JP3330498B2 - 導光板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に車搭載用メー
ターパネル、テイルランプ等のバック照明装置に好適
な、耐衝撃強度・耐熱変形性に優れた均一な面発光源と
しての導光板およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶画面表示のバック照明用とし
て、或いは各種誘導灯のバック照明用として均一発光す
る面光源が組み込まれている。この面光源は透明な板状
成形体で形成され、本光源である丸棒型やＵ字型の冷陰
極管（蛍光灯）からの光を受けて面発光するものであ
り、導光板とも称される。本光源からの光は導光板の側
面より導入され、板内を透過した光の一部が、板の裏面
に施されたドットパターン印刷された光散乱層で散乱光
を発し、面全体が均一に発光するものである（特開昭６
２−２３５９０５号公報、特開平２−２４５７８７号公
報）。

【０００３】この導光板は光の減衰が少ない材質が望ま
しく、軽量で成形加工にすぐれた透明な樹脂として従来
から知られたポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）
が最も適する材料とされてきた。このＰＭＭＡの全光線
透過率は９２〜９４％のレベルにあり、優れた透明性を
有するが、耐熱性、機械的強度、難燃性に劣るため、導
光体の使用環境が制限されるという問題点を有してい
る。例えば、車搭載用のインストルメントパネル、テイ
ルランプ、ウィンカー等のバック照明装置に導光板を用
いようとすれば、耐熱変形温度１２０℃以上、落錘衝撃
強度１０Ｊ以上が必要であり、ＰＭＭＡを用いることは
できない。

【０００４】又、従来、板の裏面にドットパターン印刷
して光散乱層を形成していたが、ドットパターン印刷に
は高度の精密印刷技術を要し、その印刷処理は容易では
ない。従って、より簡易な方法による光散乱層の形成が
望まれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はＰＭＭＡ並の
全光線透過率を持ち、耐熱性および機械的強度に優れた
導光板および光散乱層の簡易な形成方法の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、以下を要旨とする本
発明を完成させた。 （１）ポリカーボネート１００重量部とアクリル系樹脂
（但し、ビーズ状架橋アクリル樹脂を除く。）０．００
１〜１．０重量部からなる樹脂組成物を用いて成形した
板状成形体の表面又は裏面に光散乱層を設けてなる導光
板。 （２）板状成形体の表面又は裏面の一部分に光散乱層を
設けてなる上記（１）に記載の導光板。 （３）光散乱層を板状成形体の表面又は裏面に一定の間
隔で開けた孔で形成し、その孔径を光源から遠ざかるに
従い大きくした上記（１）又は（２）に記載の導光板。 （４）円錐ドリルの切削深さで円錐孔の孔径を変えるこ
とのできる旋盤を用いて、板状成形体に穿孔加工を施す
ことを特徴とする上記（３）に記載の導光板の製造方
法。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明は導光板の成形材料として、ＰＭＭＡ（ポ
リメチルメタアクリレート）の全光線透過率９２〜９４
％に較べ、やや劣るポリカーボネート（全光線透過率９
０％）を主体とし、これにアクリル系ポリマーを微量添
加することで、ポリカーボネートの耐熱性、耐衝撃性を
損なうことなく、全光線透過率を改善し、より厳しい環
境にも使用可能とした導光板を提供するものである。

【０００８】本発明に用いるポリカーボネートは公知の
芳香族ポリカーボネートでよく、具体的には慣用された
製造方法、すなわち、通常、二価フェノールとホスゲン
または炭酸エステル化合物等のポリカーボネート前駆体
とを反応させることにより、製造することが出来る。例
えば、塩化メチレンなどの溶媒中において、公知の酸受
容体や分子量調節剤の存在下、更に、必要により分岐剤
を添加し、二価フェノールとホスゲンのようなカーボネ
ート前駆体との反応により、あるいは二価フェノールと
ジフェニールカーボネートのようなカーボネート前駆体
とのエステル交換反応などによって製造される。

