KR100858851B1 - 조명장치 및 이것을 사용한 화상표시장치 및 이들 장치에사용되는 광확산판 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광원 위치의 조정이 불필요해지고 램프 이미지를 해소하여 출사면내에서의 휘도 균일화가 우수한 조명장치, 화상표시장치 및 광확산판을 얻는 것을 과제로 한다.

본 발명에서는, 이의 해결수단으로서, 조명장치는 광입사측으로부터 광출사측을 향해 반사판 (2), 광원 (1) 및 광제어부재 (4) 를 이 순서로 배치한다. 광제어부재 (4) 는 입사면과 출사면을 구비하고, 임의의 광원 X1 과 그 가장 근방에 있는 다른 광원 Y1 사이를 거리를 D, 광원 X1 과 광제어부재 (4) 와의 거리를 H 로 한 경우, 입사면 상의 임의의 점에 이 입사면의 법선방향에 대하여 α=Tan^-1{(D/2)/H} 의 각도로 입사된 광의 전광선 투과율은 50% 이상이고, 또한 입사면 상의 점에 법선방향으로부터 광이 입사된 경우의 광의 전광선 투과율의 1.05 배∼3 배이다. 또한, 광제어부재 (4) 는 입사면 상의 임의의 점에서 균일한 광학적 성질을 갖는다. 이 조명장치의 광출사측에 투과형 표시소자를 형성함으로써 화상표시장치는 얻어진다. 한편, 광확산판 (201) 은 주면으로서 대략 평행한 입사면과 출사면을 구비하고, 이 주면의 적어도 일면에 복수의 볼록부를 주기적으로 형성하고 있고, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 수직으로 입사되었을 때의 1.05 배∼5 배이다. 또, 광확산판 (201) 은 입사면 상의 임의의 점에서 균일한 광학적 성질을 가진다.

Description

조명장치 및 이것을 사용한 화상표시장치 및 이들 장치에 사용되는 광확산판{A LIGHTING DEVICE, AN IMAGE DISPLAYING DEVICE USING THE LIGHTING DEVICE, AND A LIGHT DIFFUSING PLATE USED IN THE DEVICES}

도 1 은 본 발명에 관련되는 조명장치의 일 실시예를 도시하는 개략 구성도이다.

도 2 는 본 발명에 관련되는 복수의 광원 상에 형성한 가상면에 입사되는 광선의 입사에너지를 모식적으로 설명하는 입사에너지 분포도이다.

도 3 은 본 발명에 관련되는 선상 광원 바로 위에서의 광제어부재 (가상면) 에 입사되는 광선의 휘도 (입사에너지) 를 모식적으로 설명하는 휘도분포도이다.

도 4 는 본 발명에 관련되는 복수의 선상 광원 사이에서의 광제어부재 (가상면) 에 입사되는 광선의 휘도 (출사에너지) 를 모식적으로 설명하는 휘도분포도이다.

도 5 는 본 발명에 관련되는 복수의 광원 사이에 위치하는 광제어부재에 입사되는 광선의 입사각도를 설명하는 개략 구성도이다.

도 6 은 본 발명에 관련되는 광제어부재의 전광선 투과율의 각도의존성을 측정하는 장치의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.

도 7 은 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 출사면에서의 볼록부의 단 면형상을 설명하는 개략 구성도이다.

도 8 은 본 발명에 관련되는 광제어부재에 대하여, 경사방향으로 광이 입사된 경우의 광선의 진행상태를 설명하는 개략 구성도이다.

도 9 는 본 발명에 관련되는 광제어부재에 대하여 수직방향으로 광이 입사된 경우의 광선의 진행상태를 설명하는 개략 구성도이다.

도 10 은 본 발명에 관련되는 광제어부재에 대하여 출사면 볼록부에서 굴절되어 출사되는 광의 광로와 각도의 관계를 설명하는 개략 구성도이다.

도 11 은 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 단면형상의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 12 는 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 단면형상의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.

도 13 은 본 발명에 관련되는 광제어부재에 비스듬히 광이 입사된 경우의 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 14 는 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 단면형상의 또 다른 일례를 나타내는 설명도이다.

도 15 는 본 발명에 관련되는 평탄부를 갖는 광제어부재에 비스듬히 광이 입사된 경우의 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 16 은 본 발명에 관련되는 입사면에 형성한 프리즘에 입사된 광의 광로와 각도의 관계를 설명하는 개략 구성도이다.

도 17 은 본 발명의 다른 실시예를 평가한 구성 및 그 결과를 나타내는 설명 도이다.

도 18 은 본 발명에 관련되는 광제어부재 표면에 박막을 형성한 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.

도 19 는 본 발명에 관련되는 광원에 점광원을 사용한 경우의 구성예를 나타내는 설명도이다.

도 20 은 본 발명에 사용할 수 있는 조명장치의 구성의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 21 은 본 발명에 사용할 수 있는 조명장치의 구성예의 다른 일례를 나타내는 설명도이다.

도 22 는 본 발명의 면조명장치에 액정패널을 탑재하여 액정표시장치로 한 구성예를 나타내는 설명도이다.

도 23 은 종래의 조명장치의 개략 구성도이다.

도 24 는 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 제 3 실시예를 나타내는 설명도이다.

도 25 는 본 발명에 관련되는 복수의 실린드리컬형상의 볼록부를 갖는 광제어부재에 수직으로 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 26 은 본 발명에 관련되는 복수의 실린드리컬형상의 볼록부를 갖는 광제어부재에 비스듬히 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 27 은 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의, 실시예 1 의 제 1 예의 볼록부 단면형상을 나타내는 설명도이다.

도 28 은 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의, 실시예 1 의 제 1 예의 볼록부에 있어서, 출사면에 직교하고, 정상부를 포함하는 소정의 일 방향을 따라 단면한 경우의 윤곽선과, 윤곽선 상의 각 점의 기울기의 관계를 설명하는 도면이다.

도 29 는 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 실시예 1 의 제 1 예에 있어서, 수직으로 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 30 은 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 실시예 1 의 제 1 예에 있어서, 비스듬히 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 31 은 정각이 90°인 프리즘이 출사면에 형성된 시트의 수직방향으로부터 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 32 는 정각이 90°인 프리즘이 출사면에 형성된 시트의 경사방향으로부터 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 33 은 본 발명에 사용할 수 있는 광제어부재의 단면형상의 또 다른 일례를 나타내는 설명도이다.

도 34 는 본 발명에 관련되는 입사면에 비대칭 프리즘을 형성한 광제어부재에 경사방향으로 입사된 광선의 궤적을 설명하는 개략 구성도이다.

도 35 는 본 발명에 관련되는 광제어부재와 특허문헌 6 에 제안되어 있는 수단을 비교하기 위한 카메라의 설치상태를 나타내는 설명도이다.

도 36 은 본 발명에 관련되는 광제어부재와 특허문헌 6 에 제안되어 있는 수단을 비교하는 사진으로, 제 1 실시예의 광제어부재의 사진이다.

도 37 은 본 발명에 관련되는 광제어부재와 특허문헌 6 에 제안되어 있는 수단을 비교하는 사진으로, 특허문헌 6 에 제안되는 프리즘시트의 사진이다.

도 38 은 본 발명에 관련되는 광제어부재와 특허문헌 6 에 제안되어 있는 수단을 비교하는 사진으로, 광원을 직접 촬영한 사진이다.

도 39 는 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 광확산판을 구비한 조명장치를 나타내는 도면이다.

도 40 은 본 발명에 관련되는 선상 광원의 바로 위 영역에서의 입사에너지를 나타내는 설명도이다.

도 41 은 본 발명에 관련되는 각 선상 광원의 바로 위 영역에서의 광확산판으로의 입사광의 휘도를 설명하는 휘도분포도이다.

도 42 는 본 발명에 관련되는 각 선상 광원의 경사 위 영역에서의 광확산판으로의 입사광의 휘도를 설명하는 휘도분포도이다.

도 43 은 본 발명에 관련되는 복수의 광원 사이에 위치하는 광확산판에 입사되는 광선의 입사각도를 설명하는 개략 구성도이다.

도 44 는 본 발명에 관련되는 광확산판의 전광선 투과율의 각도의존성을 측정하는 장치의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.

도 45 는 본 발명에 관련되는 광확산판에 대하여 경사방향으로 광이 입사된 경우의 광선의 진행상태를 설명하는 개략 구성도이다.

도 46 은 본 발명에 관련되는 광확산판에 대하여 수직방향으로 광이 입사된 경우의 광선의 진행상태를 설명하는 개략 구성도이다.

도 47 은 본 발명에 사용할 수 있는 광확산판의 출사면에서의 볼록부의 단면형상을 설명하는 개략 구성도이다.

도 48 은 본 발명에 관련되는 광확산판에 대하여 출사면 볼록부에서 굴절되어 출사되는 광의 광로와 각도의 관계를 설명하는 개략 구성도이다.

도 49 는 본 발명에 사용할 수 있는 광확산판의 단면형상의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 50 은 본 발명에 사용할 수 있는 광확산판의 단면형상의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 51 은 본 발명에 사용할 수 있는 광확산판의 단면형상의 일례를 나타내는 설명도이다.

도 52 는 본 발명에 관련되는 복수의 광원 사이에 위치하는 광확산판에 입사되는 광선의 입사각도를 설명하는 개략 구성도이다.

도 53 은 본 발명에 관련되는 광확산판의 전광선 투과율의 각도의존성을 측정하는 장치의 일례를 설명하는 개략 구성도이다.

도 54 는 본 발명에 관련되는 입사면에 형성한 프리즘에 입사된 광의 광로와 각도의 관계를 설명하는 개략 구성도이다.

도 55 는 본 발명에 관련되는 입사면에 형성한 프리즘에 비스듬히 입사된 광의 광로와 프리즘 계곡부의 관계를 설명하는 개략 구성도이다.

도 56 은 본 발명에 대한 비교예에 관련되는 프리즘에 경사방향으로부터 입사된 광의 광로를 나타내는 도면이다.

도 57 은 본 발명에 대한 비교예에 관련되는 프리즘에 수직방향으로부터 입사된 광의 광로를 나타내는 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 광원 2: 반사판

3: 가상면 4: 광제어부재

5: 적분구 6: 개구부

7: 측정대상물 8: 평행광

9: 볼록부 10: 직선부

11: 곡선부 12: 경사 입사광

13: 수직 입사광 14: 계곡부

15: 선상 광원 16: 프리즘

17: 출사면 요철 18: 평탄부

19: 입사면 20: 미립자 함유 광확산판

20a: 개구부 21: 점상 광원

22: 확산시트 23: 편광분리 필름

24: 액정패널 25: 진행광

26: 반사광 100: 입사광

201: 광확산판 202: 볼록부

203: 출사면 요철 204: 광원

205: 반사판 206: 적분구

207: 측정대상 208: 개구부

209: 평행광 210: 볼록부 정상부

211: 볼록부 하단부 212: 광확산판의 경사방향으로부터의 입사광

213: 출사광 214: 광확산판 법선방향으로부터의 입사광

215: 입사면 216: 반사광

217: 계곡부 218: 대략 평탄부

219: 영역 X 220: 영역 Y

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 평2-17호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 소54-155244호

[특허문헌 3] 일본 특허공보 제2852424호

[특허문헌 4] 일본 공개특허공보 2000-338895호

[특허문헌 5] 일본 공개특허공보 2002-352611호

[특허문헌 6] 미국 특허공보 제5161041호

본 발명은 직하 방식 조명장치 및 이것을 사용한 화상표시장치 및 이들 장치에 사용되는 광확산판에 관한 것으로, 특히 대형이며 고휘도와 휘도 균일성이 요구되는 조명간판장치, 액정디스플레이장치 등에 바람직하게 사용되는 직하 방식 조명 장치 및 이것을 사용한 화상표시장치 및 이들 장치에 사용되는 광확산판에 관한 것이다.

화상표시장치용 조명장치를 예로 들면, 도광판의 측단에 배열된 광원의 광을 도광판으로 정면방향으로 유도하여 확산시트로 균일화하는 에지라이트 방식과, 조명면의 이측에 광원을 배열하고 광을 확산판으로 균일화하는 직하 방식을 들 수 있다.

직하 방식은 광원을 장치의 배면에 구비하기 때문에 두께가 두꺼워지는 경향이 있고, 이로 인해 휴대전화나 모바일 PC 등의 슬림이 요구되는 분야에서는 광원을 측단에 구비함으로써 유리해지는 에지라이트 방식이 주류를 이루었다.

한편, 최근 텔레비전이나 PC 모니터 등의 시장을 중심으로 디스플레이의 대형화 및 고휘도화의 요구가 높아지고 있다. 특히 디스플레이의 대형화에 따라, 상기 에지라이트 방식에서는 광원을 배치할 수 있는 주변부의 길이의 표시면적에 대한 비율이 감소하여 광량이 부족되기 때문에 충분한 휘도를 얻을 수 없다.

그래서, 면광원 상에 복수의 휘도 향상을 위한 필름을 배치하여 광의 이용 효율을 향상시키는 방법이 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

그러나, 휘도 향상 필름은 비용상승으로 이어지는 점, 또 사용하는 필름의 수가 많아지는 점에서 생산성이나 박형화의 관점에서 반드시 유리하다고는 할 수 없다. 또한, 에지라이트 방식에서는 디스플레이의 대형화에 따라 도광판의 중량이 증가한다는 문제도 있다. 이와 같이 에지라이트 방식에서는 최근의 디스플레이의 대형화, 고휘도화와 같은 시장의 요구에 따르는 것은 어려워지게 되었다.

그래서, 대형 텔레비전, PC 모니터 등으로 대표되는 휴대전화나 모바일 PC 등에 비해 박형화에 대한 요구가 강하지 않은 용도를 중심으로 직하 방식이 주목받고 있다. 이 방식은 광원으로부터 방사되는 광의 이용 효율, 즉 광원으로부터 방사되는 광속 중 발광면으로부터 방사되는 광속의 비율이 높고, 또한 광원의 수를 자유롭게 증가시킬 수 있다.

즉, 광량을 자유롭게 증가시킬 수 있기 때문에 요구되는 고휘도가 용이하게 얻어지고, 또한 대형화에 의한 휘도 저하나 휘도 균일성의 저하가 없다. 또한, 광을 정면을 향하게 하는 도광판이 불필요해져 경량화를 도모할 수 있다.

또한, 다른 조명장치로서, 예를 들어 조명간판 등에서는 구성이 단순하고 휘도 향상을 위한 필름 등을 사용하지 않고 용이하게 고휘도가 얻어지기 때문에 직하 방식이 주류를 이룬다.

그러나, 직하 방식에서는 램프 이미지의 해소, 박형화, 에너지절약과 같은 독특한 과제를 해결해야 한다. 특히, 상기 램프 이미지는 에지라이트 방식보다 훨씬 현저한 휘도편차로서 나타난다. 또한, 에지라이트 방식보다 불리한 박형화의 과제를 개선하기 위해, 두께방향의 부재를 얇게 하거나 부재의 배치간격을 좁게 하는 등의 구성적인 요구도 높아지고 있어 램프 이미지의 해소는 더욱 어려운 과제가 되고 있다. 이로 인해, 종래 에지라이트 방식에서 사용되어 온 수단, 즉 필름 표면에 광확산재를 도포한 확산 필름 등의 수단으로는 램프 이미지의 해소가 어렵다.

그래서, 광확산재를 함유한 광확산판이 널리 사용되고 있다. 이 방식에 서는 예를 들어 도 23 에 나타내는 바와 같이 배면측에 반사판 (2) 을 배치한 광원 (1) 의 앞면측에 미립자함유 광확산판 (20) 을 설치하고 있다. 그리고, 양호한 확산성과 광이용 효율을 얻기 위해 메타크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 스티렌계 수지, 염화비닐계 수지 등의 기재 수지에 무기 미립자나 가교 유기 미립자를 광확산재로서 배합한 미립자함유 광확산판을 사용하는 방법이 검토되고 있다 (예를 들어, 특허문헌 2 참조).

그러나, 이들 광확산재를 사용하는 방법은 광확산재에 대한 광의 흡수나 불필요한 방향에 대한 광의 확산으로 인해 광의 이용 효율이 저하하여 에너지절약의 관점에서 바람직하지 않다. 또한, 광원을 근접시켜 다수 배치함으로써 램프 이미지는 경감할 수 있지만 소비전력이 증가하는 문제가 있다.

한편, 반사판에 독특한 형상을 갖게 하여 램프 이미지를 소거하는 방법도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허문헌 3 참조). 그러나, 반사판형상과 광원의 위치맞춤이 필요한 점, 반사판의 형상으로 인해 박형화가 저해되는 경우가 있는 점 등에서 바람직하지 않다.

또한, 광원에 대향하여 반사성 부재를 설치하는 방법 (예를 들어, 특허문헌 4 참조), 광원마다 예를 들어 프레넬렌즈와 같은 광선방향 변환소자를 배열하는 방법 등 (예를 들어, 특허문헌 5 참조) 도 제안되어 있지만, 특허문헌 3 에 기재된 방법과 같이, 상기 부재와 광원의 정확한 위치맞춤이 필요하기 때문에 생산성이 떨어진다는 과제가 생긴다.

또한, 프리즘시트를 사용하여 광을 분산하는 방법 (예를 들어, 특허문헌 6 참조) 도 제안되어 있다. 그러나 이들은 통상 광원광을 2 개의 동일한 이미지로 분산하는 데에 그쳐 충분한 휘도 균일성이 얻어지지 않는다.

대형 조명장치에 있어서는 휴대전화나 모바일 PC 등에 비해 박형화에 대한 요구는 강하지 않기 때문에 광원과 광확산판의 거리를 짧게 하거나 광학 필름의 매수 삭감 등으로 대응할 수 있다.

또한, 에너지절약을 실현하기 위해서는 광이용 효율을 높이는 것이 필요하다. 직하 방식은 전술한 바와 같이 광원 개수를 증가시킬 수 있어 고휘도를 얻는 것이 용이하지만, 에너지절약의 시점에서는 램프 이미지 해소를 위해 대량의 광확산재를 사용하는 등 광이용 효율을 크게 떨어뜨리는 수단에 의하는 것은 피해야 한다.

그래서, 본 발명은 출사면에서의 휘도가 높고, 또한 광이용 효율이 높고 대형화에 따른 부재의 광학설계변경이나 휘도 저하 또는 휘도 균일성 저하가 없기 때문에 대형화에 대한 대응이 용이하고, 광원과 다른 부재의 엄밀한 위치맞춤을 하지 않고 램프 이미지가 해소되어 광원과 다른 부재를 가깝게 하거나 필름구성을 단순화한다는 박형화에도 대응할 수 있고, 복수 광원 직하 방식 조명장치 및 이것을 사용한 화상표시장치 및 주면의 바로 아래에 광원을 배치하는 직하 방식 조명장치 및 이것을 사용한 화상표시장치의 부재로서 바람직하게 사용할 수 있어 휘도 균일성이 높은 광확산판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 감안하여, 이하의 검토를 실시하여 본 발명에 이르렀다.

직하 방식 조명장치에서는 출사되는 광의 에너지는 각 광원에 대향하는 위치에서는 크고 멀어짐에 따라 작아진다. 복수의 광원을 사용하는 경우, 인접하는 광원끼리간에 대향하는 위치에서 작다. 그래서, 광원에 대향하는 위치에서 출광하는 광을, 광제어부재 (예를 들어 광확산판) 에 의한 적절한 반사에 의해 약화시키고 반사광을 반사판에 의해 확산광으로 하고 다시 광제어부재로 복귀시켜 출사시킨다.

이로 인해, 광의 이용 효율을 크게 저하시키지 않고 광원에 대향하는 위치와 그 이외의 위치로부터 출사되는 광의 에너지가 동등해져 램프 이미지가 해소되는 것, 및 이 목적을 달성하기 위해 광제어부재의 광원에 대향하는 위치와 인접하는 2 개의 광원의 중간점에 대향하는 위치의 전광선 투과율의 비를 적당한 범위로 제어하는, 즉 광제어부재의 입사면에 수직으로 입사되는 광과, 소정의 각도로부터 입사되는 광의 전광선 투과율의 비를 적당한 범위로 제어하는 수단을 발견하기에 이르렀다.

