KR101621567B1 - 광제어판, 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치 - Google Patents

광제어판, 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

보다 안정되게 휘도 불균일을 억제 가능한 광제어판, 및 그 광제어판을 포함하는 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치를 제공한다. 광제어판(40)은 제 1 면(40a)으로부터의 입사광이 제 2 면(40b)으로부터 출사 가능한 광제어판이다. 제 2 면에는, 제 1 방향으로 연장되어 있고 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 병렬된 복수의 볼록 형상부(41)가 형성되어 있다. 볼록 형상부의 제 1 방향의 직교 단면에서, 볼록 형상부의 제 2 방향에 대한 양끝을 지나는 축을 x축, x축 상에서 양끝의 중심을 지나며 x축에 직교하는 축을 z축, 볼록 형상부의 x축 방향의 길이를 wa로 했을 때, 상기 단면에서의 볼록 형상부의 윤곽 형상은, -0.475wa≤x≤0.475wa의 범위에서 z(x)=(z0(x)×r)±0.01wa(r은 0.95∼1.05 범위의 수)로 표시되고, z0(x)는 다음 식으로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00025

(ha는 0.27wa 이상 1.02wa 이하의 상수, ka는 -0.38 이상 0.00 이하의 상수)

Description

광제어판, 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치{LIGHT CONTROL PLATE, SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND TRANSMISSIVE IMAGE DISPLAY DEVICE}
본 발명은 광제어판, 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치 등의 투과형 화상 표시 장치에서는, 액정 표시부의 백라이트를 출력하는 광원의 일례로서 직하형 면광원 장치가 사용되고 있다. 전형적인 면광원 장치로서, 광확산판과 같은 광제어판의 배면측에 복수의 광원을 나열한 것이 이용되고 있다. 이러한 면광원 장치에서는, 배치하는 광원 수를 늘림으로써 발광면을 용이하게 고휘도화할 수 있는 반면, 휘도 균제도가 낮다는 문제점이 있다. 특히, 광원의 바로 위 부근에서의 휘도가 높아지기 때문에 발생하는 주기적 휘도 불균일이 문제인데, 면광원 장치의 박형화, 또는 저소비전력화를 위한 광원 수 삭감화에 의해 상기 주기적 휘도 불균일이 보다 큰 문제가 되어 오고 있다.
그래서, 휘도 균제도 확보를 위해, 예컨대 일본 특허공개 평6-273760호 공보(특허문헌 1)에서는, 광제어판의 일례로서의 광확산판에 광원과의 거리에 대응하여 광량 보정 패턴을 형성하고 있다. 마찬가지로, 일본 특허공개 2004-127680호 공보(특허문헌 2)에서는, 광확산판의 광원측 면의 광원 바로 위 부분의 일부에 단면 톱니 형상의 프리즘을 설치함으로써, 광량이 많은 광원 바로 위 부근의 광을 분산시키고 있다.
그러나, 특허문헌 1의 광량 보정 패턴 및 특허문헌 2의 단면 톱니 형상 프리즘과 같이 광원 위치와의 거리에 의존 관계를 갖게 한 백라이트 구성에서는, 광확산판과 같은 광제어판의 위치 어긋남이나 열에 의한 변형 등에 의해 휘도 균제도가 악화되어 버린다.
그래서, 본 발명은 보다 안정되게 휘도 불균일을 억제 가능한 광제어판, 및 그 광제어판을 포함하는 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 광제어판은, 제 1 면으로부터 입사한 광이 제 1 면과 반대측에 위치하는 제 2 면으로부터 출사 가능한 광제어판으로서, 제 1 방향으로 연장됨과 동시에, 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 병렬 배치된 복수의 볼록 형상부가 상기 제 2 면에 형성되어 있고, 볼록 형상부의 제 1 방향에 직교하는 단면에서, 그 볼록 형상부의 제 2 방향에 대한 양끝을 지나는 축선을 x축으로 하고, x축 상에서 양끝의 중심을 지나며 x축에 직교하는 축선을 z축으로 하고, 볼록 형상부의 x축 방향의 길이를 wa로 했을 때, 상기 단면에서 볼록 형상부의 윤곽 형상이, -0.475wa≤x≤0.475wa의 범위에서 수학식 1을 만족하는 z(x)로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00001
단, 수학식 1에 있어서, zB(x)=z0(x)×r(r은 0.95 이상 1.05 이하의 수임)이고, z0(x)는 수학식 2로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00002
(수학식 2 중, ha는 0.27wa 이상 1.02wa 이하의 상수이고, ka는 -0.38 이상 0.00 이하의 상수이다)
이 구성에서는, 볼록 형상부가 상기 z(x)로 표시되는 단면 형상을 갖기 때문에, 광제어판으로부터 출사되는 광의 휘도 불균일을 보다 안정되게 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 면광원 장치는, 본 발명에 따른 광제어판과, 서로 이간(離間)하여 배치되어 있고 광제어판의 제 1 면에 광을 공급하는 복수의 광원을 구비한다.
이 면광원 장치는, 본 발명에 따른 광제어판을 구비하고 있으므로, 광제어판으로부터 출사되는 광의 휘도 불균일을 보다 안정되게 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 투과형 화상 표시 장치는, 본 발명에 따른 광제어판과, 서로 이간하여 배치되어 있고 광제어판의 제 1 면에 광을 공급하는 복수의 광원과, 복수의 광원으로부터 출력되어 광제어판을 통과한 광에 의해 조명되어 화상을 표시하는 투과형 화상 표시부를 구비한다.
이 투과형 화상 표시 장치에서는, 본 발명에 따른 광제어판을 구비하고 있으므로, 안정되게 휘도 불균일이 억제된 광으로 투과형 화상 표시부를 조명할 수 있다. 따라서, 휘도 불균일이 없는 화상을 안정되게 표시 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 투과형 화상 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 투과형 화상 표시 장치에 이용되는 광확산판의 확대도이다.
도 3은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 나타낸 볼록 형상부의 단면 형상을 나타내는 윤곽선의 허용 변동 폭을 나타내는 도면이다.
도 5는 볼록 형상부로부터의 출력광의 원하는 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 6은 강도 분포 측정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 볼록 형상부 설계를 위한 시뮬레이션 모델을 나타내는 도면이다.
도 8은 볼록 형상부 설계의 일 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 인접하는 2개 광원 사이의 강도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 10은 인접하는 2개 광원 사이의 강도 분포의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 인접하는 2개 광원 사이의 강도 분포의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12에 나타낸 볼록 형상부의 단면 형상을 나타내는 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 12에 나타낸 볼록 형상부의 형상예 1의 z0(x)를 나타내는 도면이다.
도 15는 형상예 1의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 16은 도 12에 나타낸 볼록 형상부의 형상예 2의 z0(x)를 나타내는 도면이다.
도 17은 형상예 2의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 18은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 19는 도 18에 나타낸 볼록 형상부의 단면 형상을 나타내는 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 20은 도 18에 나타낸 볼록 형상부의 형상예 3의 z0(x)를 나타내는 도면이다.
도 21은 형상예 3의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 22는 도 18에 나타낸 볼록 형상부의 형상예 4의 z0(x)를 나타내는 도면이다.
도 23은 형상예 4의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 24는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 도 24에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 26은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 27은 도 26에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 28은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 29는 도 28에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 30은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 31은 도 30에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 32는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 33은 도 32에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 34는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 35는 도 34에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 36은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 37은 도 36에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 38은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 39는 도 38에 나타낸 볼록 형상부의 윤곽선이 만족하는 조건을 나타내는 도면이다.
도 40은 실시예 및 비교예의 시뮬레이션 모델을 나타내는 모식도이다.
도 41은 실시예 1의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 42는 실시예 2의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 43은 실시예 3의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 44는 실시예 4의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 45는 실시예 5의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 46은 실시예 6의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 47은 실시예 7의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 48은 실시예 8의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 49는 실시예 9의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 50은 실시예 10의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 51은 실시예 11의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 52는 실시예 12의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 53은 실시예 1∼12 및 비교예 1의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도표이다.
도 54는 실시예 13의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
도 55는 실시예 14∼17 및 비교예 2의 볼록 형상부의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 56은 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다.
도 57은 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다.
도 58은 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 59는 실시예 14에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다.
도 60은 실시예 14에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다.
도 61은 실시예 14에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 62는 실시예 15에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다.
도 63은 실시예 15에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다.
도 64는 실시예 15에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 65는 실시예 16에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다.
도 66은 실시예 16에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다.
도 67은 실시예 16에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 68은 실시예 17에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다.
도 69는 실시예 17에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다.
도 70은 실시예 17에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 광제어판, 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치의 실시형태에 관하여 설명한다. 한편, 도면의 설명에 있어서는 동일 요소에는 동일 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면의 치수 비율은 설명한 것과 반드시 일치하고 있지 않다.
(제 1 실시형태)
도 1은 본 발명에 따른 투과형 화상 표시 장치의 일 실시형태의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 도 1은 투과형 화상 표시 장치를 분해하여 나타내고 있다. 도 2는 도 1에 나타낸 투과형 화상 표시 장치에 포함되는 면광원 장치가 갖는 광확산판(광제어판)의 확대도이며, 광확산판의 단면 구성을 나타내고 있다. 도 2에서는, 설명의 편의를 위해, 인접하는 2개의 광원도 모식적으로 나타내고 있다.
투과형 화상 표시부(10)로서는, 예컨대 액정 셀(11)의 양면에 직선 편광판(12, 13)이 배치된 액정 표시 패널을 들 수 있다. 이 경우, 투과형 화상 표시 장치(1)는 액정 표시 장치(또는 액정 텔레비전)이다. 액정 셀(11), 편광판(12, 13)은, 종래의 액정 표시 장치 등의 투과형 화상 표시 장치에서 이용되고 있는 것을 이용할 수 있다. 액정 셀(11)로서는 TFT형, STN형 등의 공지된 액정 셀이 예시된다.
면광원 장치(20)는, 이른바 직하형 면광원 장치(20)이며, 병렬 배치된 복수의 광원(31)을 포함하는 광원부(30)를 갖는다. 각 광원(31)은, 복수의 광원(31)의 배열 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 있는 선상 광원이며, 형광 램프(냉음극선 램프)와 같은 직관(直管) 형상의 것이 예시된다. 복수의 광원(31)은 각 광원(31)의 중심 축선이 동일 평면(P1) 내에 위치하도록 간격을 두고 배치되어 있고, 인접하는 2개 광원(31, 31)의 중심 축선 사이의 거리를 L로 한 경우, 거리(L)는 예컨대 10mm∼150mm이다. 여기서는 광원(31)은 선상으로 했지만, LED와 같은 점상 광원 등을 이용하는 것도 가능하다. 한편, 도 1 중에 나타낸 평면(P1)은 설명의 편의를 위한 것이며, 가상적인 평면이다.
복수의 광원(31)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 램프 박스(32) 내에 배치되어 있는 것이 바람직하고, 램프 박스(32)의 내면(32a)은 광반사면으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각 광원(31)으로부터 출력된 광이 투과형 화상 표시부(10)측에 확실히 출력되므로, 각 광원(31)으로부터의 광을 효율적으로 이용하는 것이 가능해지기 때문이다. 본 실시형태에서는, 광원부(30)는 상기 바람직한 구성의 램프 박스(32)를 갖는 것으로 하여 설명한다.
면광원 장치(20)는, 광원부(30)의 전면(前面)측(도 1 중 상측), 즉 투과형 화상 표시부(10)측에 광원(31)에 대하여 이간하여 배치된 광제어판으로서의 광확산판(40)을 갖고 있다. 후술하는 바와 같이, 상기 광확산판(40)과 복수의 광원(31) 사이의 이간 거리를 D로 한 경우, 이간 거리(D)는 예컨대 3mm∼50mm이다. 면광원 장치(20)에서는, 박형화를 도모하기 위해, L/D가 1.5 이상이고, 바람직하게는 L/D는 2 이상, 더 바람직하게는 L/D는 2.5 이상이 되도록, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L) 및 이간 거리(D)가 선택되고 있다.
