JP2013143301A - 面光源装置用アクリルキャストシート及びそれを用いた面光源装置用導光体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー加工性及び寸法安定性に優れたアクリル樹脂キャストシート、及びそれを用いた面光源装置用導光体及び面光源装置を提供する。
【解決手段】１０５℃で６時間加熱した際の主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が２％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が１％以下であり、且つ熱重量減少測定における１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）と、２６０℃ 荷重１０ｋｇにおけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が特定の関係式を満たす面光源装置用アクリルキャストシート。
【選択図】図１

Description

本発明は、エッジライト方式の面光源装置を構成するのに用いられるアクリルキャストシートに関するものであり、特にレーザー加工性及び寸法安定性に優れたアクリルキャストシート、及びそれを用いた面光源装置用導光体及び面光源装置に関するものである。

エッジライト方式の面光源装置は、例えば、デスクトップパソコンや携帯用ノートパソコン等のモニター、液晶テレビ等の表示部として使用される液晶表示装置のバックライトに好適である。

液晶表示装置は、基本的にバックライトと液晶表示素子とから構成されている。バックライトとしては、液晶表示装置のコンパクト化の観点からエッジライト方式のものが多用されている。エッジライト方式のバックライトにおいては、矩形板状の導光体の少なくとも１つの端面を光入射端面として用いて、該光入射端面に沿って直管型蛍光ランプなどの線状または棒状の一次光源あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）などの点状の一次光源を配置し、該一次光源から発せられた光を導光体の光入射端面に入射させて導光体内部へと導入し、該導光体の２つの主表面のうちの少なくとも一方に設けられた光出射機構により散乱・反射することで該導光体の２つの主表面のうちの一方である光出射面から出射させるようにしている。導光体の光出射面から出射した光は、光出射面上に配置される光拡散フィルムなどの光拡散素子及びプリズムシートなどの光偏向素子により拡散され所要の方向へと偏向される。導光体の２つの主表面のうちの他方である裏面からも光は出射し、この光を導光体へと戻すために、裏面に対向して光反射シートなどの光反射素子が配置される。

導光板に光を入射させる一次光源としては、低消費電力、駆動回路の簡略性等の観点から、ＬＥＤが広く用いられる。ＬＥＤは、導光体の光入射端面と対向するように適宜の間隔をもって配置され、それらから発せられる光の最大強度光の方向が互いに平行となるように配置されるが、点状の光源であるが故、ＬＥＤに正対する部分と隣接するＬＥＤ間の部分の明暗斑（ホットスポット）が発生しやすい。

ホットスポットを低減する方法としては、ＬＥＤに正対する部分の光出射機構の密度に対して、ＬＥＤ間の光出射機構の密度を高くして明暗斑を軽減する方法や、光入射端面に特定の形状を形成し、ＬＥＤから導光体に入射する光を広げる方法が知られている。

光入射端面に形状を付与するために、例えば特許文献１では、成型用型部材の光入射端面に相当する部分に導光体の厚みと平行な方向に複数の溝を形成し、射出成形により形状を転写する方法が提案されている。しかしながら、成形用型部材からの形状転写により光入射端面に形状を付与する場合には、品種毎に型部材を準備する必要がある。さらに、液晶テレビやデスクトップパソコンのモニターのような大型の液晶表示装置に用いる面光源装置用導光体を製造するためには、大型の型部材を準備する必要があるといった課題がある。

そこで、導光体を製造するに際して、成形用型部材からの形状転写を用いることなしに光入射端面に形状を付与する方法も広く行われており、例えばアクリル樹脂シートからなる導光体の光入射端面に、導光体の厚みと平行な方向にレーザー光を照射し、直接、複数の溝を形成する方法が用いられている。

特開平１０−２９３２０２号公報

このようなレーザー照射加工により光入射端面に溝形状を付与する場合、導光体素材として従来のアクリルキャストシートを用いるとレーザー照射加工面が発泡し、その部分で入射光が強く散乱する傾向があるため、光学設計が複雑になる。

一方アクリル押出シートを用いた場合、レーザー照射加工面は平滑面となり、光学設計は容易となるが、アクリル押出シートは溶融押出プロセスにより製造するため加熱による寸法変化が大きく、特にシートの縦横方向（主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向）での加熱収縮率差の絶対値が大きい。そのため導光体として使用した場合に、熱によりそりなどの変形を生じたり、レーザー照射加工により形成した溝形状が変形し、光学特性が変化してしまうという課題があった。

本発明の目的は、以上のような技術的課題に鑑みて、容易にホットスポットおよび変形の問題を解決して高品位の面光源装置を得ることを可能にする、レーザー加工性及び寸法安定性に優れたアクリル樹脂キャストシート、及びそれを用いた面光源装置用導光体及び面光源装置を提供することにある。

