JP4909287B2 - 光拡散モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光拡散に関し、特に、交互に配列された凸状部分と凹状部分のアレイを有する光拡散モジュールに関するものである。

低コスト、簡潔な構造であるので、発光ダイオードはＣＣＦＬよりもバックライトモジュールに適用されている。光源の画一性を維持するため、光拡散構造が用いられる。点光源、あるいは、線光源にとって、拡散構造は通常、一、あるいは、二次元の光を拡散するように設計される。

公知のバックライトモジュールはぼやけた構造、粒構造、あるいは、マイクロレンズアレイを有する拡散板を使用する。ぼやけた構造は強度減少を生じる。粒構造は小さい拡散角を生じ、拡散方向の制御が困難である。マイクロレンズアレイは高強度で操作し、拡散方向の制御が可能である。マイクロレンズアレイの製造方法は、機械方法、熱溶解方法、あるいは、その他の複合方法を含み、一般に、レーザードラッグ方法が用いられる。

レーザードラッグ方法は図１ａで示される。レーザービームＢはマスク５を通過し、基板１０に達する。マスク５が方向Ｌ７に移動する時、レーザービームは基板１０をエッチングして、マイクロレンズアレイを構築する溝１２を形成する。曲率が０のとがった角が、二つの溝１２間に形成される。レーザードラッグを制御する要素は、ドラッグ速度、レーザー出力、および、繰り返し演算の回数であり、溝１２の深さに影響する。マイクロレンズアレイの形状は、マスクのパターンに基づく。図１ｂを参照すると、大きい開口と小さい開口を有するパターンＭ３は、マスクＭ３０上に形成される。マスクＭ３０はレーザードラッグ方法に適用されて、交差に配列された複数の第一マイクロレンズ２０２（凹状部分）と第二マイクロレンズ（凸状部分）２０４を形成する。開口領域はエッチ深さを決定する。楕円アレイパターン、あるいは、円形アレイパターンが適用される。

図２ａは、図１ｂで示されるマスクＭ３により、拡散板５０と一緒に製造される光拡散構造２００を示す図である。図２ｂは、光拡散構造２００を通過する光の強さを示す図である。図２ｂの細長い領域は、光が集中した部分を示す。符号３０はＬＥＤアレイを示す。図２ｃは、光拡散を増加する光拡散構造２００の後に形成されるぼやけ構造２１０を示す。

本発明は、複数の凸状部分と複数の凹状部分からなる光拡散モジュールを提供する。各凸状部分は複数の凹状部分に近接し、各凹状部分は複数の凸状部分に近接する。凸状部分、凹状部分、および、凸状部分と凹状部分の各接合点は０以上の曲率を有する。

本発明の光拡散モジュールの具体例は、第一表面を有する拡散板からなり、光拡散構造が第一表面上に形成される。凸状部分および凹状部分はそれぞれ交互に第一方向と第二方向に沿って、二次元配列され、前記各凹状部分が前記凸状部分より細い領域に形成され、かつ、前記凸状部分、前記凹状部分、および、前記凸状部分と前記凹状部分の各接合点の曲率が０ではなく形成される。

本発明の光拡散モジュールは、レーザードラッグ方法とマスクにより、基板上に定常波を形成して、二次元の拡散効果を生成することができる。

本発明は二次元の光拡散の二次元光拡散構造を開示する。本発明の光拡散モジュールは、レーザードラッグ方法により形成される。

図３を参照すると、マスク（図示しない）は第一方向Ｌ１に沿って移動し、レーザービームはマスクを経て、基板Ｓ上に複数の第一溝５２０を形成する。マスクは、第二方向Ｌ２に沿って移動し、レーザービームが通過して、基板Ｓ上に複数の第二溝５４０を形成する。第一溝５２０と第二溝５４０は、定常波と同様の光拡散構造５００を構成する。

