JP5248634B2 - Method for determining uneven shape of optical member - Google Patents
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Description
本発明は、光学部材の凹凸形状を決定する方法に関する。また、本発明は係る方法を利用した光学部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for determining an uneven shape of an optical member. Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the optical member using the method which concerns.
導光板、光拡散板等の光学シートは、所望の光学特性が発揮されるように設計された凹凸形状をその表面に有していることがある。凹凸形状を有する光学シートを製造する方法として、連続樹脂シートの表面に転写型の形状を転写する方法が知られている(例えば、特許文献1)。 An optical sheet such as a light guide plate or a light diffusing plate may have a concavo-convex shape designed on the surface so as to exhibit desired optical characteristics. As a method of manufacturing an optical sheet having an uneven shape, a method of transferring a transfer mold shape onto the surface of a continuous resin sheet is known (for example, Patent Document 1).
光学シートのような光学部材の凹凸形状は、一般に、シミュレーションによって凹凸形状を設計し、設計された凹凸形状を有する試作品の作製及びその評価を行って、最適化される。所望の光学特性を達成するためには凹凸形状が精密に調整される必要があることから、凹凸形状の最適化のために、試作品の作製及びその評価を試行錯誤的に繰り返す場合が多い。 The uneven shape of an optical member such as an optical sheet is generally optimized by designing the uneven shape by simulation, producing a prototype having the designed uneven shape, and evaluating the prototype. In order to achieve the desired optical characteristics, it is necessary to precisely adjust the concavo-convex shape. Therefore, in order to optimize the concavo-convex shape, production of a prototype and its evaluation are often repeated by trial and error.
しかし、従来の方法では、試作品を作製するたびに転写型を新たに作製する必要があるため、凹凸形状の最適化のために多大な費用と時間を要しているのが実情である。 However, according to the conventional method, it is necessary to newly prepare a transfer mold every time a prototype is manufactured, and therefore it is actually necessary to spend a great deal of money and time for optimizing the uneven shape.
そこで、本発明の主な目的は、光学部材の凹凸形状をより簡易に決定するための方法を提供することにある。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a method for more easily determining the uneven shape of an optical member.
本発明は、試作用の転写型の形状を異なる転写率で転写することにより、互いに異なる凹凸形状を有する複数の光学部材試作品を成形するステップと、複数の光学部材試作品それぞれの光学特性を評価するステップと、光学特性に基づいて光学部材の凹凸形状を決定するステップと、を含む、光学部材の凹凸形状を決定する方法に関する。 The present invention provides a step of forming a plurality of optical member prototypes having different uneven shapes by transferring the shape of a prototype transfer mold at different transfer rates, and the optical characteristics of each of the plurality of optical member prototypes. The present invention relates to a method for determining a concavo-convex shape of an optical member, comprising: an evaluating step;
上記本発明に係る方法によれば、成形の際の転写率を変化させることにより凹凸形状の異なる複数の試作品を準備するため、試作品を準備するために試作用の転写型を新たに作製する必要がない。したがって、光学部材の凹凸形状を、従来よりも簡易に決定することができる。 According to the above method of the present invention, a plurality of prototypes having different concavo-convex shapes are prepared by changing the transfer rate at the time of molding, and thus a prototype transfer mold is newly prepared to prepare a prototype. There is no need to do. Therefore, the uneven shape of the optical member can be determined more easily than in the past.
別の側面において、本発明は光学部材の製造方法に関する。本発明に係る製造方法は、上記方法により決定された凹凸形状に対応する反転形状を有する光学部材製造用転写型からの転写により光学部材を成形するステップを含む。 In another aspect, the present invention relates to a method for manufacturing an optical member. The manufacturing method according to the present invention includes a step of forming an optical member by transfer from a transfer mold for manufacturing an optical member having an inverted shape corresponding to the uneven shape determined by the above method.
上記本発明に係る製造方法によれば、光学部材製造用転写型を簡易に準備することができることから、優れた光学特性を有する光学部材をより効率的に製造することができる。 According to the production method of the present invention, an optical member production transfer mold can be easily prepared, so that an optical member having excellent optical characteristics can be produced more efficiently.
