JPWO2007058060A1

JPWO2007058060A1 - 導光板

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Publication number: JPWO2007058060A1
Application number: JP2007545186A
Authority: JP
Inventors: 丈雄黒木; 廣田　悟; 悟廣田
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: KR100969343B1; CN101313175A; TWI348562B; KR20080032208A; CN101313175B; WO2007058060A1; TW200730903A; JP5137581B2

Abstract

微粒子を含む透明熱可塑性樹脂からなり、該板の側端面に光源を配置するエッジライト方式の面光源装置用の導光板であって、該板の片面を光出射面としたとき、その裏面に前記光源を配置された側端面から光源から遠ざかる方向に向かってグラデーションを有する光拡散処理が施されており、前記光出射面上の２５個の輝度測定点の三刺激値（ＸＹＺ）から得られる黄色度（ＹＩ）の最大値（ＹＩｍａｘ）と最小値（ＹＩｍｉｎ）との差である色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）が２０以下であることを特徴とする導光板。

Description

本発明は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのオフィスオートメーション機器、画像信号を表示する各種液晶モニター（例えばパネルモニター、テレビモニター）等に用いられる液晶表示装置、及び室内外空間の照明装置に使用される面光源表示装置や看板等に適した導光板に関する。

透明熱可塑性樹脂、その中でも特にメタクリル樹脂は、優れた光透過性、機械的特性からこれまでに多くの照明用途に用いられており、特に、液晶表示装置等の面光源装置の導光板あるいは拡散板の材料として好適に使用されている。この面光源装置は、拡散板を光源（冷陰極管）と液晶ユニットの間に挟んだいわゆる直下方式と、導光板の側端面に光源を配置したエッジライト方式の２種に大別される。２１インチ以上の大型液晶テレビに代表される液晶表示装置は直下方式が主流であるのに対し、それ以下のサイズの液晶テレビやパソコン用の液晶モニター向けの面光源装置には、エッジライト方式が多く使われている。

エッジライト方式の面光源装置の仕組みは次のとおりである。導光板の片面にドット印刷などの光拡散グラデーション処理が施されており、この導光板の側端面に光源が配置されている。そして、板の側面から入射した光が導光板の中を全反射しながら進み、板表面の光拡散グラデーション処理により向きを変えて、その反対面から光が出射されるものである。エッジライト方式は面光源装置を薄くコンパクトにできる特徴を有する。しかし、その構造上配置できる光源数に制約があるため、直下方式と比較して面光源装置としての輝度が低くなる。最近は、薄型かつ省電力でありながら、より高画質である商品への要求が強く、エッジライト方式であっても明るく、色再現性がよい液晶表示装置の開発が続けられている。特に、高輝度で色調ムラの小さい面発光装置への開発が強く望まれている。

導光板の高輝度化に関しては、これまでにも多くの技術が開示されている。例えば、導光板中に、透明熱可塑性樹脂とは屈折率の異なる光散乱性プラスチック微粒子（特開平４−１４５４８５号公報：特許文献１）や、中空構造を有する微粒子（特開２０００−１１３７０８号公報：特許文献２）を分散させることにより高輝度化する方法が開示されている。また特許文献３（特開２００４−３５１６４９号公報）には、予め微粒子を熱可塑性樹脂中に分散させて、重合製造時の微粒子の凝集を防ぐことより効率的に分散させて導光板を高輝度化する方法も開示されている。さらに、特許文献４（特開２００５−１８１６３２号公報）では、微粒子の粒度分布を最適化することにより高輝度化する方法が開示されている。

特開平４−１４５４８５号公報特開２０００−１１３７０８号公報特開２００４−３５１６４９号公報特開２００５−１８１６３２号公報

これらの先行技術において使用可能として開示されている微粒子の選定基準で選定された微粒子は輝度の向上には寄与するが、色調ムラが大きく、テレビなどの厳しい要求スペックにはなかなか満足しうる導光板は得られなかった。

例えば、微粒子の粒径が小さめであると、入射した可視光の波長域中、比較的波長の短い青い光が微粒子によって散乱され、光出射面の色調ムラが大きくなる。そこで粒子の粒径を大きめにすると、今度は光散乱効果が低くなり、目的の輝度を得るためには微粒子の添加量を多くしなくてはならない。微粒子の添加量を多くすると、微粒子の中を透過する光の量が増えることになり、微粒子自体が可視光域の波長の光を吸収する。そのため、微粒子を透過した光は透過する前と色が変わり、色調ムラ、出光ムラが大きくなることになる。この問題点は、高輝度が得られる二酸化チタンを使用した場合に特に顕著である。このような実状から、特許文献４では二酸化チタンを使用可能としていながらも、実施例では酸化アルミニウムのみしか挙げられていない。

