JP5653576B2 - Optical function member - Google Patents
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Description
本発明は、液晶ディスプレイ等のバックライトユニットや、照明装置に用いられる面光源装置において、照明光路制御に使用される光学機能部材に関する。 The present invention relates to an optical functional member used for illumination light path control in a backlight unit such as a liquid crystal display or a surface light source device used in an illumination device.
LCD用バックライトや照明装置においては、エッジ部に設けられた光源と、光源からの光を面発光に変える平板状の導光部材(導光板又は導光フィルムともいう)とを有する面光源装置が用いられている。面光源装置としては、光源からの光を導光部材の平板面から均一に且つ効率よく面発光させるために、レンズシートや光拡散シートを備えたものが知られている。通常は、レンズシートや光拡散シートを導光部材上に重ねて載置され、これにより、導光部材に入射した光をシートと垂直な方向に転向させている。 In an LCD backlight or lighting device, a surface light source device having a light source provided at an edge portion and a flat light guide member (also referred to as a light guide plate or a light guide film) that converts light from the light source into surface light emission Is used. As the surface light source device, there is known a surface light source device including a lens sheet and a light diffusion sheet in order to uniformly and efficiently emit light from the light source from the flat plate surface of the light guide member. Usually, a lens sheet or a light diffusing sheet is placed on the light guide member so that light incident on the light guide member is turned in a direction perpendicular to the sheet.
近年では、上記レンズシートや光拡散シートなどの光学部品の数を減らすために、或いは、面光源装置を薄型化するために、導光部材に光転向機能を付加した構成が考案されている。 In recent years, in order to reduce the number of optical components such as the lens sheet and the light diffusion sheet, or to reduce the thickness of the surface light source device, a configuration in which a light turning function is added to the light guide member has been devised.
例えば、特許文献1には、図11(a)に示すように、発光ダイオードを有する光源50と、導光体51と、支持フィルム53上に複数のレンズ54がアレイ状に形成されたレンズシート52と、反射膜56とを備えた面光源装置が開示されている。特許文献1では、各レンズ54の平坦な頂部54aを導光体51に貼り付けることで、導光体51とレンズシート52とが一体化されている。このような構成では、図11(b)に示すように、導光体51の側面から入射した光は、導光体51の上面と下面との間で空気との屈折率差による全反射を繰り返しながら伝搬し、レンズ54を介して上向きに転向される。
For example, in Patent Document 1, as shown in FIG. 11A, a
また、特許文献2では、図12に示すように、光源60と、導光体61と、基材層63表面に接着剤層66を介して接着された複数のマイクロプリズム64からなるレンズシート62とを有するバックライト装置が開示されている。このような構成においても、図示のように、導光体61の側面から入射した光は、導光体61と空気との屈折率差による全反射を繰り返しながら伝搬し、マイクロプリズム64を介して上向きに転向される。
In
平板状の導光部材とレンズシートとを一体化する方法としては、例えば、特許文献1に記載されているように、フィルム状の導光部材(以下、導光フィルムという)を用いて、導光フィルムのロールとレンズシートのロールとを連続的に送り出し、両者を貼り合わせた後に巻き取るという、ロール・ツー・ロールプロセスで作成することが試みられている。
上記のような導光部材に光転向機能を付加した光学機能部材においては、導光部材として、透明樹脂フィルムなどの柔軟で薄くて軽い材料を用いることで屈曲可能に構成されたものが知られている。このような光学機能部材は、自由に曲げることができるので、面光源装置及びそれを備える液晶表示装置の設計自由度を高めることができる。 In the optical functional member in which the light turning function is added to the light guide member as described above, the light guide member is configured to be bent by using a flexible, thin and light material such as a transparent resin film. ing. Since such an optical functional member can be freely bent, the degree of freedom in designing the surface light source device and the liquid crystal display device including the surface light source device can be increased.
しかしながら、屈曲可能な光学機能部材を曲げた状態で使用する場合には、平坦な状態で使用する場合に比べ、空気に対する屈折率差をより大きいものにする必要があるが、一般にはそのような導光フィルムを得ることができず、図13に示すように、導光フィルム51内を伝搬される光が導光フィルム51と空気との界面から必要でない方向に出射してしまい、出射面全体から均一に光が出射することができず、面全体からの出射光の均一性が著しく悪化する。
However, when using a bendable optical functional member in a bent state, it is necessary to make the refractive index difference with respect to air larger than when using it in a flat state. The light guide film cannot be obtained, and as shown in FIG. 13, the light propagating through the
そこで、本発明の目的は、曲げた状態で使用する場合にも、出射面全体からの出射光の均一性に優れる光学機能部材を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical functional member that is excellent in the uniformity of the emitted light from the entire emission surface even when used in a bent state.
