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KR19990076674A - 면광원 장치 및 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치, 휴대전화기 및 정보 단말기 - Google Patents

면광원 장치 및 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치, 휴대전화기 및 정보 단말기 Download PDF

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KR19990076674A
KR19990076674A KR1019980704786A KR19980704786A KR19990076674A KR 19990076674 A KR19990076674 A KR 19990076674A KR 1019980704786 A KR1019980704786 A KR 1019980704786A KR 19980704786 A KR19980704786 A KR 19980704786A KR 19990076674 A KR19990076674 A KR 19990076674A
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light
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light guide
diffusion pattern
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마사유키 시노하라
시게루 아오야마
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다테이시 요시오
오무론 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명은 소위 점광원을 이용한 면광원 장치에 있어서, 휘도 분포의 균일화와 고휘도화를 도모한다. 도광판(22)의 하면에 형성된 확산 패턴(24)을 구성하는 복수의 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향(길이 방향)을 확산 패턴 소자(24a)와 점광원(30)을 연결하는 방향에 대하여 거의 90°가 되도록 한다. 확산 패턴 소자 밀도 ρ를, 점광원(30) 부근에서 0이 되고, 떨어짐에 따라서 직선적으로 증가시킨다.

Description

면광원 장치 및 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치, 휴대 전화기 및 정보 단말기
도 1 및 도 2는 종래의 면광원 장치를 도시한다. 도 1은 분해 사시도이고, 도 2는 단면도이다. 면광원 장치(1)는 광을 가두어 전파시키기 위한 도광판(2), 발광 장치(3) 및 반사판(4)으로 구성된다. 도광판(2)은 폴리카보네이트 수지나 메타아크릴 수지 등의 투명하고 굴절률이 큰 수지에 의해 성형되고, 도광판(2)의 하면에는 요철 가공이나 확산 반사 잉크의 도트 인쇄 등에 의해 확산 패턴(5)이 형성된다. 발광 장치(3)는 회로 기판(6)상에 복수의 발광 다이오드(LED) 등의 소위 점광원(7)을 실장한 것으로, 도광판(2)의 단면(광 입사면(8))에 대향한다. 반사판(4)은 반사율이 높은, 예컨대 백색 수지 시이트에 의해 형성되고, 양면 테이프(9)에 의해 그 양측부에서 도광판(2)의 하면에 붙여져 있다.
발광 장치(3)로부터 출사하여 광 입사면(8)으로부터 도광판(2)의 내부로 유도된 광은 도광판(2) 내부에서 전반사함으로써 도광판(2) 내부에 가두어지고 또한 진행한다. 도광판(2) 내부의 광이 확산 패턴(5)에 맞으면 확산 반사된다. 이 반사광중, 전반사의 경계각보다도 작은 각도로 광 출사면(10)에 입사한 광 f1이 광 출사면(10)으로부터 외부로 출사한다. 도광판(2) 하면의 확산 패턴(5)이 존재하지 않는 장소를 투과한 광 f2는 반사판(4)에 의해 반사되어 다시 도광판(2) 내부로 되돌아가기 때문에, 도광판(2) 하면에 있어서의 광량 손실의 발생이 방지된다.
그러나, 종래의 면광원 장치(1)에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이 발광 장치(3)의 출사광중 도광판(2)의 하면과 반사판(4)사이에 들어간 광 f3은 반사판(4)으로 반사하여 도광판(2) 하면으로부터 도광판(2)내로 들어가고, 전반사하지 않고서 도광판(2)의 광 출사면(10)으로부터 출사한다. 이 때문에, 도 4의 광 출사면(10)에 있어서 광의 출사 강도 특성으로 나타낸 바와 같이, 광 입사면(8) 부근에서는 광의 출사 강도가 크다. 이 결과, 도 5에 도시된 바와 같이, 광 입사면(8) 부근에서 출사광의 휘도가 높고(휘도가 높은 영역을 부호 11로 나타낸다), 도광판(2)의 광 출사면(10)에 있어서의 휘도 분포의 불균일성이 크다.
또한, 면광원 장치(1)에 있어서, 냉음극선관이나 열음극선관 등의 선형 광원을 대신하여 발광 다이오드와 같은 점광원(7)을 이용하는 것은 저소비 전력화를 위한 것으로, 발광 다이오드와 같은 점광원(7)을 열거하여 유사적으로 선형 광원화한다. 선형 광원을 이용하는 것과 같은 설계 사상에 따라서 제작된 도광판(2)이 사용되고, 특히 도광판(2)의 확산 패턴(5)은 선형 광원을 이용하는 경우와 같다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이 확산 패턴(5)을 구성하는 각 반사 소자(5a)는 광 입사면(8)과 평행한 방향에 배치되고, 광 입사면(8)으로부터 멀어짐에 따라서 반사 소자 밀도가 점차로 커지고 있다. 점광원(7)에 알맞은 도광판(2)이 이용되지 않기 때문에, 도광판(2)의 길이 방향(광이 전반사하여 도광판(2)내를 진행하는 방향) 뿐만 아니라, 도 7에 도시된 바와 같이 폭 방향(상기 길이 방향에 수직인 방향, 즉 도 6의 X－X 방향)에 있어서도 휘도 분포가 불균일하게 되어 있었다.
또한 종래의 면광원 장치(1)에 있어서 도 3에 도시된 바와 같이, 도광판(2)의 내부에 가두면서 전파하는 광중, 광 입사면(8)의 반대측의 단면 및 양측면에 도달한 광 f4는 이들 단면 또는 측면으로부터 외부로 누설되기 때문에, 광의 이용 효율이 저하하며, 특히 광 출사면(10)의 테두리에서 휘도가 저하한다.
더욱이, 종래의 면광원 장치(1)에서 이용되는 도광판(2)에는 상술한 바와 같이 선형 광원용의 도광판과 동일한 사상으로 확산 패턴이 설계되고, 모든 반사 소자(5a)가 동일한 방향을 향하여 배치된다. 점광원(7)에 대하여 최선의 출사 효율을 얻을 수 있도록 확산 패턴(5)의 방향성이 설계되지 않기 때문에, 도광판(2)의 출사 효율이 낮으며, 면광원 장치(1)의 휘도를 저하시켰다.
본 발명은 액정 표시 장치나 조명 장치 등에 이용되는 면광원 장치 및 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치, 휴대 전화기 및 정보 단말기에 관한 것이다.
도 1은 점광원을 이용한 종래의 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도.
도 2는 종래의 면광원 장치의 단면도로서, 그 도광판내의 광 전파의 상태를 도시하는 도면.
도 3은 종래의 면광원 장치내의 광 전파의 다른 예를 도시하는 도면.
도 4는 종래의 면광원 장치에 있어서 광 출사면으로부터 출사하는 출사 강도의 분포를 도시하는 그래프.
도 5는 종래의 면광원 장치에 있어서의 휘도 분포의 불균일성을 도시하는 사시도.
도 6은 종래의 면광원 장치에 있어서의 확산 패턴을 도시하는 도광판의 저면도.
도 7은 종래의 면광원 장치에 있어서의 폭 방향(도 6의 X－X 방향)에 있어서의 광의 출사 강도의 분포를 도시하는 그래프.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 의한 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도.
도 9는 면광원 장치의 도광판에 형성된 확산 패턴을 도시하는 저면도.
도 10은 확산 패턴을 구성하는 확산 패턴 소자의 일례를 도시하는 사시도.
도 11은 확산 패턴 소자를 도광판의 하면에서 본 도면.
도 12는 확산 패턴 소자로의 광의 입사각과 출사율과의 관계를 도시하는 그래프.
도 13은 확산 패턴 소자의 다른 예를 도시하는 사시도.
도 14a 및 도 14b는 삼각형 단면을 갖는 확산 패턴 소자의 단면의 예를 도시하는 단면도.
도 15a 및 도 15b는 확산 패턴 소자의 또 다른 예를 도시하는 것으로, 도 15a는 사시도, 도 15b는 저면도.
도 16은 확산 패턴의 상관 길이를 설명하기 위한 그래프.
도 17a 내지 도 17d는 선형 광원을 이용한 면광원 장치의 확산 패턴 소자 밀도를 결정하기 위한 원리를 설명하는 도면.
도 18a 내지 도 18d는 점광원을 이용한 면광원 장치의 확산 패턴 소자 밀도를 결정하기 위한 원리를 설명하는 도면.
도 19는 확산 패턴 소자 밀도와 출사율과의 관계를 도시하는 그래프.
도 20a 및 도 20b는 확산 패턴 소자의 상호 영향을 도시하기 위한 도면.
도 21은 균일한 휘도의 면광원 장치에 있어서의 점광원으로부터의 거리와 확산 패턴 소자 밀도와의 관계를 도시하는 그래프.
도 22는 균일한 휘도의 면광원 장치에 있어서의 점광원으로부터의 거리와 출사율과의 관계를 도시하는 그래프.
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판의 확산 패턴을 도시하는 저면도.
도 24는 본 발명의 제3 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판의 확산 패턴을 도시하는 저면도.
도 25는 도 24의 확산 패턴을 알기 쉽게 모식적으로 도시하는 도면.
도 26은 본 발명의 제4 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판의 확산 패턴을 도시하는 저면도.
도 27은 본 발명의 제5 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판의 확산 패턴을 도시하는 저면도.
도 28의 (a)는 본 발명의 제6 실시예에 의한 면광원 장치의 확산 패턴을 도시하는 저면도이고, 도 28의 (b)는 점광원으로부터의 거리와 확산 패턴 소자 밀도와의 관계를 도시하는 그래프.
도 29a 및 도 29b는 도광판의 두께와 출사 광량의 관계를 도시하는 도면.
도 30은 도광판의 두께와 출사 광량의 관계를 도시하는 그래프.
