JP2014085666A - 視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置 - Google Patents

視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】上面に回折パターン及び下面にプリズムパターンを形成することで出射光制御を行う視野角制御シートを、車両用バックライトユニットに適用し、最適な運転条件が得られる視野角特性を提供する、視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】本発明による液晶表示装置は、画像を出力する液晶パネル１１０、液晶パネル１１０の下方に設けられて液晶パネル１１０にバックライト光を伝達する導光板１４２、液晶パネル１１０と導光板１４２との間に設けられた複数の光学シート１４３、導光板１４２の下方に設けられた反射板、液晶パネル１１０と光学シート１４３との間に設けられ、ベースフィルム１２１の上面に回折パターン１２３が形成されると共に当該ベースフィルム１２１の下面にプリズムパターン１２２が形成され、視野角を制御する視野角制御シート１２０を含む。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置に関する。
一般に、液晶表示装置は、マトリクス状に配列された画素に画像情報に応じたデータ信号を個別に供給し、各画素の光透過率を調節することにより、所望の画像を表示するようにした表示装置である。
よって、液晶表示装置は、画素がマトリクス状に配列された液晶パネルと、前記画素を駆動する駆動部とを備える。
前記液晶パネルは、均一なセルギャップが維持されるように対向して貼り合わせられたカラーフィルタ基板及びアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間のセルギャップ内に形成された液晶層とからなる。
ここで、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板とが貼り合わせられて形成された液晶パネルには、共通電極及び画素電極が形成されており、前記液晶層に電界を印加する。
つまり、前記共通電極に電圧が印加された状態で前記画素電極に供給されるデータ信号の電圧を制御すると、前記液晶層の液晶が前記共通電極と前記画素電極間の電界に応じて誘電異方性により回転し、前記画素毎に光を透過又は遮断することにより、文字や画像を表示する。
ここで、液晶表示装置は、自発光することができず、外部から入射する光の透過率を調節して画像を表示する受光素子であるため、前記液晶パネルに光を照射するための装置、すなわちバックライトユニットを必要とする。
以下、一般的な液晶表示装置について添付図面を参照して詳細に説明する。
図１１は、一般的な液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
同図に示すように、一般的な液晶表示装置は、画素がマトリクス状に配列されて画像を出力する液晶パネル１０と、前記画素を駆動する駆動部１５、１６と、液晶パネル１０の背面に設けられて液晶パネル１０の全面にわたって光を放出するバックライトユニットと、液晶パネル１０及びバックライトユニットを収納して固定するパネルガイド４５とから構成される。
詳細には図示していないが、液晶パネル１０は、均一なセルギャップが維持されるように対向して貼り合わせられたカラーフィルタ基板及びアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間のセルギャップ内に形成された液晶層とからなる。
前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板とが貼り合わせられて形成された液晶パネル１０には、共通電極及び画素電極が形成されており、前記液晶層に電界を印加し、前記共通電極に電圧が印加された状態で前記画素電極に供給されるデータ信号の電圧を制御すると、前記液晶層の液晶が前記共通電極と前記画素電極間の電界に応じて誘電異方性により回転し、前記画素毎に光を透過又は遮断することにより、文字や画像を表示する。
また、前記画素電極に供給されるデータ信号の電圧を前記画素毎に制御するために、前記各画素には薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor; TFT）などのスイッチング素子が個別に備えられる。
このように構成された液晶パネル１０の外側には、それぞれ上部偏光板及び下部偏光板（図示せず）が取り付けられており、前記下部偏光板は前記バックライトユニットからの光を偏光させ、前記上部偏光板は液晶パネル１０を経由した光を偏光させる。
