(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第2部分のプリズムは前記第3部分に延びており、前記延びているプリズムの高さは前記第2部分から前記第1部分側に行くほど低くなる、請求項3に記載のバックライトユニット。
【背景技術】
【0002】
近来、急速に発展している半導体技術を中心とし、小型化および軽量化に加えて性能がさらに向上した平板表示装置の需要が爆発的に増加している。
【0003】
このような平板表示装置のうち、最近脚光を浴びている液晶表示装置(Liquid Crystal Display:LCD)は、小型化、軽量化、および低電力消費化などの利点を持ち、既存のブラウン管(CRT:Cathode Ray Tube)の短所を克服することができる代替手段として次第に注目を集めており、現在ではディスプレイ装置を必要とするほぼすべての情報処理機器に装着されて使用されている。
【0004】
液晶表示装置は、一般的に、共通電極とカラーフィルタ(color filter)などが形成されている上部基板と、薄膜トランジスタと画素電極などが形成されている下部基板との間に液晶物質を注入し、画素電極と共通電極に互いに異なる電位を印加することによって電界を形成して液晶分子の配列を変更させ、これによって光の透過率を調節して画像を表現する装置である。
【0005】
液晶表示装置において、液晶表示パネルは、自ら発光することができない受光素子であるため、液晶表示パネル下方から液晶表示パネルに光を提供するためのバックライトユニットを備えている。バックライトユニットは、光源、導光板、反射シート、および光学シート類などを含む。
【0006】
バックライトユニットにおいて、光源は、CCFL(冷陰極蛍光管:Cold Cathode Fluorescent Lamp)のような蛍光光源や発光ダイオードが使用されてもよい。また、バックライトユニットにおいて、光源は、導光板の下に位置してもよく、導光板の側面に位置してもよい。
【0007】
光源が導光板の側面に位置する場合、光源から一定の距離内で光が集まり、他の部分に比べて明るく見えるホットスポット(hot spot)が存在するという問題がある。このようなホットスポットは、表示パネルの全体的な輝度を均一にすることができず、表示品質を低下させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明の技術的課題は、光源から提供された光を均等に分散させてホットスポットが発生しないようにするプリズムシート、バックライトユニット、およびその製造方法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】
【0009】
このような課題を解決するために、本発明の実施形態に係るプリズムシートは、第1方向に延びるプリズムを含む第1部分と、第1方向とは異なる第2方向に延びるプリズムを含む第2部分と、を含み、第2方向は、バックライトユニットの導光板の光入射面に垂直であり、バックライトユニットの光源は導光板の光入射面に対向する。
【0010】
プリズムシートが配置されるバックライトユニットは互いに平行な長辺と互いに平行な短辺とを有し、第1方向はバックライトユニットの長辺と平行をなしてもよい。
【0011】
プリズムシートは、第1部分と第2部分の間に第3部分をさらに含んでもよい。
【0012】
第3部分にはプリズム構造が形成されていなくてもよい。
【0013】
第2部分のプリズムは第3部分に延びており、延びているプリズムの高さは第2部分から第1部分側に行くほど低くなってもよい。
【0014】
第3部分にはピラミッド構造が形成されていてもよい。
【0015】
本発明の実施形態に係るバックライトユニットは、光源と、光源から提供された光を表示パネルの方向へ伝達する導光板と、導光板の下に配置され、光を上方に反射させる反射シートと、導光板の上に配置されるプリズムシートと、を含み、プリズムシートは、第1方向に延びるプリズムを含む第1部分と、第1方向とは異なる第2方向に延びるプリズムを含む第2部分と、を含み、第2方向は、光源と対向する導光板の光入射面と垂直をなす。
【0016】
プリズムシートが配置されたバックライトユニットは互いに平行な長辺と互いに平行な短辺を有し、第1方向はバックライトユニットの長辺と平行をなしてもよい。
【0017】
プリズムシートは、第1部分と第2部分の間に第3部分をさらに含んでもよい。
【0018】
第3部分にはプリズム構造が形成されていなくてもよい。
【0019】
第2部分のプリズムは第3部分に延びており、延びたプリズムの高さは第2部分から第1部分側に行くほど低くなってもよい。
【0020】
第3部分にはピラミッド構造が形成されていてもよい。
【0021】
光源は、バックライトユニットの長辺側に一列に配置されてもよい。
【0022】
導光板の光入射面は、導光板の角部で傾斜されていてもよい。
