(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶表示素子（表示体）方向への光の出射量が低減されることなく、かつ、光の損失を少なくすることができる光利用効率に優れたエッジライト（面状）光源用導光体を提供する。【解決手段】片面に光学パターンが形成された導光板１００と、前記導光板１００の少なくとも一端面に沿って配置された光源とを備える。光源の光が導光板の一端面から入射して導光板内で反射し、片面と反対の面側に設けられた表示体５０に光を導光するエッジライト光源用導光体１０であって、前記光学パターンを埋めるように導光板の上面に拡散剤入りの印刷層２００を形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面に光学パターンが形成された導光板と、前記導光板の少なくとも一端面に沿って配置された光源とを備え、
前記光源の光が前記導光板の一端面から入射して前記導光板内で反射し、前記片面と反対の面側に設けられた表示体に光を導光するエッジライト光源用導光体であって、
前記光学パターンを埋めるように前記導光板の上面に拡散剤入りの印刷層が形成されていることを特徴とするエッジライト光源用導光体。
【請求項２】
前記印刷層は拡散剤入りのＵＶインキで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジライト光源用導光体。
【請求項３】
前記印刷層は拡散剤入りのＵＶボンドにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエッジライト光源用導光体。
【請求項４】
一端面から入射する光を少なくとも片面に光学パターンが形成された導光板内で反射し、前記光学パターンの形成された面と反対側に設けられた表示体に光を導光するエッジライト光源用導光体の製造方法であって、
前記光学パターンの上面に、スクリーン印刷により拡散剤の入った紫外線硬化樹脂で印刷層を形成し、
前記印刷層に紫外線を照射し硬化させ、前記光学パターンに充填されている前記紫外線硬化樹脂を硬化させることを特徴とするエッジライト光源用導光体の製造方法。
【請求項５】
前記紫外線硬化樹脂がＵＶインキであり、前記スクリーン印刷後、前記印刷層の上面を平坦状に押圧した状態で紫外線の照射を施し、硬化した前記紫外線硬化樹脂の上面を平滑に仕上げることを特徴とする請求項４に記載のエッジライト光源用導光体の製造方法。
【請求項６】
前記紫外線硬化樹脂がＵＶボンドであり、前記印刷層に紫外線を照射した後、前記印刷層の上面に保護フィルムを貼付したことを特徴とする請求項４に記載のエッジライト光源用導光体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スマートフォン、時計、携帯用ゲーム機、カー・ナビゲーション等の液晶表示装置等に用いられるエッジライト光源用導光体の製造方法及びエッジライト光源用導光体に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は薄型・軽量・低消費電力の特徴を活かし、近年その用途は拡大している。液晶表示装置に組み込まれる液晶表示モジュールには、液晶表示素子（表示体）を背面から照らして発光させるバックライト方式と、液晶表示素子の前面から液晶の画面に光をあて、そこで跳ね返った光で画面に表示される情報を視認するフロントライト方式とがある。
【０００３】
図８はバックライト方式の液晶表示素子の概略構造を示した図である。導光板１００の端部に光源としてＬＥＤ等のランプ１１０が設けられている。かかるランプ１１０は導光板１００の長辺の端部に沿うように複数配置されている。導光板１００の下面にはランプ１１０からの光を導光板１００の上部に設けられた液晶表示素子５０に導光し、そこを透過させる光学パターン、例えば溝形状、ドット形状等が所定のピッチにより設けられている。また、ランプ１１０から出射された光を上部方向に反射させるため、光学パターンの下部には反射シート（図示していない）などが、両面テープや接着剤等により貼付されている。
【０００４】
図９はフロントライト方式の液晶表示素子の概略構造を示した図である。バックライト方式と同様に、導光板１００の端部に光源としてＬＥＤ等のランプ１１０を備えている。導光板１００の上面にはランプからの光を導光板１００の下部に設けられた液晶表示素子５０に導光する光学パターン、例えば溝形状、ドット形状等が所定のピッチで設けられている。ランプ１１０から出射された光は下部方向に導光され、液晶表示素子５０を照らしその画面を明るくしている。なお、光学パターン１０１の上面には、例えばタッチパネル等（図示していない）が配置されるが、導光板１００とタッチパネルとは、両面テープや接着剤により固着されている。
【０００５】
