光制御積層体およびその製造方法、照明装置
【課題】生産が容易で安価な製造方法により、印刷面の剥離、擦れを防止でき、耐久性の高い光制御積層体およびその製造方法、照明装置を提供する。
【解決手段】光源から出射した光を制御する光制御積層体１であって、光源に対向配置される基体２と前記基体２と同系の樹脂からなり、前記基体２に積層されるフィルム４とを備え、前記基体２と前記フィルム４の間には選択遮光部３を有する。
【解決手段】光源から出射した光を制御する光制御積層体１であって、光源に対向配置される基体２と前記基体２と同系の樹脂からなり、前記基体２に積層されるフィルム４とを備え、前記基体２と前記フィルム４の間には選択遮光部３を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光制御積層体およびその製造方法、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや一般照明装置等の背面照明などに用いる面状光源として直下型バックライトが使用されている。かかるバックライトでは、特許文献１に開示されているように光拡散剤を配合した光拡散板や、特許文献２〜７に開示されているように、光透過板に光遮断性を有するインク層などを印刷したものにより、光源から発生された光を面状光源に変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５０６０７
【特許文献２】特開２０００−１６２４１１
【特許文献３】特開平３−２３６９５８
【特許文献４】特開２００２−３１３１０３
【特許文献５】特開平５−１１９３１３
【特許文献６】特開２００３−１５６６０２
【特許文献７】特開２００２−２０２５０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２〜７に記載の発明では、いずれもインク層が外側の層に形成されており、直下型バックライトユニットにおいて、拡散板を使用する際、輸送や組み立て時に印刷が剥がれる他、印刷面と液晶パネルや光学シートとの擦れが生じたり、印刷面を光源側として配置した場合には、拡散板の支持ピンとの擦れにより、印刷面が傷つき、選択遮光性を逸失してしまうという問題があった。特許文献６には、インク層を強制硬化することにより表面硬度の高い光拡散板を製造する技術が記載されているが、生産性やコストの点でなお問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点を鑑みて、生産性が高く安価に製造可能であり、印刷面の剥離、擦れを防止でき、耐久性の高い光制御積層体およびその製造方法、照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光源から出射した光を制御する光制御積層体であって、光源に対向配置される基体と、前記基体と同系の樹脂からなり、前記基体に積層されるフィルムと、を備え、前記基体と前記フィルムの間には選択遮光部を有し、当該光制御積層体の前記選択遮光部における全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下であることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、本発明の光制御積層体を、例えば、液晶パネルのバックライトユニットに使用する場合でも、選択遮光部が光制御積層体の表面に露出することがなく、基体およびフィルムに保護されている状態となるので、組立、運搬、および使用時に選択遮光部が剥がれたり、擦れて傷つくことがなく、経時的な劣化にも強い光制御積層体を提供することができる。また、前記基体と前記フィルムが同系の樹脂からなるので、例えば熱ラミネートで積層した場合にも、密着性がよく、剥離を防止でき、積層体の反りも防止できる。また、従来、光源光を拡散するために使用されていた部材、例えば、拡散フィルムやプリズムフィルム等を省くことができる。
ここで、選択遮光部とは、基体とフィルムとの間に形成された、選択的に光を遮断する領域である。この選択遮光部は、基体とフィルムとの間の全面に形成されてもよいし、部分的に形成されてもよく、所望の輝度に応じて適宜調整される。本発明では、この選択遮光部における光制御積層体の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下の範囲内であるため、この光制御積層体を光源とともに用いた場合に、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。なお、全光線透過率が２０％未満、または５０％を超えると、所望の輝度分布を得られない可能性がある。
【０００８】
本発明では、前記選択遮光部が形成された前記フィルムの前記選択遮光部における反射率が３７％以上かつ７２％以下であることが好ましい。
この発明では、選択遮光部が形成されたフィルムにおいて、選択遮光部が形成された領域の反射率が３７％以上かつ７２％以下の範囲内である。このため、この光制御積層体を光源とともに用いると、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。反射率が３７％未満、または７２％を超えると、光ムラが発生したり、所望の輝度分布を得られない可能性がある。なお、反射率のより好ましい範囲は、４０％以上かつ７０％以下である。
【０００９】
本発明では、前記同系の樹脂が、ポリスチレン系樹脂であることが好ましい。
この発明によれば、透明性が高いポリスチレン系樹脂を使用するので、光線透過率が高く、光源の輝度を効率よく利用できる他、選択遮光部の光拡散効果をより効果的に発揮できる。また、積層時の接着性がよく、前述の剥離防止効果をより強く奏することができる。さらに、ポリスチレン系樹脂は印刷および塗装性に優れているため、前記選択遮光部を基体およびフィルムに、印刷により容易に形成することが可能となる。
【００１０】
さらに、前記フィルムは二軸延伸ポリスチレンフィルムであることが好ましい。
この発明によれば、選択遮光部をより強く保護することができる。また、選択遮光部をフィルムに印刷する場合や、フィルムを基体に積層する際など、製造過程においても、強度が確保されており、扱いやすい。
【００１１】
また、前記基体が、光拡散剤を含有していることが好ましい。
選択遮光部との相乗効果により、光拡散性が増し、当該光制御積層体をバックライトユニットに用いた場合、より望ましい輝度が得られる。
【００１２】
本発明では、前記反射率は、前記フィルムの前記選択遮光部が形成された領域内で一定値であることが好ましい。
この発明によれば、選択遮光部が形成されたフィルムの、選択遮光部が形成された領域において、反射率を３７％以上かつ７２％以下の範囲内の一定値とする。すなわち、選択遮光部をフィルムの全面に形成することを意味する。これによれば、選択遮光部を全面に形成（ベタ印刷）すればよいので、複雑なパターンを形成する必要がなく、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００１３】
本発明では、前記全光線透過率が５０％より高い領域が面内に存在してもよい。
例えば、液晶テレビでは、面中央部の輝度がその周りの輝度より相対的に高くなるように設計される場合がある。また、電子看板等では、意匠性のため、端部や特定の部分の輝度を他の部分より相対的に高くすることが求められる場合がある。本発明では、これら所定の部分の全光線透過率を他の領域の全光線透過率より高く、場合によっては部分的に５０％を越えるように設計することを含む。このように、製品によって求められる輝度分布に応じて全光線透過率が調整されることにより、所望の輝度分布を得ることができる。
【００１４】
本発明の光制御積層体の製造方法は、前記基体または前記フィルムの少なくともいずれか一方に選択遮光部を印刷する工程と、次いで、前記選択遮光部が、前記基体と前記フィルムの間に配置されるよう、前記基体と前記フィルムを熱ラミネートにより積層する工程とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、選択遮光部が表面に露出せずフィルムで保護されるので、傷の発生を防止できる。また、熱ラミネートにより、基体とフィルムを接着するので、剥がれ難い上、接着剤が不要であることから、環境負荷が小さい。特に、基体とフィルムを同系の樹脂とした場合には、反りや剥離の発生を良好に防止できる。
【００１５】
本発明の照明装置は、前記光制御積層体と前記光制御積層体直下に配置された光源とを備える。
本発明によれば、光制御積層体の選択遮光部がフィルムにより保護されているので、組立や運送時はもちろん、使用中にも傷が発生するのを防ぐことができ、また、フィルムと基体が同系の樹脂で構成されることから、反りも発生せず、光拡散性を長期間に渡って保つことのできる照明装置を提供できる。また、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。
【００１６】
本発明では、前記光源がＬＥＤであってもよい。
この発明は、ＬＥＤを光源とする照明装置において、上述したように光ムラが発生せず、所望の輝度分布を得ることができる。このような照明装置としては、室内照明、電子看板、誘導灯、液晶テレビのバックライトユニット等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光制御積層体の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る光制御積層体の断面図である。
【図３】直下型バックライトユニットの一例を示す分解斜視図である。
