KR100660238B1

KR100660238B1 - 면상 광원 장치 및 해당 장치를 구비한 표시 장치

Info

Publication number: KR100660238B1
Application number: KR1020040065187A
Authority: KR
Inventors: 사카이세이지; 모리아키히로; 요네다토시유키
Original assignee: 미쯔비시 덴기 가부시키가이샤
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-12-20
Also published as: TWI260446B; JP2005071702A; JP4371733B2; TW200508720A; KR20050020667A

Abstract

본 발명은 온도 변화나 경시 변화 등에 의해 생기는 조명광의 색도 및 휘도 변화를 자동적으로 보정할 수 있는 면상광원장치를 제공한다. 개구부를 갖는 박스와, 그 개구부에 설치되어 입사한 빛을 확산하는 확산판과, 상기 박스내에 설치된 광원과, 그 광원으로부터의 빛을 상기 확산판을 향하여 반사하는 반사판을 구비한 면상광원장치에 있어서, 상기 확산판에 대향하여 배치되어, 그 확산판으로부터의 빛을 검출하는 광센서와, 그 광센서의 검출치에 준하여, 상기 광원으로부터의 출사광의 량을 조정하는 제어수단을 구비하고 있다.

면상 광원 장치, 광센서, 표시 장치.

Description

면상 광원 장치 및 해당 장치를 구비한 표시 장치{plane light source device and display device including the same}

도1은 본 발명의 실시의 형태1에 관계된 면상광원장치의 개략 구성을 나타내는 평면도,

도2는 도1의 A-A선 단면도,

도3은 도1의 B-B선의 요부단면도,

도4는 본 발명의 실시의 형태1에 관계되는 면상광원장치의 동작 설명도,

도5는 본 발명의 실시의 형태2에 관계되는 면상광원장치를 나타내는 단면도,

도6은 도5에 나타내는 면상광원장치의 광센서 주변의 부분단면도,

도7은 본 발명의 실시의 형태2에 관계되는 면상광원장치를 설명하는 단면도,

도8은 차광부재의 다른 예를 나타내는 도,

도9는 광선센서에 직각프리즘을 배치한 예시도,

도10은 직각프리즘의 작용 설명도,

도11은 본 발명의 실시의 형태 3에 관계되는 면상광원장치를 나타내는 단면도,

도12는 본 발명의 실시의 형태4에 관계되는 면상광원장치를 나타내는 단면 도,

도13은 봉상광학소자의 작용 설명도,

도14는 본 발명의 실시의 형태5에 관계되는 면상광원장치의 개략 구성을 나타내는 평면도,

도15는 도14의 C-C선 단면도,

도16은 본 발명의 실시의 형태 6에 관계되는 면상광원장치의 개략 구성을 나타내는 평면도,

도17은 도16의 D-D선 단면도이다.

<<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>>

1 : 박스 1a : 개구부

1b : 바닥면 1c : 내부측면

1d : 수납부 1e : 수납부

1f : 공간부 1g : 측면

2 : 확산판 3 : 기판

4, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e : 점광원

5 : 편각소자 5a : 출사면

6 : 반사판 61 : 난반사부

61a : 구멍 61b : 볼록(凸)모양의 영역

61c : 입사공 62 : 정반사부

7 : 리플렉터(reflector) 8, 8a, 8b : 광센서

9 : 피드백회로 10 : 차광부재

10a : 핀홀 11 : 직각프리즘

11a : 입사면 11b, 11c : 반사면

12 : 봉상광학소자 12a : 윗면

12b : 바닥면 12c :측면

12d : 입사부 12e : 난반사부

21, 23 : 확산판 24 : 반사부

R1, R2, R3, R4, R5, F1, F2 : 빛

본 발명은 면상 광원 장치 및 해당 장치를 구비한 표시 장치에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 투과형의 액정표시장치나 문자나 도안을 표시한 판넬을 이용하는 간판이나 유도등 등의 표시장치 및 그 표시장치에 조명광을 공급하는 면상광원 장치에 관한 것이다.

종래의 면상광원장치의 일례는 특개평11-260572호 공보에 기재되어있다. 이 특개평11-260572호 공보기재의 면상광원장치는 당해 공보의 도1에 나타나는 것과 같이, 도광판의 LED모듈을 배치한 끝면에 센서를 배치하고, 외광의 각파장 대역의 에너지를 검출하고, 검출결과에 준하여 R(적),G(녹),B(청)의 광출사 에너지를 조정하는 것이다.