このような液晶パネル１０の光源として用いられるバックライトユニットは、発光ランプを配置する方式によってエッジライト方式と直下方式とに分けられる。
エッジライト方式のバックライトユニットにおいては、液晶パネルの一側に光源としてランプを配置して光を供給する。エッジライト方式のバックライトユニットを具体的に説明すると次の通りである。
導光板４２の一側には複数のランプ（図示せず）が設けられており、導光板４２の背面には反射板４１が設けられている。
前記ランプから発光した光は、透明な材質の導光板４２の側面に入射して導光板４２の背面を透過し、導光板４２の背面に配置された反射板４１により、導光板４２の上面の光学シート４３側に反射する。これにより、光損失が低減され、均一度が向上する。
このように構成されたエッジライト方式のバックライトユニットの上方には、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板とからなる液晶パネル１０がパネルガイド４５により取り付けられ、液晶パネル１０、パネルガイド４５、及びバックライトユニットは、下方のカバーボトム５０と上方のケーストップ６０とによりネジで互いに結合されて液晶表示装置を構成する。
ここで、光学シート４３の上部には、視野角を制御するための視野角制御シート４４が備えられる。以下、視野角制御シート４４について図１２〜図１３Ｂを参照して詳細に説明する。
図１２は、図１１に示す一般的な視野角制御シートの構造の一例を示す斜視図であり、図１３Ａ及び図１３Ｂは、ルーバー（louver）が適用された視野角制御シートの出光特性を示す図である。
図１２に示すように、一般的な視野角制御シート４４は、２枚のポリカーボネート（ＰＣ）製のベースフィルム４４ａと、これらのベースフィルム４４ａ間に形成されたブラックカーボン製のルーバーパターン４４ｂとから構成され、傾斜方向に入射する光を遮断して上下の視野角を小さくする役割を果たす。
さらに図１３Ａ及び図１３Ｂを参照すると、このように構成された一般的な視野角制御シート４４は、ルーバーパターン４４ｂの形成方向と垂直方向に入射する光は透過させ、傾斜方向に入射する光は遮断することにより、ルーバーパターン４４ｂの形成方向と垂直方向の視野角制御を可能にする。
このような特性により、車両のフロントガラスに液晶パネル１０の画面が映る現象を防止し、安全運転をサポートする。
特開２０１２−１７３４３６号公報
しかし、一般的な視野角制御シート４４においては、視野角制御のためのルーバーパターン４４ｂの形成が必須であるため、ルーバーパターン４４ｂを保持するベースフィルム４４ａをルーバーパターン４４ｂの上下に重ねて形成しなければならないのでコスト上昇の原因となり、ルーバーパターン４４ｂの羽根に沿って斜線ムラが視認されるという欠点があった。つまり、ルーバーパターン４４ｂの形成のためにルーバーパターン４４ｂの上下面にベースフィルム４４ａをラミネートしなければならないが、その過程でローラ押圧力にばらつきが生じると不良が発生し、一部のルーバーだけ損傷した場合は黒線不良や白線不良が発生する。
また、一般的な視野角制御シート４４は、ブラックカーボン製のルーバーパターン４４ｂ自体が遮光膜の役割を果たし、視野角縮小効果のみを有するため、ガラス映り込み現象にのみ制限的に用いられる。
さらに、一般的な視野角制御シート４４は、傾斜方向に入射する光のみを遮断するため、適用可能なアプリケーションが制限される。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、ルーバーパターンを使用することなく視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的及び特徴は、後述する発明の構成及び特許請求の範囲で説明される。
上記目的を達成するために、本発明による液晶表示装置は、画像を出力する液晶パネルと、前記液晶パネルの下方に設けられて前記液晶パネルにバックライト光を伝達する導光板と、前記液晶パネルと前記導光板との間に設けられた複数の光学シートと、前記導光板の下方に設けられた反射板と、前記液晶パネルと前記光学シートとの間に設けられ、ベースフィルムの上面に回折パターンが形成されると共に当該ベースフィルムの下面にプリズムパターンが形成され、視野角を制御する視野角制御シートとを含む。
前記プリズムパターン及び前記回折パターンは、前記液晶パネルを横方向に配置した場合、前記液晶パネルの横方向に対して−１３゜〜１３゜のパターン角（それぞれ、前記液晶パネルの横方向と前記プリズムパターンの長手方向とがなす角、前記液晶パネルの横方向と前記回折パターンの長手方向とがなす角）を有することを特徴とする。
前記プリズムパターンは、非対称プリズムパターンが適用され、出光方向を画面の中央と下側に移動させることを特徴とする。
