KR101413894B1 - 면광원 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

과제
도광판의 광도입부에 경사면을 갖는 면광원 장치에 있어서, 도광판의 측면이나 도광판 본체의 광학 패턴 등으로부터의 광의 누설을 저감한다.
해결 수단
도광판(33)의 광입사면(38)에 대향시켜서 점광원(32)을 배치한다. 도광판(33)은, 광입사면(38)으로부터 입사한 점광원(32)의 광을 가두기 위한 광도입부(35)와, 광도입부(35)의 최대 두께보다도 얇은 도광판 본체(34)를 구비한다. 광도입부(35)는, 도광판 본체(34)보다 두께가 큰 부분의 표면부터 도광판 본체(34)의 표면의 단을 향하여 경사진 경사면(37)을 갖는다. 도광판 본체(34)는, 그 유효 조명 영역(46)과 광도입부(35)와의 사이에 위치하는 영역에, 수직 상방에서 본 때의, 광도입부(35)로부터 유효 조명 영역(46)에 통과하는 광의 지향 방향이 광입사면(38)에 수직한 방향과 이루는 각도가 작아지도록 변환하기 위한 지향성 변환 패턴(40)을 갖고 있다.

Description

면광원 장치 및 액정 표시 장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은 면광원 장치 및 액정 표시 장치에 관한 것으로, 구체적으로는, 액정 디스플레이 등의 백라이트로서 사용되는 면광원 장치와, 당해 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

근래, 면광원 장치를 조립한 모바일 기기의 박형화에 수반하여, 면광원 장치도 점차로 박형화가 요구되고 있다. 면광원 장치를 박형화하기 위해서는, 도광판의 두께를 얇게 할 것이 필요해진다. 그러나, 평판형상을 한 도광판의 두께를 얇게 할 수 있다고 하여도, LED로 이루어지는 광원의 높이를 작게 하는 것에는 한계가 있다. 그 때문에, 평판형상을 한 얇은 도광판을 이용한 경우에는, 광원의 높이가 도광판의 단면(광입사면)의 두께보다도 커지고, 도광판의 광입사면에 대향시켜서 배치한 광원이 도광판의 윗면보다도 위로 튀어나오게 된다. 이렇게 광원이 도광판보다도 위에 튀어나와 있으면, 광원으로부터 출사한 광이 전부 도광판의 광입사면에 들어가지 않고, 일부가 외부에 누설되어 광 이용 효율이 나빠진다.

이와 같은 부적합함을 해결하기 위해, 평판형상을 한 도광판 본체의 단에 도광판 본체보다도 두께가 큰 광도입부를 마련하고, 광도입부의 최대 두께의 개소로부터 도광판 본체의 단을 향하여 경사진 경사면을 광도입부에 마련한 도광판을 이용하는 것이 제안되어 있다. 이와 같은 도광판을 이용한 면광원 장치로서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시되는 것이나, 특허 문헌 2에 개시되는 것이 있다.

도 1은, 도광판 본체보다도 두께가 큰 광도입부를 갖는 도광판을 이용한 면광원 장치(11)의 한 예를 도시한다. 도광판(13)은, 거의 균일한 두께를 갖는 도광판 본체(14)와 쐐기형상을 한 광도입부(15)로 이루어진다. 도광판 본체(14)의 이면에는 편향 패턴 또는 확산 패턴이 형성되고, 표면에는 렌티큘러 렌즈(16)가 형성되어 있다. 광도입부(15)에는, 광도입부(15)의 최대 두께의 개소로부터 도광판 본체(14)의 단을 향하여 경사진 경사면(17)이 마련되어 있다. 또한, 광도입부(15)의 단면(광입사면)의 두께는, 광원(12)의 높이보다도 크게 되어 있다. 이와 같은 도광판(13)을 이용한 면광원 장치(11)에서는, 광도입부(15)의 단면의 두께를 광원(12)의 높이보다도 크게 함으로써, 광원(12)으로부터 출사한 광을 효율 좋게 광도입부(15)에 받아들이고 있다. 또한, 광도입부(15)에 받아들여진 광은, 도광판 본체(14)에 유도되여 면현상에 퍼지고, 편향 패턴 또는 확산 패턴에서 반사되어 도광판 본체(14)의 광출사면으로부터 외부에 출사된다. 이 때 광출사면으로부터 출사하는 광은 렌티큘러 렌즈(16)에서 지향 특성이 넓어진다. 따라서, 이와 같은 구조의 면광원 장치에 의하면, 광원의 광의 이용 효율의 향상과 면광원 장치의 박형화를 양립시킬 수 있다.

그러나, 도 1과 같이 광도입부(15)에 경사면(17)을 갖게 한 면광원 장치(11)의 경우, 도광판 본체(14)에 수직한 방향에서 본 때, 광도입부(15) 내에서 광원(12)의 광축에 대해 기울어진 방향으로 진행하는 광은, 도 1에 화살표로 도시하는 바와 같이, 경사면(17)에서 반사됨에 의해 횡방향(도광판의 폭방향)으로 넓어지고, 광원(12)의 광축과 이루는 각도가 보다 커진다. 그 결과, 경사면(17)에서 가로로 퍼진 광이 도광판(13)의 측면으로부터 누설되거나, 또한, 렌티큘러 렌즈(16)에 횡방향으로부터 광이 입사하여 렌티큘러 렌즈(16)로부터 광이 누설되거나 하여, 광량 손실에 의한 광 이용 효율의 저하나, 휘도의 균일성의 저하가 생기고 있다.

또한, 도 2는, 특허 문헌 1에 개시된 면광원 장치의 사시도이다. 도 2의 면광원 장치(21)에서는, 광도입부(15)의 경사면(17)에 복수개의 평행한 V홈으로 이루어지는 광누설 방지 패턴(22)을 마련하고 있다. 이 광누설 방지 패턴(22)은, 경사면(17)으로부터의 광 누설을 적게 하여 광 이용 효율을 향상시키기 위한 것이다. 그러나, 그 반면, 광누설 방지 패턴(22)에서 반사된 광은, 경사면(17)뿐인 경우보다도 횡방향으로 확산되기 쉽게 된다. 그 때문에, 광의 횡방향으로의 퍼짐이 보다 커지고, 도광판(13)의 측면으로부터 광이 누설되기 쉬워진다. 또한, 도광판(13)의 윗면이나 하면에 렌티큘러 렌즈 그 밖의 광학적인 패턴이 있는 경우에는, 그곳부터 광이 누설되기 쉬워진다. 그 결과, 역시 광량 손실에 의한 광 이용 효율의 저하나 휘도의 균일성의 저하가 생기고 있다.

특허 문헌 1 : 국제 공개 제2010/070821호 특허 문헌 2 : 일본국 특표2008-153024호 공보

본 발명은, 상기한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 도광판의 광도입부에 경사면을 갖는 면광원 장치에 있어서, 도광판의 측면이나 도광판 본체의 광학 패턴 등으로부터 광이 누설되기 어렵게 하는 것에 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치는, 상기 광원의 광을 광입사면으로부터 도입하고 광출사면으로부터 외부에 출사시키는 도광판을 구비한 면광원 장치로서, 상기 광원은, 상기 도광판의 광입사면이과 대향하는 위치에 마련되고, 상기 도광판은, 광입사면으로부터 입사한 광원으로부터의 광을 가두기 위한 광도입부와, 상기 광도입부의 최대의 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되어 있고 가둔 광을 광출사 수단에 의해 광출사면으로부터 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비하고, 상기 광도입부는, 상기 도광판의 광출사측의 면과 그 반대면 중 적어도 한쪽의 면에, 상기 도광판 본체보다 두께가 큰 부분의 표면부터 상기 도광판 본체의 표면의 단을 향하여 경사진 경사면을 가지며, 상기 도광판 본체는, 상기 도광판의 광출사측의 면과 그 반대면 중 적어도 한쪽의 면에서, 상기 광도입부와 도광판 본체의 유효 조명 영역과의 사이에 위치하는 영역에, 상기 광출사면에 수직한 방향에서 본 때의, 상기 광도입부로부터 상기 유효 조명 영역에 통과하는 광의 지향 방향이, 상기 광입사면에 수직한 방향과 이루는 각도가 작아지도록 변환하기 위한 지향성 변환 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다. 여기서, 광의 지향 방향이란, 개개의 광선 방향이 아니라, 광의 지향 특성의 최대 강도 방향을 의미한다.

