JP2008226763A - Microlens film and backlight unit using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置、照明装置等に好適に用いられるバックライトユニット及び該バックライトユニットに用いられ得るマイクロレンズフィルムに関する。 The present invention relates to a backlight unit suitably used for a liquid crystal display device, a lighting device, and the like, and a microlens film that can be used for the backlight unit.
液晶表示装置等のバックライトユニットに使用されるマイクロレンズフィルム(マイクロレンズアレイ)としては、例えば、特許文献１に記載されたような、半球状のマイクロレンズを有するものが知られている。
しかしながら、液晶表示装置用のバックライトにはより高い正面輝度が要求されており、従来の半球状のマイクロレンズでは、十分な正面輝度は得られない。 However, the backlight for the liquid crystal display device is required to have higher front luminance, and the conventional hemispherical microlens cannot provide sufficient front luminance.
本発明の課題は、バックライトの正面輝度を向上させ得るマイクロレンズフィルム及び該マイクロレンズフィルムを用いたバックライトユニットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a microlens film capable of improving the front luminance of a backlight and a backlight unit using the microlens film.
本発明の要旨は、
〔１〕 頂点が底面の中心からずれた略半球形状のマイクロレンズが一方の表面に配列されてなるマイクロレンズフィルム、並びに
〔２〕 光源を備えた導光板、請求項１〜３いずれか記載のマイクロレンズフィルム及びプリズムシートが積層されてなるバックライトユニットであって、前記マイクロレンズフィルムにおいて、マイクロレンズの頂点が底面の中心から光源と反対側にずれるように配置されてなるバックライトユニット
に関する。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A microlens film in which a substantially hemispherical microlens whose apex is shifted from the center of the bottom surface is arranged on one surface, and [2] a light guide plate provided with a light source, or any one of claims 1 to 3. The present invention relates to a backlight unit in which a microlens film and a prism sheet are laminated, wherein the microlens film is arranged so that the apex of the microlens is shifted from the center of the bottom surface to the side opposite to the light source.
本発明のマイクロレンズフィルムは、バックライトユニットの正面輝度を向上させることができるという優れた効果を奏するものである。 The microlens film of the present invention has an excellent effect that the front luminance of the backlight unit can be improved.
本発明のマイクロレンズフィルムは、従来のマイクロレンズが底面の中心に頂点を有する半球形状であるのに対して、頂点が底面の中心からずれた略半球形状のマイクロレンズが一方の表面に配列されている点に大きな特徴を有している。かかるマイクロレンズフィルムを、マイクロレンズの頂点が底面の中心から光源と反対側にずれるように配置して、後述の順に導光板及びプリズムシートと重ね、液晶表示装置等のバックライトユニットとして用いることにより、バックライトの正面輝度が格段に向上する。これは、マイクロレンズの頂点を底面の中心から光源と反対側にずらすことにより、マイクロレンズからの出射光の角度が変化し、プリズムシートで正面へ向けることができる入射光量が増加するためである。 The microlens film of the present invention has a hemispherical shape in which a conventional microlens has a vertex at the center of the bottom surface, whereas a substantially hemispherical microlens whose vertex is shifted from the center of the bottom surface is arranged on one surface. It has a great feature. By arranging such a microlens film so that the apex of the microlens is shifted from the center of the bottom surface to the opposite side of the light source, and overlapping with the light guide plate and the prism sheet in the order described later, The front brightness of the backlight is greatly improved. This is because by shifting the apex of the microlens from the center of the bottom surface to the side opposite to the light source, the angle of the emitted light from the microlens changes, and the amount of incident light that can be directed to the front by the prism sheet increases. .
本発明のマイクロレンズフィルムの断面模式図を図１(ａ)に、従来の断面模式図を図１(ｂ)に示す。図１に示すように、(ｂ)に記載の従来の半球形状のマイクロレンズの頂点Ｔは底面の中心Ｃの鉛直上にあるのに対して、(ａ)に記載の本発明の略半球形状のマイクロレンズの頂点Ｔは底面の中心Ｃからずれている。 A schematic cross-sectional view of the microlens film of the present invention is shown in FIG. 1 (a), and a conventional cross-sectional schematic view is shown in FIG. 1 (b). As shown in FIG. 1, the apex T of the conventional hemispherical microlens described in (b) is vertically above the center C of the bottom surface, whereas the substantially hemispherical shape of the present invention described in (a) is shown. The apex T of the microlens is shifted from the center C of the bottom surface.
