JPH10260302A - Optical sheet and its manufacture, and directional surface light source - Google Patents

Optical sheet and its manufacture, and directional surface light source

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Publication number
JPH10260302A
JPH10260302A JP9064366A JP6436697A JPH10260302A JP H10260302 A JPH10260302 A JP H10260302A JP 9064366 A JP9064366 A JP 9064366A JP 6436697 A JP6436697 A JP 6436697A JP H10260302 A JPH10260302 A JP H10260302A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical sheet
light guide
guide plate
transparent substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP9064366A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Mikami
Motoyuki Suzuki
Tetsuo Uchida
友子 三上
哲夫 内田
基之 鈴木
Original Assignee
Toray Ind Inc
東レ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Ind Inc, 東レ株式会社 filed Critical Toray Ind Inc
Priority to JP9064366A priority Critical patent/JPH10260302A/en
Publication of JPH10260302A publication Critical patent/JPH10260302A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the surface light source which enables the efficient use of its light beam and is thin, uniform, high in directivity, and extremly high in front luminance, the optical sheet which is used for the surface light source, and its manufacture. SOLUTION: One surface of a transparent substrate 2 is a microlens surface where unit lenses 1 are arrayed and the optical sheet has an array of micro solid bodies 3 formed on the opposite surface of the transparent substrate 2 from the unit lenses 1; and the micro solid bodies 3 are each in a shape which has one flank at 20 to 40 deg. and becomes narrower along the height. In the section of the optical sheet perpendicular to the normal direction, the sectional shape of a solid body 3 is nearly trapezoid; when the side where the micro solid body 3 comes into contact with the transparent substrate 2 in the section is set to a bottom base, the height (a) is <=2 times at large as the length (b) of the top base, the unit lens width (c) corresponding to the micro solid body 3 is 4 to 20 times as large as the length of the top base, and the thickness (d) of the transparent substrate 2 is <=50μm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光学シートおよびそ
の製造方法と指向性面状光源に関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical sheet, a method for manufacturing the same, and a directional planar light source.
【0002】[0002]
【従来の技術】面状光源は、看板、各種照明のほか、液
晶表示装置用のバックライトなどとして多く用いられて
いる。
2. Description of the Related Art A planar light source is widely used as a back light for a liquid crystal display device in addition to a signboard and various kinds of lighting.
【0003】一般の面状光源は、光束出射面の輝度の均
一性を確保するために、ランダムに光束を拡散する種々
の拡散板を用いている。このため、この出射面から出射
される光束は指向性がなく、広い範囲を照射する。
[0003] A general planar light source uses various diffusion plates for randomly diffusing a light beam in order to ensure the uniformity of the luminance of the light beam exit surface. Therefore, the light beam emitted from the emission surface has no directivity and irradiates a wide range.
【0004】一方、面状光源の用途によっては光束の出
射方向を狭い範囲に絞ることが求められる。
On the other hand, depending on the use of the planar light source, it is required to narrow the light emitting direction to a narrow range.
【0005】例えば、液晶表示装置の用途展開の大きな
妨げとなっている視野角依存性を改良する方法として、
各種光拡散シートやマイクロレンズアレイシート(特開
昭53−25399公報、特開昭56−65175公
報、特開昭61−148430公報、特開平6−274
54公報など)を液晶表示装置の観察面に装着すること
が提案されているが、これらの方法においては、光線利
用効率や、画質(コントラストの低下や、画像のにじ
み)の向上のために広がり角が30度以下といった高い
指向性を持つ背面光源が有用である。
[0005] For example, as a method of improving the viewing angle dependency, which has greatly hindered the development of applications of liquid crystal display devices,
Various light diffusion sheets and microlens array sheets (JP-A-53-25399, JP-A-56-65175, JP-A-61-148430, JP-A-6-274)
It has been proposed to mount the liquid crystal display device on an observation surface of a liquid crystal display device. However, in these methods, it is necessary to improve the light use efficiency and the image quality (decrease in contrast and image bleeding). A back light source having a high directivity, such as an angle of 30 degrees or less, is useful.
【0006】この目的に対して、光束の進行方向に沿っ
てのびる遮光壁を多数並べた、いわゆるルーバーシート
が知られている。
For this purpose, there is known a so-called louver sheet in which a large number of light-shielding walls extending along the traveling direction of a light beam are arranged.
【0007】ルーバーシートによれば、例えば出射面に
おいて120度以上の広がりを持つ出射光であったもの
を、求める方向以外に進行する光束を遮光壁によって遮
断することによって任意の指向性をもつ面状光源が得ら
れる。
[0007] According to the louver sheet, for example, a light beam having a spread of 120 degrees or more on the light-emitting surface is changed to a surface having an arbitrary directivity by blocking a light beam traveling in a direction other than the desired direction by a light-shielding wall. A shaped light source is obtained.
【0008】また液晶表示装置用のバックライトとして
は、消費電力に対する出射面の輝度を向上させるため、
微小な三角プリズムを多数配列したプリズムシートが用
いられており、これは光束の出射の方向をある程度規制
することによって達成されている。
In addition, as a backlight for a liquid crystal display device, in order to improve the luminance of the emission surface with respect to power consumption,
A prism sheet in which a large number of minute triangular prisms are arranged is used, and this is achieved by restricting the direction of light emission to some extent.
【0009】このプリズムシートによれば、組み合わせ
る面状光源とプリズムの光学設計によっては60度程度
の指向性を得ることができ、正面輝度は1.5倍程度向
上する。
According to this prism sheet, directivity of about 60 degrees can be obtained depending on the optical design of the combined planar light source and prism, and the front luminance is improved by about 1.5 times.
【0010】さらに最近では各種ゲーム機、パチンコ機
などに液晶表示装置が使用されており、これら用途にお
いては正面方向に高い輝度の光束が出射されることが望
まれており、これら用途においても前記プリズムシー
ト、またはマイクロレンズアレイシートなどによって消
費電力を変えることなく、正面輝度を1.5程度上げる
方法が適用されている。
More recently, liquid crystal display devices have been used in various game machines, pachinko machines, and the like. In these applications, it is desired that a high-luminance luminous flux is emitted in the front direction. A method of increasing front luminance by about 1.5 without changing power consumption by a prism sheet, a microlens array sheet, or the like is applied.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のいずれ
の方法においても効率的に、また面状光源の特徴である
「薄さ」を損なわずに広がり角が40度以下、さらには
30度以下といった指向性を持つ光源は得られていなか
った。
However, in any of the conventional methods, the spread angle is 40 degrees or less, more preferably 30 degrees or less without impairing the "thinness" characteristic of the planar light source. A light source having such directivity has not been obtained.
【0012】特に液晶表示装置のバックライトとして求
められる、「薄さ」、光線利用効率、面内の均一性を確
保したまま高い指向性を得ることはできなかった。
In particular, it has not been possible to obtain high directivity while securing "thinness", light use efficiency, and in-plane uniformity required for a backlight of a liquid crystal display device.
【0013】ルーバーシートによれば上述したように高
い指向性を得ることは可能である。しかし、ルーバーシ
ートはシートの厚み方向にのびる遮光壁をシート内に作
り込む必要があるため、その微細化には限界がある。
According to the louver sheet, it is possible to obtain high directivity as described above. However, since the louver sheet needs to form a light-shielding wall extending in the thickness direction of the sheet in the sheet, there is a limit in miniaturization.
【0014】このため、高い指向性を得ようとすれば、
必然的に「高い」遮光壁、すなわち大きなシート厚みが
必要となるという欠点がある。
For this reason, in order to obtain high directivity,
The disadvantage is that a "high" shading wall is necessarily required, i.e. a large sheet thickness.
【0015】さらに、遮光壁の微細化に限界があるの
で、間近で目視される液晶表示装置のバックライトとし
ては遮光壁の配列が見えてしまい、均一性、精細性の点
で問題がある。
Further, since there is a limit to the miniaturization of the light-shielding wall, the arrangement of the light-shielding wall can be seen as a backlight of a liquid crystal display device which can be seen closely, and there is a problem in terms of uniformity and fineness.
【0016】また、ルーバーシートの場合、求める方向
以外に進行する光束を遮光壁によって吸収しているの
で、光線利用効率が低いという欠点がある。
Further, in the case of the louver sheet, since a light beam traveling in a direction other than the desired direction is absorbed by the light shielding wall, there is a drawback that the light use efficiency is low.
