JP2013089543A - Light guide plate and planar light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エッジライト方式の面状発光体装置及びそれに用いられる導光板に関する。 The present invention relates to an edge light type planar light emitting device and a light guide plate used therefor.
看板などを面発光させる装置として、光源を導光板の端面に配置したエッジライト方式の面状発光体装置が知られている（例えば特許文献１）。この面状発光体装置に用いられる導光板は、アクリル板などの透光性の板材表面に光散乱層がパターン印刷されたものが用いられている。光散乱層用のインクには、透光性のバインダ中に光を散乱するための光散乱粒子が含まれており、導光板の端面から照射された光は、印刷面に存在する光散乱粒子によって散乱し、散乱光が導光板の一面側を発光させる仕組みとなっている。 2. Description of the Related Art An edge light type planar light emitting device in which a light source is disposed on an end surface of a light guide plate is known as a device that emits light from a signboard or the like (for example, Patent Document 1). As the light guide plate used in the planar light emitting device, a light-scattering layer is printed on the surface of a light-transmitting plate material such as an acrylic plate. The ink for the light scattering layer contains light scattering particles for scattering light in a light transmissive binder, and the light emitted from the end face of the light guide plate is light scattering particles present on the printing surface. The scattered light is emitted from one side of the light guide plate.
エッジライト方式の面状発光体装置では、導光板の端面に光源を配置させるため、導光板の裏側に光源を配置する直下型方式の面状発光体装置と比べ、厚さを薄くできるという利点を有する。 In the edge light type planar light emitting device, since the light source is arranged on the end face of the light guide plate, the thickness can be reduced compared to the direct type planar light emitting device in which the light source is arranged on the back side of the light guide plate. Have
上記従来のエッジライト方式の面状発光体装置では、導光板に印刷された光散乱層に含まれる光散乱粒子の光散乱現象によって光散乱層と反対側の面を発光させるものである。この面状発光体装置では、光散乱層を透過した光によって光散乱層の存在する側も発光するが、光散乱層を透過する際、光散乱粒子によって光の強度が大きく減衰するため、光散乱層と反対側の面よりも暗くなってしまうという欠点があった。このため、両面発光可能な導光板は実用化されていなかった。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、導光板の表裏両面を明るく発光させることができるエッジライト方式の面状発光体装置、及びそれに用いる導光板を提供することを解決すべき課題としている。
In the above conventional edge light type planar light emitting device, the surface opposite to the light scattering layer is caused to emit light by the light scattering phenomenon of the light scattering particles contained in the light scattering layer printed on the light guide plate. In this planar light-emitting device, light that has passed through the light-scattering layer also emits light on the side where the light-scattering layer exists. However, when light passes through the light-scattering layer, the light intensity is greatly attenuated by the light-scattering particles. There was a drawback that it was darker than the surface opposite to the scattering layer. For this reason, a light guide plate capable of emitting light on both sides has not been put to practical use.
The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and solves the problem of providing an edge light type planar light emitting device capable of brightly emitting light on both the front and back surfaces of a light guide plate, and a light guide plate used therefor. It is an issue that should be done.
本発明の第１の局面は、透光性の基板の少なくとも一面側に光散乱層が設けられたエッジライト方式用の導光板であって、前記光散乱層には１次粒子径が３００ｎｍ以下であり、壁厚が３０ｎｍ以下であって、且つ空隙率が４０％以上の中空粒子が含まれており、前記基板の端面から入射された光は、前記光散乱層で反射されて前記基板の他面から放出されるとともに、前記光散乱層を透過して前記基板の一面側からも放出される導光板である。 A first aspect of the present invention is an edge light type light guide plate in which a light scattering layer is provided on at least one side of a translucent substrate, and the light scattering layer has a primary particle diameter of 300 nm or less. Hollow particles having a wall thickness of 30 nm or less and a porosity of 40% or more are included, and light incident from the end face of the substrate is reflected by the light scattering layer and A light guide plate that is emitted from the other surface and is also transmitted from the one surface side of the substrate through the light scattering layer.
本発明の第１の局面の導光板では、透光性の基板の少なくとも一面側に設けられた光散乱層に中空粒子が含まれている。そして、この中空粒子の１次粒子径は３００ｎｍ以下と小さく、その壁厚も３０ｎｍ以下と極めて薄く、さらには中空粒子の空隙率が４０%以上と高くされているため、優れた透光性を有する。また、中空粒子は中空構造を有することから、中実粒子に比べて粒子内部に進入した光のエネルギー減衰も少ない。このため、光散乱層に含まれる中空粒子の存在により、光散乱層の光透過性が向上することとなる。このため、導光板の光散乱層において発生した散乱光は、光散乱層の形成された側のみならず、光散乱層内を通過して反対側へも、それほどのエネルギー減衰をされることなく抜け易くなる。 In the light guide plate according to the first aspect of the present invention, the light scattering layer provided on at least one surface side of the translucent substrate contains hollow particles. And the primary particle diameter of this hollow particle is as small as 300 nm or less, its wall thickness is very thin as 30 nm or less, and the porosity of the hollow particles is as high as 40% or more. Have. In addition, since the hollow particles have a hollow structure, the energy attenuation of light entering the particles is less than that of the solid particles. For this reason, the light transmittance of a light-scattering layer will improve by presence of the hollow particle contained in a light-scattering layer. For this reason, the scattered light generated in the light scattering layer of the light guide plate is not attenuated by much energy not only on the side where the light scattering layer is formed but also on the opposite side through the light scattering layer. It becomes easy to come off.
