KR100523097B1 - 조명 장치, 액정 장치 및 전자 기기 - Google Patents

조명 장치, 액정 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Abstract

점 형상 광원으로부터 발생되는 광에 대해서, 그 점 형상 광원의 근방에 있어서 국소적으로 휘도가 높아지는 것을 해소하고, 또한 도광체의 광 출사면의 전면적인 휘도의 저하를 방지한다.
광을 발생하는 광원(42)과, 광원(42)으로부터의 광을 입광면(39a)으로부터 받아서 광 출사면로부터 출사하는 도광체(39)를 갖는 조명 장치(3)이다. 입광면(39a)에는 프리즘면(61)과 평면(62)이 연속하는 광학 패턴이 형성된다. 광원(42)으로부터 출사하는 광은 그 광학 패턴에 의해서 평면 방향으로 확산되기 때문에, 도광체(39)에 있어서의 LED(42)의 근방에 국소적 고휘도 영역이 발생하는 것이 없어진다. 또한, 광 출사면로부터 평면적으로 방사되는 광의 휘도는 저하되지 않는다.

Description

조명 장치, 액정 장치 및 전자 기기{ILLUMINATION SYSTEM, LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS AND ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 발명은, 광을 발생시키는 조명 장치, 그 조명 장치를 이용하여 구성되는 액정 장치, 및 그 액정 장치를 이용하여 구성되는 전자 기기에 관한 것이다.
현재, 휴대 전화기, 휴대 정보 단말기, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 그외 다른 각종 전자 기기에 액정 장치가 넓게 이용되고 있다. 대부분의 경우, 액정 장치는, 문자, 숫자, 도형 등의 상을 표시하기 위한 표시부로서 이용되고 있다.
일반적으로, 액정 장치에 있어서는, 액정층에 인가하는 전압을 표시 도트 마다 제어함으로써, 그 액정층 내의 액정 분자의 배향을 표시 도트 마다 제어한다.
여기서, 그 액정 분자의 배향 제어에 의해, 그 액정층을 통과하는 광을 변조하고, 그것에 의해 문자 등의 상을 표시한다.
또한, 표시 도트는, 액정 패널의 유효 표시 영역을 구성하는 다수의 최소 단위이며, 예를 들어, R, G, B의 3원색의 혼합에 의해 풀 컬러 표시를 행하는 경우는, 각 색 1개의 표시 단위가 표시 도트이며, 그들 3색의 표시 도트가 모여서 1개의 화소가 구성된다. 또, 백색 표시를 행하는 경우는, 1개의 표시 단위가 표시 도트이며, 그 표시 도트가 그대로 1개의 화상을 구성한다.
상기 액정 장치에는, 액정층에 광을 제공하는 방법에 따라서, 반사형 액정 장치와 투과형 액정 장치의 2 종류가 있다. 반사형 액정 장치는, 태양광, 실내광 등으로 된 외부광을 액정층의 이면에서 반사시킴으로써 당해 액정층에 공급하는 방식이다.
또한, 투과형 액정 장치는, 액정층의 이면에 조명 장치를 배설하고, 당해 조명 장치부터 발생하는 광을 액정층에 공급하는 방식이다. 또, 현재는, 반사형의 표시 방식과 투과형의 표시 방식을 병행하는 방식, 즉 반투과 반사형 방식의 액정 장치도 알려져 있다.
종래의 조명 장치로서, 예를 들어 도 11a에 도시된 바와 같이, 도면의 지면 수직 방향이 판 두께 방향인 판 형상의 도광판(151)의 입광면(151a)에 대향하여 1개 또는 복수의 점 형상 광원(152)을 배설하여 구성하는 조명 장치이다. 이 조명 장치에는, 광원(152)으로부터 점 형상으로 출사하는 광을 입광면(151a)을 통하여 도광체(151)의 내부로 도입하고, 그 광을 도광체(151)의 광출사면(151b)으로부터 면 형상으로 출사한다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
그러나, 이 종래의 조명 장치에 있어서는, 도광체(151) 중 개개의 광원(152)에 가까운 영역 A의 휘도가 국소적으로 높아져, 그들 영역 A가 관찰자에 의해서 지나치게 밝게 인식되는 일이 있었다. 본 명세서에서는, 그와 같이 휘도가 국소적으로 높아지는 영역을 국소적 고휘도 영역이라는 한다. 이 영역 A는, 통상, 원형에 가까운 형상으로 되는 것이 대부분이고, 그 때문에 이 영역 A는, 통칭으로 눈동자(目玉) 영역이라고 불리운다.
상기 국소적 고휘도 영역 A의 발생을 방지하기 위해서, 종래, 도 11b에 도시하는 바와 같이, 도광체(151)의 입광면(151a) 중 개개의 광원(152)에 대향하는 영역에 원호 형상의 절결부(153), 소위 R 형상을 마련하는 것이 알려져 있다. 또한, 도 12의 (c)에 도시하는 바와 같이, 도광체(151)에 있어서 면 형상의 유효 발광 영역(W)과 광원(152)과의 사이의 거리(L)를 길게 설정하여 국소적 고휘도 영역(A)을 유효 발광 영역(W) 내에서는 눈에 띄게 하지 않는 구조도 알려져 있다. 또한, 도 12d에 도시된 바와 같이, 국소적 고휘도 영역(A)을 눈에 띄지 않게 하기 위해서 도광체(151)의 광출사면(151b)에 헤이즈(haze) 값이 높고, 즉 광 확산 정도가 높은 확산 시트(154)를 배설하는 구조도 알려져 있다.
(특허 문헌 1)
일본 특허 공개 평성 제 10-260404 호 공보(제 3 페이지, 도 1)
본 발명은, 상기 문제점에 감안하여 이루어진 것으로서, 점 형상 광원으로부터 발생된 광에 관해서 그 점 형상 광원의 근방에 있어서 국소적으로 휘도가 높아지는 것을 해소하는 것을 목적으로 한다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 조명 장치는, 광을 발생시키는 광원과, 당해 광원으로부터의 광을 입광면으로부터 수광하여 광출사면으로부터 출사하는 도광체를 갖고, 상기 입광면에는 프리즘면과 평면이 연속하는 광학패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 조명 장치에 의하면, 입광면이 단순한 평면이 아니고, 또한, 단순한 프리즘면의 연속도 아니고, 프리즘면과 평면이 연속하는 면으로 되어 있기 때문에, 입광면에 들어 간 광이 충분히 확산, 특히 도광체의 평면 방향으로 충분히 확산한다. 이 때문에, 도광체 중 광원에 가까운 부분에 국소적 고휘도 영역이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 프리즘면만이 연속하면 도광체로부터의 출사광의 휘도가 저하하고 표시 화면이 어둡게 되는 우려가 있지만, 프리즘면과 평면이 연속하면, 휘도의 저하를 방지하여 밝은 표시를 실현할 수 있다.
(2) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 프리즘면은, 상기 도광체의 두께 방향, 즉 평면 방향과 직각 방향으로 직선적으로 연장하고, 또한 그 단면이 삼각형 형상의 돌기 또는 홈에 의해서 형성할 수 있다. 이렇게 하면, 도광체의 입광면에 들어가는 광을 그 도광체의 평면 방향으로 충분히 확산할 수 있다.
(3) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 프리즘면은, 상기 도광체의 두께 방향, 즉 평면 방향과 직각방향으로 직선적으로 연장하고, 또한 그 단면이 상기 입광면을 밑변으로 하는 직각 삼각형 형상의 돌기 또는 홈에 의해서 형성할 수 있다. 이렇게 하면, 도광체의 입광면에 들어가는 광을 그 도광체의 평면 방향으로 충분히 확산할 수 있다.
(4) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 프리즘면은, 상기 도광체의 두께 방향, 즉 평면 방향과 직각 방향으로 직선적으로 연장하고, 또한 그 단면이 정삼각형보다도 날카로운 2등변 삼각형 형상의 돌기 또는 홈에 의해서 형성할 수 있다. 이렇게 하면, 도광체의 입광면에 들어가는 광을 그 도광체의 평면 방향으로 충분히 확산할 수 있다.
(5) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 프리즘면의 폭은 상기 도광체의 두께 방향의 전역에서 대략 같은 것이 바람직하다. 프리즘면을 마련하는 방법으로서 도광체의 두께 방향의 전역이 아니고 그 두께 방향의 일부분에 프리즘면을 마련한다는 것도 생각된다. 또한, 프리즘면의 폭을 도광체의 두께 방향을 따라 변화시키는 것도 생각된다. 그러나, 이들의 경우에는, 국소적 고휘도 영역의 발생을 억제하는 효과가 불충분하게 되는 것이 생각된다. 이것에 대하여, 프리즘면의 폭을 도광체의 두께 방향의 전역에서 대략 같게 설정하면, 국소적 고휘도 영역의 발생을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 프리즘면의 폭을 도광체의 두께 방향의 전역에서 대략 같게 형성하는 것은, 제조상 대단히 간단하다.
