KR20120002437A - 면광원 장치 - Google Patents

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KR20120002437A
KR20120002437A KR1020110059574A KR20110059574A KR20120002437A KR 20120002437 A KR20120002437 A KR 20120002437A KR 1020110059574 A KR1020110059574 A KR 1020110059574A KR 20110059574 A KR20110059574 A KR 20110059574A KR 20120002437 A KR20120002437 A KR 20120002437A
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마모루 야베
토모카즈 시모다
요시유키 마스
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오므론 가부시키가이샤
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Abstract

과제
도광판의 경사면으로부터 누설되는 광에 의한 핫 스폿이나 휘도 얼룩 등의 발광 품위의 저하를 방지한다.
해결 수단
도광판(34)은, 두께가 큰 입광부(47)와, 윗면이 경사면(50)이 된 쐐기형의 광도입부(48)와, 두께가 얇고 발광 영역이 되는 도광판 본체(49)를 구비하고 있다. 도광판 본체(49)의 윗면에는, 확산판(37)이 놓여지고, 그 위에는 윗면에 프리즘이 형성된 2장의 프리즘 시트(38a, 38b)가 겹쳐져 있다. 확산판(37)은, 경사면(50)의 하단으로부터 떨어져서 인입되어 있고, 프리즘 시트(38a)는 도광판 본체(49)측으로부터 광도입부(48)측으로 연출되어 있고, 공기층(56)을 통하여 경사면(50)의 상방을 덮고 있다. 또한, 광도입부(48)의 입광단면(41)에는, 복수의 광원(35)이 배치된다.

Description

면광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE APPARATUS}
본 발명은 면광원 장치에 관한 것으로, 예를 들면 액정 패널을 배면에서 조명하기 위한 백라이트 등에 사용되는 면광원 장치에 관한 것이다.
에지 라이트형의 면광원 장치에서는, 평판형상을 한 도광판의 입광단면(入光端面)에 대향시켜서 광원을 배치하고, 도광판의 윗면에 확산판이나 프리즘 시트를 겹치고 있다. 이 면광원 장치에서는, 도광판의 두께가 광원의 높이에 비하여 작으면, 광원에서 발한 광 중 입광단면으로부터 도광판에 입사하지 않고 입광단면보다도 외측으로 도망치는 광이 증가하고, 광의 이용 효율이 나빠진다. 그 때문에, 도광판의 두께는 광원의 높이와 거의 동등하게 되어 있다.
이와 같은 면광원 장치의 전체 두께를 얇게 하려고 하면, 광원의 높이와 도광판의 두께를 얇게 하는 것이 생각된다. 그러나, 도광판의 두께를 얇게 할 수 있다고 하여도, 광원에는 제조상의 제약이 있고, 그 높이를 보다 작게 하는 것은 곤란하다. 그 때문에, 광원의 높이와 도광판의 두께를 작게 하는 방법에서는, 어느 한도 이하로 면광원 장치의 두께를 얇게 할 수가 없다.
그래서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 입광단면(14)을 구비한 입광부(15)의 두께를 광원(12)의 높이와 거의 동등하게 하고, 도광판(13)의 입광단면(14)과 반대측에 입광단면(14) 보다도 두께가 얇은 평판형상의 도광판 본체(17)를 마련하고, 입광부(15)와 도광판 본체(17)를 연속시키도록 하여 양자의 사이에 쐐기형을 한 광도입부(16)를 형성한 면광원 장치(11)가 제안되어 있다. 이 면광원 장치(11)에서는, 입광단면(14)의 두께와 도광판 본체(17)의 두께의 차를 확산판(19)나 프리즘 시트(20, 21)의 합계 두께와 거의 동등하게 하여 두면, 도광판 본체(17)의 윗면에 확산판(19) 및 프리즘 시트(20, 21)를 겹침에 의해, 면광원 장치(11)의 전체 두께를 얇게 할 수 있다. 또한, 이 면광원 장치(11)에서는, 광원(12)의 높이와 입광단면(14)의 두께가 거의 동등하게 되어 있기 때문에, 광원(12)에서 출사한 광은, 효율적으로 입광단면(14)으로부터 입광부(15)로 받아들여진다. 또한, 광도입부(16)의 윗면이 경사면(18)으로 되어 있어서 두께가 큰 입광부(15)와 두께가 얇은 도광판 본체(17)가 광도입부(16)를 통하여 매끈하게 접속되어 있기 때문에, 입광부(15)에 입사한 광은, 광도입부(16)의 경사면(18)과 하면에서 전반사하면서 도광판 본체(17)로 도광되고, 도광판(13)에서의 누설광을 적게 할 수 있다.
그러나, 이와 같은 면광원 장치를 액정 패널의 백라이트로서 이용하는 경우에는, 미광이 액정 패널에 입사하는 것을 막기 위해, 광도입부의 윗면과 도광판 본체의 윗면 외주부를 차광 테이프(주로, 흑색 점착 시트)로 덮고, 그 윗면에 액정 패널을 겹친다. 그 때문에, 차광 테이프가 광도입부의 경사면에 들러붙는 일이 있고, 차광 테이프가 경사면에 들러붙으면, 경사면에 입사한 도광판 내의 광이 차광 테이프에 흡수되고, 면광원 장치의 휘도가 저하되거나, 휘도 얼룩이 생기거나 할 우려가 있다.
그래서, 특허문헌1에 개시된 면광원 장치에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 도광판 본체(17)의 윗면에 겹쳐진 시트중 맨 밑에 위치하는 확산판(19)의 단을 연장하여 경사면(18)의 윗면에 겹치고, 연장한 확산판(19)에 의해 차광 테이프가 경사면(18)에 들러붙는 것을 막고 있다.
특허문헌1 : 일본 특허 제 4279761호 공보
그러나, 특허문헌1에 개시된 바와 같은 면광원 장치에서는, 다음과 같은 이유에 의해 광도입부(16)의 경사면(18)으로부터 광이 누설되기 쉬웠다.
A) 도광판 내에서는, 광은 도광판의 윗면과 하면에서 전반사를 반복하면서 도광하지만, 도광판이 평판인 경우에는, 전반사를 반복하여도 도광판의 윗면 또는 하면에 입사하는 광의 입사각이 변화하지 않기 때문에, 도광판의 윗면이나 하면으로부터 광은 누설되기 어렵다.
한편, 특허문헌1과 같이 경사면(18)을 갖는 도광판(13)의 경우에는, 도광판(13)의 하면과 경사면(18)에서 전반사할 때마다 경사면(18)에 재입사하는 광의 입사각이 작아지기 때문에, 입광단면(14)으로부터 떨어짐에 따라 전반사의 임계각(이하에서는, 전반사의 임계각을 단지 임계각이라고 한다) 부근의 광이 많아지고, 경사면(18)으로부터 누설되는 광의 비율이 많아진다.
B) 광원으로부터의 출사광은 거의 람버트 분포로 되어 있기 때문에, 광원에서 출사되는 광 중에서 발광 강도가 가장 강한 것은, 광원의 발광면 중앙의 광이고, 게다가 발광면에 수직한 방향의 광이다. 따라서 도광판 내를 도광하는 광 중에서 최대 강도가 되는 것은, 도광판의 중앙을 입광단면과 수직하게 진행하는 광이다(실제의 도광판에서는, 도광판의 경사면이나 도광판 하면의 요철 패턴의 영향에 의해 광원으로부터 떨어짐에 따라 광의 분포는 균일화되지만, 입광부 부근에서는, 일반적으로, 도광판의 중앙을 입광단면에 수직한 방향으로 진행하는 광의 강도가 크다).
