KR101472460B1 - 면발광 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일을 억제한다.

동일 평면 위에 배치된 복수의 광원(12, 12, …)과, 휘도 분포 형성층(18)이 형성된 광학 소자(15)와, 광을 확산하는 확산 수단(14)을 설치하고, 서로 인접하여 위치하는 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 광원의 중심으로부터 광학 소자까지의 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 광원으로부터 출사해서 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고, 광학 소자 위의 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에, 1.8≤L/H≤2.3에서, x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고, 0.65·φ_max≤φ₀≤0.85·φ_max를 만족시키도록 했다.

액정 표시 장치, 면발광 장치, 광원, 반사면, 확산 수단, 광학 소자, 광학 소자체, 휘도 분포 형성층.

Description

면발광 장치 및 액정 표시 장치{SURFACE LIGHT-EMITTING DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY SYSTEM}

본 발명은 면발광 장치 및 액정 표시 장치에 대한 기술 분야에 관한 것이다. 자세하게는, 광원간의 소정의 위치에서의 정면 휘도가 소정의 범위에서 극소값으로 되도록 하는 것에 의해, 모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일(輝度斑)을 억제하는 기술 분야에 관한 것이다.

종래부터, 워드 프로세서나 랩톱형 퍼스널 컴퓨터 등의 표시 장치로서, 백라이트(면발광 장치)를 구비한 액정 표시 장치가 이용되고 있다. 이와 같은 액정 표시 장치용 면발광 장치로서는, 경량화 및 박형화의 요청으로인해, 투명 판체(板體)(도광판)의 측방에 형광관과 같은 선상(線狀) 광원을 배치하고, 도광판 위에 액정 표시 패널을 배치한 에지 라이트형 백라이트가 주류로 되어 있었다.

그렇지만, 텔레비전 용도 등의 최근(近時)의 액정 표시 장치의 대형화에 수반해서, 에지 라이트형 백라이트에서는 휘도가 불충분하게 되는 경우가 많아, 액정 표시 패널 바로아래(直下)에 선상 광원을 배치한 직하형 백라이트가 다용(多用)되게 되었다.

도 45는, 종래의 직하형 백라이트 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 백라이트 장치(1)는, 형광관 등의 광원(선상 광원)(2, 2, …)과 반사판(3)과 확산판(4)을 가지고 있다.

광원(선상 광원)(2, 2, …)으로서는, 예를 들면 냉음극 형광관(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등이 이용되고, 소정의 방향으로 연장(延)하는 원기둥모양(圓柱狀)으로 형성되어 있다.

반사판(3)은, 확산판(4) 등에서 반사된 광이나 광원(2, 2, …)으로부터 확산판(4)에 도달하지 않은 광을 재이용하기 위해서 배치된다.

확산판(4)은, 투명 기재(基材)중에 그 투명 기재와는 굴절률이 다른 수지체를 랜덤하게 함유시키는 것에 의해, 확산성 및 산란성을 높인 적어도 1㎜ 이상의 두께를 가지는 광학 소자이며, 정면 휘도 분포의 편차를 억제하는 광학 소자로서 이용된다.

백라이트 장치(1)에 있어서는, 광원(2, 2, …)을 사이에 두고 각각 반대측에 반사판(3)과 확산판(4)이 배치되어 있다.

이와 같은 백라이트 장치(1)에서는, 광원(2, 2, …)으로부터 출사(出射)된 광이 확산판(4)으로부터 출광되지만, 광원(2, 2, …)과 확산판(4)의 거리가 짧아지거나, 광원(2, 2, …) 사이의 거리가 길어지거나 하면, 백라이트 장치(1)의 조사 광속(照射光束)의 휘도가, 도 46에 도시하는 바와 같이, 광원(2, 2, …) 바로위(直上) 위치에서 높고, 광원(2, 2, …) 사이의 위치에서는 낮아져, 정면 휘도 분포의 균일성이 저하해서 휘도 편차가 생겨 버린다.

이와 같은 휘도 편차를 억제하기 위해서, 도 47에 도시하는 바와 같이, 확산판(4) 대신에 프리즘 시트나 렌치큘러 렌즈 시트 등의 광학 소자(5)를 배치하는 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 내지 특허 문헌 4 참조). 도 47에, 도 46의 확산판(4) 대신에 광학 소자(프리즘 시트)(5)를 배치한 예를 도시하고 있다.

광학 소자(프리즘 시트)(5)는, 표면 또는 이면에 등(等)피치로 연속적으로 설치된, 예를 들면 삼각형모양(三角形狀)의 복수의 선상 돌기(프리즘)를 가지고, 휘도 향상 시트로서 일반적으로 이용되고 있는 광학 소자이다. 이들 선상 돌기는, 광원(2, 2, …)으로부터 출사된 광의 광축 방향에서의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층(5a)으로서 기능한다.

광학 소자(5)는 휘도 분포 형성층(5a)으로서 기능하는 선상 돌기의 능선(稜線) 방향이 광원(2, 2, …)의 긴쪽 방향(長手方向)과 일치하도록 배치된다. 광학 소자(5)를 이용하는 것에 의해, 도 47에 도시하는 바와 같이, 출광되는 조사 광속이 광원의 분할상(分割像)(2A, 2A, …)으로서 복수개로 분할되고, 정면 휘도 편차가 억제된다. 또한, 도 47에는, 광학 소자(5)에 의해서 광원의 분할상(2A, 2A, …)을 광원(2, 2, …)의 2배로 늘린 예를 도시하고 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특개평(特開平) 5-333333호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특개평 6-250178호 공보

[특허 문헌 3] 일본 특개평 10-283818호 공보

[특허 문헌 4] 일본 특개 2004-6256호 공보

그런데, 도 47에 도시한 면발광 장치(1)에 있어서는, 도 48에 도시하는 바와 같이, 정면에서 본 상태에서의 휘도(정면 휘도)의 편차는 억제되지만, 기울기(비스듬한 방향)에서 본 상태에서 휘도 편차가 생기고, 휘도 분포의 불균일(不均一)함을 일으킨다고 하는 문제가 있다. 도 48에서는, 예를 들면 광학 소자(5)로서 7각형(角形)의 구조부(선상 돌기)가 복수 설치되어 이루어지는 휘도 분포 형성층을 가지는 프리즘 시트를 이용한 예를 도시하고 있으며, 광학 소자(5) 위의 기울기에서 본 상태에서의 휘도 분포(이하, 「기울기 휘도 분포」라고 말한다.)가 불균일하게 되어 있다.

이와 같은 기울기 휘도 분포의 불균일화를 해소하기 위해서, 예를 들면 확산 시트를 복수매 겹쳐서 프리즘 시트 위에 배치하는 방법이 있지만, 이 방법에서는, 확산 시트가 복수매 겹쳐지기 때문에, 광원으로부터 출사되는 광의 휘도의 손실이 크다는 등의 문제가 있다.

또, 기울기 휘도 분포의 불균일화를 해소하기 위해서, 예를 들면 도 49에 도시하는 바와 같이, 확산 기능이 높은 확산 시트(6)를 이용하는 방법이 있지만, 이 방법에서는, 확산 기능이 높은 확산 시트(6)가 광학 소자(프리즘 시트)(5)로부터 출광되는 조사 광속의 각도 분포를 평균화해 버리기 때문에, 도 50에 도시하는 바와 같이, 기울기 휘도 분포의 불균일함은 개선되지만, 정면 휘도 분포의 균일성이 저하해 버린다.

그래서, 본 발명의 면발광 장치 및 액정 표시 장치는, 상기한 문제점을 극복 하고, 모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일을 억제하는 것을 과제로 한다.

삭제

면발광 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단을 설치하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 광원으로부터 출사해서 상기 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고, 상기 광학 소자 위의 상기 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고, x=0에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₁을 취하고, 0.65·φ_max≤ φ₀≤0.85·φ_max 또한 φ₀＜ φ₁을 만족하고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 하고, 상기 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, 35°+ 5°·L/H≤a≤(50°+5°·L/H와 65°중의 어느 것인가 작은 각도)를 만족시키고, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.55≤P≤0.70 을 만족시키고, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하가 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.60≤P≤0.75 를 만족시키도록 한 것이다.

삭제

액정 표시 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단과, 화상을 표시함과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광이 조사되는 액정 패널을 설치하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 광원으로부터 출사해서 상기 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고, 상기 광학 소자 위의 상기 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고, x=0에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₁을 취하고, 0.65·φ_max≤ φ₀≤0.85·φ_max 또한 φ₀＜ φ₁을 만족시키고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 하고, 상기 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, 35°+ 5°·L/H≤a≤(50°+ 5°·L/H와 65°중의 어느 것인가 작은 각도)를 만족시키고, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.55≤P≤0.70 을 만족시키고, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.60≤P≤0.75를 만족시키도록 한 것이다.

따라서, 면발광 장치 및 액정 표시 장치에 있어서는, 기울기에서 본 상태에서의 휘도의 극대값과 정면 휘도의 극소값이 광원으로부터의 이동 거리에서 대략 동일한 위치에 존재한다.

또 다른 면발광 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단을 설치하고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출해서 상기 복수의 광원의 배열 방향(配列方向)으로 늘어서도록(배열되도록) 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향(竝方向; 배열방향)의 단면형상(斷面形狀)에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율(割合)이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율(比率) Q가, 0.37≤Q≤0.70을 만족시키고, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서의 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한 것이다.

또 다른 액정 표시 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단과, 화상을 표시함과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광이 조사되는 액정 패널을 설치하고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 Q가, 0.37≤Q≤0.70을 만족시키고, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서의 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한 것이다.

따라서, 또 다른 면발광 장치 및 액정 표시 장치에 있어서는, 기울기에서 본 상태에서의 휘도의 극대값과 정면 휘도의 극소값이 광원으로부터의 이동 거리에서 대략 동일한 위치에 존재한다.