본 발명의 면광원 장치에 의하면, 광도입부와 유효 조명 영역과의 사이에 마련한 지향성 변환 패턴에 의해, 광도입부로부터 유효 조명 영역에 통과하는 광의 지향 방향을, 광입사면에 수직한 방향(이하, 종방향이라고 한다)과 이루는 각도가 작아지도록 변환할 수 있기 때문에, 유효 조명 영역에 도광된 광이 도광판의 측면이나, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 패턴이 있는 경우에는 그 광학 패턴으로부터 외부에 누설되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 면광원 장치에서의 광의 이용 효율을 높이고, 또 휘도의 균일성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 어느 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴은, 복수의 패턴 소자에 의해 구성되고, 상기 패턴 소자 중 적어도 일부의 패턴 소자는, 상기 광출사면에 수직한 방향에서 본 때, 상기 광원의 발광 중심을 통과하고, 또한, 상기 광입사면에 수직한 가상의 직선부터 측정한 이간(離間) 거리가, 상기 광도입부측의 단보다도 상기 유효 조명 영역측의 단에서 크게 되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 광원측부터 패턴 소자에 입사한 광을 패턴 소자에서 반사시킴에 의해, 유효 조명 영역에 도광되는 광의 방향을 종방향에 접근할 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 다른 실시 양태는, 상기 광출사면에 수직한 방향에서 본 때, 상기 가상의 직선의 양측에서 각각, 상기 가상의 직선으로부터 멀리에 위치하는 상기 패턴 소자일수록, 상기 가상의 직선과 이루는 각도가 크게 되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 광원으로부터의 거리에 의해 각 패턴 소자에 입사하는 광의 방향이 다른 점이 고려되어, 각 패턴 소자에서 반사된 광의 지향 특성을 좁게 할 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광출사면에 수직한 방향에서 본 때, 상기 가상의 직선의 양측에서 각각, 상기 패턴 소자가, 서로 평행하게 되도록 배열하고 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에서는, 패턴 소자가 가상의 직선의 양측에서 각각 평행하게 되어 있기 때문에, 도광판을 성형하기 위한 성형틀(型)이 간단하게 되고, 제조 비용을 내릴 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광도입부와 상기 도광판 본체의 유효 조명 영역과의 사이에 위치하는 영역에 있어서, 상기 광원의 발광 중심을 통과하고, 또한, 상기 광입사면에 수직한 가상의 직선의 부근에서는, 부분적으로 상기 지향성 변환 패턴이 제외된 평탄면으로 되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 광원으로부터 전방에 출사된 광은 지향성 변환 패턴에 의해 횡방향으로 광선 방향이 구부러지기 어려워진다. 따라서, 지향성 변환 패턴에 의해 광원의 전방이나 그 부근의 휘도가 저하되는 것을 막을 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴은, 복수의 패턴 소자에 의해 구성되고, 상기 지향성 변환 패턴의 상기 광입사면에 평행한 단면에서, 적어도 일부의 상기 패턴 소자가 비대칭의 형상을 갖고 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 형태에서는, 패턴 소자가 비대칭의 형상이기 때문에, 지향성 변환 패턴의 설계의 자유도가 늘어난다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴은, 기울어지는 방향이 다른 사면(斜面)을 상기 광입사면의 폭방향에 따라 교대로 배열하여 구성되고, 상기 지향성 변환 패턴의 상기 광입사면에 평행한 단면에서, 상기 지향성 변환 패턴의 단면 형상이, 상기 광원의 발광 중심을 통과하고, 또한, 상기 광입사면에 수직한 가상의 직선을 끼우는 양측의 영역에서 각각, 상기 도광판의 내부로부터 외부를 향하여 상기 지향성 변환 패턴의 각 사면에 법선을 세운 때, 상기 법선이 상기 가상의 직선과 반대측을 향하여 기울어져 있는 사면의 횡폭(橫幅)의 총합이, 상기 법선이 상기 가상의 직선측을 향하여 기울어져 있는 사면의 횡폭의 총합보다도 큰 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 반사한 광의 방향을 종방향으로 변환하는데 보다 기여가 높은 사면의 면적을 크게 할 수가 있어서, 광 누설 방지의 효과를 높게할 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴은, 기울어지는 방향이 다른 사면을 상기 광입사면의 폭방향에 따라 교대로 배열하여 구성되고, 상기 지향성 변환 패턴의 상기 광입사면에 평행한 단면에서, 상기 지향성 변환 패턴의 단면 형상이, 상기 광원의 발광 중심을 통과하고, 또한, 상기 광입사면에 수직한 가상의 직선을 끼우는 양측의 영역에서 각각, 상기 도광판의 내부로부터 외부를 향하여 상기 지향성 변환 패턴의 각 사면에 법선을 세운 때, 상기 법선이 상기 가상의 직선과 반대측을 향하여 기울어져 있는 사면의 횡폭의 총합과, 상기 법선이 상기 가상의 직선측을 향하여 기울어져 있는 사면의 횡폭의 총합과의 합에 대한, 상기 법선이 상기 가상의 직선과 반대측을 향하여 기울어져 있는 사면의 횡폭의 총합의 비가, 0.2 이상인 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 종래례에 비하여 광 이용 효율이 2% 이상 향상한다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴은, 기울어지는 방향이 다른 사면을 상기 광입사면의 폭방향에 따라 교대로 배열하여 구성되고, 상기 지향성 변환 패턴의 상기 광입사면에 평행한 단면에서, 상기 지향성 변환 패턴의 단면 형상이, 상기 광원의 발광 중심을 통과하고, 또한, 상기 광입사면에 수직한 가상의 직선을 끼우는 양측의 영역에서 각각, 상기 도광판의 내부로부터 외부를 향하여 상기 지향성 변환 패턴의 각 사면에 법선을 세운 때, 법선이 상기 가상의 직선측을 향하여 기울어져 있는 사면에 속하는 법선이 상기 광출사면에 수직한 방향과 이루는 각도의 평균각도가, 법선이 상기 가상의 직선과 반대측을 향하여 기울어져 있는 사면에 속하는 법선이 상기 광출사면에 수직한 방향과 이루는 각도의 평균각도보다도 큰 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 반사한 광의 방향을 종방향으로 변환하는데 보다 기여가 높은 사면의 면적을 크게 할 수가 있어서, 광 누설 방지의 효과를 높게할 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴은, 기울어지는 방향이 다른 사면을 상기 광입사면의 폭방향에 따라 교대로 배열하여 구성되고, 상기 지향성 변환 패턴의 상기 광입사면에 평행한 단면에서, 상기 지향성 변환 패턴의 단면 형상이, 상기 광원의 발광 중심을 통과하고, 또한, 상기 광입사면에 수직한 가상의 직선을 끼우는 양측의 영역에서 각각, 상기 도광판의 내부로부터 외부를 향하여 상기 지향성 변환 패턴의 각 사면에 법선을 세운 때, 법선이 상기 가상의 직선과 반대측을 향하여 기울어져 있는 사면에 속하는 법선이 상기 광출사면에 수직한 방향과 이루는 각도의 평균각도와, 법선이 상기 가상의 직선측을 향하여 기울어져 있는 사면에 속하는 법선이 상기 광출사면에 수직한 방향과 이루는 각도의 평균각도의 합에 대한, 법선이 상기 가상의 직선과 반대측을 향하여 기울어져 있는 사면에 속하는 법선이 상기 광출사면에 수직한 방향과 이루는 각도의 평균각도의 비가, 0.25 이상인 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 종래례에 비하여 광 이용 효율이 2% 이상 향상한다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 지향성 변환 패턴이, V홈 형상을 한 복수의 패턴 소자에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 지향성 변환 패턴의 구조가 간단하게 된다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 인접하는 상기 패턴 소자 사이의 정각(頂角)이 50° 이상 140° 이하인 것을 특징으로 한다. 인접하는 패턴 소자 사이의 정각이 50°보다 작아도, 140°보다 커도, 종래례보다 광 이용 효율이 저하될 우려가 있기 때문에이다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광도입부에, 상기 입사면으로부터 입사하는 광을 상기 도광판의 폭방향으로 넓히기 위한 광확산 패턴을 마련한 것을 특징으로 한다. 또한, 당해 광확산 패턴을 마련하는 위치는 특히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면 광도입부의 윗면, 하면, 경사면인 윗면 또는 하면, 광입사면 등에 마련할 수 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 광입사면부터 광도입부에 들어가는 광을 광확산 패턴으로 옆으로 넓히고 나서, 지향성 변환 패턴에 의해 종방향으로 변환시킬 수 있다. 따라서, 도광판의 측면의 부근에 광을 보내여 도광판의 언저리(緣)에서의 휘도를 향상시키고, 동시에 광의 방향을 종방향으로 정돈하여 도광판의 측면이나 렌티큘러 렌즈 등의 광학 패턴으로부터 누설되기 어렵게 할 수가 있어서, 휘도의 균일화와 광 이용 효율의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광출사면에 렌티큘러 렌즈 형상을 형성한 것을 특징으로 한다. 이러한 실시 양태에 의하면, 렌티큘러 렌즈 형상에 의해 광출사면으로부터 나오는 광의 지향 특성을 옆으로 넓힐 수 있다.

