JP3025080U - 面状光源用導光体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 導光板の表面方向への光の出射量を多くする
ことができ、しかも光の損失を少なくできる光利用効率
に優れた面状光源用導光体を提供する。 【解決手段】 導光板２、この導光板の裏面に密着配置
された光反射シート３、及びこれら導光板と光反射シー
トの界面に設けられた光散乱パターン４とからなるエッ
ジライト型面状光源用導光体であって、前記光散乱パタ
ーン４が光反射シート３と接触して、前記導光板２内に
埋置されてなる面状光源用導光体１。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、ノート型やラップトップ型等のパーソナルコンピューターやワード プロセッサー、及び携帯用液晶テレビジョン、携帯用ゲーム機やカー・ナビゲー ション等の液晶表示装置等に用いられる面状光源用導光体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、導光板の側面に光源を備えた、いわゆるエッジライト型の面状光源用導 光体は、例えば図４に示すように、光源（図示せず）からの光を導光板１２の側 面から入射させ、導光板１２の裏面上（光出射面ａの反対側の面ｂ）に光散乱性 を有する印刷層１４を所定のパターンに設け、この印刷層１４に当たった光が散 乱することを利用して、導光板１２の表面（光射出面ａ）方向に表面全体に光を 出射させるもので、必要に応じて導光板１２の裏面側に、光反射シート１３を近 接させた構造となっている。

【０００３】 この光散乱性を有する印刷層１４は、光散乱性を持つインクでグラデーション パターンを印刷するのが一般的で、このインクは光散乱材と透明または半透明性 のバインダーとからなり、光散乱材には粒径０．１〜３０μｍ程度のガラスまた はプラスチック粒子、それらの中空粒子、またはシリカ、炭酸カルシウム、タル ク、酸化チタン等の充填材が用いられる。 バインダーとしては、導光板への印刷性、密着性等を考慮した材質が選択され るが、一般的にポリエステル系、ウレタン系、アクリル系、メタクリル系、エポ キシ系、シリコーン系等の液状樹脂またはこれらの樹脂を溶剤に溶かしたものが 用いられ、印刷層の形成には、通常、スクリーン印刷等の印刷方法が用いられて いる。

【０００４】 ところが、印刷によって光散乱性を有する層を所定のパターンに形成する場合 、その層は導光板の外側に通常３〜１００μｍの厚みで形成されることになり、 厳密には導光板の中を進んできた光が一度、導光板の中から印刷層の中に入り、 ここで上記した粒子に衝突して散乱が起こる。

【０００５】 すなわち、光は印刷層の厚み分だけ導光板の外側に出た位置で散乱が起こるこ とになり、このため散乱された光が導光板の裏面側に出やすく、結果として導光 板の表面から出射する光の量が少なくなるという問題があった。 このため、特開平４−１４５４８５号公報に示すように、プラスチック材料か らなる導光板の内部全体に屈折率の異なる微粒子を分散して光散乱部位を設け、 その導光板の裏面に光反射シートを設けた構成とし、これによって導光板表面か らの出射の光の量を多くできるという技術が開示されている。

【０００６】 このようなエッジライト型の面状光源用導光体においては、通常、導光板の側 面から入射した光が、導光板とその外側の空気との界面で全反射しながら進んで ゆくのである。

【０００７】 ここで、導光板として用いられる材質の全反射角については、一般にη／η’ ＝ｓｉｎＩ’／ｓｉｎＩより求めることができる。つまり、図５（ａ）〜（ｃ） に示すように、導光板として用いられる材質の屈折率をη、空気の屈折率をη’ （≒１．００）とすると、臨界角Ｉ₂ は、Ｉ₂ ＝ｓｉｎ^-1（１／η）より求めら れ［図５（ｂ）］、Ｉ₃ ＞Ｉ₂ の場合の光のみ全反射して導光板内を進むことが でき［図５（ｃ）］、Ｉ₁ ＜Ｉ₂ の光は、その位置で図５（ａ）に示すように光 が導光板から出射するのである。

【０００８】 このため、導光板のみの構成では、導光板の側面から入射した光は、すぐに導 光板表面から出射するか、あるいは全反射して導光板の裏面側から出射するかの いずれかとなり、導光板表面全体から光を出射させることはできない。 そこで、導光板内の光を適当な割合で光を様々な角度に変え、導光板表面全体 から光を出射させるようにする工夫が必要となる。 このために、前述したように導光板の裏面上に光散乱性を有する印刷層を所定 のパターンに設けたり、特開平４−１４５４８５号公報のように光散乱部位を設 けていたのである。

