(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に配置された光入射部、他方に配置された光反射部、及び前記光入射部と前記光反射部とを連結する光進行部を有する導光フィルムと、
前記導光フィルムの上部表面上に配置された光出射部と、
前記導光フィルムの前記光入射部側に配置された光源と、を備え、
前記光入射部は、前記光源から入射された拡散光のうち、前記光進行部内において全反射の条件を満たす拡散光のみを入射光として選択して前記光進行部に伝達するように構成され、
前記光反射部は、前記光進行部から伝達された前記入射光を視準光に変換して前記光進行部に伝達するように構成され、
前記光出射部は、前記視準光の一部をバックライトとして出光し、前記視準光の残りを反射するように構成され、
前記光入射部は、前記導光フィルムの上部表面上に、前記光源から入射された前記拡散光のうち、全反射臨界角より小さな入射角を有するすべての拡散光を吸収するように構成された吸収パターンをさらに備える、バックライトユニット。
【請求項２】
前記光反射部に配置され、前記入射光を水平方向から視準するように構成された反射パターンをさらに備え、
前記導光フィルムは、
前記光入射部、前記光進行部及び前記光反射部にわたって配置された高屈折フィルムと、
前記光反射部に配置され、前記入射光を垂直方向から視準するように構成された反射面と、を備え、
前記光出射部は、
前記視準光の一部を前記光進行部の外部に出光し、残りを光進行部に反射するように構成された出光パターンを備え、
前記高屈折フィルムの屈折率は、前記出光パターンの屈折率より大きな値を有する請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記反射面は、前記高屈折フィルムの水平面に対して一定角度傾斜した傾斜面及び傾斜円弧面のうちのいずれか一つの形状を有する請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記反射パターンは、
前記反射面の表面に配置された第１反射パターンと、
前記反射面と対向する前記高屈折フィルムの上部表面上に配置された第２反射パターンのうち、少なくともいずれか一つを備える請求項３に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記反射パターンは、
前記反射パターンに入射した前記視準光の入射角度より小さい入射角度で前記視準光を反射するように構成されている請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記導光フィルムは、
前記高屈折フィルムの上部表面と面接合する低屈折フィルムをさらに備え、
前記低屈折フィルムの屈折率は、前記高屈折フィルム及び前記出光パターンの屈折率より小さな値を有する請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記導光フィルムは、
互いに平行に対向する第１長辺及び第２長辺と、
互いに平行に対向し前記第１及び前記第２長辺と直交し、前記光入射部に配置された第１短辺及び前記光反射部に配置された第２短辺とを備え、
前記光源は、
前記第１短辺に沿って配置された少なくとも一つ以上の光源を含む請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記光源は、
前記第１短辺において前記第１及び前記第２長辺のうち、少なくともいずれか一つと隣接して配置された方向性光源をさらに備える請求項７に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記出光パターンは、
表面格子パターンと体積格子パターンのうち、いずれか一つを備える請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
一方に配置された光入射部、他方に配置された光反射部及び前記光入射部と前記光反射部とを連結する光進行部を備える導光フィルムであって、
前記光入射部は、入射された拡散光のうち、前記光進行部内において全反射の条件を満たす拡散光のみを入射光として選択して前記光進行部に伝達するように構成され、
前記光反射部は、前記光進行部から伝達された前記入射光を視準光に変換して、前記光進行部に伝達するように構成され、
前記光入射部は、前記導光フィルムの上部表面上に、光源から入射された前記拡散光のうち、全反射臨界角より小さな入射角を有するすべての拡散光を吸収するように構成された吸収パターンをさらに備える、導光フィルム。
【請求項１１】
前記光入射部、前記光進行部及び前記光反射部にわたって配置された高屈折フィルムと、
前記光反射部に配置され、前記入射光を垂直方向から視準するように構成された反射面と、
前記光反射部に配置され、前記入射光を水平方向から視準するように構成された反射パターンと、
前記高屈折フィルムの上部表面上に配置され、前記視準光の一部を前記光進行部の外部に出光し、残りを光進行部に反射するように構成された出光パターンを備え、
前記高屈折フィルムの屈折率は、前記出光パターンの屈折率より大きな値を有する請求項１０に記載の導光フィルム。
【請求項１２】
前記反射面は、前記高屈折フィルムの水平面に対して一定角度傾斜した傾斜面及び傾斜円弧面のうち、いずれか一つの形状を有する請求項１１に記載の導光フィルム。
【請求項１３】
前記反射パターンは、
前記反射面の表面に配置された第１反射パターンと、
前記反射面と対向する前記高屈折フィルムの上部表面上に配置された第２反射パターンのうち、少なくともいずれか一つを備える請求項１２に記載の導光フィルム。
【請求項１４】
前記反射パターンは、
前記反射パターンに入射した前記視準光の入射角度より小さい入射角度で前記視準光を反射するように構成されている請求項１１に記載の導光フィルム。
【請求項１５】
前記高屈折フィルムの上部表面と面接合する低屈折フィルムをさらに備え、
前記低屈折フィルムの屈折率は、前記高屈折フィルム及び前記出光パターンの屈折率より小さな値を有する請求項１１に記載の導光フィルム。
【請求項１６】
前記出光パターンは、
表面格子パターンと体積格子パターンのうち、いずれか一つを備える請求項１１に記載の導光フィルム。
【請求項１７】
互いに平行に対向する第１長辺及び第２長辺と、
互いに平行に対向し前記第１及び前記第２長辺と直交し、前記光入射部に配置された第１短辺及び前記光反射部に配置された第２短辺を備える請求項１０に記載の導光フィルム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超集光導光フィルム及びこれを利用した平板表示装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）に使用する薄膜型バックライトユニットに関する。特に、本発明は、物理的光学素子及び／またはホログラフィ技術を応用したもので、超集光導光フィルム及びこれを利用した平板表示装置に使用するための超薄膜フィルム方式のバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、軽量、薄型、低消費電力駆動などの特徴によりその応用範囲が順次広くなっている傾向にある。この液晶表示装置は、ノート型パソコンＰＣのような携帯用コンピュータ、ＯＡ機器、オーディオ／ビデオ機器、屋内外広告表示装置などとして利用されている。液晶表示装置のほとんどを占めている透過型液晶表示装置は、液晶層に印加される電界を制御してバックライトユニットから入射される光を変調することによって画像を表示する。
