KR100891216B1 - 광제어 시트 및 면광원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 광원으로부터 출사되는 광을 균일화(uniform)하거나 수속(converging)시키기 위한 광제어 시트에 있어서, 통 형상의 단위 렌즈가 렌즈면을 출사 측으로 해서 다수 평행으로 늘어 놓여져 구성된 렌즈부를 구비하고 있다. 통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면의, 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교(perpendicularly)하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있다. 상기 단위 렌즈의 렌즈면은 평면에 의해 형성된 평면부와, 원통면의 일부에 의해 형성된 곡면부를 가지고 있다.

Description

광제어 시트 및 면광원 장치{LIGHT CONTROLLING SHEET AND SURFACE ILLUMINANT UNIT}

도 1은 본 발명에 따른 투과형 표시장치의 제1실시예를 나타낸 분해 사시도,

도 2는 도 1의 광제어 시트의 구성을 나타낸 사시도,

도 3은 도 2의 광제어 시트의 Sl-S2선 단면도,

도 4는 도 2의 광제어 시트의 수직방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프,

도 5는 도 2의 광제어 시트의 수평 방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프,

도 6은 광제어 시트의 제2실시예의 수직 방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프,

도 7은 광제어 시트의 제3실시예로, 도 3과 마찬가지의 단면도,

도 8은 도 7의 광제어 시트의 수직 방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포 및 광제어 시트의 제2실시예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프,

도 9는 평면부와 곡면부의 폭의 비 WD : WU와, 단위 렌즈의 렌즈면의 돌출 높이와 단위 렌즈의 병렬 배치의 피치의 비 H : P가 변화했을 때의 광제어 시트의 수직 방향의 휘도 분포의 차이를 나타낸 그래프,

도 10은 본 발명에 따른 투과형 표시장치의 다른 실시예(제4실시예)를 나타낸 분해 사시도,

도 11은 도 10의(제4실시예의) 광제어 시트의 구성을 나타낸 사시도,

도 12는 도 11의 광제어 시트의 S1-S2선 단면도,

도 13은 도 11의 광제어 시트에 입사하는 광의 진행 방법을 설명하는 도면,

도 14는 광제어 시트를 통과한 직후의 조명광의 분포를 나타낸 도면,

도 15는 본 발명에 따른 광제어 시트의 제5실시예를 나타낸 단면도이다.

본 발명은, 액정표시장치 등의 조명에 이용되는 광제어 시트 및 면광원 장치에 관한 것이다.

투과형 액정디스플레이 등을 그 배면으로부터 조명하는 면광원으로서, 각종 방식의 면광원 장치가 제안되어 실용화되고 있다. 면광원 장치에는 주로 엣지 라이트형(edge light type)과 직하형(direct type)이 있다. 이들은 면광원이 아닌 광원을 면광원으로 변환하는 방식에 있어서 다르다.

예컨대, 직하형 면광원 장치에서는 그 배면으로부터 병렬의 냉음극관을 이용해서 광이 도입되도록 되어 있다. 냉음극관과 LCD 패널 등의 투과형 표시 소자와의 거리는 적절히 공간지워지고, 그들 사이에 확산판이 이용되며, 더욱이 광을 수 속시키는 시트가 복수 조합시켜져 사용되고 있다.

이와 같은 종래의 방식에서는 필요로 하는 광학 시트의 매수가 많아져 수속 특성이 불충분하다. 여기서, 수속 특성을 보상하기 위해 LCD 패널이 개량되어, 경사 방향으로부터의 입사광에 대해서도 화질을 떨어뜨리지 않도록 개량되고 있다.

그러나, 이 방식에서는 광의 이용 효율이 저하되는 것에 더하여, LCD 패널의 구성도 복잡하여, 비용 증가의 요인이 된다고 하는 문제가 있다.

특히, 냉음극관에 근접한 부분인가의 여부(냉음극관에 지근의 위치인지, 병렬로 늘어 놓여진 냉음극관의 간격 부분에 지근의 위치인가)에 의해, 광강도(휘도 )에 얼룩짐(휘도 얼룩짐)이 발생하기 쉽다. 한편, 이 얼룩짐을 억제하기 위해 냉음극관과 LCD 패널의 간격을 크게 취해 버리면, 디스플레이의 두께가 두꺼워져 버린다. 또, 얼룩짐을 억제하기 위해, 확산을 강하게 하거나 투과량을 제한하거나 하면, 광의 이용 효율이 저감되어 버린다.

선행 기술 문헌으로서는, 예컨대 일본 특허공개 평05-119703호 공보 및 특허공개 평11-242219호 공보가 있다. 이들 공보에 기재된 면광원 장치에서는 차광 부분[라이팅 커튼(lighting curtain), 차광 도트층(light-shielding dot layer)]을 설치하는 것으로 광강도(휘도)의 균일성이 유지되고 있다. 그러나, 이 방법에서는 상기한 바와 같이 광의 이용 효율이 저감되어 버리고 있다.

또, 양면에 렌티큘러 렌즈를 설치한 시트를 사용하는 방식도, 예컨대 일본 특허공개 평06-347613호 공보에서 보고되고 있다. 이는 2방향의 확산 제어를 수행하기 위한 구성으로, 광을 수속하는 기능은 없다. 따라서, 냉음극관과의 위치 관계에 의해 LCD 패널의 장소마다 광축이 어긋나는 것에 의해 화면을 관찰하는 위치에 의해 밝음의 얼룩짐(휘도 얼룩짐)이 발생한다고 하는 문제도 있었다.

더욱이, 일본 특허공개 소63-318003호 공보에는 삼각 프리즘을 다수 늘어놓아 배치한 것에 의해 광을 수속하는 필름이 개시되어 있다. 그러나, 이 일본 특허공개 소63-318003호 공보에 기재되어 있는 삼각 프리즘을 갖는 필름에서는 출사 각도 0도 부근의 휘도 피크 외에, 60∼80도 정도의 큰 출사 각도 방향으로 제2휘도 피크가 존재하여, 흑표시 시에 광의 누설 광이 많아져 콘트라스트가 열화되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 또, 일본 특허공개 소63-318003호 공보에 기재되어 있는 삼각 프리즘을 갖는 필름에서는 수직 시야각 및 수평 시야각의 양쪽에 있어서 급격한 시야각 특성의 변화가 생겨 밝음의 변화가 격렬하다고 하는 문제가 있었다.

그 외, 종래의 면광원 장치는 면광원의 출사면에 있어서 법선 방향으로 피크를 갖는 출사 특성을 갖추고 있어, 정면 내지 위쪽에서 관찰하는 경우가 많은 텔레비젼 등의 용도에 대해서는 시야각 특성이 최적이라고는 할 수 없고, 광의 이용 효율이 나쁘다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수가 있고, 특히 큰 출사 각도 방향에서도 휘도 변화가 완만한 광제어 시트 및 면광원 장치를 제공함에 그 목적이 있다, 또한, 본 발명은 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균 일한 조명을 수행할 수가 있어 특정 방향으로부터의 관찰에 적절한 시야각 특성을 갖는 광제어 시트 및 면광원 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 다음과 같은 해결 수단에 의해 상기 과제를 해결한다. 또한, 이해를 용이하게 하기 위해 본 발명의 실시예에 대응하는 부호를 붙여서 설명하지만, 본 발명은 해당 부호로 인해 한정 해석되는 것은 아니다.

