KR100517089B1

KR100517089B1 - 배면 조명 장치 및 이를 이용한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR100517089B1
Application number: KR10-2002-0008946A
Authority: KR
Inventors: 다니구찌히또시; 히라야스오; 스즈끼데쯔오
Original assignee: 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2005-09-27
Also published as: JP2003140150A; KR20030038294A; JP3828402B2; CN1213332C; US6700634B2; CN1417625A; US20030086030A1

Abstract

도광판의 도광판 상면 및 또는 도광판 하면의 광원 근방에 홀로그램 소자 등의 광지향성 확산 소자를 형성하고, 도광판의 도광판 상면 및 또는 도광판 하면에 도광판 상면 입사면으로부터의 빛을 투과면 방향으로 소정의 각도로 변화시키기 위한 복수의 소볼록부 또는 소오목부로 이루어지는 도트를 형성하여 표시 소자를 향해 조사할 수 있도록 했다. 이에 의해, 휘도가 크고, 휘도 얼룩이 적은 조립성이 용이한 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 기술을 얻을 수 있다.

Description

배면 조명 장치 및 이를 이용한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조 방법{Backlit Lighting Device, Liguid Crystal Display Device Utilizing Same, and Liguid Crystal Display Device Manufacturing Method}

본 발명은 배면 조명 장치(백라이트) 등의 액정 표시 장치용 부재 및 이를 이용한 액정 표시 장치 및 액정 표시 장치의 제조 기술에 관한 것이다.

최근, 휴대 정보 단말이나 휴대 전화의 소형화, 저가격화, 저소비 전력이 추진되어 널리 보급되고 있다. 이들 표시 장치에는, 통상 반투과형 액정 표시 장치가 이용되고 있다. 이것은 낮동안 야외에 있어서의 시인성과, 어두운 곳에 있어서의 시인성을 모두 구비할 필요가 있기 때문이다. 휴대 정보 단말이나 휴대 전화의 컬러화나 동화 대응에 수반하여, 이러한 표시 장치의 배면 조명 장치로서의 광원은 휘도가 높고 게다가 휘도 얼룩이 없이 평면 전체를 조명할 필요가 있다.

종래의 휴대 정보 단말이나 휴대 전화의 소형 액정 표시 소자용의 배면 조명 장치로서는 도2에 도시한 것이 있다.

도2는 종래의 배면 조명 장치를 도시한 사시도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 광원(1)으로서 소비 전력이나 장착 공간 등의 면에서 주로 발광 다이오드가 이용되고, 이를 투과성 재료로 이루어지는 도광판(2)의 단부면에 배치하여 도광판의 하면 및 상면에 빛을 반사, 투과, 산란시키는 도트(3) 및 빛을 반사시키는 반사판(4), 도광판(2)의 상면에 조명면의 휘도를 면 전체에 걸쳐 균일화하기 위한 광산란 효과를 갖는 유백색의 합성 수지로 이루어지는 확산판(5)이 설치되어 있다. 또 그 상면에는, 확산광을 어느 정도 수속하여 표시 장치의 정면의 휘도를 향상시키기 위한 제1 프리즘 시트(6), 제2 프리즘 시트(7)가 배치되어 있다. 또, 부호 9는 광원(1)으로부터의 출사광이다. 도광판(2)의 광원(1)이 배치되는 근방 부분은 명암 부분이 존재하므로, 프레임(도시하지 않음)으로 가려져 있다.

그러나, 광원(1)인 발광 다이오드는 점광원이므로 표시면의 광원(1) 근처에 휘도 얼룩이 생겨 버려 표시 품위를 열화시킨다고 하는 문제가 있다. 이러한 표시면의 휘도 얼룩을 적게 하기 위해서는 광원(1)의 발광 다이오드의 수를 증가시키고, 광원(1)과 표시면의 거리를 길게 하는 등의 대책이 있다. 그러나, 광원(1)을 증가시키면 소비 전력이나 비용이 상승하게 되고, 광원(1)과 표시면의 거리를 길게 하면, 표시 영역이 감소해 버리는 문제가 있다.

또, 상기 문제를 회피하는 종래 기술로서는 일본 특허 공개 평9-259623호 공보, 일본 특허 공개2001-110224호 공보, 일본 특허 공개2001-135121호 공보에 개시한 바와 같이, 도광판의 광도입부의 형상을 연구하여 휘도 얼룩을 저감하는 것이 알려져 있다. 그러나, 발광 다이오드나 도광판의 부착 정밀도가 요구되는 것, 광도입부로부터의 빛이 확대되므로 휘도가 저하하는 것, 표시 영역이 좁혀지는 것, 백라이트의 설계 자유도가 감소하는 것, 광학 설계가 곤란한 것, 금형 제조가 곤란한 것 등의 문제가 있다.

한편, 일본 특허 공개 평11-249579호 공보에 개시한 바와 같이 점광원을 선광원화하는 도광체를 이용하여, 휘도 얼룩을 저감하는 종래 기술이 알려져 있다. 그러나, 점광원을 선광원화하는 도광체의 효율이 낮아 휘도가 저하하는 것이나 부품 갯수가 증가하여 비용이 높아지는 등의 문제가 있다.

또, 일본 특허 공개 평8-254618호 공보에 개시한 바와 같이 도광판의 광도입면에 프리즘을 형성하여 휘도 얼룩을 저감하는 종래 기술이 알려져 있다. 그러나, 휘도 얼룩 방지 효과는 불충분하여 광원으로부터의 휘선(輝線)이 발생하는 것, 입광면에 프리즘을 형성하는 것은 금형의 제조면에서 곤란한 것, 또 경사면부에서 빛을 반사시킬 때에 전반사가 아닌 다시 광원으로 복귀하는 빛이 많고 휘도가 낮은 것 등의 문제가 있다.

또한, 일본 특허 공개 평2000-299012호 공보에 개시한 바와 같이 도광판의 측면 형상을 연구하여 휘도 얼룩을 저감하는 종래 기술이 알려져 있다. 그러나, 광학 설계가 곤란한 것, 도광판의 고정이 곤란한 것, 백라이트의 설계 자유도가 감소하는 것, 금형 제조가 곤란한 것 등의 문제가 있다.

종래의 기술에서는 휘도 얼룩은 감소할 수 있지만 그에 수반하여 여러 가지의 문제가 생기는 결점이 있어 이를 해결하는 것은 곤란하다.

본 발명의 목적은 이러한 현상을 타개하기 위해 이루어진 것으로, 종래의 결점을 개선하여 휘도 얼룩의 저감을 도모할 수 있는 배면 조명 기술을 제공하는 데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 액정 표시 장치는 도광판, 상기 도광판의 측면에 배치된 광원, 상기 도광판의 상면 및 하면의 한 쪽의 상기 광원 근방에 형성되어, 빛을 상기 도광판의 면에 따라 확산하면서 상기 면 방향으로 전달하는 광지향성 확산 소자를 갖는 배면 조명 장치와 액정 소자를 구비하고, 상기 배면 조명 장치로부터 출사된 빛을 상기 액정 소자에 조사하도록 구성되어 있다.

광지향성 확산 소자는 홀로그램 소자, 회절 격자, 원통형 렌즈 어레이, 또는 마이크로 렌즈 어레이이다.

홀로그램 소자의 경우, 소자 높이가 3 내지 30 ㎛, 소자 높이 ÷ 소자 간격이 0.15 이상으로 한다. 회절 격자의 경우, 회절 격자의 높이가 3 내지 30 ㎛, 격자 높이 ÷ 격자 간격이 0.15 이상으로 한다. 원통형 렌즈 어레이의 경우, 렌즈 높이가 3 내지 30 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 격자 간격이 0.15 이상, 렌즈 단면 형상이 타원의 일부, 렌즈 사이의 평탄부의 길이가 2 내지 10 ㎛로 한다. 마이크로 렌즈 어레이의 경우, 마이크로 렌즈 평면 형상을 원형 또는 타원형 또는 육각형 또는 사각형 또는 모서리가 둥근 사각형으로서, 그 렌즈 높이를 3 내지 30 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격이 0.15 이상으로 한다.

