KR100654243B1

KR100654243B1 - 백라이트 유닛

Info

Publication number: KR100654243B1
Application number: KR1020050098079A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 사토우; 요시히데 나가타; 김지우
Original assignee: 제일모직주식회사
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-10-18
Publication date: 2006-12-06
Also published as: JP2007047635A; JP4841892B2

Abstract

광원이 조사한 광의 이용 효율을 향상시킴과 동시에 구조가 용이한 편광 분리층을 갖는 직하형 백라이트를 제공한다.

광원(5)으로부터 조사된 광 중, P 편광을 S편광보다도 많이 투과시키는 편광 분리층(7)을 구비하고, 상기 편광 분리층(7)이 산부와 골짜기부가 교대로 형성된 3층 절곡 필름층(11~13)과, 상기 각 절곡 필름층(11~13) 사이에 개재된 공기층(14, 15)을 갖는다.

백라이트 유닛, 편광 분리층, 절곡 필름층, 공기층

Description

백라이트 유닛{A BACK LIGHT UNIT}

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 액정표시장치를 나타내는 개략도이다.

도 2는, 도 1의 편광 분리층을 나타내는 단면도이다.

　 도 3은, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 편광 분리층을 나타내는 단면도이다.

　 도 4는, 본 발명의 제 3 실시예에 있어서 편광 분리층을 나타내는 단면도이다.

도 5는, 도 4의 편광 분리층을 나타내는 평면도이다.

도 6은, 본 발명의 제 4 실시예에 있어서 편광 분리층을 나타내는 단면도이다.

도 7은, 본 발명의 제 5 실시예에 있어서 편광 분리층을 나타내는 단면도이다.

<부호의 간단한 설명>

2 백라이트 유닛

5 광원

7, 32, 42, 56, 64 편광 분리층

11~13, 31, 51~53, 61, 62 절곡 필름층

17 스페이서(간극 형성 부재)

41 복굴절 재료층

본 발명은, 예를들면, 액정표시장치 등에 이용되는 직하형 백라이트 유닛에 관한 것이다.

일반적으로, 액정표시장치에 있어서 표시 방법으로서, 액정층과 액정층을 협지하는 한쌍의 유리 기판과 한쌍의 유리 기판 각각에 설치한 편광판을 갖는 액정 패널을 이용하여 전기적으로 액정의 배향 상태를 제어하고, 상기 액정 패널에 이면측으로부터 조명광을 조사하는 백라이트 유닛에 의해서 액정 패널을 투과한 투과광을 시인하는 방법이 있다.

이와 같은 액정 표시 장치에 이용되는 백라이트 유닛에 있어서, 광원으로부터 조사한 광 중 편광판을 투과하는 한쪽 직선 편광 성분과 직교하는 다른쪽 직선 편광 성분이 액정 패널의 이면측의 편광판에서 흡수되므로, 광의 이용 효율이 저감된다. 따라서, 광원이 조사한 광을 한쪽 직선 편광 성분이 다른쪽 직선 편광 성분보다도 많이 투과시키는 편광 분리 소자를 설치함으로서, 편광판에서 흡수되는 광 의 비율을 저감해서 광의 이용 효율을 향상시키는 구조가 제안되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1~3참조). 이것들은, 광원으로부터 출사된 광을 도광판에 도입한 후, 액정 패널을 향해서 광로를 변경하는, 이른바 에지 라이트형 백라이트 유닛에 이용되고 있다.

그러나, 백라이트 유닛의 조사에 의해서 보다 선명한 표시를 얻기 위해서는, 액정 패널에 의해 많은 광량의 조명광을 조사할 수 있는 직하형 백라이트 유닛이 이용되고 있다. 이와 같은 직하형 백라이트 유닛에 적용 가능한 편광 분리 소자로서, 복굴절 재료층을 다수 적층하여 한쪽 직선 편광을 투과시킴과 동시에 다른쪽 직선 편광을 반사시키는 편광 분리소자나, 기판 상에 콜레스테릭(Cholesteric) 액정을 적층해서 한쪽 원편광을 투과시킴과 동시에 역회전의 원편광을 반사시키는 편광 분리 소자가 제공되고 있다(예를 들면, 비특허 문헌 1, 2참조).

