(57)【要約】【課題】コリメーティング導光板、拡散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】偏光板と、偏光板の一面に空気層を媒介せずに一体に設けられた拡散板とを備える拡散ユニットであり、偏光板と拡散板とを一体型に形成して解像度を向上させ、視野角を広く確保し、コリメーティングされた光を利用して、液晶のグレイスケール反転を除去し、カラーシフト緩和で画質を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光板と、
前記偏光板の一面に空気層を媒介せずに一体に設けられた拡散板と、
を備えることを特徴とする拡散ユニット。
【請求項２】
前記拡散板は、バインダーにビードが一部露出されるように混合されて前記偏光板にコーティングされたことを特徴とする請求項１に記載の拡散ユニット。
【請求項３】
前記拡散板は、バインダーの内部にビードが含まれる形態に混合されて前記偏光板にコーティングされたことを特徴とする請求項１に記載の拡散ユニット。
【請求項４】
前記偏光板は、第１及び第２ＴＡＣ（Ｔｒｉ−Ａｃｅｔｙｌ−Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）層と、前記第１及び第２ＴＡＣ層の間に設けられたＰＶＡ層とを備え、前記拡散板は、前記第２ＴＡＣ層とＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）層との間に接着層として形成されたことを特徴とする請求項１に記載の拡散ユニット。
【請求項５】
第１ＴＡＣ層と、
前記第１ＴＡＣ層上に備えられた第２ＴＡＣ層と、
前記第１及び第２ＴＡＣ層の間に備えられたＰＶＡ層と、
前記第２ＴＡＣ層の内部に混合されたビードと、
を備えることを特徴とする拡散ユニット。
【請求項６】
前記ビードは、サブ画素の幅より小さいことを特徴とする請求項５に記載の拡散ユニット。
【請求項７】
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のうち、所定の偏光の光を透過させる第１偏光板と、
前記第１偏光板を通過した光を利用して画像を形成する液晶層と、
前記液晶層を透過した光のうち、所定波長の光を透過させるカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの上部に設けられたものであって、第２偏光板と前記第２偏光板との上面に空気層を媒介せずに一体に設けられた拡散板とを有する拡散ユニットと、
を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
【請求項８】
前記拡散板は、バインダーにビードが一部露出されるように混合されて、前記偏光板にコーティングされたことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
【請求項９】
前記拡散板は、バインダーの内部にビードが含まれる形態に混合されて、前記偏光板にコーティングされたことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記偏光板は、第１及び第２ＴＡＣ層と、前記第１及び第２ＴＡＣ層の間に設けられたＰＶＡ層とを備え、前記拡散板は、前記第２ＴＡＣ層とＰＶＡ層との間に接着層として形成されたことを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記ビードは、サブ画素の幅より小さいことを特徴とする請求項１０に記載のディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記カラーフィルタと第２偏光板との間に透明基板がさらに設けられ、前記透明基板から前記拡散板までの全体厚さをｄ、サブ画素の幅をＰｓ、前記透明基板に進行する光の輝度半値入射角をθ’とするとき、前記ｄは、
【数１】
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を満足する範囲を有することを特徴とする請求項８に記載のディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記バックライトユニットは、光源と導光板とを備え、前記導光板から出射した光の輝度半値幅角度が±１５°範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記導光板は、下面に前記光源から照射した光の光軸に対して平行方向に配列された第１プリズムと、上面に前記第１プリズムと直交する方向に配列された第２プリズムとを備えることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記導光板は、下面に前記光源から照射された光の光軸に対して垂直方向に配列された第１プリズムと、上面に前記第１プリズムと直交する方向に配列された第２プリズムとを備えることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置。
