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JP2009075219A - Optical element, backlight unit using the same, and display device - Google Patents

Optical element, backlight unit using the same, and display device Download PDF

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JP2009075219A
JP2009075219A JP2007242310A JP2007242310A JP2009075219A JP 2009075219 A JP2009075219 A JP 2009075219A JP 2007242310 A JP2007242310 A JP 2007242310A JP 2007242310 A JP2007242310 A JP 2007242310A JP 2009075219 A JP2009075219 A JP 2009075219A
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JP
Japan
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light
optical element
material layer
base material
layer
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Pending
Application number
JP2007242310A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Sakaki
祐一 榊
Hidenori Echizen
秀憲 越前
Akira In
明 殷
Yoshimi Inaba
喜己 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toppan Printing Co Ltd filed Critical Toppan Printing Co Ltd
Priority to JP2007242310A priority Critical patent/JP2009075219A/en
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Abstract

【課題】構成上及び製造の観点から、より製造工程が少ない簡素化された構造を有する光学素子を、表面濡れ性の差を利用して形成することを特徴とする光学素子、バックライトユニット、表示装置、及び光学素子の製造方法を提供する。
【解決手段】光学素子10は、基材層4を有している。基材層4の一方の面に集光機能を有する第1の構造体3が設けられている。基材層4の他方の面に第2の構造体が設けられている。第2の構造体は、光を透過させる透過部1と、光を反射させる反射部2とがパターン化されて構成されている。反射部2は、透過部1の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質が、透過部1が位置していない基材層4の他方の面に塗布され硬化されることで形成されている。
【選択図】図1
An optical element, a backlight unit, characterized in that an optical element having a simplified structure with fewer manufacturing steps is formed by utilizing the difference in surface wettability from the viewpoint of configuration and manufacturing. A display device and a method for manufacturing an optical element are provided.
An optical element has a base layer. A first structure 3 having a light collecting function is provided on one surface of the base material layer 4. A second structure is provided on the other surface of the base material layer 4. The second structure is configured by patterning a transmissive portion 1 that transmits light and a reflective portion 2 that reflects light. The reflection part 2 is formed by applying and curing a liquid substance having no wettability to the surface of the transmission part 1 on the other surface of the base material layer 4 where the transmission part 1 is not located. Has been.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、表示素子、及びこれを用いたバックライトユニット、表示装置に関する。   The present invention relates to a display element, a backlight unit using the same, and a display device.

液晶パネルを利用した液晶表示装置が、携帯電話や個人用携帯情報端末、パーソナルコンピュータ用ディスプレイの画像表示手段だけでなく、家電製品としてのテレビにも幅広く普及してきている。さらには、これまでのカソード・レイ・チューブ(CRT)テレビでは困難であった大画面対応の情報家電の画像表示装置として一般家庭にも普及し、液晶表示装置の利点をより活用させるために、大型化だけでなく、高輝度化、薄型・軽量化に向けた開発も非常に早いスピードで進められてきている。   Liquid crystal display devices using a liquid crystal panel are widely used not only for image display means of mobile phones, personal digital assistants, and personal computer displays, but also for televisions as home appliances. Furthermore, in order to make more use of the advantages of the liquid crystal display device, it has spread to general households as an image display device for information appliances for large screens, which has been difficult with conventional cathode ray tube (CRT) televisions. Developments not only for increasing the size but also for increasing the brightness and reducing the thickness and weight have been proceeding at a very high speed.

このような液晶表示装置では、装置内部に光源を内蔵していることが多く、画像を表示するために必要な明るさを得るために、液晶パネルの背面側に光源を含めたバックライトユニットを配置している。このバックライトユニットに採用されている光源としては、大別して冷陰極管(CCFT)等の光源ランプを、光透過性に優れたアクリル樹脂等からなる平板状の導光板内で多重反射させる「導光板ライトガイド方式」(いわゆる、エッジライト方式)と、導光板を用いない「直下型方式」があり、特に直下型方式は導光板の利用が困難な大型の液晶ディスプレイなどの表示装置に用いられている。   In such a liquid crystal display device, a light source is often built in the device, and in order to obtain the brightness necessary for displaying an image, a backlight unit including the light source is provided on the back side of the liquid crystal panel. It is arranged. The light source employed in this backlight unit is roughly classified into a light guide lamp such as a cold cathode fluorescent lamp (CCFT) which is subjected to multiple reflection within a flat light guide plate made of acrylic resin having excellent light transmittance. There are "light plate light guide method" (so-called edge light method) and "direct type" that does not use a light guide plate. Especially, the direct type is used for display devices such as large liquid crystal displays that are difficult to use the light guide plate. ing.

直下型方式の液晶表示装置としては、図6に示す装置が一般的に用いられている。これにおいては、上部に偏光板41、42に挟まれた液晶パネル43から構成される液晶ユニット40が設けられ、その下面側に、冷陰極管等からなる光源30から射出される光を、拡散フィルム50のような光学シートで拡散させて、液晶パネル43の表示エリアに集光させている。さらには、ランプハウス31に収容された光源30からの光を効率よく照明光として利用するために、光源30の背面には、光反射板32が配置されている。   As the direct liquid crystal display device, the device shown in FIG. 6 is generally used. In this, a liquid crystal unit 40 composed of a liquid crystal panel 43 sandwiched between polarizing plates 41 and 42 is provided on the upper side, and light emitted from a light source 30 comprising a cold cathode tube is diffused on the lower surface side thereof. The light is diffused by an optical sheet such as a film 50 and condensed on the display area of the liquid crystal panel 43. Furthermore, in order to efficiently use the light from the light source 30 accommodated in the lamp house 31 as illumination light, a light reflection plate 32 is disposed on the back surface of the light source 30.

高反射率の光反射板32は、白色顔料である酸化チタン(TiO)粉末を透明な接着剤等の溶液に混合した材料を、所定のパターン、例えばドットパターンにて印刷後、乾燥させて形成したものであり、光を射出面側へ導く役割を担った高輝度化を図るための工夫である。 The light reflection plate 32 having a high reflectance is obtained by printing a material obtained by mixing a titanium oxide (TiO 2 ) powder, which is a white pigment, in a solution such as a transparent adhesive in a predetermined pattern, for example, a dot pattern, and then drying it. It is formed, and is a device for increasing the brightness with the role of guiding light to the exit surface side.

しかしながら、図6に例示する表示装置においては、視野角の制御が拡散フィルム50の拡散性にのみ委ねられていることから、その制御が難しく、ディスプレイの正面方向の中心部は明るく、逆に周辺部に行くほど暗くなるという問題があった。これが、光の利用効率低下の要因となり、液晶画面を横から見たときの輝度低下を招いていた。   However, in the display device illustrated in FIG. 6, since the control of the viewing angle is left only to the diffusibility of the diffusion film 50, the control is difficult, the central portion in the front direction of the display is bright, and conversely the periphery There was a problem of getting darker as I went to the club. This causes a reduction in the light utilization efficiency, resulting in a decrease in luminance when the liquid crystal screen is viewed from the side.

