KR101587558B1 - 도광판, 면 발광장치, 액정표시장치 및 도광판의 제조방법 - Google Patents

Abstract

빛의 이용효율 및 휘도분포특성을 개선할 수 있다. 박형화에도 대응가능한 도광판, 면 발광장치, 액정표시장치 및 도광판의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 관련되는 도광판(4)은, 광 출사면(41)과, 광 출사면(41)과 대향하는 광 반사면(42)과, 광 출사면(41)의 가장자리부를 따라 연속하는 돌출부(43c)를 가지는 광 입사면(43a)을 구비한다. 이것에 의해, 돌출부(43c)에 입사한 빛은, 돌출부(43c)를 투과하여 광 출사면(41)의 내면으로 전반사하여 도광판(4)의 내부를 전파한다. 이와 같이, 광 입사면(43a)의 상부로 향하여 출사되는 입사광 성분을 돌출부(43c)에서 효과적으로 차폐할 수 있기 때문에, 광 이용효율의 향상이 도모되는 동시에, 휘도분포특성의 개선이 도모되게 된다. 본 발명에 관련되는 도광판(4)은, 펀칭 프레스 가공에 의하여 제조된다.

Description

도광판, 면 발광장치, 액정표시장치 및 도광판의 제조방법{Light guide plate, surface illumination device, liquid crystal display device, and manufacturing method for the light guide plate}

본 발명은, 에지 라이트형의 백라이트 유닛에 이용되는 도광판, 이것을 갖춘 면 발광장치, 액정표시장치 및 도광판의 제조방법에 관한 것이다.

액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)는, 브라운관(CRT:Cathode Ray Tube)과 비교하여 저소비 전력이나 소형화, 박형화가 가능하고, 현재는, 휴대전화, 휴대형 게임기, 디지털카메라, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 소형기기부터, 대형 사이즈의 액정 TV에 이르기까지, 여러 가지 사이즈의 것이 폭넓게 사용되고 있다.

액정표시장치는 투과형, 반사형 등으로 분류되며, 특히 투과형 액정표시장치는, 액정표시패널과, 조명 광원으로서 백라이트 유닛을 갖추고 있다. 백라이트 유닛은, 광원을 액정표시패널의 바로 아래에 배치하는 직하형 외에도, 에지 라이트형이 있다. 에지 라이트형의 백라이트 유닛은, 액정표시패널의 배면에 배치되는 도광판과, 이 도광판의 측면에 배치된 광원과, 도광판의 광 출사면과는 반대측의 면을 덮는 반사판 등으로 구성되어 있다.

이들 각 방식의 백라이트 유닛에 이용되는 광원에는, 종래부터, 백색광을 발광하는 냉음극관(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)이 널리 이용되고 있다. 특히 최근, 휴대전화 등의 모바일 용도의 디스플레이에는, 발광다이오드(LED:Lig ht Emitting Diode)를 광원으로 이용하는 백라이트 유닛이 유망시 되고 있다.

에지 라이트형의 백라이트 유닛에 있어서, 광원으로부터 출사된 빛은, 도광판의 입사면으로부터 도광판의 내부에 들어가고, 도광판의 출사면과 반사면에 있어서 전반사(全反射)(total reflection)를 반복하면서 도광판의 내부를 전파한다. 그 도중에, 빛은, 반사면에 형성된 확산 패턴으로 확산되며, 출사면에 대한 입사각이 임계각 이하가 되었을 경우에 출사면으로부터 출사하고, 액정표시패널의 조명광이 된다. 이러한 광학 특성이 얻어지도록, 도광판의 설계는 최적화되어 있다.

그 한편으로, 에지 라이트형의 백라이트 유닛에 있어서는, 빛의 이용효율의 향상과 면 내의 휘도분포 향상이 추구되고 있다. 즉, 광원으로부터 출사된 빛을 도광판의 내부로 효율 좋게 입사시키는 동시에, 도광판 내부를 전파한 빛이 외부로 누설되는 것을 방지할 필요가 있다. 또, 광원으로 LED를 이용한 경우, 광원으로부터 사출되는 빛은 도광판의 입사면으로부터 부채모양으로 퍼져 도광판 내부로 전파한다. 그 결과, 도광판 내부에 있어서 빛이 전파되지 않는 영역이 발생하기 쉬워지기 때문에, 도광판 설계의 최적화만으로는, 도광판의 출사면으로부터 균일하게 빛을 출사시키는 것이 곤란하다.

상기의 문제를 해소하기 위해, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 도광판의 입사면을 조면화(粗面化)하는 것으로, 입사면에 있어서의 빛의 확산을 이용하고, 휘도 불 균형을 저감하는 것이 개시되어 있다. 또, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에는, 도광판의 입사면에 프리즘 또는 곡면상의 요철(凹凸)을 설치하는 것으로, 휘도 불균형을 저감하는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 특개 2001-243825호 공보

특허문헌 2 : 특개 2002-196151호 공보

특허문헌 3 : 특개 2005-228718호 공보

특허문헌 1에 기재한 도광판에 있어서는, 광원으로부터의 빛을 입사할 때에 무방향적으로 강제 확산하기 때문에, 입사 후의 빛의 진행 방향도 무방향이 되어, 도광판의 면 방향뿐만이 아니라 두께 방향에도 분산된다. 그 결과, 도광판 내를 전반사에 의해 진행해야할 빛이 도광판의 측면이나 이면으로부터 누설되므로, 빛의 이용효율이 저하한다는 문제가 있다.

또, 특허문헌 2, 3에 기재한 도광판에 있어서는, 빛의 입사면에 프리즘 또는 곡면상의 요철이 형성되어 있기 때문에 입사면이 평탄하지 않게 되어, 그 결과, 요철 부분에서의 빛의 굴절 혹은 반사에 의해서, 빛을 효율적으로 도광판의 내부로 입사시킬 수 없다는 문제가 생긴다. 따라서, 이 구성에 있어서도, 빛의 이용효율의 향상과 휘도분포의 개선을 도모하는 것이 곤란하다.

또한 최근, 휴대전화로 대표되는 휴대정보단말이나 휴대형 게임기의 분야에 있어서는, 액정표시장치의 새로운 박형화(thinning)가 요구되고 있기 때문에, 도광판의 박형화는 필수의 검토 과제가 될 수 있다. 그렇지만, 도광판의 박형화에 수반하여, 입사면으로의 빛의 입사 효율은 저하하고, 빛의 이용효율의 향상과 휘도분포 특성의 개선은 더욱 곤란하게 된다.

이상과 같은 사정을 감안하여, 본 발명의 목적은, 빛의 이용효율 및 휘도분포 특성을 개선할 수 있고, 박형화에도 대응 가능한 도광판, 면 발광장치, 액정표시장치 및 도광판의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 한 형태에 관련되는 도광판은, 광 출사면과, 광 반사면과, 광 입사면을 구비한다.

상기 광 반사면은, 상기 광 출사면과 대향한다. 상기 광 입사면은, 돌출부를 가진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향해 돌출량이 점차 작아진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측의 단부에 형성되어 있다.