【０００９】 ところで、上記特開平４−１４５４８５号公報に示す導光体の場合には、導光 板の内部に点在している光散乱部位が、その光の進行方向を変化させ、その一部 の光が導光板の上面に向かって出射するという構造になっている。

【００１０】 ここで、光は反射しながら進んでくるので、光が入射する側面の方向（すなわ ち水平方向）を基準として、その上方向ないし下方向の範囲内の方向から光散乱 部位に当たることになる。このうち光散乱部位の上方向から光散乱部位に当たっ た光は、主として上方向に散乱し、下方向から当たった光は主として下方向に散 乱するのである。

【００１１】 このため、上記従来の技術では、下方向、つまり裏面の方向に出射した光を上 方向、つまり表面の方向に変化させるため、導光板の裏面に光反射シートを近接 させて配置した構成になっている。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のエッジライト型の面状光源用導光体においては、導 光板の裏面の方向に一度散乱して反射した光は、導光板裏面に設けた光反射シー トにより、導光板表面方向の光に変えられるが、再び導光板内の光散乱のための 微粒子に当たり、導光板裏面方向に向かう光となる割合が多いので、導光板表面 から出射する場合の光の利用率が悪く、相対的に表面方向への出射量が少なくな り、光の損失が多くなるという問題があった。 また、導光板表面全体から光が出射するように、光散乱効果のための微粒子を 制御することが困難であるという問題もあった。

【００１３】 したがって、本考案の課題は、上記従来の問題点を解決できる、導光板の表面 方向への光の出射量を多くすることができ、しかも光の損失を少なくできる光利 用効率に優れた面状光源用導光体を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、上記課題を解決するために種々検討を重ねた結果、光散乱性を 有するパターンを、導光板にその表面を導光板の表面とほぼ同一表面となるよう に埋設し、これに光反射シートを密接して設けることにより、導光板に入射した 光の多くを導光板表面から出射することができ、光の損失を少なくできる実用上 望ましい面状光源用導光体を見い出し、本考案を完成させた。

【００１５】 すなわち、本考案は、導光板、この導光板の裏面に密着配置された光反射シー ト、及びこれら導光板と光反射シートの界面に設けられた光散乱パターンとから なるエッジライト型面状光源用導光体であって、前記光散乱パターンが光反射シ ートと接触して、前記導光板内に埋置されてなる面状光源用導光体を要旨とする ものである。

【００１６】 さらに詳しくは光散乱パターンがグラデーションパターンであり、かつこれに 含有される光散乱材が導光板の受光面からの距離が遠ざかるに従って多くなるパ ターンである上記面状光源用導光体、また光散乱材が印刷または塗布された光反 射シートを、光散乱材面を上にして金型底面に敷き、その上部に透明性合成樹脂 を用いて注型成型法により一体成形してなる上記面状光源用導光体、さらに光反 射シートに印刷または塗布された光散乱材のグラデーションパターンの空隙に、 透明性合成樹脂を完全に満たすように塗布し、該シートの塗布された面を導光板 下面と貼り合わせてなる上記面状光源用導光体を夫々好適とするものである。

【００１７】 また本考案は、光反射シートのかわりにプラスチックシートを用いた請求項３ に記載の面状光源用導光体において、そのプラスチックシートだけを剥離した後 、その面に光反射シートを密着配置させてなる面状光源用導光体が好ましく採用 され、さらに、光反射シートのかわりにプラスチックシートを用いた請求項４に 記載の面状光源用導光体において、そのプラスチックシートだけを剥離した後、 その面に光反射シートを密着配置させてなる面状光源用導光体が好ましく採用さ れる。

【００１８】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態について、添付図面に基づいて説明する。 図１は、本考案の面状光源用導光体の一例を示す説明図、図２は本考案の面状 光源用導光体の他の一例を示す説明図、図３は本考案の面状光源用導光体のさら に他の一例を示す説明図である。 図１に示すように、面状光源用導光体１は、導光板２、この導光板２の裏面に 密着配置された光反射シート３、及びこれら導光板２と光反射シート３の界面に 設けられた光散乱パターン４とから構成されている。

【００１９】 本考案に用いられる上記導光板は、主に平板状体からなるものであるが、断面 くさび形のものでも特に問題はない。また、その材質としては、透明性のプラス チック材料等が例示され、例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）、 ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ジエチレングリコールビスアリルカ ーボネート樹脂（ＣＲ−３９）、ＰＶＣ、ＡＳ樹脂、ＭＳ樹脂、ポリシクロヘキ シルメタクリレート（ＰＣＨＭＡ）、ポリ４−メチルペンテン−１（ＴＰＸ）、 アクリルシロップ、不飽和ポリエステルなどやフェニルシリコーン樹脂、メチル フェニルシリコーン樹脂、その他ジメチルシロキサンからなるシリコーン樹脂な どから選ばれたものが挙げられる。 また、この導光板の厚さは、通常２〜５ｍｍ程度である。

