KR20050001371A - 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치 - Google Patents

도광판, 면광원장치 및 액정표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 도광판은 뒷면과 반대측에 위치된 광출사면을 가진다. 입사면은 뒷면과 광출사면을 상호연결한다. 이 뒷면에는, 복수의 톱니형상 그루브가 형성되어 있다. 톱니형상 그루브들을 규정하는 면들은 광이 제 1 안내면을 향하여 진행하도록 입사면을 통하여 도광판에 진입하는 광을 반사시키는 제 1 안내면을 포함한다. 광출사면에는, 복수의 곡면 프리즘이 제공된다. 각각의 프리즘은 피크 라인을 가진다. 인접하는 프리즘들의 쌍 각각의 피크라인들 간에는, 아치형 단면 그루브가 제공된다. 각각의 아치형 단면 그루브는 대응하는 프리즘들의 피크 라인들 간의 광출사면의 섹션에 의해 규정된다. 아치형 단면 그루브를 규정하는 광출사면의 섹션들 각각은 깊이 방향에서의 그루브의 중간점보다 뒷면쪽에 더 가깝게 위치된 저부를 가진다. 저부에서의 한 점에서 각각의 저부의 접평면과, 모든 돌출부의 피크 라인들을 포함하는 가상평면에 의해 규정되는 각은 그 점이 뒷면에 근접할수록 감소된다.

Description

도광판, 면광원장치 및 액정표시장치{OPTICAL WAVEGUIDE, AREA LIGHT SOURCE APPARATUS, AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 도광판, 면광원장치 및 액정표시장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 본 발명은 발광 다이오드 (LED) 와 같은 점광원에 의해 생성되는 광을 수광하고 그 수광된 광을 면을 통하여 방사하는 도광판, 및 면광원장치와 이러한 면광원장치를 가진 액정표시장치에 관한 것이다.
몇몇 형태의 액정표시장치는 액정패널과, 백라이트로서 기능하는 면광원 장치를 포함한다. 면광원장치는 액정패널의 표시면으로부터 이격되어 대향하는 액정패널의 뒷면에 제공된다. 몇몇 면광원장치는 도광판과 형광관 (냉음극관) 을 포함한다. 도광판은 높은 반투명성 재료로 형성된다. 형광관은 도광판의 에지를 따라 제공된다. 액정표시장치의 두께가 감소되기 때문에, 이에 따라 형광관의 지름도 감소되는 것이 바람직하다. 그러나, 형광관의 지름이 감소되기 때문에 관은 작은 충격에도 더욱 쉽게 손상받는다. 또한, 형광관이 면광으로 기능하도록 충분한 양의 광을 방사하기 위해서는, 비교적 높은 전압이 관에 인가되어야 하는데 이는 복잡한 광회로를 요구한다.
따라서, 형광관을 대신하여 LED 를 가진 에지 라이트형 (사이드 라이트형) 의 면광원 장치가 제안되고 있다. 이 장치에는, LED 가 도광판의 에지와 대향하도록 제공된다. LED 로부터의 광은 액정패널과 대향하는 도광판의 광출사면으로부터 방사된다. 즉, 광은 면을 통하여 도광판에서 출사한다. 그러나, 이러한 면광원장치에서는, LED 로부터의 광의 강한 지향성에 의해 불량 방사광선과 휘도 불균일성이 존재한다.
따라서, 몇몇 면광원장치는 도광판 상에 제공되는 확산시트 또는 확산도트를 포함한다. 확산시트 또는 확산도트는 LED 로부터의 광을 확산시켜 광의 지향성을 감소시킨다. 통상적으로, 이러한 형태의 면광원장치는 충분한 휘도가 얻어질 정도로 광을 집광하는 하나 또는 2개의 프리즘 시트를 가진다. 따라서, 이러한 형태의 면광원장치는 구성요소의 개수를 증가시켜 어셈블리 공정의 수와 비용을 증가시킨다.
일본 공개특허공보 2003-75649 호에는, 하나 또는 적은 수의 LED들로부터의 광이 도광판에 의해 확산되어, LED들의 지향성이 감소되는 기술이 개시되어 있다. 도 13 은 이 일본 공개특허공보 2003-75649 호에 개시되어 있는 면광원장치를 나타낸다. 이 장치는 LED (41), 도광판 (44) 및 광 편향기 (45) 를 포함한다. 도광판 (44) 은 LED 와 대향하는 광입사면 (42) 및 광편향기 (45) 와 대향하는 광출사면 (43) 을 가진다. 렌즈들 (44a) 의 평행 어레이가 광출사면 (43) 으로부터 이격되어 대향하는 도광판 (44) 의 제 1 평면에 제공된다. 렌즈 (44a) 가 연장되는 방향은 광입사면 (42) 을 통하여 도광판 (44) 에 진입하는 LED (41) 로부터의 광의 방향과 평행하다. 광입사면 (42) 을 통하여 도광판 (44) 에 진입하는 LED (41) 의 광은 광출사면 (43) 을 통하여 도광판 (44) 으로부터 방사되기 전에 XY 평면에 넓게 분배되도록 확산된다. 도 14 에 나타낸 바와 같이, 광출사면 (43) 을 통하여 방사되는 광의 방향은 광편향기 (45) 에 의해 전방으로 시프트된다. 또한, 일본 공개특허공보 2003-75649 호에는, 광출사면 (43) 을 조면화하는 대신에, 렌즈 (44a) 와 직교하여 연장하는 렌즈들의 또 다른 평행 어레이가 광출사면 (43) 상에 제공되는 변형실시형태가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2003-75649 호에 개시된 기술들에 따르면, 광출사면 (43) 으로부터 이격되어 대향되는 도광판 (44) 제 1 평면의 렌즈들의 어레이는, 광출사면 (43) 의 렌즈들의 어레이와 함께, 입사면 (42) 을 통하여 도광판 (44) 에 진입하는 광을, 광출사면 (43) 을 통하여 도광판 (44) 에서 출사하는 균일한 면광으로 변경한다. 그러나, 렌즈들의 어레이는 XY 평면에 넓게 광을 분배할 수 있도록 도광판 (44) 에 진입하는 광을 확산시킬 수 있는 경우에도 광이 도광판 (44) 에서 출사되어 전방으로 진행될 수 없다. 따라서, 광 편향기 (45) 가 광도광판 (44) 에서 출사하는 광의 방향을 시프트시키기 위하여 필수적으로 요구된다.
