KR101179348B1 - 면 광원 장치 - Google Patents

Abstract

도광판(63)에서는, 도광판 본체(64)의 단부에 도광판 본체(64)보다 두께가 큰 광도입부(65)를 마련한다. 광도입부(65)의 단면(광입사 단면(66))에는 점광원(62)을 대향시킨다. 광도입부(65)는, 도광판(63)의 표면으로부터 원추대형상의 반분의 형상을 한 돌기부가 돌출하여 두께가 크게 되어 있고, 돌기부의 외주면은 경사면(67)이 되어 있다. 경사면(67)에는, V홈 구조(68a)를 돌기부의 외주면에 따라 배열하여 지향성 변환 패턴(68)이 구성되어 있다. 또한, 지향성 변환 패턴(68)의 내주부에는, 경사면(67)의 경사각보다도 작은 경사각의 보조 경사면(71)이, 지향성 변환 패턴(68)의 내주연에 따라 형성되어 있다.

Description

면 광원 장치{PLANAR LIGHT SOURCE DEVICE}

본 발명은 면 광원 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 광원의 두께보다도 얇은 도광판에 광을 효율 좋게 입사시키기 위한 면 광원 장치의 구조에 관한 것이다.

도 1에 에지 라이트형의 면 광원 장치를 이용한 종래의 액정 표시 장치(11)의 개략도를 도시한다. 이 액정 표시 장치(11)는, 면 광원 장치(12)와 액정 패널(15)에 의해 구성되어 있다.

면 광원 장치(12)는, 투명 수지에 의해 성형된 도광판(17)의 단면(端面)(광입사 단면)에 대향시켜서 LED 사용의 점광원(18)을 배치하고, 도광판(17)의 윗면(광출사면)에 퍼짐판(13)과 2장의 프리즘 시트(14)를 겹치고, 도광판(17)의 하면에 반사판(16)을 대향시킨 것이다. 또한, 점광원(18)은 기판(20)에 실장되어 있다. 액정 패널(15)은, 림 시트(19)(검은 테두리)를 통하여 프리즘 시트(14)의 위에 배치되어 있다.

그리하여, 점광원(18)으로부터 출사한 광은 도광판(17)의 단면부터 도광판(17) 내에 입사하고, 도광판(17) 내를 전반하여 퍼지고, 도광판(17)의 윗면의 거의 전체로부터 출사한다. 도광판(17)의 윗면부터 출사한 광은, 퍼짐판(13) 및 프리즘 시트(14)를 투과하여 액정 패널(15)을 이면측부터 조명한다. 또한, 도광판(17)의 하면부터 누설된 광은, 반사판(16)에서 반사되어 재차 도광판(17) 내로 되돌아와, 광이 재이용된다.

이와 같은 면 광원 장치(12)에서는, 휘도가 균일할 것, 고휘도일 것, 비용이 저렴할 것 외에, 발광 면적이 클 것(발광 영역 이외의 면적이 작을 것)이나 두께가 얇을 것이 요구된다. 특히, 휴대용의 기기에 조립되는 경우에는, 휴대용 기기의 박형화에 수반하여 면 광원 장치(12)의 박형화의 요구도 점점 높아지고 있다.

일반적인 면 광원 장치의 각 부품의 사이즈는 다음과 같다.

기판과 점광원의 두께의 합 600㎛

점광원의 광 출사창의 높이 300㎛

프리즘 시트의 두께 62㎛(1장당)

퍼짐판의 두께 55㎛

도광판의 두께 300 내지 650㎛

반사판의 두께 60㎛

림 시트의 두께 55㎛

따라서, 이 면 광원 장치의 두께는, 점광원측에서는 600㎛ 정도 있고, 도광판측에서는, 림 시트의 두께를 제외하여도 539㎛ 내지 889㎛ 정도 있다. 따라서, 면 광원 장치의 대부분의 면적을 차지하는 도광판측의 두께를 얇게 하는 것이 바람직하다.

면 광원 장치의 두께의 대부분을 차지하는 것은 도광판이다. 그러나, 도광판의 두께를 점광원의 광 출사창의 높이보다 얇게 하면, 점광원으로부터 출사된 광 중 도광판에 입사하지 않는 광이 증가하고, 면 광원 장치의 광이용 효율이 저하된다. 그 때문에, 도광판의 두께는 점광원의 광 출사창의 높이에 의해 제약을 받고, 면 광원 장치의 두께를 점광원의 광 출사창의 높이보다도 얇게 하는 것이 곤란하였다. 마찬가지로, 광원이 냉음극관인 경우에는, 도광판의 두께를 냉음극관의 직경보다도 얇게 하는 것은 곤란하였다.

(특허 문헌 1에 관해)

도 2는 일본 특개평5-53111호 공보(특허 문헌 1)에 개시된 액정 표시 장치(21)의 측면도이다. 이 액정 표시 장치(21)에 사용되고 있는 면 광원 장치(22)에서는, 형광관(23)보다도 두께가 얇은 도광판에 형광관(23)으로부터의 광을 효율 좋게 입사시키기 위해, 도광판의 두께가 얇은 부분, 즉 도광판 본체(24)의 단부에 테이퍼부(25)를 마련하고 있다. 테이퍼부(25)의 단면은 형광관(23)의 직경과 거의 동등한 높이를 갖고 있고, 당해 단면에 형광관(23)이 대향하여 있다. 그리고, 테이퍼부(25)의 단면부터 입사한 광은, 테이퍼부(25)의 표리면에서 전반사함에 의해 도광판 본체(24)에 유도되고, 도광판 본체(24)의 윗면부터 액정 패널(26)을 향하여 출사된다.

특허 문헌 1에 개시되어 있는 면 광원 장치(22)는, 형광관(23)의 광을 누설 없이 도광판에 유도하는 것을 목적으로 하고 있다. 그 때문에, 테이퍼부(25)의 단면의 높이를 형광관(23)의 직경과 거의 동등하게 하고, 형광관(23)의 광을 누설 없이 테이퍼부(25)에 유도하도록 하고 있다. 그러나, 면 광원 장치(22)에서는, 테이퍼부(25)에서의 광의 누설을 방지할 수가 없다. 그 때문에, 테이퍼부(25)로부터 누설된 광이 관찰자측에서 빛나 보여서, 액정 표시 장치의 표시부(화면)의 언저리(緣)가 고휘도로 발광하고, 표시부의 품질을 열화시킨다.

이 면 광원 장치(22)와 같은 구조에서는, 테이퍼부(25)로부터의 광의 누설을 방지할 수가 없는 이유를 도 3을 이용하여 설명한다. 지금, 테이퍼부(25)에서 가장 누설되기 쉬운 광을 생각한다. 이 가장 누설되기 쉬운 광의 누설이 방지되어 있으면, 면 광원 장치(22)에서는 테이퍼부(25)에서의 광의 누설이 없다는 것이 된다. 가장 누설되기 쉬운 광은, 형광관(23)으로부터 나와 테이퍼부(25)에 입사한 광 중에서 도광각(수평면과 이루는 각도)이 가장 큰 광선(L)이기 때문에, 도광각이 최대인 광선(L)이 테이퍼부(25)에서 누설되지 않고, 또한, 도광판 본체(24)의 두께를 가능한 한 얇게 할 수 있는 구조를 생각한다. 이와 같은 구조를 구하는데는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 최대의 도광각(α)의 광선(L)이 테이퍼부(25)의 경사면의 상단(A점)에서 전반사한 후, 도광판 하면의 B점에서 재차 전반사하고, 도광판 본체(24)의 테이퍼부(25)에 인접하는 윗면(C점)에서 반사되기 위하는 조건을 생각하면 좋다. 또한, 도 3에서는, 테이퍼부(25)의 단면 부분에 평판상이 짧은 부분을 나타내고 있지만, 이것은 도시(圖示)의 사정상 나타낸 것으로서, 그 길이는 무한히 짧다고 생각하여도 좋다.

우선, 테이퍼부(25)에 입사한 광의 최대의 도광각(α)은,

sinα=1/n … (수식 1)

(단, n은 도광판의 굴절률)

에 의해 결정된다.

이 최대 도광각(α)의 광선(L)이 경사각(θ)의 경사면상에 위치하는 A점에 입사하는 입사각은, 90°-θ-α이기 때문에, 당해 경사면에서 광선(L)이 전반사하는 조건은,

θ≤90°-2α … (수식 2) 가 된다.

또한, A점에서 전반사한 광이 테이퍼부(25)의 하면에 입사하는 입사각은, 90°-2·θ-α이기 때문에, 당해 하면의 B점에서 광선(L)이 전반사하는 조건은,

θ≤45°-α … (수식 3) 가 된다. 이 수식 3을 충족시키면, B점에서 전반사한 광선(L)은, 도광판 본체(24)의 C점에서도 전반사한다.

따라서, 수식 2 및 수식 3으로부터, 광선(L)이 A점, B점 및 C점에서 전반사하기 위해서는,

θ≤45°-α … (수식 4)

를 충족시키면 좋음을 알 수 있다. 그러나, 테이퍼부(25)의 경사각(θ)이 작으면, 테이퍼부(25)의 경사면의 상단에서 전반사한 후, 도광판의 하면에서 전반사한 광이 재차 테이퍼부(25)의 경사면에 입사하여 테이퍼부(25)로부터 누설된 우려가 있고, 또한 경사각(θ)이 작으면 테이퍼부(25)의 길이가 길어지기 때문에, 경사각(θ)은 수식 4를 충족시키는 범위 내에서 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 따라서, 경사각(θ)은, 수식 4를 충족시키는 한도에서 가능한 한 큰 값으로 한다. 즉,

θ=45°-α … (수식 5) 가 된다.

