JP2012186066A - 片面をドット状に彫刻して光転換率を上げた導光板 - Google Patents

Abstract

【課題】加工方法を変えることにより、光転換効率を上げた導光板を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ３を用いたエッジライトとして使用する導光板１で、導光板１の片面にデジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻をしてドット状に彫刻し、光転換効率を上げ発光板面を明るくするものであり、光源に近い方のドット１６は小さな面積で、光源から離れるに従い大きな面積のドット１７にして、発光板の面が出来るだけ均一になるようにドットの面積で調整した。
【選択図】図３

Description

本発明は、LEDエッジライトを使用し、光を平面状に導き発光させる、面発光体を作る技術である。

LEDの技術進歩で、明るい光源が実現できるようになった。更に、導光板の加工方法を変えることにより効率よく光転換が出来るようになって、少ないエネルギーで大きな光の面を作り出すことが可能となる。
直接光源を見るのではなく、光を転換して間接的に照明しても充分明るさが得られて、実用化が実現した。

光転換には従来シルク印刷によるドット印刷が使われていた、光転換効率を上げる為にドット状に切削する方法があり、その実現には加工技術が伴わず遅れていたが、近年の技術革新でそれらの加工が短時間・安価に実現できるようになった。

ドット状に彫刻する技術はデジタル化され、そのパターンの製作や修正など短時間で安価に出来るようになった。又、それらのデータはパソコンに保存され、何時でも取り出して加工、修正、保存が出来るようになり、保管経費がかからなくなり、益々その利用価値が高まっている。

たて・よこ格子状にV字型切削した導光板は、光転換効率は高いものの光源から遠く離れると光が届かなくなり中央部が暗くなる、シルク印刷によるドット印刷は光は遠くまで届くものの全体の光転換効率が低く、全体を明るくすることが難しい。

ドット印刷ではシルクスクリーンを使用する。シルクスクリーンによる導光板の製作は、１回の生産で１００枚〜１０００枚の大きいロット生産が適しているが、１枚〜１０枚の小さいロットの生産には適さない。印刷準備費、インクの投入ロス、加工機器の占有費など小さいロットではそれらの経費が加算されるので高いコストになる。

シルク印刷では１枚の判を作るには、版下製作費、シルクスクリーン製作費、焼付け費用など高額な初期費用がかかる。また、製作した版は変質しないように保管する必要があり、その保存費用が発生する。特に、枚数が増えるとその保管場所の確保も必要となる。

シルク印刷によるドット印刷は、形状が決まってから導光板の製作まで時間がかかる、既に版がある場合でも約１０日間程度が必要である。新しく版から製作すると約２０日程度が必要となり、その間手待ちとなる。

シルク印刷の形状に似たドット状に、デジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻すると、光転換効率も良く光源から遠くまで光を届かせることを発見した。その形状は図３、に示す通りで、光源から近いところは小さい面積のドットであり、遠いところは徐々に大きな面積のドットとなる。表２に示す通り、V字切削の場合の課題である中央部の照度不足は改善され、約２０％の照度向上が見られ、課題である光源から遠い箇所の照度も上がり、均一な明るさが得られる。

シルク印刷による光転換効率とデジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻による光転換効率は表１に示す通り、同様な形状のドット状シルク印刷を施したものに比べ約１５％の光転換効率が上がった。この事は、同じ明るさを得る場合、消費電力は約１５％削減できることとなり、省エネルギーが実現できる。

デジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻は図２に示す通り、深さの制御ができる。この為光源に近いところは浅く、遠いところは深くして明るさの均一性を得ることも出来る。明るさの均一性を得るには前記ドットの大きさにより調整も出来るが、深さと併用して調整する方法でも良い。

デジタル切削刻印又はレーザー照射刻印は、デジタルXYステージに切削刃先やレーザー照射口を取り付けて行う。それらはX軸、Y軸座標指定して移動させ加工する。また、Z軸も指定することで深さを制御することも出来る。座標指定はデジタル化されおりパソコン上で行う。

新しい型を作る場合、パソコン上で充分検討して、先ず１枚を製作する。初回の製品をよく検査して確認することが出来る。修正・変更があれば直ちに修正出来る、再製作も直ぐ出来る。加工枚数も１枚〜９９枚等どのようにでも対応できる。
加工するためのデータもパソコン内に保存でき、必要の応じて直ぐ取り出すことが出来る。保管場所や費用も必要ない。

シルク印刷に比べ製作時間を大幅に短縮できる。従来シルク印刷では１０日〜２０日掛かっていたものが数時間で出来るようになった。万一不備や変更がある場合、直ちに修正など対応が出来る。この事は時間短縮と同時に製作コストの大幅な削減に寄与する。

本発明のデジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻は樹脂製導光板の製作を大幅にコストを削減する。また、製作時間を驚異的に短縮しその利用価値を高めることが出来る。

製作の為の準備資材を従来は保管する場所と品質を維持する管理が必要であったが、本発明では、デジタルデータ保存のみで済み、その管理コストを削減する。

新しいパターン製作が低コストで簡単に出来る。この事で新規の用途に積極的に取り組むことが出来る。又、1枚から製作できるので試作にも手軽に実現でき、新しい仕事の展開が開ける。