【0017】一方、プリズムシートによる方法では、高
い光線利用効率が得られるが、その指向性には限界があ
り、上述したように60度程度が限界であり、その輝度
向上率も従来の1.5倍程度であった。
On the other hand, the method using the prism sheet can obtain high light use efficiency, but has a limit in directivity, and as described above, the limit is about 60 degrees, and the brightness improvement rate of the conventional 1. It was about 5 times.
【0018】よって、本発明は上記の欠点を解消し、効
率的に光線を利用でき、薄く、均一で指向性が高く、正
面輝度が極めて高い面状光源と、それに用いられる光学
シートおよびその製造方法を提供するものである。
Accordingly, the present invention solves the above-mentioned drawbacks, efficiently utilizes light rays, is thin, uniform, has high directivity, and has a very high front luminance, an optical sheet used therefor, and its production. It provides a method.
【0019】特に、上述したような光拡散性シート(拡
散板やマイクロレンズアレイシート)を液晶表示装置に
装着することによって拡大された視野角をもつ液晶表示
装置の、光線利用効率低下、表示コントラストの低下、
画像のにじみ等の問題を補償するために有効な指向性面
状光源や、ゲーム機、パチンコ機等の正面方向のみから
観察される液晶表示装置用として、低消費電力、高正面
輝度の指向性面状光源とそれに用いられる光学シートを
提供するものである。
In particular, when a light diffusing sheet (diffusion plate or microlens array sheet) as described above is attached to a liquid crystal display device, the liquid crystal display device having a widened viewing angle has a reduced light use efficiency and display contrast. Decline,
Directional surface light source effective for compensating problems such as image bleeding, and directivity with low power consumption and high front luminance for liquid crystal display devices that can be observed only from the front of game machines and pachinko machines. An object is to provide a planar light source and an optical sheet used for the planar light source.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するため以下の構成としたものである。
The present invention has the following arrangement to solve the above-mentioned problems.
【0021】すなわち本発明は、透明基板の片面が単位
レンズが配列されたマイクロレンズ面であり、該透明基
板を挟んで該単位レンズの反対側の面に該単位レンズに
一対一で対応する微小立体の配列が形成された光学シー
トであって、該微小立体がその少なくとも1つの側面が
20〜40度の角度を有する高さ方向に対して幅が狭く
なる形状であり、光学シートの法線方向に垂直な断面に
おいて、該微小立体の断面形状が略台形であり、該断面
において該微小立体が前記透明基板に接する辺を下底と
したとき、高さaが上底の長さbの2倍以上であり、該
微小立体に対応する単位レンズ幅cが上底の長さbの4
〜20倍であり、透明基板の厚みdが50μm以下であ
ることを特徴とする光学シートを要旨とするものであ
る。
That is, according to the present invention, one surface of the transparent substrate is a microlens surface on which unit lenses are arranged, and a minute surface corresponding to the unit lens on a surface opposite to the unit lens with the transparent substrate interposed therebetween. An optical sheet on which a three-dimensional array is formed, wherein the microscopic solid has a shape in which at least one side surface has a width narrower in a height direction having an angle of 20 to 40 degrees, and a normal line of the optical sheet. In a cross-section perpendicular to the direction, the cross-sectional shape of the microscopic solid is substantially trapezoidal, and in the cross-section, when the side where the microscopic solid contacts the transparent substrate is the lower base, the height a is the length b of the upper base. The unit lens width c corresponding to the microscopic solid is 4 times the length b of the upper base.
The optical sheet is characterized in that the thickness is up to 20 times and the thickness d of the transparent substrate is 50 μm or less.
【0022】また本発明は、透明基板の片面に単位レン
ズが配列されたマイクロレンズ群を形成し、上記透明基
板の反対側の面に透明な硬化エネルギー線により硬化す
る樹脂組成物を塗布または積層し、マイクロレンズ群が
形成された面側から硬化エネルギー線を露光することに
より、前記樹脂組成物の単位レンズ集光領域に相当する
部位を硬化せしめ、未硬化部分を溶解除去することを特
徴とする光学シートの製造方法を要旨とするものであ
る。
Further, according to the present invention, a microlens group in which unit lenses are arranged on one surface of a transparent substrate is formed, and a resin composition which is cured by a transparent curing energy beam is applied or laminated on the opposite surface of the transparent substrate. Then, by exposing a curing energy ray from the surface side on which the microlens group is formed, a portion corresponding to the unit lens focusing region of the resin composition is cured, and an uncured portion is dissolved and removed. The gist of the present invention is a method for manufacturing an optical sheet.
【0023】さらに本発明は、透明な導光板の側面に配
された線状光源から導光板内に導入した光束を、該導光
板の少なくとも1つの表面から出射させる構造の面状光
源において、透明基板の片面が単位レンズが配列された
マイクロレンズ面であり、該透明基板を挟んで、前記単
位レンズの反対側の面に該単位レンズに一対一で対応す
る微小立体の配列が形成された光学シートの微小立体の
頂部を、導光板の表面に光学的に密着させることによっ
て、導光板内部を進行していた光束を前記光学シート内
に導入し、該光学シートの単位レンズにより光束の出射
方向に指向性をもたせたことを特徴とする指向性面状光
源を要旨とするものである。
Further, the present invention provides a planar light source having a structure in which a light beam introduced into a light guide plate from a linear light source disposed on a side surface of a transparent light guide plate is emitted from at least one surface of the light guide plate. One side of the substrate is a microlens surface on which unit lenses are arranged, and an optical element in which a micro three-dimensional array corresponding to the unit lenses on a one-to-one basis is formed on a surface opposite to the unit lenses with the transparent substrate interposed therebetween. The light beam traveling inside the light guide plate is introduced into the optical sheet by bringing the top of the microscopic solid of the sheet into optical contact with the surface of the light guide plate, and the light beam is emitted by the unit lens of the optical sheet. The present invention provides a directional planar light source characterized by having a directivity.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】本発明でいう光学シートとは、シ
ートの一方の面から入射する種々の進行方向の光束を、
光束が該シートを透過しもう一方の面に出射するとき指
向性を持たせることのできるシートのことをいう。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An optical sheet according to the present invention means that a light beam in various traveling directions incident from one surface of the sheet is
A sheet that can have directivity when a light beam passes through the sheet and exits to the other surface.
【0025】本発明において指向性とは、シートから出
射される光束の進行方向の揃っている程度をいい、ここ
ではその尺度として、最も高い輝度が観察される方向を
中心として、その最大輝度の1/2の輝度が観察される
立体角のはさみ角を指向角として表すものとする。
In the present invention, the directivity refers to the degree to which the traveling directions of the light beams emitted from the sheet are uniform. Here, as a scale, the direction of the highest luminance is centered on the direction in which the highest luminance is observed. It is assumed that the angle of the solid angle at which the luminance of 1/2 is observed is expressed as a directivity angle.
【0026】本発明の目的とする指向性は、その指向角
が30度以下、さらには20度以下、さらには10度以
下といった高い指向性をもつものである。
The directivity aimed at by the present invention has a high directivity such that the directivity angle is 30 degrees or less, further 20 degrees or less, and further 10 degrees or less.
【0027】本発明の光学シートを構成する単位レンズ
は、透明基板上に形成された図1のような凸レンズであ
り、該レンズ形成面側から入射する平行光11、すなわ
ちレンズ形成面の法線方向から入射する光束は、該単位
レンズ1により集光され、最も光束密度が密になる集光
点4を通過したのち拡散しながら進行する。
The unit lens constituting the optical sheet of the present invention is a convex lens as shown in FIG. 1 formed on a transparent substrate, and the parallel light 11 entering from the lens forming surface side, that is, the normal to the lens forming surface. The light beam incident from the direction is condensed by the unit lens 1, passes through the condensing point 4 where the light beam density is highest, and then proceeds while diffusing.
【0028】本発明においてこのような凸レンズ形状と
しては、大きく分けて2種類ある。一つは、レンチキュ
ラーレンズのように円弧などの曲線を平行移動させた軌
跡で示される曲面を一方向に配列した1次元レンズ群で
あり、二つ目は矩型、三角形、六角形などの低面をもつ
ドーム状の曲面を縦横に配列した2次元レンズ群であ
る。
In the present invention, such convex lens shapes are roughly classified into two types. One is a one-dimensional lens group in which curved surfaces represented by trajectories obtained by translating a curve such as an arc like a lenticular lens are arranged in one direction, and the second is a low-dimensional lens group such as a rectangular, triangular or hexagonal lens. This is a two-dimensional lens group in which dome-shaped curved surfaces having surfaces are arranged vertically and horizontally.
