KR20050001364A - 발광장치 - Google Patents
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Abstract
유기 EL 장치의 광추출면 상에 광추출시트가 제공된다. 광추출시트 상에 프리즘시트가 제공된다. 광추출시트는 광추출시트와 접촉하는 제 1 입사면 및 제 1 입사면으로부터 반대면에 위치되는 광출사면을 갖는다. 광입사면에는 복수개의 제 1 볼록부가 형성된다. 제 1 볼록부 각각은 각뿔이다. 프리즘시트는 광출사면과 실질적으로 평행한 제 2 광입사면, 및 제 2 광입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 갖는다. 광출사면에는 복수개의 제 2 볼록부가 형성된다. 제 2 볼록부 각각은 각뿔이다.
Description
본 발명은 수신된 광의 광경로를 변환하기 위한 광학장치를 포함하는 발광장치에 관한 것이다.
통상, 유기 EL 장치 및 무기 EL 장치와 같은 등방성 발광 특성을 갖는 면상발광장치가 존재한다. 또한, 이러한 면상발광장치를 이용하는 디스플레이 및 조명 시스템과 같은 조명 장치가 제안되고 있다.
통상의 면상발광장치 및 면상발광장치를 포함하는 발광장치는 낮은 추출 효율을 갖는 것으로 알려져 있다. 이에 대한 이유를 도 19 를 참조하여 설명한다.
도 19 는 하부 발광형 면상발광장치인 유기 EL 장치 (300) 을 나타낸다. 유기 EL 장치 (300) 는 광추출면 (310) 을 갖는 투명 기판 (320) 을 갖는다. 광추출면 (310) 과 반대되는 면 상에, 투명 전극 (330), 유기물층 (340), 및 반사 전극 (350) 이 연속하여 적층된다. 유기물층 (340) 에 의해 생성되는 광의 일부는 투명 전극 (330) 및 투명 기판 (320) 을 통과하고, 광추출면 (310) 으로부터 장치 외면으로 발광된다.
유기물층 (340) 에 의해 생성되고 투명 전극 (330) 을 통과하여 투명 기판 (320) 에 도달하는 광을 예로 든다. 광추출면 (310) 의 임계 각도보다 작은각도로 광추출면 (310) 에 도달할 때, 유기 EL 장치 (300) 의 외부로 광이 발광된다 (도면의 선 L1). 그 반면, 광추출면 (310) 의 임계 각도보다 큰 각도로 광추출면 (310) 에 도달할 때, 광은 광추출면 (310) 에 의해 전면 반사된다 (도면의 선 L2). 이 방식으로, 몇몇 광 성분만이 광추출면 (310) 을 통과하여 외부로 발광되며, 광의 다른 성분들이 유기 EL 장치 (300) 내부를 향하여 반사된다. 이러한 반사를 방지하기 위하여, 유기 EL 장치 (300) 을 형성하는 재료 중 광추출측에 가장 근접하여 위치되는 층 (이 경우, 투명 기판 (310)) 은, 외부 분위기 (통상, 공기) 의 굴절율보다 낮은 굴절율로 이루어진 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 구성은 실제로 구현하는 것이 매우 어렵다.
광추출면 (310) 에 의해 유기 EL 장치 (300) 의 내부로 전반사되는 선 (L2) 는 유기 EL 장치 내부에서 약해지거나 (도면의 선 L2') 또는 유기 EL 장치 (300) 의 에지를 통과하여 외부로 발광된다 (도면의 선 L2'').
이 경우, 유기물층 (340) 에서 생성되는 광의 일부, 또는 선 (L1) 만이, 광추출면 (310) 을 통과하여 유기 EL 장치 (300) 의 외부로 추출된다.
유기 EL 장치 (300) 를 갖는 발광장치는 충분한 휘도를 달성할 수 없으며, 또는, 충분한 휘도에 도달하기 위하여 많은 전기량을 소모한다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 하부 발광형 유기 EL 장치의 투명 기판의 광추출면 상에 요철부를 형성하기 위한 기술이 제안되었다 (일본 공개 특허 재 2000-323272). 이 구성에서, 유기물층에 의해 생성되는 광에 대한 장치의 외부에서 추출되는 광의 비율 (추출 효율) 이 개선된다.
간단하게 추출 효율성을 증가시키는 전술한 기술을 적용함으로써 충분한 휘도를 달성할 수 없다. 즉, 발광장치는 광추출면으로부터 발광되는 광량의 증가 뿐 아니라, 광추출면에 대한 특정 방향으로 증가된 휘도를 갖는 것을 필요로 한다.
도 20 의 유기 EL 장치 (500) 의 경우를 예를 들어 설명한다. 유기 EL 장치 (500) 는 투과형 또는 반투명 액정 패널 (400) 및 백라이트 (발광장치, 402) 를 갖는다. 백라이트 (402) 에 의해 생성되는 광의 선 (L3) 은 액정 패널 (400) 의 비표시 표면 (401) 에 입사각 0° 로 도달한다. 선 (L3) 를 포함하는 입사광은 이미지를 나타내기 위하여 이용된다. 유기 EL 장치 (500) 는 광추출면 (410, 전방향) 에 대해 수직 방향으로 가장 높은 휘도를 갖는 것이 필요하다.
즉, 많은 양의 광이 면상발광장치로부터 추출되더라도, 추출된 광은 특정 방향 (전술한 예에서 전방향) 에서의 휘도가 증가되지 않는다면 이용할 수 없다.
따라서, 발광장치는 면상발광장치에 의해 생성되는 광의 추출효율의 증가 뿐 아니라 추출된 광이 효과적으로 이용되도록 하는 것 (이용율을 증가시키는 것) 을 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 높은 추출 효율 및 다른 방향 보다 특정 방향으로 고 휘도를 갖는 발광장치를 제공하는데 있다.
도 1 은 본 실시형태에 따른 백라이트의 구성을 설명하는 사시도.
도 2 는 본 실시형태에 따른 백라이트의 구성을 설명하는 단면도.
도 3(a) 는 본 실시형태에 따른 백라이드의 제 1 볼록부를 묘사하는 평면도.
도 3(b) 는 도 3(a) 의 선 3b-3b 에 따른 단면도.
도 3(c) 는 도 3(a) 의 선 3c-3c 에 따른 단면도.
도 4(a) 는 본 실시형태에 따른 백라이트의 제 1 볼록부를 도시하는 제 1 도면.
도 4(b) 는 도 4(a) 의 선 4b-4b 에 따른 단면도.
도 4(c) 는 도 4(a) 의 선 4c-4c 에 따른 단면도.
도 4(d) 는 본 실시형태에 따른 백라이트의 제 2 볼록부를 도시하는 제 2 도면.
도 4(e) 는 도 4(d) 의 선 4e-4e 에 따른 단면도.
도 4(f) 는 도 4(d) 의 선 4f-4f 에 따른 단면도.
도 5(a) 는 본 실시형태에 따른 백라이트의 제 1 볼록부를 도시하는 제 2 도면.
도 5(b) 는 도 5(a) 의 5b-5b 선에 따른 단면도.
도 5(c) 는 도 5(a) 의 5c-5c 선에 따른 단면도.
도 5(d) 는 본 실시형태에 따른 백라이트의 제 2 볼록부를 도시하는 제 2 도면.
도 5(e) 는 도 5(a) 의 5e-5e 선에 따른 단면도.
도 5(f) 는 도 5(a) 의 5f-5f 선에 따른 단면도.
도 6(a) 는 본 실시형태의 변형예에 따른 백라이트의 제 1 볼록부 중 하나를 도시하는 단면도로서, 제 1 볼록부가 정삼각뿔 형상인 도면.
도 6(b) 는 도 6(a) 의 선 6b-6b 에 따른 단면도.
도 6(c) 는 본 실시형태의 변형예에 따른 백라이트의 제 2 볼록부 중 하나를 도시하는 단면도로서, 제 2 볼록부가 정삼각뿔 형상인 도면.
도 6(d) 는 도 6(c) 의 선 6d-6d 에 따른 단면도.
도 6(e) 는 본 실시형태의 변형예에 따른 백라이트의 제 2 볼록부 중 하나를 도시하는 단면도로서, 제 2 볼록부가 정육각뿔 형상인 도면.
도 6(f) 는 도 6(e) 의 선 6f-6f 에 따른 단면도.
도 7 은 본 실시형태의 백라이트를 도시하는 도면으로서, 제 1 볼록부가 정삼각뿔과 같은 형상이며, 광추출면 (12) 상에 조밀하게 제공되는 도면.
도 8(a) 은 본 실시형태의 다른 변형예에 따른 백라이트의 제 1 볼록부를 도시하는 도면.
도 8(b) 는 도 8(a) 의 선 8b-8b 에 따른 단면도.
도 8(c) 는 도 8(a) 의 선 8c-8c 에 따른 단면도.
도 8(d) 는 본 실시형태의 다른 변형예에 따른 백라이트의 제 2 볼록부를 도시하는 도면.
도 8(e) 는 도 8(d) 의 선 8e-8e 에 따른 단면도.
도 8(f) 는 도 8(d) 의 선 8f-8f 에 따른 단면도.
도 9(a) 은 본 실시형태의 다른 변형예에 따른 백라이트의 제 1 볼록부를 도시하는 도면.
도 9(b) 는 도 9(a) 의 선 9b-9b 에 따른 단면도.
도 9(c) 는 도 9(a) 의 선 9c-9c 에 따른 단면도.
도 9(d) 는 본 실시형태의 다른 변형예에 따른 백라이트의 제 2 볼록부를 도시하는 도면.
도 9(e) 는 도 9(d) 의 선 9e-9e 에 따른 단면도.
도 9(f) 는 도 9(d) 의 선 9f-9f 에 따른 단면도.
도 10(a) 은 변형예에 따른 광추출면을 도시하는 도면.
도 10(b) 는 도 10(a) 의 선 10b-10b 에 따른 단면도.
도 10(c) 는 도 10(a) 의 선 10c-10c 에 따른 단면도.
도 11(a) 는 다른 변형예에 따른 광추출면을 도시하는 도면.
도 11(b) 는 도 11(a) 의 선 11b-11b 에 따른 단면도.
도 11(c) 는 도 11(a) 의 선 11c-11c 에 따른 단면도.
도 12 는 변형예에 따른 프리즘시트를 도시하는 단면도.
