KR100867066B1

KR100867066B1 - 면 광원 장치

Info

Publication number: KR100867066B1
Application number: KR1020077029656A
Authority: KR
Inventors: 도모요시 야마시타; 야스코 하야시
Original assignee: 미츠비시 레이온 가부시키가이샤
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2008-11-04
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: KR20080003015A; KR20030036824A; EP1329664A1; US7004610B2; US20040022050A1; CN1461394A; WO2002025167A1; TWI297093B; CN100487304C; EP1329664A4; KR100878091B1

Abstract

1차 광원(1)에서 출사되는 빛을 전송하는 도광체(6)는 굴절율이 ng이며, 입사 단부면(9)과, 전송되는 빛이 출사되는 광 출사면과, 그 반대쪽에 위치하는 이면을 구비하고 있다. 도광체(6)의 광 출사면 및 이면 중 적어도 한쪽에는 누광 모듈레이터(8)가 부착되어 있다. 누광 모듈레이터(8)는 광 출사면상 또는 이면상에 위치하고 또한 굴절율이 n1(여기에서, ng>n1)인 복수의 제 1 굴절율 영역부(3)와 굴절율이 n2(여기에서, n2>n1)인 복수의 제 2 굴절율 영역부(4)를 갖는 복합층(50)과, 그 위에 위치하고 또한 굴절율이 n3(여기에서, n3>n1)인 제 3 굴절율층(5)을 구비하고 있다. 도광체(6)의 이면에 인접하여 반사판(7)이 구비되어 있다.

Description

면 광원 장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE}

본 발명은 노트북 컴퓨터나 액정 텔레비젼 등에 사용되는 액정 표시 장치, 역이나 공공 시설 등에서의 안내 표시판이나 대형 간판, 고속 도로나 일반 도로에서의 교통 안내판이나 교통 표식 등의 표시 장치에 사용되는 면 광원 장치나, 휴대 전화기, 휴대용 정보 단말기(PDA) 등에 사용되는 비교적 소형의 액정 표시 장치 등에 사용되는 LED 등의 점 형상 광원을 이용한 면 광원 장치나, LED 등의 광원을 균일한 선 광원으로 변환시키는 막대형 광원 장치 등의 광원 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 휘도와 광 출사면내에서의 균일한 휘도 분포를 얻는 것을 꾀한 면 광원 장치 또는 막대형 광원 장치 등의 광원 장치에 관한 것이다.

휴대용 정보 단말기, 노트북 컴퓨터, 액정 텔레비젼 등에 사용되는 액정 표시 장치 등의 광원 장치로서는 저소비 전력, 고휘도, 박형, 균일한 광원이 요구되고 있다. 특히, 휴대 전화기, 휴대용 정보 단말기 등의 비교적 소형의 액정 표시 장치를 갖는 휴대형 전자기기에 있어서 이들에 대한 요구는 더욱 강한 것이다.

종래에는 액정 표시 장치, 간판, 교통 안내판 등에 사용되고 있는 배면 광원 장치 방식으로서는 하우징내에 형광등 등의 선형 광원을 복수개 설치한 직하 방식이나, 판상의 도광체(導光體)의 측단부면에 선형 광원을 배치한 에지 라이트 방식이 있다. 직하 방식의 배면 광원 장치로는 광원부의 경량화나 박형화를 꾀하기가 어려울 뿐 아니라, 광원으로 사용하는 형광등 등이 표시판에서 비쳐보이는 시-쓰루(see-through) 현상이 일어나기 쉬운 문제점을 가지고 있었다. 경량이고 박형인 배면 광원 장치로서 에지 라이트 방식의 것이 많이 이용되어 오고 있다. 또한, 최근 들어 휴대 전화, 전자 수첩, 게임기기 등의 이동체 전자기기의 수요가 높아지고 있어, 이들 표시부의 광원으로 사용되는 고휘도이면서 휘도 분포의 균일성이 양호한 박형의 배면 광원 장치의 개발이 요망되고 있다.

이러한 에지 라이트 방식의 배면 광원 장치는 보통 아크릴 수지판 등의 판상 투명재료를 도광체로 하여, 그 측단부면에 면하여 배치된 1차 광원(이하, 단순히 "광원"이라 할 수 있음)으로부터의 빛을 측단부면(광 입사면)으로부터 도광체내에 입사시키고, 입사한 빛을 도광체의 표면(광 출사면) 또는 이 표면과는 반대쪽 이면에 형성한 광 산란면 등의 광출사 기능부를 설치함으로써, 광 출사면으로부터 면 형상으로 출사시키는 것이다. 그러나, 도광체의 표면 또는 이면에 광출사 기능부를 균일하게 형성한 것에서는 광원에서 멀어짐에 따라 출사광의 휘도가 저하되어, 광 출사면내에서의 휘도가 불균일해져 양호한 표시 화면을 얻을 수 없다. 이와 같 은 경향은 면 광원 장치의 대형화에 따라 현저해져서, 10인치 이상의 면 광원 소자에 있어서는 실용성이 없었다. 특히, 노트북 컴퓨터나 액정 텔레비전 등에 사용되는 액정 표시 장치에 있어서는 그 화면내에서의 휘도 분포는 매우 높은 균일성이 요구되는 것이다.

이러한 면 광원 장치의 휘도 불균일이라는 과제를 해결하기 위해서 다양한 제안이 이루어져 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 89-24522 호에는 도광체의 광 출사면과는 반대쪽 이면에 광 입사면에서 멀어짐에 따라서 광 확산 물질을 조밀하게 도포 또는 부착시킨 광출사 기능부를 설치한 면 광원 장치가 제안되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 89-107406 호에는 표면에 광 산란 물질로 이루어진 미세 반점을 다양한 패턴으로 형성한 복수의 투명판을 적층하여 도광체로 한 것을 이용한 면 광원 장치가 제안되어 있다. 이러한 면 광원 장치에서는 광 산란 물질로서 산화티탄이나 황산 바륨 등의 백색 안료를 사용하고 있기 때문에, 광 산란 물질에 닿은 빛이 산란할 때에 광 흡수 등의 빛의 손실이 발생하여, 소망 방향의 출사광의 휘도의 저하를 초래한다는 결점이 있었다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제 89-244490 호나 일본 특허 공개 공보 제 89-252933 호에는 도광체의 광 출사면상에 출사광 휘도의 역수의 분포에 걸맞는 광 반사 패턴을 갖는 출사광 조정 부재나 광 확산판을 배치한 면 광원 장치가 제안되어 있다. 그러나, 이러한 면 광원 장치에 있어서도, 출사광 조정 부재나 광 확산판에서 반사된 빛을 재이용할 수 없기 때문에 빛의 손실이 발생하여, 소망 방향의 출사광의 휘도의 저하를 초래한다는 결점이 있었다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제 90-84618 호에는 도광체의 광 입사면에 대향하여 선형 광원이 배치되고, 도광체의 광 출사면 및 그 이면의 적어도 한쪽 면을 수자형 면(satin surface)으로 하여, 광 출사면상에 프리즘 시트를 탑재한 면 광원 장치가 제안되어 있다. 그러나, 이러한 면 광원 장치는 매우 높은 휘도를 얻을 수 있긴 하지만, 광 출사면에 있어서의 휘도의 균일성 면에서 아직 만족할 수 있는 것은 아니었다. 또한, 상기 수자형 면 형상을 미묘하게 제어하여 휘도의 균제도를 높이는 고안도 이루어져 있지만, 이들 미묘한 수자형 면 형상의 재현성에 대해서는 큰 문제를 남기고 있었다. 또한, 이러한 면 광원 장치는 출사광의 분포(광 입사면에 수직인 방향 및 평행한 방향에서의 분포)가 너무 퍼져 있기 때문에(특히 광 입사면에 평행한 방향), 휴대형 전자기기에 사용되는 면 광원 장치로는 저소비 전력, 고휘도의 요구를 충분히 만족시킬 수는 없었다.

한편, 출사광의 휘도의 균일화와 함께 빛의 손실을 저감시켜 휘도를 높이는 면 광원 장치에 대해서는 일본 특허 공개 공보 제 96-40719 호에 개시되어 있다. 본 개시 기술에 있어서의 면 광원 장치용 반도체는 판상 투명체의 적어도 하나의 측단부면을 광 입사면으로 하고, 이와 대략 직교하는 표면을 광 출사면으로 하여, 광 출사면 및 그 이면의 적어도 한쪽 표면이 대략 구면 형상인 미세한 다수의 볼록부로 구성되고, 이들 볼록부의 렌즈군의 미소 평균 곡률 반경과 평균 주기와의 비가 3 내지 10이며, 미소 평균 곡률 반경 분포의 평균 편차와 미소 평균 곡률 반경과의 비가 0.8 이하인 것을 특징으로 하는 것이다. 그러나, 도광체가 박형화되어 그 두께에 대한 길이의 비율이 커짐에 따라, 표면이 대략 구면 형상인 미세한 다수 의 볼록부로 구성되는 기구만으로는 광 출사면내의 균일한 출사 특성을 얻기 어려워진다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제 95-171228 호에 개시되어 있는 바와 같이, 도광체에 특정한 톱날형 프리즘 구조를 형성함으로써 백 라이트의 출사 광선의 분포가 좁고 피크광의 광 출사면 법선 휘도가 높은 면 광원을 얻는 기술(출사광 제어기구의 기술)이 개시되어 있다. 본 수법은 프리즘 시트를 일체 사용하지 않고, 도광체만으로 좁은 시야이고 매우 높은 법선 휘도를 실현할 수 있는 매우 유효한 수단이지만, 반면 출사광 휘도 분포의 균제도가 현저히 손상되는 경향이 있다. 이 수법과 같이, 도광체 그 자체에 특수한 기능을 부여하고자 수자형 면이나 기타 도트 패턴 등에 의한 미세한 다수의 요철이나 이들 형상의 분포 등을 형성하고, 이에 기초하여 휘도가 높은 균제도를 얻고자 하는 것은 매우 곤란하며, 도광체 그 자체에 부여된 특수한 기능성을 손상시키는 일 없이 높은 균제도를 동시에 만족시키는 것은 큰 기술적 과제였다.

또한, 프리즘 형상 구조는 프리즘 열의 방향에 대하여 수직방향으로 진행하는 빛은 광 출사면 법선 방향을 향하지만, 프리즘 열에 대하여 경사 방향으로 진행하는 빛은 광 출사면 법선 방향으로 향할 수 없기 때문에 그 분량 만큼의 광량은 손실이 되고 있다. 이 때문에, 특히 점 형상 광원을 사용한 면 광원 장치에서는 빛의 이용 효율이라는 관점에서의 문제점도 가지고 있었다. 이러한 면 광원 장치의 광원으로서, 소비 전력이 낮고, 조밀한 LED 광원이 사용되어 오고 있다. 예컨대, 일본 특허 공개 공보 제 96-32120 호에 기재되어 있는 바와 같은 직하형(直下型)의 LED 광원을 이용한 면 광원 장치와, 일본 특허 공개 공보 제 95-270624 호에 기재된 바와 같은 LED 광원을 도광체 단부면에 설치하여 광 진행 방향으로 V자 홈을 형성한 것과, 일본 특허 공개 공보 제 96-18429 호에 기재된 바와 같이 LED 광원을 도광체 단부면에 설치하여 도광체 표면을 수자형 면으로 한 것과, 일본 특허 공개 공보 제 95-320514 호와 같이 LED 광원을 도광체 코너부에 설치하여 확산재를 내부에 분산시킨 산란 도광체를 사용한 것 등을 들 수 있다. 그러나, 이들 면 광원 장치에서는 출사광의 분포가 퍼져있기 때문에, 소비전력당 휘도가 충분히 높아지지 않고, 또한, 광원이 스폿 형상이기 때문에 광원의 앞쪽만이 밝아지고, 전체적으로 휘도 불균일이 발생한다는 문제점을 가지고 있었다. 또한, 일본 특허 공개 공보 제 99-329039 호에서는 도광판 이면에 삼각형의 볼록 형상이 점광원에 대하여 동심원 형상으로 또한 분산적으로 배치되어 있는 면 광원 장치가 제안되어 있다. 그러나, 이러한 면 광원 장치에서는 삼각형의 볼록 형상이 분산적으로 배치되어 있기 때문에, 도광체내를 전파하는 빛을 효율적으로 광 출사면 법선 방향으로 출사할 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 비교적 박형이고 큰 면적이더라도 광 출사면내에서의 출사광의 휘도 균제도를 매우 높게 할 수 있는 면 광원 장치나 막대형 광원 장치 등의 광원 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 출사광 제어기능에 관한 특수한 기능성을 구비한 도광체를 사용한 경우에 있어서도 그 기능성을 손상시키지 않고, 면내 출사광 균제도가 매우 높은 양호한 면 광원 장치나 막대형 광원 장치 등의 광원 장치를 제공하는 것을 목 적으로 하는 것이다.