또, 도광판의 상기 광원 근방을 제외한 상면 및, 또는 하면에 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 복수의 소(小)볼록부 혹은 소오복부로 이루어지는 마이크로 도트를 성형하고, 또한 홀로그램 소자 높이 또는 회절 격자의 격자 높이 또는 마이크로 렌즈의 렌즈 높이와 도트 높이(깊이)가 실질적으로 동일하게 한다.

마이크로 도트의 평면 형상은 타원형 혹은 모서리가 둥근 사각형으로서, 긴 직경(긴 변)의 길이가 20 내지 100 ㎛, 긴 직경 ÷ 짧은 직경의 값이 1 내지 5, 상기 도트의 단면 형상이 타원의 일부, 도트 높이가 3 내지 30 ㎛로 한다. 또, 필요에 따라 도트의 수 및 또는 형상 및 또는 크기를 변화시킴으로써, 휘도 분포의 균일화를 도모한다.

본 발명의 이들 그리고 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면에서 예시된 바와 같이, 후속하는 본 발명의 양호한 실시예의 보다 구체적인 기술로부터 명백할 것이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 실시예를 이용하고, 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 본 발명에 의한 배면 조명 장치의 제1 실시예를 도시한 사시도이다. 도면에 도시한 바와 같이, 도광판(2)의 상면 및 또는 도광판(2) 하면의 광원 근방에 홀로그램 소자, 회절 격자, 원통형 렌즈 어레이, 또는 마이크로 렌즈 어레이 등의 광지향성 확산 소자(8)를 형성한다. 또, 본 실시예에 있어서 도광판(2)의 상면 및 또는 도광판(2)의 하면에 있어서의 광원(1)의 근방이라 함은, 도광판(2)의 상면 및 또는 도광판(2)의 하면에서 광원(1)으로부터의 거리가 6 ㎜ 이하인 영역에서 액정 표시 장치에 조립한 때에 액정 소자의 표시 부분과 겹치지 않는 영역을 말한다.

도광판(2)의 상면 및 또는 도광판(2) 하면의 광원(1) 근방에 홀로그램 소자, 회절 격자, 원통형 렌즈 어레이, 또는 마이크로 렌즈 어레이 등으로 구성되는 광지향성 확산 소자(8)를 필요 이상으로 형성하면 빛이 지나치게 확산되어 휘도가 저하하는 원인이 되므로, 그 면적과 장소는 필요에 따라서 도광판 상면 및 또는 도광판 하면의 광원 근방의 범위로 조정할 필요가 있다.

또, 본 발명에 있어서 광지향성 확산 소자라 함은, 광원 근방의 도광판(2)의 상면 또는 하면에 광원으로부터의 빛의 광축 방향으로 복수의 도광부를 병렬로 배열함으로써, 광원으로부터의 빛을 도광판의 면에 따르도록 지향성을 갖게 하고, 또한 도광판의 평면에 따라서 확산시키는 소자를 말한다.

도3은 홀로그램의 유무에 따른 빛의 확산 상태를 설명하기 위한 모식도이며, 도3a는 도3b, 도3c를 얻기 위한 배치도이고, 도3b는 도광판에 홀로그램 소자를 형성하지 않은 경우를, 도3c는 도광판에 홀로그램 소자 등의 광지향성 확산 소자를 형성한 경우를 도시한다. 도3b, 도3c는 도3a에 도시한 바와 같이, LED 등의 광원(1)으로부터의 빛을 도광판(2)을 투과시켜, 카메라(51)로 촬영한 도면이고, 도광판(2)에 홀로그램 소자를 형성하지 않은 도3b의 경우에는 점광원이 되고, 도3c와 같이 도광판(2) 상에 홀로그램 소자를 형성한 경우에는 점광원(1)은 면광원화한다. 이와 같이 점광원은 홀로그램 소자에 의해 선광원화된다. 이 효과를 이용하여 점광원 전방의 휘도 얼룩을 방지하고 있다.

도4는 홀로그램 소자에 의한 휘도 얼룩 저감 효과를 설명하기 위한 모식도이며, 광원(1) 근방의 도광판(2) 내를 진행하는 도광판 도파광의 광선 궤적을 도시한 것이다. 도4에 있어서, 광원(1)으로부터의 출사광(9)은 도광판(2)의 입광부에 설치된 광지향성 확산 소자, 예를 들어 홀로그램 소자(1Oa, 1Ob)에 부딪혀서 점광원으로부터의 빛이 선광원화되어 점광원(1) 사이의 영역으로 유도된다. 또, 홀로그램 소자(1Oa, 1Ob)에 부딪히지 않은 빛(11)은 점광원 그대로이다. 이로 인해, 도4의 도광판 광원부는 도5에 도시한 도광판 광원부에 근사할 수 있다.

도5는 도4에 도시한 도광판 광원부를 광원으로 근사한 경우의 도광판 광원부이다. 도면에 있어서, 부호 52는 홀로그램 소자(10a, 10b)에 의해서 선광원화된 광원이다. 점광원(1)과 도광판(2)의 상하에 선광원화된 전원(52a, 52b)이 설치된 것과 같은 효과를 갖는다. 선광원의 발광 강도와 위치는 홀로그램 소자의 면적과 위치에 의해 제어 가능하고, 도트 밀도의 분포에 의한 휘도 얼룩 저감과 더불어 홀로그램 소자의 면적과 위치를 최적화할 필요가 있다. 이 때, 홀로그램 소자의 면적을 지나치게 증가시키면 휘도 얼룩의 저감면에서는 유리하지만, 휘도의 면에서는 불리해지므로, 도트 밀도 분포의 최적화를 행한 후, 홀로그램 소자의 면적을 단계적으로 증가시켜 휘도 얼룩이 없어지는 최적해를 구하는 것이 바람직하다.

홀로그램 소자(10)로서는 여러 가지의 것을 사용할 수 있지만, 대표적인 것으로서는 도6에 도시한 파형 홀로그램 소자를 이용할 수 있다.

도6은 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 홀로그램 소자의 일실시예를 도시한 사시도이다. 본 실시예에서는 광지향성 확산 소자로서 홀로그램 소자(10)가 사용되고 있다. 도면에 도시한 파형 홀로그램 소자(10)의 높이(H1)는 3 내지 40 ㎛, 소자 간격(L1)은 10 내지 120 ㎛의 범위로 하고, 또 소자 높이 ÷ 소자 간격(H1/L1)이 0.15 내지 1.0인 범위로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 홀로그램 소자(10)의 높이(H1)가 3 내지 25 ㎛, 소자 간격(L1)은 20 내지 60 ㎛의 범위로 하고, 또 소자 높이 ÷ 소자 간격(H1/L1)이 0.15 내지 0.5의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또, 파형 홀로그램 소자(10)에 있어서 골(谷) 사이의 산형태가 도광부를 형성한다. 또한, 이 도광부는 복수의 광원(1)으로부터 출사되는 빛의 광축 방향으로 병렬로 배열되어 있다.