본 발명에 관한 면광원 장치의 또 다른 실시 양태는, 상기 광입사면에 대향하는 위치에, 간격(P)를 벌려서 복수개의 상기 광원이 배치되고, 상기 도광판의 굴절률을 n으로 할 때, 상기 지향성 변환 패턴은, 상기 광원의 광출사측 단면부터

P/[2·arcsin(1/n)]

의 거리 이하의 영역 내에 존재하고 있는 것을 특징으로 한다. 지향성 변환 패턴이 형성되어 있는 영역이, 광원의 광출사측 단면부터 P/[2·arcsin(1/n)]보다도 멀리까지 늘어나면, 어느 광원으로부터 나온 광이 옆의 광원의 전방의 영역에 들어가 광의 이용 효율이 오히려 나빠지기 때문이다.

본 발명에 관한 액정 표시 장치는, 본 발명에 관한 면광원 장치와, 액정 패널을 구비하고 있다. 이러한 액정 표시 장치는 본 발명에 관한 면광원 장치를 이용하고 있기 때문에, 액정 표시 장치에서의 광의 이용 효율을 높이고, 또한 휘도의 균일성이 저하되는 것을 억제할 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 베리에이션을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 면광원 장치에 의하면, 광도입부와 유효 조명 영역과의 사이에 마련한 지향성 변환 패턴에 의해, 광도입부로부터 유효 조명 영역에 통과하는 광의 지향 방향을, 광입사면에 수직한 방향(이하, 종방향이라고 한다)과 이루는 각도가 작아지도록 변환할 수 있기 때문에, 유효 조명 영역에 도광된 광이 도광판의 측면이나, 렌티큘러 렌즈 등의 광학 패턴이 있는 경우에는 그 광학 패턴으로부터 외부에 누설되는 것을 막을 수 있다. 따라서, 면광원 장치에서의 광의 이용 효율을 높이고, 또 휘도의 균일성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

도 1은, 종래의 면광원 장치를 도시하는 사시도.
도 2는, 특허 문헌 1에 개시된 면광원 장치의 사시도.
도 3은, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 4A는, 도 3에 도시하는 면광원 장치의 평면도. 도 4B는, 도 4A의 XX선 단면을 도시하는 확대도로서, 렌티큘러 렌즈의 단면 형상을 도시하는 도면.
도 5는, 도 3에 도시하는 면광원 장치의 개략 단면도.
도 6은, 광입사면과 평행한 단면에서의 지향성 변환 패턴의 형상과, 그 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 7A 및 도 7B는, 지향성 변환 패턴의 작용 설명도.
도 8A는, 도 1의 종래례에서, 도광판의 광입사면에 수직한 방향에서 본 도광 지향성을 도시하는 도면. 도 8B는, 본 발명의 실시 형태 1에서, 도광판의 광입사면에 수직한 방향에서 본 도광 지향성을 도시하는 도면.
도 9는, 지향성 변환 패턴의 외향법선의 폭의 총합/(외향법선의 폭의 총합 + 내향법선의 폭의 총합)과 광 이용 효율 향상률과의 관계를 도시하는 도면.
도 10은, 지향성 변환 패턴의 외향법선의 평균각도/(외향법선의 평균각도 + 내향법선의 평균각도)와 광 이용 효율 향상률과의 관계를 도시하는 도면.
도 11은, 외향 또는 내향법선의 폭의 총합과, 외향 또는 내향법선의 평균각도의 구하는 방법을 설명하는 도면.
도 12는, 지향성 변환 패턴의 정각(θ)과 도광판의 광 이용 효율 향상률과의 관계를 도시하는 도면.
도 13은, 지향성 변환 패턴의 평균 개방각과 광 이용 효율 향상률과의 관계를 도시하는 도면.
도 14는, 지향성 변환 패턴의 평균 개방각을 설명하는 도면.
도 15A 내지 15E는, 각각 다른 지향성 변환 패턴의, 광입사면과 평행한 단면에서의 형상을 도시하는 단면도.
도 16A 내지 16D는, 각각 지향성 변환 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성 영역의 여러가지의 형상을 도시하는 개략도.
도 17은, 본 발명의 실시 형태 1의 변형례에 의한 면광원 장치의 평면도.
도 18은, 본 발명의 실시 형태 1의 다른 변형례에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 19는, 본 발명의 실시 형태 2에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 20은, 도 19에 도시하는 면광원 장치의 평면도.
도 21은, 광입사면과 평행한 단면에서의 지향성 변환 패턴의 형상과, 그 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도 22A 내지 22C는, 각각 지향성 변환 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성 영역의 여러가지의 형상을 도시하는 도면.
도 23은, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 24A는, 도 23에 도시하는 면광원 장치의 평면도. 도 24B는, 도 24A의 Y-Y선 단면도로서, 광확산 패턴의 단면 형상을 도시하는 도면.
도 25는, 본 발명의 실시 형태 3의 변형례에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 26은, 본 발명의 실시 형태 4에 의한 면광원 장치의 평면도.
도 27은, 도 26의 면광원 장치에서의 광도입부의 일부를 확대하여 도시하는 사시도.
도 28은, 본 발명의 실시 형태 5에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 29는, 본 발명의 실시 형태 5의 변형례에 의한 면광원 장치의 사시도.
도 30A 내지 30C는, 각각 도광판의 여러가지의 형태를 도시하는 개략 측면도.
도 31A 내지 31CC는, 각각 도광판의 여러가지의 형태를 도시하는 개략 측면도.
도 32A 내지 32C는, 각각 도광판의 여러가지의 형태를 도시하는 개략 측면도.
도 33A 내지 33C는, 각각 도광판의 여러가지의 형태를 도시하는 개략 측면도.
도 34는, 본 발명의 실시 형태 6에 의한 면광원 장치의 평면도.
도 35A, 도 35B 및 도 35C는, 본 발명의 실시 형태 7에 의한 면광원 장치의 측면도, 평면도 및 하면도.
도 36은, 본 발명의 실시 형태 8에 의한 액정 표시 장치의 단면도.

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.

(실시 형태 1)

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면광원 장치(31)를 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면광원 장치(31)를 도시하는 사시도, 도 4A는, 그 평면도이다. 또한, 도 4B는, 도 4A의 X-X선 단면도로서, 도광판(33)의 표면에 마련된 렌티큘러 렌즈(36)의 단면을 확대하여 나타내고 있다. 도 5는, 면광원 장치(31)의 종방향(광입사면(38)에 수직한 방향)에 따른 개략 단면도로서, 도광판(33) 내에서의 광선의 거동을 나타내고 있다. 도 6은, 도광판(33)의 광입사면(38)과 평행한 단면에서의 지향성 변환 패턴(40)의 단면을 도시하는 도면으로서, 아울러서 지향성 변환 패턴(40)의 일부를 확대하여 나타낸다. 또한, 도 7A 및 도 7B는, 이 지향성 변환 패턴에 의해 반사되는 광선의 거동을 나타낸다.

면광원 장치(31)는, 점광원(32)(광원)과 도광판(33)으로 이루어진다. 점광원(32)은, 1개 또는 복수개의 LED를 내장한 것으로서 백색 발광한다. 도 5에 도시하는 바와 같이, LED(41)는 투명 밀봉 수지(42) 내에 밀봉되고, 또한 투명 밀봉 수지(42)는 정면을 제외하고 백색 수지(43)에 의해 덮히여 있고, 투명 밀봉 수지(42)의 백색 수지(43)로부터 노출하여 있는 정면이 광출사창(44)(발광면)으로 되어 있다. 이 점광원(32)은, 도광판(33)의 폭에 비하여 작은 것이고, 냉음극관이 선형상 광원이라고 불리는 것에 대해 점광원이라고 칭하는 것이다.

도광판(33)은, 박판형상을 한 도광판 본체(34)와 연속시키도록 하여, 도광판 본체(34)의 단면에 광도입부(35)를 마련한 것이다. 도광판(33)은, 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지(PC), 시클로올레핀계 재료, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 고굴절률의 투명 수지에 의해 일체 성형된다.

광도입부(35)는, 도광판(33)중에서 두께가 두꺼운 개략 쐐기형상의 부분으로서, 그 단면인 광입사면(38)의 일부에 대향시켜서 점광원(32)이 배치되어 있다. 광도입부(35)의 단면의 두께(T)는 광출사창(44)의 높이(H)와 같든지, 그것보다도 두껍게 되어 있고, 그 때문에 점광원(32)으로부터 출사된 광은 효율적으로 광입사면(38)으로부터 광도입부(35) 내에 입사하고, 면광원 장치(31)의 광 이용 효율이 높아진다.

광도입부(35)의 윗면(도광판 본체(34)의 광출사면(39)과 같은 측의 면)에는, 경사면(37)이 형성되어 있다. 경사면(37)은, 광입사면(38)의 부근의 최대 두께의 부분으로부터 도광판 본체(34)의 단을 향하여 경사하고 있다. 경사면(37)은, 도광판(33)의 일방측면부터 타방측면까지 띠형상으로 늘어나 있다. 실시 형태 1의 면광원 장치(31)에서는, 경사면(37)은 평활하게 형성되어 있다.

