KR20020015033A - 조명장치 및 그 조명장치를 이용한 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리즘 시트가 불필요하고, 고 광효율의 조명장치 및 이를 사용한 액정 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 조명장치는 도광체(1)의 하면(9)에 한쪽 측면(10)과 거의 평행하게 단일 혹은 2개 이상의 홈으로 이루어지는 홈군(2)을 다수개 형성한다. 홈군(2)의 홈 깊이(h)는 광원(3)이 배치되는 도광체의 한쪽 측면(10)측에서 도광체의 다른쪽 측면측으로 향해 점증시킨다.

또한, 홈군(2)과 서로 인접한 다른 홈군(2)과의 사이는 도광체(1)의 하면에 설치한 평탄면(16)을 가지고 접속하는 구성에 의해 더욱 고 광효율의 조명장치가 발휘된다.

Description

조명장치 및 그 조명장치를 이용한 액정표시장치{ILLUMINATOR AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY COMPRISING THE ILLUMINATOR}

최근, 액정표시장치는 퍼스널 컴퓨터, 워드 프로세서, 비디오 카메라 등의 화상표시에 많이 이용되고 있고, 그 용도는 다방면에 걸쳐 확대되는 경향에 있다.

도15에 종래의 액정표시장치를 도시한다. 도면에서, 51은 도광체, 52는 도광체의 이면에 백색 잉크로 인쇄한 다수개의 도트 패턴이나 볼록부가 다수개 실시된 광 확산면, 53은 예컨대 냉음극 형광관의 광원, 54는 냉음극 형광관의 발광을 반사하는 광 반사체, 55는 광 반사 시트, 56은 도광체(51)의 상면에 근접 배치되는 광 확산판, 57은 그 상면에 배치되는 프리즘 시트, 7은 프리즘 시트(57)의 상면에 배치되는 액정표시소자이다.

이러한 액정표시장치는 광원(53)을 점등시키면 광원(53)의 직접광과 광 반사체(54)에 의한 반사광이 도광체(51)에 광 입사되고, 그 입사광은 도광체(51) 내를 전파하여 광 확산면(52)에서 광확산됨과 동시에 도광체(51)의 외부로 방사되며, 도광체(51)의 하면에서의 방출광은 광 반사 시트(55)에 의해 광 반사되고, 다시 도광체(51)에 광 입사하여, 도광체(51)의 상면으로부터 방출된다.

도광체(51)의 상면의 방출광은 광 확산판(56)에 의해 광 확산되고, 도광체(51)의 광 확산면의 예를들면 도트 패턴이 보이지 않게 된다. 광 확산판(56)에 의해 확산된 광은 프리즘 시트(57)에 의해 정면 방향으로 규정되고, 액정표시소자(7)를 배면에서 광 조사한다. 이 때, 액정표시소자(7)가 도시하지 않은 구동회로에 의해 구동되어 있으면, 표시 화면상에 화상을 시인(視認)할 수 있다.

또한, 다른 종래예 장치로서 도시하지 않지만, 상면과 하면은 거의 평행한 직방체 형상의 도광체로, 다른 구성은 전술한 것과 거의 동일하게 한 것이다.

그러나 종래의 액정표시장치는 몇개의 문제점을 가지고 있다. 예를들면 도광체(51) 배면의 광 확산면(52), 광 반사 시트(55), 도광체(51)의 상면에 배치된 광 확산판(56) 및 프리즘 시트(57) 등에 의한 광 흡수 때문에 광 효율이 저하한다.

또한, 도광체(51) 배면의 광 반사 시트(55), 도광체(51) 상면의 광 확산판(56), 프리즘 시트(57)와, 시트를 다수 사용하기 위해 각 시트의 위치 맞춤이 필요하고, 시트사이의 이물 혼입에 의한 품질 열화, 비용이 상승하는 등의 문제를 가지고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 상기 시트류의 사용을 줄이는 것이 요구되고 있다.

또한 종래의 액정표시장치는 시야각의 문제 소위 눈으로 보는 각도가 다르면 화상을 인식하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 최근에는 140도, 160도라는 광시야각의 액정표시소자가 실용화되고 있지만 이도 충분하다고 할 수 없다.

본 발명은 이러한 문제점을 개선한 것으로, 광의 이용효율을 높임으로써 시야각의 문제점을 극복하여 프리즘 시트의 장착을 필요로 하지 않는 조명장치 및 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

<발명의 개시>

본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 조명장치는 광원으로부터의 발광을 도광하는 도광체의 수평인 상면에 대해 하면을 경사지게 하고, 도광체의 두께가 큰 한쪽 측면측에 광원을 배치하며, 도광체의 하면측에 광 반사 시트를 배치하여 이루어진다. 상기 도광체의 경사지게 한 하면에는 다수개의 홈군을 형성하여 이루어지고, 이들 개개의 홈군과 서로 인접한 홈군의 사이는 평탄면으로 접속하여 이루어진다. 다수개의 홈군은 상기 하면에 상기 도광체의 한쪽 측면에서 멀어짐에 따라, 홈군의 홈 개개의 깊이가 점증하도록 형성하고, 도광체의 상면측에는 광 확산판을 배치한 것이다.

본 발명의 다른 조명장치는 제1 발명의 조명장치에 사용한 도광체를 2개 이용한 형상으로 도광체의 두께가 작은 측면을 중앙부에서 맞붙인 형상의 도광체를 채용하고, 두께가 큰 양측면측에 광원을 대향 배치하며, 이 도광체의 하면측에 따라 광 반사 시트를 배치하고, 도광체의 상면측에 광 확산판을 배치하며, 도광체의 하면에는 다수개의 홈군을 형성하고, 그 홈군의 홈 깊이는 도광체의 양측면에서 중앙부로 향함에 따라 점증시키는 것이다.