【図４】実施例６の結果を示すグラフであり、（Ａ）は光制御積層体の面内の全光線透過率を示すグラフ、（Ｂ）は光制御積層体の面内の輝度分布を示すグラフである。
【図５】比較例４の結果を示すグラフであり、（Ａ）は光制御積層体の面内の全光線透過率を示すグラフ、（Ｂ）は光制御積層体の面内の輝度分布を示すグラフである。
【図６】比較例５の結果を示すグラフであり、（Ａ）は光制御積層体の面内の全光線透過率を示すグラフ、（Ｂ）は光制御積層体の面内の輝度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る光制御積層体について、図１に基づいて説明する。
本発明の光制御積層体１は、一般照明装置や液晶表示装置のバックライトに用いる面状光源装置に関するものであり、例えば直下型バックライトユニットとして利用される。
【００１９】
［積層体の構成］
光制御積層体１は、図１に示すように、基体２、選択遮光部３、フィルム４が順に積層された光制御積層体である。本実施形態では、選択遮光部３がフィルム４の全面に印刷された形態（ベタ印刷）を例示して説明する。
本発明に用いる基体２は、後述のフィルム４と同系の樹脂からなり、特に透明性、印刷および塗装性、接着性に優れることから同系樹脂はポリスチレン系樹脂であることが好ましい。厚みは０．５ｍｍ以上、特に０．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。０．５ｍｍより薄いと剛性不足および反りの発生等、フィルム４および選択遮光部３を支持する層として不十分である。また、３．０ｍｍよりも厚いと、扱いにくいためコスト的に不利になる可能性がある。また、３．０ｍｍよりも厚いと、例えば照明装置に用いた場合には、装置の軽量化、薄化の傾向に対応できない恐れがある。また、反りを防止するには、フィルム４に対し、積層体の厚みは２０〜５００倍であることが望ましい。
基体２の全光線透過率は５０％以上、特に５５％以上が好ましい。５０％より小さいと後述する選択遮光部３の効果が出にくい。
【００２０】
また、基体２に含有できる光拡散剤としては、一般的に使用される炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタンなどの無機系光拡散剤、あるいはシロキサン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、スチレン系重合体粒子などの有機系拡散剤を使用できる。含有量に特に制限はない。
基体２の表面形状について、特に制限はなく、必要に応じてシボ付け等を行ってもよい。また、さらに基体２に透明板や半透明板を積層し、多層構造とすることも本発明の効果を損なわない限りにおいて可能である。
また、光制御積層体１、基体２、フィルム４のいずれの原料についても、本発明の効果を損なわない限りにおいて、酸化防止剤や紫外線吸収剤、帯電防止剤等を加えることは可能である。
【００２１】
選択遮光部３は、基体２とフィルム４との間に形成され、所望の面状発光および輝度分布となるように任意に設計される。具体的には、この選択遮光部３と基体２とフィルム４とで構成される光制御積層体１の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下となるように設計される。全光線透過率が上記範囲外であると、所望の輝度分布を得にくい。なお、全光線透過率は、選択遮光部３の反射率と基体の全光線透過率を調整することで制御することができる。このような選択遮光部３は、印刷により、基体２およびフィルム４の少なくともいずれか一方の面に形成される。
【００２２】
印刷の際のインク種および印刷方法は特に限定されず、各種印刷方法および蒸着などにより形成できる。特にフィルム４に印刷する場合で、フィルム４に二軸延伸ポリスチレンフィルムを用いた場合は、例えば、金属酸化物系汎用グラビア用インキを用い、グラビア印刷により選択遮光部３を印刷できるため、印刷の難易度も低く、生産性が高く、コスト的にも有利である。この際、グラビア用インキの顔料としては、光反射、散乱特性の高い化合物を用いるのが好ましく、特に酸化チタンを用いるのが好ましい。
【００２３】
フィルム４は前述の基体２と同系樹脂からなることが好ましい。特に透明性、印刷および塗装性、接着性に優れることから同系樹脂はポリスチレン系樹脂であることが好ましいが、選択遮光部３を保護する観点および製造時の扱い易さから、強度の高い二軸延伸ポリスチレンフィルムを使用することが好ましい。通常、延伸倍率は２〜３０倍程度であるが、これに限らず使用できる。また、フィルム４の厚みは１０μｍ以上、特に１２μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。１０μｍより薄いと、後述する基体２との張り合わせ過程で、フィルムが切れやすくなる。また、５００μｍを超えると、ロール状にするのが困難で、選択遮光部３をフィルム４に印刷する場合、生産性の高いグラビア印刷を利用することが難しくなる。また、フィルム４の全光線透過率は５０％以上、特に７０％以上が好ましい。５０％より小さいと後述する選択遮光部３の効果が出にくい。
尚、フィルム４には、本発明の効果を損なわない範囲で、帯電防止処理、耐候処理等の機能を付与すべく、添加剤の練りこみや塗布、およびさらなる機能性フィルムの貼付等を行ってもよい。
【００２４】
ここで、フィルム４に選択遮光部３が形成された印刷フィルムの反射率は、３７％以上かつ７２％以下であることが好ましい。反射率が上記範囲外であると、輝度ムラが発生したり、所望の輝度分布を得ることが困難となる。なお、反射率のより好ましい範囲は、４０％以上かつ７０％以下である。また、印刷フィルムの反射率は、面内の各部分で３７％以上かつ７２％以下の範囲内であればよいが、本実施形態では、選択遮光部３をフィルム４の全面に形成した形態であるので、面内の各部分の反射率が一定値となっている。
【００２５】
また、基体２と選択遮光部３とフィルム４とで構成される光制御積層体１の全光線透過率は、上述したように、２０％以上かつ５０％以下となる。全光線透過率をこの範囲内とすることにより、輝度ムラを抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。
【００２６】
［製造方法］
まず、本発明の基体２は、ポリスチレン樹脂に光拡散剤を配合させた樹脂材料を一般的に用いられる方法で混練して得られる。例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、２軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等で混練する方法が挙げられる。
【００２７】
本発明の光制御積層体１の製造方法としては、熱ラミネート法を用いることができる。
ここで、熱ラミネート法としては、広義に熱を利用した各種ラミネート方法を意味し、前記基体２および前記フィルム４を予めシート状に形成したものを両者の軟化点より高い温度でプレスして一体化する熱ラミネート法の他、押出ラミネート法やポリサンドラミネート法などを含む、公知の各種方法を指す。
【００２８】
例えば、押出ラミネートにより本光制御積層体１を製造する場合は、フィルム４に選択遮光部３を印刷し、所定の幅にスリットしてロール状に巻き取っておく。そして、ロールから繰り出されたフィルム４の選択遮光部３が印刷された面に基体２を押出機から押し出して溶融状態で積層することにより光制御積層体１を製造する。
この際、押出機には脱揮装置が必要である。この脱揮装置は、溶融状態で大気圧力以下に減圧可能なものであり、押出時に通常８ｋＰａ以下、好ましくは４ｋＰａ以下に減圧する。この減圧脱揮により、樹脂材料に残存する水分及び揮発性の反応副生成物を除去するとともに、押出成形により生成する副次的な揮発性の反応副生成物をも除去することができる。脱揮が不充分であると、基体２の発泡又は基体２の表面の肌荒れが生じ、基体２内における光の均一な拡散性が得られない。
また、基体２を前述の押出機で押し出して、予めシート成形した場合には、選択遮光部３を印刷したフィルム４を印刷面と反対側の面から熱ロールで加熱し基体２に熱ラミネートすればよい。
本発明の光制御積層体１の製造には、上述の押出ラミネート法を用いるのが、環境負荷やコストの面で有利であるが、前述の通り、他にも、ポリサンドラミネート法や熱ラミネート法など公知の各種方法が使用できる。本発明において、例えばドライラミネート法やウェットラミネート法を用いる場合、厚みのある基体２にフィルム４をラミネートすることに困難性があり、また溶剤を使用することから、環境負荷が大きくなる。また共押出ラミネーションでは、選択遮光部３を印刷することができない。
【００２９】
［照明装置］
本発明の光制御積層体１は、一般照明装置や液晶のバックライトとして利用できる。いずれの場合においても、光制御積層体１の基体２直下に光源を配置して用いる。光源としては、ＬＥＤや冷陰極管を用いることができる。光源から発生した光は、基体２を通り、選択遮光部３により、拡散され、さらにフィルム４を通って表面に放出される。
【００３０】
［第１実施形態の作用効果］
上述した構成によれば、以下の作用効果を奏することができる。
選択遮光部３が基体２とフィルム４との間に形成されるため、選択遮光部３が光制御積層体１の表面に露出することがなく、組立、運搬、および使用時に選択遮光部３が剥がれたり、擦れて傷つくことがなく、経時的な劣化にも強い光制御積層体１を提供することができる。
【００３１】
