記光拡散能が高い光拡散微粒子と前記光拡散能が低い光拡散微粒子との屈折率差は0.2以上1.2以下であること、が好ましい。これより小さいと、光拡散能が異なる複数種の光拡散微粒子を使用する効果が不十分となる場合がある。これより大きいと光拡散微粒子の光拡散能が異なりすぎ、適切な濃度グラデーション分布を得るための粒子濃度の調整が困難になる場合がある。
前記光拡散能が低い光拡散微粒子の平均粒径に対して前記光拡散能が高い光拡散微粒子の平均粒径は1.25倍以上50倍以下大きいこと、が好ましい。これより小さいと、光拡散能が異なる複数種の光拡散微粒子を使用する効果が不十分となる場合がある。これより大きいと、粒径が小さな光拡散微粒子による着色現象が生じたり、粒径が大きな光拡散微粒子がノズルに詰まったりする、などの問題を生じる場合がある。
前記光拡散能が高い光拡散微粒子と前記光拡散能が低い光拡散微粒子とは表面の凹凸形状が異なること、が好ましい。
前記光拡散微粒子の平均粒径は1μm以上20μm以下であること、が好ましい。
前記光拡散微粒子は、メチルメタクリレートとスチレンとを共重合した球状粒子であること、が好ましい。
前記光拡散微粒子の平均粒径は1μm以上20μm以下であること、が好ましい。
前記光拡散微粒子は、メチルメタクリレートとスチレンとを共重合した球状粒子であること、が好ましい。
硬化後の前記透光性バインダの厚みは、1μm以上20μm以下であること、が好ましい。
硬化後の前記透光性バインダの可視光における垂直方向の透過率は、99.95%以上99.999%以下であること、が好ましい。
硬化後の前記透光性バインダの屈折率n2と前記導光板基材の屈折率n1との関係が次式を満たすこと、が好ましい。
n2≧n1又はn2−n1>0.05
硬化後の前記透光性バインダの可視光における垂直方向の透過率は、99.95%以上99.999%以下であること、が好ましい。
硬化後の前記透光性バインダの屈折率n2と前記導光板基材の屈折率n1との関係が次式を満たすこと、が好ましい。
n2≧n1又はn2−n1>0.05
前記透光性バインダは紫外線硬化樹脂からなること、が好ましい。
前記透光性バインダは熱硬化型の熱可塑性樹脂であること、が好ましい。
前記透光性バインダは溶剤を乾燥させることによって硬化する溶剤乾燥型の材料であること、が好ましい。
前記透光性バインダは熱硬化型の熱可塑性樹脂であること、が好ましい。
前記透光性バインダは溶剤を乾燥させることによって硬化する溶剤乾燥型の材料であること、が好ましい。
本発明に係る導光板は、上述の導光板の製造方法によって製造される。
本発明によれば、拡散構造体の配置由来のモアレや縞模様が見え難い導光板及び導光板の製造方法を提供することができる。
以下に、本発明に係る導光板及び導光板の製造方法の実施形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
本発明に係る導光板は、図9に示すように、液晶表示パネルや看板などの背面から光を照射するバックライト装置を構成するべく、光源4が端面に配置される導光板である。
この導光板は、図1に示すように、光拡散微粒子及び透光性バインダを含み、硬化後の光拡散能が異なる塗布液1(1a、1b)を、夫々異なるスプレーノズル21(21a、21b)から噴霧して、光源4に近い部分は光拡散能が低く、光源4から遠い部分は光拡散能が高くなるように、導光板基材3の裏面若しくは表面、又は両面(但し、本実施形態では表面のみであり、以下、塗工面という場合がある。)に塗布する。そして、導光板基材3の塗工面に、透光性バインダを接着剤として光拡散微粒子を付着させる。ここで、「光源に近い、遠い」とは、例えば導光板基材の塗工面上における任意の2点において、当該2点が相対的に光源に近いか、遠いかを云う。
このとき、付着させる光拡散微粒子の付着密度を光源4に近付くほど低く、光源4から離れるほど高くすれば出射光の空間照度斑は均一化できるが、光拡散微粒子の付着密度を大きく変えることは、外観品位の悪化を招き易い。このような場合、光拡散能が異なる複数の光拡散微粒子を用意することで、光拡散微粒子の付着密度を大きく変えなくても対応することができる。そこで、本実施形態では、光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液1aと、光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液1bとを用いて対応する。ここで、「光拡散能が高い、低い」とは、塗布液1a、1bに含まれる光拡散微粒子を比べた際に、相対的に光拡散能が高いか、低いかを云う。
