JP2007188031A - 光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレート - Google Patents

光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレート Download PDF

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Abstract

【課題】光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートの提供。
【解決手段】本発明は光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートに関するもので、液晶テレビのバックライトモジュール中、光線均一化の用途に用いる。その基板の片側には光学レンズの微細構造を有すると共に、拡散層を包括し、その拡散層はその光学レンズの上方に位置し、拡散効果を強化する。当該光拡散プレートの別の側の入光面は例えば平面或いはマイクロレンズ等どのような形状でもよい。本発明は柱状レンズを利用し、光源を均一化し、光拡散粒子の使用を減少して、光線のレンズ透過率の増加を達成し、輝度増加の目的を達成する。同時にライトを遮蔽する能力を考慮し、モアレ(Ｍｏｉｒｅ)の問題を回避する。このため、共押出成型技術を利用し、拡散層をその基板に成型すると同時に、その柱状レンズの表面上に設置し、共押出成型の目的を達成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、直下式バックライトモジュールの拡散プレートに関するもので、特に光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートを指す。
現在、マルチメディア技術が飛躍的な進歩を遂げ、それは多く半導体部品やディスプレイの飛躍的発展に恵まれている。ディスプレイに対し、陰極線管(Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ，ＣＲＴ)が優れた表示品質と経済性を有するため、近年来ずっとディスプレイ市場を独占してきた。しかし、パソコンのディスプレイ環境、或いは環境保護の観点に対し、エネルギー節約の潮流を加えて考えると、ＣＲＴはスペース利用及びエネルギー消費上多くの問題が存在し、コンパクトと低消費効率のニーズに対し、効果的な解決法が提供できない。そのため、高画質、スペースの利用効率が良く、低消費効率、輻射ゼロ等、優れた特性を有する薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＴＦＴ-ＬＣＤ)がすでに市場の主流となっている。液晶ディスプレイ中、液晶パネル(Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｐａｎｅｌ)は発光機能を持たないため、液晶パネル下方にバックライトモジュール(Ｂｌａｃｋ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌｅ)を配置し、光源を提供して、表示機能を達成する必要がある。
近年来、薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ技術(ＴＦＴ-ＬＣＤ)が急激に発展し、液晶テレビの誕生とニーズを創造した。液晶テレビとパソコン用液晶ディスプレイの最大の違いはサイズ、輝度、視角のニーズにある。特に大画面サイズと高輝度の要求に対応するため、従来の測光式バックライトモジュールを直下式バックライトモジュールへ変更する必要がある。直下式バックライトモジュールはライト数量が異なる以外に、導光部品も導光パネル(Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐａｎｅｌ)から拡散プレート(Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｐｌａｔｅ)へと変わる。
図１は、周知の技術の直下式バックライトモジュールの構造図である。図に示すように、一般の直下式モジュール構造は、反射シート１０’一つ、光源１１’複数個、光拡散プレート１２’一つ、下拡散フィルム(ｄｉｆｆｕｓｅｒ ｆｉｌｍ) １３’、プリズムシート(ｐｒｉｓｍ ｓｈｅｅｔ) １４’、上拡散フィルム１５’等を包括する。そして、現在、バックライトモジュール内に、よく見られる輝度増加技術は五種の方法に分類できる。
１、水平と垂直方向２枚のプリズムを組み合わせるもので、その原理は材料のプリズムの屈折率とプリズム構造のプリズム角度を利用して入射光を屈折させた後、ノコギリ状の構造を通過し、その出光角度をコントロールし、すでに拡散し開いた光線を再度集中させ、光のロス率を減らし、輝度増加の目的を達成する。但し、液晶テレビにおいては左右視角のニーズがあるため、全て上下光線を収集する水平方向のプリズムのみを用いる。