그리고, 테이퍼부(25)의 단면의 높이를 T, 테이퍼부(25)의 길이를 X, 테이퍼부(25)의 경사면의 고저차를 Y로 하면, 도 3으로부터 테이퍼부(25)의 길이(X)와 고저차(Y)는, 도 3으로부터,

X=Tcot(α+2·θ)+(T-Y)cot(α+2·θ)

=(2T-Y)cot(α+2·θ)

Y=Xtanθ

가 된다. 이것을 X, Y에 관해 풀고, 수식 5를 이용하면, 다음의 수식 6, 수식 7과 같이 된다.

또한, 도광판 본체(24)의 두께(t)는, 다음의 수식 8로 표시된다.

도광판 재료로서는, 대표적인 도광판 재료인 아크릴 수지 또는 폴리카보네이트 수지(PC 수지)를 생각하고, 도광판의 굴절률(n)을,

n=1.49(아크릴 수지인 경우)

n=1.59(폴리카보네이트 수지인 경우)

로 하여 계산하면, 최대의 도광각(α)은 수식 1로부터,

α=42.16°(아크릴 수지인 경우)

α=38. 97°(폴리카보네이트 수지인 경우)

가 된다. 수식 3으로부터 테이퍼부(25)의 경사각(θ)은,

θ=2.84°(아크릴 수지인 경우)

θ=6.03°(폴리카보네이트 수지인 경우)

가 된다.

또한, 특허 문헌 1에서는, 테이퍼부(25)의 단면의 높이는 T=4.10㎜로 기재되어 있기 때문에, 이 높이(T)의 값과 상기 α의 값을 이용하여, 수식 6 내지 8에 의해, 테이퍼부(25)의 길이(X)와 고저차(Y), 도광판 본체(24)의 두께(t)를 구하면 다음과 같다. 도광판 재료가 아크릴 수지인 경우에는, T=4.10㎜, α=42.16°(수식 6 내지 8에서, a=tanα=0.91)이기 때문에,

X=7.10㎜

Y=0.35㎜

t=3.75㎜

가 된다.

마찬가지로, 도광판 재료가 폴리카보네이트 수지인 경우에는, T=4.10㎜, α=38. 97°(수식 6 내지 8에서, a=tanα=0.81)이기 때문에,

X=6.11㎜

Y=0.65㎜

t=3.45㎜

가 된다.

도 4는 상기한 바와 같은 계산 결과를 정리한 것이다.

도 4에 의하면, 도광판 본체(24)의 두께(t)는 3.75㎜(아크릴 수지인 경우), 또는 3.45㎜(폴리카보네이트 수지인 경우)가 되어 있다. 이에 대해, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 액정 표시 장치(21)에서는, 테이퍼부(25)의 단면의 높이가 T=4.10㎜에 대해 도광판 본체(24)의 두께가 t=2.2㎜라고 기재되어 있다. 이 t=2.2㎜라는 값은, 상기 계산으로 구한 두께(t)의 값(도 4의 것)보다도 상당히 얇기 때문에, 테이퍼부(25)로부터 반드시 광이 누설되게 된다.

따라서, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 면 광원 장치(22)에서는, 테이퍼부(25)로부터의 광의 누설을 방지할 수가 없다. 또는, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 면 광원 장치(22)에서는, 적어도 테이퍼부(25)로부터의 광의 누설에 관해서는 전혀 고려되어 있지 않다. 또는, 광이 누설되지 않도록 하려고 하면, 도광판 본체(24)의 두께(t)를 테이퍼부(25)의 두께(T)에 대해 그다지 얇게 할 수가 없거나, 테이퍼부(25)의 길이(X)를 매우 길게 하여야 한다.

(특허 문헌 2, 3에 관해)

일본 특개2004-69751호 공보(특허 문헌 2), 일본 특개2005-285389호 공보(특허 문헌 3)에도 각각 면 광원 장치가 개시되어 있다. 그러나, 특허 문헌 2에 기재된 면 광원 장치에서는, 도광판으로부터 외부에 누설되는 광을 충분히 억제할 수가 없고, 누설된 광이 액정 표시 장치의 표시면에서 빛나서 액정 표시 장치의 품질을 악화시킨다. 또한, 특허 문헌 3에 기재된 면 광원 장치에서는, 광반사판에서 광이 흡수되거나, 광반사판에서 반사한 광이 광kT사 단면에서 누설되거나 하기 때문에 광의 이용 효율이 나빴다. 또한, 특허 문헌 2, 3의 면 광원 장치의 기술적 과제에 관해서는, 특허 문헌 4에서 구체적으로 설명하고 있다.

(특허 문헌 4에 관해)

그 때문에, 본 발명의 출원인은, 앞서 제출한 국제 출원(PCT/JP2008/60610 ; 특허 문헌 4)에서, 도광판 본체의 두께를 광입사 단면의 높이에 비교하여 충분히 작게 할 수 있고, 게다가, 테이퍼가 붙은 광도입부에서의 광 누설을 보다 적할 수 있도록 한 면 광원 장치를 개시하였다. 이 면 광원 장치(31)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, LED를 이용한 점광원(32)과, 도광판(33)으로 이루어진다. 도광판(33)은, 도광판 본체(34)의 단부에 광도입부(35)를 마련한 것으로서, 고굴절률의 투명 수지에 의해 성형되어 있다. 광도입부(35)는, 도광판 본체(34)보다도 두께가 두껍고, 그 단면에는 점광원(32)이 대향 배치되어 있다. 광도입부(35)에서는, 도광판 본체(34)의 광출사면(39)과 같은 측의 면에, 원추대형상(圓錐臺形狀)의 거의 반분(半分)의 형상을 한 돌기부가 돌출하여 광도입부(35)의 두께가 크게 되어 있고, 당해 돌기부의 외주면이 경사면(37)이 되고, 이 경사면(37)에 따라 지향성 변환 패턴(38)이 형성되어 있다. 또한, 도시하지 않지만, 도광판 본체(34)의 광출사면(39)과 반대측의 면(이면)에는, 도광판 본체(34) 내를 도광하는 광을 반사시켜서 광출사면(39)으로부터 출사시키기 위한 프리즘형상을 한 광출사 수단(40)(도 6을 참조)이 다수 형성되어 있다.

그러나, 이 면 광원 장치(31)에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 점광원(32)으로부터 출사된 광(L)은 광입사 단면(36)으로부터 광도입부(35) 내에 입사하고, 지향성 변환 패턴(38)이나 광도입부(35)의 하면에서 전반사되고, 또는 광도입부(35)를 통과하여 두께가 얇은 도광판 본체(34)에 도광된다. 도광판 본체(34)에 도광된 광은, 광출사 수단(40)에 의해 전반사 또는 퍼짐되어 광출사면(39)으로부터 거의 균일하게 출사된다.

그리고, 이와 같은 구조의 면 광원 장치(31)에서는, 예를 들면,

광판(33)의 굴절률(n)=1.59

지향성 변환 패턴(38)의 산부(山部)의 정각(頂角)(φ3)=120°

광도입부(35)의 단면의 두께(T)=0.31㎜

도광판 본체(34)의 두께(t)=0.18㎜

광도입부(35)의 윗면의 길이(s1)=2.50㎜

광도입부(35)의 길이(s2)=3.19㎜

경사면(37)의 경사각(θ1)=15.3°

로 하면, 광출사면(39)에 수직한 면 내에서는 도광판(33)으로부터의 광의 누설을 없앨 수 있다.

또한, 도 7(a)에 도시하는 광도입부(35)의 평면도에서는, 점광원(32)의 광 출사창(32a)의 한쪽의 단(f1)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분과, 광 출사창(32a)의 중앙(f0)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분이 이루는 각도(이하, 반폭(半幅)견입각(見入角)이라고 한다)를 20°로 하고 있다. 또한, 점광원(32)의 광 출사창(32a)의 다른쪽의 단(f2)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분과, 광 출사창(32a)의 중앙(f0)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분이 이루는 각도도 20°로 하고 있다. 이 예에서는, 광도입부(35)의 점유 면적이 커지기 때문에, 도광판(33)의 데드 스페이스가 커진다. 그러나, 광도입부(35)에 입사할 때의 굴절에 의해 지향성 변환 패턴(38)의 중앙부에서의 광의 횡방향의 퍼짐은 20°보다도 작아지고, 지향성 변환 패턴(38)의 중앙으로부터 벗어난 개소에서는 광의 횡방향의 퍼짐이 더욱 작아져, 지향성 변환 패턴(38)의 전체에서 광의 누설을 방지할 수 있기 때문에, 광출사면(39)과 평행한 면 내에서의 누설광이 매우 적어지고,

누설광/입력광≤2% 로 할 수 있다.

따라서, 특허 문헌 4에 개시된 면 광원 장치에서는, 경사면(37)의 경사각(θ1)이 15.3°라는 큰각도인 경우에도, 도광판(33)으로부터의 광의 누설을 매우 작게 하는 것이 가능해진다.

그러나, 면 광원 장치의 시장에서는, 박형화의 요구와 함께, 데드 스페이스가 작은 도광판에 대한 요구가 강하다. 그 때문에, 면 광원 장치(31)의 실(實)제품화에 즈음하여서는, 광도입부(35)의 점유 면적이 작아지도록 배려할 것이 요구된다. 이리하여 광도입부(35)의 점유 면적을 작게 한 결과, 실용적인 면 광원 장치(31)에서는, 도 7(b)에 도시하는 바와 같이, 점광원(32)의 광 출사창(32a)의 한쪽의 단(f1)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분과, 광 출사창(32a)의 중앙(f0)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분이 이루는 각도(반폭견입각)가 30°가 되어 있다. 그 결과, 이 각도가 20°인 도 7(a)의 경우에 비하면 누설광이 증가하고 있고,

누설광/입력광≤15% 가 되어 있다.