본 발명은 광원으로부터 출사되는 광을 균일화하거나 수속시키기 위한 광제어 시트에 있어서, 통 형상의 단위 렌즈(141)가 렌즈면을 출사측으로 해서 다수 평행으로 늘어 놓여져 구성된 렌즈부를 구비하고, 통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면(141D,141U)의, 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있는 것을 특징으로 하는 광제어 시트(14,24)이다. 해당 광제어 시트는, 예컨대 직하형의 면광원 장치에 이용된다.

본 발명에 의하면, 통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면(141D,141U)의 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있는 것에 의해, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수가 있다.

보다 구체적으로는, 예컨대 상기 단위 렌즈(141)의 렌즈면은 평면에 의해 형성된 평면부(141D)와, 원통면의 일부에 의해 형성된 곡면부(141U)를 갖추고 있다. 이 경우, 정면 방향의 휘도를 높이는 효과와, 휘도변화를 완만하게 하는 효과를 얻 을 수 있다.

바람직하기는, 상기 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는, 상기 단위 렌즈의 병렬 배치 방향에 관해, 상기 평면부(141D)의 폭과 상기 곡면부(141U)의 폭이 1 : 1 ∼ 1 : 1.5의 범위 내이다. 이 경우, 출사 각도 0도 부근의 휘도를 크게 떨어뜨리지 않고서 휘도 변화를 완만하게 하여 불필요한 휘도 피크를 억제한다는 효과를 얻을 수 있다.

또, 바람직하기는 상기 단위 렌즈의 렌즈면의 돌출 높이(H)와 상기 단위 렌즈의 병렬 배치의 피치(P)와의 비가 1 : 2 ∼ 1 : 2.5의 범위 내이다. 이 경우, 출사 각도 0도 부근의 휘도를 크게 떨어뜨리지 않고서 휘도 변화를 완만하게 하여 불필요한 휘도 피크를 억제한다고 하는 효과를 한층 더 얻을 수 있다.

또, 바람직하기는 상기 곡면부(141U)가 연직(鉛直) 방향 위쪽 측에 배치된다. 이 경우, 위쪽의 시야각 특성에 대해 완만한 시야각의 변화로 할 수가 있게 된다. 또, 상대적으로 평면부(141D)가 연직 방향 하부 측에 배치되기 때문에 하부의 시야각 특성에 대해서는 변화가 커지지만, 하부로부터 표시장치를 보는 것은 거의 없기 때문에 이와 같은 평면부의 작용에 의해 출사 각도 0도 부근의 휘도가 크게 저하되는 것이 방지될 수 있다.

또, 바람직하기는 상기 단위 렌즈 (141)의 렌즈면은 상기 평면부와 상기 곡면부를 매끄럽게 연결하는 곡면으로 이루어진 정부(T; 頂部, apex)를 가지고 있다. 이 경우, 휘도 변화를 보다 매끄럽게 할 수 있고, 또 광제어 시트와 겹쳐지는 다른 시트 등에 상처를 주는 것을 방지할 수 있다. 통상, 상기 정부(T)의 곡율 반경은 상기 곡면부의 곡율 반경보다 작다.

또는, 보다 구체적으로는 상기 단위 렌즈(241)의 렌즈면은 원통면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 위쪽 측에 배치된 상면부(241U)와, 원통면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 아래쪽 측에 배치된 하면부(241D) 및, 상기 상면부와 상기 하면부를 매끄럽게 연결하는 곡면으로 이루어진 정부(241T)를 갖추고 있고, 상기 상면부와 상기 하면부 및 상기 정부는 모두 면의 곡율 반경이 다르다. 이 경우, 더욱 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수가 있다.

바람직하기는, 상기 정부(241T)의 곡율 반경이 가장 작고, 상기 하면부(241D)의 곡율 반경이 가장 크다. 이 경우, 높은 정면 휘도를 유지하면서 관찰 빈도가 많은 위쪽의 휘도 변화를 매끄럽게 할 수 있다. 또, 겹쳐 배치되는 시트 등을 손상시키는 것을 방지할 수 있음과 더불어 정부(241T)의 결손을 방지할 수 있다.

또, 바람직하기는 상기 정부(241T)의 곡율 반경은 0.02mm 이상 0.08mm 이하이다. 이 경우, 출사 각도가 50°이상인 큰 출사 각도 방향으로 출사하는 불필요한 피크를 감소시키고, 또 정부의 강도를 확보해서 정부의 결손을 방지할 수 있다.

또, 바람직하기는 상기 단위 렌즈(241)의 병렬 배치의 피치를 P로 하고, 상기 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 상기 단위 렌즈의 병렬 배치 방향에 관한 상기 정부(241T)의 폭을 WT로 했을 때, 0.05mm < P < 0.5mm의 관계를 만족함과 더불어 0.025 < WT/P < 0.25의 관계를 만족하였다. 이 경우, 출사 각도가 50° 이상인 큰 출사 각도 방향으로 출사하는 불필요한 피크를 감소할 수 있다. 또, 무아레의 발 생도 억제할 수가 있다.

또한, 이상의 특징의 어느 하나를 갖는 광제어 시트는 1 종류의 열가소성 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 내환경성을 높일 수가 있고, 또 내광성을 높일 수가 있다.

또, 본 발명은 투과형 표시부(11)를 배면으로부터 조명하는 면광원 장치에 있어서, 복수의 늘어 놓여진 광원을 갖는 광원부(12,13)와, 이상의 특징 중 어느 하나를 갖는 광제어 시트(14,24)를 갖춘 것을 특징으로 하는 면광원 장치이다.

또, 본 발명은 광원으로부터 출사되는 광을 균일화하거나 수속시키기 위한 광제어 시트에 있어서, 통 형상의 단위 렌즈(441)가 렌즈면을 출사 측으로 해서 다수 평행으로 늘어 놓여져 구성된 렌즈부를 구비하고, 통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면(441D,441U)의, 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있고, 상기 단위 렌즈(441)의 렌즈면이 복수 종류의 타원통면의 각 일부에 의해 형성된 복수의 곡면부(441D,441U)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광제어 시트(414)이다. 해당 광제어 시트도, 예컨대 직하형의 면광원 장치에 이용된다.

본 발명에 의하면, 통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면(441D,441U)의 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있는 것에 의해, 조명광의 출사 방향이 편향되어, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수가 있다. 특히, 단위 렌즈(441)의 렌즈면이 복수 종류의 타원통면의 각 일부에 의해 형성된 복수의 곡면부(441D,441U)를 가지 고 있는 것에 의해, 조명광이 편향되는 작용 외에 휘도 얼룩짐이 방지되어, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 한층 균일한 조명을 수행할 수가 있다.

바람직하기는, 상기 단위 렌즈의 렌즈면은, 타원통면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 위쪽 측에 배치된 상면부와, 타원통면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 하부 측에 배치된 하면부를 갖추고 있고, 상기 상면부와 상기 하면부는 서로 다른 형상이다. 이 경우, 상하 방향의 출사 특성을 제어할 수 있다.

