KR100895569B1 - Diffusing board and surface light source device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 확산판은, 액정 표시장치의 화면의 무아레 줄무늬나 색 어른거림, 화면의 휘도 저하를 억제할 수 있는 것이고, 그 구성은 다음과 같이 되어 있다. 투명 기판(83)의 표면에는, 합성 패턴(86)을 이용하여 개략 직사각형 형상이 격자형상으로 나열한 패턴이 형성되어 있다. 합성 패턴(86)은, 한 방향으로 긴 선형상을 한 복수의 제 1 요철 패턴(84)과, 랜덤하게 배열된 오목렌즈 형상의 복수의 제 2 요철 패턴(85)을 합성함에 의해 제작되어 있다.The diffusion plate of the present invention can suppress moire streaks, color flickering and screen brightness deterioration of the screen of the liquid crystal display device, and the configuration is as follows. On the surface of the transparent board | substrate 83, the pattern which roughly rectangular shape was arrange | positioned at lattice form using the composite pattern 86 is formed. The composite pattern 86 is produced by synthesizing a plurality of first uneven patterns 84 having a long linear shape in one direction and a plurality of second uneven patterns 85 having a randomly arranged concave lens shape. .
확산판, 면광원장치 Diffuser Plate, Surface Light Source Device
Description
본 발명은, 확산판 및 면광원 장치에 관한 것이다. 특히, 액정 표시 패널 조명용의 백라이트 등으로서 이용되는 면광원 장치와, 면광원 장치로부터 방사되는 광을 확산시키기 위한 확산판에 관한 것이다.The present invention relates to a diffusion plate and a surface light source device. In particular, it relates to a surface light source device used as a backlight for illuminating a liquid crystal display panel, and a diffusion plate for diffusing light emitted from the surface light source device.
도 1은 제 1의 종래예에 의한 백라이트형의 면광원 장치(11)를 도시하는 분해 사시도, 도 2는 그 개략 단면도이다. 면광원 장치(11)는, 광을 가두기 위한 도광판(12)과, 발광부(13)와, 반사판(14)을 구비하고 있다. 도광판(12)은, 폴리카보네이트 수지나 폴리메틸메타크릴레이트 등의 투명하고 굴절율이 큰 수지에 의해 형성되어 있고, 도광판(12)의 하면에는 단면 개략 반원 형상을 한 요철 가공이나 확산 반사 잉크의 도트 인쇄 등에 의해 패턴(15)이 형성되어 있다. 발광부(13)는, 회로 기판(16)상에 복수의 발광다이오드(LED) 등의 이른바 점광원(17)을 실장한 것으로서, 도광판(12)의 측면(광입사면(18))에 대향하고 있다. 반사판(14)은, 반사율이 높은 예를 들면 백색 수지 시트에 의해 형성되어 있고, 양면 테이프(19)에 의해 양 측부를 도광판(12)의 하면에 부착하고 있다.1 is an exploded perspective view showing a backlight type surface
그리하여, 도 2에 도시하는 바와 같이, 발광부(13)로부터 출사되어 광입사면(18)으로부터 도광판(12)의 내부에 유도된 광(도면에서는, 광은 화살표로 도시한 다)은, 도광판(12)의 광출사면(20)과 그 반대측의 면 사이에서 전반사를 반복함에 의해 도광판(12) 내를 도광한다. 도광판(12) 내를 도광하는 광은, 패턴(15)에 닿음에 의해 확산 반사되고, 광출사면(20)에 대해 전반사의 임계각보다 작은 입사각이 되도록 반사된 광은, 광출사면(20)으로부터 외부로 취출된다. 또한, 도광판(12) 하면의 패턴(15)이 존재하지 않는 부분을 통과하여 외부로 누출된 광은, 반사판(14)에서 반사되어 재차 도광판(12) 내부로 되돌아오기 때문에, 도광판(12) 하면에서의 광량 손실이 방지된다.Thus, as shown in FIG. 2, the light emitted from the
이렇게 하여 도광판(12)의 광출사면(20)으로부터 출사되는 광은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도광판(12)의 광출사면(20)에 거의 평행한 방향으로 출사되기 때문에, 그대로는 광출사면(20)에 수직한 방향(이하 정면(正面)이라고 하는 일이 있다)에서의 휘도가 낮아지고, 정면에서 본 때에 매우 어두워진다. 그 때문에, 도광판(12)의 광출사면(20)에 대향시켜서 랜덤한 패턴을 갖는 확산 시트(21)를 배치하고 있다. 광출사면(20)과 거의 평행하게 출사된 광은, 확산 시트(21)에서 산란됨에 의해, 광출사면(20)에 수직한 방향에서의 출사광량이 커진다. 그러나, 이와 같은 방식의 면광원 장치(11)에서는, 확산 시트(21)에 의해 광을 랜덤하게 확산시키고 있기 때문에, 확산 시트(21)를 투과한 광의 지향성은 극히 넓고 람베르트 광에 가깝고, 면광원 장치(11)의 정면 휘도가 낮았다.In this way, the light emitted from the
그래서, 면광원 장치의 정면 휘도를 향상시키기 위한 궁리가 여러가지로 제안되어 있다. 도 3은 제 2의 종래예에 의한 백라이트형의 면광원 장치(31)를 도시하는 분해 사시도, 도 4는 그 개략 단면도이다. 이 면광원 장치(31)에서는, 도광 판(32)의 하면에 단면 삼각형 형상을 한 복수의 미세한 편향 패턴 소자(35)가 마련되어 있다. 편향 패턴 소자(35)는, 휘도 분포를 균일화하기 위해, 발광부(33)의 부근에서는 패턴 밀도가 작고, 발광부(33)로부터 멀어짐에 따라 점차로 패턴 밀도가 크게되어 있다. 또한, 도광판(32)의 하면에 대향시켜서 경면(鏡面) 반사 시트(34)가 배설되어 있다. 도광판(32)의 광입사면(38)에 대향하는 위치에는, 냉음극 선관으로 이루어지는 봉형상의 발광부(33)를 배치하고 있다. 도광판(32)의 광출사면(40)에 대향하는 위치에는, 프리즘 시트(42)가 배치되고, 그 위에 요철 확산판(41)이 놓여 있다. 프리즘 시트(42)에는, 발광부(33)의 길이 방향과 평행한 방향으로 직선형상으로 늘어난 단면 삼각형 형상의 프리즘(42a)이 서로 평행하게, 또한 일정한 피치로 배열되어 있다.Therefore, various inventions for improving the front luminance of the surface light source device have been proposed. 3 is an exploded perspective view showing the backlight type surface
이 면광원 장치(31)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 도광판(32) 내로 유도된 발광부(33)의 광은, 도광판(32)의 광출사면(40)과 그 반대측의 면 사이에서 전반사를 반복함에 의해 도광판(32) 내를 도광한다. 도광판(32) 내를 도광하는 광은, 편향 패턴 소자(35)에 닿을 때마다 도광 각도(a)가 커지고, 광출사면(40)에 대해 전반사의 임계각보다 작은 입사각이 되도록 반사되면, 광출사면(40)으로부터 외부로 출사된다. 따라서, 이 면광원 장치(31)에서도, 광출사면(40)으로부터 출사되는 광은 광출사면(40)과 거의 평행한 방향으로 출사된다. 광출사면(40)과 거의 평행한 방향을 향하여 도광판(32)으로부터 출사된 광은, 프리즘 시트(42)를 투과함에 의해 광출사면(40)에 거의 수직한 방향으로 구부러진다.In this surface
지금, 도 3에 도시하는 바와 같이, 도광판(32)의 광입사면(38)에 수직한 방 향으로 y축 방향을 정하고, 광입사면(38)에 평행하고 광출사면(40)에도 평행한 방향으로 x축 방향을 취하고, 광출사면(40)에 수직한 방향으로 z축 방향을 취하는 것으로 한다. 또한, φx는 zx평면 내에서 z축 방향으로부터 측정한 방위각을 나타내고, φy는 yz평면 내에서 z축 방향으로부터 측정한 방위각을 나타내는 것으로 한다.As shown in FIG. 3, the y-axis direction is determined in a direction perpendicular to the
도광판(32) 내를 도광하고 광출사면(40)으로부터 출사되는 광은, x축 방향에서는 광의 지향성이 제어되지 않기 때문에, 도광판(32) 내에서 x축 방향에서의 광의 퍼짐이 크고, 프리즘 시트(42)를 투과한 광의 φx방향에서의 지향성은 도 5의 △φx와 같이 넓다. 한편, 광출사면(40)으로부터는 광출사면(40)과 거의 평행한 좁은 범위를 향하여 광이 출사되기 때문에, 프리즘 시트(42)를 투과한 광의 φy방향에서의 지향성은 도 5의 △φy와 같이 좁다.Since light directing the
지향성은 너무 넓으면 정면 휘도의 저하를 가져오지만, 반대로 지향성이 너무 좁아도, 관찰자가 얼굴의 위치를 약간 어긋나는 것만으로도 화상이 보이지 않게 되어, 시인성(視認性)이 나빠진다. 그 때문에, 이 면광원 장치(31)에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 프리즘 시트(42) 위에 요철 확산판(41)을 배치하여, 프리즘 시트(42)를 투과한 광의 yz평면 내에 있어서의 φy방향의 지향성을 요철 확산판(41)으로 β=20° 정도로 넓히고 있다. 이 결과, 이 면광원 장치(31)에 의하면, 제 1의 종래예에 의한 면광원 장치(11)보다도 높은 정면 휘도가 얻어지고, 또한, 액정 표시 장치에 있어서의 시인성의 저하도 방지할 수 있다.If the directivity is too wide, the front luminance is lowered. On the contrary, even if the directivity is too narrow, the image becomes invisible even if the observer slightly shifts the position of the face, resulting in poor visibility. Therefore, in this surface
도 6(a)는 상기 요철 확산판(41)에 있어서의 확산 패턴(43)의 배치를 도시하 는 평면도, 도 6(b)는 zx평면과 평행한 단면에 있어서의 요철 확산판(41)의 단면 형상을 도시하는 도면, 도 6(c)는 yz평면과 평행한 단면에 있어서의 요철 확산판(41)의 단면 형상을 도시하는 도면이다. 확산 패턴(43)은, 요철 확산판(41)을 투과하는 광을 yz평면 내에서는 크게 확산시키지만, zx평면 내에서는 그다지 확산시키지 않도록 구성되어 있다. 즉, 이 요철 확산판(41)의 표면에 형성된 확산 패턴(43)은, x축과 평행한 방향으로 직선형상으로 늘어나 있고, yz평면과 평행한 단면에서는 물결형상(波狀)으로 만곡한 요철 패턴으로 되어 있다. 또한, zx평면과 평행한 단면에서는, 확산 패턴(43)은 평탄한 직선형상으로 형성되어 있지만, 각 확산 패턴(43) 사이에는 성형시의 늘어짐에 의해 오목 모양으로 패인 이음매(44)가 생긴다.FIG. 6A is a plan view showing the arrangement of the
