JP3030465B2 - 光量制御部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は光量を調節するための光学部材に関するもの
であり、さらに詳しくはパーソナルコンピューター類の
液晶ディスプレイに使用されるバックライトや医療用シ
ャウカステン、電照表示板等の様ないわゆる薄型ライト
ボックスにおける、照光面の明るさを均一に調節するた
めの光量調節部材に関するものである。

［従来の技術］ 従来、均一な照光面を必要とする薄型ライトボックス
には、照光面の側端に光源を設け、該光源の光を導光板
に反射パターンを形成した光量制御部材によって照光面
に均一に分散させるいわゆるエッジライト方式と、開放
面を照光面とする偏平筺体の内部に光源を設け、該光源
の光をその真上に設けた、反射パターンを有するライテ
ィングカーテンと称する透光性反射板よりなる光量制御
部材によって筺体内面との間で反復反射させて均一な照
光面とする、いわゆるライティングカーテン方式とがあ
った。

エッジライト方式は透明プラスチックやガラス等で出
来た導光板とともに使用するために重く、またエッジラ
イト方式は導光板の端面から光を導入するために、照光
面が大きくなっても比例して導光部分の面積が増大しな
いから、暗くなる欠点がある。

ライティングカーテン方式は導光板を使用しないので
軽くて明るい利点があるが、均一な照光面を得るために
は前記筺体内面の反射面との間に厳密な位置関係が要求
されるために、組立が煩雑であった。

エッジライト方式もライティングカーテン方式も光量
制御部材上の反射パターンとしては、従来アルミ蒸着パ
ターンの様な正反射パターンのほか、白色顔料による印
刷パターンが用いられていたが、正反射パターンは反射
率は大きいが指向性があるために、照光面上に見る角度
による視差を生じる欠点があり、白色顔料による印刷パ
ターンでは印刷性を保持するためにインキ中に添加され
る各種添加剤によって顔料の持つ反射波長特性がシフト
する結果、いわゆる色ズレを生じる欠点があった。また
印刷による白色パターンでは、該パターンを構成するド
ットの大きさには印刷技術上の制限があって、あまり小
ささく出来ないため、視認し得ない様な大きさのドット
を印刷することは困難であるから、ドット像を陰蔽する
ためには照光面に別途の光拡散板が必要であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は透過光量および反射光量を調節するための光
量制御部材において、従来の光量制御手段がもっていた
前述の諸問題を解決して、軽くて明るくしかも組立が容
易で視差が少ないライトボックスを可能にし、色ムラが
なくしかも構造が簡単な光量制御部材を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 透過光量および反射光量を調節するための本発明の光
量制御部材は、プラスチック構造体に微小節理よりなる
白色パターンを設けて形成された光量制御手段を有して
おり、この様な光量制御手段は前記微小節理よりなる白
色パターンを形成させるにあたり、前記プラスチック構
造体の強溶媒である第１の溶媒と前記プラスチック構造
体の貧溶媒でかつ前記第１の溶媒に対して相溶性のある
第２の溶媒のいずれにも不溶性のフォトレジストでプラ
スチック構造体の面をマスキングしたる後に、これを前
記第１の溶媒と前記第２の溶媒に順次浸漬することによ
って形成させることができる。

［作用］ 本発明の作用を図に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例である光量制御部材の部分
斜視図であり、第２図（ａ）は第１図におけるドット部
分の拡大平断面図であり、（ｂ）はその側断面図であ
る。

第３図は本発明の他の一実施例における白色パターン
を構成している微小節理を10000倍に拡大した平断面で
ある。

本発明において、白色パターンを形成すべきプラスチ
ック構造体にとって強溶媒である第１の溶媒と貧溶媒で
ある第２の溶媒のいずれに対しても不溶性であるフォト
レジストで当該プラスチック構造体の表面をパターン部
分を残してマスキングしたる後、これをまず第１の溶剤
に浸漬するとフォトレジストで覆われていない部分は膨
潤して体積が増す。