これを解決する一つの方法として、米国3M社の登録商標である輝度強調フィルム(Brightness Enhancement Film:BEF)が広く利用されている。BEFは、図7に示すように、透明基材60上に、断面三角形状の単位プリズム61が一方向に周期的に配列されたフィルムであり、このプリズム61は、光の波長に比較して大きくなっている。BEFは、“軸外(off−axis)”からの光を集光し、この光を視聴者側に向けて“軸上(on−axis)”に方向転換(redirect)、または“リサイクル(recycle)”する機能を有している。ディスプレイの使用時(観察時)に、BEFは、軸外輝度を低下させることによって軸上輝度を増大させる。ここで言う「軸上」とは、視聴者の視覚方向に一致する方向であり、一般的にはディスプレイ画面に対する法線方向(図7中に示す方向F)側である。   As one method for solving this problem, a brightness enhancement film (BEF), which is a registered trademark of 3M USA, is widely used. As shown in FIG. 7, BEF is a film in which unit prisms 61 having a triangular cross section are periodically arranged in one direction on a transparent substrate 60. The prism 61 is compared with the wavelength of light. It is getting bigger. BEF collects light from “off-axis” and redirects it “on-axis” or “recycle” toward the viewer. ) ”Function. When using the display (when observing), the BEF increases the on-axis brightness by reducing the off-axis brightness. Here, “on-axis” is a direction that coincides with the visual direction of the viewer, and is generally the normal direction to the display screen (direction F shown in FIG. 7).

プリズムの反復的アレイ構造が1方向のみの並列では、その並列方向での方向転換、またはリサイクルのみが可能であり、水平および垂直方向の表示光の輝度制御を行なうためには、プリズム群の並列方向が互いに略直交するように、2枚のシートを重ねて組み合わせた構造で用いられている。   When the repetitive array structure of the prisms is arranged in only one direction, the direction can be changed or recycled only in the parallel direction. In order to control the luminance of the display light in the horizontal and vertical directions, the prism groups are arranged in parallel. It is used in a structure in which two sheets are stacked and combined so that the directions are substantially orthogonal to each other.

このBEFの採用により、ディスプレイ設計者が電力消費を低減しながら所望の軸上輝度を達成することができるようになった。BEFに代表されるプリズムの反復的アレイ構造を有する輝度制御部材を、ディスプレイに採用する旨が示されている特許文献としては、特許文献1から3を一例として挙げることができる。
上記のようなBEFを輝度制御部材として用いた光学シートでは、屈折作用によって光源からの光が最終的に制御された角度でフィルムより出射されることにより、視聴者側への光の強度を高めるように制御すること可能となる。
By adopting this BEF, a display designer can achieve a desired on-axis brightness while reducing power consumption. Patent Documents 1 to 3 can be cited as examples of patent documents in which a luminance control member having a repetitive array structure of prisms represented by BEF is adopted for a display.
In the optical sheet using the BEF as a luminance control member as described above, the light from the light source is emitted from the film at a finally controlled angle by refraction, thereby increasing the intensity of light toward the viewer side. It becomes possible to control.

上記のようなBEFを輝度制御部材として用いた光学シートでは、図8に示すように、屈折作用Xによって光源30からの光Lが、最終的には制御された角度φで出射されることにより、視聴者の視覚方向Fの光の強度を高めることができる。しかしながら一方では、反射/屈折作用による光成分Yが、視聴者の視覚方向Vに進むことなく横方向に無駄に出射されることも生じていた。   In the optical sheet using the BEF as a brightness control member as described above, the light L from the light source 30 is finally emitted at a controlled angle φ by the refraction action X as shown in FIG. The light intensity in the visual direction F of the viewer can be increased. On the other hand, however, the light component Y due to the reflection / refraction action is also emitted in the lateral direction without traveling in the visual direction V of the viewer.

従って、BEFを用いた光学シートから出射される光強度分布は、図9に点線Bで示すように、視聴者の視覚方向Fに対する角度が0°における光強度が最も高められる反面、図中横軸に示す±90°近辺の小さな光強度ピークとして示されるように、横方向から無駄に出射される光(サイドローブ)Yも増えてしまうという問題があった。   Therefore, the light intensity distribution emitted from the optical sheet using the BEF has the highest light intensity when the angle with respect to the visual direction F of the viewer is 0 ° as shown by the dotted line B in FIG. As shown as a small light intensity peak around ± 90 ° shown on the axis, there is a problem that the light (side lobe) Y emitted from the lateral direction is increased.

そのため、輝度分布では、±90°近辺の光強度ピークのない滑らかな輝度分布が望ましい。また、軸上輝度のみが過度に向上すると、輝度分布の曲線のピーク幅が著しく狭くなり、視域が極端に限定されることになる。このピーク幅を適度に拡げるためには、プリズムシートとは別部材の光拡散フィルムを新たに併用する必要があるため、部材数の増加を招く要因となっている。   Therefore, the luminance distribution is desirably a smooth luminance distribution having no light intensity peak around ± 90 °. Further, when only the on-axis luminance is excessively improved, the peak width of the luminance distribution curve is remarkably narrowed, and the viewing area is extremely limited. In order to increase the peak width appropriately, it is necessary to newly use a light diffusing film which is a separate member from the prism sheet, which causes an increase in the number of members.

以上のように、これまでの光学シート及び装置では、高輝度、低消費電力等に対する要請に充分に応えられているとは言いがたく、低価格、高輝度、高表示品位で、かつ低消費電力の液晶表示装置を実現できるバックライトユニット及び表示装置の開発が待ち望まれていた。   As described above, it is difficult to say that the conventional optical sheets and devices sufficiently satisfy the demands for high brightness, low power consumption, etc., and are low in price, high brightness, high display quality, and low consumption. Development of a backlight unit and a display device capable of realizing a power liquid crystal display device has been awaited.

これらの問題を解決する方法として、集光機能を有する構造体の裏面側に光反射部位と光透過部位を備えた光学シートがある。これは、集光機能を有する構造体に対応し、光を集光させる部位であるレンズ凸部の裏面側に光透過層を、レンズ凹部に光反射層を設けた光学シートであり、バックライトユニットの光路制御部材として用いる際、拡散板を経由して入ってくる照明光源からの光に対し、光透過層に入る光は外部に出射させ、それ以外の光は該光反射層で光源側に戻す役割を果たしている。該光反射層で戻された光は、光源側の光反射板32などで再度反射され、再び照明光源として光透明層を通って外部へと出射される。このようにして、光反射層によって課題となっていた横方向に出射される利用できなかった光Yを抑制し、照明光源からの光を無駄なく効率良く再利用出来ることが可能となる。この光学シートを示す特許文献としては、特許文献4に例示されているものがある。
特公平1−37801号公報 特開平6−102506号公報 特表平10−506500号公報 特願2007−500652号
As a method for solving these problems, there is an optical sheet having a light reflecting portion and a light transmitting portion on the back side of a structure having a light collecting function. This is an optical sheet corresponding to a structure having a light condensing function, in which a light transmitting layer is provided on the back surface side of a lens convex portion, which is a portion for condensing light, and a light reflecting layer is provided on a lens concave portion. When used as a light path control member of a unit, the light entering the light transmission layer is emitted to the outside with respect to the light from the illumination light source that enters through the diffusion plate, and other light is emitted from the light reflection layer to the light source side. It plays a role to return to. The light returned by the light reflection layer is reflected again by the light reflection plate 32 on the light source side, and is emitted to the outside again through the light transparent layer as an illumination light source. In this way, it is possible to suppress the unusable light Y emitted in the lateral direction, which has been a problem due to the light reflection layer, and to efficiently reuse the light from the illumination light source without waste. Patent documents showing this optical sheet include those exemplified in Patent Document 4.
Japanese Patent Publication No. 1-378001 JP-A-6-102506 Japanese National Patent Publication No. 10-506500 Japanese Patent Application No. 2007-500652

上記特許文献4に例示されている光学シートにおいては、図9に実線Aで示すような光強度分布が得られるものの、光反射層を形成するために、集光機能を有する構造体の裏面に光反射層を転写させるための粘着層を必要としている。また、光反射層を転写させる場合、一度光反射層を剥離フィルム上等に作製する工程が必要となり、構成上及び製造の観点から、より製造工程が少ない簡素化された構造が望まれていた。   In the optical sheet exemplified in Patent Document 4, a light intensity distribution as shown by a solid line A in FIG. 9 is obtained. However, in order to form a light reflecting layer, on the back surface of the structure having a light collecting function. An adhesive layer for transferring the light reflecting layer is required. In addition, when transferring the light reflecting layer, a step of once producing the light reflecting layer on a release film or the like is required, and a simplified structure with fewer manufacturing steps is desired from the viewpoint of configuration and manufacturing. .

