KR100672137B1

KR100672137B1 - 조명 장치, 액정 표시 장치 및 전자기기

Info

Publication number: KR100672137B1
Application number: KR1020050041011A
Authority: KR
Inventors: 야스노리 오니시; 가츠미 야마다; 야스타카 마스나가
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-17
Publication date: 2007-01-19
Also published as: TW200540531A; US7452119B2; CN1700072A; KR20060046065A; US20050259440A1; TWI334947B; CN100378542C; JP2005331565A

Abstract

본 발명은 출사광의 출사각의 대소를 전환할 수 있는 조명 장치를 제공하는 것으로, 복수의 광원(2, 3)으로부터의 광을 도광판(1)의 측방향으로부터 입사시키고, 도광판(1)의 표면(1C)으로부터 출사시키는 조명 장치(10)로서, 각 광원(2, 3)은 도광판(1)의 모서리부(1a, 1b)에 배치되고, 각 광원(2, 3)으로부터의 광을 반사하여 각각 다른 출사각으로 표면(1C)으로부터 출사시키는 경사면(22)을 구비한 홈(20a, 20b, 20c)이 각 광원(2, 3)에 대응하여 도광판(1)에 마련되고, 각 광원(2, 3)은 제어부(9)에 의해 각각 독립적으로 구동 가능하게 되어 있다.

Description

조명 장치, 액정 표시 장치 및 전자기기{LIGHTING DEVICE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, AND ELECTRONIC APPARATUS}

도 1은 실시예 1에 따른 조명 장치의 설명도,

도 2는 여러 가지 반사 수단의 설명도,

도 3은 제 1 광원에 대응하는 홈의 형상과 그 홈에 의한 광의 반사 작용의 설명도,

도 4는 제 2 광원에 대응하는 홈의 형상과 그 홈에 의한 광의 반사 작용의 설명도,

도 5는 실시예 2에 따른 조명 장치의 설명도,

도 6은 홈 형상 및 광의 반사 작용의 설명도,

도 7은 실시예 2에 따른 조명 장치의 변형예의 설명도,

도 8은 액정 표시 장치의 분해 사시도,

도 9는 액정 표시 장치의 측면 단면도,

도 10은 휴대 전화의 사시도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 도광판 1a, 1b : 모서리부

1C : 표면 2, 3 : 광원

9 : 제어부 20a, 20b, 20c : 홈

22 : 경사면

본 발명은 조명 장치, 액정 표시 장치 및 전자기기에 관한 것이다.

최근, 액정 패널 등의 액정 표시 장치가 다양한 전자기기의 화상 표시부에 탑재되어 이용되고 있다. 그 중에서도, 특히, 휴대 전화 등의 모바일 기기의 표시부에는, 박형 경량으로 소비 전력이 작다고 하는 이점 때문에 액정 표시 장치가 바람직하게 이용되고 있다. 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판 사이에 액정층이 유지된 액정 패널과, 액정 패널의 비관찰면 측에 배치된 조명 장치(백 라이트)를 주로 구성하고 있다. 그리고, 한 쌍의 기판의 액정층 측에 형성된 투명 전극에 의해 액정층에 전계를 인가하여, 액정 분자의 배향 상태를 제어함으로써, 조명 장치로부터의 입사광을 변조하여 화상 표시를 행하는 구성으로 되어있다.

상술한 조명 장치는 광 투과성 재료로 이루어지는 구형 도광판과, 그 도광판의 측방에 배치된 발광 다이오드(LED) 등의 광원을 주로 구성하고 있다. 그 도광판에는, 홈 또는 돌기(protrusion)의 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 광원으로부터 출사되어 도광판의 측방으로부터 입사된 광원광이 그 홈 또는 돌기에 의해 반사 되어, 도광판의 주평면으로부터 액정 패널을 향하여 출사하게 되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 또는 특허 문헌 2 참조).

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 제2001-133776호 공보

(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 제2001-184923호 공보

그러나, 상술한 모바일 기기의 경우, 당연히 공공의 장소에서의 사용 기회가 많아진다. 그 때문에, 모바일 기기의 사용자로부터는, 비밀성이 높은 개인 정보 등이 조작 시에 타인에게 보이는 것은 아닌가라는 위구심와 불쾌감의 호소가 많아지고 있었다. 반면에, 일반적으로 액정 표시 장치에서는 그 시야각이 좁고, 이것으로부터 벗어난 방향으로부터는 표시를 판독하기 어렵고, 사용하기가 나쁘다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 출사광의 출사각의 대소를 전환할 수 있는 조명 장치의 제공을 목적으로 한다.

또한, 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있는 전기 광학 장치 및 전자기기의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 조명 장치는 복수의 광원으로부터의 광을 도광판의 측방으로부터 입사시키고, 상기 도광판의 한쪽 주평면으로부터 출사 시키는 조명 장치로서, 상기 도광판에는, 상기 복수의 광원 중 제 1 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 제 1 경사면과, 상기 복수의 광원 중 제 2 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 제 1 광원으로부터 출사된 광과는 다른 출사각으로 상기 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 제 2 경사면이 마련되고, 상기 각 광원은 각각 독립적으로 구동 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 각 광원을 독립적으로 구동함으로써, 출사광의 출사각을 전환할 수 있다.

