JP5611512B2

JP5611512B2 - 導光板およびこれを有する表示装置

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Publication number: JP5611512B2
Application number: JP2008166474A
Authority: JP
Inventors: 炯柱金; 載中權; 承仁白; 成圭沈; 盛旭康; ▲俊▼ 泳李; 仁 ▲宣▼ ▲黄▼
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: US20090122229A1; CN101435951B; CN101435951A; KR101440498B1; US7936420B2; JP2009122637A; KR20090048898A

Description

本発明は導光板およびこれを有する表示装置に関するものであって、より詳細には液晶表示装置と共にバックライトを採用する表示装置において、輝度および輝度の均一度を向上させるための構造を有する導光板およびこれを採用した表示装置に関するものである。

液晶表示装置に採用されるバックライトアセンブリは、画面の明るさおよび外観に大きく影響する。バックライトアセンブリは光源の位置によって直下型とエッジ型とに分類され、エッジ型バックライトアセンブリは通常光源、導光板およびプリズムシート、拡散シート、保護フィルムなどの様々な光学シートなどを有する。このように、バックライトアセンブリは互いに異なる屈折率を有する複数の媒体を有し、光が屈折率の異なる媒体を通過することによって相当量の光損失が発生し、また複数のシート類を使用することによってバックライトアセンブリの取り扱いが容易ではなくなり、製造原価が上昇するという問題点がある。

特に、高輝度高色再現性の要求に合わせて脚光を浴びている点光源である発光ダイオードを光源として採用する場合に、明部と暗部とが視認されるホットスポット（ｈｏｔｓｐｏｔ）現象が発生する問題点がある。
公開特許公報１０−２６０３１５号

したがって、本発明の目的は光学シート類のうち一部または全部を採用せずに映像表示に必要な光特性を得ることができ、輝度の均一性が改善された導光板およびこれを採用した表示装置を提供するものである。

本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。

本発明の一実施形態による表示装置は表示パネルと、光を発生する光源と、光源から発生した光が入射する入光面と入光面に隣接して第１方向に延長形成された複数の第１突出部を含む一面と一面に対向し複数の第２突出部が形成された他面とを含み光を表示パネルへ伝導する導光板と、を含み、第１方向に対して垂直方向に切断した第１突出部の縦断面は導光板の一面に対して平行な短軸と一面に対して垂直な長軸を有する楕円の一端部の形状を有する。複数の第１突出部は、各々の間に間隔部をおいて互いに平行に形成されてもよい。間隔部は、平坦面、凸面及び凹面のうち一つ以上の形状を有してもよい。間隔部は、第１方向に対して垂直に切断した縦断面が円の一端部分の形状を有してもよい。前記楕円の短軸の半径がａであり、長軸の半径がｂであり、前記円の半径がｒである場合、楕円の短軸の半径および円の半径はｒ＜ａの範囲であってもよい。第１突出部の仮想の水平面を基準とする高さ（ｈ１とする）が間隔部の高さ（ｈ２とする）より高く形成されてもよい。第１突出部は、間隔部間の間に一つ以上形成され、間隔部は第１突出部の間に一つ以上形成されてもよい。間隔部は、入光部に隣接した部分は凸面または凹面のうち一つ以上の形状で形成され、間隔部の残り部分は平坦面で形成されてもよい。

間隔部の幅は、第１突出部の幅の１／５以下で形成されてもよい。楕円体の短軸の半径がａであり、長軸の半径がｂである場合、短軸および長軸は１＜ｂ／ａ＜４の範囲であってもよい。導光板は、一面に第１突出部に対して平行に形成され、第１方向に対して垂直方向に切断した断面が三角プリズム形状を有する三角パターン部をさらに含んでもよい。第１突出部は入光面、一面および他面に対して垂直である導光板の両側面に隣接した一面に形成され、三角パターン部は第１突出部の間に第１突出部に対して平行に形成されてもよい。第１突出部は、両側面からの幅が導光板の厚さの二倍以上であってもよい。三角パターン部は、第１突出部と交互に平行に形成されてもよい。第１突出部は、第１突出部の高さが第１突出部の縦断面が一部を形成する仮想の楕円体の長軸半径より小さく形成されてもよい。第１突出部のピッチは画素のピッチより小さいか同一に形成されてもよく、また表示装置は導光板と表示パネルとの間に複数のプリズムパターンが形成されたプリズムシートをさらに含み、第１突出部のピッチはプリズムパターンのピッチより小さいか同一に形成されてもよい。導光板は第２突出部の間に一つ以上の反射パターンをさらに含んでもよい。反射パターンは光源から発生した光が進む方向に対向する反射面を有してもよい。また、複数の第２突出部は第１突出部の延長方向に平行に延長され形成されてもよい。光源は点光源であってもよい。

