KR20040075725A

KR20040075725A - 도광판의 양면으로부터 광을 출사하게 하는 데에 적합한확산 조명장치

Info

Publication number: KR20040075725A
Application number: KR1020040010373A
Authority: KR
Inventors: 미즈타니히토시; 에가와모토지
Original assignee: 미네베아 가부시키가이샤
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2004-08-30
Also published as: US7111974B2; JP4026135B2; JP2004253257A; CN1523430A; US20040165401A1; CN100405157C

Abstract

2개의 물체를 조명하는 확산 조명장치는, 최소한 하나의 광원과, 단면(端面)에 상기 최소한 하나의 광원을 구비하고 또한 상기 최소한 하나의 광원으로부터 방출되어서 도광판에 입사한 광이 2개의 피조명체를 향하여 각각 출사하는 제1 및 제2주평면을 형성하는 도광판과, 광 확산 시트와 집광(集光) 시트로 구성되고 적어도 제2주평면의 전체 면적을 덮도록 배치된 광학 시트 유닛과, 제2주평면보다 표면적이 더 작고 상기 광학 시트 유닛의 바로 상부에 배치된 반사 수단을 포함하고 있다.

Description

도광판의 양면으로부터 광을 출사하게 하는 데에 적합한 확산 조명장치{SPREAD ILLUMINATING APPARATUS ADAPTED TO ALLOW LIGHT TO EXIT OUT FROM BOTH SURFACES OF LIGHT CONDUCTIVE PLATE}

본 발명은 확산 조명장치에 관한 것이고, 더욱 상세하게는, 도광판의 양 주 평면(major surface)으로부터 광이 출사(出射)되는 확산 조명장치에 관한 것이다.

조명장치를 사이에 끼우도록 서로 평행으로 배치된 2개의 시청 스크린을 구비하여, 노트북형 퍼스널 컴퓨터 등, 전자장치를 선생 또는 판매자가 조작하면서 학생 또는 고객이 표시된 화면을 보는 경우에 편리한 표시장치에 대한 요구가 있었다. 도 10은 상기 요구에 응답하기 위하여 출시된 노트북형 퍼스널 컴퓨터용의 종래의 표시장치의 개략적인 단면도이다. 이러한 표시장치는, 예로서, 일본국 특허출원 공개 공보 제H10-90678호에 개시되어 있다.

도 10을 참조하면, 표시장치는 노트북형 퍼스널 컴퓨터에 개폐 가능하게 부착되어 있다. 표시장치는, 광원으로서 냉음극 형광 램프(14)와, 도광판(11)과, 냉음극 형광 램프(14)를 둘러싸는 반사 시트(sheet)로 구성되는 백라이트(backlight) 시스템; 및 액정 소자(7)와, 액정 소자(7)를 사이에 끼우는 2개의 유리판(5)과, 2개의 유리판(5) 위에 각각 배치되어서 백라이트 시스템의 도광판(11)의 양면에 각각 접착된 2개의 편광판(偏光板)(8)으로 각각 구성되는 2개의 액정 표시(LCD) 패널을 포함한다. 냉음극 형광 램프(14)로부터 방출된 광은 도광판(11)에, 직접적으로, 또한 냉음극 형광 램프(14)를 둘러싸도록 배치된 반사 시트(6)를 통하여 간접적으로 입사되어서, 도광판(11)으로부터 양면을 통해서 완전히 출사됨으로써 표시장치의 양면에 영상을 표시할 수 있게 한다.

최근에는, 더욱 더 많은 휴대 전화에 카메라가 내장되어서, 촬영자 및 피촬영자는 촬영자측의 반대측에서, 촬영되는 영상을 모니터하기를 희망하는 경우도 있다. 이러한 요구를 만족시키기 위하여, 표시장치는 휴대 전화의 양면에 각각 설치된 2개의 LCD 패널을 포함한다. 이러한 경우에, 2개의 LCD 패널은 표시 화면 크기가 상이할 수도 있어서, 도 10을 참조로 하여 상기에서 설명한 표시장치에 대하여 문제가 발생할 수도 있다. 도 11을 참조하면, 촬영자는 P 방향으로부터 하나의 LCD 패널(액정 소자(7A))을 보고, 피촬영자는 T 방향으로부터 다른 하나의 LCD 패널(액정 소자(7B))을 본다. 여기서, 하나의 LCD 패널(7A)은 다른 하나의 LCD 패널(7B)보다 화면 크기가 더 크다. 도 11은 또한 도광판(11), 공지된 편광판(8, 8A, 8B), 및냉음극 형광 램프(14)를 나타내고 있다. LCD 패널(7A)이 LCD 패널(7B)보다 더 크므로, 도광판(11)의 LCD 패널(7B)을 향하는 면에, LCD 패널(7B)로써 덮여져 있지 않은 영역 Y(이하, 비표시 영역이라고 함), 및 LCD 패널(7B)로써 덮여져 있는 영역 Z(이하, 표시 영역이라고 함)가 형성된다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 도광판(11)으로부터 피촬영자를 향하여 출사되는 광 PR은 비표시 영역 Y에서 이용되지 않아서 소용이 없고, 이것은 광원의 전력이 낭비되어서, 저전력 소비를 매우 필요로 하는 휴대 전화 등 전자장치에 큰 영향을 주는 것을 의미한다.