상기 특개평11-260572호 공보에 나타낸 면상광원장치와 같이 광원으로서 LED를 이용한 경우, 다음과 같은 문제가 생긴다. 즉, LED의 출력은 온도의존성이 강하기 때문에 주위의 온도변화에 의해 색도 및 휘도가 변화하는 문제가 있다. 또 이러한 온도 의존성은 R,G,B의 각 발광색에 의해 달라지기 때문에 주위의 온도변화에 의해 조명광의 화이트밸런스가 변화해버리는 문제가 있다. 더욱이 이러한 발광특성의 분산은 같은 발광색의 LED간에 있어서도 생기는 문제가 있다. 또한 LED의 수명특성은 R,G,B 마다 다르다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제에 비추어 이루어진 것이며, 온도변화나 경시변화 등에 의해 생기는 조명광의 색도 및 휘도의 변화를 자동적으로 보정할 수 있는 면상광원장치 및 그 장치를 구비한 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 개구부를 갖는 박스와, 그 개구부에 배치되어, 입사한 빛을 확산하는 확산판과, 상기 박스내에 설치된 광원과, 그 광원으로부터의 빛을 상기 확산판에 향하여 반사하는 반사판을 구비하는 면상광원장치에 있어서, 상기 확산판에 대향하여 배치되어, 그 확산판으로부터의 빛을 검출하는 광센서와, 그 광센서의 검출치에 준하여, 상기 광원으로부터의 출사광의 양을 조정하는 제어수단을 구비한다.
또한 본 발명의 면상광원장치는 개구부를 갖는 박스와, 그 개구부에 설치되어 입사한 빛을 확산하는 확산판과, 상기 박스내의 양측면에 설치된 한 쌍의 광원과, 그 광원으로부터의 빛을 상기 확산판에 향하여 빛을 반사하는 반사판을 구비하는 면상광원장치에 있어서, 상기 확산판에 대향하여 배치되어, 그 확산판으로 부터의 빛을 검출하는 2개의 광센서와, 상기 광센서의 각각의 검출치에 준하여, 상기 광원의 각각으로부터의 출사되는 빛의 양을 독립으로 조정하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한 본 발명의 면상광원장치는, 개구부를 갖는 박스와, 그 개구부에 설치된 한 쌍의 확산판과, 상기 박스의 바닥면에 설치된 광원과, 그 바닥면에 배치되어 상기 광원으로부터 출사한 빛을 반사하는 반사판과, 상기 박스의 바닥면에 배치되어 상기 확산판으로부터의 빛을 검출하는 광센서와, 그 광센서의 검출치에 준하여 상기 광원으로부터 출사하는 빛의 양을 조정하는 제어수단을 구비하는 것을 특징으로 하고있다.
더욱이 본 발명의 표시장치는 상기 면상광원장치와 그 면상광원장치로부터의 빛을 변조하는 표시소자를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 면상광원장치 및 그 장치를 구비한 표시장치의 실시의 형태를 도면에 준하여 설명한다, 또한 각도에 있어서 동일의 부호를 붙여진 것은, 실질적으로 마찬가지의 구성요소를 나타내고있다.

<실시의 형태1>

이하 도면을 이용하여 본 발명의 면상광원장치에 대하여 상세하게 설명한다. 도1은 본 발명의 실시의 형태1에 관계되는 면상광원장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도, 도2는 도1의 A-A선 단면도 및 도3은 도1의 B-B선의 요부단면도이다. 도1~3에 있어서, 1은 개구부(1a)를 갖는 박스이다. 박스(1)의 개구부(1a)에는 입사한 빛을 균일하게 확산시키는 확산판(2)이 배치되어 있다. 4는 발광다이오드(Light Emitting Diode : 이하, LED라고 한다.)로부터 되는 복수의 점광원이며, 적색(R)의 빛을 출사하는 점광원(4a)과, 녹색(G)의 빛을 출사하는 점광원(4b)과, 청색(B)의 빛을 출사하는 점광원(4c)으로 구성되어 있다. 또한 점광원(4)로서 LED이외, 레이저다이오드(Laser Diode:LD)등을 이용할 수 있다. 점광원(4)은 박스(1)의 상하방향의 내부측면(1c)에 따라 기판(3)상에 복수개 배열되어있다. 기판(3)상에 설치된 점광원(4a)(4b)(4c)은 조명광의 색도 및 필요가 되는 휘도에 응하여 각각의 개수를 설정한다. 도1에 나타내는 면상광원장치에 있어서는 G, B, G, R, G, B 등의 반복의 순열으로 배치되어있다. 5는 점광원(4)의 빛이 출사하는 위치에 배치된 편각소자이다. 편각소자(5)는 사다리꼴의 단면형상을 갖고, 박스(1)의 바닥면(1b)에 배치한 반사판(6)에 점광원(4)로부터 출사한 빛을 굴절한다. 반사판(6)은 편각소자(5)로부터 입사한 빛을 확산판(2)을 향하여 정반사하는 정반사부(62)와, 난반사하는 난반사부(61)로 구성되어있다. 7은 점광원(4)을 포위하고, 점광원(4)로부터 출사한 빛 중 박스(1)의 내벽을 향하는 빛을 편각소자(5)를 향하여 반사하는 리플렉터이다. 8은 광센서이며, 박스(1)의 바닥면(1b)의 대략 중앙부에 설치된 수납부(1d)에 배치되어있다. 광센서(8)는 R, G, B의 각 색에 대응하는 광량을 검출한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 반사판(6)의 난반사부(61)에는 광센서(8)에 빛이 입사하기 위한 구멍(61a)이 열려있다. 도1에 나타내는 것과 같이, 9는 광센서(8)에 접속된 제어수단인 피드백 회로로, 광센서(8)가 검출한 광량에 준하여, 각 색의 혼합색(백색)의 색도 및 휘도를 산출하고, 점광원(4)에 입력하는 전류, 전압 또는 듀티비(전류, 전압의 ON/OFF의 비)를 제어한다.

