KR100639549B1 - 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

LED (8) 가 점등되면, 입사면 (16D) 을 통해 도광판 (16) 안으로 광이 도입된다. 도입된 광은, 광로절곡면 (16C) 의 전체 혹은 일부 구간에 형성된 돌기 (16K) 의 사면쌍 (16I, 16J) 에서 연달아 내부반사되어, 도광판 (16) 의 구석을 향하여 전달된다. 거의 90 도의 방향전환이 2 회의 내부반사로 나뉘어 행해지기 때문에, 각 내부반사에서 전반사 조건이 깨어지기 쉽지 않다. 사면 (16I, 16J) 사이의 계곡을 출사면 (16B) 을 향하여 얕게 할 수도 있다. 돌기 (16K) 및 계곡을 출사면 (16B) 의 바로 앞에서 중단시킬 수도 있다. 사면 (16I, 16J) 을 변형하여 만곡면, 비틀림면 등으로 할 수도 있다. 광로절곡면 (16C) 의 출사면 (16B) 에 대한 경사는 예를 들면 10 ∼ 70 도의 범위로 하고, 이에 따라 돌기 (16K) 의 정상각은 60 ∼ 120 도의 범위에서 선택된다.

도광판, 면광원장치, 액정표시장치

Description

도광판, 면광원장치 및 액정표시장치{LIGHT GUIDE PLATE, SURFACE LIGHT SOURCE APPARATUS, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 전체 배치의 개략을 분해사시도로 나타낸 것이다.

도 2 는, 도 1 에 나타낸 실시예에서 채용되고 있는 도광판에 대하여, 광로절곡면을 평면도 (A) 및 측면도 (B) 로 나타낸 것이다.

도 3 은, 제 2 실시예에서 채용되는 도광판에 대하여, 광로절곡면을 평면도로 나타낸 것이다.

도 4 는, 제 3 실시예에서 채용되는 도광판에 대하여, 광로절곡면을 평면도 (A) 및 측면도 (B) 로 나타낸 것이다.

도 5 는, 제 4 실시예에서 채용되는 도광판에 대하여, 일차광원의 주변을 확대 묘시한 도이다.

도 6 은, 제 5 실시예에서 채용되는 도광판에 대하여, 일차광원의 주변을 확대 묘시한 도이다.

도 7 은, 제 6 실시예에서 채용되는 도광판에 대하여, 광로절곡면을 평면도로 나타낸 것이다.

도 8 은, 국소발광원을 사용한 종래의 면광원장치를 갖춘 액정표시장치의 전 체 배치의 개략을 나타내는 분해사시도이다.

도 9 는, 도 8 중에 나타낸 면광원장치의 단면을 나타낸 도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 11 …액정표시장치 2 …액정표시패널

3, 13 …면광원장치 6, 16, 26, 36, 46 …도광판

6A, 16A, 26A, 36A, 46A …도광판의 배면

6B, 16B, 26B, 36B, 46B …도광판의 출사면

6C, 16C, 26C, 36C, 46C …광로절곡면

6D, 16D, 26D, 36D, 46D …도광판의 입사면

16K, 26K, 36K, 46K …돌기

16I, 16J, 26I, 26J, 36I, 36J …돌기의 사면

본 발명은, 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 광로절곡면을 이용하여 효율적으로 광입력을 수행하도록 개량된 도광판과, 이렇게 개량된 도광판을 이용한 면광원장치, 및 상기 면광원장치를 액정표시패널의 조명에 사용한 액정표시장치에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면 이동전화에 부설되는 액정표시장치, 여기에 사용되는 면광원장치 및 도광판에 적용된다.

액정표시장치의 액정표시패널을 면광원장치에 의해 조명하는 것은 주지의 사 실이다. 일반적으로, 면광원장치는, 도광판와 도광판에 일차광을 공급하는 일차광원을 갖추고 있다. 종래 일차광원으로는, 봉형상의 형광램프 (냉음극관) 가 널리 사용되어 왔으나, 근래에는 LED (발광 다이오드) 와 같은 점형상 내지 국소적인 발광원을 이용한 것이 채용되고 있다.

특히, 이동전화에 부설되는 비교적 소형의 액정표시장치에서는 이것이 주류로 되어 가고 있다.

도 8 에, 국소발광원을 이용한 종래의 면광원장치로 액정표시패널을 조명하도록 한 액정표시장치의 일례를 분해사시도로 나타내었다. 도 9 에는, 면광원장치의 단면구조를 나타내었다.

도면을 참고하면, 액정표시장치 (1) 는, 면광원장치 (3) 에 의해 조명되는 액정표시패널 (2) 을 가지고 있다. 면광원장치 (3) 는, 도광판 (6), LED (점형상 광원: 8), 반사시트 (5) 를 갖추고 있다. 도광판 (6) 은 거의 쐐기형상의 단면을 가지고, 한쪽의 메이져면이 출사면 (6B) 을 제공하며, 다른 쪽의 메이져면이 배면 (6A) 을 제공한다. 또, 도광판 (6) 은 그 두꺼운 측의 단부에서, 출사면 (6B) 과 배면 (6A) 을 연결하도록 거의 45 도의 경사로 커트된 형상을 가지고 있다. 이 경사면이 광로절곡면 (6C) 을 제공한다.

