KR100855137B1

KR100855137B1 - 광제어시트 및 면광원장치

Info

Publication number: KR100855137B1
Application number: KR1020060091710A
Authority: KR
Inventors: 다이지로 고다마; 마사히로 고토; 와타루 도쿠하라
Original assignee: 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2008-08-28
Also published as: US7628502B2; US20070076406A1; KR20070033917A

Abstract

광제어시트(14)는 광원부(l3a)를 포함하는 면광원장치(l0a)에 설치된다. 이 광제어시트(14)는 출사측에 돌출해서 배치된 다수의 단위렌즈(141)를 가진 출사측 렌즈부(141a)와, 입사측에 설치된 투과부(143) 및 반사부(144)를 갖추고 있다. 투과부(143)와 반사부(144)는 교대로 배치되고, 입사측의 시트면(14S)에 직교하는 방향에서 보았을 때, 투과부(143)는 광제어시트(14)의 40%∼60%의 면적을 점하도록 되어 있다.

Description

광제어시트 및 면광원장치 {LIGHT CONTROLLING SHEET AND SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE}

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예를 나타낸 도면,

도 2는 광제어시트를 나타낸 사시도,

도 3은 광제어시트를 도 2 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도,

도 4는 조건 2를 설명하는 도면,

도 5는 조건 4를 설명하는 도면,

도 6은 본 실시예의 광제어시트에 큰 입사각도로 입사하는 광의 진행방향을 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예 1을 나타낸 도면,

도 8은 광제어시트를 나타낸 사시도,

도 9는 광제어시트를 도 8 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도,

도 10은 광제어시트에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면,

도 11은 본 발명에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예 2를 나타낸 도면,

도 12는 출사각도에 대한 방사휘도의 분포를 볼록(凸)부의 오목(凹)부로부터의 돌출량 T마다 나타낸 도면,

도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 광제어시트를 도 8 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도,

도 14는 비교예의 광제어시트에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면,

도 15는 본 실시예의 광제어시트에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면,

도 16은 본 실시예의 광제어시트와 비교예의 광제어시트의 수직방향에서의 휘도분포를 나타낸 도면,

도 17은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예를 나타낸 도면,

도 18은 광제어시트를 나타낸 사시도,

도 19는 광제어시트를 도 18 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도,

도 20a, 도 20b, 도 20c는 반사층의 형성방법의 다른 예를 나타낸 도면,

도 21은 광제어시트에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면,

도 22a 및 도 22b는 입사측의 폭보다 출사측의 폭을 좁게 한 오목부를 가진 광제어시트의 예를 나타낸 도면,

도 23은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 광제어시트를 도 18 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도,

도 24a, 도 24b, 도 24c는 반사층의 형성방법의 다른 예를 나타낸 도면,

도 25는 비교예의 광제어시트에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면,

도 26은 본 실시예의 광제어시트에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면,

도 27은 본 실시예의 광제어시트와 비교예의 광제어시트를 이용한 면광원장치의 수직방향에서의 휘도분포를 나타낸 도면이다.

(기술분야)

본 발명은 액정표시장치 등의 조명에 이용되는 광제어시트 및 면광원장치에 관한 것이다.

(종래기술)

이와 같은 광제어시트로는, 직각프리즘을 복수개 나란히 배열한 시트가 알려져 있다.

그러나, 직각프리즘을 나란히 배열한 시트에서는 불필요하게 큰 출사각도 방 향으로 출사해 버리는 광이 많다고 하는 문제가 있었다.

한편, 이하의 설명에서, 입사각도 및 출사각도라 함은 시트면(광제어시트 전체로 보았을 때의 시트면)에 대한 각도로서, 시트면에서의 법선(法線)과 광의 진행하는 방향이 이루는 각도를 나타내는 것으로 한다.

이 불필요하게 큰 출사각도 방향으로 출사해 버리는 광을 방지하기 위해, 출사측에 렌즈를 설치하고, 입사측에는 출사측의 렌즈에 대응한 차광부를 배치한 예가 특허문헌 1∼4에 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 1∼4에 기재된 렌즈시트라 해도, 렌즈 및 차광부를 적절한 형태로 형성하지 않으면, 불필요하게 큰 출사각도 방향으로 출사해 버리는 광이 다량으로 발생해 버려, 광의 이용효율이 나빠진다고 하는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 1∼4에 기재된 렌즈시트는 모두 입사측이 평면으로 되어 있어서, 평탄한 면을 가진 다른 광학시트 등과 겹치게 한 경우에 뉴턴 링이 발생해 버린다고 하는 문제가 있었다.

더욱이, 광의 이용효율을 보다 높이고자 하면, 출사측의 렌즈 및 입사측의 차광부만으로는 한계가 있고, 보다 높은 레벨의 요구를 만족시킬 수 없다고 하는 문제가 있었다.

더욱이 또, 입사측에 설치되는 차광부는 출사측의 렌즈 위치에 대응해서 정확하게 위치가 맞춰질 필요가 있어, 그 형성이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.

특허문헌 1 : 일본국 특개평 8-95038호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특개평 10-241434호 공보

특허문헌 3 : 일본국 특개 2000-284268호 공보

특허문헌 4 : 일본국 특개 2005-221619호 공보

본 발명의 과제는 조명광(照明光)을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광(集光)할 수 있는 광제어시트 및 면광원장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제2과제는 뉴턴 링이 발생하지 않음과 더불어, 생산성이 좋은 광제어시트 및 면광원장치를 제공하는 것이다.

이상과 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 광원부를 포함한 직하형(直下型)의 면광원장치(面光源裝置)에 설치되어, 광원부로부터의 광을 균일화 및/또는 수속시키는 시트면을 가진 광제어시트에 있어서, 출사측에 돌출해서 배치된 다수의 단위렌즈를 가진 출사측 렌즈부와, 입사측에 설치된 투과부와, 이 입사측 투과부 이외의 영역을 점하는 반사부를 갖추어 구성되되, 투과부는 광원부로부터의 광을 투과시키고, 반사부는 광원부로부터의 광을 반사시키며, 이들 투과부와 반사부가 교대로 배치되어, 입사측의 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때, 광제어시트의 전체 면적 중 투과부가 40%∼60%의 면적을 점하도록 되어 있고, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n으로 했을 때,
sin^-1(1/n) ≤ tan^-1(P/t)
의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

삭제

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈가, 장축이 시트면에 대해 직교하는 타원통의 일부, 또는 장축이 시트면에 대해 직교하는 회전타원체의 일부에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 장반경(長半徑: 긴 반경)이 단반경(短半徑: 짧은 반경)의 1.5배 이상 3.0배 이하인 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 투과부에 입사측으로 돌출하는 렌즈형상을 가진 입사측 렌즈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열 피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n, 상기 입사측 렌즈부의 높이를 h, 상기 투과부의 단부에서의 상기 입사측 렌즈부의 렌즈표면의 접선과 시트면이 이루는 각을 θ, 광제어시트의 전체 면적에 대한 광제어시트의 법선방향으로부터 본 투과부의 면적의 비인 개구율을 R로 했을 때,

sin^-1(1/n) - θ ≤ tan^-1{2-R)×0.5×P/(t-h)}

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n, 광제어시트의 전체 면적에 대한 광제어시트의 법선방향으로부터 본 투과부의 면적의 비인 개구율을 R로 했을 때,

sin^-1(1/n) ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 반사부가 상기 투과부보다도 입사측으로 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 반사부가 인쇄 또는 전사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 입사측에 다수의 볼록부와 이 볼록부에 끼워진 다수의 오목부로 이루어진 요철(凹凸)형상이 형성되고, 상기 단위렌즈의 정점과 상기 오목부의 중앙과는 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있으며, 반사층이 볼록부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 볼록부의 상기 오목부로부터의 돌출량이 5㎛ 이상 60㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 반사층이 광을 확산반사하는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 단위렌즈와 상기 볼록부 및 상기 오목부가 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때, 0.8 ≤ Si/So ＜ 1.2의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 볼록부가 상기 오목부와의 경계 부근의 능선이 완만한 곡면으로 되어 있고, 상기 반사층은 상기 능선의 곡면상에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 오목부가 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 오목부의 곡면형상이, 그 중앙부근의 접선이 시트면과 이루는 각도가 작고, 상기 볼록부에 가까운 위치의 접선이 시트면과 이루는 각도가 큰 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 오목부의 곡면형상이 타원통의 일부형상인 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 입사측에 다수의 볼록부와 이 볼록부에 끼워진 다수의 오목부로 이루어진 요철형상이 형성되고, 상기 단위렌즈의 정점과 상기 볼록부의 중앙과는 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있으며, 반사층이 오목부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 오목부의 상기 볼록부로부터의 깊이가 5㎛ 이상 60㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 오목부는 입사측보다 출사측의 폭이 좁게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 볼록부에는 발수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 볼록부가 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 볼록부의 곡면형상은, 그 중앙부근의 접선이 시트면과 이루는 각도가 작고, 상기 오목부에 가까운 위치의 접선이 시트면과 이루는 각도가 큰 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 광제어시트에 있어서, 상기 볼록부의 곡면형상이 타원통의 일부형상인 것을 특징으로 하는 광제어시트이다.

본 발명은, 투과형 표시부를 배면으로부터 조명하는 면광원장치에 있어서, 복수의 광원을 가진 광원부와, 광원부로부터의 광을 균일화 및/또는 수속시키는 시트면을 가진 광제어시트를 갖추어 구성되되, 광제어시트가 출사측으로 돌출해서 배치된 다수의 단위렌즈를 가진 출사측 렌즈부와, 입사측에 설치된 투과부 및, 입사측의 투과부 이외의 영역을 점하는 반사부를 갖추고, 투과부는 광원부로부터의 광을 투과시키고 반사부는 광원부로부터의 광을 반사시키며, 이들 투과부와 반사부가 교대로 배치되어, 입사측의 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때 광제어시트의 전체 면적 중 투과부가 40%∼60%의 면적을 점하도록 되어 있고, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n으로 했을 때,
sin^-1(1/n) ≤ tan^-1(P/t)
의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 면광원장치이다.

삭제

본 발명은, 면광원장치에 있어서, 광확산작용을 가진 확산시트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 면광원장치이다.

본 발명은, 면광원장치에 있어서, 상기 광제어시트가 광을 제어하는 방향과 직교하는 방향으로 광을 제어하는 제2 광제어시트를 더 구비하되, 상기 광제어시트는 한 방향으로 연재하는 렌티큘러렌즈시트로 이루어지고, 제2광제어시트는 광제어시트의 렌티큘러렌즈시트의 방향과 직교하는 다른 방향으로 연재하는 렌티큘러렌즈시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원장치이다.

본 발명은, 면광원장치에 있어서, 면광원장치에 포함되는 시트 중의 1개에 광확산효과를 부여하는 입자가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치이다.

본 발명은, 면광원장치에 있어서, 상기 광제어시트의 광원측에, 이 광제어시트보다도 강성이 높은 고강성 시트가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치이다.

본 발명은, 면광원장치에 있어서, 상기 광제어시트가 그 반사부에서 상기 고강성 시트에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치이다.

(실시형태)

제l 실시형태

조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광한다고 하는 목적과, 뉴턴 링이 발 생하지 않음과 더불어 생산성을 좋게 한다고 하는 목적을, 출사측 및 입사측에 설치된 렌즈형상과 반사부 등의 치수관계를 최적화함으로써 실현했다.

실시예

도 1은 본 발명에 따른 면광원장치(面光源裝置)를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예를 나타낸 도면이다.

도 1을 포함해서 이하에 나타내는 각 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기 및 형상은 이해를 용이하게 하기 위해 적절히 과장해서 나타냈다.

본 실시예에서의 투과형 표시장치(10)는, LCD(Liquid Crystal Display) 패널(11)과 반사판(12), 발광관(13), 광제어시트(14), 유백판(乳白板; 16) 및 제2 광제어시트(17)를 갖추고서, LCD 패널(11)에 형성되는 영상정보를 배면으로부터 조명해서 표시하는 장치이다. 한편, LCD 패널(11)을 배면으로부터 조명하는 면광원장치(l0a)는 반사판(12)과 발광관(13), 광제어시트(14), 유백판(16) 및 제2 광제어시트(17)로 구성되어 있다.

