KR20010042698A - 도광판, 면광원 장치 및 액정 디스플레이 - Google Patents

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Abstract

입체 방위적인 출사방향제어가 가능하고, 배면에서의 누광이 일어나기 어려운 도광판과, 그것을 사용한 면광원 장치 및 액정 디스플레이를 제공한다. 도광판 (10) 의 배면 (14) 상의 다수의 돌기 (20) 의 면 (21, 22) 은 안내부를 제공한다. 영부 (25) 의 연재방향 (돌기 (20) 의 배향방향) 은, 광의 주요 도래방향으로 정렬된다. 입력광선 (H1, H2) 은 안내부로부터 멀어짐에 따라서 좁아지고, 또한 얕아지는 골에 입력되고, 일방의 사면 (23/24), 타방의 사면 (24/23) 에서 순차적으로 내부 반사된다. 2 번에 걸친 3 차원적 방향전환을 거쳐, 출사면 (13) 으로 향하는 내부 출력광 (J1, J2) 이 형성된다. J1, J2 의 진행방향은, 사면 (23, 24) 의 경사각도를 조정함으로써 제어할 수 있다. 상반되는 2 방향에서 광을 도입하고, 안내부에서도 방향을 전환하여 출력할 수도 있다. 백 라이트형 및 프런트 라이트형의 액정 디스플레이에 적용할 수 있다.

Description

도광판, 면광원 장치 및 액정 디스플레이{OPTICAL WAVEGUIDE SHEET, SURFACE ILLUMINANT DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도광판의 측단면에서 광을 도입하고, 도광판의 2 개의 주표면 (단면에 비하여 대면적의 면) 내의 일방을 출사면으로 하여 사용하는 형태의 면광원 장치는, 예를 들어 액정 디스플레이의 백 라이팅 (back lighting) 과 프런트 라이팅 (front lighting) 등에 널리 사용되고 있다. 이러한 종류의 면광원 장치에 있어서의 기본적인 성능은 사용하는 도광판에 좌우되는 바가 크다.
도광판의 기본적인 역할은, 측단면으로부터 도광판의 내부에 도입된 광의 진행 방향 (도광판의 출사면에 거의 평행) 을 전환시켜 출사면에서 출사시키는데 있다. 잘 알려져 있는 바와 같이, 도광판에 단순한 투명판을 그대로 사용한 것으로는 방향전환이 거의 이루어지지 않고, 충분한 휘도를 얻을 수 없다. 그래서, 출사면에서의 출사를 촉진하는 수단이 필요해진다.
도광판의 출사를 촉진하는 수단은, (1) 도광판 (산란도광판) 내부의 산란파워, (2) 광확산성의 출사면 (일방의 주표면), (3) 광확산성의 배면, (4) 굴절성의 요철 (凹凸) 형상을 가지는 출사면, (5) 굴절성의 요철 형상을 가지는 배면의 어느 한쪽의, 하나 또는 이들 조합의 수법 (手法) 에 지지되고 있다.
(1) 의 수법은 고효율이면서 균일한 출사광을 얻기 쉽다. 그러나, 출사면으로부터 우선적인 출사방향이 정면방향에서 크게 경사진다 (통상적으로, 출사면에 발생된 법선에 대하여 60 도 ~ 75 도 정도의 경사). 따라서, 정면방향으로의 방향을 수정하는 소자 (프리즘 시트) 가 필요하게 된다. 광확산 시트를 사용해도, 정면방향의 광이 어느 정도 증가되지만, 광범위하게 광확산이 발생하여 에너지효율이 저하된다.
(2), (3) 의 수법은, 고효율로 출사광을 얻기 어렵다. 또한, (1) 의 수법과 동일하게 출사면으로부터의 출사는 경사지게 강하게 일어난다. 광확산성을 강하게 하면, 광범위 산란과 광확산 요소 (백색 잉크 등) 에 의한 흡수 등의 요인에서 효율이 상승되지 않는다.
(4) 의 수법은, 출사면으로부터의 광탈출을 용이하게 하지만, 적극적인 방향의 전환이 이루어진다고 는 할 수 없다. 따라서, 고효율로 출사광을 얻기 어렵다. 특히, 도광판의 배면에서 출사면으로 향하는 광이 생성되지 않는 것은 유리하지 않다.
(5) 의 수법은, 도광판의 배면에서 출사면으로 향하는 광을 적극적으로 생성하는 것이며, 또한 광범위 산란도 일어나지 않는다. 따라서, 정면방향에 가까운 방향으로 향하는 지향성을 가진 출사광을 효율적으로 생성할 수 있는 가능성이 있다. 그러나, 실제로는 종래의 기술에서는 출사면으로부터의 출사광의 진행방향을 충분히 제어하지 못했다.
도 1 (a) ~ 도 1 (c) 는 상기 (5) 의 수법의 적용례를 설명한 도면이다. 동 도면에서, 부호 1 은 아크릴수지 등의 투명재료로 이루어지는 도광판을 표시하고, 그 의 일 측 단면이 입사면 (2) 을 제공하고 있다. 일차광원 (L) 은 입사면 (20) 의 근방에 배치되어, 입사면 (2) 에 광을 공급한다. 도광판 (1) 의 2 개의 주표면 (3, 4) 내의 일방이 출사면 (3) 이 된다. 타방의 면 (「배면」이라고 함) 에는, 사면 (5a, 5b) 을 가지는 단면 형상의 오목부 (凹; 5) 가 다수 형성되어 있다.
일차광원 (L) 으로부터 발생된 광은 입사면 (2) 을 통하여 도광판 (1) 내에 도입된다. 도광판 (1) 내를 전파하는 광 (광선 G1, G2로 대표됨) 이 오목부 (5) 와 만나면, 일방의 사면 (5e) 에서 내부 반사되고, 출사면 (3) 으로 향하게 된다. Θ는 내부 입사각이고, G1', G2' 는 광선 G1, G2에 대응하는 출사광이다. 이와 같이, 타방의 사면 (5b) 에 비하여 입사면 (2) (일차광원 (L)) 에 가까운 사면 (5a) 은, 방향의 전환을 위한 내부 반사 사면을 제공한다. 이러한 작용은 에지 라이팅 효과라고 할 때도 있다.
오목부 (5) 는, 점 형상 또는 선홈 형상으로 형성된다. 또한 도 1 (a) ~ 도 1 (c) 에 나타낸 바와 같이 오목부 (5) 의 형성피치 (d) 와 깊이 (h), 또는 사면의 경사 (φ) 가 입사면 (2) 으로부터의 거리에 따라서 변한다. 이에 따라서, 출사면 (3) 의 휘도가 입사면 (2) 으로부터의 거리에 의존하여 변화하는 것이 방지된다.
그러나 도 1 (a) ~ 도 1 (c) 에 나타낸 바와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.
1. 입사면 (2) 에서 볼 때, 사면 (5b) 의 배후에 광이 미치기 어려운 영역 (area) 이 존재한다. 따라서, 형성 피치 (d) 를 작게 해도, 방향전환 효율이 상승되지 않고, 또한 출사면 (3) 의 휘도에 편차가 발생하기 쉽다.
