JP2010122689A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに異なる厚さを有する複数の領域に形成され出射光の均一性が向上された光学板を含む表示装置を提供する。
【解決手段】表示パネルと、前記表示パネルの下部に配列され、互いに離隔配置されて光を出射する複数の光源と、前記表示パネルと前記光源との間に供給される光学板とを有し、前記光学板は、互いに異なる厚さを有する複数の領域を有して形成されるベースと、前記各領域のベース上に形成される凸状パターンとを含む。
【選択図】 図３

Description

本発明は、表示装置に関し、より詳細には、互いに異なる厚さを有する複数の領域に形成された光学板を含む表示装置に関する。

近年、デジタル時代に合わせて表示装置も従来のアナログ駆動方式から脱してデジタル化が進んできている。このような変化は、顧客の軽量化された表示装置及び高画質、高鮮明画像の欲求による自然な趨勢である。

特にこのような変化の中で、液晶表示装置は、高解像度を有する薄型表示装置として、画像装置のデジタル化を主導的に導いている。しかし、このような液晶表示装置に対しても、市場をより拡大するために数多くの開発者の低消費電力、低原価製品を開発するための努力が続いている。

液晶表示装置は、液晶パネルとバックライトユニットとを含む。液晶パネルは、受光素子として提供される。バックライトユニットは、液晶パネルに光を供給するものである。特に、バックライトユニットは、線又は点光源形態である光源と、光源から出る光が通過する光学シートとを含み、光学シートは、線光源又は点光源から出た光を完全な面光源形態の光源に変換させ、光の輝度を高める役割をする。
現在、液晶表示装置の趨勢は、薄型化にあり、これと合せて低消費電力と原価節減が要求されている。これに従って、発光ダイオードが光源として開発されたが、発光ダイオードは、点光源であるので表示パネルに提供される光密度が均一ではないという問題点があった。

従って、表示品質が良く、薄型化と低消費電力及び原価低減のために光源から出射された光密度の均一性を向上させる光学板が要求されている。

特開２００６−２０１６４２号公報 特開２００６−３５１２１６号公報

そこで、本発明は上記従来の液晶表示装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、出射光の均一性が向上された光学板を含む表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの下部に配列され、互いに離隔配置されて光を出射する複数の光源と、前記表示パネルと前記光源との間に供給される光学板とを有し、前記光学板は、互いに異なる厚さを有する複数の領域を有して形成されるベースと、前記各領域のベース上に形成される凸状パターンとを含むことを特徴とする。

前記光学板は、第１厚さを有する第１領域と第２厚さを有する第２領域とに形成され、前記第１領域は、前記凸状パターンである第１高さを有する複数の第１パターンを含み、前記第２領域は、前記凸状パターンである第２高さを有する複数の第２パターンを含み、前記第２厚さと第１厚さとの差は、前記第１高さの値より大きいか、或いは同一であることが好ましい。
前記第１パターン及び第２パターンは、各々にピラミッド形状パターン、レンズ形状パターン、半楕円球形状パターンの内の何れか一つであり、前記第１パターンと第２パターンは、互いに異なるパターンであることが好ましい。
前記第１パターンは、第１方向に延長された三角プリズム形状の凸状パターンであり、前記第２パターンは、第２方向に延長された三角プリズム形状の凸状パターンであることが好ましい。
前記第１方向と前記第２方向は、互いに直角であることが好ましい。
前記光学板は、長辺と短辺とで形成された長方形の形態を有して、前記第１方向及び前記第２方向は、各々前記長辺及び短辺、又は前記短辺及び長辺の延長方向と平行であることが好ましい。

前記光学板は、長辺と短辺とで形成された長方形の形態を有して、前記第１パターンの第１方向及び前記第２パターンの第２方向は、各々前記長辺又は短辺のうち、何れか一辺の延長方向と４５゜又は１３５゜の角度を有して形成されることが好ましい。
前記第１領域及び第２領域には、各々３個以上の三角プリズム形状の凸状パターンが形成され、前記第１領域及び前記第２領域の幅は、各々０〜３００μｍであり、前記第１パターンのピッチ及び前記第２パターンのピッチは、各々０〜１００μｍであることが好ましい。
前記第１パターンのピッチは、前記第２パターンのピッチと同一であるか、或いは大きいことが好ましい。
前記複数の光源は、第３方向又は該第３方向と直交する第４方向に沿って配列され、前記第１領域と前記第２領域は、前記光源間の配列に対応して、前記第３方向又は第４方向に配列され、前記第３方向の光源間の間隔が前記第４方向の光源間の間隔より小さい場合、前記第１又は第２パターンが第３方向に延長された領域の幅又は面積が第４方向に延長された領域の幅又は面積より大きく、前記第３方向の光源間の間隔が前記第４方向の光源間の間隔より大きい場合、前記第１又は第２パターンが第３方向に延長された領域の幅又は面積が第４方向に延長された領域の幅又は面積より小さく、前記第１又は第２領域の中心は、少なくとも一つの該当する光源の中心の上方に位置するように配置されることが好ましい。
前記第１領域と前記第２領域は、各々多角形の形状を有し、交互に配置されることが好ましい。

