(57)【要約】【課題】高い集光効率を有するプリズムシートを具備した液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置は、液晶パネルと、光を出射する光源と、出射された光を液晶パネル方向に導く導光板と、出射された光を集光するプリズムシートと、を有する。プリズムシートは、前面と前面に対向する背面とからなるベース及びベース背面にベースと一体に形成された複数のプリズム山を含む。プリズム山の各々は、光が入射する複数の入光面及び入光面に隣接して入射した光を反射させる反射面を含み、反射面と近い入光面と反射面とが形成する角度は、７０°〜１００°である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、
前記液晶パネルの下部の一側に具備されて光を出射する光源と、
前記光源の一側に具備されて前記出射された光を前記液晶パネル方向に導く導光板と、
前記導光板上に具備されて前記出射された光を集光する少なくとも１枚のプリズムシートと、を有し、
前記プリズムシートは、前面と該前面に対向する背面とからなるベース及び該ベース背面に該ベースと一体に形成された複数のプリズム山を含み、
前記プリズム山の各々は、
光が入射する複数の入光面と、
前記入光面に隣接して前記入射した光を反射させる反射面と、を含み、
前記反射面と近い入光面と前記反射面とが形成する角度である前記プリズム山の頂角が７０°〜１００°であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記複数のプリズム山は、一方向に延長されることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記複数の入光面は、第１入光面及び第２入光面を含むことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記第１入光面及び前記第２入光面は、連結されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記第１入光面が前記プリズム山の頂点を通過して前記前面に垂直な直線との形成角度をθｘ１、前記第２入光面が前記プリズム山の頂点を通過して前記前面に垂直な直線との形成角度をθｘ２、前記反射面が前記プリズム山の頂点を通過して前記前面に垂直な直線との形成角度をθｙとする場合、θｘ１＞θｘ２であり、θｘ１＞θｙであることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記θｘ２は、０°以上５０°未満であり、前記θｙは、３０°〜３４°であることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記反射面は、３０〜∞の曲率を有する曲面であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記プリズム山の屈折率は、１．４〜１．７であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記複数のプリズム山の高さは、互いに異なる二つ以上の値を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記複数のプリズム山の頂角は、互いに異なる二つ以上の値を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、高い集光効率を有するプリズムシートを具備した液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話（Ｍｏｂｉｌｅ  Ｐｈｏｎｅ）、ＰＤＡ、コンピュータ、大型ＴＶのような各種電子機器が発展するに伴って、これらに適用することができる平板表示装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｄｅｖｉｃｅ）に対する要求が漸次に増大している。
【０００３】
このような平板表示装置では、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などが活発に研究されているが、量産化技術、駆動手段の容易性、高画質の具現という理由によって、現在では液晶表示装置（ＬＣＤ）が脚光を浴びている。
【０００４】
液晶表示装置は、液晶の光学的異方性を利用した表示装置として、電界を利用し液晶の光透過率を調節することによって画像を具現する。
【０００５】
このような液晶表示装置は、画像を表現する液晶パネルを含んで構成されるが、液晶パネルは、非発光素子であるために液晶パネルに光を供給するための別途の装置であるバックライトユニットが必要である。
【０００６】
バックライトユニットには、液晶パネルを透過する光の効率を高めるため、拡散シート、プリズムシート、保護シートなどの光学シートが具備されるが、最近では、拡散シート、或いは保護シートなどを除去して原価低減を図っている。しかし、拡散シート、或いは保護シートのような光学シートを除去する場合には、導光板から出射する光の出射角度によって損失光が増えるだけではなく、視野角が広がって輝度が減少する問題点がある。これにより、視野角の毀損無しに輝度を増加させて集光効率を高めたプリズムシートの構造が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−００５４８４５号明細書
【特許文献２】特開１９９４−１８８７９号公報
【特許文献３】特開１９９７−１０５８０４号公報