또한, 상기 복수의 광원은 상기 도광판이 다른 모서리부에 각각 배치되어 이루어지는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 도광판의 전체에 광을 입사시킬 수 있게 되어, 도광판에 광 입사의 사각(死角) 영역이 발생하지 않는다. 따라서, 광 불균일이 없는 조밀한 조명 장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 도광판에 있어서의 다른쪽 주평면 상에는, 광 반사 시트가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 도광판의 다른쪽 주평면으로부터의 누설광을 반사하여, 다시 도광판에 입사시킬 수 있다. 따라서, 도광판의 한쪽 주평면으로부터 출사되는 광의 휘도를 증가시킬 수 있다.

또한, 상기 도광판에 있어서의 상기 한쪽 주평면 상에는, 상기 도광판의 한쪽 주평면과 대향하는 쪽에 요철 형상을 갖고, 상기 도광판으로부터의 출사광을 굴 절시키는 프리즘 시트가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 프리즘 시트는 상기 도광판의 상기 한쪽 주평면에 대향하는 프리즘의 꼭지각이 55∼70°로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 출사광의 면 휘도를 균일화할 수 있고, 또한 경사면 등의 리플렉션(reflection)을 방지할 수 있다.

또한, 상기 제 1 경사면의 경사 각도가 0.5∼5°로 되고, 상기 제 2 경사면의 경사 각도가 20∼50°로 되어 있는 것이 바람직하다.

상기 프리즘 시트는 상기 도광판으로부터의 출사각이 큰 광을 상기 프리즘 시트로부터의 출사각이 작은 광으로 변환하고, 상기 도광판으로부터의 출사각이 작은 광을 상기 프리즘 시트로부터의 출사각이 큰 광으로 변환하는 성질을 갖는다. 그 때문에, 상기 구성에 의하면, 제 1 광원으로부터의 광을 작은 출사각으로 출사시킬 수 있고, 또한 제 2 광원으로부터의 광을 큰 출사각으로 출사시킬 수 있다. 따라서, 각 광원을 독립적으로 구동함으로써, 출사각의 대소를 전환할 수 있다.

또한, 상기 도광판에 있어서의 상기 한쪽 주평면 상에는, 상기 도광판으로부터의 출사광을 확산시키는 확산 시트가 배치되어 이루어지고, 상기 제 1 경사면의 경사 각도가 35∼50°로 되고, 상기 제 2 경사면의 경사 각도가 5∼35° 또는 50∼70°로 되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제 1 광원으로부터의 광을 작은 출사각으로 출사시킬 수 있고, 또한 제 2 광원으로부터의 광을 큰 출사각으로 출사시킬 수 있다. 따라서, 각 광원을 독립적으로 구동함으로써, 출사각의 대소를 전환할 수 있다.

또한, 상기 경사면은 상기 도광판의 상기 주평면에 형성된 홈 및/또는 돌기에 마련되는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 엠보싱 가공이나 블래스트 가공과 달리 광의 출사 각도를 제어하기 쉽다. 또한, 경사면을 연속하여 형성하는 것도 가능하게 되어, 경사면의 밀도를 변화시키는 자유도를 크게 할 수 있다. 그 때문에, 광원으로부터의 광을 효율적으로 반사하여 도광판으로부터 출사시킬 수 있다.

또한, 상기 경사면은 상기 각 광원을 중심으로 하는 대략 동심원 형상으로 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 경사면의 연장 방향에 대하여 수직으로 광원 광이 입사되므로, 그 광을 소정의 출사각으로 도광판으로부터 출사시키도록, 경사면의 유효 경사 각도를 용이하게 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 액정 표시 장치는 상술한 조명 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 제 1 광원만을 구동하는 것에 의해 좁은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있고, 또한 제 2 광원을 구동함으로써 넓은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있다. 따라서, 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 전자기기는 상술한 액정 표시 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있는 전자기기를 제 공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명하지만, 이하에 참조하는 각 도면에 있어서는, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 각 구성 요소의 막 두께나 치수의 비율 등을 적절히 다르게 나타내고 있다. 또 이하에는, 도광판에 있어서의 액정 패널 측의 주평면을 「표면」이라 부르고, 그 반대측의 주평면을 「이면」이라 부르기로 한다.

[조명 장치]

(실시예 1)

도 1은 실시예 1에 따른 조명 장치의 설명도이다. 본 실시예의 조명 장치는 구형(矩形) 평판 형상의 도광판(1)과, 이 도광판(1)의 모서리부 측방에 배치된 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)과, 도광판(1)의 이면 상에 배치된 반사 시트(5)와, 도광판(1)의 표면 상에 배치된 확산 시트(4)로 개략 구성되어 있다.

도 1(a)는 실시예 1에 따른 조명 장치의 평면도이며, 도 1(b)의 C-C선 단면도이다. 본 실시예의 조명 장치(10)는 구형 평판 형상의 도광판(1)을 구비하고 있다. 이 도광판(1)은 아크릴 수지 등의 광 투과성 재료에 의해, 두께 0.6㎜ 정도로 형성되어 있다. 그리고, 도광판(1)의 일 측면에 있어서의 길이 방향 양단 모서리부(1a, 1b)는, 그 모서리부와 대각의 모서리부를 연결하는 직선에 대략 직교하도록, 잘려져 있다.