광확산판(40)은, 각 광원(31)의 상을 투과형 화상 표시부(10)에 투영하지 않기 위해, 광원부(30)로부터의 광, 즉 각 광원(31)으로부터의 직접광 및 램프 박스(32)의 내면(32a)에서 반사한 반사광을 투과형 화상 표시부(10)를 향하여 확산 조사하기 위한 것이다. 광확산판(40)의 두께(d1)는 통상 0.1mm 이상 5mm 이하, 바람직하게는 0.5mm 이상 3mm 이하, 더 바람직하게는 0.8mm 이상 2mm 이하이다.
광확산판(40)은 투명 재료로 이루어진다. 투명 재료의 굴절률은 통상 1.48 이상 1.62 이하 또는 1.56 이상 1.62 이하이며, 투명 재료로서는 투명 수지, 투명 유리를 예시할 수 있다. 또한, 투명 수지로서는, 폴리카보네이트 수지(굴절률: 1.59), MS 수지(메타크릴산 메틸-스타이렌 공중합체 수지)(굴절률: 1.56∼1.59), 폴리스타이렌 수지(굴절률: 1.59) 등이 예시된다.
투명 재료로서 투명 수지 재료를 이용하는 경우, 이 투명 수지 재료에 자외선 흡수제, 대전방지제, 산화방지제, 가공 안정제, 난연제, 활제 등의 첨가제를 첨가할 수도 있다. 이들 첨가제는 각각 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
자외선 흡수제로서는, 예컨대 벤조트라이아졸계 자외선 흡수제, 벤조페논계 자외선 흡수제, 사이아노아크릴레이트계 자외선 흡수제, 말론산 에스터계 자외선 흡수제, 옥살산 아닐라이드계 자외선 흡수제, 트라이아진계 자외선 흡수제 등을 들 수 있고, 바람직하게는 벤조트라이아졸계 자외선 흡수제, 트라이아진계 자외선 흡수제이다.
투명 수지 재료는, 통상 첨가제로서 광확산제를 첨가하는 일 없이 이용되지만, 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 근소한 양이라면 광확산제를 첨가하여 이용하여도 좋다.
광확산제로서, 통상은 광확산판(40)을 주로 구성하는 상술한 바와 같은 투명 재료와는 굴절률이 상이한 분말이 이용되고, 이를 투명 재료 중에 분산시켜 이용된다. 이러한 광확산제로서는, 예컨대 스타이렌 수지 입자, 메타크릴 수지 입자 등의 유기 입자, 탄산칼륨 입자, 실리카 입자 등의 무기 입자가 이용되고, 그 입자 직경은 통상 0.8㎛∼50㎛이다.
또한, 무아레(moire) 저감을 위해 광원(31)측의 면을, 광확산성을 갖는 면으로 할 수도 있다. 예컨대, 매트화제라고 불리는 미세한 입자를 포함하는 스킨층으로 광원(31)측의 면을 구성하여도 좋고, 광원(31)측의 면에 엠보싱 가공, 블라스트 가공을 실시하여도 좋고, 매트화제 및 바인더를 포함하는 도포액을 도포하여 매트층을 형성하여도 좋다.
광확산판(40)은 단독의 투명 재료로 구성된 단층판이어도 좋고, 서로 다른 투명 재료로 구성된 층이 적층된 구조의 다층판이어도 좋다. 광확산판(40)이 다층판인 경우, 광확산판(40)의 한 면 또는 양면은 통상 10㎛∼200㎛, 바람직하게는 20㎛∼100㎛ 두께의 스킨층이 형성된 구조로 하고, 이 스킨층을 구성하는 투명 재료로서 자외선 흡수제가 첨가된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로 함으로써, 광원(31)이나 외부로부터의 광에 포함될 가능성이 있는 자외선에 의한 광확산판(40)의 열화를 방지할 수 있다. 특히, 광원(31)으로서 형광관 등을 이용한 경우에는, 형광관으로부터의 자외선에 의한 열화를 방지할 수 있는 점에서, 광원(31)측의 면에 스킨층이 형성되어 있는 것이 바람직하고, 이때 투과형 화상 표시부(10)(예컨대, 액정 패널)측의 면에는 스킨층이 형성되어 있지 않는 것이 비용면에서 더 바람직하다. 스킨층을 구성하는 투명 수지 재료로서 자외선 흡수제가 첨가된 것을 이용하는 경우, 그 함유량은 투명 수지 재료를 기준으로 통상 0.5질량%∼5질량%, 바람직하게는 1질량%∼2.5질량%이다.
광확산판(40)에는, 한 면 또는 양면에 대전방지제가 도포되어 있어도 좋다. 대전방지제를 도포함으로써, 정전기에 의한 먼지의 부착 등을 방지하여 먼지의 부착에 의한 광선 투과율의 저하를 방지할 수 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 광확산판(40)은, 광원부(30)측에 거의 평탄한 제 1 면(40a)을 가짐과 동시에, 투과형 화상 표시부(10)측에 제 2 면(40b)을 갖는다. 제 2 면(40b)에는, 복수의 볼록 형상부(광학 요소부)(41)가 형성되어 있다. 이러한 볼록 형상부(41)가 형성되어 있는 광확산판(40)에서는, 두께(d1)는 볼록 형상부(41)의 정상부와 제 1 면(40a) 사이의 거리로 할 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 각 볼록 형상부(41)는, 일 방향(제 1 방향)으로 연장되어 있는 선상 광학 요소이다. 광학 요소로서는 렌즈나 프리즘이 예시된다. 복수의 볼록 형상부(41)는 그 연장 방향에 대략 직교하는 방향으로 병렬 배치되어 있다. 복수의 볼록 형상부(41)는 광확산판(40)의 양 측면(40c, 40d)(도 1 참조)에 걸쳐서 밀접하게 형성되어 있는 것, 즉 인접하는 볼록 형상부(41)의 끝(41a, 41a)이 볼록 형상부(41)의 폭 방향에서 동일한 위치에 있는 것이 이상적이지만, 제작을 용이하게 하기 위해, 복수의 볼록 형상부(41) 사이에 볼록 형상부(41)의 폭(wa)의 5% 이하 정도인 대략 평탄한 부위를 설치하여도 좋다.
각 볼록 형상부(41)의 연장 방향에 직교하는 단면 형상은 복수의 볼록 형상부(41) 간에 대략 동일하다. 한편, 이간 거리(D) 및 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)의 비인 L/D가 1.5 이상이고, 바람직하게는 L/D가 2 이상, 더 바람직하게는 L/D가 2.5 이상이라는 조건을 만족시키도록 이간 거리(D) 및 거리(L)가 선택되는 것은 상술한 바와 같다.
도 3은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 일례를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41)의 단면 형상을, 도 3에 나타내는 바와 같이 설정한 국소적인 xz 좌표계를 이용하여 설명한다. xz 좌표계를 구성하는 x축은 복수의 볼록 형상부(41)의 배열 방향(제 2 방향)에 평행한 축선이며, z축은 판 두께 방향(제 1 및 제 2 방향에 직교하는 방향)에 평행한 축선이다.
이 xz 좌표계의 xz 면 내의 볼록 형상부(41)의 윤곽선은, 볼록 형상부(41)의 x축 방향의 길이를 wa로 했을 때, 수학식 3을 만족하는 z(x)로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00003
수학식 3에 있어서, zB(x)=z0(x)×r(r은 0.95 이상 1.05 이하의 수)이다. z0(x)는 수학식 4로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00004
수학식 4 중, ha는 0.27wa 이상 1.02wa 이하의 상수이고, ka는 -0.38 이상 0.00 이하의 상수이다. ha는, 볼록 형상부(41)를 z0(x)로 표시되는 형상으로 한 경우에 있어서의 볼록 형상부(41)의 양끝(41a, 41a) 사이의 z축 방향의 최대 높이에 대응한다. 또한, ka는 볼록 형상부(41)의 뾰족한 쪽을 나타내는 파라미터이다.
도 3에서는, 수학식 3을 만족하는 범위 내에서 z0(x)(단, 수학식 4에 있어서 ha=0.4825wa, ka=-0.232)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상, 즉 z(x)=zB(x)인 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
볼록 형상부(41)의 양끝부 근방에서의 제조 오차 및 강도 분포에 주는 영향을 고려하면, 볼록 형상부(41)의 단면 형상은, -0.5wa×0.95≤x≤0.5wa×0.95에서 수학식 3을 만족하는 z(x)로 표시되면 좋고, 바람직하게는 -0.5wa≤x≤0.5wa에서 수학식 3을 만족하는 z(x)로 표시되면 좋다.
수학식 3으로 표시되는 볼록 형상부(41)의 윤곽 형상에 관하여 구체적으로 설명한다. 임의의 위치 xa에 대한 z(xa)는 위치 xa에서의 볼록 형상부(41)의 높이에 대응한다. 따라서, z(x)는 볼록 형상부(41)의 윤곽 형상을 나타낸다. 수학식 3에 있어서, 0.01wa는 위치 xa에서의 높이 방향에서의 윤곽선의 허용 변동 폭에 대응한다. 따라서, zB(x)를 기준이 되는 기준 윤곽선으로 했을 때, 볼록 형상부(41)의 윤곽선은, 도 4에 나타내는 바와 같이, zB(x)-0.01wa로 표시되는 윤곽선과 zB(x)+ 0.01wa로 표시되는 윤곽선 사이의 허용 변동 폭 내의 윤곽선이면 좋다. 따라서, 수학식 3으로 표시되는 볼록 형상부(41)의 윤곽선은, zB(x)로 표시되는 기준 윤곽선에 대하여 0.01wa의 변동 허용 폭 내의 것이다. 한편, 도 4에서는 r=1인 경우를 나타내고 있지만, r은 0.95 이상 1.05 이하의 수이면 좋다.
볼록 형상부(41)의 폭(wa)으로서는, wa=410㎛, wa=400㎛, wa=353㎛ 또는 wa=325㎛를 예시할 수 있다. wa의 값은 이들에 한정되지 않는데, wa는 800㎛ 이하가 바람직하고, 10㎛ 이상 800㎛ 이하가 바람직하며, 나아가서는 20㎛ 이상 600㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
또한, ha 및 ka는 상술한 범위 내의 값이면 좋지만, ha 및 ka는 예컨대 광확산판(40)의 굴절률, 특히 볼록 형상부(41)의 굴절률에 따라 표 1에 나타내는 범위인 것이 바람직하다.
Figure 112010043470283-pat00005
상기 표 1의 각 굴절률 범위에서, L/D에 따라 표 2∼표 8에 나타내는 범위인 것이 더 바람직하다.
Figure 112010043470283-pat00006
Figure 112010043470283-pat00007
Figure 112010043470283-pat00008
Figure 112010043470283-pat00009
Figure 112010043470283-pat00010
Figure 112010043470283-pat00011
Figure 112010043470283-pat00012
광확산판(40)은, 예컨대 투명 재료로부터 깎아내는 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 투명 재료로서 투명 수지 재료를 이용하는 경우는, 예컨대 사출 성형법, 압출 성형법, 프레스 성형법, 포토폴리머법 등의 방법에 의해 제조할 수 있다.
광확산판(40)을 포함하는 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)에서는, 광원부(30)의 각 광원(31)으로부터 출력된 광은 직접 또는 램프 박스(32)의 내면(32a)에서 반사되어 광확산판(40)에 입사된다. 광확산판(40)에 입사한 광은, 제 2 면(40b)으로부터 투과형 화상 표시부(10)를 향해서 조사된다. 이때, 광확산판(40)의 제 2 면(40b)에는 볼록 형상부(41)가 복수 형성되어 있기 때문에, 볼록 형상부(41)를 통해서 광이 출사되게 된다. 볼록 형상부(41)는 상기 z(x)로 표시되는 단면 형상을 갖기 때문에, 광의 통과 위치(출사 위치)에 따라 광은 여러 가지 방향으로 굴절된다. 이러한 확산 작용에 의해, 광원(31)으로부터의 광이 확산되어 면상(面狀) 광이 생성됨과 동시에 휘도 불균일이 억제된다. 그 때문에, 광원(31)의 상이 투과형 화상 표시부(10)에 투영되지 않게 되어 있다. 그리고, 볼록 형상부(41)의 단면 형상이 수학식 3을 만족하는 z(x)로 표시되기 때문에, 보다 높은 정면 방향(제 1 면(40a)의 법선 방향)의 휘도 균제도를 실현하는 것도 가능하다.