本発明の他の実施形態による導光板は入光面と、入光面に対して垂直の方向に延長形成された複数の第１突出部が形成されて前記入光面と隣接した第１面と、複数の第２突出部が形成されて第１面と対向する第２面と、を含み、入光面に対して平行な方向に切断した第１突出部の縦断面が第１面に対して平行な短軸と第１面に対して垂直な長軸とを有する楕円の一端部の形状を有してもよい。複数の第１突出部は、各々の間に間隔部をおいて互いに平行に形成されてもよい。間隔部の幅は第１突出部の幅の１／５以下で形成されてもよく、楕円体の短軸の半径がａであり、長軸の半径がｂである場合、短軸および長軸は１＜ｂ／ａ＜４の範囲であってもよい。第１突出部は第１突出部の高さが第１突出部の縦断面形状が一部を形成する仮想の楕円体の長軸半径より小さく形成されてもよい。また、導光板は第２突出部の間に一つ以上の反射パターンをさらに含んでもよく、反射パターンは入光面と対向する反射面を有してもよい。そして、複数の第２突出部は第１突出部の延長方向に対して平行に延長され形成されてもよい。

その他実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図に含まれる。

以上で記述したように、本発明による導光板は、出光面にその断面が楕円体の一端部の形状を有する突出パターンが形成されることによって複数の光学シートのうち一部または全部を省略しても従来技術と同等水準以上の光特性を得ることができ、光ミキシングを容易にし、ホットスポット現象を減少させる。

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態で具現されることができる。本実施形態は、単に本発明の開示が完全となるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指称する。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。図１を参照すれば、本発明の一実施形態による液晶表示装置１は、光を利用して画像を表示する表示パネルアセンブリ１０、表示パネルアセンブリ１０に光を提供するバックライトアセンブリ２０および表示パネルアセンブリ１０とバックライトアセンブリ２０とを収納および固定するハウジング部３０を含む。

表示パネルアセンブリ１０は、映像を表示する表示パネル１１０と表示パネル１１０を駆動するための駆動部１２０とを含む。表示パネル１１０は、薄膜トランジスタ基板１１２、カラーフィルタ基板１１１および二つの基板１１１、１１２の間に形成された液晶層（図示せず）で形成され、薄膜トランジスタ基板１１２の一側には駆動信号の印加のための駆動部１２０が位置する。駆動部１２０はフレキシブル印刷回路基板１２１、フレキシブル印刷回路基板１２１に実装された駆動チップ１２２、フレキシブル印刷回路基板１２１の他側に接続されている印刷回路基板１２３を含む。図面にはＣＯＦ（ｃｈｉｐｏｎｆｉｌｍ）方式を採用した駆動部１２０を図示したが、ＴＣＰ（ｔａｐｅｃａｒｒｉｅｒｐａｃｋａｇｅ）、ＣＯＧ（ｃｈｉｐｏｎｇｌａｓｓ）等既知の他の方式で駆動部１２０を形成してもよい。また駆動チップ１２２の全部または一部回路は、薄膜トランジスタ基板１１２の薄膜トランジスタ（図示せず）の形成時に共に形成されてもよい。

表示パネル１１０に光を供給するためのバックライトアセンブリ２０は、表示パネル１１０の後面に位置し、光を生成する光源２１０、光源２１０と表示パネル１１０との間に置かれて、光源２１０から生成された光を表示パネル１１０に伝達する導光板２２０、導光板２２０と表示パネル１１０との間に置かれて、導光板２２０から出射された光を屈折させ液晶パネル１１０側に伝達するプリズムシート２３０および光を拡散させる拡散シート２４０、導光板２２０の後面に置かれて漏洩する光を前面に反射させる反射シート２５０を含む。光源２１０は、発光ダイオードのような点光源や線形のランプ（図示せず）等が使用されてもよい。導光板２２０には、入射された光が表示パネル１１０の全面に均一に伝達させるような出光面２２７およびこれと対向する対向面２２８を有する。導光板２２０の出光面２２７または対向面２２８には所定形状のパターンが形成されてもよく、これに対しては以下で具体的に記述する。図面に図示されてはいないが、バックライトアッセンブリ２０は表示パネル１１０の前面に置かれてもよく、必要に応じてプリズムシート２３０、拡散シート２４０または反射シート２５０の位置および構成などが変わってもよい。

