KR20060057583A

KR20060057583A - 면광원장치

Info

Publication number: KR20060057583A
Application number: KR1020067001750A
Authority: KR
Inventors: 다카마사 하라다; 후미오 기타
Original assignee: 에이제토 엘렉토로닉 마티리알즈 가부시키가이샤
Priority date: 2003-07-28
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2006-05-26
Also published as: JP2005050654A; CN1839280A; EP1677047A1; EP1677047A4; TW200508542A; WO2005010432A1; US20070025121A1

Abstract

본 발명은, 1등의 점광원으로 이루어진 발광부(11) 및 도광판(12)을 갖추며, 도광판의 배면 측에 반사면(13)이 설치되고, 또프리즘 패턴(15)을 갖춘 면광원장치에 있어서, 도광판(12)의 출사면 측에, 광을 산란·투과시키는 굴절률이 다른 적어도 2상으로 이루어지고, 굴절률이 큰 1상이 필름의 두께방향으로 연재하는 기둥모양 구조를 가진 다수의 영역을 포함함과 더불어, 그 기둥모양 구조가 필름의 법선방향에 대해 5° 이상 60° 이하의 각도로 경사진 지향성 광확산필름(14)을 그 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되도록 배치한 면광원장치이다. 본 발명에 의하면, 휘도얼룩, 특히 경사방향으로부터의 관찰을 실시한 경우에서의 휘도얼룩의 시인이 적고, 또한 화면 정면방향에 있어서 보다 밝아 고효율의 광조사가 가능하게 된다.

Description

면광원장치 {SURFACE LIGHT SOURCE}

본 발명은, 면광원장치, 특히 액정표시장치 등의 화상표시장치에 있어서 백라이트로서 이용되는 면광원장치에 관한 것이다.

종래, 액정표시장치를 비롯한 화상표시장치에 있어서는, 표시패널을 조명하기 위해 면광원장치가 이용되고 있다. 이 면광원장치는, 통상 발광부, 도광판, 반사판, 프리즘시트 등으로 구성되어 있다. 여기서 종래의 면발광장치를, 도면을 참조해서 설명한다. 도 1 및 도 2는 종래의 면발광장치의 일례를 나타내는 모식 단면도이고, 발광부(1), 도광판(2), 반사판(3), 광확산필름(4) 및 프리즘시트(5)로 이루어져 있다. 도 1의 면발광장치에 있어서, 발광부는 점광원인 발광 다이오드(LED) 혹은 선광원인 냉음극 형광등 등으로 이루어져 있다(예를 들면, 일본 특개 2001-143512호 공보 참조). 근년, 휴대전화 등의 중소형의 액정표시소자에서는, 장치의 소형화 및 저소비전력의 요구로부터, 광원으로서 발광 다이오드 등의 점광원이 이용되고, 또 점광원에 의해 조명이 불균일로 되지 않도록, 복수개의 발광 다이오드가 실장된 것도 알려져 있다(예를 들면, 일본 특개 2001-281456호 공보 참 조). 그리고, 이러한 장치에 있어서는, 발광부(1)는 도광판(2)의 단면(입사단면)을 따라 대향 배치되어 있다. 한편, 도광판(2)은 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지나 메타크릴 수지 등의 투명하고 굴절률이 큰 수지에 의해 형성되어 있다. 도광판의 배면(아래쪽 면; 2b)은, 필요에 따라 요철(凹凸)가공이나 확산 반사잉크 등의 도트인쇄 등에 의한 확산패턴이 형성되어 있다. 반사판(3)은, 반사율이 높은 예를 들면 알루미늄 혹은 은 등으로 이루어진 반사면을 가지고, 도시되어 있지 않은 양면 테이프에 의해 반사판의 양단부가 도광판의 배면에 붙여져 있다. 이 때, 도광판의 배면(2b)에, 알루미늄, 은 등을 직접 증착하는 등과 같이 해서 반사면을 형성하고, 반사판을 생략하는 경우도 있다. 또, 프리즘시트(5)는, 단면 삼각형 모양의 프리즘 패턴이 서로 평행으로 배치된 것으로서, 도광판(2)의 광출사면(2a)상에 배치되고, 도 1의 면광원장치에 있어서는 프리즘 패턴이 도광판과 반대 측에, 또 도 2의 면광원장치에 있어서는 도광판 측에 프리즘 패턴이 배치되어 있다.

이들 종래의 면광원장치에 있어서는, 발광부(1)로부터 출사된 광은, 도광판의 표면(2a) 또는 배면(2b)에서 반사된 후, 혹은 반사되지 않고 도광판의 하부에 배치된 반사판 혹은 확산패턴에 의해 위쪽으로 확산된다. 프리즘시트에 도달한 광은, 프리즘의 집광효과에 의해, 표면의 극히 좁은 각도로 광이 집광되어 정면방향으로 휘도가 높아지고, 또한 전면 균일의 조명으로 되도록, 프리즘각, 확산패턴의 요철각, 확산 반사잉크 등의 도트인쇄 등의 광학적 설계가 이루어지고 있다.

그런데, 종래 발광부의 점광원으로서는, 칩형 LED 등의 발광 다이오드가 이용되고 있지만, 이러한 발광 다이오드는 지향성을 가지며, 도 3에 나타낸 바와 같 이 점광원인 발광 다이오드(11)로부터 바로 밑으로 향하는 0°의 광축이 가장 강한 광을 내 멀리까지 닿는다. 그리고, 0°로부터 양측으로 30°, 60°로 떨어질수록 광이 약해지고 닿는 범위도 짧아져서, 거의 균등한 광이 닿는 범위는 세로가 긴 타원형(11a)를 이루고 있다. 이 때문에, 칩형 LED 등의 지향성을 갖는 발광 다이오드를 광원으로서 이용하는 경우는, 면광원장치로부터 출사되는 광량의 균일화를 도모하기 위해, 도 4a에 나타낸 바와 같이 마이크로 프리즘(12m)을 갖는 도광판을 이용해서 도 4b에 나타낸 바와 같이 이 마이크로 프리즘의 패턴(P)을 점광원(11)을 중심으로 해서 동심원 모양의 패턴으로 하는 것이 제안되어 있다. 이에 따라, 점광원으로부터 조사된 광의 광축과 마이크로 프리즘 패턴(P)과는 어느 장소에 있어서도 90°로 되어 도광판의 중앙부도 단부도 같은 밀도로 마이크로 프리즘으로 반사되어, 출사하는 광의 밝기가 향상되고, 종래의 것에 비해 휘도의 밸런스가 경감된다. 또, 도광판의 배면(아래쪽 면)에 요철가공이나 확산 반사잉크 등의 도트인쇄 등에 의한 확산패턴이나 마이크로 프리즘을 마련하는 대신, 반사판과 도광판 사이에 이들 확산패턴 혹은 마이크로 프리즘을 갖는 광학필름을 마련하는 것에 의해서도 마찬가지의 효과가 나온다. 또, 반사판의 반사면을 확산패턴 혹은 마이크로 프리즘과 같은 요철면으로 함으로써, 마찬가지의 효과를 얻는 것도, 예를 들면 일본 특개 2003-100129호 공보에 제안되어 있다. 그러나, 이 경우라 해도, 점광원인 발광 다이오드(11)로부터 출사되는 광은 도 3에 나타낸 바와 같이 지향성이 있기 때문에, 면광원장치에 있어서는 중앙부가 밝고, 모서리 네 모퉁이부, 특히 좌상 및 좌하의 모퉁이부에서는 어두워져 버린다고 하는 문제는 남는다. 이러한 문제를 해 결하기 위해, 도 5에 나타낸 바와 같이 점광원(11)을 도광판의 코너부(각부; 12c)에 마련하고, 또 마이크로 프리즘의 동심원 모양의 패턴(P)의 중심을 도광판의 코너부 또는 그 근방에 마련하도록 하는 것도, 예를 들면 일본 특개 2001-143512호 공보에 제안되어 있다.

