KR20140059294A

KR20140059294A - 도광판, 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치

Info

Publication number: KR20140059294A
Application number: KR1020147009235A
Authority: KR
Inventors: 히로후미 오타; 야스히로 세키구치; 쇼타로 니시노
Original assignee: 수미토모 케미칼 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2014-05-15
Also published as: JP2013069683A; TW201314314A; WO2013035791A1; CN103782082A

Abstract

도광판(50)은 판 형상의 본체부(51)와 복수의 렌즈부(52)를 구비하고 있다. 본체부는 일 방향으로 연장됨과 아울러, 일 방향에 거의 직교하는 방향으로 병렬 배치된 복수의 철조부(55)가 형성된 제 1 면(51a)과, 제 1 면과는 반대쪽의 제 2 면(51b)과, 제 1 및 제 2 면과 교차하는 면으로서, 광이 입사되는 입사면(51c, 51d)을 갖는다. 복수의 렌즈부 각각은 본체부의 제 2 면에 형성되고 있고, 제 2 면에서 보아 제 1 면이 있는 쪽과는 반대쪽으로 볼록하다.

Description

도광판, 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치{LIGHT GUIDE PLATE, SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE, AND TRANSMISSIVE IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 도광판, 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치에 관한 것이다.

액정 표시 장치 등의 투과형 화상 표시 장치는, 일반적으로, 액정 표시 패널과 같은 투과형 화상 표시부의 배면 측에 배치되고, 투과형 화상 표시부에 백 라이트를 공급하는 면 광원 장치를 갖는다. 이러한 면 광원 장치로서 에지 라이트형 면 광원 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

에지 라이트형의 면 광원 장치는, 투광성을 갖는 도광판과, 도광판의 측방(側方)에 배치되어 도광판의 측면에 광을 공급하기 위한 광원을 구비한다. 도광판의 배면 쪽에는, 광을 반사시키기 위한 백색 도트가 마련되어 있다. 이 구성에서, 광원으로부터 출력된 광은 광원과 대향하는 도광판의 측면으로부터 도광판 내로 입사되고, 도광판 내를 전반사하면서 전파된다. 도광판의 배면 측에는, 백색 도트가 복수 형성되어 있으므로(예컨대, 특허 문헌 1 참조), 백색 도트에서 반사된 광은 도광판의 투과형 화상 표시부 쪽의 출사면으로부터 출사된다.

일본 공개 특허 공보 제 2005－38768 호

그렇지만, 백색 도트를 갖는 도광판은 도광판에 입사된 광이 충분히 출사면으로부터 출사되지 않아 휘도의 향상을 충분히 도모할 수 없는 경우가 있었다.

그래서, 본 발명은, 휘도의 향상을 도모할 수 있는 도광판 및 그 도광판을 포함하는 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련된 도광판은 판 형상의 본체부와 복수의 렌즈부를 구비하고 있다. 본체부는 일 방향으로 연장됨과 아울러, 일 방향에 거의 직교하는 방향으로 병렬 배치된 복수의 철조부(protruding strip-like section)가 형성된 제 1 면과, 제 1 면과는 반대쪽인 제 2 면과, 제 1 및 제 2 면에 교차하는 면으로서, 광이 입사되는 입사면을 갖는다. 렌즈부는 본체부의 제 2 면에 형성되어 제 2 면에서 보아 제 1 면이 있는 쪽과는 반대쪽으로 볼록하다.

본 발명과 관련된 면 광원 장치는 상술한 도광판과, 도광판의 입사면과 대향하여 배치되어 입사면에 광을 공급하는 광원부를 구비하고 있다.

또, 본 발명과 관련된 투과형 화상 표시 장치는 상술한 도광판과, 도광판의 입사면과 대향 배치되어 입사면에 광을 공급하는 광원부와, 도광판의 제 1 면 쪽에 마련되어 도광판으로부터 출사되는 광에 의해 조명되어 화상을 표시하는 투과형 화상 표시부를 구비하고 있다.

상기 구성의 도광판, 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치에 있어서, 도광판의 입사면으로부터 입사된 광은 도광판 내를 전반사하면서 전파된다. 도광판 내를 전파하는 광이 제 2 면 상에 마련된 렌즈부에 입사되면, 렌즈부에 의해 전반사 조건과는 다른 조건으로 반사된다. 따라서, 렌즈부에서 반사된 광은 본체부의 제 1 면으로부터 출사된다. 제 1 면에는 철조부가 형성되고 있으므로, 광출사 효율이 높아진다. 이러한 작용에 의해, 휘도가 향상된다. 그리고, 본 발명과 관련된 투과형 화상 표시 장치에서는, 도광판 상에 투과형 화상 표시부가 마련되어 있으므로, 휘도가 더욱 높은 광에 의해 투과형 화상 표시부가 조명된다. 그 결과, 투과형 화상 표시부에 표시되는 화상의 휘도 향상을 도모할 수 있다.

또, 본 발명과 관련된 도광판, 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치에서는, 제 1 면에 형성되는 철조부를 렌티큘러 렌즈 또는 프리즘으로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 휘도의 향상을 도모할 수 있는 도광판 및 그 도광판을 포함한 면 광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 도광판의 일 실시 형태를 적용한 투과형 화상 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 도광판을 배면 쪽에서 보았을 경우의 평면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 도광판을 광원 쪽에서 보았을 경우의 측면도이다.
도 4는 철조부의 외형 형상의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 철조부의 단면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 철조부의 단면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 철조부의 단면 형상의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 렌즈부의 외형 형상의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 렌즈부의 외형 형상을 규정하는 조건을 나타내는 도표이다.
도 10은 렌즈부의 외형 형상을 나타내는 도면이다.
도 11은 잉크젯법에 의해 형성된 렌즈부의 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]와 돌출 방식 k_IIa를 관찰에 의해 산출한 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 잉크젯법에 의해 형성된 렌즈부의 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]와 돌출 방식 k_IIa의 범위를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 나타낸 돌출 방식 k_IIa와 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]에 의해 정해지는 렌즈 형상의 폭 w_IIa에 대한 선단부의 곡률 반경 r_II를 나타내는 도표이다.
도 14는 도 12에 나타낸 돌출 방식 k_IIa와 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]에 의해 정해지는 렌즈 형상의 폭 w_IIa에 대한 선단부의 곡률 반경 r_II를 나타내는 도표이다.
도 15는 도 12에 나타낸 돌출 방식 k_IIa와 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]에 의해 정해지는 렌즈 형상의 저부(底部) 각도 γ_II를 나타내는 도표이다.
도 16은 도 12에 나타낸 돌출 방식 k_IIa와 어스펙트비 [h_IIA/w_IIa]에 의해 정해지는 렌즈 형상의 저부 각도 γ_II를 나타내는 도표이다.
도 17은 렌즈부의 외형 형상을 규정하는 조건을 나타내는 도표이다.
도 18은 시뮬레이션 모델을 나타내는 모식도이다.
도 19는 시뮬레이션에 이용한 도광판의 배면 측에 형성된 마이크로 렌즈의 피복률 분포를 나타내는 도면이다.
도 20은 시뮬레이션에 이용한 도광판의 배면 측에 형성된 마이크로 렌즈의 피복률 분포를 나타내는 도면이다.
도 21은 시뮬레이션에 이용한 점 형상 광원의 지향 특성을 나타내는 도면이다.
도 22는 시뮬레이션의 결과를 나타내는 도표이다.
도 23은 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 A1)를 나타내는 도면이다.
도 24는 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 A2)를 나타내는 도면이다.
도 25는 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 A3)를 나타내는 도면이다.
도 26은 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 A4)를 나타내는 도면이다.
도 27은 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 A5)를 나타내는 도면이다.
도 28은 철조부의 다른 단면 형상 부분을 나타내는 도면이다.
도 29는 철조부의 다른 단면 형상에서의 선분 길이 L과 경사각 α의 관계(실시 형태 A1, A2)를 나타내는 도면이다.
도 30은 철조부의 다른 단면 형상에서의 선분 길이 L과 경사각 α의 관계(실시 형태 A3, A4)를 나타내는 도면이다.
도 31은 철조부의 다른 단면 형상에서의 선분 길이 L과 경사각 α의 관계(실시 형태 A5)를 나타내는 도면이다.
도 32는 철조부의 다른 단면 형상의 선분 길이 L과 Δα／ΔL의 관계를 나타내는 도면이다.
도 33은 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 B1)를 나타내는 도면이다.
도 34는 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 B2)를 나타내는 도면이다.
도 35는 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 B3)를 나타내는 도면이다.
도 36은 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 B4)를 나타내는 도면이다.
도 37은 철조부의 다른 단면 형상의 예(실시 형태 B5)를 나타내는 도면이다.
도 38은 철조부의 다른 단면 형상 부분을 나타내는 도면이다.
도 39는 철조부의 다른 단면 형상에서의 선분 길이 L과 경사각 α의 관계(실시 형태 B1, B2)를 나타내는 도면이다.
도 40은 철조부의 다른 단면 형상에서의 선분 길이 L과 경사각 α의 관계(실시 형태 B3, B4)를 나타내는 도면이다.
도 41은 철조부의 다른 단면 형상에서의 선분 길이 L과 경사각 α의 관계(실시 형태 B5)를 나타내는 도면이다.
도 42는 철조부의 다른 단면 형상의 선분 길이 L과 Δα／ΔL의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조해 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 도면의 설명에서 동일 요소에는 동일 부호를 부여하여, 중복 설명을 생략한다. 도면의 치수 비율은 설명과 반드시 일치하는 것은 아니다. 또, 설명 중 「위」, 「아래」 등의 방향을 나타내는 용어는 도면에 도시한 형태에 근거한 편의적인 용어이다.

도 1은, 본 발명과 관련된 도광판의 일 실시 형태를 적용한 투과형 화상 표시 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다. 도 1에서는, 투과형 화상 표시 장치(10)의 단면 구성을 분해하여 나타내고 있다. 투과형 화상 표시 장치(10)는 휴대 전화나 각종 전자기기의 표시 장치나 텔레비전 장치로서 매우 적합하게 이용할 수 있다.

투과형 화상 표시 장치(10)는 투과형 화상 표시부(20)와 투과형 화상 표시부(20)에 공급하기 위한 면 형상의 광을 출력하는 면 광원 장치(30)를 구비한다. 이하, 설명의 편의를 위해, 도 1에 나타내는 바와 같이, 면 광원 장치(30)에 대하여, 투과형 화상 표시부(20)가 배열되어 있는 방향을 Z축 방향 또는 정면 방향이라 칭한다. 또, Z축 방향에 직교하는 2개의 방향을 X축 방향 및 Y축 방향이라 칭한다. X축 방향 및 Y축 방향은 서로 직교한다.

투과형 화상 표시부(20)는 면 광원 장치(30)로부터 출사되는 면 형상의 광에 의해 조명됨으로써 화상을 표시한다. 투과형 화상 표시부(20)의 예는, 액정 셀(21)의 양면에 직선 편광판(22, 23)이 배치된 편광판 접합체로서의 액정 표시 패널이다. 이 경우, 투과형 화상 표시 장치(10)는 액정 표시 장치(또는 액정 TV)이다. 액정 셀(21) 및 편광판(22, 23)은 종래의 액정 표시 장치 등의 투과형 화상 표시 장치에서 이용되고 있는 것을 이용할 수 있다. 액정 셀(21)의 예는, TFT(Thin Film Transistor)형 액정 셀이나 STN(Super Twisted Nematic)형 액정 셀 등이다.