【特許文献４】特開２００７−４１０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、導光板から出射する光の出射角度による損失光を減少させて、視野角の毀損なしに輝度を増加させて集光効率を上げたプリズムシートを有する液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の一特徴による液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの下部の一側に具備されて光を出射する光源と、前記光源の一側に具備されて前記出射された光を前記液晶パネル方向に導く導光板と、前記導光板上に具備されて前記出射された光を集光する少なくとも１枚のプリズムシートと、を有する。
前記プリズムシートは、前面と該前面に対向する背面からなるベース及び該ベース背面に該ベースと一体に形成された複数のプリズム山を含む。前記プリズム山の屈折率は、１．４〜１．７であることが望ましい。
前記複数のプリズム山は、一方向に延長することができ、延長する方向を多様に変化させることができる。
前記プリズム山の各々は、光が入射する複数の入光面と、前記入光面に隣接して前記入射した光を反射させる反射面を含む。前記反射面と近い入光面と前記反射面とが形成する角度である前記プリズム山の頂角は、７０°〜１００°である。
【００１０】
前記複数の入光面は、二つ以上の平面からなり得、２個の平面からなる場合、第１入光面及び第２入光面からなる。前記第１入光面及び前記第２入光面は、互いに連結されて接していることもありうるが、前記第１入光面と前記第２入光面との間に位置する曲面で連結されることもありうる。
前記プリズム山は、前記第１入光面が前記プリズム山の頂点を通過して前記前面に垂直な直線との形成角度をθｘ１、前記第２入光面が前記プリズム山の頂点を通過して前記前面に垂直な直線との形成角度をθｘ２、前記反射面が前記プリズム山の頂点を通過して前記前面に垂直な直線との形成角度をθｙとする場合、θｘ１＞θｘ２であり、θｘ１＞θｙを満足する。この際、前記θｘ２は、０°以上５０°未満であり、前記θｙは、３０°〜３４°であることが望ましい。前記反射面は、断面が直線である平面に具備され得るが、３０〜∞の曲率を有する曲面でありうる。
前記複数のプリズム山の高さは、多様な値を有することができ、互いに異なる二つ以上の値を有する。前記複数のプリズム山の高さが二つの値を有する場合、前記互いに異なる値の高さを有するプリズム山を交互に配置することができる。
また、前記複数のプリズム山の頂角は、互いに異なる二つ以上の角度を有することができる。前記互いに異なる頂角を有するプリズム山は、交互に配置することができる。
前記ベースの前面には、ランダム（ｒａｎｄｏｍ）に配列されてデコボコな屈曲を形成するカーブパターンや、前記背面のプリズム山のパターンが延長された方向と互いに異なる方向に延長された複数の突出部を含むことができる。ここで、前記突出部は、レンズ形の形状に具備することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液晶表示装置によれば、出射角による損失光を最小化させ、充分な視野角を確保しながらも輝度を上昇させたプリズムシートを提供することができる。このようなプリズムシートを使用することによって、従来のプリズムシートと共に使用した拡散シートや保護シートを省略することができて経済的である。これにより、本発明は、視野角の毀損なしに輝度を増加させて集光効率を高めたプリズムシートを提供でき、輝度を向上させた高品質の液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による液晶表示装置を概略に示した分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるプリズムシートを示した斜視図であり、図１に示したＩＩ−ＩＩ’線による断面の一部を示した図面である。
【図３】従来発明と本発明の一実施形態によるプリズム山の構造１を示した断面図である。
【図４】従来発明と本発明の一実施形態によるプリズム山の構造２を示した断面図である。
【図５】従来発明と本発明の一実施形態によるプリズム山の構造３を示した断面図である。
【図６】従来発明と本発明の一実施形態によるプリズム山の構造４を示した断面図である。
【図７】導光板からの出射角が８５°である際、構造１に示した従来技術による三角形模様のプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図８】導光板からの出射角が７４°である際、構造１に示した従来技術による三角形模様のプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図９】導光板からの出射角が６５°である際、構造１に示した従来技術による三角形模様のプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１０】導光板からの出射角が５５°である際、構造１に示した従来技術による三角形模様のプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１１】導光板からの出射角が４５°である際、構造１に示した従来技術による三角形模様のプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１２】導光板からの出射角が８５°である際、構造２に示した従来技術によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１３】導光板からの出射角が７４°である際、構造２に示した従来技術によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１４】導光板からの出射角が６５°である際、構造２に示した従来技術によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１５】導光板からの出射角が５５°である際、構造２に示した従来技術によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１６】導光板からの出射角が４５°である際、構造２に示した従来技術によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である。
