KR20110086067A - 면광원 소자 및 이것을 구비한 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR20110086067A
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Abstract

본 발명은 적어도 1개의 단면에 일차 광원을 구비한 도광판과 반사 수단과 프리즘 시트를 구비하는 면광원 소자에 있어서, 정면 방향의 휘도를 높이는 것을 목적으로 하고 있다. 저면(7)측에 오목 라인(9)을 구비하는 도광판(1)을 사용한 면광원 소자에 있어서, 상기 도광판(1) 위의 광학 시트의 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향으로 출사시키기 때문에 상기 오목 라인(9)의 사면의 상기 도광판의 저면에 대한 평균 경사도(R)가 상기 식의 각도의 범위 내로 한 것인 것을 특징으로 한다.
R≤{π/2-sin-1(0.422/nLGP)}/2
R≥sin-1(1/nLGP)-sin-1(0.643/nLGP)
R : 상기 도광판(1)의 저면에 대한 평균 경사도(라디안)
nLGP : 상기 도광판(1) 기재의 굴절률

Description

면광원 소자 및 이것을 구비한 화상 표시 장치{Surface light source element and image display device equipped with same}
본 발명은 복수의 일차 광원을 갖는 에지 라이트 방식의 면광원 소자와 이것을 사용한 화상 표시 장치에 관한 것이며, 특히, 높은 화면 품위가 요구되는 액정 모니터 장치, 조명 간판 장치 등에 사용되는 에지 라이트 방식의 면광원 소자와 이것을 사용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
화상 표시 장치에 사용되는 면광원 소자에서는 직하 방식과 에지 라이트 방식의 2가지 방식이 있다.
직하 방식의 면광원 소자는 발광면을 형성하는 판상 부재의 배면에 복수의 일차 광원을 배치하는 것이다. 이 방식은 발광면의 배면에 광원을 배치하기 때문에, 대형화하기 쉽다는 특징을 가지고, 액정 표시 장치를 구비한 텔레비전 수신기의 표시부로서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 발광면을 형성하는 판상 부재는 확산판, 프리즘 시트, 확산 시트 등이라고 불리는 복수의 광학 시트에 의해 구성되어 있다.
한편, 에지 라이트 방식의 면광원 소자는 일차 광원이 도광판의 측면에 있기 때문에, 직하 방식의 면광원 소자와 비교하여 박형화를 도모하는데도 유효하다는 특징을 가지고, 휴대용 노트북이나 모니터 등의 표시부로서 널리 사용되고 있다. 일차 광원으로부터 출사된 광은 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 등의 투명 고분자로 이루어지는 투명판형의 도광판 내부를 굴곡하면서 전파되고, 상기 도광판에 2개 있는 주면 중 한쪽인 출사면으로부터 액정 패널을 향해서 출사된다. 또한, 도광판으로부터 출사된 광을 더욱 집광시켜 고휘도화를 도모하기 위해서, 확산 시트, 프리즘 시트, 및 반사형 편광 필름이라고 불리는 광학 시트가 사용되고 있다.
상기 도광판에는 광 이용 효율을 향상시키기 위해서, 예를 들면 투명판형의 도광판에 2개 있는 주면 중 한쪽인 반사면에는 백색 도트의 인쇄가 실시되고, 면광원 장치 발광면에서의 관찰 방향의 휘도 분포가 균일해지도록, 도트의 크기, 밀도가 조정되어 있다. 마찬가지로 도트 사이즈가 0.1 내지 0.5mm, 높이가 0.01 내지 0.05mm 정도인 원반상이고, 또한 그의 천면(天面)이 조면화되어 있는 패턴이 도광판의 반사면에 직접 부형된 것이 사용되고 있다.
또한, 상기 인쇄 방식의 도광판으로 대하여, 더욱 광 이용 효율을 향상시킨 패턴을 부여한 도광판(특허문헌 1 내지 3)도 제안되어 있다.
예를 들면, 특허문헌 3에는 출사면 및 저면의 적어도 일면에 단면이 사다리꼴형인 오목형 또는 볼록형을 가지고 있는 도광판이 기재되어 있다. 이것에 의해 입사 단면으로부터 입사된 광을 저면에 받아들여 그 반사광을 출사면 방향으로 효율적으로 반사시켰다. 또한, 상기 도광체를 사용해 출사면에 형성된 사다리꼴형의 볼록 라인을 개재하여 출사면으로부터 출사함으로써, 입사 단면에서 수직인 방향으로 입사된 광이 정면 방향에 가까운 각도로 출사할 수 있기 때문에, 프리즘 시트를 생략할 수 있다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 제(평)10-282342호 특허문헌 2 : 일본 공개특허공보 2003-114432호 특허문헌 3 : 국제공개공보 WO2006/013969A1
최근, 텔레비전 대상 화상 표시 장치는 대형화, 경량화, 박형화, 저소비전력화가 시장에서 강하게 요구되고 있지만, 이들의 요구를 충족시킨 다음 필요하게 되는 휘도에는 도달할 수 없었다. 이 때문에, 시판하는 휘도 향상 필름인 프리즘 시트를 특허문헌 3에 기재된 바와 같은 도광판에 조합하는 것이 생각되지만, 그래도 충분한 성능은 수득되지 않았다.
본 발명의 목적은 면광원 소자에 일반적으로 사용되고 있는 프리즘 시트와 본 발명품의 도광판을 조합하여 사용함으로써, 일차 광원으로부터 발생하는 광량을 유효한 범위, 유효한 관찰 방향에 집중하여 출사함으로써, 면광원 소자를 대형화 또는 박형화해도, 관찰 방향을 밝게 조명하는 것이 가능한 면광원 소자를 제공하는 것, 및 상기 면광원 소자를 구비한 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본원 제 1 발명은 도광판의 측면에 일차 광원을 적어도 1개 배치시킨 에지 라이트 방식의 면광원 소자이며, 상기 도광판은 출사면, 상기 출사면에 대향하는 저면, 및 적어도 1측면에 형성된 일차 광원으로부터 출사된 광을 입사시키는 입사 단면을 가지고, 상기 도광판의 저면측에는 광을 반사시키는 반사 수단을 구비하고, 상기 도광판의 출사면측에는 광학 시트를 구비하고, 상기 광학 시트에는 적어도 1장의 프리즘 시트를 구비하고 있고, 상기 도광판의 출사면에 가장 가까운 프리즘 시트의 출사면의 볼록 라인은 X축과 평행하게 배치되어 있고, X축과 X축에 직교하는 Y축으로 구성되는 X-Y 평면의 법선을 Z축으로 하고, 상기 선상광원은 X축과 평행하게 배치되어 있고, 상기 반사 수단, 상기 도광판, 광학 시트는 상기 X-Y 평면과 평행하게 배치되어 있고, Z축 방향에 상기 반사 수단, 상기 도광판, 광학 시트의 순서로 구성되어 있고, 상기 도광판의 입사 단면은 상기 X-Z 평면과 평행하고, 상기 저면에는 X축과 평행한 복수의 오목 라인으로 이루어지는 패턴이 형성되어 있고, 상기 복수의 오목 라인의 입사 단면측에 X축과 평행한 사면을 가지고, 상기 사면의 상기 도광판의 저면에 대한 경사도(R)가 하기의 식을 충족시키는 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
R≤[π/2-sin-1〔{sin(θMIN)}/nLGP〕]/2 (1)
≤{π/2-sin-1(0.422/nLGP)}/2 (2)
R≥θc-sin-1{(sinθMAX)/nLGP} (3)
≥sin-1(1/nLGP)-sin-1(0.643/nLGP) (4)
R : 상기 도광판의 저면에 대한 평균 경사도(라디안)
θMIN : 상기 도광판의 출사면에 가장 가까운 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향으로 출사시키기 위해서 필요한 입사 각도의 최소값이며, 통상 0.436라디안이다.(25도)
θMAX : 상기 도광판의 출사면에 가장 가까운 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향으로 출사되는 광을 증가시키기 위해서 필요한 입사 각도의 최대치이며, 통상 0.698라디안이다.(40도)
nLGP : 상기 도광판 기재의 굴절율
θc : 상기 도광판 기재의 전반사 경계각인 {sin-1(1/nLGP)}.
또한, 본원 제 2 발명은 상기한 면광원 소자로서, 상기 일차 광원이 상기 도광판이 대향하는 2개의 입사 단면에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 오목 라인이 상기 2개의 입사 단면에 대하여, 각각 X축과 평행한 상기 사면을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 3 발명은 상기한 면광원 소자로서, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 V자형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 4 발명은 상기한 면광원 소자로서, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 5 발명은 상기한 면광원 소자로서, 상기 도광판의 출사면에 Y축과 평행한 복수의 볼록 라인으로 이루어지는 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 6 발명은 상기 제 5 면광원 소자로서, 상기 도광판의 출사면에 형성된 볼록 라인의 단면이 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 7 발명은 상기 면광원 소자의 광학 시트의 구성이 도광판의 출사면의 위로부터 확산 시트, 프리즘 시트, 확산 시트인 것을 특징인 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 8 발명은 상기 면광원 소자의 광학 시트의 구성이 도광판의 출사면의 위로부터 확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광 필름인 것을 특징으로 하는 면광원 소자이다.