光学部材の安定的な製造のためには、光学部材製造用転写型は、90%以上の転写率で転写されたときに光学部材の凹凸形状が形成される反転形状を有することが好ましい。 In order to stably manufacture the optical member, it is preferable that the transfer mold for manufacturing the optical member has an inverted shape in which the uneven shape of the optical member is formed when transferred at a transfer rate of 90% or more.
本発明によれば、光学部材の凹凸形状をより簡易に決定するための方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method for determining the uneven | corrugated shape of an optical member more simply is provided.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
図1は、光学部材である光学シートの一実施形態を示す斜視図である。図1に示す光学シート30は、平面視形状が矩形の一対の主面を有しており、一方の主面S1が、複数の凸状部35を有する凹凸形状を形成している。凸状部35は、光学シート30の主面の一辺に沿う方向に延在しており、凸状部35の延在方向に直交する断面の形状は山型である。複数の凸状部35が、その延在方向に垂直な方向に並列配置されている。凸状部35を有する凹凸形状は、転写型からの転写により形成される。
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of an optical sheet that is an optical member. The
光学シート30は、例えば、透過型画像装置に搭載される面光源装置(バックライト)の導光板、又は、光源からの光を均一に拡散させるための光拡散板として用いられ得る。光学シート30が導光板として用いられる場合、例えば、光源からの光が側面33から光学シート30内に入射され、凹凸形状を有する主面S1から面状の光が出射される。光学シート30が光拡散板として用いられる場合、例えば、主面S1の裏の背面S2側に光源が配置される。
The
光学シート30は、主として透明材料から構成される透光性シートである。透明材料の屈折率は、通常1.48以上1.62以下又は1.56以上1.62以下である。透明材料としては、透明樹脂及び透明ガラスが例示できる。
The
光拡散板の場合、透明樹脂は、好ましくは、ポリカーボネート樹脂(屈折率:1.59)、MS樹脂(メタクリル酸メチル−スチレン共重合体樹脂)(屈折率:1.56〜1.59)、AS樹脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂)(屈折率:1.56〜1.59)、ポリスチレン樹脂(屈折率:1.59)、及びシクロオレフィン樹脂(屈折率1.51〜1.55)から選択される。導光板の場合、透明樹脂は好ましくはポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂である。 In the case of the light diffusion plate, the transparent resin is preferably a polycarbonate resin (refractive index: 1.59), MS resin (methyl methacrylate-styrene copolymer resin) (refractive index: 1.56 to 1.59), AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer resin) (refractive index: 1.56-1.59), polystyrene resin (refractive index: 1.59), and cycloolefin resin (refractive index: 1.51-1.55) Selected from. In the case of the light guide plate, the transparent resin is preferably a polymethyl methacrylate (PMMA) resin.
透明材料として透明樹脂を用いる場合、光学シート30は、紫外線吸収剤、帯電防止剤、酸化防止剤、加工安定剤、難燃剤及び滑剤等の添加剤を含んでいてもよい。これらの添加剤はそれぞれ単独で、又は2種以上を組み合わせて用いられる。
When a transparent resin is used as the transparent material, the
紫外線吸収剤としては、例えばベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤、マロン酸エステル系紫外線吸収剤、シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤等が挙げられる。これらの中でもベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びトリアジン系紫外線吸収剤が好ましい。 Examples of UV absorbers include benzotriazole UV absorbers, benzophenone UV absorbers, cyanoacrylate UV absorbers, malonic ester UV absorbers, oxalic anilide UV absorbers, and triazine UV absorbers. Can be mentioned. Of these, benzotriazole-based UV absorbers and triazine-based UV absorbers are preferred.
