JP2003215351A - 導光板、これを利用した薄型液晶表示装置及びこれを利用したシートレス液晶表示装置 - Google Patents

導光板、これを利用した薄型液晶表示装置及びこれを利用したシートレス液晶表示装置

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JP2003215351A JP2002316945A JP2002316945A JP2003215351A JP 2003215351 A JP2003215351 A JP 2003215351A JP 2002316945 A JP2002316945 A JP 2002316945A JP 2002316945 A JP2002316945 A JP 2002316945A JP 2003215351 A JP2003215351 A JP 2003215351A
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Man Soo Kim
滿 洙 金
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導光板、これを利用した薄型液晶表示装置及
びこれを利用したシートレス液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 導光板２２０の上面に三つ以上の側壁を
有し、指定された深さを有する多角凹所又は三つ以上の
側面を有し、指定された高さに突出された多角錐を形成
して導光板２２０から射出された光が正面視野角で最大
輝度を有するようにする。このように、導光板２２０で
正面視野角が確保されるようにすることにより、導光板
２２０の上面に形成された拡散シート及びプリズムシー
トを使用せず、又は最少の個数のみ使用しても所望の性
能を得ることができるようになる。これにより、液晶表
示装置をなす部品数の節減、組立工程による組立工程数
減少、高価のシートを使用しないことによる製造費用節
減など多様な効果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は導光板、これを利用
した液晶表示装置及びこれを利用したシートレス液晶表
示装置（後に説明するように従来用いているいくつかの
シートを使わないもの）に関するものであり、より詳細
には、最少の光学シートだけで高品質ディスプレーをな
すように正面視野角を改善する導光板、これを利用した
薄型液晶表示装置及びさらに光学シートを使用しないシ
ートレス液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、液晶表示装置（ＬＣＤ）は同一
スクリーンサイズを有するＣＲＴ方式ディスプレー装置
に比べて相対的に厚さが薄く、軽いという長所を有する
表示装置うちの一つである。
【０００３】このような液晶表示装置の長所は、“液
晶”により具現される。具体的に、液晶表示装置に使用
される液晶は短軸に比べて長軸が長い棒形状を有する。
このような形状を有する液晶に電界が加えられると、液
晶は電界の方向と平行になる特性を有する。このよう
に、液晶の方向が電界により再配列されるにつれて液晶
の光透過度が変更される。
【０００４】このような電気−光学的特性を有する液晶
の開発及び非常に微細な面積単位で電界を形成すること
ができる技術開発などが有機的に結合され液晶表示装置
による情報のディスプレーが可能になった。
【０００５】一方、このように液晶表示装置でディスプ
レーが可能であるようにするためには、光が十分に考慮
されなければならない。これは液晶は自ら光を発生せず
に、ただ外部から生成された後に供給された光の透過度
を調節する役割を有する“受光素子”であるためであ
る。
【０００６】この時、液晶に供給される光につれて液晶
表示装置のディスプレー特性が変更される。即ち、輝度
が相当に均一な光が液晶表示装置に供給される場合、デ
ィスプレー特性は相当に良好になる。一方、輝度が均一
でない光が液晶表示装置に供給される場合、ディスプレ
ー特性は相当に不良になる。このような理由で、液晶表
示装置では輝度が相当に均一な光が使用されなければな
らない。
【０００７】しかし、一般に一定の面積内で輝度が均一
な光（以下、“面光源”と称する）を具現するには相当
に困難である。このような理由で、液晶表示装置では図
１に示したように具現が容易であり、寿命が長く、白色
光を発生させるなど多様な長所を有する線光源分布を有
するランプ１０又は点光源分布を有するＬＥＤなどが主
に使用される。
【０００８】この時、ランプ１０又はＬＥＤは具現が容
易であるが、光源との距離により輝度偏差が相当に大き
いという短所を有する。即ち、これはランプ１０のみで
は均一な輝度を有する光を形成することが困難であるこ
とを意味する。このような理由で、液晶表示装置でも図
１に示したように“導光板２０”と称される光分布変更
装置が使用される。
【０００９】具体的には、導光板２０はランプ１０で発
生され入射された線光源分布を有する光又は点光源分布
を有する光の印加を受けて、面光源分布に変更する役割
を有する。
【００１０】ここで、導光板２０で線光源分布が面光源
分布に変更された後、射出された光は屈折法則により導
光板２０の光射出面の垂直方向、即ち、導光板２０の表
面を基準にして図１に示したように、垂直に対して７５
°〜８３°の角度に大きく傾いた状態に射出される。こ
のような現象は導光板２０の屈折率が一例として１．４
９であり、空気の屈折率は１であるために発生する。