또한, 본원 제 9 발명은 상기 면광원 소자의 출사면측에 투과형 표시 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치다.
본원 제 1 발명은 도광판의 출사면 위에 배치되어 있는 광학 시트를 투과한 후, 필요한 경우 정면 방향으로 광을 편향하는 기능을 가지고 있다. 특히 프리즘 시트를 사용하여 면광원 소자의 정면 방향 휘도를 향상시키기 위해서는 프리즘 시트에 대한 입사광의 입사각을 한정할 필요가 있는 것, 즉 본 발명의 구성에 있어서는 도광판의 저면에 형성되어 있는 오목 라인의 사면의 평균 경사도를 한정된 범위 내에 설계함으로써, 최대한 본 발명의 효과가 발휘된다.
또한, 본원 제 2 발명과 같이, 상기 일차 광원이 상기 도광판이 대향하는 2개의 입사 단면에 각각 배치되어 있는 경우, 1개의 입사 단면에 2개의 일차 광원이 있는 경우와 비교하여 일차 광원으로부터 도광판에 대한 입사 효율이 향상되고, 또한 2개의 입사 단면으로부터 입사할 수 있기 때문에 같은 휘도 성능을 가질 때는 도광판의 두께를 절감할 수 있고, 면광원 소자의 박형화로 이어진다. 또한, 양단에 입사 단면이 있기 때문에, 한쪽의 입사 단면부터 입사 단면과 대향하는 입사 단면의 중심선까지의 출사 영역에 대해서 면 휘도 분포를 조정하면 되기 때문에, 1개의 입사 단면을 갖는 도광판과 비교하여 면 휘도 분포의 균일화가 용이하다.
또한, 본원 제 3 발명과 같이, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 V자형이면, 상기 도광판 내를 도광하고 있는 광 중, V자형의 오목 라인의 입사 단면측 사면에 직접 입사된 것은 전반사되기 때문에, 에너지를 손실시키지 않고, 도광판의 출사면으로부터 출사하고, 도광판의 출사면측에 설치된 광학 시트를 투과한 후, 정면 방향에 대단히 가까운 각도로 출사할 수 있어, 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본원 제 4 발명과 같이, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 사다리꼴형이면, V자형과 같이 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있고, 또한 출사 성형에 의한 제조법으로 상기 도광판을 제작할 때, 금형과의 이형성이 우수하기 때문에, 생산 효율을 높일 수 있다.
또한, 본원 제 5 발명과 같이, 상기 도광판의 출사면에 볼록 라인이 배치되어 있는 경우, 도광판의 적어도 1개의 입사 단면이 X축과 평행하게 설치되고, 상기 도광판의 출사면에 볼록 라인이 Y축과 평행하게 배치되고, X축 방향을 수평 방향으로 하고, Y축 방향을 상하 방향으로 하면, 도광판의 저면으로부터의 반사광이 출사면에 배치되어 있는 볼록 라인에 의해 수평 방향으로 편향시킬 수 있기 때문에, 시야각 특성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 도광판의 출사면에 볼록 라인이 Y축과 평행하게 배치된 경우, 도광판 내부의 전파광 중, 볼록 라인의 사면에 있어서 전반사된 광이 오목 라인의 입사 단면측의 사면에 직접 입사되어 전반사되기 때문에, 에너지를 손실시키지 않고, 도광판의 출사면으로부터 출사하고, 광학 시트를 투과한 후 정면 방향의 성분으로서 더해지기 때문에 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
특히 본원 제 6 발명과 같이, 출사면의 볼록 라인에 X축과 Z축으로 이루어지는 평면과 평행한 단면의 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인을 그 길이 방향이 Y축과 평행하게 배치된 경우, 상기 도광판의 출사면 및 이것에 대향하는 저면에 있어서, X축과 Y축으로 이루어지는 평면과 평행한 면에서 전반사되면서 전파되고 있는 광의 일부는 상기 도광판의 저면에 배치한 오목 라인에서 전반사되고, 사다리꼴형의 볼록 라인을 구성하는 면으로부터, 도광판의 출사면측에 설치된 광학 시트를 투과한 후에 정면 방향에 가까운 광을 출사할 수 있다. 또한, 상기 도광판의 출사면 및 이것에 대향하는 저면에 있어서, X축과 Y축으로 이루어지는 평면과 평행한 면에서 전반사되면서 전파하고 있는 상기 전파광 중, 다른 일부의 광은 사다리꼴형의 사면에서 전반사되어 편향됨으로써, 상기한 전파광과 같은 각도로 저면에 배치한 오목 라인에서 전반사할 수 있게 되기 때문에, 또한, 도광판의 출사면측에 설치된 광학 시트를 투과한 후, 정면 방향에 높은 휘도를 얻을 수 있다.
또한, 본원 제 7 발명과 같이, 면광원 소자의 광학 시트의 구성이 도광판의 출사면의 위로부터 확산 시트, 프리즘 시트, 확산 시트일 경우, 상기 도광판으로부터 출사된 광은 우선, 도광판의 상방의 확산 시트에 의해, 출사광의 각도 의존성이 완만해지기 때문에 번쩍거리는 느낌이 완화되어 화면 품위가 향상되는 동시에, 그 상방에 배치된 프리즘 시트의 저면으로부터 입사되어 출사면의 프리즘에 의해 정면 방향에 편향되는 입사광 성분을 증가시킬 수 있기 때문에 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상방의 확산 시트는 확산 성능이 약하게 설정된 것을 사용함으로써, 프리즘 시트의 프리즘 정각의 마모나 파손을 방지할 수 있기 때문에 화면 품위를 향상시킬 수 있다.
또한, 본원 제 8 발명과 같이, 면광원 소자의 광학 시트의 구성이 도광판의 출사면 위로부터 확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광 필름일 경우, 도광판으로부터 출사된 광은 프리즘 시트로부터 출사할 때까지는 청구항 7과 같은 효과를 가지고, 프리즘 시트의 상방에 배치된 반사형 편광 필름은 하방으로부터 상기 편광 필름에 입사되는 광을 편광 분리하고, 액정 표시 소자의 편광 필름을 투과하지 않는 편광광을 반사시켜 하방으로 되돌림으로써, 그 편광광을 재이용할 수 있게 하는 기능을 가지기 때문에, 상기 면광원 소자의 상방에 액정 표시 소자를 배치한 경우, 더욱 정면 방향의 휘도를 향상시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판은 일차 광원으로부터의 입사광을, 출사면과 대향하는 저면에 오목 라인을 소정의 위치에 배치시킴으로써, 출사면을 정면에서 보았을 때의 휘도를 향상시킬 수 있다. 또한, 출사면에 볼록 라인이 배치되어 있는 경우에는 상기 도광판으로부터의 출사광을 증가시킬 수 있는 것 외에, 출사 방향을 제어할 수 있기 때문에, 고휘도이며 또한 시야각 특성이 우수한 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 면광원 소자의 일 예를 도시하는 사시도.
도 2a는 본 발명에 있어서의 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 상하 방향의 각도 광도 분포를 도시하는 도면이고, 도 2b는 본 발명에 있어서의 도광판의 출사면 위의 확산 시트로부터 출사되는 광의 상하 방향의 각도 광도 분포를 도시하는 도면이며, 도 2c는 본 발명에 있어서의 도광판의 출사면 위의 프리즘 시트로부터 출사되는 광의 상하 방향의 각도 광도 분포를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사면에 볼록 라인으로서 형성된 사다리꼴형을 설명하는 모식도.
도 4는 본 발명의 면광원 소자의 일 예를 도시하는 모식도이며, 각각, 도 4a, 도 4b는 면광원 소자의 중심점을 통과하는 각각 X-Z 단면도와 Y-Z 단면도.
도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서의 면광원 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서의 휘도 균일성을 평가의 측정 점을 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서의 면광원 장치의 구성을 도시하는 모식도.
도 8은 본 발명의 실시예 및 비교예에 있어서의 실험 결과를 나타내는 표.
도 9는 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사광의 대표적인 광적(光跡)을 도시하는 도면.
도 10은 본 발명에 있어서, 도광판 중에서 저면에 형성된 오목 라인의 사면에 광이 입사되는 모양을 도시한 도면.
도 11a는 본 발명의 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 사면과 저면이 이루는 각이 25도인 경우에 있어서의 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트의 대표적인 광적을 도시한 도면이고, 도 11b는 본 발명의 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 사면과 저면이 이루는 각이 40도인 경우에 있어서의 도광판, 확산 시트 및 프리즘 시트의 대표적인 광적을 도시한 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 도면에서는 설명의 형편상, 각 부분의 종횡의 축척이 임의로 변경된 모식도에 의해 설명되어 있다.