具体的に云うと、先ず導光板基材3を用意する。導光板基材3としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂など一般の透明樹脂基板が好適に用いられる。特に、大型導光板基板としては、最も透明性に優れるポリメチルメタクリレート樹脂基板がより好適である。
次に、導光板基材3の塗工面に、光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液1a及び光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液1bを塗布する。
塗布手段としては、塗布液をスプレーノズルから噴霧するスプレー塗工法を用いる。このとき、スプレー装置は、流量安定性に優れ、ノズルの詰まりなどの心配がないものを好適に用いるが、塗布液を均一な微粒子状に噴霧でき、導光板基材3の平面領域外に塗布液が飛散することが殆どない、塗布効率が高いスプレーコータ2を用いるのが好ましい。このスプレーコータ2は、第1のスプレーノズル21aと第2のスプレーノズル21bとを備えている。
塗布手段としては、塗布液をスプレーノズルから噴霧するスプレー塗工法を用いる。このとき、スプレー装置は、流量安定性に優れ、ノズルの詰まりなどの心配がないものを好適に用いるが、塗布液を均一な微粒子状に噴霧でき、導光板基材3の平面領域外に塗布液が飛散することが殆どない、塗布効率が高いスプレーコータ2を用いるのが好ましい。このスプレーコータ2は、第1のスプレーノズル21aと第2のスプレーノズル21bとを備えている。
第1のスプレーノズル21aからは、光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液1aを噴霧する構成とされている。すなわち、第1のスプレーノズル21aに気体を圧送して噴出させ、当該噴出された気体に、貯蔵槽22aからポンプ23aによって当該第1のスプレーノズル21aに圧送された塗布液1aを同伴させて、導光板基材3の塗工面に噴霧する。
第2のスプレーノズル21bからは、光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液1bを噴霧する構成とされている。すなわち、第2のスプレーノズル21bに気体を圧送して噴出させ、当該噴出された気体に、貯蔵槽22bからポンプ23bによって当該第2のスプレーノズル21bに圧送された塗布液1bを同伴させて、導光板基材3の塗工面に噴霧する。
第1及び第2のスプレーノズル21a、21bに圧送される気体及び塗布液の流量は、それぞれ図示を省略した流量制御部によって、制御される。
第1及び第2のスプレーノズル21a、21bに圧送される気体及び塗布液の流量は、それぞれ図示を省略した流量制御部によって、制御される。
第1及び第2のスプレーノズル21a、21b、又は導光板基材3を支持するステージ(図示を省略)はX方向及びY方向へ移動可能な構成とされており、導光板基材3の平面全領域(但し、一部分でも良い。)に塗布液1を噴霧できる構成とされている。
さらに第1及び第2のスプレーノズル21a、21b、又は導光板基材3を支持するステージは上下方向へ移動可能な構成とされており、当該第1及び第2のスプレーノズル21a、21bと導光板基材3との間隔を変化させることができる構成とされていることが好ましい。
なお、第1及び第2のスプレーノズル21a、21b、又は導光板基材3を支持するステージのX・Y方向及び上下方向への駆動機構は、特に限定されない。
さらに第1及び第2のスプレーノズル21a、21b、又は導光板基材3を支持するステージは上下方向へ移動可能な構成とされており、当該第1及び第2のスプレーノズル21a、21bと導光板基材3との間隔を変化させることができる構成とされていることが好ましい。
なお、第1及び第2のスプレーノズル21a、21b、又は導光板基材3を支持するステージのX・Y方向及び上下方向への駆動機構は、特に限定されない。
気体としては、例えば乾燥空気、乾燥窒素などを使用できる。可燃性の溶媒を使用する場合は静電気などによる着火を防ぐため、乾燥窒素を使用することが好ましい。なお、後述するように光拡散微粒子の凝集を促進させるため、キャリアとなる気体を噴霧前に例えば30℃以上120℃以下に加熱してもよい。