本発明は、１０５℃で６時間加熱した際の主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が２％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が１％以下であり、且つ熱重量減少測定における１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）と、２６０℃ 荷重１０ｋｇにおけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が下記（１）式を満たす面光源装置用アクリルキャストシートである。

また本発明は、１０５℃で６時間加熱した際の主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が２％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が１％以下であり、且つ熱重量減少測定における１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）と、２６０℃ 荷重１０ｋｇにおけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が前記（１）式を満たす面光源装置用アクリルキャストシートの光入射端面に、厚み方向に平行な複数の溝をレーザー照射加工により形成する、面光源装置用導光体の製造方法である。

本発明によれば、従来のアクリルキャストシートと同等の寸法安定性と、押出シートと同等のレーザー加工面の平滑性を有するアクリルキャストシートが提供され、これによりホットスポットを効果的に低減しつつ、熱変形が起こりにくい面光源装置用導光体を得ることが可能になる。

本発明の導光体を用いたエッジライト方式面光源装置の一形態を示す模式的構成図である。 図１の面光源装置における導光体の光入射端面を示す模式的部分拡大図である。 本発明方法による面光源装置用導光体の製造に際し使用される板状導光体素材を製造するための装置の一例を示す模式的構成図である。 実施例で作製した面光源装置用導光体サンプルの模式図である。 実施例で面光源装置の光学評価に用いた評価系の模式図である。 実施例１及び比較例１〜２で作製した面光源装置用導光体（Ｂ１及びｂ１〜ｂ２）の溝部の表面観察結果を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本発明方法の導光体を用いたエッジライト方式面光源装置の一形態を示す模式的構成図であり、図２はその光入射端面の部分拡大図である。図１に示されているように、面光源装置は、点状の一次光源としてのＬＥＤ２２と、該ＬＥＤから発せられる光を導光する板状の導光体２４と、光拡散素子２６と、第１の光偏向素子２８と、第２の光偏向素子３０と、光反射素子３２とを備えている。

導光体２４は、図１における上下方向を厚み方向としており、紙面と垂直の方向に広がりをもっており、全体として矩形板状をなしている。導光体２４は、４つの側端面を有しており、そのうちの１対の側端面のうちの一方が光入射端面２４１とされ、該光入射端面と対向するようにＬＥＤ２２が隣接配置されている。尚、ここでは導光体２４が１つの光入射端面２４１を有するが、本発明はこれに限定されるものではなく、所望により１対の側端面の双方、或いは２対の側端面の全てを光入射端面としてもよい。この場合、全ての光入射端面と対向するようにＬＥＤが隣接配置される。

導光体２４の光入射端面２４１に略直交する２つの主表面のうちの一方である上面が光出射面２４２とされている。ここでは該光出射面２４２は、平滑面（鏡面）からなるが、これに限定されるものではなく、光出射面にレンチキュラーレンズ形状や、プリズム形状、マイクロレンズ形状などを付与することができる。

尚、ＬＥＤ２２は、複数設けられていてもよい。この場合、複数のＬＥＤ２２は、図１の紙面と垂直の方向に適宜の間隔をもって配置され、それらから発せられる光の最大強度光の方向が互いに平行となるように配置するのが好ましい。

導光体２４の光出射面２４２と反対側の主面（裏面）２４３には、光出射機構２０１が形成されている。光出射機構は、公知の印刷ドットやレーザードットなどからなる。

導光体２４の光入射端面２４１には、ホットスポットを軽減することを目的とした形状が付与されている。この形状は、図２の部分拡大図に示すように導光体２４の厚み方向に平行な複数の溝形状からなる。光入射端面にこのような溝形状を付与することで、ＬＥＤから発せられる光が光入射端面から導光体内に入射する際に溝部で屈折し、ＬＥＤの配列方向（図１における紙面と垂直の方向）に広げられ、隣接するＬＥＤ間に発生する暗部まで光が到達するようになるため、ホットスポットを効果的に軽減することができる。

溝部の形状としては、図２では連続な曲面の繰り返しからなる形状を示したが、これに限定されるものではなく、光入射端面に対して傾斜した１対の平面の繰り返し（のこ刃形状）、円弧状の曲面の繰り返し、これらの組み合わせであっても良い。複数の平面や曲面を繰り返す場合には、それぞれの面の連結部で急激に角度が変化するとその部分で輝線が発生し易いため、連続的に滑らかに角度が変化する形状が好ましい。また、複数の溝部は、連続して形成されていても良いし、間欠的に形成されていても良く、それぞれの溝の幅、深さは、同一のものを配列しても良いし、異なる形状を組み合わせたものであっても良い。

前記溝部は、光入光端面に対してレーザー照射加工を施すことによって形成され、その表面は気泡や凹凸を含まず、平滑な面（鏡面）であることが好ましい。レーザー加工面に気泡や凹凸が含まれると、その部分で入射光の散乱が起こり、光入光端面近傍で光が出射してしまうため、面光源装置全体で均一な輝度が得られにくくなる。

