KR100767483B1 - 조명 장치 및 전기 광학 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도광판의 각 면에 적절한 패턴을 형성함으로써, 표시 광량 및 표시 면적을 향상시킬 수 있는 조명 장치 및 그 도광판을 제공하기 위한 것으로, 도광판은, 예컨대, 액정 표시 장치의 백 라이트 유닛 등으로 사용되는 조명 장치에 적합하게 사용할 수 있고, 광을 출사하는 출광면과 반사면과 광원으로부터의 광이 입사되는 입광 단면을 구비한다. 각각의 면에는 소정 패턴이 형성되어 있다. 소정 패턴의 예로서, 반사면은 복수의 미세한 요철 등에 의해 구성되는 확산 패턴이 형성되어 있고, 도광판으로의 입사광을 광원의 배열 방향으로 확산시킨다. 출광면은 오목형 대략 역삼각형 등의 프리즘 형상이 형성되어 있다. 입광 단면은 오목형 반원과 볼록형 반원이 연속한 파형 형상의 패턴으로 형성되어 있다. 출광면의 패턴에 의해, 도광판 내부의 광의 반사 효율을 높일 수 있고, 또한 반사면 및 입광 단면의 패턴에 의해, 입사광을 광원의 배열 방향으로 평행한 방향으로 확산하여, 휘도 얼룩을 막을 수 있다. 따라서, 이러한 각각의 면의 패턴에 의해, 표시 광량 및 표시 면적을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

조명 장치 및 전기 광학 장치{ILLUMINATION DEVICE AND ELECTRO-OPTIC DEVICE}

도 1은 본 발명의 액정 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도,

도 2는 본 발명의 액정 표시 장치에 있어서의 광의 경로를 나타내는 측면도,

도 3은 본 발명의 도광판을 확대하여 나타내는 확대 단면도,

도 4는 종래의 조명 장치의 평면도,

도 5는 본 발명의 도광판의 반사면을 나타내는 평면도 및 단면도,

도 6은 본 발명의 도광판의 입광 단면을 나타내는 평면도,

도 7은 본 발명의 도광판의 변형예를 나타내는 도면,

도 8은 도광판을 작성하는 금형의 연삭 가공의 예를 설명하는 도면,

도 9는 도광판의 제작 방법을 나타내는 도면,

도 10은 본 발명의 조명 장치를 적용한 전자기기를 도시한 개략도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 도광판 11 : 반사 시트

15 : 광원 16 : LED

13a, 13b : 프리즘 시트 17 : 액정 패널

100 : 액정 표시 장치

본 발명은 휴대 전화의 액정 디스플레이 등에 이용되는 백 라이트 유닛 등의 조명 장치 및 그것을 위한 도광판에 관한 것이다.

액정 표시 장치에 있어서는, 투과 표시를 하기 위해 액정 표시 패널의 배면 쪽에 백 라이트 유닛이 마련된다. 일반적으로는, 백 라이트 유닛은 광원과, 광원으로부터의 광을 평면 형상의 광으로서 액정 표시 패널의 배면에 조사하는 도광판과, 도광판으로부터 출사한 광을 확산하는 시트와, 광을 집광하는 프리즘 시트 등을 구비한 조명 장치로서 구성된다. 광원으로부터 도광판에 입사된 광은 도광판의 출광면과 반사면 사이에서 반사를 반복한 후, 출광면으로부터 외부로 출광된다.

도광판의 두께가 일정한 평판 형상이고, 그 표면이 경면(鏡面)인 경우, 광은 도광판의 출광면으로부터 출사하지 않는다. 그래서, 반사면을 프리즘 형상의 패턴으로 하고, 반사면에 형성된 패턴에 의해, 반사될 때마다 서서히 광의 각도를 변화시켜, 출광면과 광 사이의 각도가 임계각을 넘는 것에 의해, 출광면으로부터 광을 출사하는 구조를 갖는 도광판의 예가 특허 문헌 1에 기재되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 예에서는, 광원으로서 LED 등의 점 광원을 이용한 경우, 광의 확산성 부족에 의해 발생하는 휘도 얼룩에는 대처할 수가 없다. 이 때 문에, 도광판에 있어서의 광의 이용 효율은 충분하지 않고, 또한, 도광판의 출광면에서의 발광 면적도 작아진다고 하는 문제가 있다.

(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공표 제2000-504855호 공보

본 발명은 이상의 점에 감안해서 행해진 것으로서, 도광판의 각각의 면에 각각 적절한 패턴을 형성함으로써, 표시 광량의 향상이나 휘도 얼룩의 억제를 도모하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 하나의 관점에서는, 조명 장치는 도광판과, 상기 도광판의 입광 단면에 마련된 복수의 광원을 갖고, 상기 도광판의 반사면에는, 입사광을 확산시키는 확산 패턴이 형성되어 있고, 상기 확산 패턴은 상기 입사광의 전파 방향과 수직인 방향에, 상기 입사광을 확산시키는 복수의 능선을 갖고, 상기 복수의 능선은 상기 전파 방향을 향해 불연속하게 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 조명 장치는, 예컨대, 액정 표시 장치의 백 라이트 유닛 등에 적합하게 사용할 수 있고, 복수의 광원과, 상기 광원으로부터의 광이 입사되는 입광 단면을 갖는 도광판을 갖는다. 여기서, 광원으로는, 예컨대, LED 등이 이용된다. 반사면에는, 확산 패턴으로서, 직선 형상의 미세한 홈이 상기 광원으로부터의 광의 전파 방향으로, 불연속하게 형성되어 있다. 반사면에서 출사되는 광은 이 미세한 홈에 의한 굴절에 의해 확산된다. 이와 같이 하여, 확산 패턴은 입사광을, 그 전파 방향과 수직인 방향으로 충분히 확산시킨다. 따라서, 광의 확산성 부족에 의해 발생하는 휘도 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다.

