KR20060059818A - 액정표시장치 - Google Patents

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KR20060059818A
KR20060059818A KR1020050113664A KR20050113664A KR20060059818A KR 20060059818 A KR20060059818 A KR 20060059818A KR 1020050113664 A KR1020050113664 A KR 1020050113664A KR 20050113664 A KR20050113664 A KR 20050113664A KR 20060059818 A KR20060059818 A KR 20060059818A
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히로유키 요시다
히로카즈 야베
토시츠쿠 미야와키
아키요시 토베
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가부시키가이샤 히타치 디스프레이즈
가부시키가이샤 히타치디스플레이디바이시스
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Abstract

본 발명은 액정표시장치에 관한 것으로서 본 발명에서는 액정 표시 패널(PNL)를 조립하는 몰드(MLD)의 하측((배면)에 프리즘 시트(PZS) ; 도광판(GLB); 도광판(GLB)의 측면으로 배치되어 광원을 구성하는 발광 다이오드 소자(LED) ; 도광판(GLB)의 하측에 설치된 반사 시트(RFS)에 의해 구성되는 백 라이트가 설치되어 있다. 발광 다이오드 소자(LED)는 광원용 플렉시블 프린트 회로(FPC-L)에 탑재되어 도광판(GLB)의 입광면에 근접 또는 밀접하게 설치된다. 프리즘 시트(PZS)는 하면에 프리즘 홈(PZG)을 갖고 도광판(GLB)의 상면에 다수의 상면 원호 단면홈(CDL)이 형성되RH 하면에 상면 원호 단면홈(CDL)에 직행하는 방향으로 연장하는 다수의 하면 삼각 단면홈(BTL)이 형성되고 있다. 그리고 도광판(GLB)의 입광면에는 입광면 원호 단면홈(ACD)이 형성되고 발광 다이오드 소자(LED)와 대향하고 있는 도광판의 입광면에 발광 다이오드 소자를 배치한 백라이트의 출사면에서 균일한 휘도를 실현한 액정표시장치의 기술을 제공한다.

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
도 1은 본 발명의 액정표시장치의 전체 구성을 나타나는 전개 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타난 액정표시장치를 구성하는 백 라이트 회전 구성의 2예를 모식적으로 나타낸다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 도광판의 도광판의 하면 및 입광면에 실시된 형상을 모식적으로 설명하는 사시도이다.
도 4는 도광판의 상면에 실시된 형상을 모식적으로 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 3의 평면 A로 절단 한 도광판의 일부 단면을 나타나는 도이다.
도 6은 도광판에 가지는 상면 원호 단면홈과 입광면 원호 단면홈을 설명하는 모식도이다.
도 7은 도 6의 평면 B로 절단 한 상면 원호 단면홈의 단면도 및 도 6의 평면 C로 절단 한 입광면 원호 단면홈의 단면도이다.
도 8은 도광판 하면에 입광면에 평행한 방향의 삼각형 단면의 홈만을 가지는 경우의 도광판(GLB)으로부터 프리즘 시트(PZS)으로의 출광 모양의 설명도이다.
도 9는 도 8의 구성에 있어서의 도광판의 출광면상에 배치된 프리즘 시트상에서의 휘도 분포를 나타나는 도이다.
도 10은 도광판의 하면에 입광면에 형성한 하면 삼각형 단면홈에 도광판의 상면에 상면 원호 단면홈을 형성한 경우의 도광판(GLB)으로부터 액정 표시 패널로의 출광 모양의 설명도이다. ·
도 11은 도 10의 구성으로 한 경우의 도광판의 출광면에 있어서의 휘도의 설명도이다.
도 12는 도광판(GLB)에 형성하는 원호 단면홈의 설명도이다.
도 13은 도광판 상면에 형성하는 상면 원호 단면홈의 접촉각과 발광 다이오드 소자(LED)간에 도달하는 광량의 관계를 설명하는 도이다.
도 14는 입광면 원호 단면홈의 접촉각에 대한 도광판 내부의 광선 각도 특성을 광학 시뮬레이션 한 도이다.
도 15는 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)을 파라미터로 했을 때의 도 11에 나타나는 입광단으로부터 6 mm의 y-y'선간의 휘도 커브를 그래프로 나타낸 도이다.
도 16은 도광판에 형성하는 원호 단면홈이 상면 원호 단면홈인 경우의 발광 다이오드 소자의 전방과 발광 다이오드 소자간의 휘도를 밸런스 시키는 접촉각 (Oa)와 (Ea)의 관계를 설명하는 도이다.
도 17은 도광판에 형성하는 원호 단면홈이 하면 원호 단면홈인 경우의 발광 다이오드 소자의 전방과 발광 다이오드 소자간의 휘도를 밸런스 시키는 접촉각 (Oa)와 (Ea)의 관계를 설명하는 도이다.
도 18은 도광판의 하면에 원호 단면의 홈을 설치해 Oa=45˚의 경우의 도 15에 나타난 그래프를 실제의 측정값으로 본 휘도 분포를 그래프로 나타낸 도이다.
도 19는 도광판의 하면에 원호 단면의 홈을 설치해 0a=55˚의 경우의 도 15에 나타난 그래프를 실제의 측정값으로 본 휘도 분포를 그래프로 나타낸 도이다.
도 20은 도광판의 입광면으로부터의 거리(상대값)에 대한 홈의 높이(상대값)를 나타나는 도이다.
도 21은 도광판의 하면에 원호 단면홈(하면 원호 단면홈)을 설치해 이 홈의 사이에 평탄부를 설치한 실시예 2의 설명도이다.
도 22는 도광판의 입광면에 직교하는 원호 단면홈이 도광판의 상면에 있고 도광판 하면의 홈(하면 삼각 단면 홈간)에 평탄부를 15% 정도 설치한 경우의 도광판 상면의 원호형상의 접촉각(Oa)과 입광면의 홈의 접촉각(Ea)의 관계를 그래프로 나타내는 도이다.
도 23은 도광판의 입광면에 직교하는 원호 단면홈이 도광판의 하면 인 있어 도광판 상면의 홈(상면 삼각 단면 홈간)에 평탄부를15% 정도 설치한 경우의 도광판 하면의 원호형상의 접촉각(Oa)과 입광면의 홈의 접촉각(Ea)의 관계를 그래프로 나타내는 도이다.
도 24는 도광판의 하면에 입광면에 평행하는 방향으로 홈의 일부 단면도이다.