소자의 크기를 상기의 범위에 한정하는 것은 이하의 이유에 따른다. 홀로그램 소자(10)의 높이(H1)가 40 ㎛ 이상인 경우, 스탬퍼 제작시의 레지스트 두께가 지나치게 두꺼워져 제조가 곤란해지기 때문이다. 더욱 바람직하게는 홀로그램 소자(10)의 높이(H1)를 25 ㎛로 하는 것이 좋다. 이것은 도트(3)와 홀로그램 소자(10)의 금형 동시 작성을 고려하면 도트 높이와 홀로그램 소자 높이(H1)를 동일하게 할 필요가 있고, 홀로그램 소자 높이(H1)를 25 ㎛ 이상으로 한 경우, 도트 사이즈가 지나치게 커지게 되어 도트 외양의 원인이 되기 때문이다. 홀로그램 소자(10)의 높이는 3 ㎛ 이상이 바람직하다. 이것은 도트(3)와 홀로그램 소자(10)의 금형 동시 작성을 고려하면 도트 높이와 홀로그램 소자의 높이(H1)를 동일하게 할 필요가 있고, 홀로그램 소자(10)의 높이(H1)가 3 ㎛ 이하인 경우, 도트의 경사면 면적이 작아져 휘도 분포의 균일화가 곤란해지기 때문이다.

홀로그램 소자(10)의 간격(L1)은 120 ㎛ 이하가 바람직하다. 이것은 홀로그램 소자 간격(L1)이 120 ㎛ 이상인 경우, 단순한 요철이 되어 버리는 홀로그램 소자(10)로서의 기능을 기대할 수 없기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 홀로그램 소자(10)의 간격(L1)을 60 ㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 이것은 홀로그램 소자 높이를 용이하게 제조할 수 있는 범위로 억제하면서 충분한 홀로그램 소자 효과를 내기 위해서는 홀로그램 소자(10)의 간격(L1)을 60 ㎛ 이하로 할 필요가 있기 때문이다. 홀로그램 소자의 간격(L1)이 1O ㎛ 이하인 경우, 저렴한 마스크나 밀착 노광기를 사용할 수 없어 제조 비용이 커진다. 또, 저렴한 필름 마스크를 이용하는 경우에는 홀로그램 소자 간격(L1)을 20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 홀로그램 소자 높이 ÷ 홀로 그램 소자 간격(H1/L1)은 크게 함으로써 홀로그램 소자(10)의 효과를 크게 할 수 있다. 그러나, 이 값을 1.0 이상으로 한 경우, 사출 성형이 곤란해지고, 또 홀로그램 소자(10)의 효과가 지나치게 커져 휘도의 저하가 발생하므로 바람직하지 않다. 또, 사출 성형시의 전사성을 고려하면, 이 값은 0.5 이하가 더욱 바람직하다. 또, 홀로그램 소자 높이 ÷ 홀로그램 소자 간격(H1/Ll)을 0.15 이하로 한 경우, 단순한 요철이 되어 버리는 홀로그램 소자(10)로서 기능은 기대할 수 없다.

광지향성 확산 소자(8)의 하나인 회절 격자는 여러 가지의 것을 사용할 수 있지만, 대표적인 것으로서는 도7에 도시한 직사각형 회절 격자를 이용할 수 있다.

도7은 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 회절 격자의 일실시예를 도시한 사시도이다. 본 실시예에서는 광지향성 확산 소자로서 회절 격자가 사용되고 있다. 도면에 있어서, 부호 71은 회절 격자이며, 부호 72는 도광부이다. 회절 격자(71)의 높이(H2)가 3 내지 40 ㎛, 회절 격자 간격(L2)은 10 내지 120 ㎛의 범위로 하고, 또 회절 격자 높이 ÷ 회절 격자 간격(H2/L2)이 0.15 내지 1.0인 범위로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는，회절 격자의 높이(H2)가 3 내지 25 ㎛, 회절 격자 간격(L2)은 20 내지 60 ㎛의 범위로 하고, 또한 회절 격자 높이 ÷ 회절 격자 간격(H2/L2)이 0.15 내지 0.5인 범위로 하는 것이 바람직하다.

회절 격자의 크기를 상기 범위에 한정하는 것은 이하의 이유에 따른다. 회절 격자의 높이(H2)가 40 ㎛ 이상인 경우, 스탬퍼 제작시의 레니스트 두께가 지나치게 두꺼워져 제조가 곤란해지기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 회절 격자 높이(H2)를 25 ㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 이것은 도트(3)(도1 참조)와 회절 격자의 금형 동시 작성을 고려하면 도트 높이와 회절 격자 높이(H2)를 동일하게 할 필요가 있고, 회절 격자 높이(H2)를 25 ㎛ 이상으로 한 경우, 도트(3)의 사이즈가 지나치게 커져 도트 외양의 원인이 되기 때문이다. 회절 격자의 높이(H2)는 3 ㎛ 이상이 바람직하다. 이것은, 도트와 회절 격자의 금형 동시 작성을 고려하면 도트 높이와 회절 격자 높이(H2)를 동일하게 할 필요가 있고, 회절 격자의 높이(H2)가 3 ㎛ 이하인 경우, 도트의 경사면 면적이 작아져 휘도 분포의 균일화가 곤란해지기 때문이다.

회절 격자의 간격(L2)은 120 ㎛ 이하가 바람직하다. 이것은 회절 격자 간격(L2)이 120 ㎛ 이상인 경우, 단순한 요철이 되어 버리는 회절 격자(71)로서의 기능은 기대할 수 없기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 홀로그램 소자의 간격(L2)을 60 ㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 이것은 회절 격자 높이(H2)를 용이하게 제조할 수 있는 범위로 억제하면서 충분한 회절 격자 효과를 내기 위해서는, 회절 격자(71)의 간격(L2)을 60 ㎛ 이하로 할 필요가 있기 때문이다. 회절 격자(71)의 간격(L2)이 10 ㎛ 이하인 경우, 저렴한 마스크나 밀착 노광기를 사용할 수 없어 제조 비용이 커진다. 또, 저렴한 필름 마스크를 이용하는 경우에는 회절 격자 간격(L2)을 20 ㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 회절 격자 높이 ÷ 회절 격자 간격(H2/L2)을 크게 함으로써 회절 격자(71)의 효과를 크게 할 수 있다. 그러나, 이 값을 1.0 이상으로 한 경우, 사출 성형이 곤란해지고, 또 회절 격자(71)의 효과가 지나치게 커져 휘도의 저하가 발생하므로 바람직하지 않다. 또, 사출 성형시의 전사성을 고려하면, 이 값은 0.5 이하가 더욱 바람직하다. 또, 회절 격자 높이 ÷ 회절 격자 간격(H2/L2)을 0.15 이하로 한 경우, 단순한 요철이 되어 버리는 회절 격자(71)로서 기능은 기대할 수 없다.

원통형 렌즈 어레이는, 도8에 도시한 구조의 소자를 이용할 수 있다.

도8은 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 원통형 렌즈 어레이의 일실시예를 도시한 사시도이다. 본 실시예에서는 광지향성 확산 소자로서 원통형 렌즈 어레이를 사용한 경우를 도시한다. 도면에 있어서, 부호 81은 원통형 렌즈 어레이, 부호 82는 원통형 렌즈이며, 도광부로서 작용한다. 각 원통형 렌즈의 높이를 H4, 원통형 렌즈 사이의 간격을 L4, 렌즈 사이의 평탄부의 길이를 D4라 하면, 렌즈 높이(H4)가 3 내지 40 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H4/L4)이 0.15 내지 1.0, 렌즈 사이의 평탄부(D4)의 길이가 2 내지 10 ㎛로, 렌즈 단면 형상이 타원의 일부가 되는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는, 원통형 렌즈 높이(H4)가 3 내지 25 ㎛, 원통형 렌즈 간격(L4)은 20 내지 60 ㎛인 범위로 하고, 또 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H4/L4)이 0.15 내지 0.5인 범위로 하는 것이 바람직하다.

