(57)【要約】【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、が一体に成型される光学板において、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る拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、複数の円錐台形突起が形成され、前記第二透明層の表面には、マトリクス方式に配列される複数のマイクロ凹部が形成されている。前記マイクロ凹部は、互いに連接する少なくとも３つの側面から形成され、且つ各々側面の水平幅が前記拡散層から遠ざかる方向に対して徐々に大きくなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一透明層と、第二透明層と、拡散層と、が一体に成型される光学板において、
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る拡散粒子と、を含み、
前記第一透明層の表面には、複数の円錐台形突起が形成され、
前記第二透明層の表面には、マトリクス方式に配列される複数のマイクロ凹部が形成され、
前記マイクロ凹部は、互いに連接する少なくとも３つの側面から形成され、且つ各々側面の水平幅が前記拡散層から遠い方向へ徐々に大きくなることを特徴とする光学板。
【請求項２】
前記第二透明層のマイクロ凹部の形状が、倒置する四角錐、或いは四角錐台であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【請求項３】
前記第二透明層のマイクロ凹部の向い合う２つの側面の夾角が６０度〜１２０度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】
前記第二透明層の互いに隣接する２つのマイクロ凹部の中心間の距離が０.０２５ｍｍ〜１.５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【請求項５】
前記第一透明層の円錐台形突起がマトリクス方式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。
【請求項６】
前記第一透明層の互いに隣接する２つの円錐台形突起の中心間の距離が０.０２５ｍｍ〜１.５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【請求項７】
前記第一透明層の円錐台形突起の軸心線と母線の夾角が３０度〜７５度であることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【請求項８】
前記第一透明層と前記拡散層との接続面、前記第二透明層と前記拡散層との接続面のうち、少なくとも一方が曲面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９】
前記第一透明層、前記第二透明層及び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でまたは混合して用いることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【請求項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でまたは混合して用いることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトに用いる光学板に関し、特に複合型光学板に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。前記バックライトは、液晶パネルへの輝度が充分であり、且つ分布が均一になる面光源を提供する。
【０００３】
図１は、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。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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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、光線の多くが損失され、光線の利用率が低下される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一透明層と、第二透明層と、拡散層と、が一体に成型される光学板において、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る拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、複数の円錐台形突起が形成され、前記第二透明層の表面には、マトリクス方式に配列される複数のマイクロ凹部が形成されている。前記マイクロ凹部は、互いに連接する少なくとも３つの側面から形成され、且つ各々側面の水平幅が前記拡散層から遠ざかる方向に対して徐々に大きくなる。
【発明の効果】
【０００９】
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る本発明の光学板において、前記拡散層は、透明樹脂と、前記透明樹脂の内に分布される拡散粒子と、を含み、前記第一透明層の表面には、複数の円錐台形突起が形成され、前記第二透明層の表面には、マトリクス方式に配列される複数のマイクロ凹部が形成されている。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、前記均一に拡散された光線が他の透明層によって集光される。
【００１０】
前記光学板を用いる時、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されることを防ぐことができる。即ち、一体に成型された前記２つの透明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、空気層によって光線が損失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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図２乃至図６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。前記光学板２０を金型で製造する場合、まず、前記第一透明層２１を射出成型し、次に、前記第一透明層２１の上に前記拡散層２２を射出成型し、最後に、前記拡散層２２の上に第二透明層２３を射出成型する。前記光学板２０の製造の順序を変えることができるが、前記拡散層をできるだけ前記２つの透明層２１、２３の間に配置する方がよい。
【００１３】
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２２３と、を含む。前記第一透明層２１の表面には、マトリクス方式に配列される複数の円錐台形凹部２１１が形成されている。前記第二透明層２３の表面には、マトリクス方式に配列される複数のマイクロ凹部２３１が形成されている。前記各々のマイクロ凹部２３１は、互いに隣接する４つの側面が囲んで形成される倒置された四角錐台である。前記側面の水平幅は、前記拡散層２２から遠ざかる方向に対して徐々に大きくなる。
【００１４】
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。
【００１５】
第一透明層２１及び第二透明層２３を相同な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で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を不同な透明樹脂材料から製造することもできる。
【００１６】
図４と図５を参照すると、前記第一透明層２１の円錐台形突起２１１は、マトリクス方式に配列され、且つ、半径は前記拡散層２２から遠い方向へ徐々に小さくなる。互いに隣接する２つの円錐台形突起２１１の中心間の距離をｄと言い、前記円錐台形突起２１１の軸心線と母線の夾角をθと言い、前記円錐台形突起２１１の最大半径をＲと言えば、前記距離ｄは、式０.０２５ｍｍ≦ｄ≦１．５ｍｍを満足し、前記最大半径Ｒは、式ｄ／４≦Ｒ≦ｄを満足し、前記夾角をθは、式３０度≦θ≦７５度を満足する。前記光学板２０において、バックライトが需要する視角範囲と輝度に従って、前記第一透明層２１を光学板２０の光入射面の側に設置するか、第二透明層２３を光学板２０の光入射面の側に設置することができる。