또한, 광원측에 반사된 광은 별도 배치한 반사판 등으로 재이용할 수 있다. 이로 인해, 광의 이용 효율을 크게 저하시키지 않고, 또 이 재이용되는 광은 통상 광원으로부터의 광보다 지향성이 저하되기 때문에, 과제의 하나인 램프 이미지의 해소를 보다 효율적으로 달성할 수 있다는 효과도 있다.

본 발명자들은 더욱 상세하게 검토하여 최적인 전광선 투과율 비의 범위를 발견하였다. 또한, 이 방법에 의해 광이용 효율을 떨어뜨리는 광확산재의 사용을 회피 또는 대폭 감소할 수 있어 높은 광이용 효율이 달성되는 것을 발견하였다.

또한, 광원과 광제어부재의 위치맞춤을 불필요로 하기 위해서는 광제어부재에 있어서의 입사면 상의 임의의 점에서 전광선 투과율에 대해 같은 성질을 갖을 필요가 있다. 즉, 입사면 상의 임의의 점에서 균일한 광학적 성질을 갖는 것이 필요하다고 결론지었다. 여기서 「점」이란 적어도 시각에 영향을 미치지 않는 미소한 영역을 나타낸다.

또한 전광선 투과율의 비를 제어하는 수단으로서 광제어부재의 주면의 적어도 일면에 복수의 볼록부를 형성하는 것을 발견하였다. 또한 볼록부의 바람직한 형상에 대해서도 발견하였다.

또한, 광원과 광제어부재의 위치맞춤을 불필요로 하기 위해서는 광제어부재에 있어서의 입사면 상의 임의의 점에서 전광선 투과율에 대해 같은 성질을 가져야 한다. 즉, 입사면 상의 임의의 점에서 균일한 광학적 성질을 갖는 것이 필요하다고 결론지었다. 여기서 「점」이란 본 발명의 특징인 볼록부의 광학 특성을 활용하기 위해, 예를 들어 볼록부의 일 경사면만을 포함하는 미소 영역이 아니라 적어도 볼록부의 1 단위의 폭에 상당하는 영역임 동시에, 시각에 영향을 미치지 않는 미소한 영역을 나타낸다. 시각에 영향을 미치지 않는 미소한 영역이란, 영역 내에 실용상 불균일의 발생이 시인되지 않을 정도의 영역을 의미하고, 용도에 따라 다르지만, 가정용 대형 텔레비전 등에서는 통상 직경 500㎛ 이내의 영역이다.

또한, 본 발명에서 제공하는 광확산판에 대해서도 광확산재의 사용을 회피 또는 대폭적으로 회피하면서, 광원과의 위치맞춤없이 직하 방식 조명장치의 램프 이미지를 해소한다는 목적에서 상기 광제어부재와 공통되어 있고, 마찬가지로 이 목적을 달성하는 수단으로서 상기 전광선 투과율의 비율을 제어하는 것, 입사면 상의 임의의 점에서의 전광선 투과율에 관한 광학적 성질을 동일하게 하는 것 등에서 공통되어 있다. 한편, 이 광확산판은 더욱 폭넓은 구성에 대응하기 때문에 전광선 투과율의 비를 폭넓게 조정하는 것을 가능하게 하고 있다. 결과적으로 이 광확산판은 본 발명이 제공하는 광제어부재로서 사용가능할 뿐만 아니라, 단일 광원만을 사용하는 조명장치나 반사판이 없는 구성으로 이루어지는 조명장치, 양면 조명장치 등에도 사용할 수 있다.

상기 검토결과에 기초하여 이루어진 청구항 1 기재의 발명은, 규칙적으로 배치한 복수의 광원과, 반사판과, 상기 광원 및 상기 반사판으로부터의 광이 투과할 때에 출사방향을 제어하는 광제어부재를 적어도 구비하는 직하 방식 조명장치로서, 광입사측으로부터 광출사측을 향해 상기 반사판, 광원 및 광제어부재가 이 순서로 배치되고, 이 광제어부재가 주로 수광하는 입사면과, 주로 출광하는 출사면을 구비하고, 임의의 광원 X1 과 그 가장 근방에 있는 다른 광원 Y1 사이의 거리를 D, 이 광원 X1 과 상기 광제어부재의 거리를 H 로 한 경우, 상기 입사면 상의 임의의 점에 이 입사면의 법선방향에 대하여 α=Tan^-1{(D/2)/H} 의 각도로 입사된 광의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 이 전광선 투과율이, 상기 입사면 상의 점에 법선방향으로부터 광이 입사된 경우의 광의 전광선 투과율의 1.05 배∼3 배인 조명장치 를 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 광제어부재의 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α=Tan^-1{(D/2)/H} 로 입사된 광의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 이 전광선 투과율이, 상기 법선방향으로부터 입사된 광의 경우의 전광선 투과율의 1.05 배∼3 배, 즉 상기 광원에 대향하는 바로 위 위치에 입사되는 광의 전광선 투과율보다 적절하게 높아진다. 따라서, 상기 광제어부재로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포가 균일화된다. 또한, 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어진다.

청구항 2 기재의 발명은, 상기 광제어부재의 출사면 상에 복수의 볼록부가 형성되어 있는 청구항 1 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 출사면 상에 복수의 볼록부가 형성되어 있기 때문에 광제어부재에 입사되어 출사면을 향한 광은 복수의 볼록부에 의해 다방향으로 확산되어 출사된다.

청구항 3 기재의 발명은, 상기 광제어부재의 출사면 상에 형성되어 있는 볼록부의 경사면 기울기의 절대치가 50°∼70°인 범위를 U 로 하고, 단위볼록부의 광제어부재로의 투영면적에 대한 U 의 광제어부재로의 투영면적의 비율이 0.2∼0.8 의 범위인 것을 특징으로 하는 청구항 2 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 광원간의 위치에 상당하는 광제어부재에 입사된 광 중 영역 U 에 입사된 광은 대략 정면방향으로 출사되기 때문에 면내의 휘도 균일성을 얻 을 수 있다.

청구항 4 기재의 발명은, 상기 광제어부재의 상기 출사면에 직교하고, 또한 상기 볼록부의 정상부를 포함하는 적어도 소정의 일 방향에 따른 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이, 연장선이 교차하는 각도 θ 가 예각인 2 개의 대략 직선과, 이 2 개의 대략 직선의 각 일단끼리를 연결하는 볼록형상의 곡선을 포함하는 청구항 2 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 볼록부의 윤곽선이 예각 θ 의 교차방향으로 연장되는 2 개의 대략 직선과, 이들 각 일단끼리를 연결하는 볼록형상의 곡선을 갖는 형상이기 때문에, 상기 대략 직선 부분과 곡선 부분에서는 집광효율 및 확산효율이 서로 다르다. 따라서, 직선부와 곡선부의 비율을 적절하게 선택함으로써 집광기능과 확산기능을 동시에 실현할 수 있다.

청구항 5 기재의 발명은, 상기 광제어부재의 입사면의 법선방향에 대하여 각도 α 로 입사된 광의 10∼50% 는 출사면의 법선방향과 이루는 각도가 －15°∼＋15°의 범위로 출사되는 청구항 1 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 각도 α 로 입사된 광의 10∼50% 가 출사각도 －15°∼＋15°로 출사되므로, 상기 광제어부재의 출사면에서 광제어부재의 정면방향, 즉 입사면의 법선방향으로부터 출사되는 성분의 비율이 현저하게 증대된다.

청구항 6 기재의 발명은, 상기 광제어부재는, 상기 입사면 상에 복수의 볼록부가 형성되고, 이 볼록부의 정상부를 포함하고, 또한 상기 입사면에 직교하는 방향에서 면절단한 윤곽선이, 상기 볼록부의 정상부를 협지하는 2 개의 대략 직선을 포함하고, 상기 광원으로부터 상기 광제어부재에 조사한 광을, 상기 입사면에서 복수의 각도로 편향시키는 청구항 1 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 입사면에서 광이 복수의 각도로 편향되기 때문에, 이 입사면에 대하여 수직방향으로 입사된 광과, 경사방향으로 입사된 광에서는 후자의 전광선 투과율이 전자의 전광선 투과율보다 높아진다. 또한, 경사방향으로 입사된 광의 일부는 입사면 상에 형성한 볼록부 내부에서 전반사됨으로써 광제어부재에 대하여 수직에 가까운 각도로 출사된다. 따라서 광원간의 법선방향 휘도가 향상되어 면내의 휘도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있다.

청구항 7 에 기재된 발명은, 상기 광원이 선상 광원이고, 상기 광제어부재의 출사면 상에 복수의 볼록부가 형성되고, 이 출사면에 직교하고, 또한 이 출사면 상의 상기 볼록부의 정상부를 포함하는 상기 선상 광원과 평행한 방향에서 면절단한 광출사 부분에서의 능선이, 상기 선상 광원에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 직선인 청구항 1 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 출사면에 형성한 능선의 직선방향이 선상 광원의 길이방향과 평행하기 때문에, 특히 선상 광원의 바로 위로 진행하여 광제어부재에 입사된 광은 출사면측의 볼록부에 의해 일부가 전반사된다.

청구항 8 기재의 발명은, 상기 광제어부재의 입사면 및 출사면 중 적어도 어느 한 면에, 이 광제어부재의 기재의 굴절률보다 굴절률이 낮은 재질로 이루어지는 두께 1㎛ 이하의 층이 적어도 1 층 형성되어 있는 청구항 1 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 광제어부재의 입사면 또는 출사면에, 이 광제어부재보다 굴절률이 작은 재질로 이루어지는 얇은 (1㎛ 이하) 층이 형성되어 있기 때문에, 광의 간섭작용에 의해 수직 입사의 광선의 투과율보다 경사 입사의 광선의 투과율을 크게 할 수 있다.

청구항 9 기재의 발명은, 상기 광원이 점상 광원인 청구항 1 기재의 조명장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 복수의 광원이 점상 광원이더라도 상기한 선상 광원과 마찬가지로 휘도가 균일화된다.

청구항 10 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 상기 조명장치 상에 투과형 표시소자를 형성한 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.

이 구성에 의하면, 조명장치 상에 액정패널 등의 투과형 표시소자를 형성하였기 때문에, 상기 광제어부재에 의해 효율적으로 집광 및 확산된 광선이 투과형 표시소자를 투과한다.

청구항 11 기재의 발명은, 대략 평행한 2 개의 주면을 구비하는 광확산판으로서, 상기 주면의 적어도 일면에 복수의 볼록부가 주기적으로 형성되어 있고, 상기 주면의 일면이 주로 수광하는 입사면이고, 다른 일면이 주로 출광하는 출사면이고, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 수직으로 입사되었을 때의 1.05 배∼5 배인 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 광확산판은 평행한 주면을 가짐으로써 압출성형 등 의 연속성형에도 적합하다. 또한 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사된 광의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 이 전광선 투과율이, 상기 법선방향으로부터 광이 입사된 경우의 전광선 투과율의 1.05 배∼5 배, 즉 상기 광원에 대향하는 바로 위 위치로 입사되는 광의 전광선 투과율보다 적절하게 높아진다. 따라서, 상기 광확산판으로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포가 균일화된다. 또한, 상기 볼록부를 주기적으로 형성함으로써 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어진다. 즉 상기 광확산판의 전광선 투과율은 입사각도에만 의존하고 입사위치에는 의존하지 않기 때문에, 광확산판과 광원 등 다른 부재와의 위치의 미조정이 불필요하다. 즉, 조명장치 조립시에 광확산판의 면내방향 위치를 엄밀하게 설정할 필요는 없다. 따라서, 본 발명의 광확산판은 대면적의 판형상물을 제작한 후, 필요 치수에 따라 임의의 위치에서 잘라낸 것을 사용할 수 있기 때문에, 압출성형 등의 연속생산에도 적합하며 조명장치의 사이즈변경에 의한 교체를 필요로 하지 않아 생산성을 향상시킬 수 있다. 이상의 이유에서, 상기 광확산판은 1 개 또는 복수의 광원을 광확산판의 배후에 배치하는 직하형 조명장치에 바람직하게 사용할 수 있고, 예를 들어 편면 또는 표리 양면에 조명면을 갖는 조명간판이나 대형 조명장치나 이것을 사용하는 화상표시장치에 사용할 수 있다. 상기 청구항 1∼9 에 나타내는 바와 같은 구성으로 이루어지는 조명장치, 또한 상기 청구항 10 에 나타내는 바와 같은 화상표시장치에 있어서의 광제어부재로 사용할 수도 있다.

청구항 12 기재의 발명은, 상기 광확산판의 입사면의 법선방향에 대하여 상 기 각도 α 로 입사된 광의 10∼50% 가, 출사면의 법선방향에 대하여 (－π/12)∼(π/12) 의 범위의 각도로 출사되는 것을 특징으로 하는 청구항 11 기재의 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 소정의 각도 α 로 입사된 광이 정면 부근에 제어되어 출사된다.

청구항 13 기재의 발명은, 각도 α 가 30 도∼80 도의 범위인 것을 특징으로 하는 청구항 11 기재의 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 법선방향으로부터 30∼80 도 벗어난 각도로부터 입사된 광과 법선방향으로부터 입사된 광의 전광선 투과율을 조정함으로써 넓은 범위에서 균일한 출사분포가 얻어진다.

청구항 14 의 기재는 상기 입사면이 평탄하고, 상기 출사면에 상기 볼록부가 형성되어 있고, 이 출사면에 직교하고, 이 볼록부의 정상부를 포함하는 적어도 소정의 일 방향의 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이, 이 광확산판의 굴절률이 n 일 때, 이 윤곽선의 기울기 θ 가 0≤｜Sin^-1(n·sin(θ－Sin^-1(1/n)·sinα)))－θ｜≤(π/12) 를 만족시키고, 상기 출사면에 대한 기울기의 절대치 θ2 가 Sin^-1(1/n) 미만인 영역 X 를 포함하고, 이 영역 X 은 상기 볼록부의 정상부를 포함하고, 이 영역 X 의 출사면과 평행한 방향성분의 길이 x 와 윤곽선 전체의 이 출사면과 평행한 방향성분의 길이 P 의 비율이 0.15∼0.80 인 것을 특징으로 하는 청구항 11 기재의 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 출사면에 볼록부가 형성되어 있고, 이 볼록부의 정상부를 포함하여 출사면에 직교하는 면에서 절단한 적어도 소정의 일 방향의 단면의 윤곽선의 기울기가 상기 θ 미만임으로써, 각도 α 로 입사된 광의 정면에서 크게 벗어난 불필요한 방향으로의 출광을 억제하고, 이 출사면에 대한 기울기 θ2 의 절대치가 Sin^-1(1/n) 미만의 영역 X 를 상기 윤곽선 상의 출사면과 평행한 방향성분으로서 출사면의 0.15∼0.80 의 비율로 포함하고, 또한 영역 X 가 정상부를 포함함으로써 다른 광확산성을 나타내는 영역이 되고, 영역 X 의 비율을 조정함으로써 집광과 확산의 밸런스를 조정할 수 있어 입사된 광을 바람직한 각도분포로 출광할 수 있다.

청구항 15 기재의 발명은 상기 입사면이 평탄하고, 상기 출사면에 상기 볼록부가 형성되어 있고, 이 출사면에 직교하고, 이 볼록부의 정상부를 포함하는 적어도 소정의 일 방향의 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이 볼록부의 2 개의 직선부를 갖고, 이 두 직선이 정상부의 출사측에서 예각 θ1 로 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 14 기재의 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 소정의 단면이 광확산판의 정상부의 출사측에서 예각 θ1 로 교차하는 2 개의 직선부를 가짐으로써, 각도 α 로 입사된 광을 바람직한 각도로 편향시켜 출광할 수 있다.

청구항 16 기재의 발명은, 대략 평행한 2 개의 주면을 구비한 광확산판으로서, 상기 주면의 일면이 주로 수광하는 입사면이고, 다른 일면이 주로 출광하는 출사면이고, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사되었을 때 의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 수직으로 입사되었을 때의 1.05 배∼3 배이고, 상기 입사면 상에 주기적으로 볼록부가 형성되어 있고, 이 볼록부의 정상부를 포함하여 입사면에 직교하는 면에서 절단한 적어도 소정의 일 방향의 단면의 윤곽선이 볼록부의 2 개의 직선부를 갖고, 이 두 직선이 정상부 또는 이 정상부의 입사측에서 각도 (π/9) 이상의 예각 θ1' 로 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 광확산판의 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사된 광의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 상기 입사면에 볼록부를 형성함으로써 이 입사면에서 광이 복수의 각도로 편향되기 때문에, 이 전광선 투과율이, 상기 법선방향으로부터 광이 입사된 경우의 전광선 투과율의 1.05 배∼3 배, 즉 상기 광원에 대향하는 바로 위 위치에 입사되는 광의 전광선 투과율보다 적절하게 높아진다. 따라서, 상기 광확산판으로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포가 균일화된다. 또한, 상기 볼록부를 주기적으로 형성함으로써 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어진다.

청구항 17 에 기재된 발명은, 상기 출사면에 요철을 형성한 청구항 16 기재의 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 입사면의 볼록부에 의해 면내 분포가 균일화된 광을 출사면에 형성한 요철에 의해 일부 전반사한다.

청구항 18 기재의 발명은, 상기 입사면의 볼록부 사이에 이 입사면에 대한 기울기의 절대치가 이 광확산판의 굴절률이 n 일 때, 0≤Sin^-1(n·sin(θ2'－Sin^-1(1/n·sinθ2')))≤(π/12) 을 만족시키는 각도 θ2' 인 영역 Y 를 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 16 기재의 광확산판을 제공한다.

이 구성에 의하면, 상기 입사면의 볼록부 사이에 형성하는, 상기 영역 Y 에 법선방향으로부터 입사된 광의 일부를 법선에 대하여 (－π/12)∼(π/12) 의 범위의 각도로 출광한다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

우선, 본 발명에서 제공하는 조명장치 및 화상표시장치에 관한 최선의 형태에 대해 이하에 설명한다. 본 발명은 광입사측으로부터 광출사측을 향해 상기 반사판, 광원 및 광제어부재가 이 순서로 배치되고, 이 광제어부재가 주로 수광하는 입사면과, 주로 출광하는 출사면을 구비하고, 임의의 광원 X1 과 그 가장 근방에 있는 다른 광원 Y1 사이의 거리를 D, 이 광원 X1 과 상기 광제어부재의 거리를 H 로 한 경우, 상기 입사면 상의 임의의 점에 이 입사면의 법선방향에 대하여 α=Tan^-1{(D/2)/H} 의 각도로 입사된 광의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 전광선 투과율이, 상기 입사면 상의 점에 법선방향으로부터 광이 입사된 경우의 광의 전광선 투과율의 1.05 배∼3 배임으로써 구성이 심플하여 생산성이 향상되고, 광원위치의 조정이 불필요해져 램프 이미지를 해소함과 함께, 출사면내에서의 휘도 균일화가 우수한 조명장치 및 화상표시장치를 저렴하게 얻는다는 목적을 실현하였다.

또한, 상기 광제어부재의 전광선 투과율은 입사각도에만 의존하고 광제어부 재에 대한 입사위치에는 의존하지 않기 때문에 복수의 각 광원과 광제어부재의 위치조정이 불필요하다. 즉, 조명장치의 조립시에 광제어부재의 면내방향에서의 위치를 엄밀하게 설정할 필요는 없다. 따라서, 본 발명의 광제어부재를 대면적으로 제작한 후, 필요 치수에 따라 임의의 위치로부터 잘라낸 것을 사용할 수 있기 때문에 조명장치의 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

[실시예 1]

이하, 실시예 1 로서, 본 발명에서 제공하는 조명장치 및 화상표시장치에 대해 도 1 내지 도 34 에 따라서 설명한다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 광입사측으로부터 광출사측을 향해 반사판 (2), 복수의 광원 (1), 및 광제어부재 (4) 가 이 순서로 배치되고, 이 광제어부재 (4) 는 규칙적인 복수의 볼록부 (9) 를 갖는다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 반사판 (2) 위에 복수의 광원 (1) 을 배치하여 이루어지는 조명장치에 있어서는 정면방향 (도면 안에서는 위) 에 수직인 가상면 (3) 에 입사된 광은, 각 광원 (1) 의 바로 윗부분과 이 바로 윗부분과 인접하는 광원 (1) 각각의 바로 위 사이의 부분에서는 입사에너지가 다르다. 가상면 (3) 은 도 1 에 있어서의 상기 광제어부재 (4) 의 입사면에 상당하기 때문에, 이것은 이 광제어부재 (4) 에 대한 입사에너지가 각 광원 (1) 의 바로 윗부분과, 인접하는 광원 (1) 각각의 바로 위 사이의 부분에서 다른 것을 의미한다.

