JP5190588B2

JP5190588B2 - 広角拡散器及びそれを適用した液晶表示装置

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Publication number: JP5190588B2
Application number: JP2007217642A
Authority: JP
Inventors: 池泓 ▲びん▼; 文圭李; 昇浩南
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2006-08-24
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2013-04-24
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Description

本発明は、広角拡散器及びそれを適用した液晶表示装置に係り、さらに詳細には、液晶パネルを透過したコリメーティングされた光を拡散させて十分な視野角を達成するための広角拡散器及びそれを適用した液晶表示装置に関する。

一般的な液晶表示装置から液晶パネルに供給される光は、拡散光である。液晶パネルは、入射する直線偏光された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ー機能を行うが、拡散光が使われれば、光が入射される方向によって偏光方向の変化程度が異なって、見る方向によってコントラスト比が変わる。

位相差フィルムでコントラスト比の減少を抑制した場合にも、視野角１７０°を達成した液晶表示装置で、垂直方向のコントラスト比は、数千対一ほどであるが、左／右８５°方向では、コントラスト比が１０：１ほどとなりうる。

結局、液晶パネルに拡散光を供給する液晶表示装置の場合、大きい角度では、表示装置としての品質が大きく低下する。また、視野角を確保するために、視野角補償フィルムを使用するか、またはＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）モード、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）モード、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ）モードなど多様な方法で角度による液晶性能の劣化を補償する液晶モードが使われることもある。しかし、これは、開口率の低下及び製作工程の増加によってコストを上昇させる原因となる。

したがって、拡散光が液晶パネルに入射する時の問題点を解決するように、液晶パネルにコリメーティングされた光を提供して液晶パネルを垂直に通過させ、液晶パネルの全面に視野角特性を確保するように拡散器を置く構造の液晶表示装置に対する必要性が増加している。

本発明は、前記のような点を勘案して案出されたものであって、コリメーティングされた光を液晶パネルに供給した液晶表示装置に適用する時に液晶パネルを透過したコリメーティングされた光を拡散させて十分な視野角を達成可能にする広角拡散器及びそれを適用した液晶表示装置を提供することをその目的とする。

前記目的を達成するための本発明による広角拡散器は、光が入射される入射面と光が出射される出射面とを有するプレート型ボディと、前記プレート型ボディの入射面または出射面のうちの少なくとも何れか一面に配置された複数のマイクロレンズと、前記入射面または出射面のうち前記複数のマイクロレンズが配置されていない他の面に配置された複数のプリズムと、を備えて、前記複数のマイクロレンズは相異なるサイズの複数種のマイクロレンズを含み、前記複数のプリズムは角錐台型プリズムおよび角錐型プリズムを含み、前記複数のプリズムは、頂角の異なる複数種のプリズムからなるか、または頂角が同じであるプリズムからなり、かつ、前記複数のプリズムのうち少なくとも一つは、前記プレート型ボディにほぼ平行な平面部を有して、前記複数のプリズムを有する面が液晶パネルに付着するように配置されて、前記液晶パネルを透過したコリメーティングされた光を拡散させることを特徴とする。

前記複数のマイクロレンズは、球面または非球面を有しうる。

前記マイクロレンズは、球面または非球面を有する半球型レンズでありうる。

前記複数のマイクロレンズは、均一なサイズを有しうる。

前記目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルの背面に設けられてコリメーティングされた光を前記液晶パネルに照射するバックライトユニットと、前記液晶パネルを透過した光を拡散させる広角拡散器と、を備え、前記広角拡散器は、前記特徴点のうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴とする。

前記広角拡散器は、前記複数のプリズムが前記前記液晶パネルから光が入射される側に位置され、前記複数のマイクロレンズが前記液晶パネルから遠く位置するように配置される。

前記複数のプリズムのうち少なくとも一部は、頂角部分がカットされた形態の平面部を有し、前記液晶パネルに前記広角拡散器のプリズムを粘着するための粘着層をさらに備えうる。

前記広角拡散器のマイクロレンズを覆うように光学コーティング層をさらに備えうる。

前記広角拡散器は、前記複数のマイクロレンズが前記液晶パネルから光が入射される側に位置され、前記複数のプリズムが液晶パネルから遠く位置するように配置されることもある。

