KR100381703B1

KR100381703B1 - 면광원장치

Info

Publication number: KR100381703B1
Application number: KR1019960702339A
Authority: KR
Inventors: 가스아키 요코야마; 쓰요시 이시가와; 다카유키 아라이; 데스후미 오타
Original assignee: 가부시키가이샤 엔프라스
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1994-11-02
Publication date: 2003-08-21
Also published as: WO1995012827A1; EP0727678A1; TW322534B; KR960706090A; TW322531B; EP0727678B1; US5818555A; DE69432353T2; EP0727678A4; TW308649B; DE69432353D1; TW322533B; TW322532B

Abstract

투명재료로 된 도광체와, 도광체의 입사단면상에 배치된 광원과, 도광체의 전면측(광출사면)상에 배치된 확산부재와, 도광체의 이면측에 설치된 반사부재와, 확산부재에 배치된 다수의 미소프리즘면을 갖는 프리즘시트로 구성된 면광원장치에 있어서, 도광체의 면상에 광확산성의 패턴을 구비하며, 그 패턴은 1~10㎛ 의 입자직경을 갖는 미소구상 실리콘을 혼입한 반투명잉크로 형성되여 있으므로, 이 발명에 의한 균일한 휘도분포의 밝은 면광원장치를 얻을수 있다.

Description

면광원장치

종전의 면광원장치는, 예컨데 제 1 도에 표시된것과 같은 구성으로 되어 있으며, 방전관등의 직선형의 광원(1)과, 투명체로 되는 도광체(2)와, 확산판(3)과 반사부재(4)로 구성되어 있다. 도광체(2)의 반사부재(4)측의 면(2c)에는, 백색잉크에 의해 일정한 패턴(6)이 인쇄되어 있다.

이와같은 면광원장치는, 광원(1)으로부터의 광이 도광체(2)에 입사되고, 도광체(2)내를 확산판(3)및 반사부재(4)측의 면(2b 및 2c)에서 전반사하면서 진행한다. 그사이에, 도광체내를 진행하는 광의 일부가 도광체(2)의 확산판(3)측의 면(2b)에서 출사되고, 확산판(3)을 통하여 확산광으로 되며 면광원을 구성한다.

그러나, 이와같은 종전의 면광원장치는 백색잉크에 의한 광의 흡수 등에 의해, 도광체(2)의 출사면(2b)에서 출사하는 광의 전광량이 감소되고, 광의 이용효율이 나쁘며, 어두운 면광원장치 밖에 얻어지지 않는다.

또, 도광체를 사용한 면광원장치의 다른 종래 예로서 제 1 도와 같은 구성의 것으로 도광체(2)의 이면(반사부재(4)측의 면)(2c)에 형성하는 패턴으로서 투명잉크에 미세한 구상의 실리콘을 혼입한 반투명잉크를 사용한 것이 알려져 있다. 이와 같은 구상실리콘을 혼입한 반투명잉크를 사용하여 도광체(2)의 면(2c)에 패턴을 인쇄한 것이 알려져 있다.

이와같은 도광체를 사용한 면광원장치는, 잉크에 의한 광의 흡수가 적으므로 도광체(2)의 면(2b)에서 출사하는 광의 전광량은 증대한다. 그러나, 이 면광원장치는 혼입하는 실리콘의 입지직경, 혼입량등에 의해 도광체(2)의 출사면(2b)으로부터의 출사광(확산판(3)에서 환산되는 광 L)의 출사면에 직각인 방향(제 1 도에서의 N방향)간의 각도(θ)에 대한 휘도분포가 다르나, 어느경우에나 도광체(2)의 면(2b)에 수직인 방향(θ=0°), 및 그것에 가까운 방향에서 충분한 밝기를 얻을수가 없다.

액정표시장치는 일반적으로 표시판에 대해서 수직 또는 그에 가까운 방향에서의 관찰이 이루어진다. 그 때문에 상기의 실리콘을 혼입한 투명잉크에 의해 인쇄된 패턴을 갖는 도광체를 사용한 면광원장치를 액정표시장치의 백라이트로서 사용한 경우, 관찰방향에 충분한 광량을 얻을 수 없는 결점이 있다.

또한, 상기와 같은 종래의 도광체를 사용한 면광원장치는 도광체(2)의 반사부재(4)측에 마련된 미소 확산부나 백색 또는 반투명잉크에 의한 패턴에 의해 광이 확산되므로 도광체의 출사면에서 나오는 광도 확산되고 크게 퍼지는 광이 된다.

그 때문에 도광체의 출사면에서 나오는 광은 출사면에 수직인 방향 또는 그에 가까운 방향으로 향하는 광뿐만아니라 비스듬한 방향으로 향하는 광도 많이 포함되어 있다.

이와같은 면광원장치는, 예컨데 액정표시장치의 백라이트로서 사용하면, 상기의 비스듬이 향하는 광은, 액정표시장치에 대해서 수직인 방향에서 관찰하는 사람에게는 거의 유용하지 않으므로 광의 이용율이 나쁘다.

또, 도광체를 사용한 면광원장치에 있어서, 제 2 도에 표시된것과 같이 도광체의 반사부재측에 마련된 미소확산부가 요철(凹凸)의 단면형상을 갖는 거친면인 경우, 그 요철의 단면형상에 의해, 도광체에 입사한 광에 대한 출사면에서 출사하는 광의 비율 즉, 이용효율이 다르다.

그 때문에 미소확산부의 거친면의 요철형상이 문제가 된다.

또한, 도광체를 사용한 면광원장치에 있어서, 밝기를 크게 하기 위하여 광원(1)으로부터의 광중에서 도광체내에 입사하는 광을 가능한한 크게할 필요가 있다. 그 때문에 제 3 도에 표시된것같이 램프홀더(20)의 내면에 금속박(metal foil)이나, 은등을 증착한 필름을 붙여서 광원으로부터 광을 반사시켜서 될수있는 한 도광체(2)내에 입사시키도록 하여 이용효율을 크게 하는것이 공지되어 있다.

또, 그러한 면광원장치의 광원으로서, 일반적으로 냉음극관이 사용된다. 이것은 일반적으로 냉음극관이 열음극관에 비하여 관직경이 작고, 장치를 얇게 할수 있는것, 온도가 너무 높게 되지 않기 때문에, 예컨데 액정표시장치의 백라이트로서 사용했을때 액정표시장치에 열에 의한 악영향등을 주는 일이 적고, 그 때문에 열에 의한 악영향을 제거하여 내구성을 좋게 하기 위한 대책을 쉽게 세울 수 있기 때문이다.

그러나, 냉음극관은 그의 길이에 따라 다르나, 적응을 위하여 1~2kv정도의높은 인가전압을 필요로 한다.

또한, 주파수는 일반적으로 20∼70KHZ정도의 것이 사용된다. 이와같이 냉음극관에 높은 인가전압이 가해지기 때문에, 램프홀더의 내면을 금속면으로하면 냉음극관의 전류의 일부는 램프홀더의 내면측으로 누출되어, 관자체의 휘도가 저하하고, 밝은 면광원을 얻을수 없다.

또, 램프홀더측에 전류가 누출되면, 면광원장치가 장착되는 기기내에 배치된 전기회로, 예컨데 액정표시장치의 구동회로에 악영향을 주게 된다.

또한, 전류가 누출함으로써, 저하한 휘도를 원래의 휘도로 증대시키려면 높은 소비전력이 필요하게 된다.

이 결점을 해소하기 위해 반사부재용의 성형재료로서 시판되고 있는 포리카보네이트나 ABS수지에 산화티탄등의 물질을 혼입한 재료를 사용하여 램프홀더의 표면을 반사면으로 하는것이나, 반사부재용의 고반사율특성을 갖는 폴리에지렌테레프타레이트를 주성분으로 하는 시트를 반사부재로 이용하는것이 공지되어 있다.

그러나, 반사부재용이라고는 하나 합성수지를 이용하고 있기 때문에, 광원으로부터 광의 일부는 램프홀더를 투과하고, 광량의 손실을 발생시키며 밝은 면광원을 얻을 수 없다.

한편, 일본국 특개평 4-269702 (1992)호 공보에 기재되어 있는 면광원장치와 같이 램프홀더내에 2개의 반사면을 조합한 것이 있다. 즉, 제 4 도에 표시된 구성으로 램프홀더(20)를 광원(1)에 가까운 측의 반사면(21)과 이 반사면(21)의 외측의 다른 반사면(22)을 공기층(13)을 통하여 설치한 것으로, 그 중 반사면(21)은 반사율이 높은 금속의 반사면 또는 반사면(22)은 예컨대 백색의 합성수지로 되는 확산반사면으로 되어 있다.

그러나, 이 종래예도 광원으로서 냉음극관을 사용하면, 광원(1)의 부근에 배치된 금속반사면(21)을 통하여 전류가 누출하여 장치의 휘도가 저하한다.

또, 반사면(21)로서 예컨대 투명한 합성수지 또는 시트의 표면에 금속층을 형성하여 반사면으로한 경우, 반사광이외의 광은 흡수되고 거의 투과되지 않는다고 생각된다. 따라서 상기 공개공보에 기재된 반사체는, 2개의 반사면을 사용함으로써 광의 이용효율을 높일수는 없다.