즉, 각 광원 (1) 위치에 대향하는 바로 위 영역에서는 광원 (1) 에 가깝기 때문에 입사에너지가 큰 한편, 복수의 광원 (1) 끼리간의 위치에 대향하는 바로 위 가 아닌 영역 (각 광원 (1) 의 경사 상 부분) 에서는 광원 (1) 으로부터 떨어져 있기 때문에 입사에너지는 작다.

도 3 은, 도 2 에 있어서의 광원 (1) 위치에 대향하는 바로 위의 상기 가상면 (3) 에 입사되는 광선의 입사각도와 입사에너지의 관계를 나타내는 설명도이다. 여기에서, 이 구성의 입사각도란 가상면 (3) 의 법선에 대한 각도를 말한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상기 가상면 (3) 에 대하여 수직으로 입사되는 광선의 휘도가 가장 높다. 또한, 광선의 진행방향이 수직에서 벗어나 입사각도가 커짐에 따라 휘도는 점점 낮아진다.

한편, 도 4 는, 도 2 에 있어서의 광원 (1) 끼리간 부분에 상당하는 상기 가상면 (3) 에 입사되는 광선의 입사각도와 입사에너지의 관계를 설명하는 도면이다. 동 도면에서 나타내는 바와 같이, 가상면 (3) 에 대하여 수직으로 입사되는 광선의 휘도는 낮고, 또 광선의 입사방향이 법선방향으로부터 어긋나 가장 근방의 광원을 예상하는 각도로 피크를 취한다.

도 5 는 본 발명에 관련되는 조명장치에 있어서의 임의의 광원 X1 과, 이 광원 X1 에 대하여 가장 근방에 위치하는 다른 광원 Y1 및 반사판 (2), 광제어부재 (4) 의 위치관계를 나타내는 도면이다. 임의의 광원 X1 과, 이 광원 X1 에 대하여 가장 근방에 위치하는 다른 광원 Y1 의 거리를 D, 이 광원 X1 과 광제어부재 (4) 의 거리를 H 로 한 경우, 이 광제어부재 (4) 의 입사면 상에 있어서의 임의의 점에 대해, 이 입사면에 이하에 나타내는 α 의 각도로 입광한 광이 이 광제어부재 (4) 의 출사면으로부터 출광하는 비율인 지점의 전광선 투과율에 관해서는 50% 이 상 내지 100% 의 범위이고, 또한 다음과 같은 관계를 갖는다.

즉, 이 입사면의 법선방향에 대하여 α=Tan^-1{(D/2)/H} 의 각도로 광이 입사된 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은, 이 입사면에 대하여 수직방향으로 광이 입사된 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 의 1.05 배∼3.00 배인 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 이 전광선 투과율의 비율 R1/R2 는 1.05∼2.00 배인 것이 광이용 효율의 관점에서 보다 바람직하다.

상기 각도 α 는 광원 X1 또는 광원 Y1 로부터 발하여진 광이, 이 광원 X1 과 광원 Y1 의 중간점의 바로 위 위치의 광제어부재 (4) 에 입사된 경우의 광선의 입사각도에 상당한다. 전광선 투과율에 관해서는 광제어부재 (4) 에 대하여 수직방향으로부터 입사되었을 때의 광의 전광선 투과율 R2 보다 광제어부재 (4) 에 대하여 경사방향으로부터 입사각 α(≠0) 로 입사되었을 때의 광의 전광선 투과율 R1 쪽이 높다. 이로 인해, 각 광원 X1, Y1 의 바로 윗부분과, 광원 X1 과 광원 Y1 사이의 부분에서 광제어부재 (4) 의 출사광 에너지를 전체적으로 균일화할 수 있다.

도 6 에, 본 발명에서 사용하는 광제어부재를 선택하기 위해 필요해지는 전광선 투과율의 측정방법을 나타낸다. 평탄한 입사면을 갖는 측정대상물 (7) 에 입사각 β 로 입사된 평행광 (8) 에 있어서, 동 도면에 나타내는 바와 같이 적분구(積分球) (5) 의 개구부 (6) 하측에 이것을 폐쇄하도록 측정대상물 (7) 을 설치하여 레이저광 또는 렌즈로 콜리메이트한 평행광 (8) 을 측정대상물 (7) 의 법선방향 에 대하여 β 의 각도로 입사시킨다.

그리고, 측정대상물 (7) 을 투과한 광은 적분구 (5) 내에서 난반사되고, 도시되어 있지 않는 포토멀티플라이어로 대표되는 검출기로 그 반사에너지를 측정한다. 여기에서, 측정대상물 (7) 을 도시하는 바와 같이 설치하여, 각도 β 로 평행광 (8) 을 입사시킨 경우의 검출기의 출력을 V(β), 측정대상물 (7) 이 설치되어 있지 않는 경우의 검출기의 출력을 V0 으로 하면, 각도 β 에 있어서의 전광선 투과율은 V(β)/V0 로 얻어진다.

여기에서, 본 발명에서는 전광선 투과율의 측정시에 측정대상물에 대한 평행광의 광속 폭은 광제어부재의 표면에 요철형상을 형성하고 있는 경우에, 예를 들어 요철형상의 일 경사면만을 포함하는 미소 영역에 입사될 정도의 것이 아니고, 이 요철형상의 특징을 전광선 투과율에 반영하기 위해 적어도 요철형상부의 피치 이상의 넓은 영역에 입사될 정도의 것이어야 한다.

이하, 광제어부재 (4) 에 대하여 광이 수직방향 및 경사방향으로부터 입사되었을 때의 전광선 투과율의 조정의 구체적 수단의 예에 대해 설명한다.

우선, 이 구체적 수단의 제 1 예로는, 도 1 에 나타낸 바와 같이 광제어부재 (4) 의 출사면에 복수의 볼록부 (9) 를 형성한 양태를 들 수 있다. 이 볼록부 (9) 를 광제어부재 (4) 의 출사면에 직교하여 볼록부 (9) 의 정상부를 포함하는 적어도 소정의 일 방향에 따라 면절단하였을 때의 바람직한 이 단면형상으로서 다음과 같은 형상을 들 수 있다.

즉, 윤곽선의 기울기의 절대치가 50°∼70°인 범위를 U 로 한, 단위볼록부 의 광제어부재로의 투영면적에 대한 U 의 광제어부재로의 투영면적의 비율이 0.2∼0.8 의 범위이다.

도 28 은, 상기 광제어부재 (4) 의 출사면에 복수의 볼록부 (9) 를 형성한 양태에 있어서의, 출사면에 직교하여 정상부를 포함하는 소정의 일 방향에 따라 면절단하였을 경우의 윤곽선과, 윤곽선 상의 각 점의 기울기의 관계를 나타내는 도면이다. 이 윤곽선의 기울기의 절대치가 50°∼70°인 범위를 U 로 한 경우, 단위볼록부의 광제어부재로의 투영면적에 대한 U 의 광제어부재로의 투영면적의 비율이 0.2∼0.8 의 범위이다. 단위볼록부의 광제어부재로의 투영면적에 대한 U 의 광제어부재로의 투영면적의 비율이 0.2 미만이 되면 경사 입사광 (12) 중 정면방향으로 출사되는 광의 비율이 감소하기 때문에 출사면내의 균일성이 저하된다. 또한 이 비율이 0.8 을 초과하면 광의 분산효과가 작아져 휘도 균일성이 저하된다.

여기에서, 상기 영역 U 의 광제어부재에 대한 투영면적의 비율은 출사면내의 휘도 균일성의 관점에서 0.4∼0.75 의 범위인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.5∼0.7 의 범위인 것이 더욱 우수하여 바람직하다. 또한, 상기 소정의 일 방향이란, 단면형상이 광제어하는 성능을 가장 현저하게 나타내는 방향으로, 광원 X1 로부터 광원 Y1 로의 방향과 평행한 방향을 의미한다.

도 29 에 나타내는 바와 같이, 광제어부재 (4) 에 수직으로 입사된 광 (13) 은, 상기 볼록부 (9) 의 영역 U 에 해당되지 않는 기울기의 절대치가 작은 정상부 주변에서 출사방향을 분산시키고, 영역 U 에 해당하는 표면에 닿은 광도 출사방향을 분산시키고, 볼록부 (9) 의 영역 U 에 해당하는 볼록부 하단부 부근의 표면에 닿은 광은 전반사를 일으켜 출사되지 않아 이 광의 전광선 투과율을 억제하는 것이 가능해진다. 광제어부재 (4) 에 수직으로 입사된 수직광 (13) 의 전광선 투과율이 작아짐으로써 휘도 균일성이 높고 또한 고휘도인 조명장치를 용이하게 얻을 수 있다.

영역 U 가 광제어부재 (4) 에 수직으로 입사된 광을 전반사에 의해 출사시키지 않기 위해서는 영역 U 는 적어도 볼록부 (9) 의 정상부 부근이 아니라 하단부 부근으로, 정상부 부근은 영역 U 보다 기울기의 절대치가 작은 영역으로 이루어지는 것이 바람직하다.

그러나, 인접하는 볼록부가 도 29 에 나타내는 바와 같이 하단부에서 접하고 있을 때, 하단부 단부가 영역 U 로 이루어질 때, 이것을 성형하기 위한 금형은 날카로운 볼록형상이 되어 금형 볼록부의 변형에 의한 부형(賦形) 불량이 쉽게 일어나게 된다. 이것을 방지하기 위해서는 볼록부 (9) 의 계곡부의 좁은 영역의 기울기의 절대치를 작게 설정하는 것이 바람직하다.

또한 도시되어 있지 않지만, 상기 볼록부의 절대치가 70°를 초과하는 영역에 대해서는 마찬가지로 전반사되지만, 반사각도가 수직방향에 대하여 40°이하가 되기 때문에 대부분은 출사면으로부터 출광하게 되어 전광선 투과율을 억제하는 것이 곤란하다.

도 30 에 나타내는 바와 같이, 광제어부재 (4) 의 입사면 (19) 에 비스듬히 입사된 경사 입사광 (12) 은 굴절작용에 의해 광제어부재 (4) 의 출사면측으로부터 대략 수직방향 (입사면 (19) 의 대략 수직방향과 동일 방향) 으로 출사시킬 수 있 다.

광제어부재 (4) 의 입사면 (19) 에 대한 볼록부 경사면의 접선의 기울기를 각도 γ 로 하면,

γ=(π－θ)/2

로 나타낼 수 있다. 여기에서, 광제어부재 (4) 에 대한 입사각도를 φ1, 광제어부재 (4) 의 굴절률을 n 으로 하면, 도 10 에 나타내는 바와 같이 볼록부 (9) 의 한쪽 볼록부 (9) 상의 점으로부터 투과하는 광의 광제어부재 (4) 의 법선방향에 대한 각도 φ5 는, 하기와 같이 구할 수 있다.

φ2=Sin^-1{(sinφ1)/n}

φ3=γ－φ2

φ4=Sin^-1(n×sinφ3)

φ5=φ4－γ

여기에서, φ4≤90°이어야 하며, 한편 0≤γ 인 점에서,

0≤γ≤Sin^-1(1/n)＋Sin^-1{(sinφ1)/n}

이다.

예를 들어, 광원간거리 D 를 33㎜, 광원중심으로부터 광제어부재 (4) 까지의 최단 거리 H 를 15㎜ 의 경우, 광원간의 중앙위치에서 φ1(=α) 이 대략 48°이기 때문에, 광제어부재 (4) 의 굴절률 n 을 1.54 로 하면, 0°≤γ≤ 69° 이다. 즉, γ 가 69°보다 크면, 입사광은 광제어부재 내부를 진행한 후에 출사면에 대하 여 임계각을 초과하는 각도로 입사되기 때문에 광제어부재에 전반사되어 경사방향으로 출광하게 된다.

본 발명의 주지로부터, 광선의 출사방향은 광제어부재 (4) 에 대하여 최대한 정면방향인 것이 바람직하다. 따라서, φ1=α 의 경우에, －15°≤φ5≤15°인 것이 바람직하다. 또한, －10°≤φ5≤10°인 것이 보다 바람직하다. 나아가서는 －5°≤φ5≤5°가 되도록 γ 를 선택하는 것이 우수하여 바람직하다. 그리고, －15°≤φ5≤15°가 되도록 γ 가 선택된 영역으로 입사되는 광이, 전입사광의 10∼50% 의 범위내인 것이 휘도 균일성의 관점에서 바람직하다.

예를 들어, 상기한 바와 같이 광원간거리 D 를 33㎜, 광원중심으로부터 광제어부재 (4) 까지의 최단 거리 H 를 15㎜, 광제어부재 (4) 의 굴절률 n 을 1.54로 하면, γ 의 바람직한 범위는 51°≤γ≤ 69°(42°≤θ≤78°), 보다 바람직한 범위는 57°≤γ≤68°(44°≤θ≤66°) 이고, 더욱 바람직한 범위는 62°≤γ≤67°(46°≤θ≤ 56°) 가 된다.

이상의 입사각도 φ1 과 볼록부 기울기의 절대치 γ 와 출사각도 φ5 의 관계에서, 본 발명에서 바람직하다고 하는 조명장치에 있어서는, 광제어부재의 광원간에 대향하는 점에 입사된 광 중, 영역 U 의 경사면에서 굴절되어 출사되는 광은 정면 부근으로 출사되고, 또한 경사 입사광이 영역 U 이외의 경사면에서 굴절되어 출사되는 경우에는 광제어부재의 법선방향에 대하여 비스듬히 출사된다. 이 출사광이 인접하는 볼록부에 재입사되고, 광원측으로 복귀되는 것을 피하기 위해서는 영역 U 의 중심을 볼록부 편측의 중심보다 외측에 배치하는 것이 유효하다.

도 4 에 나타내는 바와 같이 광원간에 상당하는 위치에 있어서는 분포가 대칭인 광이 입사된다. 따라서, 볼록부 단면형상을 대칭형으로 함으로써 광제어부재의 수직방향에 대하여 대칭인 출사광 분포를 가질 수 있다.

도 7 에 볼록부 (9) 가 스트라이프형상으로 형성된 바람직한 단면형상의 예를 나타낸다. 상기 볼록부 (9) 의 입체형상을, 예각 θ 을 이루는 2 개의 대략 경사면부 (단면 대략 직선 (10) 에 상당) 와 곡면부 (단면 곡선 (11) 에 상당) 로 구성함으로써, 상기 대략 직선 부분과 곡선 부분에서는 광출사면에 있어서의 집광 및 확산의 정도가 서로 다르기 때문에, 출사면에 있어서의 집광성능 및 확산성능이 더욱 향상되어 출사면내 휘도 균일화를 보다 효과적으로 높일 수 있다.

또한 도 8, 도 9 에 나타내는 바와 같이 이러한 형상에서는 동일 방향으로부터 입사되어 대략 직선부 (10) 에 닿는 광은 동일 방향으로 굴절되거나 또는 반사되기 때문에 출광방향의 제어가 용이하여 바람직한 휘도 각도분포를 얻기 위한 광학설계가 용이해진다. 도 8 에 나타내는 바와 같이 광제어부재 (4) 의 입사면 (19) 에 비스듬히 입사된 경사 입사광 (12) 은, 단면 대략 직선 (10) 부분에 있어서 굴절작용에 의해 광제어부재 (4) 의 출사면측으로부터 대략 수직방향 (입사면 (19) 의 대략 수직방향과 동일 방향) 으로 출사시킬 수 있다. 또 윤곽선의 정상부를 구성하는 곡선의 곡률반경은 무한대, 즉 직선이어도 된다.

볼록부 (9) 의 형상으로는 2 개의 단면 대략 직선 (10) 과 단면곡선 (11) 을 전체방향에서 갖는 대략 원추형상 또는 대략 사다리모양 뿔형상의 입체형상으로 형성되어 있어도 된다.

도 11 에, 본 발명에서 실시가능한 볼록부 (9) 의 다른 형상을 나타낸다. 이 경우, 볼록부 (9) 의 계곡부분에 계곡부 (14) 를 형성하고 있다. 이 단면곡선부 (14) 에 의해 광의 출사방향이 다방향으로 분산되어 휘도 균일성이 높은 조명장치를 얻을 수 있다. 또한, 광제어부재 (4) 내부에서 다양한 방향으로 광을 전파시켜 분산효과를 높이기 위한 수단으로는 광제어부재 (4) 의 입사면에 평행광을 복수의 각도로 편향시키는 수단을 사용해도 된다. 구체적으로는 광제어부재 (4) 의 입사면에 랜덤 또는 주기성을 갖는 요철구조를 형성하는 것을 들 수 있다.

또한 계곡부 (14) 에 의해, 이것을 성형하기 위한 금형 볼록부의 선단은 곡선상의 둔한 형상이 되기 때문에, 예리하고 뾰족한 형상의 경우와 비교하여 금형 볼록부의 변형에 의한 부형 불량이 잘 일어나지 않게 된다. 또, 윤곽선의 정상부를 형성하는 곡선의 곡률반경은 무한대이어도 되고, 이 때 이 정상부를 구성하는 곡선은 직선이 된다.

또한, 광원이 선상 광원인 경우에는 출사면측의 복수의 볼록부 (9) 를 평행하게 배열한 스트라이프형상 렌즈에 형성하고, 그 렌즈의 길이방향을 선상 광원의 길이방향과 평행하게 할 수 있다. 이로써, 광제어부재 (4) 의 출사면에서의 출사광의 각도분포 조정이 더욱 용이해진다.

다음으로, 전광선 투과율 조정수단에 관련되는 다른 광제어부재 (4) 의 구성예를, 도 12 에 나타낸다. 본 구성에서는 복수의 선상 광원 (15) 과, 이 선상 광원 (15) 으로부터의 광을 반사시키는 반사판 (도시생략) 과, 상기 선상 광원 (15) 및 상기 반사판으로부터의 광을 확산투과시키는 광제어부재 (4) 를 구비한 직 하 방식 조명장치에 있어서, 상기 광제어부재 (4) 의 상기 선상 광원 (15) 과 대향하는 측의 입사면에 복수의 스트라이프형상 프리즘 (16) 이 상기 선상 광원 (15) 의 길이방향과 평행하게 형성되어 있다.

또한, 상기 스트라이프형상 프리즘 (16) 은, 상기 선상 광원 (15) 에 면하는 측의 능선부에서의 정각이 30°내지 60°의 범위이다. 또한, 상기 광제어부재 (4) 의 광출사면에 복수의 요철 (17) 이 형성되어 있다. 이 출사면 요철 (17) 도 스트라이프형상으로 형성되고, 스트라이프형상 요철 (17) 의 길이방향은 상기 광입사면측 스트라이프형상 프리즘 (16) 의 길이방향에 대해 평행한 관계를 갖고 있다.

도 12 에 나타내는 바와 같이, 선상 광원 (15) 의 바로 윗방향으로 입사된 수직 입사광 (13) 은 입사면에 형성한 프리즘 (16) 의 경사면에 의해 굴절되고, 굴절 후, 출사면에 형성한 요철 (17) 에 의해 광의 일부가 전반사된다. 이로 인해, 광제어부재 (4) 에 대하여 수직으로 입사된 광의 투과비율이 작아지므로 광제어부재 (4) 에 의한 전광선 투과율을 제어할 수 있다.