도광판 본체(34)는 도광판(33)의 대부분의 면적을 차지하고 있고, 그 두께(t)는 광도입부(35)의 최대 두께(T)보다도 얇게 되어 있고, 그에 의해 도광판(33)의 박형화가 도모된다. 도광판 본체(34)는 표리면이 평행한 평판형상을 하고 있고, 도광판 본체(34)의 두께는 거의 균일하게 되어 있다. 도 4A에 도시하는 바와 같이, 도광판 본체(34)는, 대부분이 유효 조명 영역(46)으로 되어 있고, 광도입부(35)와 인접하는 단부(端部) 영역이 패턴 형성 영역(47)으로 되어 있다.

유효 조명 영역(46)은 균일한 휘도의 광을 출사하는 영역으로서, 면광원 장치(31)의 위에 겹치는 액정 패널의 표시 영역에 대응하고 있다. 유효 조명 영역(46)의 윗면이 광출사면(39)으로 되어 있고, 유효 조명 영역(46)의 광출사면(39)에는 렌티큘러 렌즈(36)가 성형되어 있다. 렌티큘러 렌즈(36)는, 도 4A 및 도 4B에 도시하는 바와 같이, 도광판 본체(34)의 종방향과 평행하게 늘어난 볼록 렌즈가 횡방향으로 나열한 것으로서, 광출사면(39)으로부터 출사하는 광의 지향 특성을 횡방향으로 넓히는 작용을 하고 있다. 또한, 유효 조명 영역(46)의 광출사면(39)과 반대면(하면)에는 광출사 수단(45)을 구비하고 있다. 도 5에서는 광출사 수단(45)으로서 삼각 홈형상의 패턴을 나타내고 있지만, 샌드 블라스트 가공, 확산 잉크를 사진 인쇄한 것, 회절 격자 패턴, 임의의 요철 패턴 등이라도 좋고, 또한, 광출사 수단(45)을 도광판 본체(34)의 광출사면(39), 또는 광출사면(39)과 그 반대면의 쌍방에 마련하고 있어도 무방하다.

패턴 형성 영역(47)은, 도광판 본체(34)의 단부에 있으며, 광도입부(35)의 단(경사면(37)의 하단)과 유효 조명 영역(46)의 단과의 사이에 위치하는 띠형상의 영역이다. 패턴 형성 영역(47)의 윗면 및/또는 하면에는 지향성 변환 패턴(40)을 마련하고 있다. 지향성 변환 패턴(40)은, 도 4A 및 도 6에 도시하는 바와 같이, V홈 형상을 한 복수의 패턴 소자(40a)를 방사형상으로 배열한 것이다. 즉, 광출사면(39)에 수직한 방향에서 본 때, 각 패턴 소자(40a)는, 점광원(32)의 발광 중심을 통과하고, 또한, 광입사면(38)에 수직한 가상의 직선(이하, 점광원(32)의 광축(C)이라고 한다)에 대해 기울어져 있고, 광축(C)의 양측에서 각 패턴 소자(40a)가 기울어지는 방향이 반대향(反對向)으로 되어 있다. 또한, 각 패턴 소자(40a)는, 광축(C)으로부터 떨어짐에 따라 광축(C)과 이루는 각도가 점차로 크게 되어 있다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 각 패턴 소자(40a)는, 광입사면(38)과 평행한 단면(斷面)에 있어서 경사각과 경사 방향이 다른 2개의 사면에 의해 구성되어 있고, 좌우 비대칭의 V홈 형상으로 되어 있다. 따라서 지향성 변환 패턴(40)은 경사 방향이 다른 사면이 교대로 나열하여 있다.

이 지향성 변환 패턴(40)의 단면 형상은, 다음과 같은 특징을 갖고 있다. 광입사면(38)과 평행한 단면에서, 각 패턴 소자(40a)의 사면에 도광판(33)의 내부로부터 외부를 향하여 세운 법선(N)을 생각할 때, 법선(N)이 광축(C)에 직교하는 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 사면(50b)의 횡폭(D2)의 총합은, 법선(N)이 수직선(C')측으로 기울어진 사면(50a)의 횡폭(D1)의 총합보다도 크게 되어 있다. 단, 사면(50b)의 횡폭(D2)의 총합과, 사면(50a)의 횡폭(D1)은, 각각 광축(C)의 우측의 영역과 좌측의 영역에서 개개로 계산하고, 광축(C)의 양측에서 각각 사면(50b)의 횡폭(D2)의 총합이 사면(50a)의 횡폭(D1)의 총합보다도 크게 되어 있다. 특히, 도 6에 도시하는 예에서는, 임의의 개소의 이웃하는 2개의 사면(50a, 50b)에 관해, 법선(N)이 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 사면(50b)의 횡폭(D2)이, 법선(N)이 수직선(C')측으로 기울어진 사면(50a)의 횡폭(D1)보다도 크게 되어 있다.

또한, 지향성 변환 패턴(40)의 단면 형상의 특징은, 다음과 같게 표현할 수도 있다. 수직선(C')측으로 기울어진 사면(50a)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도(α)(또는, 사면(50a)의 경사각)의 평균각도는, 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 사면(50b)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도(β)(또는, 사면(50b)의 경사각)의 평균각도보다도 크게 되어 있다. 여기서, 수직선(C')측으로 기울어진 사면(50a)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도(α)의 평균각도란, 수직선(C')측으로 기울어진 사면(50a)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도를 αi, 각 사면(50a)의 폭을 D1i로 할 때(i는, 각 사면(50a)에 붙인 지표),

Σαi×D1i/ΣD1i

로 정의한다(도 14 참조). 여기서, 분모 및 분자의 총합은, 모두 광축(C)의 우측 영역, 또는 좌측 영역의 사면(50a)에 관해 행하는 것이다. 마찬가지로, 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 사면(50b)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도(β)의 평균각도란, 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 사면(50b)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도를 βj, 각 사면(50b)의 폭을 D2j로 할 때(j는, 각 사면(50b)에 붙인 지표),

Σβj×D2j/ΣD2j

로 정의한다(도 14 참조). 여기서, 분모 및 분자의 총합은, 모두 광축(C)의 우측 영역, 또는 좌측 영역의 사면(50b)에 관해 행하는 것이다. 또한, 이 평균각도의 대소의 비교는, 광축(C)의 우측 영역과 좌측 영역에서 제각기 행한다. 특히, 도 6에 도시하는 예에서는, 임의의 개소의 이웃하는 2개의 사면(50a, 50b)에 관해, 수직선(C')측으로 기울어진 사면(50a)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도(α)가, 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 사면(50b)의 법선(N)이 수직선(C')과 이루는 각도(β)보다도 크게 되어 있다.

또한, 도면에서는, 도시의 사정상, 렌티큘러 렌즈(36)나 지향성 변환 패턴(40) 등의 광학 패턴을 굵게 그리고 있지만, 이들은 실제로는, 미크론 오더의 미세한 패턴이다.

이리하여, 이 면광원 장치(31)에서는, 도 5에 화살표로 도시하는 바와 같이, 점광원(32)으로부터 출사한 광은, 광입사면(38)으로부터 광도입부(35) 내에 입사하고, 광도입부(35)의 윗면 또는 하면에서 반사되고, 또는 광도입부(35)를 통과하여 두께가 얇은 도광판 본체(34)에 유도된다. 도광판 본체(34)에 도입된 광은, 지향성 변환 패턴(40)이나 렌티큘러 렌즈(36), 도광판 본체(34)의 하면에서 반사하면서 도광판 본체(34) 내를 도광하고, 광출사 수단(45)에 의해 반사 또는 확산되어 광출사면(39)으로부터 거의 균일하게 출사된다.

이 때, 지향성 변환 패턴(40)에 입사한 광(L2)은, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 지향성 변환 패턴(40)에서 반사함에 의해 광축(C)과 평행에 가까워지도록 구부러지고, 광축(C)과 이루는 각도가 작아지도록 변환된다. 도 7A 및 도 7B는, 지향성 변환 패턴(40)에서 반사된 광(L2)의 거동을 도시한 도면으로서, 도 7A는 도광판(33)의 수직 상방에서 본 도면이고, 도 7B는 광입사면(38)에 수직한 방향에서 본 도면(점광원측에서 본 도?)이다.

도 7A 및 도 7B에 파선으로 도시하는 바와 같이, 패턴 소자(40a)가 광축(C)과 평행하게 배치되어 있는 경우에는, 그 사면(50b)에서 반사된 광(L1)은, 횡방향으로 넓어지기 때문에, 도광판(33)의 측면이나 렌티큘러 렌즈(36)로부터 누설될 우려가 있다.