【０００３】
バックライトユニットは、直下型（ｄｉｒｅｃｔ  ｔｙｐｅ）とエッジ型（ｅｄｇｅ  ｔｙｐｅ）とに大別される。直下型バックライトユニットは、液晶表示パネルの下に多数の光学シートと拡散板が積層され、拡散板の下に多数の光源が配置される構造を有する。図１は、ＬＥＤアレイを光源とする直下型バックライトユニットを備えた液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【０００４】
直下型バックライトユニットＤＢＬＵは、液晶表示パネルＬＣＤＰの下面から液晶表示パネルＬＣＤＰに光を直接照射する光源を具備する。光源は、蛍光ランプを使用する場合もあるが、図１に示すように電力消費が低く、輝度の向上したＬＥＤアレイＬＥＤＡＲを使用することができる。ＬＥＤアレイＬＥＤＡＲは、ケースＣＡＳＥの底にマトリックス方式で配列される。ケースＣＡＳＥは、カバーボトムＣＢに再度装着されても良い。場合によっては、ケースＣＡＳＥを省略し、カバーボトムＣＢにＬＥＤアレイＬＥＤＡＲを直接設置することもできる。ＬＥＤアレイＬＥＤＡＲの上部には、拡散板ＤＩＦＦが設置される。拡散板ＤＩＦＦは、ＬＥＤアレイＬＥＤＡＲから入射される光を拡散し、液晶表示パネルＬＣＤＰの光入射面に全面に均一に光を分布させる。拡散板ＤＩＦＦと液晶表示パネルＬＣＤＰとの間には、光学シートＯＰＴが配置される。光学シートＯＰＴは、１枚以上のプリズムシート、１枚以上の拡散シートなどを含み、ＤＢＥＦ（ｄｕａｌ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ）をさらに含むこともできる。プリズムシートは、拡散板ＤＩＦＦにより分散された光を液晶表示パネルＬＣＤＰに集光させて、輝度を向上させる。拡散シートは、プリズムシートに集光された光を再度液晶表示パネルＬＣＤＰの全面に均一な輝度を有するように拡散させる機能を果たす。
【０００５】
ガイドパネルＧＰは、液晶表示パネルＬＣＤＰと直下型バックライトユニットＤＢＬＵの側面を取り囲み、液晶表示パネルＬＣＤＰと光学シートＯＰＴとの間で液晶表示パネルＬＣＤＰを支持する。カバーボトムＣＢは、エッジ型バックライトユニットのケースＣＡＳＥと下面とを取り囲む。ＬＥＤアレイＬＥＤＡＲが設置されたケースＣＡＳＥの底面には、反射シートＲＥＦが配置されて、拡散板ＤＩＦＦまたは光学シートＯＰＴから反射された光を再反射させて、液晶表示パネルＬＣＤＰに送る。トップケースＴＣは、液晶表示パネルＬＣＤＰの上面エッジとガイドパネルＧＰの側面とを取り囲む。
【０００６】
一方、エッジ型バックライトユニットは、直下型バックライトユニットより薄い厚さを有するように具現化されることができる。現在ＬＣＤ装置は、光源の種類がランプからＬＥＤに代替される傾向にある。特に、配置が容易なＬＥＤを側面に配置するエッジ型バックライトユニットが多く使用されている。
【０００７】
以下、図２を参照して、エッジ型バックライトユニットについて説明する。図２は、従来の技術によるＬＥＤアレイを含むエッジ型バックライトユニットを備えた液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【０００８】
図２を参照すれば、エッジ型バックライトユニットＥＢＬＵは、カバーボトムＣＢ、カバーボトムＣＢ内に底面に装着された導光板ＬＧ、及び導光板ＬＧの側面とカバーボトムＣＢとの間に配置されて導光板ＬＧの側面に光を照射する光源を具備する。光源は、蛍光ランプを使用しても良く、電力消費が少なく、輝度の向上したＬＥＤアレイＬＥＤＡＲを使用しても良い。光源は、ハウジングのような収納手段を利用して導光板ＬＧの側面に配置される。導光板ＬＧは、ＬＥＤアレイＬＥＤＡＲから入射された光を液晶表示パネルＬＣＤＰの光入射面に対して実質的に垂直な角度で進行経路を屈折させる。導光板ＬＧと液晶表示パネルＬＣＤＰとの間には、光学シートＯＰＴが配置される。光学シートＯＰＴは、１枚以上のプリズムシート、１枚以上の拡散シートなどを含んで、導光板ＬＧから入射される光を拡散する。輝度向上のために、光学シートＯＰＴには、ＤＢＥＦ（ｄｕａｌ  ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ  ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｆｉｌｍ）をさらに含むことができる。
【０００９】
ガイドパネルＧＰは、液晶表示パネルＬＣＤＰとエッジ型バックライトユニットの側面を取り囲み、液晶表示パネルＬＣＤＰと光学シートＯＰＴとの間で液晶表示パネルＬＣＤＰを支持する。カバーボトムＣＢと導光板ＬＧとの間には、反射シートＲＥＦが配置されて、光学シートＯＰＴから反射されて下部に損失されうる光を再反射して、液晶表示パネルＬＣＤＰに戻す。トップケースＴＣは、液晶表示パネルＬＣＤＰの上面エッジとガイドパネルＧＰの側面とを取り囲む。
【００１０】
このように、非自発光平板表示装置である液晶表示装置の場合、バックライトユニットを必須に具備しなければならない。バックライトユニットは、液晶表示パネルの全体面積に均一に光を分布するように提供することが好ましい。したがって、点光源あるいは線光源を均一な光分布を有する面光源に転換するためのいろいろな光学的手段が必要である。また、これらのいろいろな構成要素の光学的特性及び構造を考慮しなければならないので、バックライトユニットは、一定厚以上を持たせざるをえない。すなわち、液晶表示装置のように、近来に開発された平板表示装置がブラウン管に比べて革新的に薄型化されたが、携帯性及び柔軟性をさらに改善した多様な平板表示装置を開発するためには、さらに薄型化し、さらに消費電力を減少したバックライトユニットを開発するための技術が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記従来の技術の問題点を解決するために案出されたものであって、その目的は、平板表示装置に使用する、超薄膜フィルム型バックライトユニットを提供することにある。本発明の他の目的は、物理光学的素子の代りにホログラム光学素子を利用して平板表示装置用超薄膜フィルム型バックライトユニットを提供することにある。本発明のさらに他の目的は、二次元映像及び三次元立体映像を選択的に提供する平板表示装置に適用するホログラム光学素子を利用した超薄膜フィルム型バックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の本発明の目的を達成すべく、本発明による薄膜フィルム型バックライトユニットは、導光フィルム、光出射部、及び光源を備える。導光フィルムは、一方に配置された光入射部、他方に配置された光反射部、及び光入射部と光反射部とを連結する光進行部を備える。光出射部は、導光フィルムの上部表面上に配置される。光源は、導光フィルムの光入射部側に配置される。光入射部は、光源から出射された拡散光のうち、光進行部内で全反射の条件を満たす入射光を光進行部に伝達する。光反射部は、光進行部から伝達された入射光を視準した視準光に変換して、前記光進行部に伝達する。光出射部は、視準光の一部をバックライトとして出光し、残りを反射する。