略半球形状のマイクロレンズの、底面の中心からの頂点のずれ長さをＡとし、マイクロレンズの底面の半径をＲとしたとき、Ａ／Ｒは、正面輝度の観点から、0.3〜0.6が好ましく、0.3〜0.4がより好ましい。 When the length of the apex from the center of the bottom surface of the substantially hemispherical microlens is A and the radius of the bottom surface of the microlens is R, A / R is preferably 0.3 to 0.6 from the viewpoint of front luminance. 0.3 to 0.4 is more preferable.
マイクロレンズの底面の半径(Ｒ)は、回折の影響による分光の発生を防止する観点から、2.5μm以上が好ましく、拡散効果を高め輝度ムラを低減する観点から、50μm以下が好ましい。かかる観点から、マイクロレンズの底面の半径(Ｒ)は、2.5〜50μmが好ましく、5〜20μmがより好ましい。 The radius (R) of the bottom surface of the microlens is preferably 2.5 μm or more from the viewpoint of preventing the occurrence of spectroscopy due to the influence of diffraction, and is preferably 50 μm or less from the viewpoint of enhancing the diffusion effect and reducing luminance unevenness. From this viewpoint, the radius (R) of the bottom surface of the microlens is preferably 2.5 to 50 μm, and more preferably 5 to 20 μm.
また、マイクロレンズの高さ、即ち底面から頂点までの長さをＨとしたとき、Ｈ／Ｒは、正面輝度の観点から、0.9〜1.1が好ましい。 In addition, when the height of the microlens, that is, the length from the bottom surface to the apex is H, H / R is preferably 0.9 to 1.1 from the viewpoint of front luminance.
各マイクロレンズの頂点のずれ長さ、ずれ方向は、生産性の観点から、いずれも一定であることが好ましい。 The shift length and shift direction of the apex of each microlens are preferably constant from the viewpoint of productivity.
マイクロレンズフィルムの材質は、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリカルボジイミド等の樹脂等が挙げられるが、これらのなかでは、耐熱性の観点からは、エポキシ樹脂及びポリイミドが好ましく、生産性の観点からはポリスチレン樹脂が好ましい。 Examples of the material for the microlens film include acrylic resins, polystyrene resins, epoxy resins, polyimides, polycarbodiimides, and the like. Among these, epoxy resins and polyimides are preferable from the viewpoint of heat resistance, and productivity is improved. From this point of view, polystyrene resin is preferred.
マイクロレンズフィルムの製造方法は特に限定されないが、生産性の観点から、予め所望の略半球形状の凹部を形成した成形用の型を用いて、表面に略半球形状のマイクロレンズを有するフィルムを成形することが好ましい。 The production method of the microlens film is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity, a film having a substantially hemispherical microlens on the surface is molded using a molding die in which a desired substantially hemispherical recess is formed in advance. It is preferable to do.
成形用の型は、例えば、表面が平滑なフィルム状の型材に、投影マスクを介してレーザー光を照射し、型材の表面を略半球形状にエッチングする方法により、製造することができる。具体的には、後述のように、段階的に大きさが異なる複数の透光部分が形成された投影マスクを用い、型材及び／又は投影マスクを順次移動する際に、レーザー光の照射と型材及び／又は投影マスクの移動とを繰り返すことにより、凹部を形成する各部分を複数回エッチングし、型材の表面に略半球形状の凹部を形成する。 The mold for molding can be manufactured by, for example, a method of irradiating a film-shaped mold material having a smooth surface with a laser beam through a projection mask and etching the surface of the mold material into a substantially hemispherical shape. Specifically, as will be described later, when a projection mask in which a plurality of light-transmitting portions having different sizes are formed in stages is used, and the mold material and / or the projection mask are sequentially moved, the laser beam irradiation and the mold material are performed. By repeating the movement of the projection mask and / or, each portion forming the recess is etched a plurality of times to form a substantially hemispherical recess on the surface of the mold material.
型材としては、エッチング加工されるプラスチックフィルムであれば、その材質は特に限定されず、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ABS樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂等からなるフィルムが挙げられるが、レーザー光の種類に対して、そのレーザー光の波長の吸収があるものを選択することが好ましく、また、マイクロレンズフィルムの材質とは異なる樹脂フィルムであって、成形条件に耐え得る物性を有する樹脂フィルムを適宜選択することが好ましい。 As a mold material, the material is not particularly limited as long as it is a plastic film to be etched. Polyester resin, epoxy resin, urethane resin, polystyrene resin, polyethylene resin, polyamide resin, polyimide resin, Examples include films made of ABS resin, polycarbonate resin, silicone resin, etc., but it is preferable to select a film that absorbs the wavelength of the laser light for the type of laser light. It is preferable to appropriately select a resin film that is different from the material and has physical properties that can withstand the molding conditions.