이에 대해, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면광원 장치(31)에서는, 도 7A 및 도 7B에 실선으로 도시하는 바와 같이 지향성 변환 패턴(40)이 광축(C)에 대해 경사를 갖도록 배치되어 있다. 그 때문에, 패턴 소자(40a)의 사면(50b)에서 반사된 광(L2)은, 수직 상방에서 보아 광축(C)과 평행에 가까워지도록 반사되고, 광선 방향이 전방으로 향하여진다. 이 결과, 본 발명의 실시 형태 1에 의한 면광원 장치(31)에서는, 패턴 소자(40a)에서 반사한 광이 도광판(33)의 측면에 도달하기 어렵게 되고, 또한 렌티큘러 렌즈(36)에 횡방향으로부터 입사하기 어려워진다. 따라서, 도광판(33)의 측면이나 렌티큘러 렌즈(36)로부터의 광 누설을 저감할 수가 있어서, 광의 이용 효율을 향상시켜서 면광원 장치(31)의 발광 휘도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태 1에서의 지향성 변환 패턴(40)에서는, 광축(C)으로부터 먼 패턴 소자(40a)일수록 광축(C)과 이루는 각도가 크게 되어 있다. 점광원(32)으로부터 패턴 소자(40a)에 들어가는 광선은, 광축(C)으로부터 떨어진 패턴 소자(40a)일수록 패턴 소자(40a)의 길이 방향과 이루는 각도가 커진다. 따라서 광축(C)으로부터 먼 패턴 소자(40a)일수록 광축(C)과 이루는 각도를 크게 함에 의해, 광축(C)으로부터의 거리에 관계없이 똑같이 전방으로 광을 구부릴 수 있다.

단, 본 발명의 작용 효과는, 지향성 변환 패턴(40)에서 반사된 광이 전부 광축(C)과 평행한 방향으로 구부러진다는 것은 아니다. 지향성 변환 패턴(40)에서 반사된 광의 전체적인 지향 특성, 특히 그 최대 휘도 방향이 광축(C)과 평행한 방향을 향하도록 변환된다는 것이다.

도 8A는, 도광판 본체(14)에 지향성 변환 패턴이 마련되어 있지 않는 경우(도 1의 종래례)에 있어서의, 도광판(13)의 광입사면에 수직한 방향에서 본 도광 지향성을 도시하는 도면이다. 도 8B는, 도광판 본체(34)에 지향성 변환 패턴(40)을 마련한 경우(실시 형태 1)에 있어서의, 도광판(33)의 광입사면(38)에 수직한 방향에서 본 도광 지향성을 도시하는 도면이다. 모두 R1은 반경이 1인 구면(球面)을 나타내고, R2는 광축(C)에 대해 반사의 임계각(arcsin(1/n))[단, n는 도광판의 굴절률]과 같은 각도를 이루는 원추가 구면(R1)과 교차하여 생기는 원을 나타내고 있다. 또한, 도광 지향성(지향 특성)에 관해서는, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 상세하게 설명되어 있다.

도 8A 및 도 8B의 지향성(51)은, 광도입부(15, 35)에 입사한 직후의 광의 지향 특성을 나타낸다. 또한, 도 8A의 지향성(52)은, 광도입부(15)의 경사면(17)에서 반사한 광의 지향 특성을 나타낸다. 도 8B의 지향성(52)은, 광도입부(35)의 경사면(37)에서 반사한 후, 다시 지향성 변환 패턴(40)에서 반사한 광의 지향 특성을 나타낸다. 지향성이 원(R2)의 외측 영역이 되면, 그 광은 도광판의 측면이나 렌티큘러 렌즈에서 누설되기 때문에, 도 8A에 도시하는 종래례의 지향 특성에서는, 도광판(13)으로부터 누설되는 광의 양(해칭을 시행한 영역)은 꽤 많아진다. 이에 대해, 지향성 변환 패턴(40)을 마련한 면광원 장치(31)에서는, 지향성 변환 패턴(40)에서 반사됨에 의해 지향성(52)이 내측으로 모여지기 때문에, 도 8B에 해칭을 시행하여 나타내는 바와 같이, 원(R2)으로부터 밖으로 비어져 나온 광의 양이 적어지고, 도광판(33)으로부터의 누설이 적어진다.

또한, 본 발명의 실시 형태 1의 면광원 장치(31)에서는, 도 6에 의해 설명한 바와 같이, 지향성 변환 패턴(40)에서, 법선이 수직선(C')측을 향하여 기울어진 사면(50a)의 합계폭보다도, 법선이 수직선(C')과 반대측을 향하여 기울어진 사면(50b)의 합계폭의 쪽이 넓게 되어 있다. 그 때문에, 도 7과 같이 광을 반사시켜서 광축(C)과 평행한 방향을 향하는 면(사면(50b))의 면적을 넓게 할 수가 잇어서, 광의 지향 특성을 광축(C)과 평행한 방향으로 변환하는 효과를 높일 수 있다.

본 발명에서는, 좀더 완만한 조건을 설정할 수도 있다. 도 9는, 지향성 변환 패턴의 외향법선의 폭의 총합/(외향법선의 폭의 총합 + 내향법선의 폭의 총합)과 광 이용 효율 향상률과의 관계를 도시하는 도면이다. 여기서 외향법선이란, 도 11을 참조하면, 광입사면(38)과 평행한 단면에서, 각 패턴 소자(40a)의 사면에 도광판(33)의 내부로부터 외부를 향하여 세운 법선(N)을 생각할 때, 광축(C)에 직교하는 수직선(C')과 반대측으로 기울어진 법선(N)을 말한다. 또한, 외향법선의 폭이란, 외향법선을 갖는 사면(50b)의 횡폭(D2)이다. 내향법선이란, 도 11을 참조하여, 광입사면(38)과 평행한 단면에서, 각 패턴 소자(40a)의 사면에 도광판(33)의 내부로부터 외부를 향하여 세운 법선(N)을 생각할 때, 광축(C)에 직교하는 수직선(C')의 측으로 기울어진 법선(N)을 말한다. 또한, 내향법선의 폭이란, 외향법선을 갖는 사면(50a)의 횡폭(D1)이다.

따라서 도 11을 참조하면, 외향법선의 폭의 총합이란, 광축(C)의 우측 영역 또는 좌측 영역의 어느 하나에서, 외향법선의 폭(D21, D22, …)을 더한 것으로서, D21 + D22 + …이다. 마찬가지로, 내향법선의 폭의 총합이란, 광축(C)의 우측 영역 또는 좌측 영역의 어느 하나에서, 내향법선의 폭(D11, D12, …)을 더한 것으로서, D11 + D12 + …이다.

도 9에 의하면, 지향성 변환 패턴의 (외향법선의 폭의 총합)/(외향법선의 폭의 총합 + 내향법선의 폭의 총합)이 0.1 이상이면, 종래례에 비하여 광 이용 효율의 개선 효과가 인정된다. 또한, (외향법선의 폭의 총합)/(외향법선의 폭의 총합 + 내향법선의 폭의 총합)이 0.2 이상이면, 종래례와 비교하여 2% 이상의 개선 효과를 얻을 수 있기 때문에, 충분히 가치가 있다. 또한, 도 9에 의하면, 상기한 바와 같이(외향법선의 폭의 총합)/(외향법선의 폭의 총합 + 내향법선의 폭의 총합)이 0.5 이상, 즉 외향법선의 폭의 총합이 내향법선의 폭의 총합보다도 크면 광 이용 효율의 개선 효과가 높음을 알 수 있다. 특히, (외향법선의 폭의 총합)/(외향법선의 폭의 총합 + 내향법선의 폭의 총합)이 0.75일 때에 가장 효과가 높게 되어 있다.

다음에, 도 10은, 지향성 변환 패턴의 (외향법선의 평균각도)/(외향법선의 평균각도 + 내향법선의 평균각도)와 광 이용 효율 향상률과의 관계를 도시하는 도면이다. 여기서 외향법선의 평균각도란, 도 11을 참조하면, 광입사면(38)과 평행한 단면에서, 또한, 광축(C)의 우측 영역 또는 좌측 영역의 어느 하나에서, 외향법선이 수직선(C')과 이루는 각도(β1, β2, …)로 하고, 그 사면의 횡폭을 D21, D22, …로 하면, 외향법선의 평균각도는,

(β1×D21 + β2×D22 + …)/(D21 + D22 + …)

로 정의된다. 마찬가지로, 내향법선의 평균각도란, 광입사면(38)과 평행한 단면에서, 또한, 광축(C)의 우측 영역 또는 좌측 영역의 어느 하나에서, 외향법선이 수직선(C')과 이루는 각도(α1, α2, …)로 하고, 그 사면의 횡폭을 D11, D12, …로 하면, 외향법선의 평균각도는,

(α1×D11 + α2×D12 + …)/(D11 + D12 + …)

로 정의된다.