2. 입사면 (2) 에 평행한 면내에 관한 방향제어가 충분하지 못하다. 예를 들어, 도 1 (a) 에 있어서, 광선 (G1, G2) 의 전파방향이 출사면 (3) 에 평행하지만, 입사면 (2) 에 수직이 아닌 경우, 출사광 (G1', G2') 은 입사면 (2) 에서 볼 때 우방향 또는 좌방향으로 발산되게 될 것이다. 입사면 (2) 에 수직이 아닌 광성분은 실제의 도광판 중에는 많이 존재한다. 따라서, 출사광을 공간적으로 바람직한 각도 내지 각도범위 (입사면 (2) 에 관하여 수직, 평행 양방향에 관하여) 로 지향시키는 것은 곤란하다.
3. 출사면 (3) 으로 향하는 광을 생성하기 위한 방향전환을, 1 회 반사 (사면 (5a)) 에서 행하고 있으므로, 배면 (4) 에서 광누설이 발생되기 쉽다. 즉, 방향의 전환을 위한 반사시에 전체 반사조건이 파괴되기 쉽다. 예를 들어, 광선 (G1, G2) 을 거의 정면방향으로 향하게 하기 위해서는, 내부 입사각 (Θ) 은 45 도 정도가 된다. 이것은 전형적인 재료인 아크릴수지 - 공기의 임계각과 거의 동일하다. 따라서, 약간 하향으로 전파하는 광의 상당 부분은 사면 (5a) 에서 누설된다.
본원발명은 측방으로부터 공급된 광을 내부에서 방향을 전환하고, 출사면에서 출사하기 위한 도광판, 및 그러한 도광판을 사용한 면광원 장치에 관한 것이며, 또한 그러한 면광원 장치를 백 라이팅 또는 프런트 라이팅에 채용한 액정 디스플레이에 관한 것이다.
도 1 은, 종래 기술에 대하여 설명한 도면으로, 도 1 (a) 는 에지 라이팅 효과의 원리, 도 1 (b) 및 도 1 (c) 는 오목부의 형성양태를 예시한 도면;
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태의 개략 배치를, 도 2 (a) 는 도광판의 배면측에서 본 평면도이고, 도 2 (b) 는 도 1 (a) 에 있어서 좌측에서 바라 본 측면도로, 각각 나타낸 것;
도 3 은, 제 1 실시형태에서의 돌기 (20) 의 배열에 대하여, 도 3 (a) 는 도 2 (a) 의 원 A 내의 배열을 추출 도시하고, 도 3 (b) 는 도 2 (a) 의 원 B 내의 배열을 추출하여 도시한 것;
도 4 는, 제 1 실시형태에서의 돌기의 피복율의 추이예를 그래프로 나타낸 것;
도 5 (a) 는, 돌기의 주변을 확대 도시하며, 내부 입력광의 광로에 대하여 설명한 사시도이고, 도 5 (b) 는 하나의 돌기 자체를 확대 도시한 사시도;
도 6 은, 본 발명의 제 2 실시형태에서의 돌기배열을 설명한 평면도;
도 7 은, 본 발명의 제 3 실시형태에서의 돌기배열을 설명한 평면도;
도 8 은, 본 발명의 제 4 실시형태에서의 돌기배열을 설명한 평면도;
도 9 는, 본 발명의 제 5 실시형태에서의 돌기배열을 설명한 평면도;
도 10 은, 본 발명의 면광원 장치를 프런트 라이트형의 액정 디스플레이의 프런트 라이팅에 적용한 제 5 실시형태를 설명한 단면도;
도 11 은, 반사방지막의 작용을 설명한 도면;
도 12 는, 반사방지막의 특성을 예시한 그래프;
도 13 은, 본 발명의 제 7 실시형태에서의 돌기배열을 설명한 평면도; 그리고,
도 14 는, 제 7 실시형태에서 채용되고 있는 돌기의 주변을 확대하여 도시하고, 내부 입력광의 광로에 대하여 설명한 사시도이다.
(발명의 목적 및 개시)
따라서, 본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하는데 있다. 즉, 본 발명의 하나의 목적은, 측단면 (입사면) 으로부터 도입된 광을 출사면에서 출사시키기 위한 도광판을 개량하고, 광이 미치기 어려운 영역이 생기지 않으며, 입사면에 수직 및 평행인 평면 내에 관하여 출사방향을 제어할 수 있고, 배면에서의 광누설이 발생되기 어렵게 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 하나의 목적은, 그러한 개량된 도광판을 채용함으로써, 프리즘 시트와 같은 방향수정소자를 사용하지 않아도, 입사면에 수직 및 평행인 평면 내에 관하여 출사방향이 제어된 조사광을 효율적으로 생성될 수 있는 면광원 장치를 제공하는 것을 의도하고 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 면광원 장치를 액정 디스플레이를 위한 백 라이팅 또는 프런트 라이팅에 적용하여, 희망하는 방향에서 관찰하기 쉬운 액정 디스플레이를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 볼록부 내면에 의한 2 회의 내부 반사에 의하여 방향전환을 한다고 하는 기본적인 생각을 채용함으로써, 상기 기술과제를 해결한다.
먼저 본 발명은, 출사면 및 배면을 제공하는 2 개의 주표면과, 광을 도입하기 위한 측단면을 구비한 도광판을 개량한다.
본 발명의 하나의 특징에 따르면, 도광판의 배면은 광진행 방향의 전환을 위한 다수의 돌기를 구비하고 있고, 개개의 돌기는 안내부와 전환출력부를 포함하고, 전환출력부는 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고 있다 그리고, 영부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 돌기의 내부에는 골이 형성되고, 이 골은 안내부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지는 경향을 가지도록 형성되어 있다.
이로써, 안내부를 거쳐 골에 도래 (到來) 한 내부 입력광은 제 1 반사면 및 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되고, 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성된다.
전환출력부의 제 1 영부의 연재방향은, 배면상의 위치에 따라서 변화될 수도 있다. 이 경우, 영부의 연재방향의 분포에 의하여, 출사면에서의 출사광의 방향분포를 제어할 수 있다.
본 발명은, 상술한 도광판이 채용된 개량된 면광원 장치를 제공한다. 본 발명은, 적어도 하나의 일차광원과, 출사면 및 배면을 제공하는 2 개의 주표면과, 일차광원으로부터의 광도입을 위한 측단면을 구비한 도광판을 포함하는 면광원 장치를 개량한다.
도광판의 상기 특징에 대응하여, 도광판의 배면은 광진행 방향을 전환하기 위한 다수의 돌기를 구비하고 있다. 개개의 돌기는 안내부와 전환출력부를 포함하고, 전환출력부는 제 1 영 (嶺) 부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고 있다.
그리고, 제 1 영부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 돌기의 내부에는 제 1 골이 형성된다. 이 제 1 골은, 안내부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지는 경향을 가지도록 형성되어 있다.