면 광원 장치(30)는 투과형 화상 표시부(20)에 대한 백 라이트를 공급하는 에지 라이트형 백 라이트 유닛이다. 면 광원 장치(30)는 도광판(50)과 도광판(50)의 서로 대향하는 측면(50a, 50b)의 각각에 대향하여 배치된 광원부(60, 60)를 구비한다.

광원부(60, 60)는 라인 형상으로 배열(도 1에서는, Y축 방향으로 배열)된 복수의 점 형상 광원(61)을 갖는다. 점 형상 광원(61)의 예는, 발광 다이오드이다. 광원부(60)는 도광판(50)에 광을 효율적으로 입사하기 위해, 도광판(50)과 반대쪽으로 광을 반사시키는 반사부로서의 리플렉터를 구비하여도 좋다. 여기에서는, 복수의 점 형상 광원(61)을 갖는 광원부(60)를 예시했지만, 광원부(60)는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등의 선 형상 광원이라도 좋다.

면 광원 장치(30)는 도광판(50)에 대하여 투과형 화상 표시부(20)가 있는 쪽과는 반대쪽에 위치하는 반사부(70)를 구비하여도 좋다. 반사부(70)는 도광판(50)으로부터 반사부(70) 쪽으로 출사된 광을 도광판(50)에 재차 입사시키기 위한 것이다. 반사부(70)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 시트 형상이라도 좋다. 또, 반사부(70)는 도광판(50)을 수용하는 면 광원 장치(30)의 케이스 저면으로서, 경면 가공이 행해진 저면이라도 좋다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 도광판(50)에 대해 설명한다. 도 2는 도 1에 나타낸 도광판(50)을 배면 쪽에서 보았을 경우의 평면도이다. 도 3은 도 1에 나타낸 도광판(50)을 좌측면 쪽에서 보았을 경우의 좌측면도이다. 도광판(50)의 평면에서 보았을 때의 형상의 예는 대략 장방형 및 대략 정방형을 포함한다.

도광판(50)은 본체부(51)의 출사면(제 1 면, 51a)으로 되는 쪽에 철조부(55)가 형성된 판 형상의 본체부(51)와, 철조부(55)가 형성된 면과는 반대쪽인 본체부(51)의 배면(제 2 면, 51b)으로 되는 쪽에 형성된 복수의 렌즈부(52)를 갖는다. 본체부(51)는 투광성 재료(또는 투명 재료)로 이루어진다. 투광성 재료의 굴절률의 예는 1.46~1.62이다. 투광성 재료의 예는 투광성 수지 재료, 투광성 유리 재료를 포함한다. 투광성 수지 재료의 예는 폴리카보네이트 수지(굴절률: 1.59), MS 수지(메타크릴산 메틸-스틸렌 공중합체 수지)(굴절률: 1.56~1.59), 폴리스티렌 수지(굴절률: 1.59), AS 수지(아크릴로니트릴-스틸렌 공중합체 수지)(굴절률: 1.56~1.59), 아크릴계 자외선 경화 수지(굴절률: 1.46~1.58), 폴리메타크릴산 메틸(P㎜A)(굴절률: 1.49)을 포함한다. 투광성 수지 재료로는 투명성의 관점에서 P㎜A가 더욱 바람직하다.

도 1 내지 도 3에 나타내는 바와 같이, 본체부(51)는 투과형 화상 표시부(20)와 서로 대향하는 출사면(51a)과, 출사면(51a)과 반대쪽인 배면(51b)과, 출사면(51a) 및 배면(51b)과 교차하는 4개의 측면(51c, 51d, 51e, 51f)을 갖는다. 도 1에서는, X축 방향에 대해 서로 대향하는 2개의 측면(51c) 및 측면(51d)을 나타내고 있다. 측면(51c) 및 측면(51d)은 광원부(60)에 대향하는 상기 측면(50a) 및 측면(50b)이기도 하다. 이 경우, 측면(51c) 및 측면(51d)은 광원부(60)로부터의 광이 입사되는 입사면이다. 본체부(51)가 갖는 4개의 측면(51c, 51d, 51e, 51f) 중 나머지 2개의 측면(51e, 51f)(도 3 참조)은 Y축 방향에 대해 서로 대향하고 있다. 도 1 및 도 3은, 측면(51c, 51d, 51e, 51f)과 출사면(51a) 및 배면(51b)의 배치 관계의 일례로서, 측면(51c, 51d, 51e, 51f)의 각각이 출사면(51a) 및 배면(51b)에 대략 직교하는 상태를 나타내고 있다.

다음에, 본체부(51)의 출사면(51a) 측에 형성된 철조부(55)에 대해 설명한다. 여기에서는, 설명을 간략하게 하기 위해, 복수의 철조부(55)의 크기는 같은 것으로 설명한다. 철조부(55)는 투명하여, 도광판(50) 내로부터의 광을 투과형 화상 표시부(20)를 향해 출사한다. 또, 철조부(55)의 외형 형상은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 렌티큘러 렌즈의 외형 형상을 하고 있다.

복수의 철조부(55)는 도 1 및 도 3에 나타내는 X축 방향을 따라 연장함과 아울러, Y축 방향으로 병렬 배치되어 있다. 철조부(55)의 연장 방향에 직교하는 단면 형상은 거의 균일하다. 복수의 철조부(55)는, 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 단변 방향(Y축 방향)으로 서로 인접하는 철조부(55)가 일정한 거리 S를 두고 배치될 수 있고, 이때는 서로 인접하는 철조부(55)의 가장자리인 저부(55b) 사이에 평탄부(55c)가 형성된다. 본체부(51)의 출사면(51a)에서의 복수의 철조부(55)의 피복률은 거리 S(평탄부(55c)의 길이)를 변경하는 것으로 조정할 수 있다. 예컨대, 단변 방향으로 서로 인접하는 철조부(55)를 틈새 없이 배치하고, 인접하는 철조부(55)의 가장자리인 저부(55b)의 위치를 서로 일치(도 4에 나타내는 거리 S가 0)시키면, 그 피복률은 100%로 된다. 본체부(51)의 출사면(51a)에서의 복수의 철조부(55)의 피복률은 통상 50%~100%이다.

다음에, 철조부(55)의 외형 형상의 여러 가지 예에 대해 설명한다. 여기에서는, 설명의 편의를 위해 기준면(51g)을 정의한다. 즉, 기준면(51g)을, 도 4에 나타내는 바와 같이, 철조부(55)의 단면에 두고, 후술하는 저부(55b) 끼리를 연결하는 선과 평행한 면(도 4에서 일점 쇄선으로 나타냄), 바꾸어 말하면, 철조부(55)의 저면을 형성하는 평면이라고 정의한다. 본 실시 형태에서는, 도광판(50)에서의 배면(51b)(도 1 참조)과 기준면(51g)은 서로 평행한 것으로 되어 있다.

예컨대, 철조부(55)의 외형 형상은, 이하에 나타내는 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia], 폭에 대한 곡률 반경[r_I/w_Ia], 저부 각도 γ_I의 조합에 의해 규정되는 형상으로 할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여, 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia], 폭에 대한 곡률 반경[r_I/w_Ia], 저부 각도 γ_I에 대해 설명한다.

(I) 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia]

어스펙트비 [h_Ia/w_Ia]란, 도 4에서, 철조부(55)의 폭을 w_Ia(㎛), 철조부(55)의 최대 높이를 h_Ia(㎛)라고 했을 때, 폭 w_Ia에 대한 최대 높이 h_Ia의 비이다.

(II) 폭에 대한 곡률 반경[r_I/w_Ia]

폭에 대한 곡률 반경[r_I/w_Ia]이란, 철조부(55)의 폭을 w_Ia(㎛), 철조부(55) 선단부(55a)의 곡률 반경을 r_I(㎛)라고 했을 때, 폭 w_Ia에 대한 곡률 반경 r_I의 비이다. 선단부(55a)의 곡률 반경 r_I는 철조부(55)의 정부(頂部)로서의 선단부(55a)의 곡선 상태를 나타내는 것이다. 예컨대, 선단부(55a)의 곡률 반경 r_I는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 선단부(55a)에 접하는 원(도 4중의 파선으로 나타내는 원)을 가정했을 경우의 원의 반경이다.

(III) 저부 각도 γ_I

저부 각도 γ_I는 연장 방향과 직교하는 단면에서의 철조부(55)의 윤곽선과 기준면(51g)의 교점의 위치에 있어서의 철조부(55)의 접평면 P_I와 기준면(51g)이 이루는 각도이다. 선단부(55a)에 대하여 저부(55b)는 철조부(55)의 하단부이기도 하다. 따라서, 저부 각도 γ_I는 하단부 각도이기도 하다.

도 4는 철조부(55)의 연장 방향과 직교하는 단면의 구성을 나타내고 있다. w_Ia는 철조부(55)의 폭이다. 또, h_Ia는 철조부(55)의 선단부(55a) 위치에서의 두께이다. 따라서, 상기 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia]는 철조부(55)의 폭에 대한 선단부(55a) 위치에서의 철조부(55)의 두께(또는 높이), 즉,[선단부 위치에서의 두께]/[철조부의 폭]에 대응한다. 통상, 선단부(55a) 위치에서의 철조부(55) 두께는 최대이므로, 선단부(55a) 위치에서의 철조부(55) 두께는 철조부(55)의 최대 두께이기도 하다. 또, 상기 (II)에 기재한 비는 곡률 반경 r_I와 철조부(55) 폭의 비, 즉,[곡률 반경]/[철조부의 폭]에 대응한다.

또, 철조부(55)의 외형 형상은, 상기 (I)~(III)의 조건에 더하여 철조부(55)의 윤곽선을 아래와 같이 식 (1)로 나타내는 원추(圓錐) 곡선으로 규정할 수도 있다. 도 5에서는, 도 1 및 도 3에 나타내는 철조부(55)의 연장 방향(X축 방향)과 직교하는 병렬 방향(Y축 방향)을 u_I 축으로 하여 u_Iｖ_I좌표계를 설정하고 있다. 여기서, u_I축은 복수의 철조부(55)의 병렬 방향에 평행한 축(Y축)에 대응한다. ｖ_I축은 도광판(50)의 두께 방향에 평행한 축(Z축)에 대응한다. 이 u_Iｖ_I좌표계의 u_Iｖ_I면에서, 철조부(55)의 단면 형상은 양단부(55b, 55b)가 u_I축 상에 위치하고, 선단부(55a)가ｖ_I축 상에 위치한다. 이 때 철조부(55)는, 철조부(55)에 접하는 접평면 PI와 기준면(51g)이 이루는 각도가 철조부(55)의 저부(55b) 측으로부터 선단부(55a) 측에 걸쳐 단순 감소하는 외형 형상으로 할 수 있다.