【００１１】このような導光板２０で射出された光が導
光板２０の表面に垂直である方向に対して大きく傾いた
状態に射出されるために、正面視野角での輝度が大きく
低下される。即ち、正面視野角ではディスプレーされる
映像の輝度が相当に低いことを意味する。これは結局、
ディスプレーを正常に実施できないことを意味する。
【００１２】これを克服するために、従来は図１に示し
たように導光板２０の上面に順に拡散シート３０、第１
プリズムシート４３、第２プリズムシート４６により構
成されたプリズムシート４０などが共に使用される。こ
こで、拡散シート３０、第１プリズムシート４３、第２
プリズムシート４６は全て導光板２０の正面に対して７
５°〜８３°傾いた光を導光板２０の正面方向へ変更さ
せる。符号１５は反射板、５０は保護シートであり、符
号６０は液晶を制御してディスプレーを実施する液晶表
示パネルである。
【００１３】これを図２のグラフを参照してより具体的
に説明する。図２のグラフで、Ｘ軸の０°は正面視野角
と称され、Ｘ軸方向で値が大きくなるほど正面視野角が
低下されることを示す。
【００１４】まず、符号ａで示したグラフは導光板２０
を射出した光の視野角別輝度である。符号ｂで示したグ
ラフは導光板２０を経て拡散シート３０まで通過した光
の視野角別輝度である。最後に、符号ｃで示したグラフ
は導光板２０、拡散シート３０及び第１、第２プリズム
シート４３、４６を通過した光の視野角別輝度である。
【００１５】ここで、ａグラフを参照すると、導光板２
０を通過した光の場合、正面視野角での輝度は大きく低
下され、視野角が７０°〜８０°である部分での輝度が
最も高かった。
【００１６】このように、導光板２０を通過する際正面
視野角での輝度が低下した光は拡散シート３０を通過す
る際、グラフｂに示したようにいずれか一側に傾いた輝
度分布が全体的に均一に変更される。続いて、第１、第
２プリズムシート４３、４６を通過した光はグラフｃに
示したように正面視野角の輝度が最も高く示される。
【００１７】このように、拡散シート３０及び第１、第
２プリズムシート４３、４６を通過する際、方向が補正
された光は図１に示したように液晶表示パネルアセンブ
リ６０により所望である映像のディスプレーを実施する
ことになる。
【００１８】しかし、このような従来の導光板２０の欠
陥を克服するために使用せざるを得ない拡散シート３
０、第１プリズムシート４３及び第２プリズムシート４
６は第一に、液晶表示装置の厚さ及び重さを増加させる
原因として作用する。
【００１９】また、拡散シート３０、第１プリズムシー
ト４３及び第２プリズムシート４６は第二に、液晶表示
装置の部品数を大きく増加させ、組立工程数などを大き
く増加させる問題点を有する。
【００２０】また、拡散シート３０、第１プリズムシー
ト４３及び第２プリズムシート４６は第三に、全て精密
な製作工程及び加工工程を経て製作されるものであり製
作が困難であり、製作費用が相当に高いという短所を有
する。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第１目的は、
正面視野角が向上された導光板を提供することにある。
【００２２】本発明の第２目的は、正面視野角が向上さ
れた導光板により最少の光学シートを使用した薄型液晶
表示装置を提供することにある。
【００２３】本発明の第３目的は、正面視野角が向上さ
れた導光板により光学シートがない光学シートレス液晶
表示装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明の第１目的を達成
するための視野角が改善された導光板は、液晶表示パネ
ルの下部に位置し、前記液晶表示パネルに面光源形態の
光学分布を有する光が供給されるようにする導光板にお
いて、複数個の側面と、該側面のうちのいずれか一つか
ら入力された前記光が反射されるように光反射手段を有
する光反射面と、前記光反射面と向き合い、前記光反射
手段により反射された光が射出される光射出面とを含
み、該光射出面には、該光射出面から前記光が射出され
る際に前記液晶表示パネルに対して正面視野角を向上さ
せるための視野角補正手段が一つ以上形成される。
【００２５】本発明の第２目的を達成するための薄型液
晶表示装置は、液晶を制御して画像がディスプレーされ
るようにする液晶表示パネルアセンブリと、光を供給す
るランプアセンブリと、複数個の側面、該側面のうちの
いずれか一つから入力された前記光が反射されるように
光反射パターンが備えられた光反射面、及び前記光反射
面と向き合い、前記光反射パターンにより反射された光
が射出される光射出面を含む導光板と、を含み、前記光
射出面には該光射出面から前記光が射出される際に、前
記液晶表示パネルに対して正面視野角を向上させるため
の視野角補正手段が一つ以上形成されている。
【００２６】また、本発明の第３目的を達成するための
シートレス液晶表示装置は、液晶を制御して画像がディ
スプレーされるようにする液晶表示パネルアセンブリ
と、光を供給するランプアセンブリと、導光板と、を含
み、該導光板は、複数個の側面、該側面のうちのいずれ
か一つから入力された前記光が反射されるように光反射
パターンが備えられた光反射面と、該光反射面と向き合
い、前記光反射パターンにより反射された光が射出され
る光射出面を含み、該光射出面には該光射出面から前記
光が射出される際に、前記液晶表示パネルに対して正面
視野角を向上させるための視野角補正手段が一つ以上形
成されている。また液晶表示装置は、前記導光板と前記
液晶表示パネルアセンブリの間に位置する一枚のプリズ
