JPH0894851A - 導光板とその面型照明体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、導光板の
出光面の輝度分布を自由に変える事が出来るようにする
事、『ドット見え現象』を解消する事、開発コスト
の低減を実現出来る事、歩留まりの向上を達成するこ
となどである。 【構成】 少なくとも１種類の有機材料
の重合過程で生じた屈折率不均一構造を有する板状体で
あって、少なくとも側端部が入光端(9)であり、その表
面が出光面(11)であり、その裏面が反射加工されていて
光反射面(10)となっている事を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば液晶表示装置及
び広告看板等のバックライト用として用いられる面照明
装置と、これに組み込まれる導光板の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置或いは広告看板のバックラ
イト等に使用されている面型照明装置(B1')(B2')には導
光板(1')(1'')が組み込まれている。さて、従来の導光
板(1')は、出光の手段として白色ドット(3')を出光面(1
1')と反対に位置する光反射面(10')に印刷した印刷法
や、白色ドット(3')の代わりに刻印、ヘアーライン、サ
ンドブラストによるシボ加工或いは化学エッチングを光
反射面(10')に施して凹凸｛(3)に相当｝を光反射面(1
0')に形成する処のいわゆる印刷レス法とがある。（図
１０参照)又、新しい方法として、最近は図１１に示す
よう、小型画面用として導体内光拡散剤(5')を適量加え
又は重合過程で光拡散剤(5')を析出させて輝度性能を出
す導体内拡散型導光板(1'')も発表されている。

【０００３】しかしながら、前述の印刷法又は印刷レス
法によるものは、画面全体において均一且つ満足出来る
輝度を実現出来たものの、なお、白色のドット(3')或い
はシボ加工等によって形成された微細な凹凸のドットが
出光面(11')側から透けて見える、いわゆる『ドット見
え現象』が発生し、このため液晶表示画面が汚くなり、
きれいな液晶画面が得られないという欠点を有する。更
に、印刷法や印刷レス法で製造した導光板(1')の場合、
『ドット見え現象』に関連して、導光板(1')の内部や表
面、その他画面上に汚れや傷があると、これが明瞭に見
えるために不良品と判定され、歩留まりの低下を余儀な
くされるという製造上の問題点もあった。

【０００４】又、これ等の印刷法又は印刷レス法によっ
て製造された導光板(1')は、図１０のように一端に、又
は図１１のように、両側に光源(2')を配置し、光源(2')
からの光を導光板(1')内に導入しているようにしている
ので、上述せる白色ドット(3')又は凹凸の粗密をつける
事により、導光板(1')の出光面(11')上の輝度の均斉度
を高くすることが出来る。然るに、要求される高い輝度
均斉度を得るには、白色ドット(3')や凹凸の粗密を試行
錯誤的に変えて調整する必要があり、多くの繰り返しを
要する。このため、試作に多くの日数を要し且つ試作コ
ストが高くなる。特に、印刷レスタイプの導光板(1')は
金型に適性なシボをつけなければならないが、試行錯誤
を繰り返すと試作用金型が数多く必要となり、開発に巨
額なコストと時間を要する事になる。

【０００５】一方、導体内拡散型導光板(1'')は添加す
る光拡散剤(5')の濃度に応じて輝度分布が図３のように
変わる。図３において、縦軸が導体内拡散型導光板
(1'')の出光面(11')の輝度(Cd/ｍ²)、横軸に光源である
冷陰極管(2')からの距離(ｍｍ)を示す。この場合、図１
０のように導体内拡散型導光板(1'')の両側に光源(2')
が設置されている場合である。又、Ａ、Ｂ、Ｃは光拡散
剤(5')の添加濃度を示し、Ａが最も薄く、Ｂが中程度、
Ｃが最も濃い場合である。

【０００６】図３から分かるように、光拡散剤(5')の添
加量が多くなると、輝度も向上するものの光源である陰
極管(2')に近い方の輝度が高くなる。適性な濃度Ａで
は、陰極管(2')に垂直な方向の面上輝度がある程度フラ
ットになる。従って、光拡散剤(5')の濃度調整を行うだ
けで輝度分布を調節する事が出来るため、導体内拡散型
導光板(1'')の製造コストも試作日数もほとんど必要が
なくなる。

【０００７】ところが、この導体内拡散型導光板(1'')
も液晶用バックライトとしての用途として用いるには不
十分であった。即ち、液晶用バックライト用として用い
るには、面上輝度分布について液晶の特性から下記の色
々な要請がある。例えば、出光面(11')の面輝度分布が
図４の破線Ａのように、中央が凸の方が好ましいもの、
或いは実線Ｂのように完全にフラットであるのが好まし
いもの等その用途によって各種のものがある。

【０００８】このため、輝度分布を人為的に調整する事
の出来ない導体内拡散型導光板(1'')では、面輝度分布
が中央凸である方がよい液晶用としては使えないケース
がある。このようなケースには輝度分布を人為的に変え
られる印刷型又は印刷レス型が有利となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決課題は、
両者の問題点を一挙に解決するためのもので、導光板
の出光面の輝度分布を自由に変える事が出来るようにす
る事、『ドット見え現象』を解消する事、開発コス
トの低減を実現出来る事、歩留まりの向上を達成する
ことなどである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の導光板
(1)は、『少なくとも１種類の有機材料の重合過程で生
じた屈折率不均一構造を有する板状体であって、少なく
とも１つの側端部が入光端(9)であり、その表面が出光
面(11)であり、その裏面が反射加工されていて光反射面
(10)となっている』事を特徴とする。