또, 더욱 바람직하기는 상기 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는, 상기 단위 렌즈의 병렬 배치 방향에 관해 상기 상면부의 폭이 상기 하면부의 폭 보다 두껍다. 이 경우, 정면 내지 위쪽 방향으로 출사하는 조명광의 양을 증대시킬 수가 있다.

또, 본 발명은 투과형 표시부(411)를 배면으로부터 조명하는 면광원 장치에 있어서, 복수의 늘어 놓여진 광원을 갖는 광원부(412,413)와, 이상의 특징 중 어느 하나를 갖는 광제어 시트(414)를 갖춘 것을 특징으로 하는 면광원 장치이다.

이 경우, 바람직하기는 상기 광제어 시트 보다 관찰 측에, 해당 광제어 시트와 동일 또는 다른 종류의 광학 시트가 적어도 1매 더 배치되고 있다.

더욱 바람직하기는, 상기 광제어 시트 보다 관찰 측에 설치된 상기 광학 시트 내의 1매는 편광 분리 시트이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 첨부 도면에 있어서, 각 구성요소의 크기 및 형상은 이해를 용이하게 하기 위해 적 당히 과장해서 나타내고 있다.

도 1은 본 발명에 따른 투과형 표시장치의 제1실시예를 나타낸 분해 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 투과형 표시장치(10)는 LCD 패널(11)과, 반사판(12), 발광관(13), 광제어 시트(14), 반사형 편광성 시트(15) 및, 유백판(16; 乳白板, diffuser)을 갖추고 있다.

투과형 표시장치(10)는 LCD 패널(11)에 형성되는 영상 정보를 LCD 패널(11)의 배면으로부터 조명해서 표시하는 장치이다. LCD 패널(11)을 배면으로부터 조명하는 면광원 장치가 반사판(12)과, 발광관(13), 광제어 시트(14), 반사형 편광성 시트(15) 및, 유백판(16)으로 구성되어 있다.

LCD 패널(11)은 소위 투과형 액정표시소자에 의해 형성되고 있고, 30인치 사이즈에서, 800×600 도트의 표시를 수행할 수 있도록 되어 있다.

본 실시예에 있어서는 발광관(13)의 긴 방향이 수평 방향으로서 사용되고, 발광관(13)이 늘어 놓여진 방향이 수직 방향으로서 사용되고 있다.

발광관(13)은 면광원 장치의 광원부를 구성하는 선광원(線光源)의 냉음극관이다. 본 실시예에서는, 약 75mm 간격의 등간격으로 6개의 발광관(13)이 병렬로 늘어 놓여져 있다.

발광관(13)의 배면에는 반사판(12)이 설치되어 있다. 반사판(12)은 각 발광관(13)을 지지하도록 각 발광관(13)의 광제어 시트(14)와는 반대측(배면측)의 전체면에 걸쳐 설치되어 있다. 반사판(12)은 각 발광관(13)으로부터 배면측으로 진행되어 온 조명광을 확산 반사해서 광제어 시트(14)의 방향(출사 방향)으로 향하게 하는 기능을 가지고 있다. 반사판(12)의 해당 기능에 의해 입사광 조도가 균일하게 비슷하게 되도록 되어 있다.

반사형 편광성 시트(15)는 시야각을 좁히는 것 없이 휘도를 상승시키는 편광 분리 시트로서, LCD 패널(11)과 광제어 시트(14)의 사이에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, DBEF(스미토모 3M 주식회사제)가 반사형 편광성 시트(15)로서 사용되고 있다.

유백판(16)은 무지향성의 광확산 특성을 가진 확산판으로, 광제어 시트(14)의 광원 측에 배치되어 있다.

도 2는 광제어 시트(14)의 사시도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 광제어 시트(14)는 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘도 얼룩짐을 저감시켜 광의 휘도를 균일화하기 위해 광을 수속해서 출사하는 통 형상(막대 형상)의 단위 렌즈(141)가 출사 측에 형성되어 있다. 단위 렌즈(141)의 렌즈면은 평면부와 곡면부를 조합시킨 형상으로 되어 있고, 광제어 시트(14)의 출사측 표면에는 그와 같은 단위 렌즈(141)가 평행으로 다수 늘어 놓여져 배치되어 있다. 본 실시예에서 단위 렌즈(141)가 늘어 놓여지는 방향은 발광관(13)이 늘어 놓여진 방향과 일치하고 있다(도 1 참조).

또한, 본 실시예의 광제어 시트(14)는 굴절률 1.49의 투명한 PMMA(아크릴 수지)로부터 압출성형에 의해 형성되어 있다. 무엇보다도, 광제어 시트(14) 로서는 PMMA에 한정되지 않고, 광투과성이 있는 다른 열가소성 수지가 적절히 선택되어 사용될 수 있다. 또는, 광제어 시트(14)는 UV 경화 수지를 이용해서 UV 성형으로 불리워지는 방법에 의해 제작되어도 된다.

도 3은 도 2의 광제어 시트(14)의 S1-S2선 단면도이다. 또한, 도 3은 사용 상태에 있어서 절단한 경우와 같은 배치로서 나타내고 있다. 즉, 도면 중의 상하 방향이 사용 상태에서의 연직(상하) 방향이다. 또, 도면 중의 왼쪽이 출사측이다.

단위 렌즈(141)의 렌즈면은 정부(T)를 기준으로 해서, 그 보다 위쪽의 상측 형상부(141U)와, 그 보다 아래쪽의 하측 형상부(141D)를 갖추고 있다.

하측 형상부(141D)는 가장 깊은 위치(A)로부터 정부(T)에 이르기까지의, 수직 방향의 폭으로 0.09mm, 즉 도 3에 나타낸 단면에 있어서 상하 방향의 폭 WD = 0.09mm라는 띠형상의 평면부(141D)로서 형성되어 있다. 평면부(141D)는, 본 실시예에서는 수직 방향에 대해 46도의 각도로 형성되어 있다.

여기서, 광제어 시트(14)의 전체를 보았을 때에 광제어 시트(14)의 평면 방향으로서 정의되는 면을 시트면으로 정의한다. 본 실시예에서는 해당 시트면과 광제어 시트(14)의 입사측의 면이 평행이다. 또한, 이하의 설명 중에 있어서 출사 각도라는 것은 출사광이 시트면의 법선과 이루는 각도이다.

상측 형상부(141U)는 도 3에 나타낸 단면에 있어서 가장 깊은 위치(A)의 바로 위 0.189mm의 장소에 있는 인근의 가장 깊은 위치(B)로부터 상기 정부(T)에 이르기까지의, 반경 0.195mm의 원통면부(원통 곡면의 일부)이다. 이 경우, 상측 형상부(141U)의 상하 방향의 폭 WU = 0.099mm이다. 따라서, 단위 렌즈(141) 중에서 점유하는 평면부의 폭과 곡면부의 폭의 비는 시트면에 평행한 수직 방향으로 보아 서 WD : WU = 1 : 1.1이다.

