KR20080077312A

KR20080077312A - 면발광 장치 및 액정 표시 장치

Info

Publication number: KR20080077312A
Application number: KR1020077017049A
Authority: KR
Inventors: 케이 오바타; 미츠나리 호시
Original assignee: 소니 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-08-22
Also published as: US20090009686A1; TWI336787B; JPWO2007066729A1; EP1959275A1; WO2007066729A1; CN101116014A; TW200734690A; JP4992721B2; CN101116014B; EP1959275B1; US7804554B2; EP1959275A4

Abstract

주요한 광원 이미지의 분할수(分割數)를 증가시켜서 휘도 분포의 균일성을 높일 수가 있는 면발광(面發光) 장치 및 액정 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 관계된 면발광 장치(10)는, 출광면(出光面)을 형성하는 확산성 시트(14)와, 이 확산성 시트(14)에 대향해서 배치된 반사판(13)과, 확산성 시트(14)와 반사판(13)과의 사이에 배치된 광원(12)과, 확산성 시트(14)와 광원(12)과의 사이에 배치된 프리즘 시트(광원 이미지 분할 시트)(16)를 구비하고, 프리즘 시트(16)는, 그 표면에 선모양(線狀) 돌기(16a)를 가짐과 동시에, 인접하는 선모양 돌기(16a)의 사이에는 시트면에 평행한 평탄부(16d)를 가진다. 이것에 의해, 선모양 돌기(16a)에 의한 광원 이미지의 분할수에 더해서, 평탄부(16d)를 투과하는 광원 이미지를 출현시킴으로써, 광원 이미지를 증가시키고, 휘도 균일성의 향상을 도모하다.

Description

면발광 장치 및 액정 표시 장치{SURFACE LIGHT EMISSION DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}

본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치에서의 직하형(直下型) 백라이트 장치에 이용해서 매우 적합한 면발광(面發光) 장치 및 이것을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

종래, 워드 프로세서나 랩톱형(laptop type)의 퍼스널 컴퓨터 등의 표시 장치로서, 박형(薄型)으로 보기 편한 백라이트(면발광 장치)를 구비한 액정 표시 장치가 이용되고 있다. 이와 같은 액정 표시 장치용의 백라이트로서는, 경량화·박형화의 요청으로부터, 투명 판체(板體)(도광판(導光板))의 측단부에 형광관(螢光管)과 같은 선모양(線狀) 광원을 배치하고, 이 도광판 위에 광확산성(光擴散性) 시트 등을 거쳐서 액정 표시 패널을 설치한 에지 라이트 형식의 백라이트가 주류로 되어 있었다.

그러나, 최근(近時) 표시 장치의 대형화에 수반하여, 상술한 에지 라이트 형식의 백라이트에서는 휘도가 불충분하게 되는 경우가 많기 때문에, 액정 패널의 직하에 선모양 광원과 광확산성 시트를 배치한 형식의 직하형 백라이트가 이용되도록 되어 있다.

도 13은 종래의 직하형 백라이트 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도(斜視圖)이다. 백라이트 장치(1)는, 형광관 등의 선모양 광원(2)과, 반사판(3)과, 광확산성 시트로서의 확산판(4) 및 확산 시트(5)를 가지고 있다. 선모양 광원(2)의 아래쪽(下方)에는 반사판(3)이 배치되고, 또 선모양 광원(2)의 위쪽(上方)에는 확산판(4)이 배치되어 있으며, 확산판(4)의 위쪽에는 확산 시트(5)가 배치되어 있다. 이들 확산판(4) 및 확산 시트(5)는 백라이트 장치의 출향면(出向面)을 형성하고 있다.

이와 같은 백라이트 장치(1)에서는, 선모양 광원(2)으로부터 방사(放射)된 광속(光束)은 확산판(4) 및 확산 시트(5)로부터 출광(出光)한다. 그렇지만, 이 백라이트 장치(1)의 조사(照射) 광속의 휘도는, 도 14의 (a)에 도시한 바와 같이 광원(2)의 직상(直上) 위치에서 높고, 광원(2)끼리의 중간부의 위쪽 위치에서는 낮아진다.

이 때문에, 도 14의 (b)에 도시한 바와 같이, 광원(2)과 확산 시트(5)와의 사이에 프리즘 시트(6)를 마련(設)하는 것에 의해서 광원 이미지(휘선(輝線))를 분할하는 수법(手法)이 알려져 있다(하기(下記) 특허 문헌 1∼3 참조). 또한, 도 14의 (b)의 예에서는, 도 14의 (a)의 확산판(4)을 대신해서, 광원 이미지 분할 시트로서 프리즘 시트(6)를 설치한 예를 도시하고 있다. 이 프리즘 시트(6)는, 표면(表面) 또는 이면(裏面)에 등(等)피치로 연속적으로 형성된 단면(斷面) 삼각 형상(三角形狀)의 복수의 선모양 돌기(突起)(프리즘)(6a)를 가지고 있으며, 종전부터 휘도 향상 필름으로서 일반적으로 이용되고 있는 광학 필름이다.

프리즘 시트(6)는 선모양 돌기(6a)의 능선(稜線) 방향이 선모양 광원(2)의 연재(延在) 방향과 평행하게 되도록 배치된다. 이것에 의해, 도 14의 (b)에 도시하는 바와 같이 확산 시트(5)로부터 출광되는 조사 광속의 광원 이미지를, 프리즘 시트가 없는 경우 (도 14의 (a))에 비해서 2배로 늘려 휘도 분포의 균일화를 도모하도록 하고 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개평 제5-333333호 공보

특허 문헌 2: 일본 특개평 제6-250178호 공보

특허 문헌 3: 일본 특개평 제10-283818호 공보

상술한 프리즘 시트(6)를 이용해서 광원 이미지를 분할하는 수법에서는, 휘도 균일화를 효과적으로 행하기 위해서 주요한 2개의 광원 이미지를 짧은 간격으로 분할할 필요가 있다.