삭제

삭제

본 발명의 면발광 장치는, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단을 구비하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 광원으로부터 출사해서 상기 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고, 상기 광학 소자 위의 상기 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고, x=0에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₁을 취하고, 0.65·φ_max≤ φ₀≤0.85·φ_max 또한 φ₀＜ φ₁을 만족시키고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 하고, 상기 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, 35°+ 5°·L/H≤a≤(50°+5°·L/H와 65°중의 어느 것인가 작은 각도)를 만족시키고, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.55≤P≤0.70 을 만족시키고, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하가 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.60≤P≤0.75를 만족시키도록 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 모든 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되어, 모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일을 억제할 수가 있다.

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본 발명의 액정 표시 장치는, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단과, 화상을 표시함과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광이 조사되는 액정 패널을 구비하고, 서로 인접하여 위치는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 광원으로부터 출사해서 상기 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고, 상기 광학 소자 위의 상기 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고, x=0에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₁을 취하고, 0.65·φ_max≤φ₀≤0.85·φ_max 또한 φ₀＜φ₁을 만족시키고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 하고, 상기 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서, 35°+ 5°·L/H≤a≤(50°+ 5°·L/H와 65°중의 어느 것인가 작은 각도)를 만족시키고, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.55≤P≤0.70을 만족시키고, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가, 0.60≤P≤0.75를 만족시키도록 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 모든 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되어, 모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일을 억제할 수가 있다.

또 다른 본 발명의 면발광 장치는, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단을 구비하고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 Q가, 0.37≤Q≤0.70을 만족시키고, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서의 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 모든 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되어, 모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일을 억제할 수가 있다.

또 다른 본 발명의 액정 표시 장치는, 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과, 투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와, 상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과, 상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단과, 화상을 표시함과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광이 조사되는 액정 패널을 구비하고, 상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출해서 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고, 서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고, 상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고, 상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동 거리 x로 하고, 상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 했을 때에, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 Q가, 0.37≤Q≤0.70을 만족시키고, 상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서의 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한 것을 특징으로 한다.

따라서, 모든 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되어, 모든 방향에서 본 상태에서 휘도 불균일을 억제할 수가 있다.

이하에, 본 발명의 면발광 장치 및 액정 표시 장치를 실시하기 위한 최량의 형태를 첨부 도면에 따라서 설명한다.

이하에 나타낸 최량의 형태는, 본 발명의 면발광 장치를 액정 표시 장치의 백라이트 장치에 적용한 것이다. 또, 본 발명의 면발광 장치의 적용 범위는 액정 표시 장치의 백라이트 장치에 한정되는 것은 아니고, 다른 화상 표시 장치에 구비되는 조명용 장치에 널리 적용할 수가 있다.

면발광 장치(10)는, 예를 들면 액정 표시 장치(50)용의 직하형 백라이트 장치로서 이용되고 있다(도 1 참조).

면발광 장치(10)는, 케이스(筐體)(11)에 필요한 각 부가 배치되어 이루어지며, 복수의 광원(선상 광원)(12, 12, …)과 반사판(13)과 확산 수단(14)과 광학 소자(광학 플레이트)(15)와 광학 소자체(16)를 가지고 있다.

광원(12, 12, …)으로서는, 예를 들면 냉음극 형광관이나 열음극 형광관 등의 형광관이 이용되고 있다. 광원(12, 12, …)은 원기둥모양으로 형성되고, 도 1에 도시하는 Y방향으로 연장하는 상태로 반사판(13) 위에 배치되어 있다. 광원(12, 12, …)은 반사판(13)과 광학 소자(15) 사이에 평행한 상태로 도 1에 도시하는 X방향으로 격리(離隔; 서로 사이가 떨어짐)해서 등간격으로 배치되어 있다.

이와 같이 면발광 장치(10)에 있어서는, 복수의 광원(12, 12, …)이 반사판(13) 위에 등간격으로 배치되어 배치 상태에 균일성이 확보되어 있기 때문에, 광원(12, 12, …)으로부터 출사된 광이 후술하는 액정 표시 패널에 도달했을 때에, 광원(12, 12, …)의 배치 상태에 의존하는 부분적인 휘도 불균일을 일으키기 어렵다.

반사판(13)의 광원(12, 12, …)에 대향하는 측의 면은 반사면(13a)으로서 형성되어 있다. 광원(12, 12, …)으로부터 출사된 광의 일부는 반사면(13a)에서 광학 소자(15)를 향해서 반사된다. 반사판(13)으로서는, 광을 반사하는 성질을 가지는 것이면 좋고, 예를 들면 알루미늄제, PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)제, 폴리카보네이트제 등의 각종의 것을 이용할 수가 있다.

확산 수단(14)은, 광학 소자(15)를 사이에 두고 광원(12, 12, …)의 반대측에 배치되어 있다. 확산 수단(14)은 광학 소자(15)를 투과해서 입사된 광을 확산해서 조사 광속의 휘도 분포를 균일화하는 기능을 가진다.

확산 수단(14)으로서는, 예를 들면 확산판이나 필름모양의 확산 시트 등, 투광성을 가지고 광을 확산시키는 기능이 있으면 임의의 것을 이용하는 것이 가능하다. 확산 수단(14)으로서는, 예를 들면 폴리스틸렌, 시클로올레핀폴리머, 아크릴, 폴리카보네이트제의 것이 이용되고, 확산 시트로서는, 광의 확산을 보조하는 것, 예를 들면 PET 기재 위에 필러 입자가 도포된 것이 이용된다. 또한, 확산 수단(14)으로서는, 확산판 및 확산 시트중 적어도 한쪽만 있으면 좋지만, 이들을 적층해서 이용하는 것도 가능하다.

확산 수단(14)의 출광면측에는 도시하지 않은 액정 표시 패널이 배치되어 있다.

광학 소자(15)는, 광원(12, 12, …)과 확산 수단(14) 사이에 배치되어 있다. 광학 소자(15)는, 예를 들면 투광성을 가지는 프리즘 시트나 렌치큘러 렌즈 시트 등이며, 기재(17)의 광 출사면측에 휘도 분포 형성층(18)이, 예를 들면 일체로 형성되어서 이루어진다.

기재(17)는, 아크릴계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리카보네이트, 스틸렌계 수지, 스틸렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체 수지 등의 투명한 합성 수지제의 판재에 의해서 형성되어 있다. 또한, 기재(17)를 시트모양 또는 필름모양으로 구성하는 것도 가능하지만, 강성(剛性)이 높은 판재에 의해서 형성한 쪽이, 케이스(11)내에 배치되었을 때의 구부러짐(撓), 휨(反), 열변형 등이 발생하기 어렵고, 광원(12)과의 사이의 Z방향에서의 거리가 변화하기 어렵다는 점에서 매우 적합하다. 또, 기재(17)의 두께는 특별히 제한되지 않고, 시트 혹은 필름 정도의 두께이더라도 소정의 강성을 확보할 수 있으면 좋다.

휘도 분포 형성층(18)은, 광원(12)으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 기능을 가지고 있다. 휘도 분포 형성층(18)은, 도 1에 도시하는 Y방향이 능선 방향으로 된 복수의 구조부(18a, 18a, …)에 의해서 구성되고, 그 구조부(18a, 18a, …)는 X방향으로 소정의 피치로 연속해서 설치되어 있다. 구조부(18a)는, 도 1에 도시하는 Z방향, 즉 광원(12)으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출되고, 외면이, 예를 들면 곡면 형상 또는 다각형 형상으로 형성되어 있다. 구조부(18a)가 곡면 형상으로 형성되어 있는 경우에는, 예를 들면 비구면(非球面) 형상으로 되어 있다.

구조부(18a, 18a, …)의 배열 피치는 광원(12, 12, …)의 배열 피치와는 관 계가 없으며, 구조부(18a, 18a, …)는 미소(微少)한 피치로 배열되어 있다.

또, 광학 소자(15)는, 기재(17)에 휘도 분포 형성층(18)을 일체 성형(一體成形)에 의해 형성하는 것도 가능하지만, 기재(17)에 자외선 경화 수지로 형성한 휘도 분포 형성층(18)을 전사(轉寫)해서 형성하거나, 기재(17)에 프레스 성형에 의해 휘도 분포 형성층(18)을 접합하는 것에 의해서도 구성하는 것이 가능하다.

광학 소자체(16)는, 예를 들면 확산 시트, 프리즘 시트, 반사 편광자(偏光子) 등의 각종 광학 소자의 하나 또는 복수의 것에 의해서 구성되어 있다. 복수의 광학 소자에 의해서 광학 소자체(16)가 구성되어 있는 경우에는, 이들 복수의 광학 소자가 적층모양으로 배치되어 있다. 광학 소자체(16)는 확산 수단(14)을 사이에 두고 광학 소자(15)의 반대측에 배치되어 있다.

이상과 같이 구성된 면발광 장치(10)에서, 반사판(13)과 광학 소자(15) 사이의 공간은 공기층(19)으로서 형성된다.

면발광 장치(10)에서, 광원(12, 12, …)으로부터 광이 출사되면, 출사된 광은 순서대로 광학 소자(15), 확산 수단(14) 및 광학 소자체(16)를 투과해서 액정 표시 패널에 조사된다. 이 때 출사된 광의 일부는 반사판(13)의 반사면(13a)에서 반사되어 광학 소자(15)로 향한다.

광학 소자(15)에 입사된 광은 그 광학 소자(15)의 입사면에서 굴절되고, 또 광학 소자(15)로부터 출사될 때에 있어서도 굴절되어 확산 수단(14)으로 향한다. 확산 수단(14)에 입사된 광은 확산되어 출광되고, 광학 소자체(16)를 거쳐서 액정 표시 패널에 도달한다.

도 2에, 광원(12, 12, …)으로부터 출사된 광의 경로와 각 부의 위치 관계 등을 도시한다.

도 2에는, 서로 인접하여 위치하는 광원(12, 12)의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L, 광학 소자(15)의 굴절률을 n, 광학 소자(15)의 두께를 d1로 하고, 광원(12)의 중심으로부터 광학 소자(15)까지의 광축 S 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H, 공기층(19)의 공기의 굴절률을 n₀, 광원(12)으로부터 출사되어 광학 소자(15)에 입사되는 광의 광축 S에 대한 입사각을 θ₁, 광학 소자(15)에 입사된 광의 광학 소자(15)에서의 굴절각을 θ₂로서 나타내고 있다.