ハウジング部３０は、バックライトアセンブリ２０を収納するボトムシャーシ３３０、バックライトアセンブリ２０と表示パネル１１０との間に置かれて、バックライトアセンブリ２０を固定させて表示パネル１１０の位置をガイドするモールドフレーム３２０、表示パネル１１０の前面を覆って、バックライトアセンブリ２０および表示パネル１１０を支持するトップシャーシ３１０を含む。

以下、本発明の第１実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図２Ａは、本発明の第１実施形態による導光板の斜視図であり、図２Ｂは図２Ａの導光板をＩＩｂ−ＩＩｂ’に沿って切断した断面図であり、図２Ｃは図２Ａの導光板をＩＩｃ−ＩＩｃ’に沿って切断した断面図であり、図２Ｄは図２Ａの導光板の出光面突出部の断面図である。

図２Ａないし図２Ｃを参照すれば、本発明の第１実施形態による導光板２２０ａは、出光面２２７ａと、光源２１０と対向している入光面２２４と、入光面２２４と隣接した出光面２２７aに形成された第１突出部２２１を含む。第１突出部２２１は、入光面２２４に対して垂直方向に延長して形成されてもよい。第１突出部２２１は、入光面２２４と平行に切断した縦断面の形状が楕円又は円の一端部の形状を有する。第１突出部２２１各々の間には間隔部２２２ａが存在し、間隔部２２２ａは平らに形成される。導光板２２０ａの出光面２２７ａには一つ以上の第１突出部２２１が形成されてもよく、出光面２２７ａと対向する対向面２２８には一つ以上の第２突出部２２３が形成されてもよい。第２突出部２２３は、第１突出部２２１に対して平行な方向に延長して形成されてもよい。また、第２突出部２２３各々の間には、入光面２２４と対向する反射面２２６ａを有する反射パターン２２５ａがさらに形成されてもよく、陰刻の三角柱形状２２５ａで形成されてもよい。図示していないが反射パターン２２５ａは、陰刻で形成されず印刷パターンなどで形成されてもよい。図２Ｂは、図２ＡをＩＩｂ−ＩＩｂ’に沿って切断した断面図であって、導光板２２０ａの出光面２２７ａに形成された第１突出部２２１、間隔部２２２ａ、対向面２２８に形成された第２突出部２２３、反射パターン２２５ａを図示する。図２Ｃは、図２Ａの導光板をＩＩｃ−ＩＩｃ’に沿って切断した断面図であって、導光板２２０ａは対向面２２８にＶ型の陰刻反射パターン２２５ａを含む。入光面２２４側に位置した反射パターン２２５ａの反射面２２６_１、２２６_２の角度θ１と角度θ２とは、反射効率を上げるためにθ１≦θ２の条件を満足するように形成してもよい。また、入光面２２４から遠くなるほど輝度が落ちるため、入光面２２４から遠方の輝度を高めるために入光面２２４から遠方に形成された反射パターン２２５_２の高さＨ２を入光面２２４から近いところに形成された反射パターン２２５_１の高さＨ１より大きく形成してもよい。導光板２２０ａは、ポリカーボネート系樹脂（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ−ｓｅｒｉｓｅｓｒｅｓｉｎ；ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート系樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ−ｓｅｒｉｓｅｓｒｅｓｉｎ；ＰＭＭＡ）またはメタクリルスチレン共重合体（Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ−ｓｔｙｒｅｎｅｃｏｐｏｌｙｍｅｒ、ＭＳ）等のような物質で形成されてもよい。