또한, 볼록 형상부(41)의 단면 형상이 수학식 3을 만족하는 z(x)로 표시되기 때문에, 예컨대 광확산판(40)의 광원(31)에 대한 위치 어긋남이나 열 등에 의한 변형으로 L/D가 소정의 값(예컨대 설계치)으로부터 변동되더라도 휘도 불균일이 생기기 어려워, 보다 안정되게 휘도 불균일을 억제할 수 있다.
따라서, 광확산판(40)을 구비하는 면광원 장치(20)에서는, 휘도 불균일이 억제된 광을 보다 안정되게 출력 가능하다. 그리고, 광확산판(40)을 포함하는 투과형 화상 표시 장치(1)에서는, 휘도 불균일이 억제된 광이 투과형 화상 표시부(10)를 조명할 수 있으므로, 표시 품질의 향상을 도모하면서, 광확산판(40)의 광원(31)에 대한 위치 어긋남이나 열 등에 의한 변형에 의한 표시 품질의 변동을 억제 가능하다.
(제 2 실시형태)
제 1 실시형태에서는, 볼록 형상부(41)는 수학식 3을 만족하는 윤곽선 z(x)를 갖는 것으로 하여 설명했다. 그러나, 볼록 형상부(41)는, 광원(31)으로부터 출력된 광을, 복수의 볼록 형상부(41)가 형성된 제 2 면(40b) 상에 배치한 검출기로 측정했을 때에, 도 5에 나타내는 바와 같은 강도 분포(50)를 실현하는 것으로 할 수도 있다. 볼록 형상부(41)가 도 5에 나타내는 바와 같은 강도 분포(50)를 실현하는 단면 형상을 갖는 것인 경우의 형태에 관하여 설명한다. 볼록 형상부(41)가 도 3에 나타낸 특성을 갖는 것으로 한 점 이외는 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 제 1 실시형태와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 하여 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
전술한 바와 같이, 볼록 형상부(41)는, 광원(31)으로부터 출력된 광을, 복수의 볼록 형상부(41)가 형성된 제 2 면(40b) 상에 배치한 검출기로 측정했을 때에, 도 5에 나타내는 바와 같은 강도 분포(50)를 실현하는 단면 형상을 갖고 있고, 복수의 볼록 형상부(41)의 단면 형상은 동일한 형상이다. 도 5는 볼록 형상부로부터의 출사광의 원하는 강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하여 강도 분포(50)가 만족하는 조건에 관하여 설명한다. 제 2 방향에 평행한 방향을 X축 방향으로 하고, X축 방향에서의 광원(31)의 위치를 원점(기준점)(O)으로 한다. 도 5에 있어서 가로축은 X축 방향에서의 광원에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 강도를 나타내고 있다. 강도 분포(50)는 다음 조건을 만족한다. 이하에서는 X≥0인 영역을 예로 하여 설명하지만, X≤0인 영역에 대해서도 마찬가지이다.
(a) 최대 강도(Imax)의 90%∼10%에 걸쳐서 강도가 일차 함수적으로 변화되는 선형 변화 영역(51)을 갖는다.
(b) 선형 변화 영역(51)은, 강도 분포상에서의 최대 강도(Imax)의 50%의 강도(0.5Imax)인 점(P)에 대하여 점 대칭이 되고 있다. 즉, 최대 강도(Imax)의 50%의 강도가 되는 X축 상의 위치를 X0 .5로 하면, P(X0 .5, 0.5Imax)에 대하여 점 대칭이 되고 있다.
강도 분포(50)는 상기 (a) 및 (b)의 조건을 만족하고 있으면 좋지만, 추가로 다음 조건 (c) 및 (d)를 만족하는 것이 더 바람직하다. 여기서도 X≥0인 영역을 예로 하여 설명한다.
(c) 최대 강도(Imax)의 50%의 강도가 되는 X축 방향의 원점(O)으로부터의 거리를 w1(=X0.5)로 하고, 최대 강도(Imax)의 90%의 강도가 되는 X축 방향의 원점(O)으로부터의 거리를 w2로 하고, 최대 강도(Imax)의 10%의 강도가 되는 X축 방향의 원점(O)으로부터의 거리를 w3으로 했을 때, w1과 w2의 차의 절대치 또는 w1과 w3의 차의 절대치(w4)는 소정의 길이 l 이상이다. 여기서, 소정의 길이 l은 w1/10이 예시되고, 바람직하게는 w1/8, 더 바람직하게는 w1/6이다.
(d) 강도 분포(50)에 있어서 최대 강도(Imax)로부터 기슭부에 걸친 영역은 점 P(X0.5, 0.5Imax)에 대하여 점 대칭이다.
조건 (d)를 가짐으로써 조건 (b)는 만족되게 된다. 전술한 바와 같이, 강도 분포(50)는 상기 (a) 및 (b)의 조건을 만족하고 있으면 좋지만, 이하의 설명에서는, 볼록 형상부(41)는 특별히 달리 언급하지 않는 한 조건 (a)∼(d)를 만족하는 강도 분포를 실현하는 것이다. 도 3에서는, 강도 분포(50)는 사다리꼴 형상, 바꾸어 말하면 정상부측이 평탄한 산 모양의 형상을 예시하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 강도 분포(50)는, 정상부측을 향해서 점점 가늘어진 산 모양과 같은 삼각 형상이어도 좋다. 또한, 도 5에서는, 강도 분포(50)는, 원점(O)의 위치에 대하여 좌우 대칭이지만, 원점(O)에 대하여 X가 양 및 음인 영역 각각에 있어서 상기 조건 (a)∼(c)는 조건 (a)∼(d)를 만족하고 있으면 좋다.
도 6을 참조하여, 도 5에 나타낸 강도 분포(50)를 광확산판(40)이 실현하고 있는지 여부를 검증하기 위한 강도 분포 측정 방법의 일례를 설명한다. 도 6은 강도 분포 측정 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 측정용 광원(31exam)을 제 1 면(40a)으로부터 소정 거리(D0) 떼어 배치한다. 광원(31exam)으로서는, CCFL과 같은 선상 광원 또는 LED와 같은 점상 광원을 예시할 수 있다. 거리(D0)는 100mm로 할 수 있다. 그리고, 광원(31exam)으로부터 광을 출력하고, 광확산판(40) 내를 이동하여 제 2 면(40b)으로부터 출사된 광을 제 2 면(40b)측에 배치한 광검출기(도시 안함)로 검출한다. 이때, 광검출기는, 제 1 면(40a)의 법선 방향으로 출력되는 광을 검출하도록 배치한다. 이하의 설명에서는, 제 1 면(40a)의 법선 방향을 정면 방향으로도 칭한다.
투과형 화상 표시 장치(1)(예컨대, 액정 표시 장치)에 있어서, 광원(31)과 광확산판(40)의 거리(D)는 통상 3mm∼50mm이다. 한편, 볼록 형상부(41)의 폭은 통상 800㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이상 800㎛ 이하이고, 나아가서는 20㎛ 이상 600㎛ 이하가 보다 바람직하다. 이와 같이, 투과형 화상 표시 장치(1) 등에 광확산판(40)을 적용할 때, 볼록 형상부(41)의 크기에 대하여 거리(D)는 충분히 크다. 따라서, 상기와 같이 거리(D0)를 100mm로 충분히 긴 거리에서 광원(31exam)을 배치하여 검증용 강도 분포를 측정함으로써, 실제의 면광원 장치(20)나 투과형 화상 표시 장치(1)의 배치에 있어서도 동일한 강도 분포를 실현할 수 있다고 생각할 수 있다. 그 때문에, 광확산판(40)은 상기 측정 방법으로 검출하여 얻어지는 강도 분포가 조건 (a)∼(d)를 만족하고 있으면 좋다.
상술한 조건 (a)∼(d)를 만족하는 볼록 형상부(41)를 갖는 광확산판(40)은 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 광확산판(40)의 제조 방법의 일례에 관하여 설명한다. 광확산판(40)의 제조에서는, 볼록 형상부(41)의 단면 형상의 결정 공정과, 결정 공정에서 결정된 단면 형상의 볼록 형상부(41)를 갖는 광확산판(40)의 제조 공정을 갖는다.
(단면 형상의 결정 공정)
볼록 형상부(41)의 단면 형상은, 광선 추적법에 기초한 시뮬레이션을 이용하여 원하는 강도 분포를 얻도록 설계 가능하다. 볼록 형상부(41)의 단면 형상 결정 방법의 일례에 관하여 더욱 구체적으로 설명한다. 여기서는, 시뮬레이션을 위해 다음 3개의 근사를 채용한다.
·광원(31)에 직교하는 면 내에서 시뮬레이션을 실시한다.
·광원(31)은 점광원, 즉 광원의 직경은 0으로 한다.
·직접 투과광만을 고려한다.
시뮬레이션에서는, 도 7에 나타내는 바와 같은 시뮬레이션 모델을 채용한다. 즉, 볼록 형상부(41)가 형성되기 전의 광확산판(40)의 단면 형상 모델을 직사각형(60)으로 나타내고, 직사각형(60)의 제 1 변(60a)으로부터 소정 거리(D)의 위치에 광원(31)이 있는 것으로 한다. 소정 거리(D)는, 예컨대 광확산판(40)의 적용을 상정하고 있는 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)에 따라 결정한다. 거리(D)는 전술한 바와 같이 예컨대 3mm∼50mm로부터 선택할 수 있다.
상기 근사 및 모델 하에, 예컨대 다음과 같이 하여 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 결정한다.
(스텝 1) 도 8에 나타내는 바와 같이, 광원(31)으로부터의 거리의 함수로서, 직사각형(60)의 직접 투과광을 정면 방향으로 향하게 하도록, 직사각형(60)이 갖는 제 2 변(60b)의 각 출사 위치에서의 경사도를 각각 구한다. 이 경사도의 결정 방법은, 프레넬 렌즈(Fresnel lense)의 설계 방법에서 이용되는 방법과 동일한 것으로 할 수 있다. 경사도는, 제 2 변(60b)의 단위 선 요소(61)에 대하여 결정한다. 도 8에서는, 경사도를 계산하는 과정의 일부를 모식적으로 나타내고 있다.
(스텝 2) 직사각형(60)에의 광의 입사 위치에서의 단위 선 요소(61)당 입사광량, 투과율, 출사 위치에서의 투과율을 구하고, 각 경사도에 대한 단위 선 요소(61)당 출사광량을 구한다.
(스텝 3) 각 경사도에 대한 단위 선 요소(61)의 크기를 조정하여, 정면 강도 분포가 원하는 강도 분포가 되도록 정한다.
상기 스텝 1∼3에 의해, 정면 방향에 대하여 원하는 강도 분포를 실현 가능한 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계할 수 있다.
인간의 눈 등은 일정한 크기를 가지므로, 통상은 도 8의 제 1 변(60a)의 법선 방향을 기준으로 한 소정 각도 폭(예컨대 ±2.5°) 내의 광을 검출하고 있다. 따라서, 볼록 형상부(41)의 단면 형상의 설계에 있어서도, 예컨대 상기 스텝 1∼3에서 단면 형상을 설계한 후, 소정 각도 폭 내의 강도를 적산하여 얻어지는 강도 분포가 원하는 강도 분포가 되도록 볼록 형상부(41)의 형상을 수정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 볼록 형상부(41)의 단면 형상의 설계에서는, 스텝 1∼3에서 예시한 설계 공정에서 얻어진 단면 형상의 윤곽선을, 예컨대 타원 근사와 같은 곡선 근사를 하여도 좋다.
(제조 공정)
상기와 같이 하여 결정한 단면 형상을 갖는 볼록 형상부(41)에 기초하여 광확산판(40)을 제조한다. 광확산판(40)은, 예컨대 투명 재료로부터 깎아내는 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 투명 재료로서 투명 수지 재료를 이용하는 경우는, 예컨대 사출 성형법, 압출 성형법, 프레스 성형법, 포토폴리머법 등의 방법에 의해 제조할 수 있다.
다음으로, 광확산판(40)의 작용 효과에 대하여, 광확산판(40)을 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)에 적용한 경우에 관하여 설명한다.
복수의 광원(31) 상에 광확산판(40)을 배치한 경우(도 1 참조), 각 광원(31)으로부터의 광에 대해서는, 도 5에 나타낸 바와 같은 선형 변화 영역(51)을 갖는 강도 분포(50)가 각각 형성된다. 그리고, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이 상의 영역에서는, 주로 2개 광원(31, 31)으로부터 출력되어 광확산판(40)을 통과한 광의 강도 분포가 겹쳐 있어 2개 광원(31, 31)에 의한 강도 분포가 형성된다.
