KR101107828B1

KR101107828B1 - 광 편향 소자 및 광원 장치

Info

Publication number: KR101107828B1
Application number: KR1020057016273A
Authority: KR
Inventors: 도모요시 야마시타; 마사에 오노; 마코토 오오카와
Original assignee: 미츠비시 레이온 가부시키가이샤
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2012-01-31
Also published as: US20060152827A1; KR20050110651A; CN100426011C; CN1756970A; US7380968B2; US7534024B2; WO2004079408A1; TW200420933A; US20080144336A1; TWI241424B

Abstract

광이 입사하는 입광면(41)과 그 반대측에 위치하여 입사된 광이 출사하는 출광면(42)을 갖고 있고, 입광면(41)에는 복수의 프리즘열(41A)이 서로 병렬로 배열되어 있고, 프리즘열(41A)의 각각은 선단 부분에 위치하는 경사각(b)이 1°내지 50°의 선단부 평면(46)과 그 한쪽 측에 위치하는 제 1 프리즘면(44)과 다른쪽 측에 위치하는 제 2 프리즘면(45)으로 구성되어 있는 광 편향 소자가 제공된다. 이 광 편향 소자를 일차 광원 및 그것으로부터 발생되는 광이 입사하는 광 입사면 및 도광되는 광이 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와 조합함으로써, 휘도 저하를 초래하지 않고, 검은 줄이나 간섭 모양 등의 외관상의 결함이 없는 품위가 우수한 광원 장치가 제공된다.

Description

광 편향 소자 및 광원 장치{OPTICAL DEFLECTOR ELEMENT AND LIGHT SOURCE DEVICE}

본 발명은 노트북, 액정 텔레비젼, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말기 등에 있어서 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등을 구성하는 에지 라이트 방식의 광원 장치 및 그것에 사용되는 광 편향 소자에 관한 것이며, 특히 도광체의 광 출사면측에 배치되는 광 편향 소자의 개량에 관한 것이다.

최근, 칼라 액정 표시 장치는 휴대용 노트북이나 퍼스널 컴퓨터 등의 모니터로서, 또는 액정 텔레비젼이나 비디오 일체형 액정 텔레비전, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말 등의 표시부로서 각종의 분야에서 널리 사용되어 오고 있다. 또한, 정보 처리량의 증대화, 수요의 다양화, 멀티미디어 대응 등에 따라, 액정 표시 장치의 대화면화, 고선명화가 한창 진행되고 있다.

액정 표시 장치는 기본적으로 백라이트부와 액정 표시 소자부로 구성되어 있다. 백라이트부로는 액정 표시 소자부의 바로 아래에 광원을 배치한 직하 방식의 것이나 도광체의 측단면에 대향하도록 광원을 배치한 에지 라이트 방식의 것이 있고, 액정 표시 장치의 컴팩트화의 관점에서 에지 라이트 방식이 많이 사용되고 있다.
그런데, 최근, 비교적 작은 화면 치수의 표시 장치로서 관찰 방향 범위가 비교적 좁은 예컨대 휴대 전화기의 표시부로서 사용되는 액정 표시 장치 등에서는, 소비 전력의 저감의 관점에서 에지 라이트 방식의 백라이트부로서 일차 광원(a primary light source)으로부터 발생되는 광량을 효과적으로 이용하기 위해서, 화면으로부터 출사하는 광속의 넓이 각도를 가능한 한 작게 하여 소요의 각도 범위로 집중하여 광을 출사시키는 것이 이용되어 오고 있다.

이와 같이 관찰 방향 범위가 한정되는 표시 장치로서, 일차 광원의 광량의 이용 효율을 높이고 소비 전력을 저감하기 위해서 비교적 좁은 범위에 집중하여 광 출사를 실행하는 광원 장치로서, 일본 특허 공개 제 2001-143515 호 공보에 있어서, 도광체의 광 출사면에 인접하여 양면에 프리즘 형성면을 갖는 프리즘 시트를 사용하는 것이 제안되고 있다. 이 양면 프리즘 시트에는, 한쪽면인 입광면 및 다른쪽면인 출광면의 각각 서로 평행한 복수의 프리즘열이 형성되어 있고, 입광면과 출광면으로 프리즘열 방향을 합치시키고 동시에 프리즘열끼리를 대응 위치에 배치하고 있다. 이로써, 도광체의 광 출사면으로부터 상기 광 출사면에 대하여 경사진 방향으로 출사광의 피크를 갖고 적절한 각도 범위에 분포하여 출사하는 광을, 프리즘 시트의 입광면의 한쪽 프리즘면으로부터 입사시키고, 다른 쪽의 프리즘면으로 내면 반사시키며, 또한 출광면의 프리즘에 의한 굴절 작용을 받게 하여, 비교적 좁은 소요 방향으로 광을 집중 출사시킨다.

이러한 광원 장치에 의하면, 좁은 각도 범위의 집중 출사가 가능하지만, 광 편향 소자로서 사용되는 프리즘 시트로서 양면에 서로 평행한 복수의 프리즘열을, 입광면과 출광면으로 프리즘열 방향을 합치시키고 또한 프리즘열끼리를 대응 위치에 배치하는 것이 필요하며, 이 성형이 복잡해진다.

한편, 일본 특허 공개 제 1998-254371 호 공보에서는, 프리즘 시트의 프리즘열을 구성하는 한쪽 프리즘면의 시트 법선 방향에 대한 경사각을 4.7 내지 5.7도, 다른쪽 프리즘면의 시트 법선 방향에 대한 경사각을 34.2 내지 35도로 함으로써, 시트 법선 방향의 휘도의 향상을 도모하는 것이 제안되고 있다. 그러나, 이와 같이 프리즘열의 한쪽 프리즘면의 시트 법선방향에 대한 경사각을 매우 작게 한 프리즘 시트에서는, 프리즘열의 꼭지각이 40도 정도로 작아지고, 미세한 프리즘 형상의 성형이 어려워지는 동시에, 그것을 이용하여 광원 장치를 구성한 경우에 프리즘열의 선단의 「눌림」에 의해 검은 줄이 관찰되는 등 광원으로서의 품위상의 문제점도 갖고 있었다.

또한, 휘도의 대폭적인 저하를 초래하지 않고 프리즘열의 선단의 흠집 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 일본 특허 공개 제 2001-343507 호 공보에는 프리즘 시트의 프리즘열의 선단부에 시트면과 평행한 평탄부를 형성하는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이와 같이 프리즘열의 선단부에 시트면과 평행한 평탄부를 형성한 프리즘 시트에는, 그것을 이용하여 광원 장치를 구성한 경우에, 프리즘열의 선단의 「눌림」에 의한 검은 줄의 발생은 어느 정도 억제할 수 있지만, 도광체와 프리즘 시트와의 접촉 면적이 증가함으로써, 스티킹에 의한 간섭 모양의 발생이나 광원 장치로서의 휘도 저하를 초래하는 경우가 있는 문제점을 갖고 있었다.