도 31은 본 발명의 제7 실시예에 의한 면광원 장치를 도시하는 단면도.
도 32는 본 발명의 제8 실시예에 의한 면광원 장치를 도시하는 단면도.
도 33은 본 발명의 제9 실시예에 의한 면광원 장치를 도시하는 단면도.
도 34는 본 발명의 제10 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판을 도시하는 사시도.
도 35는 본 발명의 제11 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판을 도시하는 사시도.
도 36은 본 발명의 제12 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판을 도시하는 단면도.
도 37은 본 발명의 제13 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판을 도시하는 단면도.
도 38은 본 발명의 제14 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판을 도시하는 평면도.
도 39는 회귀 반사부를 도시하는 확대도.
도 40은 본 발명의 제15 실시예에 의한 면광원 장치의 도광판을 도시하는 평면도.
도 41은 본 발명의 면광원 장치를 이용한 조명 장치를 도시하는 평면도.
도 42는 본 발명의 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치를 도시하는 분해 사시도.
도 43은 액정표시 장치를 디스플레이용으로 구비한 휴대 전화기를 도시하는 사시도.
도 44는 휴대 전화기에 있어서 액정 표시 장치를 구동하기 위한 전기적 구성을 도시하는 블록도.
도 45는 액정 표시 장치를 디스플레이용으로 구비한 전자 수첩을 도시하는 사시도.
도 46은 전자 수첩에 있어서 액정 표시 장치를 구동하기 위한 전기적 구성을 도시하는 블록도.
본 발명은 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원(소위 점광원 또는 그것과 비슷한 것)을 이용하는 면광원 장치에 있어서, 광원으로부터의 광 이용 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 이용하는 면광원 장치에 있어서, 광 출사면의 휘도 분포를 균일화시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 면광원 장치를 이용한 액정 표시 장치, 휴대 전화기 및 정보 단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 전파시키고, 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭(광 출사면과 광 입사면이 교차하는 변의 길이)에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 광 출사면과 반대측 면의 거의 전체에 확산 패턴이 형성된다. 확산 패턴을 구성하는 복수의 확산 패턴 소자의 각각은 그 형상에 방향성을 가진다. 이 방향성에 의해 규정되는 복수의 확산 패턴 소자의 방향과 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향사이에 소정의 각도 관계가 있다.
확산 패턴 소자의 방향과 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향사이의 각도 관계는 광 출사면에 출사하는 광량을 실질적으로 변화시키지 않은 범위 내에서 격차가 허용된다.
광원의 크기(광원의 광 입사면의 폭 방향의 길이)는 광 입사면의 폭의 1/2 이하인 것이 바람직하고, 광 입사면의 폭의 1/5 정도 이하이면 실질적으로 점광원으로서 취급할 수 있으므로 더욱 더 바람직하다. 복수 개의 광원이 접근하여 배치되는 경우에는, 그들 광원이 배치되는 범위의 전체 길이를 광원의 크기로 한다.
본 발명에 의하면, 확산 패턴을 구성하는 복수의 확산 패턴 소자의 형상이 갖는 방향성에 의해 규정되는 방향이 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향과 소정의 각도 관계에 있기 때문에, 이 각도 관계를 도광판의 광 출사면으로부터의 광의 출사 효율을 고려하여 가장 적절한 것으로 함으로써, 복수의 확산 패턴 소자가 설치되는 범위에 있어서 광의 이용 효율, 즉 출사율을 최대한으로 하는 것이 가능하다. 후술하는 확산 패턴 소자 밀도를 고려하면, 도광판의 거의 전면에 걸쳐 균일하게 고휘도의 조명을 얻는 것이 가능해진다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 확산 패턴 소자의 방향성에 의해 규정되는 방향은 확산 패턴 소자의 길이 방향이다. 이 길이 방향이 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 수직으로 설정된다. 거의 수직인 방향은 수직인 방향에 대하여 ±30°정도의 격차를 허용하는 것이다. 확산 패턴 소자의 길이 방향과 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향을 거의 수직으로 함으로써, 광의 출사율이 가장 높아지고, 가장 유효한 광의 이용이 가능해진다.
확산 패턴 소자의 형상에 대한 일실시예에 있어서는, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 있어서의 확산 패턴 소자의 단면이 거의 이등변 삼각형이다.
확산 패턴 소자의 단면이 거의 이등변 삼각형인 경우에는, 광원측으로부터 확산 패턴에 입사한 광을 확산 반사시켜 광 출사면으로부터 취출할 수 있는 동시에, 도광판의 광원과는 반대측의 단면으로 반사하여 되돌아온 광을 확산 반사시켜 광 출사면으로부터 취출할 수 있다. 특히, 이러한 형상의 확산 패턴 소자는 도광판의 단면에 광을 회귀 반사시키기 위한 구조를 설치하는 경우에 적합하다.
다른 실시예에 있어서는, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 있어서의 확산 패턴 소자의 단면이 거의 직각 삼각형이다.
확산 패턴 소자의 단면을 거의 직각 삼각형으로 형성한 경우에는, 확산 패턴 소자의 밀도를 높일 수 있으므로, 광의 취출 효율을 향상시킬 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서는, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 있어서의 확산 패턴 소자의 단면이 반달 모양의 테두리를 포함한다.
확산 패턴 소자의 주위면이 반달 모양의 면을 포함하기 때문에, 확산 패턴에 입사한 광을 넓은 각도에 걸쳐 거의 균등하게 반사시킬 수 있으며, 출사광 분포의 균일화에 기여한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 광원에 접근할수록 확산 패턴 소자의 길이가 짧아지고 있다.
특히, 확산 패턴 소자가 직선의 변을 가지고 있는 경우, 확산 패턴 소자의 부분과 광원사이의 거리가 확산 패턴 소자의 부분에 따라 다른 경우가 있을 수 있다. 확산 패턴 소자의 부분과 광원사이의 거리중 가장 짧은 거리를 최단 거리, 가장 긴 거리를 최장 거리라고 한다. 최장 거리와 최단 거리의 차는 확산 패턴 소자가 광원에 가까우면 가까울수록 커진다. 이 차가 크다는 것은 확산 패턴 소자의 부분에 따라 출사광 강도와 방향에 격차가 생기기 쉬운 것을 의미한다. 광원 가까이에 위치하는 확산 패턴 소자만큼 그 길이를 짧게 하면, 확산 패턴 소자에 기인하여 생기는 출사광의 강도나 방향을 균일하게 할 수 있고, 면광원 장치의 전체에 있어서의 광 강도의 균일화에 기여한다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 광원으로부터 방사형으로 신장하는 선에 의해 도광판의 면이 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역마다 복수의 확산 패턴 소자가 설치된다.
광원으로부터의 출사광의 광량은 각도 분포를 가진다. 광원으로부터 방사형으로 신장하는 선에 의해 도광판의 면을 복수의 영역으로 분할하면, 각 영역마다 그 영역에 도입되는 광원으로부터의 광의 강도에 따라서 확산 패턴 소자의 배치 등을 설계할 수 있다. 광원으로부터 출사되는 광의 방향에 의한 광량 분포에 대응할 수 있게 된다.
복수의 광원이 도광판의 광 입사면에 대향하여 배치되는 경우에, 일실시예에서 도광판의 면이 광원에 대응하여 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역에 있어서 복수의 확산 패턴 소자의 방향이 대응하는 광원과 확산 패턴 소자를 연결하는 방향에 대하여 거의 소정의 각도 관계를 가진다.
복수의 광원을 구비하고, 이들 광원이 비교적 떨어져 있는 경우에는 각 광원에 대응하는 영역마다 상술한 확산 패턴을 실현함으로써, 각 영역마다 광의 이용 효율을 높이고, 후술하는 확산 패턴 소자의 밀도를 고려하여 면광원 장치의 휘도 분포의 균일화를 도모할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 복수의 확산 패턴 소자의 방향이 1개라고 간주된 광원과 확산 패턴 소자를 연결하는 방향에 대하여 소정의 각도 관계를 가진다.
복수의 광원이 비교적 접근하는 경우에, 이들 광원 전체를 1개의 광원으로 간주할 수 있으므로, 확산 패턴을 단순화할 수 있다.
본 발명에 의한 면광원 장치를 다른 관점에서 규정하면 다음과 같이 된다. 즉, 본 발명이 따르는 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 광 출사면과 반대측 면의 거의 전체에 확산 패턴이 형성된다. 확산 패턴을 구성하는 복수의 확산 패턴 소자의 각각이 광원측으로 향한 면을 갖고, 이 면의 법선 방향이 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향을 포함하며, 또한 도광판의 광 출사면에 수직인 평면에 거의 평행하다. 거의 평행하다는 것은 ±30°정도의 격차를 허용한다.
확산 패턴에 입사한 광은 그 광원측을 향한 면에서 진행 방향이 크게 변경되기 때문에(반사각이 작거나 또는 투과한다), 광의 출사율이 높아진다.
확산 패턴 소자의 경계가 불명확하거나, 랜덤이거나 하여 개개의 확산 패턴 소자가 뚜렷이 구별되지 않은 경우에는 상관 길이로써 본 발명을 표현할 수 있다.
즉, 이러한 경우에 적용되는 본 발명에 의한 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 광 출사면과 반대측 면의 거의 전체에 확산 패턴이 형성된다. 확산 패턴의 부분 영역은 그 부분 영역내의 복수의 확산 패턴 소자의 형상에 관련하여 방향성을 가진다. 이 부분 영역내의 확산 패턴의 상관 길이의 가장 긴 방향은 그 부분 영역과 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 일정한 각도 관계를 가진다. 부분 영역내의 확산 패턴의 상관 길이가 적어도 2방향(직교하지 않아도 좋다)에 있어서 다른 것이 전제이다.
