(57)【要約】【課題】反射偏光層の不要なプリズムシート及びそのプリズムシートを備えた、液晶表示パネルに用いられるバックライト装置を提供する。【解決手段】本発明のプリズムシートは、プリズムと、前記プリズムの上部に、異なる屈折率を有する第１層と第２層とを複数蒸着して積層することによって形成される偏光膜と、を含んで構成されることを特徴とする。バックライト装置は、前記プリズムシートを含んで構成されることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライト装置に用いられるプリズムシートにおいて、
プリズムと、
前記プリズムの上部に、異なる屈折率を有する第１層と第２層とを積層して形成される偏光膜と、
を含むことを特徴とするプリズムシート。
【請求項２】
前記第１層は、高い屈折率を有する物質を含んで構成され、前記第２層は低い屈折率を有する物質を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のプリズムシート。
【請求項３】
導光板上に形成される散光シートと、該散光シート上に形成され、複数のプリズムを有するプリズムシートと、を含んで構成される、液晶表示パネルに用いられるバックライト装置において、
前記プリズムシートが、
前記プリズムの上部に、異なる屈折率を有する第１層と第２層とを積層して形成される偏光膜を含むことを特徴とする液晶表示パネルに用いられるバックライト装置。
【請求項４】
前記第１層は、高い屈折率を有する物質を含んで構成され、前記第２層は低い屈折率を有する物質を含んで構成されることを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルに用いられるバックライト装置。
【請求項５】
前記偏光膜は、前記散光シートから入射される光の一部を、前記導光板方向に反射することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示パネルに用いられるバックライト装置。
【請求項６】
バックライト装置に用いられるプリズムシートにおいて、
プリズムと、
前記プリズムの上部に、屈折率が異なる第１層と第２層とを交互に複数積層して形成される偏光膜と、
を含んで構成されることを特徴とするプリズムシート。
【請求項７】
前記第１層は、高い屈折率を有する物質を含んで構成され、前記第２層は低い屈折率を有する物質を含んで構成されることを特徴とする請求項６に記載のプリズムシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリズムシート及びそのプリズムシートを備えた、液晶表示パネルに用いられるバックライト装置に関し、さらに詳しくは、偏光分離機能を遂行するプリズムシート及びそのプリズムシートを備えた、液晶表示パネルに用いられるバックライト装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、液晶表示装置（Liquid Crystal Display device；以下、「ＬＣＤ装置」という）は、液晶表示パネル（液晶表示素子）と、バックライト装置（Back Light Unit；以下、“ＢＬＵ”という）と、を含んで構成され、印加電圧に従う液晶透過率変化を利用して、各種装置が発生する種々の電気的な情報を視覚情報に変換し、その視覚情報をイメージ表示する。このうち液晶表示パネルは、それ自体は発光源を備えていないので、その背面に配置されるバックライト装置から光が提供され、この提供された光を用いてイメージを表示する。ＢＬＵは、液晶表示パネルが、その画面全体を均一に明るくする別途の装置を必要とするため、その光を提供する装置である。
【０００３】
ＢＬＵは、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp；以下、“ＣＣＦＬ”という）の設置方法によって、ランプが液晶表示パネルの下に位置する直下方式と、ランプが導光板の側面に位置するエッジ−ライト方式（edge-light method）とがある。
【０００４】
図６は、従来の液晶表示パネルに用いられるバックライト装置の断面図である。
【０００５】
図６を参照すれば、ＢＬＵ１００は、光源部１１０、導光板１２０、反射シート１３０及び光学フィルム１４０を含んで構成される。
【０００６】
光源部１１０は、１つ以上のＣＣＦＬ１１２及び光源反射板１１４を含む。
【０００７】
ＣＣＦＬ１１２は、所定波長を有する光を発生する。ＣＣＦＬ１１２から発生した光は、反射体で構成された光源反射板１１４及び反射シート１３０によって反射された後、図６に示すように、導光板１２０全体に均一に拡散される。
