KR20140049463A - 도광판, 면 광원 장치 및 표시 장치 - Google Patents

Abstract

측면에 배치된 광원으로부터 조사되는 광을 광 방출면에서 방출하는 도광판으로서, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 내부로 도입하는 광 도입면을 측면에 가지는 도광층; 등방성의 굴절률 nm1을 가지는 제1 매트릭스 층과, 상기 제1 매트릭스 층의 내부에 상기 광 도입면의 법선 방향과는 다른 방향을 따라 배치된 복굴절성(정상 광선 굴절률 no1, 이상 광선 굴절률 ne1)을 가지는 제1 파이버를 포함하고, 상기 도광층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 편광 분리층; 상기 제1 매트릭스 층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고, 상기 편광 분리층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 저굴절률층; 그리고 등방성의 굴절률 nm2을 가지는 제2 매트릭스 층과, 상기 제2 매트릭스 층의 내부에 배치된 복굴절성(정상 광선 굴절률 no2, 이상 광선 굴절률 ne2)을 가지는 제2 파이버를 포함하고, 상기 저굴절률층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 각도 향상층을 구비하고, 상기 제1 매트릭스 층, 상기 제2 매트릭스 층, 상기 제1 파이버 및 상기 제2 파이버의 굴절률이 소정의 조건을 만족하는 도광판을 제공한다.

Description

도광판, 면 광원 장치 및 표시 장치 {LIGHT GUIDE PLATE, PLANAR LIGHT APPARATUS, AND DISPLAY DEVICE}

도광판에서 방출되는 광의 방향을 제어하는 기술에 관한 것이다.

액정표시장치는, 백라이트 등의 면 광원 장치에서 방출되는 광을, 편광판 및 액정을 사용하여 투과 또는 차단함으로써 화상을 표시한다.

액정표시장치에 사용되는 편광판은 통상 요오드로 착색되어, 1축 연신된 폴리비닐알코올(PVA)필름을 편광판으로서 사용하고, 그 편면 또는 양면에 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 필름을 보호 필름으로서 부착한 것이 사용되고 있다. 또, TAC필름 대신, 편광자의 편면에 아크릴 수지 등에 의한 코팅층을 마련한 것, 또는 노보넨이나 폴리카보네이트 등의 위상차 필름을 부착한 것 등 흡수형 편광판이 사용된 것도 있다.

그러나, 이러한 흡수형 편광판은, 편광판의 투과 축 방향의 광만을 투과하고, 나머지 성분의 광을 흡수하는 특성을 가지기 때문에, 원리적으로는 광의 이용 효율이 50%을 넘을 수 없고, 내표면의 반사율이 4%인 것을 고려할 때 최대로 하여도 48% 정도가 한계였다. 이 때문에, 백라이트에서 방출되는 광의 효과적인 활용과 백라이트의 휘도 향상이 액정표시장치의 과제 중 하나가 되었다. 이러한 과제를 해결하는 방법의 하나로서, 광학 반사 간섭 특성을 이용한 반사형 편광판이 알려져 있다.

반사형 편광판은, 특정한 편광의 광을 반사하고, 그것과 반대의 성질을 나타내는 편광의 광을 투과하는 것이며, 이하와 같이 사용된다.

반사형 편광판을 투과한 광이, 직선 편광으로서 흡수형 편광판을 투과하도록, 반사형 편광판과 흡수형 편광판은 축 맞춤을 한 상태에서 배치된다. 그리고, 흡수형 편광판만을 배치한 경우에는 편광판에서 흡수되어버리는 편광의 광을, 반사형 편광판으로 반사시켜 백라이트 측으로 되돌리고 반사시켜 재이용함으로써, 백라이트에서 방출되는 광의 이용 효율을 향상시키고 있다.

반사형 편광판의 일례로서, 스미토모쓰리엠사에서 DBEF(등록상표)라는 휘도 상승 필름을 시판하고 있다. 이 필름은 가시광 영역이 넓은 영역에 걸쳐 편광 특성을 확보할 필요가 있기 때문에, 전체적으로 수백 층의 폴리머 필름이 적층된 것으로, 엄밀한 공정의 제어가 필요하기 때문에 제조 비용이 높다.

따라서, 제조 비용을 보다 저감시키는 방법으로서, 편광 감응성 산란 엘리먼트(PSSE)를 사용한 반사형 편광판이, 특허문헌 1에 공개되어 있다. 상기 예에서는, 한 쪽 편광의 광을 투과하고, 다른 쪽의 편광의 광을 산란함으로써 편광 분리를 실현하고 있다.

또, 특허문헌 2에는, 편광 감응성 산란 엘리먼트(PSSE)로서 복굴절성의 파이버를 사용하여, 등방성의 굴절률을 가지는 도광판과 일체화하여 편광 분리를 실현한 예가 공지되어 있다. 상기 예에서는, 복굴절성의 파이버와 매트릭스로 이루어지는 층에서 한 쪽 편광만이 산란하여 외부에 방출됨으로써 편광 분리를 실현하고 있다.

(특허문헌 1) 일본 특개평 11-502036호 공보

(특허문헌 2) 일본 특개 2006-517720호 공보

그러나, 특허문헌 1은 산란 광의 성분이 반사 편광판에 대하여 후방 산란하지 않으면, 원치 않는 편광도 전방으로 산란하면서 투과해버리기 때문에, 편광의 분리 효율이 나쁘고, 광의 이용 효율도 그다지 높게 할 수 없었다.

또, 특허문헌 2는 복굴절성을 가지는 파이버와 매트릭스로 이루어지는 층에서 산란하는 성분의 일부와 산란하지 않는 다른 쪽의 편광 성분은 도광판(Light Guide Plate, LGP) 안을 도파하고 이어서 소실해버리기 때문에, 광의 이용 효율을 높이는 것은 곤란하다. 또, 산란하여 방출되는 광의 방향은 파이버의 형상으로 결정된다는 기재가 있지만 실제로는 외부에 방출되는 광이 2방향으로 분할되고 있어, 방출된 편광이 효율적으로 이용될 수 없었다.

이에 복굴절성의 파이버 및 매트릭스를 사용한 도광판에 있어서 광원으로부터 광을 효율적으로 방출하려는 것을 목적으로 한다.