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、集光機能を有する構造体に裏面に光透過および光反射構造を形成させる工程において、表面濡れ性の差を利用することを特徴としている。この撥水撥油パターンを利用することで、光反射層を転写させるために必要な粘着層を省くことが可能となり、製造工程数を減らすことに繋がる。また、粘着層を省くことで、現行の光学シートよりも光の透過率を向上させた光学素子を提供することが可能となる。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses a difference in surface wettability in a step of forming a light transmission and light reflection structure on the back surface of a structure having a light collecting function. It is said. By using this water / oil repellent pattern, it is possible to omit the adhesive layer necessary for transferring the light reflecting layer, leading to a reduction in the number of manufacturing steps. Further, by omitting the adhesive layer, it is possible to provide an optical element having improved light transmittance as compared with the current optical sheet.

上記課題を解決するために、本発明は、片側に形成された集光機能を有する構造を利用して、その裏面に表面濡れ性の異なるパターンを形成し、この表面濡れ性の差を活用して光を透過および反射させる構造体を備えた光学素子を提供することであり、これまで必要とされていた粘着層を省くことで光透過率を向上させ、且つ製造工程を大幅に簡略化させることが可能となる特徴を有している。
すなわち、請求項1記載の発明は、基材層と、前記基材層の一方の面に設けられた集光機能を有する第1の構造体と、前記基材層の他方の面に設けられた第2の構造体とを有し、前記第2の構造体は、光を透過させる透過部と、光を反射させる反射部とがパターン化されて構成され、前記反射部は、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質が、前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に塗布され硬化されることで形成されていることを特徴とする光学素子である。
In order to solve the above problems, the present invention uses a structure having a light collecting function formed on one side, forms a pattern with different surface wettability on the back surface, and utilizes this difference in surface wettability. The present invention provides an optical element having a structure that transmits and reflects light, and improves the light transmittance by omitting an adhesive layer that has been required so far, and greatly simplifies the manufacturing process. It has the feature that becomes possible.
That is, the invention according to claim 1 is provided on the other surface of the base material layer, the first structure having a light collecting function provided on one surface of the base material layer, and the other surface of the base material layer. The second structure is configured by patterning a transmissive part that transmits light and a reflective part that reflects light, and the reflective part includes the transmissive part. A liquid substance that does not have wettability with respect to the surface of the substrate is formed by being applied and cured on the other surface of the base material layer where the transmission portion is not located. It is an optical element.

本発明の請求項2は、請求項1に記載の光学素子において、前記透過部は、光硬化型樹脂からなり前記第1の構造体により光が集光される部分に形成されており、前記反射部は、前記光が集光される部分以外の箇所に設けられていることを特徴とする。第1の構造体として、例えば、ストライプ状のシリンドリカルレンズが挙げられる。   According to a second aspect of the present invention, in the optical element according to the first aspect, the transmissive portion is made of a photocurable resin and is formed in a portion where light is collected by the first structure, The reflection part is provided in places other than the part where the light is collected. An example of the first structure is a striped cylindrical lens.

本発明の請求項3は、請求項1または2に記載の光学素子において、前記透過部と前記反射部はストライプ状に形成されていることを特徴とする。
なお、第1の構造体を、例えば、マイクロレンズとした場合、前記透過部と前記反射部を海島構造とすることができる。
本発明の請求項4は、請求項1から請求項3の何れかに記載の光学素子において、前記透過部は、撥水撥油性を有する材料で形成されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the optical element according to the first or second aspect, the transmissive portion and the reflective portion are formed in a stripe shape.
When the first structure is a microlens, for example, the transmission part and the reflection part can have a sea-island structure.
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the first to third aspects, the transmitting portion is formed of a material having water and oil repellency.

本発明の請求項5は、請求項1から請求項4の何れかに記載の光学素子において、前記反射部は、樹脂及び顔料または金属粉体の何れか、またはその組み合わせから形成されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the first to fourth aspects, the reflecting portion is formed of any one of a resin and a pigment, a metal powder, or a combination thereof. Features.

本発明の請求項6は、請求項1から請求項4の何れかに記載の光学素子において、前記反射部は、白色顔料比率を50%以上含む樹脂から構成されることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the first to fourth aspects, the reflecting portion is made of a resin containing a white pigment ratio of 50% or more.

本発明の光学素子の製造方法は、集光機能を有する面から光を照射して、集光機能を有する構造体の反対面に表面濡れ性の異なるパターンを形成し、この表面濡れ性の異なるパターンを利用して、光を透過及び反射させる構造を形成することで光学素子を得るようにした。
すなわち本発明の請求項7は、一方の面に集光機能を有する第1の構造体が設けられた基材層を設け、前記基材層の他方の面の全域に、光透過性を有する光硬化型樹脂を塗布し、前記第1の構造体側から光を照射して前記第1の構造体により光が集光される部分に位置する前記光硬化型樹脂を硬化させると共に未硬化の前記光硬化型樹脂を除去して、前記硬化した光硬化型樹脂により光を透過させる透過部を形成し、前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質を塗布し硬化させることで光を反射させる反射部を形成することを特徴とする光学素子の製造方法である。
The optical element manufacturing method of the present invention irradiates light from a surface having a light collecting function to form a pattern having different surface wettability on the opposite surface of the structure having the light collecting function, and this surface wettability is different. An optical element is obtained by forming a structure that transmits and reflects light using a pattern.
That is, according to claim 7 of the present invention, a base material layer provided with a first structure having a light collecting function is provided on one surface, and the entire area of the other surface of the base material layer is light transmissive. Applying a photocurable resin, irradiating light from the first structure side to cure the photocurable resin located in a portion where the light is collected by the first structure and uncured The light curable resin is removed to form a transmission part that transmits light by the cured photocurable resin, and the surface of the transmission part is formed on the other surface of the base material layer where the transmission part is not located. A reflective part that reflects light is formed by applying and curing a liquid substance that does not have wettability to the optical element.

本発明の請求項8は、請求項1から請求項6の何れかに記載の光学素子において、前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化されていることを特徴とする光路制御部材である。   According to an eighth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the first to sixth aspects, a light diffusing structure having a function of diffusing light in parallel with the base material layer is integrated with the reflecting portion. It is an optical path control member characterized by being formed.

本発明の請求項9は、請求項8に記載の光路制御部材において、前記光拡散構造体は、接着層若しくは粘着層を介して前記反射部に一体化されていることを特徴とする光路制御部材である。   According to a ninth aspect of the present invention, in the optical path control member according to the eighth aspect, the light diffusion structure is integrated with the reflecting portion via an adhesive layer or an adhesive layer. It is a member.