도 13 은 다른 변형예에 따른 프리즘시트를 도시하는 제 2 단면도.
도 14 는 다른 변형에에 따른 프리즘시트를 도시하는 단면도.
도 15 는 광추출시트르 유기 EL 장치의 기판으로서 이용하는 예를 도시하는 단면도.
도 16 은 제 2 실시형태에 따른 백라이트의 구조를 설명하기 위한 사시도.
도 17(a) 는 광추출시트 상의 광추출방향을 나타내는 화살표를 이용하여, 제 2 실시형태에 따른 백라이트의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 17(b) 는 도 17(a) 의 선 17b-17b 에 따른 단면도.
도 17(c) 는 도 17(a) 의 선 17c-17c 에 따른 단면도.
도 18(a) 는 광추출시트 상의 광추출방향을 나타내는 화살표를 이용하여, 제 2 실시형태에 따른 백라이트의 동작을 설명하기 위한 제 2 도면.
도 18(b) 는 도 18(a) 의 선 18b-18b 에 따른 단면도.
도 18(c) 는 도 18(a) 의 선 18c-18c 에 따른 단면도.
도 19 는 종래 기술의 단점을 설명하기 위한 제 1 단면도.
도 20 은 종래 기술의 단점을 설명하기 위한 제 2 단면도.
＊도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＊
1 : 발광장치
11 : 광입사면
12 : 광출사측
13, 14 : 제 1 볼록부
13' : 제 1 오목부
13a, 14a : 제 1 볼록부의 하부면
13b: 제 1 볼록부의 경사면
2 : 백라이트
21 : 광입사면
22 : 광출사측
23 : 제 2 볼록부
23' : 제 2 오목부
23a : 제 2 볼록부의 하부면
23b : 제 2 볼록부의 경사면
3 : 유기 EL 장치
31, 310 : 광출사면
32, 320 : 투명 기판
33, 330 : 투명 전극
34, 340 : 유기물층
35, 350 : 반사 전극
400 : 액정표시패널
5 : 제 1 프리즘시트
51, 61 : 광입사면
52, 62 : 광출사측
53, 63 : 단위 프리즘부
6 : 제 2 프리즘시트
전술한 목적 및 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 목적에 따르면, 면상발광장치, 투명한 발광부재, 및 투명한 광학장치를 갖는 발광장치가 제공된다. 면상발광장치는 광추출면을 갖는다. 면상발광장치는 등방성 발광 특성을 갖는다. 투명한 광추출부재는 광추출면 상에 제공된다. 투명한 광추출부재는 광추출면과 접촉하는 광입사면 및 제 1 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 갖는다. 광출사면에는 복수개의 제 1 볼록부 및/또는 제 1 오목부가 형성된다. 제 1 볼록부는 제 1 입사면으로부터 이격되어 돌출되고, 제 1 오목부는 제 1 입사면을 향하여 오목하다. 각뿔 및 각뿔대는 n 각뿔 또는 n 각뿔대와 같은 형상을 갖는다. 제 1 볼록부 및 제 1 오목부 각각이 제 1 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는다. 투명한 광학장치는 투명한 광추출부재 상에 제공되며 이에 도달되는 광의 광경로를 변경한다. 투명한 광학장치는 광추출면에 실질적으로 평행한 제 2 입사면 및 제 2 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 갖는다. 광출사면에는 복수개의 제 2 볼록부 및/또는 제 2 오목부가 형성된다. 제 2 볼록부는 제 2 입사면으로부터 이격되어 돌출되고, 제 2 오목부는 제 2 입사면을 향하여 오목하다. 제 2 볼록부 및 제 2 오목부 각각은 m 각뿔 또는 m 각뿔과 같은 형상을 갖는다. 각뿔 또는 각뿔대는 제 2 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는다. n 및 m 각각은, 3 이상의 자연수이다. n 및 m 은 다음의 요건, (i) 수 n 은 수 m 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건, 및 (ii) 수 m 은 수 n 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건 중 하나의 요건에 의해 획득된다.
또한, 본 발명은 면상발광장치, 투명한 광추출부재, 및 투명한 광학장치를갖는 발광장치를 제공한다. 면상발광장치는 광추출면을 갖는다. 면상발광장치는 등방성 발광 특성을 갖는다. 광추출부재는 광추출면 상에 제공된다. 광추출부재는 광추출면과 접촉하는 제 1 입사면 및 제 1 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 갖는다. 광출사면에는 복수개의 제 1 볼록부 및/또는 제 1 오목부가 형성된다. 제 1 볼록부는 제 1 입사면으로부터 이격되며, 제 1 오목부는 제 1 입사면을 향하여 오목하다. 제 1 볼록부 및 제 1 오목부 각각은 n 각뿔 또는 n 각뿔대와 같은 형상을 갖는다. 각뿔 및 각뿔대는 입사면과 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는다. 광학장치는 투명한 광추출부재 상에 제공되며 이에 도달되는 광의 광경로를 변경한다. 광학장치는 광추출면에 실질적으로 평행한 광출사면 및 광출사면으로부터 반대측에 위치되는 제 2 입사면을 갖는다. 제 2 입사면에는 복수개의 제 2 볼록부 및/또는 제 2 오목부가 형성된다. 제 2 볼록부는 광출사면으로부터 이격되어 돌출되고, 제 2 오목부는 광출사면을 향하여 오목하다. 제 2 볼록부 및 제 2 오목부 각각은 m 각뿔 또는 m 각뿔대이다. 각뿔 및 각뿔대는 광출사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는다. n 및 m 각각은 3 이상의 자연수이다. 수 n 및 m 은 다음의 요건, (i) 수 n 은 수 m 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건, 및 (ii) 수 m 은 수 n 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건 중 하나를 만족한다.
또한, 본 발명은 면상발광장치, 투명한 광추출부재, 제 1 광학장치 및 제 2 광학장치를 갖는 발광장치를 제공한다. 면상발광장치는 광추출면을 갖는다. 면상발광장치는 등방성 발광 특성을 갖는다. 광추출부재는 광추출면 상에 제공된다. 광추출부재는 광추출면과 접촉하는 광입사면 및 제 1 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 갖는다. 광출사면은 복수개의 제 1 볼록부 및/또는 제 1 오목부를 갖는다. 제 1 볼록부는 제 1 입사면으로부터 이격되어 돌출되고, 제 1 오목부는 제 1 입사면을 향하여 오목하다. 제 1 볼록부 및 제 1 오목부 각각은 정사각뿔 또는 정사각뿔대와 같은 형상을 갖는다. 각뿔 및 각뿔대는 제 1 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는다. 제 1 광학장치 및 제 2 광학장치는 광추출부재 상에 제공된다. 제 1 광학장치 및 제 2 광학장치 각각은 이들에 도달되는 광의 광경로를 변경한다. 제 1 광학장치 및 제 2 광학장치 각각은 광추출면에 실질적으로 평행한 제 2 입사면을 갖는다. 복수개의 폴 형상의 유닛 프리즘은, 단위 프리즘의 길이방향축이 서로 실질적으로 평행하게 되도록, 제 2 입사면과 반대면에 배열된다. 제 1 광학장치는 그 입사면이 광추출부재의 광출사면과 마주보도록 배치된다. 제 2 광학장치는 제 1 광학장치의 단위 프리즘 또는 광학장치의 제 2 입사면과 마주보도록 배치된다. 제 2 광학장치 상에 제공되는 단위 프리즘의 길이방향축은 제 1 광학장치 상에 제공되는 단위 프리즘의 길이방향축과 실질적으로 수직하다.
본 발명의 다른 태양 및 이점은, 본 발명의 원리를 예로 들어 설명하는 첨부된 도면과 관련되는 다음의 설명으로부터 명백하게 될 수 있다.
본 발명은 그 목적 및 이점과 함께, 첨부된 도면과 함께 다음의 바람직한 실시형태의 설명을 참조할 때 가장 잘 이해될 수 있다.
도면을 참조하여 본 발명의 여러 실시형태를 설명한다. 먼저, 제 1 실시형태의 액정 디스플레이의 백라이트 (발광장치) 를 설명한다. 도면에서, 유사하거나 동일한 구성요소는 동일한 참조번호로 명명한다.
<<제 1 실시형태>>
도 1 은 본 발명의 백라이트의 구성을 도시적으로 나타낸다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 유기 EL 장치 (3) 인 면상발광장치는 광추출면 (31) 을 갖는다. 광추출시트 (1) 인 광추출부재 및 프리즘시트 (2) 인 광학장치가 광추출면 (31) 상에 제공된다.
<광추출시트 (1)>
도 2 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, 광추출시트 (1) 는 유기 EL 장치 (3) 의 광추출면 (31) 에 접촉되는 제 1 입사면 (11) 을 갖는다. 제 1 볼록부 (13) 은 제 1 입사면 (11) 과 반대되는 광추출시트 (1) 의 일면 상에 형성된다. 제 1 볼록부 (13) 은 동일한 크기와 형상의 사각뿔과 같은 형상을 갖는다. 각각의 제 1 볼록부 (13) 의 하부면 (13a) 는 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 평행하게 위치되는 가상면 (10F) 에 포함된다.
각각의 제 1 볼록부 (13) 의 하부 (13a) 을 정의하는 변들에 대하여, 각각의 제 1 볼록부 (13) 의 변들 중 하나의 변은 근접하는 제 1 볼록부 (13) 중 하나의 변과 공통이다. 그러나, 광추출시트 (1) 상의 최외각의 제 1 볼록부 (13) 는 외측에 위치되는 근접하는 볼록부를 갖지 않기 때문에, 이러한 제 1 볼록부 (13) 의 외부변은 임의의 다른 제 1 볼록부와 공통이 되지 않는다.
제 1 볼록부 (13) 의 크기는 임의로 결정할 수 있다. 통상, 제 1 볼록부 (13) 는 하부면 (13a) 의 각각의 변이 1 ㎛ 이상이고 900 ㎛ 이하인 길이 및 높이를 가지거나, 또는, 하부면 (13a) 로부터 피크까지의 거리가 1 ㎛ 이상이고 1200 ㎛ 이하이다.
광추출시트 (1) 가 유기 EL 장치 (3) 에 의해 생성되고 본 실시형태의 백라이트로부터 외부로 발광되는 광에 대하여 투광성을 갖는다면, 광추출시트 (1) 는 시트 (1) 에 대하여 투광성을 부여하는 통상의 임의의 재료로 이루어질 수 있다.
