KR100541203B1 - 프런트라이트용 쐐기형 도광판 및 그 도광판의 제조 방법 - Google Patents

프런트라이트용 쐐기형 도광판 및 그 도광판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

도광판은 광원 (2) 으로부터의 광을 안내하고 표시부 (20) 로 광을 조사한다. 도광판은 입사면 (4a), 이 입사면 (4a)에 대향하는 대향단면 (4b), 표시부 (20) 와 대면하는 출사면 (4c), 및 출사면 (4c) 에 대향하는 반사 출사면 (4d) 을 가진다. 반사 출사면 (4d) 상에는 다수의 홈 (7) 이 형성된다. 홈 (7) 깊이는 입사면 (4a) 에서 대향단면 (4b) 쪽으로 단조롭게 증가한다. 각 홈 (7) 은 제 1 면 및 제 2 면을 교차시킴으로써 형성된다. 각각의 홈 (7) 에 있어서, 제 1 면과 출사면 (4c) 에 의해 형성된 각도는 다른 홈 (7) 의 각도와 실질적으로 동일하다. 각각의 홈 (7) 에 있어서, 제 1 면과 제 2 면에 의해 형성된 각도는 다른 홈 (7) 의 각도와 실질적으로 동일하다. 상기 도광판은 휘도를 증가시키고 휘도 분포의 균일성을 향상시킨다.
도광판

Description

프런트라이트용 쐐기형 도광판 및 그 도광판의 제조 방법 {WEDGE PLATE TYPE LIGHT GUIDING PLATE FOR FRONT LIGHT AND METHOD FOR MANUFACTURING THE LIGHT GUIDING PLATE}
도 1 은 반사형 액정 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도,
도 2 는 도 1 의 도광판을 도시한 개략적인 단면도,
도 3 은 도 1 에 도시된 도광판의 작동을 도시한 개략적인 단면도,
도 4 는 도 1 의 도광판을 형성하기 위한 금형의 제조 방법을 도시한 개략적인 사시도,
도 5 는 금형의 홈의 정점 각도 (β) 가 변할 때 홈을 형성하는 방법을 도시한 선도,
도 6 은 종래 기술의 반사형 액정 표시 장치를 도시한 개략적인 단면도, 및
도 7 은 휘도 분포를 도시한 선도.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1 : 반사형 액정 표시 장치 2 : 광원
3 : 반사기 4 : 도광판
4a : 입사면 4b : 대향단면
4c : 출사면 4d : 반사 출사면
5 : 경사면 6 : 광채취면
7 : 홈 8 : 상부(peak)
9 : 저부(bottom) 11 : 금속판
12 : 홈 13 : 상부(peak)
14 : 저부(bottom) 15 : 제 1 면
삭제
16 : 제 2 면 17 : 단일 절단 공구
17a : 제 1 에지 17b : 제 2 에지
18 : 절단 공구 18a, 18b : 블레이드
20 : 액정 패널 50 : 반사형 표시 장치
51 : 광원 52 : 도광판
53 : 출사면 54 : 입사면
55 : 반사 출사면 57 : 홈
57a : 광채취면 57b : 경사면
60 : 반사형 액정 패널
본 발명은 프런트라이트용 쐐기형 도광판 및 도광판의 제조 방법에 관한 것이다.
전력 소모를 줄이기 위해서, 종래의 일부 표시 장치에서는 조명장치를 구비한다. 태양광 또는 실내 조명과 같은 충분한 외광이 있을 때, 상기 유형의 표시 장치는 외광을 사용한다. 외광이 불충분할 때, 상기 표시 장치는 조명장치를 사용한다. 상기 조명장치는 프런트라이트를 갖춘 반사형 표시 장치를 포함한다. 상기 표시 장치의 프런트라이트는 도광판을 구비한다.
도 6 에서는 프런트라이트를 갖춘 반사형 표시 장치 (50) 를 나타낸다. 표시 장치 (50) 는 광원 (51), 도광판 (52), 및 반사형 액정 패널 (60) 을 포함한다. 도광판 (52) 은 입사면 (54), 제 1 출사면 (53), 및 제 2 출사면 (55) 을 가진다. 액정 패널 (60) 은 제 1 출사판 (53) 하부에 위치된다. 제 2 출사면 (55) 상에는 톱니형 단면을 가진 상당한 수의 홈 (57) 이 형성된다. 각각의 홈 (57) 은 광채취면 (57a) 과 경사면 (57b) 에 의해 형성된다. 광채취면 (57a) 은 제 1 출사면 (53) 에 대하여 각도 (γ) 만큼 경사진다. 경사면 (57b) 은 제 1 출사면 (53) 에 대하여 각도 (α) 만큼 경사진다. 광채취면 (57a) 과 경사면 (57b) 은 정점 각도 (β) 를 형성한다.
반사형 액정 패널 (60) 의 시인성 (visibility) 을 향상시키기 위해서, 패널 (60) 의 휘도 (brightness) 는 향상되고 패널 (60) 의 휘도 분포는 균일한 것이 바람직하다.
