TW201439155A - 熱可塑性樹脂成形體及其製造方法、熱可塑性樹脂導光體、光源裝置及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種形成有光出射效率良好的空孔的熱可塑性樹脂成形體及使用其的熱可塑性樹脂導光體。對熱可塑性樹脂成形原料體的內部，於使焦點對準的狀態下照射脈波雷射，於熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫後，於構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下進行加熱處理，獲得僅於距表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔244的熱可塑性樹脂成形體20。

Description

熱可塑性樹脂成形體及其製造方法、熱可塑性樹脂導光體、光源裝置及液晶顯示裝置
本發明是有關於一種熱可塑性樹脂成形體及其製造方法、熱可塑性樹脂導光體、光源裝置及液晶顯示裝置。
液晶顯示裝置基本上是由光源裝置及液晶顯示元件所構成。就液晶顯示裝置的精簡(compact)化的觀點而言，光源裝置大多使用邊緣照明(edge light)方式的背光(背面光源裝置)。於邊緣照明方式的背光中，使用矩形板狀的導光體的至少一個側端面作為光入射端面，沿著光入射端面來配置直管型螢光燈等線狀或棒狀的一次光源或者發光二極體(Light Emitting Diode，LED)等點狀的一次光源，使由一次光源發出的光於導光體的光入射端面入射並將其導入至導光體內部，自作為導光體的兩個主表面中的一個面的光出射面出射。自導光體的光出射面出射的光藉由配置於光出射面上的光擴散膜等光擴散元件而被擴散，藉由稜鏡片 (prism sheet)等光偏向元件而朝所需的方向偏向。光亦自導光體的與光出射面為相反側的主表面即背面出射，為了使該光回到導光體內，以與背面相對向的方式而配置有光反射片等光反射元件。
如上所述的導光體可使用在作為導光體的材料的熱可塑性樹脂成形體中形成各種光學功能結構而成者。光學功能結構例如可列舉用以使於導光體內經導光的光出射的光出射機構。
已揭示有使用氣泡來作為該光出射機構的方法，上述氣泡是藉由賦予放射線能量及熱能而形成(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2006-155937號公報
伴隨著液晶顯示裝置的高精細化或低消耗電力化，對背光要求能以更少光量的一次光源來進行更高亮度的發光。因此，對於作為背光的構成構件的形成於導光體中的光出射機構，要求能使來自一次光源的光高效地出射的功能。
然而，專利文獻1中揭示的導光體雖然使用以既定的密度形成的氣泡作為光出射機構，但氣泡徑小至20μm以下、具體為0.3μm左右，故各氣泡的光出射效率低，其亮度不可謂充分。
另外，專利文獻1的導光體的製造方法中，為了形成氣泡而必須添加誘發氣泡的特定的添加劑。
進而，專利文獻1的導光體的製造方法中，於經放射線能量照射的部分形成氣泡，故雖可於放射線能量的照射面內控制 氣泡的形成位置，但難以於與放射線能量的照射方向平行的深度方向上控制氣泡的形成位置。
本發明的課題在於提供一種形成有光出射效率良好的空孔的熱可塑性樹脂成形體及使用其的熱可塑性樹脂導光體，另外提供一種使用該熱可塑性樹脂導光體的光源裝置及液晶顯示裝置。
本發明的其他課題在於提供一種無需添加劑來製造形成有光出射效率良好的空孔的熱可塑性樹脂成形體的方法。
本發明的另一課題在於提供一種熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其可於成形體的內部的任意位置形成光出射效率良好的空孔。
上述課題是藉由下述發明[1]~發明[13]來解決。
[1]一種熱可塑性樹脂成形體，其僅於距表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔。
[2]如[1]所記載的熱可塑性樹脂成形體，其具有透明性。
[3]一種熱可塑性樹脂成形體，其為於以下所示的脈波雷射(pulsed laser)照射步驟後經過以下所示的加熱處理步驟而獲得的熱可塑性樹脂成形體，且僅於距熱可塑性樹脂成形體的表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔；
(脈波雷射照射步驟)
對距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，於 使脈波雷射的焦點對準的狀態下，照射脈波雷射，僅於熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫的步驟；
(加熱處理步驟)
於構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下，對形成有裂縫的熱可塑性樹脂成形原料體進行加熱處理，僅於距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部形成最小徑為30μm以上的大致球形的空孔的步驟。
[4]如[1]至[3]中任一項所記載的熱可塑性樹脂成形體，其中於空孔內具有構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的分解生成氣體。