また、光制御積層体１の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下の範囲内であるため、照明装置として用いた場合に、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。
さらに、選択遮光部３が形成されたフィルム４において、光制御積層体１の反射率が３７％以上かつ７２％以下の範囲内としたことにより、照明装置として用いた場合に、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。特に、本実施形態では、選択遮光部３をベタ印刷した構成のため、上記反射率は面内の各部分において一定値となっている。本実施形態では、選択遮光部を全面に形成（ベタ印刷）すればよいので、複雑なパターンを形成する必要がなく、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００３２】
また、基体２とフィルム４にポリスチレン系樹脂を使用したので、光線透過率が高く、光源の輝度を効率よく利用できる他、選択遮光部３の光拡散効果をより効果的に発揮できる。また、積層時の接着性がよく、剥離防止効果をより強く奏することができる。さらに、ポリスチレン系樹脂は印刷および塗装性に優れているため、選択遮光部３をフィルム３に、印刷により容易に形成することが可能となる。
このように、基体２とフィルム４とを同系の樹脂で構成したので、例えば熱ラミネートで積層した場合にも、密着性がよく、剥離を防止でき、積層体の反りも防止できる。
【００３３】
また、フィルム４に二軸延伸ポリスチレンフィルムを使用したので、選択遮光部３をより強く保護することができる。また、選択遮光部３をフィルム４に印刷する際、製造過程においても、強度が確保されており、扱いやすい。
また、基体２が、光拡散剤を含有しているため、選択遮光部３との相乗効果により、光拡散性が増し、光制御積層体１を用いたバックライトユニットにおいて、より望ましい輝度が得られる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、選択遮光部３がフィルム４の全面に印刷された例（ベタ印刷）を示したが、第２実施形態では、図２に示すように、選択遮光部３が部分的に形成された例（部分印刷）について説明する。
光制御積層体５は、図２に示すように、基体２とフィルム４との間に部分的に形成された選択遮光部６を備えている。選択遮光部６のパターンは、特に限定されないが、目的の製品に求められる輝度分布に応じて適宜調整される。
このように部分的に形成された選択遮光部６と基体２とフィルム４とから構成される光制御積層体５は、選択遮光部６が形成された領域における全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下である。
また、選択遮光部６を形成したフィルム４において、選択遮光部６が形成されている領域の反射率は３７％以上かつ７２％以下である。なお、反射率のより好ましい範囲は、４０％以上かつ７０％以下である。
このような構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３５】
＜変形例＞
本発明の光制御積層体１は、フィルム４を光源側に配しても使用できる。この場合においても、選択遮光部３はフィルム４で保護されているため、光制御積層体１を支持する支持ピン等による擦れで傷つくことなく、利用できる。
また、本発明の光制御積層体１は直下型バックライトユニットの拡散板として利用することを想定しているが、エッジライト型バックライトユニットの導光板として利用することも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態の光制御積層体を液晶ディスプレイに用いる場合は、面中央部や端部、その他特定の部分の全光線透過率を他の領域の前記全光線透過率よりも高くなるようにしてもよい。場合によっては部分的に５０％を超えるように設計してもよい。かかる積層体を用いることで、液晶ディスプレイは、所望の輝度分布を得ることができる。このように、製品によって求められる輝度分布は異なるため、求められる輝度分布に応じて面内の全光線透過率を適宜調整してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、基体２またはフィルム４の端から端まで選択遮光部３を積層したが、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用する場合は、表示エリアに相当する領域にのみ選択遮光部３を積層する構成であってもよい。これによれば、印刷用インキ等を節約でき、低コスト化を図ることができる。
さらに、バックライトの光漏れが局所的な場合は、この局所に対応する領域にのみ選択遮光部３を形成して輝度を調整してもよい。
【実施例】
【００３８】
次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。
＜試験１＞
第１実施形態で説明した光制御積層体１について以下の試験を行った。
[実施例１]
フィルムは、ポリスチレンフィルム（旭化成ケミカルズ株式会社製ＯＰＳ、厚さ２５μｍ、全光線透過率９１％）を用いた。このフィルムの一方の全面に、金属酸化物系グラビア用インキ（大日精化工業株式会社製ＮＰＳ７０１白）で選択遮光部をグラビア印刷した。
基体は、ポリスチレン（ＰＳジャパン株式会社製Ｇ９５０４）に光拡散剤（シロキサン系重合粒子）をポリスチレンの質量に対し０．４質量％を混合した樹脂を用いた。この樹脂を２１０〜２５０℃に設定した押出機（日立造船株式会社製６５ｍｍφ単軸）により押し出し
、選択遮光部を印刷したフィルムの印刷面に厚さ２．５ｍｍになるようラミネートし積層した。線圧は、５０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ（４９０〜２９４０Ｎ／ｃｍ）の範囲で調整可能であるが、本実施例では１００ｋｇｆ／ｃｍ（９８０Ｎ／ｃｍ）にてラミネートした（尚、ここで言う線圧とは、ラミネートするロールに加える力を、ダイスのリップの幅で割った値である）。基体の積層面と反対側の面にはシボ付け加工を行い、積層体の両表面に帯電防止剤を塗布し、光制御積層体を得た。
【００３９】
[評価]
選択遮光部３が印刷されたフィルム４（以降、印刷フィルムとも表記する。）については反射率を以下の方法で測定し、光制御積層体については、全光線透過率、反り、剥離強度（クロスカット）、光ムラ、輝度を以下の方法で測定または評価し、表１に結果を記載した。尚、表１中で、ポリスチレンをＰＳ、ポリエチレンテレフタレートをＰＥＴと表記してある。
（１）反射率
印刷フィルムを吸光性のある黒色のプラスチックシートの上に載置し、分光測色計（ＣＭ−２６００ｄ、コニカミノルタセンシング株式会社製）にてＤ６５光源／２°視野で、印刷フィルムの全反射率を測定した。なお、この黒色プラスチックシートを同方法で測定すると、三刺激値Ｘ／Ｙ／Ｚ＝３．６／３．７／４．１であった。
（２）全光線透過率
ＪＩＳ Ｋ ７３６１（ＩＳＯ １３４６８）に準拠した。ヘーズメーターとしては日本電色社製ＮＤＨ５０００を用いた。
（３）反り
温度６０℃、湿度９５％の雰囲気下に実施例で得られた光制御積層体を２４時間曝したときの反りの程度を観察した結果、○：反りなし、×：反りありとして評価した。
（４）剥離強度（クロスカット）
実施例で得られた光制御積層体上にＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６ をベースに、５ｍｍ×５ｍｍの格子状のマス目を３×３＝９マス作成し、当該マス目部分に市販の布製テープ（ガムテープ）を貼付後、すぐに剥離した。その際、フィルムが９マス中、８マス剥がれたら「１／９」、全部残った場合「９／９」、と記載した。擦れ等により選択遮光部が暴露しないことが必要なため、９／９が最も優れた積層体である。
（５）光ムラ（輝度ムラ）
市販の３２型液晶テレビを分解して得られるＬＥＤ直下型のバックライトユニットを用いた。光制御積層体をバックライトユニットに設置し、その上に拡散シート（株式会社ツジデン製Ｄ１２１ＵＺ）を１枚設置した場合と、２枚設置した場合とで、均一な面状光源体となっているかを目視にて、◎：ムラなし、○：軽微にムラあり、△：ややムラあり、×：ムラあり、−：未評価として評価した。
（６）輝度
輝度が均一な面状光源体として、市販の３２型液晶テレビを分解して得られるＬＥＤ直下型のバックライトユニットを用いた。この面状光源体の中央正面輝度（以下、輝度と略す）を４２００ｃｄ／ｍ２に調整した。この上に、光制御積層体を設置し、その上に拡散シート（株式会社ツジデン製Ｄ１２１ＵＺ）を２枚設置し、表面の輝度を、分光放射計（株式会社トプコンテクノハウス製ＳＲ−３Ａ、測定距離４００ｍｍ、測定角１度、測定径５．８ｍｍ）にて測定した。中央とは、ユニット表面の縦および横の中央の直交点であり、正面とはユニット表面に対して垂直であることを示す。
【００４０】
[実施例２〜５]
全光線透過率が表１に示した値の光制御積層体を用いた以外は、実施例１と同様の方法で光制御積層体を得た。
【００４１】
[比較例１、２]
全光線透過率が表１に示した値の光制御積層体を用いた以外は、実施例１と同様の方法で光制御積層体を得た。
【００４２】
[比較例３]
フィルムにポリエチレンテレフタレート樹脂（東洋紡績株式会社製Ｅ５１００、厚さ１２μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして光制御積層体を得た。
【００４３】
【表１】
【００４４】
[結果]
