JP2022504070A - 導光板の製造方法、それによって製造された導光板、並びにそれを有する照明装置 - Google Patents

導光板の製造方法、それによって製造された導光板、並びにそれを有する照明装置 Download PDF

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Abstract

Figure 2022504070000001
導光板（ＬＧＰ）の製造方法、それによって製造されたＬＧＰ、並びにそれを備えた照明装置。本方法は、ＬＧＰを調整する工程、及びＬＧＰの底面全体に光散乱粒子を含む印刷溶液を印刷することによって光散乱層を作製する工程を含む。光散乱層は、光散乱粒子の密度が、ＬＧＰの側面に面する発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加するように印刷を制御する第１の方法、並びに、光散乱層の厚さが発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加するように印刷を制御する第２の方法の少なくとも一方によって作製することができる。輝点が正面観察者に見えるのを防ぐことができ、工程を簡素化することができ、かつランベルト分布に似た配光を得ることができる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、その内容の各々が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１８年１０月１日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－０１１６８３５号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する、２０１８年１１月２９日出願の韓国特許出願第１０－２０１８－０１５０７９７号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する、２０１９年４月３日出願の米国特許出願第１６／３７４，３８１号の米国法典第３５編特許法１２０条に基づく優先権の利益を主張するものである。
本開示は、導光板（ＬＧＰ）の製造方法、それによって製造されたＬＧＰ、及びそれを備えた照明装置に関し、より詳細には、光が抽出される輝点が正面観察者に見えるのを防ぐことができ、工程を簡素化することができ、かつランベルト分布に似た配光を得ることができる、ＬＧＰの製造方法、それによって製造されたＬＧＰ、及びそれを備えた照明装置に関する。
概して、導光板（ＬＧＰ）は、例えばアクリル又はポリカーボネートの透明度の高い基板を使用して実装される。ＬＧＰは、光がより高い光屈折率を有する媒体からより低い光屈折率を有する媒体へと移動するときに生じる全内反射を使用して、その内部に光を分配する。ＬＧＰ内を移動する光が光抽出点（又は部位）に当たると、光は屈折し、ＬＧＰから出る。この点に関して、ＬＧＰは、光が外側に抽出される複数の光抽出点を有する必要がある。このような光抽出点は、概して、ＬＧＰにＶ字形の溝を機械加工する方法、インクジェットを使用してレンズを製造する方法、及び図１０に示されるように、スクリーン印刷によってＬＧＰ３の表面にパターン化されたドット５を印刷する方法によって製造される。しかしながら、ＬＧＰ３の表面にパターン化されたドット５を印刷する場合には、ドット５間の距離が大きいことから、拡散シートを追加的に提供する必要がある。
図１１に示されるように、インクジェット技術の発展に応じて、最近は、より小さいドット５の印刷が可能になっている。微細なドット５が、拡散シートのように機能するようにランダムに配置されている場合には、拡散シートを省略することができる。しかしながら、この構造を実際の照明装置に用いると、ドットのサイズを縮小したとしても、インクジェット印刷で作製したドット５は、視覚的に認識することができる。特に、工程のばらつきに起因して、汚れなどが生じる場合がある。この構造は、実際の製品で使用するには幾分不完全でありうる。
加えて、印刷されるドット５の数は、ドット５のサイズが縮小するにつれて増加することから、それらの大量生産は長時間を要する可能性があり、これもまた問題である。
韓国特許第１０－０６５６８９６号明細書（２００６年１２月６日）
本開示のさまざまな態様は、光が抽出される輝点が正面観察者に見えるのを防ぐことができ、工程を簡素化することができ、かつランベルト分布に似た配光を得ることができる、導光板（ＬＧＰ）の製造方法、それによって製造されたＬＧＰ、及びそれを備えた照明装置を提供する。
一態様によれば、エッジライト照明装置に用いられる導光板を製造する方法は、導光板を準備する工程であって、正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、該第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、第１の表面及び第２の表面に接続するために第１の表面の周辺部分及び第２の表面の周辺部分に接続された第３の表面を備えており、該第３の表面が発光ダイオードに面している、工程；並びに、第２の表面の全領域に光散乱粒子を含む印刷溶液を印刷することによって光散乱層を作製する工程を含みうる。光散乱層は、光散乱粒子の密度が第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加するように印刷を制御する第１の方法、及び光散乱層の厚さが第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加するように印刷を制御する第２の方法のうちの少なくとも一方によって作製することができる。
