JP2001356704A - 面光源素子およびその製造方法 - Google Patents

面光源素子およびその製造方法

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JP2001356704A JP2000181326A JP2000181326A JP2001356704A JP 2001356704 A JP2001356704 A JP 2001356704A JP 2000181326 A JP2000181326 A JP 2000181326A JP 2000181326 A JP2000181326 A JP 2000181326A JP 2001356704 A JP2001356704 A JP 2001356704A
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intermediate film
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Yoichi Hashimoto
洋一 橋本
Shinji Hiramatsu
慎二 平松
Katsuya Fujisawa
克也 藤澤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、出射光制御シートが剥離しにくい
面光源素子およびその製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 本発明の面光源素子は、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、導光体3の出
射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面方向に
向かわせる複数の凸部7が導光体3と対向する面に設け
られた出射光制御シート4と、導光体3と出射光制御シ
ート4の中間に設けられ、両面に接着剤層9,11を有
する中間フィルム8とを備え、該出射光制御シート4に
対する該中間フィルム8の吸湿膨張係数の比が0.1〜
10の範囲および/または熱膨張係数の比が0.5〜2
の範囲にあることを特徴とすることで得られる。

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
直視型液晶表示装置およびこれらに用いられる面光源に
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
では面状に光を発するバックライトとドット状に画素を
配した表示パネルで構成され、該表示パネルの各画素の
光の透過率をコントロールすることで文字や映像の表示
を可能にしている。バックライトにはハロゲンランプ、
反射板、レンズ等の組み合わせにより光の射出分布を制
御するもの、蛍光管を導光体の端面に設け、冷陰極管の
発した光を端面と垂直な面から射出させるものや、蛍光
管をディスプレイ背面に設けたもの(直下型)などが挙
げられる。主に前者は高輝度を必要とする液晶プロジェ
クタに用いられ、後者は薄型化が可能なため直視型の液
晶TVやパーソナルコンピュータのディスプレイとして
用いられている。
【0003】液晶TVやノートパソコンなどでは消費電
力の軽減や高輝度化が要求されている。高輝度化を実現
するには冷陰極管などの光源を増やすことで可能である
が、消費電力の増加につながるため実用的ではない。そ
こで、特開平8−221013号公報記載のバックライ
ト装置では、導光体上に光を取り出すシートを設けた構
成が提案されている。この構成では光の全反射を用いる
ため光の損失が少なく、高輝度化を実現できる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしこの構成のバッ
クライト装置では、導光体と光制御シートの凸部先端を
光学的に接着しなければならない。接着方法としては透
明性の高い粘着剤、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂などが
挙げられるが、点接着または線接着を行うため接着強度
が低いことが問題であった。特に温湿度の環境変化が生
じた場合、光制御シートと導光体の熱膨張率差および/
または吸湿膨張率差により面光源素子の外周近傍で大き
な剪断応力が発生し剥離することがあった。
【0005】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
ので、出射光制御シートが剥離しにくい面光源素子およ
びその製造方法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、導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出
射面の正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向
する面に設けられた出射光制御シートと、導光体と出射
光制御シートの中間に設けられ、両面に接着剤層を有す
る中間フィルムとを備え、該出射光制御シートに対する
該中間フィルムの吸湿膨張係数の比が0.1〜10の範
囲または熱膨張係数の比が0.5〜2の範囲とすること
で得られる。また、本発明の面光源素子は、該出射光制
御シートの凸部先端部と中間フィルムとが接着剤を用い
て接着し、該中間フィルムの反対側面と導光体とが接着
剤を用いて接着することで得られる。本明細書において
は、接着剤なる語は、接着作用の発現に際して硬化を伴
うもののみでなく、硬化を伴わないいわゆる粘着剤をも
含む語として用いる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に本発明の面光源素子の概略
構成図を示す。この面光源素子は両端面1に光源2が設
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と中間フィルム8か
ら成っている。出射光制御シート4は中間フィルム8上
に配置され入射面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の導光体側先端と中間フ
ィルム8の光射出面とが接着剤9からなる第1の接着剤
層を介して光学的に接着されている。中間フィルム8は
接着剤11からなる第2の接着剤層を介して導光体と面
接着されている。光源2の周りには、導光体端面と反対
方向に進む光を反射し、導光体端面に進行させるリフレ
クタ10が設けられている。
【0008】端面1から入射した光は中間フィルムを貼
り付けられた導光体内を全反射を繰り返して伝搬してい
く。この伝搬光は凸部7と中間フィルムの密着部から出
射光制御シートに取り込まれ出射される。したがって、
導光体内を伝搬する光は密着部で順次光を取り出され
る。取り出された光は出射光制御シートの凸部内で全反
射、集光される。
【0009】本発明における中間フィルムはその両面に
第1の接着層と第2の接着層とを有している。中間フィ
ルムの基材としては、出射光制御シートに対する該中間
フィルムの吸湿膨張係数の比が0.1〜10の範囲また
は熱膨張係数の比が0.5〜2の範囲にある透明な樹脂
フィルムから選ばれる。さらに、該出射光制御シートと
該中間フィルムとの膨張率の差が、該導光体と該中間フ
ィルムとの膨張率の差に対して、絶対値が同じか小さい
