KR100632765B1 - 사이드라이트형 면광원장치 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

액정표시장치는, 액정표시패널과 동 패널의 조명을 위한 사이드라이트형 면광원장치를 포함한다. 면광원장치는, 출사면, 배면 및 입사면을 갖는 도광판과, 입사면을 통하여 광공급을 행하는 일차광원과, 배면을 따라서 배치된 반사부재를 구비한다. 반사부재의 내측 반사면은, 조명출력의 각도 확장를 조정하는 복수의 미소 영역을 포함한다. 미소 영역은 남은 영역과 상이한 산란특성을 갖는다. 입사면에서의 거리에 따라서 출사면의 출사촉진파워 (산란파워) 가 저하할 때, 이 변화를 상쇄하는 경향으로 변화하는 산란파워를 반사부재의 반사면에 갖게한다. 입사면의 양단에 위치하는 코너 부분에서는, 출사강도부족이 생기지 않도록 미소 영역을 배치할 수 있다. 복수의 미소 영역을 갖는 반사부재의 채용에 의하여, 조명출력의 각도 확장이 조정되고, 관찰방향을 변화시켜도 명암 얼룩이 나타나기 어려워진다.

액정표시장치

Description

사이드라이트형 면광원장치 및 액정표시장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE OF SIDE LIGHT TYPE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1a 는 제 1 실시예에서 채용되고 있는 도광판의 출사면 (광제어면) 상의 광산란요소의 피복율의 추이를 나타내는 그래프.

도 1b 는 도 1a 에 대응하여 변화하는 출사의 방향특성에 대하여 설명하는 다이어그램.

도 1c 는 도 1d 에 대응하여 변화하는 산란-반사의 방향특성에 대하여 설명하는 다이어그램.

도 1d 는 제 1 실시예에서 채용되고 있는 반사부재의 반사면 (내측면) 상의 미소 영역의 피복율의 추이를 나타내는 그래프.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 관련된 액정표시장치를 나타내는 분해사시도.

도 3 은 도 2 중에 있어서의 라인 A-A 를 따른 단면도로서, 제 1 실시예에 관련된 액정표시장치에서 채용되고 있는 사이드라이트형 면광원장치의 단면도.

도 4 는 제 1 실시예에서 채용된 도광판의 출사면이 제공하는 광제어면에 대하여 설명하는, 부분확대도를 수반한 평면도.

도 5 는 무처리의 반사부재가 채용된 경우에 대하여, 도광판의 출사면에서의 출력광의 출사강도의 각도 특성을 플롯한 그래프.

도 6 은 무처리의 반사부재가 채용된 경우에 대하여, 프리즘시트에서의 출력광의 출사강도의 각도 특성을 플롯한 그래프.

도 7 은 제 1 실시예에 대하여, 도광판의 출사면에서의 출력광의 출사강도의 각도 특성을 플롯한 그래프.

도 8 은 제 1 실시예에 대하여, 프리즘시트에서의 출력광의 출사강도의 각도 특성을 플롯한 그래프.

도 9 는 반사부재의 반사면에 미소 영역을 형성함에 의한 작용효과 (도광판의 출사면에서의 광출력의 변화) 에 대하여 설명하는 그래프.

도 10 은 반사부재의 반사면에 미소 영역을 형성함에 의한 작용효과 (프리즘시트에서의 광출력의 변화) 에 대하여 설명하는 그래프.

도 11 은 제 2 실시예에서 채용되는 반사부재 (반사시트) 를 나타낸 평면도.

도 12 는 제 3 실시예에서 채용되는 반사부재 (반사시트) 를 나타낸 평면도.

본 발명은, 사이드라이트형 면광원장치 및 액정표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세히 말하면, 정면방향 (일반적으로는 주요 조명출력방향) 에서 작은 각도 벗어난 방향에서 보았을 때의 조명품위가 개량된 장치에 관한 것이다.

액정표시장치의 액정표시패널을 사이드라이트형 면광원장치에 의하여 조명하 는 것은 주지의 사실이다. 일반적으로, 사이드라이트형 면광원장치는, 도광판과 봉상 광원과 같은 일차광원을 포함하며, 일차광원은 도광판의 단면이 제공하는 입사면을 따라서 배치된다. 이와같은 배치는, 액정표시장치로의 적용시에 장치 전체의 두께를 크게하지 않는다는 이점을 갖고 있다.

일차광원에서 방사된 일차광은, 입사면을 통하여 도광판내로 도입된다. 잘 알려져 있듯이, 도광판은 이 도입광을 반사, 산란 등의 과정을 거쳐 편향하며, 그것에 의하여 하나의 메이저면이 제공하는 출사면에서 출사시킨다. 출사광은 프리즘시트 등의 광제어부재 및/또는 다른 부가부재를 통하여, 액정표시패널에 공급된다.

또 하나의 메이저면은, 출사면에 등을 돌린 배면을 제공한다. 배면을 따라서, 배면에서 누출하는 빛을 반사하여 도광판 내로 되돌리는 반사부재가 배치되고, 그것으로써 조명 에너지의 손실이 억제된다. 배면에 대향하는 반사부재의 내측면은, 정반사성 혹은 난반사성의 반사면을 제공한다. 재료로서는, 금속박, 백색 PET 필름 등이 알려져 있다.

2 가지 타입의 도광판이 알려져 있다. 한 타입의 도광판은, 전체에 걸쳐서 실질적으로 균일한 판두께를 갖고 있다. 다른 타입의 도광판은 입사면에서 멀어짐에 따라서 감소하는 경향의 두께를 갖고 있다. 일반적으로, 후자는 전자에 비하여 효율적으로 조명광을 출사할 수 있다.

출사면이 광제어면을 제공하는 도광판이 알려져 있다. 이 광제어면은, 출사면에서의 광출사를 촉진한다. 촉진능력을 출사면내의 위치에 따라서 다르 게 함으로써, 휘도분포의 조정이 가능하다. 광제어면은, 예를 들면, 출사면에 광산란패턴을 형성함으로써 제공된다. 산란패턴은, 전형적으로는, 소정의 배열규칙에 따라서 분포하는 다수의 광산란요소로 이루어진다. 이 광산란요소들은, 예를 들면, 매트면 처리, 잉크 부착 등의 방법에 의하여 형성된 다수의 국소적인 조면 영역에 의하여 제공된다.

