JP2008129580A - 光学板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】光線の利用率を向上することができる光学板及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】増光層と拡散層を一体成型する光学板において、前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数のV状突起と、を含み、前記拡散層は、前記増光層の光入射面に付着される透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含む。前記拡散層の透明樹脂の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、ポリスチレン、スチレン/アクリロニトリル共重合体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。
【選択図】図2

Description

本発明は、バックライトに用いる光学板及びその製造方法に関し、特に複合型光学板及びその製造方法に関する。
近年、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。
図1は、従来の拡散板及びプリズムシート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14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14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14を通過する時、前記プリズムシート14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。従って、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、従来技術の拡散板13とプリズムシート14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14を装着する場合、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14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することができる光学板、及びその製造方法を提供することである。
上述した目的を達成するために、増光層と拡散層が一体に成型される光学板において、前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数のV状突起と、を含み、前記拡散層は、前記増光層の光入射面に付着される透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含む。
成型槽の底面に複数のV状凹部を具備する雌型と、前記成型槽に挿入される雄型と、を用いた光学板の製造方法において、第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成するステップと、前記第一キャビティの増光層から前記雄型を後退させて、前記増光層と前記雄型の間に拡散層材料を注入する第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して、前記増光層の表面に拡散層を一体に形成するステップと、前記第二キャビティを開放し、前記光学板を該第二キャビティから取り出すステップと、を含む。
また、成型槽を具備する雌型と、少なくとも1つの成型面に複数のV状凹部を具備する雄型と、を含む二色成型金型を用いて光学板を製造する方法において、第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成するステップと、前記第一キャビティの拡散層から前記雄型を後退させて、前記拡散層と前記雄型の間に増光層材料を注入する第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して、前記拡散層の表面に増光層を一体に形成するステップと、前記第二キャビティを開放し、前記光学板を該第二キャビティから取り出すステップと、を含む。
増光層と拡散板が一体に成型される光学板において、前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数のV状突起と、を含み、前記光拡散層は、透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含む。
本発明の光学板を用いる時、光源の光線が前記拡散層によって均一に拡散された後、直接前記増光層に入射される。前記増光層に入射される光線が前記光出射面のV状突起によって一定に集光される。且つ、前記増光層及び拡散層が一体に成型される光学板を光線が通過するので、光線が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、一体に成型される前記増光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及び図3を参照すると、本発明の光学板20は、一体に成型される増光層21及び拡散層22を含む。前記増光層21は、光入射面211と、前記光入射面211の反対側に形成される光出射面212と、前記光出射面212の表面に形成される複数のV状突起213と、を含む。前記拡散層22は、前記増光層21の光入射面211に付着される透明樹脂221と、前記透明樹脂221内に分布される拡散粒子222と、を含む。
前記増光層21の厚さ及び前記拡散層22の厚さは、各々0.35mmであるか、0.35mmより大きい。好ましくは、前記増光層21の厚さと前記拡散層22の厚さの合計を1〜6mmにする。
前記増光層21は、透明樹脂材料から製作する。その透明樹脂材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、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。前記増光層21の光入射面211は、平たい面あるいは粗い面である。
前記増光層21の光出射面212のV状突起213は、光学板20から出る光線を集光する作用を奏する。前記V状突起213は、前記増光層21の1つの側辺から対向する他の側辺へ延伸して形成される長状突起である。
前記複数のV状突起213はマトリクス方式に配列されている。前記V状突起213の長手方向と前記光学板20の1つの側辺との夾角は0〜90度である。且つ、互いに隣接する2つのV状突起213の頂部の間の距離は0.025〜1mmであり、各々のV状突起213の頂角θは60〜120度である。前記V状突起213の頂角θが不同になるのに従って、前記バックライトが不同な輝度及び視角範囲を有する。