종래의 에지 라이트형 면광원장치에서는, 점광원 또는 선형광원이 이용되는지와 무관하게, 도광판의 에지를 통하여 도광판에 진입하는 광량에 대한, 광출사면을 통하여 도광판의 광출사면과 직교하는 방향을 따라 도광판에서 출사하는 광량의 비는 작다. 즉, 도광판의 에지를 통하여 도광판에 진입하는 광이 효과적으로 이용되지 않는다. 일본공개특허 평10-282342호에는, 이러한 결함을 감소시키는개선된 도광판이 개시되어 있다. 이 개선된 도광판은 광출사면에 규칙적으로 배열된 마이크로스코픽 프리즘을 가진다. 광출사면으로부터 이격되어 대향되는 도광판의 면에는, 볼록부 또는 오목부가 제공된다. 이 볼록부 또는 오목부는 소정의 간격으로 이격되어, 마이크로스코픽 프리즘의 연장방향과 직교하는 방향으로 연장된다. 각각의 볼록부와 오목부는 상이한 크기들을 가진 경사면 (slope) 을 규정한다. 경사면들 중의 하나의 광출사면 상으로의 투영면적은 또 다른 경사면들 중의 나머지 하나의 광출사면 상으로의 투영면적보다 3배이상 크다.
일본공개특허 평10-282342호에 개시된 도광판은 에지들 중의 어느 하나를 통하여 광을 수광하며 광출사면을 통하여 그 광을 효과적으로 방사한다. 이는 면광원장치에 요구되는 프리즘 시트의 개수의 감소에 기여한다. 그러나, 도광판은 점광원이 이용되는 경우에 불량 방사광선을 제거할 수 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 광을 수광하고 원하는 방향으로 그 수광된 광을 효과적으로 방사하며 불량 방사광선의 생성을 방지하는 도광판을 제공하며, 이러한 도광판을 가진 면광원장치와 액정표시장치를 제공하는 것이다.
도 1a 는 제 1 실시형태에 따라서 도광판을 개략적으로 나타내는 사시도.
도 1b 는 도 1a 의 도광판을 나타내는 부분확대 사시도.
도 1c 는 도 1a 의 도광판의 뒷면을 나타내는 부분확대 사시도.
도 2 는 도 1a 의 도광판을 가진 액정표시장치를 개략적으로 나타내는 측면도.
도 3 은 도 1a 의 도광판의 동작을 설명하는 개략도.
도 4a 는 평편한 광출사면을 가진 도광판의 동작을 나타내는 개략도.
도 4b 는 광출사면에 평편면 프리즘을 가진 도광판의 동작을 나타내는 개략도.
도 5a 는 불량 방사광선이 존재하는 도광판을 나타내는 개략적 평면도.
도 5b 는 도 4b 에 나타낸 도광판의 동작을 나타내는 개략적 사시도.
도 6a 및 도 6b 는 도 1a 에 나타낸 도광판의 동작을 나타내는 개략도.
도 7 은 광학적 시뮬레이션에 이용되는, 도 1a 에 나타낸 도광판을 나타내는 개략적 평면도.
도 8a 는 도 1a 에 나타낸 도광판의 곡면 프리즘들의 단면 프로파일을 나타내는 그래프.
도 8b 는 도 4b 에 나타낸 평편면 프리즘들의 단면 프로파일을 나타내는 그래프.
도 9a 는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 도광판을 나타내는 개략적 사시도.
도 9b 는 도 9a 에 나타낸 도광판 상에 형성되는 도입부를 나타내는 개략적 평면도.
도 10a 내지 도 10c 는 도광판의 변형예들을 나타내는 개략도.
도 11a 내지 도 11c 는 도광판의 또 다른 변형예들을 나타내는 개략도.
도 12 는 또 다른 변형예들의 도광판 상에 형성되는 도입부를 나타내는 개략적 평면도.
도 13 은 종래기술의 면광원장치를 나타내는 개략적 사시도.
도 14 는 도 13 에 나타낸 면광원장치의 동작을 나타내는 부분측면도.
도 15 는 프리즘 경사각과 출사각 사이에 관계를 나타내는 그래프.
도 16 은 광학적 시뮬레이션에 이용되는, 도 9a 에 나타내는 도광판 상에 형성된 도입부를 나타내는 개략적 평면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 투과형 액정표시장치 12 : 액정패널
13 : 면광원장치 14 : 도광판
14a : 입사면 14b : 대향면
15 : 점광원 16 : 반사부재
17 : 확산시트 18 : 광출사면
19 ; 톱니형상 그루브 19a : 제 1 안내면
19b : 제 2 안내면 20 : 프리즘
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 도광판을 제공한다. 이 도광판은 제 1 표면과 제 2 표면을 포함한다. 제 1 표면과 제 2 표면은 도광판의 서로 반대측에 위치되어 있다. 제 3 표면은 제 1 표면과 제 2 표면을 서로 연결시킨다. 도광판은 제 3 표면을 통하여 광을 수광하고 제 2 표면의 면을 통하여 외부로 그 광을 방사한다. 제 1 표면에는 복수의 그루브가 형성되어 있다. 복수의 제 1 그루브는 제 1 표면의 섹션에 의해 규정된다. 제 1 그루브를 규정하는 제 1 표면의 섹션 각각은 반사 표면을 포함한다. 각각의 반사표면은 광을 제 2 표면을 향하여 진행시키도록 제 3 표면을 통하여 도광판에 진입하는 광을 반사한다. 반사 표면의 연장방향은 제 3 표면과 평행하다. 제 2 표면에는, 복수의 돌출부가 형성된다. 이 돌출부들은 반사표면의 연장방향과 직교하는 방향으로 연장된다. 각각의 돌출부는 피크 라인을 가진다. 제 2 그루브는 인접하는 돌출부들 쌍 각각의 피크 라인들 간에 제공된다. 각각의 제 2 그루브는 대응하는 돌출부들의 피크 라인들 간의 제 2 표면의 섹션에 의해 규정된다. 제 2 그루브를 규정하는 제 2 표면의 섹션 각각은 저부 (bottom) 를 포함한다. 이 저부는 깊이방향에서 제 2 그루브의 중간점보다 제 1 표면에 더 가깝게 위치된다. 저부의 한 점에서 각각의 저부의 접평면과, 모든 돌출부의 피크 라인들을 포함하는 가상면에 의해 규정되는 각은 그 점이 제 1 표면에 근접할수록 감소한다.
또한, 본 발명은 면광원장치를 제공한다. 이 면광원장치는 점광원과, 이 점광원에 의해 생성된 광을 수광하는 도광판을 포함한다.
또한, 본 발명은 액정표시장치를 제공한다. 액정표시장치는 표시면을 가진 액정패널과, 표시면으로부터 이격되어 대향되는 액정패널의 표면에 제공되는 면광원장치를 포함한다. 면광원장치는 점광원과, 이 점광원에 의해 생성되는 광을 수광하는 도광판을 포함한다.
본 발명의 또 다른 태양과 이점들을, 본 발명의 원리들을 예를 들어 설명한상세한 설명부에서, 첨부한 도면을 통하여 설명한다.
본 발명의 목적 및 이점과 함께 본 발명을, 첨부한 도면을 통하여 설명한 바람직한 실시형태를 통하여 설명한다.
