光学シート、その製造方法、および当該光学シートを用いた液晶表示装置
【課題】光学シートの数を減らすべく単一のシートからなる光学シートを提供する。
【解決手段】基材１１０、第１の光透過媒質１２０、第２の光透過媒質１３０および反射偏光膜を含む光学シート１００を提供する。第１の光透過媒質１２０は基材１１０の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む。第２の光透過媒質１３０は基材１１０の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む。反射偏光膜は第１の光透過媒質１２０の正面に設置される。基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０は互いに結合して単一のシート１００となっている。
【解決手段】基材１１０、第１の光透過媒質１２０、第２の光透過媒質１３０および反射偏光膜を含む光学シート１００を提供する。第１の光透過媒質１２０は基材１１０の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む。第２の光透過媒質１３０は基材１１０の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む。反射偏光膜は第１の光透過媒質１２０の正面に設置される。基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０は互いに結合して単一のシート１００となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に単一の光学シートを備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device）は各種電子製品、例えば液晶テレビおよびコンピュータなどに広く用いられている。その長所は、消費電力が低いこと、低電圧で駆動すること、ならびに軽量化および薄型化を可能とすることにある。しかしながら、液晶表示装置内の液晶表示パネルは自発光しないため、バックライトユニットを設置して、その背面からスクリーン全体を均一に照射する必要がある。
【０００３】
図１を参照されたい。図１は、エッジライト方式（Edge-light type）のバックライトユニットを採用した従来技術の液晶表示装置１の側面図を示している。液晶パネルモジュール４０がバックライトユニット１０の前方に設置されている。バックライトユニット１０は発光ユニット１１、導光部材１２、下側拡散シート１３、プリズムシート１４、および上側拡散シート１５を含む。
【０００４】
導光部材１２は発光ユニット１１が提供する光線を下側拡散シート１３へ導く。下側拡散シート１３は導光部材１２からの光線を散乱させ、輝度の分布を均一にするものである。しかし、下側拡散シート１３は有効視野角内の輝度を大幅に低下させてしまう。
【０００５】
この問題を解決するために、プリズムシート１４が下側拡散シート１３を通過した光線を受けて、入射光線の角度を収束し、有効視野角内の輝度が高まるようにされている。プリズムシート１４は一般に市販されている輝度向上フィルムであり、その頂角は９０度である。プリズムシート１４のプリズムは、液晶パネルモジュール４０の方へ突き出ている。
【０００６】
最後に上側拡散シート１５により光線が再度散乱され、均一度の高い光線が前方の液晶パネルモジュール４０に提供されることとなる。
【０００７】
しかしながら、上述したバックライトユニットは少なくとも３枚の光学シートを使用する必要がある。各光学シートは別々に製造され、かつ各々にベース材料を用いる必要があるため、生産コストが嵩む。
【０００８】
また、上側拡散シートとプリズムシートとの間に形成される空気層によって、光線の一部がプリズムシート内で全反射を起こして上側拡散シートに入射できなくなり、その光線の強度は経路が長くなるために減衰し、バックライトモジュール全体の発光輝度が低下してしまう。これに対し、従来技術においてはバックライトモジュールの輝度を高めるために発光素子の光源出力を大きくする必要があるが、同時にエネルギーの消耗も加速されてしまう。
【０００９】
上記より、単一の光学シートを用いる液晶表示装置へのニーズは極めて高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術による多層式の光学シートにより生ずる問題を改善するため、本発明は光学シートの数を減らすことを目的とし、以下に説明する光学シートおよび当該光学シートを用いた液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基材、第１の光透過媒質、第２の光透過媒質および反射偏光膜を含む光学シートを提供する。第１の光透過媒質は基材の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む。第２の光透過媒質は基材の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む。反射偏光膜は第１の光透過媒質の正面に設置される。基材、第１の光透過媒質および第２の光透過媒質は互いに結合して単一のシートとなっている。
【００１２】
また本発明は、液晶パネルモジュール、導光部材、発光素子、および上述の光学シートを含む液晶表示装置を提供する。導光部材は、液晶パネルモジュールの背面に隣り合わせて配置され、入光面と該入光面に隣接する出光面とを有する。発光素子は導光部材の入光面に対向している。光学シートは導光部材の出光面または液晶パネルモジュールの背面に設置される。
【００１３】
さらにまた本発明は、上記光学シートを製造する方法も提供する。当該方法は、基材を準備し、基材の上および下両表面に光硬化樹脂を塗布する工程を含む。そして、２つのパターン化ローラーを準備し、基材を２つのパターン化ローラーの間に配置して、２つのパターン化ローラーに光硬化樹脂を同時に押圧させることにより、光硬化樹脂の表面に特定のパターンを形成する。最後に、光線を照射して光硬化樹脂を硬化させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学シートは単一のシートからなるため、生産コストを低減できる他、従来技術による多層式の光学シートの輝度不足という欠点を改善することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は従来技術による液晶表示装置の断面図を示している。
【図２Ａ】図２Ａは本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の要素分解図を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の一部要素分解図を示している。
【図３Ａ】図３Ａは本発明の一実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｄ】図３Ｄは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｅ】図３Ｅは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｆ】図３Ｆは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｇ】図３Ｇは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｈ】図３Ｈは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図４】図４は本発明の光学シートの製造方法の説明図を示している。
【図５】図５は本発明の第２の実施形態による液晶表示装置の要素分解図を示している。
【図６】図６は本発明の第３の実施形態による液晶表示装置の断面図を示している。
【図７】図７は本発明の第３の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【図８】図８は本発明の第４の実施形態による液晶表示装置の断面図を示している。
【図９】図９は本発明の第４の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【図１０】図１０は本発明の第４の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【図１１】図１１は本発明の第４の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面と対応させながら本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１７】
