KR100753381B1 - 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치 - Google Patents

도광판, 면광원장치 및 액정표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100753381B1
KR100753381B1 KR1020010039644A KR20010039644A KR100753381B1 KR 100753381 B1 KR100753381 B1 KR 100753381B1 KR 1020010039644 A KR1020010039644 A KR 1020010039644A KR 20010039644 A KR20010039644 A KR 20010039644A KR 100753381 B1 KR100753381 B1 KR 100753381B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
guide plate
internal
micro reflector
exit
Prior art date
Application number
KR1020010039644A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20020004864A (ko
Inventor
오오까와신고
Original Assignee
가부시키가이샤 엔프라스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 엔프라스 filed Critical 가부시키가이샤 엔프라스
Publication of KR20020004864A publication Critical patent/KR20020004864A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100753381B1 publication Critical patent/KR100753381B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0036—2-D arrangement of prisms, protrusions, indentations or roughened surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0058—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide
    • G02B6/0061—Means for improving the coupling-out of light from the light guide varying in density, size, shape or depth along the light guide to provide homogeneous light output intensity
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

도광판 (30) 의 후면 (34) 에 형성된 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 는 안내부와, 계곡을 갖는 전환출력부를 구비한다. 전환출력부는 입력광 (P) 을 내부사면에서 2 회 반사하고, 입사면 (32) 으로부터 분리되는 방향으로 경사진 내부출력광 (Q) 을 생성한다. 내부출력광 (Q) 은 출사면 (33) 의 돌기열 (PR) 의 사면에 내부입사하여, 그 일부는 직접탈출광이 되지만 나머지 대부분은 다양한 광로를 거쳐 출사면 (33) 에 다시 도달한다. 2 회째 이후의 찬스에서 탈출한 광이 간접탈출광이 된다. 양자가 적절히 혼합된 출사광의 방향은 프리즘 시트 (PS) 로 거의 정면방향으로 수정되어 액정표시패널 등을 조명한다. 직접/간접탈출광의 혼합에 의하여 미세한 휘도불균일이 방지된다. 반사체 (RF) 를 배치하면 간접탈출광이 증대한다. 제어된 경사출사가 얻어져 미세한 휘도불균일이 방지된다.
도광판, 액정표시패널, 프리즘시트, 반사체