本発明による広角拡散器を使用すれば、コリメーティングされて液晶パネルを透過した光の拡散がよくなされ、何れの方向でも同じ画面を具現するための十分な視野角を達成しうる。

すなわち、本発明による広角拡散器を適用した液晶表示装置によれば、バックライトユニットからコリメーティングされた光が液晶パネルに照射され、液晶パネルを通過した光を本発明による広角拡散器によって拡散させるので、ビームが視聴しようとする全体角度に拡散され、何れの方向でも非常に均一なコントラスト及び視野角分布の達成が可能である。

また、前記のような本発明による広角拡散器を適用した液晶表示装置によれば、コリメーティングされた光使用が可能であるので、透過特性などが改善できて高効率の達成が可能であり、液晶パネルの構造の単純化が可能である。

また、液晶パネルの上部に位置した広角拡散器によって外部光による閃光やコントラストの低下を防止しうる。

また、広角拡散器が液晶パネルの上部に存在するので、この広角拡散器が液晶パネルの保護層として機能しうる。

また、広角拡散器の液晶パネルへの対向面に少なくとも一部が平面部を有する複数のプリズムが配置された場合、広角拡散器をこの平面部によって液晶パネルに付着しうるので、プリズムのエッジによって液晶パネルの偏光板が引っ掻かれるなどの問題が発生しなくなって信頼性が確保される。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明による広角拡散器及びそれを適用した液晶表示装置の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による広角拡散器１０及びそれを適用した液晶表示装置１を概略的に示す。

図１を参照すれば、広角拡散器１０は、透明なプレート型ボディ１１と、このプレート型ボディ１１の光が入射される入射面１１ａまたは光が出射される出射面１１ｂのうちの何れか一面に配置された複数のマイクロレンズ１５と、入射面１１ａまたは出射面１１ｂのうち他の面に配置された複数のプリズム１３と、を備える。また、液晶表示装置１は、液晶パネル３０と、液晶パネル３０の背面に設けられてコリメーティングされた光を液晶パネル３０に照射するバックライトユニット２０と、液晶パネル３０を透過した光を拡散させる前記広角拡散器１０とを備える。

図１では、広角拡散器１０が、複数のプリズム１３が液晶パネル３０から光が入射される入射面１１ａ側に位置され、複数のマイクロレンズ１５が液晶パネル３０から遠い出射面１１ｂ側に位置するように設けられた場合を示す。

本実施形態の広角拡散器１０において、複数のマイクロレンズ１５は、球面または非球面形状からなりうる。例えば、前記複数のマイクロレンズ１５は、球面または非球面形状の半球型レンズからなりうる。前記複数のマイクロレンズ１５は、サイズの異なる複数種のマイクロレンズ１５ａ,１５ｂが混合された状態でなされる。

代案として、図２のように複数のマイクロレンズ１５´は、同サイズに形成されることもある。この場合にも、複数のマイクロレンズ１５´は、球面または非球面形状の半球型レンズからなりうる。図２は、図１の広角拡散器１０の代りに適用される本発明の他の実施形態による広角拡散器５０を示す。図１、図２及び後述する他の実施形態についての図面で、実質的に同じ部材は、同じ参照符号を使用し、可能な限り反復的な説明を省略する。

前記複数のプリズム１３は、図１及び図２のように、頂角の異なる複数種のプリズム１３ａ,１３ｂ,１３ｃからなりうる。

複数のプリズム１３のうち少なくとも一部のプリズム１３ａ,１３ｂは、頂角部分がカットされた形態で平面部１４を有しうる。例えば、前記複数のプリズム１３のうち少なくとも一部のプリズム１３ａ,１３ｂは、角錘から頂角部分をカットした形態になった角すい台、例えば、三角すい台、四角すい台、多角すい台などのプリズムでありうる。図１及び図２では、複数のプリズム１３のうち一部のプリズム１３ａ,１３ｂが平面部１４を有し、それぞれの間に角形態のプリズム１３ｃが存在すものを示したが、複数のプリズム１３の全部が平面部１４を有するように構成されることもある。