本発明の第1の態様は、光透過性材料からなる導光層と、厚さ方向に貫通孔が形成され、該貫通孔の側面にも反射性能を有する、前記導光層の第1の面側に設けられた反射シートと、前記導光層の第1の面とは反対の第2の面側に設けられた反射部材とを有することを特徴とする光学機能部材である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a light guide layer made of a light transmissive material and a first hole of the light guide layer in which a through hole is formed in a thickness direction and the side surface of the through hole also has a reflection performance. An optical functional member comprising: a reflective sheet provided on a surface side; and a reflective member provided on a second surface side opposite to the first surface of the light guide layer.
本発明の第2の態様は、前記第1の態様にかかる光学機能部材において、前記導光層、前記反射シート、及び前記反射部材の合計の厚さが、700μm以下であることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical functional member according to the first aspect, a total thickness of the light guide layer, the reflective sheet, and the reflective member is 700 μm or less. .
本発明の第3の態様は、前記第1又は第2の態様にかかる光学機能部材において、前記貫通孔の側面は、前記導光層の前記第1の面に向かって該貫通穴の断面積が小さくなるような傾斜面を有することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical functional member according to the first or second aspect, a side surface of the through hole is a cross-sectional area of the through hole toward the first surface of the light guide layer. It has the inclined surface which becomes small.
本発明の第4の態様は、前記第1から第3のいずれかの態様にかかる光学機能部材において、前記反射シートは、両面反射シートであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical functional member according to any one of the first to third aspects, the reflective sheet is a double-sided reflective sheet.
本発明の第5の態様は、前記第1から第4のいずれかの態様にかかる光学機能部材において、前記貫通孔の側面は、拡散反射性能を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the optical functional member according to any one of the first to fourth aspects, the side surface of the through hole has diffuse reflection performance.
本発明の第6の態様は、前記第1から第5のいずれかの態様にかかる光学機能部材において、前記導光層と前記反射シートとの間に、透明粘接着剤層が介在することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the optical functional member according to any one of the first to fifth aspects, a transparent adhesive layer is interposed between the light guide layer and the reflective sheet. It is characterized by.
本発明の光学機能部材によれば、光学機能部材を曲げた状態で使用する場合においても、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることができる。すなわち、従来の光学機能部材においては、導光層内に入射した光が、導光層と空気との屈折率差による全反射を利用して伝搬され、レンズ等を介して出射されるのに対し、本発明の光学機能部材においては、導光層内に入射した光が、導光層の第1の面側に設けられた反射シートと第2の面側に設けられた反射部材との間で高反射率で反射しながら伝搬され、反射シートに形成された貫通孔に入射した光が、反射性能を有する貫通孔の側面で反射して出射される。このため、光学機能部材を曲げた状態で使用する場合においても、導光層から必要でない部分へ出射することがなく、出射光のムラを防止し、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることができる。 According to the optical functional member of the present invention, even when the optical functional member is used in a bent state, it is possible to obtain the same front luminance and luminance distribution as when used in a flat state. That is, in the conventional optical functional member, the light that has entered the light guide layer is propagated using total reflection due to the refractive index difference between the light guide layer and air, and is emitted through a lens or the like. On the other hand, in the optical functional member of the present invention, the light incident on the light guide layer is formed by the reflection sheet provided on the first surface side of the light guide layer and the reflection member provided on the second surface side. The light that is propagated while being reflected with high reflectivity between the two and is incident on the through-hole formed in the reflection sheet is reflected and emitted from the side surface of the through-hole having the reflection performance. For this reason, even when the optical functional member is used in a bent state, the light is not emitted from the light guide layer to an unnecessary portion, and unevenness of the emitted light is prevented, which is the same as when used in a flat state. Frontal luminance and luminance distribution can be obtained.
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態にかかる光学機能部材10を示す断面図である。光学機能部材10は、光透過性材料からなる導光層11と、導光層11の第1の面11a側に設けられた反射シート12と、導光層11の第1の面11aとは反対の第2の面11b側に設けられた反射部材15とを有している。反射シート12は、厚さ方向に形成された複数の貫通孔13を有しており、これら貫通孔13の側面14も反射性能を有している。
以下、各構成部材について詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical
Hereinafter, each component will be described in detail.