도 13 에 나타내는 바와 같이, 선상 광원 (15) 사이에 입사된 광, 즉 광제어부재 (4) 에 대한 경사 입사광 (12) 은, 상기 입사면에 형성한 프리즘 (16) 에 의해 굴절, 전반사되어 광제어부재 (4) 에 대하여 대략 정면방향으로 출사된다. 이로 인해, 각 선상 광원 (15) 사이의 정면방향 부근의 휘도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 또 다른 광제어부재 (4) 의 구성예를, 도면 14 에 나타낸다. 본 발명은 복수의 선상 광원 (15) 으로부터 나오는 광선을 확산투과 시키는 광제어부재 (4) 에 있어서, 이 광제어부재 (4) 의 상기 선상 광원 (15) 과 대향하는 입사면에, 이 선상 광원 (15) 의 길이방향과 평행하게 연장되는 복수의 스트라이프형상 프리즘 (16) 이 형성되어 있음과 함께, 이 복수의 프리즘 (16) 사이에는 소정 길이의 평탄부 (18) 가 형성되어 있다. 또한, 상기 광제어부재 (4) 의 광출사면에는, 상기 스트라이프형상 프리즘 (16) 의 길이방향과 평행하게 연장되는 복수의 출사면 요철 (17) 이 형성되고, 이 출사면 요철 (17) 은 프리즘형상 등으로 이루어지는 단면형상을 갖는다. 이로 인해, 출사면내 휘도 균일화를 실현하였다.

도 14 에 나타내는 바와 같이, 선상 광원 (15) 의 바로 위로 입사된 수직 입사광 (13) 은 입사면에 형성한 프리즘 (16) 으로 굴절되고, 출사면에 형성한 요철 (17) 에 의해 일부가 전반사된다. 이로 인해, 광제어부재 (4) 에 대하여 수직으로 입사된 수직광 (13) 의 투과율을 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 입사면측의 복수의 프리즘 (16) 사이에 형성한 평탄부 (18) 에 의해 광제어부재 (4) 에 의한 광의 투과율을 조정하기 쉬워진다. 이 평탄부 (18) 의 입사면 전체에 대한 비율은 40% 이하가 바람직하다.

도 15 에 나타내는 바와 같이, 선상 광원 (15) 사이에 입사된 경사 입사광 (12) 은 입사면에 형성한 프리즘 (16) 으로 굴절, 전반사되어 대략 정면방향으로 출사된다. 이로써, 선상 광원 (15) 사이의 정면방향에서의 휘도를 향상시킬 수 있다.

도 16 에, 광제어부재 (4) 의 입사면에 형성한 프리즘 (16) 내부에서 전반사 를 생기게 하는 경우의 광의 진행방향을 나타낸다. 광제어부재 (4) 의 입사면의 법선방향에 대한 입사광 (100) 의 입사각도를 ε1 로 하면, 입사면에 형성한 프리즘 (16) 으로 전반사한 후, 이 진행광 (25) 의 광제어부재 (4) 내부에서의 법선방향에 대한 각도 ε5 는 이하와 같이 계산할 수 있다.

ε2=δ1－ε1

ε3=Sin^-1{(sinε2)/n}

ε4=δ1－ε3＋δ2－90°

ε5=90°－(ε4＋δ2)

본 발명의 주지로부터, 광선의 출사방향은 광제어부재 (4) 의 정면방향, 즉, 법선방향과 동일 방향인 것이 바람직하다. 이를 위해서는 광제어부재 (4) 내부에서 진행광 (25) 이 출사면의 법선방향으로 진행하는 것이 바람직하다. 따라서, ε1=α 의 경우, －20°≤ε5≤20°인 것이 바람직하다. 또한, －10°≤ε5≤10°인 것이 보다 바람직하다. 나아가서는, －5°≤ε5≤5°가 되도록 δ1, δ2 를 선택하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 광원간거리 D 를 33㎜, 광원중심과 광제어부재 (4) 사이의 이간거리 H 를 15㎜, 광제어부재 (4) 의 굴절률 n 을 1.54 로 하면, 55°≤δ1≤72°인 것이 바람직하다. 또한, 59°≤δ1≤67°인 것이 보다 바람직하다. 나아가서는, 61°≤δ1≤65°로 선택하는 것이 바람직하다.

상기 출사면측에 형성하는 요철 (17) 의 높이 또는 깊이는 1㎛ 이상 그리고 1000㎛ 이하가 바람직하다. 1000㎛ 초과하면, 요철이 관찰되기 때문에 품위의 저하를 초래한다. 또한, 1㎛ 미만이면, 광의 회절현상에 의해 착색이 발생하여 품위를 저하시킨다. 또한 10㎛ 이상, 500㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한 30㎛ 이상, 300㎛ 이하가 보다 바람직하다.

또한, 입사면에 형성하는 프리즘에 관해서는 도 33 에 나타내는 바와 같이 복수가 기울기를 갖게 할 수 있다. 도 33 에서는 좌우대칭인 입사면 프리즘 영역 U1 과, U1 의 중심에 대해 선대칭인 1 쌍의 비대칭 프리즘 U2, 및 금형의 제작을 용이하게 하기 위해 U1 과 U2 사이에 미소한 빈틈 U3 을 형성하고 있다. 프리즘군 U1 및 U2 는 3 개 이상의 조(組) 로 이루어질 수 있지만, 전체적으로 보았을 때 대칭인 것이 바람직하다. 도 34 에 나타내는 바와 같이, 입사면을 도 33 의 형상으로 한 광제어부재 (4) 에서는 광원 (도시생략) 으로부터의 경사 입사광 (12) 이 보다 넓은 방향으로 확산 출사되어 램프 이미지를 없애는 점에서 바람직하다.

상기에 나타낸 프리즘 등의 표면패턴을 형성하는 경우는 압출성형, 사출성형, 자외선 경화형 수지를 이용한 2P 성형 등 어느 방법을 사용할 수 있다. 성형방법은 프리즘의 크기, 필요형상, 양산성을 고려하여 적절하게 사용하면 되고, 특별히 한정되지 않는다.

전광선 투과율 조정수단에 관련되는 다른 광제어부재 (4) 의 구성예에 있어서는 광제어부재 (4) 의 입사면 및 출사면 중 적어도 한 면에 광제어부재 (4) 의 기재보다 굴절률이 낮은 재질로 이루어지는 두께 1㎛ 이하의 얇은 층이 적어도 1 층 형성된다. 이와 같이 구성하면 광의 간섭작용에 의해 광제어부재 (4) 에 대한 수직 입사시의 전광선 투과율이 작아지고 경사 입사시의 전광선 투과율이 높아진다.

또, 본 발명의 조명장치 상에 투과형 표시소자를 형성함으로써 표시면에서의 휘도 균일성이 우수한 화상표시장치를 용이하게 얻을 수 있다.

본 실시예의 제 1 예를 도 27 에 나타낸다. 본 실시예에서는,

c=8.33

k=－0.44

로 표시되는 스트라이프형상의 홈을 갖는 자형(雌型)을 절삭가공에 의해 제작하였다. 여기에서, x 는 단위형상의 중심으로부터의 거리를 나타낸다. 또한 상기 k 의 경우는 타원형상을 나타낸다. 1 개의 홈 폭은 0.3㎜ 로 하였다. 즉 －0.15≤x≤0.15(㎜) 이다.

다음으로, 금형으로부터 자외선 경화 수지로 폴리카보네이트 필름 표면 상에 볼록형상을 형성하였다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 프리즘을 형성하고 있지 않는 면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판에 부착하여 광제어부재를 얻었다. 선상 광원으로서 냉음극관을 30㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 18㎜ 의 위치에 상기 아크릴판의 볼록부를 갖는 면이 출사면이 되도록 설치하였다. 이 경우 α=40°가 된다. 또 냉음극관의 아크릴판과는 대향하는 측에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 관찰한 결과, 램프 이미지가 해소되고, 출사면의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있었다. 여기서 사용한 입사광 제어부재의 입사면에 입사면의 법선방향과 각도 α=40°를 이루는 각도로 광을 입사시킨 경우의 투과율은 66%, 이 법선방향으로 광을 조사한 경우의 투과율은 52% 이고, 이들 투과율의 비는 1.27 이었다.

이하에, 본 실시예의 제 2 예에 관해서 상세히 설명한다. 먼저, 도 7에 있어서의 2 개의 대략 직선 (10) 의 연장선이 이루는 각 θ=50°, P1=260㎛, A1=182㎛ 의 스트라이프형상의 홈을 갖는 자(雌)금형을 절삭가공에 의해 제작하였다.

다음으로, 이 자금형을 사용하고 자외선 경화형 수지에 의해, 폴리카보네이트 필름 표면 상에 볼록형상의 프리즘을 성형하였다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 프리즘을 형성하지 않은 측의 면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판에 마주 붙임으로써, 볼록형상의 프리즘이 형성된 광제어부재를 얻었다.

다음으로, 광제어부재와 반사판 사이에 복수의 선상 광원을 설치하였다. 이 경우, 선상 광원으로서 복수의 냉음극관을 33㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 15㎜ 의 위치에 상기 아그릴판의 볼록형상부를 갖는 측의 면이 출사면이 되도록 설치하였다. 이 경우, 상기 각도 α=48°가 되도록 배치하였다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과는 대향하는 측의 면에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광제어부재에 광조사하여, 이 광제어부재를 관찰하였다. 그 결과, 램프 이미지가 해소되어, 출사면내의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있었다. 여기서 사용한 광제어부재의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=48°로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 75%, 이 법선방향으로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 은 51% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.47 이었다.

본 실시예의 제 3 예를 도 24 에 나타낸다. 본 실시예에서는, 2 개의 직선이 이루는 각도 θa=40°, P1a=0.113㎜, A1a=0.045㎜ 인 S1, 및 θb=70°, P1b=0.113㎜, A1b=0.045㎜ 인 S2 의 스트라이프형상 홈을 갖는 자형을 절삭가공에 의해 제작하였다. 다음으로, 금형으로부터 자외선 경화 수지로 폴리카보네이트 필름 표면 상에 볼록형상을 형성하였다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 프리즘을 형성하지 않은 면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판에 마주 붙여, 광제어부재를 얻었다. 선상 광원으로서 냉음극관을 33㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 16.5㎜ 의 위치에 상기 아크릴판의 볼록부를 갖는 면이 출사면이 되도록 설치하였다. 이 경우 α=45°가 된다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과는 대향하는 측에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 관찰한 결과, 램프 이미지가 해소되어, 출사면의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있었다. 여기서 사용한 입사광 제어부재의 입사면에, 입사면의 법선방향과 각도 α=45°를 이루는 각도로 광을 입사시킨 경우의 투과율은 76%, 이 법선방향으로 광을 조사한 경우의 투과율은 52% 이고, 이들 투과율의 비는 1.46 이었다.

이와 같이 2 종류의 스트라이프형상 볼록부를 가짐으로써, 도 25 에 나타내는 바와 같이 광제어부재로의 수직 입사광 (13) 은 형상 S1, S2 로 다른 출사광 특성 L1, L2 을 얻을 수 있다. 또한, 도 26 에서 나타내는 바와 같이, 경사 입사광 (12) 도 출사광 특성은 S1, S2 에 대응한 L3, L4 를 얻을 수 있다. 이와 같이 광의 출사방향을 분산시킬 수 있으므로, 면내의 휘도편차를 보다 저감할 수 있다. 즉 1 종류의 스트라이프형상 볼록부에서의 출사광 제어에 대하여 형상 설정의 자유도가 증가되므로, 출사광의 특성을 더욱 제어하기 쉬워진다. 또한, 스트라이프형상 볼록부는 2 종류에 한정하는 것이 아니라, 3 종류 이상이어도 문제가 없음은 명백하다.

다음으로, 본 실시예의 제 4 예에 관해서 상세히 설명하다. 우선, 정각 40°를 갖는 프리즘부와 각 프리즘부의 사이에 면 전체의 30% 의 비율로 등간격으로 설치한 평탄부로 이루어지는 프리즘면, 및 정각 140°를 갖는 프리즘형상으로 형성된 요철면을 각각 성형하기 위해서, 각 프리즘 형상에 따른 복수의 홈부를 갖는 금형을 절삭가공에 의해 제작하였다. 이 경우, 상기 복수의 홈부는 50㎛ 간격으로 형성하였다. 또한, 절삭가공에 의해 제작한 상기 금형의 표면형상은 상기 프리즘형상과 대응하는 대칭형상으로 하고, 이 대칭형상의 홈부의 깊이도 면내에서 일정하게 하였다.

그리고, 이 금형 내에 폴리카보네이트 필름을 세트하고, 자외선 경화형 수지를 주입함으로써, 이 폴리카보네이트 필름의 편면 상에, 상기 각 프리즘형상에 따 른 형상부를 각각 형성하였다. 또한, 각 폴리카보네이트 필름의 프리즘 형상부가 형성되어 있지 않은 측의 면을, 각각 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판에 마주 붙였다. 이 경우, 정각 40 도를 이루는 입사측 프리즘부의 능선과, 정각 140 도를 이루는 출사측 요철면의 능선이 서로 평행해지도록 마주 붙임으로써, 표리 양면에 볼록형상부가 형성된 광제어부재를 얻었다.

다음으로, 선상 광원으로서 복수의 냉음극관을 33㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 16.5㎜ 의 위치에 상기 광제어부재를 배치하였다. 이 경우, 광제어부재의 상기 프리즘부가 냉음극관의 길이방향과 평행, 또한 상기 요철면이 광제어부재의 출사면측이 되도록 설치하였다. 이 경우, 상기 각도α=45°가 되도록 배치하였다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과는 대향하는 측에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광제어부재에 광조사하여, 이 광제어부재를 관찰하였다. 그 결과, 램프 이미지가 해소되어, 출사면내의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있었다. 여기서 사용한 광제어부재의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=45°로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 79%, 이 법선방향으로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 은 66% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.19 이었다.

다음으로, 본 발명의 광제어부재를 조명장치에 사용한 경우와, 이 광제어부재 대신에 통상의 미립자 함유의 광확산판을 사용한 경우에서, 휘도 균일성 등을 비교하기 위한 실험을 행하였다. 우선, 도 17a 에 나타내는 바와 같이, 상기 프리즘 형상부가 형성되어 있지 않은 미립자 함유의 광확산판 (20) 에 폭 B 의 개구부 (20a) 를 형성하였다. 다음으로, 미립자 함유 광확산판 (20) 과 반사판 (2) 사이에, 선상 광원 (15) 인 냉음극관을 설치하여 점등하였다. 이 경우, 이 광확산판 (20) 의 개구부 (20a) 에는 아무것도 놓지 않았다.

냉음극관을 점등한 상태에서, 상기 광확산판 (20) 의 밝기를 정면방향에서 측정하였다. 이 측정결과를 도 17b 에 나타낸다. 이 결과에서 알 수 있듯이, 냉음극관의 바로 위 영역에서 휘도가 높고, 인접하는 냉음극관끼리의 사이 (경사 위 영역) 에서는 휘도가 낮아졌다. 이로써, 냉음극관의 바로 위 영역과 경사 위 영역에서, 양자의 휘도차가 크기 때문에, 화상표시면에서의 휘도 균일성 등의 품질이 크게 저하되었다.

다음으로, 상기 폴리카보네이트 필름이 양면에 점착된 아크릴판, 즉 상기 입사면 프리즘부 및 출사면 요철이 형성된 광제어부재 (4) 를 상기 개구부 (20a) 의 크기에 맞추어 잘라내고, 상기 개구부 (20a) 내에 설치하였다. 이 경우, 상기 광제어부재 (4) 는 상기 입사면 프리즘부측의 표면을 상기 냉음극관을 향하게 하고, 또한 이 냉음극관의 길이방향에 상기 입사면 프리즘의 능선방향을 일치시켰다.

이 후, 상기 광제어부재 (4) 상에 확산시트를 포개었다. 그리고, 상기 냉음극관 (15) 을 점등시키고, 그 상태에서 상기 확산시트면 상의 밝기를 정면방향에서 측정하였다. 이 측정결과를 도 17c 에 나타낸다. 이로부터 알 수 있듯이, 상기 입사면에 프리즘부가 형성된 상기 광제어부재 (4) 를 사용하였을 때는, 선상 광원 (15) 의 이미지가 해소되고, 이 선상 광원 (15) 의 바로 윗부분과 복수 의 선상 광원 (15) 의 사이의 부분에서, 대략 균일한 휘도가 얻어졌다.

도 17c 중의 광제어부재 (4) 에 대응하는 위치범위의 B 부의 밝기와, 미립자 함유 광확산판 (20) 에 대응하는 위치범위의 C 부의 밝기를 비교하면, B 부의 밝기가 C 부의 밝기보다 10% 정도 높다. 즉, 본 발명의 광제어부재 (4) 를 사용한 경우는, 종래의 미립자 함유의 광확산판 (20) 을 사용한 경우보다 밝은 조명장치를 얻을 수 있었다.

또한, 미립자 함유의 광확산판 (20) 을 사용하여, 광제어부재 (4) 에 의한 휘도와 동일한 정도의 휘도를 얻고자 한 경우에는, 냉음극관의 바로 위에서 휘도가 높고, 복수의 냉음극관의 사이에서 휘도가 낮아지는 현상이 보여졌으므로, 광제어부재 (4) 에 의한 휘도와 동일한 정도의 휘도를 얻기는 어려워진다.

또한, 본 실시예의 제 5 예를 도 18 에 나타낸다. 본 실시예에서는, 굴절률 1.54 의 메타크릴산메틸-스티렌 공중합체로 이루어지는 두께 2㎜ 의 기재의 입출사면에 굴절률이 각각 1.48, 1.62 및 1.38 인 투명재료제 박막 (N1, N2 및 N3) 을 각각 두께 0.1㎛, 0.078㎛ 및 0.179㎛ 로 적층함으로써, 광제어부재 (4) 로 하였다. 또한, 26 은 반사광이다.

광제어부재 (4) 에 광을 조사하는 선상 광원으로서, 복수의 냉음극관을 사용하였다. 이 경우, 복수의 냉음극관은 33 ㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 16.5㎜ 의 위치에 상기 광제어부재 (4) 를 설치하였다. 이 경우, 상기 각도 α=45°가 되도록 배치하였다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과 대향하는 측에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광제어부재 (4) 를 광조사하여, 광제어부재 (4) 를 관찰하였다. 그 결과, 램프 이미지가 해소되어, 출사면내의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있었다. 여기서 사용한 광제어부재의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=45°로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 90%, 이 법선방향으로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 은 85% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.09 이었다.

본 발명의 광원으로는 선상 광원에 한정되지 않고, 복수의 점광원을 사용할 수 있다. 도 19 에, 반사판 (2) 과 광제어부재 (4) 사이에 점광원 (21) 을 설치한 경우의 구성예를 나타낸다. 점광원 (21) 을 사용하더라도, 선상 광원을 사용하였을 때와 동일한 작용효과를 기대할 수 있다.

도 20 에, 본 발명에서 사용할 수 있는 다른 구성예를 나타낸다. 본 구성에서는, 광제어부재 (4) 의 출사면에 확산시트 (22) 를 포개고 있다. 이 경우, 확산시트 (22) 에 의해 출사광의 휘도각도 분포를 출사면내에서 더욱 균일화할 수 있기 때문에 더욱 고품위의 조명장치를 얻을 수 있다.

도 21 에, 본 발명에서 사용할 수 있는 다른 구성예를 나타낸다. 본 구성에서는, 확산시트 (22) 상에 편광분리 필름 (23) 을 포개고 있다. 편광분리 필름 (23) 이 직교하는 직선편광을 분리하는 경우에는, 발광면 상에 액정패널을 탑재하고, 편광분리 필름 (23) 의 투과편광축과 액정패널 입사면의 편광필름의 투과축을 일치시킴으로써, 보다 고휘도의 액정표시장치를 얻을 수 있다.

또한, 편광분리 필름 (23) 이 우회전 및 좌회전의 원편광을 분리하는 경우에 는, 편광분리 필름 (23) 의 출사면에 1/4 파장판을 포개고, 1/4 파장판 투과후에 직선편광으로 변환하여, 이 직선편광방향이 액정패널 입사면의 편광필름의 투과축과 일치하는 방향이 되면 된다.

다음으로, 액정표시장치 (화상표시장치) 의 개략 구성예에 관해서는, 광제어부재 (4) 상에 액정패널을 탑재함으로써, 이 패널표시면내에서 휘도가 균일한 액정표시장치를 얻을 수 있다. 본 발명의 조명장치 상에 투과형 표시소자를 사용함으로써, 구성이 간단한 화상표시장치를 용이하게 얻을 수 있다. 투과형 표시소자의 대표예로는 액정패널을 들 수 있다.