このように、従来の技術ではコンパクトな構造でありながら高い色再現性が求められる商品にも充分な性能を備えた導光板を提供するレベルには到達していないのが現状である。本発明の目的は、高輝度でありながら、色調ムラおよび出光ムラの少ない導光板を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するため鋭意検討の結果、色調ムラが一定量以下の導光板、特に、特定の一次粒子径分布を有する二酸化チタン微粒子を所定量含有した透明熱可塑性樹脂組成物を使用することにより、本発明の導光板を完成させた。得られた導光板は、入射光を効率的に出射面側に散乱させ、かつ、可視光域の波長の短い青い光の散乱を抑制することができるため、色調ムラが改善され、さらには発光輝度が高められることを本発明者らは見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち本発明は、次の構成を有する。
１．微粒子を含む透明熱可塑性樹脂からなり、該板の側端面に光源を配置するエッジライト方式の面光源装置用の導光板であって、該板の片面を光出射面としたとき、その裏面に前記光源を配置された側端面から光源から遠ざかる方向に向かってグラデーションを有する光拡散処理が施されており、前記光出射面上の２５個の輝度測定点の三刺激値（ＸＹＺ）から得られる黄色度（ＹＩ）の最大値（ＹＩｍａｘ）と最小値（ＹＩｍｉｎ）との差である色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）が２０以下であることを特徴とする導光板。
２．前記微粒子の平均一次粒子径が０．２４〜０．３μｍの二酸化チタン微粒子であり、前記透明熱可塑性樹脂組成物中に二酸化チタン微粒子を０．０１〜２０ｐｐｍ含有することを特徴とする上記１に記載の導光板。
３．前記透明熱可塑性樹脂組成物中に二酸化チタン微粒子を０．０１〜４ｐｐｍ含有する透明熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする上記２に記載の導光板。
４．前記二酸化チタン微粒子の体積換算で９０％累積平均粒径（Ｄ９０）と１０％累積平均粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が５．０以下であることを特徴とする上記２、３のいずれかに記載の導光板。
５．前記光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面が、半円柱の円弧が連接して並んでおり、該連接した円弧が側端面と略直角となるよう配列された形状をしており、各半円柱の断面形状が曲率半径（Ｒ）と半円柱のピッチ（Ｐ）の比（Ｒ／Ｐ）が０．６〜２．０であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の導光板。
６．前記透明熱可塑性樹脂がメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン系樹脂から選ばれる一種であることを特徴とする上記２〜５のいずれかに記載の導光板。

本発明の導光板は、光源から入射光の発光効率が高められたことにより輝度が高い。また、出光ムラ、すなわち、光源近傍での出射光が大きく、逆に中央部での出射光が小さくなりすぎる現象が起きにくい。これと共に、光源近傍では青味が強く中央部では黄味が強い現象である色調ムラがないという顕著な効果を有する。したがって、画像信号を表示するパネルモニター、テレビモニター等の各種モニターに用いられる表示装置及び室内外空間の照明装置に使用される表示装置や看板等に適した導光板を提供することができる。

導光板表面に賦形される各半円柱の円弧が連接した部分の説明図である。本発明の導光板を用いたエッジライト方式の面光源装置での輝度を評価する方法を示したものである。本発明の導光板の輝度測定時の測定点を示す説明図である。

符号の説明

Ａ：光源（冷陰極管）
Ｂ：ランプハウス
Ｃ：導光板
Ｄ：光反射シート
Ｅ：光拡散シート

本発明にかかる導光板の実施形態について、以下具体的に説明する。
＜導光板を構成する透明熱可塑性樹脂＞
本発明において、導光板を構成する透明熱可塑性樹脂には、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、非晶性ポリエステル等が挙げられる。好ましくは、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン系樹脂であり、更に好ましくはメタクリル樹脂である。

メタクリル樹脂とは、メタクリル酸メチルあるいはメタクリル酸エチルを７０重量％以上と、メタクリル酸メチルあるいはメタクリル酸エチルと共重合性を有する単量体とを共重合することにより得る事ができる。これらと共重合性を有する単量体としてはメタクリル酸ブチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸２−エチルヘキシルなどのメタクリル酸エステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸、アクリル酸等の不飽和酸類等があげられる。なお、メタクリル樹脂は、これらに限定されるものではない。また、製造方法についても何ら限定されるものではない。

ポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノールＡに代表される二価フェノール系化合物から誘導される重合体が用いられる。ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、ホスゲン法、エステル交換法あるいは固相重合法等、周知慣用の方法が挙げられる。

環状オレフィン樹脂とは、ノルボルネンやシクロヘキサジエン等、ポリマー鎖中に環状オレフィン骨格を含む重合体もしくはこれらを含む共重合体であり、非晶性熱可塑性樹脂に属する。その製造方法については特に限定されるものではない。例えば、ノルボルネンを主とした環状オレフィン樹脂としては、特開昭６０−１６８７０８号公報、特開昭６２−２５２４０６号公報、特開平２−１３３４１３号公報、特開昭６３−１４５３２４号公報、特開昭６３−２６４６２６号公報、特開平１−２４０５１７号公報、特公昭５７−８８１５号公報等に記載されている樹脂を用いることができる。また、必要に応じて軟質重合体を添加してもよい。例えば、α−オレフィンからなるオレフィン系軟質重合体、イソブチレンからなるイソブチレン系軟質重合体、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエンからなるジエン系軟質重合体、ノルボルネン、シクロペンテン等の環状オレフィンからなる環状オレフィン系軟質重合体、有機ポリシロキサン系軟質重合体、α，β−不飽和酸とその誘導体からなる軟質重合体、不飽和アルコール及びアミンまたはそのアシル誘導体またはアセタールからなる軟質重合体、エポキシ化合物の重合体、フッ素系ゴム等が挙げられる。

スチレン系樹脂とは、スチレンを必須成分とするホモポリマー、コポリマー、またはこれらのポリマーと他の樹脂とから得られるポリマーブレンドなどである。特にポリスチレン、アクリロニトリルとスチレンの共重合体樹脂であるＡＳ樹脂、メタクリル酸エステルとスチレンの共重合体樹脂であるＭＳ樹脂であることが好ましい。更に、スチレン系樹脂相中にゴムが分布した透明強化ポリスチレンも好ましく使用できる。スチレン系樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、周知慣用の方法で製造されたものを使用することができる。

