JP4996154B2 - 面発光体 - Google Patents
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Description
また、従来の多層構造のバックライト(図5)の光出射面の輝度の向上のため、一般的にはプリズム型集光フィルムを2枚使用しているが、構成部材の中でのコスト比率が高いため、輝度を維持しながらコストを削減できる提案をしている。この目的のため、特殊な異形光拡散特性を有する可変ピッチ反射グルーブ方式の導光体を提案し、プリズム集光フィルムを1枚にすることを提案している(非特許文献1)。
同様である。さらに、将来的には任意の形状のディスプレイ等も出現する可能性があり
、機器内部の凸凹にもある程度密着させて装着可能であるような、フレキシブルな導光
体が望まれる。しかしながら、上述のいずれの特許においても導光体は熱可塑性樹脂を射出成形で加工してあるため可撓性がなく、40mm×60mm程度の大きさでは成形時の内部応力による歪のためそりが出るので、導光体を薄くするにも限度があり、これまでは、0.2乃至0.4mmの薄さにするのが限界であった。
したがって、高価な金型を必要とすることなく、例えば、押出し成形でシートを形成し、これを導光体として使用できる安価な面発光体の開発が望まれていた。
本発明において、バックライトのキーパーツであるエッジ式面発光体は、導光体が光学的透明性の高い熱可塑性樹脂、好ましくは全光線透過率が80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の熱可塑性樹脂を、通常、シート状に成形したものを使用する。さらに、本発明の導光体としては、可撓性のある熱可塑性樹脂を使用する。このような熱可塑性樹脂の例としては、押出加工が可能なアイオノマー樹脂、無黄変ポリウレタン樹脂、エチレン−アクリレート共重合樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、エチレン−メタクリル酸共重合樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリブタジェン樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、トリブロック−ジブロック共重合体等を挙げることができる。屋外で使用する機器を想定すれば、無黄変のポリウレタン樹脂が好ましい。
また、本発明の導光体材料である熱可塑性樹脂は、通常、押出し成形によりシートを作成するが、その他の成形方法、例えば射出成型法、圧縮成型法、コーティング法などを採用できる。
押出し加工によれば、樹脂の溶融加熱温度と押出し速度との管理により透明なフィルム成形ができるので、導光板の厚さは数十ミクロンに薄くできる。しかしながら面発光体としては、エッジ面積が狭小になり絶対光量が不足するのと、光源LEDの入射光を取り入れる手段の難昜性から種々厚さを検討した結果、発光面の面積が小さいものでは導光体の厚さを0.1mm程度まで薄くすることが可能であることを見出だした。
本発明の顔料層は、コーティング層を形成するバインダー樹脂と同一の樹脂又は相容性のある樹脂中に顔料を分散させ、コーティング層上に塗布して形成する。本発明の顔料層に使用できる顔料としては、白色顔料が好ましい。チタン白(TiO2)例えばルチル型二酸化チタン、亜鉛華(ZnO)、硫酸バリウム(BaSO4)例えば、沈降性硫酸バリウム、白亜(CaCO3)等の無機顔料を挙げることができる。さらに、遮蔽性が高く、光の反射特性の良い金属微粉末、例えば、金、白金、アルミニウム等の粉末も本発明において顔料として使用できる。
また、本発明の導光体は、シート状だけでなく、球状、直方体又は立方体状、又は断面が円形、半円形、三角形、四角形であるロッド状等の任意の形状のものに使用できる。例えば、ロッドの発光面に対向する面の反射層をコーティングすることにより、端部から入射される光を面発光するロッドを得ることができる。他の形状の導光体についても同様である。
本発明の実施態様は以下の通りである。
1. 導光体、バインダー中に反射材を分散配合したビーズ含有バインダー塗料を導光体表面上に塗布して形成されるコーティング層、及び顔料をバインダー中に分散配合した顔料含有バインダー塗料を該コーティング層上に塗布して形成される顔料層から成る反射層を有し、配合される上記ビーズの平均粒径が1〜80μmであり、上記顔料が不透明でありかつ光反射性材料である、面発光体。
2. 前記反射材が、合成樹脂製架橋ビーズ、無機系ビーズ又は金属粉末から選択される、上記1に記載の面発光体。
