KR20150110755A - 열가소성 수지 성형체 및 그 제조 방법, 열가소성 수지 도광체, 광원 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 광출사 효율이 양호한 공공이 형성된 열가소성 수지 성형체 및 이것을 이용한 열가소성 수지 도광체를 제공하는 것이다. 해결 수단으로서, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하여 열가소성 수지 성형 소체의 내부에 크랙을 형성한 후에, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리하여, 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공(244)을 갖는 열가소성 수지 성형체(20)를 얻는다.

Description

열가소성 수지 성형체 및 그 제조 방법, 열가소성 수지 도광체, 광원 장치 및 액정 표시 장치{THERMOPLASTIC RESIN MOLDED BODY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, THERMOPLASTIC RESIN LIGHT GUIDE, LIGHT SOURCE DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 열가소성 수지 성형체 및 그 제조 방법, 열가소성 수지 도광체, 광원 장치 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는, 기본적으로 광원 장치와 액정 표시 소자로 구성되어 있다. 광원 장치로서는, 액정 표시 장치의 컴팩트화의 관점에서 에지 라이트 방식의 백라이트(배면 광원 장치)가 많이 이용되고 있다. 에지 라이트 방식의 백라이트에서는, 직사각형 판 형상의 도광체 중 적어도 1개의 측단면을 광입사단면으로서 이용하며, 광입사단면을 따라서 직관형 형광 램프 등의 선 형상 또는 봉 형상의 1차 광원 또는 발광 다이오드(LED) 등의 점 형상의 1차 광원을 배치하고, 1차 광원으로부터 발광된 광을 도광체의 광입사단면에 입사시켜 도광체 내부로 도입하고, 도광체의 2개의 주표면 중 한쪽의 면인 광출사면으로부터 출사시키도록 하고 있다. 도광체의 광출사면으로부터 출사된 광은 광출사면 상에 배치되는 광확산 필름 등의 광확산 소자에 의해 확산되며, 프리즘 시트 등의 광편향 소자에 의해 필요한 방향으로 편향된다. 도광체의 광출사면과 반대측의 주표면인 이면으로부터도 광은 출사되며, 이 광을 도광체로 되돌리기 위해서, 이면에 대향하도록 광반사 시트 등의 광반사 소자가 배치된다.
상술한 바와 같은 도광체로서는, 도광체의 재료인 열가소성 수지 성형체에 여러 가지 광학 기능 구조가 형성된 것이 이용된다. 광학 기능 구조로서는, 예컨대, 도광체 내에 도광되는 광을 출사시키기 위한 광출사 기구를 들 수 있다.
이러한 광출사 기구로서, 방사선 에너지 및 열 에너지의 부여에 의해 형성된 기포를 이용하는 방법이 개시되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제 2006-155937 호 공보
액정 표시 장치의 고선명화나 저소비 전력화에 따라서, 백라이트에는, 보다 적은 광량의 1차 광원이며, 보다 고휘도의 발광을 가능하게 하는 것이 요구되고 있다. 그 때문에, 백라이트의 구성 부재인 도광체에 형성되는 광출사 기구로서는, 1차 광원으로부터의 광을 고효율로 출사할 수 있는 기능이 요구된다.
그렇지만, 특허문헌 1에 개시되어 있는 도광체에서는, 소정의 밀도로 형성된 기포를 광출사 기구로서 이용하고 있지만, 기포의 직경이 20㎛ 이하, 구체적으로는, 0.3㎛ 정도로 작기 때문에, 각각의 기포의 광출사 효율은 낮으며, 그 밝기는 충분하다고는 말할 수 없다.
또한, 특허문헌 1의 도광체의 제조 방법에서는, 기포 형성을 위해서 발포를 야기하는 특정의 첨가제를 첨가할 필요가 있다.
나아가, 특허문헌 1의 도광체의 제조 방법에서는, 방사선 에너지를 조사한 부분에 기포가 형성되기 때문에, 방사선 에너지의 조사면 내에서는 기포의 형성 위치를 제어할 수 있지만, 방사선 에너지의 조사 방향에 평행한 깊이 방향에서는 기포의 형성 위치를 제어하는 것은 어렵다.
본 발명의 과제는, 광출사 효율이 양호한 공공(vacancy)(空孔)이 형성된 열가소성 수지 성형체 및 이것을 이용한 열가소성 수지 도광체를 제공하는 것이며, 또한 이 열가소성 수지 도광체를 이용한 광원 장치 및 액정 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 광출사 효율이 양호한 공공이 형성된 열가소성 수지 성형체를 첨가제 없이 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 과제는, 광출사 효율이 양호한 공공을 성형체의 내부의 임의의 위치에 형성하는 것이 가능한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는, 아래와 같은 발명 [1] 내지 [13]에 의해 해결된다.
[1] 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 갖는 열가소성 수지 성형체.
[2] 투명성을 갖는 [1]에 기재된 열가소성 수지 성형체.
[3] 이하에 나타내는 펄스 레이저 조사 공정 후에, 이하에 나타내는 가열 처리 공정을 거쳐서 얻어지는 열가소성 수지 성형체로서, 열가소성 수지 성형체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 갖는 열가소성 수지 성형체.
(펄스 레이저 조사 공정)
열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에 펄스 레이저의 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성하는 공정.
(가열 처리 공정)
크랙이 형성된 열가소성 수지 성형 소체를, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 형성하는 공정.
[4] 공공 내에 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 분해 생성 가스를 갖는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 성형체.
[5] 이하에 나타내는 펄스 레이저 조사 공정 후에, 이하에 나타내는 가열 처리 공정을 거쳐서 얻어지는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법으로서, 열가소성 수지 성형체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
(펄스 레이저 조사 공정)
