KR20020067655A - 액정 표시 장치 - Google Patents

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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명의 과제는 직하형의 광원과 액정 표시 소자 사이에 설치하는 확산판의 휨이나 늘어짐을 억제하는 것이다.
확산판(SCT)의 광원[냉음극 형광 램프(CFL)]과 대향하는 면에 투명 시트(TPS)를 설치하고, 이 투명 시트(TPS)와 확산판(SCT) 주변의 4변 전부 또는 4변의 적어도 각각의 일부를 양면 점착 테이프 등으로 부착하여 양자 사이를 외기에 대하여 완전 밀폐 상태 혹은 불완전 밀폐 상태로 하고, 확산판(SCT)의 액정 표시 소자측과 광원측의 건조 조건을 동일하게 했다.

Description

액정 표시 장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은, 액정 표시 소자에 직하형의 광원을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로, 특히 직하형의 광원과 액정 표시 소자 사이에 설치하는 확산판의 휨을 억제하여 액정 표시 소자에 대하여 균일한 휘도의 조명광을 조사 가능하게 한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치에서는, 액정 패널에 형성한 전자 잠상을 명료한 가시 화상으로서 관찰하기 위해 상기 액정 패널을 조명하는 광원을 구비하고 있는 것이 있다. 이러한 종류의 광원은, 소위 백라이트라 불리우는 액정 표시 소자를 배면으로부터 조명하는 광원으로, 이하의 설명에서는 이를 백라이트라고도 칭한다.
이 백라이트에는 아크릴 수지 등으로 성형한 투명판으로 이루어지는 도광판의 측면에 선형의 램프(형광 램프, 대개는 냉음극 형광 램프가 사용됨)를 배치한 사이드 엣지형과, 액정 패널의 배면 바로 아래에 하나 또는 복수의 선형 램프을 배치한 직하형이 알려져 있다.
박형화가 요구되는 노트형 컴퓨터에서는 사이드 엣지형이 채용되어 있고, 또한 디스플레이 모니터용 액정 표시 장치에서도 안길이를 단축하기 위해서는 사이드 엣지형을 이용한 것이 많다.
그러나, 디스플레이 모니터 등의 대형의 액정 표시 장치에서는 고콘트라스트로 밝은 칼라 표시 화상을 얻기 위해, 또한 장기간에 걸친 사용에도 휘도가 저하되지 않는 것이 필수 사항이 되고 있으므로, 복수의 선형 램프를 액정 패널의 바로 아래에 설치한 형식(직하형)의 액정 표시 장치가 제품화되어 있다.
도14는 직하형의 백라이트를 구비한 액정 표시 장치의 구성예를 모식적으로 설명한 단면도이다. 도면 중, PNL은 전자적으로 화상을 생성하는 액정 표시 소자(액정 패널)이며, 한 쌍의 유리 기판(SUB1, SUB2) 사이에 액정층(LC)을 협지하고, 상기 유리 기판(SUB1, SUB2)의 한 쪽 또는 양 쪽에 형성한 화소 선택용의 전극 혹은 스위칭 소장에 선택적으로 전압을 인가함으로써 화상을 생성한다.
또, 유리 기판(SUB1, SUB2)의 각각의 외면에는 편광판(PL1, PL2)이 적층되어 있고, 백라이트(BL)로부터의 조명광의 편광을 제어하여 액정층(LC)을 통과하는 빛을 상측의 편광판(PL2)으로부터 출사시키거나, 혹은 차단시키도록 하고 있다.
백라이트(BL)는 복수의 냉음극 형광 램프(CFL)와 반사판(REF), 냉음극 형광램프(CFL)로부터 출사하는 조명광의 분포를 제어하는 확산판(SCT) 및 상기 조명광의 방향을 제어하는 적어도 하나의 확산 시트(SC)와 적어도 하나의 프리즘 시트(PRS)의 적층체로 구성되는 광학 시트(OPS)로 구성되고, 액정 표시 소자(PNL)의 배면에 설치된다.
도15는 도14에 있어서의 백라이트의 구체예를 모식적으로 설명한 단면도이다. 직하형의 백라이트에서는 광원인 복수의 냉음극 형광 램프(CFL)의 상방에 근접하여 아크릴 수지판이나 폴리카보네이트 수지판 등으로 성형된 비교적 두께가 있는 확산판(SCT)이 설치되어 있다.
또한, 이 확산판(SCT)의 상기 냉음극 형광 램프(CFL)의 바로 위에 대향하는 면에는 휘도 불균일을 보정하기 위한 반사 차광 패턴이 인쇄 등으로 형성되어 있다. 이 반사 차광 패턴은 확산판이 평탄한 때에 액정 표시 소자를 조명하는 조명광이 가장 적절한 휘도 분포가 되도록 조정되어 있다.
백라이트를 구성하는 냉음극 형광 램프(CFL)는 알루미늄판 혹은 철판으로 이루어지는 금속으로 된 하부 프레임(FLM-D)의 내부에 배치한 산형태의 반사판(REF)의 골부에 따라 부착되어 있다. 이 냉음극 형광 램프(CFL)의 상방에 배치한 확산판(SCT) 상에는 적어도 하나의 확산 시트(SC)와 적어도 하나의 프리즘 시트(PRS)의 적층체로 구성되는 광학 시트(OPS)가 포개어 설치되고, 상부 프레임(FLM-U)을 하부 프레임(FLM-D)에 결합시켜 일체로 하고 있다.
