KR20030010525A - 면형 조명장치 - Google Patents

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KR20030010525A
KR20030010525A KR1020020043782A KR20020043782A KR20030010525A KR 20030010525 A KR20030010525 A KR 20030010525A KR 1020020043782 A KR1020020043782 A KR 1020020043782A KR 20020043782 A KR20020043782 A KR 20020043782A KR 20030010525 A KR20030010525 A KR 20030010525A
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light emitting
plate
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나카하시스미오
다구치히로즈미
비토우노조무
스즈키마사야
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닛센가가쿠가부시키가이샤
닛폰 케미테크 가부시키가이샤
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Abstract

간단하고 또한 저가의 구성으로 고휘도화를 달성한다.
도광판(12)의 출광면(12b)에 복수의 돌기(22)가 형성되고, 각 돌기(22)의 외부면에 반구면(22a)이 형성된다. 반구면(22a)에서 반사된 광 및 반구면(22a)을 투과한 광은 규칙적으로 소정의 방향으로 향하기 때문에, 광의 산란은 생기지 않는다. 또한, 반구면(22a)으로부터 출사되는 광은 출광면(12b)에 대하여 소정의 각도로 경사지기 때문에, 렌즈 시트(20)에 입사된 광의 거의 모두가 제 1 돌출 바(20a)에 의해서 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향을 향한다.

Description

면형 조명장치{Planar lighting device}
본 발명은 액정표시패널의 백라이트로서 사용되는 면형 조명장치에 관한 것이다.
도 18에 도시하는 이 종류의 종래의 면형 조명장치(1)는 액정표시패널(A)을 배면으로부터 조사하는 것이다. 면형 조명장치(1)는 서로 대향하는 2개의입광면(2a)과 비출광면(2b)과 출광면(2c)을 구비하는 도광판(2)을 포함하고, 도광판(2)의 비출광면(2b)에는 복수의 도트 패턴(2d)이 인쇄된다. 그리고, 도광판(2)의 각 입광면(2a)을 따라 광원(3) 및 리플렉터(4; reflector)가 배치되고, 비출광면(2b)을 따라 반사판(5)이 배치되며, 출광면(2c)을 따라 확산판(6), 제 1 렌즈(7), 제 2 렌즈(8) 및 확산 시트(9)가 이 순서로 배치된다.
그리고, 이 면형 조명장치(1)를 액정표시패널(A)의 배면에 배치하여 광원(3)을 점등시키면, 광원(3)으로부터의 광이 직접 또는 리플렉터(4)를 통해서 입광면(2a)으로부터 도광판(2) 내에 입사되고, 도트 패턴(2d)에 의해서 난반사되어 출광면(2c)으로부터 출사된다. 그리고, 이 광이 확산판(6)에 의해서 확산된 후, 제 1 렌즈(7) 및 제 2 렌즈(8)에 의해서 방향 수정되고, 확산 시트(9)에 의해서 더욱 확산된 후, 액정표시패널(A)에 조사된다.
종래 기술에서는 복수의 도트 패턴(2d)에 의해서, 광을 난반사시키도록 하였기 때문에, 광의 산란에 의한 손실이 크다는 문제가 있었다. 따라서, 광원(3)의 출력을 높이거나, 광원(3)의 수를 증가시키는 등, 광의 손실분을 보충해야만 하므로, 장치 전체가 대형화되는 동시에, 비용이 높아진다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명의 주된 목적은 장치의 대형화 등을 초래하지 않고 고휘도화를 용이하게 달성할 수 있는 면형 조명장치를 제공하는 것이다.
청구항 1에 기재된 발명은 「서로 대향하는 2개의 입광면(12a)과,입광면(12a)에 대하여 직교하는 출광면(12b)과, 출광면(12b)에 형성된 복수의 반구면(22a)과, 출광면(12b)에 대향하는 비출광면(12c)을 구비하는 도광판(12), 입광면(12a)의 각각을 따라 배치된 광원(14), 광원(14)으로부터의 광을 입광면(12a)을 향해서 반사시키는 리플렉터(16), 비출광면(12c)을 따라 배치되어, 도광판(12)으로부터 누출된 광을 도광판(12)을 향해서 반사시키는 반사판(18), 및 도광판(12)의 출광면(12b)을 따라 배치되어, 출광면(12b)과 대향하는 면에 입광면(12a)에 대하여 평행하게 연장되는 단면 삼각형의 복수의 제 1 돌출 바(20a)가 형성된 렌즈 시트(20)를 구비하는 면형 조명장치(10)」이다.
