(57)【要約】      （修正有）【課題】接着層を別途設けることを要さず、光学フィルムと導光体とを容易に一体化する面光源素子部材の製造方法を提供する。【解決手段】４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した導光体と光学フィルムとを接着剤を介することなく凸部の頂部で直接貼り合わせる、もしくは、該導光体と４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせる、もしくは、４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該導光体と４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせることにより一体化させる製造方法によって達成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を出射面へ伝播させる導光体と、導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面に設けられた光学フィルムとを備えた面光源素子部材の製造方法において、４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該導光体と該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせることにより一体化させることを特徴とする面光源素子部材の製造方法。
【請求項２】
光源からの光を出射面へ伝播させる導光体と、導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面に設けられた光学フィルムとを備えた面光源素子部材の製造方法において、該導光体と４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせることにより一体化させることを特徴とする面光源素子部材の製造方法。
【請求項３】
光源からの光を出射面へ伝播させる導光体と、導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面に設けられた光学フィルムとを備えた面光源素子部材の製造方法において、４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該導光体と４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせることにより一体化させることを特徴とする面光源素子部材の製造方法。
【請求項４】
エネルギー線が、紫外線、コロナ放電、電子線またはイオン線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源素子部材の製造方法。
【請求項５】
エネルギー線が、Ｄ２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプおよびエキシマランプから選ばれるいずれかの紫外線ランプにより得られる紫外線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の面光源素子部材の製造方法。
【請求項６】
エネルギー線照射時における導光体表面または／および光学フィルム表面が、大気と接触、または酸素、窒素、オゾン、水蒸気およびアンモニアから選ばれる少なくとも１種の気体と接触していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の面光源素子部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルムを用いた面光源素子部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶パネルに代表される透過型表示装置は、面状に光を発する面光源素子（バックライト）と、画素がドット状に配置された表示パネルとで構成され、該表示パネルにおける各画素の光の透過率がコントロールされることによって文字および映像が表示される。バックライトとしては、ハロゲンランプ、反射板、レンズ等が組み合わされて出射光の輝度の分布が制御されるもの、蛍光管が導光体の端面に設けられ、蛍光管からの光が端面と垂直な面から出射されるもの、蛍光管が導光体の内部に設けられたものなどが挙げられる。ハロゲンランプを利用したバックライトは、高輝度を必要とする液晶プロジェクタに主に用いられる。一方、導光体を利用したバックライトは薄型化が可能であるため、直視型の液晶ＴＶ、パーソナルコンピュータのディスプレイなどに用いられることが多い。
【０００３】
液晶ＴＶ、ノートパソコンなどに用いられるバックライトでは、消費電力を軽減すること、および高輝度であることが要求されている。冷陰極管などの光源を増やすことで、高輝度化を実現することが可能であるが、この方法は消費電力の増加につながるため実用的ではない。そこで、導光体上にマイクロプリズムアレイフィルムを配置し、マイクロプリズムアレイ壁面での光の全反射を利用することによって、光の損失を少なくし、高輝度化を実現した面光源素子が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記の面光源素子を得るためには、前記マイクロプリズムアレイフィルムを導光体に接着する必要があり、接着剤を用いる方法（特許文献２参照）、粘着性フィルムを用いる方法（特許文献３参照）などが提案されている。さらに、接着剤などを用いない方法として、電離放射線の照射によって粘着性が発現する特定の材料によってマイクロプリズムアレイフィルムを構成する技術が開示されている（特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第５，３９５，３５０号明細書