光学シート30は、光拡散剤を含んでいてもよい。光拡散剤としては、光学シート30を主に構成する上述の透明材料とは屈折率が異なる粒子が好適に用いられる。光拡散剤としては、例えばスチレン樹脂粒子、メタクリル樹脂粒子などの有機粒子、炭酸カリウム
粒子、シリカ粒子等の無機粒子が用いられる。光拡散剤の粒子径は通常0.8μm〜50μmである。
The
図2は、光学シートの製造方法の一実施形態を示す模式図である。図2に示す光学シート製造装置50によれば、凹凸形状を有する光学シート30が、樹脂の押出成形により成形される。光学シート製造装置50は、加熱溶融状態の樹脂を押し出す押し出し機58と、押し出し機58に取り付けられた、樹脂を投入するための樹脂投入口57と、押し出し機58により押し出された樹脂を排出して連続樹脂シート3を形成するダイ51と、ダイ51の下流側において互いに離間して順に配置された予圧ロール52D、第1押圧ロール52A及び第2押圧ロール52Bとから主として構成される。第2押圧ロール52Bの周面には、光学シート30の凹凸形状に対応する転写型53が形成されている。
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a method for producing an optical sheet. According to the optical
ダイ51から排出された連続樹脂シート3は、予圧ロール52Dと第1押圧ロール52Aとの間を通過する。連続樹脂シート3の厚みは、主として、予圧ロール52Dと第1押圧ロール52Aとの間隔により制御される。連続樹脂シート3がこれらロールの間に侵入する位置には、溶融した樹脂が滞留するメルトバンク4が形成されることが多い。
The
予圧ロール52Dと第1押圧ロール52Aとの間を通過した連続樹脂シート3は、第1押圧ロール52Aの周面上を、第1押圧ロール52Aと第2押圧ロール52Bとの間で押圧される位置まで搬送される。
The
連続樹脂シート3は、第1押圧ロール52Aと第2押圧ロール52Bとの間を通過する際に厚み方向の両側から押圧されて、転写型52の形状が連続樹脂シート3の表面S1に転写される。形状が転写された連続樹脂シート3は、第2押圧ロール52Bの周面上を、冷却されつつ搬送されてから、光学シート30として引き取られる。光学シート30の一方の主面S1には、転写型53から転写された凹凸形状が形成されている。
The
光学シート30が光学部材試作品として成形される場合、試作用の転写型52を用いて、転写率を変えながら複数回成形を行うことにより、互いに異なる凹凸形状を有する複数の試作品が作製される。
When the
図3は、光学部材試作品としての光学シート30を成形するステップの一実施形態を示す模式図である。図3の(a)に示すように、転写型53は、光学部材30の凹凸形状が有する凸状部35と対応する、深さh1の溝である凹部53aが形成された反転形状を有している。図3の(b)に示すように、連続樹脂シート3が押圧されて凹部53a内に充填される。樹脂が転写型53に密着している状態で凹部35a内に形成される凸状部35の高さh2は、最大深さh1よりも小さく、樹脂と転写型53との間に空隙が残される。樹脂が凸部35a内に完全に充填されて、h1=h2となることもある。樹脂温度がある程度低下した後、光学シート30が転写型53から脱型される。その後、樹脂が熱弾性変形により収縮するため、樹脂が固化した状態の光学シート30の凸状部35の高さh3は、高さh2よりも小さくなる。充填率(h2/h1)が小さいときでも、最終的な凸状部35の裾部の形状は、転写型の形状を正確に反映している場合が多い。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an embodiment of steps for forming an
転写率(%)は、式:(h3/h1)×100により算出される値として定義することができる。この転写率を例えば30〜100%の範囲で変化させることにより、一種類の転写型から、多様な凹凸形状を有する複数種の試作品を簡易に且つ短期間で作製することができる。 The transfer rate (%) can be defined as a value calculated by the formula: (h3 / h1) × 100. By changing the transfer rate within a range of 30 to 100%, for example, a plurality of types of prototypes having various uneven shapes can be easily and quickly manufactured from one type of transfer mold.
