JP5108623B2 - Light guide device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、導光路を利用した照明装置及びその製造方法に係わり、特に製造の容易性と高輝度な光取り出しを実現する手段を備えた導光装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an illumination device using a light guide and a method for manufacturing the same, and more particularly to a light guide device including means for realizing ease of manufacture and high-intensity light extraction and a method for manufacturing the same.
導光体を利用した導光装置としては、例えば下記に示す特許文献などが存在する。
特許文献1に記載された照明装置は、基板の上部に、基板よりも高い屈折率からなる導光部を形成し、この導光部の周囲を低屈折部で覆うようにして構成される。さらに導光部の表面を荒れ状態にしたり、導光部の内部に光錯乱体を分散させたり、あるいは低屈折部の上に高屈折部を層状に形成することにより、光を散乱させて導光部を発光させるというものである。
As a light guide device using a light guide, there are, for example, the following patent documents.
The illumination device described in
特許文献2に記載された照明装置は、光導波路のコア部上のクラッド部にドット部と称する小孔を形成し、コア部を伝搬した光が小孔から漏れたときの漏洩光により、被照射体を照光するというものである。
In the illumination device described in
また特許文献3は、導光板の下面に光散乱層を形成することにより、導光体から出射する光の輝度損失を低減し、さらに均一な発光面を形成するというものである。
しかし、特許文献1に記載されたものでは、散乱を発生させる導光部材を別途に作成する工程が必要になるため、コストの低減が図りにくいという問題がある。
However, the method described in
しかも、コア部の入射端面から入射した光の光量は、入射端面から離れるにしたがって徐々に損なわれるため、距離に応じて散乱の度合いを変化させなければ、発光面を均一な輝度での光取り出しを実現し難いという問題もある。 In addition, since the amount of light incident from the incident end face of the core portion is gradually lost as it moves away from the incident end face, the light emitting surface can be extracted with uniform brightness unless the degree of scattering changes according to the distance. There is also a problem that it is difficult to realize.
一方、特許文献2に記載のものでは、光散乱層では斜め方向に向く光が多く形成されるため、クラッド部の表面を斜め方向から見たときには明るく見える反面、クラッド部を真上から見たときの輝度は不十分となりやすいという問題がある。
On the other hand, in the thing of
さらに特許文献3に記載のものでは、導光板全体が照光されるようにすることができるが、導光板の一部をそれらの周囲よりも部分的に明るく照光させるという要求に対しては不十分であるという問題がある。
Furthermore, in the thing of
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、製造が容易で且つ高輝度の取り出しを実現する導光装置およびその製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a light guide device that is easy to manufacture and realizes high luminance extraction and a method for manufacturing the same.
本発明は、基材、前記基材の上に積層されたクラッド層及び前記クラッド層の上に積層されたコア層とからなる積層体を有し、前記コア層へ入射した光が前記コア層の内部を進行するとともに前記コア層の表面から外部に向けて出射させられる導光装置において、
前記クラッド層に開口部が形成され、前記コア層を形成する合成樹脂の一部が前記開口部に入り込んでおり、
少なくとも前記開口部と対向する前記基材に入射した光を、特定の方向へ反射させるかあるいは所定の広がり角の範囲内で乱反射又は散乱させる光取り出し部が、前記基材に形成され、
前記光取り出し部において、前記基材への入射光が、前記コア層の表面から出射される角度に向けられることを特徴とするものである。
The present invention has a laminate comprising a substrate, a clad layer laminated on the substrate, and a core layer laminated on the clad layer, and light incident on the core layer is incident on the core layer In the light guide device that travels inside and is emitted toward the outside from the surface of the core layer,
An opening is formed in the cladding layer, a part of the synthetic resin forming the core layer enters the opening,
A light extraction portion that reflects light incident on the base material facing at least the opening to a specific direction or diffusely reflects or scatters within a predetermined spread angle is formed on the base material .
In the light extraction portion, incident light on the base material is directed at an angle emitted from the surface of the core layer.