확산 패턴(43)의 x축 방향에서의 주기를 Λx, y축 방향에서의 주기를 Λy로 할 때, 광을 확산시키려고 하는 면 내에서의 주기(Λy)는, 다른쪽의 주기(Λx)보다도 작게 되어 있다(즉, Λx>>Λy). 확산 패턴(43)의 주기(Λx)는 50 내지 200㎛이 바람직하고, 주기(Λy)는 5 내지 20㎛이 바람직하다. 확산 패턴(43)의 주기(Λx, Λy)가 각각의 상한치를 초과하면, 확산 패턴(43)을 육안으로 인식할 수 있게 되어, 액정 표시 장치에 있어서의 표시 품질이 저하되기 때문이다. 또한, 확산 패턴(43)의 주기(Λx, Λy)가 각각의 하한치를 하회하면, 패턴의 제작이 곤란해지기 때문에 확산 패턴(43)의 제작 오차가 패턴 형상에 비교하여 커지고, 광의 이용 효율이 저하되거나, 또는, 회절광이 지배적으로 되어 색 얼룩 등의 문제도 일어나기 때문이다.When the period in the x-axis direction of the
도 7은 yz평면에서의 확산 패턴(43)의 작용을 설명하는 도면, 도 8은 zx평면에서의 확산 패턴(43)의 작용을 설명하는 도면이다. yz평면과 평행한 단면에서는, 확산 패턴(43)은 파형(波形)을 하고 있고, 광출사점의 접선 각도를 γ라고 하면, 확산 패턴(43)을 출사하는 광의 확산각(편향 각도)(φy)은,FIG. 7 is a view for explaining the action of the
φy=γ/(n-1)φy = γ / (n-1)
로 표시된다. 여기서, n은 요철 확산판(41)을 구성하는 수지의 굴절율이고, 또한 공기의 굴절율은 1로 하고 있다.Is displayed. Here, n is the refractive index of the resin constituting the
한편, zx평면 내에서는 확산 패턴(43)은 평탄하게 되어 있기 때문에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 확산 패턴(43)을 통과하는 광은 확산하지 않는다. 확산 패턴(43) 사이의 이음매(44)에서는, zx평면 내에서의 확산이 생기지만, y축 방향에서의 주기(Λy)에 비하여 x축 방향에서의 주기(Λx)가 상당히 크게 되어 있기 때문에, 이음매(44)에 의해 zx평면 내에서 확산되는 광의 량은, 확산 패턴(43)에 의해 yz평면 내에서 확산되는 광의 량에 비하여 근소한 광량에 지나지 않는다. 따라서, 요철 확산판(41)은, 대부분 yz평면 내에서의 확산만을 생기게 한다.On the other hand, since the
도 10은 상기 요철 확산판(41)의 확산 특성을 도시하는 도면이다. 이 특성도에 나타나 있는 바와 같이, 상기 요철 확산판(41)은, zx평면 내에서 φx방향으로는 거의 광을 확산시키지 않고, yz평면 내에서 φy방향으로 20° 정도의 퍼짐으로 확산을 발생시킨다. 프리즘 시트(42)로부터 출사되는 광의 지향 특성은, 도 9에 도시하는 바와 같이, φx방향에서 넓고, φy방향에서 좁게 되어 있다. 이와 같은 지향 특성을 갖는 프리즘 시트(42) 위에, 도 10과 같은 확산 특성을 갖는 요철 확산 판(41)을 설치하면, 면광원 장치(31)로부터 출사되는 광의 지향 특성은 도 11과 같이 된다. 즉, φx방향에서는, 요철 확산판(41)으로부터 출사한 광의 지향성은, 프리즘 시트(42)를 통과한 광의 지향성과 거의 동등하지만, φy방향에서는, 요철 확산판(41)으로부터 출사한 광의 지향성은, 프리즘 시트(42)를 통과한 광의 지향성보다도 크게 되어 있고, φx방향에서도 φy방향에서도 z축을 중심으로 하여 양측에서 20° 정도까지 퍼져 있고, 액정 표시 장치에 사용하는데 충분한 시야각으로 되어 있다.10 is a diagram showing the diffusion characteristics of the
도 12는 제 3의 종래예에 의한 백라이트형의 면광원 장치(51)를 도시하는 사시도, 도 13은 그 개략 단면도이다. 이 면광원 장치(51)에서는, 도광판(52)의 코너부 부근에 LED 등의 점광원으로 이루어지는 발광부(53)가 배치되어 있다. 도광판(52)의 하면에는, 단면 삼각형 형상을 한 편향 패턴 소자(55)가, 발광부(53)를 중심으로 하여 동심원 형상으로 배열되어 있다. 편향 패턴 소자(55)는, 발광부(53)의 부근에서는 패턴 밀도가 작게 되어 있고, 발광부(53)로부터 멀어짐에 따라 패턴 밀도가 크게 되어 있다. 도광판(52)의 하면에 대향하는 위치에는, 경면 반사 시트(54)가 배설되어 있다. 도광판(52)의 광출사면(60)에 대향하는 위치에는, 프리즘 시트(62)가 배치되고, 그 위에 요철 확산판(61)이 놓여 있다. 프리즘 시트(62)에는, 발광부(53)를 중심으로 하여 원호 형상으로 늘어난 단면 삼각형 형상의 프리즘이 형성되어 있다.12 is a perspective view showing a backlight type surface
이 면광원 장치(51)에 있어서의 위치 또는 방향을 원통 좌표를 이용하여 나타낸다. 도 14에 도시하는 바와 같이, 도광판(52)의 광출사면(60)에 수직한 방향으 로 z축 방향을 정하고, 발광부(53)를 중심으로 하는 반경 방향을 r축 방향으로 하고, 도광판(52)의 한쪽의 측면으로부터 측정한 각도를 θ로 하고, r축 방향 및 z축 방향에 수직한 방향을 θ축 방향으로 한다. 또한, r축 방향 및 z축 방향에 평행한 평면 내에서 z축으로부터 계측한 방위각을 φr로 하고, r축 방향에 수직하고 z축 방향에 평행한 면 내에서 z축으로부터 계측한 방위각을 φθ로 한다.The position or direction in this surface
이 면광원 장치(51)에서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 발광부(53)(점광원)로부터 도광판(52)에 들어간 광은, 발광부(53)를 중심으로 하여 방사 형상으로 퍼진다. 게다가, z축 방향에서 본 평면시(平面視)에서는, 각 편향 패턴 소자(55)는, 그 길이 방향이 발광부(53)와 이어지는 방향(r축 방향)과 직교하도록 배치되어 있기 때문에, 도광판(52) 내를 도광하는 광은, 편향 패턴 소자(55)에서 반사되어도 θ방향으로는 산란되지 않고, r축 방향에 따라 거의 곧 바로 진행되어 간다. 그 때문에, 편향 패턴 소자(55)에서 반사되고 도광판(52)의 광출사면(60)으로부터 출사한 후, 프리즘 시트(62)에 의해 거의 수직한 방향으로 구부러진 광의 지향성은, 도 14와 같이 된다. 프리즘 시트(62)를 투과한 광의 지향성은, φr방향에서의 지향성(△φr)에서도, φθ방향에서의 지향성(△φθ)에서도 좁게 되어 있지만, 도광판(52) 내를 도광하는 광의 방향이 거의 r축 방향으로 모이고 있기 때문에, φθ방향에서의 지향성(△φθ)은 특히 좁은 것으로 되어 있다.In this surface
따라서, 제 3의 종래예에서는, 요철 확산판(61)은, 프리즘 시트(62)를 투과한 광을 φθ방향으로 넓히는 작용을 필요로 한다. 그 때문에, 도 15(a)에 도시하는 바와 같이, 이 요철 확산판(61)에서는, r축 방향으로 늘어난 확산 패턴(63)을 발광부(53)를 중심으로 하여 동심원 형상으로, 또는 방사 형상으로 배치하고 있다. 확산 패턴(63)은, 도 15(a)에서 P1 - P1으로 도시하는 단면에서는, 도 15(b)에 도시하는 바와 같이 평탄한 패턴으로 되어 있고, 확산 패턴(63) 사이에는 이음매(64)가 생긴다. 또한, 확산 패턴(63)은, 도 15(a)에서 P2 - P2로 도시하는 단면에서는, 도 15(c)에 도시하는 바와 같은 물결 형상의 패턴으로 되어 있다.Therefore, in the third conventional example, the
이 확산 패턴(63)의 작용도, 제 2의 종래예에서의 확산 패턴(43)과 마찬가지(도 7, 도 8 참조)이지만, 광을 확산시키는 방향이 다르고, 제 3의 종래예에서의 r축 방향이 제 2의 종래예에서의 x축 방향에 대응하고, 제 3의 종래예에서의 θ축 방향이 제 2의 종래예에서의 y축 방향에 대응하고 있다. 따라서, 확산 패턴(63)의 r축 방향에서의 주기를 Λr, θ축 방향에서의 주기를 Λθ로 할 때, r축 방향에서의 주기(Λr)는, θ방향에서의 주기(Λθ)보다도 크게 되어 있다(즉, Λr>>Λθ). 확산 패턴(63)의 주기(Λr)는 50 내지 200㎛이 바람직하고, 주기(Λθ)는 5 내지 20㎛이 바람직하다.The operation of the
도 17은 상기 요철 확산판(61)의 확산 특성을 도시하는 도면이다. 이 특성도에 나타나 있는 바와 같이, 요철 확산판(61)은, zr평면 내에서 φr방향으로는 거의 광을 확산시키지 않고, zθ평면 내에서 φθ방향으로 20° 정도의 퍼짐으로 확산을 생기게 한다. 프리즘 시트(62)로부터 출사되는 광의 지향 특성은, 도 16에 도시하는 바와 같이, φr방향에서 넓고, φθ방향에서 좁게 되어 있다. 이와 같은 지향 특성을 갖는 프리즘 시트(62) 위에, 도 17과 같은 확산 특성을 갖는 요철 확산판(61)을 설치하면, 면광원 장치(51)로부터 출사되는 광의 지향 특성은 도 18과 같 이 된다. 즉, φr방향에서는, 요철 확산판(61)으로부터 출사한 광의 지향성은, 프리즘 시트(62)를 통과한 광의 지향성과 거의 동등하지만, φθ방향에서는, 요철 확산판(61)으로부터 출사한 광의 지향성은, 프리즘 시트(62)를 통과한 광의 지향성보다도 크게 되어 있고, φr방향에서도 φθ방향에서도 z축을 중심으로 하여 양측에서 20° 정도까지 퍼져 있고, 액정 표시 장치에 사용하는데 충분한 시야각으로 되어 있다.FIG. 17 is a diagram showing diffusion characteristics of the
그러나, 제 2 및 제 3의 종래예에서 이용되고 있는 바와 같은 요철 확산판(41, 61)을 이용한 면광원 장치(31, 51)에서는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 그 위에 액정 표시 패널(65)을 겹쳐서 액정 표시 장치를 구성한 때, 액정 표시 패널(65)의 표면에 수㎜ 주기의 무아레 줄무늬(M)가 발생하고, 액정 표시 장치의 표시 품질을 저하시킨다는 문제가 있다. 도 20은 실제로 무아레 줄무늬가 발생하는 양상을 도시하고 있다. 도 21은, 적색 화소(R), 녹색 화소(G), 청색 화소(B)에 의해 1회소(繪素)가 형성되고, 회소의 개구 주기가 Λc=120㎛이 된 액정 표시 패널(65)의 일부이다. x축 방향의 주기가 Λx=200㎛, y축 방향의 주기가 Λy=20㎛의 요철 확산판(41)을 이용한 제 2의 종래예의 면광원 장치(31)의 위에, 도 21과 같은 액정 표시 패널(65)을 겹친 때, 액정 표시 패널(65)에는, 도 20에 도시하는 바와 같은 무아레 줄무늬가 수㎜의 주기로 나타나 액정 표시 장치의 화상을 저하시킨다. 또한, 제 3의 종래예와 같은 면광원 장치의 경우에는, 도시하지 않지만, 방사 형상의 무아레 줄무늬가 발생한 것으로 된다.However, in the surface
여기서, 선형상의 확산 패턴을 배열한 요철 확산판을 이용한 경우에, 액정 표시 패널의 표면에 무아레 줄무늬가 발생하는 원인은, 다음과 같이 고려된다. 도 22는 이면측에서 광을 쪼인 요철 확산판(41)을 현미경으로 관찰한 양상을 나타내고 있다(도 50에는, 이 현미경 사진을 도시하고 있다). 확산 패턴(43) 사이의 이음매(44)에서는, 확산 패턴(43)과 같이 광이 φy방향으로 확산되지 않는 분만큼 밝게 되고, 요철 확산판(41)은 이음매(44)에 따라 휘도 피크가 생긴다. 이 이음매(44) 사이의 주기는 100㎛ 정도이기 때문에, 요철 확산판(41)의 휘도 피크도 이 주기로 반복하고 발생하게 된다. 그리고, 이 휘도 피크의 주기와 액정 표시 패널(65)의 회소의 주기(Λc)가 가까운 값을 갖고 있기 때문에, 양자가 간섭하여 무아레 줄무늬(M)가 발생하게 된다고 고려된다.Here, in the case of using the uneven diffuser plate in which the linear diffusion pattern is arranged, the cause of moire fringes on the surface of the liquid crystal display panel is considered as follows. FIG. 22: shows the aspect which observed the
