JP2015130321A - 照明用導光板およびこれを具える照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造の際の転写率が向上し、且つ、導光板の光射出面全体からの射出光がより均等になる形状を有するように形成された微細構造を有する照明用導光板を提供すること。
【解決手段】光射出面２２と、光射出面２２の反対面である裏面２３と、光射出面２２と裏面２３とを繋ぐ少なくとも１つの光入射面とを有する導光板であって、裏面２３には、それぞれ裏面２３側に開口を有する複数の凹型微細構造２４が配置されており、各前記凹型微細構造２４は、裏面２３と平行する方向に切った断面形状が、四辺をそれぞれ曲線２４１で構成された四角形状となるように形成されていることを特徴とする照明用導光板２を提供する。
【選択図】 図５

Description

本発明は照明装置に関し、特にエッジライト式照明装置に用いる導光板およびこれを具える照明装置に関する。

エッジライト式照明装置に用いる導光板には、入射光を導いて光射出面からできるだけ均等に射出させることが求められるが、比較的大型のエッジライト式照明装置においては、導光板の中心部分と光源との距離が大きくなるので、光を均等に射出させることがより困難になる。

そこで、例えば図１および図２に示されているように、複数の光反射ドットを有する導光板を用いた照明装置が知られている。このような照明装置は、図示されているように、導光板１００と、導光板１００の厚さ方向両側にそれぞれ複数配置されている発光素子２００とを備えている。導光板１００は、発光素子２００にそれぞれ面する２つの光入射面１０１と、２つの光入射面１０１をそれぞれ繋ぐように相対して延伸する裏面１０２と光射出面１０３とを有する。また、裏面１０２には、光を散乱させるように反射する物質を含むインクによりアレイ状に印刷された複数の反射ドット１０４が形成されている。これら反射ドット１０４により、導光板１００内部での光線の全反射を抑制し、光入射面１０１から入射した光を導いて光射出面１０３から射出する。

更に、光入射面１０１に近い側と遠い側とにおける光射出面１０３の明るさを均等にするため、反射ドット１０４は、それぞれ大小と配置密度が異なるように配置される。具体的に言うと、図１に示されているように、導光板１００の中心側に近づくに連れて、つまり発光素子２００から遠ざかるに連れて密度が高くなるように且つ個々の大きさが大きくなるように配置される。これにより発光素子２００から遠ざかるに連れて反射効果が強まるので、光を光射出面１０３全体でムラなく射出させることができる（例えば特許文献１の「複数点マトリックス」の配置を参照）。しかし、このような設計の反射ドット１０４を印刷により形成するにあたっては、作業が複雑になるという問題点がある。

また、エッジライト式の導光板としては、表面に半球形状の突起を有する転写ローラーを用いて導光板の光射出面の反対面（裏面）に半球形状の凹型微細構造を形成したものも知られている。この微細構造の配置も、図１および図２に示した反射ドットの配置と同様に、発光素子から離れるに連れて密度が高くなるように配置される。しかし、微細構造を形成するための転写ローラーの半球形状の突起高さに対する微細構造の深さの割合を転写率とした場合、半球形状の微細構造は、転写率が低く、転写率の低さが導光板の輝度むらにつながるという問題点がある。

特許第２９２０７８５号明細書

本発明は、上述した従来技術の各問題点に鑑みて、製造の際の転写率が向上し、且つ、導光板の光射出面全体からの射出光がより均等になる形状を有するように形成された微細構造を有する照明用導光板の提供を一の目的とする。また、本発明は、該照明用導光板を具えた照明装置の提供を他の目的とする。

上記一の目的を達成する手段として、本発明は、光射出面と、該光射出面の反対面である裏面と、前記光射出面と前記裏面とを繋ぐ少なくとも１つの光入射面とを有する導光板であって、前記裏面には、それぞれ前記裏面側に開口を有する複数の凹型微細構造が配置されており、各前記凹型微細構造は、前記裏面と平行する方向に切った断面形状が、四辺をそれぞれ曲線で構成された四角形状となるように形成されていることを特徴とする照明用導光板を提供する。

また、上記他の目的を達成する手段として、本発明は、前記照明用導光板と、前記照明用導光板の前記光入射面に設けられた複数の発光素子と、前記照明用導光板の前記裏面を覆うように設けられた光反射板と、前記照明用導光板の前記光射出面を覆うように設けられた光拡散板とを備えていることを特徴とする照明装置を提供する。

本発明において、前記複数の凹型微細構造は、その空間部分が、側面がそれぞれ曲面である截頭四角錐状となるように形成されていることが好適であり、さらに、該凹型微細構造は、前記開口の幅および長さが１００〜５００μｍであり、前記裏面からの深さが２０〜１００μｍであることが好適である。

さらに、前記裏面全体の面積に対する前記複数の凹型微細構造の前記開口の総面積の割合が、５％〜２５％であることが好適である。

本発明に係る照明用導光板によれば、前記裏面側に開口を有する複数の凹型微細構造が配置されている上に、各前記凹型微細構造の前記裏面と平行する方向に切った断面形状が四辺をそれぞれ曲線で構成された四角形状となるように形成されているので光入射面から入射した光を光射出面から従来の照明用導光板よりもより均等にむらなく射出させることができる。また、上述の形状となるように形成される凹型微細構造は、製造の際の転写率が向上する。