したがって、本発明の第１の局面の導光板では、導光板の他面側を明るく発光させるのみならず、光散乱層を透過する光によって一面側も明るく発光させることができる。 Therefore, in the light guide plate of the first aspect of the present invention, not only the other surface side of the light guide plate can emit light brightly, but also one surface side can emit light brightly by the light transmitted through the light scattering layer.
なお、導光板を発光させるためには、光散乱層において散乱光を発生させる必要がある。前述したように、中空粒子の光透過性は優れたものであり、中空粒子の一次粒子径が光の波長よりも極端に小さい場合には、中空粒子による光散乱性は事実上生じえないとも考えられる。しかしながら、このような場合であっても、中空粒子が光散乱層で２次凝集している場合には、空気を内包した凝集粒子として、光を散乱させることができる。そして、さらには、２次凝集して重なり合った中空粒子の表面や内壁で屈折・反射を繰り返すことができる。このため、高透過率と高散乱とを両立させることができる（図１参照）。これに対して、中実粒子の場合には表面での散乱に限られるとともに、中実粒子の中を透過する光は中空粒子よりも減衰しやすいため、低透過率かつ低散乱となり易い（図２参照）。 In order to emit light from the light guide plate, it is necessary to generate scattered light in the light scattering layer. As described above, the light transmittance of the hollow particles is excellent, and if the primary particle diameter of the hollow particles is extremely smaller than the wavelength of light, the light scattering by the hollow particles may be virtually impossible. Conceivable. However, even in such a case, when the hollow particles are secondarily aggregated in the light scattering layer, the light can be scattered as aggregated particles containing air. In addition, refraction and reflection can be repeated on the surface and inner wall of the hollow particles that are secondarily aggregated and overlapped. Therefore, both high transmittance and high scattering can be achieved (see FIG. 1). On the other hand, in the case of solid particles, it is limited to scattering on the surface, and light transmitted through the solid particles is more easily attenuated than hollow particles, and thus tends to have low transmittance and low scattering (Fig. 2).
また、中空粒子だけでは光散乱層の光散乱性が足りない場合には、光散乱粒子の添加によって補うこともできる。このため、本発明の第２の局面の導光板では、光散乱層に、さらに光散乱粒子が含まれていることとした。 Further, when the light scattering property of the light scattering layer is insufficient with only the hollow particles, it can be compensated by the addition of the light scattering particles. For this reason, in the light guide plate of the second aspect of the present invention, light scattering particles are further included in the light scattering layer.
また、本発明の第３の局面の導光板では、中空粒子をシリカ殻からなるものとした。本発明者らは、シリカ殻からなる中空粒子を含む光散乱層を設けた導光板が、導光板端面からの光照射により、確実に導光板の両面を明るく発光させることができることを確認している。 In the light guide plate of the third aspect of the present invention, the hollow particles are made of silica shells. The present inventors have confirmed that the light guide plate provided with the light scattering layer containing the hollow particles made of silica shell can surely emit light on both sides of the light guide plate by light irradiation from the end face of the light guide plate. Yes.
また、本発明の第４の局面の導光板では、中空粒子は立方体様形状を有することとした。ここで、「立方体様状」とは、完全な立方体に限らず、立方体の角が面取りされて丸みを帯びた形状や、多くの立方体が集合した形状も含む意味である。こうであれば、球形粒子に比べて最密充填密度が高くなることから、光散乱層中に多くの中空粒子を含ませることができることとなり、ひいては光散乱層における中空粒子による光透過性の向上を大きくすることができる。 In the light guide plate of the fourth aspect of the present invention, the hollow particles have a cube-like shape. Here, the “cube-like shape” means not only a perfect cube but also includes a shape in which corners of a cube are chamfered and rounded, or a shape in which many cubes are gathered. If this is the case, the close-packed packing density is higher than that of spherical particles, so that many hollow particles can be included in the light scattering layer, and as a result, the light transmittance is improved by the hollow particles in the light scattering layer. Can be increased.
本発明の第１〜第４の局面の導光板を用い、基板の端面に光源を配置させ、光源から端面に向けて光を入射することにより、光散乱層で反射されて基板の他面から放出されるとともに、光散乱層を透過して基板の一面側からも放出される面状発光体装置となる。 By using the light guide plate of the first to fourth aspects of the present invention, a light source is disposed on the end surface of the substrate, and light is incident from the light source toward the end surface, thereby being reflected by the light scattering layer and from the other surface of the substrate. In addition to being emitted, the planar light-emitting device is transmitted through the light scattering layer and also emitted from one side of the substrate.
本発明の面状発光体装置は導光板と、導光板の端面に配置された光源とから構成される。
光源としては導光板の端面から光を入射することができるものであればよく、例えばＬＥＤ発光装置やレーザ発光装置などが挙げられる。
The planar light emitting device of the present invention includes a light guide plate and a light source disposed on an end face of the light guide plate.
Any light source may be used as long as light can enter from the end face of the light guide plate, and examples thereof include an LED light emitting device and a laser light emitting device.
また、導光板の表面に形成される光散乱層は一面側のみに形成されていてもよいし、両面に形成されていてもよい。さらには、光散乱層は導光板の表面に均一にコーティングしてもよいが、ドット状に印刷し、位置による発光強度の違いを考慮し、ドットの密度やドットの大きさなどを制御してパターン印刷することが好ましい。こうであれば、光源からの距離の違いによる輝度の差を補正することが可能となるため、ひいては導光板の全面での均一な発光を行うことができる。 Moreover, the light-scattering layer formed on the surface of the light guide plate may be formed only on one side, or may be formed on both sides. Furthermore, the light scattering layer may be uniformly coated on the surface of the light guide plate, but it is printed in dots, and the density of the dots and the size of the dots are controlled in consideration of the difference in emission intensity depending on the position. It is preferable to perform pattern printing. In this case, it is possible to correct a difference in luminance due to a difference in distance from the light source, and thus uniform light emission can be performed on the entire surface of the light guide plate.
