JP2008139845A

JP2008139845A - 光学板

Info

Publication number: JP2008139845A
Application number: JP2007276923A
Authority: JP
Inventors: Tung-Ming Hsu; 東明許; Shao-Han Chang; 紹漢章
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2006-12-01
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2008-06-19
Also published as: CN101191845A; US20080130113A1

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】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、前記第一透明層と前記第二透明層との間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、互いに隣接する少なくとも３つの側面を具備し、且つ各々の前記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、前記第二透明層の表面には、複数のＶ状プリズム突起が形成されている。
【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、液晶パネルに輝度が充分で、且つ分布が均一である面光源を提供する。

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を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、前記第一透明層と前記第二透明層との間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、互いに隣接する少なくとも３つの側面を具備し、且つ各々の前記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、前記第二透明層の表面には、複数のＶ状プリズム突起が形成されている。

上述したように、第一透明層、第二透明層及び拡散層が一体に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、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子とを含む。前記第一透明層の表面には、複数のマイクロ突起が形成され、前記第二透明層の表面には、複数のＶ状プリズム突起が形成されている。光源の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１つ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。最後に、拡散された前記光線が前記第二透明層によって集光される。これで、光源の光線が二回も拡散されるために、出射する光線の均一性を易く向上することができる。

又、一体に成型される前記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、一体に成型される第一透明層と拡散層及び第二透明層と拡散層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、光線が前記光学板の第一透明層と拡散層によって均一に拡散された後、前記第二透明層に入射するから、前記光学板は優れる光学的均一性を有する。

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に示すように、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を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、最後に、前記拡散層２２の上に第二透明層２３を射出成型する。ここで、前記光学板２０を製造する順序を一定に変動することができるが、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の表面には、複数のマイクロ突起２１１が形成され、前記第二透明層２３の表面には、複数のＶ状プリズム突起２３１が形成されている。

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１〜６ｍｍにする。

第一透明層２１及び第二透明層２３は、同一或いは異なる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。

前記第一透明層２１の表面に形成される複数のマイクロ突起２１１は、マトリクス方式に配列されることができる。

前記マイクロ突起２１１は、互いに隣接する４つの側面が囲んで形成される直立な四角錐台である。前記側面の水平幅は、前記拡散層２２から遠い方向へ徐々に小さくなる。本実施例において、前記マイクロ突起２１１は、４つの側面が囲んで形成される等脚台形である。

前記マイクロ突起２１１において、互いに向い合う２つの側面の夾角をαとし、他の２つの側面の夾角をβとし、互いに隣接する２つのマイクロ突起２１１の中心間のＸ方向距離をＬ_Ｘとし、互いに隣接する２つのマイクロ突起２１１の中心間のＹ方向距離をＬ_Ｙとする。ここで、前記夾角αは、式６０度≦α≦１２０度を満足し、前記夾角βは、式６０度≦β≦１２０度を満足し、前記Ｘ方向距離Ｌ_Ｘは、式０．０２５ｍｍ≦Ｌ_Ｘ≦１ｍｍを満足し、前記Ｙ方向距離Ｌ_Ｙは、式０．０２５ｍｍ≦Ｌ_Ｙ≦１ｍｍ満足する。これで、夾角α、β、及び中心間の距離Ｌ_Ｘ、Ｌ_Ｙの調整を通じて、前記光学板２０の光出射強度、及び視角範囲を調整することができる。

前記第二透明層２３のＶ状プリズム突起２３１は、前記第二透明層２３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。且つ、前記Ｖ状プリズム突起２３１は、互いに平行するように配列され、前記Ｖ状プリズム突起２３１の長手方向とＸ方向が成す夾角は０〜９０度にすることができる。本実施例において、前記Ｖ状プリズム突起２３１の長手方向とＸ方向が成す夾角は９０度である。