従来の照明用導光板を裏面側から見た上面図である。 従来の照明用導光板を示す側面図である。 本発明に係る照明用導光板の第１の実施形態を示す分解斜視図である。 上記第１の実施形態における導光板と発光素子とを示す部分上面図である。 上記第１の実施形態における導光板を示す部分斜視図である。 上記第１の実施形態における導光板を示す部分断面図である。 本発明に係る照明用導光板の凹型微細構造を形成する転写ローラーの一例を示す斜視図である。 上記転写ローラーの一部を示す説明図である。 上記転写ローラーの一部を示す説明図である。 上記転写ローラーを備えるローラー転写装置を示す説明図である。 上記第１の実施形態における照明用導光板の光均等度の計測方法を示す説明図である。 本発明に係る照明用導光板の第２の実施形態における導光板と発光素子とを示す部分上面図である。 本発明に係る照明用導光板の第３の実施形態における導光板と発光素子とを示す上面図である。 上記第３の実施形態における導光板を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の具体的な三つの実施形態を詳細に説明する。これらの三つの実施形態全ては、上記した本発明の照明用導光板と照明用装置の好適条件における実施が可能であるが、上記の好適条件と重複しつつも、各実施形態合わせたさらに好適な条件についての開示も行った。同時に、各実施形態において共通の要素には同一の符号を付し重複する説明は適宜省略した。

［第１の実施形態］
図３、図４、図５、図６は、本発明に係る照明用導光板の第１の実施形態が示されており、その内、図３は分解斜視図、図４は部分上面図、図５は部分斜視図、図６は部分断面図である。

本発明に係る照明装置は、以下に説明する照明用導光板２を具えたものであり、図３に示されているように、照明用導光板２と、複数の発光素子３１を有する発光ユニット３と、光反射板４と、光拡散板５を具えている。

照明用導光板２は、図示されているように、板状に形成されたものであり、相対する一対の側面である光入射面２１と、一対の光入射面２１を繋ぐ一面（図示における下面）である光射出面２２と、光射出面２２の反対面である裏面２３（図示における上面）とを有している。また、裏面２３には、それぞれ裏面２３側に開口を有する複数の凹型微細構造２４が配置されている。なお、複数の凹型微細構造２４は、本実施形態においてそれぞれ同一サイズであると共に等間隔で裏面２３に配置されている。

照明用導光板２は上面視で矩形を呈しており、一対の光入射面２１は、照明用導光板２の長さ方向である第１の方向６１に沿って延伸していると共に、第１の方向６１と直交する第２の方向６２（照明用導光板２の幅方向）に間隔を置いて相対している。また、複数の発光素子３１は、両方の光入射面２１にそれぞれ沿うように配置されている。なお、光入射面２１は、本実施形態のように両方に設けず、片側だけに設けられても構わず、つまり、複数の発光素子３１を照明用導光板２のいずれか一方の側面のみに設けるように配置することも可能であり、この場合、照明用導光板２は光入射面２１を１つだけ有することになる。

複数の凹型微細構造２４は、それぞれ、裏面２３から光射出面２２に向かって凹むように裏面２３に設けられたものであり、裏面２３と平行する方向に切った断面形状が、四辺をそれぞれ曲線２４１で構成された四角形状となるように形成されている。つまり、図４に示されているように、上面視した場合に、各凹型微細構造２４は、四辺となる４本の曲線２４１が前後左右に間隔を置いて繋がって成った四角形を呈する。なお、各曲線２４１は裏面２３に繋がっている。また、本実施形態では、図示のように、各曲線２４１が内側に向かって曲がった弧線となるように凹型微細構造２４を形成したが、各曲線２４１が外側に向かって曲がった弧線となるように形成してもよい。

各曲線２４１の長さとしては、各曲線２４１の両端点と該曲線を含む円の円心とをそれぞれ直線で繋いだ場合の各直線間の夾角をθ１（第２の方向６２に沿った側の各曲線２４１）およびθ２（第１の方向６１に沿った側の各曲線２４１）とすると（図４参照）、１０°＜θ１＜１７０°で且つ１０°＜θ２＜１７０°となることが好ましく、更には、３０°＜θ１＜１５０°で且つ１０°＜θ２＜１７０°となることがより好ましい。

各凹型微細構造２４は、上記曲線２４１を含むことにより、その空間部分が、四方の側面がそれぞれ曲面（本実施形態では凸面）となった截頭四角錐状となるように形成されている。具体的には、各凹型微細構造２４は、上記開口よりも光射出面２２に近い底部２４２と、底部２４２と上記開口とを繋ぐ４つの側面である曲面２４３とを有する。これら４つの曲面２４３は、前後左右に互いに連続するように配置されており、頭部側となる底部２４２と共に截頭四角錐状の空間（即ち凹型微細構造２４）を画成している。

各凹型微細構造２４のサイズとしては、裏面２３側の開口の幅Ｗ１および長さＷ２（図４参照）が、１００μｍ〜５００μｍであり、裏面２３からの深さｔ（図６参照）が２０μｍ〜５０μｍであることが好ましい。なお、上記幅Ｗ１および長さＷ２は、それぞれ相対する曲線２４１同士の最接近箇所での間隔であり、上記深さｔは、各凹型微細構造２４の裏面２３側の開口から底部２４２までの距離である。

