(57)【要約】【課題】光学均一性が優れると共に薄型化を実現することができる光学板、及びその光学板を用いるバックライト提供することである。【解決手段】透明基板と拡散層から構成される光学板において、前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の相対側に形成され、且つ表面に複数の長状凹部が形成されている連接面と、を含み、前記拡散層は、前記連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填する。また、反射板、ランプ、光学板を含むバックライトにおいて、前記反射板と光学板は、それぞれ複数のランプの両側に設置され、前記光学板は、透明基板と拡散層を含み、前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の相対側に形成される連接面を含み、前記透明基板の連接面には、複数の長状凹部が形成され、前記拡散層は、前記連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填し、前記複数のランプは、前記複数の長状凹部に対応されるように設置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と拡散層を含む光学板において、
前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の相対側に形成され、且つ表面に複数の長状凹部が形成されている連接面と、を含み、
前記拡散層は、前記連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填することを特徴とする光学板。
【請求項２】
前記複数の長状凹部は、前記透明基板の一側辺に平行し、一定な間隔があるよう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。
【請求項３】
前記長状凹部の長手方向に垂直する断面は、三角形、等辺梯形、または、略半円形であることを特徴とする請求項２に記載の光学板。
【請求項４】
前記拡散層は、透明樹脂と、前記透明樹脂に存在する第一拡散粒子と、前記透明樹脂に存在し、且つ第一拡散粒子より屈折率が大きい第二拡散粒子と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【請求項５】
前記透明樹脂の重量％が５〜９０であり、前記第一光拡散粒子と第二光拡散粒子の重量％が１０〜９５であり、前記第二光拡散粒子と第一光拡散粒子の重量％の比率が１／５〜１／１００であることを特徴とする請求項４に記載の光学板。
【請求項６】
前記第一光拡散粒子の屈折率が１．４〜１．７であり、前記第二光拡散粒子の屈折率が２より大きいことを特徴とする請求項４に記載の光学板。
【請求項７】
前記第一光拡散粒子の材料として、ポリスチレン、ポリカーネボート、スチレン／アクリロニトリル共重合体、ポリプロピレン、二酸化珪素、ポリメタクリル酸メチル、及び、ビーズ及び石英粉末の粒子が単独または混合して用いられることを特徴とする請求項４に記載の光学板。
【請求項８】
前記第二光拡散粒子の材料として、二酸化チタン、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、及び、炭酸カルシウムの粒子が単独または混合して用いられることを特徴とする請求項４に記載の光学板。
【請求項９】
前記光拡散層は、前記透明樹脂に添加する蛍光粉末粒子を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の光学板。
【請求項１０】
前記拡散層の前記蛍光粉末粒子の重量％は、前記拡散層の前記第一拡散粒子の重量％の０．１％より少ないことを特徴とする請求項９に記載の光学板。
【請求項１１】
前記透明基板の光出射面には、マトリクス方式に配置され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請求項１に記載の光学板。
【請求項１２】
前記マイクロ突起は、球面マイクロ突起又はＶ型突起であることを特徴とする請求項１１に記載の光学板。
【請求項１３】
反射板、ランプ、及び、光学板を含むバックライトにおいて、
前記反射板と光学板は、それぞれ複数のランプの両側に設置され、
前記光学板は、透明基板と拡散層を含み、
前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の相対側に形成される連接面を含み、
前記連接面には、複数の長状凹部が形成され、