여기서, 본 실시예의 광제어 시트(14)에 대해, 상측 형상부(141U)로서 원통면부를 형성하고, 하측 형상부(141D)로서 평면부를 형성한 것에 의한 효과를 확인하기 위한 실험이 수행되었다. 구체적으로는, 광제어 시트(14)를 면광원 장치에 이용해서 휘도 분포가 측정되었다. 또, 삼각 프리즘을 갖는 비교예가 준비되어, 마찬가지로 면광원 장치에 이용되어 휘도 분포가 측정되었다. 또한, 휘도 분포의 측정은 LCD 패널(11)과 반사형 편광성 시트(15)를 없앤 상태에서 수행되었다.

도 4는 본 실시예의 광제어 시트(14)의 수직 방향의 휘도 분포를, 삼각 프리즘을 갖는 비교예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프이다. 또한, 도 4에서는, 비교예에 있어서의 최대 휘도의 값을 기준치(휘도 1)로 해서 휘도가 나타나고 있다. 또, 출사 각도 마이너스 측이 사용 상태에 있어서 위쪽이고, 출사 각도 플러스 측이 사용 상태에 있어서 아래쪽이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 비교예에서는 출사 각도 40도 부근에서 급격한 휘도의 저하가 있고, 출사 각도 0도 부근의 휘도 피크 외에, 60∼80도 정도라는 큰 출사 각도 방향에 있어서 제2휘도 피크가 존재하고 있다. 그리고, 실제로 관찰하면, 흑표시 시에 광의 누설량이 많아 콘트라스트가 열화되는 것을 알 수가 있게 되었다. 이에 대해 본 실시예의 광제어 시트(14)의 경우에는 출사 각도 0도 부근의 휘도가 약간 떨어졌지만, 그 부근의 휘도의 떨어지는 쪽이 완만하게 되어 있다. 또, 출사 각도 마이너스 측(위쪽)의 불필요한 휘도 피크가 없게 되고, 출사 각도 플러스 측(하부)의 불필요한 휘도 피크의 값도 떨어지고 있다.

다음에, 도 5는 광제어 시트(14)의 수평 방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프이다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 수평 방향에 있어서는 비교예 및 광제어 시트(14) 함께 불필요한 휘도 피크는 존재하지 않는다. 단, 비교예에 있어서는 출사 각도 60도 부근에서 급격하게 휘도 변화가 저하되는 한편, 광제어 시트(14)에 있어서 휘도의 변화는 매끄럽다.

이와 같이, 본 실시예의 광제어 시트(14)에 의하면, 수평/수직의 어느 방향에 있어서도 시야각 특성의 변화가 완만하다. 또, 특히 수직 방향에 있어서는 불필요한 휘도 피크를 해소 내지 억제할 수 있다.

이상의 이유에 대해 간단하게 설명하면, 비교예에 있어서 급격한 휘도의 변화는 평면으로 이루어진 삼각 프리즘을 이용하고 있는 것으로부터 당연하게 발생하는 것이다. 이 급격한 변화를 억제해서 완만한 변화로 하여 불필요한 피크를 없게 하기 위해서는 곡면을 렌즈면으로서 갖는 단위 렌즈를 이용하는 것이 유효한 것으로 알려졌다. 그러나, 한편으로는 출사 각도 0도 부근의 휘도를 높게 하는데에는 역시 평면의 렌즈면을 이용하는 것이 유효한 것으로 알려졌다.

여기서, 본 실시예의 표시장치에 대해서는 사람의 눈이 수평 방향으로 나란하게 있는 것으로부터 수평 방향의 시야각 특성이 대칭인 것이 요구된다. 그러나, 수직 방향에 관해서는 시야각 특성이 대칭일 필요는 없다. 그리고, 수직 방향의 시야각 특성으로서 요구되는 것은 표시장치를 아래쪽으로부터 보게되는 것은 거의 없기 때문에, 수직 방향의 아래쪽의 특성에 대해 급격하게 시야각을 좁혀 정 면(출사 각도 0도 방향) 휘도를 향상시키는 한편, 위쪽의 특성에 대해 시야각을 완만하게 변화시키는 것이 바람직하다. 또한, 불필요한 휘도 피크는 억제할 필요가 있다. 더욱이, 수평 방향의 특성에 대해서는 가능한 한 넓은 시야각이면서 완만한 시야각의 변화가 바람직하다.

여기서, 본 실시예에서는 상측 형상부(141U)를 원통면부로 하고, 하측 형상부(141D)를 평면부로 한 비대칭의 렌즈면을 채용하고 있는 것이다. 그와 같은 렌즈면을 갖는 단위 렌즈(141)에 의하면, 출사 각도 0도 부근의 휘도를 크게 떨어뜨리지 않고서 수직 방향 위쪽에 있어서의 휘도 변화를 완만하게 해서 수직 방향 위쪽에서의 불필요한 휘도 피크를 억제할 수가 있다.

그런데, 본 실시예의 광제어 시트(14)에 대해서는, 상측 형상부(141U)인 원통면부와 하측 형상부(141D)인 평면부와의 구성 비율을 변화시키는 것에 의해 시야각 특성을 변경할 수가 있다.

예컨대, 상측 형상부(141U)인 원통면부와 하측 형상부(141D)인 평면부와의 구성 비율을 변경시킨 예로서 상측 형상부(141U)의 상하 방향의 폭 WU = 0.09mm로 하고, 단위 렌즈(141) 중에서 점유하는 평면부의 폭과 원통면부의 폭의 비를 WD : WU = l : 1로 한 광제어 시트(14-2)(제2실시예)를 제공하는 것이 가능하다.

도 6은 광제어 시트(14-2)의 수직 방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프이다.

광제어 시트(14-2)에서는, 먼저 나타낸 광제어 시트(14) 보다 효과의 정도는 작기는 하지만, 역시 비교예와 비교해서 휘도 변화가 완만하게 되어 있다.

상측 형상부(141U)인 원통면부가 차지하는 비율을 증가시키면, 보다 완만한 특성을 실현할 수 있다. 그러나, 원통면부의 점유 비율을 너무 증가시키면, 정면 휘도가 저하되어 버린다.

평면부의 폭과 원통면부의 폭의 비(WD : WU)가 다른 여러 가지의 광제어 시트를 제작해서 평가한 결과, 단위 렌즈 중에서 점유하는 평면부와 원통면부의 비는 WD : WU = 1 : 1 ∼ 1 : 1.5의 범위 내에 있는 것이 출사 각도 0도 부근의 휘도를 크게 떨어뜨리지 않으면서 휘도 변화를 완만하게 해서 불필요한 휘도 피크를 억제하기 위해 바람직한 것임을 알 수 있었다.

또, 단위 렌즈의 돌출 높이 H(가장 깊은 위치 A, B로부터의 높이)와 단위 렌즈의 배열 피치 P의 비(H : P)에 대해서도 여러 가지 파라미터의 광제어 시트를 제작해서 평가한 결과, H : P = l : 2 ∼ 1 : 2.5의 범위 내에 있는 것이 출사 각도 0도 부근의 휘도를 크게 떨어뜨리지 않으면서 휘도 변화를 완만하게 해서 불필요한 휘도 피크를 억제하기 위해 바람직한 것임을 알 수 있었다.