그러나, 이 확산판은 냉음극 형광 램프(CFL)에 근접하여 설치되어 있으므로, 냉음극 형광 램프(CFL)의 점등 후의 일정 시간이 경과하면 액정 표시 소자측에 예를 들어 볼록해지는 휨이 생겨 평탄성이 손상되는 경향이 있다.
확산판이 평탄하지 않게 된 경우, 상기 확산판(SCT)에 형성된 반사 차광 패턴에 의한 휘도 분포 조정에 어긋남이 생겨, 액정 표시 소자로의 조명광에 균일한 휘도 분포를 얻을 수 없게 된다.
이러한 문제점에 관하여, 확산판의 배면(광원측)에 투광성 시트(이하, 투명 시트)를 배치한 것이 제안되어 있다(일본 특허 공개 평11-223812호 공보). 이 종래 기술에서는, 투명 시트를 확산판의 배면에 밀착시켜 확산판의 광원측이 외기에 접촉되는 것을 적게 함으로써, 상기 확산판의 광원측이 건조되는 것을 억제하여 그 변형을 방지하는 것이다.
또한, 확산판의 변형에 관하여 장기간의 사용으로 경시 변화에 의해 확산판의 자중에 의해 그 중앙부가 늘어지는 것을 방지하기 위해, 광원의 프레임과 확산판 사이에 지지 기둥(스페이서)을 세운 것이 일본 특허 공개 평10-326517호 공보에 개시되어 있다.
또, 직하형의 액정 표시 장치에 관한 종래 기술을 개시한 다른 문헌으로서는, 예를 들어 일본 특허 공고 소51-13666호 공보, 일본 특허 공개 소63-309921호 공보 등을 예로 들 수 있다.
도15에 도시된 바와 같이, 확산판(SCT)의 상방(액정 표시 소자측)에는 2매의 확산 시트(SC-D, SC-U)로 협지한 프리즘 시트(PRS)로 이루어지는 광학 시트(OPS)가 적층되어 있다. 프리즘 시트(PRS)는 1매의 경우, 또는 프리즘의 홈 방향을 교차시킨 다른 프리즘 시트를 포개어 이용하는 경우가 있다.
또, 확산 시트나 프리즘 시트의 적층체의 구조는 상기한 예에 한정되지 않고, 1매의 확산 시트만, 또는 1매의 확산 시트와 2매의 프리즘 시트를 적층한 조합, 또는 1매의 확산 시트와 1매의 프리즘 시트를 적층한 조합, 그 밖의 조합이 이미 알려져 있다. 한편, 확산판(SCT)의 하방(광원측)은 광원[냉음극 형광 램프(CFL)]과 접근하고 있다.
이와 같은 구성에서는, 확산판의 광원측 면이 온도 상승으로 팽창하여, 광원측으로 볼록해지는 변형이 생기도록 고려되었지만, 실제로는 액정 표시 소자측으로 볼록해지는 경우가 대부분이다.
이 현상을 해석한 결과, 확산판의 광원측 면이 광학 시트를 밀착시킨 액정 표시 소자측 면보다도 보다 건조가 되기 쉬워져, 양면의 건조 조건이 다른 것에 기인하여 확산판이 액정 표시 소자측으로 볼록해지기 쉬운 것을 알 수 있었다.
일본 특허 공개 평11-223812호 공보에서는, 확산판의 광원측에 투명 시트를 설치함으로써 상기 광원측 면의 건조를 억제하는 것이라 생각할 수 있다. 그러나, 이 구성에서는 투명 시트는 확산판에 밀착시키는 것으로, 후술하는 바와 같이 부착하는 것은 아니라고 해석되므로, 양자 사이에 약간이긴 하지만 간극이 형성된다. 이 간극을 통해 습기가 빠져나가는 한편, 액정 표시 소자측에 적층한 광학 시트와 확산판 사이의 간극은 상기 광학 시트의 자중에 의해, 상기 광원측의 투명 시트와의 사이의 간극보다 적으므로, 또한 공기의 유통이 온도가 빨리 상승하기 쉬운 광원측보다 적으므로, 습기가 달아나기 어려워(건조되기 어렵고), 여전히 확산판이액정 표시 소자측으로 볼록해지는 것을 충분히 회피할 수 없는 것이다.
또, 일본 특허 공개 평11-223812호에 개시된 종래 기술에 있어서, 확산판에 광학 시트(확산 시트나 프리즘 시트) 혹은 투명 시트를 밀착시키는 기술은, 투명 시트 등을 단순히 확산판에 포갠 것이라 생각할 수 있다. 즉, 확산판 상(액정 표시 소자측)에 배치하는 광학 시트(확산 시트나 프리즘 시트)는 통상 점착제나 부착제를 이용하는 일 없이 확산판에 단순히 포개어 배치하는 것, 확산판과 투명 시트와의 배치에 관하여 구체적인 기술은 이루어져 있지 않으며, 또한 투명 시트를 설치하는 일 없이 확산판과 광학 시트 사이에 간극(공기층)을 형성하는 지지부를 설치하여 확산판의 표리의 흡습 상태를 동일하게 하는 실시예와의 대비로부터, 상기의 광학 시트의 밀착과는 단순히 확산판 상에 광학 시트를 포개어 접촉시키는 것이라 해석된다. 이 점으로부터, 확산판과 투명 시트를 밀착시키는 것의 의미도 마찬가지로, 이들은 단순히 포개어 접촉시킨 것이라 해석된다.