Description

도광판, 면광원장치 및 액정표시장치{Light Guiding Plate, Surface Light Source Device, and Liquid Crystal Display}
도 1(a) 는 공지의 에지라이팅 효과의 원리에 관하여 설명하는 도.
도 1(b) 는 오목부의 공지의 한 형성태양을 예시한 도.
도 1(c) 는 오목부의 공지의 다른 형성태양을 예시한 도.
도 2 는 앞서 설명된 면광원장치를 도광판의 후면측에서 본 평면도.
도 3(a) 는 도 2 에 나타낸 장치에서 이용되고 있는 도광판의 부분확대 사시도.
도 3(b) 는 동일 도광판의 후면에 형성되어 있는 돌기형상의 마이크로 리플렉터를 추출한 확대도.
도 4(a) 는 본 발명의 한 실시형태의 개략 배치를 나타내는 상면도.
도 4(b) 는 도 4(a) 에 나타난 실시형태의 개략 배치를 나타내는 측면도.
도 5 는 동일 실시형태에서 채용되어 있는 마이크로 리플렉터의 주변을 확대묘시(描示)하고, 전형적인 광로를 병기한 사시도.
도 6 은 동일 실시형태에서 채용되어 있는 하나의 마이크로 리플렉터 자신을 확대묘시한 사시도.
도 7(a) 는 하나의 마이크로 리플렉터의 주변을 +Z 방향에서 본 도에, 도 5 에 나타낸 대표광선 (P) 의 광로를 기입한 도.
도 7(b) 는 동일 마이크로 리플렉터의 주변을 +X 방향에서 본 도에, 도 5 에 나타낸 대표광선 (P) 의 광로를 기입한 도.
도 7(c) 는 동일 마이크로 리플렉터의 주변을 +Y 방향에서 본 도에, 도 5 에 나타낸 대표광선 (P) 의 광로를 기입한 도.
도 8 은 도광판의 출사면상에 형성된 돌기열의 작용을 설명하기 위하여, XZ 평면내에 관하여 Z 방향으로 진행하는 내부출력광 (Q1) 의 전형적인 광로를 예시한 도.
도 9 는 마이크로 리플렉터의 한 배열예를 나타내는 도.
도 10 은 마이크로 리플렉터의 또 다른 배열예를 나타내는 도.
도 11 은 마이크로 리플렉터의 또 다른 배열예를 나타내는 도.
도 12 는 마이크로 리플렉터의 또 다른 배열예를 나타내는 도.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1, 10, 30, 40, 50, 60, 70 : 도광판
2, 12, 32, 42a, 42b, 52a, 62a, 62b : 입사단면
3, 13, 33 : 출사면
4, 14, 34, 44, 54, 64, 74 : 후면
5 : 오목부
5a, 5b : 사면 (斜面)
20, 90 : 마이크로 리플렉터
21, 22, 91, 92 : 사면 (안내부)
23, 24, 93, 94 : 내부반사면 (전환출력부)
25, 26, 95, 96 : 봉우리부
27, 28 : 측벽
35, 36 : 도광판의 측부
A, B, C, D, E, F : 도광판의 코너에어리어
L, L1 ~ L6 : 일차광원
LP : 액정패널
PR : 도광판의 출사면에 형성된 돌기열
SR : 프리즘 시트의 입력면에 형성된 돌기열
PS : 프리즘 시트
PSI : 프리즘 시트의 입력면
PSO : 프리즘 시트의 출력면
본 발명은 측방으로부터 공급된 광을 내부에서 방향전환한 후에 경사방향으로 출력하기 위한 도광판, 상기 도광판과 방향수정소자를 조합한 면광원장치, 및 상기 면광원장치를 액정표시패널의 조명에 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.
도광판의 측단면이 제공하는 입사단면으로부터 광을 도입하고, 동일 도광판 의 두 메이저(major)면 (단면에 비하여 면적이 큰 면) 중 한 쪽을 출사면으로서 이용하는 것은 주지의 사실이다. 이 방식에 사용되는 도광판은 면광원장치에 적용되고 있으며, 동일 면광원장치는 예를 들면 액정표시장치의 백라이팅 등의 용도로 널리 이용되고 있다. 이 종류의 면광원장치에 있어서의 기본적인 성능은 사용하는 도광판에 좌우되는 바가 크다.
도광판의 기본적인 역할은 입사단면에서 내부로 도입된 광의 진행방향 (도광판의 출사면에 거의 평행) 을 전환하여 출사면으로부터 출사시키는 데 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 도광판으로서 단순한 투명판을 그대로 이용한 것으로는 방향전환이 거의 이루어지지 않아, 충분한 휘도가 얻어지지 않는다. 그래서 출사면으로부터의 출사를 촉진하는 수단이 필요하게 된다.
일반적으로, 출사촉진수단은 (1) 도광판 (산란도광판) 내부의 산란파워, (2) 출사면에 부여된 광확산성, (3) 후면에 부여된 광확산성, (4) 출사면에 부여된 굴절성 요철형상, (5) 후면에 부여된 굴절성 요철형상 중 하나, 또는 그들의 조합에 의해 지지되어 있다.
(1) 을 이용하는 수법은 고효율로 균일한 출사광을 얻기 쉽다. 그러나 출사면으로부터의 우선적인 출사방향 (즉, 출사후의 주광선의 진행방향) 이 정면방향으로부터 크게 기울어 있다. 이 경사각도는 통상, 출사면에 세운 법선에 대하여 60 도 ~ 75 도 정도의 경사를 피할 수 없다. 또한 주광선의 주위에는 출사면에 스칠 듯이 진행하는 광도 상당히 발생한다.
주광선에 관해서는 방향수정소자 (프리즘 시트) 를 이용하여 거의 정면방향 으로의 방향수정이 가능하다. 그러나, 또한 출사면에 스칠 듯이 진행하는 광에 관해서는 방향수정이 어렵다.
(2) 또는 (3) 을 이용하는 수법은 고효율로 출사광을 얻기 어렵다. 또한 (1) 의 경우와 마찬가지로, 출사면으로부터의 출사는 비스듬히 강하게 일어난다. 광확산성을 증강시키면 광범위산란이나 광확산요소 (백색잉크 등) 에 의한 흡수 등의 요인으로 효율이 상승하지 않는다.
(4) 를 채용하는 수법은 출사면으로부터의 광의 탈출을 용이하게 하지만, 적극적인 방향전환이 실시되는 것이라 말하기는 어렵다. 따라서, 고효율로 출사광을 얻기 어렵다. 특히, 도광판의 후면으로부터 출사면을 향한 광이 생성되지 않는 점은 유리하지 않다.
이에 대하여 (5) 를 채용하는 수법은 도광판의 후면으로부터 출사면을 향한 광을 적극적으로 생성하는 것이며, 또한 광범위한 산란도 생성되지 않는다는 이점이 있다.
도 1(a) ~ 도 1(c) 는 상기 (5) 의 적용예를 설명하는 도이다. 동일 도에 있어서, 부호 (1) 는 아크릴수지 등의 투명재료로 이루어지는 도광판을 나타내고 있으며, 그 중 한 측단면이 입사단면 (2) 을 제공하고 있다. 일차광원 (L) 은 입사단면 (2) 의 근방에 배치되어 입사단면 (2) 에 광을 공급한다. 도광판 (1) 의 두 메이저면 (3, 4) 중 한 쪽이 출사면 (3) 이 된다. 다른 쪽 면 (「후면」이라 부름) 에는 사면 (斜面; 5a, 5b) 을 갖는 단면형상의 오목부 (5) 가 다수 형성되어 있다.
일차광원 (L) 에서 발사된 광은 입사단면 (2) 을 통과하여 도광판 (1) 내에 도입된다. 도광판 (1) 내를 전파하는 광 (광선 (G1, G2) 으로 대표) 이 오목부 (5) 와 우연히 만나면, 한 쪽 사면 (5a) 에서 내부반사되어 출사면 (3) 을 향한다. θ는 내부입사각이며, (G1', G2') 는 광선 (G1, G2) 에 대응하는 출사광이다. 이와 같이, 다른 쪽 사면 (5b) 에 비하여 입사단면 (2; 일차광원 (L)) 에 가까운 사면 (5a) 은 방향전환을 위한 내부반사사면을 제공한다. 이와 같은 작용은 에지라이팅 효과라 불리는 경우도 있다.
오목부 (5) 는 점(dot)형상 또는 선홈(線溝)형상으로 형성된다. 또한 도 1(a) ~ 도 1(c) 에 나타낸 바와 같이, 오목부 (5) 의 형성피치 (d) 나 깊이 (h), 또는 사면의 경사 (φ) 가 입사단면 (2) 으로부터의 거리에 따라 변하고 있다. 이로 인하여, 출사면 (3) 의 휘도가 입사단면 (2) 으로부터의 거리에 의존하여 변화하는 것이 방지된다.
그러나 도 1(a) ~ 도 1(c) 에 나타낸 바와 같은 종래기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.
1. 입사단면 (2) 에서 보아, 사면 (5b) 의 배후에 광이 도달하기 어려운 영역이 존재한다. 따라서, 형성피치 (d) 를 작게 해도 방향변환효율이 상승하지 않고, 또한 출사면 (3) 의 휘도에 불균일이 발생하기 쉽다.
2. 입사단면 (2) 에 평행한 면내에 관한 방향제어가 충분하지 않다. 예를 들면, 도 1(a) 에 있어서 광선 (G1, G2) 의 전파방향이 출사면 (3) 에 평행하기 는 하나, 입사단면 (2) 에 수직이 아닌 경우, 출사광 (G1', G2') 은 입사단면 (2) 에서 보아 우방향 또는 좌방향으로 발산되어 버릴 것이다. 입사단면 (2) 에 수직이 아닌 광성분은 실제의 도광판중에는 상당히 존재한다. 따라서, 출사광을 공간적으로 바람직한 각도 내지 각도범위 (입사단면 (2) 에 관하여 수직, 평행 양방향에 관하여) 에 지향시키기는 어렵다.
3. 출사면 (3) 을 향하는 광을 생성하기 위한 방향전환을 1 회 반사 (사면 (5a)) 로 행하고 있으므로, 후면 (4) 으로부터의 누광이 생기기 쉽다. 즉, 방향전환을 위한 반사시에 전반사조건이 파기되기 쉽다. 예를 들면, 광선 (G1, G2) 을 거의 정면방향을 향하도록 하기 위해서는, 내부입사각 (θ) 은 45 도 정도가 된다. 이는 전형적인 재료인 아크릴수지-공기의 임계각과 거의 동일하다. 따라서, 약간 아래쪽을 향하여 전파하는 광의 상당부분은 사면 (5a) 으로부터 새어나온다.
그래서 본 발명자는 먼저 일본 특허출원 평11-38977 호에 있어서, 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 도광판 및 그것을 이용한 면광원장치/액정표시장치를 제안하였다. 도 2, 도 3(a), 3(b) 을 참조하여 동일 제안에 관하여 간단히 설명해 둔다.
도 2 는 동일 제안과 관련된 면광원장치를 도광판의 후면측에서 본 평면도, 도 3(a) 는 동일 장치에서 이용되고 있는 도광판의 부분확대 사시도, 도 3(b) 는 동일 도광판의 후면에 형성되어 있는 돌기형상의 마이크로 리플렉터를 추출하여 작 용을 설명하는 도이다. 설명의 편의상, 마이크로 리플렉터의 사이즈는 과장되어 있다.
도 2 에 있어서, 부호 (10) 는 투명수지로 이루어지는 도광판을 나타내고 있다. 도광판 (10) 의 한 단면 (마이너(minor)면) 이 입사단면 (12) 을 제공하고 있다. 부호 (14) 는 도광판 (10) 의 한 쪽 메이저면이 제공하는 후면을 나타내고 있다. 다른 쪽 메이저면은 출사면 (도 3(a) 참조) 을 제공한다. 도광판 (10) 은 좌우로 측단면 (마이너면 ; 15, 16) 을 보유하고 있다.
봉형상의 일차광원 (냉음극관 ; L) 이 입사단면 (12) 을 따라 배치되어, 입사단면 (12) 을 향하여 일차광을 공급한다. 냉음극관 (L) 의 양단은 발광력이 없는 전극부 (EL1, EL2) 이며, 그들 사이의 발광부의 길이는 입사단면 (12) 의 길이보다 약간 짧게 되어 있다. 이와 같은 설계는 전극부 (EL1, EL2) 의 돌출을 피하기 위하여 간혹 채용된다.
상기 특허출원과 관련되는 제안의 기본적인 특징에 따라, 도광판 (10) 은 후면 (14) 에 다수의 마이크로 리플렉터 (20) 를 구비하고 있다. 일차광원 (L) 으로부터 발사된 광은 입사단면 (12) 을 통과하여 도광판 (10) 내에 도입된다. 도광판 (10) 내를 전파하는 광은 마이크로 리플렉터 (20) 내에 들어오면, 마이크로 리플렉터 (20) 내에서 주로 2 회 반사가 일어나, 출사면 (13) 을 향하는 광이 생성된다. 즉, 마이크로 리플렉터 (20) 는 「입력광을 출사면 (13) 을 향하는 내부출력광으로 변환하는 방향전환수단」으로서 기능한다.
개개의 마이크로 리플렉터는 도 3(a), 도 3(b) 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (10) 의 후면 (14) 을 대표하는 일반면으로부터 돌출하도록 형성되어 있다. 예시된 마이크로 리플렉터 (20) 는 6 개의 면 (21, 22, 23, 24, 27, 28) 을 갖는 돌기형상을 갖고 있다. 또한 본 명세서에서는 도광판의 후면을 대표하는 일반면을 적절히 「제 1 일반면」이라 부르고, 출사면을 대표하는 일반면을 「제 2 일반면」이라 부르기로 한다.
