KR19990077550A - 사이드라이트형면광원장치및액정표시장치 - Google Patents

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KR19990077550A
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오까와신고
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Abstract

사이드라이트형 면광원 장치 (1) 는 도광판 (2), 반사 시트 (4), 광제어부재 (5) 를 구비한다. 일차광원 (3) 은 도광판 (2) 의 서로 대향하는 입사단면 측에 각각 하나씩 배치된다. 조명광 (L) 은 배면 (2B) 과 출사면 (2C) 사이를 반복반사하면서 반대측 입사단면 (2A) 에 가까워지도록 전파한다. 도광판 (2) 의 배면 (2B) 에는 다수의 미소 돌기열이 형성되어 있다. 각 돌기열은 입사단면 (2A) 과 거의 직교하는 방향으로 연재하는 1 쌍의 사면 (2E, 2F) 을 가진다.
이들 돌기열은 입사단면 (2A) 과 평행한 면내에서 출사광의 지향성을 출사면 (2C) 의 정면방향으로 보정함과 동시에, 조명광을 효율적으로 출사면 (2C) 에서 출사시키는 기능을 가진다. 출사촉진면을 형성하는 출사면 (2C) 에서 출사된 조명광은 광제어부재 (5) 를 거쳐 액정 표시 패널 (LP) 을 조명한다. 출사촉진면의 광산란 파워는 입사단면 근방에 비해 중앙부에서 강해져 있어도 된다.

Description

사이드라이트형 면광원 장치 및 액정 표시 장치 {SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE OF SIDE LIGHT TYPE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 사이드라이트형 면광원 장치 및 상기 장치를 백라이팅에 적용한 액정 표시 장치에 관한 것이다. 더 자세히 말하면, 본 발명은 2 개의 입사단면을 갖는 도광판을 채용한 상기 면광원 장치를 정면방향 (도광판의 출사면에 세운 법선방향) 으로의 출사광이 증대하도록 개량하고, 또 그것에 대응하여 상기 액정 표시 장치의 표시 밝기를 개선한다.
사이드라 이트형 면광원 장치는 넓은 단면적의 조명광속을 출력하는 장치로서 주지되어 있고, 예를 들면 액정 표시 장치의 백라이팅에 적용되고 있다. 백라이팅을 위해 배치된 사이드라이트형 면광원 장치는 액정 패널의 배면에서 조명광을 공급한다. 일반적으로, 사이드라이트형 면광원 장치는 도광판과 일차광원을 구비한다. 도광판의 메이저면 중 한 면이 출사면을 제공하고, 다른 면은 배면을 제공한다. 일차광원은 도광판의 입사단면 (마이너면) 측에 배치되어 입사단면을 통해 도광판에 일차광을 공급한다. 이 배치는, 전체형상을 박형화하는데 적합하다. 일차광원에는 통상 냉음극관과 같은 봉형 광원이 사용된다. LED (발광 다이오드) 와 같은 점형 광원이 사용되기도 한다. 일차광원에서 출사된 조명광은 도광판의 입사단면을 통해 도광판 내에 도입된다. 도입된 조명광은 도광판 내를 전파하고, 그 과정에서 도광판의 출사면에서 조명광이 출력된다.
전형적인 도광판으로, 전체의 두께가 같은 평판 형상 도광판과 쐐기단면 형상 도광판이 알려져 있다. 전자를 채용한 경우, 서로 대향하는 (서로 반대측에 위치하는) 2 개의 단면 (입사단면을 제공하는 마이너면) 을 통해 일차광을 도광판 내에 도입한다고 알려져 있다.
일차광은 각 입사단면 측에 배치된, 예를 들면 봉형 냉음극관에 의해 공급된다. 이로써, 단일 입사단면을 통해 광공급하는 사이드라이트형 면광원 장치에 비해, 조명광 출력의 증대를 기대할 수 있다. 또, 도광판으로부터의 조명광의 출사를 촉구하기 위해 출사면 또는 배면은 조면 또는 미소 렌즈면이 되는 일도 있다. 이러한 면은 출사촉진면이라 불린다.
강력한 조명광 출력을 제공하는 사이드라이트형 면광원 장치는, 예를 들면 자동차 네비게이션 시스템에 적용되는 액정 표시 장치의 백라이팅에 적합하다. 그 이유는, 밝은 표시는 표시정보에 순간의 시인 (視認) 을 용이하게 하기 때문이다.