여기서, 화상표시장치란, 조명장치와 표시소자를 조합한 표시모듈, 나아가서는 이 표시모듈을 사용한 텔레비전, PC 모니터 등의 적어도 화상표시기능을 갖는 기기를 말한다. 도 22 에, 조명장치와 표시소자를 조합하여 이루어지는 화상표시장치의 구성예를 나타낸다. 본 구성에서는, 광제어부재 (4) 상에 광확산필름시트 (22) 를 포개고, 이 위에 편광분리 필름 (23) 을 포개고, 다시 이 위에 액정패널 (24) 을 포개고 있다. 이 경우, 편광분리 필름 (23) 의 투과편광축과 액정패널 (24) 의 입사면의 편광필름의 투과축을 서로 일치시키고 있다.

<비교예 1>

특허문헌 6 에서는 광원을 2 개의 상으로 분리함으로써 균일한 면광원소자를 얻는 것이 제안되어 있다. 특허문헌 6 에서 제안되어 있는 수단과 본 발명의 광제어부재를 비교하기 위해, 특허문헌 6 에 나타나 있는 광원을 2 개의 이미지로 분리하는 수단으로서, 정각이 90°인 프리즘이 출사면에 형성된 시트를 프리즘이 선광원과 평행해지도록 배치하였다. 도 32 에 나타내는 바와 같이, 본 시트는 경사방향으로부터의 입사광을 정면방향으로 출사시킨다. 그러나, 도 31 에서 나타내는 바와 같이, 시트에 대하여 수직으로 입사된 광은 전반사에 의해 정면방향으로 출사되는 광이 대폭 저하된다. 정면방향에서 관찰한 결과, 광원의 바로 윗부분에서는 휘도의 저하가 커져, 면내의 휘도편차가 커졌다. 또한 시트의 입사면에 입사면의 법선방향과 각도 α=45°를 이루는 각도로 광을 입사시킨 경우의 투과율은 90% 이고, 법선방향으로 광을 조사한 경우의 투과율은 5% 이었다. 즉 투과율의 비는 18 이다. 이와 같이 투과율비가 커지면 광원 바로 위의 휘도저하로 인해 면내 휘도편차를 일정하게 할 수 없다.

도 31, 도 32 에 이 시트의 광제어의 원리를 나타낸다. 도 31 에 나타내는 바와 같이, 광제어부재의 입사면에 법선방향으로부터 입사된 광은 모두 전반사되어 입사측으로 되돌아가기 때문에 이 영역의 전광선 투과율은 원리적으로는 0 이고, 실측치도 5% 로 매우 낮다. 한편, 도 32 에 나타내는 바와 같이, 경사방향으로부터 입사된 광은 볼록부에서 굴절되어 정면 부근을 향하기 때문에, 높은 전광선 투과율을 나타낸다. 실시한 구성에서는 90% 이었다. 즉, 본 발명과 비교하여, 경사방향으로부터 입사된 광의 전광선 투과율의 비율이 매우 높다.

이러한 경사방향으로부터 입사된 광과 법선방향으로부터 입사된 광의 전광선 투과율의 비율의 차이가 초래하는 휘도 균일성의 차이를 상세히 비교하기 위해, 도 35 에 나타내는 바와 같이, 냉음극 사이로부터 55㎜ 의 위치에, 도 27 에 나타나는 실시예 1 의 제 1 예의 광제어부재 또는 상기 비교예의 프리즘시트를 각각 형성하 고, 냉음극 사이를 점등시킨 상태에서 발생하는 이미지를 카메라로 촬영하였다.

이 결과, 실시예 1 의 제 1 예의 광제어부재에서는, 도 36 의 사진에 나타내는 바와 같이, 광원으로부터의 광이 넓은 범위로부터 출사되는 것이 확인되고, 이로 인하여, 면내의 휘도 균일성에 의해 우수한 면광원을 얻을 수 있는 데 반해, 특허문헌 6 에 제안되는 상기 비교예의 프리즘시트에서는, 도 37 의 사진에 나타내는 바와 같이, 광원이 명확히 2 개의 이미지로 분할되어 있고, 각각의 위치에서 고휘도인 영역이 형성되어, 휘도의 불균일을 발생시키는 것을 예상할 수 있다.

여기서, 도 38의 사진은 광원을 직접 촬영한 사진이다.

다음으로, 본 발명에서 제공하는 광확산판의 최선의 형태에 관해서, 이하에 설명한다. 대략 평행한 2 개의 주면을 구비하는 광확산판으로서, 상기 주면의 적어도 일면에 복수의 볼록부가 주기적으로 형성되어 있고, 상기 주면의 일면이 주로 수광하는 입사면이고, 다른 일면이 주로 출광되는 출사면이고, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 수직으로 입사되었을 때의 1.05 배∼5 배인 것에 의해, 직하형 조명장치의 부재로서 사용할 때, 구성의 단순화, 박형화가 가능하고, 생산성이 향상되고, 광원과 광확산판의 위치의 미세조정이 불필요하고, 램프 이미지를 해소함과 함께, 출사면내에서의 우수한 휘도 균일성을 실현할 수 있는 광확산판을 제공한다.

또한, 법선에 대하여 각도 α 로 입사면에 입사된 광은, 통상의 대략 평행한 2 개의 주면을 구비하는 광확산판에 있어서는, 각도 α 를 중심으로 한 휘도각도 분포를 나타내는데, 본 발명의 광확산판에서는 볼록부에 의해서 출사면의 법선에 대하여 (－π/12)∼(π/12) 의 각도범위에 입사광의 10∼50% 가 출사되도록 편향할 수 있고, 이것에 의해서 통상 바람직한 정면 부근을 중심으로 하는 휘도각도 분포를 얻을 수 있다.

각도 α 는 0도<α<90도의 범위에서 임의로 설정할 수 있으나, 각도 α 가 넓을수록 광범위한 출사에너지를 균일화할 수 있다. 통상 각도 α 는 30∼80도의 범위이며, 더욱 바람직하게는 40∼70도의 범위이다. 각도 α 가 30도보다 좁을 때, 광원과의 거리가 같으면 광원광의 균일한 조사범위가 좁기 때문에, 대형 조명장치에 사용하려면 다수의 광원이 필요하게 되어, 바람직하지 않다. 여기서 광원과의 거리를 멀어지게 하는 것은 박형화 등의 요구로부터는 바람직하지 않다. 또한, 각도 α 가 좁을 때 출사광 에너지의 차이는 작기 때문에, 예를 들어 종래 알려져 있는 확산시트에 의해서도 어느 정도 해결할 수 있으며, 일부의 각별한 고품위가 요구되지 않는 용도에는 이용 가능하다. 한편, 각도 α 가 80도보다 넓을 때, 광원으로부터 각도 α 로 입사되는 광이 약하기 때문에 고휘도 용도에는 불충분해진다.

통상, 투명한 평판의 주면에 광을 조사하면, 투명판이라 할지라고 평판내부에서 에너지의 손실이 생기기 때문에, 입사에너지에 비하여 출사에너지는 낮아진다. 이 때, 출사에너지와 입사에너지의 비는 전광선 투과율로서 표시되고, 100% 미만의 값을 취한다. 법선방향과 경사방향에서는 경사방향쪽이 평판내부, 즉 입사면에 입광하고나서 출사면으로부터 출광되기까지의 광로길이가 길어진다. 이로 인해, 경사방향의 에너지 손실이 많아져, 전광선 투과율은 경사방향쪽이 낮아 진다. 판두께를 광원 바로 위 부근에서 두껍게 하고, 광원으로부터 멀어짐에 따라 얇게 함으로써, 경사방향의 입사광의 전광선 투과율을 법선방향의 입사광의 전광선 투과율보다 높게 하는 것이 가능하나, 광원과 판의 정확한 위치맞춤이 필요하게 되어, 생산 상 불리하다.

광원과 광확산판의 위치맞춤을 필요로 하지 않기 위해서는, 광확산판에 있어서의 입사면 상의 임의의 점에서, 전광선 투과율에 관해 동일한 성질을 가질 필요가 있다. 그래서 본 발명에서는 이 점을 하나의 특징으로 하고 있다. 즉, 본 발명에서는 광확산판의 적어도 일면에 복수의 볼록부를 주기적으로 형성함으로써, 입사면 상의 임의의 점으로부터 입사된 광이 전광선 투과율에 관해 동일한 광학적 성질을 나타냄과 함께, 바람직한 각도 α 를 선택함으로써, 이 입사면 상의 임의의 점에서 법선방향과 각도 α 를 이루는 경사방향으로부터 입사된 광과, 입사면에 법선방향으로부터 입사된 광에서, 경사방향으로부터 입사된 광쪽이 높은 값을 나타낸다는 각별한 광학성질을 가지며, 상호 전광선 투과율이 본 발명에서 규정하는 전광선 투과율의 비가 되는 각도 α 가 적어도 1 점에서 존재하는 것을 특징으로 한다.

반대로, 본 발명이 개시하는 방법에 의해서 광확산판의 표면형상을 설계하여 전광선 투과율의 비를 조정함으로써 각도 α 를 자유롭게 조정하여, 목적에 맞는 조명장치를 얻을 수 있다. 통상 각도 α 는 조명장치의 관찰면 중 가장 어두워지는 영역 부근의 입사면 상의 점과 광원이 이루는 각도인 것이 바람직하다. 예를 들어, 광원을 중심으로 배치한 직하형 조명장치에서는 광원과 광확산판의 거 리 및 광확산판의 크기로 결정되는 광원과 광확산판의 주변부 부근이 이루는 각도인 것이 바람직하다. 또한, 복수의 광원을 배치한 직하형 조명장치에 있어서는 광원과 인접하는 광원의 중점에 대향하는 입사면과 광원이 이루는 각도인 것이 바람직하다.

본 발명의 광확산판은 통상 광확산판의 기재로서 사용되는 재료이면 바람직히 사용할 수 있으며, 통상 투광성 수지를 사용한다. 예를 들면, 메타크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 시클로올레핀 수지, 메타크릴-스티렌 공중합 수지, 시클로올레핀-알켄 공중합 수지 등을 들 수 있다.

본 확산판은 적어도 편면에 주기적인 볼록부를 갖는 것을 특징으로 하고 있다. 양면에 주기적인 볼록부를 형성해도 되나, 편면에만 주기적인 볼록부를 형성하는 편이 생산 상 유리하다. 본 발명의 광확산판을 평탄한 입사면과 이 볼록부를 형성한 출사면을 갖는 형상으로 하는 경우, 볼록부의 형상을 이하와 같이 함으로써 본 발명을 실현할 수 있다. 이 출사면에 직교하여, 이 볼록부의 정상부를 포함하는, 적어도 소정의 일 방향의 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이 이 광확산판의 굴절률이 n 일 때, 상기 출사면에 대한 기울기의 절대치가 Sin^-1(1/n) 미만인 영역 X 를 포함하고, 이 영역 X 의 출사면과 평행한 방향성분의 길이 x 와 윤곽선 전체의 이 출사면과 평행한 방향성분의 길이 P 의 비율이 0.15∼0.80 이다. 또한 상기 볼록부의 정상부는 영역 X 에 포함된다.

평탄한 입사면에 법선방향으로부터 입사된 광은, 굴절하지 않고 광확산판 내 부를 진행하여 출사면을 향한다. 출사면의 입사면에 대한 기울기가 θ 일 때, 출사면의 법선방향과, 상기 법선방향으로부터 입사되어 광확산판 내부를 진행하여 출사면을 향하는 광선이 이루는 각도도 θ인 점에서, 광확산판의 굴절률을 n, 공기의 굴절률을 1 로 하면, 출사면의 기울기의 절대치가 Sin^-1(1/n) 미만일 때, 상기 법선으로부터 입사되어 광확산판 내부를 진행하여 출사면을 향하는 광은, 출사면을 투과하여 관측면측으로 출광된다. 한편, 기울기의 절대치가 Sin^-1(1/n) 이상일 때, 상기 법선방향으로부터 입사되어 광확산판 내부를 진행하여 출사면을 향하는 광은, 출사면에서 전반사한다.

이로부터, 입사면에 법선방향으로부터 입사되어 굴절하지 않고 상기 영역 X 에 입사된 광은, 도 46 에 나타내는 바와 같이, 출사면을 영역 X (219) 의 기울기에 따른 각도로 굴절하면서 투과하여 출사광 (213) 이 된다. 영역 X (219) 의 각도를 곡선상으로 함으로써, 출사면에서 굴절하는 각도가 연속적으로 변화하므로, 법선방향으로부터의 강한 투과광을 균일하게 분산할 수 있다. 영역 X (219) 는 하나의 볼록부 중의 복수 개소에 형성되어 있어도 된다.

상기 볼록부의 단면이 광확산판의 법선방향을 축으로 하는 선대칭형상인 것은 형상설계를 쉽게 하므로 유효하다.

영역 X 이외의 영역에 법선방향으로부터 입사된 광은 도 46 에 나타내는 바와 같이 출사면에서 전반사한다. 전반사한 광은 다시 광확산판 내부를 진행하여 다른 출사면을 향하고, 통상 다시 전반사되어 반사광 (16) 으로서 입사측으로 되돌아가는 것과, 투과하는 것이 있다. 투과한 광은 통상 대부분이 다른 출사면에 재입광하여, 반사광 (16) 으로서 입사측으로 되돌아간다. 또한, 이 투과광은 볼록부형상에 의해서 일부가 관측면측으로 출광되는데, 비율이 적기 때문에, 전광선 투과율의 비율을 조정하기 어렵게 할 정도의 영향은 없다.

영역 X 이외의 영역에 입사된 광을 입사측으로 되돌리는 것이 전광선 투과율의 비율을 조정하기 위한 중요한 기능이며, 바꿔 말하면, 영역 X 의 비율을 조정함으로써 전광선 투과율의 비율을 각도 α 로부터 입사되는 광의 전광선 투과율에 대하여 바람직한 비율로 조정할 수 있다. 이 영역 X 의 출사면과 평행한 방향성분의 길이 x 와 윤곽선 전체의 이 출사면과 평행한 방향성분의 길이 P 의 비율은 0.15∼0.80 인 것이 바람직하고, 0.25∼0.60 인 것이 더욱 바람직하다. x/P 가 0.15 보다 작아지면 램프 바로 위의 휘도가 너무 낮아져, 어두워진다. 0.25 이상으로 함으로써 분산성도 높아지기 때문에 더욱 바람직하다. 0.80 보다 크면, 각도 α 로 입사되는 광 중, 정면방향을 향하는 광이 감소하기 때문에, 면내의 균일성이 저하된다.

영역 X 이외의 영역에 입사된 광을 입사면 방향으로 되돌리는 것은 출사면에 대한 기울기가 중요하고, 바람직한 기울기는 기재의 굴절률에 따라 달라지는데, 통상 투명 수지를 기재로서 사용하는 경우는 45 도∼80 도인 것이 바람직하다. 50 도∼70 도인 것이 더욱 바람직하고, 55 도∼65 도인 것이 가장 바람직하다.

한편, 각도 α 에서 영역 X 이외의 영역에 입사된 광은 도 45 에 나타내는 바와 같이, 정면 부근에 편향되어 투과한다. 출광각도는 각도 α와 볼록부의 기울기 θ 와 기재의 굴절률에 의해 결정되는데, 정면 부근에 집광하기 위해서는, 예를 들어 굴절률이 1.54 이고, α 가 50 도인 경우, 54 도∼70 도인 것이 바람직하고, 61 도∼69 도인 것이 좀더 바람직하고, 64 도∼68 도인 것이 더욱 바람직하다.

각도 α 에서 영역 X 에 입사된 광은, 정면 부근을 조금 떨어진 영역으로 확산한다. 출광각도는 각도 α와 볼록부의 기울기 θ 와 기재의 굴절률에 의해 결정되는데, 정면 부근에 집광하기 위해서는, 예를 들어 굴절률이 1.54 이고, α 가 50 도인 경우, 법선방향으로부터 24 도∼50 도의 범위로 출광된다. 이로써, 면내 휘도의 균일성을 높임과 함께 바람직한 출광각도분포를 얻을 수 있다.

볼록부의 기울기의 절대치는 O≤┃Sin^-1(nㆍsin(θ－Sin^-1((1/n)ㆍsinα)))－θ┃≤(π/12) 을 만족하는 θ 이하이다. 기울기의 절대치가 이보다 높으면, 각도 α 로부터 입광한 광의 경사방향으로의 출광이 강해져, 바람직한 출광각도분포로 조정하기가 어려워진다.

이와 같이 볼록부의 영역 X 이외의 영역의 기울기와, 영역 X 의 비율을 조절함으로써 바람직한 전광선 투과율과 출광각도분포를 얻을 수 있다.

영역 X 이외의 영역의 적어도 일부를 상기 소정의 각도와 수직인 평면형상으로 함으로써, 일정한 각도로부터 입광한 광을 평면 상으로부터 동일한 방향에 출광시킬 수 있다. 입광각도에 따라 출광각도를 조정할 수 있기 때문에, 출광각도분포의 조정이나 휘도편차의 해소가 용이해진다. 이러한 평면을 정상부를 사이 에 두고 예각을 이루도록 2 면 형성하는 것은, 휘도각도 분포제어의 관점에서 보다 바람직하다. 이 때, 2 평면은 볼록부 정상부의 출사면측에서 교차한다. 법선에 대하여 선대칭으로 형성하는 것은 보다 바람직하다. 2 면이 이루는 각도는 상기 영역 X 이외의 영역이 이루는 각도이므로, 동일하게 필요로 하는 전광선 투과율이나 휘도각도 분포에 따라 조정할 수 있다.

또한, 출사면에 형성된 볼록부는 선상 광원 바로 윗부분과 선상 광원 사이에서 동일한 구성을 취하고 있다. 이 구성에 의해, 프리즘 형상의 제작이 용이해져 저비용화를 도모할 수 있다.

출사면의 볼록부는 압출성형, 사출성형, 자외선 경화형 수지를 사용한 2P 성형 등 어느 것이나 사용할 수 있다. 성형방법은 볼록부의 크기, 필요형상, 양산성을 고려하여 적절히 사용하면 된다. 이 경우, 볼록부의 형상을 반전시킨 자형이 필요하다.

한편, 본 발명에서는 광확산판의 입사면에 볼록부를 주기적으로 형성함으로써, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 법선방향으로부터 입사되었을 때의 1.05 배∼3 배가 되는 광확산판을 얻을 수 있다.

이 경우, 상기 입사면 상에 주기적으로 볼록부가 형성되어 있고, 이 볼록부의 정상부를 포함하여 입사면에 직교하는 면에서 절단한 적어도 소정의 일 방향의 단면의 윤곽선이 볼록부의 2 개의 직선부를 가지며, 이 두 직선이 정상부 또는 이 정상부의 입사측에서 각도 (π/9) 이상의 예각 θ1' 으로 교차하고 있는 것을 특징 으로 한다. 이 각도는 이하의 이유로 인해 실질적으로 볼록부의 정각을 의미하고 있다.

입사면에 각도 α 로 입사되는 광은 상기 입사면의 볼록부에 입사되면 도 53 에 나타내는 바와 같이, 볼록부의 반대면에서 전반사되고, 정면방향으로 편향되어 출사된다. 이로써, 광확산판의 출사광 에너지의 면내 균일화가 얻어진다. 예를 들어, 복수의 선상 광원을 배열한 조명장치의 선상 광원 사이에 대향하는 입사면에 입사되어 오는 광도 광확산판에 대하여 대략 수직으로 출사되는 점에서 높은 휘도를 얻을 수 있다.

볼록부가 갖는 두 직선이 정상부에서 교차하는 선단이 날카로운 형상일 때, 이 두 직선이 정상부보다 바깥에서 교차하는 선단이 둔한 형상일 때보다 볼록부에 입사되어 상기 편향을 발생시키는 광은 많아지기 때문에, 정면휘도를 높여 유효하다. 그러나, 성형의 용이성 및 볼록부 선단의 기계적 강도 등의 관점에서 선단이 둔한 형상인 것이 바람직하다. 따라서, 통상 볼록부의 입사면으로부터의 높이는 두 직선이 정상부에서 교차하는 선단이 날카로운 형상일 때의 높이의 85% 이상인 것이 바람직하고, 좀더 바람직하게는 90% 이상, 더욱 바람직하게는 95% 이상이다.

