(57)【要約】【課題】曲げた状態で使用する場合にも、出射面全体からの出射光の均一性に優れる光学機能部材を提供すること。【解決手段】本発明の光学機能部材１０は、光透過性材料からなる導光層１１と、導光層１１の第１の面１１ａ側に設けられた反射シート１２と、導光層１１の第１の面１１ａとは反対の第２の面１１ｂ側に設けられた反射部材１５とを有し、反射シート１２は、厚さ方向に形成された複数の貫通孔１３を有しており、これら貫通孔１３の側面１４にも反射性能を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性材料からなる導光層と、
厚さ方向に貫通孔が形成され、該貫通孔の側面にも反射性能を有する、前記導光層の第１の面側に設けられた反射シートと、
前記導光層の第１の面とは反対の第２の面側に設けられた反射部材と
を有することを特徴とする光学機能部材。
【請求項２】
前記導光層、前記反射シート、及び前記反射部材の合計の厚さが、７００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光学機能部材。
【請求項３】
前記貫通孔の側面は、前記導光層の前記第1の面に向かって該貫通穴の断面積が小さくなるような傾斜面を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学機能部材。
【請求項４】
前記反射シートは、両面反射シートであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光学機能部材。
【請求項５】
前記貫通孔の側面は、拡散反射性能を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光学機能部材。
【請求項６】
前記導光層と前記反射シートとの間に、透明粘接着剤層が介在することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光学機能部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ等のバックライトユニットや、照明装置に用いられる面光源装置において、照明光路制御に使用される光学機能部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣＤ用バックライトや照明装置においては、エッジ部に設けられた光源と、光源からの光を面発光に変える平板状の導光部材（導光板又は導光フィルムともいう）とを有する面光源装置が用いられている。面光源装置としては、光源からの光を導光部材の平板面から均一に且つ効率よく面発光させるために、レンズシートや光拡散シートを備えたものが知られている。通常は、レンズシートや光拡散シートを導光部材上に重ねて載置され、これにより、導光部材に入射した光をシートと垂直な方向に転向させている。
【０００３】
近年では、上記レンズシートや光拡散シートなどの光学部品の数を減らすために、或いは、面光源装置を薄型化するために、導光部材に光転向機能を付加した構成が考案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、図１１（ａ）に示すように、発光ダイオードを有する光源５０と、導光体５１と、支持フィルム５３上に複数のレンズ５４がアレイ状に形成されたレンズシート５２と、反射膜５６とを備えた面光源装置が開示されている。特許文献１では、各レンズ５４の平坦な頂部５４ａを導光体５１に貼り付けることで、導光体５１とレンズシート５２とが一体化されている。このような構成では、図１１（ｂ）に示すように、導光体５１の側面から入射した光は、導光体５１の上面と下面との間で空気との屈折率差による全反射を繰り返しながら伝搬し、レンズ５４を介して上向きに転向される。
【０００５】
また、特許文献２では、図１２に示すように、光源６０と、導光体６１と、基材層６３表面に接着剤層６６を介して接着された複数のマイクロプリズム６４からなるレンズシート６２とを有するバックライト装置が開示されている。このような構成においても、図示のように、導光体６１の側面から入射した光は、導光体６１と空気との屈折率差による全反射を繰り返しながら伝搬し、マイクロプリズム６４を介して上向きに転向される。
【０００６】
平板状の導光部材とレンズシートとを一体化する方法としては、例えば、特許文献１に記載されているように、フィルム状の導光部材（以下、導光フィルムという）を用いて、導光フィルムのロールとレンズシートのロールとを連続的に送り出し、両者を貼り合わせた後に巻き取るという、ロール・ツー・ロールプロセスで作成することが試みられている。
【特許文献１】特許第３８２６１４５号公報