열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에 펄스 레이저의 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성하는 공정.
(가열 처리 공정)
크랙이 형성된 열가소성 수지 성형 소체를, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 형성하는 공정.
[6] 펄스 레이저가 1080㎚ 이하의 파장, 200펨토초(femto second) 이하의 펄스폭 및 5μJ/펄스 이상의 에너지를 갖는 [5]에 기재된 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
[7] 가열 처리의 시간이 3분 이상 30분 이하인 [5] 또는 [6]에 기재된 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
[8] 가열 처리의 온도가, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 ＋ 30℃ 이상인 [5] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
[9] [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 열가소성 수지 성형체를 이용하고, 내부에 도입되는 광이 입사하는 광입사단면과, 내부에 도광된 광이 출사되는 광출사면을 갖고, 헤이즈(haze)가 5% 이하인 열가소성 수지 도광체.
[10] 내부에 도입되는 광이 입사하는 광입사단면과, 내부에 도광된 광이 출사되는 광출사면을 갖고, 헤이즈가 5% 이하인 열가소성 수지 도광체로서, 광출사면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 갖는 열가소성 수지 도광체.
[11] 코어-클래드(core-clad) 구조를 갖는 [9] 또는 [10]에 기재된 열가소성 수지 도광체.
[12] [9] 또는 [10]에 기재된 열가소성 수지 도광체에 1차 광원이 구비되어 있는 광원 장치로서, 1차 광원이 열가소성 수지 도광체의 광입사단면에 인접하여 배치되어 있는 광원 장치.
[13] [11]에 기재된 열가소성 수지 도광체에 1차 광원이 구비되어 있는 광원 장치로서, 1차 광원이 열가소성 수지 도광체의 광입사단면에 인접하여 배치되어 있는 광원 장치.
[14] [12]에 기재된 광원 장치가 구비되어 있는 액정 표시 장치.
[15] [13]에 기재된 광원 장치가 구비되어 있는 액정 표시 장치.
본 발명에 의하면, 광출사 효율이 양호한 공공이 형성된 열가소성 수지 성형체 및 이것을 이용한 열가소성 수지 도광체를 제공할 수 있다.
또한, 이 열가소성 수지 도광체를 이용함으로써, 고휘도 발광의 광원 장치 및 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 광출사 효율이 양호한 공공을 첨가제 없이 형성할 수 있기 때문에, 간편하고 저비용화가 가능한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 열가소성 수지 성형체의 제조 방법에 의해, 광출사 효율이 양호한 공공을, 열가소성 수지 성형체의 내부의 임의의 위치에 형성하는 것이 가능하기 때문에, 1차 광원으로부터의 광을 고효율로 출사할 수 있는 열가소성 수지 성형체를 제공할 수 있다.
본 발명의 열가소성 수지 도광체를 이용하여 구성되는 광원 장치는, 예컨대, PC 등의 모니터, 액정 TV 등의 액정 표시 장치의 백라이트나 실링 라이트 등의 실내 조명, 조명 간판 등의 조명 장치에 사용되는 광원에 적합하다.
또한, 본 발명의 열가소성 수지 성형체는, 예컨대, PC 등의 모니터, 액정 TV 등의 액정 표시 장치의 확산판이나, 실링 라이트 등의 실내 조명, 조명 간판 등의 조명 장치에 사용되는 확산판이나, 건축재, 간판, 면판 등의 의장판으로도 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열가소성 수지 성형체의 일 실시형태를 도시하는 모식적 사시도,
도 2는 펄스 레이저의 조사에 이용하는 펨토초 레이저 가공 장치의 일 실시형태를 도시하는 모식도,
도 3은 본 발명의 열가소성 수지 도광체의 일 실시형태를 도시하는 모식적 단면도,
도 4는 본 발명의 광원 장치의 일 실시형태를 도시하는 모식적 단면도,
도 5는 열가소성 수지 도광체의 법선 휘도의 측정 장치의 일 실시형태를 도시하는 모식도,
도 6은 실시예로 제작한 열가소성 수지 도광체의 공공의 배열의 일 실시형태를 도시하는 모식도,
도 7은 실시예로 제작한 크랙 형성 시트의 개략도,
도 8은 실시예로 제작한 열가소성 수지 도광체의 개략도,
도 9는 참고예로 제작한 크랙 형성 시트의 개략도,
도 10은 참고예 1에 있어서의 여러 가지의 가열 처리의 온도에서의 열가소성 수지 성형체의 가열 처리의 시간과 열가소성 수지 성형체 내의 공공의 최소 직경과의 상관을 나타내는 그래프,
도 11은 참고예 2에 있어서의 여러 가지의 가열 처리의 온도에서의 열가소성 수지 성형체의 가열 처리의 시간과 열가소성 수지 성형체 내의 공공의 최소 직경과의 상관을 나타내는 그래프,
도 12는 참고예 2로 제작한 열가소성 수지 성형체의 공공부의 일 실시형태를 도시하는 광학 현미경 사진,
도 13은 본 발명의 열가소성 수지 성형체의 일 실시형태를 도시하는 모식적 사시도.
<열가소성 수지 성형체>
본 발명의 실시형태에 따른 열가소성 수지 성형체는, 열가소성 수지 성형체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 갖는 것이다.
열가소성 수지 성형체를 구성하는 열가소성 수지로서는, 예컨대, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 메타크릴산에스테르-스티렌 공중합체(MS 수지), 환상 올레핀 수지(COP) 및 ABS 수지를 들 수 있다. 열가소성 수지 성형체를 광학 용도에 이용하는 경우의 열가소성 수지로서는, 넓은 파장 영역에서 높은 광투과성을 갖는 아크릴 수지가 바람직하다.
열가소성 수지 성형체는 열가소성 수지 성형체의 용도에 맞추어 여러 가지 형상의 것을 사용할 수 있다. 열가소성 수지 성형체를 도광체로서 이용하는 경우의 열가소성 수지 성형체의 형상으로서는, 예컨대, 판 형상을 들 수 있다.
열가소성 수지 성형체에는, 용도에 따른 투명성을 갖는 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 열가소성 수지 성형체를 도광체로서 이용하는 경우에는, 열가소성 수지 성형체는 헤이즈 5% 이하의 투명성을 갖는 것이 바람직하다.
<공공>
