KR101058298B1 - 도광판 및 백라이트부 - Google Patents

도광판 및 백라이트부 Download PDF

Info

Publication number
KR101058298B1
KR101058298B1 KR1020080101882A KR20080101882A KR101058298B1 KR 101058298 B1 KR101058298 B1 KR 101058298B1 KR 1020080101882 A KR1020080101882 A KR 1020080101882A KR 20080101882 A KR20080101882 A KR 20080101882A KR 101058298 B1 KR101058298 B1 KR 101058298B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
angle
guide plate
light incident
reflecting
Prior art date
Application number
KR1020080101882A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20090050940A (ko
Inventor
마사토 타야
토쿠타로 코마츠
야스시 스기모토
타다시 오쿠다
테루오 테시마
Original Assignee
히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 히다치 가세고교 가부시끼가이샤 filed Critical 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Publication of KR20090050940A publication Critical patent/KR20090050940A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101058298B1 publication Critical patent/KR101058298B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0038—Linear indentations or grooves, e.g. arc-shaped grooves or meandering grooves, extending over the full length or width of the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053—Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033—Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005—Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0055—Reflecting element, sheet or layer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04M—TELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
    • H04M1/02—Constructional features of telephone sets
    • H04M1/22—Illumination; Arrangements for improving the visibility of characters on dials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)

Abstract

도광판이, 한 쌍의 주면, 주면을 둘러싸는 복수의 측면을 가지며, 적어도 하나의 상기 측면을 입광면, 한쪽의 상기 주면을 반사면으로 하는 기체(基體)와, 상기 입광면과 이간된 상기 반사면의 제 1 영역에 배치되어, 상기 입광면으로부터 입사한 광을 상기 반사면에 대해 제 1 각도로 반사하는 제 1 반사요소와, 상기 입광면과 상기 제 1 영역 사이의 상기 반사면의 제 2 영역 내에 배치되어, 상기 광을 상기 반사면에 대해 상기 제 1 각도와는 다른 제 2 각도로 반사하는 제 2 반사요소를 구비한다.

