(57)【要約】【課題】高輝度、輝度均一性及び耐久性に優れた面発光体を提供する。【解決手段】面発光体を構成する光拡散板の一方の面に、光学的に透明な樹脂からなる下塗り層を設けた後、銀鏡被膜を形成する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光体を構成する光拡散板の一方の面に、銀鏡めっきを施したことを特徴とする高輝度面発光体。
【請求項２】
面発光体を構成する光拡散板の一方の面に、有機または無機微粒子を含有した樹脂層を設け、該樹脂層の表面に銀鏡被膜を形成したことを特徴とする請求項１記載の高輝度面発光体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ディスプレイのバックライト、看板、サイン・パネルや非常灯等の表示板、スイッチ、電飾などに用いられる面発光体に関する。特に、エッジライト方式に用いられる面発光板に用いる光拡散体に関する。
【背景技術】
【０００２】
いろいろな分野で意匠性を高める手段として、また多くの情報を分かりやすく伝達する手段として、液晶ディスプレイ、サイン・パネル等の表示板が広く利用されるようになってきた。これらの表示板の多くは表示板の中に光源を設置し、光源からの光を光拡散板等を介して表示面に均一光が照射されるようにした面発光体を通して表示したい情報を可視化している。光源としては、小型蛍光灯、ＬＥＤ等が使用されている。また面状の光源としてＥＬを使用する場合もある。ＥＬはそれ自体が面状発光光源であり薄型化に適しているものの発光輝度が十分ではなく、寿命が短いという問題点を有している。
【０００３】
従来の面発光板としては光拡散板の背面に蛍光管を配置し、更にその蛍光管の裏側に反射材を配置した直下方式の面発光体であったが、全体の厚みが厚くなることから、エッジライト方式として、透明な導光板の端面に光源を配置し、導光板の表面に光拡散シートを配置した構成の面発光板が用いられるようになってきた。しかし導光板は溝加工、ドットパターン等の表面加工を必要とするため、煩雑な製造工程を必要としていた。
一方、市場からは更なる省電力化、薄型化が望まれ、また煩雑な組立工程を簡素化する方向からも導光板を用いない面発光体が提案されてきている。すなわち、面発光板として、導光板に光拡散機能を付与した光拡散板を用いて、光拡散板の端面に光源を配置し、端面からの入射光を面全体から均一に発光させる技術の提案である。
【０００４】
このような光拡散板として、光拡散板に溝を設け、その内に蛍光管を配設する方法（例えば特許文献１）、光拡散板の発光面側と反対の面に多数のＶ字状溝を並列形成させる方法（例えば特許文献２）、導光板の光出射面をサンドブラストにより粗面化して光拡散板とする方法（例えば特許文献３）等の提案がなされている。しかしこれらは光拡散板自体の加工が必要である。
省電力の面からは、面発光体をより高輝度にすることが望まれている。光拡散板の端面あるいは後面に設置した光源の照度を上げることにより面発光体の輝度は向上するが、光源の照度をあるレベル以上に上げると、光拡散板の光源付近では異常に高い輝度を示したり、光拡散板の面内でも輝度の強弱が生じるなど輝度ムラが生じてしまう。そこで、光拡散板に輝度ムラを生じない範囲の光源照度で、より輝度の高い面発光体を得ることが望まれている。
【０００５】
面発光板としての輝度を向上させる方法に反射材の併用が提案されている。反射板上に導光板を設け（例えば特許文献４）たり、導光板の光源に近い表面の一部の反射層と、裏面全体の反射層とを組み合わせる方法（例えば特許文献５）など構成面からの提案もあるが、十分な反射特性は得られていない。いずれにしても、反射材料としては反射率のより高い材料が好ましく使用される訳であり、例えばアルミニウムの金属箔、あるいは基材上にアルミニウムの蒸着、スパッタリングを行い、アルミニウムの薄膜を形成させ使用しているのが実状である。アルミニウムの薄膜形成方法での改良も行われているが、やはり、より反射率の高い銀に比べて、未だ十分に満足できる反射特性は得られていない。
【０００６】
本発明者等は、銀鏡めっきを用いた光拡散板を作製することにより、銀が持つ非常に高い正反射の能力を落とさないで拡散反射を上げることにより、光源からの光をより有効に、高輝度でかつ輝度ムラがない均一な光が発光できる面発光体を得られることを見出した。
【特許文献１】特開平１１−０２４５８１号公報
