JP2012009160A - Surface light source device, light guide body used for it, and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッジライト方式の面光源装置、及びそれを構成するのに用いられる導光体に関するものであり、特に、主表面に形成される光出射機能構造(光出射機構)に特徴を持つ面光源装置用導光体及びその製造方法、並びに該導光体を用いた面光源装置に関するものである。 The present invention relates to an edge light type surface light source device and a light guide used for constituting the same, and particularly has a light emission function structure (light emission mechanism) formed on a main surface. The present invention relates to a light source for a surface light source device, a manufacturing method thereof, and a surface light source device using the light guide.
本発明の導光体を用いて構成される面光源装置は、例えば、携帯用ノートパソコン等のモニターや液晶テレビ等の表示部として使用される液晶表示装置のバックライトに、好適である。 The surface light source device configured using the light guide of the present invention is suitable for a backlight of a liquid crystal display device used as a display unit of a monitor such as a portable notebook personal computer or a liquid crystal television.
液晶表示装置は、基本的にバックライトと液晶表示素子とから構成されている。バックライトとしては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。エッジライト方式のバックライトにおいては、矩形板状の導光体の少なくとも1つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源あるいは発光ダイオード(LED)などの点状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面に入射させて導光体内部へと導入し、該導光体の2つの主表面のうちの一方である光出射面から出射させるようにしている。導光体の光出射面から出射した光は、光出射面上に配置される光拡散フィルムなどの光拡散素子及びプリズムシートなどの光偏向素子により拡散され所要の方向へと偏向される。導光体の2つの主表面のうちの他方である裏面からも光は出射し、この光を導光体へと戻すために、裏面に対向して光反射シートなどの光反射素子が配置される。 A liquid crystal display device basically includes a backlight and a liquid crystal display element. As the backlight, an edge light type is often used from the viewpoint of making the liquid crystal display device compact. In an edge-light type backlight, at least one end surface of a rectangular plate-shaped light guide is used as a light incident end surface, and a linear or rod-shaped primary light source such as a straight tube fluorescent lamp along the light incident end surface Alternatively, a point-like primary light source such as a light emitting diode (LED) is disposed, and light emitted from the primary light source is incident on the light incident end face of the light guide to be introduced into the light guide. It is made to radiate | emit from the light-projection surface which is one of these two main surfaces. The light emitted from the light emitting surface of the light guide is diffused and deflected in a required direction by a light diffusing element such as a light diffusing film and a light deflecting element such as a prism sheet disposed on the light emitting surface. Light is also emitted from the back surface, which is the other of the two main surfaces of the light guide, and a light reflecting element such as a light reflecting sheet is disposed opposite the back surface to return this light to the light guide. The
導光体の光出射面または裏面には、導光体内を導光される光を適宜出射させるための光学機能構造としての光出射機構が形成される。この光出射機構としては、たとえば、適度に荒らされた粗面または多数のレンズ列を配列したレンズ列形成面のような微小凹凸構造が用いられる。 A light emission mechanism as an optical functional structure for appropriately emitting light guided through the light guide is formed on the light emission surface or the back surface of the light guide. As this light emitting mechanism, for example, a rough surface that is moderately roughened or a micro uneven structure such as a lens array forming surface in which a large number of lens arrays are arranged is used.
このような微小凹凸構造を形成するためには、ブラストまたは切削などにより形成した形状転写面を有する成形用型部材を含んでなる成形装置を用いてメタクリル系樹脂などの透光性素材に形状を転写する方法が知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。 In order to form such a fine concavo-convex structure, a translucent material such as a methacrylic resin is formed using a molding apparatus including a molding die member having a shape transfer surface formed by blasting or cutting. A transfer method is known (see Patent Document 1 and Patent Document 2).
また、光拡散剤や発泡層を光出射機構として用いる方法も知られており、たとえば特許文献3には、放射線エネルギー及び熱エネルギーの付与により発泡した発泡体からなる導光体が開示されている。 A method of using a light diffusing agent or a foam layer as a light emitting mechanism is also known. For example, Patent Document 3 discloses a light guide made of a foam foamed by application of radiation energy and thermal energy. .
また、特許文献4には、重量平均分子量が10万以下のアクリル樹脂板の一方の表面にレーザー光を照射して多数の微細凹凸を有する凹部を多数形成することで、当該表面を拡散(散乱)面となした導光板が開示されている。 Further, in Patent Document 4, a surface of an acrylic resin plate having a weight average molecular weight of 100,000 or less is irradiated with laser light to form a large number of concave portions having a large number of fine irregularities, thereby diffusing (scattering) the surface. ) Surface light guide plate is disclosed.
特許文献1及び特許文献2の導光体のように、成形用型部材からの形状転写により光出射機構を形成する場合には、品種毎に型部材を準備する必要がある。さらに、液晶テレビのような大型の液晶表示装置に用いる面光源装置用導光体を製造するためには、大型の型部材を準備する必要があるうえ、成形工程において面全体で精度良く形状を転写するのが困難であるといった課題があるため、適用が困難である。 When the light emitting mechanism is formed by shape transfer from the molding die member as in the light guides of Patent Literature 1 and Patent Literature 2, it is necessary to prepare a die member for each product type. Furthermore, in order to manufacture a light guide for a surface light source device used for a large-sized liquid crystal display device such as a liquid crystal television, it is necessary to prepare a large mold member and shape the entire surface with high accuracy in the molding process. Since there is a problem that it is difficult to transfer, it is difficult to apply.
また、成形用型部材に微小凹凸構造を形成するためにはブラスト加工が広く用いられているが、ブラスト加工はブラスト粒子のばらつきや湿度などの環境条件のばらつきによって形成される微小凹凸構造が変化しやすいため、再現性が得られにくいという課題があった。また、切削などにより光出射機構を形成する場合には、主表面の表面形状のみに基づき光拡散を行うため、出射光が特定の方向に集中してしまい、光拡散性が低く、即ち半値幅が狭いシャープな光出射となる。このような面光源装置用導光体を用いると、拡散シート及び/またはプリズムシートなどの光学シートと組合せて面光源装置を構成した場合に、導光体の微小凹凸構造の配置パターンが透けて見え易いため、品位の高い面光源装置を得ることが困難となる。このような微小凹凸構造配置パターン透けの問題を解決して高品位の面光源装置を得るには、導光体の微小凹凸構造配置パターンをより小さく、高密度に配置する必要があるため、複雑な設計が必要になる。 In addition, blasting is widely used to form a micro uneven structure on a molding die, but blast processing changes the micro uneven structure formed by variations in blast particles and environmental conditions such as humidity. Therefore, there is a problem that reproducibility is difficult to obtain. In addition, when the light emitting mechanism is formed by cutting or the like, light diffusion is performed based only on the surface shape of the main surface, so the emitted light is concentrated in a specific direction, and the light diffusibility is low, that is, the half width. Becomes narrow and sharp light emission. When such a light guide for a surface light source device is used, when the surface light source device is configured in combination with an optical sheet such as a diffusion sheet and / or a prism sheet, the arrangement pattern of the micro uneven structure of the light guide is transparent. Since it is easy to see, it is difficult to obtain a high-quality surface light source device. In order to solve such a problem of seeing through the fine concavo-convex structure arrangement pattern and obtain a high-quality surface light source device, it is necessary to arrange the fine concavo-convex structure arrangement pattern of the light guide body to be smaller and denser. Design is required.
また、特許文献4の導光板では、レーザー照射加工により凹部を形成するため、加工データを変更するだけで多数の品種に対応することができるが、凹部表面の多数の微細凹凸の形状により光を拡散させるものであるため、拡散効率が低く、高品位の面光源装置を得るためには、特許文献1及び特許文献2の導光体と同様に光出射機構を高密度に形成する必要がある。そのため設計が複雑になるうえ、高密度のパターンをレーザー照射加工するためには長時間を要するため生産性が低いという問題がある。 Moreover, in the light guide plate of Patent Document 4, since the concave portion is formed by laser irradiation processing, it is possible to cope with a large number of varieties only by changing the processing data. In order to obtain a surface light source device with low diffusion efficiency and high quality because it is diffused, it is necessary to form light emitting mechanisms at a high density as in the light guides of Patent Document 1 and Patent Document 2. . As a result, the design is complicated, and it takes a long time to perform laser irradiation processing of a high-density pattern, resulting in low productivity.
一方、特許文献3の導光体では発泡部による光拡散に基づき光出射を実現している。しかしながら、この導光体を製造するには、放射線照射工程と加熱工程との双方を必要とし、製造工程が複雑であるうえ、発泡を誘起する添加剤を必要とするため、コストの上昇を招く。 On the other hand, the light guide body of Patent Document 3 realizes light emission based on light diffusion by the foamed portion. However, in order to manufacture this light guide, both a radiation irradiation process and a heating process are required, the manufacturing process is complicated, and an additive that induces foaming is required, which causes an increase in cost. .
本発明の1つの目的は、以上のような技術的課題に鑑みて、簡便な方法で高効率の光拡散機能を持った光出射機構が得られ、これにより容易に高品位の面光源装置を得ることが可能になり、しかも製造が容易な面光源装置用導光体を提供することにある。 One object of the present invention is to provide a light emitting mechanism having a high-efficiency light diffusing function by a simple method in view of the technical problems as described above, whereby a high-quality surface light source device can be easily obtained. An object of the present invention is to provide a light guide for a surface light source device that can be obtained and is easy to manufacture.
本発明の他の目的は、以上のような面光源装置用導光体の製造に有利な方法、及び、以上のような面光源装置用導光体を用いた面光源装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method that is advantageous for manufacturing a light guide for a surface light source device as described above, and a surface light source device that uses the light guide for a surface light source device as described above. is there.