상기 제1실시예의 광제어 시트(14)에서는 단위 렌즈(141)의 돌출 높이 H = 0.093mm이고, 단위 렌즈(141)의 배열 피치 P = 0.198mm이기 때문에, 단위 렌즈의 돌출 높이와 단위 렌즈의 배열 피치의 비 H : P = 1 : 2.13으로, 상기 범위 내에 들어가 있다.

도 9는 평면부와 원통면부의 폭의 비 WD : WU와, 단위 렌즈의 렌즈면의 돌출 높이와 단위 렌즈의 병렬 배치의 피치의 비 H : P가 변화했을 때의 광제어 시트의 수직 방향의 휘도 분포의 차이를 나타낸 그래프이다. 도 9에서는 비교예에 있어서 의 최대 휘도의 값을 기준치(휘도 1)로 해서 휘도가 나타나고 있다. 또, 출사 각도 마이너스 측이 사용 상태에 있어서의 위쪽이고, 출사 각도 플러스 측이 사용 상태에 있어서 아래쪽이다.

WD : WU가 상한인 1 : 1.5로부터 벗어난 1 : 1.75이면서 H : P가 상한인 1 : 2.5로부터 벗어난 1 : 2.75인 광제어 시트에서는 출사 각도는 넓지만, 정면(출사 각도 0도) 방향의 휘도가 너무 저하되어 버린다.

또, WD : WU가 하한인 1 : 1로부터 벗어난 1 : 0.75이면서 H : P가 하한인 1 : 2로부터 벗어난 1 : 1.7인 광제어 시트에서는 출사 각도가 너무 좁아져 사용할 수 없다.

이와 같이, WD : WU = 1 : 1 ∼ 1 : 1.5의 범위가 바람직하고, H : P = 1 : 2 ∼ 1:2.5의 범위가 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면 평면부와 곡면부를 조합시킨 비대칭의 렌즈면을 갖는 통 형상(막대 형상)의 단위 렌즈를 평행으로 늘어 놓은 구성을 채용하는 것에 의해, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수 있고, 특히 큰 출사 각도 방향으로 생기는 불필요한 휘도 피크를 억제할 수 있어 휘도 변화를 완만하게 할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 광제어 시트의 제3실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 광제어 시트는 단위 렌즈의 형상을 변경한 것 외에는 제1실시예와 같다. 제1실시예와 같은 부분에는 동일한 참조부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 7은 본 실시예의 광제어 시트(24)의, 도 3과 마찬가지의 단면도이다. 도 7은 도 3과 마찬가지로 사용 상태에 있어서 절단한 경우와 같은 배치로서 나타내고 있다. 즉, 도면 중의 상하 방향이 사용 상태에서의 연직(상하) 방향이다. 또한, 도면 중의 좌측 방향이 출사 측이다.

본 실시예의 광제어 시트(24)는 발광관(13)으로부터 출사한 광의 휘도 얼룩짐을 저감시켜 광의 휘도를 균일화하기 위해, 광을 수속해서 출사하는 통 형상(막대 형상)의 단위 렌즈(241)가 출사 측에 형성되어 있다. 단위 렌즈(241)의 렌즈면은 3종류의 곡면부를 조합시킨 형상으로 되어 있고, 광제어 시트(24)의 출사 측 표면에는 그와 같은 단위 렌즈(241)가 평행으로 다수 늘어 놓여져 배치되어 있다. 본 실시예에서는 단위 렌즈(241)가 늘어 놓여지는 방향은 발광관(13)이 늘어 놓여지는 방향과 일치하고 있다.

단위 렌즈(241)의 렌즈면은 정부(241T)와, 그 보다 위쪽의 상측 형상부(241U) 및, 그 보다 아래 쪽의 하측 형상부(241D)로 이루어져 있다.

정부(241T)는 단위 렌즈(241)의 정상부를 형성하는 원통 곡면(의 일부)으로, 그 곡율 반경은 0.02mm이고, 또 사용 상태에 있어서 상하 방향의 폭은 WT = 0.011mm로 되어 있다.

상측 형상부(241U)는 사용 상태에 있어서 정부(241T)의 위쪽에 배치되는 원통 곡면(의 일부)으로, 그 곡율 반경은 0.195mm이다. 또, 사용 상태에 있어서 상하 방향의 폭은 WU = 0.099mm로 되어 있다.

하측 형상부(241D)는 사용 상태에 있어서 정부(241T)의 아래쪽에 배치되는 원통곡면(의 일부)으로, 그 곡율 반경은 1mm이다. 또, 사용 상태에 있어서 상하 방향의 폭은 WU = 0.09mm로 되어 있다.

이 때, 단위 렌즈(241)는 피치 P = 0.2mm로 배열되어 있다.

단위 렌즈(241)의 렌즈면을 상기한 바와 같이 정부(241T)와, 상측 형상부(241U) 및, 하측 형상부(241D)의 3종류의 곡면을 조합시킨 형상으로 하는 이유에 대해 이하 설명한다.

상측 형상부(241U) 또는 하측 형상부(241D)의 곡율 반경이 크면, 휘도 변화는 급격하게 되지만, 정면 휘도를 높게 할 수 있다. 표시장치를 아래쪽으로부터 관찰하는 것은 적기 때문에, 하측 형상부(241D)의 곡면 형상으로서 큰 곡율 반경(무한대 : 평면을 포함)을 채용하는 것에 의해 휘도 변화가 관찰되기 어려운 상태에서 정면 휘도를 향상시킬 수가 있다. 한편, 상측 형상부(241U)에 대해서는 휘도 변화를 완화하는 목적에서 하측 형상부(241D) 보다 작은 곡율 반경으로 하는 것이다.

정부(241T)는, 정면 휘도를 높이기 위해서는, 날카로운 편이 바람직하다. 그러나, 정부(241T)가 너무 날카로우면, 그 자체의 결함이 발생하거나 해당 광제어 시트(241) 보다 출사 측에 설치되는 반사형 편광성 시트(15) 등의 다른 시트나 부재를 손상시켜 버릴 염려가 있다. 따라서, 정면 휘도를 유지하면서 그들 문제를 회피하기 위해 작은 곡율 반경으로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 본 실시예의 광제어 시트(24)에 있어서 정점 형상(241T)과, 상측 형상부(241U) 및, 하측 형상부(241D)의 3종류의 곡면을 조합시킨 형상의 렌즈면을 채용한 것의 효과를 확인하기 위한 실험을 수행하였다.

도 8은 본 실시예의 광제어 시트(24)의 수직 방향의 휘도 분포를 비교예의 휘도 분포 및 제2실시예의 광제어 시트(14-2)의 휘도 분포와 비교해서 나타낸 그래프이다. 구체적으로는, 광제어 시트(24)를 면광원 장치에 이용해서 휘도 분포가 측정되었다. 휘도 분포의 측정은 LCD 패널(11)과 반사형 편광성 시트(15)를 없앤 상태로 수행되었다.