이로써, 안내부를 거쳐 제 1 골에 도래한 내부입력광은 제 1 반사면 및 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서, 타방의 반사면에서 반사되어, 출사면을 향하는 내부 출력광이 생성된다.
전환출력부의 제 1 영부의 연재방향은, 배면상의 위치에 따라서 변화할 수도 있다. 이 경우, 제 1 영부의 연재방향의 분포에 따라서, 출사면으로부터 나온 출사광의 방향분포를 제어할 수 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 다수의 돌기에 의하여 생성되는 내부 출력광은 출사면에 형성된 법선을 거의 따르도록 출사면에서 출사된다. 또한, 별도의 실시형태에 따르면, 다수의 돌기에 의하여 생성되는 내부 출력광은 출사면으로부터 수속성의 광속으로서 출사된다.
광도입을 상반하는 제 1 방향 및 제 2 방향에서 행할 수도 있다. 그 경우, 안내부에 전환출력부와 동일 또는 유사한 골 형상을 부여하고, 안내부를 전환출력에 병용하고, 동시에 전환출력부를 안내부에 겸용할 수도 있다.
이를 위해서, 제 1 방향에서 도입되고, 안내부를 거쳐 제 1 골에 도래한 내부 입력광은 제 1 반사면 및 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되고, 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성될 수 있는 한편, 제 2 방향에서 도입된 광에 대해서는, 안내부와 출력전환부의 기능이 바뀌도록 안내부에도 골 형상이 부여된다.
즉, 안내부는 제 2 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 3 반사면과 제 4 반사면을 포함하고, 상기 제 2 영부, 제 3 반사면 및 제 4 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 제 2 골이 형성되고,
제 2 골은 전환출력부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지는 경향을 가지도록 형성된다.
이로써, 제 1 방향에서 도입되고, 전환출력부를 거쳐 제 2 골에 도래한 내부 입력광이 제 3 반사면 및 제 4 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되고, 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성될 수 있다. 제 1 골과 제 2 골이 거의 동일 사이즈 그리고 거의 동일 형상인 것이 바람직하다.
이러한 여러 가지 형상으로 개량된 면광원 장치가 액정 패널이 배후에서 조명되는 백 라이트형의 액정 디스플레이, 또는 액정 패널이 전면 (관찰면측) 에서 조명되는 프런트 라이트형의 액정 디스플레이를 위한 면광원 장치로서 채용될 수 있다. 이 경우, 면광원 장치의 특성은, 액정 디스플레이에 반영된다. 따라서, 본 발명에 따른 액정 디스플레이는 소정의 방향 또는 위치에서 밝게 관찰되는 표시화면을 제공한다.
(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)
(1) 제 1 실시형태
도 2 (a) 및 도 2 (b) 에 본 발명의 제 1 실시형태의 개략 배치를 나타내었다. 도 2a 는 도광판을 배면측에서 바라 본 평면도이고, 도 2 (b) 는 도 2 (a) 에 있어서 좌측에서 바라 본 측면도이다.
도 2 (a) 및 도 2 (b) 를 참조하면, 아크릴수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지는 도광판 (10) 의 하나의 측단면이, 입사면 (12) 을 제공하고 있다. 봉 형상의 일차광원 (냉음극관) (L1) 이 입사면 (12) 을 따라서 배치되고, 입사면 (12) 에 광을 공급한다. 도광판 (10) 의 2 개의 주표면 (13, 14) 의 안쪽 일방이 출사면 (13) 으로 된다. 타방의 면 (배면) (14) 에는 다수의 돌기 (20) 가 형성되어 있다.
출사면측 (10) 의 외측에는 주지의 액정 패널 (P) 이 배치되고, 백 라이트형의 액정 디스플레이가 구성되어 있다. 또한, 치수표시는 예시에 지나지 않고, 단위는 ㎜ 이다,
일차광원 (L1) 으로부터 발생하는 광은, 입사면 (12) 을 통하여 도광판 (10) 내에 도입된다. 도광판 (1) 내를 전파하는 광이 돌기 (20) 내로 들어가면, 돌기 (20) 내에서 주로 2 회 반사가 일어나고, 출사면 (13) 으로 향하는 광이 생성된다. 돌기 (20) 는 방향전환수단이므로, 「돌기 (20) 로의 입력광이 출사면 (13) 으로 향하는 내부 출력광으로 변환된다」고 할 수 있다. 개개의 돌기 (20) 의 형상 및 작용의 상세한 것은 후술하기로 한다.
도 3 (a), 도 3 (b) 는, 본 실시형태에서의 돌기 (20) 의 배열을 설명하는 도면이고, 도 3 (a) 는 도 2 (a) 의 원 (A) 내의 배열을 추출 도시하고, 도 3 (b) 는 도 2 (a) 의 원 (B) 내의 배열을 추출 도시한 것이다. 양 도면에 나타낸 바와 같이 돌기 (20) 의 형성피치가, 도 3 (a) 에서는 79 ㎛, 도 3 (b) 에서는 58 ㎛ 로 되어 있다.
즉, 입사면 (12) 에 비교적 가까운 영역 (A) 에서 돌기 (20) 는 비교적 성기게 형성되는 한편, 입사면 (12) 에서 비교적 먼 영역 (B) 에서는 돌기 (20) 가 비교적 조밀하게 형성되어 있다. 도시는 생략하나, 배면 (14) 전체로는, 입사면 (12) 에서의 거리에 따라서 형성피치가 서서히 축소되고 있다. 바꾸어 말하면, 입사면 (12) 으로부터의 거리에 따라서 형성밀도 (피복율) 가 서서히 증대되고 있다. 이로서, 출사면 (13) 전체에 걸쳐 휘도가 균일화된다.
도 4 에는 돌기 (20) 의 피복율의 추이예를 그래프로 나타내었다. 횡축은 입사면 (12) 으로부터의 거리 (㎜), 종축은 피복율 (%) 을 나타내고 있다. 피복율의 정의는 하기와 같다.
피복율 = 돌기를 배면 (14) 의 일반 면으로 절단한 단면적/ (형성피치)2
또한, 「배면 (14) 의 일반면」이란, 돌기가 제거된 것으로 가정했을 때, 배면 (14) 이 올라가 있는 평면을 말한다.
개개의 돌기 (20) 는 세로길이 형상을 가지고 있다. 그 장축은 광의 도래방향과 거의 정렬되어 있다. 사이즈는 육안으로 보았을 때, 개별인식이 곤란한 정도이다. 바꾸어 말하면, 돌기 (20) 는 이른바 마이크로 리플렉터를 구성한다. 또한, 개개의 돌기 (20) 의 사이즈는 형성피치의 하한 (下限) 에 대응하므로, 이 관점에서도 작은 사이즈인 것이 바람직하다. 그 이유는 형성피치가 크면 명암모양으로서 관찰되기 쉽기 때문이다. 도면 중의 수치 (길이; 50 ㎛/ 폭; 12 ㎛) 는 예시에 지나지 않는다.