レーザー照射加工により前述のような鏡面を得るためには、アクリル押出シートが広く用いられる。しかしながら、アクリル押出シートは溶融押出プロセスにより製造するため、加熱による寸法変化が起こり易く、特にシートの縦横方向（主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向）での加熱収縮率差の絶対値が大きい。ここで、前記２方向は、シート成形プロセスにおけるシートの幅方向と流れ方向のいずれかを指す。加熱による寸法変化が大きいと、高温環境下で使用した場合、導光板にそりが発生したり、レーザー照射加工により形成した溝部の形状が変形し、発光品位の低下を招く。また通常の使用環境でも、導光体の入射端面はＬＥＤからの放射熱にさらされるため、そりや変形の問題が発生し易い。このような問題を解決し、安定な光学特性を持った導光体を得るためには、導光体素材であるアクリルシートを１０５℃で６時間加熱した際の主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が２％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が１％以下であることが好ましく、より好ましくは主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が１％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が０．５％以下である。

一方、従来のアクリルキャストシートは、加熱による寸法変化が小さく、方向依存性も小さいため、そりや変形の問題を効果的に解決することができるが、レーザー照射加工を施した場合に加工面が発泡し易いため、鏡面を得ることが困難である。

本発明者らは、このレーザー照射加工面の面状態に影響する因子の１つとして、レーザー照射加工に付される板状のアクリル樹脂からなる導光体素材の熱重量減少測定による１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）とメルトフローレート（ＭＦＲ）との組合せを見出した。即ち、後述のキャスト製板法により製造され、Ｔ_１０％及びＭＦＲが下記（１）式を満たす板状の導光体素材を用いることで、そりや変形の問題を解決しつつレーザー照射加工における面状態を容易に適切なもの（即ち平滑な鏡面）とすることができる。

前記（１）式の右辺の値は、メタクリル酸メチルと供重合させる単量体の種類、比率や重量平均分子量、ポリマー末端構造等により制御することができる。

導光体２４としては、図１に示される様な全体として一様な厚さの板状のものの他に、光入射端面２４１から反対端面の方へと次第に厚さが小さくなる様なくさび状のもの等の、種々の断面形状のものを使用することができる。

導光体２４の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１５ｍｍである。

光拡散素子２６は、導光体２４の光出射面２４２上に配置されており、たとえば光拡散フィルム（拡散シート）からなる。光出射面２４２から出射される光の指向性が所望の出射角度、視野角を持つ場合においては、光拡散素子２６を省略してもよい。

第１の光偏向素子２８は光拡散素子２６上に配置されており、第２の光偏向素子３０は第１の光偏向素子２８上に配置されている。すなわち、第１の光偏向素子２８と導光体の光出射面２４２との間に光拡散素子２６が介在している。

第１及び第２の光偏向素子２８，３０は、導光体２４に近い側の光入射端面と、該光入射端面と反対側の出光面とを備えており、出光面は互いに平行に配列された複数のプリズム列を含むプリズムシートからなる。但し、第１の光偏向素子２８と第２の光偏向素子３０とでは、出光面の複数のプリズム列の延在方向が互いに直交している。

ここでは、第１の光偏向素子２８の出光面の複数のプリズム列の延在方向は光入射端面２４１と平行であり、第２の光偏向素子３０の出光面の複数のプリズム列の延在方向は光入射端面２４１と垂直である。但し、これに限定されない。第１の光偏向素子２８の出光面の複数のプリズム列の延在方向及び第２の光偏向素子３０の出光面の複数のプリズム列の延在方向の双方が、光入射端面２４１に対して斜めで且つ互いに直交しているものであってもよい。

第１及び第２の光偏向素子２８，３０の厚さは、例えば３０〜３５０μｍである。

光出射面２４２から出射される光が所要の方向に分布のピークを持つような場合においては、第１または第２の光偏向素子２８，３０を省略してもよい。また、光出射面２４２から出射される光または光拡散素子２６から出射される光の角度分布が、光偏向を要することなく所要の用途（たとえば看板）での使用を可能となすような場合には、第１または第２の光偏向素子２８，３０を省略してもよい。

光反射素子３２としては、例えば表面に金属蒸着反射層を有するプラスチックシートや、顔料を含有させた白色のシート、発泡シートなどの光反射シートを用いることができる。前記顔料としては、例えば、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が挙げられる。尚、導光体２４の光入射端面として利用される端面以外の端面にも反射部材を付することが好ましい。裏面２４３から出射される光の量が無視し得る程度に少ない場合においては、光反射素子８を省略してもよい。