면 (21, 22) 은 방향전환을 위한 광입력을 원활히 행하기 위한 안내부를 제공하는 사면이다. 면 (21, 22) 은 봉우리부(嶺部; 26) 에서 만나고 있다. 한편, 면 (23, 24) 은 방향전환을 위한 2 회 반사를 행하여 내부출력광을 생성하는 반사면이다. 면 (23, 24) 은 봉우리부 (25) 에서 만나고 있다. 면 (27, 28) 은 마이크로 리플렉터 (20) 의 폭을 제한하는 측벽이다.
마이크로 리플렉터 (20) 의 배향방향은 봉우리부 (25) 의 연재방향으로 대표된다. 본 예에서는 봉우리부 (25, 26) 의 「제 1 일반면으로의 사영(射影)」은 하나의 직선을 형성한다. 마이크로 리플렉터 (20) 의 배향방향은 입력효율과 방향전환율을 높이기 위하여 광의 도래방향에 정렬하도록 설계된다.
광선 (H1, H2) 으로 대표되는 입력광의 대부분은 입사단면 (12) 에 수직에 가까운 방향에서 입사한다. 단, 마이크로 리플렉터 (20) 로 실제 입력되는 것은 제 1 일반면에 정확히 평행한 광이 아니라, 약간 아래쪽을 향하여 진행하는 광 (후면 (14) 에 접근하는 광) 이다.
제 1 일반면에 정확히 평행한 광이나, 출사면 (13) 에 접근하는 광은 마이크로 리플렉터 (20) 에 입력되지 않고 안쪽으로 진행한다. 즉, 오목부 (도 1 참 조) 와 달리, 마이크로 리플렉터 (20) 는 광진행을 방해하지 않아 광이 도달하기 어려운 영역을 만들지 않는다.
광선 (H1, H2) 의 입장에서 보면, 전환출력부의 반사면 (23, 24) 은 끝이 오므라진 계곡(谷)을 제공하고 있다. 봉우리 (25) 가 계곡저부에 대응한다. 이 계곡은 안내부에서 멀어짐에 따라 좁고, 얕게 되어 있다. 따라서, 안내부를 거쳐 이 계곡에 진입한 광 (H1, H2) 의 대부분은 한 쪽 반사면 (23 또는 24) 에서 먼저 내부반사되고, 이어서 다른 쪽 반사면 (24 또는 23) 에서 다시 내부반사된다.
그 결과, 광의 진행방향이 2 번에 걸쳐 3 차원적으로 전환되어, 출사면 (13) 에 거의 수직입사하는 내부출력광 (J1, J2) 이 생성된다. 이렇게 하여 생성된 내부출력광 (J1, J2) 은 출사면 (13) 으로부터 거의 정면방향으로 출사되어, 예를 들면 액정표시패널의 조명에 이용된다. 이와 같은 작용을 갖는 마이크로 리플렉터 (20) 의 배열, 배향에는 다양한 변경 (variation) 이 허용된다. 도 2 에 나타낸 예는 다음 룰을 따르고 있다.
1. 형성밀도 (피복율) 는 입사단면 (12) 으로부터의 거리에 따라 증대하는 경향을 갖는다. 이로 인하여, 입사단면 (12) 으로부터의 거리에 의존한 휘도변화가 출사면에 나타나는 것이 방지된다.
2. 전극부 (EL1, EL2) 에 가까운 코너에어리어(corner area; A, B) 에서는 특히 고밀도로 마이크로 리플렉터 (20) 가 배열되어 있다. 이 배열은 하기 4 의 배향과 함께 코너에어리어 (A, B) 에 대응하는 암부 (暗部) 가 출사면상에 나타나는 것을 방지한다.
3. 후면 (14) 의 대부분에 있어서, 마이크로 리플렉터 (20) 의 배향은 입사단면 (12) 에 거의 수직으로 정렬하고, 안내부가 입사단면 (12) 을 향하고 있다. 즉, 각 마이크로 리플렉터 (20) 의 전환출력부의 봉우리부 (25) 가 입사단면 (12) 에 거의 수직으로 연재한다.
4. 코너에어리어 (A, B) 에서는 마이크로 리플렉터 (20) 의 배향은 입사단면 (12) 에 대하여 비스듬히 크게 기울고, 안내부가 냉음극관 (L) 의 발광부를 향하고 있다. 이것은 광의 도래방향과 마이크로 리플렉터 (20) 의 배향을 대응시켜 방향전환효율을 높인다.
5. 코너에어리어 (A, B) 를 제외한 양측부 (15, 16) 에서는 마이크로 리플렉터 (20) 의 배향은 입사단면 (12) 에 대하여 소각도 기울고, 안내부가 냉음극관 (L) 의 발광부를 향하고 있다. 이것은 상기 4 와 동일하게, 광의 도래방향과 마이크로 리플렉터 (20) 의 배향을 대응시켜 방향전환효율을 높인다.
만약 이 양측부 (15, 16) 로부터 일정한 범위에 있어서, 도광판 (10) 의 중앙부측으로 기운 내부출력광이 얻어지도록 마이크로 리플렉터 (20) 의 전환출력부 (내부반사면 (23, 24) 의 방위) 를 설계하면, 수렴성 출사광이 얻어진다.
6. 다수의 마이크로 리플렉터 (20) 는 직선상에 늘어서는 것과 같은 강한 질서를 가지지 않도록 설계된다. 이로 인하여, 마이크로 리플렉터 (20) 는 보다 눈에 띄기 어렵게 된다. 또한 액정표시장치에 조합한 경우, 매트릭스형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 무아레 (moire) 무늬 발생이 방지된다.
마이크로 리플렉터 (20) 의 배열, 배향에 이와 같은 고안을 함으로써, 상기 제안과 관련된 도광판 및 그것을 이용한 면광원장치/액정표시장치의 성능을 높일 수 있다.
그러나 상기 제안과 관련된 기술에는 미해결의 문제가 남아 있다. 즉, 상기 제안과 관련된 기술을 채용한 경우, 도광판 (10) 의 출사면상에 마이크로 리플렉터 (20) 의 사이즈와 배열간격에 거의 대응한 미세한 휘도불균일이 생긴다. 이것이 매끄럽지 않은 (반짝이는) 시각감을 관찰자에게 주었다.
이것은 도 3(a), 3(b) 을 참조하여 서술한 바와 같이, 마이크로 리플렉터 (20) 의 내부출력광의 대부분이 맨 처음의 출사 찬스에서 간단히 출사면으로부터 탈출하여 출사광이 되는 것에 원인이 있는 것으로 여겨진다. 본 명세서에서는 이와 같은 맨 처음의 찬스에서의 탈출 (광) 을 「직접탈출 (광)」이라 부르기로 한다.
당연히, 이와 같은 직접탈출은 마이크로 리플렉터 (20) 의 형성위치와 거의 대응하여 일어난다. 이에 대하여, 마이크로 리플렉터 (20) 가 형성되어 있지 않은 공백영역 (후면 (14) 상의 평탄영역) 에 대응하는 영역 (출사면상) 에서는 충분한 출사광을 기대할 수 없다. 그 결과, 미세한 휘도불균일이 출사면상에 생긴다.
또한 본 명세서에서는 내부출력광이 직접 탈출하지 않고 출사면에서 내부반사되어, 2 회째 이후의 찬스에 탈출하는 것 및 그 탈출광을 「간접탈출」, 「간접탈출광」등이라 부르기로 한다. 간단히 말하면, 직접탈출광이 간접탈출광에 비해 과잉이면 미세한 휘도불균일이 생긴다.
이 문제는 마이크로 리플렉터 (20) 를 촘촘히 배치하면 어느 정도는 경감될 것이다. 그러나 배치밀도에는 실질적인 한계가 있다.
본 발명은 상기 제안된 기술의 문제점을 해결한다. 본 발명의 한 목적은 측방으로부터 도입된 광에 대하여 우수한 방향전환기능을 갖는 동시에, 출사면상에 미세한 휘도불균일이 나타나기 어렵도록 개량된 도광판을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 그와 같은 개량된 도광판을 채용함으로써, 고효율로 미세한 휘도불균일이 생기기 어렵고 고품질의 출력조명광이 얻어지는 면광원장치를 제공하는 데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 개량된 면광원장치를 액정패널의 라이팅에 적용하여 우수한 표시품질을 갖는 액정표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 마이크로 리플렉터 내면에 의한 2 회의 내부반사에 의하여 방향전환을 행한다는 기본적인 사고방식 (상기 특허출원에서 제안) 에 출사광의 경로이력을 다양화하는 다수의 돌기열을 출사면에 설치함으로써, 상기 기술과제를 해결한다.
먼저 본 발명은 출사면 및 후면을 제공하는 두 메이저면과, 광도입을 위한 입사단면을 구비한 도광판을 개량한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 도광판의 후면은 광진행방향 전환을 위한 다수의 마이크로 리플렉터를 구비하고 있으며, 개개의 마이크로 리플렉터는 안내부와 전환출력부를 포함하고, 전환출력부는 봉우리부와 그 양측에, 도광판의 후면을 대표하는 일반면에 대하여 경사지게 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고 있다.
그리고 봉우리부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 마이크로 리플렉터의 내부에는 계곡이 형성되며, 이 계곡은 안내부에서 멀어짐에 따라 폭이 좁고, 깊이가 얕아지는 경향을 갖도록 형성되어 있다.
이 계곡은 다시 또한, 안내부를 거쳐 계곡에 도래한 내부입력광이 제 1 반사면 및 제 2 반사면 중 한 쪽에서 반사되고, 이어서 다른 쪽 반사면에서 반사되어 내부출력광이 되고, 또한 상기 내부출력광의 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서, 정면방향을 기준으로 하여 입사단면으로부터 분리되도록 경사진 것이 되도록 형성되어 있다.
이로 인하여, 출사면으로 내부입사하는 내부출력광 중, 직접탈출하는 광의 비율이 조정된다. 또한 도광판의 출사면은 입사단면과 거의 수직으로 연재하는 다수의 돌기열을 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는 출사면으로 내부입사하는 내부출력광 중, 직접탈출하는 광의 비율이 다시 조정된다.
제 1 반사면과 제 2 반사면은 후면을 대표하는 일반면에 관하여 상이한 경사각을 갖고 있는 것이 바람직하다. 또한 전환출력부의 봉우리부의 연재방향은 후면상의 위치에 따라 변화하고 있어도 된다. 제 1 반사면과 제 2 반사면의 경사 및 봉우리부의 연재방향의 분포에 따라 출사면으로부터의 출사광의 방향분포를 제어할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 도광판을 채용한 개량된 면광원장치를 제공한 다. 본 발명은 적어도 하나의 일차광원과, 출사면 및 후면을 제공하는 두 메이저면과, 일차광원으로부터의 광도입을 위한 측단면과, 상기 출사면을 따라 배치된 방향수정소자를 구비한 면광원장치를 개량한다.
도광판의 상기 특징에 대응하여, 도광판의 후면은 광진행방향 전환을 위한 다수의 마이크로 리플렉터를 구비하고 있다. 개개의 마이크로 리플렉터는 안내부와 전환출력부를 포함하며, 전환출력부는 봉우리부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고 있다.
봉우리부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 마이크로 리플렉터의 내부에는 계곡이 형성되며, 이 계곡은 안내부로부터 멀어짐에 따라 폭이 좁고, 깊이가 얕아지는 경향을 갖도록 형성되어 있다.
또한, 이 계곡은 안내부를 거쳐 계곡에 도래한 내부입력광이 제 1 반사면 및 제 2 반사면 중 한 쪽에서 반사되고, 이어서 다른 쪽 반사면에서 반사되어 내부출력광이 되며, 또한 상기 내부출력광의 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서, 정면방향을 기준으로 하여 입사단면으로부터 분리되도록 경사진 것이 되도록 형성되어 있다.
그리고, 상기 방향수정소자가 상기 출사면으로부터 출사된 내부출력광을 입력으로 하여, 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서 거의 정면방향을 향한 출력광을 제공하도록 되어 있다.
내부출력광이 출사면에 비스듬히 입사함으로써, 방향수정소자의 입력광에는 직접탈출광에 더불어 상당한 간접광이 포함되게 된다. 이것은 미세한 휘도불균일을 줄여 유리하게 작용한다. 또한 도광판의 출사면은 입사단면과 거의 수직으로 연재하는 다수의 돌기열을 구비하고 있어도 된다. 이 경우에는 출사면으로 내부입사하는 내부출력광 중, 직접탈출하는 광의 비율이 다시 조정된다.