【0029】1次元レンズ群の場合は、シート面内の一
方向の指向性が付与された光束を得ることができ、2次
元レンズ群の場合はシート面内の種々の方向について指
向性が付与された光束を得ることができる。
In the case of a one-dimensional lens group, a light beam having directivity in one direction in the sheet surface can be obtained. In the case of a two-dimensional lens group, directivity can be provided in various directions in the sheet surface. The obtained luminous flux can be obtained.
【0030】なお、1次元レンズ群の場合、各単位レン
ズはシリンドリカルレンズになり厳密に言えば一つの点
に集光されず線状に集光されるので「集光点」を結ばな
いが、ここでは慣例に従い集光される「線」を集光点を
いう。
In the case of a one-dimensional lens group, each unit lens is a cylindrical lens, and strictly speaking, it is not condensed at one point but is condensed in a linear manner. Here, "lines" condensed according to a custom are referred to as condensing points.
【0031】またこの集光原理を逆から見れば、集光点
付近、実際には該平行光の集光領域内から照射される光
束のうち、対応する単位レンズに到達する光束は該単位
レンズにより屈折し、殆どが平行光、すなわちレンズ形
成面の法線方向に出射するようになる。
When the principle of light collection is viewed from the opposite side, among the light beams emitted from the vicinity of the light-collecting point, in fact, from within the light-collecting area of the parallel light, the light beam reaching the corresponding unit lens is , And almost all of the light is emitted in the direction of the normal to the lens forming surface.
【0032】本発明でいう透明基板とは特に限定される
ものではなく、ガラス板、プラスチック板、プラスチッ
クシートなど種々のものを使用することができるが、本
発明では後述する理由、すなわち薄膜という点でプラス
チックフィルムが最も好ましくし使用され、中でもポリ
エステルフィルム、ポリカーボネートフィルムなどが好
ましく使用される。
The transparent substrate referred to in the present invention is not particularly limited, and various substrates such as a glass plate, a plastic plate and a plastic sheet can be used. Among them, a plastic film is most preferably used, and among them, a polyester film, a polycarbonate film and the like are preferably used.
【0033】また本発明では、単位レンズの配列が形成
された透明基板を挟んで反対側の面に、該単位レンズに
一対一で対応する微小立体が形成され、該微小立体が前
記単位レンズの集光点あるいは集光領域から単位レンズ
に光束を照射させるための導入点となる。
According to the present invention, a micro solid corresponding to the unit lens is formed on the surface on the opposite side of the transparent substrate on which the array of unit lenses is formed, and the micro solid is formed of the unit lens. It is an introduction point for irradiating the unit lens with a light beam from the light converging point or the light converging area.
【0034】上記の微小立体から光束をシート内部に導
入する方法としてはいくつかあるが、本発明のような、
透明な導光板の少なくとも1つの側面に線状光源を配置
し、該線状光源から照射された光束を導光板内に導入
し、導光板内で該光束が全反射を繰り返すことを利用し
て進行させ、導光板上に前記微小立体の頂部を光学的に
密着せしめることで、この全反射を繰り返す光束を微小
立体頂部からシート内部に導入させる方法が好ましく適
用される。
There are several methods for introducing a light beam from the microscopic solid into the sheet.
A linear light source is arranged on at least one side surface of a transparent light guide plate, a light beam emitted from the linear light source is introduced into the light guide plate, and the light beam repeats total reflection in the light guide plate. A method is preferably applied in which the top of the microscopic solid is optically brought into close contact with the light guide plate so that a light beam which repeats this total reflection is introduced into the sheet from the top of the microscopic solid.
【0035】図2に本発明の光学シートの微小立体頂部
を透明な導光板状に光学的に密着させた、本発明の指向
性面状光源の一例を示し、図2を用いて本発明の指向性
面状光源、および光学シートについて説明する。
FIG. 2 shows an example of the directional planar light source of the present invention in which the microscopic three-dimensional top of the optical sheet of the present invention is optically adhered to a transparent light guide plate. The directional planar light source and the optical sheet will be described.
【0036】ここでいう導光板5とは、透明なプラスチ
ック板のことをいい、アクリル樹脂板、ポリカーボネー
ト板、エポキシ樹脂板などで代表されるものであり、導
光板の形状は平板型、くさび型などに調整される場合が
多いが、光線経路調整のしやすさから本発明では平板型
のものが好ましく使用される。また、該導光板の厚みは
10mm以下、さらには5mm以下であることが、薄
型、軽量という点から好ましい。
The light guide plate 5 referred to here is a transparent plastic plate, and is represented by an acrylic resin plate, a polycarbonate plate, an epoxy resin plate, or the like. The shape of the light guide plate is a flat plate or a wedge. In many cases, the flat type is preferably used in the present invention because of easy adjustment of the light path. The thickness of the light guide plate is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less from the viewpoint of thinness and light weight.
【0037】またここでいう線状光源6とは、特に限定
されるものではないが、冷陰極あるいは熱陰極の蛍光ラ
ンプ等が挙げられ、該蛍光ランプの周りを反射率の高い
反射板(リフレクター)7で囲み、導光板5側面から内
部へ効率良く光束を入射させることが好ましい。本発明
で上記の線状光源6の配置は少なくとも導光板5の1つ
の側面に配置されていればよく、その配置位置は特に限
定されるものではないが、導光板の1側面に配置する1
側面配置型、またその反対側の側面にも配置した平行2
側面配置型、さらには1側面とその側面に垂直した側面
にも配置したL字型2側面配置型、さらには全て(4側
面)に配置された4側面配置型などいずれでもよい。
The linear light source 6 referred to here is not particularly limited, but may be a cold cathode or hot cathode fluorescent lamp, etc., and a reflector having a high reflectance around the fluorescent lamp (reflector). It is preferable that the light beam is efficiently incident from the side surface of the light guide plate 5 to the inside. In the present invention, the linear light source 6 may be arranged on at least one side surface of the light guide plate 5, and the arrangement position is not particularly limited.
Side-mounted type, parallel 2 also arranged on the opposite side
It may be a side-arranged type, an L-shaped two-sided-arranged type arranged on one side and a side perpendicular to the side, or a four-sided-arranged type arranged on all (four sides).
【0038】ここで線状光源6から発せられ導光板5の
側面から導光板5内部に侵入する光束のうち、導光板5
を構成する樹脂と周囲(基本的には空気)との屈折率差
に基づく臨界反射角を超える光束22は、導光板と空気
との界面で全反射を繰り返す。ここで臨界反射角θは次
式で求められる。
Here, of the light flux emitted from the linear light source 6 and entering the inside of the light guide plate 5 from the side surface of the light guide plate 5, the light guide plate 5
The light flux 22 exceeding the critical reflection angle based on the difference in the refractive index between the resin and the surroundings (basically air) repeats total reflection at the interface between the light guide plate and air. Here, the critical reflection angle θ is obtained by the following equation.
【0039】θ=sin-1(n1/n2) n1:周囲の屈折率(空気の場合1.0) n2:導光板の屈折率 この臨界反射角θは導光板を構成する材料、周囲の物質
によって変化し、例えば導光板がアクリル樹脂(屈折率
=1.49)、周囲が空気である場合、臨界反射角θは
約42度となる。このような条件である場合、導光板5
内の光束のうち導光板と空気との界面に当たる光束の角
度θ1が臨界反射角42度を超える光束は全て全反射
し、導光板5表面が平滑でかつ平板状である場合、この
θ1が変化することはなく、導光板内で全反射を繰り返
すこととなり、導光板表面から光束が出射することはな
い。
Θ = sin −1 (n1 / n2) n1: ambient refractive index (1.0 in the case of air) n2: refractive index of light guide plate The critical reflection angle θ is a material constituting the light guide plate and surrounding substances. For example, when the light guide plate is an acrylic resin (refractive index = 1.49) and the surroundings are air, the critical reflection angle θ is about 42 degrees. Under such conditions, the light guide plate 5
Among the light fluxes in the above, all the light fluxes whose angle θ1 hitting the interface between the light guide plate and the air exceeds the critical reflection angle of 42 degrees are totally reflected, and when the surface of the light guide plate 5 is smooth and flat, this θ1 changes. Therefore, total reflection is repeated in the light guide plate, and no light flux is emitted from the light guide plate surface.