<導光層>
導光層11は、図1に示すように、光源に面して配置される光入射面11cから遠ざかるに従って厚みが減少するテーパー部と、平板状の導光本体部とを有している。このような構成によれば、光入射面11cが広いので、光源からの光を効率よく入射することができるとともに、面光源装置の薄型化に寄与することができる。
<Light guide layer>
As shown in FIG. 1, the
導光層11の構成材料としては、自由に曲げることができる光透過性材料を用いることができ、例えば、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートなどの透明樹脂フィルムが挙げられる。
As a constituent material of the
導光層11の厚さは、特に限定されず、例えば400μm以下の薄い導光層を採用することができるが、100μmよりも薄いものが屈曲性に優れるため好ましい。
また、屈曲性および薄型軽量化の観点からは、導光層11、反射シート12、及び反射部材15の合計の厚さが700μm以下であることが好ましい。
The thickness of the
Further, from the viewpoint of flexibility and reduction in thickness and weight, the total thickness of the
<反射シート>
反射シート12は、図1に示すように、厚さ方向に形成された複数の貫通孔13を有している。貫通孔13は、上述のように、その側面にも反射性能を有している。
このような貫通孔13の側面にも反射性能を有する反射シート12としては、
(1)多数の微細気泡を有する樹脂シートに打ち抜き加工を施すことにより形成され、シートの表裏面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を有するもの、
(2)打ち抜き加工を施された樹脂シートを、微細発泡処理することにより形成され、シートの表裏面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を有するもの、
(3)金属板に打ち抜き加工を施すことにより、シートの表裏面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を付与したもの、
(4)打ち抜き加工が施された樹脂シートに銀などの金属を蒸着あるいはスパッタリングすることにより金属膜を形成し、樹脂シートの片面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を付与したもの
などを例示することができる。
<Reflection sheet>
As shown in FIG. 1, the
As the
(1) It is formed by punching a resin sheet having a large number of fine bubbles, and has reflection performance on the front and back surfaces of the sheet and the side surfaces of the punched holes,
(2) A resin sheet that has been punched is formed by fine foaming treatment, and has a reflective performance on the front and back surfaces of the sheet and the side surface of the punched hole,
(3) By giving a punching process to the metal plate, the front and back surfaces of the sheet and the side surface of the punched hole are provided with reflective performance,
(4) Exemplifying a metal sheet formed by vapor deposition or sputtering of a metal such as silver on a punched resin sheet, and having reflection performance on one side of the resin sheet and the side of the punched hole. Can do.
これらのうち、上記(1)及び(2)の反射シートを用いる場合には、貫通孔13の側面14に拡散反射性能を付与することができるので、面発光の輝度ムラの低減に効果的である。また、上記(1)〜(3)の反射シートは、いずれも両面反射シートであることから、太陽光や室内光の外光が反射シート12の上面で反射することで輝度を上げることに効果的である。また、外光反射効果で十分な輝度が得られる際には、導光層へ光導入する光源への投入電力量を減らす、あるいは止めることもできるため省エネにも効果的である。
特に両面反射シートは白色であることが好ましい。
Among these, when the reflection sheets of (1) and (2) are used, the diffuse reflection performance can be imparted to the
In particular, the double-sided reflective sheet is preferably white.