본 발명의 실시형태에 있어서, 공공이란, 열가소성 수지 성형체 또는 후술하는 열가소성 수지 도광체의 내부에 존재하는 공간이다. 공공은, 예컨대, 열가소성 수지 성형체 또는 열가소성 수지 도광체를 구성하는 열가소성 수지의 해중합이나 열분해 등에 의해 발생한 크랙을, 열에 의해 팽창시켜 형성시킬 수 있다. 이 경우, 공공 내에는 열가소성 수지의 분해 생성 가스가 존재한다.
공공은 열가소성 수지 성형체 또는 열가소성 수지 도광체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만 존재한다. 공공이 열가소성 수지 성형체 또는 열가소성 수지 도광체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만 존재함으로써, 도광체로부터 출사되는 광의 번쩍임을 억제할 수 있다. 공공은 열가소성 수지 성형체 또는 열가소성 수지 도광체의 표면으로부터 20㎛ 이상의 내부에만 존재하고 있는 것이 바람직하며, 표면으로부터 30㎛ 이상의 내부에만 존재하고 있는 것이 보다 바람직하다.
공공의 최소 직경은 30㎛ 이상이다. 공공의 최소 직경을 30㎛ 이상으로 하는 것에 의해, 열가소성 수지 성형체를 열가소성 수지 도광체로서 이용했을 때의 광출사 효율을 양호하게 할 수 있다. 한편, 공공의 최소 직경은 50㎛ 이상이 바람직하며, 70㎛ 이상이 보다 바람직하다. 공공의 최대 직경은 도광체로부터 출사되는 광의 휘도 불균일을 억제하는 점에서 20㎜ 이하가 바람직하다. 광학적인 투명성을 중시하는 열가소성 수지 도광체로서 열가소성 수지 성형체를 사용하는 경우는, 공공의 최대 직경은 1㎜ 이하가 바람직하며, 의장성을 중시하는 열가소성 수지 의장판으로서 열가소성 수지 성형체를 사용하는 경우는, 공공의 최대 직경은 20㎜ 이하가 바람직하다.
이하에, 공공의 최소 직경에 대해 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 열가소성 수지 성형체의 일 실시형태를 도시하는 모식적 사시도이다. 여기서, 열가소성 수지 성형체(20)가 판 형상인 경우에는, 그 두께 방향을 z축 방향으로 하고, 이것에 직교하며 또한 서로 직교하는 방향을 x축 방향 및 y축 방향으로 하고 있다. 본 발명의 실시형태에서는, z축 방향 및 y축 방향에서 공공(244)을 관찰한 경우의, 공공(244)의 가장 작은 폭을 최소 직경, 공공(244)의 가장 큰 폭을 최대 직경으로 했다. 또한, 애스펙트비는 최대 직경을 최소 직경으로 나눈 값이다.
상기의 최소 직경 및 애스펙트비의 설명은 열가소성 수지 도광체의 내부에 존재하는 공공에 대해서도 마찬가지로 적용된다.
공공의 형상은 대략 구형이다. 대략 구형이란 형상이 구에 가까우며, 각이 없는 것을 말한다. 공공의 형상을 대략 구형으로 함으로써, 열가소성 수지 성형체를 열가소성 수지 도광체로서 이용했을 때의 광출사 효율을 양호하게 할 수 있다. 공공의 애스펙트비는 3 이하가 바람직하다.
<열가소성 수지 성형 소체>
열가소성 수지 성형 소체는 열가소성 수지 성형체를 얻기 위해서 사용되는 재료이며, 공공을 형성하기 전 단계의 것이다. 열가소성 수지 성형 소체는 열가소성 수지 성형체의 용도에 맞추어 여러 가지 형상의 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 열가소성 수지 성형체를 도광체로서 이용하는 경우, 열가소성 수지 성형 소체의 형상으로서는, 예컨대, 판 형상을 들 수 있다.
열가소성 수지 성형 소체에는 용도에 따른 투명성을 갖는 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 열가소성 수지 성형체를 도광체로서 이용하는 경우에는, 열가소성 수지 성형 소체는 헤이즈 5% 이하의 투명성을 갖는 것이 바람직하다.
<열가소성 수지 성형체의 제조 방법>
열가소성 수지 성형체의 제조 방법으로서는, 예컨대, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에 펄스 레이저의 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성하는 공정(펄스 레이저 조사 공정) 후에, 크랙이 형성된 열가소성 수지 성형 소체를, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 형성하는 공정(가열 처리 공정)을 거쳐서 제조하는 방법을 들 수 있다.
(펄스 레이저 조사 공정)
펄스 레이저 조사 공정에서는, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에 펄스 레이저의 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하는 것에 의해, 열가소성 수지 성형 소체의 내부의 목적으로 하는 장소에 크랙이 형성된다. 펄스 레이저의 초점의 위치는 목적에 따라 열가소성 수지 성형 소체 내부의 임의의 위치 및 깊이에 설정할 수 있다.
열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만 크랙을 형성하기 위해서는, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지를 투과하는 파장을 갖는 펄스 레이저를 이용하는 것이 바람직하며, 다광자 흡수가 일어나는 펄스폭을 갖는 펄스 레이저를 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 파장 및 펄스폭을 갖는 펄스 레이저를 이용하여 열가소성 수지 성형 소체의 내부에 초점을 맞춘 상태에서 조사하는 것에 의해, 목적으로 하는 위치에 조사 에너지를 집중시킬 수 있다. 그 결과, 다광자 흡수가 일어남으로써 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지가 해중합 또는 열분해하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부의 목적으로 하는 위치에 크랙을 형성할 수 있다.
펄스 레이저로서는, 예컨대, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지로서 아크릴 수지를 이용한 경우, 350㎚ 내지 1080㎚의 파장으로 20나노초 이하의 펄스폭을 갖는 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 펄스폭이 20나노초 이하인 펄스 레이저의 경우에는, 355㎚, 525㎚, 780㎚, 790㎚, 808㎚, 830㎚ 및 1064㎚의 파장의 펄스 레이저를 들 수 있다. 또한, 예컨대, 펄스폭이 200펨토초 이하인 펄스 레이저의 경우에는, 780㎚, 790㎚, 808㎚ 및 830㎚의 파장의 펄스 레이저를 들 수 있다.