도 25는 도광판 표면의 미세한 원호 단면 형상의 원호 접촉각의 정의를 설명하는 도이다.
도 26은 LED등의 점광원이 입광면을 따라 4개 배치된 구성을 나타나는 도이다.
도 27은 최외의 LED와 코너부의 사이의 도광판 상면의 홈을 일부 없애 평탄부를 형성한 구성을 나타나는 도이다.
도 28은 도광판의 출광면에 있어서의 원호 단면홈의 형상에 의한 광의 도달 상태를 설명하는 도이다.
도 29는 실시예 4의 구성을 자세하게 설명하는 도이다.
도 30은 입광면의 홈에 대한 다른 실시예를 설명하는 도이다.
도 31은 산술 평균 밀도를 설명하는 도이다.
본 발명은 액정표시장치에 관하여 액정 표시 패널의 조명 광원으로서 발광 다이오드 소자등의 고체 발광소자를 도광판의 측면으로 배치한 배면 조명 장치(백 라이트)를 구비하는 액정표시장치에 매우 적합한 것이다.
휴대전화기나 휴대 정보 단말등의 소형 정보 단말에서는 그 표시 디바이스로서 전력 절약 또한 소형 경량인 액정표시장치가 다수 채용되고 있다. 액정표시장치에는 액정 표시 패널에 형성한 전자 잠상을 가시화하기 위한 조명 수단으로서 외광을 이용한 것 액정 표시 패널의 배후 혹은 전면에 보조 조명 장치(이하 단지 조명 장치라고 칭한다)를 설치한 것이 있다. 액정 표시 패널의 배면에 설치하는 조명 장치는 통례 백 라이트라고 칭하고 전면에 설치하는 조명 장치 프론트 라이트로 칭하는 것이 일반적이다.
휴대 전화기등의 소형 정보 단말의 백 라이트로서는 표시 화면 사이즈가 비교적 큰 노트 PC등과 같이 냉음극 형광 램프를 측벽(사이드 엣지 입광면)에 배치한 도광판을 가지는 것도 있지만 냉음극 형광 램프에 대신해 소비 전력이 적은 발광 다이오드 소자로 대표되는 고체 발광소자를 1 또는 복수 이용하는 것이 적합하다.
복수의 발광 다이오드 소자를 광원으로 해 이 발광 다이오드 소자가 발광하는 광을 도광판의 측면(입광면)으로 입광 해 도광판의 상면으로부터 면광원으로서 출사하는 형식의 백 라이트에서는 도광판내에 있어서의 발광 다이오드 소자의 전방과 발광 다이오드 소자와 발광 다이오드 소자 사이에서는 휘도차이가 크다. 특히 도광판의 상면(발광 다이오드 소자와 액정 표시 패널과의 사이)에 하향 프리즘 홈을 가지는 프리즘 시트를 배치한 백 라이트에서는 이 경향이 현저하다. 복수의 발광 다이오드 소자를 이용한 경우의 발광 다이오드 소자간의 휘도차이를 작게 하기 위해서 여러가지 방법을 강구하고 있지만 아직 완전하게는 대책되어 있지 않다.
이런 종류의 백 라이트에 관해서는 US Patent Pub.No. 2004/0120139A1 (특허 문헌 1); USPN. 6921178B2 (특허 문헌 2) ;Japanese Patent Laid-Open No. 227956/2004 (특허 문헌 3) 등에 도광판에 설치하는 홈의 형상으로 휘도 번짐을 해소하는 시도가 제안되고 있다.
상기의 각 특허 문헌에 개시된 발명은 도광판에 형성한 홈 형상으로 광원인 발광 다이오드 소자로부터 입광 하는 도광판의 출사 광휘도 번짐을 대책 하려고 하는 것이지만 모두 일반적인 홈 형상을 기술하는데 머물고 상호 홈의 관계한 것에 대한 고려는 되어 있지 않았다.
본 발명의 목적은 도광판의 입광면에 발광 다이오드 소자를 배치한 백 라이트의 출사면에서 균일한 휘도를 실현한 액정표시장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 도광판에 형성한 각종 형상의 홈이나 돌기에서의 대책을 검토하고 있는 과정에서 도광판의 상면 또는 하면과 광원을 배치한 측면에 형성하는 홈이 도광판의 상면에 있어서의 휘도에 대해서 서로 관계하고 있는 것을 밝혀 낸 결과에 근거해 이루어진 것이고 특히 도광판의 출사면(도 1의 경우는 상면)과 입광면의 홈의 형상의 관계에 대해서 이루어진 것이다.
본 발명의 대표적인 구성을 기술하면 다음과 같다. 즉,
본 발명의 제 1의 실시형태에 의하면 본 발명의 액정표시장치는 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로 상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고 상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 상면 원호 단면홈을 갖고 상기 한 측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고 상기 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)과의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00001
상면 원호 단면홈과 입광면 원호 단면홈을 이러한 범위에서 설정함으로써 도 광판의 휘도 분포가 우수하고 입광면 근방에서도 휘도 번짐이 없는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제２의 실시형태에 의하면 본 발명의 액정표시장치는 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로 상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고 상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향 하는 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 상면 원호 단면홈을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 이TRh 상기 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00002
이러한 구성에 있어서도 도광판의 휘도 분포가 뛰어나 입광면 근방에서도 휘도 번짐이 없는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시형태에 의하면 본 발명의 액정표시장치는 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로 상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고 상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 상면 원호 단면홈을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고 상기 점광원과 점광원의 사이의 1/2의 간격이 제일 외측으로 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우 상기 도광판의 상면에 있어서 상기 제일 외측에 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되고 있다는 것이다.
또 물론 제 3 실시형태의 구성에 있어서도 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계를,
Figure 112005068463983-PAT00003
와 같이 설정하거나
Figure 112005068463983-PAT00004
와 같이 설정하거나 할 수도 있다.
본 발명의 제４ 실시형태에 의하면 본 발명의 액정표시장치는 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로 상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고 상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면의 반대측의 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 하면 원호 단면홈을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고 상기 하면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00005
라는 것이다.
하면 원호 단면홈과 입광면 원호 단면홈을 이러한 범위에서 설정함으로써 도광판의 휘도 분포가 뛰어나고 입광면 근방에서도 휘도 번짐이 없는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제５의 실시형태에 의하면 본 발명의 액정표시장치는 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로 상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고 상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면의 반대측의 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 하면 원호 단면홈을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점인 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고 상기 하면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00006
라는 것이다.
