JP2009086193A - Optical film and its manufacturing method, and backlight unit and display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に液晶表示素子を用いたディスプレイ(以下、液晶ディスプレイ)用バックライトユニットにおける照明光路制御などの用途に使用される光学フィルム及びその製造方法及びバックライトユニット及びディスプレイに関する。 The present invention relates to an optical film used for applications such as illumination light path control in a backlight unit for a display (hereinafter referred to as a liquid crystal display) mainly using a liquid crystal display element, a manufacturing method thereof, a backlight unit and a display.
一般に液晶ディスプレイは、図6に示すように、他の画像表示装置(プラズマディスプレイパネル、有機ELディスプレイ、電界放出ディスプレイなど)のように自発光型ではないために、光源、すなわちバックライトユニット40(図6参照)を必要とする場合がほとんどである。その場合には、バックライトユニット40の消費電力が液晶パネル30を駆動させるのに必要な消費電力に上乗せされることになる。
Generally, as shown in FIG. 6, a liquid crystal display is not a self-luminous type like other image display devices (plasma display panel, organic EL display, field emission display, etc.). In most cases, it is necessary to refer to FIG. In that case, the power consumption of the
そこで、バックライトユニット40の消費電力を可能な限り低減させるために、輝度向上機能を有する光学フィルム10を用いることで、ディスプレイの総消費電力の低減が試みられている。
Therefore, in order to reduce the power consumption of the
この問題を解決するために、光源又は導光板と液晶パネルとの間に、輝度強調フィルム(BrightnessEnhancement Film:BEF、米国3M社の登録商標)を備えた光学フィルムが広く使用されている。 In order to solve this problem, an optical film including a brightness enhancement film (BEF, a registered trademark of 3M USA) is widely used between a light source or a light guide plate and a liquid crystal panel.
BEFは、透明基材上に断面三角形状の単位プリズムを一方向に周期的に配列したフィルムである。このプリズムは光の波長に比較して大きいサイズ(ピッチ)で形成されている。BEFは、“軸外(off-axis)”からの光を集光し、この光を視聴者に向けて“軸上(on-axis)”に方向転換(redirect)又は“リサイクル(recycle)”する。ディスプレイの使用時(観察時)に、BEFは軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向である。 BEF is a film in which unit prisms having a triangular cross section are periodically arranged in one direction on a transparent substrate. This prism is formed in a size (pitch) larger than the wavelength of light. BEF collects light from “off-axis” and redirects this light “on-axis” or “recycle” toward the viewer. To do. When using the display (when observing), BEF increases the on-axis brightness by reducing the off-axis brightness. Here, “on-axis” is a direction that coincides with the visual direction of the viewer, and is generally a normal direction to the display screen.
プリズムの反復的アレイ構造が1方向のみの配列では、その配列方向での方向転換又はリサイクルのみが可能である。そこで、水平および垂直方向での表示光の輝度制御を行なうために、プリズム群の配列方向が互いに略直交するように、2枚のシートを重ねて組み合わせて用いる。 When the repetitive array structure of prisms is arranged in only one direction, only redirection or recycling in the arrangement direction is possible. Therefore, in order to control the luminance of the display light in the horizontal and vertical directions, two sheets are overlapped and combined so that the arrangement directions of the prism groups are substantially orthogonal to each other.
BEFの採用により、ディスプレイ設計者は、電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。BEFに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材をディスプレイに採用することは、多数の特許文献に開示されている(たとえば特許文献1乃至3参照)。 The adoption of BEF allows display designers to achieve the desired on-axis brightness while reducing power consumption. Many patent documents disclose that a brightness control member having a repetitive array structure of prisms represented by BEF is used in a display (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
BEFを輝度制御部材として用いた光学フィルムでは、光源からの光が屈折作用によって制御された角度でフィルムより出射され、視聴者の視覚方向の光の強度を高めるように制御することができるが、視聴者の視覚方向に進むことなく横方向に出射する想定外の光線も存在する。 In an optical film using BEF as a brightness control member, light from a light source is emitted from the film at an angle controlled by refraction, and can be controlled to increase the intensity of light in the viewer's visual direction. There are also unexpected light rays that are emitted in the horizontal direction without proceeding in the visual direction of the viewer.
すなわち、BEFを備えた光学フィルムから出射される光の強度分布に関しては、視聴者の視覚方向(軸上方向に対する角度が0°)における光強度が最も高いが、軸上方向に対して±90°近辺にも小さな光強度ピークが生じ、横方向から無駄に出射される光が増
えるという問題がある。このような光強度ピークを有する輝度分布は望ましくなく、±90°近辺での光強度ピークのない滑らかな輝度分布の方が望ましい。
That is, regarding the intensity distribution of the light emitted from the optical film provided with the BEF, the light intensity is highest in the viewer's visual direction (the angle with respect to the axial direction is 0 °), but ± 90 with respect to the axial direction. There is also a problem that a small light intensity peak occurs in the vicinity of °, and the amount of light emitted unnecessarily from the lateral direction increases. A luminance distribution having such a light intensity peak is not desirable, and a smooth luminance distribution having no light intensity peak around ± 90 ° is more desirable.
