JP2013077538A

JP2013077538A - 導光板

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Publication number: JP2013077538A
Application number: JP2011285856A
Authority: JP
Inventors: Norimitsu Sakata; 規光坂田
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-04-25
Also published as: TW201316059A; CN103782083A; WO2013039009A1; KR20140060359A

Abstract

【課題】スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含み、黄色味が抑制されるとともに光の透過率の低下を抑制した導光板、その導光板を備えた面光源装置及び透過型画像表示装置、並びに、導光板用反射ドットを提供すること。
【解決手段】導光板１１は、光を出射する出射面１２ｂ及び出射面１２ｂと反対側の背面１２ｃを有する導光板基材部１２と、導光板基材部１２の背面１２ｃ側に設けられており光を出射面１２ｂ側に反射する反射ドット２４と、を備える。導光板基材部１２は、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されている。反射ドット２４は、ブルーイング剤を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板、面光源装置、透過型画像表示装置及び導光板用反射ドットに関するものである。

液晶表示装置等の透過型画像表示装置は、一般に、導光板により光を供給するエッジライト方式の面光源装置をバックライトとして有している。エッジライト方式は画像表示装置の薄型化の観点で有利であり、エッジライト方式による高輝度且つ大型の面光源装置の開発が強く望まれている。

エッジライト方式の面光源装置の場合、導光板の側面から入射した光が、導光板の背面側に設けられた白色ドット等の反射ドットの作用により反射し、臨界角度以上の角度成分の光が導光板の出射面から出射する。

導光板の基材（導光板基材）を形成する透光性の材料としては、アクリル系樹脂のほか、スチレン系単量体単位を含む樹脂であるスチレン系樹脂が用いられており、特許文献１［特開２００７−２０４５３６号公報］には、スチレン系樹脂を板状に成形したものを導光板として用いる旨が開示されている。

また、ポリカーボネート樹脂も導光板基材を形成する透光性の材料として用いられている。特許文献２［特開平９−０２０８６０号公報］及び特許文献３［特開平１１−１５８３６４号公報］には、ポリカーボネート樹脂を板状に成形したものを導光板として用いる旨が開示されている。

特開２００７−２０４５３６号公報特開平９−０２０８６０号公報特開平１１−１５８３６４号公報

スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を導光板基材に用いた場合、導光板基材全体に黄色味が出てしまい、導光板の画像表示に影響を及ぼすおそれがある。これに対処するために、特許文献１に開示されるように、スチレン系樹脂にブルーイング剤を添加して、これを板状に成形し導光板基材とすることが考えられる。しかしながら、導光板基材中にブルーイング剤を均一に含ませたのでは、導光板基材全体の黄色味は抑制されるものの、光の透過率が低下する傾向があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含み、黄色味が抑制されるとともに光の透過率の低下を抑制した導光板、その導光板を備えた面光源装置及び透過型画像表示装置、並びに、導光板用反射ドットを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、光を出射する出射面及び出射面と反対側の背面を有する導光板基材部と、導光板基材部の背面側に設けられており出射面側に光を反射する反射ドットと、を備え、導光板基材部が、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されており、反射ドットがブルーイング剤を含む、導光板を提供する。

ブルーイング剤を含む反射ドットによって反射した光は、青色を帯びている。このような光がスチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されている導光板基材部から出射されると、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂に由来する黄色味が抑制される。また、導光板基材部にはブルーイング剤を含まないので、導光板基材部の光の透過率の低下を抑制することが可能になる。すなわち、この様な構成をとる導光板は、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を用いたものであって、黄色味が抑制されるとともに、光の透過率の低下をも抑制することが可能になる。

また本発明は、上記導光板と、導光板基材部の側面に光を供給する光源部とを備える面光源装置を提供する。

本発明は、上記導光板と、導光板基材部の側面に光を供給する光源部と、導光板基材部の出射面側に設けられ、出射面から出射される光で照明される透過型画像表示部とを備える透過型画像表示装置を提供する。

さらに本発明は、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されている導光板基材部の一面に設けられ、導光板基材部内を導光する光の一部を上記一面と反対側の面から出射されるように反射する導光板用反射ドットであって、ブルーイング剤を含む、導光板用反射ドットを提供する。ブルーイング剤を含む反射ドットによって反射した光は、青色を帯びている。このような光がスチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されている導光板基材部から出射されると、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂に由来する黄色味が抑制される。

本発明によれば、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含み、黄色味が抑制されるとともに光の透過率の低下を抑制した導光板、その導光板を備えた面光源装置及び透過型画像表示装置、並びに、導光板用反射ドットを提供することが可能になる。

