KR19990006668A - 사이드라이트형 면광원 장치 - Google Patents
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Abstract
사이드라이트형 면광원장치는 1차 광원, 반사 시트, 광산란 도광판, 및 프리즘 시트를 구비한다. 1 차 광원은 형광램프와 리플렉터로 이루어지고, 광산란 도광판의 입사면을 향하여 조명광을 공급한다. 광산란 도광판은 출사면과 배면을 가지며, 출사면을 따라 프리즘시트가 배치된다. 출사면 및/또는 배면에는 상부 에지 (EU) 및/또는 하부 에지 (EL) 로부터 거리 (W1, W2) 의 범위에, 입사면에 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈이 형성된다. 이들의 홈은 입사면과 평행인 단면내에서 파형형상을 갖는다. 파형의 깊이는 입사면에서 멀어짐에 따라 얕아진다. 에지 (EU, EL) 를 투과한 조명광이 출사면의 특정한 직선상 영역에서 과잉으로 출사되는 것이 회피되어, 휘선 (발광) 이 방지된다. 측면과 측정면이 만나는 에지근방에도 동일한 홈이 형성되어도 된다. 출사면 또는 배면전체에 광제어면이 형성되어도 된다.
Description
본 발명은 사이드라이트 (side light) 형 면광원 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들면, 액정표시장치의 후방 조사 (back lighting) 에 적용된다.
사이드라이트형 면광원 장치는, 종래부터, 예를 들면 액정표시장치에 적용되어, 액정패널을 배면으로부터 조명한다. 이러한 배치는 장치의 전체 형상을 박형화하는데 적합하다.
사이드라이트형 면광원 장치에는, 통상, 1차광원으로서 냉음극관 등의 원주형상의 광원이 채용되고, 도광판 (판상의 도광체) 의 측방에 배치된다. 1차광원으로부터 출사된 조명광은 도광판의 측단면을 통하여 도광판내로 도입된다. 도입된 조명광은 도광판내를 전파하고, 그 과정에서 도광판의 측정면에서 액정패널을 향하여 광출사가 일어난다.
이와 같은 사이드라이트형 면광원 장치에서 채용되는 도광판으로서는, 거의 균일한 판두께를 갖는 유형의 것과, 1차광원으로부터 멀어짐에 따라 판두께가 감소하는 경향을 갖는 유형의 것이 알려져 있다. 일반적으로, 후자는 전자에 비하여 효율적으로 조명광을 출사한다.
도 9 는 후자 유형의 도광판을 이용한 사이드라이트형 면광원 장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 10 에는, 도 9 중의 A-A 선을 자른 단면이 도시되어 있다. 도 9 및 도 10 을 참조하면, 사이드라이트형 면광원 장치 (1) 는 도광판 (2), 그 측방에 배치된 1차광원 (3), 반사시트 (4), 및 광제어부재로서의 프리즘시트 (5, 6) 를 구비한다. 반사시트 (4), 도광판 (2) 및 프리즘시트 (5, 6) 는 적층배치된다.
도광판 (2) 은 쇄기형의 단면을 갖는 판상의 도광부재이다. 본 예에서는, 도광판 (2) 의 재료로서 광산란도광체가 채용되고 있다. 광산란도광체는, 예를 들면 PMMA (폴리메틸메타크릴레이트) 로 이루어지는 매트릭스와, 그 중에 똑같이 분산된 투광성의 다수의 미립자로 이루어진다. 이들 미립자의 굴절율은 매트릭스와 다르다. 이와 같은 도광판은 광산란도광판이라 불린다.
도광판 (광산란도광판; 2) 은, 출사면 (2C) 및 배면 (2B) 을 제공하는 측정면을 구비한다. 광산란도광판 (2) 대신에, 예를 들면 투명한 아크릴수지로 이루어지는 도광판이 채용될 수도 있다. 만약, 투명도광판이 채용된 경우에는, 그 배면 (2B) 상에는 광확산면이 형성되는 것이 통례이다.
1 차광원 (3) 은 냉음극관 (형광램프; 7) 과 그 배면에 배치된 단면이 거의 반원형 형상의 리플렉터 (8) 를 구비한다. 리플렉터 (8) 의 개구를 통하여 도광판 (2) 의 측단면을 향하여 조명광이 공급된다. 반사시트 (4) 에는 금속박 등으로 이루어지는 시트형상의 정반사 부재, 또는 백색 PET 필름 등으로 이루어지는 시트형상의 난반사 부재가 채용된다.
1 차 광원 (3) 으로부터의 조명광 (L) 은, 도광판 (2) 의 하나의 측단면인 입사면 (2A) 을 통하여 도광판 (2) 내로 도입된다. 조명광 (L) 은 반사시트 (4) 를 따르게한 배면 (2B) 과 출사면 (2C) 과의 사이를 반복하여 반사되면서 말단을 향하여 전파한다. 그 동안, 조명광 (L) 은 광산란도광판 (2) 내부의 미립자에 의한 산란작용을 받는다. 만약, 난반사부재로 이루어지는 반사시트 (4) 를 채용한 경우에는 난반사작용도 받는다.