광추출시트 (1) 의 굴절율은, 광추출측에 근접하는 유기 EL 장치 (3) 층의 굴절율과 외부 분위기 (통상, 공기) 의 굴절율 사이의 중간인 것이 바람직하다. 1.4 이상이고 1.7 이하의 굴절율을 갖는 재료가 광추출시트 (1) 에 대하여 통상 이용된다.
다른 방법으로, 광추출시트 (1) 는 동일한 재료의 층 또는 상이한 재료의 층을 적층하여 형성될 수 있다.
전술한 요건을 만족하는 재료는 폴리메틸-폴리아크릴레이트 (굴절율 n=1.49), Arton (n=1.51, 등록상표), Zeonor (n=1.52, 등록상표), 글라스 (n=1.53), 폴리비닐 클로라이드 (n=1.54), 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (n=1.57), 폴리카보네이트 (n=1.58), 폴리스티렌 (n=1.59) 을 포함한다.
제 1 볼록부 (13) 은 통상의 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 볼록부 (13) 는 다음의 방법 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 기재된 재료 중 임의의 재료로 형성되는 판을 조각하여 볼록부를 형성하는 방법.
마스크와 포토리소그래피를 이용하여, 상기 재료 중 임의의 재료로 형성되는 판 상에 볼록부들을 형성하는 방법.
볼록부를 형성하기 위한 몰드를 준비하고, 기재된 재료 중 임의의 재료를 붇고, 이 재료를 고체화하여, 볼록부들을 갖는 광추출시트 (1) 를 제조하는 방법.
유기 EL 장치 (3) 의 광추출면 (31) 과 광추출시트 (1) 의 제 1 입사면 (11) 이 제공되어 상호 접착력있게 접착되는 것이 바람직하다. 광추출시트 (1) 의 굴절율을 광추출면에 가장 근접하는 유기 EL 장치 (3) 의 층의 굴절율과 외부 분위기의 굴절율 사이의 중간에 있도록, 열 또는 자외선광을 재료에 인가할 때 유기 EL 장치 (3) 의 층과 광추출시트 (1) 가 서로에 대하여 접착력을 갖고 접착되도록 하는 재료를 선택한다. 다른 방법으로, 전술한 값의 굴절율을 갖는 접착제 또는 접착시트를 이용하여 유기 EL 장치 (3) 의 층에 시트 (1) 를 접착할 수 있다. 광추출시트 (1) 과 유기 EL 장치 (3) 층이 서로 접착력을 갖고 접착되는 이유는, 예를 들면, 공기가 소정의 부분의 이들 사이에 존재한다면, 광을 유기 EL 장치 (3) 의 광추출면 (31) 의 부분을 통하여 외부로 추출하는 메커니즘은 종래 기술의 메커니즘과 동일하다.
전술한 방식으로 유기 EL 장치 (3) 의 광추출시트 (1) 를 제공하는 경우, 시트 (1) 가 제공되지 않은 경우에 비하여 외부로 추출되는 광의 양이 증가된다. 즉, 추출 효율이 증가된다. 예를 들면, 도 19 에 도시된 종래 기술의 유기 EL 장치 (300) 는 평평한 광추출면 (310) 을 가지며, 광추출면 (310) 의 법선에 대해 소정의 범위에 있는 입사각의 광만이, 외부로 추출된다. 한편, 이 실시형태에서, 경사면 (13b) 의 법선에 대해 소정의 각도를 갖는 광이 외부로 추출된다. 즉, 경사면 (13b) 가 가상면 (10F) 에 대하여 경사를 갖기 때문에, 광추출시트 (1) 는 유기 EL 장치 (300) 의 광추출면 (310) 의 임계 각도보다 큰 각도로 가상면 (10F) 에 도달하는 광을 발광할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서, 각각의 제 1 볼록부 (13) 는 4 개의 경사면 (13b) 를 가지며, 이러한 경사면 (13b) 의 총면적은 하부면 (13a) 의 면적보다 크다. 따라서, 본 실시형태의 백라이트는 종래 기술의 백라이트보다 높은 추출효율을 갖는다.
(프리즘시트 (2))
본 실시형태에서, 프리즘시트 (2) 는 광추출시트 (1) 와 동일한 형상을 갖는다. 즉, 프리즘시트 (2) 는 도 2 내지 도 3(c) 에 도시된 광추출시트와 동일하며, 도면에서, 다음의 구성성분이 동일하다.
제 2 입사면 (21) 은 제 1 입사면 (11) 과 동일하다.
제 2 볼록부 (23) 는 제 1 볼록부 (13) 와 동일하다.
제 2 볼록부 (23) 의 하부면 (23a) 를 포함하는 가상면 (20F) 는 제 1 볼록부 (13) 의 하부면 (13a) 을 포함하는 가상면 (10F) 와 동일하다.
제 2 입사면 (21) 에 대한 법선 (20N) 은 제 1 입사면 (11) 에 대한 법선 (11N) 과 동일하다.
제 2 볼록부 각각의 법선 (20N) 및 경사면 (23b) 로 정의되는 각도 (θ20) 는 제 1 볼록부의 법선 (10N) 및 경사면 (13b) 로 정의되는 각도 (θ10) 와 동일하다. 보다 상세하게는, 프리즘시트 (2) 는 도 2 에 도시된 형상을 갖는다.프리즘시트 (2) 는 제 2 입사면 (21) 을 가지며, 이는 유기 EL 장치 (3) 의 광추출면 (31) 과 실질적으로 평행하다. 제 2 볼록부 (23) 는 제 2 입사면 (21) 과 반대되는 프리즘시트 (2) 의 일측 상에 형성된다. 각각의 제 2 볼록부 (23) 의 하부면 (23a) 는 제 2 입사면 (21) 과 실질적으로 평행하게 위치되는 가상면 (20F) 에 포함된다.
프리즘시트 (2) 는 광추출시트 (1) 와 동일한 재료로 형성되며, 동일한 제조 방법에 의하여 시트 (1) 과 동일한 형상을 갖도록 제조된다.
광추출시트 (1) 상의 제 1 볼록부 (13) 의 각각의 경사면 (13b) 와 제 1 입사면 (11) 에 대한 법선 (10N) 으로 정의되는 각도는 프리즘시트 (2) 상의 제 2 볼록부 (23) 의 각각의 경사면 (23b) 와 제 2 입사면 (21) 에 대한 법선 (20N) 으로 정의되는 각도와 동일하다.
본 명세서에서, 법선과 경사면으로 정의되는 각도는 법선과 경사면으로 정의되는 최소각도라 한다. 즉, 각도는 법선과, 볼록부의 피크를 포함하고 하부면의 변과 수직한 선으로 정의되는 각도를 말한다.
프리즘시트 (2) 상의 제 2 볼록부 (23) 의 크기는 광추출면 (1) 상의 제 1 추출부 (13) 의 크기와 동일하다.
프리즘시트 (2) 는, 제 1 볼록부의 근접 쌍의 피크를 포함하는 선이 제 2 볼록부 (23) 의 근접쌍의 피크를 포함하는 선과 평행하도록, 배치된다. 즉, 프리즘시트 (2) 는 제 2 볼록부 (23) 가 실질적으로 배열되는 방향이 제 1 볼록부 (13) 가 배열되는 방향과 일치하도록 배열된다.
프리즘시트 (2) 의 제 2 입사면 (21) 에 대한 법선 (20N) 의 방향으로부터 볼 때 (즉, 광추출시트 (1) 의 제 1 입사면에 대한 법선 (10N) 의 방향으로부터 볼 때), 제 1 볼록부 (13) 의 피크 위치는 제 2 볼록부 (23) 의 피크 위치와 정렬된다. 피크의 위치는 정렬될 필요가 없다.
본 실시형태에서, 프리즘시트 (2) 는 광추출시트 (1) 와 동일한 굴절율을 갖는다.
프리즘시트 (2) 와 광추출시트 (1) 사이의 거리는 소정의 값으로 설정된다.
<유기 EL 장치 (3)>
도 2 에 나타낸 바와 같이, 투명 전극 (33), 유기물층 (34) 및 반사 전극 (35) 이 유기 EL 장치 (3) 의 투명 기판 (32) 상에 연속으로 형성된다. 투명 기판 (32) 은 글라스 또는 수지로 형성된다. 투명 전극 (33) 은 ITO 또는 IZO 로 형성된다. 유기물층 (34) 는 유기발광재료를 포함하며, 예를 들면, Alq3, DPVBi, EM2, P1, DSA, tBu-PTC, CN-PPV 와 같은 폴리-파라-페닐렌 비닐렌 유도체, PO-PPP 와 같은 폴리-파라-폴리페닐렌 유도체, PDPA 와 같은 폴리아세틸렌 유도체를 포함한다. 반사 전극 (35) 은 알루미늄 또는 크롬으로 형성된다.
유기 EL 장치층의 구성 및 재료는 전술한 것으로 한정되지 않는다. 필요하다면 통상의 유기 EL 장치에 이용되는 기술을 이용할 수 있다. 예를 들면, 캐리어 (홀, 전자) 주입 또는 전송을 위한 특성을 갖는 추가적인 층을 형성할 수 있다. 또한, 유기 EL 장치는 패시베이션막으로 피복될 수 있다. 또한, 전술한 층을 적층할 수 있다.
유기 EL 장치 (3) 는 통상의 유기 EL 장치를 제조하기 위한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 유기 EL 장치 (3) 는 진공 증착, 스퍼터링, 이온화 증착, 또는 잉크젯 방식으로 형성될 수 있다.
<메커니즘, 동작>
도 4(a) 내지 도 5(f) 를 참조하여, 전술한 백라이트의 전방 휘도를 현저하게 증가시키기 위한 메커니즘을 설명한다. 도면에서, 두꺼운 선의 화살표는 광의 진행 방향을 나타낸다. 도 4(a) 내지 도 4(f) 를 참조하여, 전방 휘도를 증가시키기 위한 제 1 메커니즘을 설명한다.
본 실시형태에서, 광추출시트 (1) 및 유기 EL 장치 (3) 는 시트 (1) 및 장치 (3) 이 서로 집적 접촉하는 상태로 제공된다. 따라서, 도 2 및 도 4(a) 내지 도 4(c) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 볼록부의 경사면 (13b) 에 수직한 방향으로 발광되는 광량은 도 19 및 도 20 에 나타낸 통상의 장치의 광량보다 크다. 각각의 경사면 (13b) 로부터 발광된 광이 제 1 입사면 (11) 과 실질적으로 평행한 면으로 투영될 때, 경사면 (13b) 에 수직한 방향의 휘도는 면 상의 다른 방향의 휘도보다 높다.
