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KR0141088B1 - 면 광원 소자 - Google Patents

면 광원 소자

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Publication number
KR0141088B1
KR0141088B1 KR1019920701097A KR920701097A KR0141088B1 KR 0141088 B1 KR0141088 B1 KR 0141088B1 KR 1019920701097 A KR1019920701097 A KR 1019920701097A KR 920701097 A KR920701097 A KR 920701097A KR 0141088 B1 KR0141088 B1 KR 0141088B1
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KR
South Korea
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light
light guide
light source
transparent
source element
Prior art date
Application number
KR1019920701097A
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English (en)
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KR920702503A (ko
Inventor
마꼬또 오오메
잇쎄이 지바
Original Assignee
나가이 야따로
미쯔비시 레이욘 가부시끼 가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나가이 야따로, 미쯔비시 레이욘 가부시끼 가이샤 filed Critical 나가이 야따로
Publication of KR920702503A publication Critical patent/KR920702503A/ko
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Publication of KR0141088B1 publication Critical patent/KR0141088B1/ko

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Abstract

면 광원 장치에 사용되는 면 광원 소자, 특히 액정표시 소자등의 배면 조명수단으로서 적절하게 사용되는 면 광원 소자에 관한 것이다. 본 발명의 면 광원 소자는 투명도광체의 검출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽에, 투명도광체의 광출사면에서 입사한 광을 해당광의 진행방향에 대하여 경사방향으로 출사되는 지향성 출사기능과, 광출사면에서 출사하는 광의 휘도를 광출사면 전체면에서 균일화시키는 제어기능을 가진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 광출사면 전체면에서 균일한 밝기로 되고, 높은 휘도의 출사광이 얻어지는 초박형 면 광원 소자를 제공할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
면 광원 소자
[기술 분야]
본 발명은 면 광원장치에 사용되는 면 광원 소자에 관한 것으로서, 특히, 액정 표시소자의 배면 조명수단으로서 적합하게 사용할 수 있는 면광원 소자에 관한 것이다.
[기술 배경]
종래, 액정 표시 장치의 배면조명(back light) 수단으로서는 광원에 선형상 램프(tubular lamp)를 사용하며, 회전 포물선형 리플렉터에 촛점을 두고, 램프 상부에 유백색의 확산판(opalescent diffusing plate)을 설치시킨 구조가 일반적이었다. 이러한 구조의 장치에서는 리플렉터의 형상이나 확산판의 확산을 조정함으로서 개량이 되어진다.
선형상 램프와 도광체(light guide)를 조합하고, 도광체의 형상을 점광원 근사(approximation of point-light source of light)에 의하여 시뮬레이트하고, 어느방향의 출사광을 집광하도록 근사곡선(approximated curve)형상으로 가공한 장치, 광의 진행 방향에 따라 도광체의 두께를 변화한 장치, 광원에서의 거리에 의하여 프리즘각을 변화한 렌티큘러부재(lenticular member)를 사용한 장치, 이들을 조합시킨 것 등이 있다.
최근, 종래의 면 광원 소자는 액정 표시소자로써 사용되어오고 있으나 종래의 면광원 소자를 사용하여 표시 품질을 높히도록 하면, 특히, 10~12인치 사이즈의 대형 표시용으로 되면, 면 광원 소자 부분만의 두께가 20~30mm로 되어 박형의 면광원 소자로서의 요망을 만족할 수 없다.
한편, 아크릴 수지(acrylic resin)등의 판형상 투명재료를 투명 도광체로하고, 투명 도광체의 단부에서 광을 입사하고, 도광체의 상면 또는 하면에서 광을 출사하는 에지 라이트(edge-light) 방식의 면 광원 장치가 여러 가지 제안되고 있다. 그러나, 10~12인치 사이즈의 대형의 액정 표시장치에서는 광원에서의 거리에 따라 어둡게 되거나, 얼룩이 생기는 등으로서 반드시 양호한 표시를 행할 수 없었다.
이것에 대하여, 도광체의 두께를 램프에서의 거리에 따라 얇게하거나, 또는, 광의 행로를 기하학적으로 변화하는 등의 수단이 강구되고 있지만, 정밀한 가공을 필요로 하는 특수형상으로 할 필요가 있으며, 제조 가격상에 불합리가 있다. 더우기, 광의 이용 효율도 낮았다.