本発明の請求項10は、請求項1から請求項6の何れかに記載の光学素子において、前記基材層の厚さ方向において、前記反射部は前記透過部よりも突出しており、前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化され、前記透過部と前記光拡散構造体との間に空隙が介在していることを特徴とする光路制御部材である。   According to a tenth aspect of the present invention, in the optical element according to any one of the first to sixth aspects, in the thickness direction of the base material layer, the reflection portion protrudes from the transmission portion, and the reflection A light diffusion structure having a function of diffusing light in parallel with the base material layer is integrated in the part, and a gap is interposed between the transmission part and the light diffusion structure. It is an optical path control member.

本発明の請求項11は、光源と、請求項8から請求項10の何れかに記載の光路制御部材とを備えることを特徴とするバックライトユニットである。
本発明の請求項12は、画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、請求項11記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする表示装置である。
An eleventh aspect of the present invention is a backlight unit comprising a light source and the optical path control member according to any one of the eighth to tenth aspects.
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a display device comprising: an image display element that defines a display image according to transmission / shading in pixel units; and the backlight unit according to the eleventh aspect.

本発明により、これまでの光学シートに比べ、光の透過率を向上させた光学素子を提供でき、さらには、製造工程を削減することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical element with improved light transmittance as compared with conventional optical sheets, and it is possible to reduce the number of manufacturing steps.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、図1から図5は、本実施形態による光学素子及び光路制御部材の構成およびその利用形態を示す断面概略図の一例であり、各部位の縮尺または比率は実際とは一致しない。
(第1の実施形態)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 to FIG. 5 are examples of schematic cross-sectional views showing the configuration of the optical element and the optical path control member according to the present embodiment and their usage, and the scale or ratio of each part does not match the actual.
(First embodiment)

図1及び図2は、この発明に係る実施形態の概要を示している。図1及び図2に示すように、この実施形態の光学素子10は、基材層4の厚さ方向の一方の面に、集光機能を有する構造3が設けられ、基材層4の厚さ方向の他方の面に、光を透過させる撥水撥油材料層1と、光を光源側に反射する層2とが設けられて構成されている。
本実施の形態では、撥水撥油材料層1が、特許請求の範囲の「透過部」に相当しており、撥水撥油材料層1は、撥水撥油性を有する材料で形成されている。
また、光を光源側に反射する層2が、特許請求の範囲の「反射部」に相当しており、構造3が、特許請求の範囲の「第1の構造体」に相当しており、撥水撥油材料層1と光を光源側に反射する層2とにより特許請求の範囲の「第2の構造体」が構成されている。
1 and 2 show an outline of an embodiment according to the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the optical element 10 of this embodiment is provided with a structure 3 having a light collecting function on one surface in the thickness direction of the base material layer 4, and the thickness of the base material layer 4. On the other surface in the vertical direction, a water / oil repellent material layer 1 that transmits light and a layer 2 that reflects light toward the light source are provided.
In the present embodiment, the water / oil repellent material layer 1 corresponds to the “transmission part” in the claims, and the water / oil repellent material layer 1 is formed of a material having water / oil repellency. Yes.
The layer 2 that reflects light toward the light source corresponds to the “reflecting portion” in the claims, and the structure 3 corresponds to the “first structure” in the claims. The water / oil repellent material layer 1 and the layer 2 that reflects light toward the light source constitute a “second structure” in the claims.

集光機能を有する構造3は、光源からの光を撥水撥油材料層1と基材層4を介して外部に集光出射させる機能を有する形状であり、図1に示すようなストライプ状のシリンドリカルレンズに代表される形状に規則性があるもの、または図2に示すようなマイクロレンズに代表されるレンズ径や配置が異なるものが一例として挙げられる。なお、この集光形状は半円柱状に限定されるものではない。   The structure 3 having a condensing function is a shape having a function of condensing and emitting light from a light source to the outside through the water / oil repellent material layer 1 and the base material layer 4, and has a stripe shape as shown in FIG. Examples thereof include those having regular shapes represented by cylindrical lenses, or those having different lens diameters and arrangements represented by microlenses as shown in FIG. In addition, this condensing shape is not limited to a semi-cylindrical shape.

集光機能を有する構造3は、光を透過する加工可能な材料からなり、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリメチルメタクリレート系樹脂、シクロオレフィンポリマー系樹脂等を用いて、押し出し成形法、射出成型法、あるいは熱プレス成型法によって形成する事が出来る。また、UVや放射線硬化型の樹脂を用いて成形することも可能である。なお、UVや放射線で硬化する材料を含む樹脂を複数混ぜて用いることでも良い。   The structure 3 having a light collecting function is made of a processable material that transmits light, and uses an extrusion molding method, an injection method using a polyethylene terephthalate resin, a polycarbonate resin, a polymethyl methacrylate resin, a cycloolefin polymer resin, or the like. It can be formed by a molding method or a hot press molding method. It is also possible to mold using UV or radiation curable resin. Note that a plurality of resins containing a material that can be cured by UV or radiation may be mixed and used.

また、撥水撥油層1を形成する側の面形状は、図1及び図2に示すような平坦な形状に限定されるものではなく、所定の凹凸または一定の形状等が成形されていても良い。この場合、凹部にのみ撥水撥油材料層1を形成し、凸部に光を反射させる構造2を設けることでも良く、また、凸部に事前に撥水撥油層を形成して、凹部に光反射層を形成する際に凸部に光反射層が形成されないようにすることで光を透過させる層と反射させる層を作製することが出来る。   Further, the surface shape on the side on which the water / oil repellent layer 1 is formed is not limited to a flat shape as shown in FIGS. 1 and 2, and a predetermined unevenness or a certain shape may be formed. good. In this case, the water / oil repellent material layer 1 may be formed only in the concave portion, and a structure 2 for reflecting light may be provided on the convex portion. Alternatively, the water / oil repellent layer may be formed in advance on the convex portion, When the light reflecting layer is formed, a layer that transmits light and a layer that reflects light can be manufactured by preventing the light reflecting layer from being formed on the convex portion.

基材層4は、集光機能を有する構造体3を作製する際の基材を担い、製造上基材層4上に上記記載の工法で集光機能を有する構造体3を形成する。基材層3に用いられる材料は、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリカーカーボネート系樹脂のような透明性の高い樹脂を一例として挙げることが出来る。また、この基材層4は、集光機能を有する構造3と同じ材料でも良く、また、機能を有する構造3の成形加工時に両面同時に製造加工することで、機能を有する構造3と基材層4を一括して得ることも出来る。   The base material layer 4 bears a base material for producing the structure 3 having a light condensing function, and forms the structure 3 having the light condensing function on the base material layer 4 in production by the above-described method. Examples of the material used for the base material layer 3 include highly transparent resins such as acrylic resins, polyethylene terephthalate resins, and polycarbonate resins. The base material layer 4 may be made of the same material as that of the structure 3 having a light collecting function, and the structure 3 and the base material layer having the function are manufactured and processed simultaneously on both sides at the time of forming the structure 3 having the function. You can also get 4 at once.

基材層4の厚みは、集光機能を有する構造3の焦点距離に依存する。製造工程時に集光機能を有する構造3から入射された光が、撥水撥油材料層1及び基材層4を透過して集光する際、良好なパターンを形成するためには、撥水撥油材料層1及び基材層4を合わせた厚みが、集光機能を有する構造3の焦点Fまでの距離以内であることが必要となる。なお、基材層4の厚みとしては、10から200ミクロンであることが望ましい。   The thickness of the base material layer 4 depends on the focal length of the structure 3 having a light collecting function. In order to form a good pattern when the light incident from the structure 3 having a light collecting function during the manufacturing process passes through the water and oil repellent material layer 1 and the base material layer 4 and is collected, The total thickness of the oil repellent material layer 1 and the base material layer 4 needs to be within the distance to the focal point F of the structure 3 having a light collecting function. The thickness of the base material layer 4 is preferably 10 to 200 microns.

