JP2008146055A - 光学板 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【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は、複数の円錐台形突起が形成され、前記第二透明層の外表面には、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の機能を実現する。前記バックライトは、液晶パネルの輝度を充分にし、且つ分布を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，従来の技術において、拡散板１３とプリズムシート１５は別々に製造していたので、両者は独立に存在する。前記拡散板１３とプリズムシート１５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。即ち、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１５の間に存在する空気層に反射されるので、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は、複数の円錐台形突起が形成され、前記第二透明層の外表面には、複数の球面凹部が形成されている。

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円錐台形突起が形成され、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。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。最後に、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、光線が二回も拡散されるから、出射する光線の均一性を容易に向上することができる。

又、前記光線が、一体に成型された前記光学板を通過するから、光学界面に形成される空気層によって前記光線が損失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、拡散層及び第二透明層の間に空気層が形成されることができないから、空気層によって光線が損失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、本実施例の光学板２０は、一体に成型された第一透明層２１、拡散層及２２及び第二透明層２３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、複数の円錐台形突起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。

また、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１．０５〜６ｍｍにする。

前記光学板２０は、一体成型方式に製造されたものである。即ち、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。又は、前記光学板２０の製造方法を一定に変動することができ、好ましくは、二色射出成型を選択して光学板２０を製造する方がよい。

前記第一透明層２１の円錐台形突起２１１の半径は、前記拡散層２２から遠くなる方向に従って徐々に小さくなる。また、前記第一透明層において、互いに隣接する円錐台形突起２１１の中心間の距離をｄ_１とし、前記円錐台形突起２１１の軸心線と母線の夾角をαとし、前記円錐台形突起２１１の最大半径をＲ_１とすれば、前記最大半径Ｒ_１は、式ｄ_１／４≦Ｒ_１≦ｄ_１を満足し、前記夾角αは、式３０度≦α≦７５度を満足し、前記中心間距離ｄ_１は、式０．０２５ｍｍ≦ｄ_１≦１．５ｍｍを満足する。

前記複数の球面凹部２３１が、前記第二透明層２３の上表面にマトリクス方式に配列されている。前記第二透明層２３において、互いに隣接する球面凹部２３１の中心間の距離をｄ_２とし、前記球面凹部２３１の球面半径をＲ_２とし、前記球面凹部２３１の高さをＨとする。すると、前記球面半径Ｒ_２は、式ｄ_２／４≦Ｒ_２≦ｄ_２を満足し、前記高さＨは、式０．０１ｍｍ≦Ｈ≦Ｒ_２を満足し、前記中心間距離ｄ_２は、式０．０２５ｍｍ≦ｄ_２≦１．５ｍｍを満足する。

前記第一透明層２１及び第二透明層２３は、透明樹脂材料から製造する。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。

前記拡散層２２は、入射された光源の光線を均一に拡散させる作用を奏する。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、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。前記光学板２０の透光率は、前記透明樹脂２２１と拡散粒子２２２の組成比例によって制御される。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、光学板２０に入射する光線が、第一透明層２１の円錐台形突起２１１によって拡散された後、前記拡散層２２によってさらに拡散される。その後、拡散された前記光線が前記第二透明層２３に入射されて、前記球面凹部２３１によって集光される。これで、光線が第一透明層２１、拡散層２２及び第二透明層２３が一体に成型される光学板２０を通過するから、光学界面に形成される空気層によって前記光線が損失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から、空気層によって光線が損失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から、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。

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する場合も、光線が光学界面に形成される空気層が形成されることを防ぎ、従って光線が前記空気層によって反射されることを防ぐことができる。且つ、前記光学板２０を通過する光線が前記第二透明層２３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させることができる。

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の光出射面にマトリクス方式に配列された球面凹部２３１によって、光線が一定な範囲内で周囲へ拡散されるので、バックライトの視角範囲が比較的広く、バックライトの増光効果は相対に弱くなる。

図５は、本発明の光学板２０の平面図である。前記光学板２０の第二透明層２３の複数の球面凹部２３１は、マトリクス方式に配列されている。

図６は、本発明の第二実施例に係る光学板３０の平面図である。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、第二透明層３３の複数の球面凹部３３１が、離間して蜂の巣状に配列されることである。

図７は、本発明の第三実施例に係る光学板４０の平面図である。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、第二透明層４３の複数の球面凹部４３１が緊密に蜂の巣状に配列されることである。

また、第二透明層の球面凹部を不規則に配列することができる。しかし、光学板の輝度を均一にするために、互いに隣接する２つの球面凹部の中心間の距離をほぼ相同にする方がよい。

また、第一透明層の円錐台形突起も、マトリクス方式に配列するか、他の方式に配列することができる。例えば、複数の円錐台形突起を不規則に配列するか、蜂の巣状に配列することができる。

光学板の第一透明層と拡散層との間の接続力、或いは第二透明層と拡散層の接続力と光学性能を向上させるために、前記拡散層と前記２つの透明層の接続面を曲面にすることができる。例えば、図８に示すように、本実施例の光学板５０は、一体に成型された第一透明層５１と、拡散層５２と、第二透明層５３と、を含む。ここで、前記拡散層５２と第一透明層５１の接続面には、前記第二透明層５３の球面凹部５３１の形状と対応する球面突起５２３が形成されている。又は、前記前記拡散層５２と第二透明層５３の接続面に、前記第一透明層５１の円錐台形突起５１１の形状と対応する円錐台形凹部が形成されている。

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に示す光学板の倒置された状態の斜視図である。 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平面図である。 本発明の第三実施例に係る光学板の平面図である。 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 円錐台形突起
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
３３ 第二透明層
３３１ 球面凹部
４０ 光学板
４３ 第二透明層
４３１ 球面凹部
５０ 光学板
５１ 第一透明層
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は、複数の円錐台形突起が形成され、
   前記第二透明層の外表面には、複数の球面凹部が形成されてい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. 互いに隣接する円錐台形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. 互いに隣接する球面凹部の中心間の距離が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. 各々の円錐台形突起の軸心線と母線の夾角が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。
6. 前記第一透明層と拡散層の接続面、前記第二透明層と拡散層の接続面の中で、少なくとも一方が曲面であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
7. 前記複数の円錐台形突起及び球面凹部が、皆マトリクス方式に配列されることができることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
8. 前記複数の円錐台形突起及び球面凹部が、蜂の巣状に配列されることができ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、第二透明層及び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ることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
10. 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。

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