따라서, 상술한 바와 같이 확산판의 광원측에 투명 시트를 배치한 것만으로는 확산판과 투명 시트의 약간의 간극을 통해 습기가 빠져나가, 여전히 확산판이 액정 표시 소자측으로 볼록해지는 것을 충분히 회피할 수 없는 것이다.
또한, 상기한 바와 같이 확산판이 장기간의 사용으로 그 자중과 적층된 광학 시트의 존재로 인해, 중앙부가 늘어져 휘도 불균일의 원인이 되는 경우가 있다.
이러한 것이 상기 기술 분야에 있어서의 해결해야 할 과제 중 다른 하나가 되고 있었다.
본 발명의 목적은, 상기한 과제를 해결하여 직하형의 광원(백라이트)과 액정표시 소자 사이에 설치하는 확산판의 휨이나 늘어짐을 억제하여 액정 표시 소자에 대하여 균일한 휘도 분포의 조명광을 장기간에 걸쳐 조사 가능하게 한 액정 표시 장치를 제공하는 데 있다.
도1은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제1 실시예를 모식적으로 설명하는 직하형 백라이트의 단면도.
도2는 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제1 실시예의 확산판과 투명 시트의 부착 상태를 모식적으로 설명하는 평면도.
도3은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제1 실시예를 모식적으로 설명하는 도2의 A-A'선에 따른 부분 단면도.
도4는 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제6 실시예를 모식적으로 설명하는 직하형 백라이트를 구성하는 확산판과 투명 시트의 부착 상태를 모식적으로 설명하는 평면도.
도5는 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제6 실시예를 모식적으로 설명하는 도4의 화살표 B 방향으로부터 본 측면도.
도6은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제7 실시예를 모식적으로 설명하는 직하형 백라이트의 단면도.
도7은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제7 실시예를 모식적으로 설명하는 도6의 백라이트를 화살표 D 방향으로부터 본 평면도.
도8은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제7 실시예를 모식적으로 설명하는주요부 사시도.
도9는 확산판 구조의 휨 측정 장치를 모식적으로 설명하는 단면도.
도10은 본 발명의 실시예에 의한 투명 시트 부착 확산판 구조 부재와 비교예의 투명 시트 무부착 확산판 구성 부재의 휨을 측정한 결과의 설명도.
도11은 본 발명에 의한 백라이트 구성을 설명하는 전개 사시도.
도12는 본 발명에 의한 백라이트 구성을 설명하는 도11의 선 E-E에 따른 주요부 단면도.
도13은 본 발명에 의한 백라이트를 구비한 액정 표시 장치를 장착한 디스플레이 모니터의 일예를 도시한 외관도.
도14는 직하형의 백라이트를 구비한 액정 표시 장치의 구성예를 모식도적으로 설명하는 단면도.
도15는 도14에 있어서의 백라이트의 구체예를 모식적으로 설명하는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
SUB1, SUB2 : 유리 기판
LC : 액정층
BL : 백라이트
CFL : 냉음극 형광 램프
REF : 반사판
SCT : 확산판
SC : 확산 시트
PRS : 프리즘 시트
OPS : 광학 시트
PNL : 액정 표시 소자
FLM-U : 상부 프레임
FLM-D : 하부 프레임
TPS : 투명 시트
BA : 양면 점착 테이프
HLD : 스페이서
BT : 나사
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 확산판의 광원과 대향하는 면(하면)에 투명 시트를 설치하고, 이 투명 시트와 확산판 주변의 4변 전부 또는 4변(확산판, 투명 시트는 직사각형)의 각각의 적어도 일부를 부착함으로써, 상기 확산판의 액정 표시 소자측과 광원측의 건조 조건을 마찬가지인 것으로 했다.
또한, 확산판의 광원과 대향하는 면에 투명 시트를 설치하는 동시에, 상기 확산판과 광원과의 사이에 스페이서를 개재 삽입하여 장기간의 사용에 의한 상기 확산판의 자중 및 중첩된 광학 시트에 의한 중앙부의 늘어짐, 또한 건조 조건의 차이 등에 의한 광원측으로 볼록해지는 휨을 방지했다. 이하, 본 발명의 대표적인 구성을 열거한다.
(1) 액정 표시 소자와 광원과의 사이에 배치된 대략 직사각형의 확산판과, 이 확산판과 액정 표시 소자 사이에 배치한 적어도 1매의 광학 시트와,
확산판과 광원 사이에 배치된 상기 확산판과 대략 동일 형태의 외형을 갖는 투명 시트를 구비하고,
적어도 1매의 광학 시트를 확산판에 접하여 배치하는 동시에, 4변 전부 또는 투명 시트의 4변 각각의 대부분 혹은 전체를 확산판에 부착했다.
상기 4변의 전부, 즉 4변을 간극없이 둘러싸 부착해도 좋지만, 4변 각각의일부를 부착해도, 즉 다소의 간극이 존재해 있어도 부착하지 않는 것보다는 효과가 있다.
상기 구성에 의해, 확산판의 광학 시트측과 투명 시트측에 있어서의 건조 조건이 대략 동일해져, 상기 확산판의 휨이 방지되어 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다. 또한, 가령 휨이 발생했더라도 그 발생까지의 시간을 길게 할 수 있다.