<특허 문헌 1> 일본특허 제 2879555호 공보

<특허 문헌 2> 알본특허 제 3129444호 공보

<특허 문헌 3> 일본특허 제 3219943호 공보

<비특허 문헌 1> 「닛토 기술보」2001년 5월, 제 39권, 제 1호, p.33-36

<비특허 문헌 2> 「사단법인 플라스틱 성형 가공학회 제 82회 강연회 예고집」,

p.46-49

그러나, 상기 종래 기술의 백라이트 유닛에 적용 가능한 편광 분리 소자에 는, 이하의 과제가 남아 있다. 즉, 전자의 편광 분리 소자에서는 광의 1/4 파장정도의 막을 다층 적층할 필요가 있고, 또한, 후자의 편광 분리 소자에서는 가시광선 영역에 있어서 편광 분리 기능을 갖게 하기 위해 콜레스테릭 액정을 복수 적층할 필요가 있기 때문에, 양자 모두 구조가 복잡하고, 제조가 곤란하다. 따라서, 대면적화 했을 때, 편광 분리 기능을 면내에서 균일화하기 어렵다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 광원이 조사한 광의 이용 효율을 향상시킴과 동시에, 구조가 용이한 편광 분리층을 갖는 직하형 백라이트 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 본 발명의 백라이트 유닛은, 광원으로부터 조사된 광 중에서 제 1 직선 편광을, 편광 방향이 상기 제 1 직선 편광과 직교하는 제 2 직선 편광보다도 많이 투과시키는 편광 분리층을 구비하는 직하형 백라이트 유닛에 있어서, 상기 편광 분리층이, 산부와 골짜기부가 교대로 형성된 복수층의 절곡 필름층과, 상기 각 절곡 필름층 사이에 개재된 공기층을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 편광 분리층이 공기층을 개재시켜 절곡 필름층을 복수 적층해서 구성되어 있으므로, 절곡 필름층을 1층으로 하는 경우와 비교하여 편광 분리 기능을 증대시킬 수 있으며, 광원이 조사한 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 용이한 구조로 되므로, 제조비용의 절감을 도모할 수 있고, 편광 분리층 을 대면적화 했을 때에 편광 분리 기능을 편광 분리층의 면내에서 균일화할 수 있다.

여기서, 산부 및 골짜기부의 절곡각을, 절곡 필름층에 입사하는 광의 브루스터각을 θ_B(deg)로 했을 때에, 180°-2θ_B이상 180°-2(θ_B＋15°) 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 편광 분리층의 두께 방향으로 입사한 광 중 한쪽의 제 1 직선 편광이 절곡 필름층을 거의 무반사로 투과하므로, 제 1 직선 편광을 제 2 직선 편광보다도 많이 투과시켜 편광 분리 기능을 보다 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 백라이트 유닛은, 광원으로부터 조사된 광 중에서 제 1 직선 편광을, 편광 방향이 그 제 1 직선 편광과 직교하는 제 2 직선 편광보다도 많이 투과시키는 편광 분리층을 구비하는 직하형 백라이트 유닛에 있어서, 상기 편광 분리층이 산부와 골짜기부가 교대로 형성된 절곡 필름층과, 상기 절곡 필름층의 적어도 한쪽 면에 형성되어 그 절곡 필름층보다도 굴절율이 높은 고굴절율층을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 편광 분리층이 절곡 필름층의 적어도 일면에 고굴절율층을 형성하여 절곡필름층 및 고굴절율층 전체의 굴절율이 커져 있으므로, 고굴절율층을 설치하지 않은 경우와 비교하여 제 2 직선 편광의 반사율을 높여서 편광 분리 기능을 증대시킬 수 있으며, 광원이 조사한 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 용이한 구조이므로, 제조비용의 절감을 도모할 수 있고, 편광 분리층을 대면적화 했을 때에 편광 분리 기능을 편광 분리층의 면내에서 균일화할 수 있다.

여기서, 상술한 것과 마찬가지로, 산부 및 골짜기부의 절곡각을, 180°-2θ_B이상 180°-2(θ_B＋15°) 이하로 하는 것이 바람직하다.

<실시 예>

이하, 본 발명에 의한 직하형 백라이트 유닛의 제 1 실시예를, 도를 참조하면서 설명한다.

본 실시예에 있어서 직하형 백라이트 유닛은, 도 1에 나타낸 것과 같은 액정 표시 장치(1)의 조명 수단으로서 이용된다. 상기 액정표시장치(1)는, 백라이트 유닛(2)과, 액정 패널(3)을 구비한다.