本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
板状の面光源装置用導光体を製造する方法であって、
重量平均分子量が10万を越えるメタクリル系樹脂からなる板状の導光体素材を用意し、
該導光体素材の少なくとも一方の主表面の少なくとも一部の領域に、レーザー照射加工により発泡表面層を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法、
が提供される。
According to the present invention, to achieve any of the above objects,
A method of manufacturing a light guide for a plate-shaped surface light source device,
Prepare a plate-shaped light guide material made of methacrylic resin with a weight average molecular weight exceeding 100,000,
A method for producing a light guide for a surface light source device, wherein a foamed surface layer is formed by laser irradiation processing on at least a part of a main surface of at least one of the light guide material;
Is provided.
本発明の一態様においては、前記導光体素材をキャスト製板法により作製する。本発明の一態様においては、前記メタクリル系樹脂はメチルメタクリレートの単独重合体である。本発明の一態様においては、前記メタクリル系樹脂はメチルメタクリレート100〜80重量部と(メタ)アクリル酸エステル0〜20重量部との共重合体である。本発明の一態様においては、前記レーザー照射加工に使用されるレーザーは赤外レーザーである。本発明の一態様においては、前記赤外レーザーは炭酸ガスレーザーである。本発明の一態様においては、前記発泡表面層は厚みが1μm〜20μmである。 In one aspect of the present invention, the light guide material is produced by a cast plate method. In one aspect of the present invention, the methacrylic resin is a homopolymer of methyl methacrylate. In one aspect of the present invention, the methacrylic resin is a copolymer of 100 to 80 parts by weight of methyl methacrylate and 0 to 20 parts by weight of a (meth) acrylic acid ester. In one aspect of the present invention, the laser used for the laser irradiation processing is an infrared laser. In one aspect of the present invention, the infrared laser is a carbon dioxide laser. In one aspect of the present invention, the foamed surface layer has a thickness of 1 μm to 20 μm.
また、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
光入射端面と、光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する裏面と、を備える板状の面光源装置用導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方には、少なくとも一部の領域において、発泡表面層が形成されており、
前記導光体の前記発泡表面層以外の部分は重量平均分子量が10万を越えるメタクリル系樹脂からなることを特徴とする面光源装置用導光体、
が提供される。
In addition, according to the present invention, to achieve any of the above objects,
A light guide for a plate-like surface light source device comprising a light incident end face, a light exit face, and a back face located on the opposite side of the light exit face,
At least one of the light exit surface and the back surface is formed with a foamed surface layer in at least a part of the region,
A portion of the light guide other than the foamed surface layer is made of a methacrylic resin having a weight average molecular weight exceeding 100,000,
Is provided.
本発明の一態様においては、前記発泡表面層は厚みが1μm〜20μmである。本発明の一態様においては、前記発泡表面層は前記光出射面または裏面の法線の方向を含む断面が凹形状をなしている。 In one aspect of the present invention, the foamed surface layer has a thickness of 1 μm to 20 μm. In one aspect of the present invention, the foamed surface layer has a concave cross section including the direction of the normal to the light emitting surface or the back surface.
更に、本発明によれば、上記目的のいずれかを達成するものとして、
上記の面光源装置用導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、を含んでなることを特徴とする面光源装置、
が提供される。
Furthermore, according to the present invention, to achieve any of the above objects,
A surface light source device comprising: a light guide for the surface light source device; and a primary light source disposed adjacent to a light incident end surface of the light guide.
Is provided.
本発明の一態様においては、前記面光源装置は、更に、前記導光体の裏面に隣接して配置された光反射素子を含んでなる。本発明の一態様においては、前記面光源装置は、更に、前記導光体の光出射面に隣接して配置された光偏向素子を含んでなる。本発明の一態様においては、前記光偏向素子は、前記導光体に近い側の入光面と、該入光面と反対側の出光面とを備えており、前記出光面は互いに平行に配列された複数のプリズム列を含んでなる。 In one aspect of the present invention, the surface light source device further includes a light reflecting element disposed adjacent to the back surface of the light guide. In one aspect of the present invention, the surface light source device further includes a light deflection element disposed adjacent to the light emitting surface of the light guide. In one aspect of the present invention, the light deflection element includes a light incident surface close to the light guide and a light output surface opposite to the light input surface, and the light output surfaces are parallel to each other. It comprises a plurality of arranged prism rows.
本発明によれば、導光体の発泡表面層は、導光される光を光出射面から出射させるような光学作用を持ち、とくに、気泡の配置は実質上ランダムであり且つ気泡内部は導光体材料とは屈折率が大きく異なるので、ランダムで大きな光拡散作用が得られ、かくして、半値幅が広いブロードな光出射が得られ、これにより容易に、光出射機構配置パターン透けのない高品位の面光源装置を得ることが可能になる。また、本発明の面光源装置用導光体は、特定の導光体素材をレーザー照射加工処理することで得られるので、製造が容易である。 According to the present invention, the foamed surface layer of the light guide has an optical function of emitting the guided light from the light exit surface. In particular, the arrangement of the bubbles is substantially random and the inside of the bubbles is guided. Since the refractive index is significantly different from that of the light body material, a random and large light diffusion effect can be obtained, and thus a broad light emission with a wide half-value width can be obtained. It becomes possible to obtain a quality surface light source device. Moreover, since the light guide for surface light source devices of the present invention is obtained by subjecting a specific light guide material to laser irradiation processing, it is easy to manufacture.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明による面光源装置の一実施形態を示す模式的構成図であり、図2はその面光源装置における導光体を示す模式的部分断面図である。図1に示されているように、本実施形態の面光源装置は、点状の一次光源としてのLED22と、該LEDから発せられる光を導光する板状の導光体24と、光拡散素子26と、第1の光偏向素子28と、第2の光偏向素子30と、光反射素子32とを備えている。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a surface light source device according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic partial sectional view showing a light guide in the surface light source device. As shown in FIG. 1, the surface light source device of the present embodiment includes an LED 22 as a point-like primary light source, a plate-shaped light guide 24 that guides light emitted from the LED, and light diffusion. An element 26, a first light deflection element 28, a second light deflection element 30, and a light reflection element 32 are provided.
導光体24は、図1及び図2における上下方向を厚み方向としており、紙面と垂直の方向に広がりをもっており、全体として矩形板状をなしている。導光体24は、4つの側端面を有しており、そのうちの1対の側端面のうちの一方が光入射端面241とされ、該光入射端面と対向するようにLED22が隣接配置されている。尚、本実施形態では導光体24が1つの光入射端面241を有するが、本発明はこれに限定されるものではなく、所望により1対の側端面の双方、或いは2対の側端面の全て、を光入射端面としてもよい。この場合、全ての光入射端面と対向するようにLEDが隣接配置される。 The light guide 24 has a thickness direction in the vertical direction in FIGS. 1 and 2, spreads in a direction perpendicular to the paper surface, and has a rectangular plate shape as a whole. The light guide 24 has four side end surfaces. One of the pair of side end surfaces is a light incident end surface 241, and the LEDs 22 are arranged adjacent to each other so as to face the light incident end surface. Yes. In the present embodiment, the light guide 24 has one light incident end face 241. However, the present invention is not limited to this, and if desired, both the pair of side end faces or two pairs of side end faces. All may be the light incident end face. In this case, the LEDs are arranged adjacent to each other so as to face all the light incident end faces.
導光体24の光入射端面241に略直交する2つの主表面のうちの一方である上面が光出射面242とされている。本実施形態では該光出射面242は、平滑面(鏡面)からなるが、これに限定されるものではなく、光出射面にプリズム形状やマイクロレンズ形状などを付与することができる。 An upper surface which is one of two main surfaces substantially orthogonal to the light incident end surface 241 of the light guide 24 is a light emitting surface 242. In the present embodiment, the light emission surface 242 is a smooth surface (mirror surface), but is not limited to this, and a prism shape, a microlens shape, or the like can be imparted to the light emission surface.
尚、LED22は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のLED22は、図1の紙面と垂直の方向に適宜の間隔をもって配置され、それらから発せられる光の最大強度光の方向が互いに平行となるように配置するのが好ましい。 Note that a plurality of LEDs 22 may be provided. In this case, it is preferable that the plurality of LEDs 22 are arranged at an appropriate interval in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 and that the directions of the maximum intensity light of the light emitted therefrom are parallel to each other.
導光体24の光出射面242と反対側の主面(裏面)243には、光出射機構が形成されている。光出射機構は、裏面243の一部の領域において形成された発泡表面層244からなる。発泡表面層244は、光出射面242または裏面243の法線の方向を含む断面(縦断面)が凹形状をなしている。 A light emitting mechanism is formed on the main surface (back surface) 243 opposite to the light emitting surface 242 of the light guide 24. The light emitting mechanism includes a foam surface layer 244 formed in a partial region of the back surface 243. The foamed surface layer 244 has a concave cross section (longitudinal cross section) including the direction of the normal line of the light emitting surface 242 or the back surface 243.
発泡表面層244が形成されている領域は、裏面243における複数のドット状領域からなる。このドット状領域の寸法は、たとえば、径が30μm〜1000μmであり、深さが0.1μm〜500μmである。また、発泡表面層244は、厚みが1μm〜20μmであるのが好ましい。 The region where the foamed surface layer 244 is formed is composed of a plurality of dot-like regions on the back surface 243. The dimensions of the dot-shaped region are, for example, a diameter of 30 μm to 1000 μm and a depth of 0.1 μm to 500 μm. The foam surface layer 244 preferably has a thickness of 1 μm to 20 μm.