【特許文献２】
特開２０００−２４９８３６号公報
【特許文献３】
特開２００１−３５７７０９号公報
【特許文献４】
特開２００１−３５６２０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
導光体上にマイクロプリズムアレイフィルムを配置した前記構成の面光源素子部材では、導光体とマイクロプリズムアレイフィルムとを接着する必要が生じるため、面光源素子部材のより一層の薄型化を達成できないこと、接着層の厚さだけ面光源素子の厚さが大きくなって光線透過率を低下させることおよび作業工程数の増加による製造コストの増加を招くといった問題が生じる。また、特許文献４に記載の方法では、マイクロプリズムアレイの凹凸パターンとして特殊な樹脂を用いる必要があり、この方法においてもコストの増加を招くという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたもので、凹凸パターンを有する光学フィルムと導光体とを一体化することが容易である、面光源素子部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の面光源素子部材の製造方法は、光源からの光を出射面へ伝播させる導光体と、導光体の出射面に設けられ、出射面からの光を出射面の正面方向に向かわせる複数の凸部が導光体と対向する面に設けられた光学フィルムとを備えた面光源素子部材の製造方法であって、４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該導光体と該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせる、もしくは、該導光体と４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせる、もしくは、４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該導光体と４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線の照射によって表面改質処理を施した該光学フィルムとを接着剤を介することなく該凸部の頂部で直接貼り合わせることにより一体化させることを特徴とする。
【０００９】
前記表面改質処理は、４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線による照射処理であり、特に、紫外線、コロナ放電、電子線またはイオン線による照射処理であることを特徴とする。
【００１０】
また、前記エネルギー線が、Ｄ２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプおよびエキシマランプから選ばれるいずれかの紫外線ランプによる紫外線であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記表面改質処理は導光体表面および／または光学フィルム表面が、大気と接触、または酸素、窒素、オゾン、水蒸気およびアンモニアから選ばれる少なくとも１種の気体と接触していることを特徴とする。
【００１２】
なお、本明細書においては、フィルムとシートとを区別して用いておらず、両者を含む意味でフィルムと記載している。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明による光学フィルムと導光体とが一体化される機構を以下に示す。まず、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透明樹脂からなる導光体および／または光学フィルムに表面改質処理を施す。表面改質処理の方法としては、紫外線照射、コロナ放電処理、電子線照射、イオン線照射などが挙げられる。該表面処理のエネルギーとしては４ｅＶ以上が必要であり、７ｅＶ以上であるのが好ましい。エネルギーが４ｅＶ以上であれば、Ｃ−Ｃ結合，Ｃ−Ｈ結合などの分子結合が容易に切断され得る。つまり、照射するエネルギー線のエネルギーが４ｅＶに満たない場合は、Ｃ−Ｃ結合，Ｃ−Ｈ結合などの分子結合が切断されないために充分な粘着性または接着性が発現されない。
【００１４】
また、表面改質処理を大気中または酸素、窒素、オゾン、水蒸気、アンモニアから選ばれる少なくとも１種の気体中で行うことにより、雰囲気中の炭素成分、酸素成分、窒素成分および水分などにより切断された分子結合は、水酸基、アミノ基、ケトン基、アルデヒド基、カルボキシル基などの親水性の高い官能基に表面改質される。さらに、エネルギー線の照射雰囲気、照射時間を最適化することにより、Ｃ−Ｃ結合，Ｃ−Ｈ結合などの切断が進むことにより、表面にオリゴマーや低分子化合物が形成され、粘着性あるいは接着性が発現する。したがって、導光体、光学フィルムの少なくともいずれかが４ｅＶ以上のエネルギーを有するエネルギー線により表面改質処理を施された状況において、導光体と光学フィルムとを貼り合わせることにより強固に接着される。
【００１５】
本発明に用いられるエネルギー線として、紫外線、コロナ放電、電子線、イオン線などが挙げられ、特に、紫外線としては、エキシマレーザー、Ａｒ＋レーザー、Ｋｒ＋レーザー、Ｎ２レーザー、Ｄ２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプ、エキシマランプあるいは空気、窒素または他のガス雰囲気のアーク放電、コロナ放電または無声放電による紫外線ランプなどを発生源とするものが挙げられる。なかでも、Ｄ２ランプ、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、Ｘｅランプ、Ｈｇ−Ｘｅランプ、ハロゲンランプ、エキシマランプなどの紫外線ランプをエネルギー線源とするのがエネルギー、強度、照射範囲のバランスの点で好ましい。