次いでこれを第２の溶媒に浸漬すると第１の溶媒と第
２の溶媒は相溶性であるから急速に溶媒の置換が起こり
体積が縮小して極めて微細な無数の亀裂が生じるが、プ
ラスチック構造体は結晶性が低いので前記亀裂は第２図
や第３図に示した様に不規則に深さ方向に幾重にも重な
ったいわゆる微小節理の層となる。

次に表面の溶媒とフォトレジストを除去すると当該プ
ラスチック構造体の表面には第１図に示した様な微小節
理層よりなるシャープなパターンが形成される。

この様にしてプラスチック構造体の表面に形成された
微小節理層よりなるパターンは、これに光を照射すると
照射された光は高密度に、しかも不規則に深さ方向に幾
重にも形成された微細な亀裂によって反射と屈折を繰り
返すから、微小節理が薄くても白色性にすぐれ、極めて
高い非指向性の反射率を示す。

また微小節理層よりなる白色パターンは前述した様に
薄い層の中で極めて多数回の反射と屈折を立体的に繰り
返すために反射と屈折を平面的に行うエッチング面やサ
ンドブラスト面に比べて透過率に対して極めてすぐれた
拡散性を示すので白色パターン層が薄くてよいから光の
損失も少ない。従ってプラスチック構造体の表面にこの
様な微小節理よりなる白色パターンを形成してなる本発
明の光量制御部材は照明された光を効率よく反射または
屈折して的確に無指向的に制御する。

また本発明の光量制御部材には照射された光を反射ま
たは屈折させる際に、その波長特性を変える様な要因は
含まれていないので色ズレを起こすことはない。

次に本発明の実施例について説明する。

［実施例−１］ 第４図は本発明の一実施例の光量制御部材を用いた薄
形ライトボックスの側断面図であり、該図において内面
に反射面５を形成している偏平筐体１の内部に直管型蛍
光管２を配して光源となし、筐体１の開口面に光透過性
の拡散板４を設けて照光面となし、光拡散板４と光源２
の間にライティングカーテンと呼ばれる光制御部材３を
設けて照光面上の明るさを均一に制御している。

このライティングカーテン３はポリメチルメタクリレ
ート板（以下アクリル板という）の表面に微小節理より
なる25メッシュの大きさのドットパターンをその密度が
光源から遠ざかるに従って小さくなる様に形成して作ら
れている。

ライティングカーテン３上の微小節理層より成る前記
ドットパターンは透明なアクリル板の片表面をポリエス
テル製粘着テープで覆い、他の片表面にＰ−ジアゾフエ
ニルアミン・パラフオルムアルデヒド縮合物１部および
ゼラチン19部の水溶液を0.2mmワイヤバーで塗布し、こ
れを常温で送風乾燥して形成したフォトレジスト層の上
に予めパターンを焼付けた銀塩フイルムを密着させ、そ
の上から1KW高圧水銀灯で２分間露光し、40℃の温湯に
浸漬してフォトレジスト層の未露光部を洗い流しした
後、第１の溶媒であるクロロホルムに30秒間浸漬し、次
いで第２の溶媒であるｎ−ヘキサンに２分間浸漬するこ
とによって露出したアクリル板表面に形成される。フオ
トレジスト層は最後に90℃の熱湯によって剥離される。

この様にして作ったライティングカーテン３の反射率
と透過濃度はそれぞれ95％と1.80であって白色性と光拡
散性に極めてすぐれているので、このライティングカー
テン３を装着した第４図のライトボックスは従来のライ
トボックスに比べて10％以上の明るさを有しているにも
拘らずパターンのドットが視認されることもなく視差も
殆んどないから組立が格段に容易であった。

［実施例−２］ 第５図は本発明の他の一実施例の光量制御部材を装着
したバックライトの側断面を示す図であり、該バックラ
イトは実施例−１と同様の光源２を内蔵した偏平筐体１
の開口部に本発明の光量制御部材10を装着して形成され
ている。

光量制御部材10は薄手（厚さ1mm）のアクリル製光拡
散透過部材11（三菱レーヨン（株））製乳半板＃435）
の片表面に実施例−１と同様の方法によって微小節理層
よりなる200メッシュの白色ドットパターンを形成して
作られている。