그런데, 점광원을 사용하는 면광원장치를 액정패널의 백라이트로서 이용하는 경우, 액정 표시패널의 화상을 보기 쉬운 시야각은 통상 30°(±15°) 정도로 여겨진다. 그러나, 도 1에 나타낸 바와 같은 면광원장치나 도 2에 나타낸 바와 같은 면광원장치에 있어서는, 점광원이 도 3의 실선곡선(11a)으로 나타낸 바와 같은 지향성을 갖기 때문에, 프리즘 패턴으로부터 출사되는 광의 지향특성은 방사상의 광얼룩이 발생하기 쉽고, 특히 경사방향으로부터 휘도얼룩이 시인되기 쉽다. 이것은, 특히 몇 개의 점광원을 이용했을 경우에 비해 1등의 점광원의 경우가 현저하기 때문에, 이 얼룩의 시인의 문제는 점광원의 수를 늘리면 어느 정도 해결할 수 있다. 그렇지만, 점광원의 수를 늘리는 것은 고비용, 고전력소비로 된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 점광원 1등에 있어서, 이러한 경사방향으로부터의 시인 얼룩이 발생하지 않는 면광원장치가 대망(待望)되고 있다. 이것은, 도 4 혹은 도 5에서 나타낸 바와 같이 동심원 모양의 프리즘 패턴이 도광판 혹은 반사판에 설치된 면광원장치 등에 있어서도 마찬가지이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 1등의 점광원이 광원으로서 이용되는 면광원장치에 있어서, 휘도얼룩, 특히 경사방향으로부터 표시화상의 관찰을 실시한 경우에서의 휘도얼룩의 시인이 적고, 또한 화면 정면방향에 있어서 보다 밝아 고효율의 광조사가 가능한 면광원장치를 제공하는 것이다.

본 발명자는 예의 검토한 결과, 상기 문제는 상기 도광판의 광출사면 측에 지향성을 갖는 광확산필름을 배치함으로써 해결할 수 있음을 찾아냈다. 여기서 지향성이란, 산란의 크기가 방향에 따라 다른 것을 의미하고, 휘도얼룩이 발생하는 방향에 대해 광확산필름의 산란방향을 적절히 대응시킴으로써 휘도얼룩의 발생을 막을 수가 있다.

즉, 본 발명은 다음의 (1) 내지 (7)에 기재되는 면광원장치에 관한 것이다.

(1) 점광원으로 이루어진 발광부 및 도광판을 갖추며, 도광판의 배면 측에 반사면이 설치되고, 또 프리즘 패턴을 갖는 면광원장치에 있어서, 도광판의 출사면 측으로, 광을 산란·투과시키는 굴절률이 다른 적어도 2상으로 이루어지고, 굴절률이 큰 1상이 필름의 두께방향으로 연재하는 기둥모양 구조를 가진 다수의 영역을 포함함과 더불어, 그 기둥모양 구조가 필름의 법선방향에 대해 5° 이상 60° 이하의 각도로 경사진 지향성 광확산필름을 그 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되도록 배치한 것을 특징으로 하는 면광원장치.

(2) 상기 (1)에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 지향성 광확산필름이, 입경이 0.1∼50μm의 미립자를 함유하는 광확산 점착제를 매개로 상기 도광판 또는 프리즘 패턴을 갖는 프리즘시트와 붙여져 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.

(3) 상기 (2)에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 광확산 점착제가, 입경이 1∼100nm이고 굴절률이 1.8 이상인 미세입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.

(4) 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 광확산 점착제의 굴절률이 1.55 이상인 것을 특징으로 하는 면광원장치.

(5) 상기 (1)∼(4)의 어느 하나에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 기둥모양 구조가, 그 기둥모양 구조의 축선을 향해 굴절률이 서서히 변화하는 구조를 가진 것을 특징으로 하는 면광원장치.

(6) 상기 (1)∼(5)의 어느 하나에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 발광부가 도광판 단면의 중앙에 대향 배치되고, 상기 지향성 광산란필름의 산란방향이 다른 단변에 평행인 것을 특징으로 하는 면광원장치.

(7) 상기 (1)∼(6)의 어느 하나에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 발광부가 도광판 각부 단면에 대향 배치되고, 상기 지향성 광산란필름의 산란방향이 발광부와 대향하는 대각으로 향하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.

도 1은 종래의 면광원장치의 일례의 모식 단면도이다.

도 2는 종래의 면광원장치의 다른 예의 모식 단면도이다.

도 3은 점광원의 조사강도를 나타내는 도면이다.

도 4는 점광원을 도광판의 입사단면 중앙부에 배치한 면광원장치의 종래예의 모식 단면도 및 평면도이다.

도 5는 점광원을 도광판의 입사단면 각부에 배치한 면광원장치의 종래예의 구성을 나타낸 도면이다.

도 6은 본 발명의 면광원장치의 일례의 모식 단면도이다.

도 7은 본 발명의 면광원장치의 다른 예의 모식 단면도이다.

도 8은 본 발명의 면광원장치의 더욱 다른 예의 일부 모식 단면도이다.

도 9는 본 발명의 면광원장치의 더욱 다른 예의 일부 모식 단면도이다.

도 10은 본 발명에서 이용되는 지향성 광확산필름의 일부 모식 단면도이다.

도 11은 지향성 광확산필름의 산란을 일으키는 광축에 따른 방향에서의 광투과특성을 나타내는 도면이다.

도 12는 지향성 광확산필름과 광확산 점착제층을 맞춘 광확산필름의, 지향성 광확산필름의 산란을 일으키는 광축에 따른 방향에서의 광투과특성을 나타내는 도면이다.

도 13은 도광판의 중앙부에 광원이 배치된 실시예 1의 면광원장치의 모식 평면도이다.

도 14는 실시예 2의 면광원장치의 모식 단면도이다.

도 15는 실시예 6의 면광원장치의 일부 모식 단면도이다.

도 16은 실시예 7의 면광원장치의 모식 평면도이다.

