JP2009003241A - Optical member and surface light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、面光源装置に組み込まれる集光機能を有した光学部材に係り、とりわけ環境条件の変化にともなった反りの発生が抑制された光学部材と、この光学部材を備えた面光源装置と、に関する。 The present invention relates to an optical member having a light collecting function incorporated in a surface light source device, and in particular, an optical member in which the occurrence of warpage due to a change in environmental conditions is suppressed, and a surface light source device including the optical member, , Regarding.
液晶表示装置等に用いられる面光源装置には、光の進路方向を絞り、ある方向(典型的には、正面方向)への輝度を集中的に向上させる光学部材(プリズムシートまたはレンズシートとも呼ばれる)が組み込まれている(例えば、特許文献1)。通常、光学部材は、基材シートと、基材シート上に架橋性樹脂を賦形してなる複数の単位レンズと、を有している。
このような光学部材は、温度や湿度等の環境条件の変化にともなって反りが発生してしまうという、不具合を有している。このような反りが発生すると、光学部材が予定された集光機能を発揮することができなくなるだけでなく、表示装置上に輝度ムラや、さらには光学部材の皺まで視認されるようになる。 Such an optical member has a problem that warpage occurs with changes in environmental conditions such as temperature and humidity. When such a warp occurs, not only the optical member can not exhibit the intended light collecting function, but also the luminance unevenness and even the wrinkles of the optical member are visually recognized on the display device.
光学部材に発生する反りは、通常、光学部材の単位レンズ側が内側となる。反りが発生する詳細なメカニズムは不明であるが、一つの要因として、単位レンズをなす架橋性樹脂の賦形時における重合収縮に起因して光学部材内に残留する応力、および、単位レンズおよび基材シートの間における熱膨張率の相違が影響しているものと考えられる。 The warp generated in the optical member is usually on the inside of the unit lens side of the optical member. Although the detailed mechanism for the occurrence of warping is unknown, one factor is the stress remaining in the optical member due to polymerization shrinkage during the shaping of the crosslinkable resin forming the unit lens, and the unit lens and the base. It is considered that the difference in the coefficient of thermal expansion between the material sheets has an effect.
この反りを抑制するための方法として、基材シートの厚みを厚くすることや、基材シートを積層すること等が試されてきた。しかしながら、未だ、光学部材の反りを十分に抑制することはできていない。 As a method for suppressing this warp, attempts have been made to increase the thickness of the base sheet, to laminate the base sheet, and the like. However, the warping of the optical member has not been sufficiently suppressed yet.
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、環境条件の変化にともなった反りの発生が抑制された光学部材、並びに、この光学部材を備えた面光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and provides an optical member in which the occurrence of warpage due to a change in environmental conditions is suppressed, and a surface light source device including the optical member. With the goal.
本発明者が鋭意研究を重ねたところ、単位レンズを配列された第1基材シートと、第1基材シートの単位レンズとは反対側に積層された第2基材シートと、を光学部材に設けるとともに、第1基材シートの厚みを第2基材シートの厚みよりも薄くすることにより、環境条件の変化にともなった光学部材の反りの発生を大幅に抑制することができることが知見された。本発明は、このような知見に基づくものである。 As a result of extensive research conducted by the present inventor, an optical member comprising a first base sheet in which unit lenses are arranged and a second base sheet laminated on the side opposite to the unit lenses of the first base sheet. It has been found that the occurrence of warpage of the optical member due to changes in environmental conditions can be significantly suppressed by making the thickness of the first base sheet thinner than the thickness of the second base sheet. It was. The present invention is based on such knowledge.
本発明による光学部材は、第1基材シートと、前記第1基材シートの一方の面上に配列され架橋性樹脂硬化物からなる複数の単位レンズを含むレンズ部と、前記第1基材シートの他方の面に接合された第2の基材シートと、を備え、前記第1基材シートの厚みは前記第2基材シートの厚みよりも薄いことを特徴とする。 An optical member according to the present invention includes a first base sheet, a lens unit including a plurality of unit lenses arranged on one surface of the first base sheet and made of a crosslinkable resin cured product, and the first base sheet. And a second base sheet joined to the other surface of the sheet, wherein the first base sheet is thinner than the second base sheet.