본 발명의 다른 조명장치는 상면과 하면이 평행한 도광체와, 이 도광체의 한쪽 측면에 배치되는 광원과, 도광체의 하면측에 배치되는 광 반사 시트와, 상기 도광체의 상면에 설치되는 광 확산판으로 이루어지고, 상기 도광체의 하면에, 상기 한쪽 측면과 평행한 다수의 홈군을 형성하고, 그 다수개의 홈군의 개개의 홈 깊이가 상기 한쪽 측면에서 멀어짐에 따라 점증시키는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 조명장치의 광 확산판의 상측방에 액정표시소자를 배치한 액정표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 액정표시장치의 백 라이트로서 사용되는 조명장치 및 그 조명장치를 이용한 액정표시장치에 관한 것으로, 특히 조명장치의 간편화를 도모함과 동시에, 고 광효율의 조명장치 및 이를 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 실시형태1인 조명장치를 사용하여 이루어지는 액정표시장치의 요부 단면도,

도2는 도1의 도광체의 상면에서 본 개략 평면도,

도3은 도2의 B-B 선으로 절단한 단면도,

도4는 도3의 부분 확대도,

도5는 도1에 도시한 도광체 하면측에서 본 개략 평면도,

도6은 도1의 실시형태의 도광체 하면에 형성한 홈군의 부분 확대도,

도7은 도1에 도시한 실시형태1의 도광체 두께와, 도광체 하면의 홈군의 홈 깊이와, 홈군의 폭의 관계를 표시한 본원 발명의 도광체의 특징을 단적으로 표시한 구성 관계도,

도8은 도7의 구성 관계도에 의거하는 도광체를 사용한 본 발명의 실시형태1에 의한 액정표시장치와 종래의 액정표시장치의 표시화면의 수직방향의 휘도 분포도,

도9는 도7의 구성관계도에 의거하는 도광체를 사용한 본 발명의 실시형태1에의한 액정표시장치와 종래의 액정표시장치의 표시화면의 수평방향 휘도 분포도,

도10은 실시형태1의 도광체의 두께와, 도광체 하면의 홈군의 홈 깊이와, 홈군의 폭과의 관계를 표시한 다른 실시형태인 도광체의 구성 관계도,

도11은 본 발명의 실시형태2인 조명장치를 사용하여 이루어지는 액정표시장치의 요부 단면도,

도12는 본 발명의 실시형태3인 조명장치를 사용하여 이루어지는 액정표시장치의 요부 단면도,

도13은 도12에 도시한 실시형태의 도광체의 하면 홈의 부분 확대도,

도14는 본 발명의 실시형태4인 조명장치의 도광체의 하면에 실시되는 홈의 부분 확대도,

도15는 종래의 액정표시장치의 구성 단면도이다.

이하, 본 발명을 도면과 함께 설명한다.

(실시형태1)

도1은 본 발명의 실시형태1인 조명장치를 사용하여 이루어지는 액정표시장치의 요부 단면도로, 도면중 1은 도광체이고 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등의 투명수지의 합성재료로 제작되고, 도광체(1)의 상면(8)은 거의 수평으로 하면(9)이 경사진 쐐기 형상을 하고 있다. 2는 도광체(1)의 하면(9)에 형성되는 다수개의 홈군으로 개개의 홈군은 적어도 2개의 홈을 가지고 있다. 3은 도광체(1)의 두께가 큰 한쪽 측면(10)에 근접하여 배치되는 광원으로, 예컨대 가늘고 긴 직관형상의 냉음극이나 열음극의 형광관이 사용된다. 4는 광반사체로, 광원(3)을 둘러싸도록 형성되어 광원(3)의 발광을 도광체(1)의 한쪽 측면(10) 방향으로 광 반사시키는 것으로, 예컨대 수지의 시트에 은이나 알루미늄 등의 광 반사율이 높은 재료를 증착한 것으로 형성하거나, 또는 얇은 알루미늄 금속판으로 광 반사체(4)를 형성한 것이다. 5는 광 반사 시트로, 도광체(1)의 하면(9) 및 다른쪽 측면(광원(3)에서 가장 멀리 떨어진 도광체(1)의 단부)을 덮도록 배치되고, 도광체(1)의 하면(9)의 대향면측의 광 반사율을 높이도록 형성되어 있으며, 광 반사체(4)와 동일한 재료를 사용해도 되고, 투명한 수지 시트내에 매우 미소한 기포를 기밀하게 분산시킨 것을 이용해도 된다. 6은 도광체(1)의 상면(8)에 근접 배치되는 광 확산판으로, 투명한 수지의 시트 내부에 굴절율이 다른 재료를 분산시킨 것이나 투명 시트 표면에 요철을 형성한 것이 사용된다.

도2는 도광체(1)의 상면에서 본 개략 평면도이다. 도2에 도시하는 바와같이, 도광체(1)의 상면에는 광원(3)의 길이 방향과 직교하는 방향, 즉 도광체(1)의 한쪽 측면(10)과 직교하는 방향으로 다수의 홈(11)을 실시했다. 또한, 도광체(1)에 부호로 표시하지 않고 파선으로 표시한 영역이 존재하는데 이 파선 영역에도 홈(11)이 형성되어 있는 것을 이해해야 한다. 또한 이 다수의 홈은 도2의 평면도를 B-B선으로 절단한 도3 및 그 부분 확대도인 도4에 도시하는 바와같이, 예컨대, 동일형상으로 연속하여 형성되어 있다. 도4에 도시한 홈의 산과 산사이, 또는 홈의 계곡과 계곡사이의 피치는 약 50㎛이고, 홈의 깊이는 약 20㎛이다.

본 발명의 조명장치를 구성하는 도광체(1)에는 그 하면(9)뿐만 아니라 그 상면(8)에도 홈을 형성시켰는데, 그 이유는 도광체(1)에서의 방출광을 액정표시소자(7)에 집광시키기 위함이다. 그러나 도광체(1)의 상면(8)에의 홈 형성은 반드시 필수적인 요건은 아니다.