【請求項１６】
下面に光源から照射された光の光軸に対して垂直方向に配列された第１プリズムと、
上面に前記第１プリズムと直交する方向に配列された第２プリズムと、
を備えて入射光をコリメーティングすることを特徴とする導光板。
【請求項１７】
前記第２プリズムは、光源と近い側の第１傾斜面と、これに対向する第２傾斜面とを有し、第１傾斜面の傾斜角度が５°以下、第２傾斜面の傾斜角度が４０°以上であることを特徴とする請求項１６に記載の導光板。
【請求項１８】
下面に光源から照射された光の光軸に対して平行方向に配列された第１プリズムと、
上面に前記第１プリズムと直交する方向に配列された第２プリズムと、
を備えて入射光をコリメーティングすることを特徴とする導光板。
【請求項１９】
前記第１プリズムは、光源と近い側の第１傾斜面と、これに対向する第２傾斜面とを有し、第１傾斜面の傾斜角度が５°以下、第２傾斜面の傾斜角度が４０°以上であることを特徴とする請求項１８に記載の導光板。
【請求項２０】
前記導光板から出射した光の輝度半値幅角度が±１５°範囲内にあることを特徴とする請求項１８に記載の導光板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過率、視野角及び解像度を向上させたコリメーティング導光板、拡散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】
最近、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ＰＭＰ（Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｐｌａｙｅｒ）、ＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）、ノート型パソコンなど携帯機器の普及が拡大するにつれて、低電力、優れた野外での視認性を満足させるディスプレイが要求されている。このような携帯機器または一般ディスプレイ装置では、液晶パネルを採用して画像を表示するが、液晶パネルを利用する場合、画面の正面と上下左右の傾斜方向とに通過する光路の差によって、視野角が狭くなる問題点がある。このような問題点を解決するために、補償フィルムを使用して視野角を広げているが、傾斜方向での階調反転及び色反転などの問題が依然として残る。
【０００３】
例えば、従来技術として、導光板から出光したビームをプリズムにコリメーティングする構造が知られている。しかしながら、プリズムにコリメーティングする場合、プリズム自体の構造的な限界のため、コリメーション程度に限界があり、それにより、解像度にも問題が発生する。また、視野角を確保するために、拡散板を設けているが、このような拡散板は液晶パネルの上部偏光板の上部に別途に設けられ、拡散板と上部偏光板との間に空気層を備えている。このような構成とした場合、光が拡散板と上部偏光板とを通過するとき、空気層がもう１つの界面として作用して透過率が低下し、外部からの光が拡散板及び空気層で反射されて外部光に対して視認性が低下する１つの要因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したような問題点を解決するために、本発明は、透過率及び解像度を向上させた拡散ユニット及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、視野角を拡大し、階調反転及び色反転の問題が改善された拡散ユニット及びディスプレイ装置を提供することを目的とする。
また、光をコリメーティングさせて液晶パネルに入射することによって、傾斜入射角に対する位相差の発生問題を減少させた導光板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】
【０００５】
前述の目的を達成するために、本発明は、偏光板と、前記偏光板の一面に空気層を媒介せずに一体に設けられた拡散板とを備える拡散ユニットを提供する。
前記拡散板は、バインダーにビードが一部露出されるように混合されて、前記偏光板にコーティングされることが好ましい。
前記拡散板は、バインダーの内部にビードが含まれる形態に混合されて、前記偏光板にコーティングされることが好ましい。