本明細書では、該方法は、光散乱層を作製する前に印刷溶液を製造する工程をさらに含みうる。
印刷溶液は、光散乱粒子の量が、印刷溶液の量の０．１質量％～５質量％の範囲になるように、印刷溶液に光散乱粒子を加えることによって製造することができる。
印刷溶液は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つを含む光散乱粒子を印刷溶液に加えることによって製造することができる。
第１の方法は、単位面積あたりの光散乱粒子の数が、位置に応じて少なくとも１．２倍変化するように印刷を制御することができる。
第１の方法は、光散乱層が第２の表面の全領域に均一な厚さを有するように形成されるように印刷を制御することができる。
第２の方法は、位置に応じた光散乱層の厚さが１μｍから５μｍまでの範囲になるように印刷を制御することができる。
該方法はさらに、光散乱層を作製した後に光散乱層を硬化させる工程を含むことができる。
別の態様によれば、導光板は、導光板本体であって、正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、該第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、第１の表面及び第２の表面に接続するために第１の表面の周辺部分及び第２の表面の周辺部分に接続された第３の表面であって、発光ダイオードに面している第３の表面を含む、導光板本体；並びに、第２の表面の全領域に作製された光散乱層であって、マトリクス層と、該マトリクス層中に分散された多数の光散乱粒子とを含む光散乱層を含むことができる。光散乱層の厚さは、第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加しうる。
さらなる態様によれば、導光板は、正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、該第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、第１の表面及び第２の表面に接続するために第１の表面の周辺部分及び第２の表面の周辺部分に接続された第３の表面であって、発光ダイオードに面している第３の表面を含む、導光板本体；並びに、第２の表面の全領域に作製された光散乱層であって、マトリクス層と、該マトリクス層中に分散された多数の光散乱粒子とを含む光散乱層を含むことができる。多数の光散乱粒子の分散密度は、第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加しうる。
本明細書では、光散乱層は、第２の表面の全領域に均一な厚さで作製することができる。
光散乱層の表面は、平坦な表面でありうる。
光散乱層の表面粗さは、１００ｎｍ以下でありうる。
位置に応じた光散乱層の厚さは、１μｍから５μｍまでの範囲である。
光散乱粒子は、マトリクス層の屈折率よりも高い屈折率を有する材料から形成することができる。
光散乱粒子は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つから形成することができる。
導光板は、３０％以下のヘイズ値及び５０％以上の透過率を有しうる。
さらなる態様によれば、照明装置は、上述の導光板；該導光板の側面として画成された第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面するように配置された少なくとも１つの発光ダイオード；及び、導光板と発光ダイオードとが配置される空間を提供するフレームを含むことができる。
発光ダイオードがオンの場合、光は、導光板の正面として画成された第１の表面、及び導光板の背面として画成された第２の表面を通して照射されうる。発光ダイオードがオフの場合、第１の表面に面する正面観察者は、導光板を通して第２の表面を観察することができる。
照明装置はさらに、導光板の背面として画成された第２の表面に隣接して配置されたリフレクタを含むことができる。
上記のとおり、本開示によれば、光散乱粒子を含む光散乱層は、単一の印刷プロセスにおいて、正面観察者に対して、ＬＧＰの背面の全領域に作製される。したがって、これにより、光が抽出される輝点が正面観察者に見える現象、すなわち、パターンの不一致又は規則的にパターン化された形状に起因して、関連技術におけるインクジェット印刷で発生する汚れが正面観察者に見えるという問題を防ぐことができる。
加えて、本開示によれば、光散乱層は、単一の印刷プロセスで作製することができ、ＬＧＰの前に配置された拡散シートは省略することができ、レンズの製造の場合に必要とされる低表面エネルギー層などの追加の層は不要であってよく、それによってＬＧＰ製造プロセスを簡素化する。
さらには、本開示によれば、印刷溶液に対する光散乱粒子の密度は、ＬＧＰの側面に配置されたＬＥＤからの距離が増加するにつれて徐々に増加するように制御されるか、あるいは、光散乱粒子の厚さは、ＬＧＰの側面に配置されたＬＥＤからの距離が増加するにつれて徐々に増加するように制御される。これにより、結果的に、ＬＥＤに隣接する領域から過剰な量の光が出るという問題を防ぎ、ランベルト分布に似た配光を得ることができる。