상술한 양 입사단면에서 일차광을 공급하는 면광원 장치에 대해서도, 정면방향 (도광판의 출사면에 세운 법선방향) 으로의 출사광이 반드시 충분하지 않다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 도광판의 정면방향 (출사면에 세운 법선방향) 에 대한 출사광이 증대하도록 개량된 사이드라이트형 면광원 장치 및 그 장치를 백라이팅에 적용한 액정 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 출사면 및 배면을 제공하는 메이저면 및 서로 반대측에 위치하는 1 쌍의 입사단면을 갖는 도광판과, 이들 1 쌍의 입사단면을 통해 일차광을 공급하기 위한 일차광원을 구비한 사이드라이트형 면광원 장치를 개량한다.
상기 개량에 따르면, 도광판의 배면에는 다수의 돌기열이 형성되어 있다. 각 돌기열은 입사단면과 거의 직교하는 방향으로 연재하는 1 쌍의 사면을 포함한다. 또, 출사면은 조명광의 출사를 촉진하는 출사촉진면을 제공하고 있다. 출사촉진면은 출사면에서 조명광을 산란시키는 광산란면이면 된다. 또한, 광산란면의 광산란 파워는 도광판의 양 입사단면쪽에서 중앙부쪽에 가까워짐에 따라 증대하는 경향이 있는 것이 바람직하다.
또, 면광원 장치에서 채용되고 있는 도광판의 출사면을 따라, 입사단면에 수직인 면 내에 관해 정면방향으로의 지향성 수정을 하는 광제어부재를 배치하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 이렇게 개량된 면광원 장치를 액정 표시 패널의 배면에 배치함으로써 개량된 액정 표시 장치를 제공한다.
법선방향에 대한 출사의 증대는 도광판의 배면에 형성된 다수의 돌기열에 의해 달성된다. 즉, 각 돌기열을 형성하는 사면쌍은 입사단면과 거의 직교하도록 연재하고 있으므로, 입사단면에서 보았을 때 좌우에서 내측으로 모이도록 출사광의 지향성을 보정한다. 출사촉진면을 제공하는 출사면은 내부입사광을 산란하여 출사를 촉진한다. 출사촉진면은 예를 들면 매트처리된 면, 광확산성 잉크를 부착한 면이어도 된다.
출사촉진면의 광산란 파워가 도광판의 양 입사단면쪽에서 중앙부쪽에 가까워짐에 따라 증대하는 경향이 있다면, 모든 입사단면에서 먼 중앙부분에서 발생하기 쉬운 광출사 부족이 방지된다. 본 발명에 따른 면광원 장치의 특징은 상기 장치를 백라이팅에 적용한 액정 표시 장치의 화상표시 성능에 반영되어, 표시 스크린의 정면방향 (법선방향) 에서 본 밝기가 증강된다.
본 발명의 상술한 특징 및 다른 특징은 첨부된 도면을 참조하여 이루어지는 실시형태의 상세한 설명에서 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 사이드라이트형 면광원 장치를 LCD 의 백라이팅에 적용한 배치를 나타낸 분해사시도.
도 2 는 도 1 에 나타낸 사이드라이트형 면광원 장치의 선 B-B 를 따른 단면도.
도 3 은 도 1 에 나타낸 면광원 장치에 채용되어 있는 도광판의 배면에 대해 설명하기 위한 단면도.
도 4 는 도 1 에 나타낸 면광원 장치에 채용되어 있는 프리즘 시트에 대해 설명하기 위한 단면도.
도 5 는 도 1 에 나타낸 면광원 장치에서 도광판으로부터의 출사 지향특성을 나타내는 그래프.
도 6 은 도 5 와의 대비를 위해, 평탄한 배면을 갖는 도광판이 채용된 경우에 대해 도광판으로부터의 출사 지향특성을 나타내는 그래프.
도 7 은 도 1 에 나타낸 면광원 장치에서 출사광 (프리즘 시트로부터의 출사광) 의 지향특성을 나타내는 그래프.
도 8 은 도 7 과의 대비를 위해, 평탄한 배면을 갖는 도광판이 채용된 경우에 대해 출사광 (프리즘 시트로부터의 출사광) 의 지향특성을 나타내는 그래프.