[바람직한 실시형태에 대한 상세한 설명]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1a 내지 도 8b 를 통하여 설명한다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 이 실시형태에 따른 투과형 액정표시장치 (11) 는 액정패널 (12) 과, 사이드 라이트형 백라이트 유닛으로서 기능하는 면광원장치 (13) 를 포함한다. 액정패널 (12) 은 표시면을 가진다. 면광원장치 (13) 는 표시면 측으로부터 이격되어 대향되는 액정패널 (12) 측에 제공된다. 면광원장치 (13) 는 도광판 (14) 과, LED들인 점광원 (15) 을 포함한다. 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 점광원 (15) 의 개수는 4개일 수 있다. 점광원 (15) 은 도광판 (14) 의 에지에 있는 입사면 (14a; 제 3 표면) 과 대향하도록 배치된다.
도 2 에 나타낸 바와 같이, 시트로 형성되는 반사 부재 (16) 가 면광원장치 (13) 의 인접부에 제공된다. 반사부재 (16) 는 액정패널 (12) 이 위치되지 않은 도광판 (14) 측에 제공된다. 반사부재 (16) 는 도광판 (14) 으로부터 누설되는 광을 도광판 (14) 으로 다시 반사시킨다. 도광판 (14) 으로 복귀된 광은 도광판 (14) 으로부터 광출사면 (18) 을 통하여 방사되는데, 이 광출사면 (18) 은 액정패널 (12) 과 대향하는 도광판 (14) 의 한 표면이다. 도광판 (14) 과 액정패널 (12) 간에는, 확산 시트 (17) 가 제공된다.
도광판 (14) 은 아크릴 수지와 같은 높은 투명성 재료로 형성된다. 도1a 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (14) 은 위에서 보았을 때 실질적으로 직사각형 형상이다. 도 1a, 도 10c 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 광출사면 (18) 으로부터 이격되어 대향되는 도광판 (14) 의 뒷면 (제 1 표면) 에는, 그 뒷면이 톱니형 단면을 가지도록 톱니형상 그루브 (19; 제 1 그루브) 가 형성되어 있다. 톱니형상 그루브 (19) 는 서로 평행하게 연장된다. 각각의 톱니형상 그루브 (19) 는 제 1 안내면 (19a; 반사면) 과 제 2 안내면 (19b) 에 의해 규정된다. 각각의 제 1 안내면 (19a) 은 대응하는 제 2 안내면 (19b) 보다 입사면 (14a) 에 더 가깝다. 도광판 (14) 은 대향면 (14b), 또는 입사면 (14a) 으로부터 이격되어 대향되는 도광판 (14) 의 에지부를 가진다. 각각의 제 1 안내면 (19a) 은, 대향면 (14b) 에 더 가까운 제 1 안내면 (19a) 의 일부분이 입사면 (14a) 에 더 가까운 제 1 안내면 (19a) 의 일부분보다 광출사면 (18) 에 더 가깝도록 경사져 있다. 각각의 제 2 안내면 (19b) 은, 대향면 (14b) 에 더 가까운 제 2 안내면 (19b) 의 일부분이 입사면 (14a) 에 더 가까운 제 2 안내면 (19b) 의 일부분보다 광출사면 (18) 과 더 멀리 이격되어 있도록 경사져 있다. 제 1 안내면 (19a) 과 제 2 안내면 (19b) 은 도광판 (14) 의 뒷면에 교대로 그리고 연속적으로 형성된다. 톱니형상 그루브 (19) 가 연장되는 방향은 입사면 (14a) 및 대향면 (14b) 과 평행하다. 또한, 제 1 안내면 (19a) 과 제 2 안내면 (19b) 이 연장되는 방향도 입사면 (14a) 및 대향면 (14b) 과 평행하다.
입사면 (14a) 을 통하여 도광판에 진입한 다음 제 1 안내면 (19a) 에 도달하는 광, 더욱 자세하게는, 도광판 (14) 의 가상평면 (P1) 과 평행한 방향으로 진행하는 광이 제 1 안내면 (19a) 상에서 전반사된 다음 가상평면 (P1) 과 실질적으로 직교하는 방향을 따라 광출사면 (18) 을 향하여 진행하도록, 제 1 안내면 (19a) 과, 아래 후술될 (도 1b 를 참조) 가상평면 (P1) 에 의해 규정되는 각이 결정된다. 각각의 제 1 안내면 (19a) 과, 가상평면 (P1) 에 평행한 평면에 의해 규정되는 각 (θ1; 도 3 을 참조) 은 35°이상 50°이하의 범위인 것이 바람직하며 40°이상 45°이하의 범위인 것이 더욱 바람직하다. 각각의 제 2 안내면 (19b) 과, 가상평면 (P1) 에 평행한 평면에 의해 규정되는 각 (θ2; 도 3 을 참조) 은 0.3°이상 2.5°이하의 범위인 것이 바람직하다.
도 1a 및 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (14) 은 광출사면 (18) 상에 곡면 프리즘 (20; 돌출부) 을 가진다. 이 프리즘 (20) 은 톱니형상 그루브 (19) 가 연장되는 방향과 직교하는 방향으로 서로 평행하게 연장된다. 프리즘 (20) 은 인접하는 프리즘들 (20) 의 쌍 각각이 연속이도록 배열된다. 프리즘 (20) 은 동일한 크기를 가진다. 도 1b 에 나타낸 바와 같이, 프리즘 (20) 의 피크 라인은 가상평면 (P1) 에 위치된다. 인접하는 프리즘 (20) 들 쌍 각각의 피크 라인들 간에 광출사면 (18) 의 단면은 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출하는 곡면 (20a) 이다. 즉, 아치형 단면 그루브 (21; 제 2 그루브) 가 인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각의 피크 라인들 사이에 한정되어 있다. 각각의 아치형 단면 그루브 (21) 는 대응하는 곡면 (20a) 에 의해 한정된다.
각각의 곡면 (20a) 은 그루브 (21) 의 깊이에서의 중점보다 도광판 (14) 의 뒷면에 더 가까운 저부 (21a) 를 포함한다. 저부 (21a) 의 한 점에서의 저부(21a) 의 접평면과 가상평면 (P1) 에 의해 규정되는 각은 그 점이 도광판 (14) 의 뒷면에 근접할수록 감소한다. 도광판 (14) 의 뒷면에 최인접한 저부 (21a) 의 한 점에서, 저부 (21a) 의 접평면은 가상평면 (P1) 과 평행하다. 즉, 저부 (21a) 의 한 점에서의 저부 (21a) 의 접평면과 가상평면 (P1) 에 의해 규정되는 각의 최소값은 0°이다.
저부 (21a) 의 한 점에서의 저부 (21a) 의 접평면과 가상평면 (P1) 에 의해 규정되는 각의 최소값은 적어도 10°보다 크지 않은 한도에서, 반드시 0°일 필요는 없다. 저부 (21a) 의 접평면과 가상평면 (P1) 에 의해 규정되는 각의 최소값이 10°이하인 것이 바람직한 이유는 다음과 같다.