식 (1)에서, w_Ia는 철조부(55)의 u_I축 방향의 길이이다. 식 (1)에서, h_Ia는 철조부(55)를 ｖ_I(u_I)로 나타내는 형상으로 했을 경우의 철조부(55)의 양단부(55b, 55b) 사이에서의 최대 높이에 대응한다. 식 (1)에 대하여, k_Ia는 철조부(55)의 선단부(55a)의 돌출 방식을 나타내는 파라미터이다. 예컨대 돌출 방식 k_Ia가 0일 때, 철조부(55)의 외형은 포물선 형상이 되고, 돌출 방식 k_Ia가 1일 때, 철조부(55)의 외형은 프리즘 형상이 되며, 돌출 방식 k_Ia가 -1일 때, 철조부(55)의 외형은 타원을 반으로 자른 형상이 된다.

또한, 철조부(55)의 외형 형상은, 철조부(55)의 윤곽선을 소정의 원추 곡선으로 나타냈을 때, 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia]와 돌출 방식 k_Ia의 조합에 의해 규정할 수 있다. 이러한 조합의 일례로는, 이하의 (A), (B) 등의 조합을 들 수 있다.

(A) h_Ia/w_Ia=0.390, k_Ia=－0.390

(B) h_Ia/w_Ia=0.232, k_Ia=0.021

도 5는 상기 (A)의 조합(h_Ia/w_Ia=0.390, k_Ia=－0.390)에 의해 규정되는 단면 형상을 나타내고 있다. 도 6은 상기 (B)의 조합(h_Ia/w_Ia=0.232, k_Ia=0.021)에 의해 규정되는 단면 형상을 나타내고 있다. 본체부(51)의 출사면(51a)에서의 복수의 철조부(55)의 피복률은 단변 방향(Y축 방향)에 인접하는 철조부(55) 끼리의 거리 S를 조정하여 적절하게 설정할 수 있다. 철조부(55)의 단면 형상은 ｖ_I축에 대해 대칭인 윤곽선을 하고 있다. 폭 w_Ia의 예로는, 10㎛ 이상 2㎜ 이하이며, 바람직하게는 20㎛ 이상 1㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이상 600㎛ 이하이다.

또, 철조부(55)의 외형 형상은, 이하의 (C)로 나타내는 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia]와 돌출 방식 k_Ia의 조합으로 규정할 수도 있다.

(C) h_Ia/w_Ia=0.500, k_Ia=1.000

도 7은 상기 (C)의 조합(h_Ia/w_Ia=0.500, k_Ia=1.000)에 의해 규정되는 단면 형상을 나타내고 있다. 이 경우도, 본체부(51)의 출사면(51a)에서의 복수의 철조부(55)의 피복률은 단변 방향(Y축 방향)에 인접하는 철조부(55)끼리의 거리 S를 조정하여 적절하게 설정할 수 있다. 철조부(55)의 단면 형상은 ｖ_I축에 대해 대칭인 윤곽선을 하고 있다. 폭 w_Ia의 예는, 10㎛ 이상 2㎜ 이하이며, 바람직하게는 20㎛ 이상 1㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 50㎛ 이상 600㎛ 이하이다.

다음에, 렌즈부(52)에 대해 설명한다. 설명을 간략하게 하기 위해, 복수의 렌즈부(52)의 크기는 같은 것으로 하여 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 렌즈부(52)는 본체부(51)의 배면(51b) 상에 형성되어 있다. 렌즈부(52)는 투명하고, 도광판(50) 내를 전파하는 광을 출사면(51a) 측으로부터 출사하기 위한 것이다. 또, 각 렌즈부(52)의 외형 형상은 돔 형상이다.

복수의 렌즈부(52)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본체부(51)의 단변 방향(Y축 방향) 및 장변 방향(X축 방향)에 격자 형상으로 배열되어 있고, 도광판(50)의 출사면(51a)으로부터의 출사 광량 균형도가 95%로 되도록 최적화된 피복률 분포로 되어 있다. 이러한 출사 광량 균형도를 만족하는 일례로서 배면(51b)의 중앙부에서의 정방 격자에 대한 1개의 렌즈부(52)의 피복률을 78.54%로 할 수 있다. 렌즈부(52)는 새발 격자 무늬 형상, 육방 조밀 격자 형상으로 배치하는 것도 가능하다. 또, 각 격자에 해당하는 곳이라도 렌즈부(52)를 성형하지 않게 하여 피복률을 조정할 수도 있다.

다음에, 각 렌즈부(52)의 형상에 대해 설명한다. 도 8은 렌즈부(52)의 외형 형상의 예를 설명하기 위한 도면이며, 렌즈부(52)의 중심 축선 C_II를 포함한 도광판(50)의 단면 구성의 모식도이다. 렌즈부(52)에서, 렌즈부(52)의 정부(頂部)를 렌즈부(52)의 선단부(52a)라 하고, 렌즈부(52)의 하단부를 렌즈부(52)의 저부(底部)(52b)라고 한다. 본 실시 형태에서는, 렌즈부(52)의 형상은, 도 8에 나타낸 단면 형상을, 중심 축선 C_II를 회전축으로 하여 회전시킨 형상인 것으로 한다. 따라서, 렌즈부(52)의 형상은 중심 축선 C_II를 포함한 임의의 단면에서 좌우 대칭으로 된다. 또, 렌즈부(52)는, 렌즈부(52)에 접하는 접평면 P_II와 배면(51b)이 이루는 각도가 렌즈부(52)의 저부(52b) 측으로부터 선단부(52a) 측에 걸쳐 단순 감소하는 외형 형상을 하고 있다.

렌즈부(52)의 외형 형상의 여러 가지의 예에 대해 설명한다. 예컨대, 렌즈부(52)의 외형 형상은, 도 9의 도표에 나타내는 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa], 폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa], 저부 각도 γ_II의 조합에 의해 규정되는 형상으로 할 수 있다. 이하, 도 8을 참조하여, 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa], 폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa], 저부 각도 γ_II에 대해 설명한다.

(I) 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]

어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]란, 도 8에서, 렌즈부(52)의 폭을 w_IIa(㎛), 렌즈부(52)의 최대 높이를 h_IIa(㎛)로 했을 때, 폭 w_IIa에 대한 최대 높이 h_IIa의 비이다.

(II) 폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa]

폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa]이란, 렌즈부(52)의 폭을 w_IIa(㎛), 렌즈부(52)의 선단부(52a)의 곡률 반경을 r_II(㎛)로 했을 때, 폭 w_IIa에 대한 곡률 반경 r_II의 비이다. 선단부(52a)의 곡률 반경 r_II는 렌즈부(52)의 정부로서의 선단부(52a)의 곡선 상태를 나타내는 것이다. 예컨대, 선단부(52a)의 곡률 반경 r_II는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 선단부(52a)에 접하는 원(도 8 중의 파선으로 나타내는 원)을 가정했을 경우의 원의 반경이다.

(III) 저부 각도 γ_II

저부 각도 γ_II는 중심 축선 C_II를 지나는 단면에서의 렌즈부(52)의 윤곽선과 배면(51b)의 교점 위치에서의 렌즈부(52)의 접평면 P_II와 배면(51b)이 이루는 각도이다. 이 저부 각도 γ_II는 렌즈부(52)를 액적(液滴)으로 간주했을 경우의 접촉각에 대응한다. 또, 선단부(52a)에서 저부(52b)는 렌즈부(52)의 하단부이다. 따라서, 저부 각도 γ_II는 하단부 각도이기도 하다.

이하, 도 9의 도표에 나타낸 어스펙트비 [h_a/w_a]에 근거한 경우로 나누어 렌즈부(52)가 만족하는 외형 형상의 조건을 구체적으로 예시한다.

(1) 0.07≤h_IIa/w_IIa＜0.09의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은, r_II/w_IIa 및 γ_II(°)가 이하의 조건을 만족하는 형상이다.

0.8594≤r_II/w_IIa≤1.7969 및 12.46≤γ_II≤20.69

(2) 0.09≤h_IIa/w_IIa＜0.11의 경우

0.5625≤r_II/w_IIa≤1.4375 및 14.48≤γ_II≤25.26

(3) 0.11≤h_IIa/w_IIa＜0.13의 경우

0.4688≤r_II/w_IIa≤1.1979 및 17.22≤γ_II≤29.52

(4) 0.13≤h_IIa/w_IIa＜0.15의 경우

0.4018≤r_II/w_IIa≤1.4732 및 19.88≤γ_II≤58.14

(5) 0.15≤h_IIa/w_IIa＜0.17의 경우

0.2734≤r_II/w_IIa≤1.2891 및 21.22≤γ_II≤61.44

(6) 0.17≤h_IIa/w_IIa＜0.19의 경우

0.2431≤r_II/w_IIa≤1.1458 및 23.59≤γ_II≤64.16

(7) 0.19≤h_IIa/w_IIa＜0.21의 경우

0.2188≤r_II/w_IIa≤1.2188 및 25.88≤γ_II≤86.33

(8) 0.21≤h_IIa/w_IIa＜0.23의 경우

0.3125≤r_II/w_IIa≤1.1080 및 31.28≤γ_II≤86.68

(9) 0.23≤h_IIa/w_IIa＜0.25의 경우

0.2865≤r_II/w_IIa≤1.0156 및 33.53≤γ_II≤86.96

(10) 0.25≤h_IIa/w_IIa＜0.27의 경우

0.4567≤r_II/w_IIa≤0.9375 및 44.76≤γ_II≤87.20

(11) 0.27≤h_IIa/w_IIa＜0.29의 경우

0.6920≤r_II/w_IIa≤0.7813 및 68.14≤γ_II≤77.44

(12) 0.29≤h_IIa/w_IIa＜0.31의 경우

0.6458≤r_II/w_IIa≤0.7292 및 69.47≤γ_II≤78.25

도 8은 렌즈부(52)의 중심 축선 C_II를 포함한 단면의 구성을 나타내고 있으므로, 폭 w_IIa는 렌즈부(52)의 최대폭에 대응한다. 또, h_IIa는 렌즈부(52)의 선단부(52a) 위치에서의 두께이다. 따라서, 상기 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]는 렌즈부(52)의 최대폭에 대한 선단부(52a) 위치에서의 렌즈부(52)의 두께(또는 높이), 즉,[선단부 위치에서의 두께]/[렌즈부의 최대폭]에 대응한다. 통상, 선단부(52a) 위치에서의 렌즈부(52)의 두께는 최대이므로, 선단부(52a) 위치에서의 렌즈부(52)의 두께는 렌즈부(52)의 최대 두께이기도 하다. 또, 상기 (II)에 기재한 비는, 곡률 반경 r_II와 렌즈부(52) 최대폭의 비, 즉,[곡률 반경]/[렌즈부 최대폭]에 대응한다.

또, 렌즈부(52)의 외형 형상은, 도 10에 나타내는 바와 같이, 렌즈부(52)의 중심 축선 C_II를 포함한 렌즈부(52)의 단면 구성에서, 렌즈부(52)의 윤곽선을 원추 곡선으로서 규정할 수도 있다. 구체적으로는, 도 10에 나타내는 바와 같이, u_IIｖ_II 좌표계를 설정해, 렌즈부(52)의 단면 형상을 아래와 같이 식 (2)에 나타내는 원추 곡선 ｖ_II(u_II)에 의해 규정할 수 있다. u_IIｖ_II 좌표계의 ｖ_II축은 도 8에서의 렌즈부(52)의 중심 축선 C_II에 대응한다. 또, u_II축은 도 1 및 도 2에 나타내는 X축 방향에 대응한다.