前記非対称プリズムパターンは、三角形の非対称プリズムパターンからなり、最も短い辺が前記三角形の非対称プリズムパターンの下側に位置することを特徴とする。
前記三角形の非対称プリズムパターンにおいて、前記ベースフィルムに貼り付けられる底辺の長さ（Ａ）：高さ（Ｂ）：最も短い辺の底辺に投影した長さ（Ｃ）の最適比率は、８：４：１であることを特徴とする。
前記三角形の非対称プリズムパターンの高さ（Ｂ）は、Ａ／４≦Ｂ≦Ａ／２の条件を満たし、前記最も短い辺の底辺に投影した長さ（Ｃ）は、Ｂ／８≦Ｃ≦Ｂ／３の条件を満たすことを特徴とする。
前記プリズムパターン及び前記回折パターンは、前記液晶パネルを横方向に配置した場合、前記液晶パネルの横方向に対して８５°〜９５°のパターン角を有することを特徴とする。
前記プリズムパターンは、三角形の対称プリズムパターンが適用され、出光方向を画面の左右側に移動させることを特徴とする。
前記三角形の対称プリズムパターンにおいて、前記ベースフィルムに貼り付けられる底辺の長さ（Ａ）：高さ（Ｂ）：底辺の長さの半分（Ｃ）の最適比率は、２：１：１であることを特徴とする。
前記三角形の対称プリズムパターンの高さ（Ｂ）は、Ｂ≦Ａの条件を満たすことを特徴とする。
前記回折パターンの格子ピッチは、１μｍ〜１０μｍの値を有することを特徴とする。
本発明による視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置においては、上面に回折パターンを形成すると共に下面にプリズムパターンを形成することで出射光制御を行えるようにした視野角制御シートを、車両用バックライトユニットに適用することにより、最適な運転条件が得られる視野角特性を提供する。
また、本発明による視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置においては、非対称プリズムパターンを使用して上下の視野角を調整する場合、車両のフロントガラス映り込み現象を最小限に抑えることができ（上側の半値角を２０゜以下に確保可能）、対称プリズムパターンを使用して左右の視野角を調整する場合（ダブルピークの角度を制御可能）、運転席及び助手席の最適輝度条件を確保することができる。
このような視野角制御は、ルーバーパターンを使用しなくても可能であるため、製造コストを削減できると共に、斜線ムラなどの不良を防止できるという効果がある。
本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の一部の構造及び出射光の経路を概略的に示す断面図である。 図１に示す本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置における視野角制御シートの構造を概略的に示す斜視図である。 図１に示す本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置における視野角制御シートの構造を概略的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態による視野角制御シートにおけるプリズムパターンの非対称三角形プリズムの出光特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置における出射光特性を示す写真である。 本発明の第１の実施の形態による非対称プリズムパターンの非対称三角形プリズムの最適比率を説明するための図である。 フロントガラス映り込みが発生した車両の内部を示す概略図である。 フロントガラス映り込みが改善された車両の内部を示す概略図である。 運転席と助手席の両方において輝度特性を最適化した状態を示す図である。 本発明の第２の実施の形態による視野角制御シートの構造を概略的に示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置における出射光特性を示す写真である。 視野角による輝度特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態による視野角制御シートにおける対称プリズムパターンの対称三角形プリズムの一部を示す概略図である。 一般的な液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。 図１１に示す一般的な視野角制御シートの構造の一例を示す斜視図である。 ルーバーが適用された視野角制御シートの出光特性を示す図である。 ルーバーが適用された視野角制御シートの出光特性を示す図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態による視野角制御が可能なバックライトユニットを備えた液晶表示装置について、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように添付図面を参照して詳細に説明する。しかし、本発明は、後述する実施の形態に限定されるものではなく、様々な形態に実現可能である。