또한 본 발명의 액정표시장치는 광 확산판(6)의 상측방에 액정표시소자(7)를 구비한다. 주지하는 바와 같이, 투명 도전막의 표시용 전극과 배선막 등을 적층한 면이 대향하도록 간격을 두고 2매의 투명 유리 기판을 포개어, 시일재로 이 양기판을 맞붙여 시일재의 내측에 액정을 봉입하고, 양 기판의 외측에 편향판을 설치하여 구성된다.

도5는 도1에서 도광체(1)의 하면(9)측에서 본 개략 평면도로, 광원(3)은 도광체(1)의 한쪽 측면(10)에 따라 근접하여 배치된다. 그리고, 홈군(2)은 도광체(1)의 한쪽 측면(10)과 거의 평행하게 형성되어 있다.

본 발명에 있어서 하면(9)에 형성하는 홈 방향은 한쪽 측면(10)과 거의 평행하게 배치하는데, 그 이유는 광의 반사 효율을 높이기 위함이고, 임의로 평행하게 배치하지 않고 직교시키면 홈의 광 반사효율은 저하한다.

또한, 도광체(1)의 한쪽 측면(10)에서 측면 근접부(M)까지의 도광체(1)의 영역에는 도시하지 않지만, 홈군(2)의 홈 깊이보다 작고 또한 홈 깊이가 거의 균일한 홈을 형성해도 된다. 이에 따라 도광체(1)에서의 광의 이용효율은 더욱 높일 수 있는 것을 발견했다.

도6은 도1에서 부분 테두리(A)로 표시한 다수개의 홈군의 일부 확대 단면도이고, 홈군(2-1)의 홈(12, 13)은 동일한 깊이(h1)로 동일 형상으로 형성되고, 동일하게 홈군(2-2)의 홈(14, 15)은 거의 동일한 깊이(h2)로 동일 형상으로 형성되며, 서로 인접하는 홈군(2-1)과 홈군(2-2) 사이는 도광체(1)의 상면(8)상의 평탄면(16)으로 접속되어 있다. 또한 평탄면(16) 및 홈의 일부에도 상당하는 접속부(17, 18)를 통해 접속된다. 홈군(2-1, 2-2) 중의 홈(12, 13 및 14, 15)은 서로 비슷한 형상이고, 이들 형상은 산형상 또는 톱날형과 비슷한 V자 형상의 홈으로 형성되어 있다. V자 형상의 홈의 경사 각도는 55도 전후이고, 평탄면(16)과 홈(14)을 구성하는 일부 선으로 만들어지는 경사 각도는 130도 전후로 설정되어 있다.

또한, 홈 깊이(h2)는 h1보다 크고, 이들 홈군의 깊이는 광원(3)이 배치되는 도광체(1)의 한쪽 측면(10)으로부터 다른쪽 측면, 즉 광원(3)에서 멀어짐에 따라 점증하도록 형성하고 있다.

이상의 구성으로 이루어지는 본 발명의 조명장치는 도시하지 않은 전원장치에 의해 광원(3)을 점등시키면, 광원(3)의 발광은 광 반사체(4)에 의해 광 반사된 반사광과 직접광이 한쪽 측면(10)을 통해 도광체(1)에 입사된다. 도광체(1)에 입사된 광은 도광체(1)의 상면(8)과 하면(9)에서 전체 반사하면서 도광체(1)의 내부를 전파해 가는데, 도광체(1)의 하면(9)의 홈군(2-1, 2-2)의 홈(12, 13 및 14, 15)의 경사면에의 입사광은 경사면에서 반사되어 다시 도광체(1)내로 되돌려지거나, 경사면을 통과한 광은 광 반사 시트(5)에서 광 반사되어 다시 도광체 내부에 광 입사된다. 그리고, 상면(8)에의 입사광이 전체 반사각 이하의 입사각으로 된 광의 대부분은 상면(8)을 통과하고, 도광체(1)로부터 방출된다.

이렇게 도광체(1)에의 입사광은 도광체(1)의 내부를 전파하고, 다수개의 홈군(2)에 의한 광 반사, 광 통과, 광 반사 시트(5)에 의한 반사광의 도광체(1)에의 재입사 등에 의해 도광체(1)의 상면(8)을 통과하여 도광체(1)의 외부로 방출된다.

또한, 도광체(1)의 하면(9)의 홈군(2)의 개개의 홈 깊이를 광원(3)이 배치되는 도광체(1)의 한쪽 측면(10)에서 멀어짐에 따라 크게 하고 있는데, 이는 도광체(1)내의 광량이 광원(3)에 가까울수록 크고, 광원(3)으로부터 멀어짐에 따라 작아지므로, 도광체(1)의 상면(8)의 밝기의 편차를 작게 하기 위함이다.

조명장치의 도광체(1)의 상면(8)에의 방출광은 상면(8)의 홈(11)에 의해 집광 효율이 높아지고, 또한 그 광은 광 확산판(6)에서 광 확산되어, 액정표시소자(7)를 배면에서 비춘다. 이 때, 도시하지 않은 구동장치에 의해 액정표시소자(7)가 구동되어 있으면, 그 전면의 표시 화면상에 화상을 볼 수 있다.

도7에서, 횡축에 표시한 부호 S는 광원(3)이 근접 배치되는 도광체(1)의 한쪽 측면(10)의 위치를 표시하고, E는 도광체(1)의 다른쪽 측면위치인 종단 위치를 표시한다. 종축에는 도광체(1)의 두께(t), 홈군(2)의 피치(p), 홈군(2)의 깊이(h)를 각각 표시하고 있다. 또, 홈군의 피치(p)는 도6에 도시한 홈군(2-2)으로 설명하면, 평탄면(16)의 폭(a)과, 홈군(2-2)의 홈(14, 15)의 개개의 폭의 가산폭(b)과, 다음 홈군을 접속하는 평탄면에의 접속부(18)의 폭(c)을 합친 것이다. 즉 p는 p= a+ b+ c로 표시된다.