加えて、本開示によれば、照明装置は、透明な照明装置として提供することができる。すなわち、ＬＥＤがオンの場合には、ＬＧＰの正面及び背面の両方から光を照射することができ、ＬＥＤがオフの場合には、照明装置の背後にある任意の物体が正面観察者から見える。
本開示の方法及び装置はともに、本開示のある特定の原則を説明する役割を担う、本明細書に組み込まれる添付の図面及び以下の詳細な説明から明らかである、又はより詳細に記載されている、他の特徴及び利点を有する。
例示的な実施形態によるＬＧＰの製造方法を示すプロセス流れ図 例示的な実施形態によって製造されたＬＧＰを概略的に示す概念図 例示的な実施形態によって製造されたＬＧＰを含む照明装置を概略的に示す概念図 例示的な実施形態によって製造されたＬＧＰを含む照明装置を概略的に示す概念図 比較例１によって製造されたＬＧＰを観察することによって得られた画像 本開示の比較例１によって製造されたＬＧＰの配光図 本開示の比較例１及び２によって製造されたＬＧＰの濃度に依存する位置固有の輝度均一性を示すグラフ 本開示の実施例１によって製造されたＬＧＰの配光図 本開示の実施例１によって製造されたＬＧＰを用いた照明装置を示す図 本開示の実施例１によって製造されたＬＧＰを用いた照明装置を示す図 関連技術のＬＧＰを示す概略図 関連技術のＬＧＰを示す概略図
これより、導光板（ＬＧＰ）の製造方法、それによって製造されたＬＧＰ、及びそれを備えた照明装置について、添付の図面を参照して詳細に説明する。
以下の説明では、本開示に組み込まれる既知の機能及び構成要素の詳細な説明は、それらを含めることによって本開示の主題が不明確になる場合には省略される。
図１及び２に示されるように、例示的な実施形態によるＬＧＰの製造方法は、そのエッジに配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）によって照明されるエッジライト照明装置１０（図３及び４参照）で用いられるＬＧＰ１００の製造方法である。
この点に関して、例示的な実施形態によるＬＧＰの製造方法は、ＬＧＰ準備工程Ｓ１１０及び光散乱層製造工程Ｓ１３０を含む。例示的な実施形態によるＬＧＰの製造方法はさらに、光散乱層製造工程Ｓ１３０の前に、印刷溶液製造工程Ｓ１２０を含みうる。
最初に、ＬＧＰ準備工程Ｓ１１０において、透明プレートとしてＬＧＰ１００を準備する。例えば、ＬＧＰ１００は、アクリル又はガラスから形成された基板を使用して実装させることができる。ＬＧＰ１００が透明な基板を使用して実装される場合、透明なＬＥＤ照明装置は、該装置の背後の画像が見えるように提供することができる。この点に関して、ＬＧＰ１００は、３０％以下のヘイズ値及び５０％以上の透過率を有しうる。例示的な実施形態によれば、正面観察者に面し、それを通して光が照射されるＬＧＰ１００の表面は、「正面」と呼ばれ、正面とは反対側のＬＧＰ１００の表面は「背面」と呼ばれ、正面と背面を接続するために正面の周辺と背面の周辺とに接続されたＬＧＰ１００の表面は、ＬＧＰ１００の側面と呼ばれる。
その後、印刷溶液製造工程Ｓ１２０では、光散乱粒子１３０を含む印刷溶液が製造される。本明細書では、例示的な実施形態によれば、印刷溶液中の光散乱粒子１３０の含有量は、関連技術のドットパターン印刷溶液と比較した場合に、非常に少量であることが必要とされる。光散乱層１４０が後述する光散乱層製造工程Ｓ１３０で製造されると、光散乱層１４０は、関連技術のドット形状を形成する代わりに表面を提供し、それによって、全体の面積を増大させる。したがって、大量の光が、ＬＥＤ２００に隣接する領域から出る。この問題を克服するために、光散乱粒子１３０の含有量は、関連技術のドットパターン印刷溶液と比較した場合に、非常に少なく設定される。
この点に関して、印刷溶液製造工程Ｓ１２０では、光散乱粒子１３０は、印刷溶液に対するその含有量が、０．１質量％～５質量％の範囲、好ましくは２質量％以下になりうるように、印刷溶液に加えられる。
本明細書では、例示的な実施形態によれば、光散乱粒子１３０は、印刷溶液の材料の屈折率とは異なる屈折率、特に印刷溶液の材料の屈折率よりも高い屈折率を有する材料を使用して実装することができる。例えば、印刷溶液製造工程Ｓ１２０では、印刷溶液に加えられる光散乱粒子１３０は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つでありうるが、これらに限定されない。しかしながら、これは単なる一例であり、光散乱粒子１３０は上記材料に限定されない。むしろ、光散乱粒子１３０は、印刷溶液の材料の屈折率よりも高い屈折率を有するさまざまな他の材料を使用して実装することができる。本明細書では、ＢａＴｉＯ３が光散乱粒子１３０として使用するために選択される場合、ポリシロキサンとジプロピレングリコールメチルエーテル（ＤＰＭ）との混合溶液を、印刷溶液として使用することができる。しかしながら、これは単なる一例であり、印刷溶液は上記混合溶液に限定されない。