일 실시형태에 따르면, 측면에 배치된 광원으로부터 조사되는 광을 광 방출면에서 방출하는 도광판으로서, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 내부로 도입하는 광 도입면을 측면에 가지는 도광층; 등방성의 굴절률 nm1을 가지는 제1 매트릭스 층과, 상기 제1 매트릭스 층의 내부에 상기 광 도입면의 법선 방향과는 다른 방향을 따라 배치된 복굴절성(정상 광선 굴절률 no1, 이상 광선 굴절률 ne1)을 가지는 제1 파이버를 포함하고, 상기 도광층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 편광 분리층; 상기 제1 매트릭스 층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고, 상기 편광 분리층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 저굴절률층; 그리고 등방성의 굴절률 nm2을 가지는 제2 매트릭스 층과, 상기 제2 매트릭스 층의 내부에 배치된 복굴절성(정상 광선 굴절률 no2, 이상 광선 굴절률 ne2)을 가지는 제2 파이버를 포함하고, 상기 저굴절률층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 각도 향상층을 구비하고, 상기 제1 매트릭스 층, 상기 제2 매트릭스 층, 상기 제1 파이버 및 상기 제2 파이버의 굴절률이, |nm1-no1|≤0.01 및 |nm2-no2|≤0.01의 조건, 또는 |nm1-ne1|≤0.01 및 |nm2-ne2|≤0.01의 조건을 만족하는 도광판을 제공한다. 상기 도광판에 따르면, 광원으로부터의 광을 효율적으로 방출 할 수 있다.

상기 저굴절률층은 기체 층일 수 있다. 상기 도광판에 따르면, 광원으로부터 광을 보다 효율적으로 방출 할 수 있다.

상기 제1 매트릭스 층과 상기 제2 매트릭스 층은 동일 조성의 수지를 함유하고, 상기 제1 파이버와 상기 제2 파이버는 동일 조성의 수지를 함유할 수 있다. 상기 도광판에 따르면, 제조 비용을 저감 할 수 있다.

상기 제2 파이버는 장축 방향이 상기 제1 파이버의 장축 방향과 실질적으로 동일 방향이 되도록 배치될 수 있다. 상기 도광판에 따르면, 방사되는 광이 광 방출면의 법선 방향을 향하도록 할 수 있다.

상기 도광층의 상기 광 도입면 및 상기 광 방출면 이외의 면 중 적어도 하나의 면 측에, 광의 편광을 회전하게 하여 반사시키는 반사판이 설치될 수 있다. 상기 도광판에 따르면, 광원으로부터 광을 보다 효율적으로 방출할 수 있다.

상기 제1 파이버는 배치 밀도가 상기 광 도입면으로부터의 거리에 따라 변화하고, 상기 제2 파이버는 배치 밀도가 상기 제1 파이버의 배치 밀도와 역 상관(inverse relation)을 가질 수 있다. 상기 도광판에 따르면, 방출되는 광의 강도의 면 내의 불균일을 저감할 수 있다.

다른 실시형태에 따르면, 상술한 도광판; 그리고 상기 도광판의 측면에 배치된 광원을 구비하는 면 광원 장치를 제공한다. 상기 면 광원 장치에 따르면, 광의 방출에 수반하는 소비 전력을 저감할 수 있다.

또 다른 실시형태에 따르면, 상술한 면 광원 장치; 상기 광 방출면으로부터 방출된 광이 입사되고, 그 광의 편광 방향의 회전을 제어하는 액정 패널; 그리고 상기 액정 패널을 기준으로 하여 상기 면 광원 장치와 반대 측에 설치되어 있는 편광판을 구비하는 표시장치를 제공한다. 상기 표시장치에 따르면, 표시에 수반하는 소비 전력을 저감할 수 있다.

복굴절성의 파이버 및 매트릭스를 사용한 도광판에 있어서 광원으로부터의 광을 효율적으로 방출 할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 면 광원 장치의 구성을 나타내는 개략도이고,
도 2는 제1 실시형태에 따른 제1 파이버의 정상 광선 굴절률 no1, 이상 광선 굴절률 ne1 및 입사 광의 관계를 설명하는 도면이고,
도 3은 제1 실시형태에 따른 제1 파이버에서의 S 편광과 P 편광과의 굴절의 형태를 설명하는 도면이고,
도 4는 제1 실시형태에 따른 S 편광의 광과 P 편광의 광의 방출 방향을 설명하는 도면이고,
도 5는 각 실시예에서 사용된 파이버의 광학 특성을 나타낸 도면이고,
도 6은 각 실시예에서의 면 광원 장치의 출광 각도 분포를 설명하는 도면이고,
도 7은 제2 실시형태에 따른 편광 분리층의 제1 파이버 및 각도 향상층의 제2 파이버의 밀도 분포의 상관 관계를 설명하는 도면이고,
도 8은 제3 실시형태에 따른 표시 장치의 구성을 설명하는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 면 광원 장치에 관하여 도면을 참조하며 상세하게 설명한다. 한편, 이하에 나타내는 실시형태는 본 발명의 실시형태로서, 본 발명은 이들의 실시형태에 의해 한정되지 않다.

또한, 도면의 치수 비율은 설명의 편의상 실제의 비율과는 다른 경우가 있다.

<제1 실시형태>

이하 제1 실시형태에 따른 면 광원 장치에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 면 광원 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.

도 1을 참고하면, 면 광원 장치(1)는 액정 표시 장치 등에 사용할 수 있는 엣지(edge) 라이트 형의 백라이트 유닛일 수 있다. 면 광원 장치(1)는 도광판(100)과 광원(80)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 광원(80)은 LED(Light Emitting Diode) 또는 CCFL(cold cathode fluorescent lamp, 냉음극 형광관)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

광원(80)로부터 나온 광(LD)은, 도광판(100)의 측면(광 도입면 40S)으로부터 입사하여, 광 방출면(LS)에서 방출된다. 광 방출면(LS)에서 방출되는 광은, 예컨대 광 방출면(LS)의 법선 방향 (이하, ED 방향이라고 함)을 향할 수 있다.

도광판(100)은 편광 분리층(10), 각도 향상층(20), 공기층(30), 도광층(40), 저면 반사판(50) 및 측면 반사판(60)을 포함한다.

도광층(40)은, 광원(80)로부터 입사한 광이 투과할 수 있는 재료로 형성되고, 예를 들면, 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리카보네이트(PC)과 같은 광학적으로 등방성을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 광원(80)로부터의 입사 광은, 도광층(40) 측면의 광 도입면(40S)로부터 도광층(40)의 내부로 도입된다.