Description

도광판 및 백라이트부{LIGHT GUIDE PLATE AND BACKLIGHT UNIT}
관련 출원의 교차 참조 및 참조에 의한 편입
본 발명은 2007년 11월 16일에 출원된 일본특허출원 2007-297909, 2007년 12월 3일에 출원된 일본특허출원 2007-312213, 2007년 12월 3일에 출원된 일본특허출원 2007-312214, 2007년 12월 4일에 출원된 일본특허출원 2007-313448, 2007년 12월 5일에 출원된 일본특허출원 2007-314581, 및 2007년 12월 5일에 출원된 일본특허출원 2007-314582에 기초하여 우선권을 주장하며, 이들 일본특허출원의 전체 내용은 참조에 의해 본 발명에 편입된다.
본 발명은, 투과형, 반투과형 액정표시소자, 광고판, 비상유도등 등에 사용되는 도광판(light guide plate) 및 백라이트부(backlight unit)에 관한 것이다.
최근, 컬러 액정표시장치는 휴대전화, 휴대용 노트북, 휴대용 액정 텔레비전, 혹은 비디오 일체형 액정 텔레비전 등으로 다양한 분야에서 널리 이용되고 있다. 이 액정표시장치는, 기본적으로 백라이트부(部)와 액정표시소자부(部)로 구성되어 있다. 백라이트부로서는, 액정표시소자의 바로 아래에 광원을 설치한 직하 방식이나 도광판의 측면에 광원을 설치한 에지 라이트 방식(edge light type)이 있으 며, 액정표시장치의 콤팩트화 때문에 에지 라이트 방식이 많이 사용되고 있다. 이 에지 라이트 방식은, 투광성 평판인 도광판의 측면부에 광원을 배치하여, 도광판의 표면 전체로부터 광(光)을 출사(出射)시키는 방식의 백라이트부이다.
이러한 액정표시장치에서는 배터리(battery) 구동시간을 늘리는 것이 요구되고 있다. 그러나, 액정표시장치에서 사용되고 있는 백라이트의 소비전력의 비율이 높아서, 배터리 구동시간을 늘리는데 장해가 되고 있다. 백라이트의 소비전력을 가능한 한 낮게 억제하는 것이 배터리의 구동시간을 늘리고, 액정표시장치의 실용가치를 높임에 중요한 과제로 되어 있다. 그러나, 백라이트의 소비전력을 억제함으로써, 백라이트의 휘도(輝度)를 저하시키는 것은 표시 품위가 희생되어 바람직하지 않다. 그래서, 백라이트의 휘도를 희생함이 없이, 소비전력을 억제하기 위해, 백라이트의 휘도 효율을 높이면서 휘도균일성이 높은 백라이트의 개발이 진행되고 있다.
현재 가장 많이 보급되어 있는 백라이트는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광원(1), 도광판(2), 확산필름(3), 상향 프리즘시트(upward prism sheet)(4, 5), 반사시트(reflection sheet)(6)를 구비한다. 발광 다이오드(LED) 등의 광원(1)으로부터 출사된 광은, 도광판(2)의 입광면(入光面)(2a)으로부터 입사하여, 도광판(2) 내부를 도파(導波)한다. 도광판(2)의 반사면(2b)에 설치된 그루브(groove)나 도트(dot) 등의 반사요소(122)에 의해 반사된 광은 도광판(2)의 출광면(出光面)(2c)으로부터 사선방향(oblique direction)으로 출사한다. 휘도의 면내분포(面內分布)가 균일해지도록, 반사요소의 배치는 고안한 것이 사용되고 있다. 예컨대, 광원(1) 에 가까운 측은 반사요소의 면밀도(面密度)를 작게 하고, 광원(1)으로부터의 거리가 커짐에 따라, 면밀도를 크게 하여, 휘도의 균일성을 확보하고 있다.
그렇지만, 광은 도광판(2)으로부터 사선방향으로 방출되기 때문에, 광을 유효하게 이용하기 위해서는, 광을 백라이트의 법선방향으로, 편향(偏向) 및 집광(集光)시킬 필요가 있다. 그래서 도광판(2) 위에 확산시트(3)를 설치하여, 균일성을 향상시킴과 아울러, 도광판(2)으로부터의 출사광(出射光)을 백라이트의 법선방향으로 편향시킨다. 또한, 광의 방향을 제어하여 집광시키는 집광시트로서, 단면(斷面)이 삼각형 형상으로서 꼭지각이 약 90°인 복수의 프리즘(prism) 열을 가지는 상향 프리즘시트(4, 5)를 확산시트(3) 위에 2매(枚) 겹쳐서 배치한다. 프리즘시트(4, 5) 각각의 프리즘열의 배열방향이 서로 직교하도록 배치함으로써 휘도의 효율 향상을 꾀하고 있다.
2매의 프리즘시트(4, 5)의 프리즘열을 서로 직교시켜 적층하는 방식에서는, 주로 프리즘열의 사면(斜面)에서의 굴절작용을 이용하여 도광판(2)으로부터의 출사광을 법선방향으로 편향시키는 방향제어를 행하고 있다. 따라서, 일부의 광이 측방으로 반사, 굴절되기 때문에, 휘도의 효율 향상에는 한계가 있다. 한편, 하방으로 전반사(全反射)하는 광도 있다. 이 광은 백라이트의 하면에 설치된 반사시트(6)에서 반사되어 재이용 가능하다. 재이용된 광은, 최초로 출사된 위치와는 다른 위치부터 출사되기 때문에, 면내(面內)의 광(光) 얼룩의 해소나 휘도의 균일성을 높이는 효과가 있다. 도 1에 나타낸 방식은 휘도의 효율과 균일성의 밸런스가 좋기 때문에, 널리 채용되어 있다.
그렇지만, 본 방식은 상기한 바와 같이 휘도의 효율 향상에는 한계가 있기 때문에, 더욱더 고휘도를 목표로 한 도광판, 백라이트가 개발되어 있다.
집광시트로서 하향 프리즘시트(downward prism sheet)를 사용하는 백라이트가 제안되어 있다 (일본특허 제 2739730호 공보 참조). 제안된 백라이트는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 도 1의 확산필름(3)과 상향 프리즘 2매를, 하향 프리즘시트(21)로 치환한 구성으로 되어 있다. 프리즘시트(21)는, 단면이 삼각형 형상인 복수의 프리즘열을 가지며, 프리즘열이 도광판(2)의 출광면(2c)과 대향하도록 아래를 향해 배치된다. 프리즘열의 배열방향은 도광판(2)의 입광면(2a)과 평행하게 되어 있다. 도광판(2)으로부터 비스듬하게 출사한 지향성(指向性) 광을, 프리즘열의 한쪽 사면에서 굴절시키고, 다른쪽 사면에서 법선방향으로 전반사시켜, 광을 법선방향으로 방향 제어한다. 본 방법은 도광판(2)으로부터의 지향성 출사광을 직접 전반사로 법선방향으로 출사시키기 때문에, 정면(正面) 휘도의 효율이 원칙적으로 높아진다.
또한, 집광시트의 부품 수를 하향 프리즘시트(21)만의 1매로 적게 할 수 있다. 그러나, 지향성이 크기 때문에, 광 얼룩의 해소나, 휘도의 균일성 확보에는 적합하지 않다. 실제로는, 하향 프리즘시트(21) 위에 확산필름을 적층하여 사용하는 경우가 대부분이다.
휴대기기의 디스플레이에서는, 요즘은 광원으로서 LED가 사용되는 경우가 대부분이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, LED를 광원(1)으로서 사용한 경우, 백라이트를 점등시켜 정면에서 관찰하면, 백라이트의 입광부(入光部) 근방에서는 LED의 지향특성에 기인하는 암부(暗部)(31)와 명부(明部)(32)가 명확하게 구분된 입광 얼룩(uneven light) 영역(33)이 발생한다. 기기의 박형화, 소형화의 요구에 의해, 백라이트에서의 표시영역(display area)(34)의 면적 비율이 증대하는 경향이 있으며, 입광면(2a)으로부터 표시영역(34)의 단부(端部)까지의 입광부 영역(35)의 거리(ＬＬ)는 감소한다. 그 때문에, 입광 얼룩(uneven light)을 극소화하는 것도 중요한 과제이다.
일본특허 2739730호 공보에 개시된 하향 프리즘시트 방식은, 도광판으로부터의 출사광을 반사로 되돌리는 일 없이 직접 1회로 법선방향으로 출사시키기 때문에 입광 얼룩을 시인(視認)할 수 있는 영역이 커지는 결점이 있다. 또한, 입광 얼룩 개선을 목적으로 하향 프리즘시트 위에 확산시트를 적층시켜도, 입광 얼룩의 개선 효과는 작다. 따라서, 비(非)표시지역이 큰 사양의 백라이트에 한정해서 사용되고 있는 것이 현재 상태이다.
하향 프리즘시트 방식보다 더욱더 고휘도의 백라이트가 제안되어 있다 (일본특허공개 2006-58844호 공보 참조). 제안된 백라이트는, 도 2와 동일한 구성이며, 하향 프리즘시트 대신에 피치(pitch) 10㎛ 이하의 톱니 형상의 회절격자(回折格子)를 가지는 집광시트가 사용되는 점이 다르다. 회절격자의 형상을 상세하게 설계함으로써, 광의 입사각(入射角) 변화에 대해 출사각(出射角) 변화를 작게 하여, 높은 집광성을 실현하고 있다. 또한, 청색, 녹색, 적색의 3원색의 각(各) 파장의 회절 효율이 최대가 되는 각도를 회절격자의 출광면(出光面)의 법선방향으로 하도록 회절격자의 형상을 설계하여, 회절격자의 특징인 분산을 억제하고 있다. 또한, 회절 격자 방식의 이점으로서, 다수의 톱니 모양의 요철 형상을 투과한 회절광의 다중 간섭에 의해 출사광을 제어하고 있기 때문에, 하나의 요철 형상이 결손(缺損)하거나, 이물질이 존재해도 출사광에의 영향이 적은 것이다.
그렇지만, 회절격자 방식도 하향 프리즘 방식과 비교하여, 회절과 전반사의 차이는 있지만, 도광판으로부터의 출사광을 직접 법선방향으로 출사시키기 때문에 입광 얼룩이 시인되는 영역이 커진다.
입광 얼룩의 개선 방법으로서, 표시영역(34)의 표면(2c)에 반사요소를 설치하고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 도광판(2)의 입광부 근방의 입광부 영역(35)의 표면(2d)에는, 도트 패턴(dot pattern)을 형성하는 것(일본특허공개 2006-286489호 공보 참조), 혹은 샌드블라스팅(sandblasting)에 의해 거친 면을 형성하는 것(일본특허공개 2007-122958호 공보 참조)이 제안되어 있다. 이들 방법은, 입광부 근방의 표면(2d)의 도광판(2) 내부를 도파하는 광을 산란에 의해 퍼지게 하여, 입광부 근방의 표면(2d)으로부터 출사되는 광을 산란시킴으로써, 입광 얼룩을 줄이고 있다.