光散乱層のマトリックス材料としては、光学的透明性を有するバインダ樹脂を用いることができる。このようなバインダ樹脂としては、例えば、透明樹脂や無機ガラス等が用いられる。透明樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。 As a matrix material for the light scattering layer, a binder resin having optical transparency can be used. As such a binder resin, for example, a transparent resin or inorganic glass is used. Examples of the transparent resin include polycarbonate resin, ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) resin, methacrylic resin, methyl methacrylate-styrene copolymer resin, polystyrene resin, acrylonitrile-styrene copolymer (AS) resin, polyethylene. Examples thereof include polyolefin resins such as resins and polypropylene resins, acrylic resins, epoxy resins, silicone resins, and polyimide resins.
光散乱層には中空粒子が含まれている。中空粒子の１次粒子径は３００ｎｍ以下と小さく、且つその壁厚が３０ｎｍ以下と薄くされているため、可視光や赤外線に対する透光性に優れている。さらには、中空粒子の空隙率が４０%以上と高くされていることが、透光性をさらに高めることとなる。好ましくは１次粒子径が２００ｎｍ以下であり、壁厚が２５ｎｍ以下であり、空隙率が５０％以上であり、さらに好ましくは１次粒子径が１５０ｎｍ以下であり、壁厚が２０ｎｍ以下であり、空隙率が６０％以上である。 The light scattering layer contains hollow particles. Since the primary particle diameter of the hollow particles is as small as 300 nm or less and the wall thickness is as thin as 30 nm or less, the hollow particles are excellent in translucency for visible light and infrared light. Furthermore, when the porosity of the hollow particles is as high as 40% or more, the translucency is further improved. Preferably, the primary particle diameter is 200 nm or less, the wall thickness is 25 nm or less, the porosity is 50% or more, more preferably the primary particle diameter is 150 nm or less, and the wall thickness is 20 nm or less. The porosity is 60% or more.
ただし、光散乱層に光散乱粒子を添加しない場合には、中空粒子に光散乱機能をも担わせる必要がある。中空粒子が光の波長よりも極端に小さな粒子径を有する場合には、光散乱性に劣るため、その粒子径の下限としては20ｎｍ以上、好ましくは40ｎｍ以上、最も好ましくは100ｎｍ以上である。もっとも、中空粒子同士が２次凝集する場合には凝集粒子として光散乱性を発揮できるため、マトリックス中の凝集状態等を勘案して適宜その粒子径や添加量を決定すればよい。 However, when no light scattering particles are added to the light scattering layer, the hollow particles must also have a light scattering function. When the hollow particles have a particle size extremely smaller than the wavelength of light, the light scattering property is inferior, so the lower limit of the particle size is 20 nm or more, preferably 40 nm or more, and most preferably 100 nm or more. However, when the hollow particles are agglomerated secondarily, the light scattering property can be exhibited as the agglomerated particles. Therefore, the particle diameter and the addition amount may be appropriately determined in consideration of the agglomerated state in the matrix.
また、中空粒子の１次粒子径と壁厚と空隙率のバランスについては、経験上１次粒子径が３５ｎｍ以上５０ｎｍ未満の場合、壁厚が３．５ｎｍ以上５．５ｎｍ以下であり、空隙率が４０％以上５０％以下が好ましく、１次粒子径が５０ｎｍ以上８０ｎｍ未満の場合、壁厚が４．５ｎｍ以上９ｎｍ以下であり、空隙率が４０％以上６０％以下が好ましく、１次粒子径が８０ｎｍ以上１４０ｎｍ未満の場合、壁厚が５ｎｍ以上１５ｎｍ以下であり、空隙率が４０％以上７０％以下が好ましく、１次粒子径が１４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の場合、壁厚が１６ｎｍ以上３０ｎｍ以下であり空隙率が４０％以上７０％以下が好ましい。 As for the balance between the primary particle diameter, wall thickness, and porosity of the hollow particles, when the primary particle diameter is 35 nm or more and less than 50 nm, the wall thickness is 3.5 nm or more and 5.5 nm or less. Is preferably 40% or more and 50% or less, and when the primary particle diameter is 50 nm or more and less than 80 nm, the wall thickness is 4.5 nm or more and 9 nm or less, and the porosity is preferably 40% or more and 60% or less. Is 80 nm or more and less than 140 nm, the wall thickness is 5 nm or more and 15 nm or less, and the porosity is preferably 40% or more and 70% or less, and when the primary particle diameter is 140 nm or more and 300 nm or less, the wall thickness is 16 nm or more and 30 nm or less. The porosity is preferably 40% or more and 70% or less.
