KR20020084154A - 면 광원장치 및 그 제조 방법과 그 장치를 이용한 기기 - Google Patents

면 광원장치 및 그 제조 방법과 그 장치를 이용한 기기 Download PDF

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KR20020084154A
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Abstract

점광원(45)로부터 출사된 광은, 쐐기모양 도광체(47)에 의해 선형상으로 늘어난 영역으로부터 출사되고, 프리즘시트(50)에서 편향된다. 이 광은 도광판(44)의 광 입사면(44a)에 수직인 방향으로 출사되고, 도광판(44)의 폭방향으로 좁은 지향성을 갖고 있다. 도광판(44)의 바닥면에는 직각삼각형 형상의 확산패턴(46)이 다수 형성되어 있고, 확산패턴(46)에서 반사된 광은 도광판(44)의 광 출사면(44b)과 수직으로 출사된다. 이 때, 확산패턴(46)에 입사된 광의 일부가 확산패턴(46)을 투과함으로서, 출사광의 도광판 긴변 방향에 있어서의 지향성이 좁혀진다.

Description

면 광원장치 및 그 제조 방법과 그 장치를 이용한 기기{SURFACE LIGHT SOURCE, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND APPARATUS USING IT}
발광다이오드(LED)를 광원으로 하는 백 라이트나 프론트 라이트는, 광원이 작고, 수명이 길고, 효율이 좋고, 전용 전원이 불필요한 등의 특징을 갖고 있고, 그 때문에 휴대 기기 등의 디스플레이에 이용되는 액정 표시장치의 조명으로서 이용되는 일이 많다. 그리고 이와 같은 특징 중에서도, 고효율인 것과 소형인 것 2가지가 특히 중요하다. 면 광원장치가 고효율이 되면, 면 광원장치의 발광면이 밝게 되고, 액정 표시장치의 화상이 보기 쉬워지기 때문이다. 또한, 고효율이 되면, 면 광원장치가 저소비전력으로 되고, 전지 수명이 길어지기 때문이다. 또한, 면 광원장치를 소형화 하지 않는다면 휴대 기기도 소형화 할 수 없고, 그를 위해서는 발광하지 않는 부분의 면적을 작게 하고, 또한 두께도 얇게 하여야 하기 때문이다.
또한, 휴대 기기 등의 디스플레이로서 이용되는 경우에는, 그 정면으로부터 디스플레이를 볼 수 있으면 좋고, 경사 방향으로부터 보일 필요성은 적고, 오히려 비스듬한 곳에서는 보이지 않는 편이 바람직한 경우가 많다. 따라서 면 광원장치로부터 출사되는 광에는 넓은 지광(指光) 특성은 필요 없고, 면 광원장치의 효율을 향상시키기 위해서는, 면 광원장치의 광 출사면에 세운 법선의 방향에서, 어느 정도의 확산을 갖는 방향으로만 광을 출사시키는 것이 바람직하다.
그래서 우선 일반적인 구조의 면 광원장치의 분해 사시도 및 단면도를 도 1 및 도 2에 도시한다. 이 면 광원장치(1)는 백 라이트로서 이용되는 것으로서, 광을 집광하기 위한 도광판(2)과 발광부(3)와 반사판(4)으로 구성되어 있다. 도광판(2)은, 폴리카보네이트 수지나 메타크릴 수지 등의 투명하고 굴절율이 큰 수지에 의해 형성되어 있고, 도광판(2)의 하면에는, 요철 가공이나 확산 반사 잉크의 도트 인쇄 등에 의해 확산패턴(5)이 형성되어 있다. 발광부(3)는, 회로 기판(6)상에 복수의 발광다이오드(7)를 실장한 것으로서, 도광판(2)의 측면(광 입사면(2a))에 대향하여 있다. 반사판(4)은, 백색 수지 시트에 의해 형성되어 있고, 양면 테이프(8)에 의해 양측부가 도광판(2)의 하면에 부착되어 있다.
이와 같은 면 광원장치(1)에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 발광부(3)로부터 출사되고 광 입사면(2a)으로부터 도광판(2)의 내부로 인도된 광은, 도광판(2)의 상면(광 출사면(2b))과 하면과의 사이에서 정반사를 반복하면서 진행한다. 그리고 확산패턴(5)으로 입사되면 확산 반사되고, 광 출사면(2b)을 향하여 전반사의 임계각보다 작은 각도로 입사되면, 그 광은 광 출사면(2b)로부터 외부로출사된다. 또한, 도광판(2)의 하면의 확산패턴(5)이 존재하지 않는 부분을 통과한 광은, 반사판(4)에 의해 반사되고 재차 도광판(2) 내부로 돌아오기 때문에, 도광판(2) 하면에서의 광량 손실이 방지된다.
그러나 이와 같은 구조의 면 광원장치(1)는, 구조는 간단하지만 그 구조상, 광의 이용 효율이 나쁘고, 발광다이오드(7)로부터 출사된 광의 20% 정도밖에 도광판(2)의 광 출사면(2b)로부터 출사시킬 수 없었다.
또한, 이와 같은 구조의 면 광원장치(1)에서는, 도광판(2)의 광 출사면(2b)에 대해 평행하게 가까운 방향으로 출사되는 광을 광 출사면(2b)과 수직인 방향으로 향하게 하기 위해, 도 3에 도시한 바와 같이 도광판(2)의 위에 확산판(9)을 겹쳐서 이용하기 때문에, 면 광원장치(1)의 두께가 커지고, 면 광원장치(1)의 소형화가 곤란하다. 게다가, 확산판(9)을 이용한 경우에는, 확산판(9)을 통과한 광은 램버트 광으로 되어, 지광 특성이 넓기 때문에 정면 휘도가 낮아지고, 광의 이용 효율이 저하되고 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같은 구조의 면 광원장치(1)에서는, 복수의 발광다이오드(7)를 탑재한 발광부(3)를 이용하고 있기 때문에, 발광부(3)의 소형화가 어렵고, 또한 면 광원장치(1)의 소비 전력도 저감할 수 없다.
한편, 발광다이오드를 이용한 면 광원장치는, 그 소형 경량성 때문에 휴대전화이나 PDA 등의 휴대성이 강한 상품에 이용되고 있기 때문에, 휴대성 향상의 면으로부터 전원의 장수명화가 강하게 요구되고 있고, 이에 이용되는 면 광원장치도 저소비 전력화가 강하게 요망되고 있다. 이 때문에 이용하는 발광다이오드 개수의 감소가 진행되고 있다.
그래서 1개의 발광다이오드를 이용한 도 4와 같은 구조의 면 광원장치(11)가 제안되어 있다(일본 특개 평11-23132O호). 이 면 광원장치(11)에서는, 쐐기모양을 한 봉상 부재(13)의 단부에 발광다이오드(14)를 대향시켜 배치한 것을 발광부(12)로 하고, 이 발광부(12)를 도광판(15)의 광 입사면(15a)에 대향시켜 배치하고 있다. 이 도광판(15)도 쐐기모양을 하고 있고, 그 하면에는 도광판(15) 하면으로부터의 누설광을 확산 반사시켜 도광판(15) 내로 되돌리기 위한 확산 반사 시트(17)가 마련되고, 도광판(15)의 광 출사면(15b)에 대향시켜 확산판(18)과 프리즘시트(19)가 중첩되어 있다. 또한, 도광판(15)의 광 입사면(15a)에는, 프리즘형상 패턴(16)이 형성되어 있다.
이와 같은 면 광원장치(11)에 의하면, 1개의 발광다이오드(14)로 구동시킬 수 있기 때문에, 광원의 광 이용 효율은 향상된다. 그러나 확산 반사 시트(17)나 확산판(18)으로 광을 확산시키고 있기 때문에 도 5에 도시한 바와 같이 지향성이 넓게 되고, 지향특성의 저하에 의해 면 광원장치(11)의 전체로서는 효율이 충분하지 않게 되어 있다. 또한, 도광판(15)의 위에 확산판(18)과 프리즘시트(19)를 겹치고 있기 때문에, 면 광원장치(1)의 두께가 두꺼워지고, 봉상 부재(13)에 의해 광원(12)도 크게 되어 소형화가 곤란하였다.
또한, 1개의 발광다이오드를 이용한 다른 면 광원장치(21)로서는, 도 6에 도시한 것이 있다. 이것은, 도광판(22)의 광 입사면(22a)의 중앙부에 대향시켜 1개의 발광다이오드(23)을 배치하고, 도광판(22)의 하면에 발광다이오드(23)를 중심으로하여 어묵 형태의 확산패턴(24)을 동심원 형상으로 배치한 것으로서, 각 확산패턴(24)은 발광다이오드(23)와 이어지는 방향과 직교한 방향으로 늘어나 있다.
그러나 이 면 광원장치(21)에서는, 발광다이오드(23)로부터 출사된 광은, 광 입사면(22a)으로부터 도광판(22)으로 들어가 도광판(22) 내부가 진행된다. 도광판(22) 내에서 확산패턴(24)에 닿은 광은, 도 7에 도시한 바와 같이, 확산패턴(24)의 계면에서 반사되고, 도광판(22) 표면의 광 출사면(22b)을 향하여 출사되고, 광 출사면(22b)에 대해 전반사의 임계각보다 작은 입사각으로 입사된 광만이 광 출사면(22b)으로부터 외부로 출사된다.
그러나 확산패턴(24)은, 광원을 중심으로 한 원주 방향으로는 한결같고, 확산패턴(24)에 닿더라도 평면시로는 광의 진행 방향은 변화하지 않고, 광원을 중심으로 한 원주 방향에서는 광의 확산 작용은 없다. 그 때문에, 원주 방향에 있어서의 광의 균일성은, 원주 방향에 있어서의 광원의 광량 분포, 또는 광 입사면으로부터 도광판 내부로 들어간 광의 광량 분포만에 의해 정해져 있다.
이 결과, 이 면 광원장치(21)에서는, 원주 방향에 있어서의 지광 특성이 좁기 때문에, 도 8에 도시한 바와 같이, 도광판(22)으로부터 출사된 광의 지향성은 도광판(22)의 폭방향에서 극히 좁고, 긴변 방향에서 넓게 되어 있다. 이 때문에, 폭방향의 지향성을 부드럽게 한 확산판이 불가결하여, 면 광원장치(21)의 두께가 두꺼워지고 있다. 또한, 확산판은 폭방향뿐만 아니라, 긴변 방향으로도 확산시키기 때문에, 긴변 방향의 지향성이 극단적으로 나빠지고, 수직 방향의 휘도가 저하되어있다.
다음에, 프론트 라이트로서 이용되는 면 광원장치(31)를 도 9에 도시한다. 이 면 광원장치(31)에서는, 도광판(32)의 상면에 도광판(32)과 다른 재질 또는 공기에 의해 복수의 슬릿(33)을 형성하고, 도광판(32)의 측면에 대향시켜 냉음극관과 같은 선형상 광원(34)을 배치하고 있다. 그러나 선형상 광원(34)으로부터 나와서 도광판(32)으로 입사된 광은, 슬릿(33)에서 전반사되어 도광판(32)의 하면으로부터 출사되고, 반사형 액정 표시패널(35)에서 반사됨으로써 도광판(32)으로 돌아오고, 슬릿(33)의 사이를 통과하여 도광판(32)의 상면으로부터 출사된다.
그러나, 이와 같은 면 광원장치(31)에서는, 슬릿(33)을 그다지 많이 할 수 없기 때문에, 광의 이용 효율이 낮고, 또한 도광판(32)의 내부에 슬릿(33)을 형성하지 않으면 안되기 때문에, 제조도 곤란하였다.
마찬가지로, 도광판의 내부에 다른 것과 굴절율이 다른 복수의 섬(島) 영역을 형성한 프론트 라이트용의 면 광원장치도 제안되어 있지만(특개평7-1991.84호), 이것도 광의 이용 효율이 충분하지 않고, 제조도 곤란하였다.
또한, 그 밖에도 프론트 라이트용의 면 광원장치로서는, 광원으로부터 떨어짐에 따라 서서히 계단모양으로 얇아져 가는 도광판을 이용한 것(일본 특개평10-326515호), 쐐기모양을 한 도광판의 하면에 프리즘시트를 마련한 것(일본 특개평10-301109호), 도광판의 하면을 단면 사각형의 요철 패턴을 형성한 것(일본 특개평10-123518호), 쐐기 형태를 한 도광판의 상면에 V자 도랑 형상의 도랑 줄기를 마련한 것(일본 특개평11-64641호) 등이 있다.
이와 같은 면 광원장치에서는, 비교적 간단한 구조를 갖고 있지만, 역시 광의 이용 효율이 충분하지 않고, 화면이 어두워진다.
본 발명은 면 광원장치 및 그 제조 방법과 그 장치를 이용한 기기에 관한 것으로서, 특히, 액정 표시장치 등의 백 라이트나 프론트 라이트로서 이용되는 면 광원장치와 그 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 일반적인 구조를 갖는 면 광원장치의 분해 사시도.
도 2는 상기 면 광원장치의 단면도.
도 3은 도 1 면 광원장치의 지향특성을 도시한 도면.
도 4는 종래의 다른 구조를 갖는 면 광원장치의 분해 사시도.
도 5는 상기 면 광원장치의 지향특성을 도시한 도면.
도 6은 종래의 또 다른 구조의 면 광원장치의 구성을 도시한 평면도.
도 7은 상기 면 광원장치의 확산패턴의 형상과 작용을 도시한 도면.
도 8은 도 6의 면 광원장치의 지향특성을 도시한 도면.
도 9는 종래의 프론트 라이트형의 면 광원장치를 도시한 단면도.
도 10은 면 광원장치에 있어서의 바람직한 지향특성을 설명하기 위한 도면.
도 11은 비교를 위해 나타내는 지향특성의 한 예를 도시한 도면.
도 12의 (a)는 바람직한 지향특성의 한 예를 도시한 특성도, 도 12의 (b)는 보다 바람직한 지향특성의 한 예를 도시한 특성도.
도 13은 이상적인 지향특성, 프리즘시트를 이용한 경우의 지향특성, 확산패턴을 이용한 경우의 x축방향 및 y축방향으로부터의 지향특성을 도시한 도면.
도 14는 면 광원장치로부터 출사되는 광의 지향특성을 입체적으로 도시한 도면.
도 15는 반사형 액정 표시패널과 프론트 라이트형의 면 광원장치와의 조합(면 광원장치)을 도시한 개략도.
도 16에 있어서의 (A) (B) (C) (D)는 면 광원장치의 지향특성을 도시한 도면, (a) (b) (c) (d)는 반사형 액정 표시패널이 대응하는 반사광 강도 각도 특성을 도시한 도면.
도 17의 (a)는 반사형 액정 표시패널의 반사광 강도 각도 분포에 있어서 반값 전폭을 설명하는 도면, 도 17의 (b)는 면 광원장치의 지향특성에 있어서 반값 전폭을 설명하는 도면.
도 18은 본 발명의 제 1 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치의 구조를 도시한 분해 사시도.
도 19는 상기 면 광원장치에 이용되고 있는 발광부의 평면 형상의 광의 거동을 도시한 도면.
도 20은 배면에 정반사판을 이용한 도 19의 발광부으로부터 출사된 광의 지향특성을 도시한 도면.
도 21은 도 19의 발광부에 있어서, 배면의 정반사판을 확산 반사판으로 대체한 경우의 출사광의 지향특성을 도시한 도면.
도 22는 도 20 및 도 21에 있어서의 α방향에서의 광 강도(에너지)를 구하는방법을 설명하는 도면.
도 23의 (a)는 도광판의 두께 방향(z축방향)으로 넓어진 광의 지향특성을 도시한 도면, 도 23의 (b)는 도광판의 폭방향(x축방향)으로 넓어진 광의 지향특성을 도시한 도면, 도 23의 (c)는 도광판의 두께 방향 및 폭방향(z축방향, x축방향)으로 넓어진 광의 지향특성을 도시한 도면이다.
도 24는 도광판의 폭방향으로 넓어진 광이 확산패턴의 편향 경사면에서 전반사된 때, 광의 방향이 변화하는 양상을 도시한 도면.
도 25의 (a), (b)는 도광판의 폭방향으로 넓어진 광이 확산패턴의 편향 경사면에서 전반사되었을 때, 광의 방향이 변화하는 다른 양상을 도시한 도면.
도 26은 확산패턴의 편향 경사면을 투과하고, 배면으로부터 도광판 내로 재입사된 광의 거동을 도시한 도면.
도 27의 (a)는 확산패턴에 입사되기 전의 광의 방향을 도시한 도면이고, 도 27의 (b)는 확산패턴의 편향 경사면에서 전반사되는 광과 반사후의 광의 방향을 도시한 도면, 도 27의 (c)는 확산패턴의 편향 경사면을 투과하고, 배면으로부터 재입사된 광과 재입사 후의 광의 방향을 도시한 도면.
도 28은 도광판 내에 있어서의 광의 진행 방향(y축방향)으로부터 보았을 때의, 광의 공간 주파수를 나타낸 도면.
도 29는 면 광원장치의 광 출사면으로부터 출사된 광의 지향특성을 도시한 도면.
도 30은 발광부로부터 도광판에 비스듬하게 광이 도입된 경우의, 확산패턴을마련하는 방법을 설명하는 도면.
도 31은 도광판중에 있어서의 광의 지향특성을 검사하는 방법을 설명하는 도면.
도 32는 단면 원호형상의 확산패턴(비교 예)에 있어서의 반사광의 거동을 도시한 도면.
도 33은 톱날형상을 한 확산패턴(비교 예)에 있어서의 반사광의 거동을 도시한 도면.
도 34의 (a)는 단면 직각삼각형 형상을 한 확산패턴의 편향 경사면에서 전반사된 광의 거동을 도시한 도면, 도 34의 (b)는 전방의 확산패턴을 투과하고, 후방의 확산패턴으로 반사된 광의 거동을 도시한 도면.