본 발명에 있어서, 광원(14)을 점등하면, 광원(14)으로부터의 광이, 직접 또는 리플렉터(16)를 통해서 입광면(12a)으로부터 도광판(12) 안으로 입사된다. 도광판(12) 안의 광은 도광판(12)의 벽면에 대한 입사각이 소정의 조건을 만족할 때, 벽면을 투과하여 외부로 출사된다. 그리고, 비출광면(12b)으로부터 출사된 광은 반사판(18)에 의해 반사되어 도광판(12) 안으로 되돌려지고, 출광면(12b)으로부터 출사된 광은 렌즈 시트(20)로 입사된다. 렌즈 시트(20)에 입사된 광은 제 1 돌출 바(20a)에 의해서 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향으로 방향 수정되고, 이 광이 액정표시패널(A)에 조사된다.
또한, 출광면(12b)의 반구면(22a)에서 반사된 광 및 반구면(22a)을 투과한 광은 규칙적으로 소정의 방향으로 향하기 때문에, 종래의 도트 패턴과 같은 광의 산란은 생기지 않는다. 더구나, 반구면(22a)으로부터 출사되는 광은 지향성을 나타내 출광면(12b)에 대하여 소정의 각도로 경사지기 때문에, 렌즈 시트(20)에 입사된광의 거의 모두가 제 1 돌출 바(20a)에 의해서 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향으로 방향 수정될 수 있다.
이와 같이, 출광면(12b)의 반구면(22a) 및 렌즈 시트(20)의 제 1 돌출 바(20a)의 쌍방으로 광의 방향이 수정되기 때문에, 액정표시패널(A)에 대한 광의 공급 효율을 비약적으로 높일 수 있다.
청구항 2에 기재된 발명은 청구항 1에 기재된 발명에 종속하는 것으로, 「도광판(12)의 비출광면(12b)에 제 1 돌출 바(20a)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 단면 삼각형의 복수의 제 2 돌출 바(12d)가 형성되고, 또한, 렌즈 시트(20)의 출광면을 따라 확산 시트(26)가 배치된」 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 제 2 돌출 바(12d)에 의해서도 광의 방향이 수정되기 때문에, 액정표시패널(A)에 대한 광의 공급 효율을 더욱 높일 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명은 청구항 1 또는 2에 기재된 발명에 종속하는 것이며, 「렌즈 시트(20)로부터의 광의 하나의 편광 성분을 투과시키고, 또한, 다른 편광 성분을 반사시키는 반사형 편광 필름(30)이 렌즈 시트(20)의 출광면을 따라 배치된」 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 반사형 편광 필름(30)에 의해서 P편광파 또는 S편광파 중 어느 한쪽만이 중첩되어 액정표시패널(A)에 조사되기 때문에, 액정표시패널(A)의 휘도를 더욱 높일 수 있다.
청구항 4에 기재된 발명은 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 발명에 종속하는 것으로, 「도광판(12)의 출광면(12b)에 복수의 돌기(22)가 형성되고, 돌기(22)의 외부면이 반구면(22a)으로 된」 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 반구면(22a)이 돌기(22)의 외부면으로 구성된다.
청구항 5에 기재된 발명은 청구항 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 발명에 종속하는 것으로, 「도광판(12)의 출광면(12b)에 복수의 구멍이 형성되고, 구멍의 내부면이 반구면(22a)으로 된」 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 반구면(22a)이 구멍의 내부면으로 구성된다.
도 1은 본 발명의 1실시예를 도시하는 사시도.
도 2는 광원으로부터의 거리와 광량의 관계를 도시하는 그래프.
도 3은 반구면 및 렌즈 시트를 투과하는 광의 상태를 도시하는 도해도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 6은 도 5 실시예에 있어서 광의 1성분이 중첩된 상태를 도시하는 도해도.
도 7은 도광판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 8은 레플리카(replica)판을 도시하는 사시도.
도 9는 다른 종류의 도광판을 제조하는 방법을 도시하는 도면.
도 10은 다른 종류의 도광판을 제조하는 방법을 도시하는 도면.
도 11은 레플리카판의 제조방법을 도시하는 도면.
도 12는 레플리카판의 다른 제조방법을 도시하는 도면.
도 13은 평판형 도광판용의 패턴과 투사 압력의 관계를 도시하는 도면.
도 14는 쐐기형 도광판용의 패턴과 투사 압력의 관계를 도시하는 도면.
도 15는 투사 압력의 제어방법을 도시하는 도면.
도 16은 실험에 있어서의 투사 압력의 제어방법을 도시하는 도면.
도 17은 실험에 있어서의 투사 압력의 변화 모양을 도시하는 도면.
