JP2008139868A - 光学板 - Google Patents

Abstract

【課題】光線の利用効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。
【解決手段】第一透明層と、第二透明層と、拡散層と、が一体に成型された光学板において、前記拡散層は、前記第一透明層と前記第二透明層の間に配置される透明樹脂と、前記透明樹脂の内部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、複数の球面凹部が形成されている。
【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機能を実現している。前記バックライトは、液晶パネルに輝度が充分で、且つ分布が均一にす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字状のマイクロ突起が形成されている。

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字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においては、前記拡散板１３とプリズムシート１５が別々に製造されるので、両者が独立して存在する。そして、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ことが防げない。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における反射によって、光線に大きな損失が発生し、光線の利用効率が低下する。

本発明の目的は、光線の利用効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。

本発明における光学板は、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、前記第一透明層と第二透明層との間に配置される透明樹脂と、前記透明樹脂の内部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、複数の球面凹部が形成されていることを特徴とする。

本発明では、第一透明層、第二透明層及び拡散層が一体成型された本発明の光学板において、光源の光線が、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、前記拡散された光線が他の透明層によって集光される。

これで、一体に成型された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で反射されることを防ぐことができる。即ち、一体に成型された前記増光層と拡散層との間に空気層が形成されないので、光線が空気層に反射されることを防げる。従って、光線のエネルギーが損失することを防ぎ、光線の利用効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と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、前記光学板の優れた光学的均一性を確保することができる。

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乃至図４に示すように、本発明の光学板２０は、一体に成型された第一透明層２１、拡散層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は、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。前記光学板２０の製造する順序を変更できるが、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の内部に分布される拡散粒子２２２と、を含む。前記第一透明層２１の外表面には複数の球面突起２１１が形成され、前記第二透明層２３の外表面には複数の球面凹部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以上となっている。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を同一の透明樹脂材料から製造することができる。そ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、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。第一透明層２１及び第二透明層２３は、互いに異なる透明樹脂材料で製造することもできる。

図３を参照すると、前記球面突起２１１は、半球体或いは半球体より小さい球面体であり、前記第一透明層２１の外表面にマトリクス状に配列されている。また、前記球面凹部２３１は、倒置した半球体或いは半球体より小さい球面体であり、前記第二透明層２３の外表面にマトリクス状に配列されている。

互いに隣接する２つの球面突起２１１或いは球面凹部２３１の中心間の距離をＰとし、前記球面突起２１１或いは球面凹部２３１の球面半径をＲとし、前記球面突起２１１の高さ或いは球面凹部２３１の深さをＨとする。ここで、前記中心間の距離Ｐは、０.０２５ｍｍ≦Ｐ≦１.５ｍｍを満足し、前記球面半径をＲは、Ｐ／４≦Ｒ≦２Ｐを満足し、前記高さ（或いは深さ）Ｈは、０．０１ｍｍ≦Ｈ≦Ｒを満足する。本実施形態では、前記球面突起２１１の高さＨは球面突起２１１の球面半径Ｒと同等であり、前記球面凹部２３１の深さＨは球面凹部２３１の球面半径Ｒと同等である。互いに隣接する２つの球面突起２１１の中心間の距離Ｐは球面突起２１１の球面半径Ｒの２倍であり、互いに隣接する２つの球面凹部２３１の中心間の距離Ｐは球面凹部２３１の球面半径Ｒの２倍である。

また、前記光学板２０において、バックライトに要求される視角範囲や輝度に応じて、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、入射された光源の光線を均一に拡散させる機能を有する。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、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。前記拡散層２２の拡散粒子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の複数の球面突起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、前記光線は、直接前記第二透明層２３に入射して、前記第二透明層２３の球面凹部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が一体に成型された前記光学板２０を光線が通過するので、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、一体に成型された前記第一透明層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ていないので、光線が空気層によって反射されることを防げる。従って、光線のエネルギーが損失することを防ぎ、光線の利用効率を向上させることができる。且つ、前記光学板２０を通過する光線が前記第一透明層２１と前記拡散層２２によって二回も拡散されるので、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するから、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と比較して、製造の時間を減らし、作業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との機能を具備するから、拡散板とプリズムシートと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別途装着する必要がないため、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する場合も、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を通過する光線が前記第一透明層２１と前記拡散層２２によって二回も拡散されるので、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。

しかし、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たバックライトと、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したバックライトとでは、増光効果が互いに異なる。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、第二透明層２３の光射出面にマトリクス状に配列された球面凹部２３１によって、光線が一定の範囲内で周囲へ拡散されるから、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と比較して、バックライトの視角範囲が広くなる。

他の実施形態で、光学板の複数の球面突起及び球面凹部を蜂巣状に配列することができる。例えば、図５に示すように、光学板３０の第一透明層３１の複数の球面突起３１１が離間して配列されるか、図６に示すように、光学板４０の第一透明層４１の複数の球面突起４１１が緊密に配列されていることである。光学板の複数の球面突起及び球面凹部は、それぞれランダムに配列してもよい。しかし、前記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（或いは球面凹部）の中心間の距離をほぼ同等にする方がよい。

光学板の第一透明層と拡散板との接続面、或いは第二透明層と拡散板との接続面の接続強度を向上させるために、このような接続面を複合型曲面に設けることができる。図７に示すように、本実施例の光学板５０の第一透明層５１と拡散層５２の接続面に、第二透明層５３の球面凹部５３１の形状と対応する球面突起５２３の構造が形成されている。第二透明層５３と拡散層５２の接続面には、第一透明層５１の球面突起５１１と対応する凹部形状の構造が形成されている。

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。

従来技術の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に示す光学板の平面図である。 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 球面凹部
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 球面突起
５３ 第二透明層
５３１ 球面凹部

Claims (10)

1. 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、前記第一透明層と第二透明層との間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂の内部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、複数の球面凹部が形成されることを特徴とする光学板。
2. 前記拡散層、第一透明層、第二透明層の厚さは、各々０.３５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
3. 互いに隣接する２つの前記球面突起の中心間の距離が、０.０２５ｍｍ〜１.５ｍｍであ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つの前記球面突起の中心間の距離が、０.０２５ｍｍ〜１.５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
5. 互いに隣接する２つの前記球面突起の中心間の距離が、前記球面突起の球面半径の１／２倍乃至４倍であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
6. 互いに隣接する２つの前記球面凹部の中心間の距離が、前記球面凹部の球面半径の１／２倍乃至４倍であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
7. 前記球面突起は、半球体或いは半球体より小さい球面体であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
8. 前記球面凹部は、倒置する半球体或いは半球体より小さい球面体であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
9. 前記第一透明層、前記第二透明層及び前記拡散層の透明樹脂の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーボネート、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。
10. 前記第一透明層と前記拡散層の接続面と、前記第二透明層と前記拡散層の接続面との少なくとも一方が、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。

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