【００１１】これによれば、板状体の光反射面(10)に白
色ドット(3)又は凹凸などの反射加工がなされているの
で、板状体の各部において、反射加工の加工率を適宜変
えてやるだけで出光面(11)の各部の輝度を自由に変える
事が出来るものであり、更にこの板状体の内部構造は、
後述するような屈折率不均一構造となっているので、入
光端(9)から板状体内に導入された光は十分に拡散され
て（換言すれば、平行光線が非常に少ない状態で）面上
輝度を発現させている。その結果、出光面(11)上に出た
光は非常に均質となり、反射加工だけの板状体の場合に
発生していた『ドット見え現象』などのトラブルを抑制
する事が出来、特に、この場合に内部或いは表面に付着
している微小なゴミ、傷の存在を隠蔽する事が出来て、
出光面(11)側がほとんど視認されない。このために不良
品が著しく減少しバックライトユニットの生産収率が非
常に高くなるという大きなメリットがある。

【００１２】以上により、板状体の裏面の反射加工に
より、導光板(1)の出光面の輝度分布を自由に変える事
が出来、板状体内部の屈折率不均一構造により、『ド
ット見え現象』を解消する事が出来、板状体内部の屈
折率不均一構造が原料樹脂の重合過程で形成されるの
で、原料樹脂を単に混ぜ合わせるだけで所定の輝度を得
る事が出来、開発コストの低減を実現出来る、前記板
状体内部の屈折率不均一構造により、板状体内部又は表
面の汚れや傷が隠蔽されてしまうので、不良率が著しく
低下し、製品の歩留まりの向上を達成することができ
る。なお、導体内拡散型導光板(1)を使用することによ
り、光反射面(10)のドット形成の精度は、ドット(3)の
みの場合に比べて緩和される事になり、ドット印刷にか
けるコストは大幅に削減できる。

【００１３】請求項２に記載の導光板(1)は、『少なく
とも１種類の光拡散剤(5)を内部に分散する事により屈
折率不均一構造を付与した板状体であって、少なくとも
１つ側端部が入光端(9)であり、その表面が出光面(11)
であり、その裏面が反射加工されていて光反射面(10)と
なっている』事を特徴とする。

【００１４】この場合は、板状体の原料樹脂に微小な粒
状の光拡散剤(5)が添加されて機械的に板状体内に均一
に拡散する事により、不均一構造を形成する点が相違す
るものであり、その作用は請求項１と同等である。

【００１５】請求項３は、導光板(1)の有効散乱照射パ
ラメータＥの範囲を明瞭にしたもので『有効散乱照射パ
ラメータＥの値が、０.００１≦Ｅ≦１００の範囲にあ
る』事を特徴とするもので、これにより導光板(1)の全
体を均一に光らす事ができるものであるが、０.００１
＝Ｅの場合には数十ｍの導光板(1)を均一に光らす事が
でき、Ｅ＝１００の場合には数ｍｍの範囲を集中的且つ
均一に光らす事ができる。０.００１≦Ｅ≦１００の場
合には、前記の中間範囲で導光板(1)が光ることにな
る。

【００１６】請求項４は、導光板(1)の屈折率の不均一
構造の相関関数についても言及したもので『有効散乱照
射パラメータＥの値が、０.００１≦Ｅ≦１００の範囲
にあると共に屈折率の不均一構造の相関関数γ(r)＝exp
［−ｒ/ａ］で表した時の相関距離ａの範囲が０.００５
μｍ≦ａ≦５０μｍの範囲にある』事を特徴とするもの
である。これにより、導光板(1)の不均一構造の大きさ
が適当であって且つ適当な範囲で全体を均一に光らす事
ができる。

【００１７】請求項５に記載の面型照明体(A)は『請求
項１乃至４のいずれかに記載の導光板(1)と、導光板(1)
の入光端に配設された光源(2)と、導光板(1)の光反射面
(10)に配設された反射シート(4)と、出光面(11)に積層
された拡散シート(6a)とプリスムシート(6b)とで構成さ
れた』事を特徴とする。

【００１８】これにより、光源(2)から導光板(1)内に導
入した光は、有機材料の重合による又は光拡散剤(5)の
微粒子による屈折率不均一構造によって十分拡散され、
ほぼ完全な拡散光となって出光面(11)から出光し、且つ
光反射面(10)の白色ドット(3)や凹凸によって出光面(1
1)の輝度調整が行われる事になり、前述のように、出
光面の輝度分布が適切であって、『ドット見え現象』
や傷、汚れが隠蔽されて目立たず、開発コストも低減
出来て、高い歩留まりを達成出来る面型照明体(A)が
得られた。