도 18은 종래 기술을 도시하는 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *
A : 액정표시패널10, 24, 28 : 면형 조명장치
12 : 도광판12a : 입광면
12b : 출광면12c : 비출광면
12d : 제 2 돌출 바14 : 광원
16 : 리플렉터18 : 반사판
20 : 렌즈 시트20a : 제 1 돌출 바
22 : 돌기22a : 반구면
26 : 확산 시트30 : 반사형 편광 필름
도 1을 참조하여, 본 발명의 1실시예의 면형 조명장치(10)는 TV 수상기나 컴퓨터 디스플레이 등의 액정표시패널(A)을 배면으로부터 조사하는 백라이트로서 사용되는 것으로, 도광판(12), 광원(14), 리플렉터(16), 반사판(18) 및 렌즈 시트(20) 등을 포함한다.
도광판(12)은 아크릴 수지와 같은 투광성 재료로 이루어지고, 그 대향하는 측의 단부면에는 입광면(12a)이 형성되고, 상면에는 출광면(12b)이 형성되고, 하면에는 비출광면(12c)이 형성된다. 또한, 출광면(12b)에는 매끄러운 반구형의 외부면 즉 반구면(22a)을 갖는 복수의 돌기(22)가 형성된다. 돌기(22)의 직경 및 높이는 출광면(12b)의 전체 면에 있어서 광량이 균일해지도록, 출광면(12b)의 중앙부만큼 크고 또한 높게 설정되고, 단부를 향함에 따라서 작고 또한 낮게 설정된다.
또, 돌기(22)에 의해서 구성되는 광학 패턴(23)의 형상은 도광판(12)의 형상이나 크기에 따라서 설정되는 것으로, 이 실시예에 한정되는 것이 아니다.
그리고, 도광판(12)의 각 입광면(12a)을 따라 광원(14)이 배치되고, 비출광면(12c)을 따라 반사판(18)이 배치되며, 출광면(12b)을 따라 렌즈 시트(20)가 배치된다. 또한, 각 광원(14)을 덮도록 하여 리플렉터(16)가 배치된다.
광원(14)은 입광면(12a)의 전체 면에 대하여 광을 조사하기 위한 것으로, 냉음극 방전관, 형광등 또는 할로겐 램프 등이 광원(14)으로서 사용될 수 있다. 광원(14)의 출력은 도 2에 도시하는 바와 같이, 광원(14)으로부터 출사된 광의 최대 도달거리가 한쪽의 입광면(12a)을 따라 배치된 광원(14)으로부터 다른쪽의 입광면(12a)까지의 거리(L)와 거의 같아지도록 설정된다. 이것에 의해, 광의 불필요함이 없어지고, 광의 이용 효율을 높일 수 있다.
리플렉터(16)는 광원(14)으로부터 출사된 광을 입광면(12a)을 향해서 반사시키는 것으로, 금속박 등과 같은 정반사 부재 또는 백색 PET 필름 등과 같은 난반사 부재에 의해서 반원통 형상으로 형성된다.
반사판(18)은 도광판(12)으로부터 누출된 광을 도광판(12)을 향해서 반사시키는 것으로, 정반사 부재 또는 난반사 부재에 의해 형성된다.
렌즈 시트(20)는 광의 방향을 도광판(12)의 출광면(12b)에 대하여 거의 직교하는 방향으로 수정하기 위한 것으로, 아크릴 수지와 같은 투광성 재료에 의해서 형성된다. 렌즈 시트(20)의 하면, 즉 도광판(12)의 출광면(12b)과 대향하는 면에는 단면 삼각형의 복수의 제 1 돌출 바(20a)가 도광판(12)의 입광면(12a)에 대하여 평행하게 연장되어 형성되고, 이 제 1 돌출 바(20a)에 의해서 광의 방향이 바뀐다.
액정표시장치(A)의 배면에 면형 조명장치(10)를 배치하여 광원(14)을 점등하면, 광원(14)으로부터의 광은 직접 또는 리플렉터(16)를 통해서 입광면(12a)으로부터 도광판(12) 안으로 입사되고, 도광판(12)의 벽면에서 반사되면서 진행한다. 도광판(12) 안의 광은 도광판(12)의 벽면에 대한 입사각이 소정의 조건을 만족할 때, 벽면을 투과하여 외부로 출사된다. 그리고, 비출광면(12c)으로부터 출사된 광은 반사판(18)에 의해서 반사되어 도광판(12) 안으로 되돌려지고, 출광면(12b)으로부터 출사된 광은 렌즈 시트(20)에 입사된다. 렌즈 시트(20)에 입사된 광은 제 1 돌출 바(20a)에 의해서 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향으로 방향 수정되고, 이 광이 액정표시패널(A)에 조사된다.