그 때문에, 광도입부(35)의 점유 면적을 작게 하면, 누설광이 15%에나 달하는 결과, 면 광원 장치의 광이용 효율이 저하되어 발광면(광출사면(39))의 휘도 저하를 가져온다는 문제가 생겼다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 지향성 변환 패턴(38)으로부터 누설된 광에 의해 광도입부(35)의 언저리에 휘도가 높은 발광 영역(J)이 발생하고, 면 광원 장치(31)의 품질이 저하되었다.

특허 문헌 1 : 일본 특개평5-53111호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개2004-69751호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특개2005-285389호 공보

특허 문헌 4 : 일본 PCT/JP2008/60610

본 발명은, 특허 문헌 4에 개시한 면 광원 장치의 개량에 관한 것이고, 그 목적으로 하는 바는, 광의 이용 효율을 보다 향상시킬 수 있는 면 광원 장치, 특히 도입부를 작게 한 경우에도 광의 이용 효율을 보다 향상시킬 수 있는 면 광원 장치를 제공하는 것에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 면 광원 장치는, 점광원과, 상기 점광원의 광을 광입사면부터 도입하여 광출사면부터 외부에 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원 장치로서, 상기 점광원은, 상기 도광판의 광입사면과 대향하는 위치에 마련되고, 상기 도광판은, 광입사면에서 입사한 점광원으로부터의 광을 가두기 위한 광도입부와, 상기 광도입부의 최대의 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되어서 가둔 광을 광출사 수단에 의해 광출사면부터 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비하고, 상기 광도입부는, 상기 도광판 본체보다도 두께가 큰 부분의 표면부터 상기 도광판 본체의 표면의 단을 향하여 경사한 제 1의 경사면을, 상기 도광판의 광출사측의 면 또는 그 반대면에 가지며, 상기 제 1의 경사면보다도 경사각이 작은 제 2의 경사면을, 상기 제 1의 경사면보다도 상기 점광원에 가까운 측과 상기 점광원부터 먼 측중 적어도 한쪽에 가지며, 상기 광도입부는, 상기 광도입부에 입사한 광의 상기 도광판의 두께 방향에서의 지향성 퍼짐을 도광판의 면방향과 평행한 방향을 향하여 기울어진 지향 특성으로 변환시키기 위한, 상기 점광원 부근을 중심으로 하여 방사형상 방향으로 늘어난 패턴으로 이루어지는 지향성 변환 패턴을, 상기 도광판 본체의 광출사측의 면 또는 그 반대면에 갖도록 구성하고 있다.

본 발명의 면 광원 장치에서는, 도광판의 점광원과 대향하는 위치에 두께가 큰 광도입부를 마련하고 있기 때문에, 점광원의 광을 효율 좋게 광도입부로부터 도광판 내에 도입할 수 있고, 또한, 두께가 두꺼운 광도입부와 두께가 얇은 도광판 본체의 사이에 제 1의 경사면을 마련하고 있기 때문에, 광도입부에 도입된 광을 두께가 얇은 도광판 본체에 유도할 수 있다. 게다가, 광도입부에는, 상기 광도입부에 입사한 광의 상기 도광판의 두께 방향에서의 지향성 퍼짐을 도광판의 면방향과 평행한 방향을 향하여 기울어진 지향 특성으로 변환시키기 위한, 상기 점광원 부근을 중심으로 하여 방사형상 방향으로 늘어난 지향성 변환 패턴을 마련하고 있기 때문에, 제 1의 경사면의 경사각을 크게 하여도 광도입부에 입사한 광을 최소의 누설로, 또는 바람직하게는 광의 누설이 생기지 않도록 하여, 두께가 작은 도광판 본체에 도광시킬 수 있다. 따라서, 광의 로스를 최소한으로 하면서 도광판의 두께를 얇게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 면 광원 장치에서는, 제 1의 경사면보다도 경사각이 작은 제 2의 경사면을 제 1의 경사면보다도 점광원에 가까운 측과 점광원부터 먼 측중 적어도 한쪽에 마련하고 있기 때문에, 광도입부가 작은 경우에도, 광도입부에 도입된 광 중, 지향성 변환 패턴에 복수회 입사하여 광도입부로부터 누설되는 광을 억제할 수 있다. 따라서, 도광판의 데드 스페이스를 작게 하면서, 면 광원 장치의 광이용 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 지향성 변환 패턴으로부터의 광의 누설을 억제할 수 있기 때문에, 광도입부의 언저리가 고휘도로 빛나는 현상을 억제할 수 있고, 면 광원 장치의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 면 광원 장치의 어느 실시 양태에서는, 상기 제 1의 경사면과 상기 제 2의 경사면을 서로 인접한 영역에 마련하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 제 1의 경사면과 제 2의 경사면 사이에 여분의 영역이 존재하지 않기 때문에, 도광판의 데드 스페이스를 보다 작게 할 수 있다.

본 발명의 면 광원 장치의 다른 실시 양태에서의 상기 제 2의 경사면은, 상기 점광원에 가까운 측에서 상기 제 1의 경사면에 따라 인접하는 영역과 상기 점광원부터 먼 측에서 상기 제 1의 경사면에 따라 인접하는 영역중 어느 한쪽 영역의 일부만으로 마련되어 있다. 광출사면에 수직한 평면 내에서의 광도입부 내의 광의 지향성 퍼짐은, 당해 평면의 방향에 따라 다르다. 따라서, 광이 도달하지 않는 방향이나 지향성 퍼짐이 작은 방향에서는 제 2의 경사면은 마련하지 않아도 지장이 없고, 제 2의 경사면은 제 1의 경사면의 전체에 따라 마련할 필요는 없고, 부분적이여도 좋다.

본 발명의 면 광원 장치의 또른 실시 양태에서는, 상기 제 2의 경사면은 평탄면이고, 또한, 제 2의 경사면에 수직한 법선이 상기 광입사면 및 상기 광출사면에 수직한 평면 내에 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 제 2의 경사면이 평탄면으로 되어 있기 때문에, 제 2의 경사면 또는 제 2의 경사면을 성형하기 위한 금형의 가공이 용이해지고, 도광판의 제작이 용이해진다.

본 발명의 면 광원 장치의 또른 실시 양태에서의 상기 제 2의 경사면은 복수의 평탄면에 의해 구성되어 있고, 이웃하는 평탄면끼리는 모두 광도입부의 외면측을 향하여 튀여나와 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 곡면형상의 제 2의 경사면을 복수의 평탄면에 의해 근사시킬 수 있기 때문에, 제 2의 경사면 또는 제 2의 경사면을 성형하기 위한 금형의 가공이 용이해지고, 도광판의 제작이 용이해진다.

본 발명의 면 광원 장치의 또른 실시 양태에서의 상기 제 2의 경사면은 곡면에 의해 구성되어 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 제 2의 경사면이 곡면에 의해 형성되어 있기 때문에, 제 2의 경사면에서 반사된 광의 방향이 굴곡부에서 불연속적으로 변화하는 일이 없고, 제 2의 경사면에서 반사되는 광의 거동을 거의 균등하게 정돈할 수 있다.

또한, 본 발명에서의 상기 과제를 해결하기 위한 수단은, 이상 설명한 구성 요소를 적절히 조합한 특징을 갖는 것이고, 본 발명은 이러한 구성 요소의 조합에 의한 많은 베리에이션을 가능하게 하는 것이다.

도 1은 에지 라이트형의 면 광원 장치를 이용한 종래의 액정 표시 장치를 도시하는 개략도.
도 2는 특허 문헌 1에 개시된 액정 표시 장치의 측면도.
도 3은 도 2의 액정 표시 장치에 이용되고 있는 면 광원 장치의 치수와 광의 거동을 도시한 도면.
도 4는 상기 면 광원 장치에서의 치수예를 도시하는 도면.
도 5는 특허 문헌 4에 개시되어 있는 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 6은 도 5의 면 광원 장치에서의 광의 거동을 도시한 도면.
도 7(a), (b)는 지향성 변환 패턴(38)의 내주의 중앙부터 점광원의 광 출사창을 들여다본(見入) 각도와 지향성 변환 패턴의 크기와의 관계를 도시한 도면.
도 8은 도 5의 면 광원 장치에서 광도입부의 언저리에 휘도가 높은 발광 영역이 발생하고 있는 양상을 도시한 개략도.
도 9는 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 10은 실시 형태 1의 면 광원 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 11(a), (b)는 보조 경사면을 마련하지 않은 경우에 지향성 변환 패턴으로부터 광이 누설되고, 보조 경사면을 마련하면 지향성 변환 패턴으로부터 광이 누설 없게 되는 양상을 설명하는, 일부 파단한 단면도 및 평면도.
도 12는 지향성 변환 패턴의 일부를 확대한 도면.
도 13은 실시 형태 1에서의 광도입부를 확대하여 도시하는 평면도.
도 14는 실시 형태 1의 변형예에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 15는 실시 형태 1의 변형예에 의한 면 광원 장치를 도시하는 일부 파단한 개략 단면도.
도 16은 실시 형태 1의 변형예에서의 광도입부를 확대하여 도시하는 평면도.
도 17(a) 내지 (d)는 광입사 단면부터 광도입부 내에 들어간 광의 지향성을 설명하는 도면.
도 18은 광입사 단면부터 광도입부 내에 들어간 광의 지향성을 설명하는 도면.
도 19는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 20은 실시 형태 2에서의 광도입부를 확대하여 도시하는 평면도.
도 21은 실시 형태 2에서의 광도입부의 단면도.
도 22는 실시 형태 2의 변형예 1에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 23은 실시 형태 2에서의 광도입부를 확대하여 도시하는 평면도.
도 24는 실시 형태 2의 변형예 2에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 25는 실시 형태 2의 변형예 2에서의 광도입부를 확대하여 도시하는 평면도.
도 26은 본 발명의 실시 형태 3에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 27은 본 발명의 실시 형태 4에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 28은 실시 형태 4의 변형예 1에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 29는 실시 형태 4의 변형예 2에 의한 면 광원 장치를 도시하는 일부 파단한 사시도.
도 30은 본 발명의 실시 형태 5에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 31은 실시 형태 5의 변형예 1에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 32는 실시 형태 5의 변형예 2에 의한 면 광원 장치를 도시하는 사시도.
도 33(a) 내지 (c)는 모두 본 발명의 또다른 광도입부의 구조를 도시하는 개략 단면도.
도 34(a) 내지 (c)는 모두 본 발명의 또다른 광도입부의 구조를 도시하는 개략 단면도.
도 35(a)는 본 발명의 실시 형태 6에서의 도광판의 개략 평면도, 도 35(b)는 그 지향성 변환 패턴의 확대 단면도.
도 36(a)는 실시 형태 6에서 다른 지향성 변환 패턴을 구비한 도광판의 개략 평면도, 도 36(b)는 그 지향성 변환 패턴의 확대 단면도.
도 37(a)는 실시 형태 6에서 또다른 지향성 변환 패턴을 구비한 도광판의 개략 평면도, 도 37(b)는 그 지향성 변환 패턴의 확대 단면도.
도 38(a)는 실시 형태 6에서 또다른 지향성 변환 패턴을 구비한 도광판의 개략 평면도, 도 38(b)는 그 지향성 변환 패턴의 확대 단면도.
도 39는 실시 형태 6에서 또다른 지향성 변환 패턴을 구비한 도광판의 개략 평면도.
도 40은 본 발명의 실시 형태 7에 의한 도광판의 개략도.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 알맞는 실시 형태를 설명한다.

