(57)【要約】【課題】白色ＬＥＤ光源の色再現性に優れており、白色ＬＥＤの色温度にバラツキがあっても、元の白色ＬＥＤの色調を大きく変化させない光拡散板を提供する。【解決手段】アクリル系架橋ビーズ、メラミン系樹脂ビーズ、スチレン系架橋ビーズ、シリコン系樹脂ビーズ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、及び酸化チタンの中から選ばれる少なくとも１種類の拡散剤、蛍光増白剤、並びに青系染顔料を含む基材からなり、全光線透過率が５０％以上７０％以下であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差が４％以下である白色ＬＥＤ光源用光拡散板。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル系架橋ビーズ、メラミン系樹脂ビーズ、スチレン系架橋ビーズ、シリコン系樹脂ビーズ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、及び酸化チタンの中から選ばれる少なくとも１種類の拡散剤、蛍光増白剤、並びに青系染顔料を含む基材からなり、全光線透過率が５０％以上７０％以下であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差が４％以下である白色ＬＥＤ光源用光拡散板。
【請求項２】
基材となる材料がアクリル樹脂である請求項１記載の白色ＬＥＤ光源用光拡散板。
【請求項３】
白色ＬＥＤ光源及び請求項１または２記載の光拡散板を有し、前記光源から前記光拡散板までの最小距離が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である光学製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ光源用光拡散板に関する。
【背景技術】
【０００２】
看板やサイン、照明カバー等に使用されている光拡散板は、透明樹脂等の基材の中に基材と屈折率の異なる材料を分散させた光拡散板等が使用されている。例えば特許文献１には、優れた耐候性、光拡散性を有する光拡散板及びその製造方法が開示されている。また特許文献２には、いかなる色調の白色蛍光灯のカバー材料として用いてもその蛍光灯の色調を大きく変化させずに醸し出すことが可能な光拡散板が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２８８０７号公報
【特許文献２】特開平９−３０６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の看板やサイン等に使用される光源の殆どは、昼光色、昼白色、電球色と称される蛍光灯が主であり、同じ種類の光源を使用する限りは、色温度の差を気にすることはなかった。
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤを光源として使用する場合、特に白色ＬＥＤは複雑で微妙な製造工程を経て作製される半導体製品であるため、現在のところ、これらに光量や波長のバラツキが生じることは避けられない。そのため、製造ロット毎に、あるいは個々のＬＥＤ素子、モジュール毎に、光色や明るさの異なるものについてこれらが同一となるように分類（グループ化）して使用することになる。蛍光灯と比べ、白色ＬＥＤは１個のサイズが小さいため、例えば１２００×８００（ｍｍ）の看板を作成する場合には、１５０〜４００個程度の白色ＬＥＤを使用することになる。白色ＬＥＤを、色度座標の比較的近いものをグループ化して使用する際、その各グループの中でも色度の異なるものが混在している。これら色度の異なる白色ＬＥＤと光拡散板を組み合わせ、該ＬＥＤを点灯させた状態で拡散板側から見ると該ＬＥＤに起因する色調の差異（色ムラ）が発生する。色ムラを解消させる一法として、白色ＬＥＤ光源と光拡散板の距離を長くすることが挙げられるが、看板やサインとしてはできるだけ薄型化にすることが望まれている。また、白色ＬＥＤは蛍光灯に比べ光量が少ないため、光拡散板にはより多くの光を透過させることが望まれている。
【０００６】
特許文献１に記載の光拡散板は、耐候性は良いもののＬＥＤ光源を使用する場合の色ムラ抑制に関しては記載されていない。また特許文献２に記載の光拡散板は、蛍光灯を光源とする場合には有効であるが、白色ＬＥＤ光源用としては、前記色ムラを解消するには至らない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、アクリル系架橋ビーズ、メラミン系樹脂ビーズ、スチレン系架橋ビーズ、シリコン系樹脂ビーズ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、及び酸化チタンの中から選ばれる少なくても１種類の拡散剤、蛍光増白剤、並びに青系染顔料を含む基材からなり、全光線透過率が５０％以上７０％以下であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差が４％以下である白色ＬＥＤ光源用光拡散板である。