상기와 같이 구성된 면상광원장치의 광출사면에는 표시소자로서 액정표시판넬(도시되지 않음)등이 배치된다. 액정판넬에 도달한 면상광원으로부터의 빛은 영상신호에 준하여 변조되어 R, G, B 의 각각의 색을 표시한다.

이하, 본 실시의 형태1에 관계되는 면상광원장치의 동작을 도4를 이용하여 설명한다. 박스(1)의 양측면에 배치된 점광원(4)으로부터 출사하는 빛은 직접 또는 리플렉터(7)를 통하여 편각소자(5)에 입사한다. 편각소자(5)는 입사한 빛을 반사판(6)측에 굴절한다. 편각소자(5)로부터 출사한 빛은 반사판(6)에 의해 반사되어, 확산판(2)에 입사하고, 확산판(2)에서 확산하거나 또는 확산판(2)으로부터 재차 반사판(6)에 입사하여 다시 반사되는 것에 의해 확산판(2)에 입사한다. 이와 같이 점광원(4)으로부터 출사한 R, G, B의 3색의 빛은 확산판(2)과 반사판(6)과의 사이에서 입사, 반사를 반복하여 혼색되어, 백색광으로서 확산판(2)에 의해 확산된다.

도1에 나타내는 것과 같이 광센서(8)는 혼색된 백색광의 R, G, B의 각 광량을 검출하고, 검출된 R, G, B의 각 광량을 피드백회로(9)에 보낸다. 피드백 회로(9)는 광센서(8)가 검출한 R, G, B의 각 광량을 미리 설정된 각 광량과 비교하고, 검출된 광량이 설정치보다 감소한 경우는, 그 감소량에 따라서 R, G, B의 각 점광원(4)에 입력하는 전류, 전압 또는 듀티비를 올린다. 반대로 검출된 광량이 증가한 경우는, 그 증가량에 따라서 R,G,B의 각 점광원(4)에 입력하는 전류, 전압 또는 듀티비를 내린다. 이와 같이 광센서(8)에 의해 검출되는 R, G, B의 각 광량에 따라서 점광원(4)에 입력되는 전류, 전압 또는 듀티비를 R, G, B의 각색마다 독립으로 제어하는 것에 의해, 확산판(2)으로부터 출사하는 백색의 조명광을 소망의 색도 및 휘도로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시의 형태1에 관계되는 면상광원장치에 있어서는 광량을 측정하기 위한 광센서(8)를 박스(1)의 바닥면(1b)의 대략 중앙부에 배치하고 있다. 이것은, 광센서(8)의 위치가 중앙부로부터 멀어짐에 따라, 편각소자(5)로부터 광센서(8)에 직접 입사하는 빛이 증가하는 것으로 측정오차가 증가하기 때문이다. 즉, 도4에 나타내는 것과 같이 박스(1)의 바닥면(1b)의 중앙부로부터 떨어진 위치에 설치된 수납부(1e)에 광센서(8)를 배치한 경우, 편각소자(5)로부터 반사판(6)에 향하는 빛(R1)이 광센서(8)에 입사하기 때문에, 확산판(2)을 출사하는 혼색된 평균적인(대표적인)빛을 측정할 수 없다. 본 발명은, 광센서(8)를 박스(1)내의 바닥면(1b)의 대략 중앙부에 설치된 수납부(1d)에 배치함으로서 확산판(2)에서 혼색된 평균적인 빛(R2)을 검출할 수 있다. 이와 같이 정확한 참조치를 이용하여 R, G, B의 각 점광원(4)에 입력하는 전압, 전류 또는 듀티비를 제어하는 것에 의해 소망의 색도 및 휘도를 얻을 수 있다.