식 (2)에서, k_IIa는, 식 (2)에서 나타내지는 원추 곡선의 돌출 방식을 나타내는 파라미터이며, 렌즈부(52)의 선단부(52a)의 돌출 방식을 나타내고 있다. 예컨대 돌출 방식 k_IIa가 0일 때, 렌즈부(52)의 외형은 포물선 형상이 되고, 돌출 방식 k_IIa가 1일 때, 렌즈부(52)의 외형은 프리즘 형상이 되며, 돌출 방식 k_IIa가 -1일 때, 렌즈부(52)의 외형은 타원을 반으로 자른 형상이 된다.

아울러 렌즈부(52)의 외형 형상은, 렌즈부(52)의 윤곽선을 소정의 원추 곡선으로서 나타냈을 때, 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]와 돌출 방식 k_IIa의 조합에 의해 규정할 수 있다. 이러한 조합의 일례로는, 이하의 (a)~(c) 등의 조합을 들 수 있다.

(a) h_IIa/w_IIa=0.220, k_IIa=0.200

(b) h_IIa/w_IIa=0.120, k_IIa=0.400

(c) h_IIa/w_IIa=0.220, k_IIa=0.000

폭 w_IIa의 예는, 5㎛ 이상 1㎜ 이하이며, 바람직하게는, 10㎛ 이상 500㎛ 이하이다. 이러한 크기의 렌즈부(52)는, 이른바 마이크로 렌즈이다.

렌즈부(52) 및 철조부(55)의 재료는 본체부(51)와 동일 재료로 할 수 있다. 또, 렌즈부(52) 및 철조부(55)의 재료는 투광성 재료이면, 본체부(51)의 재료와 달라도 좋다.

상기 구성의 도광판(50)의 본체부(51)는 단독의 투광성 재료로 구성된 단층의 판상체라도 좋고, 서로 다른 투광성 재료로 구성된 층이 적층된 다층 구조의 판상체라도 좋다. 또, 렌즈부(52) 및 철조부(55)의 재료가 본체부(51)와 같은 경우는, 도광판(50)이 단독의 투광성 재료로 구성된 판상체로 할 수 있다.

또한, 본체부(51), 렌즈부(52) 및 철조부(55)를 구성하는 투광성 재료로서 투광성 수지 재료를 이용하는 경우, 이 투광성 수지 재료에 자외선 흡수제, 대전 방지제, 산화 방지제, 가공 안정제, 난연제, 윤활제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있다. 이러한 첨가제는 각각 단독, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다. 또한, 도광판(50)에 자외선 흡수제가 첨가되어 있으면, 광원부(60)로부터 출력되는 광에 자외선이 많이 포함되어 있는 경우 등에서, 자외선에 의한 도광판(50)의 열화를 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.

자외선 흡수제의 예는, 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 벤조페논계 자외선 흡수제, 시아노아크릴레이트계 자외선 흡수제, 마론산에스테르계 자외선 흡수제, 수산아닐리드계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제 등을 들 수 있고, 바람직하게는 벤조트리아졸계 자외선 흡수제, 트리아진계 자외선 흡수제를 포함한다.

투광성 수지 재료는, 통상, 첨가제로서 광 확산제를 첨가하지 않고 이용되지만, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 적은 양이라면, 광 확산제를 첨가해 이용하여도 괜찮다.

광 확산제는, 도광판(50), 구체적으로는, 본체부(51), 렌즈부(52) 및 철조부(55)를 주로 구성하는 상술한 바와 같은 투광성 재료(또는 투명 재료)와는 굴절률이 다른 분말이 이용되고 이것을 투광성 재료 내에 분산시켜 이용할 수 있다. 이러한 광 확산제의 예는, 스틸렌 수지 입자, 메타크릴 수지 입자 등의 유기 입자, 탄산칼륨 입자, 실리카 입자 등의 무기 입자를 포함한다. 광 확산제의 입자 지름은, 통상 0.8㎛~50㎛이다.

상기 렌즈부(52) 및 철조부(55)를 구비한 도광판(50)은 잉크젯 인쇄(잉크젯법), 포토폴리머법, 압출 성형 또는 사출 성형 등에 의해 제조할 수 있다.

잉크젯 인쇄(잉크젯법)나 포토폴리머법을 이용해 도광판(50)을 제조할 때, 렌즈부(52) 및 철조부(55)의 재료로서 자외선 경화 수지를 이용할 수 있고, 자외선 경화 수지로는, 아크릴계 자외선 경화 수지를 이용할 수 있다.

렌즈부(52)의 재료를 아크릴계 자외선 경화 수지로 하여, 잉크젯법을 이용하는 경우의 도광판(50)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 이 경우, 우선, 출사면(51a) 측에 철조부(55)를 갖는 판상체로서의 본체부(51)를 압출 성형 또는 사출 성형 등에 의해 형성한다. 다음에, 이와 같이 형성한 본체부(51)의 배면(51b)이 되어야 할 면에, 잉크젯 헤드를 조작하면서, 자외선 경화 수지를 적하(滴下)(인쇄) 한다. 다음에, 자외선을 자외선 경화 수지에 조사해 경화시킴으로써 렌즈부(52)로 한다.

렌즈부(52)의 형성에 잉크젯법을 채용했을 경우, 다른 인쇄 수법인 스크린 인쇄에서 필수인 원판(原板) 등이 필요없게 된다. 복수의 렌즈부(52)는, 통상, 설계 공정 및 테스트 공정을 적절히 반복하여, 출사면(51a)로부터 출사되는 광의 휘도가 높아지도록 소정의 도트 패턴으로 배치된다. 원판을 가지지 않는 잉크젯법에서는, 상기 소정의 도트 패턴 결정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 그 결과, 도광판(50)을 더 효율적으로 제조할 수 있다.

다음에, 상기 잉크젯법에 의해 렌즈부(52)를 인쇄했을 경우에 형성되는 렌즈의 형상에 대해 설명한다. 여기에서는, 1개의 렌즈부(52)를 형성하기 위한 잉크의 적하 회수(드롭 회수), 본체부(51)의 배면이 되는 면에 실시하는 발액(撥液) 처리를 각각 변경하면서, 이하의 조건으로 형성했을 경우의 렌즈부(52)의 형상에 대하여 관찰하였다.

조건 1: 발액 코팅이 실시된 면에 대해, 드롭 회수를 고정하여 인쇄

조건 2: 발액 코팅이 실시된 면에 대해, 드롭 회수를 변경하면서 인쇄

조건 3: 불화 플라스마 처리가 실시된 면에 대해, 드롭 회수를 변경하면서 인쇄

상기 조건 1 내지 3에 의해 인쇄된 렌즈부(52)를 각각 관찰하고, 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa] 및 돌출 방식 k_IIa를 각각 산출하였다. 이 관찰에 의한 산출 결과를 도 11(a) 내지 도 11(c)에 나타낸다. 도 12는 도 11(a) 내지 도 11(c) 각각의 관찰에 의한 산출 결과를 하나의 표로 집계한 것이다. 도 12에 나타내는 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]와 돌출 방식 k_IIa의 분포에 근거하면, 잉크젯법에 의해 인쇄된 렌즈부(52)의 형상이, 도 12의 프레임 내에 표시되는 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa _] 및 돌출 방식 k_IIa의 범위 내인 것을 알 수 있다.

또, 상기 관찰에 의한 산출 결과로부터 얻을 수 있는, 돌출 방식 k_a 및 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]로 규정되는 렌즈 형상과 폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa]의 관계, 및 돌출 방식 k_a 및 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]로 규정되는 렌즈 형상과 폭에 대한 저부 각도 γ_II의 관계에 대하여, 각각 도 13 및 도 14, 도 15 및 도 16에 나타낸다. 도 13 및 도 15는, 돌출 방식 k_IIa가 0.1 이상이고 또한 0.9 이하의 범위를 나타내고 있다. 도 14 및 도 16은, 돌출 방식 k_IIa가 -0.9이상이고 또한 0 이하의 범위를 나타내고 있다. 도 13 내지 도 16에서, 해칭(hatching)이 실시된 셀은, 도 12에서의 범위 내의 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa] 및 돌출 방식 k_IIa로 규정되는 렌즈 형상과 대응한다.

도 12 내지 도 16에 근거하면, 잉크젯법에 의해 인쇄할 수 있는 렌즈부(52)의 형상을 예시할 수 있다. 구체적으로는 상기 실시 형태에서 예시한 렌즈부(52)의 형상, 즉 도 9에 나타낸 도표 내의 조합 중 어느 하나에 의해 규정되는 형상으로 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 도 9에 나타낸 도표 내의 조합 중 어느 하나에 의해 규정되는 렌즈부(52)의 형상은, 잉크젯법에 의해 인쇄할 수 있으므로, 도광판(50)의 본체부(51)에 렌즈부(52)를 형성할 때에, 용이하게 형성할 수 있는 형상이라 할 수 있다.

또, 렌즈부(52)의 외형 형상은, 도 9의 도표에 나타낸 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa], 폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa] 및 저부 각도 γ_II의 조합으로 규정되는 형상의 범위에서, 렌즈부(52)의 윤곽선을 상기 식 (2)로 나타내지는 원추 곡선으로 했을 때, 돌출 방식을 나타내는 파라미터 k_IIa의 조건을 더 추가할 수도 있다. 이하, 도 17의 도표에 나타낸 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa]마다 렌즈부(52)가 만족하는 외형 형상의 조건을 구체적으로 예시한다.

(1) 0.07≤h_IIa/w_IIa＜0.09의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.15≤k_IIa≤0.45를 만족하는 형상이다.

(2) 0.09≤h_IIa/w_IIa＜0.11의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.15≤k_IIa≤0.55를 만족하는 형상이다.

(3) 0.11≤h_IIa/w_IIa＜0.13의 경우

(4) 0.13≤h_IIa/w_IIa＜0.15의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.65≤k_IIa≤0.55를 만족하는 형상이다.

(5) 0.15≤h_IIa/w_IIa＜0.17의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.65≤k_IIa≤0.65를 만족하는 형상이다.

(6) 0.17≤h_IIa/w_IIa＜0.19의 경우

(7) 0.19≤h_IIa/w_IIa＜0.21의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.95≤k_IIa≤0.65를 만족하는 형상이다.

(8) 0.21≤h_IIa/w_IIa＜0.23의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.95≤k_IIa≤0.45를 만족하는 형상이다.

(9) 0.23≤h_IIa/w_IIa＜0.25의 경우

(10) 0.25≤h_IIa/w_IIa＜0.27의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.95≤k_IIa≤0.05를 만족하는 형상이다.

(11) 0.27≤h_IIa/w_IIa＜0.29의 경우

렌즈부(52)의 외형 형상은 －0.75≤k_IIa≤－0.55를 만족하는 형상이다.

(12) 0.29≤h_IIa/w_IIa＜0.31의 경우

여기에서는, 상기 렌즈 형상에 대하여, 잉크젯법에 의해 인쇄할 수 있는 렌즈부(52)로서 설명했지만, 전술한 바와 같이, 잉크젯법 이외의 압출 성형이나 사출 성형 등에 의해서도 상기 렌즈 형상의 렌즈부(52)를 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 도 9 및 도 17의 도표에 나타나는 범위 이외의 형상으로 할 수도 있다.