여기서, 도 15는 프리즘 시트(6)와 광원(2)과의 관계를 도시하는 광로도(光路圖)이다. 광원(2)으로부터 프리즘 시트(6)의 법선(法線) 방향으로 출사(出射)하는 광 L1은, 프리즘 시트(6)의 선모양 돌기(6a)의 경사면(프리즘 면)에서 전반사(全反射)하여, 광원(2)측에 되돌려(戾)지고, 다시 프리즘 시트(6)로의 입사광으로서 이용된다. 또, 프리즘 시트(6)에 어떤 각도를 가지고 입사하는 광 L2는, 선모양 돌기(6a)에서, 정면(正面) 방향(법선 방향)으로 내보내(立上)져 출사하고, 광원 이미지 LA를 출현시킨다. 한층 더 큰 각도를 가지고 프리즘 시트(6)에 입사하는 광 L3은, 프리즘 시트(6)의 아래면(下面)에서 반사되어 광원(2)측에 되돌려진다. 따라서, 하나의 광원(2)에 대해서 프리즘 시트(6)의 정면측에 출현하는 광원 이미지 LA는 2개로 분할되게 된다.

즉, 종래의 광원 이미지 분할 시트(6)를 이용한 백라이트 장치(1)에서는, 주요한 광원 이미지를 2개 밖에 분할할 수가 없고, 휘도의 균일화를 도모하기에는 불충분했었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은 주요한 광원 이미지의 분할수(分割數)를 증가시켜서 휘도 분포의 균일성을 높일 수가 있는 면발광 장치 및 이것을 구비한 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 면발광 장치는, 출광면(出光面)을 형성하는 확산성 시트와, 이 확산성 시트에 대향해서 배치된 반사판과, 확산성 시트와 반사판과의 사이에 배치된 복수의 광원과, 확산성 시트와 광원과의 사이에 배치된 광원 이미지 분할 시트를 구비하고, 광원 이미지 분할 시트는, 그 표면 및 이면의 적어도 한쪽에 선모양 또는 추체 모양(錐體狀)의 복수의 돌기를 가짐과 동시에, 인접하는 돌기 사이에는 시트면에 평행한 평탄부(平坦部)를 가진다.

또, 본 발명의 다른 면발광 장치는, 출광면을 형성하는 확산성 시트와, 이 확산성 시트에 대향해서 배치된 반사판과, 확산성 시트와 반사판과의 사이에 배치된 복수의 광원과, 확산성 시트와 광원과의 사이에 배치된 광원 이미지 분할 시트를 구비하고, 광원 이미지 분할 시트는, 그의 표면 및 이면의 적어도 한쪽에 선모양 또는 추체 모양의 복수의 돌기를 가짐과 동시에, 해당 돌기의 일부에는 시트면에 평행한 평탄부를 가진다.

본 발명에서는, 광원 이미지 분할 시트상의 인접하는 선모양 또는 추체 모양의 돌기의 사이, 또는 해당 돌기의 일부에, 시트면에 평행한 평탄부를 마련하는 것에 의해서, 돌기에 의한 광원 이미지의 분할수에 더하여, 평탄부를 투과하는 광원 이미지를 출현시킴으로써, 광원 이미지를 증가시켜서 휘도 균일성의 향상을 도모하고 있다. 따라서, 해당 면발광 장치를 예를 들면, 액정 표시 장치용 백라이트로서 구성함으로써, 액정 표시 패널에 의해서 형성된 화상의 휘도 얼룩을 없애서 화질의 향상이 도모되게 된다.

확산성 시트는, 비교적 두꺼운 확산판이나 필름 모양의 확산 시트 등을 포함하는 넓은 개념이며, 광원으로부터 출사한 광을 일정한 각도에 걸쳐서 확산하는 기능을 가지는 일반 필름인 것을 말한다. 확산판 및 확산 시트는 각각 단독으로 이용되어도 좋고 조합(組合)해서 사용되어도 좋다.

광원 이미지 분할 시트 위에 형성되는 돌기는, 예를 들면 단면 삼각형상의 프리즘으로 구성할 수가 있다. 프리즘의 저각(底角) 혹은 꼭지각(頂角), 피치, 높이 등은 불문한다. 돌기는 프리즘 형상 이외에, 단면 원형, 타원 형상 등의 곡면 형상이어도 좋고, 렌즈 기능이 부가(付加)되어 있는 것이어도 좋다. 돌기는, 선모양(예를 들면, 프리즘 모양, 실린드리컬 렌즈 모양) 및 추체 모양(예를 들면, 원추체, 각추체)의 어느 것이어도 좋다. 또, 돌기의 일부에 형성되는 평탄부는, 예를 들면 돌기의 꼭대기부(頂部)에 형성되거나 돌기의 경사면부(斜面部)에 형성되어 있어도 좋다.

돌기는 시트 표면측에 형성되어 있어도 좋고 이면측에 형성되어 있어도 좋고, 표리 양면(表裏兩面)에 형성되어 있어도 좋다. 광원 이미지 분할 시트는 적어도 1매(枚) 있으면 좋고, 사양(仕樣)에 따라서 2매 이상 조합해서사용해도 좋다.

광원은, 형광관과 같은 선모양 광원에 한정되지 않고, 선모양으로 배열된 LED(Light Emitting Diode)와 같은 복수의 점모양(点狀) 광원이어도 상관없다.