尚、発泡表面層244が形成されている領域の形状は、以上のようなドット状に限定されるものではなく、ストライプ状領域すなわち線状または帯状の領域からなるものであってもよい。この場合においても、ストライプの延在方向と直交する断面(縦断面)の形状について、上記ドット状の場合の断面(縦断面)の形状についての説明が当てはまる。 The shape of the region where the foam surface layer 244 is formed is not limited to the dot shape as described above, and may be a stripe region, that is, a linear or belt-like region. Also in this case, the description of the shape of the cross section (vertical cross section) in the case of the dot shape applies to the shape of the cross section (vertical cross section) orthogonal to the extending direction of the stripe.
発泡表面層244は、後述のような重量平均分子量が10万を越えるメタクリル系樹脂からなる板状の導光体素材を用いて、後述のようにしてレーザー照射加工を行うことで、形成することができる。 The foam surface layer 244 is formed by performing laser irradiation processing as described later using a plate-shaped light guide material made of a methacrylic resin having a weight average molecular weight exceeding 100,000 as described later. Can do.
図3は発泡表面層244の一例を示すSEM平面図であり、図4はそのSEM断面斜視図である。これは、重量平均分子量が61.0万であるキャスト成形により得られたメタクリル樹脂板からなる導光体素材のレーザー照射加工部のSEM平面図及びSEM断面斜視図である。 FIG. 3 is an SEM plan view showing an example of the foam surface layer 244, and FIG. 4 is an SEM sectional perspective view thereof. These are a SEM plan view and a SEM sectional perspective view of a laser irradiation processing portion of a light guide material made of a methacrylic resin plate obtained by cast molding having a weight average molecular weight of 61 million.
発泡表面層244の縦断面形状(プロファイル)の変化は、後述のような製造方法において、導光体素材の主表面に対するレーザーの出力、走査速度、焦点位置(フォーカス位置)を変化させることで、実現することができる。 The vertical cross-sectional shape (profile) of the foam surface layer 244 is changed by changing the laser output, the scanning speed, and the focal position (focus position) on the main surface of the light guide material in the manufacturing method as described below. Can be realized.
発泡表面層244は、多数の気泡を含んでおり、気泡内部に導光体材料とは屈折率が大きく異なる層を内包している。かくして、発泡表面層244は光の透過及び反射に対する不均一層として機能し、その光学的性質において光拡散層として機能する。これにより、光入射端面241に入射し、導光体内部を導光される光は、発泡表面層244において拡散反射され、一部が光出射面242からの出射が許容される角度にて光出射面242へと向かい、該光出射面から出射する。 The foam surface layer 244 includes a large number of bubbles, and a layer having a refractive index significantly different from that of the light guide material is included in the bubbles. Thus, the foam surface layer 244 functions as a non-uniform layer for light transmission and reflection, and functions as a light diffusion layer in its optical properties. As a result, the light that enters the light incident end surface 241 and is guided through the light guide is diffusely reflected by the foam surface layer 244, and a part of the light is emitted at an angle at which emission from the light exit surface 242 is allowed. The light exits from the light exit surface toward the exit surface 242.
導光体裏面243の一部の領域において以上のような発泡表面層244が形成されているので、光出射面242からは、光出射面242の法線方向(図1及び図2における上下方向)及び光入射端面241と直交する方向の双方を含む面内の分布において幾分ブロードな指向性をもつ光が出射する。 Since the foamed surface layer 244 as described above is formed in a partial region of the light guide rear surface 243, the normal direction of the light emitting surface 242 (the vertical direction in FIGS. 1 and 2) from the light emitting surface 242 ) And light having a somewhat broad directivity in the in-plane distribution including both directions orthogonal to the light incident end face 241.
このような発泡表面層244の機能は、該発泡表面層244の発泡状態に依存する。形成される気泡が小さすぎたり、単位面積あたりの気泡の数が少なすぎたりすると、良好な光拡散機能が得にくくなる。本発明者らは、この発泡状態に影響する因子の1つとして、レーザー照射加工に付される板状の導光体素材を構成するメタクリル系樹脂の分子量があることを見出した。即ち、板状の導光体素材として、重量平均分子量が10万を越えるものを用いることで、レーザー照射加工における発泡を容易に適切なもの(即ち良好な光拡散機能を有するもの)とすることができる。導光体素材として重量平均分子量が10万以下のものを使用すると、レーザー照射加工において形成される気泡が小さすぎたり単位面積あたりの気泡の数が少なすぎたりする傾向にある。 The function of the foamed surface layer 244 depends on the foamed state of the foamed surface layer 244. If the formed bubbles are too small or the number of bubbles per unit area is too small, it is difficult to obtain a good light diffusion function. The present inventors have found that as one of the factors affecting the foamed state, there is a molecular weight of a methacrylic resin constituting a plate-like light guide material subjected to laser irradiation processing. That is, by using a plate-like light guide material having a weight average molecular weight exceeding 100,000, foaming in laser irradiation processing can be easily made appropriate (that is, having a good light diffusion function). Can do. When a light guide material having a weight average molecular weight of 100,000 or less is used, bubbles formed in laser irradiation processing tend to be too small or the number of bubbles per unit area is too small.
裏面243における発泡表面層244の領域は、複数設けることができる。発泡表面層244の領域がドット状である場合には、その分布は、たとえば、ランダム状、碁盤目状、千鳥状、最密充填状のようにすることができる。発泡表面層244の領域がストライプ状である場合には、その分布は、たとえば、平行縞状のようにすることができる。 A plurality of regions of the foam surface layer 244 on the back surface 243 can be provided. When the area | region of the foaming surface layer 244 is dot shape, the distribution can be made into random shape, a grid shape, a zigzag shape, and a close-packed form, for example. When the area | region of the foaming surface layer 244 is stripe shape, the distribution can be made into parallel stripe shape, for example.
なお、導光体24の光出射機構としては、上記の様な裏面243に形成した発泡表面層244と併用して、導光体24の内部に光拡散性微粒子を混入分散することで形成したものを用いることができる。また、光出射面242または裏面243にプリズム列及びシリンドリカルレンズ列などの形状を付与してもよい。 The light emitting mechanism of the light guide 24 is formed by mixing and dispersing light diffusing fine particles inside the light guide 24 in combination with the foam surface layer 244 formed on the back surface 243 as described above. Things can be used. Further, the light exit surface 242 or the back surface 243 may be provided with shapes such as a prism array and a cylindrical lens array.
また、導光体24としては、図1及び図2に示される様な全体として一様な厚さ(裏面243の発泡表面層244の凹形状を無視した場合の厚さ)の板状のものの他に、光入射端面241から反対端面の方へと次第に厚さが小さくなる様なくさび状のもの等の、種々の断面形状のものを使用することができる。 The light guide 24 is a plate having a uniform thickness as shown in FIGS. 1 and 2 (thickness when the concave shape of the foam surface layer 244 on the back surface 243 is ignored). In addition, it is possible to use various cross-sectional shapes such as a wedge shape so that the thickness gradually decreases from the light incident end surface 241 toward the opposite end surface.
導光体24の厚さは、例えば0.3〜15mmである。 The thickness of the light guide 24 is, for example, 0.3 to 15 mm.
光拡散素子26は、導光体24の光出射面242上に配置されており、たとえば光拡散フィルムからなる。光出射面242から出射される光の指向性が所望の出射角度、視野角を持つ場合においては、光拡散素子26を省略してもよい。 The light diffusing element 26 is disposed on the light emitting surface 242 of the light guide 24 and is made of, for example, a light diffusing film. When the directivity of light emitted from the light emitting surface 242 has a desired emission angle and viewing angle, the light diffusing element 26 may be omitted.
第1の光偏向素子28は光拡散素子26上に配置されており、第2の光偏向素子30は第1の光偏向素子28上に配置されている。すなわち、第1の光偏向素子28と導光体の光出射面242との間に光拡散素子26が介在している。 The first light deflection element 28 is disposed on the light diffusion element 26, and the second light deflection element 30 is disposed on the first light deflection element 28. That is, the light diffusing element 26 is interposed between the first light deflecting element 28 and the light emitting surface 242 of the light guide.
第1及び第2の光偏向素子28,30は、導光体24に近い側の入光面と、該入光面と反対側の出光面とを備えており、出光面は互いに平行に配列された複数のプリズム列を含んでなる。但し、第1の光偏向素子28と第2の光偏向素子30とでは、出光面の複数のプリズム列の延在方向が互いに直交している。 The first and second light deflecting elements 28 and 30 each include a light incident surface close to the light guide 24 and a light output surface opposite to the light incident surface, and the light output surfaces are arranged in parallel to each other. A plurality of prism rows. However, in the first light deflection element 28 and the second light deflection element 30, the extending directions of the plurality of prism rows on the light exit surface are orthogonal to each other.
本実施形態では、第1の光偏向素子28の出光面の複数のプリズム列の延在方向は光入射端面241と平行であり、第2の光偏向素子30の出光面の複数のプリズム列の延在方向は光入射端面241と垂直である。但し、これに限定されない。第1の光偏向素子28の出光面の複数のプリズム列の延在方向及び第2の光偏向素子30の出光面の複数のプリズム列の延在方向の双方が、光入射端面241に対して斜めで且つ互いに直交しているものであってもよい。 In the present embodiment, the extending direction of the plurality of prism rows on the light exit surface of the first light deflection element 28 is parallel to the light incident end surface 241, and the plurality of prism rows on the light exit surface of the second light deflection element 30 are arranged. The extending direction is perpendicular to the light incident end surface 241. However, it is not limited to this. Both the extending direction of the plurality of prism rows on the light exit surface of the first light deflection element 28 and the extending direction of the plurality of prism rows on the light exit surface of the second light deflection element 30 are both relative to the light incident end surface 241. They may be diagonal and orthogonal to each other.
第1及び第2の光偏向素子28,30の厚さは、例えば30〜350μmである。 The thickness of the first and second light deflection elements 28 and 30 is, for example, 30 to 350 μm.