【0023】
本発明の実施形態に係るプリズムシートの製造方法は、ベースフィルム用物質および紫外線硬化樹脂をローラに提供し、ローラの表面に陰刻形成されるプリズムパターンを紫外線硬化樹脂に転写し、転写された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射し、ローラに形成されている陰刻のプリズムは、第1方向に沿ってプリズムが陰刻形成されている第1ローラ部と、第1方向とは異なる第2方向に沿ってプリズムが陰刻形成されている第2ローラ部を含む。
【0024】
第1方向は、ローラの回転方向と平行をなしてもよい。
【0025】
第2方向は、ローラの中心軸方向と平行をなしてもよい。
【発明の効果】
【0026】
以上のように、バックライトユニットの光入射面に位置するプリズムは、入射光の方向とバックライトユニットの光源に対向する導光板の光入射面に垂直な方向とに延びる。プリズムは光源周囲でホットスポットが発生しないように光を分散する。その結果、光が表示パネルに全体的に均等に分散され、表示品質が向上する。
【発明を実施するための形態】
【0028】
添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様に相違した形態で実現されてもよく、ここで説明する実施形態に限定されるものではない。
【0029】
図面において、多様な層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体に渡って類似する部分については、同じ図面符号を付与した。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」に存在するとするとき、これは他の部分の「真上」にある場合だけではなく、その中間にさらに他の部分が存在する場合も含む。これとは反対に、ある部分が他の部分の「真上」に存在するとするときには、中間に他の部分が存在しないことを意味する。
【0030】
以下、本発明の実施形態に係るバックライトユニットについて、
図1および
図2を参照しながら詳細に説明する。
【0031】
図1は本発明の実施形態に係るバックライトユニットの斜視図であり、
図2は本発明の実施形態に係るバックライトユニットの平面図である。
【0032】
図1に示したバックライトユニット500は液晶表示パネルに光を提供し、バックライトユニット500の上に位置する液晶表示パネルは、バックライトユニット500が供給する光を制御して階調を表現し、それによって画像が表示される。
【0033】
バックライトユニット500と液晶表示パネルを1つの液晶表示装置として締結して固定するために、トップシャーシ、モールドフレーム、およびボトムシャーシを備えてもよい。
【0034】
このようなバックライトユニット500は多様な構造で形成されてもよいが、
図1および
図2にはそのうちの一実施形態を示している。
【0035】
図1のバックライトユニット500は、光源12、導光板10、反射シート26、プリズムシート24、および光学シート23を含む。
【0036】
まず、光源12としては発光ダイオードを示している。しかし、実施形態によっては、CCFLのような蛍光光源が使用されてもよい。
【0037】
図1および
図2に示すように、本実施形態において、光源12は、バックライトユニット500において直線配列している。すなわち、使用者が見た場合に、組み立てられたバックライトユニットの平面図において、バックライトユニットの光入射側(すなわち
図2の下側)に一列に複数の光源12が配置されている。
【0038】
図2では、光源12に接続されて電源を供給するインバータボード12−1を簡略化して示しており、光源12がインバータボード12−1から電源の供給を受けて発光していることを簡略化して示している。
図2は平面図であって、バックライトユニット500の導光板10、光学シート23、およびプリズムシート24がオーバーラップして示されているが、プリズムシート24のプリズムの構造は示されていない。これは、実際にはプリズムシート24が透明な材質で形成され、その上に細密なプリズム構造が形成されるため、遠くから見たときにはプリズム構造が見えない場合があるため、このように示した。
【0039】
光源12は、バックライトユニット500において光を提供する部分であって、光源12から提供された光は導光板10に伝達される。
【0040】
導光板10は、光源12から提供された光を透過する透明な材質で形成されている。導光板10は、突起または溝などのパターンを含んでもよく、光源12から提供された光が当該パターンで反射または屈折して導光板10の上方(表示パネルの方向)に伝達されるようにする。一部の光は導光板10の下方に伝達されるが、これを反射させて導光板10の上方に伝達するために、反射シート26が導光板10の下に位置している。すなわち、反射シート26は、導光板10の下方の全面に位置してもよいが、これに限定されない。