도 8에서는 도 4 및 도 6과 마찬가지로 비교예에 있어서 최대 휘도의 값을 기준치(휘도 1)로 해서 휘도가 나타나고 있다. 또, 출사 각도 마이너스 측이 사용 상태에 있어서 위쪽이고, 출사 각도 플러스 측이 사용 상태에 있어서 아래쪽이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 광제어 시트(24)에서는 아래쪽(출사 각도 플러스 측)의 출사 각도 70 ∼ 90° 부근에 있어서 불필요한 휘도 피크가 광제어 시트(14-2) 보다 낮게 억제되고 있다. 이는 하측 형상부(241D)의 형상을 곡면으로 한 것이 주된 요인이다.

또, 본 실시예의 광제어 시트(24)에서는 위쪽(출사 각도 마이너스 측)의 출사 각도 -70 ∼ -90° 부근에 있어서 불필요한 휘도 피크가 광제어 시트(14- 2) 보다 낮게 억제되고 있는 것에 더하여, 출사 각도 -30 ∼ -50° 부근에 있어서 휘도가 향상하고 있어 해당 범위의 휘도 변화도 완만하게 되어 있다. 이는 정점 형상(241T)의 형상을 곡면으로 한 것이 주된 요인이다.

또한, 단위 렌즈(241)의 형상은 이하의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

(조건 1)

정부(241T)의 곡율 반경은 0.02mm 이상 0.08mm 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 출사 각도가 50° 이상이라는 큰 출사 각도 방향으로 출사하는 불필요한 피크를 감소시킬 수가 있다. 또, 이 경우 겹쳐 배치되는 반사형 편광성 시트(15)를 손상시켜 버리는 것이 방지된다. 더욱이, 이 경우 정부(241T)의 강도가 확보되어 정부(241T) 자신이 결손되는 것이 방지된다.

(조건 2)

단위 렌즈(241)의 배열 피치를 P로 하고, 정부(241T)의 폭을 WT로 했을 때,

0.05mm < P < 0.5mm ---- 식 (1)

의 관계를 만족함과 더불어,

0.025 < WT/P < 0.25 ---- 식 (2)

의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이들 식 (1) 및 식 (2)를 만족하는(조건 2를 만족하는) 것에 의해, 출사 각도가 50°이상이라는 큰 출사 각도 방향으로 출사하는 불필요한 피크를 감소시킬 수가 있다.

또한, 단위 렌즈(241)의 배열 피치 P가 너무 크면, 정부(241T)에 곡면을 형성한 효과가 작아져 무아레가 발생하는 원인도 되므로, 식 (1)을 만족하는 것은 특히 바람직하다.

여기서, 정면 휘도, 겹쳐지는 다른 시트에 대한 손상 및, 정부(241T)의 결손에 대해, 단위 렌즈(241)의 형상이 어떻게 영향을 주는지를 확인하기 위해 이하의 실험(시험)을 수행하였다.

단위 렌즈의 피치 P가 0.2mm로 고정되고 정부의 폭 WT가 변경된 복수의 샘플이 제작되고, 정부의 폭 WT = 0 즉 정부가 곡면이 아니라 날카로운 시트를 기준으로 해서 정면 휘도의 저하율이 측정되었다.

또, 반사판(12) 및 발광관(13) 상에 유백판(16)과, 상기 각 샘플의 광제어 시트 및, 반사형 편광성 시트(15)를 배치한 상태에서 진동 시험이 수행되어, 광제어 시트의 결손 및 반사형 편광성 시트(15)의 손상이 조사되었다.

이하 표 1에 그 결과를 나타낸다.

<표 1>

WT/P 휘도 저하율 손상/결손

-------------------------------------------------

0.000 (기준) ×

0.020 0.7% 하락 ×

0.025 1% 하락 △

0.050 2% 하락 ○

0.250 10% 하락 ○

0.500 20% 하락 ○

---------------------------------------------------

표 1에 나타낸 바와 같이, 휘도 저하율이 10%를 넘으면, 정면 휘도가 너무 떨어져 집광효과가 작아져 버린다. 표 1로부터 WT/P는 0.0025 보다 큰 것이 바람직하고, 또 0.25 보다 작은 것이 바람직한 것임을 알 수 있다.

제3실시예의 단위 렌즈(241)는 정부(241T)의 곡율 반경이 0.02mm이므로, 조건 1을 만족하고 있다. 또, 피치 P = 0.2mm이고, 정부(241T)의 폭 WT = 0.011mm이므로, WT/P = 0.011/0.2 = 0.055로서, 조건 2도 만족하고 있다.

즉, 본 실시예에 의하면, 큰 출사 각도 방향으로 발생되는 불필요한 휘도피크를 보다 한층 억제할 수 있고, 필요한 범위의 휘도 변화를 완만하게 할 수도 있다.

더욱이, 정부 부근이 곡면으로 되어 있는 것에 의해, 내마모성도 향상시킬 수 있다.

더욱이, 본 실시예의 광제어 시트(24)는 압출 성형에 의해 1종류의 수지로 만들어질 수 있다. 따라서, 내환경성이 향상된다. 더욱이, 열가소성 수지를 이용하는 것에 의해 내광성도 높일 수가 있다.

본 발명은 이상 설명된 실시예(제1 내지 제3실시예)에 한정되지 않고 여러 가지의 변형이나 변경이 가능하다. 그들에 대해서도 본 발명의 균등의 범위 내이다.

(1) 각 실시예에 있어서 광제어 시트(14,24)는 1종류의 단위 렌즈(141,241)가 출사 측에 늘어 놓여져 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수 종류의 단위 렌즈를 조합시켜 출사 측에 배치해도 된다.

(2) 제1실시예에 있어서 단위 렌즈(141)의 정부(T)는 상측 형상부(141U)와 하측 형상부(141D)를 단순히 접속하는 날카로운 부위로 되어 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 정부(T)를 사이에 두고서 비대칭으로 형성된 상측 형상 부(141U)와 하측 형상부(141D)는 곡면에 의해 매끄럽게 연결되어도 된다. 이 경우, 휘도 변화를 보다 매끄럽게 할 수 있고, 또 광제어 시트(14)와 겹쳐지는 반사형 편광성 시트(15) 등에 상처를 주는 것이 방지될 수 있다.

(3) 각 실시예에 있어서, 광원부로서 늘어 놓여진 선광원이 이용되고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 점광원이 다수 늘어 놓여진 광원부도 이용될 수 있다.

(4) 각 실시예에 있어서, 상측 형상부(141D), 정부(241T), 상측 형상부(241D), 하측 형상부(241D)는, 각각 원통면의 일부이지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 타원통면의 일부이어도 되고, 복수 종류의 곡면을 조합시켜 이루어지는 곡면이어도 된다.

다음에, 도 10은 본 발명에 따른 투과형 표시장치의 다른 실시예(제4실시예)를 나타낸 분해 사시도이다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 투과형 표시장치(410)는 LCD 패널(411)과, 반사판(412), 발광관(413), 광제어 시트(414), 반사형 편광성 시트(415) 및, 유백판(416)을 갖추고 있다.