非晶性ポリエステルとは、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール等の脂肪族グリコール、シクロヘキサンジメタノール等の脂環族グリコール、ビスフェノール、１，３−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−ビス（ヒドロキシエトキシ）ベンゼン等の芳香族ジヒドロキシ化合物、あるいはこれらの２種以上から選ばれたジヒドロキシ化合物単位と、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタリンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、シュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、ウンデカジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸等の脂環族ジカルボン酸、あるいはこれらの２種以上から選ばれたジカルボン酸単位とから形成されるポリエステルの中で、非晶性の樹脂である。非晶性ポリエステルの製造方法は、特に限定されるものではなく、周知慣用の方法で製造されたものを使用することができる。非晶性ポリエステルとして容易に入手し得る市販銘柄としては、イーストマン・コダック社の製品であるＫＯＤＡＲＰＥＴＧあるいはＰＣＴＡ等がある。

＜微粒子＞
本発明の導光板中に分散される微粒子は、酸化アルミニウム、二酸化チタンなど公知の微粒子が使用できる。中でも、平均一次粒子径が０．２４μｍ〜０．３μｍの範囲内の二酸化チタン微粒子であることが好ましい。この範囲であると、光源から導光板中に入射光が微粒子によって散乱されることにより、光源近傍と板中央部で出射光色調が異なる現象、いわゆる色調ムラが生じ難い。また、後方反射等による光損失も少ない。さらに光源から入射光を効率的に出射面側に散乱させることができる。これにより、発光輝度の向上効果と出射面内の色調ムラ抑制のバランスを良好にすることができる。二酸化チタンは輝度が高いので、透明熱可塑性樹脂に対する濃度が比較的低くても高い輝度が得られる特徴があるものの、粒径が大きすぎても小さすぎても色調ムラが激しくなる傾向にある。上記の範囲をはずれて粒子径が０．２μｍ以下となると、可視光の波長域の中で比較的波長の短い青い光が微粒子によって散乱されるために、光出射面の色調ムラが大きくなる傾向にある。また粒子径が０．４μｍ以上であると光散乱効果が低くなることがあり、導光板の輝度を上げるためには微粒子の添加量を多くしなくてはならない。微粒子の増加に伴い、微粒子の中を透過する光の量が増えることになり、微粒子自体が可視光域の波長の光を吸収するために微粒子を透過した光は透過する前と色が変わり、色調ムラが大きくなる。

次に、透明熱可塑性樹脂中に分散される微粒子の量は、透明熱可塑性樹脂の重量に対して０．０１〜２０ｐｐｍが好ましく、より好ましくは０．０５〜１０ｐｐｍであり、更に好ましくは０．１〜４ｐｐｍである。微粒子の量が０．０１ｐｐｍ〜２０ｐｐｍの範囲内であると、例えば１５インチ以上の比較的大型の液晶表示装置においても、出射面の裏面に光散乱グラデーション処理を施さない導光板であっても、光源から入射光が光源近傍の輝度と光源から最も遠い位置の輝度に差が無く、出射面全体が均一な出光分布となる。従って、導光板の出射面の裏面に出射光を補正するための光拡散グラデーション処理を施しても光源から最も遠い部分が暗くなることは無く、出射面の出光分布を適切なバランスにすることができる。さらに、微粒子の割合が２０ｐｐｍ以下においては、散乱により導光板光源近傍の色調の変化が少なく、出射面内での出射光の色調分布を抑えることができる。

また、微粒子の粒度分布は、体積換算で９０％累積平均粒径（Ｄ９０）と１０％累積平均粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が５．０以下と粒度分布がシャープであることが好ましい。Ｄ９０／Ｄ１０が１に近づく程、粒度分布がシャープになり、各粒径共に平均粒径（Ｄ５０）に近い数値になる。より好ましくは３．５以下、さらに好ましくは３．０以下である。

逆に、Ｄ１０が小さくなってＤ９０／Ｄ１０が大きくなると、出射面内色調ムラが大きくなる傾向がある。また、Ｄ９０が大きくなってＤ９０／Ｄ１０が大きくなると、散乱効率が悪くなる傾向があり、微粒子の輝度向上効果が小さくなることがある。好ましくは、３．５以下、さらに好ましくは３．０以下である。ここでいう累積平均粒径は、体積換算の累積分布により求め、累積体積が９０％となる平均粒径をＤ９０とし、累積体積が１０％となる平均粒径をＤ１０とした。

なお、粒度分布Ｄ９０／Ｄ１０が５．０以下、より好ましくは３．５以下、さらに好ましくは３．０以下であり、かつ平均一次粒子径が０．２４μｍ〜０．３μｍの範囲内である微粒子を０．０１〜２０ｐｐｍ、より好ましくは０．０５〜１０ｐｐｍ、更に好ましくは０．１〜４ｐｐｍ含有する導光板は、輝度向上、色調ムラ抑制、出光ムラ抑制の効果が特に高い。

微粒子の形状は、真球状、球状、鱗片状、キュービック状、不定形等、特に限定されるものではない。中でも球状が好ましい。
二酸化チタンの結晶構造は、例えばルチル型、及びアナタース型などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。

＜導光板の形状＞
本発明の導光板は、出射面の裏面に光拡散グラデーションを有する。光拡散処理は、入射面から入光した光を出射面に十分量到達させるために、光の角度を補正するためのものである。例えば、導光板表面の端部から中央部、もしくは一端から他端に向かって（光源から光源の最も遠い部分に向かって）大きさが徐々に大きくなったり、個数が徐々に増えるグラデーションをつけて、円形や四角形などが多数連続するドットパターンを付与すればよい。