바람직한 실시예에서는, 상기 복수의 능선은 상기 전파 방향을 따라 마련되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 바람직한 실시예에서는, 상기 복수의 능선의 각각은 상기 전파 방향에 따른 상기 도광판의 변과 평행하게 마련되어 된다.

상기한 조명 장치의 일 형태에서는, 조명 장치는, 상기 도광판의 반사면 쪽에는, 반사 시트가 마련되어 이루어진다. 반사면에서 임계각을 넘어 출사된 광은 반사 시트에 의해 반사됨으로써, 다시 도광판 내로 되돌아간다. 반사면으로부터 출사되는 광은 확산 패턴에 의한 굴절에 의해 확산된다. 따라서, 광을 보다 충분히 확산할 수 있다.

상기한 조명 장치의 일 형태에서는, 상기 도광판의 출광면에는, 복수의 프리즘 형상이 형성되어 있다. 출광면에는, 예컨대, 오목형의 대략 역삼각형의 홈 등에 의해 구성되는 프리즘 형상이 형성되어 있다. 프리즘 형상을 형성함으로써, 도광판 내부를 전파하는 광을 효율적으로 반사하고, 광의 방향을 바꿀 수 있기 때문에, 출광면으로부터 출사하는 광량을 많게 할 수 있다.

상기한 조명 장치의 일 형태에서는, 상기 도광판의 출광면 쪽에 프리즘 시트를 갖고, 상기 복수의 프리즘 형상은 상기 전파 방향과 수직으로 형성되어 있다. 출광면의 복수의 프리즘 형상을 입사광의 전파 방향과 수직으로 형성함으로써, 액정 패널에 광을 수직으로 입사하는 데 적절한 각도로 프리즘 시트에 광을 입사할 수 있다.

바람직한 실시예에서는, 상기 도광판의 출광면 쪽에 프리즘 시트를 갖고, 상기 복수의 프리즘 형상은 상기 광원의 배열 방향과 평행하게 형성되어 있다.

상기한 조명 장치의 다른 일 형태에서는, 상기 입광 단면에는, 단면이 삼각형, 원형, 타원형 또는 직사각형인 복수의 요철 형상이 상기 입광 단면의 일단으로부터 타단에 걸쳐 형성되어 있다. 이 형태에서는, 단면이 삼각형, 원형, 타원형 또는 직사각형인 복수의 요철 형상에 의해, 광원으로부터 출사된 광은 입광 단면을 통과할 때에, 광원의 배열 방향으로 확산하는 방향으로 굴절된다. 따라서, 광의 확산성 부족에 의해 발생하는 휘도 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다.

바람직한 실시예에서는, 상기 확산 패턴은 상기 광원의 배열 방향과 수직인 방향으로 미세한 홈 형상을 갖는 릴리프 홀로그램 가공면, 감삭면 또는 헤어 라인 가공면으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서는, 전기 광학 장치는 표시 패널과, 표시 패널의 백 라이트로서 이용되는 상기한 조명 장치를 갖는다. 이 전기 광학 장치에 의하면, 광원으로부터의 광의 이용 효율을 높여, 발광 면적을 크게 할 수 있다. 또한, 상기한 전기 광학 장치를 표시부로서 구비하는 전자기기를 구성할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서는, 도광판은 광이 입사하는 입광 단면과, 광을 출사하는 출광면과, 상기 출광면과 대향하는 반사면을 갖고, 상기 반사면에는, 상기 입광 단면에 입사하는 입사광을 확산하는 확산 패턴이 형성되어 있고, 상기 확산 패턴은 상기 입사광의 전파 방향과 수직인 방향으로, 상기 입사광을 확산시키는 복 수의 능선을 갖고, 상기 복수의 능선은 상기 전파 방향을 향하여 불연속으로 마련된다. 이에 따라, 도광판 내부에 입사되는 광을 반사면에서 확산할 수 있어, 광의 확산성 부족에 의해 발생하는 휘도 얼룩을 억제하는 것이 가능해진다.

상기한 도광판의 일 형태에서는, 상기 출광면에는, 상기 입광 단면에 입사하는 광의 입사 방향과 수직으로 연장하는 프리즘 형상이 형성되어 있다. 이러한 프리즘 형상을 형성함으로써, 도광판 내부를 전파하는 광을 효율적으로 반사하고, 광의 방향을 바꿀 수 있으므로, 출광면으로부터 출사하는 광량을 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 관점에서는, 도광판과 상기 도광판의 입광 단면에 마련된 복수의 광원을 갖는 조명 장치의 제조 방법은 상기 도광판의 반사면에, 상기 광원의 배열 방향과 수직인 방향으로 미세한 홈 형상을, 릴리프 홀로그램 가공, 연삭 가공 또는 헤어 라인 가공에 의해 형성할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명이 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

(액정 표시 장치의 구성)