前記第二透明層２３のＶ状プリズム突起２３１において、互いに隣接する２つのＶ状プリズム突起２３１の中心間の距離をｈとし、各々Ｖ状プリズム突起２３１の頂角をθとする。これで、前記中心間の距離ｈは、式０．０２５ｍｍ≦ｈ≦１ｍｍを満足し、前記頂角θは、式６０度≦θ≦１２０度を満足する。前記光学板２０において、バックライトが需要する視角範囲と輝度によって、前記第一透明層２１光学板２０の光入射面の側に設置するか、前記第二透明層２３を光学板２０の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、入射された光線を均一に拡散させる作用を奏する。

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２２３と、を含む。前記透明樹脂２３１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ることができる。前記拡散粒子２３３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２２３の組成によって決まる。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、光源の光線が前記第一透明層２１の複数のマイクロ突起２１１によって拡散された後、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Ｖ状プリズム突起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を光線が通過する光線が前記第一透明層２１と前記拡散層２２によって二度も拡散されるので、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の光入射面の側に設置しても、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から出る光線の均一性を確保することができる。

前記第二透明層２３を前記光学板２０の光入射面の側に設置するバックライトと、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バックライトの増光効果は相異する。例えば、前記第二透明層２３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のマイクロ突起によって、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比較に広くなるが、バックライトの増光効果は相対的に弱くなる。

図５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、第一透明層３１に形成されるマイクロ突起３１１は、互いに隣接する４つの側面、即ち二等辺三角形が囲んで形成された直立な四角錐のことである。

図６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、第一透明層４１に形成されるマイクロ突起４１１において、Ｘ方向の２つの側面は二等辺三角形であり、Ｙ方向の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、第一透明層のマイクロ突起は、３つ或いは３つ以上の側面に形成されることができる。前記側面は、三角形或いは四辺形であることができ、且つ、前記側面の水平幅は前記拡散層から遠い方向へ徐々に小さくなる。マイクロ突起が光入射面に形成された場合、光を拡散させる作用を奏し、マイクロ突起が光出射面に形成された場合、光を集中させる作用を奏することができる。

図７は、本発明の第三実施例に係る光学板５０の断面図である。本実施例の光学板５０と第一実施例の光学板２０が異なるところは、本実施例の光学板５０の第一透明層５１と拡散板５２の接続面が、Ｖ状突部５１２を持つ複合型曲面であることである。前記Ｖ状突部５１２の形状は、前記第二透明層５３のＶ状プリズム突起５３１と対応する。前記Ｖ状突部５１２は、前記第一透明層５１と拡散層５２の接続強度を向上させる作用を奏する。また、前記光学板５０の第二透明層５３と拡散板５２の接続面を複合曲面に設置することができる。

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、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。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。本発明の第二実施例に係る光学板の断面図である。本発明の第三実施例に係る光学板の断面図である。本発明の第四実施例に係る光学板の局部の断面図である。

符号の説明

２０光学板
２１第一透明層
２１１マイクロ突起
２２拡散層
２２１透明樹脂
２２２拡散粒子
２３第二透明層
２３１Ｖ状プリズム突起
３０光学板
３１第一透明層
３１１マイクロ突起
４０光学板
４１第一透明層
４１１マイクロ突起
５０光学板
５１第一透明層
５２拡散層
５３第二透明層
５３１Ｖ状プリズム突起
５１２Ｖ状突部

Claims

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、互いに隣接する少なくとも３つの側面を具備し、且つ各々の前記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、
前記第二透明層の表面には、複数のＶ状プリズム突起が形成されていることを特徴とする光学板。
前記拡散層、前記第一透明層、及び、前記第二透明層の厚さは、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。
前記第一透明層と前記第二透明層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を特徴とする請求項１に記載の光学板。
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。
前記第二透明層のＶ状プリズム突起の頂角が６０度〜１２０度であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記第二透明層のＶ状プリズム突起の中心間の距離が０．０２５ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記第一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。
前記第一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７に記載の光学板。
互いに隣接する２つの前記マイクロ突起の中心間の距離が０．０２５ｍｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記第一透明層と前記拡散層との接続面、前記第二透明層と前記拡散層との接続面の中で、少なくとも一方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。