また、型材には、加工時のハンドリング・加工表面のフラット性等を考え、厚さ10〜200μm程度のものを用いるのが好ましい。この場合、ガラス板、金属板等に貼りあわせて使用してもよく、またスピンコート、塗工方式等により該ガラス板、金属板等に塗布し使用してもよい。 Moreover, it is preferable to use a mold having a thickness of about 10 to 200 μm in consideration of handling during processing, flatness of the processed surface, and the like. In this case, it may be used by being bonded to a glass plate, a metal plate or the like, or may be used by applying to the glass plate, metal plate or the like by spin coating, coating method or the like.
投影マスクは、レーザー光が通過する所望の形状の透光部分とレーザー光を遮断する遮光部分を持ち、順次透光部分を変更することにより深さ方向への形状がコントロールできる設計であれば、その形状は円、矩形、多角形等を問わない。その透光部分の数も任意に選択すればよく、実質的な解像性(分解能、階調)及びステージ移動による誤差を考慮した場合、5〜100個とすることが好ましい。さらに透光部分は、投影マスク上に直線上に並んでいることが好ましい。透光部分の直径は、投影像の直径及び集光レンズによって異なる。また、投影マスクの材質は、金属又は合金のみから成るもの(メタル投影マスク)或いは石英ガラス上に金属を蒸着し、金属被膜されたもの(蒸着・被膜メタル投影マスク)等が好ましい。石英ガラス上に金属を蒸着し、金属被膜する場合、レーザー光に対する耐久性あるいは解像力の観点から、クロム蒸着・アルミ蒸着・モリブデン蒸着・誘電体多層被膜等が特に好適である。前記遮光部分は、メタル投影マスクの場合、マスク上に穴が開いていない部分、又は蒸着・被膜メタル投影マスクの場合、蒸着・被膜された部分であって、レーザー光が通過できない部分が遮光部分に相当することになる。前記透光部分は、メタル投影マスクの場合、マスク上に穴が開いた部分、又は蒸着・被膜メタル投影マスクの場合、金属蒸着・被覆されていない石英ガラスの部分であって、レーザー光が通過できる部分が透光部分となる。ここで石英ガラスは紫外光をほぼ100％透過させることが可能である。 If the projection mask has a light-transmitting part with a desired shape through which the laser light passes and a light-shielding part that blocks the laser light, the shape can be controlled in the depth direction by sequentially changing the light-transmitting part. The shape may be a circle, rectangle, polygon or the like. The number of the translucent portions may be arbitrarily selected, and is preferably 5 to 100 in consideration of substantial resolution (resolution, gradation) and error due to stage movement. Furthermore, it is preferable that the translucent portions are arranged in a straight line on the projection mask. The diameter of the translucent portion varies depending on the diameter of the projected image and the condenser lens. The projection mask is preferably made of a metal or an alloy only (metal projection mask) or a metal film deposited on quartz glass (metal deposition mask). In the case of depositing a metal on quartz glass and forming a metal film, chromium deposition, aluminum deposition, molybdenum deposition, dielectric multilayer coating, etc. are particularly suitable from the viewpoint of durability against laser light or resolution. In the case of a metal projection mask, the light-shielding portion is a portion where no hole is formed on the mask, or in the case of a vapor deposition / coating metal projection mask, a portion which is vapor deposition / coating, and a portion where a laser beam cannot pass is a light shielding portion. It is equivalent to. In the case of a metal projection mask, the translucent portion is a portion where a hole is formed on the mask, or in the case of a vapor deposition / coating metal projection mask, a portion of quartz glass that is not metal-deposited / coated, and through which laser light passes. The part that can be made becomes the translucent part. Here, quartz glass can transmit almost 100% of ultraviolet light.
投影マスクの透光部分及び遮光部分の作製方法としては、例えば（１）石英ガラスに金属クロムを蒸着し、（２）さらに金属クロム層の上に露光用のレジストを塗布し、（３）露光又はレーザー光照射にてレジスト層をパターニングしてエッチングし、（４）さらにクロム層をウエットエッチングまたはレーザー照射でエッチングし、（５）最後にレジスト層を剥離することによって透光部分と遮光部分を作製する方法等が挙げられる。また別の例としては、石英ガラスに金属クロムを蒸着し、レーザー光の直接照射によって金属クロム層を切除する作製方法等が挙げられる。 For example, (1) metal chromium is vapor-deposited on quartz glass, (2) an exposure resist is applied on the metal chromium layer, and (3) exposure is performed. Alternatively, the resist layer is patterned and etched by laser light irradiation, (4) the chrome layer is further etched by wet etching or laser irradiation, and (5) the light-transmitting portion and the light-shielding portion are finally removed by peeling the resist layer. Examples of the method are as follows. Another example is a production method in which metal chromium is vapor-deposited on quartz glass and the metal chromium layer is removed by direct irradiation with laser light.