図２Ｄを参照すれば、第１突出部２２１は、突出部２２１と間隔部２２２ａとが合う接点を繋いで延長した水平面Ｈと平行な短軸（短軸半径ａ）と前記水平面Ｈと直交する長軸（長軸半径ｂ）を有する仮想の楕円体Ｅの一端部の形状を有する。理想的には第１突出部２２１の断面は仮想の楕円体Ｅの完全な一端部の形状を有するが、実際には工程マージンのため、間隔部２２２ａと隣接した突出部２２１の境界の一部分が一部直線で形成されてもよい。輝度均一度を高めるために、楕円体Ｅは短軸半径ａと長軸半径ｂとが１＜ｂ／ａ＜４の関係となるように設計されてもよい。例えば、楕円形状に対する方程式がａ＜ｂ／２である場合、楕円形状は４次多項式（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌ）で近似されてもよく、ａ＞ｂ／２である場合、楕円関数または４次以上の多項式で近似されてもよい。また、水平面（Ｈ）から楕円体Ｅの長軸が通る頂点Ｚまでの距離を第１突出部の高さｈとしたとき、高さｈは楕円体Ｅの長軸半径ｂより小さく形成されてもよい。また、突出部と突出部との間の距離すなわち、間隔部２２２ａの幅ｄは第１突出部２２１の幅ｗの１／５と同じか小さく形成してもよく、好ましくはｗの１／１０と同じか小さく形成してもよい。さらに好ましくは、ｗの１／２０より小さいか同じであるように形成してもよい。すなわち、第１突出部２２１の頂点Ｚ間の距離を第１突出部２２１のピッチｐとするとき、ｐはｐ＝ｗ＋ｄ（ｐ：第１突出部のピッチ、ｗ：第１突出部の幅、ｄ：間隔部の幅）であり、ここでｄ＜２である。

以下、本発明の第２実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図３Ａは本発明の第２実施形態による導光板の斜視図であり、図３Ｂは図３Ａの導光板をＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、第１実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第２実施形態による導光板２２０ｂは、湾曲した凹面を形成する間隔部２２２ｂと半円球形状の陰刻パターンで形成された反射パターン２２５ｂとを含む。

第１突出部２２１の間には間隔部２２２ｂが形成され、間隔部２２２ｂは入光面２２４に対して垂直方向に凹面形状で形成される。このような間隔部２２２ｂは、第１突出部２２１と同じ方向に延長され第１突出部２２１に対して平行に形成されてもよい。入光面と平行で、第１突出部２２１と垂直に切断した間隔部２２２ｂの断面は、円または楕円の一端部の形状を有してもよい。

一方、出光面２２７ｂと対向する対向面２２８には一つ以上の第２突出部２２３が形成され、第２突出部２２３の間には反射パターン２２５ｂが形成される。反射パターン２２５ｂは、入光面２２４と対向する反射面２２６ｂを含む。このような反射パターン２２５ｂは、反射面２２６ｂが出光面２２７ｂ方向に凹むように形成される。また、入光面から遠方に形成された反射パターン２２５ｂの直径を、入光面２２４から近いところに形成された反射パターン２２５ｂの直径より大きく形成してもよい。このような反射パターンは、図示されたような凹んだパターンに限定されるものではなく、凸形状のパターンで形成されてもよい。

以下、本発明の第３実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図４Ａは本発明の第３実施形態による導光板の斜視図であり、図４Ｂは図４Ａの導光板をＩＶｂ−ＩＶｂ’に沿って切断した断面図であり、図４Ｃは図４Ａの導光板の出光面突出部の断面図である。説明の便宜上、第１実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第３実施形態による導光板２２０ｃは、出光面２２７ｃ上部の第１突出部２２１の間に凸形状をした間隔部２２２ｃを含み、出光面２２７ｃと対向する対向面２２８にピラミッド形状の反射パターン２２５ｃを含む。

第１突出部２２１の間には間隔部２２２ｃが形成され、間隔部２２２ｃは出光面２２７ｃ方向に凸形状に形成される。このような間隔部２２２ｃは、第１突出部２２１と同じ方向に延長され第１突出部２２１に対して平行に形成してもよい。入光面２２４と平行で、第１突出部２２１と垂直に切断した間隔部２２２ｃの断面は、円または楕円の一端部の形状を有してもよい。

一方、出光面２２７ｃと対向する対向面２２８には一つ以上の第２突出部２２３が形成され、第２突出部２２３の間には反射パターン２２５ｃが形成される。反射パターン（２２５ｃ）は反射面２２６ｃを含む。このような反射パターン２２５ｃは、ピラミッド形状の反射面２２６ｃを含む。また、入光面から遠方に形成された反射パターン２２５ｃの反射面２２６ｃを、入光面２２４から近いところに形成された反射パターン２２５ｃの反射面２２６ｃより大きく形成してもよい。

図４Ｃを参照すれば、第１突出部２２１は第１突出部２２１と間隔部２２２ｃとが合う接点を繋いで延長した水平面と平行な短軸（短軸半径ａ）と水平面と直交する長軸（長軸半径ｂ）を有する仮想の楕円Ｅの一端部の形状を有する。間隔部２２２ｃは半径ｒを有する仮想の円Ｃの一端部の形状を有する。仮想の水平面（Ｈ’）を基準として、第１突出部２２１の高さｈ１は間隔部２２２ｃの高さｈ２より高く形成されることが好ましく、間隔部２２２ｃの高さｈ２は仮想の円Ｃの半径ｒより小さく形成することが好ましい。