최근, 에지라이트 방식의 면 광원 소자에 대하여, 일본 특개평 1-245220호 공보에는 도광체의 광출사면의 대향면에 광입사부에서 떨어짐에 따라 광산란 물질을 밀접하게 도포 또는 부착하고, 광산란 반사면을 설치하여 그 표면에 마찬가지로 광 산란 물질을 도포 또는 부착한 표시방법을 개시하고, 특개평 1-107406호 공보에는 투명판 표면에 세밀한 반점(산란 물질)이 설치되고, 그 반점 패턴이 서로 다른 복수개의 투명판을 중복시킴으로서, 광산란판의 전체면을 균일하게 밝게할 수 있는 면 조명장치가 보고되고 있다.
그러나, 이들 방법에서는 일반적으로 산란 물질로서 광을 불투과한 무기물(많은 경우, 산화티탄(titanium oxide)이나 유산 바륨(barium sulfate) 등의 백색안료(white pigment))이 사용됨으로, 이 산란 물질에 닿은 광이 산란할때에, 광흠수등의 광손실이 발생하고, 출사광의 휘도 저하가 생긴다.
일본 실개소 61-171001호 공보, 미국특허 제4729068호 공보는 도광체위에 광도광체와 확산층 중간의 성질을 나타내는 층을 거쳐 확산층을 설치하고, 그위에 출사광의 균일화를 얻기 위하여 출사광 조정부재를 설치한 광학산 장치를 기재하고 있다.
또한, 본 발명자도 특개평 1-244490호 공보 및 특개평 1-252933호 공보에서, 도광체의 광출사면과 그 대향면의 적어도 한쪽의 면을 렌즈형상 또는 바둑판면으로하고, 그 광출사면위에 출사광 분포의 역수에 대응하는 광반사 패턴을 가지는 출사광 조정부재 및 광확산판을배치하는 에지라이트 방식의 면 광원 소자를 제안하였다.
이들의 출사광 조정부재를 사용한 광확산장치 및 면광원 소자는 출사광의 균일성이라는 면에서는 뛰어난 개량 효과를 나타내는 것, 출사광 조정부재에서 반사한 광을 재이용할 수 없고, 출사광의 휘도는 조정전 휘도의 최소치 가까이까지 낮게되는 것이 판명되었다.
본 발명은 광출사면 전체면에서 균일한 밝기로 하고, 높은 휘도의 출사광이 얻어지는 초 박형 면 광원 소자를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
[발명의 개시]
본 발명의 면 광원 소자는 적어도 1개의 측부를 광입사면으로하고, 이것과 직교하는 1개의 면을 광출사면으로하고, 그 광출사면의 반사면의 반대면에 광반사층을 갖춘 투명 도광체(1)와, 그 투명 도광체의 광출사면에서의 광을 확산시키는 확산체(3)로 구성되고, 투명도광체의 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽에 투명도광체의 광입사면에서 입사한 광을 해당광의 진행 방향에 대하여 경사방향으로 출사되는 지향성 출사기능과, 광출사면에서 출사하는 광의 휘도치를 광출사면 전체면에서 균일화시키는 제어기능을 가진 것을 특징으로 하는 것이다.
광 입사면에서 도광체에 입사한 내부광의 광량은 광출사면에서의 출사 도광체 내부의 광흡수등에 의하여, 광입사면에서 벗어남에 따라 감소하지만, 본 발명의 면 광원 소자는 평활부분의 비율을 광입사면에 가까움에 따라 증가하도록 하였으므로, 투명 도광체를 박형으로 하여도 입사시킨 광이 광출사면의 전체면에서 거의 균일한 휘도치로서 출사된다. 투명 도광체에 입사시킨 광은 무모하게 소비되지 않고, 광의 이용 효과가 높으므로, 광원의 와트수를 증가시키지 않고, 높은 휘도의 출사광이 얻어진다. 따라서, 본 발명에 의하면, 광출 사면 전체면에서 균일한 밝기로 되고, 높은 휘도의 출사광이 얻어지는 초박형면 광원소자(a very thin type of surface light source element)를 제공할 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
제1도의 (a) 및 (b)는 각각 종래의 면 광원 소자의 구성을 나타내는 단면도.