塗布液1は、上述したように光拡散微粒子及び透光性バインダを含む混合物である。光拡散微粒子は、光を透過拡散する部材である。光拡散微粒子としては、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛等の無機系微粒子や、シリコーンビーズ、PMMAビーズ、MSビーズ、スチレンビーズ等の有機系微粒子を用いることができる。光拡散微粒子と透光性バインダとの屈折率差が大きければ光拡散能は大きくなり、屈折率差が小さければ光拡散能は小さくなる。つまり、透光性バインダとして用いる汎用樹脂の屈折率は1.49〜1.6程度であり、これより屈折率が大きな酸化アルミニウム(1.75)、酸化亜鉛(約2)、酸化チタン(2.5〜2.7)などを光拡散微粒子として用い、導光板基材の塗工面上の位置によって夫々の光拡散微粒子の付着密度を変えれば当該塗工面上の光拡散能を大きく変えることができる。
本実施形態では、屈折率が0.2以上異なる光拡散能が高い光拡散微粒子と光拡散能が低い光拡散微粒子とを用い、当該光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液1aを第1のスプレーノズル21aから噴霧させ、当該光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液1bを第2のスプレーノズル21bから噴霧させる。
光拡散微粒子の形状は、真球状、球状、鱗片状、不定形状等であってよく、特に限定されるものではない。
光拡散微粒子は幾何光学的な振る舞いをしなければならないので、使用する光の波長と比べて大きなものである必要がある。しかしながら、従来の技術である白印刷の印刷幅や切り欠き、レンズの大きさよりも小さくすることで本発明の効果がより発揮される。従って、光拡散微粒子の平均粒径は1μm以上20μm以下の範囲であるのが好ましい。
光拡散微粒子は幾何光学的な振る舞いをしなければならないので、使用する光の波長と比べて大きなものである必要がある。しかしながら、従来の技術である白印刷の印刷幅や切り欠き、レンズの大きさよりも小さくすることで本発明の効果がより発揮される。従って、光拡散微粒子の平均粒径は1μm以上20μm以下の範囲であるのが好ましい。
透光性バインダは、光拡散微粒子を導光板基材3の塗工面に付着させる部材である。透光性バインダとしては、紫外線硬化樹脂をはじめとする活性エネルギー反応性樹脂、熱硬化型の熱可塑性樹脂などが好適に用いられる。この透光性バインダは、導光板基材3の塗工面に光拡散微粒子と共にスプレー塗布した後に、当該透光性バインダに紫外線照射や熱処理することによって、光拡散微粒子を導光板基材3に付着させる接着剤としての機能を発現する。但し、非反応性のポリマーを後述する溶剤に溶解させてスプレー塗布し、導光板基材上で溶剤を乾燥させることによって、ポリマーが基材に光拡散微粒子を接着する接着剤として機能させることも本発明の範疇に属する。
塗布液は必要に応じて、さらに溶剤を混合することも可能である。溶媒はケトン系、アルコール系、エステル系等制約はないが、塗布液の再凝集を安定化させるために沸点60℃以上200℃以下のもので、沈降防止の点から比重0.8以上1.3以下のものが好ましい。溶剤の濃度や表面張力、乾燥性を制御することによって、スプレーノズルから噴霧される塗布液の液滴サイズ、スプレーノズル先端から導光板基材3へ到達するまでの溶剤乾燥速度、導光板基材3の塗工面に塗布されてから当該導光板基材3上でレベリングしながら乾燥するまでの時間などを制御して、好適なスプレー塗布条件を設定することが可能となる。
このような光拡散微粒子及び透光性バインダ、さらには必要に応じて混合された溶剤を含む塗布液を、以下のように噴霧して、光源に近い部分は光拡散能が低く、光源に遠い部分は光拡散能が高い導光板とすることができる。
すなわち、図1に示すように、第1及び第2のスプレーノズル21a、21bからの塗布液1a、1bの噴霧によって、導光板基材3における光源が配置される位置から離れるに従って光拡散能が低い光拡散微粒子及び光拡散能が高い光拡散微粒子の個数が増えるような階段状又は連続的なグラデーション分布に、塗布液1a、1bを導光板基材3の塗工面に塗布する。
ここで、一般的にグラデーション塗布とは、光源が配置される位置から離れるに従って光拡散微粒子を多く塗布して光拡散能を向上させることを云う。しかし、いくら多く光拡散微粒子を塗布しても、光拡散微粒子が透光性バインダに埋没して、凹凸が一定以上は増えなくなるので、光拡散能の向上には限界がある。一方、光拡散能が高い光拡散微粒子のみを使用すると、光源に近い部分での光拡散能を抑えるためには粒子濃度がまばらになりすぎ、ムラ(輝点)が目立つようになる。
