JP2008139866A

JP2008139866A - 光学板

Info

Publication number: JP2008139866A
Application number: JP2007297207A
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: 2007-11-15
Publication date: 2008-06-19
Also published as: US20080130119A1; CN101191853B; CN101191853A

Abstract

【課題】光線の利用率を向上させ、同時に薄型化を実現することができる光学板を提供する。
【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る透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の外表面には複数の球面突起が形成され、前記第二透明層の外表面には複数の円錐台形凹部が形成される。前記第一透明層、前記拡散層、及び前記第二透明層の厚さが、各々０．３５ｍｍであるか、０．３５ｍｍより大きい。
【選択図】図３

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あり、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た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、透明なプリズムシート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、一般的にはメタクリル酸メチル粒子を用いる。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、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、従来の技術において、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を用いる時、両者をいくら密着させても、接触面の間に光線を消耗する空気層がやはり存在する。光線が前記光学板１０を通過する時、前記拡散板１３とプリズムシート１４の間に存在する空気層に反射されるので、光線のエネルギーが消耗され、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る透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の外表面に複数の球面突起が形成され、前記第二透明層の外表面に複数の円錐台形凹部が形成される。

上述したように、第一透明層と第二透明層と拡散層とが一体に成型された光学板において、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、前記第一透明層の外表面には、複数の球面突起が形成され、前記第二透明層の外表面には、複数の円錐台形凹部が形成されている。光源の光線が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、拡散された前記光線が他の透明層によって集光される。

これで、前記光線が一体に成型された前記光学板を通過するとき、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、一体に成型された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、本発明の第一実施例に係る光学板２０は、一体に成型された第一透明層２１と第二透明層２３と拡散層２２とを含む。前記拡散層２２は、前記第一透明層２１と第二透明層２３の間に配置されている。金型を用いて射出成型法で前記光学板２０を製造する場合、まず、前記第一透明層２１を成型させ、次に、前記第一透明層２１の表面に前記拡散層２２を成型させ、最後、前記拡散層２２の表面に前記第二透明層２３を成型させる。前記第一透明層２１、前記拡散層２２及び前記第二透明層２３の成型の順序は適当に変化することができる。ただし、前記拡散層２２をできるだけ前記第一透明層２１と前記第二透明層２３の間に配置する方がよい。前記第一透明層２１の外表面に複数の球面突起２１１が形成され、前記第二透明層２３の外表面に複数の円錐台形凹部２３１が形成されている。前記拡散層２２は、前記第一透明層２１と前記第二透明層２３との間に配置される透明樹脂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。

前記第一透明層２１の厚さと前記拡散層２２の厚さと前記第二透明層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、前記第一透明層２１の厚さと前記拡散層２２の厚さと前記第二透明層２３の厚さの合計を１．０５〜６．００ｍｍにする。

前記第一透明層２１と前記第二透明層２３は、異なる透明樹脂材料或いは異なる透明樹脂材料から製造することができる。例えば、前記第一透明層２１と前記第二透明層２３の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、メタクリル酸メチル／スチレン共重合体等を単独または混合して用いることができる。

図３と図４を参照すると、前記第一透明層２１の球面突起２１１は、半球体であるか、半球より小さい半球体の一部分である。複数の前記球面突起２１１は、前記第一透明層２１の上表面にマトリクス方式に均一に配列されている。互いに隣接する２つの球面突起２１１の中心間距離をＰ_１、球面突起２１１の球面半径をＲ_１、高さをＨ_１とすると、前記中心間距離Ｐ_１は、式０．０２５ｍｍ≦Ｐ_１≦１．５ｍｍを満足し、前記球面半径Ｒ_１は、式Ｐ_１／４≦Ｒ_１≦２Ｐ_１を満足し、前記高さＨ_１は、式０．０１≦Ｈ_１≦Ｒ_１を満足する。本実施例で、前記球面突起２１１の高さＨ_１が、球面半径Ｒ_１と相等であり、互いに隣接する２つの球面突起２１１の中心間距離Ｐ_１が、球面突起２１１の球面半径Ｒ_１の二倍である。