[5]一種熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其為於以下所示的脈波雷射照射步驟後經過以下所示的加熱處理步驟而獲得的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，且上述熱可塑性樹脂成形體僅於距熱可塑性樹脂成形體的表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔；
(脈波雷射照射步驟)
對距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，於使脈波雷射的焦點對準的狀態下照射脈波雷射，僅於熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫的步驟；
(加熱處理步驟)
於構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下，對形成有裂縫的熱可塑性樹脂成形原料體進 行加熱處理，僅於距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部形成最小徑為30μm以上的大致球形的空孔的步驟。
[6]如[5]所記載的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其中脈波雷射具有1080nm以下的波長、200飛秒(femto second)以下的脈寬及5μJ/脈波(pulse)以上的能量。
[7]如[5]或[6]所記載的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其中加熱處理的時間為3分鐘以上、30分鐘以下。
[8]如[5]至[7]中任一項所記載的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其中加熱處理的溫度為構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度+30℃以上。
[9]一種熱可塑性樹脂導光體，其使用如[1]至[4]中任一項所記載的熱可塑性樹脂成形體，具有被導入至內部的光所入射的光入射端面、及於內部經導光的光所出射的光出射面，且霧值為5%以下。
[10]一種熱可塑性樹脂導光體，其具有被導入至內部的光所入射的光入射端面、及於內部經導光的光所出射的光出射面，且霧值為5%以下，並且上述熱可塑性樹脂導光體僅於距光出射面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔。
[11]如[9]或[10]所記載的熱可塑性樹脂導光體，具有芯層(core)-包覆層(clad)結構。
[12]一種光源裝置，其為於如[9]或[10]所記載的熱可塑性樹脂導光體上具備一次光源的光源裝置，並且一次光源是鄰接於熱 可塑性樹脂導光體的光入射端面而配置。
[13]一種光源裝置，其為於如[11]所記載的熱可塑性樹脂導光體上具備一次光源的光源裝置，並且一次光源是鄰接於熱可塑性樹脂導光體的光入射端面而配置。
[14]一種液晶顯示裝置，其具備如[12]所記載的光源裝置。
[15]一種液晶顯示裝置，其具備如[13]所記載的光源裝置。
根據本發明，可提供一種形成有光出射效率良好的空孔的熱可塑性樹脂成形體及使用其的熱可塑性樹脂導光體。
另外，藉由使用該熱可塑性樹脂導光體，可提供一種高亮度發光的光源裝置及液晶顯示裝置。
進而，根據本發明，無需添加劑便可形成光出射效率良好的空孔，故可提供一種簡便且可實現低成本化的熱可塑性樹脂成形體的製造方法。
另外，根據本發明的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，可於熱可塑性樹脂成形體的內部的任意位置形成光出射效率良好的空孔，故可提供一種可使來自一次光源的光高效地出射的熱可塑性樹脂成形體。
使用本發明的熱可塑性樹脂導光體所構成的光源裝置例如適於個人電腦(personal computer)等的監視器(monitor)、液晶電視等液晶顯示裝置的背光或雲幕燈(ceiling light)等室內照明、照明廣告牌等照明裝置中使用的光源。
另外，本發明的熱可塑性樹脂成形體例如亦可用作個人電腦等的監視器、液晶電視等液晶顯示裝置的擴散板，或雲幕燈等室內照明、照明廣告牌等照明裝置中使用的擴散板，或建材、廣告牌、面板等設計板。
1‧‧‧飛秒雷射光源
2‧‧‧半波長板
3‧‧‧葛蘭雷射稜鏡
4‧‧‧光閘
5、5'、5"‧‧‧鏡
6‧‧‧物鏡
7‧‧‧飛秒雷射光
8‧‧‧熱可塑性樹脂成形原料體
9‧‧‧z軸平台
10‧‧‧自動雙軸平台
20‧‧‧熱可塑性樹脂成形體
22、340‧‧‧LED
24、600‧‧‧熱可塑性樹脂導光體
26‧‧‧光擴散元件
28‧‧‧第1光偏向元件
30‧‧‧第2光偏向元件
32‧‧‧光反射元件
100‧‧‧飛秒雷射加工裝置
101‧‧‧脈波雷射照射區域
241、302‧‧‧光入射端面
242、304‧‧‧光出射面
243、303‧‧‧背面
244‧‧‧空孔
300‧‧‧亮度測定區域
310‧‧‧反射片
320‧‧‧遮罩
360‧‧‧亮度計
501‧‧‧裂縫