とき、より剥離が生じにくい面光源素子が得られる点で
好ましい。該中間フィルムとしては、アクリル樹脂、ポ
リカーボネート樹脂、酢酸セルローストリアセテート樹
脂(TAC)のフィルムが好適に用いられる。第1また
は第2の接着層の接着剤としては、紫外線硬化型、熱硬
化型、ホットメルト型、粘着剤等のなかから透明なもの
を選んで用いることができる。
【0010】本発明の面光源素子は出射光制御シートの
凸部先端部と上記の中間フィルムとを接着剤を用いて接
着し、さらにその複合化されたフィルムと導光体とを接
着剤を用いて接着することにより得られる。前記の第1
の接着に際し、接着剤を予め半硬化させ、接着剤の硬度
が高い状態で積層フィルムの接着剤層と出射光制御シー
トの凸部先端部を密着させた後、接着剤を完全硬化させ
るのが、出射光制御シートの凸部先端が接着剤層に埋没
するのを防ぐ観点から好ましい。上記の接着は、既知の
ラミネート装置などを用いて行なうことができる。
【0011】本発明の面光源素子に用いる導光体として
は、アクリル樹脂(PMMA)、ポリカーボネート樹脂
(PC)、ポリスチレン樹脂(PS)等の透明性に優れ
た樹脂またはガラスを所定の形状に加工したものを用い
ることができる。なかでもアクリル樹脂を用いるのが軽
量性、透明性の点で好ましい。加工方法としては、押出
し板若しくはキャスト板から切り出す方法または加熱プ
レス、射出成形等の溶融成形法などが好適に用いられ
る。
【0012】また、出射光制御シートの表面形状は、ス
タンパまたは雌金型などを用いて、熱プレス法、紫外線
硬化による2P法、熱硬化によるキャスト法、射出成形
法等によって透明な基材上に形成することができる。該
透明な基材としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂またはガラスが用いら
れる。出射光制御シートの作製に用いるスタンパは、例
えばガラス基板上にネガ型あるいはポジ型の感光性樹脂
をコーティングし、この感光性樹脂をフォトマスクを介
して露光し、現像後、電鋳を行うことにより作製するこ
とができるし、切削によって作製することもできる。出
射光制御シートはシート状である必要はなく、フィルム
状であってもよい。また、本発明における出射光制御シ
ートが備えた凸部は、1次元的配置のレンチキュラーレ
ンズの様なパターンのほかに2次元的配置のレンズアレ
イタイプでもよい。出射光制御シートの光出射面にマイ
クロレンズアレイが設けられていても良い。
【0013】上記の面光源素子をバックライトとして用
い、透過型の表示素子と組み合わせることにより、直視
型の表示装置を構成することができる。面光源素子の出
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。
【0014】
【実施例】本発明を実施例により説明する。
【0015】実施例1 出射光制御シートは以下通りの方法で作製した。ガラス
基板上に感光性樹脂を30μmコーティングし、この感
光性樹脂をフォトマスクを介して露光し、現像を行う。
光取りだし凸部作製用に対応するフォトマスクパターン
は40μm周期でスリット幅6μmである。現像後の感
光性樹脂を熱処理する事によってレンズ状の形状を有す
る原盤を得た。得られた原盤を電鋳することによりスタ
ンパを作製し、スタンパとPCフィルムの間に紫外線硬
化樹脂を充填した後、紫外線を用いて硬化することによ
って厚さ200μmのPC表面に凹凸パターンを転写し
て目的の出射光制御シートを得た。
【0016】出射光制御シートの基材および中間フィル
ムにはPCフィルムを用いた。出射光制御シートの基材
と中間フィルムが同じ材質のため熱膨張係数の比、吸湿
膨張係数の比はともに1である。
【0017】本実施例では出射光制御シートの凸部の先
端のみを接着するため、接着剤として紫外線硬化樹脂を
用いた。該接着剤を中間フィルムである厚さ100μm
のPCフィルムの片側にバーコーターで約10μm塗布
して第1の接着剤層をなし、第1の接着剤層と厚さ10
0μmのPETフィルムとをラミネーターで貼り合わせ
る。PCフィルムには第2の接着剤層として30μmの
粘着剤が第1の接着剤層の反対側に塗布してある。次に
PETフィルム側より高圧水銀ランプから発生される紫
外線を照射し、紫外線硬化樹脂が半硬化状態となった第
1の接着剤層を作製する。半硬化状態の第1の接着剤層
作製は接着剤の硬度を上げ凸部の先端が接着剤へ埋没さ
せないために行うものである。PETフィルムを剥離し
中間フィルムの上に接着剤が塗布された形態にする。そ
の上から出射光制御シートを押しつけ圧力0.3kgf
/cm2でラミネーターを用いて貼り付ける。最後に出
射光制御シート側から高圧水銀ランプから発せられる紫
外線を照射し、第1の接着剤層の接着剤を完全に硬化す
る。複合化された出射光制御シートは第2の接着剤層の
粘着剤を介して導光体に貼り付けた。導光体としては、
厚み8mmのPMMA板を幅340mm、長さ(光源間
距離)280mmの大きさに切り出して用いた。
【0018】実施例2 出射光制御シートにPMMAフィルム、中間フィルムにTAC
フィルムを用いた他は実施例1と同様にして面光源素子
を作製した。
【0019】比較例1 比較例1では図2に示すように中間フィルムが存在しな
い構造のものを作製した。
【0020】比較例2 比較例2では実施例1と同じ構成で出射光制御シートに
PCフィルム、中間フィルムにPETフィルムを用いた
他は実施例1と同様にして面光源素子を作製した。
【0021】上記の実施例1,2および比較例1,2で
得られた面光源素子を60℃90%RHの恒温恒湿環境
試験および70℃の恒温環境試験に投入した。表1に出
射光制御シート、中間フィルムおよび導光体の素材の熱
膨張係数および吸湿膨張係数を示した。環境試験の結果
を表2に示す。60℃RH90%および70℃の環境試
験において、比較例1,2では端部において、出射光制
御シートが剥離してくるが、本実施例では1000時間
後でも剥離が生じないことが判明した。中間フィルムを
用いない比較例1では出射光制御シートの凸部先端の接
着部に応力が集中しているのに対し、実施例1および2
では中間フィルムと導光体との面接着部に応力が集中し
ていると推察される。また、比較例2で示されるように
中間フィルム材質の膨張係数が出射光制御シート材質と
大きく異なると剥離が生じるため、膨張係数が近いもの
を使用することが必要である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】出射光制御シートと導光板との間に、出
射光制御シートに対する熱膨張係数の比が0.2〜5の
範囲にあり、吸湿膨張係数の比が0.1〜10の範囲に
ある中間フィルムを接着剤を用いて貼り合わせることに
よって、環境変化による剪断応力を導光板と中間フィル
ムの間に集中させる。そのため光取り出し目的の複数の
凸部と中間フィルムとの剪断応力は軽減でき、環境変化
に対する耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概略構成図である。
【図2】従来技術の概略構成図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G435 AA12 AA13 BB12 BB15 EE27 FF06 FF08 GG24 HH04 LL07 LL08

Claims (5)

    【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、
    導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の
    正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面
    に設けられた出射光制御シートと、導光体と出射光制御
    シートの中間に設けられ、両面に接着剤層を有する中間
    フィルムとを備え、該出射光制御シートに対する該中間
    フィルムの吸湿膨張係数の比が0.1〜10の範囲にあ
    る面光源素子。
  2. 【請求項2】 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、
    導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の
    正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面
    に設けられた出射光制御シートと、導光体と出射光制御
    シートの中間に設けられる中間フィルムとを備え、該出
    射光制御シートに対する該中間フィルムの熱膨張係数の
    比が0.5〜2の範囲にある特徴とする面光源素子。
  3. 【請求項3】 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、
    導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の
    正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面
    に設けられた出射光制御シートと、導光体と出射光制御
    シートの中間に設けられる中間フィルムとを備え、該出
    射光制御シートに対する該中間フィルムの熱膨張係数の
    比が0.5〜2の範囲にありかつ吸湿膨張係数の比が
    0.1〜10の範囲にある面光源素子。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の面光源
    素子を製造するにあたり、該出射光制御シートの凸部先
    端部と該中間フィルムとを接着剤を用いて接着し、さら
    に該中間フィルムと該導光体とを接着剤を用いて接着す
    ることを特徴とする面光源素子の製造方法。
  5. 【請求項5】 該出射光制御シートの凸部先端部と該中
    間フィルムとを接着する工程が、両者を半硬化状態の接
    着剤を介して密着させる工程と、その後、半硬化状態の
    接着剤を完全硬化させる工程とを含む請求項4に記載の
    面光源素子の製造方法。
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