JP2010147383A - 光学レンズ付きシート部材およびその製造方法、ならびに発光装置およびそれを用いた液晶表示装置、看板、太陽電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る光学レンズ付きシート部材は、発光ダイオードを備えた基板に装着するためのシート部材であって、前記シート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、前記基板に装着したときに前記発光ダイオードに対向する位置にのみ、光学レンズ部を有することを特徴とする。
【選択図】図2
Description
発光ダイオードを備えた基板に装着するためのシート部材であって、
前記シート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、
前記基板に装着したときに前記発光ダイオードに対向する位置にのみ、光学レンズ部が前記シート部に配置されていることを特徴とする。
太陽電池素子部を備えた基板に装着するためのシート部材であって、
前記シート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、
前記基板に装着したときに前記太陽電池素子部に対向する位置にのみ、光学レンズ部を有することを特徴とする。
1.1 第1の実施形態
本発明の第1の実施形態に係る光学レンズ付きシート部材は、発光ダイオードを備えた基板に装着するための光学レンズ付きシート部材であって、前記光学レンズ付きシート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、前記基板に装着したときに前記発光ダイオードに対向する位置にのみ、光学レンズ部が前記シート部に配置されていることを特徴とする。図1は、第1の実施形態に係る光学レンズ付きシート部材の一例を模式的に示す平面図である。
(式中、Rは非置換または置換一価炭化水素基で、好ましくは炭素数1〜10、特に1〜8のものである。aは0.8〜2、特に1〜1.8の正数である。)
ここで、Rとしてはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基、ブテニル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基や、これらの炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がハロゲン原子で置換されたクロロメチル基、クロロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等のハロゲン置換炭化水素基、あるいはシアノ基で置換された2−シアノエチル基等のシアノ基置換炭化水素基などが挙げられ、Rは同一であっても異なっていてもよいが、Rとしてフェニル基を含むもの、特に全Rのうち5〜80モル%がフェニル基であるものが、光学レンズの耐熱性および透明性の観点から好ましい。
本発明の第2の実施形態に係る光学レンズ付きシート部材は、太陽電池素子部を備えた基板に装着するためのシート部材であって、前記シート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、前記基板に装着したときに前記太陽電池素子部に対向する部分にのみ、光学レンズ部を有することを特徴とする。
本実施形態に係る光学レンズ付きシート部材の製造方法は、基板に配置された発光ダイオードの位置に対向するように光学レンズ部をシート部に設けた光学レンズ付きシート部材の製造方法であって、前記発光ダイオードの位置に合わせてレンズ型を設けた金型を準備する工程と、前記金型のレンズ型に、レンズ材料を注入する工程と、注入したレンズ材料に接触するように前記金型に前記シート部をセットする工程と、レンズ材料を硬化して前記光学レンズ部と前記シート部とを一体化する工程と、を含む。以下、各工程について詳細に説明する。
2.1 第3の実施形態
本発明に係る発光装置は、上記の光学レンズ付きシート部材が発光ダイオードを備えた基板に装着されたことを特徴とする。図4は、第3の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。
図5は、第4の実施形態に係る発光装置を模式的に示す断面図である。
図7は、第5の実施形態に係る看板を模式的に示す断面図である。図7に示すように、看板400は、LED30が設けられた基板40と、光学レンズ部12およびシート部22を有する光学レンズ付きシート部材110と、を含む発光装置200を組み込んである。図示はしないが、LED30と光学レンズ部12との間に蛍光体層やカラーフィルター層を設けてもよい。さらに、発光装置200の上方には、拡散板62が形成されている。拡散板62は、上述したようにLED30から光学レンズ部12を介して発せられた光をさらに拡散するための部材である。さらに、拡散板62の上には、文字、図柄、写真等の情報が印刷された情報板70が形成されている。情報板70は、光透過性を有する観点から、アクリル板やバックライト用フィルム、印刷された紙等を使用することが好ましい。
