면광원장치,액정디스플레이및비대칭프리즘시이트

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51)Int. Cl.6
G02F 1/1335
G02B 5/04
(11) 공개번호 특1998-703642
(43) 공개일자 1998년12월05일
(21) 출원번호 특1997-707041
(22) 출원일자 1997년10월06일
번역문제출일자 1997년10월06일
(86) 국제출원번호 PCT/JP 97/000328 (87) 국제공개번호 WO 97/29398
(86) 국제출원출원일자 1997년02월07일 (87) 국제공개일자 1997년08월14일
(81) 지정국 EP 유럽특허 : 오스트리아 벨기에 스위스 리히텐슈타인 독일 덴마크
스페인 프랑스 영국 그리스 아일랜드 이탈리아 룩셈부르크 모나코
네덜란드 포르투칼 스웨덴 핀랜드
국내특허 : 일본 대한민국 미국
(30) 우선권주장 96-44076 1996년02월07일 일본(JP)
(71) 출원인 닛또쥬시고오교가부시끼가이샤 히구찌에이자부로
일본 도오꾜도 시나가와꾸 히라쓰까 2쵸메 9방 29고고이께야스히로
일본 가나가와껭 요꼬하마시 아오바꾸 이찌가오쵸 534-23
(72) 발명자 히구찌에이자브로
일본 도오꾜도 세다가야꾸 가미노게 2쵸메 7-17-305
고이께야스히로
일본 가나가와껭 요꼬하마시 아오바꾸 이찌가오쵸 534-23
(74) 대리인 박해선, 조영원
심사청구 : 없음
(54) 면광원 장치, 액정 디스플레이 및 비대칭 프리즘 시이트
요약
산란도광판 (1) 의 광 입사면 (2) 의 근방에 형광 램프 (L) 가 배치된다. 광 취출면 (5) 의 외측에,
프리즘 요소 열 또는 렌즈 요소 열을 각각의 면에 형성한 프리즘 시이트 (4′) 가 배치된다. 경사면
(4a,4b) 의 경사각은 øa ＞ øb 의 조건을 만족시킨다. 경사면 (4a,4b) 은 산란도광판 (1) 의 횡단
방향으로 연장되고 경사면 (4c,4d) 은 종단방향으로 연장된다. 뒷면 (6) 을 따라 반사체 (3) 가 배치
된다. 광 취출면 (5) 으로부터의 출사광은, 내측 프리즘면에 의해 정면방향으로 효율적으로
전파되어, 외측 프리즘면 또는 렌즈 요소면 (4c,4d) 에서 횡단방향으로 시프트된 다음에 내측으로 되돌아
간다. 프리즘 시이트 (4′) 로부터의 출사광의 경로 이력이 다양화되어, 시각 특성이 개선된다.
정면방향에서 본 밝기의 피크 레벨이 높아지는 한편, 피크 방향으로 부터 멀어짐에 따라 밝기가 원활하게
저하한다.
대표도
도1
명세서
기술분야
본 발명은 산란도광판 (판상의 광 산란도광판) 을 사용한 면광원 장치와, 그것을 백라이팅에 적용한 액정
디스플레이 및, 그것에 유용하게 적용될 수 있는 비대칭 프리즘 시이트에 관한 것이다. 또한, 본 명
세서에 있어서, 「비대칭 프리즘 시이트」는 「비대칭 프리즘 요소의 다수의 열로 이루어지는 프리즘면을
구비한 시이트상의 광학 요소」를 의미한다.
배경기술
산란도광판과 프리즘 시이트를 이용한 면광원 장치가 제안되어, 액정 디스플레이의 백라이트 등에 사용되
고 있다. 종래의 프리즘 시이트는 V 자상의 반복 요철열을 형성한 프리즘면을 구비한 광학재료로 이
루어지는 판상부재로 구성된다. 이와 같은 프리즘 시이트는 광속의 전파 (傳播) 방향 특성을 수정하는
기능을 가지고 있는 것이 알려져 있다.
도 1 은 산란도광판과 프리즘 시이트를 이용한 종래의 면광원 장치의 일반적인 배치를 나타내고 있다.
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쐐기형 단면을 가지는 산란도광판 (1) 은 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 로 이루어지는 매트릭스
와 이 매트릭스 중에 「이(異)굴절률 물질」을 동일하게 혼입 분산시킨 것으로 이루어진다. 「이굴절
률 물질」 이란, 매트릭스의 굴절율과 실질적으로 다른 굴절율을 가지는 물질을 의미한다.
산란도광판 (1) 의 두께측 단면은 광 입사면 (2) 이 되고, 그 근방에는 광원 소자 (형광 램프) (L) 가 배
치되어 있다.
산란도광판 (1) 의 일방의 면 (뒷면 6) 을 따라 반사체 (3) 가 배치되어 있다. 반사체 (3) 는 정반사
성의 은박 시이트 또는 확산 반사성의 백색 시이트로 이루어진다. 조명광은 산란도광판 (1) 의 타방
의 광 취출면 (5) 에서 취출된다. 프리즘 시이트 (4) 는 광 취출면 (5) 외측에 배치된다.
도시의 편의상, 산란도광판 (1) 과의 간격, 프리즘 요소 열의 피치, 깊이는 과장되어 있다. 프리즘
시이트 (4) 의 내측면은 대칭 V 자상의 경사면 (4a,4b) 의 반복으로 이루어지는 프리즘면이다. 프리
즘 시이트 (4) 의 외측면은 조명광속 (4f) 을 출사시키는 평탄면 (휘광면) (4e) 이다. 프리즘 시이트
(4) 의 더욱 외측에 공지된 액정 표시 패널을 배치하면, 액정 디스플레이를 위한 백라이팅용 배치가 제공
된다.
산란도광판 (1) 의 두께가 광 입사면 (2) 으로부터의 거리와 함께 줄어들고 있기 때문에, 산란도광판 (1)
내에서 반복 반사가 효율적으로 일어난다. 그 결과, 면광원 장치의 광 이용 효율과 휘도 균일성이 우
수하다.
광원 소자 (L) 에서 산란도광판 (1) 내로 도입된 빛은, 산란도광판 (1) 내에서 산란 작용과 반사 작용을
받으면서 두께측 단면 (7) 으로 향하여 도광된다. 이 과정에서 조명광이 서서히 광 취출면 (5) 에서
출사된다.
광 취출면 (5) 에서 출사된 빛은, 산란도광판 (1) 내로 분산시키는 이굴절률 입자의 입경 ( 일반화하여
말하면, 굴절율 불균일 구조에 관한 상관거리) 에 따른 우선전파방향을 가진다. 바꿔 말하면, 광 취
출면 (5) 으로부터는 강하거나 약하게 평행화된 광속이 출사된다.
이굴절률 입자의 입경이 클수록 (일반적으로는, 이굴절률 불균일 구조에 관한 상관거리가 클수록), 광 취
출면 (5) 에서 출사된 빛은 강하게 평행광속화된다. 우선전파방향 (조명광속의 중심적인 전파방향) 은,
통상 광 입사면 (2) 에서 보아, 광 취출면으로부터 25°에서 30°전후 입상된 방향에 있다.
이러한 사실은 프리즘 시이트 (4) 의 전파방향 특성 수정기능에 관계된다.
도 2 는 도 1 에 나타낸 배치에 있어서, 종단방향을 따라 단면내에서의 빛의 거동을 설명하는 도면이다.
「종단방향」이란 산란도광판 (1) 으로의 광 공급방향과 평행 (광 입사면 (2) 과 수직) 한 방향이다.
한편, 산란도광판 (1) 으로의 광 공급방향과 수직 (광 입사면 (2) 과 평행) 한 방향을 「횡단방향」이라
한다.
도 2 를 참조하면 프리즘 시이트 (4) 는 산란도광판 (1) 의 광 취출면 (5) 에 따라 그 프리즘면을 내측으
로 향하여 배치되어 있다. 프리즘 요소 열을 형성하는 각 프리즘 요소의 정상각 (頂角) 의 바람직한
각도는 ø3 = 60° 전후이다.
광 입사방향이 화살표 L′ 로 부여되면, 광 취출면 (5) 으로부터의 출사광속의 우선전파방향은 광 취출면
(5) 에 대한 법선에 대하여 ø2 = 60° 전후로 된다.
지금, 산란도광판 (1) 의 매트릭스로서 PMMA (하나의 전형적인 매트릭스 재료 ; 굴절율 n = 1.492) 를 가
정하면, ø2 = 60° 전후를 부여하는 광 취출면 (5) 으로의 입사각은 ø1 = 35° 전후로 된다.
이와 같은 우선전파방향에 대응한 광선을 대표광선이라 부른다. 여기에서는 대표광선은 부호 (B1) 로
지시되어 있다.
광 취출면 (5) 에서 출사된 대표광선 (B1) 은 공기층 (AR) (굴절율 n 0 = 약 1.0) 을 직진한 후, 프리즘
시이트 (4) 의 일방의 경사면 (4a) 으로 수직에 가까운 각도로 입사한다 (ø3 = 60° 전후). 이 광선
이 타방의 경사면 (4b) 으로 입사하는 비율은 상대적으로 작다.
이어서, 대표광선 (B1) 은 프리즘 시이트 (4) 내를 반대측의 경사면 (4b) 까지 거의 직진하여
정반사된다. 정반사된 광선은 프리즘 시이트 (4) 의 평탄면 (4e) 에 대하여 수직방향에 가까운 각도
로 입사하여, 프리즘 시이트 (4) 에서 출사된다. 이 과정을 통하여 광 취출면 (5) 으로부터의 출사광
속의 우선전파방향은 광 취출면 (5) 에 대하여 거의 수직한 방향으로 수정된다.
