KR20060061257A - 면광원 장치 및 표시장치 - Google Patents

Abstract

도광판 (4) 은 출사면 (10) 으로부터의 광출사의 지향성을 수정하는 지향 출사성 부여 수단 (이면 상의 돌기열 등) 을 구비한다. 출사면 (10) 상에 배치되는 광제어부재 (11) 는 시계 반대 방향 (또는 시계 방향) 으로 연장되는 복수의 프리즘형상 돌기열 (15) 을 구비한다. 입사면 (5) 에 형성되는 입사제어부 (12) 의 각각은 서로 곡률이 다른 제 1, 제 2 측면 (볼록면 ; 13, 14) 을 제공하는 비대칭형상을 갖는다. LED (6) 의 광은 각 입사제어부 (12) 를 통해서 도광판 (4) 내에 진입되어, 부채형상의 퍼짐을 갖고, 또한, 부채형상의 중심축방향이 시계 방향 (또는 시계 반대 방향) 으로 경사진 내부전파광을 생성한다. 제 1, 제 2 측면은 「서로 곡률이 다른 오목면」, 「서로 경사가 다른 평탄면」, 또는, 「일방은 곡면, 타방은 평탄면」이어도 된다.

면광원 장치, 표시 장치

Description

면광원 장치 및 표시장치 {SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND DISPLAY DEVICE}

도 1(a) 는 본 발명의 일 실시형태에 관련되는 면광원 장치 및 이 면광원 장치를 구비한 표시장치의 분해사시도, 도 1(b) 는 도 1(a) 중의 A부를 확대하여 나타내는 도면, 도 1(c) 는 도 1(a) 중의 B부를 확대하여 나타내는 도면, 도 1(d) 는 도 1(a) 중의 C부를 확대하여 나타내는 도면.

도 2(a) 는 본 실시형태에 관련되는 면광원 장치의 평면도이고, 도 2(b) 는 도 2(a) 중의 E부를 확대하여 나타내는 도면.

도 3(a) 는 도 2 중의 D1-D1선을 따른 단면도이고, 도 3(b) 는 도 3(a) 중의 F부를 확대하여 나타내는 도면.

도 4(a) 는 면광원 장치의 출사광에 생기는 암부를 모식적으로 나타내는 평면도이고, 도 4(b) 는 LED 로부터 출사되는 광속을 나타내는 평면도이고, 도 4(c) 는 도광판의 출사광에 생기는 암부를 모식적으로 나타내는 평면도.

도 5 는 도 4(a) 의 면광원 장치에 사용되는 광제어부재와 다른 광제어부재 (도광판의 입사면과 평행한 프리즘형상의 돌기열을 가지는 광제어부재) 를 사용한 비교예에 있어서 생기는 암부를 나타내는 모식적 평면도.

도 6(a) 는 본 발명의 다른 비교예인 면광원 장치의 평면도이고, 도 6(b) 는 도 6(a) 중의 G부를 확대하여 나타내는 도면.

도 7 은 도 6(a) 에 나타낸 비교예에 있어서, 광제어부재의 프리즘형상의 돌기열이 도광판의 입사면과 평행한 경우의 암부 발생 상태를 나타내는 모식적 평면도.

도 8 은 도 6(a) 에 나타낸 면광원 장치에 있어서, 광제어부재의 프리즘형상의 돌기열이 도광판의 입사면에 대하여 경사각 θ만큼 경사져 있는 경우의 암부 발생 상태를 나타내는 모식적 평면도.

도 9(a) 는 본 발명의 제 1 변형예를 나타내는 면광원 장치의 평면도이고, 도 9(b) 는 도 9(a) 의 H부를 확대하여 나타내는 도면.

도 10 은 본 발명의 제 2 변형예에 관련되는 도광판의 입사면과 그 근방을 부분적으로 확대하여 나타내는 평면도.

도 11 은 본 발명의 제 3 변형예에 관련되는 도광판의 입사면과 그 근방을 부분적으로 확대하여 나타내는 평면도.

도 12 는 본 발명의 제 4 변형예에 관련되는 도광판의 입사면과 그 근방을 부분적으로 확대하여 나타내는 평면도.

도 13 은 본 발명의 제 5 변형예에 관련되는 도광판의 입사면과 그 근방을 부분적으로 확대하여 나타내는 평면도.

도 14 는 제 1 종래예를 나타내는 면광원 장치 (표시장치) 의 분해사시도.

도 15 는 제 2 종래예를 나타내는 면광원 장치 (표시장치) 의 분해사시도.

도 16(a) 는 제 3 종래예를 나타내는 면광원 장치의 분해사시도이고, 도 16(b) 는 도 16(a) 의 Q부를 확대하여 나타내는 도면.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1 : 표시장치

2 : 면광원 장치

3 : 액정 표시 패널 (피조명부재)

4 : 도광판

5 : 입사면 (측단면)

6 : LED (1차 광원)

10 : 출사면

11 : 광제어부재

12 : 입사제어부 (볼록부)

13 : 제 1 측면 (볼록면의 상부 가장자리)

14 : 제 2 측면 (볼록면의 상부 가장자리)

15 : 프리즘형상 돌기열

16, 17 : 측단면

18 : 돌기열 (지향 출사성 부여 수단)

21 : 광제어부재의 출력면

24 : 입사제어부 (오목부)

22 : 암부 (좌측 코너부)

23 : 암부 (우측 코너부)

25 : 제 1 측면 (오목면의 상부 가장자리)

26 : 제 2 측면 (오목면의 상부 가장자리)

문헌 1 : 일본 공개 실용신안공보 평5-25426호

문헌 2 : 일본 공개특허공보 2002-196151호

본 발명은 휴대형 전화기, 휴대형 전자단말장치, 자동차 내비게이션 장치, PC, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 전자수첩, 액정 텔레비전 등에 있어서, 액정 표시 패널이나 광고 플레이트 등의 피조명부재를 백라이팅하기 위해서 사용할 수 있는 면광원 장치, 그리고 이 면광원 장치를 구비한 표시장치에 관한 것이다.