조명광 (L) 은 경사면 (2B) 에서의 반사를 반복할 때마다 출사면 (2C) 에 대한 입사각이 서서히 감소된다, 입사각의 감소는 출사면에 대하여 임계각이하가 되는 성분을 증대시키고, 출사면으로부터의 출사를 촉진한다. 이로써, 1차광원 (3) 으로부터 먼 영역에서의 출사광의 부족이 방지된다.
출사면 (2C) 에서 출사되는 조명광은, 투광성의 미립자에 의한 산란, 또는 추가로 반사시트 (4) 에 의한 난반사를 겪기 때문에, 산란광의 성질을 갖고 있다. 그러나, 광산란도광판 (2) 으로부터 출사된 조명광의 우선 전파방향 (주된 전파방향) 은, 정면방향에 관하여 말단방향 (1 차 광원 (3) 과는 반대방향) 으로 경사져 있다. 광산란도광판 (2) 의 출사광은 이와 같은 지향성을 갖는다. 광산란도광판 (2) 의 이와 같은 성질은 지향출사성이라 불린다.
프리즘시트 (5, 6) 는 광산란도광판 (2) 의 출사지향성을 보정하기 위해 배치된다. 프리즘시트 (5, 6) 는 폴리카보네이트 등의 투광성의 시트재로 형성된다. 프리즘시트 (5) 는 그 프리즘면이 광산란도광판 (2) 을 마주보도록 배치된다. 또, 프리즘시트 (6) 는 그 프리즘면이 광산란도광판 (2) 을 등지도록 배치된다.
각 프리즘면은 한 방향으로 거의 평행하게 연장되는 단면이 삼각형 형상인 다수의 돌기를 구비한다. 내측의 프리즘시트 (5) 는 그 돌기가 입사면 (2A) 과 평행하게 연장하도록 배열되어 있다. 외측의 프리즘시트 (6) 는 그 돌기가 입사면 (2A) 과 거의 직교하여 연장하도록 배열되어 있다. 이들 돌기의 경사면은, 출사광의 주된 출사방향을 출사면 (2C) 의 정면방향으로 보정한다. 양면에 프리즘면을 형성한, 소위 양면 프리즘시트를 이용할 수 있을지도 모른다.
일반적으로, 이와 같은 쇄기형상의 도광판과 프리즘시트를 채용한 사이드라이트형 면광원장치는, 실질적으로 균일한 두께의 도광판을 채용한 사이드라이트형 면광원장치에 비하여, 출사광을 정면방향으로 효율적으로 출사한다.
그러나, 상기 설명한 종래장치에서는, 도 9 에 부호 (K) 로 나타낸 바와 같이, 출사면 (2C) 상에 바람직하지 않은 휘선이 1 개 내지 여러개 발생한다. 휘선은 국소적인 가느다란 고휘도대를 형성하여, 출사광의 균일성을 저하시킨다. 휘선이 발생하는 원인은, 입사면의 상하의 에지가 조명광에 의해 밝게 비춰지기 때문이다. 이 에지를 투과한 광이 광산란도광판 (2) 내의 반사를 거쳐, 출사면 (2C) 상에 국소적인 고휘도대로서 출현한다. 이와 같은 현상은, 발광 또는 에지의 발광 이라 불린다.
이와 같은 현상을 제거하는 것은, 사이드라이트형 면광원장치에서의 출력광품위의 향상을 위한 중요한 과제였다. 또한, 이에 유사한 약한 발광은 입사면에 인접한 좌우면측의 상하부 에지를 투과함으로써도 발생할 수 있다.
본 발명의 목적은 상기의 에지의 발광을 방지함으로써, 사이드라이트형 면광원장치의 출력광의 품위를 높이는 것에 있다.
본 발명은, 측정면으로서 출사면 및 배면을 갖는 도광판과, 도광판의 단면에서 조명광을 공급하는 1 차 광원을 구비하고, 출사면이 단면과 만남으로써 제 1 에지가 제공되며, 배면이 단면과 만남으로써 제 2 에지가 제공되는 사이드라이트형 면광원장치에 적용된다.
본 발명의 특징에 따르면, 도광판은, 제 1 에지 및/또는 제 2 에지로 부터 단면 (端面) 에 대하여 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈을 구비하고, 이들의 홈은, 단면에 평행인 단면 (斷面) 내에서 파형형상을 가지며, 단면으로부터 떨어짐에 따라 깊이가 감소되도록 형성되어 있다.
단면에 인접하는 측면이 출사면 및 배면을 만남으로써 각각 제공되는 제 3 및 제 4 에지의 일방 또는 양방의 에지로부터 측면에 대하여 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈이 추가로 형성되어도 좋다. 이들의 홈은, 측면에 평행인 단면 내에서 파형형상을 갖고, 측면으로부터 떨어짐에 따라 깊이가 감소되도록 형성된다.
