KR20100074147A - 면 광원 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고휘도이면서 휘도 분포가 최적인 면 광원 장치를 제공하기 위해서 광의 출사면과 1면 이상의 광의 입사면을 갖는 도광판과, 상기 입사면에 광을 공급하는 광원과, 상기 도광판의 광의 출사면의 이면 상에 형성된 광 확산층과, 상기 이면측에 배치된 반사판을 구비한 면 광원 장치로서, 상기 광 확산층은 광원으로부터 멀어짐에 따라서 상기 이면의 단위 면적당 차지하는 상기 광 확산층의 면적의 비율이 증대되도록 분산하고, 상기 광 확산층 표면의 십점 평균 조도가 8 μm 내지 25 μm이고, 상기 광 확산층 표면의 요철의 평균 간격이 20 μm 내지 150 μm인 면 광원 장치에 관한 것이다.

Description

면 광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE}

본 발명은 면 광원 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치 등에 이용하는 면 광원 장치의 방식으로서는, 광원을 도광판의 엣지(edge)부에 부착하는 엣지라이트 방식과, 광원을 확산판의 바로 아래에 배치하여, 확산판에 의해 광을 확산시키는 직하형 방식이 있다. 비교적 화면 크기가 작은 액정 표시 장치에서는 엣지라이트 방식을 채용하는 것이 주류로 되어 있다.

엣지라이트 방식에서는 도광판의 엣지부에 부착된 광원으로부터 발생한 광이 도광판의 엣지부로 입사하고, 도광판 표면에 대하여 임계각 이상으로 입사한 광이 도광판의 출사면으로부터 출사한다. 한편, 도광판 표면에 대하여 임계각 이하의 각도로 진행하는 대부분의 광은 표면에서 반사를 반복하면서 도광판 내를 진행하고, 도광판의 출사면으로부터는 거의 출사하지 않는다. 이러한 도광판 내를 진행하는 광을 도광판 출사면으로부터 출사시키기 위해 도광판에 광산란제의 첨가나, 도광판의 출사면의 이면에 광 확산층의 부여가 행해지고 있다.

액정 표시 장치에서는 화면 단부에 비하여 화면 중앙부를 주시하는 경우가 많다. 이 때문에 화면 중앙부의 휘도를 화면 단부의 휘도와 동등 또는 그보다 높게 할 필요가 있다.

광원으로부터 도광판 내에 입사한 광 중, 도광판 표면에 대하여 임계각 이상으로 입사하는 광의 양, 즉 출사면으로부터 출사하는 광의 양은 광원으로부터 멀어짐에 따라서 감소하여, 화면 단부보다 화면 중앙부의 휘도가 낮게 되는 문제가 있다. 그 해결 수단으로서 출사면의 이면 상에 불연속적인 광 확산층을 설치하는 것이 알려져 있다. 구체적으로는, 광 확산층의 단위 면적당 차지하는 면적률이 광원으로부터 멀어짐에 따라서 연속적으로 증대하는, 이른바 그러데이션(gradation) 패턴으로 함으로써 휘도를 원하는 분포로 조절하는 것이 일반적으로 되어 있다. 이 광 확산층을 설치하는 방법으로서는, 스크린 인쇄법으로 대표되는 각종 인쇄법, 스탬퍼를 이용한 사출 성형법, 프레스 성형법으로 대표되는 형상 전사법, 또는 미리 광 확산층을 부여한 시트 형상물의 접합법 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 양산성 및 경제성의 면에서 도광판의 출사면의 이면에의 스크린 인쇄로 대표되는 각종 인쇄법이 많이 이용되고 있다.

액정 표시 장치는 디지털 하이비젼에의 대응 등 화상의 고정밀 표시의 요구가 강하다. 화상을 고정밀로 표시하기 위해서는 액정 패널의 개구도를 작게 할 필요가 있다. 그러나, 개구도가 저하되면 액정 패널의 광의 투과율이 낮아져서 화면이 어둡게 되기 때문에 보다 고휘도의 면 광원 장치가 필요로 되고 있다.

고휘도화를 달성하기 위해서 도광판에 광산란제를 분산시켜 도광판에 입사한 광의 출사를 가능한 한 증대시키는 방법이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).

이 방법은 도광판 중에 광산란제를 분산시킴으로써 면 광원 장치의 휘도는 향상되지만, 만족스러운 수준이 아니며 한층 더 고휘도화가 요구되고 있다.

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2002-148443호 공보

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 고휘도의 요구를 감안하여, 액정 표시 장치용에 적합한 고휘도의 면 광원 장치를 제공하는 데에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 행한 결과, 액정 표시 장치용으로 적합한 고휘도의 면 광원 장치를 제공할 수 있는 것을 발견하였다.

본 발명은 광의 출사면과 1면 이상의 광의 입사면을 갖는 도광판과, 상기 입사면에 광을 공급하는 광원과, 상기 도광판의 광의 출사면의 이면 상에 형성된 광 확산층과, 상기 이면측에 배치된 반사판을 구비한 면 광원 장치로서, 상기 광 확산층은 광원으로부터 멀어짐에 따라서 상기 이면의 단위 면적당 차지하는 상기 광 확산층의 면적의 비율이 증대되도록 분산하여, 상기 광 확산층 표면의 십점 평균 조도가 8 μm 내지 25 μm이고, 상기 광 확산층 표면의 요철의 평균 간격이 20 μm 내지 150 μm인 면 광원 장치이다.