또한, 도 2에는, 광학 소자(15)의 기재(17)에 대한 휘도 분포 형성층(18)의 구조부(18a,18a, …)의 크기를 과장해서 도시하고 있지만, 실제로는, 구조부(18a, 18a, …)는 기재(17)에 대해서 극히 작은 것이다.

또, 도 3에 도시하는 바와 같이, 휘도 분포 형성층(18)의 구조부(18a, 18a, …)의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 구조부(18a)의 외면에 접하는 접선 TL과 광축 S와 직교하는 면 C가 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 한다. 이 때, 도 2에 도시하는 바와 같이, 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 하고, 광원(12)의 분할상(12A)의 광원(12)으로부터의 광축 S와 직교하는 방향에서의 이동 거리를 이동 거리 x로 한다. 또한, 최대 접선 각도 a는 통상, 구조부(18a)의 밑각(底角)인 경우가 많다.

이상의 각 요소(파라미터)를 이용하면, 면발광 장치(10)에서, 이하의 수학 식 (1) 내지 수학식 (3)이 성립한다.

n₀·sinψ= n·sin(ψ-θ₂)　……(1)

n₀·sinθ₁=n·sinθ₂　……(2)

x=H·tanθ₁+d1·tanθ₂　……(3).

수학식 (1) 내지 수학식 (3)을 이용하는 것에 의해, 수학식 (1)에 임의의 접선 각도 ψ를 대입하는 것에 의해 굴절각 θ₂가 산출되고, 산출된 θ₂를 수학식 (2)에 대입하는 것에 의해 입사각 θ₁이 산출되고, 산출된 입사각 θ₁과 굴절각 θ₂와 광축 방향 거리 H와 광학 소자의 두께 d1을 수학식 (3)에 대입하는 것에 의해 이동 거리 x가 산출된다. 따라서, 접선 각도 ψ에 대응하는 이동 거리 x가 일의적(一義的)으로 정해지고, 접선 각도 ψ를 가지는 휘도 분포 형성층(18)의 접점에 도달한 광의 분할상(12A)이 서로 인접하여 위치하는 광원(12)을 향해서 x 이동된다.

이와 같이 분할상(12A)의 이동 거리 x는 접선 각도 ψ에 의해서 일의적으로 정해진다.

도 4는, 광원(12, 12, …)으로부터 출사된 광이 광학 소자(15)를 투과했을 때에, 확산 수단(14)을 투과하기 전의 상태에서의 휘도 분포를 도시하는 그래프도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 정면 휘도는 각각 광원(12, 12, …) 바로위 위치에서 극대이며, 서로 인접하여 위치하는 광원(12, 12, …)의 중앙, 즉 x=L/2에서 극소로 되어 있다. 한편, 기울기(45°)에서 본 상태의 휘도 분포는 각각 광원(12, 12, …)의 중앙에서 극대이며, 광원(12, 12, …) 바로위 위치에서 극소로 되어 있다. 또, 기울기 휘도 분포(45°)는, L/H=2 부근에서, 각각 광원(12, 12, …)의 중앙에서 극대로 되기 쉽다.

또한, 도 4에는, 기울기 15°, 기울기 30°및 기울기 60°에서 본 상태의 휘도 분포도 도시하고 있지만, 이들 기울기 휘도 분포는 각각 광원(12, 12, …) 사이의 소정의 위치에서 극대이다.

도 5는, 확산 수단(14)을 광이 투과된 후의 휘도 분포를 도시하는 그래프도이다. 확산 수단(14)은 조사 광속의 각도 분포를 평균화하는 기능을 가지기 때문에, 정면 휘도 분포와 기울기 휘도 분포가 상쇄(相殺)되는 것에 의해, 정면 휘도 분포와 기울기 휘도 분포의 쌍방의 휘도 분포가 균일화되어 있다. 따라서, 모든 각도에서 액정 표시 패널을 보았을 때의 휘도 분포는 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 되어, 휘도 분포의 균일성이 확보된다.

면발광 장치(10)에 있어서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 각 광원(12, 12, …)으로부터 출사된 광의 정면 휘도 분포 M, M, …이 서로 인접하여 위치하는 광원(12, 12) 바로위 위치를 향해서 휘도 레벨이 저하하는 대략 삼각형모양의 산형(山型)의 형상을 가지도록 되어 있다. 서로 인접하여 위치하는 두개의 광원(12, 12) 사이의 위치에서는, 해당(當該) 두 개의 광원(12, 12)에 대한 정면 휘도 분포 M, M의 일부가 상호 서로 겹쳐지고, 전체의 정면 휘도 분포 TM은, 한쪽의 광원(12)으로부터 출사되는 광의 휘도 레벨과 다른쪽의 광원(12)으로부터 출사되는 광의 휘 도 레벨과의 총합으로 된다. 이와 같이 서로 인접하여 위치하는 두 개의 광원(12, 12) 사이의 위치에서는, 정면 휘도 분포 M, M의 일부가 상호 서로 겹쳐지는 것에 의해, 휘도 레벨을 광원(12) 바로위 위치의 레벨에까지 상승시켜서, 정면 휘도 분포 TM의 불균일화를 시정하도록 하고 있다.

또한, 광원(12)으로부터 광이 출사되었을 때의 정면 휘도 분포는, 상기와 같은 삼각형모양에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 꼭지점(頂点)이 둥그스름함을 띤 개략 삼각형모양(도 7 참조), 경사(傾斜)진 부분에 단부(段部)를 가지는 형상(도 8 참조) 등이더라도 좋다. 또, 광원간 거리 L과 광축 방향 거리 H와의 비(比) L/H의 값이 큰 경우에는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 광원(12) 바로위 위치에서 휘도 레벨이 극소값을 가지고 있거나, 도 10에 도시하는 바와 같이, 광원(12) 바로위 위치의 부근에서 휘도 레벨이 대략 일정하게 되어 있는 형상이더라도 좋다.

면발광 장치(10)에 있어서는, 상기한 바와 같이, 서로 인접하여 위치하는 광원(12, 12)의 중앙인 x=L/2에서 정면 휘도가 극소로 되어 있다. 이 때 정면 휘도를 φ로 하면, 정면 휘도 φ의 극소값 φ₀은 정면 휘도 φ의 최대값 φ_max에 대해서 이하의 관계를 만족시키도록 되어 있다.

0.65φ_max≤φ₀≤0.85φ_max……(4).

x=L/2에서 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고, 또한 극소값 φ₀이 상기 식 (4)를 만족시키는 것에 의해, L/H가 1.8 이상 2.3 이하인 범위에서, 모든 각도에서 액정 표시 패널을 보았을 때의 휘도 분포의 균일성이 확보된다.

상기 식 (4)가 성립하기 위해서는, 광학 소자(15)의 휘도 분포 형성층(18)에서의 구조부(18a, 18a, …)가, L/H가 1.8 이상 2.3 이하인 범위에서 이하의 관계를 만족시키는 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

35°+5°·L/H ≤a≤50°+5°·L/H……(5).

이와 같이 구조부(18a)의 최대 접선 각도 a가 상기 식 (5)를 만족시키는 것에 의해, 단일(單一)의 광원(12)으로부터 출사된 광의 휘도 분포의 말단부(끝부분)의 확산 상태를 조절하는 것이 가능하다.

도 11은, 상기 식 (5)를 도시하는 그래프도이다. 도 11에서, 상측의 선분(線分; segment)은 식 (5)의 상한인 a=50°+5°·L/H를 나타내고, 하측의 선분은 식 (5)의 하한인 a=35°+5°·L/H를 나타내고 있다. 따라서, 상한과 하한 사이에 최대 접선 각도 a가 포함되어 있는 것에 의해, x=L/2에서 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취한다.

또한, 식 (4) 및 식 (5)가 성립하기 위해서는, 최대 접선 각도 a가 소정의 각도로 되도록 구조부(18a)의 형상을 정하는 것이 필요하지만, 구조부(18a)의 접선 각도 ψ는, 광학 소자(15)의 두께 d1 및 광축 방향 거리 H를 정했을 때에, 상기 식 (1) 내지 식 (3)에 의해 이동 거리 x만의 함수로 된다.

도 12는, 예로서 광축 방향 거리 H=15.0㎜, 광학 소자의 두께 d1=1.0㎜, 광학 소자의 굴절률 n=1.59, 공기의 굴절률 n₀=1.0일 때, 식 (1) 내지 식 (3)에 의거해서 접선 각도 ψ와 이동 거리 x의 관계를 도시한 그래프도이다.

이와 같이, 광축 방향 거리 H 및 광학 소자의 두께 d1을 정해서 식 (1) 내지 식 (3)에 의거해서 접선 각도 ψ와 이동 거리 x와의 관계를 도출하고, 광원간 거리 L을 정해서 식 (4) 및 식 (5)를 만족시키도록 구조부(18a, 18a, …)의 형상을 형성하는 것에 의해, 접선 각도 ψ에 의해서 광의 휘도 분포를 조절하여, 휘도 분포의 균일성을 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 어떤 특정의 접선 각도 ψ가 구조부(18a)에서 큰 비율을 차지하는 경우에는, 그 접선 각도 ψ에 대응한 이동 거리 x에서 많은 광이 굴절되게 된다. 예를 들면, 구조부(18a)가 꼭지각(頂角) 90°의 대략 삼각형모양으로 형성되어 있는 경우에는, 접선 각도 ψ=45°가 큰 비율을 차지하고, 접선 각도 ψ=45°에 대응한 이동 거리 x에서 많은 광이 굴절되어 해당 부분의 휘도 레벨만이 높아져 버린다. 따라서, 이와 같은 어떤 특정의 접선 각도 ψ가 구조부(18a)에서 큰 비율을 차지하는 경우에는, x=L/2나 그 근방에서 정면 휘도 φ가 극대로 되어 버릴 가능성이 있다.