제2도는 여러가지 면 광원의 광 입사면에서의 거리에 대응하는 휘도치의 변화를 나타내는 도면.
제3도는 본 발명에 의한 한실시예의 면 광원 소자를 합체시킨 배면 조명장치의 일부 절결 사시도.
제4도는 제3도의 IV-IV선을 따라 절취한 부분단면도.
제5도는 (a) 내지 (e)는 평활부분의 평면 패턴의 예를 나타내는 개략도.
제6도는 (a) 내지 (c)는 여러가지 렌즈 단위를 예시하는 단면 개략도.
제7도 및 제8도는 본 발명의 면 광원 소자의 변형 예를 부분적으로 나타낸 단면도.
제9도는 배면 조명 장치의 변형예를 나타내는 개략 측면도.
제10도는 실시예로서 사용한 도광체 제작용의 금형에 형성한 패턴의 평활부의 면적율 분포를 나타내는 그래프
제11도의 (a) 및 (b)는 제작된 도광체의 평면도.
제12도는 각각의 면 광원 소자의 휘도분포의 측정결과를 나타내는 그래프.
제13도는 제작된 면 광원 소자의 지향성 출사각의 측정법을 나타내는 개략도.
제14도의 (a) 및 (b)는 제작면 면 광원 소자의 지향성 출사각의 측정 결과를 나타내는 그래프.
[발명의 상세한 설명]
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 면 광원 소자를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명의 면 광원 소자의 기본적인 원리에 대하여 설명한다. 도광체의 공기에 대한 광의 굴절율(n)은 n=1.4~1.6이고, 제1도의 (a)에 나타나듯이, 도광체(1)의 입사면(7)과 출사평면(6)이 직교하고 있는 에지 라이트 형상에서는, 임계각이 45도 전후이면, 원칙적으로 출사평면(6)에서 광이 출사하지 않는다. 또한 제1도의 (a)에서, (4)는 형광등 등의 광원, (5)는 리플렉터, (2)는 도광체(1)의 출사평면(6)의 반대측에 형성된 반사면이다.
그 때문에, 일반적으로는 제1도의 (b)에 나타나듯이, 출사평면(6)을 광산란 가공된 평면(6a)으로 하거나, 반사면(2)을 산란 반사면(9a)으로 하는 것이 행하여 진다.
본 발명자는, 도광체에서의 출사광량을 가장 크게 하기 위하여, 도광체 표면과 그 대향면의 한쪽 또는 쌍방의 산란 가공의 검토를 행한바, 그들 표면을 가능한 균일하게 거친면 가공을 실시하는 방법 및 그들 표면에 소정방향으로 광을 출사시키는 다수의 렌즈유니트를 설치하는 방법이, 산란물질을 도광체 표면과 그 대향면의 한쪽 또는 쌍방으로 도포하는 방법 또는 아크릴판 중합시에 산란 물질의 층을 표면에 형성시키는 방법에 비하여 유효한 것을 발견하였다.
한편, 거친면 가공을 실시한 도광체의 일단면에 리플렉터로서 은(silver) 증착 폴리에스테르 필름을 갖는 감은 형광등을 놓고, 거친면 가공면에 밀접하게 백색(white) 필름을 반사재로서 설치하여 출사광의 휘도를 측정하면, 형광등에서 떨어짐에 따라 출사광의 휘도는감쇠하여가고, 도광체의 두께의 70~80배의 거리로 되면, 입사단부 근방의 휘도치는 1/10 정도로 된다. 이것을 제2도에서 선 ①로 나타낸다.