휘도의 균일성은 휘도 분포의 균일성을 나타내는 지표이다. 휘도의 균일성을 산출하기 위해서, 도광판 (52) 상의 소정의 지점에서의 휘도값이 측정된다. 측정된 휘도의 최대값과 최소값을 바탕으로 휘도의 균일성이 산출된다. 특히, 휘도의 균일성은 다음의 방법으로 산출된다. 우선, 도광판 (52) 의 표면을 3 개의 평행선과 이 3 개의 평행선에 수직한 다른 3 개의 선으로 16 개의 부분으로 나눈다. 9 개의 각 교차점 (L1 내지 L9) 에서의 휘도가 측정된다. 그 후, 최소 휘도는 최대 휘도로 나누어진다. 최종값은 휘도의 균일성을 나타낸다. 최종값이 1 에 가까워질수록, 최소 휘도와 최대 휘도의 차이는 더 작아지고, 즉 휘도 분포가 보다 더 균일하게 된다.
하지만, 광원 (51) 으로부터 먼 영역에 도달하는 광량(光量)이 작기 때문에, 이 영역에서 광채취면 (57a) 에 의해 반사된 광량도 작다. 따라서, 단지 적은 양의 광이 광원 (51) 으로부터 먼 영역내의 제 1 출사면 (53) 을 통하여 빠져나간다. 이로 인해 휘도가 감소되고 불균일한 휘도가 발생된다. 즉, 휘도 분포가 불균일하게 된다. 일본특허공개 제 2000-21224 호에서는 향상된 휘도와 휘도의 균일성을 갖는 쐐기형 도광판을 개시하였다. 일본특허공개 제 2000-111900 호에서는 향상된 휘도와 휘도의 균일성을 갖는 평판형 도광판을 개시하였다.
특히, 공개 제 2000-21224 호의 도광판 (52) 에 있어서, 홈 (57) 의 피치는 무작위로 변하게 된다. 무작위로 변하게되는 피치와 도광판의 쐐기형상은 휘도를 균일화시킨다. 다른 한편으론, 공개 제 2000-111900 호의 평판형 도광판에 있어서, 광원 (51) 으로부터의 거리가 증가함에 따라, 홈의 피치는 일정하고 홈 깊이는 증가한다. 또한, 광원 (51) 으로부터의 거리가 증가함에 따라, 경사 각도 (α) 가 0.5° 내지 3.5° 로 점차적으로 증가하고, 또는 경사 각도 (β) 가 40° 내지 60° 로 증가한다.
공개 제 2000-21224 호에 개시된 변하는 홈 피치를 가진 도광판에 있어서, 더 작은 홈 (57) 의 피치는 휘도 분포를 균일화시킨다. 하지만, 피치가 반사형 액정 패널 (60) 의 픽셀 피치와 일치하지 않으면, 간섭 무늬가 나타날 수 있다. 또한, 홈 피치가 무작위로 변하기 때문에, 피치가 크게 변하는 영역에서 휘선 (emission lines) 이 발생하게 된다. 간섭 무늬와 휘선 둘 다 시인성을 저하시킨다.
공개 제 2000-111900 호에 개시된 평판형 도광판에 있어서, 홈 깊이가 증가하고 각도 (α) 또는 각도 (γ) 가 변한다면, 정점 각도 (β) 도 변하게 된다. 이 경우에 있어서, 각도 (α) 또는 각도 (γ) 가 변하기 때문에, 휘도 분포는 쉽게 균일화될 수 없다. 정점 각도 (β) 가 변하기 때문에, 홈 깊이가 증가되더라도 휘도는 향상되지 않는다. 정점 각도 (β) 가 변한다면, 도광판을 형성하기 위한 금형의 제조가 복잡해지고, 이 금형의 정확성이 저하될 것이다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은, 간섭 무늬가 발생하는 것을 방지하면서 휘도 및 휘도 분포의 균일성을 향상시키는 프런트라이트용 쐐기형 도광판을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 정확한 금형의 형성을 촉진하고 도광판내의 홈을 형성하는 상부와 저부에 의해 형성된 정점 각도를 설계대로 정확하게 형성하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적에 따라서 전술한 목적과 다른 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 표시부를 갖춘 반사형 표시 장치상에 장착된 프런트라이트용 쐐기형 도광판을 제공한다. 도광판은 광원으로부터의 광을 안내하고 표시부로 광을 조사한다. 도광판은 입사면, 대향단면, 표시부와 대면하는 출사면, 및 반사 출사면을 가진다. 입사면은 빛을 도광판으로 입사시킨다. 대향단면은 입사면의 반대편에 위치한다. 입사면을 통하여 도광판으로 입사하는 광은 출사면을 통하여 표시부쪽으로 빠져나간다. 반사 출사면은 출사면의 반대편에 위치한다. 표시부상에서 반사된 광은 출사면과 반사 출사면을 통과한다. 반사 출사면상에는 다수의 홈이 형성된다. 홈은 입사면이 신장한 방향과 평행한 방향으로 신장하고, 입사면이 신장한 방향에 수직한 방향으로 소정의 피치로 배열된다. 홈 깊이는 입사면으로부터 대향단면쪽으로 단조롭게 증가한다. 각각의 홈은 제 1 면과 제 2 면을 교차시킴으로써 형성된다. 제 1 면은 광원으로부터의 거리가 증가함에 따라 출사면과 제 1 면간의 거리가 증가하도록 경사진다. 각각의 홈에 있어서, 제 1 면과 출사면에 의해 형성된 각도는 다른 홈의 각도와 실질적으로 동일하다. 각각의 홈에 있어서, 제 1 면과 제 2 면에 의해 형성된 각도는 다른 홈의 각도와 실질적으로 동일하다.