우선, 본 발명의 면광원 소자는 투명 수지 등으로 형성되는 평판형의 투명 구조체인 도광판, 이 도광판의 1측면에 배치된 일차 광원과 도광판의 하면에 배치된 반사 시트로 대략 구성되어 있다.
도광판은 광선 투과율이 높은 투명 수지로 구성할 수 있다. 사용할 수 있는 투명 수지로서는 예를 들면, 메타크릴 수지, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 환상 폴리올레핀 수지 등을 널리 채용할 수 있다.
도광판의 일면은 출사면이 되고, 이 출사면에 대향하여 저면이 배치되어 있다. 또, 이 도광판의 적어도 1측면에는 일차 광원이 배치되고, 이 측면은 입사 단면으로 되어 있다.
본 발명에 있어서, 이 입사 단면은 적어도 1개소이면 좋지만, 복수 개소이어도 좋고, 입사 단면이 1개소일 경우에는 입사 단면 이외의 측면에는 반사 단면이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
입사 단면이 2개소인 경우의 전형적인 예는 서로 상대향하는 면에 일차 광원이 있는 예이며, 반사 단면은 양측면에 형성된다. 2개소의 입사 단면은 저면에 형성된 오목 라인에 평행해지는 조건을 충족시키는 것이 필요하고, 출사면에 볼록 라인이 형성되어 있는 경우는 모두 상기 볼록 라인에 직교하는 것이 필요하다.
이 입사 단면을 향해서 일차 광원이 배치된다. 이러한 일차 광원으로서는 어느 것을 사용하여도 좋지만, 냉음극관이나 형광관과 같은 선상 광원이어도 좋고, 또 LED 광원 등의 점상 광원이 다수 배열되어 선상이 된 것이어도 좋다.
본 발명에 있어서 도광판의 저면과 접촉하는 측에는 광을 반사시키는 반사 수단을 구비하고 있고, 상기 반사 수단은 도광판의 저면으로부터 출사된 광을 다시 도광판에 입사시키는 기능을 가진다. 반사율은 95% 이상인 것이 광의 이용 효율이 높아 바람직하다. 반사판의 재질은 알루미늄, 은, 스테인리스 등의 금속박이나, 백색 도장, 발포 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 수지 등을 들 수 있다. 광의 이용 효율을 높이기 위해서는 재질의 반사율이 높은 것이 바람직하다. 이것에는 은 발포 PET 등을 들 수 있다. 또한, 휘도 균일성을 높이기 위해서는 재질은 확산 반사를 하는 것이 바람직하다. 이것에는 발포 PET 등을 들 수 있다.
본 발명의 면광원 소자가 구비하는 프리즘 시트의 대표적인 예로서는 스미토모쓰리엠가부시키가이샤 제조의 상품명 BEFII가 있고, PET 필름 위에 2P 수지로 정각 90도, 높이 0.025mm의 볼록 라인의 프리즘이 틈 없이 배치되어 있다. 또, 마찬가지로 스미토모쓰리엠가부시키가이샤 제조의 상품명 BEFIII은 PET 필름 위에 2P 수지로 정각이 약 90도, 높이가 약 0.025mm의 볼록 라인을 높이 방향으로 미소 변동시킴으로써, 상기 시트에 입사된 광을 흐트리는 효과가 있기 때문에, 화면 품위가 향상된다.
본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판에 있어서, 도광판의 저면에는 소정의 피치로 형성된 오목 라인이 형성되어 있다. 이들의 오목 라인은 단면의 오목부가 1방향으로 연장되어 형성된다. 이들의 오목 라인의 단면 형상은 삼각형, 쐐기형, 그 외의 다각형, 파형, 또는 반타원형 등의 원하는 형상이어도 좋지만, 오목 라인의 일차 광원측 사면의 저면에 대한 평균 경사도는 대략 같은 것이 바람직하다.
그리고, 상기 오목부 사면의 상기 도광판의 저면에 대한 경사도(R)가 하기의 식 (1) 및 식 (3)을 충족시킴으로써, 도광판의 출사면 위에 배치되어 있는 광학 시트를 투과한 후, 필요시되는 정면 방향으로 광을 편향할 수 있다.
R≤[π/2-sin-1〔{sin(θMIN)}/nLGP〕]/2 (1)
R≥θc-sin-1{(sinθMAX)/nLGP} (3)
여기서,
R : 상기 도광판의 저면에 대한 평균 경사도(라디안)
θMIN : 상기 도광판의 출사면에 가장 가까운 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 근방 방향으로 출사시키기 위해서 필요한 입사 각도의 최소값이며, 통상 0.436라디안이다.(25도)
θMAX : 상기 도광판의 출사면에 가장 가까운 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향으로 출사되는 광을 증가시키기 위해서 필요한 입사 각도의 최대치이며, 통상 0.698라디안이다.(40도)
nLGP : 상기 도광판 기재의 굴절율
θc : 상기 도광판 기재의 전반사 임계각인 {sin-1(1/nLGP)}이다.
상기 도광판 위의 프리즘 시트가 스미토모쓰리엠가부시키가이샤 제조의 상품명 BEFII와 같이 정각이 90도인 경우, 정면 방향으로 출사시키기 위해서 최적인 입사 각도는, 상기 시트의 출사면측의 볼록 라인이 X축과 평행하게 배치되어 있을 때, X축 방향을 수평 방향으로 하고, X축에 직교하는 Y축 방향을 상하 방향으로 하면, 대략 상하 방향에 도수(度數) 표시로 환산하여 30도 근방이다. 마찬가지로 프리즘 시트의 출사면측에 형성된 볼록 라인의 프리즘의 정각이 100도인 경우는 대략 상하 방향에 도수 표시로 환산하여 25도 근방이다. 따라서, 상기 식 (1)에 있어서의 θMIN은 25도(0.436라디안)이다. 이와 같이 하면, 상기한 식 (1)은
R≤[π/2-sin-1〔{sin(0.436)}/nLGP〕]/2
≤{π/2-sin-1(0.422/nLGP)}/2 (2)
가 된다.
도광판의 기재로서 투명성이 높은 아크릴 수지를 사용한 경우를 일 예로 하여, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 평균 경사도의 바람직한 범위에 대해서 설명한다. 상기 도광판 위의 프리즘 시트에 BEFII를 사용한 경우, θMIN은 도수 표시로 30도, nLPG는 1.49이기 때문에, 식 (2)의 우변은 35.2도가 된다. 도광판의 저면에 대한 평균 경사도를 35.2도보다 크게 하면 도광판의 출사면으로부터 정면 방향에 가까운 각도의 광이 많아지고, 도광판의 출사면의 상방에 프리즘 시트가 배치되어 있는 경우, 도광판의 출사면으로부터 정면 방향에 가까운 각도로 출사된 광은 도광판측으로 되돌려져, 면광원 소자의 출사광을 증가시키는 것이 곤란해진다.
한편, 프리즘 시트에 대한 입사각이 도수 표시로 40도보다 커지면, 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향으로의 출사광을 증가시키는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 상기 도광판의 저면에 배치되어 있는 오목 라인의 사면에서 전반사된 광이 상기 도광판의 출사면으로부터 40도 이내로 더욱 많은 광을 출사시키기 위해서, 상기 도광판의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 상기 식 (3)에 있어서의 θMAX로서 40도(0.698라디안)를 대입함으로써 구해진다. 이와 같이 하면 상기 식 (3)은
R≥θc-sin-1{(0.698)/nLPG}
≥sin-1(1/nLPG)-sin-1(0.643/nLPG) (4)
가 된다. 상기와 동일하게 기재가 아크릴 수지인 경우는 굴절율 nLGP가 1.49이기 때문에, 식 (4)의 우변은 16.6도가 된다. 도광판의 저면에 대한 평균 경사도를 16.6도보다 작게 하면 프리즘 시트에 대하여 40도 이상으로 입사되는 광의 비율이 커지기 때문에, 프리즘에 의해 정면 방향으로 편향시키는 것이 곤란해진다.
여기서, 저면에 형성된 오목 라인은 일차 광원으로부터 멀어짐에 따라서 오목 라인의 높이가 점차 높아져도 좋다. 또한, 일차 광원으로부터 멀어짐에 따라서 형상이 점차 다르도록 구성해도 좋다. 이러한 형상이 점차 다른 구성이란 예를 들면, 단면이 사다리꼴형의 오목 라인을 구비한 경우, 사다리꼴형 상측 바닥 및 하측 바닥의 길이가 저면에 대하여 사다리꼴형의 오목 라인의 사면이 이루는 각을 대략 일정하게 유지한 상태인 채로 점차 다른 경우를 포함한다. 이들의 구성에 의해 면 내의 휘도의 균일성을 한층 향상시킬 수 있다.