편광 분리층(10)은, 도광층(40)의 광 방출면(LS)측의 면에 적층되며, 제1 매트릭스 층(12)과, 제1 매트릭스 층(12)의 내부에 배치된 복수의 제1 파이버(14)을 가진다.

제1 파이버(14)는, 그 길이 방향이 D1 방향을 따라 배치될 수 있다. 여기서, D1방향이란 도 1 에 도시한 바와 같이 광 도입면(40S)의 법선 방향 (이하, D2방향이라 함) 및 ED 방향의 쌍방에 수직한 방향을 의미한다.

제1 실시형태에서, 제1 파이버(14)는, 광원(80)로부터의 거리가 가까운 쪽으로부터 배치의 밀도가 조(밀도가 낮음), 밀(밀도가 높음), 조(밀도가 낮음)의 순차로 되도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1 파이버(14)는, D2방향의 중앙 부분에 있어서 밀도 높게 배치되고 단부 쪽에 이르러서 밀도가 낮게 배치될 수 있다. 이와 같이 배치함으로써, 편광 분리층(10)로부터 공기층(30)으로 광이 방출될 때 면내 분포를 균일한 분포에 근접시킬 수 있다.

한편, 제1 파이버(14)의 배치 밀도는 연속적으로 변화할 수도 있고, 단계적으로 변화할 수도 있다. 제1 파이버(14)의 배치의 밀도는, D2방향으로 변화하지 않아도 되며, 상술한 것과 상이한 변화, 예컨대 광원(80)으로부터의 거리가 멀수록 밀도 높게 배치될 수도 있다.

도 1에서 나타낸 제1 파이버(14)는, 배치 밀도를 모식적으로 나타낸 것이며 실제 밀도를 반영하고 있는 것은 아니다. 이는 후술할 제2 파이버(24)에 대해서도 마찬가지이다.

제1 파이버(14)는, 연신하여 제조된 수지일 수 있다. 이에 따라, 제1 파이버(14)의 길이 방향(D1방향)의 굴절률 (이하, 이상 광선 굴절률 ne1라고 함)과 단면 방향(D1에 수직한 방향)의 굴절률 (이하, 정상 광선 굴절률 no1라고 함)이 다른 복굴절성을 가질 수 있다.

구체적으로는, 정상 광선 굴절률 no1은, 이상 광선 굴절률 ne1 보다도 작은 값이며, 예컨대, 후술할 실시형태에 나타내는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)의 경우, no1=1.5301, ne1=1.7047, Δn=ne1-no1=0.1746(도 5 참조)가 될 수 있다.

제1 파이버(14)는, 복굴절성을 가지는 다양한 재료를 사용할 수 있으며, 예컨대 폴리머를 연신함으로써 제조되는 폴리머 파이버일 수 있다. 이 경우 단면 형상의 안정성 및 내구성이 우수하고, 용이하게 배향성을 제어할 수 있다.

구체적인 폴리머 파이버의 재료로는, 예컨대 폴리에틸렌(PE), 폴리테트라플루오로 에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀계 섬유, 폴리 불화 비닐리덴(PVdF), 폴리 불화 비닐(PVF), 폴리 염화비닐(PVC), 폴리비닐알코올(PVA) 등의 폴리비닐계 섬유, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 등의 아크릴계 섬유, 나일론6(N6), 나일론 6,6(N66), 나일론 4,6(N46), 나일론 6,10(N610)등의 지방족 폴리아미드계 섬유, 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드) (PMPIA), 폴리(P-페닐렌 테레프탈아미드) (PMPTA) 등의 방향족 폴리아미드계 섬유(아라미드 섬유), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리-ε-카프로락톤 등의 폴리에스테르계 섬유, 실크, 울(Wool), 거미 줄 등의 동물성 섬유, 큐프라(cuPra), 레이온계 섬유 등의 셀룰로오스계 식물성 섬유 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 폴리머 파이버는Δn이 0.03 이상일 수 있고, 그 중에서도 0.1이상, 그 중에서도 0.15 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우 편광 분리층(10)의 광확산 효율을 더 향상시킬 수 있다.

이들 폴리머 파이버의 정상 광선 굴절률 no1및 이상 광선 굴절률 ne1은, 폴리머를 연신할 때의 인장 속도나 인장율, 폴리머의 재질, 파이버의 굵기(직경) 및 밀도를 조절함으로써 제어될 수 있다.

제1 매트릭스 층(12)은 광원(80)으로부터 나온 광이 투과되며, 광학적으로 등방성을 가지는 재료에 의해 형성될 수 있다. 또, 제1 매트릭스 층(12)은 제1 파이버(14)를 그 내부에 유지 및/또는 지지 하기 위하여 제1 파이버(14)에 대하여 밀착성이 좋은 것을 사용할 수 있다.

예를 들면, 제1 매트릭스 층(12)은 열이나 방사선에 의해 중합 및/또는 가교 반응하는 경화성 수지를 함유할 수 있다. 예를 들면, 아크릴로일 기, 메타 아크릴로일 기, 비닐 기, 알릴 기, 스티릴 기, 티올 기, 에폭시기, 비닐에테르 기, 옥세타닐 기등을 가지는 화합물을 포함하는 UV경화 수지일 수 있고, 실리콘 수지, 알릴 에스테르, 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드, 우레탄계 수지 등의 열경화성 수지일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 수지는 2 종 이상의 혼합물일 수 있다.

또 다른 예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 아크릴 수지, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 시클로올레핀폴리머(COP) 등의 폴리올레핀 수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리페닐렌옥사이드(PPO) 등의 폴리에테르, 폴리비닐알코올(PVA) 등의 비닐 수지, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리이미드, 에폭시 수지, 이들을 구성하는 모노머를 2종 이상 함유하는 공중합체, 또는 이들의 폴리머 블렌드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 복수의 수지를 혼합함으로써, 제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1을 원하는 값으로 제어 할 수 있다.

제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1과, 제1 파이버(14)의 정상 광선 굴절률 no1과의 차이 값(이하, 특별히 언급하지 않는 한 차이 값의 절대치를 의미한다)이 소정 값 이하로 제어될 수 있다. 이하, 상기 차이 값이 소정 값 이하로 제어되는 것을 “굴절률이 일치”한다고 기재한다.

제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1은, 도광층(40)의 굴절률과 일치할 수도 있고, 일치하지 않을 수도 있다.