투과형 표시장치(410)는 LCD 패널(411)에 형성되는 영상 정보를 LCD 패널(411)의 배면으로부터 조명해서 표시하는 장치이다. LCD 패널(411)을 배면으로부터 조명하는 면광원 장치가 반사판(412)과, 발광관(413) , 광제어 시트(414), 반사형 편광성 시트(415) 및, 유백판(416)으로 구성되어 있다.

LCD 패널(411)도, 소위 투과형 액정표시소자에 의해 형성되어 있고, 30인치 사이즈로, 800×600 도트의 표시를 수행할 수 있도록 되어 있다.

본 실시예에 있어서는 발광관(413)의 긴 방향이 수평 방향으로서 사용되고, 발광관(413)이 늘어 놓여진 방향이 수직 방향으로서 사용되고 있다.

발광관(413)은 면광원 장치의 광원부(백 라이트의 광원부)를 구성하는 선광원의 냉음극관이다. 본 실시예에서는 약 75mm 간격의 등간격으로 6개의 발광관(413)이 병렬로 늘어 놓여져 있다.

발광관(413)의 배면에는 반사판(412)이 설치되어 있다. 반사판(412)은 각 발광관(413)을 지지하도록 각 발광관(413)의 광제어 시트(414)와는 반대측(배면측)의 전체면에 걸쳐 설치되어 있다. 반사판(412)은 각 발광관(413)으로부터 배면 측으로 진행되어 온 조명광을 확산 반사해서 광제어 시트(414)의 방향(출사 방향)으로 향하게 하는 기능을 가지고 있다. 반사판(412)의 해당 기능에 의해 입사광 조도가 균일하게 비슷하게 되도록 되어 있다.

반사형 편광성 시트(415)는 시야각을 좁히는 것 없이 휘도를 상승시키는 편광 분리 시트이고, LCD 패널(411)과 광제어 시트(414) 사이에 배치되어 있다. 본 실시예에서는, DBEF(스미토모 3M 주식회사제)가 반사형 편광성 시트(415)로서 사용되고 있다.

유백판(416)은 무지향성의 광확산 특성을 갖춘 확산판으로, 광제어 시트(414)의 광원 측에 배치되어 있다.

도 11은 도 10의 광제어 시트(414)의 사시도이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 광제어 시트(414)는 발광관(413)으로부터 출사한 광의 휘도 얼룩짐을 저감시켜 광의 휘도를 균일화하기 위해 광을 수속해서 출사하는 통 형상(막대 형상)의 단위 렌즈(441)가 출사 측에 형성되어 있다. 단위 렌즈(441)의 렌즈면은 2종류의 타원통면의 각 일부의 형상을 조합시킨 형상으로 되어 있고, 광제어 시트(414)의 출사 측 표면에는 그와 같은 단위 렌즈(441)가 평행으로 다수 늘어 놓여져 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 단위 렌즈(441)가 늘어 놓여지는 방향은 발광관(413)이 늘어 놓여지는 방향과 일치하고 있다(도 10 참조).

또한, 본 실시예의 광제어 시트(414)는 굴절률 1.49의 투명한 PMMA(아크릴 수지)로부터 압출 성형에 의해 형성되고 있다. 무엇 보다도, 광제어 시트(414)로서는, PMMA에 한정되지 않고, 광투과성이 있는 다른 열가소성 수지가 적절히 선택되어 사용될 수 있다. 또는, 광제어 시트(414)는, UV 경화 수지를 이용해서 UV 성형으로 불리우는 방법에 의해 제작되어도 된다.

도 12는 도 11의 광제어 시트(414)의 S1-S2선 단면도이다. 또한, 도 12는 사용 상태에 있어서 절단한 경우와 같은 배치로서 나타내고 있다. 즉, 도면 중의 상하 방향이 사용 상태에서의 연직(상하) 방향이다. 또, 도면 중의 좌측이 출사측이다.

상측 형상부(441U)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 장반경이 3.6mm, 단반경이 0.36mm인 타원통의 일부 형상이다. 그 장축은 광제어 시트(414)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

한편, 하측 형상부(441D)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 장반경이 0.29mm, 단반경이 0.025mm인 타원통의 일부 형상이다. 그 장축은 광제어 시트(414)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

이들 상측 형상부(441U)와 하측 형상부(441D)는 정부(T')에 있어서 매끄럽게 접하고 있다. 가장 깊은 위치로부터 정부(T')까지의 돌출 높이는 0.074mm로 되어 있다. 또, 광제어 시트(414)의 전체 두께는 0.45mm이고, 단위 렌즈(441)는 그 배열 피치가 0.093mm로 되도록 늘어 놓여져 있다.

도 13은 광제어 시트(414)에 입사하는 광의 진행되는 방법을 설명하는 도면이다. 또한, 도 13은 도 12와 마찬가지로 사용 상태에 있어서 절단한 경우와 같은 배치로서 나타내고 있다.

앞에서 설명한 단위 렌즈(441)의 형상에서는 상측 형상부(441U)의 사용 상태에 있어서 상하 방향의 두께 tU는 하측 형상부(441D)의 사용 상태에 있어서 상하 방향의 두께 tD 보다 두껍게 되어 있다. 따라서, 광제어 시트(414)에 입사하는 광의 대부분이 정면 내지 위쪽으로 향할 수가 있다.

도 14는 광제어 시트(414)[및 후술하는 광제어 시트(614)]를 통과한 직후의 조명광의 분포를 나타낸 도면이다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 발광관(413)이 발광한 조명광은 광제어 시트(414)(또는 614)를 통과하는 것에 의해 휘도의 피크 위치가 화면의 위쪽으로 이동하고, 또 정면 내지 위쪽에 있어서 정면 내지 하부 보다 휘도의 높은 범위가 넓게 되어 있다.

(비교 평가)

상기 투과형 표시장치(410)로부터 반사형 편광성 시트(DBEF)(415)와 LCD 패널(411)을 제외한 면광원 장치에 있어서, 종래의 면광원 장치 및 비교예와 비교하는 실험을 수행하였다.

광제어 시트(414)를 포함한 면광원 장치에서는 무지향성의 유백판과 매트 필름 및 휘도 향상 필름 BEF(스미토모 3M 주식회사제)를 이용한 종래의 면광원 장치에 대해 10%의 휘도 향상이 가능하였다. 또, 휘도 얼룩짐도 회피할 수 있어, 시트 매수의 삭감도 가능하였다. 더욱이, 상방향의 반치각(half angle)이 10° 확대되었다.

이에 대해, 광제어 시트(414) 대신 출사 측의 꼭지각(top angle) 90°에 있어서 휘도 향상을 위한 휘도 향상 필름 BEF를 이용한 비교예에서는 반치각은 약 40°로, 출사 각도 60° 이상의 부분에서 부자연스러운 휘도의 상승이 있었다.

이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 광제어 시트(414)를 포함한 면광원 장치는 조명광의 균일화와 광이용 효율의 향상 및 정면 휘도의 향상이 도모되어, 저비용에서 고효율인 면광원 장치이다.

