JP2007030394A - Optical structure, its manufacturing method and displaying apparatus provided with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学構造体及びその製造方法並びにそれを備えた表示装置に関し、さらに詳しくは、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機EL)等のブラックマトリックスを有するフィルム基板、プロジェクタスクリーン、リアプロジェクションテレビスクリーン、マイクロレンズアレイ等に好適に用いられ、高度の光学的機能を発現することが可能であり、しかも、安価で量産性に優れた光学構造体及びその製造方法並びにそれを備えた表示装置に関するものである。 The present invention relates to an optical structure, a method for manufacturing the same, and a display device including the same, and more particularly, a black matrix such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), or an organic electroluminescence display (organic EL). An optical structure that can be suitably used for a film substrate, a projector screen, a rear projection television screen, a microlens array, and the like, and can exhibit a high degree of optical functions, and is inexpensive and excellent in mass productivity. The present invention relates to a manufacturing method and a display device including the same.
従来、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機EL)等のブラックマトリックスを有する表示装置、あるいはプロジェクタ(PJ)、リアプロジェクションテレビ(RPTV)等の映像装置においては、高度な透明性、機械的強度等の観点から、もっぱらガラス基板が用いられてきたが、近年、この様な高度な透明性を必要とする用途においても、従来のガラス基板に替わって、透明なプラスチック材料が用いられてきている(非特許文献1参照)。 Conventionally, in a display device having a black matrix such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic electroluminescence display (organic EL), or a video device such as a projector (PJ) or a rear projection television (RPTV) However, glass substrates have been used exclusively from the viewpoint of high transparency, mechanical strength, etc., but in recent years, in applications that require such high transparency, transparent glass substrates have been used instead of conventional glass substrates. Plastic materials have been used (see Non-Patent Document 1).
その理由は、プラスチック材料が、軽量であり、屈曲性に富み、割れ難く、加工し易い等の特徴を有するために、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、リアプロジェクションテレビ(RPTV)等を製作するうえで大きな利点となるからである。
以上の理由により、透明なプラスチック材料の利用範囲が多くの産業分野で広がってきている。
For the above reasons, the range of use of transparent plastic materials is expanding in many industrial fields.
ところで、この様に利用範囲が多くの分野で広がってきている透明なプラスチック材料ではあるが、一般に、ガラスと比較して耐熱性の点で劣っているために、加熱過程で変形や破損が生じ易いという問題点があった。
したがって、従来、ガラス基板を使用することを前提に開発されてきた加工方法や加工装置を適用することができない場合がある。
そこで、プラスチック材料の利点を生かしながら、目的とする光学的機能を発現する光学構造体、及びその製造方法の開発が望まれていた。
By the way, although it is a transparent plastic material whose range of use has expanded in many fields in this way, it is generally inferior in heat resistance compared to glass, so deformation and breakage occur during the heating process. There was a problem that it was easy.
Therefore, there is a case where a processing method and a processing apparatus that have been developed on the premise that a glass substrate is conventionally used cannot be applied.
Thus, it has been desired to develop an optical structure that exhibits the target optical function while taking advantage of the plastic material, and a method for manufacturing the same.
また、ブラックマトリックスやマイクロレンズアレイ等のように、光学的機能を付加するために透明材料の表面にパターンを形成する必要のある光学用部材では、感光性樹脂等を用いたフォトリソグラフィ技術を用いる場合が多いが、このフォトリソグラフィ技術は、露光、現像、エッチング等の複数の工程を有するために、製造コストが高くなるという問題点があった。 In addition, a photolithographic technique using a photosensitive resin or the like is used for an optical member such as a black matrix or a microlens array that needs to form a pattern on the surface of a transparent material in order to add an optical function. In many cases, this photolithography technique has a problem that the manufacturing cost increases because it includes a plurality of steps such as exposure, development, and etching.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高度の光学的機能を発現することができ、しかも、安価で量産性に優れた光学構造体及びその製造方法並びにそれを備えた表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is capable of expressing a high-level optical function, and is inexpensive and excellent in mass productivity, a manufacturing method thereof, and the same An object is to provide a display device provided.