예를 들면 상기에서 언급한 소정 값은 0.02 (즉, |nm1-no1|≤0.02)일 수 있고, 그 중에서도 0.01 (즉, |nm1-no1|≤0.01)일 수 있고, 그 중에서도 0.003 (즉, |nm1-no1|≤ 0.003)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위를 만족하는 경우 공기층(30)으로 인출되는 P 편광 성분의 증가율을 20% 이하로 하여, 그 중에서도 10%이하로 하여, 충분한 편광 분리를 실현할 수 있다. 한편, 상기 증가율이란 nm1=no1일 경우에 공기층(30)으로 인출되는 P 편광 성분을 기준으로 하여 증가한 비율을 의미한다.

도 2는 제1 실시형태에 따른 제1 파이버(14)의 정상 광선 굴절률(no1), 이상 광선 굴절률(ne1), 및 입사광(L)의 관계를 설명하는 도면이다.

도 2를 참고하면, 제1 파이버(14)에 있어서 입사광(L)의 S 편광(입사면과 수직인 면에서 진동)은 이상 광선 굴절률(ne)의 광학적 영향을 받는 반면, P 편광(입사면에서 진동)은 정상 광선 굴절률(no1)의 광학적 영향을 받는다.

도 3은 제1 실시형태에 따른 제1 파이버(14)에 있어서의 S 편광과 P 편광의 굴절 형태를 설명하는 도면이다. 도 3은 도 2에서 D1 방향을 따라 편광 분리층(10)을 바라 본 경우를 나타낸 것이다.

도3 (a)에 나타내는 검은 도트는, 지면과 수직한 평면(D1방향)에서 진동하는 S 편광을 나타낸 것이고, 도 3(b)에 나타내는 화살표는 지면과 평행한 평면에서 진동하는 P 편광을 나타낸 것이다.

상술한 바와 같이, S 편광의 광은 제1 파이버(14)의 이상 광선 굴절률 ne1의 광학적 영향을 받을 수 있다. 제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1과 제1 파이버(14)의 이상 광선 굴절률 ne1이 일치하지 않기 때문에, 제1 매트릭스 층(12)으로부터 제1 파이버(14)로 입사한 광 가운데 S 편광의 광은, 도3 (a) 에 나타낸 바와 같이 굴절될 수 있다.

한편, P 편광의 광은 제1 파이버(14)의 정상 광선 굴절률 no1의 광학적 영향을 받을 수 있다. 제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1과 제1 파이버(14)의 정상 광선 굴절률 no1이 일치하기 때문에, 제1 매트릭스 층(12)으로부터 제1 파이버(14)로 입사한 광 가운데 P 편광의 광은, 도 3(b) 에 나타낸 바와 같이 전반적으로 직진할 수 있다.

이와 같이, 도광층(40)으로부터 편광 분리층(10)으로 입사한 광은 S 편광 성분이 굴절 및 산란하고, P 편광 성분이 직진할 수 있다.

공기층(30)의 굴절률 na는 약 1이며, 이는 매트릭스 층(12) 및 제1 파이버(14)의 굴절률보다도 작은 값이다. 이로 인해, 굴절 및 산란된 S 편광의 광의 일부가 편광 분리층(10)으로부터 공기층(30)으로 방출되지만, 그 이외의 광의 대부분은 편광 분리층(10)과 공기층(30)과의 계면에서 전반사될 수 있다.

그 결과, 광원(80)의 광 가운데S 편광 성분을 분리하여 공기층(30)으로 방출할 수 있다.

다시 도 1을 참조하여 설명한다.

각도 향상층(20)은 공기층(30)을 사이에 두고 편광 분리층(10)의 광 방출면(LS) 측의 면에 적층되며, 제2 매트릭스 층(22)과 제2 매트릭스 층(22)의 내부에 배치된 복수의 제2 파이버(24)를 포함한다.

제2 파이버(24)는, 그 길이 방향이 D1 방향을 따라 배치될 수 있다. 예를 들면 제2 파이버(24)는 광원(80)로부터의 거리에 관계 없이 배치 밀도가 동일하게 되도록 배치될 수 있다.

한편, 각도 향상층(20)의 단부가 프레임 등에 의해 편광 분리층(10)과 격리된 상태가 되도록 지지됨에 따라 공기층(30)이 형성될 수 있다.

제2 파이버(24)는, 제1 파이버(14)와 마찬가지로 연신하여 제작한 수지일 수 있으며, 제2 파이버(24)의 길이 방향의 굴절률 (이하, 이상 광선 굴절률 ne2라고 함)과 단면 방향의 굴절률 (이하, 정상 광선 굴절률 no2라고 함)이 다른 복굴절성을 가질 수 있다. 구체적으로는, 정상 광선 굴절률 no2은, 이상 광선 굴절률 ne2보다도 작은 값일 수 있다.

제2 파이버(24)는 제1 파이버(14)와 마찬가지로 복굴절성을 가지는 다양한 재료를 사용할 수 있다. 제2 파이버(24)는 예컨대 폴리머를 연신 함으로써 제조되는 폴리머 파이버일 수 있다. 이 경우 단면 형상의 안정성 및 내구성이 우수하고 용이하게 배향성을 제어할 수 있다.

예를 들어, 제2 파이버(24)는 Δn이 0.03이상일 수 있고, 그 중에서도 0.1이상일 수 있고, 그 중에서도 0.15이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위를 만족할 경우 각도 향상층(20)의 광확산 효율을 용이하게 향상시킬 수 있다.

구체적인 폴리머 파이버의 예에 관해서는 앞서 제1 파이버(14)의 설명과 중복되므로 여기서는 상세한 기재를 생략한다.

제2 매트릭스 층(22)은 제1 매트릭스 층(12)과 마찬가지로, 광원(80)로부터의 광이 투과하며, 광학적으로 등방성을 가지는 재료로 형성될 수 있다. 또, 제2 매트릭스 층(22)은 제2 파이버(24)을 내부에 유지 및/또는 지지하기 위하여 제2 파이버(24)에 대하여 밀착성이 좋은 것을 사용할 수 있다.

구체적인 경화성 수지의 예에 관해서는 앞서 제1 매트릭스 층(12)의 내용과 중복되므로, 여기서는 그 기재를 생략한다.