【０００６】
前記偏光板は、第１及び第２ＴＡＣ層と、前記第１及び第２ＴＡＣ層の間に設けられたＰＶＡ層とを備え、前記拡散板は、前記第２ＴＡＣ層にビードを混合して形成することができる。
前記偏光板は、第１及び第２ＴＡＣ層と、前記第１及び第２ＴＡＣ層の間に設けられたＰＶＡ層とを備え、前記拡散板は、前記第２ＴＡＣ層とＰＶＡ層との間に拡散粘着層状に設けることができる。
【０００７】
前記ビードは、サブ画素の幅より小さく構成することができる。
前記目的を達成するために、本発明は、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のうち、所定偏光の光を透過させる第１偏光板と、前記第１偏光板を通過した光を利用して画像を形成する液晶層と、前記液晶層を透過した光のうち、所定波長の光を透過させるカラーフィルタと、前記カラーフィルタの上部に設けられたものであって、第２偏光板と前記第２偏光板の上面に空気層を媒介せずに一体に設けられた拡散板とを有する拡散ユニットとを備えるディスプレイ装置を提供する。
【０００８】
前記カラーフィルタと第２偏光板との間に透明基板がさらに設けられ、前記透明基板から前記拡散板までの全体厚さをｄ、サブ画素の幅をＰｓ、前記透明基板の内部に進行する光の輝度半値入射角をθ’とするとき、前記ｄは、次の式を満足する範囲を有することが好ましい。
【０００９】
【数１】
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【００１０】
前記目的を達成するために、本発明による導光板は、下面に光源から照射された光の光軸に対して垂直方向に配列された第１プリズムと、上面に前記第１プリズムと直交する方向に配列された第２プリズムとを備えて入射光をコリメーティングすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による拡散ユニット及びこれを採用したディスプレイ装置は、拡散板を偏光板に一体に形成することによって、解像度を向上し、視野角を広く確保する。そして、コリメーティングされた光を利用して液晶のグレイスケールの反転を除去し、カラーシフトの緩和によって画質を向上させる。拡散板一体型偏光板を利用して、液晶パネルの薄型化及び低コスト化を可能にし、また、外光に対して反射影響を減らせ、野外での色再現性など、野外視認性を改善しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の一実施例によるディスプレイ装置は、図１に示すように、光を照射するバックライトユニット１０と、バックライトユニット１０から照明された光を利用して画像を形成するための液晶層３５と、液晶層３５の下部に位置する第１偏光板３１と、液晶層３５の上部に位置した拡散ユニット５０とを備える。
【００１３】
拡散ユニット５０は、液晶層３５の上部に設けられた第２偏光板５２と、第２偏光板５２の一面に空気層を媒介せずに第２偏光板５２と一体に設けられた拡散板５５とを備える。拡散板５５は、第２偏光板５２の表面に光を拡散するためのビードが含まれたバインダーをコーティングして形成される。本発明では、第２偏光板５２と拡散板５５とを一体型に形成して、第２偏光板５２と拡散板５５との間に界面をなくすことによって、界面による反射光量を減らす。また、本発明は、液晶層３５の上部から拡散板５５までの厚さとディスプレイ装置の解像度との相関関係を求め、この厚さを本発明による拡散ユニットを通じて減らすことによって解像度を向上する。厚さと解像度との相関関係については後述する。
【００１４】
携帯用端末機または一般ディスプレイ装置に使われる受光型平板ディスプレイの一種である液晶表示装置は、それ自身に発光する機能がないため、別途の照明光源が要求される。液晶パネルを利用したディスプレイ装置は、照明光に対する画素ごとの透過率を調節して画像を形成する。このような照明光源として、液晶パネルの背面には、光を照明するバックライトユニット１０が設置される。
【００１５】
バックライトユニット１０は、光源の配置形態によって直下型と側光型とに分類される。直下型は、液晶パネルの直下に設置されたランプが光を液晶パネルに直接照射する方式であり、側光型は、導光板を通じて光を液晶パネルに照射する方式である。本発明によるディスプレイ装置は、直下型と側光型との双方に適用可能であり、図１では、側光型バックライトユニットの例を示す。バックライトユニット１０は、光源１３とこの光源１３からの光を液晶層３５に向けて案内する導光板１５とを備える。光源１３としては、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）のような点光源またはＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ）のような線光源が使われる。導光板１５は、光を大きい傾斜角度で出射し光効率を向上させるために、導光板１５の上面及び下面のうち少なくとも一面にプリズム１７を形成しうる。