ここで、例えば、平面部１４を有するプリズム１３ａにおける頂角は、平面部１４に対して傾いた傾斜面１４ａ,１４ｂを仮想的に延ばした時、二つの傾斜面１４ａ,１４ｂがなす角度に該当する。

図３ないし図５は、図１の広角拡散器１０の代りに適用される本発明のさらに他の実施形態による広角拡散器６０,７０,８０を示したものであって、本発明による広角拡散器１０に適用される複数のプリズム１３の多様な変形例に該当する。

図３及び図４に示したように、複数のプリズム１３´,１３”は、頂角が相互に同一に形成されることもある。

図３に示すものは、複数のプリズム１３´は、頂角が相互に同一であり、複数のプリズム１３´のうち少なくとも一部が頂角部分のカットされた形態で平面部１４を有する実施形態を示す。図３では、複数のプリズム１３´の全部が平面部１４を有する例を示す。複数のプリズム１３´は、同じ頂角を有しつつ、その一部が頂角部分のカットされた形態で平面部１４を有し、残りは、頂角部分のカットされていない形態になることもある。これは、図１での複数のプリズム１３を同一頂角に形成した場合に該当するので、その図示を省略する。

図４に示すものは、複数のプリズム１３”は、頂角が相互に同一であり、全部の頂角部分がカットされていない実施形態を示す。この場合、複数のプリズム１３”は、三角すい、四角すい、多角すいなどの角形態に形成される。

図５に示すものは、複数のプリズム１３”´は、頂角の異なる複数種のプリズム８３ａ,８３ｂ,８３ｃに形成され、頂角部分がカットされていない実施形態を示す。この場合、複数のプリズム１３”´は、三角すい、四角すい、多角すいなどの角形態に形成される。

一方、図３ないし図５では、複数のマイクロレンズ１５が、図１のようにサイズの異なる複数種のマイクロレンズ１５ａ,１５ｂが混合された状態になされた場合を示しているが、その代りに、図２の同サイズになった複数のマイクロレンズ１５´を備えることもある。このような変形例については、図１ないし図５から十分に類推しうるので、その図示を省略する。

以上では、図１ないし図５を参照して、広角拡散器１０,５０,６０,７０,８０の入射面１１ａに複数のプリズム１３,１３´,１３”,１３”´が配置され、広角拡散器１０,５０,６０,７０,８０の出射面１１ｂに複数のマイクロレンズ１５または１５´が配置された場合を例示的に説明した。広角拡散器１０,５０,６０,７０,８０の入射面１１ａに複数のマイクロレンズ１５または１５´が配置され、広角拡散器１０,５０,６０,７０,８０の出射面１１ｂに複数のプリズム１３,１３´,１３”,１３”´が配置されることもある。このような配置は、図１ないし図５での広角拡散器１０,５０,６０,７０,８０を覆したものに該当するので、これについての図示は省略する。

以下では、本発明による広角拡散器を適用した液晶表示装置１の多様な実施形態について説明する。

図６は、本発明の一実施形態による液晶表示装置１００を概略的に示す。

図６を参照すれば、液晶表示装置１００は、液晶パネル３０と、液晶パネル３０の背面に設けられてコリメーティングされた光を液晶パネル３０に照射するバックライトユニット２０と、液晶パネル３０を透過した光を拡散させる広角拡散器１１０とを備えて構成され、別途に製作された広角拡散器１１０が液晶パネル３０に組立てられる。

前記液晶パネル３０は、第１及び第２透明基板３３,３７、第１透明基板３３と第２透明基板３７との間に位置した液晶層３５、バックライトユニット２０から照射された光のうち、特定線偏光の光のみが液晶層３５に入射するように第１透明基板３３の背面に設けられた偏光子としての第１偏光板３１と、第２透明基板３７の全面に設けられた偏光子としての第２偏光板３９とを備えて構成される。