이러한 구성에 있어서도 도광판의 휘도 분포가 뛰어나 입광면 근방에서도 휘도 번짐이 없는 액정표시장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 제 6의 실시형태에 의하면 본 발명의 액정표시장치는 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로 상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고 상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면과 반대측의 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 하면 원호 단면을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 마 보고 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고 상기 점광원과 점광원의 사이의 1/2의 간격이 제일 외 측에 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우 상기 도광판의 하면에 있어서 상기 제일 외측으로 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되고 있다라는 것이다.
또 물론 제 6의 실시형태의 구성에 있어서도 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계를,
Figure 112005068463983-PAT00007
와 같이 설정하거나
Figure 112005068463983-PAT00008
와 같이 설정하거나 할 수도 있다.
상기 한 바와 같이 액정 표시 패널의 배면에 하향 프리즘을 개재시킨 도광판을 사용한 백 라이트에서는 도광판의 상면(또는 하면)의 원호 단면 형상과 입광면의 홈의 원호 단면 형상 및 도광판의 하면(또는 상면)의 삼각형 단면 형상의 홈의 높이를 조정하는 것에 의해 도광판의 입광면 내부에 있어서의 LED 전방과 LED간의 휘도를 밸런스시켜 입광부 근방에서 발생하는 휘도 번짐을 저감 할 수가 있다. 그 이유는 3개의 면이 아래와 같이 작용하기 때문이다.
즉 도광판의 상면(또는 하면)의 입광면에 직교하는 원호 단면 형상부(입광면 원호 단면홈)의 접촉각이 클(입광면에 대한 원호 단면 형상의 상승 각도가 크거나 혹은 원호 단면 형상부의 높이가 높다) 수록 LED 전방의 휘도가 증가해 LED 사이의 휘도가 감소한다.
또 LED 전방의 휘도는 입광면에 설치하는 입력면 원호 단면홈의 원호 단면 형상의 접촉각이 크거나 혹은 홈의 높이가 높을 수록 감소한다. 반대로 LED 사이의 휘도는 입광면에 설치하는 입력면 원호 단면홈의 원호 단면 형상의 접촉각이 크거나 혹은 홈의 높이가 높을 수록 증가한다.
또한 LED 전방의 휘도는 도광판의 하면(또는 상면)의 입광면에 평행한 하면 삼각 단면홈의 홈의 높이가 높을 수록 증가한다.
액정 표시 패널의 배면에 하향프리즘과 도광판을 사용한 백 라이트를 이용한 액정표시장치를 제작한바 종래의 확산 시트와 서로 직교하는 2매의 상향 프리즘을 사용한 백 라이트를 이용한 것과 비교해 정면 방향의 휘도가 1.4배 이상 향상한 것을 확인할 수 있었다.
또 부재비의 저감 및 조립공정수 저감에 의한 제품 코스트 저감을 도모하기 위해서 확산 시트를 이용하지 않게 고려되지만 2매의 상향 프리즘을 이용한 종래 구조에서는 도광판의 입광면 근방에 휘도 번짐이 발생해 표시 품질이 저하한다고 하는 문제가 있다. 이것에 대해 본 발명의 구성에 의하면 도광판의 입광면 근방에 있어서의 휘도 번짐이 저감되어 높은 표시 품질의 액정표시장치를 저비용으로 얻을 수 있다.
본 발명은 상기의 구성 및 후술 하는 실시예로 설명하는 구성으로 한정되는 것은 아니고 본 발명의 기술 사상을 일탈하는 일 없이 여러 가지의 변경이 가능한것은 말할 필요도 없다.
이하 본 발명의 실시의 형태에 대해 실시 예의 도면을 참조해 상세하게 설명 한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 액정표시장치의 전체 구성을 나타나는 전개 사시도이다. 도 1에 있어서 액정 표시 패널(PNL)은 한쪽 또는 쌍방의 주면(내면)의 어느 쪽인가에 화소 선택을 위한 전극이나 칼라 필터등의 화상 형성 요소를 형성한 2매의 유리 기판으로 액정층을 끼워 구성되고 있다. 이 2매의 유리 기판의 한편의 기판상에 구동 회로 칩(IC칩,DRV)이 배치되어 있고 액정 표시 패널(PNL)에 표시를 행하기 위한 구동을 제어하고 있다.
액정 표시 패널(PNL)은 통상은 금속틀로 이루어지는 상부 프레임(SHD)과 통상은 수지성형의 몰드(MLD)에 의해 상하로부터 끼워 넣어져 있다. 몰드(MLD)의 하측(배면)에는 프리즘 시트(PZS) ; 도광판(GLB) ; 도광판(GLB)의 측면으로 배치되어 광원을 구성하는 적어도 1개(여기에서는 4개)의 발광 다이오드 소자(LED) ; 도광판(GLB)의 하측에 설치된 반사 시트(RFS)에 의해 구성되는 백 라이트가 설치되어 있다. 또한 이 반사 시트 대신에 도광판(GLB)의 하측에 은등의 반사막을 증착등에 의해 직접 배치해도 괜찮다.
또한 구동 회로 칩(DRV)에는 도시하지 않는 외부 회로(정보처리 장치)로부터 플렉시블 프린트 회로(FPC)를 통해 표시 데이터나 타이밍 신호 전원 등이 공급된다. 또 발광 다이오드 소자(LED)는 광원용 플렉시블 프린트 회로(FPC-L)에 탑재되어 도광판(GLB)의 입광면에 근접 또는 밀접하게 설치된다.
프리즘 시트(PZS)는 하면에 프리즘 홈(PZG)을 가지는 하향 프리즘 시트이다. 도광판(GLB)의 상면에는 다수의 상면 원호 단면홈(CDL)이 형성되고 하면에는 상면 원호 단면홈(CDL)에 직행하는 방향으로 연장하는 다수의 하면 삼각 단면홈(BTL)이 형성되고 있다. 그리고 또한 도광판(GLB)의 입광면에는 입광면 원호 단면홈(ACD)이 형성되어 발광 다이오드 소자(LED)와 대향하고 있다.