도광판, 이 도광판에 1차 광을 공급하는 1차 광원 및 이 도광판의 출사면을 따라 배치된 광제어부재 (예를 들어 프리즘 시트) 를 기본 구성 요소로 하는 면광원 장치, 및 이 면광원 장치를 사용한 화상 표시 장치는 공지되어 있고, 도 14 는 그 일례 (제 1 종래예) 를 나타내고 있다.

도 14 를 참조하면, 면광원 장치 (102) 는 PC 등의 액정 표시 패널 (화상 표시 부재 ; 103) 을 백라이팅하도록 배치되어 있다. 도광판 (104) 의 일단면 (마이너 (minor) 면) 은 LED (1차 광원 ; 106) 으로부터의 광을 받아들이는 입사면 (105) 을 제공하고 있다. 또한, 1 의 메이저면은 광출사를 위한 출사면 (110) 을 제공하고 있다. 도광판 (104) 의 출사면 (110) 과 액정 표시 패널 (103) 사이에는 광제어부재 (111) 가 배치된다. 출사면 (110) 으로부터의 출사광은 광제어부재 (111) 를 투과함으로써, 그 진행방향이 거의 정면방향 (출사면 (110) 의 법선방향 (Z 방향)) 에 접근하도록 편향되어, 액정 표시 패널 (103) 을 조명한다.

도광판 (104) 의 이면 (107) 에는 단면이 대략 삼각형상인 프리즘형상의 다수의 돌기열 (118) 이 형성되어 있다. 이들 돌기열 (118) 은 입사면 (105) 에 직교하는 방향 (Y 방향) 으로 연장되어, 1개의 광편향기능을 발휘한다. 즉, 돌기열 (118) 은 입사면 (105) 에 평행하고 또한 출사면 (110) 에 직교하는 가상평면내에서, 도광판 (104) 의 내부를 전파하는 광을 출사면 (110) 의 법선방향에 접근하도록 편향한다.

한편, 광제어부재 (111) 의 내측면 (출사면 (110) 을 향한 면) 에는 단면이 대략 삼각형상인 프리즘형상의 다수의 돌기열 (115) 이 형성되어 있다. 이들 돌기열 (115) 은 입사면 (105) 에 대략 평행한 방향 (X 방향) 으로 연장되어 있고, 다른 1개의 광편향기능을 발휘한다. 즉, 돌기열 (115) 은 입사면 (105) 에 직교하고 또한 출사면 (110) 에 직교하는 가상평면 내에서, 출사면 (110) 으로부터의 출사광을 대략 정면방향 (Z 방향) 으로 편향한다. 그 결과, 액정 표시 패널 (103) 의 이면에는 대략 수직방향으로부터 효율적으로 광이 공급되어, 표시휘도가 향상된다.

그러나, 상기 타입의 화상 표시 장치에는 액정 표시 패널 (103) 의 표시면에 모아레 (moire) 모양과 같은 줄무늬 모양이 생기기 쉽다는 문제가 있는 것이 알려 져 있다. 이러한 줄무늬 모양은 당연히 표시품질을 저하시킨다.

도 15 는 이 문제를 회피하기 위한 개량을 실시한 예 (제 2 종래예) 를 나타내고, 하기 문헌 1 에 의해 개시되어 있다. 도 15 에 도시되어 있는 바와 같이 이 배치에서는 개량된 면광원 장치 (102) 가 채용되어 있다. 개량점은 광제어부재 (111) 의 프리즘형상의 돌기열 (115) 에, 경사 배향 방향을 갖게 한 것에 있다. 즉, 돌기열 (115) 은 도광판 (104) 의 입사면 (105) 에 대하여 경사진 방향 (0도<경사각θ<90도) 으로 연장되어 있다. 이러한 경사배향에 의해, 액정 표시 패널 (103) 의 표시면 상에 모아레 줄무늬와 같은 줄무늬 모양이 발생하는 경향은 저감된다.

하기 문헌 2 에는 다른 1개의 개량기술 (제 3 종래예) 이 개시되어 있고, 도 16 은 이것을 나타내고 있다. 이 종래예에서는 도광판 (204) 을 사용한 면광원 장치 (202) 가 채용되어 있다. 도광판 (204) 의 입사면 (205) 에는 그 두께 방향으로 연장되는 복수의 돌기 (212) 또는 홈 (224) 이 형성되어 있다. 각 돌기 (212) 또는 홈 (224) 의 평면형상 (도광판 (204) 의 출사면 (210) 의 바로 위에서 본 형상) 은 입사면 (205) 의 법선방향에 대하여 좌우대칭이다. LED (206) 로부터의 광은 돌기 (212) 또는 홈 (224) 을 통해 도광판 (204) 의 내부에 입사된다.

이 입사시에는 광의 확장 각도가, 입사면 (205) 이 경면인 경우 (즉, 돌기 (212) 나 홈 (224) 이 없는 경우) 에 비교하여 확대된다. 그 결과, 입사면 (205) 근방의 출사면 (210) 상에 나타나는 대략 삼각형상의 암부 (사선으로 나타내는 영역) 의 면적이 감소되고, 도광판 (204) 의 유효 발광 영역이 증대된다. 또한, 출사면 (210) 으로부터 출사하는 조명광의 휘도가 균일화된다.