또한, 제 2 및 제 3의 종래예에서 이용되고 있는 바와 같은 요철 확산판(41, 61)을 이용하면, 도 23에 도시하는 바와 같은 색 어른거림이 액정 표시 패널(65)의 표면에 발생한다는 문제도 있다. 이 원인은, 다음과 같이 생각된다. 예를 들면, 요철 확산판(41)에 마련되어 있는 확산 패턴(43)의 y축 방향의 주기를 Λy=10㎛으로 하고, 액정 표시 패널(65)에서의 적색, 녹색 및 청색의 각 화소의 개구 폭이 W=35㎛이라고 한다. 이와 같은 면광원 장치와 액정 표시 패널을 겹친 때에는, 도 24에 도시하는 바와 같이, 각 화소를 통과하는 확산 패턴(43)은 2개의 경우와, 3개의 경우가 있다. 예를 들면, 도 24의 경우에는, 적색 화소(R)의 개구 내와 청색 화소(B)의 개구 내에서는 3개의 확산 패턴(43)이 통과하고 있지만, 녹색 화소(G)의 개구 내에서는 2개의 확산 패턴(43)밖에 통과하고 있지 않다. 따라서, 각 화소 사이에서는 최대 1.5배의 발광 강도의 차이가 생기고 있다. 이와 같이 각 발광색의 화소 사 이에서 발광 강도의 차이가 생기고, 게다가, 어느 발광색의 화소의 발광 강도가 강해지는지는 장소에 따라 구구하기 때문에, 장소에 의해 다른 색으로 물들고, 이것이 색 어른거림으로서 보인다고 생각된다.In addition, when the
또한, 제 2의 종래예나 제 3의 종래예에서 이용되는 요철 확산판으로서는, 입상(粒狀)의 요철 패턴을 랜덤하게 형성한 것이 이용되는 경우가 있다. 도 25(a), 도 25(b), 도 26(a) 및 도 26(b)는 다른 패턴을 갖는 요철 확산판(71)의 구조를 설명하기 위한 설명도이다. 요철 확산판(71)은, 도 25(a)에 도시하는 바와 같이 반복 패턴(72)을 거의 간극 없이 좌우상하로 주기적으로 배열한 것이다. 또한, 도 10(b)에 도시하는 바와 같이, 반복 패턴(72)은, 오목부(73)를 거의 간극 없이 랜덤하게 나열한 것이다. 하나의 반복 패턴(41)의 종방향 및 횡방향의 폭(H, D)은, 무아레 줄무늬를 방지하기 위해 액정 표시 패널의 화소의 사이즈보다도 크게 되어 있고, 어느 것이나 바람직하게는 100㎛ 이상 1㎜ 이하로 하고 있다. 또한, 반복 패턴(72)을 구성하는 오목부(73)의 치수는 고르지 않고, 외경(G)이 5㎛ 이상 30㎛ 이하(특히, 10㎛ 정도의 것이 바람직하다)의 것이 바람직하다. 또한, 오목부(73)는, 도 26(a) 및 도 26(b)에 도시하는 바와 같이, 오목렌즈 형상을 하고 있다.In addition, as the uneven diffusion plate used in the second conventional example or the third conventional example, a randomly formed granular uneven pattern may be used. 25 (a), 25 (b), 26 (a) and 26 (b) are explanatory views for explaining the structure of the
이 요철 확산판(71)은, 확산 특성이 특수하기 때문에 패턴의 요철형상을 정확하게 제어하여야 한다. 그 경우, 하나의 요철 패턴을 주기적으로 배열하도록 하면, 모든 요철 패턴이 같은 형상으로 되기 때문에, 모든 요철 패턴을 똑같이 제작할 수 있고 정확한 요철형상을 할 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법에서는, 액정 표시 장치의 화면에 무아레 줄무늬가 발생하거나, 화소가 눈에 띄거나 하기 쉽게 된다. 역으로, 요철 패턴을 랜덤하게 배치하려고 하면, 요철 패턴의 형상이나 사이즈를 하나하나 변화시켜야 하며, 정확한 형상을 제작하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 장소에 따라 요철 확산판의 특성이 변화될 우려가 있다. 그 때문에 이 요철 확산판(71)에서는, 랜덤한 형상이나 치수를 갖는 오목부(73)를 랜덤하게 배치시켜 반복 패턴(72)을 구성하고, 이 반복 패턴(72)을 주기적으로 배열함에 의해, 무아레 줄무늬 등의 발생을 억제하면서 요철 확산판(71)의 패턴 제작을 용이하게 한다.Since the
도 27(a) 및 도 27(b)는 요철 확산판(71)의 작용을 설명하는 도면이다. 요철 확산판(71)은 다수의 오목부(73)가 랜덤하게 배치된 것이고, 각 오목부(73)는 오목렌즈 형상을 하고 있기 때문에, 도 27(a)에 도시하는 바와 같이 하면측에서부터 수직으로 광이 입사한 때, 오목렌즈의 작용에 의해 입사광은 광축의 둘레로 확산시켜진다. 따라서, 이 요철 확산판(71)은, 도 27(b)에 도시하는 바와 같은 확산 특성을 나타내고, 요철 확산판(71)의 굴절율을 n으로 하고, 오목부(73)의 중앙과 가장자리(정점(頂点))를 잇는 선분의 기울기를 ε로 하면, 이 확산 특성에서는, 중앙이 높은 피크의 양측에서, φx=φy=±ε/(n-1)의 위치에도 피크가 생긴다. 또한, 이 확산 특성은, 오목부(73)가 원형을 하고 있는 경우에는, z축의 둘레에 회전 대칭이 된다.27 (a) and 27 (b) are diagrams illustrating the action of the
도 28은 요철 확산판(71)의 실제의 확산 특성을 도시하는 도면으로서, φx방향의 확산 특성과 φy방향의 확산 특성이 일치하고 있다. 이와 같은 특성을 갖는 요철 확산판(71)을, 제 2의 종래예의 요철 확산판(41)으로 치환하면, 프리즘 시트(42)를 투과한 후의 도 9의 지향 특성은, 요철 확산판(71)을 투과한 후에는, 도 29와 같이 변환된다. 그 결과, φx방향에서도, φy방향에서도 지향 특성은 20° 정도로 퍼지고, 액정 표시 장치에 이용하는데 충분한 시야각이 얻어진다.FIG. 28 is a diagram showing actual diffusion characteristics of the
이와 같은 요철 확산판(71)에 의하면, 오목부(73)가 랜덤하게 배열되어 있기 때문에, 무아레 줄무늬가 생기지 않는다. 그러나, 오목부(73)가 랜덤하게 배치되어 있기 때문에, 국소적인 배치의 치우침이 생기고, 액정 표시 패널의 각 화소 사이에 발광 강도의 차가 생기고, 요철 확산판(41)의 경우와 마찬가지로 색 어른거림이 생기는 문제가 있다. 이 색 어른거림의 문제는, 제 3의 종래예에 이용한 경우에도 마찬가지이다.According to such an
또한, 이 요철 확산판(71)에서는, 광축 둘레의 전방위에 똑같이 광을 확산시키기 때문에, 요철 확산판(41)이나 요철 확산판(61)을 이용한 경우와 비교하여, 액정 표시 장치의 화면의 휘도가 15% 정도 저하된다는 문제가 있다.In addition, since the
상기한 바와 같이 선형상의 패턴을 형성한 요철 확산판으로는, 무아레 줄무늬와 색 어른거림이 문제가 되고, 입상(粒狀)의 패턴을 랜덤하게 배치한 요철 확산판에서는, 색 어른거림과 휘도의 저하가 문제로 되어 있고, 이러한 결점을 해소하는 것이 요망되고 있다.As described above, as the uneven diffuser plate in which the linear pattern is formed, the moire stripes and the color blur are problematic, and in the uneven diffuser plate in which the granular patterns are randomly arranged, the color blur and the brightness Deterioration is a problem, and it is desired to solve such a fault.
또한, 상기한 바와 같은 종래예에 관해서는, 특허 문헌 1에 기재되어 있다.In addition,
특허 문헌 1 : 일본 특개 2003-215584호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-215584
발명이 해결하고자 하는 과제Problems to be Solved by the Invention
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적으로 하는 점은, 액정 표시 장치의 화면의 무아레 줄무늬나 색 어른거림을 억제할 수 있고, 또한, 화면의 휘도 저하도 작게 할 수 있는 확산판을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above technical problems, and an object thereof is to suppress moire streaks and color blurring of a screen of a liquid crystal display device, and also to reduce the luminance decrease of the screen. To provide a diffuser plate.
과제를 해결하기 위한 수단Means to solve the problem
본 발명에 관한 제 1의 확산판은, 한쪽의 면으로부터 광이 입사하고 다른 쪽의 면으로부터 광이 출사하는 기판의 어느 한쪽의 면에, 상기 입사광의 광축을 포함하는 한 평면 내에서 입사광을 확산시키는 복수의 오목부 또는 볼록부로 이루어지는 제 1 요철형상과, 상기 입사광의 광축의 둘레로 입사광을 확산시키는 복수의 오목부 또는 볼록부로 이루어지는 제 2 요철형상을 중첩하여 얻어진 합성 패턴이 형성된 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 입사광의 광축이란, 입사 광속 중 최대 광도의 광선과 평행한 방향을 지칭한다.The first diffusion plate according to the present invention diffuses incident light in one plane including the optical axis of the incident light to either surface of the substrate on which light enters from one surface and light exits from the other surface. Characterized in that a composite pattern obtained by superimposing a first concave-convex shape composed of a plurality of concave portions or convex portions and a second concave-convex portion composed of a plurality of concave portions or convex portions that diffuse incident light around the optical axis of the incident light are formed. have. In addition, the optical axis of incident light refers to the direction parallel to the light beam of the maximum luminous intensity among incident light beams.