【００１９】

【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って説明す
る。図１は本発明にかかる楔型導光板(1)を組み込んだ
面型照明体(A1)の断面図で、導光板(1)の一端［＝入光
端(9)］に沿って光源(2)｛本実施例では冷陰極管｝が配
設され、その背方に断面横向きＵ字状のリフレクタ(8)
が配設され、更に、導光板(1)の入光端(9)の反対側の端
部［＝反射端(12)］には反射テープ(7)が配設され、導
光板(1)の裏面である光反射面(10)には白色ドット(3)又
は凹凸が形成されると共に白色の反射シート(4)が配設
されており、光反射面(10)の反対に位置する出光面(11)
には拡散シート(6a)と、その上にプリズムシート(6b)と
が配設されている。図２は本発明の第２実施例(A2)で、
この場合はフラット型導光板(1)の両側に光源(2)を設置
した２灯式である。導光板(1)はいずれも屈折率不均一
構造となっており、導光板(1)の導体内拡散は重合に
よる場合、粒状拡散剤(5)の物理的分散の場合があ
り、屈折率不均一構造を構成するメカニズムによって素
材が適宜選択される事になる。有機材料の重合過程で屈
折率不均一構造を生ぜしめるの場合の例を以下に示
す。

【００２０】（１）第１材料としてのモノマーに第２材
料としてのポリマー（オリゴマーであっても良い。以
下、本明細書においては特にことわりの無い限り、ポリ
マーと言えばオリゴマーを含むものとする。）を少量溶
解させる。この状態では、ポリマーの個々の分子が完全
に溶解している。従って、均一に混ざり合った透明な混
合溶液の形態をとっており、光散乱性は生じていない。
この混合溶液に重合開始剤等を添加して加熱するなどの
手段により重合反応を開始させる。重合反応が進行し、
高転化率になってきた時、それまでに生成されてきた第
１材料のポリマーと第２材料のポリマーとの相溶性が、
該第２材料のポリマーと第１材料のモノマーとの相溶性
に比べて小さい場合には、第２材料のポリマーは徐々に
凝集構造を形成する。第１材料のポリマーと第２材料の
ポリマーの屈折率が実質的に相異するように有機材料を
組み合わせれば、屈折率がゆらいだ構造、すなわち屈折
率不均一構造が生成される。

【００２１】この場合、粒子状の物質をモノマーに混入
分散させて重合を行わせたり、ポリマーに粒子を高温条
件下で練り込ませたりする技術とは違って、重合前にポ
リマー分子１つ１つのレベルで均一に溶解した状態が実
現しており、その状態からスタートして不均一構造を徐
々に形成しているので、極めて高い均一度で不均一構造
が分布した光散乱導光体を得ることができる。

【００２２】（２）第１材料としてのモノマーに第２材
料としてのモノマーを適量混合して重合反応を起こさせ
る。この時例えば、第１材料のモノマーの反応性比ｒ₁
と第２材料のモノマーの反応性比ｒ₂について、ｒ₁＞１
且つｒ₂＜１が成立するように材料を選択しておけば、
重合反応の過程で第１材料のモノマーは優先的に重合
し、未反応モノマー中の第２材料のモノマーの割合は次
第に増大する。第１材料のモノマーの大半が重合する
と、今度は第２材料のモノマーの重合する割合が増加し
始め、最終段階においては、第２材料のポリマーのみが
生成されることになる。

【００２３】第１材料のポリマーと第２材料のポリマー
の相溶性が比較的小さければ、組成の似たもの同士、す
なわち第１材料のポリマーと第２材料のポリマーとがそ
れぞれ凝集構造を形成することになる。両ポリマーの屈
折率が実質的に異なれば、屈折率がゆらいだ屈折率不均
一構造が生成される。この場合も重合前にモノマー同士
を均一に混ぜることは容易なので、満遍なく屈折率不均
一構造が形成される。

【００２４】（３）単独材料のモノマーのみを重合させ
ても、屈折率不均一構造を形成することが出来る。すな
わち、モノマーとポリマーの比重が十分に異なれば、重
合が進んでポリマーがある程度固くなってくると、残存
モノマーがポリマーになった時の体積収縮部分は、いわ
ゆるマイクロボイドとなる。このマイクロボイドは極め
て多数形成され、重合反応の結果得られるポリマー内に
３次元的に均一分布した光散乱中心として機能するの
で、従来の物質粒子を分散混入させた光散乱導光体に比
して特性の良い光散乱導光体が得られる。

【００２５】（４）上記（１）の類型の変形として、上
記第２の材料に低分子量であって、第１材料のモノマー
との相溶性は良好であるが第１材料のポリマーとの相溶
性は劣るものを選択することも可能である。この場合に
も、上記（１）で述べたのと同様のメカニズムによっ
て、第２材料（低分子量物質）が凝集して不均一構造が
生まれる。第２材料の屈折率が第１材料ポリマーと実質
的に異なるような組合せを採用すれば光散乱導光体を製
造される。このような低分子材料として用い得る物質は
数多く存在するが、例を挙げれば、フタル酸ジフェニ
ル、ヘキサフロロイソプロピルテレフタレート、ビフェ
ニル、安息香酸フェニル等がある。

【００２６】本発明は上記（１）〜（４）に説明したよ
うに、有機材料の重合過程を通して屈折率不均一構造を
意図的に形成し、それを光散乱導光体として具現化する
メカニズム、あるいはこれらに類似したメカニズムを利
用したものである。上記例示は、あくまで典型例を示し
た例示であって本発明の技術的範囲を限定する趣旨のも
のではない。