表１に示したように、基体とフィルムがいずれもポリスチレン（ＰＳ）からなり、押出ラミネートにより製造された実施例および比較例では反りが発生せず、クロスカット評価においても剥離は発生しなかった。これに対して、基体をポリスチレン、フィルムをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とした比較例３では、反りが発生した。
また、積層体の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下であり、印刷フィルムの反射率が４０％以上かつ７０％以下である実施例３〜５では光ムラが発生せず、十分な輝度が得られた。これに対し、積層体の全光線透過率が上記範囲内であり、印刷フィルムの反射率が３７％以上かつ７２％以下である実施例１、２では拡散シート１枚を使用した場合に軽微な光ムラが発生したものの、実用的には問題ない程度であり、十分な輝度が得られた。これらに対し、積層体の全光線透過率と印刷フィルムの反射率とが上記範囲外である比較例１，２では、光ムラが発生した。特に、実施例１〜５の輝度が２２００〜２６００ｃｄ／ｍ２得られるのに対し、比較例１では１８００ｃｄ／ｍ２しか得られなかった。輝度比で１０％以上も光学特性が劣る基体は、バックライト用として望ましいとは言い難い。
【００４５】
＜試験２＞
第２実施形態で説明した光制御積層体５について、全光線透過率による輝度分布の変化を確認する試験を行った。
試験２では、図３に示すように、光制御積層体５の基体２直下に４本の冷陰極管（ＣＣＦＬ）７を平行に均等間隔に配置した照明装置８を用いた。照明装置８は、面状光源として光ムラが無く、面内端部が相対的に低輝度となる代わりに面内中央部が相対的に高輝度となることが求められる直下型バックライトユニットである。
【００４６】
まず、光制御積層体５の製造方法について説明する。フィルム４としてポリスチレンフィルム（旭化成ケミカルズ株式会社製ＯＰＳ、厚さ２５μｍ、全光線透過率９１％）を用い、このフィルム４の一方の面に、金属酸化物系グラビア用インキ（大日精化工業株式会社製ＮＰＳ７０１白）で選択遮光部６をグラビア印刷した。
選択遮光部６のパターン形状としては、照明装置８における光ムラを無くすために、各冷陰極管７の直上に相当する部分を選択的に遮光し（透過性を低くし）、隣接する冷陰極管７から最も遠い部分の光透過性が高くなるよう、また、光透過性の境目が目立たなくなるよう全光線透過率が漸次変化（グラデーション）するように印刷パターンを最適化した。さらに、面内中央部に輝度を偏在化させるために、冷陰極管７に応じたグラデーションは残しつつ、面内中央部が相対的に高透過に、面内端部が相対的に低透過になるよう、印刷パターンを調整した。
【００４７】
基体は、ポリスチレン（ＰＳジャパン株式会社製Ｇ９５０４）に光拡散剤（シロキサン系重合粒子）をポリスチレンの質量に対し１．０質量％を混合した樹脂を用いた。この樹脂を２１０〜２５０℃に設定した押出機（日立造船株式会社製６５ｍｍφ単軸）により押し出し、選択遮光性パターンを印刷したフィルムの印刷面に厚さ１．５ｍｍになるようラミネートし積層した。線圧は、５０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ（４９０〜２９４０Ｎ／ｃｍ）の範囲で調整可能であるが、本実施例では１００ｋｇｆ／ｃｍ（９８０Ｎ／ｃｍ）にてラミネートした（尚、ここで言う線圧とは、ラミネートするロールに加える力を、ダイスのリップの幅で割った値である）。基体２の積層面と反対側の面にはシボ付け加工を行い、積層体の両表面に帯電防止剤を塗布し、光制御積層体５を得た。
上述した印刷パターンの調整により、以下の実施例および比較例に示す光制御積層体５を製造し、全光線透過率を測定した。また、得られた光制御積層体５を照明装置８に設置し、輝度分布を測定した。
【００４８】
全光線透過率および輝度の測定方法は以下の通りである。
（１）全光線透過率
ＪＩＳ Ｋ ７３６１（ＩＳＯ １３４６８）に準拠した。ヘーズメーターとしては日本電色社製ＮＤＨ５０００を用いた。
（２）輝度
照明装置８の冷陰極管７の直上に得られた光制御積層体５を設置し、光制御積層体５表面の輝度を、輝度ムラ計（株式会社トプコンテクノハウス製ＵＡ−１００）にて測定した。この際、絶対輝度として、事前に、他の輝度計にて測定した中央正面輝度を輝度ムラ計（およびその計算処理装置）に入力しておいた。ここで、中央とは、ユニット表面の縦および横の中央の直交点であり、正面とはユニット表面に対して垂直であることを示す。
輝度ムラ計で得られた面内の各輝度のうち、各冷陰極管７の中央部に相当し、冷陰極管に垂直となる方向への輝度のみを、輝度分布としてグラフ（図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ））に示した。
【００４９】
[実施例６]
光制御積層体の遮光すべき部分（端部）の全光線透過率が２０〜５０％の領域となるよう、印刷パターンの調整を行い、得られた光制御積層体について、全光線透過率を測定した。その結果を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）において、横軸の「位置」とは、光制御積層体を冷陰極管７の直上に配置した際に、冷陰極管７の中央部で冷陰極管７の長手方向に直交する方向に延びる積層体上の線をＬとすると、線Ｌの一方の端部、すなわち積層体の面内の一方の端部を０％とし、線Ｌの他方の端部、すなわち積層体の面内の他方の端部を１００％とした場合の測定位置である。本実験例では、４本の冷陰極管７のうち１本目の位置は１２．５％、２本目の位置は３７．５％、３本面の位置は６２．５％、４本目の位置は８７．５％である。なお、本実験例においては面内中央部を比較的高輝度に設計するため、面内中央部は全光線透過率が５０％以上となっている部分があってもよい。そして、この積層体を用いた照明装置８の輝度分布は、図４（Ｂ）に示すように、求められる輝度分布であった。
【００５０】
[比較例４]
光制御積層体のどの部分も全光線透過率が２０〜５０％の領域にないように印刷パターンの調整を行い、得られた光制御積層体について、全光線透過率を測定した。その結果を図５（Ａ）に示す。そして、この光制御積層体を用いた照明装置８の輝度分布は、図５（Ｂ）に示すように、光の拡散が不足し、光ムラが残り、所望の輝度分布が得られなかった。
【００５１】
[比較例５]
光制御積層体の全ての領域において全光線透過率が２０〜５０％となるように印刷パターンの調整を行い、得られた光制御積層体について、全光線透過率を測定した。その結果を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）に示すように、遮光すべきでない部分も全光線透過率が２０〜５０％となっている。そして、この積層体を用いた照明装置８の輝度分布は、図６（Ｂ）に示すように、中央部が高輝度とならず、所望の輝度分布が得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の光制御積層体は、看板や一般照明装置等の背面照明に用いる面状光源装置、特に液晶表示装置のバックライトとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１、５…光制御積層体
２ …基体
３、６…選択遮光部
４ …フィルム
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、光制御積層体およびその製造方法、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイや一般照明装置等の背面照明などに用いる面状光源として直下型バックライトが使用されている。かかるバックライトでは、特許文献１に開示されているように光拡散剤を配合した光拡散板や、特許文献２〜７に開示されているように、光透過板に光遮断性を有するインク層などを印刷したものにより、光源から発生された光を面状光源に変更する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−５０６０７
【特許文献２】特開２０００−１６２４１１
【特許文献３】特開平３−２３６９５８
【特許文献４】特開２００２−３１３１０３
【特許文献５】特開平５−１１９３１３
【特許文献６】特開２００３−１５６６０２
【特許文献７】特開２００２−２０２５０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２〜７に記載の発明では、いずれもインク層が外側の層に形成されており、直下型バックライトユニットにおいて、拡散板を使用する際、輸送や組み立て時に印刷が剥がれる他、印刷面と液晶パネルや光学シートとの擦れが生じたり、印刷面を光源側として配置した場合には、拡散板の支持ピンとの擦れにより、印刷面が傷つき、選択遮光性を逸失してしまうという問題があった。特許文献６には、インク層を強制硬化することにより表面硬度の高い光拡散板を製造する技術が記載されているが、生産性やコストの点でなお問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点を鑑みて、生産性が高く安価に製造可能であり、印刷面の剥離、擦れを防止でき、耐久性の高い光制御積層体およびその製造方法、照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、光源から出射した光を制御する光制御積層体であって、光源に対向配置される基体と、前記基体と同系の樹脂からなり、前記基体に積層されるフィルムと、を備え、前記基体と前記フィルムの間には選択遮光部を有し、当該光制御積層体の前記選択遮光部における全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下であることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、本発明の光制御積層体を、例えば、液晶パネルのバックライトユニットに使用する場合でも、選択遮光部が光制御積層体の表面に露出することがなく、基体およびフィルムに保護されている状態となるので、組立、運搬、および使用時に選択遮光部が剥がれたり、擦れて傷つくことがなく、経時的な劣化にも強い光制御積層体を提供することができる。また、前記基体と前記フィルムが同系の樹脂からなるので、例えば熱ラミネートで積層した場合にも、密着性がよく、剥離を防止でき、積層体の反りも防止できる。また、従来、光源光を拡散するために使用されていた部材、例えば、拡散フィルムやプリズムフィルム等を省くことができる。
