JPH0990134A

JPH0990134A - 導光体およびそれを用いた面光源装置

Info

Publication number: JPH0990134A
Application number: JP7243010A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Tojo; 泰久東條; Shuji Yano; 周治矢野; Eizo Kawano; 栄三川野; Yozo Nagai; 陽三長井
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1995-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】光利用効率および出光面の輝度の均一性が高く
安価に製造でき、しかも、耐熱性や耐溶剤性にも優れた
導光体およびそれを用いた面光源装置を提供する。【解決手段】導光板１と、この導光板１の側面から導光
板１内に光線を入射させる線光源２とを備えた面光源装
置であって、上記導光板１を、透明なエポキシ樹脂硬化
物によって形成するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
等に用いられる導光体およびそれを用いた面光源装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶用ディスプレイの表示装
置や、薄型の看板等に用いられる面光源装置として、例
えば、図１２に示すように、板状の導光体１０の側面か
ら、線光源１１の光を入射させて出光面１３から出光さ
せ、この出光面１３全体を発光させるものが知られてい
る。このような面光源装置に用いられる導光体１０とし
ては、光利用効率を上げるためにできるだけ光を吸収し
ないものが望ましく、専ら透明性に優れたアクリル樹脂
が使用されている。このような、導光体１０およびそれ
を用いた面光源装置は、より高輝度で、出光面１３内に
おける輝度ばらつきが少なく、コンパクトなことが求め
られている。図において、１２は導光体１０の裏面から
出光しようとする光を反射させる反射板である。

【０００３】上記アクリル樹脂からなる導光体１０は、
出光面１３の輝度分布のばらつきを少なくするため、一
般に、以下の手法が採られる。すなわち、導光体の裏
面に拡散反射層をスクリーン印刷する。散乱性のある
微粒子をアクリル樹脂中に分散させる。２種類の屈折
率の異なるアクリル樹脂を混合使用して散乱性を付与す
る。これらのうちいずれかの手法により、出光面からの
出射光を調整して出光面１３の輝度分布に均一化を図る
ようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
からの手法のうち、拡散反射層をスクリーン印刷し
たものは、現在最も一般的に用いられているが、線光源
１１から出た光が、上記拡散反射層で反射して再び線光
源１１側に戻って来てしまう割合が高く、出光面からの
出射光量が少なくなり、光利用効率が悪くなるという問
題がある。また、上記拡散反射層がドット状で粗いこと
から、出光面にドット状の明部と暗部が生じるため（一
般に「ドット見え」と呼ばれる）、これを防ぐ必要か
ら、１〜２枚の拡散シートで出光面を被覆して隠すこと
が行われる。ところが、このようにすると、上記拡散シ
ートによる光の吸収や反射が生じ、出光量が減少してま
すます光利用効率が低下するという問題がある。

【０００５】一方、散乱性のある微粒子をアクリル樹
脂中に分散させ、導光体１０自体に散乱性を持たせたも
のは、光利用効率の点では上記拡散反射層を印刷したも
のより優れているものの、導光体１０を板状に形成した
場合に、線光源１１から離れるにしたがって出光面１３
の輝度が下がり、出光面１３の輝度が不均一になるとい
う欠点がある。そこで、出光面１３の輝度を均一にした
導光体１０として、例えば、特開平２−２２１９２５号
公報に示すものが提案されている。すなわち、このもの
は、メタクリル樹脂中において、異なる粒子径の微粒子
が異なる速度で沈降することを利用し、線光源１１から
の距離に対する微粒子の分散濃度に傾斜をもたせ、散乱
性を傾斜させて出光面１３の輝度を均一にするようにし
ている。ところが、このものでは、工業生産を行う際の
量産効率が悪く、コスト高となるうえ、品質の均一性も
悪く、品質保証の面でも問題が残る。

【０００６】さらに、２種類の屈折率の違う樹脂を混
合使用して散乱性を付与したものは、上記微粒子分散に
よるものと同様に、散乱性に傾斜を持たせるのが非常に
困難で、コスト高になる。したがって、輝度が均一な導
光体１０を得ようとすると、サイズの小さいものしか作
製できないという問題がある。

【０００７】以上のように、現在までに提案されてきた
導光体には、それぞれ一長一短があり、光利用効率，出
光面の輝度の均一性，製造コスト等のいずれかを犠牲に
したものしか得られていない。そして、多くの場合は、
光利用効率を犠牲にしても、拡散反射層をスクリーン印
刷したものが採用されているのが実情である。