一方、間隔部２２２ｃを延長して形成する仮想の円Ｃの半径ｒは、第１突出部２２１を延長して形成する仮想の楕円Ｅの短軸半径ａより小さいことが好ましい。

以下、本発明の第４実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図５Ａは本発明の第４実施形態による導光板の斜視図であり、図５Ｂは図５Ａの導光板をＶｂ−Ｖｂ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、第３実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第４実施形態による導光板２２０ｄは、第１突出部２２１の間に形成される複数の陽刻パターンで形成された間隔部２２２ｄを含む。間隔部２２２ｄは、第１突出部２２１と同じ方向に延長され第１突出部２２１に対して平行に形成されてもよい。入光面２２４と平行で、第１突出部２２１と垂直に切断した間隔部２２２ｄの断面は円または楕円の一端部の形状を有してもよい。間隔部２２２ｄは、第１突出部２２１の間に一つ以上形成されてもよい。すなわち、間隔部２２２ｄの断面形状は、円または楕円の一端部の形状を有する複数の凸形状を有してもよい。このような間隔部２２２ｄの形状および形成される個数は、必要に応じて多様に変更してもよい。例えば、側面に位置する光源の位置または種類によって、第１突出部２２１および間隔部２２２ｄの形状を変更してもよい。

間隔部２２２ｄは必要に応じてその幅を調節することができる。例えば、光源の種類と位置とを考慮し、ある部分の一対の第１突出部２２１の間には一つの陽刻パターンを含む間隔部２２２ｄを形成し、他の部分には第１突出部２２１の間に複数の陽刻パターンを含む間隔部２２２ｄを形成してもよい。

以下、本発明の第５実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図６Ａは本発明の第５実施形態による導光板の斜視図であり、図６Ｂは図６Ａの導光板をＶＩｂ−ＶＩｂ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、第３実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第５実施形態による導光板２２０ｅは、複数の陽刻パターンで形成される第１突出部２２１’を含む。第１突出部２２１’は入光面２２４と垂直方向に延長され、複数の陽刻パターンで形成されてもよい。すなわち、第１突出部２２１’は入光面２２４に対して垂直方向に互いに平行になるように反復的に形成されてもよく、第１突出部２２１’の断面の形状は複数の半円形状または複数の半楕円形状を有してもよい。このような第１突出部２２１’は、間隔部（２２２ｅと交互に二つずつまたは三つずつ形成してもよい。

以下、本発明の第６実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図７は本発明の第６実施形態による導光板の斜視図である。説明の便宜上、第３実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第６実施形態による導光板２２０ｆの間隔部２２２ｆの一部は陽刻パターンで形成され、一部は平面形状に形成される。導光板２２０ｆは、光源２１０と対向している入光面２２４と、入光面２２４と隣接した出光面２２７ｆに形成された第１突出部２２１を含み、第１突出部２２１は入光面２２４と垂直方向に延長形成される。第１突出部２２１の間には間隔部２２２ｆが第１突出部２２１と同じ方向に形成されてもよい。このような間隔部２２２ｆは、入光面２２４に隣接した部分は凸形状の陽刻パターンで形成され、入光面２２４から遠い部分は平面で形成されてもよい。ただし、これに限定されず、入光面２２４に隣接した部分は凸形状の陰刻パターンで形成されてもよく、入光面２２４から遠い部分は突出した陽刻パターンで形成されてもよい。すなわち、光源の種類、位置および形状などによって多様に変形してもよい。

以下、本発明の第７実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図８Ａは本発明の第７実施形態による導光板の斜視図であり、図８Ｂは図８Ａの導光板をＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、第３実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第７実施形態による導光板２２０ｇは、出光面２２７ｇに第１突出部２２１ｇおよび三角パターン３２２を含む。導光板２２０ｇは光源（２１０、図１参照）と対向する入光面２２４と、入光面２２４と隣接した出光面２２７ｇに形成された第１突出部２２１ｇと三角パターン３２２とを含む。第１突出部２２１ｇは入光面２２４に対して垂直方向に延長形成してもよく、第１突出部２２１ｇは、両側面２２９ａ、２２９ｂに隣接した出光面（２２７ｇ）に形成される。両側面２２９ａ、２２９ｂは、入光面２２４、出光面２２７ｇおよび出光面２２７ｇと対向する対向面２２８に垂直である。入光面２２４と平行に切断した第１突出部２２１ｇの断面は、楕円の一端部の形状を有してもよい。具体的に、第１突出部２２１ｇの上部は楕円の一端部を有し、下部は直線部を有する。すなわち、頂点が丸くラウンディングされた三角形の断面形状を有してもよい。一方、第１突出部２２１ｇの間には三角パターン３２２が形成される。すなわち、導光板２２０ｇの出光面２２７ｇの両側部には第１突出部２２１ｇが形成され、第１突出部２２１ｇの間に三角パターン３２２が形成される。