광출사면 (18) 을 통하여 제 1 안내면 (19a) 상에서 반사되는 대부분의 광은 가상평면 (P1) 과 직교하는 방향으로 도광판 (14) 을 통하여 진행한다. 그러나, 엄밀히 말하면, 도 5b 에 나타낸 바와 같이, 제 1 안내면 (19a) 들 중의 하나에서 반사되는 경우에 각각의 점광원 (15) 에 의해 생성되는 광이 진행하는 방향은 광원 (15) 으로부터의 광을 도입하는 각각의 제 1 안내면 (19a) 의 일부분에 대한 점광원 (15) 의 위치에 의존하여 변경된다. 더욱 자세하게는, 각각의 제 1 안내면 (19a) 에서, 광이 제 1 안내면 (19a) 상에서 반사되는 방향과 가상평면 (P1) 에 의해 규정되는 각은, 각각의 점광원에서 이격되는 영역에서보다 각각의 점광원 (15) 앞의 영역에서 직각에 가깝다. 즉, 각각의 점광원 (15) 의 앞쪽에 위치된 각각의 제 1 안내면 (19a) 의 일부분은 점광원 (15) 으로부터의 광을 반사하여, 그 결과, 광이 가상평면 (P1) 과 직교하는 방향으로 광출사면 (18) 을 향하여 진행하게 된다. 가상평면 (P1) 과 직교하는 방향으로 진행하도록 반사되었던 광이 곡면 (20a) 들 중의 어느 하나에 도달하는 경우, 가상평면 (P1) 과 곡면 (20a) 의 접평면에 의해 규정되는 입사점에서의 각이 크다면, 입사점에 도달하는 광은 가상평면 (P1) 과 직교하는 방향과 매우 다른 방향으로 진행하도록 굴절된다. 그 결과, 도광판 (14) 의 전방에서 방사된 광량이 감소되며, 점광원 (15) 앞쪽의 도광판 (14) 의 영역에, 낮은 휘도인 다크 (dark) 라인 및 다크 스폿이 존재하게 된다.
도 15 는 출사각과 프리즘 경사각 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 출사각은 가상평면 (P1) 과 직교하는 직선과, 가상평면 (P1) 과 직교하는 방향으로 진행하도록 반사한 다음 곡면 (20a) 에 도달한 후 이 곡면 (20a) 들 중의 어느 하나를 떠나는 광의 방향에 의해 규정되는 각을 의미한다. 프리즘 경사각은 가상평면 (P1) 과, 곡면 (20a) 상의 입사점에서의 곡면 (20a) 의 접평면에 의해 규정되는 각을 의미한다. 통상적으로, 액정표시장치 (11) 의 사용자는 표시면 앞쪽의 위치에서 표시면을 보거나 도광판 (14) 의 전방으로부터 ±5°범위의 각도의 위치에서 표시면을 본다. 따라서, 출력각은 실제 이용에서 대략 5°이하로 되는 것이 필요하다. 따라서, 도 15 에 나타낸 결과들에서는, 가상평면 (P1) 과, 각각의 저부 (21a) 의 접평면에 의해 규정되는 각의 최소값이 10°이하인 것이 바람직함을 보여주고 있다.
이하, 도광판 (14) 의 작용을 설명한다.
점광원 (15) 이 광을 방사하는 경우, 이 광은 입사면 (14a) 을 통하여 도광판 (14) 에 진입한다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 도광판 (14) 에 진입한 광이제 1 안내면 (19a) 들 중의 어느 하나에 도달하는 경우, 그 광은 광출사면 (18) 을 향하여 진행하도록 전반사된다. 이후, 광이 광출사면 (18) 을 통하여 액정 패널 (12) 을 향하여 도광판 (14) 에서 출사한다. 도광판 (14) 에서 출사한 광은 확산 시트 (17) 를 통하여 액정패널 (12) 에 진입하는데, 이 출사광을 이용하여 액정패널 (12) 의 표시면 상의 이미지를 시인한다.
제 1 안내면 (19a) 에 도달하는 광은 입사면 (14a) 으로부터 제 1 안내면 (19a) 들 중 어느 하나를 향하여 직접 진행한 다음 제 1 안내면 (19a) 에 도달한 광 뿐만 아니라, 입사면 (14a) 으로부터 제 1 안내면 (19a) 들 중의 어느 하나를 향하여 진행하지는 않지만 제 2 안내면 (19b) 들 중의 어느 하나 또는 광출사면 (18) 상에서 전반사된 후 제 1 안내면 (19a) 들 중의 어느 하나에 도달한 광도 포함한다. 입사면 (14a) 으로부터 제 1 안내면 (19a) 들 중 어느 하나를 향하여 직접 진행한 광은 가상평면 (도 1b 를 참조) 과 실질적으로 평행하게 도광판 (14) 으로 진행한다. 반면, 각각의 제 2 안내면 (19b) 은 대향면 (14b) 에 더 가까운 제 2 안내면 (19b) 의 일부분이 입사면 (14a) 에 더 가까운 제 2 안내면 (19b) 의 일부분보다 광출사면 (18) 에서 더 멀리 이격되어 위치되도록 경사져 있기 때문에, 입사면 (14a) 으로부터 제 1 안내면 (19a) 들 중의 어느 하나를 향하여 직접 진행하지 않는 광은, 그 광이 가상평면 (P1) 과 실질적으로 평행한 선을 따라 도광판 (14) 에 진행할 때까지, 제 2 안내면 (19b) 과 광출사면 (18) 상에서 반복적으로 전반사된다. 따라서, 입사면 (14a) 으로부터 제 1 안내면 (19a) 들 중의 어느 하나를 향하여 직접 진행하는 광과, 입사면 (14a) 으로부터 제 1 안내면 (19a)들 중의 어느 하나를 향하여 직접 진행하지 않는 광은 모두 제 1 안내면 (19a) 상에서 전반사되어, 이 광들이 가상평면 (P1) 과 실질적으로 직교하는 각에서 광출사면 (18) 을 향하여 진행한다.
도광판 (14) 의 굴절률은 공기의 굴절율보다 크다. 따라서, 광이 도광판 (14) 에 진입하는 경우, 광은 도광판과 공기 사이의 계면에서 입사각보다 큰 굴절각으로 굴절된다. 따라서, 광출사면 (18) 이 도 4a 에 나타낸 바와 같이 곡면 프리즘 (20) 없이 평편하게 형성된 것으로 가정하면, 광출사면 (18) 을 향하여 제 1 안내면 (19a) 들 중의 하나에서 반사된 광선 (ray; L) 은 광출사면 (18) 에서 굴절되어 광출사면 (18) 과 직교하는 방향으로부터 심하게 변위된 방향으로 진행한다. 즉, 도 4a 에 나타낸 평편한 광출사면 (10) 은 전방으로 광을 방사할 수 없다.
