JP3168190B2 - 光拡散性シート、導光体及び導光体の使用方法 - Google Patents
光拡散性シート、導光体及び導光体の使用方法Info
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Description
窓、建材、道路標識、看板、液晶表示装置等の用途に好
適な光拡散性シート、導光体シート及びその使用方法に
関する。
いて透明樹脂シートの表面を凹凸化したもの、透明樹脂
シート裏面に光拡散剤や光散乱剤をコーティングしたも
の等が知られている。
表面に濃淡印刷、シャドー印刷等を施したものやシート
内部に凹凸形状を形成したものが知られている。
明樹脂層と、透明エンボス樹脂層と、光反射層を順次積
層した光輝性装飾シートを開示している。しかしなが
ら、このシートは光反射層が透明エンボス樹脂層の凹凸
形状部に積層されたものであって、シートの裏面または
側面から光を入射して使用する導光体には適していな
い。
ポリ塩化ビニルシートの一方の表面にV字溝を形成し、
そのシートのV字溝が形成された側の表面に他の表面が
平滑なポリ塩化ビニルシートを接着した複合シートであ
って、そのV字溝部に密閉空気層が形成されたカットガ
ラス調シートを開示している。しかしながら、このよう
に内部に空気層が存在する構造のシートは、樹脂層と空
気層との屈折率の差が大きすぎ、光拡散性が大きすぎる
ので、導光体として使用するには適していない。
体、光拡散性シート等として使用可能な樹脂シートを提
供することにあり、また樹脂シートの導光体としての使
用方法を提供することにある。
下の構成を有する本発明により達成される。即ち本発明
は、透明な樹脂層Aと透明な樹脂層Bによって透明な樹
脂層Cが挟まれた積層構造を有し、外表面が平滑な樹脂
シートであって、隣接する樹脂層の樹脂の屈折率が異な
り、シートの厚み方向をy、幅方向をxとした場合にx
y平面で表示される横断面において、樹脂層Aと樹脂層
Cとの境界面及び樹脂層Bと樹脂層Cとの境界面の少な
くとも一方が凹凸形状を有する樹脂シートからなる光拡
散性シートまたは導光体である。
樹脂層Bとの積層構造を有し、外表面が平滑な樹脂シー
トであって、隣接する樹脂層の樹脂の屈折率が異なり、
シートの厚み方向をy、幅方向をxとした場合にxy平
面で表示される横断面において、樹脂層Aと樹脂層Bと
の境界面が凹凸形状を有し、その凹凸形状のピッチpが
2〜5mmである樹脂シートからなる光拡散性シートま
たは導光体である。
くとも一方の端面(yz面)に光源を設置してこの導光
体に光を導入させる方法である。
装置、製造方法および樹脂シートを順次説明する。本発
明の第1の態様に係る装置において、X方向は樹脂シー
トの幅方向に、Y方向は樹脂シートの厚み方向に、また
Z方向は樹脂シ−トの進行方向に一致する。Z方向は図
4に示すように鉛直方向に取ることもでき、また図2に
示すように水平方向に取ることもできる。
部22における樹脂層A用の樹脂aおよび樹脂層B用の
樹脂bを流入させるための2つの流路41および/また
は42の形状及び配置に大きな特徴がある(図4)。す
なわち、流路41および/または42のXZ断面におけ
る形状は、Z方向の高さが大きい部分Rnおよび/また
はLnと、Z方向の高さが小さい(零であってもよい)
部分Rmおよび/またはLmとが交互に配置された形状
を有していることを特徴としている(図6)。
及び樹脂層Bを形成するための樹脂bを同一の樹脂とし
た場合の装置を示している。この樹脂を樹脂a(b)と
する。樹脂a(b)は第1押出機により賦形ヘッド内に
溶融押出され、第1流路11を通って第1定量ポンプ3
に至り、また樹脂層Cを形成するための樹脂cは第2押
出機2により同賦形ヘッド内に溶融押出され、第2流路
12を通って第2定量ポンプ4に至る。樹脂a(b)
は、ダイパック5内に設けられた分配ノズルによって左
右の2つの流路13、16に分配され、それぞれ樹脂a
および樹脂bの樹脂流を形成する(図3)。また、樹脂
cはダイパック5内に設けられた流路14を介して、分