백라이트 유닛(2)은, 광원(5)과, 확산판(6)과, 편광 분리층(7)과, 이들을 수납하는 광체(8)를 구비하고 있다.

광원(5)은, 예를 들면 냉음극 형광등으로 구성되어 있고, 편광판의 광을 출사한다. 또한, 광원(5)에는, 이 냉음극 형광등을 구동 제어하는 구동 회로(도시 생략)나, 인버터(도시 생략) 등이 설치되어 있다.

확산판(6)은, 광원(5)으로부터 출사한 광을 확산하고, 광원(5)으로부터 편광 분리층(7)을 향하는 조명광의 진행 방향을 균일하게 한다.

편광 분리층(7)은, 3층으로 적층된 절곡 필름층(11~13)과, 각 절곡 필름층(11~13) 사이에 개재된 공기층(14, 15)에 의해서 구성되어 있다.

절곡 필름층(11~13)은, 예를 들면 굴절율이 1.493 PMMA(Polymethyl methacrylate : 폴리 메틸 메타크릴레이트)로 구성된 두께 50μm의 수지 필름에 의 해서 형성되어 있다. 또한, 절곡 필름층(11~13)은, 동일 절곡각의 산부 및 골짜기부가 교대로 일정한 간격으로 복수 반복해서 형성되어 있고, 그 절곡각 θ_P1이 예를 들면, 40°, 산부의 정점 간격이 예를 들면 1mm로 되어 있다.

여기서, 절곡 필름층(11~13)의 절곡각 θ_P1에 대해서 설명한다. 우선, 굴절율이 n₁인 매질 A로부터 굴절율이 n₂인 매질 B와의 계면을 향해서 진행하는 광의 브루스터각 θ_B는,

θ_B=tan^-1 (n₂ / n₁)

로 된다. 그리고, 매질 A와 매질 B의 경계로의 입사각을 브루스터각 θ_B로 함으로서, 한쪽 직선 편광인 P편광이 무반사로 투과되고, 다른쪽 직선 편광인 S편광이 계면으로 반사된다. 본 실시예에서는, 매질 A인 공기의 굴절율 n₁이 1, 매질 B인 절곡 필름층(11~13)의 굴절율 n₂가 1.493이므로, 절곡 필름층(11~13)에 있어서 브루스터각 θ_B가, 56.19°로 된다.

또한, 일반적으로, 매질 A와 매질 B의 계면에 입사하는 P편광의 투과율과 S편광의 투과율과의 비인 편광분리기능은 브루스터각 θ_B보다도 약간 큰 입사각에 있어서 최대로 되고, 본 실시예에서는 브루스터각 θ_B보다도 15° 정도 큰 입사각에 있어서 편광분리기능이 최대로 된다. 이상으로부터, 절곡 필름층(11~13)으로의 입 사각으로서 바람직한 범위는 56.19°~71.19°로 된다.

이것으로부터, 절곡 필름층(11~13)의 절곡각 θ_P1은, 편광 분리층(7)에 대하여 절곡 필름층(11~13)의 적층 방향, 즉 도 1 및 도 2에 나타낸 화살표 X방향으로 진행하는 광의 입사각이 56.19°~71.19°로 되도록, 37.62°~67.62°인 것이 바람직하게 된다.

또한, 각 절곡 필름층(11~13)의 사이에는, 투과성 재질로 형성된 비즈가 스페이서(간극 형성 부재)(17)로서 배치되어 있다. 즉, 스페이서(17)는, 각 절곡 필름층(11~13)의 사이에 공기층(14, 15)을 확보할 수 있을 정도의 간격으로 배치되어 있으면 좋다.

본 실시예에 있어서 절곡 필름층(11~13)은, 예를 들면, 정수리 각이 40°인 산부 및 골짜기부가 1mm 간격으로 교대로 복수 배치된 한쌍의 금형을 이용해서, 수지 필름을 협지하고, 수지 필름에 열압(熱壓)을 걸쳐 성형함으로서 형성된다. 또한, 각 절곡 필름층(11~13)은, 그 테두리부가 접착이나 그 외의 방법에 의해서 일체화되어 있다. 이것에 의해, 절곡 필름층(11~13)의 핸들링이 용이해진다.

또한, 광체(8)의 내벽에는, 확산판(6)이나 편광 분리층(7)에서 반사되어 광체(8)의 내벽으로 향하는 광을 반사시키는 내면 반사층(18)이 설치되어 있다.

액정 패널(3)은, 액정층(21)과, 액정층(21)의 양면에 배치된 한쌍의 유리 기판(22, 23)과, 유리 기판(22, 23)의 각각의 외면에 배치된 편광판(24, 25)을 구비하고 있다.

한쌍의 유리 기판(22, 23)의 서로가 대향하는 내면에는, 액정층(21)에 전압을 인가하는 ITO(Indium Tin Oxide : 산화 인듐주석) 등으로 형성된 투명전극(도시 생략)이 설치되어 있다.

광원(5)으로부터 출사되어 확산판(6)으로 확산된 조명광은, 편광 분리층(7)으로 입사하여 한쪽 직선 편광 성분인 P편광 성분과 다른쪽 직선 편광 성분인 S편광 성분으로 분리되고, P편광 성분이 S편광 성분보다도 많이 편광 분리층(7)을 투과한다. 그 후, 액정 패널(3)로 입사한다. 여기서, 편광 분리층(7)에 의한 편광의 분리 방법에 대해서 설명한다.

도 2에 나타낸 것과 같이, 화살표 X방향으로 편광 분리층(7)에 입사하는 P편광은, 본 실시예와 같이 절곡각 θ_P1이 40°인 경우, 절곡 필름층(11)과의 계면에서 입사각 70°(=90°-40°/2)로 입사되므로, 입사한 광의 대부분이 절곡 필름층(11)을 투과한다.

그리고, 절곡 필름층(11)을 투과한 P편광은, 절곡 필름층(11)과 마찬가지로 절곡 필름층(12, 13)을 투과한다.

또한, X방향으로 편광 분리층(7)에 입사하는 S편광은, 절곡 필름층(11)으로 입사각 70°로 입사하므로, 절곡 필름층(11)의 입사측의 면(11a)에서 일부가 반사되고, 나머지 부분이 절곡 필름층(11)을 투과한다.

절곡 필름층(11)을 투과한 일부의 S편광은, 절곡 필름층(11)과 마찬가지로 절곡 필름층(12, 13)에서 일부가 반사되고, 나머지 부분이 절곡 필름층(12, 13)을 투과한다. 그런데, 절곡 필름층(11~13)에 있어서 반사, 투과를 차례로 반복하는 것에 의해, 절곡 필름층(11~13) 중의 최종층인 절곡 필름층(13)을 투과하는 S편광은 적어지게 된다.

한편, 절곡 필름층(11)에서 반사된 S편광은, 그 반사 위치로부터 떨어진 다른 위치에서 재차 절곡 필름층(11)으로 입사하지만, 그 때의 입사각이 30°로 되므로, 그 일부가 절곡 필름층(11)을 투과하는 것도 있다. 그러나, 삼층 구조의 절곡 필름층(11~13)에 의해 복잡하게 반사를 반복하므로, 최종층인 절곡 필름층(13)을 투과하는 S편광은 극히 적어진다.

이상과 같이, 편광 분리층(7)에서 P편광과 S편광을 분리한다.

본 실시예에서는, 절곡 필름층이 1층만일 경우에는, P편광의 투과율이 95.72%, 반사율이 4.28%, S편광의 투과율이 70.33%, 반사율이 29.67%인 것에 대해서, 편광 분리층(7)이 절곡 필름층(11~13)을 3층 적층한 구성으로 함으로서, P편광의 투과율이 74.6%, 반사율이 20.0%로 되고, S편광의 투과율이 25.9%, 반사율이 68.8%로 되었다.

이와 같이 구성된 백라이트 유닛(2)에 의하면, 편광 분리층(7)이 수지 필름을 절곡해서 형성된 절곡 필름층(11~13)을 적층한 구성이고, 절곡 필름층을 1층으로 했을 경우와 비교해서 편광 분리 기능을 높여서 광원의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 편광 분리층(7)의 구조가 용이해진다. 따라서, 제조비용을 절감하거나, 편광 분리 기능을 면내에서 균일화할 수 있다.

여기서, 스페이서(17)를 각 절곡 필름층(11~13) 사이에 배치하고 있으므로, 공기층(14, 15)을 확실하게 확보할 수 있다.

즉, 본 실시예에 있어서, 각 절곡 필름층(11~13) 사이에 스페이서(17)를 개재키시고 있지만, 각 절곡 필름층(11~13)의 입사측 및 출사측의 면 중 적어도 어느 한쪽 면을 미세한 요철 형상이 형성된 매트 면으로 해도 좋다. 이와 같이 해도, 각 절곡 필름층(11~13)이 밀착하는 것을 용이하게 방지할 수 있다.

다음으로, 제 2실시예에 대해서, 도 3을 참조하면서 설명한다. 즉, 여기서 설명하는 실시예는, 그 기본적 구성이 상술한 제 1실시예와 동일하고, 상술한 제 1실시예에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 3에 있어서는, 도 2와 동일 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

제 2실시예와 제 1실시예와의 다른 점은, 백라이트 유닛이 1층의 절곡 필름층(31)과 절곡 필름층(31)의 입사측 및 출사측의 양면에 고굴절율층(32, 33)이 설치된 편광 분리층(34)을 갖는 점이다.

절곡 필름층(31)은, 제 1실시예에 있어서 절곡 필름층(11)과 마찬가지로, PMMA 수지 필름에 의해서 구성되고, 그 절곡각 θ_P2가 40°, 산부의 정점 간격이 1mm로 되어 있다.

고굴절율층(32, 33)은, 예를 들면 굴절율이 2.28인 산화 티탄에 의해서 구성되고, 절곡 필름층(31)의 양면에 증착법에 의해서 형성되어 있다. 상기 고굴절율층(32, 33)의 두께는, 각각 가시광 영역인 파장 380nm~780nm 중에서 대표적인 파장 550nm의 광에 있어서 1/4 파장이 되도록, 예를 들면, 60.3nm(=550nm/(2.28×4))로 되어 있다. 따라서, 고굴절율층(32)은 광의 박막 간섭 현상에 의하여 이른바 증(增)반사막으로 되어 있다.

따라서, 편광 분리층(34)에 입사하는 P편광의 대부분은, 절곡 필름층(31)의 입사측 면에 형성된 고굴절율층(32), 절곡 필름층(31) 및 고굴절율층(33)을 투과한다.

한편, S편광은, 고굴절율층(32)의 입사측 면에서 일부가 반사되고, 나머지 부분이 투과하지만, 고굴절율층(32, 33)을 설치해서 반사율을 높이고 있으므로, 편광 분리층(34)에 있어서 대부분의 S편광이 반사된다.

본 실시예에서는, 편광 분리층(34)이 절곡 필름층(31)의 입사측 및 출사측의 양면에 고굴절율층(32, 33)을 설치하고 있고, P편광의 투과율이 80.9%, 반사율이 19.1%로 되고, S편광의 투과율이 31.7%, 반사율이 68.3%로 되었다.

이와 같이 구성된 백라이트 유닛은, 고굴절율층(32, 33)에 의해 반사율을 높이고, 그 결과 S편광 투과율을 보다 작게 한 것으로, 편광분리기능을 높여서 광원(5)의 광 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 편광 분리층(34)의 구조가 용이하고, 제조비용의 절감이나 편광 분리 기능의 면내 균일성을 도모할 수 있다.

다음으로, 제 3 실시예에 대해서, 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다. 즉, 여기서 설명하는 실시예는, 그 기본적 구성이 상술한 제 2 실시예와 동일하고, 상술한 제 2 실시예에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 4 및 도 5에 있어서는, 도 3과 동일한 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

제 3 실시예와 제 2 실시예의 다른 점은, 백라이트 유닛이 표면에 고굴절율 층(32, 33)이 형성된 절곡 필름층(31)과, 복굴절 재료층(41)을 구비하는 편광 분리층(42)을 갖는 점이다.

복굴절 재료층(41)은, 예를 들면, 폴리카보네이트(PC) 와 같은 광 탄성계수가 높은 수지 필름을 도 5에 나타낸 화살표 A방향으로 연신하는 것에 의해서 형성되고, 연신 방향의 굴절율 n₁과 이것과 직교하는 방향의 굴절율 n₂가 다르다. 그리고, 복굴절 재료층(41)은, 편광 방향마다의 굴절율의 차Δ와 내부를 투과하는 광로길이와의 곱인 리터데이션량에 의해서 편광 방향을 바꾸는 것이다. 그리고, 복굴절 재료층(41)은, 그 두께를 d로 했을 때에, P편광에 대한 리터데이션량 Δd이 1/2 파장정도가 되도록 설정되어 있다. 즉, 도 5에 있어서는, 설명을 위해 절곡 필름층(31)과 복굴절 재료층(41)을 겹치지 않도록 어긋나게 도시하고 있다.

따라서, 고굴절율층(32)에 입사한 P편광의 대부분은, 절곡 필름층(31)을 투과하고, 복굴절 재료층(41)에 입사한다. 여기서, 복굴절 재료층(41)이 P편광에 대하여 1/2파장판으로서 기능하므로, 복굴절 재료층(41)에 입사한 P편광은, 90° 선회해서 S편광으로 변환되어 출사한다.

한편, S편광은, 절곡 필름층(31)에서 일부가 반사되고, 절곡 필름층(31)에 있어서 반사한 S편광이 재차 절곡 필름층(31)에 입사한다. 이 때, S편광이 절곡 필름층(31)으로 입사각 30°로 입사되므로, 재입사한 S편광의 일부가 절곡 필름층(31)을 투과한다. 그리고, 절곡 필름층(31)을 투과한 S편광은, 입사각 40°로 복굴절 재료층(41)에 입사한다. 여기서, 복굴절 재료층(41)에 입사한 S편광의 리터데이 션량은,

Δd / cos(40°) = 1.3 Δd

로 된다. 이것에 의해, 복굴절 재료층(41)에 입사한 S편광은, P편광보다도 0.3Δd만큼 많이 선회하므로, 복굴절 재료층(41)로부터 출사할 때에, P편광 성분을 갖는 타원 편광으로 되어 출사한다.

이와 같이 구성된 백라이트 유닛에 있어서도, 상술한 제 2 실시예와 동일한 작용, 효과를 갖지만, 절곡 필름층(31)의 출사측에 복굴절 재료층(41)을 설치함으로서, 복굴절 재료층(41)에 입사한 S편광을 타원 편광으로 변환한 것이고, 편광 분리 기능을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 실시예에 있어서, 복굴절 재료층(41)은, 입사각 0°에서 입사하는 P편광을 S편광으로 변환하고, 입사각 40°에서 입사하는 S편광을 S편광인 채로 출사시키도록 설정되어도 좋다. 이것에 의해, 편광 분리 기능을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 복굴절 재료층(41)은, 입사각 0°으로 입사되는 P편광을 P편광인 그대로 출사시키도록 설정되어도 좋다. 여기서, 복굴절 재료층(41)은, 입사각 0°으로 입사되는 P편광을 P편광인 채로 입사시켜 입사각 40°로 입사하는 S편광을 P편광으로 변환해서 출사하도록 설정되어도 좋다.

다음으로, 제 4 실시예에 있어서, 도 6을 참조하면서 설명한다. 즉, 여기서 설명하는 실시예는, 그 기본적 구성이 상술한 제 1 실시예와 동일하고, 상술한 제 1 실시예에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 6에 있어서는, 도 2와 동일한 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

제 4 실시예와 제 1 실시예의 다른 점은, 백라이트 유닛이 절곡 필름층(51~53)을 공기층(54, 55)을 개재시킨 상태에서 적층한 편광 분리층(56)을 갖고, 절곡 필름층(51~53) 중 적층 방향으로 인접하는 2개의 절곡각이 서로 다른 점이다.

절곡 필름층(51, 53)은, 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 절곡각 θ_P3가 예를 들면 40°이고, 정점의 간격이 1mm로 되어 있다.

또한, 절곡 필름층(52)은, 절곡각 θ_P4가 예를 들면 60°이고, 정점의 간격이 절곡 필름층(51, 53)과 마찬가지로 1mm로 되어 있다.

따라서, 상기 편광 분리층(56)에 입사하는 P편광의 대부분은, 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 각 절곡 필름층(51~53)을 투과하여 출사된다. 한편, S편광의 대부분은, 상술한 것과 마찬가지로, 절곡 필름층(51)의 입사측 면에서 반사된다.

이와 같이 구성된 백라이트 유닛에 있어서도, 상술한 제 1 실시예와 동일한 작용, 효과를 갖지만, 편광 분리층(56)이 절곡 필름층(51~53) 중 적층 방향으로 인접하는 2개의 절곡 필름층에서 다른 절곡각으로 한 것으로, 절곡 필름층(51~53)의 입사측 및 출사측의 정점을 제외한 다른 면이 서로 밀착하는 것을 용이하게 방지할 수 있다.