일반적으로, 직접탈출하는 광의 비율이 조정되면 직접탈출하지 않고 내부반사된 광의 양이 증가한다. 이 광의 상당부분에는 여러가지 경로이력을 거쳐 간접탈출의 찬스가 부여된다. 간접탈출이 일어나는 위치와 마이크로 리플렉터의 위치의 대응관계는 빈약하기 때문에, 상술한 미세한 휘도불균일은 두드러지지 않게 된다.
또한 광의 방향전환이 「마이크로 리플렉터에 의한 경사내부출력광의 생성」과 그 후의 「방향수정소자에 의한 정면출력광의 생성」2 단계를 거치고 있으므로, 방향수정소자만 또는 마이크로 리플렉터만으로 정면출력광을 생성하는 데 비하여 무리가 없고, 설계의 자유도도 크다. 예를 들면, 한정된 설계조건의 방향수정소자밖에 준비할 수 없는 경우라도 마이크로 리플렉터의 제 1, 제 2 반사면의 방위를 적당히 조정함으로써, 방향수정소자가 거의 정면방향으로의 출력광을 생성하도록 하는 것도 어렵지 않게 된다.
또한 간접탈출광을 증가시키기 위하여, 도광판의 후면을 따라 반사부재가 배치되는 것이 바람직하다. 반사부재는 돌기열에서 내부반사되어 후면으로부터 노출된 광을 반사하여 도광판으로 되돌려, 간접탈출의 찬스가 부여되도록 한다.
또한 전환출력부의 봉우리부의 연재방향은 후면상의 위치에 따라 변화하고 있어도 된다. 봉우리부의 연재방향의 분포에 따라 출사면으로부터의 출사광의 방향분포를 제어할 수 있다.
전환출력부의 봉우리부의 연재방향이 광의 도래방향과 거의 일치하도록 후면상의 위치에 따라 변화하고 있어도 된다. 또한 전환출력부의 봉우리부의 연재방향은 광의 도래방향에 대하여 소각도 경사져 있어도 된다.
이와 같이 개량된 면광원장치는 액정표시장치에 있어서 액정패널을 조명하기 위한 면광원장치로서 채용될 수 있다. 이 경우, 면광원장치의 특성은 액정표시장치에 반영된다. 따라서, 본 발명에 따른 액정표시장치는 소정의 방향 또는 위치에서 밝게 관찰되어, 미세한 휘도불균일이 없는 표시화면을 제공한다.
실시예
도 4(a), 4(b) 에 본 발명의 한 실시형태의 개략 배치를 나타내었다. 도 4(a) 는 상면도, 도 4(b) 는 도 4(a) 에 있어서 오른편에서 본 측면도이다. 도 5 는 하나의 마이크로 리플렉터의 주변을 확대묘시하고, 전형적인 광로를 병기한 사시도이다.
도 4(a) 에 있어서는 프리즘 시트 (방향수정소자) 및 액정표시패널의 묘시는 생략되어 있다. 또한 도 5 에 있어서는 도를 보기 쉽게 하기 위하여 액정표시패널의 묘시를 생략하고, 또한 프리즘 시트의 프리즘면에 형성된 돌기열은 부분적인 묘시만 하였다.
mm 단위로 표기되어 있는 사이즈 수치는 하나의 예시이다. 또한 이하에 참조되는 모든 도에 있어서, 마이크로 리플렉터나 돌기열의 사이즈는 설명을 위하 여 적절히 과장되어 있다. 액정패널 (PL) 은 피조명 대상물의 전형예로, 용도에 따라 다른 피조명 대상물이 배치되어도 된다.
먼저 도 4(a), 4(b) 를 참조하면 아크릴수지, 시클로올레핀계 수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지는 도광판 (30) 의 한 측단면이 입사단면 (32) 을 제공하고 있다. 봉형상의 일차광원 (냉음극관 ; L1) 이 입사단면 (32) 을 따라 배치되어 입사단면 (32) 에 광을 공급한다. 입사단면 (32) 에서 보아 좌우의 단면은 측면 (35, 36) 을 제공하고 있다.
도광판 (30) 의 두 메이저면 (33, 34) 중 한 쪽이 출사면 (33) 이 된다. 다른 쪽 면 (후면 ; 34) 에는 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 설치되어 있다.
후면 (34) 을 따라 반사부재 (RF) 가 배치된다. 반사부재 (RF) 는 후면 (34) 을 마주보는 반사면을 구비한다. 반사면은 확산반사성을 가지고 있는 것이 바람직하다. 반사부재 (RF) 에는 예를 들면 백색 PET 필름을 채용할 수 있다.
반사부재 (RF) 에는 은박, 알루미늄박과 같이 정반사성 반사면을 제공하는 재료가 채용되어도 된다. 반사부재 (RF) 는 반드시 시트형상이 아니어도 된다. 예를 들면, 도광판 (30) 외를 지지하는 프레임의 내면이 반사면을 제공해도 된다.
도 4 와 도 5 를 함께 참조하면, 출사면 (33) 에는 입사단면 (32) 과 거의 수직으로 연재하는 다수의 돌기열 (PR) 이 설치되어 있다. 출사면 (33) 의 외측에는 방향수정소자로서 프리즘 시트 (PS) 가 배치되어 있다. 프리즘 시트 (PS) 는 주지의 사실과 같이, 다수의 대략 삼각형 형상의 다수의 돌기열을 구비한 프리즘면을 갖고 있다.
본 예에서는 이 프리즘면이 프리즘 시트 (PS) 의 출력면 (PSO) 을 제공하는 배향으로 배치되어 있다. 프리즘 시트 (PS) 의 다른 쪽 메이저면은 평탄한 입력광면 (PSI) 을 제공하고 있다. 단, 이와는 반대로 프리즘면이 입력광면을 제공하고 평탄면이 출력면을 제공하는 배향이 채용되는 경우도 있다.
주지의 액정패널 (PL) 은 출력면 (PSO) 에 대향하여 배치되어 있다. 또한 이 밖에, 약한 확산능을 갖는 확산판이나 보호시트 등이 출사면 (33) 을 따라 추가배치되어도 된다. 그 경우, 확산판은 프리즘 시트 (PS) 와 액정표시패널 (PL) 사이, 또는 프리즘 시트 (PS) 와 출사면 (33) 사이에 배치된다. 또한 보호시트는 가장 외측 (액정표시패널 (PL) 의 바로 앞) 에 배치되는 것이 통례이다.
도 5 에 있어서, 일차광원 (L1) 으로부터 발사된 광은 광선 (P) 으로 대표되어 있다. 입사단면 (32) 을 통과하여 도광판 (30) 내에 도입된 광선 (P) 이 도광판 (30) 내를 전파하고, 어느 한 마이크로 리플렉터 (90) 내에 들어가 마이크로 리플렉터 (90) 로의 입력광 (입력광선) 이 된다. 입력광선 (P) 은 그 마이크로 리플렉터 (90) 내에서 주로 2 회 반사 (점 (a) 및 점 (b)) 되어, 출사면 (33) 을 향하는 내부출력광 (Q) 이 생성된다.
여기서 중요한 것은 내부출력광 (Q) 의 주요 진행방향이 입사단면 (32) 에 수직인 평면내에 있어서, 정면방향을 기준으로 하여 입사단면 (32) 으로부터 분리되도록 경사져 있는 점이다. 이로 인하여, 출사면 (33) 으로의 내부입사각은 동일 경사가 없는 경우에 비하여 커진다. 즉, 출사면 (33) 에 대하여 이루는 각도가 얕아진다.
이것은 출사면 (33) 에 돌기열 (사면 (SL1, SL2)) 이 형성되어 있지 않은 경우에도 동일하게 성립된다. 광학의 기초이론에서 잘 알려져 있듯이, 일반적으로 내부입사의 각도가 클수록 (즉, 수직입사로부터 각도적으로 벗어나 계면에 대한 각도가 얕아질수록) 매체 (도광판 (30)) 로부터 공기중으로의 탈출율은 작아진다.
따라서, 본 발명에서는 돌기열 (PR; 사면 (SL1, SL2)) 이 형성되지 않는 경우도 있으나, 일반적으로는 돌기열 (PR; 사면 (SL1, SL2)) 이 형성되어 있는 편이 직접탈출광을 억제하는 방향으로 조정하기 쉽다.
그런데, 본 예와 같이 돌기열 (PR) 이 형성되어 있는 경우, 내부출력광 (Q) 은 어느 한 사면 (SL1 또는 SL2) 에 도달한다. 사면 (SL1 또는 SL2) 으로의 도달시의 내부입사각에 따라 일부가 도광판 (30) 의 외부로 탈출하고 (점 (c)), 프리즘 시트 (PS) 로의 입력광 (R; 직접탈출광 성분) 이 된다.
나머지 성분은 내부반사되어, 그 상당부분은 여러가지 경로이력을 거친 후에 다시 출사면 (33) 에 도달한다. 이렇게 하여 2 회째 이후의 출사면 (33) 으로부터의 탈출찬스가 생긴다. 2 회째 이후의 찬스로 생성되는 간접탈출광도 프리즘 시트 (PS) 로의 입력광 (R) 에 추가된다.
출사면 (33) 에 형성된 돌기열 (PR) 은 직접탈출광과 간접탈출광의 비율을 조정하는 기능을 갖는다. 단, 상술한 바와 같이 출사면 (33) 에 돌기 (PR) 가 형성되어 있지 않고 평탄해도 직접탈출광의 하방조정은 가능하다.
간접탈출광은 여러가지 경로이력을 거치고 나서 출사면 (33) 에 도달한다. 따라서 간접탈출광의 탈출위치와 직접탈출광의 탈출위치가 중복될 확률은 낮아진다. 그 결과, 출사광 전체에 관해서는 탈출위치가 출사면 (33) 상에서 분산하여 미세한 휘도불균일이 발생하기 어렵게 된다.
출사면 (33) 의 돌기 (PR) 의 사면 (SL1 또는 SL2) 의 내면에서 내부반사된 광은 후면 (34) 으로 되돌아와, 그 상당부분이 후면 (34) 으로부터 일단은 도광판 (30) 밖으로 누출된다. 반사부재 (RF) 는 이것을 도광판 (30) 으로 되돌려 출사면 (33) 으로부터의 탈출 (간접탈출) 의 찬스를 다시 부여한다. 따라서, 간접탈출광을 증대시켜 반사부재 (RF) 를 후면 (34) 을 따라 배치하는 것은 매우 바람직하다. 단, 반사부재 (RF) 를 생략한 배치에서도 어느 정도의 간접탈출광은 얻어진다.
직접탈출광과 간접탈출광을 포함하는 광 (R) 은 프리즘 시트 (PS) 의 입력면 (평탄면 ; PSI) 에 비스듬히 입사한다. 프리즘 시트 (PS) 는 주지의 작용에 의하여 방향수정된 출력광 (S) 을 생성한다. 즉, 광 (R) 은 입력시에 굴절된 후 (부호 (d)), 프리즘 시트 (PS) 내를 직진하고, 다시 출력시에 굴절되어 (부호 (e)) 출력광 (S) 이 된다. 여기서 프리즘면 (PSO) 의 프리즘 커트의 꼭지각(頂角)을 프리즘 시트 (PS) 의 굴절율을 고려하여 설계에 따라 선택하면, 출력광 (S) 의 진행방향을 거의 정면방향으로 할 수 있다. 또한 본 예와는 안팎을 반대로 하여, 프리즘면측으로부터 광 (R) 을 입력시킨 경우에는 프리즘면의 한 쪽 사면에서의 굴절, 다른 쪽 사면에서의 내부반사, 평탄면으로부터의 출력시의 굴절을 거쳐 출력광 (S) 이 생성된다. 단, 이 경우 입출력시의 굴절에 의한 진행방향 변화는 통상 근소하여, 주로 내부반사가 방향수정에 기여한다.
또한 프리즘 시트 (PS) 쪽에 설계상의 제약 (예를 들면, 프리즘 커트의 꼭지각이 정해져 있음) 이 있는 경우라면, 마이크로 리플렉터 (90) 의 두 반사면의 방위를 선택하여 출력광 (S) 이 거의 정면방향으로 출사되도록 할 수 있다. 이와 같이, 정면방향으로의 조명출력을 조건에 부과해도 프리즘 시트 (PS) 와 마이크로 리플렉터 (90) 쌍방에 설계의 자유도가 허용되는 것이 본 발명의 한 이점이다. 출력광 (S) 은 액정표시패널 (PL ; 도 4(b) 참조) 에 공급된다. 이 광은 주지의 원리에 따라 표시에 기여한다. 미세한 휘도불균일이 방지된 조명출력광이 액정표시패널에 공급되는 것은 우수한 품질의 표시화면을 제공하여 유리하다.
본 실시형태에서 채용되고 있는 마이크로 리플렉터 (90) 는 도 3(b) 에 나타낸 것과 유사한 형상을 갖는다. 도 6 은 하나의 마이크로 리플렉터 자신을 확대묘시한 사시도이다. 또한 도 7(a), 7(b), 7(c) 는 하나의 마이크로 리플렉터 (90) 의 주변을 3 방향에서 본 도에, 도 5 에 나타낸 대표광선 (P) 의 광로를 기입한 것으로, 7(a) 는 +Z 방향에서 본 묘사도, 7(b) 는 +X 방향에서 본 묘사도, 7(c) 는 +Y 방향에서 본 묘사도이다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 마이크로 리플렉터 (90) 는 4 개의 면 (91~94) 을 갖는 블럭형상을 갖고 있다. 이들 면 (91~94) 은 후면 (34) 을 대표하는 일반면에 대하여 경사져 형성되어 있다. 면 (91, 92) 은 방향전환을 위한 광입력을 원활히 행하기 위한 안내부를 제공하고 있으며, 봉우리부 (96) 에서 만나고 있다. 한편, 면 (93, 94) 은 방향전환을 위한 2 회 반사를 행하여 내부출력광을 생성하는 반사면이다. 면 (93) 과 면 (94) 은 봉우리부 (95) 에서 만나고 있다. 또한 면 (91) 과 면 (93) 은 능선 (97) 에서 만나고, 면 (92) 과 면 (94) 은 능선 (98) 에서 만나고 있다.