도 35는 편향 경사각의 각도를 45°, 55°, 65°로 바꾼 때의 면 광원장치로부터의 출사각도와 광 강도와의 관계를 도시한 도면.
도 36은 확산패턴에 있어서의 편향 경사면의 경사각 γ, 배면의 경사각 δ, 광 출사면에서의 출사각도 ε의 정의를 도시한 도면.
도 37의 (a), (b)는 도 35에 도시한 출사각도와 광 강도와의 관계를 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 거의 수평으로 입사된 광이 편향 경사면에서 반사되는 양상을 도시하고, (b)는 아랫측으로부터 입사된 광이 편향 경사면에서 반사되는 양상을 도시한 도면.
도 38의 (a)는 반사형 액정 표시패널의 확산 특성을 나타내고, 도 38의 (b)는 도광판의 출사광 강도 각도 특성을 도시한 도면, 도 38의 (c)는 반사형 액정 표시소자로부터의 출사광 강도 각도 특성을 도시한 도면.
도 39는 확산패턴의 배면의 경사각이 작은 경우에, 편향 경사면을 투과하고 배면으로부터 재입사된 광의 거동을 도시한 도면.
도 40은 확산패턴의 배면의 경사각이 작은 경우에, 편향 경사면을 투과한 광의 거동을 도시한 도면.
도 41의 (a)는 선형상 광원으로부터 도광판 내로 도입된 광이 진행하는 방향을 도시한 개략도, 도 41의 (b)는 간격을 두고 배치된 복수의 점광원으로부터 도광판 내로 도입된 광이 진행하는 방향을 도시한 개략도, 도 41의 (c)는 1곳으로 모아 배치된 복수의 점광원으로부터 도광판 내로 도입된 광이 진행하는 방향을 도시한 개략도.
도 42는 본 발명의 제 2의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치로 이용한 반사형 액정 표시장치를 도시한 개략 측면도.
도 43은 상기 면 광원장치에 있어서의 도광판의 확산패턴을 도시한 확대 단면도.
도 44는 본 발명의 제 3의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치의 개략 평면도.
도 45는 상기 면 광원장치로부터 출사되는 광의 지향특성을 도시한 도면.
도 46은 본 발명의 제 4의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치의 개략 평면도.
도 47은 상기 면 광원장치의 도광판에 마련되어 있는 확산 패턴의 확대 평면도.
도 48은 상기 확산패턴의 변형 예를 도시한 도면.
도 49는 구불구불한 확산패턴과 거기에 입사되는 광을 도시한 도면.
도 50은 도 49의 e에서 반사된 광(L4)의 지향특성을 도시한 도면.
도 51의 (a)는 도 49의 e점, f점, g점에서 반사된 광(L4, L5, L6)의 방향을 z축방향으로부터 본 도면, 도 51의 (b)는 편향 경사면에서 반사되는 상기 (a)의 C1, C2의 광을 도시한 도면.
도 52는 도 49에 도시한 광의 출사 영역을 도시한 도면.
도 53은 본 발명의 제 5의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치의 사시도.
도 54는 상기 면 광원장치에 있어서의 광의 거동을 도시한 측면도.
도 55는 도광판의 이면에 정반사판을 이용했을 때의, 광출사면과 평행한 방향(y축방향)과 출사광이 이루는 각도와 출사광 강도와의 관계를 도시한 도면.
도 56은 도광판의 이면에 확산 반사판을 이용했을 때의, 광 출사면과 평행한 방향(y축방향)과 출사광이 이루는 각도와 출사광 강도와의 관계를 도시한 도면.
도 57은 다른 구조의 확산패턴이 형성된 도광판을 이용한 면 광원장치의 개략 측면도.
도 58은 또 다른 구조의 확산패턴이 형성된 도광판을 이용한 면 광원장치의 개략 측면도.
도 59는 복수의 점광원을 이용한 비교 예를 도시한 개략도.
도 60은 복수의 점광원과 실린드리컬 렌즈를 이용한 비교 예를 도시한 일부 파단한 개략 사시도,
도 61은 복수의 점광원과 오목 거울을 이용하여 좁은 지향성의 광을 출사시키도록 한 면 광원장치를 도시한 개략 평면도.
도 62는 본 발명의 제 6의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치를 도시한 평면도.
도 63은 도 62의 면 광원장치를 백 라이트로서 이용한 액정 표시장치를 도시한 개략 측면도.
도 64는 도 62의 면 광원장치를 프론트 라이트로서 이용한 액정 표시장치를 도시한 개략 측면도.
도 65의 (a)는 구불구불한 확산패턴을 도시한 평면도, 도 65의 (b)는, (a)의 J-J선 단면도.
도 66은 상기 확산패턴의 편향 경사면에서 반사된 광의 확산을 도시한 도면.
도 67은 상기 확산패턴을 투과한 광을 도시한 도면.
도 68의 (a)는 상기 확산패턴이 마련된 도광판의 평면도, 도 68의 (b)는, (a)의 ㄱ부 확대도, 도 68의 (c)는, (a)의 ㄴ부 확대도, 도 68의 (d)는, (a)의 ㄷ부 확대도.
도 69는 상기 도광판에 있어서의 발광부(광원)로부터의 거리와 확산패턴의 패턴 밀도와의 관계를 도시한 도면.
도 70은 상기 도광판에 있어서의 발광부로부터 거리와 확산패턴의 패턴 길이와의 관계를 도시한 도면.
도 71은 상기 도광판에 있어서의 발광부로부터 거리와 확산패턴의 패턴 수 밀도(패턴 수/면적)와의 관계를 도시한 도면.
도 72는 상기 면 광원장치에 있어서 광 출사면의 구석에 보다 많은 광을 보내기 위한 구조와 그 작용을 도시한 개략도.
도 73은 고정틀이 메꾸어진 도광판을 도시한 개략도,
도 74는 상기 도광판의 패턴면측에 형성된 반사 방지막을 도시한 일부 파단한 확대 단면도.
도 75는 발광다이오드의 파장과 출사광 강도와의 관계를 도시한 도면.
도 76은 반사 방지막에 있어서의 입사광 파장과 반사율과의 관계를 도시한 도면.
도 77은 확산패턴의 언저리에 두께가 두터운 반사 방지막을 형성하기 위한 방법을 설명하는 개략도.
도 78은 도광판의 패턴측의 면과 광 출사면 등에서 반사되어 광반사로 되는 광과, 도광판의 패턴측 면과 광 출사면에 마련된 반사 방지막을 도시한 도면.
도 79는 백색광 발광다이오드로부터 출사되는 광의 출사 강도 파장 특성을 도시한 도면.
도 80은 도광판에 부착된 발광부의 구조를 도시한 단면도.
도 81은 회로 기판상에 실장된 액정 표시장치를 도시한 측면도.
도 82는 금형의 직사각형 캐버티 내에서 직사각형의 도광판을 형성할 때의수지 흐름을 도시한 도면.
도 83은 목적으로 하는 도광판보다 크고 수지 흐름이 매끈매끈한 캐버티를 갖는 금형으로 성형하는 양상을 설명하는 도면.
도 84는 휴대전화의 정면도.
도 85는 PDS의 정면도.
도 86의 (A), (a)는 도광판으로부터 출사되는 광의 출사광 강도 분포를 도시한 도면, 도 86의 (B), (b)는 도광판의 하면에서 반사되고 광 출사면으로부터 출사되는 광의 강도 분포를 도시한 도면, 도 86의 (C), (c)는 액정 표시패널의 확산 특성을 도시한 도면, 도 86의 (D), (d)는 액정 표시패널로부터의 출사광 강도 특성을 도시한 도면, 도 86의 (E), (e)는 면광원 점등시의 S/N비를 도시한 도면.
도 87은 본 발명의 제 7의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치에서 이용되는 확산패턴을 도시한 평면도.
도 88의 (a)는 본 발명의 제 8의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치의 개략도, 도 88의 (b)는 비교하여 설명하기 위한 도면.
(부호의 설명)
44 : 도광판 44a : 광 입사면
44B : 광 출사면 45 : 발광부
46 : 확산 패턴 46a : 편향 경사면
46b : 배면(재입사면) 47 : 쐐기형상 도광체
48 : 점광원 72 : 반사 방지막
본 발명의 제 1 목적은, 지향특성이 우수한 면 광원장치 및 그 제조 방법 및 해당 장치를 이용한 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 2 목적은, 광의 이용 효율이 우수한 면 광원장치 및 그 제조 방법 및 해당 장치를 이용한 기기를 제공하는 데 있다.
본 발명에 관한 제 1 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판으로부터 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 측정하여 30°이내의 각도 영역으로 출사되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 어느 방향으로부터 측정한 소정 각도 내의 각도 영역이란, 어느 방향에서 편측에 소정 각도 내의 영역이라고 하는 것이 아니라, 어느 방향을 중심으로 하여 어느 방향에서 소정 각도 기울어진 축이 그 방향의 주위로 회전한 때의 원추의 내부의 각도 영역을 말하는 것이다. 또한, 어느 방향으로부터 보아 어느 각도란, 단지 어느 방향에 대해 어느 각도를 이루는 것을 말한다.
실험에 의하면, 화상 표시장치의 화면에 수직인 방향으로부터 30°보다 외측으로 출사되는 광은 로스로 되고, 화상 표시장치의 시인성을 저하시키는 것을 알수 있다. 따라서 면 광원장치로부터 출사되는 광량의 대부분을 광 출사면에 수직인 방향으로부터 30°이내로 모으는 것에 의해, 이것을 화상 표시장치에 이용한 경우에도, 화면에 수직인 방향으로부터 30°이내로 집중시킬 수 있고, 화상 표시장치의 시인성을 양호하게 할 수 있다. 본 발명은 광 출사면상에 프리즘시트류를 두지 않고도, 도광판으로부터 출사되는 광량중 5O% 이상의 광량을, 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 측정하여 30°이내의 각도 영역으로 출사될 수 있는 것이다.
본 발명에 관한 제 2 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한, 반사형 표시소자를 조명하기 위한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판으로부터 반사형 표시소자로 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 측정하여 반사형 표시소자의 반사광 강도 각도 분포의 반값폭 이내의 각도 영역으로 출사되는 것을 특징으로 하는 것이다. 여기서, 반값폭이란 반값 전폭의 반분의 각도를 말한다.
반사형 표시소자와 면 광원장치에 의해 반사형 액정 표시장치를 구성하는 경우, 면 광원장치의 지향특성이 넓게 되면, 면 광원장치의 반사광 강도 각도 특성은 점차로 완만하게 되어가서, 면 광원장치의 지향특성이 화상 표시 패널의 반사광 각도 특성보다 넓게 되면, 화상 표시 패널에서 반사된 광의 수직 방향 성분의 강도가 저하되었다. 그래서 제 2 면 광원장치에서는, 도광판으로부터 출사되는 광량중 50% 이상이 출사되는 범위가, 반사형 표시소자의 반사광 강도 각도 분포의 반값 전폭보다 좁아지도록 한 것으로서, 면 광원장치의 지향특성이 화상 표시 패널의 반사광각도 특성보다 좁아지고, 화상 표시장치의 정면 강도를 높일 수 있다.
본 발명에 관한 제 3 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키고, 거의 직사각형 형상을 한 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판으로부터 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 해당 출사광의 휘도 최대치의 1/2 이상의 휘도로 되는 각도 영역으로 출사되고, 해당 각도 영역을 도광판의 긴변 방향 및 짧은 변 방향으로부터 보았을 때의 폭이 모두 30°이상 70°이하인 것을 특징으로 하는 것이다.
거의 직사각형 형상을 한 도광판을 이용한 면 광원장치에 있어서는, 최대 휘도의 1/2 이상의 휘도로 되는 영역으로 출사광의 대부분을 집중시키고, 게다가 그 각도 폭(전폭)이 30°내지 70°가 되도록 하면, 이상적인 지향특성이라고 까지는 말할 수 없다고 하더라도 양호한 지향특성을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 제 4 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판으로부터 수직인 영역으로 출사되는 광의 휘도가, 그 주위의 각도 영역으로 출사되는 광의 휘도보다 낮게 되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
제4의 면 광원장치, 특히 반사형 화상 표시장치에 이용되는 면 광원장치에 있어서는, 면 광원장치로부터의 광의 노출에 의해 생기는 노이즈광은 면 광원장치로부터 출사되는 광의 지향특성의 영향을 받기 쉬운데 대하여, 화상 표시소자에서 반사되어 돌아오는 광(화상)은 화상 표시소자의 확산 특성에 의해 면 광원장치의지향특성이 변화하더라도 그다지 변화하지 않는다. 이 때문에, 면 광원장치의 지향특성을 광 출사면에 세운 수직선의 방향에서, 주위보다 도휘도를 낮아지도록 하면, 정면 방향에서의 노이즈광을 줄일 수 있고, 화상의 시인성을 향상시킬 수 있도록 된다.
본 발명에 관한 제 5 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판의 주변 영역에 있어서 출사광 휘도가 최대로 되는 방향이, 도광판의 중앙부에 있어서 출사광 휘도가 최대로 되는 방향과 비교하여 도광판의 중앙의 방향으로 경사되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
제5의 면 광원장치와 같이 도광판의 장소에 따라 출사광 휘도의 최대로 되는 방위를 변화시킴으로써, 렌즈 작용을 줄 수 있고, 면 광원장치에 있어서의 면내 휘도 얼룩을 저감할 수 있다. 이것은, 예를 들면, 면 광원장치의 이면에 마련된 편향 경사각과 재입사면을 갖는 확산패턴의 형상을 장소에 따라 조금씩 다르게 하는 것에 의해 가능하고, 그것에 의해 확산패턴에 렌즈 작용을 줄 수 있다.
본 발명에 관한 제 6 면 광원장치는, 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판과, 해당 도광판의 광 입사면과 비교하여 작은 광원과, 해당 광원으로부터 출사된 광을 상기 광 입사면의 거의 전체로 넓혀서 출사시키는 광속정형 수단을 구비한 면광원 장치에 있어서, 상기 도광판에 입사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보아 26°이내의 각도 영역에 포함되어 있는 것이다.
이 제 6 면 광원장치에 있어서는, 광속정형 수단을 이용하여 작은 광원으로부터 출사된 광을 광속정형 수단의 긴변 방향으로 넓히는 동시에 도광판에 입사되는 광량의 대부분을 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보아 26°이내로 모으고 있기 때문에, 도광판의 광 출사면으로부터 출사된 광에 대해서도, 도광판의 광 입사면의 긴변 방향으로 40°이내의 높은 지향성을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 제 6 면 광원장치에 있어서의 실시 형태에서는, 유기 도광판을 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보았을 때, 상기 광속정형 수단으로부터 출사되는 전 광량중 2/3 이상의 광이, 상기 광속정형 수단의 광 출사면의 긴변 방향으로부터 40°이내의 영역으로 출사되고, 상기 광속정형 수단의 광 출사면측에는 광속정형 수단으로부터 출사된 광을 광속정형 수단의 광 출사면과 수직인 방향으로 편향시키는 수단을 구비하고 있다.
제 6 면 광원장치에 관한 본 실시 형태에서는, 광속정형 수단으로부터 출사되는 광량의 대부분을 광속정형 수단의 광 출사면의 긴변 방향으로부터 40°이내라는 좁은 범위에 집중시키고, 이것을 편향 수단에 의해 수직인 방향으로 출사시키고 있기 때문에, 광속정형 수단의 긴변 방향으로 방향이 정돈된 지향성이 높은 광을 도광판 내부에 도입할 수 있다. 더 나아가서는, 도광판의 광 출사면으로부터 출사된 광은, 광속정형 수단의 긴변 방향에 대응하는 방향에서 지향성이 좁아진다.
본 발명에 관한 제 6 면 광원장치에 있어서의 다른 실시 형태에서는, 상기 광속정형 수단은 투명 재료에 의해 형성되어 있고, 그 광 출사면과 반대측의 면에 대향시켜 정반사판을 마련하여도 좋다.
제 6 면 광원장치에 관한 본 실시 형태에서는, 광속정형 수단의 광 출사면과 반대측의 면(이면)에 반사판을 마련하고 있기 때문에, 광속정형 수단의 이면으로부터 누설된 광을 반사판에서 반사시켜 광속정형 수단의 내부에 재입사시킬 수 있고, 광의 이용 효율을 높이고, 면 광원장치의 휘도를 높일 수 있다. 게다가, 반사판으로서 정반사판을 이용하고 있기 때문에, 광속정형 수단으로부터 누설되고 정반사판에 의해 반사되고 재입사된 광에 의해 광속정형 수단으로부터 출사되는 광의 방향이 혼란해지는 일이 없고, 광속정형 수단으로부터 출사되고 편향된 광의 지향특성을 상당히 좁은 것으로 할 수 있다. 또한, 이와 같은 광속정형 수단으로서는, 예를 들면 고굴절율의 투명 수지에 의해 광 출사면과 그 이면을 비평행하게 정형한 것 등을 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 제 7 면 광원장치는, 간격을 두고 나열된 복수의 작은 광원과, 해당 광원으로부터 출사된 광의 지향성을 상기 광원이 나열된 방향에서 작게 하는 수단과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판에 입사된 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보아 26°이내의 각도 영역으로 출사되는 것이다.
제 7 면 광원장치에 있어서는, 도광판에 입사된 광량의 대부분을 광 출사면에 수직인 방향에서 보아 26°이내의 각도 영역에 입사시키고 있기 때문에, 도광판의 광 출사면으로부터 출사되는 광도, 그 대부분이 점광원이 나열된 방향에서 거의 40°의 각도 영역 내로 출사된다. 또한, 간격을 두고 나열된 복수의 작은 광원으로부터 출사된 광의 지향성은, 광원 나열 방향에서는 도광판 입사 전에 좁게 하고 있기 때문에, 도광판 내부에서는 도광판의 두께 방향에서만 지향성을 좁게 하도록 하면 좋다. 따라서 도광판의 내부에서는 한 방향으로 지향성이 정돈되어 있기 때문에, 광을 제어하기 쉽고, 도광판의 광 출사면으로부터 출사되는 광의 제어성을 올릴 수 있다. 또한, 도광판에 입사되는 광은, 일방향으로 지향성이 좁아지고 있고, 이 방향에서는 도광판에 의해 광의 지향성을 높게 할 필요가 없기 때문에, 도광판을 간단하고 얇게 할 수 있다.