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、透明なプラスチック基板上に形成された着色層に、中心波長が250nm以上かつ600nm以下のレーザ光を間欠的または連続的に照射して該着色層を選択除去すれば、透明なプラスチック基板に高度の光学的機能が発現することを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the inventors of the present invention intermittently or continuously apply laser light having a center wavelength of 250 nm or more and 600 nm or less to a colored layer formed on a transparent plastic substrate. When the colored layer is selectively removed by irradiation, the present inventors have found that a high-level optical function is expressed in a transparent plastic substrate, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の光学構造体は、透光性を有する有機高分子からなる基材上に着色層を形成し、この着色層をレーザ光により選択除去してなることを特徴とする。
前記着色層の選択除去により前記基材の一主面の一部を露出面とし、この露出面の領域内かつ前記基材内に、複数の偏平状の空洞が不規則に形成された変性領域を形成してなることが好ましい。
前記一主面の複数箇所を露出面とし、これらの露出面のうち1つ以上の露出面の領域内かつ前記基材内に前記変性領域を形成してもよい。
That is, the optical structure of the present invention is characterized in that a colored layer is formed on a base material made of a light-transmitting organic polymer, and this colored layer is selectively removed by laser light.
A modified region in which a part of one main surface of the substrate is exposed as a result of selective removal of the colored layer, and a plurality of flat cavities are irregularly formed in the region of the exposed surface and in the substrate. Is preferably formed.
A plurality of locations on the one principal surface may be exposed surfaces, and the modified region may be formed in the region of one or more exposed surfaces of these exposed surfaces and in the substrate.
前記基材と前記着色層との間に透光性を有する中間層を形成し、前記着色層の選択除去により前記中間層の一主面の一部を露出面とし、この露出面の領域内かつ前記中間層内に、複数の偏平状の空洞が不規則に形成された変性領域を形成してなることが好ましい。
前記一主面の複数箇所を露出面とし、これらの露出面のうち1つ以上の露出面の領域内かつ前記中間層内に前記変性領域を形成してもよい。
An intermediate layer having translucency is formed between the base material and the colored layer, and a part of one main surface of the intermediate layer is exposed by selective removal of the colored layer, and within the region of the exposed surface In addition, it is preferable that a modified region in which a plurality of flat cavities are irregularly formed is formed in the intermediate layer.
A plurality of locations on the one principal surface may be exposed surfaces, and the modified region may be formed in the region of one or more of the exposed surfaces and in the intermediate layer.
前記露出面各々は、隣接する少なくとも1つの露出面と接続してもよい。
前記露出面は、曲面であることが好ましい。
前記変性領域の形状は、球形、多面体、紡錘形のいずれかであることが好ましい。
前記基材と前記着色層との間に透光性を有する中間層を形成してもよい。
前記着色層上、前記露出面上のいずれか一方、または双方に、透光性を有する上部層を設けてもよい。
Each of the exposed surfaces may be connected to at least one adjacent exposed surface.
The exposed surface is preferably a curved surface.
The modified region preferably has a spherical shape, a polyhedron shape, or a spindle shape.
An intermediate layer having translucency may be formed between the base material and the colored layer.
An upper layer having translucency may be provided on one or both of the colored layer and the exposed surface.
本発明の光学構造体の製造方法は、透光性を有する有機高分子からなる基材上に着色層を形成し、この着色層にレーザ光を間欠的または連続的に照射し、前記着色層を選択除去することを特徴とする。
前記レーザ光の中心波長は、250nm以上かつ600nm以下であることが好ましい。
前記着色層を転写法により形成することとしてもよい。
In the method for producing an optical structure of the present invention, a colored layer is formed on a substrate made of a light-transmitting organic polymer, and the colored layer is irradiated with laser light intermittently or continuously. Is selectively removed.
The center wavelength of the laser beam is preferably 250 nm or more and 600 nm or less.
The colored layer may be formed by a transfer method.
本発明の表示装置は、本発明の光学構造体を備えてなることを特徴とする。 A display device according to the present invention includes the optical structure according to the present invention.