透過型画像表示装置の一実施形態を示す端面図である。本実施形態に係る導光板基材部の一実施形態を示す断面図である。導光板基材部の製造装置の概略構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の導光板、面光源装置、透過型画像表示装置及び導光板用反射ドットの実施形態について説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

図１の透過型画像表示装置１０は、導光板１１を有する面光源装置２２と、導光板１１が有する導光板基材部１２の出射面１２ｂ側に設けられた透過型画像表示部１８とを有する。以下の説明では、図１に示すように、面光源装置２２と透過型画像表示部１８の配列方向をｚ方向と称し、ｚ方向に直交する２方向であって、互いに直交する２方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向と称す。

透過型画像表示部１８は、面光源装置２２から出射される光によって画像を表示する。透過型画像表示部１８の例は液晶表示パネルが挙げられる。この場合、透過型画像表示装置１０は液晶表示装置（又は液晶テレビ）である。

透過型画像表示装置１０は、導光板１１と透過型画像表示部１８との間に配置された複数枚の光学フィルム２０を更に備えてもよい。光学フィルム２０の例は、拡散フィルム、プリズムフィルム及び輝度向上フィルムである。

面光源装置２２は、板状の導光板基材部１２を有する導光板１１と、導光板基材部１２の側面１２ａの近傍に配置された光源部１４とを備えるエッジライト方式の面光源装置２２である。面光源装置２２は、導光板基材部１２の背面１２ｃ側に配置された反射シート１６を更に備えてもよい。反射シート１６を備えることで、導光板１１から反射シート１６側に出射された光を導光板１１に戻すことができる。その結果、光源部１４からの光をより有効に利用できる。また、面光源装置２２は、光学フィルム２０を備える構成としてもよい。

光源部１４は、入射面である導光板基材部１２の側面１２ａのｙ方向に沿って設けられた光源１４Ａを有する。光源１４Ａは、発光ダイオード、ハロゲンランプ及びタングステンランプのような点光源であってもよいし、蛍光管のような線状光源であってもよい。赤色光、緑色光及び青色光を発光するＲＧＢタイプの発光ダイオードが、光源１４Ａとして好適に用いられる。

光源１４Ａと導光板基材部１２の側面（入射面）１２ａとの距離は、通常１ｍｍ〜１５ｍｍであり、好ましくは１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下である。光源１４Ａが点光源である場合、側面１２ａのｙ方向に沿って複数の点光源が直線状に配列される。隣り合う点光源同士の間隔は、通常１ｍｍ〜２５ｍｍであり、省電力化の観点から、点光源の数を減らせるように好ましくは１０ｍｍ以上である。

光源部１４は、導光板１１と反対側に設けられた、光を反射させるリフレクター１４Ｂを更に有していてもよい。リフレクター１４Ｂを有することにより、光源１４Ａからの光が効率良く導光板基材部１２の側面１２ａに入射され得る。リフレクター１４Ｂは、例えば、白色樹脂板又は白色樹脂フィルムから形成される。

図１に示す面光源装置２２においては、導光板基材部１２の４つの側面のうち１つの側面のみに光源部１４が設けられている。しかしながら、光源部１４は、導光板基材部１２の側方に設けられていればよい。例えば、導光板基材部１２の対向する一対の側面それぞれに対して光源部１４が設けられてもよいし、出射面１２ｂ及び背面１２ｃと交差する（図１では直交する）４つの側面全てに対して光源部１４が設けられてもよい。

次に、導光板１１の構成について、図２を利用して詳細に説明する。導光板１１は、導光板基材部１２と、導光板基材部１２の背面１２ｃに設けられた反射ドット（導光板用反射ドット）２４を有する。

導光板基材部１２は、ｚ方向から見た場合の平面視形状が略矩形の板状体である。導光板基材部１２は、光を出射する出射面１２ｂ及び出射面１２ｂと反対側の背面１２ｃを有する。

導光板基材部１２は、スチレン系樹脂で構成される。スチレン系樹脂の例は、ポリスチレンである。

導光板基材部１２の厚さは、好ましくは１ｍｍ〜３０ｍｍ、より好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍである。導光板基材部１２の側面１２ａは、研磨処理等により平滑化されていることが好ましい。導光板基材部１２は、樹脂板の成形方法として通常採用されている方法により得ることができる。例えば、導光板基材部１２は、熱プレス法、溶融押出法、射出成形法等により作製され得る。

導光板基材部１２は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、紫外線吸収剤、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、光安定剤、蛍光増白剤及び加工安定剤等の各種添加剤、並びに、光拡散粒子を含んでいてもよい。