例えば、ＴｉＯ２が光散乱粒子１３０として選択される場合には、ヘキサメチレンジアクリレート、ｅｘｏ－１，７，７－トリメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタ－２－イルアクリレート、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２－メトキシエチル、及びジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシドの混合物を、印刷溶液として使用することができる。
その後、光散乱層製造工程Ｓ１３０では、印刷溶液は、ＬＧＰ１００の背面の全領域に印刷され、それによって、光散乱粒子１３０がその中に分散されている、連続的な光散乱層１４０を形成する。光散乱粒子１３０の含有量が著しく低い印刷溶液がＬＧＰ１００の背面の全領域に印刷される場合、上述のように、光散乱層１４０の表面は、平坦な表面を形成する。すなわち、光散乱粒子１３０のいずれも、光散乱層１４０の表面から突出しない。例えば、光散乱層１４０の表面で拡散反射が起こる発光条件において、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して、光散乱層１４０の表面の１０μｍ×１０μｍの領域から１００ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）が測定された。上述のように、散乱層１４０内にのみ分散された光散乱粒子１３０は、光が抽出される輝点が正面観察者に見える現象、すなわち、パターンの不一致又は規則的にパターン化された形状に起因して、関連技術におけるインクジェット印刷で発生する汚れが正面観察者に見えるという問題を防ぐことができる。
加えて、光散乱層１４０は、関連技術のドットパターン化されたスポットとして作製される代わりにＬＧＰ１００の背面の全領域を覆う単一の表面を形成するように作製されることから、関連技術ではＬＧＰの前に配置されていた拡散シートは省略することができ、レンズの製造の場合に必要とされる低表面エネルギー層などの追加の層は不要となる可能性があり、それによってＬＧＰ製造プロセスが簡素化される。加えて、例示的な実施形態による光散乱層製造工程Ｓ１３０では、光散乱層１４０は、単一の印刷プロセスで製造することができ、それによって製造プロセスを簡素化することができる。
加えて、例示的な実施形態による光散乱層製造工程Ｓ１３０は、光散乱層１４０内の光散乱粒子１３０の含有量がＬＧＰ１００の側面の少なくとも１つの表面に面するＬＥＤ２００からの距離に応じて位置固有の方式で変化するように印刷プロセスを制御する第１の方法、及び光散乱層１４０の厚さがＬＧＰ１００の側面の少なくとも１つの表面に面するＬＥＤ２００からの距離に応じて位置固有の方式で変化するように印刷プロセスを制御する第２の方法のうちの少なくとも一方を使用する。この特徴は、ＬＧＰ１００の側面に配置されたＬＥＤ２００からの距離に応じて、光抽出効率の差を調整することを意図としている。すなわち、領域全体にわたって均一な配光を実現するためには、ＬＥＤ２００に近い領域の光抽出効率を低下させ、ＬＥＤ２００から遠い領域の光抽出効率を増加させる必要があることから、印刷プロセスは上述のように制御される。
具体的には、光散乱層製造工程Ｓ１３０で用いられる第１の方法は、印刷溶液に対する、単位面積あたりの光散乱粒子の密度が、ＬＧＰ１００の側面の少なくとも１つの表面に面するＬＥＤ２００からの距離の増加とともに徐々に増加するように印刷プロセスを制御することができる。例えば、光散乱層製造工程Ｓ１３０では、印刷プロセスは、単位面積あたりの光散乱粒子１３０の数が、位置に応じて少なくとも１．２倍変化するように制御することができる。例えば、印刷プロセスは、ＬＥＤ２００に隣接して位置する光散乱層１４０の部分内に分散された多数の光散乱粒子１３０が５０％になり、一方、ＬＥＤ２００から最も遠い位置にある光散乱層１４０の部分内に分散された多数の光散乱粒子１３０が８０％になるように制御することができる。本明細書では、第１の方法では、印刷プロセスは、光散乱層１４０の厚さがＬＧＰ１００の背面の全領域にわたって均一になるように制御することができる。例えば、第１の方法では、ＢａＴｉＯ３から形成された光散乱粒子を含む２つの溶液、すなわち、光散乱粒子の重量比が０．５％の溶液と、光散乱粒子の重量比が１．２％の溶液とが調製される。その後、２つの溶液の両方を使用することができるインクジェットヘッドが準備される。サブシーケンスでは、光散乱層は、単位体積あたりの光散乱粒子の数が位置に応じて変化するように、インクジェットヘッドを使用して均一な厚さで印刷される。この場合、全体の印刷濃度を一定に維持しつつ、２つの溶液の注入率を連続的に変化させることによって、均一な印刷厚さ及び単位体積あたり異なる数の光散乱粒子を有する光散乱層を印刷及び作製することができる。
加えて、光散乱層製造工程Ｓ１３０に用いられる第２の方法は、光散乱層１４０の厚さがＬＧＰ１００の側面の少なくとも１つの表面に面するＬＥＤ２００からの距離の増加とともに徐々に増加するように印刷プロセスを制御することができる。例えば、光散乱層製造工程Ｓ１３０に用いられる第２の方法では、印刷プロセスは、光散乱層１４０の厚さが位置に応じて１μｍから５μｍまでの範囲になるように制御することができる。すなわち、光散乱層製造工程Ｓ１３０では、印刷プロセスは、ＬＥＤ２００に隣接して位置する光散乱層１４０の部分の厚さが１μｍである一方、ＬＥＤ２００から最も遠い位置にある光散乱層１４０の部分の厚さが５μｍになるように制御することができる。本明細書では、光散乱層製造工程Ｓ１３０では、印刷プロセスは、ＬＥＤ２００に隣接して位置する光散乱層１４０の部分の厚さが１μｍになるように制御することができ、その後、光散乱層１４０の厚さは、ＬＥＤ２００から最も遠い位置にある光散乱層１４０の部分の厚さが最終的に５μｍになるように、例えばガウス分布曲線の形態で、徐々に増加する。本明細書では、光散乱層１４０の厚さが１μｍ未満の場合、ランベルト分布に似た配光は得ることができない。光散乱層１４０の厚さが５μｍを超える場合には、印刷された光散乱層１４０を乾燥させることは困難であり、問題となる。