図１は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置の一部の構造及び出射光の経路を概略的に示す断面図である。
図２Ａ及び図２Ｂは、図１に示す本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置における視野角制御シートの構造を概略的に示す斜視図である。ここで、図２Ｂは、液晶表示装置が実際に車両に配置される方向を考慮して示す、本発明の第１の実施の形態による視野角制御シートの斜視図である。
また、図２Ｃは、本発明の第１の実施の形態による視野角制御シートにおけるプリズムパターンの一つの非対称三角形プリズムの出光特性を示す図である。
同図に示すように、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置は、画素がマトリクス状に配列されて画像を出力する液晶パネル１１０と、前記画素を駆動する駆動部（図示せず）と、液晶パネル１１０の背面に設けられて液晶パネル１１０の全面にわたって光を放出するバックライトユニットＢＬと、液晶パネル１１０及びバックライトユニットＢＬを収納して固定するパネルガイド（図示せず）とから構成される。
ここで、液晶パネル１１０は、均一なセルギャップが維持されるように対向して貼り合わせられたカラーフィルタ基板１０１及びアレイ基板１１１と、カラーフィルタ基板１０１とアレイ基板１１１との間のセルギャップ内に形成された液晶層（図示せず）とからなる。
詳細には図示していないが、カラーフィルタ基板１０１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色を実現する複数のサブカラーフィルタで構成されたカラーフィルタと、前記サブカラーフィルタを区分して前記液晶層を透過する光を遮断するブラックマトリクスと、前記液晶層に電圧を印加する透明な共通電極とからなる。
また、アレイ基板１１１は、縦横に配列されて複数の画素領域を定義する複数のゲートライン及びデータラインと、前記ゲートラインと前記データラインとの交差領域に形成されたスイッチング素子である薄膜トランジスタと、前記画素領域上に形成された画素電極とからなる。なお、横電界（In Plane Switching: IPS）方式の液晶表示装置の場合、前記共通電極は、カラーフィルタ基板１０１に形成されるのではなく、アレイ基板１１１に形成される。
このようにカラーフィルタ基板１０１とアレイ基板１１１とが貼り合わせられて形成された液晶パネル１１０には、共通電極及び画素電極が形成されており、前記液晶層に電界を印加し、前記共通電極に電圧が印加された状態で前記画素電極に供給されるデータ信号の電圧を制御すると、前記液晶層の液晶が前記共通電極と前記画素電極間の電界に応じて誘電異方性により回転し、前記画素毎に光を透過又は遮断することにより、文字や画像を表示する。
また、前記画素電極に供給されるデータ信号の電圧を前記画素毎に制御するために、前記各画素には前記薄膜トランジスタなどのスイッチング素子が個別に備えられる。
このように構成された液晶パネル１１０の外側には、それぞれ上部偏光板及び下部偏光板（図示せず）が取り付けられており、前記下部偏光板はバックライトユニットＢＬからの光を偏光させ、前記上部偏光板は液晶パネル１１０を経由した光を偏光させる。
このような液晶パネル１１０の光源として用いられるバックライトユニットは、発光ランプを配置する方式によってエッジライト方式と直下方式とに分けられる。本発明は、発光ランプを配置する方式によって分けられるエッジライト方式と直下方式に限定されるものではないが、以下、エッジライト方式のバックライトユニットＢＬを例に挙げて具体的に説明する。
導光板１４２の一側には複数のランプ（図示せず）が設けられており、導光板１４２の背面には反射板（図示せず）が設けられている。
ここで、前記ランプは、光源として、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL）、外部電極蛍光ランプ（External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL）、熱陰極蛍光ランプ（Hot Cathode Fluorescent Lamp; HCFL）、発光ダイオード（Light Emitting Diode; LED）などの様々な光源を用いることができる。