그렇지만, 상기 방법에서는 광을 산란시키고 있기 때문에, 광의 방향을 제어하기는 어려워, 입광 얼룩 개선에는 기여하지 않는 방향으로 광이 산란되어 버리는 결점이 있다. 즉, 정면으로부터의 입광 얼룩은 개선되어도, 어떤 특정 방향에서 보았을 경우에 얼룩이 확대된다. 또한, 광이 입광부 근방에서 효율 좋게 이용되지 않기 때문에, 결과적으로 표시영역에서의 휘도가 저하한다. 그 결과, 이들의 밸런스를 맞추기 위한 도트 형상 설계나 샌드블라스트 조건 설정이 곤란하게 된다.
본 발명의 목적은, 광원 근방의 입광 얼룩을 저감하는 것이 가능한 도광판 및 백라이트를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제 1 형태에 의하면, 한 쌍의 주면(主面), 주면을 둘러싸는 복수의 측면을 가지며, 적어도 하나의 상기 측면을 입광면(入光面), 한쪽의 상기 주면을 반사면(反射面)으로 하는 기체(基體)와, 상기 입광면과 이간(離間)된 상기 반사면의 제 1 영역에 배치되어, 상기 입광면으로부터 입사한 광을 상기 반사면에 대해 제 1 각도로 반사하는 제 1 반사요소와, 상기 입광면과 상기 제 1 영역 사이의 상기 반사면의 제 2 영역 내에 배치되어, 상기 광을 상기 반사면에 대해 상기 제 1 각도와는 다른 제 2 각도로 반사하는 제 2 반사요소를 구비하는 도광판이 제공된다.
본 발명의 제 2 형태에 의하면, 광원과, 상기 광원과 대향하는 입광면, 상기 입광면에 거의 직교하는 반사면을 가진 도광판과, 상기 입광면과 이간된 상기 반사면의 제 1 영역에 배치되어, 상기 입광면으로부터 입사한 광을 반사면에 대해 제 1 각도로 반사하는 제 1 반사요소와, 상기 입광면과 상기 제 1 영역 사이의 상기 반사면의 제 2 영역 내에 배치되어, 상기 광을 반사면에 대해 상기 제 1 각도와는 다른 제 2 각도로 반사하는 제 2 반사요소와, 상기 도광판과 대향해서 배치되어, 상기 도광판으로부터 입사하는 상기 광의 전파 방향을 제어하여 집광하는 집광시트 와, 상기 집광시트의 반대측에서 상기 도광판에 대향하는 반사시트를 구비하는 백라이트부가 제공된다.
본 발명에 의하면, 광원 근방의 입광 얼룩을 저감하는 것이 가능한 도광판 및 백라이트가 제공된다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 형태에 대해 설명한다. 이하의 도면의 기재에서, 동일 또는 유사한 부분에는 동일 또는 유사한 부호가 부여되어 있다. 단, 도면은 모식적인 것이며, 두께와 평면 치수와의 관계, 각(各) 층의 두께 비율 등은 현실의 것과는 다른 것에 유의해야 한다. 따라서, 구체적인 두께나 치수는 이하의 설명을 참작하여 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호 간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.
(도광판)
본 발명자들은, 도광판 출사특성의 각도 분포 측정, 입광 얼룩의 측정, 입광부 근방의 시각 관찰(visual observation) 및 도광판의 입광부 근방의 형상 설계 및 출사광 각도 분포 시뮬레이션을 통해, 입광 얼룩을 줄일 수 있는 도광판 및 백라이트부가 얻어지는 것을 알아냈다. 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판을 얻기 위한 순서는, 바람직하게는, 이하와 같다.
스텝 1 : 백라이트부의 도광판과 집광시트 사이에 헤이즈(haze)가 다른 확산 필름을 삽입하고, 입광 얼룩을 측정한다.
스텝 2 : 입광 얼룩에 개선 효과가 있는 헤이즈를 가지는 확산필름을 선정하고, 확산필름 투과 후의 휘도 각도 분포를 측정한다.
스텝 3 : 휘도의 각도 분포를 광도의 각도 분포로 변환한다.
스텝 4 : 변환된 광도각도분포 중, 명확하게 얼룩 개선에 효과가 없는 각도 성분, 또는, 불필요한 방향으로 출사되는 광의 각도 성분을 제외한 나머지 각도 분포의 부분을, 입광 얼룩을 개선하는 입광부 근방의 목표 각도 분포로 설정한다.
상기 스텝에서, 스텝 2의 각도 분포 측정 위치는 도광판의 중앙부인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 입광부 근방의 각도 분포는 고각도측(high angle side)에서의 휘도 측정시의 실제 면적이 커져서, 정확한 측정이 곤란하기 때문이다. 스텝 3에서 휘도(輝度)를 광도(光度)로 변환하고 있는 것은, 휘도의 각도 분포는 고각도측에서는, 휘도의 정의로부터 커져, 휘도 분포는 고각도측에 의한 것이 되어, 입광 얼룩을 개선하는 각도 분포의 적정범위를 정확하게 결정하기 어렵기 때문이다.
먼저, 도 5에 나타내는 백라이트부를 사용하여 실시 형태를 설명한다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 백라이트부는, 광원(1), 도광판(2), 확산시트(3), 집광시트(41, 51), 및 반사시트(6) 등을 구비한다. 집광시트(41, 51)는, 프리즘시트(41), 및 프리즘시트(51)를 포함한다. 도광판(2)의 적어도 하나의 측면(2a)에 대향하도록, 광원(1)이 설치된다. 도광판(2)의 상면(2c)에 대향하도록, 확산시트(3)가 설치된다. 도광판(2)의 하면(2b)에 대향하도록, 반사시트(6)가 설치된다. 확산시트(3)에 대향하도록, 프리즘시트(41)가 설치된다. 프리즘시트(41)를 사이에 두고 확산시 트(3)와 대향하도록, 프리즘시트(51)가 설치된다.
도광판(2)은, 적어도 하나의 측면(2a)을 입광면으로 하고, 측면(2a)과 거의 직교하는 상면(2c)을 출광면으로 한다. 광원(1)의 광은, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 입사하여, 도광판(2)의 상면(2c)으로부터 비스듬하게 출사된다. 도광판(2)으로부터 집광시트(41, 51)에 입사한 광은, 2매의 프리즘시트(41, 51) 각각에서 집광되어 수직방향으로 방향이 구부러진다. 도광판(2)의 하면(2b)으로부터 출사된 광은 반사판(6)에서 반사되어 도광판(2)에 재입사(再入射)한다.
여기서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도광판(2)의 상면(2c)에 평행한 면에서, 측면(2a)에 평행한 방향으로 X축, X축에 직교하며, 광원(1)으로부터 멀어지는 방향으로 Y축, X축 및 Y축에 직교하며, 상면(2c)으로부터 상방을 향하는 방향으로 Z축을 각각 규정한다. 또한, 상면(2c)으로부터의 출사광(L1)이 Z축과 이루는 천정각(zenith angle)을 θ, 출사광(L1)의 상면(2c)으로의 투영선이 X축과 이루는 방위각을 φ로 규정한다. 또한, 출광면으로부터 출사되는 광의 천정각(θ) 및 방위각(φ)에 관한 광도 분포에서, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 광도가 최대가 되는 천정각(θ) 및 방위각(φ)을, 각각 θmax 및 φmax로 정의하고, 천정각θ 및 방위각φ의 반치전각(half maximum angle)을, 각각 △θ 및 △φ로 정의한다.
광원(1)으로는, 3개의 LED(예컨대, 니치아(日亞)가가꾸제(製), NSCW215)가 사용된다. 광원(1)은 LED에 한정되지 않고, 예컨대 냉음극관(CCFL) 등의 광원을 사용해도 좋다.
반사시트(6)로는, 시판 중인 은(銀) 시트(예를 들면, 주식회사 레이코제(製 ), 루일미러-60W10)가 사용된다. 반사시트(6)로서 특히 제한은 없지만, 은시트 등의 정반사(正反射) 기능을 가지는 반사시트를 사용하는 쪽이 휘도의 관점에서 유리하다.
도광판(2)은, 예컨대, 폭이 30.8mm, 길이가 39.2mm, 두께가 0.6mm이다. 도광판(2)으로서, 폴리카보네이트(polycarbonate), 아크릴(acryl) 등이 이용된다. 예컨대, 도광판(2)은, 폴리카보네이트 성형 재료로서 이데미즈고산(出光興産) 주식회사제 LC1500을 사용하여 사출 성형 등에 의해 제작된다. 도광판(2)의 하면(2b)에는, 반사요소(22)가 설치된다.
반사요소(22)로서, 복수의 그루브(groove)가 사용된다. 복수의 그루브의 형상 및 배치에 대해, 광선추적 시뮬레이션에 의해, 도광판(2)으로부터의 출사광의 휘도의 위치 분포가 균일하게 되도록 설계한다. 시뮬레이션의 결과, 반사요소(22)로서, 그루브의 저각(bottom angle)이 1.7°∼2°인 연속해서 형성된 복수의 그루브가 사용된다. 도광판(2)의 중앙부가 되는 표시영역(34)에서, 출사광의 광도가 최대가 되는 천정각(θmax)은, 약 68°이다. 또한, 반사요소(22)로서, 복수의 도트를 사용해도 좋다.
도광판(2)의 상면(2c)에는, 홀로그램 디퓨저(hologram diffuser)가 설치된다. 입광면인 측면(2a)에는, 도광판(2)의 두께 방향으로 능선을 가지는 2종류의 프리즘이 설치된다. 프리즘의 꼭지각은, 각각 100° 및 140°이다. 측면(2a)은, 꼭지각이 100° 및 140°인 프리즘, 및 측면(2a)의 평탄면(平坦面)의 비가 9:8:7이 되도록 형성된다.
확산시트(3)로는, 시판 중인 확산필름(예컨대, 주식회사 키모토제(製), 라이트업)이 사용된다. 확산시트(3)로서, 헤이즈가 약 54%, 약 86%, 및 약 91%로 다른 3종류의 확산필름을 사용하고 있다.