前記拡散層は、前記連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填し、
前記複数のランプは、前記複数の長状凹部に対応されるように設置されていることを特徴とするバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に用いられる光学板、及びその光学板を用いるバックライトに関することである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽く、薄く、小さく、電気を節約する利点があるから、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。
【０００３】
図1は、従来の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、プリズムシート１２と、拡散シート１３と、拡散板１４と、ランプ１５と、を含む。前記ランプ１５と、拡散板１４と、拡散シート１３と、プリズムシート１２は、上述した順序の通り前記反射板１１の上に配置されている。
【０００４】
上述した部品で、前記拡散板１４の厚さが比較的に厚い。これは、上表面に置かれる前記拡散シート１３及びプリズムシート１２を支持し、一定の強度を維持するためのことである。前記拡散板１４の内部には、光線を初期的に拡散させる拡散粒子が分布されている。前記拡散粒子として、一般的にメタクリル酸メチルが用いられる。 
【０００５】
前記拡散シート１３は、透明基板１３２と、前記透明基板１３２の上に塗布したインキ層１３１と、を含む。前記インキ層１３１は、通過する光線を更に拡散させる。
【０００６】
前記プリズムシート１２の上にＶ字状のマイクロプリズム１２１が設けられている。前記プリズムシート１２は、面光源の輝度を向上させる。
【０００７】
前記バックライトを用いる時、前記複数のランプ１５の光線が前記拡散板１４によって初期的に拡散される。その後、前記拡散シート１３によって更に拡散されるから、輝度ムラの産生を防止することができる。
【０００８】
次いで、前記プリズムシート１２のＶ字状のマイクロプリズム１２１によって、光線が一定的に集光されるから、面光源の輝度を向上させることができる。
【０００９】
周知のように、前記ランプ１５の正上方に位置する前記拡散板１４の一部分の領域は、前記ランプ１５と比較的に近いから、この領域の光強度が比較的に強いが、この領域の両側部分はランプ１５と比較的遠いから、光強度が比較的弱い。
【００１０】
また、前記拡散板１４は厚さが均一な平板であり、前記拡散粒子が前記拡散板１４の内に均一に分布され、前記拡散シート１３の厚さが比較的に薄く、その上のインク層１３１も均一に塗布されている。だから、光線が前記拡散板と拡散シートを通過する時、輝度ムラが易く産生される。
【００１１】
輝度ムラが生じることを防止するために、前記拡散板１４の厚さを増加するか、前記拡散板１４とランプ１５間の距離を増加することができるが、このようにすると、バックライト１０の厚さが厚くなる。また、拡散シート１３をさらに設けることもできるが、これにすると、バックライト１０の厚さが厚くなるだけではなく、コストも増加される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、光学均一性が優れると共に薄型化を実現することができる光学板、及びその光学板を用いるバックライト提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するために、透明基板と拡散層から構成される光学板において、前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の相対側に形成され、且つ表面に複数の長状凹部が形成されている連接面と、を含み、前記拡散層は、前記連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填する。
また、反射板、ランプ、及び、光学板を含むバックライトにおいて、前記反射板と光学板は、それぞれ複数のランプの両側に設置され、前記光学板は、透明基板と拡散層を含み、前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の相対側に形成される連接面を含み、前記透明基板の連接面には、複数の長状凹部が形成され、前記拡散層は、前記連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填し、前記複数のランプは、前記複数の長状凹部に対応されるように設置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る光学板を用いるバックライトにおいて、前記透明基板の連接面に複数の長状凹部が形成され、前記拡散層は前記透明基板の連接面に付着されて、前記複数の長状凹部を充填する。前記複数の長状凹部によって、前記拡散層に厚さの異なる領域が形成される。
