JP5804324B2 - 面光源装置、それに用いる導光体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
光入射端面と、光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する裏面と、を備える板状の導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方には、少なくとも一部の領域において、発泡表面層が形成されており、
前記発泡表面層は気泡を含み且つ前記光出射面または裏面の法線の方向を含む断面が凹形状をなしていることを特徴とする面光源装置用導光体、
が提供される。
上記の面光源装置用導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、を含んでなることを特徴とする面光源装置、
が提供される。
上記の面光源装置用導光体を製造する方法であって、
連続製板法によりアクリル樹脂板からなる板状の導光体素材を作製し、
該板状導光体素材の少なくとも一方の主表面の少なくとも一部の領域に対してレーザーエッチングを行うことで、前記発泡表面層を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法、
が提供される。
<導光体素材の作製>
図5に示される装置を用いて、特開平8−151403号の実施例1に準じて、以下のようにして、導光体素材を作製した。
本実施例で作製したサンプル(面光源装置用導光体B1)の模式図を図8に示す。図8において、aは平面図を示し、bは縦断面図を示す。図8を参照しながら、導光体素材A1から面光源装置用導光体B1を得るまでの加工工程とくにレーザーエッチング加工を説明する。尚、説明の便宜上、導光体素材の各部分については、導光体の対応する部分と同一の名称で呼ぶこととする。以下において同様である。
得られた面光源装置用導光体B1の凹状の発泡表面層の表面形状および断面形状は、走査型電子顕微鏡(SEM、日立ハイテクノロジーズ社製 S−4300SE/N形走査電子顕微鏡)で観察した。観察は、任意に抽出した単位ドットに対して行い、その観察された範囲において、前記導光体表面(当該単位ドットの表面)から、前記導光体の厚み方向の最も深い所に位置する気泡の最深箇所までの前記厚み方向の長さを「発泡表面層の厚み」とした。また発泡表面層の気泡の前記厚み方向の長さを測定し、その最大値を「気泡の径」とした。
得られた面光源装置用導光体B1の凹状の発泡表面層の表面粗さ(算術平均粗さ:Ra)は、レーザー共焦点顕微鏡(オリンパス社製 走査型共焦点レーザー顕微鏡 LEXT OLS−3000)を用いて評価した。前記レーザー共焦点顕微鏡で、凹状の発泡表面層の3次元プロファイルを測定し、得られたプロファイルを元に、解析ソフト LEXT OLS application program バージョン5.0.7を用いて表面粗さ曲線を抽出し、Raを算出した。カットオフ値はλc=1/10とし、前記測定を任意に抽出した3箇所のドットに対し行い、各ドット内で3箇所測定した計9データの平均値をもってRa値とした。
(1)輝度分布評価
図9は、輝度分布評価に用いた測定系の模式図である。面光源装置用導光体B1を用いて構成された面光源装置の輝度分布は、下記の方法により評価した。
図10は、発光品位観察に用いた評価系の模式図である。面光源装置用導光体B1を用いて構成された面光源装置の発光品位は、下記の方法により評価した。
厚み0.5mmのアクリルキャストシート(三菱レイヨン社製 アクリライト LX001)を幅30mm及び長さ100mmの矩形に切り出し、導光体素材A2を得た。導光体素材A2を用いて、実施例1と同様の方法で、面光源装置用導光体B2を作製した。得られた面光源装置用導光体B2について、実施例1と同様の方法で、凹状の発泡表面層の観察、表面粗さ測定および光学評価を行った。その結果については、後述する。
図11は、本実施例において板状導光体素材を連続的に製造するのに使用した装置を示す模式的構成図である。この装置では、供給ダイ401から紫外線重合性粘性液体(シラップ)402を供給し、アクリルキャストシート(導光体素材)402’を製造する。繰り出し装置414および巻き取り装置415を用いて第一のフィルム413を走行させ、繰り出し装置417および巻き取り装置418を用いて第二のフィルム416を走行させる。供給された紫外線重合性粘性液体2は、第一および第二のフィルム413,416により挟持され、上面押し付けロール408および下面押し付けロール408’によりニップされて所要厚さの層状にされ、走行する。その間、紫外線照射装置404により第一および第二のフィルム413,416を介して紫外線が照射され、更に熱風加熱装置410により加熱がなされ、紫外線重合性粘性液体402が重合し、アクリルキャストシート402’となる。