前記バックライトユニット２０は、光源２１から入射された光をコリメーティングして液晶パネル３０を垂直に通過させるように設けられる。前記バックライトユニット２０から液晶パネル３０に入射する光は、理想的には完全にコリメーティングがなされて全体光が平行光であることが望ましい。しかし、実質的には完全なコリメーティング光を作り難いため、前記バックライトユニット２０は、液晶パネル３０に全体照射される光のうち平行光の比率が適正レベルを超える範囲で光をコリメーティングさせうるように設けられる。平行光の比率の適正レベルは、液晶パネルに拡散光を供給する一般的な液晶表示装置での光が入射される方向によって偏光方向の変化程度が異なって、見る方向によってコントラスト比が変わるという問題点を改善して、表示装置の目標品質に合わせて向上させうる範囲内で、設計限界、製造限界、製造コストなどを考慮して決まる。

前記バックライトユニット２０としては、例えば、本出願人によって出願された米国出願第１１／５２６,０４５号明細書（出願日２００６年９月２５日）に記載されたバックライトユニットを適用しうる。

前記広角拡散器１１０は、コリメーティングされて液晶パネル３０を通過した光を拡散させて、何れの方向でも同じ画面を具現するためのものであって、角度別に同じコントラスト比を有する画面を示す十分な拡散角を確保するように設けられる。

前記広角拡散器１１０は、図１ないし図５を参照して、前述したように、プレート型透明ボディ１１の一面に複数のマイクロレンズ１５を配置し、他の面に複数のプリズム１３を配置した構造を有する。

図６では、広角拡散器１１０が複数のプリズム１３が液晶パネル３０から光が入射される入射面１１ａ側に位置され、複数のマイクロレンズ１５が液晶パネル３０から遠い出射面１１ｂ側に位置するように設けられた例を示す。

また、図６では、広角拡散器１１０であって、図１に示した広角拡散器１０を備えた例を示すが、その代りに、図２ないし図５に示した広角拡散器５０,６０,７０,８０のうち何れか一つを備えることもある。

図６に例示的に示したように、前記広角拡散器１１０として複数のプリズムのうち少なくとも一部のプリズムが平面部を有する広角拡散器を使用し、この広角拡散器を複数のプリズムが入射面に位置するように配置する場合、広角拡散器１１０を液晶パネル３０に直接的に付着することが可能であるという利点がある。

図７は、本発明の他の実施形態による液晶表示装置２００を概略的に示す。

図７を参照すれば、液晶表示装置２００は、液晶パネル３０と、液晶パネル３０の背面に設けられてコリメーティングされた光を液晶パネル３０に照射するバックライトユニット２０と、液晶パネル３０を透過した光を拡散させる広角拡散器１１０とを備えて構成され、広角拡散器１１０を、粘着剤を使用して偏光板３９を製作する時に一体化させる。すなわち、液晶パネル３０に広角拡散器１１０を粘着するための粘着層２０１をさらに備えた構造を有する。

このとき、広角拡散器１１０を粘着層２０１として液晶パネル３０の偏光板３９に粘着できるように、広角拡散器１１０は、複数のプリズム１３が液晶パネル３０から光が入射される入射面１１ａ側に位置され、複数のマイクロレンズ１５が液晶パネル３０から遠い出射面１１ｂ側に位置するように配置され、複数のプリズム１３のうち少なくとも一部のプリズム１３ａ,１３ｂは、頂角部分がカットされた形態で平面部１４を有することが望ましい。すなわち、前記広角拡散器１１０として、図１ないし図３の広角拡散器１０,５０,６０のうち何れか一つを備えうる。図７では、広角拡散器１１０として図１の広角拡散器１０を備えた例を示す。

図８は、本発明のさらに他の実施形態による液晶表示装置３００を概略的に示す図面であって、図７の液晶表示装置２００と比較するとき、広角拡散器１１０のマイクロレンズ１５を覆うように光学コーティング層３０１をさらに備える点にその特徴がある。図７と同じ参照符号は、実質的に同じ部材を表す。

図９は、本発明のさらに他の実施形態による液晶表示装置４００を概略的に示す図面であって、図６の液晶表示装置１００と比較するとき、広角拡散器１１０を覆うように光学コーティング層４０１をさらに備える点にその特徴がある。図６と同じ参照符号は、実質的に同じ部材を表す。図９では、光学コーティング層４０１が広角拡散器１１０のマイクロレンズ１５を覆う例を示すが、広角拡散器１１０は、複数のマイクロレンズ１５が液晶パネル３０から光の入射する入射面１１ａ側に位置し、複数のプリズム１３が光の出射する出射面１１ｂ側に位置するように配置される場合には、光学コーティング層４０１は、複数のプリズム１３を覆うように形成される。