配ノズルによって流路31に導かれる(図4)。
合は、第3の押出機(図示せず)によっていずれか一方
の樹脂が供給される。
流形成部22内に吐出され、所定厚みのシート状の流れ
を形成する(図4)。一方、樹脂aおよび樹脂bは、複
合流形成部22に吐出された樹脂cを両側から挟み込む
ようにして複合樹脂流を形成し、この複合樹脂が複合流
出口23から押出される。この複合樹脂は、冷却ロール
群10により引き取られてシート状に賦形された後に、
シート状物がシート切断機15により所定長さに切断さ
れる。(図1、2)尚、厚みが薄いフィルム状物に賦形
する場合は冷却ロールを経て捲取機に巻き取られる。
42と流路の相対的な配置関係により、樹脂cは樹脂a
および樹脂bの作用を受けて、そのXY断面内における
断面形状が所望の形状に変形させられる。
及びその樹脂シートの製造方法を説明する。
置の一例を略示する図であり、図1および図2は装置全
体の略示平面図および側面図、図3および図4は同装置
の内部構造例を示す平面断面図及び縦断面図である。
視図である。
である製造装置における樹脂流路を示しており、図6は
図4に示すIII−III線の矢視断面図であり、図7
は図6に示すIV−IV線の矢視断面図である。
22のX方向の一端から他端に向かって間隔が一定の出
口を有している。
の部分Rn、Rmは、流路31を含むXZ平面に対して
対称に配置されている。X方向における部分LnとRn
の長さは等しく、また部分LmとRmの長さも等しい。
Z方向における△Lnと△Rnの高さは等しく、また△
Lmと△Rmの高さも等しい。これらの部分Ln、Lm
および部分Rn、Rmの幅や高さは、各々の装置におい
て、また同一の装置においても、適宜変更可能である。
樹脂a及び樹脂bの流量および流速はこれら流路の幅と
高さによって決定される。
の位置における樹脂層の断面形状を示している。流路3
1から平板状に流出された樹脂cは、図6の矢印で示さ
れる樹脂aおよび樹脂bの流動作用によって変形され、
樹脂層Cの断面形状は図8および図30aに示すように
レンズ形状のブロックが連なった構造を有する。尚、図
8においては、流路41、42の形状と最終的に製造さ
れる樹脂シートの断面形状との関係の理解を容易にする
ために、この図の位置よりも上流にある流路41、42
が便宜的に書き込まれている。
に係る装置の他の例を略示する図であり、図9は図4に
おけるIII−III線の矢視断面図である。図9は、
一方の流路41に部分LnとLmが形成され、他方の流
路42には部分RnもRmも形成されていない装置を示
している。流路41の断面形状は図7と同様である。図
10は、図8と同様の方法で表示された合成図である。
bに示すような樹脂層Aと樹脂層Cとの境界面側にのみ
凹凸形状が形成された樹脂シートが製造される。
係る装置の他の例を略示する図であり、図11は図4に
おけるIII−III線の矢視断面図である。図11の
装置では、流路31を含むXZ平面に対して、流路41
の部分Lnと流路42のRmが対称に、また流路41の
Lmと流路42のRnが対称に配置されている。流路4
1、42の断面形状は図7と同様である。図12は、図
8と同様の方法で表示された合成図である。
dに示すような樹脂シートが製造される。
配置関係が図6と同様であって、図14に示すように流
路高さが小さい部分Lmおよび部分Rmにも樹脂aおよ
び樹脂bが少量流動可能な構造の装置を示している。図
13も図8と同様の方法で表示された合成図である。
に示すような樹脂シートが製造される。
YZ平面に対して所定角度φ傾けた装置を示している。
図15も図8と同様の方法で表示された合成図である。
に示すような樹脂シートが製造される。 以上、本発明
の第1の態様に係る装置の代表的な例について説明して
きたが、図7や図14に対応する流路41、42の形状
として、図16a〜fに示す種々の形状を採用すること
ができる。これら凹凸形状のピッチpや高さhは適宜変
更される。
22に流入する流路41、42をXZ平面に対し所定角
度θ傾斜させることもできる。
造をとることができる。例えば図18および図19a、