本発明に係る表示装置によれば、ＬＥＤのような点光源の場合でも、光分散効果が増加されて、光源から出た光を効率的に均一にすることによって表示装置の光均一度が向上するという効果がある。
又、光学板を製造する際、複数個のパターンを形成することが非常に難しかったが、本発明によると、単純な工程により複数個のパターンを形成することができ、所要時間及び費用を節減することができるという効果がある。

本発明の第１の実施形態による光学板を含む表示装置を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態で第１領域と第２領域の配置を有する光学板を示す平面図である。 図１のＩＩ部分を拡大して示す斜視図である。 図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線及びＩＩＩ’’−ＩＩＩ’’’線に沿って切断した断面図である。 光学板の長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｙ軸方向とする際に点光源の配列形態を示した図である。 光学板の長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｙ軸方向とする際に点光源の配列形態を示した図である。 本発明による第２の実施形態による第１領域と第２領域の配置を示した図である。 本発明による第３の実施形態による第１領域と第２領域の配置を示した図である。 既存の光学板と本発明の実施形態による光学板を使用した場合の光均一度を示した写真である。 既存の光学板と本発明の実施形態による光学板を使用した場合の光均一度を示した写真である。 既存の光学板と本発明の実施形態による光学板を使用した場合の光均一度を示した写真である。 既存の光学板と本発明の実施形態による光学板を使用した場合の光均一度を示した写真である。 本発明の実施形態による光学板の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態による光学板の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態による光学板の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態による光学板の製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態による光学板の製造方法を説明するための図である。

次に、本発明に係る表示装置を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

以下の説明では、表示装置のうち、液晶表示装置を一実施形態として説明する。液晶表示装置では、一実施形態として光源に発光ダイオードＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）を使用する。しかし、光源の種類は、これに限定されるものではなく、他の種類の多様な点光源が適用されることができる。

本明細書の実施形態に対して参照する図面は、図示された形態に限定するように意図されたことではなく、請求項によって定義された本発明の原理及び範囲内にある全ての変形、等価物、及び代案を含むように意図されたものである。図面では、多様な層及び領域を明確に表現するために一部構成要素のスケールを課長する、或いは縮小して示した。明細書全体にかけて、類似の参照符号は類似の構成要素を示す。又、説明の便宜のために表示パネルを基準に画像が表示される方向を‘上部’又は‘前方’、その反対方向を‘下部’又は‘後方’にて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による光学板を含む表示装置を示した分解斜視図である。
図１を参照すると、本発明の第１の実施形態による表示装置１００は、前方に画像を表示する表示パネル１２０を含んで形成される。

表示パネル１２０の周縁部には、表示パネル１２０を支持するモールドフレーム１３０が具備される。モールドフレーム１３０の下部、即ち、表示パネル１２０の後方には、光学シート（１４１、１４３、１５０）が具備される。光学シート（１４１、１４３、１５０）の下部、即ち、光学シート（１４１、１４３、１５０）の後方、或いは側面には、光学シート（１４１、１４３、１５０）を通じて表示パネル１２０に光を供給する光源１６０が配置される。

上述のように表示パネル１２０に光を供給する構成要素がバックライトユニット（ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ）であり、光源１６０と光学シート（１４１、１４３、１５０）は、バックライトユニットに含まれる。
本実施形態では、光源１６０が光学シート（１４１、１４３、１５０）の後方に位置した直下型バックライトユニットを示した。光源１６０に発光ダイオードＬＥＤを使用した。ＬＥＤ光源は、ＰＣＢのような基板上に実装されて提供される。
光源１６０の下部には、表示パネル１２０方向ではない方向に進行する光を反射させて、表示パネル１２０方向に光の経路を変更させるための反射シート１７０が具備される。

反射シート１７０の下部には、表示パネル１２０と光学シート（１４１、１４３、１５０）と光源１６０と反射シート１７０などを相互結合させこれらを内部に受容する下部カバー１８０と、下部カバー１８０と結合する上部カバー１１０が具備される。上部カバー１１０は、表示パネル１２０の前面の周縁部を支持する構造物である。上部カバー１１０には、表示パネル１２０の表示領域を露出させる表示窓が形成されている。そして、上部カバー１１０の側面には、下部カバー１８０と結合するためのねじ孔（図示せず）などの結合手段が設けられる。