반사시트 (5) 는, 예를 들면 백색 PET 필름으로 이루어지고, 배면 (6A) 으로부터 누출된 광을 반사하여 도광판 (6) 안으로 되돌려서, 광의 손실을 방지한다. 또, 난반사에 의해 다양한 전파방향의 광을 생성하여, 출사면 (6B) 으로부터의 출사를 촉진한다.

LED (8) 은, 필요한 밝기에 따라 1 개 혹은 복수개 배치되어, 전체로 일차광원을 구성하고 있다. 본 예에서는, 4 개의 LED 가 등간격으로 배치되어 있다. 도 9 의 묘시로부터 알 수 있듯이, LED (8) 는 광로절곡면 (6C) 의 거의 바로밑에 배치되어, 입사면 (6D) 을 통해 광로절곡면 (6C) 을 향하여 일차광을 공급한다.

여기서, 입사면 (6D) 은 배면 (6A) 의 가장자리부가 제공하는 띠형상의 면영역이고, 동 가장자리부의 선단에서 광로절곡면 (6C) 과 만나 하나의 에지라인을 형성하고 있다.

LED (8) 가 점등되면, 입사면 (6D) 을 통해 도광판 (6) 안으로 광이 도입된다. 도입된 광의 대부분은 광로절곡면 (6C) 에 내부입사한다. 그리고, 내부입사광의 상당 부분이 광로절곡면 (6C) 에서 내부반사되어, 거의 90 도의 방향전환이 이루어진다. 광로절곡면 (6C) 에서 내부반사된 광은, 전체로서 광로절곡면 (6C) 내지 가장자리부에서 떨어지는 방향을 따라 도광판 (6) 안에 전파된다.

잘 알려진 바와 같이, 이 과정에서 배면 (6A), 출사면 (6B) 에 의한 내부반사, 반사시트 (5) 에 의한 반사 (배면 (6A) 으로부터의 누출후) 등을 경험하면서, 출사면 (6B) 으로부터 서서히 출사가 일어난다. 이 출사광 (조명출력) 이 액정표시패널 (2) 의 조명에 이용된다.

이상 설명한 종래의 액정표시장치 내지 면광원장치에서 문제가 되는 것은, 광로절곡면 (6C) 에서의 내부입사시에 일부의 광이 내부반사되지 않고 외부로 누출된다는 것이다.

이는, 광로절곡면 (6C) 으로의 내부반사시에 전반사 조건이 일부의 입력광에 대해 깨어져 버리기 때문이다. 즉, LED (8) 로부터 공급되는 광의 진행방향은 비교적 갖추어져 있으나, 약간의 각도벌어짐(넓어짐)이 있음은 부정할 수 없다.

잘 알려진 바와 같이, 도광판 (6) 이 통상의 수지재료 (예를 들면 PMMA: 메틸메타크릴레이트: 굴절율 1.492) 라면, 광로절곡면 (6C) 의 각도를 거의 45 도로 설정하는 조건에서, 임계각은 거의 42 도가 된다. 따라서, 도 9 중에서 바로 밑에서부터 입사각 45 도로 광로절곡면 (6C) 으로 내부입사하는 광은 전반사한다. 그러나, 몇도 정도 기울어진 광 (입사각이 임계각 미만) 은, 그 일부가 외부로 누설된다.

광로절곡면 (6C) 의 경사각 및 도광판 (6) 의 재료 (굴절율) 를 변경하면 누광을 줄일 수 있다. 그러나, 광로절곡면 (6C) 의 경사각은 45 도에서 크게는 변경할 수 없다. 또, 저가의 도광판 재료는 한정되어 있으며, 그다지 큰 굴절율은 바람직하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기의 문제를 해결한 면광원장치, 액정표시장치 및 거기에 사용되는 개량된 도광판을 제공하는 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은, 발광광원으로부터의 광입력에 대해, 광로절곡면이 높은 효율로 광로의 방향전환을 수행하도록 개량된 도광판과, 이를 사용한 면광원장치 및 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 우선, 광을 출력하기 위한 출사면과, 상기 출사면과 배향한 배면 과, 광을 입력하기 위해 상기 배면의 가장자리부에 형성된 입사면과, 상기 입사면을 통해 입력된 광을 상기 입사면으로부터 멀어지는 방향으로 향하게 하기 위한 광로절곡면을 갖는 도광판에 적용된다.