또, 본 발명의 한 형태에 관련되는 면 발광장치는, 도광판과, 광원을 구비한다.

상기 도광판은, 광 출사면과, 광 반사면과, 광 입사면을 가진다. 상기 광 반사면은, 상기 광 출사면과 대향한다. 상기 광 입사면은, 돌출부를 가진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향해 돌출량이 점차 작아진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측의 단부에 형성되어 있다.

상기 광원은, 상기 도광판의 상기 광 입사면에 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 한 형태에 관련되는 액정표시장치는, 도광판과, 광원과, 액정표시소자를 구비한다.

상기 도광판은, 광 출사면과, 광 반사면과, 광 입사면을 가진다. 상기 광 반사면은, 상기 광 출사면과 대향한다. 상기 광 입사면은, 돌출부를 가진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향해 돌출량이 점차 작아진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측의 단부에 형성되어 있다.

상기 광원은, 상기 도광판의 상기 광 입사면에 배치되어 있다.

상기 액정표시소자는, 상기 도광판의 상기 광 출사면측에 배치되어 있다.

상기 도광판은, 광 입사면의 광 출사면측의 단부에 상기 구성의 돌출부를 가지고 있기 때문에, 광원의 높이가 도광판의 두께 치수와 동등 이상의 경우, 광 입사면과 광원과의 사이에는 돌출부의 돌출 길이에 상당하는 이간 거리가 형성된다. 통상, 광원으로서의 발광다이오드로부터 사출되는 빛은 지향성을 가지고 있기 때문에, 광 입사면으로부터 도광판 내부를 부채모양으로 전파한다. 상기 도광판에서는, 돌출부의 형성에 의해, 광원으로부터 사출되어 광 입사면으로 입사하는 빛을 어느 정도의 퍼짐을 가지고 광 입사면에 입사시킨다. 이것에 의해, 입사광(L)의 지향성이 완화되며, 광원을 광 입사면에 접촉 배치시키는 경우에 비해, 광원의 배치 부위에 있어서의 광 입사면 상의 휘점(輝點)의 발생이 억제된다.

또, 광 입사면의 근방 위치에 있어서 빛을 광범위하게 걸쳐 확산시키는 것이 가능해지기 때문에, 도광판의 네 귀퉁이 위치(4 corner positions)나 광원의 사이 등을 전파하는 빛의 양을 많게 하고, 도광판 내부를 투과하는 빛의 균일성을 높여, 면내 휘도분포의 개선을 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 광 입사면에 직교하는 양 측면 및 광 입사면과 대향하는 측면으로 직접 도달하는 빛의 양을 저감할 수 있기 때문에, 이러한 측면에서 외부로 투과하는 빛의 양이 적게 된다. 이것에 의해, 광 이용효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 광 입사면이 상기 돌출부를 가지는 것으로, 돌출부에 입사한 빛은, 돌출부를 투과하고 광 출사면의 내면에서 전반사하여 도광판의 내부를 전파한다. 이와 같이, 광 입사면의 상부로 향하여 사출되는 입사광 성분을 돌출부에서 효과적으로 차폐(遮蔽)할 수 있기 때문에, 광 이용효율의 향상을 도모할 수 있게 된다. 또한, 상기 돌출부는, 광 출사면의 가장자리부에 따라서 광 입사면에 연속적으로 형성되어 있는 경우 외, 광 출사면의 가장자리부에 따라서 광 입사면에 간헐적으로 형성되어 있어도 좋다.

상기 도광판은, 그것이 박형으로 형성되어 있는 경우에도 현저한 효과를 발휘한다. 즉, 도광판의 광 입사면 부분의 두께가 광원의 높이(두께) 이하로 구성되는 경우에는, 상기 돌출부를 유효하게 기능시킬 수 있으므로, 빛의 이용효율 및 휘도분포 특성의 개선을 동시에 실현하는 것이 가능해진다.

광 입사면은, 그 긴쪽 방향을 따라 배열된 복수 열의 프리즘으로 이루어지는 프리즘면이 되어도 좋다.

이것에 의해, 광 입사면에 있어서의 빛의 확산 효과가 높아지며, 휘도 불균형의 저감을 도모할 수 있다. 광 입사면은, 상기 프리즘면에 한정되지 않으며, 다른 렌즈 형상이어도 좋다.

한편, 본 발명의 다른 형태에 관련되는 도광판은, 광 출사면과, 광 반사면과, 광 입사면을 포함한 4개의 측면을 구비한다.

상기 광 반사면은, 상기 광 출사면과 대향한다. 상기 측면은, 돌출부를 가진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향해 돌출량이 점차 작아진다. 상기 돌출부는, 상기 광 출사면측의 단부에 형성되어 있다.

광 입사면을 포함한 4개의 측면에 상기 돌출부가 형성됨으로써, 도광판의 측면과 반사판과의 사이의 틈새 내를 정면 방향으로 전파하는 빛을 돌출부에서 포착하여 도광판의 내부로 재입사 시키는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 도광판의 주변부에 치우친 휘도 상승을 완화할 수 있다.

상기 도광판에 있어서, 상기 광 입사면은, 상기 광 반사면측으로부터 상기 광 출사면측을 향하는 다수의 줄무늬 모양의 오목부를 가지는 구성으로 할 수 있다. 이것에 의해, 도광판의 두께 방향으로의 빛의 확산을 억제하고, 도광부를 투과하는 빛의 전반사 효율의 저하를 억제하여, 빛의 이용 효율을 해치지 않고 출사 강도의 면내 균일성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 광 입사면은, 어느 정도의 조도를 가지는 구성으로 할 수 있다. 광 입사면을 조면화함으로써, 입사광을 광 입사면에 있어서 어느 정도 산란시키는 한편, 무방향화하는 것이 가능해진다. 그 결과, 도광판 내부에 있어서의 빛의 투과 분포의 균일화를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 광 입사면의 표면 거칠음(roughness)이 그 긴쪽 방향에 적당한 랜덤성을 가지고 분포하는 것에 의해서, 상기 효과를 더욱 높이는 것이 가능해진다.

그리고, 본 발명의 한 형태에 관련되는 도광판의 제조방법은, 투광성 수지로 이루어지는 플라스틱 시트를 준비하는 것을 포함한다. 상기 플라스틱 시트를 틀 모양으로 펀칭(punching)하는 것으로, 도광판의 외형이 형성된다. 이것에 의해, 상기 플라스틱 시트의 한쪽 표면의 가장자리부에 따라서 연속하는 돌출부를 가지는 펀칭 단면을 갖춘 도광판을 제조할 수 있다.

상기 도광판의 제조방법에 있어서는, 펀칭 프레스법에 따라 도광판을 제조하도록 하고 있으므로, 사출 성형법에 따라서는 제작할 수 없다. 예를 들면 O.30mm이하의 초박형(超薄型)의 도광판을 용이하게 제조하는 것이 가능하다. 또, 도광판의 제조를 저비용으로 억제하는 것이 가능한 동시에, 생산성을 큰 폭으로 향상시키는 것이 가능하다. 또, 펀칭 칼날의 크기를 변경하는 것으로, 여러 가지의 화면 사이즈에 대응한 도광판의 제작에도 용이하게 대응하는 것이 가능해진다. 또한, 펀칭한 후에, 도광판의 측면에 특수한 가공을 하지 않고, 펀칭 단면인 채로 실사용에 제공하는 것이 가능하다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 의한 액정표시장치의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2는, 도 1의 액정표시장치를 구성하는 도광판의 측면도이다.