잘 알려져 있듯이, 도광판의 출사면에서의 출사광은, 전방으로 (즉, 입사면에서 멀어지도록) 경사지게 우선적으로 출사된다. 이와같은 성질은, 「출사지향성」이라고 부른다.

전형적인 광제어부재인 프리즘시트는, 이 지향성을 보정하기 위하여 출사면을 따라서 배치된다. 프리즘시트는, 적어도 한쪽 면이 프리즘면을 제공하는 광학부재이며, 예를 들면 폴리카보네이트 혹은 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 투광성재료로 이루어진다.

잘 알려져 있듯이, 이와같이 배치된 프리즘시트는, 프리즘면의 굴절작용 및 내부반사작용을 출사광에 미치고, 경사진 우선적 진행방향 (주요 진행방향) 을 출사면의 정면방향 주변으로 보정한다.

이와같은 종래기술은, 일정방향, 전형적으로는 정면방향으로 지향한 고품위의 조명출력을 제공할 수 있기 때문에, 액정표시장치 등의 다양한 조명장치, 디스플레이에 빈번하게 적용되고 있다. 그러나, 종래기술에는, 정면방향에서 작은 각도 벗어난 방향에 대한 조명출력광의 품위저하라는 미해결 문제가 있다.

즉, 정면방향에서 다소 벗어난 방향에서 출사면을 관찰하면, 출사면에 명암 얼룩이 관찰된다. 이 명암 얼룩은, 특히 출사면이 다수의 국소적인 산란영역으로 이루어지는 광산란패턴을 갖는 광제어면을 제공하는 경우에 특히 현저히 발생한다.

이것은 광산란패턴이 출사면상의 위치에 의존하는 산란능력의 차이를 가져오기 때문이라고 추측된다. 국소적인 산란영역이 고밀도로 형성된 영역에서는, 비교적 넓은 각도범위로 출사면에서의 출사가 일어나는 한편, 그것이 저밀도로 형성된 영역에서는 비교적 좁은 각도범위에서의 출사가 일어난다.

그 결과, 위치에 의존하여서 지향성의 강도에 차이가 생긴다. 즉, 정면방향으로의 출사강도와 거기서 작은 각도 벗어난 방향으로의 출사강도의 차가 큰 부분과 작은 부분이 생긴다. 이것은, 관찰위치를 정면방향에서 벗어나게 했을 때, 고휘도의 영역과 저휘도의 영역이 관찰되는 현상으로서 나타난다.

그리고, 경험에 의하면, 프리즘시트를 그 프리즘면이 출사면과 서로 마주보도록 배치한 경우 (즉, 프리즘면 내향 배치), 이 현상은 강해지는 경향이 있다.

이와같은 명암 얼룩이 사이드라이트형 면광원장치의 조명품위를 저하시킨다. 또, 동일 장치를 액정표시장치의 액정표시패널의 조명을 위하여 적용시킨 경우, 표시품위를 저하시킨다.

본 발명은 상기 배경하에서 제안되었다. 본 발명의 한 목적은, 정면방향에서 작은 각도 벗어난 방향에서는 명암 얼룩이 관찰되기 어렵도록 출력광의 품위가 개량된 사이드라이트형 면광원장치를 제공하는 것에 있다. 본 발명의 또 하 나의 목적은, 그와같이 개량된 사이드라이트형 면광원장치를 사용하여, 고표시품위를 얻을 수 있는 액정표시장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 출사면, 배면 및 입사면을 갖는 도광판과, 입사면을 통하여 일차광을 상기 도광판에 공급하도록 배치된 일차광원과, 배면에서 누출된 광을 도광판내로 되돌리기 위하여 동 배면을 따라서 배치된 반사부재를 구비한 사이드라이트형 면광원장치, 및 액정표시패널의 조명을 위하여 동 면광원장치를 채용한 액정표시장치에 적용시킬 수 있다.

본 발명의 특징에 의하면, 반사부재는 배면에 대향하는 반사면을 가지며, 반사면은 조명출력의 각도 확장을 조정하는 복수의 미소 영역을 포함하고 있다. 그 미소 영역들은, 반사면의 남은 영역과 상이한 산란특성을 갖고 있다. 조명출력은 도광판의 출사면에서의 출력 혹은 프리즘시트 등의 부가시트의 출력에 의하여 부여된다.

이 특징에 의하여 출사면에서의 출력광의 각도의 확장 정도가 조정되고, 상술한 명암 얼룩의 제어가 가능해진다.

미소 영역의 산란능력이 남은 영역에 비교하여 높으면, 출력광의 각도의 확장 정도가 커진다. 반대로, 미소 영역의 산란능력이 남은 영역에 비교하여 낮으면, 출력광의 각도의 확장 정도가 작아진다. 이와같은 성질을 이용하여, 출력광의 각도의 확장을 조정하고, 명암 얼룩을 저감한다.

출사면을 따라서 출사면에서의 출력광의 지향성을 보정하기 위한 광제어부재가 배치될 수도 있다. 또 출사면은 광출사를 촉진하기 위한 광제어면을 제공할 수도 있다. 상술한듯이, 이들 경우에서는, 만일 본 발명의 개량이 이루어지지 않으면, 명암 얼룩은 매우 나타나기 쉽다는 점에 주의하기 바란다.

또한, 배면은 입사면과 거의 수직으로 연이어 존재하는 다수의 돌기열을 구비하고, 그것에 의하여 출사면에서의 출력광이 입사면과 평행인 면내에 관하여 정면방향의 주위에 모이도록 되어있어도 된다.

광제어면은, 예를 들면, 출사면에 형성된 광산란패턴을 포함한다. 산란패턴은, 전형적으로는, 소정의 배열규칙에 따라서 분포하는 다수의 광산란요소로 이루어진다. 출사촉진능력은, 예를 들면, 광산란요소의 분포밀도에 따라서 변화한다. 따라서, 비교적 낮은 분포밀도로 광산란요소가 형성된 부분 (출사면상 ) 에 대응하여, 남은 영역에 비하여 고산란능을 갖는 미소 영역 (반사부재의 반사면상) 이 형성될 수도 있다.

