(57)【要約】【課題】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。【解決手段】透明基板と拡散層と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反対側に形成され且つ表面に複数の点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して前記複数の点状凹部を充填する。また、反射板と複数の点光源と光学板とを含むバックライトにおいて、前記複数の光源は前記反射板の上に前記光学板に向かい合うように設置され、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反対側に形成される連接面とを含み、前記連接面には複数の点状凹部が形成され、前記拡散層は前記連接面に付着して前記複数の点状凹部を充填し、前記複数の光源は前記複数の点状凹部にそれぞれ対応す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】
透明基板と拡散層とを含む光学板において、
前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の反対側に形成され且つ表面に複数の点状凹部が形成されている連接面と、を含み、
前記拡散層は、前記連接面に付着して、前記複数の点状凹部を充填することを特徴とする光学板。
【請求項２】
前記複数の点状凹部がマトリックス方式に配置され、
各々の前記凹部は、軸中心の深さが周辺の深さより深く、軸対称な構造に構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】
前記点状凹部の軸中心を沿う断面は、三角形、台形、または円弧状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、前記透明樹脂内に存在する第一拡散粒子と、前記透明樹脂内に存在し且つ前記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前記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】
前期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】
前期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、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、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、前記透明樹脂内に添加され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】
前記蛍光粉末粒子の前記拡散層内での重量％は、前記第一拡散粒子の前記拡散層内での重量％の０．１％よりも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、マトリッ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】
反射板と、複数の点光源と、光学板と、を含むバックライトにおいて、
前記複数の光源は、前記反射板の上に前記光学板と向かい合うように設置され、
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、前記光出射面の反対側に形成される連接面とを含み、
前記連接面には、複数の点状凹部が形成され、
前記拡散層は、前記連接面に付着して、前記複数の点状凹部を充填し、
前記複数の光源は、前記複数の点状凹部にそれぞれ対応す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。
【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、液晶自体は非発光素材であるから、バックライトの光線を介して表示機能を実現する。
【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、複数の光源１５と、を含む。前記光源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である。前記拡散板１４の内部には、光線を初め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ク層１３１と、を含む。前記インキ層１３１は、経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、前記複数の光源１５の光線が前記拡散板１４によって初めに拡散される。その後、前記拡散シート１３によって更に拡散されるから、出射される光線を均一にすることができる。
【０００８】
その次、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、前記光源１５の真上に位置する前記拡散板１４の一部区域は、前記光源１５と比較的近いから、この区域の光強度が比較的強い。この区域の両側部分は光源１５と比較的遠いから、光強度が比較的弱い。
【００１０】
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内に均一に分布し、前記拡散シート１３の厚さが比較的薄く、その上のインク層１３１も均一に塗布されているから、前記不均一な光線を均一に拡散することができない。即ち、前記拡散板１４と拡散シート１３を経由した光線が不均一になり、易く輝度ムラが生じる可能性がある。
【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と光源１５間の距離を増加することができるが、こうすると、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、こうすると、バックライト１０厚さが厚くなるだけではなく、コストも増加する。
【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、前記光出射面の反対側に形成され且つ表面に複数の点状凹部が形成されている連接面と、を含み、前記拡散層は、前記連接面に付着して、前記複数の点状凹部を充填する。
また、反射板と、複数の点光源と、光学板と、を含むバックライトにおいて、前記複数の光源は、前記反射板の上に前記光学板と向かい合うように設置され、前記光学板は、透明基板と拡散層とを含み、前記透明基板は、光出射面と、前記光出射面の反対側に形成される連接面とを含み、前記連接面には、複数の点状凹部が形成され、前記拡散層は、前記連接面に付着して、前記複数の点状凹部を充填し、前記複数の光源は、前記複数の点状凹部にそれぞれ対応す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点状凹部が形成され、前記拡散層は前記透明基板の連接面に付着して、前記複数の点状凹部を充填する。前記複数の点状凹部によって、前記拡散層に厚さの異なる区域が形成される。
【００１５】
前記複数の光源は、前記複数の点状凹部に個別に対応するように、前記反射板と光学板の間に配置されている。前記光源の真上に置かれる光学板の区域が、前記光源との距離が一番小さいから、この区域の光強度が一番強く、この区域の両側は、前記光源との距離が遠いから、光強度が弱い。
【００１６】
強度が強い前記光源の光線（真上へ放射される光線）は、前記拡散層の厚い部分を経由し、強度の弱い前記光源の光線（真上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経由するから、前記前記透明基板のそれぞれ区域の光強度が均一になる。だから、前記光学板の厚さを増加させたり、前記光学板と光源間の距離を増加させたりする必要がなく、輝度ムラが生じること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、拡散板と拡散シートを別途配置する必要がない。従って、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、図２に示す拡散層を除去した光学板の斜視図である。前記バックライト３０は、反射板３１と、光学板３２と、複数の光源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の反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、複数の点状凹部３２１５が形成されている。前記拡散層３２２は、前記連接面３２１１に付着して、前記複数個の点状凹部３２１５を充填する。
【００２１】
前記反射板３１と光学板３２は、互いに対向し、前記光学板３２の拡散層３２２は、前記反射板３１に向かい合う。
【００２２】
前記複数の光源３５は、前記反射板３１と光学板３２の間に設置され、前記光学板３２に光線を提供する。且つ、前記複数の光源３５は、それぞれ複数の点状凹部３２１５に対応す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】