図２Ａを参照されたい。図２Ａは本発明の第１の実施形態による液晶表示装置５の断面図である。本発明の液晶表示装置５は、フレーム２０、バックライトユニット３０、液晶パネルモジュール４０および光学シート１００を含む。本明細書においては、「正面」は図面の上方、つまり液晶表示装置５が映像を映し出す側として定義され、「背面」は図面の下方として定義されることを先に述べておく。
【００１８】
フレーム２０は長方形の殻体で、１実施形態ではそのアスペクト比は１６：９であり、短辺２１はＹ方向の辺、長辺２２はＸ方向の辺として定義される。通常の場合、本発明の液晶表示装置５は、直立に置いたときに短辺２１がユーザーから見て左右両側に、長辺２２がユーザーから見て上下両側に来るようになり、かつ長辺２２は水平面に平行となる。
【００１９】
図２Ａおよび２Ｂを参照されたい。図２Ｂはバックライトユニット３０の要素分解図を示している。バックライトユニット３０はフレーム２０内に設置され、２本のライトバー３１、導光部材３２、反射板３３および複数の発光素子３４を含んでいる。ライトバー３１はフレーム２０の短辺２１の内側の面に設置される。発光素子３４はライトバー３１上に設けられ、所定の方向（Ｘ軸）に光線を発するようになっている。この所定の方向（Ｘ軸）は実質的にフレーム２０の長辺２２に平行である。反射板３３はフレーム２０の内側底面に設置される。１実施形態において、ライトバー３１は回路板であり、発光素子３４は発光ダイオードであり、反射板３３はアルミニウムなどの材料から作製されたものであるが、限定はされない。
【００２０】
導光部材３２は反射板３３の正面に設置され、２つの入光面３２ａ、出光面３２ｂ、底面３２ｅおよび網点インク３２ｃを含む。入光面３２ａはそれぞれ発光素子３４に対向しており、発光素子３４からの光線を受けるようになっている。出光面３２ｂは２つの入光面３２ａに隣接し、かつパターン化表面３２ｄを備えている。底面３２ｅは出光面３２ｂの反対側にあり、かつ反射板３３と隣接する。網点インク３２ｃは底面３２ｅの表面にランダムに分布されている。
【００２１】
この実施形態では、２本のライトバー３１がフレーム２０の短辺２１の内側の面にそれぞれ設置され、ライトバー３１上に設けられた発光素子３４に導光部材３２の両側から入光させるようになっているが、この構成に限定されることはない。当業者であれば、より輝度の高い発光素子３４を採用し、単一のライトバー３１を設置して導光部材３２の片側から入光させるようにもでき、この構成でも同様の効果が得られる。
【００２２】
１実施形態では、入光面３２ａに平行な断面において、パターン化表面３２ｄは複数のレンズ状凸体を備えている。詳細には、Ｙ方向の断面上において、パターン化表面３２ｄは複数の微小な曲面から構成され、微小な曲面は互いに隣接して並んでおり、その頂部は発光素子３４の光線が射出される所定の方向（Ｘ軸方向）に平行に延伸している。
【００２３】
パターン化表面３２ｄは出光面３２ｂから射出される光線の出射角度を制限し、光線を集中させることができる。網点インク３２ｃは、光線が導光部材３２中を進む角度を変えて、光線の全反射の現象を妨げることにより、光線を出光面３２ｂへと導くことができる。網点インク３２ｃの材料は光線の出光の形状に影響を及ぼす。１実施形態において、網点インク３２ｃは一般的な白色インクまたは透明インクとすることができる。透明インクは光の形状をより集中したものにさせ得るため、網点インク３２ｃが透明インクであるとより好ましい。
【００２４】
再び図２Ａを参照されたい。液晶パネルモジュール４０が導光部材３０の出光面３２に隣り合わせて配置される。液晶パネルモジュール４０は液晶ユニット４１、上側偏光板４２および下側偏光板４３を含む。上側偏光板４２は液晶ユニット４１の正面に配置され、下側偏光板４３は液晶ユニット４１の背面に配置される。なお、本発明における液晶パネルモジュール４０は当該分野における周知の要素であり、また本発明が強調するところの内容でもないため、特に説明はしない。
【００２５】
光学シート１００は導光部材３２の出光面３２ｂに設置され、基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０を含む。第１の光透過媒質１２０は基材１１０の正面に形成され、第２の光透過媒質１３０は基材１１０の背面に形成される。１実施形態において、基材１１０はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる光透過薄膜であり、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０は光硬化樹脂からなるが、これらに限定されることはない。
【００２６】
本発明の光学シート１００の構造的特徴はユーザーのニーズに応じて変えることができる。以下に例として光学シート１００ａ〜１００ｆの可能な実施態様を挙げる。
【００２７】
図３Ａを参照されたい。図３Ａは光学シート１００ａの断面図を示している。光学シート１００ａの第１の光透過媒質１２０はベース層１２１および複数の凸状マイクロレンズ（Micro-Lens）１２２を含む。ベース層１２１は基材１１０に連結しており、ベース層１２１の基材１１０と接する部分から離れた表面１２１ａ上に複数の凸状マイクロレンズ１２２が間隔を開けて形成されている。凸状マイクロレンズ１２２の幾何学形状によって、バックライトユニット３０からの光線はより好ましい出射角で光学シート１００ａから出て行くことができる。具体的に説明すると、凸状マイクロレンズ１２２は、比較的大きな角度で入射して来る光線を集中させることができるだけでなく、ほぼ垂直な角度（図２ＡのＺ軸方向）で入射して来る光線を散乱させることもできる。これにより、液晶表示装置５はより広い視野角を備え得ることになる。
【００２８】
１実施形態において、凸状マイクロレンズ１２２がベース層１２１表面１２１ａの面積に占める割合は、各単位面積あたり約４０％から８０％である。各凸状マイクロレンズ１２２は、底面の直径が２０μｍから１００μｍ、高さは底面の直径の０．１から１倍であり、外観は半球形を呈し、かつ断面は半円形を呈する。ただし、これらに限定されることはなく、当業者であれば、所望の視野角および輝度に応じて自由に設計することが可能である。
【００２９】
光学シート１００ａの第２の光透過媒質１３０は、ベース１３１および複数のＶ字形プリズム１３２を含む（Turning Film）。ベース層１３１は基材１１０に連結しており、ベース層１３１の基材１１０と接する部分から離れた表面１３１ａ上に複数のＶ字形プリズム１３２が互いに連接した形で設けられている。各Ｖ字形プリズム１３２はそれぞれ頂点を有し、かつＹ軸（図２Ａ）方向に延伸している。さらにＸ−Ｚ平面において、各Ｖ字形プリズム１３２は三角形の断面を有している。
【００３０】
１実施形態において、Ｖ字形プリズム１３２の頂角Ａは約６０°〜８０°であり、幅Ｌは約１０μｍ〜１００μｍである。設計者は、光線に最適な集中効果を持たせるよう、必要に応じてサイズを調整することができる。
【００３１】
注目すべきは、上述した第２の光透過媒質１３０は従来技術の輝度向上フィルムとは異なるという点である。Ｖ字形プリズム１３２の頂角が直角でないのに対し、従来技術の輝度向上フィルムのプリズムの頂角は直角であるという点において両者異なっている。Ｖ字形プリズム１３２の集光特性は従来技術の輝度向上フィルムに比べ優れている。また、使用において、Ｖ字形プリズム１３２の頂角はバックライトユニット３０（図２Ａ）に向かって突出しているが、従来技術の輝度向上フィルムのプリズム頂角はバックライトユニットとは反対の方に向いている。
【００３２】
上述の光学シート１００ａによれば、光線は導光部材３２の出光面３２ｂから射出した後、先ず第２の光透過媒質１３０のＶ字形プリズム１３２表面で屈折・収束し、これによって可視領域内の輝度が増すことになる。そしてベース層１３１、基材１１０およびベース層１２１を順次通り、最後に第１の光透過媒質１２０の凸状マイクロレンズ１２２の表面で散乱および偏向し、これによって可視領域の視野角が広がり、輝度の均一性が高まることになる。このように、従来の多層式の光学シートの代わりに単一のシートで構成される光学シート１００ａを用いて、光線を液晶パネルモジュール４０（図２Ａ）に均一に伝搬することができるようになる。
【００３３】
図３Ｂを参照されたい。図３Ｂは別の光学シート１００ｂの断面図を示している。光学シート１００ａと相違するのは、第２の光透過媒質１３０’の表面１３１ａが複数の平凸プリズム１３３をさらに含む点であり、これらは互いに間隔を開け、かつＶ字形プリズム１３２の間に隣接して設置されている。Ｖ字形プリズム１３２の頂部構造が損傷を受けないよう保護すべく、平凸プリズム１３３の頂部は平面となっている。なお、平凸プリズム１３３を設置する位置および数に限定はない。
【００３４】