２、多層式干渉補償フィルムによる輝度増加技術。その原理は二種の異なる屈折率の高分子材料で、共押出技術により、多層フィルム構造を形成し、さらに延伸を経ると双屈折率が産生する特性を利用する。バックライト光源が通過する時、干渉フィルムと垂直の偏光は直接透過し、干渉フィルムと平行の偏光はバックライトモジュールへ反射される。さらに反射を経た後、干渉フィルムと平行の偏光を再形成し、光利用率をアップすることで、輝度増加効果を達成する。例えば、再起反射式輝度増加フィルム(Ｄ-ＢＥＦ)。
３、反射式コレステリック液晶による輝度を増加する技術。
４、蛍光輝度増加層を拡散プレートに塗布し、冷陰極管ランプ(Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ，ＣＣＦＬ)の紫外線を吸収し、また転換して可視光に変えて輝度増加の目的を達成する。
５、冷陰極管ランプの管電流を高く調整するか、ライト或いは光源の数を増加する。以上は液晶ディスプレイの輝度を増加するためのもので、バックライトモジュール中のライト数の増加や、輝度増加フィルム(或いはプリズムシートや回復反射式輝度増加フィルムと称する)の使用により輝度増加目的を達成するが、どちらであれコストが増加する。３２インチの液晶テレビ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ＴＶ，ＬＣＤ-ＴＶ)のバックライトモジュールを例にとると、キーとなるコンポーネントのコスト構造は、プリズムシートが約３８％、ライトが約２０％、拡散シートは約４％、反射フィルムが約４％、拡散プレートは約１０％を占める。このようなコスト構造から、光学フィルムの使用を減らせると、直接的な効果があり、特にプリズムシートがコストに占める比率は最高である。
さらに拡散プレートの一体化は、バックライトモジュールメーカー及び光学フィルムシートの材料メーカーがずっと待ち望んできた創造的な新製品である。このような製品は、バックライトモジュールに直接的なコスト低下となると共に、バックライトモジュールの組立製造過程に対しても、きわめて大きな変化となる。但し、光拡散と高光透過性、ライトの高遮蔽能力を兼ね備える、多機能拡散プレートの創造は容易な事ではない。
このため、上記の問題に対し、新奇で輝度を増加する光拡散プレート構造を提出できれば、拡散シートとプリズムシート或いは輝度増加フィルムの使用を減らせるだけでなく、直接材料コストを下げる事ができる。並びにフィルムシート組立てにより低下するロス、及び良品率損失を減らすことができ、間接的にコストと費用を下げる。そのため光拡散及びライト光線強度の分散を兼ね備え、同時にバックライトモジュール光線を均一化する拡散プレート構造を提出し、上記の問題を解決する事ができる。
本発明の主要目的は、光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートを提供し、光学レンズを基板の片側上方に設置し、光線を展開し、均一な光源を達成して、拡散粒子の使用を減らして、高透過率と高拡散の効果を達成し、輝度を高め、光拡散効果を増加することである。
本発明の次の目的は、光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートを提供し、拡散層をその光学レンズ上方に設置し、その拡散層の拡散効果を強化すると共にライトの遮蔽能力を考慮し、モアレ(Ｍｏｉｒｅ)の問題を回避し、且つその光学レンズの機能を維持できることである。
本発明のもう一つの目的は、光拡散を増加し、輝度を高める光拡散プレートを提供し、光源がその光学レンズを通過する時、光線はまずその基板片側のその光学レンズの曲面によって光線を展開する。さらにその光学レンズの拡散層を通過し、光線を散乱して高透過率と高拡散の効果を達成する。そのため、拡散シートとプリズムシート、或いは輝度増加フィルムの使用を減少することができ、そのコストを低下できる事である。
本発明のまた別の目的は、光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートを提供し、その基板の別の側の下方に紫外線吸収層を設置して、紫外線の長期照射により、その光拡散プレートの分子構造が破壊され、当該光拡散プレートに亀裂や黄変化が発生するのを避けることである。
上記の目的と長所を達成するため、本発明は基板片側の光学レンズが入射光線を均一に展開するのを利用すると共に、その光学レンズ上方の拡散層を利用し、光線の拡散を強化し、ライトの遮蔽能力を考慮し、またモアレ(Ｍｏｉｒｅ)の問題を避ける事ができる。且つその基板の別の側の下方に紫外線吸収層を設置し、その光拡散プレートに亀裂現象や黄化が発生するのを避ける。このため、それらはその光学レンズ及びその拡散層を利用し、高透過率及び高拡散効果を達成させる。そして、拡散シート及びプリズムシート、或いは輝度増加フィルムの使用を減少して、同じ輝度及び拡散効果を達成して、そのコストを下げることができる。