또한, 본 발명에서는 표시부를 갖춘 반사형 표시 장치상에 장착된 프런트라이트용 쐐기형 도광판의 제조 방법을 제공한다. 도광판은 도광판으로 빛을 입사시키는 입사면, 이 입사면에 대향하는 대향단면, 표시부에 대면하는 출사면, 및 이 출사면에 대향하는 반사 출사면을 포함한다. 반사 출사면상에는 톱니형 단면을 가진 다수의 홈이 형성된다. 홈은 입사면이 신장한 방향과 평행한 방향으로 신장하고, 입사면이 신장한 방향에 수직한 방향으로 소정의 피치로 배열된다. 상기 방법은 도광판을 성형하는 금형을 준비하는 단계와 이 금형을 사용하여 도광판을 사출 성형하는 단계를 포함하고, 상기 금형은 홈에 대응하는 다수의 상부(peak)를 가지며, 각 상부는 제 1 면과 제 1 면을 교차시킴으로써 형성되고, 제 1 면은 성형될 도광판의 입사면으로부터의 거리가 증가함에 따라 성형될 도광판의 출사면과 제 1 면간의 거리가 증가하도록 경사지며, 각 상부의 제 1 면은 다른 상부의 제 1 면에 평행하고, 각 상부의 제 1 면과 제 2 면에 의해 형성된 각도는 다른 상부의 각도와 동일하다.
본 발명의 다른 특징과 장점은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 원리를 실시예 방식으로 설명한 이후의 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 발명 및 본 발명의 목적과 장점은 첨부된 도면과 바람직한 실시형태의 다음의 설명을 참조하여 잘 이해될 것이다.
본 발명의 일실시형태에 따른 반사형 액정 표시 장치 (1) 는 도 1 내지 도 5 를 참조하여 설명될 것이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 반사형 액정 표시 장치 (1) 는 광원 (2), 이 광원 (2) 을 덮는 반사기 (3), 쐐기형 도광판 (4), 및 액정 패널 (20) 을 포함한다. 광원 (2) 으로서는 냉음극관을 사용한다. 광원 (2) 으로부터의 광을 도광판 (4) 쪽으로 반사하기 위해서 반사기 (3) 의 내부면은 도광판 (4) 쪽으로 개방되고 고반사 재료로 형성된다. 광원 (2) 은 도광판 (4) 의 입사면 (4a) 과 대면하도록 배열된다.
도광판 (4) 으로서는 투명성이 높은 재료, 예컨대 아크릴 시트를 사용한다. 액정 패널 (20) 은 도광판 (4) 의 출사면 (4c) 과 대면하도록 배열된다. 입사면 (4a) 에 수직한 도광판 (4) 의 단면은 실질적으로 쐐기형으로 형성된다. 특히, 입사면 (4a) 은 실질적으로 출사면 (4c) 에 수직하다. 입사면 (4a) 에서의 도광판 (4) 의 두께 (d1) 는 입사면 (4a) 에 대향하는 대향단면 (4b) 에서의 도광판 (4) 의 두께 (d2) 보다 크다 (d1>d2). 따라서, 도광판 (4) 은, 출사면 (4c) 에 대향하는 반사 출사면 (4d) 이 입사면 (4a) 으로부터 대향단면 (4b) 까지 출사면 (4c) 쪽으로 하강하도록 형성된다.
출사면 (4c) 에 대한 반사 출사면 (4d) 의 경사 각도는 작다. 하지만, 설명을 위해서, 도 1 에서 경사가 확대되었다.
도 2 는 도광판 (4) 을 설명하는 확대 단면도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 반사 출사면 (4d) 상에는 톱니형 단면을 가진 상당한 수의 홈이 형성된다. 홈 (7) 은 입사면 (4a) 에 실질적으로 평행하게 배열된다. 각각의 홈 (7) 은 제 1 면과 제 2 면을 가진다. 상기 실시형태에 있어서, 제 1 면은 경사면 (5) 이고, 제 2 면은 광채취면 (6) 이다. 경사면 (5) 은 출사면 (4c) 에 대하여 각도 (α) 만큼 경사진다. 광채취면 (6) 은 출사면 (4c) 에 대하여 각도 (γ) 만큼 경사진다. 면 (5, 6) 은 정점 각도 (β) 를 형성한다. 경사면 (5) 은, 광원 (2) 으로부터의 거리가 증가함에 따라 경사면 (5) 과 출사면 (4c) 간의 거리가 증가하도록 또는 입사면 (4a) 으로부터 대향단면 (4b) 쪽으로 경사면 (5) 과 출사면 (4c) 간의 거리가 증가하도록 경사진다. 경사면 (5) 과 출사면 (4c) 에 의해 형성된 각도 (α) 는 약 1° 내지 약 5° 의 범위내에 있다. 각각의 광채취면 (6) 은, 광원 (2) 으로부터의 거리가 증가함에 따라 광채취면 (6) 과 출사면 (4c) 간의 거리가 감소하도록 경사진다. 경사 각도 (γ) 는 약 41° 내지 약 47° 의 범위내에 있다. 경사 각도 (α) 와 정점 각도 (β) 는 모든 홈 (7) 에 대해서 동일하다. 즉, 주어진 하나의 홈 (7) 의 경사 각도 (α) 와 정점 각도 (β) 는 다른 홈 (7) 의 경사 각도 (α) 와 정점 각도 (β) 와 실질적으로 동일하다.