또, 압출 성형이나 사출 성형 등에 의해, 렌즈부(52) 및 철조부(55)가 형성된 도광판(50)을 제조할 수도 있다. 이 경우, 렌즈부(52) 및 철조부(55)의 재료는 본체부(51)의 재료와 같게 된다. 또, 철조부(55)를 갖는 판상체로서의 본체부(51), 철조부(55) 및 렌즈부(52)가 형성된 도광판(50)은, 예컨대, 투광성 재료(또는 투명 재료)로 이루어지는 판재를 절삭 방법에 의해 제조할 수도 있다.

다음에, 상기 도광판(50)의 작용 효과에 대하여, 도 1에 나타내는 바와 같이, 면 광원 장치(30)의 일부로서 투과형 화상 표시 장치(10)에 적용했을 경우를 예로 들어 설명한다.

광원부(60)가 갖는 점 형상 광원(61)을 발광시키면, 점 형상 광원(61)으로부터의 광은 점 형상 광원(61)에 대향하는 도광판(50)의 측면(50a)으로부터 도광판(50)에 입사된다. 도광판(50)에 입사된 광은 도광판(50) 내를 전반사 하면서 전파된다. 도광판(50) 내를 전파하는 광이 렌즈부(52)에 입사되면, 렌즈부(52) 내에서는 광이 전반사 조건 이외의 조건으로 반사된다. 그 때문에, 렌즈부(52) 내에서 반사된 광은 출사면(51a)로부터 출사된다. 출사면(51a)에는 철조부(55)가 형성되고 있으므로, 출사면에 철조부가 형성되어 있지 않은 도광판에 비해, 광출사 효율을 높일 수 있다. 이러한 작용에 의해 휘도가 향상된다. 그리고, 본 실시 형태의 투과형 화상 표시 장치(10)에서는, 도광판(50) 상에 투과형 화상 표시부(20)가 마련되어 있으므로, 휘도가 더 높은 광으로 투과형 화상 표시부(20)가 조명된다. 그 결과, 투과형 화상 표시부(20)에서 표시되는 화상의 휘도 향상을 도모할 수 있다.

다음에, 렌즈부(52)와 철조부(55)가 형성된 도광판(50)의 광출사 효율이, 종래의 도광판과 비교해서 향상되는 점에 대해 시뮬레이션 결과에 근거해 설명한다. 다만, 본 발명은 이들 시뮬레이션으로 한정되는 것은 아니다.

도 18은 시뮬레이션 모델을 나타내는 모식도이다. 설명의 편의를 위해, 도 1에 나타낸 구성 요소에 대응하는 구성 요소에는, 도광판(50_M)와 같이 M을 부여해 기재한다. 시뮬레이션은, 도 18에 나타낸 바와 같이, 후단에서 상술하는 평가의 대상이 되는 도광판(50_M)의 측면(50_Ma(51_Mc), 50_Mb(51_Md))에 대향하는 위치에 각각 점 형상 광원(61_M, 61_M)을 배치함과 아울러, 도광판(50_M) 하부에 반사부(70_M)로서의 반사 시트를 배치한 모델에 있어서, 광선 추적법을 이용해 광출사 효율 E를 산출했다.

시뮬레이션 조건은, 다음과 같다.

· 도광판(50_M)의 구성 재료: 철조부(55_M)를 갖는 본체부(51_M) 및 렌즈부(52_M)는 모두 P㎜A(굴절률: 1.49)를 가정

· 도광판(50_M)의 평면 형상(판 두께 방향에서 본 형상): 장방형

· 도광판(50_M)의 장변 길이 W1: 540㎜

· 도광판(50_M)의 단변 길이 W2: 20㎜

· 본체부(51_M)의 두께 t: 3㎜

· 도광판(50_M)의 렌즈부(52_M)의 선단부(52_Ma)와 반사부(70_M) 사이의 거리: 0.1㎜

· 반사부(70_M): 소니 주식회사 제품 「KDL40EX7」에 사용되는 백 라이트 유닛으로부터 꺼낸 백색 반사판과 동등한 반사 특성을 가정

· 점 형상 광원(61_M)으로부터 출사되는 광의 파장: 550㎚를 가정

· 점 형상 광원(61_M)과 도광판(50_M)의 거리: 0.05㎜

또, 본체부(51_M)의 측면(51_Me) 및 측면(51_Mf)에서는 주기적 경계 조건을 가정했다. 즉, 측면(51_Me) 및 측면(51_Mf)에서 광은 모두 반사되어 도광판(50_M) 내로 돌아오는 것으로 했다. 이와 같이, 도광판(50_M)에 있어서의 단변 방향(Y축 방향)에 주기적 경계 조건을 마련하는 것에 의해, 단변 방향의 길이가 실질적으로 무한한 도광판을 상정한 시뮬레이션을 실시하는 것으로 된다.

이러한 조건 하에, 평가 대상이 되는 도광판(50_M)에 입사되는 광의 양 E_i에 대한 출사면(51_ma)로부터의 모든 출사광의 양 E_o의 비를 산출하는 것에 의해 광출사 효율 E(=Eo/Ei)를 얻었다.

다음에, 평가의 대상이 되는 도광판(50_M)에 대해 설명한다. 평가 대상이 되는 도광판(50_M)으로는, 출사면(51_ma) 측의 형상과 배면(51_mb) 측의 형상이 아래와 같은 표 1에 나타내는 조합인 케이스 1 내지 케이스 12의 12 종류의 도광판(50_M)를 상정했다.

＜출사면(51_Ma) 측＞

케이스 1 내지 케이스 6의 도광판(50_M)은 출사면(51_Ma) 측에 철조부로서의 렌티큘러 렌즈(55_M)가 형성된 것을 상정했다. 구체적으로는, 도 18에 나타내는 바와 같이, 단변 방향으로 인접하는 렌티큘러 렌즈(55_M)끼리가 소정의 간격을 두고 배치되어 있는 것을 상정한다. 여기에서는, 렌티큘러 렌즈(55_M)의 폭 w_Ia를 475㎛, 렌티큘러 렌즈(55_M)끼리의 간격 S를 25㎛, 본체부(51_M)의 출사면(51_Ma)에 있어서의 복수의 렌티큘러 렌즈(55_M)의 피복률을 95%로 설정했다.

케이스 7 내지 케이스 9의 도광판(50_M)은 출사면(51_Ma) 측에 철조부로서의 프리즘(55_M)를 형성했다. 구체적으로는, 도 18에 있어서의 렌티큘러 렌즈(55_M)에 대신하여 도 7에 나타내는 프리즘(55_M)으로 하고, 단변 방향으로 서로 인접하는 프리즘(55_M)이 틈새 없이 배치되어 있는 것을 상정한다. 여기에서는, 프리즘(55_M)의 폭 w_Ia를 500㎛, 프리즘(55_M)끼리의 간격 S를 0㎛, 본체부(51_M)의 출사면(51_Ma)에 있어서의 복수의 프리즘(55_M)의 피복률을 100%로 설정했다.

렌티큘러 렌즈(55_M) 및 프리즘(55_M)의 단면 형상은, 아래와 같이, 식 (3)에 나타내는 원추 곡선으로서 규정했을 때, 어스펙트비 h_Ia/w_Ia 및 돌출 방식 k_Ia를 각각 표 1에 나타내는 것을 상정하였다.

한편, 케이스 10 내지 케이스 12의 도광판(50_M)의 출사면(51_Ma) 측에는, 철조부로서의 렌티큘러 렌즈(55_M) 또는 프리즘(55_M)이 형성되지 않고, 출사면(51_Ma)은 거의 평탄하게 되어 있는 것을 상정했다.

＜배면(51_Mb) 측＞

케이스 1 내지 케이스 12의 도광판(50_M)의 배면(51_Mb) 측에는, 렌즈부로서의 마이크로 렌즈(52_M)를 일정 간격으로 배치했다. 구체적으로는, 복수의 정방형이 배열되어 이루어지는 정방 격자를 배면(51_Mb)에 대해서 설정하고, 정방 격자의 구성 단위인 각 정방형에 하나의 렌즈부(52_M)를 배치했다. 또, 마이크로 렌즈(52_M)는 출사면(51_Ma) 측에 복수의 렌티큘러 렌즈(55_M)가 피복률 100%로 배치되어 있는 것으로 하여, 출사 광량 균형도가 95% 이상이 되도록 최적화한 피복률 분포로 배치했다. 도 19는 케이스 1 내지 케이스 6에 있어서의 마이크로 렌즈(52_M)의 피복률 분포의 예이며, 가로축에 도광판(50_M)의 중심부로부터의 거리(㎜)를 나타내고, 세로축에 피복률(%)을 나타내고 있다. 도 20은, 케이스 7 내지 케이스 12에 있어서의 마이크로 렌즈(52_M)의 피복률 분포의 예이며, 가로축에 도광판(50_M)의 중심부로부터의 거리(㎜)를 나타내고, 세로축에 피복률(%)을 나타내고 있다. 도 19 및 도 20에 의하면, 어느 케이스에 대해서도, 배면(51_Mb)에 있어서의 X축 방향 중심부에서의 정방 격자에 대한 1개의 마이크로 렌즈(52_M)의 피복률은 74.61%가 되고 있다.

마이크로 렌즈(52_M)의 단면 형상은, 아래와 같이, 식 (4)로 나타내는 원추 곡선으로 규정했을 때, 어스펙트비 h_IIa/w_IIa 및 돌출 방식 k_IIa를 각각 표 1에 나타내는 것으로 했다.

다음에, 점 형상 광원(61_M)에 대해 상세하게 설명한다. 점 형상 광원(61_M, 61_M)은 도광판(50_M)의 단변 방향으로 각각 2개 배치되어 있고, 각각의 단부로부터의 거리 L1이 5㎜이며, 서로의 광원 간격 L2가 10㎜이다. 점 형상 광원(61_M)은 횡방향(깊이 방향)의 길이가 5.5㎜, 세로 방향(도광판의 두께 방향)의 길이가 2㎜의 크기의 면 광원이다.

도 21은 점 형상 광원(61_M)의 지향 특성(배광 특성)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 21의 가로축은 출사 각도 θ(°)를 나타내고, 세로축은 최대의 출사광 강도로 규격화된 규격화 출사광 강도를 나타내고 있다. 본 실시 형태에서, θ=0은 도 1에 있어서의 X축 방향에 대응한다. 점 형상 광원(61_M)은 소위 랑베르형(Lambertian type)의 광원을 가정하고, 점 형상 광원(61_M)의 예로는 발광 다이오드가 포함된다. 랑베르형의 광원은, 출사광 강도가 최대인 최대 출사광 강도의 출사 각도가 0° 부근(정면 방향)에 있고, 정면 방향으로부터의 기울기(출사 각도)가 커짐에 따라 대략 단순 감소해 나간다고 하는 특징이 있다. 도 21 중 PD는, 이론적인 완전 확산일 경우의 지향 특성을 나타내고, 본 시뮬레이션에서 이 특성을 얻을 수 있는 광원을 가정하였다.

케이스 1 내지 케이스 12 각각의 도광판(50_M)에 대하여 상기 시뮬레이션을 실시한 결과를 도 22의 도표에 나타낸다. 도 22의 도표에서, 각 시뮬레이션 결과를 나타내는 칸의 수치는 광출사 효율 E(%)를 나타내고 있다.