(제 1의 실시 형태)

본 발명의 실시 형태 1에 의한 면 광원 장치를 설명한다. 도 9는 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면 광원 장치(61)를 도시하는 사시도, 도 10은 그 개략 단면도이다. 면 광원 장치(61)는, 점광원(62)과 도광판(63)으로 이루어진다. 점광원(62)은, 1개 또는 복수개의 LED(62b)를 내장한 것으로서 백색 발광하는 것이다. LED(62b)는 투명 밀봉 수지(62c) 내에 밀봉되고, 또한 투명 밀봉 수지(62c)는 정면을 제외하고 백색 수지(62d)에 의해 덮히여 있고, 투명 밀봉 수지(62c)의 백색 수지(62d)로부터 노출하고 있는 정면이 광 출사창(62a)이 되어 있다. 이 점광원(62)은, 도광판(63)의 폭(도 10의 지면(紙面) 안길이(奧行) 방향의 치수)에 비하여 작은 것이고, 냉음극관이 선형상 광원이라고 불림에 대해 점광원이라고 칭하는 것이다.

또한, 점광원이란 엄밀한 의미에서의 점광원은 아니다. 점광원도 유한의 폭을 갖지만, 냉음극관과 같이 10㎜ 이상의 폭을 갖는 것이 아니다. 예를 들면, 점광원으로서는, 사이드 뷰형의 LED 등이 있다. 1패키지 내에 하나 이상의 LED 칩이 들어가 있고, 복수개의 LED 칩이 동시에 밀봉되어 있어도 좋다. 복수개의 칩이 동시에 들어간 것은, 폭방향의 개구 사이즈가 5㎜ 정도가 되는 것이 있지만, 도광판의 발광면 사이즈가 2인치 정도인 것에 비하면 충분히 작기 때문에, 점광원으로 간주할 수 있다. 또한, 반도체 레이저 소자 등과 같은 평행광이 발하여지는 것이라도 좋다. 또한, 광파이버를 이용하여 유도한 광을 도광판에 도입하도록 하여도 좋다. 그 경우에는, 광파이버의 광출사 단면을 점광원으로 간주할 수 있다.

도광판(63)은, 도광판 본체(64)의 단부에 광도입부(65)를 마련한 것이고, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지(PC), 시클로올레핀계 재료, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 고굴절률의 투명 수지에 의해 성형되어 있다. 이하에서는, 도광판(63)은 폴리카보네이트 수지제라고 한다.

광도입부(65)는, 도광판(63)중에서 두께가 두꺼운 부분으로서, 그 단면은 광입사 단면(66)이 되어 있고 점광원(62)이 대향 배치되어 있다. 또한, 광도입부(65)의 광입사 단면(66)의 두께(T)는 광 출사창(62a)의 높이(H)와 동등하던지, 그보다도 두껍게 되어 있고(T≥H), 그 때문에 점광원(62)으로부터 출사된 광은 효율 좋게 광입사 단면(66)으로부터 광도입부(65) 내에 입사하고, 면 광원 장치(61)의 광이용 효율이 높아진다.

광도입부(65)에서는, 도광판 본체(64)의 광출사면(69)과 같은 측의 면에, 원추대형상의 거의 반분의 형상을 한 돌기부가 돌출하여 광도입부(65)의 두께를 크게 하고 있고, 당해 돌기부가 만곡한 외주면이 경사면(67)(제 1의 경사면)이 되고, 이 경사면(67)에는 지향성 변환 패턴(68)이 형성되어 있다. 또한, 경사면(67)의 내측에는, 경사면(67)의 내주연에 따라 단(端)부터 단(端)까지 보조 경사면(71)(제 2의 경사면)이 매끈한 곡면으로서 형성되어 있다. 경사면(67)과 보조 경사면(71)은, 광도입부(65)의 돌기부 전둘레에 걸쳐서 각각 일정한 경사각을 갖고 있다. 보조 경사면(71)은 경사면(67)보다도 완만한 경사가 되어 있고, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이 수평면부터 측정한 경사면(67)의 경사각을 θ1, 보조 경사면(71)의 경사각을 θ2로 하면, 보조 경사면(71)의 경사각(θ2)은 경사면(67)의 경사각(θ1)보다도 작게 되어 있다(θ2<θ1). 보조 경사면(71)의 내주측에 위치하는 광도입부(65)의 윗면(72)은, 수평면 즉 광출사면(69)과 평행한 평면으로 되어 있다. 또한, 지향성 변환 패턴(68)이 형성된 경사면(67)의 경사각(θ1)을 다시 정의하면, 지향성 변환 패턴(68)의 포락면(包絡面)의 경사각이라고 말할 수 있다.

지향성 변환 패턴(68)은, 광출사면(69)에 수직한 방향에서 보면, 원호형상을 한 띠 모양 영역으로 되어 있고, 그곳에는 같은 형상의 V홈 구조(68a)가 방사형상에 나열하여 있다. 각 V홈 구조(68a)의 길이 방향을 연장하면, 각 연장선은 광도입부(65)의 단면의 중앙부 상방에서 어느 1점의 부근에 모여 있다. 3차원에서는, V홈 구조(68a)의 능선(稜線) 및 곡선(谷線)을 상방으로 연장하면, 각각의 연장선은 1점의 부근에 모인다.

도광판 본체(64)는 도광판(63)의 대부분의 면적을 차지하고 있고, 그 두께(t)는 광도입부(65)의 두께(T)보다도 얇게 되어 있고(t<T), 그에 의해 도광판(63)의 박형화가 도모된다. 도광판 본체(64)의 광출사면(69)과 반대측에 위치하는 이면에는, 광출사 수단(70)이 마련되어 있다. 도 9, 도 10에서는 광출사 수단(70)으로서 동심원형상으로 배열된 삼각홈 형상의 패턴을 나타내고 있지만, 샌드 블라스트 가공, 확산 잉크를 사진 인쇄한 것, 회절 격자 패턴, 임의의 요철 패턴, 도광판 본체(64)의 광출사면(69)과 반대측의 면을 경사시킨 것(쐐기 모양의 도광판 본체) 등이라도 좋고, 또한, 광출사 수단(70)을 광출사면(69), 또는 광출사면(69)과 그 반대면의 쌍방에 마련하고 있어도 무방하다. 광출사 수단(70)은, 점광원(62)의 부근에서는 분포 밀도가 비교적 작고, 점광원(62)부터의 거리가 커짐에 따라 점점 분포 밀도가 크게 되어 있다.

그러나, 이 면 광원 장치(61)에서는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 점광원(62)으로부터 출사된 광(L)은, 광입사 단면(66)으로부터 광도입부(65) 내에 입사하고, 지향성 변환 패턴(68)이나 보조 경사면(71), 광도입부(65)의 하면에서 전반사되고, 또는 광도입부(65)를 통과하여 두께가 얇은 도광판 본체(64)에 도광된다. 도광판 본체(64)에 도광된 광(L)은, 광출사 수단(70)에 의해 전반사 또는 확산되어 광출사면(69)의 전체로부터 거의 균일하게 출사된다.

여기에서, 두께가 두꺼운 광도입부(65)와 두께가 얇은 도광판 본체(64)은, 경사면(67)에 의해 연결되어 있기 때문에, 광도입부(65)에 입사한 점광원(62)의 광 중 경사면(67)에 입사한 광은, 경사면(67)에 의해 전반사되어 경사면(67)에 입사하기 전보다도 작은 도광각으로 도광판 본체(64)에 도광된다. 따라서 경사면(67)을 마련함으로써 광도입부(65)와 도광판 본체(64) 사이에서 누설되는 광을 억제하고, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

그러나, 광도입부(65)에 경사면(67)을 마련하고 있어도, 경사면(67)의 경사각(θ1)이 커진 때(예를 들면, 경사각(θ1)이 15.3°정도가 된 때)에는, 경사면(67)만으로는 충분히 누설광을 억제하는 것이 곤란해진다. 그 때문에 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에서는, 경사면(67)에 지향성 변환 패턴(68)을 마련하여 지향성 변환 패턴(68)(경사면(67))에서 전반사한 광의 지향성을 변화시켜서, 경사면(67)의 경사각(θ1)이 큰 경우에도, 경사면(67)으로부터 누설되는 광의 양이 작아지도록 하고 있다.