ムシートを含む。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の望
ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００２８】図３は本発明の一実施形態による液晶表示
装置４００を概念的に示している。
【００２９】液晶表示装置４００は全体的に言って、液
晶を微小面積単位に精密に制御して画像をディスプレー
するようにする液晶表示パネルアセンブリ３００、液晶
表示パネルアセンブリ３００に相当に均一な輝度の光を
供給するバックライトアセンブリ２００により構成され
る。
【００３０】より具体的には、バックライトアセンブリ
２００は図４に示したように、ランプ２１０及び導光板
２２０により構成される。この時、ランプ２１０は望ま
しい一実施形態として線光源分布を発生させる冷陰極線
管方式ランプが使用される。このようなランプ２１０に
はランプリフレクタ（図示せず）が組み合わされること
ができる。ここで、ランプリフレクタはランプ２１０で
放射状に放出された光が導光板２２０側に集まって射出
されるようにする役割を有する。
【００３１】ここで、特異なものは、導光板２２０の上
面と液晶表示パネルアセンブリ３００の間に光学シー
ト、例えば、拡散シート及び一枚以上のプリズムシート
が設けられないというものである。
【００３２】以下、このように拡散シート及びプリズム
シートのような光学シートを使用しない液晶表示装置を
“シートレス液晶表示装置（ｓｈｅｅｔｌｅｓｓ ＬＣ
Ｄ）”と称し、符号４００を付与する。
【００３３】このシートレス液晶表示装置４００を具現
するためには、従来図１に示したような導光板の問題点
を解決しなければならない。
【００３４】本発明では、望ましい一実施形態で、シー
トレス液晶表示装置４００を具現するために、図５に示
したように視野角補正部２２１が形成された導光板２２
０が使用される。
【００３５】この時、導光板２２０に形成される視野角
補正部２２１の形成位置をより具体的に説明する。
【００３６】図６に示すように、導光板２２０はくさび
形態の導光本体２２２及び視野角補正部２２１により構
成される。
【００３７】導光本体２２２は一実施形態で、直面体プ
レート形状を有する。これにより、導光本体２２２は一
実施形態で四つの側面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、
２２２ｄ、四つの側面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、
２２２ｄにより取囲まれ、相互に向き合う関係を有する
光反射面２２２ｅ及び光射出面２２２ｆにより構成され
る。
【００３８】ここで、図６に示したように四つの側面２
２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄのうちの、この
実施形態で符号２２２ｂで示した側面には線光源光学分
布を発生させるランプ２１０が設けられる。この時、一
実施形態としてランプ２１０は冷陰極線管方式ランプで
ある。
【００３９】このような構成を有する導光本体２２２の
四つの側面２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄを
通じて導光本体２２２の内部に入射された光は光学分布
が変更された後、導光本体２２２外部に射出される。こ
こで、導光本体２２２のうちの光が外部に射出される
所、即ち、液晶表示パネルアセンブリ３００と向き合う
面は光射出面と称される。本発明で光射出面は符号２２
２ｆで示している。
【００４０】一方、光射出面２２２ｆと向き合う面であ
る光反射面２２２ｅには、光を散乱させ光が導光本体２
２２から外部に射出されるようにする役割を有する反射
ドット２２３（図４参照）が複数個形成される。
【００４１】反射ドット２２３は光散乱物質からなり、
マトリックス形態に配列される。反射ドット２２３の面
積は反射ドットが導光板の光入射面から遠ざかるほど大
きくなる。
【００４２】このように、導光本体２２２の光射出面２
２２ｆには少なくとも一つ以上の視野角補正部２２１が
形成される。この視野角補正部２２１は光射出面２２２
ｆから射出される光が液晶表示パネルアセンブリ３００
と実質的に垂直になるように変更する。
【００４３】これを具現するための視野角補正部２２１
は多様な実施形態があるが、本発明では望ましい二つの
実施形態について説明する。
【００４４】まず、図６又は図７に示すように、視野角
補正部２２１は導光本体２２２の光射出面２２２ｆに複
数個が形成された視野角補正凹所２２１ａの形態に具現
される。
【００４５】この視野角補正凹所２２１ａは、図８に示
したように、光射出面２２２ｆの表面から指定された深
さ（ｈ）ほど陥没される。ここで、視野角補正凹所２２
１ａの深さ（ｈ）は一実施形態で０．２ｍｍから０．５
ｍｍである。望ましくは、０．３ｍｍから０．５ｍｍの
深さが使用される。視野角補正凹所２２１ａの深さは
０．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４６】ここで、視野角補正凹所２２１ａは深さ
（ｈ）が深くなるほど連続的に断面積が減少し、深さが
最も深い基底面で最小になる。即ち、視野角補正凹所２
２１ａは深さと断面積が反比例し、あるいは深さが増す
ほど断面積が減少する条件を満足する限りどんな形状で
あっても可能である。例えば、視野角補正凹所２２１ａ
は光射出面２２２ｆの表面から深さが深くなるほど断面