도 10에 의하면, 지향성 변환 패턴의 (외향법선의 평균각도)/(외향법선의 평균각도 + 내향법선의 평균각도)가 0.2 이상이면, 종래례에 비하여 광 이용 효율의 개선 효과가 인정된다. 또한, (외향법선의 평균각도)/(외향법선의 평균각도 + 내향법선의 평균각도)이 0.25 이상이면, 종래례와 비교해 2% 이상의 개선 효과를 얻을 수 있기 때문에, 충분히 가치가 있다. 또한, 도 10에 의하면, 상기한 바와 같이 (외향법선의 평균각도)/(외향법선의 평균각도 + 내향법선의 평균각도)가 0.5 이상, 즉 외향법선의 평균각도가 내향법선의 평균각도보다도 크면 광 이용 효율의 개선 효과가 높음을 알 수 있다. 특히, (외향법선의 평균각도)/(외향법선의 평균각도 + 내향법선의 평균각도)가 0.7 부근일 때에 가장 효과가 높게 되어 있다.

지향성 변환 패턴(40)의 인접하는 패턴 소자(40a) 사이에 형성된 정각(頂角)(θ)(도 6 참조)은, 50 내지 140°의 범위에 있는 것이 바람직하다. 도 12는, 이 근거를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 도 12는, 도 6과 같은 형상의 지향성 변환 패턴(40)에서, 정각을 15°로부터 170°까지의 범위에서 변화시켜서, 어느 정도 광 이용 효율이 변화하는지, 조사한 것이다. 도 12의 횡축은, 지향성 변환 패턴(40)의 정각(θ)이고, 종축은, 광 이용 효율 향상률을 나타낸다. 광 이용 효율 향상률이란, 광입사면(38)으로부터 입사한 광중, 어느 정도의 비율의 광이 광출사면(39)으로부터 출사되었는지를 나타내는 것으로, 도 1에 도시하는 종래례의 광 이용 효율을 기준(100%)으로 하여 도시한 것이다. 도 12에 의하면, 지향성 변환 패턴(40)의 정각(θ)이 180° 이하의 거의 전역(全域)에서 광 이용 효율의 향상 효과가 인정되고, 90°일 때에 최대의 효과를 얻을 수 있다. 특히, 지향성 변환 패턴(40)의 정각(θ)이 50° 이상 140° 이하의 범위에서는, 2% 이상의 광 이용 효율의 향상 효과가 인정되기 때문에, 실용상 충분한 가치가 있다. 따라서, 지향성 변환 패턴(40)의 정각(θ)은 50° 이상 140° 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 13은, 도 6과 같은 형상의 지향성 변환 패턴(40)에서, 지향성 변환 패턴(40)의 평균 개방각(開角)과 광 이용 효율 향상률과의 관계를 시뮬레이션에 의해 구한 결과를 나타낸다. 여기서, 지향성 변환 패턴(40)의 평균 개방각이란, 도 14에 도시하는 바와 같이, 도광판(33)의 광출사면(39)에 수직한 방향에서 보아, 지향성 변환 패턴(40)을 광축(C)에 관해 좌우의 영역으로 나누고, 그 좌측 영역 또는 우측 영역에서, 개개의 패턴 소자(40a)가 연재되는 방향의 광축(C)에 대한 기울기를 φ1, φ2, φ3, …로 하였을 때, 그들의 기울기(φ1, φ2, φ3, …)의 산술 평균(상가(相加) 평균)을 말한다. 도 13에 의하면, 광축(C)의 우측 영역에서도, 좌측 영역에서도, 지향성 변환 패턴(40)의 평균 개방각이 60° 이하라면, 광 이용 효율의 향상 효과를 얻을 수 있음을 알 수 있다. 특히, 평균 개방각이 5° 이상 55° 이하라면, 2% 이상의 광 이용 효율의 향상 효과가 인정되기 때문에, 실용상 충분한 가치가 있다. 따라서, 지향성 변환 패턴(40)의 평균 개방각은 5° 이상 55° 이하인 것이 바람직하다.

또한, 지향성 변환 패턴(40)은 광축(C)의 양측에서 기울여서 배치되어 있으면 좋기 때문에, 지향성 변환 패턴(40)의 단면 형상은 특히 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 15A에 도시하는 것은, 좌우 비대칭의 단면 형상을 갖는 패턴 소자(40a)를 좌우의 영역에서 반복 배열시킨 것이다. 도 15B는, 좌우 비대칭의 단면 형상을 갖는 패턴 소자(40a)를, 좌우의 영역에서 서서히 변형시키면서 배열시키고 있다. 도 15C와 같이 V홈 형상을 한 좌우 대칭의 단면 형상의 패턴 소자(40a)를 반복하여 나열하여도 좋다. 또한, 도 15D와 같이 지향성 변환 패턴(40)의 윗부분을 만곡시키거나, 도 15E와 같이 단면 다각형상의 패턴 소자(40a)를 배열시킨 것이라도 좋다.

지향성 변환 패턴(40)을 마련하는 영역(패턴 형성 영역(47))의 형상도 여러가지의 형상이 있을 수 있다. 예를 들면, 도 16A에 도시하는 바와 같이, 점광원(32)의 광이 도달하기 어려운 점광원측의 모서리에는 지향성 변환 패턴(40)을 마련하지 않아도 좋다. 또한, 도 16B와 같이 점광원측의 모서리의 지향성 변환 패턴(40)이 없는 영역을 넓게 하여 패턴 형성 영역(47)을 사다리꼴 형상으로 하여도 좋다. 도 16C에서는, 패턴 형성 영역(47)의 점광원(32)과 반대측의 언저리(緣)를 점광원(32)과 반대측으로 팽창시키도록 하고 있다. 또한, 도 16D와 같이, 패턴 형성 영역(47)의 점광원(32)과 반대측의 언저리를 점광원측으로 움푹 들어가게 하여도 좋다.

(변형례)

도 17은, 본 발명의 실시 형태 1의 변형례에 의한 면광원 장치(48)의 평면도이다. 지향성 변환 패턴(40)의 패턴 소자(40a)는, 점광원(32)의 광축(C)의 양측에서 각각 평행에 정돈되어 있어도 좋다. 즉, 이 면광원 장치(48)에서는, 지향성 변환 패턴(40)의 패턴 소자(40a)는, 점광원(32)의 광축(C)의 양측에서, 각각 광축(C)에 대해 서로 반대 방향으로 기울어져 있다. 그리고, 광축(C)의 우반분에서는 패턴 소자(40a)가 서로 평행하게 정돈되어 있고, 좌반분에서도 패턴 소자(40a)가 서로 평행하게 정돈되어 있다.

이와 같이 패턴 소자(40a)가 평행하게 정돈되어 있는 경우에도, 지향성 변환 패턴(40)에서 반사한 광의 지향 특성을 광축(C)과 평행한 방향으로 변환할 수 있기 때문에, 광의 누설을 저감할 수 있다. 또한, 이와 같이 패턴 소자(40a)를 평행하게 정돈하여 두면, 지향성 변환 패턴(40)의 제작이 용이해진다. 특히, 절삭에 의해 성형틀 내에 지향성 변환 패턴(40)을 성형하기 위한 반전 패턴을 형성하는 경우에는, 성형틀의 제작이 용이하게 진다.

도 18은, 본 발명의 실시 형태 1의 다른 변형례에 의한 면광원 장치(49)의 사시도이다. 이 면광원 장치(49)와 같이, 유효 조명 영역(46)의 광출사면(39)에서는, 렌티큘러 렌즈(36)가 없고 평활하게 되어 있어도 좋다. 이와 같이 렌티큘러 렌즈(36)가 없는 경우라도, 측면으로부터의 광 누설을 저감할 수 있기 때문에, 유용한다.

(실시 형태 2)

도 19는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 면광원 장치(61)를 도시하는 사시도이다. 도 20은, 면광원 장치(61)의 평면도이다. 도 21은, 광입사면(38)과 평행한 단면에서의 지향성 변환 패턴(40)의 단면 형상을 나타낸다. 또한, 도 21에는, 당해 지향성 변환 패턴(40)의 일부를 확대하여 나타낸다.

본 발명의 실시 형태 2에 의한 면광원 장치(61)에서는, 점광원(32)의 광축(C)의 부근에서는, 부분적으로 지향성 변환 패턴(40)이 제외되어 있고, 평탄면(62)으로 되어 있다. 특히, 도시례에서는, 좌우의 지향성 변환 패턴(40)에 끼우도록 하여 삼각형상이 평탄면(62)을 마련하고 있다.

이와 같은 구조에 의하면, 좌우 양측의 지향성 변환 패턴(40)에 의해 도광판(33)의 측면으로부터의 광 누설이나 렌티큘러 렌즈(36)로부터의 광 누설을 적게 할 수 있다. 게다가, 점광원(32)의 전방에서 지향성 변환 패턴(40)을 부분적으로 제거하고 있기 때문에, 도 20에 파선으로 도시하는 바와 같이, 점광원(32)의 전방에 보내는 광량을 늘릴 수 있다. 따라서, 지향성 변환 패턴(40)에 의해 광이 횡방향으로 퍼지는 결과, 점광원(32)의 전방의 광량이 적어저서, 점광원(32)의 전방이 어두워지는 것을 막을 수 있다.