또한, V홈 구조(68a)로 구성된 지향성 변환 패턴(68)은, 광도입부(65)에 입사한 광의 도광판 두께 방향에서의 지향성 퍼짐을 도광판(63)의 면방향과 평행한 방향을 향하여 기울어진 지향 특성으로 변환시킴에 의해, 경사면(67)의 경사각이 어느 정도 큰 경우에도, 경사면(67) 내지 지향성 변환 패턴(68)에서 광이 누설되기 어렵게 하여, 광도입부(65)에 입사한 광을 효율 좋게 도광판 본체(64)에 보내넣는다. V홈 구조(68a)로 구성된 지향성 변환 패턴(68)의 이와 같은 작용에 관해서는, 특허 문헌 4(특히, 단락 0053 내지 0108, 도 11 내지 37)에서 상세히 설명하고 있기 때문에, 여기서는 특허 문헌 4에서의 설명을 원용(援用)하는 것으로 하고, 상세는 생략한다.

또한, 경사면(67)과 지향성 변환 패턴(68)을 갖고 있는 경우라도, 특허 문헌 4에 관한 설명의 개소에서 기술한 바와 같이, 광도입부(65)가 작아진 경우에는, 지향성 변환 패턴(68)의 언저리로부터 광이 누설되어 광의 이용 효율이 저하된다. 이에 대해, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에서는, 다시 보조 경사면(71)을 마련하고 있기 때문에, 광도입부(65)가 작아진 경우에도, 광의 누설을 작게 할 수 있다. 도 11(a), (b)를 참조하여, 이 이유를 설명한다.

도 11(a), (b)에는 보조 경사면(71)을 갖는 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)의 일부를 개략적으로 도시하고 있고, 그 때의 광의 거동을 실선(L2)으로 도시하고 있다. 또한, 특허 문헌 4에 개시된 면 광원 장치와 같이 보조 경사면(71)이 존재하지 않은 경우를 2점쇄선으로 도시하고, 그 때의 광의 거동을 파선(L1)으로 도시하고 있다.

보조 경사면(71)이 존재하지 않는 면 광원 장치의 경우에는, 지향성 변환 패턴(68)이 작아지면(예를 들면, 반폭견입각(ξ)이 30°가 된 경우), 도 11(a), (b)에 파선으로 도시하는 광(L1)과 같이, 지향성 변환 패턴(68)의 점(a1)에서 전반사하여 옆으로 일탈한 후, 광도입부(35)의 하면의 점(a2)에서 전반사하여 재차 지향성 변환 패턴(68)에 입사하는 광이 존재한다. 이리하여 2번째에 지향성 변환 패턴(68)에 입사한 광(L1)은, 지향성 변환 패턴(68)의 V홈 구조(68a)에 대해 작은 입사각으로 입사하기 때문에, 지향성 변환 패턴(68)의 점(a3)을 투과하여 도광판(63)의 외부에 누설되고, 광이용 효율을 저하시킴과 함께 광도입부(35)의 언저리를 빛나게 한다.

이에 대해, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)의 경우에는, 상기한 광은 보조 경사면(71)에서 전반사되게 된다. 즉, 지향성 변환 패턴(68)의 점(a1)에서 전반사하고 있던 광은, 보조 경사면(71)을 마련함에 의해 보조 경사면(71)의 점(b1)에서 전반사되게 된다. 점(b1)에서 전반사된 광은, 광도입부(35)의 하면의 점(b2)에서 전반사하여 지향성 변환 패턴(68)의 점(b3)에 입사한다. 점(b3)에서 전반사한 광은 옆으로 일탈하지만, 재차 지향성 변환 패턴(68)에 입사하는 일 없이 도광판 본체(64) 내에 들어가기 때문에, 광도입부(65)로부터 누설되는 일이 없다. 따라서, 이 실시 형태의 면 광원 장치(61)에 의하면, 광도입부(65)가 작아진 경우에도 광의 누설을 작게 할 수 있고, 광의 이용 효율을 높일 수 있다.

또한, 보조 경사면(71)의 경사각(θ2)은 경사면(67)의 경사각(θ1)보다도 작기 때문에, 보조 경사면(71)에서 전반사된 반사광이 수평면과 이루는 도광각이, 경사면(67)에서 전반사된 경우보다도 작아지고, 보다 한층 광이 도광판(63)으로부터 누설되기 어려워지고 있다. 또한, 보조 경사면(71)의 부분도 수평면으로 하는 경우와 비교하면, 광도입부(65)의 두께가 얇아져 버리지만, 보조 경사면(71)을 마련함으로써 광도입부(65)의 두께를 두껍게 할 수 있다(환언하면, 광도입부(65)의 두께가 같으면, 도광판 본체(64)의 두께를 얇게 할 수 있다).

따라서, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에 의하면, 보조 경사면(71)을 마련함에 의해 경사면(67)의 내주연의 중앙(g)부터 광 출사창(62a)의 일단(f1)과 중앙(f0)을 들여다본 반폭견입각(도 7, 도 13 참조)이 작아진 경우에도 광의 누설을 작게 할 수 있기 때문에, 경사면(67)의 내주연의 반경(s1)을 짧게 할 수 있다. 또한, 지향성 변환 패턴(68)을 마련함에 의해 경사면(67)의 각도를 크게 하여도 광의 누설을 작게 할 수 있기 때문에, 경사면(67)의 수평 길이(△s)를 짧게 할 수 있다. 이리하여 s1, △s을 작게 할 수 있는 결과, 경사면(67)의 외주면의 반경(s2)=s1+△s이 작아지고, 광도입부(65)의 점유 면적이 작아진다. 따라서, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에 의하면, 도광판(63)의 데드 스페이스를 작게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에 의하면, 경사면(67)의 경사각(θ1)을 크게 하거나, 경사면(67)의 내주연에서 광 출사창(62a)을 본 반폭견입각을 크게 하거나 하여 광도입부(65)를 작게 하여도 광의 누설을 억제할 수 있기 때문에, 도광판(63)의 데드 스페이스를 작게 하면서도, 광의 이용 효율을 유지 또는 향상시킬 수 있다. 따라서, 면 광원 장치(61)의 발광 영역의 휘도를 높게할 수 있음과 함께, 광도입부(65)의 언저리에 생기고 있던 휘도가 높은 발광 영역(J)을 시각(視覺)으로 인식할 수가 없을 정도로 억제할 수 있다.

다음에, 최적의 설계예에 관해 설명한다. V홈 구조(68a)의 능선 방향에서 본 때의 산부의 정각(인접하는 V홈 구조(68a) 사이에서 평면이 이루는 최대 협각)(φ3)이 120°일 때, 지향성 변환 패턴(68)에 의한 지향성의 변환에 의한 광 누설 방지의 효과가 가장 높아진다. 또한 정각(φ3)이 100 내지 140°라면,

누설광/입력광≤20% 로 할 수 있고,

또한 정각(φ3)이 110 내지 130°라면,

누설광/입력광≤15% 로 할 수 있다.

또한, 일반적인 투명 재료(도광판 재료)의 굴절률은 1.7 이하이기 때문에, 도광판의 굴절률을 n=1.7로 하면, 점광원(62)으로부터의 입사광이 보조 경사면(71)으로부터 누설되니 않기 위한 조건은,

θ2<90°-2×arcsin(1/n)=18°이 된다. 단, θ2<θ1이고, 또한, 보조 경사면(71)의 내주연부터 외주연까지의 수평 길이를 △s로 하면, 당연히

△s<(T-t)×tanθ2 이다.

도 10, 도 11을 참조하여, 구체적인 수치를 들면 다음과 같다.

지향성 변환 패턴(68)의 산부의 정각(φ3)=120°

광도입부(65)의 단면의 두께(T)=0.31㎜

도광판 본체(64)의 두께(t)=0.18㎜

(두께의 차(T-t)=0.13㎜)

경사면(67)의 경사각(θ1)=15.3°

보조 경사면(71)의 경사각(θ2)=4°

광입사 단면(66)의 중앙부터 지향성 변환 패턴(68)의 내주연까지의 길이(s1)=2.94㎜

보조 경사면(71)의 내주연부터 외주연까지의 수평 길이(△s)=0.9㎜

광입사 단면(66)의 중앙부터 지향성 변환 패턴(68)의 외주연까지의 길이(s2)=3.19㎜

또한, 도 12에 도시하는 바와 같이, V홈 구조(68a)의 상단측의 피치(p1)는 0.17㎜가 되어 있고, V홈 구조(68a)의 하단측의 피치(p2)는 0.20㎜가 되어 있다. 또한, V홈 구조(68a)의 하단에서의 평면으로 보았을 때의 산부의 정각(φ1)은 50°, V홈 구조(68a)의 하단에서의 평면으로 보았을 때의 곡부의 정각(φ2)은, 46.5°가 되어 있다.

이와 같은 치수를 갖는 면 광원 장치(61)에서, 도 13에 도시하는 바와 같이, 점광원(32)의 광 출사창(62a)의 한쪽의 단(f1)과 지향성 변환 패턴(68)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분과, 광 출사창(32a)의 중앙(f0)과 지향성 변환 패턴(38)의 내주측의 언저리의 중앙(g)을 잇는 선분이 이루는 각도(ξ)(반폭견입각)를 30°로 한 경우, 특허 문헌 4의 면 광원 장치에서는, 누설광은 약 15%였지만, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에서는, 누설광은 약 8%가 되었다. 따라서, 누설광이 반감하고, 광의 이용 효율이 대폭적으로 향상하였다. 또한, 광도입부(65)의 언저리가 빛나는 것을 방지하는 효과는, 육안으로 확인할 수 있었다. 즉, 광도입부(65)의 언저리가 빛나지 않게 되었다.