또, 출사면과 배면의 일방의 전면에 걸쳐, 출사면으로 부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 광제어면이 형성되어 있어도 된다. 이 광제어면은, 단면과 거의 직교하는 방향으로 연이어 위치하는 다수의 볼록부를 구비한다. 또한, 출사면을 따라 도광판으로 부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 광제어소자가 배치되어 있어도 된다.
도광판의 각 에지의 근방에 여러 가지의 형태로 형성되는 이들의 홈은, 도광판 내부에서의 전파방향을 다양화하고, 각 에지를 투과한 조명광이 출사면의 특정한 직선상 영역으로부터 과잉으로 출사되는 현상을 억제한다. 그 결과, 휘선 (발광) 이 방지되어, 면광원장치의 출력광의 균일성이 개선된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 면광원 장치를 나타낸 분해사시도.
도 2 는 도 1 에 도시된 면광원 장치에 대하여, 상부 에지에 관련된 조명광의 거동을 설명하는 도면.
도 3 은 도 1 에 도시된 면광원 장치에 대하여, 하부 에지에 관련된 조명광의 거동을 설명하는 도면.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 면광원 장치를 나타낸 분해사시도.
도 5 는 도 4 에 도시된 면광원 장치에 대하여, 광산란도광판으로 부터의 출사광의 거동을 설명하기 위한 도면.
도 6 은 도 4 에 도시된 면광원 장치에서 채용된 프리즘시트의 지향성 보정기능에 대하여 설명하는 도면.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 면광원 장치에서 채용되는 광산란도광판의 구조를 설명하는 부분확대 사시도.
도 8 은 본 발명의 변형된 다른 실시형태에 따른 면광원 장치에서 채용되는 광산란도광판의 입사면을 나타낸 평면도.
도 9 는 종래의 사이드라이트형 면광원 장치를 예시하는 분해 사시도.
도 10 은 도 9 중의 A-A 선의 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 10, 20 : 사이드라이트형 면광원장치
2, 12, 22, 32 : 광산란도광판
2B, 12B, 22B, 32B : 배면
2C, 12C, 22C, 32C : 출사면
5, 6, 21 : 프리즘 시트
EU, EL : 에지
(1) 제 1 실시형태
도 1 내지 도 3 을 참조하여, 본 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태는 발광 방지를 위한 다수의 홈이 채용되고 있는 점을 제외하면, 도 8, 도 9 에 나타낸 종래구조와 공통되어 있다. 따라서, 공통되는 모든 요소에는 공통되는 부호로 참조하고, 중복되는 설명은 간략화한다.
먼저 도 1을 참조하면, 사이드라이트형 면광원장치 (10) 는, 1 차광원 (3), 반사시트 (4), 광산란도광판 (12), 및 프리즘시트 (5, 6) 를 구비한다. 1 차 광원 (3) 은 형광램프 (7) 와 리플렉터 (8) 로 이루어지고, 광산란도광판 (12) 의 입사면 (12A) 을 향하여 조명광을 공급한다. 광산란도광판 (12) 은 2 개의 측정면으로서 출사면 (12C) 과 배면 (12B) 을 가지며, 출사면 (12C) 을 따라 프리즘시트 (5, 6) 가 배치된다.
반사시트 (4), 광산란도광판 (12), 및 프리즘시트 (5, 6) 는 적층배치되고, 형광램프 (7), 리플렉터 (8) 와 함께, 도시하지 않은 프레임부재에 의해 지지된다. 광산란도광판 (12) 은, 쇄기 단면형상을 가지며, 상대적으로 두꺼운 단부가 형광램프 (7) 를 따른 입사면 (12A) 을 제공한다.
광산란도광판 (12) 은 광산란도광체로 이루어진다. 광산란도광체는, 예를 들면, PMMA (폴리메틸메타크릴레이트) 으로 이루어지는 매트릭스와, 그 중에 똑같이 분산된 투광성의 다수의 미립자로 이루어지는 재료이다. 이들 미립자의 굴절율은 매트릭스와 다르다.
반사시트 (4) 는 조명광에 대하여 높은 반사율을 나타내는 것과 같은, 베이스 상에 은을 증착한 정반사부재로 이루어진다. 반사시트 (4) 는 광산란도광판 (12) 의 배면 (12B)에서 누설되는 조명광을 효율적으로 광산란도광판 (12) 의 내부로 되돌려 조명광의 손실을 방지한다.
광산란도광판 (12) 의 입사면 (12A)에서 도입된 조명광은, 미립자에 의한 산란을 받으면서, 배면 (12B) 과 출사면 (12C) 과의 사이를 반복 반사하여 전파한다. 이 과정에서, 조명광은 출사면 (12C) 으로부터 거의 일정한 비율로 출사한다. 앞서 언급한 이유에 의해, 출사면 (12C) 으로 부터의 출사광은 지향성을 가지며, 그 우선 전파방향은 정면방향에 관하여 말단방향 (1 차 광원 (3) 과 반대방향) 으로 경사져 있다.