前記ランプから発光した光は、透明な材質の導光板１４２の側面に入射して導光板１４２の背面を透過し、導光板１４２の背面に配置された前記反射板により、導光板１４２の上面の光学シート１４３側に反射する。これにより、光損失が低減され、均一度が向上する。
本発明の第１の実施の形態において、光学シート１４３は、拡散シートとプリズムシートとを含み、保護シートをさらに含んでもよい。
このように構成されたエッジライト方式のバックライトユニットＢＬの上方には、カラーフィルタ基板１０１とアレイ基板１１１とからなる液晶パネル１１０が前記パネルガイドにより取り付けられ、図示していないが、液晶パネル１１０、パネルガイド、及びバックライトユニットＢＬは、下方のカバーボトムと上方のケーストップとにより複数の締結手段で互いに結合されて液晶表示装置を構成する。
本発明の第１の実施の形態においては、光学シート１４３の上部に視野角を制御するための視野角制御シート１２０が備えられる。本発明の第１の実施の形態による視野角制御シート１２０は、ベースフィルム１２１の上面に回折パターン１２３が形成されると共に、ベースフィルム１２１の下面にプリズムパターン１２２が形成されることにより、出射光を自由に制御することができ、最適な運転条件が得られる視野角特性を提供することを特徴とする。
ここで、本発明の第１の実施の形態によるプリズムパターン１２２及び回折パターン１２３は、液晶パネル１１０の横方向に対して−１３°〜１３゜のパターン角を有することを特徴とする。ここで、パターン角とは、例えば液晶パネルを横方向に配置した場合、それぞれ、液晶パネルの横方向と、プリズムパターンの非対称三角形プリズムの長手方向（図２Ｃ）とがなす角、及び、液晶パネルの横方向と回折パターンの長手方向とがなす角を意味する（図２Ｂ参照）。
ここで、本発明の第１の実施の形態に係るプリズムパターン１２２及び回折パターン１２３は、液晶パネル１１０の横方向に対して０°のパターン角を有していても良い。しかしながら、モアレ現象を考慮すると、本発明の第１の実施の形態に係るプリズムパターン１２２及び回折パターン１２３は、液晶パネル１１０の横方向に対して−１３〜１３°のパターン角を有する。
特に、本発明の第１の実施の形態による視野角制御シート１２０は、ベースフィルム１２１の下面に非対称プリズムパターン１２２を使用することにより、上下の視野角を制御することを特徴とする。
前述したように、従来は、カーナビゲーションのフロントガラス映り込み現象を防止するために、ルーバーが適用された視野角制御シートを使用していたが、製造工程の難しさ、収率の低下などの原因により、高価であり、斜線ムラなどの外観不良が発生し続けていた。
このような問題を解決するために、本発明の第１の実施の形態による視野角制御シート１２０は、ベースフィルム１２１の上面に回折特性を強化した回折パターン１２３が形成されると共に、ベースフィルム１２１の下面に屈折特性を強化したプリズムパターン１２２が形成されることにより、出射光を制御することができ、ルーバーを適用することなく所望の視野角特性を実現することができる。
つまり、ベースフィルム１２１の下面に非対称プリズムパターン１２２を形成することにより、出光方向を画面の中央と下側に移動させ、車両のフロントガラスに液晶表示装置が映る現象を防止し（図１参照）、ベースフィルム１２１の上面に回折パターン１２３を形成することにより、屈折した光の拡散及び集光レベルを補強し、画面品位を向上させることができる。
ここで、ベースフィルム１２１としては、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を使用することができ、下面の非対称プリズムパターン１２２は、光源の光を所望の方向に屈折させ、視野角制御のためにパターンの形状や角度を調整して使用することができる。
図２Ｂ及び図２Ｃを参照すると、プリズムパターン１２２が複数の非対称三角形プリズムからなる。該非対称三角形プリズムは、長手方向を有する（図２Ｃ）。この場合、出光方向を画面の中央と下側に移動させるためには、非対称プリズムパターン１２２の非対称三角形プリズムの最も短い辺が、視野角制御シート１２０の下側に位置するように設計してもよい（図２Ｃ参照）。
図３は、本発明の第１の実施の形態による液晶表示装置における出射光特性を示す写真である。
図３を参照すると、非対称プリズムパターン１２２により、出光方向が画面の中央と下側に移動したことが分かる。
このような本発明の第１の実施の形態による非対称プリズムパターン１２２の非対称三角形プリズムは、上下の視野角を制御するために、次のような所定のパターン比率を有しなければならない。
図４は、本発明の第１の実施の形態による非対称プリズムパターン１２２の非対称三角形プリズムの最適比率を説明するための図である。