このような中空粒子は、例えば、特開２００５−２６３５５０号公報に記載の方法によって製造することができる。すなわち、炭酸カルシウムを調製する第１工程、炭酸カルシウムにシリカをコーティングする第２工程、及び炭酸カルシウムを溶解させる第３工程により、シリカの殻からなる中空粒子を製造する方法において、
(１)第１工程において、透過型電子顕微鏡法による一次粒子径が２０〜２００ｎｍの炭酸カルシウムを水系にて調製し、静的光散乱法による粒子径が２０〜７００ｎｍになるように熟成させた後、脱水して含水ケーキの状態とし、
(２)第２工程において、(１)の含水ケーキをアルコール中に分散させ、アンモニア水、水、シリコンアルコキシドを、シリコンアルコキシド／アルコールの体積比を０．００２〜０．１、アンモニア水に含有されるＮＨ3を、シリコンアルコキシド１モルに対して、４〜１５モル、水をシリコンアルコキシド１モルに対して、２５〜２００モルとなるように添加することにより、シリカでコーティングされた炭酸カルシウムを調製した後、アルコール及び水による洗浄を行い、再び含水ケーキとし、
(３)第３工程において、(２)の含水ケーキを水に分散させ、酸を添加して、液の酸濃度を０．１〜３モル／Ｌとすることにより炭酸カルシウムを溶解させることにより、緻密なシリカ殻からなる高分散の中空粒子である。
Such hollow particles can be produced, for example, by the method described in JP-A-2005-263550. That is, in the method for producing hollow particles composed of silica shells by the first step of preparing calcium carbonate, the second step of coating calcium carbonate with silica, and the third step of dissolving calcium carbonate,
(1) In the first step, calcium carbonate having a primary particle size of 20 to 200 nm by transmission electron microscopy was prepared in an aqueous system and aged to have a particle size of 20 to 700 nm by static light scattering. After that, dehydrated to form a water-containing cake,
(2) In the second step, the water-containing cake of (1) is dispersed in alcohol, and ammonia water, water, and silicon alkoxide are contained in the ammonia water in a volume ratio of silicon alkoxide / alcohol of 0.002 to 0.1. NH 3 is added in an amount of 4 to 15 mol with respect to 1 mol of silicon alkoxide, and water is added in an amount of 25 to 200 mol with respect to 1 mol of silicon alkoxide. After preparation, washing with alcohol and water, again as a water-containing cake,
(3) In the third step, by dispersing the water-containing cake of (2) in water, adding an acid, and dissolving the calcium carbonate by adjusting the acid concentration of the liquid to 0.1 to 3 mol / L These are highly dispersed hollow particles made of a dense silica shell.
この方法によれば、透過型電子顕微鏡法による一次粒子径が３０〜３００ｎｍ、静的光散乱法による粒子径が３０〜８００ｎｍ、壁厚５〜３０ｎｍ、水銀圧入法により測定される細孔分布において２〜２０ｎｍの細孔が検出されない高分散中空シリカ粒子を製造することができる。また、上記第１工程において調製される炭酸カルシウムの結晶はカルサイトであり六方晶系であるが、合成条件を制御することにより、あたかも立方晶系であるかのような形状、即ち「立方体様形状」に成長させることができる。 According to this method, the primary particle size by transmission electron microscopy is 30 to 300 nm, the particle size by static light scattering method is 30 to 800 nm, the wall thickness is 5 to 30 nm, and the pore distribution is measured by mercury porosimetry. Highly dispersed hollow silica particles in which 2 to 20 nm pores are not detected can be produced. In addition, the calcium carbonate crystals prepared in the first step are calcite and hexagonal, but by controlling the synthesis conditions, the shape as if it were cubic, that is, “cube-like” Can be grown to "shape".
発明者らは、この方法に順じ、適宜薬剤濃度や撹拌方法や温度やアルカリの種類等を調整することにより、以下に示す様々な１次粒子径、壁厚、及び空隙率のナノバルーンシリカ粒子を製造できることを確認している。 The inventors, in accordance with this method, adjust the drug concentration, the stirring method, the temperature, the type of alkali, and the like as appropriate, thereby allowing nanoballoon silica having various primary particle diameters, wall thicknesses, and porosity shown below. It has been confirmed that the particles can be produced.
また、中空粒子を透明性バインダに分散し易くするために、表面処理剤で疎水性処理を施すことも好ましい。 In order to facilitate dispersion of the hollow particles in the transparent binder, it is also preferable to perform a hydrophobic treatment with a surface treatment agent.
中空粒子以外に光散乱粒子を添加する場合の添加量は、導光板内に照射された光の散乱及び透過のバランスを考慮して適宜決定すればよい。中空粒子の量や割合を増やせば散乱光及び透過光の双方が増大するため、光散乱層を設けた側の面が明るくなる。一方光散乱粒子が光透過率の低い中実粒子の場合には、散乱光は増大するが透過光は減少するため、光散乱層を設けた側と反対側の面が明るくなる。さらには、中空粒子以外の光散乱粒子の成分や一次粒子の径を調整することによっても、透過及び散乱のバランスを調整することができる。
通常推奨されるのは以下の範囲である。
中空粒子：
10重量％〜 40重量％、好ましくは 15重量％〜 30重量％、さらに好ましくは 20重量％〜 25 重量％。
中空粒子以外の光散乱粒子：
20 重量％〜 80 重量％、好ましくは 30 重量％〜 60 重量％、さらに好ましくは 40 重量％〜 50 重量％。
What is necessary is just to determine suitably the addition amount in the case of adding a light-scattering particle other than a hollow particle in consideration of the balance of scattering and permeation | transmission of the light irradiated in the light-guide plate. If the amount and ratio of the hollow particles are increased, both the scattered light and the transmitted light are increased, so that the surface on which the light scattering layer is provided becomes brighter. On the other hand, when the light scattering particle is a solid particle having a low light transmittance, the scattered light increases, but the transmitted light decreases. Therefore, the surface opposite to the side where the light scattering layer is provided becomes bright. Furthermore, the balance between transmission and scattering can also be adjusted by adjusting the components of the light scattering particles other than the hollow particles and the diameter of the primary particles.
The following ranges are usually recommended.