本発明の撥水撥油材料層1に用いられる材料としては、透明性の高い、強い撥水特性を示す光硬化型のフッ素系樹脂、またはフッ素含有官能性材料をその一例として挙げることが出来る。また、膜質の良好な層を形成することが可能な材料が望ましいことから、これらのフッ素系材料を、透明性が高く、均一で良質な薄膜が形成できる光硬化型樹脂に含有または添加させた材料を用いても良い。   Examples of the material used for the water- and oil-repellent material layer 1 of the present invention include a photocurable fluorine-based resin having high transparency and strong water-repellent properties, or a fluorine-containing functional material. . In addition, since a material capable of forming a layer with good film quality is desirable, these fluorine-based materials are contained or added to a photocurable resin capable of forming a thin film with high transparency and uniformity. A material may be used.

本発明の撥水撥油材料層1は、光を透過させるために高い透明性が必要であることから、撥水撥油材料層1の厚さは10ミクロン以下、さらには2ミクロン以下がより望ましく、その透過率は90%以上であることが望ましい。   Since the water / oil repellent material layer 1 of the present invention requires high transparency in order to transmit light, the thickness of the water / oil repellent material layer 1 is 10 microns or less, more preferably 2 microns or less. Desirably, the transmittance is desirably 90% or more.

また、撥水撥油材料層1の形成時においては、光の透過率を上げるために薄膜が望ましいことから、塗布工程における材料の粘度は、薄膜が容易に形成できる程度の低い粘度が望ましく、さらには100mPa・s以下であることが好ましい。   Further, when the water / oil repellent material layer 1 is formed, a thin film is desirable in order to increase the light transmittance. Therefore, the viscosity of the material in the coating process is desirably low enough to easily form the thin film. Further, it is preferably 100 mPa · s or less.

本発明は、表面の濡れ性差を利用して光を反射させる構造を形成することを特徴としている。パターンを作製した撥水撥油材料層1に、光を反射させる材料を含む撥水撥油材料と馴染まない特性を有する樹脂を塗布することで、すなわち撥水撥油材料層1の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質を塗布することで、撥水撥油材料層1以外の箇所に光を反射させる樹脂層2(反射部)を形成することが可能となる。ここで使用する樹脂は、用いた撥水撥油材料層1と互いに相溶せずに強く分離する材料が望ましく、さらには光の反射を妨げない透明な材料であることが好ましい。なお、樹脂層2(反射部)を構成する液状の物質は、基材層4の厚さ方向の他方の面に対して濡れ性を有していることは無論のことである。   The present invention is characterized in that a structure for reflecting light is formed by utilizing the difference in wettability of the surface. By applying a resin having characteristics not compatible with the water / oil repellent material including the light reflecting material to the water / oil repellent material layer 1 having the pattern formed thereon, that is, on the surface of the water / oil repellent material layer 1. By applying a liquid substance that does not have wettability, it is possible to form the resin layer 2 (reflecting portion) that reflects light to a portion other than the water / oil repellent material layer 1. The resin used here is desirably a material that is strongly incompatible with the water / oil repellent material layer 1 used, and is preferably a transparent material that does not interfere with light reflection. Of course, the liquid substance constituting the resin layer 2 (reflecting portion) has wettability with respect to the other surface in the thickness direction of the base material layer 4.

光を反射させる層2を構成する透明樹脂としては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネ−ト系樹脂、ポリスチレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂、あるいは、ポリエステルアクリレート系、ウレタンアクリレート系、エポキシアクリレート系のオリゴマー又はアクリレート系等からなる光硬化性樹脂などの透明樹脂に、親水性を示す水酸基またはアミド基を一つ以上有する親水性を付与させた材料、さらには、ビニルピロリドン等の親水性樹脂が一例として挙げられる。また、親水性を向上させる材料又は分散剤を、含有または添加させた該透明樹脂を用いることも可能である。上記記載のフッ素系材料と馴染まない材料であり、塗布することでフッ素系材料上には形成されず、フッ素系材料のないパターン上に形成されることが可能な光硬化型あるいは熱可塑性に親水性を付与した樹脂が好ましい。   The transparent resin constituting the light reflecting layer 2 is a thermoplastic resin such as polyester resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, cycloolefin resin, or polyester acrylate, urethane acrylate. , A material obtained by imparting hydrophilicity having at least one hydroxyl group or amide group having hydrophilicity to a transparent resin such as a photocurable resin composed of an epoxy acrylate oligomer or an acrylate resin, and further vinyl pyrrolidone, etc. The hydrophilic resin is an example. It is also possible to use the transparent resin containing or added a material or a dispersant for improving hydrophilicity. It is a material that is not compatible with the fluorine-based material described above, and is not formed on the fluorine-based material by application, but can be formed on a pattern without the fluorine-based material. Resins imparted with properties are preferred.

また、光を反射させる層2の厚みは、撥水撥油材料層1よりも5ミクロンから20ミクロン厚いことが望ましい。これは光源からの光を反射させるために必要な高さであり、この撥水撥油材料層1と光を反射させる層2の高さの差を利用して、安定した空隙7を形成させるために必要な高さとなる。   The thickness of the layer 2 that reflects light is preferably 5 microns to 20 microns thicker than the water / oil repellent material layer 1. This is a height necessary for reflecting light from the light source, and a stable gap 7 is formed by utilizing the difference in height between the water / oil repellent material layer 1 and the light reflecting layer 2. Because of the height required.

また、光を光源側に反射させる層2の材料としては、白色顔料や光を反射する金属粉末を挙げることができる。その一例としては、酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、クレー、水酸化アルミニウム、硫化亜鉛、シリカおよびシリコーン等が挙げられる。これらの白色顔料、金属粉末は、単独で使用しても、あるいは複数種類を混ぜて使用しても良い。   Examples of the material of the layer 2 that reflects light toward the light source include white pigments and metal powders that reflect light. Examples thereof include titanium oxide, barium sulfate, magnesium carbonate, zinc oxide, magnesium oxide, clay, aluminum hydroxide, zinc sulfide, silica and silicone. These white pigments and metal powders may be used alone or in combination.

なお、光を反射させる層2における光の吸収は1%以下が望ましい。1%を超えると光学素子10から射出する積算光量が減少して輝度が低下する。そのため、光を反射させる層2の反射率は70%以上を必要とし、より好ましくは80%以上である。混合する白色顔料又は金属粉末の比率は60%以上が望ましく、これらを単独あるいは2種類以上を混ぜて使用しても良い。   The light absorption in the layer 2 that reflects light is desirably 1% or less. If it exceeds 1%, the integrated light amount emitted from the optical element 10 is reduced, and the luminance is lowered. Therefore, the reflectance of the layer 2 that reflects light requires 70% or more, and more preferably 80% or more. The ratio of the white pigment or metal powder to be mixed is desirably 60% or more, and these may be used alone or in combination of two or more.