【特許文献２】米国特許第５，３９６，３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような導光部材に光転向機能を付加した光学機能部材においては、導光部材として、透明樹脂フィルムなどの柔軟で薄くて軽い材料を用いることで屈曲可能に構成されたものが知られている。このような光学機能部材は、自由に曲げることができるので、面光源装置及びそれを備える液晶表示装置の設計自由度を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、屈曲可能な光学機能部材を曲げた状態で使用する場合には、平坦な状態で使用する場合に比べ、空気に対する屈折率差をより大きいものにする必要があるが、一般にはそのような導光フィルムを得ることができず、図１３に示すように、導光フィルム５１内を伝搬される光が導光フィルム５１と空気との界面から必要でない方向に出射してしまい、出射面全体から均一に光が出射することができず、面全体からの出射光の均一性が著しく悪化する。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、曲げた状態で使用する場合にも、出射面全体からの出射光の均一性に優れる光学機能部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、光透過性材料からなる導光層と、厚さ方向に貫通孔が形成され、該貫通孔の側面にも反射性能を有する、前記導光層の第１の面側に設けられた反射シートと、前記導光層の第１の面とは反対の第２の面側に設けられた反射部材とを有することを特徴とする光学機能部材である。
【００１１】
本発明の第２の態様は、前記第１の態様にかかる光学機能部材において、前記導光層、前記反射シート、及び前記反射部材の合計の厚さが、７００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の態様は、前記第１又は第２の態様にかかる光学機能部材において、前記貫通孔の側面は、前記導光層の前記第１の面に向かって該貫通穴の断面積が小さくなるような傾斜面を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の態様は、前記第１から第３のいずれかの態様にかかる光学機能部材において、前記反射シートは、両面反射シートであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５の態様は、前記第１から第４のいずれかの態様にかかる光学機能部材において、前記貫通孔の側面は、拡散反射性能を有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の第６の態様は、前記第１から第５のいずれかの態様にかかる光学機能部材において、前記導光層と前記反射シートとの間に、透明粘接着剤層が介在することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光学機能部材によれば、光学機能部材を曲げた状態で使用する場合においても、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることができる。すなわち、従来の光学機能部材においては、導光層内に入射した光が、導光層と空気との屈折率差による全反射を利用して伝搬され、レンズ等を介して出射されるのに対し、本発明の光学機能部材においては、導光層内に入射した光が、導光層の第１の面側に設けられた反射シートと第２の面側に設けられた反射部材との間で高反射率で反射しながら伝搬され、反射シートに形成された貫通孔に入射した光が、反射性能を有する貫通孔の側面で反射して出射される。このため、光学機能部材を曲げた状態で使用する場合においても、導光層から必要でない部分へ出射することがなく、出射光のムラを防止し、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる光学機能部材１０を示す断面図である。光学機能部材１０は、光透過性材料からなる導光層１１と、導光層１１の第１の面１１ａ側に設けられた反射シート１２と、導光層１１の第１の面１１ａとは反対の第２の面１１ｂ側に設けられた反射部材１５とを有している。反射シート１２は、厚さ方向に形成された複数の貫通孔１３を有しており、これら貫通孔１３の側面１４も反射性能を有している。
以下、各構成部材について詳細に説明する。
【００１８】
＜導光層＞
導光層１１は、図１に示すように、光源に面して配置される光入射面１１ｃから遠ざかるに従って厚みが減少するテーパー部と、平板状の導光本体部とを有している。このような構成によれば、光入射面１１ｃが広いので、光源からの光を効率よく入射することができるとともに、面光源装置の薄型化に寄与することができる。
【００１９】
導光層１１の構成材料としては、自由に曲げることができる光透過性材料を用いることができ、例えば、ポリカーボネイト、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレートなどの透明樹脂フィルムが挙げられる。
【００２０】
導光層１１の厚さは、特に限定されず、例えば４００μｍ以下の薄い導光層を採用することができるが、１００μｍよりも薄いものが屈曲性に優れるため好ましい。
また、屈曲性および薄型軽量化の観点からは、導光層１１、反射シート１２、及び反射部材１５の合計の厚さが７００μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
＜反射シート＞
反射シート１２は、図１に示すように、厚さ方向に形成された複数の貫通孔１３を有している。貫通孔１３は、上述のように、その側面にも反射性能を有している。
このような貫通孔１３の側面にも反射性能を有する反射シート１２としては、
（１）多数の微細気泡を有する樹脂シートに打ち抜き加工を施すことにより形成され、シートの表裏面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を有するもの、