本発明による光学部材において、前記第1基材シートおよび前記第2基材シートは、延伸ポリエチレンテレフタレートからなり、前記第1基材シートの厚みは50μm以上であり、前記第2基材シートの厚みは250μm以下であるようにしてもよい。 In the optical member according to the present invention, the first base sheet and the second base sheet are made of stretched polyethylene terephthalate, and the thickness of the first base sheet is 50 μm or more, and the thickness of the second base sheet. May be 250 μm or less.
また、本発明による光学部材において、前記第2基材シートは、前記第1基材シート側に向けて凸となる反り特性を有するようにしてもよい。 Moreover, the optical member by this invention WHEREIN: You may make it the said 2nd base material sheet have the curvature characteristic which becomes convex toward the said 1st base material sheet side.
さらに、本発明による光学部材において、前記レンズ部の各単位レンズの前記第1基材シートからの突出高さは10μm以上であるようにしてもよい。 Furthermore, in the optical member according to the present invention, the protruding height of each unit lens of the lens portion from the first base sheet may be 10 μm or more.
本発明による面光源装置は、上述したいずれかの光学部材と、前記光学部材に光を投射する光源と、を備えることを特徴とする。 A surface light source device according to the present invention includes any one of the optical members described above and a light source that projects light onto the optical member.
本発明による光学部材によれば、温度や湿度等の環境条件の変化にともなって大きな反りが発生してしまうことを防止することができる。 According to the optical member of the present invention, it is possible to prevent a large warp from occurring due to changes in environmental conditions such as temperature and humidity.
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図4は本発明による光学部材および面光源装置の一実施の形態を説明するための図である。このうち図1は光学部材を示す側面図であり、図2は光学部材を示す斜視図であり、図3は光学部材が組み込まれた面光源装置の構成を概略的に示す図である。 1 to 4 are diagrams for explaining an embodiment of an optical member and a surface light source device according to the present invention. 1 is a side view showing an optical member, FIG. 2 is a perspective view showing the optical member, and FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a surface light source device in which the optical member is incorporated.
図1および図2に示すように、光学部材(光学シート、レンズシート、プリズムシート)20は、第1基材シート21と、第1基材シート21の一方の面上に形成されたレンズ部30と、第1基材シート21の他方の面に接合された第2基材シート25と、を備えている。この光学部材20は、面光源装置14の一部分を構成するようになる。図3に示された面光源装置14は、光学部材20と、光学部材20の第2基材シート25側に配置された光拡散シート15と、光拡散シート15および光学部材20に光を投射する光源16と、光源16を覆うように設けられた反射板17と、を有している。なお、図3に示された例において、面光源装置14は直下型として構成されているが、これに限られず、光学部材20はエッジライト型の面光源装置にも適用され得る。また、本願明細書で用いるレンズの語は、狭義のレンズの他、いわゆるプリズムをも包含する意味で用いる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical member (optical sheet, lens sheet, prism sheet) 20 includes a
そして、面光源装置14は、光学部材20のレンズ部30側に配置された液晶表示パネル12とともに、液晶表示装置10を構成し得る。ここで、液晶パネル12とは、ガラス等からなる一対の支持板と、支持板間に配置された液晶と、平面内において画素ごとに配置され液晶分子の配向を電場によって制御する電極と、を有するパネルである。支持板間の液晶は、一つの画素を形成する領域毎にその配列を変化させられ得るようになっており、この結果、液晶パネル12は面光源装置15からの面状光を画素毎に透過または遮断させることができるシャッターとして機能する。