또한 이 경우, 출사면에 상기 볼록부를 형성하는 경우에 비하여, 관찰면으로부터 품위저하의 원인이 되는 요철 패턴을 시인하기 어려운 점에서 바람직하다.

입사면에 볼록부를 형성한 본 발명의 광확산판의 상기 입사면의 볼록부에 법선방향으로부터 입사된 광은 일부 반사되어 입사면 방향을 향한다. 이로써, 법 선방향으로부터의 전광선 투과율을 저하시켜, 상기 전광선 투과율의 비율을 조정할 수 있다. 동시에 출사면에 요철을 형성함으로써, 법선방향으로부터의 광의 입사면 방향으로 반사하는 광의 각도를 조정할 수 있다.

입사면측의 볼록부의 사이에 입사면에 대한 기울기의 절대치가 이 광확산판의 굴절률이 n 일 때, 0≤Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))≤(π/12) 를 만족하는 각도 θ2' 인 영역 Y 를 형성함으로써, 법선방향으로부터 광을 투과시키는 비율을 조정할 수 있다. 즉, 영역 Y 에 법선방향으로부터 입사되는 광은 상기 볼록부에 입사된 광과 다른 거동을 취하고, 영역 Y 에서 굴절되어 법선에 대하여 (π/12) 이내의 각도로 제어되어 출광된다. 이와 같이, 전광선 투과율 제어를 위한 자유도가 높으므로, 입사면의 볼록부형상을 폭넓게 선택할 수 있고, 결과적으로 넓은 범위의 각도 α 로부터의 광을 정면방향으로 제어할 수 있다.

이 경우, 출사면의 요철은 입사면의 볼록부와 동일한 방향의 기울기로 형성되고, 그 단면형상은 볼록부, 렌티큘러 렌즈, 정현파형상 중 하나, 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 랜덤하게 2 차원적으로 배열한 엠보싱형상도 사용할 수 있다.

이 입사면 볼록부와 출사면 요철에 의해, 입사면에 법선방향으로부터 입사되는 광의 일부는 투과하지만, 일부는 전반사에 의해 투과하지 않고 광원측으로 되돌아온다.

또한, 입사면 볼록부 사이에 입사면에 대한 기울기의 절대치가 이 광확산판 의 굴절률이 n 일 때, 0≤Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))≤(π/12) 를 만족하는 각도 θ2' 인 영역 Y 를 형성함으로써 입사면으로의 법선방향으로부터의 입사광의 투과, 반사율의 비율을 조정하는 것이 가능해진다. 영역 Y 는 입사면과 평행, 즉 입사면 상의 평탄부이어도 된다.

도 54 에 나타내는 바와 같이, 법선방향으로부터 입사면과 각도 상기조건을 만족하는 θ2' 를 이루는 면에 입사된 광은, 법선과 (π/12) 이내의 정면 근방방향으로 출광된다. 즉, 이 입사면 볼록부 사이에 영역 Y 를 형성함으로써, 영역 Y 가 없는 상태에서 전반사하고 있는 광도 투과시키기 때문에, 광투과율을 높일 수 있다. 도 55 에 나타내는 바와 같이, 각도 α 에서 입광하는 경사 입사광 (12) 은 볼록부의 계곡부 (17) 에는 입사되지 않기 때문에, 이 계곡부 (17) 는 각도 α 의 경사 입사광 (12) 의 방향제어와는 무관하다. 이로부터 이 계곡부에 영역 Y 를 형성하여 법선방향으로부터의 입사광의 전광선 투과율을 조정하는 것은, 각도 α 의 경사 입사광의 방향제어에 악영향을 주지 않기 때문에 유리하다.

한편, 도시하지 않고 있지만, 볼록부 정상부에 영역 Y 를 형성하는 것은, 각도 α 로부터 입사되는 광이 영역 Y 에 입사되어 다른 방향으로 출광되기 때문에, 정면방향으로의 출광이 저하된다. 또한, 본래 법선방향으로부터의 전광선 투과율을 제어할 목적으로 형성한 영역 Y 가 휘도각도 분포에도 영향을 주게 되어, 설계를 어렵게 한다. 즉, 영역 Y 는 입사면 볼록부 정상부보다 입사면 볼록부 사이에 형성하는 편이 투과, 반사율을 용이하게 제어 가능해진다. 이것은 앞서 설명한 각도 α 로부터의 광을 정면방향으로 제어하기 위해서 볼록부가 날카로운 형상인 것이 바람직한 것과도 일치하기 때문에 설계의 자유도를 낮추지 않는다.

또한, 입사면에 형성된 볼록부는 선상 광원 바로 윗부분과 선상 광원 사이에서 동일한 구성을 취하고 있다. 이 구성에 의해, 프리즘형상의 제작이 용이해져 저비용화를 도모할 수 있다.

입사면의 볼록부 및 출사면의 요철은 압출성형, 사출성형, 자외선 경화형 수지를 사용한 2P 성형 등 어느 것이라도 사용할 수 있다. 성형방법은 볼록부의 크기, 필요형상, 양산성을 고려하여 적절히 사용하면 된다. 이 경우, 볼록부의 형상을 반전시킨 자형이 필요하다. 본 발명에서 사용하는 입사면 볼록부의 정각은 (π/9) 이상의 예각이고, 더욱 바람직하게는 (π/6)∼(π/3) 의 예각이다. 자형의 볼록부 정상부에 영역 Y 를 형성하기 위한 영역이 없는 경우에는 자형 정상부가 붕괴되어 성형불량 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 따라서, 입사면 볼록부의 사이에 영역 Y 를 형성함으로써, 금형의 상기 붕괴를 경감할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.

입사면에 주기적으로 볼록부를 형성한 구성의 광확산판은, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 소정의 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이 법선방향으로부터 입사되었을 때의 1.05 배∼3 배가 되므로, 복수의 광원을 등간격으로 배열한 복수 광원 직하형 조명장치에 특히 바람직하게 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 볼록부의 정상부란 각각의 볼록부 중에서 가장 출사면측에 있는 점으로, 통상 하나의 볼록부에 1 점 또는 연속된 일부로 이루어진다. 본 발명에서는 임의의 점에 입사된 광이 동일한 광학적 거동을 나타내는 것을 특징으로 하기 때문에, 볼록부는 통상 대략 동일한 형상으로 이루어지고, 이 경우, 각각의 정상부의 높이는 대략 동일하다. 다만, 도 50 에 나타내는 바와 같이 다른 복수 종류의 형상으로 이루어지는 볼록부를 규칙적으로 배열하는 경우도 있어, 이 경우는 정상부의 높이도 다른 경우가 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 소정의 일 방향이란 광을 편향하고자 하는 방향에서 결정한다. 예를 들어 선상 광원에서는 광원의 길이방향과 수직인 방향으로 휘도편차가 발생하는 점에서, 광원의 길이방향과 수직인 방향의 광선방향을 제어할 필요가 있기 때문에, 볼록부의 형상은 광원의 길이방향과 수직인 방향의 단면에서 가장 광을 제어하기에 적합한 형상일 필요가 있다. 이 경우, 볼록부가 단순한 쐐기형이면 정각이 가장 좁은 형상이 되는 단면방향에 상당한다. 광원을 복수 배열한 경우는 소정의 일 방향이란, 광원으로부터 인접하는 다른 광원으로의 방향과 평행하는 방향을 의미한다.

또한, 선상 광원에서는 볼록부를 선상 광원의 길이방향과 수직인 방향의 단면이 동일한 형상이 되는 스트라이프형상으로 평행하게 배열하도록 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 점상 광원에서는 통상 전체방향으로 휘도편차가 생기기 때문에, 볼록부는 출사면과 수직인 모든 단면에서 광을 제어할 수 있는 형상인 것이 바람직하지만, 복수 광원을 배열하는 경우, 광원간격 등 배열방법에 따라서도 볼록부의 형상은 달라진다.

본 발명의 광확산판은 입사된 광이 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어지는 동일한 광학적 지향성을 나타내기 때문에, 모든 볼록부의 형상, 크기는 대략 동일하고, 방향이나 주기도 동일한 것이 바람직하다. 동일한 이유로 복수 광원을 사용하는 직하형 조명장치에 사용하는 경우는, 광원의 배치도 대략 동일한 성능의 광원을 등간격으로 배치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 광확산판은 필요에 따라 다른 복수의 재료를 사용하여 제작할 수도 있다. 예를 들어, 볼록부를 필름 상에 형성한 후, 볼록부를 형성하지 않은 필름면에 지지판을 맞추어, 광확산판으로 할 수도 있다. 이것은 예를 들어 볼록부 형성에 자외선 경화 수지를 사용하는 경우는 볼록부 부근 이외에 범용의 투광성 수지를 사용함으로써 고가의 자외선 경화 수지의 사용량을 삭감할 수 있다. 또한 소량의 광확산재를 내부에 분산하거나, 표면에 도포할 수도 있다. 광확산재의 사용에 의해 출사광의 확산성을 높이고, 휘도 균일성도 높일 수 있다. 광확산재를 도포하는 경우, 출사면측에 도포하는 것이 보다 바람직하다. 광확산재로서는 종래 광확산판이나 확산시트에 사용되는 무기 미립자나 가교 유기 미립자를 사용할 수 있다.

볼록부의 형상을 결정할 때의 중요한 인자인 광확산판의 굴절률은, 복수의 재료를 사용하면 각각 값이 달라지는데, 볼록부를 형성하는 재료의 값으로 대용할 수 있다.

[실시예 2]

이하, 실시예 2 로서, 본 발명에서 제공하는 광확산판에 대하여 도 39 내지 도 57 에 따라 설명한다.

도 39a∼도 39c 는 본 발명에 관련되는 광확산판을 구비하는 조명장치의 예를 도시한다. 도 39a 는 냉음극 방전램프 등으로 이루어지는 통길이의 선상 광원이나, 백열전구 등의 점광원 등에서 선택되는 광원 (204) 의 관찰면측에 볼록부 (202) 를 출사면측에 형성한 광확산판 (201) 을 배열하고, 이 광원과 광확산판을 덮는 하우징의 안쪽에 반사판 (205) 을 배열하고 있다. 도 39b 는 등간격을 두고 복수개 (도시예에서는 3 개) 서로 평행하게 형성되어 있는 선상 광원 (204) 의 관찰면측에 입사면측에 볼록부 (202) 와 대략 평탄부 (218) 를 형성하고, 출사면 요철 (203) 을 형성한 광확산판 (201) 을 배열하고, 이 광확산판 (201) 과 광원 (204) 을 사이에 두고 반대측, 즉 관찰면에서 본 뒷쪽에 반사판 (205) 을 배열하고 있다. 이 구성은 박형의 대형 TV 나 PC 모니터 등에 바람직하게 사용된다. 도 39c 는 등간격을 두고 복수 (도시예에서는 3개) 의 가상면 내에 광원 (204) 을 배치하고, 상기 가상면을 사이에 두고 양측에 가상면과 각각 평행하게 볼록부 (202) 를 출사면측에 형성한 광확산판 (201) 을 배열하고 있다. 이 구성은 양면에 관찰면을 갖는 조명간판 등에 바람직하게 사용된다.

도 40 은, 상기 광원 (204) 의 바로 위 영역에서의 광선의 입사에너지를 나타내는 설명도이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 이 각 광원 (204) 의 바로 위 영역은, 각 바로 위 영역의 사이 또는 양측의 영역, 즉 각 광원 (204) 의 경사 위 영역보다, 상기 광확산판 (201) 에 입사되는 광선의 입사에너지가 높다.

도 41 은, 상기 광원 (204) 의 바로 위 영역에 있어서, 상기 광확산판 (201) 에 입사되는 광선의 입사각도 β 와 휘도와의 관계를 나타내는 설명도이다. 여기서, 이 광선의 입사각도 β 란, 상기 광확산판 (201) 의 법선방향에 대한 광선의 진행방향의 각도를 말한다. 도 41 에 나타내는 바와 같이, 상기 광확산판 (201) 에 대하여 수직방향으로부터 입사되는 입사각도 β=0°의 광선의 휘도가 가장 높다. 또한, 광선의 진행방향이 이 수직방향으로부터 어긋나 입사각도 β 가 커짐에 따라, 광선의 휘도가 점차 낮아진다.

도 42 는, 광원 (204) 의 경사 위 영역에 있어서, 상기 광확산판 (201) 에 입사되는 광선의 입사각도 β 와 휘도와의 관계를 나타내는 설명도이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이, 이 광확산판 (201) 에 대하여 법선방향으로부터 입사되는 광선의 휘도가 가장 낮고, 경사방향에서 휘도가 높게 되어 있다.

이상으로부터 명백한 바와 같이, 상기 각 광원 (204) 의 바로 위 영역과 경사 위 영역에서는 입사각도 β 에 대한 입사에너지분포와 휘도분포의 관계는 상이하다.

도 43 에 나타내는 바와 같이, 복수의 광원을 사용한 조명장치에 있어서는, 각도 α 는 광원 (204) 으로부터 발한 광의 광원 (204) 과 인접하는 다른 광원 (204) 과의 중간점 바로 위의 광확산판 (201) 으로의 입사각도인 것이 바람직하다. 법선방향으로부터 입사된 광의 전광선 투과율보다 경사 입사각 α 에서의 전광선 투과율이 높으므로, 광원 (204) 의 바로 윗부분과 광원 사이의 부분에서 광확산판 (201) 의 출사광 에너지를 균일화할 수 있다.

도 44 에 입사각 β 에 있어서의 전광선 투과율 측정방법을 나타낸다. 적분구 (206) 의 개구부 (208) 에 측정대상 (207) 을 설치하고, 레이저광 또는 렌즈로 콜리메이트한 평행광 (209) 을 측정대상 (207) 의 법선방향에 대하여 β 의 각도로 입사시킨다. 측정대상 (207) 을 투과한 광은 적분구 (206) 내에서 난반사되고, 도시하지 않은 포토멀티플라이어로 대표되는 검출기로 그 에너지를 측정한다. 측정대상 (207) 을 설치하고, 각도 β 로 평행광 (209) 을 입사시킨 경우의 검출기의 출력을 V(β), 측정대상 (207) 이 없는 경우의 검출기의 출력을 V0 로 하면, 각도 β 에 있어서의 전광선 투과율은 V(β)/V0 로 얻어진다.

도 45, 도 46 에 출사면에 단면이 대략 타원형상인 볼록부 (202) 를 형성한 경우의 광선의 거동을 나타내었다. 볼록부 (202) 를 대략 타원형상으로 구성함으로써, 볼록부 하단부 (211) 의 기울기의 절대치를 0≤┃Sin^-1(nㆍsin(θ－Sin^-1((1/n)ㆍsinα)))－θ┃≤(π/12) 을 만족하는 θ 이하이도록 취하고 있다. 도 45 에서는, 법선에 대하여 각도 α 로 입사되는 경사 입사광 (212) 은 볼록부 하단부 (211) 에 있어서 굴절작용에 의해 광확산판 (201) 으로부터 대략 정면방향으로 출사시킬 수 있다. 이것은 다음의 이유에 의한 것이다.

볼록부 하단부 (211) 의 기울기를 γ, 광확산판 (201) 으로의 입사각도를 φ1, 광확산판 (201) 의 굴절률을 n 이라 하면, 도 47 에 나타내는 바와 같이 광확산판 볼록부 (202) 의 일방의 하단부로부터 투과하는 광의 광확산판 법선방향에 대한 각도 φ5 는 하기와 같이 구할 수 있다.

φ2=Sin^-1{(sin φ1)/n}

φ3=γ－φ2

φ4=Sin^-1(n×sin φ3)

φ5= φ4－γ

즉, φ5=Sin^-1(nㆍsin(γ－Sin^-1((1/n)ㆍsin φ1)))－γ

본 발명의 주지로부터 광선의 출사방향은 정면방향인 것이 바람직하다. 따라서, φ1=α인 경우, －15°≤φ5≤15°인 것이 바람직하다. 또한 －10°≤φ5≤10°인 것이 보다 바람직하다. 나아가서는, －5°≤φ5≤5°가 되도록 γ을 선택하는 것이 적합하다.

볼록부 정상부 (210) 는 출사면에 대한 기울기의 절대치 θ2 가 Sin^-1(1/n) 미만인 영역 X (219) 를 가지고 있다. 이와 같이 영역 X 의 기울기 θ2 는 복수의 값을 취할 수 있다. 곡선부이므로 연속적으로 θ2 가 변화함으로써, 분산방향을 연속적으로 변화시킬 수 있어, 보다 높은 휘도 균일성이 얻어진다. 또한 바람직하게는 볼록부 정상부 (210) 의 임의의 점의 기울기는 볼록부 하단부 (211) 의 출사면에 대한 기울기의 절대치 이하이다. 이것은 성형의 용이성, 광의 방향제어의 용이성의 점에서 바람직하다.

또한, 도 46 에 나타내는 바와 같이, 광확산판 (201) 에 수직으로 입사된 광 (214) 은 일부가 방향을 분산하면서 출사되는 동시에, 볼록부 표면에 입사된 광의 일부는 반사광 (216) 으로서 입사측으로 되돌아감으로써, 전광선 투과율을 억제하는 것이 가능해진다. 이로써, 휘도 균일성이 높고, 고휘도인 조명장치를 얻을 수 있다.

도 48 에 볼록부 (202) 가 스트라이프형상인 경우의 바람직한 볼록부 (202) 의 단면형상의 예를 나타낸다. 이 스트라이프형상의 볼록부 (202) 는 광확산판 (201) 의 출사면에 직교하고, 볼록부 정상부 (210) 를 포함하는 적어도 소정의 일 방향의 단면의 윤곽선이, 연장선이 교차하는 각도 θ1 이 예각인 2 개의 대략 직선상의 볼록부 하단부 (211) 와, 이 2 개의 볼록부 하단부 (211) 의 각 일단을 연결하는 곡선으로 이루어지는 볼록부 정상부 (210) 로 구성된다.

직선부에 의해 동일한 각도로 입사된 광을 동일한 각도로 출광할 수 있기때문에, 출광각도분포의 제어나 휘도편차의 해소가 용이하고, 또한 원하는 바에 따라 정면 부근의 휘도를 더욱 더 높일 수 있다.

도 49 는 본 발명에서 실시 가능한 볼록부 (202) 의 다른 형상을 나타낸다. 이 경우, 볼록부 (202) 의 계곡부 (217) 에 오목형상의 곡선부를 형성하고 있다. 마찬가지로, 곡선부는 영역 X (219) 를 포함하고 있고, 이 영역 X (219) 에 의해 광의 출사방향이 분산되어, 휘도 균일성이 높은 조명장치를 얻을 수 있다.

도 50 은 본 발명에서 실시 가능한 볼록부 (202) 의 다른 형상을 나타낸다. 이 경우, 형상이 다른 2 종류의 볼록부 (202) 를 교대로 형성하고 있다. 즉, 도면 중의 θ1a 와 θ1b, A1a 와 A2b, P1a 와 P1b 중 적어도 하나를 다른 것으로 취하고 있다. 이로써, 1 종류의 볼록부형상에서의 출사광 제어에 대하여 형상설정의 자유도가 증가하기 때문에, 출사광의 특성을 더욱 제어하기 쉬워진다. 형상은 2 종류에 한정하는 것이 아니라, 3 종류 이상이어도 된다.

도 51 은 본 발명에서 실시 가능한 볼록부 (202) 의 다른 형상을 나타낸다. 이 경우, 볼록부 (202) 의 볼록부 하단부 (211) 에 있는 직선부의 출사면에 대한 기울기의 절대치가 2 종류가 되는 직선부로 이루어진다. 이로써, 도 50 과 동일하게 출사광 제어에 대하여 형상설정의 자유도가 증가하기 때문에, 출사광의 특성을 더욱 제어하기 쉬워진다. 기울기는 2 종류에 한정하는 것이 아니라, 3 종류 이상이어도 문제 없다. 또한, 도 50 의 형상과 비교하여 볼록부의 패턴이 눈에 띄기 어렵다는 특징이 있어, 도 50 의 형상보다 큰 볼록부이더라도 충분한 고품위가 얻어지므로, 생산성의 관점에서도 유리하다.