도 9 는 도 1 에 나타낸 면광원 장치에 대해 조명출력의 휘도분포를 등휘도선으로 나타낸 다이아그램.
도 10 은 도 9 와의 대비를 위해, 평탄한 배면을 갖는 도광판이 채용된 경우에 대해 조명출력의 휘도분포를 등휘도선으로 나타낸 다이아그램.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 사이드라이트형 면광원 장치에 채용되는 도광판을 나타내는 평면도.
도 12 는 제 2 실시형태에 관한 면광원 장치에 대해 조명출력의 휘도분포를 등휘도선으로 나타낸 다이아그램.
(1) 제 1 실시형태
도 1 및 도 2 를 참조하면, 사이드라이트형 면광원 장치 (1) 는 도광판 (2), 2 개의 일차광원 (3), 반사 시트 (4), 광제어부재로서 가요성 프리즘 시트 (5) 를 구비한다. 반사 시트 (4), 도광판 (2), 프리즘 시트 (5) 는 차례로 적층배치된다. 일차광원 (3) 은 도광판 (2) 의 서로 대향하는 단면 (입사단면) 측에 각각 하나씩 배치된다. 각 일차광원 (3) 은 예를 들면 리플렉터 (8) 를 배후에 형성한 냉음극관 (형광 램프 ; 7) 으로 구성된다. 형광 램프 (7) 에서 방사된 조명광 (일차광) 은, 리플렉터 (8) 의 개구를 통해 도광판 (2) 의 각 입사단면 (2A) 에 공급된다. 리플렉터 (8) 는 정반사성 또는 난반사성 시트로 이루어진다.
반사 시트 (4) 는 예를 들면, 은을 증착한 시트형 정반사부재로 이루어지고, 도광판 (2) 으로부터의 누출광을 반사하여 도광판 (2) 으로 복귀된다. 이로써 광 에너지의 손실을 방지한다.
도광판 (2) 은 투명하고, 전체에 걸쳐 두께는 같은 두게를 가지는 판부재이며, 예를 들면 아크릴 수지 (PMMA 수지) 로 이루어진다. 이러한 도광판 (2) 은 예를 들면 출사성형으로 제조된다.
각 입사단면 (2A) 에서 도광판 (2) 내로 도입된 조명광 (L) 은 배면 (2B) 과 출사면 (2C) 사이를 반복반사하면서 반대측 입사단면 (2A) 에 가까워지도록 전파한다. 배면 (2B) 및 출사면 (2C) 으로부터의 반사시에 일부가 도광판 (2) 외부로 출사한다. 배면 (2B) 에서의 출사광은 직접, 또는 반사 시트 (4) 를 거쳐 도광판 (3) 에 복귀된다. 출사면 (2C) 에서의 출사광은 프리즘 시트 (5) 를 거쳐 액정 표시 패널 (LP) 로 향한다. 액정 표시 패널 (LP) 의 묘사는 도 2 에서는 생략되어 있다.
화살표 (C) 로 나타낸 부분확대 묘사를 참조하면, 도광판 (2) 의 배면 (2B) 에는 입사단면 (2A) 과 거의 수직으로 연재하는 다수의 미소 돌기열이 형성되어 있다. 각 돌기열은 입사단면 (2A) 과 거의 직교하는 방향으로 연재하는 1 쌍의 사면 (2E, 2F) 을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 1 쌍의 사면 (2E, 2F) 이 직접 접속되어 돌기열에 삼각형상의 단면을 부여하고 있다. 이들 돌기열은 입사단면 (2A) 과 평행한 면내에서 출사광의 지향성을 출사면 (2C) 의 정면방향 (출사면 (2C) 의 법선방향) 으로 보정함과 동시에, 조명광을 효율적으로 출사면 (2C) 에서 출사시키는 기능을 가진다. 이것은 본 발명의 중요한 특징 중 하나이다.
도광판 (2) 의 내부를 전파하는 조명광이 배면 (2B) 에 내부입사하면, 사면 (2E, 2F) 중 어느 하나에 의해 반사된다. 배면 (2B) (사면 (2E, 2F)) 에 의한 내부반사광의 진행방향은 배면 (2B) 이 평탄 (사면 (2E, 2F) 없음) 한 경우에 비해 입사단면 (2A) 과 평행한 면내에 관해 정면방향으로 모인다. 그 결과, 출사면 (2C) 에 세운 법선방향의 출력성분이 증대한다.