【０００９】二価フェノールとしては、様々なものがあ
るが、特に、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）
プロパン〔通称：ビスフェノールＡ〕が好適である。ビ
スフェノールＡ以外のビスフェノールとしては、例え
ば、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン；１，１−
ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン；２，２−ビス
（４−ヒドロキシフェニル）ブタン；２，２−ビス（４
−ヒドロキシフェニル）オクタン；２，２−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）フェニルメタン；２，２−ビス
（４−ヒドロキシ−１−メチルフェニル）プロパン；ビ
ス（４−ヒドロキシフェニル）ナフチルメタン；１，１
−ビス（４−ヒドロキシ−ｔ−ブチルフェニル）プロパ
ン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３−ブロモフェニ
ル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５
−テトラメチルフェニル）プロパン；２，２−ビス（４
−ヒドロキシ−３−クロロフェニル）プロパン；２，２
−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−テトラクロロフェニ
ル）プロパン；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５
−テトラブロモフェニル）プロパン等のビス（ヒドロキ
シアリール）アルカン類、１，１−ビス（４−ヒドロキ
シフェニル）シクロペンタン；１，１−ビス（４−ヒド
ロキシフェニル）シクロヘキサン；１，１−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）−３，５，５−トリメチルシクロ
ヘキサン等のビス（ヒドロキシアリール）シクロアルカ
ン類、４，４’−ジヒドロキシフェニルエーテル；４，
４’−ジヒドロキシ−３，３’−ジメチルフェニルエー
テル等のジヒドロキシアリールエーテル類、４，４’−
ジヒドロキシジフェニルスルフィド；４，４’−ジヒド
ロキシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルフィド等の
ジヒドロキシジアリールスルフィド類、４，４’−ジヒ
ドロキシジフェニルスルホキシド；４，４’−ジヒドロ
キシ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホキシド等の
ジヒドロキシジアリールスルホキシド類、４，４’−ジ
ヒドロキシジフェニルスルホン；４，４’−ジヒドロキ
シ−３，３’−ジメチルジフェニルスルホン等のジヒド
ロキシジアリールスルホン類、４，４’−ジヒロキシジ
フェニルなどのジヒドロキシジフェニル類などが挙げら
れる。これらの二価フェノールは、それぞれ単独で用い
てもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

【００１０】また、炭酸エステル化合物としては、ジフ
ェニールカーボネート等のジアリールカーボネートやジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボ等のジアルキルカ
ーボネート等が挙げられる。そして分子量調整剤として
は通常、ポリカーボネートの重合に用いられるものでよ
く、各種のものを用いることができる。具体的には、一
価フェノールとして、例えば、フェノール，ｏ−ｎ−ブ
チルフェノール，ｍ−ｎ−ブチルフェノール，ｐ−ｎ−
ブチルフェノール，ｏ−イソブチルフェノール，ｍ−イ
ソブチルフェノール，ｐ−イソブチルフェノール，ｏ−
ｔ−ブチルフェノール，ｍ−ｔ−ブチルフェノール，ｐ
−ｔ−ブチルフェノール，ｏ−ｎ−ペンチルフェノー
ル，ｍ−ｎ−ペンチルフェノール，ｐ−ｎ−ペンチルフ
ェノール，ｏ−ｎ−ヘキシルフェノール，ｍ−ｎ−ヘキ
シルフェノール，ｐ−ｎ−ヘキシルフェノール，ｐ−ｔ
−オクチルフェノール，ｏ−シクロヘキシルフェノー
ル，ｍ−シクロヘキシルフェノール，ｐ−シクロヘキシ
ルフェノール，ｏ−フェニルフェノール，ｍ−フェニル
フェノール，ｐ−フェニルフェノール，ｏ−ｎ−ノニル
フェノール，ｍ−ノニルフェノール，ｐ−ｎ−ノニルフ
ェノール，ｏ−クミルフェノール，ｍ−クミルフェノー
ル，ｐ−クミルフェノール，ｏ−ナフチルフェノール，
ｍ−ナフチルフェノール，ｐ−ナフチルフェノール；
２，５−ジ−ｔ−ブチルフェノール；２，４−ジ−ｔ−
ブチルフェノール；３，５−ジ−ｔ−ブチルフェノー
ル；２，５−ジクミルフェノール；３，５−ジクミルフ
ェノール；ｐ−クレゾール，ブロモフェノール，トリブ
ロモフェノールなどが挙げられる。これらの一価フェノ
ールのなかでは、ｐ−ｔ−ブチルフェノール，ｐ−クミ
ルフェノール，ｐ−ｔ−オクチルフェノール、フェノー
ルなどが好ましく用いられる。

