JP2008129588A - 光学板、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光線の利用率を向上することができる光学板及びその製造方法を提供することである。
【解決手段】増光層と拡散層が一体に成型される光学板において、前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面にマトリクス方式に形成される複数の凹部と、を含み、各々の凹部は、互いに隣接する少なくとも３つの内側面を具備し、且つ各々内側面の水平幅が前記増光層の光出射方向に従って徐々に大きくなり、前記拡散層は、前記増光層の光入射面に付着される透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含む。前記拡散層の透明樹脂の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、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。
【選択図】図２

Description

本発明は、バックライトに用いる光学板及びその製造方法に関し、特に複合型光学板及びその製造方法に関する。

近年、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。このような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の機能を実現する。

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１４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１４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１４を通過する時、前記プリズムシート１４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。従って、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、従来技術の拡散板１３とプリズムシート１４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１４を装着する場合、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１４を通過する時、前記接触面の空気層の反射によって、光線が多く損失され、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することができる光学板及びその製造方法を提供することである。

上述した目的を達成するために、増光層と拡散層が一体に成型される光学板において、前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面にマトリクス方式に形成される複数の凹部と、を含み、各々の凹部は、互いに隣接する少なくとも３つの内側面を具備し、且つ各々内側面の水平幅が前記増光層の光出射方向に従って徐々に大きくなり、前記拡散層は、前記増光層の光入射面に付着される透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含む。
成型槽の底面に互いに隣接する少なくとも３つの側面からなり、且つ各々側面の水平幅が前記底面から遠くなる方向に従って徐々に小さくなり、マトリクス方式に配列される複数の突起が形成されている雌型と、前記成型槽に挿入される雄型と、を含む二色成型金型を用いた光学板の製造方法において、第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、且つ拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成するステップと、増光層が形成された前記第一キャビティから前記雄型を後退させて、前記増光層と前記雄型の間に拡散層材料を注入する第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して、前記増光層の表面に拡散層を一体に形成するステップと、前記第二キャビティを開放し、前記光学板を前記成型槽から取り出すステップと、を含む。
また、成型槽を具備する雌型と、成型面に互いに隣接する少なくとも３つの側面からなり、且つ各々側面の水平幅が前記成型槽の底面から遠くなる方向に従って徐々に小さくなり、マトリクス方式に配列される複数の突起が形成されている雄型と、を含む二色成型金型を用いた光学板の製造方法において、第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、且つ拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成するステップと、拡散層が形成された前記第一キャビティから前記雄型を後退させて、前記拡散層と前記雄型の間に第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して、前記拡散層の表面に増光層を一体に形成するステップと、前記第二キャビティを開放し、前記光学板を前記成型槽から取り出すステップと、を含む。

増光層と拡散板が一体に成型される光学板において、前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数の凹部と、を含み、前記光拡散層は、透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含む。

本発明の光学板を用いる時、光源の光線が前記拡散層によって均一に拡散された後、直接前記増光層に入射される。前記増光層に入射される光線が前記光出射面の複数の凹部によって一定に集光される。且つ、光線が前記増光層及び拡散層が一体に成型された光学板を通過するので、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、一体に成型される前記増光層と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。

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に示したように、本発明の光学板２０は、一体に成型される増光層２１及び拡散層２２を含む。前記増光層２１は、光入射面２１１と、前記光入射面２１１の反対側に形成される光出射面２１２と、前記光出射面２１２の表面に形成され、且つマトリクス方式に配列される複数の凹部２１３と、を含む。各々の凹部２１３は、互いに隣接する４つの内側面２１３１を含み、且つ各々内側面２１３１の水平幅が前記増光層２１の光出射方向に従って徐々に大きくなる。即ち、図３に示したように、内側面２１３１の水平幅ｈ１が水平幅ｈ２より小さい。前記拡散層２２は、前記増光層２１の光入射面２１１に付着される透明樹脂２２１と、前記透明樹脂２２１内に分布される拡散粒子２２２と、を含む。

図３と図４を参照すると、前記拡散層２２は、前記増光層２１の光入射面２１１に付着され、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。前記透明樹脂２２１の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体等をそれぞれ単独で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それぞれ単独でまたは混合して用いる。

また、前記増光層２１の厚さ及び前記拡散層２２の厚さは、各々０.３５ｍｍであるか、０.３５ｍｍより大きい。好ましくは、前記増光層２１の厚さと前記拡散層２２の厚さの合計を１〜６ｍｍにする。