光出射面242から出射される光が所要の方向に分布のピークを持つような場合においては、第1または第2の光偏向素子28,30を省略してもよい。また、光出射面242から出射される光または光拡散素子26から出射される光の角度分布が、光偏向を要することなく所要の用途(たとえば看板)での使用を可能となすような場合には、第1または第2の光偏向素子28,30を省略してもよい。 In the case where the light emitted from the light exit surface 242 has a distribution peak in a required direction, the first or second light deflection elements 28 and 30 may be omitted. Further, when the angular distribution of the light emitted from the light emitting surface 242 or the light emitted from the light diffusing element 26 can be used in a required application (for example, a signboard) without requiring light deflection. May omit the first or second light deflection elements 28 and 30.
光反射素子8としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシート(光反射シート)を用いることができる。尚、導光体24の光入射端面として利用される端面以外の端面にも反射部材を付することが好ましい。裏面243から出射される光の量が無視し得る程度に少ない場合においては、光反射素子8を省略してもよい。 As the light reflecting element 8, for example, a plastic sheet (light reflecting sheet) having a metal vapor deposition reflecting layer on the surface can be used. In addition, it is preferable to attach a reflective member also to end surfaces other than the end surface utilized as the light-incidence end surface of the light guide 24. FIG. When the amount of light emitted from the back surface 243 is small enough to be ignored, the light reflecting element 8 may be omitted.
以上のようなLED22、導光体24、光拡散素子26、第1及び第2の光偏向素子28,30および光反射素子32からなる面光源装置の発光面(第2の光偏向素子30の出光面)上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図1における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。 The light emitting surface of the surface light source device (the second light deflecting element 30 of the second light deflecting element 30) comprising the LED 22, the light guide 24, the light diffusing element 26, the first and second light deflecting elements 28 and 30, and the light reflecting element 32 as described above. A liquid crystal display device is configured by disposing a liquid crystal display element on the light exit surface. The liquid crystal display device is observed by an observer through the liquid crystal display element from above in FIG.
なお、第2の光偏向素子30の出光面上に、第2の光拡散素子を隣接配置して、画像表示の品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑などを抑止し、画像表示の品質を向上させることができる。 Note that the second light diffusing element is disposed adjacent to the light exit surface of the second light deflecting element 30 to suppress glare, brightness spots, and the like that cause degradation in the quality of image display, thereby improving image display quality. Can be improved.
次に、以上のような面光源装置用導光体を製造するための本発明による製造方法の実施形態を説明する。 Next, an embodiment of a manufacturing method according to the present invention for manufacturing the light guide for a surface light source device as described above will be described.
先ず、主表面に発泡表面層が形成されていない導光体素材を製造する。この導光体素材は、メタクリル系樹脂板からなる板状のものであり、導光体24と同等の厚みを有する。 First, a light guide material in which a foam surface layer is not formed on the main surface is manufactured. This light guide material is a plate-like material made of a methacrylic resin plate and has a thickness equivalent to that of the light guide 24.
導光体素材は、たとえば、上下に相対するように配置された2個のエンドレスの金属回転ベルトとその両側辺部でベルト間に挟まれたガスケットとでシールされて構成される鋳型にメタクリル酸メチルのシラップを連続的に注入し重合させて板を得る製板法(キャスト製板法)により製造される。 The light guide material is made of, for example, methacrylic acid on a mold that is sealed with two endless metal rotating belts disposed so as to face each other and gaskets sandwiched between the belts on both sides. It is produced by a plate making method (cast plate making method) in which methyl syrup is continuously injected and polymerized to obtain a plate.
この方法は、具体的には、たとえば特開平8−151403号公報に記載されているような連続キャスト製板法であり、これは、
20℃での粘度が100ポイズ以上で重合体含有率が25〜60重量%であるメタクリル酸メチル系シラップに1種以上の重合開始剤を添加し、このシラップを鋳型に供給して50〜100℃の温度に加熱し重合体含有率が少なくとも70重量%に達した後、重合中のシラップ温度とほぼ同じかもしくはそれ以上の温度下で自生する重合発熱を利用して重合を行うことを特徴とするメタクリル系板状重合体の製造方法、
である。
Specifically, this method is a continuous cast plate making method as described in, for example, JP-A-8-151403,
One or more polymerization initiators are added to methyl methacrylate-based syrup having a viscosity at 20 ° C. of 100 poise or more and a polymer content of 25 to 60% by weight. Polymerization is performed using a polymerization exotherm that is spontaneously generated at a temperature substantially equal to or higher than the syrup temperature during polymerization after the polymer content reaches at least 70 wt% by heating to a temperature of A method for producing a methacrylic plate polymer,
It is.
ここで、好ましくは、重合中のシラップ温度とほぼ同じかもしくはそれ以上の温度が60〜150℃である。また、好ましくは、自生する重合発熱を利用して重合するシラップのピーク温度が105〜140℃である。また、好ましくは、鋳型が上下に相対するように配置され、同一方向に同一速度で走行する2個のエンドレスベルトと、その両側辺部でエンドレスベルトに挟まれて走行する連続したガスケットとで構成される鋳型である。 Here, Preferably, the temperature which is substantially the same as or higher than the syrup temperature during polymerization is 60 to 150 ° C. Preferably, the peak temperature of syrup that is polymerized by utilizing the self-generated polymerization exotherm is 105 to 140 ° C. Preferably, the mold is composed of two endless belts arranged so that the molds face each other at the same speed in the same direction, and a continuous gasket that runs between the endless belts on both sides. It is a mold to be made.
本発明で用いられるシラップの原料となる単量体は、メタクリル酸メチル単独またはメタクリル酸メチルを主成分とする単量体混合物であり、単量体混合物の場合メタクリル酸メチルは80重量%以上であることが望ましい。 The monomer used as a raw material for the syrup used in the present invention is methyl methacrylate alone or a monomer mixture mainly composed of methyl methacrylate. In the case of the monomer mixture, methyl methacrylate is 80% by weight or more. It is desirable to be.
メタクリル酸メチルと共に使用される単量体としては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−エチルヘキシル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−2−エチルヘキシル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。 Monomers used with methyl methacrylate include ethyl methacrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, benzyl methacrylate and other methacrylate esters, methyl acrylate, acrylic Examples include ethyl acrylate, butyl acrylate, cyclohexyl acrylate, acrylate-2-ethylhexyl, acrylate esters such as benzyl acrylate, styrene, α-methylstyrene, and the like.
上記の単量体を重合してシラップを得るのに使用される重合開始剤としては、例えば、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、t−ブチルネオデカノエート、t−ブチルパーオキシピバレート、t−ヘキシルパーオキシピバレート、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物;2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4,4−トリメチルペンタン)等のアゾ化合物が挙げられる。重合開始剤の添加量は、通常単量体に対して0.01〜0.5重量%であるが重合温度や目的とする重合体転化率によって適宜決定される。 Examples of the polymerization initiator used for polymerizing the above monomers to obtain syrup include di-isopropyl peroxydicarbonate, t-butyl neodecanoate, t-butyl peroxypivalate, t Organic peroxides such as hexyl peroxypivalate, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, t-butyl peroxyisopropyl carbonate, t-butyl peroxybenzoate, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide; 2 , 2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobisisobutyronitrile, 1,1′-azobis (1-cyclohexanecarbonitrile), 2,2′-azobis (2, Azo compounds such as 4,4-trimethylpentane). The addition amount of the polymerization initiator is usually 0.01 to 0.5% by weight based on the monomer, but is appropriately determined depending on the polymerization temperature and the target polymer conversion rate.
シラップを得るに当っては、必要に応じて分子量調整剤を使用することができる。具体的にはアルキル基または置換アルキル基を有する第1級、第2級または第3級のメルカプタン、例えば、n−ブチルメルカプタン、i−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、s−ブチルメルカプタン、s−ドデシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタン等が挙げられる。分子量調整剤の使用量は特に限定されないがシラップに対して0.01〜0.1重量%の範囲である。 In obtaining syrup, a molecular weight modifier can be used as necessary. Specifically, a primary, secondary or tertiary mercaptan having an alkyl group or a substituted alkyl group, for example, n-butyl mercaptan, i-butyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, s- Examples include butyl mercaptan, s-dodecyl mercaptan, and t-butyl mercaptan. Although the usage-amount of a molecular weight modifier is not specifically limited, It is the range of 0.01 to 0.1 weight% with respect to syrup.
上記の単量体から製造されるシラップは、20℃での粘度が100ポイズ以上で重合体含有率が25〜60重量%であることが必要である。シラップの粘度が100ポイズ未満または重合体含有率が25重量%未満では重合時間が長くなり、一方、重合体含有率が60重量%を越えると重合開始剤の混合や鋳型へのシラップの供給が困難となる。 The syrup produced from the above monomers needs to have a viscosity at 20 ° C. of 100 poise or more and a polymer content of 25 to 60% by weight. When the viscosity of the syrup is less than 100 poise or the polymer content is less than 25% by weight, the polymerization time becomes long. On the other hand, when the polymer content exceeds 60% by weight, the polymerization initiator is mixed and the syrup is supplied to the mold. It becomes difficult.
上記の粘度および重合体含有率を有するシラップは、公知の方法、例えば特公昭40−3701号公報、特公昭47−35307号公報、特公昭53−39918号公報等に記載の方法により製造することができる。 The syrup having the above-mentioned viscosity and polymer content should be produced by a known method, for example, a method described in JP-B-40-3701, JP-B-47-35307, JP-B-53-39918, etc. Can do.
次に、上記のシラップに添加される重合開始剤としては、上述のシラップを得る際に用いられる重合開始剤と同様のものが使用される。重合開始剤の添加量は、通常シラップに対して0.03〜0.5重量%が好ましい。 Next, as a polymerization initiator added to said syrup, the thing similar to the polymerization initiator used when obtaining the above-mentioned syrup is used. The addition amount of the polymerization initiator is usually preferably 0.03 to 0.5% by weight based on syrup.