다만, 수정후의 우선전파방향은 광 취출면 (5) 에 대하여 수직한 방향으로 부터 벗어나게 되는 일도
있다. 수직방향으로부터의 벗어난 각은, 프리즘 시이트 (4) 의 정상각 (ø3), 프리즘 시이트 (4) 의
재료 (굴절율), 산란도광판 (1) 의 재료 (굴절율) 에 따라 어느 정도 조정될 수 있다.
도 3 은 프리즘 시이트 (4) 의 또하나의 배치와 빛의 거동을 나타내고 있다. 본 배치에서 프리즘면은 외
측으로 향하고 있다. 프리즘면상의 각 프리즘 요소의 정상각은, 예컨대 ø4 = 70° 전후이다. 본
배치에서는 바람직한 결과를 부여하는 정상각의 범위는, 프리즘면을 내측으로 향하게 한 상기 배치의 경
우보다 넓다.
광 입사방향을 화살표 (L′) 방향이라 가정하면, 우선전파방향에 대응하는 대표광선을 B2 는 ø1 = 35°
전후의 각도를 가지고 광 취출면 (5) 으로 입사한다. 그 대부분은 공기층 (AR) (굴절율 n 0 = 1.0)
으로 출사된다. 이때의 출사각 (ø2) 은 60° 전후로 된다.
대표광선 (B2) 은 공기층 (AR) 을 직진한 후, 프리즘 시이트 (4) 의 평탄면 (4e) 으로 경사지게
입사한다. 그리고, 도시된 바와 같은 굴절경로를 찾아서 광 취출면 (5) 에 대하여 수직방향에 가까운
각도로 프리즘 시이트 (4) 의 일방의 면 (4c) 에서 출사된다. 타방의 면 (4d) 에서 출사되는 비율은
상대적으로 작다.
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프리즘 시이트 (4) 의 평탄면 (4e) 입사 이후의 빛의 경로는 프리즘 시이트 (4) 의 굴절율 (n2) 이나 프
리즘 정상각 (ø4) 에 의존하여 변화한다. 따라서, 이들 파라미터를 조정하는 것을 통하여 우선전파
방향의 조정이 가능하다.
그런데, 상술한 종래의 면광원 장치는 휘광면 (프리즘 시이트 상면) 을 육안으로 보았을 때 밝기의 레벨
과 균일성, 부드러움의 감각을 동시에 충분히 만족시킨다고 할 수는 없었다.
바꿔 말하면, 종래의 기술에서는 결이 섬세하고, 반짝이는 느낌이 없으며, 충분한 하얀면을 가진 휘광면
을 얻을 수 없었다. 특히, 광 입사면에 가까운 부분에서는 이른바 투영 (반사성 명암이 나타나는 것)
이 관찰되는 것은 하나의 문제였다. 이와 같은 투영은, 예컨대 액정 디스플레이의 표시품질에 악영향
을 미친다.
이 원인은 다음과 같이 추정된다. 도 1 에 나타낸 배치에서의 산란도광판 (1) 은 시각적인 관점에서
말하자면, 그렇게 강한 산란능은 가지고 있지 않다. 휘광면이 커질수록 약한 산란능이 선택되고, 이러한
경향이 현저해 진다. 따라서, 산란도광판 (1) 의 뒷면을 따라 배치되는 반사체 (3) 에서 상당량의 반
사광이 충분한 확산작용을 받지 않고 관찰자의 눈에 들어온다.
반사체 (3) 로서 은박 시이트, 알루미늄박 시이트 등의 정반사성 시이트가 채용되면, 정반사면 특유의 시
감각을 초래한다. 이 시감각은 이른바 「백색 부족」과 「부드러움 부족, 또는 반짝이는 느낌」 을
동반한다. 프리즘 시이트의 주름이나 홈이 호상 (縞狀) 으로 비쳐서 관찰되는 경우도 있다.
이와 같은 여러 가지 현상과 그에 따라 관찰자에게 야기되는 감각은, 단지 광량 레벨의 문제뿐만이 아니
고, 색온도나 조명광속의 전파방향특성 등의 인자가 복합적으로 관계되고 있다고 추측된다.
반사체 (3) 로서 확산 반사성의 백색 시이트를 채용하면, 백색의 문제는 어느정도 개선된다. 그러나,
휘광면 전체 밝기의 균일성이나 광량 레벨은 저하한다. 또한, 정반사성 / 확산 반사성 어떠한 반사체
가 채용되어도 반사체 (3) 의 표면에 어떠한 불균형 (예컨대, 국소적인 주름이나 요철) 이 존재하면 그것
은 시각상의 불균형을 초래할 우려가 있다.
먼저, 본 발명자는 상기 문제를 해결하기 위하여 다음과 같은 두가지의 제안 ①,② 를 실시하였다.
① 산란도광판의 뒷면을 따라 별도의 프리즘 시이트를 배치한다. 이 프리즘 시이트는 프리즘 요소 열
이 광 공급방향과 평행하게 되도록 배향된다 (일본국특원평 7-74671호).
이 제 1 제안은 상기 여러 가지의 문제가 일단 해결된다. 그러나, 2 장의 프리즘 시이트가 필요하고,
콤팩트한 구조와 낮은 제조 코스트의 관점에서 개량의 여지가 있다.
② 산란도광판의 광 취출면측에 배치되는 프리즘 시이트로서, 양면 프리즘 시이트를 사용한다 (일본국 특
원평 7-213964 호). 이 양면 프리즘 시이트는 각 면에 서로 직교한 프리즘 요소 열이 형성되어 있다.
프리즘 시이트는, 내측 프리즘면의 프리즘 요소 열은 광 입사면과 평행, 외측 프리즘면의 프리즘 요소 열
은 광 입사면과 직교하도록 배향된다.
그리고, 내측 프리즘면의 프리즘 정상각은, 산란도광판에서 우선전파방향으로 전파하는 빛을 프리즘 시이
트 내부에서 거의 정면방향으로 유도하는 각도로 설계된다.
이에 대하여, 외측 프리즘면의 프리즘 정상각은, 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선
을 광 공급방향과 거의 직교한 방향으로 시프트시킨 다음에 역진 (리턴) 시키도록 설계된다. 이와 같
은 프리즘 정상각의 값의 대표치는 90° 이고, 실질적인 각도 범위는 약 70° ~ 130° 이다.
이 제 2 제안은 상기 제 1 제안에서 미해결된 문제를 회피하면서, 밝기 레벨과 균일성, 투영의 억제, 휘
광면의 시감각 (백색과 부드러움) 의 제문제를 개선하였다.
그러나, 액정 디스플레이의 백라이팅 등으로 적용시에 요구되는 조명광의 품질은 더욱 더 높아지고 있다.
그들 요구는 다음과 같은 새로운 요구를 포함하고 있다.
① 디스플레이의 주요 관찰방향 (거의 정면방향) 에서 본 밝기의 레벨보다 한층 향상.
② 주요 관찰방향 (거의 정면방향) 으로부터 벗어난 각의 증대에 따라서 원활하게 밝기 레벨이 저하하는
특성 및; 관찰되는 가능성이 낮은 관찰방향으로 쓸데없는 조명광을 될 수 있는 한 적게 출력하는 특성.
이 요구에 따르면, 예컨대 정면방향에서 30 도 이상 벗어난 방향으로의 광 출력은 될 수 있는 한 억제된
다.
이와 같은 요구를 고려하면, 상기 개량 제안에 관련되는 면광원 장치는 불충분하다. 특히, 후술하는
비교 실측예에서 명백해 지는 바와 같이, 상기 ② 의 요구에 충분하게 부응하는 성능을 얻지 못하고
있다.
정방향에서 크게 벗어난 방향으로 쓸데없는 조명광이 출력되고 있다는 것은, ① 의 점에 대해서도 개선의
여지가 남아 있다는 것을 의미한다.
발명의 개시
본 발명의 첫째 목적은 주요 관찰방향 (거의 정면방향) 에서 본 밝기 레벨이 보다 높아진 면광원 장치를
제공하는데 있다.
본 발명의 둘째 목적은 주요 관찰방향 (거의 정면방향) 으로부터 벗어난 각의 증대에 따라서 원활하게 밝
기 레벨이 저하하는 한편, 거의 정면방향에서 크게 벗어난 방향으로의 쓸데없는 조명광의 출력이 억제된
면광원 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 셋째 목적은 면광원 장치의 액정 디스플레이의 백라이팅으로의 적용성을 더욱 향상시키는데 있
다.
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그리고, 본 발명의 넷째 목적은 이들 면광원 장치 또는 액정 디스플레이에 적용할 수 있는 신규 프리즘
시이트를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 면광원 장치는 산란도광판과, 산란도광판의 광 입사면으로 향하여 광 공급을 행하기 위해
산란도광판 측방에 배치된 일차 광원 수단과, 산란도광판의 광 취출면에 따라 배치되는 프리즘 시이트와,
광 취출면과는 반대측의 면에 따라 배치되는 반사체를 구비한다.
광 취출면에 따라 배치되는 프리즘 시이트의 형태와 배치는 다음과 같은 조건 ① ~ ⑥ 에 따른다.
① 프리즘 시이트는 제 1 면 (내측면) 에 프리즘 요소 열을 구비하고, 제 2 면 (외측면) 에 프리즘 요소
열 또는 렌즈 요소 열을 구비한다.
내측면은 산란도광판으로부터의 조명광을 도입하는 면이고, 외측면은 조명광을 외측으로 향하여 출력하는
면이다.
② 내측면의 프리즘 요소 열과 외측면의 프리즘 요소 열 또는 렌즈 요소 열은, 서로 직교하는 방향 (제 1
방향과 제 2 방향) 으로 정렬하고 있다.
③ 프리즘 시이트는, 내측면의 프리즘 요소 열의 정렬방향 (제 1 방향) 이 산란도광판의 광 입사면과 평
행 (광 공급방향과 직교) 하게 되도록 배향되어 있다. 이 배향조건하에서 당연히 외측면의 프리즘 요소
열 또는 렌즈 요소 열의 정렬방향 (제 2 방향) 은 산란도광판의 광 입사면과 수직 (광 공급방향과 평행)
이 된다.