광추출시트 (1) 를 조사하는 광이 프리즘시트 (2) 에 입사된다. 다음으로, 도 4(d) 내지 도 4(f) 에 도시된 바와 같이, 경사면 (23b) 에 수직한 방향으로 프리즘시트 (2) 상의 제 2 볼록부 (23) 의 경사면 (23b) 에 도달하는 광의 진행 방향은 제 2 입사면 (21) 의 법선 방향으로 변화되거나, 전방 방향으로 변화된다.
한편, 프리즘시트 (2) 는 볼록부 (23) 의 근접하는 피크쌍을 포함하는 선은광추출시트 (1) 상의 볼록부 (13) 의 근접하는 피크쌍을 포함하는 선에 실질적으로 평행하도록 배열된다. 따라서, 도 4(a) 의 두꺼운 화살표로 나타낸 바와 같이, 4 개의 상이한 방향으로의 광선 진행 방향은 도 4(d) 내지 도 4(f) 에 나타낸 바와 같은 전방향으로 변환된다.
요약하면, 광추출시트 (1) 로부터 4 방향으로 발광되는 광량이 다른 방향으로 발광되는 광량보다 크기 때문에, 그리고, 프리즘시트 (2) 가 4 방향의 광의 경로를 전방 방향으로 변환하기 때문에, 전방향으로 발광되는 광의 양은 다른 방향으로 발광되는 광의 양보다 현저하게 크게 된다. 즉, 추출 효율뿐 아니라, 광 이용 효율이 발광장치 또는 백라이트에서 현저하게 향상된다.
도 5(a) 내지 도 5(f) 를 참조하여, 본 실시형태의 백라이트의 전방 휘도 증가를 위한 구성 및 메커니즘의 다른 예를 설명한다.
Monte Carlo 방법에 의한 광 추적 시뮬레이션을 통하여, 도 5(a) 내지 도 5(c) 에 나타낸 바와 같이, 각각의 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 와 제 1 입사면 (11) 에 대한 법선 (10N) 으로 정의되는 각도 (θ10) 에 따라, 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 의 측면을 따라 진행하는 광량이 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 수직한 면 상에서 증가된다는 것을 발견하였다. 즉, 발광되는 광이 면 상으로 투사될 때, 면 상부로 돌출되는 면들의 방향을 따라 진행하는 광량은 증가된다.
제 2 입사면 (21) 과 실질적으로 평행한 면에서, 프리즘시트 (2) 는 경사면 (23b) 의 교차부의 라인 및 전방향 (입사면에 대한 법선 (20N) 의 방향) 에 대하여실질적으로 수직인 평면에 도달하는 광 성분의 방향을 변화시킨다.
따라서, 프리즘시트 (2) 가 제 2 볼록부 (23) 의 근접하는 피크쌍이 광추출시트 (1) 상의 제 1 볼록부 (13) 의 근접하는 피크쌍을 포함하는 라인에 대해 45°에 있는 경우, 광추출면 (12) 의 4 방향으로 발광되는 광 진행 방향은 전술한 경우와 같이 전방으로 변화된다.
<이점>
도 1 내지 도 5(f) 의 실시형태에 따른 백라이트는 등방성 발광 특성을 갖는 유기 EL 장치 (3) 의 광추출면과 근접하여 접착되는 광추출시트 (1) 를 갖는다. 또한, 제 1 볼록부 (13) 를 갖는 광추출시트 (1) 및 제 2 볼록부 (23) 를 갖는 프리즘시트 (2) 는 광추출면 (31) 상부에 제공된다. 이 구성은 도 19 및 도 20 에 도시된 통상의 발광장치에 비하여 전방 휘도를 현저하게 증가시킨다.
광추출시트 (1) 및 프리즘시트 (2) 가 동일하기 때문에, 시트 (1, 2) 가 별도로 설계 및 제조될 필요가 없다. 이는 제조 프로세스를 간단하게 한다.
<변형예>
제 1 실시형태에 따른 백라이트는 다음과 같이 변형될 수 있다. 이하의 변형예는 서로 상충되지 않는다면 결합될 수 있다.
(변형예 1 : 광추출시트 (1) 과 프리즘시트 (2) 이 상이한 굴절율을 갖는 예)
제 1 실시형태에서, 광추출시트 (1) 및 프리즘시트 (2) 는 상이한 굴절율을 가질 수 있다.
시트 (1, 2) 가 굴절의 Snell 법에 따라 상이한 굴절율 및 시뮬레이션을 갖는 경우, 광추출시트 (1) 및/또는 프리즘시트 (2) 는 보다 얇게 형성될 수 있다. 이는 백라이트의 두께를 감소시킨다. 다른 방법으로, 전방 휘도가 보다 증가될 수 있다.
즉, 프리즘시트 (2) 상의 각각의 제 2 볼록부 (23) 가 제 2 입사면 (21) 에 대하여 경사를 갖는 경사면 (23b) 를 갖기 때문에, 제 2 입사면 (21) 을 통과하여 프리즘시트에 입사하는 광은 소정의 방향, 예를 들면, 제 2 입사면 (21) 에 대한 법선 방향으로 진행하도록 굴절된다. 따라서, 이 방향에서의 휘도가 증가된다.
(변형예 2 : 경사면 각도 (θ10 및 θ20) 가 상이한 예)
광추출시트 (1) 상의 볼록부들의 법선 (10N) 및 경사면 (13b) 에 의해 정의되는 각도 (θ10) 는 프리즘시트 (2) 상의 볼록부들의 법선 (20N) 및 경사면 (23b) 으로 정의되는 각도 (θ20) 와 상이하게 될 수 있다.
이 때, 각도 (θ10, θ20) 는 전방휘도를 증가시키기 위하여 최적화된다. 다른 방법으로, 각도 (θ10, θ20) 가 시트 (1, 2) 의 두께를 감소시키도록 설정된다면, 광추출시트 (1) 및/또는 프리즘시트 (2) 는 보다 얇게 형성된다. 즉, 백라이트의 두께가 감소된다. 다른 방법으로, 전방 휘도는 보다 증가될 수 있다.
제 1 및 제 2 볼록부 (13, 23) 의 크기 및 형상이 변화될 수 있다. 따라서, 광추출시트 (1) 및/또는 프리즘시트 (2) 는 보다 얇게 형성될 수 있다. 즉, 백라이트의 두께가 감소될 수 있다. 다른 방법으로, 전방 휘도가 보다 증가될 수 있다.
(변형예 3 : 정사각뿔과 다른 각뿔 볼록부의 예)
제 1 볼록부 (13) 및/또는 제 2 볼록부 (23) 는 정사각뿔과 다른 각뿔이 될 수 있다.
제 1 볼록부가 그 개수가 n (n 은 3 이상의 자연수) 인 면을 갖는 등각뿔이고 제 2 볼록부 (23) 가 그 개수가 m (m 은 3 이상의 자연수) 인 면을 갖는 등각뿔인 경우, n 및 m 은 다음의 요건 (1) 및 (2) 중 하나를 만족하는 것이 바람직하다.
(1) n 은 m 과 자연수를 곱하여 획득되는 수이다.
(2) m 은 n 과 자연수를 곱하여 획득되는 수이다.
예를 들면, 제 1 볼록부 (13) 가 도 6(a) 에 나타낸 바와 같이 정삼각뿔일 때, 제 2 볼록부 (23) 는 도 6(c) 에 나타낸 바와 같이 정삼각형 또는 도 6(e) 에 나타낸 바와 같이 정육각형인 것이 바람직하다. 볼록부 (13, 23) 가 이러한 형상을 갖더라도, 전술한 메커니즘에서 입증된 바와 같이, 제 1 입사면 (11) 과 실질적으로 평행한 경사면 (13b) 와 평면 사이의 교차부의 라인에 수직한 방향으로 많은 양의 광이 발광된다. 즉, 광추출면 (13) 의 면에서, 현저하게 많은 양이 광이 3 개의 방향으로 발광된다. 즉, 광을 수집하고 전방으로 발광하기 위하여, 프리즘시트 (2) 는 광의 방향에 대응하는 경사면을 가짐으로써, 전방향과 같은 특정 방향의 휘도가 현저하게 증가되도록 하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 각각의 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 와 제 1 입사면 (11) 에 대한 법선으로 정의되는 각도 (θ10) 에 따라서, 제 1 볼록부 (13) 의 면을 따라 진행하는 광의 양은 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 평행한 평면 상에서 증가된다. 따라서, 프리즘시트 (2) 의 배향이 이 특성에 따라 적절하게 설정된다면, 전방 휘도가 증가된다.
또한, 도 7 에 나타낸 바와 같이 정삼각뿔과 같은 형상의 볼록부 (13) 가 광추출시트 (1) 상에 밀집되어 형성될 때, 정감각뿔 또는 정육각뿔과 같은 형상의 볼록부 (23) 는 프리즘시트 (2) 상에 밀집되어 형성되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 정삼각형 볼록부 (13) 가 광추출시트 (1) 상에 밀집되어 형성될 때, 도 7 에 나타낸 바와 같이 위에서 볼 때 삼각형 및 역삼각형이 시트 (1) 상에 배열된다. 즉, 도 7 의 화살표에 따른 6 개의 굵은선으로 나타낸 바와 같이, 6 개 방향으로 진행하는 양이 증가된다. 6 개 방향의 광은 이러한 방식으로 수집되어, 전방 휘도를 현저하게 증가시킨다.
또한, 정 n 각뿔 및 정 m 각뿔에 따라서, n 및 m 은 제 1 볼록부 (13) 및 제 2 볼록부 (23) 가 밀집되게 배열될 수 있도록 3, 4, 또는 6 인 것이 바람직하다. 이는 전술한 이점을 촉진한다.
전술한 것과 상이한 실시형태를 적용할 때, 많은 양의 광이 제 1 입사면 (11) 에 수직한 평면을 통과하여 발광되는 방향에서 실제로 광이 측정된다. 또한, 프리즘시트 (2) 의 배향의 시뮬레이션 및 측정은 이 방향을 따라 바람직하게 수행되는 전방향의 휘도를 증가시킨다. 또한, 전방향과 다른 방향의 휘도가 증가될 때, 필요하다면 이 설계를 변경한다. 다음의 변형예에 대해서도 동일하다.