그 잘려진 면과 대향하도록, 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)이 배치되어 있다. 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)은 모두 본 실시예의 조명 장치의 광원으로 되는 것으로서, 이들은 특히 한정되는 것이 아니지만, 소형으로 저소비 전력인 발광 다이오드(LED) 등의 고체 광원이 바람직하다. 본 실시예에서는, 도광판(1)의 한 변의 양단 모서리부(1a, 1b)에 각각 광원을 배치했지만, 도광판(1)의 대각선의 양단 모서리부에 각각 광원을 배치하여도 좋다. 또한, 광원의 배치 개수는 두 개로 한정되는 것이 아니라, 상기에 부가하여 다른 모서리부에도 광원을 배치하는 것이 가능하다.

그런데, LED 등의 점 광원은 그 광축(광학계의 광원이나 렌즈 등의 중심을 늘린 직선)으로부터 약 ±70°의 범위에서 방사상으로 광을 조사한다. 그 때문에, 도광판(1)의 측면 상에 광원을 배치한 경우에는, 그 광축으로부터 약 ±70°를 초과하는 범위로 도광판(1)에 광이 입사되지 않아, 도광판(1)에 광 입사의 사각 영역이 발생한다. 이에 따라, 조명 장치(10)에 광 불균일이 발생하게 된다. 이에 대하여, 본 실시예의 조명 장치에서는, 도광판(1)의 모서리부에 광원을 배치했으므로, 도광판(1)의 전체에 광을 입사할 수 있게 되어, 도광판(1)에 광 입사의 사각 영역이 발생하지 않는다. 따라서, 광 불균일이 없이 콤팩트한 조명 장치를 제공하는 것이 가능하게 되어, 표시 품질에 우수한 전기 광학 장치 및 전자기기를 제공할 수 있다.

도 1(b)는 도 1(a)의 A-A선 측면 단면도이다. 도 1(b)에 나타내는 바와 같이, 도광판(1)의 이면(1D) 상에는 반사 시트(5)가 배치되어 있다. 이 반사 시트 (5)는 도광판(1)과의 대향면이 정 반사면으로 되어 있다. 이에 따라, 도광판(1)의 이면으로부터의 누설광을 반사하여, 다시 도광판(1)에 입사시킬 수 있게 되어, 도광판의 표면으로부터 출사되는 광의 휘도를 증가시킬 수 있게 되어 있다. 한편, 도광판(1)의 표면(1C) 상에는 확산 시트(4)가 배치되어 있다. 이 확산 시트(4)로서, 확산제를 분산시킨 아크릴 시트 등을 사용하는 것이 가능하다. 이 확산 시트(4)에 의해, 조명 장치로부터의 출사광의 면 휘도를 균일화할 수 있고, 또한 후술하는 홈이나 돌기의 리플렉션을 방지할 수 있게 되어 있다.

또, 조명 장치(10)에 있어서의 확산 시트(4)의 광출사면 측에는, 광 누설을 방지하기 위한 차광 테이프(8) 등을 거쳐, 액정 패널(100)이 배치된다. 이에 따라, 후에 상술하는 액정 표시 장치가 구성된다.

상술한 도광판(1)에는, 각 광원으로부터의 광을 액정 패널(100)을 향하여 반사하는 경사면이 마련된다.

도 2는 경사면의 형성 형태의 설명도이며, 도 1(a)의 A-A선에 상당하는 부분에 있어서의 측면 단면도이다. 또, 이하에는 제 1 광원(2)에 대응하는 경사면의 경우를 예로 들어 설명하지만, 제 2 광원(3)에 대응하는 경사면에 대해서도 마찬가지이다. 도 2(a)에서는, 도광판(1)의 이면(1D)에 홈(20)이 형성되어 있다. 이 경우에는, 홈(20)에 있어서의 광원(2) 측의 경사면이 광원(2)으로부터의 광을 액정 패널을 향해 반사하는 유효 경사면(22)으로 되어있다. 또한, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 도광판(1)의 이면(1D)에 돌기(25)를 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 홈(20)에 있어서의 광원(2)과는 반대측의 경사면이 광원(2)으로부터의 광을 액정 패널을 향하여 반사하는 유효 경사면(22)으로 되어있다. 한편, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 도광판(1)의 표면(1C)에 홈(20)을 형성하여도 좋다. 또한, 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 도광판(1)의 표면(1C)에 돌기(25)를 형성하여도 좋다. 또한, 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)의 각각의 유효 경사면이 동일 면에 없더라도 좋다. 또, 도 2(c) 및 도 2(d)에 있어서, 도광판(1)의 이면(1D)은 액정 패널(100)에 대한 평행면으로 하여도 좋지만, 광원(2)으로부터의 광을 액정 패널(100)을 향해서 효율적으로 반사할 수 있도록, 액정 패널(100)에 대한 경사면으로 하여도 좋다.