(6) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 프리즘면의 높이 또는 깊이는 10∼ 50㎛, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.03 mm 이며, 상기 프리즘면의 정수리 각은 80 ∼ 120°이며, 상기 프리즘의 피치는 100∼300㎛인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 국소적 고휘도 영역의 발생을 확실히 억제할 수 있고, 더구나, 출사광의 휘도를 높게 유지할 수 있다.
(7) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 도광체의 광출사면 및/또는 그 반대측의 면에는 광의 굴절율을 조절하기 위한 복수의 도트 패턴이 형성되고, 그들의 도트 패턴 중 상기 입광면에 가장 가까운 위치에 형성된 도트 패턴의 폭은 상기 프리즘면의 밑변의 길이보다도 작게 설정하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 입광면를 통해서 도광체의 내부로 들어간 광이 국소적 고휘도 영역의 발생에 관여하는 정도를 억제할 수 있다.
(8) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 도광체의 광출사면 및/또는 그 반대측의 면에는 광의 굴절율을 조절하기 위한 복수의 스트라이프 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명자의 실험에 의하면, 도트 패턴을 형성한 도광체의 입광면에 프리즘면을 형성하는 경우보다도, 스트라이프 패턴을 형성한 도광체의 입광면에 프리즘면을 형성하는 경우가, 국소적 고휘도 영역의 발생을 억제하는 것에 있어서 효과적이였다.
(9) 다음에, 본 발명에 따른 조명 장치는, 광을 발생하는 광원과, 당해 광원을 지지하는 기판과, 상기 광원으로부터의 광을 입광면으로부터 수광하여 광출사면으로부터 출사하는 도광체를 갖고, 상기 기판 중 상기 광원을 지지한 면에는, 상기 광원의 근방에 발생하는 국소적 고휘도 영역의 휘도를 억제하기 위한 광학 영역이 마련되고, 상기 입광면에는, 프리즘면과 평면이 연속하는 광학 패턴이 형성되는 것을 특징으로 한다.
이 조명 장치에 의하면, 프리즘면을 포함하는 광학 패턴이 도광체의 입광면에 형성되고, 또한 광원측의 기판상에 광학 영역이 마련되기 때문에, 광학 패턴과 광학 영역과의 상승 효과에 의해, 국소적 고휘도 영역의 발생을 보다 확실히 방지할 수 있다.
(10) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광학 영역은, 광을 반사시키기 어려운 부재를 상기 광원의 발광면의 근방의 상기 기판 상에 마련함으로써 형성할 수 있다. 이것에 의해, 국소적 고휘도 영역의 발생을 확실히 억제할 수 있다.
(11) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광학 영역은, 상기 기판 상의 영역에 있어서, 상기 광원으로부터의 광이 도달하는 영역에 광을 반사시키기 어려운 부재를 마련함으로써 형성할 수 있다. 이것에 의해, 국소적 고휘도 영역의 발생을 확실히 억제할 수 있다.
(12) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광을 반사시키기 어려운 부재는, 상기 광원이 갖는 광지향성 영역보다도 넓은 범위로 마련되는 것이 바람직하다. 일반적으로, 광원으로부터 나오는 광은 특정 방향으로 향하는 성질, 즉 지향성을 갖는다. 국소적 고휘도 영역은 이 광지향성 영역에 대응하여 발생하는 것이 많다. 따라서, 상기한 바와 같이, 광원의 광지향성 영역에 대응시켜 광을 반사시키기 어려운 부재를 마련하여 놓으면, 국소적 고휘도 영역의 발생을 확실히 억제할 수 있다.
(13) 상기 구성의 조명 장치에 있어서는, 상기 광원이 마련된 상기 기판의 표면에 있어서 상기 광학 영역의 주변 영역에 광반사 영역을 마련하는 것이 바람직하다. 상기 광학 영역은, 광원으로부터의 광이 충분히 다량으로 도달하는 영역에 마련되고, 해당 영역으로부터 다량의 반사광이 발생하는 것을 억제하도록 기능한다. 이것부터 알수 있는 바와 같이, 기판상에 있어서 상기 광학 영역의 주변 영역에는 광원으로부터의 광이 그 정도 다량으로는 공급되지 않는다. 따라서, 이 주변 영역에 대하여 하등의 조치도 취하지 않으면, 광이 충분히 도달하는 광학 영역과 광이 충분히 도달하지 않는 주변 영역과의 사이에 큰 휘도차가 발생하는 것도 생각된다. 이 경우, 상기 주변 영역에 광반사 영역을 마련하여 놓으면, 광학 영역의 주변에서의 반사 광량을 증가시키는 것이 가능해지기 때문에, 상기 휘도차를 억제하는 것이 가능해진다.
(14) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광반사 영역은 백색 영역에 의해서 형성할 수 있다. 또한, 이 백색 영역은, 예컨대, 기판상에 백색의 인쇄를 실시하거나, 기판상에 백색 밀봉을 접착하는 것 등에 의해서 형성할 수 있다.
(15) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광을 반사시키기 어려운 부재는, 광 흡수 부재, 광 확산 부재 또는 광 투과 부재에 의해서 구성할 수 있다. 광 흡수 부재를 이용하는 경우는, 광원으로부터의 광을 흡수함으로써 광의 반사를 억제할 수 있다. 또한, 광 확산 부재를 이용하는 경우는, 광원으로부터의 광을 확산시킴으로써 광이 특정 방향으로 집중적으로 반사하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 광 투과 부재를 이용하는 경우에는, 광원으로부터의 광을 투과시킴으로써 광의 반사를 억제할 수 있다.
(16) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광을 반사시키기 어려운 부재는, 흑색 또는 회색의 인쇄에 의해서 형성할 수 있다. 또는, 흑색 밀봉 부재나 회색 밀봉 부재를 기판상에 접착함으로써도, 당해 광을 반사시키기 어려운 부재를 형성할 수 있다.
(17) 상기 구성의 조명 장치에 있어서, 상기 광원은, 청색 LED(Light Emitting Diode)와, 해당 청색 LED의 주변에 마련된 YAG 형광체에 의하여 형성할 수 있다. 이 구조는, 백색광을 발생하기 위한 LED가 일반적인 구성이다.
(18) 다음에, 본 발명에 따른 액정 장치는, 광을 면형상으로 발생하는 조명장치와, 해당 조명 장치의 발광면에 대향하여 마련된 액정 패널을 갖는 액정 장치에 있어서, 상기 조명 장치는 이상으로 기재한 구성의 조명 장치에 의해서 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 액정 장치로 이용하는 조명 장치에 의하면, 광원의 근방에 국소적 고휘도 영역이 발생하지 않기 때문에, 표시 영역의 전면에 걸쳐 밝기가 균일한 표시를 실현할 수 있다.
(19) 다음에, 본 발명에 따른 전자 기기는, 액정층을 구비하는 액정 장치와, 해당 액정 장치를 수용하는 개체와, 상기 액정 장치의 동작을 제어하는 제어 수단을 갖는 전자 기기에 있어서, 상기 액정 장치는 상기 구성의 액정 장치에 의해서 구성되는 것을 특징으로 한다. 이 전자 기기로 이용하는 액정 장치에 의하면, 국소적으로 고휘도 영역이 발생하지 않고 표시 영역의 전면에 걸쳐 밝기가 균일한 표시를 실현할 수 있기 때문에, 전자 기기의 정보 표시부에 보기 쉬운 표시를 실현할 수 있다.
그러나, 도 11b와 같이 도광체(151)의 입광면(151a)에 절결부(153)를 마련하는 구조, 도 12c와 같이 유효 발광 영역(W)과 광원(152)과의 사이의 거리(L)를 길게 하는 구조, 흔히, 도 12의 (d)와 같이 확산 시트(154)를 마련하는 구조 등 어느 한쪽의 구조를 채용하는 경우에도, 국소적 고휘도 영역 A는 완전히 제거할 수 없었다.
(조명 장치 및 액정 장치의 실시예)
이하, 본 발명에 따른 조명 장치 및 액정 장치를 그들의 실시예를 예로 들어 설명한다. 도 1는, 2 단자형의 스위칭 소자인 TFD(Thin Film Diode : 박막 다이오드)를 이용한 액티브 매트릭스 방식에 있어서, 구동용 IC를 기판 상에 직접 실장하는 구조인 COG(Chip 0n Glass) 방식의 액정 장치에 본 발명을 적용한 경우의 실시예를 나타내고 있다.