一方、第１突出部２２１ｇは、導光板２２０ｇの両側面２２９ａ、２２９ｂから所定の幅で形成されてもよい。第１突出部２２１ｇは、導光板２２０ｇの両側面２２９ａ、２２９ｂに位置したフレームが出光面２２７ｇに映って発生する暗部を除去する役割をする。出光面２２７ｇに発生する暗部を除去するため、第１突出部２２１ｇの幅を導光板２２０ｇの厚さの２倍以上で形成することが好ましい。

以下、本発明の第８実施形態による導光板に関して詳細に説明する。ここで、図９Ａは本発明の第８実施形態による導光板の斜視図であり、図９Ｂは図９Ａの導光板をＩＸｂ−ＩＸｂ’に沿って切断した断面図である。説明の便宜上、第３実施形態の図面に表した各部材と同一機能を有する同一部材は同一符号で表し、その説明は省略する。

本発明の第８実施形態による導光板２２０ｈは、出光面２２７ｈに交互に形成された第１突出部２２１ｇと三角パターン３２２とを含む。入光面２２４と平行に切断した第１突出部２２１ｇの断面は、楕円の一端部の形状を有してもよい。具体的に、第１突出部２２１ｇの上部は楕円の一端部を有し、下部は直線部を有してもよい。すなわち、第１突出部２２１ｇの断面は、頂点が丸くラウンディングされた三角形の断面形状を有してもよい。一方、第１突出部２２１ｇの間には三角パターン３２２が形成される。このような第１突出部２２１ｇと三角パターン３２２とは互いに平行に交互に形成されてもよい。

図１０Ａないし図１０Ｃは本発明の一実施形態による導光板の輝度特性をシミュレーションして図示した図面であり、図１１は本発明の一実施形態による導光板の出光面の突出部間のピッチｐと液晶表示パネルのピクセルピッチ間ｐ’との関係を示した図であり、図１２は本発明の一実施形態による導光板出光面の突出部間のピッチｐとプリズムシートに形成されたプリズムパターン間のピッチｐ”の関係を示した図である。

図１０Ａないし図１０Ｃと表１を参照すれば、図１０Ａないし図１０Ｃに図示された空間輝度チャート（ｓｐａｔｉａｌｌｕｍｉｎａｎｃｅｃｈａｒｔ）は、第１突出部２２１の幅ｗと間隔部２２２ａの幅ｄとの比ｗ：ｄが各々１０：１、１０：２、１０：５に変化することによって表れる輝度偏差をライトツール（ＬｉｇｈｔＴｏｏｌ）でシミュレーションした結果を表す。具体的に説明すれば、各図は第１突出部２２１の幅ｗと間隔部２２２ａの幅ｄとの比（ｗ：ｄ）の変化にともなう導光板２２０ａの入光部２２４付近の輝度分布を図示したものであって、明部と暗部との分布を肉眼で確認できるようにライティングツールを利用して図示したものである。図１０Ａないし図１０Ｃを互いに比較すると、図１０Ａの導光板の輝度分布が図１０Ｂおよび図１０Ｃに図示された導光板の輝度分布より均一であることを確認することができる。すなわち、暗部と明部とが特定の部分に偏重されず均一に分布される。また、表１を参照すれば、間隔部２２２ａの幅ｄに対する第１突出部２２１の幅ｗの比が大きいほど単位距離当たり輝度偏差（Ｒ）は小さくなる。すなわち、輝度の均一度が良好となる。

図１１を参照すれば、表示パネル１１０は複数個の画素１１３を含み、各単位画素１１３は赤色セルＲ、緑セルＧ、青セルＢを有する。光学干渉によるノイズを低減させるために、導光板２２０ａの第１突出部２２１のピッチｐは単位画素１１３のピッチｐ’より小さくてもよく同じであってもよい。ここで、画素１１３のピッチｐ’とは一つの画素１１３の幅をいい、赤色セルＲ、緑セルＧ、青セルＢで形成される画素１１３の場合には赤色セルＲ、緑セルＧ、青セルＢをすべて含んだ幅で定義される。