특허문헌1의 면광원 장치(11)에서는, 경사면(18)의 표면에 확산판(19)이 늘어나 있기 때문에, 경사면(18) 중 확산판(19)이 밀착하고 있는 영역에 광이 입사하면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 계면에서 굴절률 차가 작기 때문에 확산판(19)을 통과하여 광이 외부로 누설되어 버린다. 게다가, 상기한 바와 같은 최대 강도 부근의 광도 경사면(18)에 입사하기 때문에, 광원(12)의 전(全) 광량에 대한 누설광의 비율도 커진다.
또한, 실제로는, 확산판(19)의 이면에는 미세한 요철이 존재하기 때문에, 확산판(19)의 연장 부분의 이면 전체가 경사면(18)에 밀착하는 것은 아니고, 공기층(22)을 포함하는 부분에서는 광이 전반사되지만, 최대 강도 부근의 광도 경사면(18)에 입사하기 때문에, 일부의 광이 확산판(19)을 통과하여 누설되는 것만으로도 상당한 누설광이 된다.
C) 특허문헌1의 면광원 장치(11)에서는, 도광판(13)의 경사면(18)이 평평하기 때문에 확산판(19)의 모서리(角)가 접촉함으로써 경사면(18)에 미세한 흠집이 생기기 쉽고, 이 흠집에 의해 경사면(18)으로부터 광이 누설되기 쉬워진다. 특히, 경사면(18)의 도광판 본체측의 단부 부근에 미세한 흠집이 발생하면, 광의 누설이 커진다.
이와 같이 하여 경사면(18)으로부터 광이 누설되면, 도 3에 도시하는 바와 같이, 확산판(19)을 투과하여 확산된 광이, 프리즘 시트(20, 21)의 단면이나 양 시트(20, 21) 사이에 입광한다. 그리고, 양 시트(20, 21) 사이에 입사한 광은, 프리즘 시트(21)에 의해 상방으로 구부러져, 일부는 차광 테이프(23)에서 흡수되지만, 나머지 일부의 광은 차광 테이프(23)의 개구(도광판 본체(17)의 발광 영역)까지 도달하고, 여분의 광이 되어 핫 스폿(즉, 불균일하게 밝은 휘점)이 생긴다. 또한, 프리즘 시트(20, 21) 내에 그 단면으로부터 입사한 광은, 프리즘 시트(20, 21)의 내부를 도광하면서 서서히 상방으로 사출되기 때문에, 차광 테이프(23)의 개구 내에서 가늘고 긴 휘도 얼룩(휘선)이 된다. 이 결과, 면광원 장치(11)의 발광 영역에 핫 스폿이나 휘도 얼룩이 발생하고, 면광원 장치(11)의 발광 품위가 저하되는 문제가 있다. 또한, 경사면(18)으로부터 광의 누설이 커지면, 발광 영역의 휘도 저하를 야기하게 된다.
또한, 경사면(18)의 경사각이 완만한 경우에는, 광의 누설이 적기 때문에, 확산판(19)에 의한 광확산 효과도 있어서 핫 스폿이나 휘도 얼룩은 눈에 띄기 어렵고, 발광 품위의 저하는 경미하다. 그러나, 근래, 면광원 장치의 박형화 경향 중에서, 경사면의 경사각도 급하게 되고 있어서, 상기한 바와 같은 발광 품위의 저하나 휘도의 저하가 현저하게 되고 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 도광판의 경사면으로부터 누설된 광에 의한 핫 스폿이나 휘도 얼룩 등의 발광 품위의 저하를 방지할 수 있는 면광원 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치는, 입광단면과, 상기 입광단면의 두께보다도 얇은 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 연속하도록 형성되어 있고 상기 입광단면측부터 상기 도광판 본체측을 향하여 점차로 두께가 얇아진 광도입부를 갖는 도광판, 상기 입광단면과 대향하는 위치에 배치된 광원, 상기 도광판 본체의 발광측의 면에 놓여진 확산판 및 1장 또는 복수장의 프리즘 시트, 및, 상기 도광판 본체의 발광 영역을 제외한 영역에서 상기 확산판 및 상기 프리즘 시트보다도 상방에 배치된 차광 시트를 구비하고, 1장 또는 복수장의 상기 프리즘 시트 중 적어도 1장의 프리즘 시트를 상기 광도입부의 표면을 향하여 연출(延出)시킨 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 면광원 장치는, 입광단면보다도 얇아진 도광판 본체의 위에 확산판이나 프리즘 시트를 겹침으로써 면광원 장치 전체의 두께를 얇게 한 것이지만, 이와 같은 형태의 도광판에서는, 평판형상이 아닌 광도입부의 표면으로부터 광이 누설되어 미광이 되고, 핫 스폿이나 휘도 얼룩 등에 의해 발광 품위를 저하시킬 우려가 있다.
그러나, 본 발명의 면광원 장치에서는, 광도입부의 표면에 프리즘 시트를 연출시켜서 광도입부의 표면을 프리즘 시트로 덮고 있기 때문에, 광도입부의 표면으로부터 누설되는 광은 프리즘 시트에 입사하고, 프리즘 시트에 거의 수직한 방향으로 구부러져서 차광 시트에서 흡수된다. 따라서, 광도입부로부터 누설된 광이 미광이 되어 핫 스폿이나 휘도 얼룩을 발생시키는 것을 방지할 수 있고, 면광원 장치의 발광 품위를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 어느 실시 양태는, 상기 도광판 본체의 발광측의 면에 상기 확산판이 놓여지고, 당해 확산판의 위에, 상기 확산판과 대향하는 면과 반대측의 면에 프리즘이 형성된 2장의 상기 프리즘 시트가 겹쳐지고, 2장의 상기 프리즘 시트 중 적어도 한쪽의 프리즘 시트가 상기 광도입부의 표면을 향하여 연출하여 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에서는, 도광판 본체의 표면에서 확산판의 위에 겹쳐진 프리즘 시트가 광도입부측으로 연출되어 광도입부의 표면을 덮고 있기 때문에, 프리즘 시트가 광도입부의 표면에 밀착하기 어렵게 되어 있다. 그 때문에, 광도입부 내의 광이 그 표면으로부터 누설되기 어려워지고, 미광이 발생하기 어렵게 되어 발광 품위의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 광도입부로부터의 누설광이 적어지기 때문에, 도광판 본체에서의 발광 휘도를 높일 수 있다.
또한, 이 실시 양태에서는, 2장의 상기 프리즘 시트가 상기 광도입부의 표면에서 적층되어 있어도 좋다. 광도입부의 표면에 2장의 프리즘 시트가 적층되어 있으면, 광도입부의 표면으로부터 누설되는 광은 프리즘 시트를 2회 통과하게 되고, 프리즘 시트에 수직한 방향으로 편향되어 차광 시트에서 흡수되는 광의 비율이 증가한다.