反射シート12の厚さは、特に限定されないが、屈曲性の観点からは、50〜690μm程度であることが好ましく、また、上述のように、導光層11、反射シート12、及び反射部材15の合計の厚さが700μm以下であることが好ましい。
The thickness of the
最終的に出てくる光を本光学機能部材から垂直な方向の光として、正面輝度を上げるためには厚さ方向に貫通していればよく、垂直であっても、斜めに傾いていてもよい。さらに正面輝度を上げるためには、貫通孔13の側面14は、導光層11の第1の面11aに向かって貫通孔13の断面積が小さくなるような傾斜面であることが好ましい。側面14の傾斜角度、すなわち、導光層11の第1の面11aと垂直な線に対する傾斜角θは、特に限定されないが、20°〜40°程度であることが好ましい。このように貫通孔13の側面14が傾斜面を有することで、導光層11から出る光が貫通孔13の側面14で反射させて本光学機能部材に垂直な光へと転向できる。
In order to increase the front luminance, the light finally emitted from the optical functional member may be penetrated in the thickness direction in order to increase the front brightness, whether vertical or inclined. Good. In order to further increase the front luminance, the
貫通孔13の導光層11側の孔径については特に限定されず、例えば10〜100μm程度であることが好ましい。また、貫通孔13の平均ピッチについても特に限定されず、例えば30〜200μm程度であることが好ましい。特に貫通孔の形状は円形に限定されず楕円形や矩形でもよく、またひとつの形状ではなく、複数の形状の組み合わせでも良い。
The diameter of the through
反射シート12を導光層11に貼り合わせる方法としては、導光層11の第1の面11a上に透明粘着剤層を設け、この粘着剤層を介して、両者を貼り合わせる方法を採用することができる。粘着剤層としては、例えば、熱、あるいは紫外線等の放射線を照射することにより硬化する刺激硬化型粘着剤を好適に使用することができる。
As a method of bonding the
<反射部材>
反射部材15としては、一般的な反射フィルムを用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに酸化チタン等のフィラー、気泡などを内填した白色PETフィルムや、PET等の樹脂フィルムに銀などの金属を蒸着あるいはスパッタリングすることにより金属反射膜を形成した反射フィルムなどを使用することができる。PET等の樹脂フィルムに金属反射膜を形成した場合には、樹脂フィルムを導光層として機能させ、金属反射膜を反射部材として機能させることができる。
<Reflection member>
As the reflecting
なお、導光層11、反射シート12、及び反射部材15の合計の厚さは、700μm以下であることが好ましい。
In addition, it is preferable that the total thickness of the
上記構成の光学機能部材10を曲げた状態で使用する場合、図2に示すように、導光層11内に入射した光は、導光層11の第1の面11a側に設けられた反射シート12と第2の面11b側に設けられた反射部材15との間で高反射率で反射しながら伝搬され、反射シート12に形成された貫通孔13に入射した光が、反射性能を有する貫通孔13の側面14で反射して出射される。
When the
従来の光学機能部材においては、導光層内に入射した光が、導光層と空気との屈折率差による全反射を利用して伝搬されるのに対し、本発明の光学機能部材においては、反射シート12と反射部材15との間で高反射率で反射しながら伝搬されるので、光学機能部材10を曲げた状態で使用する場合においても、導光層から必要でない部分へ出射することがない。また、光学機能部材10を曲げた状態では、導光層11の樹脂は曲率に合わせて伸縮し、樹脂の密度が増減するので、導光層11内での光の相対的な進行位置は、平坦な状態で使用する場合と比べて殆ど変化しない。さらに、貫通孔13においては、反射シート12の曲率に合わせて外部側の孔径は、導光層11側の孔径よりも大きくなるので、貫通孔13に入射した光が側面14で反射して外部へ出射される光の出射面(第1の面)11aの垂線に対する出射角度及び光の量は、平坦な状態と曲げた状態とでほとんど変化しない。これらの結果、光学機能部材10を曲げた状態で使用する場合でも、出射光のムラを防止し、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることができる。
In the conventional optical functional member, light incident on the light guide layer is propagated using total reflection due to the refractive index difference between the light guide layer and air, whereas in the optical functional member of the present invention, Since it propagates while reflecting with high reflectivity between the
以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
以下のようにして、図3に示す実施例1の光学機能部材20を形成した。
導光層11として厚さ50μmの透明ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用い、このPETフィルムの片面に銀を蒸着して、反射部材15としての厚さ1μmの反射層を形成した。次いで、PETフィルムのもう一方の面に熱硬化型透明粘着剤層16を10μmの厚みで塗工し、その上に、貫通孔13が形成された厚さ500μmの反射シート12を貼りあわせた。その後、熱硬化型粘着層を硬化させて、長さ40mmの実施例1の光学機能部材20を完成させた。反射シート13は、多数の微細気泡を有する樹脂シートに打ち抜き加工を施すことにより形成され、シートの表裏面だけでなく、打ち抜き孔の側面に反射性能を有するものである。貫通孔13の粘着剤層16側の孔径は50μm、貫通孔13の側面14の傾斜角度θ1は、導光層11の第1の面11aの垂線に対して35度であり、貫通孔13の平均ピッチは約200μmである。
Example 1
The optical
A transparent polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of 50 μm was used as the
実施例1の光学機能部材20のエッジから、LEDを用いて光を入れたときの、出光面11aの正面輝度の長さ方向分布を、図3に示すような平坦な状態と、図4に示すような曲率半径100mmで曲げた状態とでそれぞれ測定した。結果を図5及び図6に示す。