図４を参照すると、本発明の第１の実施の形態による非対称プリズムパターン１２２の非対称三角形プリズムにおいて、底辺の長さ（Ａ）：高さ（Ｂ）：最も短い辺の底辺に投影した長さ（Ｃ）の最適比率は、８：４：１である。
ここで、非対称プリズムパターン１２２の非対称三角形プリズムの高さ（Ｂ）は、Ａ／４≦Ｂ≦Ａ／２の条件を満たし、前記最も短い辺の底辺に投影した長さ（Ｃ）は、Ｂ／８≦Ｃ≦Ｂ／３の条件を満たす。
本発明の第１の実施の形態による非対称プリズムパターン１２２は、斜辺（底辺を除く２つの辺）が直線状であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記斜辺は凸形状又は凹形状を有するようにしてもよい。
また、上面の回折パターン１２３は、非対称プリズムパターン１２２を通過した光を回折、拡散させ、画面品位を向上させるために格子ピッチや高さを調整することができる。例えば、格子ピッチは、１μｍ〜１０μｍの値を有するようにしてもよい。
ここで、回折パターン１２３の斜面は、所定曲率の凸形状を有するようにしてもよく、直線に近くしてもよく、凹形状を有するようにしてもよい。また、回折パターン１２３の高さは、格子ピッチの２倍以下になるように設計してもよい。
このような回折パターン１２３及びプリズムパターン１２２の成形工程は比較的単純であるため、生産効率を高めることができ、ルーバーを排除して１枚のベースフィルム１２１のみを使用することにより、従来の工程に比べて製造コストを削減することができる。特に、本発明の第１の実施の形態のように、非対称プリズムパターン１２２を使用して上下の視野角を調整する場合は、車両のフロントガラス映り込み現象を最小限に抑えることができる（上側の半値角を２０゜以下に確保可能）。ここで、半値角とは、中央の輝度を１００％とするとき、輝度が５０％となる視野角を意味する。
図５Ａ及び図５Ｂは、フロントガラス映り込みが発生した車両の内部及びフロントガラス映り込みが改善された車両の内部を示す概略図である。ここで、図５Ｂは、本発明の第１の実施の形態による視野角制御シートを適用した場合におけるフロントガラス映り込みが改善された車両の内部を例示的に示す。
同図を参照すると、本発明の第１の実施の形態による視野角制御シートを適用した場合、出光方向が画面の中央と下側に移動することにより、車両のフロントガラスにカーナビゲーションの画面が映る現象が防止されることが分かる。
一方、本発明においては、前記視野角制御シートの下面の非対称プリズムパターンを代替し、対称プリズムパターンを使用して左右の視野角を調整する場合、運転席及び助手席の最適輝度条件を確保することができるが、これについては後述する本発明の第２の実施の形態において詳細に説明する。
図６は、運転席と助手席の両方において輝度特性を最適化した状態を示す図である。
図６を参照すると、実際の車両内部でカーナビゲーションの画面を見る際は、主に運転席と助手席から見るため、画面中央の輝度を高めるよりも、左右の視野角方向にダブルピークを有するように光学設計する必要がある。
図７は、本発明の第２の実施の形態による視野角制御シートの構造を概略的に示す斜視図である。ここで、図７は、液晶表示装置が実際に車両に配置される方向を考慮して示す、本発明の第２の実施の形態による視野角制御シートの斜視図である。
前述した本発明の第１の実施の形態と実質的に同様に、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置は、画素がマトリクス状に配列されて画像を出力する液晶パネルと、前記画素を駆動する駆動部と、前記液晶パネルの背面に設けられて前記液晶パネルの全面にわたって光を放出するバックライトユニットと、前記液晶パネル及びバックライトユニットを収納して固定するパネルガイドとから構成される。
ここで、前記液晶パネルは、均一なセルギャップが維持されるように対向して貼り合わせられたカラーフィルタ基板及びアレイ基板と、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板との間のセルギャップ内に形成された液晶層とからなる。
このように構成された液晶パネルの外側には、それぞれ上部偏光板及び下部偏光板が取り付けられており、前記下部偏光板は前記バックライトユニットからの光を偏光させ、前記上部偏光板は前記液晶パネルを経由した光を偏光させる。
以下、エッジライト方式のバックライトユニットを例に挙げて具体的に説明する。
導光板の一側には複数のランプが設けられており、前記導光板の背面には反射板が設けられている。
前記ランプから発光した光は、透明な材質の前記導光板の側面に入射して前記導光板の背面を透過し、前記導光板の背面に配置された前記反射板により、前記導光板の上面の光学シート側に反射する。これにより、光損失が低減され、均一度が向上する。