또한, 반폭견입각(ξ)을 35°로 한 경우, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에서는, 누설광은 약 15%가 되었다. 따라서, 특허 문헌 4의 면 광원 장치에서 ξ=30°인 경우와 광이용 효율이 같은 경우에는, 광도입부(65)의 면적을 작게 하여 도광판(63)의 데드 스페이스를 보다 작게 할 수 있다. 또는, 특허 문헌 4의 면 광원 장치에서 ξ=35°인 경우에는, 누설광은 약 25%가 되기 때문에, 본 실시 형태의 면 광원 장치(61)에서는, 광도입부(35)의 면적이 같으면 광의 누설을 작게 할 수 있고, 광의 이용 효율이 향상한다.

(제 1의 실시 형태의 변형예)

도 14는 실시 형태 1의 변형예에 의한 면 광원 장치(76)를 도시하는 사시도, 도 15는 면 광원 장치(76)의 일부 파단한 개략 단면도이다. 또한, 도 16은 면 광원 장치(76)의 광도입부(35)를 도시하는 평면도이다.

실시 형태 1에서는, 보조 경사면(71)은 지향성 변환 패턴(68)의 내주측에 인접하여 마련하고 있지만, 이 변형예에서는, 보조 경사면(71)을 지향성 변환 패턴(68)의 외주측에 인접하여 마련하고 있다. 이 변형예에서도, 반폭견입각(ξ)과 누설광의 비율과의 관계는 실시 형태 1의 경우와 마찬가지이다. 또한, 이 변형예에서도, 보조 경사면(71)의 내주연부터 외주연까지의 수평 길이를 △s로 하면, 당연히

△s<(T-t)×tanθ2 이다.

이 변형예에서는, 도 11(b)의 점(a3)의 개소가 보조 경사면(71)이 되기 때문에, 광의 누설이 없어지고, 광의 이용 효율이 향상함과 함께 광도입부(35)의 언저리로부터의 광의 누설을 억제할 수 있다. 단, 보조 경사면(71)을 지향성 변환 패턴(68)의 외주측에 마련하면, 보조 경사면(71)을 포함한 광도입부(65)의 면적이 커지고, 도광판(63)의 데드 스페이스가 커지기 때문에, 보조 경사면(71)은 광도입부(65)의 내주측에 마련하는 것이 바람직하다.

(제 2의 실시 형태)

실시 형태 1의 면 광원 장치(61)에서는, 광도입부(35)의 전둘레, 즉 180°의 범위에 보조 경사면(71)을 마련하고 있지만, 반드시 광도입부(35)의 전둘레에 마련할 필요는 없고, 정면을 포함하는 어느 범위에 마련하고 있으면 좋다. 이 이유를 이하에 설명한다.

도광판(63)의 광입사 단면(66)이 평면인 경우에는, 도광판(63)의 굴절률에 의해 입사광의 지향성 퍼짐은 좁아진다. 예를 들면, 도광판(63)의 재질이 폴리카보네이트 수지인 경우, 그 굴절률을 n=1.59로 하고, 광입사 단면(66)에 입사하는 광의 지향성 퍼짐이 ±90°였다고 하면, 광도입부(65) 내에 입사한 광의 지향성 퍼짐은,

±α=±arcsin(1/1.59)=±39°

가 된다. 이와 같은 광도입부(65) 내에서의 지향성 퍼짐을 도 17 및 도 18에 도시한다. 또한, 본 명세서에서는, 지향성으로서는 광이 퍼지는 방향만을 나타내고 있고, 각 방향에서의 광의 강도의 차이는 고려하고 있지 않다. 또한, 광입사 단면(66)에 수직한 방향으로 x축방향을 정하고, 광출사면(69)에 수직한 방향으로 z축방향을 정하고, x축방향 및 z축방향에 직교하는 방향(도광판(63)의 폭방향)으로 y축방향을 정하고 있다.

도 17(a)는 z축방향에서 본 때의 지향성을 도시하고 있다. z방향에서 본 때의 지향성 퍼짐은 ±α이기 때문에, x축에 대해 α보다도 큰 각도를 갖는 방향에는 광은 도달하지 않는다. 따라서, x축에 대해 α보다 큰 각도의 방향에서는, 보조 경사면(71)을 마련하지 않아도 좋다. 또한, 도 17(b)는 x축방향에서 본 때의 지향 특성을 도시한다. 도 17(c)는 도 17(a)의 zx평면 내에서의 지향성(K1)을 도시하고, 도 17(d)는 도 17(a)의 x축부터 각도(β)만큼 기울어진 r축방향에서의 지향성(K2)을 도시하고 있다. 또한, 도 18은 이 지향성을 입체적으로 도시한 도면이다. 도 17(a) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이, xy평면(광출사면(69))에 수직한 평면 내에서의 지향성은, x축방향에서 최대가 되고, x축과 이루는 각도가 커짐에 따라 점차로 작아지고, 각도(α)의 방향에서는 지향성 퍼짐이 0이 된다.

따라서, 경사면(67)에 복수회 광이 입사하는 것을 방지하기 위한 보조 경사면(71)도, 이 지향성 퍼짐의 변화에 맞추어서, 정면 방향(x축방향)에서는 그 수평 길이(△s)를 길게, 정면부터 기울기가 커짐에 따라 점점 길이(△s)를 짧게 할 수 있다. 또한, 광이 도달하지 않는 방향에는 보조 경사면(71)을 마련할 필요가 없기 때문에, 보조 경사면(71)은 정면 방향을 포함하는 일부의 영역에만 마련하도록 하여도 좋다.

단, 광이 퍼지는 범위(α)는, 도광판(63)의 굴절률이나 광입사 단면(66)의 상태에 의해 변화한다. 예를 들면, 광입사 단면(66)에 확산 처리를 시행하고 있거나, 프리즘형상의 미세한 패턴을 형성하고 있거나 한 경우에는, 광이 퍼지는 범위(α)는 도광판(63)의 굴절률에 의해 정해지는 값보다도 넓게 된다. 또한, 광이 도달하는 위치인지 여부는, 점광원(62)의 위치 어긋남 등도 고려할 필요가 있다.

도 19는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 면 광원 장치(81)를 도시하는 사시도, 도 20은 그 광도입부(65)를 도시하는 확대 평면도이다. 실시 형태 2의 면 광원 장치(81)는, 상기한 바와 같은 고찰에 의거한 것이다. 보조 경사면(71)은, 경사면(67)의 내주연에 따라, 점광원(62)의 정면을 포함하는 일부에만 마련하고 있다. 또한 보조 경사면(71)은 매끈매끈한 돌곡면(突曲面)으로 되어 있다.

도 21은 실시 형태 2의 면 광원 장치(81)의 최적의 수치를 도시하는 도면이다. 이 실시 형태에서는, 도광판(63)의 굴절률을 n=1.59, 지향성 변환 패턴(68)의 산부의 정각(φ3)=120°로 하여, 최적의 각 부분의 치수는,

광도입부(65)의 단면의 두께(T)=0.31㎜

도광판 본체(64)의 두께(t)=0.18㎜

(두께의 차(T-t)=0.13㎜)

경사면(67)의 경사각(θ1)=15.3°

보조 경사면(71)의 경사각(θ2)=4°

광입사 단면(66)의 중앙부터 지향성 변환 패턴(68)의 내주연까지의 길이(s1)=2.94㎜

광입사 단면(66)의 중앙부터 지향성 변환 패턴(68)의 외주연까지의 길이(s2)=3.19㎜

로 하고 있다.

또한, 도 20에 도시하는 바와 같이, 정면 방향에서 보조 경사면(71)의 수평 길이(△s)의 최대치는 △smax=0.9㎜가 되어 있고, x축방향과 이루는 각도(β)가 커짐에 따라 보조 경사면(71)의 수평 길이(△s)는 점점 작게 되어 있다. 보조 경사면(71)의 y축방향의 폭은, w=4.2㎜가 되어 있다.

이와 같은 실시 형태에 의하면, 보조 경사면(71)을 경사면(67)에 따른 영역의 일부에 마련하면 좋기 때문에, 보조 경사면(71)(또는, 보조 경사면(71)을 성형하기 위한 금형)의 가공 범위나 가공량이 적어지고, 도광판(63)의 제조가 용이해진다.

(제 2의 실시 형태의 변형예 1)

도 22는 실시 형태 2의 변형예 1에 의한 면 광원 장치(86)를 도시하는 사시도, 도 23은 그 광도입부(65)를 도시하는 확대 평면도이다. 이 변형예 1에서는, 실시 형태 2의 면 광원 장치(81)에서는 돌곡면에 의해 구성되어 있던 보조 경사면(71)을, 복수의 가늘로 긴(短冊)형상으로 한 평탄면으로 치환한 것이다. 변형예 1에서는, 보조 경사면(71)은 복수의 평탄면으로 돌곡면을 근사한 다면체가 되어 있기 때문에, 인접하는 평탄면끼리는 광도입부(65)의 외면측으로 튀여나와 있다.

이 변형예 1의 면 광원 장치(86)에서는, 보조 경사면(71)이 복수의 평탄면으로 구성되어 있기 때문에, 보조 경사면(71)(또는, 보조 경사면(71)을 성형하기 위한 금형)의 가공이 보다 용이해진다.

(제 2의 실시 형태의 변형예 2)

도 24는 실시 형태 2의 변형예 2에 의한 면 광원 장치(88)를 도시하는 사시도, 도 25는 그 광도입부(65)를 도시하는 확대 평면도이다. 이 변형예 2에서는, 보조 경사면(71)을 단일한 경사한 평탄면으로 구성하고 있다. 보조 경사면(71)은 점광원(32)의 정면을 향하여 경사하고 있고, 보조 경사면(71)에 세운 법선(N)은 zx평면과 평행하게 되어 있다.

이 변형예 2의 면 광원 장치(88)에서의 최적의 수치는 실시 형태 2의 경우와 같다. 단, 정면 방향에서의 보조 경사면(71)의 수평 길이(△s)의 최대치는, 실시 형태 2와 같이(△smax)=0.9㎜이지만, 보조 경사면(71)이 단일한 평탄면으로 되어 있기 때문에, 보조 경사면(71)의 y축방향의 폭은, w=3.8㎜가 되어 있다.