図３と図５を参照すると、前記円錐台形凹部２３１も、前記第二透明層２３の上表面にマトリクス方式に均一に配列されている。互いに隣接する２つの円錐台形凹部２３１の中心間の距離をＰ_２、前記円錐台形凹部２３１の最大半径をＲ_２、前記円錐台形凹部２３１の母線と軸心線の夾角をαとすると、前記最大半径Ｒ_２は、式Ｐ_２／４≦Ｒ_２≦Ｐ_２を満足し、前記中心間距離Ｐ_２は、式０.０２５ｍｍ≦Ｐ_２≦１.５ｍｍを満足し、前記夾角αは、式３０≦α≦７５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を光学板２０の光入射面の側に設置するか、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。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、メタクリル酸メチル／スチレン共重合体等を単独または混合して用い、前記拡散粒子２２３の材料として、二酸化チタン、二酸化珪素及びアクリル酸樹脂等の粒子が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を組成する材料によって制御される。好ましくは、前記光学板２０の光透過率を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し、前記第二透明層２３を前記光学板２０の光出射面の側に設置する場合、光学板２０に入射する光線が、第一透明層２１の球面突起２１１によって拡散され後、前記拡散層２２によってさらに拡散される。最後、拡散された前記光線が前記第二透明層２３に入射されて、前記円錐台形凹部２３１によって集光される。これで、光線が前記第一透明層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光学板２０を通過するので、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、光線が光学板２０を通過する間に、第一透明層２１と拡散層２２によって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させることができる。

また、前記光学板２０をバックライト（未図示）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。その上、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、前記第一透明層２１を前記光学板２０の光出射面の側に設置する場合も、光線を反射させる光学界面が形成されることができないから、光線のエネルギーの損失を小さくすることができる。且つ、光線が、前記光学板２０に二回も拡散されるため、出射する光線の均一性を容易に向上させることができる。しかし、この場合は、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と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、前記光学板２０の光出射側にマトリクス方式に均一に配列された前記第二透明層２３円錐台形凹部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比較的に広くなる。

また、前記球面突起２１１と前記円錐台形凹部２３１は、他の方式にも配列することができる。例えば、蜂巣状に配列するか、不規則に配列することである。図６と図７を参照すると、本発明の第二実施例に係る光学板３０の球面突起３１１と、本発明の第三実施例に係る光学板４０の球面突起４１１は、すべて蜂巣状に配列されている。光学板３０において、互いに隣接する球面突起３１１は離間して配列され、光学板４０において、互いに隣接する球面突起４１１は緊密に配列されている。上述したように、前記球面突起２１１（又は円錐台形凹部２３１）を不規則に配列することができるが、光学板の輝度を均一にするために、互いに隣接する２つの球面突起２１１（又は円錐台形凹部２３１）の軸心線の距離を大体に相同にする方がよい。

前記拡散層２２と前記二つの透明層との間の接続強度を高めるために、前記二つの接続面を複合曲面にすることもできる。図８を参照すると、本発明の第四実施例に係る光学板５０において、拡散層５２と第一透明層５１の接続面は、円錐台形凹部５３１の形状に対応する円錐台形凸起５２３に形成されている。拡散層の接続面に第一透明層の球面突起の形状に対応する球面凹部に設けることもできる。この構造は、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形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施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。

従来の光学板を用いるバックライトの断面図である。本発明の第一実施例に係る光学板の実施例を示す斜視図である。図２に示す光学板のIII―III線による部分拡大断面図である。図２に示す光学板の上面図である。図２に示す光学板の底面図である。本発明の第二実施例に係る光学板の実施例を示す上面図である。本発明の第三実施例に係る光学板の実施例を示す上面図である。本発明の第四実施例に係る光学板の実施例の部分拡大断面図である。

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円錐台形凹部
３０光学板
３１第一透明層
３１１球面突起
４０光学板
４１第一透明層
４１１球面突起
５０光学板
５１第一透明層
５１１球面突起
５２拡散層
５２３円錐台形凸起
５３第二透明層
５３１円錐台形凹部

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る透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、
前記第一透明層の外表面には、複数の球面突起が形成され、
前記第二透明層の外表面には、複数の円錐台形凹部が形成されることを特徴とする光学板。
前記第一透明層、前記拡散層及び前記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。
互いに隣接する２つの前記球面突起の中心間距離が０．０２５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
互いに隣接する２つの前記円錐台形凹部の軸心線の距離が０．０２５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記球面突起の球面半径は、互いに隣接する２つの球面突起の中心間距離の１／４乃至２倍であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記円錐台形凹部の最大半径は、互いに隣接する２つの円錐台形凹部の中心間距離の１／４乃至１倍であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記円錐台形凹部の母線と軸心線の夾角が３０度〜７５度であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記球面突起は、半球体であるか、半球より小さい半球体の一部分であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
前記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、ポリスチレン及びメタクリル酸メチル／スチレン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、二酸化珪素及び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。
前記第一透明層と拡散層の接続面、及び、前記第二透明層と拡散層の接続面の中で、少なくとも一方が複合曲面であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。