원통형 렌즈(82)의 크기를 상기 범위에 한정하는 것은 이하의 이유에 따른다. 렌즈의 높이(H4)가 40 ㎛ 이상인 경우, 스탬퍼 제작시의 레지스트 두께가 지나치게 두꺼워져 제조가 곤란해지기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 원통형 렌즈 높이(H4)를 25 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이것은 도트(3)(도1 참조)와 원통형 렌즈(82)의 금형 동시 작성을 고려하면 도트(3)의 높이와 원통형 렌즈 높이(H4)를 동일하게 할 필요가 있고, 원통형 렌즈 높이(H4)를 25 ㎛ 이상으로 한 경우, 도트(3)의 사이즈가 지나치게 커져 도트 외양의 원인이 되기 때문이다. 원통형 렌즈(82)의 높이(H4)는 3 ㎛ 이상이 바람직하다. 이것은 도트(3)와 원통형 렌즈(82)의 금형 동시 작성을 고려하면, 도트 높이와 렌즈 높이(H4)를 동일하게 할 필요가 있고, 렌즈의 높이(H4)가 3 ㎛ 이하인 경우, 도트의 경사면 면적이 작아져 휘도 분포의 균일화가 곤란해지기 때문이다. 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H4/L4)을 크게 함으로써 원통형 렌즈 어레이(81)의 효과를 크게 할 수 있다. 그러나, 이 값을 1.0 이상으로 한 경우, 사출 성형이 곤란해지고, 또 원통형 렌즈 어레이(81)의 효과가 지나치게 커져 휘도의 저하가 발생하므로 바람직하지 않다. 또, 사출 성형시의 전사성을 고려하면, 이 값은 0.5 이하가 더욱 바람직하다. 또, 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H4/L4)을 0.15 이하로 한 경우, 단순한 요철이 되어 버리는 원통형 렌즈 어레이(81)로서 기능은 지나치게 작아지므로 바람직하지 않다.

도9는 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 마이크로 렌즈 어레이의 일실시예를 도시한 사시도이다. 본 실시예에서는 광지향성 확산 소자로서 마이크로 렌즈 어레이를 사용한 경우를 도시한다. 도면에 있어서, 부호 91은 마이크로 렌즈 어레이이고, 부호 92a, 92b는 마이크로 렌즈이며, 2개의 마이크로 렌즈(92a, 92b)로 하나의 도광부를 형성한다.

각 마이크로 렌즈(92)의 높이를 H5, 마이크로 렌즈 사이의 간격을 L5라 하면, 마이크로 렌즈 어레이는 여러 가지의 마이크로 렌즈 어레이를 사용할 수 있다. 마이크로 렌즈의 평면 형상은 여러 가지의 형상을 이용할 수 있지만, 원형, 타원형, 육각형, 사각형, 모서리가 둥근 사각형이 렌즈의 피복율을 충분히 올릴 수 있으므로 적절한 형상이다. 그 렌즈 높이(H5)가 3 내지 40 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H5/L5)이 0.15 내지 1.0으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 렌즈 높이(H5)가 3 내지 25 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H5/L5)이 0.15 내지 0.5인 범위로 하는 것이 바람직하다.

렌즈의 크기를 상기 범위에 한정하는 것은 이하의 이유에 따른다. 렌즈의 높이(H5)가 40 ㎛ 이상인 경우, 스탬퍼 제작시의 레지스트 두께가 지나치게 두꺼워져 제조가 곤란해지기 때문이다. 더욱 바람직하게는, 렌즈 높이(H5)를 25 ㎛ 이하로 하는 것이 좋다. 이것은 도트(3)(도1 참조)와 마이크로 렌즈 어레이(91)의 금형 동시 작성을 고려하면 도트 높이와 렌즈 높이(H5)를 동일하게 할 필요가 있고, 렌즈 높이(H5)를 40 ㎛ 이상으로 한 경우, 도트 사이즈가 지나치게 커져 도트 외양의 원인이 되기 때문이다. 렌즈의 높이는 3 ㎛ 이상이 바람직하다. 이것은, 도트(3)와 렌즈의 금형 동시 작성을 고려하면 도트 높이와 렌즈 높이를 동일하게 할 필요가 있고, 렌즈의 높이가 3 ㎛ 이하인 경우, 도트의 경사면 면적이 작아져 휘도 분포의 균일화가 곤란해지기 때문이다. 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H5/L5)은 크게 함으로써 마이크로 렌즈 어레이의 효과를 크게 할 수 있다. 그러나, 이 값을 1.0 이상으로 한 경우, 출사 성형이 곤란해지고, 또 마이크로 렌즈 어레이의 효과가 지나치게 커져 휘도의 저하가 발생하므로 바람직하지 않다. 또, 출사 성형시의 전사성을 고려하면, 이 값은 0.5 이하가 더욱 바람직하다. 또 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격(H5/L5)을 0.15 이하로 한 경우, 단순한 요철이 되어 버리는 마이크로 렌즈 어레이로서 기능은 지나치게 작아지므로 바람직하지 않다.

도10은 본 발명에 의한 광지향성 확산 소자의 도광판 내를 진행하는 도광판 도파광의 광선 궤적의 일실시예를 도시한 모식도이다. 광원(1)으로부터의 입사광은 광원측 단부면(19)에서 도광판(2)으로의 입사광으로서 광지향성 확산 소자(8)를 갖는 도광판(2)에 입사되고, 도광판 도파광(20)이 되어 그 일부는 광지향성 확산 소자(8)(예를 들어, 홀로그램 소자)에 의해 선광원화된다. 그 후, 다른 쪽 단부면을 향해, 도광판 하면 및 도광판 광출사면에 의해 전반사를 반복하면서 진행한다. 도파광 중 도광판(2) 하면의 소볼록부 경사면에 입사한 빛은 반사하여 광출사면에 닿고, 그곳에서 굴절하여 광출사면으로부터 출사하여 출사광으로서 출사한다. 그리고, 반사하지 않았던 빛은 도트(21)의 경사면 투과광이 되어 반사판에 의해 반사되어 다시 도광판(2)에 입사되고, 그 일부는 광출사면으로부터 출사되고, 나머지는 다시 도광판 도파광(20)이 된다. 혹은, 도광판 상면의 소볼록부 경사면에 입사한 빛은 굴절하여 광출사면으로부터 출사하여 출사광으로서 출사된다. 그리고, 반사하지 않았던 빛은 도트 경사면 투과광이 되어 반사판(4)에 의해 반사되어 다시 도광판에 입사되어, 그 일부는 광출사면으로부터 출사되고, 나머지는 다시 도광판 도파광(20)이 된다. 출사한 빛은 확산판(5) 및 제1 프리즘 시트(6) 및 제2 프리즘 시트(7)에 의해 집광되어, 액정 소자를 조명한다. 따라서, 도광판(2)의 도트(3)를 적정하게 배치함으로써, 도파광을 서서히 도광판으로부터 출사시켜 액정 표시 소자를 조명할 수 있다.

이하, 도트(3)의 형상예에 대해 도11을 이용하여 설명한다.