本発明の導光板の形状は基本的には板状であるが、板表面に賦形が施されたものであってもよい。板表面に賦形を施すことにより、光拡散グラデーションのみが輝いて見えるいわゆるドットイメージを除去し、さらに導光板の発光輝度を上げることができる。光源に対向する側端面を光入射面とし、この光入射面と略直交する面を光出射面としたとき、賦形処理は少なくとも光入射面、および出射面の裏面の少なくとも一方の表面に施す。賦形の形状としては例えば、半円柱の円弧が連接、すなわち、断面形状が略半円形の略半円柱が連接し且つ略半円柱状に稜線が光入射面と略直角に延びる略半円柱がある。

この半円柱断面の略半円形状は、円弧又は楕円の円弧の一部の形をしており、好ましくは図１に示す曲率半径（Ｒ）と半円柱列ピッチ（Ｐ）の比（Ｒ／Ｐ）が０．６〜１．７５の範囲からなる断面形状であるとよい。より好ましくは０．６〜１．５、さらに好ましくは０．７〜１．３である。また、この略半円柱の高さ（Ｈ）は全て同じであることが好ましいが、各高さの相違が２０％以内であれば、多少高さが異なっていてもよい。

賦形処理は、少なくとも光出射面の裏面に形成すれば十分な発光輝度向上効果を得ることができるが、光出射面にも形成するとより好ましい。

導光板の賦形処理方法は特に限定されるものではないが、例えば、導光板をエッチング、バイト切削、レーザー加工等によって直接加工する方法；化学エッチング、バイド切削、レーザー加工等によってレンズパターンを形成した金型等を用いて導光板表面に加熱プレスする方法、導光板上に活性エネルギー線硬化性樹脂を塗布して活性エネルギー線の照射によって賦型硬化させてシリンドリカルズレンズ列を転写する方法、押出成形や射出成形によって半円柱列を有する導光板を成形する方法等が挙げられる。中でもレンズ列形状を形成したエンボスロールを用いて押出成形を行うと、安定して大量に生産できる。

＜導光板の成形方法＞
本発明の導光板の成形方法は公知の方法を用いることができるが、例えば次のような方法が挙げられる。上述の透明熱可塑性樹脂と微粒子からなる樹脂組成物を、例えば押出機、或いはプレス成形機によりシート成形体とし、その後所定のサイズに切り出して、カット面を研磨加工して導光板を得て、さらに必要に応じてシリンドリカルズレンズ列を賦形処理を行い、光拡散処理を施す。また、賦形金型を用いて射出成形機で成形する方法もある。

微粒子を含んだ樹脂組成物を得る方法としては、例えば下記の方法が挙げられる。
１．微粒子を有機液体中に、例えば超音波発生装置を用い均一分散させて樹脂組成物を製造する。ここで言う有機液体とは、一般の有機液体や、透明熱可塑性樹脂を構成する重合性単量体等であり、光拡散剤が溶解、膨潤等を起こしにくく、且つ均一に分散しうるもので有れば何ら限定されるものではない。微粒子の分散状態により数種類の有機液体を任意の割合で混合して使用しても良い。一般有機液体としては、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、キシレン、トルエン等の芳香族類、メタノール、エタノール等のアルコール類があげられる。

重合性単量体としては、例えば透明熱可塑性樹脂がメタクリル樹脂の場合、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸２−エチルヘキシルなどのメタクリル酸エステル類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸２−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル類、メタクリル酸、アクリル酸等の不飽和酸類等が挙げられる。樹脂組成物を押出機で溶融混練する場合、微粒子と有機液体との混合比は、微粒子の分散性を考慮して任意に決定することができる。強いて言及すると、微粒子が有機液体１００質量部に対して０．００１〜８０質量部の範囲であることが好ましい。また、その分散液と透明熱可塑性樹脂との混合比も混合押出工程でのハンドリング性を考慮し任意に決定することができる。しいて言えば、透明熱可塑性樹脂１００質量部に対して０．００１〜１０質量部の範囲であることが好ましい。

２．透明熱可塑性樹脂を構成する単量体或いは部分重合体を含むシラップに微粒子を、例えば超音波発生装置を用い均一分散させた後、公知の方法によりキャスト法により重合する。微粒子とそれを分散する原料モノマーとの量比は、分散性、仕込み時の粘度、ハンドリング性等から任意に決定できる。また、その他の条件についても特に限定されるものではなく、キャスト法の周知慣用の条件を適用することができる。

３．透明熱可塑性樹脂組成物中に高濃度の微粒子が含まれたマスターバッチペレットを作製しておき、成形時に透明熱可塑性樹脂で所望の濃度になるまで希釈する。目安として、最終的に導光板中に含めようとする微粒子の５〜３００倍の透明熱可塑性樹脂組成物に微粒子を分散させてペレットにするとよい。

なお上記の方法において、粒子の分散に使用する超音波発生装置は、市販の超音波洗浄機、または、超音波スターラー等が挙げられる。例えば、超音波周波数が２８ＫＨｚ〜１００ＫＨｚの超音波洗浄機が一般的に使用される。超音波発生装置による照射時間は、微粒子の分散状態により任意に設定できるが、一般的には１分〜６０分間照射することが好ましい。

このようにして得られた樹脂組成物を、溶融混練して成形するには、例えば、押出機を用いるのが一般的である。押出機で溶融混練する場合、上記樹脂組成物の透明熱可塑性樹脂への混合方法には、例えば、ヘンシェルミキサー、スーパーフローター、タンブラーといった周知慣用の装置を用いて混合することができる。上記混合物を溶融混練する押出機には、単軸または二軸の押出機が挙げられるが、微粒子の二次凝集を防止しうることから二軸押出機を使用することが好ましい。また、微粒子の分散に使用した有機液体の揮発成分を除去するには、ベント口で減圧脱気することが好ましい。このときの圧力は３００Ｔｏｒｒ以下がよい。さらに、押出機の温度は、使用する透明熱可塑性樹脂の種類によって任意に設定することができる。例えばメタクリル樹脂の場合には、１８０〜２６０℃前後である。