본 발명의 개량의 요점은, 이 타입의 도광판의 상기 광로절곡면에 적어도 하나의 돌기를 형성하는 것이다. 이 돌기는 상기 출사면과 상기 배면을 연결하는 방향으로 연재하는 사면의 쌍을 구비하고 있다. 이 돌기는 2 회의 내부반사에 의해 광로를 절곡하는 기능을 가지도록 형성된다.

또, 상기 돌기 중 적어도 하나는, 상기 입사면 중의 주된 광입력이 이루어지는 위치 (일반적으로는 각 광원의 바로위 위치. 2 개 이상일 수도 있다.) 에 대응한 위치에 형성된다.

이러한 기본적인 특징에 의해, 발광광원으로부터의 광입력에 대해, 광로절곡면이 높은 효율로 광로의 방향전환을 수행할 수 있게 된다. 왜냐하면, 상기와 같이 사면을 갖춘 돌기의 존재에 의해, 각 사면으로의 내부입사에 있어서, 종래와 같이 평탄한 면 (돌기없음) 으로만의 내부입사시와 비교하여 내부입사각이 커지고, 전반사 조건이 깨지기 어렵게 되기 때문이다.

즉, 커다란 내부입사각은, 당연히 전반사를 용이하게 하고, 누광을 줄인다. 그 결과, 광로절곡면에서 방향전환되어, 도광판의 내부를 전파하는 광의 양이 증가하고, 결국 출사면의 밝기도 향상한다. 액정표시장치에 적용하면, 표시화면이 밝아진다.

여기서, 광원의 배치간격이 좁은 경우와, 그렇지 않은 경우라도 광원의 바로 위에서 다소 떨어진 위치에서도 소량이지만 수행되는 것 등을 고려하여, 상기 돌기는 상기 가장자리부를 따라 반복 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 서로 이웃하는 돌기의 사이에 형성된 계곡은, 출사면에 가까와짐에 따라 얕아질 수도 있고, 출사면의 바로 앞에서 중단될 수도 있다.

다음에서, 본 발명에 따른 면광원장치는, 적어도 하나의 일차광원과, 도광판을 포함하고 있다. 그리고, 상기 도광판은, 광을 출력하기 위한 출사면과, 상기 출사면과 배향한 배면과, 상기 일차광원이 공급하는 광을 입력하기 위해 상기 배면의 가장자리부에 형성된 입사면과, 상기 입사면을 통해 입력된 광을 상기 입사면에서 멀어지는 방향으로 향하게 하기 위한 광로절곡면을 가지고, 또 광로절곡면에 대해 상기의 개량이 실시되어 있다.

즉, 상기 광로절곡면에는, 적어도 하나의 돌기가 형성되어 있고,

상기 돌기는, 2 회의 내부반사에 의해 광로절곡을 수행하기 위한 사면 쌍을 구비하고 있다. 각 사면쌍은, 상기 출사면과 상기 배면을 연결하는 방향으로 연재한다. 그리고, 상기 돌기 중 적어도 하나는, 상기 입사면 중의 주된 광입력이 이루어지는 위치 (1 개 이상) 에 대응한 위치에 형성되어 있다.

면광원장치에 대해서도, 상기 돌기는 상기 가장자리부를 따라 반복 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또, 서로 이웃하는 돌기간에 형성되는 계곡은, 출사면에 가까와짐에 따라 얕아질 수도 있고, 출사면의 바로 앞에서 중단될 수도 있다.

또한, 상기와 같이 개량된 면광원장치를 액정표시패널의 조명을 위해 배치하 면, 본 발명에 따른 액정표시장치를 얻을 수 있다.

(실시예)

다음에서, 도 1 ∼ 도 7 을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 또, 각 도에서 이해를 용이하게 하기 위해, 각 요소의 치수 및 형상 등은 적당히 과장하여 나타내고 있다. 또한, 도 8, 도 9 와 공통적으로 사용되고 있는 요소에 대해서는 공통된 부호를 부여하고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.

제 1 실시예

도 1 을 참조하면, 본 실시예의 액정표시장치의 개략 구조가 나타나 있다.

액정표시장치 (11) 는, 액정표시패널 (2) 을 배후에서 조명하기 위해 면광원장치 (13) 를 배치한 것이다.

면광원장치 (13) 는, 도광판 (16), LED (점형상 광원: 8), 반사시트 (5) 를 갖추고 있다. 도광판 (16) 은 예를 들면 아크릴 수지로 이루어지는 투광성 부재로, 거의 쐐기형상의 단면을 가지고, 한쪽의 메이저면이 출사면 (16B) 을 제공하며, 다른 쪽의 메이저면이 배면 (16A) 을 제공한다.

도광판 (16) 은, 두꺼운 측의 단부에 출사면 (16B) 과 배면 (16A) 을 연결하는 광로절곡면 (16C) 을 갖추고 있다. 이 광로절곡면 (16C) 은, 출사면 (16B) 에 대해 거의 45 도 기울어진 가상면을 따라 반복 형성된 돌기 (16K) 를 가지고 있다. 바꿔말하면, 이 가상면이 광로절곡면 (16C) 의 일반면 (돌기 (16K) 를 제외한 경우에 남겨지는 평면. 이하 동일) 을 제공한다.