【００１１】その他、分岐剤として、例えば、１，１，
１−トリス（４−ヒドロキシフェニル）エタン；α，
α’，α”−トリス（４−ヒドロキシフェニル）−１，
３，５−トリイソプロピルベンゼン；１−〔α−メチル
−α−（４’−ヒドロキシフェニル）エチル〕−４−
〔α’，α’−ビス（４”−ヒドロキシフェニル）エチ
ル〕ベンゼン；フロログリシン，トリメリト酸，イサチ
ンビス（ｏ−クレゾール）等の官能基を３つ以上有する
化合物を用いることもできる。

【００１２】本発明において用いられるポリカーボネー
トは通常、粘度平均分子量が１０，０００〜４０，００
０のものがよく、好ましくは１２，０００〜３５，００
０、より好ましくは１５，０００〜３０，０００であ
る。１０，０００以下であると、耐衝撃性に劣り、４
０，０００以上であると成形が困難である。本発明に用
いるアクリル系樹脂とはアクリル酸、アクリル酸エステ
ル、アクリロニトリルおよびその誘導体のモノマー単位
を繰り返し単位とするポリマーをいい、単独重合体又は
スチレン、ブタジエン等との共重合体をいう。具体的に
はポリアクリル酸、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭ
Ａ），ポリアクリロニトリル、アクリル酸エチル−アク
リル酸−２−クロロエチル共重合体、アクリル酸−ｎ−
ブチル−アクリロニトリル共重合体、アクリルニトリル
−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共
重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重
合体等である。これらの中でも、特に、ポリメタクリル
酸メチル（ＰＭＭＡ）を好適に用いることができる。

【００１３】このポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）
は公知のものでよく、通常、過酸化物、アゾ系の重合開
始剤の存在下、メタクリル酸メチルモノマ−を塊状重合
してつくられる。その分子量は通常、５万〜３０万程度
のものが用いられる。より好ましくは１０万〜２５万の
ものである。前記のポリカーボネート１００重量部に、
アクリル系樹脂を通常０．００１〜１．０重量部、好ま
しくは０．００５〜０．５重量部、より好ましくは０．
００８〜０．１重量部を配合して本発明の導光板用成形
材料とする。アクリル系樹脂が０．００１重量部以下で
あると、全光線透過率の向上が見られない。一方、１．
０重量部以上であると、全光線透過率が低下する。

【００１４】このようにアクリル系樹脂の僅かな添加で
全光線透過率が向上する一方で、ポリカーボネート本来
の熱的、機械的強度物性は失われることはないので極め
て、有効な導光板用成形材料である。また、成形時の熱
劣化による黄変着色を避けるために、ポリカーボネート
に安定化剤を配合することが好ましい。例えば、官能基
（メトキシ基、ビニル基等）を有するオルガノシロキサ
ン等が挙げられる。添加量は０．００５〜３重量部程度
が好ましい。

【００１５】その他、本発明の効果を損なわない範囲で
各種添加剤を配合してもよい。例えば、ヒンダードフェ
ノール系、エステル系、リン酸エステル系、アミン系等
の酸化防止剤ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノンン
系等の紫外線吸収剤、ヒンダードアミン系等の光安定
剤、脂肪族カルボン酸エステル系、パラフィン系、シリ
コンオイル、ポリエチレンワックスなどの内部潤滑剤、
常用の難燃化剤 難燃助剤，離型剤，帯電防止剤，着色
剤等が挙げられる。

【００１６】前記各成分を配合及び混練方法は通常の方
法で行えばよく、例えば、リボンブレンダ、ヘンシェル
ミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単
軸スクリュー押出機、２軸スクリュー押出機、コニー
ダ、多軸スクリュー押出機等により行なうことができ
る。混練に際しての加熱温度は通常２８０〜３２０℃が
適当である。

【００１７】導光板の成形は射出成形及び押出成形が好
ましい。射出成形する場合、シリンダー温度を２６０〜
３２０℃、金型温度５０〜１２０℃で成形する。高い透
明性のものを得るにはポリカーボネートとアクリル系ポ
リマーの相分離の発生を防止するため、急冷することが
望ましく、金型温度を低めに設定する方が好ましい。導
光板の作製については，市販のアクリル製のものと同
様，厚さ３ｍｍ程度の平板を成形すればよい。