도 1로 되돌아가, 본 실시예에서는, 도광판(1)의 이면(1D)에 홈(20)을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다.

본 실시예에서는, 각 광원(2, 3)으로부터의 광을 반사하여 각각 다른 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시킨다. 즉, 제 1 광원(2)으로부터의 광을 작은 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시키고, 또한 제 2 광원(3)으로부터의 광을 큰 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시킨다. 여기서 출사각이란, 조명 장치(10)의 광축(도광판(1)의 법선 방향)에 대하여 출사광이 이루는 각도이다. 이와 같이, 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)으로부터의 광을 각각 다른 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시키기 때문에, 제 1 광원(2)에 대응하여 홈(20a)이, 제 2 광원(3)에 대응하여 홈(20b, 20c)이 각각 마련된다. 그리고, 홈(20a) 및 홈(20b, 20c)은 각각 다른 유효 경사 각도의 유효 경사면을 구비하고 있다.

또, 제 1 광원(2)에 대응하는 홈(20a)과, 제 2 광원(3)에 대응하는 홈(20b, 20c)은 각 광원(2, 3)을 중심으로 하는 동심원 형상으로 배치되어 있다. 이 경우, 각 홈의 연장 방향에 대하여 수직으로 광원 광이 입사되므로, 그 광을 반사하여 소정의 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시키도록, 각 홈의 유효 경사면의 유효 경사 각도를 용이하게 설정할 수 있다.

또한, 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)은 제어부(9)에 접속되어 있다. 이 제어부(9)에 의해, 각 광원(2, 3)은 각각 독립적으로 구동 가능하게 되어 있다.

도 3은 제 1 광원(2)에 대응하는 홈(20a)의 형상과, 그 홈(20a)에 의한 광의 반사 작용의 설명도이며, 도 1의 A-A선 단면도이다. 본 실시예에서는, 도광판(1)의 두께 H가 0.6㎜ 정도인데 대하여, 홈(20a)의 깊이 h는 10㎛ 정도로 작게 형성되어 있다. 그 때문에, 도광판(1)의 표면(1C)과 평행한 광(11)은 거의 홈(20a)에 입사되지 않고, 도광판(1)의 표면에서 수°, 예컨대, 5° 정도 경사된 광(12)이 주로 홈(20a)에 입사된다. 그래서, 이 경사광(12)을 도광판(1)의 법선 방향과 대략 평행하게 반사시키도록, 홈(20a)에서의 유효 경사면(22)의 유효 경사 각도 θ는 35°∼50°로 설정되어 있다. 이 유효 경사면(22)에 의한 반사광(14)은 도광판(1)으로부터 출사되어 확산 시트(4)에 입사되면, 확산광(18)으로 변환된다. 이 확산광(18)은 조명 장치의 광축을 중심으로 하여 좁은 각도 범위 α에 분포한다. 그리고, 이 확산광(18)을, 도 1(b)에 나타내는 액정 패널(100)에 입사시킴으로써, 좁은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있다.

도 4는 제 2 광원(3)에 대응하는 홈(20b)의 형상과, 그 홈(20b)에 의한 광의 반사 작용의 설명도이며, 도 1의 B-B선 단면도이다. 또, 제 2 광원(3)으로부터의 광을 여러 가지 방향으로 출사시키기 때문에, 도광판(1)에는 적어도 두 종류의 유 효 경사면을 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 도 4(a)에 나타내는 제 1 홈(20b)과, 도 4(b)에 나타내는 제 2 홈(20c)을 형성한다. 이들 제 1 홈(20b) 및 제 2 홈(20c)은, 도 1(a)에 나타내는 바와 같이, 대략 동심원 형상으로 배치하면 좋다. 이 경우, 제 1 홈(20b) 및 제 2 홈(20c)을 도광판(1)의 표면(1C) 및 이면(1D)에 각각 형성하여도 좋다.

도 4(a)에 나타내는 제 1 홈(20b)은 유효 경사면(22)의 유효 경사 각도 θ가 5∼35°로 설정되어 있다. 그리고, 제 2 광원(3)으로부터의 경사광(12)은 이 유효 경사면(22)에 입사되면, 광원(3)으로부터 멀어지는 방향으로 반사된다. 이 반사광(14)은 도광판(1)의 표면(1C)에서 굴절되어, 임계각 부근에서 표면(1C)으로부터 출사된다. 이 출사광이 확산 시트(4)에 입사되면, 조명 장치의 광축(19)으로부터 넓은 각도 범위 β1로 분포되는 확산광(18)으로 변환된다.

또한, 도 4(b)에 나타내는 제 2 홈(20c)은 유효 경사면(22)의 유효 경사 각도 θ가 50∼70°로 설정되어 있다. 그리고, 제 2 광원(3)으로부터의 경사광(12)은 도광판(1)의 이면(1D)에서 전 반사된 후에, 이 유효 경사면(22)에 입사되면, 광원(3)에 가까워지는 방향으로 반사된다. 이 반사광(14)은 도광판(1)의 표면(1C)에서 굴절되어, 임계각 부근에서 표면(1C)으로부터 출사된다. 이 출사광이 확산 시트(4)에 입사되면, 조명 장치의 광축(19)으로부터 넓은 각도 범위 β2로 분포하는 확산광(18)으로 변환된다.