출광면(12b)에 형성된 돌기(22)의 반구면(22a)에서 반사된 광 및 반구면(22a)을 투과한 광은 규칙적으로 소정의 방향을 향하게 되기 때문에, 반구면(22a)에 있어서는 광의 산란에 의한 손실은 생기지 않는다. 또한, 도면 3a에 도시하는 바와 같이, 반구면(22a)으로부터 출사된 광은 출광면(12b)에 대하여 소정의 각도(약 70도)로 경사지기 때문에, 렌즈 시트(20)에 입사되는 광의 거의 모두가 제 1 돌출 바(20a)에 의해서 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향으로 방향 수정된다.
또, 렌즈 시트(20)에 입사된 광은 도 3에 도시하는 바와 같이, 제 1 돌출 바(20a)에 대하여 직교하는 방향(이하, 「X방향」이라고 함)에 있어서 집광되고, 평행방향(이하, 「Y방향」이라고 함)에 있어서는 집광되지 않기 때문에, 이 광이 액정표시패널(A)에 조사되었을 때에는 X방향에 있어서 좁은(狹) 시야각이 되고(A), Y방향에 있어서 넓은(廣) 시야각이 된다(B).
이 실시예에 의하면, 출광면(12b)의 반구면(22a) 및 렌즈 시트(20)의 제 1 돌출 바(20a)의 쌍방에서 광의 방향을 수정할 수 있기 때문에, 액정표시패널(A)에 대한 광의 공급 효율을 비약적으로 높일 수 있다. 따라서, 광원(14)의 출력을 높이거나, 광원(14)의 수를 증가시키거나 하지 않고 고휘도화를 용이하게 달성할 수 있고, 면형 조명장치(10)를 소형화할 수 있는 동시에, 비용을 대폭으로 저감할 수 있다.
도 4에 도시하는 다른 실시예의 면형 조명장치(24)는 도 1 실시예의 면형 조명장치(10)를 개량한 것이다. 이 면형 조명장치(24)에서는 도광판(12)의 비출광면(12c)에 입광면(12a)에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 복수의 제 2 돌출 바(12d)가 형성되고, 렌즈 시트(20)의 상면, 즉 출광면을 따라 확산 시트(26)가 배치된다. 렌즈 시트(20)의 제 1 돌출 바(20a)는 입광면(12a)에 대하여 평행하게 연장되어 형성되기 때문에, 제 1 돌출 바(20a)와 제 2 돌출 바(12d)는 서로 직교하게 된다. 또, 각 제 2 돌출 바(12d)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 산과 골이 교대로 연속하도록 형성되어도 좋고, 간헐적으로 형성되어도 좋다.
이 면형 조명장치(24)에서는 도광판(12) 안으로 입사된 광이, 제 2 돌출 바(12d)에 의해서 Y방향에서 집광된다. 그리고, 이 광이 소정의 조건 하에서 출광면(12b)으로부터 출사되고, 렌즈 시트(20) 및 확산 시트(26)를 통과하여 액정표시장치(A)에 조사된다. 렌즈 시트(20)에서는 상술한 바와 같이, X방향에서 집광되기 때문에, 이 실시예에서는 X, Y의 양 방향에 있어서 좁은 시야각이 되고, 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향에서의 휘도를 더욱 높일 수 있다. 또한, 렌즈시트(20)를 투과한 광이 확산 시트(26)에 입사되면, 광의 지향성이 완화되기 때문에, 광의 강도가 확산 시트(26)의 전체 면에 있어서 균일화된다.
도 5에 도시하는 다른 실시예의 면형 조명장치(28)는 도 4 실시예의 면형 조명장치(24)를 개량한 것으로, 렌즈 시트(20)의 출광면을 따라 반사형 편광 필름(30)이 배치된다. 반사형 편광 필름(30)은 입사된 광의 하나의 편광 성분(P편광파 또는 S편광파)을 투과시키는 동시에, 다른 편광 성분(S편광파 또는 P편광파)을 반사시키는 기능을 갖는 것이다. 따라서, 반사형 편광 필름(30)으로부터는 도 6에 도시하는 바와 같이, P편광파 또는 S편광파 중 어느 한쪽만이 중첩된 형태로 출사되게 되고, 출광면(12b)에 대하여 직교하는 방향에 있어서의 휘도를 더욱 높일 수 있다.
단, 이러한 반사형 편광 필름(30)을 사용하는 구성은 도 1 실시예의 면형 조명장치(10)에 적용되어도 좋다.