前記拡散層22は、入射される光源の光線を均一に拡散させる。前記拡散層22は、透明樹脂221と、前記透明樹脂221内に分布される拡散粒子222と、を含む。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、ポリカーネボート、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を用いる時、光源の光線が前記拡散層22によって均一に拡散された後、直接前記増光層21に入射される。前記増光層21に入射される光線が前記光出射面212のV状突起213によって集光される。これで、前記増光層21及び拡散層22が一体に成型される前記光学板20を光線が通過するので、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る。即ち、一体に成型される前記増光層21と拡散層22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。
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。
前記光学板20が優れた光学的均一性を有することを証明し、且つ前記V状突起213の頂角θと前記光学板20の輝度及び視角範囲の関係を測定するために、表1に示したサンプルを選択してテストを進行した。その測定結果は、図4乃至図7で参照することができる。前記テストの基本的な構成要素は、ランプとランプシェードである。前記光学板20をテストする場合、光学板20のV状突起213の長手方向を前記ランプに平行するように配置する。ランプに垂直な方向を垂直方向と言い、ランプに平行な方向を水平方向と言う。図4乃至図7において、縦座標は、光学板の相対光強度を表示し、横座標は、光学板の視角範囲を表示する。
Figure 2008129580
図4は、光源とランプシェードを代表するサンプルa0による四つの不同な方向への光強度−視角範囲の関係図であり、図5は、本発明の光学板のV状突起の頂角が90度である場合(サンプルa3)、その光学板を用いるバックライトによる四つの不同な方向への光強度−視角範囲の関係図である。図4と図5を比較すると、サンプルa3の垂直方向、前記垂直方向と45度をなす方向、水平方向、前記垂直方向と135度をなす方向に沿う光強度−視角範囲の曲線b1、b2、b3及びb4の差異が、サンプルa0の上述した四つの方向に沿う光強度−視角範囲の曲線b1、b2、b3及びb4の差異に比較して、小さい。これは、V状突起213の頂角θが90度である光学板が、バックライトの光学均一性を向上させることを説明する。
また、図5に示すように、サンプルa3は、−60〜+60度の視角範囲内での相対光強度が、他の範囲内での相対光強度より十分高い。これは、V状突起213の頂角θが90度である光学板が、−60〜+60度の視角範囲内の輝度を比較的大きくに向上させることを説明する。
図6は、垂直方向における、本発明の光学板と従来技術の拡散板の光強度−視角範囲に係る対比図であり、図7は、水平方向における、本発明の光学板と従来技術の拡散板の光強度−視角範囲に係る対比図である。図6と図7に示すように、V状突起213の頂角θの値が変わるのに従って、バックライトの所定の視覚範囲内の輝度が対応されるように変化される。これは、V状突起213の頂角θの値を調整することによって、バックライトは不同な表示視覚範囲を持つことを説明する。
以下、二色射出成型金型200で前記光学板20を製造する方法を説明する。
図8と図9に示すように、前記二色射出成型金型200は、回転装置201と、雌型202と、第一雄型203と、第二雄型204と、を含む。前記雌型202は、2つの成型槽2021を具備する。前記成型槽2021の底面2022には、前記光学板20の複数V状突起213の形状に対応する複数のV状凹部2023が形成されている。前記第一雄型203を前記成型槽2021に挿入させると、前記第一雄型203と前記成型槽2021との間に第一キャビティ205が形成される。前記第一キャビティ205に溶融状態の増光層材料を注入して増光層21を形成した後、前記第二雄型204を前記成型槽2021に挿入させると、前記第二雄型204と前記成型槽2021の間に第二キャビティ206が形成される。
以下前記光学板20を製造する方法を詳しく説明する。
第一ステップ:第一透明材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成する。
第二ステップ:前記第一成型槽2021に前記第一雄型203を挿入して、両者の間に第一キャビティ205を形成する。
第三ステップ:前記第一キャビティ205に溶融状態の増光層材料を注入し、固化させて増光層21を形成する。
第四ステップ:前記第一雄型203を前記第一成型槽2021から取り出した後、前記回転装置201を介して前記雌型202を180度回転させる。
第五ステップ:前記第二雄型204を内部に増光層が形成されている前記第一成型槽2021に挿入して、前記増光層21と第二雄型204の間に第二キャビティ206を形成する。
第六ステップ:前記第二キャビティ206に溶融状態の拡散層材料を注入し、固化させて拡散層22を形成する。即ち、前記増光層21の上に拡散層材料を注入して、増光層21と拡散層22が一体に形成される光学板20を製造する。
前記二色射出成形金型200を使用して製造した光学板20は、増光層21と拡散層22が一体に形成されているから、前記増光層21と前記拡散層22の間に間隙が生じずに、且つ比較的高い連接強度を具備する。
光学板を連続的に製造し、製造する速度を向上させるために、二色射出成型金型200の2つの成型槽を同時に用いることができる。例えば、前記1つの成型槽2021に前記増光層21を形成した後、前記雌型202を回転させる。次に、前記増光層21が形成されている前記成型槽2021に前記第二雄型204を挿入して第二キャビティ206を形成し、前記第二キャビティ206に溶融状態の拡散層材料を注入して前記拡散層22を形成する。これと同時に、他の成型槽2021に溶融状態の増光層材料を注入する。
前記拡散層22が形成された後、前記第二雄型204を開放し、前記回転装置201を介して前記雌型202を一定な角度(例えば、90度)回転させる。次に、増光層21及び拡散層22が一体に成型された光学板20を前記雌型202から取り出す。次に、前記雌型202を初めの位置へ回転させ、初めに使用した前記成型槽2021に前記第一雄型203を挿入して前記製造過程を再度進行することができる。
または、前記雌型を回転させずに、1つの成型槽で注入工程を二度進行することができる。即ち、前記成型槽に増光層21を形成した後、前記雄型を一定な距離を後退させると、前記増光層21と前記雄型との間に他のキャビティが形成される。次に、前記該キャビティに溶融状態の拡散材料を注入して拡散層22を形成することができる。
図10は、図2に示す光学板を製造する他の金型の断面図である。前記金型300において、前記増光層21のV状突起213を形成するための複数のV状凹部3023を雄型304の成形面に設置することができる。これ以外の構成は図8及び9と同様である。
前記金型300で前記光学板を製造する方法において、まず、第一キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層22を形成する。次に、前記成型槽と前記雄型によって形成される第二キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成する。この場合も、前記雌型を回転させずに、1つの成型槽で注入工程を二度進行することもできる。