④ 외측면의 프리즘 요소 열 또는 렌즈 요소 열은 프리즘 시이트 내부에서 정면방향으로 유도된 광선을
광 공급방향과 거의 직교한 방향으로 시프트시킨 다음에 내측면으로 향하여 되돌리도록 형성되어 있다.
⑤ 외측면이 프리즘면인 경우에는, 프리즘 요소 열은 70° ~ 130° 범위로 프리즘 정상각을 가지는 것이
바람직하고, 특히 바람직한 한 값의 예는 96° 이다.
⑥ 내측 프리즘면에 형성된 프리즘 요소 열은 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으
로 큰 제 2 경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어진다. 내측면은 다수의 비대칭 프리즘
홈을 정렬 형성한 면이 된다.
⑦ 내측면에 형성된 프리즘 요소 열의 제 2 경사각을 가지는 경사면은 광 입사면측을 향한다. 이 조
건하에서, 제 1 경사각을 가지는 경사면은 당연히 광 입사면과는 반대측을 향한다.
⑧ 상대적으로 작은 제 1 경사각은 약 15° 이고, 상대적으로 큰 제 2 경사각의 바람직한 하나의 값은 약
32.5° 이다.
⑨ 산란도광판은 광 입사면으로부터의 거리에 따라서 두께를 줄이는 경향을 가지고 있는 것이
바람직하다. 전형적으로는, 산란도광판의 단면은 쐐기형상이 된다. 광 공급수단은 산란도광판의
두께측 단면에 따라서 배치된다.
상술한 특징 ① ~ ⑨ 를 가지는 면광원 장치는 주지의 배치법에 따라 액정 패널의 백라이팅에 적용될 수
있다. 이 백라이팅의 배치는 전력절약성만이 아니고, 시각상의 품위에도 우수한 액정 디스플레이를
제공한다.
상기 조건 ① ~ ⑧ 에 적합한 프리즘 시이트는 비대칭 프리즘면을 가지는 신규 광학적 기능 소자로 간주
할 수 있다. 이 비대칭 시이트는 전술한 대칭형 프리즘면을 가지는 양면 프리즘 시이트 (일본국 특원
평 7-213964 호 참조) 와 비교하여, 상대적으로 작은 경사각을 가지는 경사면으로부터의 입사광을 효율
좋게 두께방향에 전파하는 빛으로 전환시키는 특징을 가지고 있다.
본 발명에 의하면 상기 제 2 제안 (일본국 특원평 7-213964 호) 에 관련되는 면광원 장치 또는 액정 디스
플레이의 특성이 더욱 개선된다. 이 특성의 개선은 본 발명에서 제안되는 비대칭 프리즘 시이트의 특
징에 기초를 두고 있다.
산란도광판의 광 취출면에서 출사된 조명광은 상대적으로 작은 경사각을 가지는 경사면에서 비대칭 프리
즘 시이트 내부로 도입되며, 고효율적으로 프리즘 시이트의 두께방향에 전파하는 빛으로 전환된다.
이 고효율적으로 방향전환된 빛은 외측면에 도달하여, 광 공급방향과 직교하는 방향으로 시프트된 다음,
산란도광판측으로 되돌아간다. 한편, 도 3 의 관련 설명으로 추측되는 바와 같이, 대표광선의 우선전
파방향의 주변에 분포한 방향으로 전파하는 빛의 대부분에는 횡단방향 (광 공급방향과 직교하는 방향) 에
관하여 정면방향으로 빛을 모으는 작용을 하고, 정면방향에서 본 밝기를 개선한다.
상기 되돌아간 대표광선은 여러 가지 경로를 거쳐 일정 비율로, 대표광선의 주변에 분포하는 빛으로 전환
되어, 곧 프리즘 시이트의 외측면에서 출사된다.
이와 같은 작용을 통하여, 비대칭 프리즘 시이트의 외측면에서 최종적으로 출사되는 빛의 이력이 효율 좋
게 다양화되고, 그에 따라 시감각이 개선되며, 광 입사면 근방에서의 투영이 억제된다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 종래의 면광원 장치의 배치를 설명하는 개략도 ;
도 2 는 도 1 에 나타낸 배치에 있어서, 종단방향에 따른 단면도내에서의 빛의 거동을 설명하는 도면 ;
도 3 은 도 1 또는 도 2 에서의 프리즘 시이트를 뒤집은 배치에서의 빛의 거동을 설명하는 단면도 ;
도 4 는 본 발명의 한 실시형태를 설명하는 개략도 ;
도 5 (a), (b) 는 본 발명에 따른 비대칭 프리즘 시이트의 특징을 설명하는 도면으로서, (a) 는 종래의
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대칭 프리즘 시이트 내부의 광 전파, (b) 는 본 발명에 따른 비대칭형 프리즘시이트 내부의 광 전파가 나
타나 있다 ;
도 6 은 본 발명의 비대칭 프리즘 시이트에서의 바람직한 경사각 (øa,øb) 의 예와 작용을 설명하는 도
면 ;
도 7 은 프리즘 정상각 (ø4) 이 적정한 경우에 대하여, 프리즘 시이트의 외측 프리즘면 주변에서의 빛의
거동을 설명하는 도면 ;
도 8 은 프리즘 정상각 (ø4) 이 과대한 경우에 대하여, 프리즘 시이트의 외측 프리즘면 주변에서의 빛의
거동을 설명하는 도면 ;
도 9 는 되돌아감 광선 (D1,D2) 의 내측 프리즘면 주변에서의 거동을 설명하는 도면 ;
도 10 (a), (b) 은 도 4 에 나타낸 배치에서, 도 6 에서 나타낸 것과 동일한 여러 가지의 조건을 부여한
경우에 대하여 조명광의 종단방향 단면내의 각도특성 (a) 과 횡단방향 단면내의 각도특성 (b) 을 실측하
고, 동등한 계측조건에서, 대칭형 프리즘 시이트를 사용한 경우의 실측결과를 병기한 그래프 ;
도 11 은 도 10 의 그래프를 얻은 배치에서, 프리즘 시이트를 제거한 배치에 대하여 측정된 각도특성을
나타내는 그래프 ;
도 12 는 본 발명의 변형 실시형태 Ⅰ 을 설명하는 개략도 ;
도 13 은 본 발명의 변형 실시형태 Ⅱ 를 설명하는 개략도 ;
도 14 는 본 발명의 변형 실시형태 Ⅲ 을 설명하는 개략도 ;
도 15 는 본 발명의 변형 실시형태 Ⅳ 를 설명하는 개략도 ;
도 16 은 프리즘면 - 렌즈 어레이면형 프리즘 시이트를 채용한 본 발명의 변형 실시형태 Ⅴ 를 설명하는
개략도 ;
도 17 은 프리즘면 - 렌즈 어레이면형 프리즘 시이트의 외측면에 형성된 렌즈 요소 열의 작용을 설명하는
도면 ;
도 18 은 도 19 (a), (b) 의 결과를 얻은 배치에서 사용되고 있는 프리즘 시이트의 렌즈 요소의 형상을
설명하는 도면 ;
도 19 (a), (b) 는 도 16 에 나타낸 배치에서, 도 6 에서 나타낸 것과 동일한 여러 가지의 조건을 부여
한 경우에 대하여 조명광의 종단방향 단면내의 각도특성 (a) 과, 횡단방향 단면내의 각도특성 (b) 을 나
타낸 그래프이다.
발명을 실시하기 위한 최상의 형태
도 4 는 본 발명의 한 실시형태의 요부구성을 나타내고 있다. 도시 형편상, 산란도광판과 프리즘 시
이트의 간격, 프리즘 요소 열의 피치, 깊이는 과장되어 있다.
본 실시형태는 도 1 에 나타낸 종래의 면광원 장치에 있어서, 프리즘 시이트 (4) 를 본 발명에 따른 비대
칭 양면 프리즘 시이트 (4′) 로 치환한 구조에 대응하고 있다.
쐐기형 단면형상의 산란도광판 (1) 의 두께측 단면은 광 입사면 (2) 을 제공하고, 그 근방에 광원 소자
(형광 램프) (L) 가 배치된다. 광원 소자 (형광 램프) (L) 의 배면은 은박 시이트 등의 반사체 (도시
생략) 로 둘러 싸이는 것이 바람직하다. 산란도광판 (1) 의 뒷면 (6) 에 따라 반사체 (3) 가 배치된
다. 반사체 (3) 에는 정반사성의 은박 시이트 또는 확산 반사성의 백색 시이트가 사용된다.
조명광은 산란도광판 (1) 의 광 취출면 (5) 에서 취출된다. 이중직교 프리즘면형 비대칭 프리즘 시이
트 (4′) 는 광 취출면 (5) 의 외측에 배치된다. 프리즘 시이트 (4′) 의 더욱 외측에 공지된 액정표
시 패널 (LP) (파선으로 표시) 을 배치하면 액정 디스플레이가 구성된다.
도 1 에 나타낸 면광원 장치와 마찬가지로, 산란도광판 (1) 의 두께는 광 입사면 (2) 으로부터의 거리에
따라 감소하고 있다. 전술한 바와 같이, 이에 의해 빛의 이용효율과 휘도의 균일성이 높아진다.
산란도광판 (1) 내로 도입된 빛은 산란도광판 (1) 내에서 산란작용이나 반사작용을 받으면서 얇은 두께측
의 단면 (7) 으로 향하여 도광된다. 그 과정에서 서서히 광 취출면 (5) 에서 조명광의 출사가 일어난
다.
전술한 바와 같이 산란도광판 (1) 내로 분산시키는 이굴절률 입자의 입경 (일반적으로는 굴절율 불균일
구조에 관한 상관거리) 에 따라서, 광 취출면 (5) 에서 출사되는 빛은 우선전파방향을 가진다. 바꿔
말하면, 광 취출면 (5) 에서 평행화된 조명광속이 출력된다.