図４は、図３で示されるレーザードラッグにより形成される光拡散モジュール６００を示す図である。光拡散モジュール６００は、拡散板６２０と、拡散板６２０上に形成される光拡散構造６４０とからなる。光拡散構造６４０は、複数の凸状部分６６０と複数の凹状部分６８０からなる。凸状部分６６０は第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２に沿って、二次元配列される。同様に、凹状部分６８０は第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２に沿って、二次元配列される。複数の凸状部分６６０と複数の凹状部分６８０は交互に配列され、定常波と同様のパターンを形成する。本実施例において、各凸状部分６６０は四つの凹状部分６８０に近接し、各凹状部分６８０も、四つの凸状部分６６０に近接する。マスクは、凸状部分６６０を屈曲するように設計され、凹状部分６８０と、凸状部分６６０と凹状部分６８０の交差箇所の曲率は０ではない。第一方向Ｌ１に沿って、二つの近接する凸状部分６６０間の距離はＤ１で、二つの近接する凹状部分６８０の距離はＤ３である。第ニ方向Ｌ２に沿って、二つの近接する凸状部分６６０間の距離はＤ２（第２幅）で、二つの近接する凹状部分６８０の距離はＤ４（第１幅）である。

図４中、Ｄ１はＤ２と等しく、Ｄ３とＤ４は等しいが、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、および、Ｄ４は異なってもよい。以下で、照度分布図によりそれぞれ説明する。

図５は本発明の光拡散モジュールの実施例による照度分布図である。図中の細長い領域は、光が集光する明るい領域を表している。第一方向Ｌ１上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ１は等しく、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ３は等しく、第二方向Ｌ２上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ２は等しく、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ４は等しい。

図６は本発明の光拡散モジュールの別の実施例による照度分布図である。第一方向Ｌ１上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ１は等しく、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ３は等しく、第二方向Ｌ２上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ２は異なり、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ４は異なる。Ｄ２とＤ４は、光拡散構造６４０の中央部から側部に向かって徐々に増大する。

図７は本発明の光拡散モジュールの別の実施例による照度分布図である。第一方向Ｌ１上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ１は等しく、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ３は等しく、第二方向Ｌ２上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ２は異なり、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ４は異なる。Ｄ２とＤ４は光拡散構造６４０の中央部から側部に向かって徐々に減少する。

図８は本発明の光拡散モジュールの別の実施例による照度分布図である。第一方向Ｌ１上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ１は異なり、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ３は異なり、Ｄ１とＤ３は、光拡散構造６４０の中央部から側部に向かって徐々に増大する。第二方向Ｌ２上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ２は異なり、且つ、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ４は異なり、Ｄ２とＤ４は、光拡散構造６４０の中央部から側部に向かって徐々に増大する。なお、Ｄ１とＤ３は、光拡散構造６４０の中央部から側部に向かって徐々に減少し、Ｄ２とＤ４は、光拡散構造６４０の中央部から側部に向かって徐々に減少してもよい。

上述の各実施例による多種の組み合わせの幾つかは例として説明したものであって、本発明はこれに限定するものではない。例えば、第一方向Ｌ１上で、任意の両凸状部分６６０の間の距離Ｄ１は異なるが、任意の両凹状部分６８０の間の距離Ｄ３は等しくてもよい。

この他、上述の各実施例中、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２が垂直であるが、第一方向Ｌ１と第二方向Ｌ２は交差していなくてもよく、これに限定するものではない。

この他、本発明の拡散板６２０は、拡散層５０と結合使用して、図９で示されるような光学拡散モジュール７００を形成する。符号３０はＬＥＤアレイである。図１０で示されるように、光学拡散モジュール８００は、拡散板６２０の底面（第二面）６２２上に形成される粒状構造、あるいは、ぼやけた構造を有し（光拡散モジュール６００は拡散板６２０の第一面６２１上に形成される）、光拡散効果を強化する。また、図１１で示されるように、光学拡散モジュール９００は、光拡散効果を有するポリマーで拡散板６２０を形成してもよい。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