또한, 상기의 종래의 면광원장치는 램프홀더(20), 시트상의 광확산부재(3), 시트상의 반사부재(4)를 제 5 도 및 제 6 도의 부호 30으로 표시하는 바와 같이 양면테이프나 접착제를 사용함으로써 도광체의 출사측 및 출사면에 대향하는 측(반사부재(4)의 측)의 면(2b) 및 (2c)에 붙여서 고정되어 있다. 그러나, 이들 양면테이프의 내면이나 접착제는 도광체(2)의 이면(반사부재(4)측의 면)(2c)에 형성한 거친 면이나 다수의 미소한 거친면부(미소확산부)로 되는 패턴이 형성되어 있다.

이 도광체(2)의 이면(2c)의 패턴은 광을 확산 반사시키는 작용을 갖고 있으므로, 이 양면테이프가 사용되고 있는 부분 또는 접착제로 접착한 부분의 근방에서 휘도가 높게 되고, 예컨대 제 7 도에 표시하는 바와 같은 휘도분포로 된다. 또한, 제 7 도에서의 종축은 휘도, 횡축은 도광체(2)의 출사면(2b)의 광원(1)측으로부터의 거리이다.

상기의 설명과같이 제 5 도 및 제 6 도에 표시된 종래의 면광원장치에서는휘도 분포의 균일화가 어렵고, 특히 출사면중의 광원측에서의 휘도가 현저히 높게되는 결점이 있다.

이와같은 휘도의 얼룩은 예컨대 액정표시장치의 백라이트로서, 면광원장치를 사용하는 경우 바람직스럽지 않고, 경사로부터 관찰할경우, 상기의 고휘도분포가 관찰자에 의해 관찰되고 바람직하지 않다.

이 때문에 제 5 도, 제 6 도와같은 면광원장치를 백라이트로서 사용하고 있는 액정표시장치에서는, 출사면중의 상기의 휘도가 높은 부분을 제외한 중앙의 부분만을 사용하고 있었다. 그러나 이와 같이 중앙부만을 사용하도록 한 장치에 있어서도, 상기의 고휘도부분으로부터의 광의 영향을 받고 바람직하지 하지 않다.

이 발명은 면광원장치이며, 특히 액정표시장치의 백 라이트(back light)에 적합한 면광원장치에 관한 것이다.

제 1 도는 종래의 면광원장치의 단면도.

제 2 도는 도광체 하면에 요철(凹凸)의 단면형상을 갖는 미소확산부를 갖는 종래의 면광원장치의 단면도.

제 3 도는 램프홀더를 갖는 종래의 면광원장치의 단면도.

제 4 도는광원을 덮고 있는 반사체를 갖는 종래의 면광원장치의 단면도.

제 5 도 및 제 6 도는 도광체로의 램프홀더의 부착수단을 나타낸 약도.

제 7 도는 제 5 도 및 제 6 도에 표시된 종래예의 출사면에서의 휘도분포를 나타내는 도.

제 8 도는 이 발명의 실시예 1 의 면광원장치의 단면도.

제 9 도는 제 8 도에 표시된 면광원장치에서 사용하는 프리즘시트의 확대단면도.

제 10 도는 제 1 도에 표시된 종래의 면광원장치에 있어서, 투명잉크에 혼입한 구형실리콘의 혼입량을 변화시켰을때, 면광원장치에서 출사하는 광의 각도에 대한 휘도 분포의 1예를 나타낸 도.

제 11 도는 제 8 도에 표시된 면광원장치에 있어서, 투명잉크에 혼입한 구형 실리콘의 혼입량을 변화시키고, 또한 구형실리콘의 혼입량에 대응한 프리즘시트를 사용시에, 면광원장치에서 출사되는 광의 각도에 대한 휘도 분포의 1예를 나타낸 도.

제 12 도, 제 13 도, 제 14 도는 도광체의 하면에 설치하는 요철형상으로 깊이가 일정한 각종 요철(凹凸)형상을 나타낸 도.

제 15 도는 이 발명의 실시예 2 의 도광체 하면에 형성하는 거친면의 요철형상을 규정하는 파라미터를 설명하는 도.

제 16 도는 면광원장치의 출사광의 휘도측정을 하는 위치를 나타낸 도.

제 17 도는 면광원장치의 도광체에서의 출사광과 거친면에서의 출사광과의 관계를 설명하는 도.

제 18 도는 본 발명의 실시예 2 의 단면도.

제 19 도는 본 발명의 실시에 2 의 도광체하면에 설치한 미소확산부에 의한 패턴의 형상을 나타낸 도.

제 20 도는 본 발명의 실시예 3 의 면광원장치의 단면도.

제 21 도는 본 발명의 실시예 4 의 면광원장치의 단면도.

제 22 도는 제 17 도에 나타낸 실험을 하였을때의 실험결과를 나타낸 그래프.

제 23 도는 도광체하면에 수직으로 광을 입시켰을때의 출사과으이 출사방향을 나타낸 도.

제 24 도는 제 23 도 표시된 실험을 하였을때의 실험결과를 나타낸 도.

제 25 도는 도광체하면에서 이 하면에 대해 경사시켜서 광을 입사한때의 출사광의 출사방향을 나타낸 도.

제 26 도는 제 25 도에 표시된 실험을 하였을때의 실험결과를 나타낸 도.

제 27 도는 이 발명의 실시예 3, 실시예 4 의 원리를 나타낸 도.

제 28 도는 이 발명의 실시예 5의 면광원장치의 단면도.

제 29 도는 이 발명의 실시예 6의 면광원장치의 단면도

제 30 도는 이 발명의 실시예 7의 면광원장치의 단면도.

제 31 도는 제 30 도의 면광원장치의 평면도.

제 32 도는 제 5, 제 6 도에 표시된 종래의 면광원장치의 출사면에서의 휘도분포를 나타낸 도.

제 33 도는 제 30 도에 표시된 면광원장치의 출사면에서의 휘도분포.

제 34 도는 이 발명의 실시예 8 의 면광원장치의 램프홀더를 도광체에 부착하는 부분의 단면도이다.

*** 부호의 설명 ***

1 : 광원 2 : 도광체

3 : 광확산판 4 : 반사부재

2a : 광입사단면 2b,2c : 도광체의 면

20 : 램프홀더 21 : 광반사면

22 : 광반사면 23 : 공기층

6 : 미소확산부 12a : 광반사면

12 : 삼각봉 10 : 광반사부재

실시예 1

제 8 도는 이 발명의 면광원장치의 실시예 1을 나타내는 도이다.

도면에서 1은 직선상의 광원, 2는 도광체, 3은 확산판, 4는 반사부재, 6은 확산판을 갖는 패턴으로 이들은 제 1 도에 표시된 종래의 면광원장치와 동일하다. 본 발명의 실시예 1에서는 확산판(3)위에 프리즘시트(5)가 배치되어 있다.

이 발명의 실시예 1은, 상기의 패턴이 투명한 잉크내에 입자직경이 1~10㎛의 구상의 실시콘을 20~80중량퍼센트 혼입한것으로 되며, 또 제 9 도에 표시된 프리즘시트의 정각(α)이 80° ~ 100°의 범위내인 것이다.

제 10 도는 제 1 도에 표시된 종래의 면광원장치에 있어서, 패턴을 형성하는 투명잉크의 구상실리콘의 혼입량이 다른것을 사용하여 인쇄하는등의 수단으로 동일 형상의 패턴을 형성한것을 사용하여 확산판(3)상에서의 각도(θ)에 대한 휘도분포를 구한 도이다.

이 도에서 곡선( a, b, c, d )은 각각 중량비로 혼입율 20%, 40%, 60%, 80%의 투명잉크에 의해 패턴을 형성한 도광체의 출사각(θ)에 대한 휘도분포를 측정한 결과의 하나를 나타낸 것이다. 또한, 각도는 도광체(2)의 출사면에 대해서 수직방향 0°로 하고, 이에 대해서 광원(1)측으로의 기울기를 마이너스(-), 광원(1)과 반대측으로의 기울기를 플러스(+)로 한 것이다.

제 10 도에서 분명하듯이, 투명잉크내로의 구상실리콘의 혼입량의 차이에 의하여, 출사광의 각도(θ)에 대한 휘도분포가 변화한다.

그런데, 출사광의 각도(θ)에 대한 휘도분포를 조사하고, 여기에 대응한 프리즘시트를 선택함으로써, 출사면에 대해 수직방향으로 출사되는 광이 많은 면광원 장치를 실현할수가 있다.

제 11 도는, 제 8 도에 표시된 면광원장치에 있어서, 투명잉크내로의 구상실리콘의 혼입량의 차이에 의한 출사광의 각도(θ)에 대한 휘도분포를 고려하여, 적절한 프리즘시트를 선택했을때의, 출사광의 각도(θ)에 대한 휘도분포를 구한 실험의 결과의 하나를 나타낸 것이다.

