JP2008129585A - 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】透過層と拡散層が一体に成型される光学板において、前記透過層は、光入射面と、前記光入射面の反対側の光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数の円錐台形の突起と、を含み、前記拡散層は、前記透過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。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。

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、従来技術のバックライト１０において、前記拡散板１３と前記プリズムシート１４は別々に製造していたので、両者は独立に存在する。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によって反射されるので、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、透過層と拡散層が一体に成型される光学板において、前記透過層は、光入射面と、前記光入射面の反対側の光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数の円錐台形の突起と、を含み、前記拡散層は、前記透過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。
底面に複数の円錐台形の凹部が配列される成型槽を具備する雌型と、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、溶融状態の透過層材料を形成し、且つ拡散粒子が分布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透過層材料を注入して透過層を形成するステップと、透過層が形成されていた前記第一キャビティから前記雄型を一定に後退させて、前記透過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拡散層材料を注入して、前記透過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、前記第二キャビティから前記光学板を取り出すステップと、を含む。
少なくとも１つの成型槽を具備する雌型と、成型面に複数の円錐台形の凹部が配列され、前記雌型の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、溶融状態の透過層材料を形成し、且つ拡散粒子が分布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、内部に拡散層が形成されていた前記第一キャビティから前記雄型を一定に後退させて、前記拡散層と前記雄型との間に透過層材料を注入するための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透過層材料を注入して、拡散層と透過層が一体に形成された光学板を製造するステップと、前記第二キャビティを開放し、前記光学板を前記第二キャビティから取り出すステップと、を含む。

透過層と拡散板が一体に成型される光学板において、前記透過層は、光入射面と、前記光入射面の反対側の光出射面と、前記光出射面の表面に複数の円錐台形の突起と、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、直接前記透過層に入射される。前記透過層に入射される光線が前記光出射面の円錐台形の突起によって一定に集光される。これで、前記透過層及び拡散層が一体に成型された光学板を光線が通過するので、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透過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乃至図４を参照すると、本発明の光学板２０は、一体に成型される透過層２１及び拡散層２２を含む。前記透過層２１は、光入射面２１１と、前記光入射面２１１の反対側の光出射面２１２と、前記光出射面２１２の表面に形成される複数の円錐台形の突起２１３と、を含む。前記拡散層２２は、前記透過層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。

前記透過層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、前記透過層２１の厚さと前記拡散層２２の厚さの合計を１〜６ｍｍにする。

前記透過層２１は、透明樹脂材料から製作する。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単独または混合して用いることができる。前記透過層２１の光入射面２１１は、平たい面あるいは粗い面である。

前記透過層２１の光出射面２１２に形成される前記突起２１３は、光学板２０から出る光線の方向を変更させる作用を奏する。

理解を容易にするために、互いに隣接する２つの突起２１３の中心間の距離をｄとし、前記円錐台形の突起２１３の最大半径をＲとし、前記円錐台形の突起２１３の母線と軸心線の夾角をθとする。これで、数値ｄの範囲は０．０２５〜１．５ｍｍであり、夾角θの範囲は３０〜７５度であり、最大半径Ｒは式ｄ／４≦Ｒ≦ｄを満足する。本発明の光学板２０を用いる時、夾角θが異なると、光学板２０は異なる光学的特徴を有する。

前記拡散層２２は、入射される光源の光線を均一に拡散させる。前記拡散層２２は、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。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単独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単独または混合して用いることができる。

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、直接前記透過層２１に入射される。前記透過層２１に入射される光線が前記光出射面２１２の複数の円錐台形の突起２１３によって集光される。これで、前記透過層２１及び拡散層２２が一体に成型される前記光学板２０を光線が通過するので、光線が光学界面に形成される空気層によって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透過層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（未図示）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。

前記透過層２１の円錐台形の突起２１３を他の方式に配列することができる。例えば、突起２１３を不規則的に配列することができる。しかし、前記光学板の輝度を均一にするために、互いに隣接する２つの突起２１３の中心間の距離を大体に同様にする方がよい。

前記光学板の全体の均一性を更に向上するために、図５に示した光学板３０の円錐台形の突起３１３と、図６に示した光学板４０の円錐台形の突起４１３とを蜂巣状に配列することができる。光学板３０において、互いに隣接する突起３１３は離間して配列され、光学板４０において、互いに隣接する突起４１３は密集して配列される。