700、900‧‧‧形成有裂縫的片
1301‧‧‧芯層
1302‧‧‧包覆層
圖1為表示本發明的熱可塑性樹脂成形體的一實施形態的示意性立體圖。
圖2為表示脈波雷射的照射時所用的飛秒雷射加工裝置的一實施形態的示意圖。
圖3為表示本發明的熱可塑性樹脂導光體的一實施形態的示意性剖面圖。
圖4為表示本發明的光源裝置的一實施形態的示意性剖面圖。
圖5(a)~圖5(b)為表示熱可塑性樹脂導光體的法線亮度的測定裝置的一實施形態的示意圖。
圖6為表示實施例中製作的熱可塑性樹脂導光體的空孔的排列的一實施形態的示意圖。
圖7為實施例中製作的形成有裂縫的片的概略圖。
圖8(a)~圖8(b)為實施例中製作的熱可塑性樹脂導光體的概略圖。
圖9(a)~圖9(b)為參考例中製作的形成有裂縫的片的概略圖。
圖10為表示參考例1中的各種加熱處理的溫度下的熱可塑性樹脂成形體的加熱處理的時間與熱可塑性樹脂成形體中的空孔的最小徑之關係的圖表。
圖11為表示參考例2中的各種加熱處理的溫度下的熱可塑性樹脂成形體的加熱處理的時間與熱可塑性樹脂成形體中的空孔的最小徑之關係的圖表。
圖12為表示參考例2中製作的熱可塑性樹脂成形體的空孔部的一實施形態的光學顯微鏡照片。
圖13為表示本發明的熱可塑性樹脂成形體的一實施形態的示意性立體圖。
<熱可塑性樹脂成形體>
本發明的實施形態的熱可塑性樹脂成形體僅於距熱可塑性樹脂成形體的表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔。
構成熱可塑性樹脂成形體的熱可塑性樹脂例如可列舉：丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(Methyl methacrylate-Styrene copolymer，MS樹脂)、環狀烯烴樹脂(Cyclo Olefin Polymers，COP)及丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，ABS)樹脂。將熱可塑性樹脂成形體用於光學用途的情形時的熱可塑性樹脂較佳為於廣泛的波長範圍內具有高的光透射性的丙烯酸系樹脂。
熱可塑性樹脂成形體可根據熱可塑性樹脂成形體的用途而使用各種形狀。將熱可塑性樹脂成形體用作導光體的情形時的熱可塑性樹脂成形體的形狀例如可列舉板狀。
熱可塑性樹脂成形體中，可使用具有與用途相對應的透明性者。例如於使用熱可塑性樹脂成形體作為導光體的情形時，熱可塑性樹脂成形體較佳為具有霧值為5%以下的透明性者。
<空孔>
本發明的實施形態中，所謂空孔，是指存在於熱可塑性樹脂成形體或後述熱可塑性樹脂導光體的內部的空間。例如可利用熱使藉由構成熱可塑性樹脂成形體或熱可塑性樹脂導光體的熱可塑性樹脂的解聚合或熱分解等而產生的裂縫膨脹，形成空孔。於該情形時，於空孔內存在熱可塑性樹脂的分解生成氣體。
空孔僅存在於距熱可塑性樹脂成形體或熱可塑性樹脂導光體的表面10μm以上的內部。藉由空孔僅存在於距熱可塑性樹脂成形體或熱可塑性樹脂導光體的表面10μm以上的內部，可抑制自導光體出射的光的閃爍。空孔較佳為僅存在於距熱可塑性樹脂成形體或熱可塑性樹脂導光體的表面20μm以上的內部，更佳為僅存在於距表面30μm以上的內部。
空孔的最小徑為30μm以上。藉由將空孔的最小徑設定為30μm以上，可使將熱可塑性樹脂成形體用作熱可塑性樹脂導光體時的光出射效率良好。另一方面，空孔的最小徑較佳為50μm以上，更佳為70μm以上。就抑制自導光體出射的光的亮度不均 的方面而言，空孔的最大徑較佳為20mm以下。於使用熱可塑性樹脂成形體作為重視光學透明性的熱可塑性樹脂導光體的情形時，空孔的最大徑較佳為1mm以下，於使用熱可塑性樹脂成形體作為重視設計性的熱可塑性樹脂設計板的情形時，空孔的最大徑較佳為20mm以下。
以下，使用圖1對空孔的最小徑進行說明。圖1為表示本發明的熱可塑性樹脂成形體的一實施形態的示意性立體圖。此處，於熱可塑性樹脂成形體20為板狀的情形時，將其厚度方向設定為z軸方向，將與其正交且彼此正交的方向設定為x軸方向及y軸方向。於本發明的實施形態中，將自z軸方向及y軸方向觀察空孔244的情形時的空孔244的最小寬度設定為最小徑、空孔244的最大寬度設定為最大徑。另外，縱橫比為將最大徑除以最小徑所得的值。
對於存在於熱可塑性樹脂導光體的內部的空孔而言，上述最小徑及縱橫比的說明亦同樣適用。
空孔的形狀為大致球形。所謂大致球形是指形狀接近球，並無角。藉由將空孔的形狀設定為大致球形，可使將熱可塑性樹脂成形體用作熱可塑性樹脂導光體時的光出射效率良好。空孔的縱橫比較佳為3以下。
<熱可塑性樹脂成形原料體>
熱可塑性樹脂成形原料體(constitution)是為了獲得熱可塑性樹脂成形體而使用的材料，且為形成空孔之前的階段的材料。 熱可塑性樹脂成形原料體可根據熱可塑性樹脂成形體的用途而使用各種形狀。例如於使用熱可塑性樹脂成形體作為導光體的情形時，熱可塑性樹脂成形原料體的形狀例如可列舉板狀。
熱可塑性樹脂成形原料體中，可使用具有與用途相對應的透明性者。例如於將熱可塑性樹脂成形體用作導光體的情形時，熱可塑性樹脂成形原料體較佳為具有霧值為5%以下的透明性者。
<熱可塑性樹脂成形體的製造方法>