도 1 에서 확대 묘시 (B) 로 나타낸 바와 같이, 각 돌기 (16K) 는 한쌍의 사 면 (16I, 16J) 을 갖추고 있다. 각 사면쌍 (16I, 16J) 은 출사면 (16B) 과 배면 (16A) 을 연결하는 방향으로 연재하고 있다.

또, 각 사면쌍 (16I, 16J) 은, 광로절곡면 (16C) 의 일반면에 대해 서로 반대방향으로 기울어져, 삼각지붕형상의 프리즘 커트를 형성하고 있다. 각 사면쌍 (16I, 16J) 의 교선이 각 프리즘 커트의 능선에 대응하고 있다. 이 능선 (사면쌍의 교선) 은, 출사면 (16B) 에 대해 거의 45 도 기울어져 있음을 주목한다.

또, 돌기 (16K) 의 반복 피치 (서로 이웃하는 지붕 사이의 간격) 는, 예를 들면 50 ㎛ 가 된다. 이에 대응하여 돌기 (16K) 의 사이즈도 동일한 정도의 미소한 것이 된다. 이 때문에, 서로 이웃하는 돌기 (16K) 사이에 형성되는 계곡 바닥부분이 선상(線狀)으로 강한 반사를 일으켜, 이것이 출사면 (16B) 상에 나타나는 것이 방지된다. 이는 소위 「영입」의 일종으로, 돌기 (16K) 의 사이즈가 어느 정도 커지게 되면 나타나기 쉽다.

다음으로, 이렇게 구성된 액정표시장치 (11) 에서의 광의 거동에 대해 설명한다. 광로절곡면 (16C) 의 작용과 관련하여는, 도 2 가 참조된다. 도 2 는, 광로절곡면 (16C) 을 평면도 (A) 및 측면도 (B) 로 나타낸 것이다.

LED (8) 가 점등되면, 입사면 (16D) 을 통해 도광판 (16) 안으로 광이 도입된다. 도입된 광의 대부분은, 광로절곡면 (16C) 에 내부 입사한다. 여기서 중요한 것은, 광로절곡면 (16C) 이 종래 (도 8, 도 9 참조) 와 달리 평탄하지 않고, 사면쌍 (16I, 16J) 으로 이루어지는 돌기가 반복 형성되어 있다는 것이다.

이것에 의해, 내부입사는 임의의 돌기의 사면쌍 (16I, 16J) 의 한쪽 사면에 대해 이루어지게 된다. 여기서, 광량의 관점에서 보면, 내부입사광의 주력이 되는 것은, 임의의 LED (8) 의 발광점에서 거의 바로 위로 진행하여, 입사면 (16D) 을 거쳐 사면쌍 (16I, 16J) 의 어느 한쪽에 도달하는 광이다. 도 2(A),(B) 에 일반적인 광로의 예를 나타낸다. 여기서는, 광로절곡면 (16C) (정확하게는 프리즘 커트의 능선, 내지 면 (16) 을 대표하는 일반면) 이 배면 (16A) 이 되는 각도를 부호 ( θ) 로 일반화하여 나타내고, LED (8) 로부터 입사면 (16D) 으로의 입사방향도 수직입사에서 약간 기울어져 그리고 있다.

양 도면에서, 부호 (P) 로 나타낸 LED (8) 의 발광점에서 상측 (지면에 거의 수직) 으로 진행하여, 한쪽 사면 (16I) 에 내부입사한다. 사면 (16I) 에서 내부반사된 광은, 바로 다른 쪽의 사면 (16J) 으로 다시 내부입사하고, 다시 내부반사된다.

여기서, 2 번의 내부입사시의 입사각은, 1 회만의 내부반사로 거의 90 도의 방향전환을 꾀하고 있던 종래의 광로절곡면 (16C) (도 8, 도 9 참조) 의 케이스 (45 도 전후) 와 비교하여 매우 작아진다. 즉, 본 발명의 특징에 따른 본 실시예에서는, 도면중에 화살표로 나타낸 것과 같이 거의 90 도의 방향전환을 2 회의 내부반사로 나누어 달성하고 있다.

사면 (16I, 16J) 에서의 각 내부입사의 입사각이 45 도보다도 매우 작은 것은, 이점으로도 용이하게 이해될 것이다. 또, 사면 (16I, 16J) 으로의 내부입사의 순서가, 도시한 바와 같이 사면 (16I) →(16J) 의 순이거나, 사면 (16J) →(16I) 의 순서라도 방향전환의 방법은 특별히 변하지 않는다.