그래서, 면발광 장치(10)에 있어서는, x=L/2나 그 근방에서 정면 휘도 φ가 극대로 되는 일이 없도록, 구조부(18a, 18a, …)의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가 이하의 식 (6)을 만족시키도록 되어 있다.

구체적으로는, 비율 P는, 구조부(18a, 18a, …)의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상(도 2 참조)의 외면 J의 전체의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분을 1 로 했을 때에, 이 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분이 차지하는 비율이다.

0.15≤P≤0.45……(6).

a는, 상기한 바와 같이, 구조부에서의 최대 접선 각도이다.

이와 같이 비율 P를 식 (6)에 나타내는 일정한 범위로 하는 것에 의해, 정면 휘도 φ의 극대값이 x=L/2나 그 근방에 존재하지 않게 된다.

도 13은, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 1 내지 형상예 4)를 도시하는 도면이다. 도 13에서는, L/H=2.0으로 되고, 전광선 투과율 60%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 14는, 도 13에 관한 각 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도이다. 예를 들면, 형상예 1의 구조부에 대해서 고찰하면, 약 35°이상의 접선 각도 ψ가, 해당 구조부의 전체 분포의 접선 각도에 대해서 약 40%를 차지하고 있는 것을 도시하고 있다. 또, 형상예 1 내지 형상예 4의 각 데이터의 X축과의 교점이 최대 접선 각도 a를 나타낸다.

상기 식 (5)에 L/H=2.0을 대입해서 최대 접선 각도 a를 산출하면, 최대 접선 각도 a의 값은 45°이상 60°이하로 된다. 따라서, 도 14의 형상예 1 내지 형상예 4에 대해서는, 어느것이나(모두) 최대 접선 각도 a가 45°이상 60°이하로 되어 있으며, 상기 식 (5)를 만족시킨다.

또, 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비율 P를 형상예 1 내지 형상예 4에 대해서 각각 구하면, 0.25 내지 0.38의 범위에 있으며, 형상예 1 내지 형상예 4에 대해서는, 어느것이나 상기 식 (6)을 만족시킨다.

또, 형상예 1 내지 형상예 4에 대해서는, 어느것이나 극소값 φ₀이 0.65φ_max∼0.85φ_max의 범위에 있어 상기 식 (4)를 만족시킨다.

한편, 도 15는, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되지 않은 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 5 내지 형상예 11)를 도시하는 도면이다. 도 15에서도, 도 13의 예와 마찬가지로, L/H=2.0으로 되고, 전광선 투과율 60%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 16은, 도 15에 관한 각 형상예에 대해서, 도 14와 마찬가지로, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도이다. 형상예 5 내지 형상예 11의 각 데이터의 X축과의 교점이 최대 접선 각도 a를 나타낸다.

상기 식 (5)에 L/H=2.0을 대입해서 최대 접선 각도 a를 산출하면, 최대 접선 각도 a의 값은 45°이상 60°이하로 된다. 따라서, 도 16의 형상예 10 이외의 각 형상예(형상예 5∼9, 형상예 11)에 대해서는, 어느것이나 최대 접선 각도 a가 45°이상 60°이하로 되어 있지 않으며, 상기 식 (5)를 만족시키지 않는다.

또, 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비 율 P를 형상예 5 내지 형상예 11에 대해서 각각 구하면, 형상예 9를 제외하고 0 또는 0.45보다도 큰 범위에 있으며, 형상예 5, 6, 7, 8, 10, 11에 대해서는, 어느것이나 상기 식 (6)을 만족시키고 있지 않다.

또, 형상예 5 내지 형상예 11에 대해서는, x=L/2의 위치에서 정면 휘도 φ의 극소값 φ₀이 0.65φ_max보다도 작거나, x=L/2의 위치에서 정면 휘도 φ의 극소값 φ₀을 가지지 않거나, 또는 0.85φ_max보다도 크다. 따라서, 형상예 5 내지 형상예 11에 대해서는, 어느것이나 상기 식 (4)를 만족시키지 않다.

이와 같이 상기 식 (4), (5), (6)를 만족시키는 예(형상예 1 내지 형상예 4)에 대해서는, 어느것이나 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되는 것이 확인되었다.

도 17은, 도 13 내지 도 16에 도시한 형상예 1 내지 형상예 11에 대해서, 각 데이터를 일람으로 한 도표이다.

면발광 장치(10)에 있어서는, 상기한 바와 같이, L/H가 1.8 이상 2.3 이하인 범위에서 상기 식 (5)를 만족시키는 것이 바람직하지만, L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서는 이하의 식 (5)´를 만족시키는 것이 바람직하다.

35°+5°·L/H≤a≤(50°+5°·L/H와 65°중의 어느것인가 작은 각도)……(5)´.

이와 같이 구조부(18a)의 최대 접선 각도 a가 상기 식(5)´를 만족시키는 것에 의해, 단일의 광원(12)으로부터 출사된 광의 휘도 분포의 말단부의 확산 상태를 조절하는 것이 가능하다.

상기에는, L/H가 작은 범위인 1.8 이상 2.3 이하인 범위의 경우에 대해서 설명했지만, L/H가 큰 범위로 되면, 광원과 광학 소자의 거리인 광축 방향 거리 H가 작아지거나, 서로 인접하는 광원 사이의 거리인 광원간 거리 L이 커지며, x=0(광원 바로위 위치)에서의 휘도가 x=L/2에서의 휘도보다도 커지기 쉽다. 따라서, L/H가 큰 범위에서는, 정면 휘도 분포 φ가 도 9에 도시하는 바와 같은 형상으로 되어 광원 바로위 위치(x=0)에서 극소값 φ₁을 취하고, 구조부(18a)의 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비율 P의 값이 큰 것이 바람직하다.

광원으로부터 광학 소자의 하면(下面)(광원에 대향하는 면)에 수직으로 입사된 광은, 휘도 분포 형성층에서 내면(內面) 반사되지만, 이 반사 각도는 최대 접선 각도 a가 커지면 작아지고, 휘도 분포 형성층으로부터 출광된 광은 근처(隣; 인접하는) 휘도 분포 형성층에 입사되는 일 없이 확산 수단에 입사되기 쉬워진다. 이와 같이 광이 확산 수단에 입사되면, 확산 수단에 의한 각도 평균화에 의해서 x=0에서의 광량이 증대하게 되며, x=0에서 극소값 φ₁을 취해도 x=0에서의 휘도가 너무 커져 버려, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되기 어렵다. 따라서, L/H가 커진 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서는, 식 (5)´에서, 최대 접선 각도 a의 상한이 높은 각도로 되지 않도록 65°로 되어 있다.

비율 P의 값이 크면, 구조부(18a)의 접선 각도 ψ에서 큰 각도가 많아지며, x=L/2에 가까운 위치에서의 분할상의 휘도가 커지고, 광원 바로위 위치에서의 분할상의 휘도가 작아진다. 예를 들면, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는 비율 P가 0.55≤P≤0.70……(6)´

로 되고, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는 비율 P가

0.60≤P≤0.75……(6)”

로 되는 것이 바람직하다.

단, 비율 P의 값이 너무 커지면, 광원 바로위 위치에서의 정면 휘도 분포 φ의 극소값 φ₁이 너무 작아지고, 확산 수단을 투과한 후의 광의 휘도가 광원 바로위에서 작아질 우려가 있다. 따라서, 확산 수단을 투과한 후의 광의 휘도가 광원 바로위에서 너무 작아지지 않도록 하기 위해서, x=L/2에서의 정면 휘도 분포의 극소값 φ₀보다도 x=0에서의 정면 휘도 분포의 극소값 φ₁이 큰 것이 필요하다.

φ₀＜φ₁……(7).

도 18은, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 예로서 L/H=3.0인 경우에 대해서, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 12 내지 형상예 14)를 도시하는 도면이다. 도 18은, 전광선 투과율 60%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 19는, 도 18에 관한 각 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 도 13과 마찬가지 그래 프도이다.

상기 식 (5)´에 L/H=3.0을 대입해서 최대 접선 각도 a를 산출하면, 최대 접선 각도 a의 값은 50°이상 65°이하로 된다. 따라서, 도 19의 형상예 12 내지 형상예 14에 대해서는, 어느것이나 최대 접선 각도 a가 50°이상 65°이하로 되어 있으며, 상기 식 (5)´를 만족시킨다.

또, 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비율 P를 형상예 12 내지 형상예 14에 대해서 각각 구하면, 0.62 내지 0.68의 범위에 있으며, 형상예 12 내지 형상예 14에 대해서는, 어느것이나 상기 식 (6)´를 만족시킨다.

또, 형상예 12 내지 형상예 14에 대해서는, x=L/2의 위치에서의 정면 휘도 φ의 극소값 φ₀이 0.65φ_max∼0.85φ_max의 범위에 있으며, 어느것이나 상기 식 (4)를 만족시킨다.

이에 부가해서, 형상예 12 내지 형상예 14에 대해서는, 어느것이나 φ₀＜φ₁이며 상기 식 (7)을 만족시킨다.

한편, 도 20은, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 예로서 L/H=3.0인 경우에 대해서, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되지 않은 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 15 내지 형상예 18)를 도시하는 도면이다. 도 20은, 전광선 투과율 60%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 21은, 도 20에 관한 각 형상예에 대해서, 도 14와 마찬가지로, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도이다.

상기 식 (5)´에 L/H=3.0을 대입해서 최대 접선 각도 a를 산출하면, 최대 접선 각도 a의 값은 50°이상 65°이하로 된다. 따라서, 도 21의 형상예 16 및 형상예 17에 대해서는, 어느것이나 최대 접선 각도 a가 50°이상 65°이하로 되어 있으며, 상기 식 (5)´를 만족시키지만, 형상예 15 및 형상예 18에 대해서는, 최대 접선 각도 a가 50°미만 또는 65°보다도 크게 되어 있으며, 상기 식 (5)´를 만족시키지 않는다.