図示しなかったが表示パネル１２０の一側には、表示パネル１２０の薄膜トランジスタと接続された印刷回路基板が具備されることができるが、印刷回路基板から出た信号は、配線を通じて薄膜トランジスタに伝達され、薄膜トランジスタは、信号によって画素に電圧を印加して液晶を駆動させる。

表示パネルは、画像を表示することができるものであり、特別に限定されず、液晶表示パネル（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）或いは、電気泳動表示パネル（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）などの多様な表示パネルが使われることができる。本実施形態では、液晶表示パネルを例として説明する。

表示パネル１２０は、長辺と短辺を有する長方形の板状に設けられる。表示パネル１２０は、第１基板１２１と、第１基板１２１に対向する第２基板１２２と、二つの基板の間に形成された液晶層（図示せず）とを含む。表示パネル１２０は、液晶を駆動して前方に画像を表示する役割をする。液晶を駆動させるために第１基板１２１には、薄膜トランジスタが、第２基板１２２には、カラーフィルタが形成され、この場合、各々は、薄膜トランジスタ基板とカラーフィルタ基板に呼称される。

そして、第１基板１２１と第２基板１２２の各々の背面には、偏光板１２０ａ、１２０ｂが各々に具備されて液晶分子の配向による光透過を調節する。
液晶自体は、非発光であるので、画像を表示するためには光源１６０が必要である。光源１６０から出た透過光は、望まない振動ベクトルも含んでいる。このような透過光の振動ベクトルを調節するために表示パネル１２０の両面に透過軸が９０゜で交差するように偏光板（図示せず）が付着される。偏光板は、液晶を通過した透過光を特定振動ベクトルを有した光に偏光させる。従って、表示パネル１２０を通過する間、偏光軸の回転程度によって透過光の強さが調節されて、ブラックからホワイトまでの表現が可能になる。

モールドフレーム１３０は、表示パネル１２０の周縁部に沿って具備される。モールドフレームは、概略的に四角形のリング形状に形成される。モールドフレーム１３０は、表示パネル１２０と光学シート（１４１、１４３、１５０）を支持する。モールドフレーム１３０には、後述する下部カバー１８０と結合して内部に光学シート（１４１、１４３、１５０）と、光源１６０と、反射シート１７０を受容する。モールドフレーム１３０は、図面のように単一部品で形成されることができるが、必要によって複数個に形成して組み立てることもできる。

光学シート（１４１、１４３、１５０）は、光源１６０から出た光を制御する役割をする。
光学シート（１４１、１４３、１５０）は、表示パネル１２０の背面に位置する光学板１５０を含む。他には、保護シート１４１、プリズムシート１４３、又は図示しなかったが拡散シート（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｓｈｅｅｔ）をさらに含むことができる。
光学シート（１４１、１４３、１５０）は、必要によって複数枚を使用することができ、２枚又は３枚を重ねて使用することができる。又、保護シート１４１又はプリズムシート１４３は、必要によって省略することもできる。

プリズムシート１４３は、光学板１５０で拡散された光を上部の表示パネル１２０の平面に垂直した方向に集光する役割を遂行する。プリズムシート１４３を通過した光は、大部分が垂直に進行して均一な輝度分布を提供するようになる。
最も上部に位置する保護シート１４１は、スクラッチに弱いプリズムシート１４３を保護する。

光学シート（１４１、１４３、１５０）の下部には、光学シート（１４１、１４３、１５０）を通じて表示パネル１２０に光を供給する複数の光源１６０が具備される。
光源１６０の下部には、反射シート１７０が配置される。反射シート１７０は、複数の光源１６０から出射された光のうち、光源１６０の下部方向へ出射した光を反対方向に反射させて上部に向かうようにする。

上述したように、表示パネルが液晶表示パネルのようにそれ自身が発光しない場合には、別途に光を供給する光源１６０を使用する。この際、光源１６０にＬＥＤのような点光源を使用するか、或いは冷陰極蛍光ランプＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）、外部電極蛍光ランプＥＥＦＬ（Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、熱陰極蛍光ランプＨＣＦＬ（Ｈｏｔ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ Ｌａｍｐ）のような線光源形態のランプを使用して光を提供する。

光源は、普通は点光源であるか、或いは線光源であるので、光源から出射した光をそのまま表示パネルに使用する場合には出射された光の密度によって、暗部と明部に分かれ、これによって画質が劣化する。これによって、光源から出射した光の経路を変更して、光の効率を高める必要がある。光源、特に点光源から出射して特定の方向性を有する光を多様な方位に出射する光に拡散させることができる光学板が要求される。