본 발명자는 이러한 불균일화를 개선하기 위하여, 상술된 바와같이 특개평 1-244490호 공보 및 특개평 1-252933호 공보에서, 출사광 조정용의 투광성 시트로서 휘도의 균일화를 행하는 것을 제안하였다. 그러나, 이 방법에서는 출사광의 휘도의 균일성은 달성된 것, 출사광 전체로서의 휘도치는 입사단부 근방의 휘도치의 1/10~1.5/10 정도로 저하하고, 도광체내의 입사한 광 에너지의 이용은 효율적으로 행하여지고 있지 않았다. 이것을 제2도에서 선 ②에 나타낸다. 이것은 출사광 조정용 투광성 시트 자체가 출사하여 가는광(emitting light)을 컷트하는 것만으로, 그 조정 패턴에서 광을 반사하여 재 이용할 수 없는 것에 의한 것이다.
그래서, 본 발명자는 이러한 관점에서, 입사하여 가는 광을 가능한한 유효하게 이용하기 위하여 출사광 조저용 투광성 시트의 조정 패턴이나, 상술한 특개평 1-245220호 공보와 같이 산란물질을 광입사부에 벗어남에 따라 밀접하게 광출사면의 대향면에 도포함으로서 광의 출사를 행하지 않고, 본 발명자가 특개평 2-17호 공보, 특개평 2-84618호 공보, 특개평 2-176629호 공보에 기재된 투명도광체이고, 본래 출사량이 큰 투명 도광체이고, 광학적으로 가장 손실이 적은 경계면 반사를 사용하여 출사광량의 조정을 행하고, 출사광면의 휘도치의 균일화를 시도하였다.
즉, 본 발명의 면 광원 소자는 투명도광체의 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽에 투명도광체의 광입사면에서 입사한 광을 해당광의 진행 방향에 대하여 경사방향으로 출사되는 지향성 출사기능을 가지고, 거친면 또는 다수의 렌즈유니트를 설치하고, 이들 거친면 또는 다수의 렌즈유니트를 가지는 면에 평활부분을 설치하고, 그 평활부분의 비율을 광입사면에 가까움에 따라 증가시키고, 투명 도광체의 광출사면에서 출사하는 광의 휘도치를 광출사면의 전체로서 균일화시키는 제어기능을 가짐으로서, 출사광의 전체로서 휘도치가 입사단부 근방의 휘도치의 약 3/10으로 증가시킬 수 있고, 광출사면 전체로서 균일한 휘도치를 나타내는 면 광원 소자를 얻을 수 있는 것을 발견하였다. 이것을 제2도에서는 선 ③으로 나타낸다.
[실시예]
본 발명의 면 광원 소자를, 아래의 실시예에 의하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
[면 광원 소자]
제3도에, 본 발명에 의한 면 광원 소자를 설치한 배면 조명(백라이트)장치의 한실시예를 나타내고, 제4도에는 제3도에 나타내는 장치의 IV-IV선을 따라 절취한 부분 단면도를 나타낸다.
본 장치는 4각 평판상의 도광체(1)와, 광출사면(6)측에 그면을 덮도록 설치시킨 필름형 광확산체(film-like light diffusing member:3)와, 도광체(1)의 단부측면(광입사면 7)에 설치된 1개의 형광등 등의 광원(4)과, 이 광원(4)을 유지하고, 내면에 설치된 반사면에 의하여 입사면으로 광을 반사시키는 리플렉터(5)로 구성되어 있다. 도광체(1)의 광출사면(6)의 반대측에는 광반사층(2)이 설치되어 있다.
본 발명의 면 광원 소자의 특징은 도광체(1)의 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽에, 도광체(1)의 광입사면(7)에서 입사한 광을 진행방향에 대하여 경사방향으로 출사시키는 지향성 출사 기능을 가지는 거친면 또는 다수의 렌즈 유니트를 설치하고, 이들 거친면 또는 다수의 렌즈 유니트를 가지는 면에 평활부분을 설치하고, 그 평활부분의 비율을 광입사면에 가까움에 따라 증가시키고, 도광체(1)의 광출사면에서 출사하는 광의 휘도치를 광출사면의 전체면에서 균일화시키는 제어기능을 가지는 것이다.
본 실시예에서는 광출사면(6)의 거친면화된 반대면(9)에 평활부분(8)이 설치되고, 그 평활부분(8)의 비율이, 제4도의 화살표(A)에 나타나듯이, 광입사면(7)에 가까움에 따라 증가하도록 구성되어 있다.