前記増光層２１は、透明樹脂材料から製作される。その透明樹脂材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、ポリスチレン、スチレン／アクリロニトリル共重合体等をそれぞれ単独でまたは混合して用いることができる。前記増光層２１の光入射面２１１は、平たい面あるいは粗い面である。

前記増光層２１の光出射面２１２に形成されている前記凹部２１３は、伝播する光線の方向を改変させる作用を奏する。

本実施形態で、互いに隣接する凹部２１３は、前記光出射面２１２の表面に緊密に連結されている。前記凹部２１３は、四角錐の形状に形成されている。前記凹部２１３の４つの内側面２１３１は、皆二等辺三角形である。向かい合う２つの内側面２１３１の夾角と他の２つの内側面２１３１の夾角を同様に設けるか、不同に設けることができる。且つ、各々の夾角の範囲は６０〜１２０度である。

図４に示したように、互いに隣接する２つの凹部２１３の中心間のＸ方向の距離をＸ１と言い、互いに隣接する２つの凹部２１３の中心間のＹ方向の距離をＹ１と言う。前記Ｘ方向の距離Ｘ１とＹ方向の距離Ｙ１は、式０.０２５ｍｍ≦Ｘ１≦１ｍｍと、式０.０２５ｍｍ≦Ｙ１≦１ｍｍを満足する。且つ、前記凹部２１３がマトリクス方式に配列される列の方向とＸ方向の夾角の範囲が０〜９０度である。

前記光学板２０を用いる時、光源の光線が前記拡散層２２によって均一に拡散された後、直接前記増光層２１に入射される。前記増光層２１に入射される光線が前記光出射面２１２の複数の突起２１３によって一定に集光される。これで、光線が前記増光層２１及び拡散層２２が一体に成型された前記光学板２０を通過するので、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、一体に成型される前記増光層２１と拡散層２２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。

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６に示したように、隣接した凹部３１３の間に一定な間隔があるように、該複数の凹部３１３を前記増光層３１の形成することができる。これで、隣接した２つの凹部３１３の間のＸ方向の間隔をＸ２と言い、隣接した２つの凹部３１３の間のＹ方向の間隔をＹ２と言えば、前記Ｘ方向の間隔Ｘ２と、Ｙ方向の間隔Ｙ２は、Ｘ２＜Ｘ１の式と、Ｙ２＜Ｙ１の式を満足する。

図７及び図８に示したように、増光層の凹部を四角錐の形状に形成せずに、他の形状に形成することもできる。即ち、図７に示したように、凹部４１３の底面４１３２と開口４１３３を正方形に形成することができる。または、図８に示したように、凹部５１３の底面５１３２と開口５１３３を矩形に形成することもできる。また、凹部の内側面の個数を３つ、５つ或いは６つ以上にすることができる。

以下、二色射出成型金型２００で前記光学板２０を製造する方法を説明する。

図９及び図１０に示したように、前記二色射出成型金型２００は、回転装置２０１と、雌型２０２と、第一雄型２０３及第二雄型２０４と、を含む。前記雌型２０２は、２つの成型槽２０２１を具備する。前記成型槽２０２１の底面２０２２には、前記光学板２０の複数の凹部２１３の形状に対応される 複数の突起２０２３が形成されている。前記第一雄型２０３を前記成型槽２０２１に挿入させると、前記第一雄型２０３と前記成型槽２０２１との間に第一キャビティ２０５が形成される。前記第一キャビティ２０５に溶融状態の増光層材料を注入して増光層２１を形成した後、前記第二雄型２０４を前記成型槽２０２１に挿入させると、前記第二雄型２０４と前記成型槽２０２１の間に第二キャビティ２０６が形成される。

以下前記光学板２０を製造する方法を詳しく説明する。

第一ステップ：第一透明材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、且つ拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成する。

第二ステップ：前記第一成型槽２０２１に前記第一雄型２０３を挿入して、両者の間に第一キャビティ２０５を形成する。

第三ステップ：前記第一キャビティ２０５に溶融状態の増光層材料を注入し、固化させて増光層２１を形成する。

第四ステップ：前記第一雄型２０３を前記第一成型槽２０２１から取り出した後、前記回転装置２０１を介して前記雌型２０２を１８０度回転させる。

第五ステップ：内部に増光層２１が形成されている前記第一成型槽２０２１に前記第二雄型２０４を挿入させて、前記増光層２１と第二雄型２０４の間に第二キャビティ２０６を形成する。