【0040】このようなことから、導光板5がアクリル
樹脂板の場合、導光板5内を進行する光束は導光板5の
法線方向に対して42度〜90度の角度で進行してお
り、また、本発明者らによれば、その中でも46〜67
度の角度を有する光束が最も強い。
For this reason, when the light guide plate 5 is an acrylic resin plate, the luminous flux traveling inside the light guide plate 5 travels at an angle of 42 to 90 degrees with respect to the normal direction of the light guide plate 5. According to the present inventors, among them, 46-67
The luminous flux having a degree angle is the strongest.
【0041】しかしながら、導光板5上に微小立体3が
光学的に密着している場合、微小立体3と導光板5の屈
折率差が0に近くなり、導光板5内で全反射を繰り返し
ていた光束のうち、導光板5と微小立体3の界面に当た
る光束33は全反射することができず、図3のように微
小立体3頂部から光学シート内部に光束44として導入
することができる。
However, when the microscopic solid 3 is in close optical contact with the light guide plate 5, the difference in the refractive index between the microscopic solid 3 and the light guide plate 5 becomes close to 0, and total reflection is repeated within the light guide plate 5. Of the luminous fluxes, the luminous flux 33 hitting the interface between the light guide plate 5 and the microscopic solid 3 cannot be totally reflected, and can be introduced as a luminous flux 44 from the top of the microscopic solid 3 into the optical sheet as shown in FIG.
【0042】このように導光板5内からシート内部に入
射する光束44は、前述した通り、導光板5がアクリル
板である場合42度以上の光束であり、単にこのような
導光板5の法線方向に対して深い角度を有する光束をシ
ート内部に取り込み、単位レンズ1により指向化をしよ
うとする場合、図3のように対応する単位レンズの位置
が遠くなり、その設計が困難なものとなるばかりか、高
い指向性を得ようとすればレンズの配列ピッチが大きく
なりがちとなり、さらには堀の深いレンズすなわち集光
点の短いレンズが必要となるため、精細性、均一性など
の点から劣るものである。
As described above, the light beam 44 incident from the inside of the light guide plate 5 to the inside of the sheet is a light beam of 42 degrees or more when the light guide plate 5 is an acrylic plate. When a light beam having a deep angle with respect to the line direction is taken into the sheet and the light is directed by the unit lens 1, the position of the corresponding unit lens becomes distant as shown in FIG. Not only that, in order to obtain high directivity, the arrangement pitch of the lenses tends to be large, and furthermore, a lens with a deep moat, that is, a lens with a short focusing point, is required, so that points such as fineness and uniformity are required. Is inferior to
【0043】そこで本発明では、図4のように、導光板
5からシート内部に入射する光束を、微小立体3壁面で
導光板5の法線方向に一度以上全反射させ、該全反射し
た光束55を単位レンズの集光経路と一致させる方法が
適用される。このことにより前記問題が解消され、さら
にその全反射後の光束の出射角、すなわち微小立体3の
傾斜角θ2を調整することで、単位レンズ1の幅を狭く
することが可能となる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 4, the light beam entering the inside of the sheet from the light guide plate 5 is totally reflected at least once in the normal direction of the light guide plate 5 on the three walls of the three-dimensional body. A method of matching 55 with the light collecting path of the unit lens is applied. This solves the above-mentioned problem, and the width of the unit lens 1 can be reduced by adjusting the emission angle of the light beam after the total reflection, that is, the inclination angle θ2 of the microscopic solid 3.
【0044】このような特性を得るために、本発明の微
小立体3は少なくとも1つの側面が20〜40度に調整
され、光学シートの法線方向に垂直な断面において、該
微小立体の断面形状は略台形状のものである。これは、
上記角度θ2が前記範囲未満では前記42度以上の光束
のうち浅い角度でシート内に入射する光束は、微小立体
3壁面で全反射することができにくくなるばかりか、全
反射した後の光束が導光板5の法線方向から大きくずれ
るため、前述した問題と同じ問題が発生するためであ
る。また該傾斜角θ2が前記範囲を超える場合は、全反
射後の光束の広がり角が大きくなるため、対応する単位
レンズ5の幅を大きくしなければならないという問題が
起こるため好ましくない。
In order to obtain such characteristics, at least one side surface of the microscopic solid 3 of the present invention is adjusted to 20 to 40 degrees, and the cross-sectional shape of the microscopic solid in a cross section perpendicular to the normal direction of the optical sheet. Has a substantially trapezoidal shape. this is,
When the angle θ2 is less than the above range, the light flux incident on the sheet at a shallow angle out of the light flux of 42 degrees or more becomes difficult to be totally reflected by the three-dimensional three-dimensional wall surface, and the light flux after the total reflection becomes This is because the same problem as described above occurs because the light guide plate 5 is largely displaced from the normal direction. If the angle of inclination θ2 exceeds the above range, the divergence angle of the light beam after total reflection becomes large, and the width of the corresponding unit lens 5 must be increased, which is not preferable.
【0045】前記微小立体3壁面で全反射した光束を、
光学シートを構成する単位レンズ1により、有効に指向
化するためには、図5のように、単位レンズ1のレンズ
形成面から入射する平行光11、すなわちシートの法線
方向からシートに入射する光束の集光経路内に前記微小
立体3の傾斜の付けられた面の一部が含まれるように配
置されていること、さらには該傾斜の付けられた面全て
が該集光経路内に含まれていることが好ましい。このよ
うな配置とすることで、微小立体3から導入され、壁面
で全反射した光束を単位レンズ1によりシートの法線に
絞り込んで出射させることが可能となる。
The luminous flux totally reflected by the three walls of the three-dimensional body is
In order to effectively direct light by the unit lens 1 constituting the optical sheet, as shown in FIG. 5, parallel light 11 entering from the lens forming surface of the unit lens 1, that is, entering the sheet from the normal direction of the sheet, as shown in FIG. It is arranged so that a part of the inclined surface of the microscopic solid 3 is included in the light-condensing path, and all the inclined surfaces are included in the light-condensing path. It is preferred that With such an arrangement, the light beam introduced from the microscopic solid 3 and totally reflected on the wall surface can be narrowed by the unit lens 1 to the normal line of the sheet and emitted.
【0046】本発明で微小立体3の高さaは、微小立体
3の断面において該微小立体が透明基板2に接する辺を
下底としたとき、微小立体3の上底長さbの2倍以上で
あり、さらには2.5倍以上、さらには3倍以上である
ことが好ましい。これは、該高さaが前記範囲未満では
導光板からシート内に入射する光束全てを微小立体壁面
で全反射させることがしにくくなり、指向性が低下して
しまうためである。また該高さaは上底長さbの10倍
以下、さらには8倍以下であることが薄型という点から
好ましい。
In the present invention, the height a of the microscopic solid 3 is twice the upper base length b of the microscopic solid 3 when the side of the microscopic solid 3 in contact with the transparent substrate 2 is the lower base. It is preferably at least 2.5 times, more preferably at least 3 times. This is because if the height a is less than the above range, it is difficult to totally reflect all the light beams incident from the light guide plate into the sheet on the minute three-dimensional wall surface, and the directivity is reduced. The height a is preferably 10 times or less, more preferably 8 times or less the length b of the upper base, from the viewpoint of thinness.
【0047】また本発明で単位レンズ幅cは、微小立体
上底長さbの4〜20倍であり、さらには4〜15倍で
あることが好ましい。これは、単位レンズ幅cが前記範
囲未満では微小立体3からシート内に導入され、微小立
体3壁面で全反射した光束を対応する単位レンズ1に当
てることがしにくくなり、光の利用効率が低下するため
で、また前記範囲を超えると目視によりレンズの配列が
観察され、精細性の点で劣るためである。
In the present invention, the unit lens width c is 4 to 20 times, and more preferably 4 to 15 times, the length b of the microscopic upper base. This is because if the unit lens width c is less than the above range, it is difficult for the light beam totally introduced from the microscopic solid 3 to enter the sheet from the microscopic solid 3 and hit the corresponding unit lens 1 and the light use efficiency is reduced. The reason for this is that the lens arrangement decreases visually, and when it exceeds the above range, the arrangement of the lenses is visually observed, resulting in poor definition.