도광체의 평활부분이 증가하는 비율, 평활부분의 형상 및 패턴, 도광체의 재질이나 형상, 광원의 종류, 광출사 반사면의 가공도등을 적절히 선택, 변경하여 결정할 수 있다.
평활부분의 패턴예를 제5도의 (a) 내지 (e)에 예시한다. 이들 어느 예도 평활부분(8)의 비율이, 제5도중의 화살표(A)에 나타나듯이 광입사면(7)에 가까움에 따라 증가한다.
본 발명에서 사용되는 확산체(3)는, 도광체(1)에서의 광을 무지향성(nondirectionally)으로 확산할 수 있는 것이면, 어느 재질이어도 좋다. 확산체(3)의 도광체(1)로의 설치는 도광체 단부만을 접착제등에 의한 접착이나 압착에 의한 강제 밀착에 의한 방법외에, 간단하게 배치하는 것만으로도 행할 수 있다.
도광체(1)와 확산체(3) 사이를 밀착시키고, 얇은 공기층을 거쳐 적층하는 것도 가능하다.
본 발명에서 도광체(1)는 아크릴 수지, 폴리 카보네이트 수지, 염화비닐수지(vinyl chloride resin)등의 투명수지, 글래스나 석영등의 투명 무기재료에서 얻을 수 있고, 특히 가시광 투과율이 큰 아크릴 수지가 적합하다. 도광체(1)의 성형 방법은 적절하게 선택 변경하여 행할 수 있다.
본 발명에 있어서 광원(4)은 특정하게 한정되지 않으며, 연속한 선형 광원인 형광등, 필라멘트램프나, 입사면에 따라 배치된 복수개의 점광원, 측면에서 광을 누설하는 광 전송체와 광 전송체의 단부 입사면에 설치되는 광원을 조합시킨 광원 장치등을 광원으로서 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서 면 광원 소자의 반사층(2)은, 필름에 금속(은, 알루미늄등)을 증착한 반사필름 등을 적층하여 형성할 수 있다. 이 반사재로서는 반사율이 높은 것이 좋다.
본 발명에서, 도광체(1)는 광출사면(6)과 그 반대면의 적어도 한쪽이 거친면화 되어 있던지 또는 소정방향으로 광을 출사시키는 다수의 렌즈 유니트가 형성되어 있을 필요가 있다.
거친면화되고, 다수의 렌즈 유니트가 형성된면에는 평활부분이 광입사면에 가까움에 따라 증가하도록 설치되어 있을 필요가 있다.
본 발명의 바람직한 상태에서는 도광체(1)의 평활부분(8)의 표면은, 광학적 표면(optically flat surface)인 것이 좋고, 특히 경면(mirror surface)화되어 있는 것이 좋다. 이것은 광학적 평면에 대하여 임계 반사각 이상의 입사각에서 입사한 광은 거의 손실되지 않고, 반사되어 누설광으로 되지 않으므로, 광을 유효하게 이용할 수 있고, 광출사면 전체의 휘도를 향상시킬 수 있기 때문이다.
본 발명에서 사용되는 렌즈유니트의 형상은 특정하게 한정되지 않는 것으로서, 예를 들면 본 발명자가 특개평 2-17호 공보에서 제안하고 있는 형상의 렌즈유니트를 사용할 수 있다.
제6도의 (a) 및 (b)에 여러가지 렌즈형상을 가지는 렌즈(20)를 예시한다.
본 발명에 사용되는 거친면으로된 면의 성능으로서는, 거친면화 부분의 흐림치(haze value)가 약 30%이상, 특별하게는 50%이상인 것이 좋다.
본 발명의 면 광원 소자는, 상기 실시예에 한정되지 않고, 여러가지 변형예가 가능하다. 예를들면, 상기 실시예는 광출사면(6)의 거친면화된 반대면(9)에 평활부분(8)이 설치되어 있지만, 제7도에 나타나듯이, 거친면화된 광출사면(6)에 평활부분(8)을 설치할 수 있고, 제7도중의 화살표(A)에 나타나듯이 광입사면(7)에 근접함에 따라 평활부분(8)의 면적율을 증가시키는 구성으로 할 수 있다.