本発明では、コア層内を伝搬して来た光が、クラッド層を介さずに、開口部を通じて直接的に光取り出し部に入射させることができるため、光取り出し部において反射、乱反射または散乱した光を効率良く外部に取り出すことができる。このため、高輝度の光を取り出すことが可能となる。 In the present invention, since the light propagating in the core layer can be directly incident on the light extraction portion through the opening without passing through the cladding layer, it is reflected, irregularly reflected, or scattered at the light extraction portion. Light can be efficiently extracted outside. For this reason, it becomes possible to extract light with high luminance.
上記において、前記光取り出し部が、前記基材の前記クラッド層と接する表面又は反対側の裏面に形成されているものが好ましく、例えば、前記基材の表面に凸状のプリズムが形成されており、前記プリズムを含む前記表面に反射層が形成されているものとして構成されるものである。 In the above, it is preferable that the light extraction portion is formed on the surface of the base material in contact with the clad layer or the back surface on the opposite side. For example, a convex prism is formed on the surface of the base material. The reflection layer is formed on the surface including the prism.
また前記基材が透光性を有するものが好ましく、例えば前記基材の裏面に凹状のプリズムが形成されており、前記プリズムを含む前記裏面に反射層が形成されているものである。 The base material preferably has translucency. For example, a concave prism is formed on the back surface of the base material, and a reflective layer is formed on the back surface including the prism.
さらに、前記反射層がハーフミラーで形成されているものが好ましい。
上記手段では、光の透過させることができるとともに反射させることも可能であるため、紫外線が当たると硬化するUV硬化性樹脂を用いてコア層およびクラッド層を形成することが可能となる。
Furthermore, it is preferable that the reflective layer is formed of a half mirror.
With the above means, light can be transmitted and reflected, so that it is possible to form the core layer and the clad layer using a UV curable resin that is cured when irradiated with ultraviolet rays.
また、前記光取り出し部が、前記基材の内部に形成されてもよく、例えば前記基材が、内部に無機フィラーを混在させてなる半透光性の合成樹脂から形成されるものである。
上記手段では、光を前記基材の内部で散乱させることができる。
Moreover, the said light extraction part may be formed in the said base material, for example, the said base material is formed from the translucent synthetic resin which mixes an inorganic filler inside.
In the above means, light can be scattered inside the substrate.
また本発明の導光装置の製造方法は、基材の表面に、入射した光を反射、乱反射又は散乱させる光取り出し部を形成する第1の工程と、
前記光取り出し部に対応する開口部が設けられたクラッド層を形成する第2の工程と、
前記光を伝搬するコア層を形成する工程を有し、
前記基材の上に前記クラッド層を積層し、さらに前記クラッド層の上に前記コア層を積層した後、加熱及び加圧することにより、前記基材、前記クラッド層および前記コア層を一体化し、前記コア層を形成する樹脂の一部を前記開口部に入り込ませる第3の工程と、
を有することを特徴とするものである。
また前記第3の工程に代えて、所定の金型内に、前記基材の上にクラッド層を積層するとともに、この前記クラッド層の上に液状の熱硬化性樹脂をコーティングした後、加熱及び加圧することにより、前記基材、前記クラッド層および前記熱硬化性樹脂で形成された前記コア層を一体化するとともに、前記熱硬化性樹脂の一部を前記開口部に入り込ませる工程を有するものとすることができる。
上記手段では、導光装置の製造を容易に行うことができる。
Moreover, the manufacturing method of the light guide device of the present invention includes a first step of forming a light extraction portion that reflects, irregularly reflects, or scatters incident light on the surface of the base material,
A second step of forming a clad layer provided with an opening corresponding to the light extraction portion;
Forming a core layer for propagating the light,
After laminating the clad layer on the base material and further laminating the core layer on the clad layer, the base material, the clad layer and the core layer are integrated by heating and pressing. A third step of allowing a part of the resin forming the core layer to enter the opening ,
It is characterized by having .
Further, instead of the third step, a clad layer is laminated on the base material in a predetermined mold, and a liquid thermosetting resin is coated on the clad layer. The step of integrating the base layer, the clad layer, and the core layer formed of the thermosetting resin by pressurizing and allowing a part of the thermosetting resin to enter the opening. It can be.