図８及び図９での光学コーティング層３０１,４０１は、保護機能や反射防止及び閃光防止を強化するように設けられる。

前記のような本発明の多様な実施形態の液晶表示装置１００,２００,３００,４００によれば、バックライトユニット２０からコリメーティングされた光が液晶パネル３０に照射され、液晶パネル３０を通過した光を、本発明による広角拡散器１０,５０,６０,７０,８０によって拡散させるので、ビームが視聴しようとする全体角度に広がり、何れの方向でも非常に均一なコントラスト及び視野角分布の達成が可能である。

以下では、本発明の多様な実施形態による広角拡散器を使用する時のシミュレーション結果を説明する。

比較例であって、図１０は、透明プレート６２１の一面にサイズの異なる複数種のマイクロレンズ６３２のみが形成された拡散器６２０に対する出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す。所定サイズを有し、コリメーティングされた平行光を出射する面光源６１０から光を拡散器６２０に照射する。拡散器６２０によって広がった光は、出射角度による強度分布を検出するように広い受光範囲を有する光検出器６３０から検出される。

図１１は、図１０の拡散器を順方向、逆方向に透過した光の出射角度による強度分布を示す。面光源６１０から出射するコリメーティング光が透明プレート６２１を透過した後、複数のマイクロレンズ６２３に入射する順方向入射時に、強度分布の半値幅を満足させる角度範囲は、±１０°となる。図１０での拡散器６２０を覆して面光源６１０から出射するコリメーティング光がマイクロレンズ６３２を経由した後、透明プレート６２１に入射する逆方向入射時に、強度分布の半値幅を満足させる角度範囲は、±２０゜となる。順方向入射時、正面入射光に対する透過度／反射度は、４２.４／５６.７であり、逆方向入射時、正面入射光に対する透過度／反射度は、９３.７／５.９である。

逆方向入射時、すなわち、マイクロレンズ６３２側への入射が順方向への入射時より大きい角分布を表しているが、角度範囲が±２０°程度の範囲で拡散板及び３枚の拡散フィルムを使用する場合に比べると非常に小さく、実際の適用には難点がある。また、順方向入射時にも角度範囲が±１０°程度と小さく実際の適用には難点がある。

図１２は、本発明による広角拡散器７００が入射面７０３ａ側にサイズの異なる複数種の球面または非球面の半球型マイクロレンズ７０１を有し、出射面７０３ｂ側に同じ頂角を有し、平面部を有していないプリズム７０５を有する時の、出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す。図１２で、広角拡散器７００は、下面にレンズがある下面レンズモデルであって、図１０及び図１１を参照して説明した比較例への逆方向入射時の光がマイクロレンズを通過した後に透明プレートに入射する場合に対応する。

図１３は、面光源６１０の有効サイズが図１０の比較例と同じであり、全ての光が広角拡散器７００に垂直入射する時に、図１２の広角拡散器７００でプリズム７０５の頂角がそれぞれ平面（１８０°）、１２０°、９０°である時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す。

図１３を参照すれば、プリズム７０５の頂角が１２０°、９０°である時に、強度分布の半値幅を満足させる水平Ｈ及び垂直Ｖ方向への出射角度範囲は、±３５°／±３０°、±３０°／±３０°であって、図１０及び図１１を参照して説明した比較例での逆方向入射時の強度分布の半値幅を満足させる±２０°の出射角度範囲に比べて、はるかに広い出射角度範囲が得られ、また、プリズム７０５の頂角が１８０°（平面）である時の±２５°／±２５°に比べても、はるかに広い角度範囲が得られる。

図１４は、本発明による広角拡散器７００´が入射面７０３ａ側に同じ頂角を有し、平面部を有していない複数のプリズム７０５を有し、出射面７０３ｂ側にサイズの異なる複数種の半球型マイクロレンズ７０１を有する時の出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す。図１４で、広角拡散器７００´」は、上面にレンズのある上面レンズモデルであって、比較例で光が順方向に入射する場合に対応する。