【０００８】
また本発明は、白色ＬＥＤ光源及び前記光拡散板を有し、前記光源から前記光拡散板までの最小距離が１０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である光学製品である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光拡散板は、優れた光拡散性を有し、ＬＥＤ光源の透けを解消し色ムラを少なくすることができる。また本発明の光学製品は、前記光拡散板を有しているため光学特性に優れたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明における白色ＬＥＤ光源としては、以下のものが挙げられる。
（１）青色ＬＥＤにより、黄色蛍光体を光らせるもの
（２）近紫外線または紫色ＬＥＤにより赤、緑、青色の蛍光体を光らせるもの
（３）赤、緑、青色のＬＥＤを組み合わせるもの
これらの中では前記（１）青色ＬＥＤにより、黄色蛍光体を光らせるものが、本発明における白色ＬＥＤ光源として好適である。
【００１１】
本発明の光拡散板は白色ＬＥＤ用拡散板であり、アクリル系架橋ビーズ、メラミン系樹脂ビーズ、スチレン系架橋ビーズ、シリコン系樹脂ビーズ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、及び酸化チタンの中から選ばれる少なくとも１種類の拡散剤、蛍光増白剤、並びに青系染顔料を含む基材からなる。基材となる材料は、本発明で得られる光拡散板の製造のし易さの観点から、透明樹脂であることが好ましい。透明樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの中では透明性、耐候性の良好なアクリル樹脂が好ましい。本発明の光拡散板は、全光線透過率が５０％以上７０％以下であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差が４％以下であることが必要である。
【００１２】
全光線透過率が５０％未満の場合、透過光量が不足するため全体に暗くなってしまう。明るさを確保するためには白色ＬＥＤの数を増やす必要があり消費電力が上昇する問題がある。全光線透過率が７０％を越える場合、拡散光線が少なくなるため白色ＬＥＤ光源が見えやすくなり（以後、白色ＬＥＤ光源が透けて見えること、すなわち該ＬＥＤ素子またはモジュールの形状が確認できることを「透け」と言う）好ましくない。透けを防止する一法としてＬＥＤ光源と拡散板の距離を大きくすることが挙げられるが、その場合薄型化が難しくなる。全光線透過率を前記範囲にするためには、後述の拡散剤の種類や添加量を、あるいは光拡散板の厚さを適宜調整することによって、設定することができる。
【００１３】
一般的に光拡散板の分光光線透過率は、長波長になるに従い高くなる。白色ＬＥＤ光源の色を再現するためには、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍの光線透過率の差は４％以下であることが必要である。光線透過率の差が４％以下であれば白色ＬＥＤの光が拡散板を透過しても目視では白色ＬＥＤの色がそのまま再現される。光線透過率の差が４％を越える場合であって５８０ｎｍの光線透過率が高い場合は黄色味を帯びる。波長４６０ｎｍと５８０ｎｍの光線透過率の差を４％以下とするには、後述の拡散剤の種類、添加量、粒径や、青系染顔料の添加量を適宜調整することにより設定することができる。
【００１４】
基材に分散させる拡散剤は、光の吸収が少ないアクリル系架橋ビーズ、メラミン系樹脂ビーズ、スチレン系架橋ビーズ、シリコン系樹脂ビーズ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタンの中から選ばれる少なくとも１種類が好ましい。これら拡散剤の添加量としては、拡散性付与の観点から、樹脂基材原料１００質量部当たり０．３質量部以上であることが好ましく、全光線透過率保持の観点から、樹脂基材原料１００質量部当たり２質量部以下であることが好ましい。また拡散剤の粒径としては、重量平均で０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
光拡散板を各種用途に供する際、消灯時の白さも重要である。そのため、光拡散板の反射光の白さを確保するために蛍光増白剤を添加することが必要である。蛍光増白剤は特定波長変換材料であり、人の目の感度（比視感度）が低い波長３８０ｎｍ付近の紫外線を吸収し、３８０ｎｍより比視感度が高い波長４４０ｎｍ付近の青色に変換する。波長４４０ｎｍ付近の透過率が増えると蛍光増白剤無添加品よりも白く見える。蛍光増白剤としては透明樹脂に使用されるものであれば特に限定されないが、例えばベンゾキサゾイル誘導体、クマリン誘導体、スチレンビフェニル誘導体、ピラゾロン誘導体等が挙げられる。蛍光増白剤の添加量としては、樹脂基材原料１００質量部当たり０．００００１質量部以上０．００１質量部以下であることが好ましい。