図３Ｃを参照されたい。図３Ｃは別の光学シート１００ｃの断面図を示している。光学シート１００ａと相違するのは、第２の光透過媒質１３０’’の表面１３１ａが、高さの比較的高い複数のＶ字形プリズム１３４をさらに含む点である。Ｖ字形プリズム１３４頂部の高さＨ２はＶ字形プリズム１３２頂部の高さＨ１よりも大きく、これによってＶ字形プリズム１３２と導光部材３２（図２Ａ）との間に距離が保たれるようになり、Ｖ字形プリズム１３２の頂部と導光部材３２との間に静電気が生じて互いに吸引し合い、各領域間で輝度が不均一になる（ｍｕｒａ）という現象が回避される。
【００３５】
１実施形態において、高さＨ２と高さＨ１の差は、高さＨ１の２％〜１０％であるが、これに限定はされない。当業者は、それぞれの目的を達成させるために、本発明が提供するデータに基づいてより適した高さの差を選択することができる。
【００３６】
図３Ｄを参照されたい。図３Ｄは別の光学シート１００ｄの断面図を示している。光学シート１００ａとの相違は、第１の光透過媒質１２０’の表面１２１ａが比較的高さの高い複数の凸状マイクロレンズ１２３をさらに含むことにより、光学シート１００ｄから射出される光線の均一度が高められる点である。この実施形態では、凸状マイクロレンズ１２３は、凸状マイクロレンズ１２２の間に間隔を開けかつ隣どうしに設置されるが、設置位置に限定はない。
【００３７】
図３Ｅを参照されたい。この実施形態において、光学シート１００ｅは、第１の光透過媒質１２０と第２の光透過媒質１３０との間に設置される第３の光透過媒質１４０をさらに含む。より詳細には、第３の光透過媒質１４０は基材１１０と第１の光透過媒質１２０との間に設置される。
【００３８】
第３の光透過媒質１４０は屈折率の低い材料、例えば二酸化ケイ素樹脂または同様に低屈折率特性を備える樹脂からなる。なお、ここに言う低屈折率特性とは、第２の光透過媒質１３０の屈折率に対して低いという意味であることに注意すべきである。これにより、過度に入射角の大きい光線が第２の光透過媒質１３０と第３光透過媒質１４０との間で全反射を起こすため、過度に視野角の大きい光線が再び戻ってリサイクルされる機会を得、不要なエネルギーの消費が低減されることとなる。
【００３９】
図３Ｆを参照されたい。光学シート１００ａと比較して、光学シート１００ｆは、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０中に不規則に混ぜられた複数の拡散粒子１５０をさらに含んでいる。拡散粒子１５０は光線に散乱を起こさせ、延いては光学シート１００ｆの出光輝度の均一性をより高めることができる。
【００４０】
図３Ｇを参照されたい。光学シート１００ａと比較して、光学シート１００ｇの第１の光透過媒質１２０’’の凸状マイクロレンズ１２２’は複数のプリズム構造（prism）を有している。これら凸状マイクロレンズ１２２’は、ベース層１２１の基材１１０と接する部分から離れた表面１２１ａ上に、間隔を開け、かつＶ字形プリズム１３２の延伸方向に垂直な方向に延伸するよう形成されている。凸状マイクロレンズ１２２’どうしの間をつなげるか否かは、設計者が選択することができる。また、隣り合う凸状マイクロレンズ１２２’のプリズム構造の最も高い点の間の距離は約１０μｍ〜１００μｍである。
【００４１】
図３Ｈを参照されたい。光学シート１００ａと比較して、光学シート１００ｈの第１の光透過媒質１２０’’’の、凸状マイクロレンズ１２２’’は複数のカマボコ状構造を含む（レンチキュラー、lenticular）。これら凸状マイクロレンズ１２２’’は、ベース層１２１の基材１１０と接する部分から離れた表面１２１ａ上に、間隔を開け、かつＶ字形プリズム１３２の延伸方向に垂直な方向に延伸するよう形成されている。各凸状マイクロレンズ１２２’’どうしの間をつなげるか否かは、設計者が選択することができる。また、隣り合う凸状マイクロレンズ１２２’’のカマボコ状構造の最も高い点の間の距離は約１０μｍ〜１００μｍである。
【００４２】
上述の光学シート１００ａ〜１００hの第１の光透過媒質と第２の光透過媒質は、異なるニーズに応じて互いに置換したり、組み合わせたりすることができる。また、第１の光透過媒質１２０、１２０’、１２０’’、１２０’’’および第２の光透過媒質１３０、１３０’、１３０’’の製造時において、凸状マイクロレンズ１２２とＶ字形プリズム１３２間の相互の位置を、特に位置決めする必要はない。詳細に言えば、垂直軸線上において、凸状マイクロレンズ１２２をＶ字形プリズム１３２に揃えるまたは交差する形で設置することができる。
【００４３】
特に注目すべきは、本発明の光学シート１００は単一のシートである、すなわち、基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０が互いに結合して単一のシートとなっている点である。この特徴を強調するため、本発明の光学シート１００の製造方式について以下説明する。
【００４４】
図４を参照されたい。図４は光学シート１００の製造プロセスを示す説明図である。先ず、ローラー５１０から基材１１０を供給し、２つのノズル５２０を用いて光硬化樹脂を基材１１０の上下両表面に塗布する。第１のパターン化ローラー５３１および第２のパターン化ローラー５３２を準備し、光硬化樹脂が塗布された基材１１０をその間に配置する。このとき、第１のパターン化ローラー５３１および第２のパターン化ローラー５３２が基材１１０の上下両表面に塗布された光硬化樹脂を同時に押圧し、光硬化樹脂の表面に特定のパターンが形成される。最後に、機械装置５４０が発する紫外光線５４１（ＵＶ）により光硬化樹脂を硬化させることで、基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０が結合されて単一のシートとなる。なお、機械装置５４０が発する光線は、用いる光硬化樹脂に応じて赤外光（ＩＲ）またはその他の種類の光線とすることも可能である。
【００４５】
上述の第１のパターン化ローラー５３１および第２のパターン化ローラー５３２の表面は、物理的エッチング、化学的エッチングまたは彫刻などの方式により作製されたモールド５３３、５３４でそれぞれ覆われている。モールド５３３は第１の光透過媒質１２０の表面１２１ａの形状に対応した複数の凹溝（図示せず）を含んでいる。同じように、モールド５３４は第２の光透過媒質１３０の表面１３１ａの形状に対応した複数の凹溝（図示せず）を含んでいる。
【００４６】
再び図２Ａを参照されたい。本発明の液晶表示装置５を全体的に見ると、液晶パネルモジュール４０が均一性の高い光線を受けるようにするため、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｘ軸）はフレーム２０の長辺２２に平行となり、かつ導光部材３２のパターン化表面３２ｄのレンズ状凸体も発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｘ軸）に延伸するよう構成されている。一方、光学シート１００のＶ字形プリズム１３２の頂点１３２ａは発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｘ軸）に垂直に延伸するよう構成されている。
【００４７】
図５を参照されたい。図５は本発明の第２の実施形態による液晶表示装置５’を示している。この液晶表示装置５’は、バックライトモジュール３０のライトバー３１と発光素子３４がフレーム２０の長辺２２の内側の面に配置されるという特徴において、液晶表示装置５と異なっている。液晶表示装置５と同じような画面の均一性を達成させるため、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｙ軸）がフレーム２０の短辺２１に平行となり、かつ導光部材３２のパターン化表面３２ｄのレンズ状凸体が、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｙ軸）と平行に延伸するよう構成されている。さらに、光学シート１００のＶ字形プリズム１３２の頂点１３２ａが、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｙ軸）と垂直に延伸するよう構成されている。
【００４８】
上述したように、光学シート１００の凸状マイクロレンズ１２２は、比較的大きな角度で入射して来る光線を集中させるのに用いられ、なおかつ、ほぼ垂直な角度で入射して来る光線を散乱させることもできる。しかし、液晶表示装置５’の上下両側は、通常は視野角がそれほど広くなくてもよいので、製造コスト削減のため、設計者は凸状マイクロレンズ１２２を光学シート１００の正面に選択的に設置することができる。
【００４９】
図６および７を参照されたい。図６は本発明の第３の実施形態による液晶表示装置５’’を示している。この液晶表示装置５’’は、凸状マイクロレンズ１２２の間に設置される粘着性物質５０をさらに含み、粘着性物質５０の基材１１０から離れた側に粘着面５１が形成されることにより、光学シート１００が下側偏光板４３に連結されるという特徴において液晶表示装置５とは異なっている。粘着性物質５０の屈折率は第１の光透過媒質１２０よりも小さくなければならない。光学シート１００が液晶パネル４０に直接結合されるため、液晶表示装置５’の生産工程がより簡便化される。