【００２０】 上記導光板２の裏面、すなわち光射出面ａの反対側の面ｂには、光反射シート ３が密着配置されている。この光反射シート３は、導光板の光射出面の反対側の 面ｂに当たった光を光射出面ａ方向に反射させるためのものであり、通常、アル ミニウムシート、ＰＥＴフィルムあるいはＰＣフィルムを基材とし、その上にア ルミ層、銀層、ニッケル層、クロム層等を蒸着、スパッタリング、メッキ等によ って鏡面状に設けたシート等のような光を完全に遮断し反射できる材質のもの等 が挙げられる。 これらアルミ層等の光反射層の厚さは、０．１〜２０μｍに制御することが好 ましい。０．１μｍよりも薄いと、光を効率良く反射させることができず、また ２０μｍより厚いと、光反射については問題ないが、生産性、コスト等を考慮す ると好ましくない。 その他として、光反射性と散乱性の両方の特徴を持つシートを使用しても良く 、この場合は白色系のプラスチックシート、白色系の発泡プラスチックシートな どが用いられる。 これら光反射シートとしての厚みは、通常３０〜３００μｍ程度である。

【００２１】 上記のように、導光板２の光射出面の反対側の面には、光反射シート３が密着 配置されているので、散乱反射した光を導光板の裏面から外側に出ないように導 光板の界面で確実に反射させて表面方向に向かわせる働きをする。 このため、従来のように一度、導光板から出て光反射シートで反射され、再び 導光板の中へ入って、表面方向へ出射する間のそれぞれの界面での光の損失を避 けることができる。

【００２２】 また、本考案の導光体を構成する導光板２と光反射シート３の界面には、光散 乱パターン４が形成されており、光反射シート３と接触して、前記導光板２内に 埋置されている。 この光散乱パターン４は、導光板２に、その表面を当該導光板の表面とほぼ同 一表面となるように埋設されている。 また光散乱パターン４は、光散乱性を有するインクで印刷されてなるものが、 通常用いられる。 上記光散乱パターン４は、導光板２に埋設されて所望パターンに形成された態 様のものとなっているが、このパターンは、図１に示す態様のものでは等間隔に 形成されているが、これに限定されるものではなく、好ましくは請求項２に記載 してあるようなグラデーションパターンにすればよい。 このグラデーションパターンは、例えば導光板２の受光面から反対側面に至る 長さにわたって直径０．１ｍｍ〜１．５ｍｍのドット形状とし、徐々に大きくな るようにグラデーションさせて、光散乱パターンを形成させるのがよい。

【００２３】 また、そのドットの形状は、図１では、断面曲形状の形態のパターンを示した が、例えば、断面三角形状、断面多角形状、中央部凹形状であってもよく、また 図２に示すように、図１の形態と上下逆形状であってもよく、光を導光板の表面 方向に反射できるような形状であれば特に制限されるものではない。

【００２４】 上記のように、導光板２と光反射シート３の界面には、光散乱パターン４を所 望のパターンに形成させているので、導光板の側面に位置する光源から入射した 光が全反射しながら進んでくるのは従来と同様であるが、本考案では光散乱パタ ーンに当たる光は、水平方向より上方向から当たることになるため、これによっ て光は、主として表面方向に散乱することになり、効率的に表面に向かって光を 出射させることができる。

【００２５】 また、本考案の面状光源用導光体のさらに他の例として、図３に示すように、 光反射シート３に印刷または塗布された光散乱パターン４の空隙に、透明性合成 樹脂５を完全に満たすように塗布し、該シート３の塗布された面を導光板２下面 と貼り合わせたものとしてもよい。

【００２６】 本考案の面状光源用導光体の製造方法については、例えば、導光板上に光散乱 パターンを印刷で形成した後、液状の熱硬化型あるいはＵＶ熱硬化型材料等のよ うな導光板と同質の材料で光散乱パターンを埋設し、その上に光反射シートを密 着配置させる方法、プラスチックフィルム等に光散乱パターンを印刷しておき、 これを金型にインサートした状態で導光板を形成させ、次いでプラスチックフィ ルムを剥離し、光散乱パターンを導光板側に埋設・転写した後、その上に光反射 シートを密着配置させる方法、あるいは光反射層を形成したフィルム上に光散乱 パターンを印刷し、これをインサートした状態で導光板を形成し、一体成形する 方法、さらには図２に示すように、導光板上に所定パターンの溝を刻設し、これ を金型内で光散乱性を有するインク等でその溝を埋め、次いでこの導光板と同質 材料の液状体を均一になるように流し込んで、二層構造として導光体を形成する 方法等が挙げられる。