【図１７】導光板からの出射角が８５°である際、構造３に示した本発明の一実施形態と類似なプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図１８】導光板からの出射角が７４°である際、構造３に示した本発明の第１実施形態と類似なプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図１９】導光板からの出射角が６５°である際、構造３に示した本発明の第１実施形態と類似なプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２０】導光板からの出射角が５５°である際、構造３に示した本発明の第１実施形態と類似なプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２１】導光板からの出射角が４５°である際、構造３に示した本発明の第１実施形態と類似なプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２２】導光板からの出射角が８５°である際、構造４に示した本発明の第１実施形態によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２３】導光板からの出射角が７４°である際、構造４に示した本発明の第１実施形態によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２４】導光板からの出射角が６５°である際、構造４に示した本発明の第１実施形態によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２５】導光板からの出射角が５５°である際、構造４に示した本発明の第１実施形態によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２６】導光板からの出射角が４５°である際、構造４に示した本発明の第１実施形態によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーション写真である
【図２７】プリズムシートを使用しない場合の光分布シミュレーション結果を示した写真である。
【図２８】構造１のプリズムシートを通過した光分布シミュレーション結果を示した写真である。
【図２９】構造２のプリズムシートを通過した光分布シミュレーション結果を示した写真である。
【図３０】構造３のプリズムシートを通過した光分布シミュレーション結果を示した写真である。
【図３１】構造４のプリズムシートを通過した光分布シミュレーション結果を示した写真である。
【図３２】図２７〜図３１に示した光分布シミュレーション結果を図式化したグラフである。
【図３３】本発明の第２実施形態によるプリズムシートの一部を示した断面図である。
【図３４】本発明の第３実施形態によるプリズムシートの一部を示した断面図である。
【図３５】本発明の第４実施形態によるプリズムシートを示した断面図である。
【図３６】単一角度のプリズム山を有するプリズムシートを通過した光の光分布シミュレーション結果を示したグラフである。
【図３７】θｙの値を３１．３°と３３．７°の単一角度のプリズム山に構成されたプリズムシートの光出射シミュレーショングラフａ、ｂ、３１．３°と３３．７°の二つ角度のプリズム山を有するプリズムシートの光出射シミュレーショングラフｃ、及び３２°の単一角度のプリズム頂角を有するプリズムシートの光出射シミュレーショングラフ（ｄ）である。
【図３８】本発明の第５実施形態によるプリズムシートを示した断面図である。
【図３９】本発明の第６実施形態によるプリズムシートを示した斜視図である。
【図４０】本発明の第７実施形態によるプリズムシートを示した斜視図である。
【図４１】本発明の第８実施形態によるプリズムシートを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による液晶表示装置を実施するための形態を、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、光源に蛍光ランプが適用され、光源が液晶パネルの一側に位置したエッジ型方式を例に説明する。しかし、これに限定されず、発光ダイオードなどの多様な光源を適用することができる。
【００１４】
本明細書の実施形態で参照した図面は、図示した形態に限定するように意図したものではなく、これとは異なり、本発明の原理及び範囲内の全ての変形、均等物、及び代替案を含んで意図されたものである。図面では、多様な層及び領域を明確に表現するために一部構成要素のスケールを誇張、或いは縮小して示した。明細書全体にかけて類似な参照符号は、類似な構成要素を称する。また、説明の便宜のために液晶パネルを基準に光が出射される方向を前面又は上部、その反対方向を背面又は下部として説明する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態による液晶表示装置を示した分解斜視図である。
【００１６】
液晶表示装置１００は、図１に示したように、画像を形成する液晶パネル１２０と、液晶パネル１２０のエッジを支持するモールドフレーム１３０と、モールドフレーム１３０の下部に具備される光学シート１４０と、光学シート１４０の下部に配置される導光板１５０と、導光板１５０の側面に配置される光源１６０と、導光板１５０の下部に配置される反射シート１７０、及び相互結合されて、これらを内部に受け入れる上部カバー１１０と下部カバー１８０とを含む。
【００１７】
上部カバー１１０は、液晶パネル１２０の前面エッジを支持する構造物である。上部カバー１１０には、液晶パネル１２０の表示領域を露出させる表示窓が形成されている。そして、上部カバー１１０の側面には、下部カバー１８０と結合するためのねじ孔（図示せず）などの結合手段が作られている。
【００１８】
液晶パネル１２０は、長辺（ｌｏｎｇｅｒ  ｌａｔｅｒａｌ  ｓｉｄｅ）と短辺（ｓｈｏｒｔｅｒ  ｌａｔｅｒａｌ  ｓｉｄｅ）を有する直四角形の板状に作られて、第１基板１２１と、第１基板１２１に対向する第２基板１２２及び第２基板１２２の間に介在する液晶（図示せず）を含む。第１基板１２１には、薄膜トランジスタが、第２基板１２２には、カラーフィルタが形成され得る。この場合、各々薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板と称される。
【００１９】
第１基板１２１には、複数のゲートラインとデータラインが互いに交差するようにマトリックス形態に形成されて画素を定義する。各画素のゲートラインとデータラインの交差地点の近くには、薄膜トランジスタが形成されている。
【００２０】
図示していないが、液晶パネル１２０の一側には、液晶パネル１２０の薄膜トランジスタと連結された印刷回路基板を具備することができ、印刷回路基板から出た信号は、配線を通じて薄膜トランジスタに伝達され、薄膜トランジスタは、信号によって画素に電圧を印加して液晶層を駆動する。
【００２１】
モールドフレーム１３０は、液晶パネル１２０のエッジに沿って具備される。モールドフレームは、概略、四角の輪形状に形成される。モールドフレーム１３０は、液晶パネル１２０と光学シート１４０を支持し、必要に応じて光学シートを適切な間隔に離隔させて支持する。モールドフレーム１３０は、後述する下部カバー１８０と結合して内部に光学シート１４０、導光板１５０及び光源１６０を受け入れる。
【００２２】
光学シート１４０は、液晶パネル１２０と導光板１５０の間に具備される。光学シート１４０は、拡散された光を上部の液晶パネル１２０の平面に垂直な方向に集光する役割を遂行し、光が液晶パネルの背面に垂直に入射するようにする。また、光学シート１４０は、光学シート１４０を通過した光が均一な輝度分布を有するようにする役割をする。本発明の実施形態による光学シート（プリズムシートと称する）１４０については後述する。
【００２３】
光学シート１４０と導光板１５０の間には、必要に応じて拡散板（図示せず）を具備することができる。拡散版は、一方向に提供された光を拡散させて均一な輝度を有するようにする役割をする。
【００２４】
導光板１５０は、液晶パネル１２０の背面に配置されて、光源１６０で発生した光を液晶パネル１２０の背面に誘導する。光を液晶パネル１２０側に出射させる導光板１５０の前面を出射面、出射面に対向する背面を対向面とすると、導光板１５０の出射面と対向面のうち、少なくとも一つの面に光を散乱させる散乱パターンを形成することができる。散乱パターンは、多様な模様と多様な個数で形成することができる。例えば、出射面や対向面に突出されて一方向に延長されるように形成されたプリズム山やレンズ形の形態、ランダムに散在して位置する半球や楕円球の形態に突出した形態など多様に形成することができる。この際、散乱パターンは、光の散乱効果と光の導く効果を同時に得ることができるように、導光板の対向面に複数個のプリズム山が形成されることが望ましいが、これに限定されるものではなく、必要に応じて多様な形状に散乱パターンを具備することができる。
【００２５】
このように、導光板１５０は、入射面に隣接して配置された光源１６０から入射面に照射された光を平面光に変えて出射面を通じて液晶パネル１２０に均一に伝達する。
【００２６】
導光板１５０は、長辺と短辺を有する直四角形形態に製作される。
【００２７】
他の実施形態として、導光板１５０は、一側から他側に離れるほど導光板１５０の厚さが減少するくさび型に作ることができる。
【００２８】
導光板１５０の側面には、光源１６０が配置され、冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ  Ｌａｍｐ）、外部電極蛍光ランプＥＥＦＬ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）又は発光ダイオードＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などを使用することができる。導光板１５０の下部には、反射シート１７０が配置されている。反射シート１７０は、光源１６０からの光のうち、導光板１５０下部に入射する光を反射させて再び上部に向かうようにする。
【００２９】
図２は、本発明の第１実施形態によるプリズムシートを示した斜視図であり、図１に示したＩＩ−ＩＩ’線による断面の一部を示した図面である。
【００３０】
図示したように、本発明の第１実施形態によるプリズムシート１４０は、前面１４１ａと前面１４１ａに対向する背面１４１ｂからなったベース１４１を含んで構成される。ベース１４１の背面には、ベース１４１と一体に形成された複数個のプリズム山１４２が形成されている。
【００３１】
プリズム山１４２は、光源１６０から出た光が入射する第１及び第２入光面１４４、１４５と、第１及び第２入光面１４４、１４５を通じて入射した光が反射される反射面１４３を含む。第１及び第２入光面１４４、１４５は、互いに連結され、反射面１４３に近い第１入光面１４４が反射面１４３と連結されてプリズム山１４２の頂角をなす形態で示される。
【００３２】
図１を参照すると、光源１６０は、液晶パネル１２０の下部の一側に位置し、光源１６０から出射した光は、光源１６０を中心に全方向に放射される。ところが、光源１６０の一側に位置した導光板１５０は、光源１６０から出射した光の多くの部分を液晶パネル１２０側に、即ち、プリズムシートの背面と垂直な方向に進行するように光の経路を案内する役割をするが、導光板１５０を経ても一部の光は、相変らずプリズムシートの背面に鋭角をなして入射する。導光板１５０から出射した光と、導光板１５０の上部面と垂直な直線との形成角度を導光板１５０出射角とすると、導光板１５０出射角が４５°以下の値を有する場合も多い。
【００３３】
プリズムシート１４０は、プリズムシート１４０に垂直に入射しない光もプリズムシート１４０を通じると出射角が約０°に近い値を有するように集光する。導光板１５０からプリズムシート１４０に入射した光は、第１及び第２入光面１４４、１４５を通じてプリズム山１４２の内部に入射し、その次の反射面１４３で反射されてプリズムシート１４０の前面１４１ａに出射される。
【００３４】
プリズムシート１４０は、屈折率ｎが１．４〜１．７の透明材質で構成されることが望ましい。また、プリズムシート１４０のピッチは、必要に応じて多様に調節することができるが約３０〜１００μｍのピッチを有することが望ましく、５０μｍのピッチを有することがより望ましい。
【００３５】
プリズム山１４２は、一方向に長く延長された形態に具備することができるが、これに限定されるものではなく、延長方向は変化され、曲線の形態に形成することができる。ここで、プリズム山１４２が一方向に延長される場合、延長方向は、出射される光の進行経路によって多様に調節することができる。望ましくは、出射される光の進行経路に垂直な方向に具備されるが、これは第１及び第２入光面１４４、１４５を通じて最大限に多くの光がプリズムシート１４０の内部に入射することができるようになって集光率が最も高まるためである。
【００３６】
第１及び第２入光面１４４、１４５は、多様な角度でプリズムシートに光が入射することができるように複数の平面からなる。本実施形態では、２個の平面で構成されたプリズムシートを図示したが、これに限定されるものではなくて、必要に応じて３個以上の平面からなることができる。第１及び第２入光面１４４、１４５をなす複数の平面は、互いに隣接して配置され、最も近い距離にある入光面と端部が連結される。
【００３７】
以下、第１及び第２入光面１４４、１４５が２個の平面に構成された際、反射面に最も近い隣接した平面を第１入光面１４４、反射面１４３と離隔されていて、第１入光面１４４と隣接した平面を第２入光面１４５と称して説明する。
【００３８】
本発明の一実施形態によるプリズムシート１４０において、第１入光面１４４と第２入光面１４５及び第１入光面１４４と反射面１４３が形成する角度は、入射した光を損失光無しに正面へ出射させるために最適化されなければならない。
【００３９】
第１入光面１４４がプリズム山１４２の頂点を通過して前面１４１ａに垂直な直線との形成角度をθｘ１、第２入光面１４５がプリズム山１４２の頂点を通過して前面１４１ａに垂直な直線との形成角度をθｘ２、反射面１４３がプリズム山１４２の頂点を通過して前面１４１ａに垂直な直線との形成角度をθｙとすると、第１入光面１４４が垂直な直線となす形成角度θｘ１は、第２入光面１４５が垂直な直線となす形成角度θｘ２より大きい。これは、第１入光面１４４と第２入光面１４５とで、入光面が単一面にならずに、プリズム山１４２の外部方向に膨らんで形成された場合を示す。
【００４０】
第１入光面１４４がベース１４１の前面１４１ａとなす形成角度を、第２入光面１４５がベース１４１の前面１４１ｂとなす形成角度より小さく形成することによって、第１入光面１４４は、導光板１５０からの出射角が大きい光を集光し、第２入光面１４５は、導光板１５０からの出射角が相対的に小さい光を集光する効果がある。従って、単一平面に形成された入光面より多様な角度の光を、損失を最小化しながら集光することができる。
【００４１】
この際、第１入光面１４４と反射面１４３が形成する角度、即ち頂角は、７０°〜１００°であることが望ましい。即ち、θｘ１とθｙの合計が７０°〜１００°に該当する。上述のような屈折率が１．４〜１．７のプリズムシートを利用した際に、光が第１及び第２入光面１４４、１４５を通じて入射して、反射面１４３を通じて反射される過程を経て、プリズムシート１４０の前面に損失光を最小化して出射される最適角度に該当する。第１入光面１４４と反射面１４３がなす頂角が７０°より小さい場合、或いは１００°より大きい場合には、損失光が増えるようになる。
【００４２】
θｘ１とθｙは、７０°〜１００°の範囲内の値を有するように多様な値に変形することができる。この際、θｘ１は、θｙより大きい値（即ち、θｘ１＞θｙ）を有することが望ましく、θｙは、３０°〜３４°であることが望ましい。仮に、プリズムシートのプリズム山のθｙが単一値を有する場合には、３１．５°がより望ましい。θｘ１は、θｙによって変更することができ、θｘ１は、約３６°〜７０°の値を有することができる。
【００４３】
θｙ値は、プリズム山１４２の内部に入射した光が反射されてプリズムシート１４０のベース１４１の前面１４１ａに最大限出射するための角度に該当し、前面１４１ａに出射される光の出射角が約０°前後を有するように集光する角度に該当する。この集光角度から外れる場合には、出射角を形成する角度が＋９０°方向側にシフトしたり−９０°方向にシフトしたりするようになる。これに対する実験値は、図３６を参照して後述する。また、θｙ値から外れるようになる場合、第１入光面１４４と第２入光面１４５を通じて入射した光は、反射面１４３で反射されて前面１４１ａに出射する比率が減って、反射面１４３で屈折してプリズムシートの下部方向のプリズム山の外側に出射する比率が増えるようになる。
【００４４】
ここで、第２入光面１４５と前面１４１ａに垂直な直線との形成角度θｘ２は、０°以上５０°未満であることが望ましく、５°〜１０°がより望ましい。これは、導光板１５０からの出射角が相対的に小さい場合（例えば、約３０°〜７０°）の光を集光するためのものである。
【００４５】
図７〜図２６は、従来技術と本発明の第１実施形態による導光板からの出射角による集光度に対するシミュレーション写真を示したものである。図７〜図２６に使用したプリズム山の模様は、図３〜図６に示し、使用したプリズムシートのプリズム山のピッチは、全て５０μｍである。図３〜図６は、説明の便宜上プリズムシートのベースを除いて、１個のプリズム山のみを示したが、実際に使用されたプリズムシートは、図示したプリズム山の複数個が反復されて形成されている。以下、図３〜図６に示したプリズム山の模様を順に各々構造１〜構造４と称して説明する。