紫外線重合性粘性液体402を調製する際の、n−オクチルメルカプタン添加量を0.135重量部とした以外は実施例3と同様にして、導光体素材A4を作製した。
アクリル樹脂ペレット(三菱レイヨン社製 アクリペットVH000)を原料とし、公知の押出プロセスにより得られた厚み0.5mmのアクリル押出シートを、幅30mm及び長さ100mmの矩形に切り出して、導光体素材A5を作製した。
実施例1で作製した面光源装置用導光体B1を母型として、型取り用シリコーン・ゴム(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製 TSE3450)を用いてレーザードット部の表面形状を転写した型を作製した。この型の表面に、硬化後の屈折率が1.51である紫外線硬化性モノマー混合液を展開し、その上に実施例1で使用した導光体素材A1を積層し、導光体素材A1側から紫外線を照射することにより面光源装置用導光体B1の出射機構部の表面形状を転写により複製した面光源装置用導光体B6を作製した。
実施例1〜3および比較例1〜3で作製した面光源装置用導光体(B1〜B6)の凹部の表面および断面の観察結果(SEM写真)を図12に示す。
紫外線重合性粘性液体402を調製する際の、紫外線分解重合開始剤1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケトン添加量を0.05重量部、n−オクチルメルカプタン添加量を0.05重量部とした以外は実施例3と同様にして、導光体素材A7を作製した。
導光体素材として、比較例2で用いた導光体素材A5を用いた以外は実施例4と同様の方法で面光源装置用導光体B8を作製した。面光源装置用導光体B8について、実施例4と同様の方法で、凹部の観察、表面粗さ測定および光学評価を行った。その結果については、後述する。
実施例4および比較例4で作製した面光源装置用導光体(B7〜B8)の凹部の表面および断面の観察結果(SEM写真)を図14に示す。
<面光源装置用導光体の作製>
実施例1と同様の方法で作製したアクリルキャストシートを、幅100mm及び長さ100mmの矩形に切り出し、導光体素材A9を作製した。
上記の面光源装置用導光体B9を用いて面光源装置を作製し、その光学特性の評価を行った。図17にその様子を示す。
アクリル樹脂ペレット(三菱レイヨン社製 アクリペットVH000)を原料とし公知の押出プロセスにより得られた厚み0.5mmのアクリル押出シートを幅100mm及び長さ100mmの矩形に切り出したものを導光体素材として用い、実施例5と同様の方法で面光源装置用導光体B10を作製した。
レーザー出力90%、走査速度75mm/sec、レーザー焦点位置を加工面からレーザー光源側に7mmオフセットした条件にてレーザーエッチングを施したこと以外は、実施例5と同様にして面光源装置用導光体B11を作製した。
導光体素材として比較例5で使用したアクリル押出シートを用いた以外は、実施例6と同様にして面光源装置用導光体B12を作製した。
レーザー出力70%、走査速度75mm/sec、レーザー焦点位置を加工面からレーザー光源側に2mmオフセットした条件にてレーザーエッチングを施したこと以外は、実施例5と同様にして面光源装置用導光体B13を作製した。
導光体素材として比較例5で使用したアクリル押出シートを用いた以外は、実施例7と同様にして面光源装置用導光体B14を作製した。
上記の図18における「形状」は、実施例5〜7および比較例5〜7で作製した面光源装置用導光体(B9〜B14)の光出射機構を構成する上記V溝状断面の凹部101及び発泡表面層244の断面の観察結果を示したものである。図中の左側の傾斜面が光入射端面側に相当する。
図20は、実施例5および比較例5で得られた導光体サンプルB9,B10の、導光体単体での各出射角度における輝度の分布を示したものであり、ここでは輝度分布のプロファイルを比較するため、ピーク輝度の値を1.0として規格化したデータを示している。また図中、横軸が出射光の角度、縦軸がその角度における相対輝度を示しており、光出射機構から見て光入射端面の方向を−(マイナス)、その反対方向を+(プラス)で示している。図20に示されるとおり、導光体サンプルB9,B10のいずれにおいても、光出射機構を構成するV溝状縦断面の凹部101及び発泡表面層244の傾斜面の傾斜角度αを25度付近に制御することにより、40度付近に出射ピークを持つ出射プロファイルが得られる。しかし、導光体サンプルB10は出射ピーク角度付近で急激に出射し、指向性の強いプロファイルを示すのに対し、本発明の実施形態である導光体サンプルB9はブロードな出射プロファイルとなり、特に光入射端面側にブロードに出射していることがわかる。これは、導光体サンプルB9では光出射機構部の発泡表面層244の光入射端面側傾斜面近傍に微細な気泡が局在的に内包されていることに基づき、導光体内を伝播している光が効率的に散乱されながら出射するためである。