【００１５】
前記ランプは、前記複数の長状凹部に別々に対応されるように、前記反射板と前記光学板の間に配置されている。前記ランプの正上方に置かれる光学板の領域が、前記ランプとの距離が最も小さいから、この領域の光強度が一番強く、この領域の両側は、前記ランプとの距離が遠いから、光強度が弱い。
【００１６】
強度が強い前記ランプの光線（正上方へ発射される光線）は、前記拡散層の厚い部分を通過し、強度の弱い前記ランプの光線（正上方の両側方向へ発射される光線）は、前記拡散層の薄い部分を通過するから、前記前記透明基板のそれぞれ領域の光強度が均一にされる。だから、前記光学板の厚さを増加するか、前記光学板とランプ間の距離を増加する必要がなく、輝度ムラの産生を防止することができる。
【００１７】
また、前記拡散層は、拡散板、拡散シートの機能を具備するから、拡散シートを別に配置する必要がない。だから、本発明の光学板はバックライトの薄型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
図２は、本発明の第一実施形態に係るバックライトを示す断面図であり、図３は、本発明の第一実施形態に係る拡散層を除去した光学板を示す斜視図である。前記バックライト３０は、反射板３１と、光学板３２と、複数のランプ３５と、を具備する。
【００２０】
前記光学板３２は、透明基板３２１と、拡散層３２２とを含む。前記透明基板３２１は、光出射面３２１３と、前記光出射面３２１３の相対側に形成される連接面３２１１と、を含む。前記透明基板３２１の連接面３２１１には、複数の長状凹部３２１５が形成されている。前記拡散層３２２は、前記連接面３２１１に付着されて、前記複数個の長状凹部３２１５を充填する。
【００２１】
前記反射板３１と光学板３２は、互いに相対し、前記光学板３２の拡散層３２２は、前記反射板３１を向かう。
【００２２】
前記複数のランプ３５は、前記反射板３１と光学板３２の間に設置されて、前記光学板３２に光線を提供する。且つ、前記複数のランプ３５は、複数の長状凹部３２１５にそれぞれ対応されるように配置されている。
【００２３】
前記透明基板３２１は方形板であり、厚さＴは１．０〜６．０ｍｍである。前記透明基板３２１の材料として、ポリカーネボート、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、メタクリル酸メチル／スチレン共重合体等が単独または混合して用いられる。
【００２４】
前記複数の長状凹部３２１５は、前記透明基板３２１の一側辺から対向する側辺へ伸びて形成されている。即ち、前記一側辺に隣接する側辺に平行し、一定な間隔があるように周期的に分布されている。前記凹部３２１５の長手方向に垂直する断面は等辺梯形である。且つ等辺梯形の小さい底辺が前記透明基板３２１の連接面３２１１に置かれる。前記拡散層３２２の厚さは、前記凹部３２１５の断面の形状の変化に従って変わる。
【００２５】
優れる光学效果を得るために、前記凹部３２１５の最大深みＨを前記透明基板３２１の厚さＴの３０％より小さく設け、且つ前記光学板３２とランプ３５の間の距離に従って前記凹部３２１５の深さを決定する。前記凹部３２１５の最大幅Ｗと、互いに隣接する凹部３２１５の間の距離は、前記光学板３２が前記バックライト３０の内の実際の状態と、互いに隣接するランプ３５の間の距離によって決定される。これで、互いに隣接する凹部３２１５の間の距離と、隣接するランプ３５の間の距離が同じなければならない。且つ、前記凹部３２１５の最大幅Ｗが前記ランプ３５の間の距離より大きくてもならない。
【００２６】
前記拡散層３２２は、透明樹脂３２２１と、前記透明樹脂３２２１に混合されている第一拡散粒子３２２３及び第二拡散粒子３２２５と、を含む。
【００２７】
前記透明樹脂３２２１は、透明塗料を固化させて製造するものである。前記透明樹脂３２２１に前記拡散粒子３２２３，３２２５を均一に分布し、前記透明基板３２１の連接面３２１１に付着する。前記透明樹脂３２２１の重量％が５〜９０である。前記透明樹脂３２２１の材料として、アクリル酸樹脂、アクリルアミノ基樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂を単独または混合して用いる。
【００２８】