또, 상술한 각 실시예에서는 출광면(12b)에 복수의 돌기(22)를 형성하고, 각 돌기(22)의 외부면을 반구면(22a)으로 하고 있지만, 이 대신에, 출광면(12b)에 복수의 구멍을 형성하고, 각 구멍의 내부면을 반구면으로 하여도 좋다. 이 경우에도, 광을 규칙적으로 소정의 방향을 향하게 할 수 있기 때문에, 광의 산란을 방지할 수 있고, 휘도를 높일 수 있다.
[도광판의 제조방법]
상술한 각 실시예에 있어서의 도광판(12)은 출광면(12b)에 광학 패턴(23)을구성하는 복수의 반구면(22a)을 갖는 것을 특징으로 하지만, 이러한 도광판(12)은 도 7에 도시하는 바와 같은 제조장치(32)를 사용하여 제조된다.
제조장치(32)는 제 1 금형(34), 제 2 금형(36), 사출장치(38) 및 레플리카판(40) 등을 포함한다.
제 1 금형(34)은 제 2 금형(36)과 협동하여 캐비티(42; cavity)를 구성하는 것으로, 제 1 금형(34)의 측면에는 탕구(34a; ingate)가 형성되고, 제 1 금형(34)의 내부에는 탕구(34a)와 캐비티(42)를 연통하는 탕도(34b; runner)가 형성된다.
제 2 금형(36)은 제 1 금형(34)과 협동하여 캐비티(42)를 구성하는 것으로, 제 2 금형(36)의 내부면에는 레플리카판(40)을 설치하기 위한 설치면(36a)이 형성된다. 설치면(36a)은 레플리카판(40)의 변형을 방지하면서, 이것을 안정되게 유지할 수 있도록 평활하게 마무리된다. 그리고, 설치면(36a)의 가장자리부에는 레플리카판(40)을 고정하기 위한 볼트가 결합되는 볼트 구멍(도시하지 않음)이 형성된다.
이러한 제 1 금형(34) 및 제 2 금형(36)은 도시하지 않은 금형 플레이트(plate)에 고정되고, 도시하지 않은 유압 실린더에 의해서 개폐된다.
사출장치(38)는 가열 용융된 합성 수지재료(아크릴 수지 등)를 캐비티(42) 안으로 사출하는 것으로, 탕구(34a)에 접속되는 사출 노즐(38a)을 포함한다.
레플리카판(40)은 도 8에 도시하는 바와 같이, 니켈 등으로 이루어지는 판형의 본체(40a)를 포함하고, 본체(40a)의 표면에는 도광판(12)의 출광면(12b)에 형성되는 광학 패턴(23)에 대응하는 패턴(44)이 형성된다. 여기서, 광학 패턴(23)이 돌기(22)의 집합체로서 구성되는 경우에는 패턴(44)을 구성하는 각 도트(44a)는 구멍으로서 형성되고, 광학 패턴(23)이 구멍의 집합체로서 구성되는 경우에는 패턴(44)을 구성하는 각 도트(44a)를 돌기로 하여 형성된다.
제조장치(32)를 사용하여 도광판(12)을 제조할 때는 우선, 제 2 금형(36)의 설치면(36a)에 볼트를 사용하여 레플리카판(40)이 설치된다. 단, 레플리카판(40)의 설치 방법으로서는 볼트에 의한 방법 외에, 진공 흡인에 의한 방법이나, 고정 틀을 사용하는 방법 등이 채용되어도 좋다.
계속해서, 제 1 금형(34) 및 제 2 금형(36)이 도시하지 않은 유압 실린더에 의해서 폐쇄되고, 제 1 금형(34)의 탕구(34a)에 사출장치(38)의 사출 노즐(38a)이 접속된다. 그리고, 사출장치(38)로부터 캐비티(42) 안으로 용융 수지가 사출된다. 그렇게 하면, 캐비티(42) 안에서는 용융 수지가 레플리카판(40)의 패턴(44)을 따라 충전되고, 용융 수지의 표면에는 패턴(44)과는 반대 형상의 광학 패턴(23)이 형성된다. 그리고, 용융 수지의 사출 후, 소정의 시간이 경과하면, 제 1 금형(34) 및 제 2 금형(36)이 열리고, 도광판(12)이 이형(離型)된다.
이 방법에 의하면, 레플리카판(40)을 사용하여 광학 패턴(23)을 형성하도록 하고 있기 때문에, 레플리카판(40)을 바꾸는 것만으로, 다른 형상의 광학 패턴(23)을 구비하는 도광판(12)을 간단하게 제조할 수 있다.