【００１６】
本発明の面光源素子部材に使用される光学フィルムに設けられる凹凸パターンの凸部の断面形状は、放物線状、三角形状など任意である。また、凹凸パターンは一方向のみに設けられた一次元でも、二方向に設けられた二次元でも良い。光学フィルムの成形方法としては、熱可塑性樹脂による押出成形、射出成形、プレス成形や、光硬化性樹脂による２Ｐ成形などがある。上記成形方法により光学フィルムを成形するためには、光学フィルムの凹凸パターンの反転形状が形成された金型を用いれば良い。２Ｐ成形の際に凹凸パターンの裏面となる基材には、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、トリ酢酸セルロース樹脂、ポリエステル樹脂等からなるフィルムを用いれば良い。
【００１７】
本発明による面光源素子部材を用いた面光源素子の概略構成図を図１に示す。この面光源素子は両端に冷陰極管などの光源２が設けられた導光体１と、導光体１から出射された光の角度分布を制御するためのマイクロプリズムアレイ状の凹凸パターンが設けられた光学フィルム３とを備えている。図には光源が配置されている側の導光体端面と平行になるように光学フィルム３の凸部の稜線が配置されているが、二次元の凹凸パターンを配置しても良い。光源２の周りには、導光体１の端面とは反対方向に進む光を反射し、導光体１の端面方向に進行させるリフレクタが設けられている。端面から導光体１に入射した光は、導光体内を全反射を繰り返しながら伝搬していく。この伝搬光は光学フィルム３の凸部と導光体１の出射面との密着部から光学フィルム３に取り込まれる。これにより、導光体１内を伝搬する光は密着部から順次、光学フィルム３に取り出され、取り出された光は光学フィルム３の凸部内で全反射されながら集光されて出射される。
【００１８】
図１に示す面光源素子と同様の構成は、特許文献１等により知られている。本願発明では、前記面光源素子の製造工程中において導光体と光学フィルムとを接着する際に、予め導光体１に４ｅＶ以上のエネルギーを有する紫外線を照射することにより、導光体を表面改質し、導光体１に適当なラミネート圧力で光学フィルム３を押し付けることにより、光学フィルム３の凸部の頂部と導光体１の表面とが固着されるため、導光体と光学フィルムとの間に接着剤、粘着剤等からなる中間層を設ける必要がなくなる。これによって、工程の簡略化が可能であり、接着層による光線透過率の低下も生じない。本発明の光学フィルムを利用した面光源素子をバックライトとして用い、その出射面に透過型表示素子を設けることで、画像表示装置を構成することができる。この透過型表示素子としては、ＳＴＮ、ＴＦＴ、ＭＩＮＩなどの液晶パネルが挙げられる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
＜実施例１＞
本実施例では、株式会社ウシオユーテック社製キセノンランプ（ＵＥＲ２００／ＨＭ１７２）を表面改質に用い、導光体はクラレ社製アクリル樹脂幅１６０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚み４ｍｍを使用した。表面改質の方法は以下に示すとおりである。前記キセノンランプと前記導光体との距離を正確に２ｍｍとし、紫外線（エネルギー７．３ｅＶ）を３０秒間照射した。表面改質の効果を確認するために、該導光体と水との接触角を協和界面科学株式会社製接触角計（ＣＡ−ＤＴ・Ａ型）で測定したところ、改質前に７０°であったものが２３°となっていた（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ）。マイクロプリズムアレイ状の２次元配列凹凸パターンが形成された光学フィルムは以下のとおり作製した。凹凸パターンの反転形状が形成されたニッケル板を金型とし、該金型に日本化薬株式会社製アクリレート系光硬化性樹脂（カヤラッド）を充填し、厚さ０．２ｍｍの三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製ポリカーボネートフィルムを基材フィルムとして使用して、光硬化性樹脂を光硬化することにより光学フィルムを作製した。得られた光学フィルムと表面改質した導光体とをラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートすることで面光源素子部材を得た。該光学フィルムにおける凹凸パターン頂部の接着面積比率は３０％であった。該面光源素子部材における光学フィルムと導光体との接着力を９０度剥離試験により測定した。その結果、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．０９ｋｇｆ（０．８８Ｎ）であった。なお、上記９０度剥離試験について図２を用いて説明する。た。導光体に光学フィルムをラミネートした面光源素子部材において、光学フィルムを所定幅に準備した貼合せサンプルにおいて、一方の導光体１を接着力測定装置の可動式テーブル１１に設置する。また、光学フィルム３の片端を剥離し接着力測定装置の基材剥離治具１２に取り付ける。基材剥離治具１２はロードセル１３を介して引張アーム１５に接続されており、基材剥離時の引張応力（接着力）を測定できる。また、このときの引張速度は３００ｍｍ／ｍｉｎで一定とする。また、可動式テーブル１１はひもなどの接合部１４を介して引張アーム１５に取り付けられているため、基材剥離治具１２の上方への移動量と同じだけ可動式テーブル１１が図面左方に移動する。したがって、光学フィルム３は導光体１から剥離角θを９０°に保ったまま剥離することが可能となる。
【００２０】
＜実施例２＞