프리즘시트 (5) 는, 그 프리즘면이 광산란도광판 (2) 을 마주보도록 배치된다. 또, 프리즘시트 (6) 는 그 프리즘면이 광산란도광판 (2) 을 등지도록 배치된다. 프리즘시트 (5) 는 그 돌기가 입사면 (12A) 과 평행하게 달리도록 배향되어 있다. 외측의 프리즘시트 (6) 는 그 돌기가 입사면 (12A) 과 거의 직교하여 달리도록 배향되어 있다. 이들 돌기의 경사면은 출사광의 우선 전파방향을 출사면 (12C) 의 정면방향으로 보정한다.
프리즘시트 (5) 는, 예를 들면 투명 PET 로 이루어지는 베이스 상에서 아크릴계의 자외선 경화수지 등을 요철형상을 갖도록 경화시켜 고정한 것이 대표적이긴 하다.
본 실시형태의 특징에 따르면, 상부 에지 (EU) 와 하부 에지 (EL) 에 대하여, 발광 방지를 위한 홈 구조가 채용된다. 상부 에지 (EU)는 출사면 (12C) 이 입사면 (12A) 과 만나는 선상영역으로, 하부 에지 (EL) 와 배면 (12B) 이 입사면 (12A) 와 만나는 선상영역이다.
도 1 중에 화살표 (C) 로 부분 확대 도시한 바와 같이, 출사면 (12C) 에는 상부 에지 (EU) 로부터 입사면 (12A) 에 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈 (101) 이 형성되어 있다. 마찬가지로, 화살표 (D) 로 부분 확대 도시한 바와 같이, 배면 (12B) 에는 하부 에지 (EL) 로부터 입사면 (12A) 에 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈 (102) 이 형성되어 있다. 이들의 홈은 입사면 (12A) 과 평행인 단면 내에서 파형형상을 갖고 있다.
각 홈군 (101, 102) 이 연이어 위치하는 영역은, 도시되어 있는 바와 같이, 상부 에지 (EU) 로부터 거리 (W1) 및 하부 에지 (EL) 로부터 거리 (W2) 의 범위에 있다. 이 영역내에서, 각 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는, 입사면 (12A) 으로부터 멀어짐에 따라 얕아지고 있다. 파형형상의 일례에 따르면, 약 100 도의 정점각 (α) 을 갖는 삼각형요소가, 0.05 ㎜ 의 반복피치 (P) 로 반복되어 W1=W2=10 ㎜ 이다. 이 범위 (W1=W2=10 ㎜)에서, 입사면 (12A)에서 멀어짐에 따라 삼각형 요소는 서서히 소형화되어, 파형형상의 깊이가 얕아진다.
이들 홈군 (101, 102) 은, 상부 에지 (EU) 및 하부 에지 (EL)를 투과함으로써 생길지도 모르는 휘선상의 휘도 불균일 (도 1 중의 휘선 (K) 참조) 을 방지한다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 상부 에지 (EU) 부근에 입사한 조명광의 대분분은, 파형단면의 홈군 (101) 의 내면에서 반사되어, 하부 에지 (EL) 부근에 형성된 홈군 (102) 에 내측으로부터 입사된다. 여기에서 파형단면에 의해, 조명광은 여러가지 방향으로 반사된다.
그 결과, 상부 에지 (EU) 부근을 경유한 조명광이 출사면 (12C) 의 특정한 직선상영역을 향하는 현상이 회피된다.
마찬가지로, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 상부 에지 (EU) 부근을 경유하지 않고 하부 에지 (EL) 부근에 입사한 조명광의 대부분은, 파형단면의 홈군 (102) 내면에서 여러가지 방향으로 반사되어, 그 상당부분은 상부 에지 (EU) 부근에 형성된 홈군 (101) 에 입사되어 다시 여러가지 방향으로 전파된다. 이와 같은 프로세스는, 출사면 (12C) 의 특정의 직선상영역으로부터의 과잉한 출사를 회피시킨다.
만약, 종래구조와 같이, 홈군이 형성되지 않고, 에지 (EU, EL) 가 스트레이트이면, 1 개 또는 여러 개의 특정의 직선상 영역으로 조명광이 강하게 안내되어, 그곳으로부터의 출사광이 과잉이 되어, 휘선 (K; 도 9 참조) 이 형성된다. 결국, 본 실시형태는, 휘선의 출현 (발광) 을 억제하여, 종래구조에 비하여 균일성이 높은 출력광을 제공한다.