제8도에 나타나듯이, 광출사면(6) 및 그 반대면(9)의 거친면화된 양면에 평활부분을 설치할 수 있고, 제8도의 화살표(A)에 나타나듯이 광입사면(7)에 근접함에 따라 평활부분의 면적율을 증가시키는 구성으로 하는 것도 가능하다.
상기 실시예에서는, 도광체(1)의 1단부측에만 광원(4)을 설치한 구성으로 하였지만, 제9도에 나타나듯이, 광원(4)을 도광체(1)의 양단부에 배치하는 것도 가능하다.
[면 광원 소자의 조정 방법]
본 발명에 의한 면 광원 소자는 여러가지 방법에 의하여 조정되게 제조할 수 있다.
예를들면, 본 발명에서 도광체의 거친면화된 면 또는 렌즈유니트를 가지는 면에 평활부분을 설치하는 경우에는 거친면화된 면 또는 렌즈유니트를 가지는 면에 평활부분를 설치하는 방법, 평활면에 거친면화된 또는 렌즈유니트를 설치하는 방법의 어느 방법을 사용하여도 목적으로 하는 도광체를 제조할 수 있다. 예를들면, 샌드블라스트(sandblasting) 또는 에칭등의 거친면 처리에 의하여, 필요한 거친면 패턴이나 표면 거칠음을 가지는 금형 또는 특정의 렌즈유니트와 평활부분을 가지는 금형을 준비하고, 이들 금형을 사용하여 수치를 사출이나 열프레스에 의하여 형성하여, 거친면화된 또는 렌즈유니트를 가지는 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽에, 소정의 평활부분을 설치한 도광체을 얻을 수 있다. 특히 사출성형법(injection molding method)은 정도 및 성형스피드(high precision and high molding speed)면에서 우수하며 양호한 성형법이다.
면 광원 소자의 제조는 도광체, 확산체, 반사재료등의 각각의 부재를 준비하고, 이들을 설치시킴으로서 수행된다.
[상세한 실시예]
[도광체용 금형의 제작]
연마 황동판(a polished surface of a brass plate)의 한쪽면에 유리가루를 취입부착하고, 통상적인 방식의 형상처리(forming process)로 금속판 표면을 같은 방법으로 거친면 가공한 판을 제작한다(금형-1).
평활부의 면적율 분포가, 제10도에 나타내는 분포로 되도록 하는 그래디에디션 패턴(gradation pattern)을 CAD 로서 제작한다. 금형-1의 표면에 통상적인 방식의 포토리토그래피법에 의하여 사진 광학적(photo-optically)으로 패턴을 인화 현상하고, 거친면으로서 남기고자 하는 부분(제11도의 (a)에 나타내는 거친면 부분(22)과 동일부분)을 피막으로 보호하고, 나머지 부분을 에머리페이퍼(emery-paper) 800번 연도(degree of roughness) 정도로서 되도록 연마한다. 그후, 보호막을 제거하여 소정의 평활부를 가지는 금형을 제작한다(금형-2).
이들과 별개로, 황동판의 표면을 에머리페이퍼 800번 바프(buff) 연마하고, 경면판(mirror plate)을 제작한다(금형-3).
한쪽면이 금형(2)과 같은 면이고, 다른쪽면이 금형(3)과 같은 면을 가지는 사출성형용 입자 금형을 제작한다(금형-4).
[도광체의 제작]
두께 3mm의 아크릴 수지판 150mm×250mm를 금형-2, 금형-3 사이에 끼워 열 프레스에 의하여 통상적인 방식을 통해 리플리커(replica)를 취한다. 제11도의 (a) 및 (b)에 나타내는 사이즈, 패턴위치로 되도록 절단하고, 절단한 4변은 통상적인 방식으로 경면(mirror surface)으로 되도록 연마한다(도광체-1).
제11도의 (a) 중의 부호(22)는 거친면 부분이고, 제11도의 (b)에서 도광체(1)의 사이즈는 종방향(B) 225mm, 횡방향(C) 132mm, 지대(0)의 폭(D) 15mm, 유효폭(E:지대1~11폭) 205mm, 지대(zone:12)의 폭(F) 5mm이다.