積が徐々に減少される形状に凹陥され、基底面で頂点を
なす錐形状を有することができる。
【００４７】より具体的には、視野角補正凹所２２１ａ
は一実施形態で三つ以上の側壁を有する多角錐形状を有
することができる。望ましく、視野角補正凹所２２１ａ
は図７の斜視図又は図８又は図９に示した断面図に示し
たように四つの側面２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、２
２２ｅを有する四角錐形状である。
【００４８】他の実施形態で、図１２、図１３に示すよ
うに、視野角補正部２２１は導光本体２２２の光射出面
２２２ｆに複数個が突出されるように形成された視野角
補正突起２２１ｇの形態に具現される。
【００４９】この視野角補正突起２２１ｇは、光射出面
２２２ｆの表面から指定された高さ（ｈ１）ほど突出さ
れる。この時、視野角補正突起２２１ｇの断面積は高さ
が高くなるほど連続的に減少し、高さが最も高い端部で
最少になる。この時、視野角補正突起２２１ｇの高さま
た０．５ｍｍ以下になるようにすることが望ましい。視
野角補正突起２２１ｇは高さが高くなるほど断面積が反
比例しあるいは高さが増すほど断面積が減少する条件を
満足する限りどんな形状も可能である。
【００５０】例えば、視野角補正突起２２１ｇは一つの
実施形態で三つ以上の側壁を有する多角錐形状である。
また、視野角補正突起２２１ｇは望ましい一実施形態
で、図１２の斜視図又は図１３に示した断面図に示した
ように四つの側壁を有する四角錐形状を有することがで
きる。
【００５１】以下、このように多様な実施形態を有する
視野角補正部２２１により変換された視野角別輝度分布
をテストした結果により説明する。
【００５２】まず、テスト条件は次のとおりである。図
４又は図６に示す構成において、ランプ２１０は直径が
２ｍｍであり、３００００ｃｄ／ｍ2である。ランプ２
１０から光の供給を受ける導光板２２０はランプ２１０
に近接するエッジ２２２ｂが２０ｘ３ｍｍであり、ラン
プ２１０反対側エッジ２２２ｄでは２０ｘ２ｍｍであ
る。導光板２２０の材質はＰＭＭＡ（ポリメチルメタク
リレート：屈折率１．４９）である。導光板２２０の光
反射面２２２ｅには直径が０．５ｍｍである反射ドット
が形成される。この時、導光板２２０での視野角測定は
図６に示したように導光板２２０の垂直方向（正面視野
角０°）から導光板２２０の水平方向（視野角９０°）
に至るまで９０°範囲内で測定された。
【００５３】ここで、〈表１〉には、図１に示した従来
の導光板２０及び本発明により視野角補正部が形成され
た導光板２２０の比較テストのための条件が説明され
る。尚、この表で「ＬＧＰ」は「Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄ
ｅ Ｐａｎｅｌ」の略で導光板を表す。また「セル」と
は、図７において波線で囲んだ区画（その一つをＳで示
す）で、導光板の光射出面２２２ｆを均一に分画したと
きの各々の領域を意味し、一つのセルは一つの視野角補
正凹所を有する単位区画となっている。このセルのサイ
ズが小さい程、光射出面２２２ｆ上における視野角補正
凹所の数量的な密度が高いことになる。
【表１】 本発明では、全て七つの場合についてテストが実施され
た。まず、視野角補正部２２１の特性を正確に理解する
ために、視野角補正部２２１が形成されない対照例が全
てテストされた。
【００５４】ここで、項目うちのセルの形状は上述の通
り一つの視野角補正部２２１をその領域に含む単位区画
の形状である。即ち、このセルの形状は実験例１から実
験例４までは正四角形であり、実験例５では直四角形で
ある。また実験例１乃至実験例４では視野角補正部の配
置は隣接する三つの頂点が正三角形となる配列を有し
（例えば図１２に示されるような配列）、実験例５は隣
接する視野角補正部の頂点が二等辺三角形をなす配列を
有する。
【００５５】また、視野角補正部２２１の角度は図１０
又は図１１に示すように、導光板２２０の表面と凹所壁
からなる角度を意味である。即ち、視野角補正部２２１
の角度が４５°という意味は図１０に示したように導光
板２２０の表面と凹所壁からなる角度が４５°というこ
とを意味である。この場合、視野角補正凹所２２１ａの
内角は９０°になる。他の実施形態として、図１１に示
すように、視野角補正部２２１の角度が６０°という意
味は導光板２２０の表面と凹所壁からなる角度が６０°
ということを意味である。即ち、視野角補正部２２１の
角度が６０°である凹所は視野角補正部２２１の角度が
４５°である凹所より狭い凹所であることを意味であ
る。
【００５６】図１４には、対照例Ａの視野角別輝度分布
が示されている。グラフを参照すると、正面視野角から
垂直に４５°傾いた４５°視野角に至るまで相当に低い
輝度分布を示した。一方、正常的な正面視野角範囲を外
れた４５°視野角以上で輝度が急激に増加される分布を
示した。具体的には、対照例Ａでは、垂直から７５°傾
いた７５°視野角で最も高い輝度を有する。
【００５７】一方、図１５に対照例Ｂの視野角別輝度分
布が示されている。グラフを参照すると、対照例Ｂでは
正面視野角から垂直に４５°傾いた４５°視野角に至る
まで対照例Ａに比べて多少高い輝度分布を有する。しか
し、対照例Ｂでも正面視野角範囲を外れた４５°視野角
より垂直に対してさらに大きい傾きを有する視野角で輝
度輝度が急激に増加される分布を示した。具体的には、
対照例Ｂでも、垂直から７５°傾いた７５°視野角で最
も高い視野角を有する。
【００５８】ここで、対照例Ｂが対照例Ａに比べて全般