확산 패턴의 상관 길이의 가장 긴 방향과, 부분 영역과 광원을 연결하는 방향사이의 각도 관계는 광 출사면에 출사하는 광량을 실질적으로 변화시키지 않는 범위 내에서 격차가 허용된다. 상관 길이의 가장 긴 방향이 복수인 경우에는, 그 중의 어느 것을 선택하여도 좋다.
본 발명에 의하면, 부분 영역 확산 패턴의 상관 길이의 가장 긴 방향이 그 부분 영역과 광원을 연결하는 방향과 소정의 각도 관계에 있으므로, 이 각도 관계를 도광판의 광 출사면으로부터 광의 출사 효율을 고려하여 가장 적절한 것으로 함으로써 광의 이용 효율, 즉 출사율을 최대한으로 할 수 있다. 후술하는 확산 패턴 소자 밀도를 고려하면, 도광판의 거의 전면에 걸쳐 균일하게 고휘도의 조명을 얻을 수 있다.
본 발명은 광 출사면의 휘도 분포를 균일화시킬 수 있는 구조를 제공한다.
본 발명에 의한 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 확산 패턴은 도광판의 광 출사면과 반대측의 거의 전체에 설치된다. 확산 패턴의 밀도는 광원 부근에서 거의 0이 된다.
확산 패턴은 요철 가공에 의해 형성된 것뿐만 아니라, 확산 반사 잉크를 이용한 인쇄 등에 의해서도 설치할 수 있다.
도광판의 광 입사면에 대향하여 복수의 광원이 배치되는 경우에, 확산 패턴의 밀도가 각 광원의 부근에서 거의 0이 된다.
도광판의 광 출사면의 폭에 비하여 작은 광원을 이용한 면광원 장치에 있어서, 광 출사면의 휘도 분포를 균일화하는데 가장 적합한 확산 패턴 밀도를 고찰하면, 광원의 부근에서 확산 패턴 밀도는 0이 된다. 광원 부근에서 확산 패턴 밀도가 거의 0이 되는 점이 본 발명에 의한 확산 패턴의 특징이다.
본 발명에 의한 휘도 분포를 균일하게 하는 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 확산 패턴은 도광판의 광 출사면과 반대측의 거의 전체에 설치된다. 확산 패턴은 요철 가공뿐만 아니라, 확산 반사 잉크에 의한 인쇄에 의해서도 설치할 수 있다. 광원 부근에서는,
(확산 패턴 밀도)/(도광판의 두께×광원으로부터의 거리)가 거의 일정하다. 광원으로부터의 거리가 커짐에 따라서,
(확산 패턴 밀도)/(도광판의 두께×광원으로부터의 거리)가 커지고 있다.
도광판의 두께 변화를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우중 어디에서도, 상기한 바와 같이 확산 패턴 밀도를 정함으로써, 면광원 장치의 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다.
본 발명에 의한 다른 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 광원에서 먼 끝으로부터 광원을 향한 도광판의 길이의 약 1/2 이하의 범위 내에서, 도광판의 두께가 단측에서 점차로 얇아지도록 도광판에 경사면이 형성된다.
도광판으로부터의 광 출사율은 확산 패턴 밀도에 의해 제어된다. 광원으로부터 멀어짐에 따라서 확산 패턴 밀도가 높아지고, 어떤 거리보다 먼쪽에서의 확산 패턴 밀도는 포화하여, 확산 패턴에 의한 광 출사율의 제어가 불가능하게 된다. 본 발명에 의한 면광원 장치에 있어서, 도광판의 두께가 광원으로부터 먼 단측에서 점차로 얇아지도록 한다. 두께가 얇은 부분에 있어서는 광이 도광판의 광 출사면과 그 반대면 사이에서 전반사하는 빈도가 커지고, 광이 광 출사면으로부터 출사되기 쉽게 된다. 확산 패턴에 의한 광 출사율의 제어의 한계를 도광판의 경사면에 의해 보충하고, 도광판의 단측의 휘도를 향상시킬 수 있다. 도광판에 경사면을 설치하는 범위는 도광판 길이의 약 1/2 이하이면 충분하고, 또한 도광판의 길이의 1/2의 범위로 경사면을 설치함으로써, 도광판이 휘거나 깨지지 않고, 제조나 취급을 용이하게 할 수 있다.
본 발명에 의한 휘도 분포의 균일화를 도모한 다른 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 두께가 광원으로부터 먼 단측에서 점차로 얇아지는 도광판의 표면에 만곡한 경사면이 형성된다.
이 면광원 장치에 있어서, 도광판의 두께가 단측에서 점차로 얇아지도록 도광판에 경사면이 형성되므로 도광판의 두께가 얇은 부분에서는 광이 도광판의 광 출사면과 그 반대면 사이에서 전반사하는 빈도가 커지고, 광이 광 출사면으로부터 출사되기 쉬워진다. 확산 패턴에 의한 광 출사율의 제어의 한계를 도광판의 경사면에 의해 보충하고, 도광판의 단측에서의 휘도를 향상시킬 수 있다. 특히, 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 이용한 경우에 경사면을 만곡면으로 함으로써, 가장 적합한 형상을 얻을 수 있으며 근원 장치의 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다.
본 발명에 의한 또 다른 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 두께가 광원으로부터 먼 단측에서 점차로 얇아지도록, 도광판의 광 출사면에 경사면이 형성된다.
도광판의 광 출사면과 반대측 면에는 일반적으로 확산 패턴이 형성되기 때문에, 도광판의 두께를 얇게 하기 위한 경사면을 도광판의 광 출사면에 설치함으로써, 도광판의 구조를 간단하게 할 수 있고, 도광판의 성형을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 도광판을 성형하기 위한 금형의 구조도 간소해진다.
본 발명에 의한 또 다른 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 광 입사면이 위치하는 변을 제외한 3변 부근의 가장자리로 감에 따라 점차로 얇아지도록 경사면이 형성된다.
도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 이용한 면광원 장치에서는 경사 방향에도 광이 출사되기 때문에, 그것에 수반하여 도광판의 양측부에서도 확산 패턴 밀도가 포화할 우려가 있다. 도광판의 광 입사면을 제외한 3변의 부근에서, 가장자리로 갈수록 도광판의 두께를 얇게 함으로써, 도광판의 광 입사면을 제외한 3변의 가장자리에서의 출사 효율을 높일 수 있고, 면광원 장치의 휘도 분포를 균일하게 할 수 있다. 이것에 의해, 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 이용한 면광원 장치의 고유의 효과를 얻을 수 있다.
바람직하게는 상술한 면광원 장치에 있어서, 도광판의 코너에도 경사면을 형성한다.
도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 이용한 경우에, 도광판의 코너부에서 확산 패턴 밀도가 포화하기 쉽다. 도광판의 코너에 경사면을 형성함으로써 코너에서의 광 출사 효율을 높일 수 있다. 광원으로부터 가장 멀고 어두워지기 쉬운 도광판의 코너부로부터의 광의 출사 효율을 높일 수 있게 된다. 도광판의 코너의 휘도 저하를 방지하고, 도광판의 휘도 분포를 균일화할 수 있다.
더욱 바람직하게는 상술한 면광원 장치에 있어서, 경사면이 도광판의 끝까지 도달하지 않은, 즉 도광판의 단부가 도광판의 경사면이 설치되지 않은 부분과 같은 두께를 갖는다.
도광판의 두께를 얇게 하기 위해 경사면이 도광판의 끝까지 도달하지 않도록 하고 있기 때문에, 도광판 그 자체, 또는 도광판상에 설치되는 부재를 안정시킬 수 있다.
고휘도화를 실현하는 본 발명에 의한 면광원 장치는 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과, 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비한다. 도광판의 외주면 또는 외주면 부근에는, 각 변과 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 45°의 각도를 이루는 2변을 갖는 회귀 반사부가 설치된다.
도광판에 소위 점광원을 배치하면, 광원으로부터 회귀 반사부에 직접 도달하는 광의 방향이 결정된다. 도광판의 외주면 또는 외주면 부근에 각 변과 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 45°의 각도를 이루는 2변을 갖는 회귀 반사부를 설치함으로써, 광원 방향으로부터의 광을 회귀 반사부에 의해 전반사시킬 수 있다. 도광판의 외주면 또는 외주면 부근에 도달한 비교적 약한 광원으로부터의 광을 원래의 방향으로 반사시킬 수 있고, 도광판내의 광이 도광판의 외주면으로부터 외부로 새어 손실되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 점광원으로부터 나온 광의 누설 손실을 감소하여 면광원 장치를 고휘도화할 수 있다.
바람직하게는, 회귀 반사부를 구성하는 2변은 서로 같은 길이를 가진다.
회귀 반사부의 2변은 거의 90°의 각도를 이루고, 그들 길이가 같기 때문에, 회귀 반사부의 한쪽 변에서 전반사한 거의 모든 광을 다른쪽 변에서도 전반사시킬 수 있으며, 광원으로부터의 광이 도광판의 외주면으로부터 누설되지 않도록 원래의 방향으로 반사시켜 면광원 장치의 고휘도화를 도모할 수 있다.
필요하면, 도광판을 부분적으로 오려 내어, 도광판을 오려 낸 부분의 내면에 회귀 반사부를 형성한다.
도광판의 외주면에 회귀 반사부를 설치할 수 없는 경우에도, 그 내부에 회귀 반사부를 설치함으로써, 광의 누설을 작게 하며, 면광원 장치를 고휘도화할 수 있다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치는 화상을 생성하는 액정 표시 패널과 액정 표시 패널을 조명하기 위해 상술한 면광원 장치를 구비한다.
이 액정 표시 장치에서 본 발명에 의한 면광원 장치에 의해 액정 표시 패널을 조명하고 있기 때문에, 액정 표시 장치의 화상 표시면을 밝게 하고, 화상의 휘도 격차를 작게 할 수 있다.