본 발명에 관한 제 6 또는 제 7 면 광원장치에 있어서의 실시 형태에서는, 상기 각도 영역 내에 있어서, 상기 도광판에 입사된 광량중 50% 이상의 광량이, 어느 방향에서도 10°이내의 각도 영역으로 집중하지 않도록 하여도 좋다.
제 6 또는 제 7 면 광원장치에 있어서의 본 실시 형태에서는, 도광판에 입사된 광량의 대부분이 어느 방향에서도 10°이내라는 좁은 범위에 집중하지 않기 때문에, 조금 시선을 이동시키는 것만으로 광이 눈에 도착하거나 도착하지 않게 되어 어른거리기 어려워진다.
본 발명에 관한 제 6 또는 제 7 면 광원장치에 있어서의 다른 실시 형태에서는, 상기 도광판의 광출면 또는 그 반대측의 면의 적어도 한쪽에, 도광판 내부를 향한 법선이 광원이 배치되어 있는 방향으로 기울어지도록 경사된 편향 경사면을 갖는 요철 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 보았을 때에 해당 법선의 방향과 도광판중에 있어서의 광의 진행 방향이 평행하게 되어 있다.
제 6 또는 제 7 면 광원장치에 관한 본 실시 형태에서는, 도광판 내부를 향한 법선이 광원이 배치되어 있는 방향으로 기울어지도록 경사된 편향 경사면을 갖는 요철 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 보았을 때에 해당 법선의 방향과 도광판으로 이루어지는 속에 있어서의 광의 진행 방향이 평행하게 되어 있기 때문에, 광의 진행 방향과 수직인 방향으로부터 보아, 편향 경사면에 입사된 광의 일부는 편향 경사면에서 전반사되어 광 출사면으로부터 출사되고, 나머지 광은 편향 경사면을 투과한다. 이 결과, 편향 경사면에 입사된 광중 특정한 각도로 입사된 광만이 광 출사면으로부터 출사되기 때문에, 이 방향으로부터 보았을 때, 광 출사면으로부터 출사된 광의 지향성이 좁아진다.
본 발명에 관한 제 6 또는 제 7 면 광원장치에 있어서의 또 다른 실시 형태에서는, 상기 도광판중의 광의 진행 방향을 포함하여 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 면 내로 출사된 전 광량중 2/3 이상의 광이, 해당 도광판의 광 출사면으로부터 보아 40°이내의 영역으로 출사되고, 해당 도광판의 광 출사면측에는 해당 출사면으로부터 출사된 광을 해당 광 출사면과 수직인 방향으로 편향시키는 수단을 구비하고 있다.
제 6 또는 제 7 면 광원장치에 관한 본 실시 형태에서는, 도광판 내의 광의 대부분을 도광판의 광 출사면으로부터 40°라는 좁은 범위로 집중시키고, 이것을 편향 수단에 의해 수직인 방향으로 출사시키고 있기 때문에, 도광판의 광 출사면에서 방향이 정돈된 지향성이 높은 광을 출사할 수 있고, 또한 편향 수단에 의하면 도광판의 광 출사면으로부터 출사된 광의 지향성을 좁게 할 수 있다.
본 발명에 관한 제 6 또는 제 7 면 광원장치에 있어서의 또 다른 실시 형태에서는, 상기 편향 경사면의 법선 방향과 상기 도광판의 광 출사면에 수직인 방향이 이루는 각도가 10°이하이고, 상기 도광판의 광 출사면과 반대측의 면에 정반사판을 마련하고 있다.
제 6 또는 제 7 면 광원장치에 관한 본 실시 형태에 의하면, 편향 경사면의 법선 방향과 도광판의 광 출사면에 수직인 방향이 이루는 각도가 10°이하로 되어 있지만, 이 광 출사면과 반대측의 면과의 사이에서 전반사되고 전반사의 임계각보다 입사광이 작아진 때에 광 출사면으로부터 꺼내여지는 광은 좁은 각도로 정돈된 것을 얻을 수 있다. 특히, 편향 경사면의 법선 방향과 도광판의 광 출사면에 수직인 방향이 이루는 각도가 10°이하가 되도록 하면, ±20°정도의 좁은 범위 내로 광을 출사시킬 수 있다. 이렇게 도광판의 광 출사면과 거의 평행하게 출사된 광은, 예를 들면 도광판의 광 출사면에 대향시켜 배치된, 광을 편향시키는 수단에 의해 광 출사면과 수직인 방향으로 향할 수 있다.
본 발명에 관한 제 8 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판에는, 도광판중을 진행하는 광을 전반사시켜서 광 출사면으로부터 출사시키기 위한 복수의 편향 경사면이 마련되고, 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보았을 때, 도광판 내의 광 진행방향이 각 위치에서 거의 일방향으로 정돈되고, 또한, 상기 편향 경사면의 법선 방향이 광 진행방향을 중심으로 하여 30°이내의 각도로 분포하고 있고, 해당 도광판중의 광 진행방향을 포함하여 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 평면에 있어서의 편향 경사면의 단면이 직선으로 된 것이다.
제 8 면 광원장치에 의하면, 도광판에는, 도광판중을 진행하는 광을 전반사시키고 광 출사면으로부터 출사시키기 위한 복수의 편향 경사면이 마련되어 있기 때문에, 전반사각보다 작은 입사각으로 편향 경사면에 입사된 광을 투과시킴으로써, 편향 경사면의 단면과 수직인 방향으로부터 본, 출사광의 지향성을 좁게 할 수 있고, 한편, 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보았을 때, 도광판 내의 광 진행방향이 각 위치에 있어서 거의 일방향으로 정돈되고, 또한, 상기 편향 경사면의 법선 방향이 광 진행방향을 중심으로 하여 분포하고 있기 때문에, 광 출사면으로부터 보았을 때에 상당히 좁은 지향각의 광을 편향 경사면에서 전반사시킴으로써 지향각을 넓힐 수 있다. 따라서 도광판의 광 입사면에 수직인 방향으로 너무 넓은 지향각을 갖고, 도광판의 광 입사면과 평행한 방향으로 너무 좁은 지향각을 갖는 광을 적당한 지향각으로 출사시킬 수 있고, 광의 로스를 가능한 한 작게 하여 정면 휘도를 향상시킬 수 있다. 특히, 광 출사면으로부터 보아 편향 경사면을 30°이내의 각도로 분포시킴으로써, 해당 도광판의 광 출사면으로부터 출사된 광을 ±45°정도로 넓힐 수 있다.
본 발명에 관한 제 9 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판의 광 출사면 또는 그 반대측의 면의 적어도 한쪽에, 광을 전반사시키기 위한 편향 경사면과, 편향 경사면을 투과한 광을 재입사시키기 위한 재입사면으로 구성된 오목형상의, 패턴을 복수 형성하고, 해당 오목형상 패턴은, 편향 경사면 및 재입사면으로 이루어진 삼각 홈형상의 단면을 갖고, 또한, 도광판중의 광 진행방향과 수직인 방향에 거의 일양한 단면을 갖고, 해당 편향 경사면은 오목형상 패턴이 마련되어 있는 면에 대해 45° 내지 65°의 경사를 갖고, 해당 도광판중의 광 진행방향을 포함하여 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 평면과 수직인 방향으로부터 보아, 도광판의 광 출사면으로부터 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 광 출사면으로부터 보아 30°이내의 범위에 포함되어 있는 것이다.
제 9 면 광원장치에 있어서는, 광을 전반사시키기 위한 편향 경사면과, 편향 경사면을 투과한 광을 재입사시키기 위한 재입사면으로 구성된 오목형상 패턴을 복수 형성하고 있기 때문에, 도광판 내를 진행한 광을 편향 경사면에서 전반사시킴으로써, 도광판의 광 출사면으로부터 출사시킬 수 있다. 또한, 편향 경사면을 투과한 광은 재입사면으로부터 도광판 내로 돌아오기 때문에, 편향 경사면을 투과한 광이 로스로 되기 어렵고, 광의 이용 효율을 높여서 면 광원장치의 휘도를 높일 수 있다. 또한, 오목형상 패턴이 마련되어 있는 면에 대해 편향 경사면에 45° 내지 65°의 경사를 주면, 도광판의 광 출사면으로부터 출사되는 광량의 대부분을 광 출사면에서 측정하여 30°이내의 좁은 범위로 출사시킬 수 있다. 따라서, 이것을 적당한 편향 수단에 의해 광 출사면과 수직인 방향으로 편향시키면, 이 방향에서는 30°이내의 좁은 지향성을 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 제 1 내지 제 6, 제 8, 제 9 면 광원장치에 관한 실시 형태는, 비교적 작은 광원을, 거의 직사각형 형상을 한 도광판의 짧은 변측의 단에 설치하고, 그 광원의 발광면을 상기 도광판의 대각 방향에 위치하는 구석을 향하게 하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
제1 내지 제 6, 제 8, 제 9 면 광원장치에 관한 본 실시 형태에 의하면, 광원이 배치되어 있는 부근의 도광판 구석과 대각선 방향에서 대향하는 구석에 광을 도달시키기 쉽게 되고, 이 구석의 휘도를 올릴 수 있다.
본 발명에 관한 제 1O 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키고, 거의 직사각형 형상을 한 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 비교적 작은 광원이 상기 도광판의 짧은 변측의 단에 설치되고, 해당 광원이 설치되어 있는 도광판의 짧은 변과 해당 광원에 가까운 측에 위치하는 도광판의 긴변이, 각각 서로 대향하는 짧은 변 및 긴변에 대해 경사되어 있는 부분을 갖는 것이다.
제 10 면 광원장치에 의하면, 광원이 설치되어 있는 도광판의 짧은 변과 광원에 가까운 측에 위치한 도광판의 긴변이, 각각 서로 대향하는 짧은 변 및 긴변에 대해 경사되어 있기 때문에, 이 경사되어 있는 부분의 경사각도를 적당하게 선택함으로써, 광원으로부터 출사되고, 경사된 부분에서 반사된 광을 임의의 방향으로 향할 수 있고, 특히, 광이 도착하기 어렵고 어두워지기 쉬운 부분으로 광을 반사시킴으로써, 면 광원장치의 휘도 분포를 균일화 할 수 있다.
본 발명에 관한 제 11 면 광원장치는, 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 광원은 그 파장 스펙트럼이 복수의 피크를 갖고, 상기 도광판은 그 광 출사면에 반사 방지막이 형성되고, 해당 반사 방지막에는, 수직 입사광에 대한 반사율 파장 의존성의 극소치가 복수 개소 존재하고, 이 복수 개소의 극소치의 최대 파장차가 상기 광원의 복수의 피크의 최대 파장차보다 큰 것을 특징으로 하는 것이다.
제 11 면 광원장치에 의하면, 발광다이오드와 같이 광원의 파장 스펙트럼이 복수의 피크를 갖는 경우에도, 반사 방지막이 갖는 수직 입사광에 대한 반사율 파장 의존성의 복수의 극소치의 최대 파장차가 상기 광원의 복수의 피크의 최대 파장차보다 커지도록 하면, 광원의 광에 의한 광반사를 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 제 12 면 광원장치는, 광원과 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판의 광 출사면과 반대측의 면에 복수의 오목형상 패턴이 형성되고, 해당 도광판의 광 출사면 및 그 반대측의 면에 서로 반사 특성이 다른 반사 방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
제 12 면 광원장치에 의하면, 도광판의 광 출사면과 반대측의 면에서 서로 반사 특성이 다른 반사 방지막이 형성되어 있기 때문에, 도광판의 표리에 따라서 적정한 막두께를 선택함으로써, 화상 표시장치에 이용했을 때의 화면의 광반사를 효과적으로 억제할 수 있다. 예를 들면, 오목형상 패턴이 형성되어 있는 측의 면에서는 외광의 반사를 방지하도록 반사 방지막의 막두게를 정하고, 오목형상 패턴과 반대측의 면에서는 광원광에 의한 반사를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태는특히 면 광원장치를 프론트 라이트로서 이용하는 경우에 유효하다.
본 발명에 관한 제 13 면 광원장치는, 광원과 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서, 상기 도광판은 광 출사면과 반대측의 면에 복수의 오목형상 패턴을 형성하고, 해당 광반사면과 반대측의 면에는 반사 방지막이 형성되고, 해당 반사 방지막은, 오목형상 패턴이 아닌 평탄면과 오목형상의 패턴과의 사이의 경계부분에 있어서의 반사 방지막의 막두께가, 상기 평탄면에 있어서의 반사 방지복의 막두께와 다르다.
제 13 면 광원장치에 의하면, 도광판의 광 출사면과 반대측의 면에 있어서, 오목형상 패턴과 평탄면과의 경계부분에 있어서의 반사 방지막의 막두께를 평탄면과 다르게 하고 있기 때문에, 오목형상 패턴 이외의 평탄면에서는 외광의 반사를 방지하도록 반사 방지막의 막두께를 정하고, 오목형상 패턴의 언저리의 경계부분에서는 광원광에 의한 반사를 억제하도록 반사 방지막의 막두께를 정하는 등, 장소에 따라 적정한 막두께를 선택함으로써, 광반사를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 반사 방지막의 재질을 바꾸는 것보다 막두께 제어에 의한 쪽이 간단하게 외광에 의한 광반사와 광원광에 의한 광반사를 억제할 수 있다. 또한, 본 실시 형태는 특히 면 광원장치를 프론트 라이트로서 이용하는 경우에 유효하다.
본 발명의 각각의 면 광원장치는, 상기와 같이 구성되어 있기 때문에, 면 광원장치의 지향특성을 화상이 어른거릴만큼 좁게 하는 것이 아니며, 또한, 어느 정도의 좁기로 지향특성을 조이고 있기 때문에, 광의 로스가 적어지고, 정면 휘도가향상한다.
본 발명에 관한 면 광원장치의 제조 방법은, 도광판의 광반사면과 반대측의 면에 복수의 오목형상 패턴이 형성된 제 11항, 제 15항, 제 19항 또는 제 20항에 기재된 면 광원장치의 제조 방법으로서, 소망하는 도광판보다 면적이 넓은 평판을 사출 성형하는 공정과, 상기 평판의 소망하는 도광판 이외의 부분을 잘라내는 공정을 구비한 것이다.
본 발명에 관한 면 광원장치의 제조 방법에 의하면, 직접 목적으로 하는 형상의 도광판을 성형하는 것이 아니라, 우선, 그것보다 큰 도광판을 성형한 후, 그것을 커트하여 목적으로 하는 도광판을 얻기 때문에, 큰 도광판은 성형시의 수지 유동성이 양호한 형상으로 할 수 있다. 따라서 성형시의 수지 흐름의 불균일에 의해 전면(全面) 균일한 패턴 전사성을 달성하는 것이 곤란해지거나, 도광판에 휘어짐이 생기기 쉬워지거나 하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 액정 표시장치는, 화상을 생성하는 액정 표시패널과, 상기 액정 표시패널을 조명하기 위한 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 기재된 면 광원장치를 구비한 것이다. 본 발명에 관한 액정 표시장치에 의하면, 액정 표시장치의 표시의 시인성이 향상하여 보기 쉬워진다.
본 발명에 관한 휴대전화기는, 송수화 기능을 구비한 휴대전화기에 있어서, 제 22항에 기재된 액정 표시장치를 포함하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 관한 휴대전화기에 의하면, 휴대전화기의 표시의 시인성이 향상되고 보기 쉬워진다.
본 발명에 관한 정보 단말기는, 정보 처리기능을 구비한 정보 단말기에 있어서, 제 22항에 기재된 액정 표시장치를 포함하는 표시부를 구비한 것이다. 본 발명에 관한 정보 단말기에 의하면, 정보 단미기의 표시의 시인성이 향상되고 보기 쉬워진다. 또한, 이 발명의 이상 설명한 구성요소는 가능한 한 조합할 수 있다.
도면을 참조하여, 본 발명에 관한 바람직한 실시 형태에 관해 이하에 상세히 설명한다.
휴대전화 등의 휴대 기기에서는, 디스플레이(액정 표시장치)를 한사람이 보는 일이 많고, 넓은 시야각은 필요로 하지 않는다. 실험에 의하면, 걸으면서 휴대 기기의 화면을 보는 경우, 화면에 수직인 방향으로부터 측정하여 10°이내로 밖에 광을 출사시키지 않는다면, 화면을 보는 방향이 흔들릴 때마다 화면이 어른거려서 보기 어려웠지만, 광이 출사되는 방향이 화면에 수직인 방향으로부터 측정하여 20°정도면 보기 쉽고, 30°이상이면 충분한 것을 확인할 수 있었다.
이 결과로부터, 화면에 수직인 방향으로부터 측정하여 20°내지 30°보다 외측으로 출사되는 광은 로스가 되고, 액정 표시장치의 시인성을 저하시키는 것을 알 수 있다. 환언하면, 면 광원장치의 광 이용 효율을 양호하게 하여, 액정 표시장치의 시인성을 향상시키기 위해서는, 면 광원장치로부터 출사되는 광의 지향성을 약 10°보다 넓고, 20 내지 30°정도보다 좁게 할 수 있다면 좋다고 말할 수 있다.
그러나 도광판으로부터 출사되는 광의 지향성은, 확산판을 이용함으로써 용이하게 넓힐 수 있지만, 역으로 좁게 하는 것은 어렵다. 프리즘시트를 이용함으로써, 광의 방향을 정돈하는 것은 가능하지만, 일단 출사 방향이 넓어진 광은, 프리즘시트를 이용하더라도 좁은 범위로 정돈하는 것은 어렵고, 또한 면 광원장치의 두께를 두껍게 하지 않기 위해서도 프리즘시트는 이용하지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 효율과 시인성이 우수한 면 광원장치를 제작하기 위해서는, 프리즘시트를 이용하지 않고 도광판으로부터 출사되는 광중, 광 출사면에 세운 법선으로부터 측정하여 20°이내, 내지는 30°이내로 출사된 광의 비율이 높으면 높을 수록 좋고, 적어도 1/2 이상, 바람직하게는 2/3 이상의 비율의 광이 해당 각도 영역 내로 출사되도록 하는 것이 좋다.