【0048】本発明の光学シートを、微小立体上底と透
明な導光板5上に光学的に密着させたような指向性面状
光源として使用する場合、微小立体上底と導光板5との
密着した界面幅bは30μm以下とすることが輝度斑を
抑える点から好ましい。ここでいう輝度斑とは、例えば
導光板5と微小立体3の密着した界面幅が前記範囲を超
える場合、線状光源に近い部分の微小立体により多くの
光束が取り込まれ、線状光源が配置された付近は極めて
高い輝度が得られるが、線状光源から遠ざかるにつれ微
小立体内部に取り込むことができる光量が減ってしま
い、輝度が低下することをいう。しかし、上記界面幅が
極端にせますぎると、輝度斑の発生は起こりにくくなる
が、微小立体内部に取り込む光量が小さくなり、全体の
輝度が低下してしまうため、本発明では該幅は1μm以
上、さらには3μm以上とすることが好ましい。ここで
いう「微小立体と導光板の密着した界面の幅」とは、線
状光源に対し垂直な線における、微小立体と導光板の密
着した界面の幅をいう。
When the optical sheet of the present invention is used as a directional planar light source in which the optical base is optically adhered to the transparent bottom and the transparent light guide plate 5, the light guide plate 5 and the transparent base are connected to each other. It is preferable that the interface width b is 30 μm or less from the viewpoint of suppressing uneven brightness. The luminance unevenness here means that, for example, when the interface width between the light guide plate 5 and the microscopic solid 3 that is in close contact exceeds the above range, more light flux is taken into the microscopic solid near the linear light source, and the linear light source is arranged. Although extremely high luminance can be obtained in the vicinity of the light source, the amount of light that can be taken into the microscopic solid decreases as the distance from the linear light source increases, and the luminance decreases. However, if the interface width is too narrow, the occurrence of luminance unevenness is unlikely to occur, but the amount of light taken into the microscopic solid becomes small and the overall luminance is reduced. Therefore, in the present invention, the width is 1 μm or more. And more preferably 3 μm or more. Here, the “width of the interface between the microscopic solid and the light guide plate” refers to the width of the interface between the microscopic solid and the light guide plate in a line perpendicular to the linear light source.
【0049】光学シートの微小立体部分のみを導光板表
面に密着させる方法としては、各種粘着剤および/また
は接着剤(以下、総称して「接着剤等」という)により
貼り付ける方法が適用できる。この場合、あらかじめ導
光板表面の全面に接着剤等を塗布しておき、光学シート
を貼り付ける方法や、光学シートの微小突起を粘着性お
よび/または接着性のある樹脂で構成しておく方法、あ
るいは光学シートの微小突起部分のみに接着剤等を塗布
して導光板に貼り付ける方法などが好ましく用いられ
る。
As a method of adhering only the microscopic three-dimensional portion of the optical sheet to the surface of the light guide plate, a method of sticking with various adhesives and / or adhesives (hereinafter, collectively referred to as “adhesives”) can be applied. In this case, a method in which an adhesive or the like is applied to the entire surface of the light guide plate in advance, and an optical sheet is attached, or a method in which minute projections of the optical sheet are formed of an adhesive and / or adhesive resin, Alternatively, a method in which an adhesive or the like is applied only to the minute projections of the optical sheet and is attached to the light guide plate is preferably used.
【0050】本発明の単位レンズの配列を構成する材料
としては、少なくとも可視光に透明な物質であれば特に
限定されるものではなく、ガラス、各種プラスチック材
料などが挙げられるが、加工性などの点からプラスチッ
ク材料が好ましく使用される。該プラスチック材料とし
てはポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、
エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹
脂およびこれらの混合物などが挙げられるが、これらに
限定されるものではなく、粘度などの取り扱い性、屈折
率などの光学特性などを考慮して適宜選択する。また、
単位レンズが非常に微細である場合、紫外線硬化性樹脂
も好ましく用いられる。
The material constituting the arrangement of the unit lenses of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance transparent to at least visible light, and examples thereof include glass and various plastic materials. From the point of view, plastic materials are preferably used. As the plastic material, polyester resin, acrylic resin, urethane resin,
Examples thereof include an epoxy resin, a polycarbonate resin, a polystyrene resin, and a mixture thereof, but are not limited thereto, and may be appropriately selected in consideration of handleability such as viscosity, optical characteristics such as refractive index, and the like. Also,
When the unit lens is very fine, an ultraviolet curable resin is also preferably used.
【0051】単位レンズの配列を成形する方法として
は、金型による製造、フォトリソグラフィー法およびそ
の応用による製造などが挙げられるが、生産性等の点か
ら金型による製造が最も好ましい。このとき使用される
マイクロレンズ形成用材料として紫外線硬化型樹脂、熱
硬化型樹脂、熱可塑性樹脂など適宜選んで使用できる
が、短時間での硬化が可能で、設備面でも簡便である紫
外線硬化型樹脂を用いる方法が最も好ましい。
Examples of the method of forming the arrangement of the unit lenses include a method using a mold, a method using photolithography and its application, and the method using a mold is most preferable in terms of productivity and the like. At this time, a UV-curable resin, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like can be appropriately selected and used as a material for forming a microlens, but it can be cured in a short time, and is easy in equipment. The method using a resin is most preferable.
【0052】本発明の微小立体を成形する方法として
は、求める形状が刻印された金型を用い、該金型に前記
樹脂を充填し、あらかじめ前記方法により形成したマイ
クロレンズ群のレンズ形成面とは反対側の面に、正確に
位置合わせして硬化せしめる方法が挙げられるが、この
方法は例えばマイクロレンズ群を構成する単位レンズの
配列ピッチが小さい場合、その位置合わせには限界があ
る。
As a method of forming a micro three-dimensional object of the present invention, a mold having a desired shape stamped thereon is used, the mold is filled with the resin, and a lens forming surface of a microlens group formed in advance by the method is used. Although there is a method of accurately aligning and curing the surface on the opposite side, this method has a limitation in the case where the arrangement pitch of the unit lenses constituting the micro lens group is small, for example.
【0053】そこで本発明は、透明基板の片面に予め求
めるマイクロレンズ群を形成し、他方の面に硬化エネル
ギー線により硬化する透明な光硬化性樹脂を塗布または
積層し、マイクロレンズ群形成面側から硬化エネルギー
線を露光し、単位レンズの集光集光領域に相当する部位
を硬化せしめ、未硬化部分を溶解除去する方法を採用し
ている。
Therefore, according to the present invention, a desired microlens group is formed in advance on one surface of a transparent substrate, and a transparent photocurable resin which is cured by a curing energy beam is applied or laminated on the other surface, and the microlens group formation surface side is formed. A method is employed in which a hardening energy beam is exposed to light to harden a portion corresponding to the condensing and condensing region of the unit lens, and an uncured portion is dissolved and removed.
【0054】本発明で微小立体成形用として好ましく使
用される光硬化性樹脂とは、少なくとも1個以上の官能
基を含有するモノマーおよび/またはプレポリマーを主
成分とするものであるが、用いる硬化エネルギー線が紫
外線である場合には、該主成分の他に硬化エネルギー線
を照射することにより、イオンまたはラジカルを発生す
る物質、いわゆる光重合開始剤を添加する。上記の主成
分は、塗料全成分中に50%以上、さらには60%以上
含有する物質とすることが好ましい。
The photo-curable resin preferably used for micro three-dimensional molding in the present invention is mainly composed of a monomer and / or a prepolymer containing at least one functional group. When the energy rays are ultraviolet rays, a substance that generates ions or radicals by irradiating a curing energy ray in addition to the main component, a so-called photopolymerization initiator is added. It is preferable that the above-mentioned main component is a substance containing at least 50%, more preferably at least 60%, of all components of the paint.
【0055】ここでいう官能基とは、ビニル基、カルボ
キシル基、水酸基などの反応性の原因となる原子団また
は結合様式をいうが、本発明は硬化エネルギー線を照射
して樹脂組成物を硬化せしめるという点から、アクリロ
イル基などのビニル基を有するものが硬化性などの点か
ら好ましく使用される。
The term "functional group" as used herein means an atomic group or a bonding mode, such as a vinyl group, a carboxyl group, or a hydroxyl group, which causes reactivity. In the present invention, the resin composition is cured by irradiation with a curing energy ray. From the viewpoint of stiffness, those having a vinyl group such as an acryloyl group are preferably used in terms of curability and the like.