【0041】
導光板10および反射シート26を経た光はある程度全体的に均一に分布するが、実際には光源12に近い側で光の分布が大きいためホットスポットが生じる場合がある。また、光の分布が全体的にも一定水準以上の均一な分布を有しない。
【0042】
このような点を補償するために、導光板10の上方にはプリズムシート24および光学シート23が配置されている。
【0043】
図1の実施形態では、導光板10の上方に光学シート23が位置し、光学シート23の上にプリズムシート24が位置している。しかし、実施形態によっては、光学シート23がプリズムシート24の上に位置してもよい。
【0044】
光学シート23としては、輝度向上フィルム(DBEF)や拡散シートなどを含む光学シートのうちの少なくとも1つが使用されてもよい。実施形態によっては、光学シート23が2つ以上使用されてもよく、そのうちの少なくとも1つはプリズムシート24の下に位置し、残りはプリズムシート24の上方に位置してもよい。
【0045】
本発明の実施形態に係るプリズムシート24の構造は、
図3および
図4を参照しながら詳細に説明する。
【0046】
図3および
図4は、本発明の実施形態に係るプリズムシートの拡大図であって、
図3は斜視図であり、
図4は平面図であり、一部分のみを示している。
【0047】
図3および
図4を参照すれば、プリズムシート24は、断面が三角形構造を有するプリズムが第1方向に延びる第1部分24−Hと、プリズムが第1方向とは異なる第2方向に延びる第2部分24−Lを含む。
【0048】
図1の実施形態で使用されたバックライトユニット500は互いに平行な長辺(水平方向)と、互いに平行な短辺(水平方向よりも短い垂直方向)と、を有する。その結果、プリズムシート24も水平方向が長く、垂直方向が短い構造を有する。このとき、プリズムシート24の第1部分24−Hにおいて、プリズムが延びる第1方向は水平方向と平行をなす(
図3に示されているプリズムの延長方向を参照)。一方、プリズムシート24の第2部分24−Lにおいて、プリズムが延びる第2方向は第1方向と垂直をなす方向、すなわち垂直方向と平行をなす(
図3に示されているプリズムの延長方向を参照)。また、第2方向は、光源12と対向する導光板10の光入射側に対して垂直をなす。すなわち、第2方向は、プリズムシートが配置される導光板の面を構成する4つの辺のうちで光源が配置される辺と垂直をなす。
【0049】
図1および
図2で説明したように、本実施形態において、光源12は、バックライトユニット500の下側に直線配列している。すなわち、表示装置を使用者が見るために垂直に立てたとき(
図2を参照)、光源12は下側の辺に一列に配置するように位置している。
【0050】
このように、光源12がバックライトユニット500の下部に直線で配列される場合、ホットスポットは光源12から約2cmまでの領域内で発生することがある。すなわち、導光板10を基準として導光板10の光入射面から約2cmの位置でホットスポットが視認されることがある。この部分に発生するホットスポットは、光が導光板10によって均等に分散しないことに起因し、
図1のように光学シート23が配置されていても視認されることがある。したがって、本発明では、ホットスポットの光を分散させるために、プリズムシート24に第2部分24−Lを形成している。
【0051】
すなわち、プリズムシート24の第2部分24−Lに形成されている垂直方向に延びるプリズムは、下方の光源12から提供される光を左右方向に分散させ、その結果、光が集まるホットスポットを除去する。
【0052】
このように、プリズムシート24の第2部分24−Lは導光板10の光入射面と垂直をなし、光源12から入射する光を光の進行方向に対して垂直をなす両方向に分散させてホットスポットを除去する。したがって、第2部分24−Lに位置するプリズムの延長方向は、光源12から提供される光の進行方向と平行(導光板10の光入射面と垂直)をなすように位置する。その結果、プリズムの両斜面で光を両側に分散させ、ホットスポットが発生しないようにする。
【0053】
プリズムシート24の第2部分24−Lの第2方向の幅は、ホットスポットが発生し得る領域に対応する領域(光源12及び/又は導光板10の光入射面から約2cm以内の領域)に形成されていてもよい。ホットスポットが発生する領域は約2cmの幅を有することを上述したが、実施形態によっては、さらに広い又は狭い幅を有してもよい。
【0054】
また、プリズムシート24の第1部分24−Hにおいて、プリズムはバックライトユニット500の水平方向に延びている。プリズムが水平方向に延びることで、側面における視野角の低下が発生せず、表示品質が低下しない。すなわち、第1部分24−Hのプリズムがバックライトユニット500の垂直方向に伸びていれば、水平方向に沿った光がプリズムの両斜面を通じて斜めに進む光が多くなり、その結果、バックライトユニット500上方に位置する液晶表示パネルを通過する光の左右の成分が多くなり、左右から見える画像が異なることがある。したがって、本発明の実施形態では、第1部分24−Hはプリズムが水平方向に延びている。