なお、本発明で用いられるシラップには、さらに必要に応じて各種の添加剤、例えば酸化安定剤、可塑剤、染料、顔料、離型剤等を添加してもよい。 In addition, you may add various additives, for example, an oxidation stabilizer, a plasticizer, a dye, a pigment, a mold release agent, etc. further to the syrup used by this invention as needed.
本発明のメタクリル系板状重合体を得るのに使用される鋳型としては、特公昭46−41602号公報、同47−33495号公報等に記載されるような上下に相対するように配置され、同一方向に同一速度で走行する2個のエンドレスベルトと、その両側辺部でエンドレスベルトに挟まれて走行する連続したガスケットとで構成される連続的に板状重合体を製造する方式のものが好ましい。 As a mold used to obtain the methacrylic plate-like polymer of the present invention, it is disposed so as to face up and down as described in JP-B-46-41602, JP-A-47-33495, etc. A method of continuously producing a plate-like polymer composed of two endless belts traveling at the same speed in the same direction and continuous gaskets that are sandwiched between endless belts on both sides of the belt. preferable.
図5は、本発明のメタクリル系板状重合体(導光体素材)を連続的に製造するのに使用される重合装置の一例を示す概略説明図である。 FIG. 5 is a schematic explanatory view showing an example of a polymerization apparatus used for continuously producing the methacrylic plate polymer (light guide material) of the present invention.
供給ダイ1から紫外線重合性粘性液体(シラップ)2を供給し、アクリルキャストシート(導光体素材)2’を製造する。繰り出し装置装置14および巻き取り装置15を用いて第一のフィルム13を走行させ、繰り出し装置装置17および巻き取り装置18を用いて第二のフィルム16を走行させる。供給された紫外線重合性粘性液体2は、第一および第二のフィルム13,16により挟持され、上面押し付けロール8および下面押し付けロール8’によりニップされて所要厚さの層状にされ、走行する。その間、紫外線照射装置4により第一および第二のフィルム13,16を介して紫外線が照射され、更に熱風加熱装置10により加熱がなされ、紫外線重合性粘性液体2が重合し、アクリルキャストシート2’となる。 An ultraviolet polymerizable viscous liquid (syrup) 2 is supplied from the supply die 1 to produce an acrylic cast sheet (light guide material) 2 '. The first film 13 is caused to travel using the feeding device 14 and the winding device 15, and the second film 16 is caused to travel using the feeding device 17 and the winding device 18. The supplied UV-polymerizable viscous liquid 2 is sandwiched between the first and second films 13 and 16, and is nipped by the upper surface pressing roll 8 and the lower surface pressing roll 8 'to form a layer having a required thickness and travel. Meanwhile, ultraviolet rays are irradiated by the ultraviolet irradiation device 4 through the first and second films 13 and 16, and further heated by the hot air heating device 10, whereby the ultraviolet polymerizable viscous liquid 2 is polymerized, and the acrylic cast sheet 2 ' It becomes.
次いで、以上のようにして得られた導光体素材の主表面に対して、レーザー光照射による加工(レーザー照射加工)を行い、導光体素材主表面の表層部に発泡表面層244を形成する。尚、以上のような導光体素材は、市販品(たとえば、三菱レイヨン社製 アクリライトL000)を使用してもよい。 Next, the main surface of the light guide material obtained as described above is processed by laser light irradiation (laser irradiation processing) to form a foam surface layer 244 on the surface layer of the light guide material main surface. To do. The light guide material as described above may be a commercially available product (for example, Acrylite L000 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).
レーザー照射加工に使用されるレーザーとしては、導光体素材に対するエッチング効率の良いものを使用することが好ましく、たとえば、炭酸ガスレーザー(CO2レーザー)などの赤外レーザーが使用される。赤外レーザーを用いることにより、アクリルシートが照射されたレーザー光を効率的に吸収し、吸収した部位が加熱されるため、効率的なエッチング加工が可能となる。炭酸ガスレーザーとしては、キーエンス社製CO2レーザーマーカー ML−Z9520T(波長:9.3μm、平均出力:20W)が挙げられる。 As the laser used for the laser irradiation processing, it is preferable to use a laser having a good etching efficiency for the light guide material. For example, an infrared laser such as a carbon dioxide gas laser (CO 2 laser) is used. By using an infrared laser, the laser beam irradiated by the acrylic sheet is efficiently absorbed, and the absorbed portion is heated, so that an efficient etching process is possible. The carbon dioxide laser, manufactured by Keyence Corporation CO 2 laser marker ML-Z9520T (wavelength: 9.3 .mu.m, average output: 20W) and the like.
上述したように、発泡表面層244の縦断面形状(プロファイル)は、導光体素材の主表面に対するレーザーの出力、走査速度、焦点位置(フォーカス位置)を変化させることで、容易に変化させることができる。 As described above, the longitudinal cross-sectional shape (profile) of the foam surface layer 244 can be easily changed by changing the laser output, scanning speed, and focal position (focus position) with respect to the main surface of the light guide material. Can do.
図6及び図7は、それぞれ、本発明に係る図3及び図4との比較のために示すものであり、重量平均分子量が8.6万である押し出し成形により得られたメタクリル樹脂板からなる導光体素材のレーザー照射加工部のSEM平面図及びSEM断面斜視図である。この場合には、発泡表面層は形成されなかった。押し出し成形法により製造されるメタクリル樹脂板を導光体素材として用いた場合には、上記本発明の場合より重合体の分子量が低いので、レーザー照射加工において本発明と同様な加工メカニズムとはならないものと推測される。 6 and 7 are shown for comparison with FIGS. 3 and 4 according to the present invention, respectively, and are made of a methacrylic resin plate obtained by extrusion molding having a weight average molecular weight of 86,000. It is the SEM top view and SEM cross section perspective view of the laser irradiation processing part of a light guide material. In this case, the foam surface layer was not formed. When a methacrylic resin plate produced by an extrusion molding method is used as a light guide material, the molecular weight of the polymer is lower than in the case of the present invention, so that the processing mechanism similar to that of the present invention is not obtained in laser irradiation processing. Presumed to be.
以下、実施例及び比較例によって本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples.
以下の実施例及び比較例において、重量平均分子量は次のようにして測定した。 In the following examples and comparative examples, the weight average molecular weight was measured as follows.
<重量平均分子量の測定>
面光源装置用導光体素材であるアクリルシート(メタクリル系樹脂シート)の重量平均分子量は、サンプルにテトラヒドロフラン(THF)を加えて、一晩静置溶解させた後、液体クロマトグラフィー(東ソー社製 液体クロマトグラフィー HLC−8120型)を用いて測定した。ガードカラムは東ソー社製TSKguardcolumn SuperH−Hを、分離カラムは東ソー社製TSK−Gel SuperHM−Hを2本直列、溶媒はTHF、流量は0.6ml/min、検出器は示差屈折計、測定温度は40℃、注入量は10μLとした。標準ポリマーとしては、ポリスチレンを使用した。
<Measurement of weight average molecular weight>
The weight average molecular weight of the acrylic sheet (methacrylic resin sheet), which is the light guide material for the surface light source device, is obtained by adding tetrahydrofuran (THF) to the sample and allowing it to stand still overnight, and then liquid chromatography (manufactured by Tosoh Corporation) Measurement was performed using a liquid chromatography model HLC-8120). The guard column is TSK guard column Super H-H manufactured by Tosoh Corporation, the separation column is two TSK-Gel Super HM-Hs manufactured by Tosoh Corporation, the solvent is THF, the flow rate is 0.6 ml / min, the detector is a differential refractometer, and the measurement temperature Was 40 ° C. and the injection volume was 10 μL. Polystyrene was used as the standard polymer.
(実施例1)
アクリルキャストシート(三菱レイヨン社製 アクリライトL000 厚み4mm 重量平均分子量61万)の表面に、キーエンス社製CO2レーザーマーカー ML−Z9520T(波長:9.3μm、平均出力:20W)を用いてレーザー照射加工を施し、ドット状の凹部を形成した。レーザー照射条件は、出力 80%、走査速度 500mm/sec、焦点位置は加工面とした。得られた凹部の表面形状及び断面形状を、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S−4300SE/N形走査電子顕微鏡、以下SEM)で観察した。
Example 1
Acrylic cast sheet (manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd. ACRYLITE L000 thickness 4mm weight average molecular weight 610,000) surface, manufactured by Keyence Corporation CO 2 laser marker ML-Z9520T (wavelength: 9.3 .mu.m, average output: 20W) laser irradiation using a Processing was performed to form dot-shaped recesses. The laser irradiation conditions were an output of 80%, a scanning speed of 500 mm / sec, and a focal position as a processed surface. The surface shape and cross-sectional shape of the obtained recess were observed with a scanning electron microscope (S-4300SE / N scanning electron microscope, hereinafter referred to as SEM, manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
(比較例1)
アクリル樹脂ペレット(三菱レイヨン社製 アクリペットVH000 重量平均分子量8.6万)を原料とし、公知の押出プロセスにより得られた厚み4mmのアクリル押出シートを用いた以外は、実施例1と同様の方法でドット状の凹部を形成し、凹部の表面形状及び断面形状を観察した。
(Comparative Example 1)
The same method as in Example 1 except that acrylic resin pellets (Acrypet VH000 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., weight average molecular weight 86,000) were used as raw materials and an acrylic extruded sheet having a thickness of 4 mm obtained by a known extrusion process was used. The dot-shaped concave portions were formed by observing the surface shape and the cross-sectional shape of the concave portions.