【００５０】
図８を参照されたい。図８は本発明の第４の実施形態による液晶表示装置５’’’を示している。液晶表示装置５’’’は、第１の光透過媒質１２０の正面に設置される反射偏光膜２００をさらに含むという特徴において、液晶表示装置５とは異なっている。つまり、反射偏光膜２００は下側偏光板４３と第１の光透過媒質１２０との間に設置される。反射偏光膜１２０は屈折率の異なる２つの光透過層を少なくとも含み、これらを交互に重ねて構成されたもので、単一の方向の偏光光を通過させ、その他の偏光光を反射させる効果を有する。
【００５１】
図９に示されるように、反射偏光膜２００は粘着性物質５０により光学シート１００と液晶パネルモジュール４０に連結される。光学シート１００と反射偏光膜２００との間に位置する粘着性物質５０中には、粘着性物質５０に不規則な方式で混ぜられた複数の拡散粒子６０が含まれている。拡散粒子６０は光線に散乱を起こさせ、さらには光学シート１００から反射偏光膜２００へ伝わる光線の輝度の均一性を高めることができる。なお、粘着性物質５０の光線の屈折率は第１の光透過媒質１２０よりも小さければならないことに注意すべきである。
【００５２】
図１０および１１を参照されたい。反射偏光膜２００が下側偏光板４３と第１の光透過媒質１２０に連結される形式は、図９で示した実施形態には限られない。図１０に示す実施形態では、粘着性物質５０が第１の光透過媒質１２０の凸状マイクロレンズ１２２の頂点にのみ設置され、反射偏光膜２００はこれら非連続的に塗布された粘着性物質５０によって第１の光透過媒質１２０に連結される。あるいは、図１１に示される実施形態では、粘着性物質５０は反射偏光膜２００の光学シート１００に対向する側に設けられるが、第１の光透過媒質１２０の凸状マイクロレンズ１２２の間には設けられない。
【００５３】
本発明の光学シートは、光線の均一度を犠牲とすることなく、光学シートの数を減らすことができ、多層の光学シートを用いることで生じる従来技術中の欠点を改善することができる。
【００５４】
以上、本発明を好ましい実施形態により開示したが、それらは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて、いくらかの変更および修飾を加えることができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲の記載を基準とするべきである。
【符号の説明】
【００５５】
１，５，５’，５”，５’’’…液晶表示装置
１０…バックライトモジュール
１１…発光素子
１２…導光部材
１３…下側拡散シート
１４…プリズムシート
１５…上側拡散シート
２０…フレーム
２１…短辺
２２…長辺
３０…バックライトユニット
３１…ライトバー
３２…導光部材
３２ａ…入光面
３２ｂ…出光面
３２ｃ…網点インク
３２ｄ…パターン化表面
３２ｅ…底面
３３…反射板
３４…発光素子
４０…液晶パネルモジュール
４１…液晶ユニット
４２…上側偏光板
４３…下側偏光板
５０…粘着性物質
５１…粘着面
６０…拡散粒子
１００，１００ａ〜１００ｈ…光学シート
１１０…基材
１２０，１２０’，１２０’’，１２０’’’…第１の光透過媒質
１２１…ベース層
１２１ａ…表面
１２２，１２２’，１２２’’，１２３…凸状マイクロレンズ
１３０，１３０’，１３０”…第２の光透過媒質
１３１…ベース層
１３１ａ…表面
１３２，１３４…Ｖ字形プリズム
１３２ａ…頂点
１３３…平凸プリズム
１４０…第３の光透過媒質
１５０…拡散粒子
２００…反射偏光膜
５１０…ローラー
５２０…ノズル
５３１…第１のパターン化ローラー
５３２…第２のパターン化ローラー
５３３，５３４…モールド
５４０…機械装置
５４１…紫外光線
Ａ…頂角
Ｌ…幅
Ｈ１，Ｈ２…高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶表示装置に関し、特に単一の光学シートを備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置（Liquid Crystal Display Device）は各種電子製品、例えば液晶テレビおよびコンピュータなどに広く用いられている。その長所は、消費電力が低いこと、低電圧で駆動すること、ならびに軽量化および薄型化を可能とすることにある。しかしながら、液晶表示装置内の液晶表示パネルは自発光しないため、バックライトユニットを設置して、その背面からスクリーン全体を均一に照射する必要がある。
【０００３】
図１を参照されたい。図１は、エッジライト方式（Edge-light type）のバックライトユニットを採用した従来技術の液晶表示装置１の側面図を示している。液晶パネルモジュール４０がバックライトユニット１０の前方に設置されている。バックライトユニット１０は発光ユニット１１、導光部材１２、下側拡散シート１３、プリズムシート１４、および上側拡散シート１５を含む。
【０００４】
導光部材１２は発光ユニット１１が提供する光線を下側拡散シート１３へ導く。下側拡散シート１３は導光部材１２からの光線を散乱させ、輝度の分布を均一にするものである。しかし、下側拡散シート１３は有効視野角内の輝度を大幅に低下させてしまう。
【０００５】
この問題を解決するために、プリズムシート１４が下側拡散シート１３を通過した光線を受けて、入射光線の角度を収束し、有効視野角内の輝度が高まるようにされている。プリズムシート１４は一般に市販されている輝度向上フィルムであり、その頂角は９０度である。プリズムシート１４のプリズムは、液晶パネルモジュール４０の方へ突き出ている。
【０００６】
最後に上側拡散シート１５により光線が再度散乱され、均一度の高い光線が前方の液晶パネルモジュール４０に提供されることとなる。
【０００７】
しかしながら、上述したバックライトユニットは少なくとも３枚の光学シートを使用する必要がある。各光学シートは別々に製造され、かつ各々にベース材料を用いる必要があるため、生産コストが嵩む。
【０００８】
また、上側拡散シートとプリズムシートとの間に形成される空気層によって、光線の一部がプリズムシート内で全反射を起こして上側拡散シートに入射できなくなり、その光線の強度は経路が長くなるために減衰し、バックライトモジュール全体の発光輝度が低下してしまう。これに対し、従来技術においてはバックライトモジュールの輝度を高めるために発光素子の光源出力を大きくする必要があるが、同時にエネルギーの消耗も加速されてしまう。
【０００９】
上記より、単一の光学シートを用いる液晶表示装置へのニーズは極めて高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術による多層式の光学シートにより生ずる問題を改善するため、本発明は光学シートの数を減らすことを目的とし、以下に説明する光学シートおよび当該光学シートを用いた液晶表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基材、第１の光透過媒質、第２の光透過媒質および反射偏光膜を含む光学シートを提供する。第１の光透過媒質は基材の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む。第２の光透過媒質は基材の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む。反射偏光膜は第１の光透過媒質の正面に設置される。基材、第１の光透過媒質および第２の光透過媒質は互いに結合して単一のシートとなっている。
【００１２】
また本発明は、液晶パネルモジュール、導光部材、発光素子、および上述の光学シートを含む液晶表示装置を提供する。導光部材は、液晶パネルモジュールの背面に隣り合わせて配置され、入光面と該入光面に隣接する出光面とを有する。発光素子は導光部材の入光面に対向している。光学シートは導光部材の出光面または液晶パネルモジュールの背面に設置される。
【００１３】
さらにまた本発明は、上記光学シートを製造する方法も提供する。当該方法は、基材を準備し、基材の上および下両表面に光硬化樹脂を塗布する工程を含む。そして、２つのパターン化ローラーを準備し、基材を２つのパターン化ローラーの間に配置して、２つのパターン化ローラーに光硬化樹脂を同時に押圧させることにより、光硬化樹脂の表面に特定のパターンを形成する。最後に、光線を照射して光硬化樹脂を硬化させる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光学シートは単一のシートからなるため、生産コストを低減できる他、従来技術による多層式の光学シートの輝度不足という欠点を改善することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は従来技術による液晶表示装置の断面図を示している。
【図２Ａ】図２Ａは本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の要素分解図を示している。
