(57)【要約】【課題】容易に製造することができ、かつ、均一に発光させることが可能な光分散ロッドを提供する。【解決手段】光が伝播するコア１１と、コアの外周面１１ａを囲繞するクラッド１３と、クラッドの外周面１３ａを囲繞するオーバークラッド１５と、を備えた光拡散ロッド１０であって、コア、クラッドおよびオーバークラッドは、熱可塑性樹脂でそれぞれ形成されており、クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、コアを構成する熱可塑性樹脂の屈折率より小さく、オーバークラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率と等しいかそれより大きく、少なくともオーバークラッドには光散乱粒子２１が混在している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が伝播するコアと、
該コアの外周面を囲繞するクラッドと、
該クラッドの外周面を囲繞するオーバークラッドと、を備えた光拡散ロッドであって、
前記コア、前記クラッドおよび前記オーバークラッドは、熱可塑性樹脂でそれぞれ形成されており、
前記クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、前記コアを構成する熱可塑性樹脂の屈折率より小さく、
前記オーバークラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、前記クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率と等しいかそれより大きく、
少なくとも前記オーバークラッドには光散乱粒子が混在していることを特徴とする光拡散ロッド。
【請求項２】
前記コアの延在方向に沿って反射層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光拡散ロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光拡散ロッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅やオフィスではＣＯ２排出量削減や省エネルギー化などを考慮して、照明や液晶ディスプレイのバックライトの光源にＬＥＤを採用したものが多く用いられている。このような背景の下、ＬＥＤなどの指向性の高い光源による光を略均一に拡散させる技術が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、耐久性が良好で均一に発光させることが容易であり、光のロスが少なく、製造コストも安いバックライトを提供するために、コアの延在方向（長手方向）に帯状の反射層が形成された光伝送チューブを備えたバックライトが開示されている。また、この特許文献１では、光量のムラを防止するために、光伝送チューブに光散乱用の微粒子を分散させ、光源ユニットに対峙する部分の微粒子配合量を多くする技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、側周面から指向性を持って高輝度に発光し、汚れなどが付着しても優れた発光特性を維持し、かつ量産性に優れた安価な光伝送チューブであって、側面輝度を任意に調節可能な光伝送チューブを提供するために、管状クラッドとコアとの間にその長さ方向に沿って、長さ方向に幅が変化する帯状の反射層が形成された光伝送チューブが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９７６０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３９５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の光伝送チューブのように、該光伝送チューブ内に光散乱用の微粒子を分散させる際に微粒子の配合量を安定的に変化させることは、特に押出成形などの連続成形手法においては困難である。また、特許文献１にはコアに達するように切傷状の切り込みを形成する方法も開示されているが、光伝送チューブ自体の強度に影響が出るという問題がある。
さらに、特許文献２の光伝送チューブでは、反射層の幅を変化させると、反射光の生じる面積が部位によって異なるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、容易に製造することができ、かつ、均一に発光させることが可能な光分散ロッドを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、光が伝播するコアと、該コアの外周面を囲繞するクラッドと、該クラッドの外周面を囲繞するオーバークラッドと、を備えた光拡散ロッドであって、前記コア、前記クラッドおよび前記オーバークラッドは、熱可塑性樹脂でそれぞれ形成されており、前記クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、前記コアを構成する熱可塑性樹脂の屈折率より小さく、前記オーバークラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、前記クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率と等しいかそれより大きく、少なくとも前記オーバークラッドには光散乱粒子が混在していることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項２に記載した発明は、前記コアの延在方向に沿って反射層が形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載した発明によれば、光拡散ロッドの端面よりコアに光を入射した場合、該コアとクラッドとの界面で全反射を繰り返しながらコアの延在方向（長手方向）に光が伝播し、臨界角を越えた光はクラッドを透過する。このとき、オーバークラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率は、クラッドを構成する熱可塑性樹脂の屈折率と等しいかそれより大きいため、全反射が起こらず光はオーバークラッドへ透過する。すると、オーバークラッドへ入射した光は、光散乱粒子によって角度の拡がりをもって光拡散ロッド外に向けて放射される。つまり、コアの延在方向（長手方向）に沿って均一に発光させることができる光拡散ロッドを得ることができる。