本発明の光学構造体によれば、透光性を有する有機高分子からなる基材上に着色層を形成し、この着色層をレーザ光により選択除去したので、透光性を有する有機高分子からなる基材に、ブラックマトリックス、マイクロレンズ等の高度の光学的機能を付与することができる。
したがって、ブラックマトリックス、マイクロレンズ等の高度の光学的機能を有する有機高分子の光学構造体を提供することができる。
According to the optical structure of the present invention, a colored layer is formed on a substrate made of a light-transmitting organic polymer, and the colored layer is selectively removed by laser light. A high-level optical function such as a black matrix and a microlens can be imparted to the substrate made of
Therefore, an organic polymer optical structure having a high degree of optical function such as a black matrix and a microlens can be provided.
本発明の光学構造体の製造方法によれば、透光性を有する有機高分子からなる基材上に着色層を形成し、この着色層にレーザ光を間欠的または連続的に照射し、前記着色層を選択除去するので、ブラックマトリックス、マイクロレンズ等の高度の光学的機能が付与された有機高分子の光学構造体を、容易かつ安価に製造することができる。 According to the method for producing an optical structure of the present invention, a colored layer is formed on a substrate made of a light-transmitting organic polymer, and the colored layer is irradiated with laser light intermittently or continuously. Since the colored layer is selectively removed, it is possible to easily and inexpensively manufacture an organic polymer optical structure having a high optical function such as a black matrix and a microlens.
本発明の表示装置によれば、本発明の光学構造体を備えたので、ブラックマトリックス、マイクロレンズ等の高度の光学的機能を発現することができ、しかも、安価で量産性に優れている。 According to the display device of the present invention, since the optical structure of the present invention is provided, high-level optical functions such as a black matrix and a microlens can be expressed, and it is inexpensive and excellent in mass productivity.
本発明の光学構造体及びその製造方法並びにそれを備えた表示装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the optical structure of the present invention, the method for manufacturing the same, and the display device including the optical structure will be described.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.
「第1の実施形態」
図1は、本発明の第1の実施形態の液晶ディスプレイ(LCD:表示装置)用のプラスチックフィルム基板(光学構造体)を示す斜視図、図2は図1のA−A線に沿う断面図である。
このプラスチックフィルム基板1は、可視光線に対して透明性を有するプラスチック(有機高分子)フィルム(基材)2の表面(一主面)2aに着色層3が形成され、この着色層3には、レーザ光により選択除去してなる円形状の開口部4が複数、マトリックス状に形成されている。これらの開口部4により、プラスチックフィルム2の表面2aの複数箇所が露出面5とされている。
“First Embodiment”
FIG. 1 is a perspective view showing a plastic film substrate (optical structure) for a liquid crystal display (LCD: display device) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. It is.
The
プラスチックフィルム2としては、十分な強度があり、可視光に対して透明な有機高分子フィルムとなり得るものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート(PC)、トリアリルシアヌレート(TAC)、セルロースアセテート、ポリスチレン(PS)、ポリエーテル、ポリイミド、エポキシ、フェノキシ、ポリフッ化ビニリデン、アクリル、ポリエチレン(PE)、ナイロン、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリテトラフルオルエチレン(PTFE)、ポリフルオルアセチレン(PFA)等の樹脂から適宜選択することができる。
また、このプラスチックフィルム2の厚みも特段限定されるものではなく、通常50〜250μm程度のものが使用可能である。
The
Further, the thickness of the
用途によっては、プラスチックフィルム2の替わりにプラスチックシートを用いてもよい。この場合、透明シートの材質としては、十分な強度があり、透明な高分子シートとなり得るものであればよく、上述した材質からなるシートが好適である。
このプラスチックシートの厚みも特段限定されるものではなく、通常30μm〜10mm程度のものが使用可能である。
また、プラスチックフィルム2の替わりに、上述した材質からなるプラスチック板を用いてもよい。このプラスチック板の厚みも特段限定されるものではなく、通常0.5mm〜30mmのものが使用可能である。
Depending on the application, a plastic sheet may be used instead of the
The thickness of the plastic sheet is not particularly limited, and those having a thickness of about 30 μm to 10 mm can be used.