3. 前記導光体が、全光線透過率80%以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を成形したシート、球状、直方体又は立方体状、又は断面が円形、半円形、三角形、四角形であるロッド状の形状である、上記1又は2に記載の面発光体。
4. 全光線透過率80%以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を押出し成形した最薄部の厚さ0.02〜3.0mmのシートを切断して導光体とした硬度ショアA60〜97、ショアD50〜80の可撓性を有する、上記1又は2に記載の面発光体。
5. 前記導光体と同系のバインダーに合成樹脂製架橋ビーズまたはマイクロガラスビーズを0.01〜5.0重量%分散配合して得たビーズ含有バインダー塗料を、前記導光体表面の少なくとも一部に間接印刷によりコーティングし乾燥して形成したコーティング層、及び顔料をバインダーに10〜20重量%混合した顔料含有バインダー塗料を前記コーティング層上に間接印刷して反射層となした上記1、2、3又は4に記載の面発光体。
6. 間接印刷は噴霧コーティング、インクジェット印刷又はバブルジェット(登録商標)印刷にて行った上記1〜5の何れかの項に記載の面発光体。
7. 前記導光体表面上に形成されたコーティング層が、コーティング層中のビーズ密度にグラデーションが与えられている上記1〜6の何れかの項に記載の面発光体。
8. 前記コーティング層上に形成された顔料層が、顔料層中の顔料密度にグラデーションが与えられている上記1〜6の何れかの項に記載の面発光体。
9. シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び/又は光源側端面以外の1又は2以上の端面にも前記コーティング層及び前記顔料層を形成することを特徴とする上記1〜8の何れかの項に記載の面発光体。
10. シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び/又は光源側端面以外の1又は2以上の端面に前記顔料含有バインダー塗料を噴霧コーティングして反射端面としたことを特徴とする上記1〜9の何れかの項に記載の面発光体。
11. シート状導光体の光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び又は光源側端面以外の1又は2以上の端面に金属性微粉末含有バインダー塗料を噴霧コーティングして反射端面としたことを特徴とする上記9又は10に記載の面発光体。
12. 前記反射端面にビーズ密度及び/または顔料密度のグラデーションを施すことにより輝度を向上させ及び/又は輝度の均一性を向上させた、上記1〜11の何れかの項に記載の面発光体。
13. 導光体にコーティング層及び顔料層をパターンとして形成した、上記1〜6の何れかの項に記載の面発光体。
14. パターンにビーズ密度及び/または顔料密度のグラデーションを施すことにより、パターンの発光輝度を均一にしたことを特徴とする、上記13に記載の面発光体。
15. 前記パターンの形成を、間接印刷、オフセット印刷又はシルク印刷で行う上記13又は14に記載の面発光体。
導光体が硬度の高い材料であり、1〜2mm以上の厚さを有するものであれば、光源以外の端面を機械的にバフ研磨し鏡面化したり、あるいは反射テープを貼り付けたり、反射材を含有せしめたインクを印刷する等の手段をもって該当端面から漏洩する光を導光体内部に反射させることによって、10%以上の輝度アップを計ることは公知の技術となっている。しかしながら、可撓性のある柔らかな導光体で、かつ厚さが0.2mmしかないシートでは上述の手段は採りえない。そこで発明者等は、上述したように反射層にMLC加工を完了した後、導光体を重ねて束にしてその側面に噴霧コーティングを施し、さらに顔料(105)として隠ぺい性、反射特性の高いアルミニウム粉末を混在せしめたバインダー塗料をもって、光源側端面の光入射部分以外の端面部分、及び/又は光源側端面以外の1又は2以上の端面に噴霧コーティングをすることにより、従来と同様な輝度向上効果を得た。以下、端面への顔料層又は反射層(コーティング層と顔料層)の形成をエッジコーティングという。このような工法であるが故に量産性もきわめて高い。図3におけるエッジコーティング301aと301cは、光源から離れるに従いその顔料密度を粗から密にしたグラデーションを施しており、輝度アップのみならず発光面の均一性を上げることに寄与している。なお、使用できる顔料は遮蔽性高く光の反射特性のよいもの、例えば金属微粉末などであれば良く、アルミニウム粉末に限定されるものではない。