【0056】このようなアクリロイル基を有するモノマ
ーは、公知のものから適宜選んで使用でき特に限定され
るものではないが、代表例を挙げるなら2−エチルヘキ
シルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、テトラヒド
ロフリールおよびその誘導体のアクリレートなどの単官
能のもの、ジシクロペンテニルアクリレート、1,3−
ブタンジオールジアクリレート、1,4−ブタンジオー
ルジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリ
レート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエ
チレングリコールジアクリレート、ヒドロキシピバリン
酸エステルネオペンチルグリコールおよびその誘導体の
ジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレ
ート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレートな
どの2官能のもの、トリメチロールプロパントリアクリ
レート、ペンタエリストールトリアクリレート、ジペン
タエリストールヘキサアクリレートなどの3官能以上の
ものがある。
The monomer having such an acryloyl group can be appropriately selected from known ones, and is not particularly limited. Examples thereof include 2-ethylhexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, and 2-hydroxyethyl acrylate. Monofunctional ones such as propyl acrylate, acrylates of tetrahydrofuryl and its derivatives, dicyclopentenyl acrylate, 1,3-
Butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, diethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, hydroxypivalic acid ester neopentyl glycol and its derivatives diacrylate, tripropylene glycol diacrylate There are bifunctional compounds such as acrylate and dimethylol tricyclodecane diacrylate, and trifunctional or higher compounds such as trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, and dipentaerythrol hexaacrylate.
【0057】上記モノマーの中でも3官能以下のもの
が、硬化後の膜硬度はHB以下となるものが多く可撓性
が優れている、架橋密度が小さく低体積収縮率のものが
多く、耐カール性が優れているなどという点から好まし
く使用される。
Among the above-mentioned monomers, those having trifunctionality or less, many of which have a film hardness after curing of not more than HB, are excellent in flexibility, many have a low crosslink density and low volume shrinkage, and are resistant to curling. It is preferably used because it has excellent properties.
【0058】本発明では上記モノマーの他に、プレポリ
マーを前記モノマーと併用して使用する場合が多い。本
発明で使用されるプレポリマーもモノマー同様特に限定
されるものではないが、ポリエステルアクリレート、エ
ポキシアクリレート、ウレタンアクリレートなどで代表
されるものであり、低体積収縮、可撓性などの理由から
3官能以下、好ましくは2官能または3官能のものが使
用される。
In the present invention, in addition to the above monomers, a prepolymer is often used in combination with the above monomers. The prepolymer used in the present invention is not particularly limited as well as the monomer, but is represented by polyester acrylate, epoxy acrylate, urethane acrylate, etc., and is trifunctional for reasons of low volume shrinkage and flexibility. Hereinafter, a bifunctional or trifunctional one is preferably used.
【0059】本発明でいう硬化エネルギー線とは可視光
線、紫外線、電子線などがあるが、樹脂の汎用性、作業
性、設備面の点から紫外線が最も好ましく適用される。
The curing energy rays referred to in the present invention include visible rays, ultraviolet rays, electron beams and the like, and ultraviolet rays are most preferably applied from the viewpoint of resin versatility, workability and equipment.
【0060】硬化エネルギー線が紫外線の場合、上記モ
ノマー、プレポリマーの他に、紫外線を照射することに
よりイオンまたはラジカルを発生する物質、すなわち光
重合開始剤を添加することになる。
When the curing energy rays are ultraviolet rays, a substance which generates ions or radicals upon irradiation with ultraviolet rays, that is, a photopolymerization initiator, is added in addition to the monomers and prepolymers.
【0061】本発明で使用される光重合開始剤は特に限
定されるものではないが、代表例を挙げるならアセトフ
ェノン系、ベンゾフェノン系、ミヒラーケトン系、ベン
ジル系、ベンゾイン系、ベンゾインエーテル系、ベンジ
ルジメチルケタール系、ベンゾインベンゾエート系、α
−アシロキシムエステル系等のカルボニル化合物、テト
ラメチルチウラムモノサルファイド、チオキサントン類
等の硫黄化合物、2,4,6−トリメチルベンゾイルジ
フェニルフォスフィンオキシド等の燐化合物等が挙げら
れ、これら単独あるいは2種以上混合して使用される。
The photopolymerization initiator used in the present invention is not particularly limited, but typical examples thereof include acetophenone, benzophenone, Michler's ketone, benzyl, benzoin, benzoin ether, benzyldimethyl ketal. System, benzoin benzoate system, α
Carbonyl compounds such as -acyloxime esters, sulfur compounds such as tetramethylthiuram monosulfide and thioxanthone, and phosphorus compounds such as 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide. These may be used alone or in combination. Used mixed.
【0062】本発明において上記光重合開始剤の添加量
は、モノマーおよび/またはプレポリマー成分100重
量部に対して、0.1〜20重量部、さらには0.5〜
15重量部であることが好ましい。光重合開始剤が前記
範囲未満では硬化性が低くなり、また前記範囲を超える
と硬化後ブリードアウトするという問題が起こるため好
ましくない。
In the present invention, the photopolymerization initiator is added in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the monomer and / or prepolymer component.
It is preferably 15 parts by weight. If the photopolymerization initiator is less than the above range, the curability will be low, and if the photopolymerization initiator exceeds the above range, bleed out after curing will occur, which is not preferable.
【0063】また本発明においては樹脂組成物の硬化
前、硬化中さらには硬化後の樹脂あるいは硬化膜の物
性、特性を制御する目的で各種添加剤を使用してもよ
い。
In the present invention, various additives may be used before, during and after the curing of the resin composition or for the purpose of controlling the physical properties and properties of the cured resin or cured film.
【0064】ここで硬化前の特性、物性を制御する物質
としては、塗料安定化剤(ゲル化防止、硬化防止)、増
粘剤(塗工性向上)などがある。
Here, as a substance for controlling the properties and physical properties before curing, there are a paint stabilizer (anti-gelling, anti-curing), a thickener (improving coating properties) and the like.
【0065】また硬化中の特性を制御する物質として
は、光重合促進剤、吸光剤(両者とも硬化挙動の調整)
などがある。
Materials controlling the properties during curing include photopolymerization accelerators and light absorbers (both of which adjust the curing behavior).
and so on.
【0066】さらに硬化後の膜特性を制御する物質とし
て、可塑剤(可撓性の向上)、紫外線吸収剤(耐光性付
与)などがある。
Further, as a substance for controlling the film properties after curing, there are a plasticizer (improving flexibility), an ultraviolet absorber (imparting light resistance) and the like.
【0067】本発明では前述した通り微小立体の傾斜角
が調整されるが、前記製造方法で微小立体の傾斜角を調
整するためには、硬化エネルギー線を露光する際、被露
光物に傾斜を付けて露光する方法が好ましく採用され
る。またここで露光する硬化エネルギー線は平行光であ
ることがより均一に微小立体を形成できるため好まし
い。前記露光時の傾斜は50度以下、さらには30度以
下、さらには15度以下とすることが好ましい。該角度
が前記範囲を超えると、微小立体が形成されなくなるた
め好ましくない。
In the present invention, the tilt angle of the microscopic solid is adjusted as described above. However, in order to adjust the tilt angle of the microscopic solid by the above-described manufacturing method, when the hardening energy ray is exposed, the tilt of the object to be exposed is increased. And a method of performing exposure. Further, it is preferable that the curing energy beam exposed here is parallel light because a microscopic solid can be more uniformly formed. The inclination at the time of the exposure is preferably 50 degrees or less, more preferably 30 degrees or less, and further preferably 15 degrees or less. If the angle exceeds the above range, it is not preferable because a microscopic solid is not formed.
【0068】[0068]
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限られるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.