And the surface
光源16としては、例えば線状の冷陰極管、点状のLEDまたは電場発光(エレクトロルミネッセンス)体等を用いることができる。反射板17は、光源16からの光を光学部材20側へ向けるための部材であり、反射板17の少なくとも内側表面は、例えば金属等の高い反射率を有する材料からなっている。
As the
光拡散シート15は、光源16からの光を等方的に拡散させ、光源16の構成に起因した輝度ムラを解消するためシートである。光拡散シート15としては、表面に凹凸面(マット面)が形成された光拡散シートや、基材と基材中に分散された光拡散粒子とを有する光拡散シートや、その他の公知の光拡散シートを用いることができる。このような光拡散シート15は、例えば、ポリカーボネイト樹脂やアクリルスチレン樹脂等の光透過性の高い樹脂から形成され得る。
The
次に、光学部材20について詳述する。光学部材20は、光拡散シート15側から入射してきた光の進行方向を正面方向(レンズシート30のシート面に直交する方向、面光源装置の発光面の法線方向でもある)へ絞り、正面方向への輝度を向上させるようにするためのシートである。上述したように、光学部材20は、第1基材シート21と、第1基材シート21の一方の面上に形成されたレンズ部30と、第1基材シート21の他方の面に接合された第2基材シート25と、を備えている。
Next, the
レンズ部30は、第1基材シート20の一方の面22a上に形成された多数の単位レンズ31を含んでいる。図1および図2に示すように、単位レンズ31は、一方向に反って直線状に延びるとともに、一方向に直交する一方の面22a上の他方向に沿って隙間なく並べて配列されている。単位レンズ31は、その長手方向に直交する方向に沿った断面において、三角形形状、さらに詳細には二等辺三角形形状となっている。レンズ部30は、例えば紫外線硬化型樹脂のような架橋性樹脂を、第1基材シート21の一方の面22a上で硬化させることによって、形成されている。架橋性樹脂硬化物からなる単位レンズ31は、製造方法上の理由等により、第1基材シート21から10μm以上突出するようになる。
The
図1および図2に示す例において、第1基材シート21と第2基材シート25との間には接着層24が設けられており、この接着層24を介し、第1基材シート21と第2基材シート25とが接合されている。第1基材シート21および第2基材シート25は延伸ポリエチレンテレフタレートから形成されている。
In the example shown in FIGS. 1 and 2, an
ポリエチレンテレフタレートからなるフィルム(シート)は、厚さが250μmを超えると黄味がかってくる傾向がある。したがって、表示装置に組み込まれる光学部材20において、第1基材シート21および第2基材シート25は、250μm以下の厚みを有していることが好ましい。また、第1基材シート21上にレンズ部30を賦形する場合、第1基材シート21にある程度を剛性が求められる。具体的には、第1基材シート21は、50μm以上の厚みを有していることが好ましい。
A film (sheet) made of polyethylene terephthalate tends to be yellowish when the thickness exceeds 250 μm. Therefore, in the
また、本実施の形態において、第1基材シート21の厚みt1は第2基材シート25の厚みt2よりも薄くなっている。このように第1基材シート21の厚みt1と第2基材シート25の厚みt2とを調整しておくことにより、周囲を取り巻く環境の条件変化、例えば温度の変化や湿度に変化にともなって発生する光学部材20の反りの程度を、大幅に低減することができる。後述の実施例から明らかになるように、第1基材シート21の厚みt1を第2基材シート25の厚みt2以上にすると、環境条件の変化にともなって大きな反りが発生してしまうようになる。また、第1基材シート21の厚みt1の第2基材シート25の厚みt2に対する比を0.75以下とした場合には、光学部材の反りの程度を、一般的に好ましいとされている程度(例えば、平面視200mm×200mmのサンプルで5mm以下の反り)までにおおよそ抑制することができる。
In the present embodiment, the thickness t <b> 1 of the
ところで、レンズ部30をなす架橋性樹脂を架橋重合させた場合、樹脂は重合収縮する。この結果、レンズ部30を形成された第1基材シート21は、図4に示すように、レンズ部30とは反対側(他方の面22bの側)に向けて凸となる反り特性を有するようになる。なお、延伸ポリエチレンテレフタレートのフィルム(シート)も、通常、反り特性を有する。延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムが反り特性を有するようになる詳細な原因は不明ではあるが、製造時における冷却速度が一方の面側と他方の面側との間で相違することが一要因であると考えられる。そして、本実施の形態においては、レンズ部30を形成した後における反りを低減するため、第1基材シート21の反り特性がレンズ部30の側に向けて凸となるように、第1基材シート21のレンズ部30を形成される側の面22aを決定することが好ましい。また、同様に、レンズ部30に起因した反りを低減するため、第2基材シート25の反り特性が第1基材シート21の側に向けて凸となるように、第2基材シート25を第1基材シート21に対して配置することが好ましい。
By the way, when the crosslinkable resin forming the
なお、ここでいう反り特性とは、使用時の状態で、または、環境条件が変化した後の状態で、いずれか一方の側に反りやすくなっている性質のことをいう。 Note that the warp characteristic referred to here is a property that tends to warp to either side in the state of use or after the environmental conditions have changed.