발명의 요약

본 발명의 목적은, 프리즘 시트 등의 광 편향 소자를 이용하여 구성되는 광원 장치에 있어서의, 광 편향 소자의 프리즘열 선단의 「눌림」에 의한 검은 줄 등의 불량의 발생을, 휘도의 저하를 초래하지 않고 억제하여 휘도가 높고 품위가 우수한 광원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로서, 광이 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하여 입사된 광이 출사하는 출광면을 갖고 있으며, 상기 입광면에는 복수의 프리즘열이 서로 병렬로 배열되어 있고, 상기 프리즘열의 각각은 선단 부분에 위치하는 경사각 1°내지 50°의 선단부 평면과 상기 선단부 평면의 한쪽측에 위치하는 제 1 프리즘면과 상기 선단부 평면의 다른쪽측에 위치하는 제 2 프리즘면으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 광 편향 소자가 제공된다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 프리즘열의 연장 방향과 직교하는 단면에 있어서의 상기 선단부 평면의 치수는 상기 프리즘열의 피치를 P로 하여 0.008P 내지 0.088P이다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 프리즘면 및 상기 제 2 프리즘면의 적어도 한쪽은 볼록 곡면으로 이루어진다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 프리즘면 및 상기 제 2 프리즘면의 적어도 한쪽이 복수의 면으로 이루어지고, 상기 복수의 면의 각각은 평면 또는 볼록 곡면으로 이루어진다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 복수의 면은 상기 선단부 평면에 인접하는 평면과 상기 평면에 인접하는 볼록 곡면으로 이루어진다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 볼록 곡면은 상기 프리즘열의 연장 방향과 직교하는 단면이 원호 형상을 이루는 것이다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 볼록 곡면은, 그 곡률 반경(r)의 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(r/P)가 2 내지 50이다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 볼록 곡면으로 이루어지는 프리즘면 또는 상기 제 1 프리즘면 및 상기 제 2 프리즘면 중 복수의 면으로 이루어지는 것은, 그 선단 가장자리 및 바닥 가장자리를 연결하는 가상 평면과 프리즘면과의 최대 거리(d)의 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)이 0.1 내지 5%이다.

삭제

또한, 본 발명에 의하면, 이상과 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 일차 광원과, 상기 일차 광원으로부터 발생되는 광이 입사하는 광 입사면 및 도광되는 광이 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면측에 인접 배치된 상기 광 편향 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 광 편향 소자의 선단부 평면의 경사각은 상기 도광체의 광 출사면으로부터 출사되는 광 중 강도가 최대인 광(peak light)이 상기 광 편향 소자의 선단부 평면을 거쳐서 상기 광 편향 소자에 입사하는 경우가 없는 각도로 되어 있다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 강도가 최대인 광은 상기 광 출사면으로부터 상기 광 출사면에 대하여 10 내지 40°의 각도를 이루는 방향으로 출사한다. 본 발명의 일 실시형태에 있어서는, 상기 프리즘열의 제 1 프리즘면이 상기 제 2 프리즘열보다 상기 일차 광원의 근처에 배치되어 있고, 상기 제 1 프리즘면은 평면으로 이루어지며, 상기 제 2 프리즘면은 볼록 곡면으로 이루어지거나, 또는 복수의 면으로 이루어지고, 상기 복수의 면의 각각은 평면 또는 볼록 곡면으로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 광원 장치를 도시하는 모식적 사시도,

도 2는 본 발명의 광 편향 소자의 프리즘열의 개략 형상을 도시하는 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 광 편향 소자의 프리즘열의 개략 형상을 도시하는 부분 단면도,

도 4는 본 발명의 광원 장치를 도시하는 모식적 사시도,

도 5는 광 확산 소자의 출사광 분포의 설명도.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 광원 장치의 하나의 실시 형태를 도시하는 모식적 사시도이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 광원 장치는 적어도 하나의 측단면을 광 입사면(31)으로 하고, 이것과 대략 직교하는 하나의 표면을 광 출사면(33)으로 하는 도광체(3)와, 이 도광체(3)의 광 입사면(31)에 대향하여 배치되고 광원 리플렉터(2)로 덮힌 일차 광원(1)과, 도광체(3)의 광 출사면상에 인접 배치된 광 편향 소자(4)와, 광 편향 소자(4)의 출광면(42)상에 이것과 대향하여 인접 배치된 광 확산 소자(6)와, 도광체(3)의 광 출사면(33)과는 반대측의 이면(34)에 대향하여 배치된 광반사 소자(5)로 구성된다.

도광체(3)는 XY면과 평행하게 배치되어 있고, 전체적으로 직사각형판 형상을 이루고 있다. 도광체(3)는 4개의 측단면을 갖고 있고, 그 중에 YZ면과 평행한 1쌍의 측단면 중 적어도 하나의 측단면을 광 입사면(31)으로 한다. 광 입사면(31)은 일차 광원(1)과 대향하여 배치되어 있고, 일차 광원(1)으로부터 발생된 광은 광 입사면(31)으로부터 도광체(3)내로 입사한다. 본 발명에 있어서는, 예컨대 광 입사면(31)과는 반대측의 측단면(32) 등의 다른 측단면에도 광원을 대향 배치할 수도 있다.

도광체(3)의 광 입사면(31)에 대략 직교된 2개의 주면은, 각각 XY면과 대략 평행하게 위치하고 있고, 어느 한쪽면(도면에서는 상면)이 광 출사면(33)으로 된다. 이 광 출사면(33) 또는 이면(34) 중 적어도 한쪽면에 조면으로 이루어지는 지향성 광 출사 기능부나, 프리즘열, 렌티큘러 렌즈열, V자 형상 홈 등의 다수의 렌즈열을 광 입사면(31)과 대략 평행하게 병렬 형성한 렌즈면으로 이루어지는 지향성 광 출사 기능부를 부여함으로써, 광 입사면(31)으로부터 입사된 광을 도광체(3) 중을 도광시키면서, 광 출사면(33)으로부터 광 입사면(31) 및 광 출사면(33)에 직교하는 면(XZ면)내의 출사광 분포에 있어서 지향성이 있는 광을 출사시킨다. 이 XZ면내에 있어서의 출사광 분포의 피크에 대응하는 피크광의 방향이 광 출사면(33)과 이루는 각도를 a로 하면, 이 각도(a)는 10 내지 40도로 하는 것이 바람직하고, 출사광 분포의 반값 전폭은 10 내지 40도로 하는 것이 바람직하다.

도광체(3)의 표면에 형성하는 거친 면이나 렌즈열은 ISO4287/1-1984에 의한 평균 경사각(θa)이 0.5 내지 15도인 범위의 것으로 하는 것이, 광 출사면(33)내에서의 휘도의 균제도를 도모하는 점에서 바람직하다. 평균 경사각(θa)은, 더욱 바람직하게는 1 내지 12도의 범위이고, 보다 바람직하게는 1.5 내지 11도의 범위이다. 이것은 조면이나 렌즈열의 평균 경사각(θa)이 0.5도 미만이면, 도광체(3)로부터 출사하는 광량이 적어져 충분한 휘도를 얻을 수 없게 되는 경향이 있고, 평균 경사각(θa)이 11도를 넘으면 일차 광원(1)의 근방에서 다량의 광이 출사하여, 광 출사면(33)내에서의 X 방향에 있어서의 광의 감쇠가 현저해지고, 광 출사면(33)에서의 휘도의 균제도가 저하되는 경향이 있기 때문이다. 이와 같이 도광체(3)의 조면이나 렌즈 열이 형성된 면의 평균 경사각(θa)을 0.5 내지 15도의 범위내로 함으로써, 광 출사면(33)으로부터 출사되는 광의 출사광 분포에 있어서의 강도가 최대인 광의 각도(a)가 10 내지 40도의 범위내에 있고, 광 입사면(31)과 광 출사면(33)의 쌍방에 수직한 XZ면에 있어서의 출사광 분포의 반값 전폭이 10 내지 40도의 범위내인 지향성이 높은 출사 특성의 광을 도광체(3)로부터 출사시킬 수 있고, 그 출사 방향을 광 편향 소자(4)로 효율적으로 편향시킬 수 있으며, 이렇게 하여 높은 휘도를 갖는 면광원 장치를 제공할 수 있다.