ここで、選択遮光部とは、基体とフィルムとの間に形成された、選択的に光を遮断する領域である。この選択遮光部は、基体とフィルムとの間の全面に形成されてもよいし、部分的に形成されてもよく、所望の輝度に応じて適宜調整される。本発明では、この選択遮光部における光制御積層体の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下の範囲内であるため、この光制御積層体を光源とともに用いた場合に、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。なお、全光線透過率が２０％未満、または５０％を超えると、所望の輝度分布を得られない可能性がある。
【０００８】
本発明では、前記選択遮光部が形成された前記フィルムの前記選択遮光部における反射率が３７％以上かつ７２％以下であることが好ましい。
この発明では、選択遮光部が形成されたフィルムにおいて、選択遮光部が形成された領域の反射率が３７％以上かつ７２％以下の範囲内である。このため、この光制御積層体を光源とともに用いると、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。反射率が３７％未満、または７２％を超えると、光ムラが発生したり、所望の輝度分布を得られない可能性がある。なお、反射率のより好ましい範囲は、４０％以上かつ７０％以下である。
【０００９】
本発明では、前記同系の樹脂が、ポリスチレン系樹脂であることが好ましい。
この発明によれば、透明性が高いポリスチレン系樹脂を使用するので、光線透過率が高く、光源の輝度を効率よく利用できる他、選択遮光部の光拡散効果をより効果的に発揮できる。また、積層時の接着性がよく、前述の剥離防止効果をより強く奏することができる。さらに、ポリスチレン系樹脂は印刷および塗装性に優れているため、前記選択遮光部を基体およびフィルムに、印刷により容易に形成することが可能となる。
【００１０】
さらに、前記フィルムは二軸延伸ポリスチレンフィルムであることが好ましい。
この発明によれば、選択遮光部をより強く保護することができる。また、選択遮光部をフィルムに印刷する場合や、フィルムを基体に積層する際など、製造過程においても、強度が確保されており、扱いやすい。
【００１１】
また、前記基体が、光拡散剤を含有していることが好ましい。
選択遮光部との相乗効果により、光拡散性が増し、当該光制御積層体をバックライトユニットに用いた場合、より望ましい輝度が得られる。
【００１２】
本発明では、前記反射率は、前記フィルムの前記選択遮光部が形成された領域内で一定値であることが好ましい。
この発明によれば、選択遮光部が形成されたフィルムの、選択遮光部が形成された領域において、反射率を３７％以上かつ７２％以下の範囲内の一定値とする。すなわち、選択遮光部をフィルムの全面に形成することを意味する。これによれば、選択遮光部を全面に形成（ベタ印刷）すればよいので、複雑なパターンを形成する必要がなく、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００１３】
本発明では、前記全光線透過率が５０％より高い領域が面内に存在してもよい。
例えば、液晶テレビでは、面中央部の輝度がその周りの輝度より相対的に高くなるように設計される場合がある。また、電子看板等では、意匠性のため、端部や特定の部分の輝度を他の部分より相対的に高くすることが求められる場合がある。本発明では、これら所定の部分の全光線透過率を他の領域の全光線透過率より高く、場合によっては部分的に５０％を越えるように設計することを含む。このように、製品によって求められる輝度分布に応じて全光線透過率が調整されることにより、所望の輝度分布を得ることができる。
【００１４】
本発明の光制御積層体の製造方法は、前記基体または前記フィルムの少なくともいずれか一方に選択遮光部を印刷する工程と、次いで、前記選択遮光部が、前記基体と前記フィルムの間に配置されるよう、前記基体と前記フィルムを熱ラミネートにより積層する工程とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、選択遮光部が表面に露出せずフィルムで保護されるので、傷の発生を防止できる。また、熱ラミネートにより、基体とフィルムを接着するので、剥がれ難い上、接着剤が不要であることから、環境負荷が小さい。特に、基体とフィルムを同系の樹脂とした場合には、反りや剥離の発生を良好に防止できる。
【００１５】
本発明の照明装置は、前記光制御積層体と前記光制御積層体直下に配置された光源とを備える。
本発明によれば、光制御積層体の選択遮光部がフィルムにより保護されているので、組立や運送時はもちろん、使用中にも傷が発生するのを防ぐことができ、また、フィルムと基体が同系の樹脂で構成されることから、反りも発生せず、光拡散性を長期間に渡って保つことのできる照明装置を提供できる。また、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。
【００１６】
本発明では、前記光源がＬＥＤであってもよい。
この発明は、ＬＥＤを光源とする照明装置において、上述したように光ムラが発生せず、所望の輝度分布を得ることができる。このような照明装置としては、室内照明、電子看板、誘導灯、液晶テレビのバックライトユニット等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光制御積層体の断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る光制御積層体の断面図である。
【図３】直下型バックライトユニットの一例を示す分解斜視図である。
【図４】実施例６の結果を示すグラフであり、（Ａ）は光制御積層体の面内の全光線透過率を示すグラフ、（Ｂ）は光制御積層体の面内の輝度分布を示すグラフである。
【図５】比較例４の結果を示すグラフであり、（Ａ）は光制御積層体の面内の全光線透過率を示すグラフ、（Ｂ）は光制御積層体の面内の輝度分布を示すグラフである。
【図６】比較例５の結果を示すグラフであり、（Ａ）は光制御積層体の面内の全光線透過率を示すグラフ、（Ｂ）は光制御積層体の面内の輝度分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る光制御積層体について、図１に基づいて説明する。
本発明の光制御積層体１は、一般照明装置や液晶表示装置のバックライトに用いる面状光源装置に関するものであり、例えば直下型バックライトユニットとして利用される。
【００１９】
［積層体の構成］
光制御積層体１は、図１に示すように、基体２、選択遮光部３、フィルム４が順に積層された光制御積層体である。本実施形態では、選択遮光部３がフィルム４の全面に印刷された形態（ベタ印刷）を例示して説明する。
本発明に用いる基体２は、後述のフィルム４と同系の樹脂からなり、特に透明性、印刷および塗装性、接着性に優れることから同系樹脂はポリスチレン系樹脂であることが好ましい。厚みは０．５ｍｍ以上、特に０．８ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。０．５ｍｍより薄いと剛性不足および反りの発生等、フィルム４および選択遮光部３を支持する層として不十分である。また、３．０ｍｍよりも厚いと、扱いにくいためコスト的に不利になる可能性がある。また、３．０ｍｍよりも厚いと、例えば照明装置に用いた場合には、装置の軽量化、薄化の傾向に対応できない恐れがある。また、反りを防止するには、フィルム４に対し、積層体の厚みは２０〜５００倍であることが望ましい。
基体２の全光線透過率は５０％以上、特に５５％以上が好ましい。５０％より小さいと後述する選択遮光部３の効果が出にくい。
【００２０】
また、基体２に含有できる光拡散剤としては、一般的に使用される炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタンなどの無機系光拡散剤、あるいはシロキサン系重合体粒子、アクリル系重合体粒子、スチレン系重合体粒子などの有機系拡散剤を使用できる。含有量に特に制限はない。
基体２の表面形状について、特に制限はなく、必要に応じてシボ付け等を行ってもよい。また、さらに基体２に透明板や半透明板を積層し、多層構造とすることも本発明の効果を損なわない限りにおいて可能である。
また、光制御積層体１、基体２、フィルム４のいずれの原料についても、本発明の効果を損なわない限りにおいて、酸化防止剤や紫外線吸収剤、帯電防止剤等を加えることは可能である。
【００２１】