このような欠点を克服するために、プリズムではなく単位レンズの反復的アレイ構造(レンチキュラーレンズともいわれる)を有する光学フィルムが提案されている(たとえば特許文献4参照)。この光学フィルムの液晶パネル側の面は、光源から発せられ光学フィルム内を進行した光を液晶パネルへ導くように、複数の単位レンズが反復的に形成されたアレイ構造となっている。 In order to overcome such drawbacks, an optical film having a repetitive array structure of unit lenses (also referred to as a lenticular lens) instead of a prism has been proposed (see, for example, Patent Document 4). The surface of the optical film on the liquid crystal panel side has an array structure in which a plurality of unit lenses are repeatedly formed so as to guide light emitted from a light source and traveling through the optical film to the liquid crystal panel.
この光学フィルムの他方の面には、レンズの焦点面近傍が開口部となるようにストライプ状にパターン化された光反射層が設けられている。単位レンズが半円柱状凸シリンドリカルレンズの場合、各々の単位レンズに1:1で対応して開口部ができるように、光反射層がストライプ状に形成される。このような光反射層は、白色顔料たとえば二酸化チタン粉末を透明な接着剤などの溶液に混合した混合物を、所定のパターンとなるように、印刷又は転写することにより形成されている。 On the other surface of the optical film, there is provided a light reflecting layer patterned in a stripe shape so that the vicinity of the focal plane of the lens is an opening. When the unit lens is a semi-cylindrical convex cylindrical lens, the light reflecting layer is formed in a stripe shape so that an opening is formed corresponding to each unit lens in a ratio of 1: 1. Such a light reflection layer is formed by printing or transferring a mixture obtained by mixing a white pigment, for example, titanium dioxide powder, in a solution such as a transparent adhesive so as to form a predetermined pattern.
この光学フィルムを、液晶ディスプレイのバックライトユニットに組み込むと、拡散フィルムから出射した光のうち、光反射層間の開口部を通過した光のみがレンズに入射して、レンズによって一定方向に集光された後に出射される。さらに、光学フィルムから出射した光は、偏光板に入射し、所定の偏光成分の光のみが液晶パネルに導かれる。 When this optical film is incorporated in a backlight unit of a liquid crystal display, only the light emitted from the diffusion film that has passed through the opening between the light reflecting layers is incident on the lens and is condensed in a certain direction by the lens. After being emitted. Furthermore, the light emitted from the optical film enters the polarizing plate, and only the light having a predetermined polarization component is guided to the liquid crystal panel.
一方、開口部を通過しなかった光は、光反射層で反射されて拡散フィルム側に戻され、反射板へ導かれる。そして、反射板によって反射されることによって再び拡散フィルムに入射し、拡散フィルムにおいて再び拡散された後に、いずれは入射角度が絞られた光となった後に開口部を通ってレンズに入射し、レンズによって所定角度内に絞られて光学フィルムから出射される。 On the other hand, the light that has not passed through the opening is reflected by the light reflecting layer, returned to the diffusion film side, and guided to the reflecting plate. Then, the light is incident on the diffusion film again by being reflected by the reflection plate, and after being diffused again on the diffusion film, the incident light is incident on the lens through the opening after the incident angle is reduced. Is squeezed within a predetermined angle and emitted from the optical film.
このような光学フィルムを用いたバックライトユニットでは、光反射層間の開口部の大きさおよび位置を調節することによって、光の利用効率を高めながら、レンズから正面方向に出射される光の割合を高めるように制御することができる。 In the backlight unit using such an optical film, by adjusting the size and position of the opening between the light reflecting layers, the ratio of the light emitted from the lens in the front direction is increased while improving the light utilization efficiency. Can be controlled to increase.
以下に、本発明に関連する公知の先行技術文献を記載する。
従来の光学フィルムは、構造面のレンチキュラーレンズと、構造面裏面の光反射層および開口部との間に位置不整合が生じた場合、モアレや輝度ムラが生じ、輝度向上フィルムとして機能しなくなる。このため、表面と裏面の構造で、アライメントを正確に取る必要があり、製造上の課題がある。 In the conventional optical film, when misalignment occurs between the lenticular lens on the structural surface and the light reflecting layer and the opening on the back surface of the structural surface, moire and luminance unevenness occur, and the film does not function as a luminance enhancement film. For this reason, it is necessary to take alignment accurately with the structure of the front surface and the back surface, and there is a manufacturing problem.
例えば、別々のフィルムに表面および裏面の形状を成型し、その後に貼り合せて一体化する方法では、アライメント精度の維持に問題が生じる。しかも、レンズと光反射層を別
途に成型する必要があり、工数が増加する。
For example, in the method in which the shapes of the front surface and the back surface are formed on separate films and then bonded and integrated, there is a problem in maintaining alignment accuracy. In addition, it is necessary to mold the lens and the light reflection layer separately, which increases the number of steps.
表裏面のアラインメントの課題を解決するために、表裏面を同時成型する方法が考えられる。しかし、このような方法を用いると、部材や工程の増加を伴うため、歩留りの低下要因、延いてはコストの上昇要因となる。特に、表裏面のレンズなどの形状を、放射線硬化性樹脂を用いて金型で成型しようとすると、表裏それぞれを成型する2つの金型でフィルムをサンドイッチする方法がある。しかし、放射線硬化性樹脂を硬化するためには放射線の照射が必須であるため、2つの金型を用いる方法は採用できない。 In order to solve the problem of alignment of the front and back surfaces, a method of simultaneously molding the front and back surfaces is conceivable. However, when such a method is used, the number of members and processes is increased, which causes a decrease in yield and an increase in cost. In particular, there is a method of sandwiching a film with two molds for molding the front and back surfaces of the front and back lenses and the like when they are molded with a mold using a radiation curable resin. However, since radiation irradiation is essential for curing the radiation curable resin, a method using two molds cannot be employed.