＜光拡散処理＞
また、本発明の導光板には、出射光分布を均一にするために、光出射面裏面に前記光源を配置された側端面から光源から遠ざかる方向に向かってグラデーションを有する光拡散処理を施す必要がある。
光拡散処理としては、例えば、ドットや凹凸形状を、光源を配置する位置から離れるに従って徐々に面積が広くなるようなグラデーションパターンにしたものや、同一大のドットや凹凸形状を光源から離れるに従ってピッチが狭くなるようにしたグラデーションパターンが挙げられる。この場合のドットや凹凸の形状には円形、四角形などが挙げられ、その大きさは０．１〜２．０ｍｍ程度が例としてあげられる。

光拡散処理の方法は特に限定されず、ドット状グラデーションパターンを製版し、酸化チタンやシリカ等を混入した白色や半透明色のインキを用いたスクリーン印刷で、導光板の出射面の裏面に施す方法や、グラデーションパターンの施された金型を用いてプレス加工や射出成型加工を行う方法がある。

＜色調ムラ＞
本発明の導光板は、色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）が２０以下である必要がある。色調ムラとは次のような現象をいう。すなわち、光源から導光板の側端面に入射した光は、導光板の内部を全反射を繰り返しながら上記の光拡散処理によって散乱されることにより、臨界角を越えて出射面から発光する。その時に、導光板を構成する透明熱可塑性樹脂、微粒子その他必要に応じて含まれる紫外線吸収剤、離型剤及び酸化防止剤などにより、可視光域の短波長側の青い光が散乱又は吸収されることにより、黄色に見えることである。この色調ムラは、出射面上の距離が光源から離れるほど強くなる傾向にある。色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）は、以下のようにして求められる。

まず、導光板を図２のようなエッジライト方式の液晶光源評価装置にセットする。このとき、図２の光源Ａとして４ｍｍφの冷陰極管（ハリソン電気製）を、導光板Ｃには長さ３１９ｍｍ、幅２４１ｍｍの導光板を、光反射シートＤとしてはレイホワイト７５（きもと製）を用い、導光板Ｃの上部には光拡散シートＥ（光拡散シートＤ１２１（ツジデン製））を２枚載せる。次に冷陰極管にインバータを接続し、このインバータに直流電圧安定装置より１２Ｖの電圧をかけ３０分間点灯後、出射面から１ｍ離れた位置に設置した輝度計（ＢＭ−７Ｆａｓｔ：トプコン製）により、輝度と併せて得られる測定点の三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を測定する。測定点は、図３に示したように出射面全体を縦５分割、横５分割の計２５分割し、各区画の中央Ｐ１〜Ｐ２５を測定点とする２５点とする。得られた三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から黄色度（ＹＩ）を算出し、測定点の最大黄色度（ＹＩｍａｘ）−最小黄色度（ＹＩｍｉｎ）の差（ΔＹＩＭＡＸ−ＭＩＮ）を色調ムラとする。

なお、黄色度（ＹＩ）は次式を用いて算出した。
黄色度（ＹＩ）＝１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）／Ｙ
この色調ムラが２０以下であると、例えば液晶モニターにおいて面光源装置から液晶パネルを透過した光の色再現性に優れる。好ましくは１０以下であり、さらに好ましくは８以下である。

＜紫外線吸収剤等の添加＞
また本願発明の導光板には、光源から発生する紫外線によって導光板が着色するのを抑えるために、必要に応じて紫外線吸収剤を添加することができる。紫外線吸収剤の添加により、カラー用光源装置においては、モニターを長時間使用しても画面上の色調が常に一定であり、且つ、色調ムラの発生をさらに抑えることができる。更には、輝度の低下、及び輝度ムラの拡大をも抑制することができる。

紫外線吸収剤としては、例えば、２−（５−メチル−２ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール，２−［２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α’ジメチルベンジル）フェニル］ベンゾトリアゾール，２−（３，５−ジ−ｔ−アミル−２−ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールのようなベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン，２，２’−ジヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン，２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノンのようなベンゾフェノン系紫外線吸収剤、フェニルサリシレート，４−ｔブチルフェニルサリシレートのようなサリチル酸系紫外線吸収剤が挙げられ、これらを２種以上組み合わせて使用してもよい。紫外線吸収剤は、透明熱可塑性樹脂に対して３０〜２０００ｐｐｍ、より好ましくは８０〜５００ｐｐｍの濃度で添加するとよい。紫外線吸収剤量がこの範囲であることにより、着色抑制効果が確実となり、輝度の低下、輝度ムラの抑制効果も得ることができる。

更に本発明の導光板には、例えば、グリセリンモノステアレートなどのグリセリン脂肪酸エステル、ステアリルアルコールなどの高級アルコール、ステアリン酸などの高級脂肪酸を離型剤として添加したり、フェノール系、チォエーテル系、フォスファイト系等の酸化防止剤等を添加することが可能である。その際は、本発明の目的を損なわない範囲で用いられ、通常５０００ｐｐｍ以下の濃度で用いることが好ましい。