유사한 공정으로서 두께 3mm의 아크릴 수지판 150mm×250mm를 금형-1, 금형-3사이에 끼우고, 열 프레스에 의하여 리플리커를 취하고, 절단, 연마하여 도광체를 제작한다(도광체-2).
비교예로서, 금형-2의 거친면의 해당부분에 스크린 인쇄로서 잉크가 인쇄 되도록하는 네가티브(EP)화(picture)를 제작하고, 이것을 사용하여 스크린 인쇄의 인쇄판을 제작한다. 두께 3mm 아크릴 수지판 150mm×250mm의 한쪽면의 시판되는 백색잉크(세이코-어드밴스 회사제 VIC 120 화이트)를 사용하여 스크린 인쇄한후, 도광체(1), 도광체(2)와 마찬가지로 절단 연마하여 비교용 도광체를 제작한다(도광체-3).
200톤 사출성형기에 의하여, 금형-4를 사용하고, 실린더 온도 240℃로서, 아크릴 수지 펠릿(pellet)(미쯔비시 레이욘(주) 아크리펫트 VH)에서 도광체를 제작하였다(도광체-4).
[도광체-2의 흐림치 측정]
도광체-2의 거친면부에서 50mm×50mm의 지편(pieces of sample)을 갈라내고, 흐림치를 ASTM-D 1003-61에 준하여 측정하여 다음식에 의하여 흐림치를 구하였다.
흐림치={(확산광투과율)/(전체 광선투과율)}×100% 그결과, 도광체(2)흐림치는 64.8이었다.
[면 광원 소자의조립]
(주)스카이 알루미늄(sky aluminium Co.)제 크리스탈 화이트판(표면이 백색도장된 알루미늄판 두께 0.25mm)을 리브가 3mm로서 평면부가 132mm×225mm로 되도록, 백색면을 내측으로하여 잘라세운다. 단, 짧은변 2변의 내 1변은 광 입사면으로 함으로 리브가 없는 형상으로 한다. 이것을 광 반사체로 한다. 확산체로서 (주)소마르(somar Co.)제의 유백색 폴리에틸렌텔레프터레이트 필름(milk white polyethyleneterephthalate film) EK300W(0.75mm)를 132mm×225mm로 절단하여 사용한다. 램프 케이스는 크리스탈 화이트의 백색부를 내측으로 하여 내경 6mm로서 트인 구멍부 3mm로 되도록하는 조리개 부착 원통을 제작한다.
광 출사체의 리브가 없는 짧은변에, 제11도의 (b)의 0지대가 오고, 거친면 또는 인쇄면이 백색면으로 근접하도록 도광체를 위치하고, 그위에 확산체를 배치하고, 3점을 종합하여 램프 케이스의 조리개부에 끼운다. 이 램프 케이스에 (주)마쯔시다 일렉트릭 인더스트리(matsushita eletric industry corporation)제 KC 130 T4E74(4mm×130mm)의 램프를 삽입하고, 면 광원 소자로 한다. 램프 점등용 인버터는 (주)TDK 제 CXA-L10L을 사용하여 DC12V를 인가하여 점등한다.
[면 광원 소자의 휘도측정]
휘도계는 (주)탑콘(topcon Co.)제의 BM-5를 사용하고, 시야각 1도, 측정원 10~15mm로서 측정한다. 측정점은 제11도에 나타낸 지대1~지대11의 중앙부를 측정한다. 면 광원 소자는 모두 램프를 위로 하여 소정의 측정 다이에 수직으로 놓여 고정하여 DC12V를 인가하여 점등후, 15분 이상 램프 노화시간을 거쳐 측정한다. 측정온도는 23℃±2℃의 조건이었다.
[휘도 측정결과]
휘도의 측정 결과를 표1 및 제12도에 나타낸다.
표1 및 제12도에서 알수있듯이, 본 발명예인 도광체-1에서는 광출사면 전체면에서 거의 균일한 휘도의 출사광이 출사되고, 표시면에 균일한 휘도에서 광을 조사할 수 있다. 도광체-3에 비하여, 광의 이용 효율이 높으므로, 동일의 광원이어도 높은 휘도의 출사광이 얻어졌다.