一方、同一のフィルムに対して、順次、表面側の構造を成型して放射線照射し、裏面側の構造を成型して放射線照射する方法では、最初の成型時の樹脂の硬化収縮又は熱収縮などによる形状のズレ、特にストライプ幅方向のズレが顕著となり、表裏面のアライメントに悪影響が生じ、現実的には採用できない。 On the other hand, for the same film, the surface side structure is sequentially molded and irradiated, and the back side structure is molded and irradiated, so that the resin is cured or shrunk during the first molding, etc. The deviation of the shape due to the above, particularly the deviation in the stripe width direction, becomes remarkable, adversely affects the alignment of the front and back surfaces, and cannot be practically adopted.
本発明の目的は、表面側のレンチキュラーレンズなどのレンズ構造と、レンズ裏面側の光反射層などの構造とのアラインメントが良好で光の利用効率に優れた光学フィルムおよびその光学フィルムの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical film having a good alignment between a lens structure such as a lenticular lens on the front surface side and a structure such as a light reflecting layer on the rear surface side of the lens and a method for producing the optical film. It is to provide.
本発明の請求項1に係る発明は、一方の表面にシリンドリカルレンズ若しくはプリズム状レンズ又はそれらの集合体がストライプ状に形成されたレンズ構造面を有するレンズフィルムと、前記レンズ構造面に対して反対面のレンズフィルム裏面に、前記レンズフィルムのレンズ構造面側から各々レンズに入射した平行光により前記レンズフィルム裏面に形成されるストライプ状の集光形状に対応したストライプ状の各々開口部と、該各々開口部の両側に対応するようにストライプ状に形成された少なくとも炭酸マグネシウム、又はクレー、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、銀などの顔料を含有する光反射層とを有することを特徴とする光学フィルムである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a lens film having a lens structure surface in which a cylindrical lens, a prismatic lens, or an assembly thereof is formed in a stripe shape on one surface, and is opposite to the lens structure surface. Striped openings corresponding to the stripe-shaped condensing shape formed on the back surface of the lens film by parallel light incident on the lens from the lens structure surface side of the lens film on the lens film back surface of the surface, And a light reflection layer containing at least magnesium carbonate formed in a stripe shape so as to correspond to both sides of each opening, or a pigment such as clay, titanium dioxide, barium sulfate, zinc oxide, alumina, or silver. It is an optical film.
本発明の請求項2に係る発明は、上記請求項1に係る光学フィルムにおいて、前記レンズフィルムが、透明な支持フィルムと、放射線硬化型樹脂からなるレンズ層とを積層した構造を有することを特徴とする光学フィルムである。 According to a second aspect of the present invention, in the optical film according to the first aspect, the lens film has a structure in which a transparent support film and a lens layer made of a radiation curable resin are laminated. It is an optical film.
本発明の請求項3に係る発明は、上記請求項1又は2に係る光学フィルムにおいて、前記光反射層の固形分における前記炭酸マグネシウム、又はクレーの配合率が、70重量%以下であることを特徴とする光学フィルムである。
The invention according to
本発明の請求項4に係る発明は、上記請求項1又は2に係る光学フィルムにおいて、前記光反射層の固形分における前記炭酸マグネシウム、又はクレーの配合率が、50重量%以下であることを特徴とする光学フィルムである。
The invention according to claim 4 of the present invention is that, in the optical film according to
本発明の請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか1項記載の光学フィルムを製造するための製造方法であって、一方の表面にシリンドリカルレンズ若しくはプリズム状レンズ又はそれらの集合体が形成されたレンズ構造面を有するレンズフィルムを準備し、前記レンズフィルムのレンズ構造面に対して反対側のレンズフィルム裏面に、顔料として少なくとも炭酸マグネシウム、又はクレーを含有する光反射形成層を形成し、前記レンズフィルムのレンズ構造面側から近赤外波長のレーザー光を照射して、各々レンズによりストライプ状にレーザー光を前記レンズフィルム裏面の集光部に、所定幅に集光させ、その集光部に対応する前記光反射形成層部分を、集光するレーザー光により選択的に除去して開口部を形成し、ストライプ状の光反射層を残すことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光学フィルムの製造方法である。 The invention according to claim 5 of the present invention is a manufacturing method for manufacturing the optical film according to any one of claims 1 to 4, wherein a cylindrical lens, a prismatic lens or a set of them is formed on one surface. A lens film having a lens structure surface on which a body is formed is prepared, and a light reflection forming layer containing at least magnesium carbonate or clay as a pigment is provided on the back surface of the lens film opposite to the lens structure surface of the lens film. Forming, irradiating near infrared wavelength laser light from the lens structure surface side of the lens film, and condensing the laser light in a stripe shape on the back surface of the lens film to a predetermined width by each lens, The light reflection forming layer portion corresponding to the light condensing portion is selectively removed by condensing laser light to form an opening, and a stripe is formed. Which is a method for producing an optical film according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to leave the light reflection layer.
本発明の請求項6に係る発明は、表示画像を規定する画像表示素子の背面(裏面)側に配置され、請求項1乃至4のいずれか1項記載の光学フィルムと、光拡散フィルムと、該光拡散フィルム直下に直下型の光源部とをこの順に配置して構成されることを特徴とするバックライトユニットである。
Invention of
本発明の請求項7に係る発明は、画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する液晶表示素子からなる画像表示素子と請求項6記載のバックライトユニットを備えることを特徴とするディスプレイである。
The invention according to claim 7 of the present invention is characterized by comprising an image display element comprising a liquid crystal display element that defines a display image in accordance with transmission / shading in pixel units and the backlight unit according to
本発明の請求項8に係る発明は、上記請求項7に係るディスプレイにおいて、前記バックライトユニットの光源部が、冷陰極線管、有機EL、あるいはLEDによる光源部であることを特徴とするディスプレイである。 The invention according to claim 8 of the present invention is the display according to claim 7, wherein the light source part of the backlight unit is a light source part of a cold cathode ray tube, an organic EL, or an LED. is there.