도 1에 본 발명의 조명 장치를 적용한 액정 표시 장치(100)의 개략 구성을 나타낸다. 도 1에서, 본 발명의 조명 장치(50)는 액정 표시 장치(100) 등의 백 라이트 유닛으로서 사용되는 면 발광형 조명 장치이다. 조명 장치(50)는 단면에 광원(15)을 갖는 도광판(10)을 구비하고, 도광판(10)의 아래쪽에는 반사 시트(11)를 구비한다. 또한, 조명 장치(50)는 도광판(10)의 위쪽에는, 확산 시트(12)와, 2장의 프리즘 시트(13a, 13b)를 구비한다. 조명 장치(50)는 양면 테이프(14)에 의해, 액정 패널(17)과 접착된다. 도광판(10)으로부터 출사된 광 L1은, 도시한 바와 같이, 확산 시트(12), 프리즘 시트(13a, 13b)를 통과하여 액정 패널(17)을 배면으로부터 조명한다. 이에 따라, 액정 표시 장치(100)의 투과 표시가 가능해진다.

조명 장치(50)에서, 광원(15)은, 예컨대, 점 광원으로서의 복수의 LED(16)를 구비하고, 광원과 대향하는 도광판(10)의 단면(이하, 「입광 단면」이라고 함)(10c)으로 광을 출사한다. 도광판(10)은 평면 형상이 직사각형이며, 아크릴 수지 등의 투명 수지로 구성된다. 도광판(10)의 위쪽의 면(10a)은 광을 출사하는 면(이하, 「출광면」이라고 함)이며, 아래쪽의 면(10b)은 광을 반사하는 면(이하, 「 반사면」이라고 함)이다.

광원(15)으로부터 출사된 광 L1은 입광 단면(10c)으로부터 도광판(10) 내로 들어가고, 반사면(10b)과 출광면(10a) 사이에서 반사를 반복한다. 그리고, 출광면(10a)과 광이 이루는 각이 임계각을 넘으면, 출광면(10a)을 투과하여 외부로 출사된다.

확산 시트(12)는 도광판(10)으로부터 출사된 광 L1을 확산하여 조명 장치(100)의 발광면 내의 밝기를 균일화하는 등의 역할을 갖는다. 프리즘 시트(13a, 13b)는 그 한 면에 단면이 대략 삼각형인 요철을 형성한 시트이며, 도광판(10)의 출광면(10a)으로부터 출광된 광을 효율적으로 액정 패널(17)로 향하게 하는 역할을 갖는다. 프리즘 시트(13a)의 프리즘 능선은 프리즘 시트(13b)의 프리즘 능선과 수직으로 되도록 배치되어 있다. 반사 시트(11)는 도광판(10)의 반사면(10b)으로부터 출사한 광을 반사하여, 도광판(10) 내부로 되돌리는 역할을 갖는다. 또, 본 발 명을 적용할 수 있는 액정 표시 장치로는, 본 실시예의 장치에 제한되지 않고, 또한, 프리즘 시트 및 확산 시트 각각의 매수 및 위치도 본 실시예의 장치에 한정되는 것은 아니다.

(도광판에 있어서의 출광면의 형상)

다음에 도광판(10)에서의 광의 경로에 대하여, 도 2(a)를 이용하여 상세히 기술한다. 도 2(a)는 도광판(10)에 있어서의 광의 경로에 대하여 나타내고 있다. 또한, 도 2(b)는 도광판(10)을 출광면 쪽에서 본 평면도이다. 본 발명의 조명 장치에 관한 도광판(10)에는, 출광면(10a)에 프리즘 형상의 패턴 Pa가 형성되고, 그 단면 형상은, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 대략 역삼각형 형상의 오목형의 홈이 되도록 형성된다. 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 프리즘 형상의 패턴 Pa인 대략 역삼각형의 홈의 곡선은 LED(16)의 배열 방향과 평행이 되도록 형성된다. 이 프리즘 형상의 패턴 Pa를 형성하고 있는 교차하는 두 개의 면 중, 광원으로부터의 광에 대향하고 있는 쪽의 면을 유효 반사면 D로 한다. 이 유효 반사면 D는 출광면(10a)에 대하여 경사각 「α」을 갖는다.

도 3(a)는, 도 2(a)에 있어서의 도광판(10)의 일부의 확대도이며, 입광 단면(10c)으로부터 입사된 광 L의 출광면(10a) 및 반사면(10b)에서의 반사의 모양을 나타내고 있다. 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 광원(15)의 복수의 LED(16)로부터 출사하고, 도광판(10)의 내부에 입광 단면(10c)으로부터 입사된 광 L은 반사면(10b)과 출광면(10a) 사이에서 반사를 반복한다. 패턴 Pa 이외의 출광면(10a)과 반사면(10b) 사이에서는, 이 두 개의 면은 서로 평행하므로, 광 L은 어느 쪽의 면에서도 입사각과 반사각이 같은 각으로 되는 것과 같은 전반사를 한다. 그러나, 광 L이 유효 반사면 D에 대하여 각도 X에서 입사하고, 전반사한 경우에는, 유효 반사면 D는 출광면(10a)에 대하여 각도 α를 갖고 있으므로, 광 L의 입사하는 각도는 유효 반사면 D에 대해서는 (X+α)의 각도를 갖는다. 이 광이 유효 반사면 D에 의해 전반사했다고 하면, 반사면(10b)에 입사하는 각도는 (X+2α)로 된다. 따라서, 광 L의 각도는 유효 반사면 D에서 반사하는 정도로, 2α만큼 증가하는 것으로 된다. 이와 같이 입사하는 각도가 증가하고, 출광면(10a) 또는 반사면(10b)이 이루는 각이 임계각을 넘으면, 광 L은 출광면(10a) 또는 반사면(10b)을 투과하여 외부로 출사된다. 또, 도 2(a)가 나타내는 바와 같이, 이 광 L 중, 출광면(10a)과의 이루는 각이 임계각을 넘어 출광면(10a)으로부터 출사되는 광을 광 L1이라 하고, 반사면(10b)과의 이루는 각이 임계각을 넘어 반사면(10b)으로부터 출사되는 광을 광 L2라고 한다.