이와 같이, 제 1 홈(20b) 및 제 2 홈(20c)을 도광판(1)에 형성하면, 조명 장치의 광축을 중심으로 하여 넓은 각도 범위 β1+β2로 확산광(18)이 분포된다. 그 리고, 이 확산광(18)을, 도 1(b)에 나타내는 액정 패널(100)에 입사시킴으로써, 넓은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 조명 장치는 각 광원으로부터의 광을 반사하여 각각 다른 출사각으로 도광판의 표면으로부터 출사시키는 복수의 경사면을 마련하고, 또한 각 광원을 각각 독립적으로 구동 가능하게 하였다. 이 구성에 의하면, 각 광원을 독립적으로 구동함으로써, 출사광의 출사각의 대소를 전환할 수 있다. 그리고, 이 출사광을 액정 패널에 입사시킴으로써, 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있다.

또, 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)을 동시에 점등시키더라도 좋다. 이 경우, 좁은 시야각용 제 1 광원(2) 및 넓은 시야각용 제 2 광원(3)에 의해 좁은 시야각의 범위가 조명되고, 넓은 시야각용 제 2 광원(3)에 의해서만 넓은 시야각의 범위가 조명된다. 이에 따라, 상대적으로 보면 좁은 시야각의 범위가 밝아지고, 넓은 시야각의 범위가 어둡게 된다. 또, 좁은 시야각의 범위에 있어서 거기까지의 밝기가 필요없다고 하는 경우에는, 좁은 시야각용 제 1 광원(2)의 출사 광량을 조정할 수 있도록 하면 좋다. 구체적으로는, 제 2 광원의 구동 신호를 제어하거나, 전기 저항을 부가하거나 하는 것으로, 출사 광량을 조정할 수 있다. 마찬가지로, 넓은 시야각용 제 2 광원(3)의 출사 광량을 조정하는 것도 가능하다.

(실시예 2)

도 5는 실시예 2에 따른 조명 장치의 설명도이다. 실시예 2에 따른 조명 장 치는 도광판(1)의 표면(1C) 상에, 도광판(1)의 표면(1C)과 대향하는 쪽에 요철 형상을 갖는 프리즘 시트(6)가 배치되어 있는 점에서, 확산 시트가 배치되어 있는 실시예 1과는 다르다. 또한, 이것에 수반하여 도광판(1)에 형성되는 홈 형상이 실시예 1과는 다르게 되어 있다. 또, 실시예 1과 마찬가지의 구성으로 되는 부분에 대해서는, 동일한 참조 부호를 부여하여 그 상세한 설명을 생략한다.

실시예 2에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 도광판(1)의 표면(1C) 상에 프리즘 시트(6)가 배치되어 있다. 이 프리즘 시트(6)는, 광 투과성 재료에 의해 삼각 기둥 형상 또는 사각 기둥 형상으로 형성된 복수의 프리즘(7)이 각 프리즘(7)의 정점을 광 입사(도광판(1)) 측을 향해 정렬 배치된 것이다. 각 프리즘(7)의 꼭지각 φ는 55∼70°, 바람직하게는 63∼68°로 형성되어 있다. 이러한 프리즘(7)을 구비한 프리즘 시트는 염가이며, 용이하게 제공받을 수 있다.

또, 도광판(1)의 이면(1D)은 액정 패널(100)에 대한 평행면으로 하여도 좋지만, 광원(2)으로부터의 광을 액정 패널(100)을 향해 효율적으로 반사시킬 수 있도록, 액정 패널(100)에 대한 경사면으로 하여도 좋다.

도 6은 홈 형상 및 광의 반사 작용의 설명도이다. 상술한 프리즘 시트는 도광판(1)으로부터의 출사각이 큰 광을 프리즘 시트(6)로부터의 출사각이 작은 광으로 변환하고, 도광판(1)으로부터의 출사각이 작은 광을 프리즘 시트(6)로부터의 출사각의 큰 광으로 변환하는 성질을 갖는다. 그래서, 본 실시예 2에서는, 제 1 광원(2)으로부터의 광을 큰 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시키고, 또한 제 2 광원(3)으로부터의 광을 작은 출사각으로 도광판(1)으로부터 출사시킨다. 이것에 맞 춰, 제 1 광원(2)으로부터의 광을 반사하는 홈(20a) 및 제 2 광원(3)으로부터의 광을 반사하는 홈(20b)에는, 각각 다른 유효 경사 각도의 유효 경사면이 마련된다.

도 6(a)는 제 1 광원(2)에 대응하는 홈(20a)의 형상과, 그 홈(20a)에 의한 광의 반사 작용의 설명도이다. 도광판(1)의 이면(1D)에는, 단면 형상이 거의 같은 복수의 홈(20a)이 연속하여 형성되어 있다. 그 홈(20a)에서의 유효 경사면(22)의 유효 경사 각도 θ는 0.5∼5°, 바람직하게는 2° 정도로 형성되어 있다.