본 발명에 의한 휴대 전화기는 상기 액정 표시 장치를 포함하는 표시부를 구비한다.
본 발명에 의한 정보 단말기는 상기 액정 표시 장치를 포함하는 표시부를 구비한다.
이들 휴대 전화기나 정보 단말기에 있어서도, 밝고, 휘도 분포가 균일한 표시면을 얻을 수 있다.
제1 실시예
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 의한 면광원 장치를 도시하는 분해 사시도이다. 폴리카보네이트(굴절률 1.52)나 아크릴(굴절률 1.492) 등의 투명 수지 재료에 의해 형성된 도광판(22)의 상면이 광 출사면(23)으로 되고, 하면에는 요철 가공에 의한 확산 패턴(24)(도 9 참조)이 형성된다. 확산 패턴(24)은 확산 반사 잉크의 도트 인쇄에 의해 형성할 수 있다. 이 경우에는 일반적으로, 시이트 또는 판형체(바람직하게는 투명)의 표면에 확산 패턴을 확산 반사 잉크에 의해 인쇄하고, 이 인쇄면을 도광판(22)의 하면에 밀착시킨다. 도광판(22)의 하면 양측부에는 반사판 유지부(25)가 설치되고, 도광판(22)의 하면과 유지부(25)사이에 반사판(34)의 양측부가 들어가는 홈이 형성된다. 도광판(22)의 광 입사면(26)과 반대측 단면으로부터 스토퍼(27)가 아래쪽을 향하여 돌출한다.
점광원(30)은 발광 소자 칩(예컨대 발광 다이오드(LED) 칩)에 의해 실현된다. L자형의 2개의 리드 단자(31,32)가 서로 간극을 두고 배치되고, 한쪽 리드 단자(31)의 굴곡한 선단부에 발광 소자 칩이 다이 본드되며, 발광 소자 칩과 다른쪽 리드 단자(32)의 굴곡한 선단부가 본딩·와이어에 의해 결선된다. 발광 소자 칩 및 리드 단자(31,32)의 상반부가 투명 밀봉 수지(33)내에 몰드된다. 점광원(30)은 꼬마 전구 등으로 실현할 수도 있다. 이 점광원(30)이 반사율이 높은 흰 불투명 밀봉 수지(29)에 의해 몰드됨으로써 발광 장치(28)가 구성된다. 점광원(30)은 광 출사측면만이 불투명 밀봉 수지(29)로부터 노출된다. 따라서, 점광원(30)으로 발광한 광은 그 전면으로부터 출사한다. 리드 단자(31,32)의 하단부도 불투명 밀봉 수지(29)로부터 아래쪽으로 돌출한다. 발광 소자 칩으로부터 주로 측방(배면의 일부도)으로 출사한 광은 투명 밀봉 수지(33)와 불투명 밀봉 수지(29)의 계면에서 반사되어, 점광원(30)내로 되돌아가기 때문에, 광의 효율적인 이용에 도모된다.
반사판(34)은 표면 반사율이 높은 재료에 의해 형성되고, 예컨대 경질 또는 비교적 연질의 백색 플라스틱·시이트에 의해 형성된다. 이 반사판(34)은 그 양측부가 도광판(22)의 하면과 반사판 유지부(25)사이의 홈에 삽입되고, 도광판(22) 하면측에 유지된다. 반사판(34)을 설치하는 대신에, 도광판(22)의 하면 전체(확산 패턴도 포함시켜)에 반사막을 형성해도 된다. 확산 패턴 소자가 후술하는 바와 같이 오목부에 의해 실현되는 경우에 이 오목부의 내면에만 반사막을 형성해도 된다.
도광판(22)의 광 입사면(26)에는 한 쌍의 탄성 유지편(35)이 일체 성형되고, 광 입사면(26)으로부터 수직으로 외측으로 신장한다. 양쪽의 탄성 유지편(35)의 선단부에는 내측으로 돌출한 걸림턱(36)이 형성된다. 한편, 불투명 밀봉 수지(29)의 양측면에는 오목부(37)가 형성된다. 발광 장치(28)는 탄성편(35)사이에 삽입되고, 그 양측면의 오목부(37)에 탄성편(35)이 따르도록 하여 탄성편(35)사이에 끼워진다. 탄성편(35)의 걸림턱(36)이 발광 장치(28)의 배면에 걸어맞춤함으로써 발광 장치(28)는 탈락하지 않도록 유지된다.
도 9는 도광판(22)의 하면에 형성된 확산 패턴(24)을 도시하는 저면도이다. 상술한 바와 같이, 점광원(30)(또는 발광 장치(28))은 그 광 출사면이 도광판(22)의 광 입사면(26)에 접한 상태로 도광판(22)에 부착된다. 점광원(30)으로부터 출사한 광은 도광판(22)내에 도입되어, 도광판(22)내를 점광원(30)을 중심으로 하여 방사형으로 넓어지면서 전반사에 의해 전파해 나간다. 도광판(22)에 형성된 확산 패턴(24)은 다수의 확산 패턴 소자(24a)를 포함하고, 이들 확산 패턴 소자(24a)는 방사형으로 넓어지면서 전파하는 도파광에 대응하여, 점광원(30)을 중심으로 하여 동심원형으로 배치된다. 확산 패턴(24)을 전체적으로 보면, 점광원(30)으로부터의 거리가 멀어짐에 따라서 인접하는 확산 패턴 소자(24a) 상호간의 간극이 좁게 되고, 점광원(30)으로부터 멀어짐에 따라서 확산 패턴 소자 밀도가 점차로 커진다. 확산 패턴(24)을 비교적 좁은 범위에서 보면, 확산 패턴 소자(24a)의 배치는 거의 랜덤하다.
도 10 및 도 11은 확산 패턴 소자(24a)의 일례를 도시하는 것이다. 확산 패턴 소자(24a)는 도광판(22)의 하면에 형성된 오목부(오목소)에 의해 실현된다. 오목부는 도광판(22)의 하면에서 보면 직사각형(그 장변이 느슨하게 반달 모양으로 만곡하고 있어도 좋다)이고, 그 폭 방향(길이 방향에 직교하는 방향)의 단면을 보면, 만곡한(반원을 약간 찌그러뜨린 것 같은 모양) 내면을 갖는다. 확산 패턴 소자(24a)의 길이 방향을 그 배치 방향이라고 한다. 확산 패턴 소자(24a)의 길이(L)는 폭(W)의 2배 이상(L≥2W)이다. 모든 확산 패턴 소자(24a)는 확산 패턴 소자(24a)와 점광원(30)을 연결하는 방향(38)에 대하여 그 배치 방향이 거의 일정한 각도 θ를 이루도록 배치된다. 특히, 도 9에 도시된 확산 패턴(24)에 있어서, 확산 패턴 소자(24a)와 점광원(30)을 연결하는 방향(38)과, 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향이 거의 수직(θ≒90°)이다.
점광원(30)으로부터 발생하여 도광판(22)내를 그 상면(광 출사면(23))과 하면(확산 패턴(24)이 형성되어 있는 면)사이에서 전반사하면서 전파하는 광중의 일부는 확산 패턴 소자(24a)의 단면 반달 모양의 주위면에 닿는다. 광의 일부는 확산 패턴 소자(24a)의 주위면에서 반사(계면(경면) 반사 또는 전반사)하고, 나머지 부분은 확산 패턴 소자(24a)의 주위면을 투과하여 반사판(34)으로 향한다.
도광판(22)내를 전파하는 광 및 확산 패턴 소자(24a)를 도광판(22)의 상면 또는 하면에 평행한 평면내에서 생각한다. 도 11은 이 평면을 위에서 본 도면이라고 해도 좋다. 확산 패턴 소자(24a)의 법선(39)은 소자(24a)의 길이 방향에 수직이다.
도 12는 확산 패턴 소자(24a)에 입사하는 광의 입사각 ø와 출사율과의 관계를 도시하는 그래프이다. 도광판(22)의 수직 단면에서 보면, 도광판(22)내를 전파하는 광은 전반사의 경계각에 의해 규정되는 각도 범위내의 여러 가지 각도로 전파하고, 확산 패턴 소자(24a)의 반달 모양의 주위면의 각 지점에 여러 가지 각도로 입사한다. 도 12의 그래프는 이들 여러 가지 광선의 평균치를 나타내는 것으로 이해해 주기 바란다. 도 12는 어디까지나, 평면에서 본(도 11에 도시) 광의 거동을 나타내는 것이다.
광의 입사각 ø는 확산 패턴 소자(24a)의 법선(39)의 방향을 기준으로 하는 광의 입사각 ø로서, ø=90°－θ의 관계가 있다. 광의 출사율이란, 확산 패턴 소자(24a)에 입사한 광중 광 출사면(23)으로부터 출사되는 광의 비율[%]을 가리킨다.
입사각 ø가 0°에 가까운 광중 확산 패턴 소자(24a)로 반사되는 광의 대부분은 수직 상측 또는 그 부근으로 향하기 때문에, 광 출사면(23)으로의 입사각은 작다. 따라서, 이들 광은 광 출사면을 투과하여 외부로 출사한다. 입사각 ø가 90°에 가까운 광은 도광판(22)의 하면에 입사하는 것과 거의 등가이다. 이러한 광이 확산 패턴 소자(24a)로 반사하여 광 출사면(23)으로 향해도 그 입사각은 작기 때문에(전반사의 경계각을 넘는다), 광 출사면(23)에서 전반사하여 외부로는 출사하지 않는다. 따라서, 확산 패턴 소자(24a)로 반사하여 광 출사면(23)으로부터 출사하는 광의 비율은 ø=0°부근에서 크고, ø=90°에서는 0이 된다. ø=0°와 ø=90°사이에 있어서, 전반사의 경계각에 의해 규정되는 각부근에서 출사율이 급격히 변화한다.