バックライト方式の液晶表示素子に関する技術としては、例えば下記特許文献１がある。特許文献１の図１には、バックライト方式に用いられる液晶表示モジュールの構造が開示されている。特許文献１が開示する液晶表示モジュール１は、液晶表示素子２、視野角拡大シート３、プリズムシート４、下用光拡散シート５及びバックライト６ を備えている（特許文献１、図１参照）。ここで液晶表示素子２、視野角拡大シート３、プリズムシート４、下用光拡散シート５及びバックライト６（ 出光面）は、表面側から裏面側にこの順に重畳されている。特許文献１にはプリズムシート４と下用光拡散シート５の積層方法については明確な記載はないが、上述したように両面テープ、あるいは接着剤により、プリズムシート４と下用光拡散シート５とは固着されている。
【０００６】
フロントライト方式に関する先行技術としては下記特許文献２がある。特許文献２に記載の液晶表示装置は図１に示されるように、反射型液晶表示パネ ル１とフロントライトユニット２及びタッチパネル３が順次配置された構造となっている。ここで、反射型液晶表示パネル１は、液晶セル１２の両面に偏光板１１及び１３が設けられ、さらに液晶セル１２の下面側偏光板１３上に光反射層１４が設けられた構造となっている。またフロントライトユニット２は、光源２１と入射端面が光源２１の近傍に位置するように 配置された導光板２２とから構成されており、そして導光板２２の上面側には微細パターン２２ａからなる光反射手段が設けられている。光源２１からの導光板２２への入射光は、微細パターン２２ａからなる光反射手段によって反射され、導光板２２の下面２２ｂから出射し、反射型液晶表示パネル１における光反射層１４を照らすように構成されている。
【０００７】
一 方、タッチパネル３は、透明プラスチック基板３１の片面にＩＴＯなどの透明導電性薄膜 ３１ａを積層した入力側プラスチック基板と、ガラスなどの透明基板３２の片面にＩＴＯ などの透明導電性薄膜３２ａを積層した受圧側透明基板とが、絶縁スペーサ５を介して各透明導電性薄膜３１ａと３２ａとが向き合うように対向配置された構造となっており、導光板２２とタッチパネル３とが、該タッチパネル３の受圧側基板３２が導光 板２２に対面するように、非粘着性エラストマーからなるスペーサ４を介して積層されて いる。図１のスペーサ４は、タッチパネル及び導光板の縁部を一周する額縁形状をしている（図５ 参照）。
【０００８】
このように液晶表示装置においては、光学パターンが形成されている導光板の表面上に基材フィルムやタッチパネル等の部品が積層される。そして、それらを固着するため両面テープや接着剤がその間に使われる。しかし、両面テープや接着剤を用いると、その一部、例えば両面テープに付着している粉が光学パターン内に入る、あるいは光学パターンを形成している隙間に接着剤が入る、という問題がある。その結果、設計時の光学パターンと異なる光学パターンとなり、導光板のエッジから入光する光が両面テープの粉や接着剤で吸収され光の利用率が低下する。あるいは反射方向がバラつき、エッジから入光する光が光学パターンにより液晶表示素子に十分に出射（導光）されないという問題がある。また、両面テープや接着剤表面の歪みにより、表示体に表示される情報が歪むという問題もある。
【０００９】
また、特許文献２が開示するようなタッチパネルと導光板とを非粘着性エラストマーからなるスペーサを介して、単に積層しただけでは、タッチパネルと導光板との密着性が脆弱であるため長期間の使用に耐えないという問題がある。即ち、タッチパネルにはユーザの操作（指による様々な方向からの力）が繰り返し加わり密着性に問題が生じ、エラストマーの歪みにより表示体に表示される情報が歪むという問題がある。また、非粘着性のエラストマーは両面テープや接着剤に比較して高価であるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−１７３４３６
【特許文献２】特開２００４−２６５０４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の課題は、導光板の光学パターンの形成されている表面上にタッチパネルや基材フィルム等を積層しても、液晶表示素子（表示体）方向への光の出射量が低減されることのない光利用効率に優れたエッジライト（面状）光源用導光体を提供することにある。また、液晶表示素子に表示される情報が歪むことのないエッジライト光源用導光体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、少なくとも片面に光学パターンが形成された導光板と、前記導光板の少なくとも一端面に沿って配置された光源とを備え、
前記光源の光が前記導光板の一端面から入射して前記導光板内で反射し、前記片面と反対の面側に設けられた表示体に光を導光するエッジライト光源用導光体であって、
