KR20090060936A

KR20090060936A - 백라이트부

Info

Publication number: KR20090060936A
Application number: KR1020080101885A
Authority: KR
Inventors: 마사토 타야; 토쿠타로 코마츠; 야스시 스기모토; 타다시 오쿠다; 테루오 테시마
Original assignee: 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-12-10
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2009-06-15
Also published as: TWI362468B; KR100985358B1; TW200925509A; US20090147532A1; US7665876B2

Abstract

백라이트부가, 광원과, 상기 광원과 대향하는 단면을 입광면, 상기 단면에 대략 직교하는 주면을 출광면으로 하는 도광판과, 상기 도광판의 윗쪽에 위치하고, 상면에 서로 인접해서 배치되어, 상기 입광면과 평행 또는 수직한 제1능선을 갖는 복수의 제1프리즘열, 하면에 서로 인접하여 배치되어, 상기 제1능선과 다른 방향의 제2능선을 갖는 복수의 제2프리즘열을 구비한 제1프리즘시트와, 상기 제1프리즘시트의 윗쪽에 위치하고, 상면에 서로 인접해서 배치되어, 상기 제1능선 및 제2능선과 다른 방향의 제3능선을 갖는 제3프리즘열을 구비하는 제2프리즘시트와, 상기 도광판의 아래쪽에 있어서 상기 도광판에 대향하는 반사시트를 구비한다.

백라이트부

Description

백라이트부{BACKLIGHT UNIT}

본 발명은, 투과형, 반투과형의 액정표시소자(液晶表示素子), 광고판, 비상유도등(非常誘導燈) 등에 사용되는 백라이트부에 관한 것이다. 이 출원은 앞선 일본특허출원들, 즉 2007년 12월 10일 제출된 2007-318250호 및 2007년 12월 11일에 제출된 2007-319594호를 기초로 우선권을 주장하는 출원이며, 상기 우선권 기초출원들은 참조로 여기에 통합된다.

최근, 컬러 액정표시장치는 휴대전화, 휴대용 노트북, 휴대용 액정 텔레비전, 혹은 비디오일체형 액정 텔레비전 등으로서 여러가지 분야에서 널리 이용되고 있다. 이 액정표시장치는, 기본적으로 백라이트부와 액정표시 소자부로 구성되어 있다. 백라이트부로서는, 액정표시 소자의 바로 아래에 광원을 설치한 직하방식(直下方式)이나 도광판(導光板)의 측면에 광원을 설치한 엣지 라이트 방식이 있으며, 액정표시장치의 컴팩트화로 인해 엣지 라이트 방식이 다용(多用)되고 있다. 이 엣지 라이트 방식은, 투광성 평판의 도광판의 측면부에 광원을 배치하여, 도광판의 표면 전체로부터 광을 출사하게 하는 방식의 백라이트부이다.

이러한 액정표시장치에 있어서는 그 배터리 구동시간을 늘리는 것이 요구되 고 있다. 그러나, 액정표시장치에 사용되고 있는 백라이트의 소비전력의 비율이 커서, 배터리 구동시간을 늘리는 데 장해가 되고 있다. 백라이트의 소비전력을 되도록 낮게 억제하는 것이 배터리의 구동시간을 늘려서, 액정표시장치의 실용 가치를 높임에 있어서 중요한 과제로 되어 있다. 그러나, 백라이트의 소비전력을 억제함으로써, 백라이트의 휘도(輝度)를 저하시켜서는 표시품위(表示品位)가 희생이 되어 바람직하지 못하다. 그래서, 백라이트의 휘도를 희생하지 않고, 소비전력을 억제하기 위해서, 백라이트의 휘도의 효율을 높이면서 휘도균일성이 높은 백라이트의 개발이 진행되고 있다.

현재 가장 보급되고 있는 백라이트는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 광원(1), 도광판(2), 확산필름(3), 상향(上向)프리즘시트(4, 5), 반사시트(6)를 구비한다. 발광 다이오드(LED)등의 광원(1)으로부터 출사(出射)한 광은, 도광판(2)의 입광면(2a)으로부터 입사(入射)하여, 도광판(2)내부를 도파(導波)한다. 도광판(2)의 반사면(2b)에 설치된 그루브나 도트 등의 반사요소(122)에서 반사된 광은 도광판(2)의 출광면(出光面)(2c)에서 경사진 방향으로 출사한다. 휘도의 면내 분포가 균일해지도록, 반사요소의 배치는 연구된 것이 이용되고 있다. 예를 들면, 광원(1)에 가까운 측은 반사요소의 면밀도를 작게 하고, 광원(1)으로부터의 거리가 벌어짐에 따라서, 면밀도(面密度)를 크게 하여, 휘도의 균일성을 확보하고 있다.

그러나, 광은 도광판(2)에서 경사진 방향으로 출사되기 때문에, 광을 유효하게 이용하기 위해서는, 광을 백라이트의 법선방향으로, 편향 및 집광시킬 필요가 있다. 그래서 도광판(2) 위에 확산시트(3)를 설치하여, 균일성을 향상시키는 동시 에, 도광판(2)으로의 출사광을 백라이트의 법선방향으로 편향시킨다. 또한 광의 방향을 제어해서 집광하게 하는 프리즘시트로서, 단면이 삼각형상으로 꼭지각이 거의 90°인 복수의 프리즘열(列)을 갖는 상향프리즘시트(4, 5)를 확산시트(3) 위에 2장 겹쳐서 배치한다. 프리즘시트(4, 5) 각각의 프리즘열의 배열방향이 서로 직교하도록 배치하는 것으로 휘도의 효율향상을 꾀하고 있다.

2장의 프리즘시트(4, 5)의 프리즘열을 서로 직교시켜서 적층하는 방식에서는, 주로 프리즘열의 사면(斜面)에서의 굴절작용을 이용하여 도광판(2)으로부터의 출사광을 법선방향으로 편향시키는 방향제어를 행하고 있다. 따라서, 일부의 광이 측방으로 반사, 굴절되기 때문에, 휘도의 효율향상에는 한계가 있다. 한편, 아래쪽으로 전(全)반사하는 광도 있다. 이 광은 백라이트의 하면에 설치된 반사시트(6)에서 반사되어 재이용가능하다. 재이용된 광은, 최초에 출사된 위치와는 다른 위치부터 출사되기 때문에, 면 내의 광얼룩의 해소나 휘도의 균일성을 향상시키는 효과가 있다. 도 1에 나타낸 방식은 휘도의 효율과 균일성의 밸런스가 좋기 때문에, 널리 채용되고 있다.

그러나, 본 방식은 확산필름 1장, 프리즘 필름 2장으로 구성되어, 부재개수가 많다. 그 때문에, 백라이트의 조립작업이 번잡해져, 제조원가가 높아지고, 백라이트의 두께가 커지는 등의 결점이 있다.

부재개수를 절감하는 방법으로서 일본 특허공개 평7-198913호 공보에서는, 도 2에서 나타내는 것과 같은 양면프리즘시트(11)를, 도 1에 나타낸 백라이트 구성에서 확산필름(3) 위에 직교프리즘(4, 5)으로 치환하여 사용하는 것이 기재되어 있 다. 프리즘시트(11)는, 배열방향이 서로 다른 프리즘열을 필름의 상하면에 설치하고 있다. 이 방식은 2장의 프리즘의 기능을 1장으로 하여, 확산필름과 조합시켜서 사용하기 때문에, 부재를 1장 줄이는 이점이 있다.

2장의 상향프리즘시트의 프리즘열을 서로 직교시켜서 적층한 집광시트를 사용한 경우, 프리즘시트 간의 공기층과 출사측의 프리즘시트의 계면(界面)에서의 프레넬 반사손(反射損)이 발생한다. 프리즘열을 양면으로 형성한 양면프리즘시트(11)를 사용함으로써, 공기층을 없애서, 프레넬 반사손을 방지해서 휘도향상을 꾀한 발명이다.

그러나, 아래쪽에 배치된 하향프리즘열에 있어서는 편면(片面)의 경사는 주로 전반사로서 기능한다. 확산필름으로부터의 출사광은 지향성이 작기 때문에 하향프리즘열에서는, 소정의 방향으로 광을 효율적으로 방향제어를 할 수 없는 결점이 있다. 그 결과, 위쪽에 배치된 상향프리즘열의 사면에 있어서 측방으로의 반사굴절 성분이 많아져서, 2장의 상향프리즘시트의 프리즘열을 서로 직교시켜서 적층한 프리즘시트보다 휘도가 저하하는 문제가 있다.