19bに示すように、口金44を取り付けて流路横断面
(XY断面)のX方向とY方向の間隔を流路出口45に
向かって狭めることができる。このような構造を採用す
ると各樹脂層の境界面の凹凸形状の形成を促進すること
が可能になる。
から流路41または42の一方の側に偏在させた構造と
することもできる。
の内部構造例を示す模式平面図である。本発明の第1の
態様に係る装置(図3)との相違点は樹脂c用の流路が
存在しないことであって、それ以外の点は基本的には第
1の態様に係る装置と同様である。
様に係る装置と同様の複合樹脂流路21および流路4
1、42を備えている。流路41の部分Ln、Lmおよ
び流路42の部分Rn、Rmの配置状態、サイズおよび
形状は、第1の態様に係る装置の場合と同様に種々のも
のが使用できる。
心部を通るXZ平面に対して、流路41の部分Lnと流
路42のRmが対称に、また流路41のLmと流路42
のRnが対称に配置されている。流路41、42の断面
形状は図7と同様である。この装置を用いると図22に
示すように、両樹脂層の境界面のxy断面における形状
が折れ線状の樹脂シートが製造される。尚、図22は、
図8と同様の方法で表示された合成図である。
分RnとRmが形成され、他方の流路41にはX方向全
体にわたって高さが一定の流路が形成された装置を用い
ると、図24または図31cに示すように境界面が樹脂
層B側に偏った樹脂シートが製造される。ここで図24
は、図8と同様の方法で表示された合成図である。
路42のRnのX方向における位置関係を図21の装置
に対して若干ずらした装置である。この装置を用いると
図26または図31eに示すような樹脂シートが製造さ
れる。図26は、図8と同様の方法で表示された合成図
である。
断面形状が図14に示すものを用いると、流路高さが小
さい部分Rmおよび部分Lmにも樹脂aおよび樹脂bが
少量流動するので、図27または図31aに示すような
樹脂シートが製造される。図27は、図8と同様の方法
で表示された合成図である。
ように、流路41、42の方向をYZ平面に対して所定
角度φ傾けることもできる。この場合も図31eに示す
ような樹脂シートが製造される。
形成部22に流入する流路41、42をXZ平面に対し
所定角度θ傾斜させることもできる。
可塑性樹脂が使用可能である。樹脂層A、BおよびC用
の樹脂a、bおよびcとしては、透明性を有する樹脂で
あれば特に制限はない。例えばポリエチレンテレフタレ
ート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネー
ト、ポリメチルメタクリレートに代表される各種のアク
リル系樹脂、非晶質ポリオレフィン、ポリアミド、ポリ
メチルペンテン、これらの共重合樹脂もしくはブレンド
樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合体、メチルメ
タクリレート/スチレン共重合体等が挙げられる。透明
性、耐候性等が特に要求される場合はアクリル系樹脂が
好ましく、特にポリメチルメタクリレートが好ましい材
料といえる。
は、目的に応じて適宜選択される。光拡散性を付与する
場合は、屈折率差を考慮することが必要である。樹脂間
の密着性はシートの生産性に影響を与えるので、各樹脂
間の密着性を考慮することも必要である。また、積層さ
れる各樹脂の溶融温度差が少ない樹脂の組み合わせとす
ることも重要である。
の3層構造であって、A層とB層の樹脂a、bの物性が
同一または近似のものであることが好ましく、特に樹脂
aと樹脂bが同種もしくは同一の樹脂であることが好ま
しい。
する場合や、光学特性を付与する場合は、各樹脂層中
に、有機もしくは無機の染料や顔料等を混在させて着色
することができ、また光拡散剤等を混在させることもで
きる。
の界面の凹凸形状は、図29a〜i、図30a〜kおよ
び図31a〜hに例示するように、折れ線状、鋸刃状等
の直線形状、半円状、半楕円状、波形状、n次の放物線
状、1/n次の放物線等の曲線形状をとることができ
る。
は、シートのxy断面において、図30a、図31bに