광 L1은 상술한 바와 같이, 출광면(10a)으로부터 출사되기 때문에, 확산 시트(12) 및 프리즘 시트(13a, 13b)를 통과하여, 액정 패널(17)에 입사할 수 있다. 광 L1이 프리즘 시트(13b)에 입사될 때의 입사각을 「β」라고 한다. 프리즘 시트(13a, 13b)로부터 액정 패널(17)을 향해서 광 L1을 대략 수직으로 출사하기 위해서는, 광 L1의 입사각 β은 β= 60° 정도가 바람직하다. 그 때문에, 앞서 설명한 경사각 α은 20°<α<40°의 범위 내가 바람직하고, 경사각 α= 25°가 특히 바람직하다.

이러한 패턴을 마련하지 않는 평판 형상의 도광판에서는, 입광 단면으로부터 입사된 광이 출광면과 반사면 사이에서 전반사를 반복하여, 반대쪽의 단면으로부터 누출되는 것에 의한 광량의 손실이 크다. 통상, 이러한 직사각형의 도광판에서는, 입광 단면의 반대쪽의 단면에 반사 시트를 마련하고 있지만, 그래도, 반사 시트에 의한 반사에서는, 광의 에너지 손실을 피할 수 없다. 본 발명의 도광판에서는, 상기한 바와 같은 프리즘 형상의 패턴을 출광면에 마련하는 것에 의해, 출광면으로부터 반사된 광의 방향을 바꿀 수 있으므로, 반대쪽의 단면(여기서는 단면(10d))으로부터 광이 누출되는 것에 의한 광량의 손실을 감소시킬 수 있다.

또한, 이러한 패턴을 마련하지 않는 평판 형상의 도광판에 있어서, 입광 단면(10c)으로부터 입사된 광이 출광면과 반사면 사이에서 전반사를 하지 않고서 입광 단면과 반대쪽의 단면(10d)으로부터 누출되는 것과 같은 경우에도, 광량의 손실이 발생한다. 도 3(c)는 그와 같은 광의 경로의 일례이다. 도 3(c)에 나타내는 파선은 출광면에 패턴을 마련하지 않는 경우에 있어서의 광 L3'의 경로를 나타내고 있다. 그러나, 프리즘 형상의 패턴을 출광면에 갖는 본 실시예의 도광판(10)에서는, 그와 같은 광이더라도, 그 광의 경로에 유효 반사면 D가 있는 한, 도 3(c)에 나타내는 광 L3과 같이 유효 반사면 D에서 반사할 수 있으므로, 광의 방향을 바꿀 수 있다. 이와 같이 하여, 광이 전반사를 하지 않고서 반대쪽의 단면으로부터 누출되는 것에 의한 광량의 손실도 감소시킬 수 있다.

도 3(b)는 본 발명의 도광판(10)의 출광면(10a)의 다른 일례이며, 이 출광면(10a)는 그 단면 형상을 볼록형으로 형성한 대략 삼각형 형상에 의해 구성되는 프 리즘 형상의 패턴 Pa를 형성하고 있다. 이와 같이 하여도, 도 3(a)에 나타낸 단면 형상을 대략 삼각형 형상의 홈으로 한 경우와 마찬가지로, 광 L의 입사하는 각도를 유효 반사면 D'에 의해 증가시킬 수 있다.

여기서, 도 3(a)에 나타내는 출광면의 프리즘 형상의 패턴 Pa는 오목형 홈으로 되어있다. 금형에 용융한 수지를 흘려 넣어 도광판(10)을 성형하는 경우, 불완전하게 형성되기 쉬운 볼록형의 형상을 성형하기보다, 오목형의 형상을 성형하는 쪽이 용이하다. 따라서, 특히 도 3(a)의 오목형의 대략 역삼각형의 홈의 패턴은 도광판을 용이하고 또한 정확하게 제작할 수 있다고 하는 장점도 갖는다.

(도광판에 있어서의 반사면의 형상)

다음에 광 L2의 경로에 대하여 설명한다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 광 L2는 반사면(10b)으로부터 출사되므로, 액정 패널(17)에 입사될 수 없고, 그 상태에서는, 액정 패널을 조사하는 데에 있어, 반사면(10b)으로부터 출사된 만큼의 광량의 손실을 초래하게 된다. 그래서, 통상, 반사 시트(11)를 도광판(10)의 하면에 배치하고, 반사면(10b)으로부터 출사된 광 L2를 반사함으로써, 도광판(10) 내부로 광 L2를 되돌리고 있다. 이 도광판(10) 내부로 되돌려진 광 L2는 광 L1과 마찬가지의 경로를 경유하여, 출광면(10a)으로부터 출사된다. 이와 같이 하여, 반사면(10b)으로부터 출사된 광 L2를, 반사 시트(11)에 의해, 도광판(10) 내부로 되돌리는 것에 의해, 광원으로부터 도광판(10)에 입사된 광의 광량에 대한, 도광판(10)에 있어서의 출광면(10a)으로부터 출사되는 광량의 손실을 적게 하고 있다.