【0069】[マイクロレンズの形成]塩素化ポリエス
テルのトリメチロールプロパントリアクリレート40%
溶液(“エベクリル”434:ダイセル・ユーシービー
(株)製)80重量部、ヒドロキシピバリン酸ネオペン
チルグリコールジアクリレート(“カヤラッド”HX2
20:日本化薬(株)製)20重量部に、光重合開始剤
として1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニルケト
ン(“イルガキュアー”184:チバガイギー社製)2
重量部、光重合促進剤としてp−ジメチルアミノ安息香
酸エチルエステル(“カヤキュアー”EPA:日本化薬
(株)製)0.5重量部を添加し、固形分が溶解するま
で攪拌しマイクロレンズ成形用紫外線硬化型樹脂組成物
を得た。
[Formation of microlens] Trimethylolpropane triacrylate of chlorinated polyester 40%
80 parts by weight of a solution (“Ebecryl” 434: manufactured by Daicel UCB), neopentyl glycol diacrylate hydroxypivalate (“Kayarad” HX2)
20: Nippon Kayaku Co., Ltd.) 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl ketone ("Irgacure" 184: Ciba-Geigy) as a photopolymerization initiator in 20 parts by weight
0.5 part by weight of p-dimethylaminobenzoic acid ethyl ester ("Kayacure" EPA: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) as a photopolymerization accelerator and stirring until the solids are dissolved to form a microlens UV curable resin composition was obtained.
【0070】次に求めるマイクロレンズ群形状が刻印さ
れた雌型金型を用意し、該金型に前記樹脂を充填、その
上にポリエステルフィルム(“ルミラー”T90:東レ
(株)製)をのせ、紫外線を照射することにより該樹脂
を硬化せしめ、金型からフィルムを剥離することでマイ
クロレンズ群が形成されたシートを得た。なお得られた
シートのマイクロレンズのピッチおよび集光点距離、ポ
リエステルフィルムの厚みを表1に示した。
Next, a female mold having the desired microlens group shape imprinted thereon is prepared, the resin is filled in the mold, and a polyester film ("Lumirror" T90: manufactured by Toray Industries, Inc.) is placed thereon. Then, the resin was cured by irradiating ultraviolet rays, and the film was peeled from the mold to obtain a sheet on which a microlens group was formed. Table 1 shows the pitch of the microlenses, the focal point distance, and the thickness of the polyester film of the obtained sheet.
【0071】[微小立体の成形]前記モノマー(“カヤ
ラッド”HX220)80重量部、ウレタンアクリレー
ト系オリゴマー(“カヤラッド”UX4101:日本化
薬(株)製)20重量部に前記光重合開始剤(“イルガ
キュアー”184)1重量部、同じく光重合促進剤
(“カヤキュアー”EPA)0.2重量部、さらに光硬
化挙動を制御する目的でベンゾトリアゾール系紫外線吸
収剤(“チヌヴィン”PS:チバガイギー社製)1.5
重量部を添加し、固形分が溶解するまで攪拌することで
微小立体成形用の紫外線硬化型樹脂を得た。
[Shaping of microscopic solid] 80 parts by weight of the monomer ("Kayarad" HX220) and 20 parts by weight of a urethane acrylate oligomer ("Kayarad" UX4101: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) were added to the photopolymerization initiator (" 1 part by weight of Irgacure "184", 0.2 part by weight of a photopolymerization accelerator ("Kayacure" EPA), and a benzotriazole-based ultraviolet absorber ("Tinuvin" PS: manufactured by Ciba Geigy) for the purpose of controlling the photocuring behavior ) 1.5
A part by weight was added, and the mixture was stirred until the solid content was dissolved to obtain an ultraviolet-curable resin for micro three-dimensional molding.
【0072】次に前記シートのマイクロレンズが形成さ
れた面の反対側の面に、求める微小立体の高さ分該樹脂
を塗布し、周囲を窒素置換後、被露光体に6度の傾斜を
付けマイクロレンズ形成面側から550mJ/cm2
露光量で平行な紫外線を照射し、マイクロレンズ集光部
分に相当する該樹脂を硬化せしめ、未硬化部分をメチル
イソブチルケトンにより溶解除去することで光学シート
を得た。
Next, the resin is applied to the surface of the sheet opposite to the surface on which the microlenses are formed, by the height of the desired three-dimensional solid, and after the surroundings are replaced with nitrogen, the object to be exposed is tilted by 6 degrees. By irradiating parallel ultraviolet rays with an exposure of 550 mJ / cm 2 from the microlens forming surface side, the resin corresponding to the microlens condensing part is cured, and the uncured part is dissolved and removed with methyl isobutyl ketone. I got a sheet.
【0073】[形状]前記得られた光学シートの断面を
光学顕微鏡により観察し、微小立体の高さ、傾斜角、頂
部幅などの物性を測定し、結果を表1に示した。またシ
ートの微小立体の傾斜面は、単位レンズの集光経路内に
存在することを計算により確認した。表1から、前記製
造方法により本発明の光学シートが得られていることが
わかる。
[Shape] The cross section of the obtained optical sheet was observed with an optical microscope, and the physical properties such as the height, inclination angle, and top width of the microscopic solid were measured. The results are shown in Table 1. Further, it was confirmed by calculation that the microscopic three-dimensional inclined surface of the sheet exists in the light-collecting path of the unit lens. Table 1 shows that the optical sheet of the present invention was obtained by the above-mentioned production method.
【0074】[指向性面状光源としての評価]透明な導
光板として厚み4mm、縦67mm横81mmの平板状
の透明アクリル板の一つの表面に、前記光学シートの微
小立体頂部を光学的に密着させ本発明の指向性面状光源
用導光板を得た。
[Evaluation as Directional Planar Light Source] A microscopic three-dimensional top of the optical sheet is optically adhered to one surface of a transparent acrylic plate having a thickness of 4 mm, a length of 67 mm and a width of 81 mm as a transparent light guide plate. Thus, a light guide plate for a directional planar light source of the present invention was obtained.
【0075】また、従来の面状光源として、前記アクリ
ル板表面にマット加工を施した導光板上に拡散板をのせ
たものを比較例1、その上にさらにプリズムシートをの
せたものを比較例2として用意した。
As a conventional planar light source, a light guide plate obtained by matting the surface of the acrylic plate and a diffusion plate was placed on Comparative Example 1 and a prism sheet was further placed on the light guide plate was placed on Comparative Example 1. Prepared as 2.
【0076】前記導光板の横2側面に周りを円筒上のリ
フレクターで囲んだ線状光源(1W蛍光ランプ使用)を
配置し他の側面には反射板を装着し、導光板の法線方向
を0度とし線状光源が配置された方向をプラス(+)、
その反対側をマイナス(−)とし出射される光束の角度
別輝度を測定し、最大輝度が観察される角度(ピーク
角)、最大輝度、指向角を表2に示した。
A linear light source (using a 1 W fluorescent lamp) surrounded by a cylindrical reflector is disposed on two lateral sides of the light guide plate, and a reflection plate is mounted on the other side surface. The direction in which the linear light source is arranged is plus (+) with 0 degrees,
The opposite side was defined as minus (-), and the luminance at each angle of the emitted light beam was measured. Table 2 shows the angle at which the maximum luminance was observed (peak angle), the maximum luminance, and the directivity angle.
【0077】表2から本発明の指向性面状光源は、従来
の面状光源に比べ高い指向性を有し、また現在面状光源
の高輝度化、高指向化の手段として最も多く採用されて
いるプリズムシートを装着したものに比べ、極めて高い
指向性、正面輝度を有していることがわかる。
From Table 2, it can be seen that the directional planar light source of the present invention has higher directivity than the conventional planar light source, and is currently most often used as a means for increasing the brightness and the directivity of the planar light source. It can be seen that the device has extremely high directivity and frontal brightness as compared with those provided with the prism sheet.
【0078】[0078]
【表1】 [Table 1]
【表2】 [Table 2]
【0079】[0079]
【発明の効果】従来の面状光源の消費電力をあげること
なく、導光板上に貼り付けるだけで効率的に光線を利用
でき、薄く、均一で高指向性、高正面輝度の面状光源が
得られる光学シートとその製造方法を提供することがで
き、このような面状光源は特に光拡散性シート(拡散板
やマイクロレンズアレイシート)を液晶表示装置に装着
することによって拡大された視野角をもつ液晶表示装置
の、正面輝度低下、表示コントラストの低下、画像の滲
み等の問題を補償するために有効な指向性面状光源を提
供できる。
According to the present invention, a light source can be efficiently used by simply pasting it on a light guide plate without increasing the power consumption of the conventional surface light source, and a thin, uniform, high directivity, high front luminance light source can be obtained. The resulting optical sheet and the method of manufacturing the same can be provided. Such a planar light source can be provided, particularly, by expanding a viewing angle by attaching a light diffusing sheet (diffusion plate or microlens array sheet) to a liquid crystal display device. The present invention can provide a directional planar light source that is effective for compensating for problems such as a decrease in front luminance, a decrease in display contrast, and blurring of an image in a liquid crystal display device having the above.