【特許文献２】特開平１１−０６４６４３号公報
【特許文献３】特開平０８−０１５５３０号公報
【特許文献４】特開平０５−１７３１３２号公報
【特許文献５】特開平０９−１６７８６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、高輝度、均一性及び耐久性に優れた面発光体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、高輝度で輝度ムラがない面発光体について検討した結果、面発光体を構成する光拡散板の一方の面に、銀鏡被膜を形成した光拡散板を用いることにより、好ましくは光学的に透明な樹脂層（以下、下塗り層という）を施した後、その上に銀鏡被膜を形成した光拡散板を用いることにより、光源からの入射光を効率的に発光面に導くことができる高輝度面発光体を得ることができた。更に該下塗り層に有機または無機微粒子を含有することにより、高輝度で輝度ムラがない高輝度面発光体を得ることができた。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、高輝度で輝度ムラがない均一な発光面を持つ面発光体を得ることができる。これにより、光源から出力された光を効率良く面発光させることができる面発光体を得ることができ、省電力化、薄型化、小型化が可能になり、各種ディスプレイ等の表示用途等に広く使用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
光の反射には、光の入射角と反射角が等しい正反射と光の反射角が不定で全方向に散乱される拡散反射があり、合わせたものが全反射率となる。正反射率が大きいと、入射光をそのまま反射光として再現してしまうため、わずかな輝度ムラも再現してしまうことになる。一方、拡散反射率が大きいと光の散乱が大きく輝度ムラは解消できるものの全反射率自体が低下してしまい暗い面になってしまう。よって正反射率を落とさないで拡散反射率を上げることができれば、同じ光源で、より高輝度でかつ輝度ムラがない均一な光が発光できる面発光体を得ることができる。
【００１１】
本発明の高輝度面発光体は、面発光体に用いられる光拡散板の一方の面に直接銀鏡めっきを施し、光拡散板の裏面から漏れる光を効率よく光拡散板に戻して、面発光体からの面発光として有効に用いることができる。
従来、光拡散板と反射材との組み合わせる手段もあるが、光拡散板と反射板を接着したり、積層して密着させることが必要であり、接続部での光のロスを考える必要があったが、本発明に係わる光拡散板は、裏面に直接銀鏡めっきを行うことから、前述の問題を解決することができた。また光拡散板から裏面に漏れた光を拡散させて銀鏡被膜で反射させ再び拡散光として光拡散板に戻すことにより、細かい輝度ムラをも改善し面発光体からはより均一な面発光が得られることが可能となった。
【００１２】
本発明に係わる光拡散板に銀鏡めっきを実施するためには、光拡散板に銀鏡めっきを実施する面を銀鏡被膜を形成するのに適した表面にするため、前処理として下塗り層を設け、次に銀鏡反応により銀を析出させるための活性化処理を行うことが好ましい。そして銀鏡めっきを実施することによって銀鏡被膜を形成させる。その後、洗浄を繰り返した後、乾燥し、銀鏡被膜の上に保護層を設けることによって行われる。
【００１３】
本発明に係わる光拡散板に銀鏡めっきの前処理としての下塗り層を設ける場合、光学的に透明な樹脂が好ましく用いられるが、銀鏡被膜からの反射拡散光を得るため、有機または無機微粒子を添加することがより好ましい。下塗り層の膜厚は次の活性化処理のために３〜２０μ程度とすることが好ましい。
【００１４】
光学的に透明な樹脂としては、例えば、アクリル系、ビニル系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリエーテル系、ウレタン系、エポキシ系などの単独重合体、または共重合体また紫外線または電子線硬化型樹脂などが挙げられる。
【００１５】
有機または無機微粒子としては、上記樹脂と非相溶のものが好ましく、無機物の微粒子としては、金属酸化物（例えば、二酸化珪素、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等）、アルカリ土類金属塩（例えば、硫酸塩や炭酸塩であって、具体的には硫酸バリウム、炭酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム等）やガラス、クレー、タルク、ケイソウ土、ケイ酸アルミニウム、合成ゼオライト等を用いることができる。
【００１６】
有機物の微粒子としては安定性の面から、熱による軟化が６０℃以下で起こらないものが望ましい。例えば、微細セルロース、セルロースエステル（例えば、セルロースアセテートプロピオネート等）、セルロースエーテル（例えば、エチルセルロース等）、合成樹脂等である。合成樹脂の例としては、例えばアルキルメタクリレート、アルコキシアルキルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレンなどの単独もしくは組み合わせ、又はこれらとアクリル酸、メタクリル酸、α，β−不飽和ジカルボン酸、ヒドロキシアルキル−アクリレートまたは−メタクリレート、スルホンアルキル−アクリレートまたは−メタクリレート、スチレンスルホン酸等の組み合わせを単量体成分とするポリマー、またポリエチレン等のビニル系合成樹脂、テフロン（登録商標）等のフッ素系合成樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＳ樹脂なども用いることができる。
【００１７】
有機または無機微粒子の添加量は下塗り層に用いる樹脂量の０．０１〜５０質量％、好ましくは０．０５〜２０質量％である。微粒子材料の粒子形状及び粒子径には特別な限定はないが、通常０．０１〜２５μｍ、特に０．０４〜１５μｍの平均粒子径を持つ粒子が好ましい。
【００１８】
本発明に係わる光拡散板はアクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、環状オレフィン樹脂等の樹脂、あるいはガラス等からなり、厚さは２〜２０ｍｍ程度で、用途によって適宜選択される。樹脂、ガラス中には、光を拡散させるために有機、無機微粒子を混合しても良い。また相溶性の異なる樹脂、ガスの気泡を混合させても良い。透明性を維持させる場合には、樹脂、ガラスの屈折率により、添加する微粒子の屈折率、粒子径を選定する。
【００１９】
光源としては、線状光源として蛍光管、点光源としてＬＥＤ発光素子が挙げられるが、特に小型化、省電力、長寿命の面からＬＥＤ発光素子が好ましく使用される。ＬＥＤ発光素子としては、チップ状の素子、ランプ状の素子等があるが、特に限定されず、用途によって選択、使用することができる。また、ＬＥＤ発光素子を複数使用しても良く、全て同一の発光色のものであっても、発光色の異なる２種以上を組み合わせて使用しても良い。
【００２０】
反射材を配置した光拡散板の表面から均一に出た光は、そのまま使用できるが、更に集光板、偏光板等を通して使用する場合もある。
【００２１】
通常の反射に用いる銀鏡めっきは、形成された銀鏡被膜の表面を反射面として用いるが、本発明に係わる光拡散板に形成される銀鏡めっきは通常と異なり、形成された銀鏡被膜の裏面を反射面として用いる。このため、光拡散板に前処理として行う下塗りの表面を平滑にしておくことが好ましい。
【００２２】
本発明に係わる光拡散板に実施する銀鏡めっきの方法について更に具体的に説明する。
【００２３】
各処理工程に先立ち、前処理として光拡散板の表面を清浄化して銀鏡被膜被形成表面を形成することが好ましい。すなわち、光拡散板が、ポリカーボネート樹脂等のプラスチック樹脂の場合には、表面の油、その他の汚れをイソプロピルアルコール等の溶剤、洗剤等の素材を傷めない前処理剤を用いて脱脂し、充分に乾燥させる。光拡散板がガラスである場合には、エチルアルコール等で脱脂する。
【００２４】
更に、清浄化した後の光拡散板の一方の表面に下塗り層を設ける。光学的に透明な樹脂、有機、無機微粒子等からなる下塗り層を形成させるには、均一な塗膜が得られるのであれば、塗布方法は特に限定する必要はないが、スプレー塗布が一般的である。また連続で塗布する場合、マイクログラビア等のロールコーターを用いることもできる。このようにして、光拡散板表面に清浄な銀鏡被膜被形成表面を形成することができる。
【００２５】
続いて、この清浄な銀鏡被膜被形成表面に対して、塩化第１スズ等を含有する活性化処理液を用いて活性化処理を行い、下塗り層表面に銀を析出させるための触媒として第１スズイオンを担持させる。前記活性化処理液を用いて処理する方法としては、前記活性化処理液中に銀鏡被膜被形成表面を形成した基材を浸漬するか、又は銀鏡被膜被形成表面に活性化処理液を塗布することにより実施する。特にスプレー塗布は好適である。
【００２６】
次いで、活性化処理液による活性化処理工程で基材表面に余分に付着した活性化処理液を脱イオン水又は精製蒸留水で洗浄することが好ましい。この洗浄液には例えば特開平６−３８８６０号公報に記載されたような界面活性剤を含んでいても良い。
【００２７】
上記の洗浄の後、金属塩化合物による処理を行うことが好ましい。前記金属塩化合物として好ましいものは銀であり、特に硝酸銀が好適である。この処理工程は、上記金属塩化合物の水溶液に基材を浸漬するか、あるいは金属塩化合物の水溶液を基材表面に塗布することにより実施される。特に、スプレー塗布は好適である。
【００２８】
続いて、銀鏡用めっき液を用いた銀鏡反応処理を行う。例えば以下のような銀鏡用めっき液を使用することにより、均一な光沢を有し、しかも下塗り層からなる銀鏡被膜被形成表面に対する強固な密着性を発現することができる。
【００２９】
銀鏡用めっき液は、例えば以下のようにして調製される。すなわち、まず、水、好適には脱イオン水１リットルに対して、硝酸銀１〜２０ｇ、好ましくは３〜１５ｇと、２８％アンモニア水溶液２〜１５０ｇ、好ましくは５〜７５ｇと、例えば、モノエタノールアミン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、２−アミノ−２−ヒドロキシメチル−１,３−プロパンジオール、１−アミノ−２−プロパノール、２−アミノ−１−プロパノール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン等のアミノアルコール化合物、及び、例えば、グリシン、アラニン、グリシンナトリウム等のアミノ酸又はその塩よりなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物０〜５０ｇ、好ましくは０〜１０ｇとを含有する銀溶液（Ａ）を調製する。
【００３０】
別に、脱イオン水１リットルに対して、例えば、硫酸ヒドラジン又はヒドラジン水和物等のヒドラジン化合物１〜５０ｇ、好ましくは２〜１５ｇと、水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム０〜２０ｇ、好ましくは０〜１０ｇと、上記銀溶液（Ａ）と同様のアミノアルコール化合物及びアミノ酸又はその塩よりなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物０〜５０ｇ、好ましくは０〜１０ｇとを含有する還元溶液（Ｂ）を調製する。
【００３１】
また、銀溶液（Ａ）及び／又は還元溶液（Ｂ）へのアミノアルコール化合物及びアミノ酸又はその塩よりなる群から選ばれる少なくとも１つの化合物の配合量は、これらの液を混合して得られるめっき液において、めっき液１リットルあたり、合計量が１〜５０ｇ、好ましくは３〜１０ｇとなるように調整することが好ましい。
【００３２】
上記により得られた銀溶液（Ａ）と還元溶液（Ｂ）とを別々の圧送タンクに収納しておき、各溶液用のスプレーガンによって、両溶液を同時に銀鏡被膜被形成表面に吹き付けて銀鏡反応処理を行い、銀鏡被膜を形成する。処理後、脱イオン水又は精製蒸留水で洗浄する。
【００３３】
形成された銀鏡被膜は、特開２００４−１６９１５７号公報に記載されている処理、すなわち銀と反応もしくは親和性を有する有機化合物を含む溶液で処理することができる。この処理は、上記有機化合物の溶液に基材を浸漬するか、あるいは有機化合物の溶液を基材表面にスプレー塗布することにより実施される。処理後は、脱イオン水又は精製蒸留水で洗浄する。
【００３４】
更に、この銀鏡被膜上に銀鏡被膜を保護し、耐食性、耐摩耗性、耐変色性等を一段と向上させるために保護層を設ける。保護層に用いられる樹脂としては、通常のクリアーコートに用いられるアクリル系、シリコン変性アクリル系、フッ素系、エポキシ系、アルキッド系、変性ウレタン系等の樹脂、また紫外線、電子線硬化型樹脂が用いられる。
【００３５】
また保護層中には、必要に応じて、安定化剤、微粒子等を、また特開２００４−１６９１５７号公報に記載されている、銀と反応もしくは親和性を有する有機化合物を適宜含有することができる。この保護層を設けるには下塗り層と同様にスプレー塗布が一般的であるが、均一な塗膜が得られるのであれば、特に限定する必要はない。
【００３６】
以下、実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明の内容は実施例に限られるものではない。尚、部及び％は質量部、質量％を示す。
【実施例１】
【００３７】
ポリカーボネートからなる光拡散板の表面を脱脂、水洗、乾燥した。市販の下塗り液（大橋化学工業製のアンダークリヤーＮo．０１２８）を、硬化剤（大橋化学工業製のアンダークリヤー用硬化剤−Ｎ）と共にシンナーに、１０：２：４の割合で混合した液に粒子径６μｍのポリメチルメタクリレート微粒子を樹脂に対して５質量％加え十分撹拌した後、スプレー塗布し、シンナーを蒸発させた後、７０℃で１時間加熱乾燥して銀鏡被膜被形成表面を得た。
【００３８】
この銀鏡被膜被形成表面に、水１リットルあたり、塩化水素として０．１５モルの塩酸、０．０６モルの塩化第１スズを含む活性化処理液をスプレーガンで吹き付けて活性化処理を行い、精製水にて洗浄した。続いて脱イオン水１リットルに硝酸銀１０ｇを溶解した水溶液をスプレーガンで吹き付けて処理した後に銀鏡用めっきを行った。
【００３９】
銀鏡用めっき液は、次のようにして調製した。先ず、脱イオン水１リットルに硝酸銀２０ｇを溶解して（１）液とし、別に、脱イオン水１リットルに２８％アンモニア水溶液１００ｇ、モノエタノールアミン５ｇを溶解して（２）液とし、使用前に、これら（１）液及び（２）液を１対１で混合してアンモニア性銀溶液とした。次に、脱イオン水１リットルに硫酸ヒドラジン１０ｇ、モノエタノールアミン５ｇ及び水酸化ナトリウム１０ｇを溶解して還元溶液とした。
【００４０】
このように調製したアンモニア性銀溶液と還元溶液を、上記の活性化処理を施した銀鏡被膜被形成表面に、２頭スプレーガンを使用して同時に吹き付けて銀鏡被膜を形成させ、精製水にて洗浄した。
【００４１】
上記銀鏡被膜表面に保護層として、大橋化学工業製トップコートＴＤＭクリヤー）と硬化剤（大橋化学工業製トップコート用硬化剤ＬＰ）とシンナーを６：１：４の割合で混合し、十分撹拌した後、スプレー塗布し、約７０℃で６０分乾燥させることにより保護層を形成した。このようにして、一方の面に銀鏡被膜を形成した光拡散板を得た。
【実施例２】
【００４２】
実施例１の下塗り層のポリメチルメタクリレート微粒子の代わりに、粒子径５０ｎｍの酸化チタンの微粒子を樹脂に対して１質量％加えた以外は、実施例１と同様にして、一方の面に銀鏡被膜を形成した光拡散板を得た。
【実施例３】
【００４３】
実施例１の下塗り層のポリメチルメタクリレート微粒子の代わりに、粒子径１〜２μの酸化アルミニウム微粒子を１０質量％加えた以外は、実施例１と同様にして、一方の面に銀鏡被膜を形成した光拡散板を得た。
【実施例４】
【００４４】
ポリカーボネートからなる光拡散板の表面を脱脂、水洗、乾燥した。市販の下塗り液（大橋化学工業製のアンダークリヤーＮo．０１２８）を、硬化剤（大橋化学工業製のアンダークリヤー用硬化剤−Ｎ）と共にシンナーに、１０：２：４の割合で混合し、十分撹拌した後、スプレー塗布し、シンナーを蒸発させた後、７０℃で１時間加熱乾燥して、微粒子を含まない銀鏡被膜被形成表面を得た以外は、実施例１と同様にして、一方の面に銀鏡被膜を形成した光拡散板を得た。
【００４５】
＜比較例１＞
ポリカーボネートからなる光拡散板の一方の表面にアルミニウムターゲットを用いてスパッタリングを実施し、一方の面にアルミ薄膜を形成した光拡散板を得た。
【００４６】
＜評価＞
実施例１〜４、比較例１で得られた光拡散板の両端面に接して光源である陰冷極管を配置し、銀鏡被膜形成面を裏側として面発光体を作製した。陰冷極管に電源を接続し発光させ、面発光体の表面から発光する白色光の状態を観察した。結果を下記に示す。
【００４７】
実施例１：面発光体からの光は輝度も高く、均一な発光が得られ良好であった。
実施例２：面発光体からの光は輝度も高く、均一な発光が得られ良好であった。
実施例３：面発光体からの光は輝度も高く、均一な発光が得られ良好であった。
実施例４：面発光体からの光の輝度は高く、実用上問題ない程度の僅かな光の濃淡がある発光であった。
比較例１：面発光体から均一な発光が得られたが、輝度は低くやや暗い感じであった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の高輝度面発光体の活用例としては、各種ディスプレイのバックライト、看板、サイン・パネルや非常灯等の表示板、スイッチ、電飾などに用いられる。特にエッジライト方式に好ましく用いられる。