출사면(51_Ma) 측에 철조부로서의 렌티큘러 렌즈(55_M) 또는 프리즘(55_M)이 형성된 케이스 1 내지 케이스 9의 각각의 도광판(50_M)의 광출사 효율 E는 출사면(51_Ma) 측에 철조부로서의 렌티큘러 렌즈(55_M) 또는 프리즘(55_M)이 없는 케이스 10 내지 케이스 12 각각의 도광판(50_M)의 광출사 효율 E에 비해 높은 것을 확인할 수 있었다. 이것에 의해, 출사면(51_Ma) 측에 렌티큘러 렌즈(55_M) 또는 프리즘(55_M) 등의 철조부를 형성함으로써, 광출사 효율 E를 높일 수 있다. 즉, 출사 효율이 높은 도광판(50_M)을 면 광원 장치에 이용함으로써, 휘도의 향상을 도모할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태 및 상기 시뮬레이션으로 한정되는 것은 아니고, 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.

상기 실시 형태에서는, 배면(51b) 상에 형성되어 있는 복수의 렌즈부(52)가, 도 9에 나타내는 어스펙트비 [h_IIa/w_IIa], 폭에 대한 곡률 반경[r_II/w_IIa] 및 저부 각도 γ_II의 조합으로 규정되는 형상의 범위로 할 수 있는 것으로 설명했다. 그렇지만, 배면(51b) 상에 형성되어 있는 복수의 렌즈부 가운데, 적어도 반수 이상의 렌즈부가 상기 실시 형태로 설명한 렌즈부(52)이면 좋다. 환언하면, 배면(51b)에 형성되는 복수의 렌즈부는 그 반수가 상기 렌즈부(52)로서의 제 1 렌즈부와 나머지의 반수가 상기 실시 형태에서 설명한 조건을 만족하지 않는 제 2 렌즈부로 구성되어 있어도 괜찮다. 렌즈부(52)로서의 제 1 렌즈부의 수와, 상기 제 2 렌즈부의 수의 비는, 6:4라도 좋다.

또, 렌즈부(52)의 형상은, 도 8에 예시한 것과 같이, 렌즈부(52)의 접평면과 배면(51b)이 이루는 각도가, 렌즈부(52)의 저부 측으로부터 선단부 측에 걸쳐 단순 감소하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그렇지만, 렌즈부(52)는, 도 9의 도표에 나타낸 h_IIa/w_IIa, r_II/w_IIa 및 γ_II로 나타내는 조합으로 규정되는 형상을 하고 있으면, 렌즈부(52)의 접평면과 배면(51b)이 이루는 각도와의 선단부(52a) 측에 걸쳐 단순 감소하지 않아도 좋다.

또한, 광원부(60)의 배치 위치는, 2개소로 한정되지 않는다. 예컨대, 광원부(60)는 1개소에 배치할 수도 있다. 이 경우, 광원부(60)는 도 1에 나타낸 측면(51c) 및 측면(51d) 중 한쪽에 배치된다. 광원부(60)로부터의 광이 입사되는 한쪽의 측면과 대향하는 다른 쪽의 측면에는, 광 누설을 방지하기 위한 밀러 테이프나 백색 확산 테이프 등의 반사 테이프가 접착되어도 괜찮다.

또, 상기 시뮬레이션에서는, 이론적인 완전 확산의 경우의 지향 특성을 갖는 점 형상 광원(61)의 예를 나타냈지만, 본 실시 형태의 면 광원 장치(30), 투과형 화상 표시 장치(10)에서는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 21에 나타내는 바와 같이, 완전 확산을 나타내는 지향 특성 PD에 대하여, 출사 각도가 30°일 때 -0.6%, 출사 각도가 60°일 때 -11.0% 어긋나는 곡선 PD1(도 21에서 점선으로 나타냄)과 출사 각도가 30°일 때 6.9%, 출사 각도가 60°일 때 16.4% 어긋나는 곡선 PD2(도 21에서 파선으로 나타냄) 사이의 영역의 출사 각도와 규격화 방사 강도를 만족하는 랑베르형 지향 특성을 갖는 점 형상 광원이면 좋다.

또, 상기 실시 형태에서는, 철조부(55)의 외형 형상의 일례로서, (I) 어스펙트비 [h_Ia/w_Ia], (II) 폭에 대한 곡률 반경[r_I/w_Ia] 및 (III) 저부 각도 γ_I에 의해 특정할 수 있는 외형 형상의 예를 들어 설명했다. 또, 이 조건에 더하여, 철조부(55)의 윤곽선을 아래와 같이 식 (5)에서 나타내는 원추 곡선으로서 규정할 수 있는 것도 설명하였다. 그렇지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

예컨대, 철조부(55)의 연장 방향에 직교하는 단면에 u_Iｖ_I좌표계를 설정(u_I축 방향을 X축 방향, ｖ_I축 방향을 Z축 방향으로 설정)했을 때, 철조부(55)의 단면 형상을, 아래와 같이 식 (6)을 만족하는 ｖ_I(u_I)로 나타낼 수도 있다.

다만, 식 (6)에서,ｖ_IO(u_I)는,

을 만족한다. 식 (7)은, 상기 식 (1)과 마찬가지로, w_Ia는 철조부(55)의 u_I축 방향의 길이이고, h_Ia는 철조부(55)를 ｖ_IO(u_I)로 나타내는 형상으로 했을 경우의 철조부(55)의 양단부(55b, 55b) 사이의 최대 높이에 대응한다. k_Ia는 철조부(55)의 선단부(55a)의 돌출 방식을 나타내는 파라미터이다. 예컨대 돌출 방식 k_Ia가 0일 때, 철조부(55)의 외형은 포물선 형상이 되고, 돌출 방식 k_Ia가 1일 때, 철조부(55)의 외형은 프리즘 형상이 되며, 돌출 방식 k_Ia가 -1일 때, 철조부(55)의 외형은 타원을 반으로 자른 형상이 된다.

또, 본 발명에서는, 출사면 쪽에 마련되는 철조부(55)의 외형 형상이 이하에 나타내는 철조부(155)의 외형 형상으로 되도록 형성되어도 괜찮다. 즉, 복수의 철조부(155) 각각의 연장 방향에 직교하는 단면에서, 해당 철조부(155)의 단면에서의 정점(선단부, 155a)으로부터 윤곽선 상의 점 P까지의 해당 윤곽선에 따른 길이를 L로 하고, 철조부(155)의 양단부를 통과하는 축을 u축으로 하며, 점 P에서의 철조부(155)의 단면 형상의 u축에 대한 기울기(절대값)를 α로 했을 때, －0.20＜L＜0.20의 범위에서, 아래와 같이 식 (8) 및 (9)를 만족하고,

－0.65＜L≤－0.20의 범위, 및 0.20≤L＜0.65의 범위에서, 아래와 같이 식 (10) 및 (11)을 만족하며,

－1.00＜L≤－0.65의 범위, 및 0.65≤L＜1.00의 범위에서, 아래와 같이 식 (12) 및 (13)을 만족하는 형상이 되도록 형성되어도 괜찮다.

α 및 Δα／ΔL가 상기의 조건을 만족하는 단면 형상을 갖는 복수의 철조부(155)가 광출사면에 형성된 도광판에 있어서는, 도광판의 광입사면에 입사된 광은 철조부(155)의 연장 방향으로 전파되기 쉽다. 그 때문에, 광의 입사 위치로부터 도광판 내를 광이 전파되었을 때에, 광의 확대가 억제되므로, 크로스토크(crosstalk)를 감소시킬 수 있다. 아울러 L은 u축 방향에서의 중앙을 0으로 하고, 중앙에서 오른쪽으로 진행할수록 증가하며(L＞0), 중앙에서 왼쪽으로 진행할수록 감소한다(L＜0).

철조부(155)의 외형 형상은 －0.20＜L＜0.20의 범위에서 아래와 같이 식 (14)을 만족하는 것이 매우 바람직하다.

철조부(155)의 외형 형상은 －0.65＜L≤－0.20의 범위 및 0.20≤L＜0.65의 범위에서, 아래와 같이 식 (15)을 만족하는 것이 매우 바람직하다.

철조부(155)의 외형 형상은 －1.00＜L≤－0.65의 범위 및 0.65≤L＜1.00의 범위에서, 아래와 같이 식 (16)을 만족하는 것이 매우 바람직하다.

철조부(155)의 외형 형상은 철조부(155)의 폭을 w_a로 하고, 철조부(155)의 최대 높이를 h_z로 했을 때, 철조부(155)의 어스펙트비(h_a/w_a)가, 0.3 이상 0.5 미만인 것이 바람직하다.

이러한 철조부(155)의 외형 형상의 예인 실시 형태 A1 내지 A5에 대하여, 도 23 내지 도 27을 사용하여 설명한다. 도 23 내지 도 27은 철조부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 예를 나타내는 도면이다. 도 23은 실시 형태 A1, 도 24는 실시 형태 A2, 도 25는 실시 형태 A3, 도 26은 실시 형태 A4, 도 27은 실시 형태 A5를 나타내고 있다. 도 23 내지 도 27에서는, 철조부(155)의 연장 방향에 직교하는 방향을 u축으로 하여 uｖ 좌표계를 설정하고 있다. 이 uｖ 좌표계에서, 철조부(155)의 단면 형상은 u축 상에 양단부(155b, 155b)를 갖는다. uｖ 좌표계에서,ｖ축은 u축 상에서의 양단부(155b, 155b) 사이의 중심을 거치고 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 형태에서, u축 방향은 Y축 방향이다. 또,ｖ축 방향은 Z축 방향이다.

uｖ 좌표계에서, 철조부(155)의 단면 형상은 아래와 같이 식 (17) 내지 (22)를 만족한다. 다만, 철조부(155)의 u축 방향의 위치를 w로 하고, 위치 w에서의 철조부(155)의 단면 형상의 u축에 대한 기울기를 α라고 한다. 철조부(155)의 연장 방향에 직교하는 단면에서, 해당 철조부(155)의 단면에서의 정점(155a)으로부터 윤곽선 상의 점 P까지의 해당 윤곽선에 따른 길이를 L이라 한다. 점 P의 u축 방향의 위치는 상기의 위치 w이며, 기울기 α(절대값)는, 점 P에 있어서의 기울기이다. Δα／ΔL는 L의 변화량에 대한 α의 변화량의 비율이다. 기울기 α는, 위치 w(점 P)에서의 철조부(155)의 단면 형상의 접선과 u축이 교차하는 각도 가운데, 작은 쪽의 각도(0≤α≤90)이다.

u축 방향에서, 철조부(155)의 중심 O(0, 0)로부터 단부(155b)까지의 길이를 1로 한다. 철조부(155)의 단부(155b)의 위치는 w=－1, 1이 된다. 위치 w는 중심 O로부터 오른쪽으로 진행할수록 증가하고(w＞0), 중심 O로부터 왼쪽으로 진행할수록 감소한다(w＜0). 또, ｖ축 방향에서, 철조부(155)의 중심 O로부터 단부(155b)의 길이에 대응하는 높이를 h_a로 하고 있다. 위치 w는, 철조부(155)의 폭 w_a로 규격화된 값이며, 폭 w_a에 대한 비율로 위치를 표현하는 값이다.