여기서 주의해야 할 점은, 발광 방지를 위해 형성된 홈군 (101, 102) 은, 출사면 (12C) 으로부터의 출사광의 지향특성에 영향을 부여할 가능성이 있는 것이다. 만약 이 영향이 크면, 출력광의 균일성이 저하될 수도 있다. 그러나, 홈군 (101, 102) 의 형성영역을 에지 (EU, EL) 근방 (거리 (W1, W2) 의 범위) 로 한정함으로써, 상기 영향을 실용상 지장이 없는 범위에 그치게 할 수 있다. 상기 (W1, W2) 의 값 (W1=W2=10 ㎜ ) 은 그와 같은 실제적인 예를 부여한다.
(2) 제 2 실시형태
도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태는 발광 방지를 위한 홈군의 형성장소 및 우선 전파방향의 보정수단의 상이를 제외하면, 제 1 실시형태와 동일하다. 따라서, 공통되는 모든 요소에는 공통되는 부호로 참조하며 중복되는 설명은 간략화한다.
먼저 도 4를 참조하면, 사이드라이트형 면광원장치 (20) 는, 1 차 광원 (3), 반사시트 (21), 광산란도광판 (22), 및 프리즘시트 (23) 를 구비하고 있다. 1 차 광원 (3) 은 형광램프 (7) 와 리플렉터 (8) 로 이루어지고, 광산란도광판 (22) 의 입사면 (22A) 을 향하여 조명광을 공급한다. 광산란도광판 (22) 은 2 개의 측정면으로서 출사면 (22C) 과 배면 (22B) 을 가지며, 출사면 (22C) 을 따라 프리즘시트 (23) 가 배치된다.
반사시트 (21), 광산란도광판 (22), 및 프리즘시트 (23) 는 적층 배치되고, 형광램프 (7), 리플렉터 (8) 과 함께, 도시하지 않은 프레임부재에 의해 지지된다. 광산란도광판 (22) 은, 쇄기 단면형상을 가지며, 상대적으로 두꺼운 단부가 형광램프 (7) 를 따른 입사면 (22A) 을 제공한다.
반사시트 (21) 는, 조명광에 대하여 높은 반사율을 나타내는 것과 같은, 베이스상에 은을 증착한 정반사부재로 이루어진다. 반사시트 (21) 는 광산란도광판 (22) 의 배면 (22B)에서 누설되는 조명광을 효율적으로 광산란도광판 (22) 의 내부로 되돌려, 조명광의 손실을 방지한다.
광산란도광판 (22) 은 광산란도광체로 이루어진다. 광산란도광체는, 예를 들면, PMMA (폴리메틸메타크릴레이트) 로 이루어지는 매트릭스와, 그 중에 똑같이 분산된 투광성의 다수의 미립자로 이루어지는 재료이다. 이들 미립자의 굴절율은 매트릭스와 다르다.
광산란도광판 (22) 의 입사면 (22A)에서 도입된 조명광은, 미립자에 의한 산란을 받으면서, 배면 (22B) 과 출사면 (22C) 과의 사이를 반복하여 반사하여 전파한다. 이 과정에서, 조명광은 출사면 (22C) 으로부터 거의 일정한 비율로 출사된다. 앞서 언급한 이유에 의해, 출사면 (22C) 으로 부터의 출사광은 지향성을 가지며, 그 우선 전파방향은 정면방향에 관하여 말단방향 (1 차 광원 (3) 과 반대방향) 으로 경사져 있다.
본 실시형태의 특징에 따르면, 하부 에지 (EL) 의 근방에, 발광 방지를 위한 홈구조가 채용되는 한편, 출사면 (22C) 상에는 광제어면이 형성된다. 즉, 도 4 중에 화살표 (C) 로 부분 확대 도시한 바와 같이, 출사면 (22C) 에는 전면에 걸쳐 입사면 (22A) 에 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 볼록부 (210) 가 형성되어 있다. 한편, 화살표 (D) 로 부분 확대 도시한 바와 같이, 배면 (22B) 에는 하부 에지 (EL) 로부터 입사면 (22A) 에 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈 (210) 이 형성되어 있다. 이들의 홈 (210) 은 입사면 (22A) 과 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고 있다.
홈군 (201) 의 연이어 위치하는 영역은, 도시되어 있는 바와 같이, 하부 에지 (EL) 로부터 거리 (W2) 의 범위에 있다. 이 영역내에서, 각 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는, 입사면 (22A) 으로부터 멀어짐에 따라 얕아지고 있다. 파형형상의 일례에 따르면, 약 100 도 이 정점각 (α) 을 갖는 삼각형요소가, 0.05 ㎜ 의 반복피치 (P) 로 반복되어 W2=10 ㎜ 이다. 이 범위 (W2=10 ㎜)에서, 입사면 (22A)에서 멀어짐에 따라 삼각형 요소는 서서히 소형화되어, 파형형상의 깊이가 얕아진다.
출사면 (22C) 상의 광제어면을 형성하는 다수의 미소한 볼록부 (210) 는, 입사면 (22A) 과 평행하게 상부 에지 (EU) 부터 말단까지 연이어 위치하고 있다. 각 볼록부 (210) 는 1 쌍의 경사면 (22E, 22F) 를 갖는다. 본 실시형태에서는 1 쌍의 경사면 (22E, 22F) 은 직접 접속되어 삼각형상의 단면을 형성한다.