예를 들어, 각도 향상층(20)은, 편광 분리층(10)과 같은 구성을 가질 수도 있다. 즉, 제1 매트릭스 층(12)과 제2 매트릭스 층(22)이 같은 조성의 수지일 수 있으며, 제1 파이버(14)과 제2 파이버(24)가 같은 조성의 수지일 수 있다.

각도 향상층(20)의 경우에도 편광 분리층(10)과 마찬가지로 제2 매트릭스 층(22)의 굴절률 nm2과, 제2 파이버(24)의 정상 광선 굴절률 no2이 일치할 수 있다.

굴절률이 일치하는 조건과 관련하여, 편광 분리층(10)의 경우와 마찬가지로 예컨대 |nm2-no2|≤0.02의 조건을 설정할 수 있으며, 상기 범위 중에서도 |nm2-no2|≤ 0.01일 수 있고, 그 중에서도 |nm1-no1|≤ 0.003일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

각도 향상층(20)에는 도광층(40)로부터 편광 분리층(10)을 통과하여 인출된 S 편광의 광이 입사할 수 있다. 각도 향상층(20)으로 입사한 S 편광의 광은, 제2 매트릭스 층(22)과 제2 파이버(24)와의 계면에 있어서 굴절될 수 있다.

이와 같이, 공기층(30) 측에서 입사한 S 편광의 광은 각도 향상층(20)에서 굴절 및/또는 산란하여, 광 방출면(LS)으로부터 인출될 수 있다. 이에 따라, 편광 분리층(10)으로부터 공기층(30)으로 인출될 때의 광의 폭(넓이)가, 각도 향상층(20)에 의해 다시 넓어질 수 있게 된다.

이와 같이, 각도 향상층(20)은 방출되는 광을 넓혀 각도를 보다 크게 하는 기능을 가지며, S 편광과 P 편광을 분리하는 것을 주된 목적으로 한 것은 아니다. 따라서, 각도 향상층(20)의 두께는 편광 분리층(10)보다도 얇게 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 편광 분리층(10)의 두께 이상으로 할 수도 있다.

저면 반사판(50)은 도광층(40)의 저면 측에 설치될 수 있고, 도광층(40) 측에 도광층(40)로부터 새어 나온 광을 반사하는 반사면이 마련될 수 있다. 측면 반사판(60)은 도광층(40)의 광 도입면(40S)과 대향하는 측면 측에 설치될 수 있으며, 도광층(40)측에 도광층(40)로부터 새어 나온 광을 반사하는 반사면이 마련될 수 있다.

저면 반사판(50) 및 측면 반사판(60)을 설치함으로써 도광층(40)의 내부의 광의 그 중 광 방출면(LS) 측 이외로부터 새어 나온 광을 도광층(40)으로 되돌릴 수 있다.

한편, 측면 반사판(60)은 광 도입면(40S)과 대향하는 측면 측 이외에 설치될 수 있고, 광 도입면(40S) 측에서 광원(80) 이외의 영역에 설치될 수도 있다. 또, 저면 반사판(50) 또는 측면 반사판(60)과 도광층(40)과의 사이에 위상차 판이 설치되어 있어도 된다. 예를 들면, 위상차 판은 위상을 λ/4 어긋나게 하는 λ/4판일 수 있다.

이상, 면 광원 장치(1)의 구성에 대해 설명하였다.

이하, 면 광원 장치(1)에서 광원(80)에서 나온 광이 광 방출면(LS)에서 인출될 때까지의 원리에 관하여 도 4를 참고하여 설명한다.

도 4는 제1 실시형태에 따른 S 편광의 광 및 P 편광의 광의 방출 방향을 설명하는 도면이다.

도 4는 도 1에 도시한 면 광원 장치(1)를 D1방향에서 바라 본 도면이다. 도 4 는 광원(80)으로부터의 광 가운데, S 편광의 광을 1점 쇄선으로, P 편광의 광을 2점 쇄선으로 모식적으로 나타내고 있다.

P 편광의 광은 편광 분리층(10)에 있어서 제1 파이버(14)에 의한 굴절, 산란이 거의 일어나지 않기 때문에 직진할 수 있다.

편광 분리층(10)으로부터 공기층(30)으로 입사할 때의 입사 각에 따라서는, 광의 일부는 공기층(30)으로 인출되는 경우가 있지만, 대부분이 편광 분리층(10)과 공기층(30)과의 계면에서 전반사한다. P 편광의 광은 반사를 반복하면서, 감쇠하면서도 그 일부는 S 편광으로 회전해 간다.

한편, S 편광의 광은 편광 분리층(10)에서 굴절, 산란하고, 편광 분리층(10)으로부터 공기층(30)으로 입사할 때의 입사 각이 작아진 광이 공기층(30)으로 인출될 수 있다. 이 때, P 편광으로부터 S 편광으로 회전한 광 및 전반사에 의해 인출되지 않은 S 편광의 광은 다시 편광 분리층(10)에서 굴절, 산란하고, 공기층(30)으로 인출될 수 있다. 그 결과, 편광의 분리 효율이 향상될 수 있다.

편광 분리층(10)에 있어서 광이 다양한 각도로 입사하기 때문에, 인출되는 광(방출 광)도 소정의 분포를 가질 수 있다.

도 4에서, 파선으로 기재한 부채형 W1은 편광 분리층(10)로부터의 방출 광의 분포를 모식적으로 나타낸 것이며, L1방향은 피크 강도가 되는 방출 광의 방향(출사 방향)을 모식적으로 나타낸 것이다. L1방향의 출사 각에 관해서는, 이하의 설명에서는 출사각 α1으로 지칭한다.

편광 분리층(10)으로부터 방출된 S 편광의 광은 공기층(30)을 통과하여 각도 향상층(20)으로 입사한다. 각도 향상층(20)에서 굴절, 산란된 광은 다시 ED 방향으로 확대된 상태로 되어 각도 향상층(20)의 광 방출면(LS)으로부터 외부 공간으로 인출될 수 있다.

도 4에서, 파선으로 기재한 부채형 W2는 각도 향상층(20)으로부터의 방출 광의 분포를 모식적으로 나타낸 것이며, L2방향은 피크 강도가 되는 방출 광의 방향(출사 방향)을 모식적으로 나타낸 것이다. L2방향의 출사 각에 관해서는, 이하의 설명에서는 출사각 α2 로 지칭한다.

부채형 W1과 부채형 W2를 비교하고, L1방향과 L2방향을 비교함으로써, 각도 향상층(20)은 주로 이하에 나타내는 2 종류의 작용을 초래함을 알 수 있다.