表示装置において、ＬＥＤは、点光源に該当する光源で、小さい空間内にも実装することができ、輝度が高くて非常に効率的な光源に該当する。しかし、表示パネルには、面光源の形態で提供されなければならないので、ＬＥＤが点光源である以上は光の均一化が必要である。又、光源が線光源である場合にも線光源の発光方向と直交した方向に光の均一化が必要である。従って、本発明では、光学板内で光の屈折を利用して、光量が不足な領域では光を最大限に出射させ、光量が多い領域では光を出射させないようにする光学板を提供する。

図２は、本発明の第１の実施形態による光学板を示す平面図であり、図３は、図１のＩＩ部分を拡大して示す斜視図であり、図４は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ’線及びＩＩＩ’’−ＩＩＩ’’’線に沿って切断した断面図である。
本発明による光学板１５０は、長辺と短辺に形成された長方形の形状の板状に形成されたベース１５１、１５２と、ベース１５１、１５２上に形成された凸状パターン１５４、１５５を有する。

ベース１５１、１５２は、互いに対向する上面と下面が形成され、下面から表示パネル方向に突出して互いに異なる高さを有するので、互いに異なる厚さｔ、及び厚さＴを有する。複数の領域は、周期的に反復するように形成することができる。
本実施形態では、複数の第１領域Ｒ１と、複数の第２領域Ｒ２と、を含む。

第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２は、周期的に又は交互に配列される。反復方向は、一次元的な方向、即ち、横方向又は縦方向のうち、何れか一つの方向に該当する。これによって、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２は、何れか一つの方向に延長されて長く交互に配置することができる。また、他の実施形態では３個以上の異なる領域を有して形成することもできる。

第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２上には、凸状パターン１５４、１５５が具備される。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の厚さを各々に第１厚さｔ、第２厚さＴとして、第１領域Ｒ１に形成された凸状パターンを第１パターン１５４、第２領域Ｒ２に形成された凸状パターンを第２パターン１５５、第１パターン１５４の高さをｈ、第２パターンの高さをＨとすると、第２厚さＴと第１厚さｔとの差は、第１高さｈの値より大きいか、或いは同一である。即ち、第２領域Ｒ２は、ベースの下面からの厚さＴが第１領域の厚さｔより厚く形成され、その差は、第１領域Ｒ１上に形成された第１パターン１５４の高さｈと同一であるか、或いは大きい。このような厚さの差は、第１パターン１５４をカバーした後に第２パターン１５５を形成することに起因する。

凸状パターン１５４、１５５は、複数個のプリズムが所定の方向に延長された形態で具備することができる。プリズムが所定の方向に延長された場合に延長方向と直交した方向からのプリズムの断面は三角形になる。
しかし、凸状パターン１５４、１５５の形状は、これに限定されるものではなく、他の実施形態では、第１パターン１５４及び第２パターン１５５が各々にピラミッドパターン、レンズ形状パターン（ｌｅｎｔｉｕｌａｒ ｐａｔｔｅｒｎ）及び半楕円球パターンなどの多様な形態に形成することもできる。
この時、第１パターン１５４と第２パターン１５５は、互いに異なるパターンで形成される。第１パターン１５４と第２パターン１５５が互いに異なるパターンで形成される理由は、光源の配置によって光密度が変わるので、互いに異なるパターンを利用して拡散程度を調節するためである。

図３を参照すると、凸状パターンがプリズムである場合、第１パターン１５４は第１方向ｄ１に延長され、第２パターン１５５は第２方向ｄ２に延長され、第１方向ｄ１と第２方向ｄ２とが形成する角度は、光学板ベースに入射する光源の入射光量、或いは入射光の光密度の方向によってその角度を変更することができる。例えば、光源１６０が一定な間隔を形成して格子形態に配列された場合には、第１方向と第２方向が互いに直交して形成される。

この時、第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の単位領域には、多様な個数のプリズムで形成することができ、必要によって各々３個以上のプリズムで形成することができる。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の反復される周期の単位領域が光拡散機能を明確に実行させるためには、プリズムの山と谷が少なくとも一つ以上が具備されなければならない。
従って、実質的に一つ以上のプリズムを保障するために製造過程で発生されうる可能性を考慮して第１及び第２パターン１５４、１５５が各３個以上ずつに形成されるようにする。