示す凹凸形状を有する境界面とシート表面との角度αや
h/pを適宜選定することによって光拡散性を調節する
ことができる。また、凹凸単位の繰り返しピッチpや、
樹脂層Cもしくは樹脂層Bの厚み(すなわち図中のvや
tの値)、シート全体の厚み等は、機能付与の目的に応
じて適宜決められる。また、凹凸単位の繰り返しピッチ
Pや、h/pの値は1つのシートにおいても適宜変更で
きる。ただし、光拡散性の均一性を図る観点からは、1
つのシートにおいてピッチpは同一の値とすることが好
ましい。
形状が形成されているために、使用中に凹凸形状が損傷
を受けることが無い。また、表面が平滑であるために、
凹凸表面のシートと比較すると塵埃等の付着が少ない。
凹凸形状が形成された樹脂シートを1行程で製造可能で
あり、生産速度が極めて速いという顕著な効果を発揮す
る。
として使用することができる。面光源素子において、光
源は導光体のx方向の少なくとも一方の端面(yz面)
に設置される。光源が設置されない他の2端面又は3端
面には適宜反射材が貼られる。
で構成され、樹脂層の界面が凹凸形状を呈している場
合、光はその界面および、導光体の表面でスネルの法則
に従って、反射または屈折を繰り返しながら、導光体中
を伝搬する。導光体の表面又は裏面に達した光のうち、
臨界角を越える光は導光体の外に出射する。
る。
(三菱レイヨン製、アクリペットMD)を、また樹脂c
としてポリカーボネート(三菱瓦斯化学製、ユーピロン
Hー3000)を用意した。図1〜図5に示す装置を用
いた。樹脂c用のダイ8としては流路31の出口のスリ
ット間隙が1.7mmのものを用い、ダイ9としては複
合流形成部の構造が図6及び図7のものを用いた。溝部
ΔRn及びΔLnは1mm、溝部のピッチPを5mm、
部分LnおよびRnの幅を2.5mm(P/2)とし
た。
メタクリレートを第1押出機1中で溶融し、押出流路1
3を通過させてダイ9に供給し、流路31から複合流形
成部22に流入させた。また、それと同時に、ポリカー
ボネートを第2押出機2中で溶融して押出流路14を経
てダイ8に供給し、流路41、42から複合流形成部2
2に流入させた。複合樹脂流路21の幅(X方向)を5
0cm、厚み(Y方向)を5mmとした。複合流形成部
で両樹脂を合流させ複合樹脂流を形成し、複合流出口2
3から押し出して、5mm厚×50cm巾のシートを製
造した。
りがなく、断面は図30aに示す形状を有しており、凹
凸のピッチは5mmであり、h/pは0.25であっ
た。このシートは、外観および光透過率が共に良好で、
かつ、光拡散性のむらがなく、拡散板等の用途に適する
ものであった。
い、流路41の高さを1mmとした以外は実施例1と同
様にして、5mm厚×50cm巾のシートを連続的に賦
形した。
りがなく、樹脂層Cの断面は、図30dに示す形状を有
しており、凹凸のピッチは5mmであり、h/pは0.
25であった。このシートは、外観および光透過率がと
もに良好で、かつ、光拡散性のむらがなく、照明カバー
等の用途に適するものであった。
2の溝部のピッチPを1.5mm、部分LnおよびRn
の幅を0.75mm(P/2)とした以外は実施例1と
同様にして、3mm厚×50cm巾のシートを連続的に
賦形した。
りがなく、樹脂層Cの断面は、図30aに示す形状を有
しており、凹凸のピッチは1.5mmであり、h/pは
0.25であった。このシートは、外観および光透過率
が共に良好で、かつ、光拡散性のむらがなく、拡散板等
の用途に適するものであった。
60度とした以外は実施例1と同様にして、3mm厚×
50cm巾のシートを連続的に賦形した。
りがなく、樹脂層Cは図30cに示す形状を有してお
り、凹凸のピッチは5mmであり、h/pは0.25で
あった。このシートは、外観および光透過率が共に良好
であった。
流路41のLnと流路42のRmが対称に、また流路4
1のLmと流路42のRnが対称に配置された構造のダ
イ9を用いた以外は実施例1と同様にして、5mm厚×
50cm巾のシートを連続的に賦形した。
りがなく、樹脂層Cは、図29fに示す形状を有してお
り、凹凸のピッチは5mmであった。このシートは、外