확산 패턴 소자(24a)의 입사광중 소자(24a)를 투과하는 광은 도광판(22)으로부터 나와 반사판(34)으로 반사하여, 다시 도광판(22)으로 되돌아간다. 이 광은 반드시 광 출사면(23)으로부터 도광판(22)의 외부로 출사한다. 입사각 ø가 0°에 가까울수록 확산 패턴 소자(24a)를 투과하는 광이 많고, 입사각 ø가 90°이면 광은 확산 패턴 소자(24a)를 투과하지 않는다. 따라서, 확산 패턴 소자(24a)를 투과하여 반사판(34)으로 반사하고, 다시 도광판(22)으로 되돌아가며, 그 광 출사면(23)으로부터 외부로 출사하는 광의 비율도 ø=0°의 부근에서 크고, ø=90°에서는 0이 된다.
이렇게 해서, 확산 패턴 소자(24a)에서의 반사광도 투과광과 같은 경향을 보이고, 전체로서 도 12에 도시된 바와 같이, 입사각 ø가 작은 범위에서 출사율이 높고, 입사각 ø가 커지면 출사율은 급격히 감소하여 결국은 0이 된다. 도 12의 그래프는 다음과 같이 평가할 수 있다. 즉, 입사각 ø=0∼30°에서 출사율은 거의 일정하게 유지되고, 입사각 ø=30∼40°에서 출사율이 저하하며, 또 입사각 ø=40∼50°에서 출사율이 급격히 감소한다.
이상의 이유에 의해, 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향을 θ≒60°∼90°의 범위로 함으로써, 높은 출사율을 얻을 수 있고, 면광원 장치(21)의 휘도를 높일 수 있다. 특히, 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향을 점광원(30)의 방향에 대하여 거의 수직인 방향(θ≒90°)으로 함으로써, 최선의 출사율 특성을 얻을 수 있고, 면광원 장치(21)의 고휘도화를 달성할 수 있다. 또한, 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향에 ±30°정도의 격차가 있어도 출사율이 거의 저하하지 않고, 높은 휘도를 유지할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이 만곡면을 갖는 확산 패턴 소자(24a)에서는, 그 만곡면에 입사한 광은 넓은 범위에 걸쳐 거의 균등하게 반사되고, 여러 가지 입사각으로 광 출사면(23)에 입사한다. 따라서, 광 출사면(23)에 있어서의 광의 출사 위치가 널리 분산하므로, 도광판(22)의 전체에서의 출사 광량의 균일화에 기여한다.
확산 패턴 소자로서는 상기의 예에 한정되지 않고, 그밖에도 여러 가지 형상의 것을 들 수 있다. 도 13은 횡단면이 삼각형의 확산 패턴 소자(24a)를 나타낸다. 횡단면이 삼각형의 확산 패턴 소자(24a)의 전형예인 것으로는, 도 14a에 도시된 바와 같은 단면이 직각 삼각형상을 한 확산 패턴 소자(24a)나, 도 14b에 도시된 바와 같은 단면이 이등변 삼각형상을 한 확산 패턴 소자(24a)가 있다.
단면이 직각 삼각형상의 확산 패턴 소자(24a)(도 14a)에서는, 불필요한 경사면을 빼고 있는 만큼만 확산 패턴 소자 밀도를 높일 수 있고, 광의 출사율을 높일 수 있다. 또한, 단면이 2등변 삼각형상을 한 확산 패턴 소자(24a)(도 14b)에서는, 점광원(30)측으로부터 확산 패턴(24)에 입사하는 광뿐만 아니라, 도광판(22)의 단면이나 측면에 설치된 회귀 반사판이나 반사판(후술함) 등에 의해 반사되어 점광원(30)과 반대측으로부터 확산 패턴(24)에 입사하는 광도 확산 패턴 소자(24a)에 의해 광 출사면(23)으로부터 취출할 수 있고, 그것에 의해 광의 출사율을 높일 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 삼각뿔형의 오목부에 의해 실현되는 확산 패턴 소자(24a)를 도시하는 것이다. 확산 패턴 소자(24a)로의 입사각 ø는 점광원(30)의 방향을 향한 경사면에 세운 법선(39)을 기준으로서 정의할 수 있다.
확산 패턴 소자(24a)의 형상이 랜덤인 경우에는, 확산 패턴(24)의 상관 길이에 기초하여 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향을 규정할 수 있다. 도 16은 2방향(실선과 점선)에 있어서의 상관 길이와 상관 강도의 관계를 도시하는 그래프이다. 상관 강도가 그 최대치(1)의 1/e(e는 자연 대수의 저)일 때의 값을 확산 패턴의 상관 길이라 정의한다. 실선의 그래프로 도시하는 방향에 있어서의 확산 패턴의 상관 길이 L2는 점선의 그래프로 도시하는 방향에 있어서의 확산 패턴의 상관 길이 L1보다도 길다. 이 상관 길이가 가장 긴 방향을 광원 방향에 대하여 일정 각도 범위, 바람직하게는 거의 수직이 되도록 함으로써, 광의 출사율을 높게 하여 면광원 장치(21)의 휘도를 높일 수 있다.
점광원(30)을 이용한 경우에 도광판(22)전체에서 균일한 휘도를 얻을 수 있는 확산 패턴 밀도 분포에 대해서 설명한다.
최초에 비교를 위해, 도 17a 및 도 17b를 참조하여 선형 광원(42)을 이용한 면광원 장치(41)에 관하여 기술한다. 선형 광원(42)의 경우에는, 광 입사면(43)과 평행한 방향에서, 선형 광원(42)으로부터 출사되는 광의 광량은 똑같다고 생각해도 좋기 때문에, 도 17a에 사선을 행한 것과 같이, 광 입사면(43)의 단위폭의 부분만을 고찰의 대상으로 한다. 선형 광원(42)으로부터 도광판(44)의 끝까지의 길이를 d, 선형 광원(42)으로부터의 거리를 x, 선형 광원(42)으로부터 도광판(44)으로 단위폭당 도입되는 광량을 P0로 한다. 또한, 도광판(44)의 광 출사면(45)의 휘도는 균일하고, 광 출사면(45)의 단위길이당 일정한 광량 Q=P0/D의 광이 출사되는 것으로 한다(이 광량 Q를 출사 광량이라 함). 도광판(44)의 광 출사면(45)의 출사 광량을 균일하게 하기 위해서는 도광판(44)의 선형 광원(42)과는 반대측의 단면으로부터 출사하는 쓸데없는 광도 필요할 것이라고 생각하고, 이 쓸데없는 광이 광 출사면으로부터 출사하면서 전파하여 결국 도광 광량이 0이 될 것이라는 가상의 거리를 D로 한다.
단위 길이당 출사되는 광량 Q의 그래프는 도 17b에 도시되어 있다. 광 출사면(45) 전체로부터 P0(d/D)의 광이 출사하므로, 나머지 광량 P0(1－d/D)는 도광판(22)의 단면으로부터 나오는 쓸데없는 광의 광량이다(사선으로 나타내는 부분).
선형 광원(42)으로부터 거리 x의 위치의 단면을 통과하는 광량 S를 생각한다. 선형 광원(42)으로부터 x의 거리에 있는 단면까지 광이 도달할 때까지는 광 출사면(23)으로부터 P0(x/D)의 광이 출사하기 때문에, 거리 x의 단면을 통과하는 광량 S는 P0(1－x/D)가 된다. 이 광량 S를 도광 광량이라 하고, 그 그래프를 도 17c에 도시한다. 출사율을 ρ로 하면, 출사 광량 Q는 Q=ρS로 표시되기 때문에, 출사 광량 Q를 도 17b에 도시된 바와 같이 일정치 P0/D로 하기 위해서는, 출사율은
ρ = Q/S = 1/(D－x)
로 하면 된다. 이 출사율 ρ를 도 17d에 나타낸다. 선형 광원(42)의 위치 x=0이고, 출사율은 ρ=1/D이 된다. 선형 광원을 이용한 면광원 장치에서는 선형 광원의 위치에서 출사율이 0 이외의 유한한 값을 갖는다.
다음에, 도 18a 내지 도 18d를 참조하여, 점광원(30)을 이용한 면광원 장치에 대해서 설명한다.
점광원(30)의 경우에는, 점광원(30)으로부터 나온 광은 방사형으로 넓어지기 때문에, 도 18a에 사선에 의해 도시된 바와 같이 단위 각도당 방출된 광만을 고려하면 된다. 점광원(30)으로부터 도광판(22) 끝까지의 길이를 d, 점광원(30)으로부터의 거리를 r, 점광원(30)으로부터 도광판(22)에 단위 각도당 도입되는 광량을 P0로 한다. 도광판(22)의 광 출사면(23)의 휘도가 균일하다고 하면, 광 출사면(23)의 단위 길이당 출사되는 광량은 거리 r에 비례하기 때문에, 이것을 Q=2P0·r/R2으로 둔다. R은 상술한 D에 상당하는 가상의 거리이다.
단위 길이당 출사되는 광량의 그래프가 도 18b에 도시되어 있다. 광 출사면(23)의 전체로부터는 P0(d/R)2의 광이 출사하고 있기 때문에, 나머지 P0[1－(d/R)2]의 광이 도광판(22)의 단면으로부터 나오는 쓸데없는 광량이다(도 18b에 사선으로 나타내는 부분).