또, 발명자 등은 14인치 사이즈의 레플리카판(40)에 대해서, 가장 두께가 얇은 부분 두께[t(㎜)]와, 설치면(36a)의 산술 평균 거칠기(조도)[h(Ra)]의 조합을 바꾸면서 제조되는 도광판(12)의 품질을 조사하여, 도광판(12)의 사용의 적부(適否)를 판정하였다. 표 1은 그 결과를 정리한 것이다.
레플리카판의 두께 t(㎜)
산술평균거칠기h(Ra) 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6
17.5 × × × △ ○ ○
8.75 × × △ ○ ○ ○
6.3 × △ ○ ○ ○ ○
3.2 × ○ ○ ○ ○ ○
1.5 △ ○ ○ ○ ○ ○
표 1로부터, 실용에 견딜 수 있는 레플리카판(40)의 가장 얇은 부분의 두께(t)는 0.8㎜ 이상인 것을 알 수 있었다. 즉, 두께(t)가 0.8㎜보다 얇은 경우에는 설치면(36a)의 거칠기(h)가 1.5Ra 이하이어야만 하기 때문에, 경면(鏡面) 연마를 요하여, 가공에 필요한 비용 및 시간의 관점에서 실용적이지 않다. 한편, 두께(t)가 0.8㎜ 이상인 경우에는 설치면(36a)의 거칠기(h)가 3.2Ra 이상으로 되기 때문에, 경면 연마는 불필요하고, 가공 비용을 저감할 수 있는 동시에, 가공시간을 단축할 수 있다.
또, 쐐기형의 도광판(12)을 제조하는 경우에는 도 9에 도시하는 바와 같은 쐐기형의 캐비티(42)를 갖는 제조장치(46)가 사용되어도 좋다. 또한, 양면에 광학 패턴(23)을 구비하는 도광판(12)을 제조하는 경우에는 도 9 또는 도 10에 도시하는 바와 같이, 캐비티(42)의 2개의 면에 레플리카판(40)이 설치되어도 좋다.
[레플리카판의 제조방법]
상술한 「도광판의 제조방법」에서는 도 8에 도시하는 바와 같은 패턴(44)을갖는 레플리카판(40)이 사용되지만, 이 레플리카판(40)은 예를 들면, 하기의 제 1 방법 또는 제 2 방법에 의해 제조된다.
<제 1 방법>
제 1 방법에서는 우선, 도 11a에 도시하는 바와 같이, 레플리카판(40)의 패턴(44)에 대응하는 복수의 패턴(48)을 갖는 모형(50; 母型)이 준비된다. 그리고, 도 11b에 도시하는 바와 같이, 모형(50)의 표면에 니켈층이 전기 주조법(eletroforming)으로 성장되고, 이것에 의해 니켈판(52)이 형성된다. 니켈판(52)의 가장 얇은 부분이 0.8㎜ 내지 15㎜ 정도의 두께가 되면, 도 11c에 도시하는 바와 같이, 모형(50)으로부터 니켈판(52)이 벗겨진다. 그리고, 도 11d에 도시하는 바와 같이, 니켈판(52)이 소정의 사이즈로 절단되어, 레플리카판(40)을 얻을 수 있다.
이 방법에 의하면, 전기 주조법을 채용하고 있기 때문에, 레플리카판(40)의 패턴(44)을 고성도(高性度)로 형성할 수가 있다. 또한, 레플리카판(24)의 두께를 15㎜ 이하로 설정하고 있기 때문에, 제조에 필요한 시간이 지나치게 길어진다는 문제는 생기지 않는다.
<제 2 방법>
제 2 방법에서는 도 12에 도시하는 바와 같이, 레플리카판(40)의 기초가 되는 판형 부재(54)가 준비되고, 이 판형 부재(54)의 표면에 블라스트(blast) 노즐(56)에 의해서 복수의 구멍(58)으로 이루어지는 패턴(44)이 형성된다.
블라스트 노즐(56)은 판형 부재(54)의 표면에 직경 100㎛ 이하(바람직하게는10 내지 50㎛ 정도)의 직사각형 입자형의 블라스트재(60)를 소정의 압력으로 투사함으로써, 도시하지 않은 구동장치에 의해서 소정의 폭으로 피치 송신되면서, 판형 부재(54)의 한쪽의 측변(54a)으로부터 다른쪽의 측변(54b)까지 왕복 이동된다. 블라스트 노즐(56)에 의해서 형성되는 구멍(58)의 직경(S) 및 깊이(H)는 블라스트재(62)의 직경 및 투사 압력에 의해서 결정되고, 블라스트재(62)의 직경이 일정하면, 투사 압력이 커질 수록 직경(S) 및 깊이(H)가 커지고, 투사 압력이 작아질 수록 직경(S) 및 깊이(H)가 작아진다. 또, 블라스트 노즐(56)의 투사 압력 및 피치 송신 폭은 도시하지 않은 제어장치에 의해 제어되고, 판형 부재(54)의 표면에는 피치 송신 폭에 따른 폭의 블라스트 띠(a)가 형성된다.