【００１３】
一例として、バックライトユニットは、光反射部に配置され、入射光を水平方向から視準する反射パターンをさらに備える。導光フィルムは、高屈折フィルム及び反射面を備える。光出射部は、視準光の一部を光進行部の外部に出光し、残りを光進行部に反射する出光パターンを備える。高屈折フィルムは、光入射部、光進行部及び光反射部にわたって配置される。反射面は、光反射部に配置され、入射光を垂直方向から視準する。そして、高屈折フィルムの屈折率は、前記出光パターンの屈折率より大きな値を有する。
【００１４】
一例として、反射面は、高屈折フィルムの水平面に対して一定角度傾斜した傾斜面及び傾斜円弧面のうち、いずれか一つの形状を有する。
【００１５】
一例として、反射パターンは、反射面の表面に配置された第１反射パターンと反射面と対向する高屈折フィルムの上部表面上に配置された第２反射パターンのうち、少なくともいずれか一つを備える。
【００１６】
一例として、反射パターンは、視準光が、高屈折フィルムと出光パターンとの界面での全反射臨界角度より小さいから、出光パターンに屈折入射し、出光パターンに屈折入射された視準光が、出光パターンと上部の外部との界面での全反射臨界角より小さいから、外部に屈折及び高屈折フィルムに反射がなされる入射角度を有するように、視準光を反射する。
【００１７】
一例として、導光フィルムは、高屈折フィルムの上部表面と面接合する低屈折フィルムをさらに備えるものの、低屈折フィルムの屈折率は、高屈折フィルム及び出光パターンの屈折率より小さな値を有する。
【００１８】
一例として、光入射部は、導光フィルムの上部表面上に、光源から提供する拡散光のうち、全反射臨界角より小さな入射角を有する拡散光を吸収する吸収パターンをさらに備える。
【００１９】
一例として、導光フィルムは、互いに平行に対向する第１長辺及び第２長辺、そして互いに平行に対向する第１短辺及び第２短辺を備える。第１及び第２長辺と第１及び第２短辺とは、互いに直交する。第１短辺は、光入射部に配置される。第２短辺は、光反射部に配置される。光源は、第１短辺に沿って配置された少なくとも一つ以上の光源を備える。
【００２０】
一例として、光源は、第１短辺において第１及び第２長辺のうち、少なくともいずれか一つと隣接して配置された方向性光源をさらに備える。
【００２１】
一例として、出光パターンは、表面格子パターンと体積格子パターンのうち、いずれか一つを備える。
【００２２】
また、本発明による超集光導光フィルムは、光入射部、光反射部及び光進行部を備える。光入射部は、一方に配置され、光反射部は、他方に配置され、光進行部は、光入射部と光反射部とを連結する。光入射部は、入射された拡散光のうち、光進行部内で全反射の条件を満たす入射光を光進行部に伝達する。光反射部は、光進行部から伝達された入射光を視準光に変換して光進行部に伝達する。
【００２３】
一例として、高屈折フィルム、反射面、反射パターン及び出光パターンを備える。高屈折フィルムは、光入射部、光進行部及び光反射部にわたって配置される。反射面は、光反射部に配置され、入射光を垂直方向から視準する。反射パターンは、光反射部に配置され、入射光を水平方向から視準する。出光パターンは、高屈折フィルムの上部表面上に配置され、視準光の一部を光進行部の外部に出光し、残りを光進行部に反射する。高屈折フィルムの屈折率は、出光パターンの屈折率より大きな値を有する。
【００２４】
一例として、反射面は、高屈折フィルムの水平面に対して一定角度傾斜した傾斜面及び傾斜円弧面のうち、いずれか一つの形状を有する。
【００２５】
一例として、反射パターンは、第１反射パターン及び第２反射パターンのうち、少なくともいずれか一つを備える。第１反射パターンは、反射面の表面に配置される。第２反射パターンは、反射面と対向する高屈折フィルムの上部表面上に配置される。
【００２６】
一例として、反射パターンは、視準光が高屈折フィルムと前記出光パターンとの界面での全反射臨界角度より小さいから、出光パターンに屈折入射し、出光パターンに屈折入射された視準光が、出光パターンと上部の外部との界面での全反射臨界角より小さいから、外部に屈折及び高屈折フィルムに反射がなされる入射角度を有するように、視準光を反射する。
【００２７】
一例として、高屈折フィルムの上部表面と面接合する低屈折フィルムをさらに備える。低屈折フィルムの屈折率は、高屈折フィルム及び出光パターンの屈折率より小さな値を有する。
【００２８】
一例として、出光パターンは、表面格子パターンと体積格子パターンのうち、いずれか一つを備える。
【００２９】
一例として、光入射部は、導光フィルムの上部表面上に、光源から提供する拡散光のうち、全反射臨界角より小さな入射角を有する拡散光を吸収する吸収パターンをさらに備える。
【００３０】
一例として、互いに平行に対向する第１長辺及び第２長辺、そして互いに平行に対向する第１短辺及び第２短辺を備える。第１及び第２長辺と第１及び第２短辺とは、互いに直交する。第１短辺は、光入射部に配置される。第２短辺は、光反射部に配置される。
【００３１】
本発明は、液晶表示装置のような非自発光方式の平板型表示装置に適用できるホログラフィ方式の超薄膜フィルム型バックライトユニットを提供する。特に、レンズあるいは鏡のような物理的光学素子の代りにフィルム型ホログラフィ素子を利用して、超薄膜型バックライトユニットを提供する。したがって、現在主流をなす液晶表示装置のような非自発光平板表示装置においてさらに薄い厚さを有し、光損失を最小化できる、薄膜型バックライトユニットを提供できる。また、光源から提供する拡散光を垂直及び水平方向に視準して、方向性を有することによって、サーチライトや３次元立体映像に適用する薄膜型バックライトユニットを提供できる。しかも、光源の位置を異なるようにして、二次元映像用と三次元映像用バックライトを選択的に提供する薄膜型バックライトユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来の技術によるＬＥＤアレイを光源とする直下型バックライトユニットを備えた液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図２】従来の技術によるＬＥＤアレイを含むエッジ型バックライトユニットを備えた液晶表示装置の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの構造を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの光入射部の構造及び光経路を示す拡大側面図である。
【図５Ａ−５Ｂ】本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの光反射部の構造及び光経路を示す拡大側面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの光反射部の構造及び光経路を示す平面図である。
【図７Ａ−７Ｂ】本発明の第１の実施の形態による薄膜型導光フィルムからバックライトを出光する光出射部の構造及び光経路を示した拡大側面図である。
【図８Ａ】光源が入射面の中央に位置した場合の拡散光が進行する光経路を示した平面図である。
【図８Ｂ】本発明の第２の実施の形態による三次元立体映像用光源を有する薄膜型バックライトユニットの構造及び光経路を示した平面図である。