도 17은 도 16의 B-B단면도이다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 더 상세하게 설명한다. 도 6은 본 발명의 면광원장치(백라이트)의 일실시예를 나타내는 모식 단면도로서, 도 6의 면광원장치는 점광원으로 이루어진 발광부(11), 도광판(12), 도광판의 배면 측에 설치된 반사면을 가진 반사판(13), 지향성 광확산필름(14) 및 프리즘 패턴을 갖는 프리즘시트(15)를 갖추고, 또한 그 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되도록 배치되어 있다. 또, 본 발명의 면광원장치의 다른 실시형태를 나타내는 모식 단면도를 도 7에 나타낸다. 도 7에 있어서는, 도 6의 면광원장치의 지향성 광확산필름(14)이 광확산 점착제층(16)에 의해 도광판(12)에 붙여져 있다. 본 발명의 면광원장치의 더욱 다른 실시형태의 일부 모식 단면도를 도 8, 도 9에 나타낸다. 도 8, 도 9에 있어서는, 프리즘 패턴(P)이 도광판(12)의 아래쪽 면(12b)에 설치되어 있다. 프리즘 패턴(P)이 도광판의 아래쪽 면(12b)에 설치되어 있는 경우에는, 프리즘시트(15)는 생략해도 좋다. 또, 도 9에 나타낸 바와 같이 금속의 증착 등에 의해 반사층(18)이 도광판 배면(아래쪽 면) 상에 설치되어 반사면으로 되어 있어도 좋다. 도 7∼도 9에 있어서는, 도 6과 같은 것에 대해서는 설명을 생략했다. 이하, 본 발명의 면광원장치에 대해, 더 구체적으로 발광부, 도광판, 반사판, 지향성 광확산필름, 프리즘시트 등에 대해 설명한다.

먼저, 발광부는, 액정표시장치 등의 화상표시장치에 있어서, 종래 백라이트 광원으로서 이용되고 있는 점광원(11)이면 어느 것이라도 좋다. 예를 들면, GaP계, GaAlAs계, InGaAlP계 등 여러 가지의 재료로 이루어진 발광 다이오드(LED)를 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서, 발광부는 1등의 LED 등의 점광원으로 이루어 진다. 점광원(11)은, 통상 도 4 혹은 도 5에 나타낸 바와 같이, 도광판(12)의 입사광 단면에 대향해서 도광판 입사광 단면(12e)의 중앙부 혹은 각부(12c)에 배치된다.

도광판(12)은, 투명하고 굴절률이 큰 재료로 이루어진 판모양 부재이다. 도광판을 구성하는 재료로서는, 종래 도광판의 재료로서 이용되고 있는 것이면 어느 것이라도 좋지만, 특히 바람직한 것은 투명성 및 굴절률의 관점에서, 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 및 메타크릴 수지이다. 또, 도광판의 형상도 종래의 것과 같은 것으로 좋고, 도광판의 배면(아래쪽 면; 12b)에는 필요에 따라 요철(凹凸)형상 혹은 인쇄에 의한 확산패턴(12d)이 설치되어도 좋다. 또, 도 8에 나타낸 바와 같이, 도광판(12)의 아래쪽 면에 프리즘 패턴(P)이 설치되고, 이에 따라 도광판 내를 전파해 온 광을 반사시켜 면광원장치의 출사면 측으로 출사하도록 해도 좋다. 더욱이, 프리즘 패턴은 도광판 표면에 형성되어도 좋다.

반사판은, 광반사성을 가진 것이면 어떠한 것이라도 좋다. 바람직한 반사판으로서는, 알루미늄 포일 등의 금속시트 혹은 금속판, 합성수지 등의 시트 혹은 판에 알루미늄, 은 등의 광반사면을 형성하는 것이 가능한 금속을 증착한 시트 또는 판 등을 들 수 있지만, 이에 한정되지 않고 종래 면광원장치에 있어서 반사판으로서 이용되고 있던 것을 임의로 이용할 수가 있다. 필요하면, 백색 확산판이 반사판으로서 이용되어도 좋다. 더욱이, 도 9에 나타낸 바와 같이, 도광판의 배면에 금속증착층으로 이루어진 반사층(18), 백색 확산막 등의 반사막이 형성되는 경우에는, 반사판을 배치할 필요는 없다.

본 발명의 면광원장치에 있어서 이용되어 본 발명의 큰 특징을 이루는 지향성 광확산필름(14)의 일부 모식 단면도를 도 10에 나타낸다. 지향성 광확산필름(14)은, 광을 산란·투과시키는 굴절률이 다른 2상(21, 22)으로 이루어지고, 굴절률이 큰 1상이 시트의 두께방향으로 경사져 연재하는 다수의 기둥모양 구조(22)를 가진 영역을 포함한 광확산필름이다. 지향성 광확산필름(14)은 그 도광판(12)의 상부에 배치된다. 본 발명의 면광원장치에 있어서 프리즘시트(15)가 이용되는 경우, 지향성 광확산필름(14)은 프리즘시트(15)와 도광판(12) 사이에 배치되어도 좋고, 또 프리즘시트(15)의 상부에 배치되어도 좋다.

이 지향성 광확산필름에서의 광확산 현상을, 도 10 및 도 11에 의해 설명한다. 도 10은 지향성 광확산필름의 광산란 광축에 따른 단면도이다. 도 11은 도 10에 나타낸 지향성 광확산필름의 광산란 광축에 따라 각도를 바꾸어 광을 입사시켰을 때의 직선 광투과율을 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서, 고굴절률 영역인 기둥모양 구조(22)는 원통모양으로 형성되어 있다. 이 지향성 광확산필름(14)은, 저굴절률상(低屈折率相)인 고분자 필름(21)중에 광의 파장에 가까운 직경을 갖는 원주모양의 고굴절률 영역(22)이 필름면에 대해 경사지게 형성되어 있다. 이러한 원통모양 고굴절률 영역(22)은, 예를 들면 원통모양 고굴절 영역(22)과 저굴절 영역(21)의 계면에 있어서 서서히 굴절률이 변화하도록 형성함으로써, 원주 렌즈로서 기능한다. 도 10의 지향성 광확산필름(14)에 있어서, 필름(14)에 대한 입사각이 도면의 좌측 방향으로 커져, 광이 원주의 축선에 대해 보다 크게 경사진 각도로 입사하게 됨(도 11에 있어서, 정각도 방향으로 커짐)에 따라, 광은 산란성을 잃고 높 은 투과성을 나타내게 된다. 한편, 광의 입사각이 원주의 축선방향으로 가까워짐에 따라(도 11에 있어서, 부각도 방향으로 커진다), 산란이 커져, 투과율이 내려간다. 광의 입사각이 원주의 축선에 더욱 근접해 가면 투과성이 회복되고, 입사각이 원주축선을 넘으면 재차 산란에 의해 투과율이 떨어진 후 투과율이 회복된다. 도 11에 있어서, 지향성 광산란필름의 산란은, 1방향의 산란이 -40°∼-20°에서 최대로 되지만, 이 지향성 광산란필름의 산란 최대각도는 지향성 광산란필름의 굴절률, 기둥모양 구조의 지름, 필름 막두께, 기둥모양 구조의 경사각 등에 의해 임의로 제어하는 것이 가능하다. 본 발명의 면광원장치에 있어서는, 기둥모양 구조의 축선의 경사는, 통상 필름의 두께방향에 대해 5°∼60°, 바람직하게는 10°∼50°, 보다 바람직하게는 20∼40°으로 여겨진다.