以上のようなＬＥＤ２２、導光体２４、光拡散素子２６、第１及び第２の光偏向素子２８，３０及び光反射素子３２からなる面光源装置の発光面（第２の光偏向素子３０の出光面）上に、液晶表示素子を配置することにより液晶表示装置が構成される。液晶表示装置は、図１における上方から液晶表示素子を通して観察者により観察される。

なお、第２の光偏向素子３０の出光面上に、第２の光拡散素子を隣接配置して、画像表示の品位低下の原因となるぎらつきや輝度斑などを抑止し、画像表示の品質を向上させることができる。

次に、以上のような面光源装置用導光体を製造するための本発明による製造方法の実施形態を説明する。

先ず、光入射端面に溝形状が形成されていない導光体素材を製造する。この導光体素材は、アクリル樹脂からなり、Ｔ_１０％及びＭＦＲが前記（１）式を満たす板状のもの（アクリルシート）であり、導光体２４と同等の厚みを有する。

アクリルシートの熱重量減少測定による１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）の測定は、差動型示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ：リガク社製 ＴＧ８１２０）を用いて、次のようにして行うことができる。サンプル重量は５ｍｇとし、低温揮発成分の影響を排除するため、２０℃／分の昇温速度で１００℃まで加熱後、１０分間保持する。その後、５℃／分の昇温速度で４５０℃まで加熱しながら重量減少を測定し、１００℃、１０分保持後の重量を基準として、重量減少率が１０％となるときの温度をＴ_１０％とする。なお、測定はすべて窒素雰囲気下で行い、試料パンとしてはアルミパンを使用することができる。

アクリルシートのメルトフローレート（ＭＦＲ）の測定は、試験温度を２６０℃、荷重重さを１０ｋｇとすること以外は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準拠した方法により、行うことができる。
アクリルシートの加熱による寸法変化の測定は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ６７１８−１に準拠した加熱収縮率測定により行い、加熱条件は、１０５℃、６時間とした。

導光体素材は、たとえば、上下に相対するように配置された２個のエンドレスの金属回転ベルトとその両側辺部でベルト間に挟まれたガスケットとでシールされて構成される鋳型にメタクリル酸メチルのシラップを連続的に注入し重合させて板を得る製板法により製造される。この方法は、公知の連続キャスト製板法であり、たとえば、
２０℃での粘度が０．５Ｐａ・ｓ以上で重合体含有率が１０〜４０重量％であるメタクリル酸メチル系シラップに１種以上の重合開始剤を添加し、このシラップを鋳型に供給して５０〜１００℃の温度に加熱し重合体含有率が少なくとも７０重量％に達した後、重合中のシラップ温度とほぼ同じかもしくはそれ以上の温度下で自生する重合発熱を利用して重合を行うことを特徴とするアクリル板状重合体の製造方法、
が挙げられる。

ここで、好ましくは、重合中のシラップ温度とほぼ同じかもしくはそれ以上の温度が６０〜１５０℃である。また、好ましくは、自生する重合発熱を利用して重合するシラップのピーク温度が１０５〜１４０℃である。また、好ましくは、鋳型が上下に相対するように配置され、同一方向に同一速度で走行する２個のエンドレスベルトと、その両側辺部でエンドレスベルトに挟まれて走行する連続したガスケットとで構成される鋳型である。

本発明で用いられるシラップの原料となる単量体は、メタクリル酸メチル単独またはメタクリル酸メチルを主成分とする単量体混合物であり、単量体混合物の場合メタクリル酸メチルは８０重量部以上であることが望ましい。

メタクリル酸メチルと共に使用される単量体としては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸ベンジル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、アクリル酸ベンジル等のアクリル酸エステル、スチレン、α−メチルスチレン等が挙げられる。

上記の単量体を重合してシラップを得るのに使用される重合開始剤としては、例えば、ジ−イソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機過酸化物；２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、１，１’−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４，４−トリメチルペンタン）等のアゾ化合物が挙げられる。重合開始剤の添加量は、通常単量体に対して０．０１〜０．５重量部であるが重合温度や目的とする重合体転化率によって適宜決定される。

シラップを得るに当っては、必要に応じて分子量調整剤を使用することができる。具体的にはアルキル基または置換アルキル基を有する第１級、第２級または第３級のメルカプタン、例えば、ｎ−ブチルメルカプタン、ｉ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｓ−ブチルメルカプタン、ｓ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタン等が挙げられる。分子量調整剤の使用量は特に限定されないがシラップに対して０．０１〜１．０重量部の範囲である。

上記の単量体から製造されるシラップは、２０℃での粘度が０．５Ｐａ・ｓ以上で重合体含有率が１０〜４０重量％であることが必要である。シラップの粘度が０．５Ｐａ・ｓ未満または重合体含有率が１０重量％未満では重合時間が長くなり、一方、重合体含有率が４０重量％を越えると重合開始剤の混合や鋳型へのシラップの供給が困難となる。