【００１６】
導光板１５の上部には、逆プリズムシート２０が設けられており、導光板１５から出射する光を画面の正面に案内する。逆プリズムシート２０の下面には、プリズム２２が形成されている。
逆プリズムシート２０の上部には、第１偏光板３１、第１透明基板３３、液晶層３５が配置される。液晶層３５の上部には、液晶層３５を通過した光のうち、所定波長のカラー光を通過させるカラーフィルタ３７が設けられる。液晶層３５は、画素ごとに透過量を調節して階調を表現し、カラーフィルタ３７は、それぞれ異なるカラー光を透過させる複数のサブ画素を通じてカラーを表示する。
【００１７】
カラーフィルタ３７の上部には、第２透明基板４０が設けられ、第２透明基板４０上に、第２偏光板５２と拡散板５５とが一体に形成された拡散ユニット５０が配置される。拡散板５５は、第２偏光板５２上に空気層が媒介せずに密着した状態で配置される。
第２偏光板５２に拡散板５５を一体に製作する方法には、多様な方法がありうる。例えば、図２Ａに示したように、シリカ、ＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＳ（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）のような無機物または有機物からなるビード８３をバインダー８２に混合して、偏光板８１の表面にコーティングし、熱またはＵＶなどの光を照射して硬化させて拡散ユニット８０を製作しうる。このとき、ビード８３は、バインダー８２の表面にランダムな高さ分布を有し、ビード８３は、同じサイズ（直径）または異なるサイズを有するものを混合して使用しうる。ビードサイズ（直径）は、画質の解像度の低下を防止するために、サブ画素の幅よりは小さいことが好ましい。
【００１８】
また、他の方式としては、図２Ｂに示したように、ビード８７がバインダー８６の内部に含まれる形態に混合して偏光板８５の表面にコーティングし、熱またはＵＶなどの光を照射して硬化させることによって拡散ユニット８０を製作しうる。または、図２Ｃに示したように、ビード９３がバインダー９２の内部に含まれる形態に混合されており、バインダー９２が接着力のある物質でもって構成されて、偏光板９１の表面に接着する方式で拡散ユニット９０を具現することができる。
【００１９】
または、図２Ｄに示したように、偏光板は、例えば、第１及び第２ＴＡＣ（Ｔｒｉ−Ａｃｅｔｙｌ−Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）基板９６，９８と、その間に設けられたＰＶＡ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  Ａｌｃｏｈｏｌ）層９７とを備え、第２ＴＡＣ基板９８の製造工程で、液体状態のＴＡＣにビード９９を混合して製造する方式で拡散ユニット９５を製作することができる。または、図２Ｅに示したように、第１及び第２ＴＡＣ基板７１，７４を備え、第２ＴＡＣ基板７４とＰＶＡ層７２との間に、接着力のあるバインダーにビードが内部に含まれる形態に混合されて構成された拡散粘着層７３を配置して、拡散ユニットを製作することができる。この場合、第２ＴＡＣ基板７４とＰＶＡ層７２とを拡散粘着層７３を利用して接合することができる。
【００２０】
図１では、バインダーにビードを混合して偏光板５２にコーティングした拡散板５５を設けた拡散ユニット５０を備えるディスプレイ装置を示す。
図３は、拡散ユニット６０を図２Ｂまたは図２Ｃに示した例のように、バインダーの内部にビードが含まれるボリュームスカッタリングタイプに形成した例を示す図面である。拡散ユニット６０の上部には、外光が反射されて視認性が低下することを防止するために、反射防止層７０がさらに配置される。
【００２１】
本発明によるディスプレイ装置の動作を説明すれば、次の通りである。光源１３から出射する光のうち、導光板１５で全反射条件を満足する光は、導光板の内部で反射されて進行し、全反射条件を満足しない光は、導光板１５の外部に出射して液晶層３５を照明する。導光板１５の上面及び下面のうち少なくとも一面にプリズム１７が形成されており、このプリズム１７は、光の出射角範囲を小さくしてコリメーティングさせる役割を行う。すなわち、プリズム１７で反射される光は、大きい傾斜角度で出射する。次いで、コリメーティングされた光が逆プリズムシート２０を通じて液晶層３５に対して垂直入射するように進行する。