(변형예 4 : 정다각뿔대의 예)
제 1 볼록부 (13) 및 제 2 볼록부 (23) 중 하나 이상은 정다각뿔대로서 형성될 수 있다. 다른 방법으로, 제 1 볼록부 (13) 와 제 2 볼록부 (23) 는 정다각뿔대로서 형성될 수 있다.
각각의 각뿔대의 상부면은 광추출면에 수직한 방향으로의 광의 일부가 다른 방향을 향해 광을 굴절시키지 않고 통과하도록 하여, 각뿔대가 전방 휘도의 개선에 기여하도록 한다. 따라서, 볼록부 (13, 23) 가 정다각뿔대와 같은 형상을 갖더라도, 전술한 바와 동일한 이점을 가진다.
예를 들면, 제 1 볼록부 (13) 는 도 8(a) 내지 도 8(c) 에 나타낸 바와 같이 사각뿔대와 같이 형성될 수 있고, 제 2 볼록부 (23) 는 도 8(d) 내지 도 8(f) 에 나타낸 바와 같이 사각뿔과 같이 형성될 수 있다.
볼록부가 정 n 각뿔 및 정 m 각뿔인 경우, 제 1 볼록부 (13) 와 제 2 볼록부 (23) 의 형상은 전술한 바와 같은 이유로 인하여 다음의 요건 (1) 및 (2) 중 하나를 만족시킬 필요가 있다.
(1) 수 n 은 수 m 과 자연수를 곱하여 획득되는 수이다.
(2) 수 m 은 수 n 과 자연수를 곱하여 획득되는 수이다.
(변형예 5 : 비등각 다각뿔 또는 비등각 다각뿔대와 같은 형상을 갖는 볼록부의 예)
비등각 다각형에 기초한 볼록부를 시트 상에 형성할 수 있다.
예를 들면, 도 9(a) 내지 도 9(c) 에 나타낸 바와 같이, 직사각형 하부면을 갖는 직사각뿔과 같은 형상의 제 1 볼록부 (13) 는 광추출시트 (1) 상에 형성될 수있으며, 정사각형 하부면을 갖는 정사각뿔과 같은 형상의 제 2 볼록부 (23) 는 프리즘시트 (2) 상에 형성될 수 있다.
이러한 방식으로, 각각의 볼록부의 면들 중 하나는 다른 면의 길이와 상이한 길이를 가질 수 있다. 즉, 이 볼록부가 면의 길이가 동일하고 그 수가 n(m) 인 면을 갖는 정다각뿔과 같은 형상이 아니더라도, 시트 (1, 2) 의 굴절율이 적절하게 선택되거나, 시트 (1, 2) 사이의 거리가 적절하게 결정되거나, 또는, 볼록부 (13, 23) 의 크기가 적절하게 결정된다면 동일한 이점을 획득한다. 이는 제 1 볼록부 (13) 가 제 1 입사면 (11) 에 대해 경사를 갖고, 제 2 볼록부 (23) 가 제 2 입사면 (21) 에 대하여 경사를 갖기 때문이다.
프리즘시트 (2) 가 광추출시트 (1) 에 의해 발광되는 광 중 많은 양의 광의 광경로를 전방향으로 변경할 수 있도록 하기 위하여, 시트는 다음의 요건 중 하나를 만족하도록 설계될 필요가 있다.
(1) 수 n 은 수 m 과 자연수를 곱하여 획득되는 수이다.
(2) 수 m 은 수 n 과 자연수를 곱하여 획득되는 수이다.
이 경우, 수 n 및 m 이 3, 4, 또는 6 이라면, 제 1 볼록부 (13) 및 제 2 볼록부 (23) 가 밀집되게 배열될 수 있고, 따라서, 수 n 및 m 이 3, 4, 및 6 과 다른 값을 갖는 경우에 비하여 전술한 이점을 보다 많이 갖는다.
이 변형예에서, 각뿔 또는 각뿔대의 형상이 적절하게 설계된다면, 전방향과 다른 방향으로 보다 높은 휘도를 갖는 백라이트, 또는, 2 이상의 특정 방향으로 보다 높은 휘도를 갖는 백라이트를 제공할 수 있다.
즉, 광추출시트 (1) 가 광추출측 상에 위치되고 제 1 입사면 (11) 에 대해 경사를 갖는 경사면을 갖고, 프리즘시트 (2) 가 제 1 경사면 (11) 에 대해 경사를 갖는 경사면을 갖기 때문에, 하나 이상의 특정 방향의 휘도가 증가된다. 또한, 전술한 바와 같이, 광추출시트 (1) 상의 볼록부 (13) 가 각뿔 또는 각뿔대와 같은 형상을 갖기 때문에, 추출 효율은 통상의 유기 EL 장치의 효율보다 높다.
프리즘시트 (2) 상의 제 2 볼록부 (23) 의 하부면은 직사각형이 될 수 있다. 제 1 및 제 2 볼록부 (13, 23) 의 하부면 형상은 정사각형 또는 직사각형이 될 필요는 없다.
(변형예 6 : 볼록부가 하나의 시트 상에만 밀집되게 배열되는 예/볼록부가 표면 전체 상부를 커버하지 않는 예)
시트 (1, 2) 중 하나 상에, 볼록부는 표면 전체를 커버하지 않도록 배열될 수 있다. 다른 방법으로, 시트 (1, 2) 상에서, 볼록부는 표면 전체를 커버하도록 배열되지 않을 수도 있다. 전술한 이점은 제 1 입사면 (11) 또는 제 2 입사면 (1) 에 대해 각각 경사를 갖는 경사면 (13b, 23b) 에 의해 획득되기 때문에 이 변형예에서 가능하다.
(변형예 7 : 하나의 시트 또는 2 개의 시트 상의 볼록부 대신 오목부를 형성하는 예)
볼록부를 형성하는 대신, 광추출시트 (1) 와 프리즘시트 (2) 중 하나에 오목부를 형성할 수 있다. 오목부는 광추출시트 (1) 와 프리즘시트 (2) 둘 다의 상부에 형성될 수 있다.
예를 들면, 도 10(a) 내지 도 10(c) 에 나타낸 바와 같이, 정사각뿔 형상의 제 1 오목부 (113) 가 광추출시트 (1) 에 형성된다. 각각의 제 1 오목부 (113) 는 제 1 입사면 (11) 을 향하여 깊이를 갖는다. 각각의 제 1 오목부 (113) 는 제 1 입사면 (11) 에 대하여 경사를 갖는 경사면 (113b) 으로 정의된다. 각각의 제 1 오목부 (113) 의 하부면 (113a) 는 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 평행하게 위치되는 가상면에 위치된다. 각각의 제 1 오목부 (113) 의 면은 동일할 필요가 없다. 즉, 제 1 오목부 (113) 는 상이한 길이의 면을 갖는 각뿔 또는 각뿔대와 같은 형상을 가질 수 있다. 광추출시트 (1) 가 제 1 입사면 (11) 에 대해 경사를 갖는 경사면 (113b) 를 갖기 때문에, 도 1 내지 도 9(f) 의 실시형태에서와 동일한 이점을 획득한다.
제 2 볼록부 (23) 를 대신하여, 제 2 입사면 (21) 을 향하여 깊이를 갖는 제 2 오목부 (123) 가 프리즘시트 (2) 상에 형성될 수 있다. 다른 방법으로, 이 볼록부들을 대신하여, 오목부 (113, 123) 를 시트 (1, 2) 상에 각각 형성할 수 있다.
(변형예 8 : 볼록부 및 오목부를 갖는 시트의 예)
광추출시트 (1) 및 프리즘시트 (2) 중 하나 또는 두시트 상에, 볼록부 및 오목부 둘 다를 형성한다.
예를 들면, 도 11(a) 내지 도 11(c) 에 나타낸 바와 같이, 제 1 볼록부 (13) 및 제 1 오목부 (113) 가 광추출시트 (1) 에 혼합된 상태로 형성된다. 이 변형예는 전술한 실시형태와 동일한 이점을 갖는다.
(변형예 9 : 상이한 면 상에 제 2 볼록부 및/또는 제 2 오목부가 형성되는 프리즘시트 (2) 의 면을 변경하는 예)
도 12 는 제 2 볼록부 (23) 가 형성되는 프리즘시트 (2) 의 면이 변경되는 변형예를 나타낸다. 도 2 에 나타낸 바와 같이, 제 2 볼록부 (23) 는 광추출시트 (1) 상의 제 1 볼록부 (13) 와 마주보도록 프리즘시트 (2) 상에 형성된다. 광추출시트 (1) 로부터 프리즘시트 (2) 에 도달하는 광은 경사면 (23b) 에 의해 광출사면 (122) 을 향하여 굴절되고, 광출사면 (122) 에 대해 법선 방향과 같은 특정 방향으로 발광된다. 이 변형예의 시트 (2) 는 전술한 실시형태와 동일한 이점을 갖는다.
도 13 은 제 2 오목부 (123) 가 광추출시트 (1) 상의 제 1 볼록부 (13) 와 마주보도록 형성되는 프리즘시트 (2) 를 나타낸다. 이 변형예의 시트 (2) 는 전술한 실시형태와 동일한 이점을 갖는다. 또한, 제 2 볼록부 (23) 와 제 2 오목부 (123) 가 본 변형예의 프리즘시트 (2) 에 혼합된 상태로 형성되더라도, 전술한 바와 동일한 이점을 획득한다.
(변형예 10 : 프리즘시트 (2) 의 양 면 상에 제 2 볼록부를 형성하는 예)
도 14 에 나타낸 바와 같이, 제 2 볼록부 (23) 는 프리즘시트 (2) 의 양면 상에 형성될 수 있다. 각각의 제 2 볼록부 (23) 가 경사면 (23b) 를 갖기 때문에, 전술한 바와 동일한 이점을 획득한다.
도 14 의 실시형태에서, 제 2 볼록부 (23) 는 제 2 오목부 (123) 로 대체될 수 있다. 또한, 제 2 볼록부 (23) 와 제 2 오목부 (123) 가 본 실시형태의 프리즘시트 (2) 에 혼합된 상태로 형성되기 때문에, 전술한 바와 동일한 이점을 획득한다.