【図２Ｂ】図２Ｂは本発明の第１の実施形態による液晶表示装置の一部要素分解図を示している。
【図３Ａ】図３Ａは本発明の一実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｂ】図３Ｂは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｃ】図３Ｃは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｄ】図３Ｄは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｅ】図３Ｅは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｆ】図３Ｆは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｇ】図３Ｇは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図３Ｈ】図３Ｈは本発明の別の実施例による光学シートの断面図を示している。
【図４】図４は本発明の光学シートの製造方法の説明図を示している。
【図５】図５は本発明の第２の実施形態による液晶表示装置の要素分解図を示している。
【図６】図６は本発明の第３の実施形態による液晶表示装置の断面図を示している。
【図７】図７は本発明の第３の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【図８】図８は本発明の第４の実施形態による液晶表示装置の断面図を示している。
【図９】図９は本発明の第４の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【図１０】図１０は本発明の第４の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【図１１】図１１は本発明の第４の実施形態による一部要素の説明図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面と対応させながら本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１７】
図２Ａを参照されたい。図２Ａは本発明の第１の実施形態による液晶表示装置５の断面図である。本発明の液晶表示装置５は、フレーム２０、バックライトユニット３０、液晶パネルモジュール４０および光学シート１００を含む。本明細書においては、「正面」は図面の上方、つまり液晶表示装置５が映像を映し出す側として定義され、「背面」は図面の下方として定義されることを先に述べておく。
【００１８】
フレーム２０は長方形の殻体で、１実施形態ではそのアスペクト比は１６：９であり、短辺２１はＹ方向の辺、長辺２２はＸ方向の辺として定義される。通常の場合、本発明の液晶表示装置５は、直立に置いたときに短辺２１がユーザーから見て左右両側に、長辺２２がユーザーから見て上下両側に来るようになり、かつ長辺２２は水平面に平行となる。
【００１９】
図２Ａおよび２Ｂを参照されたい。図２Ｂはバックライトユニット３０の要素分解図を示している。バックライトユニット３０はフレーム２０内に設置され、２本のライトバー３１、導光部材３２、反射板３３および複数の発光素子３４を含んでいる。ライトバー３１はフレーム２０の短辺２１の内側の面に設置される。発光素子３４はライトバー３１上に設けられ、所定の方向（Ｘ軸）に光線を発するようになっている。この所定の方向（Ｘ軸）は実質的にフレーム２０の長辺２２に平行である。反射板３３はフレーム２０の内側底面に設置される。１実施形態において、ライトバー３１は回路板であり、発光素子３４は発光ダイオードであり、反射板３３はアルミニウムなどの材料から作製されたものであるが、限定はされない。
【００２０】
導光部材３２は反射板３３の正面に設置され、２つの入光面３２ａ、出光面３２ｂ、底面３２ｅおよび網点インク３２ｃを含む。入光面３２ａはそれぞれ発光素子３４に対向しており、発光素子３４からの光線を受けるようになっている。出光面３２ｂは２つの入光面３２ａに隣接し、かつパターン化表面３２ｄを備えている。底面３２ｅは出光面３２ｂの反対側にあり、かつ反射板３３と隣接する。網点インク３２ｃは底面３２ｅの表面にランダムに分布されている。
【００２１】
この実施形態では、２本のライトバー３１がフレーム２０の短辺２１の内側の面にそれぞれ設置され、ライトバー３１上に設けられた発光素子３４に導光部材３２の両側から入光させるようになっているが、この構成に限定されることはない。当業者であれば、より輝度の高い発光素子３４を採用し、単一のライトバー３１を設置して導光部材３２の片側から入光させるようにもでき、この構成でも同様の効果が得られる。
【００２２】
１実施形態では、入光面３２ａに平行な断面において、パターン化表面３２ｄは複数のレンズ状凸体を備えている。詳細には、Ｙ方向の断面上において、パターン化表面３２ｄは複数の微小な曲面から構成され、微小な曲面は互いに隣接して並んでおり、その頂部は発光素子３４の光線が射出される所定の方向（Ｘ軸方向）に平行に延伸している。
【００２３】
パターン化表面３２ｄは出光面３２ｂから射出される光線の出射角度を制限し、光線を集中させることができる。網点インク３２ｃは、光線が導光部材３２中を進む角度を変えて、光線の全反射の現象を妨げることにより、光線を出光面３２ｂへと導くことができる。網点インク３２ｃの材料は光線の出光の形状に影響を及ぼす。１実施形態において、網点インク３２ｃは一般的な白色インクまたは透明インクとすることができる。透明インクは光の形状をより集中したものにさせ得るため、網点インク３２ｃが透明インクであるとより好ましい。
【００２４】
再び図２Ａを参照されたい。液晶パネルモジュール４０が導光部材３０の出光面３２に隣り合わせて配置される。液晶パネルモジュール４０は液晶ユニット４１、上側偏光板４２および下側偏光板４３を含む。上側偏光板４２は液晶ユニット４１の正面に配置され、下側偏光板４３は液晶ユニット４１の背面に配置される。なお、本発明における液晶パネルモジュール４０は当該分野における周知の要素であり、また本発明が強調するところの内容でもないため、特に説明はしない。
【００２５】
光学シート１００は導光部材３２の出光面３２ｂに設置され、基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０を含む。第１の光透過媒質１２０は基材１１０の正面に形成され、第２の光透過媒質１３０は基材１１０の背面に形成される。１実施形態において、基材１１０はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる光透過薄膜であり、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０は光硬化樹脂からなるが、これらに限定されることはない。
【００２６】
本発明の光学シート１００の構造的特徴はユーザーのニーズに応じて変えることができる。以下に例として光学シート１００ａ〜１００ｆの可能な実施態様を挙げる。
【００２７】
図３Ａを参照されたい。図３Ａは光学シート１００ａの断面図を示している。光学シート１００ａの第１の光透過媒質１２０はベース層１２１および複数の凸状マイクロレンズ（Micro-Lens）１２２を含む。ベース層１２１は基材１１０に連結しており、ベース層１２１の基材１１０と接する部分から離れた表面１２１ａ上に複数の凸状マイクロレンズ１２２が間隔を開けて形成されている。凸状マイクロレンズ１２２の幾何学形状によって、バックライトユニット３０からの光線はより好ましい出射角で光学シート１００ａから出て行くことができる。具体的に説明すると、凸状マイクロレンズ１２２は、比較的大きな角度で入射して来る光線を集中させることができるだけでなく、ほぼ垂直な角度（図２ＡのＺ軸方向）で入射して来る光線を散乱させることもできる。これにより、液晶表示装置５はより広い視野角を備え得ることになる。
【００２８】
１実施形態において、凸状マイクロレンズ１２２がベース層１２１表面１２１ａの面積に占める割合は、各単位面積あたり約４０％から８０％である。各凸状マイクロレンズ１２２は、底面の直径が２０μｍから１００μｍ、高さは底面の直径の０．１から１倍であり、外観は半球形を呈し、かつ断面は半円形を呈する。ただし、これらに限定されることはなく、当業者であれば、所望の視野角および輝度に応じて自由に設計することが可能である。
【００２９】
光学シート１００ａの第２の光透過媒質１３０は、ベース１３１および複数のＶ字形プリズム１３２を含む（Turning Film）。ベース層１３１は基材１１０に連結しており、ベース層１３１の基材１１０と接する部分から離れた表面１３１ａ上に複数のＶ字形プリズム１３２が互いに連接した形で設けられている。各Ｖ字形プリズム１３２はそれぞれ頂点を有し、かつＹ軸（図２Ａ）方向に延伸している。さらにＸ−Ｚ平面において、各Ｖ字形プリズム１３２は三角形の断面を有している。