제 1 및 제 2 경사면 (5, 6) 은 상부 (8) 와 저부 (9) 를 형성한다. 상부 (8) 의 피치 (P) 는 일정하다. 홈 (7) 은 입사면 (4a) 이 신장한 방향에 수직한 방향으로 소정의 피치 (P) 로 배열된다. 피치 (P) 는 패널 (20) 의 액정 픽셀 피치와 일치하는 것이 바람직하다. 각 홈 (7) 의 홈 깊이 (dm) 는, 대응 상부 (8) 를 포함하는 출사면 (4c) 에 평행한 선과 대응 저부 (9) 를 포함하는 출사면 (4c) 에 평행한 선간의 거리로서 정의된다. 홈 깊이 (dm) 는 입사면 (4a) 으로부터 대향단면 (4b) 쪽으로 점차적으로 증가한다.
인접한 어떠한 쌍의 홈 (7) 의 각 홈 깊이 (dm) 는 입사면 (4a) 에 대응하는 측면에서 대향단면 (4b) 쪽으로 단조롭게 증가하도록 결정된다. 보다 바람직하게는, 홈 깊이 (dm) 는 2 차원 함수 내지 5 차원 함수 중 하나로 증가한다. 가장 바람직하게는, 홈 깊이 (dm) 는 3 차원 함수로 증가한다.
상기 실시형태에 있어서, 홈 깊이 (dm) 가 n 차원 함수만큼 증가한다는 것 은, 입사면 (4a) 에 근접한 홈 (7) 이 기준점으로 설정되었을 때 이 기준점의 홈 (7) 깊이와 비교하여 홈 깊이 (dm) 의 증가분이 기준점으로부터의 거리의 n 승에 비례하도록 구성된다는 것을 의미한다. 즉, 입사면 (4a) 에 가장 근접한 홈 (7) 으로부터의 거리를 x 라고 하고, 입사면 (4a) 에 가장 근접한 홈 (7) 깊이를 b 라고 할 때, 홈 깊이 (dm) 와 거리 (x) 와의 관계는 방정식 (dm = axn + b) 으로 나타내진다. a 는 계수로 양수이다. n 은 정수일 필요는 없지만 실수이어야 한다.
따라서, 3 개의 연속 홈 (7) 의 홈 깊이 (dm) 가 측정되면, 대향단면 (4b) 에 가장 근접한 홈 (7) 깊이 (dm) 와 중간 홈 (7) 깊이간의 차이는 중간 홈 (7) 깊이 (dm) 와 입사면 (4a) 에 가장 근접한 홈 (7) 깊이간의 차이보다 크다. 바람직하게는, 입사면 (4a) 에 더 근접한 홈 (7) 깊이 (dm) 와 대향단면 (4b) 에 더 근접한 인접 홈 (7) 깊이간의 변화율은 2% 미만이다. 보다 바람직하게는, 상기 변화율은 0.4% 또는 그 미만이다. 상기 실시형태에 있어서, 홈 깊이 (dm) 의 증가율은 하나의 홈 (7) 으로부터, 입사면 (4a) 으로부터 먼 인접한 하나의 홈 (7) 까지의 홈 깊이 (dm) 의 증가율을 말한다.
피치 (P) 는 1 mm 또는 그 미만이다. 하지만, 설명을 위해서, 피치 (P) 는 도 2 에서 확대되었다. 따라서, 사실상, 도광판 (4) 상에 상당한 수의 홈 (7) 이 형성된다. 더욱이, 설명을 위해서, 도광판 (4) 의 두께에 대한 홈 깊이 (dm) 비는 확대된다. 또한, 홈 깊이 (dm) 의 변화율, 즉 홈 (7) 과 인접 홈 (7) 간의 차이는 확대된다.
전술한 바와 같이 구성되는 도광판 (4) 의 제조 방법은 이후에 설명될 것이다.
도광판 (4) 은 금형을 사용하여 사출 성형으로 제조된다. 금형은 도광판 (4) 의 형상에 대응하는 형상을 가진다. 특히, 금형은 일정한 피치 (P) 로 형성된 홈 (12) 을 가지고, 이 홈 (12) 을 형성하는 경사 각도와 홈 (12) 의 정점 각도는 일정하다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 금형은 단일 절단 공구 (17) 로 금속판 (11) 을 절삭 가공함으로써 형성되어 이 금속판상에 다수의 홈 (12) 을 형성한다. 인접한 쌍의 홈 (12) 사이에는 도광판 (4) 상의 하나의 홈 (7) 에 대응하는 상부 (13) 가 형성된다. 절단 공구 (17) 는 제 1 에지 (17a) 와 제 2 에지 (17b) 를 가진다. 제 1 에지 (17a) 는 각 상부 (13) 의 제 1 면 (15) 에 대응한다. 제 2 에지 (17b) 는 각 상부 (13) 의 제 2 면 (16) 에 대응한다. 제 1 에지 (17a) 와 절단 공구 (17) 축에 수직한 면에 의해 형성된 각도는 도광판 (4) 의 경사 각도 (α) 와 동일하다. 제 1 에지 (17a) 와 제 2 에지 (17b) 에 의해 형성된 정점 각도는 정점 각도 (β) 와 동일하다.