도광판(11)으로부터 출사되는 광은 비표시 영역 Y에서는 소용없이 출사되지만, 표시 영역 Z에서는 출사되는 광은 LCD 패널(7B)에 입사하여 부분적으로 반사됨으로써 도광판(11)에 복귀된 다음, LCD 패널(7A)에 입사하여 LCD 패널(7A)을 조명한다. 결과적으로, 촬영자는, LCD 패널(7A)에 대하여 표시 영역 Z에 대응하는 영역이 비표시 영역 Y에 대응하는 영역보다 더 밝은, 휘도의 차이를 인식한다.

통상적인 휴대 전화에서 사용되는, 도 11에 나타낸 구조로 된 1.8인치 LCD에서는, 예로서, 도 12A와 함께, LCD 패널(7A)에 대한 스폿(spot)마다의 휘도를 설명하는 도 12B에 나타내는 바와 같이 광원(1)으로서 4개의 발광 다이오드(LED)가 배치되고, 도 12A에 표시된 각 스폿에서 측정한 LCD 패널(7A)의 휘도는 도 12B(숫자는 실제 측정의 상대치)에 나와 있다. 여기서, 표시 화면 크기가 더 작은 LCD 패널(7B)은 도 11에 나타내는 것과 상이하게 광원(1)으로부터 멀리 배치되어 있는 것을 유념해야 한다. 도 12B는, 비표시 영역 Y에 대응하여 위치한 스폿에서보다 표시 영역 Z에 대응하여 위치한 스폿에서 휘도가 더 높아서, 최대 차이가 1.4배인 것을 나타낸다. 즉, 광원(1)으로부터 방출된 광이 비표시 영역 Y에서 낭비됨으로써 LCD 패널(7A)에 대하여 휘도가 불균일하게 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 도광판의 양 주평면상에 각각 배치되고 각각의 표시 화면 크기가 서로 상이한 LCD 소자 등, 2개의 피조명체를 조명하여, 도광판의 양 주평면으로부터 출사되는 광을 효과적으로 이용함으로써 2개의 피조명체 중 표시 화면 크기가 더 큰 하나의 피조명체에 대하여 발생하는 휘도의 불균일을 감소시켜서 우수한 시감도(視感度; visibility)를 실현하는 확산 조명장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

도 1A는 본 발명의 제1실시형태에 의한 확산 조명장치의 평면도이고, 도 1B는 라인 K-K에서 본 도 1A의 개략 단면도.

도 2A는 도 1A 및 1B의 F 방향에서 본 일부 사시도이고, 도 2B는 도 2A의 S 부분의 확대 개략도.

도 3A는 본 발명의 제2실시형태에 의한 확산 조명장치의 평면도이고, 도 3B는 라인 K-K에서 본 도 2A의 개략 단면도.

도 4는 본 발명에 사용한 반사율 조정수단의 제1예의 평면도.

도 5는 반사율 조정수단의 제2예의 평면도.

도 6은 반사율 조정수단의 제3예의 평면도.

도 7은 반사율 조정수단의 제4예의 평면도.

도 8은 반사율 조정수단의 제5예의 평면도.

도 9A 및 9B는 도 1B의 확산 조명장치에 있어서, 반사판을 구비하지 않은 도광판의 하나의 주평면에 대한 휘도의 설명도.

도 10은 표시 화면 크기가 서로 동일한 2개의 LCD 패널을 조명하는 종래의확산 조명장치의 개략 단면도.

도 11은 각각의 표시 화면 크기가 서로 상이한 2개의 LCD 패널을 조명하고, 또한 관련 문제점을 설명하는 또 다른 종래의 확산 조명장치의 개략 단면도.