산란도광판 (1) 내로 분산시키는 이굴절률 입자의 입경이 클수록 (일반적으로는 굴절률 불균일 구조에 관
한 상관거리가 클수록), 광 취출면 (5) 에서 출사되는 빛은 명료하게 평행광속화된다. 우선전파방향
(조명광속의 중심적인 전파방향) 은 통상, 광 입사면 (2) 에서 보아 광 취출면에서 25° ~ 30° 전후 입
상한 방향에 있다.
산란도광판 (1) 은 종래와 마찬가지로, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA) 로 이루어지는 매트릭스
중에 이굴절률 물질 (예컨대 실리콘계 미립자) 을 동일하게 분산시킨 재료로 형성되어도 된다. 이굴
절률 물질의 혼입비율 (중량 %) 은 산란도광판 (1) 이 적당한 산란능을 가지도록 조정된다.
일반적으로, 산란도광판 (1) 의 종단방향의 사이즈가 커질수록 이굴절률 물질의 혼입비율은 작아지게 된
다. 산란도광판 (1) 에 산란능을 과잉 부여하면, 광 입사면 (2) 에서 먼 부분으로의 광 전파가 저해
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되고, 휘광면에 밝기 구배 (勾配) 가 발생할 우려가 있다.
한편, 이굴절률 입자의 입자 사이즈는 산란도광판 (1) 내부에서의 개개의 산란 과정의 전방 산란성의 강
함을 좌우하는 하나의 요인이다. 일반적으로, 입자 사이즈가 클수록 전방 산란성이 강해진다. 따
라서, 입자 사이즈가 상대적으로 크면 산란도광판 (1) 의 광 취출면 (5) 에서 출사되는 광속의 우선전파
방향이 명료해 지고, 평행광속에 가까운 조명광속을 얻을 수 있다. 반대로, 입자 사이즈가 상대적으
로 작으면 산란도광판 (1) 의 광 취출면 (5) 에서 출사되는 광속의 우선전파방향의 명료함은 잃어버리게
된다.
입자 사이즈는 조명광속에 요구되는 지향성의 강함에 따라 조정되는 것이 바람직하다. 본 발명에 있
어서는 이들 산란도광판 (1) 을 구성하는 재료의 조성에 대하여 특별한 제한은 두고 있지 않다.
이어서, 양면에 프리즘면을 구비한 프리즘 시이트 (4′) 의 구조와 기능에 대하여 설명한다.
도 4 를 참조하면, 프리즘 시이트 (4′) 의 내측면에는 경사면 (4a,4b) 을 단위로 하는 프리즘 요소 열이
반복 형성되는 한편, 외측면에는 경사면 (4c,4d) 을 단위로 하는 프리즘 요소 열이 반복 형성되어 있다.
내측면에 형성된 프리즘 요소 열은, 도 1 중에 나타낸 프리즘 시이트 (4) 와 마찬가지로 광 입사면 (2)
과 평행한 방향으로 연장되어 있다. 한편, 외측면에 형성된 프리즘 요소 열은 광 입사면 (2) 과 직교
하는 방향으로 연장되어 있다.
여기에서 중요한 것은, 경사면 (4a,4b) 의 경사각 (øa,øb) 이, øa ＜ øb의 관계가 성립되도록 설계되
어 있는 것이다. 즉, 대칭형의 프리즘 시이트이면 성립되는 관계 øa = øb 는 본 발명에서의 비대칭
프리즘 시이트에서는 성립되지 않는다.
여기에서 주의하여야만 할 것은, 본 명세서에서는 프리즘 시이트 요소 열의 각 경사면 (4a,4b) 의 경사각
은 프리즘 시이트 (4′) 의 두께방향 (N) 을 기준 (경사각 0°) 으로 정의되는 것이다.
프리즘 시이트 (4′) 를 면광원 장치 중에 장착할 때에는 광 취출면 (5) 으로부터의 지향성 출사광의 우
선전파방향에 대응하는 대표광선이 주로 경사면 (4a) 부터 입사하도록 경사면 (4a) 의 방향이 선택된다.
즉, 경사면 (4a) 은 광 입사면 (2) 을 향하고, 경사면 (4b) 은 광 입사면 (2) 과는 반대측을 향한다.
이에 의해, 경사면 (4a) 부터 경사 입사한 빛 (광 취출면 (5) 으로부터의 출사광의 주성분) 을 프리즘 시
이트 (4′) 내부에서 효율적으로 정면방향으로 유도된다.
도 5 (a), (b) 는 그 이유를 설명하기 위한 도면이다. 도 5 (a) 에는 경사 입사광선 (S1,S2) 에 대한
대칭형 프리즘 시이트 내부의 광 전파의 상태가 나타나 있다. 한편, 도 5 (b) 에는 도 5 (a) 와 동등
한 경사 입사광선 (S1,S2) 에 대한 본 발명에 따른 비대칭형 프리즘 시이트 내부의 광 전파의 상태가 나
타나 있다.
광선 (S1,S2) 은 실제로 광 취출면 (5) 에서 출사되어 경사면 (4a) 으로 입사하는 빛의 전파방향의 확산
을 대략적으로 표현하고 있다. 경사 입사광선 (S1) 은 비교적 입상이 작은 (정면방향에서 떨어진 방
향) 으로 전파하는 광선에 대응하고, 경사 입사광선 (S2) 은 비교적 입상이 큰 (정면방향에 가까운 방향)
으로 전파하는 광선에 대응하고 있다.
도 5 (a) 에 나타나 있는 바와 같이, 비대칭 프리즘 시이트에서는 경사면 (4 a,4b) 의 경사각 (ø0) 이
동등하다. 여기에서 경사각 (ø0) 은 프리즘 정상각의 2 분의 1 이고, 전형적으로는 ø0 = 30° 정도
이다. 광선 (S1) 은 일방의 경사면 (4a) 에 입사한 후, 용이하게 타방의 경사면 (4b) 에 도달하여,
정면방향으로 방향전환 (전반사) 된다.
그런데, 광선 (S2) 은 일방의 경사면 (4a) 으로의 입사시의 굴절 (입상을 작게하는 방향으로의 굴절) 이
부족하기 때문에, 타방의 경사면 (4b) 에 입사할 수 없다. 그 결과, 외측 프리즘면으로 직진하는 현
상이 일어나기 쉽다.
한편, 도 5 (b) 에 나타나 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 비대칭형 프리즘 시이트에서는, 경사면
(4a,4b) 의 경사각 (øa,øb) 에는 øa ＜ øb 의 관계가 있다. 도 5 (a) 에서 경사각 (ø0) 에 상당
하는 것은 경사각 (øb) 이다. 그래서, 도 5 (b) 에 있어서, (øb) 는 (ø0) 와 거의 동등하다고 생
각하여도 되고, 전형적으로는 øb = 30° 정도이다.
광선 (S1) 은 일방의 경사면 (4a) 으로의 입사후, 용이하게 타방의 경사면 (4b) 에 도달하고, 정면방향으
로 방향전환 (전반사) 된다. 이 점은 도 5 (a) 의 경우와 동일하다.
광선 (S2) 은 일방의 경사면 (4a) 으로의 입사시의 굴절 (입상을 작게하는 방향으로의 굴절) 이 비교적
커지므로, 도 5 (a) 의 경우에 비하여 타방의 경사면 (4b) 으로 입사하기 쉬워진다.
따라서, 서로 대응하는 경사면 (4b) 의 경사각이 거의 같다는 조건하에서, 비대칭 프리즘 시이트는 대칭
형 프리즘 시이트에 비하여, 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로의 방향전환 작용을 효율적으로
발휘한다.
바꿔 말하면, 방향전환에 이용되는 경사면 (4b) 의 경사각 (ø) 보다 작은 경사각 (øa) (＜øb) 을 입사
측의 경사면 (4a) 에 부여하는 것은, 경사면 (4a,4b) 의 경사각을 동등하게 설계하는 것보다 방향전환의
효율을 향상시키는데 유리해 진다.
도 6 에는 바람직한 경사각 (øa,øb) 의 예를 나타냈다.
동도에 있어서, 각 각도에 붙여진 부호의 의미와 값은 다음과 같다.
ø2 ; 광 취출면 (5) 에서의 출사광을 대표하는 광선 (B3) 의 전파방향을 나타내는 각도. 예컨대, 산
란도광판 (1) 의 매트릭스를 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA ; 굴절률 1.492) 로 하였을 때, ø2 = 약 63
° 가 된다.
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øa, øb ; ø2 = 약 63° 의 조건에 적합한 경사각은 기준방향 (프리즘 시이트의 두께방향) N 으로부터
측정하여 예컨대 øa = 15°, øb = 32.5°이다.
θ1 ; 대표광선 (B3) 의 경사면 (4a) 에 대한 입사각. 상기 조건하에서 θ1 = 약 12° 가 된다.
θ2 ; 대표광선 (B3) 의 경사면 (4a) 에서의 굴절각. 상기 조건하에서 θ2 = 약 8° 가 된다.
θ3 ; 대표광선 (B3) 의 경사면 (4b) 에서의 반사각 (전반사). 상기 조건하에서 θ3 = 약 34° 가 된
다.
θ4 ; 대표광선 (B3) 의 경사면 (4b) 에서의 반사 (전반사) 후의 입상각도. 상기 조건하에서, θ4 =
약 91.5° ((90°- 32.5°) 34°) 가 된다.
도 7 은 프리즘 시이트 (4′) 의 외측면 주변에서의 빛의 거동을 설명하는 도면이다. 하나의 프리즘
요소 열을 광원 소자 (L) 에서 본 단면이 나타나고, 프리즘 시이트 (4′) 내부를 정면방향으로 전파하는
대표광선이 부호 (C1,C2) 로 표기되어 있다.