そこで、光拡散能が低い光拡散微粒子と、光拡散能が高い光拡散微粒子とを適宜、使用することで、よりダイナミックに光拡散能を変化させている。つまり、図2に示すように、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量(個数)は、光源4が配置される位置から離れるに従って階段状又は連続的なグラデーション分布に増加させる。このとき、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を増加させても、光拡散能の向上に大きく寄与しない、すなわち光拡散能が飽和状態となる位置がある。そのため、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を、少なくとも光源4が配置される位置近傍から当該飽和状態となる位置近傍まで徐々に増加させる。一方、光拡散能が高い光拡散微粒子の塗布量は、当該飽和状態となる位置近傍から離れるに従って階段状又は連続的なグラデーション分布に増加させる。
例えば、第1及び第2のスプレーノズル21a、21bを導光方向(図2の紙面左右方向)に走査させる。このとき、導光板基材3における光源が配置される左側端部から右側端部に亘って、第2のスプレーノズル21bからの塗布液1bの噴霧量を徐々に増加させる。一方、第1のスプレーノズル21aからの塗布液1aは、左側端部から当該塗布液1bに含まれる光拡散微粒子による光拡散能が飽和状態となる位置近傍まで噴霧しない。そして、当該飽和状態となる位置近傍から導光板基材3の右側端部に亘って、第1のスプレーノズル21aからの塗布液1aの噴霧量を徐々に増加させる。この第1及び第2のスプレーノズル21a、21bの走査を、図2の紙面奥行き方向に所定の送りピッチで繰り返し、導光板基材3の塗工面に塗布液を塗布する。なお、図2の紙面奥行き方向に、すなわち導光板基材3の幅方向全域に亘って塗布液を噴霧することができるように、第1のスプレーノズル21aと第2のスプレーノズル21bとを一組として、複数組配置したスプレーコータを用いると、より簡易、迅速に導光板基材3の塗工面に塗布液を塗布することができる。
但し、本実施形態では、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を、当該飽和状態となる位置から更に増加させているが、この限りでない。すなわち、上述のように、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を当該飽和状態となった後に増加させても、光拡散能の向上に大きく寄与しない。そのため、図3に示すように、当該飽和状態となった後は、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を略一定にしても良い。また、図4に示すように、当該飽和状態となった後は、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を減少させても良い。また、当該飽和状態となった後は、光拡散能が低い光拡散微粒子の塗布量を0としても良い。
ちなみに、光拡散微粒子の付着密度は連続的に変化することが好ましいがスプレーコータの能力との兼ね合いから階段状に変化させざるを得ない場合もある。階段状に変化させた場合の出射光の空間照度分布は光拡散微粒子の付着密度を連続的に変化させる場合と比べてより不均一になるが、問題とならない程度に抑えることができる。
このように塗布液をスプレー塗工法によって塗布すると、不規則に光拡散微粒子が噴霧され、導光板基材3に付着する。導光板基材3に付着した光拡散微粒子は、それぞれ拡散構造体となるため、微細な拡散構造体を簡単に形成することができる。また、光拡散微粒子は、必ずランダムに塗布されるため、モアレの発生を抑制することができる。そのため、モアレや縞模様が見え難い導光板とすることができる。