【００３０】
１実施形態において、Ｖ字形プリズム１３２の頂角Ａは約６０°〜８０°であり、幅Ｌは約１０μｍ〜１００μｍである。設計者は、光線に最適な集中効果を持たせるよう、必要に応じてサイズを調整することができる。
【００３１】
注目すべきは、上述した第２の光透過媒質１３０は従来技術の輝度向上フィルムとは異なるという点である。Ｖ字形プリズム１３２の頂角が直角でないのに対し、従来技術の輝度向上フィルムのプリズムの頂角は直角であるという点において両者異なっている。Ｖ字形プリズム１３２の集光特性は従来技術の輝度向上フィルムに比べ優れている。また、使用において、Ｖ字形プリズム１３２の頂角はバックライトユニット３０（図２Ａ）に向かって突出しているが、従来技術の輝度向上フィルムのプリズム頂角はバックライトユニットとは反対の方に向いている。
【００３２】
上述の光学シート１００ａによれば、光線は導光部材３２の出光面３２ｂから射出した後、先ず第２の光透過媒質１３０のＶ字形プリズム１３２表面で屈折・収束し、これによって可視領域内の輝度が増すことになる。そしてベース層１３１、基材１１０およびベース層１２１を順次通り、最後に第１の光透過媒質１２０の凸状マイクロレンズ１２２の表面で散乱および偏向し、これによって可視領域の視野角が広がり、輝度の均一性が高まることになる。このように、従来の多層式の光学シートの代わりに単一のシートで構成される光学シート１００ａを用いて、光線を液晶パネルモジュール４０（図２Ａ）に均一に伝搬することができるようになる。
【００３３】
図３Ｂを参照されたい。図３Ｂは別の光学シート１００ｂの断面図を示している。光学シート１００ａと相違するのは、第２の光透過媒質１３０’の表面１３１ａが複数の平凸プリズム１３３をさらに含む点であり、これらは互いに間隔を開け、かつＶ字形プリズム１３２の間に隣接して設置されている。Ｖ字形プリズム１３２の頂部構造が損傷を受けないよう保護すべく、平凸プリズム１３３の頂部は平面となっている。なお、平凸プリズム１３３を設置する位置および数に限定はない。
【００３４】
図３Ｃを参照されたい。図３Ｃは別の光学シート１００ｃの断面図を示している。光学シート１００ａと相違するのは、第２の光透過媒質１３０’’の表面１３１ａが、高さの比較的高い複数のＶ字形プリズム１３４をさらに含む点である。Ｖ字形プリズム１３４頂部の高さＨ２はＶ字形プリズム１３２頂部の高さＨ１よりも大きく、これによってＶ字形プリズム１３２と導光部材３２（図２Ａ）との間に距離が保たれるようになり、Ｖ字形プリズム１３２の頂部と導光部材３２との間に静電気が生じて互いに吸引し合い、各領域間で輝度が不均一になる（ｍｕｒａ）という現象が回避される。
【００３５】
１実施形態において、高さＨ２と高さＨ１の差は、高さＨ１の２％〜１０％であるが、これに限定はされない。当業者は、それぞれの目的を達成させるために、本発明が提供するデータに基づいてより適した高さの差を選択することができる。
【００３６】
図３Ｄを参照されたい。図３Ｄは別の光学シート１００ｄの断面図を示している。光学シート１００ａとの相違は、第１の光透過媒質１２０’の表面１２１ａが比較的高さの高い複数の凸状マイクロレンズ１２３をさらに含むことにより、光学シート１００ｄから射出される光線の均一度が高められる点である。この実施形態では、凸状マイクロレンズ１２３は、凸状マイクロレンズ１２２の間に間隔を開けかつ隣どうしに設置されるが、設置位置に限定はない。
【００３７】
図３Ｅを参照されたい。この実施形態において、光学シート１００ｅは、第１の光透過媒質１２０と第２の光透過媒質１３０との間に設置される第３の光透過媒質１４０をさらに含む。より詳細には、第３の光透過媒質１４０は基材１１０と第１の光透過媒質１２０との間に設置される。
【００３８】
第３の光透過媒質１４０は屈折率の低い材料、例えば二酸化ケイ素樹脂または同様に低屈折率特性を備える樹脂からなる。なお、ここに言う低屈折率特性とは、第２の光透過媒質１３０の屈折率に対して低いという意味であることに注意すべきである。これにより、過度に入射角の大きい光線が第２の光透過媒質１３０と第３光透過媒質１４０との間で全反射を起こすため、過度に視野角の大きい光線が再び戻ってリサイクルされる機会を得、不要なエネルギーの消費が低減されることとなる。
【００３９】
図３Ｆを参照されたい。光学シート１００ａと比較して、光学シート１００ｆは、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０中に不規則に混ぜられた複数の拡散粒子１５０をさらに含んでいる。拡散粒子１５０は光線に散乱を起こさせ、延いては光学シート１００ｆの出光輝度の均一性をより高めることができる。
【００４０】
図３Ｇを参照されたい。光学シート１００ａと比較して、光学シート１００ｇの第１の光透過媒質１２０’’の凸状マイクロレンズ１２２’は複数のプリズム構造（prism）を有している。これら凸状マイクロレンズ１２２’は、ベース層１２１の基材１１０と接する部分から離れた表面１２１ａ上に、間隔を開け、かつＶ字形プリズム１３２の延伸方向に垂直な方向に延伸するよう形成されている。凸状マイクロレンズ１２２’どうしの間をつなげるか否かは、設計者が選択することができる。また、隣り合う凸状マイクロレンズ１２２’のプリズム構造の最も高い点の間の距離は約１０μｍ〜１００μｍである。
【００４１】
図３Ｈを参照されたい。光学シート１００ａと比較して、光学シート１００ｈの第１の光透過媒質１２０’’’の、凸状マイクロレンズ１２２’’は複数のカマボコ状構造を含む（レンチキュラー、lenticular）。これら凸状マイクロレンズ１２２’’は、ベース層１２１の基材１１０と接する部分から離れた表面１２１ａ上に、間隔を開け、かつＶ字形プリズム１３２の延伸方向に垂直な方向に延伸するよう形成されている。各凸状マイクロレンズ１２２’’どうしの間をつなげるか否かは、設計者が選択することができる。また、隣り合う凸状マイクロレンズ１２２’’のカマボコ状構造の最も高い点の間の距離は約１０μｍ〜１００μｍである。
【００４２】
上述の光学シート１００ａ〜１００hの第１の光透過媒質と第２の光透過媒質は、異なるニーズに応じて互いに置換したり、組み合わせたりすることができる。また、第１の光透過媒質１２０、１２０’、１２０’’、１２０’’’および第２の光透過媒質１３０、１３０’、１３０’’の製造時において、凸状マイクロレンズ１２２とＶ字形プリズム１３２間の相互の位置を、特に位置決めする必要はない。詳細に言えば、垂直軸線上において、凸状マイクロレンズ１２２をＶ字形プリズム１３２に揃えるまたは交差する形で設置することができる。
【００４３】
特に注目すべきは、本発明の光学シート１００は単一のシートである、すなわち、基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０が互いに結合して単一のシートとなっている点である。この特徴を強調するため、本発明の光学シート１００の製造方式について以下説明する。
【００４４】
図４を参照されたい。図４は光学シート１００の製造プロセスを示す説明図である。先ず、ローラー５１０から基材１１０を供給し、２つのノズル５２０を用いて光硬化樹脂を基材１１０の上下両表面に塗布する。第１のパターン化ローラー５３１および第２のパターン化ローラー５３２を準備し、光硬化樹脂が塗布された基材１１０をその間に配置する。このとき、第１のパターン化ローラー５３１および第２のパターン化ローラー５３２が基材１１０の上下両表面に塗布された光硬化樹脂を同時に押圧し、光硬化樹脂の表面に特定のパターンが形成される。最後に、機械装置５４０が発する紫外光線５４１（ＵＶ）により光硬化樹脂を硬化させることで、基材１１０、第１の光透過媒質１２０および第２の光透過媒質１３０が結合されて単一のシートとなる。なお、機械装置５４０が発する光線は、用いる光硬化樹脂に応じて赤外光（ＩＲ）またはその他の種類の光線とすることも可能である。
【００４５】
上述の第１のパターン化ローラー５３１および第２のパターン化ローラー５３２の表面は、物理的エッチング、化学的エッチングまたは彫刻などの方式により作製されたモールド５３３、５３４でそれぞれ覆われている。モールド５３３は第１の光透過媒質１２０の表面１２１ａの形状に対応した複数の凹溝（図示せず）を含んでいる。同じように、モールド５３４は第２の光透過媒質１３０の表面１３１ａの形状に対応した複数の凹溝（図示せず）を含んでいる。
【００４６】