ＬＥＤ２００は、例示的な実施形態によれば、ＬＧＰ１００の一方の表面にのみ配置されると説明してきたが、ＬＥＤ２００は、ＬＧＰ１００の反対側の側面に配置されていてもよい。この場合、光散乱層１４０は、ＬＧＰ１００の中央部分に位置するその部分の厚さが最大になるように製造することができる。すなわち、ＬＧＰ１００の中央領域に、５μｍである、光散乱層１４０の最も厚い部分を設けることができる。
上述のように、光散乱層製造工程Ｓ１３０では、印刷溶液に対する光散乱粒子１３０の密度は、ＬＧＰ１００の側面の少なくとも１つの表面に面するＬＥＤ２００からの距離が増加するにつれて徐々に増加するように制御することができ、光散乱粒子１３０の厚さは、ガウス分布曲線の形態で徐々に増加するように制御することができ、あるいは、光散乱粒子１３０の厚さは、印刷溶液に対する光散乱粒子１３０の密度が、ＬＧＰ１００の側面の少なくとも１つの表面に面するＬＥＤ２００からの距離が増加するにつれて徐々に増加するように制御される間に、徐々に増加するように制御することができる。その結果、これにより、過剰な量の光がＬＥＤ２００に隣接する領域から出るという問題を防ぎ、ランベルト分布に似た配光（図８を参照）を得ることができる。
最後に、例示的な実施形態によるＬＧＰの製造方法はさらに、光散乱層製造工程Ｓ１３０においてＬＧＰ１００の背面の全領域に作製された光散乱層１４０を硬化させる光散乱層硬化工程Ｓ１４０を含むことができる。光散乱層硬化工程Ｓ１４０では、光散乱層１４０は、インライン紫外線（ＵＶ）硬化装置を使用して硬化することができる。
図２に示されるように、光散乱層硬化工程Ｓ１４０が完了すると、例示的な実施形態によるＬＧＰ１００が製造される。すなわち、例示的な実施形態によるＬＧＰ１００は、ＬＥＤ２００がその側面に隣接して配置され、光散乱層１４０がＬＧＰ本体１１０の背面の全領域に作製された、ＬＧＰ本体１１０を含む。本明細書では、光散乱層１４０は、マトリクス層１２０と、該マトリクス層１２０に分散された多数の光散乱粒子１３０とを含む。
例示的な実施形態によれば、光散乱層１４０の表面は、その表面粗さ（Ｒａ）が例えば１００ｎｍ以下である、平坦な表面を形成する。光散乱層１４０の厚さは、ＬＥＤ２００が配置されているＬＧＰ１００の側面からの距離が増加するにつれて、ガウス分布曲線の形態で徐々に増加する。ＬＥＤ２００に最も隣接した光散乱層１４０の部分の厚さは、１μｍの最小厚さでありうるのに対し、ＬＥＤ２００から最も遠い位置にある光散乱層１４０の部分の厚さは、５μｍの最小厚さでありうる。
加えて、多数の光散乱粒子１３０の分散密度は、ＬＥＤ２００が配置されているＬＧＰ１００の側面からの距離が増加するにつれて徐々に増加しうる。本明細書では、光散乱粒子１３０は、その屈折率が光散乱層１４０の材料の屈折率より高い材料から形成することができる。例えば、光散乱粒子１３０は、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つから形成することができるが、これらに限定されない。
上述のように、光散乱粒子１３０の分散密度が、ＬＥＤ２００が配置されているＬＧＰ１００の側面からの距離が増加するにつれて徐々に増加する場合には、光散乱層１４０は、ＬＧＰ１００の背面の全領域にわたって均一な厚さで作製することができる。
図３に示されるように、上述のように例示的な実施形態によるＬＧＰの製造方法によって製造されたＬＧＰ１００を、照明装置１０で使用することができる。
例示的な実施形態による照明装置１０は、上述のように、ＬＧＰ１００及びＬＥＤ２００、並びにフレーム３００を含むエッジライト照明装置である。
ＬＥＤ２００は、ＬＧＰ１００の少なくとも１つの側面に配置される。すなわち、ＬＥＤ２００は、図面を見ると、ＬＧＰ１００の左側面、右側面、又は左右両側面に配置することができる。本明細書では、少なくとも１つのＬＥＤ２００を各側面に配置することができる。加えて、フレーム３００は、ＬＧＰ１００及びＬＥＤ２００が配置される空間を提供する。図３に示されるように、フレーム３００は、それを通して光が照射されるＬＧＰ１００の領域（すなわち、図面の上部）を除き、ＬＧＰ１００の部分全体を取り囲むように構成することができる。
本明細書では、リフレクタシート４００は、ＬＧＰ１００の背面とフレーム３００との間に配置されて、ＬＧＰ１００の背面から出た光を前方に反射することができる。
加えて、図４に示されるように、フレーム３００は、ＬＧＰ１００の正面及び背面を露出するように構成することができる。すなわち、長方形のドアフレームの形状をしたフレーム３００をＬＧＰ１００に結合することができる。この場合、ＬＥＤ２００がオンのとき、光は、ＬＧＰ１００の露出した正面及び背面を通して反対方向に照射される。ＬＥＤ２００がオフのとき、正面観察者が透明なＬＧＰ１００を通して照明装置１０の背後の画像を見ることができるように、ＬＧＰ１００は、３０％以下のヘイズ値及び５０％以上の透過率を有する。