도 5, 도 6 을 함께 참조하면, 전환출력부의 반사면 (93, 94) 은 광선 (P) 의 입장에서 보면 계곡을 형성하고 있음을 알 수 있다. 봉우리 (95) 가 계곡저부에 대응한다. 이 계곡은 안내부에서 멀어짐에 따라 좁고, 얕아지고 있다. 이 형상에 의하여, 상술한 2 회 반사 (a, b) 가 용이하게 일어난다. 그 결과, 광의 진행방향이 2 번에 걸쳐 3 차원적으로 전환되어, 출사면 (33) 을 향하는 내부출력광 (Q) 이 생성된다.
또한 본 실시형태에서는 안내부의 반사면 (91, 92) 도 광선 (P) 의 입장에서 보면 역시 계곡을 형성하고 있다. 봉우리 (96) 가 계곡저부에 대응한다. 이 계곡은 전환출력부에서 멀어짐에 따라 좁고 얕아지고 있다.
여기서 주목해야 할 점은 마이크로 리플렉터 (90) 의 자세를 3 차원적으로 조정함으로써 상당한 범위에서 내부출력광 (Q) 의 진행방향을 제어할 수 있다는 점이다. 마이크로 리플렉터 (90) 의 3 차원적인 자세의 자유도는 「3」이며, 예를 들면 도 7(a) ~ 도 7(c) 에 나타낸 바와 같이 3 개의 독립한 자세 파라미터 (θr, θx, θy) 로 표시할 수 있다.
파라미터 (θr) 는 「봉우리부 (95) 를 XY 평면 (후면 (34) 의 연재자세를 대표하는 일반면에 평행) 에 사영한 라인이 +Y 축 방향 (입사면 (32) 측에서 보았을 때의 도광판 (30) 의 안쪽진행 방향) 을 이루는 각도」이다. 파라미터 (θr) 는 마이크로 리플렉터 (90) 로의 입력광의 상대적인 각도분포를 주로 좌우한다. 각도 (θr) 는 일반적으로는 0 도 ~ 소각도, 예를 들면 ±18 도의 범위에서 설계적으로 정해지는 것이 바람직하다.
도 4, 도 5 의 예에서는, 광은 주로 -Y 축 방향으로부터 공급되므로 도광판 (30) 의 후면 (34) 의 대부분에서는 (θr) 을 거의 0 도로 하였을 때에 입력광량이 최대가 된다. 그러나 나머지 자세 파라미터 (θx, θy) 와의 조합에 따라 내부출력광 (Q) 의 진행방향을 3 차원적으로 조정하기 위하여 각도 (θr) 를 필요에 따라 조정하는 것은 전혀 지장이 없다.
일반적으로는, 예를 들면 45 도를 초과하는 과대한 (θr) 은 마이크로 리플렉터 (90) 로의 입력광량을 현저히 감소시키게 되는 경우가 많아 실용적이지는 않다. 단, 후술하는 바와 같이 광의 도래방향이 크게 경사져 있는 위치, 예를 들면 입사단면 (32) 의 양단의 코너부에서는 각도 (θr) 가 특별한 태양으로 조정되어도 된다.
다음으로, 파라미터 (θy) 는 「봉우리부 (95) 를 YZ 평면 (측면 (35, 36) 에 평행) 에 사영한 라인이 +Y 축 방향 (입사면 (32) 측에서 보았을 때의 도광판 (30) 의 안쪽진행 방향) 을 이루는 각도」로 정의되어 있다. 파라미터 (θy) 는 주로 YZ 평면내에 관하여 출력광 (Q) 의 방향을 좌우한다.
본 실시형태에서는 본 발명의 특징에 따라, 도 7(b) 에 나타내는 바와 같이 YZ 평면 (입사면 (32) 에 수직) 내에 있어서, XZ 평면 (입사면 (32) 에 평행) 에 대하여 각도 (φ; φ> 0 도) 로 경사진 방위로 출력광 (Q) 이 생성되고 있다. 경사각도 (φ) 가 과도하게 작은 경우 또는 과도하게 큰 경우, 프리즘 시트 (PS) 에 의한 거의 정면방향으로의 방향수정이 어렵게 된다. 또한 과도하게 큰 경우에는 출사면 (33) 에 스칠 듯이 진행하는 광성분이 증대하여 바람직하지 않다.
이와 같은 관점에서, 각도 (φ) 의 실제적인 범위는 약 5 도 ~ 40 도 정도, 바람직하게는 약 10 도 ~ 25 도 정도이다. 단, 프리즘 시트 (PS) 의 안팎을 뒤집어 프리즘면측으로부터 광 (R) 을 입력시키는 배치를 채용한 경우에는 내부출력광의 경사각도 (φ) 의 실제적인 범위는 약 25 도 ~ 60 도 정도, 바람직하게는 약 35 도 ~ 50 도 정도가 된다.
각도 (φ) 의 방향으로 진행한 내부출력광 (Q) 은 출사면 (33; 돌기열 (PR) 의 사면) 으로부터 출사면되어, 출사광 (R) 이 된다 (부호 (c) 참조). 상기한 바와 같이, 출사광 (R) 은 프리즘 시트 (PS) 의 평탄한 입력면 (PSI) 에 입력되어 (부호 (d) 참조), 직진후 다시 출력시에 거의 정면방향으로 방향전환된다 (부호 (e) 참조).
돌기열 (SR) 의 프리즘 꼭지각은 주로 출력광 (Q) 의 방향을 고려하여 선택된다. 단, 전술한 바와 같이 돌기열 (SR) 의 프리즘 꼭지각을 유연하게 선택할 수 없는 케이스에 있어서는 출력광 (Q) 의 방향 (따라서, 출사광 (R) 의 방향) 을 설계로 조정해도 된다. 출력광 (Q) 의 방향은 각도 (θy) 를 조정함으로써 제어가능하다. 즉, 일반적으로 각도 (θy) 를 줄이면 각도 (φ) 는 커지며, 증대시키면 작아진다.
또한 파라미터 (θx) 는 「봉우리부 (95) 를 XZ 평면 (입사단면 (32) 에 평행) 에 사영한 라인이 +Z 축 방향 (도광판 (30) 의 두께방향) 을 이루는 각도」로 정의되어 있다. 파라미터 (θx) 는 주로 XZ 평면내에 관하여 내부출력광 (Q) 의 방향을 좌우한다. 도 7(c) 의 예에서는 돌기열 (PR) 의 한 쪽 사면 (SL1) 에 소각도 경사져 내부입사한 후, XZ 평면내에 관해 거의 정면방향의 출사광 (R) 이 얻어지도록 (θx) 가 설정되어 있다. 출사광 (R) 은 프리즘 시트 (PS) 를 통과하여 출력광 (S) 이 된다.
이들 자세 파라미터의 조정, 특히 (θx) 의 조정에 의하여 일반적으로 면 (93) 이 후면 (34) 을 대표하는 일반면에 대하여 이루는 경사각과, 면 (94) 이 동일 일반면에 대하여 이루는 경사각과는 동등하지 않게 된다. 예를 들면, 봉우리부 (95) 에 대하여 면 (93, 94) 이 대칭으로 형성되어 있는 경우, θx ≠0 이면 양면 (93, 94) 이 후면 (34) 을 대표하는 일반면에 대하여 이루는 경사각은 서로 상이한 것이 된다.
여기서 돌기열 (PR) 의 작용에 관하여 다시 재고해 본다. 도 7(c) 에는 내부출력광 (Q) 이 거의 정면방향의 출사광 (R) 이 되는 광로가 표시되어 있는데, 실제 출력광빔속의 진행방향은 도시된 출력광 (Q) 의 방향의 주위에 분포하고 있다. 현재 XZ 평면내에 관하여 Z 방향으로 진행하는 내부출력광 (Q1) 에 주목하여 그 전형적인 광로를 도 8 에 예시하였다.
도시되어 있는 바와 같이, 내부출력광선 (Q1) 이 사면 (SL1) 에 내부입사하면 내부입사각에 따라 광선 (Q2) 과 직접탈출광 (R1) 으로 분기한다. 단, 내부입사각이 임계각 이상이면 전반사가 일어나 직접탈출광 (R1) 은 발생하지 않는다. 또한 내부입사각이 임계각 미만에서 직접탈출광 (R1) 이 발생하는 경우에도, 면 (SL1) 이 경사져 있으므로 내부입사각은 일반적으로 임계각에 가깝게 된다. 예를 들면, 돌기열 (PR) 의 재료가 PMMA (굴절율 ; 1.492) 인 경우, 임계각은 43 도 정도이다.
내부반사광선 (Q2) 은 다른 쪽 사면 (SL2) 에 내부입사한다. 여기서, 내부입사각에 따라 광선 (Q3, Q4) 으로 분기한다. 단, 여기서도 내부입사각이 임계각 이상이면 전반사가 일어나 광선 (Q4) 은 발생하지 않는다. 어느 쪽이든 광선 (Q3, Q4) 은 직접탈출광은 되지 않는다. 또한 광선 (Q4) 은 일단은 도광판 (30) 밖으로 나오나, 바로 이웃하는 돌기에 입사하여 대부분이 (R1) 과는 전혀 별개의 광로를 거치므로 직접탈출광으로는 간주하지 않기로 한다. 광선 (Q4) 의 대부분은 광선 (Q5) 이 되어 도광판 (30) 내를 다시 전파한다.
이렇게 하여 발생한 광선 (Q3, Q5) 및 그들과 유사한 광선의 대부분은 그 후 다양한 광로를 거쳐 다시 돌기열 (PR) 로부터 탈출할 찬스를 얻는다. 2 번째 이후의 탈출찬스에서 탈출에 성공하여 도광판 (30) 을 이탈하는 광선은 조명출력광의 일부를 형성한다.
출사면 (33) 에 돌기열 (PR) 이 형성되어 있지 않고 평탄하면, 광선 (Q3, Q5) 과 같은 광은 약간 발생하기 어려워진다. 단, 내부출력광 (Q1) 은 입사면 (32) 에 수직면내에서는 경사져 있으므로 (각도 (φ) 참조), 경사져 있지 않은 경우에 비하면 훨씬 발생하기 쉽다. 따라서, 출사면 (33) 에 있어서의 돌기열 (PR) 의 형성을 생략해도 상당한 비율로 광선 (Q3, Q5) 과 같은 광이 생성된다.
어느 쪽이든 직접탈출광이 과잉이 되는 것이 억제되어 미세한 휘도불균일이 발생하기 어렵게 된다.
바꿔 말하면, 내부출력광 (Q) 의 진행방향이 적절한 경사각도 (φ), 예를 들면 10 도 ~ 25 도 정도 (출력측에 프리즘면을 향한 배치에서는, 예를 들면 35 도 ~ 50 도 정도) 를 갖는 것, 및 돌기열 (PR) 이 도광판 (30) 의 출사면 (33) 에 형성되어 있는 것은 모두 직접탈출광이 과잉이 되지 않도록 조정하고, 그로 인하여 미세한 휘도불균일 내지 「반짝이는 감(感)」을 방지하여 유용하다.
또한 돌기열 (PR) 의 이 작용은 돌기열 (PR) 의 사면 (SL1, SL2) 의 경사각뿐만 아니라, 마이크로 리플렉터 (90) 의 형상 (특히, 전환출력부의 계곡의 형상), 치수, 자세 (θr, θy, θx), 도광판 (30) 의 재료 (굴절율) 등의 모든 요인에 따라서도 다양하게 변화하는 것으로 여겨진다. 따라서, 최적의 조건은 설계적으로 정해지는 것이 바람직하다.
마지막으로, 마이크로 리플렉터 (90) 의 배열패턴의 응용에 관하여 설명한다. 본 발명은 마이크로 리플렉터 (90) 의 배열패턴에 관하여 특별히 절대적인 조건을 부과하는 것은 아니나, 출사면 (33) 전체에 걸쳐 균일한 휘도분포가 얻어지도록 마이크로 리플렉터 (90) 가 배열되는 것이 바람직하다.
도 9 는 마이크로 리플렉터 (90) 의 한 배열예를 나타내고 있다. 도 9 에 있어서, 투명수지로 이루어지는 도광판 (40) 의 한 단면이 입사단면 (42) 을 제공하고 있다. 한 쪽 메이저면이 제공하는 후면 (44) 상에 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 배열되어 있다. 다른 쪽 메이저면은 출사면 (도시하지 않음) 을 제공하며 좌우의 마이너면이 측면 (45, 46) 을 제공하고 있다.
일차광원 (냉음극관 ; L) 은 도 2 에 나타낸 것과 동일하며, 입사단면 (42) 을 따라 배치되어 입사단면 (42) 을 향하여 일차광을 공급한다. 냉음극관 (L) 의 양단은 발광력이 없는 전극부 (EL1, EL2) 이며, 그들 사이의 발광부의 길이는 입사단면 (42) 의 길이보다 약간 짧게 되어 있다. 이와 같은 설계는 전극부 (EL1, EL2) 의 돌출을 피하기 위해 간혹 채용된다.
일차광원 (L) 으로부터 발생된 광은 입사단면 (42) 을 통과하여 도광판 (40) 내로 도입된다. 도광판 (40) 내를 전파하는 광이 마이크로 리플렉터 (90) 내에 들어오면 마이크로 리플렉터 (90) 내에서 주로 2 회 반사가 일어나, 출사면을 향하는 내부출력광이 생성된다. 내부출력광의 일부는 직접탈출광이 되고, 나머지 일부는 간접탈출광이 된다. 개개의 마이크로 리플렉터 (90) 의 형태와 작용은 이미 서술하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 9 에 나타낸 배열패턴은 도 2 에 나타낸 배열패턴과 동일하다. 단, 개개의 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향 (자세) 에는 전술한 바와 같은 자유도 (자세 파라미터 (θr, θx, θy)) 가 있다. 여기서는 자세의 상세는 표현되어 있지 않다. 단, (θr) 에 관해서는 코너부 (C, D) 를 제외하고 거의 θr = 0 도 의 배향으로 묘사되어 있다. 전술한 바와 같이, 전부 또는 일부 마이크로 리플렉터 (90) 에 관하여 (θr) 을 도시된 배향으로부터 소각도, 수 도 ~ 20 도, 예를 들면 18 도, 시계방향 또는 반시계방향으로 경사지게 해도 된다.
배열 룰을 정리하여 기록하면 하기와 같다.
1. 형성밀도 (피복율) 는 입사단면 (42) 으로부터의 거리에 따라 증대하는 경향을 갖는다. 이로 인하여, 입사단면 (42) 으로부터의 거리에 의존한 휘도변화가 출사면에 나타나는 것이 방지된다.