太陽電池には、太陽光が降り注ぐそのままの状態で利用する平板型と、太陽光を光学系等の使用により高密度化してから太陽電池素子に入射させる集光型の二つの方式がある。本発明に係る太陽電池は、上記の光学レンズ付きシート部材を備えており、集光型の太陽電池に相当するものである。図8は、第6の実施形態に係る太陽電池の一例を模式的に示す断面図である。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により限定されるものではない。
シート部材として、厚さ194μmの耐変色・高光反射白色PETシートである「ルミラー(登録商標)E60V」(東レ株式会社製)を使用した。光学レンズ部材として、シリコーン樹脂である「SR7010A/B」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を使用した。
シート部材として、厚さ100μmの高透明PETシートである「ルミラー(登録商標)U426」(東レ株式会社製)を使用した。光学レンズ部材として、シリコーン樹脂である「SR7010A/B」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を使用した。
シート部材として、難燃性PETシートである「ルミラー(登録商標)ZV10」(東レ株式会社製、熱膨張係数;2×10−5/K)を使用した。厚さが40μmと90μmの2種類のPETシートを用意し、それぞれのPETシートで光学レンズ付きシート部材を作製した。光学レンズ部材として、シリコーン樹脂である「SR7010A/B」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を使用した。
シート部材として、難燃性PPSシートである「トレリナ(登録商標)」(東レ株式会社製)を使用した。光学レンズ部材として、シリコーン樹脂である「SR7010A/B」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を使用した。
シート部材として、ガラス不織布である「キュムラス(登録商標)EPM−4025」(日本バイリーン株式会社製)を使用した。光学レンズ部材として、シリコーン樹脂である「SR7010A/B」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を使用した。
図9は、実施例6に係る光学レンズ付きシート部材140を模式的に示した断面図である。シート部142として、高透明PETシートである「ルミラー(登録商標)U426」(東レ株式会社製)を使用した。まず、高透明PETシートに真空成形によりレンズ部となる箇所にレンズ形状の凹部を成形した。次いで、その凹部にシリコーンゲル「SE1891H」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を定量ポッティングし、室温で硬化させることにより、図9に示すような外側がPET層、内側がシリコーンゲルで充填された光学レンズ部144を有する光学レンズ付きシート部材140を連続成形した。プライマーや表面処理なしでも、シリコーンゲルの粘着性により、高透明PETシートと良好に密着することができた。
シート部材として、ガラスペーパーである「グラスパー(登録商標)GHN=00−025(G)」(王子特殊紙株式会社製)を用いた。まず、ガラスペーパーの回路基板に設置されているLEDの位置と対応したレンズ部が成形される部分にパンチングでφ5mmの孔を開けた。次いで、光学レンズ部を成形する金型にシート孔部と光学レンズ部とが一致するようにガラスペーパーをセットした。光学レンズ部材として「LPS−5510」(信越化学工業株式会社製)を金型に充填し、170℃×20分で加熱硬化させ、シート部がガラスペーパー、光学レンズ部がシリコーン樹脂である光学レンズ付きシート部材を作製した。
図11は、実施例8に係る光学レンズ付きシート部材160を模式的に示した断面図である。シート部162として、PENフィルムである「テオネックス(登録商標)」(帝人デュポンフィルム株式会社製)を用いた。まず、PENフィルムにコロナ処理を行った後、レンズ部が成形される部分にパンチングでφ5mmの孔を開けた。次いで、シリコーン接着剤「SE9185」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を用いて、予め色合わせを行って成形した蛍光体層166を含むシリコーンレンズ164をLEDと対向する面の反対側に接着させ、波長変換機能を有する光学レンズ付きシート部材160を作製した。接着剤は、レンズ外周のフランジ部164aへ塗布しPENフィルムへ接着を行った。蛍光体層166は、LEDの発光面全体を覆うことができるようLEDの外形に合った嵌合部168が設けられており、嵌合部168とLEDとが嵌合するようになっている。
図12は、実施例9に係る光学レンズ付きシート部材170を模式的に示した断面図である。シート部材172として、ポリエーテルイミド(PEI)フィルムを用いた。まず、PEIフィルムにコロナ処理を行った後、光学レンズ部が成形される部分にパンチングでφ5mmの孔を開けた。次いで、シリコーン接着剤「SE9185」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を用いて、予め拡散度を合わせて成形した炭酸カルシウムによる光拡散層176を含むシリコーンレンズ174を接着させ、光源が赤・緑・青の三色を有するLEDの場合に光を混合することができる光学レンズ付きシート部材170を作製した。接着剤は、レンズ外周のフランジ部174aへ塗布しPEIフィルムへ接着を行った。光拡散層176は、LEDの発光面全体を覆うことができるようLEDの外形に合った嵌合部178が設けられており、嵌合部178とLEDとが嵌合するようになっている。