前記光学パターンを埋めるように前記導光板の上面に拡散剤入りの印刷層が形成されていることを特徴とするエッジライト光源用導光体である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のエッジライト光源用導光体であって、前記印刷層は拡散剤が入りのＵＶインキで形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のエッジライト光源用導光体であって、前記印刷層は拡散剤が入りのＵＶボンドにより形成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、一端面から入射する光を少なくとも片面に光学パターンが形成された導光板内で反射し、前記光学パターンの形成された面と反対側に設けられた表示体に光を導光するエッジライト光源用導光体の製造方法であって、
前記光学パターンの上面に、スクリーン印刷により拡散剤の入った紫外線硬化樹脂で印刷層を形成し、
前記印刷層に紫外線を照射し硬化させ、前記光学パターンに充填されている前記紫外線硬化樹脂を硬化させることを特徴とするエッジライト光源用導光体の製造方法である。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のエッジライト光源用導光体の製造方法であって、前記紫外線硬化樹脂がＵＶインキであり、前記スクリーン印刷後、前記印刷層の上面を平坦状に押圧した状態で紫外線の照射を施し、硬化した前記紫外線硬化樹脂の上面を平滑に仕上げることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載のエッジライト光源用導光体の製造方法であって、前記紫外線硬化樹脂がＵＶボンドであり、前記印刷層に紫外線を照射した後、前記印刷層の上面に保護フィルムを貼付したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、導光板の光学パターンの形成されている表面上にタッチパネルや基材フィルム等を積層しても、液晶表示素子（表示体）方向への光の出射量が低減されることなく、かつ光の損失を少なくすることができる光利用効率に優れたエッジライト（面状）光源用導光体を提供することができる。また本発明によれば、液晶表示素子（表示体）に表示される情報が歪むことのないエッジライト光源用導光体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施例の図面を参照して、本発明の好ましい実施形態、実施例について説明する。図１は、本発明の一実施の形態である液晶表示素子の構成を示した図である。図１に示す液晶表示装置は、表示体５０、エッジライト光源用導光体１０、粘着層２０、タッチパネル３０、表面カバー４０とから構成されている。ここで、エッジライト光源用導光体１０はフロントライト方式の導光板１００と、導光板１００の表面に形成された光学パターン１０１（図３参照）、その表面上に形成された拡散剤入り印刷層２００とからなる形成される。粘着層２０は、エッジライト光源用導光体１０とその上部に積層されるタッチパネル３０とを固着させている。
【００２０】
エッジライト光源用導光体１０はエッジライト光源用導光体であり、両短辺方向に沿ってＬＥＤ等のランプ１１０（図３参照）が配置されている。液晶表示素子５０に表示される情報に、サイドエッジから入光する光を出射(導光)し、液晶表示素子５０での反射光により液晶表示素子５０の情報を認識する。
【００２１】
図２は、図１に示す本発明の一実施の形態である液晶表示素子とほぼ同様の構成であるが、その違いはエッジライト光源用導光体１０の構成における拡散剤入り印刷層２００が、粘着性のあるインク、例えば後述するようなＵＶボンドで形成されており、これにより図１における構成では必要であった粘着層２０が不要となっている。粘着性のある印刷層２００によりエッジライト光源用導光体１０とその上部に積層されるタッチパネル３０とが、印刷層２００により固着されている。
【００２２】
図３はエッジライト光源用導光体１０の平面と断面（Ａ−Ａ）を示した図である。図３に示すエッジライト光源用導光体１０の表面には光学パターンとしてＶ溝状の光学パターン１０１が形成されている。図２に示す光学パターン１０１のピッチは均等に設けてあるが、エッジから入光する光の均一性を確保するためには、ランプ１１０に近くなるに従って疎なピッチに形成することが好ましい。また、図３に示す光学パターン１０１はＶ溝状のものであるが、光学パターン１０１としてはこの他、三角波状のもの、断面矩形状のもの、あるいはドット形状のもの等であってもよい。
【００２３】
図４は光学パターン１０１上に形成される印刷層２００の詳細を示した図である。本実施の形態においては、後述するように導光体１００に形成された光学パターン１０１上に拡散剤が入ったインクをシルクスクリーン印刷するが、本発明の特徴とするところは、光学パターン１０１を拡散剤入りのインクにより充填し、光学パターン１０１上に印刷層２００を設けたところにある。
【００２４】