本発明に係る照明用導光板２においては、裏面２３に上述のように曲線２４１および曲面２４３を含むように設計された複数の凹型微細構造２４を有することにより、各方向から照射された光線に対して適度な導光効果を得ることができ、これにより光取り出し効率を向上させることができ、ひいては光射出面２２から射出される光線の明るさを向上させることができる。

なお、凹型微細構造２４は、上記のようにμｍ単位と非常に微小なものであり、図示においてはデフォルメして描かれたもので、他の要素とのサイズ関係は実際のものとは異なることに注意されたい。

複数の凹型微細構造２４はまた、それぞれの裏面２３側の上記開口の面積を合計した総面積の、裏面２３全体の面積に対する割合が（以下単に「凹型微細構造２４の開口総面積の割合」）、５％〜２３％であることが好ましく、より好ましくは１０％〜２０％、更に好ましくは１２％〜１６％であるとよい。なお、上述の開口の面積とは、裏面２３での凹型微細構造２４の開口面積であり、図４において斜線で例示した箇所の面積である。また、裏面２３全体の面積とは、照明用導光板２の長さＬと幅Ｗ（それぞれ図３参照）とを乗算した積の値である。

本発明に係る照明用導光板２においては、裏面２３全体の面積に対する凹型微細構造２４の開口総面積を上述のように調整したことにより、凹型微細構造２４の配置密度が適度になり、光射出面２２から射出される光をむらなく均等にすることができる。

ここで、凹型微細構造２４の開口総面積の割合が上述の好ましい値を上回ると、つまり２３％を超えると、凹型微細構造２４の配置が過密になり、ひいては導光板２の裏面２３における光入射面２１に近い部位にも多くの凹型微細構造２４が存在することになる。このような状態であると、発光ユニット３の光線が光入射面２１から入射するとすぐに凹型微細構造２４の光学作用によって光射出面２２から射出されてしまい、光射出面２２において光入射面２１に近い部位（端側）から光線が集中して射出されてしまい、反対に光射出面２２において光入射面２１から遠い部位（中央側）からの光線が弱まり、明るさのむらが発生する。

一方、凹型微細構造２４の開口総面積の割合が上述の好ましい値を下回ると、つまり５％に満たないと、凹型微細構造２４の配置が過疎になる。このような状態であると、照明用導光板２の導光効果が低下し、光射出面２２から射出される光の全体量が減ってしまう。凹型微細構造２４の開口総面積の割合が５％〜２３％であることが好ましいのはそのためである。

本実施形態においては、上述のように、複数の凹型微細構造２４が、それぞれ同一サイズであると共に等間隔で裏面２３に配置されている。ここで、それぞれ同一サイズであるとは、各凹型微細構造２４の開口の幅Ｗ１と長さＷ２とがそれぞれ平均値の±１０％以内であり、かつ深さｔが平均値の±１０％以内であることを意味している。また、等間隔であるとは、裏面２３全体において凹型微細構造２４の配置密度がほぼ一定であることを意味している。なお、配置密度は毎平方ｍｍ面積における凹型微細構造２４の数量によって求められ、これは、上述の凹型微細構造２４の開口総面積の割合によって決まる。

凹型微細構造２４間の間隔について、複数の凹型微細構造２４の内、隣り合って並んだ２つの凹型微細構造２４の底部２４２同士の、光入射面２１の延伸方向（第１の方向６１、即ち光入射面の長手方向）における中心間距離をＬ１（図４参照）、光入射面２１の延伸方向と直交する方向（第２の方向６２）における中心間距離をＬ２とそれぞれした場合（図４参照）、以下の２つの式が共に成り立つことが好ましい。
Ｌ１＜Ｌ２
Ｌ１÷Ｌ２＝０．１５〜０．７５

Ｌ１÷Ｌ２の値が０．７５を上回ると、光線が光入射面２１から入射するとすぐに光射出面２２から射出されてしまい、光取り出し効率が低下する。

Ｌ１÷Ｌ２の値が０．１５を下回ると、光線が照明用導光板２における光源から離れたところから射出されて、光取り出し効率が低下する。

また、光入射面２１に最も近い凹型微細構造２４の底部２４２の中心と該光入射面２１との距離Ｌ３（図４参照）は、１ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。この距離Ｌ３が１ｍｍ未満であると、凹型微細構造２４と光入射面２１との間隔が近すぎることになり、光線が光入射面２１から入射するとすぐに凹型微細構造２４の光学作用によって光射出面２２から射出されてしまい、光射出面２２において光入射面２１に近い部位（端側）から光線が集中して射出されてしまい、逆に光射出面２２において光入射面２１から遠い部位（中央側）からの光線が弱まり、明るさのむらが発生する。

照明用導光板２は、その幅Ｗ（第２の方向６２沿いの長さ）が２００ｍｍ〜４００ｍｍ、長さＬ（第１の方向６１沿いの長さ）が２００ｍｍ〜１０００ｍｍ、厚さＴ（即ち裏面２３から光射出面２２までの距離）が２ｍｍ〜８ｍｍであることが好ましい。

また、照明用導光板２を構成する材料は熱可塑性樹脂が好ましく、熱可塑性樹脂としては以下に挙げる樹脂からなる群より選ばれるものを用いることが好ましい。熱可塑性樹脂：アクリル酸エステル（acrylic acid ester）系樹脂、メタクリル酸エステル（methacrylic acid ester）系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、スチレンメチルメタクリレートコポリマー（styrene-methylmethacrylate copolymer）、スチレンアクリロニトリルコポリマー（styrene acrylonitrile copolymer）、およびポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等が挙げられる。