즉, 시야각 특성이 우수하다는 점에서 R의 범위로서는 바람직하게는 20도 이상 32.5도 이하의 범위 내(115도≤정각≤140도), 더욱 고휘도이고 또 시야각 특성이 우수하다는 점에서 더욱 바람직하게는 22.5도 이상 30도 이하의 범위 내(120도≤정각≤135도)로 설정된다. 높이는 0.001mm 내지 0.1mm의 범위 내에서 설정되고, 모아레(Moire) 저감의 점에서 바람직하게는 0.002mm 내지 0.05mm의 범위 내, 또한 일차 광원 근방의 면 휘도를 균일화하기 위해서, 더욱 바람직하게는 0.002mm 내지 0.02mm의 범위 내에서 설정된다.
또한, 저면에 구비하는 오목 라인의 단면의 형상은 일정할 때 광학 설계를 용이하게 하기 때문에 바람직하다.
또한, 저면에 구비하는 오목 라인의 단면의 사변이 직선형일 경우, 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도는 저면과 사면이 이루는 단면의 내각이며 통상 예각인 저각의 평균치가 된다.
어느 경우에도, 도광판의 저면의 오목 라인과 반사 시트를 이용하여 반사, 굴절, 산란된 광이 출사면으로부터 원하는 강도로 출사되도록 저면의 구조를 제어하기 위한 것이고, 이들의 조정은 서로 조합되거나 또는 다른 조정 수단과 병용되어 행하여진다.
특히, 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판에 있어서, 저면에 구비하는 오목 라인의 단면이 V자형일 경우, V자형의 오목 라인은 입사 단면에 평행하게 배열되어 있고, V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 상기 범위로 하면, 상기 도광판의 출사면 위에 프리즘 시트에 덧붙여 확산 시트를 놓은 경우, 정면 방향의 휘도를 더욱 높게 할 수 있다.
이하에 도광판의 저면에 단면이 V자형인 오목 라인이 형성되어 있는 경우를 일 예로 하여, 도광판의 출사면의 상방에 배치된 확산 시트 및 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향의 휘도가 향상되는 원리를 기재한다.
도광판의 1개의 입사 단면이 X축과 평행하게 형성되고, X축 방향을 수평 방향으로 하고, Y축 방향을 상하 방향으로 한다.
도광판의 입사 단면으로부터 입사된 광은 도광판의 저면에 배치되어 있는 V자형의 오목 라인에서 소정의 방향으로 반사되어 출사면으로부터 출사되거나, V자형의 오목 라인을 투과하여 일단 도광판의 저면으로부터 나와, 하부에 배치되어 있는 반사 시트에서 확산되고, 다시 도광판에 입사되어 출사면으로부터 출사되거나 하지만, 도광판 위의 광학 시트를 투과한 후, 정면 방향으로 출사되는 광은 전자의 V자형의 오목 라인에서 소정의 방향으로 반사된 것이 주된 것이다.
도광판의 출사면과 저면에 있어서, X-Y 평면과 평행한 면에서 전반사되면서 전파하고 있는 광 중, 도 10a에 도시하는 바와 같이 도광판의 저면에 형성된 V자형의 오목 라인의 사면에 위[입사각(α)이 정(正)]로부터 V자형의 오목 라인에 입사된 경우와 도 10b에 도시하는 바와 같이 아래[입사각(α)이 부(負)]로부터 V자형의 오목 라인에 입사된 경우가 있다.
상기 면광원 소자가 구비하는 프리즘 시트를 투과한 후에 정면 방향을 향하기 위해서는 도광판의 출사면으로부터 대강 25도부터 30도 방향으로 많이 출사하는 것이 바람직하고, 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 본 발명에 있어서 요구되는 범위 내인 상기 도광판의 저면에 대한 경사도로 한 경우, 도광판의 출사면으로부터 대강 25도부터 30도 방향으로 많이 출사하는 케이스는 위[입사각(α)이 정]로부터 V자형의 오목 라인의 사면에 입사된다.
한편, 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 본 발명에 있어서 요구되는 범위 외인 상기 도광판의 저면에 대한 경사도로 한 경우, 도광판의 출사면으로부터 대강 25도부터 30도 방향으로 많이 출사하는 케이스는 아래[입사각(α)이 부]로부터 V자형의 오목 라인에 입사된다.
도 10에 도시하는 바와 같이 V자형의 오목 라인의 사면에 입사하는 영역(W)을 V자형의 오목 라인의 높이(H)로 규격화하면 식 (5)가 된다.
W/H=sin(R+α)/sin(R) (5)
W/H가 큰 것이 더욱 많은 광을 도광판의 출사면으로부터 원하는 θ방향으로 출사할 수 있다. 상기 식 (5)로부터 α가 정, 즉, 위로부터의 V자형의 오목 라인의 사면에 입사되는 것이 W/H가 커지고, 더욱 많은 광을 원하는 θ방향으로 출사할 수 있다는 것을 알 수 있다.
상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 본 발명에 있어서 요구되는 범위 내인 상기 도광판의 저면에 대한 경사도를 25도로 한 경우와 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 본 발명에 있어서 요구되는 범위 외인 상기 도광판의 저면에 대한 경사도를 40도로 한 경우에 있어서, 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 상하 방향의 각도 광도 분포를 도 2a에 도시한다. 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 25도로 한 경우, 정면 방향으로의 출사가 억제되고, 30도 이상의 고출사각에 많은 광이 출사되고, 한편, 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 40도로 하면, 정면 방향으로의 출사가 대단히 많아지고 있다.
또한, 도광판의 출사면의 상방에 확산 시트를 1장 놓은 경우에 있어서, 출사면으로부터 출사되는 광의 상하 방향의 각도 광도 분포를 도 2b에 도시한다. 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 25도로 한 경우, 정면 방향으로의 출사는 억제된 채, 상하 방향 30도를 피크로 하여 많은 광이 출사되고 있는 것에 대해서, 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 40도로 한 경우, 정면 방향에 피크를 가지고, 상하 방향 30도 방향의 출사광은 낮아져 있다.
또한, 상기 확산 시트 위에 프리즘 시트를 놓은 경우에 대해서, 출사면으로부터 출사되는 광의 상하 방향의 각도 광도 분포를 도 2c에 도시한다. 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 25도로 한 경우, 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 40도로 한 경우와 비교하여, 정면 방향으로의 출사가 높아져 있다. 도 11a는 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 25도로 한 경우, 도광판 내를 전파하는 광 중, 상기 V자형의 오목 라인의 사면에서 전반사되고, 도광판의 출사면으로부터 출사되고, 확산 시트 및 프리즘 시트를 투과하는 주된 광적을 도시한다. 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 25도로 한 경우, 도광판의 출사면 및 확산 시트를 투과한 후에도, 상하 방향 30도를 피크로 출사하기 때문에, 프리즘 시트를 투과한 후, 정면 방향으로 출사할 수 있다. 한편, 도 11b는 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 40도로 한 경우에 있어서의 주된 광적을 도시한다. 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 40도로 한 경우, 도광판의 출사면 및 확산 시트를 투과한 후, 상하 방향 0도를 피크로 출사하기 때문에, 프리즘 시트에 의해 도광판 방향으로 되돌려져, 정면 방향으로의 출사가 낮아진다.
따라서, 상기 V자형의 오목 라인의 저면에 대한 경사도를 본 발명에 있어서 요구되는 범위 내로 하면, 도광판의 출사면 위에 설치되어 있는 확산 시트를 투과한 후, 정면 방향으로의 출사는 억제된 채, 상하 방향 30도를 피크로 하여 많은 광이 출사되기 때문에, 프리즘 시트를 투과한 후, 효율적으로 정면 방향으로 광이 편향되어, 휘도의 향상이 달성된다.
또한, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 사다리꼴형인 경우에 있어서도, V자형과 같은 원리에 의해 암선(暗線)을 해소할 수 있다.
본 발명에 있어서는 도광판의 출사면에 소정의 피치로 형성된 볼록 라인이 형성되어 있어도 좋다. 이 볼록 라인이란 이하에 설명하는 사다리꼴형의 볼록 라인을 포함하고, 종래의 면광원 소자에 사용되고 있는 볼록 라인과 실질적으로 동일 내지는 균등한 것이어도 좋다.
이들의 볼록 라인은 단면의 볼록부가 1방향으로 연장되어 형성된다. 이들의 볼록 라인의 단면 형상은 삼각형, 쐐기형, 그 외의 다각형, 파형, 또는 반타원형 등의 원하는 형상이어도 좋다.
본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판에 있어서, 출사면에 구비하는 볼록 라인은 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인이면, 시인 방향인 정면 휘도는 더욱 높아지고, 또 시야각 특성이 확대되는 점에서 더욱 바람직한 형태다.