또, 접속부(18)는 홈군(2-1, 2-2)의 일부이기도 한다. 이렇게 보면 피치 p는 p= a+ b 로 간주해도 된다.

또한, 도광체(1)는 광원(3)이 배치되는 한쪽 측면(10)의 위치(S)보다 다른쪽측면위치(E)를 향해 그 두께(t)를 점감시키고, 반대로 홈군의 개개의 홈 깊이(h)를 점증시키며, 홈군의 피치(p)는 도광체(1)의 길이 위치에 관계없이 일정하다.

본 실시형태에 있어서 도광체(1)의 구체적인 두께(t)는 도광체(1)의 한쪽 측면측, 즉 광원(3)이 배치되는 측의 두께는 2.5mm, 광원(3)에서 가장 멀리 멀어진 다른쪽 측면측에서는 0.5mm로 설정하고 있다. 홈군(2-1, 2-2)의 홈 깊이(h)는 도광체(1) 전체에서 5∼20㎛의 범위이다. 피치(p)는 도광체(1)의 위치에 상관없이 대략 110㎛로 고정되어 있다.

또한, 평탄면(a)의 폭도 크기는 도광체(1) 전체에서 50∼100㎛의 범위이고, 홈 폭(b)은 10㎛∼50㎛, 접속부(c)는 5㎛ 전후이다.

상기의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명은 피치(p)에 차지하는 평탄면(a)의 비율을 크게 선택하는데 특징을 가진다. 이들 관계를 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다. 우선, 도광체(1)의 한쪽 측면측에 배치되고, 홈군 중에서도 가장 홈 깊이(h)가 작은 홈에서는 h= 6.3㎛, a= 91μ, b= 14.1㎛, c= 4.9㎛, p= 110㎛로 설정했다. 따라서, 평탄면(a)이 피치(p)에 차지하는 비율 a/p는 80%를 넘는다. 덧붙여 홈폭(b)이 차지하는 비율(b/p)은 상기 수치로부터 간단하게 구할 수 있도록 13% 정도이다.

또한, 홈군의 홈 깊이(h)가 가장 큰 홈에서는 h= 19.6㎛, a= 61.5㎛, b= 43.6㎛, c= 4.9㎛, p= 110㎛로 설정하였으므로, a/p의 비율은 50%를 넘게 된다. 마찬가지로 홈폭(b)이 차지하는 비율(b/p)은 40% 정도로 되는데, 평탄면이 차지하는 비율에 비해 작다.

상기의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명의 특징은 도광체(1)의 하면(9)에 홈군(2, 2-1, 2-2)을 형성하는 것인데, 이들 홈군이 도광체(1)에 차지하는 비율은 평탄면(16)이 차지하는 비율에 비해 작다. 이러한 특징은 본 발명의 도광체(1)를 보면, 거의 홈이 없는 평탄면으로 구성된 것으로 보이고, 또한 손에 잡아 보아도 요철의 존재를 느끼지 않게 하는 것이다.

도1∼도7에 도시한 본 발명의 실시형태 1의 도광체(1)의 평면 형상의 세로 및 가로 크기는 각각 약 40m, 30mm의 직방형이다. 즉, 도2를 정면에서 봐서 도광체(1)의 세로 방향의 길이는 약 40mm이고, 가로방향의 길이는 약 30mm 이다. 또한 한쪽 측면(10)의 두께는 전에도 기술한 바와같이 약 2.5mm이고, 한쪽 측면(10)에서 가장 멀리 떨어진 다른쪽 측면의 두께는 약 0.5mm 이다.

또한, 직관 형상의 냉음극 형광관으로 구성된 광원(3)의 직경은 한쪽 측면(10)의 두께보다 작은 약 l.8mm 이다.

이상의 구성으로 이루어지는 본 발명의 조명장치에 있어서의 도광체(1)의 길이, 두께, 하면의 홈군의 개개의 다수개의 홈 깊이 및 홈군의 피치 관계는 도7에 도시하는 것을 이용하고, 또한 도광체(1)의 상면(8)에는 도4에 도시하는 것과 같은 홈을 형성한 액정표시장치를 제작해 보았다.

또한, 본 발명과 비교하기 위해 도15에 도시한 액정표시장치를 본 발명의 도광체(1)와 동일하게 그 외형치수, 광원의 치수 및 밝기를 동일하게 제작해 보았다.

도8 및 도9는 이들 비교 결과를 나타내고, 액정표시소자(7)의 수직 방향 및 수평 방향의 휘도분포의 측정결과이다.

도8은 액정표시소자(7)의 수직방향의 휘도분포를 도시하고, 즉 액정표시장치의 표시화면에 정면으로 대하고, 그 표시화면을 전후방향으로 회전시켰을 시의 화면상의 측정점의 휘도를 표시한다.

도9는 수평방향의 휘도분포를 도시하고, 정면에 대한 표시화면을 좌우방향으로 회전시켰을 시의 화면상의 측정점에서의 휘도분포를 도시한다. 도면에서 부호 Q로 표시한 실선은 본 발명의 액정표시장치의 휘도 분포를 표시하고, 부호 R로 표시한 파선은 종래 장치에서의 휘도 분포를 표시한다.

도8 및 도9의 종축에 표시한 「휘도비」란, 표시화면을 전후좌우로 회전시키는 방사 각도가 0도일 때의 밝기를 기준(절대치 1.0)으로 하고, 표시화면을 전후 좌우로 회전시켰을 때의 개개의 회전 각도에 있어서의 밝기를 상기 기준치와 비교한 상대적인 휘도비를 표시한다.