LEDエッジライトと本発明の導光板の組み合わせは、発光装置が非常に薄く軽量であり、使用電力も少ない。この事で省エネルギーが実現し、地球環境改善に貢献する。

図１はドット状に切削した光転換部 図2は光転換部から導光板を通って光拡散板に向かう光 図3は小面積ドットから大面積ドットへの変化図 図4は浅いドットから深いドットへの変化図 図5は面発光板全体の断面図 図６は面発光板の正面図

ドット状に彫刻するには、デジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻をする、デジタルXYステージ切削刃又はレーザー照射口を取り付けて、樹脂板の片面を切削又は溶融させて彫刻する。彫刻する箇所はデジタルデータとして作り、パソコン上に設定する。XY座標に設定されが場所に刃先や照射口が移動して樹脂を加工する。

導光板は光を良好に通す樹脂製の板が使われる、通常は透明アクリル板であり厚さは３ｍｍ〜１０ｍｍ程度を使用する。透明性の良い樹脂であればアクリルに限らない。エッジライトの光は通常光源から約３００ｍｍ〜８００ｍｍ程度まで届く、板の両側に光源を設けると６００ｍｍ〜１６００ｍｍの広さまで面発光板が製造できる。

側面から光を取り込むためのLEDは高輝度のものを使う、巾約３ｍｍ〜１０ｍｍのプリント基板に取り付けられており、それを導光板の側面に装着して光を取り入れる。導光板内を通る光を、光転換部で効率よく表面の光拡散板に導く。この事で発光板全面が発光して面状の発光板ができる。
この為、光転換部の転換効率が非常に重要である。

図１は、光転換部の構造である。LEDから取り入れた光をドット状に彫刻された光転換部で乱反射させる。その一部は表面の光拡散板に向かい,一部は背面の反射シートに向かい、反射して表面の光拡散板に向かい,面発光を行う。

表１は、アクリル透明板９００ｍｍｘ１２００ｍｍｘ５ｍｍの導光板に短辺両方からLEDエッジライトで光を取り入れて発光板表面の照度（ｌｘ）を測定したものである。端部から１０ｃｍ刻みで表面の照度を測定すると、従来のV字型格子状切削光転換方式に比べ、ドット状彫刻方式は中央部の明るさが充分発揮され全体をほぼ均一に明るくすることが出来る。中央部の照度改善は約２０％であり、この事で品質が大幅に改善できる。

表２は、アクリル透明板９００ｍｍｘ１２００ｍｍｘ５ｍｍの導光板にドット状の光転換部をシルク印刷した従来品と、同じような形状のレーザー照射によるドット彫刻を施した導光板の光転換効率を比較したものである。シルク印刷方式に比べレーザー照射彫刻方式は約１５％の照度向上が実現する。

表1及び表２のドット切削導光板とドット印刷導光板は三菱レイヨン（株）製アクリルライトEX５ｍｍを使用した、エッジライトは日亜化学工業（株）製LEDチップNSSW１２３Tを使用した。背面の反射シートと表面の光拡散シートは,アイケーシー（株）製E-62-188、PX-150を使用し、それぞれの数値を測定した。

光転換効率を上げた導光板は、LEDの照度アップ技術との組み合わせで、面発光の利用範囲を広げる。従来の点発光であったものが、面で発光することでその用途は広い。点発光に光拡散板などを設けてわざわざ面発光に加工していたものは、手を加えずそのまま利用できる。

LEDエッジライトの光を光転換して面発光をするため、非常に薄く軽い光源が出来る。天井や壁面に取り付けても特別な工事は必要ない。自由に簡単の利用できる。

LEDエッジライトの光を導光板内を通じて、ある程度遠くで発光させることが出来る、その事は、従来光源を取り付けることが難しい場所に光源を設置できる、例えば機械の中や液体の中など、その他引火性の高い溶剤の中やガスの中などその用途は広い。

１ 導光板
２ 光拡散板
３ LED
４ 反射シート
５ 光拡散板の表面
６ カラーフイルム又は印刷フイルム
７ アルミフレーム
８ 光転換部
９ 導光板内を進む光
１０ ドット切削部
１１ 白色発光
１２ 色付き発光
１３ 導光板より光拡散板に進む光
１４ 光転換部の発光
１５ 光転換部の反射光
１６ 小面積ドット切削部
１７ 大面積ドット切削部
１８ 浅いドット切削部
１９ 深いドット切削部

Claims (3)

1. LEDエッジライトと組み合わせて使用する導光板の形状で、樹脂製導光板の片面にデジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻をしてドット状に彫刻し、光転換効率を上げ発光板面を明るくするものであり、光源に近い方のドットは小さな面積で、光源から離れるに従い大きな面積のドットにして、発光板の面が出来るだけ均一になるようにドットの面積で調整した樹脂製導光板。
2. 樹脂製導光板の光源に近い方は浅いドットであり、光源から離れるに従い深いドットとなり、光転換で行われた光が発光面に出て来る量を調整して、発光面が出来るだけ均一になるようにドットの深さで調整した請求項１記載の樹脂製導光板。
3. デジタル切削彫刻又はレーザー照射彫刻は、デジタルXYステージに取り付けられたデジタル切削刃又はレーザー照射口でX軸、Y軸に座標指定して移動させ、切削又は溶融させてドット彫刻をすることで指定の形状のドットを彫刻して作った請求項１記載の樹脂製導光板。