여기서, 사면 (16I, 16J) 에서의 각 내부입사의 입사각이 충분히 작다고 하는 것은, 전반사 조건이 여유를 가지고 만족되는 것을 의미한다. 따라서, 입사면 (16D) 으로의 입사각도가 상당히 수직방향으로부터 기울어져 있는 광성분에 대해서도, 사면 (16I, 16J) 으로의 내부입사시에 전반사 조건이 간단하게 깨어지지 않는다. 이 점이 종래기술 (평탄한 광로절곡면 (6C)) 과의 기본적인 차이를 제공한다.

이렇게 하여, 광로절곡면 (16C) 으로의 내부입사광의 거의 전량이 사면 (16I, 16J) 에서 연달아 내부반사 (전반사) 되어, 광로절곡면 (16) 에서 (즉, 가장자리부에서, 혹은 입사면 (16D) 에서) 떨어지는 방향으로 전파하는 광 (L) 으로 변환된다.

이상의 동작은 종래와 특별히 변하지 않는다. 즉, 잘 알려진 바와 같이, 내부전파의 과정에서, 배면 (16A), 출사면 (16B) 에 의한 내부반사, 반사시트 (5) 에 의한 반사 (배면 (16A) 으로부터의 누설후) 등을 경험하면서, 출사면 (16B) 으로부터 서서히 출사가 일어난다. 이 출사광 (조명출력) 이 액정표시패널 (2) 의 조명에 이용된다.

또, 광로절곡면 (16C: 일반면) 이 배면 (16A) 을 이루는 각도 (θ) 는 전형적으로는 45 도 전후이지만, 상당히 큰 범위 예를 들면 10 도 ∼ 70 도 의 범위에서 설계적으로 선택하는 것이 가능하다. 단, 각도 (θ) 에 따라, 최적의 프리즘 정상각 (사면 (16I, 16J) 이 이루는 각도) 도 당연히 변화하는 것에 주목할 필요가 있다.

또, 도광판 (16) 이 얇은 경우, 각도 (θ) 를 너무 크게 하면, 입사면 (16D) 으로 설정가능한 폭이 좁아지는 것에 주목할 필요가 있다. 반대로, 각도 (θ) 를 작게 하면, 입사면 (16D) 으로 설정가능한 폭이 넓어진다. 이렇게 각도 (θ) 선택의 자유도가 넓은 것도 본 발명의 하나의 이점이다.

종래의 광로절곡면 (6C: 도 8, 도 9) 에서는, 실제상, 45 도를 중심으로 하는 좁은 범위에서밖에 경사각도를 선택하지 않았던 것에 주의해야 한다. 예를 들면, 광로절곡면 (6C) 의 경사각도가 45 도를 몇도 밑돌고 있을 뿐으로, 전반사조건은 거의 충족되지 않게 되고, 광로절곡면 (6C) 으로부터의 누광량이 급속하게 증가한다. 본 발명에서는, 경사각도 (θ) 를 작게 취해도 간단하게 전반사 조건은 깨어지지 않는다.

또, 방향전환후의 광로 (L) 의 방향도, 사면 (16I, 16J) 이 이루는 각도 (프리즘 커트의 정상각) 의 설계를 통해 조정가능하다. 각도 (θ) 의 상기 범위 10 도 ∼ 70 도에 대응하는 동 정상각의 실제적인 선택범위는 60 도 ∼ 120 도 정도이다.

또, 방향전환후의 주력 광로 (L) 의 방향은, 출사면 (16B) 으로부터의 균일 출사에 적합하도록 설계되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 주력광로 (L) 가 출사면 (16B) 에 평행하면 입사면 (16D) 으로부터 먼 곳까지 광이 보내어지는 경향이 발생하고, 기울어지면 그 경향이 약해진다.

이상이 제 1 실시예의 개요이지만, 도광판의 광입력을 수행하는 가장자리부에 형성하는 광로절곡면의 형태에는, 각종 변형이 허용된다. 다음에서, 이들의 예를 제 2 실시예 ∼ 제 6 실시예로 설명한다.

제 2 실시예

도 3 을 참조하면, 제 2 실시예에서 채용되는 도광판 (26) 에 대하여, 광로절곡면 (26C) 이 출사면 (26B) 측 상측에서 본 평면도로 나타내고 있다. 도광판 (26) 은, 두꺼운 측의 단부에 출사면 (26B) 과 배면 (26A) (도시생략) 을 연결하는 광로절곡면 (26C) 을 갖추고 있다.

이 광로절곡면 (26C) 은, 출사면 (26B) 에 대해 기울어진 가상면을 따라 복수의 돌기 (26K) 를 가지고 있다. 단, 돌기 (26K) 는, 제 1 실시예와 달리, 파선으로 묘시된 LED (8) 의 발광점 (P) 에 대응한 위치의 근방, 바꿔말하면 도광판 (26) 으로의 광입력이 주로 이루어지는 위치의 근방에 한정하여 형성되어 있다. 돌기 (26K) 가 형성되어 있지 않는 부분 (LED (8) 의 공백구간에 대응) 에서 광로절곡면 (26C) 은 평탄한 사면 (거의 45 도 경사) 을 형성하고 있다.