従来の液晶タッチパネル一体型装置、例えばスマートフォンでは、上述したように導光板とタッチパネルとを両面テープや接着剤等で固着させている。このため、導光板の表面に微細に形成されている光学パターンの溝に接着剤が入り、光学パターンが両面テープの粉や接着剤により埋もれてしまう。その結果、エッジから入光する光を表示体に導光する導光体の光学特性が低下するという問題がある。
【００２５】
そこで、導光板の光学パターン上に拡散剤の入ったインクにより印刷層２００を設ける。これにより、拡散剤がインクと共に光学パターンの溝に入るとともに、光学パターン上に薄いインク層が形成される。かかる印刷層２００をタッチパネル等と導光板とを固着する接着剤が光学パターンを埋める弊害を防止することができ、拡散剤の散乱効果により光学パターンの特性を維持することができる。
【００２６】
ここで印刷層２００を形成するインクとしては紫外線硬化型インキ（ＵＶインク）であることは好ましい。紫外線硬化型インクとしては、本発明において、特に限定するものではないが、例えばウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂が好ましい。このウレタンアクリレート系紫外線硬化樹脂としては、ポリエステルウレタン（メタ）アクリレート、ポリエーテル（メタ）アクリレート、ポリカーボネート（メタ）ウレタンアクリレートがある。
【００２７】
インクに含有される拡散剤としては、樹脂粒子、ガラス粒子等を使用できる。樹脂粒子の形状としては、球形、半球形、ラグビーボール型、瓢箪型等である。ガラス粒子の形状としては、球形、多面形、不定形等であるが、取扱いの利便性を考えると球形が好適である。また、紫外線硬化型インクに混ぜる拡散剤として使用される粒子類は、ソリッド構造、中空構造、及び多孔質構造の、いずれを有してもよいが、中空構造を有しているのが好ましい。
【００２８】
図４において、印刷層２００は、光学パターンの溝に入った拡散剤入りのインク２０１と、光学パターンの表面上に形成された拡散剤２１０が入った印刷層２００とからなる。印刷層２００はスクリーン印刷により形成することが好ましい。スクリーン印刷により印刷層２００を形成した後、図５に示すように、導光板１００に形成した印刷層２００のにローラ６１（６１ａ，６１ｂ）を通過させながら、印刷層２００の表面を、例えばセパレータフィルム６２で押圧する。同時に、ローラ６１ａ，６１ｂの出口付近に設けられたＵＶ照射装置６０から照射されるＵＶ光線を当てることによって、押圧直後の印刷層２００をＵＶ硬化させることができる。この工程によって、エッジライト光源用導光体１０の上面に設けられた印刷層２００の表面が平滑、平坦化された状態で硬化する。このように印刷層２００の表面が平坦化させることにより、液晶画面に表示される情報が歪んで見えることを防止することができる。なお、図５に示すようなローラ６１による平坦化の他、バーコータにより平坦化を行っても良い。
【００２９】
図６は本発明の一実施の形態であるエッジライト光源用導光体１０の構造と、エッジライト１１０から入射した光が、導光板１００と拡散剤入り印刷層２００とからなるエッジライト光源用導光体１０により反射・拡散され、表示体５０に出射する光路を示した図である。
【００３０】
図６に示すように、導光板１００の上面には、反射面として緩やかな波状のＶ字状の光学パターン１０１が形成されている。導光板１００の両サイドに設けられたランプ１１０から入射した光が導光板１００の内部に導入され、上下面で全反射を繰り返して導光板１００の内部に拡散する。ここで、導光板１００の上面に設けられた光学パラ―ン１０１には拡散剤が入ったインク又はボンドが充填されている。両サイドに設けられたランプ１１０から出射される光はＶ溝と拡散剤に当たり反射して、表示体５０、例えば液晶パネルを照らす。
【００３１】
図７は本発明の一実施の形態である導光体の製造フローチャートである。先ず、導光板に光学パターンを作成し（Ｓ１）、フロントライト方式に使用するものか、あるいはバックライト方式に使用するものかを判断し（Ｓ２）、フロントライト方式に用いる場合はステップ３に進み（Ｓ３）、バックライト方式に用いる場合はステップ１０に進む。
【００３２】
フロントライト方式に使用する導光体である場合、スクリーン印刷により光学パターンに充填する紫外線硬化樹脂として、拡散剤入りのＵＶインクを使用するか、あるいは拡散剤入りのＵＶボンドを使用するかを決める（Ｓ３）。ＵＶボンドを使用する場合、導光板全面にＵＶボンドによりシルクスクリーン印刷を行い（Ｓ４）、その後、紫外線を照射し印刷層を硬化させる（Ｓ５）。ここで使用するＵＶボンドは紫外線照射後においても接着機能を備えたものであり、導光板の光学パターンの全面に積層される。そして、その表面（上面）に保護フィルムを貼付する（Ｓ６）。タッチパネル等を積層するときに保護フィルムを剥がし、タッチパネル等をその上面に固着する。
【００３３】
ＵＶインクを使用する場合、導光板全面にＵＶインクをシルクスクリーン印刷し（Ｓ７）、印刷表面を図４において説明したようなローラ又はバーコータにより平滑・平坦化する（Ｓ８）。その後、紫外線を照射し拡散剤入りの印刷層を硬化する（Ｓ９）。