ポリアミドフィルム「カプトン(登録商標)」(東レ・デュポン株式会社製)製のフレキシブル回路基板(FPC)にマウントされたLEDに、予め成形した用途に合わせて光学設計を行った側面発光レンズを設けた実施例8に係る光学レンズ付きシート部材を組み込むことにより、フレキシブルな発光装置を得た。
シリコーン樹脂である「SR7010A/B」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を用いて、シート部および光学レンズ部が一体成形された光学レンズ付きシート部材を作製した。
ポリアミドフィルム「カプトン」(東レ・デュポン株式会社製)製のフレキシブル回路基板(FPC)にマウントされたLEDに、予め成形した用途に合わせて光学設計を行った側面発光レンズを、シリコーン接着剤「SE9185」(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)を用いて接着させた。
実施例1〜10および比較例1に係る光学レンズ付きシート部材を、LEDを備えた基板に装着して200日間連続使用した。各光学レンズ付きシート部材について、200日間連続使用後の熱変形による位置ずれの有無を評価した。その評価結果を表1にまとめた。表1において、評価基準は以下のとおりとした。
◎:200日間連続使用しても熱変形による位置ずれは全く認められなかった。
○:200日間連続使用すると熱変形による位置ずれがわずかに認められるが、製品上問題のない範囲内である。
×:200日間連続使用すると熱変形による位置ずれが認められ、製品上問題がある。
Claims (14)
- 発光ダイオードを備えた基板に装着するためのシート部材であって、
前記シート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、
前記基板に装着したときに前記発光ダイオードに対向する位置にのみ、光学レンズ部が前記シート部に配置されていることを特徴とする、光学レンズ付きシート部材。 - 請求項1において、
前記光学レンズ部は、シリコーン樹脂からなる、光学レンズ付きシート部材。 - 請求項1において、
前記光学レンズ部は、液状の付加反応硬化型のシリコーン樹脂組成物を硬化させて得た、光学レンズ付きシート部材。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか一項において、
前記シート部の熱膨張係数は、前記光学レンズ部の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする、光学レンズ付きシート部材。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか一項において、
前記シート部は、ポリエチレンテレフタレート樹脂製シートまたはガラス不織布である、光学レンズ付きシート部材。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の光学レンズ付きシート部材が発光ダイオードを備えた基板に装着され、前記発光ダイオードに対向する位置にのみ光学レンズ部がシート部に配置されていることを特徴とする、発光装置。
- 請求項6において、
前記基板は、プリント回線基板である、発光装置。 - 請求項6または請求項7において、
前記光学レンズ付きシート部材の少なくとも一方の面に反射層が形成された、発光装置。 - 請求項6ないし請求項8のいずれか一項において、
さらに、前記光学レンズ付きシート部材の前記発光ダイオードを備えた基板が装着された側とは反対側に拡散板が形成された、発光装置。 - 請求項6ないし請求項9のいずれか一項に記載の発光装置を備えた、液晶表示装置。
- 請求項6ないし請求項9のいずれか一項に記載の発光装置を備えた、看板。
- 太陽電池素子部を備えた基板に装着するためのシート部材であって、
前記シート部材は、シート部と、光学レンズ部と、を有し、
前記基板に装着したときに前記太陽電池素子部に対向する位置にのみ、光学レンズ部を有することを特徴とする、光学レンズ付きシート部材。 - 請求項12に記載の光学レンズ付きシート部材を備えた、太陽電池。
- 基板に配置された発光ダイオードの位置に対向するように光学レンズ部をシート部に設けた光学レンズ付きシート部材の製造方法であって、
前記発光ダイオードの位置に合わせてレンズ型を設けた金型を準備する工程と、
前記金型のレンズ型に、レンズ材料を注入する工程と、
注入したレンズ材料に接触するように前記金型に前記シート部をセットする工程と、
レンズ材料を硬化して前記光学レンズ部と前記シート部とを一体化する工程と、
を含む、光学レンズ付きシート部材の製造方法。
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