選択遮光部３は、基体２とフィルム４との間に形成され、所望の面状発光および輝度分布となるように任意に設計される。具体的には、この選択遮光部３と基体２とフィルム４とで構成される光制御積層体１の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下となるように設計される。全光線透過率が上記範囲外であると、所望の輝度分布を得にくい。なお、全光線透過率は、選択遮光部３の反射率と基体の全光線透過率を調整することで制御することができる。このような選択遮光部３は、印刷により、基体２およびフィルム４の少なくともいずれか一方の面に形成される。
【００２２】
印刷の際のインク種および印刷方法は特に限定されず、各種印刷方法および蒸着などにより形成できる。特にフィルム４に印刷する場合で、フィルム４に二軸延伸ポリスチレンフィルムを用いた場合は、例えば、金属酸化物系汎用グラビア用インキを用い、グラビア印刷により選択遮光部３を印刷できるため、印刷の難易度も低く、生産性が高く、コスト的にも有利である。この際、グラビア用インキの顔料としては、光反射、散乱特性の高い化合物を用いるのが好ましく、特に酸化チタンを用いるのが好ましい。
【００２３】
フィルム４は前述の基体２と同系樹脂からなることが好ましい。特に透明性、印刷および塗装性、接着性に優れることから同系樹脂はポリスチレン系樹脂であることが好ましいが、選択遮光部３を保護する観点および製造時の扱い易さから、強度の高い二軸延伸ポリスチレンフィルムを使用することが好ましい。通常、延伸倍率は２〜３０倍程度であるが、これに限らず使用できる。また、フィルム４の厚みは１０μｍ以上、特に１２μｍ以上５００μｍ以下が好ましい。１０μｍより薄いと、後述する基体２との張り合わせ過程で、フィルムが切れやすくなる。また、５００μｍを超えると、ロール状にするのが困難で、選択遮光部３をフィルム４に印刷する場合、生産性の高いグラビア印刷を利用することが難しくなる。また、フィルム４の全光線透過率は５０％以上、特に７０％以上が好ましい。５０％より小さいと後述する選択遮光部３の効果が出にくい。
尚、フィルム４には、本発明の効果を損なわない範囲で、帯電防止処理、耐候処理等の機能を付与すべく、添加剤の練りこみや塗布、およびさらなる機能性フィルムの貼付等を行ってもよい。
【００２４】
ここで、フィルム４に選択遮光部３が形成された印刷フィルムの反射率は、３７％以上かつ７２％以下であることが好ましい。反射率が上記範囲外であると、輝度ムラが発生したり、所望の輝度分布を得ることが困難となる。なお、反射率のより好ましい範囲は、４０％以上かつ７０％以下である。また、印刷フィルムの反射率は、面内の各部分で３７％以上かつ７２％以下の範囲内であればよいが、本実施形態では、選択遮光部３をフィルム４の全面に形成した形態であるので、面内の各部分の反射率が一定値となっている。
【００２５】
また、基体２と選択遮光部３とフィルム４とで構成される光制御積層体１の全光線透過率は、上述したように、２０％以上かつ５０％以下となる。全光線透過率をこの範囲内とすることにより、輝度ムラを抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。
【００２６】
［製造方法］
まず、本発明の基体２は、ポリスチレン樹脂に光拡散剤を配合させた樹脂材料を一般的に用いられる方法で混練して得られる。例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸スクリュー押出機、２軸スクリュー押出機、コニーダ、多軸スクリュー押出機等で混練する方法が挙げられる。
【００２７】
本発明の光制御積層体１の製造方法としては、熱ラミネート法を用いることができる。
ここで、熱ラミネート法としては、広義に熱を利用した各種ラミネート方法を意味し、前記基体２および前記フィルム４を予めシート状に形成したものを両者の軟化点より高い温度でプレスして一体化する熱ラミネート法の他、押出ラミネート法やポリサンドラミネート法などを含む、公知の各種方法を指す。
【００２８】
例えば、押出ラミネートにより本光制御積層体１を製造する場合は、フィルム４に選択遮光部３を印刷し、所定の幅にスリットしてロール状に巻き取っておく。そして、ロールから繰り出されたフィルム４の選択遮光部３が印刷された面に基体２を押出機から押し出して溶融状態で積層することにより光制御積層体１を製造する。
この際、押出機には脱揮装置が必要である。この脱揮装置は、溶融状態で大気圧力以下に減圧可能なものであり、押出時に通常８ｋＰａ以下、好ましくは４ｋＰａ以下に減圧する。この減圧脱揮により、樹脂材料に残存する水分及び揮発性の反応副生成物を除去するとともに、押出成形により生成する副次的な揮発性の反応副生成物をも除去することができる。脱揮が不充分であると、基体２の発泡又は基体２の表面の肌荒れが生じ、基体２内における光の均一な拡散性が得られない。
また、基体２を前述の押出機で押し出して、予めシート成形した場合には、選択遮光部３を印刷したフィルム４を印刷面と反対側の面から熱ロールで加熱し基体２に熱ラミネートすればよい。
本発明の光制御積層体１の製造には、上述の押出ラミネート法を用いるのが、環境負荷やコストの面で有利であるが、前述の通り、他にも、ポリサンドラミネート法や熱ラミネート法など公知の各種方法が使用できる。本発明において、例えばドライラミネート法やウェットラミネート法を用いる場合、厚みのある基体２にフィルム４をラミネートすることに困難性があり、また溶剤を使用することから、環境負荷が大きくなる。また共押出ラミネーションでは、選択遮光部３を印刷することができない。
【００２９】
［照明装置］
本発明の光制御積層体１は、一般照明装置や液晶のバックライトとして利用できる。いずれの場合においても、光制御積層体１の基体２直下に光源を配置して用いる。光源としては、ＬＥＤや冷陰極管を用いることができる。光源から発生した光は、基体２を通り、選択遮光部３により、拡散され、さらにフィルム４を通って表面に放出される。
【００３０】
［第１実施形態の作用効果］
上述した構成によれば、以下の作用効果を奏することができる。
選択遮光部３が基体２とフィルム４との間に形成されるため、選択遮光部３が光制御積層体１の表面に露出することがなく、組立、運搬、および使用時に選択遮光部３が剥がれたり、擦れて傷つくことがなく、経時的な劣化にも強い光制御積層体１を提供することができる。
【００３１】
また、光制御積層体１の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下の範囲内であるため、照明装置として用いた場合に、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。
さらに、選択遮光部３が形成されたフィルム４において、光制御積層体１の反射率が３７％以上かつ７２％以下の範囲内としたことにより、照明装置として用いた場合に、光ムラの発生を抑制し、所望の輝度分布を得ることができる。特に、本実施形態では、選択遮光部３をベタ印刷した構成のため、上記反射率は面内の各部分において一定値となっている。本実施形態では、選択遮光部を全面に形成（ベタ印刷）すればよいので、複雑なパターンを形成する必要がなく、製造が容易となり、製造コストを低減することができる。
【００３２】
また、基体２とフィルム４にポリスチレン系樹脂を使用したので、光線透過率が高く、光源の輝度を効率よく利用できる他、選択遮光部３の光拡散効果をより効果的に発揮できる。また、積層時の接着性がよく、剥離防止効果をより強く奏することができる。さらに、ポリスチレン系樹脂は印刷および塗装性に優れているため、選択遮光部３をフィルム３に、印刷により容易に形成することが可能となる。
このように、基体２とフィルム４とを同系の樹脂で構成したので、例えば熱ラミネートで積層した場合にも、密着性がよく、剥離を防止でき、積層体の反りも防止できる。
【００３３】
また、フィルム４に二軸延伸ポリスチレンフィルムを使用したので、選択遮光部３をより強く保護することができる。また、選択遮光部３をフィルム４に印刷する際、製造過程においても、強度が確保されており、扱いやすい。
また、基体２が、光拡散剤を含有しているため、選択遮光部３との相乗効果により、光拡散性が増し、光制御積層体１を用いたバックライトユニットにおいて、より望ましい輝度が得られる。
【００３４】
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、選択遮光部３がフィルム４の全面に印刷された例（ベタ印刷）を示したが、第２実施形態では、図２に示すように、選択遮光部３が部分的に形成された例（部分印刷）について説明する。
光制御積層体５は、図２に示すように、基体２とフィルム４との間に部分的に形成された選択遮光部６を備えている。選択遮光部６のパターンは、特に限定されないが、目的の製品に求められる輝度分布に応じて適宜調整される。
このように部分的に形成された選択遮光部６と基体２とフィルム４とから構成される光制御積層体５は、選択遮光部６が形成された領域における全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下である。
また、選択遮光部６を形成したフィルム４において、選択遮光部６が形成されている領域の反射率は３７％以上かつ７２％以下である。なお、反射率のより好ましい範囲は、４０％以上かつ７０％以下である。
このような構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３５】
＜変形例＞
本発明の光制御積層体１は、フィルム４を光源側に配しても使用できる。この場合においても、選択遮光部３はフィルム４で保護されているため、光制御積層体１を支持する支持ピン等による擦れで傷つくことなく、利用できる。