도11은 도광판에 설치되는 도트의 실시예를 도시한 사시도이며, 도11a는 타원형의 도트의 예를 도시하고, 도11b는 모서리가 둥근 사각형의 예를 도시한다. 특별한 제한없이 각종 도트를 사용할 수 있지만, 그 평면 형상은 도11a에 도시한 타원형의 도트(3a) 혹은 도11b에 도시한 모서리가 둥근 사각형의 도트(3b)가 바람직하다. 이것은 광원으로부터의 빛을 효율적으로 반사할 수 있기 때문이다. 도트(3a, 3b)의 각 긴 직경(긴 변)의 길이(L6, L7)는 20 내지 100 ㎛, 긴 직경(L6, L7) ÷ 짧은 직경(W1, W2)의 값(L6/W1, 또는 L7/W2)은 1 내지 5가 바람직하다. 긴 직경(L6, L7)의 길이를 100 ㎛ 이상으로 한 경우 도트 외양의 문제가 된다. 또한, 20 ㎛ 이하로 한 경우는 도트 수가 지나치게 많아져 제조가 곤란해진다. 긴 직경 ÷ 짧은 직경의 값(L6/W1, 또는 L7/W2)을 5 이상으로 한 경우, 짧은 직경이 지나치게 작아져 제조가 곤란해진다. 도트(3)의 단면 형상을 타원의 일부로 하는 것이 바람직하고, 이에 의해 도트의 반사 효율을 높일 수 있다. 또한, 도광판(2)의 도광판 상면 및 또는 도광판 하면에 성형하는 도트(3)와 홀로그램 소자(10), 회절 격자(71), 원통형 렌즈 어레이(81), 또는 마이크로 렌즈 어레이(91) 등의 광지향성 확산 소자(8)의 높이(렌즈 높이)를 실질적으로 동일하게 하는 것이 바람직하다.

이에 의해, 도13, 도14, 도15에 도시하고, 후술하는 제조 프로세스에 의해 홀로그램 소자(10), 회절 격자(71), 원통형 렌즈 어레이(81), 또는 마이크로 렌즈 어레이(91) 등의 광지향성 확산 소자(8)와 마이크로 도트(3)를 동시에 작성할 수 있어, 비용을 억제할 수 있다. 만약, 홀로그램 소자(10), 회절 격자(71), 원통형 렌즈 어레이(81), 또는 마이크로 렌즈 어레이(91)를 기계 가공 등으로 작성하려고한 경우, 그 비용은 매우 커진다. 복수회의 시험 제작을 행하는 것을 고려하면 기계 가공 등으로 작성하는 것은 현실적이지 못하다.

이하 본 발명의 실시예와 그 효과를 도시한 비교예를 도면에 의거하여 설명한다.

본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제1 실시예로서는, 도1에 도시한 배면 조명 장치에 도6에 도시한 광지향성 확산 소자(8)로서의 홀로그램 소자(10)와, 도11a, 도11b에 도시한 도트(3a, 3b)를 조립한 것이다.

본 실시예의 배면 조명 장치는 광원(1), 도광판(2), 반사판(4)을 최소 구성 요소로 하고 있다. 제1 실시예에서는 기본 구성 요소 이외에 정면 휘도의 향상과 표시 품위의 향상을 위해, 확산판(5), 제1 및 제2 프리즘 시트(6, 7)를 이용하고 있다. 도6에 도시한 홀로그램 소자(10)가 도1에 도시한 바와 같이 도광판(2)의 상면과 도광판(2) 하면의 광원 근방에 제작되어 있다. 또한, 도광판(2)에는 도광판(2) 하면 및 상면에 도11a, 도11b에 도시한 도트(3a, 3b)가 랜덤하게 배치 형성되어 있다. 반사판(4), 확산판(5), 제1, 제2 프리즘 시트(6, 7), 광원(1)의 LED 에 관해서는, 특별히 한정되지 않으며 일반적인 것을 이용할 수 있다.

제1 비교예는, 제1 실시예에 있어서 홀로그램 소자(1)를 생략한 것이다. 그 이외의 구성이나 부재는 제1 실시예과 마찬가지이다.

제2 비교예는, 제1 실시예의 홀로그램 소자(10)를 도12에 도시한 프리즘으로 치환한 것이다.

도12는 광지향성 확산 소자의 대체로서 이용하는 프리즘의 사시도이며, 프리즘(121)의 높이를 20 ㎛, 프리즘(121) 사이의 간격을 160 ㎛로 하고 있다.

도13은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 상대 휘도를 도시한 특성도이며, 횡축은 X축(㎜)이고, 복수의 광원(1)이 배치된 점으로부터 6 ㎜ 떨어진 장소로부터 광원(1)에 따른 선인 X축(도1의 Z축에 평행한 선)을 도시하고, 종축은 상대 휘도(ab.)를 도시한다. 도면에서는 광원(1)으로서 LED 4개를 사용하여, 광원(1) 근방의 휘도 얼룩을 평가하기 위해, 제1 실시예, 제1 비교예, 제2 비교예에 있어서, 광원으로부터 6 ㎜ 지점의 정면 휘도를 광원의 배열과 평행하게 측정한 결과를 도시한다. 도면에 있어서, 제1 비교예를 곡선(131)으로 도시하고, 제2 비교예를 곡선(132)으로 도시하고, 제1 실시예를 곡선(133)으로 도시한다. 또한, 후술하는 제2 실시예는 제3 실시예와 실질적으로 동일하므로, 제3 실시예로서 곡선(134)으로 도시한다.

도13의 특성도로, 제1 실시예는 곡선(133)으로 도시한 바와 같이 제1 비교예의 곡선(131)과 비교해 4 군데의 입광부의 휘도 얼룩이 크게 저감되어 있다. 또한, 제2 비교예의 곡선(132)과 제1 비교예의 곡선(131)과 비교하면, 제2 비교예 쪽이 휘도 얼룩을 저감하고 있지만, 제1 실시예의 휘도 얼룩 저감 효과와 비교하면 그 효과는 작다.

제2 실시예는, 제1 실시예의 파형 홀로그램 소자(10)를 도7에 도시한 회절 격자(71)로 치환한 것이다. 제1 실시예에 비해 다소 떨어지지만 제1 비교예나 제2 비교예에 비교하여 그 효과는 크다. 또한, 회절 격자(71)는 파형 홀로그램 소자(10)에 비해 제작이 용이하다는 이점이 있다.

제3 실시예는, 제1 실시예의 파형 홀로그램 소자(10)를 도8의 원통형 렌즈 어레이(81)로 치환한 것이다. 제2 실시예와 제3 실시예는 대략 동일 상대 휘도를 나타내므로, 도면 상에서 곡선을 판별할 수 없게 되는 것을 피하기 위해, 제2 실시예의 특성 곡선은 생략했다. 도13에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 곡선(133)과 제3 실시예의 곡선(134)을 비교하면, 휘도 얼룩에 대한 효과는 제1 실시예에 비해 다소 떨어지지만, 제1 비교예나 제2 비교예에 비교하여 그 효과는 크다. 제3 실시예는 제1 실시예에 비해, 휘도 얼룩에 대해서는 다소 떨어지지만 회절 격자를 이용한 제2 실시예와 동등한 효과를 갖고 있다. 또한, 원통형 렌즈 어레이(81)의 제조는 회절 격자(71)나 파형 홀로그램 소자(10)에 비해 제작이 용이하다는 이점이 있다. 특히, 렌즈 사이의 평탄부를 만듬으로써 제조시의 노광 변동의 영향을 작게 할 수 있다. 이 평탄부의 길이는 마스크의 해상도를 고려하면 3 ㎛ 이상이 바람직하다. 또한, 휘도 얼룩 저감 효과를 고려하면 20 ㎛ 이하가 바람직하다. 이 평탄부가 20 ㎛ 이상 있으면 도12의 프리즘과 동일한 정도의 휘도 얼룩 저감 효과밖에 얻을 수 없다.

다음에, 본 발명의 배면 조명 장치용 도광판의 제조 방법에 대해, 도14 내지 도16을 이용하여 설명한다.

도광판의 제조 방법으로서는, 기본적으로는 금형을 제작하고, 플라스틱 성형하여 제조한다. 상기 금형의 제조 방법으로서는 다양한 기계 가공법, 예를 들어 드릴 가공, 절삭, 연삭 등의 수법을 이용할 수 있다. 또한 방전 가공법도 유효한 수단이다. 단, 본 발명의 홀로그램 소자, 회절 격자, 원통형 렌즈 어레이, 마이크로 렌즈 어레이를 상기 방법으로 제조하는 것은 비용면에서 높아지므로 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서는, 이하에 서술하는 제조 방법을 적용함으로써, 도광판 하면 및 또는 하면의 도트와 상기 소자를 동시에 금형 상에 성형할 수 있어 금형 제조 비용을 크게 저하시킬 수 있다.