도 16 에 나타내는 바와 같은 입사면 (205) 상의 돌기 (212) 또는 홈 (224) 을, 도 15 에 나타내는 바와 같은 면광원 장치 (102) 의 도광판 (104) 에 적용한 경우, 광제어부재 (111) 의 프리즘형상의 돌기열 (115) 이 입사면 (105) 에 대하여 경사져 형성되어 있음으로써 모아레 줄무늬의 발생은 저감된다. 그러나, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 입사면 (205) 의 근방에 있어서 대략 부채형 형상으로 입사되는 광의 우측 단부 (L1) 와 좌측 단부 (L2) 에서는 밝기가 상이하다. 이것은 출사광 휘도의 균일화를 방해한다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 극복하여, 피조명부재의 조명광의 휘도를 보다 더 균일화할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 먼저, 도광판, 그 도광판에 측방으로부터 광공급을 하는 1차 광원 및 광제어부재를 포함하고, 상기 도광판은 메이저면이 제공하는 출사면과, 상기 1차 광원측에서 볼 때 좌우방향으로 연장되는 측단면이 제공하는 입사면을 가지며,

상기 광제어부재는 상기 출사면을 따라 배치되어, 상기 출사면으로부터 출사된 광의 진행방향을 상기 출사면의 법선방향에 접근하도록 편향되는 면광원 장치에 적용된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 도광판은 상기 출사면으로부터의 광출사의 지향성이 수정되도록, 상기 도광판의 내부를 전파하는 광에 지향성을 부여하는 지 향 출사성 부여 수단을 구비한다. 그리고, 상기 출사면의 법선방향을 +Z 방향으로 하고, 상기 광공급의 방향을 +Y 방향으로 하고, 상기 측단면의 연장 방향을 ±X 방향으로 정의하였을 때, 상기 광제어부재는 +Z측에서 볼 때, ±X 방향을 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 경사시킨 경사 연재 (延在) 방향을 갖는 복수의 프리즘형상 돌기열을 구비하고, 상기 입사면은 복수의 광 제어부를 구비한다.

여기서, 각 광 제어부는 -Y측 (1차 광원측 ; 이하, 동일) 으로부터 볼 때 좌측 (+X측) 에 위치하여 ±Z 방향 (도광판의 두께 방향 ; 이하, 동일) 으로 연장되는 제 1 측면을 제공하는 제 1 부분, 및 -Y측에서 볼 때 우측 (-X측) 에 위치하여 ±Z 방향으로 연장되는 제 2 측면을 제공하는 제 2 부분을 갖고, 또한,

상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면의 경계선을 지나 ±X 방향에 수직인 평면 (YZ 평면 ; 이하, 동일) 에 관해서 비대칭인 형상을 갖는다.

그리고, 상기 1 차 광원으로부터의 광이 상기 광 제어부를 통해서 상기 도광판 내에 진입함으로써 생성되는 내부전파광은 상기 출사면에 평행한 면 (XY 면 ; 이하, 동일) 내에서 부채형상으로 퍼지고, 또한, 상기 부채형상의 중심축방향은 +Y 방향을 기준으로 하여, 상기 경사 연재 방향이 시계 방향이면 시계 반대 방향으로 경사지고, 상기 경사 연재 방향이 시계 반대 방향이면 시계 방향으로 경사진다.

상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면으로서는 예를 들어「서로 곡률이 다른 곡면 (볼록면 또는 오목면)」, 「상기 경계선을 지나는 YZ 면에 대한 경사각이 서로 다른 평탄면」, 또는, 「일방은 곡면이고, 타방은 평탄면」을 채용할 수 있다. 또, 본 명세서에 있어서, 「평탄면」은 「곡면」을 포함하지 않는 것으로 한다.

본 발명은 표시장치에도 적용할 수 있다. 즉, 상기 어느 하나의 면광원 장치와, 이 면광원 장치의 출력광에 의해서 조명되는 피조명부재에 의해, 본 발명에 따른 표시장치를 제공할 수 있다. 피조명부재의 전형예는 액정 표시 패널이고, 이 액정 표시 패널을 채용하면 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 조명광의 휘도는 더 균일화되어, 액정 표시 패널 등의 화상표시면에 모아레 모양이 생기는 것이 효과적으로 방지될 뿐만 아니라, 면광원 장치에 넓은 유효 발광 영역과 편차가 없는 휘도에서의 조명광의 출력이 가능하게 된다.

실시 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하여 상세하게 서술한다.

[면광원 장치 및 이 면광원 장치를 구비한 화상 표시 장치의 개략 구성]

도 1(a)∼도 3(b) 를 참조하면, 화상 표시 장치 (1) 는 액정 표시 패널 (피조명부재 ; 3) 과 이것을 백라이팅하는 면광원 장치 (2) 를 포함하고 있다. 면광원 장치 (2) 는 도광판 (4), 복수의 LED (발광 다이오드 ; 6), 광반사부재 (8) 및 광제어부재 (11) 를 구비하고 있다.

입사면 (5) 은 도광판 (4) 의 1개의 마이너면인 측단면에 의해서 제공된다. 복수의 LED (6) 는 1차 광원을 구성하여, 입사면 (5) 을 향하여 광 (1차 광) 을 공급한다. 출사면 (10) 은 도광판 (4) 의 1개의 메이저면에 의해서 제공되어, 광제어부재 (11) 는 출사면 (10) 을 따라 배치된다. 이면 (7) 은 다른 1개의 메이저면에 의해서 제공되어, 광반사부재 (8) 는 이면 (7) 을 따라 배치된다.

동 도면 중에 기재된 XYZ 좌표계는 방향이나 평면을 표현하기 위한 좌표계로서 하기와 같이 정의된다.

(1) 출사면 (10) 의 법선방향 (광출사면측) 을 +Z 방향으로 한다.

(2) 광공급의 방향 (1차 광원 (6) 으로부터 입사면 (5) 을 향하는 방향)을 +Y 방향으로 한다.

(3) 입사면 (5) 을 제공하는 측단면의 연재 방향를 ±X 방향으로 한다. 또, 부호는 -Y측 (LED (6) 측) 으로부터 볼 때, 좌측이 +X 방향에 대응하고, 우측이 -X 방향에 대응한다.