本実施形態で、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２のピッチは、０〜３００μｍの値を有する。ここでピッチは、周期的な領域、或いはパターンにおいて、各々の単位領域、或いはパターンの間の距離を意味し、ピッチの値は、周期的に反復される領域で生じるモアレを最小化するためのピッチの値に該当する。実質的に表示パネルに使われている各画素のピッチは、３００〜６００μｍ、プリズムシートのピッチは、５０〜２５０μｍであるので、各領域のピッチの値が３００μｍ以下の値を有するようにする。
又、各領域の反復単位には、３個以上のプリズムが位置するので、プリズムのピッチは、０〜１００μｍの値を有する。

この時、第１パターン１５４のプリズムは、第２パターン１５５のプリズムの大きさと同一に形成されるか、或いは大きく形成することができる。即ち、第１パターン１５４のピッチは、第２パターン１５５のピッチと同一であるか、或いは大きく、第１パターン１５４の高さｈは、第２パターン１５４の高さＨと同一であるか、或いは大きく形成することができる。

仮りに、相対的に高さが低い所に位置した第１パターン１５４が第２パターン１５５のピッチと高さより小さいピッチと高さを有するようになる場合には、第１パターン１５４と第２パターン１５５との間の段差が存在するので、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の境界面の側壁方向で出射した光を第１パターン１５４がカバーすることができないことがありうる。これによって、境界面の側壁から光が漏れる確率が高まり、制御されない光が直後の表示パネル方向に進行するようになって、光均一度に悪い影響を及ぼす。従って、第１及び第２パターン１５４、１５５の大きさは、同一であるか、或いは上部に位置した第２パターン１５５の大きさがより小さく形成される。

第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の幅、或いは面積は、光源１６０の配置によって変更することができる。ＬＥＤ光源の場合には、点光源であるので、所定の距離を置いて格子形状に規則的に配置されることが一般的である。仮りに、光源１６０が格子形状に配置される際、光源１６０と光源１６０との間の距離が全て同一である場合には、即ち、光源間の間隔が同一である場合には、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の形状、大きさ及び幅が同一に形成される。

仮りに、光源１６０が一定の間隔をおいて周期的に配置されるが、光源１６０と光源１６０との間の距離が一定ではない場合には、即ち、光源間の間隔が異なる場合には、第１領域Ｒ１の大きさ、或いは幅又は領域に形成されるパターンの形態と、第２領域Ｒ２の大きさ、或いは幅又は領域に形成されるパターンの形態とを相違させて形成することができる。この場合、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２は、光源１６０間の反復周期に対応して、第１方向ｄ１又は第２方向ｄ２のうちで少なくとも一方向に周期的に反復される。

図５及び図６は、光学板の長辺方向をｘ軸方向、短辺方向をｙ軸方向とする際に点光源の配列形態を示した図であり、光源１６３は、回路基板と同一の基板１６１上に実装されて提供される。
図５は、ｘ軸方向光源の間の距離がｙ軸方向光源の間の距離より小さい場合を示したものであり、図６は、ｘ軸方向光源の間の距離がｙ軸方向光源の間の距離より大きい場合を示したものである。

図５の場合、ｘ軸方向の光分布とｙ軸方向の光分布を比較してみると、ｘ軸方向の光源と光源との間の距離Ｗｘが近いので、光源の間の暗部が小さく形成され、光密度が相対的に高いが、ｙ軸方向の光源と光源との間の距離Ｗｙが遠いので、光源の間の暗部が大きく形成され、光密度が相対的に低い。従って、ｙ軸方向に光をさらに拡散させる必要がある。従って、光学板の第１領域がｘ軸方向に延長されたプリズムが形成された第１パターンを有し、第２領域がｙ軸方向に延長されたプリズムが形成された第２パターンを有する場合には、ｙ軸方向に光を相対的に多く拡散させることができるように第１領域の幅を広く形成する。

これと反対に、図６の場合には、ｘ軸方向の光分布とｙ軸方向の光分布を比較してみると、ｘ軸方向の光源と光源との間の距離Ｗｘが遠いので、光源の間の暗部が大きく形成され、光密度が相対的に低いが、ｙ軸方向の光源と光源との間の距離Ｗｙが近いので、光源の間の暗部が小さく形成され、光密度が相対的に高い。従って、ｙ軸方向に光をさらに拡散させる必要がある。従って、ｙ軸方向に光を相対的に多く拡散させることができるように第２領域の幅を広く形成する。