도 1에 있어서, 액정 장치(1)는 액정 패널(2)에 조명 장치(3)를 내장함으로써 형성된다. 액정 패널(2)은, 제 1 기판(4a)과 제 2 기판(4b)을 환상의 밀봉재(6)에 의해서 접합함으로써 형성되어 있다. 제 1 기판(4a)과 제 2 기판(4b)과의 사이에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 스페이서(14)에 의해서 유지되는 간격, 소위 셀 갭(12)이 형성되고, 이 셀 갭(12)내에 액정이 봉입되어 액정층(13)이 형성되어 있다.
도 2에 있어서, 제 1 기판(4a)은, 화살표 B 방향에서 보아 사각형 형상이고 유리, 플라스틱 등에 의해서 형성된 제 1 기재(11a)를 갖고, 그 제 1 기재(11a)의 액정측 표면에 반투과 반사막(16)이 형성되고, 그 위에 TFD(21) 및 도트 전극(17a)이 형성되고, 그 위에 배향막(18a)이 형성되어 있다. 배향막(18a)의 표면에는, 한 쌍의 기판(4a 및 4b)을 밀봉재(6)에 의해서 접착하기 전에, 연마 처리 등과 같은 배향 처리가 실시된다.
또한, 제 1 기재(11a)의 외측 표면에는 편광판(27a)이, 예를 들어 접착 등에 의해서 장착된다. 이 편광판(27a)은, 어느 한 방향을 향하는 직선 편광을 투과시켜, 그 이외의 편광을 흡수, 분산 등에 의해서 투과시키지 않도록 기능한다.
반투과 반사막(16)은 광반사성 재료, 예컨대 알루미늄을 스퍼터링 등에 의해서 성막하여 반사막을 형성한 후, 각 도트 전극(17a)에 대응하는 위치에, 예컨대 포토 에칭에 의해서 광 통과용의 개구(19)를 마련함으로써 형성된다. 또, 개구(19)를 마련하는 대신에 반사막의 두께를 얇게 하여, 광을 반사하는 기능과 광을 투과시키는 기능의 양쪽을 갖게 하도록 하는 것도 가능할 수 있다.
TFD(21)는 도 1a에 도시하는 바와 같이 도트 전극(17a)과 라인 배선(22)과의 사이에 형성된다. 라인 배선(22)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수개의 각각이 X 방향으로 연장하고, 또한, 그것들이 서로 Y 방향(즉, X 방향과 직각인 방향)으로 간격을 두고 평행하게 있어서 전체적으로 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 또, 도 1에서는, 구조를 이해하기 쉽게 나타내기 위해서 라인 배선(22)을 몇 개만 간격을 크게 하여 모식적으로 도시되어 있지만, 실제로는, 라인 배선(22)은 다수 개가 대단히 좁은 간격으로 형성된다.
개개의 TFD(21)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 제 1 TFD 요소(21a)와 제 2 TFD 요소(21b)를 직렬에 접속하므로써 형성되어 있다. 이 TFD(21)는, 예컨대, 다음과 같이 하여 형성된다. 즉, 우선, TaW(탄탈 텅스텐)에 의해서 라인 배선(22)의 제 1 층(22a) 및 TFD(21)의 제 1 금속(23)을 형성한다. 다음에, 양극 산화 처리에 의해서 라인 배선(22)의 제 2 층(22b) 및 TFD(21)의 절연막(24)을 형성한다. 다음에, 예컨대 Cr(크롬)에 의해서 라인 배선(22)의 제 3 층(22c) 및 TFD(21)의 제 2 금속(26)을 형성한다.
제 1 TFD 요소(21a)의 제 2 금속(26)은 라인 배선(22)의 제 3 층(22c)으로부터 연장하고 있다. 또한, 제 2 TFD 요소(21b)의 제 2 금속(26)의 선단에 겹치도록, 도트 전극(17a)이 형성된다. 라인 배선(22)으로부터 도트 전극(17a)을 향해서 전기 신호가 흐르는 것을 생각하면, 그 전류 방향에 따라, 제 1 TFD 요소(21a)에서는 제 2 전극(26) →절연막(24) →제 1 금속(23)의 순서대로 전기 신호가 흐르고, 한편, 제 2 TFD 요소(21b)에서는 제 1 금속(23) → 절연막(24) →제 2 금속(26)의 순서대로 전기 신호가 흐르다.
즉, 제 1 TFD 요소(21a)와 제 2 TFD 요소(21b)와의 사이에서는 전기적으로 반대 방향의 한 쌍의 TFD 요소가 서로 직렬로 접속되어 있다. 이러한 구조는, 일반적으로, 백 투 백(Back-to-Back) 구조라 하며, 이 구조의 TFD는, TFD를 1개의 TFD 요소만으로 구성하는 경우에 비해, 안정한 특성을 얻을 수 있는 것이 알려져 있다.
TFD(21)의 제 2 TFD 요소(21b)의 선단에 겹쳐서 형성되는 도트 전극(17a)은, 예컨대, ITO(인듐 주석 산화물)등으로 된 금속 산화물에 대하여 포토리소그래피 처리 및 에칭 처리를 실시함으로써 형성된다. 도트 전극(17a)은, 도 1a에 도시하는 바와 같이, 하나의 라인 배선(22)의 연장 방향, 즉 X 방향에 따라 복수개가 열 형상으로 나란히 배열되어 있고, 또한, 그 열 형상의 도트 전극(22)이 라인 배선(22)과 직각인 방향, 즉 Y 방향으로 서로 평행하게 나란히 배열되어 있다. 이 결과, 복수의 도트 전극(17a)은 X 방향과 Y 방향에 의하여 규정되는 평면내에서 매트릭스 형상으로 배열된다.
복수의 도트 전극(17a)은, 그들의 개개가 표시 도트의 1개를 구성하여, 그들의 표시 도트가 복수개, 매트릭스 형상으로 배열됨으로써, 영상을 표시하기 위한 표시 영역이 형성된다.
도 2에 있어서, 제 1 기판(4a)에 대향하는 제 2 기판(4b)은, 화살표 B 방향에서 보아 정사각형 형상이고 유리, 플라스틱 등에 의해서 형성된 제 2 기재(11b)를 갖는다. 그리고, 이 제 2 기재(11b)의 액정측 표면에, 컬러 필터(28)가 형성되어, 그 위에 라인 전극(17b)이 형성되어, 그 위에 배향막(18b)이 형성된다. 배향막(18a)의 표면에는, 한 쌍의 기판(4a 및 4b)을 밀봉재(6)에 의해서 접착하기 전에, 연마 처리 등과 같은 배향 처리가 실시된다.
또한, 제 2 기재(11b)의 외측 표면에는 편광판(27b)이, 예를 들어, 접착 등에 의해서 장착된다. 이 편광판(27b)은, 제 1 기판(4a) 측의 편광판(27a)의 편광 투과축과 다르게 되어 있는 일방향을 향하는 직선 편광을 투과시켜, 그 이외의 편광을 흡수, 분산 등에 의해서 투과시키지 않도록 기능한다.
라인 전극(17b)은, 도 1 및 도 1a에 도시하는 바와 같이, 라인 배선(22)과 직각인 방향, 즉 Y 방향으로 연장하고, 또한 직각 방향인 X 방향으로 서로 간격을 두고 평행하게, 즉 전체적으로 스트라이프 형상으로 형성되어 있다. 또한, 개개의 라인 전극(17b)은 도 1a에 도시하는 바와 같이, Y 방향으로 열 형상으로 나란히 배열되는 복수의 도트 전극(17a)에 대향하도록 형성된다. 그리고, 도트 전극(17a)과 라인 전극(17b)이 겹치는 영역이 표시 도트를 구성한다.
또, 도 1에서는, 구조를 이해하기 쉽게 나타내기 위해서 라인 전극(17b)을 몇 개만 간격을 크게 하여 모식적으로 도시하였지만, 실제로는, 라인 전극(17b)은 다수개가 대단히 좁은 간격으로 형성된다.
도 2에 있어서, 컬러 필터(28)는, 소정의 배열로 한줄로 배열된 R, G, B의 3색 화소(29)와, 그들의 화소(29) 사이에 형성된 차광 영역, 즉 블랙 마스크(31)에 의하여 형성된다. R, G, B의 각색의 색화소(29)의 배열에서는, 예를 들어, 스트라이프 배열, 델타 배열, 모자이크 배열 등이 있다. 또한, 개개의 색화소(29)는, 도트 전극(17a)과 라인 전극(17b)이 겹쳐 형성되는 표시 도트에 대응하는 위치에 형성된다.