이 평균 경사각(θa)은 도광체(3)의 두께(t)와 입사광이 전파되는 방향의 길이(L)의 비(L/t)에 의해 최적 범위가 설정되는 것이 바람직하다. 즉, 도광체(3)로서 (L/t)가 20 내지 200 정도인 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각(θa)을 0.5 내지 7.5도로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 내지 5도의 범위이며, 보다 바람직하게는 1.5 내지 4도의 범위이다. 또한, 도광체(3)로서 (L/t)가 20 미만 정도의 것을 사용하는 경우는, 평균 경사각(θa)을 7 내지 12도로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 8 내지 11도의 범위이다.

도광체(3)에 형성되는 조면의 평균 경사각(θa)은 ISO4287/1-1984에 따라, 촉침식 표면 조도계를 이용하여 조면 형상을 측정하고, 측정 방향의 좌표를 x로 하여, 얻어진 경사 함수 f(x)로부터 다음 (1)식 및 (2)식을 이용하여 구할 수 있다. 여기서, L은 측정 길이이고, Δ는 평균 경사각(θa)의 탄젠트이다.

Δa = (1/L)∫₀ ^L│(d/dx)f(x)│dx (1)

θa = tan^-1(Δa) (2)

또한, 도광체(3)로는 그 광 출사율이 0.5 내지 5%의 범위내에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 3%의 범위내이다. 이것은, 광 출사율을 이들 범위내로 함으로써, 도광체(3)의 표면에 형성한 조면이나 렌즈열 형성면의 평균 경사각(θa)의 경우와 같이, 도광체(3)로부터 출사하는 충분한 광량을 확보하여 충분한 휘도를 얻을 수 있는 동시에, 일차 광원(1)의 근방에서 광이 다량으로 출사되는 것을 억제하여 광 출사면(33)에서의 휘도의 균제도를 높일 수 있기 때문이다. 또한, 광 출사율을 상기 범위내로 함으로써, 광 출사면(33)으로부터 출사되는 광의 출사광 분포에 있어서의 강도가 최대인 광의 각도(a)가 10 내지 40도의 범위내에 있고, 광 입사면과 광 출사면의 쌍방에 수직한 XZ면에 있어서의 출사광 분포의 반값 전폭이 10 내지 40도의 범위내인 지향성이 높은 출사 특성의 광을 도광체(3)로부터 출사시킬 수 있으며, 그 출사 방향을 광 편향 소자(4)로 효율적으로 편향시킬 수 있어, 이렇게 하여 높은 휘도를 갖는 면광원 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 도광체(3)로부터의 광 출사율은 다음과 같이 정의된다. 광 출사면(33)의 광 입사면(31)측의 단 가장자리에서의 출사광의 광강도(Io)와 광 입사면(31)측의 단 가장자리로부터 거리(L)의 위치에서의 출사광 강도(I)의 관계는 도광체(3)의 두께(Z 방향 치수)를 t로 하면, 다음 (3)식과 같은 관계를 만족한다.

I = I₀(A/100)[1-(A/100)]^L/t (3)

여기서, 정수(A)가 광 출사율이고, 광 출사면(33)에 있어서의 광 입사면(31)과 직교하는 X 방향에서의 단위 길이[도광체 두께(t)에 상당하는 길이]당의 도광체(3)로부터 광이 출사하는 비율의 백분율(%)이다. 이 광 출사율(A)은 종축에 광 출사면(23)으로부터의 출사광의 광강도의 함수를 취하고, 횡축에 (L/t)를 잡으며, 이들 관계를 플롯함으로써, 그 기울기를 구할 수 있다.

또한, 지향성 광 출사 기능부가 부여되지 않은 다른 주면에는 도광체(3)로부터의 출사광의 일차 광원(1)과 평행한 면(YZ면)에서의 지향성을 제어하기 위해서, 광 입사면(31)에 대하여 80 내지 90도 정도의 대략 수직 방향(대략 X 방향)으로 연장되는 다수의 렌즈열을 배열한 렌즈면을 형성하는 것이 바람직하다. 도 1에 도시한 실시 형태에 있어서는, 광 출사면(33)에 조면을 형성하고, 이면(34)에 광 입사면(31)에 대하여 대략 수직 방향(대략 X 방향)으로 연장되는 다수의 렌즈 열의 배열로 이루어지는 렌즈면을 형성하고 있다. 본 발명에 있어서는, 도 1에 도시한 형태와는 반대로, 광 출사면(33)에 렌즈면을 형성하고, 이면(34)을 조면으로 하는 것이어도 무방하다.

도 1에 도시한 바와 같이, 도광체(3)의 이면(34) 또는 광 출사면(33)에 렌즈열을 형성하는 경우, 그 렌즈열로는 대략 X 방향으로 연장된 프리즘열, 렌티큘러 렌즈열, V자 형상 홈 등을 들 수 있지만, YZ 방향의 단면의 형상이 대략 삼각형상인 프리즘열로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 도광체(3)에 렌즈열로서 프리즘열을 형성하는 경우에는, 그 꼭지각을 70 내지 150도의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이것은 꼭지각을 이 범위로 함으로써, 도광체(3)로부터의 출사광을 충분히 집광시킬 수 있고, 면광원 장치로서의 휘도의 충분한 향상을 도모할 수 있기 때문이다. 즉, 프리즘 꼭지각을 이 범위내로 함으로써, 출사광 분포에 있어서의 피크광을 포함하여 XZ면에 수직한 면에 있어서 출사광 분포의 반값 전폭이 35 내지 65도인 집광된 출사광을 출사시킬 수 있고, 면광원 장치로서의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 프리즘열을 광 출사면(33)에 형성하는 경우에는, 꼭지각은 80 내지 100도의 범위로 하는 것이 바람직하고, 프리즘열을 이면(34)에 형성하는 경우에는, 꼭지각은 70 내지 80도 또는 100 내지 150도의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는, 상기와 같은 광 출사면(33) 또는 이면(34)에 광 출사 기능부를 형성하는 대신에 또는 이것과 병용하여, 도광체 내부에 광 확산성 미립자를 혼입 분산함으로써 지향성 광 출사 기능을 부여한 것이어도 무방하다. 또한, 도광체(3)로는, 도 1에 도시한 바와 같은 단면 형상에 한정되는 것이 아니고, 쐐기 형상, 선형 형상 등의 각종 단면 형상을 갖는 것을 사용할 수 있다.

도 2는 광 편향 소자(4)에 있어서의 프리즘열의 형상의 설명도이다. 광 편향 소자(4)는 그 2개의 주표면 중 도광체(3)측에 위치하는 면이 입광면(41)으로 되고, 다른쪽면이 출광면(42)으로 되어 있다. 입광면(41)에는 다수의 프리즘열(41A)이 병렬로 배열되어 있고, 각 프리즘열은 일차 광원측에 위치하는 제 1 프리즘면(44)과 일차 광원에서 먼 측에 위치하는 제 2 프리즘면(45)의 2개의 프리즘면을 갖는다. 도 2에 도시한 실시 형태에 있어서는, 제 1 프리즘면(44)이 평면으로 이루어지고, 제 2 프리즘면(45)이 볼록 곡면으로 이루어진다.