도 3은, 도광판의 평면도이다.

도 4는, 도광판의 저면도이다.

도 5는, 도 3에 있어서의 [A]-[A]선 방향의 단면도이다.

도 6은, 도광판의 주요부 사시도이다.

도 7은, 도 1의 액정표시장치를 구성하는 광원과 도광판의 광 입사면과의 관계를 나타내는 주요부 측면도이다.

도 8은, 도광판의 광 입사면의 주요부 평면도이다.

도 9는, 도광판의 광 입사면의 주요부 측면도이며, (a)는 본 발명과 관련되는 돌출부가 없는 경우를 나타내고, (b)는 본 발명과 관련되는 돌출부가 있는 경우를 나타내고 있다.

도 10은, 돌출부의 형상 예를 나타내는 주요부 측면도이다.

도 11은, 도 1의 액정표시장치를 구성하는 도광판의 측면과 반사판과의 관계를 나타내는 주요부 측면도이다.

도 12는, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 제조방법을 설명하는 도광판제조장치의 개략 구성도이다.

도 13은, 도광판 제조장치의 펀칭 프레스부를 구성하는 펀칭 프레스기의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.

도 14는, 펀칭 프레스 가공에 의해서 제조된 도광판의 측면(펀칭 단면)의 샘플사진이다.

도 15는, 도광판의 출사면의 휘도분포를 나타내는 시뮬레이션 결과이며, (a)는 광 입사면에 돌출부가 없는 도광판의 예를 나타내고, (b)는 광 입사면에 돌출부를 가지는 도광판의 예를 나타내고 있다.

도 16은, 도광판의 구성의 변형 예를 나타내는 측면도이다.

도 17은, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 광 입사면의 형상의 변형 예를 나타내는 도면이다.

도 18은, 도 17의 주요부 확대도이다.

도 19는, 도 17의 구성의 광 입사면을 가지는 도광판의 광원 1개당의 배광 분포를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.

도 20은, 본 발명의 다른 실시형태에 의한 광 입사면의 형상의 변형 예를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 액정표시장치 2. 액정표시패널

3. 면 발광장치 4. 도광판

5. 광원 6. 반사판

7. 백라이트 유닛 11. 도광판 제조장치

12. 시트 성형부 13. 펀칭 프레스부

40. 도광부 41. 광 출사면

42. 광 반사면 43. 측면

43a. 광 입사면 43c. 돌출부

43d. 오목부 43p. 프리즘면

S. 플라스틱 시트

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 액정표시장치(1)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 우선, 이 액정표시장치(1)의 전체 구성에 대해 설명한다.

본 실시형태의 액정표시장치(11)는, 액정표시패널(2)과, 이 액정표시패널(2) 을 배면측으로부터 조명하는 면 발광장치(3)를 갖추고 있다. 면 발광장치(3)는, 도광판(4), 광원(5) 및 반사판(6)으로 이루어지는 백라이트 유닛(7)과, 확산 시트(8) 및 프리즘 시트나 렌즈 시트와 같은 집광 시트(9) 등의 적당한 광학 시트로 구성되어 있다.

액정표시패널(2)은, 액정층이 한 쌍의 투명 기판의 사이에 삽입(interposed)된 구조를 가지고 있다. 액정표시패널(2)의 구동 모드는 특히 한정되지 않고, VA(수직 배향)(Vertical Alignment), IPS (인 플레인 스위칭)(In Plane Switching), TN(트위스트 네마틱)(Twisted Nematic) 등이 적용 가능하다. 이 액정표시패널(2)은, 광 입사측에 배치된 제 1의 편광자(편광판)와 광 출사측에 배치된 제 2의 편광자(편광판)를 갖추고 있다. 또, 액정표시패널(2)은, 컬러 화상을 표시시키기 위한 컬러 필터(도시 생략)를 가지고 있다. 또한 필요에 따라서, 액정표시패널(2)은, 액정층 등의 복굴절을 광학적으로 보상하기 위한 위상차 필름(phase difference film) 등을 포함한 구성으로 이루어진다.

백라이트 유닛(7)은, 에지 라이트형 백라이트 유닛으로 구성되어 있다. 백라이트 유닛(7)은, 투광성 재료로 이루어지는 도광판(4)과, 이 도광판(4)의 일 측면부에 배치된 광원(5)과, 도광판(4)의 광 출사면과는 반대측의 면을 덮는 반사판(6) 등을 갖추고 있다. 반사판(6)은, 반사 시트, 경면 금속 프레임, 백색 등의 반사성이 높은 수지 프레임 등을 포함한다. 광원(5)은, LED(발광다이오드) 등의 복수의 점광원으로 구성되어 있다. 또한, 형광관 등의 선광원을 이용하는 것도 가능하다.

도 2는 도광판(4)의 측면도, 도 3은 도광판(4)의 평면도, 도 4는 도광판(4) 의 저면도, 도 5는 도 3에 있어서의 [A]-[A]선 단면도, 도 6은 도광판(4)의 주요부 사시도이다. 도광판(4)은, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지나 아크릴수지 등의 투명한 플라스틱 재료로 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도광판(4)은, 상기 투명 수지 재료의 플라스틱 시트를 소정의 크기로 펀칭하여 제작된다. 도광판(4)의 크기의 구체적인 예로서, 본 실시형태에서는, 67mm(가로)×35mm(세로)×0.25mm(두께)이다.

도 3부터 도 5에 나타내는 바와 같이, 도광판(4)은, 도광판 본체인 도광부(40)와, 광 출사면(41)과, 광 반사면(42)과, 4개의 측면(43)을 가지는 얇은 판자로 구성되어 있다. 광 출사면(41)과 광 반사면(42)은 서로 대향하는 도광판(4)의 2개의 주면(主面)에 상당한다. 도광판(4)의 4개의 측면(43) 중, 1개는 광 입사면(43a)이 되는 제 1의 측면에 상당하고, 다른 3개는 그 이외의 제 2의 측면(43b)에 상당한다. 광 입사면(43a)은 도광판(4)의 단변측의 측면이어도 좋고, 장변측의 측면이어도 좋다. 도광판(4)의 광 반사면(42) 및 광 입사면(43a)을 제외한 다른 3개의 측면(43b)은, 반사판(6)에 의해 가려져 있다. 또한, 광 입사면(43a) 측도 반사판(6)으로 덮혀져 있어도 좋다.