レーザードラッグにより製造される光拡散構造を示す図である。 レーザードラッグ方法に用いられるマスクとマスクにより製造される光拡散構造を示す図である。 拡散板と一緒に製造される光拡散構造を示す図である。 光拡散構造を通過する光の強さを示す図である。 光拡散構造の後に形成されるぼやけ構造を示す図である。 本発明の光拡散構造の形成方法を示す図である。 レーザードラッグにより形成される光拡散モジュールを示す図である。 本発明の光拡散モジュールの実施例による照度分布図である。 本発明の光拡散モジュールの別の実施例による照度分布図である。 本発明の光拡散モジュールの別の実施例による照度分布図である。 本発明の光拡散モジュールの別の実施例による照度分布図である。 拡散層を用いた本発明の光拡散モジュールを示す図である。 顆粒状構造、あるいは、ぼやけた構造を用いた本発明の光拡散モジュールを示す図である。 光拡散効果を有するポリマーにより製造される本発明の光拡散モジュールを示す図である。

符号の説明

５ マスク
１０ 基板
１２ 溝
５０ 拡散板
２００、５００、６４０ 光拡散構造
２０２ 第一マイクロレンズ
２０４ 第二マイクロレンズ
２１０ ぼやけ構造
６００、７００、８００、９００ 光拡散モジュール
６２０ 拡散板
６２１ 第一面
６２２ 底面（第二面）
６６０ 凸状部分
６８０ 凹状部分
Ｂ レーザービーム
Ｍ３、Ｍ３０ マスク

Claims (27)