請求項１の発明は、当該基板の片側が圧製されて光学レンズとなった構造を有する基板、及びその光学レンズの上方に設置された拡散層を包括することを特徴とする一種の光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該基板の別の側は、鏡面、霧面、プリズムシート或いはレンズ構造を包括することを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の光拡散プレートの構造において、当該基板の別の側の下面に紫外線吸収層を設置することを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該光学レンズが柱状レンズ(Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ)、フレネルレンズ(Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ)、或いはプリズムレンズ(Ｐｒｉｓｍ ｌｅｎｓ)を包括することを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該拡散層の厚みは３０〜２００ミクロンメートル(μm)とすることを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該拡散層に複数個の光拡散粒子を添加することを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項７の発明は、請求項６記載の光拡散プレートにおいて、当該光拡散粒子の粒径は２〜２０ミクロンメートル(μm)とすることを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項８の発明は、請求項６記載の光拡散プレートにおいて、当該光拡散粒子の添加量は０.５〜２０％とすることを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項９の発明は、請求項６記載の光拡散プレートにおいて、当該光拡散粒子は、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、アクリル(ＰＭＭＡ)、ポリスチレン(ＰＳ)、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)、二酸化チタン(ＴｉＯ2)、二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)から一つを選択することを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項１０の発明は、請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該基板は、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリメチルアクリル酸メチルエステル(ＰＭＭＡ)、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、環状オレフィン重合物(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴＧ)、ポリスチレン(ＰＳ)等から一つを選択することを特徴とする光拡散プレートとしている。
請求項１１の発明は、請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該拡散層は、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリメチルアクリル酸メチルエステル(ＰＭＭＡ)、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、環状オレフィン重合物(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴＧ)、ポリスチレン(ＰＳ)等から一つを選択することを特徴とする光拡散プレートとしている。
本発明は光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートに関するもので、液晶テレビ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ ＴＶ，ＬＣＤ-ＴＶ)のバックライトモジュール中、光線均一化の用途に用いる。その基板の片側には光学レンズの微細構造を有すると共に、拡散層を包括し、その拡散層はその光学レンズの上方に位置し、拡散効果を強化する。当該光拡散プレートの別の側の入光面は例えば平面或いはマイクロレンズ等どのような形状でもよい。本発明は柱状レンズを利用し、光源を均一化し、光拡散粒子の使用を減少して、光線のレンズ透過率の増加を達成し、輝度増加の目的を達成する。同時にライトを遮蔽する能力を考慮し、モアレ(Ｍｏｉｒｅ)の問題を回避する。このため、共押出成型技術を利用し、拡散層をその基板に成型すると同時に、その柱状レンズの表面上に設置し、共押出成型の目的を達成する。そして、容易な生産と、高輝度及び高拡散効果を兼ね備えた拡散プレートの目的を達成する。