도광판(4)의 4개의 측면(43)은, 광 출사면(41)측으로부터 광 반사면(42)측을 향해 돌출량이 점차 작아지는 돌출부(43c)를 각각 가지고 있다. 돌출부(43c)는, 광 입사면(43a)의 광 출사면(41) 측의 단부에 형성되어 있고, 특히 본 실시형태에서는, 광 출사면(41)의 가장자리부를 따라 연속하여 형성되어 있다. 이러한 돌출부(43c)는, 후술하는 바와 같이, 도광판(4)이 플라스틱 시트를 틀 모양으로 펀칭하 여 프레스하여 제작될 때에, 측면(43)에 동시에 형성된다. 프레스의 방향은, 광 반사면(42) 측으로부터 광 출사면(41) 측으로 향하는 방향이다. 또한, 돌출부(43c)를 포함한 각 측면(43)의 후술하는 표면 성질과 상태는, 해당 도광판(4)의 제조방법에 유래한다.

돌출부(43c)는 대략 삼각형 모양을 가지고 있고, 그 돌출 길이는 특히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는, 약 10㎛이다. 돌출부(43c)의 상면측(광 출사면(41)측)의 표면은, 광 출사면(41)과 동일한 평면 내에 속하고, 광 출사면(41)에 연속적으로 형성되는 것으로, 광 출사면(41)의 가장자리부를 형성하고 있다. 돌출부(43c)의 하면측(광 반사면(42)측)의 표면은, 광 출사면(41) 측으로부터 광 반사면(42) 측을 향해 경사하는 테이퍼면으로 이루어져 있다. 이것에 의해, 측면(43)은, 두께 방향의 소정의 위치에서 광 출사면(41)으로 마주본 테이퍼 모양으로 확대하는 형상을 가지고 있다. 측면부(43)의 높이에 대한 돌출부(43c)의 높이의 비율은, 예를 들면, 10분의 1 이하이다.

도광판(4)의 광 출사면(41)에는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 프리즘 패턴(41a)이 형성되어 있다. 이 프리즘 패턴(41a)은, 광 출사면(41)으로부터 출사되는 빛을 확산하기 위한 광 확산패턴으로서 기능하고, 광 입사면(43a)으로 이루어지는 한쪽의 측면(43)과 평행한 방향으로 다수 배열되어 있다. 프리즘 패턴(41a)은 광 출사면(41)의 전역에 형성되어 있어도 좋고, 광 출사면(41)에 부분적으로 형성되어 있어도 좋다. 또, 프리즘 패턴에 한정되지 않고, 토로이달 렌즈 패턴(toroidal lens pattern)이나 렌즈 어레이 패턴(lens array pattern) 등의 다른 광 확산성 패턴을 채용해도 좋다.

한편, 도광판(4)의 광 반사면(42)은, 광 입사면(43a)에서 입사하여 도광부(40)를 투과한 빛을 광 출사면(41) 측으로 반사하는 기능을 가지고 있다. 광 반사면(42)에는, 도 4 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 오목형 곡면상의 도트 패턴(42a)이 형성되어 있다. 도트 패턴(42a)은, 광 반사면(42)으로 반사하는 빛을 확산하기 위한 것이며, 광 입사면(43a)으로부터 멀어짐에 따라서, 서로의 형성 간격이 좁아지도록 고밀도로 형성되어 있다. 도트 패턴(42a)은 오목형에 한정하지 않고, 볼록형, 혹은 볼록형과 오목형의 결합형이라도 좋다. 도트 패턴(42a)을 대신하여, 광 반사면(42) 전체를 엠보스면(embossed surface)으로 해도, 마찬가지의 광 확산 작용이 얻어진다.

그리고, 도광판(4)의 광 입사면(43a)을 포함한 측면(43)에는, 도 6에 나타내는 바와 같이 도광판(4)의 두께 방향으로 다수의 줄무늬 모양의 미소한 오목부(홈)(43d)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 측면(43)은, 그 긴쪽 방향에 표면의 요철 분포가 형성된다. 오목부(43d)의 형상은, 삼각형상, 평탄상, 곡면상이어도 좋다. 오목부(43d)의 형성 간격은 규칙성을 가지고 있어도 좋지만, 비규칙적이어도 좋다. 또, 측면(43)은 어느 정도의 표면 거칠음을 가지고 있다. 측면(43)의 오목부와 볼록부의 사이에 표면 조도의 차이를 갖게 해도 좋고, 이 경우, 측면(43)의 긴쪽 방향에 조도의 분포를 갖게 할 수 있다.

광 입사면(43a)의 표면 거칠음(surface roughness)은 특히 한정되지 않는다. 광 입사면(43a)의 표면 거칠음은, 예를 들면, Ra(중심선 평균 거칠음)(centerline mean roughness)0.2㎛ 이상 0.7㎛(Rz(최대 거칠음)(maximum roughness)2㎛ 이상 7㎛ 이하, Rzjis(10점 평균 거칠음)(point mean roughness)2㎛∼5㎛)로 할 수 있다. 이것에 의해, 광 입사면(43a)에 있어서 빛을 효율적으로 산란시켜 휘도 불균형의 저감을 도모할 수 있다.

또, 광 입사면(43a)의 표면 거칠음은, 광원빛의 파장 이하여도 좋다. 이것에 의해, 광 입사면(43a)에 모스 아이(moth-eye) 효과가 발현하고, 광 입사면(43a)에 입사하는 빛의 반사가 억제되며, 빛의 이용효율의 향상을 도모할 수 있다. 여기서 말하는 「모스아이 효과」란, 대상이 되는 빛의 파장 이하의 주기로 요철구조(예를 들면 돌기 구조)가 형성된 층에 대해서 빛이 입사했을 때에 발현하는 반사 방지 기능을 의미한다. 빛은 상기 요철 구조를 구조체가 아니라, 마치 굴절률이 연속적으로 변화하는 층으로서 인식하기 때문에, 계면반사가 억제되며, 반사 방지 기능이 발현한다.

광 입사면(43a)의 조도는, 플라스틱 시트의 펀칭 조건에 의해서 조정하는 것이 가능하다. 또, 펀칭 후의 도광판(4)의 측면에 후 가공을 시행하고, 목적으로 하는 조도로 조정하는 것도 가능하다. 가공 방법으로서는, 로터리 커터나 줄 등을 이용한 연삭처리를 들 수 있다.

도 7은, 광원(5)과 도광판(4)의 광 입사면(43a)과의 관계를 나타내는 주요부 측면도이다. 광원(5)은 발광다이오드(LED:Light Emitting Diode)로 구성되며, 그 광 출사면이 도광판(4)의 광 입사면(43a)에 대향 배치되어 있다. 특히, 광원(5)은, 도광판(4)의 돌출부(43c)를 사이에 두고, 광 입사면(43a)에 대향하도록 배치되어 있고, 광원(5)과 광 입사면(43a)의 사이에 적어도 돌출부(43c)의 돌출 길이에 상당하는 크기의 이간 거리(X)가 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 이간 거리(X)는, 약 10㎛정도가 된다.

