JP2008139848A - 光学板 - Google Patents

Abstract

【課題】光線の利用率を向上させることができる光学板を提供することである。
【解決手段】第一透明層と、第二透明層と、拡散層と、が一体に成型される光学板において、前記拡散層は、前記第一透明層と第二透明層の間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、複数の球面突起が形成され、前記第二透明層の表面には、少なくとも三つの互いに連接する側面から形成され、且つ各々側面の水平幅が前記拡散層から遠い方向へ徐々に小さくなる複数のマイクロ突起が形成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライトに用いる光学板に関し、特に複合型光学板に関する。

液晶表示装置は、携帯用個人情報端末（ＰＤＡ）、ノートパソコン、デジタルカメラ、携帯電話、液晶テレビ等の表示装置に広く用いられている。ところが、液晶自体が非発光材料であるから、バックライトの光線を介して表示の機能を実現する。前記バックライトは、液晶パネルに十分な輝度を与え、且つ分布が均一である面光源を提供する。

図１は、従来の光学板を用いるバックライトを示す断面図である。前記バックライト１０は、反射板１１と、前記反射板１１の上に順に配置された複数の光源１２と、拡散板１３と、プリズムシート１５と、を含む。

上述した部品において、前記拡散板１３の内部には、光線を拡散させる拡散粒子が分布されている。前記拡散粒子の材料として、一般的にメタクリル酸メチルが用いられる。前記プリズムシート１５の表面には、バックライトの所定の視角範囲内の輝度を向上させるＶ状のマイクロ突起が設けられている。

前記バックライト１０を用いる時、前記複数の光源１２の光線が、まず、前記拡散板１３によって均一に拡散される。拡散される光線が前記プリズムシート１５を通過する時、プリズムシート１５のＶ状のマイクロ突起によって光線が一定に集光されるので、前記バックライト１０の所定の視角範囲内の輝度を向上させることができる。

しかし、従来技術のバックライト１０において、前記拡散板１３とプリズムシート１５は別々に製造していたので、両者が独立に存在する。前記拡散板１３とプリズムシート１５を使用する場合、両者をいくら密着させても、接触面の間に空気層が存在するのを防ぐことができない。従って、前記光源１２の光線が、前記拡散板１３及びプリズムシート１５を通過する時、前記接触面の空気層の反射によって、光線が多く損失され、光線の利用率が低下される。

本発明の目的は、光線の利用率を向上させることができる光学板を提供することである。

第一透明層と、第二透明層と、拡散層と、が一体に成型される光学板において、前記拡散層は、前記第一透明層と第二透明層の間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、複数の球面突起が形成され、前記第二透明層の表面には、少なくとも三つの互いに連接する側面から形成され、且つ各々側面の水平幅が前記拡散層から遠い方向へ徐々に小さくなる複数のマイクロ突起が形成される。

第一透明層、第二透明層及び拡散層が一体成型される本発明の光学板において、前記拡散層は、透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面に複数の球面突起が形成され、前記第二透明層の表面に複数のマイクロ突起が形成されている。光線が前記光学板を通過する時、まず前記光学板の何れかの透明層によって拡散された後、前記拡散層によってさらに均一に拡散される。最後、前記拡散された光線が他の透明層によって集光される。

これで、光線が一体に成型された前記光学板を通過するので、光学界面に形成される空気層に反射されることを防ぐことができる。即ち、一体に成型された前記２つの透明層と拡散層との間に空気層が形成されることができないので、光線が空気層に反射されることを防ぐことができる。従って、光線のエネルギーが損失されることを防ぎ、光線の利用率を向上させることができる。

以下図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る光学板に対して詳細に説明する。

図２と図３を参照すると、本発明の光学板２０は、一体に成型される第一透明層２１、拡散層及２２及び第二透明層２３を含む。前記光学板２０は金型で製造する場合、まず、前記第一透明層２１を射出成型し、次に、前記第一透明層２１の上に前記拡散層２２を射出成型し、最後、前記拡散層２２の上に第二透明層２３を射出成型する。前記光学板２０を製造する順序は変更されてもよいが、前記拡散層をできるだけ前記２つの透明層２１、２３の間に配置する方がよい。

前記第一透明層２１は、表面に形成される複数の球面突起２１１を具備し、前記第二透明層２３は、表面に形成される複数のマイクロ突起２３１を具備し、前記拡散層２２は、前記第一透明層２１と第二透明層２３の間に配置された透明樹脂２２１と、前記透明樹脂２２１の内に分布される拡散粒子２２２と、を含む。

前記拡散層２２、第一透明層２１及び第二透明層２３の厚さは、各々０.３５ｍｍであるか、０.３５ｍｍより大きい。好ましくは、前記拡散層２２、第一透明層２１及び第二透明層２３の厚さの合計を１.０５ｍｍ〜６ｍｍにする。

第一透明層２１及び第二透明層２３は、同じ透明樹脂材料から製造することができる。透明樹脂材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体等を単独または混合して用いることができる。第一透明層２１及び第二透明層２３は、異なる透明樹脂材料から製造することもできる。

図３と図５に示したように、前記球面突起２１１は、マトリクス方式に前記第一透明層２１の表面に配列されている。前記球面突起２１１において、互いに隣接する２つの球面突起２１１の中心間の距離をｄとし、前記球面突起２１１を形成する球体の半径をＲとし、前記球面突起２１１の高さをＨとする。すると、前記中心間距離ｄは、式０.０２５ｍｍ≦ｄ≦１.５ｍｍを満足し、前記半径Ｒは、式ｄ／４≦Ｒ≦２ｄを満足し、前記高さＨは、式０.０１ｍｍ≦Ｈ≦Ｒを満足する。

図２乃至図４に示したように、前記第二透明層２３のマイクロ突起２３１は、４つの側面を具備し、且つ側面が２ずつ向い合う等脚台形である。前記マイクロ突起２３１において、向い合う２つの側面の夾角αと、他の２つの側面の夾角βが相等しい。その夾角α、βの範囲は６０度〜１２０度である。前記光学板２０の光出射強度、及び視角範囲は、夾角α、βの調整によって調整されることができる。且つ、互いに隣接する２つのマイクロ突起２３１のＸ方向の中心間の距離と、互いに隣接する２つのマイクロ突起２３１のＹ方向の中心間の距離の範囲は、０.０２５ｍｍ〜１.５ｍｍである。

第二透明層の２３マイクロ突起２３１の側面は、サイズと形状が相異する他の四角形であることもできる。前記光学板２０において、バックライトに要求される視角範囲と輝度に従って、前記第一透明層２１を前記光学板２０の光入射面の側に設置するか、前記光学板２０の第二透明層２３を光入射面の側に設置することができる。

前記光学板２０の拡散層２２は、入射された光源の光線を均一に拡散させる作用を奏する。前記拡散層２２の透明樹脂２２１の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体等を単独または混合して用いることができる。前記拡散層２２の拡散粒子２２２の材料として、二酸化チタン、二酸化ケイ素、アクリル酸樹脂等の粒子を単独または混合して用いることができる。前記光学板２０の透光率は、前記透明樹脂２２１と拡散粒子２２２の組成比によって決まる。好ましくは、前記光学板２０の透光率を３０％〜９８％にする。

前記第一透明層２１を前記光学板２０の光入射面の側に設置する場合、入射された光線が前記第一透明層２１の複数の球面突起２１１によって拡散された後、再び前記拡散層２２によって更に拡散される。その後、前記光線が直接前記第二透明層２３に入射されて、前記第二透明層２３のマイクロ突起２３１によって集光される。これで、前記第一透明層２１、前記拡散層２２及び前記第二透明層２３が一体に成型された前記光学板２０を光線が通過するので、光学界面に形成される空気層によって反射されることを防ぐことができる。

即ち、一体に成型される前記第一透明層２１と、前記拡散層２２と、前記第二透明層２３との間に空気層が形成されることができないので、光線が空気層によって反射されることを防ぐことができる。従って、光線のエネルギーが損失されることを防ぎ、光線の利用率を向上させることができる。且つ、前記光学板２０を通過する光線が前記第一透明層２１と前記拡散層２２によって二回も拡散されるので、前記光学板２０から出る光線の均一性を確保することができる。

また、前記光学板２０をバックライトに組み立てる時、光学板２０を１つだけ組み立てれば組立が完成されるから、従来技術の拡散板及びプリズムシートを組み立てることに比較して、作業の時間を減らし、作業の効率を向上させることができる。

また、前記光学板２０は、従来技術の拡散板とプリズムシートの機能を具備するから、拡散板とプリズムシートが占める空間を節約することができる。即ち、拡散板及びプリズムシートを装着する必要がないから、前記光学板２０を用いる製品を軽く、薄く、小さくすることができる。

前記第二透明層２３を前記光学板２０の光入射面に設置する場合も、光線が光学界面に形成される空気層によって反射されることを防ぐことができ、前記光学板２０を通過する光線が前記第二透明層２３と前記拡散層２２によって二回も拡散されるので、前記光学板２０から出る光線の均一性を確保することができる。

しかし、前記第二透明層２３を前記光学板２０の光入射面に設置するバックライトと、前記の第一透明層２１を前記光学板２０の光入射面に設置するバックライトと、の増光効果が相異する。例えば、前記第一透明層２１を前記光学板２０の光入射面の側に設置する場合、第二透明層２３の光出射面にマトリクス方式に配列されたマイクロ突起２３１によって、光線が一定な範囲内で周囲へ拡散されるから、バックライトの視角範囲が相対的に広くなる。

前記第一透明層２１の複数の球面突起２１１もマトリクス方式、或いは他の方式で配列することができる。例えば、前記球面突起２１１を蜂巣状、又は、不規則に配列することである。

図６は、本発明の第二実施例に係る光学板３０の断面図である。本実施例の光学板３０と第一実施例の光学板２０が異なるところは、第二透明層３３に形成されるマイクロ突起３３１は、互いに隣接する４つの三角形側面を具備し、且つ４つの三角形側面が囲んで形成された直立な四角錐であることである。前記４つの三角形側面において、向い合う２つの側面の夾角と、向い合う他の２つの側面の夾角がおなじであり、且つ２つの夾角は６０度〜１２０度である。

図７は、本発明の第三実施例に係る光学板４０の断面図である。本実施例の光学板４０と第一実施例の光学板２０が異なるところは、第二透明層４３のマイクロ突起４３１は、互いに隣接する４つの側面を具備し、且つ向い合う２つの側面は二等辺三角形であり、向い合う他の２つの側面は等脚台形であることである。

本発明の光学板において、配置される光源が異なるとき、マイクロ突起の列の配列方向とＸ方向とが一定な夾角をなすように配列することができる。これで、夾角の範囲は０度〜９０度である。且つ、マイクロ突起は、３つの側面から形成される三角錐、或いは三角錐台に設けるか、４つ以上の側面から形成される多角錐、或いは多角錐台に設けることもできる。

第一透明層と拡散層、又は第二透明層と拡散層の接続強度を向上させるために、前記第一透明層と拡散層、又は第二透明層と拡散層の間に接続面を複合型曲面に設置することができる。例えば、図８に示した光学板５０において、第一透明層５１と拡散層５２の間の接続面にマイクロ凹部５２３が形成されている。これで、前記マイクロ凹部５２３の形状が第二透明層５３のマイクロ突起５３１の形状と相応する。

又は、前記第二透明層５３と拡散層５２の間の接続面が前記第一透明層５１の球面突起５１１の形状に相応される球面凹部（未図示）が形成されている複合型曲面であることもできる。前記接続面の形状は光学板を製造する金型によって決まる。

以上、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形又は修正が可能であり、前記変形又は修正も又、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。

従来技術のバックライトを示す断面図である。 本発明の第一実施例に係る光学板の斜視図である。 図２に示す光学板のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。 図２に示す光学板のIＶ−IＶ線による断面図である。 図２に示す光学板の倒置された状態の斜視図である。 本発明の第二実施例に係る光学板の斜視図である。 本発明の第三実施例に係る光学板の斜視図である。 本発明の第四実施例に係る光学板の断面図である。

符号の説明

２０ 光学板
２１ 第一透明層
２１１ 球面突起
２２ 拡散層
２２１ 透明樹脂
２２２ 拡散粒子
２３ 第二透明層
２３１ マイクロ突起
３０ 光学板
３３１ マイクロ突起
４０ 光学板
４３１ マイクロ突起
５０ 光学板
５１ 第一透明層
５２ 拡散層
５２３ マイクロ凹部
５３ 第二透明層
５３１ 円台形突起

Claims (10)

1. 第一透明層と、第二透明層と、拡散層と、が一体に成型される光学板において、
   前記拡散層は、前記第一透明層と第二透明層の間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、
   前記第一透明層の表面には、複数の球面突起が形成され、
   前記第二透明層の表面には、少なくとも三つの互いに連接する側面から形成され、且つ各々側面の水平幅が前記拡散層から遠い方向へ徐々に小さくなる複数のマイクロ突起が形成されることを特徴とする光学板。
2. 前記拡散層、第一透明層、第二透明層の厚さが各々０.３５ｍｍであるか、０.３５ｍｍより大きいことを特徴とする請求項１に記載の光学板。
3. 前記第一透明層の互いに隣接する２つの球面突起の中心間の距離が０.０２５ｍｍ〜１.５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
4. 前記第二透明層のマイクロ突起の形状が四角錐、或いは四角錐台であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
5. 前記第二透明層のマイクロ突起において、向い合う２つの側面の夾角が６０度〜１２０度であることを特徴とする請求項４に記載の光学板。
6. 前記第一透明層と拡散層の接続面が複合型曲面であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
7. 前記複合型曲面に複数のマイクロ凹部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光学板。
8. 前記第二透明層と拡散層の接続面が複合型曲面であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
9. 前記複合型曲面に複数の球面凹部が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の光学板。
10. 前記第一透明層、第二透明層及び拡散層の透明樹脂の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体等を単独または混合して用い、前記拡散粒子の材料として、二酸化チタン、二酸化ケイ素、アクリル酸樹脂の粒子を単独または混合して用いることを特徴とする請求項１に記載の光学板。

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