크랙의 크기는 펄스 레이저의 출력이 높아질수록 커지는 경향이 있으며, 조사 펄스 수가 많을수록 커지는 경향이 있다. 따라서, 펄스 레이저의 출력 및 조사 펄스 수를 제어함으로써, 크랙의 크기를 조정할 수 있다.
펄스 레이저로서는, 열가소성 수지 성형 소체의 분자 결합을 절단시키기 위해, 1080㎚ 이하의 파장이며 200펨토초 이하의 펄스폭을 갖고, 5μJ/펄스 이상의 에너지를 갖는 것이 바람직하다.
펄스 레이저를 열가소성 수지 성형 소체에 조사하기 위한 장치로서는, 예컨대, 도 2에 도시하는 펨토초 레이저 가공 장치(100)를 들 수 있다.
도 2에 있어서, 펨토초 레이저 가공 장치(100)는 펨토초 레이저 광원(1), 반파장판(2), 글랜 레이저 프리즘(3), 셔터(4), 미러(5, 5', 5") 및 대물 렌즈(6), z축 스테이지(9) 및 자동 2축 스테이지(10)로 구성되어 있다. z축 스테이지(9) 상에 피가공물인 열가소성 수지 성형 소체(8)가 탑재된다.
펨토초 레이저 광원(1)으로부터 발광된 펨토초 레이저광(7)은 반파장판(2), 글랜 레이저 프리즘(3), 셔터(4), 미러(5, 5', 5) 및 대물 렌즈(6)를 거쳐서, z축 스테이지(9) 상의 열가소성 수지 성형 소체(8)의 내부의 소정의 장소에 초점을 연결한 상태로 조사된다. 또한, 펨토초 레이저의 조사 펄스 수는 셔터(4)에 의해 레이저 조사 시간을 변경함으로써 설정된다. 또한, 초점 위치의 조정은 z축 스테이지(9) 및 자동 2축 스테이지(10)에 의해 실행된다.
(가열 처리 공정)
가열 처리 공정에서는, 내부에 크랙이 형성된 열가소성 수지 성형 소체는 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리된다. 이에 의해 크랙이 공공으로 성장하며, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 내부에만 갖는 열가소성 수지 성형체가 얻어진다.
공공의 크기는 크랙의 크기를 제어하는 것에 의해 조정할 수 있다. 공공은 펄스 레이저 조사 공정에서 형성되는 크랙이 클수록 커지는 경향이 있다.
열가소성 수지 성형체 내의 공공의 위치는 열가소성 수지 성형 소체 내에 형성된 크랙의 위치와 기본적으로 동일하므로, 공공을 형성하는 위치는 크랙을 형성하는 위치에 의해 조정할 수 있다. 본 발명의 실시형태에서는, 열가소성 수지 성형 소체 내부의 크랙의 형성 위치를 펄스 레이저의 초점 위치에 의해 제어할 수 있으므로, 열가소성 수지 성형체의 내부의 임의의 위치에 공공을 형성하는 것이 가능해진다.
열가소성 수지 성형 소체의 가열 처리의 온도는 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상이 바람직하다. 열가소성 수지 성형 소체의 가열 처리의 온도를 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 하는 것에 의해, 열가소성 수지가 연화하기 때문에, 단시간에 공공을 성장시킬 수 있다. 열가소성 수지 성형 소체의 가열 처리의 온도는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 ＋ 30℃ 이상이 보다 바람직하며, 열가소성 수지의 유리 전이 온도 ＋ 50℃ 이상이 더욱 바람직하다.
가열 처리의 온도가 높아질수록, 공공의 성장 속도가 빨라지는 경향이 있지만, 성장한 공공의 크기의 편차는 커지는 경향이 있다. 한편, 가열 처리의 온도가 낮아질수록, 공공의 성장 속도는 늦어지는 경향이 있지만, 성장한 공공의 크기의 격차는 작아지는 경향이 있다.
또한, 가열 처리의 시간이 길어질수록, 공공은 커지는 경향이 있으며, 공공의 애스펙트비가 1인 구형에 가까워지는 경향이 있다. 가열 처리의 시간은 공공의 크기의 편차를 작게 하는 관점에서 3분 이상이 바람직하며, 생산성 향상의 관점에서 30분 이하가 바람직하다.
가열 처리의 방법으로서는, 예컨대, 열풍 건조기 등의 가열로로 가열하는 방법, 적외선 히터 등의 열선으로 가열하는 방법, 및 고온의 금속판 등의 열 매체에 접촉시켜서 가열하는 방법을 들 수 있다.
가열 처리 공정을 실시하는 부위는 열가소성 수지 성형 소체 전체라도 좋으며, 공공을 형성시키는 장소만이어도 좋다.
가열 처리 공정에서는, 열가소성 수지 성형 소체의 변형을 억제하기 위해서, 예컨대, 열가소성 수지 성형 소체를 매단 상태나 열가소성 수지 성형 소체의 외주부를 협지하는 홀더에 고정한 상태에서 가열 처리하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시형태에서는, 필요에 따라서 가열 처리 공정의 후에, 얻어진 열가소성 수지 성형체의 불필요한 부분을 트리밍해도 좋다.
<열가소성 수지 도광체>
본 발명의 실시형태에 따른 열가소성 수지 도광체는 열가소성 수지 도광체의 내부에 도입되는 광이 입사하는 광입사단면과, 열가소성 수지 도광체의 내부에 도광된 광이 출사되는 광출사면을 갖고, 헤이즈가 5% 이하이며, 광출사면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상이며 대략 구형인 공공을 갖는 것이다. 또한, 열가소성 수지 도광체의 헤이즈로서는, 투명성의 관점에서 5% 이하가 바람직하다. 또한, 열가소성 수지 도광체에는 열가소성 수지 성형체를 사용할 수 있다.
열가소성 수지 도광체를 구성하는 열가소성 수지로서는, 예컨대, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 메타크릴산에스테르-스티렌 공중합체(MS 수지) 및 환상 올레핀 수지(COP)를 들 수 있다. 이들 중에서, 넓은 파장 영역에서 높은 광투과성을 갖는 아크릴 수지가 바람직하다.
열가소성 수지 도광체를 얻기 위해서 사용되는 판 형상의 열가소성 수지 소재로서는, 예컨대, 아크릴 수지 펠릿을 원료로 하여 사출 성형법 또는 압출 성형법 등의 열용해 프로세스에 의해 제조된 성형체나, 아크릴 모노머를 원료로 하여 캐스트 중합법으로 제조된 아크릴 캐스트 시트를 들 수 있다.
도 3은 본 발명의 열가소성 수지 도광체의 일 실시형태를 도시하는 모식적 단면도이다.
열가소성 수지 도광체(24)는 도 3에 있어서의 상하 방향을 두께 방향으로 하고, 지면과 수직인 방향으로 펼쳐져 있으며, 전체적으로 직사각형 판 형상을 이루고 있다. 열가소성 수지 도광체(24)는 광입사단면(241)을 갖는다. 광입사단면(241)은 1차 광원이 인접 배치되는 면이다. 열가소성 수지 도광체(24)의 4개의 측단면 중 적어도 1개의 면이 광입사단면(241)이 된다. 열가소성 수지 도광체(24)는 주면의 하나로서 광출사면(242), 및 그 반대측의 주면으로서 이면(243)을 갖고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 상면만을 광출사면(242)으로 하고 있지만, 양면을 광출사면(242)으로 해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는, 광출사면(242)이 평활면(경면)인 열가소성 수지 도광체를 예시하고 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 광출사면에 프리즘 형상, 렌티큘러(lenticular) 렌즈 형상, 마이크로 렌즈 형상 등의 각종 기능 부여 형상을 형성할 수 있다.