도 1에 도시하는 바와 같은 「평판형」의 도광판(12)에 형성되는 광학 패턴(23)에 있어서는 2개의 입광면(12a)의 각각으로부터 중앙을 향해서 돌기(22)의 직경 및 깊이를 서서히 크게 할 필요가 있으며, 도 9에 도시하는 바와 같은 「쐐기형」의 도광판(12)에 형성되는 광학 패턴(23)에 있어서는 입광면(12a)으로부터 그 반대측의 단부면을 향해서 돌기(22)의 직경 및 깊이를 서서히 크게 할 필요가 있다. 따라서, 판형 부재(54)의 표면에는 이것들의 광학 패턴(23)에 따라서, 도 13 또는 도 14에 도시하는 바와 같은 패턴(44)이 형성된다.
도 13의 패턴(44)은 「평판형」의 도광판(12)의 광학 패턴(23)에 대응하는 것으로, 이 패턴(44)의 성형에 있어서는 판형 부재(54)의 단부면(54c)으로부터 중앙을 향함에 따라서 블라스트 노즐(56)의 투사 압력이 서서히 커진다. 한편, 도 14의 패턴(44)은 「쐐기형」의 도광판(12)의 광학 패턴(23)에 대응하는 것으로, 이패턴(44)의 성형에 있어서는 판형 부재(54)의 단부면(54c)으로부터 그 반대측의 단부면(54d)을 향함에 따라서 블라스트 노즐(56)의 투사 압력이 서서히 커진다. 단, 어느쪽의 패턴(44)을 성형하는 경우라도, 투사 압력의 제어방법은 이하와 같다.
즉, 우선, 도 15에 도시하는 바와 같이, 판형 부재(54)의 표면에 복수의 블라스트 띠(a)를 포함하는 영역[(b1), (b2) …]이 상정되고, 각 영역[(b1), (b2) …]에 있어서는 각 블라스트 띠(a)에 대한 투사 압력의 변화량[(m1), (m2) …]이 일정치로 설정된다. 또한, 인접하는 영역[(bx), (bx+1)] 사이에서는, 투사 압력의 변화량[(mx), (mx+1)]의 차{(mx+1)-(mx)}가 0.02MPa 이하로 설정된다. 그리고, 이 설정치에 근거하여, 단부면(54c)에 가장 가까운 블라스트 띠(a)로부터 블라스트 노즐(56)에 의해서 패턴(44)이 형성된다.
이 방법에 있어서, 단부면(54c)으로부터의 거리와 투사 압력의 관계는 도 13 또는 도 14에 도시하는 바와 같은 그래프로 나타낼 수 있지만, 각 영역[(b1), (b2) …]의 경계부에서 그래프가 크게 굴곡되는 경우는 없다. 이것은 투사 압력의 변화량의 차를 0.02MPa 이하로 억제하였기 때문이다.
따라서, 이 방법으로 얻어진 레플리카판(40)을 사용하여 도광판(12)을 제조한 경우에는 도광판(12)에 있어서, 광학 패턴(23)의 광학 특성이 급격히 변화하지 않으며, 도광판(12)으로부터의 출사광에 의해서 액정표시패널(A)에 스트라이프 불균일함이 생기지 않는다.
또, 발명자 등은 이하의 실험에 의해 제 2 방법의 실용성을 확인하였다.
<실험>
제 2 방법에 의해서 길이 210㎜의 레플리카판(40)을 제조하였다. 그리고, 이 레플리카판(40)을 사용하여 「쐐기형」의 도광판(12)을 제조하고, 그 광학적 특성을 조사하였다.
레플리카판(40)의 제조에 있어서는 길이가 210㎜의 판형 부재(54)를 준비하고, 판형 부재(54)의 표면으로부터 200㎜ 정도 떨어진 위치에 블라스트 노즐(56)을 배치하였다. 또한, 도 16에 도시하는 바와 같이, 판형 부재(54)의 표면에 9개의 영역[(b1) 내지 (b9)]을 상정하는 동시에, 각 영역[(b1) 내지 (b9)]에 대응하는 투사 압력 변화량을 설정하고, 인접한 영역간에서의 투사 압력의 변화량의 차를 0.02MPa 이하로 설정하였다. 더욱, 투사 압력의 초기 압력을 0.34MPa로 설정하고, 각 영역에 있어서의 피치 송신 폭을 2㎜로 설정하였다. 그리고, 도 12에 도시하는 바와 같이, 이 설정치에 근거하여, 단부면(54c)에 가장 가까운 블라스트 띠(a)로부터 블라스트 노즐(56)에 의해서 패턴(44)을 형성하였다.