前記第二拡散粒子３２２５は、前記第一拡散粒子３２２３より屈折率が大きい。前記第一光拡散粒子３２２３の屈折率が１．４〜１．７であり、前記第二光拡散粒子３２２５の屈折率が２より大きく、好ましくは２〜２．８である。前記第一光拡散粒子３２２３の平均粒径が前記第二光拡散粒子３２２５の平均粒径より大きい。前記第一光拡散粒子１３３２の平均粒径が１〜５０μｍであり、第二光拡散粒子１３３３の平均粒径が０．０１〜１μｍである。
【００２９】
前記第一光拡散粒子３２２３は、大部分の光線を均一に拡散させる。これは、従来技術中の拡散板の拡散粒子の作用と似ている。前記第二光拡散粒子３２２５は、前記第一光拡散粒子３２２３の間に分布されて、前記第一光拡散粒子３２２３の分布をさらに均一にし、前記第一光拡散粒子３２２３の光拡散能力を向上させる。
【００３０】
前記第二光拡散粒子３２２３の屈折率が比較的に大きいから、一定な回折及び反射の能力も有する。前記第二拡散粒子３２２５の回折及び反射能力によって、光強度が強い部分の光線が更に分散され、前記光学板３２に輝度ムラが産生を防止することができる。
【００３１】
前記第一拡散粒子３２２３の材料として、ポリスチレン、ポリカーネボート、スチレン／アクリロニトリル共重合体、ポリプロピレン、二酸化珪素、ポリメタクリル酸メチル、ビーズ及び石英粉末等の粒子が単独または混合して用いられる。前記第二拡散粒子３２２５の材料として、二酸化チタン、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸亜鉛、酸化亜鉛、炭酸カルシウム等の粒子が単独または混合して用いられる。
【００３２】
優れる光学效果を得るために、前記拡散層３２２の最小厚さｔを前記透明基板３２１の厚さＴの１５％より小さくする。前記第一光拡散粒子１３３２と第二光拡散粒子１３３３の重量％が１０〜９５であり、前記第二光拡散粒子１３３２と第一光拡散粒子１３３３の重量％の比率が１／５〜１／１００である。
【００３３】
装着する時、前記複数のランプ３５をそれぞれ前記複数の長状凹部３２１５の正下方に配置し、前記ランプ３５の長手方向が前記長状凹部３２１５の長手方向と同じようにする。即ち、前記複数のランプ３５がそれぞれ前記複数の長状凹部３２１５と対応されるようにする。
【００３４】
前記ランプ３５の正上方に置かれる光学板３２の領域が、前記ランプ３５との距離が一番小さいから、この領域の光強度が一番強い。また、この領域の両側へ行ければ行くほど、光強度がますます弱くなる。前記ランプ３５の正上方へ発射される強度が強い光線は、前記拡散層３２２の厚い部分を通過し、他の方向へ発射される強度の弱い光線は、前記拡散層３２２の薄い部分を通過する。だから、前記透明基板３２１に入射されるそれぞれ領域の光強度を均一にし、光線を均一に出射する目的を実現して、輝度ムラの産生を防止し、前記ランプ３５と光学板３２の間の距離を縮小することができる。
【００３５】
前記ランプ３５は、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は他の長状型ランプを使うこともできる。
【００３６】
前記バックライト３０を用いる時、前記ランプ３５が可視光線を発射すると同時に、紫外光線も少し発射する。前記紫外光線は、バックライトに使用することができないから、前記ランプ３５のエネルギーを浪費し、且つ使用者に不必要な紫外光線の傷害を与える。
【００３７】
前記紫外光線による影響を除去するために、前記拡散層３２２に蛍光粉末粒子３２２７を更に添加する。前記拡散層３２２の前記蛍光粉末粒子３２２７の重量％は、前記拡散層３２２の前記第一拡散粒子３２２３の重量％の０．１％より小さい。前記蛍光粉末粒子３２２７は、吸収した紫外光線を可視光線に転換するから、前記バックライト３０の光線の利用率を向上し、紫外光線が使用者に対する傷害を減らすことができる。
【００３８】
図４は、本発明の第一実施形態に係る光学板を示す斜視図であり、図５は、本発明の第一実施形態に係る光学板のＶ−Ｖ線による断面図である。本実施形態の光学板４０の構造がバックライト３０の第一実施形態の光学板３２の構造と似ている。異なるところは、透明基板４２１の光出射面４２１３に複数の大きさと形状が同じ半球体の球面マイクロ突起４２３が形成され、半球体の底面が前記透明基板４２１３に置かれる点である。
【００３９】
前記球面マイクロ突起４２３は、前記透明基板４２１の光出射面４２１３にマトリクス方式に配置され、隣接する２つ球面マイクロ突起４２３の間に一定の間隔がある。前記半球体の球面マイクロ突起４２３の直径Φは１０〜５００μｍである。
【００４０】
前記球面マイクロ突起４２３は、前記光学板４０に入射され、前記球面マイクロ突起４２３を通過する光線を一定に集光させる作用を起こす。光線が前記複数の球面マイクロ突起４２３によって一定に集光されるから、前記光学板４０が光線を均一に出射する目的を成すことができる。
