(57)【要約】【課題】垂直出射光量の増加したバックライトユニット及びそれを採用したディスプレイ装置を提供する。【解決手段】光源１１０と、光源１１０から入射される光を第１方向に対してコリメーティングさせて出射させる第１コリメーティングユニット１４６と、第１コリメーティングユニット１４６から出射した光を、第１方向と異なる第２方向に対してコリメーティングさせて出射させる第２コリメーティングユニット１５７と、を備え、光源１１０からの光を二つの方向に対して順次にコリメーティングさせて出射させることを特徴とするバックライトユニットである。【選択図】図２
2007294458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から入射される光を第１方向に対してコリメーティングさせて出射させる第１コリメーティングユニットと、
前記第１コリメーティングユニットから出射した光を、前記第１方向と異なる第２方向に対してコリメーティングさせて出射させる第２コリメーティングユニットと、を備え、
前記光源からの光をそれぞれ前記第１方向および前記第２方向に対して順次にコリメーティングさせて出射させることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記第１コリメーティングユニットは、前記光源からの光が入射される第１入光面及び前記入射された光が出射される第１出光面を有するものであって、
前記入射された光の水平角が分布された範囲を縮小させる方向にコリメーティングさせる第１導光板と、
前記第１出光面から出射された光の水平角の分布をシフトさせる第１プリズムシートと、を備え、
前記第２コリメーティングユニットは、
前記第１出光面から出射された光が入射される第２入光面及び前記入射された光が出射される第２出光面を有するものであって、
前記入射された光の垂直角が分布された範囲を縮小させる方向にコリメーティングさせる第２導光板と、
前記第２出光面から出射された光の垂直角分布をシフトさせる第２プリズムシートと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記第１導光板は、前記光源から離れるに従い、前記第１出光面と前記第１出光面に対向する面との間の距離が短くなるくさび形状を有することを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記第１プリズムシートは、前記第１出光面側に向って突出したプリズムパターンの形成されたシートであることを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記第２導光板と前記第１プリズムシートとは、一体的に形成されることを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記第２導光板は、前記第２入光面から離れるに従い、前記第２出光面と前記第２出光面に対向する面との間の距離が短くなるくさび形状を有することを特徴とする請求項２ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記第２プリズムシートは、前記第２出光面側に向って突出したプリズムパターンの形成されたシートであることを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記第１コリメーティングユニットは、
前記光源からの光が入射される第１入光面及び前記入射された光が出射される第１出光面を有する第１導光板と、
前記第１出光面上に形成されて、前記第１出光面から出射された光を、水平角が小さくなる方向にコリメーティングさせる第１微細構造層と、を備え、
前記第２コリメーティングユニットは、
前記第１出光面から出射された光が入射される第２入光面及び前記入射された光が出射される第２出光面を有する第２導光板と、
前記第２出光面上に形成されて、前記第２出光面から出射された光を、垂直角が小さくなる方向にコリメーティングさせる第２微細構造層と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記第１導光板は、前記第１出光面と前記第１出光面に対向する面との間の距離が一定であるフラット型であることを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記第１微細構造層は、
前記第１出光面上に形成されたものであって、凹状に形成された第１凹部と凸状に形成された第１凸部とからなる第１出射ユニットが反復配列された第１パターン層、及び前記第１パターン層上に形成されたものであって、前記第１パターン層の屈折率よりも大きな屈折率を有する物質から形成された第１高屈折率層を備えることを特徴とする請求項９に記載のバックライトユニット。
【請求項１１】
一の前記第１出射ユニットと、当該一の第１出射ユニットに隣接する他の前記第１出射ユニットとの間に平面部が備えられることを特徴とする請求項１０に記載のバックライトユニット。
【請求項１２】