熱可塑性樹脂成形體的製造方法例如可列舉：於脈波雷射照射步驟後經過加熱處理步驟來製造熱可塑性樹脂成形體的方法，上述脈波雷射照射步驟對距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，於使脈波雷射的焦點對準的狀態下照射脈波雷射，僅於熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫；上述加熱處理步驟於構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下，對形成有裂縫的熱可塑性樹脂成形原料體進行加熱處理，僅於距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，形成最小徑為30μm以上的大致球形的空孔。
(脈波雷射照射步驟)
脈波雷射照射步驟中，對距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，於使脈波雷射的焦點對準的狀態下照射脈波雷射，藉此於熱可塑性樹脂成形原料體的內部的目標部位形成裂縫。關於脈波雷射的焦點的位置，可根據目的而設定於熱可塑性 樹脂成形原料體內部的任意的位置及深度。
為了僅於距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部形成裂縫，較佳為使用具有透射構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的波長的脈波雷射，更佳為使用具有引起多光子吸收(multiphoton absorption)的脈寬的脈波雷射。藉由使用具有此種波長及脈寬的脈波雷射，對熱可塑性樹脂成形原料體的內部於使焦點對準的狀態下照射，可使照射能量集中於目標位置。結果，產生多光子吸收，由此導致構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂發生解聚合或熱分解，可於熱可塑性樹脂成形原料體的內部的目標位置形成裂縫。
例如於使用丙烯酸系樹脂作為構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的情形時，脈波雷射可使用在350nm~1080nm的波長下具有20奈秒以下的脈寬者。例如於脈寬為20奈秒以下的脈波雷射的情況下，可列舉波長為355nm、525nm、780nm、790nm、808nm、830nm及1064nm的脈波雷射。另外，例如於脈寬為200飛秒以下的脈波雷射的情況下，可列舉波長為780nm、790nm、808nm及830nm的脈波雷射。
裂縫的大小有脈波雷射的輸出越高則越變大的傾向，且有照射脈波數越多則越變大的傾向。因此，藉由控制脈波雷射的輸出及照射脈波數，可調整裂縫的大小。
為了將熱可塑性樹脂成形原料體的分子鍵切斷，脈波雷射較佳為於1080nm以下的波長下具有200飛秒以下的脈寬，且 具有5μJ/脈波以上的能量。
用以對熱可塑性樹脂成形原料體照射脈波雷射的裝置例如可列舉圖2所示的飛秒雷射加工裝置100。
於圖2中，飛秒雷射加工裝置100是由飛秒雷射光源1、半波長板2、葛蘭雷射稜鏡(Glan Laser prism)3、光閘(shutter)4、鏡(mirror)5、鏡5'、鏡5"、物鏡(objective lens)6、z軸平台9及自動雙軸平台10所構成。於z軸平台9上載置作為被加工物的熱可塑性樹脂成形原料體8。
由飛秒雷射光源1發出的飛秒雷射光7經過半波長板2、葛蘭雷射稜鏡3、光閘4、鏡5、鏡5'、鏡5"及物鏡6，以聚焦的狀態而照射於z軸平台9上的熱可塑性樹脂成形原料體8的內部的既定部位。再者，飛秒雷射的照射脈波數可藉由利用光閘4變更雷射照射時間來設定。另外，焦點位置的調整是藉由z軸平台9及自動雙軸平台10而進行。
(加熱處理步驟)
於加熱處理步驟中，於構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下，對在內部形成有裂縫的熱可塑性樹脂成形原料體進行加熱處理。藉此，裂縫成長為空孔，可獲得僅於內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔的熱可塑性樹脂成形體。
空孔的大小可藉由控制裂縫的大小來調整。空孔有脈波雷射照射步驟中形成的裂縫越大則越變大的傾向。
熱可塑性樹脂成形體中的空孔的位置與形成於熱可塑性樹脂成形原料體中的裂縫的位置基本相同，故形成空孔的位置可藉由形成裂縫的位置來調整。本發明的實施形態中，藉由脈波雷射的焦點位置來控制熱可塑性樹脂成形原料體內部的裂縫的形成位置，故可於熱可塑性樹脂成形體的內部的任意位置形成空孔。
熱可塑性樹脂成形原料體的加熱處理的溫度較佳為構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上。藉由將熱可塑性樹脂成形原料體的加熱處理的溫度設定為熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上，熱可塑性樹脂軟化，故可於短時間內使空孔成長。熱可塑性樹脂成形原料體的加熱處理的溫度更佳為熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度+30℃以上，進而佳為熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度+50℃以上。