また、光散乱粒子を分散させる際に、粒子の配合量を安定的に変化させる必要も無いため、光拡散ロッドを押出成形などによって容易に製造することができる。
【００１１】
請求項２に記載した発明によれば、光拡散ロッドに反射層を形成したため、該反射層で光を反射させることができ、コアからクラッド側へ適量の光を透過させることができる。したがって、コアの延在方向（長手方向）に沿って光のムラが生じることなく均一に発光する光拡散ロッドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における光拡散ロッドの内部を透視した斜視図である。
【図２】図１のＡ矢視図（正面図）である。
【図３】本発明の実施形態における光拡散ロッドの一実施例を示す正面図（図２に相応）である。
【図４】本発明の実施形態における光拡散ロッドの別の態様を示す正面図（図２に相応）である。
【図５】本発明の実施形態における光拡散ロッドのさらに別の態様を示す正面図（図２に相応）である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本実施形態の光拡散ロッドの構成を示す斜視図であり、図２は図１のＡ矢視図（正面図）である。図１、図２に示すように、光拡散ロッド１０は、略柱状のコア１１と、該コア１１の外周面１１ａを覆うように形成された管状のクラッド１３と、該クラッド１３の外周面１３ａをさらに覆うように形成された管状のオーバークラッド１５と、を有している。また、本実施形態では、コア１１とクラッド１３との間に、コア１１の延在方向（長手方向）に沿って反射層１７が形成されている。なお、光拡散ロッド１０は、長手方向に沿って略均一の断面形状で形成されている。
【００１４】
コア１１は、光拡散ロッド１０の長手方向の全長に亘って形成されており、該コア１１内を光が伝播する。コア１１を構成する材料の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリカーボネートなどが挙げられる。なお、上記コア１１を構成する材料のうち、光の透過率や屈折率などを考慮すると、ポリスチレン、メチルメタクリレート・スチレン共重合体がより好ましい。また、コア１１は断面円形の外周面１１ａの一部が切り欠かれており、該切り欠かれた箇所に反射層１７が形成されている。つまり、コア１１と反射層１７とで円柱状になっており、クラッド１３の中空部１９に充填されている。
【００１５】
クラッド１３は、該クラッド１３の内周面１３ｂとコア１１の外周面１１ａおよび反射層１７の外周面１７ａとが当接するように管状に形成されている。クラッド１３を構成する材料の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリカーボネートなどが挙げられる。なお、上記クラッド１３を構成する材料のうち、光の透過率や屈折率などを考慮すると、ポリメチルメタクリレートがより好ましい。
【００１６】
オーバークラッド１５は、該オーバークラッド１５の内周面１５ａとクラッド１３の外周面１３ａとが当接するように管状に形成されている。オーバークラッド１５を構成する材料の具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、フッ素樹脂、メチルメタクリレート・スチレン共重合体、ポリカーボネートなどが挙げられる。なお、上記オーバークラッド１５を構成する材料のうち、光線の透過率や屈折率などを考慮すると、ポリスチレン、メチルメタクリレート・スチレン共重合体がより好ましい。
【００１７】
ここで、オーバークラッド１５には光散乱粒子２１が混在している。光散乱粒子２１の具体例としては、シリコン樹脂粒子やガラスなどが挙げられ、成形性や屈折率などの面から、ポリメチルシルセスオキサン粒子が好適である。
【００１８】
反射層１７は、クラッド１３の内周面１３ｂの一部を覆うように形成されている。反射層１７を構成する材料としては、白色の樹脂やアルミニウムなど、特に限定されないが、押出成形性を考慮して白色の樹脂であることが好ましい。また、反射層１７は、クラッド１３と同様にコア１１に対して屈折率が小さい材料で構成されることが好ましい。例えば、クラッド１３を構成する材料として、ポリメチルメタクリレートを用いる場合には、該ポリメチルメタクリレートに対して酸化チタンのような白色顔料を混ぜたものを採用すればよい。
【００１９】
次に、このように構成された光拡散ロッド１０の作用について説明する。
光拡散ロッド１０の長手方向の一端側からコア１１に光を入射すると、光はコア１１とクラッド１３との界面で全反射を繰り返し、光拡散ロッド１０の長手方向（軸方向）に光が伝播する。そして、臨界角を越えた光はクラッド１３を透過する。クラッド１３に対してオーバークラッド１５の屈折率は等しいか大きいため、クラッド１３とオーバークラッド１５との界面では全反射が起こらず、光はオーバークラッド１５へ抜ける。オーバークラッド１５へ入射した光は、光散乱粒子２１によって角度の拡がりをもって光拡散ロッド１０の外方へ向けて放射される。
【００２０】