【００２２】
第１偏光板３１で一偏光の光が透過されて液晶層３５に入射し、液晶層３５では、第１及び第２透明基板３３，４０を通じて印加される電圧の大きさによって、光の透過率を調節する。液晶層３５は、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）液晶、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）液晶、またはＥＣＢ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）液晶で構成される。液晶層３５では画素ごとに入力された信号によって透過率が調節された光を透過し、カラーフィルタ３７でサブ画素別に該当するカラー光を透過する。そして、拡散ユニット５０，６０で所定偏光の光を透過して拡散させることによって、広い視野角を確保しうる。
【００２３】
本発明で、偏光板と拡散板とを一体型に形成することは、偏光板と拡散板との界面を減らし、外部からの光が反射される光量を減少させることによって、外部視認性を高めるためである。また、他の理由としては、ディスプレイ装置の解像度を高めるためである。解像度が低下することは、光が液晶層を透過して特定カラーのサブ画素を透過した光が拡散板で拡散するとき、隣接した同じカラーのサブ画素から出射する光と重畳されて画像を識別できなくなるためである。したがって、解像度は、光がカラーフィルタを通過した後、第２透明基板、偏光板、拡散板を進行した光の水平移動距離と密接な関係があるということが分かる。図４は、第２透明基板、偏光板、拡散板の全体厚さと、光がこれらの板を通過しつつ移動した水平距離との関係を求めるために、第１透明基板３３から拡散ユニット５０までの層構造での光路を概略的に示す図面である。液晶層の厚さは、実際のディスプレイ装置で数μｍに過ぎず、光路に及ぼす影響が微小であるので、省略する。カラーフィルタ３７は、例えば、第１〜第３サブ画素ｓｐｘ１，ｓｐｘ２，ｓｐｘ３を含む画素ｐｘが反復されて配列され、第１〜第３サブ画素ｓｐｘ１，ｓｐｘ２，ｓｐｘ３は、異なるカラー光を透過させる。各サブ画素の間には、ブラックマトリックスｂが設けられている。ここで、第２透明基板４０の厚さをｄｇ、第２偏光板５２の厚さをｄｐ、拡散板５５の厚さをｄｓ、画素の幅をＰ、サブ画素の幅をＰｓとする。光Ｉが第１透明基板３３を通じて進むとき、第１透明基板３３に入射する光の輝度半値入射角をθ、カラーフィルタ３７または第２透明基板４０に入射する光の輝度半値入射角をθ’、第２透明基板４０と拡散ユニット５０との全体厚さをｄとする。隣接する同じカラーのためのサブ画素を通過した光を区分するためには、光の水平移動距離ＬがＬ＜１.５Ｐｓを満足せねばならない。移動距離Ｌが１.５Ｐｓより大きければ、同じカラーのサブ画素を通過した光が重畳して、それぞれのサブ画素を通過する光量と同一または大きくなる領域が存在するので、それぞれのサブ画素が区別できなくなる。ここで、Ｌ＝ｄｔａｎθ’であるので、第２透明基板４０から拡散ユニット５０までの厚さｄは、次の条件を満足せねばならない。
【００２４】
【数２】
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【００２５】
第２ガラス基板４０、第２偏光板５２及び拡散板５５の平均屈折率をｎとすれば、バックライトユニットから第１透明基板３５への輝度半値入射角θと屈折角θ’とは、ｎｓｉｎθ’＝ｓｉｎθの関係を有する。ここでは、拡散ユニット及び透明基板の平均屈折率を１.５と仮定し、θ＝１０°と仮定すれば、θ’がほぼ６.６°である。そして、例えば、画素サイズＰ＝１２３μｍ、サブ画素サイズＰｓ＝４１μｍであるとき、数式１によれば、ｄ＜５３０μｍである。拡散ユニット５０の厚さを２３０μｍ（ｄｐ＝２００μｍ、ｄｓ＝３０μｍ）とすれば、第２透明基板４０の厚さｄｇは、３００μｍ以下とならねばならない。本発明では、拡散ユニット５０，６０を偏光板と拡散板との間に空気層を媒介せずに構成するので、拡散ユニットの厚さを薄くすることができる。したがって、透明基板及び拡散ユニットの全体厚さが数式１を満足させるとき、拡散ユニットの厚さが薄くなるほど、透明ガラスの厚さに対する選択の幅が広くなる。透明ガラスを薄く製作し難く、コストも高くなる。したがって、本発明では、数式１を満足させる範囲内で、可能な限り透明ガラスの厚さを厚くすることが製造コストの低減側面で有利である。
【００２６】
図５は、サブ画素に対する解像度をグラフで示した図面であって、横軸は、光の水平移動距離を表し、縦軸は、正規化された光の輝度を表す、透明基板厚さが０.１ｍｍである時には、隣接サブ画素を区別しうるが、透明基板の厚さが０.４ｍｍである時には、区別できない。これは、透明基板の厚さが０.４ｍｍである時には、数式１の条件を満足しないためである。