Hollow particles:
10 wt% to 40 wt%, preferably 15 wt% to 30 wt%, more preferably 20 wt% to 25 wt%.
Light scattering particles other than hollow particles:
20% to 80% by weight, preferably 30% to 60% by weight, more preferably 40% to 50% by weight.
光散乱粒子を添加せず、全て中空粒子としてもよい。中空粒子の粒子径が光の波長よりも小さい場合においても光散乱層の中では凝集して大きな二次粒子を形成するため、空気を内包した凝集粒子としての特性では高透過と高散乱を両立させることができるからである。 The light scattering particles may not be added and all may be hollow particles. Even when the particle diameter of the hollow particles is smaller than the wavelength of light, they aggregate in the light scattering layer to form large secondary particles. Therefore, the characteristics of the aggregated particles containing air are both high transmission and high scattering. It is because it can be made.
＜実施形態１＞
図３に実施形態１の面状発光体装置１を示す。この面状発光体装置１は、導光板２と導光板２の両端面に設置されたＬＥＤ発光部材３、４とから構成されている。導光板２は無色透明のアクリル樹脂からなる導光板基材５の一面側に光散乱層６がドット状に印刷されている。光散乱層６は、図４に示すように、透光性バインダ７の中にナノバルーンシリカ粒子８及び光散乱粒子９が分散されている。また、発光部材３、４は図３に示すように多数のＬＥＤ１０が一列に等間隔で並んで取り付けられており、導光板２の一端面からの光照射を可能としている。
<Embodiment 1>
FIG. 3 shows a planar light emitting device 1 according to the first embodiment. The planar light emitting device 1 includes a light guide plate 2 and LED light emitting members 3 and 4 installed on both end faces of the light guide plate 2. In the light guide plate 2, a light scattering layer 6 is printed in the form of dots on one surface side of a light guide plate substrate 5 made of a colorless and transparent acrylic resin. As shown in FIG. 4, in the light scattering layer 6, nanoballoon silica particles 8 and light scattering particles 9 are dispersed in a translucent binder 7. In addition, as shown in FIG. 3, the light emitting members 3 and 4 are provided with a large number of LEDs 10 arranged in a line at equal intervals so that light can be emitted from one end surface of the light guide plate 2.
透光性バインダ７としては、例えば溶剤型接着剤、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂などを使用できる。また透光性バインダ７として溶剤希釈中は密着せずに溶剤乾燥後に密着力を発現する樹脂成分、例えばアクリル系粘着剤を用いてもよい。 As the translucent binder 7, for example, a solvent-type adhesive, a thermosetting resin, an ultraviolet curable resin, or the like can be used. Moreover, you may use the resin component which expresses adhesive force after solvent drying, for example, an acrylic adhesive, as the translucent binder 7, without adhering during solvent dilution.
また、ナノバルーンシリカ粒子８としては、１次粒子径が３００ｎｍ以下であり、壁厚が３０ｎｍ以下であり、空隙率が４０％以上であるシリカ粒子を用いる。このようなナノバルーンシリカ粒子として、例えば、グランデックス株式会社製のナノバルーン（一次粒子径90〜110nm、壁厚8〜10nm、空隙率50〜60％、比表面積130〜150nm2/g、粒子密度0.6〜0.7、かさ密度0.06〜0.09g/ml）を用いることができる。また、このようなナノバルーンシリカ粒子の表面を表面処理剤によって処理して、疎水性としたり、官能基を修飾したりして、透光性バインダへの分散性を向上させることもできる。 The nanoballoon silica particles 8 are silica particles having a primary particle diameter of 300 nm or less, a wall thickness of 30 nm or less, and a porosity of 40% or more. As such nanoballoon silica particles, for example, nanoballons manufactured by Grandex Co., Ltd. (primary particle diameter 90-110 nm, wall thickness 8-10 nm, porosity 50-60%, specific surface area 130-150 nm 2 / g, particles Density 0.6-0.7, bulk density 0.06-0.09 g / ml) can be used. Further, the surface of such nanoballoon silica particles can be treated with a surface treatment agent to make it hydrophobic or the functional group can be modified to improve dispersibility in the light-transmitting binder.
また、光散乱粒子９としては、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機系微粒子や、シリコーンビーズ、ＰＭＭＡビーズ、ＭＳビーズ、スチレンビーズ等の有機系微粒子を用いることができる。また、光散乱粒子９の形状は、真球状、球状、鱗片状、不定形状等であってよく、特に限定されるものではない。さらに、光散乱粒子９の平均粒径は、１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。当該平均粒径が１μｍより小さいと、光を拡散する能力が不足したり、拡散光が着色したりする恐れがある。また、平均粒径が５０μｍより大きいと、光散乱層６をスプレー塗布する場合、ノズルが目詰まりを起こし易い。 As the light scattering particles 9, inorganic fine particles such as silica, calcium carbonate, barium sulfate, titanium oxide and aluminum oxide, and organic fine particles such as silicone beads, PMMA beads, MS beads and styrene beads can be used. . Moreover, the shape of the light-scattering particle | grains 9 may be a spherical shape, spherical shape, scale shape, indefinite shape, etc., and is not specifically limited. Furthermore, the average particle diameter of the light scattering particles 9 is preferably 1 μm or more and 50 μm or less. If the average particle diameter is smaller than 1 μm, the ability to diffuse light may be insufficient, or the diffused light may be colored. On the other hand, when the average particle size is larger than 50 μm, the nozzle is likely to be clogged when the light scattering layer 6 is spray-coated.