図１５は、面光源６１０の有効サイズが図１０の比較例と同じであり、全ての光が拡散器７００´に垂直入射する時、図１４の広角拡散器７００´でプリズム７０５の頂角がそれぞれ平面（１８０°）、１２０°、９０°、７０°である時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す。

図１５を参照すれば、プリズム７０５の頂角が１２０°、９０°、７０°である時に、強度分布の半値幅を満足させる水平Ｈ及び垂直Ｖ方向への出射角度範囲は、±２５°／±１８°、±３５°／±１５°、±３８°／±１５°であって、図１０及び図１１を参照して説明した比較例での順方向入射時の強度分布の半値幅を満足させる±１０°の出射角度範囲に比べて、はるかに広い出射角度範囲が得られ、また、プリズム７０５の頂角が１８０°（平面）である時の±１８°／±１８°に比べても、水平方向にはるかに広い角度範囲が得られる。

図１６は、本発明による広角拡散器８００が入射面８０３ａ側に頂角の異なる複数種のプリズムからなる複数のプリズム８０１を有し、出射面８０３ｂ側にサイズの異なる複数種の半球型マイクロレンズ８０５を有する時の出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す。図１６で、広角拡散器８００は、上面にレンズのある上面レンズモデルであって、比較例で光が順方向に入射する場合に対応する。

図１７Ａは、面光源６１０の有効サイズが図１０の比較例と同じであり、全ての光が広角拡散器８００に垂直入射する時に、広角拡散器８００で複数のプリズム８０１の頂角が１２０°と９０°、１２０°と７０°、９０°と７０°との組み合わせからなり、プリズム８０１が平面部を有していない時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す。

図１７Ｂは、面光源６１０の有効サイズが図１０の比較例と同じであり、全ての光が広角拡散器８００に垂直入射する時に、広角拡散器８００で複数のプリズム８０１の頂角が１２０°と９０°、１２０°と７０°、９０°と７０°、８０°と６０°との組み合わせからなり、プリズム８０１の２０％が平面部を有する時、すなわち、図１７Ａに比べて、２０％の平面（１８０°）が追加される時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す。

図１７Ａを参照すれば、複数のプリズム８０１の頂角が１２０°と９０°、１２０°と７０°、９０°と７０°との組み合わせからなる時、強度分布の半値幅を満足させる水平Ｈ及び垂直Ｖ方向への出射角度範囲は、±３５°／±２５°、±４５°／±２５°、±４０°／±２０°であり、図１０及び図１１を参照して説明した比較例での順方向入射時の強度分布の半値幅を満足させる±１０°の出射角度範囲に比べて、はるかに広い出射角度範囲が得られる。

また、図１７Ｂを参照すれば、複数のプリズム８０１の頂角が１２０°と９０°、１２０°と７０°、９０°と７０°、８０°と６０°との組み合わせからなり、２０％の平面（１８０°）が追加される時、強度分布の半値幅を満足させる水平Ｈ及び垂直Ｖ方向への出射角度範囲は、±２５°／±２０°、±２５°／±２０°、±３８°／±２０°、±４２°／±２０°であり、図１０及び図１１を参照して説明した比較例での順方向入射時の強度分布の半値幅を満足させる±１０°の出射角度範囲に比べて、はるかに広い出射角度範囲が得られる。

以上のシミュレーション結果は、例を挙げたものであって、本発明による広角拡散器１１０は、この結果にのみ限定されず、設計条件によって強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲の多様な設計が可能である。

以上のシミュレーション結果から分かるように、透明プレートの一面に複数のプリズム、反対面に複数のマイクロレンズを備える構造の広角拡散器は、比較例として使用した一面に複数のマイクロレンズのみを備える拡散器に比べて、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲がはるかに広い。すなわち、本発明による広角拡散器によれば、十分な拡散角が確保できる。

本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、それは、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ということが分かるであろう。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。