또한 본실시의 형태1에 있어서, 광센서(8)는 대략 중앙부에 배치했지만 확산판(2)에서 확산된 평균적인 빛을 검출할 수 있는 위치면 좋다.

또한, 반사판(6)에 설치되는 구멍(61a)은 광센서(8)가 빛을 검출하는데 필요한 최소사이즈로 구성됨으로써, 면상광원장치의 색도, 휘도 얼룩에 미치는 영향을 없앨 수 있다.

광센서(8)는 수광소자로서 포토다이오드를 이용하고 있고, 포토다이오드의 앞에 R, G, B의 파장에 대응하는 밴드패스필터(도시 안됨)또는 광흡수형 칼라필터(도시 안됨)등을 설치하고 있다.

또한 칼라필터로서는 시감도 특성에 가까운 분광감도특성을 갖는 것 등이 바람직하다.

RGB의 점광원(4)은, 백색광을 발하는 점광원에 비하여 발광효율이 높고, 액정표시장치에 이용되어지는 칼라필터의 적색, 녹색, 및 청색의 투과특성과 점광원(4)에 발광 스펙틀을 맞추어 넣음으로써, 색 재현성이 높은 표시장치를 얻을 수 있다. 또한 백색색도를 임의로 변경할 수 있다.

박스(1)의 광원을 배치하지 않은 내측의 측면(1g)에는, 내측에서 반사하여 확산판(2)에 빛이 향하도록 반사판을 배치하여도 좋다. 박스(1)의 내부는 반사재료나 백색의 도료 등을 도포하여, 점광원(4)으로부터 출사되는 빛의 반사효율을 향상시키는 것도 가능하다.

확산판(2)은 폴리에틸렌텔레프타레이트(PET),아크릴(PMMA), 혹은 폴리카보네이트(PC)등의 수지판 또는 글라스판 등에 반사재를 혼입하거나, 또는 표면을 조면(粗面)으로 가공하는 것에 의해 광확산성이 높은 면상광원장치를 얻을 수 있다.

리플렉터(7)는 은(銀) 또는 알루미늄 등으로 형성되는 반사층을 갖는 금속판, 은 또는 알루미늄 등의 금속을 증착한 수지제 시트(sheet), 또는 백색의 수지제 시트 등으로 구성할 수 있다.

또한, 반사판(6) 및 리플렉터(7)의 반사율을 90% 이상으로 하면 반사면에서의 반사로스를 억제할 수 있다. 반사판(6)은, 알루미늄 혹은 은 등의 금속판, 또는 수지제 시트에 알루미늄 혹은 은 등을 증착하는 것에 의해 구성된다.

또한 본 실시의 형태1에 있어서는 반사판(6)과 리플렉터(7)을 다른 부재로 구성하고 있지만, 반사판(6)과 리플렉터(7)를 동일부재로 일체로 형성할 수도 있다. 박스(1)가 반사판(6)이나 리플렉터(7)의 기능을 겸해도 좋다. 이와 같이 형성함으로써 부품점수를 줄이고, 조립작업성을 향상시킬 수 있다.

또한 출사광의 지향성을 제어하기 위해 렌즈시트나 확산시트등 광학시트류를 확산판(2)상에 배치하여도 좋다. 더욱이 정각(頂角)이 거의 90°로 연속한 삼각주를 표시면측에 형성한 렌즈시트를 이용하는 것에 의해 확산판(2)으로부터 출사한 빛의 일부를 확산판(2)측에 반사하여, 확산판(2)에 의한 광확산효과를 높이고, 반사판(6)의 반사광의 휘도 얼룩 및 색도 얼룩을 저감할 수 있다.

<실시의 형태2>

도5는 본 발명의 실시의 형태2에 관계되는 면상광원장치의 단면도, 도6은 도5에 나타내는 면상광원장치의 광센서 주변에 있어서의 부분단면도이다. 본실시의 형태2에 있어서는 도5 및 도6에 나타내는 것처럼 광센서(8)의 광입사부에 차광부재(10)가 설치되어 있다. 이 차광부재(10)에는, 원형의 구멍인 핀홀(10a)이 설치되어있다. 그 외의 구성은 실시의 형태1과 같다.

도7에 나타내는 것과 같이, 좌측의 편각소자(5)의 출사면(5a)로부터 출사한 빛에는 박스(1)내의 바닥면(1b)의 대략 중앙부로 향하는 빛(R3)이 존재한다. 본 실시의 형태2는, 편각소자(5)로부터 출사되어, 광센서(8)로 향하는 빛(R3)을 차광부재(10)에 의해 차단하고, 광센서(8)에 입사하는 빛을 제한하도록 구성하고 있다. 이와 같이 차광부재(10)에 의해 오차 성분이 되는 편각소자(5)로부터 광센서(8)에 직접 입사하는 빛을 제한함으로써, 확산판(2)에 있어서 평균적인 조면광을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 이하, 핀홀(10a)의 구체적인 형상에 관하여 설명한다.