周知の技術である直下式バックライトモジュールは、反射シート、光源、光拡散プレート、下拡散フィルム、プリズム、上拡散フィルムを包括し、さらに上記の光学シートは一つに組み合わされている。その組立て時、難度と時間が増加するだけでなく、コストも比較的高い。それゆえ、本発明では、光拡散を増加し及び輝度をアップする光拡散プレートを提供して、直下式バックライトモジュールの構造を減らして、製造コストを下げることができる。
図２は本発明の好ましい実施例の光拡散プレートの構造図である。その中で、光拡散プレート７は基板１を包括する。その材質はメチルアクリル酸メチルエステル、或いはスチレン共重合物(ＭＳ)を光拡散プレート７の基板１とする。並びに柱状レンズ１４一つをその基板１の片側上方に設置し、入射光線を展開し、均一光源を達成し、光拡散粒子２０の使用を減らす。並びに光線透過率を増加し、輝度増加の目的を達成する。
さらに、拡散層２をその柱状レンズ１４と基板１に直接設置し、成型と同時に、その柱状レンズ１４の上方に設置する。当該拡散層２の厚みを３０〜５００ミクロンメートル(μm)とし、その材質はメチルアクリル酸メチルエステル或いはスチレン共重合物(ＭＳ)とする。並びにその拡散層２内に複数個の光拡散粒子２０を添加し、その材質をポリメチルアクリル酸メチルエステル(ＰＭＭＡ)とし、粒径サイズを２〜２０ミクロンメートル(μm)、添加量を０.５〜２０％とすると共に、厚みを３０〜５００ミクロンメートル(μm)とする。且つその柱状レンズ１４を通過して展開させた光線は、その拡散層２を通過した後、再度に光線を散乱し、高透過率及び高拡散効果を達成する。
本実施例に掲載する基板１と拡散層２は、透明プラスチック材料中の一種とし、また、ポリカーボネート(ＰＣ)、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、環状オレフィン重合物(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴＧ)、アクリル(ＰＭＭＡ)及びポリスチレン(ＰＳ)から一つを選択できる。そしてその光拡散粒子２０の材質もまた、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)、二酸化チタン(ＴｉＯ2)、二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物ＭＳ)、アクリル(ＰＭＭＡ)及びポリスチレン(ＰＳ)から一つを選択できる。且つ、本実施例は共押出製造工程(Ｃｏ-ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ)を利用し、柱状レンズ１４をその基板１の上方に設置すると同時に、その拡散層２をその柱状レンズ１４の上方に設置し、容易な生産を達成する。
図３は、本発明のもう一つの好ましい実施例の、紫外線吸収層を有する光拡散プレートの構造図である。その中でその基板１の別の側に紫外線吸収層３を設置し、紫外線の長期照射により、その光拡散プレート７の分子構造が破壊され、亀裂や黄化現象が出現するのを避け、更にその光拡散プレート７の寿命を延長させる。
図４及び図５は、本発明のまた別の好ましい実施例の、基板の別の側の下方にレンズ及びプリズムを設置した構造図である。その中で、その基板１の別の側は平面、鏡面、霧面を包括し、更に柱状レンズ１４を設置することができる。その入射光線はその基板１の別の側の構造を通過して拡散し、更にその光学レンズ１０を通過して拡散する。最後にその拡散層２を通過して拡散し、入射光線を更に均一に拡散させ、光拡散能力を増加させる。図５では、またプリズムシート１２を設置して、入射光線の輝度を高める事ができるのを示す。
図６は、本発明の別の好ましい実施例の、基板の一つの側に集光設計のプリズムを設置した構造図である。その中で、その基板１の片側上方にプリズムシート(Ｐｒｉｓｍ) ５を設置すると、出射光の方向性が増加し、正面輝度のアップが達成できる。その中でそのプリズムシート５はまた、その他の集光設計構造、例えば、フレネルレンズ(Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ)を包括する。
図７は、本発明の光拡散プレートを直下式バックライトモジュールに応用した構造図である。その中で、本実施例のバックライトモジュール構造は、反射シート６一つと、反射シート６の上方に設置される複数個光源５、そして複数個の光源５の上方に設置される光拡散プレート７一つ、及び当該光拡散プレート７の上方に設置される拡散フィルム４一つから成る。冷陰極管(ＣＣＦＬ)、発光ダイオード(ＬＥＤ)或いは各種平面光源を包括するバックライトモジュールの光源５が、当該光拡散プレート７上の柱状レンズ１４を通過する時、光線はまず柱状レンズ１４ (Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ)の曲面に基づき光線を展開し、更に柱状レンズ１４表層の拡散層２を経て、再度光線を散乱させて高透過率及び高拡散効果を達成する。そのため、本実施例の構造を周知の技術の構造と比較すると、プリズムシート１４’一つ及び上拡散フィルム１５’一つが減って、コスト低下の目的を達成できる。