예를 들면, 도 3에 도시하는 도광판(1)의 표면에서는 그 1표면(1a)에는 부호 A, B, C 및 D를 각 정점으로 하는 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인(2)과 부호 A', B', C' 및 D'를 각 정점으로 하는 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인(2')이 이격해서 배치되어 있다.
또한, 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판에 관계되는 사다리꼴형이란 도면에 도시하는 바와 같이, 엄밀한 의미에서의 사다리꼴형에 한정되지 않는다. 후술하는 설명에 의해 명확한 바와 같이, X-Y 평면과 평행한 높이가 다른 평면인 상측 바닥과 하측 바닥을 산 형상으로 연결하는 사면을 개재하여 연속되어 있으면, 예를 들면, 상측 바닥 또는 하측 바닥과 사면의 연결부가 곡면형이어도 좋다. 이러한 곡면형의 연결부를 갖는 사다리꼴형은 비교적 성형이 용이하기 때문에 생산상 유리한 것은 아니고, 연결부의 파손이 일어나기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한, 상측 바닥, 하측 바닥의 적어도 일부가 X-Y 평면에 대하여 경사를 가져도 좋고, 예를 들면 상측 바닥 및 또는 하측 바닥이 X축 방향을 길이 방향으로 하는 완만한 파형인 것이나, 미세한 요철을 갖는 것으로 출광의 균일성을 높일 수 있다. 상기 경사의 평균은 X-Y 평면에 대하여 각도를 가지지 않는 것이 바람직하다. 또 경사가 10도 이하인 부분이 전체의 50% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 상측 바닥, 하측 바닥은 각각 서로 같은 X-Y 평면 내에 있는 것으로, 효율적으로 광을 유도할 수 있을 뿐만 아니라, 도광판의 중심이 안정되는 압출 성형 등에서 공업적으로 유리한 연속 생산이 용이해지는 등의 효과가 있다.
다음에, 이러한 사다리꼴형의 기능에 대해서, 도 3을 사용하여 설명한다. 「상측 바닥」, 「하측 바닥」의 용어를 사용하지만, 이것은 상하 방향을 의미하는 것은 아니고, 설명을 위해서이다. 사다리꼴형의 평행한 대변 중, 짧은 변을 「상측 바닥」, 긴 변을 「하측 바닥」이라고 설명하였다. 우선, 이 도 3에 있어서, 직선 AD의 길이[볼록 라인(2) 하측 바닥의 폭]를 W1, 직선 BC의 길이[볼록 라인(2) 상측 바닥(2a)의 폭]를 W2, 직선 AD'의 길이[오목 라인(3) 상측 바닥(3a)의 폭]을 W3, 볼록 라인(2)의 높이[또는, 오목 라인(3)의 깊이]를 H, 직선 AD와 직선 AB[경사면(2b)]가 이루는 각도를 a1, 직선 AD와 직선 DC[경사면(2c)]가 이루는 각도를 a2, 및 직선 DD'의 길이를 피치(P)로 한다. 피치(P)는 볼록 라인(2) 상측 바닥의 폭(W1; 직선 AD의 길이)과 오목 라인(3) 상측 바닥(3a)의 폭(W3)의 합과 같고, 또, 볼록 라인(2) 상측 바닥(2a)의 폭(W2; 직선 BC의 길이)과 오목 라인(3) 상측 바닥의 폭(직선 BC'의 길이)의 합과 같다.
본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사면에 있어서는 볼록 라인(2)의 단면 형상을 사다리꼴형으로 하여 볼록 라인(2)에 적당한 폭(W2)을 형성함으로써, 입사 단면으로부터 입사된 전파광을 도광판의 중앙으로 유도하는 역할을 하고 있다.
또한, 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사면에 있어서, 오목 라인(3)의 단면 형상을 사다리꼴형으로 하여 오목 라인(3)에 원하는 폭(W3)을 형성함으로써, 상술한 W2와 마찬가지로 입사 단면으로부터 입사된 광을 도광판 내부를 Y축 방향을 따라 유도하는 역할을 하고 있다. 이 폭(W2)이 지나치게 좁아 경사면(2b, 2c)의 기여가 지나치게 커지면, X축 방향으로 전파하고 있는 광이 상기 경사면으로부터 출사되기 때문에, 연직 방향의 휘도를 향상시키는 효과를 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다. 또, 이 폭(W3)이 지나치게 좁아 경사면(2b, 2c)의 기여가 지나치게 커져도, 연직 방향의 휘도를 향상시키는 효과를 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다. 또한, 이것에 대하여, 폭(W2) 및 또는 폭(W3)을 경사면(2b, 2c)에 대하여 상대적으로 널리 지나치게 설정하면, 경사면(2b, 2c)의 기여가 상대적으로 적어지고, Y축 방향의 전파광 중, 상기 경사면에서 전반사된 광 중에는 새롭게 V홈 사면에서 전반사되고, 출사면으로부터 상하 방향으로 대강 25도부터 30도로 출사되는 광이 새롭게 생성되지만, 이 기여가 저하되기 때문에, 연직 방향의 휘도를 향상시키는 효과를 충분히 발휘하는 것이 곤란해진다.
본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사면에 있어서 볼록 라인(2) 또는 오목 라인(3)의 형상 및 크기 및 피치(P)는 도광판(1)의 크기, 면광원 소자의 표시 성능 및 사양 등과의 관계를 고려하여 결정된다. 이것에 의해, 도광판의 출사면으로부터 출사되는 광의 휘도를 적절하게 유지하고, 또, 적절한 시야각을 얻을 수 있다.
이러한 볼록 라인(2) [또는, 오목 라인(3)]의 일반적인 높이(H)는 0.001 내지 0.1m의 범위 내로부터 선택되고, 더욱 바람직한 높이(H)는 0.005 내지 0.05mm, 가장 바람직한 높이(H)는 0.01 내지 0.03mm의 범위 내로부터 선택된다. 또한, 일반적인 경사각(a1) 및 경사각(a2)은 각각 15 내지 70도인 범위 내로부터 선택되고, 더욱 바람직한 경사각(a1) 및 경사각(a2)은 각각 15 내지 60도인 범위 내로부터 선택된다. 특히, 시야각 특성을 중시한 경우는 15 내지 35도, 휘도 특성을 중시한 경우는 35 내지 60도가 가장 바람직한 범위 내로서 선택된다. 또한, 일반적인 하측 바닥의 폭(W1)은 0.01 내지 0.5mm의 범위 내, 더욱 바람직하게는 0.015 내지 0.27mm의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.015 내지 0.18mm의 범위 내로부터 선택된다. 또한, 상측 바닥의 폭(W2)은 0.001 내지 0.5mm의 범위 내로부터 선택되고, 더욱 바람직한 폭(W2)은 0.001 내지 0.1mm의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.005 내지 0.05mm의 범위 내로부터 선택된다. 또한, 일반적인 폭(W3)은 0.0001 내지 0.5mm의 범위 내로부터 선택되고, 더욱 바람직한 폭(W3)은 0.0001 내지 0.3mm의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.001 내지 0.15mm의 범위 내로부터 선택된다.
또한, 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사면의 바람직한 형태에 있어서는 도광판(1)의 출사면이 폭(W1, W2, W3)과 피치(P)의 관계로, 특정한 비율을 유지하여 형성되어 있는 사다리꼴형의 패턴을 가짐으로써 특징지어진다. 즉, 본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판(1)의 출사면에서는 이들의 볼록 라인(2)에 형성된 상측 바닥의 폭(W2)에 대한 오목 라인(3)에 형성된 상측 바닥의 폭(W3)의 비 W3/W2는 0.01 내지 200의 범위 내가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 100의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.1 내지 10의 범위 내이다. 또, (W2+W3)에 대한 (P-W2-W3)의 비는 0.04 내지 400의 범위 내가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2 내지 200의 범위 내, 가장 바람직하게는 0.3 내지 150의 범위 내다.
본 발명의 면광원 소자가 구비하는 도광판의 출사면에 있어서는 W2에 대한 W3의 비를 이들의 범위 내로 유지함으로써, 도광판(1)의 출사면으로부터 출사되는 광의 휘도를 적절하게 유지하고, 또, 적절한 시야각을 얻기 위한 조건 설정이 용이해진다. 여기서, W2에 대한 W3의 비가 0.1 내지 10의 범위이면, 도광판의 출사면 위에 배치된 광학 시트를 투과한 후, 정면 방향의 휘도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, (W2+W3)에 대한 (P-W2-W3)의 비가 0.3 내지 150의 범위이면, 도광판의 출사면 위에 배치된 광학 시트를 투과한 후, 연직 방향의 휘도의 저하를 억제하면서 시야각 특성을 확보할 수 있다.
다음에, 이러한 도광판(1)을 사용한 면광원 소자의 일 예에 대해서, 도 1 및 도 4를 참조하면서 설명한다.