도6에 있어서 좌측의 편각소자(5)에 착안하여 검토한다. 핀홀(10a)의 직경을 a1,핀홀의 깊이를 d1, 핀홀(10a)을 통과하고 광센서(8)에 입사하는 빛의 입사각을 θ(박스(1)의 바닥면(1d)에 대한 수선과 핀홀(10a)상에 설치된 임의의 점(p1)을 지나서 핀홀(10a)에 입사하는 빛과의 각도) 라고 하면, 광센서(8)에 입사하는 빛의 입사각(θ)의 범위는

0°≤θ≤tan-¹(a1/d1) .... (1)
이 된다. 따라서 핀홀(10a)의 직경(a1), 깊이(d1)를 조정하는 것에 의해 광센서(8)에 입사하는 빛의 입사각(θ)의 범위를 제한할 수 있다.

삭제

여기서, 편각소자(5)의 최상단으로부터 출사하여 핀홀(10a)에 입사하는 빛(L5)의 입사각(Φ) 중 최소의 각도는, 확산판(2)의 중심(o1)으로부터 핀홀(10a)까지의 거리를 h1, 편각소자(5)의 출사면(5a)의 최상단으로부터 확산판(2)의 중심 (o1)까지의 거리를 11 이라고 하면

Φ= tan-¹((l1-a1/2)/h1) .... (2)
이 된다.

삭제

따라서, 광센서(8)에 입사하는 빛의 입사각이 Φ이하가 되도록 핀홀(10a)을 설계함으로서 편각소자(5)로부터의 빛을 차단할 수 있다.

구체적으로는 이하의 식(3)을 만족하도록 핀홀(10a)의 깊이(d1), 직경(a1)의 값을 설정하면 좋다.

tan-¹((l1-a1/2)/h1)≥ tan-¹(a1/d1)

h1/(l1-a1/2)≤d1/a1

d1≥a1 ×h1/(l1-a1/2) .... (3)

이와 같이 식(3)에 준하여 핀홀(10a)의 깊이(d1), 직경(a1)의 값을 설정함에 따라, 편각소자(5)로부터 출사하고, 광센서(8)에 직접 입사하는 빛을 차단부재(10)로 차단할 수 있기 때문에 오차 성분이 되는 빛을 제한할 수 있다. 또한 편측의 편각소자(5)(도6에 있어서 좌측의 편각소자)에 착안하여 검토하여 왔지만, 대향하는 편각소자(도6에 있어서 우측)에 대해서도 같은 관계식이 성립한다. 상기와 같이 핀홀(10a)의 깊이(d1), 직경(a1)의 값을, 광센서(8)를 배치하는 위치에 따라서 적절히 설정함으로써 센서(8)의 배치위치의 자유도를 증가할 수 있다.

또한 R, G, B의 각각의 핀홀(10a)의 직경(a1)의 크기는 다른 크기이어도 좋다. 또한 R,G,B 의 수광소자가 1개로 모아진 광센서(8)를 사용하는 경우는, 핀홀(10a)은 1개로 좋다.

본 실시의 형태2의 다른 예(변형예)로서, 도8(a), (b)에 나타내는 것과 같이 차광부재(10)에 설치되는 핀홀(10a)을 슬릿(slit) 형상의 핀홀(10b)로 해도 좋다. 또한 차광부재(10)에 설치되는 구멍의 형상은 긴 구멍, 사각 등의 여러가지 형상을 이용할 수 있다. 차광부재(10)는 흑색수지나 수지 이외의 재질로 형성할 수 있다.

또한, 도9에 나타내지는 것과 같이, 광센서(8)의 광입사면에 직각프리즘(11)을 배치하여도 좋다. 도10에 있어서 편각소자(5)로부터 출사되어, 직각프리즘(11)의 입사면(11a)에 직각에 가까운 각도로 입사하는 빛(R4)은 직각프리즘(11)내의 반사면(11b)(11c)에서 2회전 반사되어, 광센서(8)에 입사하지만, 일정의 각도이상으로 입사한 빛(R5)은 전반사되지 않고 직각프리즘(11)의 외부에 출사된다. 이와 같이, 직각프리즘(11)은, 소정범위의 입사각으로 입사면(11a)에 입사하는 빛만을 광센서(8)에 유도한다. 또한, 입사각도의 범위는 직각프리즘(11)의 굴절률 및 형상에 의해 제어할 수 있다. 본 변형예에 의하면, 직각프리즘(11)을 이용하여 소정범위내의 입사각을 갖는 빛만을 광센서(8)로 유도하기 때문에 검출정도가 향상한다.