또한, 이 실시 양태에서는, 상기 광도입부의 표면을 향하여 연출된 상기 프리즘 시트와 상기 광도입부의 표면과의 사이에 공기층이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 프리즘 시트와 광도입부의 표면과의 사이에 공기층을 마련하면, 도광판의 표면으로부터 광이 누설되기 어려워지고, 면광원 장치의 발광 품위의 저하를 억제함과 함께 발광 휘도를 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 다른 실시 양태는, 상기 도광판 본체의 발광측의 면에, 상기 도광판 본체와 대향하는 면에 프리즘이 형성된 1장의 상기 프리즘 시트가 놓여지고, 당해 프리즘 시트의 위에 상기 확산판이 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에서는, 하면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트를 이용하고 있기 때문에, 프리즘 시트를 투과한 광을 효율적으로 프리즘 시트에 수직한 방향으로 편향시킬 수 있고, 보다 많은 광량을 차광 시트에서 흡수시킬 수 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 확산판이, 상기 광도입부와 상기 도광판 본체의 경계보다도 떨어진 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 확산판의 단면이 광도입부로부터 떨어지기 때문에, 광도입부로부터 누설된 광이 확산판의 단면으로부터 확산판 내에 입사하기 어려워지고, 발광 품위의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 1장 또는 복수장의 상기 프리즘 시트 중, 연출된 적어도 1장의 프리즘 시트가, 그 프리즘 능선(稜線) 방향이 상기 입광단면에 수직한 방향에 대해 30°이상 90°이하의 각도를 이루도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 여기서 프리즘 능선 방향이 입광단면에 수직한 방향에 대해 이루는 각도는, 프리즘 능선의 회전 방향에 의하지 않고, 입광단면에 수직한 방향으로부터 잰 각도가 0°이상 90°이하가 되도록 정의한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 광도입부의 표면으로부터 누설된 광이 프리즘 시트에 의해 회귀(回歸) 반사되기 어려워진다. 따라서 프리즘 시트에서 회귀 반사된 광이 재차 도광판 내로 되돌아와 발광 영역으로부터 출사하는 것을 막을 수 있고, 발광 품위의 저하를 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광도입부의 발광측의 면을 경사면으로 한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 도광판 본체의 발광측의 면을 패여지게 할 수 있고, 확산판이나 프리즘 시트를 그곳에 담는 것이 가능해진다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광도입부의 발광측의 면을 복수의 평면에 의해 불룩하도록 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면 프리즘 시트의 모서리를 광도입부의 표면으로부터 띄울 수 있고, 프리즘 시트의 모서리에 의해 광도입부의 표면에 흠집이 생기는 것을 막을 수 있고, 흠집이 생긴 개소로부터 누설되는 광을 적게 할 수 있다.
본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광도입부의 발광측의 면을 곡면에 의해 불룩하도록 형성한 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태로도 프리즘 시트의 모서리를 광도입부의 표면으로부터 띄울 수 있고, 프리즘 시트의 모서리에 의해 광도입부의 표면에 흠집이 생기는 것을 막을 수 있고, 흠집이 생긴 부분으로부터 누설되는 광을 적게 할 수 있다.
또한, 본 발명에서의 상기 과제를 해결하기 위한 수단은, 이상 설명한 구성 요소를 적절히 조합한 특징을 갖는 것이고, 본 발명은 이러한 구성 요소의 조합에 의한 많은 변화를 가능하게 하는 것이다.
도 1은, 종래의 면광원 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 2는, 특허문헌1에 개시된 면광원 장치에서의 광의 거동을 도시하는 도면.
도 3은, 특허문헌1에 개시된 면광원 장치에서 경사면으로부터 누설된 광에 의한 발광 품위의 저하의 원인을 설명하는 도면.
도 4는, 본 발명의 실시형태1에 의한 면광원 장치의 개략 단면도.
도 5는, 실시형태1의 면광원 장치의 분해 사시도.
도 6의 (A) 및 (B)는 실시형태1의 면광원 장치에서의 광의 거동을 설명하는 개략도로서, 도 6의 (B)는 실시형태1의 면광원 장치의 일부 파단한 단면도, 도 6의 (A)는 그 차광 테이프를 제외한 평면도.
도 7은, 확산판이나 차광 테이프 등의 배치를 정하는 방법을 설명하는 설명도.
도 8의 (A)는, 하측의 프리즘 시트의 프리즘 능선 방향이 입광단면에 거의 수직하게 되도록 상하의 프리즘 시트를 배치한 양상을 도시하는 평면도이고, 도 8의 (B)는, 그때의 광의 거동을 도시하는 단면도.
도 9는, 하측의 프리즘 시트의 프리즘 능선 방향이 입광단면에 수직한 수선(C)과 이루는 각도(φ1)와, 그때의 광의 프리즘면에의 입사각(β)과 관계를 도시한 도면.
도 10의 (A) 및 (B)는, 도 9의 설명도.
도 11은, 실시형태1의 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치의 개략 단면도.
도 12는, 본 발명의 실시형태2에 의한 액정 표시 장치를 도시하는 개략 단면도.
도 13의 (A)는, 본 발명의 실시형태3에 의한 면광원 장치를 설명하는 개략도이고, 도 13의 (B)는, 실시형태3의 변형예를 설명하는 개략도.
도 14는, 본 발명의 실시형태4에 의한 면광원 장치에 이용되는 도광판을 도시하는 사시도.
도 15는, 도 14의 도광판에서의 광도입부의 원추상의 경사면을 도시하는 상세도.
도 16은, 본 발명의 실시형태5에 의한 면광원 장치를 설명하는 개략도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 알맞는 실시 형태를 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 설계 변경할 수 있다.
(제 1의 실시 형태)
우선, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시형태1에 의한 면광원 장치(31)의 구성을 설명한다. 도 4는 면광원 장치(31)의 개략 단면도이다. 도 5는 면광원 장치(31)의 분해 사시도이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 면광원 장치(31)는, 반사판(32), 프레임(33), 도광판(34), 복수개의 광원(35), 플렉시블 프린트 기판(36), 확산판(37), 2장의 프리즘 시트(38a 및 38b), 차광 테이프(39)(차광 시트) 등으로 이루어진다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 광원(35)(LED 발광 소자)은, 형광체를 포함한 투광성의 수지(44) 내에 청색 발광 LED 칩(43)을 밀봉하고, 당해 수지(44)의 앞면을 제외한 면을 백색 수지(45)에 의해 덮은 사이드 뷰 타입의 것이다. LED 칩(43)이 발광하면, LED 칩(43)에서 출사된 청색광이 의사적인 백색광으로 변환되면서, 수지(44)의 앞면(발광창(46))으로부터 전방으로 출사된다. 또한, LED 칩(43)에서 출사된 광의 일부는, 수지(44)와 백색 수지(45)의 계면에서 반사된 후, 발광창(46)으로부터 전방으로 출사된다.
복수개의 광원(35)은, 플렉시블 프린트 기판(36)의 하면에 실장되어 있고, 일정한 피치로 일렬로 나열하여 있다.
예를 들면, 사이드 뷰 타입의 광원(35)은, 두께 0.4㎜의 일아화학공업(日亞化學工業) 제품의 NSSW204를 이용할 수 있고, 플렉시블 프린트 기판(36)은 두께 0.1㎜의 것을 이용할 수 있다.