上述したアクリル酸エステル系樹脂とは、アクリル酸エステル系単量体からなるポリマーである。上述したメタクリル酸エステル系樹脂とは、メタクリル酸エステル系単量体とアクリル酸エステル系単量体とからなるポリマーであり、例えばポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate、略称ＰＭＭＡ）である。上述したアクリル酸エステル系単量体およびメタクリル酸エステル系単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピルなどの単量体が選ばれる。この内、メタクリル酸メチル単量体およびアクリル酸メチル単量体は特に好ましい。

本発明において、各凹型微細構造２４は、凹型微細構造２４に位置が対応する突起（凸型微細構造７２）がローラー面７１に設けられている転写ローラー７により転写されて裏面２３に形成されたものである。以下、凹型微細構造２４を形成するための転写ローラー７について詳細に説明する。

転写ローラー７は、図７に部分斜視図で示されており、図８、図９はそのローラー面７１の形状の概略を示す説明図である。

転写ローラー７のローラー面７１には、位置が各凹型微細構造２４に対応すると共に側面がそれぞれ平面である截頭四角錐状となっている突起である凸型微細構造７２が複数設けられている。これら凸型微細構造７２は、転写ローラー７の軸方向７３における互いの間隔ｄ１（図８参照）がそれぞれ等しく、且つ、軸方向７３と直交する円周方向７４における互いの間隔ｄ２（図９参照）がそれぞれ等しくなるようにローラー面７１に等間隔で設けられている。

各凸型微細構造７２は、四角形の頂端面７２１と、頂端面７２１とそれぞれ繋がっており軸方向７３において間隔を空けて相対する一対の第１の側面７２２と、一対の第１の側面７２２をそれぞれ繋ぐように円周方向７４において間隔を空けて相対する一対の第２の側面７２３とを有する。

頂端面７２１の四辺のそれぞれの長さは５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。また、一対の第１の側面７２２それぞれのローラー面７１と繋がる側の一端同士の距離ｄ３（図８参照）、および、一対の第２の側面７２３それぞれのローラー面７１と繋がる側の一端同士の距離ｄ４（図９参照）はそれぞれ４０μｍ〜８０μｍであることが好ましい。また、凸型微細構造７２の高さｈ（即ちローラー面７１に対する頂端面７２１の高さ、図８、図９参照）は３０μｍ〜７０μｍであることが好ましい。

以下に、上述した転写ローラー７を用いて照明用導光板２の裏面２３に凹型微細構造２４を形成する方法を、図５、図８、図９、図１０を参照しながら説明する。

凹型微細構造２４を形成するにあたっては、図１０に示したローラー転写設備を用いる。該ローラー転写設備は、上述の転写ローラー７（図１０では図示の簡潔さのため凸型微細構造７２を省略）と、転写ローラー７と間隔をおいて転写ローラー７よりも上流側に設けられた第１の背圧ローラー８１と、転写ローラー７と間隔をおいて転写ローラー７よりも下流側に設けられた第２の背圧ローラー８２とを具えている。稼動時においては、第１の背圧ローラー８１の温度が７０〜１１０℃、転写ローラー７の温度が１００〜１４０℃、第２の背圧ローラー８２の温度が１００〜１４０℃となる。

まず、加熱されて溶融状態となっている熱可塑性樹脂材料が押出機の口金８３から押出される。この際の樹脂の温度は２１０〜２４０℃である。押出された樹脂はまず第１の背圧ローラー８１と転写ローラー７とに挟まれながら送られた後に、転写ローラー７と第２の背圧ローラー８２とに挟まれながら送られる。この過程において、転写ローラー７の凸型微細構造７２が熱可塑性樹脂の表面にめり込み、即ち、転写ローラー７の凸型微細構造７２の突起分が熱可塑性樹脂において凹型微細構造２４の陥没分として転写されることで、転写過程を経た熱可塑性樹脂が、凹型微細構造２４を裏面２３に有する照明用導光板２となる。

上記のように転写過程を経て形成された凹型微細構造２４は、その上記中心間距離Ｌ１が、凸型微細構造７２の上記間隔ｄ２とほぼ対応し、その上記中心間距離Ｌ２が、凸型微細構造７２の上記間隔ｄ１とほぼ対応する。なお、凹型微細構造２４の各側面（一対の第１の側面７２２および一対の第２の側面７２３）は上述したように平面であるが、上記転写過程は照明用導光板２となる熱可塑性樹脂材料が加熱により軟化した状態で行われるので、転写ローラー７の凸型微細構造７２が熱可塑性樹脂材料にめり込んでから引き抜かれる際に、熱可塑性樹脂材料の粘性によって、形成された陥没の周面が多少突出することにより、凹型微細構造２４の曲面２４３および曲線２４１が形成される。

本発明に係る照明装置が含む発光ユニット３の各発光素子３１としては、ＬＥＤを用いることが好ましい。図３および図６に示されているように、発光素子３１は、複数個を一組としてそれぞれ光入射面２１の一側に並ぶように配置されている。発光素子３１から発せられた光線は、光入射面２１から照明用導光板２の内部に入射した後に凹型微細構造２４により散乱されるので、導光板２内部での全反射が抑えられ、光線が光射出面２２から射出される。なお、図示においては両方の光入射面２１に発光素子３１が配置されているが、片方の光入射面２１のみに発光素子３１が配置されるように構成してもよい。