또 반대로, 비교적 높은 분포밀도로 광산란요소 (출사면상) 가 형성된 부분에 대응하여, 남은 영역에 비하여 저산란능을 갖는 미소 영역 (반사부재의 반사면상) 이 형성될 수도 있다.

반사부재의 반사면상의 미소 영역의 형성에 대하여, 예를 들면 다음과 같은 다양한 수법이 채용 가능하다.

(1) 미소 영역은, 난반사면에 난반사능력을 저감시키는 도료를 적용시킴으로써 형성된다. 동 도료가 적용되지 않은 영역으로 「남은 영역」을 제공한다. 이 경우에서는, 남은 영역은 미소 영역보다도 높은 산란능력을 갖는다. 난반사면은, 예를 들면 백색 PET (폴리에틸렌테레프탈레이트) 에 의하여 제공된다.

(2) 미소 영역은, 난반사면에 광흡수성의 도료를 적용시킴으로써 형성된다. 동 도료가 적용되지 않은 영역이 「남은 영역」을 제공한다. 이 경우에서도, 남은 영역은 미소 영역보다도 높은 산란능력을 갖는다.

(3) 미소 영역은, 정반사면에 예컨대 백색 잉크와 같은 난반사성의 도료를 적용시킴으로써 형성된다. 동 도료가 적용되지 않은 영역이 「남은 영역」을 제공한다. 이 경우에서는, 남은 영역은 정반사성이며, 당연히 미소 영역보다도 낮은 산란능력을 갖는다. 정반사면은, 예를 들면 은박, 알루미늄박 등의 금속박에 의하여 제공된다.

본 발명의 이상 및 다른 제반 특징은, 첨부된 도면을 참조하여 이루어지는 설명에 의하여 더욱 상세히 이해할 수 있을 것이다.

실시예

제 1 실시예

도 2 를 참조하면, LCD 의 액정표시패널 (LP) 의 배후에 사이드라이트형 면광원장치 (11) 가 배치되고, 그 장치 (11) 의 출력조명광에 의하여 액정표시패널 (LP) 이 조명된다.

도 2, 도 3 에 나타내듯이, 면광원장치 (11) 는, 도광판 (12), 일차광원 (13), 반사시트 (시트상의 반사부재)(14), 광제어부재로서 기능하는 프리즘시트 (15) 를 구비한다. 반사시트 (14), 도광판 (12), 프리즘시트 (15) 는 순차 적층배치된다. 도광판 (12) 은 쐐기형상의 단면을 가지며, 그 두꺼운 쪽의 단부 에 위치하는 마이너면이 제공하는 입사면 (12A) 에 일차광원 (13) 이 병치된다.

일차광원 (13) 은, 예를 들면 리플렉터 (18) 를 배후에 형성한 냉음극관 (형광램프) (17) 으로 구성된다. 형광램프 (17) 에서 방사된 조명광 (일차광) 은, 리플렉터 (18) 의 개구를 통하여 도광판 (12) 의 입사면 (12A) 에 공급된다. 리플렉터 (18) 는, 정반사성 또는 난반사성의 시트재로 이루어진다.

본 실시예에 있어서의 도광판 (12) 은, 내부에 광산란파워가 부여된 재료로 이루어진다. 이 재료는, 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 로 이루어지는 매트릭스와, 그 안에 균일하게 분산된 투광성의 「이굴절율 미립자」를 포함한다. 「이굴절률 미립자」란, 매트릭스와 상이한 굴절율을 갖는 미립자를 말한다. 이와같은 재료는 「광산란도광판」이라고 부르며, 따라서 도광판 (12) 은 「산란도광판」이라고 불러도 된다. 반사시트 (14) 는, 반사성의 내측반사면을 갖는 시트상의 반사부재이다.

이 반사면에는, 본 발명의 특징에 따라서, 다수의 미소 영역이 형성되어 있다. 미소 영역을 제외한 반사면은, 반사성을 갖는 「남은 영역」을 제공한다. 뒤에서 상세히 설명하듯이, 미소 영역이 갖는 산란능과 「남은 영역」이 갖는 산란능은 상이하다.

형광램프 (17) 가 점등되면, 입사면 (12A) 에서 도광판 (12) 내로 조명광 (L) 이 도입된다. 이 조명광 (L) 은 배면 (12B) 과 출사면 (12C) 의 사이를 반복 반사하면서 도광판 (12) 의 말단에 가까이 가도록 전파한다. 배면 (12B) 및 출사면 (12C) 에 있어서의 내부 입사시에, 일부가 도광판 (12) 밖으로 탈출한다. 배면 (12B) 에서 누출되는 광은, 반사시트 (14) 에서 반사 및 산란되어, 도광판 (12) 내로 되돌려진다. 이것으로써 에너지 손실이 방지된다.

출사면 (12C) 은 광출사 촉진기능을 갖는 광제어면을 제공하고 있고, 그것에 의하여 출사면 (12C) 에서의 출사가 촉진된다. 반사시트 (14) 에 의한 반사, 산란작용과 제어면에 의한 광출사 촉진기능과의 관계에 대해서는 후술한다.

출사면 (12C) 에서의 출사광은, 상술한 출사지향성에 의하여, 전방 (말단방향) 으로 경사져 있다. 이 경사진 지향성이, 프리즘시트 (15) 에 의하여 수정되고, 액정표시패널 (LP) 에 공급된다.

프리즘시트 (15) 는 프리즘면을 가지며, 이 프리즘면이 광제어면으로서 기능한다. 프리즘시트 (15) 는, 프리즘면이 출사면 (12C) 을 향하도록 배향되어 있다. 도 2 중에서 화살표 S 표시의 원안에 나타낸 부분 확대부와 같이, 프리즘면은 다수의 미소돌기열을 구비한다. 각 돌기열은, 입사면 (12A) 과 평행으로 연장되는 한쌍의 경사면 (15A,15B) 을 갖는다. 본 실시예에서는, 한쌍의 경사면 (15A,15B) 은 직접 접속되어 돌기열에 삼각형 형상의 단면을 부여하고 있다. 바람직한 돌기열의 반복 피치의 일례는 30 ㎛ 이다.