さらに、光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液を第1のスプレーノズル21aから噴霧し、光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液を第2のスプレーノズル21bから噴霧する。すなわち、第1と第2のスプレーノズルを使い分けて、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を噴霧するので、簡単に、且つ迅速に光源に近い部分は光拡散能が低く、光源に遠い部分は光拡散能が高い導光板とすることができる。特に、光拡散能が低い光拡散微粒子と、光拡散能が高い光拡散微粒子とを適宜、使用することで、よりダイナミックに光拡散能を変化させることができる。
また、スプレー塗工法は、例えば50インチサイズ以上の大型の導光板にも容易に適用できる。射出成型やプレス成型、ドット印刷等はいずれも大型の精密金型やスクリーン版が必要の他に、大型の設備が必要で、投資コストが高い。また、インクジェット印刷法においても、大判対応とするには巨額の投資が必要である。スプレー塗工法であれば、軽量で小さなスプレーノズルを走査するだけであるから、安価な設備で目的が達せられる。すなわち、本発明のスプレー塗工法は、大型導光板にも安価な設備にて適用される。
なお、望ましい光拡散能を得るために、光拡散微粒子、透光性バインダ、溶剤、導光板基材とスプレーノズルとの間隔などのスプレー塗布条件が適宜制御・選択されるが、塗布液を水玉状に塗布しても良い(図5)。図中、符号11は光拡散微粒子、12は透光性バインダを示している。但し、図示例では、光拡散能が高い光拡散微粒子と光拡散能が低い光拡散微粒子とを、区別して示していない。光拡散能を大きくするために全面を塗布液で覆っても良い(図6)。但し、上述のように、光拡散能を大きくするために、より多くの塗布液を塗布しても、光拡散微粒子11が透光性バインダ12内に埋没してしまう場合がある(図7)。
このような場合、さらに溶媒で希釈した低粘度の透光性バインダ12に小粒径の光拡散微粒子11を混合し、スプレーノズルから導光板基材3までの間で噴霧した極微細な液滴を再凝集させても良い(図8)。より具体的には、塗布液をスプレーノズルにより噴霧する際、スプレーノズルと塗工面との間隔が比較的小さい場合は光拡散微粒子11が単分散した状態で当該塗工面に付着する。この状態は光拡散微粒子11が透光性バインダ12内に埋没しやすいため、拡散力が比較的小さい。一方、スプレーノズルと塗工面との間隔が比較的大きい場合、噴霧直後の液滴中は希釈溶媒の成分が多いため、光拡散微粒子11は分散した状態であるが、塗工面に到達するまでの間に乾燥すると表面張力で光拡散微粒子11を核として再凝集し、葡萄のフサ状の凝集塊となり塗工面に付着する。この状態は光拡散微粒子11の凝集体が透光性バインダ12内に埋没せず、表面凹凸が大きくなるため拡散力が比較的大きい。つまり、複数の光拡散微粒子11の凝集体は、高いアスペクト比を有する拡散構造体を成す。それ故に、従来のように版や金型を作製しなくても、塗布液1を導光板基材3に塗布すると、光拡散能に優れた拡散構造体を簡単、且つ安価に形成できる。このように光拡散微粒子11の分散凝集を調整することによって、拡散構造体の拡散力を調整する方法を併用しても良い。
導光板基材3に塗布された塗布液は、当該溶剤を用いる場合は自然風乾や熱風などによって乾燥させる。透光性バインダが紫外線硬化樹脂からなる場合は、その後の行程にて紫外線を照射して当該透光性バインダを硬化させる。
硬化後の透光性バインダの厚みは、1μm以上20μm以下であることが好ましい。透光性バインダが薄すぎると接着剤としての機能が果たせなくなるばかりか、紫外線硬化樹脂である場合には酸素の影響によって硬化が困難となる。逆に、透光性バインダが厚すぎると、光拡散微粒子が当該透光性バインダ内に埋没してしまうので、光拡散微粒子の表面凹凸による本来の拡散効果が低減する。
また、導光板の中を通る光は透光性バインダの中も繰り返し通過するので、透光性バインダの透過率も十分高くなければならない。種々の検討の結果、硬化後の透光性バインダの可視光における透過率は垂直方向からみて99.95%以上99.999%以下であることが好ましい。
ここで、屈折率差による拡散能が向上できる点で、硬化後の前記透光性バインダの屈折率n2と前記導光板基材の屈折率n1との関係が次式を満たすことが好ましい。
n2≧n1又はn2−n1>0.05
n2≧n1又はn2−n1>0.05
上述のように製造された導光板100は、例えば図9に示したように、対向する両端部に配置されたLEDアレイ等の光源4と、裏面側に設置された拡散反射シート6と、表面側に設置された拡散シート7と、等でバックライト装置を構成する。