観および光透過率が共に良好であり、拡散板等の用途に
適するものであった。
向)を60cmとし、流路31の出口のスリット間隙を
2.6mm、溝部のピッチPを0.3mm、部分Lnお
よびRnの巾を0.15mm(P/2)とした以外は実
施例1と同様にして、3mm厚×60cm巾のシートを
連続的に賦形した。
がなく、断面は図30eに示す形状を有しており、凹凸
のピッチPは0.3mmであり、h/pは0.15であ
った。このシートは、外観および光透過率がともに良好
で、かつ、光拡散性のむらがなく、拡散板、導光体等の
用途に適するものであった。
向)を50cmとし、複合樹脂流路21の出口に図18
および図19aおよび図19bに示す口金44を設置
し、出口の幅(X方向)を1/2(25cm)に絞り、
また出口の厚み(Y方向)を1/2(2.5mm)に絞
った以外は実施例6と同様にして、2.5mm厚×25
cm巾のシートを連続的に賦形した。
りがなく、断面は図30aに示す形状を有しており、凹
凸のピッチpは0.15mmであり、h/pは0.25
であった。このシートは、実施例6のシートと同様に良
好な光学特性を示した。
図19bに示す口金を設置して、出口の幅(X方向)を
1/3(16.7cm)に絞り、また出口の厚み(Y方
向)を1/3(1.67mm)に絞った以外は実施例7
と同様にして、1.67mm厚×16.7cm巾のシー
トを連続的に賦形した。
りがなく、断面は図30aに示す形状を有しており、凹
凸のピッチは0.10mmであり、h/pは0.25で
あった。このシートは、実施例6のシートと同様に良好
な光学特性を示した。
LnとRnの位置が相対的にP/2ずつずれた構造のも
のを用いた以外は実施例6と同様にして、3mm厚×5
0cm巾のシートを連続的に賦形した。
りがなく、断面は図30hに示すように、上下の凸部の
ピッチが相対的にp/2ずれた形状を有していた。
み(Y方向)を0.5mmとし、流路41、42の溝部
のピッチPを0.3mm、部分LnおよびRnの幅を
0.1mm(P/3)とした以外は実施例6と同様にし
て、3mm厚×50cm巾のシートを連続的に賦形し
た。
りがなく、断面は図30fに示す形状を有していた。
み(Y方向)を2.8mmとし、流路41、42の溝部
のピッチPを0.15mm、部分LnおよびRnの幅を
0.075mm(P/2)とした以外は実施例6と同様
にして、3mm厚×50cm巾のシートを連続的に賦形
した。
りがなく、断面は図30eに示す形状を有していた。
厚み(Y方向)を9.6mmとし、流路41、42の溝
部のピッチPを0.5mm、部分LnおよびRnの幅を
0.25mm(P/2)とした以外は実施例6と同様に
して、10mm厚×50cm巾のシートを連続的に賦形
した。
りがなく、断面は図30eに示す形状を有していた。
ト、また樹脂bとして実施例1と同じポリカーボネート
を用いた。図1、図2、図20、図21および図22に
示す装置を用いた。溝部ΔRnおよびΔLnを1mm、
溝部のピッチPを5mm、部分LnおよびRnの巾を
2.5mm(P/2)とした。
メタクリレートを第1押出機1中で溶融し、押出流路1
3を通過させてダイ9に供給し、流路41から複合流形
成部22に流入させた。また、それと同時に、ポリカー
ボネートを第2押出機2中で溶融し、押出流路14を経
てダイ9に供給し、流路42から複合流形成部22に流
入させた。複合流形成部で両樹脂を合流させ複合樹脂流
を形成し、複合流出口23から押し出して、5mm厚×
50cm巾のシートを製造した。
りがなく、断面は図31bに示す形状を有しており、頂
角βは約90度、凹凸のピッチは5mmであった。この
シートは、外観および光透過率がともに良好で、かつ、
光拡散性のむらがなく、拡散板等の用途に適するもので
あった。
い、流路41の流路の高さを1mmとした以外は実施例
13と同様にして、5mm厚×50cm巾のシートを連
続的に賦形した。
りがなく、断面は図24または図31cに示す形状を有
しており、頂角βは約90度、凹凸のピッチは5mmで
あった。このシートは、実施例13のシートと同様に良