각 광원(31)으로부터의 강도 분포는 조건 (b)를 만족하는 선형 변화 영역(51)을 갖기 때문에, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이에서는, 각 광원(31)의 강도 분포(50)가 갖는 선형 변화 영역(51)이 주로 겹친다. 그 결과, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 강도 균일화를 도모할 수 있음과 동시에, L/D의 변화에 대한 강도 분포에의 영향을 저감할 수 있다. 따라서, 예컨대, 면광원 장치(20)나 투과형 화상 표시 장치(1)에 광확산판(40)을 적용한 경우, 온도 등의 환경 변화나, 박형화에 수반되는 광원(31)과 광확산판(40) 사이의 거리나 광원(31)의 배치와 같은 설계 변경의 영향이 작아, 보다 안정된 휘도 균제도를 실현할 수 있다. 도 9, 도 10 및 도 11을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 9는 인접하는 2개 광원 사이의 강도 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 도면 중의 가로축은 한쪽 광원(31)의 위치를 기준으로 한 경우의 X축 방향(제 2 방향)의 위치를 나타내고 있다. 도 9에서는, X=0, 50에 각각 광원(31, 31)이 배치되어 있고, 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)는 50mm로 하고 있다. 세로축은 1개 광원(31)으로부터의 강도 분포(50)에 있어서의 최대 강도(Imax)에 대하여 규격화한 규격화 강도를 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 실선(I, II)은 X=0, 50에 배치한 각 광원(31)에 의한 강도 분포를 나타내고 있다. 도면 중의 파선은 2개 광원(31, 31)의 강도 분포 겹침의 결과를 나타내고 있다.
도 9에 실선(I, II)으로 나타낸 각 광원(31, 31)에 의한 강도 분포는, 선형 변화 영역(51)을 갖는 강도 분포(50)이며, 각각의 강도 분포에서는, 최대 강도(Imax)(도면 중의 규격화 강도 1)부터 강도 0까지의 X축 방향의 거리는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리와 같다. 따라서, 복수의 광원(31, 31)에 의한 강도 분포는, 인접하는 2개 광원(31, 31)의 각각의 강도 분포가 겹치게 된다. 또한, 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)는, 각 광원(31, 31)의 강도 분포(50)에 있어서 최대 강도(Imax)로부터 0.5Imax가 되기까지의 X축 방향 거리의 2배와 같다. 이 경우, 선형 변화 영역(51)이 조건 (b) 또는 (d)를 갖기 때문에, 1개 광원(31)에 대한 X축 방향의 위치에서의 최대 강도(Imax)로부터의 강도 감소분을 다른쪽 광원(31)으로부터의 광의 강도가 보충한다. 그 결과, 도 9에 나타낸 바와 같이, 2개 광원(31, 31)에 의한 강도 분포로서 거의 일정한 강도 분포를 실현 가능하여, 휘도 불균일을 억제할 수 있다.
도 10은 인접하는 2개 광원 사이의 강도 분포의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 10에 있어서 가로축 및 세로축은 도 9의 경우와 동일하다. 도 10에서는, X=0, 40에 각각 광원(31, 31)이 배치되어 있고, 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)를 40mm로 하고 있다. 또한, 도면 중의 실선(I, II)은, X=0, 40에 배치된 광원(31, 31)의 각각의 강도 분포를 나타내고 있다. 실선(III)은, X=40에 배치된 광원(31)으로부터 또 하나의 이웃 광원(31), 즉 X=80(도시 안함)에 배치된 광원(31)에 의한 강도 분포의 일부를 나타내고 있다. 마찬가지로, 실선(IV)은, 기준으로 한 광원(31)의 또 하나의 이웃 광원(31), 즉 X=-40에 배치한 광원(31)에 의한 강도 분포의 일부를 나타내고 있다. 파선은 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 강도 분포를 나타내고 있다.
도 10에 있어서, 각 광원(31)에 의한 강도 분포는 도 9에 나타낸 강도 분포와 마찬가지의 강도 분포이다. 따라서, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)보다, 최대 강도(Imax)로부터 강도 0이 되기까지의 길이 쪽이 길어진다. 그 때문에, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 강도 분포에는, 실선(III, IV)으로 나타내는 바와 같이, X=0, 40에 배치한 각 광원(31)의 또 하나의 이웃 광원(31)에 의한 강도 분포도 기여한다. 또한, 2 광원(31, 31) 사이의 거리(L)가 도 9의 경우보다 짧으므로, 인접하는 2개 광원(31) 각각에 의한 강도 분포의 선형 변화 영역(51)의 중복이 커진다. 따라서, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 강도는 도 9의 경우와 비교하여 증가하는 경향이 있다. 도 10에서는, X 방향으로 연속된 4개 광원(31)의 강도 분포가 X=0∼40 사이의 강도 분포에 기여하게 되지만, X=0, 40에 배치된 광원(31, 31)의 강도 분포의 중복이 보다 지배적이고, 이들 강도 분포의 중복에서는 선형 변화 영역(51)이 겹친다. 그 때문에, 도 9의 경우와 마찬가지로, 강도는 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이에서 거의 일정해지기 쉽다.
도 11은 인접하는 2개 광원 사이의 강도 분포의 또 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 11에 있어서 가로축 및 세로축은 도 9의 경우와 동일하다. 도 11에서는, X=0, 60에 각각 광원(31, 31)이 배치되어 있고, 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)는 60mm로 하고 있다. 도면 중의 실선(I, II)은 인접하는 2개 광원(31, 31)에 의한 강도 분포를 각각 나타내고 있다. 파선은 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 강도 분포를 나타내고 있다.
도 11에 있어서, 각 광원(31)에 의한 강도 분포는 도 9에 나타낸 강도 분포와 마찬가지의 강도 분포이다. 따라서, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리(L)보다, 최대 강도(Imax)로부터 강도 0이 되기까지의 길이 쪽이 짧다. 이 경우, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이에서 각 광원(31, 31)의 강도 분포의 중복이 작아지기 때문에, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이에서는, 각 광원(31)의 바로 위와 비교하여 강도가 감소한다. 그러나, 선형 변화 영역(51)의 중복에 의해, 한쪽 광원(31)에 의한 강도의 감소를 다른쪽 광원에 의한 강도로 보충할 수 있으므로, 비선형적으로 강도가 급격히 감소하는 경우보다 강도 감소를 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 강도 분포(50)를 실현할 수 있는 볼록 형상부(41)를 구비한 광확산판(40)에 대해서는, L/D를 조정함으로써 2개 광원(31, 31) 사이에서 거의 균일한 강도 분포를 실현 가능하다(도 9 참조). 또한, 그와 같이 하여 조정한 L/D로부터 벗어난 경우이더라도, 강도 분포의 변화를 억제하는 것이 가능하다(도 10 및 도 11 참조). 이와 같이, 광확산판(40)에서는, L/D의 변화에 대한 강도 분포(또는 휘도 분포)에의 영향이 작으므로, 광확산판(40)은 범용성을 갖는다.
그리고, 광확산판(40)이 상기와 같은 작용 효과를 가지므로, 광확산판(40)을 구비한 면광원 장치(20)에서는, 높은 휘도 균제도의 면상 광을 출력하는 것이 가능함과 동시에, 보다 안정된 휘도 균제도를 실현 가능하다. 또한, 광확산판(40)이 전술한 바와 같이 범용성을 갖기 때문에, 광원(31)의 배치나 광원(31)과 광확산판(40)의 거리(D)의 변경 등에 따라 광확산판(40)을 새롭게 준비할 필요성이 저감된다. 따라서, 광확산판(40)을 이용한 면광원 장치(20)에서는, 보다 높은 휘도 균제도를 실현하면서, 면광원 장치(20)의 제조 비용 저감을 도모하는 것도 가능하다. 또한, 광확산판(40)을 구비한 투과형 화상 표시 장치(1)에서는, 휘도 균제도가 높은 광으로 투과형 화상 표시부(10)를 조명할 수 있으므로, 화질이 좋은 화상을 표시하는 것이 가능하다. 또한, 광확산판(40)이 전술한 바와 같이 범용성을 갖고 있으므로, 면광원 장치(20)의 경우와 마찬가지로, 광원(31)의 배치나 광원(31)과 광확산판(40)의 거리(D)의 변경 등에 따라 광확산판(40)을 새롭게 준비할 필요성이 저감된다. 그 결과, 화질이 좋은 화상의 표시를 실현하면서, 투과형 화상 표시 장치(1)의 제조 비용 저감을 도모하는 것도 가능하다.
(제 3 실시형태)
다음으로, 도 12∼도 39를 참조하여 도 1에 나타낸 광확산판(40)이 갖는 볼록 형상부(41)의 형상의 다른 예에 관하여 설명한다. 도 12, 도 18, 도 24, 도 26, 도 28, 도 30, 도 32, 도 34, 도 36 및 도 38에 나타낸 볼록 형상부(41)를 각각 볼록 형상부(41A∼41J)로 칭한다. 각 볼록 형상부(41A∼41J)의 설명에 있어서, 볼록 형상부(41A∼41J)의 단면 형상 이외는 제 1 실시형태와 동일하기 때문에, 전술한 바와 같이 제 1 실시형태와 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 상이점인 단면 형상에 관하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 3의 경우와 동일하게 설정한 국소적인 xz 좌표계를 이용하여 설명한다. xz 좌표계를 구성하는 x축은 복수의 볼록 형상부(41)의 배열 방향(제 2 방향)에 평행한 축선이며, z축은 판 두께 방향(제 1 및 제 2 방향에 직교하는 방향)에 평행한 축선이다.
(볼록 형상부(41A))
도 12는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 일례를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다.
xz 좌표계의 xz 면에 있어서, 볼록 형상부(41A)의 양끝(41a, 41a)은 x축 상에 위치한다. 볼록 형상부(41A)의 윤곽선은 다음 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00013
단, 상기 수학식 5에 있어서, z0(x)는 수학식 6으로 표시된다.
Figure 112010043470283-pat00014
수학식 6 중, wa는 볼록 형상부(41)의 x축 방향의 길이이다. 또한, ha는 0.4825wa≤ha≤0.521wa의 범위로부터 선택되는 상수이고, ka는 -0.232≤ka≤-0.227의 범위로부터 선택되는 상수이다. ha, ka의 일례는 ha=0.521wa, ka=-0.227이다. ha는, 볼록 형상부(41A)를 z0(x)로 표시되는 형상으로 한 경우에 있어서의 볼록 형상부(41A)의 양끝(41a, 41a) 사이의 z축 방향의 최대 높이에 대응한다. 또한, ka는 볼록 형상부(41A)의 뾰족한 쪽을 나타내는 파라미터이다. ha 및 ka가 전술한 바와 같은 최대 높이인 것 및 뾰족한 쪽을 나타내는 파라미터인 것은, 후술하는 볼록 형상부(41B∼41J)에 있어서도 마찬가지이다. 도 12에서는, ha=0.521wa, ka=-0.227인 경우로서, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 정상부(41b)가 z축 상에 위치하고 있고, z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41A)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41A)의 윤곽선은, 도 13에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
도 14∼도 17을 이용하여 윤곽선의 형상예를 형상예 1 및 형상예 2로 하여 더욱 구체적으로 나타낸다. 도 14∼도 17에 있어서 가로축은 원점에 대한 위치(㎛)를 나타내고 있고, 세로축은 높이(㎛)를 나타내고 있다. 도 14는 형상예 1에 있어서의 z0(x)를 나타내는 도면이다. 형상예 1에서는, wa=400㎛, ha=0.521wa, ka=-0.227로 한다. 이들 수치로 결정되는 z0(x)를 편의적으로 z10(x)로 칭한다. 도 14에서는, z(x)=z10(x)인 경우의 윤곽선 형상을 나타내고 있게 된다. 도 14에 나타낸 z10(x)를 윤곽선 형상으로 한 경우, 도 14에 나타낸 윤곽선 형상과 도 12에 예시하고 있는 윤곽선 형상은 동일하다. 상기 z10(x)에 기초한 윤곽선이 만족하는 조건은 도 15에 나타내는 바와 같다. 도 15는 형상예 1의 윤곽선이 만족하는 조건을 설명하기 위한 도면이다. 도 15에서는, z10(x)로 표시되는 윤곽선과, 0.95z10(x)로 표시되는 윤곽선 및 1.05z10(x)로 표시되는 윤곽선을 나타내고 있고, 윤곽선은 수학식 5를 만족하면 좋으므로, 0.95z10(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z10(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 것이면 좋다.