도 2는 도 1에 나타난 액정표시장치를 구성하는 백 라이트 회전의 구성의 2예를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 2에는 도광판(GLB) 및 도광판(GLB)의 액정 표시 패널(PNL) 측에 배치되어 프리즘(프리즘 홈(PZG))의 정각(頂角)이 도광판(GLB) 측에 적합한 프리즘 시트(하향 프리즘 시트,PZS) 도광판(GLB)의 적어도 1 측면(입광면)으로 배치되는 적어도 하나의 발광 다이오드 소자(LED) 및 도광판(GLB)의 하측 액정 표시 패널(PNL)이 배치되는 측과는 반대측)에 배치되는 반사 시트(RFS)만을 나타낸다. 또 프리즘 시트(PZS)의 프리즘 홈(PZG)의 방향은 발광 다이오드 소자(LED)를 설치한 입광면과 평행한 방향으로 배치되고 있다. 이하 도광판(GLB)으로부터 볼때 프리즘 시트(PZS)측을 상면 반사 시트(RFS)측을 하면으로 정의 해 설명한다.
도 2a의 구성에서는 도광판(GLB)의 입광면의 전면에 걸쳐서 도광판(GLB)의 두께 방향의 긴축을 가지는 다수의 입광면 원호 단면홈(ACD)이 형성되고 있다. 이 입광면 원호 단면홈(ACD)은 적어도 발광 다이오드 소자(LED)의 배치 영역에 설치하는 것으로 본 발명의 효과를 얻을 수 있는 것이다. 따라서 도 2b에 나타난 바와 같이 발광 다이오드 소자(LED)가 대향하는 입광면의 영역에만 설치해도 좋다. 또한 1개의 발광 다이오드 소자당 입광면 원호 단면홈(ACD)의 수는 특히 한정되는 것은 아니다. 또 입광면 원호 단면홈(ACD)와 상면 원호 단면홈(CDL)의 크기 배치에는 특히 제한은 없다.
도 3은 도 1 및 도 2에 나타낸 도광판의 도광판의 하면 및 입광면에 실시된 형상을 모식적으로 설명하는 사시도이다. 또 도 4는 도광판의 상면에 실시된 형상을 모식적으로 설명하는 사시도이다. 또한 도 3에서는 상면 원호 단면홈(CDL)을 단부의 원호 단면만으로 나타내고 있다. 도 3에 나타나는 바와 같이 도광판(GLB)의 하면에는 입광면과 평행하는 방향으로 다수의 하면 삼각 단면홈(BTL)이 형성되고 있다. 또 도광판(GLB)의 상면에는 도 4에 나타나는 바와 같이 입광면과 직교하는 방향으로 다수의 상면 원호 단면홈(CDL)이 형성되고 있다. 실시예 1에서는 도광판(GLB)의 상면에 상면 원호 단면홈(CDL)을 하면에 하면 삼각 단면홈(BTL)를 각각 형성했지만 이것들의 홈을 상면과 하면에서 바꿔 넣어 형성해도 좋다.
도 5는 도 3의 평면 A로 절단 한 도광판(GLB)의 일부 단면을 나타나는 도이다. 도 5에 나타나는 바와 같이 도광판(GLB)의 하면에 형성된 하면 삼각형 단면홈(BTL)은 발광 다이오드 소자(LED)가 배치된 입광면에 평행하게 형성되고 있다. 하면 삼각형 단면홈(BTL)의 정각(Ra) 이나 저각(Rb)을 제어함으로써 발광 다이오드 소자(LED)로부터의 광을 효율적으로 액정 표시 패널(PNL) 측에 공급할 수가 있다. 하향 프리즘 홈을 가지는 프리즘 시트(PZS)를 사용하는 경우 저각(Rb)은 대략 4~10도의 범위로 하는 것으로 프리즘 투과 후의 휘도 피크를 액정 표시 패널(PNL)의 정면으로 가져올 수가 있다.
다음에 도 6 ; 도 7a ; 도 7b를 이용해 도광판(GLB)의 상면 및 입광면의 홈 형상에 대해서 설명한다. 도 6은 도광판에 가지는 상면 원호 단면홈과 입광면 원호 단면홈을 설명하는 모식도이고 ; 도 7a는 도 6의 평면 B로 절단 한 상면 원호 단면홈(CDL)의 단면도 ; 도 7b는 도 6의 평면 C로 절단 한 입광면 원호 단면홈(ACD)의 단면도이다. 도 7a 도 7b에 나타나는 바와 같이 도광판(GLB)의 상면에 가지는 상면 원호 단면홈(CDL) 입광면에 가지는 입광면 원호 단면홈(ACD)은 함께 그 단면이 원통(혹은 타원 원통)을 타원에 있어 가장 긴 직경의 방향을 따라 절단 한 원호형상의 홈이다. 도 7에서는 원호형상의 홈이 인접하는 홈에 연속하도록 도시 되어 있지만 인접홈의 사이에 약간의 평탄부를 설치해도 좋다.
상기의 특허 문헌등에 기재된 종래 기술에서는 도광판에 이러한 원호형상 홈을 설치하는 것에 대하여는 기재가 있지만 구체적으로는 검토되고 있지 않고 물론 이들의 상관 관계에 대해서도 검토되어 있지 않다. 본 발명의 실시예에서는 이들 도광판에 형성된 원호형상 홈에 상관 관계를 찾아내 더욱 효율 좋게 휘도 번짐이 없는 백 라이트를 구성해 고품질의 표시를 가능으로 한 것이다.
다음에 도광판 하면에 입광면에 평행한 방향의 삼각형 단면의 홈을 가지는 경우에 대해서 고찰한다. 도 8은 도광판 하면에 입광면에 평행한 방향의 삼각형 단면의 홈만을 가지는 경우의 도광판(GLB)으로부터 프리즘 시트(PZS)로의 출광 모양의 설명도이다. 또 도 9는 도 8의 구성에 있어서의 도광판의 출광면상에 배치된 하향 프리즘 시트(PZS)상의 휘도 분포를 나타나는 도이다. 여기에서는 도 2에 나타나는 바와 같이 4개의 LED가 도광판(GLB)의 입광면에 배치되어 또 도광판(GLB)의 하면 이외의 5면은 모두 홈등을 가지지 않는 평평한 면이다.
이 경우 발광 다이오드 소자(LED)로부터 도광판(GLB)에 입사된 광은 도광판(GLB)의 하면에 형성되어 있는 삼각 단면홈(BTL)의 작용으로 도광판(GLB)의 상면으로부터 출광한다.
도 8에 나타나는 바와 같이 발광 다이오드 소자(LED)의 전방에서는 발광 다이오드 소자(LED)로부터 도광판(GLB)에 입사된 광이 도광판(GLB)의 윗쪽에 배치되어 있는 프리즘 시트(PZS)의 홈 방향과 직교하는 방향(Lo1)의 광이므로 도광판(GLB)에 입사된 광은 도광판(GLB)의 하면에 형성되어 있는 삼각 단면홈(BTL)의 작용으로 도광판(GLB)의 상면으로부터 하향 프리즘시니트(PZS)의 홈 방향과 직교하는 방향으로 출광한다.