출사면 (12C) 에서의 조명광 L 은 경사면 (15B) 에서 프리즘시트 (5) 내로 도입되고, 경사면 (15A) 에 의하여 반사되어, 출사면 (12C) 의 정면방향 (도 2 에 있어서 상방) 으로 출력된다. 이것으로써 프리즘시트 (15) 는, 입사면 (12A) 과 직교하는 면내에 있어서, 출사광의 지향성을 출사면 (12C) 의 정면방향으로 보정한다.

본 실시예에 있어서, 각 경사면쌍 (15A,15B) 의 출사면 (12C) 에 대한 경사각은 서로 같다. 프리즘 정각은, 30도 ∼ 70도의 범위에 있어도 된다. 또, 돌기열의 단면형상은, 요구되는 특성에 따라서, 다양한 대칭형상 또는 비대칭형상이 채용될 수 있다.

한편, 화살표 B 표시의 원안에 나타낸 부분확대부를 참조하면, 도광판 (12) 의 배면 (12B) 에도 다수의 미소돌기열이 형성되어 있다. 그것들은, 입사면 (12A) 과 거의 수직으로 연이어 존재한다. 각 돌기열은, 입사면 (12A) 과 거의 직교하는 방향으로 연이어 존재하는 한쌍의 경사면 (12E,12F) 을 갖고 있다. 본 실시예에서는, 한쌍의 경사면 (12E,12F) 이 직접 접속되어, 돌기열에 삼각형상의 단면을 부여하고 있다. 이들 돌기열은, 입사면 (12A) 과 평행인 면내에 관하여 출사광의 지향성을 출사면 (12C) 의 정면방향 (출사면 12C 의 법선방향) 으로 보정한다.

여기서 주의해야할 것은, 배면 (12B) 에 대한 내부입사광중 일부는, 경사면 (12F 또는 12E) 에 작은 각도로 입사하는 조명광이 되어, 경사면 (12F 또는 12E) 에서 일단 도광판 (12) 밖으로 탈출하는 것이다. 그러나, 이 탈출광은 재차 다른 돌기열의 경사면 (12E 또는 12F) 에서 도광판 (12) 내로 되돌려지고, 이어서 동 돌기열의 경사면(12F 또는 12E) 에 의하여 출사면 (12C) 으로 향해진다.

이 조명광은 출사면 (12C) 에 대하여 작은 내부 입사각으로 입사하기 때문에, 출사면 (12C) 에서 용이하게 출사된다. 반사시트 (14) 에 의한 반사를 거쳐 도광판 (12) 내로 되돌아오는 성분도 있으나, 그들 성분 역시 출사면 (12C) 으 로 향해진다.

본 실시예에 있어서의 각 경사면 쌍 (12E,12F) 의 출사면 (12C) 에 대한 경사각은 서로 같으며, 100 도의 프리즘 정각을 형성한다. 일반적으로 프리즘 정각은 50도 ∼ 130도의 범위가 실제적이다. 돌기열의 단면형상은, 요구되는 특성에 따라서 다양한 대칭형상 또는 비대칭형상을 채용할 수 있다.

이어서, 도 4 를 참조하면, 출사면 (12C) 이 제공하는 광제어면 (12M) 이 예시되어 있다. 광제어면 (12M) 은, 다수의 광산란요소 (19) 를 구비하고 있다. 각 광산란요소 (19) 는, 국소적으로 형성된 도트상의 조면영역이며, 예를 들면 매트처리, 에칭처리된 금형을 이용한 성형 등에 의하여 형성된다.

도트사이즈는, 출사면 (12C) 의 상방에서 관찰했을 때, 시인이 곤란할 정도로 작은 것이 바람직하다. 그러기 위하여 실제적으로 요구되는 조건은, 약 80 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ㎛ 이하이다. 25 ㎛ 이하의 도트 지름은 시각 인식하기에 곤란하다. 본 실시예에서 도트 사이즈는, 직경 약 35 ㎛ 이다. 또, 각 도트는 볼록 형상을 가지며, 그 치수는 예를 들면 약 2 ㎛ 이다.

광산란요소 (19) 는, 소정의 패턴에 따라서 분포되어 있다. 이 패턴은, 출사촉진의 필요도의 대소에 따라서 설계된다. 필요 최대, 즉 출사강도저하가 발생하기 쉬운 영역에 있어서는, 이 출사강도 저하를 피하기 위하여, 피복율이 높아진다. 피복율은 단위면적당의 광산란요소 (19) 의 점유면적으로 정의할 수 있다. 가령 각 광산란요소 (19) 의 사이즈가 동일하면, 단위면적당의 개수로 피복율을 정의할 수도 있다.

광산란요소 (19) 가 형성되어 있지 않은 부분에서는, 그곳에서의 출사광량은 그곳으로의 내부입사각이 임계각 미만인 광의 양에 의존한다. 이에 대하여, 광산란요소 (19) 가 형성된 부분에서는, 이와같은 임계각 조건에 얽매이지 않기 위하여, 상대적으로 출사광량이 증대된다. 즉 광출사가 촉진된다.

거시적인 입장에서 본다면, 일반적으로 높은 피복율은 높은 광출사면 촉진기능을 가져온다. 따라서 일반적으로, 광산란요소 (19) 없이는 출사강도부족이 되는 영역에서는 고피복율, 광산란요소 (19) 없이도 출사강도부족이 되지 않는 영역에서는 저피복율이 되도록 광산란패턴은 설계된다.

3 개의 원형부분확대부를 포함하는 도 4 에 나타낸 예에서는, 도 1a 에 나타내듯이, 입사면 (12A) 에서의 거리가 증대됨에 따라서 피복율이 저하하는 경향을 갖도록 광산란패턴이 형성되어 있다. 또, 입사면 (12A) 의 단면에 위치하는 코너부분을 향하여, 피복율이 증대되도록 광산란요소 (19) 가 배치되어 있다. 이것으로써 형광램프 (17) 의 양단 (17A,17B) 에 대응한 출사강도부족이 방지된다.