【００１８】なお、形状は平板状に必ずしも限定されな
い。レンズ効果を有する曲面板でもよく、目的・用途に
応じて適宜選定すればよい。例えば、導光板の厚さが光
源から遠くなるにつれて次第に薄くなる楔型形状の断面
を有する構造の物等でもよい。又、面発光体の前面に従
来、別部材からなる表示部を、一体化して表示部を前面
に設けた導光板であってもよい。

【００１９】均一な面発光を得る為には、導光板の裏面
に光源から離れるに従い、濃厚な光散乱層を形成する必
要があり、そのためには前記成形された板の表面又は裏
面の一方に、通常、反射性の白色塗料を使って、ドット
状、スリット状等の粗密パターンを形成する印刷処理が
なされる。又、この印刷は特殊な精密印刷技術を要する
ことから、より簡易な方法である本発明の光散乱層の形
成方法を好適に用いることができる。

【００２０】本発明の方法はドット印刷に代えて、導光
板裏面上に傾斜パターンの凹凸を形成するものである。
凹凸の形状は，円錐状や，楔状等が挙げられる。ここで
言う傾斜パターンとは、光路の導光板エッジの片側から
反対側までの間で、凹凸の大きさを段階的に変化させた
もので、光源から離れるに従い凹凸の大きさと密度が増
し、それによって光の散乱をより大きくすることで、面
発光の均一性を確保するものである。

【００２１】特に円錐状の孔は円錐ドリルの深さを調整
することにより、孔径を制御することが可能であり、
又、円錐形状が持つプリズム効果により、散乱光をより
効果的に得ることが出来る。このような円錐孔の穿孔方
法は旋盤、例えば浜井産業株式会社製ＮＣフライスＥＭ
３を用い、円錐状のドリル（最大径２ｍｍ，頂角６０
度）で切削深さを連続的に変化させることにより、光源
から遠ざかるに従って次第に穴径が大きくなるようにす
ることにより加工することができる。

【００２２】孔径の傾斜パターンは面光源の発光均一性
を評価するため一例として四角形板の対角線状に、照度
計を用いて照度分布を測定し、予め試行錯誤でいくつか
設けたパターンを評価して決めることができる。又、導
光板にこのような光散乱層を形成するのに、導光板の一
部に部分的に形成してもよい。例えば、計量数字等を孔
字形で示す表示板との組み合わせで、孔字形に相当する
導光板の一部に、光散乱層を形成する場合である。導光
板の全面に光散乱層を形成するよりも、一部に形成され
たものの方がより明るい散乱光を得ることが出来るから
有効である。

【００２３】

【実施例】さらに、本発明を製造例、実施例及び比較例
により詳しく説明する。 製造例１〜９ 導光板成形用原料ペレットの製造例を以下に示す。ポリ
カーボネートとして、出光石油化学株式会社製タフロン
ＦＮ１７００Ａ（Ｍｖ：１８０００）を、アクリル系樹
脂として、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレイト）であ
る住友化学株式会社製スミペックＭＧ５（分子量：１８
万）をそれぞれ表１に示す割合でブレンドし、２８０℃
で押出し、ペレット化した。必要に応じ、ポリカーボネ
ート樹脂安定化剤として、信越シリコーン株式会社製Ｋ
Ｒ２１９（メトキシ基及びビニル基を有するオルガノシ
ロキサン）、酸化防止剤として、トリス(2,4-ジ-tert-
ブチルフェニル)ホスファイト（チバガイギ製イルガホ
ス１６８）を用いた。

【００２４】なお、ポリカーボネートの粘度平均分子量
Ｍｖはウベローデ型粘度管にて、２０℃におけるメチレ
ンクロライド溶液の極限粘度［η］を測定し、次の関係
式により計算した。 ［η］＝１.２３×１０^-5・Ｍｖ^0.83 また、ＰＭＭＡの分子量はオストワルド型粘度管にて、
２５℃におけるクロロホルム溶液の極限粘度［η］を測
定し、次の関係式により平均重合度ＰＡを求め、計算し
た。 ｌｏｇＰＡ＝１．６１３ｌｏｇ（［η］×１０⁴／８．
２９）

【００２５】実施例１ 製造例１で得られたペレットをシリンダー温度２８０
℃、金型温度６０℃で、自動車のテイルランプ用の導光
板である平板(270×70×3mm)を成型した。得られた平板
の全光線透過率、ＹＩ、落錘衝撃強度、熱変形温度を測
定し、その結果を表２に示した。