외측면의 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각 (ø4) 을 90° 전후로 하면, 대표광선 (C1,C2) 으로 나타내는
빛의 전부 또는 대다수는, 4c → 4d 또는 4d → 4c 의 순으로 내면반사 (통상은 전반사) 되어 횡방향으로
시프트되어, 되돌아 감 광선 (역진광선) (D1,D2) 이 된다.
도 9 는 되돌아 감 광선 (D1,D2) 의 내측면 주변에서의 거동을 설명하는 도면이다. 되돌아 감 광선의
대부분은, 산란도광판 (1) 내로 돌려보내어 진다. 산란도광판 (1) 내로 되돌아 간 빛은, 다시 산란도
광판 (1) 내부에서의 산란작용과 뒷면 (6) 또는 반사체 (3) 에 의한 반사작용을 받은 후, 또 다시 산란도
광판 (1) 의 광 취출면 (5) 에서 출사하여, 프리즘 시이트 (4′) 로 재입사한다.
이 과정에서 빛의 경로는 매우 다양하다. 따라서, 프리즘 시이트 (4′) 로의 재입사시의 빛의 전파방
향에는 상당한 확산이 일어나고 있다. 재입사광의 상당부분은 도 7 에 C3, C4 와 같이 약간 경사 방
향에서 경사면 (4c) 또는 (4d) 로 입사하고, 정면방향의 빛 (D3,D4) 이 되어 출사된다.
이와 같이, 프리즘 시이트 (4′) 의 외측면을 프리즘면으로 함으로써, 되돌아 가는 경로를 거치지 않고,
직접 프리즘 시이트 (4′) 의 외부로 출사하는 것이 방지된다.
바꿔 말하면, 프리즘 시이트 (4′) 의 외측면의 동일한 미소부분에서 출사되는 빛의 경로 이력이 다양화
되고, 그에 의해 균일하고 부드러운 조명광이 창생된다. 특히, 광 입사면에 가까운 부분에서는 강한
전파방향 성분의 직접 출사를 억제함으로써, 투영에 의한 휘도 불균형의 발생이 방지된다.
도 7, 도 9 에서는 대표광선 (C1,C2) 의 전파방향은 거의 정면방향을 향하고, 프리즘 정상각 (ø4) 은 약
90° 로 가정되어 있다. 그러나, 대표광선 (C1,C2) 의 전파방향 또는 프리즘 정상각 (ø4) 이 이들
조건에서 어느정도 벗어나 있어도 동일한 작용은 기대할 수 있다.
프리즘 정상각 (ø4) 의 실제적인 하나의 범위는 70° ~ 130° 이다. 70° 를 밑도는 프리즘 정상각
에서는, 횡단방향의 면내에서 빛의 전파방향을 정면방향으로 모으는 집광효과가 매우 약해지므로, 면광원
장치의 휘도가 저하한다.
프리즘 정상각 (ø4) 이 과대하면, 거의 정면방향으로 향하는 대표광선 (C1,C2) 의 대다수가 경사면
(4c,4d) 에서 직접적으로 출사되므로, 프리즘 시이트 (4′) 로부터의 출사광의 경로 이력의 다양화를 기
대할 수 없게 된다.
도 8 은 ø4 = 160° 의 케이스를 예로 들어, 그 상태를 나타낸 것이다. 도 8 을 참조하면, 거의 정
면방향으로 전파하는 대표광선 (C1,C2) 의 대다수는 경사면 (4c,4d) 에서 출사광선 (D1,D2) 으로 되어 직
접적으로 출사된다.
전반사에 의한 역진 (리턴) 이 일어나는 것은, 부호 (C5) 로 나타낸 경사 입사광이고, 프리즘 시이트 (4
′) 로부터의 출사광의 경로 이력의 다양화에 대한 기여는 작다.
도 10 (a) 및 (b) 에는, 도 4 에 나타낸 배치와 도 6 에서 나타낸 것과 동일한 제조건하에서, 조명광의
각도특성을 실측한 그래프를 나타냈다. 이들 양그래프에는 동등한 계측조건으로 비대칭형 프리즘 시
이트를 대신하여 대칭형 프리즘 시이트를 사용한 경우의 실측결과를 병기하였다. 또한, 도 11 은 프
리즘 시이트 (4′) 의 작용을 명확하게 하기 위하여, 도 10 의 그래프를 얻은 배치에서 프리즘 시이트를
제거한 경우에 얻어진 각도특성을 나타내는 그래프이다.
각 그래프에 있어서, 종축은 cd (칸델라) / ㎡ 단위로 측정된 휘광면 (프리즘 시이트 (4,4′) 의 외측면)
의 휘도를 나타내고, 횡축은 휘도의 측정방향 (휘도계의 시선방향) 을 나타내고 있다. 도 10 (a) 및
도 11 에서는 휘도계의 시선방향의 각도주사를 산란도광판 (1) 의 종단방향 단면내에서 실시하였다.
한편, 도 10 (b) 에서는 휘도계의 시선방향의 각도주사를 산란도광판 (1) 의 횡단방향 단면내에서 실시
하였다. 모든 그래프에서 각도 0° 가 정면방향을 나타내고 있다.
도 11 의 그래프에 나타낸 바와 같이 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA ; 굴절률 1.492) 를 매트릭스로 하는
산란도광판은, 종단면내에서 약 63° 방향으로 명료한 출사광 피크를 가지고 있다.
도 10 (a) 에 있어서, 곡선 (G1) 은 도 11 의 결과를 얻은 배치에 비대칭형 프리즘 시이트 (øa = 15°,
øb = 32.5°)를 부가하여 같은 종단면내에서의 주사를 실시하여 얻어진 결과를 나타내고 있다.
한편, 곡선 (G2) 은 도 11 의 결과를 얻은 배치에 대칭형의 프리즘 시이트 (프리즘 정상각 65°) 를 부가
하여 같은 종단면내에서의 측정결과를 나타내고 있다.
마찬가지로, 도 10 (b) 에 있어서, 곡선 (G3) 은 도 11 의 결과를 얻은 배치에 비대칭형 프리즘 시이트
(øa = 15°, øb = 32.5°) 를 부가하여 횡단면내에서의 주사를 실시하여 얻어진 결과를 나타내고 있고,
곡선 (G4) 은 도 11 의 결과를 얻은 배치에 대칭형 프리즘 시이트 (프리즘 정상각 65°) 를 부가하여 같
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은 횡단면내에서의 주사를 실시하여 얻어진 결과를 나타내고 있다.
이들 측정결과로부터 다음의 것을 이해할 수 있다.
① 종단방향과 횡단방향의 어느 것에 관하여도, 대칭형 또는 배대칭형 프리즘 시이트는 거의 정면방향으
로 피크를 가지는 조명광을 제공한다.
② 그러나, 곡선 (G1,G3) 과 (G2,G4) 의 비교에서 명백해지는 바와 같이, 비대칭 프리즘 시이트는 피크
휘도치를, 대칭 프리즘 시이트에 비하여 1 할에서 2 할 정도 상승시킨다.
③ 도 10 (a) 의 그래프에서의 곡선 (G2) 에는 정면방향에 비교적 가까운 방향 (-15°부근) 에서 휘도 저
하 (Q1) 가 있고, 정면방향에서 비교적 먼 방향 (-40°부근) 에서는 반대로 휘도 상승 (Q2) 이 인정된다.
이와 같은 특성은 일반적으로 바람직하지 않다. 한편, 비대칭 프리즘 시이트의 곡선 (G1) 에서는 이
와 같은 바람직하지 않은 특성은 거의 소거되어, 미미한 흔적 (Q3) 이 남을 뿐이다.
이러한 점에서, 비대칭 프리즘 시이트를 채용한 배치는, 비대칭 프리즘 시이트를 사용한 배치에 비하여
피크 방향 (거의 정면방향) 의 휘도와 휘도곡선의 형상의 양면에서 상당한 개선이 되어 있는 것을 알 수
있다.
본 발명은 면광원 장치 또는 액정 디스플레이에 다른 여러 가지 배치형태를 취하게 하는 것을 허용한다.
예컨대, 산란도광판 (1) 의 형상, 광원 소자 (L) 의 수, 형태에 대하여 여러 가지 변형이 가능하다.
도 12 ~ 도 15 에 그들 예를 간단한 부분 겨냥도로 열거한다. 비대칭 프리즘 시이트나 그 밖의 구성
요소의 구조, 배치, 기능, 배향방향 등에 대한 반복 설명은 생략한다.
도 12 는 평판상의 산란도광판 (1) 을 채용하여 광원 소자 (L) 를 그 일단면에 따라 설치한 배치를 나타
내고 있다 (변형 실시형태 Ⅰ). 도 4 에 나타낸 실시형태와 다른 점은 산란도광판 (1) 의 단면형상뿐
이다.
도 13 의 배치에서는 평판상의 산란도광판 (1) 이 채용되어, 그 대향단면에 광원 소자 (L) 가 2 개 설치
되어 있다 (변형 실시형태 Ⅱ). 도 4 에 나타낸 실시형태와 다른 점은 산란도광판 (1) 의 단면형상과
광원 소자 (L) 의 사용 갯수이다.
또 하나의 다른 점은 프리즘 시이트 (4′) 의 내측면의 경사면의 방향이, 중앙선 F-F 를 경계로 역전하고
있는 점이다. 즉, 중앙선 F-F 보다 우측에서는 경사각이 작은 경사면은 우측 광원 소자 (L) 측을 향
하여 형성되고, 중앙선 F-F 보다 좌측에서는 경사각이 작은 경사면은 좌측 광원 소자 (L) 측을 향햐여 형
성된다.