図１２を参照すれば、光学干渉によるノイズを低減させるために、導光板２２０の第１突出部２２１のピッチ（ｐ）は、導光板２２０ａの上に配置されるプリズムシート２３０のプリズムピッチＰ”より小さくてもよく同じであってもよい。

図１３Ａは本発明による導光板で発生する光学現象を示した図であり、図１３Ｂは比較例による導光板で発生する光学現象を示した図であり、図１４Ａないし図１４Ｃは本発明および比較例による導光板の光学特性のシミュレーションの結果を示した図である。

図２Ａ、図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すれば、導光板２２０ａの入光面２２４を通じて入射した光のうち一部は、反射パターン２２５の反射面２２６にぶつかって、導光板２２０ａの出光面２２７に向かって進み、導光板２２０ａの出光面２２７に形成された第１突出部２２１を通過しながら屈折されて出射され、より多くの光が導光板２２０ａ出光面２２７の前面に向かうようになる。第１突出部２２１の断面が図１３Ａに図示されるように曲線を有している場合、図１３Ｂに図示されるように直線を有している場合よりも光を広め、光ミキシングに有利なため輝度均一性がさらに良好となる。

図１４Ａないし図１４Ｃは、他の条件は同一にして第１突出部２２１の断面が各々三角形Ａ、半円Ｂ、半楕円Ｃ形状を有するときのｘ−ｙ平面に沿った輝度の均一度を導光板のライトツールを利用してシミュレーションした結果の空間輝度チャートを示している。図１４Ａないし図１４Ｃを互いに比較すると、図１４Ｂ及び図１４Ｃの導光板は、明部と暗部とが目に明確に視認されないが、図１４Ａの導光板は明部と暗部とが全体的に比較的明確に視認される。このように肉眼で輝度の均一性を判断できるだけでなく、単位長さ当たりの輝度偏差Ｒ’を測定することによっても確認することができる。

表２を参照すれば、単位長さ当たりの輝度偏差Ｒ’を測定した結果、ＲＡ’≒９．６５、ＲＢ’≒８．３６、ＲＣ’≒７．７１という結果が導き出され、第１突出部２２１の断面が直線Ａであるときよりは曲線であるとき、断面の形状が半円Ｂ形状であるときよりは半楕円Ｃであるときの輝度偏差が最も少ないことが理解できる。すなわち、これは第１突出部２２１の断面の形状が楕円体の一端部の形状を有する場合に輝度の均一度が高まるということが分かる。したがって、本願発明の一実施形態による導光板２２０および液晶表示装置１によれば、輝度の均一度を高めるために追加的に使用される拡散シートまたはプリズムシートのうち一部または全部を必要に応じて省略することができ、特に光源で発光ダイオードのような点光源を使用する場合に発生するホットスポット現象を緩和させることに有利な効果がある。

以上、図面を参照して、本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施され得るということを理解できるであろう。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的ではないことと理解しなければならない。

本発明の導光板およびこれを有する表示装置は、表示装置の輝度および表示品質を向上させることができる構造となっている。このような導光板およびこれを有する表示装置は、使用する場合に表示品質が格段に向上され製造単価を安くすることができ、今後表示装置の製造において広範囲に使用されるものであろう。