結論的に、複数の光源が配列された方向をｘ軸とｙ軸とする際、ｘ軸方向の光源間の距離がｙ軸方向の光源間の距離より小さい場合、ｘ軸方向に延長されたパターンが形成された領域の幅又は面積が、ｙ軸方向に延長されたパターンが形成された領域の幅又は面積より大きい。一方、ｘ軸方向の光源間の距離がｙ軸方向の光源間の距離より大きい場合、ｘ軸方向に延長されたパターンが形成された領域の幅又は面積が、ｙ軸方向に延長されたパターンが形成された領域の幅より小さい。この時、光源とパターンは、その位置が互いに対応するように、即ち、光源の中心の上方に各パターンの中心が位置するように配置する。

領域の幅又は面積の適用は、点光源のみに該当されるものではなく、線光源である場合にも適用することができる。線光源の場合には、ｘ軸又はｙ軸の一方向への光密度差が大きいので、これによって複数個の領域の幅を調節することができる。
本実施形態は、パターンの延長方向である第１方向ｄ１と第２方向ｄ２がｘ軸とｙ軸である場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の他の実施形態では第１方向と第２方向の角度が各々ｘ軸又はｙ軸の延長方向と４５゜（又は１３５゜）程度に傾けて実施することもできる。

又、本発明の実施形態において、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の形状は、第１の実施形態に限定されずに、異なる形状に形成することもできる。仮りに、光源１６３が格子形状に配置される際、光源１６３と光源１６３との間の距離が全て同一である場合には、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の形状、大きさ及び幅が同一に形成される。しかし、光源１６３と光源１６３との間の距離が同一ではない場合には、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の形状、大きさ及び幅は多様に形成することができる。

図７及び図８は、多様な形状と大きさに形成された複数の領域を示すもので、本発明による第２の実施形態及び第３の実施形態においての第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の配置を示したものである。
図に示すように、図７の実施形態では、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２が２次元的な方向、即ち、横方向と縦方向の全てが周期的に反復され、全体的に格子形状又は碁盤の目形状になる。この際、各領域の形状は、正方形又は長方形に該当する。

図８の実施形態では、２次元的な方向に周期的に反復されるが、各領域の形状が六角形に該当する。
このような実施形態のように各領域の一部形状は、図に示した帯、長方形又は正方形、六角形で具備されたが、これに限定されるものではなく、三角形、五角形と六角形の混合などの多様な形態で具備されることができる。

図７及び図８を参照すると、第２の実施形態、或いは第３の実施形態においても、光源１６３の配置の間隔によって第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の幅、或いは面積を変更することができる。
上述の構造を有する光学板は、点光源、或いは線光源の不均一な光量を均一に拡散させて、面光源に近くさせて表示パネルに提供する。特に、点光源が互いに異なる間隔をおいて配列される場合に前記間隔に対応して光学板の領域とパターンを形成することによって光を均一に拡散する役割をする。

図９〜図１２は、既存の光学板と本発明の実施形態による光学板を使用した場合の光均一度を示した写真である。
この時、使われた光源は、ＬＥＤ光源で、一光源からｘ軸方向への他の光源の間の距離は約３０ｍｍであり、一光源からｙ軸方向への他の光源の間の距離は約４０ｍｍであり、光源の列は各々交互に配置された。

図９は、プリズムが形成された光学板を具備しない場合に表示パネルを通じて出射した光量を示す写真である。図から分かるように点光源の位置を明確に分かるほどに光均一度が低い。

図１０は、既存のプリズムが形成された光学板を使用した場合に表示パネルを通じて出射する光量を示す写真である。この時、既存のプリズムのピッチは２０μｍであり、プリズムの延長方向はｘ軸方向である。図１０を参照すると、ｘ軸方向の光均一度は改善されたが、ｙ軸方向には光量の改善効果が少ない。却って、ｙ軸方向には光量の偏差が大きくなる効果が現れることを確認することができる。

図１１は、第１の実施形態の光学板を使用した場合に表示パネルを通じて出射した光量を示す写真である。
この時、第１領域と第２領域の幅は各々１００μｍであり、プリズムのピッチは第１領域と第２領域の全てが２０μｍであり、断面が正三角形であるプリズムが使われた。第１パターンと第２パターンの方向は、ｘ軸を基準として各々０゜、９０゜である。図１１を参照すると、ｘ軸とｙ軸方向の全てが均一度が改善されたことを確認することができる。

図１２は、第２の実施形態の光学板を使用した場合に表示パネルから出射した光量を示す写真である。この時、第１領域は１００μｍ×１００μｍ、第２領域は１００μｍ×１００μｍの面積で用意され、プリズムのピッチは、第１領域と第２領域の全てが２０μｍである。第１パターンと第２パターンの方向は、ｘ軸を基準として各々０゜、９０゜である。プリズムの形状は、断面が正三角形であるプリズムが使われた。図１２を参照すると、ｘ軸とｙ軸方向の全てに対し均一度が改善されたことを明確に確認することができる。

上述の構造を有する光学板を製造する方法を図１３〜図１７を参照して説明する。
図１３〜図１７は、本発明の実施形態による光学板の製造方法を説明するために順次に示した図であり、説明の便宜のために光学板の断面が図３、４のＩＩＩ−ＩＩＩ’線及びＩＩＩ’’−ＩＩＩ’’’線に沿った断面に該当するように仮定して示した。製造方法に対する説明は、本発明の第１の実施形態を一例として説明するようにし、重複される説明は省略する。

先ず、光学板のベース１５１の前面（上面）に第１パターン１５４を形成する。第１パターン１５４は、押出し成型方法に形成することができる（図１３参照）。
押出し成型方法を利用して第１パターン１５４を形成する場合には、先ず第１パターンを転写することができるマスタロール１５７を準備する。マスタロール１５７の表面には、第１パターン１５４に対応する逆パターンが形成され、マスタロール１５７の表面を回転させながら光学板材料であるベース１５１に加圧する。この工程によって逆パターンが光学板材料のベース１５１の表面に転写されることによってベース１５１の表面に第１パターン１５４を形成する。

図面では平坦に配置されたベース１５１を示したが、これに限定されるものではなく、ベース１５１は、複数個のローラーの間に配置されるか、或いはマスタロール１５７の周りに沿って一部領域が巻き込まれるように配置されることもできる。
ここで、マスタロール１５７は、円筒ローラの形態を具備し、ダイアモンドバイト（ｂｉｔｅ）等を利用して、軸方向に円筒ローラの表面を削り取ることによってプリズムパターンを円筒ローラの表面に形成する。マスタロール１５７には、一方向に延長された形態のパターンが形成することができ、この場合にマスタロール１５７上に逆パターンを形成することが容易である。

図１４を参照すると、第１パターン１５４を形成したベース１５１に第２パターン１５５を形成する。第２パターン１５５は、ソフトモールド法を利用して形成する。第２パターン１５５を形成するためには、先ず第１パターン１５４が形成されたベース１５１の前面に感光性樹脂１５２、１５２’を塗布する。
図１５を参照すると、塗布された感光性樹脂１５２、１５２’上に、マスタモールド１５８を加圧接触させて第２パターン１５５を形成する。マスタモールド１５８には、表面に第２パターン１５５の逆パターンが形成されているので、加圧接触の際に感光性樹脂の表面に第２パターン１５５が形成されたパターンが樹脂の表面上に転写される。

図１６を参照すると、表面に第２パターン１５５が形成された感光性樹脂１５２、１５２’の表面は、フォトリソグラフィを利用して、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２にパターニングする。ここで、感光性樹脂１５２、１５２’は、紫外線領域の光に反応する高分子物質で構成され、表面に第２パターン１５５が形成された感光性樹脂１５２、１５２’は次に露光工程が実施される。露光工程が実行される際、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２に形成されたマスク１５９が採用される。

図１７を参照すると、露光工程の際に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２に形成されたマスク１５９を利用して露光する。第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２のうち、何れか一つは光が透過される領域、また他の一つは光が遮断される領域に構成され、光透過であるか、或いは光遮断であるかは、感光性樹脂１５２、１５２’がポジであるか、或いはネガであるかによって変わって形成される。これによって、感光性樹脂１５２、１５２’が領域別に露光されるか、或いは露光されなく、これによって以後の感光性樹脂１５２、１５２’の除去の可否が変わる。露光した感光性樹脂１５２、１５２’は、以降の現像工程をへて除去される。本実施形態では第１領域Ｒ１に該当する部分の感光性樹脂１５２’を除去する。残りの感光性樹脂１５２はベースの一部となる。

この時に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２に形成されるパターンは、プリズム（山型）パターンであり得、この際に第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ１に形成されるプリズムパターンは、多様な個数に形成することができるがこれに限定されるものではなく、一実施形態では、各反復パターンにおいてプリズムが３個以上配置されるように形成することもできる。

予め決められた数のプリズムを形成するためにフォトリソグラフィを利用してパターニングする場合、設計と実際結果とのマージンを考慮する必要がある。即ち、プリズムが実質的に光拡散効果を発揮するためには、最小限、１個以上の山と谷が具備されなければならない。しかし、マスクの整合（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）が必要な露光過程、或いは以後の除去過程で設計したとおりに形成されないこともあるので、プリズムが２個、或いは１個を想定し、フォトリソグラフィを利用して第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２をパターニングする場合には、第２領域Ｒ２が第１領域Ｒ１の一部をカバーすることによって、プリズムの山と谷が現れない可能性があるためである。
上述したように製造された光学板は、図１に示したように、表示パネルと光源との間に配置されて、光源から出射された光の効率を高めて表示パネルに提供する役割をする。