집광시트로서 하향프리즘시트를 사용하는 백라이트가 제안되어 있다(일본특허 제2739730호 공보 참조). 제안된 백라이트는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 도 1의 확산필름(3)과 상향프리즘 2장을, 하향프리즘시트(21)로 치환한 구성으로 되어 있다. 프리즘시트(21)는, 단면이 삼각형상인 복수의 프리즘열을 가지고, 프리즘열이 도광판(2)의 출광면(2c)과 대향하도록 하향으로 배치된다. 프리즘열의 배열방향은 도광판(2)의 입광면(2a)과 평행하게 되어 있다. 도광판(2)으로부터 비스듬하게 출사한 지향성(指向性) 광을, 프리즘열의 한 쪽의 사면에서 굴절시키고, 다른 쪽의 사면에서 법선방향으로 전반사시켜, 광을 법선방향으로 방향제어한다. 본 방법은 도광판(2)으로부터의 지향성 출사광을 직접 전반사로 법선방향으로 출사시키기 때문에, 정면 휘도의 효율이 원리(原理)적으로 높아진다.

또한, 프리즘시트의 부품개수를 하향프리즘시트(21) 1장만으로 적게 할 수 있다. 그러나, 지향성이 크기 때문에, 광얼룩의 해소나, 휘도의 균일성 확보에는 적절하지 않다. 실제로는, 하향프리즘시트(21) 위에 확산필름을 적층해서 사용할 경우가 대부분이다.

휴대기기의 디스플레이에서는, 요즘은 광원으로서 LED가 사용될 경우가 대부분이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, LED를 광원(1)으로서 사용한 경우, 백라이트를 점등시켜서 정면으로부터 관찰하면, 백라이트의 입광부 근방에서는 LED의 지향특성에 기인하는 암부(暗部)(31)와 명부(明部)(32)가 명확히 나뉜 입광얼룩영역(33)이 발생한다. 기기의 박형화(薄型化), 소형화의 요구에 의해, 백라이트에 있어서의 표시영역(34)의 면적비율이 증대하는 경향이 있고, 입광면(2a)으로부터 표시영역(34)의 단부까지의 입광부영역(35)의 거리LL는 감소한다. 그 때문에, 입광얼룩을 극소화하는 것도 중요한 과제이다.

일본특허 2739730호 공보에 개시된 하향프리즘시트 방식은, 도광판으로의 출사광을 반사로 되돌리지 않고 직접 한번에 법선방향으로 출사시키기 때문에 입광얼룩을 시인할 수 있는 영역(15)이 커지는 결점이 있다. 또한, 입광얼룩개선을 목적으로 하향프리즘시트 위에 확산시트를 적층시켜도, 입광얼룩의 개선효과는 작다. 따라서, 비표시영역이 큰 사양의 백라이트에 한정해서 사용되고 있는 것이 현실이다.

본 발명의 목적은, 부품개수를 저감할 수 있고, 높은 휘도효율로 입광얼룩을 저감할 수 있는 백라이트를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 광원과, 상기 광원과 대향하는 단면을 입광면(入光面), 상기 단면에 대략 직교하는 주면(主面)을 출광면으로 하는 도광판(導光板)과, 상기 도광판의 윗쪽에 위치하여, 상면에 서로 인접해서 배치되며, 상기 입광면과 평행 또는 수직한 제1능선을 갖는 복수의 제1프리즘열, 하면(下面)에 서로 인접해서 배치되어, 상기 제1능선과 다른 방향의 제2능선을 갖는 복수의 제2프리즘열을 구비하는 제1프리즘시트와, 상기 제1프리즘시트의 윗쪽에 위치하여, 상면에 서로 인접해서 배치되며, 상기 제1능선 및 제2능선과 다른 방향의 제3능선을 갖는 제3프리즘열을 구비하는 제2프리즘시트와, 상기 도광판의 아래쪽에 있어서 상기 도광판에 대향하는 반사시트를 구비하는 백라이트부가 제공된다.

본 발명의 다양한 실시형태가 첨부된 도면들을 참조로 기술된다. 도면들에 걸쳐 동일하거나 유사한 부재들 및 요소들에 동일하거나 유사한 참조부호가 적용되고 동일하거나 유사한 부재들 및 요소들에 대한 기술은 생략되거나 간략화됨을 특히 언급한다.

본 발명자들은, 도광판출사특성의 각도분포측정, 입광얼룩의 측정, 입광부 근방의 육안관찰, 도광판의 입광부 근방의 형상설계, 및 출사광 각도분포 시뮬레이션 등을 행하며, 또한, 양면프리즘시트 및 편면프리즘시트의 형상이나 방향을 상세하게 검토했다. 그 결과, 휘도효율과 입광얼룩특성의 밸런스가 좋고, 부재를 1장 저감할 수 있는 집광시트를 사용한 백라이트부를 실현했다.

본 발명의 실시형태에 의한 백라이트부는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 광원(1), 도광판(2), 집광시트(41, 51), 및 반사시트(6)등을 구비한다. 집광시트(41, 51)는, 제1프리즘시트(41), 및 제2프리즘시트(51)를 포함한다. 제2프리즘시트(51)의 평탄한 하면에 면하는 제1프리즘시트(41)의 상면(上面)에, 복수의 프리즘열(42)이 설치된다. 도광판(2)에 면한 제1프리즘시트(41)의 하면에, 복수의 프리즘열(43)이 설치된다. 제1프리즘시트(41)에 대하여 반대측인 제2프리즘시트(51)의 상면에, 복수의 프리즘열(52)이 설치된다.

도광판(2)은, 하면(2b)에 반사요소(22, 24)를 가진다. 반사요소(22)는, 백라이트부의 표시영역(34)에 대응하는 제1영역에 설치된다. 반사요소(24)는, 백라이트부의 입광영역(35)에 대응하는 제2영역에 설치된다. 반사요소(24)는, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 거리LK의 범위에 배치된다. 거리LK는, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 표시영역(34)까지의 거리LL보다 짧다.

도광판(2)의 적어도 한 개의 측면(2a)에 대향하도록, 광원(1)이 설치된다. 도광판(2)의 상면(2c)에 대향하도록, 제1프리즘시트(41)가 설치된다. 도광판(2)의 하면(2b)에 대향하도록, 반사시트(6)가 설치된다. 제1프리즘시트(41)를 사이에 두고 도광판(2)과 대향하도록, 제2프리즘시트(51)가 설치된다.

도광판(2)은, 적어도 하나의 측면(2a)을 입광면으로 하고, 측면(2a)과 대략 직교하는 하면(2b)을 반사면, 및 상면(2c)을 출광면(出光面)으로 한다. 광원(1)의 광은, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 입사하여, 도광판(2)의 하면(2b)에서 반사되어, 상면(2c)으로부터 비스듬히 출사된다. 도광판(2)으로부터 집광시트(41, 51)에 입사한 광은, 제1프리즘시트(41) 및 제2프리즘시트(51)의 각각에서 집광되어 수직방향으로 굽어진다. 도광판(2)의 하면(2b)으로부터 출사된 광은 반사판(6)에서 반사되어 도광판(2)에 재입사한다.

여기서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 도광판(2)의 상면(2c)에 있어서, 출사광(L1)의 출사점을 원점O, 측면(2a)에 평행한 방향으로 X축, X축과 직교하여, 광원(1)으로부터 멀어지는 방향으로 Y축, X 및 Y축과 직교하여, 상면(2c)으로부터 윗쪽을 향하는 방향으로 Z축을 각각 규정한다. 또한, 상면(2c)으로부터의 출사광(L1)이 Z축과 이루는 천정각(天頂角)을 Θ, 출사광(L1)의 상면(2c)으로의 투영선이 X축과 이루는 방위각을 Φ로 규정한다. 광의 출사방향은, 천정각Θ 및 방위각Φ로 표시할 수 있다. 예를 들면, X방향은 천정각Θ이 90°, 방위각Φ이 O°이며, Y방향은 천정각Θ이 90°, 방위각Φ이 90°이며, Z방향은 천정각Θ이 0°이다.

또한, 출광면에서 출사되는 광의 천정각Θ 및 방위각Φ에 관한 광도분포에 있어서, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 광도가 최대가 되는 천정각Θ 및 방위각Φ을, 각각 Θmax 및 Φmax로 정의하고, 천정각Θ 및 방위각Φ의 반치폭(Full width at half maximum, FWHM)을, 각각△Θ 및 △Φ로 정의한다.

(집광시트)

실시형태에 따른 제1프리즘시트(41)는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 상면에 복수의 제1프리즘열(42), 및 하면에 복수의 제2프리즘열(43)을 갖는 양면프리즘시트가다. 제1프리즘열(42) 및 제2프리즘열(43)은 각각, 도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 단면형상이 대략 삼각형이며, 높이가 Ha, Hb이다. 제1프리즘열(42)의 능선과 직교하는 방향으로 자른 단면에 있어서, 정점(頂点)으로부터의 법선과 프리즘열의 두 개의 경사면이 이루는 각도를 θ1, θ2로 정의한다. 제2프리즘열(43)의 능선과 직교하는 방향으로 자른 단면에 있어서, 정점에서의 법선과 프리즘열의 두개의 경사면이 이루는 각도를 φ1, φ2로 정의한다.

또한, 도 5에 나타낸 제2프리즘시트(51)는, 상면에 복수의 제3프리즘열(52)을 가진다. 제3프리즘열(52)은, 도 12에 나타내는 바와 같이, 단면형상이 대략 삼각형이며, 높이가 Hc이다. 제3프리즘열(52)의 능선과 직교하는 방향으로 자른 단면에 있어서, 정점으로부터의 법선과 프리즘열의 두개의 경사면이 이루는 각도를 ψ1, ψ2로 정의한다.