LCD 패널(11)은, 투과형의 액정표시소자로 형성되어 있고, 30인치 사이즈, 800×600도트의 표시를 행할 수 있는 투과형 표시부이다. LCD 패널(11)은 발광관(13)의 길이방향에 따른 방향이 수평방향으로서 사용되고, 발광관(13)이 나란히 배열된 방향이 수직방향으로서 사용된다.

발광관(發光管; 13)은 백라이트의 광원부(l3a)를 형성하는 선광원(線光源)의 냉음극관(冷陰極管)으로서, 본 실시예에서는 거의 75mm 간격으로 등간격으로 6개가 병렬로 나란히 배열되어 있다. 발광관(13)의 배면에는 반사판(12)이 설치되어 있 다.

반사판(12)은, 발광관(13)의 광제어시트(14)와는 반대측(배면측)의 전면에 걸쳐 설치되어, 배면측으로 진행하는 조명광을 확산반사해서 광제어시트(14) 방향(출사방향)을 향하게 해서 입사광 조도를 균일(均一)에 가깝게 하는 기능을 가진다.

유백판(16)은 무지향성의 광확산 특성을 가진 확산시트로서, 광제어시트(14)의 광원측에 배치되어 있다. 본 실시예에서의 유백판(16)은 광제어시트(14)보다도 굽힘에 대한 변형강도(굽힘 강성) 및 비틀림에 대한 변형강도(비틀림 강성)가 모두 높은 고강성 시트이다. 그리고, 광제어시트(14)는 그 반사부(144)가 이 유백판(16)에 도시되어 있지 않은 접착층에 의해 접착되어 있다. 이에 따라, 광제어시트(14)의 강도가 유백판(16)에 의해 보충될 수 있다. 한편, 광제어시트(14)가 충분한 강도를 가진 경우에는 유백판(16)은 반드시 설치하지 않아도 좋다.

제2 광제어시트(17)는 광제어시트(14)와 LCD 패널(11) 사이에 배치되어, 출사측에 단위렌즈가 다수개 나란히 배치된 렌티큘러렌즈시트이다. 제2 광제어시트(17)의 단위렌즈는 수평방향으로 나란히 배열되어 있는바, 광을 제어하는 주된 방향은 수평방향이다. 따라서, 제2 광제어시트(17)는 뒤에 설명되는 광제어시트(14)가 광을 제어하는 주된 방향(수직방향)과 직교하는 방향인 수평방향에서 광의 제어를 수행하고 있다.

도 2 및 도 3은 광제어시트(14)를 나타낸 도면이다.

광제어시트(14)는 시트면(14S)을 갖고, 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘 도얼룩을 저감시켜 균일화함과 더불어 필요한 출사각도 범위 내로 출사광(出射光)을 집광(集光)하는 렌즈시트이다. 이 광제어시트(14)는 출사측에 설치되어 광을 수속(收束)해서 출사하는 다수의 단위렌즈(141)를 가진 출사측 렌즈부(141a)와, 입사측에 설치된 투과부(광투과부라고도 함; 143) 및 반사부(144)를 갖추고 있다. 단위렌즈(141)는 연속하는 타원통의 일부의 형상으로 되어 있고, 광제어시트(14)의 출사측 표면에는 이 단위렌즈(141)가 평행하게 다수개 나란히 배치되어 있다. 단위렌즈(141)의 배열방향은 발광관(13)의 배열방향과 일치하고 있다(도 1 참조).

본 실시예의 광제어시트(14)는, 굴절률의 평균 n = 1.53의 투명한 MS(메타크릴 스티렌: 아크릴수지와 스티렌 수지의 공중합체) 수지를 이용해서 압출성형에 의해 일체로 성형되어 있다.

이와 같이, 광제어시트(14)의 성형에 압출법을 이용해서 양면의 부형(賦型)을 동시에 수행함으로써 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 광제어시트(14)의 입사측과 출사측이 같은 재료로 형성되어 있기 때문에, 흡수율이나 선팽창계수가 같아지게 된다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 거동을 해서, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다.

한편, 광제어시트(14)는, MS에 한정되지 않고, 광투과성을 가진 다른 열가소성 수지를 적절히 선택해서 사용해도 좋다. 또, 광제어시트(14)는 자외선 경화 수지나 전리방사선 경화 수지 등의 광경화수지를 이용해서 만들어도 좋다.

도 3은 광제어시트(14)를 도 2 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도이다. 도 3은 도면 중의 위쪽이 출사측으로 되어 있다.

단위렌즈(141)는, 도 3에 나타낸 단면에서, 장반경 A1 = 400㎛, 단반경 B1= 200㎛의 타원통(楕圓筒)의 일부 형상에 의해 형성된 출사측 렌즈부로서, 피치 300㎛로 나란히 배열되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

광제어시트(14)의 입사측에는 다수의 볼록부(142)와, 이 볼록부(142)에 끼워진 오목부(143)로 이루어진 요철(凹凸)형상(141b)이 형성되어 있다. 또, 볼록부(142)에는 반사부(144)가 설치되고, 오목부(143)는 광을 투과시키는 투과부로 되어 있다.

볼록부(142)는, 오목부(143)의 정점으로부터 반사부(144)의 표면까지의 돌출량 △h = 30㎛로 되도록 설치되어 있고, 그 폭 W2 = 171㎛이다.

오목부(143)는, 볼록부(142)에 끼워진 부분으로서, 광을 투과가능한 투과부이다.

오목부(143)는, 그 중심이 시트면(14S)에 대한 법선방향, 즉 시트면(14S)에 대해 직교하는 방향에서 보았을 때 단위렌즈(141)의 정점과 겹치는 위치에 폭 W1 = 129㎛로 배치되어 있고, 그 형상은 입사측으로 돌출하는 곡면형상으로 되어 있다. 오목부(143)는 입사측의 법선방향에서 관찰했을 때에 면적비로 광제어시트(14)의 전체 면적의 43%의 면적을 차지하고 있다. 한편, 이 오목부(143)가 입사측의 법선방향, 즉 입사측의 시트면(14S)에 대해 직교하는 방향에서 관찰했을 때에 점하는 면적비를 개구율 R로 한다.

본 실시예의 오목부(143)의 곡면형상은, 장반경 A2 = 100㎛, 단반경 B2 = 50㎛의 타원통의 일부형상에 의해 입사측 렌즈부(143a)를 형성하고, 그 렌즈부(143a)의 높이 h = 5㎛이며, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 평행한 방향으로 되어 있다. 또, 오목부(143)의 단부에서의 렌즈표면의 접선과 시트면이 이루는 각 θ = 20°이다.

한편, 단위렌즈(141)의 정점과 오목부(143)의 렌즈형상의 정점과의 거리 t = 430㎛로 되어 있다.

반사부(144)는, 볼록부(142)의 입사측 표면에 형성되어 있고, 조명광을 확산반사(擴散反射)하는 확산반사면으로 되어 있다. 또 볼록부(142)는 측면(142a)을 갖고 있다. 본 실시예의 반사부(144)는, 안료로서 산화티탄을 사용한 백색 잉크를 볼록부(142)의 입사측 표면에 인쇄함으로써 형성되어 있다. 상기 흰색 잉크를 사용하면, 반사하지 않는 광은 확산투과하기 때문에 광의 이용효율을 높게 할 수 있다. 이 반사부(144)를 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하지 않고, 알루미늄이나 은 등을 이용한 반사면으로 해 버리면, 얼마간의 광이 흡수되어 버려 광의 이용효율이 좋지 않다. 또, 이들 금속을 사용하면, 산화에 의해 흑화(黑化)나 반사율 저하의 현상이 일어나는 일이 있는바, 이를 방지하기 위해 오버코트층 등을 설치할 필요가 있어, 이것이 비용증가로 이어져 버린다. 따라서, 이 반사부(144)는 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 반사부(144)의 형성은 인쇄 외에, 전사에 의해 행해도 좋다.

여기서, 광제어시트(14)는 이하의 각 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

(조건 1) 오목부(143)에 상당하는 투과부는 입사측의 법선방향에서 관찰했을 때에 점하는 면적비(개구율)가 40% 이상 60% 이하인 것이, 경사방향으로부터의 광이 단위렌즈(141)의 정상부 부근의 평탄한 부분으로 입사해서 경사방향으로 출사하거나, 단위렌즈(141)의 단부에서 전반사해서 단위렌즈(141)의 반대측에서 굴절하여 경사방향으로 출사함으로써 집광성이 저하하지 않도록 하기 때문에, 바람직하다. 한편, 볼록부(142; 반사부(144))의 폭이 너무 넓으면 광제어시트(14)의 광투과율이 극단적으로 저하되어 광의 이용효율이 열화되어 버리기 때문에, 40% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

표 1

개구율(%)	70	60	50	40	30
정면휘도	×	△	○	◎	◎
시야각	◎	◎	○	△	×

◎ : 최량, ○ : 적정, △ : 사용가, ×: 사용불가

상기 표 1은 개구율과 정면휘도 및 시야각의 관계를 나타낸 표이다.

개구율이 40%보다도 적어지면, 시야각이 너무 좁아져서 사용에 적합하지 않고, 개구율이 60% 보다도 커지면 정면휘도(正面輝度)가 너무 저하되어 사용에 적합하지 않다. 따라서, 개구율은 40% 이상 60% 이하인 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 오목부(143)는 개구율 R = 43%로 되는 면적을 점하고 있는바, 이 조건 1을 만족하고 있다.

(조건 2) 광제어시트(14)는 단위렌즈(141)의 피치를 P, 광투과부(143)의 표면으로부터 단위렌즈(141)의 정점(頂点)까지의 두께를 t, 광제어부 시트의 재료의 굴절률을 n으로 했을 때,

sin^-1(1/n) ≤ tan^-1(P/t)

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 조건을 만족함으로써, 오목부(143)의 중앙에 입사한 후에, 그 입사한 오목부(143)와 겹치는 위치에 배치된 단위렌즈(141)에 인접한 단위렌즈(141)로 진행하는 광이, 그대로 출사하지 않도록 할 수 있다.

도 4는 조건 2를 설명하는 도면이다.

단위렌즈(141)의 정점과 오목부(143)의 렌즈형상의 정점과의 거리 t가 커지면, 이 조건 2를 만족하지 않게 되어, 오목부(143)의 중앙에 입사한 후에, 그 입사한 오목부(143)와 겹치는 위치에 배치된 단위렌즈(141A)에 인접한 단위렌즈(141B; 이하, 인접한 단위렌즈라 부름)로 진행하는 광이 그대로 출사해 버릴 가능성이 높아져 버린다.

그러나, 이 조건 2를 만족함으로써, 인접한 단위렌즈(141B)로부터 출사하는 광은 거의 없게 된다.

본 실시예에서는 n = 1.53, P = 0.3mm, t = 0.33mm이고, 이를 상기 식에 대입하면, 이하와 같이 이 조건 2를 만족하고 있다.

sin^-1(1/1.53) ≤ tan^-1(0.3/0.33)

40.8° (좌변) ≤ 42.3°(우변)

(조건 3) 광제어시트(14)의 출사측 렌즈부(141a)의 단위렌즈(141)의 장반경이 단반경의 1.5배 이상 3.0배 이하인 것이 바람직하다. 이 조건을 만족함으로써 집광효과를 보다 더 높일 수 있다. 한편, 1.5배보다 작으면 집광성이 얻어지지 않고, 3.0배보다 커지면 전반사해서 큰 출사각도로 출사해 버리는 광이 증가해 버린다.

또, 3.0배보다 커지면, 개구율이 50% 정도라 해도 인접한 단위렌즈로부터 출사해 버리는 광이 많아져서 경사방향(큰 출사각도 방향)의 휘도가 높아지고, 콘트라스트의 저하도 생겨 버린다.

본 실시예에서는, 단위렌즈(141)는 장반경 A1 = 400㎛, 단반경 B1 = 200㎛인바, 이 조건 3을 만족하고 있다.

(조건 4) 광제어시트(14)는 입사측 렌즈부의 높이 h, 투과부(143)의 단부에서의 입사측 렌즈표면의 접선과 시트면이 이루는 각을 θ, 개구율을 R로 했을 때,

sin^-1(1/n) - θ ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t-h)}

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 이 조건을 만족함으로써, 오목부(143)의 단부에 입사한 후에, 오목부(143)와 겹치는 위치에 배치된 단위렌즈(141)에 인접한 단위렌즈(141)로 진행하는 광이, 그 인접한 단위렌즈(141)의 중앙(정점 부근)으로부터 출사하는 것을 방지할 수 있다.