도 52, 도 53 은 입사면측에 (π/9) 이상의 예각으로 교차하는 직선부를 갖는 볼록부 (202) 와 대략 평탄부 (218) 를 형성하고, 출사면측에 출사면 요철 (203) 을 형성한 본 발명의 광확산판의 단면과, 광선의 거동을 나타내었다. 대략 평탄부 (218) 를 형성하지 않은 경우라도 볼록부 (202) 에 입사된 광에 관해서는 동일하다. 즉, 도 52 에 나타내는 바와 같이 법선방향으로부터의 입사광 (214) 은 일부가 전반사되어 반사광 (216) 으로서 입사면측으로 되돌아간다. 또한, 도 53 에 나타내는 바와 같이 경사방향으로부터 입사된 광 (212) 은 정면방향에 편광되어 출사광 (213) 으로서 출광된다.

볼록부 (202) 의 정각 θ1' 은 (π/9) 이상의 예각이고, (π/6) 부터 (π/3) 의 범위 내에 설정하는 것이 바람직하다. 이 정각 θ1' 을 상기 범위내로 함으로써, 상기 볼록부 (202) 를 용이하게 성형할 수 있다. 또한, 도 53 에 나타낸 바와 같이 상기 광확산판 (201) 에 비스듬히 입사되어 상기 볼록부 (202) 에서 전 반사한 광선이 상기 출사면 요철 (203) 로부터 출사할 때, 이 요철 (3) 을 대략 수직방향으로 출사되는 광선의 비율이 증가하여 휘도가 높아진다. 또한, 상기 정각 θ1' 은 상기 직선부를 연장시켜, 정상부의 입사면측에서 교차하여 이루어지는 각도를 가리키는 경우도 있다.

대략 평탄부 (218) 는 입사면에 대한 기울기의 절대치가 0≤Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))≤(π/12) 를 만족하는 각도 θ2' 인 영역 Y (220) 으로 이루어진다. 이 경우, 영역 Y (220) 의 길이 y 와 볼록부 (202) 와 대략 평탄부 (218) 의 길이의 합인 주기 P 의 비율 y/P 는 0.1∼0.5 의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 비율 y/P 가 0.1 미만이면, 상기 입사면 프리즘부 (5) 의 성형시에, 이 금형의 프리즘 성형면에 있어서 붕괴가 발생하여 성형불량을 초래하기 쉬워지는 반면, 상기 비율 y/P 가 0.5 를 초과하면, 입사면 프리즘부 (5) 에 의한 입사광에 대한 제어성능이 현저하게 저하되기 때문이다.

또한 영역 Y 의 입사면에 대한 기울기의 절대치가 0≤Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))≤(π/12) 를 만족하는 각도 θ2' 이다. 이것은 다음의 이유에 의한 것이다.

도 54 에 나타내는 바와 같이, 굴절률 1 의 공기 중으로부터 굴절률 n 의 광확산판의 영역 Y 로 법선방향으로부터 광선이 입사되는 경우, 영역 Y 의 입사면에 대한 기울기가 θ2' 일 때, 입사각은 법선에 대하여 θ2' 의 각도를 이룬다. 이 광은 광확산판 내부에서 θ2'' 의 각도로 편향되고, 이어서 출사면에 θ2''' 의 각도로 입광되고, 다시 굴절되어, θ2'''' 의 각도로 출광된다. 이 때,

2''=Sin^-1((1/n)ㆍsin(O2'))

θ2'''=θ2'－θ2"

θ2''''=Sin^-1(nㆍsin(θ'''))

이므로,

θ2''''=Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))

따라서,

0≤Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))≤(π/12)

일 때, 출광각도는 출사면의 법선방향에 대하여 (－π/12)∼(π/12) 인 바람직한 범위가 된다. 출사면에 요철을 형성한 경우는 다른 방향으로 편향되지만, 요철을 예를 들어 다음에 설명하는 바와 같은 형상으로 함으로써, (－π/12)∼(π/12) 를 중심으로 하는 바람직한 분포로 할 수 있다.

도 55 에 나타내는 바와 같이, 입사면에 볼록부 (202) 를 형성한 경우, 각도 α 로 입광되는 경사 입사광 (212) 은 볼록부의 계곡부 (217) 에는 입사되지않기 때문에, 이 계곡부 (217) 는 각도 α 의 경사 입사광 (212) 의 방향제어와는 무관하다. 이로부터 이 계곡부에 영역 Y 를 형성하여 법선방향으로부터의 입사광 의 전광선 투과율을 조정하는 것은, 각도 α 의 경사 입사광의 방향제어에 악영향을 주지 않기 때문에 유리하다. 한편, 도시하지 않고 있지만, 볼록부 정상부에 영역 Y 를 형성하는 것은, 각도 α 로부터 입사되는 광이 영역 Y 에 입사되어 다른 방향으로 출광되기 때문에, 정면방향으로의 출광이 저하된다. 또한 본래 법선방향으로부터의 전광선 투과율을 제어할 목적으로 형성한 영역 Y 가 휘도각도 분포에도 영향을 주게 되어, 설계를 어렵게 한다. 즉, 영역 Y 는 입사면 볼록부 정상부보다 입사면 볼록부 사이에 형성하는 편이 투과, 반사율을 용이하게 제어 가능해진다.

한편, 상기 광확산판 (201) 의 광출사면에 형성한 출사면 요철 (203) 은 상기 입사면 프리즘부 (5) 의 길이방향과 평행하게 연장되는 복수의 볼록조 또는 오목홈을 갖고 있다. 이 경우, 상기 출사면 요철 (203) 의 단면형상으로는 각종 형상을 적절히 채용할 수 있고, 예를 들어, 프리즘형상 (삼각형상), 렌티큘러 렌즈형상 (원호형상), 대략 정현파형상, 실린드리컬 렌즈형상 또는 이들을 조합한 형상으로 형성할 수 있다. 필요하면, 오목부 또는 볼록부를 2차원적으로 랜덤하게 배열한 엠보싱형상도 채용 가능하다.

볼록부 (202) 및 출사면 요철 (203) 은 압출성형, 사출성형, 또는 자외선경화형 수지를 사용한 2P (Photoreplication Process) 법 하이브리드 성형 등의 어느 하나를 선택할 수 있다. 그 때, 상기 입사면 프리즘부 (5) 및 출사면요철 (203) 의 크기, 필요형상, 양산성 등을 고려하여, 상기 성형 중 어느 하나를 적절히 선택하면 된다.

이하, 본 실시예의 제 1 예에 관해서 상세히 설명한다.

먼저, 도 45 에 있어서의 P1=300㎛ 의 타원호형상 단면의 홈을 갖는 자금형을 절삭가공에 의해 제작한다. 이 타원은 다음 식

y=0.139－8.33×2/(1＋(1－38.9×2)1/2) (－0.15≤x≤0.15(㎜)) 로 표시되는 형상으로 되어 있다.

다음으로, 이 자금형을 사용하여 자외선 경화형 수지에 의해, 폴리카보네이트 필름 표면 상에 볼록형상의 프리즘을 성형한다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 프리즘를 형성하지 않은 측의 면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판에 마주 붙임으로써, 편면에 볼록부를 구비하는 광확산판을 얻는다. 광확산판의 주면의 사이즈는 상기 P1 방향으로 55㎜, P1 과 수직인 방향으로 500㎜ 이다. 또한 θ1=(0.27π) 이다. 광확산판의 굴절률은 아크릴판 부분과 폴리카보네이트 부분과 자외선 경화 수지 부분에서 다르지만, 볼록부를 형성하는 재료가 특성을 결정하는 점에서, 자외선 경화 수지의 굴절률 1.54 를 사용하면, A1 간의 영역 X 를 형성하는 부분의 P1 방향성분의 길이 x 는 볼록부 1 개 당 174㎛ 이고, 영역 X 의 비율을 나타내는 지표인 비 x/P1=0.58 이다.

다음으로, 이 광확산판의 볼록부를 형성한 면과 반대측에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면과 15㎜ 의 간격으로 선상 광원을 광확산판과 평행하고 길이방향이 P1 방향과 수직이 되도록 배치하고, 추가로 선상 광원의 광확산판과 반대측에 반사판을 배치한다. 이 때, 선상 광원은 광확산판의 대략 중앙에 오도록 배치한다. 이 경우, 상기 각도 α=60°로 하면, 각도 α 로 입사되는 점은 광확산판의 중심에 서 26㎜ 의 위치이다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α= 60°로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 72%, 이 법선방향에 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 52% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.38 이다.

이하, 본 실시예의 제 2 예에 관해서 상세히 설명한다. 먼저, 도 48 에 있어서의 2 개의 대략 직선상의 하단부의 연장선이 이루는 각 θ1=(0.27π), P1=260㎛, A1=182㎛ 의 단면을 갖는 홈을 갖는 자금형을 절삭가공에 의해 제작한다.

다음으로, 이 자금형을 사용하여 자외선 경화형 수지에 의해, 폴리카보네이트 필름 표면 상에 볼록형상의 프리즘을 성형한다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 프리즘을 형성하지 않은 측의 면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판에 마주 붙임으로써, 편면에 볼록부를 구비하는 광확산판을 얻는다. 광확산판의 주면의 사이즈는 상기 P1 방향으로 55㎜, P1 과 수직인 방향으로 500㎜ 이다. 광확산판의 굴절률은 아크릴판 부분과 폴리카보네이트 부분과 자외선 경화 수지 부분에서 다르지만, 볼록부를 형성하는 재료가 특성을 결정하는 점에서, 자외선 경화 수지의 굴절률 1.54 를 사용하면, A1 간의 영역 X 를 형성하는 부분의 Pl 방향성분의 길이 x 는 볼록부 1 개 당 133㎛ 이고, 영역 X 의 비율을 나타내는 지표인 비 x/P1=0.51 이다.

다음으로, 이 광확산판의 볼록부를 형성한 면과 반대측에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면과 15㎜ 의 간격을 두고 선상 광원을 광확산판과 평행하고 길이방향이 P1 방향과 수직이 되도록 배치하고, 추가로 선상 광원의 광확산판과 반대측에 반사판을 배치한다. 이 때, 선상 광원은 광확산판의 대략 중앙에 오도록 배치한다. 이 경우, 상기 각도 α=60°로 하면, 각도 α 로 입사되는 점은 광확산판의 중심에서 26㎜ 의 위치이다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=60°로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 77%, 이 법선방향으로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 51% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.51 이다.

본 실시예의 제 3 예의 광확산판은 볼록부 사이의 계곡부에 폭 19㎛ 의 원호형상의 오목형상 곡면을 형성함으로써, 도 49 에 나타내는 형상으로 하는 것을 제외하고는, 본 실시예의 제 2 예와 동일한 형상이다. 계곡부에 오목형상 곡면을 형성함으로써 계곡부에 영역 X 가 볼록부 1 개 당 x=14㎛ 이고, 볼록부 정상부의 영역 X 와 합하여, x=147㎛, P1=279㎛ 가 되고, x/P1 은 0.53 이 된다.

다음으로, 이 광확산판의 볼록부를 형성한 면과 반대측에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면과 15㎜ 의 간격을 두고 선상 광원을 광확산판과 평행하고 길이방 향이 P1 방향과 수직이 되도록 배치하고, 추가로 선상 광원의 광확산판과 반대측에 반사판을 배치한다. 이 때, 선상 광원은 광확산판의 대략 중앙에 오도록 배치한다. 이 경우, 상기 각도 α=60°로 하면, 각도 α 로 입사되는 점은 광확산판의 중심에서 26㎜ 의 위치이다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=60°로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 73%, 이 법선방향에 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 52% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.40 이다.

본 실시예의 제 4 예는 볼록부의 직선부의 기울기의 절대치를 2 종류로 함으로써, 도 51 에 나타내는 형상으로 하였다. 정상부는 기울기 (0.005π) 이하의 대략 평탄부이고, A=52㎛, P1a=130㎛, P1b=260㎛, 또한 θa=(0.26π), θb=(0.44π) 이고, 영역 X 가 볼록부 1 개 당 x=52㎛ 이고, x/P1b 는 0.20 이 된다. 그 밖의 제조방법은 본 실시예의 제 1∼3 의 예와 동일하며, 주면의 사이즈도 상기 P1 방향으로 55㎜, P1 과 수직인 방향으로 500㎜ 로 동일하다.

다음으로, 이 광확산판의 볼록부를 형성한 면과 반대측에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면과 15㎜ 의 간격을 두고 선상 광원을 광확산판과 평행하고 길이방향이 P1 방향과 수직이 되도록 배치하고, 추가로 선상 광원의 광확산판과 반대측에 반사판을 배치한다. 이 때, 선상 광원은 광확산판의 대략 중앙에 오도록 배치 한다. 이 경우, 선상 광원으로서 복수의 냉음극관을 33㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 15㎜ 의 위치에 상기 아크릴판의 볼록부를 갖는 측의 면이 출사면이 되도록 설치하였다. 이 경우, 상기 각도α=60°로 하면, 각도 α 로 입사되는 점은 광확산판의 중심에서 26㎜ 의 위치이다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=60°로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 70%, 이 법선방향에 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 22% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 3.26 이다.

본 실시예의 제 5 예는 볼록부의 직선부의 기울기의 절대치를 2 종류로 함으로써, 도 51 에 나타내는 형상으로 하였다. 정상부는 기울기 (0.005π) 이하의 대략 평탄부이고, A=42㎛, P1a=94㎛, P1b=260㎛, 또한 θa=(0.26π), θb=(0.44π) 이고, 영역 X 가 볼록부 1 개 당 x=42㎛ 이고, x/P1b 는 0.16 이 된다. 그 밖의 제조방법은 본 실시예의 제 1∼4 의 예와 동일하고, 주면의 사이즈도 상기 P1 방향으로 55㎜, P1 과 수직인 방향으로 500㎜ 로 동일하다.

다음으로, 이 광확산판의 볼록부를 형성한 면과 반대측에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면과 15㎜ 의 간격을 두고 선상 광원을 광확산판과 평행하고 길이방향이 P1 방향과 수직이 되도록 배치하고, 추가로 선상 광원의 광확산판과 반대측에 반사판을 배치한다. 이 때, 선상 광원은 광확산판의 대략 중앙에 오도록 배치 한다. 이 경우, 선상 광원으로서 복수의 냉음극관을 33㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 15㎜ 의 위치에 상기 아크릴판의 볼록부를 갖는 측의 면이 출사면이 되도록 설치하였다. 이 경우, 상기 각도α=60°로 하면, 각도 α 로 입사되는 점은 광확산판의 중심에서 26㎜ 의 위치이다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=60°로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 74%, 이 법선방향에 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 16% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 4.63 이다.

다음으로, 본 실시예의 제 6 예에 관해서 상세히 설명한다. 우선, 정각 (0.22π) 을 갖는 프리즘부로 이루어지는 프리즘면을 갖는 금형, 및 정각 (0.78π) 을 갖는 프리즘형상으로 형성된 요철면을 갖는 금형을 각각 성형하기 위해서, 각 형상에 따른 복수의 홈부를 갖는 금형을 절삭가공에 의해 제작하였다.

다음으로, 이 금형 내에 폴리카보네이트 필름을 세트하여 자외선 경화형 수지를 주입함으로써, 이 폴리카보네이트 필름의 편면 상에 상기 홈형상에 따른 형상을 각각 성형하였다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 형상이 형성되어 있지 않은 이면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판의 양면에 각각 마주 붙여, 높이 69㎛, 폭 50㎛ 의 스트라이프형상 프리즘으로 이루어지는 입사면을 높이 5.5㎛, 폭 30㎛ 의 상기 프리즘과 평행한 스트라이프형상 요철로 이루어지는 출사면을 갖는 광확산 판을 얻었다.

광확산판의 주면의 사이즈는 상기 단면방향으로 30㎜, 단면과 수직인 방향으로 500㎜ 이다.

다음으로, 이 광확산판의 정각 (0.22π) 의 볼록부를 형성한 면에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면과 15㎜ 의 간격을 두고 선상 광원을 광확산판과 평행하고 길이방향이 P1 방향과 수직이 되도록 배치하고, 추가로 선상 광원의 광확산판과 반대측에 반사판을 배치한다. 이 때, 선상 광원은 광확산판의 대략 중앙에 오도록 배치한다. 이 경우, 상기 각도 α=45°로 하면, 각도 α 로 입사되는 점은 광확산판의 중심에서 15㎜ 의 위치이다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=45°로 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 89%, 이 법선방향에 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 57% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.56 이다.

다음에, 본 실시예의 제 7 예에 관해서 상세히 설명한다. 본 실시예의 제 1 예와 동일한 표면형상을 갖는 길이 500㎜, 폭 500㎜ 의 광확산판을 본 실시예의 제 1 예와 동일한 방법으로 제작하였다.

이 광확산판에 광을 조사하는 선상 광원으로서, 15 개의 냉음극관을 사용하였다. 이 경우, 복수의 냉음극관은 33㎜ 간격으로 평행하게 배치하고, 냉음극 관이 나열되는 가상면으로부터 16.5㎜ 의 위치에 상기 광제어부재 (4) 를 설치하였다. 이 때, 광확산판의 볼록부를 갖는 주면이 광원에 대향하는 면의 뒤쪽에 해당하는 출사면측이 되도록 배치한다. 이 경우, 상기 각도 α=45°가 된다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과 대향하는 측에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판 (201) 을 광조사하여 관찰하였다. 그 결과, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있었다. 여기서 사용한 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=45°로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 67%, 이 법선방향에 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 52% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.29 이었다.

다음으로, 본 실시예의 제 8 예에 관해서 상세히 설명한다. 먼저, 정각 (0.22π) 을 갖는 프리즘부 및, 프리즘부의 사이를 오목형상으로 연결하는 주면과 이루는 각도의 절대치가 0∼(1/9π) 인 대략 평탄부로 이루어지는 홈을 갖는 금형, 및 정각 (0.78π) 을 갖는 스트라이프형상 요철형상으로 형성된 요철면을 갖는 금형을 각각 절삭가공에 의해 제작하였다. 각각의 홈의 형상은 일정하게 하였다.

다음으로, 이들 금형 내에 폴리카보네이트 필름을 세트하여 자외선 경화형 수지를 주입함으로써, 이 폴리카보네이트 필름의 편면 상에 상기 홈형상에 따른 형상을 각각 성형하였다. 또한, 이 폴리카보네이트 필름의 형상이 형성되어 있지 않은 이면을 두께 2㎜ 의 투명한 아크릴판의 양면에 마주 붙여, 높이 48㎛, 폭 35㎛ 의 스트라이프형상 프리즘을 50㎛ 간격으로 배치하고, 이 프리즘 사이에 오목 형상의 주면과 이루는 각도의 절대치가 0∼(1/9π) 인 대략 평탄부가 있는 입사면과, 높이 5.5㎛, 폭 30㎛ 의 상기 프리즘과 평행한 스트라이프형상 요철로 이루어지는 출사면을 갖는 광확산판을 얻었다. 광확산판의 주면의 사이즈는 상기 단면방향으로 500㎜, 단면과 수직인 방향으로 500㎜ 이다.

광확산판의 굴절률은 아크릴판 부분과 폴리카보네이트 부분과 자외선 경화 수지 부분에서 다르나, 볼록부를 형성하는 재료가 특성을 결정하는 점에서, 자외선 경화 수지의 굴절률 1.54 을 사용하면, 상기 대략 평탄부의 기울기를 θ2'로 하면 0≤Sin^-1(nㆍsin(θ2'－Sin^-1(1/nㆍsinθ2')))≤((0.94)/12) π가 되고, 영역 Y 에 해당한다.