이들의 면광원 소자(10)는 아크릴 수지 등의 투명 수지 등으로 형성되는 평판형의 투명 구조체인 도광판(1), 이 도광판(1)의 1측면에 배치된 발광 유닛(4a) 및 도광판(1)의 하면에 배치된 반사 시트(5)로 대략 구성되어 있다. 이 도광판(1)의 상면에는 광을 출사하는 출사면(6)이 형성되고, 이 출사면(6)에 대향하여 저면(7)이 형성되어 있다.
도 1은 본 발명에 관계되는 면광원 소자의 일 예의 사시도다. 여기서, 도 1의 면광원 소자(10)에서는 도광판(1)의 1측면에 발광 유닛(4a)이 배치되고, 이 측면은 입사 단면(8)으로 되어 있다. 1개의 입사 단면에 배치되는 복수의 발광 유닛(4a)은 일차 광원(4)으로서 모인다. 또한, 이 입사 단면(8)에 교차하는 양측면은 반사 단면(8b)이 되고, 입사 단면(8)에 대향하는 면은 반입사 단면(8a)으로 되어 있다.
또한, 도 4의 면광원 소자는 도광판이 대향하는 2개의 측면에 일차 광원을 배치한 본 발명의 면광원 소자의 예로 대형 액정화상 표시 장치를 표시시키기 위한 것이다. 도 4a, 도 4b는 면광원 소자의 중심점을 통과하는 각각 X-Z 단면도와 Y-Z 단면도다.
출사면(6)과 저면(7)의 양측면에, 광원 리플렉터(11) 내에 발광 유닛(4a)이 배치되어 있다. 발광 유닛(4a)으로부터 도광판(1) 내에 입사되는 광량을 충분히 확보하기 위해서 두께가 두꺼운 도광판(1)을 사용할 수 있다. 이것에 의해, 이들의 발광 유닛(4a)이 배치된 양측면은 입사 단면(8)이 되고, 이 입사 단면(8)에 교차하는 양측면은 반사 단면(8b)으로 되어 있다. 또한, 도 4의 면광원 소자에서는 출사면(6)의 상방에 확산 시트(5a)가 배치되어 있다. 또한, 확산 시트(5a)의 상방에는 휘도 향상 기능을 갖는 스미토모쓰리엠 제조의 프리즘 시트(5b)를 배치하고 있다. 도광판 위에 확산 시트를 배치함으로써, 면광원 소자의 출사광을 적절하게 균일화하여 화면 품위를 높일 수 있다. 그리고, 프리즘 시트에 의해 정면 방향으로 광을 편향시켜, 정면 방향의 휘도를 높일 수 있다.
상기 도 1 및 도 4의 어느 쪽 면광원 소자에 있어서나, 출사면(6)에는 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인(2)과 이 볼록 라인(2)의 사다리꼴형은 상하가 역전된 사다리꼴형의 오목 라인(3)이 교대로 배열되어 있다. 이들의 볼록 라인(2) 및 오목 라인(3)은 상기한 도 3에 의해 설명한 표면(1a)과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 이것에 의해, 이 출사면(6)에는 입사 단면(8)과 직교하는 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 및 오목 라인이 복수 배치된다. 한편, 저면(7)에는 단면이 V자형의 오목 라인(9)이 입사 단면(8)에 평행하게 배열되어 있다. 이 V자형의 오목 라인(9)의 피치를 점차 조정함으로써, 출사면으로부터 출사되는 광의 광량 분포를 조정할 수 있다.
다음에, 이렇게 구성된 면광원 소자(10)에 대해서 설명한다.
발광 유닛(4a)의 광은 도광판(1)의 입사 단면(8)으로부터 도광판(1) 내에 입사되고, 출사면(6) 및 저면(7) 사이에서 전반사를 반복하면서 세로 방향으로 전파해 간다. 그리고 이 광의 일부는 저면(7)에 형성된 V자형의 오목 라인(9) 및 반사 시트(5)에 의해 출사면(6)을 향해서 유도되고, 출사면(6)에 형성된 단면이 사다리꼴형인 프리즘[볼록 라인(2) 및 오목 라인(3)]에 의해 집광되어, 원하는 시야각 내로 출사된다.
이와 같이, 출사면(6)에 단면이 사다리꼴형인 프리즘을 형성함으로써, 출사면(6)에 V홈의 프리즘을 형성한 경우와 비교하여 시야각이 확대된다.
또한, 본 발명의 화상 표시 장치는 면광원 소자의 정면 방향에 투과형의 표시 장치를 배치함으로써 구성되고, 고휘도이고, 휘도 균일성이 높기 때문에 밝고, 암선에 의한 화상 품위를 저하시키지 않고 고품위의 화상을 표시할 수 있다. 여기서 본 발명의 화상 표시 장치란 면광원 소자와 표시 소자를 조합한 표시 모듈, 또, 이 표시 모듈을 사용한 적어도 화상 표시 기능을 갖는 기기이며, 퍼스널 컴퓨터 모니터나 텔레비전 등을 포함한다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 구체적으로 설명한다. 또한, 도 8에 이하의 실시예 및 비교예의 일람을 도시한다.
<실시예 1>
출사면측의 스탬퍼[이하 스탬퍼(1)]는 스테인리스강으로 만든 경면 스탬퍼를 사용했다. 한편, 높이 0.007mm이고 정각이 130도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배치한 저면측의 스탬퍼[이하 스탬퍼(2)]는 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 130도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성하고, 이 원반을 박리하여 제작했다.
이들 스탬퍼(1) 및 스탬퍼(2)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다. 상기 도광판은 출사면이 경면이며, 저면에는 V자형의 오목 라인이 높이 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 25도이며, V자형의 오목 라인의 피치는 입사 단면측 0.430mm부터 중앙부 0.196mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시켰다.
발광 유닛으로서 산켄덴키가부시키가이샤 제조의 형번 SEPOHA6005의 멀티칩 LED 모듈(발광 소자 10개, 바깥치수 13.7mm, 발광 길이 11.4mm)을 사용하고, 상기 발광 유닛을 직선상에 등간격(13.9mm)으로 65개 배치시켜, 일차 광원을 형성하고, 상기 도광판은 저면의 V자형의 오목 라인이 X축과 평행해지도록 배치시키고, X축과 평행이 되는 2개의 단면에만 일차 광원을 배치시켰다. 이 발광 유닛은 대향하는 2개의 입사 단면에 배치되기 때문에, 합계 2×65=130개 사용했다.
또한, 도광체의 출사면 위에는 확산 시트(가부시키가이샤 츠지덴 제조 : 형번 D121UZ)을 1장 배치하고, 또한, 휘도 상승 필름(스미토모쓰리엠가부시키가이샤 제조 : 형번 BEFIII-90/50T-7)을 그 프리즘의 장변이 X축과 평행해지도록 배치하고, 또 그 위에 확산 시트(케이와가부시키가이샤 제조 : 형번 PBSO72H)를 배치했다.
그리고, 도광체의 저면(7) 및 반사 단면(8b)에는 반사 시트(5; 토레이가부시키가이샤 제조 : 형번 E6SL)를 배치하고, 이들의 부재를 금속 프레임에 수납시켰다.
그리고, 이 위로부터 폴리스티렌으로 된 지지틀로 배면의 금속 프레임을 결합시켰다. 이렇게 하여 형성한 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 있어서, 안정화 전원 장치로부터 24V, 5A의 전류를 인가하여 휘도 성능을 측정했다. 휘도 측정은 휘도계(가부시키가이샤 탑콘 제조 : TOPCON BM-7)를 사용하여, 지지틀(12)의 개구 영역의 안쪽 치수 885×497mm에 대하여 도 6에 도시하는 위치의 9점을 측정했다. 휘도 측정에 의한 평가는 9점의 평균 휘도를 사용했다. 이 결과 면 내 평균 휘도는 8519cd/㎡이었다.
<실시예 2>
청정한 유리에 토쿄오카고교가부시키가이샤 제조 네거티브형 포토레지스트(CA3000)를 도포하고, 110℃의 핫플레이트로 2분간 따뜻하게 한 후에 실온까지 냉각했다. 그 유리 기판과 소정의 간격으로 슬릿을 형성한 포토마스크를 밀착시켜, -35도부터 +35도까지 일정한 속도로 회전시키고, 그 동안에 UV광을 1400mJ 조사했다. 포토마스크를 박리한 후, 그 기판을 현상했다. 얻어진 원반을 상법에 따라, 표면에 니켈 도전화막을 성막하고, 이 니켈 도전화막에 전주용 금속으로서 니켈을 전주하여 니켈 전주층을 형성했다. 또한, 니켈 도전화막으로부터 원반을 박리하고, 높이 0.01mm이고 정상 부분에 폭 약 0.01mm의 평탄부를 갖는 경사각이 55도인 사다리꼴형 패턴을 부형한 출사면측의 스탬퍼[이하, 스탬퍼(3)]를 제작했다.