도 1에 있어서, 제 1 기판(4a)은 제 2 기판(4b)의 외측으로 돌출하는 돌출부(7)를 갖고, 그 돌출부(7)의 표면에는 배선(32) 및 단자(33)가 형성되어 있다. 이들 배선(32) 및 단자(33)가 모이는 영역에 구동용 IC(9)가 ACF(Anisotropic Conductive Film : 이방성 도전막)(8)에 의해서 실장된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 구동용 IC(9)은 돌출하는 형상의 단자인 범프(36)를 갖는다. 또한, ACF(8)은, 열경화성, 열가소성 또는 자외선 경화성 등으로 된 경화 특성을 갖는 수지(37)에 다수의 미세한 도전 입자(38)를 혼입시킴으로써 형성되어 있다. 제 1 기판(4a)의 돌출부(7) 상에 형성된 배선(32)과 구동용 IC(9)의 출력측의 범프(36)는 ACF(8) 내의 도전 입자(38)에 의해서 도전 접속된다. 또한, 단자(33)와 구동용 IC(9)의 입력측의 범프(36)도 도전 입자에 의해서 도전 접속된다.
도 2에 있어서, 배선(32) 및 단자(33)는 제 1 기판(4a) 상에 라인 배선(22)이나 도트 전극(17a)을 형성할 때에 동시에 형성된다. 또, 라인 배선(22)은 돌출부(7) 위에 그대로 연장하여 배선(32)으로 되어 있다. 또한, 제 1 기판(4a)과 제 2 기판(4b)을 접착하는 밀봉재(6)의 내부에는 구형 또는 원통형의 도통재(34)가 혼입되어 있다. 제 2 기판(4b) 상에 형성된 라인 전극(17b)은 제 2 기판(4b) 위에서밀봉재(6) 그대로 레이아웃된 후, 도통재(34)를 거쳐서 제 1 기판(4a) 상의 배선(32)에 도전 접속되어 있다. 이상의 구성에 의해, 제 1 기판(4a) 상에 실장된 구동용 IC(9)은, 제 1 기판(4a) 상의 라인 배선(22)을 따라서 도트 전극(17a)과, 제 2 기판(4b) 상의 라인 전극(17b)의 양쪽의 전극에 신호를 공급할 수 있다.
도 1에 있어서, 액정 패널(2)을 구성하는 제 1 기판(4a)의 외측 표면에 대향하여 배치된 조명 장치(3)는, 예컨대, 투명한 플라스틱에 의해서 형성된 사각형 형상으로 판형상의 도광체(39)와, 그 도광체(39)에 부착되는 광원 장치(41)를 갖는다. 도 2에 있어서, 도광체(39) 중 액정 패널(2)과 반대측의 면에는 광반사 시트(52)가 예를 들어 접착에 의해서 장착되어 있다. 또한, 도광체(39) 중 액정 패널(2)에 대향하는 면에는 광 확산 시트(53)가 예를 들어 접착에 의해서 장착되고, 또한 그 위에 프리즘 시트(54)가 예를 들어 접착에 의해서 장착된다.
광 반사 시트(52)는, 도광체(39) 중 액정 패널(2)과 반대측의 면으로부터 외부로 출사된 광을 반사하여, 다시 도광체(39)를 통과시켜, 도광체(39) 중 액정 패널(2)에 대향하는 면으로부터 외부로 출사된다. 광 확산 시트(53)는, 도광체(39) 중 액정 패널(2)에 대향하는 면으로부터 출사된 광을 확산, 즉 다방향으로 분산된다.
프리즘 시트(54)는, 액정 패널(2)에 대향하는 면 및/또는 도광체(39)에 대향하는 면에 프리즘, 즉 평행이 아닌 평면을 2개 이상 가지는 투명체를 마련한 시트부재이며, 광 확산 시트(53)로부터 출사된 광을 일정한 방향으로 향하도록 작용한다.
도 1에 있어서, 광원 장치(41)는, 광을 점형상으로 발생하는 광원으로서의 3개의 LED(42)와, 그들의 LED(42)를 지지하는 기판(43)을 갖는다. LED(42)는 필요에 따라 1개로 할 수 있고, 또는, 3개 이외의 복수개로 할 수도 있다. 기판(43)은, 예컨대, 플라스틱으로 가소성을 갖는 반투명의 필름상에 단자(44), 그들의 단자로부터 연장하는 배선(46) 및 그들의 배선(46)에 접속된 제어 회로(47)를 갖는다. 제어 회로(47)는, LED(42)을 구동하기 위한 전류를 생성한다. LED(42)는, 제어 회로(47)에 접속되도록 기판(43) 상에 접착 등에 의해서 고착된다.
LED(42)는, 예컨대 도 2에 도시하는 바와 같이 청색광을 발생하는 청색 LED(48)과, YAG 형광체를 포함하여 청색 LED(48)의 발광면에 마련된 수지(49)를 갖는다. 청색 LED(48)으로부터 발생한 청색광이 수지(49)를 통과할 때, 그 청색광의 일부가 YAG 형광체에 접하여 황색광, 즉 녹색광과 적색광과의 혼합광으로 변환되어, 이것이 YAG 형광체에 접하지 않아서 외부로 출사된 청색광과 혼합함으로써 발광면(51)에 백색광이 얻어지게 되어 있다.
광원 장치(41)의 기판(43)의 선단에는 부착 다이(K)가 설정되고, 이 부착 다이(K)가 광 반사 시트(52)를 거쳐서 도광체(39) 내의 액정 패널(2)과 반대측의 면에, 예컨대 접착에 의해서 고착된다. 이러한 접착 방식에 대신에, 도광체(39)의 적소에 돌기, 예컨대 핀을 형성하여, 또한 대응하는 기판(43)의 위치에 감합 구조, 예를 들어, 구멍을 마련하여, 그들의 핀과 구멍을 감합시킴으로써 광원 장치(41)를 도광체(39)에 고착하는 구조를 채용할 수도 있다.
또, 본 실시예에서는 도광체(39)와 기판(43)과의 사이에 광 반사 시트(52)를 마련했지만, 기판(43)을 도광체(39)에 직접 고착하고, 그 후에 기판(43) 및 도광체(39)의 외측 표면에 광 반사 시트(52)를 장착할 수도 있다.
도광체(39) 중 액정 패널(2)과 반대측의 면에는, 도트 패턴으로서의 복수의 돌출부(56)가 일정한 배열 패턴으로 형성된다. 이들 돌출부(56)는 도광체(39)의 내부를 전반사하면서 진행하는 광을 도광체(39)의 외부로 출사하기 위해서 마련되어 있다. 도 4는, 도 2에 있어서 액정 패널(2)을 제거하여 도광체(39) 및 광원 장치(41)를 화살표 B 방향에서 본 구조를 나타내고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 개개의 돌출부(56)는 평면적으로 사각형 형상으로 형성되고, 또한 광원 장치(41)에 가까운 측이 작은 면적으로 형성되고, 광원 장치(41)로부터 떨어짐에 따라서 면적이 커지도록 형성되어 있다.
이와 같이 광원 장치(41)로부터의 거리에 따라서 돌출부(56)의 면적을 변화시키는 것은, 광원 장치(41)에 가까운 측에서 액정 패널(2)을 향해서 출사되는 광의 광량을 약하게 하여, 광원 장치(41)로부터 먼 측에서 액정 패널(2)을 향해서 출사되는 광의 광량을 강하게 함으로써, 도광체(39)로부터 액정 패널(2)에 공급되는 면 형상의 광을 균일하게 하기 위해서이다.
또, 도 2에 있어서, 광 반사 시트(52), 광 확산 시트(53) 및 프리즘 시트(54)는 필요에 따라서 그들의 중 어느 하나 또는 전부를 생략할 수 있다.
도 4에 있어서, 광원 장치(41)를 구성하는 기판(43) 중 LED(42)가 마련되어 있는 위치보다도 도광체(39) 측의 영역(G)의 표면에 있어서, 인접 LED(42)간의 영역에는 광 반사 영역(H)이 마련된다. 또한, 그들 광 반사 영역(H)의 사이에 있어서, LED(42)의 발광면(51)의 전방 영역, 즉 발광면(51)의 근방에는, 국소적 고휘도 영역 A(도 11a 참조)의 휘도를 억제하기 위한 광학 영역(P)이 마련된다.
광 반사 영역(H)은, 본 실시예의 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 기판(43) 상에 인쇄된 백색 재료(57)에 의해서 형성되어 있다. 또한, 광학 영역(P)은, 백색 재료(57) 위에 형성된 흑색 재료(58)에 의해서 형성되어 있다. 이 흑색 재료(58)가 광을 반사시키기 어려운 부재로서 작용한다. 광학 영역(P) 및 광 반사 영역(H)은, 도광체(39)의 입광면(39a)과 LED(42)의 발광면(51)과의 사이의 영역, 및 기판(43)이 도광체(39)와 겹치는 영역의 양쪽에 걸쳐 마련되어 있다.
광 반사 영역(H)은, 백색 재료의 인쇄에 한정되지 않고, 기판(43) 그 자체를 백색 재료로 형성하는 것, 또는 백색 시트를 접착하는 것 등에 의해서 실현할 수 있다. 또한, 색에 관해서는, 백색에 한정되지 않고, 광을 반사할 수 있는 그 밖의 색으로 할 수 있다.