Further, instead of the
着色層3は、薄厚のプラスチック(有機高分子)層中に、所望の波長帯域の光に対して十分な遮蔽性を有する色素、金属微粒子等を含有してなる膜であり、その厚みは、例えば、0.1μm〜10μmである。
プラスチックとしては、上記の物質と濡れ性がよく、しかもプラスチックフィルム2に対して密着性がよいものであればよく、例えば、アクリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリスチレン、セルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチラール、アルキド等の樹脂、あるいはエチルセルロース等のセルロース類を、単独もしくは併用して用いることができる。
これらのプラスチックは、用途によって、常温硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、電子線硬化型樹脂のいずれかのタイプのものを適宜選択すればよい。
The
As the plastic, any material may be used as long as it has good wettability with the above-described substances and has good adhesion to the
These plastics may be appropriately selected from any one of a room temperature curable resin, an ultraviolet curable resin, and an electron beam curable resin depending on the application.
色素としては、所望の波長帯域の光に対して十分な遮蔽性を確保することができるものであればよく、例えば、カーボンブラック、アニリンブラック、チタンブラック、フタロシアニン等の有機色素が好適に用いられる。これらの有機色素の中でも、カーボンブラック等の黒色色素は、可視光域の光をほとんど遮蔽するので特に好ましいものである。
また、金属微粒子としては、金微粒子、銀微粒子、ルテニウム微粒子、パラジウム微粒子、銅微粒子、錫微粒子等の微粒子、あるいは、これらの金属を1種以上含む合金微粒子が好適に用いられる。
Any dye may be used as long as it can ensure sufficient shielding against light in a desired wavelength band. For example, organic dyes such as carbon black, aniline black, titanium black, and phthalocyanine are preferably used. . Among these organic dyes, black dyes such as carbon black are particularly preferable because they almost block light in the visible light range.
As the metal fine particles, fine particles such as gold fine particles, silver fine particles, ruthenium fine particles, palladium fine particles, copper fine particles and tin fine particles, or alloy fine particles containing one or more of these metals are preferably used.
開口部4は、直径が、例えば、10μm〜100μmの大きさのもので、着色層3に一定の規則をもって形成することにより、着色層3の光学機能をより高めることができる。
開口部4の配置としては、マトリックス状の他、用途によって蜂の巣格子状、かごめ格子状、三角格子状、ペンローズ格子状などが適宜選択される。
The
As the arrangement of the
このプラスチックフィルム基板1では、可視光線に対して十分な遮蔽性を有する着色層3に、例えば、円形状の開口部4を複数、マトリックス状に形成したので、これらの開口部4が可視光線の透過領域となる。したがって、開口部4がマトリックス状に形成された着色層3は、LCD用のブラックマトリックスとしての機能を有するものになっている。
In this
次に、このプラスチックフィルム基板1の製造方法について説明する。
まず、プラスチックフィルム2の表面2aに着色層3が形成されたプラスチック材料を用意する。
このプラスチック材料は、プラスチックフィルム2の表面2aに、着色層形成用塗料を塗布することにより、作製することができる。
この着色層形成用塗料は、有機溶媒に上記の色素を溶解・混合することで調整することができる。
Next, a method for manufacturing the
First, a plastic material in which the
This plastic material can be produced by applying a colored layer-forming paint to the
This colored layer-forming coating material can be adjusted by dissolving and mixing the above-described pigment in an organic solvent.
次いで、このプラスチック材料に、中心波長が250nm以上かつ600nm以下、より好ましくは250nm以上かつ450nm以下のレーザ光を間欠的に照射し、着色層3に複数個の開口部4をマトリックス状に形成する。この場合、着色層3のみが選択除去されるので、その下のプラスチックフィルム2は、レーザ光による損傷等がなく、ほぼ当初の形状のまま残ることとなる。
Next, the plastic material is intermittently irradiated with a laser beam having a center wavelength of 250 nm or more and 600 nm or less, more preferably 250 nm or more and 450 nm or less, thereby forming a plurality of
ここで、レーザ光の中心波長が250nm未満であると、加工効率が悪く、場合によっては着色層3を完全に選択除去することができず、開口部4内に着色層の一部が残ってしまう虞があるからであり、一方、中心波長が600nmを超えると、開口部4内のプラスチックフィルム2を損傷したり、開口部4の周囲を損傷したり、開口部4の内部に不定形の隆起部を形成する等の問題が発生し易くなり、所望の形状の開口部4を形成することが困難になるからである。
このレーザ光の強度は、ガウス分布が好ましい。
Here, when the center wavelength of the laser beam is less than 250 nm, the processing efficiency is poor, and in some cases, the
The intensity of this laser beam is preferably a Gaussian distribution.