【００２７】
図６Ａ及び図６Ｂは、従来のＴＮ型ＬＣＤ及び透明基板の厚さが１００μｍであるとき、本発明のコリメーションＬＣＤのグレイスケール反転程度を比較したグラフである。すなわち、ブラック、ホワイト及びグレイスケールの輝度角分布を測定して、階調間における輝度反転の程度を定量的に比較したものである。図６Ａに示すように、従来のＴＮ型ＬＣＤの場合、上下方向の階調反転が激しいが、±３０°で階調反転が発生していることを示している。（−）高度角では、ホワイト付近の階調で反転がおき、（＋）高度角では、ブラック付近の階調で反転が多く発生する。一方、図６Ｂに示すように、本発明のディスプレイ装置では、上下左右±８０°まで階調反転がほとんど起きず、鮮明な画像を具現しうるということが分かる。
【００２８】
図７Ａ及び図７Ｂは、従来のＴＮ型ＬＣＤ及び本発明のコリメーションＬＣＤで特定画像の特定測定地点に対する色座標グラフで、角度別カラーシフトを比較したグラフである。図７Ａを参照すれば、カラーシフトがΔｘ＝０.０８、Δｙ＝０.２１であるが、一方、図７Ｂを参照すると、Δｘ＝０.０５、Δｙ＝０.０８程度、既存のＴＮ型ＬＣＤに比べてカラーシフトが緩和されたことがわかる。
【００２９】
図８は、本発明に使われるバックライトユニット１００の一例を示す図面であって、光源１０１，１０２と、ライトガイドバー１０５、導光板１１０を備える。光源１０１，１０２としては、ＬＥＤのような点光源が使われ、ライトガイドバー１０５は、光源１０１，１０２から出射された光をコリメーティングさせて点光源を線光源に変換する役割を行う。光源１０１，１０２は、ライトガイドバー１０５の両側に設けられるか、または何れか一側に設けられる。ライトガイドバー１０５は、光をコリメーティングさせるためにプリズム１０７を備える。導光板１１０は、下面にプリズム１１３を備える。プリズム１１３は、ライトガイドバー１０５から出射した光が導光板に入射して進行する際に、導光板の長手方向の光軸方向に対して垂直方向に配列されている。
【００３０】
図９Ａ及び図９Ｂは、導光板２１０の一側に光源２００が設けられた例を示す図面であって、光源２００は、ＬＥＤのような点光源で構成され、複数の光源が一定の間隔に配列されている。導光板２１０は、下面に光源２００から出射した光の光軸方向に対して平行した方向に配列された第１プリズム２１２を備え、上面に第１プリズム２１２と直交する方向に配列された第２プリズム２１５を備える。第１プリズム２１２は、導光板を進む光の光源配置方向、すなわち、導光板の幅方向（ｘ方向）に対してコリメーティングの役割を行い、第２プリズム２１５は、導光板の長手方向の光軸方向（ｙ方向）に対してコリメーティングする役割をそれぞれ行う。図９Ｂに示すように、第２プリズム２１５は、第１及び第２プリズム面２１５ａ，２１５ｂを備える。ここで、導光板２１０の水平面に対して第１プリズム面２１５ａの傾斜角度をαとし、第２プリズム面２１５ｂの傾斜角度をβとする。第１プリズム２１２は、プリズム角を一定に維持し、第２プリズム２１５は、導光板の入光部から対光部まで均一な輝度を達成するために、位置別にα、βの大きさを異ならせて形成しうる。例えば、αは、入光部から対光部へ行くほど大きくし、βは、入光部から対光部へ行くほど小さく構成しうる。例示的に、第１プリズム２１２の角度による影響を調べるために、α＝２°、β＝４５°であり、第１プリズム２１２のプリズム角がそれぞれ１８０°（平面）、１５０°、１２０°、９０°であるとき、出射量とコリメーション程度とを求めれば、プリズム角が１５０°であるとき、コリメーションが最も良く現れた。
【００３１】
次いで、図１０Ａに示すように、複数の光源２５０が設けられ、光源２５０から照射された光をコリメーティングさせるための導光板２６０が設けられる。導光板２６０は、下面に光源２５０から照射された光の光軸方向に対して垂直方向に配列された第１プリズム２６２と、光軸方向に対して平行方向に配列された第２プリズム２６５とを備える。図１０Ｂに示すように、第１プリズム２６２は、第１及び第２プリズム面２６２ａ，２６２ｂを備え、導光板２６０の水平面に対して第１プリズム面２６２ａの傾斜角度をα’とし、第２プリズム面２６２ｂの傾斜角度をβ’とする。第２プリズム２６５は、プリズム角を一定に維持し、第１プリズム２６２は、位置別にα’、β’の大きさを異ならせて形成しうる。例示的に、第２プリズム２６５の角度による影響を調べるために、α’＝２°、β’＝４５°であり、第２プリズム２６５のプリズム角がそれぞれ１８０°（平面）、１５０°、１２０°、９０°であるとき、出射量とコリメーション程度とを求めた。その結果、プリズム角が９０°であるとき、コリメーションが最も良く現れた。