(2) (1)에 대하여, 상기 투명 시트의 4변 전체를 확산판에 부착했다. 또, 투명 시트와 확산판의 4변을 부착한 상태에서, 상기 투명 시트와 확산판 사이의 밀폐 상태의 정도에는 다음과 같은 경우가 있다. 즉, 상기 4변 전부가 서로 간극없이 연속하여 완전하게 부착된 상태(이를 완전 밀폐 상태라 함)와, 4변의 인접하는 부분 혹은 4변 각각의 일부가 불연속으로 부착되어 투명 시트와 확산판 사이가 외기와 부분적으로 연통하고 있는 상태(이를 불완전 밀폐 상태라 함)가 있다.
확산판의 광원과 대향하는 측의 면은 액정 표시 소자와 대향하는 측의 면에 비해 건조되기 쉽다. 장기간에 걸쳐 광원을 점등하는 경우 등의 투명 시트측의 건조가 액정 표시 소자측보다 빨리 진행함에 따른 확산판의 액정 표시 소자측으로 볼록해지는 휨이 억제되어, 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다. 투명 시트와 확산판 사이의 밀폐 상태의 정도를 완전 밀폐 상태로 함으로써, 휨 발생을 장기간에 걸쳐 억제할 수 있다.
(3) (1) 혹은 (2)에 대하여, 상기 투명 시트를 양면 점착 테이프 또는 점착재를 이용하여 확산판에 부착했다.
2매의 판형 혹은 시트형 부재의 부착 수단으로서 양면 테이프나 부착재를 이용할 수 있다. 확산판으로의 투명 시트의 부착 수단으로서 이와 같은 부재를 이용함으로써, 특수한 부착 수단을 필요로 하는 일 없이 투명 시트와 확산판 사이를 외기에 대하여, 그 밀폐 상태의 정도를 완전 밀폐 상태 또는 불완전 밀폐 상태로 할 수 있다.
(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 대하여, 상기 적어도 1매의 광학 시트를 확산판에 부착했다.
확산판의 액정 표시 소자측에 설치하는 광학 시트도 상기 투명 시트와 마찬가지의 수단으로 부착함으로써, 상기 확산판의 상하 양면의 건조 조건을 동일하게 하는 것이 확실해져, 장기간에 걸친 사용에 있어서도 확산판의 휨이 억제된다.
(5) (1) 내지 (3)에 대하여, 상기 광원 방향으로의 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 설치했다. 확산판의 광원측으로 볼록해지는 휨은 상기 광원과 확산판 사이에 스페이서를 설치함으로써 규제할 수 있다.
확산판의 광원측에 투명 시트를 설치하지 않으면 이 확산판은 액정 표시 소자측으로 볼록한 휨이 발생한다. 상기의 스페이서에서는 이와 같은 휨은 규제할 수 없다. 그로 인해, 확산판의 광원측에 상기와 같은 투명 시트를 부착하여 액정 표시 소자측으로 볼록해지는 확산판의 휨 발생을 억제한다.
또, 상기 투명 시트의 부착 방법(투명 시트와 확산판 주변의 4변 전부, 또는 4변의 적어도 각각의 일부), 혹은 사용 환경에 따라서는 상기의 휨 발생 방향이 광원측으로 볼록해지는 경우가 있다. 또한, 미리 사용 환경을 예상하여 휨 발생 방향을 광원측으로 볼록해지도록 양자의 밀폐 정도를 조정하여 설계를 하는 경우가 있다. 또한, 경시적으로 확산판은 그 자중에 의해 광원측으로 볼록해지는 경향이 있다.
이와 같은 경우의 확산판과 광원과의 거리를 규정치로 억제하기 위해서, 상기 광원과 확산판 사이에 상기 확산판이 광원측으로 볼록해지는 것을 억제하기 위한 스페이서를 설치한다. 즉, 적어도 액정 표시 소자측으로 볼록해지는 휨을 발생하지 않도록 하는 동시에, 광원측으로의 휨을 상기 스페이서에 의해 규제함으로써, 설계의 여유도가 상승하는 동시에 확실하게 휨을 방지할 수 있다.
(6) (1) 내지 (3)에 대하여, 상기 광원 방향으로의 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 설치하는 동시에, 상기 적어도 1매의 광학 시트를 확산판에 부착했다.
확산판의 액정 표시 소자측에 설치하는 광학 시트와 광원측에 설치하는 투명 시트의 양자를 동시에 부착하여 건조 조건을 동일하게 해도 확산판의 자중 등으로 광원측으로 볼록하게 휨을 발생하는 경우가 있다. 또한, 열에 의해서 팽창하는 경우도 있다. 상기의 스페이서를 설치함으로써 이와 같은 휨을 방지할 수 있다.
(7) 액정 표시 소자와 광원 사이에 배치된 대략 직사각형의 확산판과, 이 확산판과 액정 표시 소자 사이에 배치된 적어도 1매의 광학 시트와.
확산판과 광원 사이에 배치되어 상기 확산판과 대략 동일 형태의 외형을 갖는 투명 시트와,
광원 방향으로의 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 구비하고,
적어도 1매의 광학 시트는 확산판과 접촉하고 있는 동시에, 투명 시트의 4변 각각의 적어도 일부를 확산판에 부착했다.
상기한 (1) 내지 (3)의 수단에 상기한 (5)의 수단을 조합함으로써, 즉 투명 시트의 부착과 스페이서와의 조합에 의해, 장기간에 걸친 사용에 있어서도 확산판의 휨이 더욱 억제된다.