(변형예 11 : 광추출시트 (1) 를 유기 EL 장치 (3) 의 기판으로 이용하는 예)
백라이트에서, 광추출시트 (1) 를 유기 EL 장치의 기판으로 이용할 수 있다.
예를 들면, 도 15 에 나탄낸 바와 같이, 유기 EL 장치 (3) 를 형성하는 층 (예를 들면, 투명 전극 (33), 유기물층 (34) 및 반사전극 (35)) 이 광추출시트 (1) 의 제 1 입사면 상에 형성될 수 있다.
이러한 구성에서, 유기 EL 장치 (3) 과 광추출시트 (1) 의 기판용으로 공통 부재를 이용하기 때문에, 백라이트의 두께가 감소된다. 투명 기판에서의 광 감쇄가 감소된다.
또한, 유기 EL 장치 (3) 를 형성한 후 제 1 볼록부 (13) 및 제 1 오목부 중 하나 또는 둘 다를 광추출측과 가장 근접하는 유기 EL 장치 (3) 의 층 표면 상에 형성하더라도, 전술한 바와 동일한 이점을 획득한다.
이 경우, 유기 EL 장치 (3) 의 유기물층 (33) 에 보호막을 제공한 후, 기판을 가공하는 통상의 방법에 의해 제 1 볼록부 (13) 및 제 1 오목부 (113) 중 하나 또는 둘 다를 형성한다.
(변형예 12 : 다른 타입의 면상발광장치를 이용하는 예)
유기 EL 장치 (3) 대신하여, 도파관 및 음극선을 포함하는 면상발광장치 또는 무기 EL 장치를 이용할 수 있다.
(변형예 13 : 백라이트와 다른 장치에 본발명을 적용하는 예)
전술한 백라이트는 액정 디스플레이에 대하여 설계된 것이다. 그러나, 본 발명은 다른 목적에 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명을 조명 시스템에 적용할 수 있다.
유기 EL 장치 (면상발광장치) 는 상을 표시하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 패시브 또는 액티브 매트릭스 시스템의 통상의 구동 회로를 유기 EL 장치에 포함시켜, 장치로 하여금 상을 표시하도록 할 수 있다. 이 경우, 상을 소정의 방향에서 명확하게 볼 수 있다.
(변형예 14 : 광추출시트 (1) 에 대한 프리즘시트 (2) 의 배열을 변경하는 예)
광추출시트 (1) 에 대한 프리즘시트 (2) 의 배열은 도 1 내지 도 15 의 실시형태로 한정되지 않고 변경될 수 있다.
예를 들면, 도 2 의 실시형태에서, 프리즘시트 (2) 는, 광추출시트 (1) 에 대하여 제 1 볼록부 (13) 의 근접하는 피트쌍을 포함하는 라인이 제 2 볼록부 (23) 의 근접하는 피크쌍을 포함하는 라인에 실질적으로 평행하도록 배열될 수 있다. 또한, 광출사면 (122) 의 제 2 입사면 (21) 은 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 평행하지 않게 배열될 수 있다. 이 변형예는 또한 전방향과 다른 방향으로 증가된 휘도를 갖는 백라이트, 또는, 다른 방향과 다른 2 이상의 소정의 방향으로 보다 높은 휘도를 갖는 백라이트를 제공한다.
프리즘시트 (2) 는 소정의 거리로 광추출시트 (1) 와 이격된다. 다른 방법으로, 프리즘시트 (2) 는 시트 (2) 의 부분이 광추출시트 (1) 와 접착되도록 배열될 수 있다.
다음으로, 제 2 실시형태에 따른 액정 디스플레이의 백라이트 (발광장치) 를 도 16 내지 도 18 을 참조하여 설명한다. 도 16 내지 도 18 에서의 구성요소가 도 1 내지 도 15 의 대응 구성요소와 동일한 경우 동일한 참조 번호를 부여한다.
<<제 2 실시형태>>
도 16 에 나타낸 바와 같이, 제 2 실시형태에 따른 백라이트는 유기 EL 장치 (3) 의 광추출면 (31) 상에 제공되는 광추출시트 (1) 를 갖는다. 제 1 프리즘시트인 제 1 광학장치가 광추출시트 (1) 상에 제공된다. 제 2 프리즘시트 (6) 인 제 2 광학장치가 제 1 프리즘시트 (5) 상에 제공된다.
본 실시형태의 유기 EL 장치 (3) 및 광추출시트 (1) 는, 광추출시트 (1) 상의 볼록부 및 오목부 중 하나 또는 둘 다가 직사각뿔 및 직사각뿔대와 같은 형상을 갖는다는 점을 제외하고 제 1 실시형태의 것과 동일하다. 또한, 본 실시형태의 유기 EL 장치 (3) 및 광추출시트 (1) 는 제 1 실시형태와 동일한 방법으로 변형될 수 있기 때문에, 제 2 실시형태의 변형예에 대한 설명은 생략한다. 이하, 제 2 실시형태의 프리즘시트 (5, 6) 및 백라이트의 메커니즘을 설명한다.
<프리즘 (5, 6)>
도 16 에 나타낸 바와 같이, 제 1 프리즘시트 (5) 는 제 2 입사면 (51) 을 갖는다. 제 2 입사면 (51) 과 반대되는 측면 상에, 또는 광출사면 (52) 상에, 삼각주상의 제 1 프리즘부 (53) 를 형성한다. 제 1 프리즘부 (53) 가 프리즘부(53) 의 길이방향축 (54) 이 서로 평행하도록 배열된다.
제 2 프리즘시트 (6) 는 제 1 프리즘부 (53) 와 마주보는 제 3 입사면 (61) 을 갖는다. 제 3 입사면 (61) 과 반대되는 면 상에, 또는 광출사면 (62) 상에, 삼각주상의 제 2 프리즘부 (63) 를 형성한다. 제 2 프리즘부 (63) 는 프리즘부 (63) 의 길이방향축 (64) 과 서로 평행하도록 배열된다.
제 1 프리즘부 (5) 는 광추출시트 (1) 상에 형성되는 제 1 볼록부 (13) 가 제 2 입사면 (51) 을 마주보도록 배열된다. 제 2 프리즘시트 (1) 는 제 1 프리즘시트 (5) 의 제 1 프리즘부 (53) 가 제 3 입사면 (61) 과 마주보도록 배열된다. 제 1 프리즘시트 (5) 의 제 2 입사면 (51) 과 제 2 프리즘시트 (6) 의 제 3 입사면 (61) 각각은 광추출시트 (1) 의 제 1 입사면 (11) 과 평행하도록 배열된다. 제 2 프리즘시트 (6) 는 제 1 프리즘시트 (5) 에 대하여 제 2 프리즘부 (63) 의 길이방향축 (64) 이 제 1 프리즘시트 (53) 의 길이방향축 (54) 과 실질적으로 평행하게 되도록 배열된다.
제 1 프리즘시트 (5) 및 제 2 프리즘시트 (6) 는 백라이트에 의해 생성되는 광의 파장에 대하여 적어도 투광성을 갖도록 하는 것이 필요하다. 따라서, 필요하다면 도 1 에 나타낸 광추출시트 (1) 를 형성하기 위하여 기재된 재료 및 통상의 프리즘시트를 형성하기 위한 다른 재료를 이용할 수 있다. 제 1 및 제 2 프리즘시트 (5, 6) 는 프리즘시트를 형성하기 위한 전술한 방법 또는 임의의 통상의 방법으로 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 제 2 실시형태에 따른 백라이트는 다음의 메커니즘을 가지며, 도 1 내지 도 15 에 나타낸 제 1 실시형태에 따른 백라이트와 같은 동작 및 이점을 갖는다.
<메커니즘, 동작>
도 17(a) 내지 도 17(c) 에서, 광추출시트 (1) 의 광추출방향 (추출된 광의 양이 큰 방향) 을 화살표로 나타낸다.
전술한 바와 같이, 제 1 입사면 (11) 과 실질적으로 수직한 가상면에서, 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 와 수직하는 방향으로 발광되는 광의 양은 종래 기술에 비하여 증가된다. 즉, 경사면 (13b) 으로부터 발광되는 광이 가상면 상에 투영될 때, 가상면 상의 방향 S, 방향 S', 및 방향 T' 의 휘도는 다른 방향의 휘도보다 높다.
또한, 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 및 제 1 입사면 (11) 에 대한 법선 (10N) 으로 정의되는 각도 (θ10) 에 따라서, 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 를 정의하는 연장면의 거리에 따라 진행하는 광량은 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 평행한 가상면 상에서 증가된다. 즉, 도 18(a) 내지 도 18(c) 에 나타낸 바와 같이, 방향 U, 방향 U', 방향 V 및 방향 V' 의 휘도는 다른 방향의 휘도보다 크다.
이 방법에서, 광추출시트 (1) 에 의해 발광되는 광이 제 1 입사면 (11) 에 실질적으로 수직한 가상면 상에 투영될 때, 4 방향의 광의 양은 서로에 대해 수직하거나 반대된다.
제 1 프리즘시트 (5) 및 제 2 프리즘시트 (6) 는 4 방향을 진행하는 광을 전방향을 진행하는 광으로 전환한다. 따라서, 제 1 실시형태에 따른 백라이트에 의해, 전방향의 휘도가 다른 방향의 휘도에 비하여 증가된다. 즉, 추출효율뿐 아니라, 광의 이용효율이 이 백라이트에서 현저하게 개선된다.
통상, 제 1 프리즘시트 (5) 는 제 2 입사면 (51) 이 광추출시트 (1) 의 제 1 입사면 (11) 에 평행하도록 배열된다. 프리즘부 (53) 의 길이방향축 (54) 은 방향 S, 방향 T, 방향 U, 및 방향 V 에 대해 약 45°경사를 갖는다. 바람직하게는, 길이방향축 (54) 은 방향 S, 방향 T, 방향 U, 및 방향 V 에 대해 약 45°±3° 범위로 경사를 갖는다. 이 구성은 전방향에서의 휘도를 현저하게 증가시킨다.
<변형예>
제 2 실시형태에 따른 백라이트는 다음과 같이 변형될 수 있다. 이하의 변형예들은 서로 상충되지 않는다면 결합될 수 있다.
제 2 실시형태에 따른 백라이트는 제 1 실시형태에 따른 백라이트의 변형예 중 어느 하나와 결합될 수 있다.