上記の粘度及び重合体含有率を有するシラップは、公知の方法、例えば特公昭４０−３７０１号公報、特公昭４７−３５３０７号公報、特公昭５３−３９９１８号公報等に記載の方法により製造することができる。

次に、上記のシラップに添加される重合開始剤としては、上述のシラップを得る際に用いられる重合開始剤と同様のものが使用される。重合開始剤の添加量は、通常シラップに対して０．０３〜１．０重量部が好ましい。

なお、本発明で用いられるシラップには、さらに必要に応じて各種の添加剤、例えば分子量調整剤、酸化安定剤、可塑剤、染料、顔料、離型剤、紫外線吸収剤等を添加してもよい。

本発明のアクリル板状重合体を得るのに使用される鋳型としては、特公昭４６−４１６０２号公報、同４７−３３４９５号公報等に記載されるような上下に相対するように配置され、同一方向に同一速度で走行する２個のエンドレスベルトと、その両側辺部でエンドレスベルトに挟まれて走行する連続したガスケットとで構成される連続的に板状重合体を製造する方式のものが好ましい。

図３は、本発明のアクリル板状重合体（導光体素材）を連続的に製造するのに使用される重合装置の一例を示す概略説明図である。

図３に示す重合装置においては、上下に配置した２個のステンレス製のエンドレスベルト１，１’はそれぞれ主プーリ２，３，２’，３’で張力が与えられ、同一方向に同一速度で走行するように駆動される。

ロール４は、走行するエンドレスベルトを水平に支持し、ベルト面間距離、すなわちシラップの厚さを規制する。

シラップは、図示してないが定量ポンプ等により貯蔵槽からシラップ供給管５に送られてベルト１’上に供給される。

ベルト面間の両側辺部は連続した弾力性のあるガスケット６でシールされ、ベルト１，１’に挟まれて移動する。

ベルト１’上に供給されたシラップは、ベルト１，１’に挟まれて走行し、加熱ゾーン１５，１６，１７及び１８を順次に通過して重合を完結し、板状重合体１９を形成する。

図３においては、加熱ゾーン１５は蒸気パイプによる空気加熱、加熱ゾーン１６，１７はブロアーによる熱風加熱、加熱ゾーン１８は蒸気パイプによる空気加熱を用いる例を示しているが、これ以外の加熱手段、例えば、水浴加熱、電熱加熱、赤外線加熱、電磁誘導加熱等の公知の方法を用いることができる。本発明においては熱風加熱、電熱加熱、赤外線加熱等の手段を用いていることが好ましい。

本発明の方法は、上記の如く重合装置を用いて実施されるが、加熱ゾーン１５においてはシラップを５０〜９０℃に予備加熱させる。

加熱ゾーン１６，１７においては、シラップの重合を行い、重合体含有率が少なくとも７０重量％、好ましくは７０〜９０重量％となるまで重合させる。この加熱ゾーン１６，１７においては、シラップの重合温度は６０〜１００℃の範囲に保持される。なお、ここで示している重合体含有率は、バッチ製板実験の途中でサンプルを取り出し、急速冷却することにより重合を停止し測定したものである。

次に加熱ゾーン１８においては、さらにシラップを重合させて重合を完結させるが、この加熱ゾーン１８は重合中のシラップ温度とほぼ同じかもしくはそれ以上の温度、好ましくは６０〜１５０℃の温度に維持し、自生するシラップの重合発熱を利用して重合を行う。すなわち、重合発熱を積極的に利用して重合を完結させる。この時のシラップの重合ピーク温度は１０５〜１４０℃、好ましくは１１０〜１３０℃である。

本発明の方法において、重合体含有率が７０重量％未満で、重合中のシラップ温度とほぼ同じかもしくはそれ以上の温度で自生する重合発熱を利用して重合させた場合、板状重合体中に気泡が発生するようになるので好ましくない。

実質的な重合の完結は少なくとも重合体含有率が９５重量％、好ましくは９５重量％以上とすることにより達成される。

以上のようにして得られた導光体素材の光入光端面に対して、導光体素材の厚み方向に平行な方向にレーザー光を走査しながら照射することでレーザー照射加工を行い、溝状の形状を形成する。
上述のようなキャスト製板法で製造された、本発明に記載のアクリルキャストシートは、例えば、メタクリル酸メチル１００〜９５重量部と（メタ）アクリル酸エステル０〜５重量部との重合体であり、重量平均分子量は、６万〜１３万である。

レーザー照射加工に使用されるレーザーとしては、導光体素材に対する加工効率の良いものを使用することが好ましく、たとえば、炭酸ガスレーザー（ＣＯ_２レーザー）などの赤外レーザーが使用され、その波長は、例えば、９．３μｍや１０．６μｍである。赤外レーザーを用いることにより、アクリルシートが照射されたレーザー光を効率的に吸収し、吸収した部位が加熱されるため、効率的なレーザー照射加工が可能となる。炭酸ガスレーザー照射加工装置としては、キーエンス社製ＣＯ_２レーザーマーカー ＭＬ−Ｚ９５２０Ｔ（波長：９．３μｍ、平均出力：２０Ｗ）が挙げられる。