【0055】
以下、
図5〜
図10を参照しながら、本発明の他の実施形態に係るプリズムシート24について説明する。
【0056】
図5〜
図10は、本発明の他の実施形態に係るプリズムシートを示した図である。
【0057】
図5〜
図10の実施形態のプリズムシート24は、第1部分24−Hおよび第2部分24−Lの他に、第1部分24−Hと第2部分24−Lの間に位置する第3部分24−Mを含む。
【0058】
第3部分24−Mは、第1部分24−Hと第2部分24−Lに形成されているプリズムの方向が互いに異なるため、第1部分24−Hと第2部分24−Lの境界で光の輝度が異なることがあり、これを緩和させるために形成されている。
【0059】
まず、
図5および
図6の実施形態に係るプリズムシート24は、第3部分24−Mには何のパターンも含んでいない実施形態である。
図5および
図6の実施形態によれば、光源12から入射した光が導光板10および光学シート23を透過する間に、一定水準の均一な分布を有する場合に、
図5および
図6のようなプリズムシートを使用することができる。プリズムシート24の下面に入射する光は、変化されず第3部分24−Mを透過し、第1部分24−Hと第2部分24−Lの境界で発生し得る光の輝度差を減らす。
【0060】
一方、
図7および
図8の実施形態では、プリズムシートの第3部分24−Mに高さが一方向に減少するプリズムを形成している。すなわち、
図7および
図8の実施形態によれば、第2部分24−Lに形成されているプリズムは第3部分24−Mへ延びているが、その高さが第2部分24−Lから第1部分24−Hに行くほど減少するように形成される(
図8を参照)。
【0061】
このように形成されれば、第2部分24−Lのプリズム構造が第1部分24−Hのプリズム構造と接する前にその高さが次第に減り、その境界が明確に現れないようにする。その結果、第1部分24−Hと第2部分24−Lの境界で発生し得る光の輝度差を減らす。
【0062】
一方、
図9および
図10の実施形態では、プリズムシートの第3部分24−Mに一定の高さのピラミッド構造が水平方向および垂直方向に配列されている。ピラミッド構造が水平方向および垂直方向にそれぞれ延びているため、第3部分24−Mが第1部分24−Hと第2部分24−Lの光学的特性をすべて有する。すなわち、第3部分24−Mに入射した光は、ピラミッド構造の側面で光が屈折して4方向に屈折するが、このうちの2方向は第1部分24−Hのプリズム構造を通過した光の方向と一致し、残りの2方向は第2部分24−Lのプリズム構造を通過した光の方向と一致する。
【0063】
したがって、
図9および
図10に示すように、ピラミッド構造を第3部分24−Mに形成すれば、第3部分24−Mを通過した光が第1部分24−Hと第2部分24−Lの光学的特性をすべて有し、第1部分24−Hと第2部分24−Lの境界で発生し得る光の輝度差を減らす。
【0064】
以下、
図11および
図12を参照しながら、本発明の一実施形態に係るプリズムシート24を製造する方法について説明する。
【0065】
図11は本発明の実施形態に係るプリズムシートを製造するのに使用されるローラの斜視図であり、
図12は本発明の実施形態に係るプリズムシートを製造する方法を示した図である。
【0066】
本発明の実施形態に係るプリズムシート24を製造する方法のうちの1つは、ローラを使用してローラのパターンをフィルムに転写して製造する方法である。これについては、
図11および
図12に示している。
【0067】
まず、
図11は、本発明の実施形態に係るプリズムシート24のうち、
図3および
図4のプリズムシート24を製造するためのローラ240を示している。
【0068】
ローラ240は、プリズムシート24の第1部分24−Hに対応する第1ローラ部240−Hと、第2部分24−Lに対応する第2ローラ部240−Lを含む。
【0069】
第1ローラ部240−Hは、プリズムシート24に水平方向のプリズムを生成するためのローラであって、プリズムシート24のうちの第1部分24−Hのプリズムを陰刻形成する。
図11では、第1ローラ部240−Hがローラ240の回転方向に沿ってプリズムが陰刻形成されている。
【0070】
一方、第2ローラ部240−Lは、プリズムシート24に垂直方向のプリズムを生成するためのローラであって、プリズムシート24のうちの第2部分24−Lのプリズムを陰刻形成する。
図11では、第2ローラ部240−Lがローラ240の中心軸方向に沿ってプリズムが陰刻形成されている。
【0071】
図11のローラ240を使用してプリズムシート24を製造する方法は、