본 발명의 면발광 장치 및 표시 장치에 의하면, 광원 이미지 분할 시트 위의 인접하는 선모양 또는 추체 모양 돌기의 사이 및 해당 돌기의 일부의 적어도 한쪽에, 시트면에 평행한 평탄부를 마련했으므로, 돌기에 의한 광원 이미지의 분할수에 더하여, 평탄부를 투과하는 광원 이미지를 출현시킬 수가 있고, 광원 이미지를 증가시켜서, 면발광 장치에서의 휘도 균일성의 향상을 도모할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관계된 면발광 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도,

도 2의 (a)는 도 1에 도시한 면발광 장치의 측단면도, 도 2의 (b)는 도 1에 도시한 면발광 장치의 프리즘 시트의 단면도,

도 3은 도 1에 도시한 면발광 장치의 프리즘 시트와 선모양 광원과의 관계를 도시하는 광로도,

도 4의 (a)는 도 1에 도시한 프리즘 시트를 거쳐서 본 광원 이미지의 사진이며, 도 4의 (b)는 종래의 프리즘 시트를 거쳐서 본 광원 이미지의 사진,

도 5는 도 1에 도시한 프리즘 시트의 다른 구성예를 도시하는 단면도,

도 6은 도 1에 도시한 프리즘 시트의 다른 구성예를 도시하는 단면도,

도 7은 도 1에 도시한 프리즘 시트의 형성 방법을 설명하는 단면도,

도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 관계된 면발광 장치의 개략 구성을 도시하는 사시도,

도 9는 본 발명의 실시예 1에서 설명하는 면발광 장치의 휘도 균일화 시험의 측정 결과,

도 10은 본 실시예에 관계된 면발광 장치의 프리즘 시트의 단면도이며, 도 10의 (a)는 실시예 2에 대해서 도시하고, 도 10의 (b)는 실시예 3에 대해서 도시한다.

도 11은 본 발명의 실시예 2 및 비교예 3, 4의 휘도 균일화 시험의 측정 결과,

도 12는 본 발명의 실시예 3 및 비교예 3, 4의 휘도 균일화 시험의 측정 결과,

도 13은 종래의 면발광 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 사시도,

도 14는 종래의 면발광 장치의 구성 및 휘도 분포를 설명하기 위한 도면이며, 도 14의 (a)는 종래의 확산판을 이용한 예를 도시하고, 도 14의 (b)는 종래의 프리즘 시트를 이용한 예를 도시한다.

도 15는 종래의 프리즘 시트와 선모양 광원과의 관계를 도시하는 광로도.

이하, 본 발명의 각 실시형태에 대해서 도면을 참조해서 설명한다.

(제1 실시형태)

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 면발광 장치(10)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 도 2의 (a)는, 도 1에 도시한 면발광 장치(10)의 Ⅱ-Ⅱ선에서의 사시 단면도이며, 도 2의 (b)는, 프리즘 시트(16)의 단면도이다. 이 면발광 장치(10)는, 예를 들면 액정 표시 장치용의 직하형 백라이트 장치를 구성하고 있다.

본 실시형태의 면발광 장치(10)는, 선모양 광원(12)과, 반사판(13)과, 확산판 또는 확산 시트로 이루어지는 확산성 시트(14)와, 광원 이미지 분할 시트로서의 프리즘 시트(16)와, 이들을 수용하는 케이스체(筐體)(11)를 구비하고 있다. 반사판(13)과 확산성 시트(14)는 서로 대향해서 배치되어 있으며, 이들 반사판(13)과 확산성 시트(14) 사이에 복수개의 선모양 광원(12)이 평행하게 등피치로 배치되어 있다.

선모양 광원(12)은, 종래 공지(公知)의 각종 광원, 예를 들면 냉음극관(冷陰極管)이나 열(熱)음극관 등의 형광관을 이용할 수가 있다. 반사판(13) 으로서는, 광을 반사하는 성질을 가지는 바와 같은 것이면 특별히 제한되지 않고, 알루미늄, 발포 PET(폴리에틸렌 텔레프탈레이트) 및 폴리 카보네이트제(製)의 것을 이용할 수가 있다. 구체적으로는, 키모토 주식회사제 반사 시트 E6 OL(상품명), 일본 스카이 알루미늄 주식회사제 크리스탈 화이트(상품명)등을 들 수 있다.

확산성 시트(14)는, 면발광 장치(10)의 출광면을 형성함으로써, 후술 하는 바와 같이, 프리즘 시트(16)에서 분할된 광원 이미지를 더욱 확산시키고, 해당 출광면으로부터 출사되는 조사 광속의 면내 휘도를 균일화시킨다. 이 면발광 장치(10)의 출광면측에는 액정 표시 패널(도시 생략)이 배치되고, 이 액정 표시 패널에 대해서 균일한 휘도로 조명광을 조사시키는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 액정 표시 패널에 의해서 형성된 화상의 화질 향상이 도모되게 된다.

확산성 시트(14)는, 종래 널리 이용되고 있는 확산판이나 필름 모양의 확산 시트 등, 투광성을 가지고 광을 확산시키는 기능이 있으면 특별히 제한되지 않는다. 확산판으로서는, 예를 들면 아크릴이나 폴리 카보네이트제인 것을 들 수 있고, 구체적으로는, 닛도우(日東) 수지 주식회사제 DR-60C (상품명), 미쯔비시 레이온 주식회사제 NB01 (상품명)이 있다. 또, 확산 시트는 광확산을 보조하기 위해서 사용되는 것으로, PET제인 것을 예시할 수 있고, 구체적으로는, 츠지덴 주식회사제 D114 (상품명), 츠지모토 전기 주식회사제 D511 (상품명), 키모토 주식회사제 라이트 업 100S (상품명)가 있다. 또한, 확산판 및 확산 시트는, 적어도 한쪽만 있으면 좋고, 이들을 적층해서 이용해도 좋다.

다음에, 본 발명에 관계된 광원 이미지 분할 시트로서의 프리즘 시트(16)의 상세에 대해서 설명한다.

프리즘 시트(16)는, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 선모양 광원(12) 과 확산성 시트(14)의 사이에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 단면 삼각형장의 선모양 돌기(프리즘)(16a)가 평탄부(16d)를 사이에 두고, 시트 표면에 연속적으로 배치되어 있다. 이하, 이들 선모양 돌기(16a)의 배열 방향, 즉 선모양 돌기(16a)의 능선 방향에 직교하는 방향(도 2의 (a)에서 좌우 방향)을, 돌기 배열 방향이라고 한다. 이 예에서는, 프리즘 시트(16)를 그 선모양 돌기(16a)의 능선(16b) 방향이 선모양 광원(12)의 연재 방향과 평행하게 되도록 배치되어 있지만, 각각의 방향을 일정한 각도(예를 들면, 45°)로 교차시키도록 배치해도 상관없다.