的に輝度分布が高く示されるが、これは導光板２２０の
光反射面２２２ｅに形成された反射ドットの影響による
ものである。
【００５９】一方、図１６には対照例Ａ、対照例Ｂと対
比される実験例１のテスト結果グラフが示されている。
【００６０】実験例１では、正面視野角を基準に１５°
傾いた所までは多少弱い輝度分布を有する。一方、垂直
を基準に１５°より大きい傾きを有する視野角領域では
輝度が急激に増加される傾向を示す。ここで、実験例１
で輝度は垂直に対して６０°傾いた６０°視野角で最大
値を示した。
【００６１】これは実験例１が対照例１に比べて視野角
が正面視野角側に近接するように視野角の方向が改善さ
れたことを意味する。
【００６２】図１７には、実験例２のテスト結果グラフ
が示されている。実験例２のテスト結果グラフを参照す
ると、実験例１に比べて正面視野角部分で輝度が多く上
昇されたことが分かる。正面視野角から段々傾いて視野
角が大きくなるにつれ、輝度も共に段々増加され６０°
部分で最大輝度を発生することが分かる。
【００６３】このような実験例１及び実験例２のテスト
結果をより具体的に説明すると次のとおりである。
【００６４】実験例１では、導光板２２０の上面に形成
された視野角補正部２２１が図１２に示したように視野
角補正突起形態２２１ｇを有し、実験例２では導光板２
２０の上面に形成された視野角補正部２２１が図７に示
したように視野角補正凹所２２１ａの形態を有する。
【００６５】ここで、視野角補正突起２２１ｇを有する
実験例１は対照例Ｂより優れる特性を有する。しかし、
実験例１の特性が実験例２より優れない理由は、視野角
補正突起２２１ｇと空気の境界面での屈折条件により一
部が再び光反射面２２２ｅ側に屈折される現象ためであ
る。
【００６６】従って、本発明ではこのような理由で、視
野角補正部２２１を視野角補正突起２２１ｇより優れる
特性を有する視野角補正凹所２２１ａにより提供する。
【００６７】図１８には、実験例３でのテスト結果が示
されている。テスト結果によると、正面視野角は実験例
２に比べて相当に向上され、最大輝度を示す視野角は垂
直を基準に４５°傾いた所において実験例２に比べて相
当大きい値をとり、また最大輝度を示す視野角は垂直を
基準に４５°傾いた所にあって実験例２に比べて正面視
野角側に相当近接した。即ち、これはそれだけディスプ
レー特性が改善されたことを意味する。
【００６８】一方、図１９には実験例４でのテスト結果
を示している。この実験例４は実験例３に比べて視野角
補正凹所２２１ａの深さがより浅いことだけが異なって
いる。このような、実験例４は実験例３に比べて輝度が
多少低下されることを除外すると、その他は殆ど同じで
ある。ここで、実験例４で輝度が低下されることは視野
角補正凹所２２１ａの体積が減少されたためである。
【００６９】一方、図２０には実験例５でのテスト結果
が示されている。この実験例５は上述のように視野角補
正部の頂点が正三角形配列ではなく、二等辺三角形配列
を有することを除外しては、実験例４と同一の条件を有
する。
【００７０】この実験例５での輝度分布は視野角補正部
の配列が正三角形である第４実施例に比べて高輝度の部
分が相当に基準から傾いた方向にずれることが確認され
た。
【００７１】前述したテスト結果を、図２１を参照して
総合すると、第一に、視野角補正部２２１は導光板２２
０の表面に突起形態よりは凹所形態に具現することが正
面視野角で最大輝度が具現されるようにするに相当に有
利である。第二に、視野角補正部２２１は凹所形態を有
し、側壁と導光板の平面とがなす角を大きくするほど正
面視野角で最大輝度を具現するに有利である。第三に、
視野角補正部２２１の深さ又は高さが高いほど望まし
く、即ち、視野角補正部２２１の体積を大きくすること
が望ましい。また、第四に、視野角補正部２２１の頂点
ができるだけ正三角形の各角に位置するように配置する
ほど正面視野角で最大輝度を具現するに有利である結果
を得ることができる。
【００７２】このように、実験例２乃至実験例５で対照
例Ａ及び対照例Ｂに比べて優れるテスト結果を示すこと
は、視野角補正部の設定が最適化されたためである。
【００７３】以下、視野角補正部の設定を最適化して正
面視野角で最大輝度を具現する方法を図２２及び以下の
数式を参照して説明する。
【００７４】ここで、図２２を参照すると、θpは視野
角補正凹所２２１ａの内角、Ｖは視野角補正凹所２２１
ａの側壁の垂直線と視野角補正凹所２２１ａの側壁から
入射する光の入射経路間がなす角度、βは視野角補正凹
所２２１ａの側壁の法線に対する射出角である。 また
導光板２２０の表面基準入射角をＶｎと称する。
【００７５】ここで、最も望ましくは導光板２２０（屈
折率１．４９）の表面から垂直である方向、即ち、正面
に向かう方向へ光が射出されるようにすることが最も望
ましい。即ち、図２２で９０−θp／２−β＝０になる
ことができるθpの角度が最も重要である。以下、数式
を通じてθpを求める。
【００７６】
【数１】 ｖ＝１８０−θp／２−９０−ｖn ……… （式１） ここで、式１で視野角補正凹所２２１ａの側壁で光が反
射されない条件は、導光板の屈折率１．４９、空気の屈
折率１を考慮した時、屈折の法則によりｖ≦４２．１５
°の条件を満足しなければならない。また、Ｖｎが４２
°とする場合、θｐ≧５．８５°以上になければならな
い。
【００７７】
【数２】 ｓｉｎβ＝ｎp／ｎaｓｉｎ（９０−θp／２−ｖn） …… （式２） 式２に前の９０−θp／２＝βを代入することにより、
下記の式が誘導される。尚、以下の式においては、式２