도 12A 및 12B는 도 11의 종래의 확산 조명장치에 있어서, 더 큰 LCD 패널에 대향하는 도광판의 하나의 주평면에 대한 휘도의 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 광원 2: 반사판

11: 도광판(導光板) 40, 41: 집광 시트(集光 sheet)

30: 광 확산 시트 70, 71: 액정 소자

D1: 제1LCD 소자 D2: 제2LCD 소자

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 특징에 의하면, 확산 조명장치는, 최소한 하나의 광원과, 단면(端面)에 상기 최소한 하나의 광원을 구비하고 또한 상기 최소한 하나의 광원으로부터 방출되어서 도광판에 입사한 광이 2개의 피조명체를 향하여 각각 출사되는 제1 및 제2주평면을 형성하는 도광판과, 광 확산 시트와 집광(集光) 시트로 구성되고 적어도 제2주평면을 완전히 덮도록 배치된 광학 시트 유닛과, 제2주평면보다 표면적이 더 작고 상기 광학 시트 유닛의 바로 상부에 배치된 반사 수단을 포함하고 있다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 반사 수단은, 제2주평면의, 광 출사면으로서 지정된 영역 이외의 영역을 커버(cover)하도록 설치될 수도 있다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 광 확산 시트의 헤이즈(haze) 값은 85% 내지95%의 범위일 수도 있다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 집광 시트는, 톱니 모양의 단면 형상을 갖는 프리즘 패턴이 도광판에 대향하는 면의 반대 면에 각각 형성되고 또한 각각의 프리즘 패턴이 서로 직교하도록 배치된 2개의 광학 필름으로 구성될 수도 있다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 집광 시트의 각각의 필름의 두께는 50㎛ 내지 300㎛의 범위일 수도 있다.

본 발명의 특징에 있어서, 상기 반사 수단의 반사율은 광 출사면으로서 지정된 영역에 가까운 소정의 영역에서 점차로 변화할 수도 있다.

본 발명의 특징에 있어서, 적어도 상기 반사 수단에 의해서 커버되지 않는 영역을 커버하도록 상기 제2주평면상의 광학 시트 유닛의 바로 상부에 편광 수단을 배치할 수도 있다.

결과적으로, 도광판의 양 주평면으로부터 출사되는 광을 효과적으로 이용할 수 있고, 이에 따라서 도광판의 제1주평면에 대하여 휘도의 증가, 휘도 불균일의 감소, 및 시감도의 개선을 실현할 수 있다.

도 1A 및 1B를 참조로 하여 본 발명의 제1실시형태를 설명한다. 도광판(11)은, 발광 다이오드(LED) 등 복수(도면에서는 4개)의 광원(1)이 배치되어서 광원(1)으로부터 방출된 광이 입사하는 단면(端面), 및 도광판에 입사된 광이 2개의 피조명체(도시되어 있지 않음)를 향하여 각각 출사되는 2개의 주평면, 상세하게는 제1주평면(90)과 제2주평면(91)을 구비하고 있다. 적어도 제2주평면(91)에는, 광 확산 시트(30)와 집광 시트(40, 41)로 구성된 광학 시트 유닛이 전체 면적을 커버하도록배치되어 있다. 광학 시트 유닛의 상부에는 제2주평면(91) 보다 면적이 더 작은 반사 수단인 반사판(2)이 배치되어 있다. 따라서, 상기 광학 시트 유닛은 광이 출사되고 또한 2개의 피조명체 중 하나가 배치되는 영역 Z(이하 "표시 영역"이라고 함) 뿐만 아니라, 도광판(11)을 향하여 광을 다시 반사시키도록 반사판(2)이 배치되는 영역 Y(이하 "비표시 영역"이라고 함)도 커버하는 것이다. 상기 시트 유닛은 표시 영역 Z만을 커버하도록 배치된 경우 원래의 기본 기능을 실행하지만, 비표시 영역 Y도 또한 커버하도록 배치된 경우 추가적인 효과를 갖는다.

도 3A 및 3B를 참조로 하여 이하에 설명하는 바와 같이, 도광판(11)은, 제1주평면(90)상에 배치된 피조명체로서 액정 표시(LCD) 소자, 및 제2주평면(91)상에 배치된 피조명체로서 또 다른 LCD 소자를 구비할 수도 있고, 제2주평면(91)상에 배치된 LCD 소자는 제1주평면(90)상에 배치된 LCD 소자보다 표시 크기가 더 작다. 이러한 관계로, 피조명체는 LCD 소자 이외의 기타 소자일 수도 있고, 도광판(11)에 접촉되어 있지 않을 수도 있다. 환언하면, 본 발명의 조명장치는, 표시 소자를 포함하지 않고 또한 도광판(11)으로부터 사이를 두고 배치된 물체의 표면을 조명하는 데에 사용될 수도 있다. 또한, 피조명체의 면적에 대체로 동일한 표면적을 갖는 반사형 편광 수단을 집광 시트(41)의 바로 위에 설치함으로써 직선 편광만이 피조명체를 향하여 출사되도록 할 수도 있다. 반사형 편광 수단은 서로 직교하는 2개의 직선 편광의 광선 중 하나를 선택적으로 통과시키고 다른 하나의 광선을 반사시킨다. 스미도모 3M 주식회사의 "DBEF series"는 널리 공지된 반사형 편광 수단이다. 상기 반사형 편광 수단을, 반사형 편광 수단보다 덜 비싼 흡수형 편광기로써 대체할 수도 있다. 그러나, 광을 더 잘 이용하기 위해서는 반사형 편광 수단이 바람직하다. 집광 시트(41)의 바로 상부에 설치된 어느 타입의 편광 수단이든지 시청자가 제1주평면(90)으로부터 볼 때 제2주평면(91)을 향하여 배치된 피조명체를 인식하는 것을 효과적으로 방지하는 것을 알았다.