본 발명에 따르면 액정 표시 장치용으로 적합한 고휘도의 면 광원 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 면 광원 장치의 일례를 도시한 개략도이다.
[부호의 설명]
1 도광판
2, 2': 냉음극관
3: 반사판
5, 5': 램프 반사경
6, 6': 확산 필름
7: 프리즘 시트
8: 광 확산층

이하에 본 발명의 바람직한 양태에 대해서 구체적으로 설명하나, 본 발명이 이들 양태에만 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 이용하는 도광판은 1면 이상의 광의 입사면을 갖는다.

도광판을 구성하는 기재의 예로서는, 메타크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 스티렌계 수지, 환상 올레핀계 수지, 비결정질성 폴리에스테르 수지 등의 투명 유기 재료나, 무기 유리 등의 투명 무기 재료를 들 수 있다. 이 중에서는 메타크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 환상 올레핀 수지가 바람직하고, 그 중에서도 메타크릴 수지가 보다 바람직하다.

도광판의 성형 방법은 특별히 한정되지 않고 공지된 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 기재가 되는 유기 투명 재료의 원료 단량체 또는 원료 단량체의 일부 중합체를 포함하는 시럽에 필요에 따라서 각종 첨가제를 첨가한 후, 캐스트 중합하여 시트 성형체를 얻고, 그 후 소정의 크기로 절단하고, 절단면을 연마하여 얻는 방법이나, 필요에 따라서 첨가되는 각종 첨가제와 기재를 구성하는 수지로 이루어지는 수지 조성물을 시트 압출 성형기 또는 프레스 성형기에 의해 시트 성형체를 얻고, 그 후 소정의 크기로 절단하고, 절단면을 연마하여 얻는 방법 등을 들 수 있다. 그 때에는 기재와 틀의 박리성을 향상시키기 위한 박리제나, 자외선에 의한 열화를 지연시키는 자외선 흡수제 등의 공지된 첨가제를 첨가할 수 있다.

도광판의 형상으로서는, 판두께가 일정한 평판형이나, 광원으로부터 멀어짐에 따라서 판두께가 얇아지는 쐐기 형상이 있는데, 평판형이 바람직하다.

또한, 도광판을 구성하는 기재의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 광산란제를 첨가할 수 있다. 본 발명에 사용하는 도광판에 이 광산란제를 첨가함으로써 더욱 고휘도화를 달성할 수 있다.

광산란제의 형상은 완전한 구형, 구형, 인편(鱗片)형, 부정형 등일 수도 있고, 특별히 한정되는 것은 아니다. 광산란제로서는, 예를 들면, 실리카, 탄산칼슘, 황산바륨, 산화티탄, 산화알루미늄, 수산화알루미늄 등의 무기계 미립자나, 우레탄 비드, 실리콘 비드, PMMA 비드, MS 비드, 스티렌 비드 등의 유기계 미립자를 들 수 있다. 이들 광산란제의 수평균 입경은 0.1 μm 이상 50 μm 이하인 것이 바람직하다. 부정형의 경우에는 장경 길이로 0.1 μm 이상 50 μm 이하인 것이 바람직하다. 광산란제의 수평균 입경(부정형의 경우에는 장경 길이)이 너무 작으면 광산란의 파장 의존성이 커져 출사하는 광이 색을 띤다(帶色). 또한, 광산란제의 수평균 입경이 너무 크면 산란광에 의한 변동 및 휘도 불균일이 발생하는 경우가 있다. 도광판 중의 광산란제로서는, 상기 도광판과 상기 광산란제의 굴절률차 x가

0.01≤x<0.1의 범위에서는,

광산란제의 함유량 y(ppm)가 100≤y≤1000 범위,

0.1≤x<0.5의 범위에서는, 10≤y≤500 범위,

0.5≤x의 범위에서는, 1≤y≤10 범위가 바람직하다.

도광판의 기재와의 굴절률차가 작은 광산란제는 첨가량을 많게 하고, 도광판의 기재와의 굴절률차가 큰 광산란제는 첨가량을 적게 한다.

상기 굴절률차 x에 대응한 광산란제량 y가 너무 적은 경우에는 얻어지는 휘도가 저하된다. 또한 상기 굴절률차 x에 대응한 광산란제량 y가 너무 많으면, 광원 근방부와 중앙부에서 광 확산층의 면적률을 바꾼 그러데이션 패턴으로 해도 출사광의 균제성이나 발광 패턴의 조정이 어려워 화면 단부보다 화면 중앙부의 휘도가 낮게 되는 문제가 있다. 또 「ppm」이란 광산란제를 포함하는 도광판에 대한 중량백만분율을 나타낸다.