도 16은 형상예 2에 있어서의 z0(x)를 나타내는 도면이다. 형상예 2에서는, wa=400㎛, ha=0.4825wa, ka=-0.232로 하고 있다. 형상예 1의 경우와 구별하기 위해 형상예 2에서 설정하는 z0(x)를 z20(x)로 칭한다. 도 16에서는, z(x)=z20(x)인 경우의 윤곽선 형상을 나타내고 있게 된다. 상기 z20(x)에 기초한 윤곽선이 만족하는 조건은 도 17에 나타내는 바와 같다. 도 17은 형상예 2의 윤곽선이 만족하는 조건을 설명하기 위한 도면이다. 도 17에서는, z20(x)로 표시되는 윤곽선과, 0.95z20(x)로 표시되는 윤곽선 및 1.05z20(x)로 표시되는 윤곽선을 나타내고 있고, 윤곽선은 수학식 5를 만족하면 좋으므로, 0.95z20(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z20(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 것이면 좋다.
(볼록 형상부(41B))
도 18은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41B)의 형상은, 수학식 5에 있어서의 ha 및 ka의 범위가 볼록 형상부(41A)의 범위와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41B)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41B)에서는, 수학식 6에 있어서 ha는 0.5966wa≤ha≤0.6837wa의 범위로부터 선택되는 상수이고, ka는 -0.075≤ka≤-0.069의 범위로부터 선택되는 상수이다. ha, ka의 일례는 ha=0.5966wa, ka=-0.075이다. 도 18에서는, ha=0.5966wa, ka=-0.075인 경우로서, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다.
한편, 볼록 형상부(41B)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41B)의 윤곽선은, 도 19에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
도 20∼도 23을 이용하여 윤곽선의 형상예를 형상예 3 및 형상예 4로 하여 구체적으로 나타낸다. 도 20∼도 23에 있어서 가로축 및 세로축은 도 14∼도 17의 경우와 동일하다. 도 20은 형상예 3에 있어서의 z0(x)를 나타내는 도면이다. 형상예 3에서는, wa=400㎛, ha=0.5966wa, ka=-0.075로 한다. 이들 수치로 결정되는 z0(x)를 편의적으로 z30(x)로 칭한다. 도 20에서는 z(x)=z30(x)인 경우의 윤곽선 형상을 나타내고 있게 된다. 한편, 도 18에서는, z30(x)를 윤곽선 형상으로 한 경우를 일례로서 나타내고 있다. 상기 z30(x)에 기초한 윤곽선이 만족하는 조건은 도 21에 나타내는 바와 같다. 도 21은 형상예 3의 윤곽선이 만족하는 조건을 설명하기 위한 도면이다. 도 21에서는, z30(x)로 표시되는 윤곽선과, 0.95z30(x)로 표시되는 윤곽선 및 1.05z30(x)로 표시되는 윤곽선을 나타내고 있고, 윤곽선은 수학식 5를 만족하면 좋으므로, 0.95z30(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z30(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 것이면 좋다.
도 22는 형상예 4에 있어서의 z0(x)를 나타내는 도면이다. 형상예 4에서는, wa=400㎛, ha=0.6837wa, ka=-0.069로 하고 있다. 형상예 3의 경우와 구별하기 위해 형상예 4에서 설정하는 z0(x)를 z40(x)로 칭한다. 도 22에서는, z(x)=z40(x)인 경우의 윤곽선 형상을 나타내고 있게 된다. 상기 z40(x)에 기초한 윤곽선이 만족하는 조건은 도 23에 나타내는 바와 같다. 도 23은 형상예 4의 윤곽선이 만족하는 조건을 설명하기 위한 도면이다. 도 23에서는, z40(x)로 표시되는 윤곽선과, 0.95z40(x)로 표시되는 윤곽선 및 1.05z40(x)로 표시되는 윤곽선을 나타내고 있고, 윤곽선은 수학식 5를 만족하면 좋으므로, 0.95z40(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z40(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 것이면 좋다.
(볼록 형상부(41C))
도 24는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41C)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41C)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41C)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.434wa, ka=-0.24이다. 도 24에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41C)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41C)의 윤곽선은, 도 25에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41D))
도 26은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41C)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41D)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41B)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.614wa, ka=-0.17이다. 도 26에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41D)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41D)의 윤곽선은, 도 27에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41E))
도 28은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41E)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41E)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41E)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.588wa, ka=-0.128이다. 도 28에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41E)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41E)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41E)의 윤곽선은, 도 29에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41F))
도 30은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41F)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41F)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41F)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.578wa, ka=-0.081이다. 도 30에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41F)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41F)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41F)의 윤곽선은, 도 31에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41G))
도 32는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41G)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)의 범위와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41G)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41G)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.550wa, ka=-0.082이다. 도 32에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41G)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41G)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41G)의 윤곽선은, 도 33에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41H))
도 34는 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41H)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41H)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41H)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.560wa, ka=-0.127이다. 도 34에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41H)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41H)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41H)의 윤곽선은, 도 35에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41I))
도 36은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41I)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41I)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41I)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.578wa, ka=-0.185이다. 도 36에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41I)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41I)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41I)의 윤곽선은, 도 37에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
(볼록 형상부(41J))
도 38은 볼록 형상부의 연장 방향에 직교하는 단면 형상의 다른 예를 나타내는 도면이며, 하나의 볼록 형상부를 확대하여 나타내고 있다. 볼록 형상부(41J)의 형상은, 수학식 6에 있어서의 ha 및 ka가 볼록 형상부(41A)와 상이한 점 이외는 볼록 형상부(41A)의 형상과 동일하다. 이 상이점을 중심으로 설명한다.
볼록 형상부(41J)의 윤곽선은 볼록 형상부(41A)에 대하여 설명한 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다. 단, 볼록 형상부(41J)에서는, 수학식 6에 있어서 ha=0.486wa, ka=-0.144이다. 도 38에서는, 수학식 5를 만족하는 범위 내에서 z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상을 예시하고 있다. 이 경우, 양끝(41a, 41a)이 x축 상에 위치함과 동시에 정상부(41b)가 z축 상에 위치한다. 또한, 볼록 형상부(41J)는 z축에 대하여 대칭인 윤곽선을 갖는다.
한편, 볼록 형상부(41J)의 윤곽선은, z0(x)를 z 방향으로 소정 배(예컨대 1배) 만큼 신축시킨 형상에 한정되지 않고, 수학식 5를 만족하고 있으면 좋다. 따라서, 볼록 형상부(41J)의 윤곽선은, 도 39에 나타내는 바와 같이, 어떤 폭(wa)에 대하여 z0(x)를 결정했을 때에, 0.95z0(x)로 표시되는 윤곽선과 1.05z0(x)로 표시되는 윤곽선 사이의 영역을 지나는 윤곽선이면 좋다.
상기 볼록 형상부(41A∼41J)의 폭(wa)으로서는, wa=410㎛, wa=400㎛, wa=353㎛ 또는 wa=325㎛를 예시할 수 있다. 마찬가지로, 형상예 1, 2, 3, 4의 설명에서는 wa=400㎛로 했다. wa의 값은 이들에 한정되지 않는데, wa는 800㎛ 이하가 바람직하고, 10㎛ 이상 800㎛ 이하가 바람직하며, 나아가서는 20㎛ 이상 600㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다.
지금까지의 설명에서는, 볼록 형상부(41A∼41J)의 단면 형상이 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시된다고 했다. 단, 볼록 형상부(41A∼41J)의 양끝부 근방에서의 제조 오차 및 강도 분포에 주는 영향을 고려하면, 볼록 형상부(41A∼41J)의 단면 형상은, -0.5wa×0.95≤x≤0.5wa×0.95에서 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시되면 좋고, -0.5wa≤x≤0.5wa에서 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시되는 것이 보다 바람직하다.
이상, 제 3 실시형태로서, 도 1에 나타낸 광확산판(40)에 적용되는 볼록 형상부(41A∼41J)를 추가로 설명했는데, 볼록 형상부(41A)의 형상예 1, 2, 볼록 형상부(41B)의 형상예 3, 4 및 볼록 형상부(41C∼41J)는 제 1 실시형태의 볼록 형상부(41)의 일례에 대응한다. 또한, 볼록 형상부(41A) 및 볼록 형상부(41B)에 있어서, 볼록 형상부(41A, 41B)에 대하여 나타낸 ha및 ka의 범위에서 z0(x)의 r배(r은 0.95∼1.05의 수)한 형상 및 그 형상에 대하여 0.01wa의 허용 변동 폭을 갖는 것은, 제 1 실시형태의 볼록 형상부(41)에 대응하게 된다.
각 볼록 형상부(41A∼41J)를 구비한 광확산판(40), 및 그 광확산판(40)을 갖는 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)의 작용 효과에 관하여 설명한다. 각 볼록 형상부(41A∼41J)를 구비한 광확산판(40), 및 그 광확산판(40)을 갖는 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)는 제 1 실시형태에 있어서 설명한 작용 효과와 마찬가지의 작용 효과를 갖는다. 이하, 작용 효과에 관하여 간략화하여 설명한다. 볼록 형상부(41A∼41J)는 볼록 형상부(41)로 칭한다.
각 광원(31)으로부터 출력되어 광확산판(40)에 입사한 광은, 상기 z(x)로 표시되는 단면 형상을 갖는 볼록 형상부(41)를 통해서 투과형 화상 표시부(10)를 향해 광이 출사된다. 볼록 형상부(41)가 z(x)로 표시되는 단면 형상을 갖는 것에 의한 확산 작용에 의해, 광원(31)으로부터의 광이 확산되어 면상 광이 생성됨과 동시에 휘도 불균일이 억제된다. 그 때문에, 광원(31)의 상이 투과형 화상 표시부(10)에 투영되지 않게 되어 있다. 그리고, 단면 형상이 상기 z(x)로 표시되는 볼록 형상부(41)를 가짐으로써, 보다 높은 정면 방향의 휘도 균제도를 실현하는 것도 가능하다.
또한, 볼록 형상부(41)의 단면 형상이 수학식 5를 만족하는 z(x)로 표시되기 때문에, 예컨대 광확산판(40)의 광원(31)에 대한 위치 어긋남이나 열 등에 의한 변형으로 L/D가 소정의 값(예컨대 설계치)으로부터 변동하더라도 휘도 불균일이 생기기 어려워, 보다 안정되게 휘도 불균일을 억제할 수 있다.
따라서, 광확산판(40)을 구비하는 면광원 장치(20)에서는, 휘도 불균일이 억제된 광을 보다 안정되게 출력 가능하다. 그리고, 광확산판(40)을 포함하는 투과형 화상 표시 장치(1)에서는, 휘도 불균일이 억제된 광이 투과형 화상 표시부(10)를 조명할 수 있으므로, 표시 품질의 향상을 도모하면서, 광확산판(40)의 광원(31)에 대한 위치 어긋남이나 열 등에 의한 변형에 의한 표시 품질의 변동을 억제 가능하다.
또한, 각 볼록 형상부(41A∼41J)는 제 2 실시형태에서 설명한 강도 분포(50)를 실현하는 것이며, 각 볼록 형상부(41A∼41J)는 제 2 실시형태에서 설명한 볼록 형상부(41)의 일 실시형태이다. 따라서, 볼록 형상부(41A∼41J)는 제 2 실시형태에서 설명한 작용 효과와 마찬가지의 작용 효과를 갖는다. 여기서, 제 2 실시형태에서 설명한 볼록 형상부(41)의 예로서의 볼록 형상부(41A∼41J)를 구비한 광확산판(40)이 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)에 적용되어 있는 경우에 관하여 구체적으로 설명한다. 볼록 형상부(41A∼41J)는 볼록 형상부(41)로 칭한다.