그러나 발광 다이오드 소자(LED)간에서는 발광 다이오드 소자(LED)로부터 도광판(GLB)에는 하향 프리즘 시트(PZS)의 홈의 방향에 대해서 경사 방향으로 광이 입사(Lo2)되어 이 입사광도 도광판(GLB)의 하면에 형성되어 있는 삼각 단면홈(BTL)의 작용으로 도광판(GLB)의 상면으로부터 출사되지만 이 출사광은 하향 프리즘 시트(PZS)의 홈 방향과 직교하지 않기 때문에 프리즘 시트(PZS)에 의해 액정 표시 패널(PNL)의 정면 방향으로 출광하지 않게 된다. 즉 도광판(GLB)으로부터의 출사광 가운데 프리즘 시트(PZS)의 홈의 방향과 직교하는 것만 프리즘 시트(PZS)에 의해 액정 표시 패널(PNL)의 정면 방향으로 출광할 수가 있으므로 이 예의 경우에는 프리즘 시트(PZS)의 상면의 휘도 분포는 도 9에 나타나게 된다.
도 9에 나타나는 바와 같이 4개의 LED가 배치된 위치에 수직인 방향의 도광판의 윗쪽의 프리즘 시트(PZS)상에는 밝은 휘도 B를 가지지만 발광 다이오드 소자(LED)가 배치되어 있지 않은 위치에 수직인 위치의 도광판(GLB)의 윗쪽의 프리즘 시트(PZS)상은 휘도가 어두워져 버린다.
이러한 휘선 B를 해소하는 수단은 여러가지 있지만 도광판(GLB)의 삼각형 단면의 홈을 형성한 면에 대향하는 면에 단면이 원호 형상의 것을 형성하는 수단이 있다.
도 10은 도광판의 상면에 상면 원호 단면홈을 형성한 경우의 도광판(GLB)으로부터 프리즘 시트(PZS)으로의 출광 모양의 설명도이다. 도광판(GLB)의 입광면과 직교하는 상면 원호 단면홈(CDL)의 홈은 도 10에 나타나는 바와 같이 발광 다이오드 소자(LED)간의 광이 투과하여 출광(또는 도광판(GLB)의 내부에서 반사) 했을 때 에 입사광을 프리즘 시트(PZS)의 프리즘 홈(PZG) 방향과 직교하는 방향을 향하는 작용을 가진다.
이것에 의해 도광판(GLB)의 발광 다이오드 소자(LED)의 사이에 있어서도 프리즘 시트(PZS)의 프리즘 홈(PZG)에 직교하는 성분의 입사광으로 할 수가 있어 프리즘 시트(PZS)의 홈 방향에 수직인 성분의 광을 액정 표시 패널(PNL)의 정면 방향으로 출광시킬 수가 있다. 이것에 의해 발광 다이오드 소자(LED)와 같은 점광원을 도광판(GLB)의 측면으로 배치한 경우에서도 입광면으로부터 멀어진 영역에서는 휘도가 균일하게 되어 휘선이 지나가는 경우도 없다.
도 11은 도 10의 구성으로 한 경우의 도광판의 출광면에 있어서의 휘도의 설명도이다. 도 10의 구성에 있어서는 발광 다이오드 소자(LED)를 배치한 도광판(GLB)의 입광면으로부터 멀어진 영역에서는 균일한 휘도의 영역(BHZ)을 얻을 수 있다. 그렇지만 도광판(GLB)의 입광면에 가까운 위치에서는 휘도가 어두운 영역 (DKZ)가 존재해 표시 품질을 저하시켜 버린다. 도 11에서는 단변이 50 mm의 도광판(GLB)의 입광면에 4개의 발광 다이오드 소자(LED)를 등간격 배치한 경우를 나타낸다. 이 경우 양단을 제외한 입광면의 y-y'로 나타난 휘도암 영역(DKZ)의 폭은 약 6 mm이다. 이 휘도암 영역(DKZ)의 해소를 위해서 입광면에 단면이 원호 형상의 형상을 형성한 수단도 고려할 수 있지만 단지 단면을 원호 형상으로 한 것 만으로는 휘도암 영역의 존재를 줄일 수 없다.
본 발명의 실시예에서는 도광판의 하면과 입사면의 원호 형상에 주목하고 이들의 원호의 접촉각의 관계를 어느 특정의 관계로 하면 휘도암 영역을 줄일 수 있는 것을 찾아냈다. 이하 이것에 대해서 상세하게 설명한다.
도 12는 도광판(GLB)에 형성하는 원호 단면홈의 설명도이다. 도 12a는 도 7a과 같은 도광판 상면에 형성하는 상면 원호 단면홈(CDL)의 단면 형상을 나타낸다.
도 12b는 도 7b와 동일한 도광판 입광면에 형성하는 입광면 원호 단면홈(ACD)의 단면 형상을 나타낸다. 도 12a 중 상면 원호 단면홈(CDL)의 Op는 상기 상면 원호 단면홈(CDL)의 골과 골 사이의 간격(피치) Oa는 접촉각을 나타낸다. 도 12b 중 입광면 원호 단면홈(ACD)의 Ep는 상기 입광면 원호 단면홈(ACD)의 골과 골의 사이의 간격(피치) Ea는 접촉각을 나타낸다. 또한 이 접촉각(원호 접촉각)에 대해서는 후술 한다.
또 도 13은 도광판 상면에 형성하는 상면 원호 단면홈의 접촉각과 발광 다이오드 소자(LED)간에 도달하는 광량의 관계를 설명하는 도이다. 도 13a는 접촉각(Oa)이 작은 경우; 도 13b는 접촉각(Oa)이 큰 경우를 나타낸다.
그리고 도 14는 입광면 원호 단면홈의 접촉각에 대한 도광판 내부의 광선 각도 특성을 광학 시뮬레이션 한 도이다. 도 14의 상측의 도는 이 광학 시뮬레이션을 실행하는 배치도로 하측은 광학 시뮬레이션으로 구해진 광선 각도 특성도이다. 이 광선 각도 특성의 광학 시뮬레이션은 입광면 원호 단면홈이 없는 경우 접촉각(Ea)이 23˚; 35˚; 40˚; 45˚에 대해서 각각 도광판 내부에 폭 각도 θ에 대한 광도를 연산한 것이다.