도14는 본 발명에 의한 도광판을 제조하기 위한 각 공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.

도14a에서는 기판(22)에 포토 레지스트(23)를 형성한다. 도14b에서는 도트(3) 및 홀로그램 소자(10)의 패턴을 가진 포토 마스크(24)를 기판(22) 상에 배치하고, 마스크(24)의 상방으로부터 자외선(25)을 조사한 후 포토 레지스트(23)를 현상하여, 도14c에 도시한 바와 같이 기판(22)에 도트(3)의 패턴과 홀로그램 소자(10)의 패턴(26)을 형성한다. 도14d에서 패턴(26) 상에 금속 도금을 실시하여 금속막(27)을 형성한다. 도14e에서 금속막(27) 상에 금속 도금을 실시하여 도금층(28)을 형성한 후, 이 도금층(28)을 분리하여 도14f에 도시한 바와 같이, 플라스틱 성형용 스탬퍼(29)를 형성한다. 도14g에 도시한 바와 같이, 스탬퍼(29)를 이용하여 플라스틱 성형하여 도광판(2)을 얻는다.

여기서, 기판(22)으로서는 두께(2)로부터 10 ㎜ 정도의 경면 연마한 유리판 등이 이용된다. 포토 레지스트(23)를 형성하기 전에, 실란계의 접착성 향상제를 미리 도포해 둘 수 있다. 포토 레지스트 재료로서는 액형 혹은 필름형의 포지티브형, 네가티브형 재료가 사용 가능하다. 도14에서는 포지티브형 재료를 사용한 경우의 공정을 도시했다. 그 형성 방법으로서는 스핀 코팅법, 롤 코팅법이 있다. 포토 레지스트의 두께를 제어함으로써 소볼록부의 높이나 소오목부의 깊이를 변화시키는 것이 가능하다.

또한 노광, 현상 조건을 연구함으로써, 단면 경사 각도를 제어할 수 있다. 포토 마스크는 크롬 마스크, 필름 마스크, 에멀젼 마스크 등 각종 마스크가 사용 가능하며, 미리 설계한 도트의 크기, 수, 분포 등의 데이터를 작성해 두고 전자 빔, 레이저 빔 등에 의해 묘화함으로써 작성할 수 있다. 도금층을 형성하기 전에, 도전막을 형성해 두면 도금 공정의 결점이 사라져, 양호한 도금층 즉 스탬퍼를 형성할 수 있다. 도전층, 도금층이 재료로서는 다양한 금속을 사용할 수 있지만, 균일성, 기계적 성능의 점에서 Ni가 가장 적절한 재료이다. 이렇게 얻게 된 도금층은 기판으로부터 물리적으로 용이하게 박리하는 것이 가능하며, 필요에 따라서 연마 마무리하여 스탬퍼로서 사용한다. 이렇게 얻게 된 스탬퍼(29)는, 예를 들어 사출 성형기의 모형에 마그넷, 진공 척 등으로 고정한다.

도14에는 사출 성형기에 의해 도광판을 제작하는 방법을 도시했지만, 이 이외의 방법으로서 압출 성형, 압축 성형, 진공 성형 등으로 도광판을 성형하는 것이 가능하다.

도광판을 구성하는 재료로서는 투명한 플라스틱 재료 전반이 사용 가능하다. 구체예로서는, 아크릴계 플라스틱, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리우레탄계 수지, 자외선 경화형의 플라스틱 재료가 있다. 이 중 아크릴계 재료는 투명성, 가격, 성형성의 점에서 우수하여 본 발명에 적합한 재료이다.

도15는 본 발명에 의한 도광판을 제조하기 위한 각 공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 단면도이다. 우선, 도15a에 도시한 바와 같이 스탬퍼 원반(30)에 포토 레지스트막(23)을 형성한다. 다음에, 도15b에 도시한 바와 같이 도트의 패턴을 갖는 포토 마스크(24)를 기판(30) 상에 배치하고, 마스크 상방으로부터 자외선(25)을 조사한 후 현상하여, 도15c에 도시한 바와 같이 스탬퍼 원반(30)에 광지향성 확산 소자(8)나 도트(3)의 패턴(46)을 형성한다. 다음에, 도15d에 도시한 바와 같이 패턴(46) 마스크로 하여, 스탬퍼 원반(30)을 드라이 에칭하여 스탬퍼(29)를 형성한다. 다음에, 도15e에 도시한 바와 같이 스탬퍼(29) 상의 포토 마스크(24)를 제거하여 스탬퍼(29)를 완성시켜, 도15g에 도시한 바와 같이 스탬퍼(29)를 이용하여 플라스틱 성형에 의해 도광판(2)을 제조한다.

본 제조 방법은 도금 공정을 이용하지 않고, 금속판을 가공하는 점이 도14의 공정과 다르다. 여기서, 스탬퍼 원반(30)은, 예를 들어 Ni 등의 경면 마무리한 금속판이다. 포토 마스크 패턴을 마스크로 하여 스탬퍼 원반을 에칭하는 방법으로서는 습윤 에칭 외에 각종 드라이 에칭법을 사용할 수 있다. 특히, 이온빔을 소정의 각도로부터 입사시켜 단면 경사 각도를 제어할 수 있는 이온 밀링법은 이에 적합한 방법이다. 또, 스탬퍼 원반(30) 대신에 일반적으로 사용되는 금형 재료를 이용하여 상기 제조법으로 직접 금형을 제조할 수도 있다.

도16은 본 발명에 의한 도광판을 제조하기 위한 각 공정의 제3 실시예를 설명하기 위한 단면도이다. 도16a에 도시한 바와 같이, 기판(22)에 포토 레지스트막(23)을 형성한다. 다음에, 도16b에 도시한 바와 같이 소볼록부 또는 소오목부의 도트의 평면 형상의 패턴 또는 반전 패턴을 가진 포토 마스크(24)를 포토 레지스트막(23) 상에 배치하고, 마스크(24)의 상방으로부터 자외선(25)을 조사한 후 현상하여, 도16c에 도시한 바와 같이 기판(22)에 소볼록부 또는 소오목부로 이루어지는 도트의 패턴(23a)을 형성한다. 다음에, 도16d에 도시한 바와 같이 패턴(23a)을 155 내지 200 ℃로 가열하고, 레지스트를 멜트 플로우하여 패턴(23b)을 형성한다. 다음에 도16e에서 패턴(23b)에 금속 도금(27)을 실시하고, 다음에 도16f에 도시한 바와 같이 이 금속 도금(27) 상에 도금층(28)을 형성하여 도16g에 도시한 플라스틱 성형용 금속 스탬퍼(29)를 형성한다. 도16h에 도시한 바와 같이, 이 스탬퍼(29)를 이용하여 플라스틱 성형하여 도광판(2)을 형성한다.

다음에, 액정 표시 장치의 구성을 설명한다.

도17은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 일실시예를 도시한 사시도이다. 도1을 이용하여 설명한 본 발명에 의한 배면 조명 장치의 상면에는 편향판(31), 액정 소자(32), 칼라 필터(33), 편광판(31)이 설치된다. 이 구성은 액정 표시 장치의 일반예를 도시한 것이며, 표시 장치의 용도에 따라서는 배면 조명 장치를 포함하여 다양한 구성을 생각할 수 있다. 예를 들어, 퍼스털 컴퓨터의 디스크톱형 액정 표시 장치, 혹은 텔레비젼 모니터에는 특별히 넓은 시야각이 요구되지만 이 경우에는 조명광을 산란시켜 시야각을 확대시키는 확산판(5)을 적합한 위치에 배치하는 것이 가능하다. 또한, 제1, 제2 프리즘 시트(6, 7)를 배치하여 더욱 지향성이 높은 조명광을 액정 소자(32)에 조사한 후, 시야각을 넓히기 위해 광확산 효과가 있는 시트를 배치하거나, 광출사면을 가공하여 광산란 기능을 갖게 하거나 하여 시야각을 넓히는 것도 가능하다.