本発明による光学板は、光分散効果が増加されて、光源から出た光を効率的に均一にする。これによって本発明による光学板を含む表示装置の光均一度が向上する。
又、光学板を製造する際、複数個のパターンを形成することが非常に難しかったが、本発明によると、単純な工程により複数個のパターンを形成することができ、所要時間及び費用を節減することができる。
即ち、マスタロールに２種類のパターンを同時に形成することは非常に難しく、所要時間と費用が増加するが、本発明では一パターンのみを形成してもいい長所がある。複数個のパターンが必要な場合、他のパターンはソフトモールディングとフォトリソグラフィを利用して形成することができるためである。
また、本発明では一実施形態として、２種類のパターンが形成された光学板を開示したが、３種類又はそれ以上のパターンが各々高さの差を有して形成することもできる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１００ 表示装置
１１０ 上部カバー
１２０ 表示パネル
１３０ モールドフレーム
１４１ 保護シート（光学シート）
１４３ プリズムシート（光学シート）
１５０ 光学板（光学シート）
１５１ ベース
１５２ ベース（感光性樹脂）
１５２’ 感光性樹脂
１５４ 第１パターン（凸状パターン）
１５５ 第２パターン（凸状パターン）
１５７ マスタロール
１５８ マスタモールド
１５９ マスク
１６０、１６３ 光源
１６１ 基板
１７０ 反射シート
１８０ 下部カバー
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域

Claims (11)

1. 表示パネルと、
   前記表示パネルの下部に配列され、互いに離隔配置されて光を出射する複数の光源と、
   前記表示パネルと前記光源との間に供給される光学板とを有し、
   前記光学板は、互いに異なる厚さを有する複数の領域を有して形成されるベースと、前記各領域のベース上に形成される凸状パターンとを含むことを特徴とする表示装置。
2. 前記光学板は、第１厚さを有する第１領域と第２厚さを有する第２領域とに形成され、前記第１領域は、前記凸状パターンである第１高さを有する複数の第１パターンを含み、前記第２領域は、前記凸状パターンである第２高さを有する複数の第２パターンを含み、
   前記第２厚さと第１厚さとの差は、前記第１高さの値より大きいか、或いは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。
3. 前記第１パターン及び第２パターンは、各々にピラミッド形状パターン、レンズ形状パターン、半楕円球形状パターンの内の何れか一つであり、前記第１パターンと第２パターンは、互いに異なるパターンであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記第１パターンは、第１方向に延長された三角プリズム形状の凸状パターンであり、前記第２パターンは、第２方向に延長された三角プリズム形状の凸状パターンであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
5. 前記第１方向と前記第２方向は、互いに直角であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記光学板は、長辺と短辺とで形成された長方形の形態を有して、前記第１方向及び前記第２方向は、各々前記長辺及び短辺、又は前記短辺及び長辺の延長方向と平行であることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
7. 前記光学板は、長辺と短辺とで形成された長方形の形態を有して、前記第１パターンの第１方向及び前記第２パターンの第２方向は、各々前記長辺又は短辺のうち、何れか一辺の延長方向と４５゜又は１３５゜の角度を有して形成されることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
8. 前記第１領域及び第２領域には、各々３個以上の三角プリズム形状の凸状パターンが形成され、前記第１領域及び前記第２領域の幅は、各々０〜３００μｍであり、前記第１パターンのピッチ及び前記第２パターンのピッチは、各々０〜１００μｍであることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
9. 前記第１パターンのピッチは、前記第２パターンのピッチと同一であるか、或いは大きいことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記複数の光源は、第３方向又は該第３方向と直交する第４方向に沿って配列され、
    前記第１領域と前記第２領域は、前記光源間の配列に対応して、前記第３方向又は第４方向に配列され、
    前記第３方向の光源間の間隔が前記第４方向の光源間の間隔より小さい場合、前記第１又は第２パターンが第３方向に延長された領域の幅又は面積が第４方向に延長された領域の幅又は面積より大きく、
    前記第３方向の光源間の間隔が前記第４方向の光源間の間隔より大きい場合、前記第１又は第２パターンが第３方向に延長された領域の幅又は面積が第４方向に延長された領域の幅又は面積より小さく、
    前記第１又は第２領域の中心は、少なくとも一つの該当する光源の中心の上方に位置するように配置されることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
11. 前記第１領域と前記第２領域は、各々多角形の形状を有し、交互に配置されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
    

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