첫째, 각도 향상층(20)은 편광 분리층(10)에서 방출된 광이 피크 강도가 되는 방향을 ED 방향(출사각이 0°)에 근접시킨다.

둘째, 각도 향상층(20)은 편광 분리층(10)으로부터 방출된 광의 폭(넓이)를 더 크게 넓힌다.

다시 말해, 각도 향상층(20)이 공기층(30)을 사이에 두고 존재함으로써, 각도 향상층(20)이 존재하지 않는 경우와 비교하여 광 방출면(LS)에서 방출되는 광이 ED 방향으로 향하고, 나아가 광의 폭을 크게할 수 있고, S 편광의 광을 효율적으로 이용할 수 있다.

따라서, 액정 디스플레이스의 백라이트 유닛으로서 면 광원 장치(1)를 이용한 경우, 정면 휘도를 크게 해서 소비 전력을 저감할 수 있는 동시에, 시야각을 넓게 하면서 시야각에 의해 휘도가 급격하게 변화되지 않도록 할 수도 있다.

[ 실시예 ]

각도 향상층(20)에서 제2 파이버(24)의 재료를 변경하여 복수의 실시예에 따라 제작한 면 광원 장치(1)에 관하여, 광 방출면(LS)으로부터의 출사각α2 및 광의 폭(이하, 출광 각도 분포 라고 함)을 측정한 결과를 설명한다.

제2 파이버(24)의 재료로는, 실시예 1로서 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 실시예 2로서 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 실시예 3으로서 나일론 6,10을 사용했다.

비교예로서, 각도 향상층(20)을 사용하지 않은 구성(편광 분리층(10)으로부터의 방출 광을 측정), 및 각도 향상층(20) 대신 프리즘 필름을 사용한 구성에 대하여, 출광 각도 분포를 측정했다.

도 5는 각 실시예에 사용한 파이버의 광학 특성을 나타낸 것이다.

도 5에서, 파이버의 정상 광선 굴절률 no 및 이상 광선 굴절률 ne은, 아베 식의 굴절률계와 중간액을 사용한 방법, 또는 편광 현미경을 사용한 컴펜세이터(compensator)법에 의해 측정한 굴절률이다.

편광 분리층(10)은 제1 파이버(14)가 파이버 직경이 22㎛이며 24 필라멘트인 PET파이버를 사용했다. 6cm×9cm의 PMMA제의 도광층 위에, 길이 방향이 D1 방향을 따르도록 제1 파이버(14)을 배열했다. 이 때, 광원(80)으로부터의 거리가 멀어지는 것에 따라, 제1 파이버(14)의 배치 밀도가 조(밀도 낮음), 밀(밀도 높음), 조(밀도 낮음)가 되도록 나란히 배치했다. 그리고, 경화 후의 굴절률 (제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1)이 1.530이 되도록 설계한 UV경화 수지를 침투하게 했다.

이형 처리를 실시한 유리판으로 상부를 덮은 후, 진공 탈포를 하여 제1 파이버(14)와 제1 매트릭스 층(12) 사이의 공기를 제거했다. UV 램프를 사용하여 수지를 경화한 후 유리판을 박리하여 편광 분리층(10)이 설치된 도광층(40)을 제작했다.

모든 실시예에서 이와 같이 제작한 편광 분리층(10) 및 도광층(40)을 사용했다. 한편, 편광 분리층(10)의 두께는, 350㎛으로 했다.

[ 실시예1 ]

실시예 1에서, 제2 파이버(24)는 파이버 직경이 22㎛이며 24필라멘트인 PET파이버를 사용했다. 이형 처리를 실시한 유리판 위에, 길이 방향이 D1동일 방향을 따르도록 하고, 간극이 없도록 제2 파이버(24)를 배열했다.

그 후, 경화 후의 굴절률 (제2 매트릭스 층(22)의 굴절률 nm2)이 1.530이 되도록 설계한 UV경화 수지를 침투시켰다. 이형 처리를 실시한 유리판으로 상부를 덮은 후, 진공 탈포하여 제2 파이버(24)와 제2 매트릭스 층(22) 사이의 공기를 제거했다. UV 램프를 사용하여 수지를 경화한 후, 유리판을 박리하여 각도 향상층(20)을 제작했다. 한편, 각도 향상층(20)의 두께는 150㎛으로 했다.

이와 같이 제작한 각도 향상층(20)을 편광 분리층(10) 위에 공기층(30)을 사이에 두고 배치했다.

마지막으로 편광 분리층(10)과 도광층(30)의 측면 및 도광층(30)의 저면(편광 분리층(10)이 설치된 면과 대향하는 면)의 전체를 반사판으로 덮어 면 광원 장치(1)를 제작했다.

[ 실시예 2]

실시예 2에서 제2 파이버(24)는 파이버 직경이 19㎛이며 24필라멘트인 PEN파이버를 사용했다.

그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하게 하였다.

[ 실시예 3]

실시예 3에서 제2 파이버(24)는 파이버 직경이 26㎛이며 24필라멘트인 나일론 6,10파이버를 사용했다.

그 밖의 구성은 실시예 1과 동일하게 하였다.

[ 출광 각도 분포]

도 6은 각 실시예에서 제작한 면 광원 장치(1)에 있어서의 출광 각도 분포를 설명하는 도면이다.

도 6의 가장 아래 칸에서의 S 편광 성분의 출광 각도 분포는 원의 좌우가 D2방향, 상하가 D1방향에 대응하고, 중심이 출사각 0°, 원 둘레 부분이 출사각 90°를 나타내고, 흑색에 가까울수록 휘도가 높다. 또, 같은 칸에 기재된 각도는 피크 강도가 되는 각도를 나타내는 것이며, 실시예 1 내지 3에서의 출사 각α2에 대응한다. 한편 비교예 1에서는 출사 각 α1에 대응한다. 또, 정면 휘도는 ED 방향으로부터 측정한 휘도, 즉 원의 중심에서의 측정 결과를 나타내고 있다. 비교예 1의 각도 향상층(20)을 사용하지 않는 구성의 측정 결과를 보면, 출사각 α1은 47°이다.

실시예 1 내지 3 모두에서 S 편광 성분의 출사각 α2는 ED 방향(출사각 0°)에 근접하고, 또한 그 폭도 광원(80)측의 방향으로 넓어지며, 전체적으로 출광 각도 분포가 정면으로 향하는 결과를 얻었다.