본 실시형태에서는, 프리즘 시트(16)에서, 돌기(16a)를 형성하는 각 경사면의 돌기 배열 방향 성분의 길이와, 평탄부(16d)를 형성하는 면의 돌기 배열 방향에서의 길이가, 똑같게 되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 돌기(16a)가 형성하는 2개의 경사면 Sl, S2와, 평탄부(16d)가 형성하는 면 S3의 3개의 면에서, 돌기 배열 방향에서의 길이 D1, D2, D3이 똑같게 되어 있다. 또한, 돌기(16a)의 각 경사면 및 평탄부(16d)를 형성하는 면의 돌기 배열 방향에서의 길이는, 완전하게 동일한 것이 바람직하지만, 그 경우와 동등한 효과를 이루(奏)는 것이라면, 완전하게 동일하지 않아도 좋은 것으로 한다.

이와 같은 프리즘 시트(16)는, 투광성을 가지는 수지 재료로 형성할 수가 있다.

이 때, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이 선모양 돌기(16a)와 이것을 지지하는 기재(基材)(16p)를 열가소성 수지의 일체 성형(一體成型)으로 제작할 수 있다. 열가소성 수지로서는 폴리카보네이트나 PMMA(폴리 메틸 메타크릴레이트), 폴리 스틸렌계가 대표적이지만, 투광성 수지이라면 특별히 한정되지 않는다. 또, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이 PET 등의 투광성 기재(16p) 위에, 에너지선 (예를 들면, 자외선) 경화형 수지로 선모양 돌기(16a)를 전사 형성(轉寫形成)하는 것도 가능하 다. 또한, 선모양 돌기(16a)의 크기나 간격은, 사용하는 광원의 크기나 배치 간격 등에 따라서 적당히 설정된다.

도 3에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 단면 삼각 형상의 프리즘 형상의 선모양 돌기(16a) 사이에 시트면에 평행한 평탄부(16d)를 마련함으로써, 광원(12)으로부터 프리즘 시트(16)의 법선 방향으로 입사하는 광 L1을 평탄부(16d)의 형성 위치에서 전반사 시키는 일 없이 투과시키고, 정면측에 광원 이미지 LB를 출현시킨다. 또, 선모양 돌기(16a)는, 광원(12)으로부터 일정한 각도로 입사하는 광을 정면 방향으로 내보내서 광원 이미지 LA를 2개로 분할하는 본래의 기능을 다한다.

따라서, 평탄부(16d)가 부착된 프리즘 시트(16)를 이용하는 것에 의해서, 선모양 돌기(16a)에서 2분할된 광원 이미지 LA뿐만 아니라, 평탄부(16d)를 투과함으로써 출현하는 광원 이미지 LB가 더해지게 되며, 전체적으로 주요한 광원 이미지를 3개로 분할하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 광원 이미지의 분할수를 늘려서 상간 거리(像間距離)를 짧게 하는 것이 가능하게 되며, 휘도 분포의 균일성을 높이는 것이 가능하게 된다.

또, 휘도 분포의 균일화를 도모하기 위해서는, 광원 이미지를 분할하는 것에 더하여, 분할된 각 광원 이미지의 휘도가 동등하다는 것이 유효하다. 여기서, 하나의 광원 이미지의 휘도는, 그 광원 이미지를 출현시키는 면의 돌기 배열 방향의 길이에 비례한다. 즉, 돌기 배열 방향의 길이가 길 수록, 각 면에 대해서 입사하는 광량(光量)이 증대하고, 그 광원 이미지의 휘도는 커진다. 따라서, 돌기(16a) 및 평탄부(16d)가 만드는 3개의 면에서, 돌기 배열 방향에서의 길이를 똑같게 한 경우에는, 각 면에서 내보내져서 프리즘 시트(16)의 위쪽으로 출사하는 광의 광량이 균등하게 되며, 3개로 분할되는 광원 이미지의 휘도가 똑같게 되기 때문에, 보다 효과적으로 균일성을 높일 수가 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 두꺼운(厚手) 확산판을 이용하는 일 없이 휘도 분포의 균일화를 도모할 수가 있으므로, 광량 로스가 적게 된다. 이것에 의해, 휘도의 향상을 도모할 수 있음과 동시에, 장치 전체의 두께도 얇게 할 수가 있다. 또, 광원 간격을 넓혀서 광원수를 줄이는 것이 가능하게 되기 때문에, 전력 절약화(省電力化; 에너지 절약화)나 코스트 다운에 유효하다.

도 4 의 (a)는 종래의 프리즘 시트(6), (b)는 본 실시형태의 프리즘 시트(16)를 투과하는 조사 광속의 광원 이미지 사진이다. 평탄부(16d)를 마련하는 것에 의해, 평탄부가 없는 경우에 비해서 광원 이미지의 상간 거리를 짧게 할 수가 있다. 이것에 의해, 광원 이미지의 최적화가 용이하게 되며, 휘도의 균일화를 도모하기 쉽게 된다.

프리즘 시트(16)의 선모양 돌기(16a)는, 예를 들면 도 5 및 도 6의 각 도면에 도시한 바와 같은 형상을 사용할 수가 있다. 도 5 의 (a)∼도 5의 (d)는 선모양 돌기 사이에 평탄부(16d)가 마련된 예를 도시하고, 도 6의 (a) ∼도 6의 (e)는, 선모양 돌기의 일부, 구체적으로는 꼭대기부에 평탄부(16d)가 마련한 예를 도시하고 있다. 단, 도 6의 (c)에서는, 선모양 돌기 사이 및 선모양 돌기의 꼭대기부의 양쪽에 평탄부(16d)가 마련되어 있다.