図3は実施例1で形成したドット状凹部(レーザー照射加工部)の発泡表面層を示すSEM画像平面図であり、図4は実施例1で形成したドット状凹部(レーザー照射加工部)の発泡表面層を示すSEM画像断面斜視図である。また、図6は比較例1で形成したドット状凹部(レーザー照射加工部)を示すSEM画像平面図であり、図7は比較例1で形成したドット状凹部(レーザー照射加工部)を示すSEM画像断面斜視図である。 FIG. 3 is a plan view of an SEM image showing the foamed surface layer of the dot-shaped recess (laser irradiation processed portion) formed in Example 1, and FIG. 4 is the dot-shaped recess (laser irradiation processed portion) formed in Example 1. It is a SEM image section perspective view showing a foaming surface layer. 6 is a plan view of an SEM image showing the dot-shaped recess (laser irradiation processed portion) formed in Comparative Example 1, and FIG. 7 is an SEM showing the dot-shaped recess (laser irradiation processed portion) formed in Comparative Example 1. It is an image section perspective view.
図6及び図7に示す通り、重量平均分子量が10万以下であるアクリル押出シートにレーザー照射加工を施すことにより得られる凹部の表面には、発泡はほとんど見られず、鏡面に近い加工面となっているのに対し、図3及び図4に示す通り、重量平均分子量が10万を越えるアクリルキャストシートにレーザー照射加工を施すことにより得られる凹部の表面には、全域にわたって微細な発泡が多数形成されている。実施例1で得られた発泡表面層の厚みは6.9μmであった。 As shown in FIGS. 6 and 7, almost no foaming is observed on the surface of the concave portion obtained by subjecting the acrylic extruded sheet having a weight average molecular weight of 100,000 or less to laser irradiation processing, and a processing surface close to a mirror surface is obtained. On the other hand, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the surface of the concave portion obtained by laser irradiation processing on an acrylic cast sheet having a weight average molecular weight exceeding 100,000 has many fine foams over the entire area. Is formed. The thickness of the foam surface layer obtained in Example 1 was 6.9 μm.
(実施例2)
<導光体素材の作製>
メタクリル系樹脂の重量平均分子量とレーザー照射加工面の面状態、光学特性の関係を詳細に評価するため、以下の方法で面光源装置用導光体を作製した。
(Example 2)
<Production of light guide material>
In order to evaluate in detail the relationship between the weight average molecular weight of the methacrylic resin, the surface state of the laser-irradiated surface, and the optical characteristics, a light guide for a surface light source device was produced by the following method.
メチルメタクリレートモノマー60重量%に対し、紫外線分解重合開始剤1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製 イルガキュア184)を0.05重量%、離型剤としてジオクチルスルホ琥珀酸ナトリウム(三井サイアナミッド社製 エアロゾルOT−100)を0.05重量%添加し、常温にて溶解させた後、メチルメタクリレートポリマービーズ(三菱レイヨン社製 BR−80 重量平均分子量10万)40重量%を80℃で30分間かけて加熱溶解させ、紫外線重合性粘性液体2を調製した。調合時の泡を抜くために50℃にて2時間静置させた後、常温まで自然冷却させた。 UV decomposition polymerization initiator 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone (Irgacure 184 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) is 0.05% by weight with respect to 60% by weight of methyl methacrylate monomer, and sodium dioctylsulfosuccinate (Igacure 184 as a release agent) 0.05 wt% of Mitsui Cyanamid Co., Ltd. Aerosol OT-100) was added and dissolved at room temperature, and then 40 wt% of methyl methacrylate polymer beads (BR-80 weight average molecular weight 100,000 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.) was added at 80 ° C. Was dissolved by heating for 30 minutes to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid 2. The mixture was allowed to stand at 50 ° C. for 2 hours in order to remove bubbles during preparation, and then naturally cooled to room temperature.
次いで、前記紫外線重合性粘性液体を用いて、図5に示される装置でアクリルキャストシート2’を製造した。第一と第二のフィルム13,16としては幅500mmで厚さ188μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡社製 コスモシャイン A4100)を使用し、紫外線照射装置4として東芝社製 FL30S−BLランプを使用した。 Next, an acrylic cast sheet 2 ′ was manufactured using the ultraviolet polymerizable viscous liquid with the apparatus shown in FIG. 5. A polyethylene terephthalate film (Cosmo Shine A4100 manufactured by Toyobo Co., Ltd.) having a width of 500 mm and a thickness of 188 μm was used as the first and second films 13 and 16, and a FL30S-BL lamp manufactured by Toshiba was used as the ultraviolet irradiation device 4.
フィルム13,16の搬送速度を0.13m/minとし、供給ダイ1から先に調整した紫外線重合性粘性液体2をフィルム16上に幅400mm、厚さ0.46mmのシート状に供給した後、フィルム13を被せた。その後、紫外線照射装置4により2mW/cm2の照射強度で20分間紫外線を照射し、熱風加熱装置10により143℃にて3分間熱処理した後、90℃に空冷し、フィルム13,16から剥離することにより、厚み0.4mmのアクリルキャストシート2’を得た。得られたアクリルキャストシート2’を幅30mm及び長さ100mmの矩形に切り出すことにより面光源装置用導光体素材A1を作製した。得られた面光源装置用導光体素材A1の重量平均分子量は、79.6万であった。 After feeding the film 13, 16 at a conveyance speed of 0.13 m / min and supplying the ultraviolet polymerizable viscous liquid 2 previously adjusted from the supply die 1 onto the film 16 in a sheet form having a width of 400 mm and a thickness of 0.46 mm, The film 13 was covered. Thereafter, ultraviolet rays are irradiated for 20 minutes by the ultraviolet irradiation device 4 at an irradiation intensity of 2 mW / cm 2 , heat-treated at 143 ° C. for 3 minutes by the hot air heating device 10, then air-cooled to 90 ° C. and peeled off from the films 13 and 16. As a result, an acrylic cast sheet 2 ′ having a thickness of 0.4 mm was obtained. The obtained acrylic cast sheet 2 ′ was cut into a rectangle having a width of 30 mm and a length of 100 mm to produce a light guide material A1 for a surface light source device. The obtained light guide material A1 for surface light source device had a weight average molecular weight of 796,000.
<面光源装置用導光体の作製>
本実施例で作製したサンプルの概略図を図8に示す。
<Production of light guide for surface light source device>
A schematic diagram of a sample produced in this example is shown in FIG.
先の方法で得られた面光源装置用導光体素材A1の光出射面310と対向する面(光出射面310の反対側の面)に、キーエンス社製CO2レーザーマーカー ML−Z9520T(波長:9.3μm、平均出力:20W)を用い、出力80%、走査速度500mm/sec、レーザー焦点位置を加工面に合わせた条件にてレーザー照射加工を施し、凹状の発泡表面層を単位ドットとして該ドットを複数配列してなる光出射機構301を設け、面光源装置用導光体B1を得た。レーザー照射加工のパターンは、図8の拡大図に示すようなドット形状とし、光入射端面320から50mm、側端面から15mmの位置を中心とした10mm×10mmのエリアに、光入射端面320と平行な方向に2.5mmピッチで5個配列したパターンを、導光方向に2.5mmピッチで5列配列した。 Ahead of facing the light exit surface 310 of the obtained surface light source device for the light guide body material A1 in the process surface (the opposite surface of the light emitting surface 310), manufactured by Keyence Corporation CO 2 laser marker ML-Z9520T (Wavelength : 9.3 μm, average output: 20 W), output 80%, scanning speed 500 mm / sec, laser irradiation processing is performed with the laser focus position matched to the processing surface, and the concave foamed surface layer is used as a unit dot A light emitting mechanism 301 formed by arranging a plurality of the dots was provided to obtain a light guide B1 for a surface light source device. The pattern of laser irradiation processing is a dot shape as shown in the enlarged view of FIG. 8, and is parallel to the light incident end face 320 in an area of 10 mm × 10 mm centering on a position 50 mm from the light incident end face 320 and 15 mm from the side end face. Five patterns arranged in a 2.5 mm pitch in a random direction were arranged in five rows at a 2.5 mm pitch in the light guide direction.
<発泡表面層の観察>
得られた光出射機構301の凹状の発泡表面層の大きさは、レーザー共焦点顕微鏡(オリンパス社製 走査型共焦点レーザー顕微鏡 LEXT OLS−3000)を用いて評価した。また、形成された凹状の発泡表面層の表面形状及び断面形状は、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製 S−4300SE/N形走査電子顕微鏡)で観察した。
<Observation of foam surface layer>
The magnitude | size of the concave foaming surface layer of the obtained light-projection mechanism 301 was evaluated using the laser confocal microscope (The Olympus scanning confocal laser microscope LEXT OLS-3000). Moreover, the surface shape and cross-sectional shape of the formed concave foaming surface layer were observed with a scanning electron microscope (S-4300SE / N scanning electron microscope manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation).
<光学評価>
図9は、光学評価に用いた測定系の模式図である。面光源装置の光学特性は、下記の方法により評価した。
<Optical evaluation>
FIG. 9 is a schematic diagram of a measurement system used for optical evaluation. The optical characteristics of the surface light source device were evaluated by the following methods.