加熱處理的溫度越高，有空孔的成長速度越變快的傾向，但有所成長的空孔的大小的不均一變大的傾向。另一方面，加熱處理的溫度越低，有空孔的成長速度越變慢的傾向，但有所成長的空孔的大小的不均一變小的傾向。
另外，加熱處理的時間越長，有空孔越變大的傾向，且有接近空孔的縱橫比為1的球形的傾向。就減小空孔的大小的不均一的方面而言，加熱處理的時間較佳為3分鐘以上，就提高生產性的方面而言，加熱處理的時間較佳為30分鐘以下。
加熱處理的方法例如可列舉：利用熱風乾燥機等加熱爐進行加熱的方法、利用紅外線加熱器等的熱線進行加熱的方法及 與高溫的金屬板等熱介質接觸而進行加熱的方法。
實施加熱處理步驟的部位可為整個熱可塑性樹脂成形原料體，亦可僅為形成空孔的部位。
加熱處理步驟中，為了抑制熱可塑性樹脂成形原料體的變形，例如較佳為於懸吊熱可塑性樹脂成形原料體的狀態、或以夾持熱可塑性樹脂成形原料體的外周部的方式固定於固持器(holder)上的狀態下進行加熱處理。本發明的實施形態中，視需要亦可於加熱處理步驟之後，將所得的熱可塑性樹脂成形體的不需要的部分修剪(trimming)。
<熱可塑性樹脂導光體>
本發明的實施形態的熱可塑性樹脂導光體具有被導入至熱可塑性樹脂導光體的內部的光入射的光入射端面、及於熱可塑性樹脂導光體的內部經導光的光出射的光出射面，且霧值為5%以下，並且僅於距光出射面10μm以上的內部，具有最小徑為30μm以上且大致球形的空孔。再者，就透明性的方面而言，熱可塑性樹脂導光體的霧值較佳為5%以下。另外，熱可塑性樹脂導光體中，可使用熱可塑性樹脂成形體。
構成熱可塑性樹脂導光體的熱可塑性樹脂例如可列舉：丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯樹脂、甲基丙烯酸酯-苯乙烯共聚物(MS樹脂)及環狀烯烴樹脂(COP)。該些樹脂中，較佳為於廣泛的波長範圍內具有高的光透射性的丙烯酸系樹脂。
為了獲得熱可塑性樹脂導光體所使用的板狀的熱可塑 性樹脂原材料例如可列舉：將丙烯酸系樹脂顆粒作為原料，藉由射出成形法或擠出成形法等熱熔融製程所製造的成形體、或將丙烯酸系單體作為原料，利用澆鑄聚合法所製造的壓克力澆鑄片(acrylic cast sheet)。
圖3為表示本發明的熱可塑性樹脂導光體的一實施形態的示意性剖面圖。
對於熱可塑性樹脂導光體24，將圖3中的上下方向設定為厚度方向，於與紙面垂直的方向上展寬，整體呈矩形板狀。熱可塑性樹脂導光體24具有光入射端面241。光入射端面241為鄰接配置有一次光源的面。熱可塑性樹脂導光體24的四個側端面中的至少一個面成為光入射端面241。熱可塑性樹脂導光體24具有作為一個主面的光出射面242、及作為其相反側的主面的背面243。再者，本實施形態中，僅將上表面設定為光出射面242，但亦可將兩面設定為光出射面242。另外，本實施形態中，例示了光出射面242為平滑面(鏡面)的熱可塑性樹脂導光體，但不限定於此，可於光出射面上形成稜鏡形狀、雙凸透鏡(lenticular lens)形狀、微透鏡形狀等各種賦予功能的形狀。
熱可塑性樹脂導光體24於其內部具有空孔244。
於空孔244中例如內包有構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的分解生成氣體等氣體，該氣體的折射率與構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂大不相同，因此空孔244作為對光的透射及反射的擴散部而發揮功能。藉此，於光入射端 面241入射、且於熱可塑性樹脂導光體24的內部經導光的光於空孔244中發生折射、反射或散射，一部分自光出射面242出射。因此，空孔244作為用以使於熱可塑性樹脂導光體24的內部經導光的光自光出射面出射的光出射機構而發揮功能。
空孔244可於熱可塑性樹脂導光體24的內部的任意位置設置多個，可適當調整空孔244的個數及排列圖案以獲得所需的光學性能。空孔244的排列圖案例如可列舉隨機狀、棋盤格狀及最密填充狀。
另外，空孔244可僅形成於熱可塑性樹脂導光體24的一部分區域中，亦可形成於所有區域中。
熱可塑性樹脂導光體24中，視需要可於導光體24的光出射面242及背面243的至少一個面上形成追加的光出射機構。追加的光出射機構例如可列舉微小凹凸結構及印刷光散射性油墨所得的點(dot)。
熱可塑性樹脂導光體24的厚度例如為0.1mm~10mm。
熱可塑性樹脂導光體24除了如圖3所示般的整體為均一厚度的板狀者以外，可使用厚度自光入射端面241朝相反端面逐漸變薄的楔狀者等各種剖面形狀者。熱可塑性樹脂導光體例如可使用藉由射出成形法所製造的熱可塑性樹脂成形原料體而獲得。
熱可塑性樹脂導光體24的顏色可根據目的而選擇。例如於使一次光源的顏色直接出射的情形時，就熱可塑性樹脂導光 體的光透射率的觀點而言，較佳為無色透明。另外，於使與一次光源的顏色不同的顏色出射的情形時，可使用經著色者。
如圖13所示，熱可塑性樹脂成形體例如視需要可設定為多層化的板狀體。圖13的熱可塑性樹脂成形體20具有作為低折射率樹脂層的包覆層1302、作為高折射率樹脂層的芯層1301及作為低折射率樹脂層的包覆層1302的三層結構的芯層-包覆層結構。藉由設定為該結構，可賦予以下特征：即便熱可塑性樹脂成形體20的表面因灰塵或指紋而被污染，該污染亦不易引人注目。關於芯層與包覆層的材料，只要為將芯層設定為丙烯酸系樹脂且將包覆層設定為聚偏二氟乙烯的組合、或將芯層設定為聚碳酸酯樹脂且將包覆層設定為丙烯酸系樹脂的組合等包覆層的材料的折射率低於芯層的材料的折射率的組合，則可選擇任意的組合。