또, 광제어 시트(414)를 포함한 면광원 장치는 조명광의 출사 방향을 제어해서 휘도 분포를 한방향으로 치우치게 할 수가 있다. 광제어 시트(414)를 상하 방향의 제어에 사용해서 윗방향과 아래방향의 시야각 특성의 제어를 개별적으로 수행하는 것에 의해, 특히 텔레비전 용도와 같이 정면 또는 위쪽에서 관찰할 기회가 대부분인 경우에 보다 적합한 시야각을 실현할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 광제어 시트의 제5실시예에 대해 설명한다. 본 실시예의 광제어 시트는 단위 렌즈의 형상을 변경한 것 외에는 제4실시예와 마찬가지이다. 제4실시예와 같은 부분에 대해서는 중복되는 설명을 생략한다.

도 15는 본 실시예의 광제어 시트(614)의, 도 12와 마찬가지의 단면도이다. 도 15도 도 12와 마찬가지로 사용 상태에 있어서 절단한 경우와 같은 배치로서 나타내고 있다. 즉, 도면 중의 상하 방향이 사용 상태에서의 연직(상하) 방향이다. 또, 도면 중의 좌측이 출사 측이다.

상측 형상부(641U)는 도 15에 나타낸 바와 같이 장반경이 0.22mm, 단반경이 0.07mm인 타원통의 일부 형상이다. 그 장축은 광제어 시트(614)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

한편, 하측 형상부(641D)는 도 15에 나타낸 바와 같이, 장반경이 0.2mm, 단반경이 0.037mm인 타원통의 일부 형상이다. 그 장축은 광제어 시트(614)의 시트면에 대해 직교하고 있다.

이들 상측 형상부(641U)와 하측 형상부(641D)는 정부(T")에 대해 매끄럽게 접하고 있다. 가장 깊은 위치로부터 정부(T")까지의 돌출 높이는 0.065mm로 되어 있다. 또, 광제어 시트(614)의 전체 두께는 0.45mm이고, 단위 렌즈(641)는 그 배열 피치가 0.077mm로 되도록 늘어 놓여져 있다.

앞에서 설명한 도 14에는 제5실시예의 광제어 시트(614)를 통과한 직후의 조명광의 분포에 대해서도 나타내고 있다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 발광관(413)이 발광한 조명광은 광제어 시트(614)를 통과하는 것에 의해, 휘도의 피크 위치가 화면의 위쪽으로 이동하고, 또 정면 내지 위쪽에 있어서, 정면 내지 아래쪽 보다 휘도의 높은 범위가 넓게 되어 있다. 더욱이, 제4실시예와 비교하면, 피크 휘도가 높게 되어 있다.

본 발명은, 이상에서 설명된 실시예(제4 및 제5실시예)에 한정되는 것은 아 니고, 여러 가지의 변형이나 변경이 가능하다. 그들에 대해서도 본 발명의 균등의 범위 내이다.

(1) 각 실시예에 있어서, 광제어 시트(414,614)는 1종류의 단위 렌즈(441,641)가 출사 측에 늘어 놓여져 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 복수 종류의 단위 렌즈를 조합시켜 출사 측에 배치해도 된다.

(2) 각 실시예에 있어서, 광제어 시트(414,614)를 상하 방향의 제어를 수행할 수 있도록 1매 배치한 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 좌우 방향의 제어를 수행할 수 있도록, 다시 1매 광제어 시트를 배치해도 된다. 또한, 이 경우 추가하는 광제어 시트는 좌우 방향의 광의 제어 특성이 대칭인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수가 있고, 특히 큰 출사 각도 방향에서도 휘도 변화가 완만한 광제어 시트 및 면광원 장치를 제공할 수 있다. 또한, 화면을 관찰하는 위치에 의하지 않고서 얼룩짐이 없는 균일한 조명을 수행할 수가 있어 특정 방향으로부터의 관찰에 적절한 시야각 특성을 갖는 광제어 시트 및 면광원 장치를 제공할 수 있다.

Claims (26)

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13. 평면 광원으로부터 출사되는 광을 균일화하거나 수속시키기 위한 평면 광원용의 광제어 시트에 있어서,

    통 형상의 단위 렌즈가 렌즈면을 출사 측으로 해서 다수 평행으로 늘어 놓여져 구성된 렌즈부를 구비하고,

    통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면의, 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있고,

    상기 단위 렌즈의 렌즈면이,

    곡면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 위쪽 측에 배치된 상면부와,

    곡면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 아래쪽 측에 배치된 하면부 및,

    상기 상면부와 상기 하면부를 매끄럽게 연결하는 곡면으로 이루어진 정부를 갖추고 있고,

    상기 상면부와 상기 하면부 및 상기 정부는 모두 면의 곡율 반경이 다른 것 을 특징으로 하는 광제어 시트.
14. 제13항에 있어서, 상기 정부의 곡율 반경이 가장 작고, 상기 하면부의 곡율 반경이 가장 큰 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
15. 제14항에 있어서, 상기 정부의 곡율 반경이 0.02mm 이상 0.08mm 이하인 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
16. 제13항에 있어서, 상기 단위 렌즈의 병렬 배치의 피치를 P로 하고, 상기 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 상기 단위 렌즈의 병렬 배치 방향에 관한 상기정부의 폭을 WT로 했을 때,

    0.05mm < P < 0.5mm

    의 관계를 만족함과 더불어,

    0.025 < WT/P < 0.25

    의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
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18. 제13항에 있어서, 1종류의 열가소성 수지에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
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20. 투과형 표시부를 배면으로부터 조명하는 면광원 장치에 있어서,

    복수의 늘어 놓여진 광원을 갖춘 평면 광원부와

    청구항 제13항에 기재된 광제어 시트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
21. 평면 광원으로부터 출사되는 광을 균일화하거나 수속시키기 위한 평면 광원용의 광제어 시트에 있어서,

    통 형상의 단위 렌즈가 렌즈면을 출사 측으로 해서 다수 평행으로 늘어 놓여져 구성된 렌즈부를 구비하고,

    통 형상의 단위 렌즈의 렌즈면의, 해당 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는 방향의 단면이 비대칭인 형상을 나타내고 있고,

    상기 단위 렌즈의 렌즈면이 복수 종류의 타원통면의 각 일부에 의해 형성된 복수의 곡면부를 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
22. 제21항에 있어서, 상기 단위 렌즈의 렌즈면은,

    타원통면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 위쪽 측에 배치된 상면부와,

    타원통면의 일부에 의해 형성되고 연직 방향 아래쪽 측에 배치된 하면부를 갖추고 있고,

    상기 상면부와 상기 하면부는 서로 다른 형상인 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
23. 제22항에 있어서, 상기 단위 렌즈의 긴 방향과 직교하는, 상기 단위 렌즈의 병렬 배치 방향에 관해, 상기 상면부의 폭이 상기 하면부의 폭 보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 광제어 시트.
24. 투과형 표시부를 배면으로부터 조명하는 면광원 장치에 있어서,

    복수의 늘어 놓여진 광원을 갖는 평면 광원부와,

    청구항 제21항에 기재된 광제어 시트를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 광제어 시트보다 관찰 측에 해당 광제어 시트와 동일 또는 다른 종류의 광학 시트가 적어도 1매 더 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 광제어 시트보다 관찰 측에 설치된 상기 광학 시트 중 1매가 편광 분리 시트인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.

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