前記第１高屈折率層は、入射光の偏光によって異なる屈折率を有する異方性物質から形成されることを特徴とする請求項１０に記載のバックライトユニット。
【請求項１３】
前記第２導光板は、前記第２出光面と前記第２出光面に対向する面との間の距離が一定であるフラット型であることを特徴とする請求項８〜請求項１２のうちのいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１４】
前記第２微細構造層は、
前記第２出光面上に形成されたものであって、凹状に形成された第２凹部と凸状に形成された第２凸部とからなる第２出射ユニットが反復配列された第２パターン層、及び前記第２パターン層上に形成されたものであって、前記第２パターン層の屈折率よりも大きな屈折率を有する物質から形成された第２高屈折率層を備えることを特徴とする請求項１３に記載のバックライトユニット。
【請求項１５】
一の前記第２出射ユニットと、当該一の第２出射ユニットと隣接する他の前記第２出射ユニットとの間に平面部が備えられることを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
【請求項１６】
前記第２高屈折率層は、入射光の偏光によって異なる屈折率を有する異方性物質から形成されることを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
【請求項１７】
第１光源と、
前記第１光源からの光が入射される第１入光面、及び前記入射された光が出射される第１出光面を有するものであって、前記入射された光の水平角の分布された範囲を縮小させる方向にコリメーティングさせる第１導光板と、
前記第１出光面から出射された光が入射される第２入光面と、及び前記入射された光が出射される第２出光面と、前記第２出光面に対して傾いた傾斜面、及び前記第２入光面に対して平行に形成されたサブ入光面が交互に配列されて形成された下部面とを備えるものであって、前記入射された光の垂直角の分布された範囲を縮小させる方向にコリメーティングさせる第２導光板と、
前記第１出光面と前記第２入光面との間に配置されるものであって、前記第１出光面から出射された光の水平角の分布をシフトさせて前記第２入光面に入射させる第１プリズムシートと、
前記サブ入光面に対向するように配置されたサブ出光面を有するサブ導光板と、
前記サブ導光板に光を照射するサブ光源と、
前記サブ導光板と前記サブ入光面との間に配置されるものであって、前記サブ導光板から出射された光の水平角の分布をシフトさせて前記サブ入光面に入射させるサブプリズムシートと、
前記第２導光板の前記第２出光面側の上部に配置されるものであって、前記第２出光面から出射された光の垂直角の分布をシフトさせる第２プリズムシートと、
を備えることを特徴とするバックライトユニット。
【請求項１８】
前記第２プリズムシートは、前記第２出光面側に向って突出したプリズムパターンが形成されたシートであることを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。
【請求項１９】
前記下面は、その断面が鋸歯形状であることを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。
【請求項２０】
前記第１導光板は、前記光源から離れるに従い、前記第１出光面と前記第１出光面に対向する面との間の距離が短くなるくさび形状を有することを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。
【請求項２１】
前記第１プリズムシートは、前記第１出光面側に向って突出したプリズムパターンが形成されたシートであることを特徴とする請求項２０に記載のバックライトユニット。
【請求項２２】
前記サブ導光板は、前記サブ光源から離れるに従い、それぞれの前記サブ出光面と前記サブ出光面に対向する面との間の距離が短くなるくさび形状を有することを特徴とする請求項１７〜請求項２１のうちのいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項２３】
前記サブプリズムシートは、前記サブ出光面側に向って突出したプリズムパターンが形成されたシートであることを特徴とする請求項２２に記載のバックライトユニット。
【請求項２４】
前記第１プリズムシート及び前記サブプリズムシートは、前記第２導光板と一体的に形成されることを特徴とする請求項２３に記載のバックライトユニット。
【請求項２５】
請求項１〜請求項５のうちいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットから照射された光を拡散させて出射させる拡散板と、
前記出射光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２６】
請求項６に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットから照射された光を拡散させて出射させる拡散板と、
前記出射光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項２７】