レーザ光の種類としては、パルスレーザ光が好ましい。このパルスレーザ光が好ましい理由は、照射エネルギーが制御し易いからである。このパルスレーザ光の周波数としては、10KHz以上かつ300KHz以下が好ましく、より好ましくは50KHz以上かつ100KHz以下である。ここで、周波数を上記の様に限定した理由は、周波数が10KHz未満の場合には、照射エネルギーが制御し難くなるからであり、一方、周波数が100KHzを超えると、レーザ光照射装置が大型化かつ複雑化し、装置のコストが高くなるからである。 As the type of laser light, pulsed laser light is preferable. The reason why this pulsed laser beam is preferable is that the irradiation energy can be easily controlled. The frequency of the pulse laser beam is preferably 10 KHz or more and 300 KHz or less, more preferably 50 KHz or more and 100 KHz or less. Here, the reason for limiting the frequency as described above is that when the frequency is less than 10 KHz, it is difficult to control the irradiation energy. On the other hand, when the frequency exceeds 100 KHz, the laser beam irradiation apparatus is enlarged. It is also complicated and the cost of the apparatus becomes high.
このパルスレーザ光の照射エネルギーとしては、1パルス当たり5μJ以上かつ100μJ以下が好ましい。1パルス当たりの照射エネルギーが5μJ未満であると、加工速度が遅くなり、作業効率が低下するからであり、一方、1パルス当たりの照射エネルギーが100μJを超えると、開口部4の形状を制御することができなくなるからである。
以上により、プラスチックフィルム2の表面に形成された着色層3に複数個の開口部4を、容易にかつ安価に形成することができる。
The irradiation energy of this pulse laser beam is preferably 5 μJ or more and 100 μJ or less per pulse. This is because if the irradiation energy per pulse is less than 5 μJ, the processing speed is reduced and the working efficiency is lowered. On the other hand, if the irradiation energy per pulse exceeds 100 μJ, the shape of the
As described above, the plurality of
この様にして得られたLCD用プラスチックフィルム基板1は、LCDの前面側のガラス基板の表面に接着剤等で貼着することにより、ブラックマトリックスとして用いることができる。
また、このプラスチックフィルム基板1を、プロジェクタスクリーン、リアプロジェクタスクリーン等の表示装置に適用することができる。この場合においても、それぞれの装置に特有の機能を発現することができる。しかも、より簡単な製造工程で、低コストで、量産化することができる。
The LCD
The
このプラスチックフィルム基板1では、プラスチックフィルム2と着色層3との間に、可視光線を透過する中間層を形成してもよい。
この中間層の屈折率とプラスチックフィルム2の屈折率との差を0.2以上とすることにより、さらに好ましい光学特性を得ることができる。その理由は、中間層とプラスチックフィルム2との界面における屈折率差を大きくすることにより、光学的機能が高まるからである。
In the
By setting the difference between the refractive index of the intermediate layer and the refractive index of the
以上説明した様に、本実施形態のLCD用プラスチックフィルム基板1によれば、プラスチックフィルム2の表面2aに形成された着色層3に、レーザ光により選択除去してなる開口部4を複数、マトリックス状に形成したので、プラスチックフィルム基板に、ブラックマトリックス、マイクロレンズ等の高度の光学的機能を付与することができる。
したがって、ブラックマトリックス、マイクロレンズ等の高度の光学的機能を有するLCD用プラスチックフィルム基板を容易かつ安価に提供することができる。
As described above, according to the plastic film substrate for
Therefore, it is possible to easily and inexpensively provide an LCD plastic film substrate having high optical functions such as a black matrix and a microlens.