광원(1)의 구체예로서는 LED를 들 수 있다.

본 발명에 이용하는 액정 소자(32) 내지는 액정 셀에 대해서는 특별히 한정되지 않으며 공지의 소자, 패널을 사용할 수 있다. 일반적인 액정 셀로서는 트위스트 네마틱형이나 슈퍼 트위스트 네마틱형, 호모지니어스형, 박막 트랜지스터형인 것, 또한 액티브 매트릭스 구동형이나 단순 매트릭스 구동형인 것 등을 들 수 있다.

또, 필요에 따라서 이용되는 휘도 균일화 마스크(도시하지 않음)는 광원으로부터의 거리차에 의한 휘도의 불균일을 보상하기 위한 것으로, 예를 들어 빛의 투과율을 변화시킨 시트 등으로서 형성되는 것으로, 휘도 균일화 마스크는 도광판 상의 임의의 위치에 배치할 수 있다.

도18은 제4 실시예의 사시도이다. 본 실시예는 본 발명에 의한 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치(100), 입력 장치(101), 마이크(102), 스피커(103), 정보 처리 장치(도시하지 않음), 송신기(도시하지 않음), 수신기(도시하지 않음)를 구비한 휴대 전화이다. 본 실시예에 있어서, 종래의 휴대 전화에 비교하여 그 표시 영역의 전영역에서 균일한 밝기의 화상 표시를 얻을 수 있다.

도19a, 도19b는 제5 실시예의 사시도이다. 본 실시예는 본 발명에 의한 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치(100), 입력 장치(101), 정보 처리 장치(도시하지 않음)를 구비한 휴대형 정보 처리 장치이며, 종래의 휴대형 정보 처리 장치에 비교하여 그 표시 영역의 전영역에서 균일한 밝기의 화상 표시를 얻을 수 있다. 구체적인 적용처로서는, 도19a에 도시한 개인용 휴대형 정보 단말이나 도19b에 도시한 휴대형 음악 플레이어 등이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 있어서, 종래의 휴대형 정보 처리 장치에 비교하여 그 표시 영역의 전영역에서 균일한 밝기의 화상 표시를 얻을 수 있다.

도20a, 도20b는 제6 실시예의 사시도이다. 본 실시예는 본 발명에 의한 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치(100), 입력 장치(101), 화상 입력 장치(104), 정보 처리 장치(도시하지 않음), 화상 입력 장치를 구비한 휴대형 영상기기이며, 종래의 휴대형 영상 기기에 비교하여 그 표시 영역의 전영역에서 균일한 밝기의 화상 표시를 얻을 수 있다.

구체적인 적용처로서는, 도20a에 도시한 디지털 카메라나 도20b에 도시한 휴대형 비디오 레코더 등이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에 있어서, 종래의 휴대형 영상 기기에 비교하여 그 표시 영역의 전영역에서 균일한 밝기의 화상 표시를 얻을 수 있다.

도21은 제7 실시예의 사시도이다. 본 실시예는 본 발명에 의한 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시(100), 입력 장치(101), 정보 처리 장치(도시하지 않음)를 구비한 전기 기기이며, 종래의 전기 기기에 비교하여 그 표시 영역의 전영역에서 균일한 밝기의 화상 표시를 얻을 수 있다. 또, 종래의 전기 기기에서 자주 이용되는 형광 표시관(VFD)에 비교하여 저소비 전력이다. 구체적인 적용처로서는, 도21에 도시한 오디오 비주얼 기기 등이 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 점광원에 기인하는 휘도 얼룩을 효과적으로 방지할 수 있어, 균일하고 밝은 휘도를 얻을 수 있다.

또한, 비용의 저감을 도모할 수 있다.

본 발명은 그 정신 또는 주요 특징에서 벗어나지 않고 다른 특정 형태로 실시될 수 있다. 따라서 본 발명은 모든 면에서 제한적이 아닌 예시적으로 고려되어야 하고, 본 발명의 범주는 전술한 설명보다는 첨부된 설명에 의해 지시되는 것이며, 청구범위와 동등한 취지 및 범주 내의 모든 변형예는 그 안에 포함되는 것으로 의도된 것이다.

도1은 본 발명에 의한 배면 조명 장치의 제1 실시예를 도시한 사시도.

도2는 종래의 배면 조명 장치를 도시한 사시도.

도3a는 광원으로부터의 빛을 도광판을 투과시켜, 카메라로 촬영한 경우의 배치도이며, 도3b는 도광판에 홀로그램 소자를 형성하지 않은 경우의 촬상도, 도3c는 도광판에 홀로그램 소자 등의 광지향성 확산 소자를 형성한 경우의 촬상도.

도4는 홀로그램 소자에 의한 휘도 얼룩 저감 효과를 설명하기 위한 모식도.

도5는 도4에 도시한 도광판 광원부를 광원으로 근사한 경우의 도광판 광원부를 도시한 모식도.

도6은 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 홀로그램 소자의 일실시예를 도시한 사시도.

도7은 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 회절 격자의 일실시예를 도시한 사시도.

도8은 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 원통형 렌즈 어레이의 일실시예를 도시한 사시도.

도9는 본 발명에 의한 배면 조명 장치에 사용하는 마이크로 렌즈 어레이의 일실시예를 도시한 사시도.

도10은 본 발명에 의한 광지향성 확산 소자의 도광판 내를 진행하는 도광판도파광의 광선 궤적의 일실시예를 도시한 모식도.

도11a, 도11b는 도광판에 설치되는 도트의 실시예를 도시한 사시도.

도12는 광지향성 확산 소자 대체로서 이용하는 프리즘의 사시도.

도13은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 상대 휘도를 도시한 특성도.

도14a 내지 도14g는 본 발명에 의한 도광판을 제조하기 위한 각 공정의 제1 실시예를 설명하기 위한 단면도.

도15a 내지 도15f는 본 발명에 의한 도광판을 제조하기 위한 각 공정의 제2 실시예를 설명하기 위한 단면도.

도16a 내지 도16h는 본 발명에 의한 도광판을 제조하기 위한 각 공정의 제3 실시예를 설명하기 위한 단면도.

도17은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 일실시예를 도시한 사시도.

도18은 본 발명에 의한 액정 표시 장치를 이용한 휴대 전화의 일실시예를 도시한 평면도.

도19a, 도19b는 각각 본 발명에 의한 액정 표시 장치를 이용한 휴대형 정보 처리 장치의 일실시예를 도시한 사시도 및 평면도.

도20a, 도20b는 본 발명에 의한 액정 표시 장치를 이용한 휴대형 영상 기기의 실시예를 도시한 사시도.