본 실시예에서는 이들의 원호 단면 형상 가운데 도 12a에 나타나는 출광면 홈의 원호형상의 접촉각(Oa)과 도 13에 나타나는 입광면 홈의 접촉각(Ea)의 관계에 대해서 주목했다. 도 13a에서는 접촉각(Oa)이 작은 경우에 대해서 홈면에서의 반사가 적고 발광 다이오드 소자(LED)간에 도달하는 광량이 커지는 것을 나타내고 있다. 한편 도 13b에서는 접촉각(Oa)이 큰 경우 홈면에서의 반사가 크고 발광 다이오드 소자(LED)간에 도달하는 광량이 적게 되는 것을 나타내고 있다. 이와 같이 도 12a에 나타나는 도광판 상면에 가지는 상면 원호 단면홈(CDL)의 홈의 접촉각(Oa)은 도 13에 나타나는 바와 같이 각도가 커질수록 발광 다이오드 소자(LED)로부터 퍼지는 광선이 홈에서 반사하는 양이 증가해 발광 다이오드 소자(LED)간에 도달하는 광량이 감소한다. 따라서 접촉각(Oa)이 큰 만큼 발광 다이오드 소자(LED)간의 휘도는 감소한다.
또한 도 12b에 나타나는 도광판 입광면에 가지는 입광면 원호 단면홈(ACD)의 홈의 접촉각(Ea)은 도 14에 나타나는 바와 같이 접촉각(Ea)의 각도가 커질수록 발 광 다이오드 소자(LED)로부터 퍼지는 광량이 증대한다. 따라서 접촉각(Ea)이 큰 만큼 발광 다이오드 소자(LED)간의 휘도는 증가한다. 또한 도 14에 있어서 그래프의 횡축은 도광판 내부의 확대 각도 θ이고 세로축은 상대 광도를 나타내고 있다.
도 15는 접촉각(Oa)과 Ea를 파라미터로 한 경우의 도의 도 11에 나타나는 입광단으로부터 6 mm의 y-y'선간의 휘도 커브를 그래프로 나타낸 도이고 도광판에 상면 원호 단면홈을 가지는 경우이다. 도 15에는 접촉각(Oa)의 접촉각(Ea)에 의해 발광 다이오드 소자(LED)의 전방과 발광 다이오드 소자(LED)간의 휘도의 관계가 변화하고 있는 것이 나타낸다. 도 15에서는 세로축이 휘도를 나타내고 있다.
도 15a에 나타낸 도광판에 가지는 상면 원호 단면홈(CDL)의 원호의 접촉각(Oa)=45˚때 입광면에 가지는 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)은 36.5˚근방에서 발광 다이오드 소자(LED)의 전방과 발광 다이오드 소자(LED)간의 휘도값이 동일해진다. 도 15b에 나타낸 도광판 상면의 원호의 접촉각(Oa)=55˚에서는 입광홈의 접촉각(Ea)은 51.5˚근방에서 발광 다이오드 소자(LED)의 전방과 발광 다이오드 소자(LED)간의 휘도값이 동일해진다.
도 16은 도광판에 형성하는 원호 단면홈이 상면 원호 단면홈인 경우의 발광 다이오드 소자의 전방과 발광 다이오드 소자간의 휘도를 밸런스 시키는 접촉각(Oa)과 접촉각(Ea)의 관계를 설명하는 도이다. 도 16의 그래프의 횡축은 도광판 하면의 홈의 접촉각(Oa˚)이고 세로축은 도광판의 입광면 홈의 접촉각(Ea˚)이다. 또 그래프의 실선이 어느 접촉각(Oa)에 대한 적정한 접촉각(Ea)의 중심값을 나타내고 있고,
Figure 112005068463983-PAT00009
·····식(1)
로 표현할 수가 있다.
그리고 이 중심값의 상하의 점선이 접촉각(Ea)의 적정 범위를 나타내고 있고 상측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00010
···식(2)
를 나타내고 있고 또 하측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00011
···식(3)을 나타내고 있다.
본 발명에서는 목시에 의해 휘도 균형이 안맞고 있는 범위를 관측하여 이 적정 범위를 결정했다.
즉,
Figure 112005068463983-PAT00012
···식(4)
정리하면,
Figure 112005068463983-PAT00013
···식(5)
의 범위내로 설정하는 것에 의해 휘도 균형이 잡힌 표시 장치로 할 수가 있는 것을 확인했다.
또한 식 (1)으로부터 ±8 (˚)의 상하의 범위내에 들어가도록 Ea 및 Oa를 설정하여도 휘도 밸런스의 점에서도 어느 정도의 효과가 있는 것을 목시에 의해 확인했다.
또한 이 경우의 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접 촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00014
···식(6)이 된다.
그 외 원호 단면의 홈은 도 25a와 동일하게 설계하지만 실물은 도 25의 (b)와 같이 실제의 가공 정밀도에 의해 원호의 접속부가 완만하게 되므로 그 완성 상태에 의해 적정한 Ea가 변동하는 경우도 있을 수 있다.
또 도 17은 도광판에 형성하는 원호 단면홈이 하면 원호 단면홈인 경우의 발광 다이오드 소자의 전방과 발광 다이오드 소자간의 휘도를 밸런스 시키는 접촉각(Oa)과 접촉각(Ea)의 관계를 설명하는 도이다. 도 16과 동일하게 그래프의 실선이 어느 접촉각(Oa)에 대한 적정한 접촉각(Ea)의 중심값을 나타내고 있고
Figure 112005068463983-PAT00015
···식(7)
에서 표현할 수가 있다.
그리고 이 중심값의 상하의 점선이 접촉각(Ea)의 적정 범위를 나타내고 있어 상측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00016
···식(8)
을 나타내고 있고 또 하측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00017
···식(9)를 나타내고 있다.
본 발명에서도 목시에 의해 휘도 균형이 취해지고 있는 범위를 관측 해 이 적정 범위를 결정했다.
즉,
Figure 112005068463983-PAT00018
···식(10)
정리하면,
Figure 112005068463983-PAT00019
···식(11)
의 범위내로 설정함으로써 휘도 균형이 취해진 표시 장치로 할 수 있는 것을 확인했다.
또한 식(7)으로부터 ±8 (˚)의 상하의 범위내에 들어가도록 Ea 및 Oa를 설정해도 휘도 밸런스의 점에서도 어느 정도의 효과가 있는 것을 목시에 의해 확인했다.
또한 이 경우의 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00020
···식(12)이다.