【００４６】
構造１において、入光面がプリズム山の頂点を通過して前面に垂直な直線との形成角度をθｘ、反射面がプリズム山の頂点を通過して前面に垂直な直線との形成角度をθｙとすると、θｘが３２．８°、θｙが３４°である。
【００４７】
図７〜図１１には、導光板からの出射角が各々８５°、７４°、６５°、５５°、４５°である際、構造１に示した従来技術による三角形模様のプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーションを示している。
【００４８】
構造２において、入光面がプリズム山の頂点を通過して前面に垂直な直線との形成角度をθｘ、反射面がプリズム山の頂点を通過して前面に垂直な直線との形成角度をθｙとすると、θｘが１０°、θｙが３４°である。
【００４９】
図１２〜図１６には、導光板からの出射角が各々８５°、７４°、６５°、５５°、４５°である際、構造２に示した従来技術によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーションを示している。
【００５０】
構造３において、入光面がプリズム山の頂点を通過して前面に垂直な直線との形成角度をθｘ、反射面がプリズム山の頂点を通過して前面に垂直な直線との形成角度をθｙとすると、θｘが５０°、θｙが３１．５°である。
【００５１】
図１７〜図２１には、導光板からの出射角が各々８５°、７４°、６５°、５５°、４５°である際、構造３に示した本発明の第１実施形態と類似なプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーションを示している。本図面の場合、入光面が複数個でない単一面になっている形態である。
【００５２】
構造４において、本発明の第１実施形態によるプリズム山は、プリズム山の角度が８１．５°であり、θｘ１は５０°、θｙは３１．５°、θｘ２は１０°である場合を示したものである。
【００５３】
図２２〜図２６には、導光板からの出射角が各々８５°、７４°、６５°、５５°、４５°である際、構造４に示した本発明の第１実施形態によるプリズム山を有するプリズムシートを利用した集光度シミュレーションを示している。
【００５４】
図７〜図１６を参照すると、従来のプリズムシートの構造である構造１と構造２を有するプリズム山を利用して集光する場合には、導光板からの光出射角が約６０°以下に小さくなる場合、一部の光がプリズムシートの前面に出射されずに、背面方向に再出射されるために光損失が起きる。図７〜図１１では、５５°と４５°の場合、両方ともプリズムシートの下部方向に出射される光が観察され、図１２〜図１６では、４５°の場合、プリズムシートの下部方向に出射される光が観察された。
【００５５】
そして、構造３による結果の図１７〜図２１を見ると、６５°以下からプリズムシートの下部方向に出射される光が多量観察され、光損失が起きることを観察することができる。これは、入光面が単一面のみで製造され、プリズム山の頂点と前面に垂直な直線に対する入光面の角度が５０°程度と大きくなって、導光板からの出射角が小さい光に対して効果的に集光することができないためである。
【００５６】
これに比べて、本発明の第１実施形態による構造４のシミュレーション結果の図２２〜図２６を見ると、実施した全ての角度に対して、プリズムシートの下部に出射される光が殆どない。従って、光損失が殆どないことを確認することができる。このような結果は、第１入光面を形成すると共に角度が異なる第２入光面を形成することによって、導光板から互いに異なる角度で入射する光を全て集光することができることに起因する。
【００５７】
図２７〜図３１は、プリズムシートを使用しない場合の光分布シミュレーションと、構造１〜構造４でのプリズムシートを通過した光分布シミュレーション結果を示したものである。光分布シミュレーションは、図面の真ん中を中心に左−９０°から右９０°迄の角度による光の強度を多様なグレースケールで示したものである。
【００５８】
図面を参照すると、図２７は、プリズムシートを使用しない場合に該当し、大部分の光が右側９０°に近く出射されていることを確認することができる。これに反し、図２８〜図３０を見ると、プリズムシートを使用した結果の真ん中部分、即ち、０°に近い角度に光が出射されていることを確認することができ、各々の光の相対的な強度に微細な差があることを観察することができる。この図２７〜図３１に示した光分布シミュレーション結果は、図３２にグラフの形態で示した。ここで、横軸は、導光板から出射した光の角度であり、縦軸は、出射光の相対的な輝度比を示したものである。
【００５９】
図面を参照すると、まず、プリズムシートを使用しない場合には、導光板からの出射角が６０°以上の光の比率が相対的に非常に高く、実際に９０°に近い光もまた多くの比率を占めていることが分かる。出射角が大きければ大きいほど液晶パネルの背面に入射する角度が減るために、この場合の輝度が減少する。
【００６０】
これに比べて、構造１〜構造４のプリズムシートを使用した場合には、プリズムシートによる集光効果によって導光板からの出射角が０°前後の値を有する光比率が増加する。
【００６１】
構造１〜構造４のプリズムシートを使用した場合の輝度を比較してみると、プリズムシートがない場合の輝度を１００．０％とすると、各々１００．０％、１０２．６％、１００．３％、１２０．７％の値を示した。即ち、従来発明に該当する構造１〜構造２や、本発明と類似であるが入光面が１個である構造３の場合に比べて、本発明の第１実施形態の場合、約２０％の輝度の増加があったことを確認することができた。
【００６２】