レーザー光は、エキシマレーザー、YAGレーザー、CO2レーザー、フェムト秒レーザー、ピコ秒レーザー等が好ましい。特に微細加工を考えた場合、400nm以下の紫外領域の発振波長を有するレーザー光がさらに好ましい。 The laser light is preferably an excimer laser, a YAG laser, a CO 2 laser, a femtosecond laser, a picosecond laser, or the like. In particular, when considering microfabrication, a laser beam having an oscillation wavelength in the ultraviolet region of 400 nm or less is more preferable.
レーザー光のエネルギー密度は、特に制限されないが、紫外領域(エキシマレーザー)の場合、型材上で好ましくは100〜2000mJ/cm2、より好ましくは300〜800mJ/cm2である。 The energy density of the laser beam is not particularly limited, if the ultraviolet region (excimer laser), preferably on the mold material 100 to 2000 mJ / cm 2, more preferably 300~800mJ / cm 2.
本発明において「型材及び／又は投影マスクを順次移動させる」とは、レーザー光の照射後に投影マスクと型材との相方又はいずれか一方を移動させることによって、型材上のレーザー光照射部分(投影像)と投影マスクの透光部分が、順次、次の位置関係を有することを意味する。あるレーザー光照射時を基準として、レーザー光照射された投影像から見た次の投影マスクの透光部分は、隣接した透光部分であってもよく、離れた箇所の透光部分であってもよい。その際、移動方法には特に制限はなく、型材、投影マスクのどちらが移動してもよいが、微細な凹凸形状を加工できる方法であるのが好ましい。さらに該移動方法に用いられる方法としては、型材の置かれているステージがＸＹ平面上で移動する方法がより好ましく、より精密な加工のために、該ステージ又はレーザーの集光レンズが１ショットごとに、深さ方向にエッチングされる分だけ、Ｚ軸方向に移動させる方法がさらに好ましい。 In the present invention, “sequentially moving the mold material and / or the projection mask” means that the laser light irradiation portion (projection image) on the mold material is moved by moving one or both of the projection mask and the mold material after the laser light irradiation. ) And the translucent part of the projection mask sequentially have the following positional relationship. The light transmission part of the next projection mask viewed from the projection image irradiated with the laser light with reference to the time of laser light irradiation may be an adjacent light transmission part or a light transmission part at a distant place. Also good. In that case, there is no restriction | limiting in particular in the moving method, Either a mold material or a projection mask may move, but it is preferable that it is a method which can process a fine uneven | corrugated shape. Further, as the method used for the moving method, a method in which the stage on which the mold material is placed moves on the XY plane is more preferable, and for the more precise processing, the stage or the laser condensing lens is shot every shot. Furthermore, a method of moving in the Z-axis direction by the amount etched in the depth direction is more preferable.
さらに、上記方法により成形用の型を製造する際に、集光レンズを好適に用いることもできる。集光レンズは、特に制限はないが、集光レンズは投影マスクと型材間に配置されるのが好ましく、集光倍率として1/1〜1/30倍が好ましい。実際に設備として使用する場合、投影マスクの大きさとそれに対する加工サイズと加工領域あるいはレーザー光の照射量、強度と投影マスク作製の難易度を考えると1/5〜1/15倍の集光倍率がより好ましい。 Furthermore, a condensing lens can also be used suitably when manufacturing the shaping | molding type | mold by the said method. The condensing lens is not particularly limited, but the condensing lens is preferably disposed between the projection mask and the mold material, and the condensing magnification is preferably 1/1 to 1/30. When actually used as equipment, considering the size of the projection mask, its processing size and processing area, or the amount of laser beam irradiation, the intensity, and the difficulty of making the projection mask, the converging magnification is 1/5 to 1/15 times. Is more preferable.
本発明で、例えば1/30倍の集光倍率を有する集光レンズを用いる場合、目的とする投影像(型材)に比べて30倍の大きさを有する投影マスクの透光部分が必要になる。さらに、1/5倍の集光倍率を有する集光レンズを用いた場合、投影像に比べて5倍の大きさを有する投影マスクの透光部分が必要であり、エネルギーは、集光倍率の2乗に反比例することから、投影像(型材)に500mJ/cm2のエネルギー密度で照射する場合、投影マスクを通過する際のエネルギー密度は20mJ/cm2で済むことになる。集光レンズが1倍の集光倍率を有する場合は、投影像と投影マスクの透光部分の大きさは等倍になり、必要なエネルギー密度も等倍となる。 In the present invention, for example, when a condensing lens having a condensing magnification of 1/30 is used, a light-transmitting portion of a projection mask having a size 30 times that of a target projection image (mold material) is required. . Furthermore, when a condensing lens having a condensing magnification of 1/5 is used, a light-transmitting portion of the projection mask having a size five times that of the projected image is required, and energy is the condensing magnification. Since it is inversely proportional to the square, when the projection image (mold material) is irradiated with an energy density of 500 mJ / cm 2 , the energy density when passing through the projection mask is 20 mJ / cm 2 . When the condensing lens has a condensing magnification of 1 ×, the size of the light transmission part of the projection image and the projection mask is 1 ×, and the required energy density is also 1 ×.