【図８Ｃ】本発明の第２の実施の形態において三次元立体映像用光源の配置位置を示す拡大平面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの構造及び光経路を示す拡大側面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの構造を示す側面図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの一部構造を示す拡大側面図である。
【図１２Ａ】本発明の第５の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの一部構造を示す拡大側面図である。
【図１２Ｂ】本発明の第５の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの構造及び光経路を示す平面図である。
【図１３Ａ】本発明の第６の実施の形態による光反射部を示した拡大側面図である。
【図１３Ｂ】本発明の第６の実施の形態による導光フィルムの構造を示す光反射部の側面から眺めた左側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付された図面を参照して、本発明に係る好ましい実施の形態を詳細に説明する。明細書全体にわたって同じ参照番号は、実質的に同じ構成要素を意味する。以下の説明において、本発明と関連した公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。また、以下の説明において使用される構成要素の名称は、明細書作成の容易さを考慮して選択されたものでありえ、実際製品の部品名称とは相異することがある。
【００３４】
＜第１の実施の形態＞
以下、図３ないし図８を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。まず、図３を参照して、本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの概略的な構造を説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの構造を示す図である。図３において下にある図は、上から見下ろした図（平面図）であり、上にある図は、側面から見た図（側面図）である。説明の便宜上、座標を各図面ごとに示した。
【００３５】
本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットは、導光フィルムＬＧＰ、光源ＬＳ、吸収パターンＬＡ、反射パターンＲＨ、及び出光パターンＶＨを備える。導光フィルムＬＧＰは、吸収パターンＬＡが配置された光入射部ａ、反射パターンＲＨが配置された光反射部ｃ、及び光入射部ａと光反射部ｃとの間を連結する光進行部ｂから構成される。光源ＬＳは、光入射部ａに隣接して配置される。また、出光パターンＶＨは、導光フィルムＬＧＰの上部表面に配置されて、光進行部ｂを通過する光の一部を導光板ＬＧＰの上部表面に出光する。
【００３６】
導光フィルムＬＧＰは、略長方形の形状を有する薄いフィルムから作ることができる。例えば、一定の距離離れて互いに対向する二つの長辺Ｌ１、Ｌ２、及び長辺Ｌ１、Ｌ２と直交し、一定の距離離れて互いに対向する二つの短辺Ｓ１、Ｓ２からなることができる。例えば、図３の平面図において下辺Ｌ１と上辺Ｌ２は、二つの長辺であり、右側辺Ｓ１と左側辺Ｓ２は、二つの短辺である。
【００３７】
導光フィルムＬＧＰは、高屈折フィルムＬＧ、低屈折フィルムＬＩ、入射面ＩＳ、及び反射面ＲＳを備える。高屈折フィルムＬＧは、一定の厚さを有する平坦部と厚さの変わる傾斜部を備える。低屈折フィルムＬＩは、高屈折フィルムＬＧの上部表面に配置されている。高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩとは、同じ面積を有するフィルム形状でありうる。例えば、高屈折フィルムＬＧの屈折率は、少なくとも１．６以上である透明媒質層でありうる。低屈折フィルムＬＩの屈折率は、空気層の屈折率よりは大きく、１．５以下である透明媒質層でありうる。低屈折フィルムＬＩは、フィルム形態で付着されずに、低屈折物質を高屈折フィルムＬＧの上部表面に塗布した低屈折層の形態を有することができる。便宜上、低屈折フィルムにて説明する。
【００３８】
高屈折フィルムＬＧにおいて一側短辺Ｓ１は、バックライト用光が入る入射面ＩＳになる。一方、高屈折フィルムＬＧの他側短辺Ｓ２部には、光を反射する反射面ＲＳが配置される。ここで、反射面は、傾斜角αを有するくさび（ｗｅｄｇｅ）形状を有する。他の例として、平面でない円弧形状の面を有するくさび形状を有するように形成することもできる。
【００３９】
光源ＬＳは、導光フィルムＬＧＰの入射面ＩＳに配置される。光源ＬＳは、二次元映像用光源ＬＳＮと三次元映像用光源ＬＳＣを備えることができる。二次元映像用光源ＬＳＮは、入射面ＩＳの中央部分に配置されることが好ましい。また、三次元映像用光源ＬＳＣは、入射面ＩＳの両側隅のうち、少なくともいずれか一つに配置されることが好ましい。そして、吸収パターンＬＡが光源ＬＳと隣接した導光フィルムＬＧＰの上部表面に付着されている。第１の実施の形態において、光源ＬＳは、入射面ＩＳの任意の位置に配置した場合を例として説明する。
【００４０】
反射パターンＲＨは、光反射部ｃに配置される。例えば、反射面ＲＳと対向するように配置されても良く、反射面ＲＳに付着されても良い。図３では、反射面ＲＳと対向する導光フィルムＬＧＰの上部に付着した場合を示した。
【００４１】
出光パターンＶＨは、導光フィルムＬＧＰの上部において反射パターンＲＨを除いた表面に付着される。出光パターンＶＨの面積が実際にバックライトユニットにおいてバックライトを提供する面光源の面積を決定する。出光パターンＶＨは、高屈折フィルムＬＧと同じ幅を有することができる。平面図では、便宜上、出光パターンＶＨを導光フィルムＬＧＰの高屈折フィルムＬＧより若干小さな幅で表現した。
【００４２】
以上、概略的に説明した本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの各構成の作動について詳細に説明する。まず、図４を参照して光入射部ａと光進行部ｂについて説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの光入射部の構造及び光経路を示す拡大側面図である。
【００４３】
光源ＬＳＣが導光フィルムＬＧＰの入射面ＩＳに隣接して配置されている。導光フィルムＬＧＰは、高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩとが積層されている。低屈折フィルムＬＩの上部には、入射面ＩＳにおいて一定の距離を占めるように吸収パターンＬＡが付着されている。低屈折フィルムＬＩの上部において、吸収パターンＬＡが終わる部分からは、出光パターンＶＨが付着されている。
【００４４】
光源ＬＳＣは、二次元用光源であっても良く、三次元用光源であっても良い。便宜上、三次元用光源ＬＳＣとして説明する。光源ＬＳＣは、超小型発光ダイオードを使用することができる。発光ダイオードの場合、拡散角度が６０度ないし１２０度である拡散光を提供する。
【００４５】