第六ステップ：前記第二キャビティ２０６に溶融状態の拡散層材料を注入し、固化させて拡散層２２を形成する。即ち、前記増光層２１の上に拡散層材料を注入して、増光層２１と拡散層２２が一体に形成される光学板２０を製造する。

第七ステップ：前記増光層２１と拡散層２２が一体に形成される光学板２０を前記雌型２０４から取り出す。

前記二色射出成形金型２００を使用して製造した光学板２０は、増光層２１と拡散層２２が一体に形成されているから、前記増光層２１と前記拡散層２２の間に間隙が生じず、且つ比較的高い連接強度を具備する。

光学板を連続的に製造し、製造する速度を向上させるために、二色射出成型金型２００の２つの成型槽２０２１を同時に用いることができる。例えば、前記１つの成型槽２０２１に前記増光層２１を形成した後、前記雌型２０２を回転させる。次に、前記増光層２１が形成されている前記成型槽２０２１に前記第二雄型２０４を挿入して第二キャビティ２０６を形成し、前記第二キャビティ２０６に溶融状態の拡散層材料を注入して前記拡散層２２を形成する。これと同時に、他の成型槽２０２１に溶融状態の増光層材料を注入する。

前記拡散層２２が形成された後、前記第二雄型２０４を開放し、前記回転装置２０１を介して前記雌型２０２を一定の角度（例えば、９０度）回転させる。次に、増光層２１及び拡散層２２が一体に成型された光学板２０を前記雌型２０４から取り出す。次に、前記雌型２０２を初めの位置へ回転させ、初めに使用した前記成型槽２０２１に前記第一雄型２０３を挿入して上述した製造過程を再度進行することができる。

または、前記雌型を回転させずに、１つの成型槽で注入工程を二度進行することができる。即ち、前記成型槽に増光層２１を形成した後、前記雄型を一定な距離を後退させると、前記増光層２１と前記雄型との間に他のキャビティが形成される。次に、前記該キャビティに溶融状態の拡散材料を注入して拡散層２２を形成することができる。

図１１は、図２の光学板の製造に用いる他の金型の断面図である。前記金型３００において、前記増光層２１の複数の凹部２１３を形成するための複数の突起３０２３を前記雄型３０４の成型面に設置することができる。これ以外の構成は図９及び図１０と同様である。

前記金型３００で前記光学板を製造する方法において、まず、第一キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層２２を形成する。次に、前記成型槽と前記雄型によって形成される第二キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層２１を形成する。この場合も、前記雌型を回転させずに、１つの成型槽で注入工程を二度進行することができる。

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、該変形又は修正も又、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。

従来の光学板を用いる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の光学板に示したIIIの拡大図である。 図２に示す光学板の俯瞰図である。 図４に示す光学板のＶ−Ｖ線による断面図である。 本発明の光学板の第二実施例の俯瞰図である。 本発明の光学板の第三実施例の俯瞰図である。 本発明の光学板の第四実施例の俯瞰図である。 図２の光学板の増光層の製造に用いる金型の断面図である。 図２の光学板の拡散層の製造に用いる金型の断面図である。 図２の光学板の製造に用いる他の金型の断面図である。

符号の説明

２０ 光学板
２１ 増光層
２１１ 光入射面
２１２ 光出射面
２１３ 凹部
２１３１ 内側面
２２ 拡散層
２２１ 透明樹脂
２２２ 拡散粒子
３０ 光学板
３１３ 凹部
４０ 光学板
４１３ 凹部
４１３２ 凹部の底面
４１３３ 凹部の開口
５０ 光学板
５１３ 凹部
５１３２ 凹部の底面
５１３３ 凹部の開口
２００ 金型
２０１ 回転装置
２０２ 雌型
２０２１ 成形槽
２０２２ 底面
２０２３ 突起
２０３ 第一雄型
２０４ 第二雄型
２０５ 第一キャビティ
２０６ 第二キャビティ
３００ 金型
３０２３ 突起
３０４ 第二雄型

Claims (10)

