JP2005062541A - 光学部材及びその製造方法並びに面発光装置及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 表面に断面3角形状の突条を有する紫外線硬化樹脂と透明樹脂フィルムとの接合体からなる光学部材とした。また、光学部材はスリットを挟んで導光板部とバー導光体ぶを一体に構成したものであっても良い。また、光学部材の製造方法は、透明樹脂フィルムの表面に紫外線硬化樹脂組成物を塗布し、次いで周囲に型面が形成された転写型ローラーで前記紫外線硬化樹脂組成物を押圧した後、該押圧された紫外線硬化樹脂組成物に紫外線を照射して硬化させる方法とした。
【選択図】 図8
Description
図16は、面発光装置を備えた液晶表示装置の概略構成の一例を示す外観斜視図である。例えば図16に示すように、面発光装置110は液晶パネル120の前面側(上面側)に設けられ、前面側から液晶パネル120を照らすようにしたもので、導光板112とバー導光体113及び光源115とを主要部として構成されている。
光源115は、導光体112の一端側の縁部に設けられたバー導光体113と一体となり、導光体112の側端面に向けて長幅の光を出射する長幅の光源として構成されている。
導光板112の表面側112cには、導光板112の内部を伝搬する光の方向を変えるための、側面視三角形の突条114が、互いに平行に連続して形成されたプリズム形状を有するプリズム面が形成されている。
導光板112の一端には縁部に沿って細長のバー導光体113が接合されており、バー導光体113の端部には光源115が接合されている。図の例では光源115はバー導光体113の一端に1個のみ配置されているが、バー導光体113の両端に2個配置される場合もある。また、バー導光体113の外側面(導光板112と反対側の側面)113aには、図示されないプリズム形状の溝が形成されており、バー導光体113内部を伝搬する光を反射させてその伝搬方向を変化させることができるようになっている。
上記構成の液晶表示装置100における光の進路を図17に示す。図17に示すように光源115から出射された光はバー導光体113の端面を介してバー導光体113内部へ導入され、反射板116で反射してその伝搬方向が変化し、導光板112の側端面112aを介して導光板112の内部に進入し、導光板112の内部を伝搬する光を突条114のプリズム面で反射させ、その伝搬方向を変化させて導光板112の出射面(下面)から液晶パネル(図示省略)へ光を出射させるようになっている。そして、この出射された光により面発光装置110の背面側(図で下側)に配置される液晶パネル120を照明するようになっている。
導光板112の下面には液晶パネル120が配置されている。液晶パネル120は、液晶層31を挟持して対向する第1の基板34と第2の基板35を封止材36で接合一体化した構成であり、第1の基板34の液晶層31側には、電極層や配向膜を含み液晶層31を駆動制御するための回路基板39が形成され、第2の基板35の液晶層31側には、液晶パネル120に入射した光を反射させるための反射膜37と、電極層や配向膜を含み液晶層31を駆動制御するための回路基板38とが順に積層形成されている。また、反射膜37は、反射した光を拡散させるために表面に凹凸形状を付して構成することができる。
この図では光源はバー導光体113の端面に紙面に重なるように接合される。
このように、バー導光体113を備えたことで、導光板112とバー導光体113の接合面全体から導光板112内へ光が導入されるようになり、導光板112の出射面における出射光の均一性を改善するようにしている。
上記光源を含めた面発光装置及び液晶パネルを必要な付属部品と共にモールドケースに納め、液晶表示装置としている。
このような構造の光学部材とすることにより、厚さが薄いにもかかわらず導光板として適する光学特性を具備した光学部材となるほか、後述の方法により連続的に製造することが可能となり、量産性に優れ安価に提供することが可能となる。
このような構造の光学部材とすることにより、光源を取付けるバー導光体相当部を備えた光学部材となる利点を有する。
このような構造の光学部材とすることにより、側面に点光源を取り付けた場合に、光を有効に光学部材本体内部に導くことが可能となり、効率的な光学部材となり面発光装置として適するものとなる利点を有する。