도21은 본 발명에 의한 액정 표시 장치를 이용한 전기 기기의 일실시예를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광원

2 : 도광판

3, 21 : 도트

4 : 반사판

5 : 확산판

6 : 제1 프리즘 시트

7 : 제2 프리즘 시트

8 : 광지향성 확산 소자

9 : 광원으로부터의 출사광

10 : 홀로그램 소자

19 : 광원측 단부면

20 : 도광판 도파광

22 : 기판

23 : 포토 레지스트

24 : 포토 마스크

25 : 자외선

26 : 패턴

27 : 금속막

28 : 도금층

29 : 스탬퍼

30 : 스탬퍼 원반

31, 34 : 편광판

32 : 액정 소자

33 : 컬러 필터

51 : 카메라

52a, 52b : 홀로그램 소자에 의해 선광원화된 광원

53, 71 : 회절 격자

72 : 도광부

81 : 원통형 렌즈 어레이

82 : 원통형 렌즈

91 : 마이크로 렌즈 어레이

92 : 마이크로 렌즈

Claims

도광판, 상기 도광판의 측면에 배치된 복수의 점광원으로 이루어지는 광원, 상기 도광판의 상면 또는 하면의 상기 광원 근방의 도광판 표면에 도광판의 표면 형상으로서 형성되고, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 도광판의 평탄한 면에 따라 확산하면서 상기 도광판의 면에 따른 방향으로 전달시키기 위해, 상기 광원으로부터의 빛의 광축 방향에 실질적으로 평행하고, 서로 평행하게 배열한 복수의 도광부를 갖는 광지향성 확산 소자를 갖는 배면 조명 장치와 액정 소자를 구비하고, 상기 배면 조명 장치로부터 출사된 빛을 상기 액정 소자에 조사하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 도광판의 상기 광원 근방을 제외한 상기 도광판의 상면 또는 하면에 상기 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 도트를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 광지향성 확산 소자는 홀로그램 소자인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 광지향성 확산 소자는 회절 격자인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 광지향성 확산 소자는 원통형 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제1항에 있어서, 상기 광지향성 확산 소자는 마이크로 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제3항에 있어서, 상기 홀로그램 소자의 소자 높이가 3 내지 30 ㎛, 소자 높이 ÷ 소자 간격이 0.15 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제4항에 있어서, 상기 회절 격자의 높이가 3 내지 30 ㎛, 소자 높이 ÷ 소자 간격이 0.15 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항에 있어서, 상기 원통형 렌즈 어레이의 렌즈 높이가 3 내지 30 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 격자 간격이 0.15 이상, 렌즈 단면 형상이 타원의 일부, 렌즈 사이의 평탄부의 길이가 2 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈 어레이의 마이크로 렌즈 평면 형상이 원형, 타원형, 육각형, 사각형, 모서리가 둥근 사각형이며, 그 렌즈 높이가 3 내지 30 ㎛, 렌즈 높이 ÷ 렌즈 간격이 0.15 이상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제2항에 있어서, 상기 도트는 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 이루어지고, 또한 상기 광지향성 확산 소자의 소자 높이와 상기 도트의 높이가 동일한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제3항 또는 제7항에 있어서, 상기 도광판의 도광판 상면 또는 도광판 하면에 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 이루어지는 마이크로 도트를 형성하고, 상기 홀로그램 소자의 소자 높이와 상기 마이크로 도트의 도트 높이(깊이)가 동등해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제4항 또는 제8항에 있어서, 상기 도광판의 도광판 상면 또는 도광판 하면에 상기 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 이루어지는 마이크로 도트를 형성하고, 상기회절 격자의 높이와 마이크로 도트의 도트 높이(깊이)가 동등해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제5항 또는 제9항에 있어서, 상기 도광판의 도광판 상면 또는 도광판 하면에 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 이루어지는 마이크로 도트를 형성하고, 상기 원통형 렌즈 어레이의 렌즈 높이와 마이크로 도트의 도트 높이(깊이)가 동등해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제6항 또는 제10항에 있어서, 상기 도광판의 도광판 상면 또는 도광판 하면에 상기 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 이루어지는 마이크로 도트를 형성하고, 상기마이크로 렌즈 어레이의 렌즈 높이와 상기 마이크로 도트의 도트 높이(깊이)가 동등해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제11항에 있어서, 상기 도트의 평면 형상이 타원형 혹은 모서리가 둥근 사각형이며, 긴 직경(긴 변)의 길이가 20 내지 100 ㎛, 긴 직경 ÷ 짧은 직경의 값이 1 내지 5, 상기 도트의 단면 형상이 타원의 일부, 도트 높이가 3 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
도광판, 상기 도광판의 측면에 배치된 복수의 점광원으로 이루어지는 광원, 상기 도광판의 상면 또는 하면의 상기 광원 근방의 도광판 표면에 도광판의 표면 형상으로서 형성되고, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 도광판의 평탄한 면에 따라 확산하면서 상기 도광판의 면에 따른 방향으로 전달시키기 위해, 상기 광원으로부터의 빛의 광축 방향에 실질적으로 평행하고, 서로 평행하게 배열한 복수의 도광부를 갖는 광지향성 확산 소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 배면 조명 장치.
제17항에 있어서, 상기 도광판의 상기 광원의 근방을 제외한 상기 도광판의 상면 또는 하면에 상기 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 도트를 형성하는 것을 특징으로 하는 배면 조명 장치.
제18항에 있어서, 상기 도트는 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 이루어지고, 또한 상기 광지향성 확산 소자의 소자 높이와 상기 도트의 높이가 동일한 것을 특징으로 하는 배면 조명 장치.
도광판의 측면에 복수의 점광원으로 이루어지는 광원을 배치하는 스텝과, 상기 도광판의 상면 또는 하면의 상기 광원 근방의 도광판 표면에 도광판의 표면 형상으로서 형성되어, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 도광판의 평탄한 면에 따라서 확산하면서 상기 도광판의 면에 따른 방향으로 전달시키기 위해, 상기 광원으로부터의 빛의 광축에 실질적으로 평행하고, 서로 평행하게 배열한 복수의 도광부를 갖는 광지향성 확산 소자를 형성하는 스텝과, 상기 도광판으로부터 출사된 빛을 액정 소자에 입사하는 스텝을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제20항에 있어서, 상기 도광판의 상기 광원 근방을 제외한 상기 도광판의 하면 및 상면에 상기 광원으로부터의 빛을 광출사면 방향으로 그 진행 방향을 변화시키기 위한 도트를 형성하는 스텝을 마련하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
제21항에 있어서, 상기 도트를 복수의 소볼록부 혹은 소오목부로 구성하고, 상기 광지향성 확산 소자의 소자 높이와 상기 도트의 높이가 동등해지도록 구성하는 스텝을 마련하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치의 제조 방법.
적어도, 액정 표시 소자의 배면에 배치된 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치, 입력 장치, 정보 처리 장치, 송신기, 수신기를 구비한 휴대 전화에 있어서, 개략 배면 조명 장치가 제1항에 기재된 배면 조명 장치인 것을 특징으로 하는 휴대 전화.
적어도, 액정 표시 소자의 배면에 배치된 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치, 입력 장치, 정보 처리 장치를 구비한 휴대형 정보 처리 장치에 있어서, 개략 배면 조명 장치가 제1항에 기재된 배면 조명 장치인 것을 특징으로 하는 휴대형 정보 처리 장치.
적어도, 액정 표시 소자의 배면에 배치된 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치, 입력 장치, 정보 처리 장치, 화상 입력 장치를 구비한 휴대형 영상 기기에 있어서, 개략 배면 조명 장치가 제1항에 기재된 배면 조명 장치인 것을 특징으로 하는 휴대형 영상 기기.
적어도, 액정 표시 소자의 배면에 배치된 배면 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치, 입력 장치, 정보 처리 장치를 구비한 전기 기기에 있어서, 개략 배면 조명 장치가 제1항에 기재된 배면 조명 장치인 것을 특징으로 하는 전기 기기.
제1항에 있어서, 상기 광지향성 확산 소자가 상기 도광판의 상면 또는 하면이며 상기 광원으로부터의 거리가 6mm 이하인 영역에 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
제17항에 있어서, 상기 광지향성 확산 소자가 상기 도광판의 상면 또는 하면이며 상기 광원으로부터의 거리가 6mm 이하인 영역에 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 배면 조명 장치.