여기서 입광면에 직교하는 원호 단면의 홈이 상면에 있는 경우와 비교해 원호 단면의 홈이 하면에 있는 경우 같은 Oa에 대한 적정한 Ea의 값이 작아지고 있는 이유를 이하에 적는다. 입광면에 직교하는 원호 단면의 홈이 상면에 있는 경우 광선이 원호를 관통하여 출광하고 LED 전방에서 광을 소비해 버리는데 대해서 원호 단면의 홈이 하면에 있는 경우는 원호를 관통한 광선은 반사 시트(도 1의 RFS)에 반사해 도광판 내에 다시 되돌려지므로 LED간에 의해 많은 광이 도달한다. 따라서 원호 단면홈이 하면에 형성되어 있는 경우에는 비교적 작은 Ea의 값으로 LED간의 휘도를 올릴 수가 있으므로 원호 단면홈이 상면에 형성되어 있는 경우에 비해 Ea의 값이 작아지고 있는 것이다.
또 도 18은 도광판의 하면에 원호 단면의 홈을 설치해 Oa=45˚의 경우의 도 15에 나타난 그래프의 실제의 측정값을 나타낸 휘도 분포를 그래프로 나타낸 도이다. 도 18에 있어서는 횡축이 Oa=45˚의 경우에 y-y˚단면 좌표(mm) ; 세로축이 휘도(cd/m2)를 나타내고 있다. 도 18로부터 식(1)의 상하 4 (˚)의 범위내의 Ea=21. 0과 Ea=23. 0의 경우에 휘도 균형을 취하고 있는 것을 알 수 있다. 부가하면 식(1)의 상하 2(˚)의 범위내 경우에 먼저 휘도 균형을 취하고 있는 것을 나타내고 있다.
다음에 도 19는 도광판의 하측에 원호 단면의 홈을 설치해 Oa=45˚의 경우의 도 15에 나타난 그래프의 실제의 측정값을 본 휘도 분포를 그래프로 나타낸 도이다. 도 19로부터도 식(7)의 상하 4 (˚)의 범위내의 Ea=35. 0과 Ea=40. 0의 경우에 휘도 균형을 취하고 있는 것을 알 수 있다. 도 18과 도 19에 있어서 횡축은 y-y'단면 좌표(mm) 횡축은 휘도(cd/m2)이다.
지금까지 기술한 도광판의 하면 상면 입광면에 설치하는 원호 단면홈에 의해 휘도 분포를 조정하는 순서를 정리하면 다음과 같다.
(순서 1)
도광판 상면에 형성하는 원호형상의 홈(상면 원호 단면홈)의 접촉각도 Oa를 40˚~70˚범위가 있는 값으로 고정한다. 0a의 범위는 특별히 한정 할 필요는 없지만 0a가 40˚미만에서는 도 10에 나타나는 바와 같은 발광 다이오드로부터 퍼지는 광을 프리즘의 눈과 직교시키는 효과가 불충분해지는 것 한쪽 Oa가 70˚을 넘으면 도 13b 에 나타난 홈에 의한 반사가 너무 커 입광면에 형성하는 원호형상의 홈의 접촉각(Ea)을 최대치=90˚라고 해도 발광 다이오드간에 도달하는 광량이 부족하기 때문에 실제로 사용할 수 있는 범위로서 이 범위가 적당하다고 생각되기 때문이다.
(순서 2)
도 20은 도광판의 하측에 형성한 홈에 대해서 기재하고 있는 것이고 LED로부터 떨어지면 떨어질수록 홈의 높이를 높게 하는 것에 대하여 기재하고 있는 것이다.
이와 같이 도 20에 나타나는 바와 같이 세로축에 나타나는 홈의 높이의 상대값의 분포(도 5의 Rd)를 조정해 백 라이트 전체의 휘도 분포를 결정한다. 도 20의 횡축은 입광면으로부터의 거리의 상대값을 나타내고 있다. 다만 홈의 높이 분포(도 5의 Rd) 대신에 해당 홈의 피치(도 5의 Rp)으로 조정해도 괜찮다. 또한 도 20은 도광판의 입광면으로부터의 거리(상대값)에 대한 홈의 높이(상대값)를 나타낸다. 이 측정 위치는 도 20의 상부에 나타냈다.
(순서 3)
식(1)에서 휘도 번짐이 가장 작아지는 입광홈의 접촉각도 Ea를 결정한다.
또한 도광판 상면의 홈(상면 원호 단면홈)과 하면의 홈(상면 원호 단면홈)을 상하면으로 교체하면 약간 특성이 바뀐다. 그 이해 득실을 표 1에 정리했다.
표 1
항목 원호 단면홈이 상면 원호 단면홈이 하면
휘도 하면의 경우와 비교해 5% 감소 -
반사 시트와 도광판의 밀착 번짐 없음 있음 (다만 백색의 반사시트의 경우는 없음)
표 1에 있어서 입광면과 직교하는 원호 단면홈을 도광판의 하면에 형성하는 편이 원호 단면홈을 도광판의 상면에 형성하는 경우보다 5% 정도 휘도가 높지만 반사 시트의 접촉 면적이 크기 때문에 밀착에 의한 휘도 번짐을 일으킨다. 다만 휘도 번짐을 일으키는 것은 은증착등의 경면의 반사 시트의 경우이고 반사 시트가 백색의 시트이면 밀착이 완화되어 이 휘도 번짐은 발생하지 않는다.
매우 적합한 사양으로서는 도광판의 입광면에 직교하는 원호형상의 홈을 도광판의 상면에 형성한 상면 원호 단면홈으로 해 그 접촉각도 0a는 약 50˚로 한다. 이 도광판의 입광면에 평행 하는 삼각형 형상의 홈은 도광판의 하면에 형성해 하면 삼각 단면홈으로 하고 삼각 단면홈의 피치는 0.143으로 고정해 높이 분포를 조정한다. 도광판의 입광면에 설치하는 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)=44˚근방으로 하는 것을 생각할 수 있다.
(실시예 2)
도 21은 도광판의 하면에 원호 단면홈(하면 원호 단면홈)을 설치해 이 홈의 사이에 평탄부를 설치한 실시예 2의 설명도이다. 도광판에 설치한 하면 원호 단면홈의 접촉각(Oa) 이외로 발광 다이오드 소자(LED)의 전방과 발광 다이오드 소자(LED)간의 휘도 밸런스를 조정하는 파라미터가 있다. 그 하나가 도 21에 나타나는 구간의 평탄부이다. 도광판에 설치하는 하면의 원호형상(하면 원호 단면홈)은 통상은 연속한 것으로 하지만 그 홈의 사이에 평탄부를 설치하면 발광 다이오드 소자(LED)의 사이에서의 광량이 증가해 발광 다이오드 소자(LED)의 사이의 도광판의 면상의 휘도가 증가한다. 다만 이 평탄부가 너무 크면 역효과가 되므로 예를 들면 원호간의 거리를 Op ; 평탄부의 길이를 L로 한 경우 L/0p×100이 5~25%의 범위로 조정하는 것이 바람직하다.