열가소성 수지 도광체(24)는 그 내부에 공공(244)을 갖고 있다.
공공(244)에는, 예컨대, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지와 굴절률이 크게 상이한 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 분해 생성 가스 등의 기체가 내포되어 있기 때문에, 공공(244)은 광의 투과 및 반사에 대한 확산부로서 기능한다. 이에 의해, 광입사단면(241)에 입사하여 열가소성 수지 도광체(24)의 내부에 도광된 광은 공공(244)에서 굴절, 반사 또는 산란되며, 일부가 광출사면(242)으로부터 출사된다. 따라서, 공공(244)은 열가소성 수지 도광체(24)의 내부에 도광된 광을 광출사면으로부터 출사시키기 위한 광출사 기구로서 기능한다.
공공(244)은 열가소성 수지 도광체(24)의 내부의 임의의 위치에 복수 마련할 수 있으며, 소망의 광학 성능을 얻기 위해서 공공(244)의 수 및 배열 패턴을 적절히 조정할 수 있다. 공공(244)의 배열 패턴으로서는, 예컨대, 랜덤 형상, 바둑판 형상 및 최밀 충전 형상을 들 수 있다.
또한, 공공(244)은 열가소성 수지 도광체(24)의 일부의 영역에만 형성되어 있어도 좋고, 전체 영역에 걸쳐서 형성되어 있어도 좋다.
열가소성 수지 도광체(24)에는, 필요에 따라서 도광체(24)의 광출사면(242) 및 이면(243) 중 적어도 한쪽의 면에 추가의 광출사 기구를 형성할 수 있다. 추가의 광출사 기구로서는, 예컨대, 미소 요철 구조 및 광산란성 잉크를 인쇄한 도트를 들 수 있다.
열가소성 수지 도광체(24)의 두께는 예컨대 0.1㎜ 내지 10㎜이다.
열가소성 수지 도광체(24)로서는, 도 3에 도시되는 바와 같이 전체적으로 동일한 두께의 판 형상인 것 이외에, 광입사단면(241)으로부터 반대 단면 쪽으로 점차 두께가 얇아지는 쐐기 형상인 것 등의 여러 가지의 단면 형상의 것을 사용할 수 있다. 열가소성 수지 도광체는, 예컨대, 사출 성형법에 의해 제조된 열가소성 수지 성형 소체를 이용하여 얻을 수 있다.
열가소성 수지 도광체(24)의 색은 목적에 따라서 선택할 수 있다. 예컨대, 1차 광원의 색을 그대로 출사시키는 경우에는, 열가소성 수지 도광체의 광투과율의 관점에서 무색 투명이 바람직하다. 또한, 1차 광원의 색과 다른 색을 출사시키는 경우에는 착색한 것을 사용할 수 있다.
열가소성 수지 성형체는, 예컨대, 도 13에 도시하는 바와 같이, 필요에 따라서 다층화한 판 형상체로 할 수 있다. 도 13의 열가소성 수지 성형체(20)는 저굴절률 수지층인 클래드(1302), 고굴절률 수지층인 코어(1301) 및 저굴절률 수지층인 클래드(1302)인 3층 구조의 코어-클래드 구조를 갖고 있다. 이러한 구조로 함으로써, 열가소성 수지 성형체(20)의 표면이 먼지나 지문에 의해 오염되어도, 그 오염이 눈에 띄기 어렵다고 하는 특징을 부여할 수 있다. 코어와 클래드의 재료로서는, 코어를 아크릴 수지, 클래드를 폴리불화비닐리덴의 조합이나, 코어를 폴리카보네이트 수지, 클래드를 아크릴 수지의 조합으로 하는 등, 클래드의 재료의 굴절률이 코어의 재료의 굴절률보다 낮아지는 조합이면 임의의 조합을 선택할 수 있다.
열가소성 수지 도광체는 열가소성 수지 성형 소체를 이용하여, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법과 같은 방법에 의해 제조할 수 있다.
<1차 광원>
본 발명의 실시형태에 사용되는 1차 광원으로서는, 예컨대, 백색광 및 착색광을 들 수 있다. 백색광으로서는, 예컨대, 백색 LED를 들 수 있다. 착색광으로서는, 예컨대, 착색 LED를 들 수 있다. 백색 LED의 구체적인 예로서는, NSSW020BT[니치아가가쿠고교(주)제, 상품명]를 들 수 있다. 착색 LED의 구체적인 예로서는, NESB064[니치아가가쿠고교(주)제, 상품명]를 들 수 있다.
<광원 장치>
본 발명의 실시형태에 따른 광원 장치는 열가소성 수지 도광체에 1차 광원이 구비되어 있는 것이며, 1차 광원이 열가소성 수지 도광체의 광입사단면에 인접하여 배치되어 있다.
본 발명의 광원 장치의 일 실시형태의 모식적 단면도를 도 4에 도시한다.
도 4에서는 1차 광원으로서 LED(22)를 구비하고 있으며, LED(22)는 복수 마련되어 있어도 좋다. LED(22)를 복수 설치하는 경우, LED(22)는, 도 4의 지면과 수직인 방향으로 소망의 간격으로 배치할 수 있다. 또한, LED(22)를 복수 설치하는 경우는, 각각의 LED(22)로부터 발광되는 광의 최대 강도의 방향이 평행하게 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
광확산 소자(26)는 열가소성 수지 도광체(24)의 광출사면(242) 상에 배치되어 있다. 광출사면(242)으로부터 출사되는 광의 지향성이 소망의 출사 각도 및 시야각을 가지는 경우에는 광확산 소자(26)를 생략해도 좋다. 광확산 소자(26)로서는, 예컨대, 광확산 필름을 들 수 있다.
제 1 광편향 소자(28)는 광확산 소자(26) 상에 배치되어 있으며, 제 2 광편향 소자(30)는 제 1 광편향 소자(28) 상에 배치되어 있다. 제 1 광편향 소자(28) 또는 제 2 광편향 소자(30)로서는, 예컨대, 상향의 프리즘 시트를 들 수 있다. 제 1 광편향 소자(28) 및 제 2 광편향 소자(30)는 동일한 타입의 것이어도 다른 타입 것의 어느 것이어도 좋다.
제 1 광편향 소자(28)와 제 2 광편향 소자(30)는 출광면의 복수의 프리즘열의 능선이 서로 직교하고 있다. 제 1 광편향 소자(28)의 출광면의 복수의 프리즘열의 능선은 광입사단면(241)과 평행이며, 제 2 광편향 소자(30)의 출광면의 복수의 프리즘열의 능선은 광입사단면(241)과 수직이다. 또한, 제 1 광편향 소자(28)의 출광면의 복수의 프리즘열의 능선 및 제 2 광편향 소자(30)의 출광면의 복수의 프리즘열의 능선의 쌍방이 광입사단면(241)에 대해 경사지며 또한 서로 직교하고 있는 것이어도 좋다.
제 1 광편향 소자(28) 및 제 2 광편향 소자(30)의 두께는, 예컨대, 30㎛ 내지 350㎛이다.