여기에서 주의해야 할 것은, 도 3 에 나타낸 바와 같이 배면 (2B) 에 대한 내부입사광 중 일부는 사면 (2E 또는 2F) 에 작은 각도로 입사하는 조명광 (L) 이 되어, 사면 (2E 또는 2F) 에서 일단 도광판 (2) 외부로 탈출하는 것이다. 그러나, 이들 탈출광은 다시 다른 돌기열의 사면 (2E 또는 2F) 에서 도광판 (2) 내로 복귀되고, 이어서 동일 돌기열의 사면 (2E 또는 2F) 에 의해 출사면 (2C) 으로 향해진다. 이 조명광은 출사면 (2C) 에 대해 작은 내부 입사각으로 입사하기 때문에, 출사면 (2C) 에서 용이하게 출사된다. 파선으로 나타낸 바와 같이, 반사 시트 (4) 에 의한 반사를 거쳐 도광판 (2) 내로 복귀하는 성분도 있지만, 이들 성분도 역시 출사면 (2C) 으로 향해진다.
이러한 내부입사 조명광 (L) 은, 만약 배면 (2B) 이 평탄 (사면 (2E 또는 2F) 없음) 하다면, 정면방향에 대한 출사광으로 변환되기 어렵다. 사면 (2E, 2F) 의 존재에 의해 정면방향으로 용이하게 변환된다. 따라서, 도광판 (2) 으로부터의 조명광 출력은 출사면 (2C) 의 정면방향에 대한 지향성이 강해진다. 또, 배면 (2B) 이 평탄 (사면 (2E, 2F) 없음) 한 경우에 비해 배면 (2B) 에서 정면출사면 (2C) 으로 조명광이 확실하게 이끌어져 출력되므로, 조명광의 출사효율이 전체적으로 향상한다.
본 실시형태에 있어서의 각 사면쌍 (2E, 2F) 의 출사면 (2C) 에 대한 경사각은 서로 같고, 정각 (頂角 ;1) 은 약 100 도이다. 일반적으로, 정각 (1) 은 50 도 내지 130 도의 범위가 실제적이고, 바람직한 것은 60 도 내지 110 도의 범위이다.
돌기열의 반복피치 (W1) 는, 액정 표시 패널 (LP) 화소주기의 1/4 이하, 예를 들면 W1 = 50 ㎛ 인 것이 바람직하다. 이로써, 액정 표시 패널 (LP) 화소의 주기적 배열과 배면 (2B) 의 돌기열의 주기적 배열의 중첩에 의해, 무아레무늬의 발생이 방지된다. 무아레무늬는 미세한 휘도 불균일로서 관찰되어, 출력조명광의 품질을 저하시킨다. 또한, 액정 표시 장치를 백라이팅으로 적용할 때에는 표시품질을 저하시킨다.
도광판 (2) 의 출사면 (2C) 은 출사촉진면을 형성하고 있다. 출사촉진면은, 예를 들면 매트처리된 면, 광확산성 잉크를 부착한 면이어도 된다. 이와같은 출사촉진면은, 도광판 (2) 의 내부를 전반하는 조명광 (L) 을 산란시켜, 출사를 촉진한다. 예를 들면, 매트처리가 출사면 (2C) 의 전면에 실시되어도 된다. 이로써, 출사면 (2C) 은 까칠까칠한 감이 있는 주름면이 되어, 내부입사광을 산란시킨다.
본 실시형태에서는, 출사면 (출사촉진면 ; 2C) 의 전체면에 균일하게 산란 파워가 부여된다. 만약, 출사면 (2C) 이 평탄한 면인 (출사촉진면이 아닌) 경우에는 상당한 내부입사광이 전반사되어, 도광판 (2) 외부로 탈출불가능하다. 출사촉진면은 이 속박을 약화시키고, 출사를 용이하게 한다.