여기에서 주의해야 할 것은, 방향전환의 기회를 균등화하기 위하여, 광의 도래방향 (입사면 (12) 과 거의 수직) 을 따라서 볼록부 (20) 가 정렬되는 것은 회피되고 있는 점이다. 즉, 돌기 (20) 의 배열은 정확한 2 차원 매트릭스에서는 떨어져 있는 것이 바람직하다. 이러한 배열 양태는 돌기배열을 가능한 한 두드러지지 않게 하는 데에도 유리하다.
다음으로, 돌기 (20) 의 형상 및 방향전환 작용에 대하여 설명한다. 이 설명은 다른 실시형태에서 채용하고 있는 도광판의 돌기에도 적용된다.
도 5 (a) 는 하나의 돌기의 주변을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 5 (b) 는 하나의 돌기 자체를 확대 도시한 사시도이다. 설명의 편의상, 돌기의 사이즈는 과장하여 도시되어 있다.
도 5 (a), 도 5 (b) 에 나타낸 바와 같이 도광판 (10) 의 배면 (14) 의 일반면으로부터 돌출되도록 돌기 (20) 가 형성되어 있다. 여기에서 예시된 돌기 (20) 는, 6 개의 면 (21, 22, 23, 24, 27, 28) 을 가지는 블록형상을 가지고 있다.
면 (21, 22) 는 방향의 전환을 위한 광입력을 원활하게 행하기 위한 안내부를 제공하는 사면이다. 면 (21, 22) 은 영부 (26) 에서 만나고 있다. 한편, 면 (23, 24) 은 방향전환을 위하여 2 회 반사를 행하고, 내부 출력광을 생성하는 반사면이다. 면 (23, 24) 은 영부 (25) 에서 만나고 있다. 면 (27, 28) 은 돌기 (20) 의 폭을 제한하는 측벽이다.
돌기 (20) 의 배향방향은, 영부 (25) 의 연재방향으로 대표된다. 본 실시형태에서는, 영부 (25, 26) 의 「배면 (14) 의 일반면으로의 사영 (射影)」은 하나의 직선을 형성한다. 돌기 (20) 의 배향방향은, 광의 도래방향으로 정렬되는 것이 바람직하다. 이로써, 안내부로의 입력광이 거의 최대화되고, 따라서 방향전환 효율도 거의 최대화된다.
본 발명에서는 광의 도래방향에서의 입력광은 광선 (H1, H2) 으로 대표되고 있다. 일차광원 (L1) 을 채용한 배치에서는 광선 (H1, H2) 은 입사면 (12) 에 거의 수직이다. 단, 볼록부 (凸; 20) 에 실제로 입력되는 것은, 배면 (14) 의 일반면에 정확히 평행한 광이 아니고, 약간 하향으로 진행하는 광 (배면 (14) 에 접근하는 광) 이다. 배면 (14) 의 일반면에 정확하게 평행한 광과, 출사면 (13) 에 접근하는 광은 볼록부 (20) 로 입력되지 않고 안쪽으로 나아간다. 즉, 오목부 (도 1 참조) 와 달리, 볼록부 (20) 는 광진행을 방해하지 않고, 광이 도달하기 어려운 영역을 만들지 않는다.
광선 (H1, H2) 의 입장에서 보면, 전환출력부의 반사면 (23, 24) 은 골을 형성하고 있다. 영 (25) 이 골 바닥에 대응한다. 이 골은 안내부로부터 멀어짐에 따라서 좁아지고, 또한 얕게 되어 있다. 따라서, 안내부를 거쳐 이 골로 진입한 광 (H1, H2) 은 거의 반드시 일방의 반사면 (23 또는 24) 에서 먼저 내부 반사되고, 이어서 타방의 반사면 (24 또는 23) 에서 다시 내부 반사된다. 그 결과, 광의 진행방향이 2 번에 걸쳐 3 차원적으로 전환되고, 출사면 (13) 으로 향하는 내부 출력광 (J1, J2) 이 생성된다.
내부 출력광 (J1, J2) 의 진행방향은 반사면 (23, 24) 의 방위 (공간적인 방위) 를 조정함으로써, 상당 범위에서 제어할 수 있다. 모든 돌기에 대하여 광의 도래방향에서의 입력광 (H1, H2) 에서 생성되는 내부 출력광 (J1, J2) 이 출사면 (13) 에 형성된 법선방향에 거의 일치하도록 반사면 (23, 24) 의 방위를 조정하면, 출사면 (13) 전체에서 거의 정면방향으로 향하는 평행광속에 가까운 출사광이 얻어진다.
또한, 반사면 (23, 24) 의 방위와 배향 (영 (25) 의 연재방향) 을 조정함으로써, 출사면 (13) 으로부터 멀어진 1 점을 가리키는 수송성의 광속도 생성할 수 있다. 반사면 (23) 의 방위와 반사면 (24) 의 방위는 반드시 영 (25) 에 관하여 대칭이 아닐 수도 있다. 이 비대칭성에 의하여, 출력광속의 방위제어성은 확장된다.
이러한 볼록부 (20) 에 의한 방향전환은 3 차원적으로 이루어지므로, 입사면 (12) 에 평행, 수직하는 어느 한 평면 내에 관해서도 방향제어가 가능하다. 그리고, 2 회 반사로 방향전환을 하기 때문에, 1 회당의 방향전환 각도는 일반적으로 작을 수도 있다. 따라서, 반사면 (23, 24) 에 대한 입사각도는 일반적으로 임계각보다 충분히 크고, 광누설은 발생되지 않는다.
또한, 입력광에는 안내부의 사면 (21, 22) 에 얕은 입사각 (90 도에 가까운 입사각도) 으로 입사되어 전환출력부로 향하여 반사되는 광도 포함된다. 이러한 광도 2 회 반사를 거쳐 J1, J2 와 유사한 진행방향을 가지는 내부 출력광으로 변환된다.
(2) 제 2 실시형태
제 2 실시형태의 개략 배치는, 도 2 (a), 도 2 (b) 에 나타낸 제 1 실시형태의 개략 배치와 유사하나, 채용되는 도광판이 제 1 실시형태와는 상이하다. 본 실시형태에서는, 도광판 (10) 을 대신하여 도 6 에 나타낸 도광판 (10) 이 채용된다. 도광판 (10) 은 아크릴수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지고, 그 하나의 측단면이 입사면 (32) 을 제공하고 있다.
봉 형상의 일차광원 (냉음극관) (L2) 이 입사면 (32) 을 따라서 배치되고, 입사면 (32) 에 광을 공급한다. 여기에서 주의해야 할 점은, 냉음극관 (L2) 의 발광부의 길이가 입사면 (32) 의 길이보다 약간 짧다는 것이다. 양단은 전극부 (EL1, EL2) 이고 발광하지 않는다. 이러한 설계는, 양단의 전극부 (EL1, EL2) 가 돌출하는 것을 회피하기 위하여 자주 채용된다.
배면 (34) 에는 다수의 돌기 (20) 가 형성되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
1. 피복율은 입사면 (32) 으로부터의 거리에 따라서 증대되는 경향을 가진다. 이로써, 입사면 (32) 으로부터의 거리에 의존한 휘도변화가 출사면에 나타나는 것이 방지된다.
2. 전극부 (EL1, EL2) 에 가까운 코너 영역 (C, D) 에서는, 특히 고밀도로 돌기 (20) 가 배열되어 있다. 이 배열은 하기 3 의 배향과 함께 코너 영역 (C, D) 에 대응하는 암부가 출사면상에 나타나는 것을 방지한다.
3. 배면 (34) 의 대부분에 있어서, 돌기 (20) 의 배향은 입사면 (3) 에 거의 수직으로 정렬되고, 안내부가 입사면 (32) 으로 향하고 있다. 즉, 각 돌기 (20) 의 전환출력부의 영부 (25) (도 5 참조) 가 입사면 (32) 에 거의 수직으로 연재한다.
4. 코너 영역 (C, D) 에서는, 돌기 (20) 의 배향은 입사각 (32) 에 대하여 비스듬히 경사지고, 안내부가 냉음극관 (L2) 의 발광부를 향하고 있다. 이것은 광의 도래방향과 돌기 (20) 의 배향을 대응시키고, 방향전환 효율을 높인다. 또한, 코너 영역 (C, D) 에서 생성되는 내부 출력광의 방향 (도 5 에서의 J1, J2 를 참조) 이, 배면 (34) 의 대부분에서 생성되는 내부 출력광의 방향과 크게 편차나는 것도 방지한다.
5. 코너 영역 (C, D) 을 제외한 양 측부 (35, 36) 에서는 돌기 (20) 의 배향은 입사면 (32) 에 대하여 적은 각도로 경사지고, 안내부가 냉음극관 (L2) 의 발광부로 향하고 있다. 이것은 상기 4 와 동일하고, 광의 도래방향과 돌기 (20) 의 배향을 대응시켜 방향전환 효율을 높인다. 또한, 양 측부 근방에서 생성되는 내부 출력광의 방향 (도 5 에서의 J1, J2 를 참조) 이 배면 (34) 의 대부분에서 생성되는 내부 출력광의 방향과 크게 편차나는 것을 방지한다.
단, 이 양 측부 (35, 36) 에서 일정한 범위에서 , 도광판 (30) 의 중앙부 측으로 경사진 내부 출력광이 얻어지도록 돌기 (20) 의 전환출력부 (내부 반사면 (23, 24 의 방위) 를 형성하면, 수속성의 출사광을 얻을 수 있다.
6. 다수의 돌기 (20) 가 직선형상으로 배열되는 질서를 가지고 있지 않다. 이로써, 돌기 (20) 가 더욱 두드러지지 않게 된다. 또한, 액정 디스플레이에 편입된 경우, 매트릭스 형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 모아레 (moire) 무늬 발생이 방지된다.
(3) 제 3 실시형태
제 3 실시형태의 개략 배치는, 제 1, 제 2 실시형태의 개략 배치와 유사하나, 채용되는 도광판이 이것들과 상이하다. 본 실시형태에서는 도 7 에 나타낸 도광판 (40) 이 채용된다. 도광판 (40) 은 아크릴수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지고, 2 개의 측단면이 입사면 (42a, 42b) 을 제공하고 있다.
봉 형상의 일차광원 (냉음극관) (L3, L4) 이 입사면 (42a, 42b) 을 따라서 배치되고, 각각 입사면 (42a, 42b) 으로 광을 공급한다.
배면 (44) 에는 다수의 돌기 (20) 가 형성되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
1. 돌기의 피복율과 배향은 다음과 같이 설계된다. 먼저, 일방의 일차광원 (LS) 에서의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에서의 휘도가 균일해지도록 피복율과 배향의 분포 (분포 (1) 이라고 함) 를 설계한다. 다음으로, 타방의 일차광원 (L4) 에서의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에서의 휘도가 균일해지도록 피복율과 배향의 분포 (분포 (2) 라고 함) 를 설계한다. 이들 분포 (1) 과 분포 (2) 를 중첩시켜 본 실시형태에서의 피복율 및 배향의 분포 (분포 (1) +분포 (2)) 로 한다.
분포 (1) 에 의한 피복율은 입사면 (42a) 으로부터의 거리에 따라서 증대되는 한편, 분포 (2) 에 의한 피복율은 입사면 (42b) 으로부터의 거리에 따라서 증대되는 경향을 가진다. 따라서, 전체로는 분포 (1), 분포 (2) 의 구배 (句配) 가 서로 상쇄되는 경향을 가진다. 도시된 예에서는, 거의 균일한 피복율의 경우가 그려져 있다.
돌기 (20) 의 배향은 입사면 (42) 에 거의 수직으로 정렬되어 있다. 단, 분포 (1) 에서 정해진 돌기 (20) 의 안내부는 입사면 (42a) 으로 향해지고, 분포 (2) 에서 정해진 돌기 (20) 의 안내부는 입사면 (42b) 으로 향해진다. 통상적으로, 일차광원 (l3, l4) 의 파워는 동일하고, 반수의 돌기 (20) 가 입사면 (42a) 으로 향해지고, 나머지 반수의 돌기 (20) 가 입사면 (42b) 으로 향해진다.
2. 제 2 실시형태와 동일하게, 다수의 돌기 (20) 가 직쇄 형상으로 배열되는 질서를 가지고 있지 않다. 이로써, 돌기 (20) 가 보다 두드러지지 않게 된다. 또한, 액정 디스플레이에 편입된 경우, 매트릭스 형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 모아레 무늬 발생이 방지된다.
(4) 제 4 실시형태
제 4 실시형태의 개략 배치는, 제 1, 제 2, 제 3 실시형태의 개략 배치와 유사하나, 채용되는 도광판과 일차광원이 그것들과는 상이하다. 본 실시형태에서는 도 8 에 나타낸 도광판 (50) 과 일차광원 (L5) 이 채용된다. 도광판 (50) 은 아크릴수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지고, 1 개의 측단면 (52) 의 중앙부에 형성된 오목부 (52a) 가 입사면을 제공한다.
일차광원 (L5) 은, 예를 들어 LED (발광 다이오드) 를 사용한 점 형상 광원으로, 오목부 (52a) 를 통과하여 도광판으로 광을 공급하도록 배치된다. 배면 (54) 에는 다수의 돌기 (20) 가 형성되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
1. 피복율은 오목부 (52a) 으로부터의 거리에 따라서 증대되는 경향을 가진다. 이로써, 오목부 (52a) (점 형상 광원 (L5)) 으로부터의 거리에 의존한 휘도 변화가 출사면에 나타나는 것이 방지된다.
2. 배면 (54) 의 전체에 걸쳐, 돌기 (20) 의 배향은 오목부 (52a) 에서 방사 형상으로 정해진다. 안내부는 오목부 (52a) 로 향한다. 즉, 각 돌기 (20) 의 전환출력부의 영부 (25) (도 5 참조) 가 오목부 (52a) 로 향하는 방향으로 연재된다.
3. 점 형상 광원 (L5) 의 방사특성에 정면방향으로의 지향성이 있는 경우, 측단면 (52) 의 주변에서, 돌기 (20) 의 피복율이 향상될 수도 있다. 특히 코너 영역 (E, F) 에 대해서는 피복율이 높게되어 있는 것이 바람직하다.
4. 다수의 돌기 (20) 가 직선형상으로 배열된 질서를 가지고 있지 않다. 이로써, 돌기 (20) 가 더욱 두드러지지 않게 된다. 또한, 액정 디스플레이에 편입된 경우, 매트릭스 형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 모아레 무늬 발생이 방지된다.
(5) 제 5 실시형태
제 5 실시형태의 개략 배치는, 전술한 여러 실시형태, 특히 실시형태 4 의 개략 배치와 유사하지만, 채용되는 도광판과 일차광원이 이것들과는 상이하다. 본 실시형태에서는 도 9 에 나타낸 도광판 (60) 과 2 개의 일차광원 (L6, L7) 이 채용된다. 도광판 (60) 은 아크릴수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지고, 1 개의 측단면이 입사면 (62) 의 2 개소에 형성된 오목부 (62a, 62b) 가 입사면을 제공하고 있다.
일차광원 (l6, l7) 은, 예를 들어 LED (발광 다이오드) 를 사용한 점 형상 광원으로서, 각각 오목부 (62a, 62b) 를 통과하여 도광판에 광을 공급하듯이 배치된다. 배면 (64) 에는 다수의 돌기 (20) 가 형성되어 있다. 그 배열과 배향은 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
1. 피복율과 배향은 오목부 (62a, 62b) 와의 위치관계를 고려하여, 휘도변화가 출사면에 나타나지 않도록 설계된다.
먼저, 일방의 일차광원 (L6) 에서의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에서의 휘도가 균일하게 되도록 피복율과 배향의 분포 (분포 3 이라고 함) 를 설계한다. 다음으로, 타방의 일차광원 (L7) 에서의 광공급만을 가정하여, 출사면 전체에서의 휘도가 균일해지도록 피복율과 배향의 분포 (분포 4 라고 함) 를 설계한다. 이들 분포 3 과 분포4 를 중첩시켜 본 실시형태에서의 피복율 및 배향의 분포 (분포 3 과 분포 4) 로 한다.
분포 3 에 의한 피복율은 일차광원 (L6) 으로부터의 거리에 따라서 증대되는 한편, 분포 4 에 의한 피복율은 일차광원 (L7) 으로부터의 거리에 따라서 증대되는 경향을 가진다. 따라서, 전체로는 분포 3 과 분포 4 의 구배는 상쇄되는 경향을 가진다. 도시된 예에서는, 거의 균일한 피복율의 경우가 그려져 있다.
돌기 (20) 의 배향은, 반수가 분포 3 을 따라서 오목부 (62a) 에서 방사형상으로 결정되고, 나머지 반수가 분포 4 를 따라서 오목부 (62b) 에서 방사형상으로 결정되어 있다. 전자의 안내부는 오목부 (62a) 로 향해지고, 후자의 안내부는 오목부 (62b) 로 향해져 있다.
2. 다수의 돌기 (20) 가 직선형상으로 배열된 질서를 가지고 있지 않다. 이로써, 돌기 (20) 가 더욱 두드러지지 않게 된다. 또한, 액정 디스플레이에 편입된 경우, 매트릭스 형상의 전극배열과의 중첩관계에 의한 모아레 무늬 발생이 방지된다.
(6) 제 6 실시형태
본 발명의 면광원 장치는, 도 10 에 나타낸 바와 같이 프런트 라이트형의 액정 디스플레이의 프런트 라이팅에도 적용할 수 있다. 이것을 제 6 실시형태로 한다.
프런트 라이팅에 사용되는 면광원 장치의 도광판 (70) 은, 액정 패널의 전면 (관찰면측) 에 배치된다. 액정 패널은, 산란 필름 (광확산 시트) (101), 편광판 (102), 제 1 유리기판 (103), 칼라필터 (104), 액정셀 (105), 경면 반사전극 (106), 제 2 유리기판 (107) 으로 구성되어 있다. 칼라필터 (104) 는 3 원색 영역 (R, G, B) 을 가지고 있다. 이러한 액정 패널의 구조 및 동작원리는 주지하는 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다.
도광판 (70) 및 일차광원 (도시하지 않음) 은 실시형태 1 내지 실시형태 5 의 어느 하나에 따라서 할 수도 있다. 프런트 라이팅에 사용되는 도광판 (70) 은 출사면 (73) 이 액정 패널에 정대 (正對) 하도록 배치된다. 부호 (H, J, K) 로 나타낸 바와 같이, 도광판 (70) 내를 전파하는 광 (H) 이 볼록부 (20) 에 입력되면, 전술한 2 회 내부 반사에 의하여 내부 출력광 (J) 으로 변환된다. 내부 출력광 (J) 은, 출사면 (73) 에서 거의 수직으로 출사되고, 액정 패널에 입사된다.
내부 출력광 (J) 은, 산란필름 (광확산 시트) (101), 편광판 (102), 제 1 유리기판 (103), 칼라필터 (104), 액정셀 (105) 을 거쳐 경면반사전극 (106) 에서 반사된다. 반사된 광은, 다시 액정셀 (105), 칼라필터 (104), 유리기판 (103) 을 거쳐 편광판 (102) 에 도달한다. 편광판 (102) 의 투과/차단은, 대응화소의 경면반사전극 (106) 의 ON/OFF (편광상태) 에 의존하여 결정된다.
경면반사전극 (106) 이 편광판 (102) 의 투과를 허용하면, 산란필름 (광확산 시트) (101), 도광판 (70) 을 거쳐 배면 (74) 에서 표시광 (K) 으로서 출사된다. 또한, 배면 (74) 에서 돌기 (20) 에 만난 광은, 재귀반사에 가까운 양태로 반사되고, 다시 액정 패널로 향하므로 헛되이 소비되지 않는다.
이상에서 설명한 여러 실시형태, 특히 제 6 실시형태에서 사용되는 도광판의 출사면은 반사방지층에서 피복되는 것이 바람직하다. 도 11 은, 반사방지층을 도광판의 출사면에 형성된 경우의 단면을 나타내고 있다. 반사방지층 (AR) 은 예를 들어 MgF2(굴절율: 1.38) 로 이루어지고, 두께 (t) 는 예를 들어 99.6 ㎛ 이다. 도광판은 폴리카보네이트 (PC) 제 (굴절율: 1.58) 이다.