With the above means, the light guide device can be easily manufactured.
さらには、前記第3の工程に代えて、所定の金型内に、前記基材の上にクラッド層を積層するとともに、この前記クラッド層の上に液状のUV硬化性樹脂をコーティングした後、紫外線を照射することにより、前記基材、前記クラッド層および前記UV硬化性樹脂で形成された前記コア層を一体化するとともに、前記UV硬化性樹脂の一部を前記開口部に入り込ませる工程を有することができる。
上記手段では、プロセス速度を速めることができる。
Furthermore, instead of the third step, a clad layer is laminated on the base material in a predetermined mold, and after coating a liquid UV curable resin on the clad layer, The step of integrating the base layer, the clad layer, and the core layer formed of the UV curable resin by irradiating ultraviolet rays, and allowing a part of the UV curable resin to enter the opening. Can have.
With the above means, the process speed can be increased.
また本発明は、透光性を有する樹脂シートからなる基材の裏面に所定形状からなる複数のプリズムを転写して前記基材に入射した光を反射,乱反射又は散乱させる光取り出し部を形成する工程(1)と、
コア層から外部に出射しようとする光を前記コア層に向けて全反射させるものであって前記光取り出し部に対向する開口部を有するクラッド層を前記基材の表面に形成する工程(2)と、
前記クラッド層の上に光を伝搬する前記コア層を形成し、このコア層を形成する樹脂の一部を前記開口部に入り込ませる工程(3)とを有し、
前記基材の裏面に反射層を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
Further, the present invention forms a light extraction portion that reflects, diffusely reflects, or scatters light incident on the base material by transferring a plurality of prisms having a predetermined shape to the back surface of the base material made of a translucent resin sheet. Step (1) ,
Forming a cladding layer having an opening that faces the radiation exit part of light to be emitted to the outside from the core layer be one totally reflected toward the core layer on a surface of the substrate (2) When,
Forming the core layer for propagating light on the cladding layer, and allowing a part of the resin forming the core layer to enter the opening (3),
The method includes a step of forming a reflective layer on the back surface of the base material.
また前記工程(2)は、所定の金型内に、液状のUV硬化性樹脂をコーティングするとともに、前記基材の表面を設置して、紫外線を照射することによって前記UV硬化性樹脂を硬化させ、その後に型抜きすることにより開口部を備えたクラッド層が形成されるものとすることができる。 In the step (2), a liquid UV curable resin is coated in a predetermined mold, the surface of the substrate is set, and the UV curable resin is cured by irradiating ultraviolet rays. Then, a cladding layer having an opening can be formed by performing die cutting thereafter.
さらに、前記工程(3)は、前記クラッド層の上に、液状のUV硬化性樹脂をコーティングするとともに紫外線を照射することによって前記UV硬化性樹脂を硬化させて前記コア層を形成するものとすることができる。 Further, in the step (3), the core layer is formed by coating the liquid UV curable resin on the cladding layer and curing the UV curable resin by irradiating ultraviolet rays. be able to.
本発明の導光装置では、製造が容易で且つ高輝度の光を取り出すことが可能となる。
また本発明の製造方法では、簡単な方法で導光装置を製造することができ、その結果として製造に要する時間も大幅に短縮できる。
The light guide device of the present invention can be easily manufactured and can extract high-luminance light.
In the manufacturing method of the present invention, the light guide device can be manufactured by a simple method, and as a result, the time required for the manufacturing can be greatly shortened.
図1は本発明の実施の形態としての導光装置の基本構成を示す斜視図、図2は図1の分解斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of a light guide device as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG.
図1以下に示す導光装置1は、例えば携帯電話機などに設けられている操作釦を照光するための部材として利用されるものである。
A
なお、本発明における「乱反射」とは光が第1の媒質から第2の媒質に入射するときに、これらの境界面でさまざまな方向に拡散する現象と定義する。また「散乱」とは光が媒質中を透過するときに媒質内に含まれる他の分子等と衝突することにより起こる光の分散現象と定義する。 Note that “irregular reflection” in the present invention is defined as a phenomenon in which light diffuses in various directions at these boundary surfaces when light enters the second medium from the first medium. Further, “scattering” is defined as a light dispersion phenomenon caused by collision with other molecules contained in the medium when the light passes through the medium.