におけるｎaは空気の屈折率であるため１としているの
でｎaは以下の式では現れてこない。
【００７８】
【数３】ｓｉｎ（９０−θp／２）＝ｎpｓｉｎ（９０−
θp／２−ｖn） ｃｏｓ（θp／２）＝ｎpｃｏｓ（θｐ／２＋ｖn） ｃｏｓ（θp／２）＝ｎp（ｃｏｓθp／２ｃｏｓｖn−ｓ
ｉｎθp／２ｓｉｎｖn） １＝ｎp（ｃｏｓｖn−ｔａｎθp／２ｓｉｎｖn） ｔａｎθp／２＝ｎpｃｏｓｖn−１／ｎpｓｉｎｖn θp＝６．１２５°
【００７９】ここで、ｖnが４２°と仮定する場合、θp
は望ましい一実施形態で約６°である。即ち、これはθ
pが６°である場合、正面視野角で最大輝度を有するこ
とができることを意味する。このように、θpが６°で
ある視野角補正凹所２２１ａが図２３に示している。
【００８０】図２３に示したように、内角（θp）が６
°である視野角補正凹所２２１ａでの光経路を説明する
と次のとおりである。
【００８１】まず、図２３に示したように、ｖ2が４２
°である場合、視野角補正凹所２２１ａの側壁での射出
角は符号ｖ5に示したように、実質的に液晶表示パネル
アセンブリに対して垂直に近い方向に向かう。
【００８２】しかし、反射が生じ得る臨界角とその差異
が相当に小さいので、視野角補正凹所の法線Ｂを基準に
４２°より大きい角に入射される全ての光（ｖ1）は図
２３のｖ6に示したように全反射が起こる。一方、法線
Ｂを基準に４２°より小さい角に入射される光（ｖ3）
の場合、図２３のｖ4に示したように、射出された角は
法泉Ｂ′に対して傾きを有する。即ち、これは４２°よ
り角が小さいほど射出された光の視野角が法線Ｂ′に対
して段々大きい角度を有することを意味である。
【００８３】ここで、法線Ｂを基準に４２°の角が基準
になることは、視野角補正部２２１がない導光板を射出
した光の大部分が導光板の表面となす角が７５°〜８３
°の範囲である事実に基づいている。即ち、導光板から
７５°〜８３°の角度に大部分が射出されるようにする
ｖnを算出すると、ｖnが４２°程度になるためである。
このような理由で、法線Ｂを基準に４２°傾いた角は正
面視野角を得るための基準角度として使用される。
【００８４】以上、図２２，２３を参照し視野角補正部
２２１の一つの側面とそれに入射する光との関係につい
て説明したが、これらの説明において、当該側面は必ず
しもランプ２１０に面している必要はない。即ち、エッ
ジ２２２ｂと平行であることは、一般的には望ましいが
必ずしも必須ではない。即ち入射光は種々の方向をとり
得、エッジ２２２ｂに垂直な方向に限定されるものでは
ないからである。図２２，２３はあくまで視野角補正部
の一つの側面とそれに入射する光束との関係を説明する
ものである。
【００８５】以下、このように表面に内角が６°である
視野角補正凹所２２１ａを形成した導光板２２０を使用
した液晶表示装置は、図４で説明したように、プリズム
シート及び拡散シートを必要としない“シートレス液晶
表示装置４００”を具現することができる。
【００８６】このようなシートレス液晶表示装置４００
は導光板２２０に相当に精密な視野角補正凹所２２１ａ
を形成すべきものであるという製作上の困難点がある。
【００８７】このような理由で、本発明では視野角補正
凹所２２１ａの内角を６°より多少大きく設定して、例
えば３１°から６０°程度まで広くして、導光板２２０
の製作を容易にすると同時に、正面視野角部分での輝度
が大きく向上されるようにする。
【００８８】この時、視野角補正凹所２２１ａの内角が
増加したために、図２４に示したように拡散シート２２
８又は一枚のプリズムシート２２７のうち、いずれか一
つを選択して使用したり、一枚のプリズムシート２２７
及び拡散シート２２８を全て使用することができる。符
号２２６は反射板であり、反射板は導光板２２０の光反
射面と対向する側に設けられ、導光板２２０から漏洩さ
れた光が再び導光板２２０に入射されるようにする。
【００８９】この場合、従来最少でも二枚以上のプリズ
ムシート２２７を使用するのに比べて、プリズムシート
２２７の数を減少させながら、二枚以上のプリズムシー
ト２２７を使用した時と同等のディスプレー特性を得る
ことができる。
【００９０】このように、従来技術に比べて、プリズム
シートの個数が減少された液晶表示装置を以下、“薄型
液晶表示装置５００”と称する。この薄型液晶表示装置
５００は重さ及び体積面で従来の液晶表示装置に比べて
有利であり、費用競争力面で相当に有利であるという長
所を有する。
【００９１】以上、本発明の実施例によって詳細に説明
したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技
術分野において通常の知識を有するものであれば本発明
の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変
更できるであろう。
【００９２】
【発明の効果】本発明によると、光源から発生した光の
正面視野角での輝度を向上させるに必要であるプリズム
シート及び拡散シートなしに、正面視野角での輝度が大
幅向上されるようにする。
【００９３】また、液晶表示装置側面ではプリズムシー
ト及び拡散シートを使用せずに、又はただ一つのプリズ
ムシートのみでも正面視野角での輝度を大幅向上させる
ことができるので、体積及び重さの面で相当に有利であ
り、高価のプリズムシートを使用しないことで、液晶表
示装置の生産費用までも減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の複数個の光学シートを有する液晶表示