つまり、光拡散ロッド１０を用いることにより、クラッド１３による長手方向（軸方向）への光の伝播効果と、オーバークラッド１５内に散りばめられている光散乱粒子２１の効果とで、光拡散ロッド１０の一端側（光源側）付近における散乱光が明るくなったり、光源から離れた場所の光量が少なくなったりといった光のムラが生じることがなく、光拡散ロッド１０の軸方向に沿って略均一の光量が得られる。
【００２１】
また、光散乱粒子２１をオーバークラッド１５内に分散配置させる際に、光散乱粒子２１の配合量を安定的に変化させる必要も無いため、光拡散ロッド１０を押出成形機などによって容易に製造することができる。
【００２２】
さらに、光拡散ロッド１０に反射層１７を形成したため、該反射層１７で光を反射させることができ、コアからクラッド側へ適量の光を透過させることができる。したがって、コア１１の延在方向（長手方向）に沿って光のムラが生じることなく均一に発光する光拡散ロッド１０を得ることができる。
【実施例】
【００２３】
次に、図３に示す実施例によって本発明を具体的に説明する。
光拡散ロッド１０のコア１１の材料としては、メチルメタクリレート・スチレン共重合体（屈折率１．５３）、商品名：エスチレンＭＳ  ＭＳ−６００（新日鐵化学株式会社製）を用いている。
【００２４】
また、クラッド１３の材料としては、ポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９）、商品名：アクリペット  ＶＨ００１（三菱レイヨン株式会社製）を用いている。
【００２５】
また、オーバークラッド１５の材料としては、メチルメタクリレート・スチレン共重合体（屈折率１．５３）、商品名：エスチレンＭＳ  ＭＳ−６００（新日鐵化学株式会社製）を用い、光散乱粒子２１の材料としては、ポリメチルシルセスオキサン粒子（屈折率１．４４）、商品名：トスパール１２０  モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）を用いている。本実施形態では、オーバークラッド１５を９９．８重量％、光散乱粒子２１を０．２重量％の割合で混合されている。本実施例では、オーバークラッド１５と光散乱粒子２１とを混合したものをオーバークラッド層２３という。
【００２６】
さらに、反射層１７の材料としては、ポリメチルメタクリレート（屈折率１．４９）、商品名：アクリペット  ＶＨ００１（三菱レイヨン株式会社製）および酸化チタン、商品名：タイペーク  ＣＲ−５０−２（石原産業株式会社製）を用い、本実施形態では、ポリメチルメタクリレートを９５重量％、酸化チタンを５重量％の割合で混合されている。
【００２７】
そして、予めオーバークラッド１５を構成する材料および光散乱粒子２１を構成する材料を上記の割合で混合して、押出成形機に投入してオーバークラッド層２３のペレットを作成する。このペレットは、直径２０ｍｍのコニカル成形機にて押し出したストランドをペレタイズ機にかけて作成する。
【００２８】
同様に、反射層１７を構成するポリメチルメタクリレートおよび酸化チタンを上記の割合で混合して、押出成形機に投入して反射層１７のペレットを作成する。このペレットは、直径２０ｍｍのコニカル成形機にて押し出したストランドをペレタイズ機にかけて作成する。
【００２９】
続いて、コア１１は、メチルメタクリレート・スチレン共重合体を直径４０ｍｍのシングル押出機に投入後、２４０℃で溶融し、共押出金型を通して押し出し成形して作成する。
【００３０】
同時に、クラッド１３は、ポリメチルメタクリレートを直径１２ｍｍのシングル押出機に投入後、２４０℃で溶融し、共押出金型にて合流して作成する。
【００３１】
さらに、オーバークラッド層２３（オーバークラッド１５と光散乱粒子２１とを混合したもの）は、直径２５ｍｍのシングル押出機に投入後、２４０℃で溶融し、共押出金型にて合流することで、光拡散ロッド１０が製造される。
【００３２】
このとき、図３に示すように、光拡散ロッド１０の直径（外径）は６ｍｍ、長さは１ｍとした。さらに詳細には、コア１１の直径は３．６ｍｍ、クラッド１３の厚さは０．２ｍｍ、オーバークラッド１５の厚さは１ｍｍとした。また、反射層１７の幅は２ｍｍとした。
【００３３】
このようにして製造した光拡散ロッド１０の両端から白色ＬＥＤにより光を入射し、オーバークラッド１５に光散乱粒子２１を含まない光拡散ロッド（従来品）と比較したところ、従来品においては端部付近の光量が多く、中心部で光量が少なくなる光のムラが生じたが、本実施例の光拡散ロッド１０では均一な出射光が確認された。
【００３４】
尚、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００３５】
例えば、本実施形態では、反射層１７を形成した場合の説明をしたが、反射層１７は無くてもよい。
また、本実施形態では、反射層１７をコア１１とクラッド１３との間に形成した場合の説明をしたが、図４に示すように、反射層１７はクラッド１３とオーバークラッド１５との間や、図５に示すように、オーバークラッド１５の外周面１５ｂに形成してもよい。なお、反射層１７は、コア１１を伝播する光を効率よく反射させて取り出すために、コア１１とクラッド１３との層間にあることが好ましい。
さらに、本実施形態では、光散乱粒子２１がオーバークラッド１５内のみに分散配置された場合の説明をしたが、光散乱粒子２１はコア１１やクラッド１３内に分散配置させてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０…光拡散ロッド  １１…コア  １１ａ…コアの外周面  １３…クラッド  １３ａ…クラッドの外周面  １５…オーバークラッド  １７…反射層  ２１…光散乱粒子  
【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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