さらに、本発明の光学部材は、紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体であって、該紫外線硬化樹脂層表面の一部に断面3角形状の突条を有し、紫外線硬化樹脂層表面の残部に前記突条とほぼ45度の角度をなす断面3角形状の微細突条を有し、さらに前記透明樹脂フィルム裏面の前記微細突条のある部分に該微細突条と同じ形状でかつ同じ方向の微細突条を有し、これら二つの微細突条を結ぶ前記紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体の一端面に、該接合体面に垂直な方向に断面3角形の背面プリズムを具備した光学部材とした。
このような構造の光学部材とすることにより、光源からの光をより一層有効に光学部材本体内部に導くことが可能となる。
微小な空気層を設けることにより、表面部が平坦な部分若しくは微細突条を有する部分から断面3角形状の突条を有する部分へ、効率よく光を導くことが可能となる。
光の進行方向を変える光学部材を設計し易くすると共に、安価な素材が使用できるからである。
液晶パネル側へ効率よく光を導くためである。
機器の薄型化に対応した充分厚さの薄い導光板とするためである。
さらに、本発明の液晶表示装置は上述の面発光装置を具備したものである。
本発明の面発光装置及び液晶表示装置は上述の光学特性に優れた新規な光学部材を導光板として使用しているので、厚さが薄いにもかかわらず、明るくムラのない均一な優れた光格特性を有している。また、従来よりも安価に供給することが可能となる。
この方法によれば連続して光学部材を製造できるので量産性に優れ、安価に供給することが可能となる。
この方法ではバー導光体部分と導光板部分とを備えた面発光装置に適した光学部材を量産性に優れ、連続して安価に供給することが可能となる。
この方法によればバー導光体部分での光の反射を効果的に行える光学部材をを量産性に優れ、連続して安価に供給することが可能となる。
また、本発明によれば所定の形状を与える型をロール表面に貼り付けることのより、微細な凹凸形状を連続して形成することができ、安価な光学部材を提供することが可能となる。
また、本発明の方法によれば、一旦緩斜面と急斜面の形状を決めておけば、液晶パネルの画素ピッチが変動した場合でも、加工物の切り出し方位を再設定すればアモレ現象を防止することができるので、汎用性の高い光学部材が得られる。
さらに、プレス用の高価な金型を準備しなくてもシート状の安価な光学部材が連続して得られるので、生産性に富み安価な光学部材を供給することが可能となる。
図1は本発明の第1の実施形態に係わる光学部材1の断面図である。本発明の光学部材は基材となる透明樹脂フィルム2と、紫外線硬化樹脂層3の接合体からなり、紫外線硬化樹脂層3の表面には 緩斜面4aと急斜面4bからなる突条4が、ピッチp1 で紙面表裏方向に互いに平行に設けられている。
透明樹脂フィルム2としては、アクリル又は変性アクリル樹脂、ポリエチレンテレフテラート樹脂(PET)、ポリカーボネート樹脂、エポキシ又は変性エポキシ樹脂等からなる樹脂が利用できる。
紫外線硬化樹脂層3として使用する紫外線硬化樹脂は、アクリル又は変性アクリル樹脂等からなる光硬化性樹脂若しくは紫外線硬化樹脂が利用できる。
これらの樹脂は光に対して透明で、屈折率はほぼ1.4から1.6程度、例えばアクリル系樹脂では光屈折率は1.41程度である。
透明樹脂フィルム2の厚さは0.15mmから0.3mm程度、紫外線硬化樹脂層3の厚さは5μmから10μm程度である。
面発光装置7の下面には液晶パネル30が配置されている。液晶パネル30は、液晶層31を挟持して対向する第1の基板34と第2の基板35を封止材36で接合一体化した構成であり、第1の基板34の液晶層31側には、電極層や配向膜を含み液晶層31を駆動制御するための回路基板39が形成され、第2の基板35の液晶層31側には、液晶パネル30に入射した光を反射させるための反射膜37と、電極層や配向膜を含み液晶層31を駆動制御するための基板38とが順に積層形成されている。
上記光源を含めた面発光装置及び液晶パネルを必要な付属部品と共にモールドケースに納め、液晶表示装置としている。
このように、本発明の液晶表示装置10は本発明の面発光装置7を備えたことで、従来の導光板を使用した液晶表示装置よりも装置全体の厚さが薄くなり、しかも画面の明るさや均一性は従来通りの液晶表示装置が得られる。