装置の概念図である。
【図２】 従来の液晶表示装置で導光板、拡散シート及
びプリズムシートを用いたものの視野角別輝度分布を示
したグラフである。
【図３】 本発明の望ましい一実施形態によるシートレ
ス液晶表示装置の概念図である。
【図４】 図３の液晶表示装置のうちのバックライトア
センブリ部分をより具体的に示した概念図である。
【図５】 本発明の一実施形態による導光板の平面図で
ある。
【図６】 本発明の一実施形態により導光板の構成をよ
り具体的に説明するための部分切開斜視図である。
【図７】 図６のＡ部分の円内拡大図として導光板の光
射出面に視野角補正凹所が形成されたことを示す斜視図
である。
【図８】 視野角補正凹所を切断して内部構造を示した
断面図である。
【図９】 視野角補正凹所を切断して内部構造を示した
断面図である。
【図１０】 視野角補正凹所の内角を示すための断面図
である。
【図１１】 視野角補正凹所の内角を示すための断面図
である。
【図１２】 本発明の他の実施形態として導光板の光射
出面に視野角補正突起が形成されたことを示す斜視図で
ある。
【図１３】 図１２の縦断面図である。
【図１４】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の対照例Ａの視野角別輝度グラフである。
【図１５】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の対照例Ｂの視野角別輝度グラフである。
【図１６】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の実験例１の視野角別輝度グラフである。
【図１７】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の実験２の視野角別輝度グラフである。
【図１８】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の実験例３の視野角別輝度グラフである。
【図１９】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の実験例４の視野角別輝度グラフである。
【図２０】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の実験例５の視野角別輝度グラフである。
【図２１】 本発明の詳細な説明に記載された〈表１〉
の対照例Ａから実験例５までの全結果を示すグラフであ
る。
【図２２】 本発明の一実施形態による視野角補正凹所
による光経路を示した概念図である。
【図２３】 本発明の一実施形態により最適化された視
野角補正凹所による光経路を示した概念図である。
【図２４】 本発明の一実施形態による薄型液晶表示装
置の概念図である。
【符号の説明】
２００ バックライトアセンブリ ２１０ ランプ ２２０ 導光板 ２２１ 視野角補正部 ２２２ 導光本体 ２２７ プリズムシート ２２８ 拡散シート ３００ 液晶表示パネルアセンブリ ４００ シートレス液晶表示装置 ５００ 薄型液晶表示装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H091 FA16Z FA23Z FD04 FD23 LA12 LA13 LA16

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液晶表示パネルの下部に位置し、前記液晶
    表示パネルに面光源形態の光学分布を有する光が供給さ
    れるようにする導光板において、 複数個の側面と、 前記側面のうちのいずれか一つから入力された前記光が
    反射されるように光反射手段を有する光反射面と、 前記光反射面と向き合い、前記光反射手段により反射さ
    れた光が射出される光射出面とを有し、 前記光射出面には、該光射出面から前記光が射出される
    際に前記液晶表示パネルに対して正面視野角を向上させ
    るための視野角補正手段が一つ以上形成されたことを特
    徴とする導光板。
  2. 【請求項２】前記視野角補正手段は、前記光射出面の表
    面から所定深さを有し、前記表面から深さが深くなるに
    つれ断面積が連続的に減少される形状を有する視野角補
    正凹所であることを特徴とする請求項１に記載の導光
    板。
  3. 【請求項３】前記視野角補正凹所は、三つ以上の凹所壁
    面を有する多角錐形状であることを特徴とする請求項２
    に記載の導光板。
  4. 【請求項４】前記視野角補正凹所は隣接するものの頂点
    が正三角配列をなすよう配置されることを特徴とする請
    求項３に記載の導光板。
  5. 【請求項５】前記視野角補正凹所は側壁が四つである四
    角錐形状で、前記四角錐の深さは０．５ｍｍ以下である
    ことを特徴とする請求項２に記載の導光板。
  6. 【請求項６】前記視野角補正凹所は行列形態に配列さ
    れ、各前記視野角補正凹所の体積は前記光が入射される
    側面に隣接するほど小さくなり、前記光が入射される側
    面から遠ざかるほど体積が大きくなることを特徴とする
    請求項２に記載の導光板。
  7. 【請求項７】前記導光板の屈折率は１．４９であり、前
    記導光本体に形成された視野角補正凹所の内部頂点角は
    ６°〜６０°であることを特徴とする請求項２に記載の
    導光板。
  8. 【請求項８】前記視野角補正手段は、前記光射出面の表
    面から所定高さを有し、前記表面から高さが高くなるほ