우선, 절단 공구 (17) 는 금속판 (11) 상의 단일선을 따라서 왕복운동하여 금속판 (11) 을 절삭 가공함으로써 홈 (12) 을 형성한다. 절단 공구 (17) 의 경사진 에지 (17a) 가 금속판 (11) 의 바닥면에 대하여 경사 각도 (α) 만큼 경사지기 때문에, 형성된 홈 (12) 의 경사면 (15) 은 금속판 (11) 의 바닥면에 대하여 경사 각도 (α) 만큼 경사진다. 경사진 에지 (17a) 와 경사진 에지 (17b) 가 정점 각도 (β) 를 형성하기 때문에, 형성된 홈 (12) 의 상부 (13) 의 정점 각도는 정점 각도 (β) 이다.
그 후, 절단 공구 (17) 는 홈 (12) 의 저부 (14) 의 피치 (P) 에 대응하는 거리만큼 홈 (12) 의 방향에 수직한 방향을 따라서 이동된다. 그 다음에, 절단 공구 (17) 는 다음의 홈 (12) 을 형성하기 위해 다시 왕복운동하게 된다. 상기 과정이 반복되어 금속판 (11) 상에 다수의 홈 (12) 을 형성하게 된다. 홈 (12) 의 깊이는 점차적으로 변하도록 형성되어서 이 홈 깊이 (dm) 가 점차적으로 증가한다.
일본 특허공개 제 2000-111900 호에 개시된 평판형 도광판에서와 같이 피치 (P) 를 유지하면서 홈 깊이 (dm) 가 점차적으로 증가하면, 정점 각도 (β) 는 변한다. 이 경우에 있어서, 금형의 정점 각도 (β) 는 변해야만 한다. 즉, 상이한 정점 각도 (β1, β2, β3, β4) 가 사용된다 (β1≠β2≠β3≠β4). 따라서, 다수의 절단 공구가 준비되어야 한다. 다른 방법으로, 2 번 이상 절삭 가공을 반복함으로써 하나의 홈이 형성될 필요가 있다. 예컨대, 도 5 에 도시된 바와 같이, 정점 각도 (δ) (δ<β1) 를 가진 절단 공구 (18) 가 준비된다. 우선, 도 5 의 파선으로 도시된 바와 같이 경사진 절단 공구 (18) 로 절삭가공을 수행하여, 절단 공구 (18) 의 하나의 블레이드 (18a) 가 홈 (12) 의 경사면 (16) 을 형성한다. 그 후, 절단 공구 (18) 의 각도는 다른 블레이드 (18b) 가 경사면 (15) 을 형성하도록 변하여, 홈 (12) 을 형성하기 위해 절삭 가 공을 수행한다. 하지만, 이 경우에 있어서, 경사면 (15) 과 경사면 (16) 은 절단 공구 (18) 에 의해서 동시에 절삭 가공되지 않지만, 2 개의 분리된 절삭 가공 과정으로 가공된다. 저부 (14) 의 위치가 상기 2 개의 과정 사이에 변하기 때문에, 홈 (12) 의 정확한 절삭 가공은 어렵다.
전술한 표시 장치 (1) 의 작용은 이후에 설명될 것이다.
태양광 또는 실내광과 같은 충분한 외광이 있을 때, 표시 장치 (1) 는 이 외광을 사용한다. 외광이 불충분할 때, 표시 장치 (11) 는 광원 (2) 을 사용한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 외광은 반사 출사면 (4d) 을 통하여 도광판 (4) 으로 입사한다. 그 후, 외광은 출사면 (4c) 을 통하여 도광판 (4) 을 빠져나가고 액정 패널 (20) 로 조사된다. 광원 (2) 으로부터의 광이 입사면 (4a) 을 통하여 도광판 (4) 으로 입사될 때, 이 광은 도광판 (4) 을 통하여 전진한다. 각각의 광채취면 (6) 에 도달한 광은 출사면 (4c) 에 대하여 수직에 가까운 각도로 전체적으로 반사되어 도광판 (4) 을 통하여 출사면 (4c) 으로부터 빠져나간다.
액정 패널 (20) 로 조사되는 광은 패널 (20) 에 의해 반사되어 도광판 (4) 으로 재입사한다. 그 후, 재입사된 광은 도광판 (4) 을 통과하여 반사 출사면 (4d) 을 통하여 빠져나간다. 그 후, 빠져나온 광은 시인된다.
광원 (2) 으로부터의 거리가 증가함에 따라, 도광판 (4) 을 통하여 전진하는 광량은 감소한다. 하지만, 홈 깊이 (dm) 는 대향단면 (4b) 쪽으로 단조롭게 증가하도록 구성되기 때문에, 광원 (2) 으로부터 먼 영역에서 제 2 경사면 (6) 의 영역은 크다. 따라서, 제 2 경사면 (6) 에 의해 충분한 광량이 반사된다. 경사 각도 (α) 와 정점 각도 (β) 는 일정하기 때문에, 휘도 분포는 균일화 되고 휘도는 향상된다.