本実施形態のLCD用プラスチックフィルム基板の製造方法によれば、プラスチックフィルム2の表面2aに形成された着色層3に、中心波長が250nm以上かつ600nm以下のレーザ光を間欠的に照射し、着色層3に複数個の開口部4をマトリックス状に形成するので、ブラックマトリックスという高度の光学的機能が付与されたLCD用プラスチックフィルム基板を、容易かつ安価に製造することができる。
According to the manufacturing method of the plastic film substrate for LCD of the present embodiment, the
「第2の実施形態」
図3は、本発明の第2の実施形態のプラスチックフィルム基板(光学構造体)を示す断面図であり、本実施形態のプラスチックフィルム基板11が第1の実施形態のプラスチックフィルム基板1と異なる点は、第1の実施形態のプラスチックフィルム基板1では、着色層3に円形状の開口部4が複数、マトリックス状に形成されているのみであるのに対し、本実施形態のプラスチックフィルム基板11では、マトリックス状に形成された複数個の開口部4により、プラスチックフィルム2の表面2aの複数箇所を露出させ、これらの露出面を上方に向かって膨張する球形状の露出面(曲面)12とし、これらの露出面12の領域内かつプラスチックフィルム2内に、複数の偏平状の空洞13が不規則に形成された変性領域14を形成した点である。
“Second Embodiment”
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a plastic film substrate (optical structure) according to the second embodiment of the present invention. The
この変性領域14は、プラスチックフィルム2がレーザ光の照射により変質した領域であり、直径が、例えば、1μm〜50μmの球形のものである。この変性領域14の形状は、目的とする光学的機能に合った大きさ及び形状とすることが好ましく、球形の他、長径と短径が異なる断面楕円形の回転体、紡錘体、凸レンズ状、多面体等から適宜選択することができる。
特に、このプラスチックフィルム基板11を反射板等に用いる場合には、変性領域14の形状は球形が好ましい。
The modified
In particular, when the
これら空洞13は、プラスチックフィルム2の厚み方向では、不規則に並ぶ様に、プラスチックフィルム2の表面2aに沿う方向では、不規則に並ぶ様に、かつ、その長径方向がプラスチックフィルム2の表面2aに沿う方向と略一致するように、点在している。この図3では、これらの空洞13の長径方向がプラスチックフィルム2の表面2aに沿う方向とほぼ一致した場合を示しているが、これらの空洞13の長径方向が様々な方向に向いている場合ももちろん存在する。例えば、長径方向がプラスチックフィルム2の表面2aに対して傾斜したものと、表面2aに沿う方向とほぼ一致しているものとが混ざり合っていてもよく、長径方向がプラスチックフィルム2の表面2aに対して様々に傾斜したものが混ざり合っていてもよい。
These
このプラスチックフィルム基板11は、レーザ光の照射条件を変えることにより、第1の実施形態のプラスチックフィルム基板1と同一の工程で作製することができる。
この場合、プラスチックフィルム2の表面の一部が開口部4内にて露出し、かつ、この表面の一部が球形の露出面12となり、さらに、これらの露出面12の領域内かつプラスチックフィルム2内に、複数の偏平状の空洞13が不規則に形成された変性領域14が形成される様に、パルスレーザ光の照射条件を制御する必要がある。
The
In this case, a part of the surface of the
例えば、パルスレーザ光の中心波長を250nm以上かつ400nm以下、周波数を20KHz以上かつ60KHz以下、照射エネルギーを1パルス当たり5μJ以上かつ100μJ以下とすれば、球形状の露出面12の領域内かつプラスチックフィルム2内に、複数の偏平状の空洞13が不規則に形成された変性領域14を精度良く形成することができる。
For example, if the center wavelength of the pulse laser beam is 250 nm or more and 400 nm or less, the frequency is 20 KHz or more and 60 KHz or less, and the irradiation energy is 5 μJ or more and 100 μJ or less per pulse, the region within the spherical exposed
このプラスチックフィルム基板11では、プラスチックフィルム2及び着色層3の上に、可視光域の光に対して透過性を有する上部層を形成してもよい。
また、このプラスチックフィルム基板11に、反射防止膜あるいは反射膜としての特性を持たせるためには、プラスチックフィルム2自体が干渉性を有するか、あるいはプラスチックフィルム2と着色層3との間に、可視光線を透過する中間層を形成し、この中間層に干渉性を持たせるようにしてもよい。
In the
Further, in order to give the
特に、スクリーン等の用途に用いる場合、開口部4の周辺部分に着色膜、反射膜、またはハーフミラー膜としての機能を有する層を形成することが好ましい。
また、開口部4に単層または多層の干渉膜、およびハードコート層を形成することが好ましい。この様な構成とすることで、表面の反射光を低減することにより光学特性をより高めることができる。また、ハードコート層を形成することにより、表面の堅牢性を高めることができる。