또한, 광학 영역(P)을 구성하는, 광을 반사시키기 어려운 부재는, 흑색 재료의 인쇄에 한정되지 않고, 기판(43) 그 자체를 흑색 재료로 형성하는 것, 또는 흑색 시트를 접착하는 것 등에 의해서 실현할 수 있다. 또한, 색에 관해서는, 흑색에 한정되지 않고, 광을 흡수할 수 있는 그 밖의 색, 예컨대 회색으로 할 수 있다.
도 5는, 광원 장치(41)를 구성하는 기판(43)과 도광체(39)를 부착한 구조체 중 LED(42)가 마련된 부분을 확대하여 나타내고 있다. 일반적으로, LED(42)는 출사광에 대해서 지향성을 갖고 있다. 즉, LED(42)의 발광면(51)으로부터 나가는 광은 특정 방향에 강하고, 특정 방향에 약한 성질을 가지고 있다. 도 5에 부호(S)로 나타내는 도면은, LED(42)의 광지향성을 나타내고 있다.
이 광지향성도 S의 견해를 설명하면, 도 5a에 있어서, LED(42)로부터 출사하는 광 중 화살표 C0로 나타내는 직진 방향으로 진행하는 광의 강도는 화살표 C0의 길이로 나타내는 크기를 갖고, 화살표 C1, C2, C3, C4의 각각의 방향으로 진행하는 광의 강도는, 각각의 화살표의 길이에 대응한 강도를 갖는다. 이 지향성도 S에서 알 수 있는 바와 같이, LED(42)의 발광면의 바로 옆방향, 즉 각도 0°의 바로 옆방향에는 광이 출사되지 않는다. 또, LED(42)의 광지향성은 평면적인 것이 아니라 도 5b에 도시하는 바와 같이 높이 방향으로도 발현된다. 즉, LED(42)은 3차원적인 광지향성도 S에서 나타내는 광지향성을 갖는다.
본 실시예에 있어서, 국소적 고휘도 영역의 발생을 억제하기 위한 광학 영역(P)의 평면적인 폭(D)은, 상기 광지향성도 S보다도 넓은 범위로 되도록 형성된다. 이것에 의해, LED(42)로부터의 광이 기판(43)으로 반사하는 것을 확실히 억제할 수 있어, 그 결과, 당해 반사광에 기인하여 발생하는 국소적 고휘도 영역을 확실히 억제할 수 있다.
또, 광학 영역(P)의 평면적인 폭(D)은 상기한 바와 같이 하여 결정할 수 있지만, 그 광학 영역(P)의 평면적인 길이(E)는, 광지향성도 S와는 관계없이, 도 5b에 도시하는 바와 같이 하여 결정할 수 있다. 구체적으로는, 광학 영역(P)의 길이(E)는, LED(42)의 발광면(51)으로부터 출사된 광이 도광체(39)와 LED(42)와의 사이를 통하여 기판(43)에 직접 도달하는 영역보다도 길게 설정된다. 이렇게 하면, 기판(43)으로부터의 반사광에 있어서 국소적 고휘도 영역의 발생에 기여하는 부분의 반사광을 확실히 억제할 수 있다.
또, 본 실시예와 같이 기판(43)과 도광체(39)와의 사이에 광 반사 시트(52)를 개재시킨 구조를 채용하는 경우에는, LED(42)으로부터 나와서 도광체(39)로 들어간 광은 광 반사 시트(52)로 반사하여 광학 영역(P)에는 도달하지 않는다. 따라서, 광 반사 시트(52)와 겹치는 영역에 대해서는 광학 영역(P)을 마련하더라도, 또는 마련하지 않더라도, 국소적 고휘도 영역의 발생을 억제하는 것에 관한 효과에는 변함이 없을 지도 모른다. 그러나, 광 반사 시트(52)를 투과하는 광이 존재하는 경우가 있을 지도 모르기 때문에, 그와 같은 광이 기판(43)에 반사되어 국소적 고휘도 영역의 발생에 관여하는 것을 방지하기 위해서, 할 수 있으면, 광 반사 시트(52)와 겹치는 영역의 기판(43) 상에도 광학 영역(P)을 마련하여 놓은 것이 바람직하다.
또한, 액정 장치의 변형예으로서, 광 반사 시트(52)를 본 실시예와 같이 기판(43)과 도광체(39)와의 사이에 마련하는 것은 아니고, 도광체(39)의 주변단에 기판(43)을 직접 장착하고, 그 후에 광 반사 시트(52)를 기판(43) 및 도광체(39)의 외측 표면에 장착하는 구성이 생각된다. 이러한 경우에는, 도광체(39) 중 LED(42)의 근방의 주변 단부에 있어서, LED(42)로부터 나와서 도광체(39)에 입사된 광이 도광체(39)와 외부 공간과의 경계면에서 전반사하는 일 없이, 도광체(39)의 외부 즉 공간내로 출사할 수 있다. 이러한 경우, 도광체(39)의 외부로 출사하는 광이 기판(43)에 도달하면, 그 광은 기판(43)에서 반사되어 국소적 고휘도 영역의 발생에 관여하는 우려가 있기 때문에, 그와 같은 반사광이 발생한다고 생각되는 기판(43) 상의 영역에도 광학 영역(P)을 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 액정 장치의 변형예로서, 광 반사 시트(52)를 채용하는 일 없이, 도광체(39)의 주변단에 기판(43)을 직접 장착하는 구성도 생각된다. 이러한 경우에도, 도광체(39) 중 LED(42)의 근방의 주변 단부에서, LED(42)로부터 나와서 도광체(39)에 입사된 광이 도광체(39)와 외부 공간과의 경계면에서 전반사하는 일 없이, 도광체(39)의 외부즉 공간 내로 출사될 수 있다. 이러한 경우도, 도광체(39)의 외부로 출사하는 광이 기판(43)에 도달하면, 그 광은 기판(43)에서 반사되어 국소적 고휘도 영역의 발생에 관여하는 두려움이 있는 것으로, 그와 같은 반사광이 발생한다고 생각되는 기판(43) 상의 영역에도 광학 영역(P)을 마련하는 것이 바람직하다.
LED(42)의 근방의 기판(43) 위에 광학 영역(P)을 마련함으로써, 국소적 고휘도 영역의 발생을 억제할 수 있는 것은 상술한 바와 같다. 본 실시예에서는, 그 위 또한, 이웃하는 한 쌍의 광학 영역(P) 사이에 백색 영역 등의 광 반사 영역(H)을 마련하고 있다. 일반적으로, LED(42)의 발광면의 전방 영역에는 광이 도달하기 용이하지만, 이웃하는 한 쌍의 LED(42)의 중간 영역, 즉 LED(42)의 양 옆 부분에는 광이 도달하기 어렵다. 그리고, 이것이 LED(42)의 전방 영역에 대응하여 국소적 고휘도 영역이 발생하기 쉬운 이유 중 하나라고 생각된다. 이것에 관하여, 본 실시예와 같이, 이웃되는 한 쌍의 LED(42)의 중간 영역에 광반사 영역(H)을 마련하면, 광량이 저하하기 쉬운 당해 영역에 있어서의 기판(43) 상에서의 반사 광량을 증대시킬 수 있고, 그 때문에, 국소적 고휘도 영역의 발생을 보다 확실히 억제할 수 있다.
다음에, 도 1 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 도광체(39)의 입광면(39a)에는, 프리즘면(61)과 평면(62)이 교대로 연속하는 광학 패턴이 형성되어 있다. 프리즘은, 평행하지 않은 평면을 2개 이상 가지는 투명체이며, 프리즘면은 그와 같은 프리즘의 외면이다. 본 실시예에서는, 도광체(39)의 입광면(39a)의 높이 방향, 즉 두께 방향의 전역에 걸쳐 직선 형상으로 연장하는 단면 삼각형 형상으로 산 형상의 돌기가 프리즘면(61)으로서 마련되어 있다.
또, 프리즘면(61)은, 입광면(39a)의 높이 방향, 즉 도광체(39)의 판두께 방향의 전역에 걸쳐 마련되는 것으로 한정되지 않고, 그 높이 방향의 부분적인 위치에 마련할 수도 있다. 또한, 프리즘면(61)의 단면 삼각형 형상은, 입광면(39a)을 밑변으로 하는 정삼각형 형상이나, 그 정삼각형 형상보다도 높이가 높고, 즉 날카로운 형상의 2등변 삼각형이나, 상기의 정삼각형보다도 높이가 낮고, 즉 부채꼴 형상의 2등변 삼각형이나, 직각 삼각형이나, 그들 이외의 임의의 삼각형 형상으로 하는 것이 가능하다. 또한, 프리즘면(61)의 단면 형상은, 삼각형 형상 이외의 다각형상으로 하는 것이 가능하다.