즉, 본 실시예에 있어서는, 절곡 필름층(51~53)의 절곡각은, 적층 방향으로 인접하는 2개의 절곡 필름층의 절곡각이 서로 다르면 좋고, 입사각이 상술한 56.19°~71.19°로 되도록, 37.62°~67.62°의 범위내의 절곡각이라면 적절히 변경해도 좋다.

다음으로, 제 5 실시예에 있어서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 즉, 여기서 설명하는 실시예는, 그 기본적 구성이 상술한 제 1 실시예와 동일하고, 상술한 제 4 실시예에 다른 요소를 부가한 것이다. 따라서, 도 7에 있어서는, 도 6과 동일한 구성 요소에 동일 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

제 5 실시예와 제 1실시예의 다른 점은, 백라이트 유닛이 불균일한 두께의 절곡 필름층(61, 62)에 공기층(63)을 개재시킨 상태에서 2층 적층한 편광 분리층(64)을 갖는 점이다.

절곡 필름층(61, 62)은, 각각 입사측 면의 절곡각 θ_P5가 예를 들면 60°, 출사측 면의 절곡각 θ_P6가 예를 들면 40°, 정점의 간격이 1mm이고, 산부가 골짜기부보다도 두꺼운 수지 필름에 의해서 형성되어 있다.

따라서, 상기 편광 분리층(64)에 입사한 P편광의 대부분은, 상술한 제 1 실시예와 마찬가지로, 각 절곡 필름층(61, 62)을 투과하여 출사된다. 여기서, 각 절곡 필름층(61, 62)은 출사측 면의 절곡각이 입사측 면의 절곡각보다도 작으므로, P편광은 각 절곡 필름층(61, 62)으로부터 산부의 정점측으로 집광하여 출사된다.

한편, S편광의 대부분은, 상술한 것과 마찬가지로, 절곡 필름층(61)의 입사측 면에서 반사된다.

이와 같이 구성된 백라이트 유닛에 있어서도, 상술한 제 4 실시에와 동일한 작용, 효과를 갖지만, 절곡 필름층(61, 62)의 각각에 있어서, 출사측 면의 절곡각 을 입사측 면의 절곡각보다도 작게 함으로서, 각 절곡 필름층(61, 62)을 투과하는 광을 집광시킬 수 있다.

즉, 본 실시예에 있어서, 절곡 필름층(61, 62)의 절곡각은, 출사측 면의 절곡각이 입사측 면의 절곡각 보다도 작으면 좋고, 입사측 면의 절곡각을 37.62°~67.62°의 범위 내에서 적절히 변경해도 좋다.

즉, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경을 부가하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시예에서는 절곡 필름층으로서 PMMA로 구성된 수지 필름을 이용하고 있지만, 아크릴이나 PS(폴리스틸렌), PC(폴리카보네이트), COP(시클로 올레핀 폴리머) 등, 다른 수지 필름을 이용해도 좋다.

또한, 절곡 필름층의 두께나 절곡각, 간격 등을 설계에 따라 적절히 변경해도 좋다.

또한, 각 공기층의 두께도 설계에 따라 적절히 변경해도 좋다.

또한, 편광 분리층과 광원과의 사이에 확산 시트가 배치되어 있지만, 확산 시트를 배치하지 않은 구성으로 해도 좋다. 또한, 편광 분리층과 액정 패널과의 사이에 확산 시트나 프리즘 시트를 배치한 구성으로 해도 좋다.

또한, 상기 제 1 실시예에 있어서, 각 절곡 필름층 사이에 스페이서를 설치하고 있지만, 각 절곡 필름층이 밀착하지 않도록 테두리체 등으로 고정할 수 있으면, 스페이서를 설치하지 않은 구성으로 해도 좋다.

또한, 상기 제 1, 제 4, 제 5실시예에 있어서, 절곡 필름층의 적층 수를 설 계에 따라 적절히 변경해도 좋다.

또한, 상기 제 1, 제 4, 제 5실시예에 있어서, 상기 제 3실시예와 마찬가지로, 절곡 필름층의 출사측에 복굴절 재료층을 설치해도 좋다. 이것에 의해, 절곡 필름층을 투과한 S편광을 타원 편광으로 변환하므로, 편광 분리 기능을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 제 1, 제 4, 제 5실시예에 있어서도, 상기 제 2 또는 제 3실시예와 마찬가지로, 절곡 필름층의 입사측 및 출사측의 표면에 고굴절율층을 형성해도 좋다. 나아가, 고굴절율층은 절곡 필름층의 입사측과 출사측의 적어도 한쪽에 형성되어 있으면 좋다.