도광판(11)은 유리, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트 등 투명성이 높은 재료로 구성되고, 또한 양 주평면(90, 91) 중의 적어도 하나에, 주평면으로부터 모든 곳에 대체로 균일하게 광을 방출하도록 출사광을 분산시키기에 적합하고 적절한 형상과 위치를 갖도록 형성된 널리 공지된 도트(dot) 패턴(도시되어 있지 않음)을 구비하고 있다. 광 확산 시트(30)는 내부에 광 확산제가 포함되어 있거나 또는 그 표면이 거칠게 되어 있어서, 광을 확산함으로써 시청자가 도광판(11)상에 형성된 도트 패턴을 인식하는 것을 방지하도록 형성할 수도 있다. 더 큰 헤이즈 값(전 투과율에 대한 확산 투과율의 비율)을 갖는 광 확산 시트는 확산성이 더욱 높고 도트 패턴 형상을 시청자가 인식하는 것을 더 잘 방지한다. 광 확산 시트(30)를 집광 시트(40)에 밀착시켜서 배치한 경우, 광 확산 시트의 헤이즈 값이 어느 정도 크게 설정되면 전면의 휘도가 증가하지만, 헤이즈 값이 너무 크게 설정되면 그 투과율이 저하하여 휘도가 감소하게 된다. 따라서, 광 확산 시트(30)의 헤이즈 값은 85 내지 95%의 범위에 설정하는 것이 바람직하다. 광 확산 시트(30)의 두께는 특히 결정되어 있지 않지만, 통상적으로 10㎛ 이상이고, 바람직하게는 20 내지 300㎛이다. 광 확산 시트(30)는 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 폴리메틸메타크릴레이트 등 투명성 수지 재료이면 어느 것으로도 구성해도 좋다.

도 2A 및 2B를 참조하면, 집광 시트(40)가 광 확산 시트(30)의 위에 적층된 다음, 집광 시트(41)가 집광 시트(40)의 위에 적층되어 있다. 집광 시트(40, 41)는 공지된 BEF(Brightness Enhancement Film; 휘도 강화 필름)로서, 투과율이 우수한 폴리에스테르 또는 아크릴 수지의 표면상에 복수의 미세한 프리즘을 포함하는 프리즘 패턴이 정밀하게 형성된 광학 필름이다. 이러한 미세한 프리즘이 배열된 광학 필름을, 도광판(11)과 피조명체와의 사이에 필터로서 배치하면, 동일한 광량의 백라이트로써 더 높은 전면(前面) 휘도를 실현할 수 있다.

집광 시트(40, 41)는, 각각의 프리즘 패턴(401, 411)이 외측을 향하고 또한 서로 직교하는 방향으로 배열되도록, 상세하게는 프리즘 패턴(401, 411)의 각각의 융기 부분(402, 412)이 서로 직교하는 방향으로 배열되도록 서로 부착되어 있다. 각각의 프리즘 패턴(401, 411)이 서로 직교하는 방향으로 배열되어 있는 구조로 인하여, 성능이 강화되고, 웨트아웃(wetout)(화면의 얼룩)이 제거되며, 반사성 무아레 (moire)(광이 번쩍이는 부분과 광이 확산되는 부분에 의한 줄무늬 패턴)가 억제된다.