本発明に係る照明装置が含む反射板４は、照明用導光板２の裏面２３を覆うように設けられており、光入射面２１より入射してから裏面２３に向かった光線を光射出面２２側へと反射することができるので、光利用率を向上させることができる。反射板４はその反射面が裏面２３に対して傾斜するように設けられることが好ましく、また、反射板４としては、表面に微細な凹凸が設けられてすりガラス状の反射面を有する反射板や、ホログラム反射板を用いることが好ましい。なお、ホログラム反射板とは、反射面がレーザーや圧印加工されてホログラムパターンが設けられたものである。

本発明に係る照明装置が含む光拡散板５は、照明用導光板２の光射出面２２を覆うように設けられており、光射出面２２から放たれる光線を拡散させてより均等でむらのない発光面を得ることができる。

本発明の発明者は、本発明に係る照明装置に対して光均等度測定を行った。その結果は下述する各実施例にて記すが、先当たってその測定方法を以下に説明する。

図１１に示されているように、本発明に係る照明装置の発光面（拡散板５の出光面）において９箇所の測量点２９を定め、それぞれの測量点２９で輝度を測定し、そのうちの最小輝度の値をＬｍｉｎ、最大輝度の値をＬｍａｘとして、（Ｌｍｉｎ÷Ｌｍａｘ）×１００％の数式によって光均等度を測定した。光均等度は１００％に近いほどむらなく均衡な発光が得られたことになる。

上記９箇所の測量点２９の決定方法は以下の通りである。まず、上記発光面の幅を幅Ａ、長さを長さＢとし、それぞれ発光面の長さ方向両側の２辺と幅Ａの１０分の１の距離を置いて平行な線を１本ずつ引き、またこれら２本の線の中間に該２本の線と平行の線を引き、これら３本の線を長さ方向線２８とする。一方、それぞれ発光面の幅方向両側の２辺と長さＢの１０分の１の距離を置いて平行な線を１本ずつ引き、またこれら２本の線の中間に該２本の線と平行の線を引き、これら３本の線を幅方向線２７とする。そして、３本の長さ方向線２８と、３本の幅方向線２７とがそれぞれ交差した点を、測量点２９と定めた。

以下、本実施形態（第１の実施形態）に係る照明用導光板の具体的な実施例および比較例を説明する。

（実施例Ａ１）
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂（台湾奇美実業社製、製品名ＡＣＲＹＲＥＸ ＣＭ―２０５）を押出機の口金から溶融状態で押し出した。押出時の溶融温度は２３０℃。該溶融状態の樹脂を図１０に示されている上述のローラー転写設備に通した。ここで、第１の背圧ローラー８１の温度は９０℃、転写ローラー７の温度は１２０℃、第２の背圧ローラー８２の温度は１２０℃とした。転写ローラー７は図７、図８、図９に示されているように上述した構造を有するものであり、本実施例においては、凸型微細構造７２の転写ローラー７の軸方向７３における互いの間隔ｄ１（図８参照）がそれぞれ４００μｍ、軸方向７３と直交する円周方向７４における互いの間隔ｄ２（図９参照）がそれぞれ２００μｍ、頂端面７２１の四辺のそれぞれの長さが１４μｍ、一対の第１の側面７２２それぞれのローラー面７１と繋がる側の一端同士の距離ｄ３（図８参照）が６０μｍ、一対の第２の側面７２３それぞれのローラー面７１と繋がる側の一端同士の距離ｄ４（図９参照）が６０μｍ、高さｈ（即ちローラー面７１に対する頂端面７２１の高さ、図８、図９参照）が５０μｍとなっているものを用いた。

転写ローラー７と第１の背圧ローラー８１で挟むようにしてＰＭＭＡ樹脂を相対的に押圧しシート状に圧延すると共に、該樹脂の一面にそれぞれ同一サイズで等間隔に複数の凹型微細構造２４を形成した。更にこの樹脂シートを冷却して、照明用導光板２を得た。凹型微細構造２４が形成された上記一面を裏面２３、その反対面を光射出面２２、これら両面を繋ぐ両側面を光入射面２１とする。

図３〜図６に示されているように、本実施例において裏面２３に形成された複数の凹型微細構造２４は、裏面２３と平行する方向に切った断面形状が四辺をそれぞれ曲線で構成された四角形状となった上に、それぞれの空間部分が、開口側より窄んだ底部２４２を有し、側面がそれぞれ曲面である、截頭四角形状となった。各凹型微細構造２４の裏面２３における開口の長さＷ２（図４参照）は２６０μｍ、幅Ｗ１（図４参照）は１６５μｍ、深さｔ（図６参照）は３５μｍであった。

また、本実施例において裏面２３に形成された複数の凹型微細構造２４の内、隣り合って並んだ２つの凹型微細構造２４の底部２４２同士の、光入射面２１の延伸方向（第１の方向６１）における中心間距離Ｌ１（図４参照）は２００μｍ、光入射面２１の延伸方向と直交する方向（第２の方向６２）における中心間距離Ｌ２は４００μｍであり、即ちＬ１÷Ｌ２＝０．５となった。また、光入射面２１に最も近い凹型微細構造２４の底部２４２の中心と該光入射面２１との距離Ｌ３（図４参照）は１０ｍｍであった。