この様にして形成された微小節理層は白色性と拡散反
射性に極めてすぐれているので基材のプラスチック構造
体である光拡散透過部材11が薄くてもドットの影が金属
蒸着によるドットの様に照光面に投影されることがな
い。

従ってその光量制御部材10を装着した第５図のバック
ライトは光ムラのない極めて明るい照光面を提供し、そ
の照光面はドットパターンのすぐれた光拡散性の故に視
差がなく、しかも各部材の関係位置が多少変動しても光
ムラを生ずることがないから組立も極めて容易であっ
た。

本実施例の様に光量制御部材を構成する基材は必ずし
も透明である必要はなく、光拡散等の機能を有するプラ
スチック板を用いることで一層高性能な光量制御部材を
実現することができる。従って、本発明におけるプラス
チック構造体は必ずしも透明である必要はない。

［実施例−３］ 第６図は本発明の更に他の一実施例の光量制御部材を
装着したバックライトの側断面図である。

該図において、実施例−１と同様に内面が反射面であ
る偏平筐体１の内部に光源２を設け、筐体１の開口部に
本発明の光量制御部材７を装着してバックライトが構成
されている。

光量制御部材７は厚さ0.5mmの透明ポリカーボネート
板９の表面の全面に微小節理層よりなる白色層を設け、
裏面に同様の白色微小節理層を200メッシュのドットパ
ターン状に設けて形成されている。

光量制御部材７上の前記ドットパターン６はそのドッ
ト密度が光源からの距離が大きくなるに従って小さくな
る様に設定されており、光源２の光を白色ドットパター
ン６と筐体内面の反射面５の間で反復反射させ、更に表
面の白色層８を透過する際に拡散されることによって光
量制御部材７の表面に均一な照光面を形成する様になっ
ている。

ドットパターン６は透明ポリカーボネート板９の裏面
を実施例−１と同様のフオトレジストによってパターン
部分を残してマスキングした後これを第１溶媒であるキ
シレンに１分間、第２溶媒であるｎ−ヘキサンに２分間
づつ順次浸漬して形成する。

また、表面の白色層８はポリカーボネート板の表面を
残してゼラチンでマスキングした後、キシレンと四塩化
炭素の同容量よりなる混合溶媒を第１溶媒とし、ｎ−ヘ
キサンを第２溶媒としてそれぞれに順次30秒、及び２分
間づつ浸漬して形成する。

この様にして形成した光量制御部材７の微小節理パタ
ーン６の反射率と透過光学濃度はそれぞれ96％と1.83で
あり、表面の白色層は反射率が42％、透過光学濃度が0.
33であり、いずれの微小節理層も極めてすぐれた光拡散
性を有していた。

このようにして製作した光量制御部材７を用いた薄型
ライトボクスは、実施例−１と同様に視差がなく組立が
容易で色ムラが皆無である。また、ライティングカーテ
ンと光拡散部材を一体化したことで、組立がさらに容易
になり、従来のアルミ蒸着層のパターンによるライティ
ングカーテンとアクリル樹脂拡散板を用いた場合に比較
して20％明るくすることができた。又、光量制御部材７
を一枚の薄いプラスチック板にでき、かなりの軽量化が
できた。これにより、一層薄いライトボクスが製作で
き、例えば液晶テレビ用のバックライトとして最適であ
った。

本実施例で示した様に、光量制御部材に用いる透明プ
ラスチック板はアクリル板の他にポリカーボネート板を
用いることができる。同様にして種々のプラスチック板
を用いることができ、本発明は前記２種類のプラスチッ
ク板に限られるものではない。

また、本実施例において拡散面８を形成した後に、微
小節理による光拡散面は反射率の高い白色面に限らず、
光透過拡散面の様に反射率の低い光拡散面も形成させる
ことができる。つまり反射率の高い光拡散面から反射率
の低い光拡散面まで任意の光拡散面を第１溶媒または第
２溶媒の選択によって形成させることができる。これ
は、全面に光拡散面を形成させる場合でもパターン状に
形成させる場合でも同様であり、これ等の微小節理層は
いずれもすぐれた拡散性を有している。