(조건 5) 한편, 투과부(143)에는 반드시 출사측 렌즈부를 형성할 필요는 없고, 투과부(143)를 평탄하게 형성해도 좋다.

이 경우, 광제어시트(14)는 개구율을 R로 했을 때,

sin^-1(1/n) ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

도 5는 조건 4를 설명하는 도면이다.

단위렌즈(141)의 정점과 오목부(143)의 렌즈형상의 정점과의 거리 t가 커지면, 이 조건 4를 만족하지 않게 되어, 오목부(143)의 단부 부근에 입사한 후에, 인접한 단위렌즈(141B)로 진행하는 광이 그대로 출사해 버릴 가능성이 높아져 버린다.

그러나, 이 조건 4를 만족함으로써, 인접한 단위렌즈(141B)로부터 출사하는 광은 거의 없게 된다.

본 실시예에서는 n = 1.53, θ = 20°, R=43%, P = 0.3mm, t = 0.33mm, h = 0.005mm이고, 이를 상기 식에 대입하면, 이하와 같이 이 조건 4를 만족하고 있다.

sin^-1(1/1.53) - 20°≤ tan^-1{(2 - 0.43)×0.5×0.3/(0.33 - 0.005)}

20.8°(좌변) ≤ 35.9°(우변)

도 6은 본 실시예의 광제어시트(14)에 큰 입사각도로 입사하는 광의 진행방향을 나타낸 도면이다.

광선 A에 대해서는, 상기 조건 1을 만족함으로써, 인접한 단위렌즈(141)로부터 경사방향으로 출사하지 않고 재이용되고 있다.

또, 광선 B에 대해서는, 상기 조건 2, 3을 만족함으로써, 단위렌즈(141)의 중앙으로부터 출사하지 않고, 광원측으로 되돌려져 재이용되고 있다.

여기서, 본 실시예의 효과를 확인하기 위해, 비교예로서 출사측에 꼭지각(頂角) 90°의 프리즘형상이 다수개 나란히 배치된 휘도상승필름(BEF: 일본국 스미토모 3M주식회사 제품)을 배치한 면광원장치와 비교했다.

한편, 평가는 광제어시트(14) 및 비교예의 시트를 각각 단독으로 발광관(13) 위에 배치한 것에 의해 실시했다.

본 실시예의 광제어시트(14)에서는, 확산반치각이 거의 30°로 되어, 높은 수속성을 가지면서 휘도얼룩이 없는 균일한 조명광을 출사했다.

한편, 비교예에서는, 확산반치각이 거의 40°이고, 확산각 60°이상의 부분에서 휘도의 부자연스러운 상승이 있어 휘도얼룩이 컸다.

본 실시예에 의하면, 출사측에 단위렌즈(141)를 배치하고, 입사측에 확산반사를 행하는 반사부(144)를 배치했기 때문에, 유백판(16)과 겹치게 해도 뉴턴 링이 발생하는 일없이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

또, 광제어시트(14)를 동일한 재료에 의해 일체로 성형하고, 또한 입사측과 출사측의 표면적을 거의 같게 했기 때문에, 높은 내환경성을 실현했다.

더욱이, 광제어시트(14)를 압출성형에 의해 일체로 성형하고, 또한 볼록부(142)에 반사부(144)를 인쇄에 의해 형성했기 때문에, 생산성을 좋게 할 수 있다.

더욱이 또, 출사측 및 입사측에 설치된 렌즈형상과 반사부 등의 치수관계를 최적화한 상술한 조건 1∼4를 만족하고 있기 때문에, 광의 수속성을 높여 필요한 범위로 출사하는 광을 증가시킬 수 있다.

변형예

이상 설명한 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이나 변경이 가능한바, 그들도 모두 본 발명의 균등의 범위 내이다.

(1) 본 실시예에 있어서, 선광원을 병렬로 나란히 배열한 면광원장치를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 점광원을 이용하는 면광원장치여도 좋다.

(2) 본 실시예에 있어서, 광제어시트(14)는 동일 단면형상이 한 방향으로 연재하는 단위렌즈를 다수개 나란히 배열한 렌티큘러렌즈시트인 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 단위렌즈를 2차원 방향으로 배열한 렌즈 어레이(이른바 파리 눈 렌즈) 시트를 광제어시트로 해도 좋다. 한편, 이 경우에도, 시트의 법선방향에서 보았을 때 단위렌즈와 겹치는 위치에 투과부를 설치하고, 그 이외의 부분에는 반사부를 설치하면 좋다.

(3) 본 실시예에 있어서, 광제어시트(14)는 1종류의 단위렌즈가 출사측에 나란히 배열되어 있는 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 복수 종류의 단위렌즈를 조합해서 출사측에 배치해도 좋다.

(4) 본 실시예에 있어서, 면광원장치에 사용되는 각종 광학시트 중의 적어도 하나에, 광확산작용을 부여하는 광확산입자를 첨가해서 확산특성을 조절해도 좋다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 거둘 수 있다.

(1) 출사측 렌즈부와, 입사측의 법선방향, 즉 입사측의 시트면에 직교하는 방향에서 관찰했을 때의 면적비인 개구율이 40% 이상 60% 이하의 면적을 점하는 투과부와, 투과부와 교대로 설치된 반사부를 구비했기 때문에, 경사방향으로부터의 광이 출사측 렌즈부의 정상부 부근의 평탄한 부분에 도달하거나, 출사측 렌즈부의 단부에서 전반사되도록 한 광이 도달하거나 하지 않도록 할 수 있어, 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

(2) 광제어시트는 sin^-1(1/n) ≤ tan^-1(P/t)의 관계를 만족하기 때문에, 투과부의 중앙에 입사한 후에, 그 투과부와 겹치는 위치에 배치된 출사측 렌즈부에 인접한 출사측 렌즈부로 진행하는 광이 그대로 출사하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

(3) 출사측 렌즈부의 단위렌즈는 장축(長軸)이 시트면에 대해 직교하는 타원통의 일부, 또는 장축이 시트면에 대해 직교하는 회전타원체의 일부로 형성되어 있기 때문에, 간단하고 제조가 용이한 렌즈형상으로 되면서 높은 집광효과를 얻을 수 있다.

(4) 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 장반경이 단반경의 1.5배 이상 3.0배 이하이기 때문에, 집광효과를 보다 더 높일 수 있다.

(5) 투과부에는 입사측으로 돌출하는 렌즈형상인 입사측 렌즈부가 형성되어 있기 때문에, 큰 입사각도로 입사하는 광이라 해도 필요한 범위 내로 집광할 수 있다.

(6) 광제어시트는 sin^-1(1/n) - θ ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t - h)}의 관계를 만족하기 때문에, 투과부의 단부에 입사한 후에, 그 투과부와 겹치는 위치에 배치된 출사측 렌즈부에 인접한 출사측 렌즈부로 진행하는 광이, 그 인접한 출사측 렌즈부의 중앙(정점 부근)으로부터 출사하는 것을 방지할 수 있어, 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

(7) 광제어시트는 sin^-1(1/n) ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}의 관계를 만족하기 때문에, 투과부의 단부에 입사한 후에, 그 투과부와 겹치는 위치에 배치된 출사측 렌즈부에 인접한 출사측 렌즈부로 진행하는 광이, 그 인접한 출사측 렌즈부의 중앙(정점 부근)으로부터 출사하는 것을 방지할 수 있어, 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

(8) 반사부가 투과부보다 입사측으로 돌출해 있기 때문에, 반사부의 형성을 용이하게 행할 수 있다. 또, 뉴턴 링이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(9) 반사부가 인쇄 또는 전사에 의해 형성되어 있기 때문에, 반사부의 형성을 용이하게 행할 수 있다.

(10) 광제어시트가 사용상태에서의 투과형 표시부의 화면의 상하방향의 광을 주로 제어하기 때문에, 수직방향으로 퍼지는 광을 모아 정면휘도를 높일 수 있다. 한편, 일반적인 표시장치에서는 수직시야각보다 수평시야각이 넓은 것이 바람직하므로, 그와 같은 많은 표시장치에 알맞게 이용할 수 있다.

(11) 광확산작용을 가진 확산시트를 적어도 1매 갖고 있기 때문에, 휘도얼룩을 저감시킬 수 있다.

(12) 광제어시트가 광을 주로 제어하는 방향과 직교하는 방향으로 광을 주로 제어하는 제2 광제어시트를 갖추고 있기 때문에, 수직방향 및 수평방향의 어느 방 향에 대해서도 광의 출사범위를 제어할 수 있다.

(13) 면광원장치에 포함되는 시트 중의 적어도 1개에는 광확산효과를 부여하는 입자가 첨가되어 있기 때문에, 휘도얼룩을 줄일 수 있다.

(14) 광제어시트의 광원측에 이 광제어시트보다 강성이 높은 고강성 시트를 갖추고 있기 때문에, 광제어시트의 강성이 낮아도 전체로서 강성을 높일 수 있고, 평면도가 높은 면광원장치를 얻을 수 있다.

(15) 광제어시트는 반사부가 상기 고강성 시트에 접합되어 있기 때문에, 광제어시트의 강성이 낮아도 평면도가 높은 면광원장치를 얻을 수 있다.

제2 실시형태

본 실시형태는 도 1∼도 6에 도시된 제1 실시형태에 다음의 구성을 부가한 것으로서, 그 외는 제1 실시형태와 거의 동일하다.

또, 광제어시트의 전체 면적에 대한 입사측의 투과부가 점하는 면적에 대해서도, 제1 실시형태와 거의 동일하게 되어 있다.

조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광하고, 내환경성을 높이면서 생산성을 좋게 한다고 하는 목적을, 입사측의 형상을 요철형상으로 함으로써 실현했다.

실시예 1

도 7은 본 발명에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예 1을 나타낸 도면이다.

도 7을 포함해서 이하에 나타내는 각 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기와 형상은 이해를 용이하게 하기 위해 적절히 과장해서 나타내고 있다.

본 실시예에서의 투과형 표시장치(10)는, LCD(Liquid Crystal Display) 패널(11)과 반사판(12), 발광관(13), 광제어시트(14) 및 유백판(16)을 갖추고서, LCD 패널(11)에 형성되는 영상정보를 배면으로부터 조명해서 표시하는 장치이다. 한편, LCD 패널(11)을 배면으로부터 조명하는 면광원장치(l0a)는 반사판(12)과 발광관(13), 광제어시트(14) 및 유백판(16)으로 구성되어 있다.

LCD 패널(11)은 투과형의 액정표시소자로 형성되어 있고, 30인치 사이즈, 800×600도트의 표시를 행할 수 있다. LCD 패널(11)은 발광관(13)의 길이방향에 따른 방향이 수평방향으로서 사용되고, 발광관(13)의 배열방향이 수직방향으로서 사용된다.

발광관(13)은, 백라이트의 광원부(13a)를 형성하는 선광원의 냉음극관으로서, 본 실시예에서는 거의 75mm 간격으로 등간격으로 6개가 병렬로 나란히 배열되어 있다. 발광관(13)의 배면에는 반사판(12)이 설치되어 있다.

반사판(12)은, 발광관(13)의 광제어시트(14)와는 반대측(배면측)의 전면에 걸쳐 설치되어, 배면측으로 진행하는 조명광을 확산반사해서 광제어시트(14) 방향(출사방향)으로 향하게 해서 입사광 조도를 균일에 가깝게 하는 기능을 가진다.

유백판(16)은 무지향성의 광확산 특성을 가진 확산판으로서, 광제어시트(14)의 광원측에 배치되어 있다.

도 8은 광제어시트(14)를 나타낸 사시도이다.

광제어시트(14)는 시트면(14S)을 갖고, 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘도얼룩을 저감시켜 균일화함과 더불어 필요한 출사각도 범위 내로 출사광을 집광하는 렌즈시트이다. 이 광제어시트(14)는 출사측에 설치되어 광을 수속해서 출사하는 다수의 단위렌즈(141)를 가진 출사측 렌즈부(141a)와, 입사측에 설치된 투과부(143) 및 반사부(144)를 갖추고 있다. 단위렌즈(141)는 연속하는 타원통의 일부의 형상으로 되어 있고, 광제어시트(14)의 출사측 표면은 이 단위렌즈(141)가 평행하게 다수개 나란히 배치되어 있다. 단위렌즈(141)의 배열방향은 발광관(13)의 배열방향과 일치하고 있다(도 7 참조).