また、図３２のグラフを正規分布グラフに変換して、０．５に該当する各グラフの角度、即ち半値角を計算すると、構造１は約２０°、構造２は約３４°、構造３は約１８°、構造４は約２０°であった。半値角は、５０％に該当する光の出射角を示すもので、上記のように構造１〜４による光は、類似なある程度の視野角を示すことが分かる。
【００６３】
即ち、本実施形態による構造を有するプリズムシートの場合には、従来の構造を有するプリズムシートと同等な水準の半値角を有するが、結果として、本実施形態によるプリズムシートは、このような同等な水準の半値角を有するも輝度が２０％以上上昇したことを確認することができた。
【００６４】
上記のように、本実施形態は、出射角による損失光を最小化させて充分な視野角を確保しながらも輝度を上昇させたプリズムシートを提供する。このようなプリズムシートを使用することによって従来プリズムシートと共に使用した拡散シートや保護シートを省略することができて経済的である。
【００６５】
また、このような上記の角度範囲の頂角を有するプリズムシートは、従来の狭い頂角範囲を有するプリズムシートより製造時にその収率が向上する。プリズムシートを形成する際は、プリズム山と対応する陰刻部が形成されたプレスプレートをプリズムシート材料上に配置して加圧した後、プレスプレートを脱着させる方法を利用する。従って、頂角の大きさが大きくなると、パターン形成用プレスプレートからの脱着が容易になって、それに伴い頂角の毀損が減少する。
【００６６】
以上では、本発明の第１実施形態を参照して説明したが、以下、第１実施形態以外の多様な実施形態について記述する。以下の実施形態では、第１実施形態と異なる特徴的な部分のみを抜粋して説明し、説明を省略した部分は、第１実施形態に従う。
【００６７】
図３３は、本発明の第２実施形態によるプリズムシートの一部を示した断面図である。説明の便宜上プリズムシートのベースを省略して単一プリズム山のみを示した。
【００６８】
本発明の第２実施形態によるプリズムシートは、反射面２４３と連結された第１入光面２４４と第２入光面２４５を含む。第１入光面２４４と第２入光面２４５は、各々平面に構成され、第１入光面２４４と第２入光面２４５は、曲面２４６を間に置いて隣接する。
【００６９】
曲面２４６は、両端が各々第１入光面２４４の一端と第２入光面２４５の一端と連結されて、第１及び第２入光面２４４、２４５の二つの入光面を連結する。曲面２４６を通じて第１入光面２４４と第２入光面２４５に入射することができない多様な角度の光が追加的にプリズムシート内に入射する。特に、第１入光面２４４と第２入光面２４５に対する臨界角以上の光のうち、一部は曲面２４６を通じて入射できるので損失光が最大限減少される。
【００７０】
図３４は、本発明の第３実施形態によるプリズムシートの一部を示した断面図である。
【００７１】
本発明の第３実施形態によるプリズムシートは、反射面が曲面に構成されたことを特徴とする。反射面３４３は、曲率が３０〜∞の値を有することが望ましい。反射面３４３が曲面である場合、平面である場合に比べて多様な角度の光を反射することができる長所があり、これによって反射面で反射されずに屈折透過する光を最小化することができて集光率を高める。本実施形態では、第２実施形態のように第１入光面３４４と第２入光面３４５は、各々平面に構成され、第１入光面３４４と第２入光面３４５は、曲面３４６を間に置いて隣接するようにした。しかし、曲面３４６ではなく第１実施形態のように第１入光面３４４と第２入光面３４５を直に連結することができることは勿論である。
【００７２】
本発明の他の実施形態としては、反射面と隣接した入光面と反射面が形成する角度である複数のプリズム山の頂角の値が２個以上になるように多様に変化させたものがある。
【００７３】
図３５は、複数のプリズム山が交代で互いに相異する２個の頂角値を有する場合として、本発明の第４実施形態によるプリズムシートを示した断面図である。図示したように本実施形態でのプリズム山の頂角をθ１とθ２とすると、θ１とθ２は、互いに異なる値である。図面では、互いに異なる頂角を有するプリズム山が交互に配置されたが、これに限定されるものではなく、必要に応じて互いに異なるより多くの頂角を有するプリズム山を多様な方式で反復させたり、その順序をランダムに組み合わせたりして構成することができる。
【００７４】
互いに異なる角度のプリズム山を有するようにプリズムシートを製造する場合には、単一角度を有するプリズム山を有するプリズムシートに比べて半値角が大きくなり、これによって視野角が向上する長所がある。
【００７５】
図３６は、単一角度のプリズム山を有するプリズムシートを通過した光の光分布シミュレーション結果のグラフであり、横軸は、導光板から出射した光の角度であり、縦軸は、出射光の相対的な強度である。ここで、プリズム山のθｘ１は５０°、θｘ２は１０°に固定し、θｙを３０．０°、３１．３°、３２．０°、３３．７°、３４．０°に各々変化させて観察した。上述のように、θｙの値が変わると、プリズムシートの前面に出射される光の全体的な角度が変わり、角度が大きくなるほど−９０°から＋９０°方向に近づく。しかし、図示したように、単一のプリズム頂角を有するプリズムシートの場合、半値角が１３°水準で大きく変わらないが、この程度の半値角は、液晶パネルに使用される時に必要な半値角２１°に比べて狭い方に該当する。
【００７６】
従って、本実施形態は、２個以上の異なるプリズム頂角を組み合わせることで視野角を改善したもので、図３７は、θｙの値を３１．３°と３３．７°の単一角度のプリズム頂角を有するプリズム山に構成されたプリズムシートの光出射シミュレーショングラフａ、ｂ及び３１．３°と３３．７°の２個のプリズム頂角を有するプリズム山を有するプリズムシートの光出射シミュレーショングラフｃを示したものである。ｃグラフは、３１．３°と３３．７°を１：１の割合で交互に配置したものに該当する。参考として、３２°の単一角度のプリズム頂角を有するプリズムシートの光出射シミュレーショングラフｄも共に示した。
【００７７】