도광판의 출사면의 이면 상에는 광 확산층을 갖는다. 상기 광 확산층은 광원으로부터 멀어짐에 따라서 상기 도광판의 출사면의 이면의 단위 면적당 차지하는 상기 광 확산층의 면적의 비율이 증대되도록 분산하는 것이다. 상기 광 확산층의 분산 형상에는 특별히 제한은 없고, 점상, 도트상, 다각 형상, 줄무늬상, 격자상 등 어떠한 형상일 수도 있다. 상기 면의 단위 면적당 광 확산층이 차지하는 면적의 비율이 광원으로부터 멀어짐에 따라서 증대하는, 이른바 그러데이션 패턴으로 함으로써 휘도를 원하는 분포로 조절할 수 있다. 상기 광 확산층의 면적의 비율이 광원으로부터 멀어짐에 따라서 커지지 않는 경우에는, 광원 근방과 비교하여 화면 중앙부의 휘도가 낮게 되는 경향이 있어 면 광원 장치로서 실용상의 쓸모가 없다. 상기 확산층 표면의 형상으로서는, 십점 평균 조도(Rz)가 8 μm 내지 25 μm이고, 바람직하게는 8 μm 내지 15 μm이다. 상기 확산층 표면의 요철의 평균 간격(Sm)이 20 μm 내지 150 μm이고, 바람직하게는 40 μm 내지 140 μm이다. 여기서, 십점 평균 조도(Rz) 및 요철의 평균 간격(Sm)은 JIS B0601-1994에 준거하여 측정한 값이다. 또한, 요철의 평균 간격(Sm)은 JIS B0601-1994에 규정된 「윤곽 곡선 요소의 평균 길이」를 말한다.

십점 평균 조도(Rz)가 8 μm 미만인 경우에는, 도광판의 내부를 진행하는 광중, 광 확산층에 맞닿은 광의 변각 효과가 작아지기 때문에 임계각을 초과하여 출사면으로부터 출사되는 광의 비율이 적어져 휘도가 낮아진다. 또한 십점 평균 조도(Rz)가 25 μm를 초과하는 경우에는 표면의 요철에 흠집이 생기기 쉬워지고, 또한 국소적으로 휘도가 높아지는, 이른바 번쩍거림의 원인이 된다.

요철의 평균 간격(Sm)이 20 μm 미만인 경우에는 표면의 요철에 흠집이 생기기 쉬워져서 국소적인 휘도의 불균일이 발생하기 쉬워진다. 요철의 평균 간격(Sm)이 150 μm를 초과하는 경우에는, 상기 광 확산층에 닿은 광의 확산 효과가 작아지기 때문에, 도광판 표면에 대하여 임계각을 초과하여 출사면으로부터 출사하는 광의 비율이 적어져 휘도가 저하된다.

상기 광 확산층의 형성 방법으로서는 스크린 인쇄법으로 대표되는 각종 인쇄법이나, 스탬퍼를 이용한 사출 성형법이나 프레스 성형법으로 대표되는 형상 전사법, 또는 미리 광 확산층이 부여된 시트 형상물의 접합법 등을 들 수 있다. 이 중에서는, 높은 양산성 및 저비용성 측면에서 인쇄법을 이용하는 것이 바람직하다. 인쇄법 중에서도 상기 광 확산층의 면적의 비율을 조정하기 용이함 측면에서 스크린 인쇄법을 이용하는 것이 바람직하다. 스크린 인쇄법으로서는 폴리에스테르나 나일론 등의 메쉬로 구성되는 판에, 결합제 수지 중에 미립자를 분산시킨 잉크를 통과시켜, 도광판에 원하는 인쇄 패턴을 전사시키는 것이 행해지는데, 십점 평균 조도(Rz)가 25 μm를 초과하는 경우에는, 큰 입경의 입자를 잉크에 첨가시킬 필요가 있고, 이와 같은 경우에는 판을 구성하는 메쉬가 막히는 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다. 메쉬의 막힘을 일으키지 않고서 안정된 인쇄성을 얻기 위해서는 더욱 미립자의 입경을 작게 하여 십점 평균 조도(Rz)를 15 μm 이하로 하는 것이 바람직하다.

스크린 인쇄법에 있어서 원하는 광 확산층을 인쇄하기 위해서 판을 구성하는 메쉬는 유제에 의해 잉크의 통과가 제한된 미개구부와, 잉크를 통과시켜 도광판에 원하는 인쇄 패턴을 전사시키기 위한 개구부가 있다. 도광판 표면의 출사면의 이면의 단위 면적당 차지하는 상기 광 확산층의 면적의 비율을 이하 「면적률」이라고 한다. 예를 들면 도광판 표면 2 mm×2 mm의 면 내에 광 확산층 1 mm×1 mm를 1개 형성시킨 경우에는, 광 확산층이 차지하는 면적률은 25％가 된다. 또한, 연속하지 않은 많은 광 확산층군을 통합하여 「광 확산층」이라고 칭한다. 광 확산층의 면적률을 조정하는 방법으로서는, 상기 판을 구성하는 메쉬의 미개구부와 개구부의 면적의 비율을 바꾸는 것이 일반적으로 행해진다. 광 확산층의 면적률을 높이기 위해서는, 예를 들면 상기 판을 구성하는 메쉬의 단위 면적당 차지하는 상기 개구부의 면적을 넓게 하고 상기 미개구부의 면적을 좁게 한다. 광 확산층의 면적률을 낮추기 위해서는, 상기 판을 구성하는 메쉬의 단위 면적당 차지하는 상기 개구부의 면적을 좁혀서 상기 미개구부의 면적을 넓힌다. 광 확산층은 도광판 표면 3 mm²의 면적에 대하여 1개 이상 형성하여 분산하는 것이 바람직하고, 도광판 표면 1 mm²의 면적에 대하여 1개 이상 형성하여 분산하는 것이 보다 바람직하다. 인쇄법에 있어서 잉크는 각종 타입의 잉크를 사용할 수 있다. 열 경화형의 잉크에 있어서는, 용제로 희석된 결합제 수지에 무기계 미립자나 유기계 미립자를 첨가한 것을 이용하는 것이 일반적이다.