比較例１
１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍのサイズを有するガラスＬＧＰを準備した。光散乱層には、Ａｔｅｃｈ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ社から入手可能な、１２質量％のＴｉＯ２粒子を含む白色インクを準備した。本明細書では、白色インクは、ヘキサメチレンジアクリレート、ｅｘｏ－１，７，７－トリメチルビシクロ［２．２．１］ヘプタ－２－イルアクリレート、アクリル酸ベンジル、アクリル酸２－メトキシエチル、及びジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシドの混合物であった。４００×４００ｄｐｉ（１インチあたりの液滴数）の印刷濃度で、ＬＧＰの特定の領域が印刷されないようにＬＧＰの印刷を実施することによって、及び、液滴のサイズを１２ｐＬに調整することによって、濃度勾配を付与した。濃度勾配によれば、ＬＥＤに隣接する部分は１０％の濃度で印刷され（すなわち、１×１インチ２（約２．５４×２．５４ｃｍ２）あたりの液滴数は４００×４００×１０％＝１６，０００）、一方、ＬＥＤから最も遠い部分は２０％の濃度で印刷された。
その後、Ｌｕｍｉｎｕｓ Ｉｎｃ．社から入手可能な１２個のＬＥＤを直列に接続することによってそれぞれ提供される２本のＬＥＤバーを、ＬＧＰの左側面と右側面に取り付け、３５Ｖ及び６３ｍＡの電力をそれらに供給しつつ、結果として得られる生成物を観察した。加えて、ミノルタ株式会社から入手可能なＣＳ－１０００分光放射計を使用して輝度を測定した。その結果、平均正面輝度は４１００ｃｄ／ｃｍ２であると測定された。
図５の画像を参照すると、それを通して光が照射されるドットが視覚的に認識された。複数の領域で、ドット間の比較的長い距離は１００μｍを超えた。不規則な位置で発生するこのような部分は、黒い点として観察された。加えて、印刷されたドットの位置精度の問題に起因して、密集領域と粗い領域の違いによって生じる汚れが発生した。さらに、図６の配光図に示されるように、光散乱層、すなわち印刷された層の厚さが薄いことに起因して、配光が横方向に顕著に広がっていることが認識された。
比較例２
ＬＥＤに隣接する領域で３０％の濃度、ＬＥＤから最も遠くに位置した領域で６０％の濃度で印刷を行い、残りの条件は比較例１と同じように制御した。
比較例１及び２によって製造されたＬＧＰの濃度に依存する位置固有の輝度均一性を示す図７のグラフを参照すると、比較例１の位置固有の輝度（すなわち、ひし形でマークされた曲線）は、比較例２の位置固有の輝度（すなわち、正方形でマークされた曲線）よりも高い均一性を有していたことが認識された。
実施例１
Ｃｏｒｎｉｎｇ Ｉｎｃ．社から入手可能な１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×２ｍｍのサイズを有するＩｒｉｓ（商標）ガラスのプレートを、ＬＧＰとして準備した。このＩｒｉｓ（商標）ガラスプレートを切断し、次に、インライン超音波洗浄機を使用して洗浄した。光散乱層には、２質量％のＢａＴｉＯ３粉末を含む溶液を調製した。ジプロピレングリコールメチルエーテル（ＤＰＭ）溶液を調製し、ＢａＴｉＯ３粉末を分散剤と一緒にＤＰＭ溶液に投入し、分散させた。得られた溶液を、ＢａＴｉＯ３粉末の最終含有量が０．３質量％になるように、ポリシロキサンと混合した。その後、この混合溶液を、液滴のサイズを１２ｐＬに調整することにより、８００×８００ｄｐｉの印刷濃度に対して、領域に応じて異なる印刷濃度でＬＧＰに印刷した。具体的には、ＬＥＤに隣接する部分が５０％の濃度で印刷され（すなわち、１×１インチ２（約２．５４×２．５４ｃｍ２）あたりの液滴数は、８００×８００×５０％＝３２０，０００）、ＬＥＤから最も遠い部分が８０％の濃度で印刷される（すなわち、１×１インチ２（約２．５４×２．５４ｃｍ２）あたりの液滴数は８００×８００×８０％＝５１２，０００）ように、濃度勾配を与えることによって印刷を行った。ビットマップ形式の印刷濃度を有する印刷マップを使用した。印刷後、印刷された層を、インライン硬化装置を使用して硬化させた。本明細書では、メタルハライドランプを使用して、１Ｊ／ｃｍ２の強度を有する光を照射した。液滴の数は、比較例１の液滴の数の約３０倍に増加した。その結果、液滴は互いに完全に接続し、それにより、印刷された層に厚さ勾配を有しつつ、平坦かつ滑らかな印刷表面を形成した。本明細書では、滑らかな表面とは、光沢のある平坦な表面を指す。
その後、Ｌｕｍｉｎｕｓ Ｉｎｃ．社から入手可能な１２個のＬＥＤを直列に接続することによってそれぞれ提供される２本のＬＥＤバーを、ＬＧＰの左側面と右側面に取り付け、３９Ｖ及び４９８ｍＡの電力をそれらに供給しつつ、結果として得られる生成物を観察した。加えて、ミノルタ株式会社から入手可能なＣＳ－１０００分光放射計を使用して輝度を測定した。その結果、平均正面輝度は１４７４０ｃｄ／ｃｍ２であると測定された。ドットが互いに接続しているため、印刷濃度の違いによる汚れも、液滴間の間隔に起因した黒点も見られなかった。加えて、図８の配光図に示されるように、照射光の方向に応じた配光は、光散乱層の厚さ、すなわち、印刷された層の厚さが増すにつれて、ランベルトの分布により類似していた。図９Ａ及び９Ｂの図に示されるように、ＬＥＤがオフにされると、透明なＬＧＰ及び印刷された層は、該ＬＧＰ及び印刷された層の背後の物体を視覚的に認識可能にし、それによって透明な照明装置を提供する。ＬＧＰの透過率及びヘイズ値は、ＢＹＫ－Ｇａｒｄｎｅｒ ＧｍｂＨ社から入手可能なＢＹＫ－Ｇａｒｄｎｅｒヘイズメータを使用して測定して、８７％及び１５％であった。