도 13∼도 16에 나타내는 바와 같이, 제1프리즘시트(41)는, 제1프리즘열(42)의 배열방향(능선방향)(61)이 도광판(2)의 입광면인 측면(2a)과 평행 또는 수직이 되도록 배치된다. 도 13 및 도 14, 또는 도 15 및 도 16에 나타내는 바와 같이, 제1프리즘열(42)의 배열방향(61)에 대하여, 제2프리즘열(43)의 배열방향(능선방향)(62)은, 측면(2a)과 직교하는 선에 관해서 대칭인 두 가지의 배치가 가능하다. 제1프리즘열(42)의 배열방향(61)에 대하여, 제2프리즘열(43)의 배열방향(62)이 이루는 각도를 γ, 제3프리즘열(52)의 배열방향(능선방향)(63)이 이루는 각도를 ξ로 정의한다. 또한, 제1∼제3프리즘열(42, 43, 52)의 배열방향(61, 62, 63)이 측면(2a)과 평행하지 않을 경우, 각도(θ1, φ1, ψ1)를 측면(2a)측으로 정의한다.

예를 들면 도 5에 나타낸 백라이트부에 있어서, 도광판(2)으로부터의 출사광의 강도가 최대가 되는 천정각Θmax를 70°, 방위각Φmax를 90°로 한다. 강도가 최대가 되는 주(主)광선방향의 움직임에 대해서 생각한다. 광원(1)을 출사한 광선은, 측면(2a)으로부터 도광판(2)에 입사하여, 도광판(2) 내를 도파한다. 도파한 광선 중, 하면(2b)에 형성된 반사요소(22)에서 반사된 광선은, 천정각Θ이 약 70도, 방위각Φ이 약 90도로 광출사면(光出射面)(2c)으로부터 경사진 방향으로 출사한다. 출사광은 제1프리즘시트(41)의 제2프리즘열(43)의 각도φ1로 정의되는 경사면에서 굴절되어, 각도φ2로 정의되는 경사면에서 전반사된다. 이때, 제1프리즘시트(41)내부에서는, 천정각Θ이 약 27도, 방위각Φ이 약 135도 방향의 광선이 된다. 또한, 광선은 제1프리즘시트(41)의 제1프리즘열(42)의 각도θ2로 정의되는 경사면에서 굴절되어, 천정각Θ이 약 28도, 방위각Φ이 약 180도에서 제1프리즘시트(41)로부터 출사된다. 제2프리즘시트(51)에 입사한 광선은, 프리즘열이 형성되지 않은 하면에서 굴절된다. 또한, 제2프리즘시트(51) 내를 도파한 광선은, 제3프리즘열(52)의 각도ψ2로 정의되는 경사면에서 굴절되어, 천정각Θ이 약 0도, 즉 정면방향으로 출사한다.

여기서 제1프리즘시트(41)의 제2프리즘열(43)의 각도φ1 및 각도φ2의 범위는 각각, 25°≤ φ1≤ 35°, 25°≤ φ2 ≤ 35°이다. 각도φ1 및 각도φ2가 25°미만 혹은 35°보다 크면, 소정의 각도로부터 광선이 빗나간다. 그 결과, 제2프리 즘시트(51)투과후의 정면휘도(正面輝度)가 저하한다. 또한, 제2프리즘열(43)의 피치에 대해서는 특히 제한은 없지만, 제1프리즘시트(41)의 품질이나 생산성의 관점에서, 약 20㎛으로부터 약 60㎛의 범위가 바람직하다. 제2프리즘열의 정점에는, 백라이트부의 조립시에 도광체(2)의 상면에 손상을 주지 않도록, 휘도가 저하하지 않는 범위에서 곡률을 부여해도 좋다. 곡률의 범위는 약 3㎛이하가 바람직하다.

제1프리즘시트(41)의 제1프리즘열(42)의 각도θ1 및 각도θ2의 범위는 각각, 5°≤ θ1≤ 20°, 40°≤ θ2 ≤ 55°이다. 각도θ2가 40°미만, 또는 55°보다 크면, 소정의 각도로부터 광선이 빗나간다. 그 결과, 백라이트부의 정면휘도가 저하한다. 정면휘도를 높이기 위해서는, 45°≤ θ2 ≤ 50°의 범위가 더욱 바람직하다. 각도θ1로 정의되는 사면에는 광선이 입사하지 않는 편이 휘도를 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 각도θ1는 되도록 작은 편이 좋다. 그러나, 제1프리즘시트(41)의 품질이나 생산성을 고려하면, 각도θ1는, 5°이상, 20°이하가 바람직하다. 또한, 제1프리즘열(42)의 피치에 대해서는 특히 제한은 없지만, 제1프리즘시트(41)의 품질이나 생산성의 관점에서 약 20㎛으로부터 약 60㎛의 범위가 바람직하다.

제1프리즘열(42)의 배열방향으로 대해서는, 입광면에 대해 대략 평행하거나 대략 수직으로 설정함이 바람직하다. 입광면에 대한 제1프리즘열(42)의 배열방향이 평행, 또는 수직으로부터 크게 벗어나면, 광학설계가 복잡해지고, 제2프리즘열(43) 및 제3프리즘열(52)의 배열방향의 각도γ, ξ를 최적치로 설계해도, 정면휘도가 저하하고, 및, 양산(量産)에 있어서, 비스듬히 자를 필요가 생겨 재료수율이 악화하는 등의 문제가 발생한다.

제1프리즘열(42) 및 제2프리즘열(43)의 배열방향이 이루는 각도γ는, 바람직하게는 35°이상, 55°이하, 보다 바람직하게는 40°이상, 50°이하의 범위이다. 이 범위 외에서는 제1프리즘시트(41)를 투과한 광의 방향이 목표인 소정의 각도로부터 크게 벗어나는 결과적으로 정면휘도가 저하하기 때문이다.

제2프리즘시트(51)의 제3프리즘열(52)의 각도ψ1 및 각도ψ2의 범위는, 바람직하게는, 5°≤ ψ1≤ 45°, 40°≤ ψ2 ≤ 55°이다. 이 범위외로 되면 광선이 정면으로부터 측방으로 굴절되어 정면휘도가 저하하기 때문이다. 또한 정면휘도특성을 중시한 경우에는, 5°≤ ψ1≤ 20°, 40°≤ ψ2 ≤ 55° 가 바람직하다. 그리고, 어느 정도의 휘도를 확보하여, 시야각을 넓히고 싶을 경우는 20°<ψ1≤55°, 40°≤ ψ2 ≤ 55°로 해도 좋다. 또한, 제3프리즘열(52)의 각도ψ2로 정의되는 경사면은 일부 광을 아래쪽을 향해 전반사시키는 기능이 있어, 입광얼룩을 저감하는 작용을 가진다. 제3프리즘열(52)의 피치에 대해서는 특히 제한은 없고, 제2프리즘시트(51)의 품질이나 생산성의 관점에서 약 20㎛으로부터 약 60㎛의 범위가 바람직하다.

제2프리즘시트(51)의 하면은, 프리즘열을 형성하지 않은 평탄면이다. 그러나, 제1프리즘시트(41)와의 밀착방지나 시야각 조정을 위하여, 제2프리즘시트(51)의 하면에 미소돌기(微小突起) 등을 설치해도 좋다. 제2프리즘시트(51)의 제3프리즘열(52)과 제1프리즘시트(41)의 제1프리즘열(42)의 배열방향의 각도ξ는, 80°이상, 100°이하로 할 필요가 있다. 이 범위 외에서는 정면휘도가 저하한다.

실시형태에 따른 제1프리즘시트(41) 및 제2프리즘시트(51)는, 가시광의 투과 율이 높고, 굴절율이 비교적 높은 재료를 사용해서 제조하는 것이 바람직하다.예를 들면 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 염화비닐계 수지, 활성에너지 선경화형(線硬化型) 수지 등의 투명수지가 사용된다. 그 중에서도, 프리즘시트의 내손상성, 취급성, 생산성 등의 관점으로부터 활성에너지 선경화형 수지가 바람직하다. 또한, 프리즘시트에는, 필요에 따라서, 산화방지제, 자외선흡수제, 황변(黃變)방지제, 블루잉제(bluing agent), 안료, 확산제 등의 첨가제를 첨가해도 좋다.

프리즘시트를 제조하는 방법으로서는, 압출형성, 사출형성 등의 통상의 성형방법을 사용할 수 있다. 활성에너지 선경화형 수지를 써서 프리즘시트를 제조할 경우에는, 폴리에스테르계 수지, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리메타크릴이미드계 수지, 폴리올레핀계 수지 등의 투명수지로 이루어지는 투명필름 혹은 시트 등의 투명기재 위로, 활성에너지 선경화형 수지에 의해 프리즘부를 형성한다. 예를 들면, 소정의 프리즘패턴을 형성한 프리즘금형(金型)에 활성에너지 선경화형 수지액을 주입하고, 투명기재에 중첩시킨다. 그 다음에, 투명기재를 통해서 자외선, 전자선 등의 활성에너지선을 조사하여, 활성에너지 선경화수지액을 중합(重合) 경화하여, 프리즘금형으로부터 박리해서 프리즘시트를 얻는다.