本発明の請求項1に係る発明の光学フィルムによれば、レンズフィルムのレンズ構造面と反対面である裏面に、レンズ構造面側からレンズフィルムに入射された平行光の集光形状に対応した開口部を介してストライプ状に形成された光反射層が形成されているので、画像表示素子に対するバックライトユニットに用いた場合に、バックライト用の光源の光利用効率(光利得性)が高い光学フィルムとして提供することができる。 According to the optical film of the invention according to claim 1 of the present invention, it corresponds to the condensing shape of parallel light incident on the lens film from the lens structure surface side on the back surface opposite to the lens structure surface of the lens film. Since the light reflecting layer formed in a stripe shape is formed through the opening, the light use efficiency (light gain) of the light source for the backlight is high when used in the backlight unit for the image display element. It can be provided as an optical film.
また請求項2に係る発明の光学フィルムによれば、光学フィルムを、透明な支持フィルムと放射線硬化型樹脂からなるレンズ層とを積層した二層構造とすることにより、レンズフィルムのレンズ構造層の膜厚調整が容易になり、安定性や機械的強度も向上させることができる。
Further, according to the optical film of the invention according to
また請求項3に係る発明によれば、前記光反射層の固形分における炭酸マグネシウム、又はクレーの配合率を70重量%以下にすることにより、二酸化チタンが100%の場合と比較して、光反射率の変動を10%以内に抑える効果がある。
Further, according to the invention of
また請求項4に係る発明によれば、前記光反射層の固形分における炭酸マグネシウム、又はクレー配合率を50重量%以下にすることにより、二酸化チタンが100%の場合と同等の加工性を維持する効果があり、製作工程を共通化できるなどメリットが大きい。 According to the invention of claim 4, the workability equivalent to that in the case of 100% titanium dioxide is maintained by setting the blending ratio of magnesium carbonate or clay in the solid content of the light reflecting layer to 50% by weight or less. This has the advantage that the manufacturing process can be shared.
また請求項5に係る発明によれば、一方の表面にシリンドリカルレンズ若しくはプリズム状レンズ、又はそれらの集合体が形成されたレンズ構造面を有するレンズフィルムを準備し、レンズフィルムの裏面(レンズ構造面に対して反対面)に、顔料として少なくとも炭酸マグネシウム、又はクレーを含有する光反射層を形成することにより、レーザー照射時の光反射層の発色を抑える効果が見いだされており、容易に明度の良い白色層を得ることができる。 According to the invention of claim 5, a lens film having a lens structure surface in which a cylindrical lens, a prismatic lens, or an assembly thereof is formed on one surface is prepared, and the back surface of the lens film (lens structure surface) On the other hand, by forming a light reflecting layer containing at least magnesium carbonate or clay as a pigment, an effect of suppressing the color development of the light reflecting layer during laser irradiation has been found. A good white layer can be obtained.
また、光反射層の形成において、二酸化チタンや酸化亜鉛による白色顔料では、レーザー照射による変色が生じるが、炭酸マグネシウム、又はクレーによる白色顔料では、実用上差し支えない範囲での変色に留まることが確認できており、バインダー樹脂と混合したインキ、若しくは光反射層の状態においても同様の傾向を示すことを見い出した。 Also, in the formation of the light reflecting layer, discoloration caused by laser irradiation occurs with white pigments made of titanium dioxide or zinc oxide, but with white pigments made of magnesium carbonate or clay, it is confirmed that the discoloration remains within a practical range. It was found that the same tendency was observed in the ink mixed with the binder resin or in the state of the light reflecting layer.
また、炭酸マグネシウム、又はクレーの100%配合の場合には、白色度は良好であるが、その反面、加工性の低下と白色の反射率低下を伴う。そのために、前述の配合とすることにより、これらの欠点をクリアすることが可能となる。 Moreover, in the case of 100% blending of magnesium carbonate or clay, the whiteness is good, but on the other hand, it is accompanied by a decrease in workability and a decrease in white reflectance. Therefore, it becomes possible to clear these faults by setting it as the above-mentioned composition.