このように構成されたエッジライト方式のバックライトユニットの上方には、前述したように、前記カラーフィルタ基板と前記アレイ基板とからなる液晶パネルが前記パネルガイドにより取り付けられ、前記液晶パネル、パネルガイド、及びバックライトユニットは、下方のカバーボトムと上方のケーストップとにより複数の締結手段で互いに結合されて液晶表示装置を構成する。
図７を参照すると、本発明の第２の実施の形態においては、前記光学シートの上部に視野角を制御するための視野角制御シート２２０が備えられる。本発明の第２の実施の形態による視野角制御シート２２０は、ベースフィルム２２１の上面に回折パターン２２３が形成されると共に、ベースフィルム２２１の下面に対称プリズムパターン２２２が形成されることにより、出射光を自由に制御することができ、最適な運転条件が得られる視野角特性を提供することを特徴とする。
ここで、本発明の第２の実施の形態による対称プリズムパターン２２２及び回折パターン２２３は、前述した本発明の第１の実施の形態とは異なり、前記液晶パネルの横方向に対して８５〜９５゜のパターン角を有することを特徴とする。言い換えると、液晶パネルの横方向が、対称プリズムパターン２２２の対称三角形プリズムの長手方向及び回折パターン２２３の長手方向に略垂直（８５〜９５゜）である。ここで、対称プリズムパターン２２２は、複数の対称三角形プリズムからなる（図７）。
ここで、本発明の第２の実施の形態に係るプリズムパターン２２２及び回折パターン２２３は、液晶パネルの横方向に対して９０°のパターン角を有していても良い。しかしながら、モアレ現象を考慮すると、本発明の第２の実施の形態に係るプリズムパターン２２２及び回折パターン２２３は、液晶パネルの横方向に対して８５〜９５°のパターン角を有する。
特に、本発明の第２の実施の形態による視野角制御シート２２０は、ベースフィルム２２１の下面に対称プリズムパターン２２２を使用することにより、左右の視野角を制御することを特徴とする。
このように、本発明の第２の実施の形態による視野角制御シート２２０は、下面の非対称プリズムパターンを対称プリズムパターン２２２に変更することにより、出光方向を画面の左右側に移動させ、車両の運転席と助手席に最適化した出射光を得ることができ、上面に形成された回折パターン２２３により、屈折した光の拡散及び集光レベルを補強し、画面品位を向上させることができる。
図８は、本発明の第２の実施の形態による液晶表示装置における出射光特性を示す写真である。
また、図９は、視野角による輝度特性を示すグラフである。図９において、グラフの細線は、一般的な視野角制御シートを適用した場合の視野角による輝度特性を示し、グラフの太線は、本発明の第２の実施の形態による視野角制御シートを適用した場合の視野角による輝度特性を示す。
同図を参照すると、前記対称プリズムパターンにより左右の視野角方向にダブルピークが形成され、出光方向が画面の中央から左右側に移動したことが分かる。
このような本発明の第２の実施の形態による対称プリズムパターン２２２の対称三角形プリズムは、左右の視野角を制御するために、次のような所定のパターン比率を有しなければならない。
図１０は、本発明の第２の実施の形態による視野角制御シートにおける対称プリズムパターンの一つの対称三角形プリズムを示す概略図であり、当該対称プリズムパターンの最適比率を説明するための図である。
図１０を参照すると、本発明の第２の実施の形態による対称プリズムパターン２２２の対称三角形プリズムにおいて、底辺の長さ（Ａ）：高さ（Ｂ）：底辺の長さの半分（Ｃ）の最適比率は、２：１：１である。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、左右の視野角の設計値に応じて比率を変化させてもよい。
ここで、対称プリズムパターン２２２の対称三角形プリズムの高さ（Ｂ）は、Ｂ≦Ａの条件を満たす。
また、対称プリズムパターン２２２は、斜辺（底辺を除く２つの辺）の形状が直線の場合を示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記斜辺は凸形状又は凹形状を有するようにしてもよい。
また、上面の回折パターン２２３は、対称プリズムパターン２２２を通過した光を回折、拡散させ、画面品位を向上させるために格子ピッチや高さを調整することができ、例えば格子ピッチは、１μｍ〜１０μｍの値を有するようにしてもよい。
ここで、回折パターン２２３の斜面は、所定曲率の凸形状を有するようにしてもよく、直線に近くしてもよく、凹形状を有するようにしてもよい。また、回折パターン２２３の高さは、格子ピッチの２倍以下になるように設計してもよい。