한편, 곡면 프리즘 (20) 이 도 4b 에 나타낸 바와 같이 평편면 프리즘 (22) 으로 대체되는 것으로 가정하면, 광출사면 (18) 을 향하여 제 1 안내면 (19a) 들 중 어느 하나에 반사된 광선 (L) 은 경사면 (22a) 상에서 굴절되어, 경사면 (22a) 과 직교하는 방향으로부터 심하게 변위된 방향으로 진행한다. 그 결과, 광선 (L) 은 경사면 (22a) 에서 출사하여 전방으로 진행한다. 그러나, 전방으로 경사면 (22a) 에서 출사한 광은 특정각도에서 경사면 (22a) 에 도달한 광이다. 이 특정각도 이외의 각도에서 경사면 (22a) 에 도달한 광은 전방으로 경사면 (22a) 에서 출사하지 않는다.
도 5a 에 나타낸 바와 같이, 각각의 점광원 (15) 에 의해 생성된 광은 각 (α) 의 확산범위에서 도광판 (14) 에 진입한다. 따라서, 도 5b 에 나타낸 바와 같이, 광이 제 1 안내면 (19a) 들 중의 어느 하나에 반사된 경우 각각의 점광원 (15) 에 의해 생성된 광이 진행하는 방향은 점광원 (15) 으로부터의 광을 도입하는 각각의 제 1 안내면 (19a) 의 일부분에 대한 점광원 (15) 의 위치에 의존하여 변경된다. 따라서, 특정각에서 각각의 제 1 안내면 (19a) 에 도달하는 광만이 평편면 프리즘 (22) 에 의해 도광판 (14) 의 전방으로 방사된다. 예를 들면, 평편면 프리즘 (22) 의 꼭지각이 90°인 경우, 제 1 안내면 (19a) 과, 가상평면 (P1) 과 평행한 평면에 의해 규정되는 각 (θ1; 도 3 을 참조) 은 45°이며, 각 (α) 이 34°인 도광판 (14) 의 섹션 또는 각각의 점광원 (15) 의 전방으로부터 대략 17°정도로 확산되는 각각의 범위에서는, 불량방사광선 (23; 도 5a 를 참조) 이 존재한다. 도 5b 의 파선으로 된 원 (A) 에 의해 표시되는 섹션은 도 5a 의 파선으로 표시된 원 (A) 에 의해 표시되는 섹션에 대응한다.
이와 대조적으로, 곡면 프리즘 (20) 을 가진 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 에는, 인접하는 프리즘 (20) 의 쌍 각각의 피크 라인들 간의 광출사면 (18) 의 일부분이 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출한 곡면 (20a) 이다. 또한, 가상면 (P1) 과, 저부 (21a) 상의 한 점에서 저부 (21a) 의 접평면에 의해 규정되는 각은, 그 점이 도광판 (14) 의 뒷면에 근접할수록 감소한다. 따라서, 평편면 프리즘 (22) 을 가진 도광판 (14) 의 전방으로 진행하도록 굴절되지 않는 광은, 도 6a 에 나타낸 바와 같이, 곡면 프리즘 (20) 상에서 굴절되어 도광판 (14) 의 전방으로 진행한다.
도 6b 에 나타낸 바와 같이, 인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각의 피크 라인들 간의 광출사면 (18) 의 일부분이 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출하는 곡면 (20a) 이기 때문에, 제 1 안내면 (19a) 들 중의 어떠한 것에도 반사되지 않고 가상면 (P1) 에 대하여 작은 각도에서 도광판 (14) 을 통하여 진행하는 광은 가상평면 (P1) 에 대하여 작은 각도 만큼 기울어진 접평면을 가진 곡면 (20a) 들 중의 일부분에는 도달하지만, 가상평면 (P1) 에 대하여 큰 각도로 기울어진 접평면을 가진 곡면 (20a) 의 일부분에는 도달하지 않는다. 따라서, 가상평면 (P1) 에 대하여 작은 각도로 도광판 (14) 을 향하여 진행하는 광은 어떠한 곡면 (20a) 도 통과하지 못하고 곡면 (20a) 들 중의 어느 하나 상에서 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 전반사된다. 뒷면을 향하여 전반사된 광은 제 2 안내면 (19b) 들 중의 하나 상에서 반사되어, 그 결과, 곡면 (20a) 의 입사각이 임계각보다 작지 않게 되어, 광이 곡면 (20a) 을 통과하여 도광판 (14) 의 전방으로 진행할 수 있게 된다. 따라서, 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 은 도광판 (14) 의 전방 이외의 방향으로 진행하는 광량을 감소시키고 도광판 (14) 에서 출사하여 도광판 (14) 의 전방으로 진행하는 광량을 증가시킨다.
몬테 카를로 (Monte Carlo) 방법에 의한 광선 추적 시뮬레이션을 수행하여, 도 4b 의 평편면 프리즘 (22) 에 대한 도 1b 의 곡면 프리즘 (20) 의 우수성을 확인하였고 그 결과를 아래 자세히 나타낸다. 시뮬레이션 분석에 이용된 도광판 (14) 의 디멘젼은 아래 표 1 에 나타낸다.
파라미터 예 비교예
프리즘 다항식 1 에 의해표현되는 단면 프로파일을가진 곡면 프리즘 90°의 꼭지각을 가진평편면 프리즘
프리즘의 피치 0.25 mm 0.25 mm
제 1 안내면 (19a) 과가상평면 (P1) 에 의해규정되는 각도 45° 45°
제 2 안내면 (19b) 과가상평면 (P1) 에 의해규정되는 각도 1° 1°
[다항식 1]
Z = C*X2/{1+(1-(1+κ)*C2*X2)0.5}+C4*X4
다항식 1 에서, Z 는 가상평면 (P1) 과 직교하는 방향으로의 좌표를 나타내며, X 는 입사면 (14a) 과 평행하고 Z 축과 직교하는 방향으로의 좌표를 나타내며, 계수 C 는 50이며, 계수 κ는 -2이며, 계수 C4 는 23이다.
가상평면 P1과, 각각의 곡면 프리즘 (20) 의 곡면 (20a) 의 접평면에 의해 규정되는 각의 최대값은 대략 49°이며, 이 각의 최소값은 0°이다. 도 8a 는 도 1b 에 나타낸 곡면 프리즘 (20) 의 단면 커브를 나타내며, 도 8b 는 도 4b 에 나타낸 평편면 프리즘 (22) 의 단면 커브를 나타낸다.
점광원 (15) 의 지향성의 영향은 점광원 (15) 에 대응하는 면에서의 에지로부터 10mm 만큼 이격되어 있는 표시면 (24) 의 섹션에 대응하는 도광판 (14) 의 섹션에서 특히 현저하다. 이 도광판 (14) 섹션에서의 수개의 스폿에서 휘도비를 측정하였다. 이 휘도비는 인접한 암영역의 휘도에 대한 명영역의 휘도의 비이다. 측정한 휘도비의 평균값이 예와 비교예로 비교된다. 그 비교 결과를 표 2 에 나타낸다.