LED (6) 로부터의 광은 입사면 (5) 을 통해서 도광판 (4) 의 내부에 진입한 후, 도광판 (4) 의 내부를 전파한다. 이 내부전파의 과정에서 출사면 (10) 에 대하여 내부입사가 일어나, 그 때에 내부입사각이 임계각 이하가 된 광은 출사면 (10) 으로부터 출사된다. 널리 알려진 바와 같이, 이 출사는 경사 출사로 된다. 경사 출사된 광은 광제어부재 (11) 에 의해서, 출사면 (10) 의 법선방향 (+Z 방향) 에 접근하도록 편향된다.

도광판 (4) 은 폴리메타크릴산메틸 (PMMA), 폴리카보네이트 (PC), 시클로올레핀계 수지 재료 등의 광투과성의 재료로 이루어진다. 도광판 (4) 의 평면형상은 대략 직사각형이고, 입사면 (5) 으로부터 이격됨에 따라 (Y 방향을 따라) 판두께가 점점 감소되고 있다. 즉, 이면 (7) 은 출사면 (10) 에 대하여, 환언하면 XY 면에 대하여 작은 각도로 경사져 있고, 도 3(a) 중에 기재한 각도 α 는 이 경사각을 나타내고 있다.

또한, 도 1(d) 및 도 2(b) 에 나타낸 바와 같이, 입사면 (5) 에는 도광판 (4) 의 판두께방향으로 연장되는 입사제어부 (12) 가 다수 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 각 입사제어부 (12) 는 볼록부를 형성하고 있다. 각 볼록부는 -Y측 (1차 광원 (6) 측) 으로부터 볼 때 좌측의 부분 (제 1 부분) 과, 우측의 부분 (제 2 부분) 에 의해서 형성되어 있다. 또한, 이후의 설명에 있어서, 제 1 부분이 제공하는 측면 (입사면 (5) 의 일부) 을 제 1 측면이라고 하고, 제 2 부분이 제공하는 측면 (입사면 (5) 의 다른 일부) 을 제 2 측면이라고 하는 것으로 한다.

부호 13 은 +Z 측에서 제 1 부분을 보았을 때에 보이는 가장자리변 (제 1 측면의 상부 가장자리) 을 나타내고, 부호 14 는 +Z 측에서 제 2 부분을 보았을 때에 보이는 가장자리변 (제 2 측면의 상부 가장자리) 을 나타내고 있다. 또한, 이하의 설명에서는 이들 가장자리변 (13, 14) 으로 제 1 측면 및 제 2 측면을 대표시켜, 제 1 측면 (13), 제 2 측면 (14) 이라고 하기도 한다.

광제어부재 (11) 는 필름형상의 광학요소로서, 광투과성이 우수한 수지재료 (예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), PMMA, PC) 로 형성되어 있다. 도 1(a), 도 2(a) 에 나타내는 바와 같이, 광제어부재 (11) 는 도광판 (4) 의 출사면 (10) 과 거의 같은 직사각형의 평면형상을 갖는다. 또한, -Z측 (출사면 (10) 을 향하는 측 = 광입력측) 에 다수의 프리즘형상의 돌기열 (15) 을 구비하고 있다. 각 프리즘형상 돌기열 (15) 은 대략 삼각형상의 단면을 갖고, YZ 면 (가상평면) 내에서, 출사면 (10) 으로부터 출사되는 광을 출사면 (10) 의 법선방향 (+Z 방향) 에 가깝게 하도록 기능한다.

+Z 측에서 보았을 때, 제 1 측면 (볼록형상면 ; 13) 은 곡률반경 R1 의 곡선 (윤곽선) 을 형성하고, 제 2 측면 (볼록형상면 ; 14) 은 곡률반경 R2 의 곡선 (윤곽선) 을 형성한다. 측면 (13, 14) 은 매끄럽게 접속되어 있고, 그것에 대응하여, 양 곡선 (윤곽선) 도 매끄럽게 접속되어 있다. 측면 (13, 14) 의 경계선은 ±Z 방향으로 연장되는 1개의 직선 상에 있다.

이와 같이, 각 입사제어부 (12) 는 제 1 측면 (13) 과 제 2 측면 (14) 의 경계선 (±Z 방향에 연장) 을 지나는 YZ면에 관해서 비대칭인 형상을 갖고 있다.

한편, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상 돌기열 (15) 은 ±X 방향에 대하여 비스듬하게 경사져 연장되어 있다. 도 2(a) 에 있어서의 각도 θ 는 이 경사각을 나타낸다. 일반적으로 0도<θ≤45도의 범위이고, 액정 표시 패널 (3) 과 조합하였을 때에 모아레 모양이 생기지 않도록 정해지지만, 통상 0도<θ≤30도의 범위, 특히 바람직하게는 3도≤θ≤30도의 범위에서 선택된다.

여기서 주의해야 할 것은 돌기열 (15) 의 경사방향은 +Z측 (표시패널 (3) 측) 으로부터 볼 때 「시계 방향」, 「시계 반대 방향」중 어느 하나 일방인 것이다. 도시된 예에서는 도 2(a) 에 나타낸 바와 같이, 「시계 반대 방향」의 경사가 채용되어 있다. 「시계 반대 방향」으로 경사진 돌기열 (15) 은 LED (1차 광원 ; 6) 로부터 볼 때 좌측 (+X측=측단면 (16) 측) 으로부터 우측 (-X측=측단면 (17) 측) 을 향하여, 입사면 (5) 으로부터 멀어지게 된다. 반대로 만약에 「시계 방향」으로 돌기열 (15) 을 경사시킨 경우 (입사면 (5) 의 연재 방향에 대하여 0도≤θ ≤30도의 범위) 에는 돌기열 (15) 은 LED (1차 광원 ; 6) 으로부터 볼 때 좌측 (+X측) 을 향하여, 경사입사면 (5) 으로부터 멀어지는 것으로 된다.

이 경사의 방향 (시계 방향/시계 반대 방향) 에 따라서, 곡률반경 R1 과 곡률반경 R2 중 어느 것이 큰 것인지가 결정된다. 본 예와 같이, 「시계 반대 방향」의 경사이면, R1<R2 로 된다. 그 반면, 「시계 방향」의 경사이면, R1>R2 로 된다.