(변형예 15 : 프리즘부 (53, 63) 를 광추출시트 (1) 와 마주보도록 배열하는 예)
도 16 에 도시된 프리즘시트 (5, 6) 의 위치를 스위칭할 수 있다. 이 구성은 동일한 이유에 대해 전술한 바와 같이 실질적으로 동일한 동작 및 이점을 갖는다.
(변형예 16 : 프리즘시트 (5, 6) 상의 프리즘부 (53, 63) 가 서로 마주보도록 배열되는 예/서로 이격되어 마주보도록 배열하는 예)
변형예 15 와 다르게, 제 1 프리즘시트 (5) 상의 프리즘부 (53) 와 제 2 프리즘시트 (5) 상의 프리즘부 (63) 가 서로 마주보도록 배열될 수 있다. 다른 방법으로, 프리즘부 (53, 63) 는 (반대 방향으로) 서로 이격되어 마주보도록 배열될 수 있다. 이 구성은 또한 전술한 바와 같은 동일한 동작 및 이점을 제공한다.
프리즘부 (53) 는 제 1 프리즘시트 (5) 의 양 면 상에 제공될 수 있다. 다른 방법으로, 프리즘부 (63) 는 제 2 프리즘시트 (6) 의 양면 상에 제공될 수 있다. 또한, 프리즘부 (53) 및 프리즘부 (63) 는 제 1 및 제 2 프리즘시트 (5, 6) 의 양면 상에 각각 제공될 수 있다.
(변형예 17 : 볼록부 대신 오목부를 갖는 프리즘부 (53, 63) 를 형성하는 예)
프리즘부 (53, 63) 은 입사면 (51, 61) 중 대응하는 하나에 대하여 각각 깊이를 갖는 오목부가 될 수 있다. 프리즘부 (53) 또는 프리즘부 (63) 에만 오목부가 형성될 수 있다. 다른 방법으로, 프리즘부 (53, 63) 둘 다에 오목부가 형성될 수 있다.
(변형예 18 : 프리즘부 (53, 63) 가 삼각형 형상이 아닌 형상을 갖는 예)
제 1 프리즘시트 (5) 및 제 2 프리즘시트 (6) 의 프리즘부 (53) 및/또는 프리즘부 (63) 는 삼각주상과 다른 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 프리즘부 (53) 및/또는 프리즘부 (63) 는 입사면 (51, 61) 중 대응하는 하나에 대하여 경사진 경사면을 갖는 다각형주상과 같은 형상이 될 수 있다. 이 설계는 전술한 바와 동일한 동작 및 이점을 제공한다. 이 변형예는 또한 전방과 다른 방향으로 증가된 휘도 또는 다른 방향과 다른 2 이상의 특정 방향으로 보다 증가된 휘도를 갖는 백라이트를 제공한다.
즉, 제 2 실시형태 또는 제 2 실시형태의 변형예에 따른 백라이트는, 도 1 내지 도 5 에 도시된 제 1 실시형태의 백라이트와 동일한 메커니즘에 의해 유기 EL 장치로부터 충분한 양의 광을 추출할 수 있다.
제 1 프리즘시트의 프리즘부 (53) 의 형상은 제 2 프리즘시트 (6) 의 프리즘부 (63) 의 형상과 상이하게 될 수 있다.
(변형예 19 : 광추출시트 (1) 와 제 1 프리즘시트 (5) 의 상대적인 위치를 변경하는 예)
제 1 프리즘시트 (5) 의 제 2 입사면 (51) 은 광추출시트 (1) 의 제 1 입사면 (11) 과 평행할 필요는 없다. 제 1 프리즘부 (53) 의 길이방향축 (54) 의 방위가 광추출시트 (1) 의 각뿔 형상 및 크기와 관련하여 적절하게 설정된다면, 전방향과 다른 방향으로 증가된 휘도를 갖는 백라이트 또는 다른 방향과 다른 2 이상의 특정 방향으로 증가된 휘도를 갖는 백라이트를 제공할 수 있다.
다음은, 도 16 에 도시된 백라이트를 예로서 하는 경우, 제 1 입사면 (11) 에 대한 법선 (10N) 과 광추출시트 (1) 상의 제 1 볼록부 (13) 의 경사면 (13b) 로 정의되는 각도가 변화될 때의 측정 결과를 나타낸다. 시뮬레이션의 조건은 아래와 같다.
(a) 시뮬레이션 방법
Monte Carlo 방법에 의한 광선 추적 시뮬레이션
(b) 유기 EL 장치 (3) 의 광추출특성의 모델 (발광 방향)
이 시뮬레이션은 다음의 3 개의 광원에 의해 수행된다. 통상의 유기 EL 장치의 발광 특성은 3 개 광원의 발광 특성과 유사하거나, 또는, 각각의 발광 방향의 통상의 유기 EL 장치의 광량 (법선 (10N) 의 각도가 0° 으로 설정될 때 상대적인 각도) 은 3 개의 광원의 최대량과 최소량 사이에 각도 (θ) 로 있다.
(제 1 광원) 법선 (10N) 의 각도가 0° 으로 설정될 때 투명 기판 (32) 상의 휘도 분포가 cos4θ로 표현되는 발광 특성을 갖는 유기 EL 장치 (3)
(제 2 광원) 법선 (10N) 의 각도가 0° 으로 설정될 때 투명 기판 (32) 상의 휘도 분포가 cosθ로 표현되는 발광 특성을 갖는 유기 EL 장치 (3)
(제 3 광원) 법선 (10N) 의 각도가 0° 으로 설정될 때 투명 기판 (32) 상의 휘도 분포가 (1-90/θ)·sin2θ로 표현되는 발광 특성을 갖는 유기 EL 장치 (3)
(c) 발광시트 (1)
굴절율 = 1.50
각각의 볼록부 (13) 의 하부면의 각 변의 길이 = 3 cm
볼록부 (13) = 정사각뿔
볼록부의 경사면 (13b) 및 법선 (10N) 으로 정의되는 각도가 변화된다. 표 1 은 시뮬레이션된 값을 나타낸다. 다음에서, 선으로 정의되는 각도의 정의는 전술한 바와 동일하다.
볼록부 (13) 는 제 1 광입사면 (11) 과 평행한 가상면 상에 밀집되게 배열된다.
(d) 제 1 프리즘시트 (5) 의 구조
단위 프리즘의 굴절율 = 1.60
각각의 제 2 입사면 (51) 의 하부면 (정사각형) 의 각 변의 길이 = 3 cm
제 2 입사면 (51) 은 제 1 입사면 (11) 에 평행하다.
제 1 프리즘 (53) 의 형상은 제 2 입사면 (51) 과 평행한 가상면과 접촉하지 않는 각도가 직각인 직각 이등변 삼각형이다. 즉, 제 1 프리즘부 (53) 의 각각의 면은 법선 (11N) 에 대하여 45° 경사를 갖는다.
제 1 프리즘부 (53) 는 제 2 입사면 (51) 에 수직한 가상면 상에 밀집되게 배열된다.
(e) 제 2 프리즘시트 (6) 의 구조
단위 프리즘의 굴절율 = 1.60
각각의 제 3 입사면 (31) 의 하부면 (정사각형) 의 각 변의 길이 = 3 cm
입사면 (56) 은 제 1 입사면 (11) 에 평행하다.
제 2 프리즘 (63) 의 형상은 제 3 입사면 (61) 과 평행한 가상면과 접촉하지 않는 각도가 직각인 직각 이등변 삼각형이다. 즉, 제 2 프리즘부 (63) 각각의 면은 법선 (11N) 에 대하여 45° 경사를 갖는다.
제 2 프리즘부 (63) 는 제 3 입사면 (61) 에 수직한 가상면 상에 밀집되게 배열된다.
전방 휘도는 제 1 프리즘시트 (5) 및 제 2 프리즘시트 (6) 가 제공될 때 법선 (10N) 의 방향으로의 휘도에 대한 휘도 비율로서 나타난다. 표 1 은 시뮬레이션의 결과를 나타낸다. 제 2 입사면 (51) 과 광추출시트 (1) 사이의 최단 거리 및 제 2 입사면 (51) 과 제 1 프리즘시트 (5) 사이의 최단 거리는 몇몇 시뮬레이션에서 5 ㎛ 내지 10 ㎛ 사이의 범위에서 자유롭게 변경되었다. 표 1 은 전방 휘도의 평균값을 나타낸다.
상기 표 1 은 다음을 나타낸다.
(평가 A)
다른 광원에 비하여, 제 1 광원은 광추출시트 (1) 를 이용하지 않고 현저하게 높은 전방 휘도율을 나타낸다. 제 1 광원을 이용할 때에도, 전방 휘도율은 15° 이상이고 27.5° 보다 작은 각도 (θ10) 범위 및 50.0° 보다 크고 82.5° 보다 작은 각도 (θ10) 범위를 초과하였다. 당연히 다른 광원을 이용할 때, 전방 휘도는 초과하였다.
(평가 B)
광원 (2, 3) 을 이용하였던 시뮬레이션의 결과로부터, θ10 이 25.0° 근처일 때, 즉, 22.5°이상이고 27.5° 보다 작은 범위에서 전방 휘도가 최대화되는 것을 발견하였다.
광원 (1 내지 3) 을 이용한 시뮬레이션의 결과로부터, 전방 휘도는 θ10 이 15.0°이상이고 30.0° 보다 작은 범위에서 25.0°인 경우의 전방 휘도의 90 % 이였다.
(평가 C)
광원 (2, 3) 을 이용하였던 시뮬레이션의 결과로부터, θ10 이 42.5° 근처일 때, 즉, 40.0°이상이고 45.0° 보다 작은 범위에서 전방 휘도가 최대화되는 것을 발견하였다.
광원 (2, 3) 을 이용한 시뮬레이션의 결과로부터, 전방 휘도는 θ10 이 32.5°이상이고 75.0° 보다 작은 범위에서 25.0°인 경우의 전방 휘도의 90 % 이였다.
(평가 D)
광원 (1, 3) 을 이용하였던 시뮬레이션의 결과로부터, θ10 이 62.5° 내지 65.0°사이의 범위일 때, 즉, 60.0°보다 크고 67.5° 보다 작은 범위에서, 전방 휘도가 최대화되는 것을 발견하였다.