(도광판)

실시형태에 의한 백라이트부에 사용되는 도광판을 얻기 위한 순서는, 바람직하게는, 이하와 같다.

스텝1: 백라이트부의 도광판과 프리즘시트 사이에 헤이즈가 다른 확산필름을 삽입하여, 입광얼룩을 측정한다.

스텝2: 입광얼룩에 개선효과가 있는 헤이즈를 갖는 확산필름을 선정하여, 확산필름 투과후의 휘도각도분포를 측정한다.

스텝3: 휘도의 각도분포를 광도의 각도분포로 변환한다.

스텝4: 변환된 광도각도분포 중, 명백하게 얼룩개선에 효과가 없는 각도성분, 또는, 불필요한 방향으로 출사되는 광의 각도성분을 제외한 나머지의 각도분포의 부분을, 입광얼룩을 개선하는 입광부 근방의 목표각도분포로 설정한다.

상기의 스텝에 있어서, 스텝2의 각도분포측정의 위치는 도광판 중앙부인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 입광부 근방의 각도분포는 고(高)각도측에서의 휘도측정시의 실면적이 크게 되어, 정확한 측정이 곤란하기 때문이다. 스텝3에 있어서 휘도를 광도로 변환하고 있는 것은, 휘도의 각도분포는 고각도측에서는, 휘도의 정의로부터 커져서, 휘도분포는 고각도측에 따른 것이 되어, 입광얼룩을 개선하는 각도분포의 적정범위를 정확하게 결정하기 어렵기 때문이다.

도 17에 나타내는 백라이트부를 사용해서 설명한다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 백라이트부는, 광원(1), 도광판(2), 확산시트(3), 집광시트(41, 51), 및 반사시트(6)를 구비한다. 집광시트(41, 51)는, 제1프리즘시트(41), 및 제2프리즘시트(51)를 포함한다. 도광판(2) 중 적어도 하나의 측면(2a)에 대향하도록, 광원(1)이 설치된다. 도광판(2)의 상면(2c)에 대향하도록, 확산시트(3)가 설치된다. 도광판(2)의 하면(2b)에 대향하도록, 반사시트(6)가 설치된다. 확산시트(3)에 대향하도록, 제1프리즘시트(41)가 설치된다. 제1프리즘시트(41)를 사이에 두고 확산시트(3)와 대향하도록, 제2프리즘시트(51)가 설치된다.

도광판(2)은, 적어도 하나의 측면(2a)을 입광면으로 하고 측면(2a)과 대략 직교하는 상면(2c)을 출광면으로 한다. 광원(1)의 광은, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 입사하여, 도광판(2)의 상면(2c)으로부터 비스듬히 출사된다. 도광판(2)으로부터 확산시트(3)를 통하여 집광시트(41, 51)에 입사한 광은, 2장의 제1프리즘시트(41, 51)의 각각에 집광되어 수직방향으로 굽어진다. 도광판(2)의 하면(2b)으로부터 출사된 광은 반사판(6)에서 반사되어 도광판(2)에 재입사한다.

광원(1)에는, 3등(燈)의 LED(예를 들면, 니치아카가쿠제품, NSCW215)가 사용된다. 광원(1)은 LED에 한정되지 않고, 예를 들면 냉음극관(CCFL)등의 광원을 사용해도 좋다.

반사시트(6)에는, 시판의 은(銀) 시트(예를 들면, 가부시키가이샤 레이코 제품, 루일미러 60W10)가 사용된다. 반사시트(6)로서 특히 제한은 없지만, 은 시트 등의 정반사 기능을 갖는 반사시트를 사용하는 편이 휘도의 점에서 유리해진다.

도광판(2)은, 예를 들면, 폭이 30.8mm, 길이가 39.2mm, 두께가 0.6mm이다. 도광판(2)으로서, 폴리카보네이트, 아크릴, 염화비닐 등의 고투명성의 수지가 사용된다. 예를 들면, 도광판(2)은, 폴리카보네이트 성형재료로서 이데미츠코산 가부시키가이샤제품 LC1500을 이용해서 사출성형 등에 의해 제작된다. 도광판(2)의 하면(2b)에는, 반사요소(22)가 설치된다.

반사요소(22)로서, 복수의 그루브가 이용된다. 복수의 그루브의 형상 및 배치에 대해서, 광선추적 시뮬레이션에 의해, 도광판(2)으로부터의 출사광의 휘도의 위치 분포가 균일해지도록 설계한다. 시뮬레이션의 결과, 반사요소(22)로서, 그루 브의 저각(底角)이 1.7°∼2°의 연속해서 형성된 복수의 그루브가 이용된다. 도광판(2)의 중앙부가 되는 표시영역(34)에 있어서, 출사광의 광도가 최대가 되는 천정각Θmax는, 대략 68°이다. 또한, 반사요소(22)로서, 복수의 도트를 사용해도 좋다. 도광판(2)의 상면(2a)에는, 홀로그램디퓨져가 설치된다. 입광면인 측면(2a)에는, 도광판(2)의 두께방향으로 능선을 갖는 2종류의 프리즘이 설치된다. 프리즘의 꼭지각은, 각각 100°및 140°이다. 측면(2)은, 꼭지각이 100°및 140°인 프리즘, 및 측면(2)의 평탄면의 비가 9:8:7이 되도록 형성된다.

확산시트(3)에는, 시판의 확산필름(예를 들면, 가부시키가이샤 키모토 제품, 라이트 업)이 사용된다. 확산시트(3)로서, 헤이즈가 약 54％、 약 86％、 및 약 91％의 상이한 3종류의 확산 필을 사용하고 있다.

제1프리즘시트(41) 및 제2프리즘시트(51)는, 프리즘열금형을 사용하여 형성된다. 제1프리즘열(42)은, 도 10에 나타낸 각도θ1 및 각도θ2가 각각, 15°및 48°에서, 피치가 30㎛, 제2프리즘열(43)은, 도 11에 나타낸 각도φ1 및 각도φ2가 모두, 29°에서, 피치30㎛이다. 제3프리즘열(52)은, 도 12에 나타낸 각도ψ1 및 각도ψ2가 모두, 45°에서, 피치가 46㎛이다.

예를 들면, 제2프리즘열(43)용 금형에 아크릴계의 자외선경화수지를 도포한다. 도포한 수지 위에 시판의 역접착(易接着)폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET)필름(예를 들면, 토요보 가부시키가이샤 제품 코스모샤인 A4300)을 중첩하여, 고무롤에서 수지가 균일해지도록 늘여서 편다. 역접착 PET필름 상으로부터 메탈하라이드램프에 의해 자외선을 약 1500mJ로 조사(照射)한 후, 금형으로부터 떼어내서 제2프리 즘열(43)을 PET필름 한쪽면에 제작한다.

그 다음에, 제1프리즘열(42)용 금형에 자외선경화수지를 도포한다. 제2프리즘열(43)의 배열방향과 금형의 프리즘 배열방향이 이루는 각이 45°가 되도록, 제2프리즘열(43)이 형성된 면을 위로 하여 PET필름을 포갠다. 고무롤에서 수지가 균일해지도록 늘리고, 제2프리즘열 형성면측에서 자외선을 조사(1500mJ)한다. 금형으로부터 PET필름을 뗀다.

이렇게 하여, PET필름 양면에 제1프리즘열(42) 및 제2프리즘열(43)을 형성한다. 마찬가지로, 제3프리즘열(52)용 금형을 사용하여, 다른 PET필름의 한면에 제3프리즘열(53)을 형성한다. 프리즘열이 형성된 PET필름을 소정의 크기로 오려내어 제1프리즘시트(41) 및 제2프리즘시트(51)가 제작된다.

제1프리즘열(42)의 배열방향과 도광판(2)의 측면(2a)이 평행이 되도록, 제1프리즘시트(41)를 도광판(2) 위에 배치한다. 제3프리즘열(52)의 배열방향과 제1프리즘열(42)의 배열방향이 이루는 각도ξ가 90°가 되도록, 제2프리즘시트(51)를 제1프리즘시트(41) 위에 배치한다.

상기의 구조의 백라이트부에 대한 점등평가에는, 광원(1)으로 사용하는 3개의 LED 각각 약 15mA의 전류가 인가된다. 휘도측정장치(예를 들면, 유겐가시야 하이랜드제, RISA)에 의해, 백라이트부의 중앙부(도 17에 나타낸 표시영역(34))의 정면휘도가 측정된다. 또한, 백라이트 중앙부의 휘도각도분포가, 액정 패널시야각 측정장치(예컨대, ELDIM사 제품, Ez Contrast)에 의해 측정된다. 측정된 휘도각도분포로부터, 각 방향에 있어서의 상대광도가 산출된다.