以下、本発明をさらに詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態に係る光学フィルムの部分側断面図である。この光学フィルムは、レンチキュラーレンズ(ストライプ状の半円柱状凸シリンドリカルレンズの反復アレイ構造)などの構造を持つレンズフィルム1の裏面(レンズ構造面と反対面)に、白色顔料を含有する光反射層2をストライプ状に形成したものである。ストライプ状の光反射層2の間の開口部2aは、レンズフィルム1のレンズ構造面側から入射された平行光のレンズフィルム1裏面における集光面形状(所定幅のストライプ形状面)にほぼ一致している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. FIG. 1 is a partial sectional side view of an optical film according to an embodiment of the present invention. This optical film has a light reflecting layer containing a white pigment on the back surface (the surface opposite to the lens structure surface) of the lens film 1 having a structure such as a lenticular lens (repetitive array structure of striped semi-cylindrical convex cylindrical lenses). 2 is formed in a stripe shape. The
図2は、本発明の他の実施の形態に係る光学フィルムの断面図である。この光学フィルムは、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの透明な支持フィルム3上に、レンチキュラーレンズなどの構造を持つレンズ層4を形成したレンズフィルム1の裏面(レンズ構造面と反対面)に、白色顔料を含有する光反射層2をストライプ状に形成したものである。この場合、支持フィルム3の厚さは、支持フィルム3の裏面がレンズフィルム1全体の集光位置近傍となるように設定される。支持フィルム3の厚さを、上記のように設定すれば、ストライプ状の光反射層2の間の開口部2aを、容易、且つ高精度にレンズフィルム1の構造面側から入射された平行光の集光形状に一致させるように調整することができる。支持フィルム3の厚みは、通常、50μmから200μm程度である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical film according to another embodiment of the present invention. This optical film has a white pigment on the back surface (the surface opposite to the lens structure surface) of the lens film 1 in which a lens layer 4 having a structure such as a lenticular lens is formed on a
レンズ層の材料としては、特に微細な加工が必要な場合には、紫外線硬化型樹脂や電子線硬化型樹脂などの放射線硬化型樹脂を用いることが望ましい。放射線硬化型樹脂としては、例えば、ウレタン(メタ)アクリレートオリゴマー及び/又はエポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーに反応希釈剤、光重合開始剤、光増感剤などを添加した組成物を用いることができる。 As a material for the lens layer, it is desirable to use a radiation curable resin such as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin, particularly when fine processing is required. As a radiation curable resin, the composition which added the reaction diluent, the photoinitiator, the photosensitizer, etc. to the urethane (meth) acrylate oligomer and / or the epoxy (meth) acrylate oligomer can be used, for example.
上記のウレタン(メタ)アクリレートオリゴマーは特に限定されないが、例えばエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオール、ポリテトラメチレングリコールなどと、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシレンイソシアネートなどのポリイソシアネート類とを反応させて得ることができる。 The urethane (meth) acrylate oligomer is not particularly limited. For example, ethylene glycol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, polycaprolactone polyol, polyester polyol, polycarbonate diol, polytetramethylene glycol and the like, hexamethylene diisocyanate, It can be obtained by reacting with polyisocyanates such as isophorone diisocyanate, tolylene diisocyanate and xylene isocyanate.
エポキシ(メタ)アクリレートオリゴマーは特に限定されないが、例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型プロピレンオキサイド付加物の末端グリシジルエーテル、フルオレンエポキシ樹脂などのエポキシ樹脂類と、(メタ)アクリル酸とを反応させて得ることができる。 The epoxy (meth) acrylate oligomer is not particularly limited, but for example, epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, terminal glycidyl ether of bisphenol A type propylene oxide adduct, fluorene epoxy resin, etc. And can be obtained by reacting (meth) acrylic acid.
光反射形成層の材料は、熱可塑性樹脂(例えば、1又は2成分型(主剤と硬化剤)のウレタン系樹脂(例えばポリウレタン樹脂)、あるいはアクリル系樹脂(例えばポリメチルメタアクリレート樹脂)、エポキシ樹脂等)中に、白色顔料(あるいはフィラー)を分散させたものが用いられる。白色顔料(又はフィラー)としては炭酸マグネシウム、又はクレー(例えば、水和ケイ酸アルミニウムを主成分とする鉱物質の粉末)、ガラス粉体のほか、二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、銀などを用いることができる。なお、光反射形成層に使用する熱可塑性樹脂材料は、支持フィルム3に使用する樹脂(例えばポリエチレンテレフタレート)よりも融点の低い樹脂が好ましい。 The material of the light reflection forming layer is thermoplastic resin (for example, one or two-component type (main agent and curing agent) urethane resin (for example, polyurethane resin), acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate resin), epoxy resin. Etc.) in which a white pigment (or filler) is dispersed. White pigments (or fillers) include magnesium carbonate, clay (for example, mineral powder based on hydrated aluminum silicate), glass powder, titanium dioxide, barium sulfate, zinc oxide, alumina, silver Etc. can be used. In addition, the thermoplastic resin material used for the light reflection forming layer is preferably a resin having a melting point lower than that of the resin used for the support film 3 (for example, polyethylene terephthalate).
光反射層の厚みは、5μm超とすることにより十分な白色が得られ所望の透過率に調整することができるとともに、擦れなどに対して十分な強度を持ち、容易に剥離/脱落することがなくなる。また、光反射層の厚みを100μm以下とすることにより、パターンの
加工形状を良好にするとともに、材料コストを下げることができる。このような厚みを有する光反射層は、層の内部で光を反射することができるので、体積的な光反射層ということができる。
When the thickness of the light reflecting layer exceeds 5 μm, sufficient white color can be obtained and adjusted to a desired transmittance, and it has sufficient strength against rubbing and can be easily peeled / dropped off. Disappear. Moreover, by making the thickness of the light reflecting layer 100 μm or less, it is possible to improve the processing shape of the pattern and reduce the material cost. Since the light reflecting layer having such a thickness can reflect light inside the layer, it can be referred to as a volumetric light reflecting layer.
また前述のように、光反射層の固形分における炭酸マグネシウム、又はクレーの配合率は70重量%以下が好ましく、さらに50重量%以下が好ましい。 As described above, the blending ratio of magnesium carbonate or clay in the solid content of the light reflecting layer is preferably 70% by weight or less, more preferably 50% by weight or less.