光を反射させる層2の膜形成時においては、混合した材料の粘度が10から3000mP.sであることが望ましく、特には100から1000mP・sであることがより好ましい。
(第2の実施形態)
When forming the layer 2 for reflecting light, the viscosity of the mixed material is 10 to 3000 mP. s is desirable, and in particular, 100 to 1000 mP · s is more preferable.
(Second Embodiment)

図3は、本発明の光学素子の製造方法の概要を示している。図3(A)に示すように、先ず構造3を有する基材層4の他方の面の全域に撥水撥油材料層1を形成する。次に、図3(B)に示すように、集光機能を有する構造3側から平行光Hを照射し、集光機能を有する構造3に依存する光が撥水撥油材料層1に到達し、光が到達した部位のみが硬化する。   FIG. 3 shows an outline of a method for manufacturing an optical element of the present invention. As shown in FIG. 3A, first, the water / oil repellent material layer 1 is formed over the entire area of the other surface of the base material layer 4 having the structure 3. Next, as shown in FIG. 3B, the parallel light H is irradiated from the structure 3 side having the light collecting function, and the light depending on the structure 3 having the light collecting function reaches the water / oil repellent material layer 1. Then, only the part where the light reaches is cured.

撥水撥油材料層1を形成する方法として、ロールコーター、スピンコーター、ダイコーター等の各種塗工装置あるいは印刷方式、または、ディスペンサーやスプレーを用いる塗工方法であっても良い。   As a method for forming the water / oil repellent material layer 1, various coating apparatuses such as a roll coater, a spin coater, and a die coater, a printing method, or a coating method using a dispenser or a spray may be used.

撥水撥油材料層1のパターンを形成する方法としては、撥水撥油材料が示す任意の吸収波長の平行光を選択し、最適な露光量の光を集光機能を有する構造3から照射することにより、所定の撥水撥油材料層1だけを硬化させることが出来る。次に、図3(C)に示すように、光を受けなかった未硬化部位を溶剤現像等の処理により除去することで、所定の撥水撥油材料層1のパターンを形成することが出来る。   As a method of forming the pattern of the water / oil repellent material layer 1, parallel light having an arbitrary absorption wavelength indicated by the water / oil repellent material is selected, and light having an optimum exposure amount is irradiated from the structure 3 having a condensing function. By doing so, only the predetermined water / oil repellent material layer 1 can be cured. Next, as shown in FIG. 3C, a predetermined pattern of the water- and oil-repellent material layer 1 can be formed by removing the uncured portion that has not received light by a process such as solvent development. .

次に、形成した撥水撥油材料層1のパターン上に、図3(D)に示すように、白色顔料と感光性樹脂を混ぜた材料を塗布して、すなわち撥水撥油材料層1が位置していない基材層4の他方の面に塗布して、撥水撥油材料層1のない箇所に光を光源側に反射させる層2を形成させ、最後に構成している透明樹脂を硬化させることで本発明の光学素子10が作製される。   Next, as shown in FIG. 3D, a material mixed with a white pigment and a photosensitive resin is applied onto the pattern of the formed water / oil repellent material layer 1, that is, the water / oil repellent material layer 1. Is applied to the other surface of the base material layer 4 where no water and oil repellent material layer 1 is provided, and a layer 2 for reflecting light toward the light source is formed at a location where the water / oil repellent material layer 1 is not present. Is cured to produce the optical element 10 of the present invention.

(第3の実施形態)
この発明に係る光路制御部材20の概要を図4に示す。図1に示した光学素子10を、粘着または接着層5を介して拡散板6に貼り合せて一体化することで得ることが出来る。ここで粘着または接着層5は、光を反射させる層2とのみ貼りついた構造となり、撥水撥油材料層1と粘着層5の間には空隙7が形成される。このような空隙7は、例えば、空気や窒素等の気体から成る。
なお、本実施の形態では、拡散板6が、特許請求の範囲の「光拡散構造体」に相当している。
(Third embodiment)
An outline of the optical path control member 20 according to the present invention is shown in FIG. The optical element 10 shown in FIG. 1 can be obtained by being bonded to and integrated with the diffusion plate 6 via an adhesive or adhesive layer 5. Here, the adhesive or adhesive layer 5 has a structure in which only the light reflecting layer 2 is attached, and a gap 7 is formed between the water / oil repellent material layer 1 and the adhesive layer 5. Such a gap 7 is made of a gas such as air or nitrogen, for example.
In the present embodiment, the diffusion plate 6 corresponds to a “light diffusion structure” in the claims.

本発明の光学素子10と拡散板6を貼り合わせる場合、全面であっても良く、また少なくとも部分的な接合でも良い。また、貼りあわせる方法としては、ロールラミネーターあるいはプレス機のような装置を用いることが出来る。また、貼り合わせる工程においては、光学素子10、粘着または接着層5、または拡散板6などに触れるロール部位は、ゴム製、または金属製でも良く、これらを上下別々に組み合わせて貼り合せても良い。   When the optical element 10 of the present invention and the diffusion plate 6 are bonded together, the entire surface may be used or at least partial bonding may be used. In addition, as a method of bonding, an apparatus such as a roll laminator or a press machine can be used. Further, in the bonding step, the roll portion that touches the optical element 10, the adhesive or adhesive layer 5, or the diffusion plate 6 may be made of rubber or metal, and may be bonded in combination of the upper and lower parts separately. .

また、粘着または接着層5に用いられる材料は、光を透過させるために透明性に優れた材料が好ましく、例えば、アクリル系、ウレタン系、ゴム系、シリコーン系の粘着材または接着材が挙げられる。いずれの場合も高温のバックライト内で使用されるため、100℃で貯蔵弾性率G’ 1.0E+04 Pa以上であることが望ましい。これより値が低いと、使用中に拡散板6と光学素子10が剥離またはずれてしまう可能性がある。また、空隙7を確保するために、粘着または接着層5の中に透明の微粒子、例えば、ビーズ等を混ぜても良い。また、粘着または接着層5は、透明な樹脂層を含む多層構造でも良く、単層で用いても良い。   In addition, the material used for the adhesive or adhesive layer 5 is preferably a material having excellent transparency in order to transmit light, and examples thereof include acrylic, urethane, rubber, and silicone adhesives or adhesives. . In either case, since it is used in a high-temperature backlight, it is desirable that the storage elastic modulus G ′ is 1.0E + 04 Pa or more at 100 ° C. If the value is lower than this, there is a possibility that the diffusion plate 6 and the optical element 10 will be peeled off or displaced during use. In order to secure the void 7, transparent fine particles such as beads may be mixed in the adhesive or adhesive layer 5. The pressure-sensitive adhesive or adhesive layer 5 may have a multilayer structure including a transparent resin layer or may be used as a single layer.

(第4の実施形態)
以上の説明により作製される本発明の光学素子は、液晶表示装置のバックライトユニット、有機または無機電界発光表示装置、プラズマディスプレイ等のディスプレイの視野角コントロールフィルムや、コントラスト向上フィルム、太陽電池用の光制御フィルム、投射スクリーンなどに応用することが出来る。ここでは図5に、この発明に係る光路制御部材20を利用した液晶表示装置の形態を示す。
(Fourth embodiment)
The optical element of the present invention produced by the above description is a backlight unit of a liquid crystal display device, an organic or inorganic electroluminescent display device, a viewing angle control film of a display such as a plasma display, a contrast enhancement film, and a solar cell. It can be applied to light control films and projection screens. Here, FIG. 5 shows a form of a liquid crystal display device using the optical path control member 20 according to the present invention.