본 발명의 광 편향 소자(4)에 있어서는, 2개의 프리즘면(44, 45)을 갖는 프리즘열(41A)의 선단 부분에 평면(선단부 평면)(46)이 형성되어 있다. 즉, 프리즘열(41A)은 선단부 평면(46)과 그 한쪽측에 위치하는 제 1 프리즘면(44)과 다른쪽측에 위치하는 제 2 프리즘면(45)으로 구성되어 있다. 선단부 평면(46)을 프리즘열의 선단부에 형성함으로써, 광 편향 소자(4)를 도광체(3)상에 배치했을 때의 프리즘(41A)의 선단의 「눌림」, 즉 형상 변형을 방지할 수 있고, 이 「눌림」에 기인하는 검은 줄 등의 발생이 없는, 품위가 우수한 광원 장치를 제공할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 이 선단부 평면(46)의 프리즘 형성면[프리즘열(41A)의 바닥면에 대응하는 면](43)에 대한 경사각(b)을 1 내지 50도의 범위내로 함으로써, 광 편향 소자(4)와 도광체(3)의 스티킹에 의한 간섭 모양 등의 발생을 억제할 수 있는 동시에, 선단부 평면(46)을 설치함에 따른 휘도의 저하를 억제할 수 있다. 특히, 선단부 평면(46)의 경사각은 5 내지 45도의 범위내로 하는 것이 휘도의 향상을 가져오기 때문에 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 내지 35도의 범위내이다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 선단부 평면(46)이 일차 광원과는 반대측으로 우측 상승으로 되는 경사각(b)을 갖는 경우에는, 광원 장치로서의 휘도를 향상시키기 위해서는, 선단부 평면(46)은 광편광 소자(4)에 입사해오는 광, 즉 도광체(3)의 광 출사면(33)으로부터의 출사광 중 피크광(PL1)의 프리즘 형성면(43)에 대한 경사각과 대략 동일 또는 그것보다 큰 경사각(b)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 이것은 선단부 평면(46)의 경사각(b)을 이와 같이 함으로써, 도광체(3)로부터의 출사 피크광(PL1)이 선단부 평면(46)을 거쳐서 광 편향 소자(3)에 입사하는 것이 실질상 없어지고, 출사 피크광(PL1)은 제 1 프리즘면(44)으로부터 광 편향 소자(3)에 입사하며, 그 대부분이 제 2 프리즘면(45)으로 전반사되어서 편향 피크광(PL2)으로서 프리즘 형성면(43)의 법선 방향으로 출사하기 때문이다. 한편, 선단부 평면(46)이 출사 피크광(PL1)의 프리즘 형성면(43)에 대한 경사각보다 작은 경사각(b)을 갖고 있거나, 도 3에 도시한 바와 같이 일차 광원측에 좌측 상승으로 되는 경사각(b)을 갖고 있거나 하면, 도 3에 도시한 바와 같이, 도광체(3)로부터의 출사 강도가 최대인 광(PL1)의 일부는 선단부 평면(46)을 거쳐서 광 편향 소자(3)에 입사하게 되고, 여기서 굴절하여 편향 피크광(PL3)으로서 프리즘 형성면(43)의 법선 방향으로부터 대폭 어긋난 방향으로 출사하며, 이로써 프리즘 형성면(43)의 법선 방향 휘도의 저하를 초래하는 경향이 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 프리즘열(41A)의 연장 방향과 직교하는 단면(XZ 단면)에 있어서의 선단부 평면(46)의 치수(이하, 「길이」라고도 함)(S)는 프리즘열의 피치[프리즘열(41A)의 바닥면의 X 방향 치수]를 P로 하여 0.008P 내지 0.088P의 범위내에 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.017P 내지 0.053P, 더욱 바람직하게는 0.017P 내지 0.035P의 범위내이다. 이것은 선단부 평면(46)의 길이가 0.088P를 넘으면 휘도 저하가 커지는 경향이 있고, 역으로 0.008P 미만이면 미세한 프리즘 형상의 성형이 어려워지는 경향이 있기 때문이다.

본 발명의 광 편향 소자(4)는 제 1 프리즘면(44)의 경사각(ρ)을 5 내지 20도, 제 2 프리즘면(45)의 경사각(σ)을 35 내지 40도, ρ와 σ의 차의 절대값(｜ρ-σ｜)을 15 내지 35도로 하는 것이 광원 장치로서 높은 휘도를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 여기서 말하는 프리즘면(44, 45)의 경사각(ρ, σ)이란, 도 2에 도시한 바와 같이, 프리즘면(44, 45)과 선단부 평면(46)의 교차 부분에 있어서의 프리즘 형성면(43)의 법선에 대한 각도이다. 이와 같이 제 1 프리즘면(44)의 경사각(σ)이 작고, 경사각(ρ)과 (σ)의 합[즉 제 1 프리즘면(44)과 제 2 프리즘면(45)의 교차각](γ)이 40 내지 60도 정도인 광 편향 소자(4)에 있어서는, 선단부 평면(46)을 형성하지 않는 경우에 프리즘열 선단의 「눌림」에 의한 검은 줄 등의 발생이 현저해지기 때문에, 본 발명은 이러한 광 편향 소자(4)에 있어서의 특성 개선에 특히 적합하다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이 제 2 프리즘면(45)이 곡면으로 이루어지는 경우에는, 경사각(σ)은 곡면과 선단부 평면(46)의 교차 부분에 있어서의 곡면의 접평면과 프리즘 형성면(43)의 법선이 이루는 각도를 말한다. 제 1 프리즘면(44)이 곡면으로 이루어지는 경우도 마찬가지이다. 도 2에는, 제 1 프리즘면(44)과 선단부 평면(46)이 이루는 각도가 α로 도시되어 있고, 제 2 프리즘면(45)과 선단부 평면(46)이 이루는 각도가 β로 도시되어 있다.

도 2에 도시한 실시 형태에 있어서는, 제 2 프리즘면(45)을 볼록 곡면[특히 프리즘(41A)의 연장 방향인 Y 방향과 직교하는 XZ 단면이 원호 형상을 이루는 것]으로 하고 있다. 이와 같이 적어도 제 2 프리즘면(45)을 볼록 곡면으로 함으로써, 광 편향 소자(4)로서의 집광 효과를 보다 향상시켜, 광원 장치로서의 휘도를 보다 높일 수 있다. 이 경우, 프리즘열(41A)의 피치(P)에 대한 볼록 곡면의 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 2 내지 50의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 30, 더욱 바람직하게는 5 내지 12의 범위이다. 이것은 r/P가 2 미만이거나 50을 초과하거나 하면, 충분한 집광 특성을 발휘할 수 없게 되고, 휘도가 저하하는 경향이 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 제 2 프리즘면(45)을 구성하는 볼록 곡면은 상기한 바와 같이 r/P로 규정되는 단면 원호 형상의 것에 한정되지 않고, 단면 비원호 형상의 것이어도 무방하다. 이 경우, 제 2 프리즘면(45)을 구성하는 볼록 곡면의 선단 가장자리 및 바닥 가장자리를 연결하는 가상 평면(45')과 볼록 곡면의 최대 거리(d)의, 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)을 0.1 내지 5%로 하는 것이 바람직하다. 이것은 d/P가 0.1% 미만이거나 5%을 초과하거나 하면, 집광 특성이 저하하는 경향이 있고, 충분한 휘도 향상을 도모할 수 없게 되는 경향이 있기 때문이며, 보다 바람직하게는 0.2 내지 3%의 범위이고, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2%의 범위이다.