図2に示すように、本発明の導光装置1は、最下層に設けられた基材2と、基材2の上層に積層されたクラッド層3と、さらにその上層に設けられたコア層4とが板厚方向に積層された積層体1Aとして形成されている。積層体1AのY1側には、LEDなどからなる光源5が対向配置される。
As shown in FIG. 2, the
最上層のコア層4は、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂など透光性に優れた合成樹脂により薄膜状の部材として形成されている。コア層4のY1側の端面には平滑な面で形成された入射面4aを有しており、この入射面4aには光源5の出射面5aが対向配置されている。
The
この実施の形態では、コア層4の表面が空気に接している。空気は、コア層4よりも低い屈折率からなるエラークラッドを形成する。あるいは、コア層4よりも屈折率の低い材料でコア層4の表面をマスクすることにより、表面クラッド(図示せず)を形成するようにした構成であってもよい。
In this embodiment, the surface of the
クラッド層3は、コア層4よりも低屈折率からなる合成樹脂、例えばフッ素系ポリマー、シリコーンなどで形成されている。クラッド層3には複数の開口部3a,3a,3aが形成されており、これら開口部3a,3a,3aは、基材2に形成された光取り出し部2aに対向している。
The
図3は光取り出し部の第1の実施の形態を示しており、(A)は第1の実施の形態の第1例を示す導光装置の断面図、(B)は第1の実施の形態の第2例を示す導光装置の断面図、(C)は第1の実施の形態の第3例を示す導光装置の断面図である。 3A and 3B show a first embodiment of the light extraction unit, where FIG. 3A is a cross-sectional view of a light guide device showing a first example of the first embodiment, and FIG. 3B is a first embodiment. Sectional drawing of the light guide apparatus which shows the 2nd example of a form, (C) is sectional drawing of the light guide apparatus which shows the 3rd example of 1st Embodiment.
光取り出し部2aとしては、例えば図3の(A)に示すような基材2の表面2Aに金属膜6を形成し、その上にドッド・パターン7を白色の材料で印刷したもの(第1例)、図3の(B)に示すような基材2の表面に金属膜6と白色の材料を所定のパターンで印刷したもの(第2例)、あるいは図3の(C)に示すような基材2の表面2Aにプリズム(微細な凸部)8を形成するとともに、その上に薄い金属膜からなるハーフミラー6Aを形成したもの(第3例)などである。
As the
上記第1の実施の形態の第1例ないし第3例に示す導光装置1では、クラッド層3を形成する各開口部3a内にコア層4を形成する合成樹脂が入り込んでおり、開口部3aを介してコア層4と光取り出し部2aとが直かに接している。
In the
光源5から出射され、入射面4aからコア層4内に入射した光は、下面側のクラッド層3と上面側のエアークラッド(空気層)または表面クラッドとの間で全反射を繰り返しながら光源5から離れるY2方向にコア層4内を進行する。
Light emitted from the
全反射した光がクラッド3に形成されている開口部3a内に達すると、光はコア層4と光取り出し部2aとの境界面において、特定の方向へ反射させられ、あるいは所定の広がり角の範囲内でさまざまな方向に乱反射させられる。
When the totally reflected light reaches the
そして、反射または乱反射した光の一部は、屈折率の高いコア層4と屈折率の低いエアークラッド(空気層)または表面クラッドとの境界面に入射する。このとき、境界面に対して臨界角以下で入射した光がコア層4を透過してその上部の空気層に出射する。これにより、コア層4の表面を上方から見たときに、前記開口部3aに対向するコア層4の表面がそれらの周囲に比較して部分的に明るく見えるようになる。
A part of the reflected or irregularly reflected light is incident on an interface between the
第1の実施の形態の第1例ないし第3例では、少なくとも光取り出し部2aとコア層4との間にクラッド層3が介在しなくなるため、コア層4内を伝搬する光が直接光取り出し部2aに達することができ、光を効率よく乱反射させることができる。
In the first to third examples of the first embodiment, since the
光取り出し部2aは、少なくともクラッド層3の開口部3aに対向する位置に形成されていればよいのであるが、以下の第2の実施の形態に示すように基材2の表面の全域に一様に形成した態様とすることもできる。
The
図4は光取り出し部の第2の実施の形態を示しており、(A)は第2の実施の形態の第1例を示す導光装置の断面図、(B)は第2の実施の形態の第2例を示す導光装置の断面図、(C)は第2の実施の形態の第3例を示す導光装置の斜視図である。 4A and 4B show a second embodiment of the light extraction unit, where FIG. 4A is a sectional view of a light guide device showing a first example of the second embodiment, and FIG. 4B is a second embodiment. Sectional drawing of the light guide device which shows the 2nd example of a form, (C) is a perspective view of the light guide device which shows the 3rd example of 2nd Embodiment.