높이 0.007mm이고 정각이 130도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시킨 저면측의 스탬퍼[이하, 스탬퍼(4)]는 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 130도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성하고, 이 원반을 박리하여 제작했다.
이들의 스탬퍼(3) 및 스탬퍼(4)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 25도이며, 피치는 입사 단면측 0.446mm부터 중앙부 0.179mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시켰다. 상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도 측정을 실시했다. 면 내 평균 휘도는 9348cd/㎡이었다.
<실시예 3>
높이 0.007mm이고 정각이 120도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시킨 저면측의 스탬퍼[이하, 스탬퍼(5)]는 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 120도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성하고, 이 원반을 박리하여 제작했다.
이들의 실시예 2에서 사용한 스탬퍼(3) 및 스탬퍼(5)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다. 상기 도광판은 출사면이 경면이며, 저면에는 V자형의 오목 라인이 높이 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 30도이며, V자형의 오목 라인의 피치는 입사 단면측 0.446mm부터 중앙부 0.179mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시켰다. 상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도 측정을 실시했다. 면 내 평균 휘도는 8943cd/㎡이었다.
<실시예 4>
실시예 1과 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 140도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.007mm이고 정각이 140도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(10)를 제작했다.
실시예 2에서 사용한 출사면측의 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 패턴인 스탬퍼(3)와 스탬퍼(10)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 20도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면 0.446mm부터 중앙부 0.179mm까지 점차 완만하게 감소시켰다. 상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고, 휘도 측정을 실시한 바, 면 내 평균 휘도는 9175cd/㎡이었다.
<실시예 5>
실시예 1에서 제작한 스탬퍼(1)와 같은 제작 공정을 거쳐, 높이 0.01mm이고 정상 부분에 폭 약 0.01mm의 평탄부를 갖는 경사각이 55도인 사다리꼴형 패턴을 부형한 출사면측의 스탬퍼[이하, 스탬퍼(6)]를 제작했다.
높이 0.005mm이고 정각이 130도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시킨 저면측의 스탬퍼[이하, 스탬퍼(7)]는 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 130도, 높이 0.005mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성하고, 이 원반을 박리하여 제작했다.
이들의 스탬퍼(6) 및 스탬퍼(7)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 46인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 1040×598×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.005mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 30도이며, 피치는 입사 단면측 1.037mm부터 중앙부 0.581mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시키고, 중앙부로부터 반입사 단면측으로는 0.620mm까지 점차 완만하게 증가시켰다.
발광 유닛으로서 산켄덴키가부시키가이샤 제조의 형번 SEPOHA6007의 멀티칩 LED 모듈(발광 소자 20개, 바깥치수 13.7mm, 발광 길이 11.4mm)을 사용하고, 상기 발광 유닛을 직선 상에 등간격(13.9mm)으로 75개 배치시켜, 일차 광원을 형성하고, 상기 도광판은 저면의 V자형의 오목 라인이 X축과 평행해지도록 배치시키고, X축과 평행이 되는 1개의 단면에만 일차 광원을 배치시켰다.
또한, 도광체의 출사면 위에는 확산 시트(가부시키가이샤 츠지덴 제조 : 형번 D121UZ)를 1장 배치하고, 더욱 휘도 상승 필름(스미토모쓰리엠가부시키가이샤 제조 : 형번 BEFIII-90/50T-7)을 그 프리즘의 장변이 X축과 평행해지도록 배치하고, 또한 그 위에 확산 시트(케이와가부시키가이샤 제조 : 형번 PBS072H)를 배치했다.
그리고, 도광체의 저면(7)에는 반사 시트(5; 토레이가부시키가이샤 제조 : 형번 E6SL)를 배치하고, 반입 광단면(8a)에는 경면 반사 타입의 반사 시트(케이와가부시키가이샤 제조 : 형번 레이라-NR3)를 배치하고, 이들의 부재를 금속 프레임에 수납시켰다.
그리고, 이 위로부터 폴리스티렌으로 된 지지틀로 배면의 금속 프레임을 결합시켰다.
이렇게 하여 형성한 도 7에 도시하는 백라이트 장치에 있어서, 안정화 전원 장치로부터 24V, 7A의 전류를 인가하여 휘도 성능을 측정했다. 휘도 측정은 휘도계(가부시키가이샤 탑콘 제조 : TOPCON BM-7)를 사용하여, 도 6에 도시하는 위치의 9점을 측정했다. 면 내 평균 휘도는 7967cd/㎡이었다.
<실시예 6>
실시예 1과 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 125도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.007mm이고 정각이 125도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(13)를 제작했다.
실시예 2에서 사용한 출사면측의 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 패턴인 스탬퍼(3)와 스탬퍼(13)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 27.5도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면 0.446mm부터 중앙부 0.179mm까지 점차 완만하게 감소시켰다. 상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고, 휘도 측정을 실시한 바, 면 내 평균 휘도는 9150cd/㎡이었다.
<실시예 7>
실시예 5와 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 125도, 높이 0.005mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.005mm이고 정각이 125도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(14)를 제작했다.
실시예 5에서 사용한 출사면측의 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 패턴인 스탬퍼(6)와 스탬퍼(14)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 46인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 1040×598×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.005mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 27.5도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면측 1.037mm부터 중앙부 0.581mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시키고, 중앙부부터 반입사 단면측으로는 0.620mm까지 점차 완만하게 증가시켰다. 상기 도광판을 실시예 5와 동일하게 도 7에 도시하는 백라이트 장치에 넣고, 휘도 측정을 실시한 바, 면 내 평균 휘도는 8135cd/㎡이었다.
<실시예 8>
실시예 5와 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 140도, 높이 0.005mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.005mm이고 정각이 140도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(15)를 제작했다.
실시예 5에서 사용한 출사면측의 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 패턴인 스탬퍼(6)와 스탬퍼(15)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 46인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 1040×598×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.005mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 20도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면측 1.037mm부터 중앙부 0.581mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시키고, 중앙부부터 반입사 단면측으로는 0.620mm까지 점차 완만하게 증가시켰다. 상기 도광판을 실시예 5와 동일하게 도 7에 도시하는 백라이트 장치에 넣고, 휘도 측정을 실시한 바, 면 내 평균 휘도는 8154cd/㎡이었다.
<비교예 1>
이 비교예는 실시예 1에 사용한 도광판의 저면에 형성된 V자형의 오목 라인의 평균 경사도(R)가 40도인 경우다.
실시예 1과 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 100도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.007mm이고 정각이 100도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(8)를 제작했다.
실시예 1에서 사용한 스탬퍼(1)와 스탬퍼(8)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다.
상기 도광판은 출사면이 경면이며, 저면에는 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 도광체의 입사 단면부터 배치되도록 조정되어 있다. 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 40도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면 0.470mm부터 중앙부 0.199mm까지 점차 완만하게 감소시켰다.
상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도를 측정한 바 면 내 평균 휘도는 7875cd/㎡이었다. 실시예 1의 도광판과 비교하여, 면 내 평균 휘도로 7.6% 저하되었다.
<비교예 2>
이 비교예는 실시예 2에 사용한 도광판의 저면에 형성된 V자형의 오목 라인의 평균 경사도를 40도로 한 경우다. 실시예 1과 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 100도, 높이 0.020mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.020mm이고 정각이 100도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배치 시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(9)를 제작했다.
실시예 2에서 사용한 출사면측의 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 패턴인 스탬퍼(3)와 스탬퍼(9)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 도광체의 입사 단면부터 배치되도록 조정되어 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.020mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 40도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면 0.994mm부터 중앙부 0.358mm까지 점차 완만하게 감소시켰다. 상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고, 휘도를 측정한 바, 면 내 평균 휘도는 8457cd/㎡이며, 실시예 2의 도광판과 비교하여, 면 내 평균 휘도로 9.5% 저하되었다.
<비교예 3>
이 비교예는 실시예 2에 사용한 도광판의 저면에 형성된 V자형의 오목 라인의 평균 경사도가 15도인 경우다.
실시예 1과 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 150도, 높이 0.007mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.007mm이고 정각이 150도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(11)를 제작했다.
실시예 2에서 사용한 출사면측의 단면이 사다리꼴형인 볼록 라인 패턴인 스탬퍼(3)와 스탬퍼(11)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 40인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 900×511×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.007mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 15도이다. 이번 제작한 피치는 입사 단면 0.446mm부터 중앙부 0.179mm까지 점차 완만하게 감소시켰다.
상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고, 휘도 측정을 실시한 바, 면 내 평균 휘도는 8686cd/㎡이며, 실시예 2와 비교하여 7% 저하되었다.
<비교예 4>
이 비교예는 실시예 5에 사용한 도광판의 저면에 형성된 V자형의 오목 라인의 평균 경사도가 40도인 경우다.