熱可塑性樹脂導光體可使用熱可塑性樹脂成形原料體藉由與熱可塑性樹脂成形體的製造方法相同的方法來製造。
<一次光源>
本發明的實施形態中使用的一次光源例如可列舉白色光及著色光。白色光例如可列舉白色LED。著色光例如可列舉著色LED。白色LED的具體例可列舉NSSW020BT(日亞化學工業(股)製造，商品名)。著色LED的具體例可列舉NESB064(日亞化學工業(股)製造，商品名)。
<光源裝置>
本發明的實施形態的光源裝置為於熱可塑性樹脂導光體上具 備一次光源的光源裝置，與熱可塑性樹脂導光體的光入射端面鄰接而配置有一次光源。
將本發明的光源裝置的一實施形態的示意性剖面圖示於圖4中。
圖4中具備LED 22作為一次光源，亦可設置多個LED 22。於設置多個LED 22的情形時，LED 22可於與圖4的紙面垂直的方向上以所需的間隔配置。再者，於設置多個LED 22的情形時，較佳為以由各LED 22所發出的光的最大強度的方向平行的方式配置。
將光擴散元件26配置於熱可塑性樹脂導光體24的光出射面242上。於自光出射面242出射的光的指向性具有所需的出射角度及視角的情形時，亦可省略光擴散元件26。光擴散元件26例如可列舉光擴散膜。
將第1光偏向元件28配置於光擴散元件26上，將第2光偏向元件30配置於第1光偏向元件28上。第1光偏向元件28或第2光偏向元件30例如可列舉朝上的稜鏡片。第1光偏向元件28及第2光偏向元件30可為相同類型亦可為不同類型。
第1光偏向元件28與第2光偏向元件30的出光面的多條稜鏡列的稜線彼此正交。第1光偏向元件28的出光面的多條稜鏡列的稜線與光入射端面241平行，第2光偏向元件30的出光面的多條稜鏡列的稜線與光入射端面241垂直。另外，亦可使第1光偏向元件28的出光面的多條稜鏡列的稜線及第2光偏向元件30 的出光面的多條稜鏡列的稜線兩者相對於光入射端面241傾斜且彼此正交。
第1光偏向元件28及第2光偏向元件30的厚度例如為30μm~350μm。
於自光出射面242出射的光的指向性具有所需的出射角度及視角的情形時，亦可省略第1光偏向元件28及第2光偏向元件30的至少一個。
將光反射元件32配置於背面243的下方。光反射元件32例如可列舉：於表面具有金屬蒸鍍反射層的塑膠片、含有顏料的白色的片及氣泡片等光反射片。上述顏料例如可列舉氧化鈦、硫酸鋇、碳酸鈣及碳酸鎂。再者，於自背面243出射的光量少至可忽視的程度的情形時，亦可省略光反射元件32。
於本發明的實施形態的光源裝置中，視需要亦可於熱可塑性樹脂導光體24的光入射端面241以外的側端面配置與光反射元件32相同的光反射元件。
<液晶顯示裝置>
本發明的實施形態的液晶顯示裝置具備本發明的實施形態的光源裝置，例如可列舉於圖4的光源裝置上配置液晶顯示元件而成者。
[實施例]
以下使用實施例對本發明加以說明。
<空孔及裂縫的評價>
使用光學顯微鏡(尼康(Nikon)(股)製造，商品名：積體電路(Integrated Circuit，IC)檢查顯微鏡ECLIPSE L200N)，對與圖1所示的空孔的情形同樣地形成於熱可塑性樹脂成形體或熱可塑性樹脂導光體的內部的空孔自z軸方向及y軸方向進行觀察。將自z軸方向及y軸方向觀察時的空孔的最小寬度設定為最小徑、最大寬度設定為最大徑。另外，將最大徑除以最小徑所得的值作為縱橫比。再者，最小徑及縱橫比是指自16個裂縫中任意選擇的3個裂縫的最小徑及縱橫比各自的平均值。
另外，關於裂縫，亦利用與空孔的情形相同的方法進行評價。
<法線亮度的測定>
使用光源裝置，藉由以下所示的法線亮度的測定來評價空孔的光出射效率。
利用黑色的遮罩將具有圖5(a)~圖5(b)所示的結構的光源裝置的光出射面的亮度測定區域以外的區域覆蓋後，使作為一次光源的LED 340以20mA發光，使用亮度計360(拓普康(Topcon Technohouse)(股)製造，商品名：色彩亮度計BM-7)，測定自亮度測定區域300的出射光的法線亮度。再者，法線亮度為將使用獲得熱可塑性樹脂導光體前的形成有裂縫的片來代替熱可塑性樹脂導光體的情形時的法線亮度設定為1.0時的相對值。
(製作例1)飛秒雷射加工裝置的製作
使用光創(QUANTRONIX)公司製造的Integra-C(商品名，波長：790nm，脈寬：120飛秒，脈波頻率：1kHz)作為雷射光 源1，製作圖2所示的飛秒雷射加工裝置100。
(實施例1)
將丙烯酸系樹脂顆粒(三菱麗陽(股)製造，商品名：壓克力派特(Acrypet)VH6#001，質量平均分子量為8.6萬，玻璃轉移溫度為110℃)作為原料來製造厚度為3mm的壓克力擠出片。繼而，自所得的壓克力擠出片中以160mm×100mm的長方形切出，獲得熱可塑性樹脂成形原料體。
使用飛秒雷射加工裝置100，使脈波雷射的焦點對準距熱可塑性樹脂成形原料體的表面1.5mm深度的位置，於雷射輸出為30mW及照射脈波數為2脈波的條件下照射脈波雷射，僅於熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫。一面使自動雙軸平台10移動一面將上述脈波雷射的照射操作進一步重複15次，於熱可塑性樹脂成形原料體的主表面中央的6mm×6mm的區域(圖7的脈波雷射照射區域101)中形成具有如圖6所示般的排列圖案的裂縫，獲得圖7所示的形成有裂縫的片700。