도 5 에는, 광산란도광판 (22) 의 입사면 (22A) 과 평행인 단면과 화살표 가 붙어 있는 광로가 나타나 있다. 광로에 예시되어 있는 바와 같이, 볼록부 (210) 의 경사면 (22E, 22F) 은, 출사광의 우선 전파방향을 입사면 (22A) 과 평행인 면내에서 정면방향으로 보정하도록 굴절한다.
또한, 이들의 볼록부 (210) 는 상부 에지 부근에서 제 1 실시형태와 동일한 기능을 달성한다. 왜냐면, 이들 볼록부군은, 상부 에지 (EU) 부근에서 입사면 (2A) 에 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고, 그곳에 입사한 조명광을 여러가지 방향으로 반사하기 때문이다.
한편, 하부 에지 (EL) 의 근방에 형성된 홈군 (201) 의 기능은, 제 1 실시형태에서와 동일하다. 결국, 상하 에지 (EU, EL) 의 쌍방의 근방에, 제 1 실시형태와 유사한 파형단면구조가 형성된다. 그 결과, 도 2 및 도 3을 참조하여 이루어진 설명과 동일한 이유에 의해, 상하 에지를 투과함으로써 휘선의 발생 (발광) 이 방지된다.
본 실시형태에서는, 1 쌍의 경사면 (22E, 22F) 은, 출사면 (22C) 이 올라가는 일반면에 대하여 똑같은 경사각을 갖고 있다. 경사면 (22E 및 22F) 이 이루는 정점각(α) 은, 예를 들면 약 100 도이다, 일반적으로 정점각 (α) 은 50 도 ∼ 130 도의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 범위는 60 도 ∼ 110 도 이다,
미소한 볼록부의 반복피치는, 100 ㎛ 이하, 특히 50 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 값은, 면광원 장치 (20)에서 후방 조사되는 액정표시패널의 화소주기의 1/2 이하 (100 ㎛ 이하) 또는 1/4 이하 (50 ㎛ 이하) 에 대응하여, 모아레 (moire) 무늬의 발생을 방지함과 동시에 미세한 주기적인 휘도 불균일의 발생을 방지한다.
프리즘시트 (23) 는 한쪽 면에 프리즘면이 형성되어 있다. 프리즘면은 다수의 평행하게 연이어 위치하는 미소한 볼록부를 구비한다. 배향은 프리즘면이 출사면 (22C) 을 향하고, 또한, 다수의 볼록부가 입사면 (22A) 과 거의 평행하게 연이어 위치하도록 선택된다. 도 6 에는, 프리즘시트 (23) 의 단면 (입사면 (22A) 과 수직) 과 화살표가 부여된 광로가 나타나 있다. 광로에 예시되어 있는 바와 같이, 프리즘면을 형성하는 볼록부 (231) 의 경사면 (23A, 23B) 은, 출사광의 우선 전파방향을 입사면 (22A) 과 수직인 면내에서 정면방향으로 보정한다.
프리즘시트 (23) 의 광제어면 (프리즘면) 은, 상기의 출사면 (22C) 상의 광제어면과 제휴하여 광제어수단의 콤비네이션을 제공한다. 즉, 출사면 (22C) 상의 광제어면은 입사면 (22A) 과 평행인 면내에서 우선 전파방향을 정면방향으로 수정하고, 프리즘시트 (23) 는 입사면 (22A) 과 직교하는 면내에서 우선 전파방향을 정면방향으로 수정한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따라 출사면 (22C) 의 전면을 파형형상으로 형성하여도, 제 1 실시형태와 동일한 발광 방지가 달성된다. 또, 프리즘시트의 사용매수를 줄였으므로, 조명광의 출력효율의 향상도 기대할 수 있다. 말할 필요도 없이, 모아레 무늬의 발생을 방지하기 위해, 프리즘시트 (23) 의 미소한 볼록부의 반복피치도 100 ㎛ 이하, 특히 50 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
(3) 제 3 실시형태
도 7을 참조하여 본 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태는 도광판 상의 홈군의 형성개소의 상이점을 제외하면, 제 1 실시형태와 공통된 전체구조를 갖고 있다. 따라서, 본 실시형태의 특징을 중점적으로 설명하고, 전체적인 구조에 관한 중복설명은 생략한다.
도 7 에는, 본 실시형태를 특징짓는 광산란도광판 (32) 의 입사면과 측면의 일부가, 확대 사시 도시되어 있다. 본 실시형태의 전체구조는, 제 1 실시형태에서의 광산란도광판 (12) 을 이 광산란도광판 (32) 으로 치환함으로써 부여된다. 도광판 (32) 의 특징에 따르면, 다수의 홈은 다음의 형태로 형성되어 있다.