볼록 형상부(41)를 구비한 광확산판(40)을 포함하는 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)에서는, 광원부(30)의 각 광원(31)으로부터 출력된 광은 직접 또는 램프 박스(32)의 내면(32a)에서 반사되어 광확산판(40)에 입사된다. 광확산판(40)에 입사한 광은, 제 2 면(40b)으로부터 투과형 화상 표시부(10)를 향해서 조사된다. 이때, 광확산판(40)의 제 2 면(40b)에는 볼록 형상부(41)가 복수 형성되어 있기 때문에, 볼록 형상부(41)를 통해서 광이 출사되게 된다. 볼록 형상부(41)는 상기 z(x)로 표시되는 단면 형상을 갖기 때문에, 광의 통과 위치(출사 위치)에 따라 광은 여러 가지 방향으로 굴절된다. 이러한 확산 작용에 의해, 광원(31)으로부터의 광이 확산되어 면상 광이 생성됨과 동시에, 광원(31)의 상이 투과형 화상 표시부(10)에 투영되지 않게 되어 있다.
그리고, 볼록 형상부(41)의 단면 형상은, 1개의 광원(31)으로부터 볼록 형상부(41)에 입사한 광의 정면 방향의 강도 분포에 있어서, 강도 분포의 정상부로부터 기슭부에 걸친 영역의 일부에, 강도가 선형으로(일차 함수적으로) 변화되는 영역(선형 변화 영역(51))을 갖도록 설계되어 있는 경우의 하나의 실시형태이다. 따라서, 광원(31)으로부터 볼록 형상부(41)에 입사한 광의 정면 방향의 강도 분포에 있어서, 상술한 바와 같이, 강도가 선형으로(일차 함수적으로) 변화되는 영역(선형 변화 영역(51))을 갖는다. 그 때문에, 볼록 형상부(41)가 복수 형성된 광확산판(40)에서는, 광확산판(40)으로부터 출사되는 광의 휘도 분포가 균일화되기 쉽게 되어 있어 휘도 불균일이 억제되고, 상술한 광원(31)의 상이 보다 나타나기 어렵게 되어 있다. 또한, 볼록 형상부(41)로부터 출사되는 광이 상기 강도 분포 특성을 갖기 때문에, L/D의 변화에 대하여 휘도 균제도의 변화가 억제된다. 그 결과, 보다 안정되게 휘도 불균일을 억제 가능하다. 또한, L/D의 변화에 대한 휘도 균제도의 영향이 저감되어 있기 때문에, 광확산판(40)은 범용성을 갖는다.
따라서, 광확산판(40)을 구비하는 면광원 장치(20)에서는, 휘도 불균일이 억제된 광을 출력할 수 있다. 나아가, 면광원 장치(20)에서는, L/D의 변화에 대하여 휘도 균제도의 변화가 억제된다.
그리고, 광확산판(40)을 포함하는 투과형 화상 표시 장치(1)에서는, 휘도 불균일이 억제된 광이 투과형 화상 표시부(10)를 조명할 수 있으므로, 표시 품질의 향상을 도모할 수 있다.
[실시예]
(실시예 1∼12)
실시예 1∼12 및 비교예 1을 참조하여 광확산판(광제어판)에 관하여 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예 1∼12 및 비교예 1의 설명에서는, 설명의 편의를 위해, 볼록 형상부는 볼록 형상부(41)로 칭하고, 상기 제 1 실시형태의 요소에 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
실시예 1∼12 및 비교예 1에서는, 각각 상이한 볼록 형상부의 단면 형상에 대하여 광선 추적법에 의한 시뮬레이션을 실시하여 강도 분포를 구했다.
[시뮬레이션 방법]
도 40은 시뮬레이션 모델을 나타내는 모식도이다. 도 40에 나타내는 바와 같이, 시뮬레이션에서는, 2개의 광원(31, 31) 상에 광확산판(40)을 배치하고, 광원(31, 31)으로부터 출력되어 광확산판(40)을 통과한 광의 강도를 관측한다고 했다. 시뮬레이션을 위해, 3개의 근사, 즉 (i) 광원(31)에 직교하는 면 내에서 시뮬레이션을 실시하는 것, (ii) 광원(31)은 점광원, 즉 광원의 직경은 0으로 하는 것, 및 (iii) 직접 투과광만을 고려하는 것을 채용하여, 광선 추적법으로 시뮬레이션을 행했다. 설명의 편의를 위해, 도 40에 나타낸 2개의 광원(31, 31)을 각각 광원(31A) 및 광원(31B)으로 칭한다. 이 시뮬레이션 방법은, 후술하는 실시예 14∼17에 있어서의 시뮬레이션 방법의 경우와, 제 1 면(40a)의 단위 길이당 입사하는 광량의 계산 방법이 상이한 점 이외는 동일하다.
실시예 1∼12 및 비교예 1의 모든 시뮬레이션에 있어서, 2개 광원(31A, 31B) 사이의 거리(L)는 45mm로 하고, 두께(d1)는 1.5로 하고, 광확산판(40)의 굴절률은 1.59로 했다. 실시예 1∼12 및 비교예 1의 각각의 시뮬레이션에서는, 제 2 실시형태에서 설명한 단면 형상의 결정 공정에 의해 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계했다. 구체적으로는, 스텝 1∼3을 상기 조건으로 실시하여 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 산출한 후, 소정의 보간(補間) 처리를 행하여 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 얻었다. 설계에 있어서, 광원(31A)(또는 광원(31B))과 광확산판(40) 사이의 거리(D)를 소정의 거리로 설정하고 있다. 이 소정의 거리로서의 D는, L=45mm로 했을 때에 L/D가 다음 값이 되도록 설정되어 있다. 즉, 실시예 1에서는 L/D=2.17, 실시예 2에서는 L/D=2.50, 실시예 3에서는 L/D=3.20, 실시예 4에서는 L/D=3.75, 실시예 5에서는 L/D=2.00, 실시예 6∼8에서는 L/D=3.20, 실시예 9∼11에서는 L/D=3.00 및 실시예 12에서는 L/D=2.50이 되도록, 설계시의 거리(D)를 설정하고 있다.
도 41∼도 52는 각각 실시예 1∼12의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서 설계 데이터를 나타내는 도표이다. 볼록 형상부(41)의 폭(wa)은, 실시예 1∼4에 대해서는 wa=400㎛, 실시예 5에 대해서는 wa=250㎛, 실시예 6∼11에 대해서는 wa=355㎛, 실시예 12에 대해서는 wa=349㎛이다. 도 41∼도 52에 있어서, x는 볼록 형상부(41A∼41J)의 설명에 있어서의 x축 상의 위치(㎛)를 나타내고 있다. 도 41∼도 52에 있어서, z는 볼록 형상부(41A∼41J)의 설명에 있어서의 z축 상의 위치(㎛)를 나타내고 있고, 볼록 형상부(41)의 높이(㎛)에 대응한다. 도 41∼도 52에 나타내는 바와 같이, 스텝 1∼3에 의한 설계 단계에서는 볼록 형상부(41)의 절반의 형상을 설계하고 있다. 도 41∼도 52에 나타내는 x, z 조로 표시되는 각 데이터점은, 제 2 실시형태에서 설명한 스텝 1∼스텝 3에 있어서 이산화(離散化)된 인접하는 선 요소의 교점 위치를 나타내고 있다.
실시예 1∼12에 있어서의 시뮬레이션은, 도 41∼도 52에 나타낸 각 데이터점을 정점으로 하여 3차 스플라인(spline) 보간을 실시하여 얻어진 볼록 형상부(41)의 단면 형상에 대하여 실시했다. 3차 스플라인 보간은, 도 41∼도 52의 각 도면에 있어서, 볼록 형상부(41)의 왼쪽 끝, 즉 (x, z)=(-wa/2, 0)에서는 2회 미분이 0, 볼록 형상부(41)의 정점부, 즉 x=0인 위치에서는 1회 미분이 0인 조건으로 행하고 있다. 또한, 비교예 1에 있어서의 시뮬레이션에서는, 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 반원 형상으로 했다.
실시예 1∼12 및 비교예 1에 있어서의 볼록 형상부의 단면 형상은, 수학식 4 또는 수학식 6에 나타내고 있는 z0(x)로 표시되는 것에 대응한다. 이때, ha 및 ka는 표 9와 같다. 한편, 실시예 1∼12의 볼록 형상부(41)의 폭(wa)은 전술한 바와 같고, 비교예 1의 볼록 형상부(41)의 폭(wa)은 실시예 1∼4의 경우와 동일하게 400㎛이다. 표 9에 나타낸 ha 및 ka의 값의 경우, 실시예 1의 단면 형상은 제 3 실시형태에서 나타낸 형상예 2에 대응하고, 실시예 2의 단면 형상은 형상예 1에 대응한다. 실시예 3의 단면 형상은 제 3 실시형태에서 나타낸 형상예 3에 대응하고, 실시예 4의 단면 형상은 형상예 4에 대응한다. 또한, 실시예 5∼12의 단면 형상은 각각 볼록 형상부(41C∼41J)에 대응한다.
Figure 112010043470283-pat00015
상기 시뮬레이션 모델을 이용하여, 실시예 1∼12 및 비교예 1에 대하여 다음 시뮬레이션 A를 실시했다.
(시뮬레이션 A)
주기 경계 조건을 마련함으로써, 복수의 광원(31)으로부터 출력된 광에 의한, 인접하는 2개 광원(31A, 31B) 상의 영역에서의 강도 분포를 계산했다. 이 시뮬레이션 3의 결과에서는, 인접하는 2개 광원(31A, 31B) 사이 상의 영역에 있어서의 계산 결과를 나타내고 있다. 이 시뮬레이션 A에서는, 거리(L)를 45mm로 하는 한편, 거리(D)를 변화시킴으로써 상이한 L/D에 대하여 강도 분포를 구했다. 그리고, 상이한 L/D에 대하여 정면 방향(θ=0)인 경우의 강도 균제도(%)를 산출했다. 강도 균제도(%)는 「(최소 강도)/(최대 강도)×100」으로서 산출했다. 한편, 어떤 관측각 θ에 대한 강도는 휘도에 대응하기 때문에, 어떤 관측각 θ에 대한 강도 분포에 기초한 강도 균제도는 휘도 균제도에 대응한다.
시뮬레이션 결과는 도 53에 나타낸 도표와 같다. 실시예 1∼12에서는, 비교예 1보다도 높은 강도 균제도(휘도 균제도)를 실현할 수 있다. 특히,
실시예 1에서는 L/D=2.17,
실시예 2에서는 L/D=2.5,
실시예 3에서는 L/D=3.15, 3.2,
실시예 4에서는 L/D=3.7, 3.75,
실시예 5에서는 L/D=2.0,
실시예 6에서는 L/D=3.2, 3.3,
실시예 7, 8에서는 L/D=3.2,
실시예 9∼11에서는 L/D=3.0, 및
실시예 12에서는 L/D=2.5
일 때에 90% 이상이라는 높은 정면 방향의 강도 균제도(휘도 균제도)를 실현할 수 있다.
(실시예 13)
광확산판(40)의 굴절률을 1.49로 하고, 두께(d1)를 2.25로 한 점 이외는, 실시예 1∼12의 경우와 동일하게 볼록 형상부(41)를 설계하여 실시예 13을 실시했다. 실시예 13에서는, wa=400㎛로 하고 있다. 도 41∼도 52에 대응하는 실시예 13에 있어서의 설계 단계에서의 설계 데이터는 도 54의 도표에 나타내는 바와 같다. 실시예 13의 볼록 형상부(14)의 설계에 있어서의 광원(31A)(또는 광원(31B))과 광확산판(40) 사이의 소정의 거리로서의 거리(D)는, L=45mm로 했을 때에 L/D가 4.00이 되도록 설정하고 있다. 실시예 13에 있어서도 이들 실험 데이터에 실시예 1∼12의 경우와 동일하게 소정의 보간 처리를 실시하고 있다. 실시예 13에 있어서도, 볼록 형상부(41)의 단면 형상은 수학식 4 또는 수학식 6에 나타내고 있는 z0(x)에 있어서 ha=0.9752wa 및 ka=-0.212로 한 것에 대응한다. 한편, wa는 상기와 같이 400㎛이다. 실시예 13의 시뮬레이션 결과는 표와 같다.
Figure 112010043470283-pat00016
표 10으로부터, L/D 2.0 및 4.0에서 강도 균제도(휘도 균제도)가 90% 이상이라는 높은 값을 실현할 수 있고, 또한 L/D가 보다 큰 4.0에 있어서도 높은 강도 균제도(휘도 균제도)를 실현할 수 있다.