이 광확산판에 광을 조사하는 선상 광원으로서, 15 개의 냉음극관을 사용하였다. 이 경우, 복수의 냉음극관은 33㎜ 간격으로 평행하게 배치하고, 냉음극관이 나열되는 가상면으로부터 16.5㎜ 의 위치에 상기 광제어부재 (4) 를 설치하였다. 이 때, 이 광확산판의 정각 (0.22π) 의 볼록부를 형성한 면에 상기 아크릴판으로 이루어지는 주면이 향하도록 배치하였다. 이 경우, 상기 각도 α=45°가 된다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과 대향하는 측에 반사시트를 형성하였다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판에 광조사하고, 이 광확산판을 관찰하면, 램프 이미지가 해소된 조명장치를 얻을 수 있다. 여기서 사용하는 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=45°로 광을 조사 하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 79%, 이 법선방향에 광을 조사하는 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 66% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 1.20 이다.

<비교예 2>

본 비교예의 제 1 예로서, 정각이 (π/2) 인 프리즘이 출사면에 형성된 시트를 프리즘이 선광원과 평행해지도록 배치하였다. 도 56 에 나타내는 바와 같이 본 시트는 경사방향으로부터의 입사광을 정면방향으로 출사시킨다. 그러나 도 57 에서 나타내는 바와 같이 시트에 대하여 수직으로 입사된 광은 전반사에 의해 정면방향으로 출사되는 광은 대폭 저하된다. 정면방향에서 관찰한 결과, 광원의 바로 윗부분에서는 휘도의 저하가 커져, 면내의 휘도편차가 커졌다. 또한 시트의 입사면에 입사면의 법선방향과 각도 α=45°를 이루는 각도로 광을 입사시킨 경우의 투과율은 90% 이고, 법선방향으로 광을 조사한 경우의 투과율은 5% 이었다. 즉 투과율의 비는 18 이다. 이와 같이 투과율비가 커지면 광원 바로 위의 휘도저하로 인해 면내 휘도편차를 일정하게 할 수 없다.

본 비교예의 제 2 예로서, 광확산재 미립자를 배합한 표면에 볼록부를 갖지 않는 광확산판을 제작하였다.

이 광확산판에 광을 조사하는 선상 광원으로서, 복수의 냉음극관을 사용하였다. 이 경우, 복수의 냉음극관은 33㎜ 간격으로 배치하고, 냉음극관으로부터 16.5㎜ 의 위치에 상기 광제어부재 (4) 를 설치하였다. 이 경우, 상기 각도 α=45°가 되도록 배치하였다. 또한, 냉음극관의 아크릴판과 대향하는 측에 반사 시트를 형성하였다.

이 상태에서 냉음극관의 점등에 의해 광확산판을 광조사하고, 관찰하였다. 그 결과, 출사면내의 휘도가 불균일하고, 램프의 위치가 관찰면측에 분명히 인식할 수 있음을 확인하였다. 여기서 사용한 광확산판의 입사면에, 입사면의 법선방향에 대하여 입사각도 α=45°로 광을 조사한 경우의 이 광의 전광선 투과율 R1 은 46%, 이 법선방향으로 광을 조사하였다. 이 경우의 이 광의 전광선 투과율 R2 는 65% 이고, 이들 전광선 투과율의 비 R1/R2 는 0.71 이었다.

또한, 본 발명은 본 발명의 정신을 일탈하지 않은 한 다양한 개변을 할 수 있으며, 그리고 본 발명이 이 개변된 것에 이르는 것은 당연하다.

청구항 1 기재의 발명은, 인접하는 2 개의 광원의 중간점에 대향하는 부분에서 광제어부재에 입사되는 광의 전광선 투과율을, 광원에 대향하는 위치에 입사되는 광의 전광선 투과율보다 적절하게 높임으로써 광제어부재로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포를 균일화할 수 있기 때문에 램프 이미지가 해소되어 휘도가 높고, 또한 출사면내의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있다.

또한, 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어지기 때문에 광원과 광제어부재의 위치맞춤이 불필요하고, 디스플레이 사이즈나 광원의 개수나 배치의 변경에도 유연하게 대응할 수 있어 양호한 생산성으로 조명장치를 제조할 수 있다. 또한, 광이용 효율을 떨어뜨리는 확산재의 사용을 회피 또는 대폭 감소할 수 있어 높은 광이용 효율이 달성된다.

청구항 2 기재의 발명은, 출사면에서 광이 복수의 볼록부에 의해 효과적으로 집광되고, 또한 다방향으로 확산되어 출사되기 때문에 집광성능 및 확산성능이 종래에 비해 향상되어 출사면내에서의 휘도 균일화를 더욱 높일 수 있다.

청구항 3 기재의 발명은, 출사면에서의 볼록부의 경사면 기울기의 절대치가 50°∼70°인 영역 U 가 볼록부의 투영면적의 0.2∼0.8 의 범위이기 때문에 광원으로부터 거의 수직으로 입사된 광은 전반사를 일으켜 출사되지 않고, 광원간의 위치에서 비스듬히 입사된 광은 거의 정면방향으로 출사되기 때문에 출사면내의 휘도 균일성을 얻을 수 있다.

청구항 4 기재의 발명은, 상기 대략 직선 부분과 곡선 부분에서는 광출사면에서의 집광 및 확산의 정도가 서로 다르기 때문에, 출사면에서의 집광성능 및 확산성능이 더욱 향상되어 출사면내 휘도 균일화를 더욱 효과적으로 높일 수 있다.

청구항 5 기재의 발명은, 상기 출사면에서 광제어부재의 정면방향으로부터 출사되는 광선의 비율이 증가하기 때문에 그 정도만큼 상기 정면방향의 휘도가 향상된다는 특별한 효과를 나타낸다.

청구항 6 기재의 발명은, 상기 입사면에 수직으로 입사된 광의 전광선 투과율보다 비스듬히 입사된 광의 전광선 투과율이 높아지므로 각 광원의 바로 위 영역과, 이 각 광원의 경사 상 영역 (광원끼리간의 바로 윗부분) 에서 광제어부재의 출사면에서의 광에너지를 균일화할 수 있다.

청구항 7 기재의 발명은, 광제어부재에 수직으로 입사된 광의 일부가 출사면의 볼록부에 의해 전반사되기 때문에 광제어부재에 수직으로 입사된 광의 투과율의 제어가 용이해진다.

청구항 8 기재의 발명은, 상기 광제어부재에 대하여 수직방향으로 입사된 광의 투과율이 작아지고, 또한 경사방향으로 입사된 광의 투과율이 커지므로 광제어부재에 의한 투과율 제어를 더욱 용이하게 조정할 수 있는 장점을 갖는다.

청구항 9 기재의 발명은, 복수의 점상 광원을 사용함으로써 선상 광원과 동등한 휘도 균일화를 갖기 때문에 사용조건 등에 따라 점상 광원의 개수를 결정할 수 있어 광원 종류의 선정 면에서 설계의 자유도가 높아진다.

청구항 10 기재의 발명은, 광제어부재에 의해 집광 및 확산된 광선이 투과형 표시소자를 투과하기 때문에, 간단한 구성이면서 광원위치의 조정이 불필요하여 램프 이미지를 해소할 수 있고, 또한 우수한 출사면내 균일한 밝기를 갖는 화상표시장치를 용이하게 얻을 수 있다.

청구항 11 기재의 발명은, 적어도 편면의 주면에 주기적으로 형성된 볼록부에 의해 소정의 각도 α 로부터 입사되는 광의 전광선 투과율을, 법선방향으로부터 입사되는 광의 전광선 투과율보다 적절하게 높게 함으로써 광확산판으로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포를 균일화할 수 있기 때문에 직하 방식 조명장치의 램프 이미지가 해소되어 휘도가 높고, 또한 출사면내의 휘도가 균일한 광확산판을 얻을 수 있다.

또, 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어지기 때문에 광원과 광확산판의 위치맞춤이 불필요하고, 디스플레이 사이즈나 광원의 개수나 배치의 변경에도 유연하게 대응할 수 있어 양호한 생산성으로 조명장치를 제조할 수 있 다. 또한, 광이용 효율을 떨어뜨리는 광확산재의 사용을 회피 또는 대폭 감소할 수 있어 높은 광이용 효율이 달성된다.

청구항 12 기재의 발명은, 상기 출사면에서 광확산판의 정면방향으로부터 출사되는 광선의 비율이 증가하기 때문에 그 분량만큼 상기 정면방향의 휘도가 향상된다는 특별한 효과를 나타낸다.

청구항 13 기재의 발명은, 상기 소정의 각도 α 가 30∼80°이므로, 예를 들어 박형의 직하형 조명장치에 있어서, 광원으로부터 광확산판을 향하는 광이 원하는 범위를 향할 때의 입사각도가 넓은 경우에도 출사면내 분포를 균일화할 수 있기 때문에, 1 개 또는 적은 광원으로 균일한 출사이미지를 얻는 수 있어 박형화나 부재 점수 저감, 에너지절약 등의 관점에서 특별한 효과를 나타낸다.

청구항 14 기재의 발명은, 출사면측의 상기 영역 X 와 그 이외의 영역에서는 광출사면에서의 집광 및 확산의 정도가 서로 다르기 때문에, 출사면에서의 집광성능 및 확산성능이 더욱 향상되어 출사면내 휘도 균일화를 보다 효과적으로 높일 수 있다.

청구항 15 기재의 발명은, 직선부에 의해 동일 각도로 입사된 광을 동일 각도로 출광할 수 있어 출광각도분포의 제어나 휘도편차의 해소가 용이하고, 또한 원하는 바에 따라 정면 부근의 휘도를 더욱 높일 수 있다.

청구항 16 기재의 발명은, 입사면에 법선방향으로부터 입사된 광의 전광선 투과율보다 비스듬히 입사된 광의 전광선 투과율이 1.05∼3 배 높아지므로, 광확산판으로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포를 균일화할 수 있기 때문에 직하 방식 조명장치의 램프 이미지가 해소되어 휘도가 높고, 또한 출사면내의 휘도가 균일한 광확산판을 얻을 수 있다.

또한, 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어지기 때문에 광원과 광확산판의 위치맞춤이 불필요하고, 디스플레이 사이즈나 광원의 개수나 배치의 변경에도 유연하게 대응할 수 있어 양호한 생산성으로 조명장치를 제조할 수 있다. 또한, 광이용 효율을 떨어뜨리는 광확산재의 사용을 회피 또는 대폭 감소할 수 있어 높은 광이용 효율이 달성된다.

청구항 17 기재의 발명은, 광확산판에 법선방향으로부터 입사된 광의 일부가 출사면의 볼록부에 의해 전반사되기 때문에 광확산판에 수직으로 입사된 광의 투과율의 제어가 용이해진다.

청구항 18 기재의 발명은, 상기 입사면의 볼록부 사이에 형성하는 영역 Y 에 의해 법선방향으로부터 입사된 광의 일부를 법선에 대하여 (－π/12)∼(π/12) 의 범위의 각도로 출광하기 때문에 법선방향으로부터 입사된 광의 전광선 투과율 및 휘도 각도분포의 제어가 용이해진다.

본 발명은 규칙적으로 배치한 복수의 광원과, 반사판과, 상기 광원 및 상기 반사판으로부터의 광이 투과할 때에 출사방향을 제어하는 광제어부재를 적어도 구비하는 직하 방식 조명장치로서, 광입사측으로부터 광출사측을 향해 상기 반사판, 광원 및 광제어부재가 이 순서로 배치되고, 이 광제어부재가 주로 수광하는 입사면과, 주로 출광하는 출사면을 구비하고, 인접하는 2 개의 광원의 중간점에 대향하는 부분에서 광제어부재에 입사되는 광의 전광선 투과율을, 광원에 대향하는 위치에 입사되는 광의 전광선 투과율보다 적절하게 높게 함으로써, 광제어부재로부터 출사되는 광에너지의 출사면내 분포를 균일화할 수 있기 때문에 램프 이미지가 해소되어 휘도가 높고, 또한 광이용 효율이 높은 출사면내의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있다.

본 발명에서 사용하는 광제어부재는 입사면 상의 임의의 점에서 바람직한 광학적 성질이 얻어지기 때문에 광원과 광제어부재의 위치맞춤이 불필요하다. 또한, 상기 광원에 대향하는 위치에 입사되는 광과 인접하는 광원의 중간에 대향하는 위치에 입사되는 광의 전광선 투과율의 비율을 광원끼리의 거리 및 광원과 광제어부재의 거리와 관련짓고 있다.

이로 인해, 대형화, 박형화, 에너지절약 등의 요구에 부응하기 위한 디스플레이 사이즈나 광원의 개수나 배치의 변경에도 유연하게 대응할 수 있어 양호한 생산성으로 조명장치를 제조할 수 있다. 또 조명장치로서 바람직한 고휘도, 휘도 균일성, 휘도 각도분포를 용이하게 얻을 수 있기 때문에 기능성 광학 필름이나 광확산재의 사용을 회피 또는 대폭 감소할 수 있다.

또한, 본 발명은 광제어부재에 의해 집광 및 확산된 광선이 투과형 표시소자를 투과하기 때문에, 간단한 구성이면서 광원위치의 조정이 불필요하여 램프 이미지를 해소할 수 있고, 또한 우수한 출사면내 균일한 밝기를 갖는 화상표시장치를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서 얻어지는 광확산판은, 상기 광제어부재로서 동일하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 전광선 투과율의 비율을 바람직한 범위로 폭넓게 제어할 수 있기 때문에 단일 광원만을 사용하는 조명장치나 반사판이 없는 구성으로 이루어지는 조명장치에 사용해도 마찬가지로 램프 이미지가 해소되어 휘도가 높고, 또한 광이용 효율이 높은 출사면내의 휘도가 균일한 조명장치를 얻을 수 있다.

Claims (18)

1. 규칙적으로 배치한 복수의 광원과, 반사판과, 상기 광원 및 상기 반사판으로부터의 광이 투과할 때에 출사방향을 제어하는 광제어부재를 적어도 구비하는 직하 방식 조명장치로서, 광입사측으로부터 광출사측을 향해 상기 반사판, 광원 및 광제어부재가 이 순서로 배치되고, 이 광제어부재가 주로 수광하는 입사면과, 주로 출광하는 출사면을 구비하고, 임의의 광원 X1 과 이 광원 X1 에 인접하는 다른 광원 Y1 사이의 거리를 D, 이 광원 X1 과 상기 광제어부재와의 거리를 H 로 한 경우, 상기 입사면 상의 임의의 점에 이 입사면의 법선방향에 대하여 α=Tan^-1{(D/2)/H} 의 각도로 입사된 광의 전(全)광선 투과율이 50% 이상이고, 또한 이 전광선 투과율이, 상기 입사면 상의 점에 법선방향으로부터 광이 입사되었을 때의 광의 전광선 투과율의 1.05 배∼3 배인 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광제어부재의 출사면 상에 복수의 볼록부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 광제어부재의 출사면 상에 형성되어 있는 볼록부의 경사면 기울기의 절대치가 50°∼70°인 범위를 U 로 한 경우, 단위볼록부의 광제어부재로의 투영면적에 대한 상기 U 의 광제어부재로의 투영면적의 비율이 0.2∼0.8 의 범위인 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 광제어부재는, 상기 출사면에 직교하고, 또한 상기 볼록부의 정상부를 포함하는, 적어도 미리정해진 일 방향을 따라 면절단한 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이, 연장선이 교차하는 각도 θ 가 예각인 2 개의 직선과, 이 2 개의 직선의 각 일단끼리를 연결하는 볼록형상의 곡선을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 광제어부재의 입사면의 법선방향에 대하여 각도 α 로 입사된 광의 10∼50% 는, 출사면의 법선방향과 이루는 각도가 －15°∼＋15°의 범위로 출사되는 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 광제어부재는, 상기 입사면 상에 복수의 볼록부가 형성되고, 이 볼록부의 정상부를 포함하고, 또한 상기 입사면에 직교하는 방향으로부터 면절단한 윤곽선이, 상기 볼록부의 정상부를 사이에 끼고 있는 2 개의 직선을 포함하고, 상기 광원으로부터 상기 광제어부재에 조사한 광을, 상기 입사면에서 복수의 각도로 편향시키는 것을 특징으로 하는 조명장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이 선상 광원이고, 상기 광제어부재의 출사면 상에 복수의 볼록부가 형성되고, 이 출사면에 직교하고, 또한 이 출사면 상의 상기 볼록부의 정상부를 포함하는, 상기 선상 광원과 평행한 방향에서 면절단한 광출사 부분에서의 능선이, 상기 선상 광원에 대하여 평행한 방향으로 연장되는 직선인 것을 특징으로 하는 조명장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 광제어부재의 입사면 및 출사면 중 적어도 한 면에, 이 광제어부재의 기재의 굴절률보다 굴절률이 낮은 재질로 이루어지는 두께 1㎛ 이하의 층이 적어도 1 층 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 광원이 점상 광원인 것을 특징으로 하는 조명장치.
10. 제 1 항에 기재된 상기 조명장치 상에 투과형 표시소자를 형성한 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
11. 평행한 2 개의 주면을 구비하는 광확산판으로서, 상기 주면의 적어도 일면에 복수의 볼록부가 주기적으로 형성되어 있고, 상기 주면의 일면이 주로 수광하는 입사면이고, 다른 일면이 주로 출광하는 출사면이고, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 미리 정해진 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이, 50% 이상이고, 또한 수직으로 입사되었을 때의 1.05 배∼5 배인 것을 특징으로 하는 광확산판.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 광확산판의 입사면의 법선방향에 대하여 상기 각도 α 로 입사된 광의 10∼50% 가, 출사면의 법선방향에 대하여 (－π/12)∼(π/12) 의 범위의 각도로 출사되는 것을 특징으로 하는 광확산판.
13. 제 11 항에 있어서, 각도 α 가 30 도∼80 도의 범위인 것을 특징으로 하는 광확산판.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 입사면이 평탄하고, 상기 출사면에 상기 볼록부가 형성되어 있고, 이 출사면에 직교하고, 이 볼록부의 정상부를 포함하는, 적어도 미리 정해진 일 방향을 따라 면절단한 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이, 이 광확산판의 굴절률이 n 일 때, 이 윤곽선의 기울기 θ 가 0≤｜Sin^-1(n·sin(θ－Sin^-1((1/n)·sinα)))－θ｜≤(π/12) 를 만족시키고, 상기 출사면에 대한 기울기의 절대치 θ2 가 Sin^-1(1/n) 미만인 영역 X 를 포함하고, 이 영역 X 는 상기 볼록부의 정상부를 포함하고, 이 영역 X 의 출사면과 평행한 방향성분인 길이 x 와 윤곽선 전체의 이 출사면과 평행한 방향성분인 길이 P 의 비율이 0.15∼0.80 인 것을 특징으로 하는 광확산판.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 입사면이 평탄하고, 상기 출사면에 상기 볼록부가 형성되어 있고, 이 출사면에 직교하고, 이 볼록부의 정상부를 포함하는, 적어도 미리 정해진 일 방향을 따라 면절단한 단면의 광출사 부분에 있어서의 윤곽선이, 2 개의 직선부를 갖고, 이 두 직선이 정상부의 출사측에서 예각 θ1 으로 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 광확산판.
16. 평행한 2 개의 주면을 구비한 광확산판으로서, 상기 주면의 일면이 주로 수광하는 입사면이고, 다른 일면이 주로 출광하는 출사면이고, 광이 이 입사면의 법선방향에 대하여 미리 정해진 각도 α 로 입사되었을 때의 전광선 투과율이, 50% 이상이고, 또한 수직으로 입사되었을 때의 1.05 배∼3 배이고, 상기 입사면 상에 주기적으로 볼록부가 형성되어 있고, 이 볼록부의 정상부를 포함하여 입사면에 직교하는 면에서 절단한 적어도 미리 정해진 일 방향의 단면의 윤곽선이 볼록부의 2 개의 직선부를 갖고, 이 두 직선이 정상부 또는 이 정상부의 입사측에서 각도 (π/9) 이상의 예각 θ1' 으로 교차하고 있는 것을 특징으로 하는 광확산판.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 출사면에 요철을 형성한 광확산판.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 입사면의 볼록부 사이에 이 입사면에 대한 기울기의 절대치가 이 광확산판의 굴절률이 n 일 때, 0≤Sin^-1(n·sin(θ2'－Sin^-1(1/n·sinθ2')))≤(π/12) 을 만족시키는 각도 θ2' 인 영역 Y 를 갖는 것을 특징으로 하는 광확산판.

Images