철조부(155)의 단면 형상은 제 1 구간 A(－0.20＜L＜0.20의 범위)에서 아래와 같이 식 (17) 및 (18)을 만족한다.

제 1 구간 A에서, 철조부(155)의 단면 형상은 기울기 α가 증가한다. 환언하면, 중심 O로부터 멀어질수록 기울기 α가 커진다.

철조부(155)의 단면 형상은 제 2 구간 B(－0.65＜L≤－0.20의 범위, 및 0.20≤L＜0.65의 범위)에서 아래와 같이 식 (19) 및 (20)을 만족한다.

제 2 구간 B에서, 철조부(155)의 단면 형상은 기울기 α가 증가하거나 또는 변화하지 않는다. 환언하면, 중심 O로부터 멀어질수록 기울기 α가 커지거나 또는 일정하다.

철조부(155)의 단면 형상은 제 3 구간 C(－1.00＜L≤－0.65의 범위, 및 0.65≤L＜1.00의 범위)에서 아래와 같이 식 (21) 및 (22)을 만족한다.

제 3 구간 C에서, 철조부(155)의 단면 형상은 기울기 α가 증가한다. 환언하면, 중심 O로부터 멀어질수록 기울기 α가 커진다.

제 1 구간 A에서, Δα／ΔL는 아래와 같이 식 (23)을 만족하여도 좋다.

제 2 구간 B에서, Δα／ΔL는 아래와 같이 식 (24)을 만족하여도 좋다.

제 3 구간 C에서, Δα／ΔL는 아래와 같이 식 (25)을 만족하여도 좋다.

도 28은 철조부(155)의 단면 형상 부분을 나타내는 도면이다. 철조부(155)의 외형 상의 임의의 2점을 P₁, P₂로 했을 경우, ΔL=L₂－L₁(단, L₂＞L₁)이며, Δα=α₂－α₁(단, α₂≥α₁)이다. 단, L₁은 윤곽선 상에서의 점 P₁의 위치이며, α₁은 점 P₁의 기울기(u축과의 교차 각도)이다. 마찬가지로 L₂는, 윤곽선 상에서의 점 P₂의 위치이며, α₂는 점 P₂에서의 기울기(u축과의 교차 각도)이다.

도 29 내지 도 31은 철조부(155)의 단면 형상의 윤곽선 상의 위치 L과 경사각 α의 관계를 나타내는 도면이다. 도 29 내지 도 31은 가로축에 위치 L를 나타내고, 세로축에 경사각 α[deg]를 나타내고 있다. 가로축에서, L=0은 철조부(155)의 윤곽선 상의 중심을 나타낸다. 철조부(155)의 단면 형상은 L=0에서 철조부(155)의 정점(선단부, 155a)을 형성하고, 또한 경사각 α=0이다. 위치 L은 철조부(155)의 폭 방향(u축 방향)에서의 단부(155b)의 위치를 L=1로 하여 비율로 나타내고 있다. L=0.5는 중심 O와 단부(155b)의 중간의 위치를 나타내고 있다. 도 29 내지 도 31에서는 L이 0≤L≤1의 범위일 때의 경사각 α을 나타내고 있지만, L이 -1≤L≤0의 범위일 때의 경사각 α의 값은, 0≤L≤1의 값의 되돌림 값으로 된다.

도 29(a)는 실시 형태 A1, 도 29(b)는 실시 형태 A2, 도 30(a)은 실시 형태 A3, 도 30(b)은 실시 형태 A4, 도 31은 실시 형태 A5를 나타내고 있다. 실시 형태 A1 내지 A5와 관련되는 철조부(155)의 단면 형상은, 제 1 구간 A에서 경사각 α가 증가한다. 즉, 중심 O로부터 단부(155b)(L=1) 측으로 멀어질수록 경사각 α가 커지게 되어 있다.

실시 형태 A1와 관련된 철조부(155)의 단면 형상은 제 2 구간 B에서 경사각 α가 증가하거나 또는 변화하지 않는다. 구체적으로는, 실시 형태 A1과 관련되는 철조부(155)의 단면 형상은 0.20≤L＜0.60의 범위에서, 경사각 α가 변하지 않고, 일정하다. 실시 형태 A1와 관련된 철조부(155)의 단면 형상은 0.60≤L＜0.65의 범위에서 경사각 α가 증가한다.

실시 형태 A2 내지 A5와 관련된 철조부(155)의 단면 형상은 제 2 구간 B에서 경사각 α가 증가한다. 즉, 중심 O로부터 단부(155b)(L=1) 측으로 멀어질수록 경사각 α가 커진다.

실시 형태 A1 내지 A5와 관련되는 철조부(155)의 단면 형상은 제 3 구간 C에서 경사각 α가 증가한다. 즉, 중심 O로부터 단부(155b)(L=1) 측으로 멀어질수록 경사각 α가 커진다.

도 32는 철조부(155)의 단면 형상의 선분 길이 L과 Δα／ΔL의 관계를 나타내는 도면이다. 도 32에서는, 가로축에 선분 길이 L를 나타내고, 세로축에 Δα／ΔL를 나타내고 있다. 도 32에서는, L이 0≤L≤1의 범위일 때의 Δα／ΔL를 나타내고 있지만, L이 -1≤L≤0의 범위일 때의 Δα／ΔL의 값은 0≤L≤1의 값의 되돌림 값이 된다. 여기서의 선분 길이 L은 정점(선단부, 155a)으로부터 단부(155b)까지의 윤곽선에 따른 길이를 "1"로 했을 경우의 비율로 나타내고 있다.

실시 형태 A1 내지 A5와 관련되는 철조부(155)의 단면 형상은 제 1 구간 A에서 Δα／ΔL이 150 이상 260 미만이다. 실시 형태 A1 내지 A5와 관련되는 철조부(155)의 단면 형상은 제 2 구간 B에서 Δα／ΔL가 0 이상 30 미만이다. 실시 형태 A1 내지 A5와 관련되는 철조부(155)의 단면 형상은 제 3 구간 C에서 Δα／ΔL가 5 이상 75 미만이다.

(어스펙트비)

u축 방향의 철조부(155)의 폭 w_a는, 통상, 인접하는 점 광원(61)간의 거리보다 작다. 폭 w_a의 예는, 50㎛~2000㎛이며, 바람직하게는 100㎛~1000㎛이며, 더욱 바람직하게는 200㎛~800㎛이다. h_a는 철조부(155)의 양단부(155b, 155b) 사이에 있어서의 최대 높이에 대응한다. 철조부(155)의 어스펙트비(h_a/w_a)는 철조부(155)의 폭 w_a에 대한 최대 높이 h_a의 비이다. 철조부(155)의 어스펙트비는 0.3 이상 0.5 미만이다.

복수의 철조부(155)의 단면 형상은 철조부(155)간에 거의 동일하다. 그렇지만, 복수의 철조부(155) 각각의 단면 형상은 상기 식 (17) 내지 (22)를 만족하는 단면 형상이면 달라도 괜찮다.

상기 구성의 철조부(155)를 갖는 도광판은, 예컨대, 단층 구조에 한정되지 않고 다층 구조라도 좋다. 본 실시 형태에서, 철조부(155)를 갖는 도광판의 판 두께는 본체부의 판 두께로 한다. 본체부의 판 두께는 철조부(155)의 정부(선단부, 155a)와 본체부의 배면간의 거리이며, 통상, 0.5㎜~8㎜이며, 바람직하게는 1㎜~6㎜이며, 더욱 바람직하게는 1.5㎜~4㎜이다.

또, 본원 발명에서는, 출사면 쪽에 마련되는 철조부(55)의 외형 형상을, 이하에 나타내는 철조부(255)의 외형 형상이 되도록 형성되어도 괜찮다. 즉, 복수의 철조부(255) 각각의 연장 방향에 직교하는 단면에서, 해당 철조부(255)의 단면에서의 정점(선단부, 255a)으로부터 윤곽선 상의 점 P까지의 해당 윤곽선에 따른 길이를 L로 하고, 철조부(255)의 양단부를 통하는 축을 u축으로 하며, 점 P에서의 철조부(255)의 단면 형상의 u축에 대한 기울기(절대값)를 α라고 했을 때, －0.20＜L＜0.20의 범위에서 아래와 같이 식 (26) 및 (27)을 만족하고,

－0.65＜L≤－0.20의 범위 및 0.20≤L＜0.65의 범위에서 아래와 같이 식 (28) 및 (29)를 만족하고,

－1.00＜L≤－0.65의 범위 및 0.65≤L＜1.00의 범위에서 아래와 같이 식 (30) 및 (31)을 만족하는 형상이 되도록 형성하여도 좋다.

α 및 Δα／ΔL가 상기의 조건을 만족하는 단면 형상을 갖는 복수의 철조부(255)가 광출사면에 형성된 도광판에서는, 도광판의 광입사면에 입사된 광은 철조부(255)의 연장 방향으로 전파되기 쉽다. 그 때문에, 광의 입사 위치로부터 도광판 내를 광이 전파되었을 때, 광의 확대가 억제되므로, 크로스토크를 저감시킬 수 있다. 아울러 L은 u축 방향에서의 중앙을 0으로 하고, 중앙에서 오른쪽으로 진행할수록 증가하며(L＞0), 중앙에서 왼쪽으로 진행할수록 감소한다(L＜0).

철조부(255)의 외형 형상은 －0.20＜L＜0.20의 범위에서 아래와 같이 식 (32)를 만족하는 것이 매우 바람직하다.

철조부(255)의 외형 형상은 －0.65＜L≤－0.20의 범위 및 0.20≤L＜0.65의 범위에서, 아래와 같이 식 (33)을 만족하는 것이 매우 바람직하다.

철조부(255)의 외형 형상은 －1.00＜L≤－0.65의 범위 및 0.65≤L＜1.00의 범위에서 아래와 같이 식 (34)를 만족하는 것이 매우 바람직하다.

철조부(255)의 외형 형상은 철조부(255)의 폭을 w_a로 하고, 철조부(255)의 최대 높이를 h_a로 했을 때, 철조부(255)의 어스펙트비(h_a/w_a)가 0.15 이상 0.3 미만인 것이 바람직하다.