백라이트부의 입광얼룩의 측정방법에 대해서 설명한다. 도 18은, 백라이트부를 점등시킨 상태에서 바로 위에서 본 백라이트부의 입광부 근방을 나타내는 도면이다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 광원(1)으로서의 LED가, 도 17에 나타낸 도광판(2)의 측면(2a)을 따라 3개 배열된다. 입광영역(35) 부근에 있어서, 광원(1)의 배열방향과 평행한 방향(X방향)의 폭 30.8mm을 100등분하고, 광원(1)의 배열방향과 직교하는 방향(Y방향)의 길이 9mm을 30등분하여, 메쉬(71)를 형성한다. 휘도측정장치에 의해, 메쉬(71)의 각 부분에 있어서, 직경 0.1mm의 위치분해능(位置分解能)으로 정면휘도가 측정된다. 광원(1)으로부터 어느 일정 거리Y에 있어서의 X방향 100개의 휘도 데이타의 최소와 최대의 비교(최소값/최대치)을 거리Y에서의 균제도(均齊度)로 정의한다. 균제도가 0.6 이상이 되는 최소의 거리Y를 입광얼룩으로 정의한다.

도 19는, 헤이즈가 다른 확산필름A, B, C를 확산시트(3)로서 삽입해서 실시예2∼4의 입광얼룩 및 정면휘도값의 측정결과를 나타내는 표이다. 도 19에는, 비교 를 위하여 확산시트를 사용하지 않는 실시예1의 측정결과도 나타내고 있다. 도 19에 나타내는 바와 같이, 헤이즈가 가장 높은 확산필름(C)을 사용한 실시예4에 있어서, 입광얼룩이 가장 작아진다. 그렇지만, 정면휘도는 확산시트를 사용하지 않는 실시예1이 가장 크고, 헤이즈가 높을수록 중앙부의 정면휘도는 작아진다.

상기한 바와 같이 입광얼룩을 저감하고, 또한 정면휘도를 높게 하기 위해서는, 입광부 근방의 도광판(2)출사광만 확산필름(C) 투과 후의 광도각도분포와 같게 하면 좋다. 도 20 및 도 21에는, 헤이즈가 약91％인 확산필름(C) 투과 후의 광도의 각도분포를 나타낸다. 도 20 및 도 21에 나타내는 바와 같이, 광도각도분포는, 방위각이 Φmax인 경우, 천정각Θmax가 약 45°이고, 반치폭△Θ이 약75°이며, 천정각이 Θmax인 경우, 방위각Φmax가 약 90°에서, 반치폭△Φ이 약 145°이다. 즉, 입광부 근방의 도광판(2)으로부터의 출사광의 광도각도분포를, 도 20 및 도 21에 나타낸 분포에 가깝게 하면 입광얼룩을 개선할 수 있다.

또한, 도 20 및 도 21에 나타내는 바와 같이, 광도각도분포에 상당한 옷주름형상이 보여진다.

옷주름형상 부분은 분명히 광의 이용효율을 악화시키는 부분이다. 따라서, 입광얼룩을 개선하는 도광판(2)의 입광부 근방의 출사광의 광도각도분포는, 광의 이용효율을 고려하여, Θmax 이 45°± 15°, Φ max 이 대략 90°、△Θ 이 70°± 10°、△ Φ 이 130°± 20°정도로 옷주름형상이 없는 광도각도분포가 바람직하다.

백라이트부에 사용하는 도광판(2)은, 입광부 근방의 출사특성이 상기의 광도각도분포의 범위이면, 이를 실현하기 위한 수단에 대해서 특히 제한은 없다. 예컨대, 도광판(2)의 입광부 근방의 상면(2c)(출광면) 및 반대측의 하면(2b) 중 적어도 한 쪽의 표면에 미세한 요철이나 프리즘을 형성하거나, 백색 확산성도료 등을 도포 또는 인쇄하거나, 도광체 중에 광확산재를 분산되게 하거나 하는 방법을 들 수 있다. 또한, 도광판(2)의 입광부 근방의 상면(2c) 및 하면(2b) 중 적어도 어느 한 쪽으로, 그루브, 구면(球面)렌즈, 렌티큘러 렌즈 등의 반사요소를 배치한다. 광선추적 시뮬레이션에 의해 광도각도분포를 계산한다. 계산 결과가 상기의 광도각도분포 의 범위에 들어가도록 반사요소의 형상을 결정한다. 이처럼, 입광얼룩개선을 위하여 도광판(2)의 입광부 근방에 도입하는 반사요소의 형상에는 제한은 없다.

입광부 근방에 형성하는 반사요소와 평탄면과의 비율은 특히 제한은 없다. 입광부 근방에서의 반사요소의 비율이 지나치게 크면, 입광부 근방에서 광을 다량에 소비하여 표시영역에서의 휘도가 낮아진다. 한편, 비율이 지나치게 작으면 입광얼룩개선효과는 작아진다. 따라서, 백라이트부에 있어서의, 도광판(2)의 입광면인 측면(2a)으로부터 표시영역에 대응하는 도광판(2)의 영역까지의 거리 및 휘도의 사양으로부터 결정해야 하는 것이다. 또한, 도광판(2)의 입광부 근방 이외의 영역에서의 광의 방향을 바꾸어서 도광판(2)으로부터 광을 출사하게 하기 위한 반사요소의 형상에 대해서 제한은 없다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 도광판(2)의 하면(2b)에는, 반사요소(제1반사요소)(22) 및 반사요소(제2반사요소)(24)가 설치된다. 반사요소(22)는, 표시영역(34)에 대응하는 영역(제1영역)에 설치된다. 반사요소(24)는, 입광부영역(35)에 대응하는 영역(제2영역) 내에 설치된다. 반사요소(22)는, 측면(2a)으로부터 입사한 광을 하면(2b)에 대하여 제1각도로 반사한다. 반사요소(24)는, 측면(2a)으로부터 입사한 광을 하면(2b)에 대하여, 제1각도와는 다른 제2각도로 반사한다.

반사요소(22a)로서, 도 23 및 도 24에 나타내는 바와 같이, 능선이 측면(2a)과 평행하게 서로 인접해서 설치된 복수의 그루브(24a, 24b)가 사용된다. 그루브(24a)는, 사다리꼴형상의 그루브로서, 평탄면이 그루브의 저면에 형성된다. 그루브(24b)는, 삼각형상의 그루브로서, 평탄면이 그루브의 상면에 형성된다. 그루 브(24a, 24b)에 있어서, 도광판(2)의 내부를 향하는 법선이 측면(2a)과 교차하는 사면(斜面)을 제1사면, 다른 사면을 제2사면으로 한다. 제1사면이 측면(2a)의 법선과 이루는 경사각을 α, 제2사면이 측면(2a)의 법선과 이루는 경사각을 β로 한다.여기에서, 측면(2a)으로부터 입사하는 광에 대하여, 제1사면이 반사 기능을 가진다. 광선추적 시뮬레이션의 결과, 제2영역의 바람직한 광도각도분포를 실현하기 위해서는, 반사요소(24)는, 경사각(α)이 25°± 10°인 그루브를 한 종류 또는 복수 종류 조합시켜서 형성되어 있는 것이 바람직하다.

그루브(24a, 24b)는, 다이아몬드 터닝 등에 의해 용이하게 사출성형용의 금형을 가공할 수 있다. 따라서, 제2영역의 바람직한 광도각도분포를 갖는 도광판(2)을 용이하게 제작가능하다. 또한, 제2사면의 경사각(β)에 대해서는 특히 제한은 없지만, 금형가공의 용이성을 고려하면 75°이하가 바람직하다. 도광판(2)은, 전술한 바와 같이, 폴리카보네이트, 아크릴 등의 투명성이 높은 재료를 사용하여, 사출성형 등에 의해 금형을 사용하여 성형해서 얻어진다. 그러나, 도광판(2)의 재료 및 제조 방법에 대해서는 특히 제한은 없다.

반사요소(24)를 설치하는 범위에 대해서는, 입광면인 측면(2a)으로부터 표시영역(34)에 대응하는 제1영역까지의 제2영역 내이면 좋다. 바람직하게는, 제1영역까지의 거리보다 1mm 더욱 바람직하게는 1.5mm 짧은 범위가 좋다.

또한, 반사요소(24)를 설치하는 범위를 제1영역까지의 거리보다 1mm, 더욱 바람직하게는 1.5mm 짧은 범위에서 설치한 경우의, 반사요소(24)의 단부로부터 제1영역까지 사이의 영역에 배치하는 반사요소에 대해서는 특히 제한은 없지만, 제1영 역과 출사각도 분포가 같아지도록, 반사요소(22)와 동일한 형상의 반사요소를 설치하는 것이 좋다. 더 바람직하게는, 제1영역의 반사요소(22)와 제2영역의 반사요소(24) 각각의 출사각도분포의 중간 또는 연속적으로 변화되는 것과 같은 반사요소를 설치하면 좋다.