図4の(A)は、基材2の表面が一様に白色に印刷され、あるいは散乱パターンとして、例えば微細な凹凸からなるグレーティングやドットパターンなどが一様に形成されている場合を示している(第2の実施の形態の第1例)。また図4の(B)は基材2自体を白色の材料で形成した場合を示している(第2の実施の形態の第2例)。さらに図4(C)は開口部3aの大きさを光源5からの距離に応じて変えた場合を示している(第2の実施の形態の第3例)。
FIG. 4A shows a case where the surface of the
第2の実施の形態の第1例ないし第3例に示す導光装置1では、第1の実施の形態同様に、コア層4の表面を真上からみると、前記開口部3aに対向するコア層4の表面が、それらの周囲に比較して部分的に明るく照光されるようになる。
In the
また第2の実施の形態の第1例ないし第3例に示す導光装置1では、光取り出し部2aが、基材2の表面の全域に一様に形成されている。このため、これらの上に設けられるクラッド層3のパターニングを考慮するだけで均一な照光を可能とすることが可能である。
In the
例えば、図4の(C)に示す第2の実施の形態の第3例においては、クラッド層3に形成される個々の開口部3aの直径寸法を、光源5に近い側で小さくように形成し、光源5から離れるにしたがって大きくなるように形成している。このようにすると、光源5と光取り出し部2aとの距離の影響を排除することができ、コア層4の表面を上側から見たときに各光取り出し部2aにおける明るさを均一とすることが可能となる。なお、個々の開口部3aの直径寸法を一定とした場合には、開口部3aの数を光源5側で少なく、光源5から離れるにしたがって多くなるように形成しても同様の効果を得ることが可能である。
For example, in the third example of the second embodiment shown in FIG. 4C, the diameter dimension of each
次に、基材2に透光性または半透光性の樹脂を用いた場合について説明する。
図5は光取り出し部の第3の実施の形態を示しており、(A)は第3の実施の形態の第1例を示す導光装置の断面図、(B)は第3の実施の形態の第2例を示す導光装置の断面図である。
Next, the case where translucent or semi-translucent resin is used for the
5A and 5B show a third embodiment of the light extraction unit, where FIG. 5A is a cross-sectional view of a light guide device showing a first example of the third embodiment, and FIG. 5B is a third embodiment. It is sectional drawing of the light guide apparatus which shows the 2nd example of a form.