    ど断面積が連続的に減少される形状を有する視野角補正
    突起であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  9. 【請求項９】前記視野角補正突起は、三つ以上の突出側
    面を有する多角錐形状であることを特徴とする請求項８
    に記載の導光板。
  10. 【請求項１０】前記視野角補正突起は隣接するものの頂
    点が正三角配列をなすよう配置されることを特徴とする
    請求項９に記載の導光板。
  11. 【請求項１１】前記視野角補正突起は、突出壁面が四つ
    である四角錐の形状で、前記四角錐の高さは０．５ｍｍ
    以下であることを特徴とする請求項８に記載の導光板。
  12. 【請求項１２】前記視野角補正突起は行列形態に配列さ
    れ、前記視野角補正突起の体積は前記光が入射される側
    面に隣接するほど小さくなり、前記光が入射される側面
    から遠ざかるほど体積が大きくなることを特徴とする請
    求項８に記載の導光板。
  13. 【請求項１３】前記導光本体の屈折率は１．４９であ
    り、前記導光本体に形成された視野角補正突起の頂点角
    は６°〜６０°であることを特徴とする請求項８に記載
    の導光板。
  14. 【請求項１４】前記光反射手段は、光を散乱させる物質
    からなった反射ドットで、前記反射ドットは行列形態に
    配列され、前記反射ドットの面積は前記光が入射される
    側面に隣接するほど小さくなり、前記光が入射される側
    面から遠ざかるほど面積が大きくなることを特徴とする
    請求項１に記載の導光板。
  15. 【請求項１５】液晶を制御して画像がディスプレーされ
    るようにする液晶表示パネルアセンブリと、 光を供給するランプアセンブリと、 導光板を含むバックライトアセンブリと、 を含み、前記導光板は、複数個の側面、該側面のうちの
    いずれか一つから入力された前記光が反射されるように
    光反射パターンが備えられた光反射面と、 該光反射面
    と向き合い、前記光反射パターンにより反射された光が
    射出される光射出面を含み、かつ該光射出面には該光射
    出面から前記光が射出される際に、前記液晶表示パネル
    に対して正面視野角を向上させるための視野角補正手段
    が一つ以上形成されている光学シートレス液晶表示装
    置。
  16. 【請求項１６】前記視野角補正手段は、前記光射出面の
    表面から所定深さを有し、前記表面から深さが深くなる
    ほど断面積が連続的に減少される形状を有する視野角補
    正凹所で、前記導光板の屈折率は１．４９であり、前記
    視野角補正凹所の内部頂点角は６°〜６０°であること
    を特徴とする請求項１５に記載の光学シートレス液晶表
    示装置。
  17. 【請求項１７】前記視野角補正手段は前記光射出面の表
    面から所定高さを有し、前記表面から高さが高くなるほ
    ど断面積が連続的に減少される形状を有する視野角補正
    突起で、前記導光板の屈折率は１．４９であり、前記視
    野角補正突起の頂点角は６°〜６０°であることを特徴
    とする請求項１５に記載の光学シートレス液晶表示装
    置。
  18. 【請求項１８】液晶を制御して画像がディスプレーされ
    るようにする液晶表示パネルアセンブリと、 光を供給するランプアセンブリと、 導光板及びそれと前記液晶表示パネルアセンブリの間に
    位置する一枚のプリズムシートとを含むバックライトア
    センブリと、 を有し、前記導光板は、複数個の側面と、その側面のう
    ちのいずれか一つから入力された前記光が反射されるよ
    うに光反射パターンが備えられた光反射面と、該光反射
    面と向き合い、前記光反射パターンにより反射された光
    が射出される光射出面を含み、かつ該光射出面には該光
    射出面から前記光が射出される際に、前記液晶表示パネ
    ルに対して正面視野角を向上させるための視野角補正手
    段が一つ以上形成されていることを特徴とする薄型液晶
    表示装置。
  19. 【請求項１９】前記バックライトアセンブリの前記導光
    板と前記プリズムシートの間には前記光射出面から射出
    された光の視野角を変更する拡散シートがさらに設けら
    れ、前記光反射面と対向する部分には前記導光板から漏
    洩した光を前記導光板に再び入射させる反射板がさらに
    設けられたことを特徴とする請求項１８に記載の薄型液
    晶表示装置。
  20. 【請求項２０】前記視野角補正手段は、前記光射出面の
    表面から所定深さを有し、前記表面から深さが深くなる
    ほど断面積が連続的に減少される形状を有する視野角補
    正凹所で、前記導光板の屈折率は１．４９であり、前記
    視野角補正凹所の内部頂点角は３１°〜６０°であるこ
    とを特徴とする請求項１８に記載の薄型液晶表示装置。
  21. 【請求項２１】前記視野角補正手段は前記光射出面の表
    面から所定高さを有し、前記表面から高さが高くなるほ
    ど断面積が連続的に減少される形状を有する視野角補正
    突起で、前記導光板の屈折率は１．４９であり、前記視
    野角補正突起の頂点角は３１°〜６０°であることを特
    徴とする請求項１８に記載の薄型液晶表示装置。
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