【００１６】
更に白色ＬＥＤの色ムラ（特に黄色味）を少なくするために特定波長吸収材料である青系染顔料を添加することが必要である。特定の波長を吸収する青系染顔料は白色ＬＥＤの発光色が黄色側に片寄るのを、補色効果により黄色を目立ちづらくする役割がある。青系染顔料としては、透明樹脂の着色に使用できる染顔料であれば特に制限はないが、例えば群青、プルシアンブルー、コバルトブルー、フタロシアニンブルー、セルリアンブルー、コバルトクロムブルー等が挙げられる。青系染顔料の添加量としては、樹脂基材原料１００質量部当たり０．０００１質量部以上０．０１質量部以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明の光拡散板の拡散性能を更に高めるため、拡散板の片面もしくは両面に凹凸を形成させるマット加工あるいはエンボス加工を施すことができる。また耐候性を向上させるために紫外線吸収剤を含有させたり、ヒンダードアミン等の光安定剤を含有させることができる。更に酸化防止剤、帯電防止剤、抗菌剤、ゴム成分、等を含有させることもできる。光拡散板の厚みとしては、機械的強度の観点から１．０ｍｍ以上であることが好ましく、製品の重量軽減の観点から１０．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１８】
光拡散板を使用する際、白色ＬＥＤ光源から光拡散板までの最小距離は、色ムラ、透けの抑制の観点から、１０ｍｍ以上であることが好ましく、３０ｍｍ以上であることがより好ましい。また製品の薄型化の観点から、１５０ｍｍ以下であることが好ましく、１００ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００１９】
本発明の光拡散板を製造する方法としては、公知の方法が適用でき、例えばバッチ式キャスト製板法、連続式キャスト製板法や押出製板法等が挙げられる。
【００２０】
バッチ式キャスト製板法としては、鋳型内に拡散剤と蛍光増白剤と青系染顔料を加えた重合性原料との混合物を注入し、その混合物を重合硬化させて、板状重合体を鋳型から剥離して取り出す光拡散板の製造方法が挙げられる。ここで重合性原料とは重合して光拡散板の基材樹脂となる原料のことである。
【００２１】
アクリル樹脂を基材樹脂とする光拡散板を製造する場合、鋳型内に注入される重合性原料はメタクリル酸メチル（以下、適宜「ＭＭＡ」という）を７０質量％以上含有するものが好ましい。その他の重合性原料としては、ＭＭＡと共重合可能なビニル系単量体ならばよく、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、２エチルヘキシルアクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エステルが挙げられる。重合性原料はＭＭＡ等の重合体とＭＭＡ等の単量体を含むシラップ状の重合性原料であってもよい。
【００２２】
重合性原料を重合させるためには、重合性原料に２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−（２，４−ジメチルイソバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（４−メトキシ２，４−ジメチルバレロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）等のアゾ系重合開始剤や、ラウロイルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジシクロヘキサンパーオキシジカーボネート等の過酸化物系重合開始剤等を含有させることが好ましい。
【００２３】
バッチ式キャスト製板法における重合性原料の重合条件としては、例えば以下に示す条件が挙げられる。重合反応は初期に熱媒として水を用い、２０℃〜９０℃、好ましくは３５℃〜８５℃の温度範囲にて行うことが好ましい。重合時間は４時間以内であることが好ましい。上記重合の後、次いで空気浴槽にて１００℃〜１４０℃、好ましくは１２０℃〜１３５℃の範囲で後重合することが好ましい。重合時間は４時間以内であることが好ましい。連続式キャスト製板法としては、所定の間隔をもって対向して走行する一対のエンドレスベルトの対向面と、前記エンドレスベルトの走行に追随して走行する前記エンドレスベルトの幅方向の両端に配設されたガスケットとから形成される空間部に、拡散剤と蛍光増白剤と青系染顔料を加えた重合性原料との混合物を注入し、その混合物を重合硬化させて、板状重合体をエンドレスベルトから剥離して取り出す方法が挙げられる。