本開示の特定の例示的な実施形態の前述の説明は、図面に関して提示されているのであり、網羅的であること、又は本開示を本明細書に開示される正確な形態に限定することを意図するものではなく、上記教示に照らして、当業者にとって、多くの修正及び変形が明らかに可能であろう。
したがって、本開示の範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本明細書に添付された特許請求の範囲及びそれらの等価物によって定義されることが意図されている。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
エッジライト照明装置に用いられる導光板を製造する方法において、該方法が、
導光板を準備する工程であって、正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、前記第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、前記第１の表面及び前記第２の表面に接続するために前記第１の表面の周辺部分と前記第２の表面の周辺部分とに接続された第３の表面を備えており、前記第３の表面が発光ダイオードに面している、工程；及び
前記第２の表面の全領域に光散乱粒子を含む印刷溶液を印刷することによって光散乱層を作製する工程
を含み、
前記光散乱層が、前記光散乱粒子の密度が前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する前記発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加するように前記印刷を制御する第１の方法、及び前記光散乱層の厚さが前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する前記発光ダイオードからの前記距離の増加とともに徐々に増加するように前記印刷を制御する第２の方法のうちの少なくとも一方によって作製することができる、
方法。
実施形態２
前記光散乱層を作製する前に、前記印刷溶液を製造する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
実施形態３
前記光散乱粒子の量が前記印刷溶液の量の０．１質量％～５質量％の範囲になるように前記印刷溶液に前記光散乱粒子を加えることによって、前記印刷溶液が製造される、実施形態２に記載の方法。
実施形態４
前記印刷溶液が、該印刷溶液に前記光散乱粒子を加えることによって製造され、前記光散乱粒子がＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つを含む、実施形態２に記載の方法。
実施形態５
前記第１の方法が、単位面積あたりの前記光散乱粒子の数が位置に応じて少なくとも１．２倍変化するように前記印刷を制御する、実施形態１に記載の方法。
実施形態６
前記第１の方法が、前記光散乱層が前記第２の表面の全領域に均一な厚さを有するように形成されるように前記印刷を制御する、実施形態１に記載の方法。
実施形態７
前記第２の方法が、位置に応じた前記光散乱層の厚さが１μｍから５μｍまでの範囲になるように、前記印刷を制御する、実施形態１に記載の方法。
実施形態８
前記光散乱層を作製した後に、前記光散乱層を硬化する工程をさらに含む、実施形態１に記載の方法。
実施形態９
導光板であって、
正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、前記第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、前記第１の表面及び前記第２の表面に接続するために前記第１の表面の周辺部分と前記第２の表面の周辺部分とに接続された第３の表面であって、発光ダイオードに面している第３の表面を含む、導光板本体；及び
前記第２の表面の全領域に作製された光散乱層であって、マトリクス層と、該マトリクス層中に分散された多数の光散乱粒子とを含む、光散乱層
を含み、
前記光散乱層の厚さが、前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する前記発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加する、
導光板。
実施形態１０
導光板において、
導光板本体であって、正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、前記第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、前記第１の表面及び前記第２の表面に接続するために前記第１の表面の周辺部分と前記第２の表面の周辺部分とに接続された第３の表面であって、発光ダイオードに面している第３の表面を含む、導光板本体；及び