도광판(4)의 광 입사면(43a)에 배치되는 광원(5)의 수 및 위치는 특히 한정되지 않는다. 본 실시형태에서는, 광 입사면(43a)의 중앙부 및 그 양측에 합계 3개, 각각 등간격(regular intervals)으로 배치되어 있다. 또, 개개의 광원(5)을 구성하는 LED칩의 크기 또는 두께(높이)는 특히 제한되지 않는다. LED칩은 백색광을 출사하는 백색 LED가 이용된다. 또한, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 삼색의 LED칩을 이용하고, 도광판(4) 내에서 혼합하여 백색을 형성하도록 해도 좋다.

본 실시형태의 액정표시장치(1)는 이상과 같이 구성된다. 다음으로, 이 액정표시장치(1)의 기본 동작에 대해 설명한다.

도광판(4)의 광 입사면(43a)에 입사한 광원(5)으로부터의 사출광은, 광 출사면(41)과 광 반사면(42)의 각각의 내면에 있어서 전반사를 반복하는 것으로 도광부(40) 내를 전파한다. 광 반사면(42)의 도트 패턴(42a)에서 확산된 빛은, 전반사 조건이 무너지는 것으로, 광 출사면(41)으로부터 출사된다. 특히, 도트 패턴(42a)이 광원(5)으로부터 멀어짐에 따라 고밀도로 형성됨으로써, 도광판(4)의 면내에 있어서 거의 균일한 휘도분포를 가지고 광 출사면(41)으로부터 빛을 출사시키는 것이 가능하다.

또, 광 출사면(41)에는 프리즘 패턴(41a)이 형성되어 있는 것으로, 광 출사면(41)으로부터 출사되는 빛은 일정한 퍼짐(spreading)을 가지고 확산 출사된다. 또한, 도광판(4)의 광 반사면(42) 및 측면(43b)으로부터 빠져나온 빛은, 반사판(6)에서 반사되고, 재차, 도광판(4) 내에 입사된다. 이것에 의해, 빛의 이용효율을 높일 수 있다.

도광판(4)의 광 출사면(41)으로부터 출사된 빛은, 확산 시트(8) 및 집광 시트(9)를 통하여 액정표시패널(2)에 입사된다. 확산 시트(8)는, 도광판(4)으로부터의 출사광을 고르게 확산(uniformly diffuse)하고, 면내에 있어서의 휘도의 균일성을 향상시킨다. 집광 시트(9)는, 확산 시트(8)로부터 출사한 빛을 정면 방향으로 집광하여 액정표시패널(2)에 입사 시키고, 액정표시패널(2)의 정면 휘도를 향상시킨다. 액정표시패널(2)에 입사한 빛은, 화소마다 투과량이 제어된 후, 컬러 필터(도시 생략)를 통하여 관찰자 측으로 출사된다. 이것에 의해, 액정표시패널(2)의 전면에 컬러 화상이 표시된다.

다음에, 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 도광판(4)의 상세한 것에 대하여 설명한다.

본 실시형태의 도광판(4)은, 위에서 설명한 바와 같이, 광 입사면(43a)을 구성하는 측면(43)의 광 출사면(41) 측의 단부에 돌출부(43c)를 가지고 있다. 이 때문에, 광 입사면(4)과 이 광 입사면(43a)에 대향하여 배치되는 광원(5)과의 사이에는, 도 7에 나타낸 바와 같이 돌출부(43c)의 돌출 길이에 상당하는 이간 거리(X)가 형성된다. 통상, 발광다이오드로부터 사출되는 빛은 지향성을 가지며, 광 입사면(43a)으로부터 도광부(40) 내를 부채 모양으로 전파한다. 본 실시형태에서는, 이간 거리(X)의 형성에 의해, 광원(5)으로부터 사출되어 광 입사면(43a)으로 입사하 는 빛(이하 「입사광」이라고 함.)(L)은, 어느 정도의 퍼짐으로써 광 입사면(43a)에 입사한다. 이것에 의해, 입사광(L)의 지향성이 완화되며, 광원(5)을 광 입사면(43a)에 접촉 배치시키는 경우에 비해, 광원(5)의 배치 부위에 있어서의 광 입사면(43a) 상의 휘점의 발생이 억제된다.

또, 광 입사면(43a)의 근방 위치에 있어서 빛을 광범위하게 걸쳐 확산시키는 것이 가능해지기 때문에, 도광판(4)의 네 귀퉁이 위치나 광원(5)의 사이 등을 전파하는 빛의 양을 많게 하고, 도광부(40) 내를 투과하는 빛의 균일성을 높여, 면내 휘도분포의 개선을 도모하는 것이 가능해진다. 또한, 광 입사면(43a)에 직교하는 양측면(43b) 및 광 입사면(43a)과 대향하는 측면(43b)으로 직접 도달하는 빛의 양을 저감할 수 있기 때문에, 이러한 측면(43b)으로부터 외부로 투과하는 빛의 양이 적게 된다. 이것에 의해, 광 이용효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

덧붙여서, 본 실시형태의 도광판(4)에 있어서는, 도광판(4)의 광 입사면(43a)이 적당한 표면 거칠음을 가지고 있기 때문에, 입사광(L)을 광 입사면(43a)에 있어서 어느 정도 산란시키는 한편, 무방향화하는 것이 가능해진다. 그 결과, 도광부(40)에 있어서의 빛의 투과 분포의 한층 더 균일화를 실현하는 것이 가능해진다. 또, 광 입사면(43a)의 표면 거칠음이 그 긴쪽 방향으로 적당한 랜덤성을 가지고 분포함으로써, 상기 효과를 보다 한층 더 높이는 것이 가능해진다. 이러한 효과는, 도광판(4)의 판 두께가 얇을수록, 보다 현저하게 된다.

도 8은 도광판(4)의 광 입사면(43a)의 주요부 확대 평면도이다. 광 입사면(43a)에는 다수의 미세한 줄무늬 모양의 오목부(43d)가 형성되어 있기 때문에, 도 8에 나타내는 바와 같이, 입사광(L)을 면 내의 각 방향으로 펼치는 기능을 한다. 그 결과, 광 입사면(43a)에 있어서의 입사광(L)의 무방향화를 강하게 하고, 도광부(40)에 있어서의 빛의 투과 분포의 한층 더 향상을 도모하는 것이 가능해진다. 또, 오목부(43d)가 도광판(4)의 두께 방향에 따라서 형성되어 있기 때문에, 도광판(4)의 두께 방향으로의 빛의 확산이 억제된다. 이것에 의해, 도광부(40)를 투과하는 빛의 전반사 효율의 저하가 억제되기 때문에, 빛의 이용효율을 해치지 않고 출사 강도의 면내 균일성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

한편, 도광판(4)의 광 입사면(43a)과 광원(5) 간의 이간 거리(X)의 존재에 의해, 광원(5)으로부터 광 출사면(41) 측으로 빠져나오는 입사광(L)의 성분이 발생할 수 있다. 그러나, 본 실시형태에서는 도광판(4)의 광 입사면(43a)에 돌출부(43c)가 형성되어 있기 때문에, 이 돌출부(43c)에서 입사광(L)의 누출을 차단하는 기능을 얻는 것이 가능해진다.