【００４１】
前記光学板４０をバックライトに使う時、前記光源の光線がまず前記光学板４０に入射される。この光線が前記光学板４０を通過する時、前記光学板４０の拡散層４２２によって拡散された後、前記透明基板４２１入射される。光線が前記透明基板４２１の内で、直線に沿って伝播し、続いて球面マイクロ突起４２３によって集光される。上述したように、光線が前記光学板４０を通過する全過程で、空気層と接続しないから、光線の損失を減らして、光線の利用率を向上することができる。
【００４２】
前記光学板４０は、従来技術の拡散板、拡散シート及びプリズムシートの機能を具備するから、拡散板、拡散シート及びプリズムシートなどを別に配置する必要がない。だから、バックライトの厚さを大幅減らすことができる。
【００４３】
図６は、本発明の第二実施形態に係る光学板を示す断面図である。本実施形態の光学板５０の構造が第一実施形態の光学板４０の構造と似ている。異なるところは、前記光学板５０の球面マイクロ突起５２３は、半球体より小さな略半球体である点である。且つ互いに隣接される球面マイクロ突起５２３の底面の周縁が前記透明基板５２１の光出射表面で、互いに連接されているのである。即ち、互いに隣接される球面マイクロ突起５２３の幾何的な中心点の距離が、前記球面マイクロ突起５２３が属する球体の半径の合計より小さい。
【００４４】
前記球面マイクロ突起を、半球体より小さい他の略半球体に設けることができる。例えば、四分の一の球体に設けることができる。これで、何れか２つの球面マイクロ突起の形状と大きさが全部同じか、形状が同じで、大きさが違うか、形状と大きさが全部違うことができる。ここで、形状が同じと言うのは、前記球面マイクロ突起が全部規則的な半球体あるいは四分の一の球体であることを指し、大きさが同じと言うのは、前記球面マイクロ突起の属する球体の半径が同じことを指し、大きさが違うと言うのは、前記球面マイクロ突起の属する球体の半径が違うことを指し、形状が違うと言うのは、球面マイクロ突起が半球体構造と四分の一の球体を具備することを指す。前記球面マイクロ突起を透明基板の表面に規則がない配列してもよい。前記球面マイクロ突起を集光機能の有するＶ型マイクロ突起などの他のマイクロ突起に設けてもよい。
【００４５】
図７は、本発明の第三実施形態に係る光学板を示す断面図である。本実施形態の光学板６０の構造が第一実施形態の光学板４０の構造と似ている。異なるところは、各々の凹部６２１５の断面が略半円形である点である。
【００４６】
図８は、本発明の第四実施形態に係る光学板を示す断面図である。本実施形態の光学板７０の構造が第一実施形態の光学板４０の構造と似ている。異なるところは、各々の凹部７２１５の断面が三角形である点である。
【００４７】
上述したように、前記凹部の断面の形状は、三角形、等辺梯形、略半円形であるが、他の普通梯形、多辺形、或いは三角形、等辺梯形、略半円形等構成の組合に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のバックライトを示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るバックライトを示す断面図である。
【図３】図２に示す拡散層を除去した光学板の斜視図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る光学板を示す斜視図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る光学板のＶ−Ｖ線による断面図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る光学板を示す断面図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る光学板を示す断面図である。
【図８】本発明の第四実施形態に係る光学板を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
３０  バックライト
３１  反射板
３２  光学板
３２１  透明基板
３２１１  連接面
３２１３  光出射面
３２１５  長状凹部
３２２  拡散層
３２２１  透明樹脂
３２２３  第一拡散粒子
３２２５  第二拡散粒子
３２２７  蛍光粉末粒子
３５  ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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