또한, 본 발명은 특히 휴대 전화기, 휴대형 정보 단말기 등의 휴대형 전자기기에 적합한, LED 등의 점 형상 광원을 사용한 저소비 전력, 고휘도, 박형, 균일한 면 광원 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 이상과 같은 목적을 달성하는 것으로써,

1차 광원과 상기 1차 광원에서 출사되는 빛을 전송하는 도파로를 구성하는 도광체를 갖는 광원 장치에 있어서,

상기 도광체는 굴절율이 ng이고, 상기 1차 광원에서 출사되는 빛이 입사되는 입사 단부면과, 전송되는 빛이 출사되는 광 출사면과, 상기 광 출사면과 반대쪽에 위치하는 이면을 구비하고 있고,

상기 도광체의 광 출사면 및 이면 중 적어도 한쪽에는 누광 모듈레이터가 부착되어 있고, 상기 누광 모듈레이터는 상기 광 출사면상 또는 상기 이면상에 위치하면서 또한 굴절율이 n1(여기에서, ng>n1)인 복수의 제 1 굴절율 영역부와 굴절율이 n2(여기에서, n2>n1)인 복수의 제 2 굴절율 영역부를 갖는 복합층과, 상기 복합층상에 위치하면서 또한 굴절율이 n3(여기에서, n3>n1)인 제 3 굴절율층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치가 제공된다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체와 상기 누광 모듈레이터와의 사이에 굴절율이 n4(여기에서, ng>n4>n1)인 제 4 굴절율층이 개재되어 있다. 본 발 명의 일 형태에 있어서는 상기 복합층의 단위 면적당 상기 제 2 굴절율 영역부가 차지하는 면적으로 표시되는 제 2 굴절율 영역부 밀도가 상기 복합층의 면내에서 장소에 따라 변화되고 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 제 1 굴절율 영역부의 두께(H1) 및 상기 제 2 굴절율 영역부의 두께(H2)가 모두 5미크론 이상 200미크론 이하이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 제 1 굴절율 영역부의 평균적 두께(H1)와 상기 제 2 굴절율 영역부의 평균적 면내방향 최소치수(W2)가 1≤W2/H1≤30인 관계를 만족시킨다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 n2<ng이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 n 2≥n3≥ng 또는 n3≥n2≥ng이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 n2≥ng≥n3 또는 ng≥n2≥n3이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 n3≥ng≥n2 또는 ng≥n3≥n2이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 제 1 굴절율 영역부가 공기로 이루어진다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 제 2 굴절율 영역부 및 상기 제 3 굴절율층 중의 적어도 하나가 자외선 경화성 수지 조성물로 이루어진다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 누광 모듈레이터의 제 1 굴절율 영역부및 제 2 고굴절율 영역부는 모두 띠 형상을 하고 있고, 교대로 배열되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 누광 모듈레이터의 제 1 굴절율 영역부 및 제 2 고굴절율 영역부는 불규칙하게 배열되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 제 3 굴절율층 또는 상기 복합층이 광 제어 기능을 가지고 있어, 이 광 제어 기능은 지향성 광출사 기능 및 광 확산 기능 중 적어도 하나의 기능이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체의 이면에 부착된 상기 누광 모듈레이터의 상기 제 3 굴절율층에, 또는 상기 제 3 굴절율층상에 배치된 부재에, 2개의 프리즘 면을 포함하여 구성되는 프리즘 열을, 도광체내의 빛의 전파 방향에 대략 수직이 되는 방향으로 서도 평행하게 다수 배열되어 이루어진 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열은 상기 2개의 프리즘 면 사이의 선단부에 평탄부를 갖는다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열의 인접하는 것끼리 사이의 골짜기부에 평탄부가 형성되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열이 원호형으로 형성되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열의 상기 1차 광원에 가까운 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 80° 내지 100°이며, 상기 1차 광원으로부터 먼 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 35° 내지 55°이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 지향성 광출사 기능부의 프리즘 열 배열의 요철 형상을 메우도록 하여 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 층이 적층되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 지향성 광출사 기능부상에는 그 프리즘 열 배열에 대응하는 프리즘 열 배열을 한쪽 면에 가지고 있고 또한 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재와 대략 동일한 굴절율의 재료로 이루어진 프리즘 시트가 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 층을 사이에 두고 프리즘 열 배열끼리 대응하도록 끼워맞춰져 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 층이 공기층이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 1차 광원은 대략 점 형상의 광원이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 1차 광원이 LED로 이루어진다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 1차 광원이 LED의 집합체이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 LED의 발광 패턴의 피크 절반값 폭이 도광체의 광 출사면에 수직인 방향에서 10° 내지 120°, 도광체의 광 출사면에 평행한 방향에서 80° 내지 180°이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 1차 광원은 적어도 하나의 LED로부터의 빛을 분할하여 보다 미세한 분할 광원을 이루어 이 분할 광원을 정렬시키는 수단 및/또는 적어도 하나의 LED로부터의 빛을 연속된 선광원으로 변환하는 수단을 사용한 것이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체는 그 두께가 상기 1차 광원으로부터의 거리가 증대함에 따라 감소하고 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체의 광 출사면에 회절 격자, 편광 변환 소자, 편광 분리 소자, 광 집광 소자에서 선택된 적어도 하나의 출사광 제어 부재가 배치되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 1차 광원이 적어도 하나의 점 형상 광원이며, 상기 도광체의 이면에, 2개의 프리즘 면을 포함하여 구성되는 원호형의 프리즘 열을, 상기 1차 광원을 둘러싸도록 서로 평행하게 다수 배열하여 이루어진 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 누광 모듈레이터가 상기 도광체의 광 출사면에 부착되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열은 상기 2개의 프리즘 면 사이의 선단부에 평탄부를 갖는다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열이 인접하는 것끼리의 사이의 골짜기부에 평탄부가 형성되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열의 광원에 가까운 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 80° 내지 100°이며, 광원으로부터 먼 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 35° 내지 55°이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 지향성 광출사 기능부상에는 그 프리즘 열 배열에 대응하는 프리즘 열 배열을 한쪽 면에 가지고 있고 또한 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재와 대략 동일한 굴절율의 재료로 이루어진 프리즘 시트가, 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 층을 사이에 두고 프리즘 열 배열끼리 대응하도록 끼워맞춰져 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 도광체의 측단부면 또는 코너부에 대향하여 배치되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 도광체의 광 출사면과 반대쪽의 이면에 형성된 오목부내에 설치되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 LED로 이루어진다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 LED의 집합체이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 LED의 발광 패턴의 피크 절반값 폭이 도광체의 광 출사면에 수직인 방향에서 10° 내지 120°, 도광체의 광 출사면에 수평인 방향에서 80° 내지 180°이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체는 그 두께가 상기 1차 광원으로부터의 거리가 증대함에 따라 감소하고 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체의 광 출사면에, 회절 격자, 편광 변환 소자, 편광 분리 소자, 광집광 소자에서 선택된 적어도 하나의 출사광 제어 부재가 배치되어 있다.

본 발명에 따르면, 이상과 같은 광원 장치에 있어서, 그 입사 단부면과 직교하는 방향으로 가늘고 긴 형상을 하고 있는 막대형 광원 장치를 1차 광원으로서 배치하여 이루어진 것을 특징으로 하는, 에지 라이트 방식의 면 광원 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 이상과 같은 광원 장치에 있어서, 상기 광원 장치로부터 발해지는 빛에 의해 조명되는 피조명체에 대하여 관찰측에 배치되고, 이 광원 장치에 의해 조명된 상기 피조명체로부터의 빛의 적어도 일부를 상기 관찰측으로 투과시킬 수 있는 투광성을 갖는 것을 특징으로 하는, 프론트 라이트용의 광원 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면,

적어도 하나의 점 형상 광원과, 이 점 형상 광원으로부터의 빛을 입사하는 광 입사면과 입사광을 출사하는 광 출사면을 갖는 직사각형 형상의 도광체를 가지며, 이 도광체의 광 출사면에 대향하는 이면에 2개의 프리즘 면을 포함하여 구성되는 상기 점 형상 광원을 포위하는 원호형의 프리즘 열을, 상기 1차 광원을 둘러싸도록 서로 평행하게 다수 배열하여 이루어진 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면 광원 장치가 제공된다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열은 상기 2개의 프리즘 면 사이의 선단부에 평탄부를 갖는다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열이 인접하는 것 사이의 골짜기부에 평탄부가 형성되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 프리즘 열의 광원에 가까운 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 80° 내지 100°이며, 광원으로부터 먼 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 35° 내지 55°이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 지향성 광출사 기능부의 프리즘 열 배열의 요철 형상을 메우도록 하여 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 층이 적층되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 지향성 광출사 기능부상에는 그 프리즘 열 배열에 대응하는 프리즘 열 배열을 한쪽 면에 가지고 있고 또한 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재와 대략 동일한 굴절율의 재료로 이루어진 프리즘 시트가, 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 층 또는 부재의 굴 절율보다 작은 굴절율을 가지는 층을 사이에 두고 프리즘 열 배열끼리 대응하도록 끼워맞춰져 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 도광체의 측단부면 또는 코너부에 대향하여 배치되어 있다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 도광체의 광 출사면에 대향하는 이면에 형성된 오목부내에 설치되어 있다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 LED로 이루어진다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 점 형상 광원이 LED의 집합체이다. 본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 LED의 발광 패턴의 피크 절반값 폭이 도광체의 광 출사면에 수직인 방향에서 10° 내지 120°, 도광체의 광 출사면에 수평한 방향에서 80° 내지 180°이다.

본 발명의 일 형태에 있어서는 상기 도광체의 광 출사면에, 회절 격자, 편광 변환 소자, 편광 분리 소자, 광 집광 소자에서 선택된 적어도 하나의 출사광 제어 부재가 배치되어 있다.

본 발명에 따르면, 비교적 박형이고 큰 면적이더라도, 및/또는 출사광 제어 기능에 관련된 특수한 기능성을 구비한 도광체에 있어서도, 그 기능성을 손상시키지 않고 출사광 휘도의 면내 균제도가 높은 양호한 기능성 면 광원 또는 막대형 광원 등의 광원 장치가 제공된다. 특히, 고휘도 지향성 출사 기능 등의 기능성을 손상시키지 않고, 재현성 좋으면서 용이하게 우수한 균제도를 부여할 수 있는 면 광원 또는 막대형 광원 등의 광원 장치를 제공할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 제 1 실시예를 나타내는 모식적 사시도이다. 도 1에 있어서 참조 부호(1)는 1차 광원이다. 1차 광원(1)으로서는 냉음극관, 형광관, LED, LED 어레이 등의 자발광 광원을 사용할 수 있다. 참조 부호(6)는 슬래브 도파로(導波路)를 구성하는 굴절율(ng)의 판상 도광체이다. 1차 광원(1)에서 발생된 광속은 리플렉터(2)의 작용에 의해 반사시킨 후에, 1차 광원(1)과 대향하여 위치하는 에지면(광입사 단부면)(9)으로부터 도광체(6)의 내부에 입사하고, 이 도광체(6)내를 전파하여, 누광(漏光) 모듈레이터(8)를 거쳐 광 출사면(10)으로부터 균일하게 출사된다. 도시된 바와 같이, 누광 모듈레이터(8)는 도광체(6)의 상면(광 출사면)위에서 이 도광체(6)와 일체화되어 위치하고 있고, 도광체(6)의 하면(이면 또는 대향면)상에는 반사판(7)이 부착되어 있다. 또한, 누광 모듈레이터(8)는 도광체(6)의 하면에 위치해 있을 수 있다. 이 경우에는 도광체(6)의 상면이 광 출사면이 된다.

본 실시예의 면 광원 장치는 투과형 액정 표시 소자의 배면에 배치되는 백 라이트 시스템에 이용되는 것이지만, 반사형 액정 표시 소자의 조명에 사용할 경우에는 반사판(7)을 제거하여, 광 출사면(10)에 대하여 대략 직교하는 방향(이하, 단순히 "법선 방향"이라 함)의 광투과성을 확보함으로써, 프론트 라이트 시스템으로서 응용하는 것도 가능하다. 그 밖에, 본 실시예의 면 광원 장치는 간판이나 조명 장치 등의 비교적 대형의 면 광원으로서도 이용가능하다.

또한, 본 실시예의 면 광원 장치를 도 1에 나타내는 바와 같은 광 입사면(9) 및 광 출사면(10)의 쌍방과 직교[즉, 1차 광원(1)과 직교]하여 서로 평행하고 적절한 폭[예컨대, 도광체(6) 두께의 5배 이하의 폭]마다 위치하는 복수의 절단면(C)(도 1에서는 1개만 가상선으로 표시되어 있음)에서 몇 개로 절단함으로써, 복수의 막대형 광원을 얻을 수 있다. 이러한 막대형 광원의 응용예로서는 1차 광원(1)으로서 LED 등의 미소 광원을 사용한 것이 예시된다. 이에 따르면, 막대형 광원의 길이 방향에 대해서 휘도의 균제도가 우수한 띠 형상의 출사광 분포를 갖는 광원을 얻을 수 있다. 이러한 막대형 광원은 휴대용 전자기기의 백 라이트용의 1차 광원 등으로서 응용할 수도 있다.

이하, 면 광원 장치에 관해서 본 발명에 관한 설명을 하지만, 이상과 같이 면 광원 장치의 발명 내용의 설명은 그대로 막대형 광원 장치에 적용할 수 있기 때문에, 특히 막대형 광원 장치에 대해서 서술하지 않더라도, 막대형 광원 장치의 설명도 포함하고 있는 것임을 여기에서 언급해 둔다.

그러면, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 누광 모듈레이터(8)는 굴절율이 n1인 저굴절율 영역부(제 1 굴절율 영역부)(3)와 굴절율이 n2(여기에서, n2>n1)인 고굴절율 영역부(제 2 굴절율 영역부)(4)로 이루어진 복합층(50) 및 굴절율이 n3(여기에서, n3>n1)인 광출사 제어 기능층(제 3 굴절율층)(5)으로 이루어진다. 상기 광출사 제어 기능층(5)은 하면이 복합층(50)에 밀착되어 있고, 상면이 광 출사면(10)으로 되어 있다. 도시된 바와 같이, 복합층(50)에서는 저굴절율 영역부(3)와 고굴절율 영역부(4)가 도광체(6)의 광 입사면(9)과 직교하는 방향에 관해서 교대로 배열되어 있고, 이 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 각각은 1차 광원(1)과 평행한 방향에 관해서 똑같이 연장되어 있다. 즉, 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)는 각각이 1차 광원(1)과 평행한 방향으로 뻗은 띠 형상을 이루고 있다.

저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)는 그 단면 형상이 도 1과 같이 대략 장방형의 것에 한정되는 것은 아니며, 즉 직방체의 교대 배열 구조에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 저굴절율 영역부(또는 고굴절율 영역부)의 높이(H1)[또는 (H2)]가 고굴절율 영역부(또는 저굴절율 영역부)의 높이(H2)[또는 (H1)]보다 큰 구조를 갖는 것이나, 대략 반원 구조를 갖는 것이나, 고굴절율 영역부(4)의 단면 형상이 일부 또는 전부에 아치 곡선을 갖는 구조(아치 곡면을 갖는 구조)의 것 등을 적용할 수 있다.

도 2에 복합층(50)과 1차 광원(1)과의 위치 관계의 모식적 평면도를 나타낸다. 1차 광원(1)에서 멀어짐에 따라, 저굴절율 영역부(3)의 폭[1차 광원(1)과 직교하는 방향의 치수]은 점차로 작아지고 있고, 고굴절율 영역부(4)의 폭은 점차로 커지고 있다.