상기와 같이, 도 10, 도 11에서 나타내는 지향성 광산란필름은, 필름 표면에 대해 산란광축 0°∼60°의 각도로 입사한 광은 거의 산란되지 않고 투과하는 한편, -40°∼-20°의 각도로 입사한 광은 산란된다. 이 특성은 극히 특수한 광학 특성으로, 이 특성을 이용해서 점광원을 이용한 면광원장치의 휘도얼룩을 해소할 수가 있다. 즉, 화상표시장치를 경사방향으로부터 관찰했을 때에 점광원에 의한 광얼룩과 시인되는 경사방향으로 출사되는 광을, 지향성 광확산필름의 산란각도와 광얼룩이 나타나기 쉬운 경사 관찰각도를 거의 일치시킴으로써 산란시켜, 경사방향으로부터 관찰했을 때에 시인된 광얼룩을 해소할 수가 있는 것이다.

광산란의 파라미터(parameter)로서, AOV(Angle of View)를 정의할 수가 있다. AOV가 작을수록 산란특성은 작고, 광은 투과하는 것을 나타낸다. 실험적으로 는 레이저광을 필름에 조사하고, 수광부를 180도 회전시켜 광강도를 측정한다. AOV는 이 광강도 프로파일의 반치폭의 각도로 정의된다. 도 10, 도 11에 나타낸 지향성 광확산필름의 수직방향의 AOV는 5° 이하이고, 직선 광투과율은 10% 이상을 나타내어, 지극히 작은 산란이었다. 또, 0°방향의 AOV 및 직선 광투과율은, 지향성 광확산필름의 고굴절 영역과 저굴절 고분자 필름과의 굴절률차, 기둥모양 구조의 지름 및 밀도에 의해 용이하게 변경할 수 있다. 더욱이, 최대 산란각도는 지향성 광산란필름의 고굴절 영역과 저굴절 고분자 필름과의 굴절률차, 기둥모양 구조의 지름, 필름 막두께, 기둥모양 구조의 축의 경사각 등으로 임의로 제어하는 것이 가능하다.

광확산필름에서의 기둥모양 구조의 치수로서는, 한정하는 것은 아니지만, 지름이 10nm∼100μm의 범위내가 바람직하다. 또, 필름의 막두께는, 한정되지 않지만, 약 2μm∼약 100μm의 범위내가 일반적이다. 더욱이, 기둥모양 구조의 형상은, 원주모양에 한정되는 것이 아니라, 타원 기둥모양, 그 외의 형상이어도 좋고, 그 형상치수가 일정하지 않아도 좋다. 또, 각 기둥모양 구조는 규칙적으로 배치되어 있어도, 불규칙하게 배치되어 있어도 좋다.

광확산필름에서의 기둥모양 구조의 형성방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 모든 방법으로부터 선택하여 채용할 수 있지만, 감방사선성(感放射線性)을 갖는 고분자 필름에 선택적으로 방사선을 조사해서 고굴절률의 기둥모양 구조를 형성하는 방법이 바람직한 방법이다. 고분자 필름은 방사선 조사전에는 프리폴리머 또는 모노머라도 좋고, 방사선 조사 후에 필요에 따라 가열 등의 방법으로 중합시 켜도 좋다. 이 때, 감방사선성 고분자 필름에 소망하는 패턴을 형성한 마스크를 매개로 방사선을 소정의 각도를 가지고 조사하는 방법이 바람직한 방법이며, 이 방법에 따른 경우, 기둥모양 구조와 베이스 필름의 경계면에 있어서, 서서히 굴절률이 변화한 기둥모양 구조를 형성할 수 있다. 마스크의 형성방법은 종래 알려져 있는 임의의 방법으로 좋다. 다른 기둥모양 구조의 형성방법으로서는, 감방사선성 고분자 필름에 빔모양의 방사선을 소정 각도로부터 조사해 필요부만을 노광해서 마스크를 이용하지 않고 직접 감방사선성 고분자 필름의 중합을 행해도 좋다. 또, 고분자 필름을 레이저 빔이나 그 밖의 방법으로 천공한 후, 구멍 내에 고굴절률 재료를 충전하는 방법이라도 좋다. 감방사선성 고분자 필름의 재료는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 듀퐁(Dupont)사부터 OMNIDEX(등록상표), HRF 150 및 HRF 600으로서 시판되고 있는 것을 사용할 수 있다.

저굴절률 영역(21)을 구성하는 고분자 필름 모재 및 고굴절률 영역(22)의 굴절률은, 본 발명에서는 특별히 한정되지 않고, 요구되는 광산란특성에 따라 적절한 것으로 하면 좋지만, 바람직하게는 1.2∼1.8의 범위내, 보다 바람직하게는 1.35∼1.8의 범위내이다. 복굴절률이 있으면 착색되므로 바람직하지 않지만, 복굴절률이 허용되는 범위이면 복굴절을 나타내는 재료라도 좋다. 고분자 필름 모재 및 고굴절률 영역 그 자체는 광투과성이 높은 재료가 바람직하다. 고분자 필름 모재와 고굴절률 영역의 굴절률의 차는, 일반적으로는 0.005∼0.2의 범위내의 굴절률차로 설정된다. 굴절률차가 0.005 미만에서는 충분한 산란특성을 얻는 것이 용이하지 않다. 바람직하게는, 0.005∼0.1이 좋다. 고분자 필름 모재와 고굴절률 영역의 굴 절률은, 이들 2상의 계면에서 급격하게 변화하는, 소위 스텝 인덱스 타입(step index type: 계단형 굴절률 타입)이라도 좋지만, 서서히 굴절률이 변화해 굴절률이 다른 기둥모양 구조를 구성하는, 소위 그래디드 인덱스 타입(graded index type: 경사형 굴절률 타입)쪽이, 소망하는 산란특성이 얻어지기 때문에 바람직하다.

상기 광확산필름의 특성을 정리하면, 이하의 3항목으로 된다고 생각된다.

(1) 지향성 광확산필름은, 굴절률이 다른 적어도 2상 이상으로 이루어지고, 광을 산란·투과시키는, 바람직하게는 굴절률이 서서히 변화하여 렌즈모양의 기둥모양 구조를 가진다.

(2) 상기 지향성 산란필름의 굴절률이 큰 1상이, 필름의 두께방향에 대해 5°∼60°경사지는 기둥모양 구조이고, 그 필름의 법선방향의 투과율이 10% 이상인 (1)에 기재된 광학필름이다.

(3) 상기 필름의 두께방향으로 5°∼60°경사지는 기둥모양 구조의 축선이 서로 평행이다.

특히, 2항목째는 도광판, 프리즘시트 등에 의해 집광한 광의 집광성을 방해하지 않고 수직방향으로 출사시키기 위해서는, 중요한 특성이다.