이 변형예 2의 면 광원 장치(88)에서는, 보조 경사면(71)이 단일한 평탄면으로 구성되어 있기 때문에, 보조 경사면(71)(또는, 보조 경사면(71)을 성형하기 위한 금형)의 가공이 보다 한층 용이해진다.

(제 3의 실시 형태)

도 26은 본 발명의 실시 형태 3에 의한 면 광원 장치(91)를 도시하는 사시도이다. 실시 형태 3에서는, 점광원(62)의 광 출사창(62a)의 중앙을 중심으로 하는 180°의 범위에 지향성 변환 패턴(68)을 마련하는 것이 아니라, 지향성 변환 패턴(68)을 광이 도달한 범위(도 26에서 2개의 파선으로 끼여진 영역)만 마련하고 있다.

실시 형태 2의 면 광원 장치(81)에서는, 그다지 광이 도달하지 않는 영역에서는 보조 경사면(71)을 생략하 있지만, 같은 이유에 의해 실시 형태 3에서는 광이 도달하지 않는 범위에서는 지향성 변환 패턴(68)을 생략하고 있다. 이리하여 지향성 변환 패턴(68)을 마련하는 범위를 작게 하면, 면 광원 장치(91)의 광학적 특성을 저하시키는 일 없이, 지향성 변환 패턴(68)(또는, 지향성 변환 패턴(68)을 성형하기 위한 금형)의 가공을 보다 용이하게 할 수 있다.

(제 4의 실시 형태)

도 27에 도시하는 실시 형태 4에 의한 면 광원 장치(101)는, 실시 형태 1에서 설명한 광도입부(65)를 도광판(63)의 광입사측의 단연에 따라 복수 마련하고, 각 광도입부(65)의 광입사 단면(66)에 대향시켜서 각각 점광원(62)을 배치한 것이다.

(제 4의 실시 형태의 변형예 1)

도 28에 도시하는 면 광원 장치(106)는, 실시 형태 4의 변형예를 도시하고 있고, 실시 형태 3에서 설명한 광도입부(65)를 도광판(63)의 광입사측의 단연에 따라 복수 마련하고, 각 광도입부(65)의 광입사 단면(66)에 대향시켜서 각각 점광원(62)을 배치한 것이다. 또한, 이 면 광원 장치(106)에서는, 광도입부(65)끼리의 중간 영역과 양단부에는 평탄한 경사면)107)을 마련하고 있고, 도광판(63)의 광입사측의 단연은 전폭에 걸쳐서 두께가 두껍게 되어 있다.

(제 4의 실시 형태의 변형예 2)

도 29에 도시하는 면 광원 장치(108)는, 실시 형태 4의 다른 변형예를 도시하고 있다. 도 29의 면 광원 장치(108)도 도 28의 면 광원 장치(106)와 거의 같은 구조를 갖고 있다. 도 29의 면 광원 장치(108)와 도 28의 면 광원 장치(106)의 차이는, 도 29의 면 광원 장치(108)에서는, 매끈한 곡면으로 이루어지는 보조 경사면(71)이, 지향성 변환 패턴(68)의 내주연에 따라 단부터 단까지 마련되어 있는 점이다. 또한, 면 광원 장치(108)에서는, 인접하는 광도입부(65)끼리의 지향성 변환 패턴(68) 사이와 보조 경사면(71) 사이에 각각 경사각이 다른 경사면(109, 110)을 마련하고 있다. 경사면(67)과 보조 경사면(71)의 경사각의 대소에 응하여, 경사면(110)의 경사각은, 경사면(109)의 경사각보다도 작게 되어 있다.

이들의 면 광원 장치(101, 106, 108)에서는, 복수개의 점광원(62)을 이용할 수 있기 때문에, 광출사면(69)에서의 휘도를 높게할 수 있다. 또한, 복수개의 점광원(62)을 나열하여 배치함으로써, 도광판(63)의 코너부에도 광을 보낼 수가 있어서, 도광판(63)의 코너부가 어두워지기 어려워진다.

(제 5의 실시 형태)

도 30은 본 발명의 실시 형태 5에 의한 면 광원 장치(111)를 도시하는 사시도이다. 이 면 광원 장치(111)에서는, 도광판(63)의 광입사측의 단연(端緣) 전폭에 따라 직선형상으로 광도입부(65)가 형성되어 있다. 광도입부(65)의 경사면(67)도 일정한 경사각이 평탄면에 의해 직선형상으로 형성되어 있다. 지향성 변환 패턴(68)은 경사면(67)의 전체에 마련되어 있고, 지향성 변환 패턴(68)을 구성하는 각 V홈 구조(68a)는, 점광원(62)의 상방의 어느 점을 중심으로 하여 방사형상으로 배열되어 있다. 따라서, V홈 구조(68a)의 피치는 장소에 따라 변하고 있고, 지향성 변환 패턴(68)의 중앙부에서는 V홈 구조(68a)의 피치는 짧고, 지향성 변환 패턴(68)의 단에 갈수록 V홈 구조(68a)의 피치가 길어지고 있다.

경사면(67)의 위에는, 경사면(67)과 인접하여 띠 모양의 보조 경사면(71)이 직선형상으로 형성되어 있다. 보조 경사면(71)은 균일한 경사각을 갖는 평탄면으로서, 보조 경사면(71)의 경사각(θ2)은, 경사면(67)의 경사각(θ1)보다도 작게 되어 있다. 따라서, 지향성 변환 패턴(68)의 상단측 및 하단측의 포락선은 각각 직선형상으로 되어 있다. 또한, 보조 경사면(71)의 상방은 광도입부(65)의 수평한 윗면(72)이 되어 있다.

이와 같은 형태의 지향성 변환 패턴(68) 및 보조 경사면(71)에서도, 제 1의 실시 형태의 경우와 마찬가지로 설계된다. 예를 들면, 점광원(62)의 광 출사창(62a)의 한쪽의 단과 지향성 변환 패턴(68)의 상단연의 중앙을 잇는 선분과, 광 출사창(62a)의 중앙과 지향성 변환 패턴(68)의 상단연의 중앙을 잇는 선분이 이루는 각도가 30°가 되도록 하고 있다. 이 각도는, 점광원(62)과 지향성 변환 패턴(68)의 상단측의 포락선과의 거리와, 광 출사창(62a)의 폭에 의해 결정된다. 또한, 경사면(67)의 경사각(θ1)=15.3°로 하고, 보조 경사면(71)의 경사각(θ2)=4°로 하고 있다.

(제 5의 실시 형태의 변형예 1)

도 31에 도시하는 면 광원 장치(112)는, 실시 형태 5의 변형예 1이다. 변형예 1에서는, 점광원(62)의 정면에서 보조 경사면(71)의 수평 길이가 최대로 되고, 점광원(62)의 정면에서 벗어난 방향이 됨에 따라 보조 경사면(71)의 수평 길이가 점차로 짧아지도록 하고 있다. 예를 들면, 보조 경사면(71)의 상연을 직선형상으로 하고, 보조 경사면(71)의 하연(下緣)을 원호형상으로 형성하면 좋다.

(제 5의 실시 형태의 변형예 2)

도 32에 도시하는 면 광원 장치(113)는, 실시 형태 5의 변형예 2이다. 변형예 2에서는, 보조 경사면(71)을 마련하는 영역을, 점광원(62)의 정면을 포함하는 폭이 w의 영역으로 한하고 있다. 즉, 보조 경사면(71)을 마련하는 영역을 점광원(62)으로부터의 광이 도달하는 범위로 한정하고 있다. 그리고, 점광원(62)의 정면에서 보조 경사면(71)의 수평 길이가 최대가 되고, 점광원(62)의 정면에서 벗어난 방향이 됨에 따라 보조 경사면(71)의 수평 길이가 점차로 짧아지도록 하고 있다.

(그 밖의 실시 형태)

도 33(a) 내지 (c) 및 도 34(a) 내지 (c)는 본 발명의 그 밖의 실시 형태를 도시하고 있다. 도 33(a)에 도시하는 실시 형태의 면 광원 장치(121)에서는, 지향성 변환 패턴(68)을 경사면(67)에 마련하는 것이 아니라, 지향성 변환 패턴(68)을 경사면(67)과 분리하고, 도광판(63)의 경사면(67)이 마련되어 있는 면과 반대면에 지향성 변환 패턴(68)을 마련하고 있다. 지향성 변환 패턴(68)은, 도광판(63)의 이면에서 점광원 위치를 중심으로 한 원호상을 한 띠 모양 영역에 마련되어 있다. 이 실시 형태에서는, 지향성 변환 패턴(68)의 영역에서 도광판(63)의 이면을 패여지게 하고 당해 패여짐 내에 V홈 구조(68a)를 배열함에 의해 지향성 변환 패턴(68)을 구성하고 있다.

이와 같이 도광판(63)의 이면에 지향성 변환 패턴(68)을 마련한 경우에도, 보조 경사면(71)이 없다면, 지향성 변환 패턴(38)이 작아진 때에, 도 33(a)에 있어서 파선으로 도시하는 광과 같이, 지향성 변환 패턴(68)에 복수회 입사한 광이 지향성 변환 패턴(68)으로부터 외부에 누설되고 광이용 효율을 저하시킨다. 이에 대해, 보조 경사면(71)을 마련하고 있으면, 도 33(a)에서 실선으로 도시하는 광과 같이, 지향성 변환 패턴(68)에 복수회 입사하는 것을 막을 수 있고, 지향성 변환 패턴(68)으로부터 외부에 광이 누설되는 것을 억제할 수 있다.

도 33(b)에 도시하는 면 광원 장치(122)는, 도광판(63)의 이면측에 지향성 변환 패턴(68)을 마련한 실시 형태에서, 경사면(67)보다도 경사각이 작은 보조 경사면(71)을 경사면(67)의 외주측에 마련한 것이다.

