JP2001076521A - 面光源素子 - Google Patents

面光源素子

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JP2001076521A
JP2001076521A JP24862599A JP24862599A JP2001076521A JP 2001076521 A JP2001076521 A JP 2001076521A JP 24862599 A JP24862599 A JP 24862599A JP 24862599 A JP24862599 A JP 24862599A JP 2001076521 A JP2001076521 A JP 2001076521A
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Japan
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light
light guide
emission
control sheet
light source
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JP24862599A
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English (en)
Inventor
Yoichi Hashimoto
洋一 橋本
Katsuya Fujisawa
克也 藤澤
Mutsuji Watanabe
陸司 渡辺
Ikuo Onishi
伊久雄 大西
Isao Hamashima
功 浜島
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Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導光体と出射光制御シートとが強力に接着さ
れ、出射光制御シートが剥離しにくい面光源素子を提供
すること。 【解決手段】 光源2と、リフレクタ10と、リフレク
タ10で反射された光源2からの光が端面1から入射さ
れる導光体3と、先端が導光体3の出射面に接着された
多数の凸部7が設けられ、導光体3の出射面から光を取
出して、光を出射面の正面方向に向かわせる出射光制御
シート4とを備えており、出射光制御シート4におけ
る、導光体3の出射面から光を取出す当該凸部7が設け
られた面と同じ面に、当該凸部7よりも先端の面積が広
い広幅の凸部(フレーム8)が設けられており、当該広
幅の凸部8と導光体3の出射面とが接着されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータ、コンピュータ用モニタ、ビデオカメラ、テレビ
受信機、カーナビゲーションシステムなどに利用される
面光源素子に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶パネルに代表される透過型表示装置
は、面状に光を発する面光源素子(バックライト)とド
ット状に画素が配置された表示パネルとで構成され、該
表示パネルの各画素の光の透過率がコントロールされる
ことによって文字および映像が表示される。面光源素子
としては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等が組み合
わされて出射光の輝度の分布が制御されるもの、蛍光管
が導光体の端面に設けられ、蛍光管からの光が端面と垂
直な面から出射されるもの、蛍光管が導光体の内部に設
けられたもの(直下型)などが挙げられる。ハロゲンラ
ンプを利用した面光源素子は、高輝度を必要とする液晶
プロジェクタに主に用いられる。一方、導光体を利用し
た面光源素子は薄型化が可能であるため、直視型の液晶
TV、パーソナルコンピュータのディスプレイなどに用
いられることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】液晶TV、ノートパソ
コンなどに用いられる面光源素子では、消費電力を軽減
すること、および高輝度であることが要求されている。
高輝度化を実現することは、冷陰極管などの光源を増や
すことで可能であるが、この方法は消費電力の増加につ
ながるため実用的ではない。そこで、導光板上に光を取
り出すシート(光制御シート)が設けられた構成の面光
源素子が提案されている(特開平8−221013号公
報参照)。この面光源素子によれば、光の全反射を利用
しており、光の損失が少なく、高輝度化を実現すること
ができる。
【0004】導光板上に出射光制御シートが設けられた
構成の面光源素子では、導光板と出射光制御シートの凸
部先端とを光学的に接着しなければならない。接着に用
いられる材料として、透明な粘着剤、紫外線硬化樹脂、
熱硬化樹脂などが挙げられるが、導光板と出射光制御シ
ートの凸部先端とは点接着されることから、接着強度が
低い。このため、周囲の温湿度などの環境に変化が生じ
た場合には、出射光制御シートと導光板との熱膨張率差
または吸湿膨張率差によって、特に出射光制御シートと
導光板との外周部で大きな剪断応力が発生し、両者が剥
離することがある。また、接着強度が低いため、接着作
業後に誤って出射光制御シート等に接触してしまうと出
射光制御シートが剥がれることがあり、取り扱いに十分
注意しなければならず、作業効率の低下を招いていた。
【0005】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、導光体と出射光制御シートとが強力に接着され、