図5の(A)に第3の実施の形態の第1例として示す導光装置1は、透光性の基材2の裏面2Bにプリズム8を外部から見て凹状に形成するともに、裏面2Bを金属または白色の材料などからなる反射層9で覆った場合を示している。
A
この実施の形態においても、コア層4内を全反射しながら進行する光は、クラッド層3に形成されている開口部3aにおいてコア層4から透光性の基材2内に入射し、さらに光は透光性の基材2の裏面2B側に設けられた反射層9において所定の広がり角の範囲内でさまざまな方向に乱反射させられる。
Also in this embodiment, the light traveling while being totally reflected in the
そして、乱反射した光は、透光性の基材2からコア層4に再入射し、その後に屈折率の高いコア層4と屈折率の低いエアークラッド(空気層)または表面クラッドとの境界面に入射する。そして、このとき前記境界面に対して臨界角以下で入射した光が、上記同様にコア層4を透過して空気層に出射する。よって、コア層4の表面を真上からみると、前記開口部3aに対向するコア層4の表面がそれらの周囲に比較して部分的に明るく照光させられる。
Then, the irregularly reflected light re-enters the
一方、図5の(B)に第3の実施の形態の第2例として示す導光装置1は、光取り出し部2aが、基材2自体を半透光性とすることにより形成される場合を示している。例えば、上記クラッド層3を形成するのに使用した透光性の合成樹脂の中に、多数の無機フィラー10を適度に混合することにより半透光性な樹脂としたものである。
On the other hand, in the
この実施の形態では、コア層4内を全反射しながら進行する光が、クラッド層3に形成されている開口部3aを介してコア層4から半透光性の基材2内に入射すると、半透光性の基材2内で無機フィラーに衝突するため、光を所定の広がり角の範囲内でさまざまな方向に散乱させることができる。
In this embodiment, when the light traveling while being totally reflected in the
そして、散乱した光のうち、上記同様にコア層4とエアークラッド(空気層)または表面クラッドとの境界面に対して臨界角以下で入射した光がコア層4を透過して空気層に出射するため、開口部3aに対向するコア層4の表面を部分的に明るく照光させることができる。
Of the scattered light, light incident on the interface between the
次に、本発明の導光装置の製造方法について説明する。
図6は本発明の導光装置の製造方法の第1の実施の形態を示す工程図である。
Next, the manufacturing method of the light guide device of this invention is demonstrated.
FIG. 6 is a process diagram showing the first embodiment of the method of manufacturing the light guide device according to the present invention.
まず、第1の工程では、図6の(A)に示すように、基材2の表面に入射した光を乱反射又は散乱させる光取り出し部2aを形成する。例えば、基材2の表面に、金属膜(アルミニウムなど)6を形成し、その上に白色系のドットパターンで印刷することにより形成する(第1の実施の形態の第1例)。または基材2の表面に金属膜6と白色の材料を所定のパターンで印刷する(第1の実施の形態の第2例)。あるいは凹凸が形成されている金型に対し、シート状の基材2を投入してプレスすること(圧痕)により、基材2の表面に凸状(または裏面に凹状)のプリズムを転写し、その後形成されたプリズム8の表面に薄い金属層をスパッタすることによりハーフミラー6Aを形成する。(第1の実施の形態の第3例)。
First, in a 1st process, as shown to (A) of FIG. 6, the
またクラッド層3およびコア層4は、UV硬化性の樹脂で形成することもできる。この場合、基材2を透光性のまたは半透光性の樹脂で形成するようにすると、紫外線を基材2の裏側から照射することが可能となるため、製造工程を容易化することが可能となる。
The
次に、第2の工程では、図6の(B)に示すように、光取り出し部2aに対応する位置に設けられた開口部3aを有するクラッド層3を形成する。例えば、薄板状のクラッド材を打ち抜き加工することにより、開口部3aが穿設された所定の形状のクラッド層3を形成することができる。あるいは所定の凹凸を有する金型内に、熱硬化性またはUV硬化性の液状の合成樹脂をコーティングし、熱を加えることにより、または紫外線を照射することにより硬化させる。そして、樹脂硬化後に型抜きすることにより、開口部3aを備えたクラッド層3を形成することができる。あるいは,スクリーン版やメタルマスクを利用した印刷によって開口部3aを備えたクラッド層3を形成することもできる。
Next, in the second step, as shown in FIG. 6B, a
そして、図6の(C)に示すように、第3の工程では、基材2の上にクラッド層3を積層し、さらに前記クラッド層3の上にあらかじめ別の金型を用いて形成しておいたコア層4を積層する。そして、この状態で加熱及び加圧することにより、前記基材2、前記クラッド層3および前記コア層4からなる積層体を一体的に形成する。
Then, as shown in FIG. 6C, in the third step, the
また他の工程として、所定の金型内に、基材2の上にクラッド層3を重ねた状態で設置し、クラッド層3の上に熱硬化性の液状の合成樹脂をコーティングする。この状態で加熱及び加圧することにより、前記基材2、前記クラッド層3および前記コア層4からなる積層体を一体的に形成するようにしてもよい。
As another process, a