또한, 도광체-4에서 제작된 면 광원 소자도 도광체-1에서 제작된 면 광원 소자와 같은 결과가 얻어졌다.
[도광체의 지향성 출사각의 측정]
시료를 측정다이에 램프(y)가 좌측에 위치하도록 위치하고, 제13도에 나타나듯이 시료를 회전시켜 소정의 각도에서의 휘도를 측정한다.
도광체-1를 사용한 면 광원 소자에서 확산체를 제거한 시료를 1-①로 하고, 확산체를 배치한 시료를 1-②로 한다.
도광체-3를 사용한 면 광원 소자에서 확산체를 제거한 시료를 3-①로 하고, 확산체를 배치한 시료를 3-②로 한다.
측정점은 어느 경우도 제11도의 지대 6의 중앙에 고정한다. 결과를 제14도의 (a) 및 (b)에 나타낸다.
[산업상의 이용 가능성]
이상 설명했듯이, 본 발명의 면 광원 소자는 투명 도광체의 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽에, 투명 도광체의 광입사면에서 입사한 광을 해당광의 진행 방향에 대하여 경사방향으로 출사시키는 지향성 출사 기능과, 광출사면에서 출사하는 광의 휘도치를 광출사면 전체면에서 균일화 시키는 제어기능을 가짐으로서, 투명 도광체를 박형으로 하여도, 입사된 광이 광출사면이 전체면에서 거의 균일한 휘도치로서 출사된다.
이 투명 도광체는 광의 이용효율이 높으므로, 광원의 와트수를 증가시키기 않고, 높은 휘도의 출사광이 얻어진다.
따라서, 본 발명에 의하면, 광출사면 전체면에서 균일한 밝기로 되고, 높은 휘도의 출사광이 얻어지는 초박형면 광원 소자를 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 적어도 한개의 측단부를 광입사면으로하고 그와 직교하는 한개의 면을 광출사면으로하며, 광출사면의 반대면에 광반사층을 설치한 투명도광체(1)와, 상기 투명 도광체의 광출사면에서의 광을 확산시키는 확산체(3)로 이루어진 면광원소자에 있어서; 투명도광체의 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽은, 투명도광체의 광입사면에서 입사한 광을 해당광의 진행방향에 대하여 경사방향으로 출사되는 지향성 출사기능을 가진 거친면과 평활부분을 포함하고, 상기 거친면은 평활부분의 비율이 상기 광입사면에 근접함에 따라 증가되게 설치하고, 상기 투명 도광체는 광출사면에서 출사하는 광의 휘도치를 광출사면 전체면에서 균일화시키는 제어기능을 가진 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
  2. 적어도 한개의 측단부를 광입사면으로하고 그와 직교하는 한개의 면을 광출사면으로하며, 광출사면의 반대면에 광반사층을 설치한 투명도광체(1)와, 상기 투명 도광체의 광출사면에서의 광을 확산시키는 확산체(3)로 이루어진 면광원소자에 있어서; 투명도광체의 광출사면과 그 반대면의 적어도 한쪽은, 투명도광체의 광출사면에서 입사한 광을 해당광의 진행방향에 대하여 경사방향으로 출사되는 지향성 출사기능을 가진 다수의 렌즈유니트부분과 평활부분을 포함하고, 상기 렌즈유니트 부분은 평활부분의 비율이 상기 광입사면에 근접함에 따라 증가되게 설치하고 상기 투명 도광체는 광출사면에서 출사하는 광의 휘도치를 광출사면 전체면에서 균일화시키는 제어기능을 가진 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
  3. 제2항에 있어서, 투명도광체(1)는 사출성형으로 제조되는 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
  4. 제2항에 있어서, 투명도광체(1)는 아크릴수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
  5. 제1항에 있어서, 투명도광체(1)는 사출성형(injection molding)으로 제조되는 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
  6. 제1항에 있어서, 투명도광체(1)에 형성된 거친면의 흐림치(haze value)가 30%이상인 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
  7. 제1항에 있어서, 투명도광체(1)는 아크릴수지로 제조되는 것을 특징으로 하는 면 광원 소자.
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