십점 평균 조도(Rz)나 요철의 평균 간격(Sm)을 조정하는 방법으로서는, 잉크 중의 용제와 결합제 수지 및 미립자의 비율이나, 미립자의 입경을 변경하는 것을 들 수 있다. 예를 들면 스크린 인쇄의 경우 십점 평균 조도(Rz)를 크게 하기 위해서는 잉크 중에 차지하는 용제의 비율을 높게 하고, 또한 미립자의 입경을 크게 하는 것이다. 또한 메쉬를 구성하고 있는 실의 선 직경을 작게 하는 것이나, 메쉬의 눈크기를 나타내는 메쉬수를 낮춤으로써 잉크의 투과 부피를 늘려, 도광판의 표면에 부착되는 잉크의 두께를 두껍게 하는 것에 의해서도 십점 평균 조도(Rz)를 크게 할 수 있다. 또한 반대로 십점 평균 조도(Rz)를 작게 하기 위해서는 잉크 중에 차지하는 용제의 비율을 낮게 하여, 미립자의 입경을 작게 하는 것이다. 또한 메쉬를 구성하고 있는 실의 선 직경을 크게 하는 것이나 메쉬수를 높임으로써 잉크의 투과 부피를 감소시켜서, 도광판의 표면에 부착되는 잉크의 두께를 얇게 하는 것에 의해서도 십점 평균 조도(Rz)를 작게 할 수 있다.

확산층에 첨가하는 무기계 미립자나 유기계 미립자로서는 도광판에 첨가하는 광산란제로서 예시한 것을 사용할 수 있다. 또한, 공지된 매트제 등도 사용할 수 있다.

용제로서는, 결합제 수지를 충분히 용해하고, 또한 증발 속도가 느린 것이 바람직하다. 결합제 수지의 용해성이 낮은 용제를 이용한 경우에는, 잉크의 저장 시나 인쇄 중에 결합제 수지의 석출이 생겨 인쇄 불량이 발생하는 원인이 된다. 또한 증발 속도가 빠른 용제를 사용한 경우에는, 인쇄시에 메쉬의 눈막힘이 발생하기 쉬워 양산성이 저하되는 원인이 된다.

기타, 광 경화형의 잉크도 사용할 수 있다. 광 경화형의 잉크로는, 십점 평균 조도(Rz)를 크게 하기 위해서 잉크 중의 미립자의 입경을 크게 하는 것이나, 광 경화시의 수축량을 크게 하는 것을 들 수 있다. 광 경화형 잉크는 단량체 성분을 중합시킴으로써 경화를 행하는데, 이 중합에 의해 수축이 수반된다. 따라서 광 경화시의 수축량을 크게 하기 위해서는 잉크 중의 단량체 성분을 많게 하는 방법이 있다. 또한 십점 평균 조도(Rz)를 작게 하기 위해서는 잉크 중의 미립자의 입경을 작게 하는 것이나 잉크 중의 단량체 성분을 적게 하여 광 경화시의 수축량을 작게 하는 것을 들 수 있다.

요철의 평균 간격(Sm)을 넓게 하기 위해서는, 잉크 중의 미립자의 비율을 낮게 하는 것을 들 수 있고, 반대로 요철의 평균 간격(Sm)을 좁게 하기 위해서는, 잉크 중의 미립자의 비율을 높게 하는 것을 들 수 있다.

십점 평균 조도(Rz)를 크게 하기 위해서 미립자의 입경을 크게 한 경우, 잉크를 차지하는 미립자의 중량 또는 부피 비율이 동일하면 미립자의 개수가 감소하기 때문에 요철의 평균 간격(Sm)이 커진다. 따라서, 십점 평균 조도(Rz)를 크게 하고 또한 요철의 평균 간격(Sm)을 동등 또는 작게 하기 위해서는 미립자의 입경을 크게 하고 또한 잉크 중에 차지하는 미립자의 중량 또는 부피 비율을 높게 할 필요가 있다. 잉크 중에 차지하는 미립자의 중량 또는 부피 비율을 늘림에 따라서 상대적으로 용제와 결합제 수지의 비율이 낮아지기 때문에, 잉크의 유동성이 저하되어, 인쇄성이 저하되는 경향이 있다. 과도하게 잉크 중에 차지하는 미립자의 비율을 늘린, 즉 유동성이 크게 저하된 잉크를 이용하여 스크린 인쇄를 행하면, 도광판에 전사하는 잉크의 투과 부피에 불균일이 생겨, 균일한 광 확산층을 얻는 것이 곤란해진다. 광 확산층이 균일하지 않은 경우, 도광판의 엣지에 광원을 배치하여 광원을 점등시키면, 도광판의 출사면의 휘도가 국소 불균일이 되어 실제 사용에 적합하지 않다. 따라서, 과도하게 십점 평균 조도(Rz)가 크며 요철의 평균 간격(Sm)이 작은 광 확산층은 인쇄에 의한 수율이 저하되게 된다.