도 14 의 배치에서는 직선 쐐기형상을 맞댄 단면형상을 가지는 산란도광판 (1) 이 사용되고 있다 (변형
실시형태 Ⅲ). 그 양단에 광원 소자 (L) 가 한 개씩 설치되어 있다. 도 14 의 경우와
마찬가지로, 프리즘 시이트 (4′) 의 내측 프리즘면의 경사면의 방향은 중앙선 F-F 를 경계로 역전하고
있다. 즉, 중앙선 F-F 보다 우측에서는 경사각이 작은 경사면은 우측 광원 소자 (L) 측을 향하여 형
성되고, 중앙선 F-F 보다 좌측에서는 경사각이 작은 경사면은 좌측 광원 소자 (L) 측을 향햐여 형성된다.
도 15 의 배치에서는 산란도광판 (1) 의 뒷면은 아치상을 가지고, 그 양단에 광원 소자 (L) 가 2 개 설치
되어 있다 (변형 실시형태 Ⅳ).
이 경우에도, 프리즘 시이트 (4′) 의 내측 프리즘면의 경사면의 방향이, 중앙선 F-F 를 경계로 역전하고
있다. 즉, 중앙선 F-F 보다 우측에서는 경사각이 작은 경사면은 우측 광원 소자 (L) 측을 향하여 형
성되고, 중앙선 F-F 보다 좌측에서는 경사각이 작은 경사면은 좌측 광원 소자 (L) 측을 향하여 형성된다.
지금까지의 실시형태에서 채용되고 있는 프리즘 시이트는, 그 양면이 다수의 프리즘 요소 열을 구비한 프
리즘면으로 되어 있는 이중직교 프리즘면형의 것이다. 그러나, 프리즘 시이트의 외측면은 반드시 프리즘
면이 아니어도 된다.
프리즘 시이트의 외측면에 요구되고 있는 기본적인 광학적 기능은, 광선의 횡방향 시프트와 그에 계속되
는 내측면으로의 방향전환 (되돌아 감 광 성분의 생성) 에 있다. 따라서, 상술한 실시형태에서 채용
되고 있는 이중직교 프리즘면형 프리즘 시이트 (4′) 의 외측면의 프리즘 요소 열을 동일한 작용을 이루
는 렌즈 요소 열로 치환하여도 된다.
도 16 은 그와 같은 프리즘면 - 렌즈 어레이면형 프리즘 시이트를 채용한 본 발명의 변형 실시형태 Ⅴ 를
설명하는 겨냥도이다. 도 4 와 마찬가지로, 도시 형편상, 산란도광판과 프리즘 시이트의 간격, 프리
즘 요소 열의 피치, 깊이 등은 과장되어 있다.
본 실시형태 Ⅴ 는 도 4 에 나타낸 실시형태에 있어서, 양면에 프리즘 요소 열을 구비한 이중직교 프리즘
면형 비대칭 프리즘 시이트 (4′) 를, 프리즘면 - 렌즈 어레이면형의 프리즘 시이트 (4″) 치환한 배치에
상당하고 있다.
쐐기형 단면형상의 산란도광판 (1) 의 두께측 광 입사면에 따라 광원 소자 (형광 램프) (L) 가 배치된다.
프리즘 시이트 (4″) 는 외측면상에 형성되는 렌즈 요소 열이 광 입사면 (광원 소자 L) 과 거의 직교한
방향으로 연장되도록 배향된다.
프리즘 시이트 (4″) 이외의 요소, 배치 및 기능은 도 4 에 나타낸 실시형태와 동일하므로, 상세한 반복
설명은 생략한다. 프리즘 시이트 (4″) 의 더욱 외측에 공지된 액정표시 패널 (LP) (도시 생략) 을
비치하면, 액정 디스플레이가 구성되는 것도 도 4 의 배치와 동일하다.
산란도광판 (1) 내로 도입되는 빛은, 산란도광판 (1) 내에서 산란작용과 반사작용 및, 반사체 (3) 의 반
사작용 등을 받으면서 두께측의 단면으로 향하여 도광된다. 그 과정에서 서서히 프리즘 시이트 (4″)
로 향하여 조명광이 출사된다.
프리즘 시이트 (4″) 의 구조와 내측면 (비대칭 프리즘면) 의 구조와 기능은 프리즘 시이트 (4′) 와 동
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일하므로, 상세한 설명은 반복하지 않는다.
매우 간단하게 설명하면, 프리즘 시이트 (4″) 의 내측면에는, 도 5 (b) 또는 도 6 에 나타난 바와 같은
비대칭 프리즘 요소 열이 반복 형성되어 있다. 전술한 바와 같이, 이들 프리즘 요소 열의 작용에 의
하여, 프리즘 시이트 (4″) 내를 정면방향으로 진행하는 빛이 효율적으로 생성된다.
프리즘 시이트 (4′) 의 경우와 마찬가지로, 프리즘 시이트 (4″) 내를 정면방향으로 진행하는 빛은 곧
프리즘 시이트 (4″) 의 외측면에 형성된 렌즈 요소 열의 내면에 도달한다.
도 17 은 프리즘면 - 렌즈 어레이면형 프리즘 시이트 (4″) 의 외측면에 형성된 렌즈 요소 열의 일반적인
형상과, 렌즈 요소 열 주변에서의 빛의 거동을, 도 7 과 동일한 형식으로 설명하는 도면이다. 도 17
을 참조하면, 하나의 렌즈 요소 열을 광원 소자 (L) 에서 본 단면이 나타남과 동시에 프리즘 시이트
(4″) 내부를 정면방향으로 전파하는 대표광선이 부호 (C1,C2) 로 표기되어 있다.
여기에서, 대표광선 (C1) 은 횡단방향면내에서 정면방향으로 전파하는 빛을 나타내고, 대표광선 (C2) 은
횡단방향면내에서 정면방향에서 약간 경사진 방향으로 전파하는 빛을 나타내고 있다.
렌즈 요소 열은, 일반적으로는 반원형상의 프로파일을 가지고, 적어도 일부에 볼록 곡면을 지니고 있다.
본 예에서는 능선 주변이 매끄러운 볼록 곡선으로 되어 있다. 렌즈 요소의 전부 또는 대부분을 볼록
곡선으로 하여도 된다. 또한, 인접하는 렌즈 열 사이의 곡부 (谷部) 에는, 오목면이 존재하여도 상관
없다.
능선부근에 입사한 대표광선 (C1) 은 그 대부분이 정면방향으로 조명광선 (D1) 으로서 출사된다. 이
에 대하여, 능선에서 떨어진 부분 입사한 대표광선 (C1) 은 입사각도에 따라 그 상당 부분 또는 대다수가
내부반사에 의해 횡단방향으로 시프트되고, 그리고 다시 내부반사에 의해 되돌아 감 광선 (D1) 이 생성된
다.
또한, 능선부근에 입사한 대표광선 (C2) 은 그 대부분이 횡단방향면내에서 경사 방향으로 조명광속 (D1)
으로서 출사된다. 능선에서 떨어진 부분 입사한 대표광선 (C2) 은, 대표광선 (C1) 의 경우와 다소 광
로는 다르지만, 역시 그 일부 또는 대다수가 입사각도에 따라 내부반사에 의해 횡단방향으로 시프트되고,
이어서 다시 내부반사에 의해 되돌아 감 광선 (D1) 이 생성된다.
되돌아 감 광선 (D1,D2) 의 내측면 주변에서의 거동은 프리즘 시이트 (4′) 의 경우와 동일하다. 즉,
도 9 를 참조하여 설명한 바와 같이, 되돌아 감 광선의 대부분은 산란도광판 (1) 내로 돌려보내어진다.
산란도광판 (1) 내로 되돌아 간 빛은, 다시 산란도광판 (1) 내부에서의 산란작용과 뒷면 (6) 또는 반사체
(3) 에 의한 반사작용을 받은 후, 또 다시 산란도광판 (1) 의 광 취출면 (5) 에서 출사하여, 프리즘 시이
트 (4″) 로 재입사한다.
이 과정에서 빛의 경로는 매우 다양하여, 프리즘 시이트 (4″) 로의 재입사시의 빛의 전파방향에는 상당
한 확산이 일어나고 있다. 따라서, 재입사광의 광로는 횡단면내에서 확산을 가지고 분포하고, 도 17
중에 대표광선 (C2) 으로 예시되는 바와 같은 경사 방향의 성분을 증가시킨다.
이와 같이, 프리즘 시이트 (4′) 와 유사한 매카니즘에 의해, 되돌아 감 빛 생성을 바탕으로 하는 광로의
다향화가 이루어진다.
바꿔 말하면, 프리즘 시이트 (4″) 의 외측면의 동일한 미소부분에서 정면방향 (종단방향면내) 으로 출사
되는 빛의 경로 이력이 다양화되고, 그에 따라 균일하고 부드러운 조명광이 창생된다.
특히, 광입사면에 가까운 부분에서는 강한 전파방향 성분의 직접출사를 억제함으로써, 투영에 의한 휘도
불균형의 발생이 방지된다.
도 16 에 나타낸 면광원 장치의 배치는 이중직교 프리즘 시이트를 채용한 배치의 경우와 마찬가지로 여러
가지 변형이 가능하다. 예컨대, 전술한 실시형태 Ⅱ ~ 실시형태 Ⅳ (도 12 ~ 도 15 참조) 의 변형배
치에 있어서, 이중직교 프리즘면형 프리즘 시이트 (4′) 를 프리즘면 - 렌즈 어레이면형 프리즘 시이트로
치환할 수 있다.
도 19 (a) 및 (b) 에는 도 16 에 나타낸 배치하에서, 조명광의 각도특성을 실측한 그래프를 나타냈다.
광 산란도광판 (1) 에는 4 인치 규격 사이즈의 것을 채용하였다. 프리즘 시이트 (4″) 의 내측면 (프
리즘면) 의 조건은 도 6 에서 나타낸 조건과 동일하다. 또한, 프리즘 시이트 (4″) 의 외측면 (렌즈
어레이면) 의 조건은 도 18 에 나타낸 바와 같다.