프리즘 시트 (5) 는 그 한 쪽 면이 프리즘면을 제공하고, 이 프리즘면이 도광판을 향하도록 배치되어 있다. 도 1 중에 화살표 (D) 를 그어 부분확대묘사한 바와 같이, 프리즘면은 다수의 미소 돌기열을 구비한다. 각 돌기열은, 도광판 (2) 의 입사단면 (2A) 과 거의 평행하게 연장되는 한 쌍의 사면 (5A,5B) 을 가진다. 본 실시형태에서는, 한 쌍의 사면 (5A,5B) 은 직접 접속되어 돌기열에 삼각형 형상의 단면을 부여하고 있다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 출사면 (2C) 으로부터의 조명광 (L) 은 입사단면 (2A) 에 상대적으로 가까운 사면 (5A) 에서 프리즘 시트 (5) 내로 도입되고, 입사단면 (2A) 에서 상대적으로 먼 사면 (5B) 에 의해 반사되어, 출사면 (2C) 의 정면방향 (도 4 에서 상방) 으로 출력된다. 이로써, 프리즘 시트 (5) 는 입사단면 (2A) 과 직교하는 면내에서 출사광의 지향성을 출사면 (2C) 의 정면방향으로 보정한다.
본 실시형태에 있어서, 각 사면쌍 (5A, 5B) 의 출사면 (2C) 에 대한 경사각은 서로 같다. 사면 (5A 및 5B) 이 이루는 정각 (2) 는 약 66 도이다. 이 정각 (2) 의 실제적인 범위는 30 도 내지 70 도이고, 바람직하게는 50 내지 70 도, 더욱 바람직하게는 60 도 내지 70 도이다.
프리즘 시트 (5) 의 돌기열의 반복피치 (W2) 에 대해서도, 액정 표시 패널 (LP) 화소주기의 1/4 이하, 예를 들면 W1 = 50 ㎛ 인 것이 바람직하다. 이로써, 액정 표시 패널 (LP) 화소의 주기적 배열과 프리즘 시트 (5) 의 돌기열의 주기적 배열의 중첩에 의해, 무아레무늬의 발생이 방지된다. 상기와 같이, 무아레무늬는 미세한 휘도 불균일로서 관찰되어, 출력조명광의 품질을 저하시킨다. 또한, 액정 표시 장치의 백라이팅으로의 적용시에는 표시품질을 저하시킨다.
본 실시형태에서의 광의 거동을 간단하게 정리하면 다음과 같다. 한 쌍의 형광램프 (7) 에서 출사된 조명광 (L) 은 (도 1 및 도 2 참조), 직접 또는 리플렉터 (8) 로 반사한 후 서로 대향하는 입사단면 (2A) 에서 도광판 (2) 의 내부로 도입된다.
조명광 (L) 은, 배면 (2B) 과 출사면 (2C) 사이를 반복반사하면서, 반대측의 입사단면 (2A) 에 가까워지도록 도광판 (2) 내를 전파한다. 배면 (2B) 및 출사면 (2C) 에서의 반사시에 일부가 도광판 (2) 외부로 출사된다. 상술한 바와 같이, 배면 (2B) 으로부터의 출사광은 직접, 또는 반사시트 (4) 를 거쳐 도광판 (2) 으로 복귀한다. 도광판 (2) 으로의 직접적인 복귀가 일어나는 것은, 도 3 을 참조하여 설명한 것과 같이 배면 (2B) 에 돌기열이 형성되어 있기 때문이다. 출사면 (2C) 으로부터의 출사광은 프리즘 시트 (5) 에서 방향수정된 후, 액정 표시 패널 (LP) 로 향한다.
여기에서 중요한 것은, 배면 (2B) 에 도달한 광의 대부분이 돌기열에 의해 출사면 (2C) 을 향하는 내부 전파광으로 적극적으로 변환되어, 출사촉진면을 형성하는 출사면 (2C) 에서 용이하게 출력된다는 것이다. 이 결과, 출사면 (2C) 의 정면방향 (출사면 2C 에 세운 법선방향) 에 대한 출사지향성이 높아진다. 또한, 토탈 도광판 (2) 의 출사광량의 증대를 기대할 수 있다. 만약, 배면 (2B) 이 평탄 (사면 (2E, 2F) 없음) 하다면, 이와 같은 효과는 기대할 수 없다.
도 5 내지 8 에 나타낸 측정예에서, 이들 효과는 이해될 것이다. 각 도면에 있어서, Xθ로 표시한 좌표축은 입사단면 (2A) 과 평행한 면내에서의 각도를 나타내고, Yθ로 표시한 좌표축은 입사단면 (2A) 과 수직인 면내에서의 각도를 나타낸다.