이로 인해, 정면 휘도가 2% 내지 10% 정도 향상될 뿐만 아니라, 시야각도 확대되었음을 알 수 있다.

반면, 프리즘 필름을 사용한 비교예 2는 출사각은 정면을 향하고 있지만, 방출 광이 거의 없어지는 각도(사이드 밴드)가 발생했음을 알 수 있다. 이로 인해 시야각이 좁아지는 문제점이 생긴다. 또, 프리즘에 의한 편광 해소가 생기고, 출사각이 정면을 향함에도 불구하고, S 편광 성분의 정면 휘도가 저하되는 것을 알 수 있다.

파이버를 사용한 각도 향상층(20)에서는, 프리즘 필름과 같은 현상은 일어나지 않고 표시 장치에 적합한 구성임을 알 수 있다.

이와 같이, 제1 실시형태에 따른 면 광원 장치(1)는 각도 향상층(20)이 편광 분리층(10)과 공기층(30)을 사이에 두고 설치됨에 따라 광의 이용 효율을 향상할 수 있고, 편광 분리 효율의 향상을 하면서 광의 각도 분포도 정면 방향으로 제어할 수 있다.

면 광원 장치(1)를 액정표시장치의 백라이트로서 사용함으로써, 저소비 전력, 고휘도 및 균일 휘도의 디스플레이를 제조할 수도 있다.

<제2 실시형태>

상술한 제1 실시형태에서, 제1 파이버(14)는 배치 밀도가 광원(80)으로부터의 거리에 따라 변화하게 배열되고, 제2 파이버(24)는 배치 밀도가 변화하지 않도록 배열되어 있었지만, 제2 파이버(24)에 대해서도 배열 밀도가 변화되도록 한 구성이 제2 실시형태이다.

도 7은 제2 실시형태에 따른 편광 분리층(10)의 제1 파이버(14)와 각도 향상층(20)의 제2 파이버(24)의 밀도 분포의 상관 관계를 설명하는 도면이다. 도 7에 나타내는 종축은 밀도를 나타내고, 횡축은 광원(80)으로부터의 거리를 나타낸다.

제1 실시형태에서 설명한 바와 같이, 제1 파이버(14)의 배치 밀도는 스펙트럼S1에 나타내는대로 광원(80)으로부터 멀어짐에 따라 조(밀도 낮음), 밀(밀도 높음), 조(밀도 낮음)의 순차로 변화된다.

제2 실시형태에 있어서의 제2 파이버(24)의 배치 밀도는, 스펙트럼S2에 나타내는 대로, 광원(80)로부터 멀어짐에 따라 밀(밀도 높음), 조(밀도 낮음), 밀(밀도 높음)의 순차로 변화된다. 다시 말해, 제2 실시형태에서는, 제1 파이버(14)의 배치 밀도와 제2 파이버(24)의 배치 밀도가 역 상관을 가지도록 구성된다.

도광층(40)의 크기, 광원(80)으로부터 나온 광의 조사 범위, 편광 분리층(10)의 구성 등의 조건에 따라, 편광 분리층(10)에서의 제1 파이버(14)의 배치 밀도를 도 7에 나타낸 바와 같이 할 때, S 편광의 광이 공기층(30)에 인출되는 양이 광원(80)로부터의 거리에 따라 변화되지 않는 경우가 있는 반면, 광의 폭(도 4에 나타내는 부채형 W1의 폭(각도)이 광원(80)로부터의 거리에 따라 변화되는 경우도 있다. 예를 들면, 제1 파이버(14)의 배치 밀도가 조밀할수록 광의 각도가 커지는 반면, 배치 밀도가 낮을수록 광의 각도가 작아질 수 있다.

이러한 경우라도, 각도 향상층(20)에 있어서의 제2 파이버(24)의 배치 밀도의 분포를, 도 7 에 나타낸 바와 같이 제1 파이버(14)와 상관 관계를 가지도록 규정함으로써, 광의 폭(각도)를 광원(80)으로부터의 거리에 관계 없이 일정하게 근접시킬 수 있다.

<제3 실시형태>

제3 실시형태에서는, 제3 실시형태에 관한 면 광원 장치(1)를 액정 디스플레이 등의 표시 장치에 적용한 경우의 구성에 대하여 설명한다.

도 8은 제3 실시형태에 따른 표시 장치(500)의 구성을 설명하는 도면이다.

표시 장치(500)는 액정 패널(2), 편광판(3, 4) 및 이들을 향하여 광을 방출하는 면 광원 장치(1)를 구비한다.

편광판(3)은 면 광원 장치(1)로부터 대략 ED 방향으로 인출되는 S 편광의 광을 통과할 수 있도록 축 맞춤이 되어 있다.

액정 패널(2)은, 복수의 화소 마다 설치된 액정구동 회로와, 그 액정 구동 회로에 의해 투과하는 광의 편광 방향의 회전을 제어하는 액정을 포함한다.

상기 예에서, 편광판(4)은 편광판(3)이 통과하게 하는 광과는 편광이 90도 회전한 광을 통과하게 하게 축 맞춤이 되어 있다. 한편, 면 광원 장치(1)로부터의 광은 편광 방향이 모여 있기 때문에, 액정 패널(2)의 면 광원 장치(1) 측의 편광판(3)은 없어도 된다.

이러한 표시 장치(500)는 스마트 폰, 휴대폰, PC, TV 등에 채용할 수 있다.

< 변형예 1>

상술한 실시형태에서는, 제1 파이버(14) 및 제2 파이버(24)의 길이 방향이 되는 D1방향은 D2방향과 직교하고 있었다.

제1 파이버(14)의 길이 방향은 반드시 D2방향과 직교하지 않아도 되고, D2방향과 다른 방향이어도 된다. D2방향과 이루는 각은 예컨대 70도 이상 90도 이하일 수 있고, 예컨대 80도 이상 90도 일 수 있다. 이 경우 정면 휘도, 출광 각도 분포에의 영향이 적은 상태(직교 시에 비교한 변화가 10% 정도)로 할 수 있다.

또, 상술한 제1 파이버(14)와 제2 파이버(24)는 길이 방향이 동일 방향이었지만, 광 방출면(LS)으로부터의 출광 각도 분포를 어떤 분포로 원하느냐에 따라서 동일 방향이 아니어도 된다.