본 발명의 제 1의 확산판은, 제 1 요철형상과 제 2 요철형상이 맞겹쳐(重合) 있기 때문에, 확산판 전체의 확산 정도가 동등한 경우, 제 1 요철형상만의 경우보다도 제 1 요철형상으로부터의 기여를 적게 할 수 있고, 무아레 줄무늬의 발생을 적게 할 수 있다. 또한, 제 2 요철형상에 의해 제 1 요철형상과는 다른 방향으로 광을 확산시킬 수 있기 때문에, 무아레 줄무늬를 보다 저감시킬 수 있다. 또한, 확산판 전체의 확산 정도가 동등한 경우, 제 2 요철형상만의 경우보다도 제 2 요철형상으로부터의 기여를 적게 할 수 있고, 휘도의 저하를 작게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 제 1의 확산판에 의하면, 제 1 요철형상과 제 2 요철형상이 맞겹친 결과, 패턴 모양이 보다 미세하게 되기 때문에, 액정 표시 패널의 각 발광색의 화소에 있어서 편차를 작게 할 수 있고, 색 어른거림을 저감시킬 수 있다.In the first diffusion plate of the present invention, since the first uneven shape and the second uneven shape overlap, the first uneven shape is larger than the case of only the first uneven shape when the diffusion degree of the whole diffuser plate is equal. Can contribute less and reduce the occurrence of moire streaks. Further, since the light can be diffused in a direction different from the first uneven shape by the second uneven shape, moire fringes can be further reduced. In addition, when the diffusion degree of the whole diffuser plate is equal, the contribution from a 2nd uneven shape can be made smaller than the case of only a 2nd uneven shape, and the fall of brightness can be made small. In addition, according to the first diffusion plate of the present invention, since the pattern shape becomes finer as a result of the overlapping of the first uneven shape and the second uneven shape, it is possible to reduce the variation in the pixels of the emission colors of the liquid crystal display panel. Can reduce color flicker.
본 발명의 제 1의 확산판에 관한 어느 실시 양태에서는, 상기 기판의 어느 한쪽의 면과 평행한 직교 2방향으로 x축 및 y축을 정하고, 상기 한쪽의 면에 수직한 방향으로 z축을 정하여, 상기 제 1 요철형상의 표면 형상이,In one embodiment of the first diffusion plate of the present invention, the x-axis and the y-axis are determined in two orthogonal directions parallel to one of the surfaces of the substrate, and the z-axis is determined in the direction perpendicular to the one surface. The surface shape of the first unevenness,
z=f(x,y)z = f (x, y)
로 표시되고, 상기 제 2 요철형상의 표면 형상이,Represented by the shape of the surface of the second unevenness,
Z=g(x,y)Z = g (x, y)
로 표시될 때, 상기 합성 패턴의 표면 형상은,When represented by, the surface shape of the composite pattern,
0≤ξ≤10≤ξ≤1
인 패러미터(ξ)를 이용하여Using phosphorus parameter (ξ)
z=(1-ξ)×f(x,y)+ξ×g(x,y)z = (1-ξ) × f (x, y) + ξ × g (x, y)
로 표시되는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서, 이 실시 양태에 의하면, 패러미터(ξ)를 0 내지 1의 범위에서 변화시킴에 의해, 제 1 요철형상과 제 2 요철형상의 분배 비율을 임의로 바꾸어서 확산판을 설계할 수 있다. 특히, z=f(x,y)와 z=g(x,y)가, 확산 정도가 동등한 제 1 요철형상과 제 2 요철형상을 표시하고 있는 경우에는, 확산판의 확산 정도를 변화시키는 일 없이 제 1 요철형상과 제 2 요철형상의 분배 비율을 바꿀 수 있다.It is characterized by that. Therefore, according to this embodiment, by changing the parameter ξ in the range of 0 to 1, the distribution plate can be designed by arbitrarily changing the distribution ratio of the first uneven shape and the second uneven shape. In particular, when z = f (x, y) and z = g (x, y) represent a first uneven shape and a second uneven shape having the same degree of diffusion, varying the degree of diffusion of the diffusion plate. The distribution ratio of the first uneven shape and the second uneven shape can be changed without.
본 발명의 제 1의 확산판에 관한 다른 실시 양태에서는, 상기 실시 양태에서 상기 패러미터(ξ)를,In another embodiment of the first diffusion plate of the present invention, in the above embodiment, the parameter ξ is
0.1≤ξ≤0.30.1≤ξ≤0.3
으로 하고 있다. 패러미터(ξ)를 이 범위 내로 정함에 의해, 액정 표시 장치에 이용한 때의 화상의 콘트라스트를 높게 하여 색 어른거림을 방지하고, 또한, 휘도를 높게 유지할 수 있다.I am doing it. By setting the parameter ξ within this range, the contrast of the image when used in the liquid crystal display device can be increased to prevent color blurring, and the luminance can be maintained high.
본 발명의 제 1의 확산판에 관한 또다른 실시 양태에서는, 상기 제 1 요철형상은, 한 방향으로 긴 선형상의 오목부 또는 볼록부를 주기적으로 배치하여 구성되어 있고, 상기 제 2 요철형상은, 구면형상 또는 원추형상의 오목부 또는 볼록부를 비주기적으로 배치하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 한 방향으로 긴 선형상을 한 제 1 요철형상의 오목부 또는 볼록부, 예를 들면 실린드리컬 렌즈 형상을 한 것에 의하면, 그 길이 방향에 직교하는 면 내에서 입사광을 확산시킬 수 있다. 또한, 구면형상 또는 원추형상을 한 제 2 요철형상의 오목부 또는 볼록부, 예를 들면 오목렌즈 형상을 한 것에 의하면, 입사광을 그 광축의 둘레로 확산시킬 수 있다. 또한, 이 실시 양태에 의해 합성 패턴을 제작한 경우에는, 상기 합성 패턴은 상기 기판의 면에 거의 평행한 영역을 가지며, 당해 영역은, 상기 기판의 어느 하나의 면측에서 보면, 개략 직사각형이 나열한 격자형상의 모양이 형성된다. 그 때문에, 액정 표시 장치에 이용한 때의 색 어른거림을 방지하는 효과가 높아진다.In still another embodiment of the first diffusion plate of the present invention, the first unevenness is configured by periodically arranging a linear recess or a convexity extending in one direction, and the second unevenness is a spherical surface. A concave or convex portion of a shape or a conical shape is arranged aperiodically. According to the shape of the concave portion or the convex portion of the first uneven shape having a long linear shape in one direction, for example, a cylindrical lens, incident light can be diffused in a plane perpendicular to the longitudinal direction. Further, according to the concave portion or convex portion of the second uneven shape having a spherical shape or a conical shape, for example, a concave lens shape, the incident light can be diffused around the optical axis. In addition, when a composite pattern is produced according to this embodiment, the composite pattern has a region substantially parallel to the surface of the substrate, and the region is a lattice in which rough rectangles are arranged when viewed from any surface side of the substrate. The shape of the shape is formed. Therefore, the effect of preventing the color blurring at the time of using for a liquid crystal display device becomes high.
본 발명의 제 1의 확산판에 관한 또다른 실시 양태에서는, 상기 제 1 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부의 배치 주기에 대해, 상기 제 2 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부의, 상기 기판에 수직한 방향에서 본 최대 치수가, 1/3배 이상 3배 이하인 것을 특징으로 하고 있기 때문에, 액정 표시 장치의 화면의 색 어른거림을 저감할 수 있다.In still another embodiment of the first diffuser plate of the present invention, the substrate of the recessed or convex portions constituting the second recessed and projected portions with respect to the arrangement period of the recessed or convex portions constituting the first irregularities. Since the maximum dimension seen from the direction perpendicular | vertical to is characterized by being 1/3 to 3 times, it is possible to reduce color flicker of the screen of the liquid crystal display device.
본 발명에 관한 제 2의 확산판은, 한쪽의 면으로부터 광이 입사하고 다른쪽의 면으로부터 광이 출사하는 기판의 어느 한쪽의 면에, 상기 입사광의 광축을 포함하는 한 평면 내에서 입사광을 확산시키는 복수의 오목부 또는 볼록부로 이루어지는 제 1 요철형상과, 상기 입사광의 광축을 포함하는 한 평면 내에서 입사광을 확산시키는 복수의 오목부 또는 볼록부로 이루어지는 제 2 요철형상이, 상기 양 평면이 서로 직교하는 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.The second diffuser plate according to the present invention diffuses incident light in one plane including the optical axis of the incident light to either surface of the substrate on which light enters from one surface and light exits from the other surface. The first concave-convex shape made up of a plurality of concave portions or convex portions to be made, and the second concave-convex shape made up of a plurality of concave portions or convex portions for diffusing incident light within a plane including the optical axis of the incident light, the two planes orthogonal to each other It is arrange | positioned in the direction to say, It is characterized by the above-mentioned.
본 발명에 관한 제 2의 확산판에서도, 액정 표시 패널과 조합시킨 때, 무아레 줄무늬를 저감함과 함께 휘도의 저하도 억제할 수 있고, 게다가, 화면의 색 어른거림도 저감시킬 수 있다.Also in the second diffusion plate according to the present invention, when combined with a liquid crystal display panel, it is possible to reduce moire fringes and to suppress a decrease in luminance, and also to reduce color blurring of the screen.
본 발명의 제 2의 확산판에 관한 실시 양태에서는, 상기 입사광은, 광축과 직교하는 2방향중 한 방향으로 좁은 지향 특성을 가지며, 다른 방향으로 넓은 지향 특성을 갖는 광속(光束)이고, 상기 제 1 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부는, 상기 입사광의 지향 특성이 좁은 방향과 평행한 평면 내에서 입사광을 확산시키도록 배치되고, 상기 제 2 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부는, 상기 입사광의 지향 특성이 넓은 방향과 평행한 평면 내에서 입사광을 확산시키도록 배치되고, 상기 제 1 요철형상의 확산 정도가, 상기 제 2 요철형상의 확산 정도보다도 크게 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 따라서, 이 확산판을 이용하면, 입사광의 지향 특성이 좁은 방향에서는 제 1 요철형상에 의해 입사광을 크게 확산시키고, 입사광의 지향 특성이 넓은 방향에서는 제 2 요철형상에 의해 입사광을 작게 확산시킬 수 있어, 액정 표시 장치의 화면의 시인성을 향상시킬 수 있다.In an embodiment of the second diffusion plate of the present invention, the incident light is a light beam having a narrow directivity characteristic in one of two directions orthogonal to the optical axis and having a wide directivity in the other direction. The recessed part or convex part which comprises 1 uneven shape is arrange | positioned so that incident light may diffuse in the plane parallel to the direction where the said directivity characteristic of the said incident light is narrow, and the recessed part or convex part which comprises said 2nd uneven shape is the said incident light Is arranged to diffuse incident light in a plane parallel to the wide direction, and the diffusion degree of the first uneven shape is larger than that of the second uneven shape. Therefore, using this diffuser plate, the incident light can be diffused largely by the first uneven shape in the direction in which the directivity of incident light is narrow, and the incident light can be diffused small by the second uneven shape in the direction where the directivity of the incident light is wide. The visibility of the screen of the liquid crystal display device can be improved.