도 33(c)에 도시하는 면 광원 장치(123)도 도광판(63)의 이면측에 지향성 변환 패턴(68)을 마련한 것이지만, 도광판(63)의 이면에 돌출시키도록 하여 보조 경사면(71)을 마련한 것이다.

도 34(a)에 도시하는 면 광원 장치(124)는, 경사면(67)과 보조 경사면(71)을 인접시키지 않고, 경사면(67)과 보조 경사면(71)의 사이에 수평면(73)을 개재시킨 것이다. 이러한 실시 형태에서는, 경사면(67)과 보조 경사면(71)을 인접시킨 경우보다도 약간 효과가 저하되지만, 보조 경사면(71)이 없는 경우에 비하면 개선 효과가 있다.

도 34(b)에 도시하는 면 광원 장치(125)는, 경사면(67)에 인접시켜서 보조 경사면(71a)(제 2의 경사면)을 마련하고, 또한 보조 경사면(71a)에 인접시켜서 보조 경사면(71b)(제 2의 경사면)을 마련한 것이다. 보조 경사면(71a, 71b)은 V홈 구조(68a)와 같은 요철이 없는 매끈한 경사면이고, 보조 경사면(71a)의 경사각은 경사면(67)의 경사각보다 작고, 보조 경사면(71b)의 경사각은 보조 경사면(71a)의 경사각보다 작게 되어 있다. 이러한 실시 형태에서는, 광도입부(65)의 가공이 어려워지지만, 지향성 변환 패턴(68)에 복수회 입사한 광을 저감시켜서 광이용 효율을 향상시키는 효과는 향상한다.

도 34(c)에 도시하는 면 광원 장치(126)으로는, 보조 경사면(71)의 경사 방향에 따라 경사각이 점차로 변화하도록 보조 경사면(71)을 만곡시킨 것이다. 즉, 점광원을 통과하여 광출사면(69)에 수직한 단면(斷面)에서의 보조 경사면(71)의 프로파일이 만곡한 것이다. 특히, 도시예에서는, 위에서 아래를 향하여 보조 경사면(71)의 경사각이 0°부터 경사면(67)의 경사각과 같은 경사각까지 연속적으로 변화하고, 보조 경사면(71)이 윗면(72) 및 경사면(67)과 매끈하게 접속하고 있다. 이러한 실시 형태로도, 광도입부(65)의 가공이 어려워지지만, 지향성 변환 패턴(68)에 복수회 입사하는 광을 저감시켜서 광이용 효율을 향상시키는 효과는 향상한다.

(제 6의 실시 형태)

여기까지 설명한 실시 형태에서는, 거의 엄밀한 구조에 의해 도광판으로부터의 광의 누설을 없애는 방법을 생각하여 왔지만, 이하에서는 보다 일반화한 구조에 관해 설명한다. 즉, 반드시 지금까지 설명한 바와 같았던 V홈 구조의 지향성 변환 패턴에 의하지 않고서도, 상기 점광원 부근을 중심으로 하여 방사형상 방향으로 늘어난 패턴(요철 구조)이 되는 지향성 변환 패턴에 의해, 지향성 변환 패턴에서 반사된 광의 지향성을 광원 방향(광반사점과 점광원의 중심을 연결하는 방향)에 대해 직교하는 방향에 넓히면, 광도입부에 입사한 광의 상기 도광판의 두께 방향에서의 지향성 퍼짐을 도광판의 면방향과 평행한 방향을 향하여 기울어진 지향 특성으로 변환시킬 수 있고, 경사면(67) 또는 그 부근에서의 광의 누설을 작게 할 수 있다.

이 이유에 관해서는, 특허 문헌 4(특히, 단락 0138 내지 0141, 도 55 내지 57 등)에서 상세히 설명하고 있기 때문에, 여기서는 특허 문헌 4에서의 설명을 원용하는 것으로 하고, 상세는 생략한다.

이와 같은 실시 형태로서는, 예를 들면 도 35(a), (b) 내지 도 39에 도시하는 바와 같은 것이 있다. 도 35(a), (b)는, 실린드리컬 렌즈형상 내지 타원홈형상(타원 구면 형상)을 한 요철 구조(68b)를 점광원(62)을 중심으로 하여 각 요철 구조(68b)의 길이 방향이 광원 방향과 거의 평행하게 되도록 방사형상으로 배열하여 지향성 변환 패턴(68)을 구성한 것이다. 도 36(a), (b)는, V홈형상을 한 요철 구조(68b)를 점광원(62)을 중심으로 하여 각 요철 구조(68b)의 길이 방향이 광원 방향과 거의 평행이 되도록 방사형상으로 배열하여 지향성 변환 패턴(68)을 구성한 것이다. 도 37(a), (b)는, U홈형상을 한 요철 구조(68b)를 점광원(62)을 중심으로 하여 각 요철 구조(68b)의 길이 방향이 광원 방향과 거의 평행하게 되도록 방사형상으로 배열하여 지향성 변환 패턴(68)을 구성한 것이다. 도 38(a), (b)는, 회절 격자상을 한 요철 구조(68b)를 점광원(62)을 중심으로 하여 각 요철 구조(68b)의 길이 방향이 광원 방향과 거의 평행하게 되도록 방사형상으로 배열하여 지향성 변환 패턴(68)을 구성한 것이다. 도 39는, z축방향에서 보아 사행(蛇行)하도록 굽이친 요철 구조(68b)를 점광원(62)을 중심으로 하여 각 요철 구조(68b)의 길이 방향이 광원 방향과 거의 평행하게 되도록 방사형상으로 배열하여 지향성 변환 패턴(68)을 구성한 것이다. 도 35(a), (b) 내지 도 39의 어느 실시 형태에서도, 지향성 변환 패턴(68)의 내주연에 따라 보조 경사면(71)을 마련하고 있지만, 각 지향성 변환 패턴(68)의 외주연에 따라 보조 경사면(71)을 마련하고 있어도 좋고, 양측에 마련하고 있어도 좋다.

(제 7의 실시 형태)

도 40은 본 발명의 실시 형태 7에 의한 면 광원 장치(127)를 도시하는 개략 사시도이다. 이 실시 형태에서는, 광도입부(65)의 경사면(67)을 패턴이 없는 평탄면으로 하고 있다. 한쪽, 도광판(63)의 경사면(67)이 마련되어 있는 면과 반대측의 면에 지향성 변환 패턴(68)을 마련하고 있다. 또한, 평탄한 경사면(67)에는 반사판(도시 생략)을 부착하여도 좋다.

이 실시 형태에서는, 보조 경사면(71) 또는 경사면(67)에서 반사된 광의 적어도 일부가 지향성 변환 패턴(68)에 입사하게 되어 있고, 지향성 변환 패턴(68)에서 지향성을 변환함에 의해 도광판(63)의 이면에서의 광의 누설을 저감하고, 효율 좋게 광을 도광판 본체(64)에 유도할 수 있다.

또한, 본원 발명은, 특허 문헌 4에 개시한 면 광원 장치의 개량에 관한 것이기 때문에, 본원 발명의 구성과 모순되지 않는 한, 특허 문헌 4에 개시한 기술적 구성은 본원 발명에도 적용한 것이 가능하다.

61 : 면 광원 장치 62 : 점광원
62a : 광 출사창 63 : 도광판
64 : 도광판 본체 65 : 광도입부
66 : 광입사 단면 67 : 경사면
68 : 지향성 변환 패턴 68a : V홈 구조
69 : 광출사면 70 : 광출사 수단
71, 71a, 71b : 보조 경사면
76, 81, 86, 88, 91, 101, 106, 108, 111, 112, 121 내지 126 : 면 광원 장치

Claims (6)

1. 점광원과, 상기 점광원의 광을 광입사면부터 도입하여 광출사면부터 외부에 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원 장치로서,
   상기 점광원은, 상기 도광판의 광입사면과 대향하는 위치에 마련되고,
   상기 도광판은, 광입사면에서 입사한 점광원으로부터의 광을 가두기 위한 광도입부와, 상기 광도입부의 최대의 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되어서 가둔 광을 광출사 수단에 의해 광출사면부터 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비하고,
   상기 광도입부는, 상기 도광판 본체보다도 두께가 큰 부분의 표면부터 상기 도광판 본체의 표면의 단을 향하여 경사한 제 1의 경사면을, 상기 도광판의 광출사측의 면 또는 그 반대면에 가지며,
   상기 제 1의 경사면보다도 경사각이 작은 제 2의 경사면을, 상기 제 1의 경사면보다도 상기 점광원에 가까운 측과 상기 점광원부터 먼 측중 적어도 한쪽에 가지며,
   상기 광도입부는, 상기 광도입부에 입사한 광의 상기 도광판의 두께 방향에서의 지향성 퍼짐을 도광판의 면방향과 평행한 방향을 향하여 기울어진 지향 특성으로 변환시키기 위한, 상기 점광원 부근을 중심으로 하여 방사형상 방향으로 늘어난 패턴으로 이루어지는 지향성 변환 패턴을, 상기 도광판 본체의 광출사측의 면 또는 그 반대면에 갖고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1의 경사면과 상기 제 2의 경사면은, 서로 인접한 영역에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2의 경사면은, 상기 점광원에 가까운 측에서 상기 제 1의 경사면에 따라 인접하는 영역과 상기 점광원부터 먼 측에서 상기 제 1의 경사면에 따라 인접하는 영역중 어느 한쪽 영역의 일부만으로 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2의 경사면은 평탄면이고, 또한, 제 2의 경사면에 수직한 법선이 상기 광입사면 및 상기 광출사면에 수직한 평면 내에 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2의 경사면은 복수의 평탄면에 의해 구성되어 있고, 이웃하는 평탄면끼리는 모두 광도입부의 외면측을 향하여 튀여나와 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제 2의 경사면은 곡면에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치.

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