再び図２Ａを参照されたい。本発明の液晶表示装置５を全体的に見ると、液晶パネルモジュール４０が均一性の高い光線を受けるようにするため、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｘ軸）はフレーム２０の長辺２２に平行となり、かつ導光部材３２のパターン化表面３２ｄのレンズ状凸体も発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｘ軸）に延伸するよう構成されている。一方、光学シート１００のＶ字形プリズム１３２の頂点１３２ａは発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｘ軸）に垂直に延伸するよう構成されている。
【００４７】
図５を参照されたい。図５は本発明の第２の実施形態による液晶表示装置５’を示している。この液晶表示装置５’は、バックライトモジュール３０のライトバー３１と発光素子３４がフレーム２０の長辺２２の内側の面に配置されるという特徴において、液晶表示装置５と異なっている。液晶表示装置５と同じような画面の均一性を達成させるため、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｙ軸）がフレーム２０の短辺２１に平行となり、かつ導光部材３２のパターン化表面３２ｄのレンズ状凸体が、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｙ軸）と平行に延伸するよう構成されている。さらに、光学シート１００のＶ字形プリズム１３２の頂点１３２ａが、発光素子３４が光線を射出する所定の方向（Ｙ軸）と垂直に延伸するよう構成されている。
【００４８】
上述したように、光学シート１００の凸状マイクロレンズ１２２は、比較的大きな角度で入射して来る光線を集中させるのに用いられ、なおかつ、ほぼ垂直な角度で入射して来る光線を散乱させることもできる。しかし、液晶表示装置５’の上下両側は、通常は視野角がそれほど広くなくてもよいので、製造コスト削減のため、設計者は凸状マイクロレンズ１２２を光学シート１００の正面に選択的に設置することができる。
【００４９】
図６および７を参照されたい。図６は本発明の第３の実施形態による液晶表示装置５’’を示している。この液晶表示装置５’’は、凸状マイクロレンズ１２２の間に設置される粘着性物質５０をさらに含み、粘着性物質５０の基材１１０から離れた側に粘着面５１が形成されることにより、光学シート１００が下側偏光板４３に連結されるという特徴において液晶表示装置５とは異なっている。粘着性物質５０の屈折率は第１の光透過媒質１２０よりも小さくなければならない。光学シート１００が液晶パネル４０に直接結合されるため、液晶表示装置５’の生産工程がより簡便化される。
【００５０】
図８を参照されたい。図８は本発明の第４の実施形態による液晶表示装置５’’’を示している。液晶表示装置５’’’は、第１の光透過媒質１２０の正面に設置される反射偏光膜２００をさらに含むという特徴において、液晶表示装置５とは異なっている。つまり、反射偏光膜２００は下側偏光板４３と第１の光透過媒質１２０との間に設置される。反射偏光膜１２０は屈折率の異なる２つの光透過層を少なくとも含み、これらを交互に重ねて構成されたもので、単一の方向の偏光光を通過させ、その他の偏光光を反射させる効果を有する。
【００５１】
図９に示されるように、反射偏光膜２００は粘着性物質５０により光学シート１００と液晶パネルモジュール４０に連結される。光学シート１００と反射偏光膜２００との間に位置する粘着性物質５０中には、粘着性物質５０に不規則な方式で混ぜられた複数の拡散粒子６０が含まれている。拡散粒子６０は光線に散乱を起こさせ、さらには光学シート１００から反射偏光膜２００へ伝わる光線の輝度の均一性を高めることができる。なお、粘着性物質５０の光線の屈折率は第１の光透過媒質１２０よりも小さければならないことに注意すべきである。
【００５２】
図１０および１１を参照されたい。反射偏光膜２００が下側偏光板４３と第１の光透過媒質１２０に連結される形式は、図９で示した実施形態には限られない。図１０に示す実施形態では、粘着性物質５０が第１の光透過媒質１２０の凸状マイクロレンズ１２２の頂点にのみ設置され、反射偏光膜２００はこれら非連続的に塗布された粘着性物質５０によって第１の光透過媒質１２０に連結される。あるいは、図１１に示される実施形態では、粘着性物質５０は反射偏光膜２００の光学シート１００に対向する側に設けられるが、第１の光透過媒質１２０の凸状マイクロレンズ１２２の間には設けられない。
【００５３】
本発明の光学シートは、光線の均一度を犠牲とすることなく、光学シートの数を減らすことができ、多層の光学シートを用いることで生じる従来技術中の欠点を改善することができる。
【００５４】
以上、本発明を好ましい実施形態により開示したが、それらは本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲を逸脱しない限りにおいて、いくらかの変更および修飾を加えることができる。よって、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲の記載を基準とするべきである。
【符号の説明】
【００５５】
１，５，５’，５”，５’’’…液晶表示装置
１０…バックライトモジュール
１１…発光素子
１２…導光部材
１３…下側拡散シート
１４…プリズムシート
１５…上側拡散シート
２０…フレーム
２１…短辺
２２…長辺
３０…バックライトユニット
３１…ライトバー
３２…導光部材
３２ａ…入光面
３２ｂ…出光面
３２ｃ…網点インク
３２ｄ…パターン化表面
３２ｅ…底面
３３…反射板
３４…発光素子
４０…液晶パネルモジュール
４１…液晶ユニット
４２…上側偏光板
４３…下側偏光板
５０…粘着性物質
５１…粘着面
６０…拡散粒子
１００，１００ａ〜１００ｈ…光学シート
１１０…基材
１２０，１２０’，１２０’’，１２０’’’…第１の光透過媒質
１２１…ベース層
１２１ａ…表面
１２２，１２２’，１２２’’，１２３…凸状マイクロレンズ
１３０，１３０’，１３０”…第２の光透過媒質
１３１…ベース層
１３１ａ…表面
１３２，１３４…Ｖ字形プリズム
１３２ａ…頂点
１３３…平凸プリズム
１４０…第３の光透過媒質
１５０…拡散粒子
２００…反射偏光膜
５１０…ローラー
５２０…ノズル
５３１…第１のパターン化ローラー
５３２…第２のパターン化ローラー
５３３，５３４…モールド
５４０…機械装置
５４１…紫外光線
Ａ…頂角
Ｌ…幅
Ｈ１，Ｈ２…高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、
前記基材の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む第１の光透過媒質、
前記基材の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む第２の光透過媒質、および
前記第１の光透過媒質の正面に設置される反射偏光膜、
を含み、
前記基材、前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質が互いに結合して単一のシートとなっている光学シート。
【請求項２】
前記第１の光透過媒質と前記第２の光透過媒質との間に設置される第３の光透過媒質をさらに含み、前記第３の光透過媒質の材料が前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質の材料とは異なり、かつ前記第３の光透過媒質の屈折率が前記第２の光透過媒質の屈折率よりも小さい請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質中に位置する複数の拡散粒子をさらに含む請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のプリズム構造を含む請求項１に記載の光学シート。
【請求項５】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のカマボコ状構造を含む請求項１に記載の光学シート。
【請求項６】
液晶パネルモジュール、
前記液晶パネルモジュールの背面に隣り合わせて配置され、入光面および該入光面に隣接する出光面を備える導光部材、
前記導光部材の前記入光面に対向している発光素子、ならびに、
前記導光部材の出光面または前記液晶パネルモジュールの背面に設置される光学シートであって、基材、前記基材の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む第１の光透過媒質、前記基材の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む第２の光透過媒質、および前記液晶パネルモジュールと前記第１の光透過媒質との間に設置される反射偏光膜を含み、前記基材、前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質が互いに結合して単一のシートとなっている光学シート、