그리고, 광원(2)으로부터의 경사광(12r)이 최초의 홈(20a)에서의 유효 경사면(22r)에 입사되면, 그 입사각보다 작은 출사각의 반사광(14r)으로 변환된다. 그 출사각이 도광판 표면에서의 임계각을 초과하지 않는 경우에는, 반사광(14r)은 도광판(1)의 표면(1C)에서 전반사된다. 그 반사광(12s)이 두 번째의 홈(20a)에서의 유효 경사면(22)에 입사되면, 그 입사각보다 더 작은 출사각의 반사광(14s)으로 변환된다. 이와 같이, 광원(2)으로부터의 광이 홈(20a)의 유효 경사면(22)에서의 반사 및 도광판(1)의 표면(1C)에서의 전반사를 반복하는 동안에, 도광판(1)의 법선 방향에 대한 각도가 도광판 표면에서의 임계각 이상으로 되는 반사광(14s)으로 변환된다. 이 반사광(14s)은 도광판(1)의 표면(1C)으로부터 임계각 부근에서 출사된다.

이러한 출사광(15)은 한쪽의 경사변으로부터 프리즘(7)에 입사되면, 다른 쪽의 경사변에서 전반사되고, 조명 장치의 광축과 대략 평행한 출사광(18)으로 변환된다. 그리고, 이 출사광(18)을, 도 5에 나타내는 액정 패널(100)에 입사시키는 것에 의해, 좁은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있다.

도 6(b)는 제 2 광원(3)에 대응하는 홈(20b)의 형상과, 그 홈(20b)에 의한 광의 반사 작용의 설명도이다. 도광판(1)의 이면(1D)에는, 유효 경사 각도 θ가 20∼50°의 유효 경사면(22)을 구비한 홈(20b)이 형성되어 있다.

그리고, 광원(3)으로부터의 경사광(12)이 홈(20b)에서의 유효 경사면(22)에 입사되면, 도광판(1)의 법선 방향과 대략 평행한 반사광(14)으로 변환된다. 이 반사광(14)이 도광판(1)으로부터 출사되어 프리즘(7)에 입사되면, 그 프리즘(7)의 한쪽 경사변 및 저변에서 굴절되어, 출사각 β1의 출사광(18a)으로 변환된다. 또, 도광판(1)으로부터의 출사광이 다른 쪽의 경사변으로부터 프리즘(7)에 입사되면, 조명 장치의 광축에 대하여 상기 출사광(18a)과 대칭인 출사각 β2의 출사광(18b)으로 변환된다. 이에 따라, 출사광(18a, 18b)은 조명 장치의 광축을 중심으로 하여 넓은 각도 범위 β1+β2에 분포된다. 그리고, 이 출사광(18a, 18b)을, 도 5에 나타내는 액정 패널(100)에 입사시킴으로써, 넓은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있다. 특히, 제 1 광원(2) 및 제 2 광원(3)을 동시에 점등시킨 경우에는, 좁은 시야각 및 넓은 시야각의 전 범위에서 화상 표시를 실현할 수 있다.

이상에서 상술한 실시예 2의 조명 장치에서도, 실시예 1과 마찬가지로, 출사광의 출사각의 대소를 전환할 수 있다. 그리고, 이 출사광을 액정 패널에 입사시킴으로써, 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있다.

도 7은 실시예 2에 따른 조명 장치의 변형예의 설명도이다. 실시예 2에 따른 조명 장치의 변형예는, 도광판(1)의 표면(1C) 상에, 프리즘 시트(6) 및 확산 시트(4)가 순차적으로 배치되어 있는 점에서, 확산 시트(4)만이 배치된 실시예 1 및 프리즘 시트(6)만이 배치된 실시예 2와는 다르게 되어 있다. 이 경우에도, 도 6에 나타내는 실시예 2와 마찬가지로, 제 1 광원(2)에 대응하는 홈(20a) 및 제 2 광원(3)에 대응하는 홈(20b)을 도광판(1)에 형성하면 좋다. 이에 따라, 제 1 광원으로부터의 광에 의해 좁은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있고, 또한 제 2 광원으로부터의 광에 의해 넓은 시야각의 화상 표시를 실현할 수 있다.

[액정 표시 장치]

다음에, 각 실시예의 조명 장치의 광 출사 측에 액정 패널을 구비한 액정 표시 장치에 관하여, 도 7 및 도 8을 이용하여 설명한다.

도 8은 액정 패널의 분해 사시도이며, 도 9는 도 8의 P-P선 측면 단면도이다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(90)은 하부 기판(70) 및 상부 기판(80)에 의해 액정층(92)을 사이에 유지하여 구성되어 있다. 이 액정층(92)에는 네마틱 액정 등이 채용되고, 액정 패널(90)의 동작 모드로서 트위스트 네마틱(TN) 모드가 채용되어 있다. 또, 상기 이외의 액정 재료를 채용하는 것도 가능하고, 또한 상기 이외의 동작 모드를 채용하는 것도 가능하다. 또, 이하에는 스위칭 소자로서 TFD 소자를 이용한 액티브 매트릭스형 액정 패널을 예로 들어 설명하지만, 이외의 액티브 매트릭스형 액정 패널이나 패시브 매트릭스형 액정 패널을 채용하는 것도 가능하다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 액정 패널(90)에서는, 유리 등의 투명 재료로 이루어지는 하부 기판(70) 및 상부 기판(80)이 대향 배치되어 있다.