도 9(a)는, 돌출부(43c)가 없는 광 입사면(44a)을 나타내고 있다. 이 경우, 광 입사면(43a)의 상부에서 반사하여 외부로 누출하는 입사광 성분(La)이 나타나 버려, 빛의 이용효율이 손상되어 버린다. 이것에 대해서, 도 9(b)와 같이 돌출부(43c)를 가지는 광 입사면(43a)에 의하면, 광 입사면(43a)의 상부를 향하는 입사광 성분(La)을 돌출부(43c)의 내부로 효과적으로 유도하는 것이 가능해진다. 돌출부(43c)에 입사한 빛은, 돌출부(43c)를 투과하여 광 출사면(41)의 내면에서 전반사하여 도광부(40) 내를 전파한다. 이와 같이, 광 입사면(43a)의 상부를 향하여 사출되는 입사광 성분(La)을 돌출부(43c)에서 효과적으로 차폐할 수 있기 때문에, 광 이용효율의 향상을 도모할 수 있게 된다.

이러한 돌출부(43c)의 차광 효과를 높이기 위해, 돌출부(43c)는 도 10(a)∼도 10(c)에 나타내는 형상으로 형성될 수 있다. 도 10(a)는 돌출부(43c)가 기울기가 일정한 평면상의 테이퍼면(43t1)을 가지는 예를 나타내고 있고, 도 10(b) 및 도 10(c)는 기울기가 점차 변화하는 곡면상의 테이퍼면(43t2 및 43t3)을 가지는 예를 각각 나타내고 있다.

또한, 본 실시형태의 도광판(4)은, 광 입사면(43a) 이외의 다른 3개의 측면(43b)이나, 광 입사면(43a)과 같은 구성을 가지고 있으므로, 이하의 효과를 얻을 수 있다.

제 1로, 각각의 측면(43b)이 적당한 표면 거칠음 또는 거칠음 분포를 가지고 있으므로, 도광부(40)를 투과하여 측면(43b)에 도달한 빛을 랜덤으로 확산하여 반사시키는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 광 출사면(41)의 면내에 있어서의 휘도의 균일성을 높이는 것이 가능해진다. 또, 측면(43b)을 투과하는 빛의 양을 저감하여 빛의 이용효율을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 반사판(6)으로 반사하여 도광판(4)에 재입사할 때에 적당한 광산란 효과를 얻을 수 있다.

제 2로, 각각의 측면(43b)이 두께 방향에 따른 줄무늬 모양의 미세한 오목부(43d)를 가지고 있으므로, 상술의 효과외에도, 도광판(4)의 주된 면 내에 있어서의 반사 산란 효율을 높일 수 있다. 이에 의해, 광 출사면으로부터 출사되는 빛의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.

제 3으로, 각각의 측면(43b)이 광 출사면(41) 측에 돌출부(43c)를 가지고 있 으므로, 도광판(4)의 측면(43b)과 반사판(6)과의 사이의 틈새 내를 정면 방향으로 전파하는 빛을 돌출부(43c)로 포착하여 도광부(40) 내로 재입사 시키는 것이 가능해진다. 도 11은 그 모습을 나타내는 백라이트 유닛(7)의 주요부 단면도이다. 도광판(4)의 측면(43b)과 반사판(6) 간의 틈새(G)를 정면 방향(도면 중 윗 방향)으로 향하여 전파하는 광(Lb)은, 측면(43b)의 돌출부(43c)에 입사하는 한편, 돌출부(43c)의 적당한 거칠음을 가지는 표면 효과에 의해서 확산된다. 이것에 의해, 도광판(4)의 주변부에 치우친 휘도 상승을 완화하여, 휘도분포의 개선을 도모할 수 있다.

돌출부(43c)의 유무에 의한 도광판의 광학 특성의 상위를 도 15(a) 및 도 15(b)에 나타낸다. 도 15(a)는 측면에 돌출부(43c)를 가지지 않는 도광판 구성을 모델로 한 시뮬레이션 결과를 나타내고, 도 15(b)는 측면에 돌출부(43c)를 가지는 본 실시형태의 도광판 구성을 모델로 한 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 도광판의 측면이 상술한 구성의 돌출부를 가지는 것으로, 광 출사면의 전역에 빛을 도달시켜 휘도의 면내 분포를 향상시키는 것이 가능해지는 동시에, 도광판의 측면에서의 빛의 누설을 억제하는 것이 가능해진다.

본 실시형태의 도광판(4)은 이상과 같은 도광특성을 가지는 것으로, 광 이용효율이 높고, 면내 휘도분포가 뛰어난 면 발광장치(3) 및 액정표시장치(1)를 얻을 수 있다. 또, 도광판(4)이 0.30mm 이하라는 극히 얇게 형성되어 있기 때문에, 면 발광장치(3) 및 액정표시장치(1)의 박형화에 크게 공헌할 수 있다.

다음에, 본 실시형태의 도광판(4)의 제조방법에 대해 설명한다.

본 실시형태의 도광판(4)의 제조방법은, 투광성 수지로 이루어지는 플라스틱 시트를 준비하는 공정과, 이 플라스틱 시트를 틀 모양으로 펀칭하여 도광판(4)의 외형을 형성하는 공정을 가진다. 도광판(4)의 모재로 이루어지는 상기 플라스틱 시트는, 용해 압출 성형, 열 프레스 성형, 롤 성형 등의 각종 성형법에 따라 제조된다. 또는, 시판의 제품을 구입하는 것으로, 상기 플라스틱 시트를 준비해도 좋다.

도 12는, 본 실시형태에 있어서 이용되는 도광판 제조장치(11)의 개략 구성도이다. 도광판 제조장치(11)는, 시트 성형부(12)와, 펀칭하는 프레스부(13)를 가지고 있다.

시트 성형부(12)에는, 성형기(20)가 설치되어 있다. 성형기(20)는, 가열 롤(12)과, 냉각 롤(22)과, 가열 롤(21) 및 냉각 롤(22)에 감겨진 제 1의 엔드리스 벨트(23)(endless belt)를 가지고 있다. 또, 성형기(20)는, 가열 롤(21)과 대향하는 제 1의 닙 롤(24)(nip roll)과, 냉각 롤(22)과 대향하는 제 2의 닙 롤(25)과, 제 1 및 제 2의 닙 롤(24 및 25)에 감겨진 제 2의 엔드리스 벨트(26)를 가지고 있다.

제 1의 엔드리스 벨트(23)와 제 2의 엔드리스 벨트(26)와의 사이에는 일정한 간격이 형성되어 있고, 동일 방향으로 주행하는 엔드리스 벨트(23, 26)의 사이에 투광성 수지 재료가 공급됨으로써, 소정 두께(예를 들면 0.30mm이하)의 길이가 긴 플라스틱 시트(S)가 성형된다. 또, 제 1의 엔드리스 벨트(23)의 표면(성형면)에 프리즘 패턴으로 이루어지는 기하학 모양을 형성함으로써, 플라스틱 시트(S)의 성형과 동시에, 플라스틱 시트(S)의 한쪽의 표면(도 12에 있어서 위쪽 면)에 프리즘 패 턴(41a)을 형성할 수 있다. 또한, 제 2의 엔드리스 벨트(26)의 표면(성형면)에 볼록형 또는 오목형 곡면상의 도트 패턴으로 이루어지는 기하학 모양을 형성함으로써, 플라스틱 시트(S)의 성형과 동시에, 플라스틱 시트(S)의 다른 한쪽의 표면(도 12에 있어서 아래쪽 면)에 오목형 또는 볼록형 곡면상의 도트 패턴(42a)을 전사할 수 있다.