광출사면(242)으로부터 출사되는 광의 지향성이 소망의 출사 각도 및 시야각을 갖는 경우에는, 제 1 광편향 소자(28) 및 제 2 광편향 소자(30) 중 적어도 한쪽을 생략해도 좋다.
광반사 소자(32)는 이면(243) 아래에 배치되어 있다. 광 반사 소자(32)로서는, 예컨대, 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 시트, 안료를 함유시킨 백색의 시트 및 발포 시트 등의 광반사 시트를 들 수 있다. 상기의 안료로서는, 예컨대, 산화티탄, 황산바륨, 탄산칼슘 및 탄산마그네슘을 들 수 있다. 또한, 이면(243)으로부터 출사되는 광의 양이 무시할 수 있을 정도로 적은 경우에는, 광반사 소자(32)를 생략해도 좋다.
본 발명의 실시형태에 따른 광원 장치에 있어서는, 필요에 따라서, 열가소성 수지 도광체(24)의 광입사단면(241) 이외의 측단면에, 광반사 소자(32)와 동일한 광반사 소자를 배치할 수 있다.
<액정 표시 장치>
본 발명의 실시형태에 따른 액정 표시 장치는 본 발명의 실시형태에 따른 광원 장치가 구비되어 있는 것이며, 예컨대, 도 4의 광원 장치 위에 액정 표시 소자가 배치되어 있는 것을 들 수 있다.
실시예
이하에 본 발명을 실시예를 이용하여 설명한다.
<공공 및 크랙의 평가>
광학 현미경[(주)니콘제, 상품명 : IC검사 현미경　ECLIPSE　L200N]을 이용해서, 도 1에 도시하는 공공의 경우와 동일하게 하여, 열가소성 수지 성형체 또는 열가소성 수지 도광체의 내부에 형성된 공공을 z축 방향 및 y축 방향에서 관찰했다. z축 방향 및 y축 방향에서 관찰했을 때의 공공의 가장 작은 폭을 최소 직경으로 하고, 가장 큰 폭을 최대 직경으로 했다. 또한, 최대 직경을 최소 직경으로 나눈 값을 애스펙트비로 했다. 또한, 최소 직경 및 애스펙트비는 16개의 크랙 중에서 임의로 선택한 3개의 크랙의 최소 직경 및 애스펙트비의 각각의 평균값을 말한다.
또한, 크랙에 대해서도 공공의 경우와 동일한 방법으로 평가했다.
<법선 휘도의 측정>
광원 장치를 이용하여, 이하에 나타내는 법선 휘도의 측정에 의해 공공의 광출사 효율을 평가했다.
도 5에 도시하는 구조를 갖는 광원 장치의 광출사면의 휘도 측정 영역 이외를 흑색의 마스크로 덮은 후에, 1차 광원인 LED(340)를 20mA로 발광시켜, 휘도계(360)[(주)탑콘테크노하우스제, 상품명 : 색채 휘도계 BM-7]를 이용하여 휘도 측정 영역(300)으로부터의 출사광의 법선 휘도를 측정했다. 또한, 법선 휘도는 열가소성 수지 도광체 대신에 열가소성 수지 도광체를 얻기 전의 크랙 형성 시트를 사용한 경우의 법선 휘도를 1.0으로 했을 경우의 상대값이다.
(제작예 1) 펨토초 레이저 가공 장치의 제작
레이저 광원(1)으로서 QUANTRONIX사제의 Integra-c(상품명, 파장 : 790㎚, 펄스폭 : 120 펨토초, 펄스 주파수 : 1kHz)를 이용하여, 도 2에 도시하는 펨토초 레이저 가공 장치(100)를 제작했다.
(실시예 1)
아크릴 수지 펠릿[미츠비시레이온(주)제, 상품명 : 아크리펫(acrypet) VH6 ＃001, 질량 평균 분자량 8.6만, 유리 전이 온도 110℃]을 원료로 하여 두께 3㎜의 아크릴 압출 시트를 제조했다. 이어서, 얻어진 아크릴 압출 시트로부터 160㎜×100㎜의 장방형으로 절출하여, 열가소성 수지 성형 소체를 얻었다.
펨토초 레이저 가공 장치(100)를 이용하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 깊이 1.5㎜의 위치에 펄스 레이저의 초점을 맞추고, 레이저 출력 30mW 및 조사 펄스 수 2 펄스의 조건으로 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성시켰다. 자동 2축 스테이지(10)를 이동시키면서 상기의 펄스 레이저의 조사 조작을 추가로 15회 반복하고, 열가소성 수지 성형 소체의 주표면 중앙의 6㎜×6㎜의 영역[도 7의 펄스 레이저 조사 영역(101)]에, 도 6에 도시하는 배열 패턴을 갖는 크랙을 형성시켜, 도 7에 도시하는 크랙 형성 시트(700)를 얻었다.
얻어진 크랙 형성 시트(700)는 주표면으로부터 1.5㎜의 깊이의 위치에 크랙의 중심을 갖고, 크랙의 최소 직경은 17㎛이며, 크랙의 애스펙트비는 10.7이었다.
이어서, 크랙 형성 시트(700)의 외주를 알루미늄제의 홀더로 협지하여, 열풍 건조기[사타케가가쿠기카이고교(주)제, 제품명 : 열풍 순환 고온 건조기 41-S5]를 이용하여 180℃로 6.5분간 가열 처리하여 크랙을 공공으로 성장시켜, 공공을 갖는 열가소성 수지 성형체를 얻었다.
공공을 갖는 열가소성 수지 성형체로부터, 펄스 레이저 조사 영역(101)을 주표면의 중앙에 갖는 열가소성 수지 도광체용 시험편을 절출한 후, 이 시험편의 모든 측단면을 다이아몬드 바이트에 의해 경면으로 절삭하여, 도 8에 도시하는 30㎜×100㎜의 크기의 열가소성 수지 도광체(600)를 제작했다.
얻어진 열가소성 수지 성형체 및 열가소성 수지 도광체는 주표면으로부터 1.5㎜의 깊이의 위치에 공공의 중심을 갖고, 공공의 최소 직경은 85㎛이며, 공공의 애스펙트비는 2.4이었다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 열가소성 수지 도광체(600)의 광입사단면(302)과 대향하도록 LED(340)[니치아가가쿠고교(주)제, 상품명 : 백색 LED　NSSW020BT]를 1개 배치했다. 광출사면(304)과는 반대측의 이면(303)에는, 이면(303)에 대향하도록 반사 시트(310)[테이진듀퐁필름(주)제, 상품명 : 테트론필름 UX, 두께 225㎛]를 배치하여 광원 장치를 얻었다. 얻어진 광원 장치에 있어서의 법선 휘도를 측정했다. 법선 휘도는 6.3이었다.
또한, 법선 휘도는 후술하는 비교예 1에서 얻어진 크랙 형성 시트의 법선 휘도를 1.0으로 했을 경우의 상대값이다.
펄스 레이저 조사 및 가열 처리의 가공 조건 및 얻어진 열가소성 수지 도광체의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
(실시예 2 내지 4)
가열 처리의 가공 조건을 표 1에 나타내는 조건으로 하는 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 열가소성 수지 도광체를 얻었다. 열가소성 수지 도광체의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
(비교예 1)
가열 처리를 실시하지 않는 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 크랙 형성 시트를 얻었다. 크랙 형성 시트의 평가 결과를 표 1에 나타낸다.