また、本発明の光制御積層体１は直下型バックライトユニットの拡散板として利用することを想定しているが、エッジライト型バックライトユニットの導光板として利用することも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態の光制御積層体を液晶ディスプレイに用いる場合は、面中央部や端部、その他特定の部分の全光線透過率を他の領域の前記全光線透過率よりも高くなるようにしてもよい。場合によっては部分的に５０％を超えるように設計してもよい。かかる積層体を用いることで、液晶ディスプレイは、所望の輝度分布を得ることができる。このように、製品によって求められる輝度分布は異なるため、求められる輝度分布に応じて面内の全光線透過率を適宜調整してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、基体２またはフィルム４の端から端まで選択遮光部３を積層したが、液晶ディスプレイのバックライトユニットに使用する場合は、表示エリアに相当する領域にのみ選択遮光部３を積層する構成であってもよい。これによれば、印刷用インキ等を節約でき、低コスト化を図ることができる。
さらに、バックライトの光漏れが局所的な場合は、この局所に対応する領域にのみ選択遮光部３を形成して輝度を調整してもよい。
【実施例】
【００３８】
次に、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。
＜試験１＞
第１実施形態で説明した光制御積層体１について以下の試験を行った。
[実施例１]
フィルムは、ポリスチレンフィルム（旭化成ケミカルズ株式会社製ＯＰＳ、厚さ２５μｍ、全光線透過率９１％）を用いた。このフィルムの一方の全面に、金属酸化物系グラビア用インキ（大日精化工業株式会社製ＮＰＳ７０１白）で選択遮光部をグラビア印刷した。
基体は、ポリスチレン（ＰＳジャパン株式会社製Ｇ９５０４）に光拡散剤（シロキサン系重合粒子）をポリスチレンの質量に対し０．４質量％を混合した樹脂を用いた。この樹脂を２１０〜２５０℃に設定した押出機（日立造船株式会社製６５ｍｍφ単軸）により押し出し
、選択遮光部を印刷したフィルムの印刷面に厚さ２．５ｍｍになるようラミネートし積層した。線圧は、５０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ（４９０〜２９４０Ｎ／ｃｍ）の範囲で調整可能であるが、本実施例では１００ｋｇｆ／ｃｍ（９８０Ｎ／ｃｍ）にてラミネートした（尚、ここで言う線圧とは、ラミネートするロールに加える力を、ダイスのリップの幅で割った値である）。基体の積層面と反対側の面にはシボ付け加工を行い、積層体の両表面に帯電防止剤を塗布し、光制御積層体を得た。
【００３９】
[評価]
選択遮光部３が印刷されたフィルム４（以降、印刷フィルムとも表記する。）については反射率を以下の方法で測定し、光制御積層体については、全光線透過率、反り、剥離強度（クロスカット）、光ムラ、輝度を以下の方法で測定または評価し、表１に結果を記載した。尚、表１中で、ポリスチレンをＰＳ、ポリエチレンテレフタレートをＰＥＴと表記してある。
（１）反射率
印刷フィルムを吸光性のある黒色のプラスチックシートの上に載置し、分光測色計（ＣＭ−２６００ｄ、コニカミノルタセンシング株式会社製）にてＤ６５光源／２°視野で、印刷フィルムの全反射率を測定した。なお、この黒色プラスチックシートを同方法で測定すると、三刺激値Ｘ／Ｙ／Ｚ＝３．６／３．７／４．１であった。
（２）全光線透過率
ＪＩＳ Ｋ ７３６１（ＩＳＯ １３４６８）に準拠した。ヘーズメーターとしては日本電色社製ＮＤＨ５０００を用いた。
（３）反り
温度６０℃、湿度９５％の雰囲気下に実施例で得られた光制御積層体を２４時間曝したときの反りの程度を観察した結果、○：反りなし、×：反りありとして評価した。
（４）剥離強度（クロスカット）
実施例で得られた光制御積層体上にＪＩＳ Ｋ ５６００−５−６ をベースに、５ｍｍ×５ｍｍの格子状のマス目を３×３＝９マス作成し、当該マス目部分に市販の布製テープ（ガムテープ）を貼付後、すぐに剥離した。その際、フィルムが９マス中、８マス剥がれたら「１／９」、全部残った場合「９／９」、と記載した。擦れ等により選択遮光部が暴露しないことが必要なため、９／９が最も優れた積層体である。
（５）光ムラ（輝度ムラ）
市販の３２型液晶テレビを分解して得られるＬＥＤ直下型のバックライトユニットを用いた。光制御積層体をバックライトユニットに設置し、その上に拡散シート（株式会社ツジデン製Ｄ１２１ＵＺ）を１枚設置した場合と、２枚設置した場合とで、均一な面状光源体となっているかを目視にて、◎：ムラなし、○：軽微にムラあり、△：ややムラあり、×：ムラあり、−：未評価として評価した。
（６）輝度
輝度が均一な面状光源体として、市販の３２型液晶テレビを分解して得られるＬＥＤ直下型のバックライトユニットを用いた。この面状光源体の中央正面輝度（以下、輝度と略す）を４２００ｃｄ／ｍ２に調整した。この上に、光制御積層体を設置し、その上に拡散シート（株式会社ツジデン製Ｄ１２１ＵＺ）を２枚設置し、表面の輝度を、分光放射計（株式会社トプコンテクノハウス製ＳＲ−３Ａ、測定距離４００ｍｍ、測定角１度、測定径５．８ｍｍ）にて測定した。中央とは、ユニット表面の縦および横の中央の直交点であり、正面とはユニット表面に対して垂直であることを示す。
【００４０】
[実施例２〜５]
全光線透過率が表１に示した値の光制御積層体を用いた以外は、実施例１と同様の方法で光制御積層体を得た。
【００４１】
[比較例１、２]
全光線透過率が表１に示した値の光制御積層体を用いた以外は、実施例１と同様の方法で光制御積層体を得た。
【００４２】
[比較例３]
フィルムにポリエチレンテレフタレート樹脂（東洋紡績株式会社製Ｅ５１００、厚さ１２μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして光制御積層体を得た。
【００４３】
【表１】
【００４４】
[結果]
表１に示したように、基体とフィルムがいずれもポリスチレン（ＰＳ）からなり、押出ラミネートにより製造された実施例および比較例では反りが発生せず、クロスカット評価においても剥離は発生しなかった。これに対して、基体をポリスチレン、フィルムをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）とした比較例３では、反りが発生した。
また、積層体の全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下であり、印刷フィルムの反射率が４０％以上かつ７０％以下である実施例３〜５では光ムラが発生せず、十分な輝度が得られた。これに対し、積層体の全光線透過率が上記範囲内であり、印刷フィルムの反射率が３７％以上かつ７２％以下である実施例１、２では拡散シート１枚を使用した場合に軽微な光ムラが発生したものの、実用的には問題ない程度であり、十分な輝度が得られた。これらに対し、積層体の全光線透過率と印刷フィルムの反射率とが上記範囲外である比較例１，２では、光ムラが発生した。特に、実施例１〜５の輝度が２２００〜２６００ｃｄ／ｍ２得られるのに対し、比較例１では１８００ｃｄ／ｍ２しか得られなかった。輝度比で１０％以上も光学特性が劣る基体は、バックライト用として望ましいとは言い難い。
【００４５】
＜試験２＞
第２実施形態で説明した光制御積層体５について、全光線透過率による輝度分布の変化を確認する試験を行った。
試験２では、図３に示すように、光制御積層体５の基体２直下に４本の冷陰極管（ＣＣＦＬ）７を平行に均等間隔に配置した照明装置８を用いた。照明装置８は、面状光源として光ムラが無く、面内端部が相対的に低輝度となる代わりに面内中央部が相対的に高輝度となることが求められる直下型バックライトユニットである。
【００４６】
まず、光制御積層体５の製造方法について説明する。フィルム４としてポリスチレンフィルム（旭化成ケミカルズ株式会社製ＯＰＳ、厚さ２５μｍ、全光線透過率９１％）を用い、このフィルム４の一方の面に、金属酸化物系グラビア用インキ（大日精化工業株式会社製ＮＰＳ７０１白）で選択遮光部６をグラビア印刷した。
選択遮光部６のパターン形状としては、照明装置８における光ムラを無くすために、各冷陰極管７の直上に相当する部分を選択的に遮光し（透過性を低くし）、隣接する冷陰極管７から最も遠い部分の光透過性が高くなるよう、また、光透過性の境目が目立たなくなるよう全光線透過率が漸次変化（グラデーション）するように印刷パターンを最適化した。さらに、面内中央部に輝度を偏在化させるために、冷陰極管７に応じたグラデーションは残しつつ、面内中央部が相対的に高透過に、面内端部が相対的に低透過になるよう、印刷パターンを調整した。
【００４７】
基体は、ポリスチレン（ＰＳジャパン株式会社製Ｇ９５０４）に光拡散剤（シロキサン系重合粒子）をポリスチレンの質量に対し１．０質量％を混合した樹脂を用いた。この樹脂を２１０〜２５０℃に設定した押出機（日立造船株式会社製６５ｍｍφ単軸）により押し出し、選択遮光性パターンを印刷したフィルムの印刷面に厚さ１．５ｍｍになるようラミネートし積層した。線圧は、５０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ（４９０〜２９４０Ｎ／ｃｍ）の範囲で調整可能であるが、本実施例では１００ｋｇｆ／ｃｍ（９８０Ｎ／ｃｍ）にてラミネートした（尚、ここで言う線圧とは、ラミネートするロールに加える力を、ダイスのリップの幅で割った値である）。基体２の積層面と反対側の面にはシボ付け加工を行い、積層体の両表面に帯電防止剤を塗布し、光制御積層体５を得た。