次に、図3および図4を参照して、本発明に係る光学フィルムの製造方法の一例を説明する。 Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, an example of the manufacturing method of the optical film which concerns on this invention is demonstrated.
まず、図3に示すようにしてレンズフィルムを製造する。図3に示すように、巻き出しロール101から透明な支持フィルム3を供給し、その表面に塗布装置102により紫外線硬化樹脂を塗布してレンズ形成層を形成する。この支持フィルム3を、表面にレンチキュラーレンズの逆形状が形成されたレンズ成型ロール103と、加圧ロール103’との間(所定間隙のニップ間)に通し、レンズ成型ロール103の周面に支持フィルム3及びレンズ形成層(紫外線硬化樹脂)を周接させながら、支持フィルム3上の紫外線硬化樹脂にレンズ構造を形状転写する。その形状転写している間に、紫外線照射装置104から紫外線を照射してレンズ形成層(紫外線硬化樹脂)を硬化させて、支持フィルム3及び該フィルム3に接着硬化したレンズ形成層をレンズ成型ロール103周面から剥離してレンズ層4を形成する。
First, a lens film is manufactured as shown in FIG. As shown in FIG. 3, a
支持フィルム3としては、紫外線透過性を有する透明な樹脂フィルムが好ましく、レンズ層4が形成される面に、紫外線硬化性樹脂の易接着処理を施していることが一層好ましい。支持フィルム3の材料としては、高融点のポリエチレンテレフタレート(PET)、あるいはポリカーボネート(PC)、ポリ塩化ビニル(PVC)などが挙げられる。
The
紫外線硬化樹脂の塗布装置102は特に限定されないが、ドクターブレード、ダイコーターなどが望ましい。支持フィルム3への紫外線硬化樹脂の塗布厚は、形成するレンズ層4の厚さや、レンチキュラーレンズ又はプリズム状レンズなどのレンズ層4のレンズ形状によって異なるが、0.02〜0.2mmが適当である。紫外線硬化樹脂の塗布厚は、樹脂の粘度、支持フィルムの送り速度などによって調整することができる。
Although the ultraviolet curable
表面にレンチキュラーレンズ又はプリズム状レンズなどレンズ層4の逆形状の凹部型が形成されたレンズ成型ロール103としては、前記レンズ成型ロール103の周面を逆形状の凹部に切削加工した金属型や、レンズ層4の正形状の型部から所定の方法により複製した逆形状の樹脂製の凹部型をロール表面に配設したものなどを用いることができる。
As the
次に、レンズフィルム1のレンズ構造面の裏面(平坦面)に白色顔料を含有する光反射形成層を形成して、その光反射形成層をレンズ層4のストライプパターン形状の各レンズ4aに対応して除去することにより、光反射形成層の除去された部分が開口部2aとして形成され、残留した部分が光反射層2として形成される。光反射形成層の原料を、樹脂溶液に白色顔料を分散させた液状の白色インキとして供給することができれば、印刷法、塗工法、転写法などを使用することができるので、生産上都合がよい。必要に応じて、光反射層形成後に適宜ドライヤーなどを用いて樹脂の乾燥/硬化を行ってもよい。
Next, a light reflection forming layer containing a white pigment is formed on the back surface (flat surface) of the lens structure surface of the lens film 1, and the light reflection forming layer corresponds to each
印刷法としては、グラビア印刷法、シルク印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法などを選択できる。ベタ印刷であるため、数度の加刷により、必要な厚さの光反射形成層を形成すればよい。塗工法としては、ロールコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを選択できる。転写法を用いる場合、転写箔を使用し、熱転写方式、昇華転写方式、接着や粘着を利用した転写方式などを使用することができる。 As the printing method, a gravure printing method, a silk printing method, an offset printing method, a flexographic printing method, or the like can be selected. Since it is solid printing, a light reflection forming layer having a necessary thickness may be formed by several printings. As a coating method, a roll coater, a die coater, a curtain coater, or the like can be selected. When the transfer method is used, a transfer foil can be used, and a thermal transfer method, a sublimation transfer method, a transfer method using adhesion or adhesion, and the like can be used.