펀칭 프레스부(13)에는, 도 13에 나타내는 펀칭 프레스기(30)가 설치되어 있다. 펀칭 프레스기(30)는, 플라스틱 시트(S)의 위쪽 면 측에 위치하는 가동형(31)과, 플라스틱 시트(S)의 아래쪽 면에 위치하는 고정형(32)을 가진다. 가동형(31)은, 고정형(32)에 대해서 상하 방향으로 이동 자재로 구성되어 있다. 가동형(31) 및 고정형(32)의 각각의 내면 측에는 완충재(33, 34)가 설치되어 있고, 특히, 고정형(32) 측의 완충재(34)의 내부에는, 틀 모양의 펀칭 칼날(피크 칼날)(35)이 매설되어 있다.

펀칭 프레스기(30)는, 가동형(31)과 고정형(32)의 사이에 공급된 플라스틱 시트(S)를 상하 방향에서 프레스한다. 이때, 완충재(34)에 매설한 펀칭 칼날(35)이 플라스틱 시트(S)의 아래쪽 면으로부터 진입하고, 펀칭 칼날(35)의 형상에 대응하는 외형 형상을 가지는 시트 편을 제작한다. 이 제작된 시트 편(sheet piece)에 의해서, 본 실시형태의 도광판(4)이 구성된다.

펀칭 프레스기(30)에 의해서 형성된 시트 편의 펀칭 단면부는, 도 2부터 도 6에 나타낸 바와 같은 표면 성질과 상태를 가지는 도광판(4)의 측면(43)을 구성한다. 즉, 측면(43)의 돌출부(43c)는, 펀칭 공정의 최종 단계에 있어서 플라스틱 시 트(S)의 위쪽 면 부근에 형성된다. 돌출부(43c)는, 펀칭 칼날(35)에 의한 절단 작용과는 달라 기계적으로 분단되는 것으로 형성되며, 절단 단면에서 바깥쪽으로 돌출된 형태를 가진다. 돌출부(43c)는, 플라스틱 시트(S)의 펀칭 공정에 있어서, 펀칭 단면부에 필연적으로 형성된다.

또, 도광판(4)의 측면(43)의 표면 거칠음은, 플라스틱 시트(S)에 대한 펀칭 칼날(35)로의 절단시에 필연적으로 형성되는, 펀칭 단면부에 고유한 것이다. 따라서, 플라스틱 시트(S)의 구성 재료, 펀칭 칼날(35)의 첨예도, 프레스 압력 등에 의해서, 측면(43)의 표면 거칠음을 조정하는 것이 가능해진다. 도광판(4)의 측면(43)에 형성되는 줄무늬 모양의 오목부(43d)도 마찬가지이다. 오목부(43)의 형성 방향은, 도광판(4)의 펀칭 방향(도광판(4)의 두께 방향)에 의거하고 있다.

이상과 같이 제조된 도광판(4)은, 펀칭 단면에 있어서 돌출부(43c)가 형성되는 측의 표면(플라스틱 시트(S)의 표면)이 광 출사면(41), 그 반대측이 광 반사면(42)으로서 사용된다. 또한, 도광판(4)의 측면부는, 어느 쪽도 마찬가지인 표면 성질과 상태를 가지기 때문에, 어느 쪽의 면도 광 입사면(43a)으로서 사용하는 것이 가능하다.

본 실시형태에 의하면, 펀칭 프레스법에 따라 도광판(4)을 제조하도록 하고 있으므로, 사출 성형법에 따라 제작할 수 없는, 예를 들면, O.30mm 이하의 초박형의 도광판(4)을 용이하게 제조하는 것이 가능하다.

또, 도광판(4)의 제조를 저비용으로 억제하는 것이 가능한 동시에, 생산성을 큰폭으로 향상시키는 것이 가능하다. 또, 펀칭 칼날(35)의 크기를 변경하는 것으 로, 여러 가지의 화면 사이즈에 대응한 도광판의 제작에도 용이하게 대응하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시형태에 의하면, 도광판(4)의 측면을 펀칭한 단면으로 구성하고 있으므로, 상술한 여러 가지의 광학 특성을 용이하게 실현하는 것이 가능하다.즉, 펀칭 후, 도광판(4)의 측면으로 특수한 가공을 하지 않고, 펀칭 단면인 채로 실제 사용에 제공하는 것이 가능하다.

도 14(a)는, 두께 O.25mm의 폴리카보네이트 시트를 소정의 크기로 펀칭하여 가공하여 얻어진 도광판의 측면(펀칭 단면)의 샘플 사진을 나타내고 있다. 펀칭 단면에는, 도광판의 두께 방향으로 연재(延在)(extending)하는 줄무늬 모양의 미세한 오목부(홈)가 확인된다. 도 14(b)는, 도 14(a)에 있어서 줄무늬 모양으로 형성된 단면 부분의 확대 사진, 도 14(c)는, 도 14(a)에 있어서 비 줄무늬 모양으로 형성된 단면 부분의 확대 사진이다.

이상과 같이, 펀칭 프레스 가공에 의해서 제작된 도광판은, 그 측면에, 가공 방법에 기인하는 표면 형태를 가지고 있다. 이러한 표면 형태는, 상술한 바와 같이, 도광판으로서 유리한 여러 가지의 광학적 기능을 가져온다. 또, 펀칭 프레스 가공에 의해서 극히 얇은 도광판을 제작하는 것이 가능해지므로, 해당 도광판을 갖춘 면 발광장치 및 액정표시장치의 박형화에 크게 공헌하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 더할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들면 이상의 실시형태에서는, 도광판(4)을 펀칭한 프레스 가공법에 따라 제작했지만, 도광판(4)의 두께에 따라서는, 사출 성형법으로 도광판(4)을 제작하는 것도 가능하다. 이 경우, 돌출부(43c)나 오목부(43d)의 형성에는, 금형의 내면 가공으로 대응하는 것이 가능하다. 또, 측면(43)의 조면화(粗面化)는, 금형의 내면 가공으로 대응하는 경우 외, 성형 후, 도광판의 측면을 물약 처리나 블래스트(blast) 처리, 연삭처리 등에 의해서 조면화하는 것이 가능하다.

또, 도광판(4)의 형상은 상술한 바와 같은 단순한 판 모양의 것에 한정하지 않고, 입사면 측에서 멀어짐에 따라서 판 두께가 점차 작아지는 쐐기모양의 도광판에도, 본 발명은 적용 가능하다. 또, 도 16에 나타내는 바와 같이, 위쪽 면이 경사부(51)와 평탄부(52)로 형성된 도광판(50)에도 본 발명은 적용 가능하다. 이것에 의해, 입사면(53)의 두께를 광원(5)의 크기에 맞추어 형성하는 것을 가능하게 하면서, 평탄부(52)를 광 출사면에 이용한 박형의 도광판을 구성할 수 있다.