好な光学特性を示した。
1、42の溝部のピッチPを2mm、部分LnおよびR
nの幅を1mm(P/2)とした以外は実施例13と同
様にして3mm厚×50cm巾のシートを連続的に賦形
した。
りがなく、断面は図31bに示す形状を有しており、頂
角βは約60度、凹凸のピッチは2mmであった。この
シートは、実施例13のシートと同様に良好な光学特性
を示した。
60度とした以外は実施例13と同様にして、5mm厚
×50cm巾のシートを連続的に賦形した。
りがなく、樹脂層Cは図31eに示す形状を有してお
り、頂角βは約90度、角度αは約25度であり、凹凸
のピッチは5mmであった。このシートは、外観および
光透過率が共に良好であった。
導光体は、照明カバー、採光窓、建材、道路標識、看
板、液晶表示装置等の用途に適用可能である。
面図である。
面図である。
ある。
ための模式断面図である。
る。
の断面形状を示す模式図である。
するための模式断面図である。
脂層の断面形状を示す模式図である。
例を説明するための模式断面図である。
樹脂層の断面形状を示す模式図である。
樹脂層の断面形状の他の一例を示す模式断面図である。
ある。
樹脂層の断面形状のさらに他の一例を示す模式断面図で
ある。
す如き樹脂流路の他の例を示す模式断面図である。
例を示す模式断面図である。
式平面断面図である。
模式平面断面図であり、図19bは、図19aにおける
I−I線の矢視断面図である。
内部構造例を示す模式平面断面図である。
模式断面図である。
樹脂層の断面形状を示す模式図である。
示す模式断面図である。
樹脂層の断面形状を示す模式図である。
示す模式断面図である。
樹脂層の断面形状を示す模式図である。
場合の複合樹脂流路中で形成される樹脂層の断面形状を
示す模式図である。
例を示す模式断面図である。
置により得られる樹脂シートの構造の一例を示す断面図
である。
置により得られる樹脂シートの構造の他の一例を示す断
面図である。
置により得られる樹脂シー卜の構造の他の一例を示す断
面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 透明な樹脂層Aと透明な樹脂層Bによっ
て透明な樹脂層Cが挟まれた積層構造を有し、外表面が
平滑な樹脂シートであって、隣接する樹脂層の樹脂の屈
折率が異なり、シートの厚み方向をy、幅方向をxとし
た場合にxy平面で表示される横断面において、樹脂層
Aと樹脂層Cとの境界面及び樹脂層Bと樹脂層Cとの境
界面の少なくとも一方が凹凸形状を有する樹脂シートか
らなる光拡散性シート。 - 【請求項2】 透明な樹脂層Aと透明な樹脂層Bによっ
て透明な樹脂層Cが挟まれた積層構造を有し、外表面が
平滑な樹脂シートであって、隣接する樹脂層の樹脂の屈
折率が異なり、シートの厚み方向をy、幅方向をxとし
た場合にxy平面で表示される横断面において、樹脂層
Aと樹脂層Cとの境界面及び樹脂層Bと樹脂層Cとの境
界面の少なくとも一方が凹凸形状を有する樹脂シートか
らなる導光体。 - 【請求項3】 透明な樹脂層Aと透明な樹脂層Bとの積
層構造を有し、外表面が平滑な樹脂シートであって、隣
接する樹脂層の樹脂の屈折率が異なり、シートの厚み方
向をy、幅方向をxとした場合にxy平面で表示される
横断面において、樹脂層Aと樹脂層Bとの境界面が凹凸
形状を有し、その凹凸形状のピッチpが2〜5mmであ
る樹脂シートからなる光拡散性シート。 - 【請求項4】 透明な樹脂層Aと透明な樹脂層Bとの積
層構造を有し、外表面が平滑な樹脂シートであって、隣
接する樹脂層の樹脂の屈折率が異なり、シートの厚み方
向をy、幅方向をxとした場合にxy平面で表示される
横断面において、樹脂層Aと樹脂層Bとの境界面が凹凸
形状を有し、その凹凸形状のピッチpが2〜5mmであ
る樹脂シートからなる導光体。 - 【請求項5】 請求項2または請求項4に記載の導光体
のx方向の少なくとも一方の端面(yz面)に光源を設
置してこの導光体に光を導入させる方法。
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