(실시예 14∼17)
다음으로, 실시예 14∼17 및 비교예 2를 참조하여 광확산판(광제어판)에 관하여 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예 14∼17 및 비교예 2의 설명에서는, 설명의 편의를 위해, 상기 제 1 실시형태의 요소에 대응하는 요소에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
실시예 14∼17 및 비교예 2에서는, 각각 상이한 볼록 형상부의 단면 형상에 대하여 광선 추적법에 의한 시뮬레이션을 실시하여 강도 분포를 구했다. 시뮬레이션 방법은 실시예 1∼12 등의 경우와 실질적으로 동일하기 때문에 설명을 생략한다. 한편, 전술한 바와 같이, 제 1 면(40a)의 단위 길이당 광량의 계산 방법은 실시예 1∼12의 경우와 상이하다. 실시예 14∼17 및 비교예 2의 모든 시뮬레이션에 있어서, 2개 광원(31A, 31B) 사이의 거리(L)는 30mm로 하고, 광확산판(40)의 굴절률은 1.59로 했다. 또한, 광확산판(40)의 두께(d1)는 1.5mm로 했다.
또한, 실시예 14∼17 및 비교예 2의 각각의 시뮬레이션에서는, 광확산판(40)의 제 2 면(40b)에 실시예 14∼17 및 비교예 2에서 설정한 단면 형상을 갖는 볼록 형상부(41)가 형성되어 있다고 했다.
상기 시뮬레이션 모델을 이용하여, 실시예 14∼17 및 비교예 2에 대하여 시뮬레이션 1∼3을 실시했다.
(시뮬레이션 1)
제 1 면(40a)으로부터 소정 거리(D)의 위치에 배치한 하나의 광원(31A)으로부터 출력된 광에 대한 정면 방향의 강도 분포를 계산했다.
(시뮬레이션 2)
제 1 면(40a)으로부터 100mm의 위치에 배치한 하나의 광원(31A)으로부터 출력된 광에 대한 정면 방향의 강도 분포를 계산했다.
(시뮬레이션 3)
시뮬레이션 A의 경우와 동일하게 하여 상이한 L/D에 대하여 강도 분포를 구했다. 시뮬레이션 3에서는, 정면 방향에 대하여 관측각 θ의 방향으로부터 광을 관측한 경우의 강도 분포도 계산했다. 그리고, 상이한 L/D 및 상이한 관측각 θ에 대하여 강도 균제도(%)를 산출했다.
[볼록 형상부의 형상]
실시예 14∼17에서는, 광원(31A)(또는 광원(31B))과 광확산판(40) 사이의 거리(D)를 소정의 거리로 설정하고, 원하는 강도 분포가 되도록 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계했다. 소정의 거리는, 실시예 14에서는 D=13.82mm, 실시예 15에서는 D=12mm, 실시예 16에서는 D=9.375mm, 실시예 17에서는 D=8.0mm이다.
실시예 14∼17에서는, 상기 조건으로, 제 2 실시형태에서 설명한 스텝 1∼3을 실시하여 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 산출한 후, 소정의 보간 처리를 행하여 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 얻었다. 실시예 14∼17의 폭은 동일하다. 14∼17의 각각의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부(41)의 설계 단계에서의 설계 데이터는 실시예 1∼실시예 4의 경우와 동일하다. 즉, 도 41∼도 44는 각각 실시예 14∼17의 시뮬레이션에서 사용한 볼록 형상부의 설계 단계에서의 설계 데이터를 나타내는 도표이다.
실시예 14∼17에 있어서의 시뮬레이션은, 도 41∼도 44에 나타낸 각 데이터점을 정점으로 하여 3차 스플라인 보간을 실시하여 얻어진 볼록 형상부(41)의 단면 형상에 대하여 실시했다. 3차 스플라인 보간은, 도 41∼도 44의 각 도면에 있어서, 볼록 형상부(41)의 왼쪽 끝, 즉 (x, z)=(-200, 0)에서는 2회 미분이 0, 볼록 형상부(41)의 정점부, 즉 x=0인 위치에서는 1회 미분이 0인 조건으로 행하고 있다. 또한, 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션에서는, 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 반원 형상으로 했다. 한편, 비교예 2의 폭은 실시예 14∼17과 동일하다.
도 55에, 시뮬레이션에 사용한 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 나타낸다. 도 55는 실시예 14∼17 및 비교예 2의 볼록 형상부의 단면 형상을 나타내는 도면이다. 도 55의 가로축은 볼록 형상부(41A∼41J)의 설명에 있어서의 x축에 대응하고, 볼록 형상부(41)의 폭 방향의 위치를 나타내고 있다. 도 55 중의 세로축은 볼록 형상부(41A∼41J)의 설명에 있어서의 z축에 대응하고, 높이를 나타내고 있다. 실시예 14∼17 및 비교예 2의 볼록 형상부(41)의 폭은 동일하다. 그리고, 도 55에 있어서 가로축 및 세로축의 길이는 볼록 형상부(41) 양끝의 폭의 절반의 길이를 기준으로 하여 규격화하여 나타내고 있다.
도 55에 나타낸 실시예 14∼17의 볼록 형상부의 단면 형상은, 수학식 4 또는 수학식 6에 있어서 ha, ka를 표 11에 나타내는 바와 같이 설정한 경우의 z0(x)로 표시되는 형상에 대응한다. 표 11에 있어서 wa는 400㎛이다.
Figure 112010043470283-pat00017
[시뮬레이션 결과]
이하, 실시예 14∼17 및 비교예 2의 시뮬레이션 1∼3의 시뮬레이션 결과에 관하여 설명한다. 시뮬레이션 결과의 설명에 있어서, 볼록 형상부(41)의 배열 방향, 즉 제 2 방향은 제 2 실시형태의 경우와 마찬가지로 X축 방향으로 칭한다.
(비교예 2)
도 56은 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다. 도 56에서는, D=12(mm)로 한 경우의, 광원(31A)으로부터의 광에 대한 정면 방향 강도 분포를 나타내고 있다. 도 56의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 57은 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다. 도 57의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 최대 강도로 규격화한 규격화 강도를 나타내고 있다.
도 56 및 도 57에 나타내는 바와 같이, 비교예 2에서는, 강도 분포의 정상부로부터 기슭부에 걸쳐서 비선형적으로 강도가 변화되고 있다. 즉, 비교예 2의 볼록 형상부(41)를 갖는 광확산판(40)에 의한 강도 분포는 선형 변화 영역(51)을 갖지 않는다.
시뮬레이션 3의 결과의 일례를 표 12에 나타낸다. 표 12에서는, 광원(31A)으로부터의 위치에 대한 강도에 기초하여 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 산출한 결과를, L/D 및 관측각 θ에 대하여 나타내고 있다.
Figure 112010043470283-pat00018
또한, 도 58(a)∼도 58(c)는, 비교예 2에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 58(a)는, L/D=3.5인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 58(b)는, L/D=3.75인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 58(c)는, L/D=4.0인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다.
(실시예 14)
도 59는 실시예 14에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다. 도 59에서는, D=13.82(mm)로 한 경우의, 광원(31A)으로부터의 광에 대한 정면 방향 강도 분포를 나타내고 있다. 도 59의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 60은 실시예 1에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다. 도 60의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 도 57의 경우와 마찬가지로 규격화 강도를 나타내고 있다.
도 59 및 도 60에 나타내는 바와 같이, 실시예 14의 볼록 형상부(41)의 단면 형상에서는, 강도 분포의 정상부로부터 기슭부에 걸쳐서 선형 변화 영역(51)을 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 60으로부터, 본 실시예 14에서는, 시뮬레이션 2의 조건 하에서 강도 분포는 조건 (a) 및 (b)와 함께 조건 (c), (d)도 만족하고 있다. 또한, 조건 (c)에 있어서 w4는 w1/6 이상을 만족하고 있다고 할 수 있다.
시뮬레이션 3의 결과의 일례를 표 13에 나타낸다. 표 13에서는, 광원(31A)으로부터의 위치에 대한 강도에 기초하여 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 산출한 결과를, 상이한 L/D 및 상이한 관측각 θ에 대하여 나타내고 있다.
Figure 112010043470283-pat00019
또한, 도 61(a)∼도 61(c)는 실시예 14에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 61(a)는, L/D=2.0인 경우에 있어서 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 61(b)는, L/D=2.5인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 61(c)는, L/D=3.0인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다.
실시예 14에서는, L=30mm, D=13.87, 즉 L/D 약 2.17에 대하여 원하는 강도 분포가 얻어지도록 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계하고 있다. 그리고, 표 13 및 도 61(b)로부터, L/D가 설계치에 가까운 2.17인 경우, 정면 방향에서 100%에 가까운 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 확보할 수 있다. 또한, 표 13 및 도 61(a)∼도 61(c)에 나타낸 결과로부터, L/D가 상기 설계치로부터 벗어났다고 해도 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 비교적(예컨대 비교예에 대하여) 완만하기 때문에, 휘도 불균일을 보다 안정되게 저감할 수 있다. 나아가, 관측각 θ가 20° 및 30°에 있어서도 높은 강도 균제도(휘도 균제도)를 확보할 수 있음과 동시에, L/D의 변화에 대하여 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하게 되어 있음을 알 수 있다.
(실시예 15의 결과)
도 62는 실시예 15에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다. 도 62에서는, D=12(mm)로 한 경우의, 광원(31A)으로부터의 광에 대한 정면 방향 강도 분포를 나타내고 있다. 도 62의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 63은 실시예 15에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다. 도 63의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 최대 강도로 규격화한 규격화 강도를 나타내고 있다.
도 62 및 도 63에 나타내는 바와 같이, 실시예 15의 볼록 형상부(41)의 단면 형상에서는, 강도 분포의 정상부로부터 기슭부에 걸쳐서 선형 변화 영역(51)을 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 63으로부터, 본 실시예 15에서는, 시뮬레이션 2의 조건 하에서 강도 분포는 조건 (a) 및 (b)와 함께 조건 (c), (d)도 만족하고 있다. 또한, 조건 (c)에 있어서 w4는 w1/6 이상을 만족하고 있다고 할 수 있다.
시뮬레이션 3의 결과의 일례를 표 14에 나타낸다. 표 14에서는, 광원(31A)으로부터의 위치에 대한 강도에 기초하여 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 산출한 결과를, L/D 및 관측각 θ에 대하여 나타내고 있다.
Figure 112010043470283-pat00020
또한, 도 64(a)∼도 64(c)는 실시예 15에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 64(a)는, L/D=2.0인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 64(b)는, L/D=2.5인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 64(c)는, L/D=3.0인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다.
실시예 15에서는, L=30mm, D=12, 즉 L/D 2.5에 대하여 원하는 강도 분포가 얻어지도록 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계하고 있다. 그리고, 표 14 및 도 64(b)로부터, L/D가 설계치인 2.5인 경우, 정면 방향에서 100%에 가까운 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 확보할 수 있다. 또한, 표 14 및 도 64(a)∼도 64(c)에 나타낸 결과로부터, L/D가 상기 설계치로부터 벗어났다고 해도 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하기 때문에, 휘도 불균일을 보다 안정되게 저감할 수 있음을 알 수 있다. 나아가, 관측각 θ가 20° 및 30°에 있어서도 높은 강도 균제도(휘도 균제도)를 확보할 수 있음과 동시에, L/D의 변화에 대하여 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하게 되어 있음을 알 수 있다.
(실시예 16의 결과)
도 65는 실시예 16에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다. 도 65에서는, D=9.375(mm)로 한 경우의, 광원(31A)으로부터의 광에 대한 정면 방향 강도 분포를 나타내고 있다. 도 65의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 66은 실시예 16에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다. 도 66의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 최대 강도로 규격화한 규격화 강도를 나타내고 있다.
도 65 및 도 66에 나타내는 바와 같이, 실시예 16의 볼록 형상부(41)의 단면 형상에서는, 강도 분포 중 강도 감소 영역에 있어서 선형 변화 영역(51)을 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 66으로부터, 본 실시예 16에서는, 시뮬레이션 2의 조건 하에서 강도 분포는 조건 (a) 및 (b)와 함께 조건 (c)도 만족하고 있다. 또한, 조건 (c)에 있어서 w4는 w1/8 이상을 만족하고 있다고 할 수 있다.
시뮬레이션 3의 결과의 일례를 표 15에 나타낸다. 표 15에서는, 광원(31A)으로부터의 위치에 대한 강도에 기초하여 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 산출한 결과를, L/D 및 관측각 θ에 대하여 나타내고 있다.