【０００８】
光学フィルム１４０は、散光（拡散）シート１４２、プリズムシート１４４、保護シート１４６及び反射偏光層１４８（reflective polarizer film layer）を含む。
【０００９】
導光板１２０内で均一に拡散された光は、散光シート１４２に送られる。散光シート１４２は、導光板１２０から出た光を拡散または集光し、輝度を均一にして、視野角を広げる。
【００１０】
散光シート１４２から出た光は、急激に輝度が落ちるため、これを防止するためにプリズムシート１４４が用いられる。プリズムシート１４４は、散光シート１４２から出た光を集光する。これにより、プリズムシート１４４によって集光された光の輝度が、有効視野角範囲に向上される。
【００１１】
保護シート１４６は、プリズムシート１４４上に配置され、プリズムシート１４４を埃や塵などの汚れから保護し、またプリズムシート１４４によって狭められた視野角を拡大する。
【００１２】
光学フィルム１４０上に位置する液晶表示パネル（図示略）は、光学フィルム１４０から出た光のうち、その一部だけを透過させる性質を持つ。例えば、縦波（Ｐ波）は透過させ、横波（Ｓ波）は吸収する性質を持つ。従って、吸収される横波を活用するために反射偏光層１４８が用いられる。
【００１３】
反射偏光層１４８は、保護シート１４６によって拡散された光中の横波（Ｓ波）を導光板１２０方向に反射し、縦波（Ｐ波）は液晶表示パネル（図示略）に提供する。反射された横波は、導光板１２０または反射シート１３０によって再反射される。この場合、反射された横波は、再反射されることによって縦波と横波とを含む光に変化するようになる。この変化した光は、散光シート１４２、プリズムシート１４４及び保護シート１４６を通じて、反射偏光層１４８に再入射される。ＢＬＵ１００は、このような過程を通じて光の（利用）効率を向上させることができる。
【００１４】
しかし、従来の反射偏光層１４８は、ガラス基板上に予め設定された間隔を有するラインをエッチングして形成するもので、その間隔を微細な単位で形成しなければならないため、これをガラス基板上に正確にエッチングすることが困難であった。また、ガラス基板をエッチングする工程が難しく、１つの反射偏光層１４８の製造に必要な時間が長くなり、大量生産が困難であった。従って、反射偏光層を形成せずに光の（利用）効率を向上させるバックライト装置が要求されるようになってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、入射光のうち、特定方向の光のみを透過させる、多層の偏光膜が形成されたプリズムシート、及び、そのプリズムシートを含んで構成されるバックライト装置を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の目的は、反射偏光層を持たないバックライト装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述のような目的を達成するために、本発明に係るプリズムシートは、プリズムと、前記プリズムの上部に、屈折率が異なる第１層と第２層とを積層して形成される偏光膜と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係るバックライト装置に用いられるプリズムシートは、プリズムと、前記プリズムの上部に、屈折率が異なる第１層と第２層とを交互に複数積層して形成される偏光膜と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明では、導光板上に形成される散光（拡散）シートと、該散光シート上に形成され、複数のプリズムを有するプリズムシートと、を含んで構成される、液晶表示パネルに用いられるバックライト装置において、前記プリズムシートが、前記プリズムの上部に、異なる屈折率を有する第１層と第２層とを積層して形成される偏光膜を含むことを特徴とする液晶表示パネルに用いられるバックライト装置を提供する。なお、前記第１層と第２層とを積層した層を複数設けるようにしてもよい。この場合、第１層と第２層とを交互に複数積層するようにする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るプリズムシートによると、反射偏光層の機能を有する多層の偏光膜を有して、入射光のうち、特定方向の光だけを透過させ、他の光は反射することができる。
【００２１】