즉, 단부면(54c)으로부터의 거리가 0 내지 60㎜인 영역(b1)에서는 각 블라스트 띠(a)에 대한 투사 압력의 변화량을 0.002MPa로 설정하여 구멍(58)을 형성하고, 60 내지 90㎜의 영역(b2)에서는 투사 압력의 변화량을 0.003MPa로 설정하여 구멍(58)을 형성하였다. 요컨대, 영역[(b1), (b2)] 사이에서의 투사 압력의 변화량의 차를 0.001MPa에 설정하였다.
또한, 90 내지 102㎜의 영역(b3)에서는 각 블라스트 띠(a)에 대한 투사 압력의 변화량을 0.005MPa로 설정하여 구멍(58)을 형성하고, 102 내지 114㎜의 영역(b4)에서는 투사 압력의 변화량을 0.0075MPa로 설정하여 구멍(58)을 형성하였다. 즉, 영역[(b2), (b3)] 사이에서의 투사 압력의 변화량의 차를 0.002MPa로 설정하고, 영역[(b3), (b4)] 사이에서의 투사 압력의 변화량의 차를 0.0025MPa로 설정하였다. 이와 같이, 도 16에 도시한 수치에 따라서, 영역[(b1) 내지 (b9)]의 전체에 대해서 구멍(58)을 형성하였다.
그리고, 얻어진 레플리카판(40)을 사용하여 도광판(12)을 제조하고, 이 도광판(12)을 사용하여 면형 조명장치(10)를 조립한 바, 액정표시패널(A)에 스트라이프 불균일함은 나타나지 않았다.
또, 이 방법에 있어서, 단부면(54c)으로부터의 거리와 투사 압력의 관계는 도 17에 도시하는 바와 같은 그래프로 나타낼 수 있으며, 각 영역의 경계부에서 그래프가 크게 굴곡되는 경우는 없었다.
본 발명의 면형 조명장치에 의하면, 도광판에 형성된 반구면에 의해서 광을 규칙적으로 반사시키고, 또한 투과시키도록 하고 있기 때문에, 광의 산란에 의한 손실을 방지할 수 있다. 또한, 반구면은 도광판의 본체 부분과 일체로 성형할 수 있기 때문에, 특별한 부품을 별도 준비할 필요는 없다. 따라서, 비용의 증대를 초래하지 않고 고휘도화를 용이하게 달성할 수 있고, 더욱이, 대화면화의 요구에도 용이하게 응할 수 있다.

Claims (5)

  1. 서로 대향하는 2개의 입광면과, 상기 입광면에 대하여 직교하는 출광면과, 상기 출광면에 형성된 복수의 반구면과, 상기 출광면에 대향하는 비출광면을 갖는 도광판,
    상기 입광면의 각각을 따라 배치된 광원,
    상기 광원으로부터의 광을 상기 입광면을 향하여 반사시키는 리플렉터,
    상기 비출광면을 따라 배치되며, 상기 도광판으로부터 누출된 광을 상기 도광판을 향해 반사시키는 반사판, 및
    상기 도광판의 상기 비출광면을 따라 배치되며, 상기 출광면과 대향하는 면에 상기 입광면에 대하여 평행하게 연장되는 단면 삼각형의 복수의 제 1 돌출 바(bar)가 형성된 렌즈 시트를 구비하는 면형 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 도광판의 상기 비출광면에 상기 제 1 돌출 바에 대하여 직교하는 방향으로 연장되는 단면 삼각형의 복수의 제 2 돌출 바가 형성되고, 또한, 상기 렌즈 시트의 출광면을 따라 확산 시트가 배치된 면형 조명장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈 시트로부터의 광의 하나의 편광 성분을 투과시키고, 또한, 다른 편광 성분을 반사시키는 반사형 편광 필름이 상기 렌즈 시트의 출광면을 따라 배치된 면형 조명장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판의 상기 출광면에 복수의 돌기가 형성되고, 상기 돌기의 외부면이 상기 반구면으로 된 면형 조명장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판의 상기 출광면에 복수의 구멍이 형성되고, 상기 구멍의 내부면이 상기 반구면으로 된 면형 조명장치.
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