当業者には理解されるように、転写型からの形状の転写率は、光学シートの成形条件を適宜調節することにより制御することできる。例えば、転写型の凹部53aへの樹脂の充填率(h2/h1)に着目して条件を設定する方法がある。この方法では、例えば、ダイから排出される樹脂の温度を上げたき、ラインスピードを上げたとき、メルトバンクを小さくしたとき、又は、転写型を有する押圧ロールの温度を上げたときに、充填される際の樹脂の流動性が大きくなることから、転写率が大きくなる傾向がある。あるいは、脱型後の樹脂の熱弾性変形の程度(h3/h2)に着目してロール温度、ラインスピード等の条件を設定してもよい。
As understood by those skilled in the art, the transfer rate of the shape from the transfer mold can be controlled by appropriately adjusting the molding conditions of the optical sheet. For example, there is a method of setting conditions by paying attention to the filling rate (h2 / h1) of the resin into the transfer type
図3に示す実施形態では、転写型の凹部の断面形状が山型であるが、転写型の形状はこれに限られるものではない。例えば、断面形状が三角プリズム形状である凹部を有する転写型を好適に用いることができる。三角プリズム形状の低角が異なる複数種の転写型を用いることにより、光学特性の異なる多様な試作品を短期間で簡易に作製することができる。 In the embodiment shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the recess of the transfer mold is a mountain shape, but the shape of the transfer mold is not limited to this. For example, a transfer mold having a recess whose cross-sectional shape is a triangular prism shape can be suitably used. By using a plurality of types of transfer molds having different triangular prism-shaped low angles, various prototypes having different optical characteristics can be easily produced in a short period of time.
異なる凹凸形状を有する転写型を複数種準備し、それぞれの転写型について異なる転写率で試作品を成形することもできる。凹凸形状が異なる複数の領域から構成される転写型を用いることもできる。異なる凹凸形状を有する転写型を予め複数種準備しておくことにより、新たな光学シートを設計する際に、転写型を改めて作製することなく、多様な凹凸形状の試作品を短期間で作製できる。 It is also possible to prepare a plurality of transfer molds having different concavo-convex shapes and mold prototypes at different transfer rates for each transfer mold. A transfer mold composed of a plurality of regions having different concavo-convex shapes can also be used. By preparing multiple types of transfer molds with different concavo-convex shapes in advance, when designing a new optical sheet, prototypes with various concavo-convex shapes can be manufactured in a short period of time without having to prepare transfer dies again. .
更に、試作品を作製する際に、光学シートを構成する材料等も変化させることにより、より効率的に光学シートを最適化することができる。例えば、光拡散剤の屈折率、粒径及び濃度、更には、光学シート表面のエンボス加工の特性を調整することができる。 Furthermore, when producing a prototype, the optical sheet can be more efficiently optimized by changing the material constituting the optical sheet. For example, the refractive index, particle size and concentration of the light diffusing agent, as well as the embossing characteristics of the optical sheet surface can be adjusted.
試作品それぞれの光学特性を評価し、各試作品の光学特性と目標とする光学特性とを比較して、所望の光学特性が良好に達成される凹凸形状を、製品の光学部材を製造する際に目標として設定される凹凸形状に決定することができる。必要により、試作品を成形するステップ及び各試作品の光学特性を評価するステップを、転写型の形状及び転写率等を変えながら繰り返して、光学シートの凹凸形状及び場合により材料構成、エンボス加工等が最適化される。 When manufacturing the optical member of the product by evaluating the optical characteristics of each prototype, comparing the optical characteristics of each prototype with the target optical characteristics, and producing a concavo-convex shape that achieves the desired optical characteristics satisfactorily It is possible to determine the uneven shape set as a target. If necessary, repeat the steps of forming prototypes and evaluating the optical characteristics of each prototype while changing the shape of the transfer mold and the transfer rate, etc. Is optimized.
試作品の中から良品を選択して凹凸形状を決定するための指標としての光学特性は、例えば、出射光のムラ、輝度、全光線透過率及びヘイズから選択される。通常、出射光の面内のムラが小さい(均一性が高い)ことが望ましく、輝度は出射光の均一性が著しく損なわれない範囲で高いことが望ましい。光学特性の評価は、使用が想定される面光源装置等に組み込んだ状態で行ってもよい。必要により、断面形状観察、シミュレーション等を併用して光学シートが最適化される。 The optical characteristic as an index for selecting a non-defective product from the prototype and determining the uneven shape is selected from, for example, unevenness of emitted light, luminance, total light transmittance, and haze. In general, it is desirable that the in-plane unevenness of the emitted light is small (high uniformity), and it is desirable that the luminance is high as long as the uniformity of the emitted light is not significantly impaired. The evaluation of the optical characteristics may be performed in a state of being incorporated in a surface light source device or the like that is assumed to be used. If necessary, the optical sheet is optimized by using cross-sectional shape observation, simulation, and the like.