그러나, 이 반사면(10b)을 경면으로 하면, 광의 확산성, 특히 입광 단면(10c)에 평행한 방향에서의 광의 확산성이 부족하기 쉽게 된다. 구체적으로는, 광원(15)으로서 복수의 LED(16) 등의 점 광원을 사용하면, LED의 앞이 밝아지고, 또한 LED의 사이가 어둡게 되어, 「핫 스팟(hot spot) 현상」 등으로 불리는 밝기의 얼룩, 즉 휘도 얼룩이 발생하게 된다.

도 4는 복수의 LED(16)를 구비하는 광원(15)을 사용한 경우의 도광판(10)의 밝기의 상태를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 4에서, 광원(15)은 네 개의 LED(16)를 그 길이 방향으로 나란하게 마련하여 이루어진다. 각 LED(16)는 도광판(10)의 입광 단면(10c)의 방향으로 광을 출사하기 때문에, 도광판(10)의 입광 단면(10c) 근방에는 도시한 바와 같이 밝은 영역(hot spot) Ra가 발생하고, 그 사이는 어두운 영역 Ba로 된다. 각 LED(16)로부터의 광은 도광판(10)의 길이 방향, 즉 입광 단면(10c)으로부터 반대쪽의 단면(10d)으로 향하는 방향으로 진행하기 때문에, 도광판(10)의 길이 방향(방향 B)에는, 이러한 휘도 얼룩은 비교적 발생하기 어렵다. 그러나, 도광판(10)의 반사면(10b)을 경면이라고 하면, 도광판(10)의 가로 방향(방향 A), 즉 복수의 LED(16)의 배열 방향에는 광의 확산성이 낮아져, 휘도 얼룩이 발생하기 쉽다. 통상, 앞서 기술한 양면 테이프(14)에 차광성을 갖게 하는 것에 의해, 이 휘도 얼룩을 덮어서 감추고 있다.

본 발명의 도광판(10)에서는, 반사면(10b)에 확산 패턴을 형성함으로써, 광을 확산하고, 휘도 얼룩을 억제한다. 도 5(a)는 도광판(10)을 반사면 쪽으로부터 본 평면도이다. 도시한 바와 같이 도광판(10)의 반사면(10b)에는, 확산 패턴으로 서, 스트라이프 형상의 미소한 오목부(21)를 복수 형성한다. 각 오목부(21)는 도광판(10)의 길이 방향 B, 즉 입광 단면(10c)과 대략 수직인 방향으로 대략 평행하게 마련된다. 또한, 복수의 오목부(21)는 도광판(10)의 폭 방향 A의 대략 전체에 걸쳐 마련된다.

도 5(b)에, 도 5(a)에 있어서의 도광판(10)의 절단선 C에서의 단면도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 확산 패턴을 구성하는 미세한 오목부(21)는 모두가 동일형상일 필요는 없고, 광의 확산성을 높이기 위해서는 오히려 임의적인 형상 또는 각각 다른 형상인 것이 바람직하다. 이와 같이 도광판(10)의 길이 방향으로, 확산 패턴으로서 스트라이프 형상의 복수의 미세한 오목부(21)를 형성함으로써, 도광판(10)에 대하여 광원(15)으로부터 입사한 광 L2를, 입광 단면(10c)과 평행한 방향 A(즉, 복수의 LED(16)의 배열 방향)로 반사면(10b)으로부터 확산하여 출사할 수 있다(도 5(b) 참조). 확산된 광 L2는 반사 시트(11)에서 전반사한 후, 반사면(10b)으로부터 도광판(10) 내부로 재입사된다(도 5(b) 참조). 이 광 L2는 도광판(10) 내부로 입사할 때, 오목부(21)에 의해 재확산된다. 즉, 광 L2는 반사면(10b)으로부터 출사되었을 때와, 반사하여 다시 반사면(10b)에 입사될 때의 2회, 오목부(21)에 의해 확산시킬 수 있다. 또한, 광 L2가 반사면(10b)으로부터 출사될 때, 또는 광 L2가 반사면(10b)에 입사될 때, 반사면(10b) 자신이 광 L2의 일정한 비율의 광을 반사한다. 이 때의 반사광도 확산 패턴에 의해 확산된다. 이상의 이유로부터, 반사면에 확산 패턴으로서 미세한 스트라이프 형상의 오목부(21)를 복수 형성함으로써, 도광판(10)의 폭 방향의 확산성을 향상하고, 휘도 얼룩 등을 방지할 수 있 다.

또, 도광판(10)의 길이 방향 B에서의 미세한 오목부(21)의 형상은 일직선 형상으로 하기보다, 오히려 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 단속적으로 오목부(21)가 형성되는 파선 형상의 형상으로 하는 것이 바람직하다. 도 5(c)는 도 5(a)에 나타내는 반사면(10b)의 일부분(52)의 확대도이다. 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 확산 패턴을 파선 형상의 오목부(21)에 의해 구성하는 것에 의해, 길이 방향 B에 대해서도 어느 정도 광을 확산하고, 전체로서 확산하는 광량을 많게 할 수 있다.