이와같이, 광제어면 (12M) 은 출사면 (12) 에서의 출사강도를 균일화한다. 그러나 여기서 하나의 문제에 주목해야한다. 즉, 광산란파워의 강약에 의거한 출사강도의 평탄화는, 필연적으로 출사면 (12C) 으로부터의 출사강도의 각도 특성에 영향을 미친다. 도 1b 중에 화살표군으로 나타내듯이, 도 1a 에 나타낸 피복율 추이를 출사면 (12C) 이 가졌을때, 입사면 (12A) 의 근방에서는 여러 방향으로의 출사가 일어나지만, 입사면에서 멀어지는 방향으로 갈수록 강한 지향성이 유지된다.

그 결과, 입사면 (12A) 의 근방에서는 관찰각도에 의존한 휘도변화는 작은 한편, 입사면 (12A) 에서 멀어진 위치에서는 관찰각도에 의존한 휘도변화가 커진다. 이것이 명암 얼룩을 낳는 요인이 된다. 즉, 정명방향에서 볼 때 휘도가 균일해지도록 설계가 되어도, 거기서 다소의 각도, 예를 들면 10도 ∼ 20도 정도 벗어난 방향에서 관찰했을 때 바람직하지 않은 명암 얼룩이 나타난다.

본 발명에 의하면, 이와같은 명암 얼룩이, 반사시트 (14) 의 내면측 (반사면) 에 부여된 동일하지 않은 산란능에 의하여 감쇄된다.

반사시트 (14) 의 내측면은, 복수의 미소 영역을 포함하며, 거기서는 반사면의 남은 영역과 상이한 산란특성을 갖고 있다. 이 특징에 의하여, 출사면에서의 출력광의 각도의 확장 정도가 조정되고, 상술한 명암 얼룩의 제어가 가능해진다.

반사시트 (14) 는, 백색 PET 시트와 같은 난반사성의 시트부재로 이루어지며, 그 내측면상에는, 미소한 영역이 복수 형성된다. 미소한 영역을 형성하기 위하여, 난반사성의 시트면상에 회색의 잉크가 도트상으로 프린트되어 있다. 회색 잉크는, 산란파워를 저하시킨다. 따라서, 미소 영역은 남은 영역에 비하여 작은 산란파워를 갖게 된다.

미소 영역의 피복율은, 상술한 광산란요소 (14) 와 동일하게 정의 가능하다. 즉, 피복율은 단위면적당의 미소 영역의 점유면적으로 정의할 수 있다. 가령 각 미소 영역의 사이즈가 동일하다면, 단위면적당의 개수로 피복율을 정의할 수도 있다. 실시예에 있어서, 미소 영역의 피복율은, 도 1d 에 나타내듯이, 입사면 (12A) 에서의 거리가 증대됨에 따라서 저하하는 경향을 갖도록 변화하고 있다.

그 결과, 도 1c 중에 화살표군으로 표시하였듯이, 도 1d 에 나타낸 피복율 추이를 반사시트 (14) 의 반사면이 가질때, 입사면 (12A) 의 근방에서는 산란이 억제되고, 원방으로 갈수록 강한 산란이 발생한다. 이 모습은 도 1c 에 화살표군으로 나타내고 있다.

이와같은 작용은 직접적으로는 배면 (12B) 에서의 누출광에 대하여 영향을 준다. 그러나 반사면에 있어서의 반사에 수반되는 산란성의 강약은, 그 후의 출사면 (12C) 에서의 출사로 이어진다. 즉, 출사에 대하여 입사면 (12A) 의 근방에서는 출사면 (12C) 에서의 출사의 각도범위가 좁아지고, 입사면에서 멀어지는 방향으로 갈수록 출사면 (12C) 에서의 출사의 각도범위가 넓어진다. 이 작용은 도 1b 에 나타낸 광제어면의 작용을 상쇄한다. 그 결과, 출사의 각도범위는 평탄화되고, 상술한 명암 얼룩의 출현이 방지된다.

이와같은 명암 얼룩 해소효과를 도5∼도10 의 그래프에 그려진 측정결과를 비교 참조하여 부가 설명한다. 각 그래프에 있어서, 횡축은 입사면 (12A) 에 수직인 면내에 있어서 측정방향을 나타내는 각도이며, 0 도가 정면방향으로 대응한다. 그리고, 쐐기 선단측으로 기울어진 방향이 플러스 (+) 의 각도, 입사면측으로 기울어진 방향이 마이너스 (-) 의 각도로 표현되고 있다.

종축은 관측된 광강도 (휘도) 를 나타낸다. 측정은 각 도면에 있어서, 곡선 LA 는 광산란요소 (14) 의 피복율이 최대인 부분에서의 출사의 강도 추이를 나타내며, 곡선 LC 는 동 피복율이 최소인 부분에서의 출사의 강도추이를 나타내고 있다. 그리고 곡선 LB 는 광산란요소 (14) 의 피복율이 중간치를 취하는 부분에서의 출사의 강도 추이를 나타낸다.

우선, 도 5, 도 6 에는, 무처리의 반사부재가 채용된 경우에 대하여 각도 특성이 도시되어 있다. 도 5 에서는 출사면에서의 출력강도의 각도 특성, 도 6 에서는 프리즘시트 (15) 의 출력광의 강도의 각도 특성이 각각 플롯되어 있다. 도 5, 도 6 으로부터 다음 사항을 이해할 수 있다.

(1) 도 5, 도 6 모두에 있어서도, LA→LB→LC 의 순서로 프로파일이 샤프해진다. LA, LB, LC 의 사이의 프로파일의 차는 현저하다. 특히, 도 6 에 있어서 +20도 ∼ +60도 및 -20도 ∼ -60도에서는, 곡선 LA, LB, LC 사이의 거리가 크다. 이것은 도 1b 에 나타낸 특성에 대응하고 있고, 상술한 명암 얼룩의 주요 요인이 된다.