반사판(2)과 표시 영역 Z와의 사이에 형성된 경계(도 1A 및 1B에서 B로 표시된)에 대한 융기 부분(402 또는 412)의 방향 각도는 특정하게 설정되어 있지 않다. 즉, 서로 직교하는 방향으로 배열된 프리즘 패턴(401, 411)과 함께 서로 부착된 집광 시트(40, 41)는, 그 융기 부분(402 또는 412)이 도광판(11)에 대하여 적절하게 임의로 결정된 각도를 향하도록 배치되어 있다. 두께가 더 큰 집광 시트(40, 41)는, 시감도가 더 우수하지만, 투과율이 더 낮고 장치 전체의 치수가 더 커지게 된다. 따라서, 집광 시트(40, 41)의 각각의 두께는 50 내지 300㎛의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

비표시 영역 Y(도 1B 참조)를 커버하도록 제2주평면(91)보다 표면적이 더 작은 반사판(2)이 광학 시트 유닛의 상부에 설치되어 있다. 제2주평면(91)은 비표시 영역 Y와 표시 영역 Z로 구분되어서, 비표시 영역 Y에는 반사판(2)이 설치되고 표시 영역 Z에 대응하여 LCD 소자 등, 피조명체(도시되어 있지 않음)가 설치된다. 따라서, 반사판(2)은, 제2주평면(91)의, 광이 출사하여 물체를 조명하는 표시 영역 Z 이외의 영역에 설치된다.

반사판(2)을 상기와 같이 설치함으로써, 표시 영역 Z에서는 광이 출사되지만, 비표시 영역 Y에서는 반사판(2)에 의하여 광이 반사되어 도광판(11)으로 되돌아와서 제1주평면(90)을 통하여 출사됨으로써 제1주평면(90)에 대하여 휘도가 증가하게 된다. 반사판(2)은 그 표면이 은 등, 반사율이 높은 재료로써 피복된 판이고, 또는 대신에 금속판이나 유전체 다층 필름이라도 좋다.

도 1A 및 1B에 나타낸 제1실시형태의 동작을 설명한다. 광원(1)으로부터 방출되어 도광판(11)에 입사한 광은 제1 및 제2주평면(90, 91)을 향하여 진행한다. 제1주평면(90)을 향하여 진행한 광은 제1주평면으로부터 완전히 출사된다. 반면에, 제2주평면(91)을 향하여 진행한 광은 표시 영역 Z에서 출사되고 비표시 영역 Y에서는 반사판(2)에 의해서 반사된다. 반사판(2)에 의해서 반사된 광은 집광 시트(41, 40)와 광 확산 시트(30)를 통과하여, 도광판(11)에 되돌아와서, 최종적으로 제1주평면(90)으로부터 출사됨으로써, 제1주평면(90)의 휘도를 증가시키는 데에 기여하게 된다. 이러한 관계로, 반사판(2)에 의해서 반사된 광은, 집광 시트(41, 40)와 광 확산 시트(30)에 의한 굴절, 반사 및 확산에 의해서 분산됨에 따라서, 경계 B를 사이에 두고 발생하는 휘도의 차이 또는 반사판(2)상의 결함으로 인한 반사광의 불균일이 감소될 수 있다. 따라서, 제1주평면(90)으로부터 광이 균일하게 출사되어 시청자에 대한 시감도를 상당히 향상시킨다. 한편, 표시 영역 Z에서 출사되는 광은 물체(도시되어 있지 않음)를 조명한다. 이러한 방법으로, 도광판(11)에 입사되어서 제1 및 제2주평면(90, 91) 양쪽을 향하여 진행하는 광을 충분히 이용함으로써, 제1주평면(90)의 휘도가 증가됨에 따라서 제1주평면(90)에 대한 휘도의 불균일성이 감소되게 된다.

상기 제1실시형태에 있어서의 도광판(11)의 제1주평면(90)의 휘도의 개선에 대하여 도 9A 및 9B를 참조로 하여 설명한다. 여기서, 반사판(2)이 설치되어 있는 비표시 영역 Y가, 도 1B에 나타낸 것과는 상이하게 광원(1) 가까이에 배치되어 있는 것을 염두에 두어야 한다. 도 9A 및 9B는 제1주평면(90)에 대한 스폿마다의 휘도를 설명하는 것으로서, 도 9A에 표시된 각각의 스폿에서 측정된 휘도는 도 9B(숫자는 실제 측정치의 상대치임)에 나와 있다. 도 9B로부터 알 수 있는 바와 같이, 비표시 영역 Y에 대응하여 위치하는 스폿의 휘도는 도 12B에 나타낸 측정 결과와 비교하여 약 20% 증가함에 따라서, 표시 영역 Z와 비표시 영역 Y와의 사이의 휘도의 차이가 1.02배로 감소되어서, 광을 충분히 이용함에 있어서 반사판(2)이 매우 효과적이고 이에 따라서 제1주평면(90)에 대한 휘도의 불균일성을 감소시키는 것을 나타낸다.

이어서, 도 3A 및 3B를 참조로 하여 본 발명의 제2실시형태를 설명한다. 제2실시형태의 설명에 있어서, 제1실시형태에서의 구성 부분에 동일하거나 일치하는 구성 부분은 동일한 참조 번호를 붙이고 이하에서 그 상세한 설명은 생략한다. 도 3B를 참조하면, 제2실시형태에 의한 확산 조명장치는, 제1 및 제2주평면(90, 91)을 형성하는 도광판(11)과, 상기 도광판(11)의 단면에 설치된 발광 다이오드(LED) 등 복수(도면에서는 4개)의 광원(1)과, 광 확산 시트(30)와 집광 시트(40, 41)를 포함하는 광학 시트 유닛을 접촉되도록 사이에 끼워서 도광판(11)의 제1주평면(90)을 완전히 커버하도록 설치된 피조명체인 제1LCD 소자(D1)와, 제1LCD 소자(D1)에 비하여 표시 면적이 더 작고 또한 광 확산 시트(30)와 집광 시트(40, 41)를 포함하는 광학 시트 유닛을 접촉되도록 사이에 끼워서 제2주평면(91)을 부분적으로 커버하도록 설치된 피조명체인 제2LCD 소자(D2)를 포함하고 있다. 여기서, 제2LCD 소자(D2)에 의해서 커버되는 제2주평면(91)의 면적을 표시 영역 Z라고 하고, 이에 따라서 커버되지 않는 면적을 비표시 영역 Y라고 한다. 제1실시예와는 상이하게, 광학 시트 유닛의 상부에 반사형 또는 흡수형 편광 수단을 설치할 수도 있다.

제1LCD 소자(D1)는 액정 소자(70)와, 액정 소자(70)의 양면에 각각 형성된 2개의 편광판(80)으로 구성되고, 또한 제2LCD 소자(D2)는 액정 소자(71)와, 액정 소자(71)의 양면에 각각 형성된 2개의 편광판(81)으로 구성되어 있다. 이하의 설명에서, 제1 및 제2LCD 소자(D1 및 D2)는 2개의 편광 시트를 필요로 하는 TN(Twisted nematic) 타입 액정 소자이지만, 이에 대신하여 하나의 편광 시트를 필요로 하거나 아무 것도 필요로 하지 않는 GH(guest host) 타입 또는 강유전성 타입의 액정 소자라도 좋다. 상기와 같이, 반사형 또는 흡수형 편광 수단을 사용하면, 제2LCD 소자(D2)의, 광학 시트 유닛에 대향하는 하나의 편광 시트(81)를 생략할 수도 있다.

제2LCD 소자(D2)에 의해서 커버되지 않는 비표시 영역 Y는, 광학 시트 유닛의 바로 위에 설치된 반사판(2)을 구비하고 있다. 반사판(2)은 제1LCD 소자(D1)를 향하여 광을 반사시킨다. 반사판(2)과 제2LCD 소자(D2)와의 사이에는 경계 B가 설정되어 있다. 반사판(2)은 그 표면이 은 등, 반사율이 높은 재료로써 피복된 판이고, 또는 이외에 금속판이나 유전체 다층 필름이라도 좋다.

도 3A 및 3B에 나타낸 제2실시형태의 동작을 설명한다. 광원(1)으로부터 방출되어 도광판(11)에 입사한 광은 제1 및 제2주평면(90, 91)을 향하여 진행한다. 제1주평면(90)을 향하여 진행한 광은 제1주평면으로부터 완전히 출사된다. 반면에, 제2주평면(91)을 향하여 진행한 광은 표시 영역 Z에서 출사되고, 비표시 영역 Y에서는 반사판(2)에 의해서 반사된다. 반사판(2)에 의해서 반사된 광은 집광 시트(41, 40)와 광 확산 시트(30)를 통과하여, 도광판(11)에 되돌아와서, 최종적으로 제1주평면(90)으로부터 출사되어 제1LCD 소자(D1)에 입사함에 따라서, 제1LCD 소자(D1)의 휘도를 증가시키는 데에 기여하게 된다. 이러한 관계로, 상기의 제1실시형태의 설명에 기재한 바와 같이, 반사판(2)에 의해서 반사된 광은, 집광 시트(41, 40)와 광 확산 시트(30)에 의한 굴절, 반사 및 확산에 의해서 분산됨에 따라서, 경계 B를 사이에 두고 발생하는 휘도의 차이 또는 반사판(2)상의 결함으로 인한 반사광의 불균일이 감소될 수 있다. 따라서, 제1주평면(90)으로부터 제1LCD소자(D1)내로 출사되는 광이 균일하게 됨에 따라서 제1LCD 소자(D1)의 영상 품질을 상당히 향상시킨다. 한편, 표시 영역 Z에서 출사되는 광은 제2LCD 소자(D2)내에 입사되어서 제2LCD 소자(D2)의 휘도를 증가시킨다. 이러한 방법으로, 도광판(11)에 입사되어서 제1 및 제2주평면(90, 91) 양쪽을 향하여 진행하는 광을 충분히 이용함으로써, 제1LCD 소자(D1)의 휘도가 증가됨에 따라서 제1LCD 소자(D1)에 대한 휘도의 불균일성을 감소시키게 된다.