【００２７】本発明においては、極めて多様な有機材料
を色々な組合せで用いて、上記説明したようなメカニズ
ムを通して屈折率不均一構造を形成させることができ
る。これらの有機材料の具体例を表１及び表２に記す。
各表において、各材料名はモノマーの形で示してある
が、最終的に屈折率不均一構造を構成するのはポリマー
であるから、ポリマー形態における屈折率の値を付記し
た。

【００２８】例えば、ＭＡ、Ａ等は比較的低屈折率のも
のを示し、ＸＭＡ、Ａ等は比較的低屈折率のものを示
し、ＸＭＡ，ＸＡ等は比較的高屈折率のものを示してい
るから、各グループから材料を選択して、相溶性あるい
は反応性の相異等に基づいた屈折率不均一構造を得るこ
とが出来る。２種のポリマー間の屈折率差│ｎ₁−ｎ₂│
は、│ｎ₁−ｎ₂│＞０．００１であることが一般的には
好ましい。

【００２９】ここで用いる有機材料は２種類とは限ら
ず、２種類以上の有機材料（モノマー、ポリマーあるい
はオリゴマーを適宜組み合わせて、複合的に重合反応を
進行させて屈折率不均一構造を得ても全く差し支えな
い。換言すれば、３種以上の有機材料の組み合わせは、
２種以上の組み合わせを複数組含むというのが本発明の
立場であり、従って、屈折率不均一構造形成に使用され
る有機材料が何種類あっても本発明の範疇からの逸脱を
意味するものではない。

【００３０】 〔表 １〕区分 モノマー ポリマーno ＭＡ １．ＭＭＡ（メチルメタクリレート） １．４９ ２．ＥＭＡ（エチルメタクリレート） １．４８３ ３．ｎＰＭＡ（n-プロピルメタクリレート） １．４８４ ４．ｎＢＭＡ（n-ブチルメタクリレート） １．４８３ ５．ｎＨＭＡ（n-ヘキシルメタクリレート） １．４８１ ６．ｉＰＭＡ（イソプロピルメタクリレート） １．４７３ ７．ｉＢＭＡ（イソブチルメタクリレート） １．４７７ ８．ｔＢＭＡ（t-ブチルメタクリレート） １．４６３ ９．ＣＨＭＡ（シクロヘキシルメタクリレート） １．５０７ ＸＭＡ 10．Ｂz ＭＡ（ベンジルメタクリレート） １．５６８ 11．Ｐh ＭＡ（フェニルメタクリレート） １．５７ 12．1-ＰhＥＭＡ（1-フェニルエチルメタクリレート） １．５４９ 13．2-ＰhＥＭＡ（2-フェニルエチルメタクリレート） １．５５９ 14．ＦＦＭＡ（フルフリルメタクリレート） １．５３８ Ａ 15．ＭＡ（メチルアクリレート） １．４７２５ 16．ＥＡ（エチルアクリレート） １．４６８５ 17．ｎＢＡ（n-ブチルアクリレート） １．４６３４ ＸＡ 18．Ｂz ＭＡ（ベンジルアクリレート） １．５５８４ 19．2-Ｃl ＥＡ（2-クロルエチルアクリレート） １．５２

【００３１】 〔表 ２〕区分 モノマー ポリマーno ＡＣ 20．ＶＡc（ビニルアセテート） １．４７ ＸＡ 21．ＶＢ（ビニルベンゾエート） １．５７８ 22．ＶＰＡc（ビニルフェニルアセテート） １．５６７ 23．ＶＣl Ａc（ビニルクロルアセテート） １．５１２ Ｃ 24．ＡＮ（アクリロニトリル） １．５２ 25．αＭＡＮ（α-メチルアクリロニトリル） １．５２ α-Ａ 26．ＭＡ(2Cｌ)（メチル-α-クロルアクリレート） １．５１７２ Ｓt 27．o-ＣlＳt（o-クロルスチレン） １．６０９８ 28．p-ＦＳt（p-フルオロスチレン） １．５６６ 29．o,p-ＦＳt（o,p-ジフルオロスチレン） １．４７５ 30．p-ｉＳt（p-イソプロピルスチレン） １．５５４

【００３２】〔表 ３〕 ＥＰＭ …エチレンとプロピレンの共重合物 ＥＰＤＭ …エチレン，プロピレンと少量の非共役ジ
エンとの３成分共重合体 ＳＢＲ …ブタジエンとスチレンとの共重合物 ＮＢＲ …ブタジエンとアクリロニトリルとの共重
合物 ＩＩＲ …少量のイソプレンとイソブテンとの共重
合物 ＣＲ …クロロプレンの重合物 ＢＲ …ブタジエンの重合物 ＩＲ …イソプレンの重合物 ハイパロン …ポリエチレンに二酸化硫黄と塩素を反応
させた物 ウレタンゴム…ジオールとジイソシアナートとの重付加
による重合物 多硫化ゴム …ジクロルエタンと四硫化ナトリウムなど
との重縮合による重合物 シリコンゴム…環状シロキサン開環重合などで得られる
重合物 フッ素ゴム …フッ化ビニリデンとトリフルオロクロル
エチレンの共重合物等

【００３３】本発明において屈折率不均一構造を生成す
る重合反応として、表１及び表２に挙げたような材料を
関与させる場合の他に、いわゆるゴム系の高分子材料を
形成する重合反応を利用することも可能である。その例
を、重合物あるいは共重合物の形で表３に示した。これ
らゴム系の材料を重合反応に関与させた場合には、特に
柔軟性乃至弾力性のある光散乱導光体を得ることが出来
る。

【００３４】また、光散乱粒子を添加する方法で得られ
る屈折率不均一構造と違って、前記重合法で実現される
屈折率不均一構造の形態は、例えば単位形状や寸法が共
にランダムな島状あるいは縞状に高低屈折率の相が入り
組んだ形態、それら２相の界面領域の屈折率プロファイ
ルにある程度の連続性が生じる形態等を取り得るもので
ある。それ故、材料の選択乃至重合反応における屈折率
不均一高低生成態様の自由度に基づいて、種々の特性を
持った光散乱導光体を得ることが可能となる。

【００３５】これに対して、粒状の光拡散剤(5)を物理
的に分散させる場合としては、母材と屈折率の相違する
微粒子（ガラス微粒子、樹脂微粒子など）を微量混入
し、機械的に撹拌して母材中に均一に拡散するようにす
る。これにより母材に屈折率不均一構造を付与する。

【００３６】次に、導光板(1)の散乱特性を述べる上で
重要な関数である有効散乱照射パラメータＥ、相関関数
γ(r)、相関距離ａ、誘電率ゆらぎ２乗平均<η²>につい
て、デバイ（Debye）の理論を引用して簡単に説明す
る。

【００３７】強度I₀の光が媒体中をｙ(cm)透過し、その
間の散乱により強度がIに減衰した場合に、有効散乱照
射パラメータＥを次式（１）または（２）で定義する。 Ｅ［cm^-1］＝−［ｌｎ（I／I₀）］／ｙ …（１） Ｅ［cm^-1］＝−（I₀／I）・ｄI／ｄｙ …（２） 式（１）、（２）は各々いわゆる積分形及び微分形の表
現であって、物理的な意味は等価である。なお、このＥ
は濁度（τ）と呼ばれることもある。

【００３８】一方、媒体内に分布した不均一構造によっ
て光散乱が起こる場合の散乱光強度は、縦偏光の入射光
に対して出射光の大半が縦偏光である通常の場合（Ｖ_v
散乱）には、次式（３）で表される。 Ｖ_V＝［（４＜η²＞π³）／λ_θ ⁴］∫Ｃγ（ｒ）ｄｒ …（３） 但し、Ｃ＝［ｒ²sin（νｓｒ）］／νｓｒ …（４） 自然光を入射させた場合には、Ｈ_h散乱を考慮して、式
（３）の右辺に（１＋cosθ²）を乗じた、 I_vh＝Ｖ_v（１＋cosθ²） を考えれば良いことが知られている。ここで、λ_θは入
射光の波長、ν＝（２πｎ）／λ_θ、ｓ＝２sin（θ／
２）、ｎは媒体の屈折率、θは散乱角、＜η²＞は媒体
中の誘電率ゆらぎ２乗平均であり、γ(ｒ)相関関数と呼
ばれるものである。

【００３９】デバイ（Ｄｅｂｙｅ）によると、媒体の屈
折率不均一構造が界面を持ってＡ相とＢ相に分かれて分
散している場合には、誘電率のゆらぎに関して相関関数
γ（ｒ）、相関距離ａ、誘電率ゆらぎ２乗平均＜η²＞
等が次のような関係式で表される。 γ（ｒ）＝exp（ａ／ｒ） …（６） ａ［ｃｍ］＝（４Ｖ／Ｓ）・φ_Aφ_B …（７） ＜η²＞＝φ_Aφ_B（ｎ_A ²−ｎ_B ²）］² …（８） 但し、Ｖ；全体積、Ｓ；界面の全面積、φ_A、φ_B；Ａ、
Ｂ各相の体積分率、ｎ_A、ｎ_B；Ａ、Ｂ各相の屈折率であ
る。

【００４０】不均一構造が半径Ｒの球状界面で構成され
ていると見なせば、相関距離ａは次式で表される。 ａ［ｃｍ］＝（４／３）Ｒ（１−φ_A） …（９） 相関関数γ（ｒ）についての式（６）を用い、式（５）
に基づいて自然光を媒体に入射させた時の有効散乱照射
パラメータＥを計算すると結果は次のようになる。 Ｅ＝［（３２ａ³＜η²＞π⁴）／λ_θ ⁴］・ｆ（ｂ） …（１０） 但し、ｆ（ｂ）＝［｛（ｂ＋２）²／ｂ²（ｂ＋１）｝ −｛２（ｂ＋２）／ｂ³｝・ｌｎ（ｂ＋１）］ …（１１） ｂ＝４ν²ａ² …（１２） 以上述べた関係から、相関距離ａ及び誘電率ゆらぎ２乗
平均＜η²＞を変化させることにより、散乱光強度、散
乱光強度の角度依存性及び有効散乱照射パラメータＥを
制御することが可能であることが判る。散乱光強度の角
度依存性は、本発明の光散乱導光体を実際の照明装置等
に適用する場合に考慮され得る事項であることが言うま
でもない。

【００４１】一般に、Ｅが大きければ散乱能が大きく、
Ｅが小さければ散乱能が小さい、換言すれば透明に近く
なる。Ｅ＝０は全く散乱の無いことに対応する。従っ
て、大面積の面状光源や長尺のファイバー状乃至棒状の
均一照明光源等に本発明の光散乱導光体を適用する場合
にはＥを小さく選べば良い。一応の目安としては、例え
ば、Ｅ＝０．００１［cm^-1］程度とすれば、数十ｍの寸
法のファイバー状の光散乱導光体(1)を均一に光らせる
ことが出来る。逆に、Ｅ＝１００［cm^-1］の程度にとれ
ば、数ｍｍの範囲を集中的且つ均一に照明するのに適し
ている。また、Ｅ＝５０［cm^-1］の場合では、それらの
中間的なサイズ（例えば、数ｃｍ〜数十ｃｍ）の光散乱
導光体(1)を均一に光らせるのに好適である。但し、こ
れら有効散乱照射パラメータＥの値は具体的な適用装置
の使用条件、例えば１次光源の強さ、周辺に配置された
光学要素に依存する散乱光補強あるいは減衰ファクター
等も考慮して定められることが好ましい。相関距離ａに
ついては、一応０．００５μ〜５０μ程度が実際的と考
えられるが、個々のケースについては要求される角度特
性等を考慮して定められることが好ましい。なお、相関
関数ａは、不均一構造の大きさを議論するときの目安と
なるもので、相関関数ａが小さい場合には、ｒの増大に
対してγ（ｒ）は急速に０に近づいて相関性がなくなる
が、相関関数ａが大きい場合にはγ（ｒ）はなかなか０
に近づかず、不均一構造と相関性を示す。大略、相関関
数ａは、不均一構造と対応したパラメータと言える。

【００４２】次に、導光板(1)の一面［即ち、反射面(1
0)］の反射加工に付いて簡単に説明する。反射加工とし
ては、印刷法、印刷レス法とがあり、前者はスクリ
ーン・ドット印刷により白色ドット(3)を粗密を付けて
光反射面(10)に印刷する方法であり、後者は、金型に形
成した凹凸を光反射面(10)に転写して微細な凹凸を光反
射面(10)に形成する方法である。

【００４３】凹凸の形成方法としては、例えば、金型面
に粗面スポット形成位置以外の部分をサンドブラスト用
マスクをし、マスクの通孔部分にサンドを吹き付けて当
該位置を粗面にする方法や、前記位置をケミカルエッチ
ングによって粗面にする方法がとられる。粗面スポット
の深さは１μ〜５００μが好ましい。凹凸深さが１μよ
り小さいと乱反射が過小となり、５００μ以上場合には
射出成形か困難になるからである。

【００４４】本発明にかかる導光板(1)の形状は、特に
指定されるものではなく、平板状のもの、楔型のもの、
平板状で一方の面が凹湾曲しているものなど各種のもの
が考えられる。また、光源(2)の設置も一端のみに設置
されるものや両端に設置されるもの、或いは相隣接する
側端部に設置されるものなど各種のものがあり、これら
によって前記ドットの粗密が調整される。即ち、導体内
拡散方式であれば、輝度分布は両端光源方式の場合には
図３のように光源(2)に近い部分から遠いほうに向かっ
て輝度が低下していくので（一端光源方式の場合もこれ
から類推できるが、光源(2)に近い方から遠いほうに向
かって次第に輝度が減じる事になる。）、輝度の低下に
比例してドット(3)の密度を次第に高くしてドット(3)に
よる輝度向上を図り、全体として要求される輝度分布
（フラットな場合や中央部分が凸となるような分布）と
なるように調整する。

【００４５】(i)フラットな輝度分布への修正の場合。
（楔型導光板(1)で１灯式の場合） 図５のＡのような右肩上がりの輝度分布を示す白色ドッ
ト印刷又は凹凸形成による印刷レス型の導光板(1)に導
体内拡散剤をブレンド方法又は重合法により適量添加す
る事により図５のＢに示すように輝度分布がフラットな
導光板(1)が得られる。同時に、光拡散剤(5)のために白
色印刷ドット(3)又は印刷レス（シボや刻印など）ドッ
トが隠蔽されて殆ど見えなくなり、非常に柔らかで均質
な光が出光される導光板(1)を得る事が出来る。その結
果、導光板(1)内又はユニット内のゴミ、傷等による白
線、白点、黒線、黒点等も非常に見えにくくなり、不良
率が低減して生産収率が格段に向上する。

【００４６】(ii)中央凸な輝度分布への修正の場合。
（楔型導光板(1)で１灯式の場合） 図６のＡのような輝度分布を示すドット印刷又は印刷レ
ス型の導光板(1)に導体内拡散剤をブレンド法又は重合
法により適量添加する事により、輝度分布が中央凸な導
光板(1)が得られる。これにより、前述同様ドットが見
えにくくなって導光板(1)内又はユニット内の欠陥が隠
蔽され、しかも非常に軟らかで均質な出光の導光板(1)
を得ることが出来る。