(i) 출사면 (32C) 과 입사면 (32A) 이 만나는 상부 에지 근방에는, 광산란도광판 (32) 의 거의 전체폭에 걸쳐 다수의 홈 (301) 이 형성되어 있다. 홈군 (301) 은, 제 1 실시형태에서의 홈군 (101) 과 공통된 구조와 작용을 갖고 있다. 즉, 홈군 (301) 은, 입사면 (32A) 의 일반적으로 연이어 위치하는 방향에 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고, 또한, 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는 입사면 (32A) 으로부터 떨어짐에 따라 얕아지고 있다.
홈군 (301) 의 형성범위는, 제 1 실시형태와 동일하게 한정 (예를 들면 (W1) 의 범위) 되어 있다.
(ii) 동일하게, 배면 (32B) 과 입사면 (32A) 이 만나는 하부 에지 근방에는, 광산란도광판 (32) 의 거의 전체폭에 걸쳐 다수의 홈이 형성되어 있다. 이들의 홈은, 제 1 실시형태에서의 홈군 (102) 과 공통된 구조와 작용을 갖고 있다. 즉, 홈군은, 입사면 (32A) 의 일반적으로 연이어 위치하는 방향에 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고, 또한, 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는 입사면 (32A) 으로부터 떨어짐에 따라 얕아지고 있다. 홈군의 형성범위는 제 1 실시형태와 동일하게 한정 (예를 들면 W2 의 범위) 되어 있다.
(iii) 입사면 (32A) 상에, 광산란도광판 (32) 이 거의 전체폭에 걸쳐 다수의 홈 (320) 이 형성되어 있다. 홈군 (320) 은 출사면 (32C) 에 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고, 또한, 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는 일정하다. 본 실시형태에서의 홈군 (320) 은, 상하 에지 근방의 홈군 (301) 과 동일한 형성피치로, 산-산/골짜기-골짜기 대응으로 형성되어 있다.
(iv) 출사면 (32C) 과 양측면이 만나는 상하부 에지 근방에는, 각각 다수의 홈이 형성되어 있다. 또한, 도면의 형편상, 양측면은 측면 (32D) 이 대표하고, 각 홈군은 홈군 (303) 이 대표하고 있다. 이들의 홈군은, 각 측면의 일반적으로 연이어 위치하는 방향에 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고, 또한, 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는 측면으로부터 떨어짐에 따라 얕아지고 있다.
일반적으로, 각 측면의 상부 에지 및/또는 하부 에지를 위해 형성되는 홈군 (303) 은, 입사면을 위해 형성되는 홈군 (301) 에 비하여 얕고, 형성범위는 좁게 한정되는 것이 바람직하다.
(v) 각 측면 (측면 (32D) 이 대표) 상에 다수의 홈 (330) 이 형성되어 있다. 홈군 (330) 은, 출사면 (32C) 에 평행인 단면내에서 파형형상을 갖고, 또한, 홈의 깊이 (파형의 깊이) 는 일정하다. 일반적으로, 각 측면상에 형성되는 홈군 (330) 은, 입사면 (32A) 상에 형성되는 홈군 (320) 에 비하여 얕고, 형성범위는 좁게 한정되는 것이 바람직하다.
상기 (i) 및 (ii) 는 제 1 실시형태와 동일한 메카니즘에 의해, 휘선의 발생을 방지한다. 상기 (iii) 는 입사면 (32A) 으로부터 입사되는 조명광을 광산란도광판 (32) 의 양측으로 향하여 나누어, 출사광을 균일화한다. 또, 상기 (iv) 는, 상기 (i) 및 (ii) 또는 제 1 실시형태와 동일한 메카니즘에 의해, 도광판의 측면의 상하 에지를 투과함으로써 발생할 지도 모르는 약한 휘선의 발생을 방지한다. 또한, 상기 (v) 는, 홈 내면에서 조명광을 여러가지 방향으로 반사하여, 출사광을 균일화한다.
(4) 그 외 실시형태
이상 설명한 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태는, 본 발명을 한정하는 취지의 것은 아니다. 예를 들면, 다음과 같은 변형예가 가능하다.
(a) 발광 방지를 위한 홈의 형성피치, 파형형상 등은 여러 가지의 변형을 하용한다. 예를 들면, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 입사면측에서 보아, 반원호형상 요소 (401) 의 반복에 의해 파형형상을 형성하여도 된다. 또, 정현파형상, 정점을 원호로 접속한 삼각형 형상 등, 여러 가지의 파형형상이 채용되어도 된다.
(b) 상기의 각 실시형태에서는, 입사면에서 멀어짐에 따라 삼각형형상을 소형화하여, 파형형상의 깊이가 서서히 얕아지고 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 산부의 정점각을 서서히 크게하여 파형형상의 깊이를 서서히 얕게하여도 된다. 또, 삼각형형상에서 곡면형상으로 서서히 변화시켜 파형형상의 깊이를 서서히 얕게하여도 된다.