以下に実施例、比較例を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより限定されるものではない。
＜平均一次粒子径の測定方法＞
微粒子の平均一次粒子径については、下記の方法で測定を行った。微粒子を透過型電子顕微鏡で写真撮影し、得られた粒子画像の長径と短径を測定した。
光散乱性及び波長依存性を考慮して、微粒子１単位の大きさを測定するため、得られた測定値をその平均値を微粒子１個の粒子径とし、微粒子１００個の粒径の平均値を平均一次粒子径とした。

＜粒径分布の測定方法＞
ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を微粒子の分散媒体として使用し、「レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−７５０」（（株）堀場製作所製）を用いて測定した。
累積平均粒径は、体積換算の累積分布により求め、累積体積が９０％となる平均粒径をＤ９０とし、累積体積が１０％となる平均粒径をＤ１０とした。

＜導光板の平均輝度測定評価方法＞
図１に示したエッジライト方式液晶光源装置を用いて評価を行った。光源Ａとして４ｍｍφの冷陰極管（ハリソン電気製）を、長さ３１９ｍｍ、幅２４１ｍｍの導光板Ｃの両端面に設置し、光反射シートＤとして長さ３１８ｍｍ、幅２４０ｍｍのレイホワイト７５（きもと製）を用い、導光板Ｃの上部に光拡散シートＥ（光拡散シートＤ１２１；ツジデン製）を２枚載せた。
冷陰極管にインバータを接続し、このインバータに直流電圧安定装置から１２Ｖの電圧をかけ３０分間点灯後に、出射面から０．５ｍ離れた位置に設置した輝度計（ＢＭ−７Ｆａｓｔ／視野角１度設定；トプコン製）により、出射面上の２５点での輝度を測定した。２５点は、図３に示したように、出射面全体を縦５分割、横５分割の計２５分割し、各区画の中央を測定点とした。得られた測定値から平均輝度を算出した。

＜導光板の色調ムラの評価方法＞
導光板に光源を配置した際に、光源近傍での青味が強く光源から離れた部分での黄味が強くなる現象である色調ムラの度合いを見る目的で評価を行った。
上記の平均輝度測定において、輝度計により輝度と併せて得られる各測定点の三刺激値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を用いて下記の式により黄色度（ＹＩ）を算出し、測定点の最大黄色度（ＹＩｍａｘ）−最小黄色度（ＹＩｍｉｎ）の差（ΔＹＩＭＡＸ−ＭＩＮ）を色調ムラとした。
黄色度（ＹＩ）の算出式：黄色度（ＹＩ）＝１００（１．２８Ｘ−１．０６Ｚ）／Ｙ
＜導光板の出射光ムラの評価方法＞
光源近傍での出射光と中央部での出射光とのバランスを見る目的で、上記の平均輝度測定において、出射面全体の輝度のバランスを目視で観察して、評価を行った。

出射光ムラは、上記導光板の平均輝度測定の際の、２５分割した各測定点のうちの最高輝度（輝度ｍａｘ）と最低輝度（輝度ｍｉｎ）の値を用い、次式より算出した。
出射光ムラ＝（輝度ｍｉｎ／輝度ｍａｘ）×１００（％）

出射光ムラの算出において、２５分割した各測定点のうち図２に示す測定点Ｐ１３の面発光装置の中央点の輝度を中心輝度（輝度Ｃｅｎｔｅｒ）とし、その中心輝度（輝度Ｃｅｎｔｅｒ）が最高輝度（輝度ｍａｘ）であれば出光ムラが「なし」とし、測定点Ｐ６〜Ｐ１０、及びＰ１６〜Ｐ２０の光源側と導光板中央の間に最高輝度（輝度ｍａｘ）があれば出光ムラが「わずかにあり」とし、測定点Ｐ１〜Ｐ５及びＰ２１〜Ｐ２５の光源側に最高輝度（輝度ｍａｘ）があれば出光ムラが「大きい」とした。

＜メタクリル樹脂αペレットの製造＞
メタクリル酸メチル７９．９重量％、アクリル酸メチル５．１重量％、及びエチルベンゼン１５重量％からなる単量体混合物に１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン１５０ｐｐｍ及びｎ−オクチルメルカプタン３００ｐｐｍを添加し、均一に混合した。この混合溶液を内容積１０リットルの密閉式耐圧反応器に連続的に供給し、攪拌下に平均温度１３０℃、平均滞留時間２時間で重合した。この樹脂を反応器に接続された貯槽に連続的に送り出し、減圧下で揮発分を除去した後、押出機に連続的に溶融状態で移送した。押出機のサイド部よりフィードポンプを用いて、１４０℃で加熱溶融された紫外線吸収剤＜２−（５−メチル−２ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール＞を所定量添加し、得られた樹脂組成物を押し出すことによりメタクリル樹脂αのペレットを得た。このペレットを分析した結果、その共重合率はメタクリル酸メチル単位９４．０重量％，アクリル酸メチル単位６．０重量％で、２−（５−メチル−２ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾールを１５０ｐｐｍ含有したものであった。

＜原料ペレットＡの作製＞
二酸化チタン（平均一次粒子径：０．２９μｍ）０．１５ｇをキシレン：メタノール＝３：１の混合有機液体２０ｇ中に超音波洗浄機（ＩＵＣＨＩ製ＵＳ−４）を用いて、発信周波数３８ＫＨｚで３０分間分散させ、均一に分散していることを確認した。この分散液をメタクリル樹脂αペレット１．５ｋｇへ均一にふりかけ、ヘンシェルミキサー（三井三池工業（株）製）にて１４００回転で１分間ブレンドした。この操作を混合ペレットが必要量になるまで繰り返し、得られた混合ペレットを３０ｍｍφ２軸押出機（ナカタニ製）で１００Ｔｏｒｒに減圧脱揮しながら２５０℃の温度で押出し、二酸化チタンを１００ｐｐｍ含有したメタクリル樹脂組成物を得た。以下、これを原料ペレットＡとする。