실시예 1과 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 100도, 높이 0.005mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.005mm이고 정각이 100도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배치시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(12)를 제작했다.
이들의 스탬퍼(6) 및 스탬퍼(12)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 46인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 1040×598×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.005mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 40도이며, 피치는 입사 단면측 0.897mm부터 중앙부 0.519mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시키고, 중앙부부터 반입사 단면측으로 0.597mm까지 점차 완만하게 증가시켰다.
상기 도광판을 실시예 5와 동일하게 도 7에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도를 측정한 바, 면 내 평균 휘도는 7484cd/㎡이었다. 실시예 5의 도광판과 비교하여, 면 내 평균 휘도로 6% 저하되었다.
<비교예 5>
이 비교예는 PMMA제의 평판(판 두께 4mm)의 저면에 인쇄 도트를 부여하여 도광판을 제작하여, 실시예 1의 백라이트에 넣은 경우다.
도광판의 저면에는 입광 단면으로부터 멀어질수록 치밀해지도록 조밀하게 한 백색 인쇄 도트를 형성하고(도광판 중앙부에서 도트 밀도 큼), 휘도 분포를 소정의 분포로 했다.
상기 도광판을 실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도를 측정한 바 면 내 평균 휘도는 8054cd/㎡이었다. 실시예 2의 도광판과 비교하여, 면 내 평균 휘도로 13.8% 저하되었다. 또한, 실시예 3의 도광체와 비교한 경우는 면 내 평균 휘도로 10% 저하되었다.
<비교예 6>
이 비교예는 비교예 5와 같이 PMMA제의 (판 두께 4mm)의 저면에 인쇄 도트를 부여하여 도광판을 제작하고, 실시예 5의 백라이트에 넣은 경우다. 상기 인쇄 도광판의 저면에는 입광 단면으로부터 멀어질수록 치밀해지도록 조밀한 백색 인쇄 도트를 형성하고, 휘도 분포를 소정의 분포로 했다.
상기 도광판을 실시예 5와 동일하게 도 7에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도를 측정한 바, 면 내 평균 휘도는 7568cd/㎡이었다. 실시예 5의 도광판과 비교하여, 면 내 평균 휘도로 5% 저하되었다.
<비교예 7>
이 비교예는 실시예 5에 사용한 도광판의 저면에 형성된 V자형의 오목 라인의 평균 경사도가 15도인 경우다.
실시예 5와 동일하게, 직접 금형 상자에 다이아몬드바이트로 정각 150도, 높이 0.005mm의 V자형의 오목 라인을 절삭 가공으로 제작하고, 이 절삭 상자로부터 직접 전주를 행하여, 니켈 전주층을 형성했다. 원반을 박리하고, 높이 0.005mm이고 정각이 150도인 프리즘 패턴을 소정의 간격으로 배열시켜 부형한 저면측의 스탬퍼(16)를 제작했다.
이들의 스탬퍼(6) 및 스탬퍼(16)를 전사형으로 하여 출사 성형기의 금형 고정측 캐비티와 금형 가동측 캐비티에 넣고, 출사 성형법으로 46인치 액정 텔레비전용 미세 구조를 갖는 도광판을 얻었다. 얻어진 도광판의 바깥치수는 가로×세로×높이가 1040×598×4mm이었다.
얻어진 도광판은 단면 형상이 사다리꼴형인 볼록 라인이 이격해서 배치된 출사면과 단면 형상이 V자형인 오목 라인이 소정의 피치로 배치된 저면을 구비하고 있다. 이 출사면의 사다리꼴형의 볼록형은 높이(H)가 0.01mm, 천정부 폭(W2)이 0.01mm, 저면 폭(W1)이 0.024mm이며, 저면의 V자형인 오목 라인의 높이는 0.005mm, 평균 저각에 있어서의 오목 라인의 입사 단면측의 X축과 평행한 사면의 저면에 대한 평균 경사도(R)는 15도이며, 피치는 입사 단면측 1.037mm부터 중앙부 0.581mm까지 점차 완만하게 감소하도록 변화시키고, 중앙부부터 반입사 단면측으로 0.620mm까지 점차 완만하게 증가시켰다.
상기 도광판을 실시예 5와 동일하게 도 7에 도시하는 백라이트 장치에 넣고 휘도를 측정한 바, 면 내 평균 휘도는 7572cd/㎡이었다. 실시예 5의 도광판과 비교하여, 면 내 평균 휘도로 5% 저하되었다.
<비교예 8>
이 비교예는 실시예 2에 사용한 도광판의 출사면 위에 설치된 광학 시트를 확산 시트 2장으로 한 경우다.
실시예 1과 동일하게 도 5에 도시하는 백라이트 장치로부터 프리즘 시트(5b)를 제거하고, 실시예 2에 사용한 도광판의 출사면 위에 확산 시트(가부시키가이샤 츠지덴 제조 : 형번 D121UZ)를 1장 배치하고, 또한 그 위에 확산 시트(케이와가부시키가이샤 제조 : 형번 PBS072H)를 배치시켜, 휘도 측정을 실시한 바, 면 내 평균 휘도는 7852cd/㎡이며, 실시예 2와 비교하여 16% 저하되었다.
1 : 도광판
2 : 볼록 라인
3 : 오목 라인
4 : 일차 광원
4a : 발광 유닛
5 : 반사 시트
5a : 확산 시트
5b : 프리즘 시트
5c : 경면 반사 시트
6 : 출사면
7 : 저면
8 : 입사 단면(측면)
8a : 반입사 단면(측면)
8b : 반사 단면(측면)
9 : V자형 오목 라인
10 : 면광원 소자
11 : 광원 리플렉터
12 : 지지틀
13 : 금속 프레임

Claims (10)

  1. 도광판의 측면에 일차 광원을 적어도 1개 배치시킨 에지 라이트 방식의 면광원 소자에 있어서,
    상기 도광판은 출사면, 상기 출사면에 대향하는 저면, 및 적어도 1측면에 형성된 일차 광원으로부터 출사된 광을 입사시키는 입사 단면을 가지고,
    상기 도광판의 저면측에는 광을 반사시키는 반사 수단을 구비하고,
    상기 도광판의 출사면측에는 1장 또는 복수의 광학 시트를 구비하고,
    X축과, X축에 직교하는 Y축으로 구성되는 X-Y 평면의 법선을 Z축으로 하고,
    상기 일차 광원은 X축과 평행하게 배치되어 있고,
    상기 반사 수단, 상기 도광판, 광학 시트는 상기 X-Y 평면과 평행하게 배치되어 있고,
    Z축 방향에 상기 반사 수단, 상기 도광판, 광학 시트의 순서로 구성되어 있고,
    상기 광학 시트 중, 적어도 1장의 프리즘 시트를 구비하고 있고,
    상기 도광판의 출사면에 가장 가까운 프리즘 시트의 출사면에 볼록 라인 프리즘을 가지고 있고, 상기 볼록 라인 프리즘은 그 길이 방향을 X축과 평행하게 배치하고,
    상기 도광판의 입사 단면은 상기 X-Z 평면과 평행하고, 상기 저면에는 X축과 평행한 복수의 오목 라인으로 이루어지는 패턴이 형성되고 있고, 상기 복수의 오목 라인의 입사 단면측에 X축과 평행한 사면을 가지고,
    상기 사면의 상기 도광판의 저면에 대한 경사도(R)가 하기의 식:
    R≤{π/2-sin-1(0.422/nLGP)}/2
    R≥sin-1(1/nLPG)-sin-1(0.643/nLPG),
    R : 상기 도광판의 저면에 대한 평균 경사도(라디안)
    nLPG : 상기 도광판 기재의 굴절율
    을 충족시키는 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 일차 광원이 상기 도광판의 대향하는 2개의 입사 단면에 각각 배치되어 있고, 상기 복수의 오목 라인이 상기 2개의 입사 단면에 대하여, 각각 X축과 평행한 상기 사면을 갖는 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 V자형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판의 출사면에 Y축과 평행한 복수의 볼록 라인으로 이루어지는 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 도광판의 출사면에 형성된 볼록 라인의 단면이 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 저면에 형성된 오목 라인의 단면이 V자형이며, 또한, 상기 도광판의 출사면에 Y축과 평행한 복수의 볼록 라인이 서로 이격해서 배치되어 이루어지는 패턴이 형성되고, 상기 볼록형의 단면이 사다리꼴형인 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시트가 도광판의 출사면의 위로부터 확산 시트, 프리즘 시트, 확산 시트의 순서로 설치된 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학 시트가 도광판의 출사면의 위로부터 확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광 필름의 순서로 설치된 것을 특징으로 하는 면광원 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 면광원 소자의 출사면측에 투과형 표시 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
KR1020117011264A 2008-10-22 2009-10-21 면광원 소자 및 이것을 구비한 화상 표시 장치 KR20110086067A (ko)

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