이상과 같이, 본 실시예에서는, 도광체(39)의 입광면(39a)에 프리즘면(61)을 마련하였기 때문에, LED(42)로부터 나와서 도광체(39)에 입사되는 광은 당해 프리즘면(61)에 의해서 도광체(39)의 평면 방향으로 적절히 확산되고, 그래서, 기판(43) 상에 마련된 광학 영역(P)의 존재로 인해, LED(42)의 근방 영역에 국소적 고휘도 영역이 발생하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
또, 도광체(39)의 입광면(39a)에 프리즘면(61)을 마련하는 데 있어서는, 그 프리즘면(61)만을 연속하여 마련하는 것, 즉 입광면(39a)의 전면을 연속하는 프리즘면(61)으로 하는 것도 생각된다. 그러나 본 실시예에서는, 그와 같은 연속하는 프리즘면(61)을 채용하는 것은 아니고, 프리즘면(61)과 평면(62)이 교대로 연속하는 광학 패턴을 채용하고 있다.
이와 같이, 서로 이웃되는 한 쌍의 프리즘면(61) 사이에 평면(62)을 개재시키면, 프리즘면(61)을 연속시키는 경우에 비해, 국소적 고휘도 영역의 발생을 보다 확실히 방지할 수 있는 것이 본 발명자의 실험에 의해서 확인되었다. 이것은, 프리즘면(61)의 사이에 평면(62)을 개재시킨 쪽이, 프리즘면(61)을 연속시키는 경우에 비해, 광의 확산 상태를 보다 현저하게 할 수 있기 때문이다고 생각된다.
또한, 평면(62)을 개재시키는 일없이 프리즘면(61)을 연속시키면, 출사광의 휘도가 저하하는 것이 고려되지만, 프리즘면(61)과 평면(62)을 연속시키면, 휘도의 저하를 방지하여 밝은 표시를 할 수 있다.
또, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 프리즘면(61)을 구성하는 단면 삼각형 형상의 밑변 부분은, 그 프리즘면(61)에 가장 가까운 돌출부(56a)의 폭보다도 길게 형성되어 있다. 환언하면, 도광체(39) 중 액정 패널(2)의 반대측의 면에, 광의 굴절을 조절하기 위한 복수의 돌출부(56)를 형성하는 경우에는, 그들 돌출부(56) 중 프리즘면(61)에 가장 가까운 위치에 있는 돌출부(56a)의 폭은, 프리즘면(61)의 밑변 부분보다도 작게 형성된다.
이하, 상기 구성에 의해서 이루어지는 액정 장치에 관해서 그 동작을 설명한다.
태양광, 실내광 등의 외부광이 충분한 경우, 도 2에 화살표 F로 도시하는 바와 같이, 외부광이 제 2 기판(4b)을 통해서 액정 패널(2)의 내부로 들어오게 되고, 이 외부광이 액정층(13)을 통과한 후에 반투과 반사막(16)에서 반사하여 액정층(13)에 공급된다.
한편, 외부광이 불충분한 경우에는, 조명 장치(3)를 구성하는 광원 장치(41) 내의 LED(42)를 점등한다. 이 때, LED(42)로부터 점형상으로 출사한 광은 화살표 J로 도시하는 바와 같이 도광체(39)의 입광면(39a)으로부터 해당 도광체(39)의 내부로 도입되고, 그 후, 액정 패널(2)에 대향하는 면, 즉 광출사면으로부터 직접 출사되고, 또는, 돌출부(56)를 마련한 반대측의 면으로부터 출사되어 광 반사 시트(52)에서 반사한 후에 광출사면으로부터 출사된다. 이렇게 하여 광출사면의 각 부분으로부터 출사하는 광이, 반투과 반사막(16)에 형성된 개구(19)를 통하여 면 형상의 광으로서 액정층(13)에 공급된다.
이상과 같이 하여 액정층(13)에 광이 공급되는 사이, 액정 패널(2)에 관해서는, 구동용 IC(9)에 의해서 제어되고, 라인 배선(22)에 예컨대 주사 신호가 공급되고, 동시에, 라인 전극(17b)에 예컨대 데이터 신호가 공급된다. 이 때, 주사 신호와 데이터 신호와의 전위차에 따라 특정 표시 도트의 TFD(21)가 선택 상태(즉, 온상태)가 되면, 그 표시 도트내의 액정 용량에 영상 신호가 기록되고, 그 후, 당해 TFD(21)이 비선택 상태(즉, 오프 상태)로 되면, 그 신호는 당해 표시 도트에 축적되어 당해 표시 도트내의 액정층을 구동한다.
이렇게 해서, 액정층(13)내의 액정 분자가 표시 도트마다 제어되고, 그 때문에, 액정층(13)을 통과하는 광이 표시 도트마다 변조된다. 그리고, 이와 같이 변조된 광이 편광판(27b)을 통과함으로써, 액정 패널(2)의 유효 표시 영역내에 문자, 숫자, 도형 등의 상이 표시된다.
이상과 같이 액정을 이용한 표시가 행해지는 사이, 도 4에 있어서, LED(42)으로부터 발생한 광은 도광체(39)의 입광면(39a)에서 해당 도광체(39)의 내부로 들어간다. 그리고, 이 광은, 도광체(39)의 내부를 전반사하면서 진행하는 사이에, 특정 광학 조건이 만족되었을 때에 도광체(39)로부터 면 형상으로 출사되어 액정 패널(2)에 공급된다.
이 때, LED(42)로부터 나온 광은 당해 LED(42)의 발광면(51)의 전방 영역에서는 강도가 높고, 당해 LED(42)으로부터 가로 방향으로 떨어진 영역에서는 강도가 약해진다. 이 때문에, 도광체(39) 중 LED(42)에 가까운 부분에는 국소적 고휘도 영역이 발생하기 쉽다. 그러나, 본 실시예에서는, 도광체(39)의 입광면(39a)에, 프리즘면(61)과 평면(62)이 교대로 연속하는 광학 패턴을 마련했기 때문에, 입광면(39a)에 입사한 광이 도광체(39)의 평면 방향으로 충분히 확산된다. 이 때문에, 도광체(39) 중 LED(42)에 가까운 부분에 국소적 고휘도 영역이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 휘도의 저하도 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, LED(42)의 발광면(51)의 전방 영역에 흑색의 광학 영역(P)을 마련했기 때문에, LED(42)의 발광면(51)의 전방 영역에 대응하는 광의 광량이 억제된다. 이 때문에, 프리즘면(61)을 포함하는 광학 패턴의 작용과의 상승 효과에 의해, 상기한 바와 같은 국소적 고휘도 영역의 발생을 보다 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, LED(42)의 가로 방향으로 떨어진 영역, 즉 LED(42)의 옆 영역에, 백색의 광반사 영역(H)을 마련했기 때문에, LED(42)의 가로 방향의 영역에서의 광의 광량 저하를 억제할 수 있다. 이 때문에, 프리즘면(61)을 포함하는 광학 패턴의 작용 및 흑색의 광학 영역(P)을 마련하는 것의 상승 효과에 의해, 상기한 바와 같은 국소적 고휘도 영역의 발생을 보다 억제할 수 있다.
(변형예)
도 6는, 도광체(39)의 입광면(39a)에 마련하는 프리즘면의 변형예를 나타내고 있다. 도 5a에서는 단면 형상이 정삼각형 형상 또는 2등변 삼각형 형상의 돌기를 프리즘면(61)으로서 채용했지만, 도 6에 나타내는 예에서는, 단면 형상이 직각 삼각형 형상의 돌기를 프리즘면(61)으로서 채용하고 있다.
도 7는, 도광체(39)의 입광면(39a)에 마련하는 프리즘면의 다른 변형예를 나타내고 있다. 도 5a나 도 6에 나타낸 실시예에서는, 프리즘면(61)으로서 돌기를 채용하였지만, 도 7에 나타내는 예에서는, 홈, 특히 단면 형상이 정삼각형 형상 또는 2등변 삼각형 형상의 홈을 프리즘면으로서 채용하고 있다.
도 8는, 도광체(39)에 있어서의 면 형상의 광출사면이나 그것과 반대측의 면에 마련하는, 광의 굴절율을 조절하기 위한 광학 패턴의 변형예를 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 실시예에서는, 그와 같은 광학 패턴으로서 도트 형상의 돌출부(56)를 채용했지만, 도 8에 나타내는 예에서는, LED(42)으로부터의 광의 입사 방향에 대하여 가로 방향으로 연장하는 복수의 직선 형상의 돌기(63), 즉 스트라이프 패턴을 광학 패턴으로서 채용하고 있다. 도 8에서는, 스트라이프 패턴(63)의 단면 형상을 삼각형 형상으로 하고 있지만, 이것을 사각형 형상, 반원 형상 등으로 하는 것도 가능하다.