도 5의 (a)에 도시하는 선모양 돌기(16a1)는, 본 실시형태에서의 선모양 돌 기(16a)에 상당(相當)하는 프리즘 형상의 예를 도시하고 있다. 또, 도 5의 (b)에 도시하는 선모양 돌기(16a2)는, 프리즘면을 형성하는 선모양 돌기의 경사면부가, 다른 경사각의 경사면을 복수 조합해서 구성된 예를 도시하고 있다. 도 5의 (c)에 도시하는 선모양 돌기(16a3)는, 단면이 원형, 타원형 등의 곡면 형상을 가지고, 예를 들면 실린드리컬 렌즈 형상을 가지고 있다. 도 5의 (d)에 도시하는 선모양 돌기(16a4)는, 꼭대기부가 만곡(彎曲)된 단면 대략 삼각 형상이며, 이들 돌기 사이에 곡면 모양의 오목부(凹部)(16c)를 마련하고, 볼록(凸)과 오목의 복합 렌즈를 구성한 예이다.

이와 같이, 선모양 돌기(16a)끼리의 사이에 평탄부(16d)가 마련되어 있는 것에 의해, 프리즘시트(16)에 선모양 돌기(16a)를 성형할 때의 정밀도(精度)가 향상한다. 통상, 프리즘 시트(16)는, 돌기 형상이 조각(彫刻)된 원반(原盤)을 이용해서, 엠보스법 등에 의해 돌기 형상을 전사하는 것에 의해 형성되지만, 돌기(16a)끼리의 사이에 완전하게 간격(평탄한 부분)이 없는 경우, 원반으로서는, 선단(先端)의 뾰족해진(날카로워진) 볼록부를 복수 가지게 된다. 이와 같은 원반에서는, 볼록부의 선단이 가공의 도중에 구부러(折)지거나 일그러(歪)지거나 하기 쉽고, 소망의(원하는) 돌기 형상을 성형하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 선모양 돌기(16a)의 저각이 45°이상 90°미만의 경우, 특히 90°에 가깝게 되면 될수록, 선모양 돌기(16a)끼리의 사이에 평탄부(16d) 가 마련되는 것이 유효하다.

도 6의 (a)에 도시하는 선모양 돌기(16a5)는, 프리즘의 꼭대기부에 평탄부(16d)를 형성한 예를 도시하고 있으며, 도 6의 (b)는, 단면 곡면 형상의 선모양 돌기(16a6)의 꼭대기부에 평탄부(16d)를 형성한 예를 도시하고 있다. 또, 도 6의 (c)는, 꼭대기부에 평탄부(16d1)를 가지는 프리즘(16a7)의 사이에 더욱 평탄부(16d2)를 마련한 예를 도시하고 있다. 또, 도 6의 (d)는, 서로 저각이 다른 2종류의 단면 사다리꼴 형상의 선모양 돌기(16a8, 16a9)를 마련한 예를 도시하고 있다. 선모양 돌기(16a8, 16a9)는, 각각 단면이 사다리꼴 형상이기 때문에, 그 위 바닥면(底面)(꼭대기부)이 평탄부(16d)로 되어 있다. 또, 도 6의 (e)는, 단면 사다리꼴 형상을 가지는 선모양 돌기(16a10)와, 단면이 대칭 5각형으로 되는 선모양 돌기(16a11)를 마련한 예를 도시하고 있다. 선모양 돌기(16a10)의 위 바닥면(꼭대기부)이 평탄부(16d)로 되어 있다.

이와 같이, 선모양 돌기(16a)의 꼭대기부에 평탄부(16d)가 마련되어 있는 것에 의해, 프리즘 시트(16)에 선모양 돌기(16a)를 성형할 때의 정밀도가 향상한다. 통상, 프리즘 시트(16)는, 돌기 형상이 조각된 원반에 수지 등 을 충전(充塡)해서 굳히고 이 형상을 전사하는 것에 의해 형성되지만, 선모양 돌기(16a)의 꼭대기부가 뾰족해진 형상을 가지고 있는 경우, 원반으로서는, 바닥 부분이 협소한 오목부를 가지게 된다. 이와 같은 원반에서는, 원반의 오목부의 가장(最) 바닥 부분까지, 수지를 다 충전할 수 없는 경우가 있으며, 소망의 돌기 형상을 성형하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 선모양 돌기(16a)의 꼭대기부를 형성하는 경사면이, 시트의 면내 방향에 대한 각도가 45°이상 90°미만인 경우, 특히 90°에 가까워지면 질수록, 선모양 돌기(16a)의 꼭대기부에 평탄부(16d)가 마련되는 것이 유효하다.

그 중에서도, 도 6의 (c)에 도시한 단면 형상은, 선모양 돌기(16a)끼리의 사 이와, 선모양 돌기(16a)의 꼭대기부의 양쪽에 평탄부(16d1, 16d2)가 마련되어 있기 때문에, 원반의 볼록부의 형상을 정밀도 좋게 보존유지(保持)함과 동시에, 원반의 오목부에는 빈틈(隙間)없이 수지가 충전되기 때문에, 프리즘 시트(16)에서의 돌기 형상의 전사성이 효과적으로 향상한다.

또, 도 6의 (d) 및 도 6의 (e)는, 주기적으로, 서로 다른 형상의 프리즘끼리가 교대(交互)로 배열한 것이지만, 하나의 주기 P에서, 선모양 돌기(16a)의 각 면 및 평탄부(16d)에 의해 구성되는 면은, 도 6의 (d)에서 합계(計) 5개, 도 6의 (e)에서 합계 7개로 된다. 이들의 경우, 프리즘 시트(16)의 위쪽에 출현하는 광원 이미지의 수는, 도 6의 (d)에서, 5개, 도 6의 (e)에서 7개로 된다. 또, 도 5의 (b)는, 5각형 모양을 가지는 서로 동일한 형상을 가지는 선모양 돌기(16a)가, 평탄부(16d)를 거쳐서, 연속적으로 배열한 것이지만, 선모양 돌기(16a)의 4개의 경사면 및 평탄부(16d)에 의해 구성되는 면은 합계 5개이다. 이 때문에, 광원 이미지의 수는 5개로 된다. 따라서, 광원 이미지의 분할수는, 선모양 돌기(16a)의 형상이나 조합에 의해 결정되고, 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.