<실시의 형태3>

도11은 본 발명의 실시의 형태3에 관계되는 면상광원장치의 단면도이다. 실시의 형태1,2에서는, 광센서(8)를 박스(1)의 바닥면(1b)의 대략 중앙부에 설치된 수납부(1d)에 배치했지만, 본 실시의 형태3에 관계되는 면상광원장치는, 도11에 나타내는 것과 같이, 반사판(6)에 볼록모양의 영역(61b)를 설치함으로써 화성되는 공간부(1f)에 광센서(8)을 배치하고있다. 그 외의 구성은 실시의 형태1과 마찬가지다.

또한 반사판의 볼록모양의 영역(61b)에는 광센서(8)에 빛이 입사하기 위한 입사공(61c)가 설치되어있다. 여기서, 입사공(61c)의 직경을 a2,입사공(61c)으로부터 광센서(8)의 거리를 d2, 편각소자(5)의 출사면(5a)의 상단으로부터 확산판(2)의 중심(o2)까지의 거리를 12, 확산판(2)의 중심(o2)으로부터 입사공(61c)까지의 거리를 h2라고하면, 이하의 식(4)를 만족하도록 입사공(61c)의 직경(a2) 및 입사공(61c)으로부터 광센서(8)까지의 거리(d2)를 설정함으로써 편각소자(5)로부터 출사하여 직접 광센서(8)에 입사하는 빛을 차단할 수 있다.

d2≥a2×h2/(l2-a2/2) .... (4)

이와 같이, 본 실시의형태3에 관계되는 면상광원장치는, 반사판(6)의 중앙부에 볼록모양의 영역을 설치함으로써 형성된 공간부(1f)에 광센서(8)를 배치했기 때문에, 면상광원장치 전체의 두께 증가를 억제할 수 있다.

<실시의 형태4>

도12는 본 발명의 실시의 형태4에 관계되는 면상광원장치를 나타내는 단면도, 도13은 봉상광학소자의 작용을 설명하는 도이다. 실시의 형태4에 있어서는, 광센서(8)의 입사방향으로 단면이 대략 사다리꼴인 봉상광학소자(12)를 배치한다. 도13에 나타나는 것과 같이 봉상광학소자(12)의 바닥면(12b)에는, 입사광을 난반사시키는 난반사부(12e)와, 광센서(8)에 빛을 입사시키는 입사부(12d)가 설치되어 있다. 그 외의 구성은 실시의 형태3과 마찬가지다.

이하, 도13을 참조하면서, 봉상광학소자(12)의 작용에 대하여 설명한다. 봉상광학소자(12)의 측면(12c)에 향하는 빛은 입사각도에 따라서, 도 13중 E에 나타내는 빛과 같이 측면(12c)에서 표면반사되거나, 또는 F1,F2에 나타내어지는 것과 같이 봉상광학소자(12)내부로 입사한다. 봉상광학소자(12)에 입사한 빛(F1)은, 봉상광학소자(12)의 내부에서 반사를 반복하여 입사부(12d)로부터 광센서(8)로 입사한다. 한편, 봉상광학소자(12)에 입사한 빛(F2)은, 난반사부(12e)에 입사하고, 입사위치에 있어서 난반사된다. 이와 같이, 봉상광학소자(12)의 바닥면(12b)에 난반사부(12e)를 설치함으로써, 확산판(2)의 중앙부에 있어서 휘도를 높일 수 있다. 또한 봉상광학소자(12)의 측면(12c)에 입사한 빛은, 빛(F1)과 같이 내부반사를 반복하여 혼색되어 광센서(8)에 입사하기 때문에, 확산판(2)의 평균적인 조명광을 보다 정확하게 검출할 수 있다.

이와 같이, 본 실시의 형태4에 있어서는, 광센서(8)의 광입사방향에, 바닥면(12b)에 입사부(12d)와 난반사부(12e)가 형성된 봉상광학소자(12)를 배치했기 때문에, 확산판(2)의 중앙부 근방의 휘도를 높임과 함께, 광센서(8)에 혼색이 진행한 평균적인 조명광을 입사시킬 수 있고, 보다 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 도12에 나타내는 것과 같이 광센서(8)에 입사하는 빛중에, 편각소자(5)로부터 확산판(2)을 거치지 않고 도달하는 빛을 차단하기 위해, 광센서(8)의 입사부에 차광부재(10)를 배치한다. 이와 같이 차광부재(10)에 의해 수평에 가까운 입사각을 갖는 빛을 차단하고, 오차성분이 되는 편각소자(5)로부터 확산판(2)을 거치하지 않고 광센서(8)에 입사하는 빛을 제한함으로써, 실시의 형태2와 마찬가지로 평균적인 조명광을 보다 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 봉상광학소자(12)의 윗면(12a)은 확산판(2)와, 바닥면(12b)는 반사판(6)과 각각 접하도록 배치함으로써, 확산판(2)와 반사판(6)과의 간격을 유지할 수 있다.