また、本発明に係るバックライト装置によれば、偏光分離機能を持つプリズムシートを含んで構成されるので、反射偏光層が不要となり、その製造費用及びユニット厚さを低減することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るプリズムシート及びそのプリズムシートを備えた、液晶表示パネルに用いられるバックライト装置を詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置を備える液晶表示装置の断面図、図２は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置の断面図である。
【００２４】
図１を参照すれば、液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device；以下、“ＬＣＤ装置”という）は、液晶表示パネル２００（ＬＣＤパネル）と、バックライト装置２０２と、を含んで構成される。
【００２５】
ＬＣＤパネル２００は、下部偏光フィルム２０４、上部偏光フィルム２０６、下部ガラス基板２０８、上部ガラス基板２１０、カラーフィルタ２１２、ブラックマトリックス２１４、画素電極２１６、共通電極２１８、液晶層２２０及びＴＦＴアレイ２２２を含んで構成される。
【００２６】
カラーフィルタ２１２は、赤、緑及び青の光に該当するサブ−カラーフィルタを含み、光が印加されると、赤、緑または青色に該当するイメージを発生する。
【００２７】
ＴＦＴアレイ２２２は、スイッチング素子として画素電極２１６をスイッチする。
【００２８】
共通電極２１８及び画素電極２１６は、外部から印加される所定電圧によって液晶層２２０の分子を配列する。
【００２９】
液晶層２２０は、所定の液晶で構成される。この液晶は、画素電極２１６と共通電極２１８との間の電圧差に相応して配列される。
【００３０】
バックライト装置２００（Back Light Unit；以下、“ＢＬＵ”という）から提供される光は、液晶層２２０の液晶配列に相応してカラーフィルタ２１２に入射される。
【００３１】
バックライト装置２０２は、ＬＣＤパネル２００の下部に位置し、ＬＣＤパネル２００に光、例えば、白色光を提供する。
【００３２】
図２を参照すれば、ＢＬＵ２０２は、光源部３００、導光板３１０、反射シート３２０及び光学フィルム３３０を含んで構成される。
【００３３】
光源部３００は、ＢＬＵ２０２の側面に位置し、１つ以上の冷陰極蛍光ランプ３０２（以下、“ＣＣＦＬ”という）及び反射板３０４を含んで構成される。
【００３４】
ＣＣＦＬ３０２は、非常に明るい白色光を提供し、熱を発散しないランプである。
【００３５】
反射板３０４は、ＣＣＦＬ３０２をシールし、ＣＣＦＬ３０２から出射された光を、導光板３１０の側面から入射するようにして、光効率を向上させるためのものである。従って、反射板３０４は、反射性の高い物質で構成され、その表面にＡｇをコーティングしてもよい。
【００３６】
反射シート３２０は、導光板３１０の下部に位置し、ＣＣＦＬ３０２からの光を導光板３１０方向に反射する。反射シート３２０は、反射率を高めるために、アルミニウムなどで構成された基本材質上に、Ａｇをコーティングするとよい。また、熱変形を防止するためにチタニウムを、その基本材質上にコーティングするようにしてもよい。
【００３７】
導光板３１０は、光源部３００から提供される光を、図２に示すように、全反射する。ＣＣＦＬ３０２は、ＢＬＵ２０２の側面に位置する。このため、ＣＣＦＬ３０２から出た光は、ＢＬＵ２０２の全面で均一に拡散されず、ＢＬＵ２０２のエッジ（端）に集中する。従って、ＢＬＵ２０２の全面を介した光が、均一に拡散されるように、導光板３１０がＢＬＵ２０２に形成される。導光板３１０は、一般にポリメチルメタアクリレート（以下、“ＰＭＭＡ”という）などの透明アクリル樹脂で構成される。ＰＭＭＡは、強度が高く、破れず、変形が少なく、さらに、可視光線の透過率が高い。また、導光板３１０は、光をＬＣＤパネル２００方向に導く。
【００３８】
光学フィルム３３０は、散光（拡散）シート３３２、プリズムシート３３４及び保護シート３３６を含んで構成される。
【００３９】
散光シート３３２は、導光板３１０からの光を拡散または集光する。詳細には、散光シート３３２は、導光板３１０からの光と導光板３１０の法線とがなす角度に従って、導光板３１０からの光を拡散または集光する。
【００４０】
プリズムシート３３４は、散光シート３３２により拡散または集光された光のうち、その一部を保護シート３３６方向に集光し、残りの光を反射液晶を利用して導光板３１０方向に反射する。プリズムシート３３４の具体的な構成は後述する。
【００４１】
保護シート３３６は、プリズムシート３３４上に配置され、プリズムシート３３４を塵などの汚れから保護し、またプリズムシート３３４により狭められた視野角を広げる機能を持つ。