또, 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비율 P를 형상예 15 내지 형상예 18에 대해서 각각 구하면, 형상예 15 및 형상예 18은 상기 식 (6)´를 만족시키지만, 형상예 16 및 형상예 17은 상기 식 (6)´를 만족시키지 않는다.

또, 형상예 16 및 형상예 17에 대해서는 어느것이나 상기 식 (4)를 만족시키지만, 형상예 15 및 형상예 18에 대해서는 극소값 φ₀이 0.65φ_max보다도 작거나 0.85φ_max보다도 커서 상기 식 (4)를 만족시키지 않다.

이에 부가해서, 형상예 15에 대해서는 φ₀＜φ₁이며 상기 식 (7)을 만족시키지만, 형상예 16 및 형상예 18에 대해서는 어느것이나 φ₀＞φ₁이며 상기 식 (7)을 만족시키지 않고, 형상예 17에 대해서는 φ₁을 가지지 않기 때문에 상기 식 (7)을 만족시키지 않았다.

이와 같이 상기 식 (4), (5)´, (6)´, (7)을 만족시키는 예(형상예 12 내지 형상예 14)에 대해서는, 어느것이나 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되는 것이 확인되었다.

도 22는, 도 18 내지 도 21에 도시한 형상예 12 내지 형상예 18에 대해서, 각 데이터를 일람으로 한 도표이다.

도 23은, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 예로서 L/H=4.0인 경우에 대해서, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 19 내지 형상예 21)를 도시하는 도면이다. 도 23은, 전광선 투과율 60%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 24는, 도 23에 관한 각 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 도 13과 마찬가지 그래프도이다.

상기 식 (5)´에 L/H=4.0을 대입해서 최대 접선 각도 a를 산출하면, 최대 접선 각도 a의 값은 55°이상 65°이하로 된다. 따라서, 도 19의 형상예 19 내지 형상예 21에 대해서는, 어느것이나 최대 접선 각도 a가 55°이상 65°이하로 되어 있으며, 상기 식 (5)´를 만족시킨다.

또, 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비율 P를 형상예 19 내지 형상예 21에 대해서 각각 구하면, 0.61 내지 0.73의 범위에 있으며, 형상예 19 내지 형상예 21에 대해서는, 어느것이나 상기 식 (6)”를 만족시킨다.

또, 형상예 19 내지 형상예 21에 대해서는, x=L/2의 위치에서의 정면 휘도 φ의 극소값 φ₀이 0.65φ_max∼0.85φ_max의 범위에 있으며, 모두 상기 식 (4)를 만족시킨다.

이에 부가해서, 형상예 19 내지 형상예 21에 대해서는, 어느것이나 φ₀＜φ₁이며 상기 식 (7)을 만족시킨다.

한편, 도 25는, L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 예로서 L/H=4.0인 경우에 대해서, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되지 않은 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 22 내지 형상예 26)를 도시하는 도면이다. 도 25는, 전광선 투과율 60%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 26은, 도 25에 관한 각 형상예에 대해서, 도 14와 마찬가지로, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도이다.

상기 식 (5)´에 L/H=4.0을 대입해서 최대 접선 각도 a를 산출하면, 최대 접선 각도 a의 값은 55°이상 65°이하로 된다. 따라서, 도 26의 형상예 22 및 형상예 26에 대해서, 어느것이나 최대 접선 각도 a가 55°이상 65°이하로 되어 있으며, 상기 식 (5)´를 만족시키지만, 형상예 23 내지 형상예 25에 대해서는, 최대 접선 각도 a가 55°미만 또는 65°보다도 크게 되어 있으며, 상기 식 (5)´를 만족 시키지 않는다.

또, 접선 각도 ψ의 전체 분포중 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ의 비율 P를 형상예 22 내지 형상예 26에 대해서 각각 구하면, 형상예 23 및 형상예 24는 상기 식 (6)”를 만족시키지만, 형상예 22, 형상예 25 및 형상예 26은 상기 식 (6)”를 만족시키지 않는다.

또, 형상예 22에 대해서는 상기 식 (4)를 만족시키지만, 형상예 23 내지 형상예 26에 대해서는 극소값 φ₀이 0.65φ_max보다도 작거나 0.85φ_max보다도 커서 상기 식 (4)를 만족시키지 않는다.

이에 부가해서, 형상예 23 내지 형상예 26에 대해서는 φ₀＜φ₁이며 상기 식 (7)을 만족시키지만, 형상예 22에 대해서는 φ₀＞φ₁이며 상기 식 (7)을 만족시키지 않았다.

이와 같이 상기 식 (4), (5)´, (6)”, (7)을 만족시키는 예(형상예 19 내지 형상예 21)에 대해서는, 어느것이나 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되는 것이 확인되었다.

도 27은, 도 23 내지 도 26에 도시한 형상예 19 내지 형상예 26에 대해서, 각 데이터를 일람으로 한 도표이다.

또한, 면발광 장치(10)에 있어서는, 확산 수단(14)의 전광선 투과율 T를 0.55 이상 0.85 이하로 하고 있다. 확산 수단(14)은, 광원(12, 12, …)으로부터 출사되고 광학 소자(15)로부터 출광되는 조사 광속의 각도 분포를 평균화하는 기능 을 가지지만, 이 기능은 전광선 투과율 T가 작아질수록 커진다. 단, 전광선 투과율 T가 0.55 정도로 평균화하는 기능은 포화(飽和)되며(대략 최대로 되며), 전광선 투과율 T가 0.55보다도 작아져도 평균화하는 기능이 거의 변화하지 않고 휘도 손실이 커져 버린다. 또, 전광선 투과율 T가 0.85 정도로부터 작아짐에 따라서 각도 분포의 평균화 기능이 현저하게 발휘된다. 따라서, 확산 수단(14)의 전광선 투과율 T를 0.55 이상 0.85 이하로 하는 것에 의해, 휘도 편차를 억제하면서 확산 수단(14)의 각도 분포의 평균화 기능을 충분히 발휘시킬 수가 있다.

도 28은, 전광선 투과율 T가 다른 확산 수단을 이용했을 때의 휘도 편차의 발생율(불균일률(斑率))과 L/H의 관계를 도시하는 그래프도이다. 도 29는, 도 28의 그래프도의 일부를 확대해서 도시하는 그래프도이다. 횡축(橫軸)은 광축 방향 거리 H에 대한 광원간 거리 L의 비 L/H를 나타내고, 종축(縱軸)은 휘도 편차의 발생율(불균일률)을 나타내고 있다.

도 28 및 도 29의 데이터중, 실선 이외의 데이터는, 광학 소자를 사이에 둔 서로 반대측에 광원과 확산 수단을 배치하고, 그 확산 수단을 사이에 둔 광학 소자의 반대측에 확산 시트 및 프리즘 시트를 배치한 구성에서 측정한 데이터이다. 실선의 데이터는, 이 구성으로부터 광학 소자를 제거(取除)하고 측정한 데이터이다. 도면에 도시하는 데이터는, 전광선 투과율 T가 각각 0.58, 0.66, 0.76, 0.79 또는 0.85의 확산 수단을 이용해서 측정한 데이터이다.

광학 소자가 배치된 구성에서, 광원으로부터 출사되고 광학 소자를 투과해서 확산 수단에 도달한 광은, 일부를 제외하고 확산 수단에 의해서 확산되어 확산 시 트 및 프리즘 시트측으로 출광된다. 이들 출광된 광은, 일부가 반사되어 확산 수단측으로 되돌아가고, 그 확산 수단이나 광학 소자에 의해서 확산되어서 다시 확산 시트 및 프리즘 시트측으로 출광된다. 도 28및 도 29에 도시하는 바와 같이, 광학 소자를 이용한 경우에는, 광학 소자를 이용하지 않는 경우에 비해서, 휘도 편차의 발생율이 크게 저하하는 것이 확인되었다.

또, 광학 소자를 이용했을 때에, 도면에 도시하는 L/H의 범위에서, 도면에 도시하는 전광선 투과율 T를 가지는 확산 수단을 이용하는 것에 의해, 휘도 편차의 발생율이 낮아지는 것이 확인되었다. 특히, 전광선 투과율 T가 0.66∼0.85인 확산 수단을 이용하는 것에 의해, 휘도 편차의 발생율이 크게 저하하는 것이 확인되었다. 따라서, 확산 수단의 전광선 투과율 T를 0.66 이상 0.85 이하로 하는 것에 의해, 휘도 편차를 억제하면서 확산 수단의 각도 분포의 평균화 기능을 최대한으로 발휘시킬 수가 있다.

휘도 편차의 발생율은, 확산 수단의 전광선 투과율 T가 높아지면, 상기한 확산 시트 및 프리즘 시트측으로부터 확산 수단을 넘어(越)서 광원측으로 되돌아오는 광이 많아지며, 확산 수단 및 광학 소자에 의한 광의 확산량이 증가하는 것에 의해 저하한다고 생각된다.

면발광 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이, L/H가 큰 범위, 예를 들면 L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는, x=0, 즉 광원 바로위 위치에서의 휘도가 높아져 휘도 편차가 생기기 쉬워진다. 따라서, 광학 소자로부터 확산 수단측으로 출사된 x=0 부근의 광중, 광학 소자측으로 되돌아오는 광의 양을 증가시키는 것이 바람 직하다. 이와 같이 광학 소자로부터 확산 수단측으로 출사된 x=0 부근의 광중, 광학 소자측으로 되돌아오는 광의 양을 증가시키면, 정면 휘도 분포가 도 9에 도시하는 바와 같은 광원 바로위 위치에서 휘도 레벨이 극소값을 가지는 분포로 되기 쉽다.

도 30은, 예로서 L/H=3.7에서, 휘도 분포 형성층이 이등변(二等邊) 삼각형모양의 구조부에 의해서 구성된 광학 소자를 이용했을 때의 휘도 분포를 도시하는 그래프도이며, 접선 각도 ψ가 다른 복수의 광학 소자를 이용했을 때의 데이터이다. 도 30의 데이터는, 광학 소자를 사이에 둔 서로 반대측에 광원과 확산 수단을 배치하고, 그 확산 수단을 사이에 둔 광학 소자의 반대측에 확산 시트 및 프리즘 시트를 배치한 구성에서의 데이터이다.