또한, 봉상광학소자(12)는, 아크릴등의 투명수지 또는 글라스로 형성되어, 바닥면의 난반사부(12e)는, 백색의 반사시트를 붙이는 일이나, 조면(요철면)으로 가공하고, 은이나 알루미늄을 증착하여 형성하고있다. 또한 광센서(8)에 대향하는 위치에는 백색시트 또는 은이나 알루미늄의 증착을 소거, 또는 형성하지 않은 입사부(12d)를 설치하고 있다.

<실시의 형태5>

도14는 본 발명의 실시의 형태5에 관계되는 면상광원장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도, 도15는 도14의 C-C선 단면도이다. 실시의 형태3에서는, 반사판(6)에 볼록모양의 영역(61b)을 설치하는 것에 의해 형성되는 공간부(1f)에 광센서(8)를 1개 배치했지만, 본 실시의 형태5에 관계되는 면상광원장치에 있어서는, 공간부(1f)에 2개의 광센서(8a)(8b)를 배치한다. 또한 광원의 빛을 검출할 때, 반대측의 광원으로부터의 빛의 영향을 저감하기 때문에, 2개의 광센서(8a)(8b)는 소정의 간격을 사이에 두고 배치된다. 그 외의 구성은 실시의 형태3과 마찬가지다.

본 실시의 형태5에 있어서는, 박스(1)의 상측에 배치된 점광원(4d)은, 광센서(8a)의 검출치에 준하여 제어되어, 하측에 배치된 점광원(4e)은, 광센서(8b)의 검출치에 준하여 제어된다. 박스(1)내의 상측에 배치한 점광원(4d)은 온도가 상승하기 때문에, 하측에 배치한 점광원(4e)보다 휘도가 저하하고, 확산판(2)의 상측과 하측에서 색도도 불균일이 된다. 본 실시의 형태5는 도14~15에 나타내는 것과 같이 2개의 광센서(8a)(8b)를 배치하고, 각각의 검출치에 준하여 상측에 배치된 점광원(4d)과, 하측에 배치된 점광원(4e)을 독립으로 제어하기 때문에, 상하의 온도차에 의한 휘도 얼룩이나 색 얼룩을 막고, 균일한 조명광을 얻을 수 있다.

또한, 광센서(8)는 2개 이상 배치하여도 좋다. 광센서(8)를 복수 개 배치함으로써, 보다 정확하게 광량을 검출할 수 있다.

<실시의 형태6>

도16은 본 발명의 실시의 형태6에 관계되는 면상광원장치의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도, 도17은 도16의 D-D선 단면도이다. 실시의 형태1에 있어서는 점광원(4)를 박스(1)의 측면에 배치했지만, 도17에 나타내는 것과 같이, 점광원(4)를 박스(1)의 바닥면(1b)에 배치하여도 좋다. 도16 및 도17에 있어서, 박스(1)의 개구부(1a)에는 입사한 빛을 균일하게 확산시키는 제1의 확산판(21)이 배치되어 있다. 또한 제1의 확산판(21)에 대향하여 점광원(4)상에 소정의 간격을 사이에 두고 제2의 확산판(23)을 배치한다. 광센서(8)은 점광원(4)를 배치한 바닥면(1b)의 대략 중앙부에 배치되어 있다. 바닥면(1b)에 배치한 반사판(6)에는 광센서(8)에 빛이 입사되기 위한 입사공(61c)가 설치되어 있다. 또한 제2의 확산판(23)의 점광원(4)에 대향하는 위치에는 점광원(4)으로부터의 직접 광으로부터 국소적으로 휘도가 높아지는 것을 막기 위해, 직접광을 반사시키는 반사부(24)가 형성되어 있다.

본 실시의 형태6에 관계되는 면상광원장치는, 점광원(4)를 박스(1)의 바닥면 에 배치하고, 점광원(4)상에 제1의 확산판(21), 제2의 확산판(23)을 배치함으로써 점광원(4)으로부터 출사한 빛을 2장의 확산판(21)(23)과 반사판(6)과의 사이에서 반복하여 반사시키는 것에 의하여, 혼색된 평균적인 빛을 광센서(8)에서 검출할 수 있다. 또한, 제2의 확산판(23)으로서 아크릴 등의 투명판을 이용할 수도 있다. 상기 실시의 형태에 있어서, 점광원(4)은 R, G, B의 이외의 색이어도 좋고, 또한 3색에 한하지 않고 2색이나 1색이어도 좋다. 이 경우, 각색에 대응하는 파장의 빛을 검출할 수 있는 광센서(8)를 배치한다.