상부 기판(80)의 내측에는, 복수의 데이터선(81)이 형성되어 있다. 그 데이터선(81)의 측방에는, ITO 등의 투명 도전성 재료로 이루어지는 복수의 화소 전극(82)이 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 또, 각 화소 전극(82)의 형성 영역에 의해 화소 영역이 구성되어 있다. 이 화소 전극(82)은 TFD 소자(83)를 거쳐 각 데이터선(81)에 접속되어 있다. 이 TFD 소자(83)는 기판 표면에 형성된 Ta를 주성분으로 하는 제 1 도전막과, 그 제 1 도전막의 표면에 형성된 Ta₂O₃을 주성분으로 하는 절연막과, 그 절연막의 표면에 형성된 Cr를 주성분으로 하는 제 2 도전막에 의해 구성되어 있다(이른바, MIM 구조). 그리고, 제 1 도전막은 데이터선(81)에 접속되고, 제 2 도전막은 화소 전극(82)에 접속되어 있다. 이에 따라, TFD 소자(83)는 화소 전극(82)에의 통전을 제어하는 스위칭 소자로서 기능한다.

한편, 하부 기판(70)의 내측에는, 컬러 필터막(76)이 형성되어 있다. 컬러 필터막(76)은 평면에서 보아 대략 구형상(矩形狀)의 컬러 필터(76R, 76G, 76B)에 의해 구성되어 있다. 각 컬러 필터(76R, 76G, 76B)는 각각 다른 색광만을 투과하는 안료 등에 의해 구성되고, 각 화소 영역에 대응하여 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 또한, 인접하는 화소 영역으로부터의 광 누출을 방지하기 위해, 각 컬러 필터의 외주 가장자리부에는 차광막(77)이 형성되어 있다. 이 차광막(77)은 광 흡수성을 갖는 흑색의 금속 크롬 등에 의해, 프레임 형상으로 형성되어 있다. 또한, 컬러 필터막(76) 및 차광막(77)을 덮도록, 투명한 절연막(79)이 형성되어 있다.

그 절연막(79)의 내측에는, 복수의 주사선(72)이 형성되어 있다. 이 주사선 (72)은 ITO 등의 투명 도전 재료에 의해 대략 띠형으로 형성되고, 상부 기판(80)의 데이터선(81)과 교차하는 방향으로 연장하고 있다. 그리고, 주사선(72)은 그 연장 방향으로 배열된 상기 컬러 필터(76R, 76G, 76B)를 덮도록 형성되어, 대향 전극으로서 기능하게 되어 있다. 그리고, 주사선(72)에 주사 신호가 공급되고, 데이터선(81)에 데이터 신호가 공급되면, 대향하는 화소 전극(82) 및 대향 전극(72)에 의해, 액정층에 전계가 인가되게 되어 있다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(82) 및 대향 전극(72)을 덮도록 배향막(74, 84)이 형성되어 있다. 이 배향막(74, 84)은 전계 무인가 시에 있어서의 액정 분자의 배향 상태를 제어하는 것이고, 폴리이미드 등의 유기 고분자 재료에 의해 구성되고, 그 표면에 러빙 처리가 실시되어 있다. 이에 따라 전계 무인가 시에는, 배향막(74, 84)의 표면 부근에서의 액정 분자는 그 장축 방향을 러빙 처리 방향에 일치시켜, 배향막(74, 84)과 대략 평행하게 배향되게 되어 있다. 또, 배향막(74)의 표면 부근에서의 액정 분자의 배향 방향과, 배향막(84)의 표면 부근에서의 액정 분자의 배향 방향은 소정 각도만큼 어긋나도록, 각 배향막(74, 84)에 대하여 러빙 처리가 실시되고 있다. 이에 따라, 액정층(92)을 구성하는 액정 분자는 액정층(92)의 두께 방향을 따라 나선형으로 적층되게 되어 있다.

또한, 양 기판(70, 80)은 열경화형이나 자외선 경화형 등의 접착제로 이루어지는 밀봉재(93)에 의해 외주 가장자리부가 접합되어 있다. 그리고, 양 기판(70, 80)과 밀봉재(93)를 따라 둘러싸인 공간에, 액정층(92)이 밀봉되어 있다. 또, 액정층(92)의 두께(셀 갭)는 양 기판의 사이에 배치된 스페이서 입자(95)에 의해 규 제되어 있다.

한편, 하부 기판(70) 및 상부 기판(80)의 외측에는, 편광판(도시하지 않음)이 배치되어 있다. 각 편광판은 상호의 편광축(투과축)이 소정 각도만큼 어긋난 상태로 배치되어 있다. 또한, 입사측 편광판의 외측에는, 백 라이트로서 상기 각 실시예의 조명 장치(도시하지 않음)가 배치되어 있다.