【０００８】また、以上のような光学的なこととは別
に、アクリル樹脂は、元来、耐熱性や耐溶剤性に劣ると
いう性質がある。しかしながら、最近では、例えば、自
動車内に設置される面光源装置が夏場非常に高温に晒さ
れる等、面光源装置がさまざまな場所，環境，用途に利
用され始めている。そこで、面光源装置を各種の分野に
広く適用するため、耐熱性および耐溶剤性に優れた導光
体の提供が望まれている。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、光利用効率および出光面の輝度の均一性が高く
安価に製造でき、しかも、耐熱性，耐溶剤性にも優れた
導光体およびそれを用いた面光源装置の提供をその目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明は、透明なエポキシ樹脂硬化物によって形
成されている導光体を第１の要旨とし、導光体と、この
導光体の一部から導光体内に光線を入射させる光源とを
備え、上記導光体が、透明なエポキシ樹脂硬化物によっ
て形成されている面光源装置を第２の要旨とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】すなわち、本発明者らは、従来の
問題を解消する導光体を得ることを目的として一連の研
究を重ねる過程で、アクリル樹脂に代えて、従来導光体
には用いられることのなかったエポキシ樹脂を使用して
はどうかと想起した。そして、一連の研究を重ねた結
果、透明のエポキシ樹脂硬化物から導光体を形成する
と、耐熱性および耐溶剤性に優れた性能を発揮するだけ
でなく、エポキシ樹脂のもつ光学的特質により、入射し
た光がほとんど減衰することなく散乱されることから、
光利用効率が良く、出光面の輝度の均一性も高くなるこ
とを見いだし、本発明に到達した。

【００１２】なお、本発明において「透明」とは、可視
光領域において全光線透過率が７０％以上である場合を
いう。

【００１３】つぎに、本発明を詳しく説明する。

【００１４】本発明の導光体に用いられるエポキシ樹脂
とは、分子中に少なくとも一つ以上のエポキシ基を持つ
有機化合物（主剤）と、これと反応する有機化合物（硬
化剤）を主要な構成成分とする熱硬化性樹脂をいう。

【００１５】上記主剤としては、特に限定するものでは
なく、例えば、ビスフェノールＡ型，ビスフェノールＦ
型，臭素化ビスフェノールＡ型，水添ビスフェノールＡ
型，ビスフェノールＳ型，ビスフェノールＡＦ型，ビフ
ェニル型，ナフタレン型，フルオレン型，フェノールノ
ボラック型，オルソクレソーンノボラック型，ＤＰＰノ
ボラック型，３官能型，トリス・ヒドロキシフェニルメ
タン型，テトラフェニロールエタン型等のグリシジルエ
ーテル型エポキシ樹脂、あるいは、ＴＧＤＤＭ，ＴＧＩ
Ｃ，ヒダントイン型，ＴＥＴＲＡＤ−Ｄ，アミノフェノ
ール型，アニリン型，トルイジン型等のグリシジルアミ
ン型エポキシ樹脂、その他、グリシジルエステル型エポ
キシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂等各種のものが用いられ
る。これらのエポキシ樹脂の中でも、特に、ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂が好適に用いられる。これらエポ
キシ樹脂の形態は、液状であっても固体であってもよ
く、さらに、結晶性，非結晶性を問わない。分子量は、
１００〜５０００のものが好ましく、１５０〜５００の
ものがさらに好ましい。

【００１６】上記硬化剤としては、特に限定するもので
はなく、例えば、ドデセニル無水コハク酸，ポリアゼラ
イン酸無水物，ヘキサヒドロ無水フタル酸，メチルテト
ラヒドロ無水フタル酸，無水メチルナジック酸，無水ト
リメリット酸，無水ピロメリット酸，ベンゾフェノンテ
トラカルボン酸，テトラブロモ無水フタル酸，無水ヘッ
ト酸等の酸無水物、レゾール型フェノール樹脂，ノボラ
ック型フェノール樹脂，フェノールポリマー等のフェノ
ール樹脂、あるいは、ジエチレントリアミン，トリエチ
レンテトラミン，メタキシリレンジアミン，イソホロン
ジアミン，１・３−ビスアミノメチルシクロヘキサン，
ジアミノジフェニルメタン，ｍ−フェニレンジアミン，
ジアミノジフェニルスルホン，ジシアンジアミノ，有機
酸ジヒドラジド，ポリアミド，ケチミン，エポキシド変
性，チオ尿素変性，マンニッヒ変性，マイケル付加変性
等のアミン系樹脂，その他、尿素樹脂，メラミン樹脂等
各種のものが用いられる。エポキシ基を持つ化合物の単
独重合系でも構わないが、特に、酸無水物系の硬化剤が
好ましい。これら硬化剤樹脂の形態は、液状であっても
固体であってもよく、さらに、結晶性，非結晶性を問わ
ない。分子量は、６０〜５０００のものが好ましく、８
０〜４００のものがさらに好ましい。

【００１７】本発明で使用されるエポキシ樹脂には、上
記主剤および硬化剤以外に種々の添加剤を加えてもよ
い。また、必要に応じて、酸化防止剤，発色剤，充填剤
等を適宜適量添加してもよい。例えば、硬化触媒として
は、イミダゾール系，リン系，アミン系のいずれの硬化
触媒を用いてもよいが、イミダゾール系の硬化触媒を用
いることがより好適である。このイミダゾール系の硬化
触媒としては、例えば、２−メチルイミダゾール，２−
エチル−４−メチルイミダゾール，２−ウンデシルイミ
ダゾール，２−ヘプタデシルイミダゾール，２−フェニ
ルイミダゾール，１−ベンジル−２−メチルイミダゾー
ル，１−シアノエチル−２−メチルイミダゾール，１−
シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール，
１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール，１−
シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾリウム・トリメ
リテート，１−シアノエチル−２−フェニルイミダゾリ
ウム・トリメリテート，２−メチルイミダゾリウム・イ
ソシアヌレート，２−フェニルイミダゾリウム・イソシ
アヌレート，２・４−ジアミノ−６−〔２−メチルイミ
ダゾリル−（１）〕−エチル−Ｓ−トリアジン，２・４
−ジアミノ−６−〔２−エチル−４−メチルイミダゾリ
ル−（１）〕−エチル−Ｓ−トリアジン，２・４−ジア
ミノ−６−〔２−ウンデシルイミダゾリル−（１）〕−
エチル−Ｓ−トリアジン，２−フェニル−４・５−ジヒ
ドロキシメチルイミダゾール，２−フェニル−４−メチ
ル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール，１−シアノエ
チル−２−フェニル−４・５−ジ（シアノエトキシメチ
ル）イミダゾール，１−ドデシル−２−メチル−３−ベ
ンジルイミダゾリウム・クロライド，１・３−ジベンジ
ル−２−メチルイミダゾリウム・クロライド等各種のも
のが用いられる。これらの触媒は、量的には、通常主剤
１００重量部に対して０〜１０重量部、より好ましくは
０〜２重量部が用いられる。

【００１８】上記主剤と硬化剤、必要であれば適宜の添
加剤等を用い、粉砕混合もしくは溶融混合されて、公知
の方法によって混合，硬化させることにより、目的とす
るエポキシ樹脂硬化物を得ることができる。この硬化物
を導光体として使用する。なお、硬化物を得る際、目的
とする導光体の形状とするために適宜の金型を用いて注
型成形することが好ましい。また、セルキャスト法，連
続セルキャスト法，トランスファー成形法等によって成
形するようにしてもよい。また、上記硬化物は、透明で
あることが必要である。また、好適には無色であること
も望ましい。

【００１９】このようにして得られた、エポキシ樹脂製
の導光体は、例えば、図１に示すように、従来のアクリ
ル樹脂導光体と同様のバックライトシステムに組み込ま
れて使用される。すなわち、図において、１はエポキシ
樹脂製の導光板であり、２は蛍光灯等の線光源、３は上
記導光板１の裏面側に配設された反射板、４は上記線光
源２の光線を反射させて導光板１の側面から入射させる
反射カバー、５は導光板１の出光面側に配設され集光作
用等を持たせるプリズムシートである。上記反射板３に
は、反射率が９０％以上のものが好適に用いられ、さら
に好適には９５％以上のものが用いられる。この場合、
従来のアクリル樹脂の導光体であれば、裏面にドット状
の拡散反射層（図示せず）が印刷されるが、上記本発明
のエポキシ樹脂導光体１では、このような拡散反射層を
設ける必要はない。

【００２０】上記構成において、線光源２で発生した光
は、導光板１の側面から導光板１内に入射する。このと
き、上記光は、線光源２から直接入射したり、あるい
は、反射カバー４で反射した光が入射したりする。この
入射光は、エポキシ樹脂の特殊な光学的特質により、ほ
とんど減衰することなく、散乱され、その一部が出光面
側から出光しつつ導光板１内を通過して線光源２が設け
られた側面と反対側の側面に向かって進行する。このと
きの、散乱されて出光面から出光する光と、そのまま導
光板１内を通過する光とのバランスが非常に優れている
ことから、上記エポキシ樹脂製の導光板１では、線光源
から離れた個所であってもほとんど輝度を減ずることが
ない。このため、出光面の輝度の均一性が高いうえ、通
常のアクリル樹脂製の導光板よりも高い輝度を得ること
ができる。したがって、従来のように拡散反射層の印刷
を施す必要がない。このため、拡散反射層による「ドッ
ト見え」が生じず、それを隠すための拡散シートも必要
がなくなる。これにより、上記拡散シートによる光の吸
収等がなくなり、光利用効率が低下することがないう
え、拡散反射層および拡散シートが不要で、それだけ製
造コストも安くなる。

【００２１】また、上記のように、導光板１を板状に形
成し、その四辺の側面のうちの一辺に線光源２を配設し
た場合には、この線光源２が配設されていない他の三辺
には、裏面に配設しているものと同様の反射板３を配設
することが望ましい。このようにすることにより、側面
からの光線漏れがなくなり、光利用効率がさらに向上す
る。また、上記線光源２から効率良く光を導光板１内に
導入させるため、例えば、上記線光源２が配設された側
面を曲面に形成したり、反射カバーの形状に適宜の工夫
を施したりして、光利用効率の向上を図るようにしても
よい。また、出光面には、プリズムシート５やレンズシ
ートと呼ばれる光学フィルム等（例えば、特開昭６２−
１４４１０２号公報に示されるようなものである）を配
設して使用し、出射光の方向を変えたり、集光作用を持
たせたりすることもできる。

【００２２】なお、上記面光源装置では、導光板１を板
状に形成したが、これに限定するものではなく、直方体
や円柱状等所望の導光体形状に成形することができる。
また、使用する光源も、線光源２に限らず、点光源でも
よく、所望の光源を使用することができる。さらに、光
源の位置も、一個所に限られるものではなく、複数個所
に光源を設けるようにしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明の導光体および面
光源装置によれば、入射光がエポキシ樹脂の特殊な光学
的特質により、ほとんど減衰することなく散乱されるた
め、光利用効率が高い。このため、消費電力も少なくて
済む。また、散乱されて出光面側から出光する光と、導
光板内を通過する光とのバランスが非常に優れているこ
とから、出光面の輝度の均一性も良好である。さらに、
拡散反射層の印刷が不要になるうえ、「ドット見え」を
隠すための拡散シートも不要になるため、安価に製造す
ることができる。そのうえ、エポキシ樹脂硬化物の特質
から、耐熱性，耐溶剤性にも優れている。

【００２４】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２５】

【実施例】エポキシ樹脂として、主剤をビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂（エポキシ当量１８０）１００重量
部、硬化剤をメチルヘキサヒドロ無水フタル酸（酸当量
１６２）１００重量部、触媒として、２エチル４メチル
イミダゾール０．５重量部を混合し、内寸が１００ｍｍ
×１００ｍｍ×４ｍｍの金型で注型成形を行ったのち、
１５０℃で１時間の硬化処理を行い、上記と同寸法の透
明な硬化物からなる導光板を得た。

【００２６】

【比較例】市販のアクリル板を、１００ｍｍ×１００ｍ
ｍ×４ｍｍに切削加工し、さらに、輝度が均一になるよ
うに、裏面に拡散反射層（酸化アルミニウム）をスクリ
ーン印刷によって形成した。また、このままでは、拡散
反射層による「ドット見え」が生じるので、透過率８２
％、ヘイズ９５％の拡散シートを上記アクリル樹脂導光
板の上に固定した。