所得的形成有裂縫的片700於距主表面1.5mm的深度的位置具有裂縫的中心，裂縫的最小徑為17μm，且裂縫的縱橫比為10.7。
繼而，以鋁製固持器來夾持形成有裂縫的片700的外周，使用熱風乾燥機(佐竹化學機械工業(股)製造，產品名：熱風循環高溫乾燥器41-S5)，於180℃下進行6.5分鐘加熱處理而使裂縫成長為空孔，獲得具有空孔的熱可塑性樹脂成形體。
自具有空孔的熱可塑性樹脂成形體中切出於主表面的中央具有脈波雷射照射區域101的熱可塑性樹脂導光體用試片後，藉由金剛石鑽頭(diamond bit)將該試片的所有側端面切削為鏡面，製作圖8(a)~圖8(b)所示的30mm×100mm的大小的熱可塑性樹脂導光體600。
所得的熱可塑性樹脂成形體及熱可塑性樹脂導光體於距主表面1.5mm的深度的位置具有空孔的中心，空孔的最小徑為85μm，且空孔的縱橫比為2.4。
如圖5(a)~圖5(b)所示，以與熱可塑性樹脂導光體600的光入射端面302相對向的方式配置一個LED 340(日亞化學工業(股)製造，商品名：白色LED NSSW020BT)。於與光出射面304為相反側的背面303，以與背面303相對向的方式配置反射片310(帝人杜邦膜(Teijin-Dupont Film)(股)製造，商品名：蒂托輪膜(Tetoron Film)UX，厚度為225μm)，獲得光源裝置。對所得的光源裝置的法線亮度進行測定。法線亮度為6.3。
再者，法線亮度為將後述比較例1中所得的形成有裂縫的片的法線亮度設定為1.0時的相對值。
將脈波雷射照射及加熱處理的加工條件以及所得的熱可塑性樹脂導光體的評價結果示於表1中。
(實施例2~實施例4)
除了將加熱處理的加工條件設定為表1所示的條件以外，與實施例1同樣地獲得熱可塑性樹脂導光體。將熱可塑性樹脂導光 體的評價結果示於表1中。
(比較例1)
除了不實施加熱處理以外，與實施例1同樣地獲得形成有裂縫的片。將形成有裂縫的片的評價結果示於表1中。
(實施例5~實施例7)
除了將脈波雷射照射及加熱處理的加工條件設定為表2所記載的條件以外，與實施例1同樣地獲得熱可塑性樹脂導光體。將熱可塑性樹脂導光體的評價結果示於表2中。
再者，法線亮度為將後述比較例2中所得的形成有裂縫的片的法線亮度設定為1.0時的相對值。
(比較例2)
除了不實施加熱處理以外，與實施例5同樣地獲得形成有裂縫的片。將形成有裂縫的片的評價結果示於表2中。
(參考例1)
將丙烯酸系樹脂顆粒(三菱麗陽(股)製造，商品名：壓克力派特(Acrypet)VH6#001，質量平均分子量為8.6萬，玻璃轉移溫度為110℃)作為原料，製造厚度為3mm的壓克力擠出片。繼而，自所得的壓克力擠出片中以160mm×100mm的長方形切出，獲得熱可塑性樹脂成形原料體。
使用飛秒雷射加工裝置100，使脈波雷射的焦點對準距熱可塑性樹脂成形原料體的表面1.5mm深度的位置，於雷射輸出為30mW及照射脈波數為2脈波的條件下，照射脈波雷射，僅於熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫。一面使自動雙軸平台10移動一面將上述脈波雷射的照射操作進一步重複3次，形成具有如圖9(a)~圖9(b)所示般的排列圖案的裂縫501，獲得形成有裂縫的片900。
繼而，以鋁製固持器來夾持形成有裂縫的片900的外周，使用熱風乾燥機(佐竹化學機械工業(股)製造，商品名： 熱風循環高溫乾燥器41-S5)，以表3所示的溫度及時間進行加熱處理，獲得熱可塑性樹脂成形體。將加工條件及所得的熱可塑性樹脂成形體的評價結果示於表3中。
再者，參考例的最小徑及縱橫比為形成於熱可塑性樹脂成形體的內部的4個空孔的最小徑及縱橫比各自的平均值。
將各加熱處理的溫度下的加熱處理的時間與空孔的最小徑之關係示於圖10中。再者，圖10中的誤差線(error bar)表示4個空孔的最小徑的不均一的範圍。
(參考例2)
除了將脈波雷射照射及加熱處理的加工條件設定為表4中記載的條件以外，與參考例1同樣地獲得熱可塑性樹脂成形體。將評價結果示於表4中。
將各加熱處理的溫度下的加熱處理的時間與空孔的最小徑之關係示於圖11中。再者，圖11中的誤差線表示4個空孔的最小徑的不均一的範圍。
作為空孔的一例，將自z軸方向及y軸方向觀察於條件27下所得的空孔時的光學顯微鏡照片示於圖12中。
由表3、表4及圖10、圖11明確得知，根據本發明的實施例的製造方法，可於不使用添加劑的情況下，於熱可塑性樹脂成形體的內部形成空孔。另外得知，藉由控制脈波雷射照射及加熱處理的加工條件，可形成具有任意的最小徑及縱橫比的空孔。
另外，由圖10及圖11表明存在以下傾向：加熱處理溫度越高，形成空孔所需要的時間越變短，但空孔尺寸的不均一越變大。另一方面，有以下傾向：加熱處理溫度越低，則形成空孔所需要的時間越變長，但空孔尺寸的不均一越變小(即，容易形成大小一致的空孔)。
(參考例3)
除了將脈波雷射照射及加熱處理的加工條件設定為表5中記載的條件以外，與參考例1同樣地求出空孔的最小徑及縱橫比。其中，加熱處理中使用馬弗爐(muffle furnace)(五十鈴製作所(Isuzu Seisakusho)(股)製造，商品名：EPTS-11K)。將評價結果示於表5中。