도 5에 있어서 도트 형상의 돌출부(56)의 면적을 LED(42)로부터 떨어짐에 따라서 서서히 크게 한 것과 같은 이유로, 즉 도광체(39)의 광출사면으로부터 균일한 강도의 면 형상의 광을 출사시키기 위해, 복수의 스트라이프 돌기(63)의 배열 피치(M)는 서서히 촘촘하게 되도록 형성되어 있다. 또, 이것에 대신에, 스트라이프 돌기(63)의 크기를 서서히 크게 한 구조를 채용할 수도 있다.
또한, 도 5의 실시예에서는, 국소적 고휘도 영역의 발생을 방지하기 위한 광학 영역(P)을 형성하기 위한, 광을 반사시키기 어려운 부재로서, 흑색 재료의 인쇄 등의 처리를 실시했다. 즉, 광을 반사시키기 어려운 부재로서 광 흡수 부재를 이용했다. 그러나, 광을 반사시키기 어려운 부재는 그와 같은 광 흡수 부재로 제한되는 것이 아니고, 예컨대, 광 확산 부재 또는 광 투과 부재에 의해서 형성할 수도 있다.
(전자 기기의 실시예)
도 9는, 본 발명에 따른 전자 기기의 일례인 휴대 전화기의 일실시예를 나타내고 있다. 여기에 나타내는 휴대 전화기(90)는, 안테나(91), 확성기(92), 액정 장치(100), 키 스위치(93), 마이크로폰(94) 등의 각종 구성 요소를, 개체로서의 외장 케이스(96)에 저장하므로써 구성된다. 또한, 외장 케이스(96)의 내부에는, 상기 각 구성 요소의 동작을 제어하기 위한 제어 회로를 탑재한 제어 회로 기판(97)이 마련된다. 액정 장치(100)는, 예컨대 도 1에 나타낸 액정 장치(1)에 의해서 구성할 수 있다.
이 휴대 전화기(90)에서는, 키 스위치(93) 및 마이크로폰(94)을 통해서 입력되는 신호나, 안테나(91)에 의해서 수신한 수신 데이터 등이 제어 회로 기판(97) 상의 제어 회로에 입력된다. 그리고 그 제어 회로는, 입력된 각종 데이터에 근거하여 액정 장치(1)의 표시면 내에 숫자, 문자, 무늬 등의 화상을 표시하고, 또한 안테나(91)를 거쳐서 송신 데이터를 송신한다.
도 1에 나타낸 액정 장치(1)에서는, 도광체(39)의 입광면(39a)에 프리즘면(61) 및 평면(62)으로 구성하는 광학 패턴을 마련한 관계상, 액정 패널(2)의 유효 표시 영역 중 LED(42)에 가까운 측에 국소적 고휘도 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있어, 균일한 밝기의 표시를 할 수 있다. 따라서, 도 9의 액정 장치(100)로서 그와 같은 액정 장치(1)를 이용하면, 휴대 전화기(90)의 표시부에 밝기가 균일한 보기 쉬운 표시를 할 수 있다.
도 10는, 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 실시예를 나타내고 있다. 여기에 나타내는 전자 기기는, 표시 정보 출력원(101), 표시 정보 처리 회로(102), 전원 회로(103), 타이밍 발생기(104) 및 액정 장치(100)에 의해서 구성된다. 그리고, 액정 장치(100)는 액정 패널(107) 및 구동 회로(106)를 갖는다.
표시 정보 출력원(101)은, RAM(Random Access Memory) 등의 메모리나, 각종 디스크 등의 저장 유닛이나, 디지털 화상 신호를 동조 출력하는 동조 회로 등을 갖고, 타이밍 발생기(104)에 의해 생성되는 각종 클럭 신호에 근거하여, 소정 포맷의 화상 신호 등의 표시 정보를 표시 정보 처리 회로(102)에 공급한다.
다음에, 표시 정보 처리 회로(102)는, 증폭·반전 회로나, 로테이션 회로나, 감마 보정 회로나, 클램프 회로 등의 주지의 회로를 다수 구비하고, 입력한 표시 정보의 처리를 실행하여, 화상 신호를 클럭 신호(CLK)와 동시에 구동 회로(106)에 공급한다. 여기서, 구동 회로(106)는, 주사선 구동 회로(도시 생략)나 데이터선 구동 회로(도시 생략)와 함께, 검사 회로 등을 총칭한 것이다. 또한, 전원 회로(103)는, 상기의 각 구성 요소에 소정의 전원 전압을 공급한다.
본 실시예의 전자 기기에 있어서도, 액정 장치(100)로서 도 1에 나타낸 액정 장치(1)를 이용함으로써, 국소적 고휘도 영역이 없고, 밝기가 균일한 표시를 할 수 있다.
(그 밖의 실시예)
이상, 바람직한 실시예를 예를 들어 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 그 실시예에 한정되는 것이 아니고, 청구의 범위에 기재한 발명의 범위 내에서 여러 개변할 수 있다.
예컨대, 도 1에 나타낸 실시예에서는, 기판 표면에 구동용 IC을 직접 실장하는 구조인 COG 방식의 액정 장치에 본 발명을 적용했지만, COG 방식 대신에, FPC(Flexible Printed Circuit) 등의 배선 기판을 거쳐서 구동용 IC을 액정 패널에 접속하는 구조의 액정 장치에 대하여 본 발명을 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 구동용 IC가 실장된 TAB(Tape Automated Bonding) 기판을 액정 패널에 접속하는 구조의 액정 장치에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 실시예에서는, 2단자형의 능동 소자인 TFD를 스위칭소자로서 각 표시 도트에 부설하는 구조의 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치에 본 발명을 적용했지만, 이것 대신에, 액티브 소자를 이용하지 않는 단순 매트릭스 방식의 액정 장치나, TFT(Thin Film Transistor) 등의 3단자형의 능동 소자를 스위칭소자로서 각 표시 도트에 부설하는 구조의 액티브 매트릭스 방식의 액정 장치 등에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 도 1에 나타내는 실시예에서는, 액정으로서 TN 형이 이용되는 것이 일반적이지만, 이것 대신에, BTN(Bi-stable Twisted Nematic)형 액정을 이용하는 구조의 액정 장치나, 강유전형 액정 등의 메모리성을 갖는 쌍안정형의 액정을 이용하는 구조의 액정 장치나, 고분자 분산형의 액정을 이용하는 구조의 액정 장치나, 분자의 길이축 방향과 단축 방향으로 가시광의 흡수에 이방성을 갖는 염료(게스트)를 일정한 분자 배열의 액정(호스트)에 용해하여, 염료 분자를 액정 분자와 평행하게 배열시킨 GH(게스트 호스트)형의 액정을 이용하는 구조의 액정 장치 등의 각종 구조의 액정 장치에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전압 무인가시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수직 방향으로 배열하는 한편, 전압 인가시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수평 방향으로 배열하는 수직 배향(즉, 호메오트로픽(homeotropic) 배향)을 이용하는 구성의 액정 장치에 대하여도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전압 무인가시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수평 방향으로 배열하는 한편, 전압 인가시에는 액정 분자가 양 기판에 대하여 수직 방향으로 배열한다고 하는 평행 배향(즉, 수평 배향 또는 동종(homogeneous) 배향)을 이용하는 구성의 액정 장치에 대하여도 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명을 적용할 수 있는 액정 장치는, 액정이나 배향 방식으로 여러 가지의 것을 채용할 수 있다.
또한, 도 9에서는, 본 발명을 전자 기기로서의 휴대 전화기에 적용하였지만, 본 발명은, 휴대 정보 단말기, 디지털 카메라, 비디오 카메라, 기타 여러 가지의 전자 기기에 적용할 수 있다.
실시예
(제 1 실시예)
도 13a에 도시하는 바와 같이, 프리즘면(61)의 높이를 L1 = 10 ∼ 50㎛, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.3 mm으로 하고, 정수리 각을 α= 80 ∼ 120°으로 하고, 피치를 P1 = 100 ∼ 300㎛로 하고, LED(42)의 발광면과 도광체(39)의 입광면(39a)과의 사이의 거리를 D1 = 0.2 mm 이하로 하였다. 또한, 도 13b에 도시하는 바와 같이 LED(42)의 발광면의 높이를 H1 = 0.7 mm으로 하고, LED(42)의 높이를 H2 = 1.0 mm으로 하고, 도광체(39)의 입광면(39a)의 높이를 H3 = 0.8 ∼ 0.9 mm으로 하였다. LED(42), 프리즘면(61) 등의 조건을 이상과 같이 설정한 바, 국소적 고휘도 영역이 실용상 문제가 없는 정도까지 저감할 수 있고, 더구나, 도광체(39)로부터 출사하는 광의 휘도를 충분한 크기로 확보할 수 있었다.