レーザー照射加工により形成する溝部の断面形状は、導光体素材の主表面に対するレーザーの出力、走査速度、焦点位置（フォーカス位置）、走査ピッチを変化させることで、容易に制御することができる。
次いで、導光体素材の主表面に対して光出射機構を形成する。光出射機構の形成方法としては、酸化ケイ素などの光散乱剤を含有したインクを用いて、スクリーン印刷やインクジェット印刷により印刷ドットを設ける方法や、光入射端面に溝部を形成する際と同様のレーザー照射加工により、散乱パターンとしての微細な凹凸を形成する方法が挙げられる。

以下、実施例及び比較例によって本発明をさらに具体的に説明する。

以下の実施例及び比較例において、重量平均分子量、１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）、メルトフローレート（ＭＦＲ）及び加熱による寸法変化は次のようにして測定した。

＜重量平均分子量の測定＞
面光源装置用導光体素材であるアクリルシートの重量平均分子量は、サンプルにテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を加えて、一晩静置溶解させた後、液体クロマトグラフィー（東ソー社製 液体クロマトグラフィー ＨＬＣ−８１２０型）を用いて測定した。ガードカラムは東ソー社製ＴＳＫｇｕａｒｄｃｏｌｕｍｎ ＳｕｐｅｒＨ−Ｈを、分離カラムは東ソー社製ＴＳＫ−Ｇｅｌ ＳｕｐｅｒＨＭ−Ｈを２本直列、溶媒はＴＨＦ、流量は０．６ｍｌ／ｍｉｎ、検出器は示差屈折計、測定温度は４０℃、注入量は１０μＬとした。標準ポリマーとしては、ポリスチレンを使用した。

＜１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）の測定＞
面光源装置用導光体素材であるアクリルシートのＴ_１０％の測定は、熱重量減少測定法として差動型示差熱天秤（ＴＧ−ＤＴＡ：リガク社製 ＴＧ８１２０）を用いた。サンプル重量は５ｍｇとし、低温揮発成分の影響を排除するため、２０℃／分の昇温速度で１００℃まで加熱後、１０分間保持した。その後、５℃／分の昇温速度で４５０℃まで加熱しながら重量減少を測定し、１００℃、１０分保持後の重量を基準として、重量減少率が１０％となるときの温度をＴ_１０％とした。なお、測定はすべて窒素雰囲気下で行い、試料パンとしてはアルミパンを使用した。

＜メルトフローレート（ＭＦＲ）の測定＞
面光源装置用導光体素材であるアクリルシートのＭＦＲの測定は、試験温度を２６０℃、荷重重さを１０ｋｇとした以外は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準拠した方法により行った。

＜加熱による寸法変化の測定＞
面光源装置用導光体素材であるアクリルシートの加熱による寸法変化の測定は、加熱条件を１０５℃、６時間とした以外は、日本工業規格 ＪＩＳ Ｋ ６７１８−１に準拠した加熱収縮率測定により行った。なお、加熱収縮率の符号は、＋（プラス）が収縮方向、−（マイナス）が伸長方向を表し、加熱収縮率差は、両者の差の絶対値を示す。

（実施例１）
＜面光源装置用導光体の作製＞
冷却管、温度計及び攪拌機を備えた反応器に、メタクリル酸メチル ９８重量部、アクリル酸ｎ−ブチル ２重量部、分子量調整剤としてｎ−ドデシルメルカプタン ０．０６３重量部、離型剤としてジオクチルスルホ琥珀酸ナトリウム ０．００５重量部を供給した後、攪拌しながら熱分解重合開始剤として２，２’−アゾビス−（２，４−ジメチルバレロニトリル）０．１０重量部を添加し、内温９０℃まで加熱し１０分間保持した後、室温まで冷却することで、重合体含有率２６重量％、重量平均分子量１１．６万、２０℃における粘度１．８Ｐａ・ｓであるシラップを得た。

次いで、このシラップ１００重量部にｔ−ヘキシルパーオキシピバレート（日油社製 パーヘキシルＰＶ） ０．３５重量部、分子量調整剤としてｎ−ドデシルメルカプタン ０．１３重量部を添加後攪拌し、熱重合性粘性液体を調製した。