균일한 광 확산층을 얻기 위해서는 잉크 중에 차지하는 결합제 수지량으로서는 잉크 100 중량부 중, 5 중량부를 초과하는 것이 바람직하고, 또한 10 중량부를 초과하는 것이 보다 바람직하다.

휘도를 높게 하기 위해서는 광 확산층의 공기 계면에서 많은 광을 확산시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 광 확산층을 구성하는 결합제 수지는 도광판 자체와의 굴절률의 차가 0.2 이내인 것이 바람직하게 이용된다. 결합제 수지와 도광판과의 굴절률차가 너무 크면, 광 확산층과 도광판의 계면에서 정반사하는 광이 증가하여, 광 확산층에서 확산되는 광의 비율이 적어지기 때문에, 출사면으로부터 출사하는 광의 비율이 감소하여, 휘도가 저하되는 경향이 있어 바람직하지 않다. 또한 결합제 수지와 미립자의 굴절률차로서는, 1.0 이내의 것이 바람직하게 이용된다. 결합제 수지와 미립자의 굴절률차가 너무 크면 광 확산층의 투과율이 낮아져서, 광의 손실이 커져 휘도가 저하되는 경향이 있어 바람직하지 않다.

잉크가 고화한 후의 광 확산층의 두께로서는 0.1 내지 50 μm가 바람직하고, 0.5 내지 40 μm가 보다 바람직하다.

도광판의 판두께로서는 0.1 내지 15 mm가 바람직하고, 0.2 내지 12 mm가 보다 바람직하다. 출사면의 형상에 대해서는 평면이거나, 조면화되어 있을 수도 있고, 또한 기둥상 삼각 프리즘으로 대표되는 렌즈 형상물 등이 형성되어 있을 수도 있다.

도광판의 출사면측에는 산란 출사광 강도의 각도 특성을 조정하기 위한 확산 필름 및 프리즘 시트나 렌즈 시트가 배치될 수도 있고, 또한 확산 필름의 출사측에 프리즘 시트나 렌즈 시트가 배치될 수도 있다. 또한, 확산 필름의 출사면측에 프리즘 시트가 배치되고 또한 그 출사면측에 확산 필름을 배치할 수도 있는데, 이들 필름의 구성은 일례이고 이에 한정하는 것은 아니다. 확산 필름은 아크릴 또는 실리카 비드를 결합제와 함께 도포한 타입일 수도 있고, 확산 기능과 광의 편광 기능을 겸비한다. 또한, 프리즘 시트는 표면에 다수의 기둥상 삼각 프리즘이 병렬 상태로 연속적으로 형성된 투명 시트이다. 이 프리즘 시트는 프리즘의 모서리가 도광판의 입사면에 대하여 병행 방향이 되는 방향으로 1매 배치할 수가 있고, 또한 프리즘의 모서리끼리가 직교하는 방향으로 2매 배치할 수도 있다. 렌즈 시트는 표면에 요철의 곡면을 갖는 렌즈 형상물이 복수개 형성된 것으로서, 이 렌즈 시트를 1매 내지는 복수매 배치할 수도 있다.

광원으로서는 냉음극관이나 열음극관 등의 선형 광원을 1면 이상의 입사면에 배치할 수 있다. 이 경우, 입사면 1면에 대하여 1개 내지는 복수개 배치할 수 있다. 선형 광원 이외에 LED나 레이저 등의 점상 광원을 사용할 수도 있다.

도광판의 출사면의 이면측에는 반사판을 배치한다. 상기 반사판은 출사면의 이면으로부터 나온 광을 도광판측으로 반사함으로써 광의 이용 효율을 높일 수 있다. 반사판으로서는 특별히 제한은 없지만, 예를 들면 백색 반사 시트 등을 사용할 수 있다.

이상과 같은 구성으로 함으로써, 각종 용도, 특히 액정 표시 장치용으로 바람직한 고휘도의 면 광원 장치로 할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 또한 설명하는데, 본 발명은 이들 예에 의해 전혀 한정되지 않는다.

[실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 6]

(1) 도광판의 제조

20 중량％의 폴리메타크릴산메틸과 80 중량％의 메타크릴산메틸로 이루어지는 시럽에 광산란제로서 산화티탄(굴절률 2.52)을 표 1 기재된 첨가 농도로 분산시켰다. 이어서 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴)을 0.03 중량부 첨가하고, 추가로 자외선 흡수제로서 2-(5-메틸-2-히드록시페닐)-벤조트리아졸 0.005 중량부를 첨가하고 30분간 교반하여 중합성 원료 시럽을 제조하였다. 세로 650 mm, 가로 450 mm, 두께 6 mm의 2매의 강화 유리판을 그 주변에 폴리염화비닐제의 무단 튜브를 통해 배치시킨 주형 내부에 중합성 원료 시럽을 주입하고, 소정의 간격으로 조정한 후, 70℃ 온수 중에 침지시켜 2시간 중합시키고, 이어서 130℃의 공기욕에서 1시간 중합시켰다. 얻어진 600 mm×400 mm×6 mm의 아크릴판을 패널소(SHINX 제조 상품명 SZIVG-4000)로 절단하고, 주변의 4개의 측면을 연삭 연마기(메가로테크니카 제조의 상품명 플라뷰티)로 경면 연마 가공을 하여 388 mm×291 mm×6 mm의 도광판을 얻었다.