【００１７】
図３、図５及び図６を参照すると、前記第二透明層２３のマイクロ凹部２３１は、４つの側面を具備し、側面が２ずつ向い合う等脚台形である。向い合う２つの側面の夾角αと、他の２つの側面の夾角βが相等である。その夾角α、βの範囲は６０度〜１２０度である。前記光学板２０の光出射強度及び視角範囲は、夾角α、βが変化するに従って変化する。且つ、互いに隣接する２つのマイクロ凹部２３１のＸ方向の中心間の距離と、互いに隣接する２つのマイクロ凹部２３１のＹ方向の中心間の距離の範囲は０.０２５ｍｍ〜１ｍｍである。また、前記マイクロ凹部の４つの側面をサイズ及び形状が相異する他の四角形にすることもできる。
【００１８】
前記拡散層２２は、入射された光源の光線を均一に拡散させる。前記光学板２０の透光率は、前記透明樹脂２２１と拡散粒子２２３の組成比例によって決まり、好ましくは、前記光学板２０の透光率を３０％〜９８％にする。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で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２２３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でまたは混合して用いることができる。前記拡散粒子２２３は、従来技術の拡散板に分布される拡散粒子のように、入射された光源の光線を均一に拡散させる作用を奏する。本実施例において、前記拡散層２２と前記第一透明層２１の接続面と、前記拡散層２２と前記第二透明層２３の接続面は、全て平面である。
【００１９】
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、入射された光線が前記第一透明層２１の複数の円錐台形突起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に入射されて、前記第二透明層２３のマイクロ凹部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光線が損失されることを防ぐことができる。
【００２０】
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ることができないので、空気層によって光線が損失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。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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、入射された光線が前記第二透明層２３の複数のマイクロ凹部２３１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一透明層２１に入射されて、前記第一透明層２１の円錐台形突起２１１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光線が損失されることを防ぐことができる。且つ、前記第二透明層２３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。
【００２４】
しかし、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バックライトと、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バックライトの増光効果は相異する。例えば、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、第二透明層２３のマイクロ凹部２３１によって、光線が一定な範囲内で周囲へ拡散されるから、バックライトの視角範囲が相対的に広くなるが、バックライトの増光効果は相対的に弱くなる。
【００２５】
前記第一透明層の円錐台形突起２１１を他の方式に配列することもできる。例えば、蜂巣状或いは不規則に配列することである。しかし、前記光学板２０の輝度を均一にするために、互いに隣接する二つの円錐台形突起２１１の中心間の距離をほぼ同一にする方がよい。
【００２６】
図７は、本発明の第二実施例に係る光学板４０の断面図であり、図８は、図７に示す光学板４０の俯瞰図である。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、第二透明層４３のマイクロ凹部４３１は、互いに隣接する４つの三角形側面を具備し、且つこの４つの三角形側面が囲んで形成された四角錐であることである。前記４つの三角形側面において、２つずつ向い合う側面の夾角が相等し、その夾角の範囲が６０度〜１２０度である。
【００２７】
図９は、本発明の第三実施例に係る光学板５０の断面図である。本実施例の光学板５０と第一実施例の光学板２０が異なるところは、第二透明層５３のマイクロ凹部５３１は、４つの台形側面を具備し、且つ向い合う２つの台形側面の面積が向い合う他の２つの台形側面の面積より大きいことである。また、前記４つの側面において、向い合う２つの側面を台形にし、向い合う他の２つの側面を三角形にすることもできる。
【００２８】
図１０は、本発明の第四実施例に係る光学板６０の断面図である。本実施例の光学板６０と第一実施例の光学板２０が異なるところは、前記光学板６０の第一透明層６１と拡散板６２の接続面が曲面に形成されることである。前記曲面は、前記第二透明層６３のマイクロ凹部の形状と対応する構造を持つ。
【００２９】
また、前記第二透明層６３と前記拡散板６２の接続面も曲面にすることができる。前記曲面も、前記第一透明層６１の円錐台形突起の形状と対応する構造を持つ。また、第一透明層６１と拡散板６２の接続面、或いは前記第二透明層６３と前記拡散板６２の接続面は、他の構造を持つ曲面であることもできる。
【００３０】
本発明の光学板において、複数のマイクロ凹部は、光源の位置が変化することに従って、マイクロ凹部の列とＸ方向が一定な夾角をなすように配列することができる。これで、夾角の範囲は０度〜９０度である。また、マイクロ凹部を３つの側面から形成される三角錐、或いは三角錐台にすることができ、又は、４つ以上の側面から形成される多角錐、或いは多角錐台であることもできる。
【００３１】
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ことは、いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術のバックライトを示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施例に係る光学板の斜視図である。
【図３】図２に示す光学板の俯瞰図である。
【図４】図２に示す光学板の仰視図である。
【図５】図２に示す光学板のＶ−Ｖ線による断面図である。
【図６】図２に示す光学板のＶI−ＶI線による断面図である。
【図７】本発明の第二実施例に係る光学板の斜視図である。
【図８】図７に示す光学板の俯瞰図である。
【図９】本発明の第三実施例に係る光学板の斜視図である。
【図１０】本発明の第四実施例に係る光学板の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
２０  光学板
２１  第一透明層
２１１  円錐台形突起
２２  拡散層
２２１  透明樹脂
２２３  拡散粒子
２３  第二透明層
２３１  マイクロ凹部
４０  光学板
４３１  マイクロ凹部
５０  光学板
５３１  マイクロ凹部
６０  光学板
６１  第一透明層
６２  拡散層
６３  第二透明層
【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】
2008146059.tif 000009
【図８】
2008146059.tif 000010
【図９】
2008146059.tif 000011
【図１０】
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