제 1 및 제 2 광원 (1, 2) 을 이용할 때, 전방 휘도는 θ10 이 32.5°이상이고 80.0° 보다 작은 범위에 있는 62.5°인 경우의 전방 휘도의 90 % 이상이였다. 제 3 광원을 이용할 때, 전방 휘도는 θ10 이 32.5°이상이고 80.0° 보다 작은 각도 범위에 있는 62.5°인 경우의 전방 휘도의 90 % 이상이였다. 55.0°이상이고 75.0° 보다 작은 각도 범위에서, 전방 휘도는 3 개의 광원 (1 내지 3) 모두의 최대 전방 휘도의 90 % 이상이였다.
(평가 E)
광원 (1, 3) 을 이용하였던 시뮬레이션의 결과로부터, θ10 이 70.0° 내지 72.5°사이의 범위일 때, 즉, 67.5°보다 크고 75° 보다 작은 범위에서, 전방 휘도가 최대화되는 것을 발견하였다.
제 1 광원 (1) 을 이용할 때, 전방 휘도는 θ10 이 15.0°보다 크고 80.0° 보다 작은 범위에 있는 72.5°였던 경우의 전방 휘도의 90 % 이상이였다. 제 2 및 3 광원을 이용할 때, 전방 휘도는 15.0°보다 크고 80.0° 보다 작은 각도 범위에서 θ10 이 70.0°인 경우의 전방 휘도의 90 % 이상이였다. 55.0°보다 크고 75.0° 보다 작은 각도 범위에서, 전방 휘도는 3 개의 광원 (1 내지 3) 모두의 최대 전방 휘도의 90 % 이상이였다.
비록 경사면 모두가 상기 각도 범위 중 임의의 각도인 것이 바람직하지만, 경사면 중 하나 이상이 기재된 범위 중 임의의 각도라면 전술한 이유로 인해 그 결과가 유리하다. 또한, 이러한 각도 범위 중 임의의 각도로 경사면을 갖도록 설계된 경우, 제 1 실시형태에 따른 광추출시트 (1) 및 프리즘시트 (2) 는 보다 높은 전방 휘도를 제공한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 등방향 출사 특성을 갖는 면상발광장치의 광추출면 상에 광추출부재가 위치되고, 광추출부재 상에 소정의 거리를 두고 입사되는 광의 광경로를 변경하는 광학시트가 위치되는 발광장치에 의해, 광추출효율이 증대되므로, 따라서, 특정 방향의 휘도가 높게 되어, 광이용 효율이 높은 발광 장치를 제공할 수 있다.
Claims (14)
- 광추출면을 가지며 등방성 발광 특성을 갖는 면상발광장치;상기 광추출면 상에 제공되는 투명한 광추출부재로서, 상기 광추출면과 접촉하는 제 1 입사면 및 상기 제 1 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 가지며, 상기 광출사면에는 상기 제 1 입사면으로부터 이격되어 돌출되는 복수개의 제 1 볼록부 및/또는 상기 제 1 입사면을 향하여 오목한 복수개의 제 1 오목부가 형성되며, 상기 제 1 볼록부 및 제 1 오목부 각각이 상기 제 1 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는 n 각뿔 또는 n 각뿔대와 같은 형상을 갖는 투명한 광추출부재; 및상기 투명한 광추출부재 상에 제공되며 이에 도달되는 광의 광경로를 변경하는 투명한 광학장치로서, 상기 광추출면에 실질적으로 평행한 제 2 입사면 및 상기 제 2 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 가지며, 상기 광출사면에는 상기 제 2 입사면으로부터 이격되어 돌출되는 복수개의 제 2 볼록부 및/또는 상기 제 2 입사면을 향하여 오목한 복수개의 제 2 오목부가 형성되며, 상기 제 2 볼록부 및 제 2 오목부 각각이 상기 제 2 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는 m 각뿔 또는 m 각뿔대와 같은 형상을 갖는 투명한 광학장치를 포함하고,n 및 m 각각은, 3 이상의 자연수이며, 다음의 요건,(i) 수 n 은 수 m 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건, 및(ii) 수 m 은 수 n 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건중 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 광추출면을 가지며 등방성 발광 특성을 갖는 면상발광장치;상기 광추출면 상에 제공되는 투명한 광추출부재로서, 상기 광추출면과 접촉하는 제 1 입사면 및 상기 제 1 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 가지며, 상기 광출사면에는 상기 제 1 입사면으로부터 이격되어 돌출되는 복수개의 제 1 볼록부 및/또는 상기 제 1 입사면을 향하여 오목한 복수개의 제 1 오목부가 형성되며, 상기 제 1 볼록부 및 제 1 오목부 각각이 상기 제 1 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는 n 각뿔 또는 n 각뿔대와 같은 형상을 갖는 투명한 광추출부재; 및상기 투명한 광추출부재 상에 제공되며 이에 도달되는 광의 광경로를 변경하는 투명한 광학장치로서, 상기 광추출면에 실질적으로 평행한 광출사면 및 상기 광출사면으로부터 반대측에 위치되는 제 2 입사면을 가지며, 상기 제 2 입사면에는 상기 광출사면으로부터 이격되어 돌출되는 복수개의 제 2 볼록부 및/또는 상기 광출사면을 향하여 오목한 복수개의 제 2 오목부가 형성되며, 상기 제 2 볼록부 및 제 2 오목부 각각이 상기 광출사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는 m 각뿔 또는 m 각뿔대와 같은 형상을 갖는 투명한 광학장치를 포함하고,n 및 m 각각은, 3 이상의 자연수이며, 다음의 요건,(i) 수 n 은 수 m 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건, 및(ii) 수 m 은 수 n 과 자연수의 곱으로 획득되는 요건중 하나를 만족하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 광추출부재는 또한 상기 면상발광장치의 기판으로서 기능하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,다음의 요건,(iii) n 각뿔은 정 n 각뿔이고, n 각뿔대는 정 n 각뿔대인 요건;(ⅳ) 제 2 볼록부 및 제 2 오목부는 정 n 각뿔 또는 정 n 각뿔대의 형상인 요건;(ⅴ) m 각뿔은 정 m 각뿔이고, m 각뿔대는 정 m 각뿔대인 요건;중 하나 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,다음의 요건,(ⅵ) 상기 제 1 볼록부 및/또는 상기 제 1 오목부는, 상기 n 각뿔의 하부면을 정의하는 변들 각각, 또는 상기 n 각뿔대를 정의하는 변들 각각이, 근접하는 n 각뿔 또는 근접하는 n 각뿔대의 변들 중 하나와 공통인 요건; 및(ⅶ) 상기 제 2 볼록부 및/또는 제 2 오목부가 상기 m 각뿔의 하부면을 정의하는 변들 각각, 또는 상기 m 각뿔대를 정의하는 변들 각각이, 근접하는 m 각뿔 또는 근접하는 m 각뿔대의 변들 중 하나와 공통인 요건;중 하나 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 수 n 및 상기 수 m 은 3, 4, 또는 6 인 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 면상발광장치는 유기 EL (electroluminescent) 장치 또는 무기 EL 장치인 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,제 1 볼록부 및/또는 제 1 오목부를 정의하는 상기 광출사면의 부분은, 면들 각각이 경사면인 n 각뿔 또는 n 각뿔대의 복수개의 면을 포함하고,상기 제 1 입사면에 실질적으로 평행한 평면에 대한 법선에 대하여, 상기 경사면 중 하나 이상의 경사면의 각도가 15°이상이고 27.5° 보다 작은 범위, 또는 50°보다 크고 82.5° 보다 작은 범위에 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 입사면에 실질적으로 평행한 평면에 대한 법선에 대하여, 상기 모든 경사면의 각도가 15°이상이고 27.5° 보다 작은 범위, 또는 50.0° 보다 크고 82.5°보다 작은 범위에 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 광추출면을 가지며 등방성 발광 특성을 갖는 면상발광장치;상기 광추출면 상에 제공되는 투명한 광추출부재로서, 상기 광추출면과 접촉하는 광입사면 및 상기 제 1 입사면으로부터 반대측에 위치되는 광출사면을 가지며, 상기 광출사면에는 상기 제 1 입사면으로부터 이격되어 돌출되는 복수개의 제 1 볼록부 및/또는 상기 제 1 입사면을 향하여 오목한 복수개의 제 1 오목부가 형성되며, 상기 제 1 볼록부 및 제 1 오목부 각각이 상기 제 1 입사면에 실질적으로 평행한 가상면인 하부면을 갖는 정사각뿔 또는 정사각뿔대와 같은 형상을 갖는 투명한 광추출부재; 및상기 광추출부재 상에 제공되며 각각이 이에 도달되는 광의 광경로를 변경하는 제 1 광학장치 및 제 2 광학장치로서, 각각이 상기 광추출면에 실질적으로 평행한 제 2 입사면을 가지며, 복수개의 주상의 단위 프리즘이 그 길이방향축들이 서로 평행하도록 상기 제 2 입사면으로부터 반대측에 배치되는 제 1 광학장치 및 제 2 광학장치를 포함하고,상기 제 1 광학장치는 그 입사면이 상기 광추출부재의 광출사면과 마주보도록 배치되고,상기 제 2 광학장치는 상기 제 1 광학장치의 단위 프리즘 또는 상기 광학장치의 제 2 입사면과 마주보도록 배치되며,상기 제 2 광학장치 상에 제공되는 상기 단위 프리즘의 길이방향축은 상기 제 1 광학장치 상에 제공되는 상기 단위 프리즘의 길이방향축과 실질적으로 수직한 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 광추출부재는 또한 상기 면상발광장치의 기판으로 기능하는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 발광장치는 유기 EL 장치 또는 무기 EL 장치인 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,제 1 볼록부 및/또는 제 1 오목부를 정의하는 상기 광출사면의 부분은, 각각의 면이 경사면이 되는 n 각뿔 또는 n 각뿔대의 복수개의 면들을 포함하고,상기 제 1 입사면에 대해 실질적으로 평행한 평면에 대한 법선에 대하여, 상기 경사면 중 하나 이상의 경사면의 각도가 15° 이상이고 27.5° 보다 작은 범위, 또는 50° 보다 크고 82.5° 보다 작은 범위에 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 광추출부재의 입사면에 대하여 실질적으로 평행한 평면에 대한 법선에 대하여, 상기 경사면 모두의 각도가 15° 이상이고 27.5° 보다 작은 범위, 또는 50.0° 보다 크고 82.5° 보다 작은 범위에 있는 것을 특징으로 하는 발광장치.
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