定電流電源450により20mAで発光させたLED光源440(日亜化学工業社製 LED NSSW020BT 1灯)を被測定用の導光体の光入射端面402に、反射シート410(帝人デュポンフィルム社製 UX 厚み225μm)を光出射面の反対側の面に配置し、輝度計460(TOPCON社製 輝度計BM−7)を用い、光出射機構401を設けた部位を中心とした視野角2度のエリアの出射面から出射される光の、導光方向と平行で導光体面に垂直な面の−90度から90度までの出射光角度における輝度分布を測定した。なお出射方向は、法線方向を0度、光出射機構から見て光入射端面の方向を−(マイナス)、その反対方向を+(プラス)とした。 An LED light source 440 (one LED NSSW020BT manufactured by Nichia Corporation) that emits light at 20 mA by a constant current power supply 450 is applied to a light incident end face 402 of a light guide for measurement, and a reflective sheet 410 (UX manufactured by Teijin DuPont Films Ltd.). An area with a viewing angle of 2 degrees centered on the portion where the light emitting mechanism 401 is provided using a luminance meter 460 (luminance meter BM-7 manufactured by TOPCON) with a thickness of 225 μm) disposed on the surface opposite to the light emitting surface The luminance distribution of the light emitted from the light exit surface was measured at a light output angle from −90 degrees to 90 degrees on a plane parallel to the light guide direction and perpendicular to the light guide surface. As for the emission direction, the normal direction is 0 degree, the direction of the light incident end face as viewed from the light emission mechanism is-(minus), and the opposite direction is + (plus).
(実施例3)
オクチルメルカプタン0.05重量%を加えて紫外線重合性粘性液体を調製した以外は、実施例2と同様にして、重量平均分子量が19.6万である面光源装置用導光体素材A2を作製した。A2に対して実施例2と同様の方法で加工を施し、面光源装置用導光体B2を作製し、凹状の発泡表面層の観察、光学評価を行った。
(Example 3)
A light guide material A2 for a surface light source device having a weight average molecular weight of 196,000 was prepared in the same manner as in Example 2 except that 0.05 wt% of octyl mercaptan was added to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid. did. A2 was processed by the same method as in Example 2 to produce a light guide B2 for a surface light source device, and observation of the concave foamed surface layer and optical evaluation were performed.
(実施例4)
オクチルメルカプタン0.10重量%を加えて紫外線重合性粘性液体を調製した以外は、実施例2と同様にして、重量平均分子量が11.6万である面光源装置用導光体素材A3を作製した。A3に対して実施例2と同様の方法で加工を施し、面光源装置用導光体B3を作製し、凹状の発泡表面層の観察、光学評価を行った。
Example 4
A light guide material A3 for a surface light source device having a weight average molecular weight of 116,000 is produced in the same manner as in Example 2 except that 0.10% by weight of octyl mercaptan is added to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid. did. A3 was processed by the same method as in Example 2 to produce a light guide B3 for a surface light source device, and the concave foamed surface layer was observed and optically evaluated.
(比較例2)
オクチルメルカプタン0.15重量%を加えて紫外線重合性粘性液体を調製した以外は、実施例2と同様にして、重量平均分子量が9.7万である面光源装置用導光体素材A4を作製した。A4に対して実施例2と同様の方法で加工を施し、面光源装置用導光体B4を作製し、凹部の観察、光学評価を行った。
(Comparative Example 2)
A light guide material A4 for a surface light source device having a weight average molecular weight of 97,000 was prepared in the same manner as in Example 2 except that 0.15% by weight of octyl mercaptan was added to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid. did. A4 was processed by the same method as in Example 2 to produce a surface light source device light guide B4, and observation of the recesses and optical evaluation were performed.
(比較例3)
オクチルメルカプタン0.20重量%を加えて紫外線重合性粘性液体を調製した以外は、実施例2と同様にして、重量平均分子量が7.8万である面光源装置用導光体素材A5を作製した。A5に対して実施例2と同様の方法で加工を施し、面光源装置用導光体B5を作製し、凹部の観察、光学評価を行った。
(Comparative Example 3)
A light guide material A5 for a surface light source device having a weight average molecular weight of 78,000 was produced in the same manner as in Example 2 except that 0.20% by weight of octyl mercaptan was added to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid. did. A5 was processed in the same manner as in Example 2 to produce a surface light source device light guide B5, and observation of the recesses and optical evaluation were performed.
(比較例4)
オクチルメルカプタン0.25重量%を加えて紫外線重合性粘性液体を調製した以外は、実施例2と同様にして、重量平均分子量が7.4万である面光源装置用導光体素材A6を作製した。A6に対して実施例2と同様の方法で加工を施し、面光源装置用導光体B6を作製し、凹部の観察、光学評価を行った。
(Comparative Example 4)
A light guide material A6 for a surface light source device having a weight average molecular weight of 74,000 is prepared in the same manner as in Example 2 except that 0.25% by weight of octyl mercaptan is added to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid. did. A6 was processed in the same manner as in Example 2 to produce a surface light source device light guide B6, and observation of the recesses and optical evaluation were performed.
(比較例5)
オクチルメルカプタン0.30重量%を加えて紫外線重合性粘性液体を調製した以外は、実施例2と同様にして、重量平均分子量が6.8万である面光源装置用導光体素材A7を作製した。A7に対して実施例2と同様の方法で加工を施し、面光源装置用導光体B7を作製し、凹部の観察、光学評価を行った。
(Comparative Example 5)
A light guide material A7 for a surface light source device having a weight average molecular weight of 68,000 was produced in the same manner as in Example 2 except that 0.30% by weight of octyl mercaptan was added to prepare an ultraviolet polymerizable viscous liquid. did. A7 was processed by the same method as in Example 2 to produce a light guide B7 for a surface light source device, and observation of concave portions and optical evaluation were performed.
(実施例5)
レーザー照射加工条件を、出力80%、走査速度100mm/sec、レーザー焦点位置を加工面に合わせた条件にした以外は、実施例2と同様にして、面光源装置用導光体B8を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 5)
A light source B8 for a surface light source device was produced in the same manner as in Example 2 except that the laser irradiation processing conditions were set to output 80%, scanning speed 100 mm / sec, and the laser focus position matched to the processing surface. The surface shape of the concave foam surface layer was observed.
(実施例6)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が19.6万であるA2を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、面光源装置用導光体B9を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 6)
A surface light source device light guide B9 was produced in the same manner as in Example 5 except that A2 having a weight average molecular weight of 196,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape of the foamed surface layer was observed.
(実施例7)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が11.6万であるA3を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、面光源装置用導光体B10を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 7)
A surface light source device light guide B10 was produced in the same manner as in Example 5 except that A3 having a weight average molecular weight of 116,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape of the foamed surface layer was observed.
(比較例6)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が9.7万であるA4を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、面光源装置用導光体B11を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 6)
A surface light source device light guide B11 was produced in the same manner as in Example 5 except that A4 having a weight average molecular weight of 97,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例7)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が7.8万であるA5を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、面光源装置用導光体B12を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 7)
A surface light source device light guide B12 was produced in the same manner as in Example 5 except that A5 having a weight average molecular weight of 78,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例8)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が7.4万であるA6を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、面光源装置用導光体B13を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 8)
A surface light source device light guide B13 was produced in the same manner as in Example 5 except that A6 having a weight average molecular weight of 74,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例9)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が6.8万であるA7を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、面光源装置用導光体B14を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 9)
A surface light source device light guide B14 was prepared in the same manner as in Example 5 except that A7 having a weight average molecular weight of 68,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(実施例8)
レーザー照射加工条件を、出力20%、走査速度100mm/sec、レーザー焦点位置を加工面に合わせた条件にした以外は、実施例2と同様にして、面光源装置用導光体B15を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 8)
A light guide B15 for a surface light source device was produced in the same manner as in Example 2 except that the laser irradiation processing conditions were set to conditions in which the output was 20%, the scanning speed was 100 mm / sec, and the laser focal position was adjusted to the processing surface. The surface shape of the concave foam surface layer was observed.
(実施例9)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が19.6万であるA2を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、面光源装置用導光体B15を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
Example 9
A surface light source device light guide B15 was produced in the same manner as in Example 8 except that A2 having a weight average molecular weight of 196,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape of the foamed surface layer was observed.
(実施例10)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が11.6万であるA3を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、面光源装置用導光体B16を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 10)
A surface light source device light guide B16 was produced in the same manner as in Example 8 except that A3 having a weight average molecular weight of 116,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape of the foamed surface layer was observed.
(比較例10)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が9.7万であるA4を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、面光源装置用導光体B18を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 10)
A surface light source device light guide B18 was produced in the same manner as in Example 8 except that A4 having a weight average molecular weight of 97,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例11)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が7.8万であるA5を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、面光源装置用導光体B19を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 11)
A surface light source device light guide B19 was prepared in the same manner as in Example 8 except that A5 having a weight average molecular weight of 78,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例12)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が7.4万であるA6を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、面光源装置用導光体B20を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 12)
A surface light source device light guide B20 was produced in the same manner as in Example 8 except that A6 having a weight average molecular weight of 74,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例13)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が6.8万であるA7を用いたこと以外は、実施例8と同様にして、面光源装置用導光体B21を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 13)
A surface light source device light guide B21 was produced in the same manner as in Example 8 except that A7 having a weight average molecular weight of 68,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(実施例11)
レーザー照射加工条件を、出力80%、走査速度500mm/sec、レーザー焦点位置を加工面の上方10mmに合わせた条件にした以外は、実施例2と同様にして、面光源装置用導光体B22を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 11)
The light source for the surface light source device B22 is the same as in Example 2 except that the laser irradiation processing conditions are the same as the output 80%, the scanning speed 500 mm / sec, and the laser focus position adjusted to 10 mm above the processing surface. The surface shape of the concave foam surface layer was observed.
(実施例12)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が19.6万であるA2を用いたこと以外は、実施例11と同様にして、面光源装置用導光体B23を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 12)
A surface light source device light guide B23 was produced in the same manner as in Example 11 except that A2 having a weight average molecular weight of 196,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape of the foamed surface layer was observed.
(実施例13)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が11.6万であるA3を用いたこと以外は、実施例11と同様にして、面光源装置用導光体B24を作製し、凹状の発泡表面層の表面形状を観察した。
(Example 13)
A surface light source device light guide B24 was produced in the same manner as in Example 11 except that A3 having a weight average molecular weight of 116,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape of the foamed surface layer was observed.