また、透光性バインダ７、ナノバルーンシリカ粒子８及び光散乱粒子９の混合割合としては、光透過率、光散乱性率、導光板の形状や大きさ、ＬＥＤの輝度等を勘案して、適宜適切な割合を決定すればよい。 Moreover, as a mixing ratio of the light transmissive binder 7, the nanoballoon silica particles 8 and the light scattering particles 9, the light transmittance, the light scattering property, the shape and size of the light guide plate, the luminance of the LED, and the like are taken into consideration. An appropriate ratio may be determined as appropriate.
光散乱層６をドット印刷するためには、透光性バインダ７、ナノバルーンシリカ粒子８及び光散乱粒子９の混合物を溶媒によって薄めて、スプレー法やスクリーン印刷法等によって導光板基材５上に印刷すればよい。スプレー塗布した導光板基材５は、溶剤を自然風乾や熱風などによって乾燥させる。透光性バインダ７が紫外線硬化樹脂からなる場合は、印刷後において紫外線を照射して硬化させる。 In order to dot-print the light scattering layer 6, the mixture of the light-transmitting binder 7, the nanoballoon silica particles 8 and the light scattering particles 9 is diluted with a solvent, and is applied to the light guide plate substrate 5 by a spray method or a screen printing method. Can be printed on. The light guide plate substrate 5 that has been spray-coated is dried with natural air or hot air. When the translucent binder 7 is made of an ultraviolet curable resin, it is cured by irradiation with ultraviolet rays after printing.
以上のようにして構成された実施形態１の面状発光体装置１では、ＬＥＤ発光部材３、４に図示しない電源から通電して発光させると、導光板基材２の両端面から光照射され進行する。そして、光散乱層６に当たった光は透光性バインダ７を透過しナノバルーンシリカ粒子８や光散乱粒子９で散乱される。ここで、ナノバルーンシリカ粒子８に当たった光は粒子外表面のみならず、粒子内表面でも反射される。したがって、ナノバルーンシリカ粒子８による光の散乱の度合いは大きいものとなる。また、ナノバルーンシリカ粒子８は中空構造を有することから、中実粒子に比べて粒子内部に入る光のエネルギー減衰も少なく、散乱光の減衰率が小さい。しかも、ナノバルーンシリカ粒子８の１次粒子径は３００ｎｍ以下と極めて小さく、且つその壁厚が３０ｎｍ以下と極めて薄くされているため、可視光や赤外線に対する透光性に優れている。さらには、ナノバルーンシリカ粒子８の空隙率が４０%以上と高くされていることが、透光性をさらに高めることとなる。
また、ナノバルーンシリカ粒子８どうしが凝集して５００ｎｍから１０μｍ程度の空気を内包した２次粒子を形成し、この構造が高透過率を保持しつつ、散乱光も発生させることができる。
In the planar light emitting device 1 of the first embodiment configured as described above, light is emitted from both end surfaces of the light guide plate substrate 2 when the LED light-emitting members 3 and 4 are caused to emit light by being energized from a power source (not shown). proceed. Then, the light hitting the light scattering layer 6 passes through the light transmissive binder 7 and is scattered by the nanoballoon silica particles 8 and the light scattering particles 9. Here, the light hitting the nanoballoon silica particles 8 is reflected not only on the outer surface of the particle but also on the inner surface of the particle. Therefore, the degree of light scattering by the nanoballoon silica particles 8 is large. Further, since the nanoballoon silica particles 8 have a hollow structure, the energy attenuation of light entering the particles is less than that of solid particles, and the attenuation rate of scattered light is small. In addition, the primary particle diameter of the nanoballoon silica particles 8 is as extremely small as 300 nm or less, and the wall thickness thereof is as extremely thin as 30 nm or less. Therefore, the nanoballoon silica particles 8 have excellent transparency to visible light and infrared rays. Furthermore, the porosity of the nanoballoon silica particles 8 being as high as 40% or more further enhances the translucency.
Further, the nanoballoon silica particles 8 are aggregated to form secondary particles enclosing air of about 500 nm to 10 μm, and this structure can maintain scattered light and generate scattered light.
こうして、導光板基材５の両端面から放射された光は、光散乱層６内の光散乱粒子９及びナノバルーンシリカ粒子８によって高度に散乱されるとともに、光散乱層６中の透光性バインダ７及びナノバルーンシリカ粒子８内を透過する。その結果、図５に示すように、光散乱層６がドット印刷されていない側のみならず、ドット印刷された側からも光が放射され、導光板基材２の両面ともに明るく発光することとなる。 Thus, the light emitted from the both end faces of the light guide plate substrate 5 is highly scattered by the light scattering particles 9 and the nanoballoon silica particles 8 in the light scattering layer 6, and the translucency in the light scattering layer 6. It passes through the binder 7 and the nanoballoon silica particles 8. As a result, as shown in FIG. 5, light is emitted not only from the side where the light scattering layer 6 is not dot-printed but also from the side where the dot is printed, and both surfaces of the light guide plate substrate 2 emit light brightly. Become.
これに対して、図６に示すように、光散乱層１１にナノバルーンシリカ粒子が含まれていない場合（その他の構成は図５に示す実施形態１の面状発光体装置と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。）は、光散乱層１１がドット印刷されていない側が明るくなり、ドット印刷されている側は暗くなる。 On the other hand, as shown in FIG. 6, when the nanoballoon silica particles are not included in the light scattering layer 11 (other configurations are the same as those of the planar light emitting device of the first embodiment shown in FIG. 5, For the same configuration, the same reference numerals are assigned and detailed description is omitted.), The side where the light scattering layer 11 is not dot-printed becomes bright and the side where the dot-print is printed becomes dark.