인접하는 입사제어부 (12) 사이의 피치 p, 곡률반경 R1, 곡률반경 R2 의 값의 일례로서 하기의 것을 생각할 수 있다.

p=약 100μm

R1=약 100μm

R2=200μm

일반적으로, 이들 p, R1, R2 의 값은 도광판 (4) 의 치수, 입사제어부 (12) 의 형상, 치수, 또는, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상 돌기열 (15) 의 입사면에 대한 각도 θ 등 각종 설계 조건에 따라 선택되는 것이 바람직하다.

도광판 (4) 의 이면 (7) 에는 입사면 (5) 에 대하여 거의 직교하는 방향으로 연장되는 프리즘형상의 다수의 돌기열 (18) 이 형성되어 있다. 각 돌기 (18) 는 입사면 (5) 으로부터 반대측의 측단면 (20) 까지 연장되어 있다. 이들 돌기열 (18) 은 지향 출사성 부여 수단을 제공한다. 즉, 돌기 (18) 는 입사면 (5) 에 평행하고 또한 출사면 (10) 에 직교하는 가상평면 내에서, LED (6) 로부터의 광을 출사면 (10) 의 법선방향에 가까이하도록 내부 반사하여 편향한다.

여기서, 지향 출사성 부여 수단은 출사면 (10) 으로부터 출사되는 광의 지향성이 원하는 지향성으로 수정되도록, 도광판 (4) 의 내부를 전파하는 광에 지향출사성을 부여하는 것인 한, 전술한 바와 같은 돌기열 (18) 이 아니어도 된다. 예를 들어, 출사면 (10) 상에, 입사면 (5) 에 대하여 거의 직교하는 방향으로 연장되는 프리즘형상의 돌기열도, 지향 출사성 부여 수단으로서 채용할 수 있다. 또한, 이면 (7) 및 출사면 (10) 의 양쪽에, 입사면 (5) 에 대하여 거의 직교하는 방향으로 연장되는 프리즘형상의 돌기열을 형성하여 지향 출사성 부여 수단으로 해도 된다.

또는, 지향 출사성 부여 수단은 출사면 (10) 으로부터 출사되는 광이 원하는 지향출사성을 유지할 수 있을 정도로, 도광판 (4) 의 이면 (7) 및/또는 출사면 (10) 에 형성한 조면이어도 된다.

또한, 지향 출사성 부여 수단은 도광판 (4) 의 이면 (7) 및/또는 출사면 (10) 에 형성한 출사 촉진 패턴이어도 된다. 이 출사 촉진 패턴은 출사면 (10) 으로부터 출사되는 광이 원하는 지향출사성을 유지할 수 있도록 형성된다.

또한, 출사 촉진 패턴으로서는 반구상, 각추상, 원추상 등의 돌기 또는 오목부를 생각할 수 있다. 또한, 별도의 지향 출사성 부여 수단으로서는 도광판 (4) 내에 출사지향성을 흐트러뜨리지 않는 정도의 농도로 분산된 다수의 산란자를 생각할 수 있다. 이들 산란자는 광을 내부산란시켜 지향출사시킨다. 또, 「지향출사」는 광이 랜덤하게 확산되어 도광판 (4) 으로부터 출사되는 것이 아니라, 광이 특정한 출사 각도 방향과 그 주변에 우선적으로 출사되는 것을 말하고, 「지향출사성」이란 그와 같은 출사를 하는 성질을 말한다.

광반사부재 (8) 는 정반사성 또는 알맞은 난반사성을 갖는 시트형상 부재이고, 도광판 (4) 의 이면 (7) 으로부터 누출된 광을 반사하여 도광판 (4) 내부에 되돌리도록 기능한다. 또, 도광판 (4) 등이 수용하는 케이스체 (도시하지 않음) 의 내면을 광반사성의 면 (예를 들어 백색 표면) 으로 하여, 광반사부재 (8) 를 생략할 수도 있다.

[실시형태의 작용]

도 4(a) 는 전술한 면광원 장치 (2) 의 광제어부재 (11) 로부터 출력되는 광의 상태를 나타내는 도면이고, 도 4(b) 는 LED (6) 로부터의 출사광을 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 도 4(c) 는 도광판 (4) 으로부터의 출사광을 +Z측에서 관찰한 모식적 평면도이다. 또, 편의상, 도광판의 입사면에 형성된 제어부의 요철형상의 도시는 생략되어 있다.

도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, LED (6) 로부터 출사된 광은 부채형 형상으로 퍼지는 지향성을 갖고 있다. 이 부채형 형상의 열림각을 δ1 로 나타낸다. 또, 부채형 형상의 열림각은 「최대 강도를 가지는 광의 진행방향의 양측에서, 최대 강도의 50% (반값) 의 강도를 부여하는 2개 방향의 사이의 각도」로서 정의할 수 있다.

이 부채형 형상의 광 (1차 광) 은 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 입사면으로부터 도광판의 내부에 입사되지만, 전술한 입사제어부 (12) 의 제 1 측면및 제 2 측면에서 굴절되어 진행방향이 확대된다. 즉, 광속의 열림각이 도광판으로의 입사 전의 δ1 로부터, 입사 후의 δ2 (δ1<δ2) 로 변화한다. 바꾸어 말하면, 입사제어부 (12) 로부터의 입사에 의해, XY 면상에서 δ2 의 열림각을 가진 부채형의 내부전파광이 생성된다.

여기서, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 입사제어부 (12) 가 제공하는 제 1 볼록상의 측면 (13) 의 곡률반경 R1 은 제 2 볼록상의 측면 (14) 의 곡률반경 R2 보다도 작다.