예를 들면, 접선 각도 ψ가 65°에 형성된 광학 소자를 이용한 경우에는, 광원 바로위(x=0)의 휘도가 높고, 광원 사이의 휘도가 낮으며, 확산 수단측으로부터 광원측으로 되돌아오는 광의 양이 적다. 역으로(반대로), 예를 들면 접선 각도 ψ가 45°로 형성된 광학 소자를 이용한 경우에는, 광원 바로위(x=0)의 휘도가 낮고, 광원 사이의 휘도가 높으며, 확산 수단측으로부터 광원측으로 되돌아오는 광의 양이 많다.

상기한 바와 같이, L/H가 큰 범위에서는, x=0 부근의 광중, 광학 소자측으로 되돌아오는 광의 양을 증가시키는 것이 바람직하고, 도 30의 데이터에서, 광학 소자측으로 되돌아오는 광의 양을 증가시키는 구조부의 접선 각도 ψ는 39°이상 59°이하가 바람직한 것이 확인되었다.

따라서, L/H가 큰 범위인 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서, 39°이상 59°이하의 접선 각도 ψ를 가지는 구조부에 의해서 구성된 광학 소자를 이용하는 것에 의해, 휘도 편차를 억제할 수가 있다.

도 31은, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 27 내지 형상예 31)를 도시하는 도면이다. 도 31에서는, L/H가 2.8 이상 3.5 미만으로 되고, 전광선 투과율 66%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다.

도 32는, 도 31에 관한 각 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도이다. 형상예 27 내지 형상예 31에 대해서 접선 각도 ψ가 39°이상 59°이하인 비율 Q는, 형상예 27이 0.44, 형상예 28이 0.37, 형상예 29가 0.42, 형상예 30이 0.51, 형상예 31이 0.50이다.

또한, 비율 Q는, 상기한 비율 P와 마찬가지로, 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상(도 2 참조)의 외면 J의 전체의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분을 1로 했을 때에, 이 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분이 외면 J의 전체에 대해서 차지하는 비율이다.

구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면에서, 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분중, 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율을 비율 R로 한다.비율 R은, 형상예 27이 0.36, 형상예 28이 0.59, 형상예 29가 0.90, 형상예 30이 0.86, 형상예 31이 1.00이다.

도 33은, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 예(형상예 31 내지 형상예 33)를 도시하는 도면이다. 도 33에서도, 도 31에 도시하는 각 형상예와 마찬가지로, L/H가 2.8 이상 3.5 미만으로 되고, 전광선 투과율 66%의 확산 수단(확산판)이 이용된 경우의 예이다. 또한, 도 33에 도시하는 형상예 31은, 도 31에 도시하는 형상예 31과 동일한 예이지만, 형상예 32와의 비교를 위해 도시한 것이다.

도 34는, 도 33의 형상예 32및 형상예 33에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도이다. 형상예 32 및 형상예 33에 대해서 접선 각도 ψ가 39°이상 59°이하인 비율 Q는, 형상예 32가 0.63, 형상예 33이 0.50이다.

비율 R은, 형상예 32가 0%, 형상예 33이 100%이다.

도 35는, 형상예 27 내지 형상예 33에 부가해서, 상기한 다른 형상예 3, 5, 8, 9, 11∼14, 16∼25에 대해서, 접선 각도 ψ가 39°이상 59°이하인 비율 Q와 휘도 편차의 발생에 대해서 도시하는 도표이다. 도 35에 도시하는 바와 같이, 비율 Q가 0.37∼0.68인 형상예의 휘도 편차는 낮지만, 비율 Q가 0.37보다도 작거나 0.72 이상인 형상예의 휘도 편차는 높아지는 것이 확인되었다.

따라서, L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서, 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 Q가, 0.37≤Q≤0.70을 만족시키는 것에 의해, 휘도 편차를 억제할 수가 있다.

도 36은, 예로서, 형상예 31과 형상예 32에 대해서, 휘도 분포를 비교해서 도시하는 그래프도이다. 형상예 31은 비율 Q가 0.50이지만 비율 R이 1.00으로 되고, 형상예 32는 비율 Q가 0.63이지만 비율 R이 0으로 되며, 형상예 31의 비율 R이 형상예 32의 비율 R보다도 크다.

도 36의 V, V, …으로 나타내는 바와 같이, 형상예 31의 휘도 분포는, 광원 바로위(x=0)에서의 휘도에 대한 광원 바로 옆(直橫)에서의 휘도의 상승 정도(度合)가 완만하지만, 형상예 32의 휘도 분포는, 광원 바로위(x=0)에서의 휘도에 대한 광원 바로 옆에서의 휘도의 상승 정도가 급하다. 따라서, 상기한 바와 같이, 비율 Q의 범위를 0.37 이상 0.70 이하로 하는 것에 의해 휘도 편차의 억제를 행하는 것이 가능하지만, 광원 바로위 부근의 콘트라스트를 보다 작게 해서 휘도 편차의 억제를 한층더 도모하기 위해서는, 비율 R이 높은 것이 바람직하다.

광원 바로위 부근의 콘트라스트를 보다 작게 해서 휘도 편차의 억제를 한층더 도모하는 것이 가능한 형상예로서는, 비율 R이 1.00으로 된 상기한 형상예 31 이외에, 비율 R이 0.90으로 된 형상예 29, 비율 R이 0.86으로 된 형상예 30 및 비율 R이 1.00으로 된 형상예 33이 있다. 따라서, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분중, 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 R을 0.80 이상으로 하는 것에 의해, 휘도 편차를 한층더 억제하는 것이 가능하게 된다. 면발광 장치(10)에 있어서, 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한다.

면발광 장치(10)에 있어서는, 광학 소자(15)의 휘도 분포 형성층(18)의 단면 형상(외면의 형상)을 소망의 곡면 형상으로 형성하는 것에 의해, 휘도 불균일을 억제하는 것이 가능하지만, 휘도 분포 형성층(18)을 곡면 형상으로 형성하는 것은 가공상 곤란한 경우도 많다. 따라서, 이하에 도시하는 바와 같은 다각형 형상을 근사적(近似的)으로 곡면 형상으로 해서 휘도 분포 형성층(18)을 형성하는 것에 의해, 양호한 가공성을 확보한데다 휘도 불균일을 억제하는 것이 가능하게 된다.

이하에, 광학 소자(15)의 휘도 분포 형성층(18)의 단면 형상의 예를 도시한다(도 37 내지 도 39 참조).

도 37에, 다각형 형상을 가지는 휘도 분포 형성층(18)의 1예(100)를 도시한다.

휘도 분포 형성층(100)은, 광원의 배열 방향과 평행한 외면(101)과, 이 외면(101)을 기준으로 해서 광원에 가까워짐(近付)에 따라서 광원의 배열 방향에 대한 경사 각도가 점차 커지는 외면(102, 102, 103, 103, …, 107, 107)에 의해서 구성되어 있다. 휘도 분포 형성층(100)은, 외면(101)을 2등분하는 점을 가로지르는(횡단하는) 중앙선 M을 기준으로 해서 광원의 배열 방향에서 선대칭 형상으로 되어 있다.

휘도 분포 형성층(100)은, 다른 경사 각도를 가지는, 예를 들면 13개의 외면(선분)에 의해 형성되어 있지만, 외면의 수는 13개에 한정되는 것은 아니며, 외면의 수는, 광원간 거리 L 등을 고려해서 임의로 결정할 수가 있다.

도 37에 도시하는 바와 같은, 단면 형상이 곡면 형상에 근사한 다각형 형상으로 된 휘도 분포 형성층(100)을 이용하는 것에 의해, 제작이 곤란하게 되는 경우가 있는 곡면 형상을 형성할 필요가 없기 때문에, 광학 소자의 양호한 가공성을 확보한데다 휘도 불균일을 억제할 수가 있다.

또, 광원의 배열 방향과 평행한 외면(101)을 형성하는 것에 의해, 정면 휘도 φ의 극소값 φ₀의 제어의 용이화를 도모할 수도 있다.

도 38 및 도 39에, 도 37에 도시한 다각형 형상을 분할해서 복수의 구조부로 한 휘도 분포 형성층의 예(200, 300)를 도시한다.

도 38에 도시하는 휘도 분포 형성층(200)은, 두 개의 구조부(200a, 200b)가 교대로 복수 배열되어 이루어진다.

구조부(200a)는, 예를 들면 일곱개의 외면을 가지며, 외면(201, 202, 202, 203, 203, 204, 204)에 의해서 구성되고, 구조부(200b)도, 예를 들면 일곱개의 외면을 가지며, 외면(205, 206, 206, 207, 207, 208, 208)에 의해서 구성되어 있다.

외면(201, 205)은 광원의 배열 방향과 평행하게 되어 있다. 외면(202, 203, 204)에서의 광원의 배열 방향에 대한 경사 각도는, 각각 휘도 분포 형성층(100)의 외면(103, 105, 107)과 동일하게 되고, 외면(206, 207, 208)에서의 광원의 배열 방향에 대한 경사 각도는, 각각 휘도 분포 형성층(100)의 외면(102, 104, 106)과 동일하게 되어 있다.

이와 같이 휘도 분포 형성층(100)의 형상을 분할한 구조부(200a, 200b, 200a, 200b, …)로 이루어지는 휘도 분포 형성층(200)을 이용하는 것에 의해, 구조부(200a, 200b)의 각각의 외면의 수가 적기 때문에, 광학 소자의 가공을 용이하게 행할 수가 있다.

도 39에 도시하는 휘도 분포 형성층(300)은, 교대로 복수 배열된 두 개의 구조부(300a, 300b)를 가진다.

구조부(300a)는, 예를 들면 여섯개의 외면을 가지며, 외면(301, 301, 302, 302, 303, 303)에 의해서 구성되고, 구조부(300b)도, 예를 들면 여섯개의 외면을 가지며, 외면(304, 304, 305, 305, 306, 306)에 의해서 구성되어 있다.