図4(a)は導光体101にパターン401a〜403aをMLC加工するが、MLCの所要密度を0%〜100%の間で制御できるとした場合、パターン401aはMLC密度0〜16%、パターン402aは16〜60%、パターン403aは60〜100%となるように個別にグラデーションを持たせた噴霧コーティングを施す。このように光源からの距離に応じてMLC密度を変えることにより、光源からの距離が異なるそれぞれのパターンを均一に発光させることができる。噴霧コーティングでは、このようなパターン毎の密度の変更を容易にできるという利点がある。図4(a)はパターンが大きく数が少ない時に効果的な手段である。
図4(b)は個々のパターンが小さく、パターン数が多いときに用いるのに好都合である。パターン401bには10%、402bには20%、403bには30%・・・という振り分けでMLCを施し、全体の中でそれぞれのパターンが同じような発光強さを発揮できるようにした。この場合、各パターンの中にはグラデーションを施さない。これらをパターンレンズ(ビーズ)コーティング401(以後、PLCという)と称している。なおPLCの場合には、上述した噴霧コーティング工法の他に、インクジェットやバブルジェット(登録商標)に代表される間接印刷、更に、オフセット印刷、シルク印刷などを用いる場合もある。図4(b)の場合、表面を均一に発光させるには発光面1cm2 当り直径4〜6μm
の円を100個〜2000個噴霧形成或いは印刷する。
105:顔料、 107:光源LED、 105:
301:エッジコーティング、 401:パターンレンズ(ビーズ)コーティング
Claims (9)
- 導光体と、
ビーズを含む反射材をバインダー中に分散配合したバインダー塗料を、噴霧コーティングにより前記導光体表面上に塗布することによって形成されたコーティング層と、
顔料がバインダー中に分散配合された顔料含有バインダー塗料を、噴霧コーティングにより前記コーティング層上に塗布することによって形成された顔料層から成る反射層
とを備える面発光体であって、
配合された前記ビーズの平均粒径が1〜80μmであり、前記顔料が不透明であり且つ光反射性材料から成り、
四角形のシート状の導光体を形成する端面のうち、光源からの光が入射する端面を除く、残りの全ての端面上か或いは残りの2つか又は3つ以上の端面上に前記コーティング層が形成されており、
前記コーティング層が形成される全ての端面のうち、一部の端面上に前記顔料層が形成されており、及び、
前記光源から離れるに従って前記ビーズの密度及び/又は前記顔料の密度が高くなるように、前記噴霧コーティングにより、前記コーティング層及び/又は前記顔料層はグラデーションが施され、それにより輝度が向上させられ及び/又は輝度の均一性が向上させられるようにすることからなる、面発光体。 - 前記反射材が、合成樹脂製架橋ビーズか、無機系ビーズか、又は金属粉末から選択される、請求項1に記載の面発光体。
- 前記導光体が、全光線透過率80%以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を成形したシート状か、球状か、直方体状か、又は立方体状の形状であるか、或いは断面が円形か、半円形か、三角形か、又は四角形であるロッド状の形状であり、及び
前記導光体を形成する端面のうち、前記光源からの光が入射する端面又は端面部分を除く、残りの全ての端面上か或いは残りの2つか又は3つ以上の端面上に前記コーティング層が形成されていることからなる、請求項1又は2に記載の面発光体。 - 全光線透過率80%以上の光学的に透明な熱可塑性樹脂を押出し成形した最薄部の厚さ0.02〜3.0mmのシートを切断して導光体とした硬度ショアA60〜97、ショアD50〜80の可撓性を有する、請求項1又は2に記載の面発光体。
- 前記導光体と同系のバインダーに合成樹脂製架橋ビーズまたはマイクロガラスビーズを0.01〜5.0重量%分散配合して得たビーズ含有バインダー塗料を、前記導光体表面の少なくとも一部に間接印刷によりコーティングし乾燥して形成したコーティング層、及び顔料をバインダーに10〜20重量%混合した顔料含有バインダー塗料を前記コーティング層上に間接印刷して反射層となした、請求項1乃至4の何れかに記載の面発光体。
- 間接印刷は噴霧コーティングか、インクジェット印刷か、又はバブルジェット(登録商標)印刷を含む、請求項5に記載の面発光体。
- 導光体にコーティング層及び顔料層をパターンとして形成した、請求項1〜6の何れかの項に記載の面発光体。
- 前記パターンにビーズ密度及び/または顔料密度のグラデーションを施すことにより、前記パターンの発光輝度を均一にしたことを特徴とする、請求項7に記載の面発光体。
- 前記パターンの形成が、間接印刷か、オフセット印刷か、又はシルク印刷により行われる、請求項7又は8に記載の面発光体。
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