다음에, 본 발명에 있어서 이용되는 0.1∼50μm의 입경을 갖은 미립자를 함유하는 광확산 점착제에 대해 설명한다. 본 발명에 있어서는, 광확산 점착제는 광확산필름과 도광판을 붙이고, 광확산필름과 도광판 사이에 등방적으로 광을 산란하는 광확산 점착제층(16)을 형성하기 위해 이용된다. 이러한 광확산 점착제는, 종래 공지의 각종의 방법으로 제조할 수 있지만, 일반적으로는 점착제의 베이스 수지 (base resin)중에 필러를 함유시킴으로써 제조할 수가 있다.

광확산 점착제의 베이스 수지의 예로서는, 폴리에스테르계 수지, 엑폭시계 수지, 폴리우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 아크릴계 수지 등의 수지를 들 수가 있다. 이것들은 단독 혹은 2종 이상 혼합해서 사용해도 좋다. 특히 아크릴계 수지는, 내수성, 내열성, 내광성 등의 신뢰성이 뛰어나고, 접착력, 투명성이 좋으며, 더욱이 굴절률을 액정 디스플레이에 적합하도록 조정하기 쉽다는 점에서도 바람직하다. 아크릴계 점착제로서는, 아크릴산 및 그 에스테르, 메타크릴산 및 그 에스테르, 아크릴 아미드, 아크릴로니트릴 등의 아크릴 모노머의 단독 중합체 혹은 이들의 공중합체, 더욱이 상기 아크릴 모노머의 적어도 1종과, 초산비닐, 무수 말레인산, 스티렌 등의 방향족 비닐 모노머와의 공중합체를 들 수가 있다. 특히 점착성을 발현하는 에틸렌 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸 헥실 아크릴레이트 등의 주모노머, 응집력 성분으로 되는 초산비닐, 아크릴로니트릴, 아크릴 아미드, 스티렌, 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트 등의 모노머, 더욱이 접착력 향상이나 가교화 기점을 부여하는 메타크릴산, 아크릴산, 이타콘산, 히드록시 에틸 메타크릴레이트, 히드록시 프로필 메타크릴레이트, 디메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트, 아크릴 아미드, 메티롤 아크릴 아미드, 글리시질 메타크릴레이트, 무수 말레인산 등의 관능기 함유 모노머로 이루어진 중합체에서, Tg(유리 전이점)가 -60℃∼-15℃의 범위에 있고, 중량 평균분자량이 200,000∼1,000,000의 범위에 있는 것이 바람직하다.

한편, 광확산 점착제의 경화제로서는, 예를 들면 금속 킬레이트계, 이소시아 네이트계, 엑폭시계의 가교제가 필요에 따라 1종 혹은 2종 이상 혼합되어 이용된다. 이러한 아크릴계 점착제는, 후술하는 필러를 함유한 상태에서, 점착력이 100∼2,000g/25mm의 범위로 되도록 배합되면 바람직하다. 접착력이 100g/25mm미만에서는 내환경성이 나쁘고, 특히 고온 고습시에 박리가 생길 가능성이 있으며, 반대로 200g/25mm를 넘으면 다시 붙이기가 불가능하다거나, 가능해도 점착제가 남는다고 하는 문제가 생긴다. 아크릴계 점착제의 굴절률은, 1.45∼1.70의 범위, 특히 1.5∼1.65의 범위가 바람직하다.

광확산 점착제를 구성하는 광을 산란하기 위한 필러의 일반적인 예로서는, 실리카, 탄산칼슘, 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 클레이(clay: 점토), 활석(talc), 이산화티탄 등의 무기계 백색 안료, 아크릴 수지, 폴리스티렌 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지 등 유기계의 투명 또는 백색 안료 등을 들 수가 있다. 아크릴계 점착제를 선택했을 때는, 실리콘 비즈, 에폭시 수지 비즈가 아크릴계 점착제에 대한 분산성이 뛰어나고, 균일하며 양호한 광산란성이 얻어진다는 점에서 바람직하다. 또, 필러의 형상은 광산란이 균일한 구모양의 필러가 바람직하다.

이러한 필러의 입자지름은, 0.1∼50μm, 바람직하게는 0.1∼20μm, 보다 바람직하게는 0.5∼10μm의 범위가 바람직하다. 특히, 1.0∼10.0μm의 범위가 바람직하다. 입자지름이 0.1μm를 밑돌면, 필러를 함유한 효과가 발휘되기 어려워지고, 광산란성이 저하되어 화상의 배경으로 알루미늄색이 생기기 쉬워진다. 한편, 페이퍼 화이트(paper-white)성을 얻기 위해서는 광을 세밀하게 분산시킬 필요가 있지만, 입자지름이 50μm를 웃돌면, 입자가 너무 엉성해져 화면의 배경이 새틴 피니 시(satin finish: 무광)으로 되어, 페이퍼 화이트성이 저하되어 화상 콘트라스트가 나빠진다.

본 발명에서의 필러의 굴절률은, 점착제의 굴절률에 대해 0.05∼0.5의 차가 있는 것이 필요하고, 바람직하게는 0.05∼0.3이 요망된다. 굴절률의 차가 0.05보다 작으면 광산란성이 얻어지지 않고, 양호한 페이퍼 화이트성이 얻어지지 않는다. 또, 굴절률의 차가 0.5보다 커지면, 내부산란이 너무 커져서 전 광선투과율이 나빠져 페이퍼 화이트성이 얻어지지 않게 된다. 또, 필러의 굴절률은, 점착제의 굴절률보다 낮은 편이, 조정이 용이하고 생산성이 좋다는 점에서 바람직하다.

점착제의 베이스 수지에 대한 필러의 함유량은, 1∼40중량%, 특히 2∼20중량%인 것이 바람직하다. 필러의 함유량이 1%를 밑돌면, 필러를 함유하는 것에 의한 광산란의 효과가 발휘되기 어렵고, 광산란성이 저하되어 본 발명의 효과인 정면 휘도의 향상 및 광시야각의 시인성을 얻기 어렵게 된다. 한편, 필러의 함유량이 40중량%를 웃돌면, 광산란층의 점착력이 저하되어 박리가 생기기 쉬워져 내구성이 손상될 우려가 있어 광산란층으로서의 기능을 발휘하기 어렵게 된다.

광산란필름에 함유시키는 필러로서는, 플라스틱 비즈가 매우 적합하고, 특히 투명도가 높으며, 매트릭스 수지와의 굴절률의 차가 전술한 것과 같은 수치로 되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 비즈로서는, 멜라민 비즈(굴절률; 1.57), 아크릴 비즈(굴절률; 1.49), 아크릴-스티렌 비즈(굴절률; 1.54), 폴리카보네이트(polycarbonate) 비즈, 폴리에틸렌 비즈, 염화비닐 비즈 등이 이용된다. 또, 산화 세륨(CeO₂ 굴절률; 1.63) 등의 무기계 필러여도 좋다. 산화세륨의 경우는, 5nm정도까지의 미립자의 것을 입수할 수 있지만, 필러의 입경으로서는 전술한 바와 같이 0.1μm∼50μm의 것이 적절히 선택되어 사용된다.