본 발명의 제 2의 확산판에 관한 다른 실시 양태에서는, 상기 제 1 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부와, 상기 제 2 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부는, 어느 것이나 한 방향으로 긴 선형상의 오목부 또는 볼록부로 되어 있다. 한 방향으로 긴 선형상의 오목부 또는 볼록부, 예를 들면 실린드리컬 렌즈 형상을 한 것에 의하면, 그 길이 방향에 직교하는 면 내에서 입사광을 확산시킬 수 있다. 또한, 제 1 요철형상 및 제 2 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부의 표면의 곡률 등에 의해 각각의 확산 정도를 조정할 수 있다.In another embodiment of the second diffuser plate of the present invention, the concave portion or the convex portion constituting the first concave-convex shape and the concave portion or the convex portion constituting the second concave-convex shape are long in one direction. It is a linear recessed part or convex part. According to the shape of the linear concave or convex portion, for example, cylindrical lens, elongated in one direction, incident light can be diffused in a plane perpendicular to the longitudinal direction. Further, the degree of diffusion of each can be adjusted by the curvature of the surface of the concave portion or the convex portion constituting the first uneven shape and the second uneven shape.
본 발명의 제 2의 확산판에 관한 또다른 실시 양태에서는, 상기 제 1 요철형상에 의해 입사광이 확산하는 상기 평면에 평행한 방향에서의 제 1 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부의 주기에 대해, 상기 제 2 요철형상에 의해 입사광이 확산하는 상기 평면에 평행한 방향에서의 제 2 요철형상을 구성하는 오목부 또는 볼록부의 주기가, 1/3배 이상 3배 이하로 되어 있다. 이 실시 양태에 의하면, 액정 표시 장치의 화면의 색 어른거림을 저감할 수 있다.In still another embodiment of the second diffuser plate of the present invention, the period of the concave portion or the convex portion constituting the first concave-convex shape in the direction parallel to the plane in which incident light diffuses by the first concave-convex shape is given. The period of the concave portion or the convex portion constituting the second concave-convex shape in the direction parallel to the plane in which incident light diffuses by the second concave-convex shape is 1/3 to 3 times. According to this embodiment, the color blurring of the screen of a liquid crystal display device can be reduced.
본 발명의 제 1 및 제 2의 확산판에 관한 또다른 실시 양태에서는, 상기 제 1 요철형상이, 한 방향으로 긴 선형상의 오목부 또는 볼록부가 소정의 1점을 중심으로 하여 방사 형상으로 배치되어 있기 때문에, 본 발명의 확산판을 미소(微小)한 광원을 이용한 면광원 장치에도 적용할 수 있다.In still another embodiment of the first and second diffuser plates of the present invention, the first uneven shape has a radially concave portion or a convex portion that is elongated in one direction and is disposed radially about a predetermined point. Therefore, the diffusion plate of the present invention can be applied to a surface light source device using a micro light source.
특히, 본 발명에 관한 면광원 장치의 하나는, 상기 광원이 점광원이고, 상기 도광판의 광출사면과 반대측의 면의 거의 전체에는, 길이 방향의 방향성을 갖는 형상이고, 이 길이 방향이 상기 점광원과 거의 수직으로 대향하는 편향 패턴 소자가 서로 간격을 두고 배치되어 있고, 상기 프리즘 시트의 상기 도광판과 대향하는 면에는, 단면 개략 삼각형 형상의 프리즘이 상기 점광원에 대응하는 점을 중심으로 하여 원호 형상으로 형성되어 있고, 상기 확산판의 합성 패턴을 형성하는 상기 제 1 요철형상은, 한 방향으로 긴 선형상의 오목부 또는 볼록부가 상기 점광원에 대응하는 점을 중심으로 하여 방사 형상으로 배치되어 있다.Particularly, in one of the surface light source devices according to the present invention, the light source is a point light source, and almost the entire surface on the side opposite to the light exit surface of the light guide plate has a shape having directionality in the longitudinal direction, and the length direction is the point. A deflection pattern element facing substantially perpendicular to the light source is arranged at intervals from each other, and on a surface of the prism sheet facing the light guide plate, a prism of a triangular cross-sectional outline is formed around a point corresponding to the point light source. The first concave-convex shape which is formed in a shape and forms a composite pattern of the diffusion plate has a radially concave portion or a convex portion that is elongated in one direction and is disposed radially around the point corresponding to the point light source. .
이러한 면광원 장치에서는, 본 발명에 관한 확산판을 이용함에 의한 효과에 더하여, 점광원으로부터 출사된 광을 좁은 시야각의 광으로서 도광판의 광출사면으로부터 출사시키고, 이것을 확산판에 의해 시인성이 좋은 시야각을 얻을 수 있도록 펼 수 있어, 광이용 효율이 높고 시인성이 양호한 면광원 장치를 얻을 수 있다.In such a surface light source device, in addition to the effect of using the diffuser plate according to the present invention, the light emitted from the point light source is emitted from the light exit surface of the light guide plate as light having a narrow viewing angle, and the diffuser plate has a good viewing angle. It is possible to obtain the surface light source device having high light utilization efficiency and good visibility.
또한, 본 발명의 이상 설명하는 구성 요소는, 가능한 한 임의로 조합시킬 수 있다.In addition, the component demonstrated above of this invention can be combined arbitrarily as possible.
도 1은 제 1의 종래예에 의한 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도.1 is an exploded perspective view showing a surface light source device according to a first conventional example.
도 2는 제 1의 종래예에 의한 면광원 장치의 개략 단면도.2 is a schematic sectional view of a surface light source device according to a first conventional example.
도 3은 제 2의 종래예에 의한 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도.3 is an exploded perspective view showing a surface light source device according to a second conventional example.
도 4는 제 2의 종래예에 의한 면광원 장치의 개략 단면도.4 is a schematic sectional view of a surface light source device according to a second conventional example.
도 5는 위와 같은 면광원 장치에서, 프리즘 시트를 투과한 광의 지향 특성을 도시하는 사시도.Fig. 5 is a perspective view showing the directivity characteristic of light transmitted through the prism sheet in the above surface light source device.
도 6(a)는 제 2의 종래예에서 이용되고 있는 요철 확산판에서의 확산 패턴의 배치를 도시하는 평면도, 도 6(b)는 zx평면과 평행한 단면에서의 요철 확산판의 단면 형상을 도시하는 도면, 도 6(c)는 yz평면과 평행한 단면에서의 요철 확산판의 단면 형상을 도시하는 도면.6 (a) is a plan view showing the arrangement of the diffusion pattern in the uneven diffuser plate used in the second conventional example, and FIG. 6 (b) shows the cross-sectional shape of the uneven diffuser plate in the cross section parallel to the zx plane. Fig. 6 (c) is a diagram showing the cross-sectional shape of the uneven diffuser plate in the section parallel to the yz plane.
도 7은 yz평면에서의 확산 패턴의 작용을 설명하는 도면.7 is a view for explaining the operation of the diffusion pattern in the yz plane.
도 8은 zx평면에서의 확산 패턴의 작용을 설명하는 도면.Fig. 8 is a diagram explaining the action of the diffusion pattern in the zx plane.
도 9는 프리즘 시트로부터 출사되는 광의 지향 특성을 도시하는 도면.9 is a diagram illustrating the directivity characteristic of light emitted from a prism sheet.
도 10은 요철 확산판의 확산 특성을 도시하는 도면.10 is a diagram illustrating diffusion characteristics of an uneven diffuser plate.
도 11은 도 10과 같은 확산 특성을 갖는 요철 확산판을 이용한 때에, 면광원 장치로부터 출사되는 광의 지향 특성을 도시하는 도면.FIG. 11 is a diagram showing the directivity characteristic of light emitted from the surface light source device when using the uneven diffuser plate having the diffusion characteristics as shown in FIG. 10; FIG.
도 12는 제 3의 종래예에 의한 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도.12 is an exploded perspective view showing a surface light source device according to a third conventional example.
도 13은 제 3의 종래예에 의한 면광원 장치의 개략 단면도.13 is a schematic cross-sectional view of a surface light source device according to a third conventional example.
도 14는 위와 같은 면광원 장치에서, 프리즘 시트를 투과한 광의 지향 특성을 도시하는 사시도.Fig. 14 is a perspective view showing the directivity characteristic of light transmitted through a prism sheet in the surface light source device as described above.
도 15(a)는 제 3의 종래예에서 이용되고 있는 요철 확산판의 평면도, 도 15(b)는 (a)의 P1-P1선에 따른 단면도, 도 15(c)는 도 15(a)의 P2-P2선에 따른 단면도.Fig. 15A is a plan view of the uneven diffuser plate used in the third conventional example, Fig. 15B is a sectional view taken along the line P1-P1 in Fig. 15A, and Fig. 15C is Fig. 15A. Sectional view along the P2-P2 line.
도 16은 프리즘 시트로부터 출사되는 광의 지향 특성을 도시하는 도면.Fig. 16 is a diagram showing the directivity characteristic of light emitted from a prism sheet.
도 17은 요철 확산판의 확산 특성을 도시하는 도면.17 is a diagram illustrating diffusion characteristics of an uneven diffuser plate.
도 18은 도 17과 같은 확산 특성을 갖는 요철 확산판을 이용한 때에, 면광원 장치로부터 출사되는 광의 지향 특성을 도시하는 도면.FIG. 18 is a diagram showing directivity characteristics of light emitted from a surface light source device when using the uneven diffuser plate having the diffusion characteristics as shown in FIG. 17; FIG.
도 19는 제 2의 종래예에서, 액정 표시 패널의 표면에 발생하는 무아레 줄무늬를 도시하는 도면.Fig. 19 is a diagram showing moire fringes occurring on the surface of a liquid crystal display panel in the second conventional example.
도 20은 실제의 무아레 줄무늬를 도시하는 도면.20 is a diagram showing actual moire stripes.
도 21은 액정 표시 패널의 화소 개구를 도시하는 개략 평면도.21 is a schematic plan view showing a pixel opening of a liquid crystal display panel.
도 22는 무아레 줄무늬가 발생하는 이유를 설명하는 도면.Fig. 22 is a diagram explaining why moire fringes occur.
도 23은 액정 표시 패널의 표면에 발생하는 색 어른거림을 도시하는 도면.FIG. 23 is a diagram illustrating color wobble occurring on the surface of a liquid crystal display panel. FIG.
도 24(a)는 도 23의 F부를 확대하여 도시한 도면, 도 24(b)는 적색, 녹색, 청색의 각 화소의 발광 강도를 도시하는 도면.FIG. 24A is an enlarged view of a portion F of FIG. 23, and FIG. 24B is a diagram showing the light emission intensity of each pixel of red, green, and blue.
도 25(a) 및 도 25(b)는, 다른 패턴을 갖는 요철 확산판의 구조를 설명하는 설명도.25 (a) and 25 (b) are explanatory views for explaining the structure of an uneven diffuser plate having another pattern.
도 26(a) 및 도 26(b)는 위와 같은 요철 확산판에 마련되어 있는 오목부의 형상을 도시하는 사시도 및 단면도.26 (a) and 26 (b) are a perspective view and a cross-sectional view showing the shape of the concave portion provided in the above uneven diffuser plate.
도 27(a)는 요철 확산판의 작용을 설명하는 도면, 도 27(b)는 그 확산 특성을 도시하는 도면.FIG. 27A is a diagram illustrating the action of the uneven diffuser plate, and FIG. 27B is a diagram illustrating the diffusion characteristics thereof.
도 28은 요철 확산판의 확산 특성을 도시하는 도면.FIG. 28 is a diagram showing diffusion characteristics of an uneven diffuser plate. FIG.
도 29는 위와 같은 요철 확산판을 투과한 후의 광의 지향 특성을 도시하는 도면.Fig. 29 is a diagram showing the directing characteristics of light after passing through the uneven diffuser plate as described above.
도 30은 본 발명의 실시예 1에 의한 요철 확산판을 이용한 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도.30 is an exploded perspective view showing a surface light source device using the uneven diffusion plate according to the first embodiment of the present invention.
도 31(a)는 제 1 요철 패턴을 도시하는 도면, 도 31(b)는 제 2 요철 패턴을 도시하는 도면, 도 31(c)는 도 31(a)의 제 1 요철 패턴과 도 31(b)의 제 2 요철 패턴으로부터 합성한 합성 패턴을 이용하여 성형된 요철 확산판의 패턴을 도시하는 도면.FIG. 31A shows a first uneven pattern, FIG. 31B shows a second uneven pattern, and FIG. 31C shows a first uneven pattern shown in FIG. 31A and FIG. The pattern which shows the pattern of the uneven diffuser plate shape | molded using the synthetic pattern synthesize | combined from the 2nd uneven pattern of b).
도 32(a)는 제 1 요철 패턴의 작용을 설명하는 도면, 도 32(b)는 제 2 요철 패턴의 작용을 설명하는 도면.FIG. 32A is a diagram illustrating the action of the first uneven pattern, and FIG. 32B is a diagram illustrating the action of the second uneven pattern.
도 33(a), 도 33(b), 도 33(c), 도 33(d), 도 33(e) 및 도 33(f)는, 제 1 요철 패턴과 제 2 요철 패턴을 합성하는 방법을 설명하는 도면.33 (a), 33 (b), 33 (c), 33 (d), 33 (e) and 33 (f) show a method of synthesizing the first uneven pattern and the second uneven pattern. To explain.
도 34는 합성 비율(ξ)을 0부터 1까지 변화시킨 때의, 액정 표시 장치의 화면의 휘도와 액정 표시 패널의 각 발광색(R, G, B)의 개구 사이에서의 콘트라스트의 역수와의 변화를 시뮬레이션한 결과를 도시하는 도면.Fig. 34 is a change of the inverse of the contrast between the brightness of the screen of the liquid crystal display device and the openings of the respective emission colors R, G, and B of the liquid crystal display panel when the synthesis ratio ξ is changed from 0 to 1; A diagram showing the results of a simulation.
도 35(a)는 요철 확산판의 합성 패턴을 현미경으로 본 화상을 도시하는 도면, 도 35(b)는 그 파워 스펙트럼 화상.Fig. 35 (a) shows an image of a composite pattern of an uneven diffuser plate viewed under a microscope, and Fig. 35 (b) shows a power spectrum image thereof.
도 36은 도 35(b)의 파워 스펙트럼 화상의 원점으로부터의 거리(공간 주파수)를 횡축에 취하고, 강도를 종축에 취해 도시한 도면.Fig. 36 is a diagram showing the distance (spatial frequency) from the origin of the power spectrum image of Fig. 35 (b) on the horizontal axis and the intensity on the vertical axis;
도 37은 현미경을 통하여 요철 확산판을 촬영한 양상을 도시하는 도면.Fig. 37 is a diagram showing an aspect of photographing the uneven diffuser plate through a microscope.
도 38은 요철 확산판의 합성 패턴을 나타낸 확대도와, x축 방향에서의 휘도의 분포를 나타낸 도면.Fig. 38 is an enlarged view showing the composite pattern of the uneven diffuser plate and the luminance distribution in the x-axis direction.
도 39는 본 발명의 요철 확산판을 이용한 경우의 휘도 및 지향 특성을 나타낸 도면.39 shows luminance and directivity characteristics when the uneven diffuser plate of the present invention is used.
도 40은 제 1 요철 패턴만을 마련한 요철 확산판을 이용한 경우의 휘도 및 지향 특성을 나타낸 도면.40 shows luminance and directivity characteristics in the case of using the uneven diffuser plate provided with only the first uneven pattern.
도 41은 제 2 요철 패턴만을 마련한 요철 확산판을 이용한 경우의 휘도 및 지향 특성을 도시한 도면.Fig. 41 is a diagram showing luminance and directivity characteristics in the case of using the uneven diffuser plate provided with only the second uneven pattern;
도 42는 실시예 1의 요철 확산판을 액정 표시 패널에 겹친 양상을 설명하는 도면.FIG. 42 is a view for explaining an aspect in which the uneven diffuser plate of Example 1 is overlapped with the liquid crystal display panel. FIG.
도 43은 요철 확산판에서의 패턴의 사이즈비(K/Λy)에 대한 콘트라스트의 변화를 나타낸 도면.Fig. 43 is a view showing the change of contrast with respect to the size ratio (K / Λy) of the pattern in the uneven diffuser plate.
도 44(a)는 합성 패턴의 zx평면에서의 패턴 형상을 도시하는 도면, 도 44(b)는 그 zx평면에서의 지향 특성을 도시하는 도면.FIG. 44A is a diagram showing a pattern shape in the zx plane of the composite pattern, and FIG. 44B is a diagram showing the directivity characteristics in the zx plane.
도 45(a)는 합성 패턴의 yz평면에서의 패턴 형상을 도시하는 도면, 도 45(b)는 그 yz평면에서의 지향 특성을 도시하는 도면.45 (a) is a diagram showing a pattern shape in the yz plane of the composite pattern, and FIG. 45 (b) is a diagram showing the directivity characteristics in the yz plane.
도 46은 본 발명의 실시예 2에 의한 면광원 장치를 도시하는 사시도.Fig. 46 is a perspective view showing a surface light source device according to a second embodiment of the present invention.
도 47(a)는 본 발명의 실시예 3에 의한 확산판의 패턴을 도시하는 개략도, 도 47(b)는 도 47(a)의 패턴을 현미경으로 본 때의 상을 도시하는 도면.Fig. 47 (a) is a schematic diagram showing a pattern of the diffusion plate according to the third embodiment of the present invention, and Fig. 47 (b) shows an image when the pattern of Fig. 47 (a) is viewed under a microscope.
도 48(a)는 제 1 요철 패턴의 길이 방향과 직교하는 방향에서의 단면을 도시하는 도면, 도 48(b)는 제 2 요철 패턴의 길이 방향과 직교하는 방향에서의 단면을 도시하는 도면.48A is a diagram showing a cross section in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first uneven pattern, and FIG. 48B is a diagram showing a cross section in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the second uneven pattern.
도 49는 본 발명의 실시예 4에 의한 액정 표시 장치를 도시하는 개략도.Fig. 49 is a schematic diagram showing a liquid crystal display device according to a fourth embodiment of the present invention.
도 50은 도 22에 도시한 요철 확산판의 현미경 사진.50 is a micrograph of the uneven diffuser plate shown in FIG. 22.
도 51은 도 38에 도시한 요철 확산판의 현미경 사진.FIG. 51 is a micrograph of the uneven diffuser plate shown in FIG. 38.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
32 : 도광판 33 : 발광부32: Light guide plate 33: Light emitting part
34 : 경면 반사 시트 35 : 편향 패턴 소자34 mirror
38 : 광입사면 40 : 광출사면38: light entrance plane 40: light exit plane
42 : 프리즘 시트 52 : 도광판42: prism sheet 52: light guide plate
53 : 발광부 54 : 경면 반사 시트53: light emitting portion 54: mirror reflective sheet
55 : 편향 패턴 소자 60 : 광출사면55: deflection pattern element 60: light exit surface
81 : 면광원 장치 82 : 요철 확산판81: surface light source device 82: uneven diffuser plate
83 : 투명 기판 85 : 제 2 요철 패턴83: transparent substrate 85: second uneven pattern
86 : 합성 패턴 91 : 면광원 장치86: composite pattern 91: surface light source device
92 : 요철 확산판92: uneven diffuser plate
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은, 이하의 실시예로 한정되는 것이 아님은 물론이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, of course, this invention is not limited to the following example.
(실시예 1)(Example 1)
도 30은 본 발명의 실시예 1에 의한 확산판을 이용한 면광원 장치(81)를 도시하는 분해 사시도이다. 이 면광원 장치(81)는, 도광판(32), 발광부(33), 경면 반사 시트(34), 프리즘 시트(42), 요철 확산판(82)에 의해 구성되어 있다. 이 중, 요철 확산판(82) 이외의 구성 부재에 관해서는, 이미 설명한 제 2의 종래예와 동일하기 때문에, 그들의 설명은 생략하고, 이하에서는 요철 확산판(82)의 구조와 그 작 용에 관해서만 설명한다.30 is an exploded perspective view showing the surface
요철 확산판(82)은, 투명 기판(83)의 윗면에 제 1 요철형상과 제 2 요철형상을 스탬퍼법 등에 의해 한번에 성형한 것으로서, 제 1 요철형상과 제 2 요철형상은 합성하도록 하여 맞겹쳐 있다. 도 31(a) 및 도 31(b)는 각각 합성 패턴의 근원이 된 제 1 요철형상과 제 2 요철형상을 도시하는 도면, 도 31(c)는 제 1 요철형상과 제 2 요철형상을 합성한 패턴에 의거하여 요철 확산판(82)의 표면에 형성된 패턴의 일부를 도시하는 도면이다.The
제 1 요철형상은 복수의 제 1 요철 패턴(84)(오목부 또는 볼록부)에 의해 구성되어 있다. 제 1 요철 패턴(84)은, 단면이 물결형상, 반원형상, 반타원 형상, 실린드리컬 렌즈 형상, 삼각기둥 형상, 단면 사다리꼴 형상 등으로 형성되어 있고, 균일한 단면인 채로 직선형상으로 늘어나 있고 선형상 내지 봉형상으로 되어 있다. 또한, 제 1 요철 패턴(84)은, 서로 평행하게 되도록 하여, x방향 및 y방향으로 주기(Λx, Λy)로 반복 배열되어 있다. 도 32(a)에 도시하는 바와 같이, 하면측으로부터 광이 수직으로 입사한 때, 입사광의 광축(최대 광도의 광선)을 포함하며, 또한, 제 1 요철 패턴(84)의 길이 방향으로 수직한 평면 내에서 입사광을 확산시킨다는 것이, 제 1 요철 패턴(84)의 전형적인 광학적 작용이다.The 1st uneven | corrugated shape is comprised by the some 1st uneven | corrugated pattern 84 (concave part or convex part). The first concave-
제 2 요철형상은 복수의 제 2 요철 패턴(85)(오목부 또는 볼록부)에 의해 구성되어 있다. 제 2 요철 패턴(85)은, 구면 오목렌즈 형상, 비(非)구면 오목렌즈 형상, 원추형상, 원추대 형상, 각추(角錐)형상, 각추대 형상 등으로 형성되어 있고 랜덤하게 배열되어 있다. 제 2 요철 패턴(85)은, 그 크기도 랜덤하게 되어 있어도 좋다. 또한, 제 2 요철 패턴(85)은, 랜덤하게 배열된 기본 패턴을 반복하여 주기적으로 배치함에 의해 전체가 구성되어 있는 것이 바람직하다(도 25의 설명을 참조). 도 32(b)에 도시하는 바와 같이, 하면측으로부터 광이 수직으로 입사한 때, 입사광의 광축에 평행하며, 또한, 제 2 요철 패턴(85)의 중심부를 통과한 직선의 둘레로 입사광을 확산시킨다는 것이 제 2 요철 패턴(85)의 전형적인 광학적 작용이다.The 2nd uneven | corrugated shape is comprised by the some 2nd uneven | corrugated pattern 85 (concave part or convex part). The second
면광원 장치(81)의 표면의 합성 패턴(86)은, 도 31(a)와 같이 배열된 복수의 제 1 요철 패턴(84)과, 도 31(b)와 같이 배열된 복수의 제 2 요철 패턴(85)을 맞겹쳐 합성되어 있다. 도 33(a), 도 33(b), 도 33(c), 도 33(d), 도 33(e) 및 도 33(f)는, 제 1 요철 패턴(84)과 제 2 요철 패턴(85)을 합성하는 방법을 설명하고 있다. 도 33(a) 및 도 33(b)는, 제 1 요철 패턴(84)의 yz평면과 평행한 단면에서의 패턴 형상과, zx평면과 평행한 단면에서의 패턴 형상이다. 도 33(c) 및 도 33(d)는, 제 2 요철 패턴(85)의 yz평면과 평행한 단면에서의 패턴 형상과, zx평면과 평행한 단면에서의 패턴 형상이다. 도 33(e) 및 도 33(f)는, 합성 패턴(86)의 yz평면과 평행한 단면에서의 패턴 형상과, zx평면과 평행한 단면에서의 패턴 형상이다.The
도 33(a) 및 도 33(b)에서 도시되는 제 1 요철 패턴(84)의 높이를 z=z1로 하고, 제 1 요철 패턴(84)의 형상이,The height of the first
z=z1=f(x,y)z = z1 = f (x, y)
로 표시되어 있다고 한다. 마찬가지로, 도 33(c) 및 도 33(d)에서 도시되는 제 2 요철 패턴(85)의 높이를 z=z2로 하고, 제 2 요철 패턴(85)의 형상이,It is indicated by. Similarly, the height of the 2nd uneven |
z=z2=g(x,y)z = z2 = g (x, y)
로 표시되어 있다고 한다. 이때, 도 33(e) 및 도 33(f)의 합성 패턴(86)의 형상은, 제 1 요철 패턴(84)과 제 2 요철 패턴(85)의 맞겹침으로서 표현된다. 즉, 합성 패턴(86)의 높이를 z=z3로 하면, 합성 패턴(86)의 형상은,It is indicated by. At this time, the shape of the
z=z3=z1+z2=f(x,y)+g(x,y)z = z3 = z1 + z2 = f (x, y) + g (x, y)
로 표시된다. 이렇게 하여 합성 패턴(86)의 형상이 정해지면, 전자빔 묘화법 등으로 Ni 원반을 제작하고, 이 원반으로부터 스탬퍼를 제작하고, 그 스탬퍼를 이용하여 투명 기판(83)의 위에 도포된 자외선 경화형 수지를 스탬퍼로 성형하고, 자외선 조사(照射)에 의해 자외선 경화형 수지를 경화시켜 요철 확산판(82)을 얻을 수 있다.Is displayed. In this way, when the shape of the
또한, 제 1 요철 패턴(84)의 패턴 형상:z1=f(x,y)가, 목적으로 하는 확산 정도의 패턴을 나타내고 있고, 제 2 요철 패턴(85)의 패턴 형상:z2=g(x,y)도, 목적으로 하는 확산 정도의 패턴을 나타내고 있다고 한 경우,Moreover, the pattern shape of the 1st uneven | corrugated pattern 84: z1 = f (x, y) shows the pattern of the spreading degree made into the objective, and the pattern shape of the 2nd uneven | corrugated pattern 85: z2 = g (x and y) also represent a pattern of the degree of diffusion desired.
z=z3=(1-ξ)×f(x,y)+ξ×g(x,y) … (1)z = z3 = (1-ξ) × f (x, y) + ξ × g (x, y)... (One)
로 표시되는 패턴 형상의 합성 패턴(86)은, 역시 거의 목적으로 하는 확산 정도의 패턴이 된다. 여기서, ξ는 제 2 요철 패턴(85)의 합성 비율로서, 0≤ξ≤1이다. 따라서, (1)식을 이용하여 합성 패턴(86)을 설계하면, 목적으로 하는 확산 정도를 유지한 채로, ξ를 패러미터로 하여 합성 패턴(86)의 형상을 변화시킬 수 있다. 따라서, ξ를 변화시켜 무아레 줄무늬나 색 어른거림, 휘도 저감 등을 가능한 한 작게 할 수 있는 ξ의 값을 결정하면, 최적의 합성 패턴(86)의 형상을 결정할 수 있다.The
도 34는, 합성 비율(ξ)을 0부터 1까지 변화시킨 때의, 액정 표시 장치의 화면의 휘도와, 도 21에 도시한 액정 표시 패널의 각 발광색(R, G, B)의 개구 사이에서의 콘트라스트의 역수(逆數)를 시뮬레이션한 것이다. 도 34에 도시되어 있는 바와 같이, 화면의 휘도는, ξ이 커져서 제 2 요철 패턴(85)의 비율이 증가할수록 저하된다. 이것은 제 1 요철 패턴(84)에 비하여 제 2 요철 패턴(85)의 휘도가 15% 정도 낮기 때문이다. 또한, 콘트라스트의 역수는, ξ=0.2 내지 0.8의 범위에서 크지만,, ξ이 0.2보다 작으면 콘트라스트의 역수는 작아지고, 0.8을 초과하여도 콘트라스트의 역수는 작아진다.FIG. 34 shows the brightness of the screen of the liquid crystal display device when the composition ratio ξ is changed from 0 to 1, and the opening of each of the emission colors R, G, and B of the liquid crystal display panel shown in FIG. The inverse of the contrast is simulated. As shown in Fig. 34, the brightness of the screen decreases as ξ becomes larger and the ratio of the second
도 34에 의하면, 합성 비율(ξ)이 0부터 0.5까지 증가하면, 콘트라스트의 역수는 1에 가까워서 색 어른거림은 보기 어려워지지만, 휘도는 점차로 저하된다. 따라서, 제 2 요철 패턴(85)의 합성 비율(ξ)의 값은, 콘트라스트의 역수가 0.95 이상이며, 또한, 휘도가 제 1 요철 패턴(84)에 비하여 1할 이상 저하되지 않는 영역에서 결정하는 것이 바람직하다, 따라서, 제 2 요철 패턴(85)의 합성 비율의 값(설계 영역)으로서는,According to Fig. 34, when the synthesis ratio ξ increases from 0 to 0.5, the inverse of the contrast is close to 1, making color blurring difficult, but the luminance gradually decreases. Therefore, the value of the synthesis ratio ξ of the second
0.1≤ξ≤0.30.1≤ξ≤0.3
으로 하는 것이 바람직하고, 0.2정도가 특히 바람직하다.It is preferable to set it as this, and about 0.2 are especially preferable.
그러나, 실제로는 합성 패턴(86)을 성형하기 위한 성형틀(스탬퍼)이 제 1 요철 패턴(84)과 제 2 요철 패턴(85)을 정확하게 합성하고 제작되어 있다고 하여도, 그 성형틀을 이용하여 성형된 합성 패턴(86)은 다소의 변형을 수반한다. 즉, 제 1 요철 패턴(84)과 제 2 요철 패턴(85)을 합성한 합성 패턴(86)에서는, 제 1 및 제 2 요철 패턴(84, 85)에 비하여 패턴이 미세하게 되기 때문에, 합성 패턴(86)의 수지가 패턴의 첨단(尖端) 부분에 충전되기 어렵게 되거나, 패턴이 약간 비뚤어지거나 하기 쉬워진다. 그 결과, 제 1 요철 패턴(84)의 윗면이나 제 2 요철 패턴(85)의 첨단 부분 등이 투명 기판(83)과 거의 평행한 영역으로 되어, 도 31(c)에 도시하는(또한, 실제의 합성 패턴(86)의 현미경 사진을 도 51에 도시한다) 바와 같이, 투명 기판(83)과 거의 평행한 영역은, 개략 직사각형이 나열한 격자형상의 모양을 형성하게 된다. 특히, 합성 비율(ξ)이 작은 경우에는, 제 1 요철 패턴(84)이 강하게 나타나기 때문에, 합성 패턴(86)은 도 31(c)나 도 51에 도시하는 바와 같이, 개략 직사각형이 나열한 격자형상의 패턴으로 되기 쉽다.However, even if a molding die (stamper) for molding the
도 35(a)는 요철 확산판(82)의 합성 패턴(86)을 현미경으로 본 화상을 도시한다. 이것은 도 37에 도시하는 바와 같이, 하면측으로부터 요철 확산판(82)에 평행광을 조사하고, 합성 패턴(86)을 현미경 대물 렌즈(87)를 통하여 촬영한 것이다. 도 35(a)에 의하면, 분명히 한 방향으로 긴 제 1 요철 패턴(84)과, 랜덤하게 복수 배열된 제 2 요철 패턴(85)의 양쪽의 패턴을 관찰할 수 있다. 이 때 제 2 요철 패턴(85)에서는 인접하는 요철 패턴끼리가 교차하는 변은 직선으로 되기 때문에, 제 2 요철 패턴(85)은 실제로는 다각형이 배열된 것으로서 보인다.FIG. 35A shows an image of the
또한, 도 35(b)는, 도 35(a)의 원(原)화상을 2차원 푸리에 변환한 파워 스펙트럼 화상을 나타내고 있다. 도 35(b)의 파워 스펙트럼 화상에서는, y축상에 존재하는 피크와, 전(全) 방향으로 퍼지는 피크를 관찰할 수 있다. 이 y축상에 존재하는 피크는, 한 방향으로 긴 제 1 요철 패턴(84)의 y축 방향의 주기(Λy)에 대응하 고 있다. 전 방향으로 퍼지는 피크는, 복수 배열된 제 2 요철 패턴(85)의 외형 치수(K)에 대응하고 있다.35 (b) shows a power spectrum image obtained by two-dimensional Fourier transform of the original image of FIG. 35 (a). In the power spectral image of FIG. 35B, the peak existing on the y axis and the peak spreading in all directions can be observed. The peak present on this y-axis corresponds to the period Λy in the y-axis direction of the first
도 36은, 도 35(b)의 파워 스펙트럼 화상의 원점으로부터의 거리(공간 주파수)를 횡축에 취하고, 강도를 종축에 취한 그래프(파워 스펙트럼 성분)를 도시한다. 여기에도, 제 1 요철 패턴(84)의 성분에 의한 피크와, 제 2 요철 패턴(85)의 성분에 의한 피크가 분리되어 나타나 있다.FIG. 36 shows a graph (power spectral component) in which the distance (spatial frequency) from the origin of the power spectrum image of FIG. 35B is taken along the horizontal axis, and the intensity is taken along the vertical axis. Here, the peak by the component of the 1st uneven |
다음에, 본 발명의 요철 확산판(82)에 의한 무아레 소거(消去)의 효과에 관해 설명한다. 제 2의 종래예의 경우에는, 확산 패턴(43)의 이음매(44)에서 주기적으로 휘도 피크가 생기기 때문에 무아레 줄무늬가 발생하고 있다. 그러나, 본 발명에서 이용하고 있는 요철 확산판(82)에서는, 확산 패턴(43)에 상당하는 제 1 요철 패턴(84)의 성분은 합성 패턴(86)의 일부로 되어 있기 때문에, 그 정도만큼 휘도 피크가 작아지고, 무아레 줄무늬가 발생하기 어렵게 된다. 또한, 제 1 요철 패턴(84)에 제 2 요철 패턴(85)이 맞겹침에 의해 패턴의 이음매가 소멸하게 되어, 도 38에 도시하는 휘도 분포와 같이 큰 휘도 피크가 주기적으로 발생하기 어렵게 된다(도 51에는, 여기에 도시한 요철 확산판의 현미경 사진을 도시하고 있다). 그 결과, 요철 확산판(82)과 액정 표시 패널의 개구 피치가 간섭을 일으키기 어렵게 되어, 무아레 줄무늬를 해소할 수 있다.Next, the effect of moire elimination by the
또한, 본 발명에 관한 요철 확산판(82)에 의하면, 제 1 요철 패턴(84)과 제 2 요철 패턴(85)의 중간의 휘도가 얻어지는 것이 예상된다. 도 39, 도 40, 도 41은, 각각 본 발명의 요철 확산판(82)을 이용한 경우와, 제 1 요철 패턴(84)만을 마 련한 요철 확산판을 이용한 경우와, 제 2 요철 패턴(85)만을 마련한 요철 확산판을 이용한 경우에서 휘도 및 지향 특성을 비교한 것이다. 이들의 어느 경우도 지향성은 20° 정도로 되어 있고, 표시용에 사용하는데 충분한 시야각으로 되어 있다.In addition, according to the
한편, 제 1 요철 패턴(84)만의 확산판을 이용한 경우의 휘도를 기준으로 하고, 이것을 1이라고 하면, 제 2 요철 패턴(85)만의 확산판을 이용한 경우의 휘도는 0.85가 되고, 본 발명의 요철 확산판(82)의 경우에는, 0.95가 되었다. 따라서, 본 발명의 요철 확산판(82)을 이용한 경우에는, 제 1 요철 패턴(84)만의 요철 확산판을 이용한 경우에 비교하면 휘도가 저하되어 있지만, 제 2 요철 패턴(85)만의 요철 확산판을 이용한 경우와 비교하면, 휘도가 1할 이상 향상하고 있다.On the other hand, if the luminance in the case of using the diffusion plate of only the first
다음에, 본 발명의 요철 확산판(82)을 이용함에 의해, 색 어른거림이 소거되는 이유를 설명한다. 도 22로 부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 요철 패턴(84)과 제 2 요철 패턴(85)을 맞겹침에 의해, 합성 패턴(86)은, 제 1 요철 패턴(84)에 비해서도, 제 2 요철 패턴(85)에 비해서도 패턴이 미세하게 되고, 요철 확산판(82) 전체에 균일하게 분포하게 된다. 그 때문에 도 42에 도시하는 바와 같이, 면광원 장치(81) 위에 액정 표시 패널(65)을 겹친 때, 적색 화소(65R) 내에 분포하는 합성 패턴(86)과, 녹색 화소(65G) 내에 분포하는 합성 패턴(86)과, 청색 화소(65B) 내에 분포하는 합성 패턴(86) 사이에 분포량의 차는 인정되지 않는다. 그 때문에, 각 발광색의 화소와 같은 밝기로 빛나게 되어, 색 어른거림이 발생하기 어렵게 된다.Next, the reason why color blurring is eliminated by using the
도 42에 의해 구체적으로 설명하면, 액정 표시 패널(65)의 개구 주기는 Λc=150㎛, 각 발광색의 개구 사이즈는 세로 D1=100㎛, 폭 D2=35㎛로 되어 있다. 또 한, 제 1 요철 패턴(84)은, x방향의 주기가 Λx=100㎛, y방향의 주기가 Λy=10㎛이고, 제 2 요철 패턴(85)은, 그 외형 치수가 K=11㎛로 되어 있다. 이러한 구성에서, 적색 화소(65R), 녹색 화소(65G), 청색 화소(65B) 내의 휘도의 비를 측정하면,Specifically, the opening period of the liquid
적색 화소의 휘도 : 녹색 화소의 휘도 : 청색 화소의 휘도=1.03 : 1.03 : 1Luminance of the red pixel: Luminance of the green pixel: Luminance of the blue pixel = 1.03: 1.03: 1
이 되고, 콘트라스트비는 1.03까지 개선되어 있다. 따라서, 요철 확산판(82)에 의하면, 화면의 색 어른거림을 거의 개선할 수 있다.The contrast ratio is improved to 1.03. Therefore, according to the
또한, 제 1 요철 패턴(84)의 y방향의 주기(Λy)와 제 2 요철 패턴(85)의 외형 치수와의 비(K/Λy)에 대해, 화소 개구 내 휘도의 콘트라스트는, 도 43과 같이 변화한다. 색 어른거림이 보이지 않기 위한 조건은, 콘트라스트로 말하면 1.1 정도이다. 따라서, 제 1 요철 패턴(84)의 길이 방향과 직교하는 방향의 주기(Λy)와, 제 2 요철 패턴(85)의 외형 치수(K)와의 관계에 대해서도, 실험 결과에 의하면,In addition, with respect to the ratio K / Λy of the period Λy in the y-direction of the first
1/3≤K/Λy≤31 / 3≤K /
이 바람직하고, 특히,Is preferred, and in particular,
1/2≤K/Λy≤21 / 2≤K /
이 바람직하다.This is preferred.
도 44(a)는 yz평면에서의 합성 패턴(86)의 단면을 도시하고, 도 44(b)는 yz평면에서의 합성 패턴(86)의 확산 특성을 도시하고 있다. 도 45(a)는 zx평면에서의 합성 패턴(86)의 단면을 도시하고, 도 45(b)는 zx평면에서의 합성 패턴(86)의 확산 특성을 도시하고 있다. yz평면에서는, 합성 패턴(86)의 경사각도는, 제 1 요철 패턴(84)의 경사각도(γ)에 제 2 요철 패턴(85)의 각도(ε)가 더해진 것이고, 그 각 도(γ, ε)에 의해 yz평면에서의 확산 특성이 정하게 된다. 또한, zx평면에서의 합성 패턴(86)의 경사각도는, 제 2 요철 패턴(85)의 경사각도(ε)만으로 정해지고, 그 확산 특성은, ±ε/(n-1)에 피크를 갖는다. 따라서, 제 1 요철 패턴(84) 및 제 2 요철 패턴(85)의 각도(γ와 ε)를 조정함에 의해, yz평면 내의 확산 특성과 zx평면 내의 확산 특성을 최적화할 수 있다.Fig. 44 (a) shows a cross section of the
(실시예 2)(Example 2)
도 46은 본 발명의 실시예 2의 면광원 장치(91)를 도시하는 사시도이다. 이 실시예 2에 관해서도, 요철 확산판(92) 이외의 구성 부품에 관해서는, 제 3의 종래예와 같은 구성을 갖고 있기 때문에, 상세는 생략한다. 또한, 이 실시예 2에서 이용되고 있는 요철 확산판(92)에서는, 광원(53)을 중심으로 하여 방사 형상으로 늘어난 선형상의 제 1 요철 패턴(93)과, 비주기적으로 배열된 구면형상 또는 원추형상 등의 제 2 요철 패턴(94)을 맞겹쳐서 합성 패턴(95)을 형성하고 있다. 이 실시예 2에 관해서도, 실시예 1의 설명에서의 x축 방향, y축 방향을 각각 r축 방향, θ축 방향으로 바꾸어 읽으면, 실시예 1의 설명은 실시예 2에 대해서도 들어맞는다.Fig. 46 is a perspective view showing the surface
(실시예 3)(Example 3)
도 47(a)는 본 발명의 실시예 3에 의한 요철 확산판(96)에 마련된 패턴을 도시하는 평면도이다. 실시예 3에서는, 직선형상을 한 제 1 요철 패턴(97)이 Λy의 주기로 서로 평행하게 배열되어 있고, 또한, 직선형상을 한 제 2 요철 패턴(98)이 Λx의 주기로 서로 평행하게 배열되어 있다. 실시예 3에서는, 제 1 요철 패턴(97)도 제 2 요철 패턴(98)도 단면 물결형상, 단면 반원형상, 실린드리컬 렌즈 형상, 단면 사다리꼴 형상, 삼각기둥 형상 등으로 성형되어 있고, 제 1 요철 패턴(97)과 제 2 요철 패턴(98)은 길이 방향이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 이들의 패턴은 미세하기 때문에, 현미경으로 보아도, 도 47(b)와 같이 격자형상으로 보인다.Fig. 47A is a plan view showing a pattern provided in the
도 48(a)는 제 1 요철 패턴(97)의 길이 방향과 직교하는 방향에서의 단면을 도시하는 도면, 도 48(b)는 제 2 요철 패턴(98)의 길이 방향과 직교하는 방향에서의 단면을 도시하는 도면이다. 도 48에 도시되어 있는 바와 같이, 제 2 요철 패턴(98)의 패턴 높이(H2)는 제 1 요철 패턴(97)의 패턴 높이(H1)보다도 작고, 제 2 요철 패턴(98)의 패턴 주기(Λx)는, 제 1 요철 패턴(97)의 패턴 주기(Λy)보다도 길게 되어 있다. 따라서, 제 2 요철 패턴(98)은, 제 1 요철 패턴(97)에 비하여 확산 특성은 작게 되어 있다.FIG. 48A is a view showing a cross section in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first
특히, 제 2 요철 패턴(98)의 애스펙트비(H2/Λx)는, 제 1 요철 패턴(97)의 애스펙트비(H1/Λy)에 비하여 1/5 정도로 작게 한다. 이와 같은 제 1 요철 패턴(97)과 제 2 요철 패턴(98)의 조합에 의해, x방향의 확산 특성을 y방향의 확산 특성에 비하여 작게 할 수 있고, 휘도도 거의 저하시키지 않도록 할 수 있다.In particular, the aspect ratio H2 / Λx of the second
따라서, 제 1 요철 패턴(97)의 이음매에서의 휘도 피크는, 제 2 요철 패턴(98)에 의해 광이 확산됨으로써 작아지고, 제 2 요철 패턴(98)의 이음매에서의 휘도 피크도, 제 1 요철 패턴(97)에 의해 광이 확산됨으로써 작아진다. 이 결과, 액정 표시 패널의 화소 개구의 주기와 간섭하여 무아레 줄무늬가 생기기 어렵게 된다.Therefore, the luminance peak at the joint of the first
또한, 제 1 요철 패턴(97)과 제 2 요철 패턴(98)의 종횡의 조합에 의해 패턴 이 미세하게 되기 때문에, 액정 표시 패널의 각 화소 개구에서 패턴이 치우치기 어렵게 되고, 색 어른거림도 저감된다. 특히, 색 어른거림을 저감하기 위해서는, 제 1 요철 패턴(97)의 주기(Λy)와 제 2 요철 패턴(98)의 주기(Λx)의 비가,In addition, since the pattern becomes fine due to the vertical and horizontal combinations of the first
1/3≤Λx/Λy≤31 / 3≤Λx /
인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는,Is preferably. More preferably,
1/2≤Λx/Λy≤21 / 2≤Λx /
로 하면 좋다.It is good to do.
(실시예 4)(Example 4)
49는 본 발명에 관한 액정 표시 장치(111)를 도시하는 개략 단면도이다. 이것은 예를 들면 실시예 1의 면광원 장치(81) 위에 액정 표시 패널(112)을 대향시키도록 하여 설치한 것이다.49 is a schematic sectional view showing a liquid
상기한 바와 같이 본 발명의 확산판에 의하면, 액정 표시 장치의 화면의 휘도를 높게 유지한 채로, 무아레 줄무늬나 색 어른거림을 억제할 수 있다.As described above, according to the diffusion plate of the present invention, moire fringes and color blurring can be suppressed while maintaining the brightness of the screen of the liquid crystal display device high.
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