제 11 도에서, 곡선(e)은 투명잉크내에 구상의 실리콘을 20중량퍼센트 혼입하고, 정각이 80°이며, 굴절율이 1.585의 폴리카보네이트제의 프리즘시트를 확산판(3)상에 배치했을때의 출사광의 각도(θ)에 대한 휘도분포를 나타내고, 동일하게 곡선(f)은 투명잉크내에 구상의 실리콘을 80중량퍼센트 혼입하고 정각이 90°이며, 굴절율이 1,585의 폴리카보네이트제의 프리즘시트를 확산판(3)상에 배치했을때, 곡선(g)은 투명잉크내에 구상의 실리콘을 80중량퍼센트 혼입하고 정각이 100°이며, 굴절율이 1.585의 폴리카보네이트제의 프리즘시트를 확산판(3)상에 배치했을때, 곡선(h)은 투명잉크내의 구상의 실리콘을 동일하게 80중량퍼센트 혼입하고 정각이 95°이며, 굴절율이 1.575의 폴리에치렌테레프타레이트제의 프리즘시트를 확산판(3)상에 배치했을때의 출사광의 각도(θ)에 대한 휘도분포를 나타내고 있다.

상기의 4개 조건, 즉 곡선(e, f, g, h)에 대응하는 실리콘 혼입량과 프리즘시트의 정각을 조합한 어느 경우에도 출사광의 각도(θ)가 0°일때 가장 휘도가 높게됨과 동시에 휘도의 치도 제 10 도에 표시한 휘도의 치보다 훨씬 높게 되어 있다.

특히, 투명잉크내의 실리콘을 20중량퍼센트 혼입하고, 정각이 80°이며 굴절율이 1,585의 폴리카보네이트제의 프리즘시트를 확산판(3)상에 배치했을때 현저한 효과가 관찰되었다.

이와같이, 이 발명의 면광원장치(실시예 1)는, 가장 휘도가 높은 방향의 광을 액정의 백라이트에 적합한 방향의 휘도분포가 최대이므로 액정표시장치의 백라이트로서 사용했을때 액정표시판을 매우 밝은 화면으로 관찰할 수 있다.

이상 설명한 본 발명에 있어서, 패턴을 형성하는 투명잉크에 혼입하는 실리콘입자직경을 1~10㎛로 한 것은 1㎛이하이면 색 분산이 일어나고, 출사광이 채색되며 액정표시장치의 백라이트로서는 사용할 수 없게 되고, 역으로 10㎛이상이면, 육안으로 면광원장치의 출사면을 보았을때, 실리콘이 있는 부분에 대응하는 부분의 휘도가 다른 부분의 휘도와 다른것을 알게 되어, 조명장치로서의 사용상 대단히 불편한것과, 잉크의 인쇄작업이 어렵게 되어 인쇄정밀도가 떨어지기 때문이다.

또 실리콘의 혼입량을 20~80중량%로 한 것은 20중량%보다 적게되면, 투명잉크에 실리콘을 혼입한 효과가 적게되고, 마찬가지로 80중량%보다 많게 하여도 투명잉크에 실리콘을 혼입한 효과가 적게 되기 때문이다.

또한, 프리즘시트의 각 프리즘의 정각을 80°~100°의 범위로 한것은, 80°이하이면, 평상의 프리즘시트의 재료는 폴리카보네이트나 폴리에치렌테레프타레이트, 폴리메칠메타크리레이트등이 사용되므로, 입계각을 넘는 광이 많아지고 프리즘 부분에서 출사 될 수 없는 광이 증가하며, 프리즘으로서의 작용을 못하게 되고, 역으로 프리즘시트의 정각이 100°이상이면 평판에 가까운 형상으로 되어 프리즘시트를 사용함으로 인한 효과가 얻어지지 않는다.

실험에서, 투명잉크내에 혼입한 실리콘의 혼입량이 변화되면, 출사광의 각도분포가 변화하는것이 판명되고, 이 각도 분포의 변화에 대응하기 위하여는 프리즘시트의 능력은, 그 프리즘시트의 재료의 굴절율과 각 프리즘의 정각에 의해 결정되므로 투명잉크내에 혼입한 실리콘의 혼입량에 대응하여 적절히 선택할 필요가 있기 때문이다.

본 발명은, 상기와같은 면광원장치(프리즘시트를 사용하지 않는 경우에)의 도광체의 반사부재측의 면에 설치하는 구상의 실리콘을 혼입한 반투명잉크의 입자직경 및 혼입량과 도광체의 출사면에서의 출사광량 또는 광량의 분포와의 관계를 검토하고, 그 결과를 기초로 투명잉크에 혼입하는 구상실리콘의 입자직경, 혼입량과 정각이 다른 프리즘시트와의 조합을 검토한 결과에 따라 발명한 것으로, 그것에 의해 상기의 범위의 입자직경, 혼입량의 구상실리콘을 혼입한 투명잉크를 사용하여 패턴을 형성한 도광체를 사용한것에, 상기의 범위의 정각의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘시트를 배치하여, 목적을 달성하도록 하였다.

이 발명의 (실시예 2)의 면광원장치는 도광체에 형성하는 상기의 패턴을 제 12 도, 제 13 도 또는 제 14 도에 표시된것과 같은 단면형상이 요철(凹凸)로 되는거친면으로 형성한것으로, 요철의 높이와 피치와의 관계등의 선정에 의해 밝은 면 광원장치를 제공하도록 하였다.

이 발명(실시예 2)의 면광원장치는, 다음에 설명할 실험의 결과 성취된 것이며, 그 결과 상기 구성의것이 종래의 면광원장치에 비하여 보다 밝은것을 발견할 수 있었던 것에 의한다.

도광체에 거친면을 형성하는 경우에, 제 12 도, 제 13 도, 제 14 도에 표시되는 바와 같이 거친면의 요철의 깊이가 대략 일정하게 되도록 제어하여 거친면을 형성하는 방법을 사용하면, 깊이가 대략 일정해도, 제 12 도와같이 피치(P1)가 작은 경우와, 제 13 도와 같이 피치(P2)가 약간 큰경우와, 제 14 도와같이 피치(P3)가 큰 경우에서 휘도가 다를때도 있으며, 같은때도 있었다.

마찬가지로, 피치를 대략 일정하게 하고 깊이를 제어할경우에도, 깊이의 대, 소로 휘도가 다를때도 있고 같은 때도 있었다.

본 발명(실시예 2)은, 도광체의 출사면에서 출사되는 광의 휘도는, 거친면의 요철의 깊이 또는 피치가 아니고, 거친면의 각 요철형상의 기울기정도에 따라 좌우되며, 그 기울기가 어느 범위내에 있을때 가장 휘도가 높게 되고, 어느 범위내보다 기울기정도가 커지거나 작게 되어도, 휘도가 저하한다는 생각에 따른 것이다.

즉, 본 발명은 도광체의 반사부재측의 면에 형성하는 거친면부에 의한 패턴의 각 거친면부의 거친면을 나타내는 요소중 면광원장치의 밝기에 영향을 주는 요소가, 깊이나 피치보다도 거친면의 요철형상, 특히 각 요철의 기울기 정도에 있는 점에 착안하여 실험을 반복한 결과에 따라 이루어진 것이다.

실제로는 상기의 기울기정도를 제 15 도에 표시한 거친면의 요철의 평균고저차(△H)와 평균피치(P)와의 비(△H/P)인 파라미터로 표시하고, 이것과 밝기와의 관계를 실험에 의해 구한 결과에 따라, △H/P치가 상기의 범위내일때 밝기가 큰것을 확인함으로써, 이 발명이 이루어졌다.

다음에 실험의 결과를 나타낸다. 또한 하기표의 측정치는 제 16 도에 L 로서 표시한 선상에서 측정한것의 평균치이다.

상기 표에서 분명하듯이, 조건 7 , 조건 11 , 조건 12 , 조건 16 , 조건 21 , 조건 22에 있어서는, 다른것과 비교하여 밝기가 작은것을 알수 있다.

즉 이것은, 다른 조건과 비교하여 △H/P 의 치가 보다 작은가, 보다 큰가이며, 그 결과에서 △H/P 가 다음 범위내이면 밝은 면광원장치가 된다는 것을 알수있다.

또, 평균고저차(△H)가 너무 큰 경우에는, 가령 △H/P가 상기의 범위내에 있다하여도, 거친면을 형성하는 것이 곤란하다는 것에서 바람직하지 않고 조건 22 에서와 같이 효과를 얻을수 없으며 △H의 치가 너무 작아도 거친면을 형성하는 것이 곤란하고, 조건 1, 2, 3 과 같이 밝게는 되여 있으나 충분한 효과를 얻을수 없다. 그 때문에, △H 는 다음의 범위내인것이 바람직하다.

또한, 평균피치(P)의 차가 너무 큰 경우 또는 너무 작은 경우도 같은 이유로 바람직하지 않다. 특히 평균피치(P)가 작을때에는, 상기의 실험데이터에서 분명하듯이, 밝기의 면에서 일정한 효과가 얻어지나 현저히 밝지는 않으며, △H/P 가 상기 범위내에 설정되여 있어도 효과가 비교적 작게된다.