본 발명에 있어서는, 이러한 볼록 곡면에 한정하지 않고, 적어도 제 2 프리즘면(45)을 서로 경사각[프리즘 형성면(43)의 법선에 대한 각도]의 다른 2개 이상의 평면으로 구성하고, 이러한 평면의 경사각이 출광면에 가까울수록 작아지며, 가장 출광면에 가까운 평면과 가장 출광면에서 먼 평면과의 경사각의 차가 15도 이하로 되도록 할 수도 있다. 이로써, 동일하게 높은 집광 효과를 발휘시킬 수 있고, 광원 장치로서 높은 휘도를 얻을 수 있다. 이 가장 출광면에 가까운 평면과 가장 출광면에서 먼 평면과의 경사각의 차는, 바람직하게는 0.5 내지 10도의 범위이고, 보다 바람직하게는 1 내지 7도의 범위이다. 또한, 제 2 프리즘면(45)을 이러한 구조로 함으로써, 소망하는 집광성을 갖는 광 편향 소자를 용이하게 설계할 수 있는 동시에, 일정한 광학 특성을 갖는 광 편향 소자를 안정되게 제조할 수도 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 상기와 같은 다른 경사각을 갖는 평면의 적어도 하나를 볼록 곡면에 의해 치환할 수도 있고, 모든 평면을 볼록 곡면으로 치환할 수도 있다. 이 경우, 볼록 곡면의 형상은 그 XZ 단면의 형상이 원호 또는 비원호로 되는 것으로 할 수 있다. 또한, 복수의 볼록 곡면에 의해 제 2 프리즘면을 구성하는 경우에는, 각 볼록 곡면의 형상이 다른 것이 바람직하다. 이 경우, 단면 원호 형상의 볼록 곡면과 단면 비원호 형상의 볼록 곡면을 조합할 수도 있고, 적어도 1개의 볼록 곡면을 단면 비원호 형상으로 하는 것이 바람직하다. 복수의 볼록 곡면을 단면 원호 형상으로 하는 경우에는, 각 볼록 곡면에서 그 곡률을 변경한 것이어도 무방하다. 비원호 형상으로는, 타원 형상의 일부, 포물선 형상의 일부 등을 들 수 있다.

이러한 볼록 곡면은, 상술한 바와 같이, 프리즘열의 피치(P)에 대한 곡률 반경(r)의 비(r/P)를 2 내지 50의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3 내지 30, 더욱 바람직하게는 5 내지 12의 범위이다.

또한, 제 2 프리즘면이 경사각의 다른 복수의 평면 또는 볼록 곡면으로 구성될 때, 충분한 집광 특성을 확보하기 위해서는, 제 2 프리즘면의 선단 가장자리와 바닥 가장자리(골짜기부)를 연결하는 가상 평면(도 2에 있어서의 45'에 상당함)과 복수의 평면 또는 볼록 곡면(실제 프리즘면)의 최대거리(d)가, 상술한 바와 같이, 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)에서 0.1 내지 5%로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.2 내지 3%의 범위이며, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 2%의 범위이다.

이러한 경사각의 다른 평면 및 볼록 곡면은, 전형적으로는 각 평면 및 각 볼록 곡면에서 전반사한 광이 출광면(42)으로부터 출사했을 때의 출사광 휘도 분포(XZ면내)에 있어서의 피크 각도가 대략 일정한 각도로 되도록 설계되지만, 이 각 피크 각도는 반드시 대략 일정한 각도가 되도록 할 필요는 없고, 모든 피크 각도가 15도 이내의 범위내로 되는 범위로 설계할 수 있다. 모든 피크 각도는, 바람직하게는 10도 이하, 보다 바람직하게는 7도 이하, 더욱 바람직하게는 5도 이하의 범위이다.

일차 광원(1)은 Y 방향으로 연장되는 선형상의 광원이고, 상기 일차 광원(1)으로는 예컨대 형광 램프나 냉음극관을 이용할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 일차 광원(1)은 선형상 광원에 한정되는 것이 아니고, 발광 다이오드(LED) 광원, 할로겐 램프, 메타할로램프 등과 같은 점광원을 사용할 수도 있다. 특히, 휴대 전화기나 휴대 정보 단말 등의 비교적 작은 화면 치수의 표시 장치에 사용하는 경우에는, LED 등의 작은 점광원을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 일차 광원(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 도광체(3)의 한쪽 측단면에 설치하는 경우만이 아니라, 필요에 따라 대향하는 다른쪽 측단면에도 또한 설치할 수도 있다.

예컨대, 도 4에 도시하는 바와 같이 일차 광원(1)으로서 LED 광원 등의 대략 점형상 광원을 도광체(3)의 코너 등에 배치하여 사용하는 경우에는, 도광체(3)에 입사한 광은 광 출사면(33)과 동일한 평면내에 있어서 일차 광원(1)을 대략 중심으로 한 방사상으로 도광체(3) 중을 전파하고, 광 출사면(33)으로부터 출사하는 출사광도 동일하게 일차 광원(1)을 중심으로 한 방사상으로 출사한다. 이러한 방사상으로 출사하는 출사광을 그 출사 방향에 관계하지 않고, 효율적으로 소망하는 방향으로 편향시키기 위해서는, 광 편향 소자(4)의 입광면(41)에 형성하는 프리즘열(41A)을 일차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 활형상으로 병렬로 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 프리즘(41A)을 일차 광원(1)을 둘러싸도록 대략 활형상으로 병렬로 배치함으로써, 광 출사면(33)과 동일한 평면내에 있어서는, 광 출사면(33)으로부터 방사상으로 출사하는 광의 대부분이 광 편향 소자(4)의 프리즘(41A)에 대하여 대략 수직으로 입사한다. 이렇게 하여, 도광체(3)의 광 출사면(33)의 전영역에서 출사광을 효율적으로 특정 방향을 향하게 할 수 있고, 휘도의 균일성을 향상시킬 수 있다. 광 편향 소자(4)에 형성하는 대략 활형상의 프리즘열(41A)은 도광체(3) 중을 전파하는 광의 분포에 따라 그 활형상의 정도를 선정하고, 광 출사면(33)과 동일한 평면내에 있어서는, 광 출사면(33)으로부터 방사상으로 출사하는 광의 대부분이 광 편향 소자(4)의 프리즘열(41A)에 대하여 대략 수직으로 입사하도록 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 LED 등의 점형상 일차 광원(1)을 대략 중심으로 한 대략 동심원 형상으로 대략 원호의 반경이 조금씩 커지도록 병렬로 배치된 것을 들 수 있다. 프리즘(41A)의 대략 활형상인 반경의 범위는, 면광원 장치에 있어서의 점형상 일차 광원(1)의 위치와, 액정 표시 소자의 표시 영역에 상기하는 면광원 장치의 유효 영역과의 위치 관계나 크기에 따라 결정된다.

광원 리플렉터(2)는 일차 광원(1)의 광을 손실을 적게 도광체(3)로 유도하는 것이다. 그 재질로는, 예컨대 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 필름을 이용할 수 있다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 광원 리플렉터(2)는 광 반사 소자(5)의 단부 가장자리부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐서 광 확산 소자(6)의 출사면 단부 가장자리부로 감기어 있다. 그 밖에, 광원 리플렉터(2)는 광 확산 소자(6)를 피하여, 광반사 소자(5)의 단부 가장자리부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐서 광 편향 소자(4)의 출광면 단부 가장자리부에 감는 것도 가능하고, 또는 광 편향 소자(4)도 피하여, 광반사 소자(5)의 단부 가장자리부 외면으로부터 일차 광원(1)의 외면을 거쳐서 도광체(3)의 광 출사면 단부 가장자리부에 감는 것도 가능하다.

이러한 광원 리플렉터(2)와 동일한 반사 부재를, 도광체(3)의 측단면(31) 이외의 측단면에 장착하는 것도 가능하다. 광반사 소자(5)로는, 예컨대 표면에 금속 증착 반사층을 갖는 플라스틱 시트를 이용할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 광반사 소자(5)로서 반사 시트 대신에 도광체(3)의 이면(34)에 금속 증착 등에 의해 형성된 광반사층 등을 이용하는 것도 가능하다.