さらに本発明において、集光レンズを用いる１つの特徴として、投影マスクについての経済的及び精度の観点から、投影マスクの透光部分の直径、及び透光部分の配置とピッチを容易に作製できることが挙げられる。 Furthermore, in the present invention, as one feature of using the condensing lens, from the viewpoint of economy and accuracy of the projection mask, the diameter of the light transmitting portion of the projection mask and the arrangement and pitch of the light transmitting portions can be easily manufactured. Can be mentioned.
本発明において、エッチングされる深さは、特に制限はないが、投影マスク、集光レンズ、レーザーのエネルギー密度、及び型材の観点から、レーザーの１回照射当たり、好ましくは0.05〜3μm、より好ましくは、0.1〜1μm、さらに好ましくは0.1〜0.5μmである。 In the present invention, the etching depth is not particularly limited, but from the viewpoints of a projection mask, a condensing lens, a laser energy density, and a mold material, it is preferably 0.05 to 3 μm, more preferably per laser irradiation. Is 0.1 to 1 μm, more preferably 0.1 to 0.5 μm.
図２に、マイクロレンズフィルム成形用の型を製造する方法の原理を示す。ただし、集光レンズは1/1倍とした時の概略図として示してある。 FIG. 2 shows the principle of a method for manufacturing a mold for forming a microlens film. However, the condenser lens is shown as a schematic diagram when the magnification is 1/1.
まず、図２(ａ)に示されている、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に大きさが異なる透光部分が形成された投影マスク１を介して、１回目のレーザー光２を型材５に照射して、型材表面をエッチングする。 First, the first laser beam 2 is applied to the mold 5 through the projection mask 1 shown in FIG. 2 (a) in which translucent portions having different sizes in the order of A, B, C, and D are formed. Irradiate to etch the mold surface.
次に、１つの間隔分(送りピッチ３)だけ型材を搭載しているステージを直線方向４に移動して、同様に、第２回目のレーザー光２を型材５に照射して、型材表面をエッチングする。同様にして、ステージの移動とレーザー光の照射を繰り返し、１箇所の凹部に対して４回レーザーエッチングをすることにより、レンズ形状の型となる凹部が形成される。ただし、第１回目の照射時の、左の３つ(Ａ，Ｂ，Ｃ)は、レンズ加工が行われない。 Next, the stage on which the mold material is mounted by one interval (feed pitch 3) is moved in the linear direction 4, and the mold material 5 is irradiated with the second laser beam 2 in the same manner. Etch. Similarly, the movement of the stage and the irradiation of the laser beam are repeated, and laser etching is performed four times on one concave portion, thereby forming a concave portion that becomes a lens-shaped mold. However, lens processing is not performed on the left three (A, B, C) during the first irradiation.
図２(ｂ)は、小さい透光部分(Ｄ)から、大きい透光部分(Ａ)へ順にレーザー光を照射して加工する方法を示しているが、逆に、大きい透光部分(Ａ)から、小さい透光部分(Ｄ)へ順にレーザー光を照射して加工することもできる。凹型の球面を滑らかにする観点からは、図２(ｂ)のように、大きい透光部分(Ａ)へ順にレーザー光照射加工する方法が好ましい。 FIG. 2B shows a method of processing by irradiating laser light in order from a small light-transmitting portion (D) to a large light-transmitting portion (A), but conversely, a large light-transmitting portion (A). From the above, it is also possible to perform processing by irradiating laser light in order to the small light-transmitting portion (D). From the viewpoint of smoothing the concave spherical surface, a method in which laser light irradiation processing is sequentially performed on a large light transmitting portion (A) as shown in FIG. 2B is preferable.
なお、図２(ｂ)の概略図では、図２(ａ)に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中心が等間隔となるように配置された投影マスクを用い、半球形状の凹部が形成されているが、図３に示すように、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの中心が、点線に示すような等間隔ではなく少しずつずれるように配置された投影マスクを用いることにより、頂点が底面の中心からずれた略半球形状の凹部が形成される。 In the schematic diagram of FIG. 2 (b), as shown in FIG. 2 (a), projection masks arranged so that the centers of A, B, C, and D are equally spaced are used, and a hemispherical concave portion is used. As shown in FIG. 3, by using a projection mask in which the centers of A, B, C, and D are shifted little by little rather than at equal intervals as shown by dotted lines, Is formed in a substantially hemispherical recess that deviates from the center of the bottom surface.