또한, 이상의 실시형태에서는, 도광판(4)의 광 입사면(43a)을 포함한 4개의 측면(43)에 각각 돌출부(43c)가 형성되는 예에 대해 설명했지만, 이것에 대신하여, 광 입사면(43a)만 돌출부(43c)가 형성되는 예나, 광 입사면(43a) 이외의 적어도 1개의 측면(43b)에 돌출부(43c)가 형성되는 예에도, 본 발명은 적용 가능하다.

한편, 광 입사면(43a)은, 예를 들면 프리즘이나 렌즈 등의 요철 형상을 가지고 있어도 좋다. 이것에 의해, 광 입사면(43a)에 있어서 소정의 빛의 확산 효과가 발현하여, 휘도 불균형의 저감을 도모할 수 있다. 상기 요철 형상으로서는, 광 입사면(43a)의 긴쪽 방향(폭 방향)에 따라서 배열된 복수 열의 프리즘으로 이루어지 는 프리즘면이 포함된다. 광 입사면의 요철 형상은, 예를 들면, 펀칭 칼날의 첨단 내면에 요철 형상을 부여하거나, 칼날의 첨단 형상을 파형으로 형성하거나 하는 것으로 얻을 수 있다.

도 17은, 상기 프리즘면으로 이루어지는 광 입사면의 일례를 나타내는 부분 평면도이며, 도 18은 그 확대도이다. 이 광 입사면(43p)은, 개략 이등변 삼각형상의 프리즘이 폭 방향으로 주기적으로 배열된 요철 구조면을 가지고 있다. 프리즘의 배열 피치, 높이, 정각(頂角)(apex angle), 곡각(谷角)(inter-prism angle)은, 도광판의 크기, 광원의 배치 간격, 광원의 배치수, 구해지는 휘도 특성 등에 따라서, 적당히 설정할 수 있다.

예를 들면, 프리즘의 배열 피치(P)는 O.1mm이상 5.0mm이하, 높이(H)는 0.05mm이상 2.5mm이하, 정각(θa) 및 곡각(θb)은 각각 60°이상 150°이하로 할 수 있다. 프리즘의 정부(頂部)(apex) 및 곡부(谷部)(groove)는, 첨예인 경우에 한정되지 않고, 도 18에 나타내는 바와 같이 곡면이어도 좋다. 프리즘의 정부 및 곡부의 곡률반경은, 예를 들면, 0.05mm이상으로 할 수 있다. 도 19에 프리즘 형상의 광 입사면(43p)을 가지는 도광판의 배광분포의 일례를 나타낸다. 도시한 예에 있어서, 정각(θa) 및 곡각(θb)이 120°, 피치(P)가 0.7mm, 프리즘의 정부 및 곡부의 곡률반경이 0.15mm의 광 입사면(43p)에 대한 광원 1개당의 배광 분포의 시뮬레이션 결과를 나타내고 있다. 상기의 예는, 예를 들면, 5개의 광원이 8.6mm간격으로 배치되는 면 광원에 적용할 수 있다.

프리즘면으로 이루어지는 광 입사면(43p)을 펀칭한 프레스로 제작하는 경우, 상술한 바와 같이 두께 방향에 따라서 프리즘면에 미세한 줄무늬 모양의 오목부가 형성된다. 이 경우, 당해 오목부에 있어서의 빛의 확산 작용과, 광 입사면(43p)이 가지는 프리즘면에서의 굴절 작용에 의한 이중의 광 확산 효과가 얻어진다. 이것에 의해, 휘도 불균형의 한층 더 저감을 도모할 수 있어, 휘도 균일성이 뛰어난 면 광원을 구성할 수 있다.

도 20은, 도광판(4)의 광 입사면(43a)의 구성이 다른 변형예를 나타내는 부분 평면도이다. 본 예에 있어서, 광 입사면(43a)은, 광원(5)의 배치 영역을 규정하는 복수의 볼록부(43s)를 가지고 있다. 이것에 의해, 광 입사면(43a)에 대한 광원(5)의 위치 결정 정밀도를 높일 수 있다. 볼록부(43s)의 간격, 수는, 광원(5)의 크기나 설치 개수 등에 따라서 적당히 설정된다. 또, 볼록부(43s) 간의 영역은, 예를 들면, 상술한 프리즘면(43p)으로 형성할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 빛의 이용효율 및 휘도분포 특성을 개선할 수 있으며, 박형화에도 대응 가능한 도광판, 면 발광장치, 액정표시장치를 얻을 수 있다.

Claims (19)

1. 광 출사면과,

   상기 광 출사면과 대향하는 광 반사면과,

   두께 방향으로 형성된 측면부와,

   상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향해 돌출량이 점차 작아지는 돌출부를 가지는 광 입사면을 구비하며,

   상기 돌출부는, 상기 측면부의 상기 광 출사면측의 단부에만 형성되어, 상기 광 출사면의 가장자리부를 따라 상기 광 입사면에 연속적으로 형성되고,

   두께는, O.30mm 이하인 것을 특징으로 하는 도광판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 광 입사면은, 상기 광 반사면측으로부터 상기 광 출사면측을 향하는 다수의 줄무늬 모양의 오목부를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 광 입사면은, 상기 광 입사면의 긴쪽 방향을 따라 조도(粗度)(roughness degree)의 분포를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 광 입사면은, 상기 광 입사면의 긴쪽 방향을 따라 배열된 복수 열의 프리즘으로 이루어지는 프리즘면인 것을 특징으로 하는 도광판.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 프리즘면은, 상기 광 반사면측으로부터 상기 광 출사면측을 향하는 다수의 줄무늬 모양의 오목부를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 돌출부는, 상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향하여 경사하는 테이퍼면을 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 광 반사면은, 상기 광 입사면에서 멀어짐에 따라서 고밀도로 형성된 곡면형의 도트(dot) 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 광 출사면은, 상기 광 입사면과 평행한 방향으로 배열된 다열(多列)의 프리즘 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
11. 광 출사면과,

    상기 광 출사면과 대향하는 광 반사면과,

    두께 방향으로 형성된 측면부와,

    상기 광 출사면측으로부터 상기 광 반사면측을 향해 돌출량이 점차 작아지는 돌출부를 가지는 광 입사면을 포함한 4개의 측면을 구비하며,

    상기 돌출부는, 상기 측면부의 상기 광 출사면측의 단부에만 형성되어, 상기 광 출사면의 가장자리부를 따라 상기 광 입사면에 연속적으로 형성되고,

    두께는, O.30mm 이하인 것을 특징으로 하는 도광판.
12. 삭제
13. 제 11항에 있어서,

    상기 4개의 측면은, 상기 광 반사측면으로부터 상기 광 출사면측을 향하는 다수의 줄무늬 모양의 오목부를 가지는 것을 특징으로 하는 도광판.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제

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