＜原料ペレットＢの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、二酸化チタンの平均一次粒子径を０．２５μｍに変えた以外は同様にしてペレットを作製した。得られたメタクリル樹脂組成物を、原料ペレットＢとする。
＜原料ペレットＣの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、二酸化チタンの平均一次粒子径を０．０４５μｍに変えた以外は同様にしてペレットを作製した。得られたメタクリル樹脂組成物を、原料ペレットＣとする。
＜原料ペレットＤの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、平均一次粒子径が０．２９μｍの二酸化チタンに変えて、平均一次粒子径が０．５μｍの酸化アルミニウムを使用した以外は同様にしてペレットを作製した。得られたペレットは酸化アルミニウムを１００ｐｐｍ含有していた。このメタクリル樹脂組成物を、原料ペレットＤとする。
＜原料ペレットＥの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、平均一次粒子径が０．２９μｍの二酸化チタンに変えて、平均一次粒子径が０．２７μｍの酸化アルミニウムを使用した以外は同様にしてペレットを作製した。得られたペレットは酸化アルミニウムを１００ｐｐｍ含有していた。このメタクリル樹脂組成物を、原料ペレットＥとする。
＜原料ペレットＦの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、二酸化チタンの平均一次粒子径を０．２μｍに変えた以外は同様にしてペレットを作製した。得られたメタクリル樹脂組成物を、原料ペレットＦとする。
＜原料ペレットＧの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、二酸化チタンの平均一次粒子径を０．４μｍに変えた以外は同様にしてペレットを作製した。得られたメタクリル樹脂組成物を、原料ペレットＧとする。
＜原料ペレットＨの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、メタクリル樹脂αペレットを環状オレフィン樹脂ペレット（日本ゼオン製：ゼオノア１０６０Ｒ）に変え、３０ｍｍφ２軸押出機（ナカタニ製）でホッパーに窒素をパージし、且つ１００Ｔｏｒｒに減圧脱揮しながら２５０℃の温度で押出した以外は同様にしてペレットを作製した。得られた環状オレフィン樹脂組成物を、原料ペレットＨとする。
＜原料ペレットＫの作製＞
上記の原料ペレットＡの作製において、メタクリル樹脂αペレットをポリカーボネート樹脂ペレット（帝人化成製：パンライト／Ｌ−１２５０Ｙ）に変え、３０ｍｍφ２軸押出機（ナカタニ製）でホッパーに窒素をパージし、且つ１００Ｔｏｒｒに減圧脱揮しながら２６０℃の温度で押出した以外は同様にしてペレットを作製した。得られたポリカーボネート樹脂組成物を、原料ペレットＫとする。

［実施例１］
原料ペレットＡとメタクリル樹脂αペレットを混合重量比１：１９９の比率でタンブラーにより均一混合した。得られた混合ペレットを、シート用Ｔダイを有する５０ｍｍφ単軸押出機と、８０℃に温度調節されたポリシングロールおよび引き取り装置からなる押出シート成形機を用いて２５０℃の温度で押出して、幅４００ｍｍ、厚み６ｍｍで二酸化チタンを０．５ｐｐｍ含有した押出板を得た。
次いで得られた押出板から幅２４１ｍｍ、長さ３１９ｍｍのサイズに丸鋸を用いて切り出し、切り出した板のカット面を精密研磨機（ＰＬＡ−ＢＥＡＵＴＹ：メガロテクニカ（株）製）を用いて研磨し、更にバフ研磨を施し、鏡面状に仕上げた。次いで、１５インチサイズのドットグラデーションを施した印刷スクリーンを用い、インキにマットメジウムＳＲ９３１／１５（ミノグループ製）を使用して、導光板の片面にスクリーン印刷行い光拡散層を形成した導光板を得た。
［実施例２］
原料ペレットＡを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比１：４９に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［実施例３］
原料ペレットＡを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比１：４に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを２０．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［実施例４］
原料ペレットＢを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比１：４９に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［実施例５］
原料ペレットＢを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比１：２４に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを４．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［実施例６］
原料ペレットＧと環状オレフィン樹脂ペレット（日本ゼオン製：ゼオノア１０６０Ｒ）を混合重量比１：４９の比率で混合し、得られた混合ペレットを、同一の押出シート成形機を用いて、ホッパー部分に窒素パージをしながら２５０℃の温度で押出した以外は同様の方法で二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した押出板を得た。
［実施例７］
原料ペレットＫとポリカーボネート樹脂ペレット（帝人化成製：パンライト／Ｌ−１２５０Ｙ）を混合重量比１：４９の比率混合し、同一の押出シート成形機を用いて、２６０℃の温度で押出した以外は同様の方法で、二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した押出板を得た。
［実施例８］
原料ペレットＤを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：４９に変更した他は実施例１と同様の方法で、酸化アルミニウムを２．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［実施例９］
曲率半径１００μｍの１／２円形状を先端に有したバイトを用いピッチ１００μｍで旋盤で表面加工されたエンボスロールで導光板の片面を賦形した他は実施例１と同様の方法で押出板を得た。得られた押出板からシリンドリカルズレンズ列が光入射面に対して略直角となるよう、幅２４１ｍｍ、長さ３１９ｍｍのサイズに丸鋸を用いて切り出した後、切り出した板のカット面の研磨し、バフ研磨、スクリーン印刷を実施例１と同様の方法で行い導光板を得た。
［実施例１０］
曲率半径１００μｍの１／２円形状を先端に有したバイトを用いピッチ１００μｍで旋盤で表面加工されたエンボスロールで導光板の片面を賦形した他は実施例２と同様の方法で押出板を得た。得られた押出板は実施例８と同様に加工して導光板を得た。
［実施例１１］
曲率半径１７５μｍの円柱を縦に１／２に切断した形であるシリンドリカルズレンズ形の山がピッチ１００μｍで連接した形状に表面加工されたエンボスロールで導光板の片面を賦形した他は実施例１と同様の方法で押出板を得た。得られた押出し板は実施８と同様に加工して導光板を得た。
［実施例１２］
曲率半径１００μｍの１／２円形状を先端に有したバイトを用いピッチ１００μｍで旋盤で表面加工されたエンボスロールを２本用いて導光板の両面を賦形した他は実施例１と同様の方法で押出板を得た。得られた押出板は実施例８と同様に加工して導光板を得た。
［比較例１］
二酸化チタン微粒子を用いない他は実施例１と同様の方法で導光板を作製した。
［比較例２］
原料ペレットＡとメタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：０に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを１００．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［比較例３］
原料ペレットＣを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：４９に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［比較例４］
原料ペレットＤを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：４に変更した他は実施例１と同様の方法で、酸化アルミニウムを２０．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［比較例５］
原料ペレットＥを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：１１．５に変更した他は実施例１と同様の方法で、酸化アルミニウムを１２．５ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［比較例６］
原料ペレットＦを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：４９に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。
［比較例７］
原料ペレットＧを用い、メタクリル樹脂αペレットとの混合重量比を１：４９に変更した他は実施例１と同様の方法で、二酸化チタンを２．０ｐｐｍ含有した導光板を得た。