また、本実施例においては照明用導光板２を、幅Ｗ（第２の方向６２沿いの長さ）が３００ｍｍ、長さＬ（第１の方向６１沿いの長さ）が６００ｍｍ、厚さＴ（即ち裏面２３から光射出面２２までの距離）が３ｍｍとなるように形成した。

また、本実施例において形成された照明用導光板２は凹型微細構造２４の転写率が７０％であった。ここで、転写率とは、凹型微細構造２４の深さｔを転写ローラー７の凸型微細構造７２の高さｈで除算した値に１００％を乗算した値である。即ち、本実施例では、（３５μｍ÷５０μｍ）×１００％＝７０％である。

また、本実施例において形成された凹型微細構造２４の開口総面積の割合は１５％であった（裏面２３の総面積はＷ×Ｌ＝３００ｍｍ×６００ｍｍ＝１８００００ｍｍ^２）。

本実施例において形成された照明用導光板２を、上述のように、発光ユニット３、反射板４、拡散板５と組み合わせて、本実施例における照明装置を成した。この照明装置に対して、上述の光均等度測定を行った結果は（Ｌｍｉｎ÷Ｌｍａｘ）×１００％＝８０％であった。

（比較例）
本比較例では、上記実施例Ａ１と同様の方法で照明用導光板を製造したが、転写ローラーの凸型微細構造が半球形状である点で実施例Ａ１と異なる。該半球形状の凸型微細構造は、直径が２７０μｍ、高さが２３μｍである。このように構成された転写ローラにより転写した結果、照明用導光板に複数の半球形状の凹型微細構造が形成された。これら半球形状の凹型微細構造は、照明用導光板の裏面におけるそれぞれの開口の直径が２７０μｍ、深さが８μｍであった。

よって、本比較例において形成された照明用導光板は凹型微細構造の転写率が３５％であった（即ち、８μｍ÷２３μｍ）×１００％＝３５％）。本比較例での転写率は上述の実施例Ａ１のおよそ半分である。また、本比較例で得られた照明用導光板で、上述の実施例Ａ１と同様に発光ユニット、反射板、拡散板を組み合わせて照明装置を製造し、上述の光均等度測定を行った結果は５８％であった。

以上の比較結果の通り、本発明の上記実施例Ａ１における照明用導光板２は、凹型微細構造２４を特別に設計された形状とすることで、凹型微細構造２４の転写率が、従来のように半球形状である凹型微細構造と比べて大幅に向上した。加えて、本発明の上記実施例Ａ１における照明用導光板２は、凹型微細構造２４が、裏面２３と平行する方向に切った断面形状が四辺をそれぞれ曲線で構成された四角形状となるように形成されたので、これを用いて製造された照明装置は、発光面の光均等度が従来のものと比べて大幅に向上した。また更に、凹型微細構造２４の開口総面積の裏面２３の総面積に対する割合が適度となるように調整されていることも、光均等度の向上に寄与している。

［第２の実施形態］
図１２には、本発明に係る照明用導光板の第２の実施形態が示されている。本実施形態は、上述の第１の実施形態と凹型微細構造２４の形状が同じであるが、配置が異なる。即ち、第１の実施形態では、複数の凹型微細構造２４を縦横一列ずつ並んだ碁盤割りに配置したが、本実施形態では、複数の凹型微細構造２４を、同列に並ぶ凹型微細構造２４と、隣の列に並ぶ凹型微細構造２４とが互い違いになるように配置した。このように配置しても、第１の実施形態と同様の効果が得られた。

第２の実施形態における好適条件は、上記した第１の実施形態と同様である。

［第３の実施形態］
図１３および図１４には、本発明に係る照明用導光板の第３の実施形態が示されている。本実施形態は、上述の第１の実施形態と凹型微細構造２４の形状が同じであるが、配置が異なる。即ち、第１の実施形態では、複数の凹型微細構造２４が等間隔で配置されるのに対し、本実施形態では、複数の凹型微細構造２４が、光入射面２１から遠ざかるに連れて間隔が密になるように裏面２３に配置される。つまり、本実施形態においては、両方の光入射面２４に近づくにつれて照明用導光板２の幅Ｗの方向（第２の方向６２）での凹型微細構造２４同士の間隔が広くなり、裏面２３の中央に近づくにつれて当該間隔が狭くなる。

当該間隔について、複数の凹型微細構造２４の内、隣り合って並んだ２つの凹型微細構造２４の底部２４２同士の、光入射面２１の延伸方向（第１の方向６１）における中心間距離をＬ１（図１３参照）、光入射面２１の延伸方向と直交する方向（第２の方向６２）における中心間距離をＬ２とそれぞれした場合（図１３参照）、Ｌ１÷Ｌ２＝０．１５〜０．９０となることが好ましく、この範囲であれば、良好な光取り出し効率が得られる。なお、Ｌ２は徐々に変化する数値である。

また、各凹型微細構造２４のサイズとしては、裏面２３側の開口の幅Ｗ１および長さＷ２（図１３参照）が、１００μｍ〜５００μｍであり、裏面２３からの深さｔ（図１４参照）が２０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。