以上、本発明に係る導光板及び導光板の製造方法の実施形態を説明したが、上述した実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
上記実施形態では、屈折率差を有する光拡散微粒子を用いたが、光拡散微粒子の体積を変えても、同様に実施できる。光拡散微粒子は、図5等に示すように、透光性バインダに半ば埋もれ、半ばはみ出した形態で存在する。大きな光拡散微粒子を使えば当該光拡散微粒子は透光性バインダからはみ出る部分が増え、光拡散能は大きくなる。小さな光拡散微粒子を使えば当該光拡散微粒子は透光性バインダに埋もれた領域が増え光拡散能は小さくなる。光拡散微粒子の平均粒径が25%以上異なれば透光性バインダからはみ出す体積が変わるので、それを閾値とした平均粒径が異なる複数の光拡散微粒子を付着させるのが有効である。つまり、光拡散能が低い光拡散微粒子の平均粒径に対して光拡散能が高い光拡散微粒子の平均粒径は25%以上大きくすると良い。
また、光拡散微粒子の表面凹凸形状を変えても、上記実施形態と同様に実施できる。光拡散微粒子が真球状ならば単純な凸レンズとして働くが粉砕粒子のような不定形の場合、より高角度への拡散が期待できる。そこで球状の光拡散微粒子と不定形の光拡散微粒子、あるいは不定形だが比較的球に近い光拡散微粒子を付着させることも有効である。この場合、光拡散微粒子としては、メチルメタクリレートとスチレンとを共重合した球状粒子を好適に用いることができる。
上記実施形態では、二種類の塗布液を用いたが、三種類以上の塗布液を用いても良い。この場合、夫々の塗布液は異なるスプレーノズルから噴霧される。
上記実施形態では、光拡散能が異なる光拡散微粒子を用いて、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を成したが、透光性バインダの濃度や粘度を変化させることで、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を成しても良い。
上記実施形態では、光拡散能が異なる光拡散微粒子を用いて、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を成したが、透光性バインダの濃度や粘度を変化させることで、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を成しても良い。
1 塗布液
1a 光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液
1b 光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液
2 スプレーコータ
3 導光板基材
4 光源
5 集光用反射体
6 拡散反射シート
7 拡散シート
11 光拡散微粒子
12 透光性バインダ
21 スプレーノズル
21a 第1のスプレーノズル
21b 第2のスプレーノズル
22a、22b 貯蔵槽
23a、23b ポンプ
100 導光板
1a 光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液
1b 光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液
2 スプレーコータ
3 導光板基材
4 光源
5 集光用反射体
6 拡散反射シート
7 拡散シート
11 光拡散微粒子
12 透光性バインダ
21 スプレーノズル
21a 第1のスプレーノズル
21b 第2のスプレーノズル
22a、22b 貯蔵槽
23a、23b ポンプ
100 導光板
Claims (17)
- 面光源装置を構成するべく、光源が端面に配置される導光板の製造方法であって、
光拡散微粒子及び透光性バインダを含み、硬化後の光拡散能が異なる塗布液を、夫々異なるスプレーノズルから噴霧して、前記光源に近い部分は光拡散能が低く、前記光源から遠い部分は光拡散能が高くなるように、導光板基材の裏面若しくは表面、又は両面に前記塗布液を塗布する導光板の製造方法。 - 第1のスプレーノズルから光拡散能が高い光拡散微粒子を含む塗布液を噴霧し、第2のスプレーノズルから光拡散能が低い光拡散微粒子を含む塗布液を噴霧することを特徴とする請求項1に記載の導光板の製造方法。