成形用の型を用いて、マイクロレンズフィルムを製造する方法は、特に制限されないが、例えば、上記方法により略半球形状の凹部を形成した成形用型に、マイクロレンズフィルムとして用いる熱硬化性樹脂、紫外線硬化型樹脂等の樹脂シートをプレスして、熱硬化性樹脂の場合は熱硬化することにより、紫外線硬化型樹脂の場合には紫外線を照射することにより、樹脂シートを硬化させて凸型のマイクロレンズシートを得ることができる。 A method for producing a microlens film using a molding die is not particularly limited. For example, a thermosetting resin used as a microlens film in a molding die in which a substantially hemispherical concave portion is formed by the above method, A resin sheet such as an ultraviolet curable resin is pressed, and in the case of a thermosetting resin, the resin sheet is cured by heat curing, and in the case of an ultraviolet curable resin, the resin sheet is cured to form a convex shape. A microlens sheet can be obtained.
なお、図２では成形用型として凹型の加工を示したが、投影マスクの光透過部分と光遮光部分を逆転することにより、凸型の加工をすることもできる。 In FIG. 2, a concave mold is shown as the molding die, but a convex mold can be processed by reversing the light transmitting portion and the light shielding portion of the projection mask.
マイクロレンズフィルムを大量に生産する場合は、型の耐久性を考慮すると樹脂型よりも金型が好ましいことから、予め、透光部分と遮光部分とが逆転した投影マスクを用いて作製した凸型の型を利用して、凹型の金型を作製したり、上記方法により得られた凸型のマイクロレンズシートの表面に、スパッタリングによりニッケル薄膜を形成し、さらに、その上に、ニッケル電解めっきをして、凹型の金型を作製したりして、金属製の成形用型を作製することもできる。 When producing a large amount of microlens film, a mold is preferable to a resin mold in consideration of the durability of the mold. Therefore, a convex mold that has been prepared in advance using a projection mask in which the translucent part and the light-shielding part are reversed. Using this mold, a concave mold is produced, or a nickel thin film is formed on the surface of the convex microlens sheet obtained by the above method by sputtering, and further, nickel electrolytic plating is formed thereon. In addition, a metal mold can be produced by producing a concave mold.
図４は、本発明で用いる投影マスクパターンの一例を示す。最大直径が150μｍ、最小直径が30μｍで、15段階の大きさが異なる光透過部分が左右直線上に並んでいる。そして、その直線上に並んだ光透過部分が15列千鳥状に配列されている。 FIG. 4 shows an example of a projection mask pattern used in the present invention. Light transmission parts with a maximum diameter of 150 μm and a minimum diameter of 30 μm, with 15 different sizes, are arranged on the left and right straight lines. The light transmitting portions arranged on the straight line are arranged in a 15-row zigzag pattern.
本発明のバックライトユニットは、光源を備えた導光板、本発明のマイクロレンズフィルム及びプリズムシートが積層されたものであり、前記の如く、マイクロレンズフィルムは、マイクロレンズの頂点が光源と反対側に底面の中心からずれるように配置されている。 The backlight unit of the present invention is a laminate of a light guide plate provided with a light source, the microlens film of the present invention, and a prism sheet. As described above, the microlens film has the apex of the microlens opposite to the light source. It is arrange | positioned so that it may shift | deviate from the center of a bottom face.
本発明のバックライトユニットは、正面輝度特性の観点から、導光板の１側面に光源を備えたエッジライト型であることが好ましい。 The backlight unit of the present invention is preferably an edge light type having a light source on one side surface of the light guide plate from the viewpoint of front luminance characteristics.
本発明のバックライトユニットの一実施態様として、エッジライト型のバックライトの断面図を図５に示す。図５に示すバックライトユニットにおいて、光源６を備えた導光板７の上に、本発明のマイクロレンズフィルム８、プリズムシート９が順じ重ねられている。 As an embodiment of the backlight unit of the present invention, a sectional view of an edge light type backlight is shown in FIG. In the backlight unit shown in FIG. 5, a microlens film 8 and a prism sheet 9 of the present invention are sequentially stacked on a light guide plate 7 provided with a light source 6.
光源６としては、従来の発光ダイオード、陰極管、有機ＥＬ、無機ＥＬ等を使用することができる。 As the light source 6, a conventional light emitting diode, cathode tube, organic EL, inorganic EL, or the like can be used.