【００４２】
以下、ＬＣＤ装置の発光動作を詳述する。
【００４３】
図１を参照すれば、ＢＬＵ２０２が、白色光の平面光（plane light）をＬＣＤパネル２００に提供する。次いで、ＴＦＴアレイ２２２が、画素電極２１６をスイッチングする。続けて、画素電極２１６と共通電極２１８との間に、所定電圧が印加され、その結果、液晶層２２０が、赤サブ−カラーフィルタ、緑サブ−カラーフィルタ及び青サブ−カラーフィルタにそれぞれ相応して配列される。
【００４４】
この場合、ＢＬＵ２０２から提供された平面光は、液晶層２２０を通過しながら光量が調節され、この光量が調節された平面光が、カラーフィルタ２１２に提供される。所定のイメージは、赤サブ−カラーフィルタ、緑サブ−カラーフィルタ及び青サブカラーフィルタを通じた光を組合させることによって表示される。
【００４５】
以下、ＢＬＵ２０２が備える、本発明の一実施形態に係るプリズムシート３３４を詳しく説明する。
【００４６】
図３は、図２のプリズムシート３３４の断面図である。
【００４７】
図３を参照すれば、プリズムシート３３４は、基底部４００、プリズム４１０及び偏光膜４２０を含んで構成される。
【００４８】
基底部４００は、プリズムシート３３４の耐熱特性及び曲げ特性を向上させる。この基底部４００が、プリズムシート３３４に存在するため、プリズム４１０を容易に形成し得る。
【００４９】
偏光膜４２０は、プリズム４１０の上部に屈折率の異なる第１層４２２と第２層４２４とを少なくとも１層以上交互に積層して形成したものである。プリズム４１０に隣接して積層される第１層４２２を高屈折率（ｎＨ）物質で形成し、第２層４２４を低屈折率（ｎＬ）物質で形成することが好ましい。また、第１層４２２を低屈折率（ｎＬ）物質で形成し、第２層４２４を高屈折率（ｎＨ）物質で形成してもよい。
【００５０】
このような構造の偏光膜４２０は、拡散シート３３６により拡散された光のうち、その一部を導光板３１０方向に反射し、残りの光はＬＣＤパネル２００に提供する。
【００５１】
以下、プリズムシート３３４に形成された偏光膜４２０の偏光分離の原理を説明する。
【００５２】
図４（ａ）は、一般的なプリズムシートの断面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のプリズムシートに入射される光の入射角に従うＰ波及びＳ波の反射率を示したグラフである。また、図５（ａ）は、図３の本発明の一実施形態に係るプリズムシートに入射される光の入射角が０゜の場合におけるＰ波及びＳ波の透過率を示したグラフであり、図５（ｂ）は、図３の本発明の一実施形態に係るプリズムシートに入射される光の入射角を０゜以上に増加させた場合のＰ波及びＳ波の透過率変化を示したグラフである。
【００５３】
図４（ａ）を参照すれば、一般的なプリズムシートは、基底部４３０及びプリズム４４０を含む。
【００５４】
このような単一媒体からなるプリズムシートに光が入射されると、入射角（θ）によって反射率が変わる。
【００５５】
図４（ｂ）を参照すれば、入射角（θ）によって縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）の反射率が変わることを確認することができる。入射角（θ）が０゜または９０゜に近い場合、縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）の反射率は、ほぼ同一である。しかし、入射角（θ）が０゜〜９０゜の間の場合、縦波（Ｐ波）の反射率が減少する。特に、ブースターアングル（θＢ）に該当する入射角（θ）の場合、縦波（Ｐ波）の反射率が急激に低くなることを確認することができる。
【００５６】
このように、ブースターアングル（θＢ）に該当する入射角（θ）で、光が入射される場合、横波（Ｓ波）の一部分が反射されて導光板３１０方向に戻り、縦波（Ｐ波）の大部分はプリズムシートを透過して、偏光分離現象が起こるようになる。
【００５７】
しかし、単一媒体からなるプリズムシートは、横波（Ｓ波）の一部分だけを反射させるので、偏光分離度（Polarization division degree）（Ａ）が微小である。
【００５８】
従って、偏光分離機能を向上させるためには、図３に示したように、プリズム４１０上に第１層４２２と第２層４２４とを交互に繰り返して積層して、偏光膜４２０を形成する。
【００５９】
第１層４２２と第２層４２４とを交互に繰り返して積層する場合、アドミタンスダイヤグラム（Admittance Diagram）の原理に従って、入射光の反射率を制御することができる。第１層４２２及び第２層４２４の積層数は、ＢＬＵ２０２に具現しなければならない偏光分離度を考慮して設定する。