In particular, when used for applications such as a screen, it is preferable to form a layer having a function as a colored film, a reflective film, or a half mirror film around the
Further, it is preferable to form a single-layer or multilayer interference film and a hard coat layer in the
このプラスチックフィルム基板11においても、第1の実施形態のプラスチックフィルム基板1と同様の作用、効果を奏することができる。
しかも、球形状の露出面12の領域内かつプラスチックフィルム2内に、複数の偏平状の空洞13が不規則に形成された変性領域14を形成したので、露出面が球形状であることから、露出面を透過または反射する光が様々な方向に分散され、散乱の特性が強調されるという優れた効果を奏することができる。
This
Moreover, since the modified
「第3の実施形態」
図4は、本発明の第3の実施形態のプラスチックフィルム基板(光学構造体)を示す断面図であり、本実施形態のプラスチックフィルム基板21が第2の実施形態のプラスチックフィルム基板11と異なる点は、第2の実施形態のプラスチックフィルム基板11では、マトリックス状に形成された複数個の開口部4により、プラスチックフィルム2の表面2aの複数箇所を露出させ、これらの露出面を上方に向かって膨張する球形状の露出面(曲面)12とし、これらの露出面12の領域内かつプラスチックフィルム2内に、複数の偏平状の空洞13が不規則に形成された変性領域14を形成したのに対し、本実施形態のプラスチックフィルム基板21では、プラスチックフィルム2と着色層3との間に、可視光線に対して透明性を有する中間層22を形成し、マトリックス状に形成された複数個の開口部4により、この中間層22の表面22aの複数箇所を露出させ、これらの露出面を上方に向かって膨張する球形状の露出面23とし、これらの露出面23の領域内かつ中間層22内に、複数の偏平状の空洞24が不規則に形成された変性領域25を形成した点である。
“Third Embodiment”
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a plastic film substrate (optical structure) according to the third embodiment of the present invention. The
この中間層22を、屈折率が1.6以上かつ1.8以下の高屈折率樹脂からなる下地層とするにより、例えば、高い光透過率等のさらに好ましい光学特性を得ることができる。
この高屈折率樹脂としては、フルオレンエポキシ化合物、フルオレンアクリレート化合物、フルオレン系ポリエステル等の有機系高屈折率樹脂、ポリメチルジフェニルシラン、ポリフェニルシラン、ポリフェニルシラン等の無機系高屈折率材料、あるいは酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化スズ等の金属酸化物、金、銀、鉄、ルテニウム等の金属微粒子を分散した有機−無機複合材料が好適に用いられる。
By using the
As this high refractive index resin, organic high refractive index resin such as fluorene epoxy compound, fluorene acrylate compound, fluorene polyester, inorganic high refractive index material such as polymethyldiphenylsilane, polyphenylsilane, polyphenylsilane, or An organic-inorganic composite material in which metal oxides such as zirconium oxide, titanium oxide and tin oxide, and metal fine particles such as gold, silver, iron and ruthenium are dispersed is preferably used.
また、この下地層に導電性を付与することにより、さらに好ましい光学特性を得ることができる。
下地層に導電性を付与する材料としては、アンチモン含有酸化スズ(ATO)微粒子、酸化アンチモン微粒子等の金属酸化物微粒子、4級アンモニウム塩等のイオン性導電体、あるいは導電性高分子等を挙げることができる。
Furthermore, more preferable optical characteristics can be obtained by imparting conductivity to the underlayer.
Examples of the material that imparts conductivity to the underlayer include metal oxide fine particles such as antimony-containing tin oxide (ATO) fine particles and antimony oxide fine particles, ionic conductors such as quaternary ammonium salts, and conductive polymers. be able to.