또한, 도8 및 도9의 횡축에 표시한 「방사 각도」란, 표시화면을 전후좌우로 회전시켰을 시의 각도 그 자체를 표시한다.

이 휘도분포의 결과를 보면, 종래장치(파선 R)는 수평방향에서는 좌우의 방사 각도가 20도 부근에서 휘도가 크게 저하하고, 한편 수직 방향에서는 전후의 방사 각도가 30도 부근에서 휘도가 크게 저하하여 휘도 분포 그 자체가 크게 변동되는 것을 알았다. 이는 수평 방향에서는 좌우 20도, 수직 방향에서는 전후 30도 정도에서 화상의 식별이 악화되는 것을 표시한다.

한편, 본 발명장치(실선 Q)는 수평방향, 수직방향의 방사 각도가 커짐에 따라, 휘도가 저하하는 경향이 있지만 종래 장치와 같이 크게 저하하지는 않고, 수평, 수직방향 모두 휘도분포가 현저하게 개선되는 것을 알았다.

본 발명에 개선된 이유는 전에도 기술한 바와같이, 홈군과 서로 인접하는 홈군과의 사이에 평탄면(16)을 형성하거나, 이 평탄면(16)이 피치(p)에 대해 차지하는 비율을 크게 설정함으로써, 광이 반사되는 면을 확대시켜 넓은 방사 각도에서도 휘도비가 저하하지 않도록 한 것이다.

도10은 도광체(1)의 또 다른 실시형태로, 광원(3)이 배치되는 한쪽 측면(10)의 위치(S)에서는 그 근접한 부분의 홈군(2)의 홈 깊이(h)를 비교적 작고 또한 균일하게 형성하고, 홈군의 피치(p)를 측면(10)의 위치(S)에서 근접 부분의 단부(M)로 향해 점감시키고, 측면 위치 근접부의 단부(M)로부터 다른쪽 측면위치(E)에서는 홈군의 깊이(h)를 점증시켜 홈군의 폭(p)이 홈사이에 차를 가지지 않게 거의 일정하게 한 것이다.

또한, 도10에 도시한 도광체(1)는 도2, 도5 및 도7을 이용하여 설명한 것보다 크고, 평면 형상의 세로 및 가로의 크기는 각각 60mm, 50mm 정도로 했다. 또한 한쪽 측면(10)의 위치로부터 근접 부분의 단부(M)까지는 약 15mm로 했다.

이러한 도광체(1)를 사용함으로써, 도7에 도시한 크기를 구비한 도광체(1)를 사용한 것에 비해 액정표시소자(7)에서의 수직 및 수평방향에서는 미약하지만, 큰 방사각도에서의 휘도 저하는 개선된 것이 확인되었다. 이는 한쪽 측면(10)의 위치(S)에서 근접 부분 단부까지의 홈 깊이를 다른 홈보다 작게 형성하고, 또한 이들 영역에서는 그 깊이를 일정하게 하고, 또한 홈군의 피치(p)를 점감시킴으로써, 광원(3)으로부터의 입사광이 광원(3)의 근접 부분에서는 많이 반사되지 않고 도광체(1)의 한쪽 측면으로부터 가장 멀리 떨어진 다른쪽 측면(E)측에의 광 입사가 촉진된 것에 의한다.

도10에 도시한 도광체(1)의 두께(t), 홈군의 홈 깊이(h) 및 피치(p)의 크기는 한쪽 측면(10)(S)의 위치에서는 도광체(1)의 두께(t)= 2.5mm, 홈 깊이 h= 4.5㎛, 피치 p= 296㎛이다. 덧붙여서 피치 p의 내역은 평탄면(a)의 크기가 280㎛, 홈군의 홈 폭(b)은 10㎛, 접속부(c)는 6㎛이다.

또한, 한쪽 측면의 근접부(M)의 근방에서의 상기 크기는 h= 7.8㎛, p= 132㎛이고, 그 내역은 a= 110㎛, b= 17.3㎛, c= 4.7㎛이다.

즉, 본 발명의 도광체(1)의 다른 실시형태에 있어서, 피치(p)는 한쪽 측면(S)의 위치에서 그 근접부(M)까지의 사이에서 도10에 도시하는 바와같이 점감시키는 것이다.

또한, 다른쪽 측면(E)에 있어서의 상기 크기는 h= 19.8㎛, p= 132㎛이고, 그 내역은 a= 83.2㎛, b= 44.1㎛, c= 4.7㎛이며, 도광체(1)의 두께(t)는 전술과 같이 0.5mm이다.

따라서, 근접부(M)에서 다른쪽 측면(E)까지에 있어서의 홈 깊이(h)의 크기는 7.8㎛에서 19.8㎛까지 점증시키지만, 피치(p)는 도광체(1)의 위치에 상관없이, 132㎛에 고정시키고 있다.

여기서 피치(p)에 차지하는 평탄면(a)의 비율, a/p에 주목하면, 도광체(1)의 한쪽 측면(S)에 있어서는, a/p= 280㎛/296㎛ 이므로, 그 값은 90%를 넘는다. 또한, 근접부(M)에 있어서는 a/p= 110㎛/132㎛이므로 80%를 넘는다. 또한, 도광체(1)의다른쪽 측면(E)에 있어서의 a/p의 값은 83.2㎛/132㎛ 이므로 60%를 넘게 된다.

이상의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명의 도광체(1)의 다른 실시형태에 있어서도, 피치(p)의 평탄면(a)이 도광체(1)의 하면(9)을 차지하는 비율을 홈군(2)의 홈이 차지하는 비율보다도 커지도록 설정한 것이다.

즉 본 발명에 의하면, 도광체(1)에 형성하는 홈의 요철이 차지하는 비율에 비해 평탄면이 차지하는 비율을 크게 함으로써 조명장치의 성능을 높이는 것이다.