【００３４】
バックトライト方式に使用する導光体である場合、スクリーン印刷により光学パターンを充填する紫外線硬化樹脂として、拡散剤入りのＵＶインクを使用するか、あるいは拡散剤入りのＵＶボンドを使用するかを決める（Ｓ１０）。ＵＶボンドを使用する場合、導光板全面にＵＶボンドによりシルクスクリーン印刷を行い（Ｓ１３）、その後、紫外線を照射し印刷層を硬化させる（Ｓ１４）。ここで使用するＵＶボンドは紫外線照射後においても接着機能を備えたものであり、導光板の光学パターンの全面に積層される。そして、その表面（上面）に保護フィルムを貼付（Ｓ１５）しておくことで、必要なときに保護フィルムを剥がし、例えばタッチパネルをその上面に固着する。
【００３５】
ＵＶインクを使用する場合、導光板全面にＵＶインクをシルクスクリーン印刷し（Ｓ１１）、紫外線を照射し拡散剤入りの印刷層を硬化する（Ｓ１２）。フロントライト方式に使用する導光板との違いは、シルクスクリーン印刷後に印刷層の表面をローラ又はバーコータにより平滑・平坦化する工程の有無にある。バックライトは表示体に光を透過させる方式であるため、印刷層の表面の平滑・平坦化の影響は少ない。一方において、フロントライト方式を表示体に光を反射させる方式であることから、導光板の表面の平滑・平坦化がそのまま液晶等の表示体に表示される情報の歪みに直接影響するためである。
【００３６】
蒸着性インクを使用する場合には、導光板全面にＵＶインクをシルクスクリーン印刷し（Ｓ１６）、その後、乾燥し拡散剤入りの印刷層を乾燥させ（Ｓ１７）、保護フィルムを添付する（Ｓ１５）。
【実施例】
【００３７】
本発明によるエッジライト用光源導光体（拡散剤入りの印刷層を形成したもの）と、従来のエッジライト用光源導光体（拡散剤入りの印刷層が無い）との光量について比較実験を行った。実験に使用した導光板は、３５ｍｍ角のアクリル板にＶ溝形状の光学パターン形成したものである。
【００３８】
導光体との測定角は０．２度、導光板からの距離は３５ｍｍとし、Ｘ軸、Ｙ軸方向に３０ｍｍのピッチで測定を行った。光源ランプには電圧２．８Ｖを印加したときに５ｍ／Ａの電流が流れるように設定した。その結果、従来のエッジライト用光源導光体の平均輝度は、３．２ｃｄ／平米であったのに対し、本発明によるエッジライト用光源導光体は、平均輝度１０．３ｃｄ／平米の輝度であった。即ち、従来のエッジライト用光源導光体に対し、約３倍、輝度を得ることができた。
【００３９】
次に、本発明のエッジライト用光源導光体の上面に接着剤を積層した状態で導光体の輝度測定を行った。その結果、従来のエッジライト用光源導光体の平均輝度は、０．６ｃｄ／平米であったの対し、本発明のエッジライト用光源導光体の平均輝度は、３．２ｃｄ／平米であった。接着剤を積層した場合に積層しない場合に比較して輝度が低下するのは、光学パターンであるＶ溝に接着剤が入り、反射拡散機能が劣化したためである。
【００４０】
本発明によるエッジライト用光源導光体も平均輝度が３０％程度落ちているが、これは導光板の屈折率と接着剤の屈折率との違いによるものと思われる。一方において、本発明によるエッジライト用光源導光体の平均輝度は、従来のものと比較して、約５倍、輝度が得られることを実証できた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態である液晶表示素子の構成を示した図である。
【図２】本発明の他の一実施の形態である液晶表示素子の構成を示した図である。
【図３】本発明の一実施の形態であるエッジライト光源用導光体１０の平面と断面（Ａ−Ａ）を示した図である。
【図４】光学パターン１０１上に形成される印刷層２００の詳細を示した図である。
【図５】導光板１００に形成した印刷層２００をローラ６１ａ、６１ｂ間を通過させながら、印刷層２００の表面平滑化する様子を示した図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるエッジライト１１０から入射した光が、エッジライト光源用導光体１０により反射・拡散され、表示体５０に出射する光路を示した図である。
【図７】本発明の一実施の形態である導光体の製造フローチャートである。
【図８】バックライト方式の液晶表示素子の概略構造を示した図である。
【図９】フロントライト方式の液晶表示素子の概略構造を示した図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  エッジライト光源用導光体
２０  粘着層
３０、タッチパネル
４０  表面カバー
５０  表示体
１００  導光板
１０１  光学パターン１０１
２００  印刷層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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