以上のような本実施の形態によれば、単位レンズ31を配列された第1基材シート21と、第1基材シート21の単位レンズ31とは反対側に積層された第2基材シート25と、を光学部材20に設けるとともに、第1基材シート21の厚みt1を第2基材シート25の厚みt2よりも薄くすることにより、環境条件の変化にともなった光学部材20の反りの発生を大幅に抑制することができる。
According to the present embodiment as described above, the
なお、本実施の形態による光学部材20および面光源装置14は、上記の態様に限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。
The
例えば、上述した実施の形態において、レンズ部30の単位レンズ31が断面三角形形状を有する例を示したが、これに限られない。レンズ部30の単位レンズ31が、断面において、例えば楕円の一部をなす形状を有するようにしてもよい。また、単位レンズ31が二つの方向に沿って間隔を空けて配置され、レンズ部30がフライアイレンズを形成するようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the example in which the
上述した実施の形態について、具体的な例によりさらに詳細に説明する。 The above-described embodiment will be described in more detail with specific examples.
平面視形状が200mm×200mmの正方形の光学部材であって、図1に示す層構成を有した光学部材を作製した。第1基材シートおよび第2基材シートは、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートのフィルムとした。レンズ部は、紫外線硬化性アクリレートプレポリマーを紫外線照射で架橋硬化して形成した。接着層は、アクリル系接着剤とし、第1基材シートと第2基材シートとを全面で接着した。 A planar optical member having a plan view shape of 200 mm × 200 mm and having the layer configuration shown in FIG. 1 was produced. The first base sheet and the second base sheet were biaxially stretched polyethylene terephthalate films. The lens part was formed by crosslinking and curing an ultraviolet curable acrylate prepolymer by ultraviolet irradiation. The adhesive layer was an acrylic adhesive, and the first base sheet and the second base sheet were adhered to the entire surface.
得られた各光学部材について、第1基材シートの厚みt1、第2基材シートの厚みt2および単位レンズの配列ピッチPを測定した。測定結果を表1に示す。
また、得られた光学部材について環境条件を変化させた後に発生する反りの程度を評価した。 Further, the degree of warpage generated after changing the environmental conditions of the obtained optical member was evaluated.
加熱カール試験としての第1試験を行った。第1試験においては、光学部材を80℃に保たれた空間内に1分間放置した。その後、当該空間から光学部材を取り出し、光学部材の温度が室温に戻ったところで、光学部材の反りを測定した。 A first test as a heating curl test was performed. In the first test, the optical member was left in a space maintained at 80 ° C. for 1 minute. Thereafter, the optical member was taken out of the space, and when the temperature of the optical member returned to room temperature, the warpage of the optical member was measured.