점광원(30)으로부터 r의 거리에 있는 단면을 통과하는 도광 광량 S를 생각한다. 점광원(30)으로부터 거리 r의 위치의 단면까지 광이 도달할 때까지는 광 출사면(23)으로부터 P0(r/R)2의 광이 출사하고 있기 때문에, 거리 r의 단면을 통과하는 도광 광량 S는 P0[1－(r/R)2]이 된다. 이 도광 광량 S의 그래프를 도 18c에 도시한다. 출사율을 ρ로 하면, 출사 광량 Q는 Q=ρS로 표시되기 때문에, 출사 광량 Q를 앞서 도시한 바와 같이 Q=2P0r/R2으로 하기 위해서는 출사율은
ρ = Q/S = 2·r/(R2－r2)
으로 하면 좋은 것을 알 수 있다. 이 출사율 ρ를 도 18d에 나타낸다. 점광원(30)의 위치 r=0이고, ρ=0이 되는 점이 특징적이다(선형 광원의 경우와 비교). 또, 점광원(30)의 부근에서는,
ρ ≒ 2·r/R2
과 유사할 수 있기 때문에, 출사율 ρ는 거리 r과 함께 직선적으로 증가한다.
선형 광원과 점광원에서는 광원 위치에 있어서의 출사율에 현저한 차이가 있다. 점광원(30)을 이용한 면광원 장치에서는 점광원(30)의 위치에서 출사율은 0이 되고, 점광원(30) 부근에서 출사율이 거리 r에 대하여 선형적으로 증가한다.
출사율 ρ와 확산 패턴 소자 밀도 사이에는 도 19에 도시된 바와 같은 관계가 있고, 특히 확산 패턴 소자 밀도가 작은 범위에서는 확산 패턴 소자 밀도와 출사율 ρ는 거의 선형 관계에 있다. 따라서, 출사율에 관해서 진술한 것은 확산 패턴 소자 밀도에 대해서도 거의 적합하다. 즉, 선형 광원(42)을 이용한 경우에는, 확산 패턴 소자 밀도에 대해서도 수학식 (1)의 관계가 거의 성립한다. 또한, 점광원(30)을 이용한 경우에는, 확산 패턴 소자 밀도에 대해서도 출사율 ρ와 동일하게 수학식 (2)의 관계가 거의 성립한다. 즉, 수학식 (2)에 있어서 출사율 ρ를 확산 패턴 소자 밀도와 교체할 수 있다. 점광원(30)의 위치에서 확산 패턴 소자 밀도는 0이 되고, 점광원(30)의 부근에서는 확산 패턴 소자 밀도가 거리 r에 대하여 선형적으로 증가한다. 도 9에 도시된 확산 패턴(24)의 확산 패턴 소자 밀도는 수학식 (2)를 거의 충족시키는 것이다.
도 19에 도시된 실측 결과에 대해서 설명한다. 이 도면은 도광판으로부터의 광의 출사율 ρ의 확산 패턴 밀도에 대한 의존성을 나타내는 그래프이다. 도광판은 두께 0.8mm의 아크릴제(굴절률 1.492)로, 도 10에 도시된 확산 패턴 소자가 그 하면에 형성된 것이 이용되었다. 확산 패턴 소자 밀도가 작은 범위에서는, 확산 패턴 소자(24a) 상호의 영향이 없으므로(도 20a 참조), 확산 패턴 소자 밀도와 함께 출사율 ρ는 선형으로 증가한다. 확산 패턴 소자 밀도가 커지면, 어떤 확산 패턴 소자(24a)에 입사하는 광이 그것에 인접하는 확산 패턴 소자에 의해 영향을 끼치기 때문에(도 20b 참조), 출사율 ρ는 포화한다. 실측치에서, 확산 패턴 소자 밀도는 80%이고 출사율은 최대치를 나타내었다.
도 21은 휘도 분포가 균일한(상기의 이론에 따른) 면광원 장치(21)에 있어서, 확산 패턴 소자 밀도와 점광원(30)으로부터의 거리 r의 관계를 나타내는 데이터를 도시하는 것이고, 도 22는 그 때의 출사율 ρ와 점광원(30)으로부터의 거리 r의 관계를 나타내는 데이터를 도시하는 것이다. 도 21의 그래프는 상술한 수학식 (2)와 합치하는 경향을 보인다. 도 22에서는 점광원(30)으로부터의 거리 r이 커지면, 확산 패턴 소자 밀도가 커지므로 출사율 ρ가 증대한다. 도 19에서 알 수 있듯이, 출사율 ρ의 최대치는 약 13%이기 때문에, 도 22에 의하면, 점광원(30)으로부터 약 23mm의 위치에서 출사율 ρ는 포화한다.
제2 실시예
도 23은 본 발명의 제2 실시예에 따른 면광원 장치의 도광판의 확산 패턴을 도시하고 있다. 이 실시예에 있어서는, 도광판(22)의 하면이 점광원(30)으로부터 방사형으로 신장하는 쇄선으로 나타내는 분할선(몇 개의 예만 나타냄)에 의해 복수의 영역(22a)으로 분할된다. 이와 같이 도광판(22)의 하면을 복수의 영역(22a)으로 분할하면, 점광원(30)으로부터의 입사 광량(일반적으로는 영역마다 입사 광량이 조금씩 다름)을 고려하여 확산 패턴 소자(24a)의 배치와 밀도를 설계할 수 있다(다음에 나타내는 제3 실시예를 참조).
전체적으로 말하면 모든 확산 패턴 소자(24a)는 점광원(30)의 방향에 대하여 거의 90°의 각도로 배치되고, 각 확산 패턴 소자(24a)는 점광원(30)으로부터의 거리 r이 커짐에 따라서 점차로 그 길이 L이 길어진다. 또한, 확산 패턴 소자 밀도는 수학식 (2)에 따라서 변화한다.
제3 실시예
도광판(22)의 하면을 점광원으로부터 방사형으로 신장하는 선에 의해 복수의 영역으로 분할하고, 점광원으로부터 출사하는 광의 방향에 의한 광량 분포를 고려하여, 각 영역에 있어서의 확산 패턴을 제작한 예가 도 24에 도시되어 있다. 도 25는 도 24의 확산 패턴을 알기 쉽게 보이기 위한 모식도이다. 점광원(30)으로부터 출사하는 광의 광량의 각도 분포에 대응하여, 분할 영역(22a)마다 그 영역(22a)내의 확산 패턴 소자(24a)의 배치와 밀도를 설계함으로써, 도광판(22)의 광 출사면(23) 전체에 걸쳐 출사 광량 분포를 균일화할 수 있다.
모든 영역(22a)에 있어서, 전체적으로 말하면, 확산 패턴 소자(24a)의 배치 방향은 점광원(30)과 확산 패턴 소자(24a)를 연결하는 방향과 거의 일정 각도(거의 90°)를 이루고, 확산 패턴 밀도는 수학식 (2)에 따라서 변한다. 또한, 점광원(30) 부근에 있어서 확산 패턴 밀도가 0이 된다.
제4 실시예
도 26은 본 발명의 제4 실시예에 따른 면광원 장치의 도광판을 도시한다. 이 면광원 장치는 복수의 점광원(30)을 구비하고, 이들 점광원(30)은 비교적 근접하여 배치된다. 이와 같이 복수의 점광원(30)이 근접하여 배치되는 경우에는, 복수의 점광원(30)을 1개의 점광원으로 간주할 수 있기 때문에, 이들 점광원(30)의 중심 위치에 1개의 점광원이 존재한다고 생각하여 확산 패턴(24)을 설계하면 된다.
제5 실시예
도 27은 본 발명의 제5 실시예에 따른 면광원 장치를 도시하는 것이다. 이 면광원 장치는 복수의 점광원(30)을 구비하고, 이들 점광원(30)은 떨어져서 배치된다. 이와 같이 복수의 점광원(30)이 서로 떨어져 배치되는 경우에는, 점광원(30)마다 도광판(22)의 영역을 분할하고, 각 영역마다 대응하는 점광원(30)에 대하여 휘도 분포가 균일하며 고휘도화 되도록, 즉 수학식 (2)를 충족시키도록 확산 패턴(24)을 각각 설계하면 된다. 특히, 각 점광원(30) 부근에서 각각 확산 패턴 밀도가 0이 되도록 하는 것이 바람직하다.
복수의 점광원은 도광판의 같은 측의 단면에 배치되어 있을 필요는 없고, 서로 반대측의 단면에 배치되도 된다.
제6 실시예
도 28의 (a)는 본 발명의 제6 실시예에 의한 면광원 장치를 도시하는 것이다. 이 면광원 장치에서는 점광원(30)이 도광판(22)의 광 입사면(26)으로부터 조금 떨어져 배치된다. 이러한 경우에는, 도 28의 (b)에 도시된 바와 같이, 확산 패턴 소자 밀도의 직선 부분을 연장하여 확산 패턴 소자 밀도가 0이 되는 위치에 점광원(30)을 배치하면 된다.
선형 광원의 경우에는, 상술한 바와 같이 광원 부근에서도 확산 패턴 소자 밀도가 0이 되지 않지만, 점광원(30)의 경우에는, 점광원의 부근에서 확산 패턴 소자 밀도가 거의 0이 되기 때문에, 이 실시예와 같이 점광원 부근에 확산 패턴(즉 도광판)을 설치하지 않아도, 휘도 분포에 주는 영향은 작거나 또는 거의 없다.
제7 실시예
출사 광량 Q와 도광판(22)의 두께의 관계를 생각한다. 도광판(22)의 두께가 점광원(30)으로부터의 거리 r에 따라서 변하는 것으로 하고, t(r)로 표시된다. 도 29a 및 도 29b에 도시된 바와 같이, 도광판(22)의 두께가 t에서 t/2로 반으로 얇아지면, 도광판(22)의 단위 길이당 광 f가 확산 패턴(24) 및 광 출사면(23)에 닿는 회수는 2배가 되기 때문에, 출사 광량 Q는 2배가 된다. 따라서, 도 30에 도시된 바와 같이, 출사 광량 Q는 도광판(22)의 두께 t(r)에 반비례한다.