본 실시예의 광제어시트(14)는, 굴절률 1.49의 투명한 PMMA(Polymethyl Methacrylate: 아크릴수지)를 이용한 압출성형에 의해 일체로 성형되어 있다.

광제어시트(14)의 성형에 압출법을 이용해서 양면의 부형을 동시에 수행함으로써 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 광제어시트(14)의 입사측과 출사측이 같은 재료로 형성되어 있기 때문에, 흡수율이나 선팽창계수가 같아지게 된다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 거동을 해서, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다.

한편, 광제어시트(14)는, PMMA에 한정되지 않고, 광투과성을 가진 다른 열가소성 수지를 적절히 선택해서 사용해도 좋다. 또, 광제어시트(14)는 자외선 경화수지를 이용한 자외선 성형이라 불리는 방법에 의해 만들어도 좋다.

도 9는 광제어시트(14)를 도 8 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도이다. 도 9는 도면 중의 위쪽이 출사측으로 되어 있다.

단위렌즈(141)는, 도 9에 나타낸 단면에서, 장반경이 400㎛, 단반경이 200㎛인 타원통의 일부형상이 피치 300㎛로 나란히 배열되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

광제어시트(14)의 입사측에는 다수의 볼록부(142)와, 이 볼록부(142)에 끼워지는 오목부(143)로 이루어진 요철형상(141b)이 형성되어 있다. 또, 볼록부(142)에는 반사부(144)가 설치되고, 오목부(143)는 광을 투과시키는 투과부로 되어 있다.

오목부(143)는, 그 중심이 시트면(14S)에 대한 법선방향에서 보았을 때 단위렌즈(141)의 정점과 겹치는 위치에 폭 150㎛로 배치되어 있다.

볼록부(142)는, 오목부(143)에 끼워진 부분에 오목부(143)로부터의 돌출량이 50㎛로 되도록 설치되어 있고, 그 폭은 150㎛이다.

또, 광제어시트(14)의 두께는 350㎛이다.

여기서, 볼록부(142)의 오목부(143)로부터의 돌출량을 T로 하면, 5㎛ ≤ T ≤ 60㎛의 범위인 것이 바람직하다. 돌출량 T의 하한치는 뒤에 설명되는 반사층(144)을 인쇄에 의해 형성하는 것을 전제로 한 경우, 특별한 마스킹 등을 하지 않고 인쇄할 수 있는 한계치로부터 결정된 값이다. 또, 돌출량 T의 상한치는 볼록부(142)의 측면(142a)으로부터 조명광이 입사되면, 그대로 큰 출사각도로 출사해 버리기(도 10의 광선 D 참조) 때문에, 그와 같은 광의 양이 허용될 수 있는 범위로서 결정된 값이다.

도 12는 출사각도에 대한 방사휘도의 분포를 볼록부(142)가 오목부(143)로부터 돌출된 돌출량 T마다 나타낸 도면이다. 도 12에서, 곡선 T1은 볼록부(142)의 돌출량 5㎛의 경우를 나타내고, 곡선 T2는 볼록부(142)의 돌출량 30㎛의 경우를 나타내며, 곡선 T3은 볼록부(142)의 돌출량 60㎛의 경우를 나타내고, 곡선 T4는 볼록부(142)의 돌출량 90㎛의 경우를 나타내며, 곡선 P는 비교예로서 단면형상이 직각이등변삼각형 형상인 직각프리즘을 복수개 나란히 배열한 시트의 경우를 나타내고 있다.

곡선 T1∼T3에 대해서는, 출사각도가 작은 범위의 방사휘도가 비교예에 비해 높고, 또 출사각도가 큰 범위(불필요한 범위)의 방사휘도의 상승이 비교예에 비해 낮아, 이상적인 분포로 되었다. 한편, 이 곡선 T1∼T3의 측정에 사용한 광제어시트(14)에서는, 모두 용이하게 반사층(144)을 형성할 수 있었다.

이에 대해, 곡선 T4의 측정에 사용한 광제어시트(14)에서는, 반사층(144)의 형성은 용이하게 행할 수 있었지만, 출사각도가 큰 범위(불필요한 범위)의 방사휘도의 상승이 비교예와 같은 정도까지 발생해 버리고 있다.

이와 같이, 볼록부(142)의 돌출량 T는 5㎛ ≤ T ≤ 60㎛의 범위 내인 것이 바람직하다.

반사층(144)은, 볼록부(142)의 입사측 표면에 형성되어 있고, 조명광을 확산반사하는 확산반사면으로 되어 있다. 본 실시예의 반사층(144)은, 안료로서 산화티탄을 사용한 백색 잉크를 볼록부(142)의 입사측 표면에 인쇄함으로써 형성되어 있다. 상기 흰색 잉크를 사용하면, 반사하지 않는 광은 확산투과하기 때문에 광의 이용효율을 높게 할 수 있다. 이 반사층(144)을 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하지 않고, 알루미늄이나 은 등을 이용한 반사면으로 해 버리면, 얼마간의 광은 흡수해 버려 광의 이용효율이 좋지 않다. 또, 이들 금속을 사용하면, 산화에 의해 흑화나 반사율 저하의 현상이 일어나는 일이 있는바, 이를 방지하기 위해 오버코트층 등을 설치할 필요가 있어, 비용증가로 이어져 버린다. 따라서, 이 반사층(144)은 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하는 것이 바람직하다.

도 10은 광제어시트(14)에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면이다.

광선 A 및 광선 B와 같이, 오목부(143)에 입사하는 광은 작은 출사각도(시트면에 대한 법선방향에 가까운 방향)로 출사한다.

또, 광선 C와 같이 볼록부(142)의 입사측으로 향한 면에 도달하는 광은 반사층(144)에 의해 반사된 광원측으로 되돌려져 재이용된다.

한편, 광선 D와 같이 볼록부(142)의 측면(142a)에 입사하는 광은 불필요한 큰 출사각도 방향으로 출사해 버리지만, 앞에서 설명한 바와 같이 볼록부(142)의 돌출량 T를 적절한 범위로 제한했기 때문에, 그와 같은 광은 조금도 문제로 되지 않는다.

본 실시예에 의하면, 출사측에 단위렌즈(141)를 배치하고, 입사측에 확산반사를 수행하는 반사층(144)을 설치했기 때문에, 유백판(16)과 겹치게 해도 뉴턴 링이 발생하는 일없이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다. 또, 광제어시트(14)를 동일한 재료에 의해 일체로 성형하고, 또한 입사측과 출사측의 표면적을 거의 같게 했기 때문에, 높은 내환경성을 실현할 수 있다. 더욱이, 광제어시트(14)를 압출성형에 의해 일체로 성형하고, 또한 볼록부(142)에 반사층(144)을 인쇄에 의해 형성했기 때문에, 생산성을 좋게 할 수 있다.

실시예 2

도 11은 본 발명에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예 2를 나타낸 도면이다.

실시예 2의 광제어시트(24)는 실시예 1의 광제어시트(14)의 볼록부(142)의 형상을 개량해서 볼록부(242)로 한 형태이다. 따라서, 앞에서 설명한 실시예 1과 마찬가지의 기능을 하는 부분에는 말미에 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 적절히 생략한다.

볼록부(242)는 실시예 1의 볼록부(142)에서의 오목부(143)와의 경계 부근의 능선을 둥글게 해서 완만한 곡면(242b)으로 한 것이다. 또, 반사층(244)은 이 곡면(242b) 상에도 형성되어 있다. 이 곡면(242b)을 형성함으로써, 실시예 1의 볼록부(142)의 측면(142a)에 상당하는 부분을 거의 없앨 수 있다. 그리고, 곡면(242b) 상에는 확산반사를 하는 반사층(244)이 형성되고, 더욱이 형상이 곡면이기 때문에, 광선 E와 같이 진행해 온 광이라 해도, 도 10 중의 광선 D와 같이 진행하는 일없이 반사층(244)에 의해 확산반사되어, 그 일부는 재이용된다. 따라서, 불필요한 큰 출사각도로 출사해 버리는 광을 더 적게 할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 곡면(242b)을 형성하고, 그 위에 반사층(244)을 형성했기 때문에, 집광률 및 광의 이용효율을 보다 더 높게 할 수 있다.

변형예

이상 설명한 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이나 변경이 가능한바, 그들도 또한 본 발명의 균등범위 내이다.

(1) 각 실시예에 있어서, 선광원을 병렬로 나란히 배열한 면광원장치를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 점광원(点光源)을 이용하는 면광원장치여도 좋다.

(2) 각 실시예에 있어서, 광제어시트는 1종류의 단위렌즈가 출사측에 나란히 배열되어 있는 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 복수 종류의 단위렌즈를 조합해서 출사측에 배치해도 좋다.

(3) 각 실시예에 있어서, 광제어시트를 상하방향에서 광의 제어를 수행할 수 있도록 1매 배치한 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 상하방향에서 광의 제어를 수행하는 광제어시트와 마찬가지의 광제어시트를 좌우방향의 제어를 수행할 수 있도록 1매 더 배치해도 좋다.

(4) 각 실시예에 있어서, 흡수성이나 열전달성의 영향을 받아 광제어시트의 변형이 문제로 되는 경우에는, 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때, 0.8 ＜ Si/So ＜ 1.2의 관계를 만족하도록 해도 좋다. 상기 식을 만족한다고 하는 것은 흡수성이나 열전달성의 영향을 받는 입사측의 표면적과 출사측의 표면적이 거의 같다고 하는 것이다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 영향을 받게 되어, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 거둘 수 있다.

(1) 단위렌즈의 정점과 오목부의 중앙이 시트면에 대한 법선방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있고, 볼록부에는 반사층이 형성되어 있기 때문에, 뉴턴 링이 발생하는 일없이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있고, 또한 생산성을 좋게 할 수 있다.

(2) 반사층이 광을 확산반사하기 때문에, 광의 이용효율이 높고, 또 오버코트 등이 필요하지 않아 생산성을 높일 수 있다.

(3) 볼록부의 오목부로부터의 돌출량이 5㎛ 이상 60㎛ 이하이기 때문에, 불필요한 방향으로 출사하는 광을 적게 하면서, 인쇄에 의한 반사층의 형성을 용이하게 할 수 있다.

(4) 단위렌즈와 볼록부 및 오목부가 일체로 성형되어 있기 때문에, 생산성이 좋고, 또 내환경성을 높게 할 수 있다.

(5) 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때, 0.8 ＜ Si/So ＜ 1.2의 관계를 만족하기 때문에, 내환경성을 높게 할 수 있다.

(6) 볼록부가 오목부와의 경계 부근의 능선이 완만한 곡면으로 되어 있고, 반사층은 능선의 곡면상에도 형성되어 있기 때문에, 불필요한 방향으로 출사되는 광을 거의 없앨 수 있다.

제3 실시형태

본 실시형태는 도 1 내지 도 6에 나타낸 제1 실시형태에 이하의 구성을 부가한 것으로서, 그 외는 제1 실시형태와 거의 동일하다.

조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광하고, 내환경성을 높이면서 생산성을 좋게 하는 목적을, 입사측의 형상을 요철형상으로 하고, 오목부를 곡면으로 함으로써 실현했다.

도 7은 본 발명에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예를 나타낸 도면이다.

한편, 도 7을 포함해서 이하에 나타내는 각 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기, 형상은 이해를 용이하게 하기 위해 적절히 과장해서 나타내고 있다.

본 실시예에서의 투과형 표시장치(10)는, LCD 패널(11)과 반사판(12), 발광관(13), 광제어시트(14) 및 유백판(16)을 갖추고서, LCD 패널(11)에 형성되는 영상정보를 배면으로부터 조명해서 표시하는 장치이다. 한편, LCD 패널(11)을 배면으로부터 조명하는 면광원장치(l0a)는 반사판(12)과 발광관(13), 광제어시트(14) 및 유백판(16)으로 구성되어 있다.

LCD 패널(11)은 투과형의 액정표시소자로 형성되어 있고, 30인치 사이즈, 800×600도트의 표시를 행할 수 있다. LCD 패널(11)은 발광관(13)의 길이방향에 따른 방향이 수평방향으로서 사용되고, 발광관(13)이 나란히 배열되는 방향이 수직방향으로서 사용된다.