光反射層2を形成するための光反射形成層の厚みは5μmを超え、100μm以下とすることが好ましい。光反射形成層の厚みが5μmを超えると、十分な白色が得られ、所望の反射率に調整することができるとともに、形成後の光反射層2に対する擦れなどに対して十分な強度を持ち、容易に剥離や脱落をすることがなくなる。光反射層の厚みを100μm以下にすれば、パターンの加工形状を良好にするとともに材料コストを下げることができる。
The thickness of the light reflection forming layer for forming the
次に、光反射形成層のストライプ加工を施す。例えば、図4に示す方法により、平行光としてレーザー光6[点光、紫外領域、可視領域、赤外領域(近赤外領域、遠赤外領域)のビーム光]をレンズフィルム1のレンズ構造面側から照射して、レンズ層2によりレーザー光6をレンズフィルム1の裏面(レンズ層2と反対面)の集光部にストライプ状に集光させ、集光部に対応する部分の光反射形成層を、集光したレーザー光にて選択的に、瞬間的(ストロボ式照射)又は継続的に照射して、溶融、熱分解、昇華、燃焼、爆融、擦削(摩擦にて削り取る)、又はアブレーションなどの除去操作により除去しながら、レンズフィルム1に対してレーザー光6をストライプ長方向(図面に垂直な方向)に相対的に移動させて開口部2aを形成する。なお、除去操作後にレンズフィルム1の集光部に残留する残渣は、エアーブロー方式や水噴射方式などにより、光反射層2に損傷を与えない程度の噴射圧力にて除去する。なお、レーザー照射時に光反射形成層に付与される除去操作温度(例えば瞬間的照射温度)は、例えば300〜400℃である。
Next, stripe processing of the light reflection forming layer is performed. For example, according to the method shown in FIG. 4, the laser light 6 [point light, ultraviolet region, visible region, infrared region (near infrared region, far infrared region)] is converted into parallel light as the lens structure of the lens film 1. Irradiated from the surface side, the
この操作を、レンズフィルム1に対してレーザー光6をストライプの配列方向(図面の左右方向)に沿って相対的に移動させて繰り返すことにより、レンズフィルム1裏面の光形成層の全面にストライプ状の光反射層2を残すことができる。こうしてレンズフィルム1のレンズ構造に応じた光反射層2のストライプパターンを得ることができる。これにより、本発明の光学フィルムが製造される。
By repeating this operation by moving the
レーザー光6の波長は、レンズフィルム1裏面の光反射形成層に、充分なエネルギーを与えることができれば、特に限定されない。但し、レンズフィルム1の透過率、光反射層の吸収率などを考慮して、YAGレーザー(波長1.064μm)やLDなどで得られる波長0.8μm以上のレーザー光(熱レーザー)を用いることが好ましい。好ましくは近赤外波長のレーザー光である。
The wavelength of the
なお、光反射形成層に照射するレーザー光6の平行光は、反応が起これば入射方向を限定するものではない。また、光反射層2(光反射形成層)に含有させる顔料は、炭酸マグネシウム又はクレーを基本とし、必要に応じて他の顔料(例えば二酸化チタンなど)との配合を調整することにより、例えば膜厚を固定し光学的/幾何学的な形状を固定したまま、反射率のコントロールが可能となる。
Note that the parallel light of the
光反射層2をストライプ加工後に、光反射層2を固定化するために、紫外線などの放射線を照射する手法も有効である。充分な照射量の紫外線を照射して、レンズ層4の表裏面の樹脂を十分に硬化させることにより、生産を安定させ、長期間使用しても変質が少ない製品を得ることができる。
In order to fix the
最終的な加工を行った光学フィルムは、巻き取り部で巻き取ってもよいし、そのまま拡散板との貼合/接着を行うラインに接続して次工程を進めてもよい。 The optical film that has been subjected to final processing may be taken up by a take-up section, or may be connected to a line for bonding / adhesion with a diffusion plate as it is, and the next process may be advanced.
本発明に係る光学フィルムを、拡散機能を有する拡散板又は拡散フィルムと貼合や接着することにより一体化し、これを光源(バックライト)などの部材と組み合わせてバックライトユニットを構成し、さらに液晶パネルと組み合わせて液晶ディスプレイを製造する
ことができる。
The optical film according to the present invention is integrated with a diffusion plate or diffusion film having a diffusion function by bonding or bonding, and this is combined with a member such as a light source (backlight) to constitute a backlight unit. A liquid crystal display can be manufactured in combination with a panel.
次に、図5に示すように本発明における画像表示素子33とバックライト・ユニット34と画像表示体35(ディスプレイ)について説明する。画像表示素子として、例えば液晶方式の画像表示素子33と、バックライト・ユニット34と、画像表示体(ディスプレイ)35の構成を示す。レンズフィルム1のレンズ構造面(レンズ層4側)に対して反対面のレンズフィルム裏面に、各々開口部2aを両側に介してストライプ状に形成された各光反射層2を有する光学フィルム10は、接着剤11により光拡散フィルム12に接着されている。また、レンズフィルム1のレンズ構造面側には、偏光板31、32に挟まれた画像表示パネルとして液晶方式の表示パネル30が設けられ、画像表示素子33が構成されている。また光拡散フィルム12の裏面側(直下)には、複数の光源20を含むランプハウス21及び光反射版22(上内面側に光反射面)が設けられて、照明(光源)部35が構成されている。前記光学フィルム10と、光拡散フィルム12と、光源部35とにより、バックライトユニット34が構成されている。そして、これらの部材により画像表示体36(画像表示装置)としての液晶方式の画像表示体が構成される。
Next, as shown in FIG. 5, the
拡散機能を有する光拡散フィルム12の材料としては、映像光波長に対し透明な材料であって、光学部材に使用するものを特に制限なく用いることができるが、生産効率などを考慮すると、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。プラスチックとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)を用いれば経験上取扱が容易で好ましいが、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル−スチレン共重合体、スチレン系樹脂、ポリ塩化ビニルなども用いることができる。
As a material of the
拡散機能を有する光拡散フィルム12の材料には、投射する映像の再現に実用上差し支えない透過率と、機械的強度があればよく、主なプラスチック材料としてメタクリルスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂などを使用することができる。プラスチック板以外にガラス板(フロートガラス、青板ガラス、BK7など)を使用することもできる。
The material of the
なお、本発明に係る光学フィルムは、液晶ディスプレイ以外の用途にも使用することができる。例えば、光学フィルムのストライプ状の光反射層2に適宜着色を施して用いることもできる。特にストライプ状の光反射層2を黒色に着色し、適切な拡散板(光拡散フィルム)と貼合、接着して、透過型スクリーンに用いることもできる。
In addition, the optical film which concerns on this invention can be used also for uses other than a liquid crystal display. For example, the stripe-shaped
以下、具体的な実施例に基づいて本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on specific examples.