請求項１７〜請求項２１のうちいずれか１項に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットから照射された光を拡散させて出射させる拡散板と、
前記出射光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直出射光の量を増加させるバックライトユニット及びそれを採用したディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板ディスプレイの一種である液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）は、電界生成電極がそれぞれ形成されている二つの基板を、二つの電極が形成されている面が対向するように配置し、二つの基板の間に液晶物質を注入することによって製作される。二つの電極に電圧を印加して生成される電場は、液晶分子を動かし、これにより基板の両側に配置された偏光板の間で、光の偏光方向の変化に伴い、変化する透光率によって画像を表現する。
【０００３】
このようなＬＣＤは、自ら光を出せず、単に透光率を調節するものであって、別途の光源が必要である。したがって、液晶パネルの背面にバックライトユニットを配置し、そのバックライトユニットから出射する光を液晶パネルに入射させて、液晶の配列によって光の量を調節することによって画像を表示する。
【０００４】
このようなバックライトユニットは、光源をＬＣＤの下面に置いて、基板の全面を直接的に照光する直下方式と、基板の一側面または両側面に光源を置いて、導光板及び反射板などにより光を反射して拡散するエッジ方式とがある。直下方式は、光源を広い面積に自由かつ効果的に配置できるため、ＬＣＤＴＶのような大型ディスプレイに使用され、エッジ方式は、光源が導光板の側面という制限された位置に配置され、体積を縮小させることができるので、主に、モニタや携帯電話、ノート型パソコンに採用される中型、小型のディスプレイに使用される。
【０００５】
一方、バックライトユニットから供給される光は、拡散光であり、液晶パネルは、通過する直線偏光の偏光方向を変化させることによって光を通過または遮断するシャッタの機能を行うので、光の入射方向によって偏光方向の変化の程度が異なり、見る方向によってコントラスト比が変わる。位相差フィルムなどを利用してコントラスト比の低下を抑制した場合にも、視野角が１７０°である場合、正面から見たコントラスト比は、数千対１程度であるが、左右で８５°方向から見たコントラスト比は、１０：１程度である。結局、大きい視野角では、ディスプレイとしての品質が大きく低下してしまう。
【０００６】
図１は、従来のバックライトユニットの構造を示す断面図である。図面に示すように、従来のバックライトユニットは、線形の光源であるランプ１１と、ランプ１１を覆っているランプハウジング１２とが導光板１３の一側面に配置されている。導光板１３は、ランプ１１からの光を面光源に変えるための役割を行うものであって、一般的に導光板１３の下部面には、光を散乱させて均一な面光源にするために、凹凸やエッチングまたは印刷を通じて設けられた散乱パターン（図示せず）が形成される。導光板１３の下部には、光の漏れを防止するための反射板１４が配置されており、導光板１３の上部には、所望の視野角の確保のために、第１拡散フィルム１５、二枚のプリズムフィルム１６、１７、そして第２拡散フィルム１８が順次に配置されている。このとき、二枚のプリズムフィルム１６、１７は、その上部に三角形の断面を有する線形プリズム１６ａ、１７ａを複数個有しており、線形プリズム１６ａ、１７ａが垂直をなすように、二枚のプリズムフィルムが配置される。
【０００７】
このように、二枚のプリズムフィルムを使用することは、所望の視野角を確保するためのものであるが、プリズムフィルムの数が多くなるにつれて、製造コストが高くなり、全反射により光損失が多く発生してしまうという問題点がある。また、コリメーション（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）も、ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）が、通常５５°程度不足しているという問題点がある。
【０００８】
視野角を確保するための方法として、視野角補償フィルムを使用するか、またはＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）モードなどの多様な方法で、角度による液晶性能の低下を補償する液晶モードが使用される。しかしながら、これは、開口率の低下及び製作工程の増加をもたらし、製造コストが高くなってしまうという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、垂直出射光の量を増加させるバックライトユニット及びそれを採用したディスプレイ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するための本発明に係るバックライトユニットは、光源と、前記光源から入射される光を第１方向に対してコリメーティングさせて出射させる第１コリメーティングユニットと、前記第１コリメーティングユニットから出射した光を、前記第１方向と異なる第２方向に対してコリメーティングさせて出射させる第２コリメーティングユニットと、を備え、前記光源からの光を二つの方向（前記第１方向、前記第２方向）に対して順次にコリメーティングさせて出射させることを特徴とする。