【００２４】
押出製板法としては、ビーズ状もしくはペレット状の樹脂と拡散剤と蛍光増白剤と青系染顔料からなるペレットを１軸や２軸の押出機によって溶融押出し、溶融樹脂を複数の鏡面ロールやマット加工したロールで挟み込んで冷却することによって樹脂板を製造する方法が挙げられる。
【００２５】
前記方法により得られた本発明の光拡散板を更に成形加工する方法としては、真空成形、圧空成形、フリーブロー成形、加熱プレス成形、折り曲げ成形などが挙げられる。
【００２６】
本発明のＬＥＤ光源用光拡散板の用途としては、白色ＬＥＤ光源を用いた看板、標識、液晶バックライト拡散板、プロジェクションスクリーン板、照明カバー等が挙げられる。また本発明の前記光拡散板を有する光学製品としては、看板類、ノートブックパソコン、プロジェクター、照明機器等が挙げられる。
【実施例】
【００２７】
本発明の光拡散板は実施例１、実施例２、実施例３、及び比較例１、比較例２、比較例３、比較例４、比較例５のようにして製造した。なお光拡散板の光学特性は以下の方法で評価した。
（１）全光線透過率
ＪＩＳＫ ７１０５  Ｂ法に準拠して測定した。
測定機器：村上色彩技術研究所製  ＲＨ１００
（２）波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差
分光光度計で波長４６０ｎｍ及び５８０ｎｍにおける光線透過率を測定しこれらの差を求めた。
測定機器：（株）日立ハイテクノロジーズ社製  Ｕ−４１００（直径６０ｍｍφの積分球）
（３）明るさ、透け、色ムラ
以下の評価装置を用いて光拡散板の明るさ、透け、色ムラの評価を行った。
【００２８】
縦３００ｍｍ、横４２０ｍｍ、高さ５０ｍｍの６面体の内の縦３００ｍｍ、横４２０ｍｍの１面以外の５面を、三菱レイヨン（株）製アクリライト（商品名）＃４０１（色調ホワイト、厚さ３ｍｍ）を使用して作製し、縦３００ｍｍ、横４２０ｍｍの残り１面に、得られた光拡散板を配置した。前記三菱レイヨン（株）製アクリライトを使用した面（縦３００ｍｍ、横４２０ｍｍ）の内面上に縦列に６０ｍｍ間隔で４個、横列に７０ｍｍ間隔で５個、合計２０個の白色ＬＥＤ光源モジュール（（株）光波製ＬＥＤモジュール、シャイニングアイＬ（商品名））を配置した。前記２０個のＬＥＤ光源中の１８個を、直視した時の色調が色ムラとして視認できないものにし、残り２個を、直視した時の色調が前記１８個のＬＥＤ光源と比べ黄色に片寄って色ムラとして視認されるものにして配置した。
【００２９】
１）明るさ
光拡散板からの透過光の明るさを目視で評価した。
評価；○  実施例１で得られた光拡散板を基準として、同程度の明るさ
×  実施例１で得られた光拡散板を基準として、暗い
２）透け
光拡散板を通してのＬＥＤ光源の形状の確認可否を目視で評価した。
評価；○  ＬＥＤ光源の形状が確認できない
×  ＬＥＤ光源の形状が確認できる
３）色ムラ
光拡散板からの透過光の色ムラの有無を目視で評価した。
評価；○  色ムラが確認できない。
×  色ムラが確認できる
【００３０】
［実施例１］
ＭＭＡ重合体３０質量部とＭＭＡ７０質量部とからなる重合性原料１００質量部に対して、堺化学工業（株）製硫酸バリウム（商品名ＭＢ２７０、平均粒子径１〜３μｍ）を１．６質量部と、東芝シリコン（株）製シリコン樹脂ビーズ（商品名トスパール１４５、平均粒子径４．５μｍ）を０．３質量部と、クラリアントジャパン（株）製蛍光増白剤（商品名ホスタルクスＫＳ−Ｎ）を０．０００１５質量部と第一化成（株）製青系顔料（商品名♯１５００、群青）を０．００１質量部添加し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを０．０５質量部、紫外線吸収剤として２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール０．０１質量部を添加して、攪拌し、混合物を得た。混合物から溶存酸素を脱気後、６５ｃｍ×５０ｃｍ×厚さ６ｍｍの強化ガラス２枚と塩化ビニル製の無端ガスケットとから形成される鋳型内に、混合物を注入し、７０℃温水中にて２時間重合させた。続いて１２０℃の空気浴中にて２時間かけて重合を完了させ、板厚３ｍｍの光拡散板を製造した。その光学値は全光線透過率６０．０％であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は２．９％であった。
ＬＥＤ点灯後目視で拡散板を観察したが透けは確認できなかった。また、色ムラも確認できず良好であった。
【００３１】
［実施例２］
