JP2020027218A - 光学フィルム及びそれを応用したバックライトモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光拡散粒子が脱落することなく、かつ脱落した光拡散粒子によって他の部材が摩損することなく、好ましい光線の均一な拡散と集光との二重の作用を具える複合式光学フィルムと、及び係る光学フィルムを応用することで光線の均一な拡散と輝度の最適化とを達成するバックライトモジュールを提供する。【解決手段】光学フィルムは、入光面と出光面とを具え、該入光面に複数のマイクロレンズ構造体２１１が密集して形成され、かつ該複数のマイクロレンズ構造体がそれぞれ不規則な形状に形成されるとともに、該入光面から円弧状に凸出して該入光面をラフな表面にし、該出光面の表面に複数のマイクロプリズム構造２２１を形成する。【選択図】図４

Description

この発明は、光学フィルムと、及び該光学フィルムを応用したバックライトモジュールに関し、特に、光線の均一な拡散と集光との二重の作用を具える複合式光学フィルムと、係る光学フィルムを応用したバックライトモジュールであって、かつ光線の均一な拡散と輝度の最適化とを達成するバックライトモジュールに関する。

液晶表示装置が画像を表示する場合、主にバックライトモジュールの提供する光線に頼ることで、はじめて画像の表示を行なうことができる。

図１に開示するように、従来の一般的なバックライトモジュール１は、光源１１と、反射板１２と、導光板１３と、下散光板１４と、下プリズム板１５と、上プリズム板１６と、上散光板１７とを含む。光源１１は導光板１３の一方の側の入光面１３１の位置に対応して設けられ、光源１１が発する光線は入光面１３１から導光板１３内に進入し、一部分の光線は導光板１３の反射面１３２から漏れて出るが、導光板１３の反射面１３２から漏れて出た該光線は反射板１２によって反射して再度導光板１３内に進入して再利用される。別途、導光板１３の反射面１３２にはドットパターン（Ｐａｔｔｅｒｎ）が形成され、ここに照射される光線が反射して、光線の進行する経路が変更され、反射した光線は直接導光板１３の出光面１３３に向かって離れて行く。光線が導光板１３を離れると、先ず下散光板１４の作用によって均一に分散する。次いで、下プリズム板１５の集光作用をさらに受け、下プリズム板１５の集光作用を受けると、光線はさらに上プリズム板１６を通過して異なる方向に集光する。このため、光線は全方向への集光を達成する。そして、さらに上散光板１７を通過し、かつその作用を受けて均一かつ最適な光線の分散を達成する。最後に、バックライトモジュール１を離れた光線は液晶表示装置に提供され、その利用に供する。

図２、３に開示するように、バックライトモジュール１における下散光板１４の入光面１４１と上散光板１７の入光面１７１及び下散光板１４の出光面１４２と上散光板１７の出光面１７２には、複数の光拡散粒子１８を貼付し、光線が光拡散粒子１８を通過して散乱することで光線を均一に拡散するという目的を達成する。また、下プリズム板１５と上プリズム板１６とには、それぞれの出光面１５１、１６１に複数のマイクロプリズム構造１５１１、１６１１が形成され、光線がこれらのマイクロプリズム構造１５１１、１６１１によって屈折して光線を集光するという目的が達成される。

然しながら、上述する従来のバックライトモジュール１における構造は、下散光板１４と、下プリズム板１５と、上プリズム板１６と、上散光板１７とを設ける必要があり、このため製造コストが高くなり、コストダウンが難しくなるのみならず、さらに深刻な問題として、下散光板１４の入光面１４１と上散光板１７の入光面１７１及び下散光板１４の出光面１４２と上散光板１７の出光面１７２に貼付した光拡散粒子１８が、それぞれ導光板１３、下プリズム板１５、上プリズム板１６との接触によって摩擦し、脱落することが挙げられる。光拡散粒子１８が脱落すると、下散光板１４と上散光板１７とは光線に対する拡散機能が低下し、かつ脱落した光拡散粒子１８が、さらに導光板１３と、下プリズム板１５と、上プリズム板１６と摩擦し、これら部材のさらに深刻な摩損を招き、最終的にバックライトモジュール１の照射機能に深刻な劣化現象が生ずる。

したがって、上述するバックライトモジュール１における下散光板１４と上散光板１７との光拡散粒子１８によって生じる光線拡散機能の低下という問題、及び導光板１３と、下プリズム板１５と、上プリズム板１６とに摩損現象が生じるという問題は、目下当業者が解決すべき急務の課題となっている。

この発明は従来の光学フィルムにおいて光線の拡散を行なう場合に、光拡散粒子を使用することによって、該光拡散粒子が脱落して光線拡散機能の低下を招くとともに、該脱落した光拡散粒子が関連して設けられた他の部材の摩損を発生させるという問題を解決するものであって、即ち、光拡散粒子が脱落することなく、かつ脱落した光拡散粒子によって他の部材が摩損することがなく、好ましい光線の均一な拡散と集光との二重の作用を具える複合式光学フィルムと、及び係る光学フィルムを応用することで光線の均一な拡散と輝度の最適化とを達成するバックライトモジュールを提供することを課題とする。

上述する課題を解決するために、この発明の提供する光学フィルムと、及びその光学フィルムを応用したバックライトモジュールは、次のように構成する。即ち、この発明の光学フィルムは、入光面と出光面とを具え、該入光面に複数のマイクロレンズ構造体が密集して形成され、かつ該複数のマイクロレンズ構造体がそれぞれ不規則な形状に形成されるとともに、該甲がKフィルムの入光面から円弧状に凸出して形成される。該マイクロレンズ構造体はプレス金型によるプレス加工を該光学フィルムの入光面に直接施して形成する。よって、該入光面はラフな表面になる。別途、該出光面の表面に複数のマイクロプリズム構造を形成する。バックライトモジュールは、上述する光学フィルムを少なくとも１以上用い、かつ光源と、該光源に対応する入光面を具える導光板と、該導光板の反射面の位置に設ける反射板と、を含んでなる。

この発明の効果について述べる。この発明による光学フィルムの入光面のマイクロレンズ構造体に光線が照射されると、この発明による光学フィルムのマイクロレンズ構造体は円弧状で、かつ凸出して形成されるので、接触した光線は、散乱して光学フィルムに進入する。また、マイクロレンズ構造体は不規則な形態に形成されていて、光線の散乱がさらに強化されるという効果を有する。光線が散乱することによって均一な拡散を得るという目的が達成される。次いで、光線がこの発明の光学フィルムの出光面から離れて行く。この場合、光線は出光面上のマイクロレンズ構造体に照射する。該マイクロレンズ構造体は光線に対する集光の作用を有する。よって、先に光線を拡散し、さらに集光する作用が得られ、光線の均一な拡散と輝度の増加を達成することができる。また、この発明の光学フィルムの入光面上のマイクロレンズ構造体は、プレス金型によるプレス加工で直接光学フィルム上に形成してなり、マイクロレンズ構造体と光学フィルムは実質一体である。係る構造によれば、マイクロレンズ構造体が脱落するという状況が発生することなく、従来の技術に見られるように光拡散粒子が脱落して種々の不具合が発生するという状況を改善できる。よって、この発明の光学フィルムは光線の拡散と集光の二重の効果が得られ、さらには応用する場合に使用する数量を減少させることができ、製造コスト、組み立て時の加工のコストを低減させることができるという効果を有する。

従来のバックライトモジュールの構造を示した説明図である。 従来のバックライトモジュールにおける下散光板の断面構造を示した説明図である。 従来のバックライトモジュールにおける上散光板の断面構造を示した説明図である。 この発明による光学フィルムの断面構造を示した説明図である。 この発明による光学フィルムを示した斜視図である。 第１の実施例によるバックライトモジュールの構造を示した説明図である。 第２の実施例における光学フィルムの断面構造を示した説明図である。 第２の実施例における光学フィルムの断面構造を示した他の説明図である。 第３の実施例によるバックライトモジュールの構造を示した説明図である。

図４、５に、この発明の提供する光学フィルム２を開示する。この発明による光学フィルム２は、入光面２１と出光面２２とを具える。入光面２１には、表面に複数のマイクロレンズ構造体２１１が密集して形成される。複数のマイクロレンズ構造体２１１は、それぞれ不規則な形態に形成され、かつ光学フィルム２の入光面２１から円弧状に凸出する。これら複数のマイクロレンズ構造体２１１は、光学フィルム２の入光面２１にプレス金型によって直接プレス加工を施して得る。よって、入光面２１はラフな表面になり、好ましくは表面粗さＲａを０.１μｍから１μｍとする。別途出光面２２の表面には複数のマイクロプリズム構造２２１を形成する。

図６に開示するように、この発明による光学フィルム２は、実施の形態において液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤと略称する）のバックライトモジュール（Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌｅ）に応用する。図面の開示によれば、バックライトモジュール３は、少なくとも光源４と、導光板５と、反射板６とを含む。光源４はＬＥＤであってもよい。導光板５の入光面５１は光源４に対応し、反射板６は導光板５の反射面５２に貼着する。この発明による光学フィルム２は、導光板５出光面５３上に設ける。また、さらに一歩進んで、この発明による光学フィルム２の入光面２１は導光板５の出光面５３上に対応させる。よって、この発明による光学フィルム２の入光面２１は、真っ先に導光板５からの光線を受け、かつ光線はこの発明の光学フィルム２の出光面２２から外部に出力する。このため、光源４の光線が導光板５に進入すると、導光板５の反射面５２におけるドットパターン（図示しない）及び反射板６によって反射し、反射した光線が導光板５の出光面５３から離れてこの発明の光学フィルム２に進入し、進入した光線は先にこの発明の光学フィルム２の入光面２１のマイクロレンズ構造体２１１に照射される。この発明の光学フィルム２のマイクロレンズ構造体２１１は円弧上に凸出した状態に形成されているので、照射され接触した光線に散乱が発生して光学フィルム２に進入する。これに加え、それぞれのマイクロレンズ構造体２１１は不規則な形態に形成されているため、光線の散乱効果はさらに強化され、光線は係る散乱によって均一な拡散効果を得る。この発明の光学フィルム２の入光面２１上のマイクロレンズ構造体２１１は、プレス金型で光学フィルム２上に直接プレス加工して形成する。よって、マイクロレンズ構造体２１１と光学フィルム２とは、実質同一体である。係るマイクロレンズ構造体２１１は脱落する事態が発生することなく、従来の構造に見られるように貼付した光拡散粒子が脱落して様々な不具合を発生させるという状況を改善することができる。続いて、光線はこの発明の光学フィルム２の出光面２２から離れる。この場合、光線は出光面２２上のマイクロレンズ構造体２１１に照射し、マイクロレンズ構造体２１１の集光作用によって光線の集光が達成されて輝度が高くなる。したがって、先ずこの発明の光学フィルム２の入光面２１のマイクロレンズ構造体２１１による拡散作用が先行し、均一な光線の拡散を達成する。次いで、この発明の光学フィルム２の出光面２２のマイクロプリズム構造２２１による集光作用が進行し、光線を集中させて光線の輝度の向上を達成する。光線はこの発明の光学フィルム２によって、光線の均一な拡散と集光という二重の作用を同時に達成すると言える。

また、この発明の光学フィルム２を導光板５の出光面５３上にフラットに配置した場合に静電気が発生し、この発明の光学フィルム２に導光板５が吸着するという状況が生じて、このため光学的効果に影響を与え、例えば輝点、白い線、白い縞模様が表示されたり、霧がかかった状態になったりするなどの表示不良の現象を予防するために、この発明による光学フィルム２は、入光面２１の表面に複数のマイクロレンズ構造体２１１を密集させて形成するのみならず、さらに一歩進んで、この発明の光学フィルム２の入光面２１には、さらに図７に開示するように、マイクロレンズ構造体２１１より高く凸出した複数の突起体２１２が分布して形成される。突起体２１２は光学フィルム２の入光面２１にプレス金型で直接プレス加工して形成する。突起体２１２は不規則な形状を呈し、光学フィルム２の入光面２１から円弧状に凸出する。突起体２１２の高さは、好ましくは隣り合うマイクロレンズ構造体２１１より１μｍ高くし、さらに好ましくは、突起体２１２の高さを隣り合うマイクロレンズ構造体２１１の高さより１μｍから１０μｍ高く凸出させる。別途、突起体２１２は、１平方ミリメートル毎に５より少なくない数を形成して入光面２１に分布させる。このため、この発明の光学フィルム２を導光板５の出光面５３にフラットに配置する場合、突起体２１２が導光板５の出光面５３に当接し、この発明の光学フィルム２と導光板５とを設ける場合に、過度に平面が貼り合わさることがなく、図８に開示するように、この発明の光学フィルム２と導光板５との間に隙間が形成される。よって、この発明の光学フィルム２と導光板５との間の静電気を効率よく消去し、この発明の光学フィルム２が導光板５に吸着する現象を防ぐことができる。

図９に開示するように、この発明の第３の実施の形態は、バックライトモジュール３に、２又は２以上のこの発明の光学フィルム２を重ね合わせて配設する。実施する場合、第１の光学フィルム２の入光面２１は、実施例１と同様にバックライトモジュール３の導光板５の出光面５３に対応し、第２の光学フィルム２の入光面２１は、第１の光学フィルム２の出光面２２に対応する。但し、上下に隣り合うそれぞれの光学フィルム２は、出光面２２のマイクロプリズム構造２２１の方向が直交するように配置する。係る形態によって、さらに一歩進んで、光線が複数の光学フィルム２を複数回通過し、かつ異なる方向に通過する作用が得られ、好ましい光線の拡散と集光の作用が得られる。

この発明は、上述する構造を応用することで次の効果が発生する。即ち、この発明による光学フィルム２は、入光面２１の表面に複数のマイクロレンズ構造体２１１を密集して形成し、これらマイクロレンズ構造体２１１は、それぞれ不規則な形態に形成され、かつ光学フィルム２の入光面２１から円弧状に凸出し、光線に対して拡散作用を進行させるとともに、光線の均一な拡散効果を達成する。また、これらマイクロレンズ構造体２１１は、光学フィルム２の入光面２１プレス金型によるプレス加工で直接形成してなり、従来の技術に見られるように光拡散粒子を用いて光線の拡散を行なう場合に光拡散粒子が脱落することがあり、光線の拡散効果を低下させるとともに、脱落した光拡散粒子が、その他の接触する部材を損傷させ、好ましくない影響を与えるという状況を改善することができる。また、この発明の光学フィルム２は、出光面２２に複数のマイクロプリズム構造２２１を形成する。よって、さらに一歩進んで、すでに拡散した光線をさらに集中させて集光の効果を達成することができる。このため、この発明の光学フィルム２は光線の拡散と集光の二重の効果が得られ、応用する場合に使用する数量を減少させることができる、よって単価と組み立て時の加工のコストを低減させることができる。

１ バックライトモジュール
１１ 光源
１２ 反射板
１３ 導光板
１３１ 入光面
１３２ 反射面
１３３ 出光面
１４ 下散光板
１４１ 入光面
１４２ 出光面
１５ 下プリズム板
１５１ 出光面
１５１１ マイクロプリズム構造
１６ 上プリズム板
１６１ 出光面
１６１１ マイクロプリズム構造
１７ 上散光板
１７１ 入光面
１７２ 出光面
１８ 光拡散粒子
２ 光学フィルム
２１ 入光面
２１１ マイクロレンズ構造体
２１２ 突起体
２２ 出光面
２２１ マイクロプリズム構造
３ バックライトモジュール
４ 光源
５ 導光板
５１ 入光面
５２ 反射面
５３ 出光面
６ 反射板

Claims (14)

1. 入光面と出光面とを具え、
   該入光面の表面に複数のマイクロレンズ構造体が密集して形成され、かつ該複数のマイクロレンズ構造体がそれぞれ不規則な形状に形成されるとともに、該入光面から円弧状に凸出して該入光面をラフな表面にし、
   別途、該出光面の表面に複数のマイクロプリズム構造を形成することを特徴とする光学フィルム。
2. 前記入光面の表面粗さＲａが０.１μｍから１μｍの間であることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
3. 前記入光面に、さらに該マイクロレンズ構造体の高さより高く凸出する複数の突起体が分布して形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学フィルム。
4. 前記複数の突起体が、それぞれ不規則な形状に形成され、かつ該光学フィルムの該入光面から円弧状に凸出して形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルム。
5. 前記複数の突起体が、それぞれ隣り合う該マイクロプリズム構造の高さより少なくとも１μｍ高く形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルム。
6. 前記複数の突起体が、それぞれ隣り合う該マイクロプリズム構造の高さより１μｍから10μｍ高く形成されることを特徴とする請求項５に記載の光学フィルム。
7. 前記複数の突起体が、１ミリ平方メートル毎に５より少なくない数量を該入光面に分布して形成されることを特徴とする請求項３に記載の光学フィルム。
8. 光源と、
   該光源に対応する入光面を具える導光板と、
   該導光板の反射面の位置に設ける反射板と、
   少なくとも１以上の光学フィルムを含んでなり、
   該光学フィルムが該導光板の出光面上に設けられ、かつ該導光板の該出光面に対応する入光面と、及び出光面とを具えるとともに、該光学フィルムの該入光面の表面に複数のマイクロレンズ構造体が密集して形成され、
   該複数のマイクロレンズ構造体がそれぞれ不規則な形状に形成されて、該光学フィルムの該入光面から円弧状に凸出し、
   別途、該光学フィルムの該出光面の表面に複数のマイクロプリズム構造を形成することを特徴とするバックライトモジュール。
9. 前記光学フィルムの該入光面に、該マイクロレンズ構造体の高さより高く凸出する複数の突起体が分布して形成されることを特徴とする請求項８に記載のバックライトモジュール。
10. 前記光学フィルムの該複数の突起体が、それぞれ不規則な形状に形成され、かつ該光学フィルムの該入光面から円弧状に凸出して形成されることを特徴とする請求項８に記載のバックライトモジュール。
11. 前記光学フィルムの該複数の突起体が、それぞれ隣り合う該マイクロプリズム構造の高さより少なくとも１μｍ高く形成されることを特徴とする請求項８に記載のバックライトモジュール。
12. 前記光学フィルムの該複数の突起体が、それぞれ隣り合う該マイクロプリズム構造の高さより１μｍから10μｍ高く形成されることを特徴とする請求項１１に記載のバックライトモジュール。
13. 前記光学フィルムの該複数の突起体が、１ミリ平方メートル毎に５より少なくない数量を該入光面に分布して形成されることを特徴とする請求項８に記載のバックライトモジュール。
14. 前記光学フィルムが複数設けられ、かつ隣り合うそれぞれの該光学フィ
    ルムの該出光面の該マイクロプリズム構造の形成される方向が直交して配置されることを特徴とする請求項８に記載のバックライトモジュール。