また、複数の凹型微細構造２４は、それぞれの裏面２３側の上記開口の面積を合計した総面積の、裏面２３全体の面積に対する割合が（即ち上述の凹型微細構造２４の開口総面積の割合）、５％〜２５％であることが好ましく、より好ましくは１０％〜２０％、更に好ましくは１２％〜１８％であるとよい。

また、本実施形態における照明用導光板２は、その幅Ｗ（第２の方向６２沿いの長さ）が２００ｍｍ〜８００ｍｍ、長さＬ（第１の方向６１沿いの長さ）が２００ｍｍ〜１０００ｍｍ、厚さＴ（即ち裏面２３から光射出面２２までの距離）が２ｍｍ〜８ｍｍであることが好ましい。

以下、本実施形態（第３の実施形態）に係る照明用導光板の具体的な実施例を説明する。

（実施例Ｂ１）
ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）樹脂（台湾奇美実業社製、製品名ＡＣＲＹＲＥＸ ＣＭ―２０５）を押出機の口金から溶融状態で押し出した。押出時の溶融温度は２３０℃。該溶融状態の樹脂を図１０に示されている上述のローラー転写設備に通した。ここで、第１の背圧ローラー８１の温度は９０℃、転写ローラー７の温度は１２０℃、第２の背圧ローラー８２の温度は１２０℃とした。

本実施例における転写ローラー７としては、他の実施例と同様の形状の凸型微細構造７２を有するものであるが、凸型微細構造７２の寸法および配置が異なる。具体的には、転写ローラー７の軸方向７３における互いの間隔ｄ１が２４０〜９３０μｍの範囲内で転写ローラー７の両端から遠ざかるにつれて密になっていると共に、軸方向７３と直交する円周方向７４における互いの間隔ｄ２がそれぞれ２００μｍ、頂端面７２１の四辺のそれぞれの長さが１３μｍ、一対の第１の側面７２２それぞれのローラー面７１と繋がる側の一端同士の距離ｄ３が１０６μｍ、一対の第２の側面７２３それぞれのローラー面７１と繋がる側の一端同士の距離ｄ４が１０６μｍ、高さｈ（即ちローラー面７１に対する頂端面７２１の高さ）が１００μｍとなっているものを用いた。

転写ローラー７と第１の背圧ローラー８１で挟むようにしてＰＭＭＡ樹脂を相対的に押圧しシート状に圧延すると共に、該樹脂の一面にそれぞれ同一サイズであると共に光入射面２１から遠ざかるにつれて間隔が密になっている複数の凹型微細構造２４を形成した。更にこの樹脂シートを冷却して、照明用導光板２を得た。凹型微細構造２４が形成された上記一面を裏面２３、その反対面を光射出面２２、これら両面を繋ぐ両側面を光入射面２１とする。

図１３および図１４に示されているように、本実施例において裏面２３に形成された複数の凹型微細構造２４は、裏面２３と平行する方向に切った断面形状が四辺をそれぞれ曲線で構成された四角形状となった上に、それぞれの空間部分が、開口側より窄んだ底部２４２を有し、側面がそれぞれ曲面である、截頭四角形状となった。各凹型微細構造２４の裏面２３における開口の長さＷ２（図１３参照）は２９０μｍ、幅Ｗ１（図１３参照）は１８５μｍ、深さｔ（図１４参照）は７２μｍであった。

また、本実施例において裏面２３に形成された複数の凹型微細構造２４の内、隣り合って並んだ２つの凹型微細構造２４の底部２４２同士の、光入射面２１の延伸方向（第１の方向６１）における中心間距離Ｌ１（図１３参照）は３００μｍ、光入射面２１の延伸方向と直交する方向（第２の方向６２）における中心間距離Ｌ２はそれぞれ３４０〜１０３０μｍの範囲内であり、即ちＬ１÷Ｌ２＝０．１５〜０．９０の範囲内となった。また、光入射面２１に最も近い凹型微細構造２４の底部２４２の中心と該光入射面２１との距離Ｌ３（図１３参照）は１０ｍｍであった。

また、本実施例においては照明用導光板２を、幅Ｗ（第２の方向６２沿いの長さ）が６００ｍｍ、長さＬ（第１の方向６１沿いの長さ）が６００ｍｍ、厚さＴ（即ち裏面２３から光射出面２２までの距離）が４ｍｍとなるように形成した。

また、本実施例において形成された照明用導光板２は凹型微細構造２４の転写率が７２％であった。即ち、本実施例では、（７２μｍ÷１００μｍ）×１００％＝７２％である。

また、本実施例において形成された凹型微細構造２４の開口総面積の割合は１６％であった（裏面２３の総面積はＷ×Ｌ＝６００ｍｍ×６００ｍｍ＝３６００００ｍｍ^２）。

本実施例において形成された照明用導光板２を、上述のように、発光ユニット３、反射板４、拡散板５と組み合わせて、本実施例における照明装置を成した。この照明装置に対して、上述の光均等度測定を行った結果は（Ｌｍｉｎ÷Ｌｍａｘ）×１００％＝７５％であった。即ち、本実施例でも、良好な光均等度が得られた。

以上、本発明の好ましい実施形態および実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明に係る照明用導光板は、エッジライト式の照明装置の製造に有用である。