외면(301, 302, 303)에서의 광원의 배열 방향에 대한 경사 각도는, 각각 휘도 분포 형성층(100)의 외면(103, 105, 107)과 동일하게 되고, 외면(304, 305, 306)에서의 광원의 배열 방향에 대한 경사 각도는, 각각 휘도 분포 형성층(100)의 외면(102, 104, 106)과 동일하게 되어 있다.

구조부(300a와 300b) 사이에는, 광원의 배열 방향과 평행한 평행면(307)이 형성되어 있다. 평행면(307)은, 휘도 분포 형성층(100)의 외면(101)에 상당(相當)하는 면이다.

이와 같이 휘도 분포 형성층(100)의 형상을 분할한 구조부(300a, 300b, 300a, 300b, …)를 가지는 휘도 분포 형성층(300)을 이용하는 것에 의해, 구조부(300a, 300b)의 각각의 외면의 수가 적기 때문에, 광학 소자의 가공을 용이하게 행할 수가 있다.

또, 휘도 분포 형성층(300)을 이용한 경우에는, 도 40에 도시하는 바와 같 이, 예를 들면 금형(1000)을 이용한 사출 성형에 의해서 광학 소자를 형성할 때에, 금형(1000)에 구조부(300a)와 구조부(300b)를 성형하는 부분 사이에 돌기부(突部)(1001)가 존재하지만, 이 돌기부(1001)가 광원의 배열 방향에 일정한 폭을 가지기 때문에 강성이 높다. 따라서, 돌기부(1001)에 변형이 생기기 어렵고, 금형(1000)의 이형(離型)을 원활히 행할 수가 있으며, 성형된 휘도 분포 형성층(300)의 가공 정밀도 향상을 도모할 수가 있다.

또한, 상기에는, 순서대로 복수 배열된 두개의 구조부를 가지는 휘도 분포 형성층을 예로서 나타냈지만, 다각형 형상의 분할수는 두개에 한정되는 것은 아니며, 세 개 이상이더라도 좋다. 이들 구조는, 다각형 형상을 복수의 구조부로 분할한 것이며, 분할을 행하지 않는 휘도 분포 형성층(100)과 광학 특성에 큰 차이는 없고, 가공성을 고려한 구조를 임의로 선택할 수가 있다.

다음에, 광학 소자(15)나 확산 수단(14)을 일체화하는 구조인 광학 소자 포장체 및 광학 소자 접합체에 대해서 설명한다(도 41 및 도 42 참조).

상기한 바와 같이, 면발광 장치(10)에서는, 광원(12, 12, …)측으로부터 순서대로 광학 소자(15), 확산 수단(14) 및 광학 소자체(16)가 배치되지만, 이들 각 부의 두께에 따라서는 강성이 낮아 휨이나 꾸불꾸불함(기복) 등을 발생해서, 휘도 불균일 발생의 한 요인으로 될 우려가 있다.

이와 같은 휨이나 꾸불꾸불함의 발생을 방지하기 위해서, 광학 소자(15)와 확산 수단(14), 또는 광학 소자(15)와 확산 수단(14)과 광학 소자체(16)를 투명 시트나 투명 필름 등의 포장 부재(20)에 의해서 포장되어 이루어지는 광학 소자 포장 체(21)를 구성하는 것이 가능하다(도 41 참조).

또, 예를 들면 광학 소자(15)와 확산 수단(14)을 자외선 경화형 수지나 감압성(感壓性) 접착제 등에 의해서 접합해서 광학 소자 접합체(22)를 구성하는 것도 가능하다(도 42 참조). 이 경우에는, 광학 소자(15)와 확산 수단(14)에 부가해서 광학 소자체(16)도 확산 수단(14)에 접합해서, 광학 소자 접합체(22)를 구성하는 것도 가능하다.

광학 소자 포장체(21) 또는 광학 소자 접합체(22)를 구성하는 것에 의해, 두께를 두껍게 해서 강성을 높일 수 있어, 휨이나 꾸불꾸불함 등의 발생을 방지할 수가 있다.

광학 소자 포장체(21)나 광학 소자 접합체(22)에서는, 광학 소자(15)의 두께 d1이 0.05㎜ 이상 0.40㎜ 이하로 되고, 확산 수단(14)의 두께 d2가 1.0㎜ 이상 2.5㎜ 이하로 되어 있다. 이와 같이 두께가 얇고 강성이 작은 광학 소자(15)를 이용한 경우에 있어서도, 두께가 두꺼운 확산 수단(14)을 이용해서 광학 소자 포장체(21)나 광학 소자 접합체(22)를 형성하는 것에 의해, 광학 소자(15)를 광원(12, 12, …)에 접근한 위치에 배치할 수가 있다.

또, 광학 소자(15)를 두께 d1이 0.05㎜ 이상 0.40㎜ 이하로 얇게 형성하는 것에 의해, 광학 소자(15)를, 예를 들면 용융압출(溶融押出) 압출에 의해 기재(17)와 휘도 분포 형성층(18)에 의해서 일체로 형성하는 경우에, 재료비가 적어져 제조 코스트의 저감을 도모할 수 있다는 것 외에, 형상 전사성이 높아져 휘도 분포 형성층(18)의 성형 정밀도 향상을 도모할 수가 있다.

또, 광학 소자(15)를 두께 d1이 0.05㎜ 이상 0.40㎜ 이하로 얇게 형성하는 것에 의해, 광학 소자(15)를, 예를 들면 기재(17)에 자외선 경화형 수지에 의해 휘도 분포 형성층(18)을 붙여(貼付)서(접합해서) 형성하는 경우에, 2축 연신(延伸) PET 필름 등의 두꺼운 기재(17)를 형성할 필요가 없어, 박형화 및 제조 코스트의 저감을 도모할 수가 있다.

이에 부가해서, 광학 소자(15)는 휘도 분포 형성층(18)의 구조부(18a, 18a, …)의 일부가, 다른 크기로 형성되어 있어도 좋다(도 43 참조). 예를 들면, 구조부(18a, 18a, …)의 일부를 다른 구조부(18a, 18a, …)보다도 광축 방향에서의 높이를 높게 하도록 형성하는 것이 가능하다. 이와 같은 광학 소자(15)를 형성하는 것에 의해, 휘도 분포 형성층(18)측에 배치되는 확산 수단(14)과 광학 소자(15)가 접촉한 경우에 있어서, 양자(兩者)의 접촉 면적을 작게 할 수가 있다.

따라서, 확산 수단(14)과 광학 소자(15)의 접촉 면적이 작아지기 때문에, 구조부(18a, 18a, …)와 확산 수단(14)의 상처입음(손상)의 발생을 억제할 수가 있다.

상기와 같은 형상은, 예를 들면 도 44에 도시하는 바와 같이, 광학 소자(15)를 형성하기 위한 금형(500)의 형성용 홈(500a)의 일부를 깊은 오목모양(凹狀)으로 하는 것에 의해, 형성하는 것이 가능하다.

상기한 최량의 형태에서 나타낸 각 부의 구체적인 형상 및 구조는, 어느것이나 본 발명을 실시할 때의 구체화의 그저 1예를 나타낸 것에 불과하며, 이들에 의해서 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되는 일이 있어서는 안되는 것이다.

도 1은 도 2 내지 도 44와 함께 본 발명의 면발광 장치 및 액정 표시 장치를 실시하기 위한 최량의 형태를 도시하는 것이며, 본 도면은 액정 표시 장치를 도시하는 개략 사시도,

도 2는 광원으로부터 출사된 광의 경로와 각 부의 위치 관계 등을 도시하는 개념도,

도 3은 휘도 분포 형성층의 구조부에서의 접선 각도를 도시하는 개념도,

도 4는 광원으로부터 출사된 광의 광학 소자 위에서의 휘도 분포를 도시하는 그래프도,

도 5는 광원으로부터 출사된 광의 확산 수단 위에서의 휘도 분포를 도시하는 그래프도,

도 6은 단일의 광원으로부터 광이 출사되었을 때의 휘도 분포와, 합성된 휘도 분포를 도시하는 개념도,

도 7은 도 8 내지 도 10과 함께 휘도 분포의 형상예를 도시하는 것이며, 본 도면은, 꼭지점이 둥그스름함을 띤 개략 삼각형모양의 예를 도시하는 개념도,

도 8은 경사부에 단부를 가지는 예를 도시하는 개념도,

도 9는 광원 바로위 위치에서 휘도 레벨이 극소값을 가지는 예를 도시하는 개념도,

도 10은 광원 바로위 위치에서 휘도 레벨이 대략 일정하게 되어 있는 예를 도시하는 개념도,

도 11은 광원간 거리 L과 광축 방향 거리 H와의 비 L/H와 최대 접선 각도 a와의 관계를 도시하는 그래프도,

도 12는 이동 거리 x와 최대 접선 각도 a와의 관계를 도시하는 그래프도,

도 13은 L/H=2.0인 경우에, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 14는 도 13의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 15는 L/H=2.0인 경우에, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되지 않은 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 16은 도 15의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 17은 도 13 내지 도 16에 도시한 형상예에 대해서, 각 데이터를 일람으로 한 도표,

도 18은 L/H=3.0인 경우에, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 19는 도 18의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 20은 L/H=3.0인 경우에, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되지 않은 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 21은 도 20의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 22는 도 18 내지 도 21에 도시한 형상예에 대해서, 각 데이터를 일람으로 한 도표,

도 23은 L/H=4.0인 경우에, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리 x에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 24는 도 23의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 25는 L/H=4.0인 경우에, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 대략 일정하게 되지 않은 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 26은 도 25의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 27은 도 23 내지 도 26에 도시한 형상예에 대해서, 각 데이터를 일람으로 한 도표,