図12に簡略に示されている。
【0072】
図12の実施形態では、プリズムシート24を製造するために、基礎となるベースフィルム(base film)用物質(例えば、PET)を左側の回転ローラ241を通じてプリズムが陰刻形成されたローラ240に提供する。このとき、ベースフィルム用物質とローラ240のプリズムの陰刻パターンとの間に紫外線硬化樹脂(UV resin)を提供する。左側の回転ローラ241とプリズムが陰刻形成されたローラ240は互いに反対方向に回転し、紫外線硬化樹脂にプリズムパターンを転写するためにベースフィルム用物質と紫外線硬化樹脂がローラ240の表面に沿って回転する。このとき、紫外線が紫外線硬化樹脂を移すローラ240の一側面に照射され、紫外線は紫外線硬化樹脂を硬化する。その後、右側の回転ローラ242がローラ240と反対方向に回転し、紫外線硬化樹脂が硬化したプリズムシート24をローラ240から分離する。プリズムシート24がベースフィルムから分離される間に、追加で紫外線などによって硬化される工程を有してもよい。
【0073】
すなわち、
図12の実施形態に係るプリズムシートの製造方法を大別すれば、ベースフィルム用物質および紫外線硬化樹脂をローラに提供し、ローラ240の表面に陰刻形成されたプリズムパターンを紫外線硬化樹脂に転写し、および転写された紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して硬化する段階に分けられる。
【0074】
ここで、ローラ240に形成されている陰刻のプリズムは、第1方向に沿ってプリズムが陰刻形成されている第1ローラ部240−Hと、第1方向とは異なる第2方向に沿ってプリズムが陰刻形成されている第2ローラ部240−Lを含み、第1方向はローラの回転方向と平行をなし、第2方向はローラの中心軸方向と平行をなす。
【0075】
このように、ローラ240にプリズムのパターンを陰刻形成し、これをフィルムに転写させてプリズムシート24を製造することができる。
【0076】
一方、実施形態によっては、ローラ240に該当プリズムの陰刻パターンを形成することが困難な実施形態が存在することがある(
図14の実施形態を参照)。このような場合にはローラ240を使用せず、フィルムの表面に直接プリズムパターンを有する枠(モールド)を使用し、押したり引っ掻いたりして形成してもよい。
【0077】
以下、光源12の位置が
図1とは異なり、導光板10の角部分に光源12を配置する実施形態について説明する。
【0078】
図13は本発明の他の実施形態に係るバックライトユニットの正面図であり、
図14は本発明の他の実施形態に係るプリズムシートの拡大図である。
【0079】
図13の実施形態に係るバックライトユニット500は、
図2と比べると、光源12の位置が導光板10の角部に位置している。その結果、光源12から提供される光が導光板10の水平方向や垂直方向に進入せず、これと斜めになる方向に進入するようになる。
図13の実施形態において、導光板10の光入射面は、
図13の左下側の斜めの辺である。
【0080】
ホットスポットは導光板10の角付近で発生するため、
図14に示したように、プリズムシート24の第2部分24−Lがプリズムシート24の角部分に位置しなければならない。また、第2部分24−Lに位置しているプリズムの延長方向は、導光板10の光入射面と垂直、すなわち、光源12から提供された光の進入方向と平行である。その結果、プリズムの両斜面で光が両側に分散され、ホットスポットが発生しないようにする。
【0081】
一方、
図14のプリズムシート24の第1部分24−Hは、
図3に示すように、水平方向と平行をなす方向に形成されているプリズムを有する。プリズムが水平方向に伸びれば、側面における視野角問題が発生せず、表示品質が低下しない。
【0082】
図14の実施形態では、第1部分24−Hおよび第2部分24−Lの間には第3部分24−Mが示されており、第3部分24−Mは実施形態によっては含まれないこともある。第3部分24−Mは、第1部分24−Hおよび第2部分24−Lの境界で発生し得る光の輝度差を減らす役割を担う。
【0083】
図14の実施形態に係るプリズムシート24は、
図11に示すようなローラ240を使用して製造するのが容易でない場合もある。したがって、
図14に示すようなプリズムシート24は1枚のプリズムシート24に対応し、プリズムの構造が陰刻形成されている枠(モールド)を使用して形成されてもよい。また、実施形態によっては、第1部分24−H用枠と第2部分24−L用枠とをそれぞれ使用し、各部分が形成されてもよい。実施形態によっては、突出構造物(バイト:bite)をプリズムシート24に引っ掻いてプリズムを形成してもよい。
【0084】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形および改良形態も本発明の権利範囲に属するであろう。