이 때문에, 도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 부채형 형상의 광속의 우측 단부 (L1) 및 좌측 단부 (L2) 는 도광판으로의 입사 전에 비하여, 입사면측 (-X측) 으로 경사진다. 바꾸어 말하면, 내부전파광의 확장을 나타내는 부채형 형상의 중심축방향은 +Z측에서 볼 때, +Y 방향으로부터「시계 방향」으로 경사진다. 도 4(c) 중의 각도 β 는 이 경사각을 나타내고 있다.

이러한 「시계 방향」으로 경사진 내부전파광이 생성되는 것은 광제어부재 (11) 의 프리즘형상 돌기열 (15) 의 경사 연재 방향이, 「시계 반대 방향」인 것에 대응하고 있다. 이러한 대응관계를 채용함으로써, 1개의 이점이 초래된다. 도 5 는 이것을 이해하기 위한 비교예를 나타내고 있다.

이 비교예에서는 전술한 입사제어부 (12) 는 유지되고, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상의 돌기열 (15) 의 연재 방향은 입사면 (5) 에 대하여 평행방향 (±X 방향) 으로 변경되어 있다. 이 경우, 광제어부재 (11) 를 +Z측에서 관찰하면, 출력면 (평탄면 ; 21) 상의 사선으로 나타낸 영역에 암부가 나타난다.

여기서 주목해야 할 것은 좌우의 코너부에 비대칭으로 암부 (22, 23) 가 나 타나고, 암부 (22) 와 암부 (23) 내의 크기에 차이가 발생하는 것이다. 여기서는 암부 (22)> 암부 (23) 로 되어 있다. 이것은 이 비교예에서 형성되어 있는 입사제어부 (12) 에 의해, 장치 내부 전파광의 「시계 방향 경사」가 생긴 것에 원인이 있다. 이와 같은 암부가 좌우 불균형으로 나타나는 것은 부자연스런 시각감을 가져와 바람직하지 않다.

또한, 본 실시형태에 있어서도, 출사면 (10) 상의 휘도에 관한 한, 좌측의 코너부에서는 우측의 코너부보다도 휘도가 저하된다. 이것은 도 4(c) 에 도시된 사선부 (암부) 로부터 이해된다.

그런데, 본 실시형태에서는 전술한 대응관계에 의해, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상의 돌기열 (15) 은 시계 반대 방향으로 각도 θ 만큼 기운 방향으로 연장되어 있고, 이것에 의해, 상기 휘도저하가 완화된다. 그 이유는 다음과 같다.

도 4(c) 에 나타내는 바와 같이, 출사면 (10) 상의 좌측 코너부 근방에서 우측 코너부 근방에 비하여 휘도 저하가 있는 조건 하에서, 출사면 (10) 으로부터 출사된 광이 광제어부재 (11) 에 입력된 것으로 한다. 이 경우, 반시계 방향으로 경사진 프리즘형상 돌기열 (15) 의 작용에 의해, 그 투과광은 도 4(a) 에 있어서 좌방향으로 약간 출사방향이 편향된다.

그 결과, 광제어부재 (11) 의 출력면 (21) 상에 있어서는 양측의 암부 (사선부 ; 22, 23) 는 도 4(a) 에 나타낸 바와 같이, 대략 동일 사이즈의 대칭형상 (대략 삼각형상) 으로 된다. 이에 의해, 상기 비교예에서 생기는 휘도 불균형은 극복된다.

또한, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상의 돌기열 (15) 의 경사 연장 (경사각 θ) 에 의해, 액정 표시 패널 (3) 의 화상 표시면에 모아레 모양이 생기는 것도 방지된다. 또한, 본 실시형태에 의하면, 도광판 (4) 의 입사면 (5) 에 형성된 광 제어부 (볼록부 ; 12) 에 의해, LED (6) 로부터의 광속이 각도적으로 확산되어 도광판 (4) 내에 진입되기 때문에, 입사면의 근방에 나타나는 암부 (22, 23) 의 사이즈가 작아져, 출사면 (10) 의 유효 발광 면적 (조명광으로서 사용할 수 있는 영역) 이 증가된다.

또, 상기 실시형태에 있어서의, 「시계 반대 방향으로 경사진 프리즘형상 돌기열 (15) 의 경사 연재 방향」과 「시계 방향으로 경사진 부채형상의 퍼짐을 갖는 내부전파광의 생성」의 조합을, 「시계 방향으로 경사진 프리즘형상 돌기열 (15) 의 경사 연재 방향」과「시계 반대 방향으로 경사진 부채형상의 퍼짐을 갖는 내부전파광의 생성」의 조합으로 변경하더라도, 상기한 작용과 동일한 작용이 발휘되는 것은 말할 필요도 없다. 「시계 반대 방향으로 경사진 부채형상의 퍼짐을 갖는 내부전파광」을 생성하기 위해서는 예를 들어, 입사제어부 (12) 의 측면 (곡면 ; 13, 14) 의 표면형상을 바꾸면 된다. 환언하면, R1<R2 대신에 R1>R2 로 하면 된다.

다음으로, 도 6 및 도 7 에 나타내는 비교예에 관해서 설명한다. 도 6(a) 는 본 발명의 별도의 비교예인 면광원 장치의 평면도이고, 도 6(b) 는 도 6(a) 중의 G부를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 7 은 도 6(a) 에 나타낸 비교예에 있어서, 광제어부재의 프리즘형상의 돌기열이 도광판의 입사면과 평행한 경 우의 암부 발생 상태를 나타내는 모식적 평면도이다. 또한 도 8 은 도 6(a) 에 나타낸 비교예에 있어서, 광제어부재의 프리즘형상의 돌기열이 도광판의 입사면에 대하여 경사각 θ 만큼 경사져 있는 경우의 암부 발생 상태를 나타내는 모식적 평면도이다.

도 7 의 배치에서는 도광판 (4) 의 입사면 (5) 에 형성하는 입사제어부 (12) 의 형상을 단일의 곡률반경 R 을 가지는 원통면으로 하는 한편, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상의 돌기열 (15) 의 연재 방향은 입사면 (5) 과 평행 (±X 방향) 으로 되어 있다.