출사면 (2C) 에 세운 법선의 방향은, Xθ= Yθ = 0 에 대응한다. 그리고, 블록된 곡선은, Xθ- Yθ평면에서의 높이에서 방향에 의존한 상대강도를 표현한다.
도 5 는, 도 1 에 나타낸 면광원 장치에서의 도광판으로부터의 출사 지향특성을 나타내는 그래프이다. 이에 대해, 도 6 의 그래프는, 평탄한 배면을 갖는 도광판이 채용된 경우에 대해, 도광판으로부터의 출사 지향특성을 나타낸다.
도 6 을 참조하면, 입사단면 (2A) 과 평행한 면내에서 외측으로 넓어지도록 출사되는 조명광이 상당히 높은 상대강도를 나타낸다. 즉, 출사면 (2C) 의 정면방향으로의 출사가 불충분하다는 것을 의미한다. 한편, 도 5 를 참조하면, 입사단면 (2A) 과 평행한 면내에서 외측으로 넓어지도록 출사되는 조명광이 상당히 낮은 상대강도를 나타낸다. 즉, 출사면 (2C) 의 정면방향으로의 지향성 수정이 달성되어 있는 것을 의미한다.
이와같은 특성의 차이는, 면광원 장치의 출력 (프리즘 시트 5 를 거친 조명광) 에도 반영되는 것이, 도 7, 8 로부터 이해된다. 도 7 은, 도 1 에 나타낸 면광원장치의 출력 지향특성을 나타내는 그래프이다. 이에 대해, 도 8 의 그래프는, 평탄한 배면을 갖는 도광판이 채용된 경우에 대해, 면광원장치의 출력 지향특성을 나타내는 그래프이다.
우선, 도 7 과 도 5 의 비교 및 도 8 과 도 6 의 비교에서, 프리즘 시트 (5) 에 의해, 입사단면 (2A) 과 수직인 면내에서 경사진 지향성이 출사면 (2C) 의 정면방향으로 보정되는 것이 이해된다. 또한, 도 7 과 도 8 의 비교에서, 배면 (2B) 에 형성된 돌기열에 의해, 출사면 (2C) 의 정면방향으로 예리한 지향성으로써 조명광 출사가 달성되는 것이 이해된다.
또한, 종래기술 (도 8) 에 있어서는, 정면방향의 큰 피크 주위에 작은 피크 (기생피크) 가 몇 개 발생된다. 한편, 본 실시형태 (도 7) 에 있어서는, 기생피크가 억압되고, 자연스러운 지향성으로써 조명광이 출사된다.
다음으로, 도 9 는, 도 1 에 나타낸 면광원장치에 대해 조명출력의 휘도분포를 등휘도선으로 나타낸 다이어그램 그래프이다. 그리고, 도 10 은, 도 9 와의 대비를 위해, 평탄한 배면을 갖는 도광판이 채용된 경우에 대해, 조명출력의 휘도분포를 등휘도선으로 나타낸 다이어그램이다. 양 도면에 있어서, 출사면의 휘도는 법선방향에서 측정된다. 양 다이어그램의 비교에서, 본 실시형태 (도 9) 에서는 종래기술 (도 10) 에 비해, 현격히 휘도가 상승되어 있는 것을 알 수 있다.
(2) 제 2 실시형태
본 실시형태는, 상기 도광판 (2) 대신에 도 11 에 나타내는 도광판 (12) 이 채용된 점을 제외하고는 제 1 실시형태와 공통된다. 따라서, 중요설명은 생략한다.
도광판 (12) 은, 출사면이 제공하는 출사촉진면의 형태를 제외하면, 도광판 (2) (제 1 실시형태) 과 공통된다. 도광판 (12) 의 출사면 (출사촉진면) 에는, 양 입사단면에서 중앙부에 가까워짐에 따라 증대하는 경향이 있는 산란 파워가 부여된다. 즉, 도광판 (12) 의 양 입사단면 근방에서 중앙부를 향해 조명광의 출사를 촉진하는 정도가 증대된다. 이로써, 양 입사단면에서 비교적 먼 중앙부의 휘도저하가 방지된다.