【００４７】次に、前記導光板(1)を使用した面型照明
体(A)について簡単に説明する。図１は楔型導光板(1)を
使用した面型照明体(A1)の例で、導光板(1)は前述のよ
うな方法並びに素材で射出成形されたもので、前述のよ
うな光拡散剤を混入して屈折率不均一構造を付与したも
ので且つ光反射面(10)が前述の反射加工されているもの
である。導光板(1)の厚肉端面である入光端(9)に沿って
光源(7)が配設されており、導光板(1)の入光端(9)から
光を導光板(1)内に照射するようになっている。光源(2)
は特に限定されないが冷陰極線放電灯や白熱電球などが
使用される。光源(2)の背後にはランプリフレクタ(8)が
設置されていて、光源(2)からの光を反射して導光板(1)
の入光端(9)に反射光が入光するようになっている。

【００４８】導光板(1)の光反射面(10)の背後には公知
の白色反射シート(4)が配置されており、導光板(1)の出
光面(11)の上には公知の光拡散シート(6a)及びプリズム
シート(6b)が設置されている。

【００４９】これにより、印刷型導光板と導体内拡散型
導光板又は印刷レス型導光板と導体内拡散型導光板の長
所のみを組み合わせた新しいタイプの導光板を製作する
ことにより各タイプの短所を消去し長所を引き出す事が
出来た。即ち各単独の導光板では考えられない性能を有
する高輝度高均斉度の、且つ生産性の高い導光板を得る
事が出来た。

【００５０】実施例(1) ９''型楔形導光板（１４７ｍｍ×１９３ｍｍの）の光反
射面に適正な白色ドット印刷を施し、輝度分布を測定し
たところ、図７の実線で示す輝度分布曲線（光源(2)の
直近部分で輝度が低下し、この部分から次第に輝度が上
昇していく。）が得られた。そこで、これに光拡散剤と
してジメチルポリシロキサン０.０２％を重合法により
添加して導体内拡散型導光板とし、その高度輝度分布を
測定した処、図６の点線で示すフラットな輝度分布曲線
が得られた。両曲線及び下記の表２を比較すれば、平均
輝度も上昇し、特に均斉度は格段に向上している事が分
かる。また、（表３）は白色ドット印刷のみの導光板を
使用した面照明体（従来品）と、白色ドット印刷を導体
内拡散型導光板に施した面照明体（本発明品）の１００
０枚中の生産収率を比較したもので、これによれば、導
光板及びそのユニットの内部或いは間にあるゴミ、キズ
等による欠損品が各般に少なくなり、本発明品の生産収
率が向上した事がわかる。

【００５１】 表２（光拡散材添加前後の平均輝度と均斉度の比較） 光拡散剤添加前（従来品） 光拡散剤添加後（本発明品） 平均輝度 １８００ １８２６ 均斉度 ７５％ ９５％

【００５２】 表３（導体内光拡散剤添加による収率の向上） 1000枚中の欠損品（従来品） 1000枚中の欠損品（本発明品） 導光板内部ゴミ ３７ ６ 導光板表面キズ ２８ ４ 導光板ユニット内のゴミ ３２ １８ 導光板ユニット内のキズ ４５ ２３ 計 １４２ ５１

【００５３】実施例(2) １０”楔型導光板（１５５ｍｍ×２１０ｍｍ）に適正な
粗密を有するシボドットを施し、輝度分布を測定したと
ころ、図８の実線で示す輝度分布曲線（光源(2)の直近
部分で輝度が低下し、この部分から次第に輝度が上昇し
ていく。）が得られた。そこで、これに光拡散剤として
東芝シリコン社製の（商品名）トスパールを０.０２５
％ブレンド法により添加して再度輝度分布を測定したと
ころ、図８の点線で示す輝度分布曲線（光源(2)の直近
部分で輝度低下部分が持ち上げられ、この部分から上昇
する輝度の上昇率が抑制され、全体としての輝度分布が
著しく改善されている。）が得られた。添加品（本発明
品）の輝度性能は格段に向上し（表４参照）、更に導光
板及びそのユニットの内部或いは機材の間に介在するゴ
ミ、キズ等による欠損品が格段に少なくなり生産収率が
向上した。（表５参照）

【００５４】 表４（光拡散材添加前後の平均輝度と均斉度の比較） 光拡散剤添加前（従来品） 光拡散剤添加後（本発明品） 平均輝度 １７９０ １８１０ 均斉度 ６９.３ ８５.５

【００５５】 表５（導体内光拡散剤添加による収率の向上） 光拡散剤添加前(シボドットのみ) 光拡散剤添加後 1000枚中の欠損品（従来品） 1000枚中の欠損品（本発明品） 導光板内部ゴミ ４３ ９ 導光板表面ゴミとキズ ３５ ６ 導光板ユニット内のゴミ ３８ ２５ 計 １６５ ６８

【００５６】 表６（導体内光拡散剤の添加前後の平均輝度と均斉度の比較） 導体内光拡散剤添加前(従来品) 導体内光拡散剤添加後(本発明品) 平均輝度 ４３６ ４３８ 均斉度 ５１％ ７６.５％