2. 전극부 (EL1, EL2) 에 가까운 코너에어리어 (C, D) 에서는 특히 고밀도로 마이크로 리플렉터 (90) 가 배열되어 있다. 이 배열은 하기 4 의 배향과 함께 코너에어리어 (C, D) 에 대응하는 암부가 출사면상에 나타나는 것을 방지한다.
3. 상술한 바와 같이, 후면 (44) 의 대부분에 있어서 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향은 입사단면 (42) 에 거의 수직으로 정렬하고 있다 (θr = 약 0 도).
4. 코너에어리어 (C, D) 에서는 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향은 입사단면 (42) 에 대하여 비스듬히 크게 기울어 있다. 즉, (θr) 는 최대 45 도 정도까지 분포하고 있다. 이것은 광의 도래방향과 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향을 대응시켜 방향전환효율을 높인다. 또한 코너에어리어 (C, D) 를 제외한 양측부 (45, 46) 에서는 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향은 입사단면 (42) 에 대하여 소각도 기울어 있다. 이것은 상기 2 와 동일하게, 광의 도래방향과 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향을 대응시켜 방향전환효율을 높인다.
단, 상술한 바와 같이 전부 또는 일부 마이크로 리플렉터 (90) 에 관하여, (θr) 를 도시된 배향으로부터 소각도, 수 도 ~ 20 도, 예를 들면 18 도, 시계방향 또는 반시계방향으로 경사지게 해도 된다.
5. 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 는 직선상에 늘어서는 것과 같은 강한 질서를 가지지 않도록 설계된다. 이로 인하여, 마이크로 리플렉터 (90) 는 보다 눈에 띄기 어렵게 된다. 또한 액정표시장치에 조합한 경우, 매트릭스형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 무아레 무늬 발생이 방지된다.
도 10 은 마이크로 리플렉터 (90) 의 또 다른 배열예를 나타내고 있다. 도 10 에 나타낸 예는, 예를 들면 LED 와 같은 점형상 광원요소를 이용한 일차광원을 채용한 케이스에 적합하다.
도 10 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (50) 의 한 측단면 (52) 의 중앙부에 형성된 오목부 (52a) 가 입사단면을 제공하고 있다. 일차광원 (L2) 은 예를 들면 LED (발광 다이오드) 를 이용한 소발광면적을 갖는 비(非)로드(rod) 형상의 일차광원으로, 오목부 (52a) 를 통하여 도광판으로의 광공급을 행하도록 배치된다. 후면 (54) 에는 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 설치되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
1. 피복율은 오목부 (52a) 로부터의 거리에 따라 증대하는 경향을 갖는다. 이로 인하여 오목부 (52a ; 광원 (L2)) 로부터의 거리에 의존한 휘도변화가 출사면에 나타나는 것이 방지된다.
2. 후면 (54) 의 전체에 걸쳐 마이크로 리플렉터 (90) 의 배향은 오목부 (52a) 로부터 방사형상으로 정해져 있다. 안내부는 오목부 (52a) 를 향해 있다. 즉, 각 마이크로 리플렉터 (90) 의 전환출력부의 봉우리부 (95 ; 도 6, 도 7 참조) 가 오목부 (52a) 를 향하는 방향으로 연재한다. 단, 전술한 바와 같이 전부 또는 일부 마이크로 리플렉터 (90) 에 관하여, 배향 (도 7 에 있어서의 (θr)) 을 도시된 배향으로부터 소각도, 수 도 ~ 20 도, 예를 들면 18 도, 시계방 향 또는 반시계방향으로 경사지게 해도 된다.
3. 광원 (L2) 의 방사특성에 정면방향으로의 지향성이 있는 경우, 측단면 (52) 의 주변에서 마이크로 리플렉터 (90) 의 피복율이 높여져도 된다. 특히, 코너에어리어 (E, F) 에 관해서는 피복율이 높여지는 것이 바람직하다.
4. 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 직선상에 늘어서는 것과 같은 질서를 갖고 있지 않다. 이로 인하여, 마이크로 리플렉터 (90) 가 보다 눈에 띄지 않게 된다. 또한 액정표시장치에 조합한 경우, 매트릭스형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 무아레 무늬 발생이 방지된다.
도 11 은 마이크로 리플렉터 (90) 의 또 다른 배열예를 나타내고 있다. 도 11 에 나타낸 예는, 예를 들면 LED 와 같은 점형상 광원요소를 이용한 일차광원을 2 곳에 배치한 케이스에 적합하다.
도 11 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (60) 의 한 측단면 (62) 에 형성된 2 개의 오목부 (62a, 62b) 가 입사단면을 제공하고 있다. 일차광원 (L3, L4) 은 예를 들면 LED (발광 다이오드) 를 이용한 소발광면적을 갖는 비로드형상의 일차광원으로, 오목부 (62a, 62b) 를 통하여 도광판으로의 광공급을 행하도록 배치된다. 후면 (64) 에는 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 설치되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
1. 피복율과 배향은 오목부 (62a, 62b) 의 위치관계를 고려하여 휘도변화가 출사면에 나타나지 않도록 설계된다.
먼저, 한 쪽 일차광원 (L3) 으로부터의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에 있어서의 휘도가 균일하게 되도록 피복율과 배향의 분포 (분포 3 이라 함) 를 설계한다.
다음으로, 다른 쪽 일차광원 (L4) 으로부터의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에 있어서의 휘도가 균일하게 되도록 피복율과 배향의 분포 (분포 4 라 함) 를 설계한다. 이들 분포 3, 분포 4 를 중합하여 본 예에 있어서의 피복율 및 배향의 분포 (분포 3 + 분포 4) 로 한다.
분포 3 에 의한 피복율은 일차광원 (L3) 으로부터의 거리에 따라 증대하는 한편, 분포 4 에 의한 피복율은 일차광원 (L4) 으로부터의 거리에 따라 증대하는 경향을 갖는다. 따라서 전체로서는 분포 3, 분포 4 의 기울기는 상쇄하는 경향을 갖는다. 도시된 예에서는 거의 균일한 피복율의 케이스가 묘사되어 있다.
마이크로 리플렉터 (90) 의 배향은 반수 (半數) 가 분포 3 에 따라 오목부 (62a) 로부터 방사형상으로 정해지며, 나머지 반수가 분포 4 에 따라 오목부 (62b) 로부터 방사형상으로 정해져 있다.
단, 상술한 바와 같이 전부 또는 일부 마이크로 리플렉터 (90) 에 관하여, (θr) 를 도시된 배향으로부터 소각도, 수 도 ~ 20 도, 예를 들면 18 도, 시계방향 또는 반시계방향으로 경사지게 해도 된다.
2. 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 는 직선상에 늘어서는 것과 같은 질서를 갖고 있지 않다. 이로 인하여, 마이크로 리플렉터 (90) 가 보다 눈에 띄지 않게 된다. 또한 액정표시장치에 조합한 경우, 매트릭스형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 무아레 무늬 발생이 방지된다.
도 12 는 마이크로 리플렉터 (90) 의 또 다른 배열예를 나타내고 있다. 도 12 에 나타낸 예는 소위 2 등(燈) 배치로의 적용예이다. 여기서 채용되는 도광판 (70) 은 2 개의 서로 평행한 마이너면이 입사단면 (72a, 72b) 을 제공하고 있다.
봉형상의 일차광원 (냉음극관 ; L5, L6) 이 입사단면 (72a, 72b) 을 따라 배치되어, 각각 입사단면 (72a, 72b) 에 광을 공급한다. 후면 (74) 에는 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 설치되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
1. 마이크로 리플렉터 (90) 의 피복율과 배향은 다음과 같이 설계된다. 먼저, 한 쪽 일차광원 (L5) 으로부터의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에 있어서의 휘도가 균일하게 되도록 피복율과 배향의 분포 (분포 5 라 함) 를 설계한다. 다음으로, 다른 쪽 일차광원 (L6) 으로부터의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에 있어서의 휘도가 균일하게 되도록 피복율과 배향의 분포 (분포 6 이라 함) 를 설계한다. 이들 분포 5 와 분포 6 을 중합하여 본 실시형태에 있어서의 피복율 및 배향의 분포 (분포 5 + 분포 6) 로 한다.
분포 5 에 의한 피복율은 입사단면 (72a) 으로부터의 거리에 따라 증대하는 한편, 분포 (6) 에 의한 피복율은 입사단면 (72b) 으로부터의 거리에 따라 증대하는 경향을 갖는다. 따라서 전체로서는 분포 5, 분포 6 의 기울기가 상쇄하는 경향을 갖는다. 도시된 예에서는 거의 균일한 피복율의 케이스가 묘사되어 있다.
마이크로 리플렉터 (90) 의 배향은 입사단면 (72a, 72b) 에 거의 수직으로 정렬하고 있다. 단, 분포 5 에서 정해진 마이크로 리플렉터 (90) 의 안내부는 입사단면 (72a) 을 향하고, 분포 6 에서 정해진 마이크로 리플렉터 (90) 의 안내부는 입사단면 (72b) 을 향한다.
단, 상술한 바와 같이 전부 또는 일부 마이크로 리플렉터 (90) 에 관하여, (θr) 를 도시된 배향으로부터 소각도, 수 도 ~ 20 도, 예를 들면 18 도, 시계방향 또는 반시계방향으로 경사지게 해도 된다.
통상, 일차광원 (L5, L6) 의 파워는 동등하며, 반수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 입사단면 (72a) 을 향하고, 나머지 마이크로 리플렉터 (90) 가 입사단면 (72b) 을 향한다.
2. 다수의 마이크로 리플렉터 (90) 가 직선상에 늘어서는 것과 같은 질서를 갖고 있지 않다. 이로 인하여, 마이크로 리플렉터 (90) 가 보다 눈에 띄지 않게 된다. 또한 액정표시장치에 조합한 경우, 매트릭스형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 무아레 무늬 발생이 방지된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 도광판의 후면에 분포시킨 마이크로 리플렉터에 의한 2 회 내부반사에 기초하여 효율적인 방향전환이 도광판 내부에서 행해지는 동시에, 출사면에 있어서의 직접탈출광이 조정된다. 따라서, 미세한 휘도불균일이 없는 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치가 얻어진다.
또한 기울기방향의 내부출력광을 생성함과 동시에 프리즘 시트와 조합하여 거의 정면방향으로의 조명출력을 만들어 내므로, 면광원장치 전체에서 행해지는 방향전환에 무리가 없고 출사면에 스칠 듯이 진행하는 광을 억제한 면광원장치를 용이하게 구성할 수 있다. 또한 거의 정면방향으로의 조명출력을 만들어내기 위하여, 프리즘 시트와 마이크로 리플렉터 쌍방에 설계자유도가 있는 것도 하나의 이점이다.
이들 모든 이점은 본 발명에 따라 개량된 면광원장치를 액정표시장치의 액정표시패널의 조명을 위하여 배치한 경우, 거의 그대로 반영되는 것은 말할 것도 없다. 즉, 밝고 보기 편한 표시화면이 얻어진다. 또한 면광원장치 부분의 설계가 용이해 진다.