이처럼, 실시형태에서는, 입광부 근방에서 소정의 광도각도분포를 실현하기 위해서, 입광부 근방에 경사각(α)이 25°± 10°의 범위인 그루브를 갖는 도광판(2)이 이용된다. 그 결과, 광원(1)으로부터의 광이 입사하는 측면(2a)근방에 밝기의 얼룩이 없는 균일한 백라이트부를 실현할 수 있다.

도 22에 나타낸 도광판(2)의 입광영역(35)에 대응하는 제2영역에 대해서, 도 23에 나타낸 그루브(24a)의 경사각(α)을 바꾸어서 광선추적 시뮬레이션을 실시했다. 경사각(α)이 19°인 그루브A, 및 경사각(α)이 30°인 그루브B에 대해서, 제2영역으로부터의 출사광의 광도각도분포를 계산한 결과를 도 25 및 도 26에 나타낸다. 도 25 및 도 26에는, 도광판(2) 위에 헤이즈가 약 91％인 확산필름(C)을 배치했을 경우의 광도각도분포의 측정결과를 같이 나타낸다. 또한, 그루브A와 그루브B를, 1:1, 2:1, 및 3:1의 비율로 조합시켰을 경우에 대해서도 광도각도분포를 계산했다.

도 27에, 그루브A와 그루브B를, 2:1의 비율로 조합시킨 경우에 대해서 나타낸다. 도 27에 나타내는 바와 같이, 경사각αa가 19°인 그루브A의 경사각βa,및 경사각αb이 30°인 그루브B의 경사각βb은 모두 11°이다. 그루브A, B의 삼각형상의 돌기부의 폭(Wp)은 모두 0.0435mm이며, 그루브A, B의 피치(Pr)는 모두 0.0925mm 이다.

도 25에 나타내는 바와 같이, 그루브A의 경우, 반치폭△Θ이 확산필름(C)의 경우와 비교해서 작다. 그루브B의 경우, 반치폭△Θ은 커지지만, Θmax가 15°까지 빗나간다. 그루브A와 그루브B를 1:1, 2:1, 3:1의 비율로 조합시키면 확산필름(C)의 각도분포에 근접한다. A:B=2:1인 경우, 도 25 및 도 26에 나타내는 바와 같이, Θmax가 약 45°, 반치폭△Θ이 약 68°, Φ max 이 약 90°, 반치폭△Φ이 약 131°이다. 이처럼, 그루브A, B을 2:1의 비로 사용한 도광판(2)은, 확산필름(C)을 이용해서 결정된 광도각도분포를 만족한다.

이처럼, 입광얼룩을 개선하기 위해서는, 도 28 및 도 29에 나타내는 바와 같이, 도광판(2)의 입광부 근방의 출사광의 광도각도분포는, Θmax가 45°± 15°, Φ max 이 대략 90°、△Θ이 70°±10°、△ Φ 이 130°±20°정도이면 좋다. 여기에서,Θmax가 상기의 광도각도분포의 범위 외인 경우, 입광얼룩의 개선효과는 작다. 또한, △Θ이 60°미만, 또는 △Φ이 110°미만인 경우, 출사광의 퍼짐이 작고, 입광얼룩개선효과는 작다. △Θ이 80°을 넘거나, 또는 △Φ이 150°를 넘을 경우, 출사광의 각도분포는 지나치게 퍼지기 때문에, 휘도가 낮아진다. 그 때문에, 표시영역부의 휘도와 같은 정도의 휘도로 하기 위해서는, 결과적으로 입광부 근방에서 광을 많이 출사하게 할 필요가 있다. 그 결과, 표시영역에서 사용되는 광량이 줄고, 저휘도가 되기 위해서 바람직하지 않다. 또한, Φmax가 대략 90°인 것에 대해서는, 도광판의 일반적인 특성이다.

(백라이트부)

실시형태에 따른 백라이트부는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 광원(1), 도광판(2), 집광시트(41, 51), 및 반사시트(6)를 구비한다. 도광판(2)은, 하면(2b)에 반사요소(22, 24)를 가진다. 반사요소(22)는, 백라이트부의 표시영역(34)에 대응하는 제1영역에 설치된다. 반사요소(22)의 형상 및 배치에 대해서는, 표시영역(34)에 있어서 광선추적 시뮬레이션에 의해, 도광판으로부터의 출사광의 휘도의 위치 분포가 균일해지도록 설계된다. 반사요소(24)는, 백라이트부의 입광영역(35)에 대응하는 제2영역에 설치된다. 반사요소(24)에는, 도 27에 나타낸 그루브A 및 그루브B의 비가 2:1인 그루브가 사용된다.

반사요소(24)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 거리LK의 범위에 배치된다. 거리LK는, 도광판(2)의 측면(2a)으로부터 표시영역(34)까지의 거리LL보다 짧다. 구체적으로는, 거리LL가 3.5mm이며, 거리LK는 2mm이다.

도 30의 표에, 상기의 구조를 갖는 백라이트부를 실시예5로서, 정면휘도 및 입광얼룩의 측정결과를 나타낸다. 또한, 도 30의 표에는, 실시예6∼23 및 비교예3∼15로서, 반사요소의 설치면, 입광면에 대한 제1프리즘열의 배치, 각도(γ, θ1, θ2, φ1, φ2, ξ, ψ1, ψ2,)를 바꾸어서 제작한 백라이트부의 측정결과도 모두 나타내고 있다. 또한, 도 30의 표에는, 비교예1및 2로서, 도 1및 도 3에 나타낸 백라이트부의 측정결과를 나타낸다.

도 1에 나타낸 비교예1의 프리즘시트(4, 5)는 각각, 단면형상이 이등변삼각형이며, 꼭지각이 90°, 피치가 50㎛인 프리즘열을 갖는 편면 상향프리즘시트가다. 프리즘시트(4)는, 프리즘열의 배열방향이 측면(2a)과 평행해지도록 배치된다. 프리 즘시트(4, 5)는, 서로의 프리즘열이 직교하도록 배치된다. 도광판(2)과 프리즘시트(4) 사이에, 수지 중에 비즈를 분산한 시판의 확산필름(예를 들면, 가부시키가이샤 키모토 제품 라이트 업 50LSE)이 확산시트(3)로서 배치된다. 확산시트(3)는, 헤이즈가 약89％이다. 비교예1는, 현재 가장 보급되어 있는 백라이트부의 구성이다. 비교예1은, 정면휘도가 약 3510cd/m²이고, 입광얼룩이 약 2.7mm이었다.

도 3에 나타낸 비교예2의 프리즘시트(21)는, 단면형상이 이등변삼각형이며, 꼭지각이 63°, 피치가 30㎛인 프리즘열을 갖는 편면 하향프리즘시트가다. 프리즘시트(21)는, 프리즘열의 배열방향이 측면(2a)과 평행해지도록 배치된다. 프리즘시트(21) 위에, 수지 중에 비즈를 분산한 시판의 확산필름(예를 들면, 가부시키가이샤 키모토 제 라이트 업50TL2)이 확산시트(3)로서 배치된다. 확산시트(3)는, 헤이즈가 약 30％이다. 비교예2는, 정면휘도가 약 4920cd/m²이고, 입광얼룩이 약5.7mm이었다.

도 30의 표에 나타내는 바와 같이, 모든 실시예5∼실시예23에 있어서, 정면휘도가 약 3530cd/m²∼ 약 4570cd/m²로 비교예1에 비해서 개선되고, 입광얼룩이 약 3mm∼약 4.3mm로 비교예2에 비해 개선되어 있다. 이처럼, 실시형태에 의한 백라이트부에서는, 종래의 백라이트부에 비교해 정면휘도가 높고, 입광얼룩을 저감할 수 있다.

실시예5에서는, 반사요소(22, 24)가 도광판(2)의 하면(2b)에 설치된다. 실시예6에서는, 반사요소(22, 24)가 상면(2c)에 설치되는 점이 실시예5와 다르다. 제1 프리즘시트(41, 51)를 포함하는 다른 구성은 실시예5 및 실시예6 모두 마찬가지이다. 실시예6은, 실시예5와 비교해 정면휘도 및 입광얼룩 모두 양호하다. 이처럼, 반사요소(22, 24)를 하면(2b)에 배치하는 것 보다도, 상면(2c)에 배치하는 편이 바람직하다.

실시예7은, 제1프리즘열(42)의 각도θ1가 15°, 제3프리즘열(52)의 각도ψ1, 및 각도ψ2가 모두 45°인 점이 실시예6과 다르고, 다른 구성은 실시예6과 마찬가지이다. 실시예8은, 제1프리즘열(42)이 측면(2a)과 수직으로 배치되는 점이 실시예7과 다르다. 비교예3은, 제1프리즘열(42)이 측면(2a)과 대략 20°기울어져 배치되는 점이 실시예7과 다르다. 실시예7 및 실시예8은, 비교예3에 비해서 정면휘도 및 입광얼룩 모두 양호하다. 또한, 실시예8은, 실시예7에 비해서 정면휘도가 약간 양호해진다. 이처럼, 제1프리즘열(42)이 측면(2a)과 평행 또는 수직으로 배치되는 편이 바람직하다. 제1프리즘열(42)이 측면(2a)에 평행하게 배치되는 편이 더욱 바람직하다.