발광관(13)은, 백라이트의 광원부(13a)를 형성하는 선광원의 냉음극관으로 서, 본 실시예에서는 거의 75mm 간격으로 등간격으로 6개가 병렬로 나란히 배열되어 있다. 발광관(13)의 배면에는 반사판(12)이 설치되어 있다.

반사판(12)은, 발광관(13)의 광제어시트(14)와는 반대측(배면측)의 전면에 걸쳐 설치되어, 배면측으로 진행하는 조명광을 확산반사해서 광제어시트(14) 방향(출사방향)으로 향하게 해서 입사광 조도(照度)를 균일에 가깝게 하는 기능을 가진다.

유백판(16)은 무지향성(無指向性)의 광확산 특성을 가진 확산판으로서, 광제어시트(14)의 광원측에 배치되어 있다.

도 8은 광제어시트(14)를 나타낸 사시도이다.

광제어시트(14)는, 시트면(14S)을 갖고, 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘도얼룩을 저감시켜 균일화함과 더불어 필요한 출사각도 범위 내로 출사광을 집광하는 렌즈시트이다. 이 광제어시트(14)는, 출사측에 설치되어 광을 수속해서 출사하는 다수의 단위렌즈(141)를 가진 출사측 렌즈부(141a)와, 입사측에 설치된 투과부(143) 및 반사부(144)를 갖추고 있다. 단위렌즈(141)는, 연속하는 타원통의 일부의 형상으로 되어 있고, 광제어시트(14)의 출사측 표면은 이 단위렌즈(141)가 평행하게 다수개 나란히 배치되어 있다. 단위렌즈(141)의 배열방향은 발광관(13)의 배열방향과 일치하고 있다(도 7 참조).

본 실시예의 광제어시트(14)는 굴절률 1.49의 투명한 PMMA를 이용한 압출성형에 의해 일체로 성형되어 있다.

광제어시트(14)의 성형에 압출법을 이용해서 양면의 부형을 동시에 수행함으 로써 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 광제어시트(14)의 입사측과 출사측이 같은 재료로 형성되어 있기 때문에, 흡수율이나 선팽창계수가 같아지게 된다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 거동을 해서, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다.

도 13은 광제어시트(14)를 도 8 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도이다. 도 13은 도면 중의 위쪽이 출사측으로 되어 있다.

단위렌즈(141)는, 도 13에 나타낸 단면에서, 장반경이 400㎛, 단반경이 200㎛인 타원통의 일부형상이 피치 300㎛로 나란히 배열되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

광제어시트(14)의 입사측에는, 다수의 볼록부(142)와, 이 볼록부(142)에 끼워진 오목부(143)로 이루어진 요철형상(141b)이 형성되어 있다. 또, 볼록부(142)에는 반사부(144)가 설치되고, 오목부(143)는 광을 투과시키는 투과부로 되어 있다.

오목부(143)는, 그 중심이 시트면(14S)에 대한 법선방향에서 보았을 때 단위렌즈(141)의 정점과 겹치는 위치에 폭 150㎛로 배치되어 있고, 그 형상은 입사측에 볼록한 곡면형상으로 되어 있다. 본 실시예의 오목부(143)의 곡면형상은, 장반경 이 100㎛, 단반경이 50㎛인 타원통의 일부형상으로 되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 평행한 방향으로 되어 있다.

볼록부(142)는, 오목부(143)에 끼워진 부분에 오목부(143)의 정점으로부터의 돌출량이 50㎛로 되도록 설치되어 있고, 그 폭은 150㎛이다.

또, 광제어시트(14)의 두께는 350㎛이다.

여기서, 볼록부(142)의 오목부(143)의 정점으로부터의 돌출량을 T로 하면, 5㎛ < T ≤ 60㎛의 범위인 것이 바람직하다. 돌출량 T의 하한치는 뒤에 설명되는 반사층(144)을 인쇄에 의해 형성하는 것을 전제로 한 경우, 특별한 마스킹 등을 하지 않고 인쇄할 수 있는 한계치로부터 결정된 값이다. 또, 돌출량 T의 상한치는 볼록부(142)의 측면(142a)으로부터 조명광이 입사되면, 그대로 큰 출사각도로 출사해 버리기 때문에, 그와 같은 광의 양이 허용할 수 있는 범위로서 결정된 값이다.

반사층(144)은, 볼록부(142)의 입사측 표면에 형성되어 있고, 조명광을 확산반사하는 확산반사면으로 되어 있다. 본 실시예의 반사층(144)은, 안료로서 산화티탄을 사용한 백색 잉크를 볼록부(142)의 입사측 표면에 인쇄함으로써 형성되어 있다. 상기 흰색 잉크를 사용하면, 반사하지 않는 광은 확산투과하기 때문에 광의 이용효율을 높게 할 수 있다. 이 반사층(144)을 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하지 않고, 알루미늄이나 은 등을 이용한 반사면으로 해 버리면, 얼마간의 광은 흡수해 버려 광의 이용효율이 좋지 않다. 또, 이들 금속을 사용하면, 산화에 의해 흑화나 반사율 저하의 현상이 일어나는 일이 있는바, 이를 방지하기 위해 오버코트층 등을 설치할 필요가 있어, 비용증가로 이어져 버린다. 따라서, 이 반사층(144) 은 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 오목부(143)의 입사측에 볼록한 곡면형상을 형성한 이유에 대해 설명하기 위해, 오목부를 곡면형상으로 하지 않고, 시트면에 평행한 평면으로 한 비교예를 든다.

도 14는 비교예의 광제어시트(514)에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면이다.

도 14에 나타낸 비교예는, 오목부가 평면으로 되어 있는 외에는 본 실시예의 광제어시트(14)와 동일한 것이다.

오목부(543)가 평면으로 되어 있는 경우, 광선 A와 같이 큰 입사각도로 오목부(543)의 양단 부근(볼록부에 가까운 위치)으로 입사하는 광은 입사한 오목부(543)로부터 시트면의 법선방향으로 진행한 위치에 있는 단위렌즈에 도달하지 않고, 그 인접한 단위렌즈에 도달해 버려, 본래 예정하고 있던 방향보다도 큰 출사각도로 출사해 버린다. 이 광선 A와 같이 인접한 단위렌즈로부터 출사해 버리는 광을 적게 하기 위해서는, 시트의 두께를 얇게 하면 효과적이다. 그러나, 시트의 두께를 얇게 해 버리면, 제조가 곤란하게 되어 버리고, 또 내환경성도 나빠진다. 그래서, 시트의 두께를 얇게 하지 않더라도, 이 광선 A와 같이 진행하는 광을 없애기 위해, 본 실시예의 광제어시트(14)에서는 오목부(143)를 입사측으로 돌출하는 곡면형상으로 하고 있다.

도 15는 본 실시예의 광제어시트(14)에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면이다. 광선 B는 도 14에 나타낸 광선 A와 동일한 각도로 입사하는 광이지만, 오목부(143)가 입사측으로 돌출하는 곡면형상으로 되어 있기 때문에, 광제어시트(14) 내에서의 광선의 진행하는 방향이 바뀌어, 입사한 오목부로부터 시트면(14S)의 법선방향으로 진행한 위치에 있는 단위렌즈(141)로부터 출사하고 있다. 그리고, 이 광선의 출사각도는 작게 되어 있는바, 광을 보다 유효하게 집광하고 있다.

한편, 본 실시예의 광제어시트(14)의 오목부(143)의 곡면형상은, 타원통의 일부형상으로서, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 평행한 방향으로 되도록 하고 있다. 그 이유는, 오목부(143)의 중앙부근의 형상은 시트면(14S)에 대해 평행에 가까운 쪽이 오목부의 중앙부근에 입사하는 광에 영향을 주지 않도록 하기 위해 바람직하고, 볼록부(142)에 가까운 위치만큼 곡률이 커지는 것이 불필요한 방향으로 출사하는 광을 억제해서 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광하기 위해 바람직하기 때문이다. 바꿔 말하면, 오목부(143)의 곡면형상은 그 중앙부근의 접선이 시트면(14S)과 이루는 각도가 작고, 볼록부(142)에 가까운 위치의 접선이 시트면(14S)과 이루는 각도가 큰 것이 바람직하다. 따라서, 오목부(143)의 곡면형상은 타원통에 한정되지 않고, 예컨대 중앙부근이 시트면(14S)에 평행한 평면으로서, 그 양단 부근이 입사측으로 돌출하는 곡면으로 되어 있어도 좋다.

도 16은 본 실시예의 광제어시트(14)와 비교예의 광제어시트(514)의 수직방향에서의 휘도분포를 나타낸 도면이다. 한편, 도 16에 나타낸 휘도는 비교예의 광제어시트(514)의 출사각도 0°위치의 휘도를 기준치로 해서, 이 기준치에 대한 비율(상대휘도)로 나타내고 있다.

비교예의 광제어시트(514)에서는 출사각도 ±50°부근에 불필요한 휘도피크가 존재하고 있는데 반해, 본 실시예의 광제어시트(14)에서는 이것이 해소되어 있다. 또, 이 불필요한 방향(큰 출사각도로 되는 방향)으로 출사하고 있던 광이, 보다 작은 출사각도로 되는 방향으로 모이기 때문에, 출사각도 0°부근의 휘도도 상승하고 있다.

본 실시예에 의하면, 출사측에 단위렌즈(141)를 배치하고, 입사측에 확산반사를 수행하는 반사층(144)을 설치했기 때문에, 유백판(16)과 겹치게 해도 뉴턴 링이 발생하는 일없이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

또, 광제어시트(14)를 동일한 재료에 의해 일체로 성형하고, 또한 입사측과 출사측의 표면적을 거의 같게 했기 때문에, 높은 내환경성을 실현했다. 더욱이, 광제어시트(14)를 압출성형에 의해 일체로 성형하고, 또한 볼록부(142)에 반사층(144)을 인쇄에 의해 형성했기 때문에, 생산성을 좋게 할 수 있다.

더욱이 또, 오목부(143)의 형상을 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 했기 때문에, 큰 출사각도 방향으로 출사해서 생기는 부자연스러운 휘도피크를 억제해서, 필요한 범위로 출사하는 광을 증가시킬 수 있다.

변형예

이상 설명한 실시예에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이나 변경이 가능한바, 그들도 본 발명의 균등의 범위 내이다.

(2) 본 실시예에 있어서, 광제어시트는 1종류의 단위렌즈가 출사측에 배열되어 있는 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 복수 종류의 단위렌즈를 조합해서 출사측에 배치해도 좋다.

(3) 본 실시예에 있어서, 광제어시트를 상하방향에서 광의 제어를 수행할 수 있도록 1매 배치한 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 예컨대 상하방향에서 광의 제어를 수행하는 광제어시트와 마찬가지의 광제어시트를 좌우방향의 제어를 수행할 수 있도록 1매 더 배치해도 좋다.

(4) 본 실시예에 있어서, 흡수성이나 열전달성의 영향을 받아 광제어시트의 변형이 문제로 되는 경우에는, 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때, 0.8 ＜ Si/So ＜ 1.2의 관계를 만족하도록 해도 좋다. 상기 식을 만족한다고 하는 것은 흡수성이나 열전달성의 영향을 받는 입사측의 표면적과 출사측의 표면적이 거의 같다는 것이다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 영향을 받게 되어, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다. 한편, 표면적의 평가는, 예컨대 도 13에 도시된 바와 같은 단면형상으로 나타낸 형상으로부터 평가하면 좋다.

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 거둘 수 있다.

(1) 단위렌즈의 정점과 오목부의 중앙이 시트면에 대한 법선방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있고, 볼록부에는 반사층이 형성되며, 오목부는 입사측에 볼록한 곡면을 포함하는 형상으로 되어 있기 때문에, 뉴턴 링이 발생하는 일없 이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있고, 또한 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 불필요한 방향으로 출사하는 광을 억제해서, 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광할 수 있다.

(2) 오목부의 곡면형상은, 그 중앙부근의 접선이 시트면과 이루는 각도가 작고, 볼록부에 가까운 위치의 접선이 시트면과 이루는 각도가 크기 때문에, 오목부의 중앙부근으로 입사하는 광에 영향을 주는 일없이 불필요한 방향으로 출사되는 광을 억제해서, 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광할 수 있다.