프리즘시트(51)에 면하는 프리즘시트(41)의 상면에, 복수의 프리즘열(42)이 설치된다. 확산시트(3)에 면하는 프리즘시트(41)의 하면에는, 복수의 프리즘열(43)이 설치된다. 프리즘시트(41)에 대해서 반대측의 프리즘시트(51)의 상면에, 복수의 프리즘열(52)이 설치된다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 프리즘시트(41)의 상면에 있어서, 복수의 프리즘열(42)은, 능선 방향(44)이 도광판(2)의 측면(2a)에 평행하게 되도록 서로 인접하여 배치된다. 프리즘시트(42)의 하면에 있어서, 복수의 프리즘열(43)은, 능선 방향(45)이 프리즘열(42)의 능선 방향(44)과 약 45°의 각도를 이루도록 서로 인접하여 배치된다. 프리즘시트(51)의 상면에 있어서, 복수의 프리즘열(52)은, 능선 방향이 측면(2a)과 평행한 면에 직교하도록 서로 인접하여 배치된다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 프리즘시트(41)의 복수의 프리즘열(43)의 각각의 꼭지각(Aa)은, 약 58.5°이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 프리즘시트(41)의 복수의 프리즘열(42) 각각의 2개의 프리즘면(面)과 법선이 이루는 각도(Ba) 및 각도(Bb)는, 각각 약 10° 및 약 48.5°이다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 프리즘시트(51)의 복수의 프리즘열(52) 각각의 2개의 프리즘면과 법선이 이루는 각도(Ca) 및 각도(Cb)는, 각각 약 10° 및 약 48.5°이다. 복수의 프리즘열(43, 42, 52) 각각의 높이(Ha)는 약 23㎛이다.
상기 구조의 백라이트부에 대한 점등 평가에는, 광원(1)으로 사용하는 3개의 LED 각각에 약 15mA의 전류가 인가된다. 휘도측정장치(예컨대, 유한회사 하이랜드제, RISA)에 의해, 백라이트부의 중앙부(도 5에 나타낸 표시영역(34))의 정면 휘도가 측정된다. 또한, 백라이트 중앙부의 휘도 각도 분포가, 액정 패널 시야각 측정장치(예컨대, ELDIM사제(社製), Ez Contrast)에 의해 측정된다. 측정된 휘도 각도 분포로부터, 각 방향에서의 상대 광도(relative luminous intensity)가 산출된다.
백라이트부의 입광 얼룩의 측정 방법에 대해 설명한다. 도 13은, 백라이트부를 점등시킨 상태에서 바로 위에서 본 백라이트부의 입광부 근방을 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 광원(1)으로서의 LED가, 도 5에 도시한 도광판(2)의 측면(2a)을 따라 3개 배열된다. 입광영역(35) 부근에서, 광원(1)의 배열 방향에 평행한 방향(X방향)의 폭 30.8mm을 100분할하고, 광원(1)의 배열 방향에 직교하는 방향(Y방향)의 길이 9mm을 30분할하여, 메쉬(mesh)(71)를 형성한다. 휘도측정장치에 의해, 메쉬(71)의 각 부분에서, 지름 0.1mm의 위치분해능(位置分解能)으로 정면휘도가 측정된다. 광원(1)으로부터 어떤 일정거리(Y)에서의 X방향의 100점(点)의 휘도 데이타(data)의 최소와 최대의 비(최소값/최대값)를 거리(Y)에서의 균일도(uniformity)로 정의한다. 균일도가 0.6 이상이 되는 최소 거리(Y)를 입광 얼룩으로 정의한다.
도 14는, 헤이즈가 다른 확산필름(A, B, C)을 확산시트(3)로서 삽입한 실시 예 1∼3의 입광 얼룩 및 정면휘도값의 측정 결과를 나타내는 표이다. 도 14에는, 비교하기 위해 확산시트를 사용하지 않은 비교예 1의 측정 결과가 표시되어 있다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 헤이즈가 가장 높은 확산필름(C)을 사용한 실시예 3에서, 입광 얼룩이 가장 작아진다. 그렇지만, 헤이즈가 높아지는 만큼 중앙부의 정면휘도는 작아진다.
도 15에 나타내는, 집광시트로서 하향 프리즘시트(21)를 사용한 백라이트부에 대해서도 마찬가지로 입광 얼룩 및 정면휘도의 측정을 행하고 있다. 확산시트(3)에 면하는 하향 프리즘시트(21)의 하면에, 능선이 측면(2a)과 평행한 복수의 프리즘열이 서로 인접해서 배치된다. 하향 프리즘시트(21)로서 시판 중인 프리즘시트(예컨대, 미쓰비시(三菱) 레이욘(rayon)제, S163)가 사용된다. 도 15에 나타내는 백라이트부에서는, 집광시트로서 하향 프리즘시트(21)를 사용하는 점이 도 5에 도시한 백라이트부와 다르다. 다른 구성은, 도 5에 도시한 백라이트부와 마찬가지이므로, 중복하는 기재는 생략한다.
도 16은, 헤이즈가 다른 확산필름(A, B, C)을 확산시트(3)로서 삽입한 실시 예 4∼6의 입광 얼룩 및 정면휘도값의 측정 결과를 나타내는 표이다. 도 16에는, 비교하기 위해 확산시트를 사용하지 않은 비교예 2의 측정 결과가 표시되어 있다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 헤이즈가 가장 높은 확산필름(C)을 채용한 실시예 6에서, 입광 얼룩이 가장 작아진다. 그렇지만, 헤이즈가 높아지는 만큼 중앙부의 정면휘도는 작아진다. 또한, 도 14에 도시한 비교예 1에 비해, 비교예 2는 정면휘도가 높다.
또한, 도 17에 나타내는, 집광시트로서 회절격자시트(21a)를 사용한 백라이트부에 대해서도 마찬가지로 입광 얼룩 및 정면휘도의 측정을 행하고 있다. 확산시 트(3)에 면하는 회절격자시트(21a)의 하면에, 단면(斷面)이 톱니 형상인 서로 평행한 복수의 리지(Ridge)가 설치된다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 복수의 리지는 피치(pitch)(Pd)로 배열된다. 각각의 리지의 한쪽 사면(斜面)의 법선이 회절격자시트(21a)의 상면의 법선과 이루는 각(角)을 αF, 다른쪽 사면의 법선이 회절격자시트(21a)의 상면의 법선과 이루는 각을 αB, 입사광(L2)이 회절격자시트(21a)의 상면의 법선과 이루는 입사각을 θi로 한다. 피치(Pd)가 약 1㎛ 이상, 약 10㎛ 이하이며, 각(αF)이 70° 이상, 89.5° 이하이면서, 각(αB)이 입사각(θi)에 대해, (θi/2.69 - 5）≤（78 - αB）≤（θi/2.69 + 5)의 각도 조건인 것이 바람직하다.
예컨대, 회절격자시트(21a)에 대해, 리지의 피치(Pd)를 약 5㎛, 각(αF)을 약 80°, 각(αB)을 약 54°로 한다. 여기서, 회절격자시트(21a)로의 입사광(L2)의 입사각(θi)은, 도광판(2)의 출사광의 광도가 최대가 되는 천정각 θmax = 약 68°을 채용한다. (θi/2.89 - 5)는 18.53°, (θi/2.89 + 5)는 28.53°, (78 - αB)는 24°가 된다. 따라서, 각(αF), 및 각(αB)은, 상기 각도 조건을 만족한다.
구체적으로는, 도 18에 도시한 리지 형상의 다이아몬드 바이트를 제작하여, 터닝(turning) 가공에 의해 회절격자 성형용 금형을 제작한다. 금형의 표면에 아크릴계의 자외선 경화형 수지를 도포하고, 그 위에 시판 중인 접착하기 쉬운 폴리에스테르(Polyester)(PET)(예컨대, 토요보(東洋紡績) 주식회사제, 코스모샤인(COSMOSHINE) A4300, 50㎛ 두께)를 겹친다. 고무 롤에 의해 수지가 균일해지도록 잡아 늘인다. 접착하기 쉬운 PET의 위로부터 메탈 할로겐화물 램프(metal halide lamp)에 의해 자외선을 1500mJ의 출력으로 조사한 후, 금형으로부터 떼어서 회절격자형 집광필름을 얻는다.
도 17에 나타내는 백라이트부에서는, 집광시트로서 회절격자시트(21a)를 사용하는 점이 도 5 및 도 15에 도시한 백라이트부와 다르다. 다른 구성은, 도 5 및 도 15에 도시한 백라이트부와 마찬가지이므로, 중복하는 기재는 생략한다.
도 19는, 헤이즈가 다른 확산필름(A, B, C)을 확산시트(3)로서 삽입한 실시예 7∼9의 입광 얼룩 및 정면휘도값의 측정 결과를 나타내는 표이다. 도 19에는, 비교하기 위해 확산시트를 사용하지 않은 비교예 3의 측정 결과가 표시되어 있다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 헤이즈가 가장 높은 확산필름(C)을 사용한 실시예 9에서, 입광 얼룩이 가장 작아진다. 그렇지만, 헤이즈가 높아지는 만큼 중앙부의 정면휘도는 작아진다. 또한, 도 14 및 도 16에 도시한 비교예 1, 2에 비해, 비교예 3은 정면휘도가 높다.
상기한 바와 같이 입광 얼룩을 저감하면서, 정면휘도를 높게 하기 위해서는, 입광부 근방의 도광판(2)의 출사광만 확산필름(C) 투과 후의 광도각도분포와 동일하게 하면 좋다. 도 20 및 도 21에는, 헤이즈가 약 91%인 확산필름(C) 투과 후의 광도의 각도 분포를 나타낸다. 도 20 및 도 21에 나타내는 바와 같이, 광도각도분포는, 방위각이 φmax인 경우, 천정각(θmax)이 약 45°이고, 반치전각(△θ)이 약 75°이며, 천정각이 θmax인 경우, 방위각(φmax)이 약 90°이고, 반치전각(△φ)이 약 145°이다. 즉, 입광부 근방의 도광판(2)으로부터의 출사광의 광도각도분포 를, 도 20 및 도 21에 도시한 분포에 가깝게 하면 입광 얼룩을 개선할 수 있다.
또한, 도 20 및 도 21로부터 분포에 상당한 스커트 형상(skirt shape)이 보인다. 스커트 형상 부분은 명확하게 광의 이용 효율을 악화시키는 부분이다. 따라서, 입광 얼룩을 개선하는 도광판(2)의 입광부 근방의 출사광의 광도각도분포는, 광의 이용 효율을 고려하여, θmax가 45°± 15°, , φmax가 약 90°, △θ가 70°± 10°, △φ가 130°± 20°정도로서 스커트 형상이 없는 광도각도분포가 바람직하다. 또한, 광도각도분포는, θmax가 45°± 10°, φmax가 약 90°, △θ가 70°± 5°, △φ가 125°± 15°정도인 것이 더 바람직하다.