［実施例−４］ エッジライト方式の導光板を本発明の方法で製作した
実施例を示す。

第７図にエッジライト方式による従来の薄型ライトボ
ックスの構造を示し、第８図に本実施例における薄型ラ
イトボックスの構造を示す。従来の薄型ライトボックス
は反射シート12,光源２、２、導光板13、および拡散シ
ート４で構成されるが、本実施例の薄型ライトボックス
には拡散シート４に相当するものが無い。従って従来の
薄型ライトボックスでは拡散シート４の上の表面が照光
面になるが、本実施例の薄型ライトボックスでは導光板
13の上面が照光面となる。従来のエッジライト方式の薄
型ライトボックスで、第７図における拡散シート４を設
ける主たる目的は、導光板13の下面に形成された光量制
御用の反射パターンが見えるのを防ぐことである。従っ
て該ドットパターンが目で知覚出来ないほど微細であれ
ば拡散シート４は不要となり、光の利用効率が大きく向
上し、部品点数が減ることで組立が容易になる。

導光板の下面に光量制御用に形成させるドットパター
ンは実施例−２と同様に200メッシュのドットパターン
であれば良いが、従来の白色顔料を含有するインキをス
クリーン印刷する方法では、この様に微細なドットパタ
ーンを形成させることは出来ない。また、スクリーン印
刷したドットパターンの反射率は80％程度であり、光の
利用効率が低い。

本実施例における導光板を兼ねた光量制御部材の製作
方法を説明する。

透明なアクリル板13（2mm厚）の片表面に実施例−１
と同様な方法でフォトレジスト層を形成させ、照光面を
均一な照度にすべく設計された200メッシュのドットパ
ターンを露光、現像の後、他の片表面にゼラチン水溶液
を塗布、乾燥する。これを第１の溶媒であるクロロホル
ムに30秒浸漬した後、第２の溶媒であるｎ−ヘキサンに
２分浸漬して微小節理パターン15を形成させ、最後に90
℃の熱湯に浸漬してフォトレジストの露光部分と反対の
面のゼラチン層を剥離する。

この様にして製作した光量制御部材16を第８図の薄型
ライトボックスに組み込んだところ、従来の方法で製作
した第７図の薄型ライトボックスに比較して、照光面を
25％明るくすることができた。これは前記ドットパター
ンの反射率が95％（従来は約80％）と高く且つ拡散性に
優れていることと、拡散シート４を除去したことによる
ものである。なお、この実施例において微小節理パター
ン15の拡散反射機能を第９図に示すように導光部材13の
上下両面に分割して15、15′として設けると視差を一段
と改良することができる。

［実施例−５］ さらに明るい薄型ライトボックスを得るために、第10
図の様に蛍光灯２を筒状の光量制御部材17で覆う方法を
示す。これは、ポリメチルメタクリレート製のパイプ
（以後アクリルパイプと記す）の外表面に光量制御用の
ドットパターンを形成させ、該パイプの中に蛍光灯を通
すように設置し、拡散部材４上の照光面を均一に照明し
ようとするものである。

この様に光量制御部材17を用いると、該光量制御部材
17の設置角度を高精度で規定すれば、それ以外の精度は
それほど必要とせず、またパイプ状の光量制御部材17は
板状のものよりもライトボックス中に保持しやすいた
め、組立が容易でかつ軽量である。そして光源に近接し
た位置に光量制御部材17を設置することで、光の利用効
率が向上する。

光量制御部材17に従来の方法の一つである金属蒸着膜
を使う場合、光拡散効果がないため、ドットパターンに
極めて高い精度が要求されるが、光源が近いため、温度
上昇による基体の熱膨張のための誤差で、照光面上に輝
度ムラが生じる。

光拡散効果を有する従来のもう一つの方法である、白
色顔料を含有するインキを印刷する方法では、まず曲面
に高精度の印刷を行うことが著しく困難なのに加え、光
源が近接しているために生じる種々の問題、つまり、光
量を制御するためのドットパターンの光透過率が高すぎ
る、耐光性不足のため経時的に変色する、基体とドット
パターンの熱膨張率の差のために剥離をおこす等の問題
がある。従って、従来の方法ではこのような光量制御部
材は実現不可能であった。