이어서, 도 4 내지 도 8을 참조로 하여, 반사판(2)을 변경함으로써 실현되는 추가적인 개선을 설명한다. 반사판(2)을 설치하면, 상기한 바와 같이, 제1LCD 소자(D1)에 대하여 휘도를 강화할 수 있고, 휘도의 불균일을 감소시킬 수 있지만, 반사판(2)과 제2LCD 소자(D2)와의 사이의 경계 B에서 휘도가 인지할 수 있도록 변화하는 일이 아직도 발생할 수도 있다. 약간의 변화라도 때때로 시청자가 경계 B를 원하지 않게 인식하게 할 수도 있다. 상기 문제를 해결하기 위하여, 반사판(2)은 경계 B에 가까운 단면 영역에 형성된 반사율 조정 수단을 구비함으로써 상기 문제를 제거한다.

도 4를 참조하면, 반사율 조정 수단의 제1예는, 반사판(2)의, 경계 B 근방의 단면 영역에 위치하고 또한 도광판(11)에 대향하는 면(2a)에 형성된 원형(圓形)의 복수의 메커니즘(20)을 포함한다. 상기 메커니즘(20)은 반사판(2)에 비하여 반사율이 낮은 백색 페이트 등의 재료로써 반사판(2)을 코팅하여 형성한다. 상기 메커니즘(20)은 경계 B로부터의 거리가 증가함에 따라서 면적이 점차로 감소하고, 이에 따라서 반사판(2)의 반사율이 경계 B로부터의 거리의 감소에 따라서 점차로 감소한다. 상기 메커니즘(20)의 크기와 수는 피조명체(제2실시형태에서의 제2LCD 소자(D2))의 크기와 반사율, 및 도광판(11)의 크기를 고려하여 적절하게 결정된다. 또한, 상기 메커니즘(20)의 형상은 원형에 한정되는 것이 아니고, 대신에 구형(矩形), 또는 기타 형상이라도 좋다.

도 5를 참조하면, 반사율 조정 수단의 제2예는, 반사판(2)의, 경계 B 근방의 단면 영역에 위치하고 또한 도광판(11)에 대향하는 면(2a)에 형성된 스트립(strip)부(21)를 포함한다. 상기 스트립부(21)는 반사판(2)에 비하여 반사율이 낮은 백색 테이프 등의 반사 필름을 반사판(2)에 스트립 형상으로 접착하여 형성한다. 상기 스트립부(21)는 경계 B로부터의 거리의 감소에 따라서 그 반사율이 점차로 감소하는 것이 바람직하고, 그 폭 W는 피조명체(제2LCD 소자(D2))의 크기와 반사율, 및 도광판(11)의 크기를 고려하여 적절하게 결정된다.

도 6을 참조하면, 반사율 조정 수단의 제3예는, 반사판(2)의, 경계 B 근방의 단면 영역에 형성된 원형의 복수의 개구(開口)(22)를 포함한다. 상기 개구(22)는 경계 B로부터의 거리가 증가함에 따라서 면적이 점차로 감소하고, 이에 따라서 반사판(2)의 반사율이 경계 B로부터의 거리의 감소에 따라서 점차로 감소한다. 상기 개구(22)의 크기와 수는 피조명체(제2LCD 소자(D2))의 크기와 반사율, 및 도광판(11)의 크기를 고려하여 적절하게 결정된다. 또한, 상기 개구(22)의 형상은 원형에 한정되는 것이 아니고, 대신에 구형, 또는 기타 형상이라도 좋다.

도 7을 참조하면, 반사율 조정 수단의 제4예는, 제2예(도 5)에서 설명한 스트립부(21)에 있어서, 반사판(2)의, 경계 B에 대향하는 단면(端面)이파형(波形)(23)을 형성하는 스트립부(21)를 포함한다. 상기 스트립부(21)는 상기의 제2예에서 설명한 것과 동일한 방법으로 형성되고 또한 동일한 구조를 가지고 있으며 동일하게 작용한다. 파형(23)의 크기와 간격, 및 스트립부(21)의 폭 W는 피조명체(제2LCD 소자(D2))의 크기와 반사율, 및 도광판(11)의 크기를 고려하여 적절하게 결정된다. 이러한 관계로, 스트립부(21)는 중요한 요소는 아니고, 반사판(2)의, 경계 B에 대향하는 단면에 파형(23)이 형성되어 있으면 반드시 설치할 필요는 없다.