(c) 제 2 실시형태에서는, 출사면의 전면에 광제어면 (파형형상의 프리즘면) 이 형성되고, 배면의 입사면 근방에 파형형상이 형성되어 있다. 그러나, 이 관계는 역전되어도 좋다. 즉, 배면의 전면에 광제어면 (파형형상의 프리즘면) 이 형성되고, 출사면의 입사면 근방에 파형형상이 형성되어도 된다.
(d) 제 1 실시형태 및 제 3 실시형태에서는, 출사면과 배면의 쌍방에 대하여, 입사면 근방에 깊이가 변화하는 파형형상이 형성되어 있다. 그러나, 출사면과 배면의 어느 하나의 일방만에 대하여, 입사면 근방에 깊이가 변화하는 파형형상이 형성되어도 된다.
(e) 반사시트에는, 임의재료의 정반사부재, 또는 백색 PET 등의 난반사부재가 채용되어도 된다.
(f) 광제어부재 (프리즘시트) 는, 예를 들면 투명 PET 로 이루어지는 베이스 상에서 아크릴계의 자외선 경화수지 등을 요철형상을 갖도록 경화시켜 고정한 것이 대표적이긴 하다. 그러나, 다른 재료, 제법이 채용되어도 된다. 예를 들면, 폴리카보네이트 (PC), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 등의 투광성이 유연한 다른 재료가 채용되어도 된다. 또, 유연성이 없는 시트형상 내지 판상의 광제어부재 (프리즘체) 가 채용되어도 된다.
(g) 상기의 실시형태에서는 도광판으로서 광산란도광판이 채용되어 있다. 그러나, 광산란도광판을 투명도광판으로 변경하여도 된다. 또, 광산란도광판의 재료, 제법은 한정되지 않는다.
(h) 도광판의 단면형상은, 쇄기형이 아니어도 좋다. 예를 들면, 균일한 두께의 도광판을 채용하여도 된다.
(i) 도광판의 입사면은, 2 개 이상의 단면에 설정하여도 된다. 그에 따라 복수의 1 차 광원이 설치되어도 된다.
(j) 1 차 광원은, 형광램프와 같은 봉형상 광원 이외의 광원소자를 구비하고 있어도 된다. 예를 들면 발광다이오드 등의 점광원을 복수 배치하여 1 차 광원을 형성하여도 된다.
(k) 본 발명의 면광원장치는, 액정표시장치의 후방 조사 이외의 용도에 적용되어도 된다. 예를 들면, 여러 가지의 조명기기 및 디스플레이에 폭넓게 적용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 출사면 및/또는 배면의 입사면 근방을 파형형상으로 형성함으로써, 또는 출사면 및/또는 배면의 측면 근방을 파형형상으로 형성함으로써, 입사면의 에지 또는 측면 발광에 의한 휘선의 발생을 감소시켜 고품위의 조명광을 출사시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (5)
- 측정면으로서 출사면 및 배면을 갖는 도광판과, 상기 도광판의 단면에서 조명광을 공급하는 1 차 광원을 구비하고, 상기 출사면이 상기 단면과 만남으로써 제 1 에지가 제공되며, 상기 배면이 상기 단면과 만남으로써 제 2 에지가 제공되는 사이드라이트형 면광원장치에 있어서,상기 도광판은, 상기 제 1 에지, 상기 제 2 에지, 또는 상기 제 1 에지 및 상기 제 2 에지로부터 상기 단면 (端面) 에 대하여 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈을 구비하고,상기 다수의 홈은, 상기 단면에 평행인 단면 (斷面) 내에서 파형형상을 가지며, 상기 단면으로부터 떨어짐에 따라 깊이가 감소되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 도광판은 상기 단면에 인접하는 측면을 가지며, 상기 출사면이 상기 측면과 만남으로써 제 3 에지가 제공되고, 상기 배면이 상기 측면과 만남으로써 제 4 에지가 제공되며,상기 도광판은, 상기 제 3 에지, 상기 제 4 에지, 또는 제 3 에지 및 제 4 에지로 부터 상기 측면에 대하여 거의 수직으로 연이어 위치하는 다수의 홈을 추가로 구비하고, 상기 다수의 홈은, 상기 측면에 평행인 단면내에서 파형형상을 가지며, 상기 측면으로부터 떨어짐에 따라 깊이가 감소되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 출사면과 배면의 일방의 전면에 걸쳐, 상기 출사면으로 부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 광제어면이 형성되고, 상기 광제어면은, 상기 단면과 거의 직교하는 방향으로 연이어 위치하는 다수의 볼록부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 출사면과 배면의 일방의 전면에 걸쳐, 상기 출사면으로 부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 광제어면이 형성되고, 상기 광제어면은, 상기 단면과 거의 직교하는 방향으로 연이어 위치하는 다수의 볼록부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원장치.
- 제 1 항, 제 2 항, 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 출사면을 따라 상기 도광판으로 부터의 출사광의 지향성을 보정하기 위한 광제어소자가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원장치.
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