도 3 및 도 4는 복합층(50)의 변형예를 나타내는 모식적 평면도로서, 이들 도면에서는 1차 광원(1)도 표시되어 있다. 도 3의 예로서는 1차 광원(1)과 직교하는 방향 및 평행한 방향의 쌍방에 관해서 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)가 교대로 배열되어 있고, 고굴절율 영역부(4)가 격자 형상을 이루고 있다. 1차 광원(1)으로부터 멀어짐에 따라, 1차 광원(1)과 평행한 저굴절율 영역부(3)의 폭[1차 광원(1)과 직교하는 방향의 치수]은 점차로 작아지고 있고, 1차 광원(1)과 평행한 고굴절율 영역부(4)의 폭은 점차로 커지고 있다. 또한, 1차 광원(1)과 평행한 방향으로 중앙부에서 양측부로 진행함에 따라서 1차 광원(1)과 직교하는 방향의 저굴절율 영역부(3)의 폭[1차 광원(1)과 평행한 방향의 치수]은 점차로 작아지고 있고, 1차 광원(1)과 직교하는 방향의 고굴절율 영역부(4)의 폭은 점차로 커지고 있다. 또한, 도 4의 예에서는 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)는 저굴절율 영역부(3)가 점부를 형성하여 또한 고굴절율 영역부(4)가 바탕부를 형성하는 해도(海島) 구조를 이루고 있다. 저굴절율 영역부(3)의 크기는 1차 광원(1)에서 멀어짐에 따라 점차로 작아지고 있다. 즉, 1차 광원(1)에서 멀어짐에 따라 저굴절율 영역부(3)가 차지하는 면적 비율이 저하되고 있다.

도 18 내지 도 20은 1차 광원(1)으로서, 도광체(6)의 코너부에 형성된 광입사 단부면(9)에 인접하여 배치된 점 형상 광원을 사용한 면 광원 장치에 있어서의 복합층(50)의 형태를 나타내는 것이다. 도 18의 예에서는 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 배열이 1차 광원(1)을 중심으로 한 동심원 형상이다. 도 19 의 예에서는 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 배열이 해도 구조를 이루고 있다. 도 20의 예에서는 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 패턴은 불규칙하게 분포되어 있고, 그 불규칙 구조가 미시적 및 거시적 영역에서 패턴 형상의 통계적 유사성이 높아 상호 패턴의 충전 효율이 우수한 프랙탈 패턴이다. 모두, 1차 광원(1)에서 멀어짐에 따라 저굴절율 영역부(3)가 차지하는 면적 비율이 저하되고 있다.

복합층(50)에 있어서의 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 배열 패턴으로서는 이상과 같은 패턴을 병용한 것 등 다양한 형태를 이용하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명에 따른 면 광원 장치의 제 2 실시예를 나타내는 모식적 사시도이다. 본 실시예에서는 도광체(6)의 상면 및 하면의 쌍방에 누광 모듈레이터(8)가 배치되어 있다. 그리고, 하면측의 누광 모듈레이터(8)의 광출사 제어 기능층(5)의 하면상에 반사판(7)이 부착되어 있다. 또한, 본 실시예에서는 도광체(6)의 서로 반대쪽 에지면에 각각 대향하여 리플렉터(2)가 부착된 1차 광원(1)이 배치되어 있다.

다음에, 이상과 같은 면 광원 장치에 있어서의 누광 모듈레이터(8)의 기능, 특히 출사광 휘도 분포 제어기능에 대하여 설명한다.

광출사 제어 기능층(5)은 도광체(6)로부터 누광 모듈레이터(8)로 입사한 빛의 대부분을 광 출사면(10)을 통해 외부로 출사시키는 기능을 갖는 것이다. 도광체(6)의 에지면(9)으로부터 입사되어 도광체 내부를 전파되게 하는 빛의 최대 도파 모드는 주로 저굴절율 영역부(3)와 도광체(6)와의 굴절율 차이에 의해 규정된다. 광선이 도광체(6)로부터 저굴절율 영역부(3)로 향할 때, 스넬 법칙에 의한 전반사 조건을 만족시키는 전파 모드광, 즉 ng와 n1과의 관계로부터 결정되는 전반사 임계각(θ1) 이상의 입사각을 갖는 모든 빛이 전반사 모드가 되어 도광체 내부를 전파할 수 있다. 이들 전반사 모드광은 도광체내에서의 전파 과정에서 고굴절율 영역부(4)에 만나면, ng>n2>n1인 경우, n2와 ng와의 관계에 의해 규정되는 새로운 전반사 임계각(θ2)(θ2>θ1의 관계가 성립됨) 보다 작고, 또한 (θ1)보다 큰 입사각을 갖는 전파 모드광은 상기 고굴절율 영역부(4)를 거쳐서 광출사 제어 기능층(5)으로 누출되게 된다. 따라서, 복합층(50)에 있어서의 고굴절율 영역부(4)의 점유 밀도[복합층(50)의 단위 면적당 고굴절율 영역부(4)가 차지하는 면적]를 복합층(50)의 면내에서 장소에 따라 적절히 변화시킴으로써, 광출사 제어 기능층(5)에 도달할 수 있는 빛의 양을 소망값으로 제어할 수 있다. 고굴절율 영역부(4)의 점유 밀도를 변화시키는 수단으로서는 도 2 내지 도 4, 도 18 내지 도 20에 도시한 바와 같은 패턴을 병용하거나, 기타 복잡한 패턴 변화를 사용하는 방법이나, 패턴 형상을 유사형으로 이루고, 또한 고굴절율 영역부(4)의 면적을 장소적으로 변화시키는 방법이나, 완전히 동일한 패턴 형상을 사용하여 이들 배열 피치(P)를 변화시키는 방법 등의 수단을 사용할 수 있다.

다음에, 도광체(6)의 굴절율(ng)과 고굴절율 영역부(4)의 굴절율(n2)과의 상대적 굴절율 차이를 적절히 선택함으로써, θ2를 소망값으로 설정할 수 있다. 따라서, 이를 사용하여 출사광 분포를 제어하는 것도 가능하다. 예컨대, ng와 n2와 의 차이를 보다 크게 설정하여 θ2의 값을 보다 작게 설계했을 경우, 고굴절율 영역부(4)와 도광체(6)와의 계면에서 전반사되는 광속의 비율이 증대하고, 1차 광원(1)으로부터 더 멀리 떨어진 곳까지 누광 효율을 제한하면서, 보다 많은 빛을 전파시킬 수 있다. 따라서, 이들 ng와 n2와의 차이를 누광 모듈레이터(8)내에서 장소적으로 변화시키는 것에 의해서도 출사광 분포를 제어하는 것이 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 누광 모듈레이터를 구비한 면 광원 장치에 따르면, 상기 몇개의 수단에 의해, 광출사 제어 기능층(5)에 도달하는 빛의 양을 자유롭게 조정하는 것이 가능하며, 도광체(6)의 사이즈나 형상 및 1차 광원(1)의 형태 및 광출사 제어 기능층(5)에 있어서의 광출사 효율 등이 변화되었을 경우에도 이들과는 기본적으로 독립하여 출사광 분포를 제어하여, 보다 균제도가 우수하면서 또한 재현성이 좋은 면 광원을 이루는 것을 쉽게 할 수 있다.

또한, 이러한 본 발명의 출사광 분포 제어기술에 의해, 의도적으로 광 출사면에 있어서의 출사광 휘도 분포를 원하는 양식으로 불균일화하는 것도 가능하고, 그와 같은 불균일 출사광 휘도 분포 양식의 예로서는 1차 광원(1)으로부터의 거리에 따라 점차로 출사 광량이 증가 또는 감소하는 경사 분포를 들 수 있다.

이상, ng>n2의 경우에 대해서 설명했지만, 일반적으로 굴절율(n2, n3 및 ng)의 대소 관계에 의해 다음 3개의 경우로 나누어(분류하여) 광제어성을 설명할 수 있다. 또한, 본 발명의 면 광원 장치에 있어서는 항상 n1<ng, n1<n2, n1<n3의 관계가 성립된다.

또한, 여기에서 광출사 제어 기능층(5)에는 도광체(6)로부터 누광 모듈레이 터(8)로 이행하여 온 빛에 대한 지향성 광출사 기능, 광확산 기능, 편광제어 기능, 광회절 기능 등의 기능성을 부여하는 것이 가능하다. 실용적으로는 이들 광제어 기능을 효율적으로 발현시키고, 또한 광 출사면내의 균제도를 높이고, 또는 원하는 경사 휘도 분포 특성을 달성하기 위해서는 상기 굴절율의 관계, 누광 모듈레이터(8)의 내부 구조, 누광 모듈레이터(8)의 면내의 고굴절 영역부(4)의 점유밀도 분포, 후술하는 모드 변환 기구나 면 광원 장치 전체의 형상, 1차 광원(1)으로부터의 입사광 모드 등을 최적화하는 것이 바람직하다.

① n2≥n3≥ng, 또는 n3≥n2≥ng의 경우

이 관계가 성립하는 경우, n1과 ng와의 관계에 의해 규정되는 임계각(θ1)보다 큰 입사각을 갖는 도광체 내부의 전파 모드광은 그 모두가 고굴절율 영역부(4)를 거쳐서 광출사 제어 기능층(5)으로 이행한다. 한편, 광출사 제어 기능층(5)에 일단 입사된 빛이 일부 도광체(6)로 되돌아오는 빛에 관해서는 n3과 ng와의 관계로부터 규정되는 임계각(θ3)보다 작은 입사각을 갖는 고차 모드의 빛으로 한정된다. 그 때문에, 광출사 제어 기능층(5)내로 빛이 안정화될 확률이 가장 높아지고, 광기능 제어의 영향을 강하게 받는 경향이 있다.

② n2≥ng≥n3, 또는 ng≥n2≥n3의 경우

이 관계가 성립하는 경우, 임계각(θ1) 보다 크고 임계각(θ3)보다 작은 입사각을 갖는 일부 고차 전파 모드광만이 고굴절율 영역부(4)를 통해 광출사 제어 기능층(5)으로 이행한다. 그 밖의 저차 모드광은 항상 전반사 조건을 만족시키기 때문에, ①의 경우에 비해 보다 많은 빛이 1차 광원(1)으로부터 먼 곳으로 전파할 확률이 높아진다. 한편, 광출사 제어 기능층(5)으로 일단 입사한 빛이 일부 도광체(6)로 되돌아오는 빛에 대해서는 전혀 모드 규제는 받지 않고, 그 모든 모드광이 도광체(6)로 되돌아 올 수 있다. 그 때문에, 광출사 제어 기능층(5)내로 빛이 안정화될 확률은 작고, 광기능 제어의 영향을 억제하는 효과가 약간 나타난다.

③ n3≥ng≥n2, 또는 ng≥n3≥n2의 경우

이 관계가 성립할 경우, 전반사 임계각(θ1)보다 크고, n2와 ng와의 관계에 의해 규정되는 임계각(θ2)보다 작은 전반사 각도를 갖는 고차 전파 모드광만이 고굴절율 영역부(4)를 통해 광출사 제어 기능층(5)으로 이행할 수 있다. 그 밖의 저차 전파 모드광은 항상 전반사 조건을 만족시키기 때문에, ①의 경우에 비해 보다 많은 빛이 1차 광원(1)으로부터 먼 곳으로 전파될 확률이 높아진다. 한편, 광출사 제어 기능층(5)으로 일단 입사한 빛이 일부 도광체(6)로 되돌아오는 빛에 대해서는 n3과 n2와의 관계에 의해 규정되는 임계각(θ23)에 의해 모드 규제를 받는다. 그 때문에, 광출사 제어 기능층(5)내로 빛이 정재화(定在化)될 확률은 상기 ②보다 높아져, 광기능 제어의 영향을 약간 받기 쉬운 경향이 된다.

이상, 굴절율의 대소 관계에 의거한 이들 다른 특성은 광출사 제어 기능층(5)의 광제어 기능의 종류나 특성에 따라 분별하여 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 경우에 따라서는 상기 몇 개의 굴절율의 대소관계를 동일한 면 광원 장치로 병용하여, 이들 관계를 누광 모듈레이터(8)의 면내에서 장소적으로 분별 사용하는 것도 가능하다. 또한, 상기 분류에서 설명한 바와 같이, 굴절율(n2, n3 및 ng) 사이의 관계에 따라서, 출사광 휘도 분포 특성이나, 기능성 발현 효과에 대한 영향이 달라지기 때문에, 누광 모듈레이터(8)의 면내에서 이들 굴절율끼리의 관계를 변화시킴으로써도 상기 출사광 휘도 분포 특성이나 기능성 발현 효과의 제어가 가능하다.

도 6은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 제 3 실시예를 나타내는 모식적인 사시도이다. 이 도면에 있어서, 도 1 내지 도 5에서와 동일한 부재에는 동일한 부호가 부여되어 있다. 본 실시예에서는 누광 모듈레이터의 복합층(50)과 도광체(6)와의 사이에 굴절율이 n4(여기에서, n4>n1)인 부가층(제 4 굴절율층)(11)이 개재되어 있다. 이 부가층(11)이 고굴절율 영역부(4)와 유사한 기능을 하여, n2 = n3의 경우이더라도 고굴절율 영역부(4) 대신 부가층(11)이 유사한 역할을 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 특징으로서는 도광체(6)의 상부에 부가층(11)을 균일 도포 등에 의해 형성함으로써, 이 부가층(11)에 복합층(50)의 고굴절율 영역부(4)와 유사한 역할을 갖게 할 수 있고, 또한, n2 = n3, 즉 누광 모듈레이터 내부의 고굴절율 영역부(4)와 광출사 제어 기능층(5)과 동일 재료를 사용할 수 있는 등, 본 발명의 면 광원 장치를 공업적으로 제작하는 데에 있어서의 저비용화에 유리해진다.

보다 지향성이 우수한 출사광을 얻는 수단으로서, 고굴절율 영역부(4)[또는 부가층(11)]의 굴절율(n2)(또는 n4)과 도광체 굴절율(ng)을 n2<ng(n4<ng)의 관계가 성립하도록 설정하는 것을 들 수 있다. 이에 따라, 고굴절율 영역부(4)로 입사하는 광선을, 이미 설명한 바와 같이 소정의 한정된 범위의 전파 모드의 광속으로 제한할 수 있다.

단, 평행 평판형의 도파로에 있어서는 1차 광원(1)으로부터 멀어짐에 따라 도광체(6)의 내부에 저차 모드광의 잔류 축적이 일어나기 때문에, 이 저차 모드광을 항상 고차 모드로 변환하는 기구를 마련하는 것이 바람직하다. 이 수단으로서는 도 7에 도시한 바와 같이, 도광체(6)의 두께를 1차 광원(1)으로부터 멀어짐에 따라 서서히 작게 해 가는 것, 즉 쐐기 형상으로 하는 것, 그리고/또는 확산재의 혼입, 도광체(6)의 이면으로의 수자형 면 형태, 마이크로프리즘, 격자 형상, 노치 등의 부여를 생각할 수 있다. 그 중에서도 쐐기 형상의 도입은 1차 광원(1)과의 거리에 관해서 연속적으로 또한 용이하게 모드 변환 제어가 가능한 유효한 수단이다.