この熱重合性粘性液体を、ポリ塩化ビニル製ガスケットを介して２．３ｍｍの間隔で相対する２枚の強化ガラス板で形成した鋳型に注入し、８０℃の温水中に４５分間浸漬し重合させた後、１３５℃の空気加熱炉中で６０分間熱処理した。熱処理終了後、室温下で冷却し、型枠を取り除くことにより板厚２ｍｍのアクリルキャストシートを得た。得られたアクリルキャストシートを、幅１５０ｍｍ及び長さ３０ｍｍの矩形に切り出し、切断面をダイヤモンドバイトを用いた端面切削装置（アサヒテクノ社製 ＰＬＡ−ＦＩＮＩＳＨＥＲ）を用いて鏡面加工することで、導光体素材Ａ１を得た。得られた導光体素材Ａ１を用い、以下の方法で面光源装置用導光体Ｂ１を作製した。

面光源装置用導光体Ｂ１の模式図を図４に示す。図４を参照しながら、導光体素材Ａ１から面光源装置用導光体Ｂ１を得るまでの加工工程を説明する。尚、説明の便宜上、導光体素材の各部分については、導光体の対応する部分と同一の名称で呼ぶこととする。また、光入光端面１２０に形成した溝部は拡大して表記している。

導光体素材Ａ１の光入射端面１２０に、キーエンス社製ＣＯ_２レーザーマーカー ＭＬ−Ｚ９５２０Ｔ（波長：９．３μｍ、平均出力：２０Ｗ）を用い、出力７０％、走査速度２５０ｍｍ／ｓｅｃ、レーザー焦点位置を加工面に合わせた条件にて、Ａ１の厚み方向と平行な方向にレーザー光を２００μｍピッチで照射し、溝部を形成した。

次いで、導光体素材Ａ１の光出射面１１０と対向する面（光出射面１１０の反対側の裏面）１３０全体に、スクリーン印刷により出射機構としての印刷ドットを設けることで、面光源装置用導光体Ｂ１を得た。なお、スクリーン印刷は公知の方法で行い、インクとしては帝国インキ製造社製 導光板インキ ＶＡＲ−５１１２９ ＭＳ １０重量部とＶＡＲ−０００メジウムを９０重量部の比率で混合したものを用い、印刷のパターンは、０．４５ｍｍ角の正方形のパターンを１ｍｍピッチで均一に配列したパターンを用いた。

＜溝部の観察＞
得られた面光源装置用導光体Ｂ１の光入射端面１２０に形成した溝部の表面状態は、レーザー共焦点顕微鏡（オリンパス社製 走査型共焦点レーザー顕微鏡 ＬＥＸＴ ＯＬＳ−３０００）を用いて観察した。

＜光学評価＞
図５は、輝度分布評価に用いた測定系の模式図である。面光源装置用導光体Ｂ１を用いて構成された面光源装置の輝度分布は、下記の方法により評価した。

ＬＥＤ光源２４０（日亜化学工業社製 ＬＥＤ ＮＳ２Ｗ１２３Ｂ ８．９ｍｍピッチで１６個配列）を被測定用の面光源装置用導光体Ｂ１の光入射端面２０２に隣接して配置し、光反射シート２１０（東レ社製 Ｅ６ＳＲ）を面光源装置用導光体Ｂ１の光出射面の反対側の裏面２０３に隣接して配置した。導光体光出射面２０４に隣接して第１の光拡散素子としての拡散シート２２０、並びに光偏向素子としてのプリズムシート２３０、第２の光拡散素子としての拡散シート２２０’を配置した。プリズムシートは、プリズム列形成面が面光源装置用導光体Ｂ１の光出射面３０４と反対側（上向き）に向きに配置した。すなわち、プリズムシート２３０は、面光源装置用導光体Ｂ１に近い側の入光面と、該入光面と反対側の出光面とを備えており、出光面は複数のプリズム列を含んでなる。第１の拡散シート２２０としてはＳＫＣ Ｈａａｓ社製 ＣＨ１９２を、プリズムシート２３０としては住友スリーエム社製 輝度上昇フィルム Ｖｉｋｕｉｔｉ ＢＥＦＩＩ９０／５０を、第２の拡散シート２２０’としては恵和社製 オパルスＰＢＳ−６３２を用いた。なお、プリズムシート２３０はプリズム列と導光体光入射端面３０２とが互いに平行になるように配置した。

定電流電源２５０によりＬＥＤを２０ｍＡで発光させ、光入射端面近傍のホットスポットの有無を目視にて確認することで発光品位を評価し、ホットスポットが視認できるものを「×」、視認できず良好な発光品位が得られるものを「○」とした。結果を表１に示す。

（比較例１）
導光体素材ａ１として厚み２ｍｍのアクリルキャストシート（三菱レイヨン社製 アクリライト Ｌ＃００１）を用いた以外は実施例１と同様にして、面光源装置用導光体ｂ１を作製した。得られた面光源装置用導光体ｂ１について、実施例１と同様の方法で溝部の観察、光学評価を行った。結果を表１に示す。