２ 照明用導光板
２１ 光入射面
２２ 光射出面
２３ 裏面
２４ 凹型微細構造
２４１ 曲線
２４２ 底部
２４３ 曲面
２７ 幅方向線
２８ 長さ方向線
２９ 測量点
３ 発光ユニット
３１ 発光素子
４ 光反射板
５ 光拡散板
６１ 第１の方向
６２ 第２の方向
７ 転写ローラー
７１ ローラー面
７２ 凸型微細構造
７２１ 頂端面
７２２ 第１の側面
７２３ 第２の側面
７３ 軸方向
７４ 円周方向
ｄ１ 凸型微細構造の転写ローラーの軸方向における互いの間隔
ｄ２ 凸型微細構造の転写ローラーの円周方向における互いの間隔
ｄ３ 一対の第１の側面それぞれのローラー面と繋がる側の一端同士の距離
ｄ４ 一対の第２の側面それぞれのローラー面と繋がる側の一端同士の距離
ｈ 凸型微細構造の高さ
Ｔ 照明用導光板の厚さ
Ｌ 照明用導光板の長さ
Ｗ 照明用導光板の幅
Ｗ１ 凹型微細構造の開口の幅
Ｗ２ 凹型微細構造の開口の長さ
Ｌ１ 凹型微細構造の底部同士の第１の方向における中心間距離
Ｌ２ 凹型微細構造の底部同士の第２の方向における中心間距離
Ｌ３ 光入射面に最も近い凹型微細構造の底部の中心と光入射面との距離
ｔ 凹型微細構造の深さ
θ１、θ２ 夾角
８１ 第１の背圧ローラー
８２ 第２の背圧ローラー
８３ 押出機の口金

Claims (15)

1. 光射出面と、該光射出面の反対面である裏面と、前記光射出面と前記裏面とを繋ぐ少なくとも１つの光入射面とを有する導光板であって、
   前記裏面には、それぞれ前記裏面側に開口を有する複数の凹型微細構造が配置されており、
   各前記凹型微細構造は、前記裏面と平行する方向に切った断面形状が、四辺をそれぞれ曲線で構成された四角形状となるように形成されていることを特徴とする、照明用導光板。
2. 各前記凹型微細構造は、その空間部分が、側面がそれぞれ曲面である截頭四角錐状となるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の照明用導光板。
3. 各前記凹型微細構造は、前記開口の幅および長さが１００〜５００μｍであり、前記裏面からの深さが２０〜１００μｍであることを特徴とする、請求項２に記載の照明用導光板。
4. 前記裏面全体の面積に対する前記複数の凹型微細構造の前記開口の総面積の割合が、５％〜２５％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明用導光板。
5. 前記裏面全体の面積に対する前記複数の凹型微細構造の前記開口の総面積の割合が、１０％〜２０％であることを特徴とする、請求項４に記載の照明用導光板。
6. 前記裏面全体の面積に対する前記複数の凹型微細構造の前記開口の総面積の割合が、１２％〜１８％であることを特徴とする、請求項４に記載の照明用導光板。
7. 前記複数の凹型微細構造は、それぞれ同一サイズであると共に、等間隔で前記裏面に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明用導光板。
8. 前記複数の凹型微細構造は、それぞれ同一サイズであると共に、前記光入射面から遠ざかるに連れて間隔が密になるように前記裏面に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の照明用導光板。
9. 各前記凹型微細構造は、前記開口よりも前記光射出面に近い底部を有し、
   前記光入射面は、第１の方向に沿って延伸しており、
   隣接する前記凹型微細構造の前記底部同士の前記第１の方向における中心間距離をＬ１、隣接する前記凹型微細構造の前記底部同士の前記第１の方向と直行する第２の方向における中心間距離をＬ２とした場合、Ｌ１＜Ｌ２で且つＬ１÷Ｌ２＝０．１５〜０．９０であることを特徴とする、請求項１に記載の照明用導光板。
10. 幅が２００ｍｍ〜８００ｍｍ、長さが２００ｍｍ〜１０００ｍｍ、厚さが２ｍｍ〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の照明用導光板。
11. 各前記凹型微細構造は、前記開口よりも前記光射出面に近い底部を有し、
    前記光入射面に最も近い前記凹型微細構造の前記底部の中心と前記光入射面との距離が１ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする、請求項１に記載の照明用導光板。
12. 各前記凹型微細構造は、前記凹型微細構造に位置が対応する突起がローラー面に設けられている転写ローラーにより転写されて前記裏面に形成されたものであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明用導光板。
13. 各前記凹型微細構造は、その空間部分が、側面がそれぞれ曲面になった截頭四角錐状となるように転写ローラーにより転写されて前記裏面に形成されたものであり、
    前記転写ローラーは、位置が各前記凹型微細構造に対応すると共に側面がそれぞれ平面である截頭四角錐状となっている複数の突起がローラー面に設けられていることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の照明用導光板。
14. アクリル酸エステル（acrylic acid ester）系樹脂、メタクリル酸エステル（methacrylic acid ester）系樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、スチレンメチルメタクリレートコポリマー（styrene-methylmethacrylate copolymer）、スチレンアクリロニトリルコポリマー（styrene acrylonitrile copolymer）、およびポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）からなる群より選ばれた熱可塑性樹脂を材料としてなるものであることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の照明用導光板。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の照明用導光板と、
    前記照明用導光板の前記光入射面に設けられた複数の発光素子と、
    前記照明用導光板の前記裏面を覆うように設けられた光反射板と、
    前記照明用導光板の前記光射出面を覆うように設けられた光拡散板とを備えていることを特徴とする、照明装置。

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