さらに他の工程として、熱硬化性の液状の合成樹脂の代わりに、液状のUV硬化性樹脂をコーティングし、紫外線を照射して硬化させることにより、コア層4をクラッド層3の上に一体的に形成するようにしてもよい。紫外線照射による方法では、UV硬化性樹脂が比較的早く硬化するため、導光装置の製造工程の速度(プロセス速度)を速めることができる。
As yet another process, the
特に、プリズム8の表面に金属を薄膜で形成したハーフミラー6Aは、コア層4の内を伝搬した光(光源5からの光)については光をコア層4側に戻す反射層として機能するが、基材2の裏面2B側から入射した光については透過させることが可能である。このため、紫外線を基材2の表面2Aからだけではなく、裏面2B側からも照射することが可能となるため、製造工程の自由度を高めることができ、コア層4を効率よく硬化させることが可能となる。
In particular, the
図7は本発明に係る導光装置の製造方法の第2の実施の形態を示す工程図である。ここでの製造方法は、上記第3の実施の形態の第1例に示す導光装置(図5の(A)参照)を製造する工程図である。 FIG. 7 is a process diagram showing a second embodiment of the method of manufacturing the light guide device according to the present invention. The manufacturing method here is a process diagram for manufacturing the light guide device (see FIG. 5A) shown in the first example of the third embodiment.
第2の実施の形態を示す導光装置の製造方法では、まず透光性または半透光性を有する樹脂製の基材2の表面に、入射した光を乱反射又は散乱させる光取り出し部2aを形成する。
In the method of manufacturing the light guide device showing the second embodiment, first, the
ここでは、基材2としてPETシートのような透光性を有する樹脂シートが使用される。図7(A),(B)に示す工程では、プリズムを形成する凸部31aが形成された第1の金型31に基材2を押し付けてプレスすることにより、基材2の裏面2Bに複数のプリズム8からなる光取り出し部2aを転写する。なお、プリズム8は基材2の裏面2Bに対して凹状に形成される。
Here, a resin sheet having translucency such as a PET sheet is used as the
次に、図7(C)に示す工程では、第2の金型32の凹部32a内に、クラッド層3用の液状UV硬化性樹脂をコーティングし、その上に基材2の表面2Aを下向きに向けた状態で設置する。次に、基材2の上方から紫外線(UV)を照射し、第1の金型31内の液状UV硬化性樹脂を硬化させる。そして、硬化後に型抜きすると、基材2上に開口部3aを備えたクラッド層3が得られる。なお、クラッド層3の上部に設置された基材2は透光性を有しているため、紫外線を透過させることが可能である。
Next, in the step shown in FIG. 7C, a liquid UV curable resin for the
次に、図7(D)に示す工程では、第3の金型33を用いてコア層4を形成する。この場合も第3の金型33の凹部内に、コア層4用の液状UV硬化性樹脂をコーティングし、紫外線(UV)を照射することにより所定形状からなるコア層4が形成される。なお、図7(D)の工程は図7(A)ないし図7(C)の工程よりも先に行われるものであってもよい。
Next, in the step shown in FIG. 7D, the
図7(E)に示す工程では、クラッド層3を有する基材2の天地を図7(C)に対して逆さまの状態にする。そして、クラッド層3の上に、図7(D)の工程にて形成したコア層4を積層し、この状態で熱プレスする。これにより、基材2、クラッド層3およびコア層4からなる積層体を一体的に形成することができる。
In the step shown in FIG. 7E, the top of the
なお、図7(D)の工程の代わりに、図7(E)の工程において液状のUV硬化性樹脂をクラッド層3の上にコーティングし、紫外線を照光してUV硬化性樹脂を硬化させることによりコア層4を形成してもよく、このようにしても基材2、クラッド層3およびコア層4からなる積層体を一体的に形成することが可能である。この方法では、基材2は透光性を有しているため、紫外線は上方からだけでなく、下方から基材2を透過させて効率良く照射することが可能であり、結果として製造に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
Instead of the step of FIG. 7D, a liquid UV curable resin is coated on the
そして、図7(F)の工程では、基材2の裏面2Bに反射層9を、例えばスパッタ法などを用いて形成する。
7F, the
このように、最後の工程(図7(F))において、基材2の裏面2Bに反射層9を形成するようにすると、その前の工程での紫外線の照射を効率よく行うことができる。
Thus, when the
1 導光装置
1A 積層体
2 基材
2A 表面
2B 裏面
2a 光取り出し部
3 クラッド層
3a 開口部
4 コア層
5 光源
6 金属膜
6A ハーフミラー
7 ドットパターン
8 プリズム(微細な凸部)
9 反射層
10 無機フィラー
DESCRIPTION OF
9
Claims (13)
前記クラッド層に開口部が形成され、前記コア層を形成する合成樹脂の一部が前記開口部に入り込んでおり、
少なくとも前記開口部と対向する前記基材に入射した光を、特定の方向へ反射させるかあるいは所定の広がり角の範囲内で乱反射又は散乱させる光取り出し部が、前記基材に形成され、