예 비교예
휘도비의비교된평균값 0.64 1.00
표 2 에 나타낸 시뮬레이션 결과는 광출사면 (18) 상에서 곡면 프리즘 (20) 을 가진 도광판 (14) 이 이용되는 경우, 광출사면 (18) 상에서 평편면 프리즘 (22) 을 가진 도광판 (14) 에 비하여 불량 방사광선 (23) 의 입사가 억제됨을 보여준다.
이 실시형태는 다음 이점을 제공한다.
(1) 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 에서, 입사면 (14a) 과 평행하게 연장되는 톱니형상 그루브 (19) 가 도광판 (14) 의 뒷면에 제공된다. 각각의 톱니형상 그루브 (19) 는 제 1 안내면 (19a) 과 제 2 안내면 (19b) 에 의해 규정된다. 톱니형상 그루브 (19) 의 연장방향과 직교하는 방향으로 연장되는 곡면 프리즘 (20) 은 도광판 (14) 의 광출사면 (18) 상에 제공된다. 인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각의 피크 라인들 간의 광출사면 (18) 의 섹션은 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출한 곡면 (20a) 이다. 가상면 (P1) 과, 곡면 (20a) 의 한 점에서 각각의 곡면 (20a) 의 접평면에 의해 규정되는 각은 이 점이 도광판 (14) 의 뒷면에 근접할수록 감소된다. 따라서, 도광판 (14) 은 도광판 (14) 의 전방으로 광을 효과적으로 방사하도록 구성된다. 따라서, 도광판 (14) 을 포함하는 면광원장치 (13) 는 필요한 휘도를 얻기 위하여 광을 집광하는 프리즘 시트를 필요로 하지 않는다. 또한, 도 1a 에 나타낸 바와 같이, 점광원 (15) 이 이용되는 경우에도, 도광판 (14) 에 불량방사광선이 거의 생성되지 않는다. 즉, 반사광선이 현저하지 않기 때문에, 도 1a 의 도광판은 종래의 도광판 (14) 보다도 우수한 품질을 가진다. 도 1a 의 도광판 (14) 은 휘도가 개선되기 때문에 종래의 도광판 (14) 보다 더 우수한 효율성을 가진다.
(2) 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 에서, 인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각의 피크 라인들 간의 광출사면 (18) 의 섹션은 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출하는 곡면 (20a) 이다. 인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각의 피크 라인들 간의 광출사면 (18) 의 일부분이 평편면으로 형성되는 경우에 비하여, 인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각의 피크 라인들 간의 광출사면 (18) 의 일부분이 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출하는 곡면 (20a) 으로 형성되는 도광판 (14) 은 제 1 안내면 (19a) 에 의해 광출사면 (18) 을 향하여 반사되는 많은 양의 광을 도광판 (14) 의 전방으로 방사한다.
(3) 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 을 포함하는 면광원장치 (13) 가 프리즘 시트를 필요로 하지 않기 때문에, 구성요소의 개수가 감소된다. 이는 어셈블리 공정의 수와 제조비용을 감소시킨다.
(4) 도 2 에 나타낸 면광원장치 (13) 는 확산시트 (17) 를 가진다. 따라서, 불량 방사광선 (23) 이 도광판 (14) 에서 완전히 제거되지 않는 경우에도, 확산시트 (17) 가 육안으로 가시할 수 없는 레벨까지 불량방사광선 (23) 을 억제한다.
이하, 본 발명의 제 2 실시형태를, 도 9a 와 도 9b 를 통하여 설명한다. 제 2 실시형태에 따른 도광판 (14) 은 도광판 (14) 의 에지 (입사면 (14a)) 상에도입부 (25; admitting portion) 가 형성된다는 점에서 제 1 실시형태에 따른 도광판 (14) 과 다르다. 도입부 (25) 의 수는 점광원 (15) 의 수와 동일하다. 제 1 실시형태의 대응하는 구성요소와 동일하거나 유사한 성분은 동일한 부재번호를 부여하며, 그에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 9a 에 나타낸 바와 같이, 도입부 (25) 는 면광원 (15) 으로부터 도광판 (14) 으로 광을 안내하도록 점광원 (15) 과 대향하는 도광판 (14) 의 에지 상에 제공된다. 각각의 도입부 (25) 는 인접하는 도입부 (25) 와 연속하여 형성된다. 도 9b 에 나타낸 바와 같이, 각각의 도입부 (25) 의 폭은 대응하는 점광원 (15) 으로부터의 거리가 증가될수록 증가된다. 입사부 (26) 는 대응하는 점광원 (15) 과 대향하는 각각의 도입부 (25) 의 대향단부이다. 입사부 (26) 의 폭 (K; 도 9b 에서 보았을 때 측면에서 측정) 은 대응하는 점광원 (15) 의 폭보다 크다. 각각의 입사부 (26) 는 입사평면 (26a) 과 V 자형 그루브 (26b) 를 포함한다. 입사평면들 (26a) 은 도입부 (25) 의 폭방향으로 동일한 간격으로 이격되어 있다. 입사평면들 (26a) 은 도입부 (25) 와 도광판 (14) 사이의 계면에서 도입부 (25) 의 폭방향을 따라 연장되는 가상평면 (28) 과 평행하다. 각각의 V 자형 그루브 (26b) 는 인접하는 입사평면들 (26a) 의 쌍 간에 위치된다. 각각의 V 자형 그루브 (26b) 를 규정하는 면들은 대응하는 점광원 (15) 으로부터의 광을 확산시키기 위한 확산부들로서 기능한다. V 자형 그루브 (26b) 와 대응 입사평면 (26a) 을 규정하는 각각의 면들에 의해 규정되는 각 (θ) 은 120°이상 155°이하의 범위인 것이 바람직하다. 각각의 도입부 (25) 의 측면들은 반사평면들이다. 즉,이 측면들은 V 자형 그루브 (26b) 를 규정하는 면들에 의해 확산되는 광을 도광판 (14) 을 향하여 반사시킨다. 각각의 반사평면 (27) 과 가상평면 (28) 에 의해 규정되는 각 (β; 도 9b 참조) 은 35°이상 65°이하의 범위인 것이 바람직하다.
도 9a 와 도 9b 에 나타낸 도광판 (14) 에서, 점광원 (15) 에 의해 방사된 대부분의 광은 입사부 (26) 에 도달한다. 입사부 (26) 에 도달한 광의 일부는 대응 입사평면 (26a) 을 통하여 도입부 (25) 에 진입한다. 입사평면 (26a) 을 통하여 도입부 (25) 에 진입하는 대부분의 광은 입사평면 (26a) 과 직교하는 각도에서 진입한다. 따라서, 광은 입사평면 (26a) 과 실질적으로 직교하는 방향, 즉, 가상평면 (28) 과 실질적으로 직교하는 방향으로 도입부 (25) 와 도광판 (14) 으로 진행한다. 반면, 입사부 (26) 에 도달하는 광의 나머지부분은 V 자형 그루브 (26b) 의 대응표면을 통하여 도입부 (25) 에 진입한다. V 자형 그루브 (26b) 를 규정하는 표면들을 통하여 도입부 (25) 에 광이 진입하는 경우, 이 광은 V 자형 그루브 (26b) 를 규정하는 표면에서 굴절된다. V 자형 그루브 (26b) 를 규정하는 표면들 상에서 굴절되는 광의 대부분은 반사평면 (27) 상에서 반사된다. 이는 인접하는 점광원 (15) 들의 쌍 각각 사이의 영역에 대응하는 도광판 (14) 의 일부분에서 가상평면 (28) 과 실질적으로 직교하는 방향으로 광을 진입할 수 있게 한다.