【００２６】また、図１、図２に示すように、平板に機
械加工を施し、凹凸の傾斜パターンを形成した。旋盤
（浜井産業株式会社製ＮＣフライスＥＭ３）を用い、円
錐状のドリル（最大径２ｍｍ，頂角６０度）で切削深さ
を連続的に変化させることにより、光源から遠ざかるに
従って次第に穴径が大きくなる様に加工した。加工穴の
ピッチは１．５mm、最小深さ０．０１mm、最大深さ０．
５mmとし、この間距離に比例してドリル穴を深くする様
に加工した。得られた導光板の裏面（凹凸の傾斜パター
ンを形成した側）及び側面を高反射率材料（出光石油化
学株式会社製タフロンＨＲ２５００を射出成形）のプレ
ート（厚さ３ｍｍ）で覆い、光源側エッジより冷陰極管
（ハリソン電機株式会社製ＨＭＢＳ２６Ｅ）で照射し、
導光板表面を乳白のアクリル板（三菱レーヨン株式会社
製アクリライトＬ４３２、厚さ２ｍｍ）で覆い輝度を測
定（ミノルタカメラ株式会社製ＬＳ−１１０を使用）し
た。その値も表２に示した。

【００２７】各評価項目の測定法は以下による。 全光線透過率：ＪＩＳ−Ｋ−７１０５に準拠し、次の方
法で実施する。２７０×７０×３ｍｍの平板を７０ｍｍ
角に切り出して、出光石油化学株式会社製タフロンＨＲ
２５００（高反射材料）による厚さ３ｍｍの板２枚（７
０ｍｍ角）に挟み込んで測定する。尚、サンプルを挟ん
でない状態（空洞）が全光線透過率１００％になるよう
に、照射側からの漏れ光を上記高反射材製の平板で覆っ
て防いだ。 ＹＩ：ＪＩＳ−Ｋ−７１０３による。 落錘衝撃強度：ＡＳＴＭ Ｄ３７６３−８６による。
（速度：７ｍ／ｓ、荷重：３．７６ｋｇ） 熱変形温度：ＪＩＳ−Ｋ−７２０７による。

【００２８】実施例２〜９ 実施例１に準じて、製造例２から７に示す成形材料を用
い、自動車のテイルランプ用の導光板である平板(270×
70×3mm)を成型した。得られた平板の全光線透過率、Ｙ
Ｉ、落錘衝撃強度、熱変形温度を測定し、その結果を表
２に示した。その後、当該導光板を使って、実施例１に
示すような機械化工を施し、凹凸の傾斜パターンを形成
し、輝度を測定した。その値も表２に示した。

【００２９】比較例１〜２ 実施例１に準じて、成形材料を製造例８に示すポリカー
ボネート１００％の場合およびＰＭＭＡ１００％の場合
について、導光板を成形し、同様に凹凸の傾斜パターン
を形成して、輝度を測定した。その条件、評価結果を表
２に示した。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、ポリカーボネートに所
定の割合でＰＭＭＡを混練させることにより、全光線透
過率が向上し、落錘衝撃強度および熱変形温度に優れ、
平均輝度の高い導光板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導光板平面図

【図２】導光板断面図

【符号の説明】

Ｐ：ピッチ １．５ｍｍ Ｌ：傾斜パターン横長さ ２２０ｍｍ Ｄ：板縦 ７０ｍｍ Ｈ：板厚み ３．０ｍｍ ＬＧ：光源 Ｏ：表面 Ｂ：裏面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00 331 C08L 69/00 F21V 8/00 601 G02F 1/13357

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリカーボネート１００重量部とアクリ
   ル系樹脂（但し、ビーズ状架橋アクリル樹脂を除く。）
   ０．００１〜１．０重量部からなる樹脂組成物を用いて
   成形した板状成形体の表面又は裏面に光散乱層を設けて
   なる導光板。
2. 【請求項２】 板状成形体の表面又は裏面の一部分に光
   散乱層を設けてなる請求項１に記載の導光板。
3. 【請求項３】 光散乱層を板状成形体の表面又は裏面に
   一定の間隔で開けた孔で形成し、その孔径を光源から遠
   ざかるに従い大きくした請求項１又は２に記載の導光
   板。
4. 【請求項４】 円錐ドリルの切削深さで円錐孔の孔径を
   変えることのできる旋盤を用いて、板状成形体に穿孔加
   工を施すことを特徴とする請求項３に記載の導光板の製
   造方法。