또, 도 6의 (a), 도 6의 (d) 및 도 6의 (e)에서는, 돌기(16a) 의 각 경사면 및 평탄부(16d)에 의해서 구성되는 면의, 돌기 배열 방향 성분의 길이가, 똑같게 되어 있다. 이것에 의해, 각 면으로부터 출사되는 광의 광량이 똑같게 되며, 보다 효과적으로 균일성을 확보할 수가 있다.

여기서, 도 6의 (d)에서는, 하나의 주기 P내에, 복수의 평탄부(16d1, 16d2)를 가지고 있다. 이와 같은 경우, 주기 P에서, 평탄부(16d1)와 평탄부(16d2)를 하 나의 평탄면으로 간주하고, 평탄부(16d1, 16d2)의 돌기 배열 방향 에서의 각 길이의 합계(合計)가, 돌기(16a)의 각 경사면의 돌기 배열 방향 성분의 길이와 똑같게 되도록 한다. 따라서, 평탄부(16d1)와 평탄부(16d2)끼리의 길이가 서로 똑같지 않아도, 그 합계의 길이가 다른 경사면의 길이와 똑같게 되도록 설정되어 있으면 좋다.

또한, 도 5 및 도 6에 도시한 선모양 돌기(16a)의 형상은 어디까지나 1예이며, 상기 이외의 형상인 것, 예를 들면 추체 모양이어도 좋다. 추체 모양의 돌기를 이용하는 경우에는, 프리즘 시트(16) 위에, 예를 들면 매트릭스 모양으로 돌기를 배치할 수가 있다. 이 때, 프리즘 시트(16) 면내에서의 1의 방향을 돌기 배열 방향으로서, 각 면의 길이 성분이 똑같게 되도록 하는 것이 바람직하다. 또, 모든 선모양 돌기(16a)는 동일한 형상인 경우에 한정하지 않고, 형상, 피치, 높이 등이 다른 복수종(複數種)의 돌기가 동일면 위에 형성되어 있어도 좋다. 또, 이들 선모양 돌기(16a)는, 프리즘 시트(16)의 표면측(확산성 시트(14)측)에 형성되는 경우에 한정하지 않고, 프리즘 시트(16) 의 이면측(광원(12)측)에 형성된 것이어도 좋고, 경우에 따라서는 표리 양면에 형성되어 있어도 좋다. 시트 표면 및 이면에 선모양 돌기(16a)를 형성하는 경우에는, 각 면에서 형상이나 피치, 굴절률 등을 다르게 하거나, 돌기의 능선 방향을 상호 다르게 하는 것도 가능하다.

(제2 실시형태)

도 8 은, 본 발명의 제2 실시형태에 의한 면발광 장치(20)의 개략 구성을 도시하는 사시도이다. 또한, 도 8에서 상술한 제1 실시형태와 대응하는 부분에 대해 서는 동일 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다.

본 실시형태의 면발광 장치(20)는, 점모양 광원(22)과, 반사판(13)과, 확산판 또는 확산 시트로 이루어지는 확산성 시트(14)와, 광원 이미지 분할 시트로서의 프리즘 시트(16)와, 이들을 수용하는 케이스체(11)를 구비하고 있다. 반사판(13)과 확산성 시트(14)는 서로 대향해서 배치되어 있으며, 이들 반사판(13)과 확산성 시트(14) 사이에 선모양으로 배열된 복수의 점모양 광원(22)이, 각각 복수열(複數列)로 점재(点在) 배치되어 있다.

프리즘 시트(16)는 상술한 제1 실시형태와 마찬가지 구성을 가지고 있으며, 그 프리즘 형상의 선모양 돌기(16a)의 능선(16b)의 방향이, 점모양 광원(22)의 배열 방향과 평행하게 배치되어 있다. 또한, 이 예에 한정하지 않고, 프리즘 시트(16)의 능선 방향을 점모양 광원(22)의 배열 방향에 대해서 일정한 각도(예를 들면, 45°)로 교차(交差)하도록 배치해도 좋다.

점모양 광원(22)은, LED나 유기 EL 등으로 이루어지며, RGB(적(赤), 녹(綠) 및 청(靑))의 각 색의 점모양 광원이 소정의 순서로 한방향에 선모양으로 배열되어 있다. 또한, 각 점모양 광원(22)을 백색 LED로 구성하는 것도 물론 가능하다.

이상과 같이 구성되는 본 실시형태에서도, 상술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 단면 삼각 형상의 프리즘 모양의 선모양 돌기(16a) 사이에 시트면에 평행한 평탄부(16d)를 마련함으로써, 점모양 광원(22)으로부터 프리즘 시트(16)의 법선 방향으로 입사하는 광을 평탄부(16d)의 형성 위치에서 전반사 시키는 일 없이 투과시키고, 정면측에 광원 이미지를 출현시킨다. 또, 선모양 돌기(16a)는, 점모양 광 원(22)으로부터 일정한 각도로 입사하는 광을 정면 방향으로 내보내서 광원 이미지를 2개로 분할하는 본래의 기능을 다한다.

따라서, 평탄부(16d)가 부착된 프리즘 시트(16)를 이용하는 것에 의해서, 선모양 돌기(16a)에서 2분할된 광원 이미지 LA뿐만 아니라, 평탄부(16d) 를 투과함으로써 출현하는 광원 이미지가 더해지게 되며, 전체적으로 주요한 광원 이미지를 3개로 분할하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 실시형태에 의하면, 광원 이미지의 분할수를 늘려서 상간 거리를 짧게 하는 것이 가능하게 되며, 휘도 분포의 균일성을 높이는 것이 가능하게 된다.

실시예

(실시예 1)

상술한 제1 실시형태에서 설명한 면발광 장치를 이용해서, 하기의 조건에서 휘도의 균일성을 시험했다. 얻어진 결과를 도 9에 도시한다.

·확산성 시트(14): 확산 시트 D114(츠지덴 주식회사제)

·선모양 광원(12), 반사판(13): 액정 텔레비젼 KDL-S19A10(소니 주식회사제)

·프리즘 시트(16): 평탄부(16d): 형성폭 15㎛

선모양 돌기(16a): 저변(底邊) 50㎛, 꼭지각 90°의 프리즘

·선모양 광원(12)으로부터 프리즘 시트(16)까지의 거리 : 7mm

·휘도계 : RISA-COLOR(유한회사 하이랜드제)

프리즘 시트(26)는 이하의 방법으로 제작했다.