(2) 도 5 에 있어서, 피크는 LA→LB→LC 의 순서로 큰 각도 위치를 갖는다. LA 와 LC 의 피크 차이는, 약 15 도이다. 이 차이는, 도 6 에 있어서 축소되고, 피크 위치는 LA, LB, LC 에 거의 공통 (정면방향) 이다. 이것은 프리즘시트 (15) 의 주지의 지향성 보정작용을 실증하고 있다.

(3) 도 5 에 있어서, 피크의 높이는 LB→LA→LC 의 순서로 낮아진다. 한편, 도 6 에 있어서는 LA→LB→LC 의 순서로 피크의 높이가 낮아진다.

이어서, 도 7, 도 8 에는 도 1c, 1d 에 나타낸 반사부재가 채용된 제 1 실시예에 대하여 각도 특성이 도시되어 있다. 도 7 에서는 출사면에서의 출력강도의 각도 특성, 도 8 에서는 프리즘시트 (15) 의 출력광의 강도의 각도 특성이 각각 플롯되어 있다. 도 7 과 도 5 의 비교 및 도 8 과 도 6 의 비교로부터, 다음 사항을 이해할 수 있다.

(1) 도 7, 도 8 모두에 있어서도, LA→LB→LC 의 순서로 프로파일이 샤프해진다. LA, LB, LC 의 사이의 프로파일의 차는, 도 5 혹은 도 6 과 비교하여 축소되어 있다. 특히 도 8 의 +20도 ∼ +60도 및 -20도 ∼ -60도에서는, 곡선 LA, LB, LC 사이의 차이가 거의 해소되어 있다. 이것은 도 1b 에 나타낸 특성이 도 1c 에 나타낸 특성으로 중화된것을 말해주고 있다. 따라서 상술한 명암 얼룩의 주요 요인이 제거된다.

(2) 도 7 에 있어서 피크는, LA→LB→LC 의 순서로 큰 각도 위치를 갖는다. 이것은 도 5 와 동일하다. 도 7 에 있어서 LA 와 LC 의 피크 차이는, 도 5 에서의 차이보다도 약간 축소되어 있다.

도 8 에서는, 도 6 과 동일하게, 피크 위치는 LA, LB, LC 에 거의 공통 (정면방향) 이다. 이것은 프리즘시트 (15) 의 주지의 지향성 보정작용을 실증하고 있다.

(3) 도 7 에 있어서, 피크의 높이는 LB→LA→LC 의 순서로 낮아진다. 이것은 도 5 와 동일하다. 한편 도 8 에 있어서는 LB→LC →LA의 순서로 피크의 높이가 낮아지지만, 그 차이는 대단히 작다. 즉, 도 6 과 비교하여, 피크 휘도가 균일화되어 있다.

반사시트 (14) 를 이용함으로 인한 작용은, 도 5 와 도 7 의 차이 (도5-도7) 를 그래프화한 도 9, 및 도 6 과 도 8 의 차이 (도6-도8) 를 그래프화한 도 10 에 의하여 상세히 도시되어 있다. 도 9, 도 10 으로부터 다음 사항을 이해할 수 있다.

(1) 도 9, 도 10 에 있어서, LA→LB→LC 의 순서로 반사시트 (14) 의 미소 영역이 가져온 변화가 크다. 특히, 도 9 에 있어서 정면방향에서, LB, LC 의 변화에 비하여 LA 의 변화가 크다.

(2) 도 10 에 있어서는, 넓은 각도범위로, LB, LC 의 변화에 비하여 LA 의 변화가 크다.

(3) 상기 (1), (2) 로부터, 반사시트 (14) 의 미소 영역의 영향은 LA 에 강하게 미치고 있음을 이해할 수 있다. 즉, 광제어면의 산란파워 최대부분과 반사시트 (14) 의 산란파워 최소부분 (도1a∼도1d) 의 상쇄효과가 현저하며, 이것으로써 명암 얼룩이 효과적으로 억제된다.

제 2 실시예

제 2 실시예에 있어서는, 반사시트 (14) 를 대신하여 도 11 에 나타낸 반사시트 (24) 가 채용된다. 반사시트 (24) 이외의 다른 제반 요소 및 그들의 기능은 기본적으로 제 1 실시예와 같다. 따라서, 그들 요소 및 기능에 대한 반복 설명은 생략한다.

반사시트 (24) 는, 백색 PET 시트와 같은 난반사성의 시트부재로 이루어진다. 그 반사면상의 부분 영역 (AR1, AR2) 내에 미소한 영역이 복수 형성된다. 미소한 영역을 형성하기 위하여, 난반사성의 시트면상에 회색의 잉크가 도트상으로 프린트되어 있다. 회색의 잉크는, 산란파워를 저하시킨다. 따라서, 미소한 영역은 남은 영역에 비하여 작은 산란파워를 갖게된다.

부분 영역 (AR1) 은 도광판 (12) 의 입사면 (12A) 을 따른 띠형 영역이다. 상술하였듯이 (도1a, 도1b 참조), 입사면 (12A) 의 근방에서는 출사면에 부여된 산란파워가 크고, 조명출력의 각도 확장은 다른 영역에 비하여 커지기 쉽다.

부분 영역 (AR1) 내에 형성된 미소 영역은, 이 각도 확장을 억제하도록 기능한다. 미소 영역이 형성되어 있지 않은 AR1-AR2 사이에서는, 이와같은 각도 확장의 억제는 이루어지지 않는다.

한편, 부분 영역 (AR2) 은 도광판 (12) 의 쐐기 선단을 따른 띠형 영역이다. 이 영역에는 특수하게 사정이 존재한다. 즉, 쐐기 선단에서는 내부전파광이 내부반사를 일으키고, 그 상당 부분이 쐐기 선단 근방에서 출사면에서 다양한 방향을 향하여 출사하는 경향이 있다. 그리하여, 쐐기 선단의 근방에서 국소적인 과잉출사가 상당한 각도 확장을 보이며 발생한다.