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、該変形又は修正も又、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。
従来技術の拡散板及びプリズムシートを用いるバックライトの断面図である。 本発明の第一実施形態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。 光源とランプ-シェードによる不同な四つの方向への光強度−視角範囲の関係図である。 本発明の光学板のV状突起の頂角が90度であり、且つその光学板を用いるバックライトによる不同な四つの方向への光強度−視角範囲の関係図である。 垂直方向における、本発明の光学板と従来技術の拡散板の光強度−視角範囲に係る対比図である。 水平方向における、本発明の光学板と従来技術の拡散板の光強度−視角範囲に係る対比図である。 図2の光学板の増光層の製造に用いる金型の断面図である。 図2の光学板の拡散層の製造に用いる金型の断面図である。 図2に示す光学板を製造する他の金型の断面図である。
符号の説明
20 光学板
21 増光層
211 光入射面
212 光出射面
213 V状突起
22 拡散層
221 透明樹脂
222 拡散粒子
200 金型
201 回転装置
202 雌型
2021 成型槽
2022 底面
2023 V状凹部
203 第一雄型
204 第二雄型
205 第一キャビティ
206 第二キャビティ
300 金型
3023 V状凹部
304 第二雄型

Claims (10)

  1. 増光層と拡散層が一体に成型される光学板において、
    前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数のV状突起と、を含み、
    前記拡散層は、前記増光層の光入射面に付着される透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含むことを特徴とする光学板。
  2. 前記増光層の厚さ及び拡散層の厚さが、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. 前記複数のV状突起は、マトリクス方式に配列され、且つ前記増光層の1つの側辺から対向する側辺へ延伸して成形されていることを特徴とする請求項1に記載の光学板。
  4. 互いに隣接する2つのV状突起の頂部の間の距離が0.025〜1mm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V状突起の頂角が60〜120度であることを特徴とする請求項1に記載の光学板。
  6. 前記拡散層の透明樹脂の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、ポリスチレン、スチレン/アクリロニトリル共重合体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。
  7. 成型槽の底面に複数のV状凹部を具備する雌型と、前記成型槽に挿入される雄型と、を用いた光学板の製造方法において、
    第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、
    前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成するステップと、
    前記第一キャビティの増光層から前記雄型を後退させて、前記増光層と前記雄型の間に拡散層材料を注入する第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して、前記増光層の表面に拡散層を一体に形成するステップと、
    前記第二キャビティを開放し、前記光学板を前記成型槽から取り出すステップと、を含むことを特徴とする光学板の製造方法。
  8. 2つの雄型と、2つの成型槽を具備する雌型と、前記雌型を回転させる回転装置と、を含む二色成型金型を用い、
    まず、1つの雄型を1つの成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成し、
    次に、前記回転装置を使用して前記1つの成型槽を他の雄型がある所まで回転させた後、該他の雄型を前記1つの成型槽に挿入して第二キャビティを形成し、且つ前記第二キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成し、該拡散層の形成と同時に、前記1つの雄型を他の成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ該第一キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成し、
    前記1つの成型槽と前記他の成型槽に上述した過程を交互に重複して行うことにより連続的生産を実現することを特徴とする請求項7に記載の光学板の製造方法。
  9. 成型槽を具備する雌型と、少なくとも1つの成型面に複数のV状凹部を具備する雄型と、を含む二色成型金型を用いて光学板を製造する方法において、
    第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、
    前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成するステップと、
    前記第一キャビティの拡散層から前記雄型を後退させて、前記拡散層と前記雄型の間に増光層材料を注入する第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して、前記拡散層の表面に増光層を一体に形成するステップと、
    前記第二キャビティを開放し、前記光学板を前記成型槽から取り出すステップと、を含むことを特徴とする光学板の製造方法。
  10. 2つの雄型と、該雄型を挿入する2つの成型槽を具備する雌型と、前記雌型を回転させる回転装置と、を含む二色成型金型を用い、
    まず、1つの雄型を1つの成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成し、
    次に、前記回転装置を使用して前記1つの成型槽を他の雄型がある所まで回転させた後、該他の雄型を前記1つの成型槽に挿入して第二キャビティを形成し、且つ前記第二キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成し、該増光層の形成同時に、前記1つの雄型を他の成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ該第一キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成し、
    前記1つの成型槽と前記他の成型槽に上述した過程を交互に重複して行うことにより連続的生産を実現することを特徴とする請求項9に記載の光学板の製造方法。
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