이 경우, 광제어부재 (11) 의 출력광은 양측에 대칭인 암부 (사선으로 나타내는 영역 ; 22, 23) 을 형성한다. 그러나, 프리즘형상의 돌기열 (15) 이 입사면 (5) 과 평행하기 때문에, 액정 표시 패널 (3) 의 모아레 모양의 발생을 효과적으로 방지할 수 없다.

또한, 도 8 의 배치에서는 액정 표시 패널 (3) 의 모아레 모양의 발생은 효과적으로 방지할 수 있지만, 비대칭인 암부 (사선부 ; 22, 23) 가 형성된다. 이 현상은 이미 서술한 바와 같이, 입사면 (5) 의 좌우단에 대응하는 코너 일부 근방의 암부 (22, 23) 의 크기를 다르게 하여, 휘도의 불균형을 초래한다. 또한, 큰 쪽의 암부 (23) 가 도광판의 유효 발광 영역을 좁게 한다.

[실시형태의 변형예]

(제 1 변형예)

도 9(a) 및 (b) 는 상기 실시형태의 제 1 변형예를 나타내는 도면이고, 도 2 에 대응하고 있다. 도 9(b) 에 나타내는 입사제어부 (24) 는 오목형상을 갖고, 도광판 (4) 의 입사면 (5) 에 복수개 형성되어 있다. 각 입사제어부 (24) 는 +Z측에서 볼 때, 곡률반경 R1 을 가지는 곡선 (윤곽선) 을 부여하는 제 1 측면 (곡면 ; 25) 과, 곡률반경 R2 를 가지는 곡선 (윤곽선) 을 부여하는 제 2 측면 (곡면 ; 26) 을 제공하고 있다. 곡면 (25, 26) 은 모두 오목형상이고, R1<R2 이다. 곡면 (25, 26) 의 곡률 중심은 입사면 (5) 보다도 -Y측 (LED (6) 측) 에 있다.

그리고, 곡면 (25, 26) 은 매끄럽게 접속되어 있고, 그것에 대응하여, 상기 양 곡선 (윤곽선) 도 매끄럽게 접속되어 있다. 곡면 (25, 26) 의 경계선은 ±Z 방향으로 연장되는 1개의 직선 상에 있다. 이와 같이, 각 입사제어부 (24) 도 제 1 측면 (25) 과 제 2 측면 (26) 의 경계선 (±Z 방향으로 연장) 을 지나는 YZ 면에 관해 비대칭인 형상을 갖고 있다.

도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 광제어부재 (11) 의 프리즘형상의 돌기열 (15) 이, +Z측에서 볼 때, ±X 방향에 대하여「시계 반대 방향」으로 경사각θ로 경사져 있는 경우, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 곡면 (25) 이 우측에 위치하고, 제 2 곡면 (26) 이 좌측에 위치한다.

이와 같이 구성함으로써, 전술한 바와 동일한 굴절작용이 입사제어부 (24) 에 의해서 이루어지고, 「시계 방향으로 경사진 내부전파광」 (도 4(c) 참조) 이 생성된다. 그리고, 이 내부전파광과「시계 반대 방향으로 경사진 돌기열 (15)」의 조합에 의해, 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 광제어부재 (11) 의 돌기열 (15) 이「시계 방향」으로 경사각 θ 로 경 사져 있는 경우에는 제 1 곡면 (25) 이 좌측에 위치하고, 제 2 곡면 (26) 이 우측에 위치하도록 입사제어부 (24) 의 오목면 형상이 변경된다.

(제 2 변형예)

도 10 은 전술한 실시형태의 제 2 변형예를 나타내는 도면이고, 도광판 (4) 의 입사면 (5) 과 그 근방을 출사면 (10) 의 법선방향 (+Z측) 으로부터 본 확대평면도이다.

이 변형예에서는 입사제어부 (12) 를 제공하는 볼록부가, 입사면 (5) 의 소정 영역 W 에 한정하여 복수개 형성되어 있다. 입사제어부 (12) 가 형성되어 있지 않은 영역 (입사면 (5) 의 일부) 은 평활면으로 되어 있다. 각 입사제어부 (12) 의 형상은 전술한 실시형태에 있어서의 형상과 동일해도 된다. 광제어부재의 돌기열의 경사 연재 방향의 관계에 관해서도 전술한 바와 같기 때문에 반복 설명은 생략한다.

LED (6) 는 상기 소정 영역 W 의 입사제어부 (12) 에 충분한 1차 광이 공급되도록 복수개 배치되어 있다. LED (6) 와 입사면 (5) 사이의 거리는 작게 하는 것이 바람직하다.

본 변형예에서도, 각 입사제어부 (12) 의 굴절작용에 의해 생성되는 「시계 방향 (또는 시계 반대 방향) 으로 경사진 내부전파광」과, 「시계 반대 방향 (또는 시계 방향) 으로 경사진 돌기열 (15)」의 조합에 의해, 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(제 3 변형예)

도 11 은 전술한 제 1 변형예에 추가로 변형을 실시한 제 3 변형예를, 도광판 (4) 의 입사면 (5) 과 그 근방을 +Z측에서 본 확대평면도로 나타낸 것이다.

이 변형예에서는 입사제어부 (24) 는 오목부를 형성하고 있다. 그리고, 입사제어부 (24) 는 입사면 (5) 의 소정 영역 W 에 한정하여 복수개 형성되어 있다. 입사제어부 (24) 가 형성되어 있지 않은 영역 (입사면 (5) 의 일부) 는 평활면으로 되어 있다. 각 입사제어부 (24) 의 비대칭형상 및 기본적인 기능은 도 9(b) 의 관련설명에서 서술한 바와 같다.

광제어부재의 돌기열의 경사 연재 방향의 관계에 관해서도 전술한 바와 같기 때문에 반복 설명은 생략한다. LED (6) 는 상기 소정 영역 W 의 입사제어부 (24) 에 충분한 1차 광이 공급되도록 복수개 배치되어 있다. LED (6) 와 입사면 (5) 사이의 거리는 작게 취하는 것이 바람직하다.