도 28은 전광선 투과율 T가 다른 확산 수단을 이용했을 때의 휘도 편차의 발 생율(불균일률)과 L/H의 관계를 도시하는 그래프도,

도 29는 도 28의 그래프도의 일부를 확대해서 도시하는 그래프도,

도 30은 휘도 분포 형성층이 이등변 삼각형 모양의 구조부에 의해서 구성된 광학 소자를 이용했을 때의 휘도 분포를 도시하는 그래프도,

도 31은 L/H가 2.8 이상 3.5 미만에 있어서, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 32는 도 31에 관한 각 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 33은 L/H가 2.8 이상 3.5 미만에 있어서, 임의의 각도에서 보았을 때에 휘도 분포가 이동 거리에 의하지 않고 대략 일정하게 된 휘도 분포 형성층의 구조부의 단면 형상의 각 예를 도시하는 개념도,

도 34는 도 33에 도시하는 두개의 형상예에 대해서, 접선 각도 ψ와 그 접선 각도 ψ 이상의 접선 각도가 차지하는 비율과의 관계를 도시하는 그래프도,

도 35는 각 형상예에 대해서, 비율 Q와 휘도 편차의 발생에 대해서 도시하는 도표,

도 36은 두개의 형상예에 대해서, 휘도 분포를 비교해서 도시하는 그래프도,

도 37은 다각형 형상을 가지는 휘도 분포 형성층의 예를 도시하는 도면,

도 38은 두개의 다각형 형상의 구조부를 가지는 휘도 분포 형성층의 예를 도시하는 도면,

도 39는 두개의 다각형 형상의 구조부를 가지는 다른 휘도 분포 형성층의 예를 도시하는 도면,

도 40은 두개의 다각형 형상의 구조부를 가지는 광학 소자와 이것을 성형하는 금형을 도시하는 도면,

도 41은 광학 소자와 확산판과 광학 소자체가 포장 부재에 의해서 포장되어 이루어지는 광학 소자 포장체를 도시하는 개념도,

도 42는 광학 소자와 확산판이 접합되어 이루어지는 광학 소자 접합체를 도시하는 개념도,

도 43은 광학 소자의 구조부의 일부의 크기가 다른 크기로 된 예를 확산 수단과 함께 도시하는 개념도,

도 44는 도 43의 광학 소자를 성형하는 1예를 도시하는 개념도,

도 45는 종래의 면발광 장치를 도시하는 개략 사시도,

도 46은 종래의 면발광 장치에 있어서, 광원과 확산판의 거리가 짧아졌을 때의 정면 휘도 분포의 1예를 도시하는 개념도,

도 47은 종래의 면발광 장치에서의 정면 휘도 분포의 1예를 도시하는 개념도,

도 48은 종래의 면발광 장치에서의 정면 휘도 분포와 기울기 휘도 분포의 1예를 도시하는 개념도,

도 49는 종래의 면발광 장치에서, 확산 기능이 높은 확산 시트가 광학 소자로부터 출광되는 조사 광속의 각도 분포를 평균화해 버리는 예를 도시하는 개념도,

도 50은 종래의 면발광 장치에 있어서, 확산 기능이 높은 확산 시트를 이용했을 때의 문제점을 도시하는 개념도.

[부호의 설명]

50: 액정 표시 장치, 10: 면발광 장치, 12: 광원, 13a: 반사면, 14: 확산 수단, 15: 광학 소자, 16: 광학 소자체, 18: 휘도 분포 형성층, 18a: 구조부, 18b: 구조부, 18c: 구조부, 18d: 구조부, 19: 공기층, 20: 포장 부재, 21: 광학 소자 포장체, 22: 광학 소자 접합체, 100: 휘도 분포 형성층, 200: 휘도 분포 형성층, 200a: 구조부, 200b: 구조부, 300: 휘도 분포 형성층, 300a: 구조부, 300b: 구조부.

Claims (25)

1. 삭제
2. 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과,

   투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사(出射)된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와,

   상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과,

   상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단을 구비하고,

   서로 인접(隣合)하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고,

   상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고,

   상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동거리 x로 하고,

   상기 광원으로부터 출사하고 상기 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고,

   상기 광학 소자 위의 상기 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에,

   L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서,

   x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고,

   x=0에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₁을 취하고,

   0.65·φ_max≤ φ₀≤0.85·φ_max

   또한 φ₀＜ φ₁

   을 만족시키고,

   상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고,

   상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 하고,

   상기 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 했을 때에,

   L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서,

   35°+ 5°·L/H≤a≤(50°+5°·L/H와 65°중의 어느 것인가 작은 각도)

   를 만족시키고,

   L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는,

   상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가,

   0.55≤P≤0.70

   을 만족시키고,

   L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는,

   상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하가 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가,

   0.60≤P≤0.75

   를 만족시키도록 한 면발광 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제2항에 있어서,

   상기 확산 수단의 전광선 투과율 T를 0.55 이상 0.85 이하로 한 면발광 장치.
7. 삭제
8. 제2항에 있어서,

   상기 확산 수단의 전광선 투과율 T를 0.66 이상 0.85 이하로 한 면발광 장치.
9. 삭제
10. 제2항, 제6항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조부의 외면을 다각형 형상으로 형성한 면발광 장치.
11. 삭제
12. 제2항, 제6항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    서로 인접하여 위치하는 상기 구조부 사이에 상기 광축과 직교하는 면을 형성한 면발광 장치.
13. 삭제
14. 제2항, 제6항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 구조부에 상기 광축과 직교하는 면을 형성한 면발광 장치.
15. 삭제
16. 제2항, 제6항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 확산 수단을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와는 다른 적어도 하나의 광학 소자를 배치하고,

    상기 확산 수단과 그 확산 수단의 각각 양측에 배치된 각 광학 소자를 포장 부재에 의해서 포장해서 이루어지는 광학 소자 포장체를 설치한 면발광 장치.
17. 삭제
18. 제2항, 제6항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 확산 수단과 상기 광학 소자를 접합해서 이루어지는 광학 소자 접합체를 설치한 면발광 장치.
19. 삭제
20. 제18항에 있어서,

    상기 광학 소자의 두께 d1을 0.05㎜ 이상 0.40㎜ 이하로 하고,

    상기 확산 수단의 두께 d2를 1.0㎜ 이상 2.5㎜ 이하로 한 면발광 장치.
21. 삭제
22. 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과,

    투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와,

    상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과,

    상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단과,

    화상을 표시함과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광이 조사되는 액정 패널을 구비하고,

    서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고,

    상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고,

    상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동거리 x로 하고,

    상기 광원으로부터 출사하고 상기 광학 소자를 통과한 광에 대해서 그 광학 소자 위의 정면 휘도를 φ로 하고,

    상기 광학 소자 위의 상기 정면 휘도 φ에서의 최대값을 φ_max로 했을 때에,

    L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서,

    x=L/2에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₀을 취하고,

    x=0에서의 정면 휘도 φ가 극소값 φ₁을 취하고,

    0.65·φ_max≤ φ₀≤0.85·φ_max

    또한 φ₀＜ φ₁

    을 만족시키고,

    상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을, 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고,

    상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 하고,

    상기 접선 각도 ψ 중 최대의 접선 각도를 최대 접선 각도 a로 했을 때에,

    L/H가 2.8 이상 4.2 이하인 범위에서,

    35°+ 5°·L/H≤a≤(50°+ 5°·L/H와 65°중의 어느 것인가 작은 각도)

    를 만족시키고,

    L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서는,

    상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가,

    0.55≤P≤0.70

    을 만족시키고,

    L/H가 3.5 이상 4.2 이하인 범위에서는,

    상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 40°이상 a 이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 P가,

    0.60≤P≤0.75

    를 만족시키도록 한 액정 표시 장치.
23. 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과,

    투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와,

    상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과,

    상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단을 구비하고,

    상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고,

    서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고,

    상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고,

    상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동거리 x로 하고,

    상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 했을 때에,

    L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서,

    상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 Q가,

    0.37≤Q≤0.70

    을 만족시키고,

    상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서의 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한 면발광 장치.
24. 삭제
25. 동일 평면 위에 배치된 복수의 광원과,

    투광성을 가짐과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광의 휘도 편차를 억제하는 휘도 분포 형성층이 형성된 광학 소자와,

    상기 복수의 광원을 사이에 두고 상기 광학 소자의 반대측에 그 광학 소자와의 사이에 공기층을 거쳐서 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 반사하는 반사면과,

    상기 광학 소자를 사이에 두고 상기 복수의 광원의 반대측에 위치됨과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광을 확산하는 확산 수단과,

    화상을 표시함과 동시에 상기 복수의 광원으로부터 출사된 광이 조사되는 액정 패널을 구비하고,

    상기 광학 소자의 상기 휘도 분포 형성층을 상기 광원으로부터 출사되는 광의 광축 방향으로 돌출하고 상기 복수의 광원의 배열 방향으로 늘어서도록 해서 설치된 복수의 구조부에 의해서 구성하고,

    서로 인접하여 위치하는 상기 광원의 각 중심 사이의 거리를 광원간 거리 L로 하고,

    상기 광원의 중심으로부터 상기 광학 소자까지의 상기 광축 방향에서의 거리를 광축 방향 거리 H로 하고,

    상기 광원으로부터 서로 인접하여 위치하는 상기 광원으로 향하는 방향에서의 거리를 이동거리 x로 하고,

    상기 휘도 분포 형성층의 상기 구조부의 늘어섬 방향의 단면 형상에서, 상기 구조부의 외면에 접하는 접선과 상기 광축과 직교하는 면이 이루는 각도를 접선 각도 ψ로 했을 때에,

    L/H가 2.8 이상 3.5 미만인 범위에서,

    상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 구조부 단면 형상의 외면의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분에 대해서 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분의 비율 Q가,

    0.37≤Q≤0.70

    을 만족시키고,

    상기 구조부의 늘어섬 방향에서의 구조부 단면 형상의 외면 부분의 구조부 단면 형상의 배열 방향 성분의 비율이, 39°이상 59°이하로 되는 접선 각도 ψ를 가지는 부분 이외의 부분에서의 80% 이상이 59°보다도 큰 접선 각도 ψ를 가지는 부분으로 되도록 한 액정 표시 장치.

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