필러의 굴절률과의 비교에 있어서, 이용하는 수지의 굴절률이 낮은 경우에는 광산란 점착제에 굴절률이 높은 미세입자, 예를 들면 1∼100nm정도, 바람직하게는 수nm∼수십nm의 입경을 갖는 TiO₂(굴절률; 2.3∼2.7), Y₂O₃(굴절률; 1.87), La₂O₃(굴절률; 1.95), ZrO₂(굴절률; 2.05) 등의 무기질 미세입자를 필름의 산란성을 유지할 수 있는 정도로 부가해서, 굴절률을 올려 조정할 수가 있다. 미세입자의 굴절률은 높으면 높을수록 좋지만, 통상 1.8 이상, 바람직하게는 1.9 이상, 보다 바람직하게는 2.0 이상인 것이 좋다. 또, 미세입자의 입경이 100nm를 넘으면, 투명성이 저해되는 것으로 되어 바람직하지 않다. 또, 하한치는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 입수 및 분산의 용이성으로부터 1nm정도, 바람직하게는 예를 들면 5nm 이상이다. 굴절률이 낮은 광확산 점착제에 상기 굴절률이 높은 무기질 미세입자를 첨가하여 점착제의 베이스 재료의 굴절률을 올림으로써, 도광판 굴절률인 1.45∼1.7보다 큰 굴절률을 갖는 광확산 점착제를 형성할 수가 있고, 이 굴절률이 높은 광확산 점착제를 이용해서 지향성 광확산필름과 도광판을 붙임으로써, 도광판과 광확산 점착제의 계면에서의 임계각이 없어져 전반사가 발생하지 않게 된다. 따라서, 통상 전반사에 의해 측면으로 피해가는 광을 효율적으로 도광판으로부터 취출하는 것이 가능하게 되어, 광을 유효하게 사용하는 것이 가능하게 된다.

도 12에, 지향성 광확산필름과 광확산 점착제층을 맞춘 광확산필름의, 지향성 광확산필름의 산란을 일으키는 광축에 따른 방향에서의 직선 광투과율을 나타낸다. 이 도 12의 예에서는, 수직방향의 투과율은 높고, 산란은 수직방향으로부터 수십도 떨어진 각도에 산란피크가 있으며, 수직방향의 광은 산란이 적어 도광판으로 설계된 이상적인 광을 액정 표시패널 측에 출사할 수가 있어 경사지게 산란을 가진다. 특히, 본 발명에서 해결하는 문제점은 면광원장치의 경사방향의 휘도얼룩으로서, 그 광확산필름의 경사방향의 확산에 의해 유효하게 휘도얼룩을 해소하는 것이 가능하게 된다. 상기 특성에 부가해서, 광확산 점착제에 의해 지향성 광확산필름과 도광판 혹은 프리즘시트를 붙임으로써, 도광판과 광확산필름, 혹은 광확산필름과 프리즘시트간에 공간이 생겨 광의 투과효율이 저하되는 것을 막는 것이 용이하게 되고, 액정표시장치에서의 화상 콘트라스트 및 시인성을 향상시킨다는 점에서도 광확산 점착제에 의해 지향성 광확산필름과 도광판 혹은 프리즘시트를 붙이는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 면광원장치가, 액정 표시패널의 배후에 백라이트로서 배치되는 경우, 면광원장치는 액정 표시패널의 하부 편광판의 하부에 배치되는 것으로 되기 때문에, 액정 표시패널로부터 먼 위치에 지향성 광확산필름, 프리즘시트 등의 광학필름이 위치하게 된다. 이 때문에, 지향성 광확산필름, 프리즘시트 등 광학필름에 결함이 있는 경우도 그 결함을 보기 어렵게 됨과 더불어, 지향성 광확산필름으로서 광학적으로 규칙적인 반복구조를 가지고 있지 않은 것을 용이하게 얻을 수 있기 때문에, 이러한 것을 이용하면 액정 표시패널과 광학시트 사이에서 무아레 줄 무늬가 발생하기 어렵게 된다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 아래와 같은 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

본 발명의 제1의 실시예의 면광원장치를 도 6 및 도 13에 의해 설명한다. 도 13은 실시예 1의 면광원장치의 모식 평면도로서, 중앙 원 내에는 프리즘시트가 없을 때를 상정한 경우에서의 지향성 광확산필름의 일부 확대 평면도가 나타내어져 있다. 한편, 도 6은 도 13의 A-A단면도에 상당한다. 실시예 1의 면광원장치는, 도 6에 나타낸 바와 같이 발광부를 구성하는 점광원(11), 도광판(12), 반사판(13), 지향성 광확산필름(14), 프리즘시트(15)로 구성되어 있다. 점광원(11)은 1등의 칩형 LED로 이루어지고, 이 칩형 LED는 도 13에 나타낸 바와 같이 도광판(12)의 단면(광입사단면; 12e)의 중앙부에 대향하도록 배치되어 있다. 도광판(12)은 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 또는 폴리 메타크릴 수지에 의해 형성되고, 도광판의 아래쪽 면에는 발광부를 중심으로 한 동심원 모양의 다수의 확산패턴이 형성되어 있다. 확산패턴은 단면 삼각형 모양 또는 단면 대략 반원모양(반타원형)을 한 요부(凹部; 12d)에 의해 형성되어 있고, 각 확산패턴은 발광부와 당해 확산패턴의 배치되어 있는 위치를 연결하는 방향과 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 또한, 도광판의 배면 측에 배치된 반사판 상부에 동심원의 프리즘 패턴을 형성한 프리즘시트를 배치해도 동등한 특성을 나타낸다. 도광판의 아래쪽 면 측에는 알루미늄 시트로 이루어진 반사판(13)이 설치되어 있다. 또, 지향성 광확산필름은, 도 13에 나타낸 바와 같이 지향성 광확산필름의 기둥모양 구조(22)의 경사가 A-A선에 따른 방향(다른 단변에 평행)으로 되도록, 즉 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되도록 배치된다.

여기서, 실시예 1에 있어서 이용된 지향성 광확산필름은, 다음과 같이 해서 제작된 것이다. 즉, 감광성 폴리머로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름상에 도포된 두께 50μm의 듀퐁제 OMNIDEX, HRF600 또는 150을 이용해서 이 감광성 폴리머층의 표면에 원형 구멍패턴을 갖는 마스크를 하드 컨택트법(hard contact method)으로 밀착시켰다. 다만, 마스크의 원형 구멍패턴은, 치수가 500nm∼30μm의 범위내의 것으로, 그 평균지름은 2μm이었다. 수은램프로부터 얻어진 자외선을 렌즈계로 평행광으로 집광해서 마스크의 위쪽으로부터 법선방향에 대해 경사 30°방향으로부터 조사했다. 조사시간은 몇 초로부터 몇 분으로 했다. 그 후, 120℃에서 1시간 가열 처리했다. 그 결과, 마스크의 구멍패턴에 따른 단면구조를 갖고, 필름 법선방향에 대해 30°경사방향으로 경사진 기둥모양 구조를 이루는 고굴절률 영역을 갖춘 광확산필름을 얻을 수 있었다. 광확산필름의 고분자 매트릭스의 굴절률은 1.47, 고굴절률 영역의 굴절률은 1.52이었다. 이렇게 해서 얻어진 지향성 광확산필름의 산란특성은, 도 11에 나타낸 것이었다. 또 수직방향의 AOV는 5° 이하이고, 직선 광투과율은 10% 이상으로, 지극히 작은 산란이었다.