또한, 확산 패턴의 형상으로는, 반드시 도 5(a)에 나타낸 길이 방향 B로 나란하게 하여 이루어지는 것에 한정되는 것은 아니다. 도 5(d)는 확산 패턴이 형성된 도광판(10)의 변형예이다. 확산 패턴은 광이 전파하는 방향을 따라 형성되어 있는 것에 의해, 상술한 광의 확산 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 도 5(d)에 나타내는 바와 같이, LED(16)가 평행하지 않은 경우에는, LED(16)로부터 출사되는 광의 전파 방향을 따라, 즉 전파 방향에 대하여 평행하게 되는 확산 패턴을 형성하면 좋다.

이 미세한 오목부(21)에 의해 구성되는 확산 패턴은 실제로는 도광판(10)의 표면을 거칠게 하는 가공을 실시하는 것이고, 반사면(10b)에 특수한 패턴 형상을 형성하는 것은 아니기 때문에 비용이나 제조 시간에의 영향은 적고, 또한 도광판의 평탄성을 손상시키지도 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 도광판(10)의 출광면(10a)에 대략 역삼각형의 프리즘 형상의 패턴을, LED(16)의 배열 방향과 평행하게 형성한다. 이 와 같이 하는 것에 의해, 입광 단면(10c)으로부터 도광판(10)에 입사된 광의 방향을 바꿀 수 있다. 이에 따라, 출광면(10a)으로부터 광을 프리즘 시트(13b)에 적절한 각도로 입사하도록 출사할 수 있다. 또한, 이러한 프리즘 형상의 패턴을 마련하는 것에 의해, 입광 단면(10c)과 반대쪽의 단면(10d)로부터 광이 누출되는 것에 의한 광량의 손실을 감소시킬 수 있다. 또한, 반사면(10b)에, 미세한 오목부(21)에 의해 구성되는 확산 패턴을 LED(16)의 배열 방향과 수직으로 형성함으로써, 입사광을 LED(16)의 배열 방향과 평행한 방향으로 충분히 확산하여 휘도 얼룩을 억제할 수 있다.

(도광판의 입광 단면의 형상)

다음에 본 발명의 도광판의 입광 단면에 대하여 설명한다. 본 발명에서는, 또한 입광 단면(10c)의 형상으로 가공함으로써, LED(16)로부터 입광 단면(10c)에 입사되는 광을 확산하여, 휘도 얼룩을 더욱 억제하는 것을 특징으로 한다.

도 6은 출광면 쪽 또는 반사면 쪽으로부터 본 본 발명의 도광판(10)의 입광 단면(10c)의 확대도이다. 도 6(a)는 본 발명의 도광판(10)의 입광 단면(10c)의 일례이며, 이 입광 단면(10c)은 볼록형으로 형성한 반원부(10ct)와 오목형으로 형성한 반원부(10co)를 교대로 조합한 파형 형상으로 형성되어 있다. 점 광원인 LED(16)로부터 출사된 광 L은 입광 단면(10c)에 입사되기까지의 동안에도 확산된다. 이 입광 단면(10c)에 입사하고, 확산한 광 L의 광속(光束) 중, 입광 단면(10c)의 볼록형으로 형성한 반원부(10ct)에 입사된 광선을 광 Lt라 하고, 오목형으 로 형성한 반원부(10co)에 입사된 광선을 광 Lo라 한다. 그리고, 광 Lt가 입사 단면(10c)에 입사된 위치를 점 Pt라 하고, 광 Lo가 입사 단면(10c)에 입사된 위치를 점 Po라 한다. 또한, 비교를 위해, 입광 단면(10c)이 단순한 평면이라고 한 경우의 가상적인 입광 단면의 형상을 파선으로 나타내고, 입광 단면(10c')이라 한다. 그리고, 이 입광 단면(10c')에 입사한다고 했을 때의 광 Lt과 같은 방향의 광선을 광 Lt'라 하고, 광 Lo와 같은 방향의 광선을 광 Lo'라 한다. 여기서, 도면에 나타내는 바와 같이, LED(16)의 광의 출사구를 기점으로 해서, 광이 확산하는 방향을 X 방향이라 한다.

광 Lt' 및 광 Lo'은 입광 단면(10c')에 입사할 때, 입광 단면(10c')에서 각각 굴절함으로써 방향이 변화된다. 이 때의 굴절에 의해 변화되는 광 Lt' 및 광 Lo'의 방향은 어느 쪽도 -X 방향으로 작용하므로, 광은 확산되지 않는다. 한편, 광 Lt 및 광 Lo가 입광 단면(10c)에 입사하여, 굴절될 때는, 그들의 광이 입사한 점 Pt 및 점 Po에 있어서의, 각각의 입광 단면(10c)의 접면에서 굴절한다고 볼 수 있다. 이들 면은 입광 단면(10c')과 비교하여, 광원을 향해 경사지므로, 굴절하는 광의 방향은 그에 따라 +X 방향, 즉, 광이 확산하는 방향으로 변화된다. 따라서, 입광 단면(10c)을 파형 형상으로 형성함으로써, LED(16)로부터 출사하고, 입광 단면(10c)에 입사된 광을 X 방향으로 확산시킬 수 있다.