【００３２】
本発明による導光板によってコリメーティングされた光は、輝度半値幅角度が±１５°の範囲内にあるように設計が可能である。このような角度にコリメーティングされた光は、導光板の長手方向に対して大きい傾斜角度で出射するので、商用に用いられる既存の逆プリズムシートを利用して正面方向に光路を容易に変更しうる。
一方、本発明によるディスプレイ装置は、側光型バックライトユニットだけでなく、直下型バックライトユニットにも適用可能であり、図１１及び図１２は、直下型バックライトユニットを設けた例を示す図面である。
【００３３】
図１１は、本出願人が出願した米国特許出願１１／８３０,１６５号に開示されたバックライトユニットを示す図面である。図１１に示すように、本実施例のバックライトユニット３００は、複数の線光源３０１と、線光源３０１から照射される光をコリメーティングして面照明する導光ユニット３２０と、反射部材３０８とを備える。導光ユニット３２０は、線光源３０１が受け入れる導光本体３２１と、逆プリズムシート３２３と、正プリズムシート３２５とを備える。
【００３４】
導光本体３２１と逆プリズムシート３２３とは一体に形成される。すなわち、導光本体３２１の屈折面３３２は、逆プリズムシート３２３のパターンに対して相補的形状になされ、導光本体３２１と逆プリズムシート３２３とは、相互に噛み合って密着している。このように、導光本体３２１に逆プリズムシート３２３が密着結合された構造は、例えば、導光本体３２１の屈折面３２２に線形正プリズムパターンを先に形成した後、ダイレクトモールディング工程で逆プリズムシート３２３を形成することによって実現することができる。このとき、導光本体３２１から逆プリズムシート３２３に光を透過するとき、光が全反射されることを防止するために、逆プリズムシート３２３の屈折率は、導光本体３２３の屈折率より高いことが望ましい。
【００３５】
本実施例のように、導光本体３２１と逆プリズムシート３２３とが一体に形成することによって、導光本体３２１の屈折面３２２で透過される光が全反射されることを防止しうる。さらに、組立てられる部品の個数を減らしてバックライトユニットの組立工程をさらに簡単にしうる。
次いで、図１２は、本出願人が出願した米国特許出願１１／９２４,７８５号に開示されたバックライトユニットを、本発明によるディスプレイ装置に適用した例を示す図面である。図１２に示すように、本実施例のバックライトユニット４００は、光源４０５と、コリメータ４２０とを備える。光源４０５の周りには、光源４０５から出射した光を反射させてパネル側に送るための反射器４１０をさらに備えている。
【００３６】
コリメータ４２０は、接合された第１板状部材４２１と第２板状部材４２２とを備える。コリメータ４２０は、多数の透光領域４２３と、これらの間の非透光領域４２４とを有する。透光領域４２３は、第１板状部材４２１の第１透光領域４２３ａ及び第２板状部材４２２の第２透光領域４２３ｂを備える。第１透光領域４２３ａ及び第２透光領域４２３ｂの内面は、反射面４２３ａ’,４２３ｂ’をなす。非透光領域４２４は、入射した光を再び光源４０５または反射器４１０側に反射するように、別途のミラーまたはミラー構造を有しうる。
【００３７】
第１透光領域４２３ａと第２透光領域４２３ｂとは、光進行方向に次第に拡大する構造を有し、したがって、第１透光領域４２３ａ及び第２透光領域４２３ｂの内面、すなわち、反射面４２３ａ’,４２３ｂ’は、光出射側に向かって傾いている。したがって、第１透光領域４２３ａを通じて入射する光のうち、比較的入射角が小さい光は、第２透光領域４２３ｂを通じて直接出射し、入射角が大きい一部の光は、第１透光領域４２３ａ、第２透光領域４２３ｂ、反射面４２３ａ’,４２３ｂ’に一回またはそれ以上反射された後に出射する。ある入射角の光は、第１透光領域４２３ａの反射面で複数回反射した後、第２透光領域４２３ｂを通じて出射する。
【００３８】
前述のような構造によれば、コリメータ４２０から出射する光は、それに入射する光に比べて狭い角度範囲に出射して液晶パネルに入射する。透光領域と非透光領域との設計は、多様になされるということは明白である。
図１１及び図１２に示された構造で、偏光板一体型拡散ユニット６０は、図３を参照して説明した通りであるので、ここでは、詳細な説明を省略する。