실시예 1과 같이, 도광판의 중앙부에 광원으로서 1등의 LED가 배치되어 있을 때에는, 도 3에 나타낸 바와 같이 A-A선 방향의 광량이 많아지고, 이 때문에 도 1에 나타낸 바와 같은 종래의 면광원장치에 있어서는, 면광원장치의 중앙부에 가로 가 긴 타원모양의 휘도얼룩이 발생하는 것이 알려져 있다. 그러나, 실시예 1의 면광원장치에서는, 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되도록 배치함으로써, 종래 보여졌던 휘도얼룩의 해소를 도모할 수가 있었다. 그리고, 이 면광원장치를 백라이트로서 이용하여 액정패널의 조명을 행한 바, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝은 화상표시장치를 얻을 수 있었다.

덧붙여서, 실시예 1에서의 면광원장치에 대해서는, 10°∼30°에 산란이 최대로 되는 광확산필름에 의해 효율적으로 휘도얼룩을 해소할 수 있고, 기둥모양 구조의 경사가 5∼60°의 범위의 지향성 광확산필름을 이용한 경우, 어느 것에 있어서도 휘도얼룩의 해소를 도모할 수 있었다.

(실시예 2)

본 발명의 제2의 실시예를 도 14에 나타낸다. 실시예 1의 면광원장치에 있어서는 반사판이 도광판과 별체로 되어 있었지만, 이 실시예 2의 면광원장치는 도광판(12)의 아래쪽 면의 확산패턴(12d)이 형성된 면에 증착에 의해 알루미늄막(19)으로 이루어진 반사면이 일체로 형성되어 있는 바, 반사판을 이용하지 않는 것을 제외하고, 다른 구성은 실시예 1과 같다. 도광판의 아래쪽 면 상에 반사면을 직접 형성함으로써, 전반사를 이용해서 광을 반사시키는 실시예 1의 장치보다 확실히 광을 반사시킬 수가 있어 광이용효율을 보다 향상시킬 수가 있다.

(실시예 3)

실시예 1의 면광원장치의 지향성 광확산필름(14)을, 도광판(12)상에 배치하 는 대신 프리즘시트(15)상에 배치하는 점을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지의 구성으로 해서, 실시예 3의 면광원장치를 얻었다. 이 면광원장치를 백라이트로서 이용하여 액정패널의 조명을 행한 바, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝은 화상표시장치를 얻을 수 있었다.

(실시예 4)

실시예 4의 면광원장치는 도 7에 나타낸 것으로서, 광확산필름(15)을 도광판(12)상에 광확산 점착제(16)에 의해 붙이는 것을 제외하고, 그 밖의 것은 실시예 1과 마찬가지로 해서 얻을 수 있었다. 여기서, 상기 광확산 점착제는 다음과 같이 해서 조제되었다. 즉, 굴절률 1.50의 아크릴계의 점착제 100부에 대해, 이소시아네이트계 경화제(D-90; 종합연구소 화학사 제)를 1.5부 첨가한 베이스 도료에, 필러를 첨가하고서, 아지테이터(agitator: 교반기)로 1시간 교반해서 조제되었다. 그리고, 이 광확산 점착제를 8μm 두께의 이형 시트(PET3801, 린텍사 제)에 건조 후의 두께가 25μm로 되도록 도포하고, 건조해서 확산점착층을 형성한 후, 확산점착층상에 이형 시트(K-14, 테이진사 제)를 붙여 확산점착시트를 얻었다. 필러로서는, 실리콘 수지 비즈(굴절률 1.43, 평균 입자지름 1.0μm)가 함유량 3%로 했다. 그 때의 광확산 점착제의 HAZE치는 25이었다. 이 광확산 점착제를 상기 광확산필름(14)에 붙이고, 도광판(12)에 롤러로 가압 접착함으로써 면광원장치를 얻었다. 이 면광원장치를 백라이트로서 이용하여 액정패널의 조명을 행한 바, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝 은 화상표시장치를 얻을 수 있었다.

또, 상기 예에 있어서, 실리콘 수지 비즈의 함유량을 2%로 해서 HAZE치 15의 광확산 점착제를 얻어, 이것을 이용하여 상기와 마찬가지로 해서 면광원장치를 형성하고, 액정패널의 조명을 행한 바, 실시예 4의 면광원장치와 마찬가지로, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝은 표시장치를 얻을 수 있었다.

(실시예 5)

광확산 점착제로서 다음의 것을 이용하는 것을 제외하고, 실시예 4와 마찬가지로로 해서, 실시예 5의 면광원장치를 제작했다. 즉, 굴절률 1.50의 아크릴계의 점착제 100부에 대해, 이소시아네이트계 경화제(D-90; 종합연구소 화학사 제)를 1.5부 첨가한 베이스 도료에, 필러를 첨가하고, 더욱이 입경이 수nm의 TiO₂또는 ZrO₂의 부탄올 또는 MEK(메틸 에틸 케톤) 분산액을 첨가하고서, 아지테이터(교반기)로 1시간 교반해서 광확산 점착제를 조제했다. 이 광확산 점착제를 8μm 두께의 이형 시트2(PET3801, 린텍사 제)에 건조 후의 두께가 25μm로 되도록 도포하고, 건조해서 광확산 점착제층을 형성한 후, 광확산 점착제층상에 이형 시트(K-14; 테이진사 제)를 붙여 광확산 점착시트를 얻었다. 필러로서는, 실리콘 수지 비즈(굴절률 1.43, 평균 입자지름 1.0μm)를 이용해서 함유량 3%로 되도록 첨가했다. HAZE치는 25이었다. 한편, TiO₂ 또는 ZrO₂의 각 미세입자의 부탄올 또는 MEK 분산제를 적당한 분량 혼합시킴으로써, 광확산 점착제의 굴절률을 소망하는 굴절률로 되도록 조제할 수가 있다. 예를 들면 광확산 점착제의 굴절률을 1.6으로 하고 싶은 경우, 고형 분량으로, TiO₂ 또는 ZrO₂를 35중량부로 해서, 베이스 수지(필러를 포함한다)를 65중량부로 되도록 조정하면 좋다. 이 광확산 점착제를 상기 광확산필름에 붙이고, 도광판(12)에 롤러로 가압 접착함으로써 면광원장치를 얻었다. 이 면광원장치를 백라이트로서 이용하여 액정패널의 조명을 행한 바, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝은 화상표시장치를 얻을 수 있었다.

또, 상기 예에 있어서, 실리콘 수지 비즈의 함유량을 2%로 해서 HAZE치 15의 광확산 점착제를 얻어, 이것을 이용하여 상기와 마찬가지로 해서 면광원장치를 형성하고, 액정패널의 조명을 행한 바, 실시예 5의 면광원장치와 마찬가지로, 휘도얼룩이 없는 밝은 표시장치를 얻을 수 있었다.