実施例１と同様の条件で導光体を表面改質し、さらに、実施例１と同様にして作製されたマイクロプリズムアレイ状の凹凸パターンが形成された光学フィルムも実施例１と同様の条件で表面改質処理を行った。表面改質処理を行った該光学フィルムと該導光体とをラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートすることで面光源素子部材が得られた。該面光源素子部材における光学フィルムと導光体との接着力を実施例１と同様にして９０度剥離試験により測定した。その結果、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．１５ｋｇｆ（１．５Ｎ）であった。
【００２１】
＜実施例３＞
本実施例では、株式会社オーク製低圧水銀ランプ（ＨＭＷ−６１５Ｎ）を表面改質に用いた。表面改質の方法は以下に示すとおりである。該低圧水銀ランプと導光体との距離を正確に１０ｍｍとし、紫外線（エネルギー６．０ｅＶ）を２００秒間照射した。表面改質の効果を確認するために、該導光体と水との接触角を協和界面科学株式会社製接触角計（ＣＡ−ＤＴ・Ａ型）で測定したところ４２°であった（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ）。マイクロプリズムアレイ状の凹凸パターンが形成された光学フィルムは実施例１と同様に作製した。得られた光学フィルムと表面改質した導光体とをラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートすることで面光源素子部材を得た。該面光源素子部材における光学フィルムと導光体との接着力を実施例１と同様にして９０度剥離試験により測定した。その結果、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．０６ｋｇｆ（０．５９Ｎ）であった。
【００２２】
＜実施例４＞
本実施例では、ナビタス株式会社製コロナ放電装置を表面改質に用いた。表面改質の方法は以下に示すとおりである。該コロナ放電装置からの距離を５ｍｍとし、ライン速度を１００ｍｍ／秒とし導光体をエネルギー５．０ｅＶのコロナ放電により空気中で処理した。表面改質の効果を確認するために、該導光体と水との接触角を協和界面科学株式会社製接触角計（ＣＡ−ＤＴ・Ａ型）で測定したところ４５°であった（温度２５℃、湿度５０％ＲＨ）。マイクロプリズムアレイ状の凹凸パターンが形成された光学フィルムは実施例１と同様に作製した。得られた光学フィルムと表面改質した導光体とをラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートすることで面光源素子部材を得た。該面光源素子部材における光学フィルムと導光体との接着力を実施例１と同様にして９０度剥離試験により測定した。その結果、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．０６ｋｇｆ（０．５９Ｎ）であった。
【００２３】
＜比較例１＞
実施例１と同様にして光学フィルムを作製し、該光学フィルムおよび導光体をエネルギー３．５ｅＶの紫外線を発生するウシオ電機株式会社製高圧水銀ランプ（ＵＭ４５２）により空気中で３０秒間表面改質処理を行った。表面改質処理を行った該光学フィルムと該導光体とをラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートすることで面光源素子を得た。該面光源素子部材における光学フィルムと導光体との接着力を実施例１と同様にして９０度剥離試験により測定した。その結果、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．０１ｋｇｆ（０．１０Ｎ）未満であった。このことから、４ｅＶ未満のエネルギー線の照射による表面改質処理では、強固な接着力を得られないことが判る。
【００２４】
＜比較例２＞
実施例１と同様にして光学フィルムを作製し、表面改質していない導光体とラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートしたが、導光体と光学フィルムとは一体化できなかった。また、表面改質を施していない導光体と水との接触角を実施例１と同条件で測定したところ接触角は７０°であった。このことからも、導光体に表面改質を行わない場合は、光学フィルムと導光体とは接着しないことが分かる。
【００２５】
＜比較例３＞
実施例１と同様にして光学フィルムを作製し、透明接着剤を介して導光体にラミネート圧力０．３ｋｇｆ／ｃｍ２（０．０３ＭＰａ）でラミネートすることにより面光源素子部材を作製した。該面光源素子部材における光学フィルムと導光体との接着力を９０度剥離試験により測定した。その結果、５０ｍｍ幅の光学フィルムの接着力は０．１６ｋｇｆ（１．６Ｎ）であり、充分な接着力を有していた。一方、該面光源素子部材の両長辺に冷陰極管を配し、該冷陰極管を発光した際の該面光源素子部材の中心の正面輝度を測定した場合には、正面輝度の値は実施例１〜４で得られた面光源素子部材の正面輝度と比較して、３％程度劣るものであった。つまり、接着剤を介した接合においては、接着剤を介さない接合に比べ光の利用効率に劣ることがわかる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、接着層を別途設けることを要さず、光学フィルムと導光体とを容易に一体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における面光源素子部材の概略構成図
【図２】９０度剥離試験の説明図
【符号の説明】
１    導光体
２    光源
３    光学フィルム
１１  可動式テーブル
１２  基材剥離治具
１３  ロードセル
１４  接合部
１５  引張アーム
【図１】
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【図２】
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