When the light is introduced from the edge of the optical
(比較例1)
以下のようにして、図7に示す比較例1の光学機能部材30を形成した。
導光層11として厚さ50μmの透明PETフィルムを用い、このPETフィルムの片面に銀を蒸着して、反射部材15としての厚さ1μmの反射層を形成した。次いで、PETフィルムのもう一方の面に熱硬化型透明粘着剤層16を10μmの厚みで塗工し、その上に、厚さ200μmのレンズシート31を貼り合わせた。その後、熱硬化型粘着層を硬化させて、長さ40mmの比較例1の光学機能部材30を完成させた。レンズシート31は、厚さ150μmの透明PET基材32上に高さ50μmの単位レンズ33が複数形成されたものである。単位レンズ33の幅は、粘着剤層側で50μm、レンズ側壁の傾斜角度θ2は、導光層11の第1の面11aの垂線に対して35度であり、レンズの平均ピッチは約100μmである。
(Comparative Example 1)
The optical
A transparent PET film having a thickness of 50 μm was used as the
比較例1の光学機能部材30のエッジから、LEDを用いて光を入れたときの、出光面11aの正面輝度の長さ方向分布を、図7に示すような平坦な状態と、図8に示すような曲率半径100mmで曲げた状態とでそれぞれ測定した。結果を図9及び図10に示す。
When the light is input from the edge of the optical
図5,6,9,10の結果から明らかなように、本発明の光学機能部材においては、曲げた状態で用いる場合でも、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることできた。 As is apparent from the results of FIGS. 5, 6, 9, and 10, the optical functional member of the present invention has the same front luminance and luminance distribution as when used in a flat state even when used in a bent state. I was able to get it.
10 光学機能部材
11 導光層
11a 第1の面
11b 第2の面
12 反射シート
13 貫通孔
14 貫通孔の側面
15 反射部材
16 粘着剤層
DESCRIPTION OF
Claims (3)
厚さ方向に貫通孔が形成され、該貫通孔の側面にも反射性能を有する、前記導光層の第1の面側に設けられた反射シートと、
前記導光層の第1の面とは反対の第2の面側に設けられた反射部材と、
を備え、
前記導光層は、光源に面して配置される光入射面から遠ざかるに従って厚みが減少するテーパー部と、平板状の導光本体部とを有しており、
前記反射シートは、多数の微細気泡を有する樹脂シートに打ち抜き加工を施して前記貫通孔を形成したシート、または、打ち抜き加工により前記貫通孔が形成された樹脂シートに微細発泡処理をしたシートであって、表裏面に反射性能を有し、前記貫通孔の側面に拡散反射性能を有するシートであり、
前記貫通孔の側面は、前記導光層の前記第1の面に向かって当該貫通孔の断面積が小さくなる傾斜面であり、前記導光層の前記第1の面と垂直な線に対する当該側面の傾斜角度が20°以上40°以下となるように形成されていることを特徴とする光学機能部材。 A light guide layer made of a light transmissive material;
A reflection sheet provided on the first surface side of the light guide layer, wherein a through hole is formed in the thickness direction, and the side surface of the through hole has a reflection performance;
A reflecting member provided on the second surface side opposite to the first surface of the light guide layer;
With
The light guide layer has a tapered portion whose thickness decreases as the distance from the light incident surface arranged facing the light source decreases, and a flat light guide body portion,
The reflective sheet is a sheet in which a through-hole is formed by punching a resin sheet having a large number of fine bubbles, or a sheet in which a fine foaming process is performed on a resin sheet in which the through-hole is formed by punching. And a sheet having reflection performance on the front and back surfaces, and having diffuse reflection performance on the side surface of the through hole,
The side surface of the through-hole is an inclined surface in which the cross-sectional area of the through-hole decreases toward the first surface of the light guide layer, and the side surface is perpendicular to the line perpendicular to the first surface of the light guide layer. An optical functional member, wherein the side surface has an inclination angle of 20 ° to 40 °.
The optical functional member according to claim 1 or 2 between the reflecting sheet and the light guide layer, a transparent adhesive layer, characterized in that the interposed.
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