또한, 지향성 변환 패턴(40)의 제거부분(평탄면(62))의 형상은, 도 19, 도 20에 도시하는 바와 같은 삼각형상의 것으로 한하지 않는다. 예를 들면, 도 22A와 같이 5각형상으로 지향성 변환 패턴(40)을 제거하고 있어도 좋고, 도 22B와 같이 사각형상으로 지향성 변환 패턴(40)을 제거하고 있어도 좋고, 도 22C와 같이 사다리꼴 형상으로 지향성 변환 패턴(40)을 제거하고 있어도 좋다.

(실시 형태 3)

도 23은, 본 발명의 실시 형태 3에 의한 면광원 장치(71)의 사시도이다. 도 24A는, 면광원 장치(71)의 평면도이다. 도 24B는, 도 24A의 Y-Y선 단면도이다.

실시 형태 3의 면광원 장치(71)에서는, 또한 광도입부(35)의 윗면 및/또는 하면에는, 반사한 광의 지향성을 횡방향으로 넓히기 위한 광확산 패턴(72)을 형성하고 있다. 광확산 패턴(72)은, 도 24B에 도시하는 바와 같이, 종방향으로 늘어난 V홈(72a)을 서로 평행에 나열한 것이라도 좋고, 렌티큘러 렌즈형상의 패턴이나 랜덤한 형상의 패턴 등이라도 좋다. 이와 같은 구조에서는, 광확산 패턴(72)에 의해 광을 횡방향으로 넓혀서 도광판(33)의 측면 방향에 보내어, 광출사면(39)의 측연부가 어두워지는 것을 막음과 함께, 측면 방향르호 보내진 광의 지향 특성을 지향성 변환 패턴(40)으로 광축(C)과 평행한 방향으로 변환함으로써 도광판(33)의 측면이나 렌티큘러 렌즈(36)로부터 광이 누설되기 어렵게 하고 있다. 또한, 점광원(32)의 전방에 지향성 변환 패턴(40)이 없는 평탄면(62)을 형성하여 둠으로써, 점광원(32)의 전방이 어두워지지 않도록 하고 있다.

또한, 광확산 패턴(72)을 V홈(72a)에 의해 구성하고 있으면, 경사면(37) 또는 광도입부(35)로부터 외부에 광이 누설되기 어려워지고, 광도입부(35)에 들어간 점광원(32)의 광을 저손실로 도광판 본체(34)에 도광할 수 있게 된다.

이 실시 형태 3의 면광원 장치(71)에서, 도 23에 도시하는 각 부분의 치수를 이하와 같이 설정하여 샘플을 제작한 바, 도광판(33)으로부터 누설되는 광량의 비율은, 5%였다.

점광원(32)의 광출사창의 폭 : 2㎜

도광판(33)의 폭(W) : 5.5㎜

광도입부(35)의 최대 두께(T) : 0.42㎜

광도입부(35)의 길이(K) : 1.5㎜

도광판 본체(34)의 두께(t) : 0.23㎜

패턴 형성 영역(47)의 길이(G) : 1.5㎜

도광판(33)의 굴절률(n) : 1.59

이에 대해, 지향성 변환 패턴(40)이나 광확산 패턴(72)을 제거하여 도 1의 종래례의 면광원 장치를 같은 조건으로 제작한 바점, 누설되는 광량의 비율은, 15%였다. 따라서, 실시 형태 3의 면광원 장치에 의하면, 누설광의 비율을 종래례의 1/3로 할 수 있다.

(변형례)

도 25는, 본 발명의 실시 형태 3의 변형례에 의한 면광원 장치(73)를 도시하는 사시도이다.이 면광원 장치(73)에서는, 광을 횡방향으로 넓히기 위한 광확산 패턴(72)을 방사상으로 형성하고 있다.

(실시 형태 4)

도 26은, 본 발명의 실시 형태 4에 의한 면광원 장치(81)의 평면도이다. 또한, 도 27은, 면광원 장치(81)에서의 광도입부(35)의 일부를 확대하여 도시하는 사시도이다.

실시 형태 4의 면광원 장치(81)에서는, 광도입부(35)의 광입사면(38)중, 적어도 점광원(32)과 대향하는 영역에, 광을 횡방향으로 넓히기 위한 광확산 패턴(82)을 마련하고 있다. 광확산 패턴(82)은, 도 27에 도시하는 바와 같이, 높이 방향으로 늘어난 볼록 렌즈를 옆으로 나열한 원통렌즈형상의 것이라도 좋고, 높이 방향으로 늘어난 V홈을 서로 평행하게 나열한 것이라도 좋고, 랜덤한 형상의 패턴이라도 좋다.

이와 같은 구조의 면광원 장치(81)에서도, 광확산 패턴(82)에 의해 광을 횡방향으로 넓혀서 도광판(33)의 측면 방향으로 보내어, 광출사면(39)의 측연부가 어두워지는 것을 막음과 함께, 측면 방향으로 보내진 광의 지향 특성을 지향성 변환 패턴(40)으로 광축(C)과 평행한 방향으로 변환함으로써 도광판(33)의 측면이나 렌티큘러 렌즈(36)로부터 광이 누설되기 어렵게 할 수 있다. 또한, 점광원(32)의 전방에 지향성 변환 패턴(40)이 없는 평탄면(62)을 형성하여 둠으로써, 점광원(32)의 전방이 어두워지지 않도록 할 수 있다.

(실시 형태 5)

도 28은, 본 발명의 실시 형태 5에 의한 면광원 장치(91)를 도시하는 사시도이다.

이 면광원 장치(91)에서는, 점광원(32)의 전방에서, 광도입부(35)의 경사면(37)에 팽출부(92)를 형성하고 있다. 이 팽출부(92)는, 원추대(圓錐臺)의 일부와 같은 형상을 갖고 있다. 이와 같은 팽출부(92)를 경사면(37)에 마련하면, 도광판(33)에 수직한 상방에서 본 때, 팽출부(92)의 외주면(경사면)이 점광원(32)을 거의 원호형상으로 둘러싸는 것으로 되기 때문에, 점광원(32)으로부터 나와서 광입사면(38)으로부터 광도입부(35) 내에 들어간 광은, 팽출부(92)의 외주면에 거의 수직으로 입사하게 된다. 그 결과, 광이 광도입부(35)의 경사면(팽출부(92)의 외주면)으로부터 누설되기 어려워지고, 광도입부(35)로부터 도광판 본체(34)에의 도광 효율이 향상한다.

(변형례)

실시 형태 5의 면광원 장치에서도, 도 29에 도시하는 바와 같이, 팽출부(92)의 외주면에, 광을 횡방향으로 넓히기 위한 광확산 패턴(93)을 마련하여도 좋다.

(도광판의 여러가지의 형태)

도 30A 내지 30C, 도 31A 내지 31C, 도 32A 내지 32C 및 도 33A 내지 33C는, 도광판(33)의 여러가지의 형상을 도시하는 개략 측면도이다. 이러한 도광판을 이용한 경우에도, 본원 발명이 효과를 이루는 것이 가능하다.

도 30A에 도시하는 것은, 광도입부(35)의 단의 수평부분을 없애고, 경사면(37)이 광입사면(38)으로부터 시작되도록 한 것이다. 도 30B에 도시하는 것은, 광도입부(35)의 경사면(37)을 복수단으로 마련한 것이다. 도 30C에 도시하는 것은, 광도입부(35)의 경사면(37)을 만곡면으로 한 것이다.

도 31A에 도시하는 것은, 도광판 본체(34)의 윗면을 경사시켜서 도광판 본체(34)를 테이퍼형상으로 형성한 것이다. 도 31B, 31C에 도시하는 것은, 광도입부(35)의 윗면의 광입사면(38)측의 단을 경사면(37)과는 반대 방향으로 경사시켜서 역경사부(95)를 마련한 것이다. 특히, 도 31C에서는, 역경사부(95)를 마련함에 의해 광도입부(35)의 단의 높이(T')가 도광판 본체(34)의 두께(t)보다도 작게 되어 있다.

도 32A에 도시하는 것은, 광도입부(35)의 상하 양면에 경사면(37)을 마련하고, 그 중의 한쪽의 경사면(37), 또는 양쪽의 경사면(37)에 광확산 패턴(72)을 마련한 것이다. 도 32B에 도시하는 바와 같이, 도광판 본체(34)의 일부에 광도입부(35)의 두께보다도 큰 부분(96)을 마련하고 있어도 무방하다.

또한, 도 32A, 27B에 도시하는 바와 같이, 광도입부(35)의 최상면을 완만하게 경사시켜서 완경사면(97)으로 하여도 무방하다.