(2) 광 확산층의 형성

도광판의 출사면의 이면에 광 확산층의 형성을 스크린 인쇄법으로 행하였다.

제조한 크기 388 mm×291 mm×6 mm의 도광판의 출사면의 이면에 결합제 수지를 형성시키기 위해서 데이고꾸 잉크 제조의 VAR-000 미디엄을 이용하고, 미립자로서 우레탄 비드 A, 우레탄 비드 B, 매트제 K(이상, 모두 세이코 어드밴스 제조), 수산화알루미늄(쇼와 덴꼬 제조 H320)를 이용하고, 희석 용제로서 이소포론을 이용하고, 이들을 표 1 기재의 첨가량으로 혼합한 후, 주걱을 이용하여 10분간의 손교반을 행하여, 균일하게 교반하여 혼합 잉크를 얻었다. 또한, 데이고꾸 잉크 제조의 VAR-000 미디엄의 결합제 수지 함유율은 다음과 같이 하여 산출하였다. 30 cm×30 cm의 강화 판유리 상에 미리 계량한 VAR-000 미디엄을 도포하고 80℃의 열풍 순환 건조로 중에서 48시간 건조시켜 두께 50 μm의 결합제 수지 필름을 제조하고, 결합제 수지 필름 중량이 건조전 잉크 중량에 차지하는 비율을 계산하였다. 그 결과, VAR-000 미디엄 중의 결합제 수지분은 37 중량％였다. 또한 실시예 6에서는 상기 VAR-000 미디엄을 대신하여 폴리카보네이트 수지(이데미쓰 고산 제조 타플론 FN1700A) 22 중량부를 트리클로로에탄 78 중량부에 용해시킨 폴리카보네이트 결합제(용액)를 이용하였다. 상기 VAR-000 미디엄을 사용한 경우와 마찬가지로 상기 폴리카보네이트 결합제에 미립자 및 희석 용제를 첨가하고, 교반하여 혼합 잉크를 얻었다. 이 때의 결합제 수지, 미립자 및 희석 용제(트리클로로에탄)의 첨가량을 표 1에 기재하였다. 스크린 인쇄기(뉴롱 세이미쯔 고교 제조 LS-560)와 막 두께 10 μm, 355 메쉬의 나일론제 스크린판(메쉬 가부시끼가이샤 제조)를 이용하여 교반 후의 혼합 잉크를 도광판의 출사면의 이면에 인쇄하였다. 이 때, 도광판 중 388 mm×6 mm의 면을 광의 입사면으로 하고, 도광판의 광원 근방부의 휘도에 비하여 중앙부의 휘도가 높게 되는 그러데이션 패턴의 스크린판을 사용하였다. 실시예 1 내지 3 및 6, 7, 비교예 1, 2, 4 내지 6에 대해서는, 광원 근방부의 광 확산층의 면적률을 22％로 하고, 양끝의 광원부로부터 가장 떨어진 중앙부의 광 확산층의 면적률이 68％가 되도록 도광판 중 291 mm 길이의 방향으로, 광 확산층의 면적률이 직선적으로 중앙부로 감에 따라서 커지는 패턴으로 하였다. 실시예 4, 5 및 비교예 3에 대해서는 광원 근방부의 광 확산층의 면적률을 32％로 하고, 양끝의 광원부로부터 가장 떨어진 중앙부의 광 확산층의 면적률이 68％가 되도록 도광판 중 291 mm 길이의 방향으로, 광 확산층의 면적률이 직선적으로 중앙부로 감에 따라서 커지는 패턴으로 하였다. 광 확산층은 이 때, 도광판 표면의 1 mm×1 mm 크기 중에 여러가지 크기로 정방형 형상의 도트를 1개 인쇄하였다. 인쇄 후에 실온에서 12시간 방치하여 건조를 행하고, 전체면에 걸쳐 인쇄가 실시된 388 mm×291 mm×6 mm의 광 확산층부 도광판을 얻었다.

(3) 결합제 수지 및 도광판의 굴절률 측정

결합제 수지를 형성시키기 위해서 이용한 데이고꾸 잉크 제조의 VAR-000 미디엄 또는 폴리카보네이트 결합제를 30 cm×30 cm의 강화 판유리 상에 도포하고, 80℃의 열풍 순환로 중에서 48시간 건조시킨 후에 강화 판유리로부터 박리시켜 두께 50 μm의 결합제 수지 필름을 제조하였다. 이 결합제 수지 필름을 폭 8 mm×길이 20 mm로 절단하였다. 절단한 결합제 수지 필름을 JIS K7142 A법에 따라서 굴절률의 측정을 행하였다. 이 때 아베 굴절률계로서는, 가부시끼가이샤 아타고 제조의 아베 굴절계 1·4형을 이용하고, 침액으로서 요오드화메틸렌을 이용하여 23℃의 온도에서 굴절률을 측정한 바, 데이고꾸 잉크 제조의 VAR-000 미디엄의 결합제 수지 필름은 1.518이고, 폴리카보네이트 결합제의 결합제 수지 필름은 1.585였다.