이러한 철조부(255)의 외형 형상의 예인 실시 형태 B1 내지 B5에 대하여 도 33 내지 도 37을 사용해 설명한다. 도 33 내지 도 37은 철조부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 예를 나타내는 도면이다. 도 33은 실시 형태 B1, 도 34는 실시 형태 B2, 도 35는 실시 형태 B3, 도 36은 실시 형태 B4, 도 37은 실시 형태 B5를 나타내고 있다. 도 33 내지 도 37에서는, 철조부(255)의 연장 방향에 직교하는 방향을 u 축으로 하여 uｖ 좌표계를 설정하고 있다. 이 uｖ 좌표계에서, 철조부(255)의 단면 형상은 u축 상에 양단부(255b, 255b)를 갖는다. uｖ 좌표계에서, ｖ축은 u축 상의 양단부(255b, 255b) 사이의 중심을 지나고 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 형태에서, u축 방향은 Y축 방향이다. 또한ｖ축 방향은 Z축 방향이다.

uｖ 좌표계에서, 철조부(255)의 단면 형상은 아래와 같이 식 (35) 내지 (40)을 만족한다. 다만, 철조부(255)의 u축 방향의 위치를 w로 하고, 위치 w에서의 철조부(255)의 단면 형상의 u축에 대한 기울기를 α라고 한다. 철조부(255)의 연장 방향에 직교하는 단면에 있어서, 해당 철조부(255) 단면에서의 정점으로부터 윤곽선 상의 점 P까지의 해당 윤곽선에 따른 길이를 L이라 한다. Δα／ΔL은 L의 변화량에 대한 α의 변화량의 비율이다. 기울기 α는 위치 w(점 P)에서의 철조부(255)의 단면 형상의 접선과 u축이 교차하는 각도 중 작은 쪽의 각도(0≤α≤90)이다.

u축 방향에서, 철조부(255)의 중심 O(0, 0)로부터 단부(255b)까지의 길이를 1로 한다. 철조부(255)의 단부(255b)의 위치는 w=－1, 1이 된다. 위치 w는 중심 O로부터 오른쪽으로 진행할수록 증가하고(w＞0), 중심 O로부터 왼쪽으로 진행할수록 감소한다(w＜0). 또,ｖ축 방향에서, 철조부(255)의 중심 O로부터 단부(255b)의 길이에 대응하는 높이를 h_a로 하고 있다. 위치 w는 철조부(255)의 폭 w_a로 규격화된 값이며, 폭 w_a에 대한 비율로 위치를 표현하는 값이다.

철조부(255)의 단면 형상은 제 1 구간 A(－0.20＜L＜0.20의 범위)에서 아래와 같이 식 (35) 및 (36)을 만족한다.

제 1 구간 A에서, 철조부(255)의 단면 형상은 기울기 α가 증가한다. 환언하면, 중심 O로부터 멀어질수록 기울기 α가 커진다.

철조부(255)의 단면 형상은 제 2 구간 B(－0.65＜L≤－0.20의 범위 및 0.20≤L＜0.65의 범위)에서 아래와 같이 식 (37) 및 (38)을 만족한다.

제 2 구간 B에서, 철조부(255)의 단면 형상은 기울기 α가 증가하거나 또는 변화하지 않는다. 환언하면, 중심 O로부터 멀어질수록 기울기 α가 커지거나 또는 일정하다.

철조부(255)의 단면 형상은, 제 3 구간 C(－1.00＜L≤－0.65의 범위, 및 0.65≤L＜1.00의 범위)에서 아래와 같이 식 (39) 및 (40)을 만족한다.

제 3 구간 C에서, 철조부(255)의 단면 형상은 기울기 α가 증가한다. 환언하면, 중심 O로부터 멀어질수록 기울기 α가 커진다.

제 1 구간 A에서 Δα／ΔL은 아래와 같이 식 (41)을 만족하여도 좋다.

제 2 구간 B에서 Δα／ΔL는 아래와 같이 식 (42)를 만족하여도 좋다.

제 3 구간 C에서 Δα／ΔL는 아래와 같이 식 (43)을 만족하여도 좋다.

도 38은 철조부(255)의 단면 형상의 부분을 나타내는 도면이다. 철조부(255)의 외형 상의 임의의 2점을 P₁, P₂로 했을 경우, ΔL=L₂－L₁(단, L₂＞L₁)이며, Δα=α₂－α₁(단, α₂≥α₁)이다. 다만, L₁은 윤곽선 상의 점 P₁의 위치이며, α₁은 점 P₁에서의 기울기(u축과의 교차 각도)이다. 마찬가지로 L₂는 윤곽선 상의 점 P₂의 위치이며, α₂는 점 P₂에서의 기울기(u축과의 교차 각도)이다.

도 39 내지 도 41은 철조부(255)의 단면 형상의 윤곽선 상에서의 위치 L과 경사각 α의 관계를 나타내는 도면이다. 도 39 내지 도 41에서는, 가로축에 위치 L을 나타내고, 세로축에 경사각 α[deg]를 나타내고 있다. 가로축에서, L=0은 철조부(255)의 윤곽선 상에서의 중심을 나타낸다. 철조부(255)의 단면 형상은 L=0에서 철조부(255)의 정점(선단부, 255a)을 형성함과 아울러, 경사각 α=0이다. 위치 L은 철조부(255)의 폭 방향(u축 방향)에서의 단부(255b)의 위치를 L=1로 하여 비율로 나타나고 있다. L=0.5는, 중심 O와 단부(255b)의 중간 위치를 나타내고 있다. 도 39 내지 도 41에서는, L이 0≤L≤1의 범위일 때의 경사각 α을 나타내지만, L이 -1≤L≤0의 범위일 때의 경사각 α의 값은 0≤L≤1의 값의 되돌림 값이 된다.

도 39(a)는 실시 형태 B1, 도 39(b)는 실시 형태 B2, 도 40(a)은 실시 형태 B3, 도 40(b)은 실시 형태 B4, 도 41은 실시 형태 B5를 나타내고 있다. 실시 형태 B1 내지 B5와 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 1 구간 A에서, 경사각 α가 증가한다. 즉, 중심 O로부터 단부(255b)(L=1) 측으로 멀어질수록 경사각 α가 커진다.

실시 형태 B1과 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 2 구간 B에서 경사각 α가 증가하거나 또는 변화하지 않는다. 구체적으로는, 실시 형태 B1과 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 0.20≤L＜0.60의 범위에서 경사각 α가 변화하지 않고, 일정하다. 실시 형태 B1과 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 0.60≤L＜0.65의 범위에서 경사각 α가 증가한다.

실시 형태 B2 내지 B5와 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 2 구간 B에서 경사각 α가 증가한다. 즉, 중심 O로부터 단부(255b)(L=1) 측으로 멀어질수록 경사각 α가 커진다.

실시 형태 B1 내지 B5와 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 3 구간 C에서 경사각 α가 증가한다. 즉, 중심 O로부터 단부(255b)(L=1) 측으로 멀어질수록 경사각 α가 커진다.

도 42는 철조부(255)의 단면 형상의 선분 길이 L과 Δα／ΔL의 관계를 나타내는 도면이다. 도 42에서는 가로축에 선분 길이 L를 나타내고, 세로축에 Δα／ΔL를 나타내고 있다. 도 42에서는, L이 0≤L≤1의 범위일 때의 Δα／ΔL를 나타내고 있지만, L이 -1≤L≤0의 범위일 때의 Δα／ΔL의 값은 0≤L≤1의 값의 되돌림 값이 된다. 여기서의 선분 길이 L은 정점(선단부, 255a)으로부터 단부(255b)까지의 윤곽선에 따른 길이를 "1"로 했을 경우의 비율로 나타내고 있다.

실시 형태 B1 내지 B5와 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 1 구간 A에서 Δα／ΔL가 60 이상 160 미만이다. 실시 형태 B1 내지 B5와 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 2 구간 B에서 Δα／ΔL가 0 이상 30 미만이다. 실시 형태 B1 내지 B5와 관련된 철조부(255)의 단면 형상은 제 3 구간 C에서 Δα／ΔL가 10 이상 110 미만이다.

(어스펙트비)

u축 방향의 철조부(255)의 폭 w_a는, 통상, 인접하는 점 광원(61)간의 거리보다 작다. 폭 w_a의 예는 50㎛~2000㎛이며, 바람직하게는 100㎛~1000㎛이며, 더욱 바람직하게는 200㎛~800㎛이다. h_a는 철조부(255)의 양단부(255b, 255b)간의 최대 높이에 대응한다. 철조부(255)의 어스펙트비(h_a/w_a)는 철조부(255)의 폭 w_a에 대한 최대 높이 h_a의 비이다. 철조부(255)의 어스펙트비는 0.15 이상 0.30 미만이다.

복수의 철조부(255)의 단면 형상은 철조부(255)간에 거의 동일하다. 그렇지만, 복수의 철조부(255) 각각의 단면 형상은 상기 식 (35) 내지 (40)을 만족하는 단면 형상이면 달라도 괜찮다.

상기 구성의 철조부(255)를 갖는 도광판은, 예컨대, 단층 구조에 한정되지 않고 다층 구조라도 좋다. 본 실시 형태에서, 철조부(255)를 갖는 도광판의 판 두께는 본체부의 판 두께로 한다. 본체부의 판 두께는 철조부(255)의 정부(선단부, 255a)와 본체부의 배면과의 사이의 거리이며, 통상, 0.5㎜~8㎜이며, 바람직하게는, 1㎜~6㎜이며, 더욱 바람직하게는, 1.5㎜~4㎜이다.

또, 상기 실시 형태에서는, 철조부(55)를 포함하여 일체적으로 형성된 도광판(50)에 대해 설명했지만, 본 발명의 도광판은 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 포토폴리머법을 이용하여, 도 4에 나타내는 기준면(51g)보다 아랫부분에 있는 판 형상의 본체부에 대하여, 기준면(51g)보다 윗부분에 있는 철조부(55)를 형성해도 좋다.

또, 도 1에 나타내는 투과형 화상 표시 장치(10)에서, 본 발명의 취지를 일탈하지 않으면, 도광판(50)과 투과형 화상 표시부(20) 사이에 다른 광학 부재를 배치할 수도 있다. 도광판(50)과 투과형 화상 표시부(20) 사이에 마련하는 다른 광학 부재의 예는 반사형 편광 분리 시트, 광 확산 시트, 마이크로 렌즈 시트, 렌티큘러 렌즈 시트 및 프리즘 시트가 포함된다.

10 : 투과형 화상 표시 장치 20 : 투과형 화상 표시부
21 : 액정 셀 22, 23 : 편광판
30 : 면 광원 장치 50 : 도광판
50a, 50b : 측면 51 : 본체부
51a : 출사면(제 1 면) 51b : 배면(제 2 면)
51c, 51d : 측면(입사면) 52 : 렌즈부
52a : 선단부 52b : 저부
55, 155, 255 : 철조부(렌티큘러 렌즈) 60 : 광원부
61 : 점 형상 광원 70 : 반사부.

Claims

일 방향으로 연장되고, 또한 상기 일 방향과 거의 직교하는 방향으로 병렬 배치된 복수의 철조부(protruding strip-like section)가 형성된 제 1 면과, 상기 제 1 면과는 반대쪽의 제 2 면과, 상기 제 1 및 제 2 면과 교차하는 면으로서, 광이 입사되는 입사면을 갖는 판 형상의 본체부와,
상기 본체부의 상기 제 2의 면에 형성되고, 상기 제 2 면으로부터 보아 상기 제 1 면이 있는 쪽과는 반대 쪽으로 볼록한 복수의 렌즈부
를 구비하는 도광판.
제 1 항에 있어서,
상기 철조부는 렌티큘러 렌즈 또는 프리즘인 도광판.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 도광판과,
상기 도광판의 상기 입사면에 대향하여 배치되고, 상기 입사면에 광을 공급하는 광원부
를 구비하는 면 광원 장치.
청구항 1 또는 2에 기재된 도광판과,
상기 도광판의 상기 입사면과 대향하여 배치되고, 상기 입사면에 광을 공급하는 광원부와,
상기 도광판의 상기 제 1 면 쪽에 마련되어, 상기 도광판으로부터 출사되는 광에 의해 조명되어 화상을 표시하는 투과형 화상 표시부
를 구비하는 투과형 화상 표시 장치.