(3) 오목부의 곡면형상은 타원통의 일부형상이기 때문에, 오목부의 중앙부근으로 입사하는 광에 영향을 주는 일없이 불필요한 방향으로 출사되는 광을 억제해서, 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광할 수 있다.

(4) 반사층이 광을 집광반사하기 때문에, 광의 이용효율이 높고, 또 오버코트 등이 필요하지 않아 생산성을 높일 수 있다.

(5) 볼록부의 오목부의 정점으로부터의 돌출량이 5㎛ 이상 60㎛ 이하이기 때문에, 불필요한 방향으로 출사하는 광을 적게 하면서, 인쇄에 의한 반사층의 형성을 용이하게 할 수 있다.

(6) 단위렌즈와 볼록부 및 오목부가 일체로 성형되어 있기 때문에, 생산성이 좋고, 또 내환경성을 높게 할 수 있다.

(7) 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때, 0.8 ＜ Si/So ＜ 1.2의 관계를 만족하기 때문에, 내환경성을 높게 할 수 있다.

제4 실시형태

본 실시형태는 도 1∼도 6에 나타낸 제1 실시형태에 이하의 구성을 부가한 것으로서, 그 외는 제1 실시형태와 거의 동일하다.

본 발명은 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있고, 제조가 용이한 광제어시트 및 면광원장치로 한다고 하는 목적을, 입사측의 형상을 요철형상으로 하고, 오목부에 반사층을 설치함으로써 실현했다.

실시예

도 17은 본 발명에 따른 면광원장치를 포함하는 투과형 표시장치의 실시예를 나타낸 도면이다.

도 17을 포함해서 이하에 도시한 각 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기, 형상은 이해를 용이하게 하기 위해 적절히 과장해서 나타내고 있다.

LCD 패널(11)은 투과형의 액정표시소자에 의해 형성되어 있고, 30인치 사이즈, 800×600도트의 표시를 행할 수 있다. LCD 패널(11)은 발광관(13)의 길이방향 에 따른 방향이 수평방향으로서 사용되고, 발광관(13)의 배열방향이 수직방향으로서 사용된다.

발광관(13)은 면광원장치(l0a)의 광원부(l3a)를 형성하는 선광원의 냉음극관으로서, 본 실시예에서는 거의 75mm 간격으로 등간격으로 6개가 병렬로 나란히 배열되어 있다. 발광관(13)의 배면에는 반사판(12)이 설치되어 있다.

반사판(12)은 발광관(13)의 광제어시트(14)와는 반대측(배면측)의 전면에 걸쳐 설치되어, 배면측으로 진행하는 조명광을 확산반사해서 광제어시트(14) 방향(출사방향)으로 향하게 해서 입사광 조도를 균일에 가깝게 하는 기능을 가진다.

도 18은 광제어시트(14)를 나타낸 사시도이다.

광제어시트(14)는 시트면(14S)을 갖고, 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘도얼룩을 저감시켜 균일화함과 더불어, 필요한 출사각도 범위 내로 출사광을 집광하는 렌즈시트이다. 이 광제어시트(14)는 출사측에 설치되어, 광을 수속해서 출사하는 다수의 단위렌즈(141)를 가진 출사측 렌즈부(141a)와, 입사측에 설치된 투과부(142) 및 반사부(144)를 갖추고 있다. 단위렌즈(141)는 연속하는 타원통의 일부의 형상으로 되어 있고, 광제어시트(14)의 출사측 표면에는 이 단위렌즈(141)가 평행하게 다수개 나란히 배치되어 있다. 단위렌즈(141)의 배열방향은 발광관(13)의 배열방향과 일치하고 있다(도 17 참조).

본 실시예의 광제어시트(14)는 굴절률 1.49의 투명한 PMMA를 이용한 압출성 형에 의해 일체로 성형되어 있다.

광제어시트(14)의 성형에 압출법을 이용해서 양면의 부형을 동시에 수행함으로써, 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 광제어시트(14)의 입사측과 출사측이 같은 재료로 형성되어 있기 때문에, 흡수율이나 선팽창계수가 같아지게 된다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 거동을 해서, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높게 할 수 있다.

도 19는 광제어시트(14)를 도 18 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도이다. 도 19는 도면 중의 위쪽이 출사측으로 되어 있다.

단위렌즈(141)는, 도 19에 나타낸 단면에서, 장반경이 400㎛, 단반경이 200㎛인 타원통의 일부형상이 피치 300㎛로 나란히 배열되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

광제어시트(14)의 입사측에는, 다수의 볼록부(142)와, 이 볼록부(142)에 끼워진 오목부(143)로 이루어진 요철형상(141b)이 형성되어 있다. 또, 오목부(143) 내에 반사부(144)가 설치되고, 볼록부(142)는 광을 투과시키는 투과부로 되어 있다.

볼록부(142)는, 그 중심이 시트면(14S)에 대한 법선방향에서 보았을 때 단위 렌즈(141)의 정점과 겹치는 위치에 폭 150㎛로 배치되어 있다.

오목부(143)는, 볼록부(142)에 끼워진 부분에 볼록부(142)로부터의 깊이 D = 50㎛로 되도록 설치되어 있고, 그 폭은 150㎛이다.

또, 광제어시트(14)의 두께는 300㎛이다.

여기서, 오목부(143)의 볼록부(142)로부터의 깊이 D는 5㎛ ≤ D ≤ 60㎛의 범위인 것이 바람직하다. 깊이 D의 하한값(5㎛)은 뒤에 설명되는 반사층(144)을 형성할 수 있는 한계치로부터 결정된 값이다. 또, 깊이 D의 상한치(60㎛)는 볼록부(142)의 입사면으로부터 입사한 필요한 광을 차단해 버려 시야각을 좁게 한 것 및, 잉크의 건조가 나빠져 생산성이 나빠지는 것을 감안해서 결정된 값이다.

반사층(144)은, 오목부(143) 내에 형성되어 있고, 조명광을 확산반사하는 확산반사면으로 되어 있다. 본 실시예의 반사층(144)은, 안료로서 산화티탄을 사용한 백색 잉크를 오목부(143) 내에만 남기고, 볼록부(142)의 표면에 남기지 않도록 해서 형성되어 있다. 상기 백색 잉크를 사용하면, 반사하지 않는 광은 확산투과하기 때문에 광의 이용효율을 높게 할 수 있다.

이 반사층(144)을 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하지 않고, 알루미늄이나 은 등을 이용한 반사면으로 해 버리면, 얼마간의 광은 흡수해 버려 광의 이용효율이 좋지 않다. 또, 이들 금속을 사용하면, 산화에 의해 흑화나 반사율 저하의 현상이 일어나는 일이 있는바, 이를 방지하기 위해 오버코트층 등을 설치할 필요가 있어, 비용증가로 이어져 버린다. 따라서, 이 반사층(144)은 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하는 것이 바람직하다.

반사층(144)의 형성시에, 백색 잉크를 오목부(143) 내에만 남기고, 볼록부(142)의 표면에 남기지 않도록 하기 위해서는, 광제어시트(14)의 입사측 전면에 백색 잉크를 도포한 후, 스키징(와이핑)을 수행하면 좋다.

도 20a, 도 20b, 도 20c는 반사층(144)의 형성방법의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 20a, 도 20b, 도 20c에 나타낸 반사층(144)의 형성방법은, 스키징을 수행하지 않는 방법이다. 먼저, 반사층(144)을 형성하기 전의 광제어시트(14)의 형상만의 시트를 성형한다(도 20a). 다음에, 볼록부(142)의 시트면에 평행한 면(가장 돌출한 면)에만 잉크를 튀기는 발수층(145)을 인쇄에 의해 형성한다. 이 발수층(145)의 형성(칠 분할)은 볼록부(142)가 돌출해 있기 때문에 간단히 행할 수 있다(도 20b). 마지막으로, 시트의 입사측 전면을 반사층용 잉크에 담그고, 그대로 끌어올림으로써, 발수층(145)이 형성된 부분은 잉크가 발려지지 않고, 오목부(143)에만 잉크가 남게 된다. 발수성을 발현하기 위해서는, 불소수지계 잉크를 사용하면 좋다.

한편, 발수층(145)으로서 필요한 발수특성으로는 물의 접촉각도 60°이상의 발수성을 나타내는 것이 바람직하다. 여기서, 물의 접촉각도의 평가방법은 JIS R3257의 기판유리 표면의 습윤성 시험방법에 기재된 정적법(靜滴法)에 의해 수행했다.

이와 같이, 스키징을 수행하거나 발수층(145)을 설치하거나 함으로써, 반사층(144)의 형성을 용이하게 행할 수 있다. 또, 오목부(143)의 깊이에 따라 반사 층(144)의 두께를 조정할 수 있기 때문에, 간단히 반사층(144)의 두께를 두껍게 할 수 있고, 반사층(144)의 반사율을 간단히 높게 할 수 있다. 반사층의 반사율은 그 층두께에 의존하는바, 반사층(144)을 인쇄에 의해 형성하는 경우에, 높은 반사율을 확보하기 위해서는 수회∼수십회의 인쇄를 되풀이할 필요가 있어 현실적이지 못하다. 그러나, 본 실시예와 같이, 오목부(143) 내에 반사층(144)을 형성함으로써, 간단히 높은 반사율을 확보할 수 있다.

도 21은 광제어시트(14)에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면이다.

광선 A 및 광선 B와 같이, 볼록부(142)로 입사하는 광은 작은 출사각도(시트면에 대한 법선방향에 가까운 방향)로 출사한다.

또, 광선 C와 같이 반사층(144)에 도달하는 광은 반사층(144)에 의해 반사되어 광원측으로 되돌려져 재이용된다.

한편, 광선 D와 같이 볼록부(142)에 입사한 후, 반사층(144)의 측면에 닿는 광은 불필요한 방향으로 반사되어 버릴 염려가 있다. 이 현상은 반사층(144)의 두께를 두껍게 하면 발생한다. 이 광선 D와 같은 광에 의해 악영향이 있는 경우에는, 오목부의 폭치수를 입사측의 폭보다도 출사측의 폭이 좁아지도록 하면 좋다.

도 22a, 도 22b는 입사측의 폭보다도 출사측의 폭을 좁게 한 오목부를 가진 광제어시트의 예를 나타낸 도면이다.

도 22a에 나타낸 예는, 단면형상이 타원통을 거의 반으로 한 형상으로 되어 있는 오목부에 반사층(144A)이 형성되어 있는 광제어시트(14A)이다.

도 22b에 나타낸 예는, 단면형상이 거의 사다리꼴 형상으로 되어 있는 오목 부에 반사층(144B)이 형성되어 있는 광제어시트(14B)이다.

도 22a, 도 22b에 도시된 바와 같이, 오목부의 폭치수를, 입사측의 폭보다도 출사측의 폭이 좁아지도록 함으로써, 반사층(144A), 반사층(144B)의 사이 근처에서 경사지게 입사하는 광선 E 및 광선 F와 같은 광선이라 해도, 반사층(144A) 및 반사층(144B)의 측면에 닿는 일없이 출사할 수 있다.

변형예

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 거둘 수 있다.

(1) 단위렌즈의 정점과 볼록부의 중앙이 시트면에 대한 법선방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있고, 오목부에는 반사층이 형성되어 있기 때문에, 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있고, 또한 용이하게 제조할 수 있다.

(2) 반사층은 광을 집광반사하기 때문에, 광의 이용효율이 높고, 또 오버코트 등이 필요하지 않아 생산성을 높일 수 있다.

(3) 오목부의 볼록부로부터의 깊이가 5㎛ 이상 60㎛ 이하이기 때문에, 반사층의 형성을 용이하게 행할 수 있다. 또, 반사층의 두께를 용이하게 두껍게 할 수 있기 때문에, 높은 반사율의 반사층을 용이하게 형성할 수 있다.

(5) 오목부는 입사측보다도 출사측의 폭이 좁게 되어 있기 때문에, 반사층에 가까운 위치에서 볼록부에 입사하는 광이라 해도, 반사층에 닿는 일없이 출사시킬 수 있어, 광을 보다 더 효율적으로 집광할 수 있다.

(6) 볼록부에는 발수층이 형성되어 있기 때문에, 스키징 등을 수행하지 않고도 오목부만으로 반사층을 용이하게 형성할 수 있다.