図5に示した液晶表示装置は、光源30を含むランプハウス31と光源の光を反射させる光反射板32をバックライト部位として、その上に接着または粘着層5を介して拡散体6と貼り合わせた光学素子10から成る光路制御部材20、及び、これらの上に配置される液晶パネル43を偏向板41及び42で挟み込んだ液晶ユニット40から構成されることを示している。   The liquid crystal display device shown in FIG. 5 has a lamp house 31 including a light source 30 and a light reflecting plate 32 that reflects light from the light source as a backlight part, and is adhered to the diffuser 6 via an adhesive or adhesive layer 5 thereon. It is shown that the optical path control member 20 composed of the combined optical elements 10 and the liquid crystal unit 40 sandwiched between the deflecting plates 41 and 42 and the liquid crystal panel 43 disposed thereon are shown.

以下、実施例として、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものでは無い。本実施例においては、第3の実施形態の光路制御部材20の具体例について説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically as examples, but the present invention is not limited thereto. In this example, a specific example of the optical path control member 20 of the third embodiment will be described.

まず、基材層4となる光学用2軸延伸易接着PETフィルム(膜厚125μm)上に、ウレタンアクリレートを主成分とする紫外線硬化型樹脂(屈折率1.51))を塗布し、集光機能を有する構造3の形状に切削したシリンダー金型を使用して、レンズピッチが140ミクロンの集光機能を有する構造3と基材4を作製した。次に、ワイヤバーを用いて無溶剤型のフッ素系UV硬化型樹脂(粘度40mP・s)から成る厚さ2ミクロンの薄膜を基材4の裏面側に形成し、これに、集光機能を有する構造3から最適な露光量(55mJ/cm2)の平行UV光を照射して、裏面に所定のフッ素系UV硬化型樹脂層のみを硬化させた。その後、メチルエチルケトン溶剤を用いて未硬化部位のフッ素系UV硬化型樹脂層を除去して、集光レンズ形状に追随した、フッ素系UV硬化型樹脂層幅が98ミクロンの撥水層パターン1を形成した。   First, an ultraviolet curable resin (refractive index: 1.51) containing urethane acrylate as a main component is applied onto a biaxially stretchable easy-adhesion PET film (thickness: 125 μm) for use as the base material layer 4 to collect light. Using the cylinder mold cut into the shape of the structure 3 having a function, the structure 3 and the substrate 4 having a light collecting function with a lens pitch of 140 microns were produced. Next, a thin film having a thickness of 2 microns made of a solvent-free fluorine-based UV curable resin (viscosity: 40 mP · s) is formed on the back side of the substrate 4 using a wire bar, and this has a light collecting function. The structure 3 was irradiated with parallel UV light having an optimum exposure amount (55 mJ / cm 2), and only the predetermined fluorine-based UV curable resin layer was cured on the back surface. Thereafter, the fluorine-based UV curable resin layer at the uncured portion is removed using a methyl ethyl ketone solvent to form a water-repellent layer pattern 1 having a width of 98 μm as the fluorine-based UV curable resin layer width following the shape of the condenser lens. did.

また、未硬化部位のフッ素系UV硬化型樹脂層を除去する方法としては、上記の溶剤現像工法以外に温風による未硬化樹脂除去操作を行い、溶剤現像と同等の効果が得られることを確認した。これは、フッ素系UV硬化型樹脂層を形成する前の基材表面の水に対する接触角値と未硬化樹脂を除去した後の基材面の接触角値を測定比較して、同等の値が得られたことから判定した。   Also, as a method for removing the fluorine-based UV curable resin layer at the uncured site, in addition to the above solvent development method, uncured resin removal operation with warm air is performed, and it is confirmed that the same effect as solvent development is obtained did. This is because the contact angle value for water on the substrate surface before forming the fluorine-based UV curable resin layer and the contact angle value for the substrate surface after removing the uncured resin are measured and compared. Judgment from what was obtained.

次に、酸化チタンを重量比で60%含むN−ビニル−2−ピロリドンに分散剤を1%加えた後、分散装置を用いて均一に酸化チタンを混ぜ合わせて、粘度960mP・s、反射率81.3%の光を反射させる層2を構成する材料を得た。   Next, 1% of a dispersant was added to N-vinyl-2-pyrrolidone containing 60% by weight of titanium oxide, and then the titanium oxide was uniformly mixed using a dispersing device to obtain a viscosity of 960 mP · s, reflectance. A material constituting the layer 2 reflecting 81.3% light was obtained.

最後に、形成した撥水層パターン1上に、酸化チタンを重量比で60%含むN−ビニル−2−ピロリドンに分散剤を1%加えた材料をアプリケーターを用いて塗布し、撥水層パターン1のない基材層4上に、厚さ11ミクロンの酸化チタンを含む光を反射する層2を形成した。最後にこの形成した酸化チタンを含む樹脂層にUV光を照射して樹脂を硬化させて、光を透過させる撥水層パターン1と光を反射させる層2のストライプ状パターンを形成して光学素子10を得た。   Finally, on the formed water-repellent layer pattern 1, a material obtained by adding 1% of a dispersant to N-vinyl-2-pyrrolidone containing 60% by weight of titanium oxide is applied using an applicator, and the water-repellent layer pattern A layer 2 that reflects light containing titanium oxide having a thickness of 11 microns was formed on the base material layer 4 having no 1. Finally, the formed resin layer containing titanium oxide is irradiated with UV light to cure the resin, thereby forming a stripe pattern of a water-repellent layer pattern 1 for transmitting light and a layer 2 for reflecting light to form an optical element. 10 was obtained.

上記で得られた光学素子10を、接着層5を介してポリスチレン製拡散板6に貼り合わせて光路制御部材20を作製した。これは、拡散板6上にロールコーターを用いて主成分がアクリル系樹脂の接着剤を塗布し、この上に作製した光学素子10をロールラミネーター装置で貼り合わせた後、80℃のオーブンで1時間接着剤を硬化させることで得た。この光路制御部材の光学測定を行った結果、従来の光路制御部材(特許文献4)よりも4%輝度が向上することを確認した。また、その他の配光特性も同等であることを確認した。   The optical element 10 obtained above was bonded to the polystyrene diffuser plate 6 through the adhesive layer 5 to produce an optical path control member 20. This is because a roll coater is used on the diffusion plate 6 to apply an adhesive whose main component is an acrylic resin, and the optical element 10 produced thereon is bonded together with a roll laminator apparatus, and then 1 in an oven at 80 ° C. It was obtained by curing the adhesive for hours. As a result of optical measurement of this optical path control member, it was confirmed that the luminance was improved by 4% as compared with the conventional optical path control member (Patent Document 4). It was also confirmed that other light distribution characteristics were equivalent.

また、作製した光路制御部材20を温度80℃、及び温度60℃/湿度95%の環境下で24時間保存した後、外観評価を行った結果、剥離や剥れ、浮き等の異常は認められず、従来の光学シートと同等であることを確認した。   Further, after the optical path control member 20 thus prepared was stored for 24 hours in an environment of a temperature of 80 ° C. and a temperature of 60 ° C./humidity of 95%, the appearance was evaluated, and as a result, abnormalities such as peeling, peeling and floating were observed. It was confirmed that it was equivalent to a conventional optical sheet.