前記第２の表面の全領域に作製された光散乱層であって、マトリクス層と、該マトリクス層中に分散された多数の光散乱粒子とを含む、光散乱層
を備えており、
前記多数の光散乱粒子の分散密度が、前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する前記発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加する、
導光板。
実施形態１１
前記光散乱層が、前記第２の表面の全領域に均一な厚さで作製される、実施形態１０に記載の導光板。
実施形態１２
前記光散乱層の表面が平坦な表面を含む、実施形態９又は１０に記載の導光板。
実施形態１３
前記光散乱層の表面粗さが１００ｎｍ以下である、実施形態１２に記載の導光板。
実施形態１４
位置に応じた前記光散乱層の厚さが１μｍから５μｍまでの範囲である、実施形態９に記載の導光板。
実施形態１５
前記光散乱粒子が、前記マトリクス層の屈折率よりも高い屈折率を有する材料から形成される、実施形態９又は１０に記載の導光板。
実施形態１６
前記光散乱粒子が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つを含む、実施形態１５に記載の導光板。
実施形態１７
前記導光板が、３０％以下のヘイズ値及び５０％以上の透過率を有する実施形態９又は１０に記載の導光板。
実施形態１８
照明装置であって、
実施形態９又は１０に記載の導光板；
前記導光板の側面として画成された前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面するように配置された少なくとも１つの発光ダイオード；及び
前記導光板と前記発光ダイオードとが配置される空間を提供するフレーム
を備えている、
照明装置。
実施形態１９
前記発光ダイオードがオンの場合、光が、前記導光板の正面として画成された前記第１の表面及び前記導光板の背面として画成された前記第２の表面を通して照射され、
前記発光ダイオードがオフの場合、前記第１の表面に面する正面観察者が、前記導光板を通して前記第２の表面を観察することができる、
実施形態１８に記載の照明装置。
実施形態２０
前記導光板の背面として画成された前記第２の表面に隣接して配置されたリフレクタをさらに備えている、実施形態１８に記載の照明装置。
３ ＬＧＰ
５ ドット
１００ ＬＧＰ
１１０ ＬＧＰ本体
１２０ マトリクス層
１３０ 光散乱粒子
１４０ 光散乱層
２００ ＬＥＤ
３００ フレーム
４００ リフレクタシート

Claims (10)

  1. 導光板において、
    導光板本体であって、正面観察者に面しており、それを通して光が照射される第１の表面、前記第１の表面とは反対側の第２の表面、並びに、前記第１の表面及び前記第２の表面に接続するために前記第１の表面の周辺部分と前記第２の表面の周辺部分とに接続された第３の表面であって、発光ダイオードに面している第３の表面を含む、導光板本体；及び
    前記第２の表面の全領域に作製された光散乱層であって、マトリクス層と、該マトリクス層中に分散された多数の光散乱粒子とを含む、光散乱層
    を備えており、
    前記多数の光散乱粒子の分散密度が、前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面する前記発光ダイオードからの距離の増加とともに徐々に増加する、
    導光板。
  2. 前記光散乱層が、前記第２の表面の全領域に均一な厚さで作製される、請求項１に記載の導光板。
  3. 前記光散乱層の表面が平坦な表面を含む、請求項１又は２に記載の導光板。
  4. 前記光散乱層の表面粗さが１００ｎｍ以下である、請求項３に記載の導光板。
  5. 位置に応じた前記光散乱層の厚さが１μｍから５μｍまでの範囲である、請求項１に記載の導光板。
  6. 前記光散乱粒子が、前記マトリクス層の屈折率よりも高い屈折率を有する材料から形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の導光板。
  7. 前記光散乱粒子が、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＢａＴｉＯ３、及びＳｎＯ２の中から選択される少なくとも１つを含む、請求項６に記載の導光板。
  8. 前記導光板が、３０％以下のヘイズ値及び５０％以上の透過率を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の導光板。
  9. 照明装置であって、
    請求項１に記載の導光板；
    前記導光板の側面として画成された前記第３の表面のうちの少なくとも１つの表面に面するように配置された少なくとも１つの発光ダイオード；及び
    前記導光板と前記発光ダイオードとが配置される空間を提供するフレーム
    を備えている、
    照明装置。
  10. 前記発光ダイオードがオンの場合、光が、前記導光板の正面として画成された前記第１の表面及び前記導光板の背面として画成された前記第２の表面を通して照射され、
    前記発光ダイオードがオフの場合、前記第１の表面に面する正面観察者が、前記導光板を通して前記第２の表面を観察することができる、
    請求項９に記載の照明装置。
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