1. 光拡散モジュールであって、光拡散構造と拡散板とからなり、該拡散板は、第一面を有し、前記光拡散構造が前記第一面に形成され、
   前記光拡散構造は、複数の凸状部分と複数の凹状部分からなり、各凸状部分および各凹状部分が、第一方向と第二方向に沿ってそれぞれ交互に二次元配列されると共に、前記各凹状部分が前記凸状部分より細い領域に形成され、かつ、前記凸状部分、前記凹状部分、および、前記凸状部分と前記凹状部分の各接合点の曲率が０ではなく形成されている
   ことを特徴とする光拡散モジュール。
2. 前記第一方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は等しいことを特徴とする請求項１記載の光拡散モジュール。
3. 前記第一方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は異なることを特徴とする請求項１記載の光拡散モジュール。
4. 前記第一方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は、前記光拡散構造の中央部から側部に向かって徐々に減少することを特徴とする請求項３記載の光拡散モジュール。
5. 前記第一方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は、前記光拡散構造の中央部から側部に向かって徐々に増加することを特徴とする請求項３記載の光拡散モジュール。
6. 前記第二方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散モジュール。
7. 前記第二方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光拡散モジュール。
8. 前記第二方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は、前記光拡散構造の中央部から側部に向かって徐々に減少することを特徴とする請求項７記載の光拡散モジュール。
9. 前記第二方向に沿って、任意の隣接する二つの凸状部分の間の距離は、前記光拡散構造の中央部から側部に向かって徐々に増加することを特徴とする請求項７記載の光拡散モジュール。
10. さらに、拡散層を有し、光源からの光線が、前記拡散層と前記拡散板を順に通過することを特徴とする請求項１記載の光拡散モジュール。
11. 前記拡散板は、さらに、第二面を有し、前記第二面上に粒状構造を形成し、光源からの光線が前記第二面を通過し、ぼやけた構造を形成することを特徴とする請求項１記載の光拡散モジュール。
12. 前記拡散板は、さらに、第二面を有し、前記第二面上にぼやけた構造を形成し、光源からの光線が、前記第二面と前記第一面を通過することを特徴とする請求項１記載の光拡散モジュール。
13. 前記拡散板は、拡散効果を有するポリマーにより形成されることを特徴とする請求項１記載の光拡散モジュール。
14. 光拡散モジュールであって、光拡散構造と拡散板とからなり、該拡散板は、第一面を有し、前記光拡散構造が前記第一面に形成され、
    前記光拡散構造は、複数の凸状部分と複数の凹状部分からなり、各凸状部分および各凹状部分が、第一方向と第二方向に沿ってそれぞれ交互に二次元配列されると共に、前記各凹状部分が前記凸状部より細い領域に形成され、かつ、前記凸状部分、前記凹状部分、および、前記凸状部分と前記凹状部分の各接合点の曲率が０ではなく形成され、
    前記第二方向に隣接する凹状部分のピッチが、前記第二方向に沿って変化することを特徴とする光拡散モジュール。
15. 前記凹状部分のピッチは、前記光拡散構造の中央部から側部に向かって減少することを特徴とする請求項１４記載の光拡散モジュール。
16. 前記第一方向に隣接する凹状部分のピッチが、前記第一方向に沿って等しいことを特徴とする請求項１５記載の光拡散モジュール。
17. 前記凹状部分のピッチは、前記光拡散構造の中央部から側部に向かって増加することを特徴とする請求項１４記載の光拡散モジュール。
18. 前記第一方向に隣接する凹状部分のピッチが、前記第一方向に沿って等しいことを特徴とする請求項１７記載の光拡散モジュール。
19. さらに、拡散層を有し、光源からの光は前記拡散層と前記拡散構造を順に通過することを特徴とする請求項１７記載の光拡散モジュール。
20. 光拡散構造を形成する方法であって、
    基板を提供する工程と、
    アレイに配列した複数の第一ホールを有する第一マスクを提供する工程と、
    アレイに配列した複数の第二ホールを有する第二マスクを提供する工程と、
    エネルギー光線を提供する工程と、
    前記エネルギー光線と前記基板間に、前記第一マスクを配置する工程と、
    第一方向に沿って、前記第一マスク、あるいは、前記基板を移動する工程と、
    前記エネルギー光線と前記基板間に、前記第二マスクを配置する工程と、
    第二方向に沿って、前記第二マスク、あるいは、前記基板を移動し、前記基板上に、二次元アレイの凹状部分と凸状部分を、前記凸状部分の幅が前記凹状部分の幅より細くなり、かつ、前記凸状部分、前記凹状部分、および、前記凸状部分と前記凹状部分の各接合点の曲率が０ではなく形成する工程と、
    からなることを特徴とする光拡散構造を形成する方法。
21. 前記第一方向は前記第二方向に垂直であることを特徴とする請求項２０記載の光拡散構造を形成する方法。
22. 任意の隣接する二つの第一ホール間の距離は等しいことを特徴とする請求項２０記載の光拡散構造を形成する方法。
23. 任意の隣接する二つの第二ホール間の距離は等しいことを特徴とする請求項２２記載の光拡散構造を形成する方法。
24. 任意の隣接する二つの第二ホール間の距離は異なることを特徴とする請求項２２記載の光拡散構造を形成する方法。
25. 任意の隣接する二つの第一ホール間の距離は異なり、任意の隣接する二つの第二ホール間の距離は異なることを特徴とする請求項２０記載の光拡散構造を形成する方法。
26. 光拡散構造を形成する方法であって、
    基板を提供する工程と、
    アレイに配列した複数のホールを有するマスクを提供する工程と、
    エネルギー光線を提供する工程と、
    前記エネルギー光線と前記基板間に、前記マスクを配置する工程と、
    第一方向に沿って、前記マスク、あるいは、前記基板を移動する工程と、
    第二方向に沿って、前記マスク、あるいは、前記基板を移動し、前記基板上に、二次元アレイの凹状部分と凸状部分を形成する工程と、
    からなり、前記二次元アレイの凹状部分と凸状部分を、前記凸状部分の幅が前記凹状部分の幅より細くなり、かつ、前記凸状部分、前記凹状部分、および、前記凸状部分と前記凹状部分の各接合点の曲率が０ではなく形成することを特徴とする光拡散構造を形成する方法。
27. 前記第一方向は前記第二方向に垂直であることを特徴とする請求項２６に記載の光拡散構造を形成する方法。

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