反射ドット２４は、導光板基材部１２の背面１２ｃ側に設けられ、導光板基材部１２の背面１２ｃに到達した光を出射面１２ｂ側に反射させる。反射ドット２４としては、拡散ドットが挙げられる。拡散ドットは、背面１２ｃ側に向けて伝搬してきた光を出射面１２ｂ側に拡散させながら反射する。拡散ドットは、典型的には白色ドットである。反射ドット２４は、出射光が均一になるように設計されたパターンで形成される。反射ドット２４は、例えば、インクジェット印刷により形成することができる。インクジェット印刷等により反射ドット２４を形成する場合、用いられるインクジェットインクは、例えば、顔料と、光重合性成分と、光重合開始剤とを含有する紫外線硬化型のインクである。

顔料は、好ましくは炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子及び二酸化チタン粒子の少なくとも何れか一つである。炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子及び二酸化チタン粒子それぞれの累積５０％粒子径Ｄ５０は、５０〜３０００ｎｍ、より好ましくは、１００〜１５００ｎｍ、更に好ましくは３００〜６００ｎｍである。累積５０％粒子径Ｄ５０が５０〜３０００ｎｍの範囲内にある炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子、二酸化チタン粒子は、市販品から粒度分布に基づいて適宜選択することにより入手が可能である。顔料のインクにおける含有割合は、通常、インクの全体質量を基準として０．５〜１５．０質量％程度である。炭酸カルシウム粒子、硫酸バリウム粒子及び二酸化チタン粒子の少なくとも一つである顔料を利用したインクは、無機物を利用したインクである。このような無機物を利用したインクの保存安定性、すなわち、無機顔料沈降性を考慮した場合、３つの粒子のうち一番比重の小さい炭酸カルシウム粒子を顔料として利用することがインクとしてより好ましい。

光重合性成分は、ビニル基等の光重合性官能基を有し、好ましくはヒドロキシル基を有しない光重合性モノマー及び／又は光重合性オリゴマーから構成される。ヒドロキシル基を有しない光重合性モノマーの含有割合は、好ましくは、インクの全体質量を基準として６５〜７５質量％である。ヒドロキシル基を有しない光重合性オリゴマーの含有割合は、好ましくは、インクの全体質量を基準として１０〜２０質量％である。

ヒドロキシル基を有しない光重合性モノマーは、例えば、１，４−ブタンジオールジアクリレート（例えば、サートマージャパン（株）製、ＳＲ２１３）、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート（例えば、サートマージャパン（株）製、ＳＲ２３８Ｆ）、１，３−ブチレンジアクリレート（例えば、サートマージャパン（株）製、ＳＲ２１２）、１，９−ノナンジオールジアクリレート（例えば、新中村化学工業（株）製、Ａ−ＮＯＤ−Ｎ）、及び、プロポキシ化（２）ネオペンチルグリコールジアクリレート（例えば、サートマージャパン（株）製、ＳＲ９００３）から選ばれる。

ヒドロキシル基を有しない光重合性オリゴマーは、好ましくは、脂肪族ウレタン（メタ）アクリレート（例えば、サートマージャパン（株）製、ＣＮ９８５Ｂ８８、ＣＮ９９１）を含む。脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートは、脂肪族ポリイソシアネートと脂肪族ポリオールとから形成されるポリウレタンオリゴマー鎖と、これに結合したアクリレート基又はメタクリレート基とを有する光重合性オリゴマーである。脂肪族ウレタン（メタ）アクリレートのガラス転移温度は、好ましくは４０℃以上である。

光重合開始剤は、紫外線硬化型樹脂の分野において通常用いられているものから適宜選択することができる。光重合開始剤のインクにおける含有割合は、通常、０．５〜１０．０質量％程度である。

本実施形態において、反射ドット２４はブルーイング剤を含む。インクジェット印刷等により反射ドット２４を形成する場合、用いられるインクジェットインクは、ブルーイング剤を更に含む。ここでは、インクジェット印刷を例に説明したが、スクリーン印刷等の他の方法によって反射ドット２４を形成してもよい。その場合も反射ドット２４は、ブルーイング剤を含む紫外線硬化型のインクにより形成されうる。

ブルーイング剤は通常用いられているものであれば特に制限はないが、例えばマクロレックスブルーＲＲ（バイエル社製、商品名）、マクロレックスブルー３Ｒ（バイエル社製、商品名）、及びポリシンスレンブルーＲＬＳ（クラリアント社製、商品名）が挙げられる。