緩斜面部24aの傾斜角θ1 'は、水平基準面zに対して0.5°以上5°以下の範囲とされ、急斜面部24bの傾斜角θ2 'は40°以上60°以下の範囲とし、転写型ローラーに貼り付けた場合の伸びを考慮して転写型ローラーの直径に応じて決める。
また、突条型24のピッチP2 (突条の頂点部の間隔)は100μm〜300μmに転写面22a内でほぼ一定とし、転写型ローラーに貼り付けた場合の伸びを考慮して決める。
図6は、本発明で使用する転写型ローラーの外観斜視図である。転写型ローラ21の表面には突条型24を有する型面22が巻き付けられており、ローラーの中心21aを軸として回転するようになっている。
次いで透明樹脂フィルム2が紙面右側へと移動するにつれて、型面22が巻き付けられた転写型ローラー21と支持ローラー28で透明樹脂フィルム2を挟んで紫外線硬化樹脂組成物8を押圧し、紫外線硬化樹脂組成物8の表面に断面3角形状の所定形状を有する突条4を形成する。次いで、紫外線照射装置25により紫外線硬化樹脂組成物8の表面の突条4に紫外線を照射して紫外線硬化樹脂組成物を硬化させ、透明樹脂フィルム2表面に断面3角形状の突条4を有する紫外線硬化樹脂層3を接合した光学部材1を得る。
このような製造方法によれば、光学部材を生産性良く連続して得ることができる。
図8は、本発明の第2の実施形態に係わる光学部材の平面構造を示す図である。本発明の第2の実施形態に係わる光学部材40は、平面形状で導光板部分11とバー導光体部分12からなっている。各部の機能は図16,17に示す従来の導光板112とバー導光体113と同じであるので説明は省略する。本実施の形態では導光板部分11の表面には前述の断面3角形状の突条4が形成されている。さらに、バー導光体部分12の表面には、図のように導光板部分11の突条4の方向から略45度の方向、好ましくは41度から45度、さらに好ましくは42度から44度の方向に斜めに走る断面3角形状の微細突条15が形成されている。微細突条15は紙面左側に接合された光源5からの光を反射させて、導光板部11へ導くためのものである。
図11は、第2の実施形態に係わる光学部材を製造する際に使用する転写型ローラーの断面構造を示す図である。図に示すように上記のような型面22を転写型ローラー21に巻き付けると、ローラーが1周する間に導光板用型17とバー導光体部用型18で紫外線硬化樹脂組成物を押圧することとなる。
図12に本発明の第3の実施形態に係わる光学部材50の平面構造を示す。本実施形態が先の第2の実施形態と異なる点は、バー導光体部分12の裏側にも第2の微細突条16を設けた点である。第2の微細突条16の形状は図9に示す先の第2の実施形態の場合と同様である。第2の微細突条16の方向は、図に示すように光源5に対して先の微細突条15と同じ方向である。
バー導光体部分12の表裏両面に微細突条15,16を形成することにより、バー導光体部分12の端面に接合した光源からの光を、より効率的に反射させて導光板部11内へ導入することが可能となる。
図14に、本発明の第4の実施形態に係わる光学部材60の平面構造を示す。第4の実施形態ではバー導光体部分12の端面に断面プリズム形状の背面プリズム20を形成したものである。導光板部11の構造は先の第2及び第3の実施形態と同じである。スリット14を設ける点も先の実施形態の場合と同様である。
図15は、図14に円で示す断面プリズム形状の背面プリズム20を拡大して示した図である。、
バー導光体部分12に設けた断面プリズム形状の背面プリズム20は、開角度δが105度から115度で、深さdは10μmから70μm、ピッチp4 は0.2mmから0.24mmとするのが適当である。
背面プリズム20の深さdやピッチp4 は光源からの距離によって適宜変化させることができる。例えば、光源から遠ざかるにつれてピッチp4 を小さくし、又深さdを大きくすることにより、バー導光体部の長手方向の出光輝度分布を均一にすることができ、面発光装置として良い結果をもたらすようになる。
また、本発明によれば汎用性の高い光学部材を安価に供給することが可能となる。
Claims (15)
- 表面に断面3角形状の突条を有する紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体からなることを特徴とする光学部材。