【００１１】
また、前記目的を達成するための本発明に係るバックライトユニットは、第１光源と、前記第１光源からの光が入射される第１入光面、及び前記入射された光が出射される第１出光面を有するものであって、前記入射された光の水平角の分布された範囲を縮小させる方向にコリメーティングさせる第１導光板と、前記第１出光面から出射された光が入射される第２入光面と、及び前記入射された光が出射される第２出光面と、前記第２出光面に対して傾いた傾斜面、及び前記第２入光面に対して平行に形成されたサブ入光面が交互に配列されて形成された下部面とを備えるものであって、前記入射された光の垂直角の分布された範囲を縮小させる方向にコリメーティングさせる第２導光板と、前記第１出光面と前記第２入光面との間に配置されるものであって、前記第１出光面から出射された光の水平角の分布をシフトさせて前記第２入光面に入射させる第１プリズムシートと、前記サブ入光面に対向するように配置されたサブ出光面を有するサブ導光板と、前記サブ導光板に光を照射するサブ光源と、前記サブ導光板と前記サブ入光面との間に配置されるものであって、前記サブ導光板から出射された光の水平角の分布をシフトさせて前記サブ入光面に入射させるサブプリズムシートと、前記第２導光板の前記第２出光面側の上部に配置されるものであって、前記第２出光面から出射された光の垂直角の分布をシフトさせる第２プリズムシートと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、前記目的を達成するための本発明に係るディスプレイ装置は、前記バックライトユニットと、前記バックライトユニットから照射された光を拡散させて出射させる拡散板と、前記出射光を利用して映像を形成するディスプレイパネルと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように構成された本発明に係るバックライトユニット及びそれを採用したディスプレイ装置によれば、光源からの光を水平角方向及び垂直角方向に対して順次にコリメーティングさせることができるので、従来よりもさらに効率的にディスプレイパネルに垂直の光を提供することができる。
【００１４】
また、異方性フィルムを使用する場合、特定の偏光のみをコリメーティングさせることができるので、液晶パネルに別途の偏光フィルムが不要になり、レンズなどの光学素子を使用せず、部品間の整列が不要であり、生産性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】
【００１５】
以下、添付された図面を参照して、本発明の一実施形態に係るバックライトユニット及びそれを採用したディスプレイ装置を詳細に説明する。しかし、以下で例示される実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当業者に十分に説明するために提供されるものである。以下の図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を示し、図面上で各構成要素のサイズは、説明の明瞭性及び便宜のために誇張されて示されている。
【００１６】
図２は、本発明の一実施形態に係るバックライトユニット１００の構造を示す斜視図である。図２に示すように、バックライトユニット１００は、光源１１０、第１コリメーティングユニット１４６、及び第２コリメーティングユニット１５７を備える。
【００１７】
第１コリメーティングユニット１４６は、第１導光板１４０と第１プリズムシート１６０とを、第２コリメーティングユニット１５７は、第２導光板１５０と第２プリズムシート１７０とを備えて、光源１１０からの光をそれぞれ第１方向及び第２方向に対して順次にコリメーティングさせて出射させる。前記第１方向及び前記第２方向は、例えば、水平角の一定の方向、及び垂直角の一定の方向である。
【００１８】
出射光の方向は、水平角及び垂直角で表すことができるが、ここで、水平角は、出射光の第２出光面１５０ｂへの投影が第１出光面１４０ｂの法線となす角を意味し、垂直角は、出射光が第２出光面１５０ｂの法線となす角を意味する。図面で、水平角は、出射光のＸ−Ｙ平面への投影がＹ軸となす角であり、垂直角は、出射光がＺ軸となす角である。
【００１９】