 가공 조건 평가 결과
펄스 레이저 조사 가열 처리
최소 직경
(㎛)
애스펙트비
법선 휘도
(상대값)
레이저
출력(mW)		 조사 펄스 수 온도
(℃)		 시간
(분)
실시예 1

30

2
180

 6.5 85 2.4 6.3
실시예 2 8 135 1.8 14.9
실시예 3 10 265 1.3 62.1
실시예 4 11 413 1.1 143.0
비교예 1 없음 17 10.7 1.0
(실시예 5 내지 7)
펄스 레이저 조사 및 가열 처리의 가공 조건을, 표 2에 기재한 조건으로 하는 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 열가소성 수지 도광체를 얻었다. 열가소성 수지 도광체의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
또한, 법선 휘도는, 후술하는 비교예 2에서 얻어진 크랙 형성 시트의 법선 휘도를 1.0으로 한 경우의 상대값이다.
(비교예 2)
가열 처리를 실시하지 않는 이외는 실시예 5와 동일하게 하여 크랙 형성 시트를 얻었다. 크랙 형성 시트의 평가 결과를 표 2에 나타낸다.



 가공 조건 평가 결과
레이저 펄스 조사 가공 처리
최소 직경
(㎛)
애스펙트비
법선 휘도
(상대값)
레이저
출력(mW)		 조사 펄스 수 온도
(℃)		 시간
(분)
실시예 5
170
66
180
 6.5 299 1.9 5.1
실시예 6 8 410 1.6 8.1
실시예 7 11 957 1.2 37.4
비교예 2 없음 89 5.6 1.0
(참고예 1)
아크릴 수지 펠릿[미츠비시레이온(주)제, 상품명 : 아크리펫 VH6 ＃001, 질량 평균 분자량 8.6만, 유리 전이 온도 110℃]을 원료로 하여, 두께 3㎜의 아크릴 압출 시트를 제조했다. 이어서, 얻어진 아크릴 압출 시트로부터 160㎜×100㎜의 장방형으로 절출하여, 열가소성 수지 성형 소체를 얻었다.
펨토초 레이저 가공 장치(100)를 이용하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 깊이 1.5㎜의 위치에 펄스 레이저의 초점을 맞추고, 레이저 출력 30mW 및 조사 펄스 수 2의 펄스의 조건으로 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성시켰다. 자동 2축 스테이지(10)를 이동시키면서 상기의 펄스 레이저의 조사 조작을 추가로 3회 반복하여, 도 9에 도시하는 배열 패턴을 갖는 크랙(501)을 형성시켜, 크랙 형성 시트(900)를 얻었다.
이어서, 크랙 형성 시트(900)의 외주를 알루미늄제 홀더로 협지하고, 열풍 건조기[사타케가가쿠기카이고교(주)제, 상품명 : 열풍 순환 고온 건조기 41-S5]를 이용해서 표 3에 나타내는 온도 및 시간으로 가열 처리하여, 열가소성 수지 성형체를 얻었다. 가공 조건 및 얻어진 열가소성 수지 성형체의 평가 결과를 표 3에 나타낸다.
또한, 참고예에 있어서의 최소 직경 및 애스펙트비는 열가소성 수지 성형체의 내부에 형성된 4개의 공공의 최소 직경 및 애스펙트비의 각각의 평균값을 말한다.
각 가열 처리의 온도에 있어서의 가열 처리의 시간과 공공의 최소 직경과의 관계를 도 10에 나타낸다. 또한, 도 10에 있어서의 에러 바는 4개의 공공의 최소 직경의 편차의 범위를 나타낸다.



 가공 조건 평가 결과
펄스 레이저 조사 가열 처리
최소 직경
(㎛)
애스펙트비
레이저 출력
(mW)		 조사 펄스 수 온도
(℃)		 시간
(분)
조건 1





30





2

160

 8 100 2.5
조건 2 10 155 1.7
조건 3 15 304 1.2
조건 4 20 394 1.1
조건 5 25 552 1.1
조건 6

180

 5 73 2.7
조건 7 6 171 1.5
조건 8 7 313 1.2
조건 9 7.5 453 1.1
조건 10 8 481 1.1
조건 11
200
 4 101 1.8
조건 12 4.5 174 1.4
조건 13 5 417 1.1
조건 14 없음 6 29.1
(참고예 2)
펄스 레이저 조사 및 가열 처리의 가공 조건을, 표 4에 기재한 조건으로 하는 이외는 참고예 1과 동일하게 하여, 열가소성 수지 성형체를 얻었다. 평가 결과를 표 4에 나타낸다.
각 가열 처리의 온도에 있어서의 가열 처리의 시간과 공공의 최소 직경의 관계를 도 11에 나타낸다. 또한, 도 11에 있어서의 에러 바는 4개의 공공의 최소 직경의 편차의 범위를 나타낸다.
공공의 일 예로서, 조건 27에서 얻어진 공공을 z축 방향 및 y축 방향에서 관찰했을 때의 광학 현미경 사진을 도 12에 나타낸다.