一方、湿熱カール試験として第2試験、第3試験および第4試験を行った。第2試験においては、光学部材を45℃で相対湿度95%に保たれた空間内に24時間放置した。その後、当該空間から光学部材を取り出し、光学部材の温度が室温に戻ったところで、光学部材の反りを測定した。第3試験においては、光学部材を60℃で相対湿度95%に保たれた空間内に24時間放置した。その後、当該空間から光学部材を取り出し、光学部材の温度が室温に戻ったところで、光学部材の反りを測定した。第4試験においては、光学部材を80℃で相対湿度95%に保たれた空間内に24時間放置した。その後、当該空間から光学部材を取り出し、光学部材の温度が室温に戻ったところで、光学部材の反りを測定した。 On the other hand, the second test, the third test, and the fourth test were performed as the wet heat curl test. In the second test, the optical member was left in a space maintained at 45 ° C. and a relative humidity of 95% for 24 hours. Thereafter, the optical member was taken out of the space, and when the temperature of the optical member returned to room temperature, the warpage of the optical member was measured. In the third test, the optical member was left in a space maintained at 60 ° C. and a relative humidity of 95% for 24 hours. Thereafter, the optical member was taken out of the space, and when the temperature of the optical member returned to room temperature, the warpage of the optical member was measured. In the fourth test, the optical member was left in a space maintained at 80 ° C. and a relative humidity of 95% for 24 hours. Thereafter, the optical member was taken out of the space, and when the temperature of the optical member returned to room temperature, the warpage of the optical member was measured.
反りの測定方法は、第2基材シートが支持面と対面するようにして平面視形状が200mm×200mmの正方形の光学部材を支持面上に載置し、光学部材の四隅の支持面からの浮き上がりを反りとして測定することとした。また、反りが0mmである場合には、レンズ部が支持面と対面するようにして光学部材を支持面上に載置し、光学部材の四隅の支持面からの浮き上がりを反りとして測定することとした。このときの測定値は、符号をマイナスとして表すこととした。表2および図5に、第1乃至第4試験における反りの測定結果を示す。表2および図5における測定結果は、測定された四隅における浮き上がり量のうちの最大の値とした。
第1基材シートの厚みt1の第2基材シートの厚みt2に対する比が1以下となった場合に、反りの量を安定して小さくすることができた。また、第1基材シートの厚みt1の第2基材シートの厚みt2に対する比が0.75以下となった場合に、最大反り量を、一般的に好ましいとされている5mm以下にすることができた。 When the ratio of the thickness t1 of the first base sheet to the thickness t2 of the second base sheet was 1 or less, the amount of warping could be stably reduced. Moreover, when the ratio of the thickness t1 of the first base sheet to the thickness t2 of the second base sheet is 0.75 or less, the maximum warpage amount is set to 5 mm or less, which is generally preferred. I was able to.
14 面光源装置
20 光学部材(レンズシート、プリズムシート)
21 第1基材シート
22a 一方の面
22b 他方の面
25 第2基材シート
30 レンズ部
31 単位レンズ
14 Surface
21 1st
Claims (5)
前記第1基材シートの一方の面上に配列され架橋性樹脂硬化物からなる複数の単位レンズを含むレンズ部と、
前記第1基材シートの他方の面に接合された第2の基材シートと、を備え、
前記第1基材シートの厚みは前記第2基材シートの厚みよりも薄い
ことを特徴とする光学部材。 A first substrate sheet;
A lens unit including a plurality of unit lenses arranged on one surface of the first base sheet and made of a crosslinkable resin cured product;
A second substrate sheet joined to the other surface of the first substrate sheet,
The thickness of the said 1st base material sheet is thinner than the thickness of the said 2nd base material sheet, The optical member characterized by the above-mentioned.
前記第1基材シートの厚みは50μm以上であり、
前記第2基材シートの厚みは250μm以下である
ことを特徴とする請求項1に記載の光学部材 The first base sheet and the second base sheet are made of stretched polyethylene terephthalate,
The thickness of the first base sheet is 50 μm or more,
The optical member according to claim 1, wherein a thickness of the second base sheet is 250 μm or less.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光学部材。 The optical member according to claim 1, wherein the second base sheet has a warp characteristic that is convex toward the first base sheet.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の光学部材。 The optical member according to claim 1, wherein a protruding height of each unit lens of the lens unit from the first base sheet is 10 μm or more.
前記光学部材に光を投射する光源と、を備える
ことを特徴とする面光源装置。 An optical member according to any one of claims 1 to 4,
A surface light source device comprising: a light source that projects light onto the optical member.
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