- 紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体であって、該紫外線硬化樹脂層表面の一部に断面3角形状の突条を有し、紫外線硬化樹脂層表面の残部が平坦面であることを特徴とする光学部材。
- 紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体であって、該紫外線硬化樹脂層表面の一部に断面3角形状の突条を有し、紫外線硬化樹脂層表面の残部に前記突条とほぼ45度の角度をなす断面3角形状の微細突条を有することを特徴とする光学部材。
- 紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体であって、該紫外線硬化樹脂層表面の一部に断面3角形状の突条を有し、紫外線硬化樹脂層表面の残部に前記突条とほぼ45度の角度をなす断面3角形状の微細突条を有し、さらに前記透明樹脂フィルム裏面の前記微細突条のある部分に該微細突条と同じ形状でかつ同じ方向の微細突条を有することを特徴とする光学部材。
- 紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体であって、該紫外線硬化樹脂層表面の一部に断面3角形状の突条を有し、紫外線硬化樹脂層表面の残部に前記突条とほぼ45度の角度をなす断面3角形状の微細突条を有し、さらに前記透明樹脂フィルム裏面の前記微細突条のある部分に該微細突条と同じ形状でかつ同じ方向の微細突条を有し、これら二つの微細突条を結ぶ前記紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの接合体の一端面に、該接合体面に垂直な方向に断面3角形の背面プリズムを具備してなることを特徴とす光学部材。
- 前記紫外線硬化樹脂表面層の断面3角形状の突条を有する部分と、残りの平坦部分若しくは微細突条を有する部分との間に、スリットを有することを特徴とする請求項2ないし請求項5に記載の光学部材。
- 前記紫外線硬化樹脂層と透明樹脂フィルムとの光屈折率がほぼ同じであることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の光学部材。
- 前記透明樹脂フィルム及び紫外線硬化樹脂層の光屈折率が1.4〜1.6であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の光学部材。
- 前記断面3角形状の突条が、水平基準面に対して1度以上3度以下の緩斜面と、水平基準面に対して40度以上45度以下の急斜面を有し、ピッチが100μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の光学部材。
- 前記透明樹脂フィルムの厚さが0.15mm〜0.3mmであり、紫外線硬化樹脂層の厚さが5〜10μmであることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の光学部材。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の光学部材を使用した面発光装置。
- 請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の光学部材を使用した面発光装置を具備してなることを特徴とする液晶表示装置。
- 透明樹脂フィルムの表面に紫外線硬化樹脂組成物を塗布し、次いで周囲に型面が形成された転写型ローラーで前記紫外線硬化樹脂組成物を押圧した後、該押圧された紫外線硬化樹脂組成物に紫外線を照射して硬化させることを特徴とする光学部材の製造方法。
- 透明樹脂フィルムの表面に紫外線硬化樹脂組成物を塗布し、次いで周囲に型面が形成された転写型ローラーで前記紫外線硬化樹脂組成物を押圧した後、該押圧された紫外線硬化樹脂組成物に紫外線を照射して硬化させ、さらに硬化した紫外線硬化樹脂にスリットを形成することを特徴とする光学部材の製造方法。
- 透明樹脂フィルムの表面に紫外線硬化樹脂組成物を塗布し、次いで周囲に型面が形成された転写型ローラーで前記紫外線硬化樹脂組成物を押圧した後、該押圧された紫外線硬化樹脂組成物に紫外線を照射して硬化させ、さらに透明樹脂フィルムと紫外線硬化樹脂層の接合体の一端面に、該接合体平面と直角方向に断面3角形の背面プリズムを形成することを特徴とする光学部材の製造方法。
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