다시 말해, 제1 파이버(14)의 길이 방향과 마찬가지로, 제2 파이버(24)의 길이 방향은 반드시 D2방향과 직교하지 않고 있어도 되고, D2방향과 다른 방향이라도 된다. D2방향과 이루는 각은 예컨대 70도 이상 90도 이하일 수 있고, 예컨대 80도 이상 90도 이하일 수 있다. 이 경우 정면휘도, 출광 각도 분포에의 영향이 적은 상태(직교 시에 비교한 변화가 10% 정도)로 할 수 있다.

< 변형예 2>

상술한 실시형태에 있어서, 편광 분리층(10)의 제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1과 제1 파이버(14)의 정상 광선 굴절률 no1을 일치시켰으나, 제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1과 제1 파이버(14)의 이상 광선 굴절률 ne1과 일치시킬 수도 있다. 이 경우에는, S 편광 성분이 아니라 P 편광 성분이 공기층(30)에 인출되게 된다.

각도 향상층(20)에 대해서도 동일하게 하여, 제2 매트릭스 층(22)의 굴절률 nm2과 제2 파이버(24)의 이상 광선 굴절률 ne2를 일치시킬 수도 있다.

< 변형예 3>

상술한 실시형태에 있어서, 편광 분리층(10)과 각도 향상층(20)의 사이에 공기층(30)이 존재하고 있었지만, 편광 분리층(10)의 제1 매트릭스 층(12)의 굴절률 nm1보다도 낮은 굴절률의 층(저굴절률층)인 경우라면 공기층(30)이 아니어도 된다.

이러한 저굴절률층이 편광 분리층(10)과 각도 향상층(20)의 사이에 설치되어 있으면, 편광 분리층(10)로부터 인출되어서는 안 되는 광(P 편광 성분)의 전반사 조건이 유지되기 때문이다.

광원(80)로부터의 광의 조사 범위, 도광층(40)의 두께 등에 따라 다르지만, 저굴절률층의 굴절률은 예컨대 nm1-0.2 이하일 수 있고, nm1-0.3일 수도 있으며, 무한하게 1에 가깝도록 할 수도 있다. 이러한 관점에서, 저굴절률층은 공기층(30)과 같이 기체로 구성될 수 있다.

< 변형예 4>

상술한 실시형태에 있어서, 제1 파이버(14) 및 제2 파이버(24)는 단면 형상이 원형이었지만 원형이 아니어도 된다. 예를 들면, 단면 형상이 삼각형, 장방형, 육각형등의 규칙적 및 불규칙한 다각형, 또는 곡선 및 직선의 변을 조합한 형상이어도 된다.

또, 제1 파이버(14) 및 제2 파이버(24)의 길이는, 긴 것과 짧은 것이 혼재하고 있어도 되고, D1방향의 양쪽 끝까지 연속한 파이버로 되어 있지 않아도 된다. 또, 층의 두께 방향으로 적층되는 층도 광학 특성에 따라 설정하면 된다.

이상에서 본 발명의 실시형태와 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

1…면 광원 장치 2…액정 패널
3,4…편광판 10…편광 분리층
12… 제1 매트릭스 층 14… 제1 파이버
20…각도 향상층 22… 제2 매트릭스 층
24… 제2 파이버 30…공기층
40…도광층 40S…광 도입면
50…저면 반사판 60…측면 반사판
80…광원 100…도광판
500…표시 장치

Claims (8)

1. 측면에 배치된 광원으로부터 조사되는 광을 광 방출면에서 방출하는 도광판으로서,
   상기 광원으로부터 방출되는 광을 내부로 도입하는 광 도입면을 측면에 가지는 도광층;
   등방성의 굴절률 nm1을 가지는 제1 매트릭스 층과, 상기 제1 매트릭스 층의 내부에 상기 광 도입면의 법선 방향과는 다른 방향을 따라 배치된 복굴절성(정상 광선 굴절률 no1, 이상 광선 굴절률 ne1)을 가지는 제1 파이버를 포함하고, 상기 도광층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 편광 분리층;
   상기 제1 매트릭스 층의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지고, 상기 편광 분리층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 저굴절률층; 그리고
   등방성의 굴절률 nm2을 가지는 제2 매트릭스 층과, 상기 제2 매트릭스 층의 내부에 배치된 복굴절성(정상 광선 굴절률 no2, 이상 광선 굴절률 ne2)을 가지는 제2 파이버를 포함하고, 상기 저굴절률층보다 상기 광 방출면 측으로 설치되어 있는 각도 향상층
   을 구비하고,
   상기 제1 매트릭스 층, 상기 제2 매트릭스 층, 상기 제1 파이버 및 상기 제2 파이버의 굴절률이, |nm1-no1|≤0.01 및 |nm2-no2|≤0.01의 조건, 또는 |nm1-ne1|≤0.01 및 |nm2-ne2|≤0.01의 조건을 만족하는
   도광판.
2. 제1항에서,
   상기 저굴절률층은 기체 층인 도광판.
3. 제1항에서,
   상기 제1 매트릭스 층과 상기 제2 매트릭스 층은 동일 조성의 수지를 함유하고, 상기 제1 파이버와 상기 제2 파이버는 동일 조성의 수지를 함유하는 도광판.
4. 제1항에서,
   상기 제2 파이버는 장축 방향이 상기 제1 파이버의 장축 방향과 실질적으로 동일 방향이 되도록 배치되는 도광판.
5. 제1항에서,
   상기 도광층의 상기 광 도입면 및 상기 광 방출면 이외의 면 중 적어도 하나의 면 측에, 광의 편광을 회전하게 하여 반사시키는 반사판이 설치되어 있는 도광판.
6. 제1항에서,
   상기 제1 파이버는 배치 밀도가 상기 광 도입면으로부터의 거리에 따라 변화하고,
   상기 제2 파이버는 배치 밀도가 상기 제1 파이버의 배치 밀도와 역 상관(inverse relation)을 가지는
   도광판.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 도광판; 그리고
   상기 도광판의 측면에 배치된 광원
   을 구비하는
   면 광원 장치.
8. 제7항에 기재된 면 광원 장치;
   상기 광 방출면으로부터 방출된 광이 입사되고, 그 광의 편광 방향의 회전을 제어하는 액정 패널; 그리고
   상기 액정 패널을 기준으로 하여 상기 면 광원 장치와 반대 측에 설치되어 있는 편광판
   을 구비하는
   표시 장치.
   

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