由表5明確得知，於在構成熱可塑性樹脂成形體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以下的加熱溫度下實施加熱處理的情形時，可形成縱橫比為3以下的空孔。
20‧‧‧熱可塑性樹脂成形體
244‧‧‧空孔

Claims (15)

  1. 一種熱可塑性樹脂成形體，其僅於距表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的熱可塑性樹脂成形體，其具有透明性。
  3. 一種熱可塑性樹脂成形體，其為於以下所示的脈波雷射照射步驟之後經過以下所示的加熱處理步驟而獲得的熱可塑性樹脂成形體，並且僅於距上述熱可塑性樹脂成形體的表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔；(脈波雷射照射步驟)對距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，於使脈波雷射的焦點對準的狀態下照射脈波雷射，僅於上述熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫的步驟；(加熱處理步驟)於構成上述熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下，對形成有裂縫的上述熱可塑性樹脂成形原料體進行加熱處理，僅於距上述熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部形成最小徑為30μm以上的大致球形的空孔的步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的熱可塑性樹脂成形體，其中於上述空孔內具有構成熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的分解生成氣體。
  5. 一種熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其為於以下所示的脈波雷射照射步驟之後經過以下所示的加熱處理步驟而獲得的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，並且上述熱可塑性樹脂成形體僅於距上述熱可塑性樹脂成形體的表面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔；(脈波雷射照射步驟)對距熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部，於使脈波雷射的焦點對準的狀態下照射脈波雷射，僅於上述熱可塑性樹脂成形原料體的內部形成裂縫的步驟；(加熱處理步驟)於構成上述熱可塑性樹脂成形原料體的熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度以上的溫度下，對形成有裂縫的上述熱可塑性樹脂成形原料體進行加熱處理，僅於距上述熱可塑性樹脂成形原料體的表面10μm以上的內部形成最小徑為30μm以上的大致球形的空孔的步驟。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其中上述脈波雷射具有1080nm以下的波長、200飛秒以下的脈寬及5μJ/pulse以上的能量。
  7. 如申請專利範圍第5項或第6項所述的熱可塑性樹脂成形體的製造方法，其中上述加熱處理的時間為3分鐘以上、30分鐘以下。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的熱可塑性樹脂成形體的製造 方法，其中上述加熱處理的溫度為構成上述熱可塑性樹脂成形原料體的上述熱可塑性樹脂的玻璃轉移溫度+30℃以上。
  9. 一種熱可塑性樹脂導光體，其使用如申請專利範圍第1項所述的熱可塑性樹脂成形體，具有被導入至內部的光所入射的光入射端面、及於內部經導光的光所出射的光出射面，且霧值為5%以下。
  10. 一種熱可塑性樹脂導光體，其具有被導入至內部的光所入射的光入射端面、及於內部經導光的光所出射的光出射面，且霧值為5%以下，並且上述熱可塑性樹脂導光體僅於距上述光出射面10μm以上的內部具有最小徑為30μm以上的大致球形的空孔。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述的熱可塑性樹脂導光體，其具有芯層-包覆層結構。
  12. 一種光源裝置，其為於如申請專利範圍第9項或第10項所述的熱可塑性樹脂導光體上具備一次光源的光源裝置，且上述一次光源是鄰接於上述熱可塑性樹脂導光體的上述光入射端面而配置。
  13. 一種光源裝置，其為於如申請專利範圍第11項所述的熱可塑性樹脂導光體上具備一次光源的光源裝置，且上述一次光源是鄰接於上述熱可塑性樹脂導光體的上述光入射端面而配置。
  14. 一種液晶顯示裝置，其具備如申請專利範圍第12項所述的光源裝置。
  15. 一種液晶顯示裝置，其具備如申請專利範圍第13項所述 的光源裝置。
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