길이 65 mm, 폭 80 mm, 두께 (d1) 1 mm, 두께 (d2) 0.7 mm, 피치 (P) 0.24 mm 인 쐐기형 도광판 (4) 이 준비된다. 준비된 도광판 (4) 에는 약 2° 의 경사 각도 (α) 와 약 134° 의 정점 각도 (β) 를 갖는 톱니형 단면의 홈 (7) 이 형성된다. 홈 깊이 (dm) 는 5.5 ㎛ 에서 11 ㎛ 로 점차적으로 증가하도록 구성된다. 인접한 한 쌍의 홈 (7) 간의 최대 변화값은 0.04 ㎛ 로 설정된다.
홈 깊이 (dm) 가 변하는 실험이 실시되었다. 변화율이 2% 이거나 그 미만일 때, 홈 (7) 의 선은 시인되지 않는다. 이 실시예에 있어서, 홈 깊이 (dm) 의 변화율은 0.4% 미만이고, 물론 선은 시인되지 않는다.
경사 각도 (α) 가 일정한 경우와 경사 각도 (α) 가 변하는 경우의 휘도와 휘도의 균일성이 비교된다. 일정한 경사 각도 (α) 를 가질 때의 휘도가 1 로 설정될 때, 경사 각도 (α) 가 변할 때의 휘도의 상대값은 0.85 이다. 일정한 경사 각도 (α) 를 가질 때의 휘도의 균일성이 1 로 설정될 때, 경사 각도 (α) 가 변할 때의 휘도의 균일성의 상대값은 0.95 이다. 그 결과, 일정한 경사 각도 (α) 는 휘도를 증가시키고 이 휘도의 분포를 균일하게 한다는 것을 확신할 수 있다.
상기 실시형태는 다음의 장점을 제공한다.
(1) 도광판 (4) 에 있어서, 홈 깊이 (dm) 는 단조롭게 증가하도록 형성된다. 따라서, 광원 (2) 으로부터 먼 영역에서, 충분한 광량이 출사면 (4c) 을 빠져나온다. 이로 인해 휘도가 향상된다. 경사 각도 (α) 와 정점 각도 (β) 가 일정하기 때문에, 휘도는 향상되고, 휘도 분포는 균일하게 된다. 피치 (P) 가 일정하기 때문에, 균일한 휘도 분포는, 액정 패널 (20) 에 의해 반사된 광 및 출사면 (4c) 에 의해 반사된 광에 의해 형성되는 간섭 무늬를 발생시키지 않는다.
경사 각도 (α) 와 정점 각도 (β) 가 일정하기 때문에, 도광판 (4) 을 형성하는 금형은 용이하게 형성된다.
(2) 인접한 한 쌍의 홈 (7) 에서 홈 깊이 (dm) 의 변화율이 2% 또는 그 미만일 때, 휘도는 급격하게 변하지 않는다. 따라서, 휘도의 급격한 변화로 인해 시인될 수 있는 홈 (7) 의 선은 실질적으로 시인되지 않는다. 바람직하게는, 변화율이 0.4% 또는 그 미만일 때, 상기 선은 덜 시인될 수 있다.
(3) 모든 홈 (7) 의 경사 각도와 정점 각도가 일정하기 때문에, 도광판 (4) 용 금형에는 단일 절단 공구 (17) 가 형성된다. 이는 금형을 형성하는 과정을 단순화시키고 비용을 절감시킨다. 또한, 금형의 치수 변화가 감소되어 금형이 정확하게 형성되게 한다. 따라서, 도광판 (4) 의 불량률은 저지되고, 정확성은 향상된다.
(4) 홈 (12) 은 단일 금형에 의해 정확하게 절삭 가공된다. 따라서, 경사면 (5) 의 거칠기 (roughness) 와 광채취면 (6) 의 거칠기는 감소된다. 따라서, 경사면 (5) 과 광채취면 (6) 에서의 광 분산은 저지된다. 이로 인해, 반사된 광의 손실은 감소되고, 휘도는 향상된다. 광 분산이 저지되기 때문에, 콘트라스트 (contrast) 는 향상된다.
(5) 상부 (8) 의 피치는 일정하기 때문에, 금형의 피치 (P) 도 일정하다. 따라서, 금형의 홈 (12) 을 형성할 때, 절단 공구 (17) 는 저부 (14) 의 피치와 동일한 일정한 피치로 이동된다. 이로 인해 금형의 형성을 촉진시킨다.
(6) 금형에서, 경사면 (15) 의 경사 각도 (α) 와 홈 (12) 의 정점 각도 (β) 는 일정하고, 금형에는 단일 절단 공구 (17) 가 형성된다. 또한, 저부 (14) 의 위치는 소망하는 위치로부터 이동되기가 쉽지 않다. 따라서, 금형의 치수는 정확하고, 도광판 (4) 에는 정확한 금형이 형성되기 때문에, 홈 (7) 의 상부 (8) 와 저부 (9) 의 정점 각도 (β) 는 설계대로 형성된다.