실시예9, 10 및 비교예4, 5는, 제1프리즘열(42) 및 제2프리즘열(43)의 배열방향이 이루는 각도γ가 실시예7과 다르고, 다른 구성은 실시예7과 마찬가지이다. 각도γ가 각각 35°및 55°인 실시예9, 10은, 각도γ가 45°인 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 양호해진다. 각도γ가 각각 30°및 60°인 비교예4, 5는, 실시예7, 9, 10에 비해서 정면휘도는 저하하지만, 입광얼룩은 같은 정도이다. 이처럼, 각도γ는 35°∼55°의 범위가 바람직하다.

실시예11, 12 및 비교예6은, 제1프리즘열(42)의 각도θ1가 실시예7과 다르 고, 다른 구성은 실시예7과 같다. 각도θ1가 20°인 실시예11은, 각도θ1가 15°인 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 같다. 각도θ1가 10°인 실시예12는, 실시예7에 비해 정면휘도가 양호하고, 입광얼룩은 증가하고 있다. 각도θ1가 25°인 비교예6은, 실시예7, 11, 12에 비해 정면휘도는 저하하지만, 입광얼룩은 같은 정도이다. 이처럼, 각도θ1는 20°이하의 범위가 바람직하다.

실시예13, 14 및 비교예7, 8은, 제1프리즘열(42)의 각도θ2가 실시예7과 다르고, 다른 구성은 실시예7과 같다. 각도θ2가 40°인 실시예13은, 각도θ2가 48°인 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 같다. 각도θ2가 55°인 실시예14는, 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 증가하고 있다. 각도θ2가 각각 35°및 60°인 비교예7, 8은, 실시예7, 13, 14에 비해 정면휘도는 저하하지만, 입광얼룩은 같은 정도이다. 이처럼, 각도θ2는 40°∼55°의 범위가 바람직하다.

실시예15, 16 및 비교예9, 10은, 제2프리즘열(43)의 각도φ1 및 각도φ2가 실시예7과 다르고, 다른 구성은 실시예7과 같다. 각도φ1 및 각도φ2가 모두 25°인 실시예15는, 각도φ1 및 각도φ2가 모두 29°인 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 같다. 각도φ1 및 각도φ2가 모두 35°인 실시예16은, 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 양호하다. 각도φ1 및 각도φ2가 모두 20°및 40°인 비교예9, 10은, 실시예7, 15, 16에 비해 정면휘도는 저하하지만, 입광얼룩은 같은 정도이다. 이처럼, 각도φ1 및 각도φ2는 모두 25°∼35°의 범위가 바람직하다.

실시예17∼21 및 비교예11∼13은, 제3프리즘열(52)의 각도ψ1 및 각도ψ2가 실시예7과 다르고, 다른 구성은 실시예7과 마찬가지이다. 각도ψ1 및 각도ψ2가 15°및 48°인 실시예17, 각도ψ1 및 각도ψ2가 5°및 48°인 실시예18, 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 20°및 48°인 실시예19는, 각도ψ1 및 각도ψ2가 모두 45°인 실시예7에 비해 정면휘도가 양호하고, 입광얼룩은 같다. 각도ψ1 및 각도ψ2가 15°및 40°인 실시예20, 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 15°및 55°인 실시예21은, 실시예7에 비해 정면휘도가 저하하고, 입광얼룩은 같다. 각도ψ1 및 각도ψ2가 55°및 48°인 비교예11, 각도ψ1 및 각도ψ2가 15°및 35°인 비교예12, 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 15°및 60°인 비교예13은, 실시예7, 17∼21에 비해 정면휘도가 저하한다. 입광얼룩은, 비교예11은 실시예7, 17∼21과 같은 정도이지만, 비교예12, 13은 실시예7, 17∼21에 비해 증가하고 있다. 이처럼, 각도ψ1는, 5°∼45°의 범위가 바람직하고, 각도ψ2는, 40°∼55°의 범위가 바람직하다.

실시예22, 23 및 비교예14, 15는, 제1프리즘열(42) 및 제3프리즘열(52)이 이루는 각도ξ 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 실시예7과 다르고, 다른 구성은 실시예7와 같다. 각도ξ 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 각각, 100°, 15°, 48°인 실시예22, 및 각도ξ 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 각각, 80°, 15°, 48°인 실시예23은, 각도ξ 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 각각, 90°, 45°, 45°인 실시예7에 비해 정면휘도가 약간 저하하고, 입광얼룩은 같다. 각도ξ 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 각각, 105°, 20°, 48°인 비교예14, 및 각도ξ 및 각도ψ1 및 각도ψ2가 각각, 75°, 20°, 48°인 비교예15는, 실시예7, 22, 23에 비해 정면휘도는 저하하고, 입광얼룩은 같은 정도 이다. 이처럼, 각도ξ는 80°∼100°의 범위가 바람직하다.

실시예5∼23에서는, 입광면인 측면(2a)으로부터 표시영역(34)까지의 거리LL가 3.5mm이며, 반사요소(22)와는 출사특성이 다른 반사요소(24)가 배치되는 거리LK가 2mm이다. 이처럼, 거리LK를 거리LL보다 짧게 함으로써, 백라이트부의 입광얼룩을 개선할 수 있다. 실제로는, 백라이트부에서는 광원(1)을 포함시킨 거리LL까지는 흑색의 차광테이프로 덮어지는 것이 일반적이다. 예를 들면, 반사요소(24)가, 거리LL를 넘어서 설치되면, 표시영역(34)에 대응하는 제1영역에 배치된 반사요소(22)와 다른 반사 특성을 갖기 때문에, 다른 형상의 경계가 분명하게 확인되고, 또한 밝기의 차이도 명확하게 되어 문제이다.

또한, 거리LK가 거리LL 이하이지만 (LL-1.5)mm보다 크면, 확실하게 입광얼룩을 저감시키는 것이 어렵다. 왜냐하면, 반사요소(24)는, 반사요소(22)의 형상 및 출사특성과 다르기 때문에, 표시영역(34)와 입광영역(35)의 경계영역에서의 밝기를 전방향에 대하여 완전히 동일하게 하는 것은 불가능하다. 그 결과, 밝기의 차이가 표시영역(34)와 입광영역(35)의 경계를 넘어서 확인되기 때문이다.

표시영역(34)에 대응하는 제1영역의 반사요소(22)와 다른 형상의 반사요소(24)를 형성하는 거리(면적)을 바꾸어서 도광판(2)을 시작(試作)하고, 백라이트부에 조립했다. 도 31 및 도 32에 나타내는 바와 같이, 비표시영역인 입광영역(35)을 차광테이프(36)로 마스크해서 점등평가를 행하였다. 그 결과, 거리LK가 (LL-1.5)㎜이하이면, 반사요소(22, 24)의 형상의 차이에 의한 밝기의 차이에 기인하는 얼룩이 관찰되지 않는 것을 알았다.

구체적으로는, 도 5에 나타낸 백라이트부에 있어서, 반사요소(22, 24)는 도광판(2)의 상면(2c)에 설치된다. 측면(2a)으로부터 표시영역(34)에 대응하는 제1영역까지의 거리LL를 3.5mm로 한다. 측면(2a)으로부터의 거리LK가 각각, 약 1.7mm, 약 2mm, 약 2.5mm,및 약 3.Omm인 범위에 도 27에 나타낸 반사요소(24)를 설치한 도광판(2)을 제작했다. 도 27에 나타내는 그루브A 및 그루브B의 총 수는 각각, 18개, 21개, 27개, 및 33개이다.

도 33에 나타내는 바와 같이, 제1프리즘시트(41)의 상면에 있어서, 복수의 제1프리즘열(42)은, 능선방향(61)이 도광판(2)의 측면(2a)과 대략 평행해지도록 서로 인접해서 배치된다. 제1프리즘시트(41)의 하면에 있어서, 복수의 제2프리즘열(43)은, 능선방향(62)이 제1프리즘열(42)의 능선방향(61)과 이루는 각도γ는 약 45°이다. 제2프리즘시트(51)의 상면에 있어서, 복수의 제3프리즘열(52)은, 능선방향(63)이 제1프리즘열(42)의 능선방향(61)과 이루는 각도ξ는 약 90°이다.

도 34에 나타내는 바와 같이, 제1프리즘시트(41)의 복수의 제1프리즘열(42)의 각각의 2개의 경사면과 법선이 이루는 각도는 각각, 약 10°및 약 48°이다. 도 35에 나타내는 바와 같이, 제1프리즘시트(41)의 복수의 제2프리즘열(43)의 각각의 두개의 경사면과 법선이 이루는 각도는 모두, 약 28°이다. 도 36에 나타내는 바와 같이, 제2프리즘시트(51)의 복수의 제3프리즘열(52)의 각각의 두개의 경사면과 법선이 이루는 각도는 각각, 약 10°및 약 48°이다. 제1∼제3프리즘열(42, 43, 52)각각의 높이Ha는 약 23㎛이다.