この様なプラスチックフィルム基板は、ブラックマトリックスを形成したフィルム基板、プロジェクタースクリーン、リアプロジェクションテレビスクリーン、マイクロレンズアレイなどの用途に用いることができる。 Such a plastic film substrate can be used for applications such as a film substrate on which a black matrix is formed, a projector screen, a rear projection television screen, and a microlens array.
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
「実施例」
厚さ2mmのポリメチルメタクリレート樹脂からなる透明板の表面に、着色層として厚さ2μmのカーボンブラック粒子分散膜を形成し、プラスチック基板とした。
次いで、高出力パルスUVレーザー(AVIATM355、コヒーレントジャパン社)を用いて、このプラスチック基板に、中心波長が355nm、周波数が60KHz、出力が1.8Wのパルスレーザ光を照射し、図1に示す様な光学構造体を作製した。照射した回数は1開口部当たり250パルスとした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by this Example.
"Example"
A carbon black particle dispersion film having a thickness of 2 μm was formed as a colored layer on the surface of a transparent plate made of a polymethyl methacrylate resin having a thickness of 2 mm to obtain a plastic substrate.
Next, using a high-power pulsed UV laser (AVIA ™ 355, Coherent Japan), this plastic substrate was irradiated with pulsed laser light having a central wavelength of 355 nm, a frequency of 60 KHz, and an output of 1.8 W. An optical structure as shown was produced. The number of irradiations was 250 pulses per opening.
図5は、この様にして作製した光学構造体の表面形状を示すレーザー顕微鏡像である。
この図5によれば、カーボンブラック粒子分散膜には、レーザ光により選択除去してなる円形状の開口部が複数、隣接する開口部同士が互いに接する様に、一直線上に連なって形成されていることが分かった。また、これらの開口部により透明板の表面の一部が露出され、この露出面は僅かにRを有する凹面とされていることも分かった。
FIG. 5 is a laser microscope image showing the surface shape of the optical structure produced in this manner.
According to FIG. 5, the carbon black particle-dispersed film is formed in a straight line so that a plurality of circular openings selectively removed by laser light and adjacent openings are in contact with each other. I found out. It was also found that a part of the surface of the transparent plate was exposed by these openings, and this exposed surface was slightly concave with R.
本発明の光学構造体は、透光性の有機高分子からなる基材上に着色層を形成し、この着色層をレーザ光により選択除去したものであるから、光学特性が問題とされるあらゆる物に適用可能で、特に、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(有機EL)等のブラックマトリックスを有するフィルム基板、プロジェクタスクリーン、リアプロジェクションテレビスクリーン、マイクロレンズアレイ等に用いた場合、高度の光学的機能を発現することが可能であり、しかも安価で量産性に優れており、その産業的利用価値は非常に大きなものである。 In the optical structure of the present invention, a colored layer is formed on a base material made of a light-transmitting organic polymer, and this colored layer is selectively removed by laser light. In particular, film substrates having a black matrix such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), an organic electroluminescence display (organic EL), a projector screen, a rear projection television screen, a microlens array, etc. When used in the above, it is possible to exhibit a high degree of optical function, and it is inexpensive and excellent in mass productivity, and its industrial utility value is very large.
1、11、21 プラスチックフィルム基板
2 プラスチックフィルム
2a 表面
3 着色層
4 開口部
5、12、23 露出面
13、24 空洞
14、25 変性領域
22 中間層
22a 表面
1, 11, 21
Claims (14)
この着色層をレーザ光により選択除去してなることを特徴とする光学構造体。 A colored layer is formed on a base material made of an organic polymer having translucency,
An optical structure obtained by selectively removing the colored layer with a laser beam.
前記着色層の選択除去により前記中間層の一主面の一部を露出面とし、この露出面の領域内かつ前記中間層内に、複数の偏平状の空洞が不規則に形成された変性領域を形成してなることを特徴とする請求項1記載の光学構造体。 Forming a light-transmitting intermediate layer between the substrate and the colored layer;
A modified region in which a part of one principal surface of the intermediate layer is exposed by selective removal of the colored layer, and a plurality of flat cavities are irregularly formed in the region of the exposed surface and in the intermediate layer The optical structure according to claim 1, wherein the optical structure is formed.
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