図示したように、２個の頂角を交互に組み合わせたｃの場合、半値角が１７°以上の値を有するようになり、これによって視野角が向上する。
【００７８】
このような方法を利用してプリズム山の角度を調節することによって、全体的な出射角の分布を所望する形態に調節することができ、視野角もまた向上させることができる。
【００７９】
図３８は、本発明の第５実施形態によるプリズムシートを示した断面図である。本発明の第５実施形態では、プリズム山の高さの値が２個以上であることを特徴とする。プリズム山の高さは、多様な値を有することができ、必要によって反復的に、又はランダムに配置することができる。
【００８０】
本実施形態では、図示したようにプリズム山が多様な高さの値を有するように製造することによって、プリズムシート３４０をプリズム山の下部に具備される導光板に均一に接触するようにして、光の均一度を増加させる。プリズム山が単一な高さを有する場合には、導光板と一部領域で密着するおそれがあり、このような密着によって導光板とプリズムシート間の光の均一度が減少することがあるためである。
【００８１】
図３９は、本発明の第６実施形態によるプリズムシートを示した斜視図である。本発明の第６実施形態では、プリズムシート４４０の前面にランダム（ｒａｎｄｏｍ）に配列されて、凸凹な屈曲を形成するカーブパターン４４７が形成されることを特徴とする。カーブパターンは、プリズムシートを通過する光の散乱度を一定範囲に制御する役割をする。
【００８２】
本実施形態によるプリズムシートは、カーブパターンの代わりにベースの前面に、プリズム山が形成された一方向と異なる方向に延長された複数の突出部を含むことができる。図４０は、第７実施形態によるプリズムシート５４０を示したもので、ベースの前面にプリズム山の一方向と異なる方向に延長された突出部５４７が形成されたものを示した。突出部５４７は、このように背面に形成されたプリズム山の延長方向と異なる方向にプリズムシート５４０の前面に延長して形成することができる。この際、プリズムシート５４０の前面に形成された突出部５４７は、その断面が三角形、四角形などの多角形形状や、円や楕円の一部分の模様を有することができる。一例として、図示したように、レンズ形の（ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ）形状に具備することができ、レンズ形の形状の延長方向は、プリズム山の配列方向と直角をなすことができる。また、突出部５４７は、レンズ形の形状のみでなく断面が三角形や四角形などの多角形でありうる。
【００８３】
レンズ形の形状の突出部を含み、複数の突出部は、プリズムシートを通過する光の散乱度を一定範囲に制御する役割をする。
【００８４】
また、突出部は、球や楕円の複数個の同一なパターンエンボシング形態に具備することもできる。この際、エンボシングパターンは、規則的に形成することができるがランダム（ｒａｎｄｏｍ）にも形成することができる。図４１は、ランダムに形成された半球型エンボシングパターンを有する第８実施形態によるプリズムシート６４０を示したものである。図面を参照すると、ベースの前面に半球の形態で上部に突出したランダムパターン６４７が具備される。
【００８５】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【符号の説明】
【００８６】
１００    液晶表示装置
１１０    上部カバー
１２０    液晶パネル
１２１    第１基板
１２２    第２基板
１３０    モールドフレーム
１４０    プリズムシート（光学シート）
１４１    ベース
１４１ａ    前面
１４１ｂ    背面
１４２、２４２、３４２    プリズム山
１４３、２４３、３４３    反射面
１４４、２４４、３４４    第１入光面
１４５、２４５、３４５    第２入光面
１５０    導光板
１６０    光源
１７０    反射シート
１８０    下部カバー
２４０、３４０、４４０、５４０、６４０    プリズムシート
２４６、３４６    曲面
４４７    カーブパターン
５４７    突出部
６４７    ランダムパターン
【図１】
2010055057.tif 000003
【図２】
2010055057.tif 000004
【図３】
2010055057.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３２】
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【図３３】
2010055057.tif 000010
【図３４】
2010055057.tif 000011
【図３５】
2010055057.tif 000012
【図３６】
2010055057.tif 000013
【図３７】
2010055057.tif 000014
【図３８】
2010055057.tif 000015
【図３９】
2010055057.tif 000016
【図４０】
2010055057.tif 000017
【図４１】
2010055057.tif 000018
【図７】
2010055057.tif 000019
【図８】
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【図９】
2010055057.tif 000021
【図１０】
2010055057.tif 000022
【図１１】
2010055057.tif 000023
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2010055057.tif 000030
【図１９】
2010055057.tif 000031
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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