出射光制御シートが剥離しにくい面光源素子を提供する
ことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明の面光源素子は、光源と、リフレクタと、リフレク
タで反射された光源からの光が端面から入射される導光
体と、先端が導光体の出射面に接着された多数の凸部が
設けられ、導光体の出射面から光を取出して、光を出射
面の正面方向に向かわせる出射光制御シートとを備えて
おり、出射光制御シートにおける、導光体の出射面から
光を取出す当該凸部が設けられた面と同じ面に、当該凸
部よりも先端の面積が広い広幅の凸部が設けられてお
り、当該広幅の凸部と導光体の出射面とが接着されてい
ることを特徴とする。本発明の面光源素子のように幅広
の凸部を付け加えることによって、導光体と出射光制御
シートとの接着面積を大きくすることができ、両者の接
着力を高めることができる。該幅広の凸部が、出射光制
御シートの外周に、導光体の出射面から光を取出す当該
凸部を囲むように設けられていること、また導光体の出
射面から光を取出す当該凸部の高さに対する、当該幅広
の凸部の高さが、±20%以内にあることが、いずれも
導光体と出射光制御シートとの接着強度をより高めるこ
とができる点で好ましい。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に本発明の面光源素子の1例
の概略構成図を示す。この面光源素子は両端面1側に光
源2がそれぞれ設けられた導光体3と、導光体3から出
射された光の角度分布を制御する出射光制御シート4と
を備えている。出射光制御シート4は導光体3の出射面
上に配置されており、出射光制御シート4の入射面5に
入射した光が出射面6から出射される。出射光制御シー
ト4の入射面5には多数の凸部7が形成されており、こ
の凸部7の導光体側先端と導光体3の出射面とが光線が
通過するように接着剤9により光学的に点接着されてい
る。端面1から導光体3に入射した光は導光体3内を全
反射を繰り返しながら伝搬していく。この伝搬光は凸部
7と導光体3の出射面との密着部から出射光制御シート
4に取り込まれる。これにより、導光体3内を伝搬する
光は密着部から順次、出射光制御シート4に取り出さ
れ、取り出された光は出射光制御シート4の凸部7内で
全反射されながら集光される。光源2の周りには、導光
体3の端面とは反対方向に進む光を反射し、導光体3の
端面方向に進行させるリフレクタ10が設けられてい
る。
【0008】本発明の面光源素子において、出射光制御
シート4の上記多数の凸部7が設けられた面と同じ面の
外周部には、当該凸部7よりも先端の面積が広い広幅の
凸部8が設けられており、当該広幅の凸部8と導光体3
の出射面とが接着されている(以下、この広幅の凸部8
を「フレーム」と言う。)。フレーム8と導光体の出射
面とは、接着剤9を用いて光学的に接着されている。フ
レーム8内に入光した光は出射面6で反射されて、導光
体へ再び入光する。図2に出射光制御シート4の平面図
を示すように、フレーム8は、導光体の出射面から光を
取出す当該凸部7を囲むように外周沿いに設ければ良
い。
【0009】本発明における出射光制御シートの作製方
法の一例を図3を用いて説明する。まず、ガラス基板1
1上にポジ型の感光性樹脂12をコーティングし(例え
ば、厚さ30μm)、図3に示すように、この感光性樹
脂をフォトマスク13を介して露光し、その後、現像処
理を行う。導光体から光を取出すために設けられる凸部
7に対応するフォトマスクのパターンは、例えば、40
μm周期でスリット幅が6μmである。また、フレーム
8に対応するフォトマスクのパターンは、露光に用いる
紫外線をわずかに通過させて感光性樹脂を反応させるこ
とによって熱処理後の残膜の厚みを調整するために、4
0μm周期で1.5μm幅の細いスリットが設けられて
いる。なお、フレームに対応するフォトマスクとして、
細いスリットを有するものに代えて、光線透過率が調整
されたものを使用することもできる。また、出射光制御
シートの作製には、ネガ型の感光性樹脂を用いることも
できる。
【0010】上記のフォトマスクを用いて現像した後の
感光性樹脂の断面形状は図4に示すように台形状になっ
ている。これを熱処理することによって、図5に示すよ
うに、放物線状の凸部7のパターンと、フレーム8にな
る幅広の凸部とが得られる。フレームは、上側が平坦で
あり、フレームと導光体とが完全に面接着されることが
接着強度を高めることができる点で好ましいが、感光性
樹脂とフォトマスクとを用いた上記の方法では、図5に
示すようにフレームの上側に若干の凹凸ができることは
避け難い。ここで、導光体と出射光制御シートとの接着
強度をより高めることができる点で、導光体の出射面か
ら光を取出す凸部7の高さに対するフレーム8の高さが
±20%以内にあることが好ましいが、熱処理を行うと
熱処理前に比べて、凸部7の高さが低下するため、低下
量を考慮してフレーム8の部分を露光するためのフォト
マスクのスリット幅を設定する必要がある。図6の断面
図に示すように導光体の出射面から光を取出す凸部7の
高さと、フレーム8の高さとが大差ないときには、光取
り出し用の凸部7の先端がフレーム8の近傍まで導光体
表面の接着剤9により接着されるが、図7に示すよう
に、両者の高さの違いが大きいと、フレーム8近くで凸
部7の浮きが発生し、この部分で光の取り出しができ
ず、また接着強度が低下してしまう。
【0011】上記のようにして感光性樹脂とフォトマス
クとを用いて出射光制御シート用の原盤を作製し、これ
を用いて出射光制御シートを作製すれば良い。例えば、
得られた原盤を電鋳処理することによってスタンパを作