(8) (7)에 대하여, 상기 투명 시트의 4변 전부 또는 4변 각각의 대부분을 확산판에 부착했다. 상기 (7)에 있어서의 부착 방법으로서 투명 시트와 확산판의 4변 전부가 완전 밀폐 상태 또는 불완전 밀폐 상태로 함으로써 장기간의 사용에 걸친 확산판의 휨을 억제할 수 있다.
(9) (7) 또는 (8)에 대하여, 상기 투명 시트를 양면 점착 테이프 또는 점착재를 이용하여 확산판에 부착했다. 상기 (7)의 수단에 있어서, 이와 같은 부재를 이용함으로써, 특수한 부착 수단을 필요로 하는 일 없이 투명 시트와 확산판과의 사이를 외기에 대하여 완전 밀폐 상태 또는 불완전 밀폐 상태로 할 수 있다.
(10) (7) 내지 (9)에 대하여, 상기 적어도 1매의 광학 시트를 확산판에 부착했다. 확산판의 액정 표시 소자측에 설치하는 광학 시트도 상기 투명 시트와 마찬가지인 수단으로 부착함으로써, 상기 확산판의 상하 양면의 건조 조건을 동일하게 하는 것이 확실해져, 장기간에 걸친 사용에 있어서도 확산판의 휨이 억제된다.
(11) 액정 표시 소자와 광원 사이에 배치된 대략 직사각형의 확산판과, 이 확산판과 액정 표시 소자 사이에 배치된 적어도 1매의 광학 시트와,
확산판과 광원 사이에 배치된 확산판과 대략 동일 형태의 외형을 갖는 투명시트와,
광원 방향으로의 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 구비하고,
적어도 1매의 광학 시트를 확산판과 접촉하게 하는 동시에, 투명 시트의 전체면을 확산판에 부착했다.
투명 시트의 전체면을 확산판에 부착함으로써 확산판의 광원측의 건조가 현저하게 적어져 광원측으로 볼록해지는 휨이 억제되고, 또한 광원과 확산판 사이에 스페이서를 설치함으로써 사용 환경이나 자중에 의해 광원측으로 볼록한 휨이 발생해도, 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
또, 본 발명은 상기의 구성 및 후술하는 실시예의 구성에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술 사상을 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변경이 가능한 것은 물론이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다.
도1은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제1 실시예를 모식적으로 설명하는 직하형 백라이트의 단면도, 도2는 도1에 있어서의 확산판과 투명 시트의 부착 상태를 모식적으로 설명하는 평면도, 도3은 도2의 A-A'선에 따른 부분 단면도이다.
또, 도1에 도시한 직하형 백라이트의 상방에 액정 표시 소자가 설치되지만, 액정 표시 소자는 도시를 생략했다.
도1에 있어서, 본 실시예의 직하형 백라이트는 광원인 복수의 냉음극 형광 램프(CFL)의 상방에 근접하여 아크릴 수지판(폴리카보네이트 수지라도 가능)으로 성형된 비교적 두께가 있는(예를 들어, 2 ㎜ 정도) 확산판(SCT)이 설치되어 있다.확산판(SCT)은 액정 표시 소자와 마찬가지로 직사각형판이다.
또한, 이 확산판(SCT)의 상기 냉음극 형광 램프(CFL)의 바로 위에 대향하는 면에는 휘도 불균일을 보정하기 위한 반사 차광 패턴이 인쇄 등으로 형성되어 있다. 이 반사 차광 패턴은 확산판(SCT)이 평탄한 때에 가장 적절한 휘도 분포가 되도록 조정되어 있다.
백라이트를 구성하는 냉음극 형광 램프(CFL)는 알루미늄판을 적합하게 하는 금속제의 하부 프레임(FLM-D)의 내부에 배치한 산형태의 반사판(REF)의 골부에 따라 부착되어 있다. 이 냉음극 형광 램프(CFL)의 상방에 배치한 확산판(SCT) 상에는 확산 시트(SC)와 프리즘 시트(PRS)로 구성되는 광학 시트(OPS)가 포개어 설치되고, 상부 프레임(FLM-U)을 하부 프레임(FLM-D)에 결합시켜 일체로 하고 있다.
그리고, 이 확산판(SCT)의 냉음극 형광 램프(CFL)와 대향하는 면에는 확산판(SCT)과 대략 동일 형태 사이즈의 투명 시트(TPS)가 부착되어 있다.
투명 시트(TPS)는 광학 시트와 마찬가지인 수지 필름, PET 필름 등이라도 좋고, 그 두께는 투습성을 고려하여, 예를 들어 0.15 ㎜ 혹은 그 이상이 바람직하다. 이 부착 상태를 도2와 도3에 도시한다.
본 실시예에서는, 상기 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 4변 전부, 즉 전체 주위를 양면 점착 테이프(BA)로 부착하고, 부착한 내부는 완전 밀폐되어 있다. 따라서, 부착 내부로부터의 습기 탈출이 억제된다.
확산판(SCT)의 액정 표시 소자측 즉 상면에 설치한 광학 시트(OPS)는 각각 적어도 하나의 확산 시트(SC) 또는 프리즘 시트(PRS)의 적층체로 구성되므로, 확산판(SCT)과는 밀착되어 있다. 또, 이 광학 시트(POS)를 확산판에 대하여, 그 주위 4변을 양면 점착 테이프로, 혹은 점착재로 점착하여 부착하고, 혹은 전체면을 점착제로 점착하여 부착해도 좋다. 이 광학 시트(0PS)와 확산판(SCT)의 부착은 후술하는 각 실시예에서도 마찬가지이다.