또한, 실시예 및 비교예에 이용한 도광판을 폭 8 mm×길이 20 mm×두께 5 mm로 절단하였다. 모든 절단면에 대해서 산쿄 리까가꾸 제조의 내수연마지 #2000을 이용하여, 경면으로 연마하여 도광판 굴절률 측정용 샘플을 얻었다. 도광판 굴절률 측정 샘플의 굴절률에 대해서 23℃의 온도에서 가부시끼가이샤 아타고 제조의 아베 굴절계 1·4형을 이용하여 JIS K7142 A법에 따라서 측정하였다. 이 때, 침액으로서 요오드화메틸렌을 이용하였다. 실시예 1 내지 3 및 6, 7, 비교예 1, 2, 4 내지 6에 이용한 도광판의 굴절률은 1.486이었다. 또한 실시예 4, 5 및 비교예 3에 이용한 도광판의 굴절률은 1.485였다.

(4) 미립자의 굴절률 측정

미립자인 세이코 어드밴스 제조의 우레탄 비드 B에 대해서 JIS K7142 B법에 따라서 굴절률의 측정을 행하였다. 이 때, 시트르산트리-n-부틸과 1-브로모나프탈렌의 혼합액을 침액로 하였다. 침액을 유리제의 프레파라트 상에 두고, 침액 상에 미립자를 분산시키고, 그 위에 커버 유리를 얹고, 셀세트를 제조하였다. 셀세트 중의 미립자를 광학현미경 올림푸스 제조의 MX61L을 이용하여 배율 200배로 관찰하여, 초점 거리를 어긋나게 하더라도 베케선(Becke line)이 움직이지 않게 되는 혼합 비율로 침액을 조정하였다. 이 때 광원으로서 우시오스펙사 제조의 전원 장치 형번 BA-X500, 광원 장치 형번 SX-UID501XAMQ을 이용하여 인스트루먼츠사 제조의 모노크롬미터 TYPE H20VIS로 589 nm의 파장을 사용하였다. 그 후 베케선이 움직이지 않게 되는 혼합 비율의 침액의 굴절률을 JIS K7142 A법을 이용하여 측정한 바 1.525였다. 이 침액의 굴절률을 미립자의 굴절률로 하였다.

세이코 어드밴스 제조의 우레탄 비드 A 및 매트제 K, 쇼와 덴꼬 제조의 수산화알루미늄 H320에 대해서도 동일하게 굴절률의 측정을 행한 바 우레탄 비드 A는 1.525이고, 매트제 K는 1.459, 수산화알루미늄 H320는 1.562였다.

(5) 휘도 및 휘도 불균일의 측정

상기한 바와 같이 제조한 광 확산층이 있는 도광판을 도 1에 도시하는 면 광원 장치로 하였다.

즉, 도광판 (1)에 광의 입사 단부면(길이 388 mm 변의 양끝면) 및 출사면, 및 광 확산층을 부여한 면을 제외한 2개의 단부면에 점착제가 있는 반사경 필름(쯔지덴 제조의 SU-119(W))를 접착하였다.

도광판 (1)의 광 확산층 (8)을 부여한 면측에 백색 반사판 (3)(쯔지덴 제조의 RF188)을 배치하고, 도광판 (1)의 출사면측에는 확산 필름 (6)(쯔지덴 제조의 D122)를 배치하고, 이어서 프리즘 시트 (7)(스미또모 쓰리엠 제조 BEFII) 1매를 프리즘 렌즈 형성면이 도광판과 반대측이 되어 프리즘 렌즈열의 모서리가 입사 단부면과 평행하게 되는 방향으로 배치하고, 이어서 확산 필름 (6')(쯔지덴 제조의 D122)를 순서대로 배치하였다.

광원으로서 각각의 입사 단부면에 직경 3 mm, 길이 419 mm의 냉음극관 (2), (2')(해리슨-도시바 제조의 냉음극형 형광 램프)를 1개씩, 입광면의 단부면 판두께 방향의 중앙 위치에 도광판 (1)의 입사 단부면과의 거리를 1 mm 떨어뜨려서 설치하였다. 또한, 냉음극관에는 인버터(해리슨-도시바 제조의 HIU-766 52K)를 사용하고, 램프 반사경 (5), (5')로서 반사경 시트(레코 제조의 루일미러 150 W05)로 냉음극관을 덮도록 「ㄷ」자로 성형하여 배치하여 면 광원 장치를 형성하였다. 반사경 시트와 도광판 (1)이 중첩되는 길이는 0.5 mm로 하였다.

냉음극관에는, 전압 12 V, 관 전류 7 mA를 통전시키고, 약 20분간 안정될 때까지 방치하여, 면 광원 장치의 휘도를 측정하였다.