본 실시형태에서는, 광산란면을 형성하기 위해 매트처리가 적용되고, 미소 원형상 (도트형상) 의 광확산요소 (미소한 조면 영역 ; 13) 가 다수 형성된다. 광산란파워의 정도는, 이들 광확산요소 (13) 의 피복율로 조정가능하다. 피복율은, 개개의 광확산요소 (13) 의 크기, 형성피치 등에 의존하여 바꿀 수 있다. 이와 같이 분포된 광확산요소 (13) 는 산란패턴이라도고 불린다.
개개의 광확산요소 (13) 의 크기는, 출사면 (12C) 을 통해 지각이 곤란한 정도의 소경 (예를 들면, 직경 50 ㎛) 으로 형성된다. 하나의 산란패턴의 배열에 따르면, 도 11 중에 E1, E2 및 F 로 나타낸 바와 같이, 도광판 (2) 의 형광램프 (7) 근방에서 중앙부를 향해 단위면적당 광확산요소 (13) 의 개수는 증대된다.
하나의 설계매너에 따르면, 광확산요소 (13) 가 없는 도광판에 대해 휘도분포가 측정된다. 측정결과에 따라, 광확산요소 (13) 의 피복율의 분포가 적당한 합계식에 의거하여 출사면 (2C) 의 전체면에 대해 설정된다. 그리고, 이 피복율에 따라, 중앙부에서 양 입사단면을 향해 점증하도록, 피치를 가변하여 눈금이 설정된다. 각 눈금 중에, 일정 수의 광확산요소 (13) 가 랜덤배치된다.
이와 같은 피치조정에 의해서도 피복율이 부족한 경우에는, 랜덤배치에 의해 광확산요소 (13) 를 추가로 배치해도 된다.
광확산요소 (13) 의 배치 방법에는 여러가지 변용도 채용가능하다. E1, E2, F 로 나타낸 랜덤배치 대신에, 부호 G1,G2 로 나타낸 바와 같이 각 눈금의 정점에 규칙적으로 광확산요소 (13) 를 배치하여도 된다. 또한, 부호 H 로 나타낸 바와 같이, 규칙적인 배치와 랜덤배치를 조합하여도 된다.
도 12 는, 제 2 실시형태에 관한 면광원장치에 대해 조명출력의 휘도분포를 등휘도선으로 나타낸다. 이 다이어그램을 도 9 (제 1 실시형태) 와 비교하면, 출사면 (12C) 중앙부분에서의 휘도상승이 현저하고, 주변을 향해 완만하게 휘도가 저하되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 휘도분포는 자연스러운 시각적 인상을 주기때문에, 자주 사용자에게 희망된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태 모두, 본 발명의 특징에 따라 고품질이고 고수율인 조명광 출력이 얻어진다. 특히, 액정 표시 장치를 백라이팅에 적용할 때에는, 고품질이고 밝은 표시가 얻어진다.
(3) 변형
상기 실시형태는, 본 발명의 범주의 한정을 의미하지는 않는다. 예를 들면, 다음과 같은 여러 변형이 허용된다.
(a) 제 2 실시형태에 있어서는, 개개의 광확산요소는 원형형상을 가지고 있다. 그러나, 이것은 본 발명을 한정하지 않는다. 직사각형 등 다른 여러가지 형상이 채용되어도 된다.
(b) 제 2 실시형태에 있어서는, 매트릭스형으로 배치한 광확산요소에 랜덤배치된 광확산패턴을 더하여 광확산요소의 전체분포가 설계되어 있다. 그러나, 이것은 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들면, 광확산요소의 규칙적인 배치에따라서만, 또는 광확산요소의 랜덤배치에 따라서만, 광확산요소의 전체분포가 설계되어도 된다.
(c) 제 2 실시형태에 있어서, 광확산요소는 매트처리에 의해 생성된 미소 조면영역이다. 그러나, 이것은 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들면, 탄산마그네슘, 산화티타늄 등의 안료를 함유하는 광산란성 잉크를 부착시켜 광확산요소를 형성해도 된다.
또한, 출사면을 출사촉진면으로 하기 위해, 금형가공, 인쇄 등에 의해, 출사면에 미소 렌즈형상의 요철이 다수 형성되어도 된다.
(d) 상기 실시형태에 있어서, 도광판 배면의 돌기열은 한 쌍의 사면을 직접 접속하여 형성되고, 단면은 삼각형 형상이다. 그러나, 이것은 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들면, 한 쌍의 사면을 곡면으로 접속하여 돌기가 형성되어도 된다. 또한, 한 쌍의 사면자체가 곡면이어도 된다.