前記複数の点状凹部３２１５は、軸中心の深さが周辺の深さより深く、軸対称な構造に構成されている。本実施例では、前記点状凹部３２１５の軸中心を沿う断面は、台形である。前記拡散層３２２の厚さは、前記凹部３２１５の断面の形状によって決定される。即ち、前記凹部３２１５の中心に置かれる前記拡散層３２２の部分の厚さが一番厚く、周辺に行けば厚さが徐々に薄くなる。
【００２５】
優れた光学效果を得るために、前記凹部３２１５の最大深さＨを前記透明基板３２１の厚さＴの３０％よりも小さく設ける。且つ前記光学板３２と光源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間の距離とは、前記光学板３２の前記バックライト３０内の実際の状態と、互いに隣接する光源３５間の距離によって決定される。これにより、互いに隣接する凹部３２１５間の距離と、隣接する光源３５間の距離が同じでなければならない。且つ、前記凹部３２１５の最大幅Ｗが前記光源３５の間の距離よりも大きくてはいけない。
【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されたものである。前記第一拡散粒子３２２３と第二拡散粒子３２２５は、前記透明樹脂３２２１に均一に分布し、前記透明樹脂３２２１は、前記透明基板３２１の連接面３２１１に付着している。前記透明樹脂３２２１の重量％は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の屈折率は前記第一拡散粒子３２２３屈折率より大きい。前記第一光拡散粒子３２２３の屈折率は１．４〜１．７であり、前記第二光拡散粒子３２２５の屈折率は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の平均粒径は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の平均粒径は１〜５０μｍであり、第二光拡散粒子１３３３の平均粒径は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の間に分布して、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の屈折率が比較的大きいから、一定の回折及び反射性能も有する。前記第二拡散粒子３２２５の回折及び反射性能によって、光強度が強い部分の光線が更に分散され、前記光学板３２に輝度ムラが生じること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】
優れた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％よりも小さくする。前記拡散層３２２において、前記第一光拡散粒子１３３２と第二光拡散粒子１３３３の重量％は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％の比は１／５〜１／１００である。
【００３３】
装着する時、前記複数の光源３５をそれぞれ前記複数の点状凹部３２１５の真下に配置して、前記光源３５の中心線と前記凹部３２１５の中心線が重なるようにする。即ち、前記複数の光源３５がそれぞれ前記複数の点状凹部３２１５と対応するようにする。
【００３４】
前記光源３５の真上に置かれる光学板３２の区域が、前記光源３５との距離が一番近いから、この区域の光強度が一番強い。また、この区域の周辺へ行けば行くほど、前記光源３５との距離が徐々に遠くなるから、光強度が徐々に弱くなる。前記光源３５の真上へ放射される強度の強い光線が、前記拡散層３２２の厚い部分を経由し、他の方向へ放射される強度の弱い光線は、前記拡散層３２２の薄い部分を経由する。従って、前記透明基板３２１に入射するそれぞれ区域の光線の強度を均一にして、光線を均一に出射するという目的を実現することができる。且つ、輝度ムラが生じることを防止し、前記光源３５と光学板３２の間の距離も縮小することができる。
【００３５】
前記光源３５として、発光ダイオード（ＬＥＤ）又は他の点光源を使うこともできる。
【００３６】
前記バックライト３０を用いる時、前記光源３５が可視光線を放射すると同時に、紫外光線も多少放射する。前記紫外光線は、使用者が見ることができないから、前記光源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に吸収した紫外光線を可視光線に変換する蛍光粉末粒子３２２７を更に添加する。前記蛍光粉末粒子３２２７の前記拡散層３２２内での重量％は、前記第一拡散粒子３２２３の前記拡散層３２２内での重量％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変換するから、前記バックライト３０の光線の利用率を向上し、紫外光線の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の構造はバックライト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な球面マイクロ突起４２３が形成されている。前記球面マイクロ突起４２３は、半球体であり、且つ半球体の底面が前記透明基板４２１３に置かれる。
【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にマトリックス方式に配置され、隣接する２つ球面マイクロ突起４２３間の距離は一定である。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に入射し、前記球面マイクロ突起４２３を経由する光線を一定に集光する作用を起こす。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とう目的を達成することができる。
【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に入射する。この光線が前記光学板４０を経由する時、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入射する。光線が前記透明基板４２１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を経由する全ての過程で、空気層と接しないから、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途配置する必要がない。従って、バックライトの厚さを大幅に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の構造は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、その断面が半球体の半円より小さな円弧状である。且つ互いに隣接す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。即ち、互いに隣接する球面マイクロ突起５２３の幾何的な中心点間の距離が、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、その半球体の断面の半円よりも小さな他の円弧状にすることもできる。例えば、四分の一の球体にすることができる。これによって、何れか２つの球面マイクロ突起の形状と大きさを全部同じにするか、形状が同じで、大きさが異なるようにするか、形状と大きさの全てが異なるようにすることができる。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、大きさが異なると言うのは、前記球面マイクロ突起の属する球体の半径が異なることを指し、形状が異なると言うのは、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不規則に配列してもよい。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してもよい。
【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の構造は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の断面が円弧状である。
【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の構造は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。
【００４７】
上述したように、前記凹部の断面の形状は、三角形、台形、円弧状であるが、他の通常の四辺形、多辺形、或いは三角形、台形、円弧状等構成を組み合わせてもよい。
【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】図４に示す光学板の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  点状凹部
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  光源
【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図２】
2008046602.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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