を含む液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の光透過媒質と前記第２の光透過媒質との間に設置される第３の光透過媒質をさらに含み、前記第３の光透過媒質の材料が前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質の材料とは異なり、かつ前記第３の光透過媒質の屈折率が前記第２の光透過媒質の屈折率よりも小さい請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質中に位置する複数の拡散粒子をさらに含む請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記Ｖ字形プリズムの頂部が前記導光部材の出光面に対向している請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記出光面が複数のレンズ状凸体からなるパターン化表面を含み、かつ前記発光素子が所定の方向に光線を射出するようになっており、前記複数のレンズ状凸体が前記所定の方向に平行に延伸している請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記複数のＶ字形プリズムが前記所定の方向に垂直に延伸している請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
２つの長辺および該２つの長辺につながる２つの短辺を有するフレームをさらに含み、前記発光素子が少なくとも１つの前記短辺に設置され、前記所定の方向が前記長辺に平行である請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のプリズム構造を含む請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のカマボコ状構造を含む請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記反射偏光膜が粘着性物質により前記液晶パネルモジュールと前記第１の光透過媒質に連結される請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１】
基材、
前記基材の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む第１の光透過媒質、
前記基材の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む第２の光透過媒質、および
前記第１の光透過媒質の正面に設置される反射偏光膜、
を含み、
前記基材、前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質が互いに結合して単一のシートとなっている光学シート。
【請求項２】
前記第１の光透過媒質と前記第２の光透過媒質との間に設置される第３の光透過媒質をさらに含み、前記第３の光透過媒質の材料が前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質の材料とは異なり、かつ前記第３の光透過媒質の屈折率が前記第２の光透過媒質の屈折率よりも小さい請求項１に記載の光学シート。
【請求項３】
前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質中に位置する複数の拡散粒子をさらに含む請求項１に記載の光学シート。
【請求項４】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のプリズム構造を含む請求項１に記載の光学シート。
【請求項５】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のカマボコ状構造を含む請求項１に記載の光学シート。
【請求項６】
液晶パネルモジュール、
前記液晶パネルモジュールの背面に隣り合わせて配置され、入光面および該入光面に隣接する出光面を備える導光部材、
前記導光部材の前記入光面に対向している発光素子、ならびに、
前記導光部材の出光面または前記液晶パネルモジュールの背面に設置される光学シートであって、基材、前記基材の正面に形成され、複数の凸状マイクロレンズを含む第１の光透過媒質、前記基材の背面に形成され、複数のＶ字形プリズムを含む第２の光透過媒質、および前記液晶パネルモジュールと前記第１の光透過媒質との間に設置される反射偏光膜を含み、前記基材、前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質が互いに結合して単一のシートとなっている光学シート、
を含む液晶表示装置。
【請求項７】
前記第１の光透過媒質と前記第２の光透過媒質との間に設置される第３の光透過媒質をさらに含み、前記第３の光透過媒質の材料が前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質の材料とは異なり、かつ前記第３の光透過媒質の屈折率が前記第２の光透過媒質の屈折率よりも小さい請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１の光透過媒質および前記第２の光透過媒質中に位置する複数の拡散粒子をさらに含む請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記Ｖ字形プリズムの頂部が前記導光部材の出光面に対向している請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記出光面が複数のレンズ状凸体からなるパターン化表面を含み、かつ前記発光素子が所定の方向に光線を射出するようになっており、前記複数のレンズ状凸体が前記所定の方向に平行に延伸している請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記複数のＶ字形プリズムが前記所定の方向に垂直に延伸している請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
２つの長辺および該２つの長辺につながる２つの短辺を有するフレームをさらに含み、前記発光素子が少なくとも１つの前記短辺に設置され、前記所定の方向が前記長辺に平行である請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のプリズム構造を含む請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記複数の凸状マイクロレンズが、前記第１の光透過媒質の表面にて延伸する複数のカマボコ状構造を含む請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記反射偏光膜が粘着性物質により前記液晶パネルモジュールと前記第１の光透過媒質に連結される請求項６に記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図３Ｈ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２５２３４０（Ｐ２０１２−２５２３４０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１２６０１５（Ｐ２０１２−１２６０１５）
【出願日】平成２４年６月１日（２０１２．６．１）
【出願人】（５０５２２７０７６）群康科技（深▲セン▼）有限公司 (27)
【出願人】（５１０１３４５８１）奇美電子股▲ふん▼有限公司 (28)
【氏名又は名称原語表記】Ｃｈｉｍｅｉ Ｉｎｎｏｌｕｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１６０ Ｋｅｓｙｕｅ Ｒｄ．，Ｃｈｕ−Ｎａｎ Ｓｉｔｅ，Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｃｈｕ−Ｎａｎ ３５０，Ｍｉａｏ−Ｌｉ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｔａｉｗａｎ，
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年６月１日（２０１２．６．１）
【出願人】（５０５２２７０７６）群康科技（深▲セン▼）有限公司 (27)
【出願人】（５１０１３４５８１）奇美電子股▲ふん▼有限公司 (28)
【氏名又は名称原語表記】Ｃｈｉｍｅｉ Ｉｎｎｏｌｕｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．１６０ Ｋｅｓｙｕｅ Ｒｄ．，Ｃｈｕ−Ｎａｎ Ｓｉｔｅ，Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ，Ｃｈｕ−Ｎａｎ ３５０，Ｍｉａｏ−Ｌｉ Ｃｏｕｎｔｙ，Ｔａｉｗａｎ，
【Ｆターム（参考）】
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