JP2008146058A - 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Ｖ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。
【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、液晶パネルへの輝度が充分であり、且つ分布が均一にな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、光線の多くが損失され、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Ｖ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。

第一透明層、第二透明層及び拡散層が一体成型される本発明の光学板を用いる時、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、最後に、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、一体に成型された前記第一透明層と、前記第二透明層と、前記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。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、前記第二透明層に射入するから、前記光学板は優れた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及び図３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。前記光学板２０の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の間に配置された透明樹脂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。前記第一透明層２１の外表面には、複数のＶ形突起２１１が形成されている。前記複数のＶ形突起２１１は、連続的に緊密に配列され、前記Ｖ形突起２１１の長手方向と前記光学板２０の長手方向とがなす夾角は０〜９０度である。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であるか、０.３５ｍｍよりも大きい。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１.０５ｍｍ〜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で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を互いに不同一の透明樹脂材料から製造することもできる。

前記Ｖ形突起２１１は、前記第一透明層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。互いに隣接する２つのＶ形突起２１１の中心間の距離を０.０２５ｍｍ〜１ｍｍにし、各々Ｖ形突起２１１の頂角θを６０度≦θ≦１２０度にする。前記Ｖ状突起２１１の頂角θが不同一であるため、バックライトの輝度と視角範囲が不同一になる。また、各々Ｖ状突起２１１の間に一定な間隔があるように配列することもできる。前記Ｖ状突起２１１が連続的に緊密に配列される場合と、一定な間隔があるように配列される場合と、の光学効果が微小な差異を有する。

前記第二透明層２３の複数の球面凹部２３１は、マトリクス方式に配列され、その形状は、半球体或いは半球体よりも小さい球面体にすることができる。本実施例では半球体状を採用する。

優れた光学効果を達成するために、前記球面凹部２３１の球面半径Ｒを０.０１ｍｍ〜３ｍｍにする。各々の球面凹部２３１の深さＨを０.０１ｍｍよりも大きく、且つ前記半径Ｒよりも小さくする。互いに隣接する２つの球面凹部２３１の中心間の距離Ｐを球面凹部２３１の球面半径Ｒの１／２倍乃至４倍にする。本実施例では、球面凹部２３１の高さＨを球面凹部２３１の球面半径Ｒと同じにし、互いに隣接する２つの球面凹部２３１の中心間の距離Ｐを球面凹部２３１の球面半径Ｒの２倍よりも少し大きくする。

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作用を奏する。前記光学板２０の透光率は、前記透明樹脂２２１と拡散粒子２２３の組成比例によって決まる。好ましくは、前記透光率を３０％〜９８％にする。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で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２２３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でまたは混合して用いることができる。

前記拡散粒子２２３は、従来技術の拡散板に分布される拡散粒子のように、入射された光源の光線を均一に拡散させる。また、本実施例で、前記拡散層２２と前記第一透明層２１の接続面、前記拡散層２２と前記第二透明層２３の接続面は、皆平面である。

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Ｖ形突起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の複数の球面凹部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、光源の光線が前記第二透明層２３の複数の球面凹部２３１によって拡散された後、再び前記拡散層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一透明層２１に入射されて、前記第一透明層２１の複数のＶ形突起２１１によって集光される。

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。

図４は、図２に示す光学板の第一透明層を光入射面の側に設置するバックライトと、第二透明層を光入射側に設置するバックライトと、による４つの方向への光強度−視角の関係図である。前記光学板２０の優れた光学的均一性を有することを証明するために、前記光学板を採用したバックライトに対してテストを進行した。前記光学板２０をテストする場合、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。前記光学板２０の第一透明層２１を光入射面の側に設置する時、前記光学板２０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−視角の曲線を各々ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４として示し、前記光学板２０の第一透明層２３を光入射面の側に設置する時、前記光学板２０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−視角の曲線を各々ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４として示す。

図４を参照すると、前記光学板２０の第一透明層２１を光入射面の側に設置するバックライトが、前記光学板２０の第一透明層２３を光入射面の側に設置するバックライトより、前記光学板２０の中央区域から周囲への光強度の変化速度が遅く、視角範囲が比較的広く、中央区域の輝度が少し低いことを理解することができる。また、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光学板と、前記光学板２０の第一透明層２３を光入射面の側に設置する光学板は、−４５〜４５度の視角範囲内の輝度が比較的優れる。であるから、本実施例の光学板の中央区域の輝度が比較的明るい。

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、前記光学板３０の複数の球面凹部３３１が緊密に配列されることである。

図６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、前記光学板５０の球面凹部５３１の深さを前記球面凹部５３１の球面半径の１／２にすることである。

図６は、本発明の第四実施例に係る光学板６０の断面図である。本実施例の光学板６０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６０で、第一透明層６１と拡散板６２の接続面を複合型曲面にすることである。前記複合型曲面は、前記第二透明層６３の球面凹部の形状と対応する構造を持つ。

また、前記第二透明層６３と前記拡散板６２の接続面も複合型曲面にすることができる。前記複合型曲面も、前記第一透明層６１の長状のＶ形突起の形状と対応する構造を持つ。第一透明層６１と拡散板６２の接続面と前記第二透明層６３と前記拡散板６２の接続面は、他の構造の複合型曲面にすることもできる。

本発明の光学板の複数の球面凹部をマトリクス方式に配列せず、蜂巣状或いは不規則に配列することもできる。

また、複数の球面凹部のサイズ及び形状が互いに不同一に設けることもできる。即ち、一部分の球面凹部の球面半径が、他の一部分の球面凹部の球面半径よりも大きく設けるか、または、一部分の球面凹部の形状を半球体状に設け、他の一部分の球面凹部の形状を１／４球体状に設けることもできる。

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、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に示す光学板の第一透明層を光入射側にするバックライトと第二透明層を光入射側にするバックライトによる四つの不同一な方向への光強度−視角の関係図である。 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 Ｖ形突起
２２ 拡散層
２２１ 透明樹脂
２２３ 拡散粒子
２３ 第二透明層
２３１ 球面凹部
３０ 光学板
３３１ 球面凹部
５０ 光学板
５３１ 球面凹部
６０ 光学板
６１ 第一透明層
６２ 拡散層
６３ 第二透明層

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Ｖ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ることを特徴とする光学板。
2. 前記複数の球面凹部がマトリクス方式に配列されることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
3. 前記球面凹部の球面半径が０.０１ｍｍ〜３ｍｍ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つの球面凹部の中心の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３に記載の光学板。
5. 前記複数のＶ形突起が連続的に緊密に配列され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Ｖ形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。
7. 各々のＶ形突起の頂角が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。
8. 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。
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等を単独で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で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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