光入射部では、光源ＬＳＣから出射した拡散光が入射面ＩＳを介して高屈折フィルムＬＧの内部に入る。高屈折フィルムＬＧの内部に入った拡散光のうち、全反射の条件を満たす光だけが導光フィルムＬＧＰを介して伝達されることができる。全反射の条件を満たさない光は、導光フィルムＬＧＰの外部に無作為に出光されて、バックライトとしての機能を行わず、ノイズ光になることができる。したがって、光源ＬＳＣから提供した拡散光のうち、全反射の条件を満たさない光は、吸収パターンＬＡにより除去することが好ましい。
【００４６】
全反射臨界角度より大きな、入射角をθとすると、入射角（高屈折フィルムＬＧの上部表面に対する垂直線との角度）がθより小さな拡散光は、吸収パターンＬＡにより除去される。反面に、入射角がθより同じであるか、または大きな拡散光だけが入射光１００として選別されて、高屈折フィルムＬＧの内部に入る。入射光１００は、高屈折フィルムＬＧの上部表面及び下部表面から全部全反射されながら、高屈折フィルムＬＧの内部を入射面ＩＳの反対面へ進行する。
【００４７】
入射光１００を平面図上において見ると、同様に６０度ないし１２０度で広がって進行する。すなわち、導光フィルムＬＧＰの平面上において均一に分布した状態ではないので、バックライトとして使用できる状態ではない。したがって、導光フィルムＬＧＰの外部に漏出せずに、高屈折フィルムＬＧの内部においてだけ進行することが好ましい。
【００４８】
次に、図５Ａないし図５Ｂ及び図６を参照して、光反射部ｃと光進行部ｂについて説明する。図５Ａないし図５Ｂは、本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの光反射部の構造及び光経路を示す拡大側面図である。図６は、本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの光反射部の構造及び光経路を示す平面図である。
【００４９】
光反射部には、高屈折フィルムＬＧの先端部としてくさび形状に傾斜した反射面ＲＳが形成されている。全反射の条件を満たす入射光１００が高屈折フィルムＬＧ内で進行している途中で、反射面ＲＳに入射する。反射面ＲＳの傾斜角度αは、入射光１００が反射面ＲＳでも全反射がなされることができる条件を満たさなければならない。例えば、入射光１００が反射面ＲＳに入射する角度は（θ−α）になるが、この角度が全反射角度を満たさなければならない。したがって、θだけでなく、（θ−α）も高屈折フィルムＬＧ界面の全反射臨界角度より大きなことが好ましい。
【００５０】
反射面ＲＳから全反射された反射光１０１は、反射パターンＲＨに入射されなければならない。すなわち、反射光１０１が高屈折フィルムＬＧの上部表面に入射する角度であるθ’は、高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩの界面において全反射の条件を破壊する角度でなければならない。また、低屈折フィルムＬＩの上部表面でも全反射の条件を破壊することが好ましい。これらのすべての条件を考慮した時、反射面ＲＳの傾斜角度αは、約１〜５度の範囲から選択することが好ましい。
【００５１】
上述のように、反射面ＲＳに入射される入射光１００は、入射角度がθより大きな入射角を有する。これらの入射光１００は、反射面ＲＳから反射されて入射角度がはるかに小さな入射角であるθ’を有する反射光１０１に変換される。万一、一次的に反射された反射光１０１の入射角度が高屈折フィルムＬＧ及び低屈折フィルムＬＩの全反射角度を破壊できない角度であれば、反射パターンＲＨに到達せず、また高屈折フィルムＬＧに入って反射面ＲＳから再度反射される。反射面ＲＳの傾斜角度によって２回反射されると、入射角度は、高屈折フィルムＬＧ及び低屈折フィルムＬＩの全反射角度を十分に破壊できるように小さくなる。
【００５２】
このような過程が繰り返されながら、反射面ＲＳから反射されて反射パターンＲＨに入っていくすべての反射光１０１は、入射角度がθ’に収束する。これをＸ−Ｚ平面上において見ると、Ｚ軸上において視準した、すなわち、垂直方向にほぼ同じ入射角度を有するように垂直視準した状態になる。
【００５３】
反射面ＲＳから全反射され、垂直視準した反射光１０１は、高屈折フィルムＬＧ及び低屈折フィルムＬＩの表面を通過して、反射パターンＲＨに入射される。実際に、高屈折フィルムＬＧの上部表面及び低屈折フィルムＬＩの上部表面から反射光１０１が屈折するが、便宜上、説明及び図面において屈折することは考慮しない。
【００５４】
反射パターンＲＨは、垂直視準した反射光１０１を水平方向でも視準した視準反射光２０１として作って、高屈折フィルムＬＧの内部に再度入射させる。視準反射光２０１は、入射角度δ’を有して反射される。視準反射光２０１の入射角度δ’は、反射光１０１の入射角度θ’より小さなことが好ましい。万一、視準反射光２０１の入射角度δ’が反射光１０１の入射角度θ’と同一であると、いままで説明した光経路を逆にそのまま沿って行く。すると、出光される光が無しで高屈折フィルムＬＧの内部を全反射して進行する。したがって、光反射部ｃから光進行部ｂに再度進入する光は、高屈折フィルムＬＧの上部表面での全反射の条件を破壊できる入射角を持たなければならない。すなわち、視準反射光２０１の入射角度δ’は、反射光１０１の入射角度θ’より小さなことが好ましい。
【００５５】
このような複雑な条件を満たすために、反射パターンＲＨは、ホログラフィパターンが彫られた光学フィルムであることが好ましい。特に、反射光１０１と視準光２０１の干渉パターンが彫られたホログラフィフィルムであることが好ましい。
【００５６】
反射パターンＲＨは、Ｘ−Ｙ平面上から見ると、Ｘ軸方向へ進行するもののＹ軸方向に広がる拡散光をＹ軸方向への拡散角度をＸ軸と平行な方向に収束した視準した光として作る光学素子であることが好ましい。図５Ｂをより参照すれば、反射パターンＲＨにより垂直方向及び水平方向に視準した視準反射光２０１は、入射角度がθ’より小さいので、反射面ＲＳに入射される。反射面ＲＳから反射された視準反射光２０１は、入射角度δに変換されて視準光２００で導光フィルムＬＧＰの内部を再度進行する。導光フィルムＬＧＰの内部を再度進行する視準光２００の一部が出光パターンＶＨにより外部に放出されて、バックライト３００を提供する。
【００５７】
視準光２００の入射角δは、高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩの界面において全反射の条件を破壊する角度でなければならない。したがって、視準光２００の入射角δは、入射光１００の入射角θより特に、高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩの界面において全反射臨界角度より小さくなければならない。反面に、低屈折フィルムＬＩの上部表面に付着された出光パターンＶＨにより視準光２００の一部は、バックライト３００として出光され、残りの視準光２００は、また高屈折フィルムＬＧの内部に再度入射される。
【００５８】
このような光経路をなすためには、出光パターンＶＨは、低屈折フィルムＬＩと同じであるか、または若干より大きいものの、高屈折フィルムＬＧよりは小さな屈折率を有することが好ましい。したがって、低屈折フィルムＬＩの内部から出光パターンＶＨへ入射された視準光２００は、界面において一部が屈折して出光され、残りは、反射されて導光フィルムＬＧＰの内部に再度入射される。再度入射された光は、また視準光２００になって高屈折フィルムＬＧの下部表面から全反射されながら内部を進行する。そして、また出光パターンＶＨからまた一部が出光され、残りは、導光フィルムＬＧＰの内部に再度入射される。このような過程を繰り返しながら、視準光２００が光反射部ｃから光入射部ａへ進行しながら、一部視準光２００がバックライト３００として出光される。
【００５９】
ここで、本発明によるバックライトユニットの核心的な構成要素である導光フィルムと反射パターンにより入射光である拡散光１００が視準光２００に作られる（あるいは、変換する）座標軸に対して、理解のために、次のように整理する。図３以後の本発明に対する図面には、Ｘ−Ｙ−Ｚで表現される直角座標系を表示した。光源ＬＳから出射される光は、Ｘ軸が進行する方向であり、Ｘ−Ｙ平面上から見れば、Ｘ軸へ進行する光線がＹ軸方向に広がり、Ｘ−Ｚ平面上から見れば、Ｘ軸へ進行する光線がＺ軸方向に広がった形状である。例えば、図４においてＸ軸と平行な点線が拡散光１００の進行方向で、平行でない点線がＺ軸方向に広がった光を示す。
【００６０】
拡散光１００は、反射面ＲＳから反射されながら、Ｘ−Ｚ平面上から見れば、Ｚ軸方向において一定角度範囲内に拡散角度が収束した視準光になる。すなわち、これを垂直方向から視準した、Ｚ軸上において視準した垂直視準した光１０１とする。特に、垂直視準した光１０１は、視準幅が光ビーム（ｂｅａｍ）の水準の狭い値を有する。
【００６１】
また、拡散光１００は、より正確には、Ｘ−Ｚ平面上では、Ｚ軸方向に視準したが、Ｘ−Ｙ平面上では、Ｙ軸方向に広がった状態である垂直視準した光１０１は、反射パターンＲＨから反射されながら、Ｘ−Ｙ平面上において、Ｙ方向への拡散角度が収束した視準光になる。すなわち、これを水平方向において視準した、Ｙ軸上において視準した、あるいは水平視準した光とする。特に、水平視準した光２０１は、導光フィルムＬＧのＹ軸幅に相応する視準幅を有する。
【００６２】
ここで、水平視準した光２０１は、垂直視準した後に水平視準した光であり、反射面ＲＳから反射されて垂直方向に再度視準がよりなされることによって、水平−垂直視準した光、すなわち視準光２００とする。
【００６３】
以下、図７Ａないし図７Ｂを参照して、出光パターンＶＨ及び光進行部ｂの関係及び光経路について詳細に説明する。図７Ａないし図７Ｂは、本発明の第１の実施の形態による薄膜型導光フィルムにおいてバックライトを出光する光出射部の構造及び光経路を示した拡大側面図である。
【００６４】
まず、図７Ａを参照して、出光パターンＶＨが表面格子（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）パターンに形成した場合を説明する。表面格子パターンは、高屈折ブロックＧＰが複数並べられた形状を有する。例えば、低屈折層上に高屈折ブロックが多数配置されていることができる。または、図７Ａに示すように、低屈折フィルムＬＩ上に高屈折ブロックＧＰが複数パターンされている。ここで、高屈折ブロックＧＰは、低屈折フィルムＬＩと同じであるか、または若干より大きいものの、高屈折フィルムＬＧよりは小さな屈折率を有することが好ましい。
【００６５】
視準光２００が高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩの境界面を通過して、低屈折フィルムＬＩの上部表面に入射される。高屈折ブロックＧＰがある所に入射された視準光２００は、屈折して外部に放出されてバックライト３００に提供される。これに対し、高屈折ブロックＧＰがない部分、すなわちパターンにより除去された部分に入射された視準光２００は、低屈折フィルムＬＩと空気との界面から全反射されて、導光フィルムＬＧＰの内部に入射される。
【００６６】
導光フィルムＬＧＰに入射された視準光２００は、高屈折フィルムＬＧの下部表面から上部表面へ再度全反射される。高屈折フィルムＬＧの上部表面に反射された視準光２００は、上述の方法と同様に、一部は、バックライト３００として出光され、残りは、また視準光２００で進行する。
【００６７】
次に、図７Ｂを参照して、出光パターンＶＨを体積格子パターン（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ）パターンに形成した場合を説明する。体積格子パターンは、低屈折媒質ＭＬ内に高屈折分子ＭＨが分布した構造を有する。特に、高屈折分子ＭＨは、低屈折媒質ＭＬ内で斜線方向へ分布した構造を有する。ここで、低屈折媒質ＭＬは、低屈折フィルムＬＩより低い屈折率を有し、高屈折分子ＭＨは、低屈折媒質ＭＬより大きいので、特に低屈折フィルムＬＩより大きいことが好ましい。
【００６８】
視準光２００が高屈折フィルムＬＧと低屈折フィルムＬＩの境界面を通過して、低屈折フィルムＬＩの上部表面に入射される。高屈折分子ＭＨがある所に入射された視準光２００は、屈折して外部に放出されてバックライト３００として提供される。反面、高屈折分子ＭＨのない部分、すなわち、低屈折媒質ＭＬだけが存在する部分に入射された視準光２００は、低屈折フィルムＬＩとの界面から全反射されて、導光フィルムＬＧＰの内部に入射される。
【００６９】
導光フィルムＬＧＰに入射された視準光２００は、高屈折フィルムＬＧの下部表面から上部表面へ再度全反射される。高屈折フィルムＬＧの上部表面に反射された視準光２００は、上述の方法と同様に、一部は、バックライト３００として出光され、残りは、また視準光２００で進行する。
【００７０】
本発明の第１の実施の形態によれば、光源ＬＳから出射された拡散光は、光入射部により全反射の条件に合うように広がった入射光に変わる。入射光は、光進行部を介して広がりながら、光反射部に伝達される。光反射部では、拡散性を有する入射光は、垂直及び水平方向に平行に視準した視準光に変わる。視準光は、また光進行部を通過して光入射部側に進行しながら、一部が順次に光出光を介してバックライトに変わる。バックライト３００は、視準性の高い光であって、サーチライトのように方向性が強い。したがって、左眼映像の光を左眼に、右眼映像の光を右眼に偏向して提供する立体映像表示装置に応用できる。
【００７１】
以上、本発明の第１の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの構造とバックライトを提供する光経路を説明した。以下、他の実施の形態について説明する。基本的な光経路は、第１の実施の形態とほぼ同一なので、同じ光経路については説明を省略する。
【００７２】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、図６に示すように、光源ＬＳが入射面ＩＳの中央部に位置した場合を基準に説明した。図３に示す光源ＬＳは、中央部の他にもいろいろな所に位置できることを示したものである。以下、図８Ａないし図８Ｃを参照して、第２の実施の形態を説明する。図８Ａは、光源が入射面の中央に位置した場合の拡散光が進行する光経路を示した平面図である。図８Ｂは、本発明の第２の実施の形態による三次元立体映像用光源を有する薄膜型バックライトユニットの構造及び光経路を示した平面図である。図８Ｃは、本発明の第２の実施の形態において三次元立体映像用光源の配置位置を示す拡大平面図である。
【００７３】
まず、図８Ａを参照して、光源が入射面の中央に位置した場合における、拡散光が進行する光経路を説明する。図６のように、光源ＬＳにおいて拡散角度が６０度未満の拡散光を提供する場合、入射面ＩＳから出発したほぼすべての光が反射パターンＲＨに伝達されることができる。しかしながら、一般的な発光ダイオードの場合、拡散角度が約１２０度になる拡散光を提供する。また、バックライトユニットをワイド型表示装置に適用する場合、長辺の長さがさらに長くなる。
【００７４】
このような場合では、図８Ａのように入射面ＩＳから出発したほぼすべての光が反射パターンＲＨに伝達されない。一部は、導光フィルムＬＧＰの長辺に該当する側面に伝達される。このような入射光１００は、側面から反射されて再度導光フィルムＬＧＰの内部に入って、反射パターンＲＨに伝達される。しかしながら、このような側面反射光１１０は、反射パターンＲＨにおいて正常な入射光１００と異なって進行する。すなわち、水平方向から視準されずに反射されるか、任意の方向に進行する任意光２１０になる。
【００７５】
任意光２１０も出射パターンＶＨによって出光される。しかしながら、視準したバックライト３００でない乱反射されたバックライトとして提供される。乱反射されたバックライトは、視準性がないから、三次元用バックライトとして使用できない。しかしながら、二次元用バックライトとして使用することができる。
【００７６】
光源から提供する光が光入射部から光反射部に伝達されることにおいて、すべての光が光反射部に伝達されない拡散角度を有する拡散光である場合、三次元映像用バックライトユニットとして使用するためには、側壁面に光吸収体を付着しなければならない。この場合、光吸収体により吸収される光の量だけ光量が減少して、効率性が多く低下する。
【００７７】
第２の実施の形態では、図８Ｂを参照して、光源の位置を変更して光効率性を極大化した三次元立体映像用バックライトユニットの場合を説明する。第２の実施の形態において三次元用光源ＬＳＣは、入射面ＩＳにおいて一方の隅に配置される。例えば、入射面ＩＳが第１長辺Ｌ１と会う部分及び／あるいは入射面ＩＳが第２長辺Ｌ２と会う部分に配置されることができる。
【００７８】
光源ＬＳＣでは、１２０度の拡散角度を有する拡散光を提供する。拡散光のうち、全反射の条件を満たす入射光１００を選別しても、Ｘ−Ｙ平面上では、依然として１２０度の拡散角度を有する。光源ＬＳＣが第１長辺Ｌ１と隣接して配置されているので、拡散角度０度から＋６０度までの入射光１００は、反射パターンＲＨに全部伝達される。一方、拡散角度０度から−６０度までの入射光１００は、第１長辺Ｌ１の側壁から全反射されて導光フィルムＬＧＰの内部に側面反射光１１０に入射される。
【００７９】
すなわち、側面反射光１１０は、入射光１００とほぼ同じ条件を満たす。これにより、第１長辺Ｌ１を鏡にして、拡散光を半分に折って、導光フィルムＬＧＰに入射することと同じ結果を得ることができる。例えば、入射光１００は、反射面ＲＳと反射パターンＲＨにより垂直及び水平方向に視準して、視準光２００に戻ってきながらバックライト３００を提供する。側面反射光１１０もやはり、入射光１００とほぼ同じ性質を有するので、反射面ＲＳと反射パターンＲＨにより垂直及び水平方向に視準して、視準光２００に戻ってきながらバックライト３００を提供する。
【００８０】
図８Ｂのように、一側隅に配置された光源ＬＳＣは、視準性が高いから方向性を有するバックライト３００を提供する。特に、光源ＬＳＣが入射面ＩＳの中央部に配置された場合より光効率性が優秀である。また、光源ＬＳＣと共に同じ光源ＬＳＮを、図８Ａのように入射面ＩＳの中央部にさらに配置できる。この場合、隅に配置された光源ＬＳＣは、方向性の強い光源で立体映像専用として使用することができる。一方、入射面ＩＳの中央部に配置された光源ＬＳＮは、散乱性が発生するので、二次元用光源として使用することができる。すなわち、方向性光源ＬＳＣと散乱光源ＬＳＮとは、同じ光学素材であるが、設置位置によって区分される。この両方をすべて具備して選択的にオン／オフすることによって、二次元映像と立体映像を選択的に表示することもできる。
【００８１】
図８Ｃを参照すれば、三次元映像のための視準したバックライト３００を提供する光源ＬＳＣは、導光フィルムＬＧＰの一側隅に配置される。光源ＬＳＣの中心部が導光フィルムＬＧＰの第１長辺Ｌ１から一定の距離が離隔されて配置されることが好ましい。光源ＬＳＣの中心が導光フィルムＬＧＰの第１長辺Ｌ１から離隔された一定の距離ΔＤは、１〜３ｍｍであることが好ましい。特に、光量の効率性のために光源ＬＳＣの終辺が導光フィルムＬＧＰの第１長辺Ｌ１の延長線上に位置することが好ましい。
【００８２】
＜第３の実施の形態＞
以下、図９及び図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態による薄膜型バックライトユニットについて説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの構造及び光経路を示す拡大側面図である。図１０は、本発明の第３の実施の形態によるバックライトユニットの構造を示す側面図である。
【００８３】
まず、図９を参照して、第３の実施の形態を説明する。第１の実施の形態において出光パターンＶＨが体積格子パターンを使用した場合では、低屈折フィルムＬＩを削除できる。特に、出光パターンＶＨを構成する高屈折分子ＭＨの屈折率が高屈折フィルムＬＧより低い場合、すなわち高屈折フィルムＬＧの上部には、高屈折フィルムＬＧより低い屈折率を有する出光パターンＶＨが位置する場合に、低屈折フィルムＬＩを削除できる。
【００８４】
また、体積格子パターンを使用する場合には、吸収パターンＬＡも削除できる。図９のように、高屈折フィルムＬＧと出光パターンＶＨの境界面から全反射される臨界角より大きく入射された拡散光は、全反射されて入射光１００として高屈折フィルムＬＧの内部を進行する。一方、高屈折フィルムＬＧと出光パターンＶＨの境界面から全反射臨界角より小さな入射角で進行する拡散光１０は、高屈折フィルムＬＧから出光パターンＶＨに入射されるが、高屈折分子ＭＨにより再度屈折して、外部に出光されることができない。したがって、吸収パターンＬＡが削除されても全反射臨界角より小さな拡散光１０が散乱反射されて発生するノイズ性光が発生しない。
【００８５】
このように、体積格子パターンは、特定方向に入射される場合においてだけ光を出射できるように設計できる。例えば、図９において視準光２００のように、体積格子パターンの傾斜面に対して斜めに入射する光は、一部が屈折してバックライト３００として出光され、一部は、反射されて高屈折フィルムＬＧに再度入射されるように設計することが好ましい。一方、光源ＬＳから出光した光のうち、高屈折フィルムＬＧと出光パターンＶＨとの間の全反射臨界角度より小さな入射角を有する拡散光１０のように、体積格子パターンの傾斜面に対してほぼ正面に入射する光は、全部反射されるか、または光学特性によって消滅するように設計することが好ましい。
【００８６】
このような条件を総合すれば、本発明の第３の実施の形態による超薄膜型バックライトユニットは、図１０のように単純な構造を有することができる。図１０を参照すれば、本発明の第３の実施の形態による超薄膜型バックライトユニットは、導光フィルムＬＧＰ、出射パターンＶＨ、及び光源ＬＳを含む。導光フィルムＬＧＰは、光源ＬＳが配置される入射面ＩＳ、入射面ＩＳと対向する辺において傾斜角を有する反射面ＲＳ及び反射パターンＲＨ、及び入射面ＩＳと反射面ＲＳとの間で一定の厚さを有する高屈折フィルムＬＧから構成される。出射パターンＶＨは、高屈折フィルムＬＧの上部表面に合着される。光源ＬＳは、入射面ＩＳに配置される。
【００８７】
導光フィルムＬＧＰは、光入射部、光進行部及び光反射部から構成される。光入射部は、光源ＬＳと対向して拡散光を入射光１００として受け入れる入射面ＩＳが配置されている。光反射部は、光入射部と対向して配置される部分で、入射光を垂直及び水平方向に視準した視準光に変換する。光進行部は、光入射部と光反射部との間を連結する高屈折フィルムＬＧに、光入射部から入射光１００を受け入れて光反射部に伝送する。また、光反射部から視準光２００を受け入れて光入射部側に送信する。
【００８８】
出射パターンＶＨは、光進行部の高屈折フィルムＬＧの上部表面に配置されて、視準光２００の一部を出光させてバックライト３００を提供する。そして、残りは、再度視準光２００として高屈折フィルムＬＧに戻す。高屈折フィルムＬＧに戻ってきた視準光２００は、高屈折フィルムＬＧの下部表面と空気層との界面から全反射されて、光入射部側に進行する。このような光経路を経ながら光入射部側に進行しながら、一定光量が光出射パターンＶＨを介してバックライト３００に提供される。
【００８９】
＜第４の実施の形態＞
以下、図１１を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１１は、本発明の第４の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの一部構造を示す拡大側面図である。図１１では、光反射部の部分に対する他の場合を提案する。
【００９０】
例えば、光反射部には、高屈折フィルムＬＧから延び、厚さが順次に減少する傾斜部に形成された反射面ＲＳと、反射面ＲＳに直接反射パターンＲＨが付着されている。以前の実施の形態では、反射パターンＲＨが反射面ＲＳと対向する高屈折フィルムＬＧの上部表面上に付着されたことと差がある。
【００９１】
第４の実施の形態では、第３の実施の形態から反射パターンＲＨの付着された位置を異なるようにした場合を説明した。しかしながら、第１あるいは第２の実施の形態にも適用できる。
【００９２】
＜第５の実施の形態＞
以下、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１２Ａは、本発明の第５の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの一部構造を示す拡大側面図である。図１２Ｂは、本発明の第５の実施の形態による薄膜型バックライトユニットの構造及び光経路を示す平面図である。
【００９３】
図１２Ａを参照すれば、光反射部には、高屈折フィルムＬＧから延び、厚さが順次に減少する傾斜部に形成された反射面ＲＳが形成されている。反射面ＲＳと対向すると高屈折フィルムＬＧの上部表面上には、第１反射パターンＲＨ１が付着されている。そして、反射面ＲＳ上にも第２反射パターンＲＨ２が直接付着されている。
【００９４】
反射パターンを二つ構成するから、光源も二つが必要である。図１２Ｂを参照すれば、導光フィルムＬＧＰの入射面ＩＳには、二つの光源ＬＳＣが配置されている。例えば、入射面ＩＳと第１長辺Ｌ１とが会う付近には、第１光源ＬＳＣ１が、入射面ＩＳと第２長辺Ｌ２とが会う付近には、第２光源ＬＳＣ２が配置されている。
【００９５】
第１反射パターンＲＨ１は、反射面ＲＳと共に作用して第１光源ＬＳＣ１から提供された入射光１００、及び側面反射光１１０を視準光２００に変換する。第２反射パターンＲＨ２は、反射面ＲＳと共に作用して第２光源ＬＳＣ２から提供された入射光１００及び側面反射光１１０を視準光２００に変換する。
【００９６】
物理光学的側面から見れば、第１反射パターンＲＨ１は、第１光源ＬＳＣ１が位置した距離を焦点とする放物線形状の鏡の半分に該当する。また、第２反射パターンＲＨ２は、第２光源ＬＳＣ２が位置した距離を焦点とする放物線形状の鏡の半分に該当する。したがって、第１反射パターンＲＨ１と第２反射パターンＲＨ２とをホログラフィ光学素子から形成する場合には、互いに異なるパターンを有する。
【００９７】
＜第６の実施の形態＞
以下、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、本発明の第６の実施の形態を説明する。図１３Ａは、本発明の第６の実施の形態による光反射部を示した拡大側面図である。図１３Ｂは、本発明の第６の実施の形態による導光フィルムの構造を示す光反射部の側面から眺めた左側面図である。
【００９８】
第６の実施の形態では、ホログラフィ光学素子の代りに物理的光学素子を使用した場合を説明する。第６の実施の形態は、本発明において使用するホログラフィ光学素子である反射パターンＲＨの物理光学的背景を説明するためのものである。
【００９９】
図１３Ａを参照すれば、導光フィルムＬＧＰの光反射部には、垂直視準反射面ＲＳＶと水平視準反射面ＲＳＨが形成されている。垂直視準反射面ＲＳＶは、上述の実施の形態において反射面ＲＳと同一である。上述の実施の形態との差異点は、反射パターンＲＨの代りに水平視準反射面ＲＳＨが形成されているということである。
【０１００】
図１３Ａでは、水平視準反射面ＲＳＨの側面構造についてだけ説明する。入射光１００が垂直視準反射面ＲＳＶから反射されながら、垂直方向、すなわち、Ｚ軸上において視準した反射光１０１に変換される。反射光１０１は、水平視準反射面ＲＳＨから反射されて、水平方向、すなわち、Ｘ軸上においても視準した視準反射光２０１に変換されて、垂直視準反射面ＲＳＶに戻ってくる。このとき、視準反射光２０１は、反射光１０１の入射角より小さな角を持たなければならないので、反射光１０１と垂直角度より大きな角度を有することが好ましい。水平視準反射面ＲＳＨが反射光１０１と垂直状態をなす場合、視準反射光２０１は、反射光１０１と同一になって、光進行部を進行しながら全反射されてバックライト３００を提供できないためである。
【０１０１】
一方、水平視準反射面ＲＳＨは、入射光１００がＸ軸上において視準するようにしなければならない。すなわち、水平視準反射面ＲＳＨは、光源ＬＳが位置する点を焦点とする放物線の一部分に対応する鏡でなければならない。図１３Ｂを参照すれば、水平視準反射面ＲＳＨを放物線の一部分として示した。この場合は、放物線の焦点が真ん中に置かれるので、光源ＬＳが入射面ＩＳの中央点に位置したケースに該当する。すなわち、第１の実施の形態を示す図６に対応する光反射部を物理光学的に表現したのである。
【０１０２】
超薄膜型バックライトユニットにこのような放物線形状の鏡を精密に形成するということは、かなり難しい。したがって、前の実施の形態において説明したように、超薄膜型バックライトユニットを具現するためには、ホログラフィ光学素子を利用することが好ましい。
【０１０３】
以上説明した内容により当業者であれば本発明の技術思想から逸脱しない範囲ないで多様な変更及び修正が可能であることが分かるであろう。従って、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により定められねばならない。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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