제5 실시형태

본 실시형태는 도 1∼도 6에 나타낸 제1 실시형태에 이하의 구성을 부가한 것으로, 그 외는 제1 실시형태와 거의 동일하다.

또, 광제어시트의 전체 면적에 대한 입사측의 투과부가 점하는 면적에 대해 서도, 제1 실시형태와 거의 동일하게 되어 있다.

조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광하고, 내환경성을 높이면서 생산성을 좋게 한다고 하는 목적을, 입사측의 형상을 요철형상으로 하고, 볼록부를 곡면으로 함으로써 실현했다.

실시예

도 17을 포함해서 이하에 도시한 각 도면은 모식적으로 나타낸 도면으로서, 각 부의 크기, 형상은 이해를 용이하게 하기 위해, 적절히 과장해서 나타내고 있다.

본 실시예에서의 투과형 표시장치(10)는, LCD 패널(11)과 반사판(12), 발광관(13), 광제어시트(14) 및 유백판(16)을 갖추고서, LCD 패널(11)에 형성되는 영상정보를 배면으로부터 조명해서 표시하는 장치이다. 한편, LCD 패널(11)을 배면으로부터 조명하는 면광원장치(l0a)는, 반사판(12)과 발광관(13), 광제어시트(14) 및 유백판(16)으로 구성되어 있다.

LCD 패널(11)은, 투과형의 액정표시소자로 형성되어 있고, 30인치 사이즈, 800×600도트의 표시를 행할 수 있다. LCD 패널(11)은, 발광관(13)의 길이방향에 따른 방향이 수평방향으로서 사용되고, 발광관(13)의 배열방향이 수직방향으로서 사용된다.

발광관(13)은, 백라이트(lOa)의 광원부(13a)를 형성하는 선광원의 냉음극관 으로서, 본 실시예에서는 거의 75mm 간격으로 등간격으로 6개가 병렬로 나란히 배열되어 있다. 발광관(13)의 배면에는 반사판(12)이 설치되어 있다.

도 18은 광제어시트(14)를 나타낸 사시도이다.

광제어시트(14)는 시트면(14S)을 갖고, 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘도얼룩을 저감시켜 균일화함과 더불어, 필요한 출사각도 범위 내로 출사광을 집광하는 렌즈시트이다. 이 광제어시트(14)는 출사측에 설치되어, 광을 수속해서 출사하는 다수의 단위렌즈(141)를 가진 출사측 렌즈부(141a)와, 입사측에 설치된 투과부(142) 및 반사부(144)를 갖추고 있다. 단위렌즈(141)는 연속하는 타원통의 일부의 형상으로 되어 있고, 광제어시트(14)의 출사측 표면은 이 단위렌즈(141)가 평행하게 다수개 나란히 배치되어 있다. 단위렌즈(141)의 배열방향은 발광관(13)의 배열방향과 일치하고 있다(도 17 참조).

이와 같이, 광제어시트(14)의 성형에 압출법을 이용해서 양면의 부형을 동시에 수행함으로써, 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 광제어시트(14)의 입사측과 출 사측이 같은 재료로 형성되어 있기 때문에, 흡수율이나 선팽창계수가 같아지게 된다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 거동을 해서, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다.

한편, 광제어시트(14)는, PMMA에 한정되지 않고, 광투과성을 가진 다른 열가소성 수지를 적절히 선택해서 사용해도 좋다. 또, 광제어시트(14)는 자외선 경화수지나 전리방사선 경화수지 등의 광경화수지를 이용해서 만들어도 좋다.

도 23은 광제어시트(14)를 도 18 중에 화살표로 나타낸 S1-S2 단면으로 절단한 단면도이다. 도 23은 도면 중의 위쪽이 출사측으로 되어 있다.

단위렌즈(141)는, 도 23에 나타낸 단면에서, 장반경이 400㎛, 단반경이 200㎛인 타원통의 일부형상이 피치 300㎛로 나란히 배열되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

광제어시트(14)의 입사측에는, 다수의 볼록부(142)와, 이 볼록부(142)에 끼워진 오목부(143)로 이루어진 요철형상으로 형성되어 있다. 또, 오목부(143) 내에는 반사부(144)가 설치되고, 볼록부(142)는 광을 투과시키는 투과부로 되어 있다.

볼록부(142)는, 그 중심이 시트면(14S)에 대한 법선방향에서 보았을 때 단위렌즈(141)의 정점과 겹치는 위치에 폭 150㎛로 배치되어 있고, 그 형상은 입사측으로 볼록한 곡면형상으로 되어 있다. 본 실시예의 볼록부(142)의 곡면형상은 장반경이 100㎛, 단반경이 50㎛인 타원통의 일부형상으로 되어 있고, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면에 대해 평행한 방향으로 되어 있다.

오목부(143)는 볼록부(142)에 끼워진 부분에 볼록부(142)의 정점으로부터 반사층(144)을 제외한 오목부(143)의 저면까지의 깊이가 50㎛로 되도록 설치되어 있고, 그 폭은 150㎛이다.

또, 광제어시트(14)의 두께는 350㎛이다.

여기서, 볼록부(142)의 가장 돌출한 위치(정점)로부터 반사층(144)을 제외한 오목부(143)의 저면까지의 깊이는 5㎛ ≤ D ≤ 60㎛의 범위인 것이 바람직하다. 깊이 D의 하한값(5㎛)은 뒤에 설명되는 반사층(144)을 형성할 수 있는 한계치로부터 결정된 값이다. 또, 깊이 D의 상한치(60㎛)는 볼록부(142)의 입사면으로부터 입사한 필요한 광을 차단해 버려 시야각을 좁게 한 것 및, 잉크의 건조가 나빠져 생산성이 나빠지는 것을 감안해서 결정된 값이다.

반사층(144)은 오목부(143) 내에 형성되어 있고, 조명광을 확산반사하는 확산반사면으로 되어 있다. 본 실시예의 반사층(144)은, 안료로서 산화티탄을 사용한 백색 잉크를 오목부(143) 내에만 남기고, 볼록부(142)의 표면에 남기지 않도록 해서 형성되어 있다. 상기 백색 잉크를 사용하면, 반사하지 않는 광이 확산투과하기 때문에, 광의 이용효율을 높게 할 수 있다.

이 반사층(144)을 백색 잉크 등의 확산반사면으로 하지 않고, 알루미늄이나 은 등을 이용한 반사면으로 해 버리면, 얼마간의 광이 흡수해 버려, 광의 이용효율이 나빠진다. 또, 이들 금속을 사용하면, 산화에 의해 흑화나 반사율 저하의 현상이 일어나는 일이 있는바, 이를 방지하기 위해 오버코트층 등을 설치할 필요가 있어, 비용증가로 이어져 버린다. 따라서, 이 반사층(144)은 백색 잉크 등의 확산반 사면으로 하는 것이 바람직하다.

도 24a, 도 24b, 도 24c는 반사층(144)의 형성방법의 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 24a, 도 24b, 도 24c에 나타낸 반사층(144)의 형성방법은 스키징을 수행하지 않는 방법이다. 먼저, 반사층(144)을 형성하기 전의 광제어시트(14)의 형상만의 시트를 성형한다(도 24a). 다음에, 볼록부(142)의 시트면에 평행한 면(가장 돌출한 면)에만 잉크를 튀기는 발수층(145)을 인쇄에 의해 형성한다. 이 발수층(145)의 형성(칠 분할)은 볼록부(142)가 돌출해 있기 때문에 간단히 행할 수 있다(도 24b). 마지막으로, 시트의 입사측 전면을 반사층용 잉크에 담그고, 그대로 끌어올림으로써, 발수층(145)이 형성된 부분은 잉크가 발려지지 않고, 오목부(143)에만 잉크가 남게 된다. 발수성을 발현하기 위해서는, 불소수지계 잉크를 사용하면 좋다.

한편, 발수층(145)으로서 필요한 발수특성으로는 물의 접촉각도 60°이상의 발수성을 나타내는 것이 바람직하다. 여기서, 물의 접촉각도의 평가방법은 JIS R3257의 기판유리 표면의 습윤성 시험방법에 기재된 정적법에 의해 수행했다.

이와 같이, 스키징을 수행하거나, 발수층(145)를 설치하거나 함으로써, 반사층(144)의 형성을 용이하게 행할 수 있다. 또, 오목부(143)의 깊이에 따라 반사 층(144)의 두께를 조정할 수 있기 때문에, 간단히 반사층(144)의 두께를 두껍게 할 수 있고, 반사층(144)의 반사율을 간단히 높게 할 수 있다. 반사층의 반사율은 그 층두께에 의존하는바, 반사층(144)을 인쇄에 의해 형성하는 경우에, 높은 반사율을 확보하기 위해서는 수회∼수십회의 인쇄를 되풀이할 필요가 있어 현실적이지 못하다. 그러나, 본 실시예와 같이, 오목부(143) 내에 반사층(144)을 형성함으로써, 간단히 높은 반사율을 확보할 수 있다.

여기서, 볼록부(142)의 입사측에 볼록한 곡면형상을 형성한 이유에 대해 설명하기 위해, 볼록부를 곡면형상으로 하지 않고, 시트면에 평행한 평면으로 한 비교예를 든다.

도 25는 비교예의 광제어시트(514)에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면이다.

도 25에 나타낸 비교예는, 볼록부가 평면으로 되어 있는 점 외는 본 실시예의 광제어시트(14)와 동일한 것이다.

볼록부(542)가 평면으로 되어 있는 경우, 광선 A와 같이 큰 입사각도로 볼록부(542)로 입사하는 광은 입사한 볼록부(542)로부터 시트면의 법선방향으로 진행한 위치에 있는 단위렌즈에 도달하지 않고 그 인접한 단위렌즈에 도달해 버려, 본래 예정하고 있던 방향보다도 큰 출사각도로 출사해 버린다. 이 광선 A와 같이 인접한 단위렌즈로부터 출사해 버리는 광을 적게 하기 위해서는, 시트의 두께를 얇게 하면 효과적이다. 그러나, 시트의 두께를 얇게 해 버리면 제조가 곤란하게 되어 버리고, 또 내환경성도 악화된다. 그래서, 시트의 두께를 얇게 하지 않더라도, 이 광선 A와 같이 진행하는 광을 없애기 위해, 본 실시예의 광제어시트(14)에서는 볼록부(142)를 입사측으로 돌출하는 곡면형상으로 하고 있다.

도 26은 본 실시예의 광제어시트(14)에 입사하는 광의 진행방향을 설명하는 도면이다.

광선 B는 도 25에 나타낸 광선 A와 같은 각도로 입사하는 광이지만, 볼록부(142)가 입사측으로 돌출하는 곡면형상으로 되어 있기 때문에, 광제어시트(14) 내에서의 광선의 진행하는 방향이 바뀌어, 입사한 볼록부로부터 시트면(14S)의 법선방향으로 진행한 위치에 있는 단위렌즈(141)로부터 출사하고 있다. 그리고, 이 광선의 출사각도가 작게 되어 있어, 광을 보다 유효하게 집광하고 있다.

한편, 본 실시예의 광제어시트(14)의 볼록부(142)의 곡면형상은 타원통의 일부형상으로서, 그 장축이 광제어시트(14)의 시트면(14S)에 대해 평행한 방향으로 되도록 하고 있다. 그 이유는, 볼록부(142)의 중앙부근의 형상은 시트면(14S)에 대해 평행에 가까운 쪽이 볼록부의 중앙부근에 입사하는 광에 영향을 주지 않도록 하기 위해 바람직하고, 오목부(143)에 가까운 위치만큼 곡률이 커지는 것이 불필요한 방향으로 출사하는 광을 억제해서 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광하기 위해 바람직하기 때문이다. 바꿔 말하면, 볼록부(142)의 곡면형상은 그 중앙부근의 접선이 시트면(14S)과 이루는 각도가 작고, 오목부(143)에 가까운 위치의 접선이 시트면(14S)과 이루는 각도가 큰 것이 바람직하다. 따라서, 볼록부(142)의 곡면형상은 타원통에 한정되지 않고, 예컨대 중앙부근이 시트면(14S)에 평행한 평면으로서, 그 양단부 부근이 입사측으로 돌출하는 곡면으로 되어 있어도 좋다.