【００３９】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、それぞれ従来のように拡散板と偏光板とを別途に製作した場合及び一体に製作した場合、野外光に対する明暗比（ＣＲ：Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｒａｔｉｏ）及び色再現性（ＣＧ：Ｃｏｌｏｒ  Ｇａｍｕｔ）を比較して示す図面である。液晶ディスプレイ装置は、暗室で５００：１に近い明暗比を有するとしても、実際に外光に露出されると、外光によって表面で反射する光量が増加して明暗比が低下し、白色光の外光が表面に反射しつつ、カラーフィルタを通過したカラー光と混色されて、ＲＧＢ色座標が狭くなってＣＧが狭くなる。図１３Ａに示すように、偏光板一体型拡散ユニットが、偏光板分離型に比べて、外光でのＣＲ低下比率が小さい。また、図１３Ｂに示すように、一体型拡散ユニットが、偏光板分離型に比べて、外光でのＣＧ低下比率が小さい。
【００４０】
これは、拡散板を偏光板と分離して備える場合、拡散板と偏光板との間に空気層が形成され、結果的に、外光による反射界面数が増加して外光の反射率が上昇して、偏光板一体型拡散ユニットに比べて、視認性が低下することを示す。
本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、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、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施例によるディスプレイ装置の断面図である。
【図２Ａ】本発明による拡散ユニットの実施例を示す図面である。
【図２Ｂ】本発明による拡散ユニットの実施例を示す図面である。
【図２Ｃ】本発明による拡散ユニットの実施例を示す図面である。
【図２Ｄ】本発明による拡散ユニットの実施例を示す図面である。
【図２Ｅ】本発明による拡散ユニットの実施例を示す図面である。
【図３】本発明の第２実施例によるディスプレイ装置の断面図である。
【図４】本発明によるディスプレイ装置で、上部透明基板及び拡散ユニットの全体厚さと解像度との関係式を導出するための光路概念図を示す図面である。
【図５】従来のディスプレイ装置及び本発明によるディスプレイ装置で、上部透明基板の厚さによって画像の解像度を示す図面である。
【図６Ａ】従来のディスプレイ装置で、グレイスケール反転が発生することを示す図面である。
【図６Ｂ】本発明によるディスプレイ装置で、グレイスケール反転が除去されたことを示す図面である。
【図７Ａ】従来のディスプレイ装置での画像に対する色座標上のカラーシフトを示す図面である。
【図７Ｂ】本発明によるディスプレイ装置での画像に対する色座標上のカラーシフトを示す図面である。
【図８】本発明の第３実施例によるディスプレイ装置に採用されるバックライトユニットの斜視図である。
【図９Ａ】本発明の一実施例による導光板の斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示された導光板の断面図である。
【図１０Ａ】本発明の他の実施例による導光板の斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示された導光板の断面図である。
【図１１】本発明によるディスプレイ装置が直下型バックライトユニットに適用された例を示す図面である。
【図１２】本発明によるディスプレイ装置が直下型バックライトユニットに適用された例を示す図面である。
【図１３Ａ】偏光板が一体型に形成された拡散ユニットが適用されたディスプレイ装置と、偏光板と拡散板とが分離されて形成されたディスプレイ装置とについて、それぞれ外光でのＣＲの変化を示す図面である。
【図１３Ｂ】偏光板が一体型に形成された拡散ユニットが適用されたディスプレイ装置と、偏光板と拡散板とが分離されて形成されたディスプレイ装置とについて、それぞれ外光でのカラーガマットの変化を比較して示す図面である。
【符号の説明】
【００４３】
１０：バックライトユニット
１３：光源
１５：導光板
１７,２２：プリズム
２０：逆プリズムシート
３１：第１偏光板
３３：第１透明基板
３５：液晶層
３７：カラーフィルタ
４０：第２透明基板
５０：拡散ユニット
５２：第２偏光板
５５：拡散板
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３】
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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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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