지금까지는, 도광판의 두께가 장소에 상관없이 일정한 것을 전제로 하여 확산 패턴 소자 밀도(출사율)는 점광원에 비교적 가까운 장소에서는 광원으로부터의 거리에 대하여 선형적으로 증가하고, 광원으로부터 먼 부분에서는 광원으로부터의 거리에 대하여 선형적 관계 이상으로(즉 급격히, 또는 일차 미분이 증대하도록) 증가하는 실시 형태에 대해서 설명해 왔다.
여기서는 도광판의 두께가 장소에 따라 변화하는 경우를 상정한다. 상기한바와 같이 같은 출사 광량을 얻고자 할 때에 도광판의 두께가 1/2이면 확산 패턴 소자 밀도도 1/2이 바람직하다. 이 관계는 다음과 같이 일반화할 수 있다. 즉, 도광판의 장소에 상관없이 균일한 출사 광량을 얻기 위해서는, (확산 패턴 소자 밀도/도광판의 두께)가 광원에 비교적 가까운 장소에서는 광원으로부터의 거리에 대하여 선형적으로 증가하고, 광원으로부터 먼 부분에서는 광원으로부터의 거리에 대하여 선형적 관계를 넘어 증가하도록 구성하는 것이다.
바꾸어 말하면, 광원에 비교적 가까운 장소에 있어서는,
(확산 패턴 소자 밀도)/(도광판의 두께×광원으로부터의 거리)가 거의 일정하고, 광원으로부터의 거리가 커짐에 따라서,
(확산 패턴 소자 밀도)/(도광판의 두께×광원으로부터의 거리)가 증대하도록 구성하는 것이 필요하다.
이와 같이 장소에 따른 도광판의 두께의 변화도 고려하여 균일한 출사 광량이 얻어지는 도광판을 설계할 수 있다. 이하에 설명하는 바와 같이 도광판의 두께는 확산 패턴 소자 밀도가 높은 영역에 있어서 출사율의 포화를 보상하기 위한 설계 요소로서 보다 적극적으로 활용할 수도 있다.
도 31에 있어서, 도광판(22)의 하면의 광 입사면(26)과 반대측의 단부에 가까운 장소에 평탄한 경사면(56)이 형성되어, 도광판(22)의 두께가 점차로 얇아진다.
점광원(30)으로부터 떨어진 장소에서는 도광판(22)에 설치되어 있는 확산 패턴 소자 밀도는 점차로 커져서 포화한다. 특히, 확산 패턴 소자 밀도가 80%이고 출사율은 최대에 달하며(도 19 참조), 그것보다도 점광원(30)으로부터 떨어진 영역에서는 출사 광량이 부족하여 도광판(22)이 어두워진다. 점광원(30)으로부터 떨어진 영역에 있어서 도광판(22)에 경사면(56)을 형성하여 점차로 도광판(22)의 두께를 얇게 하면, 광이 도광판(22)으로 반사하는 회수가 늘기 때문에(도 29a 및 도 29b 참조), 도광판(22)으로부터의 출사 광량이 증가하고, 도광판(22)의 단부가 어두워지는 것을 방지할 수 있다.
도광판(22)의 두께는 경사면(56)의 끝에서 경사면(56)이 없는 부분의 두께의 거의 1/2 이하로 된다. 도광판(22)의 두께는 0.8mm 정도이기 때문에, 도광판(22)의 전체에 경사면(56)을 형성하면, 도광판(22)의 강도가 저하하고, 도광판(22)에 휘어짐이나 균열이 생기며, 도광판(22)의 제작이나 취급이 곤란해진다. 경사면(56)을 도광판(22)의 일부 필요한 부분에만 형성함으로써, 도광판(22)의 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 도 21에서 알 수 있는 바와 같이, 확산 패턴 소자 밀도는 도광판(22)의 중앙을 넘으면 급격히 증가하고, 여기서 포화한다. 따라서, 경사면(56)을 설치하는 영역은 도광판(22) 길이의 약 1/2 이하로 충분하다.
제8 실시예
도 32는 본 발명의 제8 실시예에 따른 면광원 장치를 도시하는 단면도이다. 이 면광원 장치에 있어서는 도광판(22)의 광 입사면(26)과 반대측 단부에 가까운 영역에 있어서, 도광판(22)의 하면에 만곡한 경사면(56)이 형성된다.
점광원(30)을 이용한 면광원 장치에 있어서 점광원(30)으로부터의 거리의 변화에 대한 확산 패턴 소자 밀도의 변화는 도 21에 도시된 바와 같기 때문에, 점광원으로부터 떨어진 영역에 있어서의 확산 패턴 소자 밀도의 곡선을 고려하면, 평평한 경사면보다도 만곡한 경사면 쪽이 적합하다는 것을 알 수 있다.
제9 실시예
도 33은 본 발명의 제9 실시예에 따른 면광원 장치를 도시하는 단면도이다. 이 면광원 장치에 있어서, 도광판(22)의 광 출사면(23)에 경사면(56)이 형성된다. 도광판(22)의 하면에는 확산 패턴(24)이 형성되기 때문에, 도광판(22)의 하면에 경사면(56)을 설치하면, 도광판(22)의 구조가 복잡해지고, 성형도 곤란해진다. 경사면(56)을 도광판(22)의 광 출사면(23)에 설치함으로써 도광판의 성형이 간단해지고, 성형 금형의 구조도 간략화 된다.
제10 실시예
도 34는 본 발명의 제10 실시예에 따른 면광원 장치의 도광판을 도시하는 사시도이다. 이 면광원 장치에 있어서, 도광판(22)의 광 입사면(26) 이외의 외주부에 경사면(56)이 형성된다. 점광원(30)의 경우에는, 점광원(30)과 반대측의 단부뿐만 아니라, 좌우 양측부도 어두워진다. 점광원(30)을 이용한 면광원 장치에 있어서는, 도광판(22)의 3변 부근에 경사면(56)을 설치하는 것이 유효하다.
제11 실시예
도 35는 본 발명의 제11 실시예에 따른 면광원 장치의 도광판을 도시하는 사시도이다. 이 면광원 장치에 있어서, 도광판(22)의 네 모서리에 경사면(56)이 형성된다. 점광원(30)을 이용한 경우에는, 도광판(22)의 코너부도 쉽게 어두워지기 때문에, 도광판(22)의 네 모서리에 경사면(56)을 설치함으로써, 광 출사면(23)의 네 모서리가 어두워지는 것을 방지할 수 있다. 물론, 이 경우 도광판(22)의 광 입사면을 제외한 3변에 경사면을 형성해도 된다.
제12 실시예
도 36은 본 발명의 제12 실시예에 따른 면광원 장치의 도광판을 도시하는 단면도이다. 이 면광원 장치에 있어서, 도광판(22)의 끝까지 경사면(56)이 도달하지 않도록 하여 도광판(22)의 하면에 경사면(56)이 형성된다. 경사면이 도광판(22)의 끝까지 도달하지 않기 때문에 도광판(22)을 설치할 때, 도광판(22)의 안정성이 좋아진다.
제13 실시예
도 37은 본 발명의 제13 실시예에 따른 면광원 장치의 도광판을 도시하는 단면도이다. 이 면광원 장치에 있어서, 도광판(22)의 끝까지 경사면(56)이 도달하지 않도록 하여 도광판(22)의 광 출사면(23)에 있어서 경사면(56)이 형성된다. 이 도광판(22)상에 액정 표시 패널(64)등을 얹어 놓는 경우에는 액정 표시 패널(64) 등의 전 둘레를 지지할 수 있고, 액정 표시 패널(64) 등이 안정된다.
제14 실시예
도 38은 본 발명의 제14 실시예에 따른 면광원 장치를 도시하는 평면도이다. 이 면광원 장치에 있어서는, 도광판(22)의 3개의 변에 복수의 회귀 반사부(66)가 형성된다. 각 회귀 반사부(66)는 도 39에 도시된 바와 같이, 2변(66a)에 의해 구성되고, 2변(66a)중 어느 것이나 점광원(30)의 방향에 대하여 각각 거의 45°의 기울기 κ를 가지고 있으며, 또한 서로 거의 90°의 각도를 이룬다.
점광원(30)으로부터 출사하고, 도광판(22) 내부를 전파하여 외주까지 도달한 광 f는 회귀 반사부(66)에서 2회 전반사되어 원래의 방향으로 되돌아간다. 따라서, 도광판(22)의 외주면으로부터 광이 누설되어 손실되는 일이 없으며, 도광판(22)을 고휘도화할 수 있다.
점광원(30)을 이용한 경우에는, 각 회귀 반사부(66)에는 점광원(30)의 광이 항상 일정 방향으로부터 입사하므로, 회귀 반사부(66)를 점광원(30)과의 위치 관계를 고려하여 정할 수 있고, 점광원(30)으로부터의 광을 효율적으로 전반사시켜 외부로 누설되지 않도록 할 수 있다.
제15 실시예
도 40은 본 발명의 제15 실시예에 따른 면광원 장치를 도시하는 평면도이다. 도광판(22)의 외주면에는, 예컨대 회로 기판을 부착하기 위한 홀더(68) 등이 설치되는 경우가 있다. 그 때문에 도광판(22)의 외주면에 회귀 반사부(66)를 설치할 수 없다. 이러한 경우에는 도광판(22)의 외주부에 관통공(69)을 뚫고, 이 관통공(69)의 내면에 프리즘부(66)를 형성하며, 도광판(22)의 외주부로부터 광의 누설을 방지하여, 고휘도화를 도모할 수 있다. 물론, 관통공(69)의 위치는 조명으로서 사용하지 않는 장소이다.
조명 장치
도 41은 본 발명에 따른 면광원 장치를 이용한 조명 장치(70)를 도시하는 평면도이다.