휘도의 측정은 도광판의 면의 중앙으로부터 법선 방향으로 670 mm 떨어진 위치에 휘도계(코니카 미놀타 제조의 CA1500W)를 설치하였다. 휘도 측정 영역은 각각 4단부면으로부터 10 mm을 제외한 내측의 368 mm×271 mm로 하고, 이 영역의 평균 휘도를 휘도로 하여 표 1에 나타내었다.

또한 휘도 불균일의 측정으로서, 면 전체의 휘도의 국소적인 불균일의 유무를 육안으로 확인하였다. 인쇄성이 나쁜 혼합 잉크를 이용한 경우에는 면 전체의 휘도 균일성이 손상되어 국소 불균일이 발생하여 실제 사용에 적합하지 않게 된다. 한편, 인쇄성이 좋은 혼합 잉크를 이용하면 국소 불균일은 없어 실제 사용에 적합하게 된다.

(6) 휘도 분포의 측정

휘도 측정 영역은 각각 4단부면으로부터 10 mm을 제외한 내측의 368 mm×271 mm로 하고, 이 영역을 긴 변, 짧은 변 각각 19 등분하여, 19.37 mm×14.26 mm의 크기를 1구획으로 하였다. 긴 변에 있어서의 중앙부로서 한쪽의 냉음극관에 가장 가까운 구획을 위치 1로 하고, 이하 냉음극관으로부터 멀어짐에 따라서 위치 2, 위치 3···으로 순서대로 번호를 부여하여, 영역의 중심부를 위치 10, 또 다른 한쪽의 냉음극관에 근접함에 따라서 위치 11, 위치 12··· 위치 19로 하였다. 위치 19란 또 다른 한쪽의 냉음극관에 가장 가까운 구획이다. 냉음극관과 평행 방향 19.37 mm, 2개의 냉음극관 사이 방향 14.26 mm의 19개소에서의 각각의 평균 휘도를 측정하고 중앙부의 휘도로서 위치 10의 평균 휘도의 값을 취하고, 단부 휘도로서 위치 1 또는 위치 19 중 낮은 쪽의 평균 휘도의 값을 취하였다. 그것 이외는 휘도의 측정과 동일하게 하였다. 이 결과, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 5에 있어서, 위치 1 및 위치 19의 휘도보다도 위치 10의 휘도가 높게 되어 있어, 면 광원 장치로서 적합한 휘도 분포였다. 비교예 6에서는 휘도 불균일이 확인되었기 때문에, 휘도 분포 및 평균 휘도를 측정하지 않았다.

(7) 광 확산층 표면의 십점 평균 조도 및 요철의 평균 간격의 측정

얻어진 388 mm×291 mm×6 mm의 광 확산층부의 도광판의 광 확산층 표면의 십점 평균 조도(Rz) 및 요철의 평균 간격(Sm)을 표면 조도 측정기(도쿄 세이미쯔 제조의 서프콤 1500DX)를 이용하여 측정하였다. 도트 점유 면적률 68％의 도트 상에서 정방형 형상의 대각 방향을 5회 측정하여, 그 평균치로 하였다. 측정 길이는 0.5 mm로 하고, 차단 파장을 0.25 mm로 한 것 이외에는, JIS B0601-1994에 따라서 측정하였다. 얻어진 십점 평균 조도(Rz) 및 요철의 평균 간격(Sm)을 표 1에 나타내었다.

실시예 1 내지 3 및 6, 7에서는, 비교예 1 내지 2, 4, 5에 비하여 휘도가 높았다. 실시예 4, 5에서는, 비교예 3에 비하여 휘도가 높았다. 또한 비교예 6에서는 인쇄성이 나빠서 휘도가 국소적으로 불균일하였다. 또한, 실시예, 비교예 모두 주변부 휘도보다 중앙부 휘도가 높았다.

따라서 본 발명의 방법을 이용함으로써 액정 표시 장치용에 적합한, 고휘도이면서 휘도 분포가 양호하고, 휘도의 국소 불균일이 없는 최적의 면 광원 장치를 제공할 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 고휘도이며 휘도 분포가 최적인 면 광원 장치는 액정 표시 장치용 등으로 바람직하다.

Claims (5)

1. 광의 출사면과 1면 이상의 광의 입사면을 갖는 도광판과, 상기 입사면에 광을 공급하는 광원과, 상기 도광판의 광의 출사면의 이면 상에 형성된 광 확산층과, 상기 이면측에 배치된 반사판을 구비한 면 광원 장치로서, 상기 광 확산층은 광원으로부터 멀어짐에 따라서 상기 이면의 단위 면적당 차지하는 상기 광 확산층의 면적의 비율이 증대되도록 분산하고, 상기 광 확산층 표면의 십점 평균 조도가 8 μm 내지 25 μm이고, 상기 광 확산층 표면의 요철의 평균 간격이 20 μm 내지 150 μm인 면 광원 장치.
2. 제1항에 있어서, 인쇄에 의해 광 확산층이 형성된 면 광원 장치.
3. 제2항에 있어서, 광 확산층이 결합제 수지 및 미립자를 포함하는 것인 면 광원 장치.
4. 제3항에 있어서, 도광판과 결합제 수지와의 굴절률차가 0.2 이내인 면 광원 장치.
5. 제4항에 있어서, 결합제 수지와 미립자의 굴절률차가 1.0 이내인 광 확산층을 갖는 면 광원 장치.

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