(제 2 실시예)
다음에, 도 14a에 있어서, 쌍각 사이즈가 2인치인 도광체(39)이고, 입광면(39a)이 단순한 평면인 것, 입광면(39a)이 프리즘면과 평면과의 연속으로 이루어지는 본 발명 제품, 그리고 입광면(39a)이 프리즘면만의 연속인 것의 3종류의 도광체(39)를 준비하였다.
그리고, 각 도광체(39)의 입광면(39a)에 대향하여 3개의 LED(42)를 광원으로서 설치하였다. 또한, 각 도광체(39)의 이면측에 광 반사 시트(66)를 마련하고, 또한, 각 도광체(39)의 광 출사측에 광 확산 시트(67), 제 1 프리즘 시트(68a), 제 2 프리즘 시트(68b)를 마련하였다. 제 1 프리즘 시트(68a)와 제 2 프리즘 시트(68b)의 프리즘 패턴은 서로 직교하도록 배치되였다.
상기의 각 조명 장치에 있어서 LED(42)의 1개당 15 mA의 전류를 공급하여 그것들을 점등하였다. 그리고, 도 14b에 있어서, 도광체(39)의 광 출사면 상의 (1) ∼ (5)로 나타내는 5점에서의 휘도를 휘도계 BM5A(탑콘사제)를 이용하여 측정하였다.
이상의 측정 결과를 도 15에 나타낸다. 도 15에 있어서, 「평균 휘도」는 (1) ∼ (5)에 있어서 측정한 휘도의 평균치이다. 또한, 「균일성」은 「휘도 얼룩」의 평균치이다. 이 측정 결과로부터 다음 것이 밝혀졌다. 즉, 도광체(39)에 있어서의 LED(42)의 근방에 발생하는 국소적 고휘도 영역은, 프리즘면과 평면을 연속시킨 구성의 것에 의해서 실용상 문제가 없는 정도까지 저감되었다. 또한, 도광체의 광 출사면에 있어서의 휘도 얼룩은, 프리즘면과 평면을 연속시킨 구성의 것에 의해서 실용상 문제가 없는 정도까지 저감되었다. 또한, 도광체의 광 출사면에 있어서의 평균 휘도는, 프리즘면과 평면을 연속시킨 구성의 것이 가장 높았다. 이상으로, 도광체의 입광면에 프리즘면과 평면이 연속하는 광학 패턴을 마련하면, 휘도가 높고, 또한 국소적 고휘도 영역의 발생이 없는 출사광을 얻을 수 있다는 것을 알았다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치 및 액정 장치의 각각의 일실시예를 분해 상태로 나타내는 사시도,
도 2는 도 1에 나타내는 액정 장치의 단면 구조를 나타내는 단면도,
도 3은 도 1의 액정 장치에 이용되는 액티브 소자의 일례를 나타내는 사시도,
도 4는 도 1의 액정 장치에 이용되는 조명 장치의 평면 구조를 도시하는 평면도,
도 5a는 도 4의 요부를 확대하여 나타내는 평면도이며, 도 5b는 그 요부의 단면 구조를 나타내는 단면도,
도 6은 도광체의 입광면에 마련하는 프리즘면의 변형예를 나타내는 평면도,
도 7은 도광체의 입광면에 마련하는 프리즘면의 다른 변형예를 도시하는 평면도,
도 8a는 도광체의 광출사면 등에 마련하는 광학 패턴의 변형예를 나타내는 평면도이며, 도 8b는 그 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 전자 기기의 일실시예를 나타내는 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 전자 기기의 다른 실시예를 나타내는 블럭도,
도 11은 조명 장치의 종래 예를 나타내는 평면도,
도 12는 조명 장치의 다른 종래 예를 나타내는 평면도,
도 13은 본 발명에 따른 조명 장치의 일실시예를 도시하는 도면이며, 도 13a는 평면도, 도 13b는 측면 단면도,
도 14는 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 실시예를 도시하는 도면, 도 14a는 측면도, 도 14b는 평면도,
도 15은 도 14에 나타내는 실시예를 이용하여 행한 측정의 결과를 도시하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정 장치 2 : 액정 패널
3 : 조명 장치 4a, 4b : 기판
16 : 반투과 반사막 17a : 도트 전극
17b : 라인 전극 18a, 18b : 배향막
19 : 개구 21 : TFD
22 : 라인 배선 27a, 27b : 편광판
28 : 컬러 필터 41 : 광원 장치
42 : LED(광원) 43 : 기판
44 : 단자 51 : 발광면
52 : 광 반사 시트 53 : 광 확산 시트
54 : 프리즘 시트 56 : 돌출부(도트 패턴)
57 : 백색 재료 58 : 흑색 재료
61 : 프리즘면 62 : 평면
63 : 돌기(스트라이프 패턴) 90 : 휴대 전화기(전자 기기)
100 : 액정 장치 A : 국소적 고휘도 영역
H : 광 반사 영역 K : 부착 다이
P : 광학 영역 S : 지향성도
W : 유효 발광 영역

Claims (19)

  1. 광을 발생하는 광원과,
    해당 광원으로부터의 광을 입광면에서 수광하여 광출사면으로부터 출사하는 도광체
    를 구비하되,
    상기 입광면에는 프리즘면과 평면이 연속하는 광학 패턴이 형성되고,
    상기 도광체의 광출사면 또는 그 반대측의 면에는 광의 굴절율을 조절하기 위한 복수의 도트 패턴이 형성되고, 그들의 도트 패턴 중 상기 입광면에 가장 가까운 위치에 형성된 도트 패턴의 폭은 상기 프리즘면의 밑변의 길이보다 작은 것
    을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘면은 상기 도광체의 두께 방향으로 직선적으로 연장하고, 또한 그 단면이 삼각형상의 돌기 또는 홈인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘면은 상기 도광체의 두께 방향으로 직선적으로 연장하고, 또한 그 단면이 상기 입광면을 밑변으로 하는 직각 삼각형상의 돌기 또는 홈인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘면은 상기 도광체의 두께 방향으로 직선적으로 연장하고, 또한 그 단면이 정삼각형보다도 날카로운 2등변 삼각형 형상의 돌기 또는 홈인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프리즘면의 폭은 상기 도광체의 두께 방향의 전역에서 대략 동일한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프리즘면의 높이 또는 깊이는 10 ~ 50㎛, 바람직하게는 0.02 ~ 0.03㎜이고, 상기 프리즘면의 꼭지각(頂角)은 80 ~ 120°이고, 상기 프리즘의 피치는 100 ~ 300㎛인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 도광체의 광출사면 및/또는 그의 반대측의 면에는 광의 굴절율을 조절하기 위한 복수의 스트라이프 패턴이 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 광을 발생하는 광원과,
    해당 광원을 지지하는 기판과,
    상기 광원으로부터의 광을 입광면에서 수광하여 광출사면으로부터 출사하는 도광체
    를 구비하되,
    상기 기판 중 상기 광원을 지지한 면에는, 상기 광원의 근방에 발생하는 국소적 고휘도 영역의 휘도를 억제하기 위한 광학 영역이 마련되고,
    상기 입광면에는, 프리즘면과 평면이 연속하는 광학 패턴이 형성되는 것
    을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 영역은, 광을 반사시키기 어려운 부재를 상기 광원의 발광면의 근방의 상기 기판 상에 마련함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 광학 영역은, 상기 기판 상의 영역으로서, 상기 광원으로부터의 광이 도달하는 영역에 광을 반사시키기 어려운 부재를 마련함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 광을 반사시키기 어려운 부재는, 상기 광원이 갖는 광 지향성 영역보다 넓은 범위로 마련되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원이 마련된 상기 기판의 표면으로서 상기 광학 영역의 주변 영역에 광 반사 영역을 마련한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 광 반사 영역은 백색 영역에 의해서 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 광을 반사시키기 어려운 부재는, 광 흡수 부재, 광 확산 부재 또는 광 투과 부재인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 광을 반사시키기 어려운 부재는, 흑색 또는 회색의 인쇄인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은, 청색 LED와, 해당 청색 LED의 주변에 마련된 YAG 형광체를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  18. 광을 면 형상으로 발생하는 조명 장치와, 해당 조명 장치의 발광면에 대향하여 마련된 액정 패널을 갖는 액정 장치에 있어서,
    상기 조명 장치는 제 1 항 내지 제 4 항, 제 6 항 및 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치에 의해서 구성된 것을 특징으로 하는 액정 장치.
  19. 액정층을 구비하는 액정 장치와, 해당 액정 장치를 수용하는 프레임과, 상기 액정 장치의 동작을 제어하는 제어 수단을 갖는 전자 기기에 있어서,
    상기 액정 장치는 청구항 18에 기재된 액정 장치에 의해서 구성되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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