富士チタン工業（株）製酸化チタン（ＴＲ８４０、平均粒子径０．２〜０．５μｍ）を１５０ｐｐｍ追加する以外は実施例１と同様にして重合を完了させ、板厚３ｍｍの光拡散板を製造した。実施例１と同様にして評価した結果、全光線透過率５２．０％、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は１．４％であった。明るさは実施例１と同等であった。透け、色ムラは確認できず良好であった。
【００３２】
［実施例３］
堺化学工業（株）製硫酸バリウム（商品名ＭＢ２７０、平均粒子径１〜３μｍ）を０．８質量部にする以外は実施例１と同様にして重合を完了させ、板厚３ｍｍの光拡散板を製造した。実施例１と同様にして評価した結果、全光線透過率６５．０％、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は３．５％であった。明るさは実施例１と同等であった。透け、色ムラは確認できず良好であった。
【００３３】
［比較例１］
第一化成（株）製青系顔料（商品名♯１５００、群青）を除く以外は実施例１と同様にして重合を完了させ、板厚３ｍｍの光拡散板を製造した。その光学値は全光線透過率６０．０％であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は３．０％であった。
実施例１と同様にして評価した結果、僅かに色ムラ（黄色味）が確認された。
【００３４】
［比較例２］
クラリアントジャパン（株）製蛍光増白剤（商品名ホスタルクスＫＳ−Ｎ）と第一化成（株）製青系顔料（商品名♯１５００、群青）を除く以外は実施例１と同様にして重合を完了させ、板厚３ｍｍの光拡散板を製造した。実施例１と同様にして評価した結果、全光線透過率６０．０％であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は３．０％であった。僅かに色ムラ（黄色味）が確認された。また消灯時の白さが低下した。
【００３５】
［比較例３］
ＭＭＡ重合体３０質量部とＭＭＡ７０質量部とからなる重合性原料１００質量部に対して、堺化学工業（株）製硫酸バリウム（商品名ＭＢ２７０、平均粒子径１〜３μｍ）を０．８質量部と、酸化チタン（平均粒径０．２μｍ）を０．００８５質量部と三菱レイヨン（株）製スチレン系ビーズ（商品名ＢＲ−５０、平均粒子径１０μｍ）を１．５質量部添加し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを０．０５質量部、紫外線吸収剤として２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール０．０１質量部を添加して攪拌し、混合物を得た。重合条件は実施例１と同様とした。
実施例１と同様にして評価した結果、全光線透過率５８．０％であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は１．８％であった。僅かに色ムラ（黄色味）が確認された。
【００３６】
［比較例４］
ＭＭＡ重合体３０質量部とＭＭＡ７０質量部とからなる重合性原料１００質量部に対して、酸化チタン（平均粒径０．２μｍ）０．０６８質量部とスチレン系ビーズ（平均粒子径１０μｍ）を１．９質量部添加し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを０．０５質量部、紫外線吸収剤として２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール０．０１質量部を添加して、攪拌し、混合物を得た。重合条件は実施例１と同様とした。
実施例１と同様にして評価した結果、全光線透過率３０．０％であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は１．０％であった。明るさは、実施例１と比べ暗いものであった。また僅かに色ムラ（黄色味）が確認された。
【００３７】
［比較例５］
ＭＭＡ重合体３０質量部とＭＭＡ７０質量部とからなる重合性原料１００質量部に対して、架橋スチレンビーズ（平均粒子径１０μｍ）を２．８質量部添加し、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルを０．０５質量部、紫外線吸収剤として２−（５−メチル−２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾトリアゾール０．０１質量部を添加して、攪拌し、混合物を得た。重合条件は実施例１と同様とした。
実施例１と同様にして評価した結果、全光線透過率７５．０％であり、波長４６０ｎｍと５８０ｎｍにおける光線透過率の差は６．９％であった。僅かに色ムラ（黄色味）が確認された。また透けも確認された。
【００３８】
【表１】
2010156930.tif 000002
【００３９】
【表２】
2010156930.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のＬＥＤ光源用光拡散板は各種光学部材等の用途に好適である。