(실시예 6)

이 실시예에 있어서는, 면광원장치는 도 15의 구성을 갖는다. 즉, 면광원장치는 도시되어 있지 않은 발광부, 도광판(12), 반사판(13), 지향성 광확산필름(14), 광확산 점착제층(16)으로 이루어지고, 발광부는 발광 다이오드(LED) 등의 이른바 점광원이 도광판 입사단면 중앙부에 대향하도록 설치되어 있다. 또, 도광판(12)의 아래쪽 면(12b)에는, LED를 중심으로 한 동심원 모양의 다수의 프리즘 패턴(P)이 형성되어 있다. 실시예 5와 마찬가지의 광확산 점착제를 이용해서, 실시예 5와 마찬가지로 해서 광확산필름(14)을 도광판(12)에 붙여 실시예 6의 면광원장치 를 제작했다. 이 면광원장치를 백라이트로서 이용하여 액정패널의 조명을 행한 바, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝은 표시장치를 얻을 수 있었다. 한편, 지향성 확산 필름(14)의 상부에는, 프리즘시트(15)가 더 설치되어도 좋다.

(실시예 7)

실시예 7의 면광원장치를 도 15 및 도 16에 의해 설명한다. 도 16은 실시예 7의 면광원장치의 평면 모식도로서, 중앙 원 내에는 프리즘시트가 없을 때를 상정한 경우에서의 지향성 광확산필름의 일부 확대 평면도가 나타내어져 있다. 도 17은 도 16의 B-B단면도이다. 실시예 7의 면광원장치는, 발광부를 구성하는 LED로 이루어진 점광원(11), 도광판(12), 반사판(13), 광확산필름(14), 프리즘시트(15)로 이루어져 있다. 본 실시예의 경우, 점광원은 1등으로, 도 16에 나타낸 바와 같이 도광판의 각부(12c)의 광입사단면에 묻히도록 배치되어 있다. 도광판(12)은 폴리카보네이트(polycarbonate) 수지 혹은 메타크릴 수지에 의해 성형되어 있고, 도광판(12)의 배면(아래쪽 면)에는 다수의 확산패턴(12d)이 형성되어 있다. 확산패턴(12d)은, 도 5에 나타낸 바와 같이 발광부를 중심으로 해서 동심원 모양으로 배치되어 있다. 확산패턴은 단면 삼각형 모양 또는 단면 대략 반원모양을 한 요부에 의해 형성되어 있다. 또한, 도광판의 배면 측에 배치된 반사판 상부에 동심원의 프리즘 패턴을 형성한 프리즘시트를 배치해도, 더욱이 반사판의 반사면을 동심원의 프리즘 패턴이라고 해도 동등한 특성을 나타낸다. 반사판 대신, 상기 요철패턴이 형성된 도광판 배면(12d)에 금속박막을 형성함으로써 광반사면으로 해도 좋다. 이 때에는, 금속박막으로 이루어진 광반사면에서 광을 반사시켜 도광판 측으로 되돌릴 수가 있으므로, 전반사를 이용해서 광을 반사시키는 것보다도 확실히 광을 반사시킬 수가 있다. 따라서, 광학시트의 이면으로부터의 광의 누설이 없어 광이용효율을 보다 향상시킬 수가 있다.

한편, 이 실시예에 있어서는, 지향성 광확산필름(14)은, 그 도광판의 상부에 도 16에 나타낸 바와 같이 지향성 광확산필름의 기둥모양 구조(22)의 축심의 경사가 B-B선에 따른 방향으로 되도록, 즉 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되어, 지향성 광산란필름의 산란방향이 발광부와 대향하는 대각으로 향하도록 배치된다. 한편, 지향성 광확산필름은 프리즘시트의 상부에 배치되어도 좋다. 실시예 7의 면광원장치를 백라이트로서 이용하여 액정패널의 조명을 행한 바, 경사방향으로부터의 관찰의 경우를 포함해서 휘도얼룩은 없고, 또한 정면방향은 휘도가 높은 밝은 표시장치를 얻을 수 있었다.

(발명의 효과)

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 면광원장치에 의하면, 도광판의 표면에 경사방향으로 출사된 광의 휘도얼룩을 선택적으로 산란하는 지향성 광확산필름 혹은 지향성 광확산필름과 광확산 점착제층으로 이루어진 광학필름을 도광판의 표면에 대향시켜 배설하고 있으므로, 도광판의 표면으로부터 경사지게 누설된 광의 휘도얼룩이 해소되어 균일한 휘도 및 정면방향에 의해 높은 휘도를 갖는 면광원장치, 나아가서는 이것을 짜넣은 화상표시장치를 제공할 수가 있다.

또, 본 발명의 면광원장치에 있어서는, 화상 표시패널의 배후에 면광원장치 를 배치하는 경우, 화상 표시패널로부터 먼 위치에 지향성 광확산필름, 프리즘시트 등의 광학시트가 위치하므로, 이들 광학시트에 결함이 있는 경우도 그 결함을 보기 어렵게 됨과 더불어, 지향성 광확산필름의 기둥모양 구조의 배치를 랜덤 배치로 하거나, 혹은 각 기둥모양 구조의 지름을 바꾸는 등에 의해 화상 표시패널과 광학시트 사이에서 무아레 줄무늬가 발생하기 어렵게 된다.

Claims

점광원으로 이루어진 발광부 및 도광판을 갖추며, 도광판의 배면 측에 반사면이 설치되고, 또 프리즘 패턴을 갖는 면광원장치에 있어서, 도광판의 출사면 측에, 광을 산란·투과시키는 굴절률이 다른 적어도 2상으로 이루어지고, 굴절률이 큰 1상이 필름의 두께방향으로 연재하는 기둥모양 구조를 가진 다수의 영역을 포함함과 더불어, 그 기둥모양 구조가 필름의 법선방향에 대해 5° 이상 60° 이하의 각도로 경사진 지향성 광확산필름을 그 지향성 광확산필름의 산란방향이 휘도얼룩의 방향과 동방향으로 되도록 배치한 것을 특징으로 하는 면광원장치.
청구항 1에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 지향성 광확산필름이, 입경이 0.1∼50μm의 미립자를 함유하는 광확산 점착제를 매개로 상기 도광판 또는 프리즘 패턴을 갖는 프리즘시트와 붙여져 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
청구항 2에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 광확산 점착제는, 입경이 1∼100nm이고 굴절률이 1.8 이상인 미세입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
청구항 2 또는 3에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 광확산 점착제의 굴절률이 1.55 이상인 것을 특징으로 하는 면광원장치.
청구항 1∼4의 어느 한 항에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 기둥모양 구조가, 그 기둥모양 구조의 축선을 향해 굴절률이 서서히 변화하는 구조를 가진 것을 특징으로 하는 면광원장치.
청구항 1∼5의 어느 한 항에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 발광부가 도광판 단면의 중앙에 대향 배치되고, 상기 지향성 광산란필름의 산란방향이 다른 단변에 평행인 것을 특징으로 하는 면광원장치.
청구항 1∼6의 어느 한 항에 기재된 면광원장치에 있어서, 상기 발광부가 도광판 각부 단면에 대향 배치되고, 상기 지향성 광산란필름의 산란방향이 발광부와 대향하는 대각으로 향하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.