(제 4 변형예)

도 12 는 전술한 실시형태의 제 4 변형예를 나타내는 도면이고, 도광판 (4) 의 입사면 (5) 과 그 근방을 +Z측에서 본 확대평면도이다.

이 변형예에서는 복수의 입사제어부 (12) 가 입사면 (5) 에 형성되어 있다. 각 입사제어부 (12) 의 형상은 전술한 실시형태에 있어서의 형상과 동일한 비대칭 볼록형상이다. 그리고, 각 입사제어부 (12) 에 대응한 위치에, LED (6) 가 1 대 1 로 대향 배치된다.

이러한 배치에 있어서도, 각 입사제어부 (12) 를 통해서 도광판 (4) 의 내부에 진입된 광은 전술한 실시형태의 경우와 동일하게 「시계 방향 (또는 시계 반대 방향) 으로 경사진 내부전파광」을 생성한다. 따라서, 이미 서술한 바와 같이「시계 반대 방향 (또는 시계 방향) 으로 경사진 돌기열 (15)」의 조합에 의해, 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(제 5 변형예)

도 13 은 전술한 실시형태의 제 4 변형예를 나타내는 도면이고, 도광판 (4) 의 입사면 (5) 과 그 근방을 +Z측에서 본 확대평면도이다.

이 변형예에서는 복수의 입사제어부 (24) 가 입사면 (5) 에 형성되어 있다. 각 입사제어부 (24) 의 형상은 도 9(b) 에 나타낸 것과 동일한 비대칭 요철형상이다. 그리고, 각 입사제어부 (24) 에 대응한 위치에, LED (6) 가 1 대 1 로 대향 배치된다. 이러한 배치에 있어서도, 각 입사제어부 (12) 를 통해서 도광판 (4) 의 내부에 진입된 광은 이미 서술한 바와 같이 「시계 방향 (또는 시계 반대 방향) 으로 경사진 내부전파광」을 생성한다. 따라서, 「시계 반대 방향 (또는 시계 방향) 으로 경사진 돌기열 (15)」의 조합에 의해, 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또, 전술한 실시형태 및 각 변형예에 있어서, 제 1 측면 (13) 과 제 2 측면 (14), 또는 제 1 측면 (25) 과 제 2 측면 (26) 은 서로 직접 접속되어 있다. 그러나, 이것은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 제 1 측면 (13) 과 제 2 측면 (14) 사이, 또는, 제 1 측면 (25) 과 제 2 측면 (26) 사이에, 도시하지 않은 제 3 곡면을 개재시켜도 된다.

또, 이 경우, 「제 1 측면과 제 2 측면의 경계선」은 「제 3 곡면상을 ±Z 방향으로 연장되는 중심선」으로 간주하는 것으로 한다.

또한, 제 1 측면과 제 2 측면을 모두 평탄면으로 해도 되고, 어느 일방을 평탄면으로 하고, 타방을 곡면으로 해도 된다.

본 발명에 따르면 피조명부재의 조명광의 휘도를 보다 더 균일화할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 도광판, 상기 도광판에 측방으로부터 광 공급을 하는 1차 광원, 및 광제어부재를 포함하고,

   상기 도광판은 메이저 (major) 면이 제공하는 출사면, 및 상기 1차 광원측에서 볼 때 좌우방향으로 연장되는 측단면이 제공하는 입사면을 갖고,

   상기 광제어부재는 상기 출사면을 따라 배치되어, 상기 출사면으로부터 출사된 광의 진행방향을 상기 출사면의 법선방향에 접근하도록 편향시키며;

   상기 도광판은 상기 출사면으로부터의 광출사의 지향성이 수정되도록, 상기 도광판의 내부를 전파하는 광에 지향성을 부여하는 지향 출사성 부여 수단을 구비하고,

   상기 출사면의 법선방향을 +Z 방향으로 하고, 상기 광공급의 방향을 +Y 방향으로 하고, 상기 측단면의 연재 (延在) 방향을 ±X 방향으로 정의하였을 때,

   상기 광제어부재는 +Z측에서 볼 때 ±X 방향을 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 경사시킨 경사 연재 방향을 가지는 복수의 프리즘형상 돌기열을 구비하고,

   상기 입사면은 복수의 입사제어부를 구비하고,

   상기 복수의 입사제어부 각각은 -Y측에서 볼 때 좌측에 위치하여 ±Z 방향으로 연장되는 제 1 측면을 제공하는 제 1 부분, 및 -Y측에서 볼 때 우측에 위치하여 ±Z 방향으로 연장되는 제 2 측면을 제공하는 제 2 부분을 가지며, 또한,

   상기 제 1 측면과 상기 제 2 측면의 경계선을 지나 ±X 방향에 수직인 평면 에 관해서 비대칭인 형상을 갖고,

   상기 1차 광원으로부터의 광이 상기 복수의 입사제어부 각각을 통해서 상기 도광판 내에 진입함으로써 생성되는 내부전파광은 상기 출사면에 평행한 면내에서 부채형상의 퍼짐을 갖고, 또한, 상기 부채형상의 중심축방향은 +Y 방향을 기준으로 할 때 상기 경사 연재 방향이 시계 방향이면 시계 반대 방향으로 경사지고, 상기 경사 연재 방향이 시계 반대 방향이면 시계 방향으로 경사지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면은 서로 곡률이 상이한 곡면인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면은 서로 ±X 방향에 대한 경사각이 다른 평탄면인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 측면 및 상기 제 2 측면 중, 일방은 곡면이고, 타방은 평탄면인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
5. 면광원 장치, 및 상기 면광원 장치의 출력광에 의해서 조명되는 피조명부재를 구비한 표시장치로서,

   상기 면광원 장치는 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 면광원 장치인 것을 특징으로 하는 표시장치.

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