부분 영역 (AR2) 내에 형성된 미소 영역은, 이와같은 과잉출사를 억제하도록 기능한다. 이와같이 본 실시예에서는, 도광판의 입사면과 쐐기 선단의 주변에서 조정을 행함으로써, 출사면 전체의 명암 얼룩이 감쇄된다. 그리고 각 부분 영역 (AR1,AR2) 내에 있어서의 미소 영역의 피복율은 같아도 된다.

제 3 실시예

제 3 실시예에 있어서는, 반사시트 (14 혹은 24) 를 대신하여 도 12 에 나타낸 반사시트 (34) 가 채용된다. 반사시트 (34) 이외의 다른 제반 요소 및 그들의 기능은, 기본적으로 제 1 실시예와 같다. 따라서 그들 요소 및 기능에 대한 반복 설명은 생략한다.

반사시트 (34) 는, 백색 PET 시트와 같은 난반사성 시트부재로 이루어진다. 그 반사면상의 부분 영역 (AR3,AR4) 내에 미소한 영역이 복수 형성된다. 미소한 영역을 형성하기 위하여, 난반사성의 시트면상에 회색의 잉크가 도트상으로 프린트되어 있다. 회색 잉크는, 산란파워를 저하시킨다. 따라서, 미소한 영역은 남은 영역에 비하여 작은 산란파워를 갖게 된다.

부분 영역 (AR3) 은 도광판 (12) 의 입사면 (12A) 을 따른 대형 (臺形) 영역이다. 상술하였듯이 (도 1a, 도 1b 참조), 입사면 (12A) 의 근방에서는 출사면에 부여된 산란파워가 크고, 조명출력의 각도 확장은 다른 영역에 비하여 커지기 쉽다. 단, 형광램프 (17) 의 전극 (17A,17B) 에 대응하는 양 코너부에서는, 조명출력의 국소적인 저하가 일어나기 쉽다는 특수사정이 있다.

부분 영역 (AR3) 내에 형성된 미소 영역은, 이 특수사정을 고려한 상태에서, 입사면 근방에 있어서의 각도 확장을 억제하도록 기능한다. 즉, 양 코너부는 부분 영역 (AR3) 의 대형 (臺形) 형상의 양단에 대응하여, 영역폭은 좁아지고, 미소 영역의 산란파워 저하작용이 제한되고 있다. 미소 영역이 형성되어 있지 않은 AR3-AR4 사이에서는 이와같은 각도 확장의 제어는 이루어지지 않는다.

부분 영역 AR4 는, 부분 영역 AR2 (제 2 실시예) 와 동일, 도광판 (12) 의 쐐기 선단을 따른 띠형 영역이다. 부분 영역 (AR4) 내에 형성된 미소 영역의 기능은, 부분 영역 (AR2) 내에 형성된 미소 영역의 기능과 기본적으로 같다. 상술하였듯이, 이 영역에는 특수한 사정이 존재한다. 즉, 쐐기 선단에서는 내 부반사에 의하여, 국소적인 과잉출사가 상당한 각도 확장을 보이며 발생하는 경향이 있다.

부분 영역 (AR4) 내에 형성된 미소 영역은, 이와같은 과잉출사를 억제하도록 기능한다. 이와같이 본 실시예에서는 도광판의 입사면 및 쐐기 선단의 주변에서, 입사면 양단의 양단 코너부의 특수 사정을 고려하면서, 조명 출력의 각도 확장의 조정을 행함으로써, 출사면 전체의 명암 얼룩이 감쇄된다. 그리고, 각 부분 영역 (AR3,AR4) 내에서의 미소 영역의 피복율은 동일해도 된다.

그 외의 실시예

상술한 실시예는, 본 발명의 영역의 한정을 의미하지 않는다. 예를 들면, 이하와 같은 여러 변형이 허용된다.

(1) 상술한 실시예에서는, 미소 영역은 난반사성의 백색 PET 시트 표면에 회색잉크를 프린트함으로써 형성되어 있다. 그러나, 반사부재, 그 반사면, 및 미소 영역은, 하기와 같이 다른 다양한 형태로 구체화되어도 된다.

(ⅰ) 난반사성의 시트면상에 회색 잉크를 대신하여, 백색잉크, 흑색잉크, 투명도료 등의 프린트, 도포를 행하고, 그것에 의하여 산란파워가 낮아진 미소 영역을 형성한다. 잉크나 도료를 반사부재표면상에 고정하는 수법은 임의로 선택될 수 있다. 예를 들면 잉크 방울을 튀겨 반사부재표면상에 부착시켜도 된다.

(ⅱ) 난반사성의 시트를 대신하여 은증착 반사면과 같은 정반사성의 반사면을 갖는 반사부재를 채용한다. 정반사성의 반사면은 실질적으로 산란파워를 갖지 않는다. 한편, 미소 영역은 산란파워를 실질적으로 갖는 영역이 된다.

이와같은 미소 영역은, 예를 들면 실리카 등의 산란 파워를 갖는 성분을 포함하는 도료의 부착, 도포에 의하여 형성될 수 있다. 또, 정반사성의 표면을 부분적으로 조면화함으로써 미소 영역이 형성되어도 된다.

미소 영역이 남은 영역보다 산란파워가 큰 경우, 미소 영역은 조명출력의 각 확장을 넓히도록 작용한다. 따라서 피복율의 대소는 상기 실시예의 경우와 역전된 분포로 설계된다.

예를 들면, 도 1d 의 입사면에서의 거리에 따라서 하강하는 피복율 추이는, 입사면에서의 거리에 따라서 상승하는 피복율 추이를 대신한다. 또 도 11, 도 12에서의 AR1, AR2, AR3, AR4 는 미소 영역이 형성되지 않은 「남은 영역」에 대략 대응하도록 설계수정이 이루어진다. AR1-AR2 사이 혹은 AR3-AR4 사이는, 미소 영역이 형성되는 부분 영역에 대응한다.

(2) 상술한 실시예에서는, 도광판의 출사면은 조면화에 의하여 형성된 광산란패턴 (다수의 광산란요소) 을 갖는 광제어면을 제공한다. 그러나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 광산란성 잉크 부착에 의하여 광산란패턴요소를 형성할 수도 있다. 또, 광산란요소는 미소한 돔 형상의 돌기여도 된다.