本発明は、液晶表示装置関連の技術分野に適用可能である。

本発明の一実施形態による広角拡散器及びそれを適用した液晶表示装置を概略的に示す図面である。本発明の他の実施形態による広角拡散器を概略的に示す図面である。本発明の他の実施形態による広角拡散器を概略的に示す図面である。本発明の他の実施形態による広角拡散器を概略的に示す図面である。本発明の他の実施形態による広角拡散器を概略的に示す図面である。本発明の実施形態による液晶表示装置を概略的に示す図面である。本発明の実施形態による液晶表示装置を概略的に示す図面である。本発明の実施形態による液晶表示装置を概略的に示す図面である。本発明の実施形態による液晶表示装置を概略的に示す図面である。比較例であって、透明プレートの一面にサイズの異なる複数種のマイクロレンズのみが形成された拡散器に対する出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す図面である。図１０の拡散器を順方向、逆方向に透過した光の出射角度による強度分布を示す図面である。本発明による広角拡散器が入射面側にサイズの異なる複数種の球面または非球面の半球型マイクロレンズを有し、出射面側に同じ頂角を有し、平面部を有していないプリズムを有する時の出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す図面である。全ての光が広角拡散器に垂直入射する時に、図１２の広角拡散器でプリズムの頂角がそれぞれ平面（１８０°）、１２０°、９０°である時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す図面である。本発明による広角拡散器が入射面側に同じ頂角を有し、平面部を有していない複数のプリズムを有し、出射面側にサイズの異なる複数種の半球型マイクロレンズを有する時の出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す図面である。全ての光が広角拡散器に垂直入射する時に、図１４の広角拡散器でプリズムの頂角がそれぞれ平面（１８０°）、１２０°、９０°、７０°である時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す図面である。本発明による広角拡散器が入射面側に頂角の異なる他の複数種のプリズムからなる複数のプリズムを有し、出射面側にサイズの異なる複数種の半球型マイクロレンズを有する時の出射光の出射角度による強度分布を説明するための検出構造を示す図面である。全ての光が広角拡散器に垂直入射する時に、広角拡散器で複数のプリズムの頂角が１２０°と９０°、１２０°と７０°、９０°と７０°との組み合わせからなり、プリズムが平面部を有していない時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す図面である。全ての光が広角拡散器に垂直入射する時に、広角拡散器で複数のプリズムの頂角が１２０°と９０°、１２０°と７０°、９０°と７０°、８０°と６０°との組み合わせからなり、プリズムの２０％が平面部を有する時、すなわち、図１７Ａに比べて２０％の平面（１８０°）が追加される時の光分布、水平及び垂直方向への出射角度による強度分布、強度分布の半値幅を満足させる出射角度範囲、透過／反射度を整理して示す図面である。

符号の説明

１液晶表示装置、
１０広角拡散器、
１１プレート型ボディ、
１１ａ入射面、
１１ｂ出射面、
１３,１３ａ,１３ｂ,１３ｃプリズム、
１４平面部、
１４ａ,１４ｂ傾斜面、
１５,１５ａ,１５ｂマイクロレンズ、
２０バックライトユニット、
３０液晶パネル。

Claims

光が入射される入射面と光が出射される出射面とを有するプレート型ボディと、
前記プレート型ボディの入射面または出射面のうちの少なくとも何れか一面に配置された複数のマイクロレンズと、
前記入射面または出射面のうち前記複数のマイクロレンズが配置されていない他の面に配置された複数のプリズムと、を備えて、
前記複数のマイクロレンズは相異なるサイズの複数種のマイクロレンズを含み、
前記複数のプリズムは角錐台型プリズムおよび角錐型プリズムを含み、
前記複数のプリズムは、頂角の異なる複数種のプリズムからなるか、または頂角が同じであるプリズムからなり、かつ、前記複数のプリズムのうち少なくとも一つは、前記プレート型ボディにほぼ平行な平面部を有して、
前記複数のプリズムを有する面が液晶パネルに付着するように配置されて、前記液晶パネルを透過したコリメーティングされた光を拡散させることを特徴とする広角拡散器。
前記複数のマイクロレンズは、球面または非球面を有することを特徴とする請求項１に記載の広角拡散器。
前記複数のマイクロレンズは、球面または非球面を有する半球型レンズであることを特徴とする請求項２に記載の広角拡散器。
液晶パネルと、
前記液晶パネルの背面に設けられてコリメーディングされた光を前記液晶パネルに照射するバックライトユニットと、
前記液晶パネルを透過した光を拡散させる請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の広角拡散器と、
を備えることを特徴とする液晶表示装置。