（比較例２）
導光体素材ａ２として、アクリル樹脂ペレット（三菱レイヨン社製 アクリペット ＶＨ６＃００１）を原料とし、公知の押出プロセスにより得られた厚み２ｍｍのアクリル押出シートを用いた以外は実施例１と同様にして、面光源装置用導光体ｂ２を作製した。得られた面光源装置用導光体ｂ２について、実施例１と同様の方法で溝部の観察、光学評価を行った。結果を表１に示す。

以上の実施例１及び比較例１〜２で作製した面光源装置用導光体（Ｂ１及びｂ１〜ｂ２）の光入射端面に形成した溝部の観察結果を図６に示す。

図６に示されるように、比較例１で作製したｂ１では、レーザー照射加工により形成した溝部の表面に多数の気泡が見られ平滑面となっていないのに対し、実施例１及び比較例２で作製したＢ１、ｂ２では、溝部の表面が、平滑になっていることがわかる。

表１は、実施例１及び比較例１〜２で作製した面光源装置用導光体（Ｂ１及びｂ１〜ｂ２）の重量平均分子量、Ｔ_１０％、ＭＦＲ、主平面上の１つの長さ方向（ｘ方向）と、それに直交するもう１つの長さ方向（ｙ方向）のそれぞれの加熱収縮率の測定結果、光学評価の結果、及び前記（１）式の右辺の計算結果をまとめたものである。なお、加熱収縮率の符号は、＋（プラス）が収縮方向、−（マイナス）が伸長方向を表し、加熱収縮率差は、両者の差の絶対値を示す。

表１に示すとおり、Ｔ_１０％とＭＦＲが前記（１）式の関係を満たす実施例１及び比較例２で作製したＢ１及びｂ２は、溝部表面が平滑になり高い発光品位が得られるのに対し、Ｔ_１０％とＭＦＲが前記（１）式の関係を満たさない比較例１で作製したｂ１は、溝部表面に発泡が見られるため十分な発光品位が得られない。

一方、アクリル押出シートからなる比較例２で作製したｂ２では、ｙ方向の加熱収縮率が２．５２％と非常に大きな値となっている。そのため、ｙ方向を光入射端面とした場合、ＬＥＤからの放射熱によりレーザー照射加工で施した溝部の形状も変化してしまう。また、加熱収縮の小さなｘ方向を光入射端面としたとしても、特定の方向のみしか使用できないため工程管理が複雑になるうえ、歩留りの低下を招く。さらに、高温環境下で使用した場合には、導光体全体が高温環境にさらされるため導光体のそりの問題が発生し易い。

以上の結果より、本発明のアクリルキャストシートを用いることにより、ホットスポットを効果的に低減しつつ、熱変形が起こりにくい面光源装置用導光体が提供され、発光品位の良好な面光源装置を生産性良く得ることができることが示された。

１，１’ エンドレスベルト
２，２’ プーリ
３，３’ プーリ
４ ロール
５ シラップ供給管
６ ガスケット
７，８ 蒸気ライン
９，１０ ドレンライン
１１，１２，１３ ブロアー
１４，１４’ 熱交換器
１５，１６，１７，１８ 加熱ゾーン
１９ 板状重合体（導光体素材）
２２ ＬＥＤ
２４ 導光体
２４１ 光入射端面
２４２ 光出射面
２４３ 裏面
２６ 光拡散素子
２８ 第１の光偏向素子
３０ 第２の光偏向素子
３２ 光反射素子
Ａ１ 面光源装置用導光体素材
Ｂ１ 面光源装置用導光体
１１０，２０４ 光出射面
１２０，２０２ 光入射端面
１３０，２０３ 裏面
２０１ 光出射機構
２１０ 光反射シート
２２０，２２０’ 拡散シート
２３０ プリズムシート
２４０ ＬＥＤ光源
２５０ 定電流電源

Claims (4)

1. １０５℃で６時間加熱した際の主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が２％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が１％以下であり、且つ熱重量減少測定における１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）と、２６０℃ 荷重１０ｋｇにおけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が下記（１）式を満たす面光源装置用アクリルキャストシート。
   
2. １０５℃で６時間加熱した際の主平面上の１つの長さ方向と、それに直交するもう１つの長さ方向のそれぞれの加熱収縮率の絶対値が２％以下、且つ前記２方向の加熱収縮率差の絶対値が１％以下であり、且つ熱重量減少測定における１０％熱分解温度（Ｔ_１０％）と、２６０℃ 荷重１０ｋｇにおけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が前記（１）式を満たす面光源装置用アクリルキャストシートの光入射端面に、厚み方向に平行な複数の溝をレーザー照射加工により形成する、面光源装置用導光体の製造方法。
3. 前記レーザー照射加工に使用されるレーザーが、赤外線レーザーである請求項２に記載の面光源装置用導光体の製造方法。
4. 前記赤外線レーザーが、炭酸ガスレーザーである請求項３に記載の面光源装置用導光体の製造方法。