또한, 면 광원장치로부터 출사되는 광의 방향이란, 도 10에 도시한 바와 같이, 면 광원장치(41)(도광판)의 광 출사면에 세운 법선(이하, 이 방향을 z축방향이라고 하고, 면 광원장치의 한 쌍의 변과 평행한 방향을 x축방향이라고 하고, 나머지 한 쌍의 변과 평행한 방향을 y축방향이라고 한다)에 대한 방향이다. 예를 들면, θ= 30°이내의 방향이라고 하면, z축으로부터 θ= 30°이내의 전방위(全方位)를 가리키고, 도 10의 해칭 영역을 향하여 출사되는 광의 출사방향을 가리킨다. 한 예를 들면, 도 11에 도시한 바와 같이, zx평면 내에서 거의 램버트 광이 되도록 광을 출사시키는 면 광원장치의 경우에는, zx평면에 수직인 방향으로부터 본 경우에는 30°이내에 포함되어 있는 광은 적지만, yz평면에 수직인 방향으로부터 본 경우에는 30°이내에 거의 모든 광이 포함되어 있다. 이와 같은 경우에는, 본 명세서에서 이용되고 있는 의미에서, 30°이내의 방향에 대부분의 광이 출사되고 있다고는 할 수 없다. 즉, 본 명세서에서 예를 들면 30°이내의 방향에 광이 출사되고 있을 때는, 한방향으로부터 본 경우뿐만 아니라, 모든 방향으로부터 보아 z축으로부터 30°이내의 방향으로 출사되어야 한다.
도 12의 (a)는, 면 광원장치(41)로부터 θ 이내에 대부분이 출사되는 광의지향특성을 나타내고 있지만, 면 광원장치(41)로부터 출사된 광의 이상적인 지향특성을 고려하면, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 0= 20°내지 30°(전폭으로 40°내지 60°)보다 내측의 범위에서 휘도가 균일하게 되고, 그 이외의 방향에서는 빛나지 않는 것이 바람직하다. 이와 같은 지향특성을 실현함으로써, 보는 방향이 변화하더라도(화면의 각도가 흔들리더라도) 화상의 휘도가 변화하여 어른거리는 것이 없어진다. 또한, 화면 중앙과 끝에서 보는 각도가 다름에도 불구하고, 휘도가 일정하게 된다. 이 결과, 화면이 보기 쉬워진다.
이와 같은 이상적인 지향특성은, 횡축에 출사각도, 종축에 휘도 취하여 나타내면, 도 13에 2점쇄선으로 도시한 바와 같이 직사각형 형상의 특성으로 된다. 이와 같은 지향특성을 정확하게 실현한 것은 곤란하다. 그러나 이와 같은 이상적인 지향특성을 얻을 수는 없지만, 출사광이 광 출사면과 거의 수직인 방향(z축방향)으로 출사되고, 출사광의 휘도 각도 분포에 있어서 최대 휘도의 1/2로 되는 각도 영역 내에 전 출사광의 반분 이상이 포함되어 있고, 게다가 도 14에 도시한 바와 같이, 이 각도 영역의 폭(전폭 각도)이 x방향 및 y방향에서 각각 △θx, △θy라고 하면, 적어도
30°≤△θx≤70°
30°≤△θy≤70°
로 함으로써 양호한 지향특성을 얻을 수 있고, 나아가서는,
40°≤△θx≤60°
40°≤△θy≤60°
이라면, 바람직한 지향특성을 얻을 수 있다.
다음에, 프론트 라이트로서 이용되는 면 광원장치(41)의 경우를 고려한다. 프론트 라이트형의 면 광원장치(41)의 경우에는, 반사형 액정 표시패널(42)의 반사광 각도 특성과의 관계를 고려할 필요가 있다. 여기서, 반사형 액정 표시패널(42)의 반사광 각도 특성이란, 도 15에 도시한 바와 같이, 반사형 액정 표시패널(42)에 평행광이 입사된 경우의 반사광 강도의 각도 의존성에 관한 것을 말한다. 도 16의 (A), (B), (C), (D)는 프론트 라이트형 면 광원장치(41)의 지향특성을 나타내고, (A)부터 (D)를 향해 점차로 지향특성이 넓게 되어 있다. 또한, 도 16의 (a), (b), (c), (d)는 반사형 액정 표시패널(42)의 반사광 각도 특성을 나타내고, (a), (b), (c), (d)는 각각 지향특성(A), (B), (C), (D)에 대응하고 있다.
도 16에 표시되어 있는 바와 같이, 면 광원장치(41)의 지향특성이 넓어짐에 따라 액정 표시패널(42)의 반사광 강도 각도 특성은 점점 완만하게 되어 간다. 그리고 도 16의 (D), (d)와 같이 면 광원장치(41)의 지향특성이 액정 표시패널(42)의 반사광 강도 각도 특성보다 넓게 되면, 도 16의 (A), (a); (B), (b); (C), (c)와 같이 면 광원장치(41)의 지향특성이 액정 표시패널(42)의 반사광 강도 각도 특성보다 좁은 경우와 비교하여, 액정 표시패널(42)에서 반사된 광의 수직 방향 성분의 강도가 작아진다.
도 16에 도시한 경우로 말하면, 면 광원장치(41)로부터 출사된 광중, 액정 표시패널(42)에 수직인 축으로부터 측정하여 30°부근보다 외측의 각도로 출사되는 광은, 실질적으로 로스로 되어 버리고 있다.
따라서, 프론트 라이트형의 면 광원장치(41)의 경우에는, 반사형 액정 표시패널(42)의 반사광 강도 각도 분포의 반값 전폭의 각도 범위 내에, 면 광원장치(41)의 출사광중 반분 이상, 바람직하게는 2/3 이상의 광이 출사되도록, 지향특성을 좁게 하는 것이 바람직하다. 단, 반사형 액정 표시패널(42)의 반사광 강도 각도 분포의 반값 전폭이란, 도 17의 (a)에 도시한 바와 같이 최대치의 1/2의 값이 되는 2점간의 각도를 가리키는데, 면 광원장치(41)의 지향특성은 중심에 날카로운 피크를 갖는 것이 있기 때문에, 도 17의 (b)에 도시한 바와 같이, 중심의 피크 위치로부터 벗어난 위치, 예를 들면 피크로부터 5°정도 떨어진 위치의 강도의 1/2이 되는 2점간의 각도를 반값 전폭이라는 것으로 한다.
이하에 있어서는, 상기와 같은 이상적인 지향특성에 가까운 특성을 갖는 면 광원장치의 여러가지의 실시 형태에 관해 설명한다.
(제1 바람직한 실시 형태)
우선, 도 18은 본 발명의 제 1 바람직한 실시 형태에 의한 백 라이트형의 면 광원장치(43)의 구조를 도시한 분해 사시도이다. 이 면 광원장치(43)는, 투명한 도광판(44)과 도광판(44)의 광 입사면(44a)과 대향 배치된 발광부(45)로 구성되어 있다. 도광판(44)은 굴절율이 높은 투명 수지(예를 들면, 폴리카보네이트 수지나 메타크릴 수지 등에 의해 사각형 평판형상으로 성형된 것으로서, 그 하면에는 폭방향의 거의 전체 길이로 늘어난 복수 조(條)의 확산패턴(46)이 서로 평행하게 형성되어 있다. 확산패턴(46)은, 단면이 거의 직각삼각형 형상을 하고 있고, 광원측이 편향 경사면(46a)으로 되고, 배면(재입사면)(44b)이 거의 수직인 면으로 구성되어 있다. 확산패턴(46)은 도광판(44)의 하면을 깎아냄으로써 형성되어 있고, 서로 간격을 두고 형성되어 있지만, 광 입사면(44a)으로부터 멀어짐에 따라 확산패턴(46) 사이의 간격이 짧게 되어 있다.
발광부(45)는, 굴절율이 높은 투명 수지에 의해 형성된 쐐기모양의 도광체(이하, 쐐기모양 도광체라고 한다)(47)와, 쐐기모양 도광체(47)의 측단면에 대향시켜 배치된 작은 광원(이하, 점광원이라고 한다)(48)과, 쐐기모양 도광체(47)의 배면에 배치된 정반사판(49)과, 쐐기모양 도광체(47)의 전면에 배치된 프리즘시트(50)로 되어 있다. 여기서, 점광원(48)은 1개 또는 복수개의 발광다이오드를 투명 수지 내에 밀봉한 것이며, 투명 수지는 전면을 제외하고 백색 수지에 의해 덮히고, 발광다이오드로부터 출사된 광은, 직접 또는 백색 수지의 내면에서 반사된 후, 전방으로 효율 좋게 출사된다(도 80 참조).
점광원(48)으로부터 출사된 광(램버트 광)은, 쐐기모양 도광체(47)의 측단면으로부터 쐐기모양 도광체(47) 내로 입사된다. 쐐기모양 도광체(47) 내로 입사된 광은, 도 19에 도시한 바와 같이, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(광 출사면)(47a) 및 배면에서 반사를 반복함으로써 쐐기모양 도광체(47)의 내부를 진행하고, 쐐기모양 도광체(47)의 배면에서 반사할 때마다 전면(47a)으로 입사각이 작게 되고, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로의 입사각이 전반사의 임계각보다 작아진 곳에서 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로부터 외부로 출사된다. 또한, 도 19에서 파선에 의해 도시한 바와 같이, 쐐기모양 도광체(47)의 배면으로부터 외부로 출사된 광은,정반사판(49)에 의해 반사되어 재차 쐐기모양 도광체(47) 내로 되돌아 오고, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로부터 출사된다. 이와 같이 하여 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로부터 출사된 광은, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)과 거의 평행한 방향(개략 x축의 부(負)방향)으로 정돈된다.
쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)에 배치된 프리즘시트(50)도 굴절율이 높은 투명 수지(예를 들면, 굴절율 1,59의 투명 수지)에 의해 형성되어 있고, 프리즘시트(50)의 전면에는 복수의 프리즘(50a)이 배열되어 있다. 각 프리즘(50a)은, 정각(頂角) 40°의 단면 삼각형형상을 하고 있고, 상하 방향(도광판(44)의 두께 방향)으로 늘어나고 있다. 그러나 상기와 같이 하여 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로부터 출사된 광은, 프리즘(50a)을 투과하고 굴절됨으로써, 프리즘시트(50)과 거의 수직인 방향으로 편향된 후, 광 입사면(44a)으로부터 도광판(44) 내로 거의 수직으로 입사시켜진다. 따라서 이 발광부(45)에 의하면, 점광원(48)으로부터 출사된 광을 프리즘시트(50)의 거의 전체 길이로 넓혀서 출사시킬 수 있고, 점광원(48)을 이른바 선형상 광원으로 변환할 수 있다.
또한, 프리즘시트(50)에 있어서의 프리즘 단면 정점의 둥그스름 등의 성형 오차나 프레넬 반사에 의해 프리즘시트(50)를 투과한 광의 일부는 미광(迷光)으로 되는 일이 있다. 따라서 점광원(48)으로부터 출사된 광중 적어도 반분 이상을, 프리즘시트(50)에 의해 변향시켜, 소망하는 각도(본 실시 형태에서는, 광 입사면(44a)과 수직인 방향)로 도광판(44)에 입사시키도록 하면, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로부터 해당 전면(47a)과 거의 평행하게 출사되는 광의비율은, 점광원(48)으로부터의 전 출사광에 대해 2/3 이상인 것이 바람직하다.
비교를 위해, 정반사판(49) 대신에, 쐐기모양 도광체(47)의 배면에 확산 반사판을 이용한 경우를 고려하면, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)으로부터 해당 전면(47a)에 따라 출사되는 광은, 점광원(48)으로부터 출사되는 전 광량의 반분 이하로 된다. 그 이유는, 도 19에 파선으로 도시한 광과 같이, 쐐기모양 도광체(47)의 배면으로부터 누설된 광은 확산 반사판에 닿아 거의 램버트 분포로 반사되기 때문에, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)에 따라(거의 x축의 부방향으로) 출사되는 광이 거의 없어지기 때문이다.
본 실시 형태와 같은 구조의 발광부(45)에 의하면, 점광원을 선형상 광원으로 변환할 수 있는 것을 기술하였는데, 또한 그 선형상 광원으로부터 출사된 광의 방향을 거의 균일하게 정돈할 수 있다. 도 20은, 확산 작용이 없고 입사각과 출사각이 같아지는 정반사판을 쐐기모양 도광체(47)의 배면에 배치한 형태에 있어서, 쐐기모양 도광체(47)로부터의 출사광이 그 전면(47a)(x축의 부방향)과 이루는 각도 α(도 19 참조)와, 그 방향에 있어서의 광의 강도와의 관계를 측정한 결과를 도시하고 있다. 도 21은 쐐기모양 도광체(47)의 배면의 정반사판을 확산 반사판으로 교체한 경우에 있어서, 쐐기모양 도광체(47)로부터의 출사광이 그 전면(47a)(x축의 부방향)과 이루는 각도 α(도 19 참조)와, 그 방향에 있어서의 광의 강도와의 관계를 측정한 결과를 도시한다. 이 측정에는, 길이 30mm, 두께 1mm, 점광원(48)이 대향하는 측면의 폭이 2mm이고, 굴절율 1.53의 쐐기모양 도광체(47)와, 길이 약 3Omm의 정반사판 또는 확산 반사판을 이용하였다. 또한, 프리즘시트(50)는 제외한 상태에서 측정하였다.
또한, 도 20 및 도 21에 도시한 그래프에서, α방향에 있어서의 광강도(에너지)란, 쐐기모양 도광체(47)의 전면(47a)에 수직인 평면(도 22의 xy평면)상에서 α방향으로 출사된 광의 강도의 각도 분포가 아니라, 전면(47a)으로부터의 출사광을 전부 해당 평면상에 투영하고, 그 때에 α방향의 단위 각도(dα= 1) 내에 포함되는 광의 강도를 나타낸 것이다.
도 2O으로 부터 알 수 있는 바와 같이, 정반사판을 이용한 경우에도, 약 30°약의 방향에서 광 강도가 최대로 되고, O° 내지 40°의 범위에 전 광량의 98%의 광이 집중하고 있다. 이것을 프리즘트(5O)에서 편향하여 도광판(44)도 입사시킬 때에, 프리즘시트(5)의 제작 오차에 의한 로스가 1O% 정도 생겼다고 하더라도, 80% 이상의 광이 윗측(z축방향)으로부터 보아 ±13°의 범위로 정돈한다. 이에 대해, 도 21에 도시되어 있는 바와 같이, 통상 이용되고 있는 확산성이 강한 반사판을 이용한 경우에는, 0°내지 40°의 범위에 52%밖에 광이 집중하지 않는다. 그 위에, 프리즘시트(50)에 의한 로스가 더해지면, 도광판(44)의 내부에서 지향성을 좁게 할 수가 없다.
따라서 이와 같은 발광부(45)에 의하면, 발광다이오드와 같은 점광원(48)과 쐐기모양 도광체(47)를 이용하여 선형상 광원과 같이 긴 영역에 걸쳐서 발광시킬 수 있고, 게다가 점광원으로부터 출사된 램버트 광을 거의 균일하게 정돈하여 지향성이 좁은 광으로서 출사시킬 수 있다.
이렇게 하여, 광 입사면(44a)으로부터 도광판(44) 내로 입사된 광은,도광판(44)의 상면(광 출사면(44b))과 하면과의 사이에서 전반사를 반복하면서 도광판(44) 내를 발광부(45)에 가까운 측으로부터 먼 측으로 진행되어 간다. 그리고 도광판(44)의 바닥면에 마련된 삼각형형상의 확산패턴(46)에 입사되면, 그 일부는 확산패턴(46)에서 반사되고 광 출사면(44b)으로부터 출사된다. 이와 같은 삼각형형상의 확산패턴(46)은 x축방향으로 길어지고 있기 때문에, 이 확산패턴(46)에서 반사되더라도 x축방향에 있어서의 광의 지향성은 변화하지 않는다. 따라서 발광부(45)에 의해 정돈된 x축방향으로 지향성이 좁은 광은, 확산패턴(46)에서 반사되고 z축방향으로 출사된 후도, x축방향에 있어서의 지향성은 좁은 상태로 유지된다. 한편, 도광판(44) 내를 전반하는 광은 z축방향으로는 넓어지고 있지만, 이 넓어짐은 확산패턴(46)에 의해 z축방향으로 반사되면, y축방향의 넓어짐으로 된다. 그러나 이 y축방향으로의 넓어짐은, 확산패턴에 의해 반사되는 광의 각도를 제한함으로써 좁게 할 수 있고, 광 출사면(44b)으로부터 출사된 후의 광의 y축방향의 지향성을 도광판(44)의 내부에 있어서의 z축방향의 지향성보다 좁게 할 수 있다. 전형적인 예로는, 도광판(44)의 광 출사면(44b)으로부터 나온 광을 x축방향으로부터 본 경우의 지향성은, 거의 z축방향을 중심으로 하여 전폭으로 약 55°의 범위로 수습되고, y축방향으로부터 본 경우의 지향성은, z축방향을 중심으로 하여 전폭으로 약 25°의 범위로 수습된다.
따라서 이 면 광원장치(43)에 의하면, 프리즘시트 등을 이용하는 일 없이, 광을 면 광원장치(43)에 수직인 방향으로 출사시킬 수 있고, 그 지향특성을 좁게 할 수 있고, 이상적인 지향특성에 가까운 지향특성을 실현할 수 있다. 그리고 프리즘시트를 이용하지 않기 때문에, 면 광원장치(43)를 저비용으로 할 수 있는 동시에, 면 광원장치(43)를 박형화 할 수 있다.
이에 대해, 패턴방향을 서로 직교시킨 프리즘시트를 2장 겹침으로써 광에 지향성을 높이는 방법에서는, 광의 지향특성은 도 13에 파선으로 도시한 바와 같은 패턴이 된다. 그리고 프리즘시트에 입사되기 전의 광의 지향성이 ±30° 였다고 하더라도, 2장 겹침의 프리즘시트를 통과시킨 후, ±20°의 범위 내로 반분 이상의 광을 출사시킬 수는 없었다.
또한, 이 면 광원장치(43)에서는, 발광부(45)에 가까운 영역에서는 확산패턴(46)의 간격을 넓게 하고, 발광부(45)로부터 떨어짐에 따라 확산패턴(46)의 간격을 서서히 짧게 함으로써, 도광판(44)의 광 출사면(44b) 전체에서의 휘도가 균일하게 되도록 하고 있다.
다음에, 단면 삼각형형상을 한 확산패턴(46)의 작용을 상세하게 설명한다. 지금, 확산패턴(46)에 입사되기 전의 광의 지향성으로서, 도 23의 (a)와 같이 x축방향으로만 좁은 것, 도 23의 (b)와 같이 z축방향으로만 좁은 것, 도 23의 (c)와 같이 x축방향 및 z축방향으로 좁은 것을 고려한다. 이 중, 도 23의 (c)와 같은 경우에는, 어느 방향에서도 도 23의 (a), (b)와 같이 좁은 지향성으로는 되지 않기 때문에 제외한다.
계속해서, 도 23의 (b)와 같이 z축방향으로만 지향성의 좁은 광이 확산패턴(46)에 입사되는 경우를 고려한다. 이 경우, 도 24에 도시한 바와 같이 확산패턴(46)에 입사되는 광을 전부 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)에서 전반사시키면, 확산패턴(46)에서 반사된 광의 지향성은 변화하지 않는다. 특히, x축방향의 지향성이 좁아지지 않는다. 그래서 도 25의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)의 경사각을 크게 하여, 일부의 광을 확산패턴(46)에서 반사시키고, 일부의 광을 투과시키도록 하면, 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)에서 전반사된 광은 z축에 대해 크게 경사된 방향으로 출사되어 버리고, 또한 도 26과 같이 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)을 투과하고, 배면(46b)으로부터 재입사된 광도 재입사된 때에 각도를 바꾸어 버려, z축방향의 지향성이 붕괴되어 버린다. 따라서 도 23(b)와 같이 z축방향으로만 지향성이 좁은 광에서는, x축방향이라도 지향성을 좁게 하는 것은 극히 곤란하다.
이에 대해, 도 23의 (a)와 같이 x축방향으로만 지향성이 좁은 광에서는, x축방향이 긴 단면 삼각형형상의 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)에 입사된 때, 예를 들면 입사전에는 z축방향에 도 27의 (a)와 같이 비교적 큰 넓어짐을 갖고 있다고 하더라도, 도 27의 (b)와 같이 일부의 광을 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)에서 전반사시키고, 일부의 광을 도 27의 (c)와 같이 편향 경사면(46a)를 투과시켜 배면(46b)으로부터 재입사시키도록 하면, 확산패턴(46)에서 반사되는 광의 영역을 일부로 제한할 수 있기 때문에, 확산패턴(46)에서 전반사되고 광 출사면(44b)으로부터 출사되는 광의 y축방향의 지향성을 좁게 하는 것이 가능해진다. 게다가, 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)의 경사각을 적당한 값으로 설정함으로써, 확산패턴(46)에서 반사된 광을 광 출사면(44b)과 거의 수직인 방향(z축방향)으로 출사시키는 것도 용이하게 행할 수 있다. 한편, 확산패턴(46)은 x축방향으로 균일하게 늘어나고 있기 때문에, 확산패턴(46)에서 전반사되고도 x축방향으로 지향성이 넓게 되는 일도 없다. 또한, 도 27의 (c)와 같이 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)을 투과하고 배면(46b)으로부터 재입사된 광은, yz평면 내에서 진행하는 각도는 변화하지만, 원래 z방향에서는 지향성이 좁지 않기 때문에, z축방향의 지향성이 넓게 되는 일은 없다. 또한, 도 27의 (a)의 중앙의 광(L2)은, 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)에 대해 전반사의 임계각보다 약간 큰 각도로, 또는 약간의 작은 각도로 입사된 광을 나타내고 있다.
도 23의 (a) 및 도 27을 이용한 설명에서는, x축방향으로 완전히 광의 넓어짐이 없는 경우에서 설명하였지만, 실제로는 발광부(45)로부터 출사된 광은 x축방향에서도 다소는 넓어지고 있다. 예를 들면, 도광판(44) 내을 전반하는 광을 y축방향으로부터 보았을 때의 공간 주파수를 고려한 때, 그 광은 도 28의 사선 영역에 집중하고 있다고 고려된다. 여기서, z축방향으로 평행한 중심선(j)의 상의 광은 yz평면 내를 도광하고 있는 광이고, 그것과 평행한 i선상의 광은 그것보다 x축방향으로 경사된 광을 나타내고 있다. 확산패턴(46)이 x축과 완전하게 평행하게 늘어나 있고, 게다가 평면시로 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)과 배면(46b)이 서로 평행하게 늘어나고 있는 경우에는, 확산패턴(46)에 의한 반사 내지 투과에 의해 x축방향의 광의 공간 주파수는 변화하지 않는다. 이 때문에, xy평면에서는 도광판(44) 내에서의 광의 진행 방향은 광이 출사되지 않는 한 변화하지 않고, i선상의 광은 i선상으로, j선상의 광은 j선상으로 옮겨갈 뿐이다.
따라서 발광부(45)에서 x축방향의 지향성을 좁게 한 후, 이 광을확산패턴(46)에서 반사시킴으로써 그 y축방향의 지향성을 좁게 하면, 면 광원장치(43)로부터 z축방향으로 출사되는 광은 x축방향에서도 y축방향에서도 지향성이 좁아지고, 결국, 도 29에 도시한 바와 같이 전방위로 지향성이 좁은 광을 출사시키는 것이 가능해진다.
그런데, 도광판(44)으로부터 출사되는 광의 x축방향에 있어서의 지향성을 ±20°이하로 하기 위해서는, 도광판(44) 내에 있어서의 x축방향의 지향성은 ±13°이하로 할 필요가 있다. 이 ±13°이하라는 숫자는, 도광판(44)의 굴절율을 1.53으로서 계산한 것이지만, 도광판(44)에 이용할 수 있는 투명 수지는 굴절율이 1.4 내지 1.65 정도로서, 그 범위 내에서는 도광판(44) 내에 있어서 필요하게 되는 x축방향의 지향각은 그다지 변화가 없다. 또한, 굴절율이 더욱 변화하더라도 실용 상 13°이하라는 값은 그자지 변하지 않는다. 따라서, 발광부(45)의 설계에 있어서, 이 값을 목표로 하면 좋다.
또한, 광의 진행 방향의 중심(±13°이하라는 넓어짐의 중심)이 y축방향과 평행인 경우에는, 상기와 같이 확산패턴(46)을 x축방향과 평행하게 하면 좋지만, 도 30에 도시한 바와 같이, 광의 진행 방향의 중심이 y축방향에 대해 경사되어 있는 경우에는, 그것을 보정하기 위해, 확산패턴(46)의 늘어나는 방향도 x축방향으로부터 경사시켜 배치하고, 광의 진행 방향과 확산패턴(46)이 늘어나는 방향이 평면시(xy평면 내)에서 서로 수직이 되도록 하여 두면 좋다.
단, 이와 같은 방식의 면 광원장치에서는, 도광판(44)의 내부를 진행하는 광의 지향성이 상당히 좁기 때문에, 광의 진행 방향의 중심이 y축방향으로부터 경사되어 있는 경우에는, 도 30에 도시한 바와 같이 도광판(44)의 구석(D)이 어두워진다. 따라서 이와 같이 직사각형의 발광 에어리어를 갖는 도광판에서는, 광의 진행 방향의 중심은 광 입사면(44a)과 수직인 방향, 또는, 적어도 광 입사면(44a)에 수직인 방향으로부터 ±13°이내에 있는 것이 바람직하다. 또한, 확산패턴(46)에 대해서도, 광의 진행 방향의 중심과 확산패턴(46)도 완전하게 수직이 아니라도, ±13°의 범위 내라면, 면 광원장치(41)의 광 출사면(44b)에 수직인 방향이 출사광의 각도 범위 ±20°내에 포함되기 때문에 문제되지 않는다.
또한, 도광판(44) 중에 있어서의 광의 지향특성을 검사한 경우에는, 도 31에 도시한 바와 같이, z축에 평행으로 광의 진행 방향에 거의 수직인 평면으로 도광판(44)을 절단하고, 그 절단면 C-C로부터 출사되는 광의 각도 강도 분포를 측정하면, 스넬의 법칙으로부터 도광판(44) 내에서의 각도 강도 분포를 산출할 수 있다.
다음에, 개개의 확산패턴의 형상이나 설계 방법 등에 관해 설명한다. 도광판(44) 중의 광의 진행 방향에 대해 확산패턴(46)을 거의 수직으로 배치한 경우, 확산패턴(46)은, 상기와 같이 단면 직각삼각형 형상의 패턴이 알맞다. 도 32에 도시한 바와 같은 곡면으로 형성된 확산패턴(51)의 경우에는, 광이 반사되는 위치에 의해 광의 편향 방향이 다르고, 출사광의 각도 범위가 넓어져 버린다. 따라서 이와 같이 긴 방향과 수직인 단면이 곡면으로 구성된 패턴은 바람직하지 않다. 또한, 도 33에 도시한 바와 같이 톱날 형상을 한 확산패턴(52)의 경우에는, 확산패턴(52)을 투과한 광은 광 출사면(44b)에 수직인 방향으로 출사되지 않고, 전부 필요없는 방향으로 출사된다. 따라서 이와 같은 톱날형상 패턴의 확산패턴(52)도 바람직하지 않다.
이에 대해, 배면(46b)이 도광판(44) 하면과 수직으로 된 단면 직각삼각형 형상의 확산패턴(46)의 경우에는, 도 34의 (a)에 도시한 바와 같이 편향 경사면(46a)에서 전반사된 광은, 모든 광이 반사되는 경우에도 지향성을 유지하여 반사되고, 일부가 확산패턴(46)을 투과하는 경우에는 지향성이 좁아진다. 또한, 도 34의 (b)에 도시한 바와 같이, 확산패턴(46)을 투과한 광도 지향성을 해치는 일 없이 배면(46b)으로부터 재입사된 후, 다른 확산패턴(46)에서 전반사될 수 있다. 또한, 배면(46b)은 도광판(44)의 하면에 수직으로 되어 있는 것이 바람직하지만, 성형시의 틀빼기가 곤란하게 되기 때문에, 조금 기울이고 있다.
단, 이와 같은 단면 직각삼각형 형상의 확산패턴(46)의 경우에도, 상면으로부터 보아 도광판중의 광의 방향이 정돈되지 않은(x축방향의 확산이 크다) 경우에는, 확산패턴(46)에 수직으로 닿는 광의 비율이 적어지고, 비스듬하게 닿는 광이 증가한다. 상면으로부터 보아 비스듬하게 닿는 광은, 수직으로 닿는 광에 비하여 확산패턴(46)에의 입사각이 커지고, 반사되는 비율이 증가한다. 즉, 확산패턴(46)에 있어서의 재입사의 효과(광 이용 효율을 떨어뜨리는 일 없이, 지향성을 좁게 하는 효과)가 작아지다. 따라서 단면이 직각삼각형 형상의 확산패턴(46)에서는, 확산패턴(46)의 효과를 높게 하기 위해서는, 도광판(44)중에 있어서 광의 진행 방향이 정돈되어 있는 것과, 그 진행 방향에 대해 직각으로 확산패턴(46)을 배치할 필요가 있다. 또는, 본 실시 형태의 경우에서 말하면, 발광부(45)에 의해 x축방향의 지향성을 좁게 하여 두는 것이 전제가 된다.
확산패턴(46)에 있어서의 편향 경사면(46a)의 경사각(γ)에 관해 고려한다. 도 35는 경사각(γ)을 45°, 55°, 65°로 하였을 때의 출사광 강도의 각도 분포로서, 횡축은 도 36에 도시한 출사광의 출사각도(ε)를 나타내고, 종축은 출사광 강도를 나타내고 있다. 도 35에 있어서 출사각도(ε)가 마이너스측에서 광도가 커지고 있는 것은, 도 37의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 출사각도가 큰 광의 쪽이 편향 경사면(46a)에 닿는 광이 적어짐에 의한 것이다. 또한, yz평면에서 보았을 때, 도광판(44)중의 광에서 편향 경사면(46a)과 거의 평행한 광은 출사광 강도가 제로로 되고(이와 같은 광은 존재하지 않는 일이 많다), 이와 같은 각도로부터 떨어지면 떨어질수록, 즉 출사각도(ε)가 작아지는 만큼(마이너스측에서 커지는 만큼) 출사광의 강도가 커지기 때문이다. 도 35를 보면, 경사각(γ)= 55°의 경우에는 출사각도(ε)가 마이너스측에서 출사광의 각도 범위가 조금 적지만, 그 만큼 강도가 크기 때문에, 출사각도(ε)의 마이너스측과 플러스측에서 밸런스가 잡히고 있다.
도 38의 (a)는 25°정도의 확산 작용을 갖는 반사형 액정 표시패널의 확산 특성을 도시하고, 도 38의 (b)는 경사각 γ= 55°의 확산패턴(46)을 갖는 면 광원장치의 출사광 각도 특성을 도시하고, 도 38의 (c)는 도 38(b)와 같은 특성을 갖는 면 광원장치의 광을 도 38의 (a)과 같은 특성을 갖는 반사형 액정 표시패널에 입사시킬 때의, 반사형 액정 표시패널로부터의 출사광 각도 특성을 나타내고 있다. 여기에 도시한 바와 같이, 경사각 γ= 55°의 확산패턴(46)을 구비한 면 광원장치로부터, 25°정도의 확산 작용을 갖는 반사형 액정 표시패널에 광을 출사시키면, 출사광은 액정 표시패널의 수직축 방향에서 최대가 되고, 최적의 출사 방향을 얻을 수 있다. 한편, 경사각(γ) 이 45° 내지 65°의 범위 밖이 되면, 광 출사면(44b)에 수직인 방향(z축방향)으로 광이 출사되지 않게 되어, 프리즘시트 등이 필요하게 된다. 따라서 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)의 경사각(γ)의 크기는, 45° 내지 65°의 범위가 바람직하다.
다음에, 확산패턴(46)의 배면(46b)의 각도(δ)를 고려한다. 도 39와 같이, 배면(46b)의 각도(δ)가 너무 작면, 확산패턴(46)이 톱날형상으로 되기 때문에, 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)을 투과하여 배면(46b)으로부터 재입사된 광은, 후방의 확산패턴(46)에 닿기 전에 광 출사면(44b)에 입사되고, 광 출사면(44b)에 따라 출사되어 로스가 된다. 이 때문에 배면(46b)의 각도(δ)는 큰 쪽이 좋고. 적어도 편향 경사면(46a)의 경사각(γ) 보다 큰 쪽이 좋다(γ< δ).
또한, 도 40에 도시한 바와 같이, 배면(46b)의 각도(δ)가 작으면, 편향 경사면(46a)을 투과한 광이 도광판(46)으로부터 누설되기 쉽게 되지만, 도 40에 파선으로 도시한 바와 같이, 배면(46b)의 각도(δ)가 90°에 근접할수록, 배면(46b)으로부터 재입사되는 광의 비율이 증가한다. 한편, 각도(δ)가 90°를 초과한다면 도광판(44)을 성형할 수 없게 된다. 따라서 배면(46b)의 각도(δ)는 기준으로서 8O° 내지 90°의 범위에 있는 것이 바람직하고, 나아가서는, 85 내지 90°가 바람직하다.
또한, 도 41의 (a), (b), (c)는 종래의 발광부의 구성을 도시하고 있다. 발광부의 구성으로서는 (ⅰ) 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 발광다이오드 등의 점광원(53)을 도광체(54) 등에 의해 선형상의 광원으로 변환하고, 그것을 면형상으로 넓히는 구성의 것, (ⅱ) 도 41의 (b)에 도시한 바와 같이 점광원(53)을 등간격으로 배치하여 의사적으로 선형상 광원으로 하고, 그 광을 면형상으로 넓힌 것, (ⅲ) 도 41의 (c)에 도시한 바와 같이, 점광원(48)으로부터 출사된 광을 직접 면형상에 넓히는 구성의 것의 3가지가 있다.
도광판(55)의 상면으로부터 보았을 때의, 도광판(55)상의 각 점에서의 지향성을 향상시키 위해서, (ⅲ)의 구성에 의하면 비교적 간단하게 실현할 수 있다. 그러나. 이 경우에는 도 41의 P2, P3의 개소에서 도광판(55)의 측면으로부터 누설되는 광의 양이 많아지고, 효율을 올리기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 도광판(55)의 구석(P1)에서는 P2나 P3의 개소에 비하여 필요 광량이 매우 큰 것에 대하여, 실제로는 P1방향으로 인도되는 광량을 P2, P3에 비하여 증가시키는 것은 어렵다. 그 때문에, 실제로는 P2, P3의 개소에 있어서의 광이 누설량을 크게 함으로써, P1 개소의 휘도에 P2, P3의 휘도를 맞추어 휘도의 균일화를 행하지 않을 수 없고, P2 및 P3에 있어서의 광의 누설량이 증가하여 효율이 저하된다.
이에 대해, (ⅰ) (ⅱ) 와 같은 구조에서는, 면 내의 휘도를 균일화하는 것만으로 주의를 기울이고 있고, 도광판(55)으로부터 출사되는 광의 지향성을 높이는 것에 대하여는 고려되지 않았다. 특히, 도광판(55)으로부터의 출사되는 광의 휘도를 ±10°내지 30°의 범위에서 균일하게 한다고 한 점에 관해서는 (ⅰ) (ⅱ) (ⅲ)의 어느 쪽에도 보여지지 않고 본 발명 독자적인 것이다.
(제 2 바람직한 실시 형태)
다음에, 프론트 라이트형의 면 광원장치(56)의 경우를 설명한다. 이 경우에는, 도 42 도시한 바와 같이, 반사형 액정 표시패널(57)의 상면에 도광판(44)을 마련하고 있고, 광 출사면(44b)은 도광판(44)의 하면에 위치하고 있다. 발광부(45)는, 발광다이오도 등의 점광원으로부터 출사된 광을 선형상으로 변환하고 광 입사면(44a)으로부터 도광판(44) 내로 입사시킨다. 그러나 도광판(44) 내로 입사된 광은, 도광판(46)에서 전반사되면, 광 출사면(44b)으로부터 직하를 향하여 출사되고, 면 광원장치(53)의 아랫측에 배치된 반사형 액정 표시패널(57)을 조명한다. 반사형 액정 표시패널(57)에서 반사된 광은, 재차 도광판(44) 내로 되돌아오고, 도광판(46) 사이를 통하여 윗측으로 출사된다.
이와 같이 프론트 라이트로서 이용되는 면 광원장치(56)의 경우에는, 도 43에 도시한 바와 같이, 삼각형형상을 한 확산패턴(46)의 정점(頂点)이나, 배면(46b)과 하면과의 경계부분에 환미(丸味)가 생기면, 광이 관찰자 쪽으로 직접 출사되고, 반사형 액정 표시패널(54)에서 반사되어 온 화상을 포함하는 광의 콘트라스트를 내려버린다. 이 때문에, 이러한 부분의 곡률반경(R1, R2)은 작은 쪽이 바람직하다. 그러나 도광판(46)을 성형하기 위한 금형에서 이 부분의 곡률 반경(R1, R2)을 작게 하더라도, 성형시에 환미가 붙어버릴 우려가 있고, 보통의 성형 조건(예를 들면, 수지의 로트 흐트러짐 등)에 따라 개체간의 편차나 장소에 따른 편차가 생겨 바람직하지 않다. 그래서 이 편차를 억제하기 위해서는, 처음부터 금형에 약간의 곡률을 붙여 두는 쪽이 바람직하고, 성형 한계로부터 R1, R2는 O.25㎛ 이상으로 하고,또한 콘트라스트의 저하를 억제하기 위해서는, 적어도 확산패턴(46)의 높이(T)의 1/3 이하가 바람직하고, 나아가서는 1/5 이하가 바람직하다.
(제 3 바람직한 실시 형태)
도 44는 본 발명의 제 3의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치(58)의 구조를 도시한 평면도이다. 본 실시 형태의 특징은, 제 1 실시 형태와 같이 확산패턴(46)이 도광판(44)의 전체 길이에 걸쳐 연결되어 있지 않고, 길이가 짧은 확산 패널(46)을 도광판(44)의 전체에 분산시키고 있다. 그리고 발광부(45)에 가까운 측에서는 확산패턴(46)의 분포 밀도가 작고, 발광부(45)로부터 멀어짐에 따라 확산패턴(46)의 분포 밀도가 커지도록 하고 있다. 이와 같이 확산패턴(46)을 짧게 하여 분산시키도록 하면, 확산패턴(46)의 배치 자유도가 늘기 때문에, 도광판(44)으로부터 출사되는 광의 휘도 분포를 균일화시킬 수 있다.
도 45의 비교 설명도에 도시한 바와 같이, 광 출사면(44b)으로부터의 출사광이 x축방향으로는 강한 지향성을 갖고, y축방향으로 넓어지고 있는 경우에는, x축방향에 있어서의 지향성을 넓히기 위해서는, 예를 들면 도광판(44)의 위에 약한 확산판을 배치하여 출사광을 확산시키고, x축방향의 지향성을 넓힐 필요가 있고, 면 광원장치로서의 사이즈가 커져 버린다.
그 때문에, 도 44의 실시 형태에서는, 도광판(44)의 광 입사면(44a)에, 광을 x축방향으로 조금 확산시키기 위한 확산패턴(59)을 마련함으로써, x축방향의 지향성과 y축방향의 지향성이 거의 같아지도록 조정하고 있다. 이 확산패턴(59)으로서는, 예를 들면 프리즘형상의 패턴을 이용할 수 있다. 상기한 바와 같이, 출사광의 지향성은 적어도 10°이상 있는 것이 바람직하기 때문에, x축방향의 지향성이 10°보다 작은 경우에는, 이와 같은 수단을 이용함으로써, x축방향의 지향성이 약 10°이상이 되도록 할 수 있다,
(제 4 바람직한 실시 형태)
또한, 도 46에 도시한 면 광원장치(60)는 확산패턴(46)에 의해 x축방향에 있어서의 광의 지향성을 넓게 할 수 있는 것이다. 즉, 이 면 광원장치(60)에 있어도, 짧은 확산패턴(46)을 도광판(44)의 전체에 분산시키고 있다. 확산패턴(46)은 직선형상이 아니고, 도 47에 도시한 바와 같이 긴변 방향을 따라 완반하게 구불구불하고 있다. 따라서 확산패턴(46)상의 위치에 따라 입사광의 반사 방향이 약간 다르고, 광의 진행 방향에 대해 직교한 방향에도 출사광을 넓힐 수 있다. 예를 들면, 확산패턴(46)에 그은 접선과 x축방향이 이루는 최대 각도가 φ= 13°인 경우에는, 확산패턴(46)에서 반사된 광의 지향성을 ±20° 정도로 넓힐 수 있다
또한, 개개의 확산패턴(46) 자체가 구불구불하지 않더라도 도 48에 도시한 바와 같이, 각 확산패턴(46)이 각각 다른 방향을 향하여 배치되어 있으면, 전체로서 출사광의 지향성을 넓히는 효과를 얻을 수 있다.
도 47과 같은 확산패턴(46)에서는 최대 접선 각도가 확산패턴(46)의 어느 위치에 있는지, 도 48과 같은 확산패턴(46)에서는, 어느 확산패턴(46)이 가장 크게 경사되어 있는지에 따라 지향성은 달라진다. 그러나 도 47과 같은 확산패턴(46)에서는 각 부분의 경향이 최대치로부터 0까지 일정한 비율로 존재하도록 설계함으로써, 도 48과 같은 확산패턴(46)에서는 각 확산패턴(46)의 경사가 거의 균일하게 분포하도록 설계함으로써, 출사광의 각도 분포를 일양하게 할 수 있다. 또한, 평면시에서 광의 진행 방향으로 수직인 영역이나 각 확산패턴(46)을 없앰으로써 또는 비율을 줄임으로써, 광 출사면으로 수직인 방향의 휘도를 저하시킬 수도 있다.
지금, 도광판(44) 내에서 x축방향으로 극히 좁은 지향성을 갖는 광(도 23(a))을 도 47과 같은 확산패턴(46)으로 전반사시킴으로써, 이상적인 도광판 출사광 각도 분포를 실현하는 것을 고려한다. 이상적인 도광판 출사광 각도 분포는, 전술한 바와 같이 출사광 강도가 어느 범위에서 일정하고, 그 이외는 제로로 되는 것이 바람직하다. 도광판(44) 내부를 진행하는 광이, z축방향으로부터 보아 일방향으로 정돈되어 있는 경우에는, 도 47과 같이 확산패턴(46)을 구불구불하게 함으로써 실현할 수 있다. 도 49에 도시한 바와 같이 S자 모양으로 구불구불한 확산패턴(46)의 e부, f부, g부에 닿아 전반사되고, 광 출사면(44b)으로부터 출사되는 광(L4, L5, L6)을 고려한다. e부에 닿은 광(L4)은, 평면시에서 확산패턴(46)이 수직이 되어 있기 때문에, 전반사된 광(L4)는 도 50과 같이 z, y평면 내로 출사된다. 이것을 z축상에서 본 그림을 도 51의 (a)에 도시한다. 도 51의 (a)에서는 반사된 광(L4)은 y축과 평행하게 된다.
이에 대해, 확산패턴(46)의 f부 및 g부에 닿아 전반사된 광(L5, L6)중, y의 마이너스 방향으로 반사된 광은 (L4)의 광으로부터 떨어지고, y축의 플러스 방향으로 반사된 광은 L4의 광에 근접한다. 구체적으로 말하면, g점에서 반사되는 광(L6)중, 도 51의 (b)에 도시한 광선(C1)과 같이 y축의 마이너스 방향으로 반사되는 광은, 확산패턴(46)에 의한 반사시의 편향 각도가 크기 때문에, L4의 광으로부터 크게 떨어져버리지만, 광선(C2)과 같이 y축의 플러스 방향으로 반사되는 광은, 확산패턴(46)에 의한 반사시의 편향 각도가 작기 때문에, L4의 광으로부터 크게 떨어지는 일이 없다. 그 때문에 f점이나 g점에서 반사된 광(L5, L6)은, z축방향으로부터 보면, 도 51(a)에 도시한 방향으로 넓어져서 출사된다. 따라서 도 49에 도시한 바와 같은 확산패턴(46)의 f점과 g점과의 사이에서 광이 반사되면, z축방향으로 출사된 후에는, 도 51의 (a)에 도시되어 있는 광(L5와 L6) 사이의 영역으로 넓어진다.
또한, x축방향으로부터 보아 광이 편향 경사면(46a)과 거의 평행하게 입사될 때 광(L4와 L6)은 일치하고, 편향 경사면(46a)에 대한 각도가 커질수록 광(L4와 L6)은 떨어져 간다. 이 때문에, 편향 경사면(46a)에 대한 각도가 커질수록, x축방향에 있어서의 단위 각도당의 광량은 작게 된다. 그런데, 전술한 바와 같이, L4, L5 또는 L6상의 광선만을 고려하면, 원래 확산패턴(46)에 의해 반사되는 광의 양은 광이 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)과 거의 평행하게 될 때 강도가 제로가 되고, 편향 경사면(46a)에 대해 각도가 붙을수록 반사되는 광량이 커진다. 이 2개의 효과가 상쇄되는 결과, 도 52의 A1, B1, B2, A2, C2, C1로 둘러싸인 영역, 즉 광이 출사되는 각도 범위에서 광이 균일하게 된다. 이 지향특성에서는 y축방향에 있어서는, 출사각은 -22° 내지 +37°가 되고, x축방향에 있어서는 출사각은 -25° 내지 +25°로 되어 있다. 따라서 △θy= 59°, △θx= 50°가 되고, 이 범위에 거의 100%의 광이 출사된다.
또한, 이와 같이 확산패턴(46)이 구불구불한 경우에도, 광 입사면(44a)과 수직인 방향으로부터 보았을 때에, 확산패턴(46)의 편향 경사면(46a)을 투과하고, 배면(46b)으로부터 재입사된 광이 확산패턴(46)을 투과하기 전후에 광의 진행 방향이 거의 변화하지 않도록 하고 있다. 이를 위해서는, 광 입사면(44a)에 수직인 방향으로부터 보았을 때에, 편향 경사면(46a)과 배면(46b)이 서로 평행하게 되도록 하여면, 확산패턴(46)을 투과하기 전후에서 거의 광이 진행하는 방향은 같게 된다.
(제 5 바람직한 실시 형태)
도 53은 백 라이트로서 이용되는 본 발명의 제 5 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치(61)를 도시한다. 이 면 광원장치(61)는 쐐기모양을 한 도광판(44)의 이면에 평행하게 정반사판(62)을 배치하고, 도광판(44)의 광 출사면(44b)에 대향시키고 프리즘시트(63)를 마련한 것이다. 쐐기모양을 한 도광판(44)은 이면이 경사면으로 되어 있고, 그 경사각은 예를 들면 η= 1.52°로 되어 있다. 또한, 도광판의 사이즈는, 예를 들면, 길이 30mm, 광 입사면(44a)의 두께 1mm, 선단의 두께 0.2mm로 되어 있다. 이와 같은 도광판(44)에서는, 확산패턴(46)이 일견 없는 것처럼 보이지만, 이면과 광 입사면(44a)이 평행이 아니고, 하면 전체가 1개의 확산패턴(46)으로 되어 있다고 고려된다. 도 53에 도시한 것에서는, 정각(頂角)이 40°이상의 프리즘을 배열한 프리즘시트(63)를 패턴면을 밖으로 향하여 배치하고 있지만, 패턴면을 도광판(44)의 광 입사면(44a)에 대향시켜도 좋고, 그 경우에는 프리즘의 정각은 40°에 한하지 않는다. 또한, 발광부(45)는 발광다이오드와 같은 점광원의 광을선형상 광원으로 변환하여 출사되는 것으로서, 예를 들면 쐐기모양 도광체(47), 점광원(48), 정반사판(49) 및 프리즘시트(50)로 이루어지는 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같은 발광부(45)를 이용할 수 있다. 또한, 이 도광판(44)의 이면은 평면이 아니라, 만곡되어 있어도 지장이 없다.
그러나 발광부(45)로부터 출사되고 광 입사면(44a)으로부터 도광판(44) 내로 입사된 광은, 이면(확산패턴(46))에 닿아 반사될 때마다, 광 출사면(44b)이나 이면에 입사되는 각도가 점점 작아지고, 광 입사면(44a)에 입사된 입사각이 전반사의 임계각을 넘었을 때 광 출사면(44b)으로부터 출사된다. 또한, 도 54에 도시한 바와 같이, 도광판(44)의 이면으로부터 출사된 광은 정반사판(62)에 의해, 확산되는 일 없이 정반사되고, 광의 방향을 바꾸는 일 없도록 재차 도광판(44) 내로 재입사된다. 광 출사면(44b)으로부터 출사된 광은, 도 54에 도시한 바와 같이, 광 출사면(44b)에 따라 출사된 후, 프리즘시트(63)에 의해 편향되어 광 출사면(44b)과 수직인 방향으로 출사된다.
여기서 도광판(44)으로부터 출사된 광은, x축방향으로부터 본다면(또는, yz평면에 투사하고 본다면) 대부분의 광이 y축에 따라 출사되고 있고, 광 출사면(44b)과 이루는 각도가 ρ= O 내지 40°중으로 99%의 광이 집중하고 있다. 이 때문에 프리즘시트(63)에 의해 편각된 광도, x축방향으로부터 보면, 도광판(44)의 광 출사면(44b)에 수직인 z축에 대해 ±20°의 범위 내에 대부분의 광이 집중하고 있다.
또한, 제 1 실시 형태에서 설명한 바와 같은 발광부(45)에서는, z축방향으로부터 보면, 발광부(45)로부터 출사된 광은 y축에 대해 ±13°의 범위 내에 8O% 이상의 광이 집중하고 있기 때문에, 도광판(44)으로부터의 출사광도, y축방향으로부터 보았을 때에 z축에 대해 ±20°의 범위 내에 80% 이상 집중하고 있다.
따라서, 프리즘시트(63)로부터의 출사광은 거의 z축에 평행하게 출사되고, x축방향으로도 y축방향으로도 넓어지지 않고, 상당히 높은 지향성을 얻을 수 있다.
또한, 누설광을 반사시키는 반사판으로서는 정반사판(62)을 이용할 필요가 있고, 확산형의 반사판에서는 높은 지향성을 얻을 수 없음은 말할 필요도 없다. 이 정반사판(62)의 정반사 품질이나 반사율에 의해 광 출사면과 거의 평행하게 출사되는 광의 양이 영향받는다. 광 출사면(44b)으로부터는, ρ= 0°내지 40°의 각도 범위에 적어도 2/3 이상의 광이 출사되는 정반사판(62)을 이용하는 것이 바람직하고, 이것만큼의 광이 광 출사면(44b)으로부터 출사되어 있으면, 프리즘시트(63)를 투과한 후도 50% 이상의 광을 z축방향으로 출사시킬 수 있다. 도 55, 도 56은 각각, 도광판(44) 이면에 확산형의 반사판을 이용한 경우와, 정반사판을 이용한 경우에 있어서, 도광판(44)으로부터 출사되는 광의 강도 각도 특성을 나타내고 있다. 이 측정 데이터로부터도, 정반사판(62)을 이용한 경우에는 ρ= 0°내지 30°의 범위에 대부분의 광이 포함되어 있음에 대하여, 확산 반사판을 이용한 경우에는, ρ≥30°의 범위에도 상당한 광이 출사되어 있는 것을 알 수 있다.
본 실시 형태에서 이용하는 도광판(44)의 단면 형상은 쐐기모양에 한하는 것이 아니라, 예를 들면 도 57에 도시한 바와 같이, 이면에 프리즘형상 패턴(64)을 마련한 것이라도 좋다. 이 도광판(44)의 경우에는, 이면의 프리즘형상 패턴(64)의경사각(γ)을 10°이하로 하면, 쐐기형 도광판(44)과 동등한 지향성을 얻을 수 있다. 다만, 이 경사각(γ)은 5°이하가 바람직하고, 특히 2°이상 5°이하가 바람직하다. 또한, 프리즘패턴(64)의 경사각(γ)은 균일할 필요는 없고, 광 입사면측에서는 비교적 작고, 선단측으로 갈수록 경사각(γ)이 점점 커지도록 하여도 좋다.
또한, 도 58에 도시한 도광판(44)과 같이, 쐐기모양을 한 판의 이면 선단부에만 프리즘형상 패턴(64)을 마련하여도 좋다. 여기서, 프리즘형상 패턴(64)의 경사각(γs)은 쐐기모양 부분의 경사각(γ)보다 크게 되어 있고, 예를 들면 γ= 2°, γs= 3°로 하고 있다.
또한, 발광부(45)도, 제 1 실시 예에서 설명한 바와 같은 구성의 것에 한하지 않는다. 그러나 도 59에 도시한 바와 같이 도광판(44)의 광 출사면(44b)에 발광다이오드 등의 점광원(65)을 복수개 대향시킨 것 만으로는, 일견 지향성은 높지만, 횡방향으로 누설되는 광이 많고, 부적절한 경우가 많다. 또는, 횡방향에 날아가는 광을 y축방향과 평행이 되도록 구부릴려고 하면, z축방향의 사이즈가 커져버린다. 이 때문에, 그대로는 이용할 수 없는 경우가 많다.
그 때문에, 예를 들면 도 60에 도시한 발광부와 같이, 점광원(65)과 도광판(44)과의 사이에 실린드리컬 렌즈(66)을 두고, 실린드리컬 렌즈(66)로 z축방향으로 광을 조이도록 하고 있다.
또한, 도 61에 도시한 바와 같이, 발광다이오드와 같은 점광원(65)을 복수개 나열하고, 그 배후를 오목거울(67)로 덮은 것이라도 좋다. 이와 같은 발광부(45)에서는, 점광원(65)으로부터 오목거울(67)을 향하여 광을 출사시키고, 오목거울(67)에서 반사시켜 거의 평행광으로 된 광을 도광판(44)에 입사시킨다.
(제 6 바람직한 실시 형태)
도 62는 본 발명의 제 6의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치(68)의 구성을 도시한 평면도이다. 이 면 광원장치(68)에 이용되고 있는 도광판(44)은, 광원으로서 이용되는 직사각형 형상의 발광 영역(44c)의 주위에 비발광 영역(44d)이 마련되어 있다. 개략 직사각형 형상을 한 도광판(44)의 짧은 변의 단에, 발광 영역(44c) 이외에는 다이오드를 이용한 점광원(48)을 수납하여 발광부(45)를 일체로 구성하고 있다. 또한, 편향 경사면(46a)과 배면(재입사면)(4b)으로 이루어지는 단면 직각삼각형 형상을 한 확산패턴(46)은, 이 점광원(48)을 중심으로 하여 동심원형상으로 배열되어 있다, 그리고 각 확산패턴(46)의 간격은 점광원(48)에 가까운측에서는 비교적 넓고(점광원의 극히 근처에서는 패턴 밀도는 일정하게 되어 있어도 좋다), 점광원(48)으로부터 떨어지는데 따라 간격이 짧아지고 있고, 이로 인해 광 출사면(44b)의 휘도가 균일하게 되도록 하고 있다. 또한, 2개 이상의 발광다이오드를 이용하는 경우에는, 복수개의 발광다이오드를 1개소에 모음으로써 점광원화 한다. 또한, 도 62에 있어서 69는 점광원(48)에 전력을 공급하기 위한 필름 배선 기판(FPC)이다.
확산패턴(46)은, 그 긴변 방향이 점광원(48)과 연결되는 방향과 거의 직교하도록 배치되어 있고, 확산패턴(46)에서 전반사된 광은 광 출사면(44b)과 거의 수직인 방향으로 출사되고, 확산패턴(46)을 투과하는 광은 대부분 진행 방향을 변화시키는 일 없이 투과하기 때문에, 각 점에 있어서의 광선의 방향은 도광판(44)의 바로 위에서 본다면 각 점에서 각각 일방향으로 정돈되어 있다. 따라서 광 출사면(44b)과 수직인 방향으로부터 보면, 점광원(48)으로부터 출사된 광은 횡방향으로는 산란되는 일 없이 방사상으로 진행되고, 확산패턴(46)에서 전반사된 광이 광 출사면(44b)으로부터 출사된다.
이와 같은 면 광원장치(68)는, 도 63에 도시한 바와 같이 투과형 액정 표시패널(70)의 이면에 두고 백 라이트로서 이용할 수 있다. 그 경우에는, 도광판(44)의 이면에 반사판은 없게 하여도 좋지만, 도 63에 도시한 바와 같이, 도광판(44)의 이면에 정반사판 또는 확산 반사판 등의 반사판(69)을 마련하고 있어도 좋다. 단, 도광판(44)의 이면에 확산판을 마련하는 경우(특히, 점광원(48)의 지향성이 좁은 경우)에는, 오히려 지향성을 해치게 되지 않도록 확산 작용이 충분히 작은 것을 이용할 필요가 있다.
또한, 이와 같은 면 광원장치(68)는, 도 64에 도시한 바와 같이 반사형 액정 표시패널(71)의 전면에 두고 프론트 라이트로서 이용하는 것도 가능하다. 그 경우에는, 도 64에 도시한 바와 같이, 도광판(44)의 표리 양면에 반사 방지막(72)을 마련함으로써 광의 이용 효율을 향상시킨다.
도 65의 (a), (b)는 상기 확산패턴(46)의 형상을 도시한 평면도 및 확대 단면도이다. 상기 확산패턴(46)은 긴변 방향으로 거의 일양한 단면을 갖고 있고, 광선의 진행 방향에 대해 수직으로 배치되어 있다. 또한, 여기서 이용한 상기 확산패턴(46)은 도 65의 (a)와 같이 조금 구불구불하게 되어 있다. 확산패턴(46)은 편향경사면(46a)과 배면(46b)으로 거의 직각삼각형 형성되어 있고, 편향 경사면(46a)의 경사각(γ)과 배면(46b)의 경사각(δ)은,
γ < δ
γ= 45° 내지 65°
δ= 80°내지 9O°
로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 굴절율 n= 1.53의 투명 수지로 이루어지는 도광판(44)을 이용한 경우, 도 66에 도시한 바와 같이, 편향 경사면(46a)의 경사각 γ= 55°일 때, 도광판(44)으로부터 출사되는 광은 x축방향으로부터 보아 -25° 내지 +35°의 범위로 출사된다. 이것은, 아랫방향으로부터 확산패턴(46)에 닿는 광이 확산패턴(46)에서 반사된 것이고, 윗방향으로부터 닿은 광은, 도 67에 도시한 바와 같이 배면(재입사 사면) (46b)으로부터 재차 도광판(44)중으로 재입사된다.
또한, 도 68의 (a), (b), (c), (d)는 확산패턴(46) 전체의 배치의 방법을 도시하고, 도 69는 반경 방향에 있어서의 패턴 밀도(면적 비)의 변화를 도시하고, 도 70은 패턴 길이의 변화를 도시하고, 도 71은 단위 면적당의 패턴 수의 변화를 도시하고 있다. r은 발광부(45)로부터의 거리를 나타내고 있고, 확산패턴(46)은, 도 69에 도시한 바와 같이 발광부(45)로부터의 거리가 커짐에 따라 밀도가 커지고 있다. 이것은, 광 출사면(44b)의 휘도를 균일하게 하기 위해서이다. 확산패턴 밀도를 서서히 크게 하는 방법으로서는, 단위 면적당의 확산패턴 수를 서서히 증가시키는 것도 가능하지만, 본 실시 형태에서는 발광부(45)로부터의 거리에 따라서 도광판(44)을 복수의 윤대(輪帶)형상을 한 존으로 나누고, 각 존 내에서는 도 71에 도시한 바와 같이 단위 면적당의 확산패턴 수는 일정하게 하는 동시에 각 존마다 스텝상태로 단위 면적당의 확산패턴 수를 증가시키고, 도 70에 도시한 바와 같이 각 존 내에서 서서히 확산패턴의 길이를 변화시키도록 하고 있다. 또한, 존의 경계에서는 패턴 길이는 일단 짧아진다.
도 68의 (b), (c), (d)는 각각 도 68의 (a)의 ㄱ, ㄴ, ㄷ 개소에 있어서의 확산패턴을 구체적으로 나타내고 있다. 도 68의 (b)는 발광부(45)에 가장 가까운 영역(ㄱ)에서, 확산패턴(46)의 반경 방향에 있어서의 피치도 원주 방향에 있어서의 피치도 모두 140㎛으로 되어 있고, 내측의 확산패턴(46)과 외측의 확산패턴(46)이 반경 방향에서 서로 겹치지 않도록 하고 있다. 도 68의 (c)는 중간 영역(ㄴ)으로서, 확산패턴(46)의 반경 방향에 있어서의 피치도 원주 방향에 있어서의 피치도 모두 70㎛으로 되어 있고, 내측의 확산패턴(46)과 외측의 확산패턴(46)이 2열씩 서로겹쳐져 있다. 도 68의 (d)은 발광부(45)로부터 먼 영역(ㄷ)으로서, 반경 방향에 있어서의 피치가 35㎛, 원주 방향에 있어서의 피치가 140㎛으로 되어 있다. 또한, 도 68의 (b), (c), (d)에서는 직선형상으로 늘어난 확산패턴을 도시하였지만, 도 65에 도시한 바와 같은 구불구불한 확산패턴을 도 68의 (b), (c), (d)와 같이 배치하여도 좋다.
또한, 발광부(45)가 배치되어 있는 단과 반대측의 도광판 긴변은 곧바르게 형성되어 있음에 대하여, 발광부(45)에 가까운 측의 도광판 긴변은 1단(段) 또는 복수단 비스듬하게 커트되어 있다. 마찬가지로, 발광부(45)의 부근에 있어서 짧은 변도 일부 비스듬하게 형성되어 있다. 발광부(45)에 가까운 긴변과 짧은 변에 각각사면부(73, 74)를 마련해 두면, 도 72에 도시한 바와 같이, 발광부(45)로부터 출사된 광의 일부가, 긴변의 사면부(73)와 짧은 변의 사면부(74)에서 전반사되고 도광판(44)의 구석(도 72로 사선을 그은 영역)으로 광을 보낼 수 있다. 발광부(45)를 도광판(44)의 구석에 둔 경우에는, 다른 구석이 어두워지기 쉽지만, 이와 같은 구조에 의하면 사면부(73, 74)에서 전반사된 광을 도광판(44)의 발광 영역(44c)의 구석으로 보냄으로써, 면 광원장치(68)의 휘도 분폰를 보다 균일하게 할 수 있고, 또한 면 광원장치(68)의 효율을 높일 수 있다.
또한, 도 73과 같이 도광판(44)에 고정틀(75)을 부착하는 경우에는, 광을 반사시키기 위한 사면부(73, 74)와 고정틀(75)이 밀착하는 구조로 하면, 도광판(44)의 사면부(73, 74)에 상처 등이 나기 쉽고, 반사 특성을 손상시킬 우려가 있다. 이것을 방지하기 위해서는, 광반이용의 사면부(73, 74)의 일부, 또는 그 부근에 작은 볼록형상 포치(76)를 설치하고, 도광판(44)을 볼록형상 포치(76)로 고정틀(75)과 접촉시키는 한편, 사면부(73, 74)와 고정틀(75) 사이에 빈틈이 생기도록 하면 좋다.
다음에, 반사 방지막(72)에 관해 설명한다. 면 광원장치(68)를 프론트 라이트로서 이용하는 경우에는, 광반사(화상 이외의 광, 예를 들면 반사광으로 밝게 빛나서 화상을 보는데 장애가 되는 것) 방지용의 반사 방지막(AR 코트)(72)을 도광판(44)의 양면 또는 확산패턴(46)이 형성되어 있는 면에 붙임으로써, 광반사를 방지할 수 있다. 그러나 이 방지막(72)은, 도 74에 도시한 바와 같이, 외광이 도광판(44)의 표면(평탄부(44e))에서 반사함으로써 일어나는 광반사를 방지하는 것으로서, 이 광은 주로 도광판(44)의 평탄부(44e)에 대해 수직 입사되는 것이다. 이에 대해, 편향 경사면(46a)을 투과한 발광부(45)의 광은, 도 74에 도시한 바와 같이, 확산패턴(46)의 배면(46b)과 평탄부(44e)의 경계의 둥근부분(44f)에 경사 입사됨으로써 관찰자측으로 반사되어, 광반사가 된다.
그러나 반사 방지막(72)을 균일한 막두께로 형성하고, 외광에 의한 광반사를 억제하도록 하면, 확산패턴(46)의 배면(46b)과 평탄부(44e)의 경계 둥근 부분(44f)에 경사 입사되는 발광부(45)로부터의 광과 같이, 반사 방지막(72)에 경사 입사된 광에는 효과가 희박하다. 도 75에 도시한 바와 같이 발광부(45)로부터 출사되는 광의 파장(광원 파장)이 약 450nm라고 하면, 이용되는 반사 방지막(72)은, 도 76에 도시한 바와 같이 해당 파장에서 반사율이 거의 최소가 되도록 설계되기 때문에, 광이 경사 입사되고 확산 파장이 짧게 되면, 반사율이 높아진다. 따라서 발광부(45)로부터의 광에 의한, 이러한 광반사도 방지하기 위해서는, 확산패턴(46)의 배면(46b)과 평탄부(44e)의 경계의 둥근부분(44f)에 있어서의 반사 방지막(72)의 막두께를 부분적으로 두껍게 하는 것이 효과적이다.
이와 같이 확산패턴(46)의 단의 둥근부분(44f)에 있어서 반사 방지막(72)의 막두께를 부분적으로 두껍게 하기 위해서는, 예를 들면 도 77에 도시한 바와 같이, 반사 방지막(72)을 증착시키기 위한 진공증착장치(77) 내에서 도광판(44)을 비스듬하게 설치하고, 둥근부분(44f)이 증착원(78)에 대해 정면으로 맞서도록 하면 간단하게 행할 수 있다. 보통, 경사된 부분에 증착되는 반사 방지막(72)은 얇아지기 때문에, 도광판(44)을 경사시킨 상태에서 반사 방지막(72)을 증착시킴으로써, 둥근부분(44f)에 있어서의 막두께를 다른 곳보다 두껍게 할 수 있다.
또한, 도 78에 도시한 바와 같이, 도광판(44)의 확산패턴측의 평탄면(44e)에 있어서의 광반사는, 외광에 의한 것이 큰데 대하여, 도광판(44)의 광 출사면(44b)에 있어서위 광반사는, 도 78에 도시한 바와 같이, 편향 경사면(46a)에서 반사되고, 또한 광 출사면(44b)에서 반사된 발광부(45)로부터의 광(L11)에 의한 것이다. 이들은, 편향 경사면(46a)에서 반사되고, 또한 반사형 액정 표시패널(71)에서 반사된 발광부(45)로부터의 광(L12)에 의한 화상에 대해서는 노이즈로 되는 것이다. 따라서 도광판(44)의 표리에서 반사되는 광에 의한 광반사를 방지하기 위해서는, 확산패턴(46)이 형성되어 있는 측의 면에 있어서의 평탄부(44e)에서는, 통상의 반사 방지막(72)(또는, 상기와 같은 일부 막두께가 두꺼워진 반사 방지막(72))을 형성하고, 광 출사면(44b)에서는 발광부(45)로부터의 광에 특화한 반사 방지막(79)을 이용하도록 하면 좋다.
그러나, 백색광 발광다이오드는, 도 79에 도시한 바와 같이, 보통 파장 스펙트럼에 2개의 피크(450nm, 550nm)를 갖고 있기 때문에, 이 2개의 피크에서 반사율을 억제하도록 할 필요가 있다. 광 출사면(44b)에서 반사된 광(L11)은 반사 방지막(79)에 다소의 폭을 갖고 있고, 경사 입사광은 수직 입사광의 경우보다 반사 방지막(79)의 반사율 특성이 저파장측으로 어긋나는 것이 많다. 이 때문에, 이면측에 이용하는 반사 방지막(79)은, 가시 범위의 반사율이 2개의 극소치를 갖고, 2개의 최소치의 간격이 점광원(48)으로부터 출사된 광의 피크의 간격보다 넓은 것이 바람직하다. 또한, 점 광원 48의 2개의 피크의 평균치보다, 반사 방지막(79)에 있어서 반사율 극소치의 2개의 평균치쪽이 장파장인 것이 보다 바람직하다.
도 80은 도광판(44)의 짧은 변의 단에 매입된 발광부(45)의 구조를 도시한 단면도이다. 이 발광부(45)는, 발광다이오드 칩(81)을 투명 수지(82) 내에 밀봉하고, 그 전면 이외의 면을 백색 투명 수지(83)로 덮은 것이다. 이 발광부(45)는, 필름 배선 기판(84)상에 실장되고, 땜납(85)에 의해 고정되어 있다. 또한, 필름 배선 기판(84)은, 유리 에폭시 수지로 이루어지는 보강판(86)으로 고정된다. 도광판(44)의 광원 실장부(87)에는, 발광부(45)를 수납하기 위한 구멍(88)이 상하에 관통되어 있고, 광원 실장부(87)의 부근에 있어서 도광판(44)의 하면에는 위치결정 핀(89)이 돌출되어 있다. 한편, 필름 배선 기판(84)과 보강판(86)에는, 위치결정 핀(89)을 통과시키기 위한 통과구멍(90, 91)이 뚫려 있다.
그러나 이 위치결정 핀(89)의 기부 주위에 있어서 도광판(44)의 하면에 자외선 경화형 접착제(열경화형의 접착제라도 좋다)(92)를 도포해 두고 위치결정 핀(89)을 필름 배선 기판(84)과 보강판(86)의 통과구멍(90, 91)에 통과하고, CCD 카메라 등으로 도광판(44)의 두께방향 중심과 발광부(45)의 발광 중심과의 위치 결정을 행한 후, 자외선을 조사함으로써 자외선 경화형 접착제(92)를 경화시켜 도광판(44)과 발광부(45)를 접착하고, 또한 위치결정 핀(89)을 보강판(86)에 열 코킹한다.
이 때 도 80에 도시한 바와 같이, 광원 실장부(87)의 구멍(88)의 내면(발광부(45)의 배면측이라도, 정면측이라도, 그 양쪽이라도 좋다)에 마련된 돌기(93)에 의해 발광부(45)의 중심의 위치 결정을 행하여도 좋다. 또한, 도시하지 않았지만,도광판(44)과 발광부(45)를 상하 반전시킨 상태에서, 도광판(44)의 상면과 발광부(45)의 상면을 위치 결정하기 위한 단차가 붙은 치구를 이용하고 도광판(44)의 중심과 발광부(45)의 중심을 위치 결정하도록 하여도 좋다. 또한, 필름 배선 기판(84) 대신에 유리 에폭시 배선 기판이나 리르프레임을 이용하여도 좋다.
이렇게 하여 발광부(45)가 부착된 도광판(44)은, 예를 들면 투과형 액정 표시장치의 경우에는, 도 81에 도시한 바와 같이, 보강판(86)측을 위로 하여(하래로 하여도 좋다) 주기판(94)의 위에 실장되고, 필름 배선 기판(84)의 단이 히트 싱크(96)에 접속된다. 또한, 도광판(44)의 위에 투과형 액정 표시패널(70)을 겹치고, 액정 표시패널(70)에 접속된 필름 배선 기판(97)의 단도 주기판(94)상의 히트 싱크(98)에 고정된다.
상기와 같은 직사각형 형상을 한 도광판(44)을 성형할 때, 직접 이와 같은 직사각형 형상의 도광판(44)을 성형하려고 하면, 도 82에 도시한 바와 같이, 금형(98) 내에 있어서의 수지의 흐름이 불균일하게 되고, 전면 균일한 패턴 전사성을 달성하는 것이 곤란하고, 도광판에 휘어짐이 생기기 쉽게 된다. 그러나 도 83과 같이, 제작하려고 하는 도광판(44)보다 크게 금형(98)을 만들고, 이 금형(98)을 이용하여 부채꼴 내지 반원형상을 한 큰 도광판(99)을 제작하고, 이것을 적절히 커트함으로써 도광판(44)을 성형할 수 있다. 이와 같이 수지 유동성이 양호한 큰 도광판(99)을 성형하고, 이것을 커트함으로써 소망하는 도광판(44)을 제작하도록 하면, 큰 도광판(99)의 성형시에, 수지의 흐름이 어느 방향에 대해서도 균일하게 되여, 전면 균일한 패턴 전사성을 달성할 수 있고, 도광판(44)에 휘어짐이 발생하거나 하는 일도 적어진다.
또한, 도 62에 도시한 면 광원장치의 치수를 기술하면, 도광판(44)의 짧은 변 방향 길이가 33mm, 긴변 방향의 길이가 약 43mm(광원 부착부분분을 포함하면, 약 47mm), 두께가 0,1mm이다. 또한, 도광판(44)의 비발광 영역(44d)의 폭은 0.2mm이다. 또한, 점광원(48)인 발광다이오드는, 폭이 약 25mm, 속길이 1.3mm이다.
도 84는 상기와 같은 구조의 면 광원장치(68)를 이용한 반사측 액정 표시장치를 디스플레이(101)로서 조립한 휴대전화(100)를 나타내고 있다. 휴대전화(100)는, 디스플레이(101)의 위에 스피커(102)와 안테나(103)를 구비하고, 디스플레이(101)의 아래에 조작 버튼(다이얼 등)(104)을 구비하고 있다. 또한, 도 85는 마찬가지로 상기와 같은 구조의 면 광원장치(68)를 디스플레이(106)로서 이용한 PDA(105)를 나타내고 있다. 이 PDA는, 디스플레이(106)의 아래에 조작 버튼(107)을 구비하고 있다.
휴대전화(100)나 PDA(105)에서는, 디스플레이(101, 106)의 액정표시 화면이 기기의 전면 가득히 이용하는 일이 많고, 또한 종방향이 길고 폭이 좁고, 또한 디스플레이(101, 106)의 상하에는 조작 스위치(104, 107)나 스피커(102) 등이 마련되어 있는 것이 많다. 이 때문에 상기한 면 광원장치(68)와 같이 발광부(45)를 짧은 변 부근의 단에 둔 것을 이용함으로써, 부품의 배치 설계가 용이하게 되고, 휴대전화(100)나 PDA(105)의 소형화에도 기여한다. 특히, 휴대전화(100)의 경우에는, 안테나(103)가 고주파의 전자파를 발생시키기 때문에, 이 부근에 IC나 고주파 회로 등을 둘 수는 없지만, 발광다이오드 등의 점광원은 고주파의 전자파의 영향을 받기어렵기 때문에, 여기에 발광부(45)를 둠으로써 스페이스의 유효 활용을 도모할 수 있다.
(제 7 바람직한 실시 형태)
도 86은 본 발명의 제 7의 바람직한 실시 형태에 의한 면 광원장치를 프론트 라이트로서 이용한 액정 표시장치의 특성을 도시한 도면이다. 도 86의 (A)는 도광판(44)으로부터 출사된 광의 출사광 강도 각도 분포를 도시한 도면이고 거의 평탄한 특성을 나타내고 있다. 도 86의 (B) 내지 (E)는 모두 동 도 (A)의 출사광 강도 특성에 대응하는 특성으로서, 도 86의 (b)는 도광판(44)의 하면에서 반사되고 광 출사면(44b)으로부터 출사되는 광의 강도 분포, 도 86의 (c)는 액정 표시패널의 확산 특성을 나타내고, 도 86의 (D)는 액정 표시패널로부터의 출사광 강도 특성을 나타내고, 도 86의 (E)는 면광원 점등시의 S/N비를 나타내고, 액정 표시패널에서 반사된 후, 전면측으로 출사되는 화상(동 도(D))과, 도광판(44)의 하면에서 반사되어 전면으로 출사되는 노이즈광(동 도(B))과의 비 이다(도 78 참조).
마찬가지로 도 86의 (a)는 도광판(44)으로부터 출사되는 광의 출사광 강도 각도 분포를 도시한 도면으로서, 거의 중앙이 오목한 특성을 나타내고 있다. 도 86의 (b) 내지 (e)는 모두 동 도(a)의 출사광 강도 특성에 대응하는 특성으로서, 도 86의 (b)는 도광판(44)에서 반사된 광의 강도 분포, 도 86의 (c)는 액정 표시패널의 확산 특성을 나타내고, 도 86의 (d)는 액정표시 패널부터의 출사광 강도 특성을 나타내고, 도 86의 (e)는 S/N비를 나타내고 있다. 액정 표시장치의 면광원 점등시(외광 없음)에 있어서의 콘트라스트는, 반사형 액정 표시패널로부터의 반사광(화상)과 도광판(44)에 의한 반사광와의 S/N으로 정하여지지만, 도광판(44)에서 반사되고 나서 출사된 광의 특성도(86의 (B), (b))는 도광판(44)으로부터 출사되는 광의 출사광 강도 각도 분포의 영향을 받기 쉬운데 대하여, 액정 표시패널에서 반사되는 화상(도 86의 (D), (d))은 도광판(44)으로부터 출사되는 광의 출사광 강도 각도 분포의 영향을 받기 어렵고, 액정 표시패널의 확산 특성에 의해, 그 확산이 다소 변화되더라도 그다지 특성이 변하지 않는다.
따라서 도 86의 (a) 내지 (e)에 도시한 바와 같이, 도광판(44)의 광 출사면(44b)에 대해 수직 방향으로 출사되는 광의 강도를 내림으로써 수직 방향의 S/N비를 높게 할 수 있다.
도 87은 도 86의 (a) 내지 (e)에 도시한 바와 같은 특성을 실현하기 위한 확산패턴(46)의 한 예를 도시한 평면도이다. 이 확산패턴(46)에서는, 그 접선이 도광판(44)의 내부에 있어서의 광의 진행 방향으로 수직인 방향과 이루는 각도를 γ로 할 때에, 이 각도(γ)가 거의 제로가 되는 영역을 비상히 작게 하고 있다. 또는 완전하게 없애도 좋다. 이와 같은 구조에 하면, 광의 진행 방향(y축방향)으로부터 보아, 광 출사면(44b)과 수직인 방향으로 출사되는 광을 줄이고, 수직 방향에 있어서의 S/N비를 높게 할 수 있다.
(제 8 바람직한 실시 형태)
도 88의 (b)는 같은 형상의 확산패턴을 전체에 마련한 도광판을 이용한 면광원장치를 도시하고 있고, 이와 같은 면 광원장치에서는, 광의 출사 위치에 의하지 않고 광 출사면(44b)으로부터의 출사 방향은 균일하게 정돈되어 있다. 실제로 액정 표시장치를 관찰할 때는, 액정 표시장치의 화면 내의 장소에 따라, 이것을 보는 각도가 다르다. 이 때문에, 도광판(44)의 지향성이 장소에 의하지 않고 같은 경우에는, 픽셀 위치에 따라 밝기가 다르게 보이고, 면 내 휘도 얼룩이 생기게 된다. 도광판(44)상에 프레넬 렌즈 등을 두면, 이 문제는 해소되지만, 그만큼 면 광원장치가 두꺼워진다.
이와 같은 경우에는, 도광판(44) 내에 있어서의 장소에 따라 확산패턴(46)의 형상(편향 경사면(46a)의 경사각도(γ))과 배치(확산패턴(46)의 긴변 방향의 경사(ι))를 변화시킴으로써, 지향성을 장소에 따라 변화시키면 좋다. 즉, 도 88(a)에 도시한 바와 같이, 도광판(44)의 중앙부에서는 광 출사면(44b)에 수직인 방향을 향하여 광이 출사되도록 확산패턴(46)을 설계하고, 주변부분에서는, 광 출사면(44b)으로부터의 출사 방향이 도광판(44)의 중앙부를 향하도록 하면, 확산패턴(46)에 프레넬 렌즈의 기능을 줄 수 있고, 화면 전체의 어느 장소에서도 같은 밝기로 보이고, 화면 전체의 휘도를 균일하게 할 수 있다.
본 발명은 백 라이트나 프론트 라이트로서 이용되는 면 광원장치로서 이용되고, 또한 해당 면 광원장치를 제조할 때에 실시되는 것으로서, 그 응용으로서는 액정 표시장치나, 표시부에 액정 표시장치를 구비한 휴대전화기나 정보단말기 등 넓은 분야에 응용할 수 있는 것이다.

Claims (24)

  1. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판으로부터 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 측정하여 30°이내의 각도 영역으로 출사되는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  2. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 반사형 표시소자를 조명하기 위한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판으로부터 반사형 표시소자로 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 측정하여 반사형 표시소자의 반사광 강도 각도 분포의 반값폭 이내의 각도 영역으로 출사되는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  3. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키고, 거의 직사각형 형상을 한 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판으로부터 출사된 광량중 5O% 이상의 광량이, 해당 출사광의 휘도최대치의 1/2 이상의 휘도로 되는 각도 영역으로 출사되고, 해당 각도 영역을 도광판의 긴변 방향 및 짧은 변 방향으로부터 보았을 때의 폭이 모두 30°이상 70°이하인 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  4. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판으로부터 수직인 영역으로 출사되는 광의 휘도가, 그 주위의 각도 영역으로 출사되는 광의 휘도 보다 낮게 되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  5. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판의 주변 영역에 있어서 출사광 휘도가 최대로 되는 방향이, 도광판의 중앙부에 있어서 출사광 휘도가 최대로 되는 방향과 비교하여 도광판의 중앙의 방향으로 경사되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  6. 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판과, 해당 도광판의 광 입사면과 비교하여 작은 광원과, 해당 광원으로부터 출사된 광을 상기 광 입사면의 거의 전체로 넓히고 출사시키는 광속정형(光束整形) 수단을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판에 입사된 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보아 26°의 각도 영역에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 도광판을 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보았을 때, 상기 광속정형 수단으로부터 출사된 전 광량중 2/3 이상의 광이, 상기 광속정형 수단의 광 출사면의 긴변 방향으로부터 40°이내의 영역으로 출사되고, 상기 광속정형 수단의 광 출사면측에는 광속정형 수단으로부터 출사된 광을 광속정형 수단의 광 출사면과 수직인 방향으로 편향시키는 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 광속정형 수단은 투명 재료에 의해 형성되어 있고, 그 광 출사면과 반대측의 면에 대향시켜 정반사판을 마련하고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  9. 간격을 두고 나열된 복수의 비교적 작은 광원과, 해당 광원으로부터 출사된 광의 지향성을 상기 광원이 나열된 방향으로 작게 하는 수단과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판에 입사된 광량중 50% 이상의 광량이, 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보아 26°이내의 각도 영역에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  10. 제 6항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 각도 영역 내에 있어서, 상기 도광판에 입사된 광량중 50% 이상의 광량이, 어느 방향에서도 10°이내의 각도 영역에 집중되지 않는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  11. 제 6항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도광판의 광 출사면 또는 그 반대측의 면의 적어도 한쪽에, 도광판 내부를 향한 법선이 광원이 배치되어 있는 방향으로 기울어지도록 경사된 편향 경사면을 갖는 오목형상 패턴이 형성되고, 상기 도광판의 광 출사면과 수직인 방향으로부터 보았을 때에 해당 법선의 방향과 도광판중에 있어서의 광의 진행 방향이 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 도광판 중 광의 진행 방향을 포함하고 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 내로 출사되는 전 광량중 2/3 이상의 광이, 해당 도광판의 광 출사면으로부터 40°이내의 영역으로 출사되고, 해당 도광판의 광 출사면측에는 해당 출사면으로부터 출사된 광을 그 광 출사면과 수직인 방향으로 편향시키는 수단을 구비하고 있는것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 편향 경사면의 법선 방향과 상기 도광판의 광 출사면에 수직인 방향이 이루는 각도가 10°이하이고, 상기 도광판의 광 출사면과 반대측의 면에 정반사판을 마련한 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  14. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판에는, 도광판중을 진행하는 광을 전반사시키고 광 츨사면으로부터 출사시키기 위한 복수의 편향 경사면이 마련되고,
    해당 도광판의 광 출사면에 수직인 방향으로부터 보았을 때, 도광판 내의 광 진행방향이 각 위치에 있어서 거의 한 방향으로 정돈되고, 또한, 상기 편향 경사면의 법선 방향이 광 진행방향을 중심으로 하여 30°이내의 각도로 분포하고 있고,
    해당 도광판중의 광 진행방향을 포함하고 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 평면에 있어서 편향 경사면의 단면이 직선으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  15. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판의 광 출사면 또는 그 반대측의 면의 적어도 한쪽에, 광을 전반사시키기 위한 편향 경사면과, 편향 경사면을 투과한 광을 재입사시키기 위한 재입사면으로 구성된 오목형상 패턴을 복수 형성하고,
    상기 오목형상 패턴은, 편향 경사면 및 재입사면으로 이루어지는 삼각홈형상의 단면을 갖고, 또한, 도광판중의 광 진행방향과 수직인 방향으로 거의 일률적인 단면을 갖고, 해당 편향 경사면은 오목형상 패턴이 마련되어 있는 면에 대해 45° 내지 65°의 경사를 갖고,
    해당 도광판중의 광 진행방향을 포함하고 해당 도광판의 광 출사면에 수직인 평면과 수직인 방향으로부터 보아, 도광판의 광 출사면으로부터 출사되는 광량중 50% 이상의 광량이, 광 출사면으로부터 보아 30°이내의 범위에 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  16. 제 1항 내지 제 6항, 제 9항, 제 14항 또는 제 15항중 어느 한 항에 있어서,
    비교적 작은 광원을, 거의 직사각형 형상을 한 도광판의 짧은 변측의 단에 설치하고, 그 광원의 발광면을 상기 도광판의 대각 방향에 위치한 구석을 향하게 하고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  17. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키고, 거의 직사각형 형상을 한 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    비교적 작은 광원이 상기 도광판의 짧은 변측의 단에 설치되고, 그 광원이 설치되어 있는 도광판의 짧은 변과 해당 광원에 가까운 측에 위치하는 도광판의 긴변이, 각각 서로 대향하는 짧은 변 및 긴변에 대해 경사되어 있는 부분을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  18. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 광원은, 그 파장 스펙트럼이 복수의 피크를 갖고, 상기 도광판은, 그 광 출사면에 반사 방지막이 형성되고, 해당 반사 방지막에는 수직 입사광에 대한 반사율 파장 의존성의 극소치가 복수 개소 존재하고, 이 복수개소분의 극소치의 최대 파장차가 상기 광원의 복수의 피크의 최대 파장차보다 큰 것을 특징으로 하는 면 광원장치,
  19. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광 출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판의 광 출사면과 반대측의 면에 복수의 오목형상 패턴이 형성되고, 해당 도광판의 광 출사면 및 그 반대측의 면에 서로 반사 특성이 다른 반사 방지막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  20. 광원과, 해당 광원으로부터 도입된 광을 광 출사면의 거의 전체로 넓혀서 광출사면으로부터 출사시키는 도광판을 구비한 면 광원장치에 있어서,
    상기 도광판은, 광 출사면과 반대측의 면에 복수의 오목형상 패턴이 형성되고, 해당 광반사면과 반대측의 면에는 반사 방지막이 형성되고, 해당 반사 방지막은 오목형상 패턴이 아닌 평탄면과 오목형상 패턴과의 사이의 경계부분에 있어서의 반사 방지막의 막두께가, 상기 평탄면에 있어서의 반사 방지막의 막두께와 다른 것을 특징으로 하는 면 광원장치.
  21. 도광판의 광반사면과 반대측의 면에 복수의 오목형상 패턴이 형성된 제 11항, 제 15항, 제 19항 또는 제 20항에 기재된 면 광원장치의 제조 방법에 있어서,
    소망하는 도광판보다 면적이 넓은 평판을 사출 성형하는 공정과,
    상기 평판의 소망하는 도광판 이외의 부분을 잘라내는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 면 광원장치의 제조 방법.
  22. 화상을 생성하는 액정 표시패널과, 상기 액정 표시패널을 조명하기 위한 제 1항 내지 제 20항중 어느 한 항에 기재된 면 광원장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시장치.
  23. 송수화 기능을 구비한 휴대전화기에 있어서,
    제 22항에 기재된 액정 표시장치를 포함하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 하는 휴대전화기.
  24. 정보 처리기능을 구비한 정보 단말기에 있어서,
    제 22항에 기재된 액정 표시장치를 포함하는 표시부를 구비한 것을 특징으로 하는 정보 단말기.
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