（２）打ち抜き加工を施された樹脂シートを、微細発泡処理することにより形成され、シートの表裏面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を有するもの、
（３）金属板に打ち抜き加工を施すことにより、シートの表裏面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を付与したもの、
（４）打ち抜き加工が施された樹脂シートに銀などの金属を蒸着あるいはスパッタリングすることにより金属膜を形成し、樹脂シートの片面及び打ち抜き孔の側面に反射性能を付与したもの
などを例示することができる。
【００２２】
これらのうち、上記（１）及び（２）の反射シートを用いる場合には、貫通孔１３の側面１４に拡散反射性能を付与することができるので、面発光の輝度ムラの低減に効果的である。また、上記（１）〜（３）の反射シートは、いずれも両面反射シートであることから、太陽光や室内光の外光が反射シート１２の上面で反射することで輝度を上げることに効果的である。また、外光反射効果で十分な輝度が得られる際には、導光層へ光導入する光源への投入電力量を減らす、あるいは止めることもできるため省エネにも効果的である。
特に両面反射シートは白色であることが好ましい。
【００２３】
反射シート１２の厚さは、特に限定されないが、屈曲性の観点からは、５０〜６９０μｍ程度であることが好ましく、また、上述のように、導光層１１、反射シート１２、及び反射部材１５の合計の厚さが７００μｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
最終的に出てくる光を本光学機能部材から垂直な方向の光として、正面輝度を上げるためには厚さ方向に貫通していればよく、垂直であっても、斜めに傾いていてもよい。さらに正面輝度を上げるためには、貫通孔１３の側面１４は、導光層１１の第１の面１１ａに向かって貫通孔１３の断面積が小さくなるような傾斜面であることが好ましい。側面１４の傾斜角度、すなわち、導光層１１の第１の面１１ａと垂直な線に対する傾斜角θは、特に限定されないが、２０°〜４０°程度であることが好ましい。このように貫通孔１３の側面１４が傾斜面を有することで、導光層１１から出る光が貫通孔１３の側面１４で反射させて本光学機能部材に垂直な光へと転向できる。
【００２５】
貫通孔１３の導光層１１側の孔径については特に限定されず、例えば１０〜１００μｍ程度であることが好ましい。また、貫通孔１３の平均ピッチについても特に限定されず、例えば３０〜２００μｍ程度であることが好ましい。特に貫通孔の形状は円形に限定されず楕円形や矩形でもよく、またひとつの形状ではなく、複数の形状の組み合わせでも良い。
【００２６】
反射シート１２を導光層１１に貼り合わせる方法としては、導光層１１の第１の面１１ａ上に透明粘着剤層を設け、この粘着剤層を介して、両者を貼り合わせる方法を採用することができる。粘着剤層としては、例えば、熱、あるいは紫外線等の放射線を照射することにより硬化する刺激硬化型粘着剤を好適に使用することができる。
【００２７】
＜反射部材＞
反射部材１５としては、一般的な反射フィルムを用いることができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムに酸化チタン等のフィラー、気泡などを内填した白色ＰＥＴフィルムや、ＰＥＴ等の樹脂フィルムに銀などの金属を蒸着あるいはスパッタリングすることにより金属反射膜を形成した反射フィルムなどを使用することができる。ＰＥＴ等の樹脂フィルムに金属反射膜を形成した場合には、樹脂フィルムを導光層として機能させ、金属反射膜を反射部材として機能させることができる。
【００２８】
なお、導光層１１、反射シート１２、及び反射部材１５の合計の厚さは、７００μｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
上記構成の光学機能部材１０を曲げた状態で使用する場合、図２に示すように、導光層１１内に入射した光は、導光層１１の第１の面１１ａ側に設けられた反射シート１２と第２の面１１ｂ側に設けられた反射部材１５との間で高反射率で反射しながら伝搬され、反射シート１２に形成された貫通孔１３に入射した光が、反射性能を有する貫通孔１３の側面１４で反射して出射される。
【００３０】
従来の光学機能部材においては、導光層内に入射した光が、導光層と空気との屈折率差による全反射を利用して伝搬されるのに対し、本発明の光学機能部材においては、反射シート１２と反射部材１５との間で高反射率で反射しながら伝搬されるので、光学機能部材１０を曲げた状態で使用する場合においても、導光層から必要でない部分へ出射することがない。また、光学機能部材１０を曲げた状態では、導光層１１の樹脂は曲率に合わせて伸縮し、樹脂の密度が増減するので、導光層１１内での光の相対的な進行位置は、平坦な状態で使用する場合と比べて殆ど変化しない。さらに、貫通孔１３においては、反射シート１２の曲率に合わせて外部側の孔径は、導光層１１側の孔径よりも大きくなるので、貫通孔１３に入射した光が側面１４で反射して外部へ出射される光の出射面（第１の面）１１ａの垂線に対する出射角度及び光の量は、平坦な状態と曲げた状態とでほとんど変化しない。これらの結果、光学機能部材１０を曲げた状態で使用する場合でも、出射光のムラを防止し、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることができる。