以上のような方法により、目標とする光学特性を達成する光学シートの設計が完了した後、その凹凸形状に対応する反転形状を有する光学部材製造用転写型を準備する。例えば、目標とする凹凸形状を有していると判断された、標準品としての試作品の断面形状を光学顕微鏡等により観察し、観察された断面形状を有する凹凸形状が転写により形成されるように、転写型が作製される。あるいは、標準品としての試作品のレプリカを作製し、このレプリカのレプリカを作製し、更にその電鋳型を作成してもよい。光学部材製造用転写型からの転写により、製品としての光学シートが製造される。 After the design of the optical sheet that achieves the target optical characteristics is completed by the method as described above, an optical member manufacturing transfer mold having an inverted shape corresponding to the uneven shape is prepared. For example, the cross-sectional shape of a prototype as a standard product that has been determined to have a target concavo-convex shape is observed with an optical microscope or the like, and the concavo-convex shape having the observed cross-sectional shape is formed by transfer. In addition, a transfer mold is produced. Alternatively, a replica of a prototype as a standard product may be produced, a replica of this replica may be produced, and the electroforming mold may be further produced. An optical sheet as a product is manufactured by transfer from a transfer mold for manufacturing an optical member.
光学部材の安定的な製造のためには、光学部材製造用転写型は、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上の転写率で転写されたときに目標とする凹凸形状が形成される反転形状を有する。転写率が低い条件で成形を行うと、製品のバラツキが大きくなる傾向がある。試作の段階ではあまり問題とならないが、量産に際してはできるだけ製品のバラツキが小さいことが強く望まれる。 In order to stably manufacture the optical member, the transfer mold for manufacturing the optical member is preferably formed with a target uneven shape when transferred at a transfer rate of 90% or more, more preferably 95% or more. Has an inverted shape. When molding is performed under a condition where the transfer rate is low, the variation of products tends to increase. Although this is not a problem at the prototype stage, it is strongly desired that the product variation be as small as possible for mass production.
本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形が可能である。例えば、光学シートの製品又は試作品の成形方法は、押出成形に限られず、射出成形等の他の成形方法であってもよい。本発明により決定される凹凸形状は、図1の光学シートのような1次元的なレンチキュラーレンズに限られるものではなく、例えば、マイクロレンズ、ピラミッド型プリズム等の2次元的な凹凸形状を本発明により決定することができる。また、本発明により凹凸形状が決定される光学シートは、導光板及び光拡散板に限られるものではなく、例えば、他の面光源装置用光学フィルム、AGフィルム、又は、光拡散性を付与された保護フィルムであってもよい。面光源装置用の光学シートとしては、例えば、マイクロレンズフィルム、レンチキュラーレンズフィルム、先端部に丸みを帯びたプリズムシートがある。拡散性を付与された保護フィルムとしては、反射型偏光フィルム用保護フィルム、偏光板用保護フィルムがある。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, the optical sheet product or prototype molding method is not limited to extrusion molding, and may be other molding methods such as injection molding. The uneven shape determined by the present invention is not limited to a one-dimensional lenticular lens such as the optical sheet of FIG. 1, and for example, a two-dimensional uneven shape such as a microlens or a pyramid prism is used in the present invention. Can be determined. In addition, the optical sheet for which the concavo-convex shape is determined according to the present invention is not limited to the light guide plate and the light diffusing plate. A protective film may be used. Examples of the optical sheet for the surface light source device include a microlens film, a lenticular lens film, and a prism sheet with a rounded tip. Examples of the protective film provided with diffusibility include a protective film for a reflective polarizing film and a protective film for a polarizing plate.
Claims (3)
前記複数の光学部材試作品それぞれの光学特性を評価するステップと、
前記光学特性に基づいて光学部材の凹凸形状を決定するステップと、
を含む、光学部材の凹凸形状を決定する方法。 Forming a plurality of prototype optical members having different concavo-convex shapes by transferring the shape of the prototype transfer mold at different transfer rates;
Evaluating the optical properties of each of the plurality of optical member prototypes;
Determining the concavo-convex shape of the optical member based on the optical characteristics;
A method for determining an uneven shape of an optical member.
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