그 때문에 P 의 치를 다음 범위내로 하는것이 한층 바람직하다.

특히 조건 22 와 같이 △H 와 P 의 양쪽이 상기의 범위외인 경우, △H/P 치가 (A)에 표시하는 범위내에서도 효과를 얻기 어렵다.

이상의 이유에서, △H/P, △H, P 의 치가 각각 다음의 범위내로 되도록 설정하는 것이 가장 바람직하다.

0.1 < △H < 0.4

5㎛ < △H <10㎛

25㎛ < P < 100㎛

이상의 설명에서, 이 발명의 면광원장치(실시예 2 )는, 투명한 재료로 되는 판상의 도광체와, 도광체의 입사단면에 근접배치한 현광관의 선형의 광원과, 도광체의 출사면측에 배치한 광확산부재와, 도광체의 출사면과는 반대측의 면측에 설치된 반사부재로 되고, 도광체의 반사부재측의 면(출사면과 반대측의 면)에 거친면을 형성한 다수의 미소확산부(거친면부)로 된 패턴을 갖는 것으로, 거친면부의 거칠음(요철형상)을 나타내는 파라미터로서 상기의 △H/P 를 정의했을때, 그 치가 상기의 범위내에 되도록 한 것이다.

또, 본 발명의 면광원장치에 있어서, 파라미터(△H)의 치가 상기의 범위내에 있는 것 또는 파라미터(P)의 치가 상기의 범위내에 있는것이 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서, △H/P, △H, P 의 3개의 파라미터의 어느것이나 상기의 범위내로 되는것이 가장 바람직하다.

본 발명의 면광원장치에 있어서, 도광체는 그 출사면과 출사면과는 반대의 면이 평행인 면이 아니라도 된다.

이것은 제 17 도에 표시되는 바와 같이 평행평면판상의 도광체에 레이저광(A)을 각 (γ)으로 입사한후에 거친면부(6)를 투과하는 광(B)이 출사각(ψ)으로 출사한다.

여기서, 레이저광(A)의 입사각(γ)을 변화시켰을때의 출사각(ψ)을 측정한 결과, 거의 일정한것을 알았다. 즉 입사각(θ)에 관계없이 출사각(ψ)은 거의 일정하다.

이로부터, 거친면부(6)에 대한 광의 입사각은, 거친면부(6)에 도달한 광에 대한 거친면부(6)의 작용에 거의 영향을 주지 않는 것을 안다.

몇개의 실험의 결과로서, 제 18 도에 표시한 도광체의 면(2C)의 경사각(α)이, 거의 0°~4°정도의 범위에서는, 도광체의 출사면(2b)에서 출사되는 광의 휘도와 거친면부(6)의 형상과의 관계는, 상기한 출사면(2b)과 면(2C)이 평행인 도광체(2)의 경우의 관계와, 경향적으로는 거의 다르지 않는것이 확인되었다.

그러므로, 본 발명은, 하면(2C)의 경사각(δ)이 0°~4°의 범위내에 도광체를 사용한 면광원장치에도 적용될 수 있다.

또, 도광체의 면(1C)전체를 거친면부로 하는 방식의 면광원장치의 경우에도, 거친 면부의 미세요철의 형상을 상기의 범위내에서 변화시키도록 하면, 도광체의 출사면(1b)에서 출사되는 광의 량이 종래예보다 증가된다.

즉, 거친면이 도광체의 반사부재측의 면의 거의 전역에 걸쳐서 형성되고, 출사광의 휘도분포가 균일하게 되도록 거칠음을 변화시키는것등, 거친면을 이용하여 출사광의 휘도를 균일화시키도록 한 면광원장치와 같은 반사부재측의 면에 휘도균일화한 거친면을 갖는 도광체를 사용한 면광원장치이며, 그 거친면의 요철형상이 △H/P, △H/P 와 △H, △H/P 와 P 또는 △H/P 와 △H 와 P 의 어느것이나 상기의 (A),(B),(C)에 표시된 범위내에 있는 것도 이 발명의 면광원장치에 속하는 것이다.

다음, 본 발명(실시예 3)의 면광원장치의 실시예를 설명한다.

제 18 도, 제 19 도는 본 발명의 실시예 3 을 나타낸 도이며, 제 18 도는 직선상광원의 길이 방향에 대하여 수직인 면의 방향의 단면을 나타내며, 제 19 도는 도광체의 하면에 형성되어 있는 패턴을 나타낸 것이다.

제 18 도에 있어서, 1 은 냉음극관등의 직선상광선, 2 는 투명한 수지등으로 된 도광체, 3 은 확산부재, 4 는 반사부재, 5 는 프리즘시트이다. 제 18 도에는 도광체(2)를 그 하면이 경사되어 큰 구배를 갖도록 그려져 있으나 길이(W)가 53mm에 대해서, 두께중 광원(1)의 측, 즉 입사단면(2a)의 측의 두께(t₁)가 4.0mm, 반대측의 면(2d)의 두께(t₂)가 1.5mm로서, 경사(δ)의 실제의 치는 약 2.7℃ 로 작다.

이 실시예의 도광체의 하면(2C)에는, 제 19 도에 표시되는 바와 같은 다수의 거친면부(6)에 의한 패턴이 형성되여 있다. 그리고 각 거친면부(6)내는 상기의 (A),(B),(C)에 표시하는 범위내의 △H 나 P 의 치를 갖는 미소한 요철이 형성되어 있다.

또한, 이 패턴은, 가장 작은 거친면부가 D₁= 0.6mm 이고 가장 큰쪽이 D_n= 0.9mm, T_u= 1mm 이고, 점차로 크기를 변화시키고 있다.

제 19 도에 표시된 패턴에서, 각 거친면부(6)를 △H = 7㎛ , P=25㎛ 의 거친 면을 사용하여, 제 18 도의 구성으로 했을때의 프리즘시트(5)에서 출사하는 광의 휘도분포는 매우 균일하며, 또 밝기는 4200[nt], 종래의 같은형의 것과 비교하여 약 15% 정도 향상되어 있다.

상기 실시예에서는, 도광체(2)의 면(2C)에 형성하는 거친면을 제 19 도와 같이 다수의 거친면부(6)로 된 패턴으로 하고 있으나, 면(1C)의 거의 전체를 거친면으로 하고, 그 거칠음을 적절히 변화시킴으로써 출사면에서의 광의 휘도분포가 균일하게 되도록 구성한 것이라도 거친면의 요철형상이 상기의 (A),(B),(C)에 표시하는 범위내의 △H 나 P 의 치를 갖는 것이면 좋다.

제 20 도는, 이 발명의 실시예 3 의 구성을 나타낸 도이며, 1 은 냉음극관의 직선상의 광원, 2 는 투명한 재료로 된 도광체, 3 은 광확산부재로서의 확산판, 6 은 도광체(2)의 출사면(2b)과 반대측의 면(2c)에 마련된 미소확산부이며, 이들은 실시예 1 과 실질적으로 동일하다.

10 은 반사부재로, 이 반사부재(10)는 그 반사면(11a)의 직선상광원(1)의 길이방향으로 직각방향의 단면이 3각형상부분(11)을 다수 배치한 형상이며, 각 면의 경사각(Q₁및 Q₂)이 각각 35°이다.

실시예 3 에 있어서, 직선형광원(2)에서의 광으로, 도광체(2)의 입사단면(2a)에서 입사한 광은, 면(2c)및 출사면(2b)에서 각각 전반사하면서 입사단면(2a)에서 반대측의 단면(2d)측에 전달된다. 그간에 면(2c)에 형성된 다수의 미소확산부(6)에 도달한 광은, 전반사하지 않고 통과한다. 여기서 미소확산부(6)를 통과하는 광의 출사각은 약 70°이다. 이 광은 반사부재(10)의 반사면(11a)에서 반사한후에 도광체(2)의 면(2c)에 거의 수직으로 입사하여 같은각도(수직)로 출사면(2b)에서 출사한다. 또한 확산판(3)을 통과하여 확산광으로 된다. 상기의 실험결과에서 아는바와 같이, 이 확산광은, 거의 0°±10°의 범위의 휘도분포로 되고, 본 발명의 목적을 달성할수가 있다.

본 발명(실시예3)은, 투명체로되는 도광체(2)의 입사단면(2a)에서 다른 여러 가지 입사각으로 입사시킨 광의 도광체의 출사면과는 반대측의 면에 마련된 미소확산부에 도달한후에 어떤경로를 따라 진행하는가 등의 실험결과에 따라 이루어진 것이다.

다음, 이들의 실험에 대해서 제 17 도와 제 22 도 ~ 제 27 도에 따라 설명한다.

제 17 도는 본 발명과 같은 면광원장치로서 일반적으로 사용되는 미소확산부(6)를 설치한 도광체(2)에 대해서 입사각(γ)으로 도광체(2)의 입사단면(2a)에 레이저광(A)을 입사시킨때의 모식도이다. 단, 입사각(γ)은 0°< θ < 90°로 한다.

이와같이 입사각(γ)으로 입사한 광은, 미소확산부(6)를 투과하여 광선B과 같이 면(2c)에서 출사각(ψ)으로 출사한다.

제 17 도에 표시되는 바와 같은 실험을 하여, 입사각(γ)으로 입사시켰을때에 면(1C)에서 출사하는 즉 미소확산부(6)를 투과하는 광의 출사각(ψ)에 대한 휘도분포를 나타낸것이 제 22 도이다. 이 결과에서 분명하듯이 임의의 입사각(γ)으로 입사시킨 레이저광(A)은, ψ=60°~ 80°의 범위내에 확산된 광으로서 미소확산부(6)에서 출사되는 것을 알수 있다. 이 경향은, 입사각(γ)에 관계없이 거의 같은 경향을 나타내는 것이 실험결과에서 명백하게 되었다.

또, 제 23 도에 표시되는 바와 같이 도광체(2)의 면(2C)에서 레이저광(C₁)을입사각 ρ₁=0 으로 미소확산부(6)를 통하여 입사시켰을때의 도광체(2)의 출사면(2b)에서 출사하는 광의 휘도측정의 실험을 하였다. 이 실험의 결과를 나타낸 것이 제 24 도이다.

이 제 24 도에서 분명하듯이 입사각 ρ₁=0 으로 도광체(1)의 면(1C)에 입사시켰을때의 도광체(2)의 출사면(2b)에서의 출사광은 그의 대부분이 출사각 ω₁=0 의 방향으로 출사한다.

또한, 제 25 도에 나타내는 바와 같이, 도광체(2)의 면(2C)에서 입사각 ρ₂=10°로 레이저광(C₂)를 입사시켰을때의 출사면(2b)에서 출사하는 광의 휘도분포는 제 26 도와 같다.

제 26 도에서 분명하듯이, 면(2C)에서 입사각 ρ₂=10°로 입사시켰을때의 출사광의 휘도분포는 출사각 ω₂=10°를 중심으로 하여 0°~20°의 범위의 분포로 되며, 또한, 10°방향 및 그 근방의 휘도가 매우 크다.

또한, 제 22 도, 제 24 도, 제 26 도의 그래프는, 각 ψ, ω₁, ω₂의 각 각도방향에서의 휘도를 나타낸것이며, 휘도는 최대의 치를 100 으로 하여 % 로 나타내고 있다.

이상의 실험결과에서 도광체(2)의 면(2C)에 입사각(ρ)을 ρ=0°의 근처에서 입사시킴으로써, 도광체(2)의 출사면(2b)에서 출사면에 거의 수직인 방향으로 향하는 출사광을 얻을수 있는 것을 알았다.

이 발명(실시예3)은, 이상의 실험결과에 따라 이루어진것이며, 도광체(2)에서 그의 입사단면(2a)에 입사시키고, 도광체의 면(2C)에 마련된 미소확산부(6)에서 출사하는 광을, 반사시켜서 다시 도광체(2)에 도광체의 면(2C)에서 입사시킬때의 입사각 ρ를 ρ=0으로 함으로써 그 목적을 달성하도록한 것이다.

제 27 도는, 상기의 도광체(2)의 면(2C)에서 출사한 광을 다시 면(2C)에서 ρ=0°로 입사시키기 위한 수단을 나타낸 것이다. 즉, 도광체(2)의 면(2C)에 근접배치하는 반사부재의 반사면(11a)을 경사시킴으로써, 그 반사면(11a)에서의 반사광의 반대방향을 변화시키는 것으로, 이것에 의하여 면(2c)에 입사하는 광을 거의 수직입사(ρ≒0)로서 할 수 있는 것을 나타낸 도이다. 제 17 도에 표시되는 바와 같이 입사각(γ)으로 광을 입사시킨 실험을 한 결과에서, 입사단면(2a)에서 입사한 광의 대부분이 출사각 ψ=60°~80°로 면(2C)에서 출사하는것을 고려하여, 면(2C)에서 ψ =70°으로 출사하는 광이 반사면(11a)에서 반사한후에 다시 면(2C)에 입사시킬때에 수직입사시키기 위하여는, 반사면(11a)의 경사각은 35°이면 된다. 이 경사각(35°)의 반사면을 면(2c)에 근접시켜 배치하기 위하여는, 광원(1)에 대해서 수직방향의 단면형상이, 적어도 입사단면(2a)의 측의 (광원(1)의 측의)경사각(Q₁)이 35°의 삼각형이고, 그리고 그 삼각형의 정점이 광원(2)에 평행인 방향으로 뻗는 미소한 3삭주를 다수 배치하는 것이 필요하다.

이상의 생각에 따라 구성된 반사면을 구비한 면광원장치가 상기의 이 발명의 면광원장치이다. 따라서, 상기 구성의 본 발명의 면광원장치에 의하면, 광원(1)에서 발광하고 도광체(2)의 입사단면(2a)에서 입사한 광은, 미소확산부(6)이외의 면에서는 전반사되어 입사단면(2a)과는 반대측의 단면(2d)의 방향으로 진행하는 동시에 그 일부의 광인 미소확산부(5)에 도달한 광은, 그 미소확산부(6)를 상기와 같이 출사각 ψ=60°~ 80°으로 출사하고, 반사체의 반사면(11a)에서 반사되어 수직 또는 그에 가까운 입사각으로 다시 도광체(2)내에 입사하는 동시에 수직 또는 거기에 가까운 범위의 각도로 출사하므로 상기와 같이 이 발명의 목적을 달성할 수 있는것이 명백하다.

또한, 도광체(2)의 출사면(2b)과 반대측의 면(2c)에 형성하는 미소확산부(6)로 되는 패턴 대신에, 그 면전체를 거친면으로 한것도 좋다. 이와같이 출사면과 반대측의 면전체를 거친 면으로 하는 경우, 그 거칠음을 장소에 따라 다르게 하면, 출사면에서의 출사광의 분포 즉 확산판면상에서의 위도분포의 균일화를 기할 수 있다.

본 발명의 면광원장치는, 반사부재의 반대면을 상기와 같은 형상으로 함으로써, 도광체의 출사면에서 나오는 광이 출사면에 수직인 방향 또는 그에 가까운 방향으로 향하도록 하여 광량손실이 적은 밝은 면광원으로 되어 있다.

또, 도광체(2)의 출사면(2b)과는 반대측의 면(2c)에 미소확산부(6)의 패턴을 설치하지 않고, 전체를 거친면으로 한 경우에는, 광원(1)에서 도광체(2)에 입사한 광의 일부는 상기의 면의 대부분에서 출사하나, 상기의 관계를 만족하므로, 마찬가지로 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.

제 21 도는, 이 발명의 실시예 4 의 구성을 나타낸 도이다.

실시예 4 는, 반사부재의 형상이 실시예 3 과 다르고 각 삼각형상부분(12)의 도광체(2)의 입사단면(2a)측의 반사면(12a)의 경사각(Q₁)이 35°이나 반사측면의 각도(Q₂)는 35°와 다르며 예컨데 약 90°로 되여 있다.

이 실시예에서도, 반사면(12a)의 경사각 (Q₁)이 35°이고, 도광체(2)의 면(2C)에 형성된 민소확산부(6)에서 출사하는 광의 출사각은 약 70°이며, 따라서 반사면(12a)에서 반사한 광은, 도광체(2)의 면(2c)에서 여기에 거의 수직으로 입사하고, 출사면(2b)에서 실시예 2 와 같은 각도로 출사하여, 확산판(3)을 통하여 확산광으로 된다.

또한, 실시예 3 및 실시예 4 에 있어서의 반사부재(10)의 경사각(Q₁)은 정확히 35°가 아니라도 그 작용효과에는 큰 차이가 없다.

실시예 4 와 같이, 반사부재(10)의 각 삼각주상부분(12)의 면(12a)의 경사각은, 직선상광원(1)에 가까운 측의 경사각(Q₁)이 35°이면 되고, 다른측의 경사각(Q₂)은 어느치라도 좋다.

또한, 실시예 3 및 실시예 4에 있어서, 도광체에 형성하는 미소확산부의 패턴대신에 도광체의 출사면과 반대측의 면전체를 거친면으로 하여도 된다.

실시예 3 및 실시예 4 에서 사용하는 반사부재(10)는, 합성수지재료로 기체를 형성하고 그 반사면측에 반사율이 높은 금속 예컨데 은 등을 증착하는 등의 수단에 의해 반사면을 형성함으로써 제조할 수 있다.

또, 금속판을 프레스가공하며 제조할 수 있다.

이들 실시예에 사용되는 도광체는, 동일두께의 판상에 국한되지 않고, 도광체의 반사부재측의 면 또는 확산판측의 반대면이 경사된 것이라도 된다.

제 28 도는, 이 발명의 면광원장치(실시예 5)를 나타내는 것이며, 1 은 냉음극관, 2 는 투명재료 된 도광체, 3 은 도광체(2)의 출사면(2b)측에 설치된 광확산판, 4 는 도광체(2)의 출사면(2b)과는 반대측의 면(2C)측에 설치된 반사부재, 20 은 냉음극관(1)을 덮는 램프홀더, 21 은 냉음극판(1)의 주위에 마련된 제1의 반사면을 구성하는 반사체, 22 는 램프홀더(20)의 내측면에 형성된 제2의 반사면이다.

제 28 도에 표시한 면광원장치에 있어서, 반사체(21)는, 두께가 약 0.1mm 전후의 얇은 백색의 합성수지로 된 시트이며, 예컨데 폴리에치렌테레프타레이트에 반사율이 높게되는 물질을 혼입한 시트로 되며, 이것이 백색의 제1의 반사면을 구성하고, 또 램프홀더(20)는, 백색의 합성수지 또는 반사율이 높게되도록 산화티탄등을 혼입한 폴리카보네이트를 주성분으로 하는 성형재료로 형성되어 있으며 그 내면(20a)이 백색의 제2의 반사면을 구성한다.

또, 제1의 반사면과 제2의 반사면간에는 공기층(23)이 설치되어 있다.

이 실시예는, 상기와 같이 제1의 반사면이 백색의 얇은 합성수지제시트로 구성되고, 또 백색의 합성수지 또는 산화티탄등을 혼입한 폴리카보네이트를 주성분으로 하는 성형재료로 형성된 램프홀더의 내면이 제2의 반사면이며, 양 반사면에 금속을 사용하지 않고, 따라서 전류가 유출되지 않으며, 냉음극관(2)의 휘도저하를 발생하지 않는다,

또, 냉음극관(1)에서 발한 광은, 반사체의 제1반사면에서 반사되고 도광체(2)의 입사단면(2a)에 효율좋게 입사한다.

또 제1의 반사면을 투과하는 일부의 광은, 제2의 반사면에서 반사하여 도광체(2)의 입사단면(2a)에 입사한다. 따라서 냉음극관(1)에서 발한 광은, 제1,제2의 양반사면에서 반사하므로 유효하게 이용된다. 그리고 제1의 반사면을 투과한 약간의 광중 제2의 반사면에서 투과하는 광은 한층 적게되며, 이 매우 적은 광만이 광원으로서 이용되지 않은 광으로 된다. 반대로 2개의 양반사면을 통과한 극히 적은 광을 제외한 대부분의 광이 이용되게 된다.

이와같이 이 실시예의 면광원장치는, 광원전류가 누출되지 않고, 냉음극관에서 발하는 광의 이용효율이 매우 높다.

또한, 제 28 도에 표시된 도광체(2)는 반사부재(4)측의 면이 사면으로 되여 있으나, 이 면과 출사면이 평행평면을 이루는 도광체라도 된다.

또 사면의 경사각은 도면에 표시된것보다 작아도 된다.

제 29 도는 본 발명의 다른 실시예 6 을 나타내는 도이며, 냉음극과 부근을 기재한 것이며, 도광체(2), 광확산부재(3), 반사부재(4)등은 제 28 도에 표시한것과 실질상 동일하다.

또 램프홀더(20)의 내부에 공기층(23)을 끼고 2개의 백색시트(21 및 22)를 배치한것으로, 이것들이 제1 및 제2의 반사면을 구성하고 있다.

이 실시예에에서도, 램프홀더, 반사체(제 1 , 제 2 의 반사면)를 구성하는 각 부재에 금속을 전혀 사용하지 않으므로, 냉음극관에서 발하는 광의 휘도는 높으며, 또 2개의 반사면에 의해 광의 이용효율이 높고, 따라서 밝은 면광원장치를 얻을수 있다.

또한, 상기 폴리카보네이트를 주성분으로 하는 성형재료로서는, 미쓰비시가스화학주식회사제의 "유피론" HR 3000 NR(상품명)이 있다. 이 성형재료로 형성된 성형품은, 90% 또는 그 이상의 고반사율이다.

폴리카보네이트를 주성분으로 하는 성형재료를 사용하여 백색의 시트를 형성하는 것도 가능하다. 그러므로, 실시예 1 에서 사용하고 있는 제1반사면을 구성하는 시트나, 실시예 2 에서 사용하고 있는 제1,제2의 반사면을 구성하는 2개의 시트를 이 성형재료로 사용하여 형성하여도 된다.

이 경우에, 백색의 시트의 반사율은, 90% 또는 그 이상의 높은 치로 된다.

또, 폴리에치렌 테레프타레이트에 반사율을 높이는 부재를 혼입한 성형재료를 사용한 시트나 성형품도 높은 반사율 즉 90% 또는 그 이상의 반사율로 된다.

이상 설명한 실시예 5 , 실시예 6 은 다음의 다른 면광원장치와의 비교에서도 명백하듯이 밝은 면광원장치가 얻어진다.

(비교예)

A. 냉음극관을 덮는 반사부재로서, 반사율이 90% 이상의 합성수지시트를 하나 설치한 면광원장치.

B. 냉음극관을 덮는 반사부재로서 반사율 90%, 이상의 합성수지를 하나 설치하고, 그 외측을 램프홀더로 덮은 것으로 램프홀더의 내면을 반사면으로 하지 않는 면광원장치.

C. 냉음극관을 반사유리 90% 이상의 반사부재용의 성형재료로 형성한 램프홀더로 덮은 면광원장치.

D. 이 발명의 실시예 5 의 면광원장치.

이상의 A ~ D 의 각 면광원장치에 있어서, 반사체 이외에는 동일구성이며, 냉음극관을 발광시키기 위한 조건등, 완전히 동일한 조건에서 실험을 행하였을때의 도광체의 출사면에서의 평균휘도는 다음과 같다.

상기 테이블과 같이 이 발명의 실시예 5 의 면광원장치는, 다른 면광원장치 보다도 밝다. 이 발명의 실시예6 도 실시예5 와 거의 동일한 평균휘도이며, 다른 A~C 의 면광원장치보다도 밝다.

제 30 도, 제 31 도는 본 발명의 실시예 7 을 나타내는 도이다. 제 30 도는 단면도이며, 1 은 냉음극관등의 직선상광원, 2 는 도광체, 3 은 확산부재, 4 는 반사부재, 20 은 램프홀더이며, 확산판(3), 반사부재(4), 램프홀더(20)는 도광체의 주변부에 고정되여 있다. 그리고, 예컨대 확산판(3)은 제 31 도에 표시하는 바와 같이 그 주위(3a)에 일정한 흡수율을 갖는 도료가 도포되어 있다. 그 도료는 40% ~ 60%, 바람직하게는 45% ~ 55%정도의 반사율을 갖는것이 바람직하다.

실시예 7 에 의하면, 확산부재(3)의 주변에 도포된 도료(광흡수희막)에 의해, 이 부분에서의 광의 확산반사를 일으키지 않고 종래예와 같이 휘도의 불균일을 초래하지 않는다.

이 광흡수박막의 반사율이 40% 이하 즉 흡수율이 너무 높으면 그 근방의 출사면에서 출사하는 광의 일부가 흡수되어 출사면전체에서의 출사광량의 저하를 초래한다.

예컨데, 반사율이 14% 의 도료를 사용한 경우에는, 출사면전체에서 출사되는 광량이 약 20% 정도 저하하였다. 또한, 반사율이 45% 이하이면 약간의 출사 광량의 저하를 초래하므로, 45% 이하가 되지 않도록 하는것이 가장 바람직하다.

역으로, 반사율이 60%를 초과하면, 제 32도에 휘도분포를 모식적으로 표시하는 바와 같이 차광부분(제 32 도의 S 의 범위)에 근접부분에서 어느 정도의 범위에 걸쳐서 휘도의 높은 부분(제 32 도에서, 화살표 Z₁으로 표시된 부분)이 발생하며, 한편, 차광부분에서 떨어진 위치에 휘도의 저하부분(화살표 Z₂로 표시된 부분)이 생기는 경향이 보였다. 이 경향은 반사율이 55% 를 초과하면 약간 나타나므로, 55% 를 넘지않는 범위인것이 바람직하다.

이에 따라 도료의 반사율은 상술한 바와 같이 40%에서 60%의 범위의 것을 선택하는 것이 바람직하고, 45% 에서 55% 의 범위의 것을 선택하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기의 확산부재(3)의 주변(3a)에 마련하는 흡수박막의 반사율(분광반사율)은 될수 있는 한 평탄하게 하는것이 바람직하다. 특히 적(파장 700nm), 청(파장 435nm), 록(파장 546nm)의 광에 대한 반사율은 될수 있는 대로 동일한것이 요망되며, 이들 파장에 대한 반사율의 차가 크면 출사광의 채색되므로 바람직하지 않다. 그 때문에 상기 3개의 파자엥 대한 반사율의 차가 2% 이상이 되면 채색이 생겨서 바람직하지 않으며, 따라서 2% 이내로 하는것이 바람직하다.

상기 실시예에서는, 확산부재(3)에 도료를 도포함으로써 차광처리를 하고 있으나, 경우에 따라서는 도료를 인쇄하거나 또는 점착성의 물질을 점착하거나하여, 차광처리를 하는것이 가능하다.

이와같이 차광처리를 시행함으로써, 제 33 도에 휘도분포를 모식적으로 나타낸 바와 같이, 차광부분(도면중의 S¹의 범위)에 거의 근접한 위치에서, 균일한 휘도분포로 되는 면광원장치를 실현시키는것이 가능하다(예컨데, 도광체(2)의 반사부재(4)측의 면에, 미소거친면부나 인쇄에 의한 패턴, 또는 형상이 서서히 변화하는 거친면부를 적절하게 설치하는 것등).

제 34 도는 이 발명의 실시예 8 을 나타내는 도이며, 도광체(2)의 출사면의 주변부(고정부분)에 도광체(1) 의 굴절율보다 낮은 굴절율의 투명박막(31)을 설치한 후 광확산부재(3)를 고정한 것이다.

실시예 8 에서는, 종래예에서 접합을 위한 접착제 등의 부분(접합부)으로 도광체의 표면에 도광체의 재료의 굴절율보다 낮은 굴절율의 투명박막을 설치하였으므로, 입사한 광은 도광체(2)와 투명박막(31)과의 경계면에서 거의가 전반사한다.여기서, 램프홀더(20), 광확산부재(3)및 반사부재(4)등을 붙이기 위한 양면테이프 또는 접착제와 도광체(2)간에 투명박막(4)이 개재하므로, 이와같은 접착제에 도달하는 광은 매우 적고, 그들의 영향(확산 또는 반사에 의한 영향)은 그다지 없으며 균일한 면광원을 얻을수 있다. 또, 투명박막(31)의 부분에서 반사되는 광은 유효하게 이용할 수 있다.

이 실시예에서의 도광체의 재료(2)로서 아크릴(굴절율 : 1.492)또 투명박막(31)으로서 투명한 불소수지 예컨데 아사히 유리회사제의 사이톱(cytop)(굴절율 : 1.34)가 사용된다.

또한, 이 실시예의 도광체(2)의 표면에 투명박막(31)을 설치한 구성은, 소위 2중 성형법에 의해 형성할 수 있다.

또한, 실시예 7 과 실시예 8을 조합한 구성으로 하는 것도 가능하다.

즉, 제 5 도에 표시한 구성의 장치에, 제 30 도에 표시한 주변부를 반사율이 40% ~ 60% 에 의해, 더욱 바람직하게는 45% ~ 55% 의 물질에 의해 차광처리된 광확산부재를 사용한 면광원장치이다. 이 면광원장치는, 실시예 8 에 표시한 면광원장치가 균일한 휘도로 광의 유효이용이 가능한데다가 접합부 부근에서의 약간의 고휘도부분을 제 5 도에 표시한 광확산판을 사용함으로써 광의 이용효율을 떨어뜨리지 않고, 더욱 좋은 휘도분포의 면광원장치 얻을수 있다.

여기에서도, 광확산부재에서 사용되는 물질은, 적, 청, 록의 반사율의 차가 2% 이내의 것이 채색의 문제를 방지할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 면광원장치는, 이와같이 광확산부재중의 램프홀더를 접착함으로써생기는 매우 높은 휘도를 출사하는 광이 통하는 개소에 광을 차단하는 부분을 설치함으로써, 매우 높은 휘도의 광에 의한 악영향을 제거함과 동시에, 광확산부재에 설치된 차광부분은 상기와 같은 소정의 반사율을 갖는 물질에 의해 구성되고, 차광처리를 시행한 면에서 광을 반사시켜서 이것을 면광원용의 광으로서 이용하여 광의 효율을 높인것이다.

또, 본 발명의 면광원장치에서 광확산부재에 사용하는 물질은, 분광반사특성은 가능한한 평탄한 것이 바람직하며, 적(파장 700nm), 청(파장 435nm), 록(파장 546nm)의 파장의 광에 대한 반사율의 차가 2% 이내인것이 바람직하다.

또, 본 발명의 면광원장치의 다른 구성으로서, 도광체와, 직선상 광원과, 광확산부재와, 반새부재 및 램프홀더를 상기와 같이 배치한것이며, 도광체의 광원측단면근방에, 램프홀더 또는 광확산부재 또는 반사부재를 접합하는 접합부를 갖는것으로, 접합부를 도광체의 굴절율보다 낮은 굴절율의 투명박막을 설치한데다가 램프홀더등을 접착하여 구성한 것이다.

이 면광원장치는, 입사광이 불필요한 확산반사를 하여 휘도불균일을 발생하는 원인으로 되는 부분에 도광체보다 낮은 굴절율의 막을 설치함으로써, 입사광의 거의 전부가 접합부에서 전반사하고, 휘도불균일을 발생하지 않는다.

이와같이 접합부에 낮은 굴절율의 막을 설치한 구성의 경우에도, 그 근방에 적절한 반사율을 갖는 차광용의 물질에 의해 광확산부재에 차광처리를 하면 더욱 바람직하다.

본 발명의 목적은 입자직경이 작은 구상의 실리콘을 혼입한 투명잉크에 의해 패턴을 인쇄한 도광체를 사용한것으로, 도광체의 출사면에 수직인 방향에서의 광량이 충분히 얻어지는 면광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 각 거친면부의 거친형상(거친면이 요철의 형상)을 정함으로써, 종래의 면광원장치보다도 밝은 면광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 도광체를 사용한 면광원장치로, 액정표시판에 사용하여도 광의 손실이 적고, 밝은 화상에서의 관찰이 가능한 면광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 광원을 덮는 램프홀더를 갖고, 이 램프홀더내에 배치된 반사체가 그 사이 공기층을 낀 2개의 반사면을 구비한 것이며, 광의 이용효율을 높게 한 면광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 상기의 고휘도로 되는 부분에서 광이 출사하는 것을 방지하고, 또한 광원에서 출사하는 광으로 도광체내에 입사한 광을 가능한한 이용하도록 하여 밝고 균일한 휘도분포의 도광체를 사용한 면광원체를 제공하는 것이다.

본 발명의 면광원장치는 투명체로되는 도광체와, 도광체의 입사단면에 배치된 광원과, 도광체의 출사면측에 배치된 확산부재와, 도광체의 출사면과는 반대편 측에 설치된 반사부재와, 도광체의 반사부재측의 면에 형성된 광확산성의 패턴과, 광확산판의 위에 배치된 다수의 프리즘을 갖는 프리즘시트를 가지는 것으로, 광확산성의 패턴이 투명한 잉크내에 입자직경이 1∼10㎛의 구상의 실리콘을 20~80중량퍼센트 혼입한 잉크에 의해 형성되고, 또, 구상실리콘의 혼입량에 대응시켜서 프리즘시트의 각 프리즘의 정각이 80~100°의 범위내의 치로부터 적절히 선택된 치의 다수의 프리즘을 갖는 프리즘시트를 배치한 면광원체로, 광의 이용효율이 크며, 더구나 도광체의 출사면(확산부재의 면)에 수직인 방향으로의 광량이 크게 되도록 하였다.

이 발명의 면광원장치는 투명재료로되는 판형의 도광체와, 도광체의 단면(입사단면)의 근방에 배치된 형광관 등의 직선상광원과, 도광체의 출사면측에 배치된 광확산부재와, 도광체의 출사면과는 반대측에 배치된 반사부재로 되며, 도광체의 반사부재가 배치되어 있는 측의 면에 다수의 미소확산부(거친면부)로 되는 패턴이 형성되어 있고, 각 거친면부의 거친면의 단면형상(거친면의 요철 단면형상)을 특정의 형상으로 한것이며, 그 평균 고저차를 △H, 평균피치를 P로 할때, △H/P는 다음의 범위내에 되도록 한 것이다.

0.1 < △H < 0.4

상기의 구성의 본 발명의 면광원장치는, 다음 실시예의 데이터에 따라 상세하게 설명하는 바와 같이, 종래의 면광원장치보다 밝은 면광원이 얻어진다.

또, 본 발명의 면광원장치인 △H/P를 상기의 범위내로 한것으로 거칠음의 고저차(△H)가 다음 범위내로 되도록 하면 더 바람직하다.

5㎛ < △H < 10㎛

또, 본 발명의 면광원장치인 △H/P를 상기 범위내로 한것으로, 평균피치(P)를 다음 범위내로 하는것이 바람직하다.

25㎛ < P < 100㎛

또한, △H/P, △H, P를 각각 다음 범위내로 되도록 한 면광원장치가 가장 바람직하다.

0.1 < △H < 0.4

5㎛ < △H <10㎛

25㎛ < P < 100㎛

본 발명의 면광원장치는 투명재료로된 도광체와, 도광체의 1단면(입사단면)의 근방에 배치된 직선상의 광원과, 도광체의 출사면측에 배치된 광확산부재와, 도광체의 확산판이 배치되어 있는 측과는 반대측에 배치된 반사부재를 구비하고, 도광체의 반사부재가 배치되어 있는 측면에 거친면을 형성하든가 또는 투명하고, 미세한 확산입자를 투명잉크에 혼입한것을 인쇄함으로써, 형성된 다수의 미소확산부로 되는 패턴을 설치한것이며, 반사부재는 그 반사면이 직선상의 광원에 수직인 방향의 단면형상이 삼각형이고, 그 삼각형의 정점이 직선상의 광원에 평행인 방향으로 뻗으며, 그리고 광원측의 경사각은 약 35°인 삼각주를 다수 연속시킨 형상을 하고 있는것을 특징으로 한다.

본 발명의 면광원장치는 램프홀더내에 배치되어 있는 냉음극관에서 발하는 광을 투명재료로되는 도광체내에 입사시키고, 도광체의 다른면(출사면)에서 출사시키는 것이며, 램프홀더내의 반사체를 공기층을 낀 2개의 반사면으로 되는 2중구조로 한것으로서, 이들의 반사면이 모두 백색의 반사면이며, 그중의 적어도 냉음극관에 가까운측의 제 1 의 반사면이 백색의 합성수지 시트로 되는 것을 특징으로 한다.

또, 램프홀더의 내면을 백색의 합성수지로 형성하고, 그 백색합성수지를 냉음극관에서 먼쪽의 제 2 의 반사면으로 하여도 된다.

본 발명의 면광원장치는 투명한 재료로되는 판상의 도광체와, 도광체의 입사 단면 근방에 배치된 냉음극관등의 직선상의 광원과, 도광체의 출사면측에 배치된 광확산시트나 광확산판과 같은 광확산부재와, 도광체의 출사면과는 반대측면의 측에 배치된 반사부재와, 직선상의 광원을 덮는 램프홀더로 되고, 도광체의 반사부재측의 면에는 도광체에 입사한 광이 출사면에서 출사하고, 또 균일한 휘도로 되게 하기 위하여 적절히 밀도분포를 변화시킨 거친면 또는 다수의 미소 거친부의 패턴이나 인쇄에 의한 패턴이 형성되며, 또, 램프홀더의 개구부가 도광체의 입사면측의출사면 및 반사부재측의 면에 접합되어 있고, 또한 광확산부재가 도광체의 입사단면측의 표면(출사면)에 접합되며, 그리고 반사부재가 도광체의 입사 단면측의 이면에 접합되어 있고, 광확산부재가 적어도 램프홀더의 개구부등에 접합되어 있는 부분의 근방에 위치하는 개소에 이상하게 높은 휘도로 출사하는 광을 차단하는 처리를 한것으로서 차광에 사용하는 물질로서, 반사율이 40%~60%의 범위의 것을 사용하는것을 특징으로하고 있다.

Claims

투명한 재료로 된 도광체와, 상기 도광체의 입사단면에 배치된 광원과, 상기 도광체의 출사면측에 배치된 확산부재와, 상기 도광체의 출사면과는 반대측면에 배치된 반사부재와, 상기 도광체의 반사부재측의 면상에 형성된 광확산성의 패턴과, 상기 확산부재상에 배치된 다수의 미소프리즘상의 면을 갖는 프리즘시트로 구성되고, 상기 패턴이 입자직경 1 ~ 10㎛의 미세구(球)상의 실리콘을 혼입한 반투명잉크로 되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 1 항에 있어서,

상기 투명잉크에 혼입된 구상의 실리콘의 혼입량이 20 ~ 80 중량 퍼센트이고, 상기 프리즘시트의 각 프리즘의 정각이 80°~ 100°범위에 있는것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 1 항에 있어서,

상기 실리콘의 혼입량이 20 중량 퍼센트인 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 1항에 있어서,

상기 프리즘시트가 굴절율 1.585 의 폴리카보네이트로 된것을 특징으로 하는 면광원장치.
하면에 거친면부를 설치한 도광체와, 도광체의 입사단면에 근접배치한 광원과, 도광체의 출사면측에 배치된 확산부재와, 도광체의 하면측에 배치된 반사부재로 되고, 상기 도광체의 거친면부의 미세 요철(凹凸)의 평균고저차를 △H, 평균피치를 P로 할때 상기 거친면부의 거친면의 요철의 △H/P 의 차가 다음의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.

0.1 < △H/p < 0.4
제 5항에 있어서,

상기의 평균고저차 △H 의 치가 다음의 범위내로 되도록 한 것을 특징으로 하는 면광원장치.

4.0 < △H < 10㎛
제 5항에 있어서,

상기의 평균피치 P 의 치가 다음의 범위내로 되도록 한것을 특징으로 하는 면광원장치.

25㎛ < P < 100㎛
제 5항에 있어서,

상기 도광체의 하면이 경사되어 있어, 이 도광체는 광원측이 두껍고 다른측이 얇은 형상을 이루며, 하면의 경사각이 0°~ 4°의 범위내인것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 1항에 있어서,

상기 반사부재의 반사면의 단면형상이 다수의 3각형을 연속시킨 것으로, 상기의 반사면의 광원측면의 경사각이 약 35°인것을 특징으로 하는 면광원장치.
투명한 재료로 되는 도광체와, 상기 도광체의 입사단면에 배치된 냉음극관으로 되는 직선상의 광원과, 상기 도광체의 출사면측에 배치된 확산부재와, 상기 도광체의 출사면과는 반대측의 면에 설치된 반사부재와, 상기 도광체의 반사부재측의 면상에 형성된 광확산성의 패턴과, 상기 냉음극관을 덮도록 설치된 반사체를 갖고, 상기 반사체간에 공기층을 낀 2개의 반사면을 갖는 2중 구조이며 냉음극관에 가까운측의 제1의 반사면이 얇은 백색의 합성수지제 시트 또, 냉음극관에서 먼쪽의 제2의 반사면이 백색반사면인것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 10 항에 있어서,

상기 냉음극관을 보존하는 램프홀더를 구비하고, 상기 램프홀더는 백색의 합성수지제이며, 그의 내면이 냉음극관에서 먼쪽의 제2의 반사면인것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 11 항에 있어서,

상기 제1의 반사면이 폴리에치렌프타레이트에 높은 반사율을 갖는 물질을 혼입하여 형성되고, 상기 제2의 반사면이 폴리카보네이트를 주성분으로 하는 합성수지에 산화티탄을 혼입하여 형성된 것을 특징으로 하는 면광원장치.
투명한 재료로 된 도광체와, 상기 도광체의 입사단면에 배치된 광원과, 상기 도광체의 출사면측에 배치된 확산부재와, 상기 도광체의 출사면과는 반대측에 설치된 반사부재와, 상기 도광체의 반사부재측의 면상에 형성된 광확산성의 패턴과, 상기 광원을 덮는 램프홀더를 갖고, 상기 도광체의 하면에 적절한 분포의 거친 면등을 설치하고 상기 램프홀더의 양단 또는 상기 광확산부재 혹은 상기 반사부재의 어느것인가가 상기 도광체의 광원측의 단면부근에 접착등에 의해 접합되어 있는 면광원장치에 있어서,

상기 광확산판의 적어도 상기 접착등에 의한 접합부분의 근방의 출사면상에, 40% ~ 60% 의 범위내의 반사율을 갖는 물질에 의해 차광처리한 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 13 항에 있어서, 상기 접착등에 의한 접합은,

상기 도광체의 표면상에 상기 도광체보다 낮은 굴절율의 투명부분을 설치한 후에 상기 도광체 보다 낮은 굴절율의 투명부분상에서 시행하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 13 항에 있어서,

상기 차광처리에 사용하는 물질은, 적,청,록의 파장의 광에 대한 반사율의 차가 2%이내인 도료를 사용하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
투명한 재료로 되는 도광체와, 상기 도광체의 입사단면에 배치된 광원과, 상기 도광체의 출사면측에 배치된 확산부재와, 상기 도광체의 출사면과는 반대측의 면에 설치된 반사부재와, 상기 도광체의 반사부재측의 면상에 형성된 광확산성의 패턴과, 상기 광원을 덮는 램프홀더를 갖고 상기 도광체의 하면에 적절한 분포의 거친면 등을 설치하고, 또, 상기 램프홀더의 양단 또는 광확산부재 혹은 상기 반사부재의 어느것인가가 상기 도광체의 광원측의 단면부근에 접착 등에 의해 접합하는 접합부를 가지며, 상기 접합부가 상기 도광체의 굴절율보다 낮은 굴절율의 투명박막을 이 도광체측에 설치한 후 접착하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 5항에 있어서,

상기 평균피치 P의 값이 아래의 범위내로 되어 있고, 상기 도광체의 하면이 경사되어 있어, 이 도광체는 광원측이 두껍고 다른측이 얇은 형상을 이루며 하면의 경사각이 0°~4°의 범위내인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.

25㎛ < P < 100㎛
제 5항에 있어서,

상기의 평균고저차 △H의 값 및 상기 평균피치 P의 값이, 각각 아래의 범위내로 되어 있고, 또, 상기 도광체의 하면이 경사되어 있어 이 도광체는 광원측이 두껍고 다른측이 얇은 형상을 이루며, 하면의 경사각이 0°~4°의 범위내인 것을 특징으로 하는 면광원 장치

4.0㎛ < △H <10㎛

25㎛ < P < 100㎛