JP2008146035A - 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た透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布された拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の外表面には、複数の球面凹部が形成され、前記第二透明層の外表面には、互いに隣接する少なくとも３つの外側面を具備し、且つ各々外側面の水平幅が前記拡散層から遠くなるに従って徐々に小さくなる複数のマイクロ突起が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライトに用いる光学板に係り、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、液晶自体は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する。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な面光源を提供する。

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。拡散された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は別々に製造されていたので、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、光線が多い損失し、光線の利用率が低下する。

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、が一体に成型された光学板を提供する。これで、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た透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布された拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の外表面には、複数の球面凹部が形成され、前記第二透明層の外表面には、互いに隣接する少なくとも３つの外側面を具備し、且つ各々外側面の水平幅が前記拡散層から遠くなるに従って徐々に小さくなる複数のマイクロ突起が形成されている。

上述したように、第一透明層、第二透明層及び拡散層が一体に成型された本発明の光学板において、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た拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の外表面には、複数の球面凹部が形成され、前記第二透明層の外表面には、複数のマイクロ突起が形成されている。光源の光線が前記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、光源の光線が二回も拡散されるために、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、光線が一体に成型された前記光学板を通過するので、光学界面に形成される空気層によって前記光線が損失す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拡散層及び第二透明層との間に空気層が形成されることがないので、空気層によって光線が損失す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することを防ぎ、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を詳細に説明する。

図２乃至図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。前記第一透明層２１の外表面には、複数の球面凹部２１１が形成されている。前記第二透明層２３の外表面には、複数のマイクロ突起２３１が形成されている。前記マイクロ突起２３１は、互いに隣接する少なくとも３つの外側面２３１１を具備し、且つ各々外側面２３１１の水平幅が前記拡散層２２から遠くなるに従って徐々に小さくなる。図４に示すように、本実施例のマイクロ突起２３１は、４つの外側面２３１１を具備し、前記外側面２３１１の水平幅が式Ｗ１＜Ｗ２を満たす四角錐形の突起である。

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の内に分布される拡散粒子２２２と、を含む。前記第一透明層２１、拡散層２２及び第二透明層２３は、射出成型方式によって一体に成型されている。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、互いに異なる透明樹脂材料から製造することもできる。

図３と図５を参照すると、前記球面凹部２１１は、前記第一透明層２１の外表面にマトリクス方式に密接に配列されている。理解を容易にするために、前記球面凹部２１１の球面半径をＲとし、球面凹部２１１の高さをｈとし、互いに隣接する球面凹部２１１の中心間の距離をｄとする。ここで、前記高さｈは、式０．０１ｍｍ≦ｈ≦Ｒを満たし、前記中心間距離ｄは、式０．５Ｒ≦ｄ≦４Ｒを満たし、前記球面半径Ｒの範囲は、式０．０１ｍｍ≦Ｒ≦３ｍｍを満たす。

図６を参照すると、前記マイクロ突起２３１は、前記第二透明層２３の外表面にマトリクス方式に密接に配列されている。前記マイクロ突起２３１の４つの外側面２３１１は、皆二等辺三角形である。向かい合う２つの外側面２３１１の夾角と、他の２つの外側面２２３１１の夾角を同じに設けるか、異なるように設けることができる。且つ、各々の夾角が６０度〜１２０度である。

図６に示すＸ方向において、互いに隣接するマイクロ突起２３１の中心間の距離Ｘ_１の範囲は０．０２５ｍｍ〜１ｍｍであり、Ｙ方向において、互いに隣接するマイクロ突起２３１の中心間の距離Ｙ_１の範囲は０．０２５ｍｍ〜１ｍｍである。且つ、前記マイクロ突起２３１がマトリクス方式に配列される列の方向とＸ方向の夾角が０度〜９０度である。

前記光学板２０の拡散層２２は、入射した光源の光線を均一に拡散させる作用を奏する。本実施例では、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。前記拡散層２２と前記第一透明層２１との間の接続強度及び前記拡散層２２と前記第二透明層２３との間の接続強度を向上させるために、前記２つの接続面を曲面にすることもできる。

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、光源の光線が前記第一透明層２１の複数の球面凹部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に入射して、前記第二透明層２３の複数のマイクロ突起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前記光線が損失す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ないので、空気層によって光線が損失す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することを防ぎ、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。

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、光学界面に形成される空気層によって光線が損失す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。

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に比較して、作業時間を減らし、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７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、前記第二透明層３３の互いに隣接する２つのマイクロ突起３３１の間に一定な間隔が存在することである。図７に示すＸ方向において、互いに隣接するマイクロ突起３３１の中心間の距離をＸ_１とし、互いに隣接するマイクロ突起３３１の間隔をＸ_２とし、Ｙ方向において、互いに隣接するマイクロ突起３３１の中心間の距離をＹ_１とし、互いに隣接するマイクロ突起３３１の間隔をＹ_２とすれば、前記数値Ｘ_１、Ｘ_２、Ｙ_１、Ｙ_２は、式Ｘ_２＜Ｘ_１及び式Ｙ_２＜Ｙ_１を満たす。

図８は、本発明の第三実施例に係る光学板４０の断面図である。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、前記第二透明層４３のマイクロ突起４３１は、４つの外側面４３１１と、矩形頂面４３１２と、矩形底面４３１３と、を具備することである。マイクロ突起の形状を、三角錐或いは三角錐台、或いは外側面を４つ以上具備する多角錐或いは多角錐台とすることもできる。

本発明の光学板の第一透明層の複数の球面凹部或いは第二透明層の複数のマイクロ突起を他の方式に配列することができる。例えば、前記複数の球面凹部或いは複数のマイクロ突起を不規則に配列することである。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つの球面凹部或いはマイクロ突起の中心間の距離を大体同じにする方がよい。

また、光学板の全体均一性を向上させるために、第一透明層の複数の球面凹部或いは第二透明層の複数のマイクロ突起を離隔した蜂巣状に配列するか、第一透明層の複数の球面凹部或いは第二透明層の複数のマイクロ突起を密接した蜂巣状に配列することもできる。

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。

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に示す光学板の底面図である。 図２に示す光学板のIＶ部分の拡大図である。 図２に示す光学板のＶ−Ｖ線による断面図である。 図２に示す光学板の俯瞰図である。 本発明の第二実施例に係る光学板の上面図である。 本発明の第三実施例に係る光学板の上面図である。

符号の説明

２０ 光学板
２１ 第一透明層
２１１ 球面凹部
２２ 拡散層
２２１ 透明樹脂
２２３ 拡散粒子
２３ 第二透明層
２３１ マイクロ突起
２３１１ 外側面
３０ 光学板
３３ 第二透明層
３３１ マイクロ突起
４０ 光学板
４３ 第二透明層
４３１ マイクロ突起
４３１１ 外側面
４３１２ 矩形頂面
４３１３ 矩形底面

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、前記第一透明層と前記第二透明層の間に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布された拡散粒子と、を含み、
   前記第一透明層の外表面には、複数の球面凹部が形成され、
   前記第二透明層の外表面には、互いに隣接する少なくとも３つの外側面を具備し、且つ各々外側面の水平幅が前記拡散層から遠くなるに従って徐々に小さくなる複数のマイクロ突起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、前記第一透明層、前記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. 各々の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つの前記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０．５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。
5. 前記マイクロ突起が四角錐、或いは四角錐台の形状に形成されてい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つの前記マイクロ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. 前記第一透明層と前記拡散層の接続面、前記第二透明層と前記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。
8. 前記第一透明層、前記第二透明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ていることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
9. 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て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ていることを特徴とする請求項１に記載の光学板。

Images