1. 増光層と拡散層が一体に成型される光学板において、
   前記増光層は、光入射面と、前記光入射面の反対側に形成される光出射面と、前記光出射面の表面にマトリクス方式に形成される複数の凹部と、を含み、
   各々の凹部は、互いに隣接する少なくとも３つの内側面を具備し、且つ各々内側面の水平幅が前記増光層の光出射方向に従って徐々に大きくなり、
   前記拡散層は、前記増光層の光入射面に配置される透明樹脂と、前記透明樹脂内に分布される拡散粒子と、を含むことを特徴とする光学板。
2. 前記増光層の厚さと前記拡散層の厚さが、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. 前記凹部が四角錐、或いは四角錐台の形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
4. 前記凹部の４つの内側面において、向い合う２つの内側面の夾角が各々６０〜１２０度であることを特徴とする請求項３に記載の光学板。
5. 互いに隣接する２つの凹部の中心の間の距離が０.０２５〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
6. 前記凹部が緊密に配列されるか、隣接する凹部の間に一定な間隔があるよう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。
7. 成型槽の底面に互いに隣接する少なくとも３つの側面からなり、且つ各々側面の水平幅が前記底面から遠くなる方向に従って徐々に小さくなり、マトリクス方式に配列される複数の突起が形成されている雌型と、前記成型槽に挿入される雄型と、を含む二色成型金型を用いた光学板の製造方法において、
   第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、且つ拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、
   前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成するステップと、
   増光層が形成された前記第一キャビティから前記雄型を後退させて、前記増光層と前記雄型の間に拡散層材料を注入する第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して、前記増光層の表面に拡散層を一体に形成するステップと、
   前記雄型を開放し、前記光学板を前記成型槽から取り出すステップと、を含むことを特徴とする光学板の製造方法。
8. ２つの雄型と、２つの成型槽を具備する雌型と、前記雌型を回転させる回転装置と、を含む二色成型金型を用い、
   まず、１つの雄型を１つの成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成し、
   次に、前記回転装置を使用して前記１つの成型槽を他の雄型がある所まで回転させた後、該他の雄型を前記１つの成型槽に挿入して第二キャビティを形成し、且つ前記第二キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成し、該拡散層の形成と同時に、前記１つの雄型を他の成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ該第一キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成し、
   前記１つの成型槽と前記他の成型槽に上述した過程を交互に重複して実施することにより連続的生産を実現することを特徴とする請求項７に記載の光学板の製造方法。
9. 成型槽を具備する雌型と、成型面に互いに隣接する少なくとも３つの側面からなり、且つ各々側面の水平幅が前記成型槽の底面から遠くなる方向に従って徐々に小さくなり、マトリクス方式に配列される複数の突起が形成されている雄型と、を含む二色成型金型を用いた光学板の製造方法において、
   第一透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の増光層材料を形成し、且つ拡散粒子が混合されている第二透明樹脂材料を加熱して、溶融状態の拡散層材料を形成するステップと、
   前記成型槽に前記雄型を挿入して第一キャビティを形成し、且つ前記第一キャビティに前記溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成するステップと、
   拡散層が形成された前記第一キャビティから前記雄型を後退させて、前記拡散層と前記雄型の間に第二キャビティを形成し、且つ第二キャビティに前記溶融状態の増光層材料を注入して、前記拡散層の表面に増光層を一体に形成するステップと、
   前記雄型を開放し、前記光学板を前記成型槽から取り出すステップと、を含むことを特徴とする光学板の製造方法。
10. ２つの雄型と、該雄型を挿入する２つの成型槽を具備する雌型と、前記雌型を回転させる回転装置と、を含む二色成型金型を用い、
    まず、１つの雄型を１つの成型槽に挿入して第一キャビティを形成した後、前記第一キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成し、
    次に、前記回転装置を使用して前記１つの成型槽を他の雄型がある所まで回転させた後、該他の雄型を前記１つの成型槽に挿入して第二キャビティを形成した後、前記第二キャビティに溶融状態の増光層材料を注入して増光層を形成し、
    該増光層の形成と同時に、前記１つの雄型を他の成型槽に挿入して第一キャビティを形成し、且つ該第一キャビティに溶融状態の拡散層材料を注入して拡散層を形成し、
    前記１つの成型槽と前記他の成型槽に上述した過程を交互に重複して行うことにより連続的生産を実現することを特徴とする請求項９に記載の光学板の製造方法。