또한, 상기 제 2, 제 3 실시예에 있어서, 고굴절율층으로서 산화 티탄을 이용하고 있지만, ITO 등, 가시광 영역에 있어서 투과성을 갖고, 또한 절곡 필름층에 이용되는 수지 필름보다도 고굴절율인 재료이어도 좋다. 또한, 고굴절율층은 증착법에 한정되지 않고, 스팟터법 등 다른 박막 형성 방법에 의해서 형성해도 좋다. 나아가, 수지중에 절곡 필름층에 이용되는 수지 필름보다도 고굴절율인 나노 입자를 분산시킨 것을 절곡 필름층의 표면에 적층하는 구성으로 해도 좋다.

또한, 상기 제 2, 제 3 실시예에 있어서, 고굴절율층의 두께는, 고굴절율층의 굴절율을 n으로 했을 때에, (400/(4×n))nm 이상 (700/(4×n))nm 이하라면 적절히 변경해도 좋다.

또한, 상기 제 3실시예에 있어서, 복굴절 재료층으로서 한쪽 방향으로 연신한 PC를 이용하고 있지만, 다른 광 탄성계수가 높은 필름을 한쪽 방향으로 연신한 것을 이용해도 좋고, 또한, 방해석이나 수정 등 다른 일축성 복굴절 재료를 이용해도 좋다.

또한, 제 4, 제 5실시예에 있어서도, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 각 절곡 필름층의 사이에 스페이서를 설치해도 좋고, 절곡 필름층의 입사측과 출사측과의 적어도 한쪽 면을 매트 면으로 해도 좋다.

본 발명의 직하형 백라이트 유닛에 의하면, 광원의 광의 이용 효율을 향상시킴과 동시에, 편광 분리층의 구조를 용이하게 할 수 있다. 따라서, 제조비용의 절감이나 편광분리층이 대면적화 되었을 때에 있어서 면내에서의 편광 분리 기능의 균일화를 도모할 수 있다.

Claims

광원으로부터 조사된 광 중에서 제 1 직선 편광을, 편광 방향이 상기 제 1 직선 편광과 직교하는 제 2 직선 편광보다 많이 투과시키는 편광 분리층을 구비하는 직하형 백라이트 유닛에 있어서,

상기 편광 분리층이, 산부와 골짜기부가 교대로 형성된 복수층의 절곡 필름층과, 상기 각 절곡 필름층 사이에 개재된 공기층을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
광원으로부터 조사된 광 중에서 제 1 직선 편광을, 편광 방향이 상기 제 1 직선 편광과 직교하는 제 2 직선 편광보다 많이 투과시키는 편광 분리층을 구비하는 직하형 백라이트 유닛에 있어서,

상기 편광 분리층이, 산부와 골짜기부가 교대로 형성된 절곡 필름층과, 상기 절곡 필름층의 적어도 한쪽 면에 형성되어 상기 절곡 필름층보다도 굴절율이 높은 고굴절율층을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 2 항에 있어서,　

상기 고굴절율층의 두께가, 상기 굴절율층의 굴절율을 n으로 했을 때에, (400/(4×n))nm 이상 (700/(4×n))nm 이하인 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 2 항에 있어서,

상기 편광 분리층이, 복수층의 상기 절곡 필름층과, 상기 각 절곡 필름층 사이에 개재된 공기층을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
　 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,　

상기 각 절곡 필름층 사이에, 스페이서가 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1 항 및 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,　　

상기 절곡 필름층의 적어도 한쪽 면에, 상기 산부 및 골짜기부보다도 미세한 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1항 및 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,　

상기 복수의 절곡 필름층 중 적층 방향으로 인접하는 2개의 절곡 필름층의 절곡각이 각각 다른 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 　

상기 절곡 필름층이, 산부의 정점을 향하여 두께가 증대되고, 출사측 면의 산부의 절곡각이 입사측 면의 산부의 절곡각보다도 작은 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.
　 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광 분리층이 상기 절곡 필름층의 출사측에 배치된 복굴절 재료층을 갖는 것을 특징으로 하는 백라이트 유닛.