도광판(34)은, 폴리카보네이트 수지나 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 수지 등의 굴절률이 높은 투광성 수지에 의해 성형되어 있다. 도광판(34)의 단면(端面)에는, 도광판(34)의 내부에 광을 도입하기 위한 입광단면(41)이 형성되어 있고, 입광단면(41)의 높이는 광원(35)의 발광창(46)의 높이보다도 크게 되어 있다. 입광단면(41)을 갖는 입광부(47)는 균일한 두께를 갖고 있고, 입광부(47)와 반대측에는 입광부(47)보다도 두께가 얇은 평판형상의 도광판 본체(49)가 마련되고, 입광부(47)와 도광판 본체(49)를 연속시키도록 하여 양자의 사이에 쐐기형을 한 광도입부(48)가 형성되어 있다. 도광판(34)에서는 도광판 본체(49)가 대부분의 면적을 차지하고 있고, 도광판 본체(49)의 하면에는, 그 내부를 도광하는 광을 전반사 또는 확산시켜서 도광판 본체(49)의 윗면(광출사면(42))으로부터 상방으로 출사시키기 위한 미세한 편향 패턴(40)(확산 수단)이 다수 형성되어 있다. 또한, 광도입부(48)의 윗면은, 입광부(47)의 윗면부터 도광판 본체(49)의 윗면을 향하여 내려가게 경사한 경사면(50)으로 되어 있다.
예를 들면 도광판(34)은 폴리카보네이트 수지에 의해 성형되어 있고, 입광부(47)의 두께는 0.43㎜, 광도입부(48)의 경사면(50)의 경사각은 약 10°, 도광판 본체(49)의 두께는 0.20㎜로 되어 있다.
프레임(33)은, 도광판(34)의 입광부(47)와 같은 정도의 두께를 갖는 수지 시트(예를 들면, 폴리카보네이트 수지의 시트)를 커팅한 것으로서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 도광판(34)을 담아 위치 결정하기 위한 개구(51)를 갖고 있다. 또한, 개구(51)의 단(端)에는, 플렉시블 프린트 기판(36)의 하면에 실장된 광원(35)을 위치 결정하기 위한 오목부(52)가 광원(35)과 같은 피치로 마련되어 있다.
반사판(32)은, 백색 시트나 금속박 등의 반사율이 높은 재료로 형성되고, 또는 다층막(ESR) 등의 반사 기구로 형성되어 있다. 예를 들면, 두께 0.065㎜의 3M 제품의 ESR을 사용할 수 있다. 반사판(32)은, 도광판(34)의 하면으로부터 누설되는 광을 반사시켜서 도광판(34)에 재입사시켜, 광의 이용 효율을 향상시키는 것이다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 반사판(32)의 윗면 외주부를, 양면 점착 테이프(53)에 의해 프레임(33)의 하면에 접착한다. 그리고, 프레임(33)의 개구(51) 내에 도광판(34)을 담고, 각 광원(35)의 발광창(46)을 도광판(34)의 입광단면(41)에 대향시키도록 하여 각 오목부(52)에 광원(35)을 담아 위치 결정하고, 양면 점착 테이프(54)(예를 들면, 두께 0.03㎜의 일동전공(日東電工) 제품의 No.5603)에 의해 플렉시블 프린트 기판(36)의 하면을 프레임(33)의 윗면과 도광판(34)의 입광부(47)의 윗면에 접착한다. 이 결과, 플렉시블 프린트 기판(36)과 반사판(32)은 프레임(33)에 고정되고, 도광판(34)의 이면에 반사판(32)이 대향하고, 도광판(34)의 입광부(47)는 반사판(32)과 플렉시블 프린트 기판(36)에 끼워 넣어진다.
또한, 입광부(47)의 두께는 광원(35)의 높이보다도 커도 좋고 작아도 좋지만, 조립된 상태에서는, 광원(35)의 발광창(46)은 입광단면(41) 상단보다도 위로 나오지 않고, 하단보다도 아래로 나오지 않도록 배치되어야 한다. 또한, 광원(35)의 하면은, 도광판(34)의 이면보다도 인입(引入)되어서 반사판(32)과의 사이에 간극이 생겨도 무방하다.
그리하여, 광원(35)을 점등시킨 때, 광원(35)에서 출사된 광은, 입광단면(41)으로부터 도광판(34) 내에 도입되고, 도광판(34)의 윗면과 하면의 사이에서 전반사를 반복하면서 도광판(34) 내를 도광한다. 그리고, 도광 도중에서 편향 패턴(40)으로 전반사 또는 확산되어 광출사면(42)을 향하여 임계각보다도 작은 입사각으로 입사한 광은, 광출사면(42)으로부터 외부로 출사된다.
도광판 본체(49)의 윗면에는 확산판(37)과 2장의 프리즘 시트(38a, 38b)가 겹쳐서 재치되고, 차광 테이프(39)로 언저리가 눌려진다. 확산판(37)으로서는, 예를 들면 두께 0.047㎜의 츠지덴 제품의 D122LS4를 사용할 수 있다. 확산판(37)은, 경사면(50)으로 삐져 나오지 않도록 하여 도광판 본체(49)의 윗면에 겹쳐진다. 즉, 확산판(37)의 단(端)은, 경사면(50)의 하단(도광판 본체(49)의 윗면과의 사이의 경계)보다도 인입된 위치에 배치된다. 확산판(37)의 단을 인입하는 정도로서는, 경사면(50)의 하단으로부터 누설되는 광이 확산판(37)의 단면에 입사하기 어렵게 되어 있으면 좋다.
프리즘 시트(38a, 38b)는, 도광판(34)과 반대측을 향한 면(윗면)에 정각(頂角)이 90°의 단면(斷面) 삼각형 형상을 한 직선형상의 프리즘을 일정 피치로 평행하게 배열한 것이다. 프리즘 시트(38a, 38b)로서는, 예를 들면 두께 0.062㎜의 3M 제품의 TBEF2-T를 사용할 수 있다. 2장의 프리즘 시트(38a, 38b)는, 시트면에 수직한 방향에서 본 때, 프리즘 능선 방향이 서로 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 프리즘 시트(38a, 38b)는, 시트면에 수직한 방향에서 본 때, 각각의 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)에 수직한 수선(垂線)(C)과 이루는 각도(φ1,φ2)가 45°가 되도록 배치되어 있다(도 6의 (A)참조).
또한, 상하로 겹쳐진 프리즘 시트(38b, 38a) 중, 하측의 프리즘 시트(38a)의 단부는 경사면(50)의 상방을 향하여 연출하고, 경사면(50)의 대부분을 덮고 있다. 단, 프리즘 시트(38a)의 단부 하면과 경사면(50) 사이에는 공기층(56)이 끼워 넣어져 있고, 프리즘 시트(38a)와 경사면(50)과의 밀착 면적은 가능한 한 작아지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 프리즘 시트(38a)의 단부의 연출 길이는, 프리즘 시트(38a)의 상단이 입광부(47)의 윗면을 포함하는 수평면보다도 위로 튀어나가지 않는 정도로, 가능한 한 길게 하는 것이 바람직하다. 한편, 상측의 프리즘 시트(38b)의 단부는, 프리즘 시트(38a)의 경사 부분에 겹쳐지지 않도록 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 구성과는 반대로, 하측의 프리즘 시트(38a)를 경사면(50)의 하단보다도 인입하고, 상측의 프리즘 시트(38b)를 경사면(50)의 상방으로 연출시키도록 하여도 좋다. 또한, 경우에 따라서는, 상하의 프리즘 시트(38b, 38a)를 모두 경사면(50)의 상방으로 연출시켜도 좋다(후술한다).