（実施例１）
実施例１では、図７に示すように、透明アクリル板１２の一面側の片側半分に、下記組成のコーティング剤を用いてナノバルーン含有光散乱層１３をドット印刷し、残りの片側半分に、下記組成からナノバルーンのみを除いた組成のコーティング剤を用いてナノバルーン非含有光散乱層１４をドット印刷した。そして、赤色ＬＥＤ１５が一列に並んだＬＥＤ発光部材１６を透明アクリル板１２の下端面に配設して面状発光体装置１７を組み立てた。
・コーティング剤組成
有機溶媒のキシレン８０重量部にアクリル樹脂を１１重量部溶解させて、アクリル樹脂溶液を調製した。このアクリル樹脂溶液中に、中空粒子としてグランデックス株式会社製のナノバルーンXP200を２５重量部、中空粒子以外の光散乱粒子としてのアクリル製メジューム（例えばＭＢＸ５：積水化成品工業（株）製）を５重量部加え、攪拌してコーティング剤を得た。ナノバルーンXP200は図８に示すように、立方体様形状を有す中空粒子であり、一次粒子径150〜2000nm、壁厚10〜20nm、空隙率50〜70％、比表面積50〜150nm2/g、粒子密度0.5〜1.0である。
Example 1
In Example 1, as shown in FIG. 7, the nanoballoon-containing light scattering layer 13 is dot-printed on one half of one side of the transparent acrylic plate 12 using a coating agent having the following composition, and on the other half of the other side, The nanoballoon-free light scattering layer 14 was dot-printed using a coating agent having a composition obtained by removing only the nanoballoon from the following composition. Then, the LED light emitting member 16 in which the red LEDs 15 are arranged in a row is disposed on the lower end surface of the transparent acrylic plate 12 to assemble the planar light emitting device 17.
-Coating agent composition An acrylic resin solution was prepared by dissolving 11 parts by weight of an acrylic resin in 80 parts by weight of xylene as an organic solvent. In this acrylic resin solution, 25 parts by weight of Nano Balloon XP200 manufactured by Grandex Co., Ltd. as hollow particles and acrylic medium (for example, MBX5: manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd.) as light scattering particles other than hollow particles 5 parts by weight was added and stirred to obtain a coating agent. As shown in FIG. 8, the nanoballoon XP200 is a hollow particle having a cubic shape, and has a primary particle diameter of 150 to 2000 nm, a wall thickness of 10 to 20 nm, a porosity of 50 to 70%, and a specific surface area of 50 to 150 nm 2 / g. The particle density is 0.5 to 1.0.
＜評 価＞
上記実施例１の面状発光体装置１７について、赤色ＬＥＤ１５に通電して透光板１２の下端面から光照射し、図９に示すように、ナノバルーン含有光散乱層１３及びナノバルーン非含有光散乱層１４がドット印刷されている側（Reverse side）及びされていない側（Normal side）の輝度をミノルタ製色彩色差計を用いて輝度を測定した。測定箇所は、ナノバルーン含有光散乱層１３の印刷されている面及びナノバルーン非含有光散乱層１４がドット印刷されている面のそれぞれの中央ラインに沿って８等分し、ＬＥＤ発光部材１６が配置されていない側から順に測定箇所１，２，３，４，５，６，７とした（図１０参照）。結果を表１に示す。
<Evaluation>
About the planar light-emitting device 17 of the said Example 1, it energizes to red LED15 and light-irradiates from the lower end surface of the translucent board 12, and as shown in FIG. The luminance of the light scattering layer 14 on the side where dots are printed (Reverse side) and the side where the light scattering layer 14 is not (Normal side) was measured using a Minolta color difference meter. The measurement location is equally divided into 8 along the center lines of the surface on which the nanoballoon-containing light scattering layer 13 is printed and the surface on which the nanoballoon-free light scattering layer 14 is dot-printed. The measurement points 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 were set in order from the side where no is arranged (see FIG. 10). The results are shown in Table 1.
また、透明アクリル板１２のNormal sideの輝度の面分析及びReverse sideの輝度のビデオカメラによる輝度の面分析も行った。ビデオカメラの撮影場所は透明アクリル板１２に対して垂直方向（すなわち視野角が０度となる方向）であって、レンズまでの距離が２０ｃｍとなる位置に設置した。結果を図１１及び図１２に示す。 In addition, the surface analysis of the luminance of the normal side of the transparent acrylic plate 12 and the surface analysis of the luminance by the video camera of the luminance of the reverse side were also performed. The video camera was placed in a position perpendicular to the transparent acrylic plate 12 (that is, the direction in which the viewing angle was 0 degree) and the distance to the lens was 20 cm. The results are shown in FIG. 11 and FIG.
表１から、中空粒子としてナノバルーンシリカ粒子８を含有した光散乱層をドット印刷した場合には、ナノバルーンシリカ粒子８を含有しない光散乱層をドット印刷した場合に比べて、Normal side及びReverse sideともに、いずれの測定箇所においても輝度が高いことが分かった。この理由は、光散乱層にナノバルーンシリカ粒子８が含まれていることにより、光散乱層の光透過性が向上したからである。 From Table 1, when the light scattering layer containing nanoballoon silica particles 8 as the hollow particles is dot-printed, the normal side and reverse are compared with the case where the light scattering layer not containing nanoballoon silica particles 8 is dot-printed. Both sides were found to have high brightness at any measurement location. This is because the light-transmitting property of the light scattering layer is improved by including the nanoballoon silica particles 8 in the light scattering layer.