上述した印刷パターンの調整により、以下の実施例および比較例に示す光制御積層体５を製造し、全光線透過率を測定した。また、得られた光制御積層体５を照明装置８に設置し、輝度分布を測定した。
【００４８】
全光線透過率および輝度の測定方法は以下の通りである。
（１）全光線透過率
ＪＩＳ Ｋ ７３６１（ＩＳＯ １３４６８）に準拠した。ヘーズメーターとしては日本電色社製ＮＤＨ５０００を用いた。
（２）輝度
照明装置８の冷陰極管７の直上に得られた光制御積層体５を設置し、光制御積層体５表面の輝度を、輝度ムラ計（株式会社トプコンテクノハウス製ＵＡ−１００）にて測定した。この際、絶対輝度として、事前に、他の輝度計にて測定した中央正面輝度を輝度ムラ計（およびその計算処理装置）に入力しておいた。ここで、中央とは、ユニット表面の縦および横の中央の直交点であり、正面とはユニット表面に対して垂直であることを示す。
輝度ムラ計で得られた面内の各輝度のうち、各冷陰極管７の中央部に相当し、冷陰極管に垂直となる方向への輝度のみを、輝度分布としてグラフ（図４（Ｂ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ））に示した。
【００４９】
[実施例６]
光制御積層体の遮光すべき部分（端部）の全光線透過率が２０〜５０％の領域となるよう、印刷パターンの調整を行い、得られた光制御積層体について、全光線透過率を測定した。その結果を図４（Ａ）に示す。図４（Ａ）において、横軸の「位置」とは、光制御積層体を冷陰極管７の直上に配置した際に、冷陰極管７の中央部で冷陰極管７の長手方向に直交する方向に延びる積層体上の線をＬとすると、線Ｌの一方の端部、すなわち積層体の面内の一方の端部を０％とし、線Ｌの他方の端部、すなわち積層体の面内の他方の端部を１００％とした場合の測定位置である。本実験例では、４本の冷陰極管７のうち１本目の位置は１２．５％、２本目の位置は３７．５％、３本面の位置は６２．５％、４本目の位置は８７．５％である。なお、本実験例においては面内中央部を比較的高輝度に設計するため、面内中央部は全光線透過率が５０％以上となっている部分があってもよい。そして、この積層体を用いた照明装置８の輝度分布は、図４（Ｂ）に示すように、求められる輝度分布であった。
【００５０】
[比較例４]
光制御積層体のどの部分も全光線透過率が２０〜５０％の領域にないように印刷パターンの調整を行い、得られた光制御積層体について、全光線透過率を測定した。その結果を図５（Ａ）に示す。そして、この光制御積層体を用いた照明装置８の輝度分布は、図５（Ｂ）に示すように、光の拡散が不足し、光ムラが残り、所望の輝度分布が得られなかった。
【００５１】
[比較例５]
光制御積層体の全ての領域において全光線透過率が２０〜５０％となるように印刷パターンの調整を行い、得られた光制御積層体について、全光線透過率を測定した。その結果を図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）に示すように、遮光すべきでない部分も全光線透過率が２０〜５０％となっている。そして、この積層体を用いた照明装置８の輝度分布は、図６（Ｂ）に示すように、中央部が高輝度とならず、所望の輝度分布が得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の光制御積層体は、看板や一般照明装置等の背面照明に用いる面状光源装置、特に液晶表示装置のバックライトとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１、５…光制御積層体
２ …基体
３、６…選択遮光部
４ …フィルム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光を制御する光制御積層体であって、
光源に対向配置される基体と、
前記基体と同系の樹脂からなり、前記基体に積層されるフィルムと、を備え、
前記基体と前記フィルムの間には選択遮光部を有し、
当該光制御積層体の前記選択遮光部における全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項２】
請求項１に記載の光制御積層体において、
前記選択遮光部が形成された前記フィルムの前記選択遮光部における反射率が３７％以上かつ７２％以下であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光制御積層体において、
前記同系の樹脂が、ポリスチレン系樹脂であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記フィルムは二軸延伸ポリスチレンフィルムであることを特徴とする光制御積層体。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記基体が、光拡散剤を含有していることを特徴とする光制御積層体。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記反射率は、前記フィルムの前記選択遮光部が形成された領域内で一定値であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記全光線透過率が５０％より高い領域が面内に存在することを特徴とする光制御積層体。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された光制御積層体の製造方法であって、
前記基体または前記フィルムの少なくともいずれか一方に選択遮光部を印刷する工程と、
次いで、前記選択遮光部が、前記基体と前記フィルムの間に配置されるよう、前記基体と前記フィルムを熱ラミネートにより積層する工程と、
を備えることを特徴とする光制御積層体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光制御積層体と、
前記光制御積層体直下に配置された光源と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置において、
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
光源から出射した光を制御する光制御積層体であって、
光源に対向配置される基体と、
前記基体と同系の樹脂からなり、前記基体に積層されるフィルムと、を備え、
前記基体と前記フィルムの間には選択遮光部を有し、
当該光制御積層体の前記選択遮光部における全光線透過率が２０％以上かつ５０％以下であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項２】
請求項１に記載の光制御積層体において、
前記選択遮光部が形成された前記フィルムの前記選択遮光部における反射率が３７％以上かつ７２％以下であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の光制御積層体において、
前記同系の樹脂が、ポリスチレン系樹脂であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記フィルムは二軸延伸ポリスチレンフィルムであることを特徴とする光制御積層体。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記基体が、光拡散剤を含有していることを特徴とする光制御積層体。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記反射率は、前記フィルムの前記選択遮光部が形成された領域内で一定値であることを特徴とする光制御積層体。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光制御積層体において、
前記全光線透過率が５０％より高い領域が面内に存在することを特徴とする光制御積層体。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載された光制御積層体の製造方法であって、
前記基体または前記フィルムの少なくともいずれか一方に選択遮光部を印刷する工程と、
次いで、前記選択遮光部が、前記基体と前記フィルムの間に配置されるよう、前記基体と前記フィルムを熱ラミネートにより積層する工程と、
を備えることを特徴とする光制御積層体の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光制御積層体と、
前記光制御積層体直下に配置された光源と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の照明装置において、
前記光源がＬＥＤであることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２３２４６１（Ｐ２０１２−２３２４６１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０１８８１（Ｐ２０１１−１０１８８１）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５００１６３３６６）出光ユニテック株式会社 (128)
【出願人】（５９３１２２７８９）ユーテック株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（５００１６３３６６）出光ユニテック株式会社 (128)
【出願人】（５９３１２２７８９）ユーテック株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
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