2,2’ プーリ
3,3’ プーリ
4 ロール
5 シラップ供給管
6 ガスケット
7,8 蒸気ライン
9,10 ドレンライン
11,12,13 ブロアー
14,14’ 熱交換器
15,16,17,18 加熱ゾーン
19 板状重合体(導光体素材)
22 LED
24 導光体
241 光入射端面
242 光出射面
243 裏面
244 発泡表面層
26 光拡散素子
28 第1の光偏向素子
30 第2の光偏向素子
32 光反射素子
A1,A9 導光体素材
101 凹部(光出射機構)
110 光出射面
120 光入射端面
130 裏面
B1,B9 面光源装置用導光体
220 拡散シート
230,240 プリズムシート
301 発泡表面層(光出射機構)
302 光入射端面
303 裏面
304 光出射面
310 反射シート
340 LED
350 定電流電源
360 輝度計
401 供給ダイ
402 紫外線重合性粘性液体(シラップ)
402’ アクリルキャストシート(導光体素材)
404 紫外線照射装置
408 上面押し付けロール
408’ 下面押し付けロール
410 熱風加熱装置
413 第一のフィルム
414 繰り出し装置
415 巻き取り装置
416 第二のフィルム
417 繰り出し装置
418 巻き取り装置
Claims (11)
- 光入射端面と、光出射面と、前記光出射面の反対側に位置する裏面と、を備える板状の導光体であって、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方には、少なくとも一部の領域において、凹部が形成されており、
前記光出射面及び裏面の少なくとも一方には、少なくとも一部の領域において、発泡表面層が形成されており、
前記発泡表面層は、径が1μm〜50μmの気泡を含み、且つ前記光出射面または裏面の法線の方向を含む断面が凹形状をなし、
前記発泡表面層は、前記凹部の表面近傍に局在していることを特徴とする面光源装置用導光体。 - 前記発泡表面層の厚みが1μm〜50μmであることを特徴とする、請求項1に記載の面光源装置用導光体。
- 前記発泡表面層が形成されている前記一部の領域は、前記光出射面及び裏面の一方におけるドット状領域からなることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の面光源装置用導光体。
- 前記発泡表面層が形成されている前記一部の領域は、前記光出射面及び裏面の一方におけるストライプ状領域からなることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の面光源装置用導光体。
- 前記発泡表面層及び前記導光体の前記発泡表面層以外の部分は、アクリル樹脂からなることを特徴とする、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体と、該導光体の光入射端面に隣接して配置された一次光源と、を含んでなることを特徴とする面光源装置。
- 前記面光源装置は、更に、前記導光体の裏面に隣接して配置された光反射素子を含んでなることを特徴とする、請求項6に記載の面光源装置。
- 前記面光源装置は、更に、前記導光体の光出射面に隣接して配置された光偏向素子を含んでなることを特徴とする、請求項6または7に記載の面光源装置。
- 前記光偏向素子は、前記導光体に近い側の入光面と、該入光面と反対側の出光面とを備えており、前記出光面は互いに平行に配列された複数のプリズム列を含んでなることを特徴とする、請求項8に記載の面光源装置。
- 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の面光源装置用導光体を製造する方法であって、
連続製板法によりアクリル樹脂板からなる板状の導光体素材を作製し、
該板状導光体素材の少なくとも一方の主表面の少なくとも一部の領域に対してレーザーエッチングを行うことで、前記発泡表面層を形成することを特徴とする、面光源装置用導光体の製造方法。 - 前記レーザーエッチングに使用されるレーザーは赤外レーザーであることを特徴とする、請求項10に記載の面光源装置用導光体の製造方法。
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