反射ドット２４におけるブルーイング剤の含有量は、導光板基材部１２の厚さに応じて適宜設定される。

本実施形態に係る導光板１１の作製方法の一例について、導光板１１の作製の一工程を示す図３を利用して説明する。図３は、導光板基材部１２の製造装置４０の概略構成を示す図である。導光板１１は図３に示す製造装置４０で導光板基材部１２を作製した後、ブルーイング剤を含む反射ドット２４を形成して作製される。

製造装置４０の構成について説明する。図３に示す製造装置４０は、マルチマニホールドダイ４３に接続される第１押出機４１と、同じくマルチマニホールドダイ４３に接続される第２押出機４２とを備える。また、マルチマニホールドダイ４３から押し出される樹脂シートを成形するために、製造装置４０は、第一押圧ロール４４と、第二押圧ロール４５と、第三押圧ロール４６とを備える。第一押圧ロール４４、第二押圧ロール４５及び第三押圧ロール４６は、各ロールの軸が略平行に配置されている。第一押圧ロール４４、第二押圧ロール４５及び第三押圧ロール４６の表面は鏡面である。

次に、導光板１１の製造工程について説明する。以下の説明において、温度等を例示するが、本実施形態は例示される製造条件に限定されるものではない。まず、スチレン系樹脂をシリンダー内の温度が２００℃〜２４５℃の第１押出機４１で溶融混練して、マルチマニホールドダイ４３に供給する。

そして、マルチマニホールドダイ４３によりダイ温度２４５℃で押出成形を行う。押出成形された樹脂を第一押圧ロール４４、第二押圧ロール４５、及び第三押圧ロール４６で挟圧と冷却とを行うことによって、スチレン系樹脂で構成される導光板基材部１２を得る。

この製造方法では、図３に示した第一押圧ロール４４と第二押圧ロール４５との間の間隔を調整することで導光板基材部１２の厚さを調整し得る。また、第二押圧ロール４５と第三押圧ロール４６の間の間隔を調整することによって、導光板基材部１２の表面の表面粗さを調整することができる。

得られた導光板基材部１２の背面１２ｃにスクリーン印刷又はインクジェット印刷によってブルーイング剤を含む反射ドット２４を形成し、導光板１１を得る。なお、導光板１１の作製方法は、これに限定されない。例えば、射出成形等により、ブルーイング剤を含む反射ドット２４が導光板基材部１２の背面１２ｃに形成された導光板１１を直接作製してもよい。

本実施形態に係る導光板１１の作用効果について、図１に示すように、面光源装置２２の一部として透過型画像表示装置１０に適用した場合を例にして説明する。光源部１４が有する光源１４Ａを発光させると、光源１４Ａからの光は、光源１４Ａに対向する導光板基材部１２の側面１２ａから導光板基材部１２に入射する。導光板基材部１２に入射した光は、導光板基材部１２内を全反射しながら伝播する。導光板基材部１２内を伝播する光の一部は、反射ドット２４によって、光が全反射条件以外の条件で反射する。そのため、反射ドット２４で反射した光は出射面１２ｂから出射する。これにより出射面１２ｂが面状の光を出射することができる。

導光板１１が有する導光板基材部１２の主成分は、スチレン系樹脂である。そのため、導光板１１は、低コストで製造され得る。導光板基材部１２の背面１２ｃに形成された反射ドット２４は、ブルーイング剤を含む。ブルーイング剤を含む反射ドット２４によって反射した光は、青色を帯びている。このような光がスチレン系樹脂を含んで構成されている導光板基材部１２から出射されると、スチレン系樹脂に由来する黄色味が抑制される。その結果、導光板１１を備える透過型画像表示装置１０では、自然により近い色合いで画像を表示可能である。更に、反射ドット２４がブルーイング剤を含む一方、導光板基材部１２はブルーイング剤を含まないので、導光板基材部１２の光の透過率の低下が抑制され得る。従って、このような導光板１１は、出射面１２ｂから出射する光の輝度を確保できる。

また、面光源装置２２は、導光板１１を備えるので、自然に近い色合いで、かつ、輝度が確保された面状の光を出射することができる。透過型画像表示装置１０は、上記導光板１１を備えるので、自然に近い色合いで、かつ、輝度が確保された画像を表示することができる。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形が可能である。例えば、導光板基材部１２の主成分であるスチレン系樹脂は、例示したポリスチレンに限定されず、スチレン系単量体単位を含む樹脂であればよい。例えば、導光板基材部１２は、それぞれスチレン系単量体と（メタ）アクリル酸エステルとが共重合した樹脂であり得る。なお、本発明においては、メタクリル酸エステルとアクリル酸エステルを合わせて（メタ）アクリル酸エステルと称する。

導光板基材部１２の主成分がスチレン系単量体と、（メタ）アクリル酸エステルとが共重合した樹脂である形態では、スチレン系単量体単位の量は、（メタ）アクリル酸エステル単位の量以上である。すなわち、導光板基材部１２を構成する樹脂は、スチレン系単量体単位の含有量が５０質量％〜１００質量％であり、（メタ）アクリル酸エステル単位の含有量が０質量％〜５０質量％である樹脂が好ましい。このようなスチレン系樹脂は、スチレン系単量体単位に由来するためか、黄色味が出やすいので、本発明が好ましく適用される。このようなスチレン系単量体と、（メタ）アクリル酸エステル単量体とが共重合した樹脂としては、例えば、スチレンとメタクリル酸メチルとが共重合したＭＳ樹脂が挙げられる。

スチレン系単量体としては、スチレンの他に、置換スチレン等を用いることができる。置換スチレンは、例えば、クロロスチレン及びブロモスチレン等のハロゲン化スチレン、並びに、ビニルトルエン及びα−メチルスチレン等のアルキルスチレンが挙げられる。（メタ）アクリル酸エステルとしては、メタクリル酸メチルの他に、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸２−エチルヘキシル及びメタクリル酸２−ヒドロキシエチル等のメタクリル酸エステル、並びに、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、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２−エチルヘキシル及びアクリル酸２−ヒドロキシエチル等のアクリル酸エステルが挙げられる。

導光板基材部１２の主成分としては、ポリカーボネート樹脂を用いることもできる。ポリカーボネート樹脂は耐熱性に優れる。そのため、得られる導光板基材部１２に耐熱性を付与することができる。導光板基材部１２の成形温度は、用いるポリカーボネート樹脂に応じて適宜設定可能であり、例えば、２６０〜３２０℃である。ポリカーボネート樹脂としては、例えば、三菱エンジニアリングプラスチック株式会社製のユーピロン（型番：Ｈ−３０００、Ｈ−４０００、ＨＬ−４０００、ＨＬ−７００１、ＨＬ−８０００）、バイエル社製のマクロロン（型番：２２０５、２４０５、ＣＤ２６０５）、出光興産株式会社製のタフロン（型番：＃１７００、＃１９００、＃２２００）、帝人化成株式会社製のパンライト（型番：Ｌ−１２２５Ｌ、Ｌ−１２２５−Ｙ、ＬＶ−２２２５Ｙ）、帝人バイエルポリテック株式会社製のＳＴ−３０００、ＧＥプラスチックス社製のレキサン（型番：１０１Ｒ、１０３Ｒ、１５３Ｒ）及び住友ダウ株式会社製のカリバー（型番：３０１−１５、３０１−２２、３０１−３０）が挙げられる。

また、導光板基材部１２は、単層に限らず多層体であってもよい。この場合、図３に示す製造装置４０の第１押出機４１にて第１の樹脂を溶融混練して、マルチマニホールドダイ４３に供給する。同様に第２押出機４２にて第２の樹脂を溶融混練して、マルチマニホールドダイ４３に供給する。そして、マルチマニホールドダイ４３により共押出成形することで、多層体である導光板基材部１２を得ることができる。多層体としての導光板基材部１２は、各層を構成する成分（樹脂）を含むシートをそれぞれ独立に製造し、これらのシートを重ね合わせ、熱プレスすることにより製造することもできる。

１０…透過型画像表示装置、１１…導光板、１２…導光板基材部、１２ａ…側面、１２ｂ…出射面、１２ｃ…背面、１４…光源部、１６…反射シート、１８…透過型画像表示部、２０…光学フィルム部、２２…面光源装置、２４…反射ドット（導光板用反射ドット）。

Claims

光を出射する出射面及び前記出射面と反対側の背面を有する導光板基材部と、
前記導光板基材部の背面側に設けられており前記出射面側に光を反射する反射ドットと、
を備え、
前記導光板基材部が、スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されており、
前記反射ドットがブルーイング剤を含む、導光板。
請求項１に記載の導光板と、
前記導光板基材部の側面に光を供給する光源部と、
を備える面光源装置。
請求項１に記載の導光板と、
前記導光板基材部の側面に光を供給する光源部と、
前記導光板基材部の前記出射面側に設けられ、前記出射面から出射される光で照明される透過型画像表示部と、
を備える透過型画像表示装置。
スチレン系樹脂又はポリカーボネート樹脂を含んで構成されている導光板基材部の一面に設けられ、前記導光板基材部内を導光する光の一部を前記一面と反対側の面から出射されるように反射する導光板用反射ドットであって、ブルーイング剤を含む、導光板用反射ドット。