본 발명의 도광체(3) 및 광 편향 소자(4)는 광투과율이 높은 합성 수지로 구성할 수 있다. 이러한 합성 수지로는 메타크릴 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에스테르계 수지, 염화비닐계 수지를 예시할 수 있다. 특히, 메타크릴 수지가, 광투과율의 높이, 내열성, 역학적 특성, 성형 가공성이 우수하여 적절하다. 이와 같은 메타크릴 수지로는 메타크릴산 메틸을 주성분으로 하는 수지이고, 메타크릴산 메틸을 주성분으로 하는 수지이며, 메타크릴산 메틸이 80중량% 이상인 것이 바람직하다. 도광체(3) 및 광 편향 소자(4)의 조면의 표면 구조나 프리즘열 등의 표면 구조를 형성함에 있어서는, 투명 합성 수지판을 소망하는 표면 구조를 갖는 금형 부재를 이용하여 열 프레스함으로써 형성할 수도 있고, 스크린 인쇄, 압출 성형이나 사출 성형 등에 의해 성형과 동시에 형상 부여할 수도 있다. 또한, 열 또는 광경화성 수지 등을 이용하여 구조면을 형성할 수도 있다. 또한, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네트계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리메타크릴이미드계 수지 등으로 이루어지는 투명 필름 또는 시트 등의 투명 기재의 표면에, 활성 에너지 선경화형 수지로 이루어지는 조면 구조 또한 렌즈열 배열 구조를 형성할 수도 있고, 이러한 시트를 접착, 융착 등의 방법에 의해 별개의 투명 기재에 접합 일체화시킬 수도 있다. 활성 에너지 선경화형 수지로는, 다관능(메타) 아크릴 화합물, 비닐 화합물, (메타)아크릴산 에스테르류, 아릴 화합물, (메타)아크릴산의 금속염 등을 사용할 수 있다.

삭제

또한, 본 발명에 있어서는, 이와 같이 광 편향 소자(4)에 의해 협시야화되고 고휘도화된 광원 장치에 있어서, 휘도의 저하를 가능한 한 초래하지 않고, 시야 범위를 목적에 따라 적절하게 제어하기 위해서, 광 편향 소자(4)의 출광면(42)상에 광 확산 소자(6)를 인접 배치할 수 있다. 이와 같이 광 확산 소자(6)를 배치함으로써, 품위 저하의 원인이 되는 반짝임이나 휘도 불균일 등을 억제하여 품위 향상을 도모할 수도 있다.

광 확산 소자(6)는 광 편향 소자(4)의 출광면측에 광 편향 소자(4)와 일체화시켜서 형성할 수도 있고, 광 확산 소자(6)를 개별적으로 광 편향 소자(4)의 출광면측에 탑재할 수도 있다. 개별적으로 광 확산 소자(6)를 배치하는 편이 바람직하다. 개별적으로 광 확산 소자(6)를 탑재하는 경우에는, 광 확산 소자(6)의 광 편향 소자(4)에 대향하는 입사면(61)에는, 광 편향 소자(4)와의 스티킹을 방지하기 위해서, 요철 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 광 확산 소자(6)의 출사면(62)에 있어서도, 그 위에 배치되는 액정 표시 소자와의 사이에서의 스티킹을 고려할 필요가 있고, 광 확산 소자(6)의 출사면(62)에도 요철 구조를 부여하는 것이 바람직하다. 이 요철 구조는 스티킹 방지의 목적에만 부여하는 경우에는, 평균 경사각이 0.7도 이상이 되는 구조로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 평균 경사각이 1도 이상이며, 보다 바람직하게는 1.5도 이상이다.

본 발명에 있어서는, 휘도 특성, 시인성 및 품위 등의 밸런스를 고려하여 광 편향 소자(4)로부터의 출사광을 적절히 확산시키는 광 확산 특성을 갖는 광 확산 소자(6)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 광 확산 소자(6)의 광 확산성이 지나치게 낮은 경우에는, 시야각을 충분히 확대하는 것이 어려워져 시인성을 저하시키는 동시에, 품위 개선 효과가 충분하지 않게 되는 경우가 있고, 역으로 광 확산성이 지나치게 높을 경우에는 광 편향 소자(4)에 의한 협시야화의 효과가 손상되는 동시에, 전광선 투과율도 낮아져 휘도가 저하하는 경향에 있다. 따라서, 본 발명의 광 확산 소자(6)에 있어서는, 평행광을 입사했을 때의 출사광 분포의 반값 전폭이 1 내지 13도의 범위인 것이 사용된다. 광 확산 소자(6)의 출사광 분포의 반값 전폭은 바람직하게는 3 내지 11도의 범위, 더욱 바람직하게는 4 내지 8.5도의 범위이다. 또한, 본 발명에 있어서 광 확산 소자(6)의 출사광 분포의 반값 전폭이란, 도 5에 도시하는 바와 같이, 광 확산 소자(6)에 입사한 평행 광선이 출사시에 어느 정도 확산되어 확장될지를 도시한 것으로, 광 확산 소자(6)를 투과 확산한 출사광의 광도 분포에 있어서의 피크값에 대한 반값에서의 확장각의 전폭의 각도(Δθ_H)를 말한다.

이러한 광 확산 특성은 광 확산 소자(6) 중에 광 확산제를 혼입하거나, 광 확산 소자(6) 중 적어도 한쪽 표면에 요철 구조를 부여함으로써 부여할 수 있다. 표면에 형성하는 요철 구조는 광 확산 소자(6)의 한쪽 표면에 형성하는 경우와 양쪽의 표면에 형성하는 경우에는 그 정도가 다르다. 광 확산 소자(6)의 한쪽 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 그 평균 경사각을 0.8 내지 12도의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 7도이며, 보다 바람직하게는 4 내지 6.5도이다. 광 확산 소자(6)의 양쪽 표면에 요철 구조를 형성하는 경우에는, 한쪽 표면에 형성하는 요철 구조의 평균 경사각을 0.8 내지 6도의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 4도이며, 보다 바람직하게는 2.5 내지 4도이다. 이 경우, 광 확산 소자(6)의 전광선 투과율의 저하를 억제하기 위해서는, 광 확산 소자(6)의 입사면측의 평균 경사각을 출사면측의 평균 경사각보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 또한, 광 확산 소자(6)의 헤이즈값으로는 8 내지 82%의 범위로 하는 것이, 휘도 특성 향상과 시인성 개량의 관점에서 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30 내지 70%의 범위이며, 보다 바람직하게는 40 내지 65%의 범위이다.

본 발명에 있어서는, 광 편향 소자(4)를 이용하여 도광체(3)로부터의 출사광을 법선 방향 등의 특정한 방향으로 출사시키고, 이 출사광을 이방 확산성을 갖는 광 확산 소자(6)를 이용하여 소망하는 방향으로 출사시킬 수도 있다. 이 경우, 광 확산 소자(6)에 이방 확산 작용과 광 편향각 작용의 양쪽 기능을 부여할 수도 있다. 예컨대, 요철 구조로서 일방향으로 길게 연장된 다수의 렌티큘러 렌즈열을 병렬 배치한 것이나 일방향으로 소요의 치수만 연장한 다수의 실린드리컬 렌즈 형상체를 이산적으로 평행으로 배치한 것을 사용한 것에서는, 그 단면 형상을 비대칭 형상으로 함으로써, 이방 확산 작용과 광 편향 작용의 양쪽 기능을 부여할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 광원 장치로서의 시야각을 조정하고, 품위를 향상시킬 목적으로 광 편향 소자(4)나 광 확산 소자(6)에 광 확산재를 함유시킬 수도 있다. 이와 같은 광 확산재로는, 광 편향 소자(4)나 광 확산 소자(6)를 구성하는 재료와 굴절율이 다른 투명한 미립자를 사용할 수 있고, 예컨대 실리콘 비즈, 폴리스틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 불소화 메타크릴레이트 등의 단독 중합체 또는 공중합체로 이루어지는 것 등을 들 수 있다. 광 확산재로는, 광 편향 소자(4)에 의한 협시야 효과나 광 확산 소자(6)에 의한 적절한 확산 효과를 손상하지 않도록, 함유량, 입자 직경, 굴절율 등을 적절히 선정할 필요가 있다. 예컨대, 광 확산재의 굴절율은 광 편향 소자(4)나 광 확산 소자(6)를 구성하는 재료와의 굴절율차가 지나치게 작으면 확산 효과가 작고, 지나치게 크면 과잉의 산란 굴절 작용이 생기기 때문에, 굴절율차를 0.01 내지 0.1의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.03 내지 0.08, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.05의 범위이다. 또한, 확산재의 입자 직경이 지나치게 크면 산란이 강해져서 반짝임이나 휘도의 저하를 야기하고, 지나치게 작으면 착색이 발생되기 때문에, 평균 입자 직경 0.5 내지 20㎛의 범위로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 15㎛, 보다 바람직하게는 2 내지 10㎛의 범위이다.