【００６０】
このような多層の偏光膜４２０を含んで構成されるプリズムシート３３４において、その偏光分離機能は、プリズムシート３３４に入射される光の入射角に依存する。
【００６１】
まず、図５（ａ）に示したように、プリズムシート３３４に入射される光の入射角（θ１）が０゜の場合、横波（Ｐ波）と縦波（Ｓ波）の透過率が同一であることを確認することができる。即ち、プリズムシート３３４は、偏光分離機能をほとんど遂行していない。
【００６２】
一方、図５（ｂ）に示したように、プリズムシート３３４に入射される光の入射角（θ１）を次第に増加させると、縦波（Ｐ波）の透過率曲線が、横波（Ｓ波）の透過率曲線よりも左側に移動することを確認することができる。
【００６３】
このように、縦波（Ｐ波）の透過率曲線が左側に多く移動することによって、特定波長帯で、縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）に偏光分離現象が生じる。この偏光分離現象が生じさせる波長は、４００λ〜７００λの可視光領域である。また、偏光分離度（Ｂ）も単一媒体のプリズムシートの偏光分離度（Ａ）より向上していることを確認することができる。
【００６４】
偏光分離を生じさせるためには、プリズムシート３３４に入射される光の入射角（θ１）を、３５゜〜５５゜の間に設定すればよく、好ましくは４５゜である。
【００６５】
このような偏光膜４２０は、拡散シート３３６によって拡散された光のうち、縦波（Ｐ波）をＬＣＤパネル２００方向に透過させ、横波（Ｓ波）は導光板３１０方向に反射する。偏光膜４２０で反射された横波は、導光板３１０または反射シート３２０で再反射される。この場合、光の物理的特性上、再反射された光は縦波及び横波を含むようになる。すなわち、偏光膜４２０によって反射された横波は、導光板３１０または反射シート３２０により再反射されることで、横波と縦波を含む光に変化する。
【００６６】
次いで、この変化した光は、散光シート３３２を通過してプリズムシート３３４の偏光膜４２０に、再び入射される。その結果、変化した光のうち、縦波は偏光膜４２０を透過し、横波は導光板３１０方向に反射される。反射された光は、再び、導光板３１０または反射シート３２０により反射されて縦波と横波とを含む光に変化する。
【００６７】
ＢＬＵ２０２は、このような過程を繰り返して光の（利用）効率を向上させる。
【００６８】
このように、プリズムシート３３４が、集光と偏光分離のいずれの機能をも遂行するので、別途の反射偏光層を形成する必要がなくなる。
【００６９】
以上で説明した本発明の一実施形態は、例示の目的のために開示されたものであり、本発明に対する通常の知識を有する当業者であれば、本発明の技術的思想と、その範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更及び付加は本発明の特許請求の範囲に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態に係るバックライト装置を使用する液晶表示装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバックライト装置の断面図である。
【図３】図２のプリズムシートの断面図である。
【図４（ａ）】一般的なプリズムシートの断面図である。
【図４（ｂ）】図４（ａ）のプリズムシートに入射される光の入射角によってＰ波及びＳ波の反射率を示したグラフである。
【図５（ａ）】図３の本発明の一実施形態に係るプリズムシートに入射される光の入射角が０゜のときのＰ波及びＳ波の透過率を示したグラフ。
【図５（ｂ）】図３の本発明の一実施形態に係るプリズムシートに入射される光の入射角を０゜以上に増加した場合のＰ波及びＳ波の透過率変化を示したグラフである。
【図６】従来の液晶表示装置に用いられるバックライト装置を示した断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
４００  基底部
４１０  プリズム
４２０  偏光膜
４２２  第１層
４２４  第２層
３３４  プリズムシート
【図１】
2007065611.tif 000003
【図２】
2007065611.tif 000004
【図３】
2007065611.tif 000005
【図４（ａ）】
2007065611.tif 000006
【図４（ｂ）】
2007065611.tif 000007
【図５（ａ）】
2007065611.tif 000008
【図５（ｂ）】
2007065611.tif 000009
【図６】
2007065611.tif 000010