第１コリメーティングユニット１４６は、第１導光板１４０及び第１プリズムシート１６０を備え、光源１１０からの光を、水平角の一定の方向にコリメーティング（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ）させるものである。第１導光板１４０は、光源１１０からの光が入射される第１入光面１４０ａと、前記入射された光が出射される第１出光面１４０ｂとを有し、光源１１０からの光を、水平角の分布が減少する方向にコリメーティングさせて出射させる。このために、第１導光板１４０は、光源１１０から離れるほど、第１出光面１４０ｂと、これに対向する面１４０ｃとの間の距離が短くなるくさび形状に形成されることができる。
【００２０】
第１プリズムシート１６０は、第１出光面１４０ｂと第２入光面１５０ａとの間に配置されている。第１プリズムシート１６０は、第１出光面１４０ｂを通じて出射された光の水平角の分布をシフトさせるものである。すなわち、第１出光面１４０ｂから出射された光の水平角の分布を０°に近い角になるようにシフトさせて、第２入光面１５０ａに入射させるためのものである。第１プリズムシート１６０は、例えば、第１出光面１４０ｂに向って突出したプリズムパターン１６０ａの形成されたシートから構成される。
【００２１】
第２コリメーティングユニット１５７は、第２導光板１５０及び第２プリズムシート１７０を備えて、第１コリメーティングユニット１４６から水平角の一定の方向にコリメーティングされて出射した光を、垂直角の一定の方向にコリメーティングさせるものである。
【００２２】
第２導光板１５０は、第１コリメーティングユニット１４６から出射された光が入射される第２入光面１５０ａと、前記入射された光が出射される第２出光面１５０ｂとを有し、前記入射された光を垂直角の分布が減少する方向にコリメーティングさせて出射させる。このために、第２導光板は、第２入光面１５０ａから離れるほど、第２出光面１５０ｂとこれに対向する面１５０ｃとの間の距離が短くなるくさび形状に形成されることができる。
【００２３】
第２プリズムシート１７０は、第２導光板１５０の上部に第２出光面１５０ｂと平行に配置されている。第２プリズムシート１７０は、第２出光面１５０ｂを通じて出射された光の垂直角の分布をシフトさせるものである。すなわち、第２出光面１５０ｂから出射された光の垂直角の分布を、０°に近い角になるようにシフトさせるためのものであり、例えば、第２出光面１５０ｂに向って突出したプリズムパターン１７０ａの形成されたシートから構成される。
【００２４】
第１導光板１４０及び第２導光板１５０は、入射光を透過させうる透明材質から構成され、例えば、透光率及び耐厚性の良好なプラスチック材料であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を使用することができる。また、第１プリズムシート１６０は、第２導光板１５０と一体的に製作されて配置されても良いし、または別個に製作されて配置されても良い。
【００２５】
第１導光板１４０の第１出光面１４０ｂに対向する面１４０ｃには、第１反射板１８０をさらに備えることができる。第１反射板１８０は、第１入光面１４０ａを通じて入射されて第１反射板１８０に到達した光を第１出光面１４０ｂ側に反射させる。また、第２導光板１５０の下部には、第２反射板１９０がさらに備えられうる。第２反射板１９０は、第２入光面１５０ａを通じて入射されて第２反射板１９０に到達した光を第２出光面１５０ｂ側に反射させる。
【００２６】
図３Ａ〜図３Ｄのそれぞれは、図２に示した実施形態で、光源からの光がガイドされる各ステップにおける光の分布を示すものである。実験に使用された第１導光板１４０は、第１出光面１４０ｂとこれに対向する面１４０ｃとがなす角が１°であるくさび形状であり、第２導光板１６０は、第２出光面１５０ｂとこれに対向する面１５０ｃとがなす角が１°であるくさび形状であり、第１プリズムシート１６０及び第２プリズムシート１７０に形成されたプリズムパターン１６０ａ、１７０ａの頂角が７０°の場合である。
【００２７】
図３Ａは第１出光面１４０ｂから出射される光の分布を示す図面であり、図３Ｂは第１プリズムシート１６０を通過して第２入光面１５０ａに入射する光の分布を示す図面である。
【００２８】
図３Ａに示すように、第１導光板１４０を通過した後の光の分布は、垂直角が−９０°から＋９０°の範囲と広い。一方、水平角の分布は、約９０°に近接した方向にコリメーティングされている。図３Ｂに示すように、前記分布を有する光は、第１プリズムシート１６０を通過した後、水平角が０°に近接した方向にシフトされている。水平角が０°である地点での光量は、最大値を表しており、この量が半分になる半値角が約±７°である。
【００２９】
図３Ｃ及び図３Ｄは、それぞれ第２出光面１５０ｂから出射された光の分布及び第２出光面１５０ｂから出射された後、第２プリズムシート１７０の出射面１７０ｂから出射された光の分布を示す図面である。
【００３０】
図３Ｃに示すように、第２導光板１５０を通過した後の光の分布は、水平角の分布にはほとんど変化はないが、垂直角の分布は、約９０°に近接した方向にコリメーティングされている。図３Ｄに示すように、前記分布を有する光が第２プリズムシート１７０を通過した後、垂直角が０°である方向、すなわち、出射面１７０ｂに垂直の方向にシフトされている。
【００３１】
このように、本発明に係るバックライトユニットは、光源１１０からの光を第１コリメーティングユニット１４６及び第２コリメーティングユニット１５７により水平角の成分及び垂直角の成分に対して順次にコリメーティングさせることによって、出射面１７０ｂと垂直の方向に出射される光を提供することができる。
【００３２】
図４は、本発明の他の実施形態に係る大型ディスプレイ用バックライトユニット２００を示す斜視図である。図面に示すように、バックライトユニット２００は、第１光源２１０及びサブ光源２１１と、第１光源２１０及びサブ光源２１１からの光が入射され、入射された光の水平角の分布を減少させる方向にコリメーティングさせて出射させる第１導光板２４０及びサブ導光板２４１と、第１導光板２４０及びサブ導光板２４１からの光を、垂直角の分布を減少させる方向にコリメーティングさせて上部に出射する第２導光板２５０とを備える。また、光の水平角の分布をシフトさせる第１プリズムシート２６０、サブプリズムシート２６１及び垂直角分布をシフトさせる第２プリズムシート２７０を備える。
【００３３】
ここで、水平角は、出射光の第２出光面２５０ｂへの投影が第１出光面２４０ｂの法線となす角を意味し、垂直角は、出射光が第２出光面２５０ｂの法線となす角を意味する。図面で、水平角は、出射光のＸ−Ｙ平面への投影がＹ軸となす角であり、垂直角は、出射光がＺ軸となす角である。
【００３４】
第１導光板２４０は、第１光源２１０からの光が入射される第１入光面２４０ａと、前記入射された光が出射される第１出光面２４０ｂとを備える。また、第１入光面２４０ａから離れるほど、第１出光面２４０ｂと、第１出光面２４０ｂに対向する面との間の距離が短くなるくさび形状に形成されている。
【００３５】
第２導光板２５０は、第１出光面２４０ｂに対向する第２入光面２５０ａを有し、第２入光面２５０ａを通じて第１出光面２４０ｂから出射された光が入射される。また、前記入射された光は、第２出光面２５０ｂを通じて出光される。第２導光板２５０の下面は、第２出光面２５０ｂに対して傾いた傾斜面２５０ｃと、第２入光面２５０ａと平行な第２サブ入光面２５０ｄとが交互に配列された形態になっている。前記下面は、例えば、その断面の形状が鋸歯形状で形成することができる。
【００３６】
サブ導光板２４１は、サブ光源２１１からの光が入射される第１サブ入光面２４１ａと、前記光が出射される第１サブ出光面２４１ｂとを備え、第２サブ入光面２５０ｄと平行に配置されている。また、第１サブ入光面２４１ａから離れるほど、第１サブ出光面２４１ｂと、第１サブ出光面２４１ｂに対向する面との間の距離が短くなるくさび形状で形成されている。サブ光源２１１は、第１サブ入光面２４１ａに光を照射するように配置される。
【００３７】
第１プリズムシート２６０は、第１出光面２４０ｂと第２入光面２５０ａとの間に第１出光面２４０ｂと平行に配置されている。第１プリズムシート２６０は、第１出光面２４０ｂから出射された光の水平角の分布をシフトさせるためのものであって、第１出光面２４０ｂに向って突出したプリズムパターンを有するシートから形成される。第１プリズムシート２６０は、第２導光板２５０と一体的に製作されて配置されても良いし、別個に製作されて配置されても良い。また、サブプリズムシート２６１は、サブ導光板２４１と第２サブ入光面２５０ｄとの間に、第２サブ入光面２５０ｄと平行に配置されている。サブプリズムシート２６１は、第１プリズムシート２６０と同様に、第１サブ出光面２４１ｂから出射された光の水平角の分布をシフトさせるためのものであって、例えば、第１サブ出光面２４１ｂに向って突出したプリズムパターンを有するシートから形成されている。
【００３８】
第２プリズムシート２７０は、第２出光面２５０ｂの上部に、第２出光面２５０ｂと平行に配置されている。第２出光面２５０ｂから出射される光の垂直角の分布をシフトさせて出射面２７０ｂに出射するためのものであって、例えば、第２出光面２５０ｂに向って突出したプリズムパターンを有するシートから形成されている。
【００３９】
第１導光板２４０及びサブ導光板２４１の側部には、光をそれぞれ第１出光面２４０ｂ及び第１サブ出光面２４１ｂ側に反射させる第１反射板２８０がさらに設けられ、傾斜面２５０ｃには、光を前記第２出光面２５０ｂ側に反射させる第２反射板２９０がさらに設けることができる。
【００４０】
このようなバックライトユニット２００は、前述のように、光を水平角方向及び垂直角方向にコリメーティングさせて出射させるので、効果的に垂直出射光の量を増加させる。また、大型ディスプレイに適した構造として、用途によってサブ導光板２４１、サブ光源２１１、及びサブプリズムシート２６１の数を適切に選択して製作されることができる。
【００４１】
図５は、本発明のさらに他の実施形態に係るバックライトユニット３００の構造を示す斜視図である。図５に示すように、バックライトユニット３００は、光源３１０と、第１コリメーティングユニット３４６と、第２コリメーティングユニット３５７とを備える。
【００４２】
第１コリメーティングユニット３４６は、光源からの光が入射される第１入光面３４０ａと、前記入射された光が出射される第１出光面３４０ｂとを有する第１導光板３４０、及び第１出光面３４０ｂ上に形成されて、第１出光面３４０ｂから出射された光を水平角が小さくなる方向にコリメーティングさせて出射させる第１微細構造層３６０を備える。
【００４３】
第２コリメーティングユニット３５７は、光源３１０からの光が入射される第２入光面３５０ａと、前記入射された光が出射される第２出光面３５０ｂとを有する第２導光板３５０、及び第２出光面３５０ｂ上に形成されて、第２出光面３５０ｂから出射された光を、垂直角が小さくなる方向にコリメーティングさせて出射させる第２微細構造層３７０を備える。
【００４４】
ここで、水平角は、出射光の第２出光面３５０ｂへの投影が第１出光面３４０ｂの法線となす角を意味し、垂直角は、出射光が第２出光面３５０ｂの法線となす角を意味する。図面で、水平角は、出射光のＸ−Ｙ平面への投影がＹ軸となす角であり、垂直角は、出射光がＺ軸となす角である。
【００４５】
第１導光板３４０は、第１出光面３４０ｂと、これに対向する面との間の距離が一定であるフラット型であり、第２導光板３５０も、第２出光面３５０ｂと、これに対向する面との間の距離が一定であるフラット型になっている。第１微細構造層３６０は、第１出光面３４０ｂの側部に、第１出光面３４０ｂと平行に配置されており、第２微細構造層３７０は、第２出光面３５０ｂの上部に、第２出光面３５０ｂと平行に配置されている。第１導光板３４０の側部及び第２導光板３５０の下部には、光をそれぞれ第１出光面３４０ｂ及び第２出光面３５０ｂ側に反射させる第１反射板３８０及び第２反射板３９０がさらに設けることができる。
【００４６】
図６Ａ及び図６Ｂは、図５に示す第１微細構造層３６０及び第２微細構造層３７０の構造を示す断面図であり、それぞれＸ−Ｙ平面及びＹ−Ｚ平面から示した。まず、図６Ａに示すように、第１微細構造層３６０は、凹状に形成された第１凹部３６２と、凸状に形成された第１凸部３６３とからなる第１出射ユニット３６５が反復配列されている第１パターン層３６７、及び第１パターン層３６７上に、第１パターン層３６７の屈折率よりも大きな屈折率を有する物質から形成された第１高屈折率層３６９を備える。
【００４７】
第１凹部３６２及び第１凸部３６３は連続的に形成されており、一の第１出射ユニット３６５と隣接する他の第１出射ユニット３６５との間には、第１平面部３６６が形成されている。具体的には、第１凹部３６２、第１凸部３６３、および第１平面部３６６が連続的に形成されている。
【００４８】
第１凹部３６２は、曲面及び平面からなるか、または少なくとも二つの平面からなることができる。光源３１０から照射された光は、第１入光面３４０ａを通じて第１導光板３４０に入射されて、全方向に放射される。このとき、下方に向う光は、第１反射板３８０で反射されて、第１出光面３４０ｂに向い、第１出光面３４０ｂに向う光は、第１パターン層３６７を屈折及び透過して第１高屈折率層３６９に入射する。このとき、第１導光板３４０及び第１パターン層３６７は、屈折率の同じ物質からなり、第１高屈折率層３６９は、第１パターン層３６７よりも屈折率の大きい物質から形成される。したがって、ほとんどの光は、第１パターン層３６７の上部に、臨界角よりも大きな角度で入射されて全反射され、第１高屈折率層３６９の上面に、垂直に近い角度で出射される。すなわち、第２入光面３５０ａに、その水平角の成分が０°に近接してコリメーティングされて入射する。
【００４９】
また、第１高屈折率層３６９を異方性物質から形成することも可能である。例えば、第１高屈折率層３６９をして、第１偏光の光Ｉ１に対しては、第１パターン層３６７及び第１導光板３４０と類似した屈折率を有するように形成し、第２偏光の光Ｉ２に対しては、それらの屈折率より大きな屈折率を有するように形成する。この場合、第１偏光の光Ｉ１は、第１パターン層３６７をそのまま通過し、第１高屈折率層３６９の上部で全反射されて戻るので、第２偏光の光Ｉ２のみがコリメーティングされる。異方性物質としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などが使用される。
【００５０】
次いで、図６Ｂに示すように、第２微細構造層３７０は、第１微細構造層３６０と同様に、第２凹部３７２及び第２凸部３７３からなる第２出射ユニット３７５が反復形成された第２パターン層３７７と、第２パターン層３７７上に形成されて、第２パターン層３７７の屈折率よりも大きな屈折率を有する第２高屈折率層３７９とを備える。第２出射ユニット３７５と、隣接する第２出射ユニットとの間には、第２平面部３７６が形成されている。第１微細構造層３６０によって水平角の成分が減少されるようにコリメーティングされ、第２入光面３５０ａに入射された光は、今度は、同じ原理によって垂直角の成分、すなわち、Ｚ軸となす角が小さくなるようにコリメーティングされて出射面３７０ｂに出射される。また、第２高屈折率層３７９を、第１偏光の光Ｉ１に対しては、第２パターン層３７７及び第２導光板３５０の屈折率と類似した屈折率を有するように形成し、第２偏光の光Ｉ２に対しては、それらの屈折率よりも大きな屈折率を有する異方性物質から形成する場合、特定の偏光の光のみをコリメーティングさせても良い。
【００５１】
このように、光源３１０から照射された光は、第１微細構造層３６０及び第２微細構造層３７０を通過する間に、それぞれ水平角の成分、垂直角の成分が減少する方向に順次にコリメーティングされて、出射面３７０ｂに対してほぼ垂直に出射される。
【００５２】
また、第１高屈折率層３６９及び第２高屈折率層３７９を異方性物質から形成する場合、第１偏光の光と第２偏光の光とを分離する。したがって、このようなバックライトユニットをＬＣＤに採用する場合には、全体的なＬＣＤの構造を単純化することができるようになる。すなわち、液晶パネルは、入射光の偏光特性に依存する素子であって、特定の偏光方向の光のみを利用するために、他の偏光方向の光を処理するための偏光フィルムが必要であるが、前記のように、特定の偏光の光のみを選択的にコリメーティングさせて出射させるので、特定の偏光方向の光のみを利用するための別途の偏光フィルムが不要となるという利点も有している。
【００５３】
図７は、本発明のさらに他の実施形態に係る導光板モジュールを備えたディスプレイ装置を示す図面である。本実施形態に係るＬＣＤは、バックライトユニット４００と、バックライトユニット４００から照射された光を拡散する拡散板５１０と、拡散板５１０から拡散された光を利用して映像を形成するディスプレイパネル５２０と、を備える。ディスプレイパネル５２０は、例えば、液晶パネルである。バックライトユニット４００は、図面上には、図２の実施形態のバックライトユニット（図２の参照符号１００）と示されているが、図４または図５のバックライトユニット（図４の参照符号２００、図５の参照符号３００）が採用されても良い。バックライトユニット４００の構成及び作用は、前述の通りであるので、重複記載を避けるため詳細な説明は省略する。
【００５４】
バックライトユニット４００から垂直出射された光は、拡散板５１０により拡散され、再びディスプレイパネル５２０を通過することによって画像を形成する。このようなディスプレイ装置は、ディスプレイパネル５２０に光が垂直に入射されるので、コントラスト比のようなディスプレイ特性が改善されることができる。
【００５５】
以上、本発明を添付した図面を参照しつつ、種々の実施形態について説明したが、これは本発明を単に例示したものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に基づき決定されなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、バックライトユニット及びこれを採用したディスプレイ装置に関連した技術分野に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来のバックライトユニットを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るバックライトユニットを示す斜視図である。
【図３Ａ】図２の実施形態において、光源からの光がガイドされる各ステップで光の分布を示す図面である。
【図３Ｂ】図２の実施形態において、光源からの光がガイドされる各ステップで光の分布を示す図面である。
【図３Ｃ】図２の実施形態において、光源からの光がガイドされる各ステップで光の分布を示す図面である。
【図３Ｄ】図２の実施形態において、光源からの光がガイドされる各ステップで光の分布を示す図面である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るバックライトユニットを示す斜視図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態に係るバックライトユニットを示す斜視図である。
【図６Ａ】図５の実施形態に係るバックライトユニットを示す断面図である。
【図６Ｂ】図５の実施形態に係るバックライトユニットを他の断面から示す断面図である。
【図７】図２、図４、または図５のバックライトを用いたディスプレイ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００    バックライトユニット、
１１０    光源、
１４０    第１導光板、
１４０ａ    第１入光面、
１４０ｂ    第１出光面、
１４０ｃ    第１出光面に対向する面、
１４６    第１コリメーティングユニット、
１５０    第２導光板、
１５０ａ    第２入光面、
１５０ｂ    第２出光面、
１５０ｃ    第２出光面に対向する面、
１５７    第２コリメーティングユニット、
１６０    第１プリズムシート、
１６０ａ    プリズムパターン、
１７０    第２プリズムシート、
１７０ａプリズムパターン、
１７０ｂ    出射面、
１８０    第１反射板、
１９０    第２反射板。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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