Claims (18)

  1. 출사면과 후면을 제공하는 두 메이저면과, 광도입을 위한 입사단면을 구비한 도광판으로서,
    상기 후면은 광진행방향 전환을 위한 다수의 돌기형상의 마이크로 리플렉터를 구비하고,
    각 마이크로 리플렉터는 안내부와 전환출력부를 포함하고,
    상기 전환출력부는 봉우리부와 그 양측에 각각 상기 후면을 대표하는 일반면에 대하여 경사지게 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하며,
    상기 마이크로 리플렉터의 내부에 상기 봉우리부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 계곡이 형성되며,
    상기 계곡은 상기 안내부에서 멀어짐에 따라 폭이 좁고, 깊이가 얕아지는 경향을 갖도록 형성되며, 또한 안내부를 거쳐 계곡에 도래한 내부입력광이 제 1 반사면 및 제 2 반사면 중 한 쪽에서 반사된 후, 다른 쪽 반사면에서 반사되어 내부출력광이 되고, 또한 상기 내부출력광의 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서, 정면방향을 기준으로 하여 입사단면으로부터 분리되도록 경사진 것이 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 반사면과 제 2 반사면은 상기 후면을 대표하는 일반면에 관하여 상이한 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 봉우리부의 연재방향이 상기 후면상의 위치에 따라 변화하는 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출사면은 상기 입사단면과 거의 수직으로 연재하는 다수의 돌기열을 구비하며,
    상기 돌기열의 내부반사에 의하여 상기 내부출력광의 상기 출사면으로부터의 직접탈출이 조정되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 하나 이상의 일차광원과, 출사면과 후면을 제공하는 두 메이저면, 및 상기 일차광원으로부터의 광도입을 위한 입사단면을 갖는 도광판과, 상기 출사면을 따라 배치된 방향수정소자를 구비한 면광원장치로서,
    상기 후면은 광진행방향 전환을 위한 다수의 돌기형상의 마이크로 리플렉터를 구비하며,
    각 마이크로 리플렉터는 안내부와 전환출력부를 포함하며,
    상기 전환출력부는 봉우리부와 그 양측에 각각 상기 후면을 대표하는 일반면에 대하여 경사지게 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하며,
    상기 마이크로 리플렉터의 내부에 상기 봉우리부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 계곡이 형성되며,
    상기 계곡은 상기 안내부로부터 멀어짐에 따라 폭이 좁고, 깊이가 얕아지는 경향을 갖도록 형성되며, 또한 안내부를 거쳐 계곡에 도래한 내부입력광이 제 1 반사면 및 제 2 반사면 중 한 쪽에서 반사된 후, 다른 쪽 반사면에서 반사되어 내부출력광이 되고, 또한 상기 내부출력광의 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서, 정면방향을 기준으로 하여 입사단면으로부터 분리되도록 경사지게 형성되어 있으며,
    상기 방향수정소자가 상기 출사면으로부터 출사된 내부출력광을 입력으로 하여, 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서 거의 정면방향을 향한 출력광을 제공하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 반사면과 제 2 반사면은 상기 후면을 대표하는 일반면에 관하여 상이한 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 봉우리부의 연재방향은 광의 도래방향과 거의 일치하도록 상기 후면상의 위치에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 봉우리부의 연재방향은 광의 도래방향에 대하여 소각도 경사지도록 상기 후면상의 위치에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출사면은 상기 입사단면과 거의 수직으로 연재하는 다수의 돌기열을 구비하며,
    상기 돌기열의 내부반사에 의하여 상기 내부출력광의 상기 출사면으로부터의 직접탈출이 조정되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  10. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면을 따라 반사부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  11. 액정패널을 조명하기 위한 면광원장치를 구비한 액정표시장치로서,
    상기 면광원장치는
    하나 이상의 일차광원과,
    출사면과 후면을 제공하는 두 메이저면, 및 상기 일차광원으로부터의 광도입을 위한 입사단면을 갖는 도광판과,
    상기 출사면을 따라 배치된 방향수정소자를 구비하고 있으며,
    상기 후면은 광진행방향 전환을 위한 다수의 돌기형상의 마이크로 리플렉터를 구비하고,
    각 마이크로 리플렉터는 안내부와 전환출력부를 포함하고,
    상기 전환출력부는 봉우리부와 그 양측에 각각 상기 후면을 대표하는 일반면에 대하여 경사지게 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하며,
    상기 마이크로 리플렉터의 내부에 상기 봉우리부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 계곡이 형성되며,
    상기 계곡은 상기 안내부로부터 멀어짐에 따라 폭이 좁고, 깊이가 얕아지는 경향을 갖도록 형성되며, 또한 안내부를 거쳐 계곡에 도래한 내부입력광이 제 1 반사면 및 제 2 반사면 중 한 쪽에서 반사된 후, 다른 쪽 반사면에서 반사되어 내부출력광이 되고, 또한 상기 내부출력광의 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서, 정면방향을 기준으로 하여 입사단면으로부터 분리되게 경사지도록 형성되어 있으며,
    상기 방향수정소자가 상기 출력면으로부터 출사된 내부출력광을 입력으로 하여, 주요 진행방향이 상기 입사단면에 수직인 평면내에 있어서 거의 정면방향을 향한 출력광을 제공하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 반사면과 제 2 반사면은 상기 후면을 대표하는 일반면에 관하여 상이한 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 봉우리부의 연재방향은 광의 도래방향과 거의 일치하도록 상기 후면상의 위치에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 봉우리부의 연재방향은 광의 도래방향에 대하여 소각도 경사지도록 상기 후면상의 위치에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출사면은 상기 입사단면과 거의 수직으로 연재하는 다수의 돌기열을 구비하며,
    상기 돌기열의 내부반사에 의하여 상기 내부출력광의 상기 출사면으로부터의 직접탈출이 조정되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후면을 따라 반사부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 제 9 항에 있어서,
    상기 후면을 따라 반사부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 후면을 따라 반사부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
KR1020010039644A 2000-07-04 2001-07-04 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치 KR100753381B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2000-00202350 2000-07-04
JP2000202350A JP4142234B2 (ja) 2000-07-04 2000-07-04 面光源装置及び液晶表示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020004864A KR20020004864A (ko) 2002-01-16
KR100753381B1 true KR100753381B1 (ko) 2007-08-30