도 32C는, 광도입부(35)의 경사면(37)과 하면의 쌍방에 광확산 패턴(72)을 마련한 것이다. 또한, 도 33A는, 광도입부(35)의 하면에만 광확산 패턴(72)을 마련한 것이다. 도 32C 및 도 33A에 도시하는 바와 같이, 광도입부(35)의 하면에 마련한 광확산 패턴(72)은, 도광판 본체(34)의 하면에 비어져 나와 있어도 좋다.

도 33B 및 도 33C의 도광판(33)에서는, 경사면(37)이 도중에서 기울기를 변화시키고 있고 2단계에 형성되어 있다. 그리고, 도 33B의 도광판(33)에서는, 경사면(37)의 전체에 광확산 패턴(72)을 마련하고 있고, 도 33C의 도광판(33)에서는, 경사면(37)의 하반분만 광확산 패턴(72)을 마련하고 있다.

또한, 상기 실시 형태 및 변형례에서는, 1개의 광원을 이용한 경우를 설명하였지만, 도광판의 광입사면에 대향시켜서 복수개의 점광원을 나열하여도 좋다. 이 경우에는, 각 점광원의 위치에 대응시켜서, 점광원의 배열 피치와 같은 간격마다 상기한 바와 같은 구성의 지향성 변환 패턴 등을 반복하여 마련하면 좋다.

또한, 상기 각 실시 형태 및 변형례에서는, 도광판의 윗면에 지향성 변환 패턴을 마련하고 있지만, 도광판의 하면, 또는 도광판의 윗면과 하면의 쌍방에 지향성 변환 패턴을 마련하고 있어도 좋다.

(실시 형태 6)

다음에, 복수의 점광원(32)을 구비한 면광원 장치(101)를 설명한다. 도 34는, 도광판(33)의 광입사면(38)에 대향시켜서 복수개의 점광원(32)을 배치한 면광원 장치(101)를 도시하는 평면도이다. 이 면광원 장치(51)에서는, 점광원(32)과 점광원(32)의 중간을 경계로 하여, 점광원(32)의 피치(P)와 같은 주기로, 같은 지향성 변환 패턴(40)이 주기적으로 형성되어 있다. 예를 들면, 점광원(32)의 피치(P)가 5.5㎜면, 지향성 변환 패턴(40)의 주기도 5.5㎜로 되어 있다.

이와 같이 복수의 점광원(32)을 나열한 경우에는, 지향성 변환 패턴(40) 중 이웃하는 점광원(32)의 중간부분에서는, 양측의 점광원(32)으로부터의 광이 도달하는 일이 있다. 지향성 변환 패턴(40)의 어느 개소에 양측의 점광원(32)으로부터의 광이 동시에 입사하면, 양쪽의 광에 대해 광 누설이 생기기 어렵도록 최적 설계할 수가 없게 되기 때문에, 면광원 장치의 광 이용 효율이 나빠진다.

따라서 지향성 변환 패턴(40)은, 복수의 점광원(32)으로부터의 광이 입사하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 점광원(32)으로부터 출사하고 광입사면(38)으로부터 광도입부(35)에 들어간 광의 입사각(γ)은, 프레넬의 법칙에 의해

γ=arcsin(1/n) … (수식 1)

로 표시된다. 단, n은, 도광판(33)의 굴절률이다. 따라서, 광도입부(35) 내에서의 광의 퍼짐은, 도 34에 도시하는 바와 같이, 광원 중심(C)를 중심으로 하여 좌우에 γ의 범위가 된다. 지향성 변환 패턴(40)에서 광의 횡방향으로의 퍼짐(g)는, 도 34와 상기 수식 1로부터,

g=Stanγ ≒ S·γ = S·arcsin(1/n) … (수식 2)

로 된다. 광원 중심(C)로부터 γ의 방향에 도광된 광이 옆의 영역에 들어가지 않기 위해서는, 이 횡방향 퍼짐(g)이 점광원(32)의 피치(P)의 1/2보다도 작으면 좋기 때문에,

g ≤ P/2(조건 1)

가 된다. 단, S는, 점광원(32)의 단면(발광면)부터 측정한 지향성 변환 패턴(40)의 끝까지 의 거리이다. 따라서, 지향성 변환 패턴(40)에 2방향부터 광이 도달하지 않도록 하기 위한 조건은, 상기 수식 2와 조건 1로부터,

S ≤ P/[2·arcsin(1/n)] … (조건 2)

가 된다.

따라서 복수의 점광원(32)을 이용하는 경우에는, 점광원(32)의 단면부터 측정한 지향성 변환 패턴(40)의 단까지의 거리(S)를,

S ≤ P/[2·arcsin(1/n)]

라는 조건을 충족시키도록 정하면, 지향성 변환 패턴(40)을 최적 설계하는 것이 가능해지고, 광 누설을 줄여서 광 이용 효율을 높일 수 있다. 예를 들면, 점광원(32)의 피치를 P=5.5㎜, 도광판(33)의 굴절률을 n=1.59(폴리카보네이트 수지)로 하면,

J ≤ 약 4㎜

가 되어, 지향성 변환 패턴(40)을 마련하는 영역의 길이도 약 4㎜ 이하면 좋다.

(실시 형태 7)

도 35는, 본 발명의 실시 형태 7에 의한 면광원 장치(111)의 측면도, 평면도 및 하면도이다. 이 면광원 장치(11)에서는, 도광판 본체(34)의 윗면의 유효 조명 영역에 렌티큘러 렌즈(36)를 마련하고, 도광판 본체(34)의 하면의 도광판 본체(34)의 단부를 패턴 형성 영역(47)으로 하고, 그곳에 지향성 변환 패턴(40)을 마련하고 있다.

도 3 내지 도 34에 도시한 각 실시 형태에서도, 실시 형태 7과 마찬가지로, 도광판(33)의 광출사면(39)과 반대측의 면에 지향성 변환 패턴(40)을 마련하여도 좋다.

(실시 형태 8)

도 36은, 본 발명의 면광원 장치(예를 들면, 실시 형태 1의 면광원 장치(31))를 이용한 액정 표시 장치(121)의 개략 단면도이다. 이 액정 표시 장치(121)는, 도광판(33)의 광출사면측에 대향시켜서 확산판(122), 프리즘 시트(123) 및 액정 패널(124)을 겹치고 있고, 도광판(33)의 이면측에 반사 시트(125)를 배치하고 있다. 이와 같은 액정 표시 장치(121)에 의하면, 본 발명의 면광원 장치의 특징을 살릴 수 있고, 액정 표시 장치(121)의 광 이용 효율을 향상시켜서 화면을 보기 쉽게 할 수 있음과 함께 액정 표시 장치(121)의 박형화를 도모할 수 있다.

31, 48, 49, 61, 71, 73, 81, 91 : 면광원 장치
32 : 점광원
33 : 도광판
34 : 도광판 본체
35 : 광도입부
36 : 렌티큘러 렌즈
37 : 경사면
38 : 광입사면
39 : 광출사면
40 : 지향성 변환 패턴
40a : 패턴 소자
46 : 유효 조명 영역
47 : 패턴 형성 영역
50a, 50b : 사면
62 : 평탄면
72, 82, 93 : 광확산 패턴
92 : 팽출부

Claims (17)

1. 광원과,
   상기 광원의 광을 광입사면으로부터 도입하여 광출사면으로부터 외부에 출사시키는 도광판을 구비한 면광원 장치로서,
   상기 광원은, 상기 도광판의 광입사면과 대향하는 위치에 마련되고,
   상기 도광판은, 광입사면으로부터 입사한 광원으로부터의 광을 가두기 위한 광도입부와, 상기 광도입부의 최대의 두께보다도 작은 두께로, 상기 광도입부와 연속하도록 마련되어 있고 가둔 광을 광출사 수단에 의해 광출사면으로부터 외부에 출사시키도록 한 도광판 본체를 구비하고,
   상기 광도입부는, 상기 도광판의 광출사측의 면과 그 반대면 중 적어도 한쪽의 면에, 상기 도광판 본체보다 두께가 큰 부분의 표면부터 상기 도광판 본체의 표면의 단을 향하여 경사진 경사면을 가지며,
   상기 도광판 본체는, 상기 도광판의 광출사측의 면과 그 반대면 중 적어도 한쪽의 면에서, 상기 광도입부와 도광판 본체의 유효 조명 영역과의 사이에 위치하는 영역에, 상기 광출사면에 수직한 방향에서 본 때의, 상기 광도입부로부터 상기 유효 조명 영역에 통과하는 광의 지향 방향이, 상기 광입사면에 수직한 방향과 이루는 각도가 작아지도록 변환하기 위한 지향성 변환 패턴을 구비하며,
   상기 광입사면에 대향하는 위치에, 간격(P)를 벌려서 복수개의 상기 광원이 배치되고,
   상기 도광판의 굴절률을 n으로 할 때, 상기 지향성 변환 패턴은, 상기 광원의 광출사측 단면부터
   P/[2·arcsin(1/n)]
   의 거리 이하의 영역 내에 존재하고 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
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17. 제1항에 기재된 면광원 장치와, 액정 패널을 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

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