製し、得られたスタンパとPETフィルムとの間に感光
性樹脂を充填した後、紫外線を用いて硬化することによ
って、PETフィルム(例えば、厚さ125μm)の表
面に凹凸パターンを転写すれば良い。本発明の面光源素
子では、出射光制御シートの凸部7の先端およびフレー
ム8と導光体3とを接着するために紫外線硬化樹脂を用
いることができる。この面光源素子は、例えば、以下の
方法により製造することができる。まず、PETフィル
ム(例えば、厚さが125μm)の片側にバーコーター
で紫外線硬化樹脂を約10μmの厚さになるように塗布
し、紫外線硬化樹脂面とアクリル樹脂製等の導光板3と
をラミネーターで貼り合わせる。次いで、高圧水銀ラン
プから発生される微弱な紫外線をPETフィルム側から
照射し(例えば120mJ)、半硬化状態の紫外線硬化
樹脂層を得る。これにより、凸部が紫外線硬化樹脂層に
埋没することを防ぎ、該凸部7の先端のみを点接着させ
ることができる。そして、PETフィルムを剥離して導
光板3の上に接着剤9が塗布された状態を得る。その上
から凸部7およびフレーム8が設けられた出射光制御シ
ート4を押しつけ(例えば、圧力0.3kgf/c
2)、ラミネーターを用いて貼り付ける。最後に出射
光制御シート4側から高圧水銀ランプから発せられる紫
外線を照射し(例えば2.0J)、紫外線硬化樹脂を完
全に硬化させる。
【0012】図8に断面図を示すように、フレームを設
けていない従来の面光源素子と、上記のようにしてフレ
ームを設けた本発明の面光源素子とで、出射光制御シー
トを導光体に対して直角の方向に剥離するときの力を測
定することにより接着力の比較を行った。本発明の面光
源素子によれば、2.0kgf/5cmの剥離力であっ
たが、従来の面光源素子では0.8kgf/5cmの剥
離力であり、本発明の面光源素子では高い接着強度が得
られた。
【0013】なお、出射光制御シート表面の凸部7およ
びフレーム8は、熱プレス法、熱硬化による2P法、雌
金型を用いた射出成形法等によっても形成することがで
きる。出射光制御シートはシート状である必要はなく、
板状であってもよい。シート状および板状の何れでも量
産性に富むため、安価で大量に製造することが可能であ
る。本発明では、導光体として、例えば厚さが2〜20
mm程度で、光源が配置された導光体端面間の距離が例
えば50〜500mmであるアクリル板を用いることが
できる(導光体のサイズの一例は、幅が340mm、長
さ(光源間距離)が280mm、厚さが8mmであ
る。)。導光体の成形に用いる樹脂としては、アクリル
樹脂の外にポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等
の透明性に優れるものが挙げられる。
【0014】上記の通り説明した面光源素子をバックラ
イトとして用い、その出射面に設けられる透過型の表示
素子としては、 STN、TFT、MINIなどの液晶
パネルが挙げられる。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、導光体と出射光制御シ
ートとが強力に接着され、出射光制御シートが剥離しに
くい面光源素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の面光源素子の概略構成図である。
【図2】本発明における出射光制御シートの平面図であ
る。
【図3】本発明における出射光制御シートの製造工程で
の感光性樹脂の露光方法を模式的に示す図である。
【図4】本発明における出射光制御シートの製造工程で
の感光性樹脂の露光後の断面形状を示す図である。
【図5】本発明における出射光制御シートの製造工程で
の感光性樹脂の熱処理後の断面形状を示す図である。
【図6】本発明の面光源素子の貼り合わせ部分の断面図
である。
【図7】面光源素子の貼り合わせ部分の他の例の断面図
である。
【図8】従来の面光源素子の概略構成図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 伊久雄 茨城県つくば市御幸が丘41番地 株式会社 クラレ内 (72)発明者 浜島 功 茨城県つくば市御幸が丘41番地 株式会社 クラレ内 Fターム(参考) 2H091 FA23Z FA41Z LA01 LA12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、リフレクタと、リフレクタで反
    射された光源からの光が端面から入射される導光体と、
    先端が導光体の出射面に接着された多数の凸部が設けら
    れ、導光体の出射面から光を取出して、光を出射面の正
    面方向に向かわせる出射光制御シートとを備えており、
    出射光制御シートにおける、導光体の出射面から光を取
    出す当該凸部が設けられた面と同じ面に、当該凸部より
    も先端の面積が広い広幅の凸部が設けられており、当該
    広幅の凸部と導光体の出射面とが接着されていることを
    特徴とする面光源素子。
  2. 【請求項2】 該幅広の凸部が、出射光制御シートの外
    周に、導光体の出射面から光を取出す当該凸部を囲むよ
    うに設けられている請求項1に記載の面光源素子。
  3. 【請求項3】 導光体の出射面から光を取出す該凸部の
    高さに対する、該幅広の凸部の高さが、±20%以内に
    ある請求項1または2に記載の面光源素子。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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