즉, 각 렌즈 요소 열의 양단부에는 60° 의 접선 각도가 부여되어, 거기에서부터 능선으로 향하여 매끄럽
게 경사가 완만해지도록 볼록 곡면이 형성되어 있다.
각 그래프에 있어서, 종축은 cd (칸델라) / ㎡ 단위로 측정된 휘광면 (프리즘 시이트 (4″) 의 외측면)
의 휘도를 나타내고, 횡축은 휘도의 측정방향 (휘도계의 시선방향) 을 나타내고 있다. 도 19 (a) 에
서는 휘도계의 시선방향의 각도주사를 산란도광판 (1) 의 종단방향 단면내에서 실시하였다. 한편, 도
19 (b) 에서는 휘도계의 시선방향의 각도주사를 산란도광판 (1) 의 횡단방향 단면내에서 실시하였다.
모든 그래프에서 각도 (0°) 가 정면방향을 나타내고 있다.
이들 측정 결과로부터 다음의 것을 이해할 수 있다.
① 종단방향과 횡단방향의 어느 것에 관하여도, 거의 정면방향으로 명료한 피크를 가지는 조명광을 제공
한다.
② 그리고, 종단방향과 횡단방향의 어느 것에 관하여도, 휘도곡선은 적절한 확산을 가지고, 또한 대칭성
이 높은 정돈된 프로파일을 나타내고 있다.
이러한 점에서, 프리즘면 - 렌즈 어레이면형 프리즘 시이트 (4″) 는 전술한 비대칭 프리즘 시이트와 마
찬가지로, 피크 방향 (거의 정면방향) 의 휘도와 휘도곡선 형상의 양면에서 우수한 특성을 나타내는 것을
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알 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 사용되는 프리즘 시이트 및 산란도광판의 재료와 그 제조방법에 대하여 보충 설명
한다.
본 발명에서 사용하는 프리즘 시이트 및 산란도광판에는, 폴리머 재료를 베이스 (매트릭스) 로 한 여러
가지 재료가 이용가능하다. 대표적인 매트릭스 재료를 표 1 및 표 2 에 나타낸다.
[표 1]
구분 폴리머 폴리머 no
MA 1. PMMA[폴리메틸메타크릴레이트]
2. PEMA[폴리에틸메타크릴레이트]
3. Poly(nPMA)[폴리-n-프로필메타크릴레이트]
4. Poly(nBMA)[폴리-n-부틸메타크릴레이트]
5. Poly(nHMA)[폴리-n-헥실메타크릴레이트]
6. Poly(iPMA)[폴리이소프로필메타크릴레이트]
7. Poly(iBMA)[폴리이소부틸메타크릴레이트]
8. Poly(tBMA)[폴리-t-부틸메타크릴레이트]
9. PCHMA[폴리시클로헥실메타크릴레이트]
1.49
1.483
1.484
1.483
1.481
1.473
1.477
1.463
1.507
XMA 10. PBzMA[폴리헥실메타크릴레이트]
11. PPhMA[폴리페닐메타크릴레이트]
12. Poly(1-PhEMA)[폴리-1-페닐에틸메타크릴레이트]
13. Poly(2-PhEMA)[폴리-2-페닐에틸메타크릴레이트]
14. PFFMA[폴리푸르푸릴메타크릴레이트]
1.568
1.57
1.543
1.559
1.538
A 15. PMA[폴리메틸아크릴레이트]
16. PEA[폴리에틸아크릴레이트]
17. Poly(nBA)[폴리-n-부틸아크릴레이트]
1.4725
1.4685
1.4534
XA 18. PBzMA[폴리벤질아크릴레이트]
19. Poly(2-ClEA)[폴리-2-클로르에틸아크릴레이트]
1.5584
1.52
[표 2]
구분 폴리머 폴리머 no
AC 20. PVAc[폴리비닐아세테이트] 1.47
XA 21. PVB[폴리비닐벤조에이트]
22. PVAc[폴리비닐페닐아세테이트]
23. PVClAc[폴리비닐클로르아세테이트]
1.578
1.567
1.512
N 24. PAN[폴리아크릴로니트릴]
25. Poly(αMAN)[폴리-α-메틸아크릴로니트릴]
1.52
1.52
α-A 26. PMA(2Cl)[폴리메틸-α-클로르아크릴레이트] 1.5172
St 27. Poly(o-ClSt)[폴리-o-클로르스티렌]
28. Poly(p-FSt)[폴리-p-플루오로스티렌]
29. Poly(o,p-FSt)[폴리-o,p-디플루오로스티렌]
30. Poly(p-iPSt)[폴리-p-이소프로필스티렌]
31. PSt[폴리스티렌]
1.6098
1.566
1.475
1.554
1.59
C 32. PC[폴리카보네이트] 1.59
프리즘 시이트는 통상 투명체이므로, 이들 재료를 그대로 사용할 수 있다. 만약, 프리즘 시이트의 평
탄면을 이지로 할 경우에는 공지의 플라스토 가공법 등을 적용할 수 있다. 희망하는 프리즘 정상각을
가지는 프리즘면 또는 희망하는 형상의 렌즈 어레이면의 형성에는 주지의 플라스틱 필름 성형기술이 적용
가능하다. 폴리머 재료를 베이스로 하는 산란도광판은 다음과 같은 제조법에 의해 제조할 수 있다.
그 한가지는, 2 종류 이상의 폴리머를 혼합 반죽하는 공정을 포함한 성형 프로세스를 이용하는 방법이다.
2 종류 이상의 굴절률이 상호 다른 임의형상의 폴리머 재료 (예컨대 펠릿) 가 혼합, 가열되어, 반죽된다
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(혼합 반죽 공정). 혼합 반죽된 액상재료를 사출성형기의 금형내에 고압으로 사출 주입하고, 냉각 고
화함으로써, 성형품을 얻을 수 있다. 금형 형상은 희망하는 산란도광판을 얻도록 설계된다.
혼합 반죽된 2 종 이상의 이굴절률의 폴리머는 완전하게는 혼합되지 않고 고화한다. 그 결과, 국소적
농도로 불균일 (진동) 이 생겨서 고정되어, 동일한 산란능이 성형품에 부여된다.
혼합 반죽된 재료를 압출성형기의 실린더내에 주입하고, 통상법으로 압출하여 희망하는 성형물을 얻을 수
도 있다.
이들 폴리머 브렌드의 조합이나 혼합비율에 대하여는 매우 폭넓은 선택을 할 수 있고, 각 재료의 굴절률,
성형 프로세스로 생성되는 굴절률 불균일 구조의 강함이나 성질 (산란 조사 파라미터 E, 상관거리 a, 유
전률 진동 2 승 평균 τ 등) 이 고려되는 것이 바람직하다.
사용할 수 있는 폴리머 재료의 대표적인 것은 상기 표 1 및 표 2 에 나타낸 바와 같다.
산란도광판을 구성하는 재료의 다른 하나의 제조법에 따르면, 폴리머 재료 중에 그것과 굴절률이 다른
(0.001 이상의 굴절률차) 입자상 재료가 동일하게 분산된다.
입자상 재료의 동일 분산에 이용가능한 방법의 하나로 서스펜션 중합법이 있다. 본 방법에 따르면,
입자상 재료가 모노머 중에 첨가되고, 입자상 재료가 온수 중에 현탁된 상태로 중합반응이 수행되어, 입
자상 재료가 동일하게 분산된 폴리머 재료가 얻어진다. 이것을 원재료에 사용하여 성형을 실시하면,
소망하는 형상의 산란도광판이 제조된다.
서스펜션 중합을 여러 가지 입자상 재료와 모노머의 조합 (입자 농도, 입경, 굴절률 등의 조합) 에 대하
여 실행하여, 복수 종류의 재료를 준비하여도 된다. 이들을 선택적으로 브렌드하고, 성형하면, 다양
한 특성의 산란도광판을 제조할 수 있다. 입자상 재료를 함유하지 않는 폴리머를 브렌드하면, 입자
농도를 용이하게 제어할 수 있다.
입자상 재료의 동일 혼합에 이용가능한 방법의 또 하나의 다른 방법은, 폴리머 재료와 입자상 재료를 혼
합 반죽하는 것이다. 이 경우에도 여러 가지의 입자상 재료와 폴리머의 조합 (입자 농도, 입경, 굴절
률 등의 조합) 으로 혼합 반죽·성형 (펠릿화) 을 하여 둘 수 있다. 이것들을 선택적으로 브렌드하여
성형하면 다양한 특성의 산란도광판을 얻을 수 있다.
또한, 상기 폴리머 브렌드법과 입자상 재료 혼입방법을 조합할 수도 있다. 예컨대, 굴절률이 다른 폴
리머의 브렌드·혼합 반죽시에 입자상 재료를 혼입시킬 수 있다. 이들 제조방법은 공지되어
있으므로, 그 제조 조건 등의 상세한 설명은 생략한다.
이상 상세하게 설명한 본 발명의 특징은 다음의 점들로 요약할 수 있다.
① 주요 관찰방향 (거의 정면방향) 에서 본 밝기의 레벨이 보다 높아진 면광원 장치가 제공된다.
② 주요 관찰방향 (거의 정면방향) 으로부터의 비낌각의 증대에 따라 원활하게 밝기의 레벨이 저하하고,
거의 정면방향에서 크게 벗어난 방향으로의 쓸데없는 조명광 출력이 억제된 면광원 장치가 제공된다.
③ 이들의 특성 개선을 통하여, 면광원 장치의 액정 디스플레이의 백라이팅에 대한 적용성이 개선된다.