본 발명은 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 다른 다양한 특정한 형태로 실시화될 수 있음을 당업자에게는 명백하다. 특히, 본 발명은 다음의 형태로 실시화될 수 있음을 이해해야 한다.
도광판 (4) 은 아크릴 시트에만 한정되지 않는다. 도광판 (4) 이 투명하는 한, 투명 수지 또는 유리가 사용될 수 있다.
상부 (8) 의 피치 (P) 대신에, 저부 (9) 의 피치가 일정할 수 있다.
저부 (14) 의 피치 대신에, 상부 (13) 의 피치가 다이 (die) 에서 일정할 수 있다.
피치 (P) 는 0.24 mm 에만 한정되지 않는다. 피치 (P) 는 필요하다면 액정 패널 (20) 의 픽셀 피치에 따라서 변할 수 있다. 피치 (P) 는 픽셀 피치와 정확하게 동일할 필요는 없지만, 간섭 무늬가 나타나지 않는 한 픽셀 피치와 상이 할 수 있다.
두께 (d1), 두께 (d2), 피치 (P), 및 홈 깊이 (dm) 는 실시예의 값에만 한정되지 않는다.
홈 깊이 (dm) 는 2 차원 함수 내지 5 차원 함수 중 하나로 반드시 증가되지 않는다. 하지만, 홈 깊이 (dm) 는 2 차원 함수 내지 5 차원 함수의 결합으로 증가될 수 있다. 즉, 홈 깊이 (dm) 와 거리 (x) 는 dm = axn + bx(n-1) + cx(n-2) + ... + dx2 + ex + f 방정식을 만족할 수 있다. 이 경우에 있어서, 대향단면 (4b) 쪽으로 홈 깊이 (dm) 를 증가시키는 함수가 사용될 수 있다. 홈 깊이 (dm) 의 변화율은 최소치를 가질 수 있고, 따라서 홈 깊이 (dm) 는 동일한 영역에서 단조롭게 증가하지 않는다. 하지만, 홈 깊이 (dm) 가 일정하지 않기 때문에, 광원 (2) 으로부터의 거리가 증가함에 따라 홈 깊이 (dm) 가 증가한다. 따라서, 상기 변형은 설명된 실시형태와 동일한 장점을 가진다.
홈 깊이 (dm) 가 2 차원 함수 내지 5 차원 함수 중 어떠한 함수로 변할 때, 홈 깊이 (dm) 는 입사면 (4a) 으로부터 대향단면 (4b) 까지의 전체 영역에서 2 차원 함수 내지 5 차원 함수 중 하나로 증가될 필요가 없다. 즉, 반사 출사면 (4d) 은 부분으로 나누어질 수 있고, 홈 깊이 (dm) 는 각 부분에서 상이한 함수로 증가될 수 있다. 예컨대, 홈 깊이 (dm) 는 입사면 (4a) 에 가장 근접한 부분에서 2 차원 함수로 증가될 수 있고, 함수의 차수는 3 차로 증가될 수 있으며, 그 후 입사면 (4a) 으로부터의 거리가 증가함에 따라 4 차로 증가될 수 있다.
대부분 홈 (7) 의 홈 깊이 (dm) 가 입사면 (4a) 으로부터 대향단면 (4b) 쪽으로 2 차원 함수 내지 5 차원 함수 중 어떠한 함수로 변하는 한, 어떠한 홈 (7) 의 홈 깊이 (dm) 는 2 차원 함수 내지 5 차원 함수로 변할 필요가 없다.
따라서, 본 실시예와 실시형태는, 설명적이고 비한정적인 것으로 고려되지만, 본 발명은 본 발명에서 주어진 상세한 기술에만 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범위 및 그와 동일한 범위내에서 변형될 수 있다.
본 발명에 의하면, 간섭 무늬의 발생을 방지하면서, 휘도를 향상시키고 휘도 분포를 균일화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 정확한 금형 형성을 용이하게 하면서, 도광판의 홈을 구성하는 상부와 저부의 정점 각도를 설계대로 형성할 수 있다.

Claims (12)

  1. 표시부 (20) 를 갖는 반사형 표시장치 (1) 상에 장착되는 프런트라이트용 쐐기형 도광판으로서, 광원 (2) 으로부터의 광을 안내하여 이 광을 상기 표시부 (20) 에 조사하며, 상기 도광판에 광을 입사시키는 입사면 (4a), 이 입사면 (4a) 에 대향하는 대향단면 (4b) 및 상기 표시부 (20) 에 대면하는 출사면 (4c) 을 구비하고, 상기 입사면 (4a) 을 통해 상기 도광판에 입사하는 광이 상기 출사면 (4c) 을 통해 상기 표시부 (20) 를 향해 출사되는, 상기 도광판에 있어서,
    반사-출사면 (4d) 이 상기 출사면 (4c) 에 대향하고,
    상기 표시부 (20) 에서 반사되는 광이 상기 출사면 (4c) 및 상기 반사-출사면 (4d) 을 통과하고,
    상기 반사-출사면 (4d) 상에 다수의 홈 (7) 이 형성되어 있고,
    상기 홈 (7) 들은, 상기 입사면 (4a) 의 연장방향에 평행한 방향으로 연장하고, 또한 상기 입사면 (4a) 의 연장방향에 수직한 방향으로 소정의 피치로 배열되어 있으며,
    상기 홈 (7) 의 깊이는 상기 입사면 (4a) 으로부터 상기 대향단면 (4b) 을 향하여 단조 증가하고,
    상기 각각의 홈 (7) 은 교차하는 제 1 및 제 2 면 (5, 6) 에 의해 정의되며,
    상기 제 1 면 (5) 은 상기 광원 (2) 으로부터의 거리의 증가에 따라 상기 출사면 (4c) 과 상기 제 1 면 사이의 거리가 증가하도록 경사져 있으며,
    각각의 홈 (7) 에서, 상기 제 1 면 (5) 과 상기 출사면 (4c) 에 의해 정의되는 각도가 다른 홈 (7) 의 각도와 실질적으로 동일하고,
    각각의 홈 (7) 에서, 상기 제 1 면 (5) 과 상기 제 2 면 (6) 에 의해 정의되는 각도가 다른 홈 (7) 의 각도와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
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  3. 삭제
  4. 표시부 (20) 를 갖는 반사형 표시장치 (1) 상에 장착되는 프런트라이트용 쐐기형 도광판을 제조하는 방법으로서,
    상기 도광판에 광을 입사시키는 입사면 (4a), 이 입사면 (4a) 에 대향하는 대향단면 (4b), 상기 표시부 (20) 에 대면하는 출사면 (4c) 및 이 출사면 (4c) 에 대향하는 반사-출사면 (4d) 을 구비하고, 상기 반사-출사면 (4d) 상에 톱니형 단면을 갖는 다수의 홈 (7) 이 형성되어 있고, 상기 홈 (7) 들은, 상기 입사면 (4a) 의 연장방향에 평행한 방향으로 연장하고 또한 상기 입사면 (4a) 의 연장방향에 수직한 방향으로 소정의 피치로 배열되어 있는, 상기 프런트라이트용 쐐기형 도광판을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 도광판을 성형하기 위한 금형을 준비하는 단계; 및
    상기 금형을 사용하여 도광판을 사출 성형하는 단계를 포함하고,
    상기 금형은 상기 홈 (7) 에 대응하는 다수의 상부 (13) 를 갖고,
    상기 각각의 상부 (13) 는 교차하는 제 1 및 제 2 면 (15, 16) 에 의해 정의되고,
    상기 제 1 면 (15) 은, 성형될 도광판의 입사면 (4a) 으로부터의 거리의 증가에 따라 성형될 도광판의 출사면 (4c) 과 상기 제 1 면 (15) 사이의 거리가 증가하도록 경사져 있고,
    각 상부 (13) 의 제 1 면 (15) 은 다른 상부 (13) 의 제 1 면 (15) 에 평행하고, 각 상부의 상기 제 1 및 제 2 면 (15, 16) 에 의해 정의되는 각도는 다른 상부 (13) 의 각도와 동일한 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 성형될 도광판의 입사면 (4a) 으로부터의 거리의 증가에 따라 상기 상부 (13) 의 높이가 단조 증가하는 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판의 제조방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 상부 (13) 들은, 제 1 에지 (17a) 와 제 2 에지 (17b) 를 구비하는 절단 공구 (17) 에 의해 형성되고,
    상기 제 1 에지 (17a) 는 상기 상부 (13) 들 중 하나의 상부의 상기 제 1 면 (15) 에 대응하고,
    상기 제 2 에지 (17b) 는 인접한 상부 (13) 의 상기 제 2 면 (16) 에 대응하는 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    임의의 인접하는 한 쌍의 홈 (7) 에서, 상기 입사면 (4a) 에 보다 근접한 홈 (7) 의 깊이에 대한 상기 대향단면 (4b) 에 보다 근접한 홈 (7) 의 깊이의 증가율이 2 % 미만인 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    임의의 인접하는 한 쌍의 홈 (7) 에서, 상기 입사면 (4a) 에 보다 근접한 홈 (7) 의 깊이에 대한 상기 대향단면 (4b) 에 보다 근접한 홈 (7) 의 깊이의 증가율이 0.4 % 이하인 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
  9. 제 1 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    소정의 위치에서의 홈 (7) 의 깊이를 dm 으로 나타내고, 상기 입사면 (4a) 에 가장 근접한 홈 (7) 과 상기 소정의 위치 사이의 거리를 x 로 나타내고, 상기 입사면 (4a) 에 가장 근접한 홈 (7) 의 깊이를 b 로 나타낼 때, 상기 홈 (7) 의 깊이 (dm) 와 상기 거리 (x) 사이의 관계는 방정식 dm = axn + b 를 만족하며, 여기서, a 는 계수이며, n 은 함수의 차수인 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
  10. 제 9 항에 있어서,
    n 은 3 내지 5 의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
  11. 제 1 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 홈 (7) 의 깊이는 2차 함수 내지 5차 함수 중 하나의 함수로 증가되는 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
  12. 제 1 항, 제 7 항 또는 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 면 (5) 과 상기 출사면 (4c) 에 의해 정의되는 각도는 1°내지 5°의 범위에 있고,
    상기 제 2 면 (6) 과 상기 출사면 (4c) 에 의해 정의되는 각도는 41°내지 47°의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 프런트라이트용 쐐기형 도광판.
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