- 前記第1のスプレーノズルからの塗布液の噴霧によって、前記導光板基材における前記光源が配置される位置から離れるに従って光拡散能が高い光拡散微粒子の個数が増えるような階段状又は連続的なグラデーション分布に、前記塗布液を前記導光板基材の裏面若しくは表面、又は両面に塗布することを特徴とする請求項2に記載の導光板の製造方法。
- 前記第2のスプレーノズルからの塗布液の噴霧によって、前記導光板基材における前記光源が配置される位置から離れるに従って光拡散能が低い光拡散微粒子の個数が増えるような階段状又は連続的なグラデーション分布に、前記塗布液を前記導光板基材の裏面若しくは表面、又は両面に塗布することを特徴とする請求項2又は3に記載の導光板の製造方法。
- 前記光拡散能が低い光拡散微粒子は、少なくとも前記光拡散微粒子による光拡散能が飽和状態となる位置近傍まで、前記光源が配置される位置から離れるに従って階段状又は連続的なグラデーション分布に個数が増加することを特徴とする請求項4に記載の導光板の製造方法。
- 前記光拡散能が高い光拡散微粒子と前記光拡散能が低い光拡散微粒子との屈折率差は0.2以上1.2以下であることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 前記光拡散能が低い光拡散微粒子の平均粒径に対して前記光拡散能が高い光拡散微粒子の平均粒径は1.25倍以上50倍以下大きいことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 前記光拡散能が高い光拡散微粒子と前記光拡散能が低い光拡散微粒子とは表面の凹凸形状が異なることを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 前記光拡散微粒子の平均粒径は1μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 前記光拡散微粒子は、メチルメタクリレートとスチレンとを共重合した球状粒子であることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 硬化後の前記透光性バインダの厚みは、1μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 硬化後の前記透光性バインダの可視光における垂直方向の透過率は、99.95%以上99.999%以下であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 硬化後の前記透光性バインダの屈折率n2と前記導光板基材の屈折率n1との関係が次式を満たすことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
n2≧n1又はn2−n1>0.05 - 前記透光性バインダは紫外線硬化樹脂からなることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 前記透光性バインダは熱硬化型の熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 前記透光性バインダは溶剤を乾燥させることによって硬化する溶剤乾燥型の材料であることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の導光板の製造方法。
- 請求項1乃至16のいずれか1項に記載の導光板の製造方法によって製造された導光板。
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JP2009006516A JP2010165548A (ja) | 2009-01-15 | 2009-01-15 | 導光板及び導光板の製造方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012137537A1 (ja) * | 2011-04-08 | 2012-10-11 | 武藤工業株式会社 | 導光板作成方法及び装置 |
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KR20190135396A (ko) * | 2018-05-28 | 2019-12-06 | 엘지전자 주식회사 | 냉장고 |
-
2009
- 2009-01-15 JP JP2009006516A patent/JP2010165548A/ja active Pending
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