도 7은 도광체(6)의 내부 도광 모드의 제어를 목적으로 한 저굴절율의 부가층(11)을 마련하여, 광출사 제어 기능층(5)으로서 광확산 기능부(18)를 설치한 누광 모듈레이터(8)를 채용하고, 추가로 복수의 삼각 프리즘 열을 갖는 하향 프리즘 시트(52)를 사용한 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 것이다. 도면 중에 도시한 바와 같이, 하향 프리즘 시트(52)의 특징은 각 프리즘 열의 한쪽 프리즘 경사면(53)으로부터 소정 각도로 입사한 광속을, 다른쪽 프리즘 경사면(54)에서 전반사시킴으로써 도광체(6)의 광 출사면[또는 광출사 제어 기능층(5)]의 법선 방향으로 상방으로 변각시키는 기능이 실현되는 것이다.

광확산 기능부(18)는 산화 티타늄 등의 광 산란체를 광 출사면에 분산 도포한 것과 같은 것일 수 있지만, 상기 하향 프리즘 시트(52)의 기능을 충분히 끌어내기 위해서는 상기 광확산 기능부(18)로부터 어느 원하는 방향으로 지향성을 가진 광속을 출사시키고, 이 광속을 하향 프리즘 시트(52)내로 원하는 각도로 입사시키는 것이 바람직하다. 상기 광확산 기능부(18)로서 광 산란체를 분산시키는 것만으로는 출사광의 퍼짐이 커서, 필요로 하는 충분한 지향성 출사를 얻을 수 없는 경향이 있다.

종래, 광 확산 기능을 갖는 층에 원하는 지향성 출사 기능을 부여하기 위해, 미세한 모래나 유리 비즈를 사용하여 블라스트 가공한 금형의 수자형 면 형상을 도광체의 광 출사면에 전사하는 방법 등이 취해졌었다. 이 경우, 면 광원 장치의 광 출사면내의 균제도를 조정하는 수단으로서, 금형에 대한 블라스트의 강도에 분포를 갖게 하는(즉, 면내 위치에 따라 블라스트 강도를 변화시키는) 방법이 취해졌고, 이에 따라 광출사 효율의 분포를 조정하여 면내 휘도 분포의 밸런스를 취하고 있다. 그러나, 이 블라스트 수법에서는 미묘한 광출사 효율의 제어가 곤란하고 한계가 있으며, 또한 최적 가공 조건을 찾아내기 어렵고, 출사광 제어 수단의 형성이 복잡하고 노력이 드는 점과 균제도의 재현성 등에 약간의 과제를 남기고 있었다.

이에 반해, 도 7의 누광 모듈레이터(8)를 사용한 경우에서는 하향 프리즘 시트(52)에 맞춰서 원하는 방향으로 지향성을 갖고 출사시키는 기능은 블라스트 수법 금형 전사의 수자형 면 형태에 맡기고, 균제도의 제어는 지금까지 서술한 바와 같이 누광 모듈레이터(8)의 기본적 특성을 이용하여 지향성 출사 제어와는 독립적으로 실시할 수 있다. 이에 따라, 블라스트 가공시의 복잡한 면내 균제도 제어가 불필요해지고, 미묘한 출사 효율의 분포 제어도 가능해지고, 균제도의 재현성이 양호하며 설계도 용이하다.

또한, 저굴절율의 부가층(11)을 마련한 경우, 도광체내 전파 모드 및 광확산 기능부(18)를 갖는 광출사 제어 기능층(5)에 대한 누광 모드의 제어가 가능해져, 좁은 광출사 광분포 특성을 갖는 좁은 시야의 면 광원 장치를 얻을 수 있다. 또한, 구체적으로 예를 들어 설명한다. 도 7의 도광체(6)의 굴절율(ng)을 1.49, 저굴절의 부가층(11)의 굴절율을 1.40으로 설정한 경우, 스넬의 반사투과 법칙에 따라 도광체의 광 출사면과 이루는 각도가 약 20° 이하인 저차 모드광(20)은 부가층(11)을 통과하지 못하고 도광체(6)의 내부로 전반사된다. 한편, 도광체(6)의 광 출사면과 이루는 각도가 20°를 초과하여 48° 부근까지의 빛(19)은 부가층(11)을 통과하고, 광출사 제어 기능층(5)의 광확산 기능부(18)에 도달하여, 외부와 특정한 지향성을 가지고 출사된다. 그 후, 상기 출사광은 상기 지향성에 의거하여 효율적으로 도광체(6)의 광 출사면의 법선 방향으로 변각하도록 설계된 하향 프리즘 시트(52)에 의해 상향으로 상승되고, 이에 따라 좁은 시야이고 고휘도의 면 광원 장치가 실현된다. 이 경우에도, 1차 광원(1)에서 멀어짐에 따라, 도광체(6)의 내부로 저차 모드광이 쉽게 잔류 축적되기 때문에, 이를 해결하고자 1차 광원(1)에서 멀어짐에 따라 도광체(6)의 두께를 변경한 쐐기형 구조, 및/또는 상기 저차 전파 모드광을 고차 전파 모드광으로 변환하는 모드 변환 기구 등을 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 부가층(11)을 구비하지 않는 경우에는 광출사 제어 기능층(5)으로 0°에서 48° 부근의 전체 모드 전파광이 도달하여, 그 때문에 이 광출사 제어 기능층으로부터 전체 모드에 기인하는 넓이를 가진 출사광을 얻을 수 있게 된다. 그 후, 하향 프리즘 시트(52)의 사용으로 인해, 대략 법선 방향으로 향해진 광속도 상술한 저굴절율의 부가층(11)을 사용한 경우에 비해, 보다 시야각이 넓어진 출사광 분포를 형성하는 결과가 된다.

또한, 상술한 바와 같이, 광출사 제어 기능층(5)에는 지향성 출사 기능뿐 아니라, 적층 필름 시트나 복굴절 시트를 구비한 편광 제어 기능, 확산재나 마이크로렌즈나 수자형 면 구조 등을 사용한 광확산 기능, 그리고 회절 격자를 갖는 광회절 기능 등의 각종 기능을 부여하여, 균제도가 우수한 기능층으로 하는 것도 가능하다.

또한, 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 배열 방향에 수직인 방향의 평균적 크기(두께)(H1, H2), 및/또는 부가층(11)의 두께(H4)가 매우 작을 경우, 광파의 불필요한 광출사 제어 기능층(5)으로의 투과(배어나옴)가 발생하여, 목적으로 하는 기능을 충분히 얻을 수 없는 경우도 있다. 누광 제어 기능에 대하여 언급하면, 광학적으로 필요한 두께는 광파가 배어나오는 정도의 두께(1미크론 이상)이면 문제없다. 그러나, H1, H2가 매우 작아지면, 제조과정에서의 치수정밀도의 저하를 야기할 가능성이 있기 때문에, 이들 크기는 5미크론 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10미크론 이상의 범위가 적당하다.

도 8은 누광 모듈레이터(8)의 저굴절율 영역부(3)의 평균적인 두께(H1)와, 고굴절율 영역부(4)의 평균적인 폭(W2)과의 관계를 나타내는 것이다. H1 및/또는 고굴절율 영역부(4)의 평균적인 두께(H2)의 크기가 너무 크면, 저굴절율 영역부(3)와 고굴절율 영역부(4)와의 계면에서의 불필요한 반사광(27)이 발생하거나, 산란 등이 증대하거나, 또한 재료 비용의 증대를 초래할 우려가 있어, H1, H2는 200미크론 이하, 바람직하게는 100미크론 이하가 적당하다. 단, 이들 크기는 면 광원 장치가 대면적화될 경우에는 저굴절율 영역부(3)와 고굴절율 영역부(4)와의 배열방향의 화면 크기의 확대에 따라 200미크론 이상으로 크게 설정하는 필요성도 발생된다.

W2/H1의 값이 큰 경우에는 입사 광선은 저굴절율 영역부(3)의 측면(25)에 충돌할 확률이 낮고, 이에 따른 불필요하고 불규칙한 반사 또는 투과광(27)을 억제하여, 누광 모듈레이터 기능의 주 목적인 도광체(6)로부터 광출사 제어 기능층(5)으로의 전파광의 누광 제어가 장해없이 충실히 달성된다. 이것은 부가층(11)의 유무와 상관없다.

또한, 누광 모듈레이터(8)의 저굴절율 영역부(3)와 고굴절율 영역부(4)와의 배열 방향에 대한 고굴절율 영역부(4)로의 입사광이 이루는 각도보다 작은 빛(저차 모드광)을 광출사 제어 기능층(5)에 적극적으로 누광시킬 필요가 있는 경우에는 W2/H1의 값은 보다 크게 설정해야 한다. 따라서, 앞서 설명한 바와 같이, 고굴절율 영역부(4)를 통과하는 빛의 모드에 제한을 주는 n2와 ng와의 굴절율의 관계도, W2/H1 값의 설계에 크게 관계된다. 이것은 부가층(11)이 부여된 경우에 있어서도 마찬가지이다. 예컨대, n2/ng의 값이 1 보다 작아지면, 저차 모드광의 고굴절율 영역부(4)로의 누광 모드(26)는 크게 제한되기 때문에, W2/H1의 값은 비교적 작은 값, 즉 1에서 2 정도이면 좋다. 그러나, n2/ng가 1 또는 1 보다 큰 값으로 설계할 필요성이 생겼을 경우에는 저차 모드광의 광출사 제어 기능층(5)으로의 누광이 보 다 필요해질 경우에는 상당히 입사각이 큰 저차 모드광까지를 누광하여 고굴절율 영역부(4)를 통과시킬 필요가 있기 때문에, W2/H1의 값은 2 이상으로 설정해야 한다. 불규칙한 반사광(27)의 비율을 가능한 한 억제하여, 누광 제어를 충실히 할 목적에서는 W2/H1의 값은 3 이상인 것이 필요하고, 바람직하게는 5 이상, 더욱 바람직하게는 8 이상이다. 입사각이 90°에 가까운 전파 모드광을 적극적으로 누광할 필요성이 있는 경우에는 앞서 말한 저차 모드로부터 고차 모드로의 모드 변환기능(예컨대, 쐐기형 도광체에 의함)을 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, W2/H1이 필요 이상으로 크면, 도광체(6)의 출사면적, H1의 크기나 면 광원으로서의 필요 해상도와의 관계도 있지만, 누광 부분의 패턴 치수가 사람 눈의 해상도보다 커져, 휘점으로서 결함과 같이 시인될 가능성이 있기 때문에 그다지 바람직하지 않다. W2/H1은 30 이하로 하는 것이 바람직하며, 10 이하의 범위가 더욱 바람직하다.

또한, 일반적으로는 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 단면 형상은 대략 직사각형이면 되고(특수한 단면 형상일 필요는 없음), 또한 W2/H1이 큰 쪽이 바람직하다. 이는 상술한 바와 같이, 저굴절율 영역부(3)와 고굴절율 영역부(4)와의 계면(25)에서 불필요한 불규칙한 반사가 일어나기 어려운 점, 또한 이 누광 모듈레이터(8)를 광경화성 수지를 사용하여 금형 전사 부형(賦形)으로 제조하는 경우에 금형 제작이 용이한 점, 또한 성형시에 금형으로부터의 성형물의 이형성이 높아지는 등의 제조상의 이점이 몇 개 있기 때문이다.

단, 여기에서 말하는 대략 직사각형 단면 형상이란 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)의 단면 형상이 반드시 완전히 직사각형 형상이 아니더라도, 예 컨대 저굴절율 영역부(3) 및 고굴절율 영역부(4)가 서로 접하는 쪽 단면이 약간의 테이퍼 형상을 형성하고 있는 것도 포함된다. 이들은 누광 모듈레이터(8)를 금형 전사로 제조하는 경우에 있어서, 금형으로부터 성형물을 벗겨낼 때의 이형성을 높이는 수단(추출 테이퍼)으로서 오히려 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 면 광원 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 모식적 단면도이다. 이 실시예에서는 우수한 출사광 균제도를 부여하기 위한 누광 모듈레이터(8)에 있어서, 우수한 고휘도 출사 지향성을 얻기 위해 광출사 제어 기능층(5)의 표면에 복수의 프리즘 열(28)이 형성되어 있다. 즉, 면 광원 장치의 광 출사면(10)으로서 기능하는 도광체(6)의 광 출사면과는 반대쪽 이면에 누광 모듈레이터(8)를 설치하고, 그 광출사 제어 기능층(5)의 하면에 2개의 프리즘 면(28a, 28b)으로 구성된 프리즘 열(28)이 다수 형성되어 있다. 이들 프리즘 열(28)은 서로 평행하면서 또한 도광체중의 빛의 전파 방향에 대략 수직이 되는 방향으로 배열되어 있다. 이것은 입사광의 빛의 전파 방향에 대하여 항상 프리즘 열의 능선이 직교한 상태가, 가장 효율적으로 법선 방향으로 빛이 상승하기 때문이다. 본 실시예에 있어서는 프리즘 열(28)은 도광체(6)의 광 입사면(9)과 대략 평행한 방향으로 배열되어 있다. 특히, 1차 광원(1)으로서 점 형상 광원을 사용할 경우에는 점 형상 광원의 배치에 따라 후술하는 바와 같은 1차 광원(1)을 둘러싸는 듯한 원호 형상 등의 원호형 패턴과 동일한 최적의 프리즘 열 패턴을 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 프리즘 열은 광출사 제어 기능층(5)의 내부에 형성할 수도 있고, 또는 광출사 제어 기능층(5)의 본체부와는 별도로 준비하여 상기 본체부에 대하여 밀착배치된 부속부 에 형성할 수도 있다.

프리즘 열(28)의 각각의 프리즘 면(28a, 28b)을 적절히 설계함으로써 피크 출사 각도를 자유롭게 설정할 수 있다. 프리즘 열(28)을 구성하는 한쪽 면[1차 광원(1)에서 먼 쪽의 면](제 1 프리즘 면)(28a)을 도광체(6)의 광 출사면 및 이면에 대하여 35° 이상 55° 이하의 경사각으로 설정하고, 다른쪽 면[1차 광원(1)에서 가까운 쪽의 면](제 2 프리즘 면)(28b)을 도광체(6)의 광 출사면 및 이면에 대하여 80°내지 100°의 경사각으로 설정함으로써, 출사광의 피크광을 광 출사면(10)의 대략 법선 방향으로 향하게 하는 동시에, 출사광의 각도 분포를 좁게 할 수 있다. 법선방향의 지향성에 대해서는 바람직하게는 제 1 프리즘 면(28a)의 경사각은 40° 내지 50° 범위이며, 제 2 프리즘 면(28b)의 경사각은 85° 내지 95° 범위이다.

형성되는 프리즘 열(28)의 피치는 가공가능한 범위에서 적절히 선정할 수 있지만, 10㎛ 내지 500㎛의 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30㎛ 내지 300㎛의 범위이다. 모아레(Moire) 방지 목적으로 프리즘 열(28)의 피치를 부분적으로 또는 연속적으로 변화시킬 수 있다. 면 광원 장치가 커지거나, 또는 도광체(6)의 두께에 대한 길이의 비율이 커져 광 출사면에서의 균제도가 저하하기 쉬운 경우에는 프리즘 열(28)의 피치를 부분적 또는 연속하여 변화시킴으로써 균제도의 개선 효과를 높일 수도 있다. 또한, 프리즘 면은 평면이거나, 소정 곡률의 곡면일 수 있고, 곡면으로 했을 경우에는 출사광의 각도 분포를 어느 정도 크게 하는 것도 가능하다.

이상과 같은 프리즘 열(28)에서는 프리즘 형상의 선단부의 광이용 효율은 낮 다. 따라서, 프리즘 열(28)의 선단부를 평탄하게 하거나, 단면 다각형이나 단면 R형상 등 어떠한 형태로 가공하더라도 광학적 성능에는 그다지 영향을 주지 않는다. 프리즘 열(28)의 선단부를 평탄하게 하여 평탄부로 하면, 마찰에 의한 프리즘 면의 흠집 등이 저감되어 바람직하다. 또한, 인접하는 프리즘 열(28) 사이의 골짜기부를 평탄[광출사 제어 기능층(5)의 복합층(50)과의 접합면에 거의 평행]하게 평탄부로 하고, 빛의 출사량을 컨트롤하는 것도 가능하다. 상기 프리즘 열(28)의 선단부나 골짜기부의 가공 깊이나 형태 등의 정도를 장소에 따라 변경시킴으로써 출사광의 분포를 제어하는 것도 가능하다.

프리즘 열(28)의 제 1 프리즘 면(28a)의 기능은 광선을 전반사하여 도광체(6)의 광 출사면(10)의 법선 방향으로 향하게 하는 것이다. 이 기능을 만족시킬 수 있으면, 도 21과 같이 프리즘 열 배열의 외측에 이 프리즘 열(28)의 굴절율(n3) 보다 낮은 굴절율(n5)을 갖는 층(5')을 적층하여 프리즘 열 배열의 요철 형상을 메우는 것 같은 구조를 취할 수도 있다. 이 구조를 취하는 경우에는 마찰에 의한 프리즘 면의 흠집이나 프리즘 열 배열의 요철 형상에 오염물이 혼입하지 않게 된다.

또한, 도 22와 같이 프리즘 열(28) 배열의 외측에 그 요철 형상과 대략 동일 형상의 프리즘 열 배열[즉, 프리즘 열(28) 배열의 요철 형상과 대응하는 형상의 프리즘 열 배열]을 가지면서 또한 프리즘 열(28) 배열이 형성된 광출사 제어 기능층(5)과 대략 동일 굴절율의 투광성 재료로 이루어진 프리즘 시트(5")를, 광출사 제어 기능층(5)의 굴절율(n3)보다 낮은 굴절율(n5)의 층(5')을 사이에 두고 끼워맞춘 구조[즉, 프리즘 열(28)의 제 1 프리즘 면 및 제 2 프리즘 면이 각각 저굴절율 층을 사이에 두고 프리즘 시트가 대응하는 프리즘 면과 대향하도록 배치한 구조]를 취할 수도 있다. 저굴절율층의 재료는 유기물 및 무기물 중 어느 하나일 수 있고, 공기일 수 있다. 이 구조를 취할 경우에도 마찰에 의한 프리즘 면의 흠집이나 프리즘 열 배열의 요철 형상에 오염물이 혼입하지 않게 된다.

또한, 프리즘 열(28)의 프리즘 형상을 적절히 설정하고, 특히 프리즘 면의 각도를 적당한 각도로 설계함으로써 프론트 라이트 면 광원 장치로 이용하는 것도 가능하다. 즉, 프론트 라이트 면 광원 장치로서의 도 9의 장치에서는 광 출사면(10)상에 반사형의 액정 표시 소자(LC)가 배치되어 있고, 프리즘 열(28)의 작용에 의해 광 출사면(10)으로부터 액정 표시 소자(LC)를 향하여 빛을 출사시키고, 이 출사광이 반사형 액정 표시 소자(LC)로부터 반사되어, 영상 정보를 담당하는 빛으로서 프리즘 열(28)측으로 되돌아온다. 이 영상 정보 담당광을 가능한 한 굴절시키지 않고 프리즘 면(28)의 외부(하방), 즉 관찰자측으로 투과시킨다.

프론트 라이트 면 광원 장치의 경우에는 제 1 프리즘 면(28a)과 광 출사면(10)이 이루는 각을 30° 내지 45°로 하고, 제 2 프리즘 면(28b)과 광 출사면(10)이 이루는 각을 70° 내지 90°로 하는 조합이 바람직하다. 또한, 제 1 프리즘 면(28a)과 광 출사면(10)이 이루는 각을 30° 내지 50°로 하고, 제 2 프리즘 면(28b)과 광 출사면(10)이 이루는 각을 20° 이하, 바람직하게는 10° 이하로 하는 조합도 바람직하다.

프론트 라이트 면 광원 장치의 경우에도, 프리즘 열(28)의 선단부를 평탄한 형상으로 할 수 있다. 이 형상의 경우, 반사형 액정 표시 소자(LC)에서 반사하여 프리즘 열(28)측으로 되돌아 온 빛이 투과되기 쉽다. 인접하는 프리즘 열(28) 사이의 골짜기부를 평탄하게 하는 것도 가능하다.

또한, 프리즘 열 배열의 외측에, 이 프리즘 열(28)의 굴절율(n3)보다 낮은 굴절율(n5)을 가지는 층을 적층하여, 프리즘 열 배열의 요철 형상을 메우는 것 같은 구조를 취할 수도 있다. 이 구조를 취할 경우에는 마찰에 의한 프리즘 면의 흠집이나 프리즘 열 배열의 요철에 오염물이 혼입하지 않게 된다. 특히, 프론트 라이트의 경우에는 관찰자에게 가장 가까운 위치에 배치되기 때문에, 프리즘 열 배열의 요철이 메워져 평탄해지는 것은 매우 바람직하다.

또한, 프론트 라이트 면 광원 장치의 경우에도, 프리즘 열(28) 배열의 외측에, 그 요철 형상과 대략 동일 형상의 프리즘 열 배열을 가지면서 또한 프리즘 열(28) 배열이 형성된 광출사 제어 기능층(5)과 대략 동일 굴절율의 투광성 재료로 이루어진 프리즘 시트를, 광출사 제어 기능층(5)의 굴절율(n3)보다 낮은 굴절율(n5)의 층을 사이에 두고 끼워맞춘 구조를 취할 수 있다. 이 구조를 취할 경우에도 마찰에 의한 프리즘 면의 흠집이나 프리즘 열 배열의 요철에 오염물이 혼입하지 않게 된다. 이 구조를 취할 경우에는 반사형 액정 표시 소자(LC)에서 반사하여, 프리즘 열(28)측으로 되돌아 온 빛이 실질상 굴절되지 않고서 관찰자측으로 투과되기 때문에, 프론트 라이트 면 광원 장치로서 이상적이다.

프론트 라이트 면 광원 장치의 경우에도, 프리즘 열(28)의 피치에 대해서는 상기와 같다.

상기 도 9에 도시된 바와 같은 프리즘 열(28)을 갖는 면 광원 장치는 균일 평행 출사광원으로서 우수하기 때문에, 소위 빛의 콜리메이트성이 높다. 따라서, 이 특징을 이용하여 추가로 이 프리즘 열이 형성되어 있는 측과는 반대쪽에 회절 격자나 편광 변환 소자(복굴절 시트 등), 편광 분리 소자, 렌즈[원주형 렌즈, 렌티큘러(lenticular) 렌즈, 프리즘, 이방성 렌즈 등] 등의 광집광 소자 등의 출사광 제어 부재를 배치하여 출사광을 추가로 제어하도록 한 고기능성의 고휘도 균일 면 광원 장치로 하는 것도 가능하다.

이상 설명한 지향성 출사 기능이 우수한 면 광원 장치에 관한 것으로, 이들을 막대형 광원 장치로서 사용함으로써, 우수한 균제도를 갖는 출사 효율이 높은 세장형 광출사 패턴을 갖는 광원을 얻을 수 있다. 이 경우, 이 막대형 광원 장치의 광 출사면에 근접하여 막대형 광원의 긴 방향에 대하여 수직인 방향으로 렌즈 곡면을 갖는 실린더형 볼록 렌즈를 배치함으로써, 이 수직인 방향의 출사광의 확대를 제어한 광원을 얻을 수 있다.

상기 막대형 광원 장치를 면 광원 장치의 1차 광원으로 사용하여, 도광체의 입사 단부면에 인접하도록 설치하여, 면 광원 장치, 예컨대 본 발명에 따른 면 광원 장치를 구성하는 것이 가능하다. 도 16은 이러한 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 사시도이며, 도 17은 이 면 광원 장치를 구성하는 막대형 광원 장치의 모식적 단면도이다.

도 16에 있어서, 참조 부호(1)는 면 광원 장치의 1차 광원을 구성하는 본 발명에 따른 막대형 광원 장치이다. 면 광원 장치의 도광체(6) 및 누광 모듈레이터(8)의 구성은 도 9의 것과 마찬가지이다. 참조 부호(101a, 101b)는 막대형 광원 장치(1)의 1차 광원이며, 참조 부호(106)는 막대형 광원 장치(1)의 도광체이며, 참조 부호(108)는 막대형 광원 장치(1)의 누광 모듈레이터이며, 참조 부호(103, 104, 105)는 각각 그 저굴절율 영역부, 고굴절율 영역부 및 광출사 제어 기능층이다. 1차 광원(101a, 101b)으로서는 예컨대 LED 등의 대략 점 형상 광원을 사용할 수 있다. 도광체(106)는 막대형 광원 장치(1)의 긴 방향의 중앙부가 가장 얇고 양 단부가 가장 두껍게 형성되어 있고, 각 광원(101a, 101b)으로부터 입사한 빛이 도광체 중앙부까지 양호하게 도광된다. 광출사 제어 기능층(105)은 상기 프리즘 열(28)과 동일한 프리즘 열(128)의 배열을 갖는다. 단, 프리즘 열(128)은 막대형 광원 장치(1)의 긴 방향의 중앙부를 경계로, 1차 광원(101a, 101b)의 각각에 가까운 부분에 대해서 제 1 프리즘 면(128a) 및 제 2 프리즘 면(128b)이 서로 반대쪽에 형성되어 있다.

본 실시예에서는 프리즘 열(128)의 배열을 갖는 광출사 제어 기능층(105)을 갖는 누광 모듈레이터를 구비한 막대형 광원 장치(1)를 1차 광원으로 사용하고 있기 때문에, 1차 광원(1)으로부터 출사되는 빛이 도광체(106) 입사 단부면의 법선 방향으로 좁은 범위로 수속(收束)되어 있고, 또한 휘도의 균일성이 양호하다. 그리고, 이러한 막대형 광원 장치(1)를 1차 광원으로 사용함으로써 막대형 광원 장치의 긴 방향에 대해서 출사광 분포의 확대가 좁고 휘도 균일성도 높은 면 광원 장치를 얻고 있다. 또한, 면 광원 장치의 누광 모듈레이터(8)로서 프리즘 열(28)의 배열을 갖는 광출사 제어 기능층(5)을 가지는 것을 사용함으로써, 광 출사면(10)의 법선 방향이 좁은 각도 범위로 빛을 출사하고 또한 면내에서의 휘도 균제도도 양호 한 면 광원 장치를 얻고 있다. 이러한 출사광 분포가 좁은 지향성이 높은 상기 막대형 광원은 특히 프론트 라이트용 광원으로 최적이다.

또한, 균제도의 개선 효과를 얻는 수법으로서, 도광체(106)의 광 출사면에 대한 대략 직교 방향의 치수인 도광체 두께가 1차 광원(101a, 101b)으로부터의 거리가 증대됨과 동시에 감소하는 구조를 갖게 하는 것이 예시된다. 또한, 이 도광체 두께를 감소시키는 구조로서는 단조롭게 감소시킬 필요는 없고, 감소하는 부분과 두께 일정 부분이 조합되어 있을 수 있고, 또한 감소하는 비율이 변화될 수 있다.

상기 본 발명의 면 광원 장치용의 1차 광원(1)으로서는 냉음극관이나 형광등 등의 선형 광원 외에, LED나 할로겐 램프 등과 같은 대략 점 형상의 광원을 사용할 수 있다.

대략 점 형상의 광원(30)은 도 10에 도시한 바와 같이 도광체(6)의 각부에 노치를 형성하여 배치할 수 있고, 도 11에 도시한 바와 같이 도광체(6)의 단부면에 인접하도록 배열할 수도 있다. 또한, 광원(30)을 도광체(6)의 내부에 배치할 수도 있다. 또한, 도 12에 도시한 바와 같이, 대략 점 형상의 광원인 LED를 복수 연속적으로 배열하여 어레이 소자화한 LED 어레이(31)를 사용하는 것도 가능하다. LED 광원으로서는 단색광의 것이나, 또한 빨강, 초록, 파랑의 3원색의 파장의 빛을 갖는 백색 LED 광원을 사용할 수 있다.

이와 같이 1차 광원(1)으로서 LED 등의 점 형상 광원을 사용할 경우에는 필요에 따라 최적의 발광 패턴의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도광체(6)의 광 출사면에 평행한 방향의 1차 광원 발광 패턴의 확대는 큰 것이 바람직하다. 이것은 1차 광원의 전방의 휘도가 다른 부분보다 높아지는 현상을 완화시키기 때문이다. 도광체(6)의 광 출사면에 평행한 방향의 1차 광원 발광 패턴의 피크 절반값 폭은 도광체(6)의 단부면에 1차 광원을 설치하는 경우에는 120° 내지 180° 사이가 바람직하다. 또한, 도광체(6)의 각부에 1차 광원을 설치하는 경우에는 도광체(6)의 광 출사면에 평행한 방향의 1차 광원 발광 패턴의 피크 절반값 폭은 도광체(6)속에 입사한 뒤의 빛의 확대 각도가 도광체의 확장에 거의 일치하는 것이 바람직하고, 도광체(6)의 각부의 각도가 90°인 경우에는 60° 내지 120° 사이가 바람직하고, 도광체(6)의 각부의 각도가 45°인 경우에는 20° 내지 70° 사이가 바람직하다.

또한, 도광체(6)의 광 출사면에 수직인 방향의 1차 광원 발광 패턴의 확장은 너무 크면 1차 광원 근방에서 도광체(6)로부터 출사하는 광량의 비율이 커져 휘도 균일 정돈도가 저하되기 쉽고, 또한, 너무 작으면 누광 모듈레이터에 입사하지 않고 도광체(6)속을 왕복하는 광량의 비율이 커져 휘도 저하를 초래하기 쉽다. 도광체(6)의 광 출사면에 수직인 방향의 1차 광원 발광 패턴의 피크 절반값 폭은 10° 내지 120° 사이가 바람직하다. 이 방향의 1차 광원 발광 패턴의 확대는 면 광원 장치의 크기가 큰 경우에는 좁게 하고, 면 광원 장치의 크기가 작은 경우에는 넓게 하는 것이 바람직하며, 면 광원의 크기가 3인치 이하인 경우에는 60° 내지 120° 사이가 바람직하고, 면 광원의 크기가 3인치를 초과하여 8인치까지의 경우에는 10° 내지 70° 사이가 바람직하다.

또한, 예컨대 도 16 및 도 17과 같이, 본 발명에 따른 막대형 광원 장치를 면 광원 장치의 1차 광원으로 사용하는 경우에는 막대형 광원 장치로부터의 출사광을 도광체(106)의 광 출사면과 평행한 방향으로 넓힐 필요가 없기 때문에, 막대형 광원 장치의 발광 패턴의 확대는 좁은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 막대형 광원 장치의 발광 패턴의 피크 절반값 폭은 30° 이하가 바람직하다.

특히, LED를 1차 광원으로 하는 경우에는, LED가 갖는 렌즈의 형상에 따라 1차 광원에서 출사하는 빛의 각도 분포를 제어할 수 있다.

또한, 도 13의 장치에서는 1차 광원은 적어도 하나의 LED(30)로부터의 빛을, 이 LED보다 더 미세한 광원으로 미세분할하여 배열 변환하는 수단 또는 연속한 선광원으로 변환하는 수단을 이용하여 도광체(6)의 입사 단부면에 적합한 새로운 발광원으로 변환시킨 후에 대략 판상의 도광체(6)로 입사시키는 것이다. 이것은 발광 면적이 작은 LED를 사용하여 균일한 2차 면 광원을 얻는 데에 있어서의 매우 유효한 수단이다. 특히, LED로부터의 빛을 미세한 광원으로 세분할하여 배열 변환하는 수단으로서는 플라스틱 광섬유(POF)를 배열한 광섬유 어레이(32)를 사용하는 방법이 가능하다. 이 경우, 1개의 광섬유의 지름은 사용되는 도광체(6)의 두께에 의존하지만, 보다 지름이 작은 광섬유를 사용하는 편이, 보다 균일한 분할 미소 광원의 배열체를 실현하는 데 있어서 유리하다. 이와 같이 광섬유 어레이(32)를 사용했을 경우에는 이 광섬유 어레이가 유연하기 때문에, LED(30)를 자유로운 위치에 배치하는 것이 가능하며, 보다 조밀한 소형 액정 모니터의 구축이 가능하다. 또한, 매우 박형의 도광체로 빛을 용이하게 이끌 수 있고, 동시에 광섬유의 굴곡에 의한 광손실이 작아지는 등의 이점이 있다. 이와 같은 점에서, 바람직한 광섬유의 지름은 1mm 이하이며, 보다 바람직하게는 0.5mm 이하, 더욱 바람직하게는 0.25mm 이하의 범위이다. 그러나, 너무 직경이 작은 광섬유를 사용하면, 광섬유의 개수가 늘어나고, 또한 제조상에도 번잡해지기 때문에 그다지 바람직하지 않다. 따라서, 광섬유의 지름은 0.10mm 이상이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 1차 광원(1)으로서 LED 등의 점 형상 광원을 사용하는 경우에는 도 23에 도시한 바와 같이, 도광체(6)의 이면에 2개의 프리즘 면으로 구성되는 프리즘 열(228)을 원호상 등의 원호형으로 연장시켜 형성하고, 그와 같은 프리즘 열(228)을 다수 점 형상 광원(1)을 둘러싸도록 배열하는 것이 바람직하다. 특히, 프리즘 열(228)은 점 형상 광원(1)으로부터 도광체(6)중에 입사한 빛의 전파 방향(광 출사면에 따른 면내에서의 전파 방향)과 대략 직진으로 연장하도록 형성하는 것이 바람직하다. 일반적으로, LED 등의 점 형상 광원으로부터 도광체(6)속에 입사한 빛은 광 출사면에 따른 면내에서는 점 형상 광원(1)을 중심으로 하여 방사상으로 도광체(6)속을 전파하기 때문에, 점 형상 광원을 포위하는 것 같은 원호상으로 프리즘 열(228)을 형성함으로써, 프리즘 열(228)과 빛의 전파 방향이 프리즘 열(228)의 전면에서 대략 수직이 된다. 도 23에 나타낸 실시예에서는 점 형상 광원(1)은 도광체(6)의 코너부에 배치되어, 원호상의 프리즘 열(228)은 점 형상 광원(1)을 대략 중심으로 하는 동심원 형상으로 형성되어 있다.

동심원 형상으로 형성된 원호상의 각 프리즘 열(228)은 점 형상 광원(1)에 가까운 쪽의 프리즘 경사면(제 2 프리즘 면)과 점 형상 광원(1)으로부터 먼쪽의 프 리즘 경사면(제 1 프리즘 면)으로 구성되어, 도광체(6)에 입사한 빛이 도광체내를 굴절을 반복하여 전파할 때에, 제 1 프리즘 면에 도달한 빛은 이 면에서 광 출사면 방향으로 전반사된다. 이 경우, 제 1 프리즘 면으로의 입사각에 따라, 반사되는 방향은 크게 다르다. 그러나, 본 발명에 있어서는 원호상의 프리즘 열(228)이 점 형상 광원(1)을 대략 중심으로 하여 동심원 형상으로 배치되어 있기 때문에, 프리즘 열(228)의 거의 전역에서 점 형상 광원(1)으로부터의 입사광의 전파방향과 프리즘 열(228)이 대략 수직이 되어, 제 1 프리즘 면에 대하여 광 출사면에 따른 면내에서는 대략 수직방향으로 입사하여, 대부분의 빛을 효율적으로 특정 방향으로 반사시킬 수 있다. 이 때문에, 소비전력당 휘도가 향상되는 동시에, 휘도의 균일성도 향상되어 광원의 전방만이 밝아지는 휘도 불균일을 해소할 수 있다.

본 발명에 있어서는 점 형상 광원(1)은 도 24 내지 도 28에 도시한 바와 같이, 그 목적에 따라 알맞은 위치에 배치할 수 있다. 또한, 이러한 점 형상 광원(1)의 배치에 따라서, 도광체(6)의 광 출사면에 대향하는 이면에 형성하는 원호형의 프리즘 열(228)도 최적의 패턴으로 형성한다. 어느 예에 있어서도, 도광체(6)중을 전파하는 빛의 대부분이 프리즘 열(228)에 대하여 대략 수직 방향으로 입사하는 것 같은 원호형 패턴으로 프리즘 열(228)을 형성하고 있다. 도 24는 복수의 점 형상 광원(1)을 도광체(6)의 대각 위치가 되는 2개의 코너부에 설치하는 경우의 개략도이며, 각각의 점 형상 광원(1)을 중심으로 한 원호형의 프리즘 열(228)을, 양쪽 광 입사면(9)으로부터의 거리가 같아지는 라인을 경계로하여 대향하도록 형성하고 있다. 도 25는 점 형상 광원(1)을 도광체(6)의 하나의 단부면의 중앙에 설치하는 경우의 개략도이며, 광 입사면(9)측에서는 점 형상 광원(1)을 중심으로 한 원호상이 되도록 프리즘 열(228)을 형성하여, 광 입사면(9)의 대면측에 가까워짐에 따라서 프리즘 열 중앙부에서는 대면과 대략 평행한 직선 형상이 되어, 프리즘 열 양 단부가 원호형이 되도록 프리즘 열(228)을 형성하고 있다. 도 26은 점 형상 광원(1)으로서 복수의 LED를 서로 근접하도록(예컨대 1mm 내지 2mm 간격으로)배치하여 이루어진 LED 집합체를 사용한 것을 제외하고 도 25와 동일한 구성이다. 도 27은 2개의 점 형상 광원(1)을 도광체(6)가 대향하는 2개의 단부면의 중앙에 근접하여 설치하는 경우의 개략도이며, 각각의 점 형상 광원(1)을 중심으로 한 원호형의 프리즘 열(228)을 도광체(6)의 중앙이 되는 라인을 경계로하여 대향하도록 형성하고 있다. 도 28은 도광체(6)의 광 출사면과 반대쪽 이면에 볼록부를 형성하고, 그 속에 점 형상 광원(1)을 배치한 예이다. 이 경우, 프리즘 열(228)은 점 형상 광원(1)을 수납한 오목부의 주위에 점 형상 광원(1)을 중심으로 한 동심원 형상으로 다수 형성된다. 오목부내에는 도광체(6)와의 사이에 공기층을 사이에 두고, 또는 수지와 같은 투명 물질을 사이에 두고 점 형상 광원(1)을 배치하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같이 도광체(6)의 이면에 직접 프리즘 열을 형성한 경우에는 누광 모듈레이터(8)는 도광체(6)의 광 출사면에 형성하는 것이 바람직하다.

도광체(6)의 재료로서는 유리나 합성 수지 등의 투명 판상체를 사용할 수 있다. 합성 수지로서는 예컨대, 아크릴계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 염화비닐계 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리스티렌, 또는 메틸메타크릴레이트(MMA)와 스티렌(St) 과의 공중합체 등의 고투명성의 다양한 합성 수지를 사용할 수 있고, 이 수지를 압출 성형, 사출 성형 등의 보통의 성형 방법으로 판상체로 성형함으로써 도광체를 제조할 수 있다. 특히, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등의 메타크릴 수지가 그 광선 투과율의 높이, 내열성, 역학적 특성, 성형 가공성도 우수하며, 도광체용 재료로 가장 적합하다. 이러한 메타크릴 수지란, 메크크릴산 메틸을 주성분으로 하는 수지이며, 메틸 메타크릴레이트가 80 중량% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 도광체(6) 중에는 광 확산제나 미립자 등을 혼입할 수 있다.

도광체(6)도 포함하여, 저굴절율 영역부(3), 고굴절율 영역부(4), 광출사 제어 기능층(5) 및 부가층(11)은 상술한 바와 같이, 이들 굴절율의 상대적인 조정이 필요한 경우가 있다. 특히, 부가층(11)은 도광체 내부의 전파 모드의 조정을 위해서는 이 도광체의 굴절율보다 낮은 굴절율의 재료를 사용할 필요가 있다. 비교적 저굴절율의 층을 구성하는 재료는 일반적으로 유리 전이온도(Tg)가 실온 이하인 것이 많고, 내열성이나 굴절율 제어 등을 고려하면, 비교적 Tg가 큰 공중합체를 채용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 유용한 비교적 저굴절율의 재료로서는 메틸 메타크릴레이트, 플루오르화 알킬(메타)아크릴레이트, 플루오르화 알킬-α-플루오로아크릴레이트, α-플루오로아크릴레이트, 펜타플루오로페닐메틸 메타크릴레이트, 펜타플루오로페닐-α-플루오로아크릴레이트, 펜타플루오로페닐 메타크릴레이트의 모노머군에서 선정되는 단독 중합체, 및/또는 이 단량체군에서 선택되는 굴절율 조정이 가능한 고투명 공중합체에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 도광체와 누광 모듈레이터와의 사이에 개재하는 저굴절율층(부가층)에 있어서는 저굴절율 무기재료인 플루오르화 마그네슘을 증착하여 사용하는 방법도 있다. 한편, 상기 비교적 저굴절율의 재료에 비해 비교적 고굴절율인 재료로서는 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 폴리올레핀 수지 등을 들 수 있다. 도광체로서 한층 고굴절율인 재료를 선정함으로써, 저굴절율 재료층에 대한 재료 선택의 폭도 넓어진다.

본 발명의 누광 모듈레이터에 관한 고굴절율 영역부(4), 광출사 제어 기능층(5), 부가층(11)의 구성재료로서, 자외선 경화성 수지 조성물을 사용할 수 있다. 이 자외선 경화성 수지 조성물로서는 분자내에 아크릴로일기 또는 메타크릴로일기를 갖는 중합성 화합물, 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제 및/또는 자외선 흡수제를 주성분으로 하는 자외선 경화성 조성물이 있다.

분자내에 (메트)아크릴로일기를 갖는 중합성 화합물로서는 광중합성 올리고머, 다작용 (메트)아크릴레이트, 단작용 (메트)아크릴레이트 등의 화합물을 들 수 있다.

광중합성 올리고머로서는 분자내에 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트와 분자내에 수산기와 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물을 반응시켜 수득되는 우레탄 폴리(메트)아크릴레이트 올리고머, 분자내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 화합물과 분자내에 카르복실기와 (메트)아크릴로일기를 갖는 화합물을 반응시켜 수득되는 에폭시폴리(메트)아크릴레이트 올리고머 등을 들 수 있다.

구체적으로는 이소포론 디이소시아네이트, 테트라메틸크실릴렌 디이소시아네 이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트 등의 디이소시아네이트 화합물과 히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 글리세롤 디(메트)아크릴레이트 등의 수산기 함유 (메트)아크릴레이트 화합물을 반응하여 수득되는 우레탄 폴리(메트)아크릴레이트 올리고머, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 비스페놀 F 디글리시딜 에테르, 비스페놀 S 디글리시딜 에테르, 테트라브로모 비스페놀 A 디글리시딜 에테르 등의 에폭시 화합물과 (메트)아크릴산과의 반응으로 수득되는 에폭시폴리(메트)아크릴레이트 올리고머 등을 대표로 들 수 있다.

다작용 (메트)아크릴레이트 화합물로서는 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 폴리부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시페닐]-프로판, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시 디에톡시페닐]-프로판, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시펜타에톡시페닐]-프로판, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시 디에톡시페닐]-프로판, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시-3-페닐페닐]-프로판, 비스[4-(메트)아크릴로일티오페닐]설파이드, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시페닐]-설폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시페닐]-설폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시페닐]-설폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시디에톡시페닐]-설 폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시펜타에톡시페닐]-설폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시-3-페닐페닐]-설폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시-3,5-디메틸페닐]-설폰, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시페닐]-설파이드, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시페닐]-설파이드, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시펜타에톡시페닐]-설파이드, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시-3-페닐페닐]-설파이드, 비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시-3,5-디메틸페닐-설파이드, 2,2-비스[4-(메트)아크릴로일옥시에톡시-3,5-디브로모페닐프로판], 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄트리(메트)아크릴레이트, 테트라메틸올메탄테트라(메트)아크릴레이트, 디펜타에리스리톨 헥사(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

단작용 (메트)아크릴레이트 화합물로서는 페닐(메트)아크릴레이트, 벤질(메트)아크릴레이트, 페닐에틸(메트)아크릴레이트, 페녹시에틸(메트)아크릴레이트, 파라큐밀페놀에틸렌 옥사이드 변성(메트)아크릴레이트, 이소보닐(메트)아크릴레이트, 시클로헥실(메트)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메트)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트, 메틸(메트)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메트)아크릴레이트, n-부틸(메트)아크릴레이트, i-부틸(메트)아크릴레이트, t-부틸(메트)아크릴레이트, 펜틸(메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메트)아크릴레이트, n-헥실(메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸(메트)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메트)아크릴레이트, 2-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메트)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메트)아크릴레이트, 포스포에틸(메트)아크릴레이트 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서는 상기와 같은 화합물을 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제는 자외선에 감응하여 라디칼을 발생시켜, 상술한 중합성 화합물의 중합을 개시하게 하는 성분이다. 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제는 360nm 내지 400nm의 파장역에 광흡수를 하며, 400nm 이상의 파장역에 실질적으로 흡수를 하지 않는 것이 바람직하다. 이는 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제가 360nm 내지 400nm의 파장역에 흡수를 함으로써 자외선 흡수제가 흡수하지 않는 자외선을 흡수하여 효율적으로 라디칼을 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 400nm 이상의 파장역에 실질적으로 흡수가 없음에 따라, 착색이 없는 층을 형성할 수 있기 때문이다. 또한, 400nm 이상의 파장역에 실질적으로 흡수가 없다는 것은 실제의 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제의 사용농도 및 누광 모듈레이터의 두께에 있어서, 400nm 이상의 파장역에 자외선 감응성라디칼 중합 개시제에 기인하는 흡수가 1% 이하인 것을 의미한다. 이 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제의 배합량은 상기 중합성 화합물 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5 중량부의 범위로 하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 3 중량부의 범위이다. 이는 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제의 배합량이 0.01 중량부 미만이면 자외선 조사에 따른 경화가 늦어지는 경향이 있고, 반대로 5 중량부를 초과하면 수득된 렌즈부가 착색되기 쉬워지는 경향이 있기 때문이다. 이 자외선 감응성 라디칼 중합 개시제의 구체예로서는 3,3-디메틸-4-메톡시-벤조페논, 벤질디메틸케탈, p-디메틸아미노벤조산 이소아밀, p-디메틸아미노벤소산 에틸, 벤조페논, p-메톡시 벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 메틸페닐글리옥실레이트, 에틸페닐글리옥실레이트, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로파논-1,2,4,6-트리메틸벤조일 디페닐포스핀 옥사이드 등을 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용할 수 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는 이들 중에서도 메틸페닐글리옥실레이트, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2,2-디메톡시-1,2-디페닐에탄-1-온, 벤질디메틸케탈, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드가 경화성 면에서 특히 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 자외선 흡수제는 외부광으로서 입사되어 오는 자외선을 흡수하여, 자외선에 의한 열화를 억제함으로써 도광체와의 밀착성을 장기간 확보시키기 위한 성분이다.

또한, 본 발명의 자외선 경화성 조성물에는 필요에 따라, 산화 방지제, 황변 방지제, 블루잉제, 안료, 침강 방지제, 소포제, 대전 방지제, 흐림 방지제 등의 각종 첨가제를 함유할 수 있다.

상기와 같은 자외선 경화성 조성물은 필름상, 시트상, 판상의 투광성 기재 표면에 미세한 패턴을 형성할 필요가 있는 광학 시트에 적합한 것이다. 이 광학시트로서는 상기와 같은 자외선 경화성 조성물을 경화시켜 수득된 경화 수지로 이루어진 층을 투광성 재료의 적어도 한쪽 표면에 형성한 것을 생각할 수 있다. 투광성 기재로서는 자외선을 투과하는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 유연한 유 리판 등일 수 있지만, 일반적으로는 아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, 염화비닐 수지, 폴리메타크릴이미드 수지, 폴리에스테르 수지 등의 투명 합성수지 필름, 시트 또는 판이 사용된다.

다음에, 본 발명의 누광 모듈레이터를 갖는 면 광원 장치의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 누광 모듈레이터는 배치 생산 방식 및 연속 생산 방식 중 어느 방법으로도 제조할 수 있다. 이하, 도 14를 사용하여 이 누광 모듈레이터를 갖는 면 광원 장치의, 특히 연속 생산 방법에 대하여 설명한다.

도 14에 있어서, 참조 부호(36)는 자외선 발광 광원이며, 화학 반응용 케미컬 램프, 저압 수은 램프, 고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 가시광 할로겐 램프, 태양광 등을 사용할 수 있다. 조사 에너지에 대해서는 360nm 내지 400nm 파장의 적산 에너지가 0.05J/cm² 내지 10J/cm²가 되도록 자외선 조사를 실시하는 것이 바람직하다. 자외선의 조사 분위기는 공기중일 수 있고, 질소, 아르곤 등의 불활성 기체중일 수 있다. 참조 부호(35)는 광학 시트의 형상 전사 금형이며, 알루미늄, 황동, 강철 등의 금속제의 금형, 실리콘 수지, 우레탄 수지, 에폭시 수지, ABS 수지, 불소 수지, 폴리메틸펜텐 수지 등의 합성 수지제의 금형, 이들 재료에 도금을 실시한 것이나 각종 금속가루를 혼합한 재료에 의해 제작한 금형 등을 들 수 있다. 특히, 내열성이나 강도 면에서, 금속제의 금형이 바람직하다. 구조적으로는, 원통 재료에 직접 누광 모듈레이터의 한 쪽 패턴인 도 15의 참조 부호(41)[예컨대, 도면과 같이 고굴절율 영역부(4)의 볼록형 패턴]를 전사에 의해 형성하기 위한 대 응하는 오목형 패턴을 형성한 것, 또는 이 오목형 패턴을 한쪽 면에 형성한 박판을 심 롤에 권취하여 고정한 것 등이 사용된다.

도 14에 있어서, 참조 부호(40)는 롤형(원통형)의 형상 전사 금형(35)에 근접하여 배치된 닙 롤이며, 투광성 기재(37)와 이 금형과의 사이에 주입되는 자외선 경화성 조성물(38)의 막 두께의 균일화를 도모하는 것이다. 닙 롤(40)로서는 각종 금속제 롤, 고무제 롤 등이 사용된다. 도면 중 참조 부호(33)는 자외선 경화성 조성물(38)을 저장하는 탱크이며, 저장하는 조성물의 온도 제어를 할 수 있도록 탱크 내부 또는 외부에 시즈 히터나 온수 재킷 등의 열원 설비가 배치되어 있다.

탱크(33)에 저장된 자외선 경화성 조성물(38)은 배관을 통과하여 공급 노즐(34)로부터 투광성 기재(37)와 금형(35)과의 사이에 공급된다. 그 후, 자외선 경화성 조성물(38)이 투광성 기재(37)와 원통형 금형(35) 사이에 보유되어, 자외선 경화성 조성물(38)이 원통형 금형(35)의 외주면에 형성된 오목형 패턴에 들어간 상태에서, 자외선 발광 광원(36)에 의해 투광성 기재(37)를 통해 자외선을 조사하여, 자외선 경화성 조성물(38)을 중합경화시켜, 누광 모듈레이터의 볼록형의 한쪽 패턴(41)을 전사한다. 그 후, 수득된 광학 시트(39)를 원통형 금형(35)으로부터 박리한다.

예컨대, 도 15의 누광 모듈레이터 구조를 얻기 위해서는 한 쪽 패턴(41)의 요철 구조를 투명 기재(43)[투광성 기재(37)]에 상술한 방법으로 형성시킨 뒤, 이 패턴(41)과 반대쪽의 투명 기재(43)의 면에, 기능층(예컨대 표면에 수자형 면 구조를 갖는 광확산 기능층)(42)을 역시 동일한 방법으로 수자형 면 구조 전사면을 갖 는 전사 롤 금형을 이용하여 형성할 수 있다. 이에 따라, 연속적으로 양면에 기능성 구조를 구비한 누광 모듈레이터(8)를 제작할 수 있다. 또한, 도 15에 있어서, 투명 기재(43)에 의해 상기 광출사 제어 기능층(5)이 형성되어, 광출사 제어 기능층(5)상에 기능층(42)이 부착된 형태를 이루고 있다.

도 15에 도시되어 있는 바와 같이, 이상과 같이 하여 제작된 누광 모듈레이터(8)의 시트를 도광체(6)와 일체화시켜 면 광원 장치를 제작하는 경우에는 이 도광체(6)의 광 출사면측에 점착제(접착제)를 얇게 도포하여, 누광 모듈레이터의 고굴절율 영역부(4)를 점착제층(접착제층)(44)을 사이에 두고 접착하는 방법이 채용된다. 이 점착제층(44)의 두께(d)는 점착제가 접착 압력에 의해 크게 변형 유동되어 누광 모듈레이터(8)의 요철 구조에 영향을 주어 목적으로 하는 기능을 손상시키는 일이 없도록, 예컨대 도 15의 저굴절율 영역부(공기층)(3)의 두께(H1)보다 작은 것이 바람직하고, d/H1은 0.5 이하의 범위가 적당하며, 더욱 바람직하게는 0.2 이하, 가장 바람직하게는 0.1 이하가 좋다. 예컨대, H1의 값이 50㎛ 인 경우는 d는 5㎛ 이하인 것이 가장 바람직하다. 단, 점착제층(44)이 너무 얇으면 접착 기능을 충분히 얻을 수 없는 경우도 있으므로, 점착제층(44)의 두께는 2㎛ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4㎛ 이상이다. 또한, 상기 점착제층(44)에 광경화성 수지 조성물을 사용하는 방법도 있다. 도광체(6)에 상기 동일 광경화성 수지 조성물을 얇게 도포하여, 누광 모듈레이터 시트를 상기와 동일하게 밀착시키고, 그 후 자외선 경화하여 일체화하는 방법도 가능하다. 또한, 이 점착제층(44)에 저굴절율의 재료를 사용함으로써, 도 6 및 도 7에 도시한 저굴절율층(부가층)(11)으로서의 기 능을 동시에 부여할 수 있다.

이상 설명한 제조법에 의해, 도광체(6)와 누광 모듈레이터(8)를 일체화한 면 광원 장치를 연속적이면서 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 누광 모듈레이터(8)의 전체 구조, 부분적 구조[예컨대 광출사 제어 기능층(5)의 요철 구조나 프리즘 구조]를 구비한 것을 사출 압축법으로 제조하여, 도광체(6)와 복합화할 수도 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

실시예 1

도 14 및 도 15를 참조하여 설명한 제법에 의해 광확산 기능을 갖는 누광 모듈레이터를 구비한 면 광원 장치를 제작하였다. 광확산 기능층(42)으로서는 수자형 면 구조를 채용하고, 이 수자형 면 구조를 전사하기 위한 금형은 50미크론 내지 90미크론의 지름을 갖는 유리 비이드를 SUS판상에 블라스트함으로써 요철부를 부여했다. 그리고, 이 금형을 롤에 감아 롤 금형으로 하였다. 한편, 도광체(6)로부터 수자형 면의 층(42)으로의 누광 분포를 제어하는 복합층(50)의 저굴절율 영역부(3)는 도 4에 도시한 바와 같은 원형의 형태를 채용하고, 이 저굴절율 영역부(3)에는 공기층(굴절율1.000)을 채용하였다. 단, 원형의 각 저굴절율 영역부(3)는 그 지름을 60미크론(㎛)으로 일정하게 하고, 복합층(50)의 면내에서의 점유 밀도를 변화시킴으로써 누광 강도 분포를 제어하였다. 복합층(50)의 두께는 약 50미크론이었다. 복합층(50)도 자외선 경화수지 조성물과 전사 금형을 이용하여 제작하였고, 이 때 이 전사 금형은 50미크론 두께의 SUS판을 에칭에 의해 50미크론 직경의 원 형상[저굴절율 영역부(3)에 대응] 볼록부를 다수 형성함으로써 제작하였다. 이 에칭 금형 도 최종적으로 롤에 감아 고정함으로써 롤 금형을 제작하여 이를 사용하였다.

수자형 면 구조의 기능층(42)과 누광 제어의 복합층(50)과의 양면 부형은 두께 188㎛의 폴리에스테르 필름(굴절율 1.600)의 양면에, 굴절율이 1.528인 자외선 경화성 수지 조성물을 이용하여 금형 전사함으로써 제작하였다. UV 광원(36)에는 고압 수은 램프를 사용하였다. 도광체(6)의 재료에는 굴절율이 1.490인 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 사용하였다.

이상에 의해 제작한 누광 모듈레이터 시트(8)를, 0.34°의 쐐기각을 갖는 쐐기 형상의 도광체(6)에 약 8미크론 두께로 점착제를 도포하여 붙여 일체화하였다. 이 쐐기 형상 도광체(6)는 1차 광원측의 광 입사 단부면부의 두께가 2mm이고, 이와 반대쪽의 단부면부의 두께가 0.7mm이었다. 1차 광원에는 지름 2mmφ의 냉음극관을 사용하였고, 도광체(6)의 길이는 216mm이었다. 또한, 도광체(6)의 광 출사면과 반대쪽 이면상에 전체적으로 반사판(7)을 배치하고, 추가로 누광 모듈레이터(8)의 광 출사면측에 이 누광 모듈레이터에 인접하여, 꼭지각 63°에서 대칭 배치의 2개의 프리즘 면을 갖는 프리즘 열이 다수 서로 평행하게 형성된 프리즘 시트(52)를, 프리즘 열의 정점이 상기 광 출사면에 접촉하도록 배치하여, 목적으로 하는 면 광원 장치를 완성하였다.

이 면 광원 장치의 균제도를 확인하기 위해, 출사광에 대한 정면 휘도 분포를 측정한 결과, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 90%로 매우 양호한 것이고, 평균 출사 휘도는 2500cd/m²였다. 이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분 포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대해서 약 28° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 휘도 측정은 색채 휘도계 BM-7[TOPCON(주) 제조]를 사용하여 수광각 1°에서 실시하였다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 방법으로 롤 전사 금형을 이용하여, 폴리에스테르 필름의 양면에 자외선 경화성 수지 조성물을 UV 경화함으로써 누광 모듈레이터를 제작하였고, 도 9에 나타낸 바와 같은 프리즘 열(28)을 갖는 면 광원 장치를 제작하였다. 즉, 실시예 1에 있어서의 수자형 면 구조 기능층(42) 대신에, 도광체의 광 입사면에 대략 평행 방향으로 연장하는 제 1 및 제 2 프리즘 면(28a, 28b)을 갖는 프리즘 열(28)의 다수를 도광체의 광 입사면에 대략 직교하는 방향으로 연속적으로 배열한 연속프리즘 열을 갖춘 기능층을 사용하였다. 이 프리즘 열(28)의 제 1 프리즘 면(28a)의 경사 각도는 45°, 제 2 프리즘 면의 경사 각도는 85°였다. 이 면 광원의 크기는 1차 광원(1)에 따른 방향의 길이가 80mm, 1차 광원에 직교하는 방향의 길이가 60mm, 두께가 4mm였다. 1차 광원(1)에는 길이 80mm의 냉음극관을 사용하였다. 도광체(6)의 광 출사면과 반대쪽 이면상에 전체적으로 반사판(7)을 배치하여, 최종적으로 목적으로 하는 면 광원 장치를 얻었다.

이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대해서 약 19° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 또한, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 88%로 매우 양호한 균제도를 나타내었다.

실시예 3

실시예 2와 동일한 좁은 시야 특성을 갖는 면 광원 장치를 제작하였다. 단, 면 광원 장치의 1차 광원(1)에 따른 방향의 길이를 30mm, 1차 광원에 직교하는 방향의 길이를 40mm, 두께를 1mm으로 하고, 실시예 2의 도광체의 냉음극관 광원 대신에 LED를 6개 사용하여, 이들을 도광체 입사 단부면에 인접하여 5mm 간격으로 균등하게 배치하였다.

이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대하여 약 23° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 또한, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 80%로 매우 양호한 균제도를 나타내었다.

실시예 4

실시예 3과 동일한 면 광원 장치(단, 1차 광원을 제외한 것)를 제작하였다. 이 면 광원 장치를 프리즘 열(28)과 직교하는 면에서 폭 2mm가 되도록 잘라내어 그 양 끝에 LED를 인접 배치하였다. 이 LED는 도광체광의 광 출사면과 평행 방향 및 수직 방향의 쌍방에 있어서의 발광 패턴의 피크 절반값 폭이 모두 30°였다.

이상과 같이 하여 수득된 막대형 광원 장치를 실시예 3에서 수득한 면 광원 장치의 1차 광원으로 바꾸어 배치하였다.

이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대하여 약 22° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 또한, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 85%로 매우 양호한 균제도를 나타내었다.

실시예 5

저굴절율 영역부(3)의 패턴을 도 19에 도시한 패턴으로 하여, 수자형 면 구조의 광확산 기능층 대신에 프리즘 열 패턴을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 누광 모듈레이터 시트를 제작하였다. 누광 모듈레이터 시트의 프리즘 열 패턴의 형성은 도광체에 대해서 도시되어 있는 도 23과 같은 패턴을 가지며, 피치 20㎛, 프리즘 형성면에 대하여 제 2 프리즘 면이 이루는 각 88°, 제 1 프리즘 면이 이루는 각 43°인 프리즘 열을 형성한 금형을 사용하여 실시하였다.

수득된 누광 모듈레이터 시트를, 굴절율이 1.490인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 사출성형한 두께 1mm, 40mm×30mm의 판상 도광체의 광 출사면과 반대쪽면(이면)에 약 8미크론 두께로 점착제를 도포하여 붙여서 일체화하였다. 1차 광원으로서는 도광체의 광 출사면과 평행한 방향에서의 피크 절반값 폭±70°, 수직인 방향에서의 피크 절반값 폭±40°의 LED를 도광체의 오목부를 형성한 코너부에 배치하였다. 또한, 도광체의 누광 모듈레이터 형성면측에는 반사판을 배치하여 면 광원 장치를 완성하였다.

이 면 광원 장치의 균제도를 확인하기 위해, 출사광에 대한 정면 휘도 분포 를 측정한 결과, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 85%로 양호하였다. 이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대하여 약 22° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 휘도 측정은 색채 휘도계 BM-7[TOPCON(주) 제조]를 사용하였고, 수광각 1°에서 실시하였다.

실시예 6

저굴절율 영역부(3)의 패턴을 도 19에 도시한 패턴으로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 누광 모듈레이터 시트를 제작했다.

한편, 도 23에 도시한 바와 같은 패턴을 갖아, 피치 20㎛, 프리즘 형성면에 대하여 제 2 프리즘 면이 이루는 각 88°, 제 1 프리즘 면이 이루는 각 43°인 프리즘 열을 형성한 금형을 제작하였다. 수득된 금형을 사용하여 굴절율이 1.490인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 사출성형하여, 도 23에 도시한 바와 같은 두께 1mm, 40mm×30mm의 판상 도광체를 얻었다. 이 도광체의 프리즘 열 형성면의 반대쪽면(광 출사면)에 약 8미크론 두께로 점착제를 도포하여, 누광 모듈레이터 시트를 붙여 일체화하였다. 1차 광원으로서는 도광체의 광 출사면과 평행한 방향에서의 피크 절반값 폭±70°, 수직인 방향에서의 피크 절반값 폭±40°의 LED를 도광체의 오목부를 형성한 코너부에 배치하였다. 또한, 도광체의 프리즘 형성면측에는 반사판을 배치하여 면 광원 장치를 완성하였다.

이 면 광원 장치의 균제도를 확인하기 위해서, 출사광에 대한 정면 휘도 분 포를 측정한 결과, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 85%로 양호하였다. 이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대하여 약 22° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 휘도 측정은 색채 휘도계 BM-7[TOPCON(주) 제조]를 사용하였고, 수광각 1°에서 실시하였다.

실시예 7

도광체의 이면에 형성하는 각 프리즘 열의 정상부가 평탄해지는 형상으로 하고, 반사판을 배치하지 않은 이외에는 실시예 6과 동일하게 하여 프론트 라이트용 면 광원 장치를 완성하였다.

이 면 광원 장치의 균제도를 확인하기 위해, 출사광에 대한 정면 휘도 분포를 측정한 결과, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 85%로 양호하였다. 이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대하여 약 22° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 휘도 측정은 색채 휘도계 BM-7[TOPCON(주) 제조]를 사용하여 수광각 1°에서 실시하였다.

실시예 8

자외선 경화성 수지 조성물로서 굴절율이 1.610인 것을 사용한 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 누광 모듈레이터 시트를 얻었다. 한편, 두께가 188㎛인 폴리에스테르 필름(굴절율 1.600)의 한쪽 면에 굴절율이 1.610인 자외선 경화성 수지 조성물을 사용하여 상기 누광 모듈레이터 시트에 형성한 것과 동일한 프리즘 열 패턴을 실시예 5와 동일하게 하여 형성하여 프리즘 시트를 얻었다. 얻어진 누광 모듈레이터 시트와 프리즘 시트를, 양쪽 프리즘 열 패턴 형성면이 끼워맞춰 지도록, 굴절율 1.40의 점착성 아크릴 수지의 도포층을 사이에 두고 붙여 일체화하여 끼워맞춤 누광 모듈레이터 시트를 제작했다.

수득된 끼워맞춤 누광 모듈레이터 시트를, 굴절율이 1.490인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 사출성형한 두께 1mm, 40mm×30mm의 판상 도광체에 실시예 5와 동일하게 붙여 일체화하고, 반사판을 배치하지 않은 이외에는 실시예 5와 동일하게 하여 프론트 라이트용 면 광원 장치를 완성하였다.

이 면 광원 장치의 균제도를 확인하기 위해, 출사광에 대한 정면 휘도 분포를 측정한 결과, 면내 휘도에 관한 최소 휘도값/최대 휘도값의 비가 90%로 양호하였다. 이 면 광원 장치의 출사광 휘도 분포(출사 각도 분포)를 측정한 결과, 정면 휘도에 대한 절반의 휘도를 갖는 출사 각도의 폭(각도 절반값 폭)이 도광체의 광 입사면에 수직인 방향에 대하여 약 22° 정도이며, 좁은 시야 특성을 나타내었다. 휘도 측정은 색채 휘도계 BM-7[TOPCON(주) 제조]를 사용하여 수광각 1°에서 실시하였다.

도 1은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 사시도,

도 2는 복합층의 저굴절율 영역부 및 고굴절율 영역부와 1차 광원과의 위치관계를 나타내는 모식적 평면도,

도 3은 복합층의 저굴절율 영역부 및 고굴절율 영역부와 1차 광원과의 위치관계를 나타내는 모식적 평면도,

도 4는 복합층의 저굴절율 영역부 및 고굴절율 영역부와 1차 광원과의 위치관계를 나타내는 모식적 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 사시도,

도 7은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 단면도,

도 8은 누광 모듈레이터의 저굴절율 영역부의 평균적인 두께와, 고굴절율 영역부의 평균적인 폭을 나타내는 도면,

도 9는 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 단면도,

도 10은 광 출사면의 법선 방향에서 본 1차 광원 배치를 나타내는 모식적 평면도,

도 11은 광 출사면의 법선 방향에서 본 1차 광원 배치를 나타내는 모식적 평면도,

도 12는 광 출사면의 법선 방향에서 본 1차 광원 배치를 나타내는 모식적 평면도,

도 13은 광 출사면의 법선 방향에서 본 1차 광원 배치를 나타내는 모식적 평면도,

도 14는 광경화성 수지 조성물을 사용한 누광 모듈레이터의 연속 제조의 설명도,

도 15는 광경화성 수지 조성물을 사용한 누광 모듈레이터와 도광체를 접합하여 면 광원 장치를 제작하는 모양을 나타내는 모식적 단면도,

도 16은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 사시도,

도 17은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 단면도,

도 18은 복합층의 저굴절율 영역부 및 고굴절율 영역부와 1차 광원과의 위치관계를 나타내는 모식적 평면도,

도 19는 복합층의 저굴절율 영역부 및 고굴절율 영역부와 1차 광원과의 위치관계를 나타내는 모식적 평면도,

도 20은 복합층의 저굴절율 영역부 및 고굴절율 영역부와 1차 광원과의 위치관계를 나타내는 모식적 평면도,

도 21은 광출사 제어 기능층의 프리즘 열에 대한 저굴절율층의 적층을 나타내는 모식적 부분 단면도,

도 22는 광출사 제어 기능층의 프리즘 열에 대한 저굴절율층 및 프리즘 시트의 적층을 나타내는 모식적 부분 단면도,

도 23은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 사시도,

도 24는 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 저면도,

도 25는 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 저면도,

도 26은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 저면도,

도 27은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식적 저면도,

도 28은 본 발명에 따른 면 광원 장치의 실시예를 나타내는 모식도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 1차 광원 2 : 리플렉터

3 : 저굴절율 영역부 4 : 고굴절율 영역부

5 : 광출사 제어 기능층 6 : 도광체

7 : 반사판 8 : 누광 모듈레이터

9 : 광 입사면 10 : 광 출사면

11 : 부가층 18 : 광확산 기능부

28 : 프리즘 열 28a, 28b : 프리즘 면

50 : 복합층 52 : 하향 프리즘 시트

Claims

적어도 하나의 점 형상 광원과, 상기 점 형상 광원으로부터의 빛을 입사하는 광 입사면과 입사광을 출사하는 광 출사면을 갖는 직사각형 형상의 도광체를 가지며,

상기 도광체의 광 출사면에 대향하는 이면에는 광출사 제어 기능층이 부착되어 있으며,

상기 광출사 제어 기능층에는 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있으며,

상기 지향성 광출사 기능부는 상기 점 형상 광원을 둘러싸도록 서로 평행하게 배열된 다수의 원호형의 프리즘 열로 이루어지며,

상기 원호형의 프리즘 열의 각각은 2개의 프리즘 면을 포함하여 구성되어 있으며,

상기 지향성 광출사 기능부의 상기 프리즘 열 배열의 2개의 프리즘 면에 의해 형성된 요철 형상을 메우는, 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 상기 광출사 제어 기능층 또는 상기 광출사 제어 기능층상에 배치된 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 열은 상기 2개의 프리즘 면 사이의 선단부에 평탄부를 갖는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 열의 인접하는 것끼리의 사이의 골짜기부에 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘 열의 광원에 가까운 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 80° 내지 100°이며, 광원으로부터 먼 쪽의 프리즘 면의 경사가 광 출사면에 대하여 35° 내지 55°인 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 상기 광출사 제어 기능층 또는 상기 광출사 제어 기능층상에 배치된 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 갖는 층이 공기층인 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 지향성 광출사 기능부상에는, 그 프리즘 열 배열에 대응하는 프리즘 열 배열을 한쪽 면에 가지고 있고 또한 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 상기 광출사 제어 기능층 또는 상기 광출사 제어 기능층상에 배치된 부재와 동일한 굴절율의 재료로 이루어진 프리즘 시트가, 상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 상기 광출사 제어 기능층 또는 상기 광출사 제어 기능층상에 배치된 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 층을 사이에 두고, 프리즘 열 배열끼리 대응하도록 끼워맞춰져 있는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 지향성 광출사 기능부가 형성되어 있는 상기 광출사 제어 기능층 또는 상기 광출사 제어 기능층상에 배치된 부재의 굴절율보다 작은 굴절율을 가지는 층이 공기층인 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 점 형상 광원이 도광체의 측단부면 또는 코너부에 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 점 형상 광원이 도광체의 광 출사면에 대향하는 이면에 형성된 오목부내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 점 형상 광원이 LED로 이루어진 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 점 형상 광원이 LED의 집합체인 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 LED의 발광 패턴의 피크 절반값 폭이 도광체의 광 출사면에 수직인 방향에서 10° 내지 120°, 도광체의 광 출사면에 수평인 방향에서 80° 내지 180°인 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도광체는 그 두께가 상기 점 형상 광원으로부터의 거리가 증대함에 따 라 감소하는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 도광체의 광 출사면에 회절 격자, 편광 변환 소자, 편광 분리 소자, 광 집광 소자에서 선택된 적어도 하나의 출사광 제어 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

면 광원 장치.