도 8을 참조하면, 반사율 조정 수단의 제5예는, 제2예(도 5)에서 설명한 스트립부(21)에 있어서, 반사판(2)의, 경계 B에 대향하는 단면이 톱니 형상(24)을 형성하는 스트립부(21)를 포함한다. 상기 스트립부(21)는 제2예에서 설명한 것과 동일한 방법으로 형성되고 또한 동일한 구조를 가지고 있으며 동일하게 작용한다. 톱니 형상(24)의 크기와 간격, 및 스트립부(21)의 폭 W는 피조명체(제2LCD 소자(D2))의 크기와 반사율, 및 도광판(11)의 크기를 고려하여 적절하게 결정된다. 이러한 관계로, 스트립부(21)는 중요한 요소는 아니고, 반사판(2)의, 경계 B에 대향하는 단면에 톱니 형상(24)이 형성되어 있으면 반드시 설치할 필요는 없다.

도 1A와 1B, 및 도 3A와 3B에 각각 나타낸 제1 및 제2실시형태에 있어서, 반사판(2)은 광원(1)으로부터 거리를 두고 설치되어 있지만, 광원(1)에 가까이 설치되거나, 또는 제1주평면(90)(제1LCD 소자(D1))의 영역에 대응하는 영역내의 어느 위치에 설치해도 좋다. 어느 경우에도, 제1주평면(90)(제1LCD 소자(D1))을 향하여 광을 반사하도록 제2주평면(91)에 대하여 반사판(2)이 설치된다. 또한, 상기 실시예에서, 서로 부착된 2개의 집광 시트를 사용했지만, 하나의 집광 시트만을 사용해도 좋다. 또한, 상기 실시예에 나타낸 도광판(11)의 단면(斷面) 형상은 구형(矩形)이지만 쐐기(wedge) 형상이라도 좋고, 이러한 경우에, 반사판(2)은 상기 단면 형상에 일치하도록 형성된다.

본 발명을 특정 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 결코 이것에 한정되지 않으며 첨부된 청구범위내에서 있을 수 있는 모든 변경 및 변형을 포함하는 것을 이해하여야 한다.

본 발명의 확산 조명장치에 의하면, 도광판의 양 주평면으로부터 출사되는 광을 효과적으로 이용함으로써, 2개의 피조명체 중 표시 화면 크기가 더 큰 하나의 피조명체에 대하여 휘도를 증가시키고 또한 발생하는 휘도의 불균일을 감소시켜서 우수한 시감도를 실현할 수 있다.

Claims

2개의 물체를 조명하는 확산 조명장치로서,

최소한 하나의 광원,

단면(端面)에 상기 최소한 하나의 광원을 구비하고, 또한 상기 최소한 하나의 광원으로부터 방출되어서 도광판에 입사한 광이 2개의 피조명체를 향하여 각각 출사되는 제1 및 제2주평면을 형성하는 도광판,

광 확산 시트와 집광(集光) 시트로 구성되고 적어도 제2주평면의 전체 면적을 덮도록 배치된 광학 시트 유닛, 및

제2주평면보다 표면적이 더 작고 상기 광학 시트 유닛의 바로 상부에 설치된 반사 수단을 포함하는 확산 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 반사 수단은, 제2주평면의, 광 출사면으로서 지정된 영역 이외의 영역을 커버하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 확산 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 광 확산 시트의 헤이즈(haze) 값은 85% 내지 95%의 범위인 것을 특징으로 하는 확산 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 집광 시트는, 톱니 모양의 단면 형상을 갖는 프리즘 패턴이 도광판에 대향하는 면의 반대 면에 각각 형성되고 또한 각각의 프리즘 패턴이 서로 직교하도록 배치된 2개의 광학 필름으로 구성된 것을 특징으로 하는 확산 조명장치.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 집광 시트의 각각의 광학 필름의 두께는 50㎛ 내지 300㎛의 범위인 것을 특징으로 하는 확산 조명장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사 수단의 반사율은 광 출사면으로서 지정된 영역에 가까운 소정의 영역에서 점차로 변화하는 것을 특징으로 하는 확산 조명장치.
제1항에 있어서, 적어도 상기 반사 수단에 의해서 커버되지 않는 영역을 커버하도록 상기 제2주평면상의 광학 시트 유닛의 바로 상부에 편광 수단을 배치한 것을 특징으로 하는 확산 조명장치.