Family

ID=18699884

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010039644A KR100753381B1 (ko) 2000-07-04 2001-07-04 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치

Country Status (4)

Country Link
US (2) US6992335B2 (ko)
JP (1) JP4142234B2 (ko)
KR (1) KR100753381B1 (ko)
TW (1) TW538288B (ko)

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3801890B2 (ja) * 2001-09-14 2006-07-26 富士通株式会社 液晶表示装置
KR100483717B1 (ko) * 2002-04-12 2005-04-18 주식회사 인지디스플레이 액정표시장치용 램프 리플렉터 제조장치
JP2005524989A (ja) 2002-05-08 2005-08-18 フォーセン テクノロジー インク 高効率固体光源及びその使用方法及びその製造方法
TWI273292B (en) * 2002-12-31 2007-02-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Light guide plate and backlight system using the same
WO2005041632A2 (en) * 2003-10-31 2005-05-12 Phoseon Technology, Inc. Collection optics for led array with offset hemispherical or faceted surfaces
US7524085B2 (en) * 2003-10-31 2009-04-28 Phoseon Technology, Inc. Series wiring of highly reliable light sources
CN1910399B (zh) * 2004-01-15 2013-05-15 日立化成株式会社 反射器以及背光装置
WO2005091392A1 (en) 2004-03-18 2005-09-29 Phoseon Technology, Inc. Micro-reflectors on a substrate for high-density led array
EP1754259B1 (en) 2004-03-18 2019-07-17 Phoseon Technology, Inc. Direct and indirect cooling of leds
EP1743384B1 (en) * 2004-03-30 2015-08-05 Phoseon Technology, Inc. Led array having array-based led detectors
US7071493B2 (en) * 2004-04-12 2006-07-04 Phoseon Technology, Inc. High density LED array
US8077305B2 (en) * 2004-04-19 2011-12-13 Owen Mark D Imaging semiconductor structures using solid state illumination
JP4220479B2 (ja) * 2004-09-02 2009-02-04 鴻富錦精密工業（深▲セン▼）有限公司 導光板及び背光モジュール
KR100651660B1 (ko) 2004-09-13 2006-12-01 주식회사 우영 백라이트 유니트용 도광판, 백라이트 유니트용 도광판의저면을 성형하는 하측 메인 코어 및 백라이트 유니트용도광판 제조방법
EP1866954B1 (en) * 2004-12-30 2016-04-20 Phoseon Technology, Inc. Methods and systems relating to light sources for use in industrial processes
US20060187375A1 (en) * 2005-02-18 2006-08-24 Samsung Electronics Co., Ldt. Liquid crystal display apparatus
CN100483207C (zh) * 2005-06-17 2009-04-29 清华大学 导光板与背光模组
CN100376970C (zh) * 2005-07-20 2008-03-26 清华大学 导光板与背光模组
US20070091434A1 (en) * 2005-10-21 2007-04-26 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Luminance adjustment
US7642527B2 (en) * 2005-12-30 2010-01-05 Phoseon Technology, Inc. Multi-attribute light effects for use in curing and other applications involving photoreactions and processing
JP2007225788A (ja) * 2006-02-22 2007-09-06 Citizen Electronics Co Ltd 導光板及び該導光板を用いた表裏一体型バックライト及び該バックライトを用いた液晶表示装置。
US20080007964A1 (en) * 2006-07-05 2008-01-10 Tai-Yen Lin Light guiding structure
KR20080026424A (ko) * 2006-09-20 2008-03-25 삼성전자주식회사 액정표시장치와 확산필름의 제조방법
JP5243439B2 (ja) * 2006-10-06 2013-07-24 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 自動立体３ｄディスプレイ装置用のバックライトモジュール及びｌｃｄデバイス用の走査式バックライト
US20090059553A1 (en) * 2007-05-08 2009-03-05 Tai-Yen Lin Light guiding structure and manufacturing of the same
US7780330B2 (en) * 2007-05-16 2010-08-24 Rohm And Haas Electronics Materials Llc Elongated illuminators configuration for LCD displays
KR100892769B1 (ko) * 2007-08-31 2009-04-15 한국화학연구원 이중층 구조를 갖는 마이크로 캡슐의 제조방법
US7631996B2 (en) * 2007-09-19 2009-12-15 Chao-Chun Huang Lamp shade and method for forming optical stripes on the surface of the lamp shade
JP5651288B2 (ja) * 2008-03-25 2015-01-07 株式会社東芝 半導体発光素子及びその製造方法
TWI370273B (en) * 2008-10-17 2012-08-11 Coretronic Corp Light guide plate
JP2011014520A (ja) * 2008-12-04 2011-01-20 Seiko Instruments Inc 照明装置及び表示装置
KR101252092B1 (ko) * 2009-04-01 2013-04-12 엘지디스플레이 주식회사 백라이트 유닛과 이를 이용한 액정표시장치
CN102227589A (zh) * 2009-04-27 2011-10-26 株式会社S.K.G. 导光板的制造方法
JP2010272483A (ja) * 2009-05-25 2010-12-02 Skg:Kk 照明装置
EP2293123A1 (en) * 2009-07-24 2011-03-09 LG Innotek Co., Ltd. LCD including LED
JP2012238431A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Funai Electric Co Ltd エッジライト型バックライトユニット及びこれを用いた液晶モジュール
JP5414815B2 (ja) 2012-01-26 2014-02-12 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 導光体、画像読取装置、及び画像形成装置
TWI557477B (zh) * 2012-02-03 2016-11-11 中強光電股份有限公司 光源模組
WO2013168392A1 (ja) * 2012-05-10 2013-11-14 パナソニック株式会社 導光板
US9291320B2 (en) 2013-01-30 2016-03-22 Cree, Inc. Consolidated troffer
US9581751B2 (en) 2013-01-30 2017-02-28 Cree, Inc. Optical waveguide and lamp including same
US9366396B2 (en) 2013-01-30 2016-06-14 Cree, Inc. Optical waveguide and lamp including same
US9625638B2 (en) 2013-03-15 2017-04-18 Cree, Inc. Optical waveguide body
US9690029B2 (en) 2013-01-30 2017-06-27 Cree, Inc. Optical waveguides and luminaires incorporating same
US9869432B2 (en) 2013-01-30 2018-01-16 Cree, Inc. Luminaires using waveguide bodies and optical elements
US9442243B2 (en) 2013-01-30 2016-09-13 Cree, Inc. Waveguide bodies including redirection features and methods of producing same
US9920901B2 (en) 2013-03-15 2018-03-20 Cree, Inc. LED lensing arrangement
US9645303B2 (en) 2013-03-15 2017-05-09 Cree, Inc. Luminaires utilizing edge coupling
US9798072B2 (en) 2013-03-15 2017-10-24 Cree, Inc. Optical element and method of forming an optical element
US9366799B2 (en) 2013-03-15 2016-06-14 Cree, Inc. Optical waveguide bodies and luminaires utilizing same
US10436970B2 (en) 2013-03-15 2019-10-08 Ideal Industries Lighting Llc Shaped optical waveguide bodies
US10379278B2 (en) * 2013-03-15 2019-08-13 Ideal Industries Lighting Llc Outdoor and/or enclosed structure LED luminaire outdoor and/or enclosed structure LED luminaire having outward illumination
US10400984B2 (en) 2013-03-15 2019-09-03 Cree, Inc. LED light fixture and unitary optic member therefor
US10502899B2 (en) * 2013-03-15 2019-12-10 Ideal Industries Lighting Llc Outdoor and/or enclosed structure LED luminaire
US10209429B2 (en) 2013-03-15 2019-02-19 Cree, Inc. Luminaire with selectable luminous intensity pattern
TWI607262B (zh) * 2013-09-10 2017-12-01 瑞儀光電股份有限公司 背光模組及液晶顯示器
JP6478050B2 (ja) * 2015-05-15 2019-03-06 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 面光源照明装置
US11719882B2 (en) 2016-05-06 2023-08-08 Ideal Industries Lighting Llc Waveguide-based light sources with dynamic beam shaping
US10416377B2 (en) 2016-05-06 2019-09-17 Cree, Inc. Luminaire with controllable light emission

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6485157B2 (en) * 2000-03-31 2002-11-26 Enplas Corporation Light guide plate, surface light source device and liquid crystal display

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5005108A (en) * 1989-02-10 1991-04-02 Lumitex, Inc. Thin panel illuminator
JPH05127157A (ja) 1991-07-25 1993-05-25 Yoshimichi Hirashiro 平面照光装置
JP2842739B2 (ja) * 1992-09-14 1999-01-06 富士通株式会社 面光源ユニット及び液晶表示装置
US5339179A (en) * 1992-10-01 1994-08-16 International Business Machines Corp. Edge-lit transflective non-emissive display with angled interface means on both sides of light conducting panel
US5386347A (en) * 1992-10-02 1995-01-31 Photo Craft Co., Ltd. Illuminating apparatus and a method of manufacturing an edge light conductor for use therein
JP3362900B2 (ja) * 1993-03-09 2003-01-07 富士通株式会社 面発光装置
US5863113A (en) * 1993-06-22 1999-01-26 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Plane light source unit
CA2099067C (en) * 1993-06-23 2001-02-13 Makoto Oe Plane light source unit
US5671994A (en) * 1994-06-08 1997-09-30 Clio Technologies, Inc. Flat and transparent front-lighting system using microprisms
US5682213A (en) * 1994-07-01 1997-10-28 Adaptive Optics Associates, Inc. Optical illuminator for liquid crystal displays
US5506929A (en) * 1994-10-19 1996-04-09 Clio Technologies, Inc. Light expanding system for producing a linear or planar light beam from a point-like light source
JP3653308B2 (ja) * 1995-08-01 2005-05-25 日東樹脂工業株式会社 面光源装置及び液晶ディスプレイ
JPH09113907A (ja) 1995-10-17 1997-05-02 Nippon Chemitec Kk 導光板と該導光板を使用した面型照明体
JPH10206484A (ja) 1997-01-20 1998-08-07 Okano Denki Kk 非接触検査装置
JPH117014A (ja) 1997-06-18 1999-01-12 Seiko Epson Corp 照明装置および液晶表示装置および電子機器
JPH11149074A (ja) 1997-08-27 1999-06-02 Dainippon Printing Co Ltd バックライト装置及び液晶表示装置
JP4004599B2 (ja) 1997-09-26 2007-11-07 日本ライツ株式会社 導光板および平面照明装置
JPH11353916A (ja) 1998-06-09 1999-12-24 Mitsubishi Chemical Corp 情報表示装置
JP3800381B2 (ja) * 1998-08-31 2006-07-26 株式会社エンプラス サイドライト型面光源装置及び液晶表示装置
JP2000098383A (ja) 1998-09-28 2000-04-07 Colcoat Kk 透明導光板とその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6485157B2 (en) * 2000-03-31 2002-11-26 Enplas Corporation Light guide plate, surface light source device and liquid crystal display

Also Published As

Publication number Publication date
TW538288B (en) 2003-06-21
US20020036729A1 (en) 2002-03-28
US7394107B2 (en) 2008-07-01
JP2002022964A (ja) 2002-01-23
US20060091413A1 (en) 2006-05-04
KR20020004864A (ko) 2002-01-16
US6992335B2 (en) 2006-01-31
JP4142234B2 (ja) 2008-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100753381B1 (ko) 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치
KR100723858B1 (ko) 도광판, 면광원장치, 및 표시장치
JP3946956B2 (ja) 導光板、面光源装置及び液晶ディスプレイ
JP4145473B2 (ja) 面光源装置及び液晶表示装置
JP2002062435A (ja) 導光板、面光源装置及び液晶ディスプレイ
KR20060061257A (ko) 면광원 장치 및 표시장치
KR100877500B1 (ko) 면광원 장치 및 액정 표시 장치
KR20040090070A (ko) 측면 발광형 백라이트 장치의 도광판 및 이를 채용한 측면발광형 백라이트 장치
US8382360B2 (en) Symmetric serrated edge light guide film having elliptical base segments
US8870434B2 (en) Asymmetric serrated edge light guide film having circular base segments
KR20040047579A (ko) 조명장치, 도광체 및 액정표시장치
JP2006049286A (ja) 面光源装置
JP2003294954A (ja) 導光板
US20130063975A1 (en) Asymmetric serrated edge light guide film having elliptical base segments
US8439548B2 (en) Symmetric serrated edge light guide having circular base segments
US20130003413A1 (en) Symmetric serrated edge light guide film having elliptical base segments
US20130003408A1 (en) Symmetric serrated edge light guide film having circular tip and base segments
JP2000250033A (ja) 面光源装置
JP2007134344A (ja) 導光板
US8480283B2 (en) Asymmetric serrated edge light guide film having elliptical base segments
JP2001215338A (ja) 導光板、サイドライト型面光源装置及び表示装置
US8858058B2 (en) Asymmetric serrated edge light guide film having circular base segments
KR100693925B1 (ko) 광 전도판 및 광 전도판을 이용하는 리어 라이트 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee