KR20020032374A

KR20020032374A - 도광판, 면광원 장치 및 반사형 액정 표시장치

Info

Publication number: KR20020032374A
Application number: KR1020010065757A
Authority: KR
Inventors: 세이지우메모토
Original assignee: 가마이 고로; 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-05-03
Also published as: US6729736B2; US20020048164A1; JP2002131552A; TW554181B; EP1201987A1

Abstract

본 발명은 도광판 및 점 형상 광원을 갖는 면광원 장치에 관한 것으로서, 상기 도광판은 상면, 하면, 및 입사광이 상면에 형성된 광 출사수단을 통해 하면으로부터 출사되도록 하는 입사측면으로서 작용하는 측면을 갖는 판상체로 이루어지고, 상기 광 출사수단은 입사측면 또는 입사측면 외측에 하나 이상의 가상 중심과 대면하도록 배치됨으로써, 상면 또는 하면으로부터 출사되는 입사광을 투과시켜 판상체를 통해 출사시킨다. 또한, 본 발명은 면광원 장치, 및 반사층을 포함하는 액정 패널을 갖는 반사형 액정 표시장치에 관한 것으로서, 점 형상 광원은 가상 중심 또는 가상 중심과 입사측면 사이에 배치된다.

Description

도광판, 면광원 장치 및 반사형 액정 표시장치{LIGHT PIPE, PLANAR LIGHT SOURCE UNIT AND REFLECTION TYPE LIQUID-CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 점 형상 광원과 조합하여 휘도가 우수한 면광원 장치를 형성하고, 이것을 사용하여 모아레(moire)의 발생이 거의 없고 밝으며 시인성이 좋은 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있는 도광판에 관한 것이다.

사이드 라이트형 도광판으로 이루어진 면광원 장치를 반사형 액정 패널의 가시측에 배치하여 어두운 곳 등에서 시인 가능하고, 프론트 라이트 시스템에 의한 반사·조명 겸용형 액정 표시장치가 제안되어 있다. 이러한 프론트 라이트 시스템에는 고반사율의 반사층을 갖는 액정 패널이 사용될 수 있다. 따라서, 반사·조명 겸용형 액정 표시장치의 형성을 위해 반투과식 하프 미러를 요구하는 백 라이트 시스템에 비해 특히 반사 모드에서의 휘도를 높일 수 있는 장점이 있다.

종래, 상기 프론트 라이트 시스템에 사용될 수 있는 도광판은 도 5에서 도시한 바와 같이, 판상체(8)의 상면에 스트라이프 형상의 광 출사수단(B)을 포함하는 것으로 알려져 있었다. 면광원은 이러한 도광판(8)의 입사측면(8c)에 광원을 배치함으로써 형성된다. 이 경우, 점 형상 광원이 도광판의 일부에서만 발광하도록 배치된 장소에 따라 광 출사수단(B)으로의 광의 입사각의 차이가 크기 때문에 형광등과 같은 선상 광원이 배치된다. 그러나, 프론트 라이트 시스템에서는 도광판을 통해 표시광이 시인된다. 광 출사수단(B)의 스트라이프는 액정 패널에서 바둑판 무늬 내지 지그재그 형상으로 배치된 화소를 간섭하기 때문에 모아레가 발생하기 쉬운 문제점이 있었다.

한편, 구면 형상의 도트나 단면 원통의 피트 구조로 이루어진 광 출사수단을 포함함으로써 점 형상 광원에 의해 발광되는 도광판 또한 알려져 있다. 그러나, 도광판에서 빛은 구면 또는 원통면에 의해 반사된다. 따라서, 빛의 확산이 커서 출사광이 도광판의 법선(정면) 방향에 대해 크게 경사졌다. 따라서, 반사형 액정 패널에 조명광으로서 입사하는 빛의 비율이 적어 어두운 표시를 얻는다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 점 형상 광원과 조합하여 전면으로부터의 발광 균일성이 우수하고 광원 배치 공간이 작아서 조밀한 면광원 장치를 형성할 수 있고; 반사 및 조명의 양 모드에서 명도가 우수하고 모아레의 발생이 거의 없으며 표시 품질이 우수한 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있는 도광판을 개발하는 것이다.

도 1a 및 1b는 도광판을 도시하는 측면도이다.

도 2a 및 2b는 오목부 또는 볼록부의 피트 형상 배치를 도시하는 평면도이다.

도 3은 면광원 장치 및 반사형 액정 표시장치를 도시하는 측면도이다.

도 4는 다른 반사형 액정 표시장치를 도시하는 측면도이다.

도 5는 종래의 도광판을 도시하는 평면도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 도광판

11a: 상면

11b: 하면

11c: 입사측면

A: 광 출사수단(A1: 광로 변환면, A2: 입면, C: 가상 중심)

100, 100': 반사형 액정 표시장치

10: 면광원 장치(2 : 점 형상 광원)

20, 20': 액정 패널

21, 2l', 29: 패널 기판

24: 액정층

31, 34: 편광판

40, 42: 반사층

본 발명에 따라, 상면, 하면, 및 상기 상면과 하면 사이의 측면으로 이루어진 입사측면을 갖고 상기 입사측면으로부터의 입사광이 광 출사수단을 통해 하면으로부터 출사되도록 상면에 형성된 광 출사수단을 포함하는 판상체로 이루어지며, 상기 광 출사수단이 입사측면 또는 입사측면 외측에 있는 1개 이상의 가상 중심과 대면하도록 배치됨으로써 상면 또는 하면으로부터의 입사광을 투과시키는 도광판이 제공된다. 또한, 광 출사수단의 가상 중심 또는 가상 중심과 입사측면의 사이에 점 형상 광원이 배치된 도광판으로 구성되는 면광원 장치; 및 상기 면광원 장치, 및 면광원 장치에서 도광판의 하면측에 배치된 반사층을 포함하는 액정 패널로 구성되는 반사형 액정 표시장치가 제공된다.

본 발명의 특징 및 잇점은 첨부된 도면과 함께 기술된 바람직한 양태의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.

본 발명에 따른 도광판은 상면, 하면, 및 상기 상면과 하면 사이의 측면으로 이루어진 입사측면을 갖고 상기 입사측면으로부터의 입사광이 광 출사수단을 통해 하면으로부터 출사되도록 상면에 형성된 광 출사수단을 포함하는 판상체로 이루어지며, 상기 광 출사수단이 입사측면 또는 입사측면 외측에 있는 1개 이상의 가상 중심과 대면하도록 배치됨으로써 상면 또는 하면으로부터의 입사광을 판상체를 통해 투과시켜 출사시킨다. 도광판의 예를 도 1a 및 1b에 도시한다. 도광판(1)은 다수의 광 출사수단(A)가 제공된 상면(1a), 광 출사측인 하면(1b), 입사측면(1c), 및 입사측면에 대한 대향단부(1d)를 갖는다. 참조 부호 C는 입사측면의 외측에 있는 가상 중심을 나타낸다.

도광판은 입사측면으로부터의 입사광이 상면에 형성된 광 출사수단을 통해 하면으로부터 출사되도록 제공된다. 도광판은 일반적으로 도 1a 및 1b에서 도시된 바와 같이 상면(1a), 그에 대향하는 하면(1b), 상면과 하면 사이의 측면인 하나 이상의 입사측면(lc) 및 입사측면에 대향하는 대향단부(1d)를 갖는 5면체 또는 6면체의 투명한 판상체로 구성된다. 상기 판상체는 도 1a 및 1b에서 도시된 바와 같이, 동일한 두께이거나 입사측면에 대향하는 대향단부의 두께가 입사측면보다 얇은 것, 특히 입사측면의 50% 이하의 두께인 것이 바람직하다. 대향단부의 박막화는 입사측면으로부터의 입사광이 광 출사수단으로의 입사 효율의 향상이나 도광판의 경량화 측면에서 유리하다.

적합한 물질이 다음과 같은 특징을 나타내면 어느 것이나 사용될 수 있다. 즉, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 다수의 광 출사수단(A)을 입사측면(1c) 또는 입사측면 외측에 있는 1개 이상의 가상 중심(C)과 대면하도록 상면(1a)에 배치함으로써 입사측면으로부터의 입사광을 하면으로부터 출사시켜 수직 방향으로 빛이 투과될 수 있도록 한다. 따라서, 판상체의 상면에 제공된 광 출사수단은 이러한 특성을 나타내는 적당한 수단으로 구성될 수 있다. 상기 특성의 달성하고자 하는 것 등의 측면에서, 다수의 광 출사수단(A)은 도 1a 및 1b에서 도시된 바와 같이, 단면이 실질적으로 부등변 삼각형인 오목부 또는 볼록부의 피트 형상의 구조가 반복적으로 배치되어 형성된다.

상기 피트 형상으로 배치된 오목부 또는 볼록부는 각각 표면이 등면인 오목부 또는 볼록부로 대체될 수 있지만, 광 이용 효율 등의 측면에서 광로 변환면과 입면으로 이루어지는 오목부 또는 볼록부로 형성되는 것이 바람직하다. 오목부로 이루어지는 광 출사수단(A)의 예를 도 1a 및 1b에 도시한다. 각각의 광 출사수단은 광로 변환면(A1) 및 입면(A2)으로 구성된다. 또한, 오목부와 볼록부간의 차이는 광 출사수단이 상면으로부터 도광판 내로 패어져 있거나(홈), 각각의 광 출사수단이 도광판 밖으로 돌출되고 있는지의 여부에 기인한다. 광 출사수단의 손상 등을 방지하고자 하는 측면에서 볼 때, 볼록형보다 오목형이 바람직하다.

상기 광로 변환면은 이것이 조명 모드에서 입사측면으로부터의 입사광을 하면 방향으로 반사하여 광로를 변환시키기 위해 제공된다. 이러한 광로 변환면은 도 2a 및 2b에서 도시한 바와 같이, 가상 중심(C)에 대하여 가능한한 수직으로 대면하도록 피트 형상으로 배치될 경우, 점 형상 광원은 점 형상 광원의 광으로부터 선형 도광판 등과 같은 선형 광원의 광으로 변환시키는 수단을 갖는 면광원으로 변환될 수 있다. 따라서, 선형 도광판 등에 의한 광 손실 없이 효율적으로 발광시킬 수 있다.

즉, 점 형상 광원의 경우, 점 형상 광원을 중심으로 하는 방사광이 도광판 내로 투과되도록 발산된다. 이 경우, 투과광은 도광판으로부터의 입사시 굴절되고 또한 입사측면 또는 그 외측에 위치하는 중심으로부터의 광이 발산되게 한다. 따라서, 도광판 내로 투과되는 방사광의 중심을 가상 중심으로 하여 광로 변환면을 방사광에 대하여 가능한한 수직으로 배치함으로써, 상기 방사광의 광로가 효율적으로 하면을 향하도록 광로를 변환할 수 있다.

위에서 기술된 바와 같이 광로 변환면에 의한 반사광을 도광판의 하면으로부터 그 법선방향으로 양호한 지향성으로 출사시키고 액정 패널의 조명 효율을 향상시킴으로써 밝고 보기 쉬운 액정 표시를 달성하기 위해, 각각의 광로 변환면은 바람직하게는 하면의 기준 평면에 대하여 35 내지 48도, 보다 바람직하게는 38 내지 45도, 특히 바람직하게는 40 내지 43도의 각도 θ1(도 la 및 1b)로 경사지게 한다. 또한, 입사 효율 측면에서 각각의 광로 변환면은 입사측면과 대면하고 있는 것이 바람직하다. 따라서, 광 출사수단이 오목부로 구성되는 경우 및 볼록부로 구성되는 경우 둘다에 있어서 광로 변환면은 입사측면(1c)으로부터 대향단부(1d)로 하강 경사를 이루는 사면으로 형성되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되지는 않는다.

한편, 광로 변환면(A1)에 대향하는 입면(A2)은 입사측면으로부터의 입사광을 하면으로부터 출사하는 것에 기여하지 않으며, 표시 품질 및 광 투과 또는 광 출사에 가능한한 영향을 미치지 않는 것이 바람직하다. 또한, 하면의 기준 평면에 대한 각각의 입면의 경사각 θ2(도 1a 및 1b)가 너무 작으면 상면 및 하면에 대한 입면의 투영 면적이 커져 반사 모드에서 입면에 의한 반사광이 관찰 방향으로 되돌아가서 표시 품질을 저하시키는 경향이 있다.

따라서, 입면의 경사각 θ2는 클수록 유리하고, 이에 따라 상면 및 하면에 대한 입면의 투영 면적을 작게 할 수 있다. 또한, 광로 변환면과 입면에 의한 꼭지각도 작게 할 수 있어 표면 반사광을 감소시킬 수 있고 도광판의 평면 방향으로 기울어질 수 있다. 따라서, 입면에 의한 액정 표시로의 반사광의 영향을 억제할 수 있다. 이러한 측면에서, 각각의 입면의 경사각 θ2는 바람직하게는 50도 이상,보다 바람직하게는 60도 이상, 특히 바람직하게는 75도 이상이다. 또한 상기 관점에서 볼 때, 경사각 θ2의 이상적인 각도는 90도이다. 그러나, 입면은 금형 등을 이용한 형상 전사 시스템에 의해 거의 형성될 수 없기 때문에, 상기 각도는 도광판의 제조 효율 측면에서 바람직하지 못하다.

광 출사수단으로 작용하는 오목부 또는 볼록부는 다각형이나 반원형 등의 연속선으로 형성될 수 있지만, 가상 중심(C)과 대면하는 오목부 또는 볼록부의 배치 측면에서 오목부 또는 볼록부는 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 불연속적인 오목부 또는 볼록부는 간헐적인 피트 형상의 구조를 반복적으로 배치하여 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 시각의 억제 또는 시각 억제에 의한 화상의 혼동을 방지함으로써 표시 품질의 향상을 도모하는 측면에서, 각 오목부 또는 볼록부의 크기가 작은 것이 바람직하다. 각각의 오목부 또는 볼록부의 크기가 너무 크면, 배치 밀도의 제어성이 저하된다. 배치 밀도가 너무 낮으면, 화소에 대한 조명이 불균일하게 되어 발광이 흩어지는 경향이 있다. 결과적으로, 각각의 오목부 또는 볼록부는 발광점으로 나타나 표시 품질이 저하되는 경향이 있다.

상기 시각 억제 또는 오복부 또는 볼록부의 배치 개수를 기준으로 한 배치 밀도의 제어성 측면에서, 각각의 오목부 또는 볼록부의 바람직한 크기는 폭이 200㎛ 이하, 바람직하게는 150㎛ 이하, 보다 바람직하게는 100㎛ 이하이고, 깊이 또는 높이가 50㎛ 이하, 바람직하게는 20㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이다. 한편, 각각의 오목부 또는 볼록부의 크기가 너무 작으면, 회절이 우세해진다. 결과적으로, 반사광이 거의 형성될 수 없다. 또한, 오복부 또는 볼록부의 배치 개수의 증가로 도광판이 거의 제조될 수 없다. 이러한 측면에서 각각의 오목부 또는 볼록부의 크기는 폭이 l0㎛ 이상이고 깊이가 2㎛ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 폭은 가상 중심을 중심으로 하는 원의 원주 방향의 길이를 의미하고, 깊이 또는 높이는 도광판의 상면을 기준으로 한다. 간헐적으로 형성된 오목부 또는 볼록부의 형상에 관해서 특별한 제한은 없지만, 오목부 또는 볼록부로 입사하는 빛의 감소를 억제하는 측면에서, 30도 이상, 바람직하게는 45도 이상, 보다 바람직하게는 60도 이상으로 경사진 사면으로 제공되는 것이 바람직하다.

오목부 또는 볼록부의 피트 형상 배치에서 볼 때, 점 형상 광원이 위에서 기술된 바와 같이 배치된 경우, 빛은 도광판 하면으로부터 가능한한 균일하게 발광한다. 따라서, 점 형상 광원을 도광판의 측면 외부에 용이하게 배치하기 위해, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 도광판(1)의 입사측면(1c)(도 2a) 또는 그 외측(도 2b)에 가상 중심(C)이 형성되도록 피트 형상 배치를 형성한다.

상기 경우에서, 1개 또는 2개 이상의 도광판 측면은 입사측면으로서 제공될 수 있다. 따라서, 1개 또는 2개 이상의 가상중심이 입사측면 또는 표면에 상응하여 형성될 수 있다. 또한, 하나의 입사측면에 대해 2개 이상의 가상 중심을 형성될 수 있다. 하면으로부터의 균일한 발광을 이루고자 하는 측면에서, 하나의 입사측면에 하나의 가상 중심을 형성하는 경우에 가상 중심은 상기 입사측면의 대략 중앙에 형성되고, 다수의 가상 중심이 하나의 입사측면에 형성되는 경우에는 입사측면의 대략 중앙에 대칭적으로 가상 중심을 형성하는 것이 바람직하다.

오목부 또는 볼록부의 간헐적인 배치에 의한 피트 형상의 반복적인 배치는규칙적일 수 있다. 오목부 또는 볼록부가 액정 패널의 화소를 간섭하여 발생하는 모아레를 방지하거나 가상중심에 점 형상 광원을 배치한 경우에 상기 광 출사수단(광로 변환면)으로 입사되는 직진 광선을 가능한한 많이 증가시키기 위해, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이 오목부 또는 볼록부를 랜덤하게 배치하는 것이 바람직하다. 가상 중심과 대면하는 광 출사수단의 배치가 점 형상 광원으로부터의 직진 광선과 중복되면 점 형상 광원에 보다 근접하는 광 출사수단에 직진 광선이 블록킹되어 점광원으로부터 멀리 떨어진 광 출사수단으로의 입사광량이 감소된다.

따라서, 상기 직진 광선과 광 출사수단의 중복 면적이 커질수록 점 광원으로부터 멀리 떨어진 광 출사수단으로의 입사광량이 감소되어 출사광이 어두워지기 쉽고, 휘도가 분산되기 쉽다. 따라서, 위에서 기술된 바와 같이 휘도의 분산 방지를 위해, 가상중심에 대면하도록 도광판(판상체)의 상면에 배치된 광 출사수단의 불규칙 배치(랜덤한 배치)에 있어서, 도 2a 및 2b에서 도시된 바와 같이 광 출사수단(A)이 가상 중심으로부터 멀어질수록 조밀하게 배치하는 것이 바람직하다. 광원으로부터 멀리 떨어질수록 투과광의 강도가 저하되기 때문에, 이러한 조밀한 배치는 휘도 저하에 대처하는 측면에서 효과적하다. 또한, 전술된 분산도 또는 조밀도는 광 출사수단(A)의 면적을 기준으로 결정되기 때문에, 분산도 또는 조밀도는 광 출사수단을 구성하는 오목부 또는 볼록부의 배치 밀도가 높거나 낮을 수 있으며, 오목부 또는 볼록부의 크기가 크거나 작을 수 있다.

한편, 프론트 라이트 방식의 액정 표시장치에서는 위에서 기술된 바와 같이 반사 및 조명의 양모드에서 가시측에 배치된 도광판을 통해 액정 표시가 시인될 수있다. 도광판에서 광 출사수단의 점유 면적이 너무 크면 크기가 지나치게 큰 경우와 같이 광 출사수단으로 인해 시인이 저해될 수 있다. 또한, 광 출사수단이 액정 패널의 화소와 중복될수록 사면 반사에 의해 표시광의 출사가 저해되어 표시광의 투과 부족으로 부자연한 표시가 이루어지기 쉽다. 따라서, 바람직하게는 광 출사수단의 점유 면적을 작게 하여 도광판의 상면에서 광 출사수단 이외의 부분을 통해 표시광을 충분히 투과시킴으로써 이러한 시인 저해를 방지하여 양호한 표시 품질을 얻을 수 있다.

그러나 다른 한편으로는, 광 출사수단은 조명 모드에서 액정 패널의 조명 수단이다. 따라서, 휘도 향상의 측면에서, 광 출사수단의 점유 면적이 가능한한 클수록 바람직하다. 따라서, 액정 표시의 시인성과 조명 모드에서 액정 표시장치의 휘도간의 밸런스를 맞추기 위해 광 출사수단의 배치에서 광 출사수단의 점유 면적을 결정한다. 이러한 측면에서, 본 발명은 판상체 상면에 위치하는 광 출사수단의 투영 면적을 기준으로 점유 면적은 1/l00 내지 l/8, 바람직하게는 1/50 내지 1/10, 보다 바람직하게는 l/30 내지 1/15이 되게 선택된다. 이러한 방식으로 점유 면적을 선택함으로써 광 출사수단에 의한 영향없이 투과광이 하면(또는 상면)으로부터 효율적으로 투과할 수 있도록 도광판이 상면(또는 하면)으로부터 입사광을 투과시킬 수 있다.

또한, 광 출사수단의 간헐적인 반복 배치에 있어서, 오목부 또는 볼록부의 배치 간격은 시인성과 휘도의 밸런스, 광 출사수단의 점유 면적 등에 따라 적합하게 결정될 수 있다. 피트 배치 등에 있어서 오목부 또는 볼록부의 배치 간격은 일반적으로 랜덤하다.

도광판은 동일한 두께를 가지거나 웨지(wedge) 형상 등과 같은 적합한 형태로 제공될 수 있다. 또한, 직선면 또는 곡면 등과 같은 임의의 적합한 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 광 출사수단의 형성면, 특히 각각의 광로 변환면(A1)은 도 1a에 도시된 바와 같이 직선면이나 굴절면, 도 1b에 도시된 바와 같이 곡면과 같은 적당한 면 형태 등으로 제공될 수 있다. 추가로, 광 출사수단에 관하여, 다른 형상들은 서로 조합될 수 있을 뿐만 아니라 다른 배치 피치와도 조합될 수 있다.

액정 패널에 도광판의 접착하기 쉽다는 점 또는 도광판의 형성성 등의 측면에서, 광 출사수단 부분을 제외한 도광판의 상면 및 하면이 가능한한 평활한 평탄면인 것이 바람직하다. 상면 및 하면이 곡면 등일 경우, 표시상의 혼란을 방지하는 점에서 형상의 변화가 급격히 일어나지 않는 것이 바람직하다. 입사측면의 형상은 일반적으로 하면에 대해 수직한 면이지만, 점 형상 광원의 발광 특성 등에 따라 점 형상 광원과 입사측면 사이에 개재하는 도입부를 갖는 입사측면 구조를 가짐으로써 광 출사수단으로의 입사율을 향상시킬 수 있다.

도광판은 점 형상 광원의 파장 영역에 따라 선택되고 상기 파장 영역에 대해 투명성을 나타내는 적합한 물질로 형성될 수 있다. 또한, 가시광 영역에서 적합한 물질의 예로는 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지 및 노르볼넨계 수지 등으로 대표되는 투명 수지, 또는 유리 등을 포함한다. 적합한 물질은 위에서 언급된 예들로부터 선택된 2종 이상의 혼합물로 사용될 수 있다. 복굴절을 전혀 또는 거의 나타내지 않는 물질로부터 제조된 도광판이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 비중이 작고 경량성이 우수한 물질로부터 제조된 도광판이 바람직하다.

도광판은 절삭법 또는 임의의 적합한 방법으로 형성될 수 있다. 대규모 제조시 바람직한 제조 방법의 예로는 열 가소성 수지를 예비결정된 형상을 형성할 수 있는 금형으로 가열하에 압축시켜서 열가소성 수지로 형상을 전사하는 방법; 가열 용융시킨 열 가소성 수지 또는 열이나 용매에 의해 유동화된 수지를 예비결정된 형상으로 형성할 수 있는 금형에 충전하는 방법; 열이나 자외선 또는 방사선 등으로 중합될 수 있는 액상 수지를 예비결정된 형상을 형성할 수 있는 금형에 충전한 후 또는 액상 수지를 금형에 캐스팅한 후 중합 반응시키는 방법; 상기 경우에 수지판 및 필름과 같은 지지 기재를 액상 수지의 피복층에 밀착시켜 중합하여 일체화물을 수득하는 방법; 필름에 도포한 방사선 중합형 수지를 예비결정된 형상을 형성할 수 있는 금형으로 밀착시키고 방사선으로 중합하여 수지 및 필름의 일체화물을 수득하는 방법 등을 포함한다.

또한, 위에서 기술된 바와 같은 필름과의 일체화물을 필요에 따라 접착제를 통해 수지판에 결합시켜 필요한 두께를 갖는 도광판을 형성할 수 있다. 위에서 기술된 바와 같이, 본 발명에 있어서 도광판, 즉 1종의 물질 또는 다른 종들의 물질로부터 제조되는 적층물은 예를 들면, 광투과를 맡는 도광부에 다수의 광 출사수단을 갖는 시트 내지 필름을 접착함으로써 수득되는 적층제로서 형성될 수 있다. 즉, 1종의 물질로 제조된 일체적 단층물로 형성될 필요는 없다. 또한, 도광판의 두께는 도광판의 크기나 점 형상 광원의 크기 등에 따라 적합하게 결정할 수 있다.반사형 액정 표시장치의 형성에 사용되는 경우 도광판의 일반적인 두께는 도광판의 입사측면을 기준으로 10㎜ 이하, 특히 0.1 내지 5㎜, 더욱 특히 0.4 내지 3㎜이다.

본 발명에 따른 도광판, 특히 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 오목부 또는 볼록부의 피트 형상 배치에 의해 구성되는 다수의 광 출사수단을 갖는 도광판을 사용함으로써, 명도 및 명도 균일성이 우수하고, 정확히 평행화된 빛을 시인성에 유리한 수직성이 우수한 방향(법선 방향)으로 출사시켜 점 형상 광원으로부터의 빛을 효율적으로 사용하는 면광원 장치; 또는 밝고 보기 쉬우며 전력 소비가 적은 우수한 반사형 액정 표시장치와 같은 각종 장치를 형성할 수 있다. 또한, 도광판의 실제 사용에 있어서는 필요에 따라 도광판의 상면에 경질 피복층이 제공될 수 있고, 도광판의 하면에 반사 방지층 등이 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 도광판(1)을 갖는 면광원 장치(10)의 예를 도시한다. 예를 들면, 면광원 장치(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 도광판(1)의 다수의 광 출사수단(A)에 대한 가상 중심(C) 또는 가상 중심과 입사측면(1c) 사이에 점 형상 광원(2)을 배치함으로써 형성될 수 있다. 면광원 장치는 사이드 라이트형의 프론트 라이트 시스템으로 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 면광원 장치의 면적을 증가시키는 것이 용이하다. 발광 다이오드와 같은 적합한 물질이 점 형상 광원으로 사용될 수 있고, 적합한 전원을 사용하여 구동될 수 있다. 또한, 점 형상 광원은 반사 모드에서 표시를 시인하는 경우에는 점등할 필요가 없기 때문에 점등/소등을 변환 가능하게 제조된다.

또한 도 3 및 4는 각각 본 발명에 따른 도광판(1) 또는 면광원 장치(10)를각각 프론트 라이트 시스템으로 사용한 반사형 액정 표시장치(100), (100')를 도시한다. 참조 번호 20 및 20'은 액정 패널, 참조 번호 21, 21' 및 29는 패널 기판, 참조 번호 24는 액정층, 참조 번호 31, 34는 편광판이고, 참조 번호 40, 42는 반사층이다. 반사형 액정 표시장치는 도 3 또는 4에 도시된 바와 같이, 면광원 장치(10)의 광 출사측, 즉 면광원 장치(10)에 있어서의 도광판(1)의 하면(1b) 측에 반사층(40), (42)을 갖는 액정 패널(20), (20')을 배치함으로써 형성될 수 있다.

일반적으로, 반사형 액정 표시장치는 액정 셔터로서 기능하는 액정 패널, 액정 패널에 부착된 구동 장치, 편광판, 프론트 라이트 시스템, 반사층 및 필요에 따른 보상용 위상차판 등과 같은 구성 부품을 적당히 조립함으로써 형성된다. 본 발명에 따른 반사형 액정 표시장치는 도광판 또는 도광판을 사용한 면광원 장치를 사용하는 점을 제외하고는 특별한 제한은 없다. 반사형 액정 표시장치는 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 종래의 프론트 라이트형 표시장치에 따라 형성될 수 있다.

따라서, 사용된 액정 패널은 특별한 제한이 없다. 예컨대 액정의 배향 형태를 기준으로, TN 액정 패널, STN 액정 패널, 수직 배향 셀, HAN 셀, OCB 셀과 같은 트위스트계나 비트위스트계 셀; 게스트호스트계 액정셀; 또는 강유전성 액정셀 등과 같이 적합한 액정셀이 사용될 수 있다. 또한, 액정의 구동 방식에 관해서도 특별한 제한은 없다. 예컨대 액티브 매트릭스 방식이나 패시브 매트릭스 방식 등과 같은 적합한 구동 방식이 사용될 수 있다. 또한, 일반적으로 액정은 도 3 및 4에서 도시된 바와 같이, 패널 기판에 부착된 투명 전극(22), (28) 또는 반사층으로 작용하는 전극(42)을 통해 구동된다.

반사형 액정 표시장치는 반사층(40), (42)의 배치가 필수적이다. 반사층의 배치 위치는 선택적이다. 반사층은 도 3에 도시된 바와 같이 액정 패널(20)의 외측에 제공될 수 있거나, 도 4에 도시된 바와 같이 액정 패널(20')의 내측에 제공될 수 있다. 반사층은 종래 기술에 따라 적합한 반사층으로서 형성될 수 있다. 반사층의 예로는 알루미늄, 은, 금, 구리, 크롬 등의 고반사율 금속의 분말을 결합제 수지 중에 함유하는 피복층; 증착 방식에 의해 증착된 금속 박막층; 기재에 의해 상기 피복층이나 침착층이 지지되어 있는 반사 시트; 금속박; 투명 도전막; 유전성 다층막 등을 포함한다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 반사층(40)을 액정 패널(20)의 외측에 배치하는 경우, 패널 기판(21), (29) 또는 전극(22), (28)은 액정 표시를 가능하게 하기 위해 투명 기판 또는 투명 전극으로서 각각 형성될 필요가 있다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이 액정 패널(20')의 내부에 전극으로서 작용하는 반사층(42)이 배치되는 경우에는, 패널 기판(29)이나 전극(28)은 액정 표시를 가능하게 하기 위해 각각 투명 기판이나 투명 전극으로서 형성될 필요가 있지만, 배면측의 패널 기판(21') 및 그 반사층(42)은 투명할 필요는 없고, 즉, 불투명체로부터 형성될 수 있다.

액정 패널의 형성에 있어서, 필요에 따라 도 3 및 4에 도시된 바와　같이, 액정을 배향시키기 위한 러빙막(rubbing film)과 같은 배향막(23), (27)이나 색 표시를 실현하기 위한 색 필터(26), 편광판(31), (34) 등이 제공될 수 있다. 배향막은 일반적으로 액정층에 인접하도록 배치된다. 색 필터는 일반적으로 패널 기판과전극의 사이에 배치된다. 또한, 편광판은 직선 편광을 통해 표시광을 제어하는 목적으로 제공된다. 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 편광판은 액정 패널의 시인측 및 배면측의 둘중의 한면 또는 양면의 적절한 위치에 배치된다. 또한, 참조 번호 25는 액정(24)을 패널 기판 사이에 봉입하기 위한 밀봉재이다.

편광판으로서 적절한 판을 사용할 수 있다. 고도의 직선 편광의 입사에 의한 양호한 콘트라스트비를 갖는 표시를 얻고자 하는 측면에서, 요오드계나 염료계의 흡수형 직선 편광자와 같은 고도의 편광도를 갖는 판이 바람직하게 사용될 수 있다. 또한, 반사형 액정 표시장치의 형성을 위해, 필요에 따라 광 확산층이나 안티그레어층, 보상용 위상차판 등과 같은 다른 적합한 광학 소자를 적합한 위치에 배치할 수 있다.

보상용 위상차판은 액정층의 복굴절성에 의한 위상차를 보상하여 표시 품질 등을 향상시키기 위해 제공된다. 도 3 또는 4에 도시된 바와 같이, 보상용 위상차판(32) 또는 (33)은 일반적으로, 시인측 또는 배면측의 편광판과 패널 기판의 사이에 배치된다. 파장 영역에 따른 적합한 판은 보상용 위상차판으로 사용될 수 있다. 위상차판은 1층 또는 2층 이상의 위상차층의 중첩층으로서 형성될 수 있다.

상기 기술에서, 도 3에 도시된 반사형 액정 표시장치(100)에 의한 시인은 다음과 같이 수행된다. 면광원 장치(10)가 점등된 조명 모드에서, 도광판(1)의 하면(1b)으로부터 출사한 광이 액정 패널(20)을 경유하고 반사층(40)에 의해 반사된 다. 이어서, 반사된 빛은 액정 패널을 역 경유하여 도광판(1)에 도달한다. 따라서, 도광판(1)의 상면에서 광 출사수단(A)이외의 부분으로부터 투과된 표시광이시인된다. 한편, 면광원 장치가 소등된 반사 모드에 있어서는, 도광판(1)의 상면(1a)에서 광 출사수단 이외의 부분으로부터 입사한 빛이 반사층(40)에 의해 반사되고 액정 패널 내를 경유하여 도광판에 도달한다. 따라서, 광 출사수단 이외의 부분으로부터 투과된 표시광이 시인된다.

한편, 도 4에 도시된 반사형 액정 표시장치(100')의 시인은 다음과 같이 수행된다. 면광원 장치(10)가 점등된 조명 모드에서, 도광판(1)의 하면(1b)으로부터 출사한 빛이 액정 패널(20')을 경유하여 패널(20') 내에 배치된 반사층(42)에 의해 반사된다. 이어서, 반사된 빛은 액정 패널 내를 역경유하여 도광판(1)에 도달한다. 따라서, 도광판의 상면에서 광 출사수단(A)이외의 부분으로부터 투과된 표시광이 시인된다. 또한, 면광원 장치가 소등된 반사 모드에서, 도광판(1)의 상면(1a)에서 광 출사수단 이외의 부분으로부터 입사한 빛이 반사층(42)에 의해 반사되고 액정 패널 내를 역경유하여 도광판에 도달한다. 따라서, 도광판의 상면에서 광 출사수단 이외의 부분으로부터 투과된 표시광이 시인된다.

본 발명에 있어서, 면광원 장치의 도광판을 형성하는 부품 또는 액정 표시장치의 액정 패널을 형성하는 부품은 전체적 또는 부분적으로 적층 일체화되어 고착될 수있거나, 분리 용이한 상태로 배치될 수 있다. 계면 반사의 억제에 의한 콘트라스트의 저하를 방지하고자 하는 측면에서는 상기 부품들이 고착 상태에 있는 것이 바람직하다. 적어도 면광원 장치에 있어서의 도광판의 하면과 액정 패널의 상면이 서로 밀착되도록 고착 상태에 있는 것이 바람직하다. 접착제와 같은 적합한 투명 접착제는 고착/부착 공정을 위해 사용될 수 있다. 투명 입자 등은 투명 접착층에 함유되어 투명 접착층이 광-확산 기능을 나타내는 접착층으로서 제공될 수 있다.

참고예 1

폴리이미드 니스를 스핀 코팅하여 깨끗한 유리판상에 도포하였다. 100℃로 30분간 미리 베이킹한 후 폴리이미드 니스를 350℃에서 4시간동안 소결한다. 따라서, 폴리이미드 피막의 두께가 10 ㎛이도록 형성되었다. 두께 0.1 ㎛의 크롬막과 두께 0.5 ㎛의 구리막을 스퍼터링 시스템에 의해 폴리이미드 피막 위로 차례로 제공하였다. 포지티브형 레지스트를 두께 5 ㎛로 스핀 코팅하여 구리막의 표면에 도포하였다. 이어서, 예비결정된 크롬 마스크를 레지스트 층상에 밀착 배치한다. 자외선으로 조사시킨 후 레지스트를 현상하였다. 추가로, 구리막과 크롬막을 에칭하였다. 따라서, 기판을 수득하였다. 이 기판을, 도트 형성 단부로부터 8 mm의 위치를 중심으로 하여 60 ㎛ ×10 ㎛의 개구를 종방향을 향하여 방사 형상으로 형성하고 또한 개구의 배치 밀도가 중심에서 멀리 떨어질수록 커지도록 불규칙하게 배치한 상기 크롬 마스크를 사용함으로써, 유리판상의 구리층에 개구가 방사 형상으로 형성되도록 배치한다.

이어서, 상기 기판을 회전 스테이지의 중심과 기판 개구의 배치 중심이 일치하도록 회전 스테이지 상에 배치한다. 회전 스테이지 상의 기판을 레이저 빔에 대하여 43도의 각도로 설치하였다. 기판은 회전 스테이지가 회전하고 레이저 빔을 여러번 스캔하는 동안 팬 형상 개구를 통해 엑시머 레이저에 의해 조사되었다. 따라서, 폴리이미드 피막의 일부가 마찰에 의해 제거된다. 또한, 구리막과 크롬 막을 에칭에 의해 제거한다. 이어서, 은막을 진공 증발 및 니켈 전조에 의해 기판에 침착시켰다. 기판을 예비결정된 형상으로 절단하였다. 따라서, 반복적인 구조에 의해 형성된 다수의 광 출사수단을 형성할 수 있는 금형 A를 수득하였다. 각각의 광 출사수단은 폭이 약 60 ㎛이고 높이가 약 5 ㎛이며 단면이 부등변 삼각형인 볼록부로 형성되었다. 각각의 볼록부는 기판의 하면의 기준 평면에 대한 경사각이 약 43도인 광로 변환면과 약 80도인 입면으로 구성되었다. 볼록부는 입사측면 중앙부로부터 외측의 약 8 ㎜의 위치에 가상 중심을 형성하도록 간헐적으로 피트 형상으로 배치되었다. 볼록부의 점유 면적은 기판의 상면 전체 면적의 1/10 이하이었다.

참고예 2

볼록부의 점유 면적이 상면 전체 면적의 1/l5 이하로 되게 볼록부를 형성할 수 있게 한 것 외에는 참고예 1과 동일하게 금형 B를 수득하였다.

참고예 3

예비결정된 치수의 황동판의 한 면을 다이아몬드 바이트를 이용하여 판의 길이 방향으로 연속적으로 절삭하였다. 따라서, 경사각이 42도, 투영폭이 20 ㎛인 급사면 및 투영폭이 190 ㎛인 완화 사면을 갖는 프리즘 형상의 요철이 210 ㎛ 피치로 인접하는 반복 구조를 갖는 금형 C를 수득하였다. 급사면의 점유 면적은1/10.5이었다.

실시예 1

자외선 경화성 아크릴계 수지를 금형 A에 도포하였다. 두께가 1.2 mm, 폭이 40 mm, 길이가 30 mm이고 측면을 연마하여 굴절률이 1.495인 아크릴판을 아크릴 수지에 살짝 장치하였다. 아크릴 수지와 아크릴판을 고무 롤러로 밀착시켜 여분의 수지와 기포를 압출시키고 금속할라이드 램프로 자외선을 30O mJ/㎠로 조사하여 경화시켰다. 이어서, 경화된 아크릴 수지를 금형으로부터 박리하였다. 따라서, 광 출사수단을 가지며 굴절률이 1.512인 경화된 수지층이 아크릴판에 밀착 일체화된 도광판을 수득하였다.

실시예 2

트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름에 의해 아크릴판이 대체되는 것을 제외하고, 다수의 광 출사수단을 갖는 경화된 수지층을 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름에 밀착 일체화시킨 광학 시트를 실시예 1과 동일하게 수득하였다. 광학 시트의 TAC필름 측면을 굴절률이 1.508인 점착층을 통해 굴절률 1.495의 아크릴판에 접착하였다. 따라서, 도광판을 수득하였다.

실시예 3

금형　B가 금형 A를 대신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도광판을수득하였다.

실시예 4

금형　B가 금형 A를 대신한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 도광판을 수득하였다.

비교예 1

금형 C가 금형 A를 대신한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 도광판을 수득하였다.

비교예 2

금형 C가 금형 A를 대신한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 도광판을 수득하였다.

평가시험

실시예 1 내지 4 각각으로부터 수득된 도광판의 입사측면에서의 광 출사수단의 가상 중심 또는 비교 실시예 1 및 2 각각으로부터 수득된 도광판의 입사측면　중심부에 발광다이오드(LED)를 배치하였다. LED에 전원을 접속하였다. 따라서, 면광원 장치를 수득하였다. 일반적으로 백색 반사형 액정 패널을 광출사측(도광판의 하면)에 배치하였다. 따라서, 반사형 액정 표시장치를 수득하였다. 액정 패널에 전압을 제공하지 않는 상태로 LED를 점등시켜 표시장치를 관찰하였다. 그 결과, 실시예 1 내지 4 모두에서, 화상으로부터 빛이 균일하게 발산하였다. 이에 반해, 비교예 1 및 2에서, 빛은 입사측면에 대하여 수직이 되도록 LED의 배치 위치에 상응한 부분으로부터 선형으로 발산하여 다른 부분은 거의 발광하지 않기 때문에, 명암 차이가 크고 불균일한 발광을 나타내었다.

한편, 암실 중 LED의 점등 상태에서 액정 패널에 전압을 제공하여 그 표시상을 관찰하였다. 결과적으로, 실시예 1 내지 4 모두에서 표시상이 밝고 판독이 용이하지만, 비교예 1 및 2에서는, 발광하는 선형 부분에서만 판독하기에 용이하고 다른 부분에서는 판독이 곤란하였다. 그 밖에, LED를 소등한 상태로 액정 패널에 전압을 제공하는 동안 밝은 실내에서 표시상을 관찰하였다. 결과적으로, 실시예 1 내지 4 모두에서, 광 출사수단이 거의 보이지 않고 모아레가 발생하지 않았기 때문에 표시상이 밝고 판독하기 용이하였다. 이에 반해, 비교예 1 및 2에서는 모아레가 발생하여 판독이 매우 어려운 표시 상태였다.

본 발명에 따른 도광판을 사용함으로써 점 형상 광원이 도광판의 측면에 배치될 경우, 밝고 발광 균일성이 우수한 면광원 장치를 수득하는 것이 가능하고, 면광원 장치를 사용함으로써 모아레를 발생시키기 어렵고 밝아서 보기 쉬운 프론트 라이트형의 반사형 액정 표시장치를 수득하는 것이 가능한 것이 상기 기술로부터 명백하다.

본 발명은 특별한 정도로 그의 바람직한 형태에서 기술되지만, 본 발명의 바람직한 형태의 개시 내용은 이후 청구되는 본 발명의 진의 및 범주를 벗어나지 않으면서 구성의 상세한 설명 및 부분의 조합 및 배열에서 변형될 수 있는 것으로 생각된다.

본 발명에 의하면, 도광판의 광 출사수단에 있어서 가상 중심 등에 점 형상 광원을 배치하여 도광판의 전체 하면으로부터의 균일한 발광이 수득될 수 있다. 따라서, 광원 배치 공간이 작은 조밀한 면광원 장치가 형성될 수 있다. 상기 면광원 장치를 사용하여 반사 및 조명의 양 모드에 있어서 밝고 모아레가 생기기 어려우며 표시 품질이 우수한 반사형 액정 표시장치를 형성할 수 있다.

특히 입사측면으로부터의 입사광을 하면 방향으로 반사하는 수단으로서 하면의 기준 평면에 대한 경사각이 35 내지 48도의 광로 변환면을 갖는 각각의 미소한 피트 형상 오목부 또는 볼록부로 구성되는 광 출사수단을 구비하는 경우에는, 도광판에서 점 형상 광원으로부터 방사 형상으로 투과되는 빛은 광로 변환면을 통해 하면으로부터 법선 방향으로 양호한 지향성으로 출사될 수 있다. 더구나, 광로 변환면의 배치 밀도를 용이하게 조절할 수 있다. 따라서, 광 출사수단의 점유 면적을 통해 수직방향으로 투과되는 빛에 대한 도광판의 영향을 제어할 수 있고, 액정 표시에 대한 도광판의 영향을 억제하여 표시 품질의 향상을 달성할 수 있다.

Claims

상면, 하면, 및 상기 상면과 하면 사이의 측면으로 이루어진 입사측면을 갖고 상기 입사측면으로부터의 입사광이 광 출사수단을 통해 하면으로부터 출사되도록 상면에 형성된 광 출사수단을 포함하는 판상체로 이루어지며, 상기 광 출사수단이 입사측면 또는 입사측면 외측에 있는 1개 이상의 가상 중심과 대면하도록 배치함으로써 상면 또는 하면으로부터의 입사광을 투과시키는 도광판.
제 1 항에 있어서,

광 출사수단이 200㎛ 이하의 폭, 50㎛ 이하의 깊이 또는 높이를 갖는 오목부 또는 볼록부의 피트 형상의 구조가 반복적으로 배치되어 있고; 상기 오목부 또는 볼록부가 하면의 기준 평면에 대하여 35 내지 48도의 각도로 경사를 이루어 입사측면으로부터의 입사광을 하면 방향으로 반사시키는 광로 변환면, 및 광로 변환면에 대향하여 상기 기준 평면에 대하여 50도 이상의 각을 이루는 입면을 갖는 도광판.
제 1 항에 있어서,

판상체 상면의 광 출사수단에 있어서의 투영 면적이 판상체 하면의 1/8 이하인 도광판.
제 2 항에 있어서,

하면의 기준 평면에 대하여 각각의 광로 변환면의 경사각이 38 내지 45도인 도광판.
제 1 항에 있어서,

광 출사수단의 단면이 실질적으로 부등변 삼각형인 오목부의 반복 구조로 이루어지는 도광판.
제 1 항에 있어서,

판상체 상면의 가상 중심과 대면하는 광 출사수단이 불규칙하게 배치되어 있는 도광판.
제 1 항에 있어서,

판상체 상면의 가상 중심과 대면하는 광 출사수단이 광 출사수단의 면적에 따라 상기 가상 중심으로부터 멀어질수록 조밀해지도록 배치되어 있는 도광판.
점 형상 광원이 광 출사수단의 가상 중심 또는 가상 중심과 입사측면의 사이에 배치되어 있는, 제 1 항에 따르는 도광판을 포함하는 면광원 장치.
제 8 항에 따르는 면광원 장치, 및 도광판의 하면 측에 반사층을 갖는 액정 패널을 포함하는 반사형 액정 표시장치.