導光板７は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリカルボジイミド等の樹脂を用いて、トランスファー成形、プレス成形などの成形法によって製造することができる。 The light guide plate 7 can be manufactured by a molding method such as transfer molding or press molding using a resin such as an epoxy resin, an acrylic resin, a urethane resin, or polycarbodiimide.
導光板７からの出射光の最大強度の方向の角度は、導光板の表面に対して1〜25°であることが好ましい。 The angle in the direction of the maximum intensity of light emitted from the light guide plate 7 is preferably 1 to 25 ° with respect to the surface of the light guide plate.
プリズムシート９の材質は、特に限定されないが、アクリル樹脂等が挙げられ、図６に示したように、プリズムの断面形状が直角二等辺三角形のものを用いることが好ましい。例えば、市販品としては、住友３Ｍ社製のＢＥＦシートを使用することができる。 The material of the prism sheet 9 is not particularly limited, and examples thereof include acrylic resin. As shown in FIG. 6, it is preferable to use a prism whose cross-sectional shape is a right isosceles triangle. For example, as a commercial product, a BEF sheet manufactured by Sumitomo 3M can be used.
本発明のマイクロレンズフィルムを、マイクロレンズの頂点が光源設置側と反対方向にずれるように搭載したバックライトユニットは、極めて高い正面輝度を発揮する。 The backlight unit on which the microlens film of the present invention is mounted such that the apex of the microlens is shifted in the direction opposite to the light source installation side exhibits extremely high front luminance.
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to such examples.
実施例１
(1) マイクロフィルム成形用型の作製
厚み125μmのポリイミドのシートをガラス板に貼りあわせたものを、ステージ上に設置した。円形にて透光部分の直径を変化させた投影マスクを用意した。該透光部分の直径は、最大直径が150μm、除々に透光部分が小さくなり、最小直径が30μｍであった。透光部分の数は25段階で、千鳥状に配列されているが、透光部分の中心は等間隔ではなく少しずつずらしてあった。上記投影マスクを介して、248nmのエキシマレーザー光(LPX220i、ラムダフィジック社製)を、シート上のエネルギー密度が500mJ/cm2となるように、ポリイミドシートに照射しエッチングした。投影マスクの下には集光レンズ(集光倍率1/15)があり、シート上の照射領域が1/15倍に縮小された。従って、ポリイミドシート表面での照射サイズは、最大直径が10μm、最小直径が2μmであった。レーザー照射を１パルス(ショット)照射するごとに、ステージをレンズ１つ分だけ移動し、１つのレンズ部分について25回照射した。なお、ステージの移動は、小さな透光部分からエッチングが開始され、大きな透光部分で終了する方向で行った。１回の照射でエッチングされる深さは0.2μmであり、25回で5μmの深さになった。半径(R)が5μm、高さ(H)が5μm、底面の中心からの頂点のずれ長さ(A)が1.75μm、A/Rが0.35である、略半球形状の凸部の型となる凹部が千鳥状に縦1500列、横1500列で配列された、20mm×20mmの成形用型を得た。
Example 1
(1) Production of Microfilm Molding Mold A 125 μm thick polyimide sheet bonded to a glass plate was placed on a stage. A projection mask having a circular shape in which the diameter of the translucent portion was changed was prepared. The maximum diameter of the light transmitting part was 150 μm, the light transmitting part gradually became smaller, and the minimum diameter was 30 μm. The number of translucent portions was 25 steps and arranged in a staggered pattern, but the centers of the translucent portions were shifted little by little rather than at equal intervals. Etching was performed by irradiating the polyimide sheet with 248 nm excimer laser light (LPX220i, manufactured by Lambda Physic) through the projection mask so that the energy density on the sheet was 500 mJ / cm 2 . Under the projection mask was a condensing lens (condensing magnification 1/15), and the irradiation area on the sheet was reduced to 1/15 times. Therefore, the irradiation size on the surface of the polyimide sheet was 10 μm at the maximum diameter and 2 μm at the minimum diameter. Each time one pulse (shot) of laser irradiation was performed, the stage was moved by one lens, and one lens part was irradiated 25 times. The stage was moved in such a direction that etching started from a small light-transmitting portion and ended at a large light-transmitting portion. The depth etched by one irradiation was 0.2 μm, and the depth was 5 μm by 25 times. This is a substantially hemispherical convex mold with a radius (R) of 5 μm, a height (H) of 5 μm, a vertex shift length (A) from the center of the bottom surface of 1.75 μm, and A / R of 0.35. A molding die having a size of 20 mm × 20 mm was obtained, in which the recesses were arranged in a staggered pattern of 1500 vertical rows and 1500 horizontal rows.