이상과 같은 일차 광원(1), 광원 리플렉터(2), 도광체(3), 광 편향 소자(4), 광반사 소자(5) 및 광 확산 소자(6)로 이루어지는 광원 장치의 발광면[광 확산 소자(6)의 출사면(62)]상에 액정 표시 소자를 배치함으로써 액정 표시 장치가 구성된다. 액정 표시 장치는, 도 1에 있어서의 상방으로부터 액정 표시 소자를 통과시켜서 관찰자에 의해 관찰된다. 또한, 본 발명에 있어서는, 충분히 평행화된 좁은 분포의 광을 광원 장치로부터 액정 표시 소자에 입사시킬 수 있기 때문에, 액정 표시 소자에서의 계조 반전 등이 없이 밝음, 색상의 균일성의 양호한 화상 표시를 얻을 수 있는 동시에, 소망하는 방향으로 집중된 광 조사를 얻을 수 있고, 이 방향의 조명에 대한 일차 광원의 발광 광량의 이용 효율을 높일 수 있다.

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실시예

이하, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시예 및 비교예에 있어서의 각 특성값의 측정은 하기와 같이 하여 실행했다.

광원 장치의 법선 휘도, 광도 반값 전폭의 측정

일차 광원으로서 냉음극관을 이용하고, 그 구동 회로의 인버터(해리손사제 HIU-742A)에 DC 12V를 인가하여, 냉음극관을 고주파 점등시켰다. 법선 휘도는 광원 장치 또는 도광체의 표면을 20㎜ 사방의 정방향으로 3×5 분할하고, 각 정방형의 법선 방향의 휘도값의 15점 평균을 취함으로써 구했다. 도광체의 광도 반값 전폭은 4㎜ψ의 핀홀을 갖는 흑색의 종이를 핀홀이 도광체 표면의 중앙에 위치하도록 고정하고, 휘도계의 측정원이 8 내지 9㎜로 되도록 거리를 조정하며, 냉음극관의 길이 방향축과 수직 방향 및 평행한 방향에서 핀홀을 중심으로 고니오 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80 내지 -80°까지 1°간격으로 회전시키면서, 휘도계로 출사광의 광도 분포를 측정하고, 피크 각도, 광도 분포의 반값 전폭(피크값의 1/2 이상의 값의 분포의 확장각)을 구했다. 또한, 광원 장치의 휘도 반값 전폭은 휘도계의 시야 각도를 0.1도로 하고, 광원 장치의 발광면의 중앙을 측정 위치로 하여 고니오 회전축이 회전하도록 조절했다. 각각의 방향에서 회전축을 +80 내지 -80°까지 1°간격으로 회전시키면서, 휘도계로 출사광의 휘도 분포를 측정하고, 피크 휘도, 피크 각도를 구했다. 피크 각도는 광원 장치에 대하여 법선 방향을 0°으로 하고, 일차 광원측을 음으로 하며, 그것과 반대측을 양으로 했다.

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[비교예 1]

아크릴 수지(미쓰비시 레이온(주)제 아크리펫 VH5#000[상품명])를 이용하여 사출 성형함으로써 한쪽면이 평균 경사각 1.1°인 매트면에서 다른쪽면이 미러면인 도광체를 제작했다. 상기 도광체는 216㎜×290㎜, 두께 2.0㎜-0.7㎜인 쐐기판 형상을 이루고 있었다. 이 도광체의 경면측에 도광체의 길이 216㎜인 변(짧은변)과 평행하게 되도록 아크릴계 자외선 경화 수지에 의해 프리즘열의 프리즘 꼭지각 130°, 피치 50㎛인 프리즘열이 병렬로 연설 배열된 프리즘층을 형성했다. 도광체의 길이 290㎜인 변(긴변)에 대응하는 한쪽 측단면(두께 2.0㎜인 측의 단면)에 대향하도록 하여, 긴변을 따라 냉음극관을 광원 리플렉터(레코사제 은반사 필름)로 덮어 배치했다. 또한, 그 밖의 측단면에 광 확산 반사 필름(도오레사제 E60[상품명])을 부착하고, 프리즘열 배열의 면(이면)에 반사 시트를 배치했다. 이상의 구성을 프레임체에 내장했다. 이 도광체는 광 입사면 및 광 출사면의 쌍방에 수직한 면내에서의 출사광 광도 분포의 최대 피크가 광 출사면 법선 방향에 대하여 70도를 이루고, 반값 전폭이 22.5도이었다.

한편, 두께 188㎛인 폴리에스테르 필름의 한쪽 표면상에 굴절율 1.5064인 아크릴계 자외선 경화성 수지를 이용하여, 피치 56.5㎛의 프리즘열을 병렬로 연설하여 이루어지는 프리즘 시트를 제작했다. 프리즘열의 단면 형상은, 프리즘의 꼭지점의 좌표를 원점으로 하고 프리즘열의 피치(P)의 길이를 1로 했을 때, (x, z)좌표 표시에서, 점 1(-11.500, 65.209), 점 2(0.000, 0.000) 및 점 4(15.443, 12.000)의 3점을 이 순서대로 연결한 2개의 직선, 및 점 4와 점 5(45.000, 65.209)를 연결한 반경 527.817㎛의 볼록 곡선으로 이루어지는 것으로 했다.

얻어진 프리즘 시트를 상기 도광체의 광 출사면측(매트면측)에 프리즘열이 형성된 면을 향하고, 도광체의 광 입사면에 프리즘 능선이 평행하게 되며, 제 1 프리즘면(상기 단면형상에 있어서의 점 1과 점 2를 연결한 직선에 대응하는 프리즘면)이 광원측으로 되도록 하여, 도광체상에 탑재하여, 광원 장치를 얻었다.

이 광원 장치의 평가를 다음과 같이 실행해 갔다. 즉, 광 입사면 및 광 출사면의 쌍방에 수직한 면내에서의 출사광 분포를 구하고, 후술하는 비교예 7을 기준으로 한 경우의 피크광의 휘도 비율 및 피크광의 각도를 표 2에 도시했다. 또한, 광원 장치를 발광시켜서 그 발광면의 외관을 육안으로 관찰하고, 검은 줄이나 간섭 모양의 유무를 표 2에 도시했다.