몬테 카를로 방법에 의한 광선 추적 시뮬레이션을 수행하여 도입부 (25) 의 효과를 확인하였고 그 결과를 아래 자세하게 나타낸다. 시뮬레이션 분석에 이용되는 도광판 (14) 의 디멘젼들은 아래 표 3 에 나타낸다. 도입부 (25) 의 디멘젼들은 아래 표 4 에 나타낸다.
프리즘 (20) 의단면 프로파일을나타내는 다항식 Z = 100X2/(1+(1+1700X2)0.5}+23X4
프리즘 (20) 의 피치 0.25mm
제 1 안내면 (19a) 과가상평면 (P1) 에 의해규정되는 각 43
제 2 안내면 (19b) 과가상평면 (P1) 에 의해규정되는 각 0.7
파라미터 값
반사평면 (27) 과 가상평면 (28) 에 의해 규정되는 각 (β) 55°
V자형 그루브 (26b) 와 입사평면 (26a) 에 의해 규정되는표면에 의해 규정되는 각 (θ) 132.5°
V자형 그루브 (26b) 의 피치 (P) 0.2mm
도입부 (25) 최대폭 (W) 14.25mm
입사부 (26) 의 폭 (K) 6.4mm
입사평면 (26a) 과 가상평면 (28) 간의 거리 (h) 5.6mm
입사부 (26) 에서의 입사평면 (26a) 의 비 70%
입사평면 (14a) 상에서 도입부 (25) 를 가진 도광판 (14) 과, 도입부 (25) 를 갖지 않은 도광판 모두에 대한 휘도비를 측정하였다. 더욱 자세하게는, 양쪽 도광판 (14) 에서, 입사평면 (14a; 가상평면 (28)) 으로부터 6.2mm 만큼 이격된 복수의 스폿에서 휘도비를 측정하였다. 도광판 (14) 에서 측정한 휘도비의 평균값들을 비교하였다. 그 비교 결과를 표 5 에 나타낸다.
도입부가 있는경우 도입부가 없는경우
휘도비의비교된평균값 0.79 1.00
표 5 에 나타낸 결과들은 입사평면 (15a) 상에서 도입부 (25) 를 가진 도광판 (14) 을 이용하는 경우, 도입부 (25) 가 없는 도광판 (14) 에 비하여 휘도가 매우 균일함을 보여준다.
제 1 실시형태의 이점 (1) 내지 (4) 에 더하여, 제 2 실시형태는 다음과 같은 이점을 가진다.
(5) 도 9a 에 나타낸 도광판 (14) 에서, 점광원 (15) 으로부터의 광은 도입부 (25) 에 의해 확산된다. 이는 전체 도광판 (14) 으로 광을 확산시킨다. 따라서, 인접한 점광원 (15) 들 간의 영역에 대응하는 도광판 (14) 의 영역에는, 휘도가 상당히 낮은 암영역이 형성되지 않는다. 또한, 점광원 (15) 앞쪽 영역에 대응하는 도광판 (14) 의 영역에는, 휘도가 과도하게 높은 명영역이 형성되지 않는다. 따라서, 점광원 (15) 의 주변에 있는 도광판 (14) 의 영역에 존재하기 쉬운 휘도의 불균일성이 감소된다.
본 발명은 본 발명의 사상이나 범위에 벗어남이 없이 다른 많은 구체적인 형태로 실시될 수도 있다. 자세하게는, 본 발명은 다음과 같은 형태로 실시될 수도 있다.
프리즘 (20) 은 도 1b 에 나타낸 프리즘과 다른 형상을 가질 수도 있다. 그러나, 프리즘 (20) 이 도 1b 에 나타낸 프리즘과 다른 형상을 가진 경우에도, 가상평면 (P1) 과, 저부 (21a) 상의 한 점에서의 저부 (21a) 의 접평면에 의해 규정되는 각도는, 그 점이 도광판 (14) 의 뒷면에 근접할수록 감소되어야 한다. 또한, 가상평면 (P1) 과, 저부 (21a) 이외의 곡면 (20a) 상의 한점에서의 접평면에 의해 규정되는 각은 그 점이 도광판 (14) 의 뒷면에 근접할수록 감소될 필요가 있다. 예를 들면, 대응하는 프리즘 (20) 의 말단부에 대응하는 각각의 곡면 (20a) 의 일부분은 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출할 필요가 없지만, 도 10a 에 나타낸 바와 같이 뒷면으로부터 이격되어 대향되는 도광판 (14) 의 표면으로 돌출할 수도 있다. 또 다른 방법으로, 이 부분이 도 10b 에 나타낸 바와 같이 평편할 수도 있다. 도 10b 에 나타낸 변형예에서, 대응 프리즘 (20) 의 말단부에 대응하는 각각의 곡면 (20a) 의 일부분은 가상평면 (P1) 에 포함될 수도 있다. 도 10a 및 도 10b 의 변형예에 따르면, 도광판 (14) 의 전방으로 진행하는 광량은 도광판 (14) 이 곡면 프리즘 (20) 을 가진 도 1a 및 도 1b 의 광량보다 적지만, 도광판 (14) 이 곡면 프리즘 (20) 을 대신하여 평편면 프리즘 (22) 을 가진 도 4b 의 광량보다는 더 클 수 있다.
인접하는 프리즘 (20) 들의 쌍 각각이 불연속적이도록 프리즘 (20) 이 배열될 수도 있다. 예를 들면, 도 10c 에 나타낸 바와 같이, 각각의 프리즘 (20) 이 소정의 거리 (S) 만큼 인접한 프리즘 (20) 으로부터 이격될 수도 있다. 각각의 프리즘 (20) 이 소정의 거리 (S) 만큼 인접하는 프리즘 (20) 과 이격되어 있는 도광판 (14) 을 제조하기 위한 몰드는 프리즘 (20) 에 대응하는 형상을 가진 블레이드로 베이스를 소정간격으로 절단함으로써 얻는다. 이러한 몰드는 각각의 프리즘 (20) 이 인접 프리즘 (20) 과 연속해 있는 도광판을 제조하기 위한 몰드보다 더 쉽게 얻어진다.