④ 본 발명에 의해, 이들 면광원 장치 또는 액정 디스플레이로 적용할 수 있는 신규 비대칭 프리즘 시이
트가 제공된다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
산란도광판과, 상기 산란도광판의 광 입사면을 향하여 광 공급을 행하기 위하여 상기 산란도광판의 측방
에 배치된 일차 광원 수단과, 상기 판상의 산란도광판의 광 취출면을 따라 배치되는 프리즘 시이트와, 상
기 광 취출면과는 반대측의 면을 따라 배치되는 반사체를 구비하고,
상기 프리즘 시이트는, 제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 내측면과, 상기 제 1 방향과 수직
한 제 2 방향으로 정렬한 굴절 요소 열을 구비한 외측면을 가지는 동시에, 상기 제 1 방향이 상기 산란도
광판의 상기 광 입사면과 평행하게 되도록 배향되어 있고,
상기 굴절 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기 광 입사면과
평행한 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 내측면으로 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 내측면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰 제 2
경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지고,
상기 제 2 경사각을 가지는 경사면은 상기 광 입사면측을 향하고, 상기 제 1 경사각을 가지는 경사면은
상기 광 입사면과는 반대측을 향하고 있는 상기 면광원 장치.
청구항 2
산란도광판과, 상기 산란도광판의 광 입사면을 향하여 광 공급을 행하기 위하여 상기 산란도광판의 측방
에 배치된 일차 광원 수단과, 상기 판상의 산란도광판의 광 취출면을 따라 배치되는 프리즘 시이트와, 상
기 광 취출면과는 반대측의 면을 따라 배치되는 반사체를 구비하고,
상기 프리즘 시이트는, 제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 내측면과, 상기 제 1 방향과 수직
한 제 2 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 외측면을 가지는 동시에, 상기 제 1 방향이 상기 산란
도광판의 상기 광 입사면과 평행하게 되도록 배향되어 있고,
상기 외측면의 프리즘 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기
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광 입사면과 평행한 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 내측면을 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 내측면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰 제 2
경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지고,
상기 제 2 경사각을 가지는 경사면은 상기 광 입사면측을 향하고, 상기 제 1 경사각을 가지는 경사면은
상기 광 입사면과는 반대측을 향하고 있는 상기 면광원 장치.
청구항 3
제 2 항에 있어서, 상기 외측 프리즘면에 형성된 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각 (頂角) 이 약 96° 인
면광원 장치.
청구항 4
제 2 항에 있어서, 상기 외측 프리즘면에 형성된 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각이 70° ~ 130° 범위에
있는 면광원 장치.
청구항 5
산란도광판과, 상기 산란도광판의 광 입사면으로 향하여 광 공급을 행하기 위하여 상기 산란도광판의 측
방에 배치된 일차 광원 수단과, 상기 판상의 산란도광판의 광 취출면을 따라 배치되는 프리즘 시이트와,
상기 광 취출면과는 반대측의 면을 따라 배치되는 반사체를 구비하고,
상기 프리즘 시이트는, 제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 내측면과, 상기 제 1 방향과 수직
한 제 2 방향으로 정렬한 렌즈 요소 열을 구비한 외측면을 가지는 동시에, 상기 제 1 방향이 상기 산란도
광판의 상기 광 입사면과 평행하게 되도록 배향되어 있고,
상기 외측면의 렌즈 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기 광
입사면과 평행한 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 내측면으로 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 내측면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰 제 2
경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지고,
상기 제 2 경사각을 가지는 경사면은 상기 광 입사면측을 향하고, 상기 제 1 경사각을 가지는 경사면은
상기 광 입사면과는 반대측을 향하고 있는 상기 면광원 장치.
청구항 6
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란도광판의 두께는, 상기 광 입사면으로부터의 거
리의 증대에 따라 감소하는 경향을 가지고 있는 면광원 장치.
청구항 7
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상대적으로 큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 면광원
장치.
청구항 8
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상대적으로 작은 제 1 경사각이 약 15° 이고, 상기
상대적으로 큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 면광원 장치.
청구항 9
액정 패널과 백라이팅을 위하여 배치된 면광원 장치를 구비한 액정 디스플레이로서,
상기 면광원 장치는, 산란도광판과, 상기 산란도광판의 광 입사면으로 향하여 광 공급을 행하기 위하여
상기 산란도광판의 측방에 배치된 일차 광원 수단과, 상기 판상의 산란도광판의 광 취출면을 따라 배치되
는 프리즘 시이트와, 상기 광 취출면과는 반대측의 면을 따라 배치되는 반사체를 구비하고,
상기 프리즘 시이트는, 제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 내측면과, 상기 제 1 방향과 수직
한 제 2 방향으로 정렬한 굴절 요소 열을 구비한 외측면을 가지는 동시에, 상기 제 1 방향이 상기 산란도
광판의 상기 광 입사면과 평행하게 되도록 배향되어 있고,
상기 굴절 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기 광 입사면과
평행한 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 내측면으로 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 내측면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰 제 2
경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지고,
상기 제 2 경사각을 가지는 경사면은 상기 광 입사면측을 향하고, 상기 제 1 경사각을 가지는 경사면은
상기 광 입사면과는 반대측을 향하고 있는 상기 액정 디스플레이.
청구항 10
액정 패널과 백라이팅을 위하여 배치된 면광원 장치를 구비한 액정 디스플레이로서, 상기 면광원 장치는,
산란도광판과, 상기 산란도광판의 광 입사면으로 향하여 광 공급을 행하기 위하여 상기 산란도광판의 측
방에 배치된 일차 광원 수단과, 상기 판상의 산란도광판의 광 취출면을 따라 배치되는 프리즘 시이트와,
상기 광 취출면과는 반대측의 면을 따라 배치되는 반사체를 구비하고,
상기 프리즘 시이트는, 제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 내측면과, 상기 제 1 방향과 수직
한 제 2 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 외측면을 가지는 동시에, 상기 제 1 방향이 상기 산란
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도광판의 상기 광 입사면과 평행하게 되도록 배향되어 있고,
상기 외측면의 프리즘 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기
광 입사면과 평행한 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 내측면으로 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 내측면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰 제 2
경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지고,
상기 제 2 경사각을 가지는 경사면은 상기 광 입사면측을 향하고, 상기 제 1 경사각을 가지는 경사면은
상기 광 입사면과는 반대측을 향하고 있는 상기 면광원 장치.
청구항 11
제 10 항에 있어서, 상기 외측 프리즘면에 형성된 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각이 거의 96° 인 액정
디스플레이.
청구항 12
제 10 항에 있어서, 상기 외측 프리즘면에 형성된 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각이 70° ~ 130° 범위
에 있는 액정 디스플레이.
청구항 13
액정 패널과 백라이팅을 위하여 배치된 면광원 장치를 구비한 액정 디스플레이로서, 상기 면광원 장치는,
산란도광판과, 상기 산란도광판의 광 입사면으로 향하여 광 공급을 행하기 위하여 상기 산란도광판의 측
방에 배치된 일차 광원 수단과, 상기 판상의 산란도광판의 광 취출면을 따라 배치되는 프리즘 시이트와,
상기 광 취출면과는 반대측의 면을 따라 배치되는 반사체를 구비하고,
상기 프리즘 시이트는, 제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 내측면과, 상기 제 1 방향과 수직
한 제 2 방향으로 정렬한 렌즈 요소 열을 구비한 외측면을 가지는 동시에, 상기 제 1 방향이 상기 산란도
광판의 상기 광 입사면과 평행하게 되도록 배향되어 있고,
상기 외측면의 프리즘 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기
광 입사면과 평행한 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 내측면으로 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 내측면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰 제 2
경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지고,
상기 제 2 경사각을 가지는 경사면은 상기 광 입사면측을 향하고, 상기 제 1 경사각을 가지는 경사면은
상기 광 입사면과는 반대측을 향하고 있는 상기 면광원 장치.
청구항 14
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산란도광판의 두께는, 상기 광 입사면으로부터의
거리의 증대에 따라 감소하는 경향을 가지고 있는 액정 디스플레이.
청구항 15
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상대적으로 큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 액정
디스플레이.
청구항 16
제 9 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상대적으로 작은 제 1 경사각이 약 15° 이고, 상
기 상대적으로 큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 면광원 장치.
청구항 17
제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 제 1 프리즘면과, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으
로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 제 2 프리즘면을 가지고,
상기 제 2 프리즘면의 프리즘 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을
상기 제 1 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 제 1 프리즘면으로 향하여 되돌아 가게 하는 프리즘 정상각
을 가지고,
상기 제 1 프리즘면의 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로 큰
제 2 경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지는 프리즘 시이트.
청구항 18
제 17 항에 있어서, 상기 상대적으로 큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 프리즘 시이트.
청구항 19
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 상대적으로 작은 제 1 경사각이 약 15° 이고, 상기 상대적으로
큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 프리즘 시이트.
청구항 20
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 프리즘면의 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각
이 약 96° 인 프리즘 시이트.
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청구항 21
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 프리즘면의 프리즘 요소 열의 프리즘 정상각
이 70° ~ 130° 의 범위에 있는 프리즘 시이트.
청구항 22
제 1 방향으로 정렬한 프리즘 요소 열을 구비한 제 1 면과, 상기 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 정렬
한 렌즈 요소 열을 구비한 제 2 면을 가지고,
상기 제 2 면의 렌즈 요소 열은, 상기 프리즘 시이트 내부에서 거의 정면방향으로 유도된 광선을 상기 제
1 방향으로 시프트시킨 다음에 상기 제 1 면으로 향하게 하도록 형성되어 있고,
상기 제 1 면에 형성된 프리즘 요소 열은, 상대적으로 작은 제 1 경사각을 가지는 경사면과 상대적으로
큰 제 2 경사각을 가지는 경사면이 교대로 반복하여 이루어지는 프리즘 시이트.
청구항 23
제 22 항에 있어서, 상기 상대적으로 큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 프리즘 시이트.
청구항 24
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서, 상기 상대적으로 작은 제 1 경사각이 약 15° 이고, 상기 상대적으로
큰 제 2 경사각이 약 32.5° 인 프리즘 시이트.
도면
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