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７と図８に示すように、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と、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の複数の円錐台形の突起２１３の形状と対応する複数の円錐台形の凹部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に溶融状態の透過層材料を注入して透過層２１を形成した後、前記回転装置を介して透過層２１が形成されていた前記成型槽２０２１を前記第二雄型２０４がある所まで回転させる。次に、前記第二雄型２０４を透過層２１が形成されていた前記成型槽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、溶融状態の透過層材料を形成し、且つ拡散粒子が分布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に溶融状態の透過層材料を注入し、固化させて透過層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：内部に透過層が形成されていた前記第一成型槽２０２１に前記第二雄型２０４を挿入して、前記透過層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、前記透過層２１の上に拡散層材料を注入して、透過層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：前記第二雄型２０４を前記第一成型槽２０２１から取り出した後、前記透過層２１と拡散層２２が一体に形成される光学板２０を前記雌型２０２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、透過層２１と拡散層２２が一体に形成されたので、前記透過層２１と前記拡散層２２の間に間隙が生ずることを防ぎ、透過層２１と拡散層２２の連接強度を確保することができる。

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に前記透過層２１を形成した後、前記成型槽２０２１を他の雄型２０４がある所まで回転させる。次に、前記透過層２１が形成されていた前記成型槽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に溶融状態の透過層材料を注入する。

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を一定な角度、例えば、９０度回転させる。次に、透過層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２０２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、前記成型槽に透過層２１を形成した後、前記成型槽から前記雄型を一定な距離を後退させると、前記透過層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９は、他の実施例に係る金型の断面図である。前記金型３００において、前記透過層２１の複数の突起２１３を形成するための複数の凹部３０２３を雄型３０４の成形面に設置することができる。これ以外の構成は図７及び図８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透過層材料を注入して透過層を形成する。この場合も、前記雌型を１つの成型槽で注入工程を二度進行することもできる。

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に示した光学板の俯瞰図である。 図２に示した光学板のＩＶ―ＩＶ線による断面図である。 本発明の第二実施例に係る光学板の断面図である。 本発明の第三実施例に係る光学板の断面図である。 図２の光学板の透過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。 他の実施例に係る金型の断面図である。

符号の説明

２０ 光学板
２１ 透過層
２１１ 光入射面
２１２ 光出射面
２１３ 円錐台形の突起
２２ 拡散層
２２１ 透明樹脂
２２２ 拡散粒子
３０ 光学板
３１３ 円錐台形の突起
４０ 光学板
４１３ 円錐台形の突起
２００ 金型
２０１ 回転装置
２０２ 雌型
２０２１ 成形槽
２０２２ 底面
２０２３ 円錐台形の凹部
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 円錐台形の凹部
３０４ 第二雄型

Claims (10)

1. 透過層と拡散層が一体に成型される光学板において、
   前記透過層は、光入射面と、前記光入射面の反対側の光出射面と、前記光出射面の表面に形成される複数の円錐台形の突起と、を含み、
   前記拡散層は、前記透過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、を含むことを特徴とする光学板。
2. 前記透過層の厚さ及び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. 前記円錐台形の突起の母線と軸心線の夾角が３０〜７５度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つの円錐台形の突起の中心間の距離が０．０２５〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
5. 前記円錐台形の突起がマトリクス方式に前記光出射面の表面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。
6. 前記透過層の材料として、アクリル酸樹脂、ポリカーネボート、ポリスチレン、及び、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ることを特徴とする請求項１に記載の光学板。
7. 底面に複数の円錐台形の凹部が配列される成型槽を具備する雌型と、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、溶融状態の透過層材料を形成し、且つ拡散粒子が分布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透過層材料を注入して透過層を形成するステップと、
   透過層が形成されていた前記第一キャビティから前記雄型を一定に後退させて、前記透過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拡散層材料を注入して、前記透過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、前記第二キャビティから前記光学板を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、
   第１に、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透過層材料を注入して透過層を形成し、
   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、前記他の雄型を前記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透過層材料を注入して透過層を形成し、
   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７に記載の光学板の製造方法。
9. 少なくとも１つの成型槽を具備する雌型と、成型面に複数の円錐台形の凹部が配列され、前記雌型の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、溶融状態の透過層材料を形成し、且つ拡散粒子が分布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、
   内部に拡散層が形成されていた前記第一キャビティから前記雄型を一定に後退させて、前記拡散層と前記雄型との間に透過層材料を注入するための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透過層材料を注入して、拡散層と透過層が一体に形成された光学板を製造するステップと、
   前記第二キャビティを開放し、前記光学板を前記第二キャビティ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、前記雄型を挿入するための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、
    第１に、前記１つの雄型を前記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、前記他の雄型を前記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透過層材料を注入して透過層を形成し、
    前記透過層の形成と同時に、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。

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