【0080】さらには正面方向からの観察する場合が多
い液晶表示装置、例えばパソコン、カーナビ、ゲーム、
パチンコ向けの液晶表示装置に有効な低消費電力で正面
輝度の高いの指向性面状光源を提供できる。
Further, a liquid crystal display device often observed from the front direction, such as a personal computer, a car navigation system, a game,
A directional planar light source with low power consumption and high front luminance, which is effective for a liquid crystal display device for pachinko machines, can be provided.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の光学シートを構成する単位レンズ形状
を説明するための模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the shape of a unit lens constituting an optical sheet of the present invention.
【図2】本発明の光学シートの用途の一例である。FIG. 2 is an example of use of the optical sheet of the present invention.
【図3】本発明の光学シートを構成する微小立体から光
束を導入する方法の一例である。
FIG. 3 is an example of a method for introducing a light beam from a microscopic solid constituting an optical sheet of the present invention.
【図4】単位レンズ配置位置の一例を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a unit lens arrangement position.
【図5】本発明の光学シートの理想形状を説明するため
の模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining an ideal shape of the optical sheet of the present invention.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1:単位レンズ 2:透明基板 3:微小立体 4:単位レンズのレンズ形成面側から入射する平行光の
集光点 5:導光板 6:線状光源 7:リフレクター 11:マイクロレンズ形成面側から入射する平行光 22:導光板内を進行する光束 33:微小立体内に侵入する光束 44:微小立体内に導入された光束 55:微小立体と空気との界面で全反射した光束 a:微小立体高さ b:微小立体上底長さ c:単位レンズ幅 θ1:導光板内を進行する光束の角度 θ2:微小立体の面の傾斜角
1: unit lens 2: transparent substrate 3: microscopic solid 4: focus point of parallel light incident from the lens forming surface side of the unit lens 5: light guide plate 6: linear light source 7: reflector 11: from micro lens forming surface side Incident parallel light 22: Light flux traveling in the light guide plate 33: Light flux entering the microscopic solid 44: Light flux introduced into the microscopic solid 55: Light flux totally reflected at the interface between the microscopic solid and air a: Microscopic solid Height b: Length of the bottom of the microscopic solid c: Unit lens width θ1: Angle of the light beam traveling in the light guide plate θ2: Inclination angle of the surface of the microscopic solid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530 G09F 9/00 327 G09F 9/00 327Z ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI G02F 1/1335 530 G02F 1/1335 530 G09F 9/00 327 G09F 9/00 327Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】透明基板の片面が単位レンズが配列された
    マイクロレンズ面であり、該透明基板を挟んで該単位レ
    ンズの反対側の面に該単位レンズに一対一で対応する微
    小立体の配列が形成された光学シートであって、該微小
    立体がその少なくとも1つの側面が20〜40度の角度
    を有する高さ方向に対して幅が狭くなる形状であり、光
    学シートの法線方向に垂直な断面において、該微小立体
    の断面形状が略台形であり、該断面において該微小立体
    が前記透明基板に接する辺を下底としたとき、高さaが
    上底の長さbの2倍以上であり、該微小立体に対応する
    単位レンズ幅cが上底の長さbの4〜20倍であり、透
    明基板の厚みdが50μm以下であることを特徴とする
    光学シート。
    1. One side of a transparent substrate is a microlens surface on which unit lenses are arranged, and a micro three-dimensional arrangement corresponding to the unit lenses on a one-to-one basis on a surface opposite to the unit lenses across the transparent substrate. Wherein the microscopic solid has a shape in which at least one side surface has a width narrower in a height direction having an angle of 20 to 40 degrees, and is perpendicular to a normal direction of the optical sheet. When the cross section of the microscopic solid is substantially trapezoidal in the cross section and the side where the microscopic solid contacts the transparent substrate in the cross section is the lower base, the height a is at least twice the length b of the upper base. Wherein the unit lens width c corresponding to the microscopic solid is 4 to 20 times the length b of the upper base, and the thickness d of the transparent substrate is 50 μm or less.
  2. 【請求項2】前記単位レンズの幅cが200μm以下で
    あることを特徴とする請求項1に記載の光学シート。
    2. The optical sheet according to claim 1, wherein the width c of the unit lens is 200 μm or less.
  3. 【請求項3】前記単位レンズのマイクロレンズ面側から
    光学シートの法線方向に入射する平行光の集光領域内
    に、該微小立体の傾斜を有する面が含まれていることを
    特徴とする請求項1または2に記載の光学シート。
    3. A microscopic three-dimensional inclined surface is included in a converging area of parallel light incident from the microlens surface side of the unit lens in the normal direction of the optical sheet. The optical sheet according to claim 1.
  4. 【請求項4】透明基板の片面に単位レンズが配列された
    マイクロレンズ群を形成し、上記透明基板の反対側の面
    に透明な硬化エネルギー線により硬化する樹脂組成物を
    塗布または積層し、マイクロレンズ群が形成された面側
    から硬化エネルギー線を露光することにより、前記樹脂
    組成物の単位レンズ集光領域に相当する部位を硬化せし
    め、未硬化部分を溶解除去することを特徴とする光学シ
    ートの製造方法。
    4. A microlens group in which unit lenses are arranged on one surface of a transparent substrate, and a resin composition which is cured by a transparent curing energy beam is applied or laminated on the surface on the opposite side of the transparent substrate. By exposing a curing energy ray from the surface side on which the lens group is formed, a portion corresponding to the unit lens converging region of the resin composition is cured, and an uncured portion is dissolved and removed. Manufacturing method.
  5. 【請求項5】前記硬化エネルギー線を露光する際、被露
    光体に傾斜を付け、該傾斜角を調整することにより、得
    られる微小立体の傾斜角を制御することを特徴とする請
    求項4に記載の光学シートの製造方法。
    5. The method according to claim 4, wherein, when the curing energy beam is exposed, the object to be exposed is inclined, and the inclination angle of the obtained microscopic solid is controlled by adjusting the inclination angle. The production method of the optical sheet described in the above.
  6. 【請求項6】透明な導光板の側面に配された線状光源か
    ら導光板内に導入した光束を、該導光板の少なくとも1
    つの表面から出射させる構造の面状光源において、透明
    基板の片面が単位レンズが配列されたマイクロレンズ面
    であり、該透明基板を挟んで、前記単位レンズの反対側
    の面に該単位レンズに一対一で対応する微小立体の配列
    が形成された光学シートの微小立体の頂部を、導光板の
    表面に光学的に密着させることによって、導光板内部を
    進行していた光束を前記光学シート内に導入し、該光学
    シートの単位レンズにより光束の出射方向に指向性をも
    たせたことを特徴とする指向性面状光源。
    6. A light guide introduced into a light guide plate from a linear light source disposed on a side surface of a transparent light guide plate, at least one of the light guide plates being provided in the light guide plate.
    In a planar light source having a structure in which light is emitted from two surfaces, one surface of the transparent substrate is a microlens surface on which unit lenses are arranged, and a pair of the unit lenses is provided on a surface opposite to the unit lens with the transparent substrate interposed therebetween. The luminous flux traveling inside the light guide plate is introduced into the optical sheet by optically adhering the top of the micro three dimensional surface of the optical sheet on which the corresponding micro three dimensional array is formed to the surface of the light guide plate. A directional planar light source characterized in that the unit lens of the optical sheet has directivity in the direction of light emission.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006091537A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Hitachi Chem Co Ltd Method for manufacturing microlens array, photosensitive resin composition for microlens array, and photosensitive element for microlens array
KR100793092B1 (en) 2006-11-24 2008-01-10 엘지전자 주식회사 Optical film, backlight unit and liquid crystal display device using the same
KR20110021164A (en) * 2009-08-25 2011-03-04 삼성전자주식회사 Backlight assembly and display device having the same
JP4977021B2 (en) * 2005-06-24 2012-07-18 出光興産株式会社 Light diffusing plate and lighting device using the same

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