(실시형태 2)

도11은 본 발명의 실시형태 2인 조명장치를 사용하여 이루어지는 액정표시장치의 요부 단면도로, 실시형태 1의 도광체를 2개 두께의 얇은 다른쪽 측면을 중앙부에서 맞붙인 형상의 도광체로서 보았다.

도면에 있어서, 19는 수평인 상면에 대해 하면이 도시하는 형상의 도광체, 20은 도광체(19)의 하면에 형성되는 다수개의 홈군이고, 홈군(20)을 중앙부(26)의 우측 부분과 좌측 부분을 대칭적으로 형성하고, 이들 홈군(20)은 실시형태 1과 동일하게 형성했다.

21, 22는 도광체(19)의 양측면에 따라 근접하여 배치되는 가늘고 긴 직관형상의 냉음극 또는 열음극의 형광관으로 구성된 광원이다. 광원(21)은 도광체(19)의 제1 측면측에, 광원(22)은 도광체(19)의 제2 측면측에 각각 배치되어 있다. 또한, 홈군(20)은 제1 측면 및 제2 측면에서 즉시 형성되는 것이 아니라, 실시형태 1에서도 설명한 바와같이, 제1 및 제2 측면의 근접부까지의 사이에 다른 홈이 형성되고, 근접부에서 다른쪽 측면측을 향해 그 깊이가 점증하는 홈군을 형성한다.

도면 중 23, 24는 실시형태 1과 동일한 광 반사체, 25는 도광체(19)의 하면을 따라 배치되는 광 반사 시트이고, 실시형태1과 동일한 아크릴 수지, 폴리카보네이트 등의 재료를 사용했다. 또 필수적인 구성 요건은 아니지만 집광효율을 높이기 위해 도광체(19)의 표면(27)에는 실시형태 l과 동일한 홈, 즉 광원(21, 22)과 직교하는 방향으로 동일 형상의 홈을 연속하여 실시해도 된다.

이 실시형태는 표면(27)에서 광 방사되는 면적이 큰 도광체(19)에 알맞은 것으로, 광원(21, 22)을 도광체(19)의 양측면에 근접 배치하였으므로, 광 방사 면적이 큰 도광체라도 고휘도이고 고 광효율로 할 수 있으며, 도시하지 않은 액정표시소자의 수평 및 수직방향의 휘도분포도 실시형태 1과 동일하게 양호하게 할 수 있다.

(실시형태 3)

도12는 본 발명의 실시형태 3인 액정표시장치의 요부 단면도를 도시하고, 28은 상면과 하면이 평행한 도광체, 29와 30은 전술한 것과 동일한 광원과 광 반사체를 각각 나타내며, 31은 광 반사 시트이다. 도광체(28)의 하면의 홈(32)은 도12의 부분 테두리(F)를 확대한 도13에 도시되는 형상을 하고 있다. 홈군(32-l)의 홈(33, 34)은 동일 형상이고, 홈군(32-2)의 홈(35, 36)은 동일 형상으로 구성되며, 또한 홈군(32-3)의 홈(37, 38)은 동일 형상으로 구성되어 있고, 또한 홈군(32-l, 32-2 및 32-3)의 각각의 홈은 서로 비슷한 형상으로 이루어져 있다. 이들 홈군의 홈 깊이(h3, h4 및 h5)는 광원(29)이 배치되는 도광체(28)의 한쪽 측면에 가까울수록 작고, 이 한쪽 측면에서 멀어짐에 따라 홈의 깊이는 커지도록 형성되어 있다. 즉 홈군(32-1)의 홈 깊이(h3), 홈군(32-2)의 홈 깊이(h4), 홈군(32-3)의 홈 깊이(h5)는 h3<h4<h5의 관계로 선택되어 있다.

이 실시형태의 경우 도광체(28)가 직방체 형상이고, 실시형태 1에 도시한 쐐기 형상의 것과는 다소 휘도분포가 다르지만, 예를들면, 홈군(32-2)의 접속 평탄면(39)의 폭(a1)과, 홈(35, 36)의 홈폭(b1)을 합친 피치(p1), 홈군(32-3)의 접속 평탄면(40)의 폭(a2)과, 홈(37, 38)의 홈폭(b2)을 합친 피치(p2), 각각의 홈 깊이(h4, h5)를 적절히 조정하도록 하고, 도광체(28)의 하면(9)의 홈군의 깊이, 홈군의 폭 등을 조정하여 알맞은 휘도 분포가 얻어지도록 하면 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서 도광체(28)의 상면(8)에도 홈을 형성해도 된다. 이에 따라, 도광체(28)의 집광 효율은 더욱 높아진다.

(실시형태 4)

도14는 본 발명의 조명장치의 제4 실시형태로, 조명장치에 사용하는 도광체를 부분 확대한 단면도이다. 실시형태 1의 쐐기 형상의 도광체(1)의 하면(9)에 실시되는 홈군을 단일 홈으로 형성한 점에서 상기 실시형태 1∼실시형태 3의 것과는 상이하다.

홈(41, 42 및 43)은 서로 비슷한 형상으로 형성되고, 개개의 홈의 깊이(h6, h7 및 h8)는 광원이 배치되는 도광체(1)의 한쪽 측면(도시하지 않음)으로부터 멀어짐에 따라 점증하도록 형성하고 있다. 이 실시형태와 같이, 홈(41, 42 및 43)을 접속하는 평탄면(44, 45 및 46)의 폭(a3, a4 및 a5), 각각의 홈 폭(b3, b4 및 b5)의 개개를 합친 피치(p3, p4 및 p5) 및 홈의 깊이(h6, h7 및 h8)를 적절히 조정하여최적의 휘도분포가 얻어지도록 하면 된다. 또한, 47, 48 및 49는 홈(41, 42 및 43)을 평탄면(45, 46 및 50)에 접속하기 위한 접속부분이고, 평탄면으로 향하는 접속부분의 구배를 가능한한 급준하게 하면 홈(41, 42 및 43)의 일부로 간주할 수 있다. 이렇게 하면 이러한 접속부분(47∼49)은 본 발명에서 필수적인 구성 요건이 아니게 된다.

또한 본 실시형태에서는 실시형태 1의 쐐기 형상의 도광체(1)에 단일 홈을 실시했는데, 도12의 실시형태의 직방체 형상의 도광체(28)에 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없지만, 전술한 바와같이 홈 깊이, 홈 부분의 폭 등을 조정하여 최적의 휘도분포로 설정하면 된다.

또한, 본 실시형태에서는 도시하지 않지만 도광체(1)의 상면(8)에 홈을 실시해도 된다.

이상의 조명장치가 사용되는 액정표시장치에 있어서, 사용하는 액정표시소자까지는 특정하지 않지만, 가능한한 시야각이 넓은 예컨대 140도, 160도를 사용하면, 수평 및 수직의 휘도분포가 보다 한층 개선되는 것은 말할 것도 없다.

(그 밖의 실시형태)

상기 실시형태 1∼3의 도광체 하면의 홈군내의 홈은 2개로 표시했는데, 3개 혹은 4개와, 사용하는 대상물이나 액정표시의 화면 크기 등에 따라 휘도분포의 모양을 보면서 적절히 조정하면 된다. 또한 각 실시형태의 도광체 하면의 다수개의 홈군내의 다수개의 홈 및 다수개의 단일 홈의 광원에 대향하는 면은 경사면인 것이 필요한데, 그 구배는 휘도분포의 모양을 보면서 조정하면 된다.

또한, 실시형태1에서 기술한 바와같이, 실시형태 2∼실시형태 4에 있어서도 한쪽 측면보다 측면 근접부까지 거의 동일한 깊이의 홈을 형성하고, 그 측면 근접부에서 다른쪽 측면부로 향해 그 깊이가 점증하는 홈부를 다수개 형성해도 된다.

또한 도광체 상면의 다수의 홈도 동일 형상으로 연속된 것으로 설명했는데, 이도 휘도분포를 확인하면서, 홈의 형상, 홈의 폭을 조정하면 된다.

또한, 사용하는 광원으로는 냉음극형 또는 열음극형의 형광관 어느 것이나 좋지만, 열음극형에 비해 냉음극형쪽이 전극의 구성으로부터 소형화를 도모할 수 있으므로, 냉음극형의 형광관이 바람직하다. 또한 LED를 이용해도 된다.

이상과 같이 본 발명의 조명장치는 광원으로부터의 발광을 도광하는 도광체의 수평인 상면에 대해 하면을 경사지게 하고, 도광체의 두께가 큰 한쪽 측면측에 광원을 배치하며, 도광체의 하면측에 광 반사 시트를 배치하여 이루어진다. 상기 도광체의 하면에는 홈군을 다수개 형성하여 이루어지고, 개개의 홈군과 서로 인접한 홈군 사이는 평탄면에서 접속하여 이루어진다. 다수개의 홈군은 상기 도광체의 한쪽 측면으로부터 멀어짐에 따라 홈군의 홈 개개의 깊이가 커지도록 형성한 것이다.

이에 따라, 도광체 내부에서의 광의 반사효율과 도광체로부터의 광의 방출효과가 향상되므로, 도광체의 상면측에 배치되는 프리즘 시트의 장착을 필요하지 않게 할 수 있다.

또한 본 발명의 조명장치는 도광체 중앙부의 두께가 그 양측면보다 얇은 도광체를 채용하고, 두께가 큰 양 측면측에 광원을 대향 배치하고, 이 도광체의 하면에 따라 광 반사 시트를 배치하며, 도광체의 상면에 광 확산 시트를 배치한 것이다.

상기에 의해 본 발명의 조명장치는 고 광효율의 도광체가 발휘되므로 종래 필수적인 구성요건으로 되어 있던 도광체 상면에 배치되는 프리즘 시트를 필요하지 않게 할 수 있다. 또한, 프리즘 시트가 불필요해 지므로, 다른 광 확산판이나 광 반사 시트와의 위치 맞춤이 비교적 용이하게 되고, 시트간의 이물 혼입의 위험성도 적고, 품질 열화가 개선되어 비용적으로도 유리한 조명 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명장치는 상면과 하면이 평행한 도광체와, 이 도광체의 한쪽 측면에 배치되는 광원과, 도광체의 하면측에 배치되는 광 반사 시트와, 상기 도광체의 상면에 형성되는 광 확산판으로 이루어지고, 상기 도광체의 하면에, 홈군을 다수개 형성하고, 그 다수개의 홈군의 홈 깊이는 상기 한쪽 측면으로부터 멀리 떨어짐에 따라 커지도록 한 것이다.

또한, 본 발명의 조명장치는 도광체의 하면 한쪽 측면으로부터 측면 근접부까지에 있어서 거의 동일한 깊이의 홈을 상기 한쪽 측면과 거의 평행하게 형성한다. 이에 따라, 광의 반사효율이 더욱 높아져 광을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 본 발명의 조명장치는 도광체의 상면에 상기 한쪽 측면과 직교하는 방향, 즉 광이 진행하는 방향으로 홈을 형성한다. 이에 따라, 본 발명의 조명장치는 더욱 고 광효율의 도광체가 발휘되므로 종래 장치에서 필요로 되었던 도광체 상면에 배치되는 프리즘 시트를 필요하지 않게 할 수 있다. 또한, 프리즘 시트가 불필요해 지므로, 다른 광 확산판이나 광 반사 시트와의 위치 맞춤이 비교적 용이하게 되고, 사트간의 이물혼입의 위험성도 적으며, 품질열화가 개선되어 비용적으로도 유리한 조명장치를 제공할 수 있다.

또한, 그 조명장치를 이용한 액정표시장치에 있어서는 액정표시소자의 수평 및 수직방향의 휘도분포도 종래 장치에 비해 개선된 것으로 할 수 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와같이, 본 발명의 조명장치 및 액정표시장치는 첫째로 도광체의 형상에 특징을 주는 것, 둘째로 도광체의 하면, 즉 광을 반사시키는 측에 홈을 형성하고, 그 홈의 깊이를 광의 진행방향에 대해 점증시키는 것, 셋째로 도광체의 상면에도 홈을 형성하여 이들 조합에 의해 광의 반사효율을 높일 수 있으므로, 종래 필수 구성요건이었던 프리즘 시트를 필요하지 않게 할 수 있다.

Claims (13)

1. 광원과, 수평인 상면에 대해 하면이 경사지고, 두께가 큰 한쪽 측면에 근접하여 상기 광원이 배치되는 도광체와, 상기 광원의 발광을 상기 한쪽 측면의 방향으로 광 반사시키는 광 반사체와, 상기 도광체의 하면에 근접하여 배치되는 광 반사 시트와, 상기 도광체의 상면측에 배치되는 광 확산판으로 이루어지고, 상기 도광체의 하면에, 상기 한쪽 측면과 거의 평행하게 형성한 홈군을 다수개 구비하고, 상기 다수의 홈군의 홈 깊이는 상기 한쪽 측면에서 멀어짐에 따라 점증되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 점증하는 상기 다수개의 홈군은 상기 도광체의 한쪽 측면측에서 상기 도광체의 다른쪽 측면에 도달하기까지 거의 동일 피치로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
3. 제1항에 있어서, 도광체의 하면에서 상기 한쪽 측면으로부터 상기 한쪽 측면 근접부까지 거의 동일한 깊이의 홈을 형성하고, 상기 측면 근접부에서 상기 도광체의 다른쪽 측면을 향해 그 깊이가 점증하는 홈을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
4. 제1 측면과 제2 측면의 두께에 대해 중앙부의 두께가 얇고, 상면이 수평이며하면이 상기 제1 측면과 제2 측면으로부터 상기 중앙부에 대해 동일 각도로 경사진 제1 경사면과 제2 경사면을 가진 도광체와, 상기 제1 측면에 근접 배치되는 제1 광원과, 상기 제2 측면에 근접 배치되는 제2 광원과, 상기 제1 광원의 발광을 상기 제1 측면방향으로 광 반사시키는 제1 광 반사체와, 상기 제2 광원의 발광을 상기 제2 측면방향으로 광 반사시키는 제2 광 반사체와, 상기 도광체의 하면에 따라 근접 배치되는 광 반사 시트와, 상기 도광체의 상면에 근접 배치되는 광 확산판으로 이루어지고, 상기 제1 경사면에, 상기 제1 측면과 평행하게 형성한 제1 홈군의 다수개와, 상기 제1 다수개의 홈군의 홈 깊이를 제1 측면에서 상기 도광체의 중앙부로 향해 점증시키고, 상기 제2 경사면에 상기 제2 측면과 평행하게 형성한 제2 홈군의 다수개와, 상기 제2 다수개의 홈 깊이를 상기 제2 측면에서 상기 도광체의 중앙부로 향해 점증시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
5. 제4항에 있어서, 점증하는 상기 제1 다수개의 홈군은 거의 동일 피치로 상기 도광체의 제1 측면으로부터 상기 도광체의 중앙부에 도달하기 까지 배치되어 이루어지고, 점증하는 상기 제2 다수개의 홈군은 대략 동일 피치로 상기 제2 측면으로부터 상기 도광체의 중앙부에 이르기까지 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 제1 다수개의 홈군의 깊이는 상기 제1 측면으로부터 상기 제1 측면 근접부까지 거의 동일하고, 상기 제2 다수개의 홈군의 깊이는 상기제2 측면으로부터 상기 제2 측면 근접부까지 거의 동일한 것을 특징으로 하는 조명장치.
7. 광원과, 상면과 하면이 거의 평행하고 상기 상면이 수평이고 상기 광원이 한쪽 측면에 배치되는 도광체와, 상기 광원의 발광을 상기 한쪽 측면방향으로 광 반사시키는 광 반사체와, 상기 도광체의 상면에 배치되는 광 확산판으로 이루어지고, 상기 도광체의 하면에 상기 한쪽 측면과 거의 평행하게 형성된 홈군의 다수개와, 상기 다수개의 홈군의 홈 깊이는 상기 한쪽 측면에서 멀어짐에 따라 점증하고 있는 것을 특징으로 하는 조명장치.
8. 제7항에 있어서, 점증하는 상기 홈군은 상기 도광체의 한쪽 측면으로부터 상기 도광체의 다른쪽 측면에 도달하기까지 거의 동일 피치로 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
9. 제1항, 또는 제4항 또는 제7항에 있어서, 다수개의 홈군의 개개는 적어도 2개의 홈을 가지고, 상기 홈군과 서로 인접한 다른 홈군은 상기 도광체에 형성한 평탄면에서 접속되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명장치.
10. 제2항, 제5항, 제8항에 있어서, 피치는 도광체에 형성한 적어도 홈군의 홈 폭 및 평탄면의 폭을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
11. 제10항에 있어서, 평탄면은 홈군의 홈이 도광체의 하면을 차지하는 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 조명장치.
12. 제1항 또는 제4항 또는 제7항에 있어서, 도광체의 상면에서 상기 한쪽 측면 또는 제1 측면과 거의 직교하는 방향으로 다수의 홈을 설치한 것을 특징으로 하는 조명장치.
13. 제1항∼제12항 중 어느 한 항에 있어서, 조명장치의 광 확산판의 상방부에 액정표시소자를 배치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.