【００５７】実施例(3) ８.６"平型１灯式導光板（１４５ｍｍ×１９０ｍｍ×２
ｔ）に、粗密のある白色ドットを出光面と反対側の光反
射面に印刷施工し、輝度分布を測定したところ、図９の
実線で示す輝度分布曲線が得られた。そこでこれに導体
内光拡散剤として東芝シリコン製トスパール（商品名）
を０.０１１％ブレンド法により添加して、再度、輝度
分布を測定したところ、図９の点線で示す輝度分布曲線
（光源(2)の直近部分で輝度低下部分が持ち上げられ、
この部分から上昇する輝度の上昇率が抑制され、全体と
して中央部分が均一に膨れた状態の輝度分布となる。）
が得られた。このグラフから輝度性能と均斉度とが格段
に向上している事が分かる。また、表７から且つゴミ、
キズ等による収率の低下を防止する事が出来た事が分か
る。

【００５８】 表７（導体内光拡散剤添加による収率の向上） 光拡散剤添加前 光拡散剤添加後 1000枚中の欠損品（従来品） 1000枚中の欠損品（本発明品） 導光板内部ゴミ ３７ ８ 導光板表面ゴミ ３１ ６ 導光板ユニット内のキズ ２８ １７ 導光板ユニット内のゴミ ３３ １９ 計 １２９ ５０

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、輝度分布未調整で且つ
前下がりの（陰極管に近い側が暗い）輝度分布を持つ印
刷又は印刷レス型導光板に、導体内光拡散剤を適量添加
したり重合によって屈折率が不均一である内部構造とす
る事により容易に所望の輝度分布（フラット又は中央凸
の）を持つ導光板を得る事が出来た。この為所望の輝度
分布を得るために要する試行錯誤の為の経費と所要日数
とを大幅に削減する事ができた。又、印刷又は印刷レス
法単独の場合よりも輝度性能をあげる事が出来た。更
に、光拡散剤を添加するため、出光線は極端に平行光線
が少なくなり、このため、出光する光は軟らかく均質に
なった。更にこのため導光板内又はその表面、或いは導
光板ユニット内の機材又はその表面にあるキズ、ゴミ等
による出光面上の白点、白線、黒点、黒線等が隠蔽され
て見えなくなり、欠陥を大幅に削減する事が出来、これ
により生産収率を大幅に向上する事が出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る１灯式楔型導光板を使用した面型
照明体の断面図。

【図２】本発明に係る２灯式平板導光板を使用した面型
照明体の断面図。

【図３】２灯式導体内拡散型導光板における輝度と光拡
散剤の濃度との関係を示すグラフ。

【図４】１灯式の場合で導光板に要求される輝度分布の
種類を示すグラフ。

【図５】１灯式の印刷型又は印刷レス型導光板の導体内
拡散剤の添加によるフラットな場合の輝度性能の向上を
示すグラフ。

【図６】１灯式の印刷型又は印刷レス型導光板の導体内
拡散剤の添加による中央凸の場合の輝度性能の向上を示
すグラフ。

【図７】９''型楔形導光板（印刷型）の導体内拡散剤に
よる輝度分布の修正を示すグラフ。

【図８】10''型楔形導光板（印刷レス型）の導体内拡散
剤による輝度分布の修正を示すグラフ。

【図９】平板１灯式導光板（印刷型）の導体内拡散剤に
よる輝度分布の修正を示すグラフ。

【図１０】従来例の１灯式楔型導光板を使用した面型照
明体の断面図。

【図１１】従来例の２灯式平板導光板を使用した面型照
明体の断面図。

【符号の説明】

(A)…面型照明体 (1)…導光板 (2)…光源 (3)…白色ドット (4)…反射シート (5)…光拡散剤 (6a)…光拡散シート (6b)…プリズムシート (8)…ランプリフレクタ (9)…入光端 (10)…光反射面 (11)…出光面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 富久 愛媛県新居浜市本郷３丁目４番52番 (72)発明者 小池 康博 神奈川県横浜市緑区市ケ尾町534−23

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１種類の有機材料の重
   合過程で生じた屈折率不均一構造を有する板状体であっ
   て、少なくとも１つの側端部が入光端であり、その表面
   が出光面であり、その裏面が反射加工されていて光反射
   面となっている事を特徴とする導光板。
2. 【請求項２】 少なくとも１種類の光拡散剤を内
   部に分散する事により屈折率不均一構造を付与した板状
   体であって、少なくとも１つの側端部が入光端であり、
   その表面が出光面であり、その裏面が反射加工されてい
   て光反射面となっている事を特徴とする導光板。
3. 【請求項３】 有効散乱照射パラメータＥの値
   が、０.００１≦Ｅ≦１００の範囲にある事を特徴とす
   る請求項１又は２に記載の導光板。
4. 【請求項４】 有効散乱照射パラメータＥの値
   が、０.００１≦Ｅ≦１００の範囲にあると共に屈折率
   の不均一構造の相関関数γ(r)＝exp［−ｒ/ａ］で表し
   た時の相関距離ａの範囲が０.００５μｍ≦ａ≦５０μ
   ｍの範囲にある事を特徴とする請求項１又は２に記載の
   導光板。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載
   の導光板と、導光板の入光端に配設された光源と、導光
   板の光反射面に配設された反射シートと、出光面に積層
   された拡散シートとプリスムシートとで構成された事を
   特徴とする面型照明体。