Figure 112010043470283-pat00021
또한, 도 67(a)∼도 67(c)는 실시예 16에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 67(a)는, L/D=3.0인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 67(b)는, L/D=3.2인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 67(c)는, L/D=3.5인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다.
실시예 16에서는, L=30mm, D=9.375, 즉 L/D 3.2에 대하여 원하는 강도 분포가 얻어지도록 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계하고 있다. 그리고, 표 15 및 도 67(b)로부터, L/D가 설계치인 3.2인 경우, 정면 방향에서 100%에 가까운 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 확보할 수 있다. 또한, 표 15 및 도 67(a)∼도 67(c)에 나타낸 결과로부터, L/D가 상기 설계치로부터 벗어났다고 해도 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하기 때문에, 휘도 불균일을 보다 안정되게 저감할 수 있게 된다. 나아가, 관측각 θ가 20° 및 30°에 있어서도 높은 강도 균제도(휘도 균제도)를 확보할 수 있음과 동시에, L/D의 변화에 대하여 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하게 되어 있음을 알 수 있다.
(실시예 17의 결과)
도 68은 실시예 17에 있어서의 시뮬레이션 1의 결과를 나타내는 도면이다. 도 68에서는, D=8.0(mm)으로 한 경우의, 광원(31A)으로부터의 광에 대한 정면 방향 강도 분포를 나타내고 있다. 도 68의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 강도(임의 단위)를 나타내고 있다. 도 69는 실시예 17에 있어서의 시뮬레이션 2의 결과를 나타내는 도면이다. 도 69의 가로축은 X축 방향에서의 광원(31A)에 대한 위치를 나타내고 있고, 세로축은 최대 강도로 규격화한 규격화 강도를 나타내고 있다.
도 68 및 도 69에 나타내는 바와 같이, 실시예 17의 볼록 형상부(41)의 단면 형상에서는, 강도 분포 중 강도 감소 영역에 있어서 선형 변화 영역(51)을 가짐을 알 수 있다. 또한, 도 69로부터, 본 실시예 17에서는, 시뮬레이션 2의 조건 하에서 강도 분포는 조건 (a) 및 (b)와 함께 조건 (c)도 만족하고 있다. 또한, 조건 (c)에 있어서 w4는 w1/10 이상을 만족하고 있다고 할 수 있다.
시뮬레이션 3의 결과의 일례를 표 16에 나타낸다. 표 16에서는, 광원(31A)으로부터의 위치에 대한 강도에 기초하여 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 산출한 결과를, L/D 및 관측각 θ에 대하여 나타내고 있다.
Figure 112010043470283-pat00022
또한, 도 70(a)∼도 70(c)는 실시예 17에 있어서의 시뮬레이션 3의 결과에 근거한 강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 70(a)는, L/D=3.5인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 70(b)는, L/D=3.75인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다. 도 70(c)는, L/D=4.0인 경우에 있어서, 광원(31A)을 기준으로 한 위치와 관측각 θ에 대한 강도 분포를 나타내고 있다.
실시예 17에서는, L=30mm, D=8.0, 즉 L/D=3.75에 대하여 원하는 강도 분포가 얻어지도록 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 설계하고 있다. 그리고, 표 16 및 도 70(b)로부터, L/D가 설계치인 3.75인 경우, 정면 방향에서 100%에 가까운 강도 균제도(휘도 균제도)(%)를 확보할 수 있다. 또한, 표 16 및 도 70(a)∼도 70(c)에 나타낸 결과로부터, L/D가 상기 설계치로부터 벗어났다고 해도 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하기 때문에, 휘도 불균일을 보다 안정되게 저감할 수 있게 된다. 나아가, 관측각 θ가 20° 및 30°에 있어서도 높은 강도 균제도(휘도 균제도)를 확보할 수 있음과 동시에, L/D의 변화에 대하여 강도 균제도(휘도 균제도)의 변화가 완만하게 되어 있음을 알 수 있다.
(실시예 14∼17 및 비교예 2의 결과의 비교)
비교예 2에서는, 시뮬레이션 1, 2의 결과에 나타낸 바와 같이, 하나의 광원(31A)에 대한 강도 분포가 선형 변화 영역(51)을 갖지 않는다. 이에 반하여, 실시예 14∼17에서는, 시뮬레이션 1, 2의 결과에 나타낸 바와 같이, 하나의 광원(31A)에 대한 강도 분포가 선형 변화 영역(51)을 갖는다. 나아가, 실시예 14∼17 및 비교예 2의 각각에 있어서의 시뮬레이션 1, 2의 결과의 비교로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 광원(31A)과 광확산판(40) 사이의 거리가 변하더라도 강도 분포는 동일한 특성을 갖는다. 따라서, 광확산판(40)으로부터 예컨대 100mm 떨어진 위치에 광원(31)을 배치하여 측정한 강도 분포가 일정 조건(예컨대, 조건 (a), (b))을 만족하고 있는 경우, 광확산판(40)에 대하여 소정의 거리(D)에서 배치된 하나의 광원(31A)에 대한 강도 분포도 동일한 조건을 만족하는 것이 된다. 따라서, 광확산판(40)으로부터 100mm 떼어 광원(31A)을 배치하여 볼록 형상부(41A)의 형상을 검사하여도 좋음을 알 수 있다.
또한, 실시예 14∼17에서 사용한 볼록 형상부(41)의 단면 형상은, 거리(D)를 소정의 값으로 하여 설계하고 있다. 이는, 소정의 L/D에 대하여 원하는 강도 분포를 얻을 수 있도록 설계하고 있게 된다. 그리고, 시뮬레이션 3의 결과로부터, 각 실시예 14∼17에서는, 설계에 사용한 소정의 L/D에 대하여 높은 휘도 균제도를 실현할 수 있다.
나아가, 상기 선형 변화 영역(51)을 갖는 실시예 14∼17에서는, 선형 변화 영역(51)을 갖지 않는 비교예와 비교하여 L/D의 변화에 대한 휘도 균제도의 변화를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 실시예 14∼17의 경우에는, 설계용으로 설정한 소정의 L/D로부터 벗어난 경우이더라도, 휘도 균제도의 저하를 저감할 수 있다. 그 결과, 보다 안정되게 휘도 불균일을 억제할 수 있고, 결과로서 실시예 14∼17의 광확산판(40)은 범용성을 갖는다.
또한, 실시예 14∼17의 결과의 비교로부터, 선형 변화 영역(51)을 갖는 강도 분포를 사용하여 설계한 경우에는, L/D를 크게 했다고 하더라도, 즉 면광원 장치(20)나 투과형 화상 표시 장치(1)의 박형화를 도모했다고 하더라도 높은 휘도 균제도를 확보할 수 있음을 알 수 있다. 그리고, 이 경우도, L/D가 변화되더라도 휘도 균제도의 저감을 억제할 수 있음은 전술한 바와 같다.
이상 설명한 실시형태 및 실시예에 의하면, 보다 안정되게 휘도 불균일을 억제 가능한 광제어판, 및 그 광제어판을 포함하는 면광원 장치 및 투과형 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태 및 실시예를 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대 광제어판을 광확산판(40)으로 하여 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 복수의 광원으로부터 출력된 광의, 복수의 광원이 배치되는 평면에 평행한 평면 내에서의 휘도 균일성을 조정하는 광부품이면 좋다. 예컨대, 광제어판은, 투명 재료로 이루어지는 판의 광 출사측에, 상술한 볼록 형상부를 복수 갖는, 프리즘 시트나 렌즈 시트 등의 광학 시트 또는 광학 필름과 같은 휘도 조정판으로 할 수도 있다.
또한, 지금까지의 설명에서는, 광원부(30)가 갖는 복수의 광원(31)은 간격( L)으로 거의 등간격으로 배치되어 있다고 했지만, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리는 상이하여도 좋다. 이 경우는, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 간격의 평균 거리(Lm)를 사용하여, 광원(31) 사이의 거리와, 광원(31)과 광제어판(40) 사이의 거리의 비를 정의할 수 있다. 한편, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리가 상이한 경우, L/D가 위치에 따라서 상이하다. 광확산판(40)에서는, 전술한 바와 같이, L/D가 변화되더라도 복수의 광원(31)으로부터의 광에 의한 강도 분포에의 기여를 저감할 수 있다. 따라서, 인접하는 2개 광원(31, 31) 사이의 거리가 상이한 경우이더라도, 위치에 따라 예컨대 볼록 형상부(41)의 단면 형상을 변경할 필요성이 저감된다. 그 때문에, 광확산판(40)의 설계 및 제조가 용이하여, 광확산판(40), 면광원 장치(20) 및 투과형 화상 표시 장치(1)의 제조 비용 저감을 도모할 수 있다.
나아가, 볼록 형상부(41)의 단면 형상은 동일하게 했지만, 반드시 동일하지 않아도 좋다. 단, 동일함으로써 제조 비용 저감 등을 도모할 수 있음은 전술한 바와 같다.
한편, 제 2 실시형태에서는 광학 요소부는 볼록 형상부(41)로 하여 설명했지만, 광학 요소부는 도 5에 나타낸 강도 분포를 실현할 수 있는 형상이면 특별히 한정되지 않는다.

Claims (11)

  1. 제 1 면으로부터 입사한 광이 상기 제 1 면과 반대측에 위치하는 제 2 면으로부터 출사 가능한 광제어판으로서,
    제 1 방향으로 연장됨과 동시에, 상기 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 병렬 배치된 복수의 볼록 형상부가 상기 제 2 면에 형성되어 있고,
    상기 볼록 형상부의 상기 제 1 방향에 직교하는 단면에서, 당해 볼록 형상부의 상기 제 2 방향에 대한 양끝을 지나는 축선을 x축으로 하고, 상기 x축 상에서 상기 양끝의 중심을 지나며 상기 x축에 직교하는 축선을 z축으로 하고, 상기 볼록 형상부의 x축 방향의 길이를 wa로 했을 때,
    상기 단면에서 상기 볼록 형상부의 윤곽 형상이, -0.475wa≤x≤0.475wa의 범위에서 수학식 1을 만족하는 z(x)로 표시되는,
    광제어판.
    [수학식 1]
    Figure 112010043470283-pat00023

    단, 수학식 1에 있어서, zB(x)=z0(x)×r(r은 0.95 이상 1.05 이하의 상수임)이고, z0(x)는 수학식 2로 표시된다.
    [수학식 2]
    Figure 112010043470283-pat00024

    (수학식 2 중, ha는 0.27wa 이상 1.02wa 이하의 상수이고, ka는 -0.38 이상 0.00 이하의 상수이다)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.48 이상 1.62 이하인, 광제어판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.48 이상 1.50 미만이고,
    상기 ha가 0.34wa 이상 1.02wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.38 이상 -0.06 이하인, 광제어판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.50 이상 1.52 미만이고,
    상기 ha가 0.33wa 이상 0.99wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.35 이상 -0.06 이하인, 광제어판.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.52 이상 1.54 미만이고,
    상기 ha가 0.31wa 이상 0.98wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.33 이상 -0.05 이하인, 광제어판.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.54 이상 1.56 미만이고,
    상기 ha가 0.30wa 이상 0.96wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.30 이상 -0.05 이하인, 광제어판.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.56 이상 1.58 미만이고,
    상기 ha가 0.29wa 이상 0.94wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.29 이상 -0.03 이하인, 광제어판.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.58 이상 1.60 미만이고,
    상기 ha가 0.28wa 이상 0.92wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.27 이상 -0.02 이하인, 광제어판.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼록 형상부의 굴절률이 1.60 이상 1.62 이하이고,
    상기 ha가 0.27wa 이상 0.87wa 이하이고,
    상기 ka가 -0.27 이상 0.00 이하인, 광제어판.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 광제어판과,
    서로 이간(離間)하여 배치되어 있고 상기 광제어판의 상기 제 1 면에 광을 공급하는 복수의 광원을 구비하는,
    면광원 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 광제어판과,
    서로 이간하여 배치되어 있고 상기 광제어판의 상기 제 1 면에 광을 공급하는 복수의 광원과,
    복수의 상기 광원으로부터 출력되어 상기 광제어판을 통과한 광에 의해 조명되어 화상을 표시하는 투과형 화상 표시부를 구비하는,
    투과형 화상 표시 장치.
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