열프레스용 금속제 엠보스를 원반으로 해서, 그 표면에 횡단면 형상의 꼭지각이 90°, 저변이 50㎛, 높이가 25㎛인 직각 이등변 삼각형과 폭이 15㎛인 평탄부를 교대로 연속해서 조각된 것을 이용했다. 열가소성 수지로서, 두께가 200㎛인 폴리 카보네이트 수지 시트(미쯔비시 엔지니어링 플라스틱 주식회사제 FE2000)를 180℃, 10분간, 9.8MPa(100kgf/㎠)의 프레스 조건에서 샘플을 얻었다.

(비교예 1)

실시예 1의 프리즘 시트(16)를 마련하지 않고, 마찬가지의 휘도의 균일성 시험을 행했다. 그 결과를 도 9에 도시한다.

(비교예 2)

실시예 1의 프리즘 시트(16) 대신에, 평탄부가 마련되어 있지 않은 종래의 프리즘 시트(6)를 설치(設置)해서 마찬가지의 휘도의 균일성 시험을 행했다. 그 결과를 도 9에 도시한다. 또한, 프리즘 시트(6)는 이하의 방법으로 제작했다.

열프레스용 금속제 엔보스를 원반으로 해서, 그 표면에 횡단면 형상의 꼭지각이 90°, 저변이 50㎛, 높이가 25㎛인 직각 이등변 삼각형이 규칙적으로 연속해서 조각된 것을 이용했다. 열가소성 수지로서, 두께가 200㎛인 폴리 카보네이트 수지 시트(미쯔비시 엔지니어링 플라스틱 주식회사제 FE2000)를 180℃, 10분간, 9.8MPa(100kgf/㎠)의 프레스 조건에서 샘플을 얻었다.

도 9의 결과에서, 본 발명을 이용한 실시예에서는 휘도 얼룩이 없이 휘도 균일성이 뛰어난 양호한 면발광 장치가 얻어져 있다. 한편, 비교예 1, 2에서는 광원 이미지가 최적화되지 않고, 휘도 얼룩이 커서 휘도의 균일성이 얻어지지 않았다.

(실시예 2)

프리즘 시트(16) 대신에, 다음의 조건에서 도 10의 (a)에 도시한 프리즘 시트(26)를 이용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 해서 휘도의 균일성을 시험하고, 얻어진 결과를 도 11에 도시한다. 또한, 이 프리즘 시트(26)의 단면 형상은, 도 6의 (d)에 도시한 형상에 대응하고 있다. 또, 도면중 돌기의 폭 등, 치수를 나타내는 숫자의 단위는 ㎛이다.

·확산성 시트(14) : D141Z(츠지덴 주식회사제)

·프리즘 시트(26) : 등각(等脚) 사다리꼴 형상의 단면 형상을 가지는 2종류의 돌기(26a8, 26a9)

·선모양 광원(12)으로부터 프리즘 시트(16) 까지의 거리 : 15.5㎜

·선모양 광원(12)간 거리 : 33㎜

프리즘 시트(26)는, 이하의 방법으로 작성했다.

열프레스용 금속제 엔보스를 원반으로 해서, 그 표면에 횡단면 형상의 저각이 60°, 상변(上邊)이 20㎛ , 하변(下邊)이 100㎛인 사다리꼴 형상(26a8)과, 횡단면 형상의 저각이 40°, 상변이 20㎛, 하변이 100㎛인 사다리꼴 형상(26a9)을 교대로 연속해서 조각된 것을 이용했다. 또, 하나의 주기 P에서, 돌기(26a8, 26a9)를 형성하는 경사면 및 평탄부(26d1, 26d2)에 의해서 구성되는 평탄면(26d1+26d2)의 합계 5개 면의 돌기 배열 방향 성분의 길이가 똑같게 되어 있다. 구체적으로는, 각 길이가 40㎛로 되어 있다. 열가소성 수지 및 열프레스 조건은 실시예 1과 마찬 가지로 했다.

(실시예 3)

프리즘 시트(26) 대신에, 도 10의 (b)에 도시한 프리즘 시트(36)를 이용한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지로 해서 휘도의 균일성을 시험하고, 얻어진 결과를 도 12에 도시한다. 또한, 이 프리즘 시트(36)의 단면 형상은, 도 6의 (e)에 도시한 형상에 대응하고 있다.

프리즘 시트(36)는, 이하의 방법으로 작성했다.

열프레스용 금속제 엠보스를 원반으로 해서, 그 표면에 횡단면 형상의 저각이 43°, 상변이 25㎛ , 하변이 75㎛인 사다리꼴 형상(36a10)과, 횡단면 형상의 저각이 54.3°, 수평과의 각이 25°, 저변이 100㎛인 대칭 5각형(36a11)을, 교대로 연속해서 조각된 것을 이용했다. 또, 하나의 주기 P에서, 돌기(36a10, 36a11)를 형성하는 경사면 및 돌기(36a10) 꼭대기부의 평탄부(36d)에 의해 구성되는 평탄면의 합계 7개 면의 돌기 배열 방향 성분의 길이가 똑같게 되어 있다. 구체적으로는, 각 길이가 25㎛으로 되어 있다.

(비교예 3)

프리즘 시트(26)를 구비하고 있지 않은 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지 조건에서 휘도의 균일성을 시험하고, 얻어진 결과를 도 11 및 도 12에 도시한다.

(비교예 4)

프리즘 시트(26) 대신에, 평탄부가 마련되어 있지 않은 종래의 프리즘시트(6)를 구비한 것 이외는, 실시예 2와 마찬가지 조건에서 휘도의 균일성을 시험하 고, 얻어진 결과를 도 11 및 도 12에 도시한다.