(比較例14)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が9.7万であるA4を用いたこと以外は、実施例11と同様にして、面光源装置用導光体B25を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 14)
A surface light source device light guide B25 was produced in the same manner as in Example 11 except that A4 having a weight average molecular weight of 97,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例15)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が7.8万であるA5を用いたこと以外は、実施例11と同様にして、面光源装置用導光体B26を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 15)
A surface light source device light guide B26 was produced in the same manner as in Example 11 except that A5 having a weight average molecular weight of 78,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例16)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が7.4万であるA6を用いたこと以外は、実施例11と同様にして、面光源装置用導光体B27を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 16)
A surface light source device light guide B27 was produced in the same manner as in Example 11 except that A6 having a weight average molecular weight of 74,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
(比較例17)
面光源装置用導光体素材として、重量平均分子量が6.8万であるA7を用いたこと以外は、実施例11と同様にして、面光源装置用導光体B28を作製し、凹部の表面形状を観察した。
(Comparative Example 17)
A surface light source device light guide B28 was prepared in the same manner as in Example 11 except that A7 having a weight average molecular weight of 68,000 was used as the light source material for the surface light source device. The surface shape was observed.
以上の実施例2〜4および比較例2〜5で得られた面光源装置用導光体の試験評価結果を、以下に示す。 The test evaluation results of the light guides for surface light source devices obtained in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 5 are shown below.
<試験評価結果>
実施例2〜4及び比較例2〜5で作製した面光源装置用導光体B1〜B7に関し、凹部の大きさの評価結果を表1に、表面形状の観察結果を図10に、それぞれ示す。また、実施例2〜4で作製した面光源装置用導光体B1〜B3の発泡表面層の断面形状の観察結果を図11に示す。
<Test evaluation results>
Regarding the surface light source device light guides B1 to B7 produced in Examples 2 to 4 and Comparative Examples 2 to 5, Table 1 shows the evaluation results of the size of the recesses, and FIG. 10 shows the observation results of the surface shapes. . Moreover, the observation result of the cross-sectional shape of the foaming surface layer of the light guides B1-B3 for surface light source devices produced in Examples 2-4 is shown in FIG.
表2は、B1〜B7の光学評価の結果をまとめたもので、各面光源装置用導光体の法線輝度(出射角0°における輝度)と半値幅(出射ピーク値の50%以上の輝度をとる角度幅)を示している。 Table 2 summarizes the results of optical evaluation of B1 to B7. The normal luminance (luminance at an emission angle of 0 °) and the half-value width (50% or more of the emission peak value) of the light guide for each surface light source device. Angle width).
また、各サンプルの半値幅を見ると、B1〜B3では、B4〜B7と比較して著しく広い半値幅が得られることが分かる。これは、発泡表面層の全域に渡って良好に形成された微細発泡により、光が拡散されながら出射するためであると考えられる。一般的に、半値幅が狭い、つまりシャープな出射パターンを持った面光源装置用導光体を用いると、拡散シート・上向きプリズムシートなどの光学シートと組合せて面光源装置とした際に、導光体の出射パターンが透けて見え易くなるため、品位の高い面光源装置を得ることが困難となる。これに対し、本発明の製造方法で製造した面光源装置用導光体では、半値幅が広い、つまりブロードな出射パターンとなるため、容易に高品位の面光源装置を得ることができる。 Moreover, when the half value width of each sample is seen, it turns out that a remarkably wide half value width is obtained in B1-B3 compared with B4-B7. This is considered to be because light is emitted while being diffused by fine foaming that is well formed over the entire area of the foamed surface layer. In general, when a light guide for a surface light source device having a narrow half-value width, that is, a sharp emission pattern is used, when the surface light source device is combined with an optical sheet such as a diffusion sheet or an upward prism sheet, it is guided. Since the emission pattern of the light body is easily seen through, it is difficult to obtain a high-quality surface light source device. On the other hand, since the light guide for a surface light source device manufactured by the manufacturing method of the present invention has a wide half-value width, that is, a broad emission pattern, a high-quality surface light source device can be easily obtained.
図12は、実施例5〜7及び比較例6〜9で作製した面光源装置用導光体B8〜B14の凹状の発泡表面層または凹部の表面形状観察結果を示す図である。 FIG. 12 is a diagram showing the observation results of the surface shape of the concave foamed surface layer or the concave portions of the light source bodies B8 to B14 for the surface light source devices produced in Examples 5 to 7 and Comparative Examples 6 to 9.
図13は、実施例8〜10及び比較例10〜13で作製した面光源装置用導光体B15〜B21の発泡表面層または凹部の表面形状観察結果を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing the observation results of the surface shape of the foamed surface layer or the recesses of the light source bodies B15 to B21 for surface light source devices produced in Examples 8 to 10 and Comparative Examples 10 to 13.
図14は、実施例11〜13及び、比較例14〜17で作製した面光源装置用導光体B22〜B28の発泡表面層または凹部の表面形状観察結果を示す図である。 FIG. 14 is a diagram showing the observation results of the surface shape of the foamed surface layer or the recesses of the light guides B22 to B28 for the surface light source devices produced in Examples 11 to 13 and Comparative Examples 14 to 17.
図15は、実施例5〜7で作製した面光源装置用導光体B8〜B10の発泡表面層の断面形状の観察結果を示す図である。 FIG. 15 is a diagram illustrating observation results of the cross-sectional shapes of the foamed surface layers of the light guides B8 to B10 for the surface light source devices manufactured in Examples 5 to 7.
図16は、実施例8〜10で作製した面光源装置用導光体B15〜B17の発泡表面層の断面形状の観察結果を示す図である。 FIG. 16 is a diagram showing the observation results of the cross-sectional shapes of the foamed surface layers of the light guides B15 to B17 for the surface light source devices produced in Examples 8 to 10.
図17は、実施例11〜13で作製した面光源装置用導光体B22〜B24の発泡表面層の断面形状の観察結果を示す図である。 FIG. 17 is a diagram showing the observation results of the cross-sectional shapes of the foamed surface layers of the light source bodies B22 to B24 for the surface light source devices produced in Examples 11 to 13.
図12〜図17を見ると、レーザー照射加工条件(出力、走査速度、焦点位置)を変化させても、重量平均分子量10万を境界として、それを越えるサンプルでは発泡表面層の全域にわたって微細な発泡が良好に形成され、それ以下では発泡がほとんど見られず鏡面に近い加工面が得られることがわかる。このことから、レーザー照射加工により形成される凹部の表面性状は、面光源装置用導光体素材であるメタクリル系樹脂シートの分子量に依存していることがわかる。 12 to 17, even if the laser irradiation processing conditions (output, scanning speed, focal position) are changed, the sample having a weight average molecular weight of 100,000 as a boundary and exceeding that is fine over the entire foam surface layer. It can be seen that foaming is well formed, and below that, foaming is hardly seen and a processed surface close to a mirror surface is obtained. From this, it can be seen that the surface property of the recess formed by laser irradiation processing depends on the molecular weight of the methacrylic resin sheet which is the light guide material for the surface light source device.
1 供給ダイ
2 紫外線重合性粘性液体(シラップ)
2’ アクリルキャストシート(導光体素材)
4 紫外線照射装置
8 上面押し付けロール
8’ 下面押し付けロール
10 熱風加熱装置
13 第一のフィルム
14 繰り出し装置
15 巻き取り装置
16 第二のフィルム
17 繰り出し装置
18 巻き取り装置
22 LED
24 導光体
241 光入射端面
242 光出射面
243 裏面
244 発泡表面層
26 光拡散素子
28 第1の光偏向素子
30 第2の光偏向素子
32 光反射素子
A1 面光源装置用導光体素材
301 光出射機構
310 光出射面
320 光入射端面
B1 面光源装置用導光体
401 光出射機構
402 光入射端面
410 反射シート
440 LED光源
450 定電流電源
460 輝度計
1 Supply die 2 UV-polymerizable viscous liquid (syrup)
2 'Acrylic cast sheet (light guide material)
4 Ultraviolet irradiation device 8 Upper surface pressing roll 8 'Lower surface pressing roll 10 Hot air heating device 13 First film 14 Feeding device 15 Winding device 16 Second film 17 Feeding device 18 Winding device 22 LED
24 Light guide 241 Light incident end surface 242 Light exit surface 243 Back surface 244 Foam surface layer 26 Light diffusion element 28 First light deflection element 30 Second light deflection element 32 Light reflection element A1 Light guide material 301 for surface light source device Light emitting mechanism 310 Light emitting surface 320 Light incident end face B1 Light guide for surface light source device 401 Light emitting mechanism 402 Light incident end face 410 Reflective sheet 440 LED light source 450 Constant current power supply 460 Luminance meter
Claims (14)
重量平均分子量が10万を越えるメタクリル系樹脂からなる板状の導光体素材を用意し、
該導光体素材の少なくとも一方の主表面の少なくとも一部の領域に、レーザー照射加工により発泡表面層を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法。 A method of manufacturing a light guide for a plate-shaped surface light source device,
Prepare a plate-shaped light guide material made of methacrylic resin with a weight average molecular weight exceeding 100,000,
A method for producing a light guide for a surface light source device, wherein a foamed surface layer is formed by laser irradiation processing in at least a partial region of at least one main surface of the light guide material.
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方には、少なくとも一部の領域において、発泡表面層が形成されており、
前記導光体の前記発泡表面層以外の部分は重量平均分子量が10万を越えるメタクリル系樹脂からなることを特徴とする面光源装置用導光体。 A light guide for a plate-like surface light source device comprising a light incident end face, a light exit face, and a back face located on the opposite side of the light exit face,
At least one of the light exit surface and the back surface is formed with a foamed surface layer in at least a part of the region,
A portion of the light guide other than the foamed surface layer is made of a methacrylic resin having a weight average molecular weight exceeding 100,000.
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