本発明は、集光機能を有する構造体に裏面に光透過および光反射構造を形成させる工程において、表面濡れ性の差を利用することを特徴としている。この表面濡れ性の差を利用することで、光反射層を転写させるために必要な粘着層を省くことが可能となり、製造工程数を減らすことに繋がる。また、粘着層を省くことで、現行の光学シートよりも光の透過率を向上させた光学素子を提供することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構造設計変更等も含まれる。
The present invention is characterized in that a difference in surface wettability is utilized in a step of forming a light transmission and light reflection structure on the back surface of a structure having a light collecting function. By utilizing this difference in surface wettability, it is possible to omit the adhesive layer necessary for transferring the light reflecting layer, leading to a reduction in the number of manufacturing steps. Further, by omitting the adhesive layer, it is possible to provide an optical element having improved light transmittance as compared with the current optical sheet.
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the concrete structure is not restricted to this embodiment, Structural design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

この発明の第1の実施形態の光学素子の説明図である。It is explanatory drawing of the optical element of 1st Embodiment of this invention. この発明の第2の実施形態の光学素子の説明図である。It is explanatory drawing of the optical element of 2nd Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態の光学素子の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the optical element of 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態の光路制御部材の説明図である。It is explanatory drawing of the optical path control member of 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態の液晶表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal display device of 1st Embodiment of this invention. 従来技術による液晶表示用光学シートの構成例の説明図である。It is explanatory drawing of the structural example of the optical sheet for liquid crystal displays by a prior art. 従来技術による直下型方式の液晶表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the liquid crystal display device of a direct type system by a prior art. 従来技術によるBEFの説明図である。It is explanatory drawing of BEF by a prior art. 従来技術によるBEFから出射される光強度分布の説明図である。It is explanatory drawing of the light intensity distribution radiate | emitted from BEF by a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

1 撥水撥油材料層
2 光を光源側に反射させる層
3 集光機能を有する構造
4 基材層
5 粘着層
6 拡散板
7 空隙
10 光学素子
20 光路制御部材
30 光源
31 ランプハウス
32 光反射板
40 液晶ユニット
41 偏向板
42 偏向板
43 液晶パネル
50 拡散フィルム
60 基材
61 断面三角形状の単位プリズム
F 焦点
H 平行光
L 光源からの光
V ディスプレイ画面に対する法線方向
X 屈折光
Y 反射/屈折作用により横方向に出射する光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water / oil repellent material layer 2 Layer which reflects light to the light source side 3 Structure which has a condensing function 4 Base material layer 5 Adhesive layer 6 Diffusion plate 7 Space | gap 10 Optical element 20 Optical path control member 30 Light source 31 Lamp house 32 Light reflection Plate 40 Liquid crystal unit 41 Deflector plate 42 Deflector plate 43 Liquid crystal panel 50 Diffusion film 60 Base material 61 Unit prism having a triangular cross section F Focus H Parallel light
L Light from light source V Normal direction to display screen X Refracted light Y Light emitted in the lateral direction by reflection / refractive action

Claims (12)

基材層と、
前記基材層の一方の面に設けられた集光機能を有する第1の構造体と、
前記基材層の他方の面に設けられた第2の構造体とを有し、
前記第2の構造体は、光を透過させる透過部と、光を反射させる反射部とがパターン化されて構成され、
前記反射部は、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質が、前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に塗布され硬化されることで形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
A base material layer;
A first structure having a light collecting function provided on one surface of the base material layer;
A second structure provided on the other surface of the base material layer,
The second structure is configured by patterning a transmission part that transmits light and a reflection part that reflects light,
The reflection part is formed by applying and curing a liquid substance that does not have wettability to the surface of the transmission part on the other surface of the base material layer where the transmission part is not located. Being
An optical element.
請求項1に記載の光学素子において、
前記透過部は、光硬化型樹脂からなり前記第1の構造体により光が集光される部分に形成されており、
前記反射部は、前記光が集光される部分以外の箇所に設けられている、
ことを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1,
The transmission part is made of a photocurable resin and is formed in a part where light is collected by the first structure,
The reflection part is provided at a place other than the part where the light is collected,
An optical element.
請求項1または2に記載の光学素子において、
前記透過部と前記反射部はストライプ状に形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
The optical element according to claim 1 or 2,
The transmission part and the reflection part are formed in a stripe shape,
An optical element.
請求項1から請求項3の何れかに記載の光学素子において、
前記透過部は、撥水撥油性を有する材料で形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 1 to 3,
The transmission part is made of a material having water and oil repellency,
An optical element.
請求項1から請求項4の何れかに記載の光学素子において、
前記反射部は、樹脂及び顔料または金属粉体の何れかから形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 1 to 4,
The reflection part is formed from any of resin and pigment or metal powder,
An optical element.
請求項1から請求項4の何れかに記載の光学素子において、
前記反射部は、白色顔料比率を50%以上含む樹脂から構成されている、
ことを特徴とする光学素子。
The optical element according to any one of claims 1 to 4,
The reflection part is made of a resin containing a white pigment ratio of 50% or more.
An optical element.
一方の面に集光機能を有する第1の構造体が設けられた基材層を設け、
前記基材層の他方の面の全域に、光透過性を有する光硬化型樹脂を塗布し、
前記第1の構造体側から光を照射して前記第1の構造体により光が集光される部分に位置する前記光硬化型樹脂を硬化させると共に未硬化の前記光硬化型樹脂を除去して、前記硬化した光硬化型樹脂により光を透過させる透過部を形成し、
前記透過部が位置していない前記基材層の他方の面に、前記透過部の表面に対して濡れ性を有していない液状の物質を塗布し硬化させることで光を反射させる反射部を形成する、
ことを特徴とする光学素子の製造方法。
A base material layer provided with a first structure having a light collecting function on one surface is provided,
A photocurable resin having light permeability is applied to the entire area of the other surface of the base material layer,
Irradiating light from the first structure side to cure the photocurable resin located at a portion where light is collected by the first structure, and removing the uncured photocurable resin Forming a transmission part for transmitting light by the cured photocurable resin;
A reflective part that reflects light by applying and curing a liquid substance that does not have wettability to the surface of the transmissive part on the other surface of the base material layer where the transmissive part is not located. Form,
A method for manufacturing an optical element.
請求項1から請求項6の何れかに記載の光学素子において、
前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化されている、
ことを特徴とする光路制御部材。
The optical element according to any one of claims 1 to 6,
A light diffusing structure having a function of diffusing light in parallel with the base material layer is integrated with the reflecting portion.
An optical path control member.
請求項8に記載の光路制御部材において、
前記光拡散構造体は、接着層若しくは粘着層を介して前記反射部に一体化されている、
ことを特徴とする光路制御部材。
In the optical path control member according to claim 8,
The light diffusing structure is integrated with the reflective portion via an adhesive layer or an adhesive layer.
An optical path control member.
請求項1から請求項6の何れかに記載の光学素子において、
前記基材層の厚さ方向において、前記反射部は前記透過部よりも突出しており、
前記反射部に、前記基材層と平行し光を拡散する機能を有する光拡散構造体が一体化され、
前記透過部と前記光拡散構造体との間に空隙が介在している、
ことを特徴とする光路制御部材。
The optical element according to any one of claims 1 to 6,
In the thickness direction of the base material layer, the reflection part protrudes from the transmission part,
A light diffusing structure having a function of diffusing light in parallel with the base material layer is integrated with the reflecting portion,
A gap is interposed between the transmission part and the light diffusion structure,
An optical path control member.
光源と、請求項8から請求項10の何れかに記載の光路制御部材とを備えることを特徴とするバックライトユニット。   A backlight unit comprising a light source and the optical path control member according to any one of claims 8 to 10. 画素単位での透過/遮光に応じて表示画像を規定する画像表示素子と、
請求項11記載のバックライトユニットとを備えることを特徴とする表示装置。
An image display element that defines a display image according to transmission / shading in pixel units;
A display device comprising the backlight unit according to claim 11.
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