이 조명 장치(70)에 있어서는 원판형을 한 도광판(22)의 중심부에 점광원 삽입부(구멍)(71)가 형성되고, 이 점광원 삽입부(71)내에 점광원(30)이 넣어져 있다. 도광판(22)의 하면에는 다수의 확산 패턴 소자(24a)로 이루어지는 확산 패턴(24)이 형성되고, 각 확산 패턴 소자(24a)는 도광판(24)의 경방향에 대하여 거의 90°의 각도를 이루도록 배치되며, 수학식 (2)에 따라서 외주부만큼 확산 패턴 소자 밀도가 높다. 점광원(30)으로부터 출사한 광은 점광원 삽입부(71)의 내주면인 광 입사면(26)으로부터 도광판(22)내로 도입되어, 전면의 광 출사면으로부터 출사한다. 이 조명 장치(70)는 균일한 휘도로 광을 발한다.
액정 표시 장치
도 42는 본 발명에 따른 면광원 장치(80)를 이용한 액정 표시 장치(81)를 도시하는 분해 사시도이다. 면광원 장치(80)에 있어서, 도광판(22)의 광 입사면에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 점광원(30)이 서로 근접하여 설치된다. 면광원 장치(80)의 전면에는 확산 반사 시이트(82)가 배치되고, 그 전면에 액정 표시 패널(83)이 설치된다. 액정 표시 패널(83)은 투명 전극이나 TFT, 컬러 필터, 블랙 매트릭스 등이 형성된 2장의 액정 기판(유리 기판, 필름 기판)(84,85)사이에 액정 재료를 밀봉하고, 액정 기판(84,85)의 양 외면에 편광판(86)을 설치한 것이다. 이들 면광원 장치(80) 및 액정 표시 패널(83)은 적층되어, 케이스(87)에 의해 일체화된다. 액정 표시 패널(83)은 플랫 케이블(88)에 의해 액정 구동 회로에 접속된다.
이러한 액정 표시 장치(81)에 있어서, 표시 화면의 휘도 분포를 균일화하는 동시에 고휘도화하고, 액정 표시 장치(81)의 화상 품질을 양호하게 할 수 있다.
이 액정 표시 장치는 휴대 전화기나 약전력 무선기와 같은 무선 정보 전달 장치, 휴대용 퍼스널 컴퓨터, 전자 수첩이나 전자 계산기와 같은 소형 정보 단말기 등에 이용하는 것이 바람직하다. 도 43은 도 42에 도시된 바와 같은 액정 표시 장치(81)를 디스플레이용으로 구비한 휴대 전화기(89)를 도시하는 사시도이고, 도 44는 그 기능에 대한 블록도이다. 휴대 전화기(89)의 정면에는 다이얼 입력용 텐키 등의 버튼·스위치(90)가 설치되고, 그 상측에 액정 표시 장치(81)가 배치되며, 상면에는 안테나(91)가 설치된다. 버튼·스위치(90)로부터 다이얼 등을 입력하면, 입력된 다이얼 정보 등이 송신 회로(92)를 통해 안테나(91)로부터 전화 회사의 기지국으로 송신된다. 한편, 입력된 다이얼 정보 등은 액정 구동 회로(93)로 보내지고, 액정 표시 장치(81)가 액정 구동 회로(93)에 의해 구동되어 다이얼 정보 등이 액정 표시 장치(81)에 표시된다.
또한, 도 45는 도 27에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 액정 표시 장치(81)를 디스플레이용으로 구비한 전자 수첩(소형 정보 단말기)(94)을 도시하는 사시도이고, 도 46은 그 기능에 대한 블록도이다. 전자 수첩(94)은 커버(95)의 내측에 키입력부(터치·스위치)(96)와 액정 표시 장치(81)를 구비하고, 내부에는 액정 구동 회로(93)나 연산 처리 회로(97) 등이 설치된다. 키입력부(96)로부터 텐키, 알파베트키에 의해 정보를 입력하면, 입력 정보가 액정 구동 회로(93)에 보내어져 액정 표시 장치(81)에 표시된다. 이어서, 연산 키 등의 제어 키를 누르면, 연산 처리 회로(97)에서 소정의 처리나 연산이 실행되며, 그 결과가 액정 구동 회로(93)에 보내어지고 액정 표시 장치(81)에 표시된다.

Claims (26)

  1. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 전파시키고, 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하며,
    도광판의 광 출사면과 반대측 면의 거의 전체에 확산 패턴이 형성되고,
    상기 확산 패턴을 구성하는 복수의 확산 패턴 소자의 각각이 그 형상에 방향성을 가지며, 이 방향성에 의해 규정되는 복수의 확산 패턴 소자의 방향과, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향사이에 소정의 각도 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 확산 패턴 소자의 방향성에 의해 규정되는 방향이 확산 패턴 소자의 길이 방향으로, 이 길이 방향이 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 수직인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제2항에 있어서, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 있어서의 확산 패턴 소자의 단면이 이등변 삼각형인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제2항에 있어서, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 있어서의 확산 패턴 소자의 단면이 직각 삼각형인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제2항에 있어서, 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향에 있어서의 확산 패턴 소자의 단면이 반달 모양의 테두리를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제2항에 있어서, 광원에 접근할수록 확산 패턴 소자의 길이가 짧게 되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 광원으로부터 방사형으로 신장하는 선에 의해 상기 도광판의 면이 복수의 영역으로 분할되고, 각 영역마다 복수의 확산 패턴 소자가 설치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 도광판의 광 입사면에 대향하여 복수의 광원이 설치되고,
    상기 도광판의 면이 복수의 광원에 대응하여 복수의 영역으로 분할되며, 각 영역에 있어서, 복수의 확산 패턴 소자의 방향이 대응하는 광원과 확산 패턴 소자를 연결하는 방향에 대하여 소정의 각도 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 도광판의 광 입사면에 대향하여 복수의 광원이 설치되고,
    복수의 확산 패턴 소자의 방향이 1개라고 간주된 광원과 확산 패턴 소자를 연결하는 방향에 대하여 소정의 각도 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  10. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    도광판의 광 출사면과 반대측의 면의 거의 전체에 확산 패턴이 형성되며,
    상기 확산 패턴을 구성하는 복수의 확산 패턴 소자의 각각이 광원측을 향한 면을 가지며, 이 면의 법선의 방향이 확산 패턴 소자와 광원을 연결하는 방향을 포함하고, 또한 도광판의 광 출사면에 수직인 평면에 거의 평행한 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  11. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭과 비교하여 작은 광원을 구비하고,
    도광판의 광 출사면과 반대측의 면의 거의 전체에 확산 패턴이 형성되며,
    상기 확산 패턴의 부분 영역이 그 부분 영역내의 복수의 확산 패턴 소자의 형상에 관련하여 방향성을 가지며, 그 부분 영역내의 확산 패턴의 상관 길이의 가장 긴 방향이 그 부분 영역과 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 일정한 각도 관계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  12. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비교하여 작은 광원을 구비하고,
    도광판의 광 출사면과 반대측의 거의 전체에 확산 패턴이 설치되며,
    상기 확산 패턴의 밀도가 상기 광원의 부근에서 거의 0으로 되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  13. 제12항에 있어서, 도광판의 광 입사면에 대향하여 복수의 광원이 설치되고,
    상기 확산 패턴의 밀도가 각 광원의 부근에서 거의 0인 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  14. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    도광판의 광 출사면과 반대측의 거의 전체에 확산 패턴이 설치되며,
    상기 광원의 부근에 있어서는,
    (확산 패턴 밀도)/(도광판의 두께×광원으로부터의 거리)가 거의 일정하고,
    상기 광원으로부터의 거리가 커짐에 따라서,
    (확산 패턴 밀도)/(도광판의 두께×광원으로부터의 거리)가 증대하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  15. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    상기 도광판의 상기 광원으로부터 먼 끝으로부터 광원의 방향을 향하여 도광판의 길이의 치수의 약 1/2 이하의 범위 내에 있어서, 도광판의 두께가 단측에서 점차로 얇아지도록 도광판에 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  16. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    상기 도광판의 두께가 상기 광원으로부터 먼 단측에서 점차로 얇아지도록 도광판의 표면에 만곡한 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  17. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    상기 도광판의 두께가 상기 광원으로부터 먼 단측에서 점차로 얇아지도록, 도광판의 광 출사면에 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  18. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    상기 도광판의 광 입사면의 위치하는 변을 제외한 3변의 부근에 테두리로 감에 따라서 점차로 얇아지도록 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  19. 제15항 내지 제18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 도광판의 코너에 경사면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  20. 제15항 내지 제18항중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사면이 도광판의 끝의 앞까지 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  21. 광 입사면으로부터 도입된 광을 가두어 광 출사면으로부터 외부로 취출하기 위한 도광판과 도광판의 광 입사면측에 배치된 도광판의 광 입사면의 폭에 비하여 작은 광원을 구비하고,
    상기 도광판의 외주면 또는 외주면 부근에, 각 변과 광원을 연결하는 방향에 대하여 거의 45°의 각도를 이루는 2변을 갖는 회귀 반사부가 설치되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치
  22. 제21항에 있어서, 상기 회귀 반사부를 구성하는 2변이 서로 같은 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 도광판이 부분적으로 절제되고, 절제된 부분의 내면에 회귀 반사부가 형성되는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  24. 제1항 내지 제23항중 어느 한 항에 있어서, 화상을 생성하는 액정 표시 패널과 상기 액정 표시 패널을 조명하는 것을 특징으로 하는 면광원 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  25. 송수화 기능을 구비한 휴대 전화기에 있어서,
    청구 범위 제24항에 기재한 액정 표시 장치를 구비한 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대 전화기.
  26. 정보 처리 기능을 구비한 정보 단말기에 있어서,
    청구범위 제24항에 기재한 액정 표시 장치를 구비한 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 단말기.
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