출사면으로 내부 입사된 광은, PC-MgF2계면 및 MgF2-공기 계면에서 일부는 반사되고, 일부는 투과된다. 주지하는 바와 같이, 반사방지층 (AR) 의 두께, 굴절율, 파장, 입사각도의 상호관계를 투과광 (T) 이 간섭하여 강하게 하고, 반사광 (R) 이 간섭하여 약하게 하도록 설정되면, 반사방지층으로도 기능한다.
도 12 에는, 수직입사광에 대하여 상기 여러 조건에서의 반사율 (100 %-출사율) 을, 반사방지층이 없는 경우와 함께 파장의 함수로 나타내어진다. 동 그래프에서 이해할 수 있는 바와 같이, 반사방지층이 없는 경우 (NCT) 에서는, 반사율은 거의 일정 값 3.8 % 이다. 한편, 상기 반사방지층이 사용된 경우 (CT) 에서는, 거의 400 ㎛ ~ 780 ㎛ 의 파장영역에서, 1 % ~ 2 % 정도의 낮은 반사율이 얻어진다.
따라서, 이러한 반사방지층을 여러 실시형태, 특히 제 6 실시형태에서 사용되는 도광판의 출사면에 형성하면, 출사면으로부터의 출사가 원활해지고, 반사광에서 유래하는 노즐이 저감된다.
(7) 제 7 실시형태
이상의 여러 실시형태에서는, 각 돌기에 대한 내부 입력광은, 안내부, 방향전환부를 거쳐 출사면으로 향하여 내부 출력되는 것으로 설명해 왔다. 그러나, 예를 들어 도 7 (제 3 실시형태) 과 같이, 광도입을 상반되는 2 개의 방향 (제 1 및 제 2 방향) 에서 이루어지는 경우에서는, 방향전환부에서 입력되고, 안내부에서 2 회 반사한 후, 출사면으로 향하는 광도 생성된다.
여기에서, 안내부에서의 2 회 반사하기 위하여, 방향전환부와 유사한 골 형상이 필요해진다. 전술한 제 3 실시형태는 분명히 이 요건을 충족시키고 있다.
그러나, 제 3 실시형태에서의 돌기 (20) 는 안내부에 형성되는 골 (제 2 골) 과 방향전환부에 형성되는 골 (제 1 골) 의 형상, 사이즈가 상이하므로, 상반되는 방향에서 도래하는 입력광에 대하여 상이한 방향전환기능을 발휘한다.
제 7 실시형태에서는, 이 점을 개량하고, 안내부에 형성되는 골 (제 2 골) 과 방향전환부에 형성되는 골 (제 1 골) 의 형상, 사이즈를 거의 동일하게 하고 있다.
본 실시형태에서의 돌기배열을 도 13 에 나타내었다. 도 13 에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태는 돌기 (마이크로 리플렉터) 의 형상을 제외하면, 제 3 실시형태와 동일한 배치를 채용하고 있다.
도광판 (80) 은, 아크릴수지, 폴리카보네이트 (PC) 등의 투명재료로 이루어지고, 2 개의 측단면이 입사면 (82a, 82b) 을 제공하고 있다.
봉 형상의 일차광원 (냉음극관) (L8, L9) 이 입사면 (82a, 82b) 을 따라서 배치되고, 각각 입사면 (82a, 82b) 에 광을 공급한다. 배면 (84) 에는 다수의 돌기 (90) 가 형성되어 있다.
돌기 (90) 의 형상 및 방향전환 작용은 돌기 (20) 와 약간 상이하다. 도 14 에는 돌기 (90) 의 주변이 확대 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해서, 돌기 (90) 의 사이즈는 과장하여 도시되어 있다.
각 돌기 (90) 는, 도광판 (90) 의 배면 (84) 의 일반면으로부터 돌출되도록 형성되어 있다. 여기에 예시된 2 개의 돌기 (20) 는 각각 4 개의 내부 반사 사면 (91, 92, 93, 94) 를 가지는 볼록형상을 가지고 있다.
본 예에서는, 일차광원 (L8, L9) 이 도 13 에 나타낸 바와 같이 배치되어 있기 때문에, 입력광을 대표하는 광선 (P1, P2) 은 서로 상반되는 방향 (거의 180 도의 방위차) 에서 도래한다.
사면 (91, 92) 은, 광선 (P1) 에 대해서는 방향의 전환을 위한 광입력을 원활히 하기 위한 안내부를 제공하는 한편, 광선 (P2) 에 대해서는 방향전환 출력부를 제공한다. 반대로, 사면 (93, 94) 은 광선 (P1) 에 대해서는 방향전환 출력부를 제공하는 한편, 광선 (P2) 에 대해서는 안내부를 제공한다.
사면 (93, 94) 은, 영부 (제 1 영부) (95) 에서 만나고, 제 1 골을 형성하고 있다. 이에 대하여, 사면 (91, 92) 는 영부 (제 2 영부) (96) 에서 만나고, 제 2 골을 형성하고 있다. 영 (95, 96) 은 내부전파에서 보면 골 바닥을 제공한다.
돌기 (90) 의 배향방향은, 영부 (95, 96) 의 연재방향으로 대표된다. 본 실시형태에서는, 영부 (95, 96) 의 「배면 (84) 의 일반면으로의 사영」은 1 개의 직선을 형성한다. 돌기 (90) 의 배향방향은 2 개의 도래방향에 대하여 거의 평행 (0 도 또는 180 도) 인 것이 바람직하다. 이로써, 돌기 (90) 에 대한 입력효율이 거의 최대화되고, 따라서 방향전환 효율도 거의 최대화된다.
또한, 본 예에서도, 돌기 (90) 의 내부로 실제로 입력되는 것은, 배면 (84) 의 일반면에 정확하게 평행한 광이 아니고, 약간 하향으로 진행하는 광 (배면 (84) 에 접근하는 광) 이다. 배면 (84) 의 일반면에 정확하게 평행한 광, 또는 출사면 (83) 에 접근하는 광은 돌기 (90) 로 입력되지 않고 안쪽으로 진행된다. 즉, 돌기 (90) 는 광진행을 방해하지 않고, 광이 도달하기 어려운 영역을 만들지 않는다.
제 1 골은, 사면 (91, 92) 으로부터 멀어짐에 따라서 좁아지고, 그리고 얕아진다. 또한, 제 2 골은 사면 (93, 94) 으로부터 멀어짐에 따라서 좁아지고, 그리고 얕아진다.
따라서, 각 입력광 (P1, P2) 은 거의 반드시 반사면 (93, 94 또는 91, 92) 에서 2 번 내부 반사된다. 그 결과, 광의 진행방향이 2 번에 걸쳐 3 차원적으로 전환되고, 출사면 (83) 으로 향하는 내부 출력광 (Q1, Q2) 이 발생된다.
내부 출력광 (Q1, Q2) 의 진행방향은 반사 사면 (91 ~ 94) 의 방위 (공간적인 방위) 를 조정함으로써 상당 범위에서 제어할 수 있다. 모든 돌기 (90) 에 대하여, 내부 출력광 (Q1, Q2) 이 출사면 (83) 에 형성한 법선 방향과 거의 일치하도록 이들 반사 사면의 방위를 조정하면, 출사면 (83) 전체에서 거의 정면방향으로 향하는 평행광속에 가까운 출사광을 얻을 수 있다.
이와 같이, 돌기 (90) 에 의한 방향전환은 3 차원적으로 이루어지므로, 입사면 (82a, 82b) 에 평행, 수직하는 어느 한 평면 내에 관해서도 방향을 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서의 돌기의 배열과 배향 (영부 (95, 96) 의 연재방향) 은, 제 3 실시형태와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 도광판의 배면에 분포시킨 돌기에 의한 2 회 내부 반사에 기초하여, 효율적인 방향전환이 도광판 내부에서 이루어진다. 그 때의 내부 출력광의 방향은, 돌기의 출력부의 반사면의 방위로 조정할 수 있다.
따라서, 산란 또는 확산에 의거한 방향전환과는 상이하고, 쓸데없는 방향으로의 광을 출사가 방지된다. 또한, 프리즘 시트 없이, 정면방향 또는 그 주변방향으로의 출사를 달성할 수 있다. 나아가, 백 라이트형의 액정 디스플레이뿐만 아니라, 프런트 라이트 타입의 액정 디스플레이에 대한 적응성도 우수하다.

Claims (11)

  1. 출사면 및 배면을 제공하는 2 개의 주표면과, 광도입을 위한 측단면을 구비한 도광판에 있어서,
    상기 배면은 광진행 방향의 전환을 위한 다수의 돌기를 구비하고,
    각 돌기는 안내부와 전환출력부를 포함하고,
    상기 전환출력부는 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고,
    상기 영부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 골이 형성되고,
    상기 골은 상기 안내부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지는 경향을 가지도록 형성되어 있고,
    이로써, 상기 안내부를 거쳐 상기 골에 도래한 내부 입력광은 상기 제 1 반사면 및 상기 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 돌기의 전환출력부의 영부의 연재방향이, 상기 배면상의 위치에 따라서 변화되는 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 적어도 1 개의 일차광원과, 출사면과 배면을 제공하는 2 개의 주표면, 및 상기 일차광원에서의 광도입을 위한 측단면을 구비한 도광판을 포함하는 면광원 장치에 있어서,
    상기 배면은 광진행 방향의 전환을 위한 다수의 돌기를 구비하고,
    각 돌기는 안내부와 전환출력부를 포함하고,
    상기 전환출력부는 제 1 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고,
    상기 제 1 영부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 제 1 골이 형성되고,
    상기 제 1 골은 상기 안내부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지도록 형성되어 있고,
    이로써, 상기 안내부를 거쳐 상기 제 1 골에 도래한 내부 입력광이 상기 제 1 반사면 및 상기 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영부의 연재방향은 광의 도래방향과 대응하도록 상기 배면 상의 위치에 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광도입은 상반되는 제 1 방향 및 제 2 방향에서 이루어지고 상기 제 1 방향에서 도입되며,
    상기 안내부를 거쳐 상기 제 1 골에 도래한 내부 입력광은 상기 제 1 반사면 및 상기 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되고,
    상기 제 2 방향에서 도입된 광에 대해서는 상기 안내부와 상기 출력전환부의 기능이 교체되도록, 상기 안내부는 제 2 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 3 반사면과 제 4 반사면을 포함하고,
    상기 제 2 영부, 제 3 반사면 및 제 4 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 제 2 골이 형성되고,
    상기 제 2 골은 상기 전환출력부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지도록 형성되어 있고,
    이로써, 상기 제 1 방향에서 도입되고, 상기 전환출력부를 거쳐 상기 제 2 골에 도래한 내부 입력광이 상기 제 3 반사면 및 상기 제 4 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 골과 상기 제 2 골은 거의 동일 사이즈이고, 또한 동일 형상인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 액정 패널을 배후에서 조명하는 면광원 장치를 구비한 백 라이트형의 액정 디스플레이로서,
    상기 면광원 장치는 적어도 1 개의 일차광원과, 출사면과 배면을 제공하는 2 개의 주표면, 및 상기 일차광원에서의 광도입을 위한 측단면을 구비하고,
    상기 배면은 광진행 방향의 전환을 위한 다수의 돌기를 구비하고,
    각 돌기는 안내부와 전환출력부를 포함하고,
    상기 전환출력부는 제 1 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고,
    상기 제 1 영부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 제 1 골이 형성되고,
    상기 제 1 골은 상기 안내부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지도록 형성되어 있고,
    이로써, 상기 안내부를 거쳐 상기 제 1 골에 도래한 내부 입력광이 상기 제 1 반사면 및 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  8. 액정 패널을 배면에서 조명하는 면광원 장치를 구비한 프런트 라이트형의 액정 디스플레이로서,
    상기 면광원 장치는 적어도 1 개의 일차광원과, 출사면과 배면을 제공하는 2 개의 주표면, 및 상기 일차광원에서의 광도입을 위한 측단면을 구비하고,
    상기 배면은 광진행 방향의 전환을 위한 다수의 돌기를 구비하고,
    각 돌기는 안내부와 전환출력부를 포함하고,
    상기 전환출력부는 제 1 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 1 반사면과 제 2 반사면을 포함하고,
    상기 제 1 영부, 제 1 반사면 및 제 2 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 제 1 골이 형성되고,
    상기 제 1 골은 상기 안내부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지도록 형성되고,
    이로써, 상기 안내부를 거쳐 상기 제 1 골에 도래한 내부 입력광이 상기 제 1 반사면 및 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 영부의 연재방향은 광의 도래방향과 대응하도록 상기 배면 상의 위치에 따라서 변화되는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 광도입이 상반되는 제 1 방향 및 제 2 방향에서 이루어지고, 상기 제 1 방향에서 도입되고, 상기 안내부를 거쳐 상기 제 1 골에 도래한 내부 입력광은 상기 제 1 반사면 및 상기 제 2 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되고, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되고,
    상기 제 2 방향에서 도입된 광에 대해서는, 상기 안내부와 상기 출력전환부의 기능이 교체되도록,
    상기 안내부는 제 2 영부와 그 양측에 각각 형성된 제 3 반사면과 제 4 반사면을 포함하고,
    상기 제 2 영부, 제 3 반사면 및 제 4 반사면에 의하여 상기 돌기의 내부에는 제 2 골이 형성되고,
    상기 제 2 골은, 상기 전환출력부로부터 멀어짐에 따라서 폭이 좁아지고, 또한 깊이가 얕아지을 가지도록 형성되어 있고,
    이로써, 상기 제 1 방향에서 도입되고, 상기 전환출력부를 거쳐 상기 제 2 골에 도래한 내부 입력광이 상기 제 3 반사면 및 상기 제 4 반사면 내의 일방에서 반사되고, 이어서 타방의 반사면에서 반사되어, 상기 출사면으로 향하는 내부 출력광이 생성되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 골과 상기 제 2 골은 거의 동일 사이즈이고, 또한 거의 동일 형상인 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
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