이렇게 하여 제작한 도광판(2)을 구비하는 백라이트에 대해서, 입광얼룩의 측정과 외관평가를 실시했다. 백라이트부의 광원(1), 및 측면(2a)으로부터 거리LL인 제1영역에 흑색의 차광테이프(36)로 마스크를 해서 외관을 관찰했다. 개관평가는, 도 31 및 도 32에 나타내는 바와 같이, 표시영역(34)와 차광테이프(36)의 경계에 국소적으로 명부(32)를 확인해서 양(良)(G), 비(非)(NG)를 판정했다. 도 31의 경우는, 명부(32)가 없으므로 "G”이며, 도 32의 경우는, 명부(32)가 관찰되기 때문에, "NG”이다.

도 37의 표에, 실시예24∼27에 관한 평가결과를 나타낸다. 실시예24∼27의 입광얼룩은, 약 3.3mm∼약 3.8mm로, 도 30의 표에 나타낸 비교예2에 비해서 작고, 개선되어 있다. 외관은, 거리LK가 약 2mm이하의 실시예24, 25의 경우에 양호했다. 이처럼, 백라이트부의 입광얼룩개선을 위하여, 반사요소(24)를 설치하는 범위는, 거리LK가(LL-1.5)mm이하가 좋다. 반사요소(24)를 설치하는 범위의 하한에 대해서는, 거리LK가 너무 작으면 입광얼룩개선효과가 작아지기 때문에, (LL-1.5)mm이하에서 되도록 (LL-1.5)mm에 가까울수록 바람직하다. 또한, 거리LK는, 도광판(2)의 두께나 입광부 근방의 출사특성에도 의존한다. 예를 들면, 도광판(2)의 두께가 1mm이하이면, 거리LK로서(LL-1, 5)mm이하의 조건은 유효하다.

이와 같이, 실시형태에 따른 백라이트부에 의하면, 확산시트가 불필요하게 되어 부품개수를 저감할 수 있고, 높은 휘도효율로 입광얼룩을 저감함이 가능해 진다.

(다른 실시형태들)

본 발명은 상기에 기술된 바와 같다. 그러나 이 명세서를 구성하는 기술된 내용과 도면들은 본 발명을 한정하는 것으로 이해되어서는 안된다. 이 명세서에 비롯된 다양한 대체적인 실시예들과 실시가능한 기술들은 이 기술분야의 당업자에게 자명하다.

도 1은, 종래의 백라이트의 구성의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 2는, 종래의 양면프리즘시트의 예를 나타내는 개략도이다.

도 3은, 종래의 백라이트의 구성의 다른 예를 나타내는 개략도이다.

도 4는, 백라이트 점등시의 입광얼룩을 나타내는 도면이다.

도 5는, 본 발명의 실시형태에 의한 백라이트부의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 6은, 도광판으로부터의 출사광의 각도를 설명하는 개략도이다.

도 7, 및 도 8은, 도광판으로부터의 출사광의 광도의 각도분포를 설명하는 도면이다.

도 9 내지 도 12는, 본 발명의 실시형태에 의한 제1프리즘시트의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 13 내지 도 16은, 본 발명의 실시형태에 의한 프리즘시트의 배열의 예를 나타내는 개략도이다.

도 17은, 본 발명의 실시형태의 설명에 사용하는 백라이트부의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 18은, 도광판의 입광얼룩의 정의 및 측정법을 설명하기 위한 도면이다.

도 19는, 확산시트를 사용한 백라이트부의 입광얼룩의 측정결과의 일례를 나타내는 표이다.

도 20 및 21은, 확산필름 투과 후의 광도의 각도분포의 일례를 나타내는 도 면이다.

도 22는, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 23은, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 반사요소의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 24는, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 반사요소의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 25 및 도 26은, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 광도각도분포의 계산 결과를 나타내는 도면이다.

도 27은, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 반사요소의 다른 예를 나타내는 단면도이다.

도 28 및 도 29는, 본 발명의 실시형태에 의한 도광판의 광도각도분포의 일례를 나타내는 도면이다.

도 30은, 본 발명의 실시형태에 의한 백라이트부의 입광얼룩의 측정결과의 일례를 나타내는 표이다.

도 31 및 도 32는, 본 발명의 실시형태에 의한 백라이트부의 외관평가를 설명하는 도면이다.

도 33 내지 도 36은, 본 발명의 실시형태에 의한 프리즘시트의 일례를 나타내는 개략도이다.

도 37은, 본 발명의 실시형태에 의한 백라이트부의 입광얼룩 측정 및 외관평가의 결과의 일례를 나타내는 표이다.

Claims

광원;

상기 광원과 대향하는 단면(端面)을 입광면(入光面), 상기 단면에 대략 직교하는 주면(主面)을 출광면으로 하는 도광판(導光板);

상기 도광판의 윗쪽에 위치하며, 상면(上面)에 서로 인접해서 배치되며, 상기 입광면과 평행 또는 수직한 제1능선(稜線)을 갖는 복수의 제1프리즘열, 하면(下面)에 서로 인접해서 배치되어, 상기 제1능선과 다른 방향의 제2능선을 갖는 복수의 제2프리즘열을 구비한 제1프리즘시트;

상기 제1프리즘시트의 윗쪽에 위치하며, 상면에 서로 인접해서 배치되어, 상기 제1능선 및 제2능선과 다른 방향의 제3능선을 갖는 제3프리즘열을 구비한 제2프리즘시트; 및,

상기 도광판의 아래쪽에 있어서 상기 도광판에 대향하는 반사시트를 포함하는 백라이트부.
제1항에 있어서,

상기 제1능선 및 제3능선이 이루는 각도가, 약 80°이상, 약 100°이하의 범위인 백라이트부.
제1항에 있어서,

상기 제1능선이, 상기 입광면과 평행 또는 수직으로 배열된 백라이트부.
제3항에 있어서,

상기 제1능선 및 제2능선이 이루는 각도가, 약 35°이상, 약 55°이하의 범위인 백라이트부.
제4항에 있어서,

상기 제1프리즘열 각각의 상기 입광면측의 경사면 및 다른 경사면이 상기 제1프리즘시트의 상면의 법선과 이루는 각도가 각각, 약 5°이상, 약 20°이하, 및 약 40°이상, 약 55°이하의 범위인 백라이트부.
제4항에 있어서,

상기 제2프리즘열 각각의 경사면이 상기 제1프리즘시트의 상면의 법선과 이루는 각도가 모두, 약 25°이상, 약 35°이하의 범위인 백라이트부.
제4항에 있어서,

상기 제3프리즘열 각각의 경사면이 상기 제3프리즘시트의 상면의 법선과 이루는 각도가 각각, 약 5°이상, 약 55°이하, 및 약 40°이상, 약 55°이하의 범위인 백라이트부.
제1항에 있어서,

상기 도광판이, 상기 입광면에 대략 직교하는 반사면을 가지는 백라이트부.
제8항에 있어서,

상기 반사면은,

상기 입광면과 이격된 상기 반사면의 제1영역에 배치되어, 상기 입광면에서 입사한 광을 반사면에 대하여 제1각도로 반사하는 제1반사요소; 및,

상기 입광면과 상기 제1영역 사이의 상기 반사면의 제2영역내에 배치되어, 상기 광을 반사면에 대하여 상기 제1각도와는 다른 제2각도로 반사하는 제2반사요소를 포함하는 백라이트부.
제9항에 있어서,

상기 제2반사요소는 상기 입광면에 평행한 능선을 갖는 복수의 그루브인 백라이트부.
제9항에 있어서,

상기 제2반사요소가, 상기 제1영역의 단부로부터 상기 입광면측에 약 1.5mm 이상 이격된 상기 제2영역에 배치되는 백라이트부.
제9항에 있어서,

상기 반사면이 상기 출광면인 백라이트부.
제9항에 있어서,

상기 반사면이 상기 출광면의 반대측의 면인 백라이트.
제9항에 있어서,

상기 출광면으로부터의 출사광이 상기 출광면의 법선과 이루는 각을 천정각(天頂角), 상기 출사광의 상기 출광면으로의 투영선이 상기 입광면과 평행한 선과 이루는 각을 방위각으로 하고, 상기 제2각도는, 광도가 최대로 되는 천정각 및 방위각이 각각 45°± 15°, 및 대략 90°이며, 천정각 및 방위각의 반치폭(半値全角)이 각각 70°± 10°, 및 130°± 20°인 백라이트부.
제10항에 있어서,

상기 복수의 그루브가 형상이 상이한 2종류 이상의 그루브인 백라이트부.
제10항에 있어서,

상기 복수의 그루브의 각각이, 상기 복수의 그루브의 반대측으로 향하는 법선이 상기 입광면과 교차하는 사면(斜面)을 갖고, 상기 사면이 상기 입광면의 법선과 이루는 경사각이 25°±10°인 백라이트부.