 가공 조건 평가 결과
펄스 레이저 조사 가열 처리
최소 직경
(㎛)
애스펙트비
레이저 출력
(mW)		 조사 펄스 수 온도
(℃)		 시간
(분)
조건 15







170







66


160


 5 205 2.6
조건 16 6 237 2.2
조건 17 8 320 1.8
조건 18 10 418 1.5
조건 19 15 647 1.3
조건 20 20 792 1.2
조건 21 25 875 1.2
조건 22

180


 4 191 2.9
조건 23 5 277 2.2
조건 24 6 428 1.6
조건 25 7 484 1.6
조건 26 7.5 749 1.3
조건 27 8 918 1.3
조건 28
200

 3 194 2.6
조건 29 4 336 2.0
조건 30 4.5 518 1.5
조건 31 5 884 1.3
조건 32 없음 89 6.8
표 3, 표 4 및 도 10, 도 11로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법에 의해, 첨가제를 이용하는 일 없이 열가소성 수지 성형체의 내부에 공공을 형성할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 펄스 레이저 조사 및 가열 처리의 가공 조건을 제어하는 것에 의해, 임의의 최소 직경 및 애스펙트비를 갖는 공공을 형성할 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 10 및 도 11로부터 명확한 바와 같이, 가열 처리 온도가 높을수록, 공공 형성에 필요한 시간은 짧아지지만, 공공 치수의 편차는 커지는 경향이 있다. 한편, 가열 처리 온도가 낮을수록, 공공 형성에 필요한 시간은 길어지지만, 공공 치수의 편차는 작아지는(즉, 크기가 동일한 공공을 형성하기 쉬워지는) 경향이 있다.
(참고예 3)
펄스 레이저 조사 및 가열 처리의 가공 조건을, 표 5에 기재한 조건으로 하는 이외는 참고예 1과 동일하게 하여, 공공의 최소 직경 및 애스펙트비를 구했다. 다만, 가열 처리에는, 머플 노[(주)이스즈세이사쿠쇼제, 상품명 : EPTS-11K]를 이용했다. 평가 결과를 표 5에 나타낸다.



 가공 조건 평가 결과
펄스 레이저 조사 가열 처리
최소 직경
(㎛)
애스펙트비
레이저 출력
(mW)		 조사 펄스 수 온도
(℃)		 시간
(분)
조건 33
100
10,000
 150 60 367 2.0
조건 34 100 60 192 3.7
조건 35 없음 180 3.8
표 5에서 명확한 바와 같이, 열가소성 수지 성형체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이하의 가열 온도로 가열 처리를 실행한 경우는, 애스펙트비가 3 이하인 공공을 형성할 수 없었다.
1 : 펨토초 레이저 광원 2 : 반파장파
3 : 글랜 레이저 프리즘 4 : 셔터
5, 5', 5" : 미러 6 : 대물 렌즈
7 : 펨토초 레이저 광 8 : 열가소성 수지 성형 소체
9 : z축 스테이지 10 : 자동 2축 스테이지
20 : 열가소성 수지 성형체 22, 340 : LED
24, 600 : 열가소성 수지 도광체 26 : 광확산 소자
28 : 제 1 광편향 소자 30 : 제 2 광편향 소자
32 : 광반사 소자 100 : 펨토초 레이저 가공 장치
101 : 펄스 레이저 조사 영역 241, 302 : 광입사단면
242, 304 : 광출사면 243, 303 : 이면
244 : 공공 300 : 휘도 측정 영역
310 : 반사 시트 320 : 마스크
360 : 휘도계 501 : 크랙
700, 900 : 크랙 형성 시트 1301 : 코어
1302 : 클래드

Claims (15)

  1. 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공(vacancy)(空孔)을 갖는
    열가소성 수지 성형체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    투명성을 갖는
    열가소성 수지 성형체.
  3. 이하에 나타내는 펄스 레이저 조사 공정 후에, 이하에 나타내는 가열 처리 공정을 거쳐 얻어지는 열가소성 수지 성형체에 있어서,
    열가소성 수지 성형체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 가지며,
    상기 펄스 레이저 조사 공정은, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에 펄스 레이저의 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성하는 공정이고,
    상기 가열 처리 공정은, 크랙이 형성된 열가소성 수지 성형 소체를, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 형성하는 공정인
    열가소성 수지 성형체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    공공 내에, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 분해 생성 가스를 갖는
    열가소성 수지 성형체.
  5. 이하에 나타내는 펄스 레이저 조사 공정 후에, 이하에 나타내는 가열 처리 공정을 거쳐서 얻어지는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법에 있어서,
    열가소성 수지 성형체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 가지며,
    상기 펄스 레이저 조사 공정은, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에 펄스 레이저의 초점을 맞춘 상태에서 펄스 레이저를 조사하여, 열가소성 수지 성형 소체의 내부에만 크랙을 형성하는 공정이고,
    상기 가열 처리 공정은, 크랙이 형성된 열가소성 수지 성형 소체를, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 이상으로 가열 처리하여, 열가소성 수지 성형 소체의 표면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 형성하는 공정인
    열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    펄스 레이저가, 1080㎚ 이하의 파장, 200펨토초 이하의 펄스폭, 및 5μJ/펄스 이상의 에너지를 갖는
    열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    가열 처리의 시간이 3분 이상 30분 이하인
    열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    가열 처리의 온도가, 열가소성 수지 성형 소체를 구성하는 열가소성 수지의 유리 전이 온도 ＋ 30℃ 이상인
    열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 기재된 열가소성 수지 성형체를 이용하고, 내부에 도입되는 광이 입사하는 광입사단면과, 내부에 도광된 광이 출사되는 광출사면을 가지며, 헤이즈가 5% 이하인
    열가소성 수지 도광체.
  10. 내부에 도입되는 광이 입사하는 광입사단면과, 내부에 도광된 광이 출사되는 광출사면을 갖고, 헤이즈가 5% 이하인 열가소성 수지 도광체에 있어서,
    광출사면으로부터 10㎛ 이상의 내부에만, 최소 직경이 30㎛ 이상인 대략 구형의 공공을 갖는
    열가소성 수지 도광체.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    코어-클래드 구조를 갖는
    열가소성 수지 도광체.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 기재된 열가소성 수지 도광체에 1차 광원이 구비되어 있는 광원 장치에 있어서,
    1차 광원이 열가소성 수지 도광체의 광입사단면에 인접하여 배치되어 있는
    광원 장치.
  13. 제 11 항 기재된 열가소성 수지 도광체에 1차 광원이 구비되어 있는 광원 장치에 있어서,
    1차 광원이 열가소성 수지 도광체의 광입사단면에 인접하여 배치되어 있는
    광원 장치.
  14. 제 12 항에 기재된 광원 장치가 구비되어 있는
    액정 표시 장치.
  15. 제 13 항에 기재된 광원 장치가 구비되어 있는
    액정 표시 장치.
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