実施例１〜１２及び比較例１〜７で得られた導光板について、上記の方法で輝度測定、色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）及び出射光ムラの目視評価を実施した。

結果を表１及び表２に示す。

＜輝度測定と色調ムラ及び出射光ムラの目視評価結果＞
表１に示すように、実施例１〜１１の導光板はいずれも平均輝度、色調ムラ、出光ムラともに優れた性能を有するものであった。特に、液晶モニター等の表示装置用導光板は、色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）が微粒子無添加の場合（比較例１）の色調ムラの４倍程度以下であることが望ましいが、実施例の導光板はいずれも２４以下となった。また、実施例８〜１１の導光板のように、表面がシリンドリカルズレンズ形の山が連接した形に賦形されていることにより、さらに平均輝度が高まった。

比較例１の導光板は、微粒子を添加していないため、平均輝度が低かった。

比較例２の導光板は、二酸化チタンを１００ｐｐｍと多く入れすぎたため、出光ムラが顕著となった。また、これと共に色調ムラが４５．１で実施例１の約１０倍であり、色調ムラが大きかった。

比較例３の導光板は、平均一次粒子径が０．０４５μｍと小さいため、出射光ムラ、色調ムラともに大きかった。

比較例４の導光板は、平均一次粒子径が０．５μｍと大きいため、出射光ムラ、色調ムラが大きかった。

比較例５の導光板は、酸化アルミニウムの平均一次粒子径は０．２７μｍであるが、屈折率が二酸化チタンより低いために、散乱効率が小さく、平均輝度が低い上、色調ムラが大きく、液晶モニター等の表示装置用導光板には不適であった。

比較例６では、平均一次粒子径が０．２μｍと小さいために、色調ムラが大きく、液晶モニター等の表示装置用導光板には不適であった。

比較例７では、平均一次粒子径が０．４μｍと大きいため、色調ムラが大きい上、平均輝度が低かった。

本発明は、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのオフィスオートメーション機器、画像信号を表示する各種モニター、例えばパネルモニター、テレビモニター等に用いられる表示装置及び室内外空間の照明装置に使用される表示装置や看板等に適した導光板が好適に得られる。

Claims

微粒子を含む透明熱可塑性樹脂からなり、該板の側端面に光源を配置するエッジライト方式の面光源装置用の導光板であって、該板の片面を光出射面としたとき、その裏面に前記光源を配置された側端面から光源から遠ざかる方向に向かってグラデーションを有する光拡散処理が施されており、前記光出射面上の２５個の輝度測定点の三刺激値（ＸＹＺ）から得られる黄色度（ＹＩ）の最大値（ＹＩｍａｘ）と最小値（ＹＩｍｉｎ）との差である色調ムラ（ΔＹＩｍａｘ−ｍｉｎ）が２０以下であることを特徴とする導光板。
前記微粒子の平均一次粒子径が０．２４〜０．３μｍの二酸化チタン微粒子であり、前記透明熱可塑性樹脂組成物中に二酸化チタン微粒子を０．０１〜２０ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
前記透明熱可塑性樹脂組成物中に二酸化チタン微粒子を０．０１〜４ｐｐｍ含有する透明熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする請求項２に記載の導光板。
前記二酸化チタン微粒子の体積換算で９０％累積平均粒径（Ｄ９０）と１０％累積平均粒径（Ｄ１０）との比（Ｄ９０／Ｄ１０）が５．０以下であることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の導光板。
前記光出射面およびその裏面の少なくとも一方の表面が、半円柱の円弧が連接して並んでおり、該連接した円弧が側端面と略直角となるよう配列された形状をしており、各半円柱の断面形状が曲率半径（Ｒ）と半円柱のピッチ（Ｐ）の比（Ｒ／Ｐ）が０．６〜２．０であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の導光板。
前記透明熱可塑性樹脂がメタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状オレフィン系樹脂から選ばれる一種であることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の導光板。