(2) マイクロレンズフィルムの作製
(1)で作製した成形用型の表面にフッ素系の離型処理層を形成した後、厚み30μm、縦30mm、横30mmの半硬化状態のエポキシ樹脂シートを成形用面に載せて、さらにその上に離型処理をしたＰＥＴフィルムを載せて、温度150℃にて5分間、鋼板により加圧した。その後、エポキシ樹脂シートを型から取り出し、ＰＥＴフィルムを剥離することによって、半径(Ｒ)が5μm、高さ(Ｈ)が5μm、底面の中心からの頂点のずれ長さ(Ａ)が1.75μm、Ａ／Ｒが0.35、Ｈ／Ｒが1.0である、略半球形状のマイクロレンズを縦1500列、横1500列で有するマイクロレンズフィルムを得た。
(2) Production of microlens film
After forming a fluorine-based mold release treatment layer on the surface of the molding die produced in (1), a semi-cured epoxy resin sheet having a thickness of 30 μm, a length of 30 mm, and a width of 30 mm is placed on the molding surface. A release-treated PET film was placed on top and pressed with a steel plate at a temperature of 150 ° C. for 5 minutes. Thereafter, the epoxy resin sheet is taken out from the mold, and the PET film is peeled off, whereby the radius (R) is 5 μm, the height (H) is 5 μm, and the deviation length (A) of the apex from the center of the bottom is 1.75 μm, A microlens film having substantially hemispherical microlenses with A / R of 0.35 and H / R of 1.0 in 1500 rows and 1500 rows was obtained.
(3) バックライトユニットの作製
光源を備えた導光板の上に、(2)で作製したマイクロレンズフィルム、プリズムシート(住友３Ｍ社製BEFシート)を順次積載して、図５に示すようなバックライトユニットを作製した。
(3) Production of backlight unit On the light guide plate equipped with the light source, the microlens film and prism sheet (BEF sheet manufactured by Sumitomo 3M Co.) produced in (2) are sequentially stacked, as shown in FIG. A backlight unit was produced.
実施例２
マイクロレンズのＡ／Ｒを0.55とした以外は、実施例１と同様にして、マイクロレンズフィルムを作製し、さらに、それを用いてバックライトユニットを作製した。
Example 2
A microlens film was produced in the same manner as in Example 1 except that the A / R of the microlens was 0.55, and a backlight unit was produced using the microlens film.
比較例１
マイクロレンズのA/Rを0とした、即ちマイクロレンズを半球状にした以外は、実施例１と同様にして、マイクロレンズフィルムを作製し、さらに、それを用いてバックライトユニットを作製した。
Comparative Example 1
A microlens film was produced in the same manner as in Example 1 except that the A / R of the microlens was 0, that is, the microlens was hemispherical, and a backlight unit was produced using the microlens film.
〔評価〕
トプコン社製の輝度計(BM-9)を用いて、実施例１、２、比較例１のバックライトユニットの正面輝度を測定した。結果を表１に示す。
[Evaluation]
The front luminance of the backlight units of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was measured using a luminance meter (BM-9) manufactured by Topcon Corporation. The results are shown in Table 1.
以上の結果より、マイクロレンズの頂点が底面の中心からずれている略半球形状のマイクロレンズフィルムを搭載した実施例１、２のバックライトユニットは、半球形状のマイクロレンズフィルムを搭載した比較例１のバックライトユニットよりも、高い正面輝度を有することが分かる。 From the above results, the backlight units of Examples 1 and 2 on which the substantially hemispherical microlens film in which the apex of the microlens is shifted from the center of the bottom surface are compared with Comparative Example 1 in which the hemispherical microlens film is mounted. It can be seen that it has a higher front luminance than the backlight unit.
本発明のマイクロレンズフィルムを用いたバックライトユニットは、液晶表示装置、照明装置等に用いられるバックライトユニットとして好適に使用することができる。 The backlight unit using the microlens film of the present invention can be suitably used as a backlight unit used in a liquid crystal display device, a lighting device or the like.
Ｃ マイクロレンズの底面の中心
Ｔ マイクロレンズの頂点
Ｒ マイクロレンズの底面の半径
Ａ マイクロレンズの頂点のずれ長さ
Ｈ マイクロレンズの高さ
１ 投影マスク
２ レーザー光
３ 送りピッチ
４ ステージ移動方向
５ 型材
６ 光源
７ 導光板
８ マイクロレンズフィルム
９ プリズムシート
C Center of the bottom of the microlens T Top of the microlens R Radius of the bottom of the microlens A Shift length H of the top of the microlens Height of the microlens 1 Projection mask 2 Laser light 3 Feed pitch 4 Stage moving direction 5 Mold 6 Light source 7 Light guide plate 8 Micro lens film 9 Prism sheet
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