도 11 및 도 12의 결과에서, 프리즘 시트를 이용하지 않는 비교예 3에서는 휘도 얼룩이 크고, 평탄부가 없는 종래의 프리즘 시트를 이용한 비교예 4에서도, 비교예 3보다는 양호하지만, 휘도 얼룩이 존재했다. 이것에 대해서, 다른 종류의 다각형끼리와 평탄부를 조합해서 마련한 실시예 2 및 실시예 3에서는 얼룩이 없는 양호한 휘도 분포가 얻어졌다.

이상, 본 발명의 각 실시형태에 대해서 설명했지만, 물론 본 발명은 이들에 한정되는 일 없이, 본 발명의 기술적 사상(思想)에 의거해서 여러 가지 변형이 가능하다.

예를 들면, 이상의 실시형태에서는, 광원 이미지 분할 시트를 구성하는 돌기(16a)를 선모양으로 구성했지만, 이것에 대신해서, 해당 돌기의 형상을 원추체나 각추체 (삼각추, 사각추 등)의 추체 모양으로 구성해도 좋다. 이 경우도, 해당 추체 모양 돌기의 사이 또는 그 일부에 상술한 바와 같은 평탄부(16d)를 마련함으로써, 상술한 실시형태와 마찬가지 효과를 얻을 수 가 있다.

또, 상술한 구성의 프리즘 시트(16)에서, 선모양 돌기(16a) 및 평탄부(16b)가 형성되어 있지 않은 시트 이면측에 시보 가공 등의 조면화(粗面化) 가공을 행함으로써, 해당 시트의 취급시에 있어서의 이면측의 상처를 입는 등을 원인으로 하는 광학 특성의 열화(劣化); deterioration)를 완화할 수가 있다.

또, 이상의 실시형태에서는, 면발광 장치(10, 20)로서, 광원 이미지 분할 시트로서의 프리즘 시트(16)를 각각 1매 이용했지만, 이것에 한정되지 않고, 2매 이 상 겹쳐(重)서 이용해도 좋다. 이 경우, 각 프리즘 시트의 능선 방향을 다르게 함으로써 모아레(간섭 무늬(干涉縞)의 발생을 억제할 수가 있다.

또, 본 발명에 관계된 면발광 장치는, 액정 표시 장치용 백라이트 장치로서 이용하는 경우에 한정되지 않는다. 또, 확산성 시트로서, 도트 패턴이 마련된 확산판을 이용함으로써, 적절한 조합에 의해, 얻어지는 면발광 장치의 박형화를 도모할 수가 있다.

본 발명은, 예를 들면 액정 표시 장치에서의 직하형(直下型) 백라이트 장치에 이용해서 매우 적합한 면발광(面發光) 장치 및 이것을 구비한 액정 표시 장치에 관한 기술 분야에 이용된다.

Claims

출광면(出光面)을 형성하는 확산성 시트와, 이 확산성 시트에 대향해서 배치된 반사판과, 상기 확산성 시트와 상기 반사판과의 사이에 배치된 복수의 광원과, 상기 확산성 시트와 상기 광원과의 사이에 배치된 광원 이미지 분할 시트를 구비한 면발광 장치로서,

상기 광원 이미지 분할 시트는, 그 표면(表面) 및 이면(裏面)의 적어도 한쪽에 선모양(線狀) 또는 추체 모양(錐體狀)의 복수의 돌기(突起)를 가짐과 동시에,

인접(隣接)하는 돌기끼리의 사이에, 시트면에 평행한 평탄부를 가지는

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제1항에 있어서,

상기 돌기가 복수의 면을 가지는 다각 기둥 모양 혹은 다각추(多角錐) 모양이며,

상기 돌기의 각 면 및 상기 평탄부를 구성하는 면의, 상기 돌기의 배열 방향에서의 길이가 똑같은

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제1항에 있어서,

상기 돌기의 꼭대기부(頂部)에, 평탄부를 가지는

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제1항에 있어서,

상기 돌기는, 단면 삼각형의 프리즘 형상인

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제1항에 있어서,

상기 돌기는, 렌즈 형상인

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제1항에 있어서,

상기 광원은 선모양 광원인

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제1항에 있어서,

상기 광원은 점모양(点狀) 광원인

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
출광면을 형성하는 확산성 시트와, 이 확산성 시트에 대향해서 배치된 반사판과, 상기 확산성 시트와 상기 반사판과의 사이에 배치된 복수의 광원과, 상기 확 산성 시트와 상기 광원과의 사이에 배치된 광원 이미지 분할 시트를 구비한 면발광 장치로서,

상기 광원 이미지 분할 시트는, 그 표면 및 이면의 적어도 한쪽에 선모양 또는 추체 모양의 복수의 돌기를 가짐과 동시에,

해당(當該) 돌기의 일부에는 시트면에 평행한 평탄부를 가지는

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
제8항에 있어서,

상기 돌기가 복수의 면을 가지는 다각 기둥 모양 혹은 다각추 모양이며, 상기 평탄부를 포함하는 상기 돌기의 각 면의, 상기 돌기의 배열 방향 에서의 길이가 똑같은,

것을 특징로 하는 면발광 장치.
제8항에 있어서,

상기 평탄부는 상기 돌기의 꼭대기부에 형성되고 있는

것을 특징으로 하는 면발광 장치.
액정 표시 패널과, 이 액정 표시 패널을 배면(背面)측으로부터 조명(照明)하는 면발광 장치를 구비하고, 상기 면발광 장치가, 출광면을 형성하는 확산성 시트와, 이 확산성 시트에 대향해서 배치된 반사판과, 상기 확산성 시트와 상기 반사 판과의 사이에 배치된 광원과, 상기 확산성 시트와 상기 광원과의 사이에 배치된 광원 이미지 분할 시트를 구비한 액정 표시 장치로서,

상기 광원 이미지 분할 시트는, 그 표면 및 이면의 적어도 한쪽에 선모양 또는 추체 모양의 돌기를 가짐과 동시에,

인접하는 돌기끼리의 사이 및 상기 돌기의 일부의 적어도 한쪽에, 시트면에 평행한 평탄부를 가지는

것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.