【００３１】
以下に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３２】
（実施例１）
以下のようにして、図３に示す実施例１の光学機能部材２０を形成した。
導光層１１として厚さ５０μｍの透明ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い、このＰＥＴフィルムの片面に銀を蒸着して、反射部材１５としての厚さ１μｍの反射層を形成した。次いで、ＰＥＴフィルムのもう一方の面に熱硬化型透明粘着剤層１６を１０μｍの厚みで塗工し、その上に、貫通孔１３が形成された厚さ５００μｍの反射シート１２を貼りあわせた。その後、熱硬化型粘着層を硬化させて、長さ４０ｍｍの実施例１の光学機能部材２０を完成させた。反射シート１３は、多数の微細気泡を有する樹脂シートに打ち抜き加工を施すことにより形成され、シートの表裏面だけでなく、打ち抜き孔の側面に反射性能を有するものである。貫通孔１３の粘着剤層１６側の孔径は５０μｍ、貫通孔１３の側面１４の傾斜角度θ１は、導光層１１の第１の面１１ａの垂線に対して３５度であり、貫通孔１３の平均ピッチは約２００μｍである。
【００３３】
実施例１の光学機能部材２０のエッジから、ＬＥＤを用いて光を入れたときの、出光面１１ａの正面輝度の長さ方向分布を、図３に示すような平坦な状態と、図４に示すような曲率半径１００ｍｍで曲げた状態とでそれぞれ測定した。結果を図５及び図６に示す。
【００３４】
（比較例１）
以下のようにして、図７に示す比較例１の光学機能部材３０を形成した。
導光層１１として厚さ５０μｍの透明ＰＥＴフィルムを用い、このＰＥＴフィルムの片面に銀を蒸着して、反射部材１５としての厚さ１μｍの反射層を形成した。次いで、ＰＥＴフィルムのもう一方の面に熱硬化型透明粘着剤層１６を１０μｍの厚みで塗工し、その上に、厚さ２００μｍのレンズシート３１を貼り合わせた。その後、熱硬化型粘着層を硬化させて、長さ４０ｍｍの比較例１の光学機能部材３０を完成させた。レンズシート３１は、厚さ１５０μｍの透明ＰＥＴ基材３２上に高さ５０μｍの単位レンズ３３が複数形成されたものである。単位レンズ３３の幅は、粘着剤層側で５０μｍ、レンズ側壁の傾斜角度θ２は、導光層１１の第１の面１１ａの垂線に対して３５度であり、レンズの平均ピッチは約１００μｍである。
【００３５】
比較例１の光学機能部材３０のエッジから、ＬＥＤを用いて光を入れたときの、出光面１１ａの正面輝度の長さ方向分布を、図７に示すような平坦な状態と、図８に示すような曲率半径１００ｍｍで曲げた状態とでそれぞれ測定した。結果を図９及び図１０に示す。
【００３６】
図５，６，９，１０の結果から明らかなように、本発明の光学機能部材においては、曲げた状態で用いる場合でも、平坦な状態で使用する場合と同程度の正面輝度及び輝度分布を得ることできた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる光学機能部材を示す断面図である。
【図２】図１に示す光学機能部材の曲げた状態を示す断面図である。
【図３】実施例１の光学機能部材を示す断面図である。
【図４】図３に示す光学機能部材の曲げた状態を示す断面図である。
【図５】平坦な状態の実施例１の光学機能部材について、長さ方向の正面輝度分布を示すグラフである。
【図６】曲げた状態の実施例１の光学機能部材について、長さ方向の正面輝度分布を示すグラフである。
【図７】比較例１の光学機能部材を示す断面図である。
【図８】図７に示す光学機能部材の曲げた状態を示す断面図である。
【図９】平坦な状態の比較例１の光学機能部材について、長さ方向の正面輝度分布を示すグラフである。
【図１０】曲げた状態の比較例１の光学機能部材について、長さ方向の正面輝度分布を示すグラフである。
【図１１】従来の光学機能部材の例を示す断面図である。
【図１２】従来の光学機能部材の他の例を示す断面図である。
【図１３】従来の光学機能部材の不具合を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    光学機能部材
１１    導光層
１１ａ  第１の面
１１ｂ  第２の面
１２    反射シート
１３    貫通孔
１４    貫通孔の側面
１５    反射部材
１６    粘着剤層
【図１】
2010015833.tif 000003
【図２】
2010015833.tif 000004
【図３】
2010015833.tif 000005
【図４】
2010015833.tif 000006
【図５】
2010015833.tif 000007
【図６】
2010015833.tif 000008
【図７】
2010015833.tif 000009
【図８】
2010015833.tif 000010
【図９】
2010015833.tif 000011
【図１０】
2010015833.tif 000012
【図１１】
2010015833.tif 000013
【図１２】
2010015833.tif 000014
【図１３】
2010015833.tif 000015