각 돌기 (26K) 는 한쌍의 사면 (26I, 26J) 을 구비하고 있다. 각 사면쌍 (26I, 26J) 은, 출사면 (26B) 과 배면 (26A) (도시생략) 을 연결하는 방향으로 연재하고 있다. 또, 각 사면쌍 (26I, 26J) 은, 광로절곡면 (26C) 의 일반면에 대해 서로 반대방향으로 기울어져, 삼각지붕형상의 프리즘 커트를 형성하고 있다. 각 사면쌍 (26I, 26J) 의 교선이 각 프리즘 커트의 능선에 대응하고 있다. 돌기 (26K) 의 사이즈 및 반복피치는 제 1 실시예의 돌기 (16K) 와 동일한 정도면 된다.

단, 사면 (26I, 26J) 의 광로절곡면 (26C) 의 일반면에 대한 경사는, 개개의 돌기 (26K) 에 대해 발광점 (P) 에 대응한 위치 (주된 광입력 위치) 를 기준으로 하여, 먼 측의 사면이 가까운 측의 사면에 비해 급준하게 형성되어 있다. 도 3 의 예로 말하면, 우측 반에서는 사면 (26I) 쪽이 사면 (26J) 보다도 급사면이고, 좌측 반에서는 사면 (26J) 쪽이 사면 (26I) 보다도 급사면이다. 경사의 차이는, 도시한 바와 같이, 발광점 (P) 에 대응한 위치 (주된 광입력 위치) 로부터 떨어지는 만큼 현저하게 되어 있다.

사면쌍에 이러한 경사의 차이를 부여한 것은, 발광점 (P) 에서 떨어진 위치에서는 사면 (26I) 또는 사면 (26J) 으로의 내부입사가 약간 비스듬한 측방에서 수행되어, 이에 대응하여 전반사 조건을 지키면서 2 회 반사에 의한 방향전환이 쉽게 행해지도록 하기 위해서이다.

이러한 연구에 의해 광로절곡면 (26C) 은, 주력광 (발광점 (P) 의 바로 옆에서 입력되는 광) 에서부터 떨어져있는 광성분에 대해서도 효율적으로 방향전환을 달성한다. 그 결과, 광의 이용효율이 한층 개선된다.

제 3 실시예

도 4 를 참조하면, 제 3 실시예에서 채용되는 도광판 (36) 에 대해서, 광로절곡면 (36C) 이 출사면 (36B) 측 상측에서 본 평면도 (A) 및 측면도 (B) 로 나타내고 있다. 도광판 (36) 은, 두꺼운 측의 단부에 출사면 (36B) 과 배면 (36A) (입사면 (36D) 의 선단에지) 을 연결하는 광로절곡면 (36C) 을 갖추고 있다.

이 광로절곡면 (36C) 은, 출사면 (36B) 에 대해 기울어진 가상면을 따라 복수의 돌기 (36K) 를 가지고 있다. 그리고 이들 돌기 (36K) 에 수반하는 계곡의 깊이는, 파선으로 묘시된 LED (8) 의 발광점 (P) 에 대응한 위치, 바꿔말하면 도광 판 (36) 으로의 광입력이 주로 이루어지는 위치에서 떨어짐에 따라 서서히 얕아지고 있다. 그리고, 출사면 (36B) 의 바로 앞에서 깊이가 제로로 되어 평탄한 면으로 이행하고 있다.

또, 사면 (36I, 36J) 은, 입체적으로 비틀려서 컬한 곡면으로, 그 경사가 출사면 (36B) 에 가까와짐에 따라 완만해지고, 계곡의 접점에 대응하여 평탄면으로 매끄럽게 이행하고 있다.

또, 이 이행위치 (경계) 는, 거기에 내부입사하는 광의 입사각 (θ1) (도 4(B) 참조) 이 임계각보다도 커지도록 설정된다.

본 실시에에 의해서도, 돌기 (36K) 의 사면쌍 (36I, 36J) 의 내부반사가 용이하게 전반사로 되어, 효율적인 방향전환이 달성된다.

제 4 실시예

도 5 에 나타낸 것과 같이, 제 4 실시예에서는, LED (8) 에 대응한 소정 구간에만 복수의 돌기가 반복 형성된다. 간결하게 도시되어 있는 바와 같이, 각 돌기는 도광판의 배면측에서 높은 봉우리를 형성하고, 출사면을 향하여 봉우리의 높이가 서서히 낮아지고 있다. 그리고, 출사면의 바로 앞에서 평탄한 광로절곡면으로 이행하고 있다. 각 돌기의 봉우리는, 2 개의 사면의 교차에 의해 삼각면 형상으로 형성되어 있다. 즉, 2 개의 사면은 휘어져 있지 않다.