더욱이, 광원은 상기의 실시의 형태에 나타낸 점광원(4)에 한하는 것이 아니고, 예를 들면 냉음극관, EL(electroluminescence)을 이용한 광원이어도 좋다. 이와 같은 광원을 이용한 경우이어도, 특정의 광원으로부터의 영향을 적게 하여, 광검출을 행하는 것이 가능하며, 면상광원장치 전체로서 정확하게 제어할 수 있고, 표시장치의 품질향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기의 실시의 형태에서는 액정표시장치에 대하여 설명했지만, 본 발명은 면상광원장치로서도 이용가능하며, 액정표시소자이외의 표시수단, 예를 들면 확산기능을 갖는 판에 도안이나 문자를 인쇄한 것 등을, 면상광원장치의 출사면측에 배치하는 것에 의해, 간판이나 유도등 등 다른 표시장치로서도 이용 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 면상광원장치에 의하면, 광센서의 검출치에 준하여, 상기 광원으로부터 출사하는 빛의 량을 조정, 특히 광센서에 의해 검출되는 R, G, B의 각 광량에 따라서 점광원에 입력되는 전류, 전압 또는 듀티비를 R,G,B의 각색마다 독립으로 제어함에 따라, 확산판으로부터 출사하는 백색의 조명광을 소망의 색도 및 휘도로 유지할 수 있고, 온도 변화나 경시 변화 등에 의해 발생하는 조명광의 색도 및 휘도 변화를 자동적으로 보정할 수 있다.

Claims

개구부를 갖는 박스와, 그 개구부에 배치되어 입사한 빛을 확산하는 확산판과, 상기 박스내에 설치된 광원과, 상기 광원으로부터의 빛을 상기 확산판을 향하여 반사하는 반사판으로 이루어지는 면상광원장치에 있어서,

상기 확산판에 대향하여 배치되어, 상기 확산판으로부터의 빛을 검출하는 광센서와, 상기 광센서의 검출치에 준하여, 상기 광원으로부터의 출사광의 양을 조정하는 피드백 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
제 1항에 있어서, 상기 광원은 적, 녹, 청의 빛을 각각 출사하는 적, 녹, 청 광원으로 이루어지고, 상기 광센서는 상기 확산판으로부터의 빛에 준하여 상기 적, 녹, 청의 빛을 검출하고, 상기 광센서의 검출치에 준하여, 상기 광원으로부터의 출사광의 양을 독립적으로 조정하는 피드백 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광센서에 입사하는 빛의 입사각의 범위를 제한하는 차광부재를 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 광센서로 입사한 빛을 유도하는 직각 프리즘을 설치하고 있으며, 상기 직각프리즘(11)의 입사각 범위는 그 굴절률 및 형상에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
개구부를 갖는 박스와, 상기 개구부에 배치되어 입사한 빛을 확산하는 확산판과, 상기 박스내의 양측면에 설치된 한쌍의 광원과, 그 광원으로부터의 빛을 상기 확산판을 향하여 빛을 반사하는 반사판을 구비하는 면상광원장치에 있어서,

상기 확산판에 대향하여 배치되어 그 확산판으로부터의 빛을 검출하는 2개의 광센서와, 그 광센서의 각각의 검출치에 준하여 상기 광원의 각각으로부터 출사되는 빛의 양을 독립적으로 조정하는 피드백 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 5항에 있어서, 입사광을 난반사시키는 난반사부와 상기 광센서에 빛을 입사시키기 위한 입사부를 바닥면에 갖는 사다리꼴 단면의 투명한 봉상광학소자를, 상기 광센서상에 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
제 1항, 제 2항 또는 제 5항에 있어서, 상기 광센서가 상기 확산판의 중앙부에 대향하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
개구부를 갖는 박스와, 상기 개구부에 배치된 한 쌍의 확산판과, 상기 박스의 바닥면에 설치된 광원과, 상기 바닥면에 배치되어 상기 광원으로부터 출사한 빛을 반사하는 반사판과, 상기 박스의 바닥면에 배치되어 상기 확산판으로부터의 빛을 검출하는 광센서와, 상기 광센서의 검출치에 준하여 상기 광원으로부터 출사하는 빛의 양을 조정하는 피드백 회로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
제 8항에 있어서, 상기 광센서가 상기 박스의 중앙부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면상광원장치.
청구항 제1항, 제 2항, 제 5항, 제 8항 및 제 9항 중 어느 한 항에 따른 면상광원장치를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시판넬 또는 문자나 도안을 표시한 판넬을 구비하는 투과형의 액정표시장치 또는 간판 및 유도등 등의 표시장치.