それに比較して本発明の微小節理のパターンは曲面に
形成可能で、拡散性のパターンであるために該パターン
に極端な高精度を必要とせず、光量制御に充分な低透過
率で、本来基体とパターンが同一物質であることから熱
膨張率の差によって剥離することが無く、耐光性も基体
の樹脂と同等である。

本実施例の光量制御部材17の製作方法を説明する。

内径が光源の蛍光灯の外形よりも僅かに大きいアクリ
ルパイプの表面に実施例−１に用いたのと同じ水溶性フ
ォトレジストを塗布、乾燥した後、照光面の輝度を均一
にすべく設計した前記ドットパターンを焼き付けた銀塩
フィルムを巻き付け、1kw水銀灯（距離1mm）で回転させ
ながら５分間露光し、40℃の温湯に浸漬して未露光部分
のフォトレジストを洗い流す。

次にこのアクリルパイプの両端をテフロン栓のような
耐溶剤性を有する栓で塞ぎ、第１の溶媒であるクロロホ
ルムに30秒浸漬した後、第２の溶媒であるｎ−ヘキサン
に２分浸漬し、微小節理パターンを形成させる。

最後に90℃の熱湯に浸漬して露光部のフォトレジスト
を剥離し、両端の栓を除去する。

この様にして製作した光量制御部材を第９図のように
ライトボックスに組み込んだところ、実施例−１よりも
10％明るい、照光面の輝度が均一な薄型ライトボックス
を得ることができる。また、この光量制御部材は光源と
の位置関係を調整しやすく、その他の精度は比較的低く
てよいので薄型ライトボックスの組立が非常に容易であ
った。

本実施例に示したように、前記微小節理パターンは平
面だけでなく曲面にも形成可能なため、板状だけでなく
種々の形状の光量制御部材の製作が可能である。

［発明の効果］ 以上各実施例に説明したように、本発明は従来の光量
調節手段がもっていた諸問題を解決し、軽くて明るくし
かも組立が容易で視差が少ないライトボックスを可能に
し、色ムラがなくしかも構造が簡単な光量制御部材を提
供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である光量制御部材の部分斜
視図あり第２図（ａ）は第１図におけるドット部分の拡
大平面図であり、（ｂ）はその側断面図である。第３図
は本発明の他の一実施例の部分拡大図である。 第４図は本発明の他の一実施例を示す図であり、第５
図、第６図、第７図、第８図、第９図及び10図も本発明
の更に他の一実施例の側断面を示す図である。 １……筐体、２……光源 ３……光量制御部材、４……光拡散板 ５……反射面、６……白色パターン ７……光量制御部材、８……白色層 ９……透明部材、10……光量制御部材 11……光拡散透過部材、12……反射シート 13……導光部材、14……反射パターン 15,15′……白色微小節理層のパターン 16……光量制御部材、17……光量制御部材 18……筐体

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−24691（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−289577（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−259675（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−113835（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−15153（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/02 G03H 1/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透過光量及び、または反射光量を調節する
   ための光量制御部材において、光量制御手段がプラスチ
   ック構造体に微小節理よりなる白色パターンを設けて形
   成された光量制御手段であることを特徴とする、透過光
   量及び、または反射光量を調節するための光量制御部
   材。
2. 【請求項２】特許請求の範囲の第１項において、前記白
   色パターンが前記プラスチック構造体の強溶媒である第
   １の溶媒と前記プラスチック構造体の貧溶媒でかつ前記
   第１の溶媒に対して相溶性のある第２の溶媒のいずれに
   も不溶性のフォトレジストで前記プラスチック構造体の
   表面にマスキングをした後、前記第１の溶媒と前記第２
   の溶媒に順次浸漬してプラスチック構造体の表面を膨潤
   させている前記第１の溶媒と前記第２の溶媒を急速に置
   換して形成される微小節理層よりなる白色パターンであ
   ることを特徴とする、透過光量及び、または反射光量を
   調節するための光量制御部材。