도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예에서의 돌기는, 평탄한 광로절곡면을 기준면으로 봉우리를 형성한 부분에 대응하고 있다. 말할 것도 없이, 봉우리와 봉우리의 사이에는 계곡이 형성되고, 이 계곡은 출사면으로 향하여 서서히 얕아지 며, 평탄면으로 이행하는 위치에서 소멸되어 있다.

본 실시예에 의해서도, 돌기의 사면쌍의 내부반사가 용이하게 전반사로 되어, 효율적인 방향전환이 달성된다. 말할 것도 없이, 이러한 돌기형성구간은 각 LED (8) 에 대응하여 형성하는 것이 바람직하다.

제 5 실시예

도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 5 실시예에서도 LED (8) 에 대응한 소정 구간에만 복수의 돌기가 반복 형성된다. 간결하게 도시되어 있는 바와 같이, 도광판의 배면측에 깊은 계곡이 형성되고, 출사면을 향해 계곡의 깊이가 서서히 얕아지게 되어 있다. 그리고, 출사면의 바로 앞에서 평탄한 광로절곡면으로 이행한다.

그리고, 서로 이웃하는 계곡과 계곡의 사이에는 돌기가 형성되어 있다. 각 돌기는, 2 개의 사면의 교차에 의해 삼각단면 형상으로 형성되어 있다. 2 개의 사면은 휘어져 있지 않다.

본 실시예에 의해서도, 돌기의 사면쌍의 내부반사가 용이하게 전반사로 되어, 효율적인 방향전환이 달성된다. 말할 것도 없이, 이러한 돌기형성구간은 각 LED (8) 에 대응하여 형성하는 것이 바람직하다.

제 6 실시예

도 7 에 나타낸 바와 같이, 제 6 실시예에서는, 도광판 (46) 의 광로절곡면 (46C) 이 완만하게 만곡한 일반면을 따라 형성되어 있다. 각 돌기 (46K) 는, 이 만곡한 일반면에 대해 기울어진 사면쌍을 갖는 양태로 다수 형성되어 있다.

도시되어 있는 것과 같이, 사면쌍의 교선은 만곡한 능선을 형성하고, 서로 이웃하는 능선의 사이에 계곡이 형성된다. 이들 계곡도, 파선으로 나타낸 바와 같이 만곡한 라인을 그린다. 계곡의 깊이는, 입사면 (46D) 측에서 출사면 (46B) 을 향하여 서서히 얕아지도록 형성되어 있다. 또, 능선에서 만나는 사면쌍이 만들어내는 정상각은, 능선의 전장에 걸쳐 일정하게 되어 있다. 본 실시예에 의해서도, 돌기의 사면쌍의 내부반사가 용이하게 전반사로 되어, 효율적인 방향전환이 달성된다.

기타 변형

상술한 여러 실시예는, 본 발명의 범위의 한정을 의미하지 않는다. 예를 들면 다음과 같은 변형이 허용된다.

(a) 상기 각 실시예에서는, 돌기는 가장자리부의 전장에 걸쳐, 또는 광의 주된 입력위치주변으로 한정되어 복수개 형성되어 있다. 그러나, 경우에 따라서는, 각 LED 당 1 개의 돌기, 또는 전체에서 유일 1 개의 돌기를 형성하는 경우도 있을 수 있다. 단, 그 경우에는 필요에 따라 돌기의 사이즈를 크게 하는 것이 바람직하다.

(b) 상기 각 실시예에서의 돌기 내지 광로절곡면의 형태는, 조합하여 채용할 수도 있다. 예를 들면 도 5 (제 4 실시형태) 또는 도 6 (제 4 실시형태) 에 만곡면을 사용한 도 7 (제 6 실시형태) 의 형태를 도입하여, 만곡면을 기준으로 한 봉우리 (도 5), 또는 계곡 (도 6) 을 한정된 구간에 형성할 수도 있다.

(c) 상기 각 실시예에서는, 돌기의 사면쌍은 직접 접속되어 샤프한 능선 (교선) 을 형성하고 있다. 그러나, 직접 접속을 멈추고 능선을 둥근 형태를 채용 할 수도 있다. 또, 사면 전체에 둥글림을 부여하여 둥글림이 있는 능선 및 샤프한 능선 (교선) 을 형성할 수도 있다.

(d) 도광판의 출사면 또는 배면에 대한 가공은 필요에 따라 수행할 수도 있다. 가공에는, 예를 들면 출사면 또는 배면의 조면화(租面化)에 의한 출사촉진, 미소돌기의 형성 등이 있다.

(e) 도광판으로부터의 출사광의 각종 특성을 조정하기 위해서, 출사면을 따라 1 장 이상의 부가 시트가 배치되는 경우도 있다. 부가 시트는, 예를 들면 프리즘 시트, 광확산 시트이다.

(f) 도광판으로, 투명수지를 대신하여 소위 광산란 도광체를 채용할 수도 있다. 광산란 도광체는, 내부에 미립자등에 의해 산란능을 갖는 주지의 도광체이다.