[실시예 1 내지 18, 비교예 2 내지 3]

프리즘열의 단면 형상을 표 1에 도시한 바와 같이(점 1 내지 점 5를 이 순서대로 연결한 것) 한 것 이외에는, 비교예 1과 같이 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를 비교예 1과 같이 하여 동일한 도광체상에 탑재하고, 광원 장치를 얻었다. 또한, 표 1 중, 프리즘열의 선단부 평면의 경사각은, 상기 선단부 평면이 일차 광원과 반대측에 우측 상승의 경사를 나타내는 경우를 마이너스, 일차 광원측에 좌측 상승의 경사를 나타내는 경우를 플러스로 나타낸(후술하는 표 3 및 표 5에 있어서도 동일함). 이 광원 장치에 대하여 비교예 1과 같이 하여 평가를 실행했다. 그 결과를 표 2에 도시했다.

	강도가 최대인 광의 휘도비율	강도가 최대인 광의 각도(°)	외관(흑근, 간섭모양)
비교예 1	1.75	-1	흑근
실시예 1	1.75	-2	양호
실시예 2	1.78	-2	양호
실시예 3	1.77	-2	양호
실시예 4	1.76	-2	양호
비교예 2	1.76	-2	간섭모양
실시예 5	1.76	-2	양호
실시예 6	1.72	-2	양호
실시예 7	1.72	-2	양호
실시예 8	1.71	-2	양호
실시예 9	1.74	-2	양호
실시예 10	1.77	-2	양호
실시예 11	1.76	-2	양호
실시예 12	1.75	-2	양호
비교예 3	1.74	-2	간섭모양
실시예 13	1.72	-2	양호
실시예 14	1.71	-2	양호
실시예 15	1.69	-2	양호
실시예 16	1.67	-2	양호
실시예 17	1.75	-1	양호
실시예 18	1.78	-2	양호

[비교예 4]

프리즘열의 단면 형상을 점 1(-19.752, 54.269)과 점 2(0.000, 0.000)를 연결한 직선 및 점 2와 점 4(36.748, 54.269)를 연결한 반경 468.915㎛의 볼록 곡선으로 구성한 것 이외에는, 비교예 1과 같이 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 비교예 1과 같이 하여 동일한 도광체상에 탑재하고, 광원 장치를 얻었다. 이 광원 장치에 대하여 비교예 1과 같이 하여 평가를 실행했다. 그 결과를 표 4에 도시했다.

[실시예 19 내지 29, 비교예 5]

프리즘열의 단면 형상을 표 3에 도시한 바와 같이(점 1 내지 점 4를 이 순서대로 연결한 것) 한 것 이외에는, 비교예 4와 같이 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 비교예 1과 같이 하여 동일한 도광체상에 탑재하고, 광원 장치를 얻었다. 이 광원 장치에 대하여 비교예 1과 같이 하여 평가를 실행했다. 그 결과를 표 4에 도시했다.

	강도가 최대인 광의 휘도비율	강도가 최대인 광의 각도(°)	외관(흑근, 간섭 모양)
비교예 4	1.64	-1	흑근
실시예 19	1.63	-2	양호
실시예 20	1.65	-2	양호
실시예 21	1.66	-2	양호
실시예 22	1.63	-2	양호
비교예 5	1.63	-2	간섭모양
실시예 23	1.62	-2	양호
실시예 24	1.61	-2	양호
실시예 25	1.63	-2	양호
실시예 26	1.55	-2	양호
실시예 27	1.59	-2	양호
실시예 28	1.62	-2	양호
실시예 29	1.50	-2	양호

[비교예 6]

프리즘열의 단면 형상을 점 1(-14.178, 61.410)과 점 2(0.000, 0.000)를 연결한 직선 및 점 2와 점 4(42.322, 61.410)를 연결한 반경 504.324㎛의 볼록 곡선으로 구성한 것 이외에는, 비교예 1과 같이 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 비교예 1과 같이 하여 동일한 도광체상에 탑재하고, 광원 장치를 얻었다. 이 광원 장치에 대하여 비교예 1과 같이 하여 평가를 실행했다. 그 결과를 표 6에 도시했다.

[실시예 30 내지 32]

프리즘열의 단면 형상을 표 5에 도시한 바와 같이(점 1 내지 점 4를 이 순서대로 연결한 것) 한 것 이외에는, 비교예 6과 같이 하여 프리즘 시트를 제작했다. 얻어진 프리즘 시트를, 비교예 1과 같이 하여 동일한 도광체상에 탑재하고, 광원 장치를 얻었다. 이 광원 장치에 대하여 비교예 1과 같이 하여 평가를 실행했다. 그 결과를 표 6에 도시했다.

	강도가 최대인 광의 휘도 비율	강도가 최대인 광의 각도(°)	외관(흑근, 간섭 모양)
비교예 6	1.77	-1	흑근
실시예 30	1.73	-2	양호
실시예 31	1.79	-2	양호
실시예 32	1.67	-2	양호

[비교예 7]

프리즘 시트의 프리즘열을 2개의 프리즘면이 모두 평면이고 프리즘 꼭지각이 65.4도인 단면 이등변 삼각형(ρ=σ=32.7도)의 것으로 한 것 이외에는, 비교예 1과 같이 하여 광원 장치를 얻었다. 이 광원 장치의 광 입사면 및 광 출사면의 쌍방에 수직한 면내에서의 출사광 휘도 분포를 구하고, 그 피크광의 휘도를 1.00으로 했다. 또한, 피크광의 각도는 0°이었다.

본 발명의 광 편향 소자는 프리즘열의 선단부에 특정한 경사각을 갖는 선단부 평면을 설치하고 있기 때문에, 휘도의 저하를 초래하지 않고, 검은 줄이나 간섭 모양 등의 외관상의 결함이 없는 품위가 우수한 광원 장치를 제공할 수 있다.

Claims

광을 입사하는 입광면과 그 반대측에 위치하여 입사된 광이 출사하는 출광면을 갖고 있으며,

상기 입광면에는 복수의 프리즘열이 서로 병렬로 배열되어 있으며,

상기 프리즘열의 각각은 선단 부분에 위치하는 경사각이 5°내지 45°의 선단부 평면과, 상기 선단부 평면의 한쪽측에 위치하는 제 1 프리즘면과 상기 선단부 평면의 다른쪽측에 위치하는 제 2 프리즘면으로 구성되어 있으며,

상기 프리즘열의 연장 방향과 직교하는 방향에 있어서, 상기 선단부 평면의 길이는, 상기 프리즘열의 피치의 0.008배 이상 0.088배 이하인 것을 특징으로 하는

광 편향 소자.
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제 1 항에 있어서,

상기 프리즘면의 적어도 한쪽이 볼록 곡면으로 이루어지거나, 또는 복수의 면으로 이루어지고, 상기 복수의 면의 각각은 평면 또는 볼록 곡면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는

광 편향 소자.
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제 3 항에 있어서,

상기 적어도 한쪽의 프리즘면의 선단 가장자리와 바닥 가장자리를 연결하는 평면과, 상기 적어도 한쪽의 프리즘면과의 최대 거리(d)의 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(d/P)이 0.1 내지 5%인 것을 특징으로 하는

광 편향 소자.
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제 3 항에 있어서,

상기 프리즘면의 적어도 한쪽이 볼록 곡면으로 구성되고, 상기 볼록 곡면의 곡률 반경(r)의 상기 프리즘열의 피치(P)에 대한 비율(r/P)이 2 내지 50인 것을 특징으로 하는

광 편향 소자.
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일차 광원(a primary light source)과, 상기 일차 광원으로부터 발생되는 광을 입사하는 광 입사면 및 입사된 광을 도광해서 출사하는 광 출사면을 갖는 도광체와, 상기 도광체의 광 출사면측에 인접 배치된 제 1 항, 제 3 항, 제 6 항 또는 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 광 편향 소자로 이루어지는 것을 특징으로 하는

광원 장치.
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