따라서, 본 실시예에 따르면 확산판의 광학 시트측과 투명 시트측에 있어서의 건조 조건이 대략 동일해지고, 상기 확산판의 휨이 방지되어 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제2 실시예는, 제1 실시예에 있어서의 양면 점착 테이프(BA) 대신에 점착제를 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 4변 전부 사이의 전체 주위에 인쇄 또는 디스펜서에 의해 도포하여 양자를 점착하여 부착한다.
본 실시예에 의해도, 확산판의 광학 시트측과 투명 시트측에 있어서의 건조 조건이 대략 동일해져, 상기 확산판의 휨이 방지되어 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제3 실시예는, 부착제를 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)가 대향하는 전체면에 상기와 마찬가지인 수단으로 도포하여, 양자를 점착하여 부착한 것이다.
본 실시예에 의해서도, 확산판의 광학 시트측과 투명 시트측에 있어서의 건조 조건이 대략 동일해져, 상기 확산판의 휨이 방지되어 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제4 실시예에서는, 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 4변 전부 사이의 전체 주위를 양면 점착 테이프(BA)로 부착하는 동시에, 점착제를 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)가 대향하는 전체면에 상기와 마찬가지인 수단으로 도포하여 양자를 점착하여 부착했다.
본 실시예에 의해서도, 확산판의 광학 시트측과 투명 시트측에 있어서의 건조 조건이 대략 동일해져, 상기 확산판의 휨이 방지되어 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제5 실시예로서, 상기 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 4변이 대향하는 사이에 설치되는 양면 점착 테이프 또는 점착제를 상기 4변 각각의 일부에서 불연속이 되도록 개재 삽입하고, 부착한 내부를 외기에 대해 약간 연통시킨다. 즉, 4변 각각의 적어도 일부를 부착하고 있다. 이 불연속 부분의 크기는 확산판(SCT) 혹은 투명 시트의 재료, 사용 환경을 고려한 휨의 정밀도에 따라 설계한다. 여기서는 가능한 한 불연속 부분을 적게 하도록 4변 각각의 대부분을 부착하고 있다.
또, 통상 상기 4변 각각에 절단한 양면 점착 테이프를 부착한 경우, 혹은 점착제를 4변의 각 변마다 도포한 경우는 인접하는 변의 양면 점착 테이프 혹은 점착제 사이에 다소의 간극이 생기는 경우가 있다. 제5 실시예에서는, 이 간극을 이용하여 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS) 사이의 내부를 외기에 대하여 일부 연통시킨 상태(불완전 밀폐 상태)로 하고, 상기 내부의 건조 조건을 임의로 조정할 수 있다.
도4는 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제6 실시예를 모식적으로 설명하는 직하형 백라이트를 구성하는 확산판과 투명 시트의 부착 상태를 모식적으로 설명하는 평면도, 도5는 도4의 화살표 B 방향으로부터 본 모식적인 측면도이다.
본 실시예는 확산판(SCT) 및 투명 시트(TPS)의 외주의 일부에, 하부 프레임(FLM-D)에 대하여 위치 결정하기 위한 절결부(AL)를 형성한 것이다. 본 실시예에서는, 확산판(SCT) 및 투명 시트(TPS)의 짧은 변에 각 하나의 절결부(AL)를 형성하고 있다.
확산판(SCT)의 4개의 각 변에는 각 변마다 각각의 양면 점착 테이프(BA)가 부착되어 있다. 또, 짧은 변에서는 절결부(AL)의 형성 부분을 피하여 양면 점착 테이프(BA)가 부착되어 있다. 따라서, 이 절결부(AL)의 형성 부분 및 도4, 도5에 화살표 C로 나타낸 간극이 형성된다.
본 실시예에서는, 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 내부는 외기에 대하여 불완전 밀폐 상태가 되어, 외기와의 사이를 연통하는 약간의 간극을 갖고 있다. 상기 제5 실시예에서 설명한 것과 마찬가지로 이 간극의 크기로 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 내부의 건조 조건을 조정할 수 있다.
본 실시예에 의해, 확산판의 광학 시트측과 투명 시트측에 있어서의 건조 조건을 대략 동일하게 할 수 있어, 확산판의 휨이 방지되어 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
또, 본 실시예에 있어서의 양면 점착 테이프(BA) 대신에 점착제의 도포를 이용할 수도 있다. 이에 따른 효과는 상기 실시예와 마찬가지이므로 반복 설명은 생략한다.
도6은 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 제7 실시예를 모식적으로 설명하는직하형 백라이트의 단면도, 도7은 도6의 백라이트를 화살표 D 방향으로터 본 평면도, 도8은 주요부 사시도이다. 또, 도7은 도6에 있어서의 광학 시트(OPS)를 제거한 상태에서 본 평면을 도시한다. 하부 프레임(FLM-D)의 내면에 설치한 반사판(REF)의 반사면은 병행하는 복수의 산형태를 이루고, 그 골부에 따라서 냉음극 형광 램프(CFL)가 배치되어 있다.
본 실시예는, 투명 시트(TPS)를 양면 점착 테이프 또는 점착재를 이용하여 확산판(SCT)에 부착하여, 그 내부를 외기에 대하여 격리하고, 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)와의 상하 양면의 건조 조건을 동일하게 하는 구성은 상기 각 실시예와 마찬가지이다.
그리고, 확산(SCT)판이 경시적으로 그 자중에 의해 광원(냉음극 형광 램프)측으로 볼록해져 상기 확산판(SCT)과 광원과의 거리를 규정치로 억제하기 위해, 상기 광원과 확산판(SCT) 사이에 스페이서(HLD)를 설치했다. 또한, 부착의 정도 즉 밀폐 상태의 정도를 조정하여, 휨이 발생해도 그 방향이 광원측으로 볼록해지도록 의도적으로 설계해 두고, 그 휨을 스페이서(HLD)로 규제하여 휨 발생을 억제할 수도 있다.
도8에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 스페이서(HLD)는 경질 수지를 적합하게 하는 기둥형이며, 여기서는 원뿔 형상으로 하고 있다. 그러나, 삼각뿔, 사각뿔 그 밖의 다각뿔, 혹은 원기둥, 각기둥 등에서도 마찬가지인 효과를 얻을 수 있다. 원뿔로 함으로써 냉음극 형광 램프의 발광광을 특정 방향으로 반사시켜 휘도 분포를 혼란시키는 것을 저감할 수 있다.
이 스페이서(HLD)는 백라이트의 평면 중앙에 1개 설치되고, 그 기저부를 하부 프레임(FLM-D)에 부착제로 고정하여 심어 세우고, 선단부가 반사판(REF)의 산형태의 정상부를 통과하여 확산판(SCT)에 접촉하여 확산판의 늘어짐(광원측으로 볼록해지는 휨)을 지지하도록 배치된다.
또, 스페이서(HLD)는 도8에 도시한 바와 같이 백라이트의 평면 중앙에 1개 설치한 것에 한정되지 않는다. 특히 화면 사이즈가 큰 것에서는 그 확산판의 중량도 커진다. 그 경우는 그 확산판을 지지하는 스페이서(HLD)도 백라이트의 평면에 복수개 균등하게 배치함으로써 확산판(SCT)과 광원과의 거리를 규정치로 억제한다.
본 실시예에 의해, 확산판의 변형을 방지하여 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포를 균일하게 유지할 수 있다.
다음에, 본 발명에 의한 액정 표시 장치의 백라이트에 있어서의 확산판의 휨의 억제 효과를 검증한 결과를 설명한다. 여기서는, 본 발명에 의한 상기 실시예(확산판과 투명 시트를 도4와 같이 일부에 간극을 두고 4변으로 부착한 것)의 구성(이하, 투명 시트 부착 확산판 구조 부재)과 비교예의 투명 시트는 있지만 단순히 포개기만 한 것으로 부착되어 있지 않은 것(이하, 투명 시트 무부착 확산판 구조 부재)의 휨의 측정 결과를 비교하여 도시한다. 또, 어느 하나의 확산판 구조 부재도 상면 즉 액정 표시 소자와 대향하는 면에 광학 시트를 적층하여 밀착시키고 있다.
도9는 확산판 구조의 휨의 측정 장치를 모식적으로 설명하는 단면도이다. 도시한 측정 장치는 하부 프레임(FLM-D)에 확산판 구조 부재(SCTS)를 부착하고, 그위에 간격자(SPC)를 거쳐서 평면판(PLR)(정규)을 적재하여, 확산판 구조 부재의 상면과 평면판(PLR)의 하면과의 사이의 간격 변화를 휨(W)으로서 측정했다. 또, 이 측정 장치에서는 스페이서(HLD)도 설치하여 확산판 구조 부재(SCTS)가 평면판(PLR)과 반대측으로 볼록해진 경우의 휨량을 제한했다.
도10은 도9에서 설명한 측정 장치를 이용하여 투명 시트 부착 확산판 구조 부재와 투명 시트 무부착 확산판 구성 부재의 휨을 측정한 결과의 설명도이다. 횡축에 시간(h)을, 종축에 휨량(㎜)을 취하고 있다. 기준 레벨「0」은 평면판(PLR)의 하면으로 하고, 이 기준 레벨「0」에 대한 상대적인 상방으로의 볼록형 휨을 「+」, 하방으로의 상대적인 볼록형 휨을「-」로서 나타낸다.
도10 중, 「○」로 플롯한 그래프가 본 발명에 의한 확산판 구조 부재의 휨량의 변화(4변 부착), 「×」로 플롯한 그래프가 비교예의 확산판 구조 부재의 휨량의 변화(무부착)이다.
상기한 측정 장치에 확산판 구조 부재를 설치하고, 최대로 250시간 방치한 결과, 본 발명에 의한 확산판 구조 부재의 휨량은 거의 변화하지 않는 데 반해, 종래의 확산판 구조 부재의 휨은 상방으로 볼록해지는 큰 변화를 나타냈다. 또, 220시간당 보이는 휨은 측정 오차라 생각할 수 있다.
이 검증 결과로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 의한 투명 시트 부착 확산판 구조 부재는 장기간에 걸친 사용에 대하여 휨 발생이 없는 것을 알 수 있다. 따라서, 액정 표시 소자로의 조명광의 휘도 분포가 균일하게 유지된다.
다음에, 상기한 본 발명의 실시예에서 설명한 확산판 구조 부재를 조립한 백라이트의 구체예를 설명한다.
도11은 본 발명에 의한 백라이트 구성을 설명하는 전개 사시도이다. 일반적으로 금속재로 이루어지는 하부 프레임(FLM-D)의 상면에 복수의 냉음극 형광 램프(CFL)를 그 길이 방향이 평행해지도록 배열하고, 이 위에 상부 프레임(FLM-U)을 씌워 양자를 갈고리(NL)로 합체하고, 양측(좌우)에 수지재의 몰드(MLD-L)(좌측 몰드), MLD-R(우측 몰드)로 상부 프레임(FLM-U)과 하부 프레임(FLM-D)을 협지하여 일체화하고 있다. 하부 프레임(FLM-D)의 CFL측에는 반사판(REF)을 갖고 있다.
그리고, 상부 프레임(FLM-U) 상에는 냉음극 형광 램프(CFL) 측에 투명 시트(TPS)를 부착한 확산판(SCT), 2매의 확산 시트(SC-D와 SC-U) 사이에 프리즘 시트(PRS)를 적층한 광학 시트(OPS)가 설치되어 있다. 확산판(SCT)과 투명 시트(TPS)의 부착 구조 및 확산판(SCT)과 광학 시트(0PS)의 부착 구조는 상기한 실시예 중 어느 하나이다.
이 백라이트의 상방에 액정 패널(도시하지 않음)이 적재되어, CFL을 구동하는 전원, 그 밖의 필요 회로, 구조 부재가 장착된다.
도12는 도11의 선 E-E에 따른 주요부 단면도이다. 하부 프레임(FLM-D)의 내면에 산형태의 반사면을 갖는 반사판(REF)과 복수의 선형 광원(CFL)을 고정한 후, 하부 프레임(FLM-D)과 상부 프레임(FLM-U)을 부착하여 도11에 도시한 갈고리(NL)로 양자를 소정의 위치에 고정하는 동시에, 좌우의 몰드(MLD-L, MLD-R)로 일체화 고정하고 있다.
그리고, 상부 프레임(FLM-U)의 상면에 하면에 투명 시트(TPS)를 부착한 확산판(SCT)과 확산 시트와 프리즘 시트를 적층한 광학 시트(OPS)를 위치 정렬하여, 좌우의 몰드(MLD-L, MLD-R)에 나사(BT)로 고정하여 구성된다.
도13은 본 발명에 의한 백라이트를 구비한 액정 표시 장치를 장착한 디스플레이 모니터의 일예를 도시한 외관도이다. 이 모니터의 화면 즉 표시부에 장착하는 액정 표시 장치를 구성하는 백라이트는 상기한 본 발명의 실시예의 구성을 갖고 있고, 냉음극 형광 램프의 점등에 의한 확산판의 표리의 건조 조건이 대략 동일함으로써 상기 확산판의 휨이 억제되고, 또 장기간에 걸친 사용에서도 액정 표시 소자의 조명광의 휘도 분포를 균일하게 유지하여 고화질의 표시를 실현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 직하형의 광원(백라이트)과 액정 표시 소자 사이에 설치하는 확산판의 휨이나 늘어짐을 억제하여 액정 표시 소자에 대하여 균일한 휘도 분포의 조명광을 장기간에 걸쳐 조사 가능하게 한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

  1. 액정 표시 소자와, 광원과, 상기 액정 표시 소자와 상기 광원과의 사이에 배치된 대략 직사각형의 확산판과, 상기 확산판과 상기 액정 표시 소자 사이에 배치된 적어도 하나의 광학 시트를 구비하는 액정 표시 장치로서,
    상기 확산판과 상기 광원과의 사이에 배치된 상기 확산판과 대략 동일 형태의 외형을 갖는 투명 시트를 갖고,
    상기 적어도 1매의 광학 시트는 상기 확산판과 접촉하고 있는 동시에, 상기 투명 시트의 4변 각각의 대부분 또는 전체를 상기 확산판에 부착한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 시트의 4변 전체를 상기 확산판에 부착한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 시트는 양면 점착 테이프 또는 점착재를 이용하여 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 1매의 광학 시트가 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원 방향으로의 상기 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 적어도 1매의 광학 시트가 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  7. 액정 표시 소자와, 광원과, 상기 액정 표시 소자와 상기 광원과의 사이에 배치된 대략 직사각형의 확산판과, 상기 확산판과 상기 액정 표시 소자 사이에 배치된 적어도 1매의 광학 시트를 구비하는 액정 표시 장치로서,
    상기 확산판과 상기 광원과의 사이에 배치된 상기 확산판과 대략 동일 형태의 외형을 갖는 투명 시트와,
    상기 광원 방향으로의 상기 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 구비하고,
    상기 적어도 1매의 광학 시트는 상기 확산판과 접촉하고 있는 동시에, 상기 투명 시트의 4변 각각의 적어도 일부가 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 투명 시트의 4변 전체 또는 대부분이 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 투명 시트는 양면 점착 테이프 또는 점착재를 이용하여 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광학 시트가 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 액정 표시 소자와, 광원과, 상기 액정 표시 소자와 상기 광원과의 사이에 배치된 대략 직사각형의 확산판과, 상기 확산판과 상기 액정 표시 소자와의 사이에 배치된 적어도 1매의 광학 시트를 구비하는 액정 표시 장치로서,
    상기 확산판과 상기 광원 사이에 배치된 상기 확산판과 대략 동일 형태의 외형을 갖는 투명 시트와,
    상기 광원 방향으로의 상기 확산판의 휨량을 규제하는 스페이서를 구비하고,
    상기 적어도 1매의 광학 시트는 상기 확산판과 접촉하고 있는 동시에, 상기 투명 시트의 전체면이 상기 확산판에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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