(3) 상술한 실시예에서는, 프리즘시트는 프리즘면이 도광판을 향하도록 배치되어 있다. 프리즘시트는, 프리즘면이 도광판에 등을 돌리도록 배치되어도 된다.

(4) 프리즘시트 이외의 부가시트부재가 프리즘 시트를 대신하고, 혹은 프리 즘시트에 부가하여 배치되어 있어도 된다.

(5) 상술한 실시예에서는, 도광판의 배면은 프리즘면을 제공하고 있다. 그러나 이것은 본 발명을 한정하지 않는다. 이와같은 프리즘면은 생략되어도 된다.

(6) 상술한 실시예에서는, 도광판으로서 내부에 산란파워를 갖는 광산란 도광판이 채용되고 있다. 그러나, 이것은 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들면 내부에 산란파워를 실질적으로 갖지 않는 투명재료로 이루어지는 도광판이 채용되어도 된다.

(7) 도광판의 단면 형상은 쐐기 형성이 아니어도 된다. 예를 들면 전체적으로 균일한 두께를 갖는 도광판이 채용되어도 된다.

(8) 일차광원으로서, 예를 들면 발광 다이오드와 같은 점광원을 복수 포함하는 배치가 채용되어도 된다. 또 도광판에 대한 광공급이 복수의 단면 (마이너면) 을 통하여 이루어져도 된다.

(9) 본 발명은 액정표시장치의 백라이팅 이외의 용도로 이용되는 사이드라이트형 면광원장치에 적용시켜도 된다. 예를 들면, 다양한 조명기기, 표시장치에 편입되는 사이드라이트형 면광원장치에 널리 적용시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 반사시트의 도광판측의 면의 소정의 범위에, 다른부분과 비교하여, 조명광을 산란시키는 특성이 상이한 미소한 영역을 복수형성하여, 출사면의 정면에서 벗어난 위치에서 출사면을 관찰할 때의 출사면의 명암의 얼룩을 방 지할 수 있는 사이드라이트형 면광원장치 및 액정표시장치를 제공한다.

Claims (14)

1. 출사면, 배면 및 입사면을 갖는 도광판과;

   상기 입사면을 통하여 일차광을 상기 도광판에 공급하도록 배치된 일차광원과;

   상기 배면에서 누출된 광을 상기 도광판내로 되돌리기 위하여 상기 배면을 따라서 배치된 반사부재를 구비한 사이드라이트형 면광원장치에 있어서,

   상기 반사부재는 상기 배면에 대향하는 반사면을 가지며, 상기 반사면은 조명출력의 각도 확장을 조정하는 복수의 미소 영역을 포함하며,

   상기 미소 영역은 상기 반사면의 남은 영역과 상이한 산란특성을 갖는 사이드라이트형 면광원장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 출사면은 광출사를 촉진하기 위한 광제어면을 제공하고 있는 사이드라이트형 면광원장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 출사면을 따라서 상기 출사면에서의 출력광의 지향성을 보정하기 위한 광제어부재가 배치되어 있는 사이드라이트형 면광원장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 출사면을 따라서 상기 출사면에서의 출력광의 지향성을 보정하기 위한 광제어부재가 배치되어 있는 사이드라이트형 면광원장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 배면은 상기 입사면과 거의 수직으로 연이어 존재하는 다수의 돌기열을 구비하고, 그것으로써 상기 출사면에서의 출력광이 상기 입사면과 평행인 면내에 관하여 정면방향의 주위에 모이는 사이드라이트형 면광원장치.
6. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 미소 영역은 난반사면에 난반사능력을 저감시키는 재료를 적용시킴으로써 제공되고, 상기 남은 영역은 상기 난반사면의 상기 미소 영역을 제외한 영역에 의하여 제공되는 사이드라이트형 면광원장치.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 미소 영역은 난반사면에 난반사능력을 저감시키는 재료를 적용시킴으로써 제공되고, 상기 남은 영역은 상기 난반사면의 상기 미소 영역을 제외한 영역에 의하여 제공되는 사이드라이트형 면광원장치.
8. 액정표시패널과, 상기 액정표시패널을 조명하기 위한 사이드라이트형 면광원장치를 포함하는 액정표시장치에 있어서;

   상기 면광원장치는,

   출사면, 배면 및 입사면을 갖는 도광판과;

   상기 입사면을 통하여 일차광을 상기 도광판에 공급하도록 배치된 일차광원 과;

   상기 배면에서 누출된 광을 상기 도광판내로 되돌리기 위하여 상기 배면을 따라서 배치된 반사부재를 구비하며,

   상기 반사부재는 상기 배면에 대향하는 반사면을 가지며, 상기 반사면은 조명출력의 각도 확장을 조정하는 복수의 미소 영역을 포함하며,

   상기 미소 영역은, 상기 반사면의 남은 영역과 상이한 산란 특성을 갖는 액정표시장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 출사면은 광출사를 촉진하기 위한 광제어면을 제공하고 있는 액정표시장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 출사면을 따라서 상기 출사면에서의 출력광의 지향성을 보정하기 위한 광제어부재가 배치되어 있는 액정표시장치.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 출사면을 따라서 상기 출사면에서의 출력광의 지향성을 보정하기 위한 광제어부재가 배치되어 있는 액정표시장치.
12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배면은 상기 입사면과 거의 수직으로 연이어 존재하는 다수의 돌기열을 구비하며, 그것에 의하여 상기 출사면에서의 출력광이 상기 입사면과 평행인 면내에 관하여 정면방향의 주위에 모아 지는 액정표시장치.
13. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미소 영역은 난반사면에 난반사능력을 저감시키는 재료를 적용시킴으로써 제공되고, 상기 남은 영역은 상기 난반사면의 상기 미소 영역을 제외한 영역에 의하여 제공되고 있는 액정표시장치.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 미소 영역은 난반사면에 난반사능력을 저감시키는 재료를 적용시킴으로써 제공되고, 상기 남은 영역은 상기 난반사면의 상기 미소 영역을 제외한 영역에 의하여 제공되는 액정표시장치.

Images