도 6(b)는 본 발명의 도광판(10)의 입광 단면(10c)의 다른 일례이며, 이 입광 단면(10c)은 볼록형으로 형성한 대략 삼각형 형상의 패턴을 형성하고 있다. 이 대략 삼각형 형상의 패턴의 꼭지각을 「γ」라고 한다. 도 6(b)가 나타내는 바와 같이, 이 대략 삼각형 형상의 패턴의 경사면은 입광 단면(10c)이 단순한 평면인 경우, 즉 도 6(a)에 있어서의 가상적인 입광 단면(10c')의 경우라고 했을 때와 비교하여, 도 6(a)에 있어서의 접면과 마찬가지로 광원을 향하여 경사진다. 따라서, 그 경사면에 입사된 광 L의 방향은 입사하는 경사면에서의 굴절에 의해, 광을 확산하는 방향으로 변화시킬 수 있다. 또, 이 대략 삼각형 형상 패턴의 대략 삼각형 형상의 꼭지각 γ은 90°<γ<140°의 범위 내가 바람직하다.

도 6(c)는 도 6(b)에 있어서의 패턴의 꼭지각의 각도 γ가 90°보다 작은 경우를 나타내고 있다. 이 경우, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 대략 삼각형 형상의 패턴 형상인 삼각형의 경사면과 경사면 사이가 좁게 되고, 광 L은 반대쪽의 경사면으로부터 외부로 출사되기 때문에, 광량의 손실이 발생하게 된다. 또한, 대략 삼각형 형상의 패턴의 꼭지각의 각도 γ가 140°보다 크면, 광의 확산 효과는 약하다. 따라서, 대략 삼각형 형상의 패턴의 꼭지각 γ은 90°<γ<140°의 범위 내가 바람직하다.

도 6(d)는 본 발명의 도광판(10)의 입광 단면(10c)의 다른 일례이며, 이 입광 단면(10c)은 볼록형으로 형성한 대략 직사각형 형상의 패턴을 형성하고 있다. 대략 직사각형의 패턴에 있어서의 면 H1 및 H2는 입광 단면(10c)이 단순한 평면의 경우, 즉 도 6(a)에 있어서의 가상적인 입광 단면(10c')에 대하여, 대략 수직으로 경사져 있다. 따라서, 이 면 H1 및 H2에 입사된 광 L의 방향은 그들의 면에서의 굴절에 의해, 광을 확산하는 방향으로 변화시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 도광판(10)의 입광 단면(10c)을, 도 6(a), (b), (d)의 각 도면에 나타내는 바와 같이 형성함으로써, 입광 단면(10c)에서의 굴절 시에, 광의 방향을 LED(16)의 배열 방향으로 확산시킬 수 있다. 이와 같이, 입광 단면(10c)에, 단면이 삼각형, 원형, 타원형 또는 직사각형인 복수의 요철 형상의 패턴을 도광판(10)의 두께에 걸쳐 마련하는 것에 의해서도 광을 확산하여, 휘도 얼룩을 억제할 수 있다.

이와 같이, 출광면, 반사면, 입광 단면에 소정의 패턴 형상을 마련하는 것에 의해, LED로부터의 광의 사용 효율을 개선시킬 수 있으므로, 필요에 따라 광원에 사용하는 LED의 수를 삭감하는 것도 가능해진다. 또한, 반사면, 입광 단면의 형상에 소정의 패턴을 마련함으로써, 광을 확산할 수 있으므로, 휘도 얼룩의 발생을 억제할 수 있다. 따라서, 그 만큼, 양면 테이프에 차광성을 갖게 할 필요는 없으므로, 도광판의 출광면에서의 발광 면적도 크게 할 수 있다.

(변형예)

상기한 설명에서는, 직사각형 형상의 도광판의 입광 단면, 출광면, 반사면의 형상을 가공하여, 휘도 얼룩을 억제하고, 효율적으로 출광면으로부터 광을 출사했지만, 본 발명의 도광판의 형상으로는, 이 형상에 한정되지 않는다. 도 7은 본 발명을 적용한 쐐기 형상의 도광판을 나타내고 있다. 이 도 7에 나타내는 바와 같은 쐐기 형상의 도광판에 있어서도, 입광 단면, 출광면, 반사면의 각각 본 발명과 마찬가지의 가공을 함으로써, 본 실시예에서 예를 든 직사각형 형상의 도광판일 때와 마찬가지로, 휘도 얼룩을 억제하여, 효율적으로 출광면으로부터 광을 출사할 수 있 다.

(도광판의 형성 방법)

다음에, 도광판(10)의 형성 방법에 대하여 설명한다. 상술의 반사면(10b)에 형성되는 확산 패턴은 도광판의 사출 성형이나 금형 성형을 할 때에, 사용하는 금형을 연삭 가공 등에 의해 가공하여 미세한 요철을 형성하고, 그것을 이용하여 사출 성형 등을 하는 것에 의해 형성된다. 연삭 가공은 스트라이프 형상의 미세한 오목부를 형성하는데 적합하고, 그라인더(숫돌)을 이용하여 용이하게 고정밀도로 형성할 수 있다. 구체적으로는, 도 8에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 원형의 그라인더(31)을 회전시켜, 그라인더(31)에 접하도록 얹어 놓은 금형(30)을 이동시켜 금형의 표면을 연삭 가공한다. 이와 같이 해서, 금형(30) 자체에 스트라이프 형상의 미세한 요철이 형성된다. 또, 확산 패턴을 구성하는 복수의 미세한 오목부(21)는 연삭 가공 외에, 레이저에 의한 가공을 하는 것에 의해 요철을 형성하는 릴리프 홀로그램 가공, 또는, 연마포 등을 금속 표면에 대고 고속 회전하는 것에 의해 머리카락과 같은 가는 선의 요철을 형성하는 헤어 라인 가공에 의해서도 형성할 수 있다.