여기서, θmax가 상기 광도각도분포의 범위 밖인 경우, 입광 얼룩의 개선 효과는 작다. 또한, △θ가 60° 미만, 또는 △φ가 110°미만인 경우, 출사광의 퍼짐이 작아, 입광 얼룩 개선 효과는 작다. △θ가 80°를 넘거나, 또는 △φ가 150°를 넘는 경우, 출사광의 각도분포는 퍼지기 때문에, 휘도가 낮아진다. 그 때문에, 표시영역부의 휘도와 같은 정도의 휘도로 하기 위해서는, 결과적으로 입광부 근방에서 광을 많이 출사시킬 필요가 있다. 그 결과, 표시영역에서 사용되는 광량이 줄어, 낮은 휘도가 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, φmax가 약 90°인 것에 대해서는, 도광판의 일반적인 특성이다.
백라이트부에 사용하는 도광판(2)은, 입광부 근방의 출사특성이 상기 광도각도분포의 범위이면, 이것을 실현하기 위한 수단에 대해 특히 제한은 없다. 예컨대, 도광판의 입광부 근방의 상면(2c)(출광면) 또는 반대측의 하면(2b) 중 적어도 어느 한쪽에, 그루브, 구면 렌즈, 렌티큘러(lenticular) 렌즈 등의 반사요소를 배치한 다. 광선추적 시뮬레이션에 의해 광도각도분포를 계산한다. 계산 결과가 상기 광도각도분포의 범위에 들어가도록 반사요소의 형상을 결정한다. 이와 같이, 입광 얼룩 개선을 위해 도광판(2)의 입광부 근방에 도입하는 반사요소의 형상에는 제한은 없다.
입광부 근방에 형성하는 반사요소와 평탄면의 비율은 특히 제한은 없다. 입광부 근방에서의 반사요소의 비율이 지나치게 크면, 입광부 근방에서 광을 다량으로 소비하여 표시영역에서의 휘도가 낮아진다. 한편, 비율이 지나치게 작으면 입광 얼룩 개선 효과는 작아진다. 따라서, 백라이트부에서의, 도광판(2)의 입광면인 측면(2a)으로부터 표시영역에 대응하는 도광판(2)의 영역까지의 거리 및 휘도의 사양으로부터 결정해야 할 것이다. 또한, 도광판(2)의 입광부 근방 이외의 영역에서의 광의 방향을 바꾸어 도광판(2)으로부터 광을 출사시키기 위한 반사요소의 형상에 대해 제한은 없다.
도 22에 나타내는 바와 같이, 도광판(2)의 하면(2b)에는, 반사요소(제 1 반사요소)(22) 및 반사요소(제 2 반사요소)(24)가 설치된다. 반사요소(22)는, 표시영역(34)에 대응하는 영역(제 1 영역)에 설치된다. 반사요소(24)는, 입광부 영역(35)에 대응하는 영역(제 2 영역) 내에 설치된다. 반사요소(22)는, 측면(2a)으로부터 입사한 광을 하면(2b)에 대해 제 1 각도로 반사한다. 반사요소(24)는, 측면(2a)으로부터 입사한 광을 하면(2b)에 대해, 제 1 각도와는 다른 제 2 각도로 반사한다.
반사요소(24)로서, 도 23 및 도 24에 나타내는 바와 같이, 능선이 측면(2a)과 평행하게 서로 인접하여 설치된 복수의 그루브(24a, 24b)가 사용된다. 그루 브(24a)는, 사다리꼴 형상의 그루브이며, 평탄면이 그루브의 저면에 형성된다. 그루브(24b)는, 삼각형 형상의 그루브이며, 평탄면이 그루브의 상면에 형성된다. 그루브(24a, 24b)에서, 도광판(2)의 내부를 향하는 법선이 측면(2a)과 교차하는 사면을 제 1 사면(斜面), 다른 사면을 제 2 사면으로 한다. 제 1 사면이 측면(2a)의 법선과 이루는 경사각을 α, 제 2 사면이 측면(2a)의 법선과 이루는 경사각을 β로 한다. 여기서, 측면(2a)으로부터 입사하는 광에 대해, 제 1 사면이 반사기능을 가진다. 광선추적 시뮬레이션의 결과, 제 2 영역의 바람직한 광도각도분포를 실현하는데에는, 반사요소(24)는, 경사각(α)이 25°± 10°인 그루브를 1종류 또는 복수 종류 조합시켜 형성되어 있는 것이 바람직하다.
그루브(24a, 24b)는, 다이아몬드 터닝 등에 의해 용이하게 사출성형용 금형을 가공할 수 있다. 따라서, 제 2 영역의 바람직한 광도각도분포를 가지는 도광판(2)을 용이하게 제작가능하다. 또한, 제 2 사면의 경사각(β)에 대해서는 특히 제한은 없지만, 금형가공의 용이성을 고려하면 75°이하가 바람직하다. 도광판(2)은, 상술한 바와 같이, 폴리카보네이트, 아크릴 등의 투명성이 높은 재료를 사용하여, 사출성형 등에 의해 금형을 사용하여 성형해서 얻어진다. 그러나, 도광판(2)의 재료 및 제조방법에 대해서는 특히 제한은 없다.
반사요소(24)를 설치하는 범위에 대해서는, 입광면인 측면(2a)으로부터 표시영역(34)에 대응하는 제 1 영역까지의 제 2 영역 내이면 좋다. 바람직하게는, 제 1 영역까지의 거리보다 1mm, 더욱 바람직하게는 1.5mm 짧은 범위가 좋다.
또한, 반사요소(24)를 설치하는 범위를 제 1 영역까지의 거리보다 1mm, 더욱 바람직하게는 1.5mm 짧은 범위로 설치한 경우의, 반사요소(24)의 단부(端部)로부터 제 1 영역까지의 범위에 대해서는 특히 제한은 없지만, 제 1 영역과 출사각도분포가 같은, 동일 형상의 반사요소를 설치하는 것이 좋고, 더 바람직하게는, 제 1 영역과 제 2 영역의 각각의 출사각도분포의 중간 또는 연속적으로 변화하는 반사요소를 설치하면 좋다.
이와 같이, 실시 형태에서는, 입광부 근방에서 소정의 광도각도분포를 실현하기 위해, 입광부 근방에 경사각(α)이 25°± 10°의 범위의 그루브를 가지는 도광판(2)이 사용된다. 그 결과, 광원(1)으로부터의 광이 입사하는 측면(2a) 근방에 밝기의 얼룩이 없는 균일한 백라이트부를 실현할 수 있다.
도 22에 도시한 도광판(2)의 입광영역(35)에 대응하는 제 2 영역에 대해서, 도 23에 도시한 그루브(24a)의 경사각(α)을 바꾸어 광선추적 시뮬레이션을 실시했다. 경사각(α)이 19°인 그루브(Ａ), 및 경사각(α)이 30°인 그루브(Ｂ)에 대해, 제 2 영역으로부터의 출사광의 천정각(θ)에 관한 광도각도분포를 계산한 결과를 도 25에 나타낸다. 또한, 방위각(φ)은, φmax로 하고 있다. 도 25에는, 도광판(2)의 위에 헤이즈가 약 91%인 확산필름(C)을 배치한 경우의 광도각도분포의 측정 결과를 모아서 나타낸다. 또한, 그루브(Ａ)와 그루브(Ｂ)를, 1:1, 2:1, 및 3:1의 비율로 조합시킨 경우에 대해서도 광도각도분포를 계산하였다.
도 26에, 그루브(Ａ)와 그루브(Ｂ)를, 2:1의 비율로 조합시킨 경우에 대해 나타낸다. 도 26에 나타내는 바와 같이, 경사각(αa)이 19°인 그루브(Ａ)의 경사각(βa), 및 경사각(αb)이 30°인 그루브(Ｂ)의 경사각(βb)은 모두 11°이다. 그 루브(A, B)의 삼각형 형상의 돌기부의 폭(Wp)은 모두 0.0435mm이며, 그루브(A, B)의 피치(Pr)는 모두 0.0925mm이다.
도 25에 나타내는 바와 같이, 그루브(Ａ)의 경우, 반치전각(△θ)이 확산필름(C)의 경우와 비교하여 작다. 그루브(Ｂ)의 경우, 반치전각(△θ)은 커지지만, θmax가 15°까지 벗어난다. 그루브(Ａ)와 그루브(Ｂ)를 1:1, 2:1, 3:1의 비율로 조합시키면 확산필름(C)의 각도분포에 가까워진다. A:B = 2:1인 경우, 도 27 및 도 28에 나타내는 바와 같이, θmax가 약 45°, 반치전각(△θ)이 약 68°, φmax가 약 90°, 반치전각(△φ)이 약 131°이다. 이와 같이, 그루브(Ａ, B)를 2:1의 비로 사용한 도광판(2)은, 확산필름(C)을 사용하여 결정된 광도각도분포를 만족한다.
(백라이트부)
본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부는, 도 29에 나타내는 바와 같이, 광원(1), 도광판(2), 집광시트(41, 51), 및 반사시트(6)를 구비한다. 도광판(2)은, 하면(2b)에 반사요소(22, 24)를 가진다. 반사요소(22)는, 백라이트부의 표시영역(34)에 대응하는 제 1 영역에 설치된다. 반사요소(22)의 형상 및 배치에 대해서는, 표시영역(34)에서 광선추적 시뮬레이션에 의해, 도광판으로부터의 출사광의 휘도의 위치분포가 균일해지도록 설계된다. 반사요소(24)는, 백라이트부의 입광영역(35)에 대응하는 제 2 영역에 설치된다. 반사요소(24)에는, 도 26에 도시한 그루브(Ａ) 및 그루브(B)의 비가 2:1인 그루브가 사용된다.
실시 형태에 따른 백라이트부는, 도광판(2)의 제 2 영역의 하면(2b)에 반사 요소(24)를 설치하여, 확산시트를 사용하지 않는 점이 도 5에 도시한 백라이트부와 다르다. 다른 구성은, 도 5에 도시한 백라이트부와 마찬가지이므로, 중복하는 기재는 생략한다.
반사요소(24)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 거리 LK의 범위에 배치된다. 거리(ＬＫ)는, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 표시영역(34)까지의 거리(ＬＬ)보다 짧다. 구체적으로는, 거리(ＬＬ)가 3.5mm이고, 거리(ＬＫ)는 2mm이다.
또한, 2매의 프리즘시트(41, 51)의 집광시트(41, 51) 대신에, 도 30에 나타내는 바와 같이, 집광시트로서 도 15에 도시한 하향 프리즘시트(21)를 사용해도 좋다. 도 31에 나타내는 바와 같이, 집광시트로서 도 17 및 도 18에 도시한 회절격자시트(21a)를 사용해도 좋다. 또한, 도 29∼도 31에 도시한 백라이트부에서, 반사요소(22, 24)를 도광판(2)의 하면(2b)이 아니라, 상면(2c)에 설치해도 좋다.
도 32의 표에는, 실시 형태에 따른 실시예 10∼15의 입광 얼룩의 측정 결과를 나타낸다. 또한, 도 32의 표에는, 도 14, 도 16, 및 도 19의 표에 도시한 비교예 1∼3의 측정 결과도 나타낸다.
도 32의 표에 나타내는 바와 같이, 프리즘시트(41, 51)를 사용한 실시예 10 및 11의 입광 얼룩은 각각, 약 3.9mm 및 약 3.3mm이다. 비교예 1은 입광 얼룩이 약 4.7mm이며, 실시예 10, 11 모두 입광 얼룩은 개선되어 있다. 하향 프리즘(21)을 사용한 실시예 12 및 13의 입광 얼룩은 각각, 약 4.5mm 및 약 3.6mm이다. 비교예 2는 입광 얼룩이 약 6.8mm이며, 실시예 12, 13 모두 입광 얼룩은 개선되어 있다. 또한, 회절격자시트(21a)를 사용한 실시예 14 및 15의 입광 얼룩은 각각, 약 4.3mm 및 약 3.5mm이다. 비교예 3은 입광 얼룩이 약 5.4mm이며, 실시예 14, 15 모두 입광 얼룩은 개선되어 있다. 어떤 경우에도, 입광 얼룩은, 반사요소(22, 24)를 하면(2b)에 배치하는 것보다, 상면(2c)에 배치한 쪽이 작다.
실시예 10∼15에서는, 입광면인 측면(2a)으로부터 표시영역(34)까지의 거리(ＬＬ)가 3.5mm이고, 반사요소(22)와는 출사특성이 다른 반사요소(24)가 배치되는 거리(ＬＫ)가 2mm이다. 이와 같이, 거리(ＬＫ)를 거리(ＬＬ)보다 짧게 함으로써, 백라이트부의 입광 얼룩을 개선할 수 있다. 실제로는, 백라이트부에서는 광원(1)을 포함한 거리(ＬＬ)까지는 검은색의 차광 테이프로 덮여지는 것이 일반적이다. 예컨대, 반사요소(24)가, 거리(ＬＬ)를 넘어서 설치되면, 표시영역(34)에 대응하는 제 1 영역에 배치된 반사요소(22)와 다른 반사특성을 가지기 때문에, 다른 형상의 경계가 명확하게 시인되면서, 밝기의 다름도 명확해져 문제이다.
또한, 거리(ＬＫ)가 거리(ＬＬ) 이하이지만 (LL - 1.5)mm보다 크다면, 확실히 입광 얼룩을 줄이기 어렵다. 왜냐하면, 반사요소(24)는, 반사요소(22)의 형상 및 출사특성과 다르기 때문에, 표시영역(34)과 입광영역(35)의 경계영역에서의 밝기를 전(全)방향에 대해 완전히 같게 하는 것은 불가능하다. 그 결과, 밝기의 차이가 표시영역(34)과 입광영역(35)의 경계를 넘어 시인되기 때문이다.
표시영역(34)에 대응하는 제 1 영역의 반사요소(22)와 다른 형상의 반사요소(24)를 형성하는 거리(면적)를 바꿔서 도광판(2)을 시험제작해, 백라이트부에 조립한다. 도 33 및 도 34에 나타내는 바와 같이, 비표시영역인 입광영역(35)을 차광 테이프(36)로 마스킹(masking)하여 점등 평가를 하였다. 그 결과, 거리(ＬＫ)가 (LL - 1.5)mm 이하이면, 반사요소(22, 24)의 형상 다름에 의한 밝기의 차이에 기인하는 얼룩이 관찰되지 않는 것을 알았다.
구체적으로는, 도 32의 표에 도시한 실시예 11, 13, 및 15와 같은 구성으로, 반사요소(22, 24)는 도광판(2)의 상면(2c)에 설치된다. 측면(2a)으로부터 표시영역(34)에 대응하는 제 1 영역까지의 거리(ＬＬ)를 3.5mm로 한다. 측면(2a)으로부터의 거리(ＬＫ)가 각각, 약 1.7mm, 약 2mm, 약 2.5mm, 및 약 3.0mm의 범위에, 도 26에 도시한 반사요소(24)를 설치한 도광판(2)을 제작했다. 도 12에 나타내는 그루브(Ａ, B)의 총 수는 각각, 18개, 21개, 27개, 및 33개이다.
이와 같이 하여 제작한 도광판(2)을 구비하는 백라이트에 대해, 입광 얼룩의 측정과 외관 평가를 실시했다. 백라이트부의 광원(1), 및 측면(2a)으로부터 거리(ＬＬ)의 제 2 영역에 검은색의 차광 테이프(36)로 마스크(mask) 하여 외관을 관찰했다. 외관 평가는, 도 33 및 도 35에 나타내는 바와 같이, 표시영역(34)과 차광 테이프(36)의 경계에 국소적으로 명부(32)를 시인하여 양호(G)와 불량(NG)을 판정했다. 도 33의 경우는, 명부(32)가 없으므로 "G"이며, 도 35의 경우는, 명부(32)가 관찰되기 때문에, "NG"이다.
도 35의 표에, 실시예 11, 13, 15, 및 16∼24에 대한 평가 결과를 나타낸다. 프리즘시트(41, 51)를 사용한 실시예 16, 11, 17, 및 18의 입광 얼룩은, 약 3.3mm∼ 약 3.8mm로, 도 32의 표에 도시한 비교예 1에 비해 짧아, 개선되어 있다. 하향 프리즘시트(21)를 사용한 실시예 19, 13, 20, 및 21의 입광 얼룩은, 약 3.6mm∼약 4mm로, 도 32의 표에 도시한 비교예 2에 비해 짧아, 개선되어 있다. 회절격자시트(21a)를 사용한 실시예 22, 15, 23, 및 24의 입광 얼룩은, 약 3.5mm∼약 3.9mm로, 도 32의 표에 도시한 비교예 3에 비해 짧아, 개선되어 있다. 외관은, 거리(ＬＫ)가 약 2mm 이하의 실시예 16, 11, 19, 13, 22, 및 15의 경우에 양호하였다.
이와 같이, 백라이트부의 입광 얼룩 개선을 위해, 반사요소(24)를 설치하는 범위는, 거리(ＬＫ)가 (LL - 1.5)mm 이하가 좋다. 반사요소(24)를 설치하는 범위의 하한에 대해서는, 거리(ＬＫ)가 너무 작으면 입광 얼룩 개선 효과가 작아지기 때문에, (LL - 1.5)mm 이하로서 가능한 한(LL - 1.5)mm에 가까울수록 바람직하다. 또한, 거리(ＬＫ)는, 도광판(2)의 두께나 입광부 근방의 출사특성에도 의존한다. 예컨대, 도광판(2)의 두께가 1mm 이하이면, 거리(ＬＫ)로서 (LL - 1.5)mm이하의 조건은 유효하다.
이와 같이, 실시 형태에 따른 백라이트부에 의하면, 광의 방향제어를 행하여 집광하는 집광시트의 종류에 관계없이, 광원 근방의 입광 얼룩을 저감하는 것이 가능해진다.
(그 외 실시 형태)
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태를 기재했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 이 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다. 이 개시로부터 당업자에게는 다양한 대체 실시 형태, 실시예 및 운용기술이 명확해질 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 상기 설명으로부터 타당한 특허청구 범위에 관계 되는 발명 특정사항에 의해서만 정해진다.
도 1은 종래 백라이트의 구성의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래 백라이트의 구성의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 백라이트 점등시의 입광 얼룩을 나타내는 도면이다.
도 4는 종래 도광판의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태의 설명에 사용하는 백라이트의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도광판으로부터의 출사광의 각도를 설명하는 개략도이다.
도 7 및 8은 도광판으로부터의 출사광의 광도(光度)의 각도 분포를 설명하는 도면이다.
도 9 내지 12는 본 발명의 실시 형태의 설명에 사용하는 프리즘시트의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도 13은 도광판의 입광 얼룩의 정의 및 측정법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 확산시트를 사용한 백라이트부의 입광 얼룩의 측정결과의 일 예를 나타내는 표이다.
도 15는 본 발명의 실시 형태의 설명에 사용하는 백라이트의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 16은 확산시트를 사용한 백라이트부의 입광 얼룩의 측정결과의 다른 예를 나타내는 표이다.
도 17은 본 발명의 실시 형태의 설명에 사용하는 백라이트의 다른 예를 나타 내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 실시 형태의 설명에 사용하는 회절격자시트의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 19는 확산시트를 사용한 백라이트부의 입광 얼룩의 측정결과의 다른 예를 나타내는 표이다.
도 20 및 21은 확산필름 투과 후의 광도의 각도 분포의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판의 반사요소의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 24는 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판의 반사요소의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 25는 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판의 광도각도분포의 계산결과를 나타내는 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판의 반사요소의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 27 및 28은 본 발명의 실시 형태에 따른 도광판의 광도각도분포의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부의 일 예를 나타내는 단면도 이다.
도 30은 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 31은 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 32는 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부의 입광 얼룩의 측정결과의 일 예를 나타내는 표이다.
도 33 및 34는 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부의 외관평가를 설명하는 도면이다.
도 35는 본 발명의 실시 형태에 따른 백라이트부의 입광 얼룩 측정 및 외관평가의 결과의 일 예를 나타내는 표이다.

Claims (19)

  1. 한 쌍의 주면(主面), 주면을 둘러싸는 복수의 측면을 가지며, 적어도 하나의 상기 측면을 입광면(入光面), 한쪽의 상기 주면을 반사면(反射面)으로 하는 기체(基體)와;
    상기 입광면과 이간된 상기 반사면의 제 1 영역에 배치되어, 상기 입광면으로부터 입사한 광을 상기 반사면에 대해 제 1 각도로 반사하는 제 1 반사요소(反射要素)와;
    상기 입광면과 상기 제 1 영역 사이의 상기 반사면의 제 2 영역 내에 배치되어, 상기 광을 상기 반사면에 대해 상기 제 1 각도와는 다른 제 2 각도로 반사하는 제 2 반사요소;
    를 구비하며,
    상기 제 2 반사요소가, 상기 제 1 영역의 단부(端部)로부터 상기 입광면측에 1.5mm 이상 이간(離間)된 상기 제 2 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 반사요소는, 상기 입광면에 평행한 능선(稜線)을 가지는 복수의 그루브인 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광의 출광면(出光面)이, 상기 반사면인 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광의 출광면이, 상기 반사면의 반대측의 면인 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    다른쪽의 주면을, 상기 광을 출사하는 출광면으로 하고, 상기 광(光)이 상기 출광면의 법선과 이루는 각을 천정각, 상기 광의 상기 출광면으로의 투영선(投影線)이 상기 입광면과 평행한 선과 이루는 각을 방위각으로 하여, 상기 제 2 각도는, 광도가 최대가 되는 천정각 및 방위각이 각각 45°± 15°, 및 90°이고, 천정각 및 방위각의 반치전각(半値全角)이 각각 70°± 10°, 및 130°± 20°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 그루브가, 형상이 다른 2종류 이상의 그루브인 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 그루브 각각이, 상기 복수의 그루브의 반대측을 향하는 법선이 상기 입광면과 교차하는 사면(斜面)을 가지며, 상기 사면이 상기 입광면의 법선과 이루는 경사각이 25°± 10°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 광원(光源);
    상기 광원과 대향(對向)하는 입광면(入光面), 상기 입광면에 직교하는 반사면(反射面)을 가지는 도광판(導光板);
    상기 입광면과 이간(離間)된 상기 반사면의 제 1 영역에 배치되어, 상기 입광면으로부터 입사(入射)한 광을 반사면에 대해 제 1 각도로 반사하는 제 1 반사요소(反射要素)와;
    상기 입광면과 상기 제 1 영역 사이의 상기 반사면의 제 2 영역 내에 배치되어, 상기 광을 반사면에 대해 상기 제 1 각도와는 다른 제 2 각도로 반사하는 제 2 반사요소와;
    상기 도광판과 대향해서 배치되며, 상기 도광판으로부터 입사하는 상기 광의 전파(傳播) 방향을 제어하여 집광하는 집광(集光)시트와;
    상기 집광시트의 반대측에서 상기 도광판에 대향하는 반사(反射)시트;
    를 구비하며,
    상기 제 2 반사요소가, 상기 제 1 영역의 단부(端部)로부터 상기 입광면측에 1.5mm 이상 이간된 상기 제 2 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 반사요소는, 상기 입광면에 평행한 능선을 가지는 복수의 그루브인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광의 출광면이, 상기 반사면인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 광의 출광면이, 상기 반사면의 반대측의 면인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  12. 제 8 항에 있어서,
    다른쪽의 주면을, 상기 광을 출사하는 출광면으로 하고, 상기 광(光)이 상기 출광면의 법선과 이루는 각을 천정각, 상기 광의 상기 출광면으로의 투영선(投影線)이 상기 입광면과 평행한 선과 이루는 각을 방위각으로 하여, 상기 제 2 각도는, 광도가 최대가 되는 천정각 및 방위각이 각각 45°± 15°, 및 90°이고, 천정각 및 방위각의 반치전각(半値全角)이 각각 70°± 10°, 및 130°± 20°인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 그루브가, 형상이 다른 2종류 이상의 그루브인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 그루브 각각이, 상기 복수의 그루브의 반대측을 향하는 법선이 상기 입광면과 교차하는 사면을 가지며, 상기 사면이 상기 입광면의 법선과 이루는 경사각이 25°± 10°인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 집광시트가, 상기 도광판에 면하는 투명(透明) 기재(基材)의 하면에, 능선이 상기 입광면에 평행하게 서로 인접하여 배치된 복수의 프리즘열(列)을 가지는 하향 프리즘시트인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  16. 제 8 항에 있어서,
    상기 집광시트가, 상기 도광판에 면하는 투명 기재의 하면에, 단면(斷面)이 톱니 형상인 서로 평행한 복수의 리지(Ridge)를 가지는 회절격자(回折格子)시트인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 복수의 리지의 각각의 한쪽 사면의 법선이 상기 집광시트의 상면의 법선과 이루는 각(αA)이, 70°이상, 89.5°이하이며, 다른쪽 사면의 법선이 상기 집광시트의 상면의 법선과 이루는 각(αB)이, 상기 광이 상기 집광시트의 상면의 법선과 이루는 각(θi)에 대해, (θi/2.69 - 5）≤（78 - αB）≤（θi/2.69 + 5)인 것을 특징으로 하는 백라이트부.
  18. 삭제
  19. 삭제
KR1020080101882A 2007-11-16 2008-10-17 도광판 및 백라이트부 KR101058298B1 (ko)

Applications Claiming Priority (12)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-297909 2007-11-16
JP2007297909 2007-11-16
JPJP-P-2007-312214 2007-12-03
JP2007312214 2007-12-03
JP2007312213 2007-12-03
JPJP-P-2007-312213 2007-12-03
JP2007313448 2007-12-04
JPJP-P-2007-313448 2007-12-04
JP2007314582 2007-12-05
JPJP-P-2007-314581 2007-12-05
JPJP-P-2007-314582 2007-12-05
JP2007314581 2007-12-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090050940A KR20090050940A (ko) 2009-05-20
KR101058298B1 true KR101058298B1 (ko) 2011-08-22

Family

ID=40641737

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080101882A KR101058298B1 (ko) 2007-11-16 2008-10-17 도광판 및 백라이트부

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8096693B2 (ko)
KR (1) KR101058298B1 (ko)
TW (1) TW200923451A (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5261245B2 (ja) * 2009-03-26 2013-08-14 株式会社ジャパンディスプレイウェスト バックライトおよび表示撮像装置
TWI424206B (zh) * 2010-04-06 2014-01-21 Coretronic Corp 導光板及光源模組
KR101771454B1 (ko) 2010-09-03 2017-08-25 엘지전자 주식회사 이동 단말기 및 이동 단말기의 케이스 제조 방법
KR101243110B1 (ko) * 2010-10-11 2013-03-12 조선대학교산학협력단 광생물 반응기
US9423085B2 (en) * 2011-12-07 2016-08-23 Koninklijke Philips N.V. Beam shaping light emitting module
KR20140066522A (ko) * 2012-11-23 2014-06-02 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 표시 장치
US10067283B2 (en) 2014-12-23 2018-09-04 Apple Inc. Display backlight with patterned backlight extraction ridges
JP6680195B2 (ja) * 2016-12-08 2020-04-15 オムロン株式会社 導光板、表示装置及び遊技機
KR102437389B1 (ko) * 2016-12-13 2022-08-26 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
CN107132694B (zh) * 2017-06-14 2020-06-23 上海天马微电子有限公司 一种背光模组及显示装置
CN113724578B (zh) * 2020-05-25 2023-07-28 群创光电股份有限公司 电子装置
CN115185125B (zh) * 2022-07-20 2023-10-27 福州大学 Mini-LED光源内嵌式背光模组

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2739730B2 (ja) 1988-06-02 1998-04-15 三菱レイヨン株式会社 面光源素子

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4035998B2 (ja) * 2002-01-23 2008-01-23 オムロン株式会社 面光源装置、拡散板及び液晶表示装置
KR101075232B1 (ko) 2004-02-06 2011-10-20 삼성전자주식회사 도광판, 백라이트 유닛, 액정디스플레이 및 도광판의제조방법
JP4747627B2 (ja) 2004-07-23 2011-08-17 日立化成工業株式会社 回折型集光フィルム及びそれを用いた面光源装置
JP2006286489A (ja) 2005-04-01 2006-10-19 Hitachi Chem Co Ltd 導光板
JP2007122958A (ja) 2005-10-26 2007-05-17 Hitachi Chem Co Ltd 導光板
KR100832043B1 (ko) 2006-04-07 2008-05-27 김재형 백라이트 장치용 도광판

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2739730B2 (ja) 1988-06-02 1998-04-15 三菱レイヨン株式会社 面光源素子

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090050940A (ko) 2009-05-20
US20090129056A1 (en) 2009-05-21
TW200923451A (en) 2009-06-01
US8096693B2 (en) 2012-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101058298B1 (ko) 도광판 및 백라이트부
KR100985358B1 (ko) 백라이트부
US8210730B2 (en) Surface light source device
JP4584133B2 (ja) 照明装置およびこれを用いた表示装置
KR100978078B1 (ko) 프리즘 시트와 이를 구비한 액정표시장치
KR100903028B1 (ko) 쐐기형 배면프리즘을 포함하는 액정표시장치 백라이트 유닛용 도광판
JP2009164101A (ja) バックライト
US9261637B2 (en) Surface light source device and its light guide plate
TW201339670A (zh) 照明裝置及顯示裝置
KR101107828B1 (ko) 광 편향 소자 및 광원 장치
JP5003298B2 (ja) 光学シート、それを用いたバックライトユニット、およびディスプレイ装置
JP2008218418A (ja) 面光源装置及びそれに用いる導光体
JP2009140905A (ja) 導光板及びバックライト
JP4119633B2 (ja) 面光源装置及びそれに用いる導光体
US11131883B2 (en) Planar lighting device
JP2009164100A (ja) バックライト
JP2009158468A (ja) バックライト
JP2004287415A (ja) 光偏向素子及び光源装置
JP2009158467A (ja) 導光板及びバックライト
JP5495585B2 (ja) 光偏向素子及び光源装置
KR100869147B1 (ko) 백라이트 유닛용 도광판
JP2009158471A (ja) バックライト
KR20050054605A (ko) 도광판 및 그 제조방법 및 이를 이용한 백라이트 유닛
JP4494177B2 (ja) 面光源装置用導光体及び面光源装置並びに型部材の製造方法
JP2022119500A (ja) 面光源装置、透過型表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee