JP2015072754A

JP2015072754A - 導光板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2015072754A
Application number: JP2013207002A
Authority: JP
Inventors: 敏宏是本; Toshihiro Koremoto; 芝山　昌史; Masashi Shibayama; 昌史芝山
Original assignee: Sekisui Techno Molding Co Ltd
Current assignee: Sekisui Techno Molding Co Ltd
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2015-04-16

Abstract

【課題】本発明は、光放射面から放射される光量が大きく且つ全面的に略均一であって大量生産が可能な導光板を提供する。【解決手段】本発明の導光板は、側面に入射した光を光放射面12から放射させる導光板であって、上記光放射面12又は上記光放射面とは反対側の面13を賦形することによって凹凸部14が形成されており、上記凸部15の頂面15aにおける粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍが７０μｍ以上であり且つ粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．４以下であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は導光板及びその製造方法に関する。

側面に光源を有するエッジライト式の光源装置は、テレビ、パソコン、携帯電話、スマートフォンなどの液晶ディスプレイの他、広告灯パネル、照明などに広く用いられている。

エッジライト式の光源装置は、背面に光源を有するバックライト式の光源装置に比して薄型化することができ、近年では発光ダイオード（ＬＥＤ）の普及によって低消費電力でありながら高い輝度の表示が得られることから更に普及が進んでいる。

エッジライト式の光源装置は、導光板の側面に光源が配設されており、この光源から放射された光が導光板にその側面から入射し、入射した光は導光板内にて板平面方向に進路を変えて板平面から全面的に放射される。

導光板に入射した光の進路を変える方法としては、光が放射される光放射面又は／及びこの光放射面とは反対側の面に凹凸部を形成する方法が挙げられる。

導光板の光放射面又はこの光反射面とは反対側の面に凹凸部を形成する方法として、（１）導光板の光反射面又はこの光反射面とは反対側の面の表面自体を凹凸面に賦形する方法、（２）押出成形によって製造されたシートの表面に熱ロールを押圧してシート表面自体を凹凸面に賦形する方法、（３）導光板の光反射面又はこの光反射面とは反対側の面の表面にスクリーン印刷などの印刷方法によって凸部を形成する方法（特許文献１）などが挙げられる。上記（１）及び（２）の方法は大量生産に向いている一方、上記（３）の方法は大量生産に向いていない。

又、導光板には、光放射面から放射される光量ができるだけ全面的に均一であると共に、光放射面から放射される光量ができるだけ大きいことが望まれている。

特開２０１２−１６０３７４号公報

本発明は、光放射面から放射される光量が全面的に大きく且つ略均一であって大量生産が可能な導光板及びその製造方法を提供する。

本発明の導光板は、側面に入射した光を光放射面から放射させる導光板であって、上記光放射面又は上記光放射面とは反対側の面を賦形することによって凹凸部が形成されており、上記凸部の頂面における粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍが７０μｍ以上であり且つ粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．４以下であることを特徴とする。

本発明の導光板１において、図１に示したように、側面11から導光板１内に入射した光が導光板１外に放射される光放射面12又はこの光放射面12とは反対側の面13（以下、両者を総称して「板平面」ということがある）の何れか一方或いは双方の面は、賦形されることによって凹凸部14が形成されている。なお、光放射面12とは反対側の面13とは、導光板１の厚み方向において光放射面12に対向する面をいい、換言すれば、導光板１の使用状態において光反射板に対向する面をいう。

板平面の何れか一方又は双方は、板平面に印刷が施されることなく、板平面自体を賦形することによって凹凸部14が形成されている。板平面に形成された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍ及びスキューネスＲｓｋが下記の通り限定されている。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍは７０μｍ以上に限定され、９０μｍ以上が好ましい。粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍは２００μｍ以下が好ましく、１４０μｍ以下がより好ましい。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍは短いと、凸部15の頂面15aに形成された凹凸の波長が短くなって凹凸の起伏が細かくなり、導光板に入射した光のロスが大きくなる。導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍが長すぎると、光放射面から放射される光量が少なくなくなることがある。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは０．４以下に限定され、０．２以下が好ましい。導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のスキューネスＲｓは、−０．５以上が好ましく、−０．４以上がより好ましい。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは小さいほど、凸部頂面に形成された山形状（凸部）が低く、谷形状（凹部）が深くなり、導光板に入射した光が導光板外に放射されることなく導光板内で乱反射されるため、導光板に入射した光のロスが小さくなり、導光板の光放射面から放射される光量が全面的に略均一になり且つ大きくなる。一方、導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋは大きすぎると、凸部頂面に形成された山形状（凸部）が高く、谷形状（凹部）が浅くなり、導光板に入射した光が浅い谷部で弱く反射するか、又は、高い山部から導光板外に放射されて導光板に入射した光のロスが大きくなることがある。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のクルトシス（尖度）Ｒｋｕは４．０以下が好ましく、３．０以下がより好ましい。導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のクルトシス（尖度）Ｒｋｕは２．０以上が好ましく、２．５以上がより好ましい。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のクルトシスＲｋｕは、大きいと、凸部の頂面に形成された凹凸部（山部と谷部）の起伏が大きく、導光板に入射した光のロスが大きくなることがある。導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線のクルトシス（尖度）Ｒｋｕは小さいと、凸部の頂面に形成された凹凸部（山部と谷部）の起伏が小さく、導光板の光放射面への反射が小さくなることがある。

導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおいて、粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ、及び、粗さ曲線のクルトシス（尖度）Ｒｋｕは、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠して測定された値をいう。具体的には、レーザーマイクロスコープにより導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部を倍率４００倍で観察し、その最表面をプロファイル曲面として計測し、そのプロファイル曲面に対しＪＩＳＢ０６０１：２００１で定義されたパラメータを以下のように算出する。凸部の頂面内に、長さ５００μｍの１５本の仮想直線をランダムに描き、各仮想直線に沿ったプロファイルの断面曲線を粗さ曲線とする。粗さ曲線ごとに、要素の平均長さＲｓｍ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ、及び、粗さ曲線のクルトシス（尖度）Ｒｋｕを算出する。各粗さ曲線のＲｓｍ、Ｒｓｋ及びＲｋｕの相加平均値をそれぞれ算出し、導光板１の板平面の表面に賦形された凹凸部14を構成している凸部15の頂面15aにおける粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ、及び、粗さ曲線のクルトシス（尖度）Ｒｋｕとする。なお、レーザーマイクロスコープは、キーエンス社から商品名「ＶＫ−Ｘ１００／１１０」にて市販されているものを用いることができる。

次に、導光板１の製造方法を説明する。本発明の導光板１は射出成形によって製造されることが好ましい。具体的には、図７に示したように、一対の金型２、３を用意し、一対の金型２、３のうちの少なくとも一方の金型２のキャビティ形成面21上に、一面が凹凸賦形面に形成された賦形板４を配設する。

賦形板４の一面は凹凸賦形面41に形成されており、凹凸賦形面41によって導光板１の凹凸部14が形成される。賦形板４は、例えば、下記の方法で製造される。先ず、図２に示したように、ステンレス板などの基板51の一面に全面的にフォトレジスト層52を形成すると共に、フォトレジスト層52上に所望パターンのマスキング層53を形成する。

次に、図３に示したように、基板51上に形成したフォトレジスト層52に紫外線などの光を照射することによって、フォトレジスト層52のうち、マスキング層53によって被覆されずに露出している部分を硬化させて硬化部分52aを形成する。しかる後、フォトレジスト層52のうち未硬化の部分52b及びマスキング層53をこれらを溶解可能な薬剤を用いて除去する（図４参照）。

続いて、基板51におけるフォトレジスト層52の硬化部分52aの形成面に金属微粒子、セラミックス微粒子などの研磨微粒子を圧縮空気中に混合させ、この圧縮空気を基板51に衝突させるサンドブラスト加工によって、フォトレジスト層52の硬化部分52aによって被覆されていない基板51の表面を削り、基板51の表面に凹凸部を形成する（図５参照）。なお、フォトレジスト層52の硬化部分52aの表面は研磨微粒子によって削られてもよいが、フォトレジスト層52の硬化部分52aが削られることによって、硬化部分52aによって被覆されていた基板51の表面が露出し、この露出した基板51の表面が研磨微粒子によって削られないように調整する必要がある。

しかる後、基板51の表面に積層しているフォトレジスト層52の硬化部分52aをこれを溶解可能な薬剤を用いて除去することによって、一面が凹凸賦形面41とされた賦形板４を製造することができる（図６参照）。

賦形板４の凹凸賦形面41の凹凸部41aは、サンドブラスト加工において、研磨微粒子を基板51に衝突させる時の圧縮空気の噴射圧力、研磨微粒子の種類又は粒径などを調整することによって、凹凸部41aの凹凸形状を調整することができる。

上述のように、一対の金型２、３のうちの少なくとも一方の金型２のキャビティ形成面21上に、一面が凹凸賦形面41に形成された賦形板４を配設した上で、一対の金型２、３を型締めする（図７参照）。

しかる後、図８に示したように、一対の金型２、３間に形成されたキャビティ６内に溶融状態の透明な熱可塑性樹脂を射出する。一対の金型２、３のキャビティ６内に射出された熱可塑性樹脂はキャビティ６の形状に成形されると共に、キャビティ６内に配設された賦形板４の凹凸賦形面41の凹凸部41aが、成形された導光板の表面に転写され、得られた導光板１の表面には凹凸部14が形成されている。熱可塑性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリメタクリレート、ポリカーボネートなど挙げられる。

上述のように、導光板１を射出成形により製造することができるので導光板１の大量生産が可能になると共に、導光板１の表面に形成された凹凸部14は、金型２、３のキャビティ６内に配設された賦形板４の凹凸賦形面41の凹凸部41aによって形成されることから、導光板１の表面に同一形状の凹凸部14を容易に且つ正確に製造することができ、同一の品質を有する導光板１を容易に大量生産することができる。

又、導光板１は射出成形によって製造されたものであるから、導光板１の側面、即ち、光の入射面は、切断面となっておらず、金型２、３のキャビティ形成面によって形成されたものであるから仕上げ処理は必要なく、導光板１の製造効率に優れている。

得られた導光板１は、図９に示したように、通常、凹凸部が形成された面上に光反射板７が配設されると共に、凹凸部が形成されていない平坦面上に光拡散フィルム８が配設されて用いられ、導光板１において、凹凸部が形成されていない平坦面が光放射面とされる。なお、得られた導光板１は、凹凸部が形成された面上に光拡散フィルムが配設されると共に、凹凸部が形成されていない平坦面上に光拡散フィルムが配設されて用いられてもよく、この場合、導光板１において、凹凸部が形成された面が光放射面とされる。

そして、導光板１の側方に光源９が配設され、光源から放射された光は導光板１の側面から導光板１内に入射し、導光板１内に入射した光は、導光板１の凹凸部14によって進路を変えられて導光板１の光放射面から放射される。導光板の板平面には上述の通り凹凸部が形成されており、凹凸部を構成している凸部の頂面のＲｓｍ及びＲｓｋが所定範囲に限定されていることから、導光板１の光放射面から放射された光は、光放射面の全面から略均一な光量でもって放射されると共に、導光板１内において光損失を殆ど受けずに光放射面から放射され、導光板１の光放射面から放射された光は十分な光量を有している。

本発明の導光板は、上述の如き構成を有していることから、導光板の側面から入射した光は、光放射面から全面的に略均一且つ十分な光量でもって放射される。従って、本発明の導光板を含む光源装置を用いた表示装置（液晶ディスプレイ、広告灯パネルなど）においては表示面が均一且つ十分な輝度でもって表示される。又、本発明の導光板を含む光源装置を用いた照明においては、対象物を均一に且つ十分な明るさでもって照らすことができる。

本発明の導光板を示した断面図である。賦形板の製造工程を示した模式断面図である。賦形板の製造工程を示した模式断面図である。賦形板の製造工程を示した模式断面図である。賦形板の製造工程を示した模式断面図である。賦形板の製造工程を示した模式断面図である。導光板の製造工程を示した模式断面図である。導光板の製造工程を示した模式断面図である。導光板の使用状態の一例を示した模式断面図である。

（実施例１）
図２に示したように、ステンレス板からなる基板51の一面に全面的に厚みが１００μｍのフォトレジスト層52を形成すると共に、フォトレジスト層52上に所望パターンのマスキング層53を形成した。

次に、図３に示したように、基板51上に形成したフォトレジスト層52に紫外線を照射することによって、フォトレジスト層52のうち、マスキング層53によって被覆されずに露出している部分を硬化させて硬化部分52aを形成した。しかる後、図４に示したように、フォトレジスト層52のうち未硬化の部分52b及びマスキング層53を除去した。

続いて、基板51におけるフォトレジスト層52の硬化部分52aの形成面に、研磨微粒子として粒径が５３〜７５μｍの白色アルミナ質研磨剤（ホワイトアランダムＷＡ＃２２０）を圧縮空気中に混合させ、この圧縮空気を噴射圧力０．２５Ｍｐａでもって基板51に衝突させるサンドブラスト加工によって、フォトレジスト層52の硬化部分52aによって被覆されていない基板51の表面を削り、基板51の表面に凹凸部を形成した（図５参照）。

しかる後、図６に示したように、基板51の表面に積層しているフォトレジスト層52の硬化部分52aを除去することによって、一面が凹凸賦形面41とされた賦形板４を製造した。

次に、一対の金型２、３を用意し、一対の金型２、３のうちの少なくとも一方の金型２のキャビティ形成面21上に上記賦形板４を配設した上で、一対の金型２、３を型締めした。（図７参照）。賦形板４は、その凹凸賦形面41が熱可塑性樹脂側となるように配設した。

しかる後、図８に示したように、一対の金型２、３間に形成されたキャビティ６内に溶融状態のポリメタクリレートを射出し、ポリメタクリレートをキャビティ６の形状に成形して導光板を製造した。得られた導光板の表面には、キャビティ６内に配設された賦形板４の凹凸賦形面41の凹凸部41aが転写されて凹凸部が形成されていた。

（実施例２）
噴射圧力を０．２０ＭＰａとしたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（実施例３）
噴射圧力を０．３０ＭＰａとしたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（実施例４）
研磨微粒子として粒径が２０〜７５μｍの白色アルミナ質研磨剤（ホワイトアランダムＷＡ＃４００）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（実施例５）
研磨微粒子として粒径が６３〜１０６μｍの白色アルミナ質研磨剤（ホワイトアランダムＷＡ＃１５０）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（実施例６）
研磨微粒子として粒径が９０〜１２５μｍの白色アルミナ質研磨剤（ホワイトアランダムＷＡ＃１２０）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（実施例７）
研磨微粒子として粒径が１０６〜１５０μｍの白色アルミナ質研磨剤（ホワイトアランダムＷＡ＃１００）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（比較例１）
研磨微粒子として粒径が１３〜５３μｍの白色アルミナ質研磨剤（ホワイトアランダムＷＡ＃６００）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（比較例２）
研磨微粒子として粒径が９０〜１５０μｍのガラスビーズ（ガラスビーズＧＢ−ＡＥ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（比較例３）
研磨微粒子として粒径が４５〜９０μｍのガラスビーズ（ガラスビーズＧＢ−ＡＨ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（比較例４）
研磨微粒子として粒径が９０μｍ以下のガラスビーズ（ガラスビーズＧＢ−ＡＬ）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

（比較例５）
研磨微粒子として粒径が６３〜１２５μｍのジルコニア研磨剤（ジルコニアビーズＺＢ−１２０）を用いたこと以外は実施例１と同様にして導光板を製造した。

実施例及び比較例で得られた導光板における凹凸部を構成している凸部の頂面において、粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍ、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋ、粗さ曲線のクルトシスＲｋｕを上述の要領で測定し、その結果を表１に示した。

実施例及び比較例で得られた導光板を用いて下記の要領で輝度を測定し、その結果を表１に示した。

（輝度）
図９に示したように、導光板１の凹凸部14が形成された面上に光反射板７を配設すると共に、凹凸部14が形成されていない平坦面、即ち、導光板１の光放射面上に光拡散フィルム８を配設した。導光板１の側方に光源９として発光ダイオード（ＬＥＤ）を配設し、発光ダイオードを配設して照明ユニットを作製した。照明ユニットを導光板１の光放射面が水平となるように測定台に載置した。

発光ダイオードを発光させて、発光ダイオードから放射された光を導光板１の側面から導光板１内に入射させて導光板１の光放射面から放射させた。

照明ユニットの光拡散フィルムの中央部からこの光拡散フィルムの法線方向に１ｍだけ離れた位置にＣＣＤカメラを配設し、ＣＣＤカメラによって測定ポイントを分割サンプリングし、輝度測定専用装置（ハイランド社製商品名「ＲＩＳＡ−ＣＯＬＯＲ／ＯＮＥ３」）の解析ソフトによって光拡散フィルム全体の平均輝度を算出した。

１導光板
11 側面
12 光放射面
14 凹凸部
15 凸部
15a 凸部の頂面
２金型
21 キャビティ形成面
４賦形板
41 凹凸賦形面
41a 凹凸部
６キャビティ
７光反射板
８光拡散フィルム
９光源

Claims

側面に入射した光を光放射面から放射させる導光板であって、上記光放射面又は上記光放射面とは反対側の面を賦形することによって凹凸部が形成されており、上記凸部の頂面における粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍが７０μｍ以上であり且つ粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．４以下であることを特徴とする導光板。
凸部の頂面における粗さ曲線のクルトシスＲｋｕが３．５以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
一対の金型を型締めして形成されるキャビティ内に溶融状態の合成樹脂を射出して導光板を製造する導光板の製造方法であって、上記一対の金型のうちの少なくとも一方の金型のキャビティ形成面上に、一面が凹凸賦形面に形成された賦形板を配設した上で上記金型を型締めし、上記賦形板の凹凸賦形面を上記導光板に転写することによって、光放射面又は上記光放射面とは反対側の面に凹凸部が形成され且つ上記凸部の頂面における粗さ曲線の要素の平均長さＲｓｍが７０μｍ以上で、粗さ曲線のスキューネスＲｓｋが０．４以下である導光板を製造することを特徴とする導光板の製造方法。