前記光取り出し部において、前記基材への入射光が、前記コア層の表面から出射される角度に向けられることを特徴とする導光装置。 A laminate comprising a base material, a clad layer laminated on the base material, and a core layer laminated on the clad layer, and light incident on the core layer travels inside the core layer In the light guide device that is emitted toward the outside from the surface of the core layer,
An opening is formed in the cladding layer, a part of the synthetic resin forming the core layer enters the opening,
A light extraction portion that reflects light incident on the base material facing at least the opening to a specific direction or diffusely reflects or scatters within a predetermined spread angle is formed on the base material .
In the light extraction part, the light incident on the base material is directed at an angle emitted from the surface of the core layer.
前記光取り出し部に対応する開口部が設けられたクラッド層を形成する第2の工程と、
前記光を伝搬するコア層を形成する工程を有し、
前記基材の上に前記クラッド層を積層し、さらに前記クラッド層の上に前記コア層を積層した後、加熱及び加圧することにより、前記基材、前記クラッド層および前記コア層を一体化し、前記コア層を形成する樹脂の一部を前記開口部に入り込ませる第3の工程と、
を有することを特徴とする導光装置の製造方法。 A first step of forming a light extraction portion for reflecting, irregularly reflecting, or scattering incident light on the surface of the substrate;
A second step of forming a clad layer provided with an opening corresponding to the light extraction portion;
Forming a core layer for propagating the light,
After laminating the clad layer on the base material and further laminating the core layer on the clad layer, the base material, the clad layer and the core layer are integrated by heating and pressing. A third step of allowing a part of the resin forming the core layer to enter the opening ,
A method of manufacturing a light guide device, comprising:
コア層から外部に出射しようとする光を前記コア層に向けて全反射させるものであって前記光取り出し部に対向する開口部を有するクラッド層を前記基材の表面に形成する工程(2)と、
前記クラッド層の上に光を伝搬する前記コア層を形成し、このコア層を形成する樹脂の一部を前記開口部に入り込ませる工程(3)とを有し、
前記基材の裏面に反射層を形成する工程を含むことを特徴とする導光装置の製造方法。 A step (1) of forming a light extraction portion that transfers a plurality of prisms having a predetermined shape to the back surface of a base material made of a resin sheet having translucency to reflect, diffusely reflect, or scatter light incident on the base material ; ,
Forming a cladding layer having an opening that faces the radiation exit part of light to be emitted to the outside from the core layer be one totally reflected toward the core layer on a surface of the substrate (2) When,
Forming the core layer for propagating light on the cladding layer, and allowing a part of the resin forming the core layer to enter the opening (3),
A method of manufacturing a light guide device, comprising a step of forming a reflective layer on a back surface of the base material.
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