그리고, 백 라이트로부터 조사된 광은 입사측 편광판의 편광축을 따른 직선 편광으로 변환되어, 하부 기판(70)으로부터 액정층(92)에 입사된다. 이 직선 편광은 전계 무인가 상태의 액정층(92)을 투과하는 과정에서, 액정 분자의 뒤틀림 방향을 따라 소정 각도만큼 선회하여, 출사측 편광판을 투과한다. 이에 따라, 전계 무인가 시에는 백 표시가 행해진다(노멀리 화이트 모드). 한편, 액정층(92)에 전계를 인가하면, 전계 방향을 따라 배향막(74, 84)과 수직하게 액정 분자가 재배향된다. 이 경우, 액정층(92)에 입사된 직선 편광은 선회하지 않으므로, 출사측 편광판을 투과하지 않는다. 이에 따라, 전계 무인가 시에는 흑 표시가 행해진다. 또, 인가하는 전계의 강도에 의해 계조 표시를 행하는 것도 가능하다.

액정 표시 장치(90)는 이상과 같이 구성되어 있다.

[전자기기]

도 10은 본 발명에 따른 전자기기의 일례를 나타내는 사시도이다. 이 도면에 나타내는 휴대 전화(1300)는 상술한 액정 표시 장치를 작은 크기의 표시부(1301)로서 구비하여, 복수의 조작 버튼(1302), 수화구(1303) 및 송화구(1304)를 구비하여 구성되어 있다.

상술한 액정 표시 장치는 상기 휴대 전화에 한하지 않고, 전자책, 퍼스널 컴퓨터, 디지털 스틸 카메라, 액정 텔레비전, 뷰파인더형 또는 모니터 직시형 비디오 테이프 레코더, 호출기, 전자 수첩, 전자 계산기, 워드 프로세서, 화상 전화, 터치 패널을 구비한 기기 등등의 휴대형 전자기기의 화상 표시 수단으로서 적합하게 이용할 수 있고, 어느 경우에도 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있는 전자기기를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 기술 범위는 상술한 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상술한 실시예에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 각 실시예에서 열거한 구체적인 재료나 구성 등은 단지 일례에 지나지 않고, 적절하게 변경하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 출사광의 출사각의 대소를 전환할 수 있는 조명 장치를 제공할 수 있고, 또한, 시야각의 범위를 전환하여 사용할 수 있는 전기 광학 장치 및 전자기기를 제공할 수 있다.

Claims

복수의 광원으로부터의 광을 도광판의 측방으로부터 입사시켜, 상기 도광판의 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 조명 장치로서,

상기 도광판에는, 상기 복수의 광원 중 제 1 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 제 1 경사면과, 상기 복수의 광원 중 제 2 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 제 1 광원으로부터 출사된 광과는 다른 출사각으로 상기 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 제 2 경사면이 마련되고,

상기 각 광원은 각각 독립적으로 구동 가능하게 되어 있는 것

을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 광원은 상기 도광판의 다른 모서리부에 각각 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 도광판에 있어서의 다른쪽 주평면 상에는, 광 반사 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 도광판에 있어서의 상기 한쪽 주평면 상에는, 상기 도광판의 한쪽 주평면과 대향하는 쪽에 요철 형상을 갖고, 상기 도광판으로부터의 출사광을 굴절시키는 프리즘 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 프리즘 시트는 상기 도광판의 상기 한쪽 주평면에 대향하는 프리즘의 꼭지각이 55∼70°로 되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 경사면의 경사 각도는 0.5∼5°로 되고, 상기 제 2 경사면의 경사 각도는 20∼50°로 되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 도광판에 있어서의 상기 한쪽 주평면 상에는, 상기 도광판으로부터의 출사광을 확산시키는 확산 시트가 배치되어 이루어지고,

상기 제 1 경사면의 경사 각도는 35∼50°로 되고, 상기 제 2 경사면의 경사 각도는 5∼35° 또는 50∼70°로 되어 있는 것

을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 경사면은 상기 도광판의 상기 주평면에 형성된 홈 및/또는 돌기(protrusion)에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 경사면은 상기 각 광원을 중심으로 하는 동심원 형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
청구항 1 또는 2에 기재된 조명 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
청구항 10에 기재된 액정 표시 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기 기.
복수의 광원으로부터의 광을 도광판의 측방으로부터 입사시켜, 상기 도광판의 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 조명 장치로서,

상기 도광판에는, 상기 복수의 광원 중 제 1 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 제 1 경사면과, 상기 복수의 광원 중 제 2 광원으로부터의 광을 반사하여 상기 제 1 광원으로부터 출사된 광과는 다른 출사각으로 상기 한쪽 주평면으로부터 출사시키는 제 2 경사면이 마련되고,

상기 각 광원은 각각 상기 도광판의 다른 모서리부에 배치되고, 각각 독립적으로 구동 가능하게 되어 있으며,

상기 제 1 경사면은, 상기 제 1 광원을 구동했을 때에, 상기 도광판의 법선 방향으로 출사 각도가 작은 광을 출사하도록 경사 각도가 설정되어 이루어지고,

상기 제 2 경사면은, 상기 제 2 광원을 구동했을 때에, 상기 제 1 경사면에 의해 출사되는 광보다 출사 각도가 큰 광을 출사하도록 경사 각도가 설정되어 이루어지는

것을 특징으로 하는 조명 장치.