(e) 상기 실시형태에서는 도광판의 재료로서 투명한 아크릴 수지가 채용되고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 실시형태와 공통되는 효과가 얻어지는 한 여러가지 재료가 채용되어도 된다.
(f) 상기 실시형태에 있어서 채용되고 있는 반사시트는, 은을 증착한 시트형의 정반사부재이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
예를 들면, 여러 가지 금속호일로 이루어지는 시트형 정반사부재 또는 백색 PET 필름 등으로 이루어지는 시트형 난반사부재가 채용되어도 된다.
(g) 도광판의 출사면을 따라 배치되는 광제어부재로서, 가요성 프리즘 시트 대신에, 가요성이 없는 시트형 또는 판형의 광제어부재 (소위, 프리즘체) 가 채용되어도 된다.
(h) 도광판의 출사면을 따라, 프리즘 시트 대신에, 또는 이에 더하여 다른 광학소자가 배치되어도 된다. 예를 들면, 액정 표시 패널이 선택투과하는 편향면의 조명광만 선택적으로 투과하고, 이것과 직교하는 편향면의 조명광을 선택적으로 반사하는 편광 분리 시트가 배치되어도 된다. 약한 광확산성을 가진 광확산시트가 배치되어도 된다. 이는, 출사면에 형성된 광확산요소를 더한층 시각 곤란하게 한다.
(i) 일차광원으로서, 예를 들면 발광 다이오드와 같은 점광원을 복수 포함하는 배치가 채용되어도 된다.
(j) 본 발명의 면광원장치는, 액정 표시 장치의 백라이팅 이외의 용도에 적용되어도 된다. 예를 들면, 여러 가지 조명기기, 표시 장치에 널리 적용할 수 있다.
이상의 상술한 설명에 따르면, 본원 발명은 평판형 부재의 대향하는 측면으로부터 조면광을 입사하는 구성에 있어서, 평판형 부재의 출사면과 대향하는 면에 1 쌍의 사면에 의한 돌기를 측면을 따라 반복형성시키므로서, 출사면의 정면방향으로 조명광을 효율적으로 출사할 수 있고, 종래에 비하여 출사광을 증대시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 출사면 및 배면을 제공하는 메이저면 및 서로 반대측에 위치하는 1 쌍의 입사단면을 갖는 도광판과 상기 1 쌍의 입사단면을 통해 일차광을 공급하기 위한 일차광원을 구비한 사이드라이트형 면광원 장치에 있어서,
    상기 배면에는 각각이 상기 입사단면과 거의 직교하는 방향으로 연재하는, 1 쌍의 사면을 포함하는 돌기열이 다수 형성되고,
    상기 출사면은 조명광의 출사를 촉진하는 출사촉진면을 제공하는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 출사촉진면은 상기 출사면에 있어서 조명광을 산란시키는광산란면인 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광산란면의 광산란 파워는 상기 도광판의 양 입사단면에서 중앙부에 가까워짐에 따라 증대하는 경향이 있는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원 장치.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 출사면을 따라 상기 입사단면에 수직인 면 내에 관해 정면방향으로의 지향성 수정을 수행하는 광제어부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 사이드라이트형 면광원 장치.
  5. 액정 표시 패널과 백라이팅을 위해 배치된 사이드라이트형 면광원 장치를 포함하는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 면광원 장치는 출사면 및 배면을 제공하는 메이저면 및 서로 대향하는 1 쌍의 입사단면을 가지는 도광판과, 상기 1 쌍의 입사단면을 통해 일차광을 공급하기 위한 일차광원을 구비하고,
    상기 배면에는 각각이 상기 입사단면과 거의 직교하는 방향으로 연재하는, 1 쌍의 사면을 포함하는 돌기열이 다수 형성되어 있으며,
    상기 출사면은 조명광의 출사를 촉진하는 출사촉진면을 제공하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 출사촉진면은 상기 출사면에 있어서 조명광을 산란시키는 광산란면인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 광산란면의 광산란 파워는 상기 도광판의 상기 양 입사단면에서 중앙부에 가까워짐에 따라 증대하는 경향이 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 출사면을 따라 상기 입사단면에 수직인 면 내에 관해 정면방향으로의 지향성 수정을 수행하는 광제어부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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