차광 테이프(39)는 흑색 점착 테이프이다. 차광 테이프(39)로서는, 예를 들면 두께 0.05㎜의 데라오카제작소(寺岡製作所) 제품의 7045(0.05) 흑(黑)HF를 사용할 수 있다. 차광 테이프(39)에는, 도광판 본체(49)의 발광 영역(유효 영역)에서 프리즘 시트(38b)를 노출시키기 위해 창(55)이 개구되어 있다. 차광 테이프(39)는, 플렉시블 프린트 기판(36)의 윗면과 프리즘 시트(38b)의 윗면의 외주부 전둘레에 부착되어 있고, 또한 플렉시블 프린트 기판(36)과 반대측에서 프레임(33)의 윗면에 부착되어 있다. 이렇게 하여, 확산판(37), 프리즘 시트(38a, 38b)는 차광 테이프(39)에 의해 지지되어 있다.
이와 같은 구조의 면광원 장치(31)에서는, 경사면(50)의 위에 연출되어 있는 프리즘 시트(38a)는 확산판(37)에 의해 들어 올려져 있기 때문에, 경사면(50)과 프리즘 시트(38a)의 하면과의 사이에 공기층(56)이 생긴다. 공기층(56)에 접한 도광판 재료에서의 임계각은, 수지층(확산판(37) 또는 프리즘 시트(38a))에 밀착한 도광판 재료에서의 임계각보다도 작기 때문에, 프리즘 시트(38a)의 아래에 공기층(56)이 생김으로써 광이 누설되기 어려워진다. 특히, 경사면(50)의 하단부는, 도광판(34) 내에서 가장 광량이 많고, 게다가 도광판(34)의 이면이나 경사면(50)에서 몇 번이나 전반사한 광이 많아 새어 나오는 광의 비율이 많지만, 이 영역에는 확실하게 공기층(56)이 형성되기 때문에, 광의 누설을 적게 억제할 수 있다. 따라서 면광원 장치(31)에 의하면, 경사면(50)으로부터의 누설광에 의한 광손실이 적어져서 발광 영역에서의 휘도가 향상한다. 또한, 경사면(50)에서의 광의 누설이 적어지기 때문에, 경사면(50)으로부터 누설된 광이 미광이 되어 발광 영역에 달함에 의한 핫 스폿이나 휘도 얼룩도 저감된다.
그러나, 경사면(50)과 프리즘 시트(38a)의 사이에 공기층(56)이 존재하고 있어도, 경사면(50)에 세운 법선에 대한 각도가 공기층(56)에 대한 임계각(예를 들면, 도광판(34)이 폴리카보네이트제인 경우에는, 이 임계각은 약 39°가 된다)보다도 작아지는 방향에서 입광부(47) 내에 입사한 광은, 경사면(50)에 입사한 때에는 경사면(50)으로부터 누설된다.
또한, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 경사면(50)에 대해 임계각보다도 큰 입사각(θ1)으로 입사한 광(L1)은 경사면(50)에서 전반사하지만, 경사면(50)에서 전반사한 광(L1)도 도광판(34)의 하면에서 전반사함에 의해 재차 경사면(50)에 입사한다. 경사면(50)의 경사각을 γ로 하면, 재차 경사면(50)에 입사한 때의 입사각은 2γ만큼 작아지기 때문에, 경사면(50)과 이면의 사이에서 몇 번이나 전반사한 광은, 도 6의 (B)의 L2, L3과 같이 임계각보다도 작은 입사각(θ2, θ3)으로 경사면(50)에 입사하여 경사면(50)으로부터 새어 나온다.
이렇게 하여 경사면(50)으로부터 새어 나온 광은, 도 6의 (B)에 도시하는 바와 같이, 프리즘 시트(38a)의 하면에서 프리즘 시트(38a)를 통과하여 프리즘 시트(38a)에 수직한 방향으로 광로가 구부러지고, 프리즘 시트(38a)에 수직한 방향으로 도출된다. 따라서, 경사면(50)으로부터 누설된 광은, 차광 테이프(39)에 의해 흡수되고, 차광 테이프(39)의 창(55)까지 도달하기 어려워진다. 도 6의 (B)에 입각해서 말하면, 광(L2)은 프리즘 시트(38a, 38b)의 프리즘 능선 방향의 기울기(φ1,φ2)(입광단면(41)에 수직한 수선(C)에 대한 기울기)의 영향을 받아, 프리즘 시트(38a)를 통과한 광(L2)은, 수선(C)을 포함하여 시트면에 수직한 평면으로부터 비스듬하게 벗어나 윗방향을 향하여, 차광 테이프(39)의 하면에서 흡수된다.
경사면(50)의 하단부(A)에는, 경사면(50)이나 이면에서 몇 번이나 전반사한 광이 입사하기 때문에, 이 영역(A)은 도광판(34) 내에서 가장 광량이 많고, 게다가 광이 누설되기 쉽다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 영역(A)으로부터 누설되는 광(L3)은, 광(L2)보다도 창(55)에 가까운 장소에서 경사면(50)으로부터 누설되는데, 상하 2장의 프리즘 시트(38a, 38b)를 통과함에 의해, 광(L2)보다도 수직에 가까운 방향으로 구부러지기 때문에, 역시 광(L3)도 창(55)에 도달하는 일 없이, 차광 테이프(39)의 하면에서 흡수된다.
또한, 프리즘 시트(38a)의 하면이 경사면(50)에 밀착하여서 공기층(56)이 존재하지 않는 경우에는, 경사면(50)으로부터 누설되는 광량이 증가하지만, 이 경우에도 상기한 바와 같은 프리즘 시트(38a, 38b)의 작용에 의해, 경사면(50)으로부터 누설되는 광은 차광 테이프(39)의 하면에서 흡수되어, 창(55)으로부터 누설되기 어려워진다.
이 결과, 면광원 장치(31)에서는, 발광 영역에 핫 스폿이나 휘도 얼룩이 생기기 어려워지고, 발광 품위가 향상한다.
또한, 경사면(50)에 미세한 흠집이 발생하고 있는 경우에는, 그곳으로부터 광이 누설되기 쉬워지지만, 경사면(50)의 대부분의 영역, 특히 광량이 많은 하단부(A)에는 프리즘 시트(38a)가 접촉하지 않기 때문에, 광의 누설의 원인이 되는 흠집이 생기기 어렵고, 발광 영역의 휘도 저하를 작게 할 수 있다.
다음에, 경사면(50)의 하단으로부터 누설되는 광의 거동을 간략하게 고찰함에 의해, 확산판(37)이나 차광 테이프(39)의 배치를 생각한다. 도 7은, 경사면(50)에 세운 법선(N)에 대해 θ4의 각도(입사각)로 경사면(50)의 하단에 입사한 광(L4)의 거동을 나타낸다. 실제의 도광판 내의 광은 다양한 광선 방향과 강도 분포를 갖기 때문에, 일의적인 취급은 곤란하지만, 대표적인 광선 추적을 간략화하여 행함에 의해, 각 요소의 치수 관계를 개략적으로 구할 수 있다.