도 9에, 그와 같이 하여 제작된 금형(30)을 이용한 도광판(10)의 제조 방법을 모식적으로 나타낸다. 도 9(a)와 같이, 연삭 가공에 의해 스트라이프 형상의 요철을 형성한 금형(30)과, 출광면 및 입광 단면의 소정 패턴을 형성한 상대쪽의 금형(32) 사이에 사출 등에 의해 수지를 밀봉한다. 그리고 수지가 경화한 후에, 금형(30, 32)을 분리하여, 내부의 수지에 의해 구성되는 도광판(10)을 취출한다. 이와 같이 하여, 반사면(10b)의 확산 패턴인 스트라이프 형상의 복수의 오목부(21), 및 출광면(10a) 및 입광 단면(10c)의 패턴이 일체 성형된 도광판(10)을 얻을 수 있다.

(전자기기)

다음에, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)를 적용할 수 있는 전자기기의 구체예에 대하여 도 10을 참조하여 설명한다.

우선, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)를, 휴대형 퍼스널 컴퓨터(이른바, 노트북 컴퓨터)의 표시부에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 10(a)는 이 퍼스널 컴퓨터의 구성을 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 퍼스널 컴퓨터(710)는 키보드(711)를 구비한 본체부(712)와, 본 발명에 따른 액정 표시 패널을 적용한 표시부(713)를 구비하고 있다.

계속해서, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)를 휴대 전화기의 표시부에 적용한 예에 대하여 설명한다. 도 10(b)는 이 휴대 전화기의 구성을 나타내는 사시도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 휴대 전화기(720)는 복수의 조작 버튼(721) 외에, 수화구(722), 송화구(723)와 동시에, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)를 적용한 표시부(724)를 구비한다.

또, 본 발명에 따른 액정 표시 장치(100)를 적용할 수 있는 전자기기로는, 도 10(a)에 나타낸 퍼스널 컴퓨터나 도 10(b)에 나타낸 휴대 전화기의 외에도, 액 정 텔레비전, 뷰 파인더형·모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 카 네비게이션 장치, 호출기, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 워크 스테이션, 화상 전화, POS 단말, 디지털 스틸 카메라 등을 들 수 있다.

본 발명에 의하면, 도광판 각각의 면에 각각 적절한 패턴을 형성함으로써, 표시 광량의 향상이나 휘도 얼룩의 억제를 도모하는 도광판 및 조명 장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

1. 투과 표시가 가능한 표시 패널의 배면에 배치되어, 백라이트로서 이용되는 조명 장치로서,

   도광판과,

   상기 도광판의 일단면인 입광 단면에 대향하도록 마련된 복수의 광원

   을 갖고,

   상기 입광 단면의 상기 광원과 대향하는 위치에는, 복수의 요철 형상인 제 1 확산 형상이 마련되고,

   상기 도광판에 있어서의 상기 표시 패널과 대향하는 쪽의 면인 출광면에는, 상기 입광 단면이 마련된 1변과 병렬로 복수의 프리즘 형상이 마련되고,

   상기 도광판에 있어서의 상기 출광면과 대향하는 면인 반사면에는, 상기 프리즘 형상과 교차하는 방향으로 형성된 복수의 요철 형상인 제 2 확산 형상이 마련되어 있는

   것을 특징으로 하는 조명 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광판의 배면에는, 상기 반사면과 대향하도록 반사 시트가 더 마련되고,

   상기 제 2 확산 형상에 있어서의 복수의 요철 형상은, 그 길이 방향에 있어서 단속적으로 형성되어 있는

   것을 특징으로 하는 조명 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 2 확산 형상에 있어서의 복수의 요철 형상은, 복수의 상이한 오목 형상과, 복수의 상이한 볼록 형상에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 도팡판의 전면쪽에는, 능선 방향을 정렬한 복수의 프리즘이 형성된 시트인 제 1 프리즘 시트와, 상기 제 1 프리즘 시트에 있어서의 상기 능선 방향과 직교하는 방향으로 능선 방향을 정렬한 복수의 프리즘이 형성된 시트인 제 2 프리즘 시트가 중첩되어 마련되어 있는

   것을 특징으로 하는 조명 장치.
5. 투과 표시가 가능한 표시 패널의 배면에 배치되어, 백라이트로서 이용되는 조명 장치로서,

   도광판과,

   상기 도광판의 일단면인 입광 단면에 대향하도록 마련된 광원

   을 갖고,

   상기 도광판에 있어서의 상기 표시 패널과 대향하는 쪽의 면인 출광면에, 또는 상기 출광면과 대향하는 면인 반사면에, 또는 상기 출광면과 상기 반사면의 양쪽에, 복수의 요철 형상이 형성되고,

   상기 도광판의 전면쪽에는, 능선 방향을 정렬한 복수의 프리즘이 형성된 시트인 제 1 프리즘 시트와, 상기 제 1 프리즘 시트에 있어서의 상기 능선 방향과 직교하는 방향으로 능선 방향을 정렬한 복수의 프리즘이 형성된 시트인 제 2 프리즘 시트가 중첩되어 더 마련되어 있는

   것을 특징으로 하는 조명 장치.
6. 청구항 1 또는 청구항 5에 기재된 조명 장치와,

   투과형, 또는 반투과 반사형의 액정 패널

   을 포함하며,

   상기 액정 패널의 백라이트로서 상기 조명 장치를 구비한

   것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
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