上記をまとめると、本発明は光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレートに関するもので、その拡散層及び光学レンズの設計は光拡散プレートで光拡散を増加し、輝度をアップさせている。紫外線吸収層の設計は、紫外線の長期照射により、その光拡散プレートに亀裂や黄化現象が産生するのを避けている。基板の別の側の設計は、集光或いは散光のための構造で、光の拡散及び均一化が増加できる。その光拡散プレートの一体化は、拡散シート、プリズムシート及び輝度増加フィルムの使用を減らす事ができ、コスト低下の目的を達成している。
周知の技術である直下式バックライトモジュールの構造図である。 本発明の好ましい実施例の光拡散プレートの構造図である。 本発明のもう一つの好ましい実施例の、基板の別の側に紫外線吸収層を有する光拡散プレートの構造図である。 本発明のさらに別の好ましい実施例の、基板の別の側の下方に柱状レンズを設置した構造図である。 本発明のまた別の好ましい実施例の、基板の別の側の下方にプリズムシートを設置した構造図である。 本発明の別の好ましい実施例の、基板の片側に集光設計のプリズムシートを設置した構造図である。 本発明の光拡散プレートを直下式バックライトモジュールに応用した構造図である。
符号の説明
１０’ 反射シート
１１’ 光源
１２’ 光拡散プレート
１３’ 下拡散フィルム
１４’ プリズムシート
１５’ 上拡散フィルム
１ 基板
１０ 光学レンズ
１２ プリズムシート
１４ 柱状レンズ
２ 拡散層
２０ 光拡散粒子
３ 紫外線吸収層
４ 拡散フィルム
５ 光源
６ 反射シート
７ 光拡散プレート

Claims (11)

  1. 当該基板の片側が圧製されて光学レンズとなった構造を有する基板、及びその光学レンズの上方に設置された拡散層を包括することを特徴とする一種の光拡散の増加及び輝度を高める光拡散プレート。
  2. 請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該基板の別の側は、鏡面、霧面、プリズムシート或いはレンズ構造を包括することを特徴とする光拡散プレート。
  3. 請求項１記載の光拡散プレートの構造において、当該基板の別の側の下面に紫外線吸収層を設置することを特徴とする光拡散プレート。
  4. 請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該光学レンズが柱状レンズ(Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ ｌｅｎｓ)、フレネルレンズ(Ｆｒｅｓｎｅｌ ｌｅｎｓ)、或いはプリズムレンズ(Ｐｒｉｓｍ ｌｅｎｓ)を包括することを特徴とする光拡散プレート。
  5. 請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該拡散層の厚みは３０〜２００ミクロンメートル(μm)とすることを特徴とする光拡散プレート。
  6. 請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該拡散層に複数個の光拡散粒子を添加することを特徴とする光拡散プレート。
  7. 請求項６記載の光拡散プレートにおいて、当該光拡散粒子の粒径は２〜２０ミクロンメートル(μm)とすることを特徴とする光拡散プレート。
  8. 請求項６記載の光拡散プレートにおいて、当該光拡散粒子の添加量は０.５〜２０％とすることを特徴とする光拡散プレート。
  9. 請求項６記載の光拡散プレートにおいて、当該光拡散粒子は、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、アクリル(ＰＭＭＡ)、ポリスチレン(ＰＳ)、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)、二酸化チタン(ＴｉＯ2)、二酸化ケイ素(ＳｉＯ2)から一つを選択することを特徴とする光拡散プレート。
  10. 請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該基板は、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリメチルアクリル酸メチルエステル(ＰＭＭＡ)、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、環状オレフィン重合物(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴＧ)、ポリスチレン(ＰＳ)等から一つを選択することを特徴とする光拡散プレート。
  11. 請求項１記載の光拡散プレートにおいて、当該拡散層は、ポリカーボネート(ＰＣ)、ポリメチルアクリル酸メチルエステル(ＰＭＭＡ)、メチルアクリル酸メチルエステル、スチレン共重合物(ＭＳ)、環状オレフィン重合物(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴＧ)、ポリスチレン(ＰＳ)等から一つを選択することを特徴とする光拡散プレート。
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