前述した本発明の第１の実施の形態と実質的に同様に、このような回折パターン２２３及びプリズムパターン２２２の成形工程は比較的単純であるので、生産効率を高めることができ、ルーバーを削除して１枚のベースフィルム２２１のみを使用することにより、従来の工程に比べて製造コストを削減することができる。特に、本発明の第２の実施の形態のように、対称プリズムパターン２２２を使用して左右の視野角を調整する場合（ダブルピークの角度を制御可能）は、運転席及び助手席の最適輝度条件を確保することができる。
以上の説明に多くの事項が具体的に記載されているが、これは発明の範囲を限定するものではなく、好ましい実施の形態の例示として解釈されるべきである。従って、本発明の範囲は、前述した実施の形態によって定められるのでなく、特許請求の範囲とその均等物によって定められるべきである。
１１０ 液晶パネル
１２０、２２０ 視野角制御シート
１２１、２２１ ベースフィルム
１２２、２２２ プリズムパターン
１２３、２２３ 回折パターン
１４２ 導光板
１４３ 光学シート

Claims (11)

  1. 画像を出力する液晶パネルと、
    前記液晶パネルの下方に設けられて前記液晶パネルにバックライト光を伝達する導光板と、
    前記液晶パネルと前記導光板との間に設けられた複数の光学シートと、
    前記導光板の下方に設けられた反射板と、
    前記液晶パネルと前記光学シートとの間に設けられ、ベースフィルムの上面に回折パターンが形成されると共に当該ベースフィルムの下面にプリズムパターンが形成され、視野角を制御する視野角制御シートと
    を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 前記プリズムパターンは、長手方向を有する複数の三角形プリズムからなり、
    前記プリズムパターン及び前記回折パターンは、前記液晶パネルを横方向に配置した場合、前記液晶パネルの横方向に対して−１３〜１３°のパターン角を有し、
    該パターン角は、前記液晶パネルの横方向と前記プリズムパターンの前記三角形プリズムの前記長手方向とがなす角、及び、前記液晶パネルの横方向と前記回折パターンの長手方向とがなす角である、ことを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  3. 前記プリズムパターンは、複数の非対称三角形プリズムからなる非対称プリズムパターンであり、出光方向を画面の中央と下側に移動させることを特徴とする請求項２に記載の液晶表示装置。
  4. 前記非対称三角形プリズムの最も短い辺が前記視野角制御シートの下側に位置することを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 前記非対称三角形プリズムにおいて、前記ベースフィルムに貼り付けられる底辺の長さ（Ａ）：高さ（Ｂ）：最も短い辺の底辺に投影した長さ（Ｃ）の最適比率は、８：４：１であることを特徴とする請求項４に記載の液晶表示装置。
  6. 前記非対称三角形プリズムの高さ（Ｂ）は、Ａ／４≦Ｂ≦Ａ／２の条件を満たし、前記最も短い辺の底辺に投影した長さ（Ｃ）は、Ｂ／８≦Ｃ≦Ｂ／３の条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
  7. 前記プリズムパターン及び前記回折パターンは、前記液晶パネルを横方向に配置した場合、前記液晶パネルの横方向に対して８５〜９５゜のパターン角を有し、
    該パターン角は、前記液晶パネルの横方向と前記プリズムパターンの長手方向とがなす角、及び、前記液晶パネルの横方向と前記回折パターンの長手方向とがなす角であることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
  8. 前記プリズムパターンは、複数の対称三角形プリズムからなる対称プリズムパターンであり、出光方向を画面の左右側に移動させることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
  9. 前記対称プリズムパターンの前記対称三角形プリズムにおいて、前記ベースフィルムに貼り付けられる底辺の長さ（Ａ）：高さ（Ｂ）：底辺の長さの半分（Ｃ）の最適比率は、２：１：１であることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
  10. 前記対称三角形プリズムの高さ（Ｂ）は、Ｂ≦Ａの条件を満たすことを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
  11. 前記回折パターンの格子ピッチは、１μｍ〜１０μｍの値を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
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