本発明の一実施形態による液晶表示装置の分解斜視図である。本発明の第１実施形態による導光板の斜視図である。図２Ａの導光板をＩＩｂ−ＩＩｂ’に沿って切断した断面図である。図２Ａの導光板をＩＩｃ−ＩＩｃ’に沿って切断した断面図である。図２Ａの導光板の出光面突出部の断面図である。本発明の第２実施形態による導光板の斜視図である。図３Ａの導光板をＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’に沿って切断した断面図である。本発明の第３実施形態による導光板の斜視図である。図４Ａの導光板をＩＶｂ−ＩＶｂ’に沿って切断した断面図である。図４Ａの導光板の出光面突出部の断面図である。本発明の第４実施形態による導光板の斜視図である。図５Ａの導光板をＶａ−Ｖａ’に沿って切断した断面図である。本発明の第５実施形態による導光板の斜視図である。図６Ａの導光板をＶＩａ−ＶＩａ’に沿って切断した断面図である。本発明の第６実施形態による導光板の斜視図である。本発明の第７実施形態による導光板の斜視図である。図８Ａの導光板をＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ’に沿って切断した断面図である。本発明の第８実施形態による導光板の斜視図である。図９Ａの導光板をＩＸａ−ＩＸａ’に沿って切断した断面図である。本発明の一実施形態による導光板の輝度特性をシミュレーションして図示した図である。本発明の一実施形態による導光板の輝度特性をシミュレーションして図示した図面である。本発明の一実施形態による導光板の輝度特性をシミュレーションして図示した図である。本発明の一実施形態による導光板の出光面突出部間のピッチと表示パネルのピクセルピッチ間の関係を図示した概念図である。本発明の一実施形態による導光板出光面突出部間のピッチとプリズムシートに形成されたプリズムパターン間のピッチの関係を図示した概念図である。本発明による導光板で発生する光学的現象を図示した概念図である。比較例にともなう導光板で発生する光学的現象を図示した概念図である。本発明および比較例にともなう導光板の光学特性をシミュレーションして図示した図である。本発明および比較例にともなう導光板の光学特性をシミュレーションして図示した図である。本発明および比較例にともなう導光板の光学特性をシミュレーションして図示した図である。

符号の説明

１液晶表示装置
１１０表示パネル
２１０光源
２２０導光板
２２１第１突出部
２２３第２突出部
２２５反射パターン

Claims

表示パネルと、
光を発生する光源と、
前記光源から発生した光が入射する入光面と、入光面に隣接して第１方向に延長形成された複数の第１突出部を含む一面と、前記一面に対向し複数の第２突出部が形成された他面とを含み、前記光を前記表示パネルに伝導する導光板と、
を含み、
前記第１方向に対して垂直方向に切断した前記第１突出部の縦断面は前記導光板の前記一面に対して平行な短軸と前記一面に対して垂直な長軸とを有する楕円の一端部の形状を有し、
前記複数の第１突出部は、各々の間に間隔部をおいて互いに平行に形成され、
前記間隔部は、前記第１突出部の高さよりも低い高さを有し、前記導光板の前記一面に対して平行な短軸と前記一面に対して垂直な長軸とを有する楕円又は円の一端部の形状の縦断面を有する凸面形状を有し、
前記導光板は、前記第２突出部の間に前記入光面と対向する一つ以上の反射面を有する一つ以上の反射パターンを含み、
前記反射パターンは、前記反射面の少なくとも一部が前記第１突出部に対応する領域に配置されるように配置されることを特徴とする表示装置。
前記間隔部は、前記第１方向に対して垂直に切断した縦断面が円の一端部の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記楕円の前記短軸の半径がａであり、前記長軸の半径がｂであり、前記円の半径がｒである場合、前記楕円の短軸の半径および前記円の半径はｒ＜ａの範囲であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
前記第１突出部の仮想の水平面を基準とする高さが前記間隔部の高さより高いことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
前記第１突出部は前記間隔部の間に一つ以上形成され、前記間隔部は前記第１突出部の間に一つ以上形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記間隔部は前記入光部の隣接部分は凸面または凹面のうち一つ以上の形状で形成され、前記間隔部の残り部分は平坦面で形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記間隔部の幅は、前記第１突出部の幅の１／５以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記楕円の前記短軸の半径がａであり、前記長軸の半径がｂである場合、前記短軸および前記長軸は１＜ｂ／ａ＜４の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記導光板は、前記一面に前記第１突出部に対して平行に形成され、前記第１方向に対して垂直方向に切断した断面が三角プリズム形状を有する三角パターン部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記第１突出部は前記入光面、前記一面および前記他面に対して垂直である前記導光板の両側面に隣接した前記一面に形成され、前記三角パターン部は前記第１突出部の間に前記第１突出部に対して平行に形成されることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
前記第１突出部は、前記両側面からの幅が前記導光板厚さの二倍以上であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
前記三角パターン部は、前記第１突出部と交互に平行に形成されることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
前記表示パネルは複数の画素を含み、
前記第１突出部のピッチは前記画素のピッチより小さいか同一であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記表示装置は前記導光板と前記表示パネルとの間に複数のプリズムパターンが形成されたプリズムシートをさらに含み、
前記第１突出部のピッチは前記プリズムパターンのピッチより小さいか同一であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記複数の第２突出部は、前記第１突出部の延長方向に対して平行に延長され形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記光源は、点光源であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。