また、下記計算式（１）で示される輝度向上率を比較した場合、Normal sideにおいては、光源から遠い位置において輝度向上率が大きくなり、光源から近い位置についてはそれほど輝度が向上していない。これに対して、Reverse sideにおいては、Normal sideのような顕著な傾向は認められなかった。
以上の結果は、ナノバルーンシリカ粒子８を含有した光散乱層による光散乱効果が大きく、光源から遠くなるにつれて、散乱によって光が減衰されることによるものであると説明される。
なお、ナノバルーンシリカ粒子８を含有していない光散乱層をドット印刷した場合において、Reverse sideの輝度がNormal sideの輝度とそれほど変わらない箇所も存在するが、実用的には、この比較例よりも光散乱粒子としてアクリル製メジュームをもっと大量に添加してNormal sideの輝度を上げることがなされており、Reverse sideの輝度はNormal sideの輝度よりも暗くなる。このため、Reverse sideは発光面として利用されていない。
Further, when the luminance improvement rates represented by the following calculation formula (1) are compared, on the Normal side, the luminance improvement rate is large at a position far from the light source, and the luminance is not so improved at a position near the light source. On the other hand, in the reverse side, the remarkable tendency like the normal side was not recognized.
The above results are explained by the fact that the light scattering effect by the light scattering layer containing the nanoballoon silica particles 8 is large, and the light is attenuated by scattering as the distance from the light source increases.
In addition, when the light scattering layer not containing the nanoballoon silica particles 8 is dot-printed, there are places where the luminance on the reverse side is not so different from the luminance on the normal side. In addition, a large amount of acrylic medium is added as light scattering particles to increase the luminance of the normal side, and the luminance of the reverse side is darker than the luminance of the normal side. For this reason, the Reverse side is not used as a light emitting surface.
以上の結果は図１１及び図１２に示す輝度の面分析結果からも支持された。 The above results were supported by the luminance surface analysis results shown in FIGS.
上記実施例では、中空粒子としてのナノバルーンXP200と、中空粒子以外の光散乱粒子としてのアクリル製メジュームとを含有するコーティング剤をドット印刷したが、ナノバルーンXP200のみを含有するコーティング剤を用いて光散乱層を形成してもよい。ナノバルーンXP200の粒子径は光の波長よりも小さいが、光散乱層の中では５００ｎｍから１０μｍに大きな凝集塊となり、空気を内包した凝集粒子としての特性では高透過と高散乱を両立させることができるからである。 In the above examples, the dot-printed coating agent containing nanoballoon XP200 as hollow particles and acrylic medium as light scattering particles other than hollow particles was used, but using a coating agent containing only nanoballoon XP200 A light scattering layer may be formed. Nanoballoon XP200 has a particle size smaller than the wavelength of light, but in the light scattering layer, it becomes a large aggregate from 500 nm to 10 μm, and the characteristics as an aggregated particle enclosing air can achieve both high transmission and high scattering. Because it can.
また、図１３に示すように、透光性の板２０の上に、さらに透光性の薄いシート２１を重ね、そのシート２１に光散乱層２２をドット印刷した多層構造の導光板としてもよい。こうであれば、ドット印刷は薄いシート２１に行うこととなるため、印刷がより容易になり、ひいては導光板の量産化及び生産コストの低廉化を図ることができる。 Moreover, as shown in FIG. 13, it is good also as a light-guide plate of the multilayered structure which overlap | superposed the thin translucent sheet | seat 21 on the translucent board 20, and dot-printed the light-scattering layer 22 on the sheet | seat 21. FIG. . In this case, since dot printing is performed on the thin sheet 21, printing becomes easier, and as a result, mass production of the light guide plate and reduction in production cost can be achieved.
この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications are also included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the scope of the claims.
２…導光板
５，１２，２０，２１…基板（５…導光板基材，１２…透明アクリル板，２０…板，２１…シート）
８…中空粒子（ナノバルーンシリカ粒子）
９…光散乱粒子
６，１３，２２…光散乱層（６，２２…光散乱層，１３…ナノバルーン含有光散乱層）
１，１７…面状発光体装置
３，４，１０，１５，１６…光源（３，４…ＬＥＤ発光部材，１０…ＬＥＤ，１５…赤色ＬＥＤ，１６…ＬＥＤ発光部材）
2 ... Light guide plate 5, 12, 20, 21 ... Substrate (5 ... Light guide plate base material, 12 ... Transparent acrylic plate, 20 ... Plate, 21 ... Sheet)
8 ... Hollow particles (nanoballoon silica particles)
9 ... Light scattering particles 6, 13, 22 ... Light scattering layer (6, 22 ... Light scattering layer, 13 ... Nanoballoon-containing light scattering layer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,17 ... Planar light-emitting device 3, 4, 10, 15, 16 ... Light source (3, 4 ... LED light emission member, 10 ... LED, 15 ... Red LED, 16 ... LED light emission member)
Claims (5)
前記光散乱層には１次粒子径が３００ｎｍ以下であり、壁厚が３０ｎｍ以下であって、且つ空隙率が４０％以上の中空粒子が含まれており、
前記基板の端面から入射された光は、前記光散乱層で反射されて前記基板の他面から放出されるとともに、前記光散乱層を透過して前記基板の前記一面側からも放出される、
導光板。 A light guide plate for an edge light system in which a light scattering layer is provided on at least one side of a translucent substrate,
The light scattering layer includes hollow particles having a primary particle diameter of 300 nm or less, a wall thickness of 30 nm or less, and a porosity of 40% or more.
The light incident from the end surface of the substrate is reflected by the light scattering layer and emitted from the other surface of the substrate, and is also transmitted from the one surface side of the substrate through the light scattering layer.
Light guide plate.
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