【００２７】上記両導光板を図１に示す面光源装置に組
み込んだ。いずれの導光板１においても、反射板３には
白色ＰＥＴ（反射率９６％）を用い、この反射板３を、
導光板１の裏面側および線光源２が配設されていない側
面に配設した。線光源２は、同一の冷陰極管を用いた。

【００２８】上記両導光板を、プリズムシート５を使用
せずそのままの状態で用いた場合と、頂角９０度，ピッ
チ５２μｍのプリズムシート５（商品名：ＢＥＦ９０，
３Ｍ社製）を直交するように２枚重ねにして用いた場合
との、それぞれについて以下の試験を行った。すなわ
ち、まず、図２に示すように、導光板１の中心部分から
の出射光の角度の違いによる輝度分布を測定した。その
結果を図３〜図６に示す。ここで、図３はプリズムシー
トを使用しないアクリル樹脂導光板の輝度分布を、図４
はプリズムシートを使用しないエポキシ樹脂導光板の輝
度分布を、図５はプリズムシートを使用したアクリル樹
脂導光板の輝度分布を、図６はプリズムシートを使用し
たエポキシ樹脂導光板の輝度分布を、それぞれ示す線図
である。

【００２９】ついで、図７に示すように、冷陰極管（線
光源２）との距離の違いによる正面輝度の変化を測定し
た。その結果を図８〜図１１に示す。ここで、図８はプ
リズムシートを使用しないアクリル樹脂導光板の輝度分
布を、図９はプリズムシートを使用しないエポキシ樹脂
導光板の輝度分布を、図１０はプリズムシートを使用し
たアクリル樹脂導光板の輝度分布を、図１１はプリズム
シートを使用したエポキシ樹脂導光板の輝度分布を、そ
れぞれ示す線図である。

【００３０】つぎに、正面方向からの目視によるドット
見え具合を評価した。その結果を下記の表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】さらに、ＡＳＴＭＤ１５２５ビカット軟
化点により耐熱性試験を行った。その結果を下記の表２
に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】また、各種溶媒中に２５℃で１０分間浸漬
し、白濁の有無を調べることにより耐溶剤性試験を行っ
た。その結果を下記の表３に示す。

【００３５】

【表３】Ａ：冒されないＢ：ほとんど冒されないＣ：冒される

【００３６】上記の結果から、本発明のエポキシ樹脂で
作製した導光板は、同一の光源を用いても、アクリル樹
脂製の導光板よりも輝度が高いことがわかる。また、拡
散反射層が必要でないため、「ドット見え」もない。ま
た、耐熱性，耐溶剤性についてもアクリル樹脂製の導光
板よりも優れていることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面光源装置を示す説明図である。

【図２】導光体の中心部分からの出射光の角度の違いに
よる輝度分布の測定方法を示す説明図である。

【図３】プリズムシートを使用しないアクリル樹脂導光
板の輝度分布を示す線図である。

【図４】プリズムシートを使用しないエポキシ樹脂導光
板の輝度分布を示す線図である。

【図５】プリズムシートを使用したアクリル樹脂導光板
の輝度分布を示す線図である。

【図６】プリズムシートを使用したエポキシ樹脂導光板
の輝度分布を示す線図である。

【図７】導光体の冷陰極管との距離の違いによる正面輝
度の変化の測定方法を示す説明図である。

【図８】プリズムシートを使用しないアクリル樹脂導光
板の輝度分布を示す線図である。

【図９】プリズムシートを使用しないエポキシ樹脂導光
板の輝度分布を示す線図である。

【図１０】プリズムシートを使用したアクリル樹脂導光
板の輝度分布を示す線図である。

【図１１】プリズムシートを使用したエポキシ樹脂導光
板の輝度分布を示す線図である。

【図１２】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１導光板２線光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長井陽三大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明なエポキシ樹脂硬化物によって形成
されていることを特徴とする導光体。
【請求項２】上記エポキシ樹脂硬化物の主剤がビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であり、硬化剤が酸無水物で
あるエポキシ樹脂硬化物である請求項１記載の導光体。
【請求項３】導光体と、この導光体の一部から導光体
内に光線を入射させる光源とを備え、上記導光体が、透
明なエポキシ樹脂硬化物によって形成されていることを
特徴とする面光源装置。
【請求項４】上記エポキシ樹脂硬化物の主剤がビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂であり、硬化剤が酸無水物で
ある請求項３記載の面光源装置。