【００２７】 上記導光板については、プレス成形、押出成形、注型成形等様々な製法が挙げ られるが、これらのどの製法を用いてもよく、上記の導光体の形成方法に適した 方法で行なえばよい。

【００２８】 本考案の作用は、光散乱パターンを導光板下面に内蔵したことにより、この一 体化によって導光体の中を進んできた光は、導光体の中にある光散乱パターンの 光散乱材粒子にぶつかって散乱するので、従来のように導光体の外に出た位置で の散乱ではないので効率よく光を射出面に導くことができ、結果として面光源と しての発光効率（輝度）が格段に向上させることができたことにある。

【００２９】

【実施例】

以下、本考案の実施態様を実施例を挙げて説明するが、本考案はこれらに限定 されるものではない。 （実施例１） 厚さ７５μｍ、大きさ２００×２００ｍｍのポリエステルシートの片面にアル ミ蒸着層を約５μｍ形成し、その上に光散乱パターンとして白色インク（十條化 工社製、スーパーグロスインキ）を用いて直径０．３ｍｍ〜１ｍｍの円形のドッ トをグラデーションパターンで印刷形成した。 このシートを印刷された面を上にして大きさ２００×２００ｍｍ、深さ４ｍｍ の金型の底に配置し、この上にジメチルシリコーンを主とする透明硬化性樹脂（ 信越化学工業社製）を注入し、加熱硬化させ、成形品を得た。 この成形品は厚さ約４ｍｍ、大きさ２００×２００ｍｍの透明導光体でその内 部にグラデーションパターンを持つ光散乱パターンがあり、最下面には、アルミ 蒸着された鏡面を持つポリエステルシートが一体化されたものとなった。

【００３０】 （実施例２） 厚さ７５μｍ、大きさ２００×２００ｍｍのポリエステルシートの片面に光散 乱パターンとして白色インク（十條化工社製、スーパーグロスインキ）を用いて 、直径０．３ｍｍ〜１ｍｍの円形のドットをグラデーションパターンで印刷形成 した。 次に、印刷された面に、紫外線硬化性の透明樹脂が使用されているインク（帝 国インキ社製、セリコール）を約１５μｍ塗布し、光散乱パターンであるグラデ ーションパターンの空隙を完全に満たした。 ここで、厚さ４ｍｍ、大きさ２００×２００ｍｍのＰＭＭＡ樹脂の板を用意し 、この板の片面に該シートの塗布された面を貼り合わせ、これに紫外線を照射し 、透明樹脂を硬化させた。 こののち、該シートのみを剥し取り、そこに光反射シートを密着配置させ、成 形品を得た。 この成形品は厚さ約４ｍｍ、大きさ２００×２００ｍｍの透明導光体でその内 部にグラデーションパターンを持つ光散乱パターンがあるものとなった。

【００３１】 （実施例３） 厚さ７５μｍ、大きさ２００×２００ｍｍのポリエステルシートの片面にアル ミ蒸着層を約５μｍ形成し、その上に光散乱パターンとして白色インク（十條化 工社製、スーパーグロスインキ）を用いて、直径０．３ｍｍ〜１ｍｍの円形のド ットをグラデーションパターンで印刷形成した。 次に、印刷された面に、ＵＶ硬化性の透明樹脂が使用されているインク（帝国 インキ社製、セリコール）を約１５μｍ塗布し、光散乱パターンであるグラデー ションパターンの空隙を完全に満たした。 ここで、厚さ４ｍｍ、大きさ２００×２００ｍｍのＰＭＭＡ樹脂の板を用意し 、この板の片面に該シートの塗布された面を貼り合わせ、これに紫外線を照射し 、透明樹脂を硬化し、成形品を得た。

【００３２】 （実施例４） 厚さ７５μｍ、大きさ２００×２００ｍｍのポリエステルシートの片面に光散 乱パターンとして白色インク（十條化工社製、スーパーグロスインキ）を用いて 、直径０．３ｍｍ〜１ｍｍの円形のドットをグラデーションパターンで印刷形成 した。 このシートを印刷された面を上にして大きさ２００×２００ｍｍ、深さ４ｍｍ の金型の底に配置し、この上にジメチルシリコーンを主とする透明硬化性樹脂（ 信越化学工業社製）を注入し、加熱硬化させた後、該シートのみを剥し取り、そ こに光反射シートを密着配置させ、成形品を得た。