여기서는, 가장 광이 누설되기 쉬운 부분인 경사면(50)의 하단으로부터의 누설광(L4)을 생각한다. 이 광(L4)의 경사면(50)에의 입사각(θ4)으로서는, 공기층에 대한 도광판 재료의 임계각보다도 조금 작은 값을 상정하고 있다. 구체적으로는, 도광판 재료를 폴리카보네이트 수지로 하면, 공기층과의 계면에서의 임계각은 약 39°가 되기 때문에, 입사각(θ4)은 임계각보다 조금 작은 35°라고 한다.
경사면(50)으로부터 누설되는 광이 확산판(37)의 단면에 입사하면, 확산판(37) 내를 광이 도광하여 종래예와 마찬가지로 가늘고 긴 휘도 얼룩이 발생하기 때문에, 우선 경사면(50)으로부터 누설되는 광을 확산판(37)의 단면에 입사시키지 않기 위한 조건을 생각한다. 경사면(50)으로부터 누설되는 광이 확산판(37)의 단면에 입사하지 않는 조건을 구하려고 하면, 확산판(37)에 가장 가까운 경사면(50)의 하단으로부터 누설되는 광을 생각하면 충분하다. 경사면(50)의 경사각을 γ로 하고, 도광판 재료의 굴절률을 n1으로 한 때, 경사면(50)의 하단으로부터 누설된 광(L4)은, 도광판 본체(49)의 윗면에 대해
90°-γ-arcsin(n1·sinθ4) … (수식 1)
의 각도를 이루는 방향으로 공기층(56) 내를 진행한다. 확산판(37)의 두께를 f로 하면, 이 광(L4)이 경사면(50)의 하단을 나오고 나서 공기층(56)을 진행하여 프리즘 시트(38a)의 하면에 달할 때까지에 진행하는 거리를 수평 방향에 사영한 수평 거리(b)는,
b=f·tan(κ) … (수식 2)
단, κ=γ+arcsin(n1·sinθ4)
가 된다. 따라서 경사면(50)의 하단으로부터 확산판(37)의 단면까지의 수평 거리(c)가 수식 2의 수평 거리(b)보다도 크면, 누설광(L4)은 확산판(37)을 회피하여 프리즘 시트(38a)에 입사한다. 즉,
c>f·tan(κ) … (수식 3)
이면 좋다.
입사각(θ4)을 상기한 바와 같이 35°로 하고, 경사면(50)의 경사각을 γ=10°, 확산판(37)의 두께를 f=0.047㎜, 도광판 재료(폴리카보네이트 수지)의 굴절률을 n1=1.59로 하면, κ=75.8°가 되기 때문에, 상기 수식 3은,
c>0.186㎜
가 된다. 따라서, 예를 들면 c=0.20㎜로 하면 좋다.
다음에, 누설광(L4)을 차광 테이프(39)의 하면에 맞혀서 흡수시키기 위한 조건을 생각한다. 여기서는, 프리즘 시트(38a, 38b)를 간략화하고 평탄한 시트로 치환한다. 프리즘 시트(38a)의 하면에 입사한 광(L4)의 입사각은,
γ+arcsin(n1·sinθ4)
이기 때문에, 프리즘 시트(38a, 38b)의 굴절률을 n2으로 하면, 프리즘 시트(38a, 38b) 내를 통과하는 광(L4)이 프리즘 시트(38a, 38b)에 수직한 방향과 이루는 각도(굴절각)는,
arcsin[(1/n2)sin(κ)] … (수식 4)
가 된다. 따라서, 프리즘 시트(38a, 38b)의 두께를 각각 g, h로 하면, 경사면(50)의 하단에서 광(L4)이 차광 테이프(39)의 하면에 닿는 점까지의 수평 거리(d)는,
d=b+(g+h)×tan{arcsin[(1/n2) sin(κ)]} … (수식 5)
단, κ=γ+arcsin(n1·sinθ4)
가 된다. 실제로는, 프리즘 시트(38a)를 통과하는 광은 그 프리즘에 의해 수직 상방으로 편향되고, 프리즘 시트(38b)의 프리즘에서도 수직 상방으로 편향되기 때문에, 경사면(50)의 하단으로부터 광(L4)이 차광 테이프(39)의 하면에 닿는 점까지의 수평 거리는 수식 5로 표시한 d보다도 짧아진다. 따라서 경사면(50)의 하단으로부터 누설된 광(L4)을 차광 테이프(39)의 하면에서 흡수시키기 위해서는, 경사면(50)의 하단으로부터 차광 테이프(39)의 창(55)의 언저리까지 쟀던 수평 거리(e)가, 이 d의 값보다도 크면 충분하다. 즉,
e>b+(g+h)×tan{arcsin[(1/n2)sin(κ)]} … (수식 6)
이면 좋다.
수평 거리(b)의 값은 0.186㎜이고, κ의 값은 75.8°이기 때문에, 프리즘 시트(38a, 38b)가 모두 아크릴 수지제이고 그 굴절률을 n2=1.5로 하고, 또한 그 두께가 g=h=0.062㎜라고 하면, 상기 수식 6은
e>0.27㎜
가 된다. 따라서, 예를 들면 e=0.30㎜로 하면 좋다.
또한, 프리즘 시트(38a, 38b)의 면적은 가능한 한 넓은 쪽이 좋지만, 상측의 프리즘 시트(38b)는 하측의 프리즘 시트(38a)의 경사 부분과 간섭하지 않도록 배려하고 있다.
또한, 그 밖의 치수도 기재하면, 입광부(47)의 두께는 D2=0.50㎜(또는 0.43㎜)이고, 도광판 본체(49)의 두께는 D1=0.30㎜(또는 0.20㎜)가 되어 있고, 입광단면(41)으로부터 경사면(50)의 하단까지의 수평 거리는 a=1.50㎜로 되어 있다.
확산판(37)의 단면의 위치를 상기한 바와 같이 정함에 의해 확산판(37)의 단면에 입사하는 광을 격감시킬 수 있기 때문에, 휘도 얼룩을 저감할 수 있다. 또한, 차광 테이프(39)의 창(55)의 언저리까지의 길이를 상기한 바와 같이 정함에 의해, 프리즘 시트(38a, 38b)를 통과한 누설광의 대부분을 차광 테이프(39)에 닿게 하여 흡수시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에 의하면, 경사면(50)으로부터 누설되는 광을 차광 테이프(39)에서 흡수시키는데에 필요한 길이(경사면(50)의 언저리까지의 길이)를 종래예보다도 짧게 할 수 있기 때문에, 도광판 본체(49)의 발광 영역이 차광 테이프(39)로 덮인 면적이 작아지고, 발광 영역의 이용 가능 면적이 넓어진다.
다음에, 프리즘 시트(38a, 38b)의 프리즘 능선 방향의 각도에 관해 설명한다. 도 8의 (A)에 도시하는 바와 같이, 프리즘 시트(38a, 38b)의 시트면에 수직한 방향에서 본 때, 하측의 프리즘 시트(38a)의 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)에 수직한 방향과 평행에 가깝고, 상측의 프리즘 시트(38b)의 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)과 평행에 가까워지도록 배치되어 있으면, 경사면(50)으로부터 광이 누설된 때 프리즘 시트(38a)의 프리즘면에 대한 광의 입사각이 커져서 광이 프리즘면에서 회귀 반사하여, 회귀 반사에 의해 도광판(34)측으로 되돌아온 광(이 광을 도 8의 (B)에서 광(La)으로 나타낸다)이 확산판(37)에서 확산 반사되고, 그 일부가 차광 테이프(39)의 창(55)의 내측에 달하여 새롭게 휘도 얼룩을 발생시킨다. 또한, 도 8의 (B)에 도시하는 광(Lb)과 같이, 확산판(37)을 통과한 광은, 반사판(32)에서 반사되어 되돌아와, 확산판(37)이나 프리즘 시트(38a, 38b)를 통과하여 발광 영역을 밝게 빛나게 하여, 휘도 얼룩을 발생시킨다. 이와 같은 광학적인 악영향을 회피하기 위해서는, 프리즘 시트(38a)의 프리즘 능선 방향을 입광단면(41)에 수직한 방향으로부터 어느 정도 크게 기울일 필요가 있다.
도 10의 (A)는, 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)에 수직한 수선(C)에 대해 각도(φ1)를 이루도록 하여 도광판(34)의 윗면에 놓여진 프리즘 시트(38a)를 도시하고 있다. 또한, 여기서 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)에 수직한 수선(C)에 대해 이루는 각도(φ1)는, 프리즘 능선의 회전 방향에 의하지 않고, 수선(C)으로부터 잰 각도가 0°이상 90°이하가 되도록 정의한다. 즉, φ1의 치역을, 0°≤φ1≤90°로 한다. 또한 도 10의 (B)는, 도 10의 (A)에서 프리즘 시트(38a)의 프리즘면에 광이 입사하고 있는 부분(X부)을 확대하여 도시하고 있다. 경사면(50)으로부터 누설된 대표적인 광이 프리즘 시트(38a) 내에 입사하면, 프리즘 시트(38a) 내에서는, 그 광은 시트면(또는, 도광판(34)의 하면)에 수직한 수선(G)에 대해 α=40°의 각도를 이룬다. 따라서 수선(G)에 대해 α=40°의 각도를 이루는 광이 정각 90°의 프리즘면에 입사하는 경우를 생각한다. 도 9는, 프리즘 시트(38a) 내에서 α=40°의 방향의 광이 정각 90°의 프리즘면에 입사하는 경우에 있어서, 프리즘 시트(38a)의 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)에 수직한 수선(C)과 이루는 각도(φ1)와, 그때의 광의 프리즘면에의 입사각(β)과의 관계를 도시한 도면이다.
프리즘 시트(38a)가 아크릴 수지제라고 하면, 그 굴절률은 n2=1.5이기 때문에, 프리즘면과 공기와의 계면에서의 임계각은,
arcsin(1/n2)≒42°
가 된다. 따라서, 입사각(β)<42°의 경우에는, 도 10의 (A)와 같이 광은 프리즘면을 투과하여 차광 테이프(39)에 흡수된다. 이에 대해, 입사각(β)>42°의 경우에는, 광은 프리즘면에서 회귀 반사되어, 도 8의 (B)의 광(La, Lb)과 같이 차광 테이프(39)의 창(55)에서 출사되어 핫 스폿이나 휘도 얼룩을 발생시킨다. 도 9에 의하면, 입사광β<42°가 되는 것은, 프리즘 능선 방향의 기울기(φ1)가 약 30°이상인 경우이기 때문에, 핫 스폿이나 휘도 얼룩을 방지하기 위해서는, 프리즘 시트(38a)는 프리즘 능선 방향의 기울기(φ1)가 약 30°이상 90°이하가 되도록 기울여서 배치하여야 한다.
상기한 바와 같은 점을 고려하여, 본 실시 형태의 면광원 장치(31)에서는, 각각의 프리즘 시트(38a, 38b)는, 그 프리즘 능선 방향이 입광단면(41)에 수직한 방향(C)에 대해 약 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다.
도 11은, 면광원 장치(31)의 위에 액정 패널(64)을 겹쳐서 구성된 액정 표시 장치(61)를 도시하고 있다. 액정 패널(64)은, 한 쌍의 유리 기판 사이에 액정 재료를 끼워 넣어 밀봉한 것이고, 면광원 장치(31)와 거의 같은 정도의 크기(면적)를 갖고 있다. 액정 패널(64)의 상하 양면의, 도광판 본체(49)와 대향하는 영역에는, 각각 편광판(62, 63)이 부착되어 있다. 또한, 하면측의 편광판(63)의 두께는, 플렉시블 프린트 기판(36)의 윗면과 프리즘 시트(38b)의 프리즘 상단 사이의 단차 치수와 동등하게 되어 있다. 따라서 액정 패널(64)을 차광 테이프(39)의 위에 겹쳐서 접착시킨 때, 하면측의 편광판(63)이 면광원 장치(31)의 낮아진 부분에 들어가고, 플렉시블 프린트 기판(36)의 윗면에 접착하여 있는 차광 테이프(39)의 윗면과 편광판(63)의 윗면이 거의 같은 높이가 된다. 그 때문에 액정 패널(64)은, 플렉시블 프린트 기판(36) 및 차광 테이프(39)와 편광판(63)에 의해 수평하게, 또한, 안정하게 지지된다.
(제 2의 실시 형태)
도 12는, 본 발명의 실시형태2에 의한 액정 표시 장치(66)의 개략 단면도이다. 이 액정 표시 장치(66)에서는, 편광판(62, 63)의 단을 경사면(50)의 하단보다도 인입하여, 경사면(50)의 상방에서 프리즘 시트(38a)의 윗면에 스페이스를 발생시키고 있다. 따라서 이 스페이스를 이용하여 상측의 프리즘 시트(38b)도 경사면(50)의 상방을 향하여 연출할 수 있다.
이와 같이 상하의 프리즘 시트(38a, 38b)를 경사면(50)의 윗면에 향하여 연출하면, 광원(35)의 근처에서 경사면(50)으로부터 누설된 광은, 상하 2장의 프리즘 시트(38a, 38b)에 의해 각각 상방을 향하여 편향되기 때문에, 누설광이 차광 테이프(39)에서 흡수되기 쉬워진다. 따라서, 창(55)으로부터 광이 누설되기 어려워지고, 핫 스폿이나 휘도 얼룩을 저감하여 발광 품위를 보다 향상시킬 수 있다.
(제 3의 실시 형태)
도 13의 (A)는, 본 발명의 실시형태3에 의한 면광원 장치의 일부를 도시하는 개략도이다. 이 면광원 장치에서는, 경사면(50)을 경사각이 다른 복수단의 평면(도 13의 (A)에서는 2단(段)으로 되어 있다)으로 구성하고 경사면(50)의 중단부가 돌출하도록 하고 있다. 이와 같은 구조에 의하면, 프리즘 시트(38a)의 단면의 모서리가 경사면(50)으로부터 들떠서 경사면(50)에 닿지 않기 때문에, 경사면(50)이 평탄한 경우와 같이, 진동이나 충격으로 프리즘 시트(38a)의 모서리가 경사면(50)에 닿아 경사면(50)에 흠집이 생기는 것을 막을 수 있다. 그 결과, 경사면(50)의 흠집이 생긴 개소로부터의 광의 누설을 저감할 수 있고, 면광원 장치의 발광 품위를 향상시킬 수 있다.
또한, 도 13의 (B)는, 실시형태3의 변형예를 도시한다. 이 변형예에서는, 도광판(34)의 하면과 입광단면(41)에 수직한 평면에서의 경사면(50)의 단면이 원호 등의 곡면형상이 되도록 한 것이다. 이와 같은 변형예에 의하면, 프리즘 시트(38a)의 하면이 경사면(50)과 매끈하게 접촉하기 때문에, 더 한층 경사면(50)에 흠집이 생기기 어려워진다.
(제 4의 실시 형태)
도 14는, 본 발명의 실시형태4의 면광원 장치에 이용되는 도광판(34)과 광원(35)을 도시하는 개략도이다. 또한, 도 15는, 도 14에 도시한 도광판(34)의 광도입부(48)를 상세히 도시한 사시도이다.
이 실시 형태에서는, 각 광원(35)의 전방에, 표면이 원추형상의 경사면(50)이 된 광도입부(48)를 마련하고 있다. 또한, 각 경사면(50)에는, 경사면(50)의 경사 방향에 따른 V홈(71)이 방사형상으로 형성되어 있다. 도시하지 않지만, 이 실시 형태에서도, 프리즘 시트(38a)와 프리즘 시트(38b) 중 적어도 한쪽의 프리즘 시트는, 경사면(50)의 윗면을 향하여 연출되고, 경사면(50)의 상방에 겹쳐진다.
이 실시 형태에서는, 경사면(50)에 V홈(71)(래디얼 프리즘)이 형성되어 있기 때문에, 경사면(50)에 입사한 광을 V홈(71)에서 회귀 반사시킴에 의해 경사면(50)으로부터의 광의 누설을 적게 할 수 있다. 또한, 경사면(50)에 V홈(71)이 형성되어 있기 때문에, 경사면(50)의 위에 연출된 프리즘 시트와 경사면(50)은 선접촉이 되어 접촉 면적이 작아진다. 이 결과, 경사면(50)으로부터의 누설광이 적어지고, 발광 영역의 발광 휘도가 향상한다. 또한, 경사면(50)으로부터의 누설광이 적어지기 때문에, 핫 스폿이나 휘도 얼룩도 저감되고 발광 품위의 개선 효과가 높아진다.
(제 5의 실시 형태)
도 16은, 본 발명의 실시형태5에 의한 면광원 장치의 개략도이다. 이 면광원 장치에서는, 도광판 본체(49)의 윗면에 1장의 프리즘 시트(72)를 직접 겹치고, 그 위에 확산판(37)을 겹치고 있다. 프리즘 시트(72)의 하면에는 단면 삼각형 형상의 프리즘이 형성되어 있고, 프리즘 시트(72)의 단부는 도광판 본체(49)의 윗면으로부터 경사면(50)의 윗면을 향하여 늘어나고 있다. 프리즘 시트(72)로서는, 예를 들면 두께가 190㎛, 프리즘 피치가 50㎛, 프리즘 정각이 68°의 미쯔비시레이욘 제품의 다이아트 M168YK를 사용할 수 있다. 한편, 확산판(37)의 단은, 경사면(50)의 하단으로부터 인입되어 있다.
윗면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트의 경우에는, 프리즘을 투과하는 광의 굴절에 의해 광을 수직 방향으로 편향시킨다. 이에 대해, 하면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트의 경우에는, 프리즘 내에 입사한 광을 프리즘면에서 전반사시킴에 의해 광을 수직 방향으로 편향시킨다. 그 때문에, 하면에 프리즘이 형성된 프리즘 시트(72)는, 광을 수직 방향으로 편향시켜서 집광시키는 효율이 높다. 한 예로는, 하면에 프리즘이 형성된 것과 비교하고 약 1.5배의 광을 수직 방향으로 편향시킬 수 있다.
따라서 하면 프리즘의 프리즘 시트(72)를 이용한 경우에는, 경사면(50)으로부터 누설되는 광은, 프리즘 시트(72)를 투과함에 의해 프리즘 시트(72)에 수직한 방향으로 효율적으로 편향되고, 차광 테이프(39)의 하면에서 흡수된다. 따라서 경사면(50)으로부터 누설되는 광이 차광 테이프(39)의 창(55)으로부터 누설되기 어려워지고, 핫 스폿이나 휘도 얼룩을 경감하고 발광 품위를 개선할 수 있다.
또한, 발광 영역으로부터 출사한 광은 프리즘 시트(72)에 의해 정면 방향으로 효율적으로 집광되기 때문에, 면광원 장치의 휘도가 향상한다.
또한, 프리즘 시트(72)는 집광성이 높기 때문에, 차광 테이프(39)의 창(55)의 언저리를 경사면(50)에 접근할 수 있다.
31 : 면광원 장치 34 : 도광판
35 : 광원 36 : 플렉시블 프린트 기판
37 : 확산판 38a, 38b : 프리즘 시트
39 : 차광 테이프 41 : 입광단면
47 : 입광부 48 : 광도입부
49 : 도광판 본체 50 : 경사면
55 : 창 56 : 공기층
61, 66 : 액정 표시 장치 62, 63 : 편광판
64 : 액정 패널 71 : V홈
72 : 프리즘 시트

Claims (10)

  1. 입광단면과, 상기 입광단면의 두께보다도 얇은 도광판 본체와, 상기 도광판 본체와 연속하도록 형성되어 있고 상기 입광단면측부터 상기 도광판 본체측을 향하여 점차로 두께가 얇아진 광도입부를 갖는 도광판,
    상기 입광단면과 대향하는 위치에 배치된 광원,
    상기 도광판 본체의 발광측의 면에 놓여진 확산판 및 1장 또는 복수장의 프리즘 시트, 및,
    상기 도광판 본체의 발광 영역을 제외한 영역에서 상기 확산판 및 상기 프리즘 시트보다도 상방에 배치된 차광 시트를 구비하고,
    1장 또는 복수장의 상기 프리즘 시트 중 적어도 1장의 프리즘 시트를 상기 광도입부의 표면을 향하여 연출시킨 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판 본체의 발광측의 면에 상기 확산판이 놓여지고, 당해 확산판의 위에, 상기 확산판과 대향하는 면과 반대측의 면에 프리즘이 형성된 2장의 상기 프리즘 시트가 겹쳐지고,
    2장의 상기 프리즘 시트 중 적어도 한쪽의 프리즘 시트가 상기 광도입부의 표면을 향하여 연출하여 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    2장의 상기 프리즘 시트가 상기 광도입부의 표면에서 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 광도입부의 표면을 향하여 연출된 상기 프리즘 시트와 상기 광도입부의 표면과의 사이에 공기층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 도광판 본체의 발광측의 면에, 상기 도광판 본체와 대향하는 면에 프리즘이 형성된 1장의 상기 프리즘 시트가 놓여지고, 당해 프리즘 시트의 위에 상기 확산판이 겹쳐져 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 확산판은, 상기 광도입부와 상기 도광판 본체의 경계보다도 떨어진 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    1장 또는 복수장의 상기 프리즘 시트 중, 연출된 적어도 1장의 프리즘 시트는, 그 프리즘 능선 방향이 상기 입광단면에 수직한 방향에 대해 30°이상 90°이하의 각도를 이루도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 광도입부의 발광측의 면을 경사면으로 한 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 광도입부의 발광측의 면을 복수의 평면에 의해 불룩하도록 형성한 것을 특징으로 하는면광원 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 광도입부의 발광측의 면을 곡면에 의해 불룩하도록 형성한 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
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