本実施例においては、図2に示したストライプ状にレンチキュラーレンズ4aを配列したレンズ構造面を有する光学フィルムを製造した。
In this example, an optical film having a lens structure surface in which
支持フィルム3として、厚さ75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(東洋紡A4300)を用いた。
As the
図3に示した方法で、支持フィルム3上に紫外線硬化性樹脂(レンズ形成層)を塗布して、紫外線硬化性樹脂にレンズ成型ロール103のレンズ型によりレンズ構造面を転写しながら紫外線を照射して紫外線硬化性樹脂(レンズ形成層)を硬化させ、レンズ層4を形成して、支持フィルム3とレンズ層4とによるレンズフィルム1を作製した。レンズ層4のレンズ形状は、レンズピッチ140μmで楕円面を基準面とし、高次項アルゴリズムにより形状補正を加えた非球面形状とした。このように140μmピッチでレンズ層4を形成すると、厚さ75μmのPETからなる支持フィルム3の裏面(レンズ層4に対して反
対面)の近傍が、ストライプ加工に用いるレーザー光の集光面(焦点面)となった。
3, an ultraviolet curable resin (lens forming layer) is applied on the
このようにして得られたレンズフィルム1の裏面(レンズ層4に対して反対面)に、白色顔料として炭酸マグネシウムと二酸化チタン、又はクレーと二酸化チタンを、1:1で配合した厚さ13μmの光反射形成層を形成した。光反射形成層を形成するための白色インキは、樹脂を含み、インキ中の顔料の割合は75重量%であった。この光反射形成層の透過率は15%であった。 On the back surface of the lens film 1 thus obtained (opposite to the lens layer 4), magnesium carbonate and titanium dioxide or clay and titanium dioxide as a white pigment were mixed at a thickness of 13 μm. A light reflection forming layer was formed. The white ink for forming the light reflection forming layer contained a resin, and the ratio of the pigment in the ink was 75% by weight. The transmittance of this light reflection forming layer was 15%.
図4に示した方法で光反射形成層のストライプ加工を行った。YAGレーザーから出射された波長1064nmのレーザー光6(ビーム光)を、レンズフィルム1のレンズ構造面(レンズ層4)側から照射し、レーザー光6を、その光出力(光量)と、光走査速度(又は光照射時間)とを調整して、ストライプ状レンズ層4の各レンズ4aの長さ方向と幅方向とに沿って走査することにより、レンズフィルム1のレーザー光6集光部(所定幅のストライプ状集光部)に対応する光反射形成層を、選択的にレーザー露光し、露光部を除去し、集光部以外のレーザー未露光部に、ストライブ状の光反射層2を形成した。なお、図4における図面左右方向の走査方向Xは、レンズフィルム1のストライプ状レンズ4aのレンズ幅方向(画面の左右方向)の移動方向を示し、走査方向Yは、レンズフィルム1のストライプ状レンズ4aのレンズ長さ方向(図面に垂直な方向)の移動方向を示す。
Striping of the light reflection forming layer was performed by the method shown in FIG. Laser light 6 (beam light) having a wavelength of 1064 nm emitted from the YAG laser is irradiated from the lens structure surface (lens layer 4) side of the lens film 1, and the
この際、レーザー光6のレンズフィルム1への入射角度を種々変化させて、光反射層2のパターン形成に対する影響を調べた。具体的にはレンズフィルム1の水平面に対して垂直方向に対する各レンズ4aのストライプ長さ方向へのレーザー光6の傾き角を、0度、10度、20度、30度と変化させたが、いずれの条件でも光反射層2のストライプパターンを得ることができた。
At this time, the incident angle of the
また、レンズフィルム1のレンズ形状を、ストライプ状プリズム形状、頂点が曲面を有するストライプ状プリズム形状、又はストライプ状非対称形状(各レンズ4aのレンズ幅中央に対して片側のレンズ面が直線状(平面状)、他の片側のレンズ面が曲線状(曲面状)に変更したが、いずれの形状でもストライプパターンを得ることができた。
Further, the lens shape of the lens film 1 may be a striped prism shape, a striped prism shape having a curved surface at the apex, or a striped asymmetric shape (the lens surface on one side is linear with respect to the center of the lens width of each
本発明の光学フィルムおよびその製造方法は、主に液晶表示素子を用いたディスプレイ用バックライトユニットにおける照明光路制御などの用途に有用である。 The optical film and the method for producing the same of the present invention are useful for applications such as illumination light path control in a display backlight unit mainly using a liquid crystal display element.
1…レンズフィルム
2…光反射層
2a…開口部
3…支持フィルム
4…レンズ層
4a…ストライプ状レンズ
6…レーザー光
10…光学フィルム
11…接着剤
12…拡散フィルム
20…光源
21…ランプハウス
22…光反射板
30…画像表示素子(液晶パネル)
31、32…偏光板
40…バックライトユニット
101…巻き出しロール
102…塗布装置
103…レンズ成型ロール
103’…加圧ロール
104…紫外線照射装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
31, 32 ... Polarizing
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JP2007254504A JP2009086193A (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Optical film and its manufacturing method, and backlight unit and display |
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CN115113416A (en) * | 2022-07-22 | 2022-09-27 | 吉林省钜鸿智能技术有限公司 | Outdoor naked eye 3D display screen |
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2007
- 2007-09-28 JP JP2007254504A patent/JP2009086193A/en active Pending
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CN115113416B (en) * | 2022-07-22 | 2023-08-25 | 吉林省钜鸿智能技术有限公司 | Outdoor naked eye 3D display screen |
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