【００３３】 （比較例） 厚さ４ｍｍ、大きさ２００×２００ｍｍのＰＭＭＡ樹脂の板を用意し、この板 の片面に光散乱パターンとして白色インク（十條化工社製、スーパーグロスイン キ）を用いて、直径０．３ｍｍ〜１ｍｍの円形のドットをグラデーションパター ンで印刷形成した。 光反射シートは、印刷面側に配置するだけとした。

【００３４】 （結果） 実施例１〜４及び比較例に光源として直径２．６ｍｍの冷陰極管と、冷陰極管 の周囲にリフレクターを配置した。 なお、比較例は、印刷面側に実施例に用いた光反射シートを使用し、これを配 設するのみとした。 以上の状態で、導光体の上面から射出する光の輝度を、各々３０点測定し、こ の平均値を求めたところ以下のようになった。

【００３５】 実施例１・・・９５ｃｄ／ｍ² 実施例２・・・９０ｃｄ／ｍ² 実施例３・・・９２ｃｄ／ｍ² 実施例４・・・８８ｃｄ／ｍ² 比較例 ・・・８０ｃｄ／ｍ²

【００３６】

【考案の効果】

本考案の面状光源用導光体によれば、導光板と光反射シートとの界面に設けら れた光散乱パターンが導光板内に埋置されているので、導光板の側面から入射し た光が、前記パターンに当たり、導光板の表面方向に反射し、光の出射量を多く することができる。 また、導光板の裏面、すなわち光射出面の反対側の面に光反射シートが密着配 置されているので、導光板の裏面に散乱された光を光反射シートによって反射さ せることができ、外部への光の漏れをなくし、光の損失を抑え、光利用効率に優 れた面状光源用導光板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の面状光源用導光体の一例を示す拡大断
面説明図である。

【図２】本考案の面状光源用導光体の他の一例を示す拡
大断面説明図である。

【図３】本考案の面状光源用導光体のさらに他の一例を
示す拡大断面説明図である。

【図４】従来の面状光源用導光体の一例を示す拡大断面
説明図である。

【図５】導光板として用いられる材質の全反射について
の説明図であり、（ａ）は出射状態を示し、（ｂ）は臨
界角状態を示し、（ｃ）は全反射状態を示す。

【符号の説明】１ …導光体 ２…導光板 ３…光反射シート ４…光散乱パターン ５…透明合成樹脂 １２…導光板 １３…光反射シート １４…印刷層 ａ…光射出面 ｂ…光射出面の反対側の面

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導光板、この導光板の裏面に密着配置さ
   れた光反射シート、及びこれら導光板と光反射シートの
   界面に設けられた光散乱パターンとからなるエッジライ
   ト型面状光源用導光体であって、前記光散乱パターンが
   光反射シートと接触して、前記導光板内に埋置されてな
   ることを特徴とする面状光源用導光体。
2. 【請求項２】 光散乱パターンがグラデーションパター
   ンであり、かつこれに含有される光散乱材が導光板の受
   光面からの距離が遠ざかるに従って多くなるパターンで
   あることを特徴とする請求項１に記載の面状光源用導光
   体。
3. 【請求項３】 光散乱材が印刷または塗布された光反射
   シートを、光散乱材面を上にして金型底面に敷き、その
   上部に透明性合成樹脂を用いて注型成型法により一体成
   形してなることを特徴とする請求項１または２に記載の
   面状光源用導光体。
4. 【請求項４】 光反射シートに印刷または塗布された光
   散乱材のグラデーションパターンの空隙に、透明性合成
   樹脂を完全に満たすように塗布し、該シートの塗布され
   た面を導光板下面と貼り合わせてなる請求項１または２
   に記載の面状光源用導光体。
5. 【請求項５】 光反射シートのかわりにプラスチックシ
   ートを用いた請求項３に記載の面状光源用導光体におい
   て、そのプラスチックシートだけを剥離した後、その面
   に光反射シートを密着配置させてなることを特徴とする
   請求項１または２に記載の面状光源用導光体。
6. 【請求項６】 光反射シートのかわりにプラスチックシ
   ートを用いた請求項４に記載の面状光源用導光体におい
   て、そのプラスチックシートだけを剥離した後、その面
   に光反射シートを密着配置させてなることを特徴とする
   請求項１または２に記載の面状光源用導光体。