도 27은 본 실시예의 광제어시트(14)와 비교예의 광제어시트(514)를 이용한 면광원장치의 수직방향에서의 휘도분포를 나타낸 도면이다. 한편, 도 27에 나타낸 휘도는 비교예의 광제어시트(514)의 출사각도 0°위치의 휘도를 기준치로 해서, 이 기준치에 대한 비율(상대휘도)로 나타내고 있다.

비교예의 광제어시트(514)에서는 출사각도 ± 50°부근에 불필요한 휘도피크가 존재하고 있는데 반해, 본 실시예의 광제어시트(14)에서는 이것이 해소되어 있다. 또, 이 불필요한 방향(큰 출사각도로 되는 방향)으로 출사하고 있던 광이, 보다 작은 출사각도로 되는 방향으로 모아짐으로써, 출사각도 0°부근의 휘도도 상승하고 있다.

본 실시예에 의하면, 출사측에 단위렌즈(141)를 배치하고, 입사측에 요철형상을 형성하며, 볼록부(142)를 곡면으로 했기 때문에, 유백판(16)과 겹치게 해도 뉴턴 링이 발생하는 일없이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있다.

또, 광제어시트(14)를 동일한 재료에 의해 일체로 성형하고, 또 양면에 렌즈형상 등의 요철형상을 형성함으로써 입사측과 출사측의 표면적을 가까운 값으로 했기 때문에, 높은 내환경성을 실현했다. 더욱이, 광제어시트(14)를 압출성형에 의해 일체로 성형하고, 또 오목부(143)에 반사층(144)을 형성했기 때문에, 생산성을 좋게 할 수 있다.

더욱이 또, 볼록부(142)의 형상을 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 했기 때문에, 큰 출사각도 방향으로 출사해서 생기는 부자연스러운 휘도피크를 억제해서, 필요한 범위로 출사하는 광을 증가시킬 수 있다.

변형예

(4) 본 실시예에 있어서, 흡수성이나 열전달성의 영향을 받아 광제어시트의 변형이 문제로 되는 경우에는, 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때, 0.8 ＜ Si/So ＜ 1.2의 관계를 만족하도록 해도 좋다. 상기 식을 만족한다는 것은 흡수성이나 열전달성의 영향을 받는 입사측의 표면적과 출사측의 표면적이 거의 같다는 것이다. 따라서, 온도 및 습도의 변화가 있다고 해도, 입사측과 출사측이 거의 마찬가지의 영향을 받게 되어, 한쪽 면에만 큰 변형이나 휨 등이 발생하는 일이 없어 내환경성을 높일 수 있다. 한편, 표면적의 평가는 예컨대 도 23에 도시된 바와 같은 단면형상으로 나타낸 형상으로부터 평가하면 좋다.

본 발명에 의하면, 이하의 효과를 거둘 수 있다.

(1) 단위렌즈의 정점과 볼록부의 중앙이 시트면에 대한 법선방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있고, 오목부에는 반사층이 형성되며, 볼록부는 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 되어 있기 때문에, 뉴턴 링이 발생하는 일없이 조명광을 필요한 범위 내에 효율좋게 집광할 수 있고, 또한 생산성을 좋게 할 수 있다. 또, 불필요한 방향으로 출사되는 광을 억제해서, 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광할 수 있다.

(2) 볼록부의 곡면형상은, 그 중앙부근의 접선이 시트면과 이루는 각도가 작고, 오목부에 가까운 위치의 접선이 시트면과 이루는 각도가 크기 때문에, 볼록부의 중앙부근에 입사하는 광에 영향을 주는 일없이 불필요한 방향으로 출사하는 광을 억제해서, 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광할 수 있다.

(3) 볼록부의 곡면형상이 타원통의 일부형상이기 때문에, 볼록부의 중앙부근에 입사하는 광에 영향을 주는 일없이 불필요한 방향으로 출사하는 광을 억제해서, 필요한 방향으로 보다 많은 광을 집광할 수 있다.

(4) 반사층이 광을 집광반사하기 때문에, 광의 이용효율이 높아진다. 또, 확산반사시키기 위해 사용되는 백색 잉크가 산화에 의한 악영향을 받기 어렵기 때문에, 오버코트 등이 필요하지 않아 생산성을 높일 수 있다.

(5) 볼록부의 가장 돌출한 위치로부터 반사층을 제외한 오목부의 저면까지의 깊이가 5㎛ 이상 60㎛ 이하이기 때문에, 불필요한 방향으로 출사하는 광을 적게 하 면서, 인쇄에 의한 반사층의 형성을 용이하게 할 수 있다.

이상 설명한 본 발명에 의하면, 다음과 같은 여러 가지 효과를 거둘 수 있다.

(3) 출사측 렌즈부의 단위렌즈는 장축이 시트면에 대해 직교하는 타원통의 일부, 또는 장축이 시트면에 대해 직교하는 회전타원체의 일부로 형성되어 있기 때문에, 간단하고 제조가 용이한 렌즈형상으로 하면서 높은 집광효과를 얻을 수 있다.

(5) 투과부에는 입사측으로 돌출하는 렌즈형상인 입사측 렌즈부가 형성되어 있기 때문에, 큰 입사각도로 입사하는 광이라 해도, 필요한 범위로 집광할 수 있다.

(10) 광제어시트가 사용상태에서의 투과형 표시부의 화면의 상하방향의 광을 주로 제어하기 때문에, 수직방향으로 퍼지는 광을 모아 정면휘도를 높일 수 있다. 한편, 일반적인 표시장치에서는, 수직시야각보다 수평시야각이 넓은 것이 바람직하므로, 그와 같은 많은 표시장치에 적절히 이용할 수 있다.

(12) 광제어시트가 광을 주로 제어하는 방향과 직교하는 방향으로 광을 주로 제어하는 제2 광제어시트를 갖추고 있기 때문에, 수직방향 및 수평방향의 어느 방향에 대해서도 광의 출사범위를 제어할 수 있다.

(14) 광제어시트의 광원측에 이 광제어시트보다 강성이 높은 고강성 시트를 갖추고 있기 때문에, 광제어시트의 강성이 낮아도 전체로서 강성을 높일 수 있어, 평면도가 높은 면광원장치를 얻을 수 있다.

Claims

광원부를 포함한 직하형의 면광원장치에 설치되어, 광원부로부터의 광을 균일화 및/또는 수속시키는 시트면을 가진 광제어시트에 있어서,

출사측에 돌출해서 배치된 다수의 단위렌즈를 가진 출사측 렌즈부와,

입사측에 설치된 투과부와,

입사측의 투과부 이외의 영역을 점하는 반사부를 갖추어 구성되되,

상기 투과부는 광원부로부터의 광을 투과시키고, 상기 반사부는 광원부로부터의 광을 반사시키며,

이들 투과부와 반사부가 교대로 배치되어, 입사측의 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때, 광제어시트의 전체 면적 중 투과부가 40%∼60%의 면적을 점하도록 되어 있고,

상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n으로 했을 때,

sin^-1(1/n) ≤ tan^-1(P/t)

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
삭제
제1항에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈가, 장축이 시트면에 대해 직교하는 타원통의 일부, 또는 장축이 시트면에 대해 직교하는 회전타원체의 일부에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제3항에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 장반경이 단반경의 1.5배 이상 3.0배 이하인 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 상기 투과부에는 입사측으로 돌출하는 렌즈형상을 가진 입사측 렌즈부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제5항에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n, 상기 입사측 렌즈부의 높이를 h, 상기 투과부의 단부에서의 상기 입사측 렌즈부의 렌즈표면의 접선과 시트면이 이루는 각을 θ, 광제어시트의 전체 면적에 대한 광제어시트의 법선방향으로부터 본 투과부의 면적의 비인 개구율을 R로 했을 때,

sin-1(1/n) - θ ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/(t-h)}

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n, 광제어시트의 전체 면적에 대한 광제어시트의 법선방향으로부터 본 투과부의 면적의 비인 개구율을 R로 했을 때,

sin^-1(1/n) ≤ tan^-1{(2-R)×0.5×P/t}

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 상기 반사부가 상기 투과부보다도 입사측에 돌출해 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 상기 반사부가 인쇄 또는 전사에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 입사측에 다수의 볼록부와 이 볼록부에 끼워진 다수의 오목부로 이루어진 요철(凹凸)형상이 형성되고, 상기 단위렌즈의 정점과 상기 오목부의 중앙과는 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있으며, 반사층이 볼록부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제10항에 있어서, 상기 볼록부의 상기 오목부로부터의 돌출량이 5㎛ 이상 60㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제10항에 있어서, 상기 반사층이 광을 확산반사하는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제10항에 있어서, 상기 단위렌즈와 상기 볼록부 및 상기 오목부가 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 입사측의 표면적을 Si, 출사측의 표면적을 So로 했을 때,

0.8 ＜ Si/So ＜ 1.2

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제10항에 있어서, 상기 볼록부가 상기 오목부와의 경계 부근의 능선이 완만한 곡면으로 되어 있고, 상기 반사층은 상기 능선의 곡면상에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제10항에 있어서, 상기 오목부가 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제16항에 있어서, 상기 오목부의 곡면형상은, 그 중앙부근의 접선이 시트면과 이루는 각도가 작고, 상기 볼록부에 가까운 위치의 접선이 시트면과 이루는 각도가 큰 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제16항에 있어서, 상기 오목부의 곡면형상이 타원통의 일부형상인 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제1항에 있어서, 입사측에 다수의 볼록부와 이 볼록부에 끼워진 다수의 오목부로 이루어진 요철형상이 형성되고, 상기 단위렌즈의 정점과 상기 볼록부의 중앙과는 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때 겹치는 위치에 배치되어 있으며, 반사층이 오목부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제19항에 있어서, 상기 오목부의 상기 볼록부로부터의 깊이가 5㎛ 이상 60㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제19항에 있어서, 상기 오목부는 입사측보다도 출사측의 폭이 좁게 되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제19항에 있어서, 상기 볼록부에는 발수층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제19항에 있어서, 상기 볼록부가 입사측으로 돌출하는 곡면을 포함하는 형상으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제23항에 있어서, 상기 볼록부의 곡면형상은, 그 중앙부근의 접선이 시트면과 이루는 각도가 작고, 상기 오목부에 가까운 위치의 접선이 시트면과 이루는 각도가 큰 것을 특징으로 하는 광제어시트.
제23항에 있어서, 상기 볼록부의 곡면형상이 타원통의 일부형상인 것을 특징으로 하는 광제어시트.
투과형 표시부를 배면으로부터 조명하는 면광원장치에 있어서,

복수의 광원을 가진 광원부와,

광원부로부터의 광을 균일화 및/또는 수속시키는 시트면을 가진 광제어시트를 갖추어 구성되되,

상기 광제어시트가, 출사측에 돌출해서 배치된 다수의 단위렌즈를 가진 출사측 렌즈부와,

입사측에 설치된 투과부 및,

입사측의 투과부 이외의 영역을 점하는 반사부를 갖추고,

상기 투과부는 광원부로부터의 광을 투과시키고, 상기 반사부는 광원부로부터의 광을 반사시키며,

이들 투과부와 반사부가 교대로 배치되어, 입사측의 시트면에 직교하는 방향에서 보았을 때 광제어시트의 전체 면적 중 투과부가 40%∼60%의 면적을 점하도록 되어 있고,

상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈의 배열피치를 P, 상기 투과부의 표면으로부터 상기 출사측 렌즈부의 단위렌즈 정점까지의 두께를 t, 광제어시트를 형성하는 재료의 굴절률의 평균치를 n으로 했을 때,

sin^-1(1/n) ≤ tan^-1(P/t)

의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
삭제
제26항에 있어서, 광확산작용을 가진 확산시트를 더 구비한 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제28항에 있어서, 상기 광제어시트가 광을 제어하는 방향과 직교하는 방향으로 광을 제어하는 제2 광제어시트를 더 구비하되,

상기 광제어시트는 한 방향으로 연재하는 렌티큘러렌즈시트로 이루어지고, 제2광제어시트는 광제어시트의 렌티큘러렌즈시트의 방향과 직교하는 다른 방향으로 연재하는 렌티큘러렌즈시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제29항에 있어서, 면광원장치에 포함되는 시트 중의 1개에는 광확산효과를 부여하는 입자가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제26항에 있어서, 상기 광제어시트의 광원측에, 이 광제어시트보다도 강성이 높은 고강성 시트가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제31항에 있어서, 상기 광제어시트가 그 반사부에서 상기 고강성의 시트에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.