(g) 상기 각 실시예에서의 도광판은 쐐기형상의 단면을 가지고 있지만, 이는 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들면, 전체에 균일한 두께를 갖는 도광판을 채용하여, 그 하나의 단부 또는 2 개 이상의 단부에 상술한 요령으로 광로절곡면을 형성할 수도 있다. 이 경우, 각 광로절곡면의 위치와 수에 따라 적당수의 점형상의 발광원과 입사면이 형성된다.

(h) 본 발명은, 이동전화 및 휴대용 퍼스널컴퓨터 등의 액정표시장치의 액정표시패널의 백 라이팅 이외의 용도에 사용되는 면광원장치, 및 거기에 사용되는 도광판에 적용될 수도 있다. 예를 들면, 액정표시패널의 프론트 라이팅을 위한 면광원장치에 적용될 수도 있다.

또, 액정 텔레비젼 등 기타의 전자기기를 위한 조명기기, 액정표시장치 및 거기에 사용되는 도광판에 널리 적용할 수 있다.

커다란 내부입사각은, 당연히 전반사를 용이하게 하고, 누광을 줄인다. 그 결과, 광로절곡면에서 방향전환되어, 도광판의 내부를 전파하는 광의 양이 증가하고, 결국 출사면의 밝기도 향상한다. 액정표시장치에 적용하면, 표시화면이 밝아진다.

Claims (12)

1. 광을 출력하기 위한 출사면과, 상기 출사면과 배향한 배면과, 광을 입력하기 위해 상기 배면의 가장자리부에 형성된 입사면과, 상기 입사면을 통해 입력된 광을 상기 입사면으로부터 멀어지는 방향으로 향하게 하기 위한 광로절곡면을 갖는 도광판으로서,

   상기 광로절곡면에는, 적어도 하나의 돌기가 형성되어 있고,

   상기 돌기는, 2 회의 내부반사에 의해 광로를 절곡하도록 상기 출사면과 상기 배면을 연결하는 방향으로 연재된 사면의 쌍을 구비하고 있으며,

   상기 돌기 중 적어도 하나는, 상기 입사면 중의 주된 광입력이 이루어지는 위치에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌기는 상기 가장자리부를 따라 반복 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 서로 이웃하는 돌기간에 형성되는 계곡이, 상기 출사면에 가까와짐에 따라 얕아지는 것을 특징으로 하는 도광판.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 계곡이 상기 출사면의 바로 앞에서 중단되는 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 적어도 하나의 일차광원과, 도광판을 포함하는 면광원장치로서,

   상기 도광판은, 광을 출력하기 위한 출사면과, 상기 출사면과 배향한 배면과, 상기 일차광원이 공급하는 광을 입력하기 위해 상기 배면의 가장자리부에 형성된 입사면과, 상기 입사면을 통해 입력된 광을 상기 입사면으로부터 멀어지는 방향으로 향하게 하기 위한 광로절곡면을 갖는 도광판으로서,

   상기 광로절곡면에는, 적어도 하나의 돌기가 형성되어 있고,

   상기 돌기는, 2 회의 내부반사에 의해 광로를 절곡하도록 상기 출사면과 상기 배면을 연결하는 방향으로 연재된 사면의 쌍을 구비하고 있으며,

   상기 돌기 중 적어도 하나는, 상기 입사면 중의 주된 광입력이 이루어지는 위치에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 면광원장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 돌기는 상기 가장자리부를 따라 반복 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 서로 이웃하는 돌기간에 형성되는 계곡이, 상기 출사면에 가까와짐에 따라 얕아지는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 계곡이 상기 출사면의 바로 앞에서 중단되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
9. 면광원장치를 이용하여 액정표시패널의 조명을 수행하는 액정표시장치로서,

   상기 면광원장치는, 적어도 하나의 일차광원과, 도광판을 포함하고;

   상기 도광판은, 광을 출력하기 위한 출사면과, 상기 출사면과 배향한 배면과, 상기 일차광원이 공급하는 광을 입력하기 위해 상기 배면의 가장자리부에 형성된 입사면과, 상기 입사면을 통해 입력된 광을 상기 입사면으로부터 멀어지는 방향으로 향하게 하기 위한 광로절곡면을 갖는 도광판으로서,

   상기 광로절곡면에는, 적어도 하나의 돌기가 형성되어 있고,

   상기 돌기는, 2 회의 내부반사에 의해 광로를 절곡하도록 상기 출사면과 상기 배면을 연결하는 방향으로 연재된 사면의 쌍을 구비하고 있으며,

   상기 돌기 중 적어도 하나는, 상기 입사면 중의 주된 광입력이 이루어지는 위치에 대응하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 액정표시장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 돌기는 상기 가장자리부를 따라 반복 형성되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 서로 이웃하는 돌기간에 형성되는 계곡이, 상기 출사면에 가까와짐에 따라 얕아지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 계곡이 상기 출사면의 바로 앞에서 중단되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.

Images