인접하는 프리즘들 (20) 의 쌍 각각의 피크라인들 간의 광출사면 (18) 영역은 도광판 (14) 의 뒷면을 향하여 돌출하도록 전체적으로 굴곡되지 않고 평편부를포함할 수도 있다. 즉, 인접하는 프리즘들 (20) 의 쌍 각각의 피크라인들 간에 형성된 그루브 (21) 가 곡면 단독으로 규정되지 않고 곡면과 평편면에 의해 규정될 수도 있다. 예를 들면, 도 11a 내지 도 11c 에 나타낸 바와 같이, 각각의 그루브 (21) 가 가상평면 (P1) 에 대하여 상이한 각만큼 각각 기울어진 평면 (20a) 에 의해 규정될 수도 있다. 이들 변형예의 도광판 (14) 은 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 과 동일한 이점을 가진다.
도 9b 에서, 각각의 도입부 (25) 는 교대로 배열된 입사평면 (26a) 과 V자형 그루브 (26b) 를 포함한다. 이러한 구성은 각각의 V자형 그루브 (26b) 가 인접한 V자형 그루브 (26b) 와 함께 연속적으로 형성되어 있는 도 12 에 나타낸 것으로 변경될 수도 있다.
도입부 (25) 는 생략될 수도 있고 입사부 (26) 가 입사평면 (14a) 상에 직접 형성될 수도 있다. 이 경우, 점광원 (15) 으로부터의 광원은 평편 입사면 (14a) 을 가진 도 1a 에 나타낸 도광판 (14) 의 경우에 비하여 도광판 (14) 의 두께 방향과 직교하는 평면에서 크게 확산된다.
도 1a 내지 도 9a 에 나타낸 도광판 (14) 의 거시적인 두께가 균일할 필요는 없다. 예를 들면, 도광판 (14) 은 그 두께가 입사면 (14a) 으로부터 대향면 (14b) 을 향하여 점점 감소되도록 쐐기형태로 형상화될 수도 있다. 다른 방법으로, 도광판 (14) 의 중간부분의 두께를 도광판 (14) 의 다른 부분의 두께보다 더 크게 할 수도 있다.
도 2 에 나타낸 면광원장치 (13) 에서, 확산시트 (17) 가 생략될 수 있다.확산시트 (17) 는 면광원장치 (13) 의 전체 광출사면에서의 휘도불균일성을 감소시킨다. 그러나, 면광원장치 (13) 를 이용한 액정표시장치 (11) 의 필요한 정밀도에 의존하여, 확산시트 (17) 가 없는 몇몇 경우에 발생하는 휘도 불균일성에 의한 문제가 발생하지 않는다.
따라서, 본 발명의 예와 실시형태는 설명을 위한 것으로, 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 본 발명은 이들 상세한 설명으로 한정되지 않으며 첨부된 청구범위의 범위 및 균등물 내에서 변형될 수 있다.
본 발명에 의하면, 점광원을 사용하는 경우에도, 곡면 프리즘을 이용함으로써 입사광을 효과적으로 도광판의 전방으로 출사시킬 수 있음과 동시에 불량방사광선의 발생을 억제할 수 있다.

Claims (13)

  1. 서로 반대측에 위치된 제 1 표면과 제 2 표면; 및
    제 1 표면과 제 2 표면을 상호연결하는 제 3 표면을 구비하는 도광판으로서,
    상기 도광판은 제 3 표면을 통하여 광을 수광하고 제 2 표면의 면을 통하여 외측으로 광을 방사하며,
    제 1 표면에는 복수의 제 1 그루브가 형성되어 있으며 그 각각의 제 1 그루브는 제 1 표면의 섹션에 의해 규정되며, 이 제 1 그루브들을 규정하는 제 1 표면의 섹션 각각은 반사면을 구비하며, 그 각각의 반사면은 광이 제 2 표면을 향하여 진행하도록 제 3 표면을 통하여 도광판에 진입하는 광을 반사시키며, 이 반사면들의 연장방향은 제 3 표면과 평행하며,
    제 2 표면에는 복수의 돌출부가 형성되어 있고, 이 돌출부들은 반사면들의 연장방향과 직교하는 방향으로 연장되며 각각의 돌출부는 피크 라인을 가지며, 인접하는 돌출부들의 쌍 각각의 피크라인들 간에는 제 2 그루브가 제공되며 그 각각의 제 2 그루브는 대응 돌출부들의 피크라인들 간의 제 2 표면의 섹션에 의해 규정되며, 제 2 그루브들을 규정하는 제 2 표면의 섹션들 각각은 저부 (bottom) 를 구비하며, 이 저부는 깊이방향에서 제 2 그루브의 중간점 보다 제 1 표면에 더 가깝게 위치되며, 저부의 한 점에서, 각각의 저부의 접평면과, 모든 돌출부들의 피크라인들을 포함하는 가상평면에 의해 규정되는 각은 그 저부의 한 점이 제 1 표면에 근접할수록 감소하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 돌출부는 인접하는 돌출부들과 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    인접하는 돌출부들의 쌍의 피크라인들 간의 제 2 표면의 섹션 각각은 제 1 표면을 향하여 돌출하는 곡면인 것을 특징으로 하는 도광판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    인접하는 돌출부들의 쌍의 피크라인들 간의 제 2 표면의 섹션 각각은 평편면을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    인접하는 돌출부들의 쌍의 피크라인들 간의 제 2 표면의 섹션 각각은 복수의 평편면들로 구성되는 것을 특징으로 하는 도광판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    저부의 한 점에서, 각각의 저부의 접평면과 가상평면에 의해 규정되는 각의 최소값은 10°이하인 것을 특징으로 하는 도광판.
  7. 제 6 항에 있어서,
    저부의 한 점에서, 각각의 저부의 접평면과 가상평면에 의해 규정되는 각의 최소값은 0°인 것을 특징으로 하는 도광판.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    광원으로부터 도광판으로 광을 안내하면서 광을 확산시키는 도입부 (admitting portion) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 도입부는 제 3 표면으로부터 광원을 향하여 연장되며 광원으로부터의 광을 수광하는 입사부를 구비하고 입사부로부터 제 3 표면을 향하여 넓어지는 폭을 가지며,
    입사부는 복수의 입사평면 및 복수의 확산부를 가지며 도입부의 폭방향을 따라 배열되어 있으며 제 3 표면과 평행하고,
    각각의 확산부는 인접하는 입사평면들의 쌍 사이에 위치되어 광원으로부터의 광을 확산시키고,
    도입부는 광이 제 3 표면을 향하여 진행하도록 확산부들에 의해 확산된 광을 반사시키는 반사부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도광판.
  10. 점광원; 및
    점광원에 의해 생성된 광을 수광하는, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도광판의 제 2 표면에는 확산시트가 제공되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
  12. 표시면을 가진 액정패널; 및
    표시면으로부터 이격되어 대향하는 액정패널의 표면에 제공되는 면광원장치를 구비하며,
    상기 면광원장치는,
    점광원; 및
    점광원에 의해 생성된 광을 수광하는, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    면광원장치는 도광판의 제 2 표면에 제공되는 확산시트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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