도 22는 도광판의 입광면에 직교하는 원호 단면홈이 도광판의 상면에 있고 도광판 하면의 홈(하면 삼각 단면 홈간)에 평탄부를 15% 정도 설치한 경우의 도광판 상면의 원호형상의 접촉각(Oa)과 입광면의 홈의 접촉각(Ea)의 관계를 그래프로 나타내는 도이다. 또 도 23은 도광판의 입광면에 직교하는 원호 단면홈이 도광판의 하면에 있고 도광판 상면의 홈(상면 삼각 단면 홈간) 에 평탄부를15% 정도 설치한 경우의 도광판 하면의 원호형상의 접촉각(Oa)과 입광면의 홈의 접촉각(Ea)의 관계를 그래프로 나타내는 도이다.
도 22와 도 23에 있어서 접촉각(Ea)이 크면 LED로부터 퍼지는 방향으로 휘선이 보이게 되지만 이 방법을 이용하면 접촉각(Ea)이 작게 끝나 그 휘선을 완화할 수가 있다.
이 때 도광판의 입광면에 직교하는 원호 단면의 홈이 도광판의 상면에 있는 경우의 Oa와 Ea의 적정한 관계는 이하와 같이 하여 설정할 수 있다.
즉 중심선은,
Figure 112005068463983-PAT00021
··· 식(13)이고,
상측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00022
··· 식(14)를 나타내고 있고 또 하측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00023
··· 식(15)를 나타내고 있다.
본 발명에서도 목시에 의해 휘도 균형이 취해지고 있는 범위를 관측하여 이 적정 범위를 결정했다. 즉,
Figure 112005068463983-PAT00024
···식(16)
정리하면,
Figure 112005068463983-PAT00025
···식(17)
의 범위내로 설정함으로써 휘도 균형이 취해진 표시 장치로 할 수 있는 것을 확인했다.
또한 식(13)으로부터 ±8 (˚)의 상하의 범위내에 들어가도록 Ea 및 Oa를 설정해도 휘도 밸런스의 점에서도 어느 정도의 효과가 있는 것을 목시에 의해 확인했다.
또한 이 경우의 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00026
···식(18)이다.
또 도광판의 입광면에 직교하는 원호 단면의 홈이 도광판의 하면에 있는 경우의 Oa와 Ea의 적정한 관계는 이하와 같이 하여 설정할 수 있다.
즉 중심선은,
Figure 112005068463983-PAT00027
···식(19)
상측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00028
··· 식(20)
을 나타내고 있고 또 하측의 점선이,
Figure 112005068463983-PAT00029
··· 식(21)을 나타내고 있다.
본 발명에서도 목시에 의해 휘도 균형이 취해지고 있는 범위를 관측하여 이 적정 범위를 결정했다. 즉,
Figure 112005068463983-PAT00030
··· 식(22)
정리하면,
Figure 112005068463983-PAT00031
··· 식(23)
의 범위내로 설정함으로써 휘도 균형이 취해진 표시 장치로 할 수 있는 것을 확인했다.
또한 식(18)으로부터 ±8 (˚)의 상하의 범위내에 들어가도록 Ea 및 Oa를 설정해도 휘도 밸런스의 점에서도 어느 정도의 효과가 있는 것을 목시에 의해 확인했다.
또한 이 경우의 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 입광면 원호 단면홈의 접 촉각(Ea)의 관계는,
Figure 112005068463983-PAT00032
··· 식(24)이다.
(실시예 3)
본 발명은 종래의 서로 직교하는 2매의 상향 프리즘을 도광판과 액정 표시 패널의 폭 설치한 백 라이트에 있어서도 휘도 번짐 대책에 효과가 있다. 그 이점으로서
(1) 정면 휘도는 하향 프리즘 방식의 60~70% 정도이지만 시야각 특성이 넓다(하향 프리즘의 프리즘과 직교하는 방향의 시야각 특성은 반값폭으로 ±10˚ 상향 프리즘 2매의 시야각 특성은 반값폭으로 ±20˚).
(2) 또 종래비로 휘도 번짐 개선에 의해 확산 시트를 없애는 것이 가능해 그 만큼 코스트를 저감 할 수 있고 또 정면의 휘도도 5~10% 정도 향상한다.
구성으로서는 하기와 같이 선술 한 하향 프리즘의 경우와 거의 같다. 즉,
(1) 입광면에 단면이 원호 형상(원호 형상)의 홈을 설치하는(접촉각(Ea)),
(2) 도광판의 상면에 입광면에 직교하는 방향으로 단면이 원호 형상(원호 형상)의 홈을 설치한다(접촉각(Oa)). 하향 프리즘의 경우는 하면 상면의 어느 쪽으로 홈을 형성해도 좋지만 상향 프리즘의 경우는 상면에 홈을 형성하는 편이 하면에 홈을 형성한 경우에 비해 정면 휘도가 높은 것이 실험적으로 알 수 있다.
(3) 도광판의 하면에 입광면에 평행하는 방향으로 홈을 설치한다. 그 단면은 도 24와 같이 삼각형 형상으로 좋고 그 경사 각도 Rb는 20~30˚의 범위에서 설정한 다.
(실시예 4)
지금까지 기술한 방법에 의해 LED전의 휘도와 LED간의 휘도를 균일하게 조정할 수가 있다. 그러나 도 26에 나타나는 LED간의 거리의 반값 A1보다 외측의 LED로부터 코너부까지의 거리 A2를 크게 잡은 경우 같은 설계의 경우 코너부가 어두워지는 문제가 발생한다.
도 26은 LED등의 광원이 배치된 부근의 비표시 영역(AN)과 표시 영역(AD) 및 LED등의 점광원이 입광면을 따라 4개 배치된 구성을 나타내고 있다. 그리고 이 4개의 LED는 각각이 등간격으로 배치되고 있지만 이 LED간의 간격의 1/2의 값 A1이 최외의 바깥의 LED로부터 코너부까지의 거리 A2보다 작은 경우를 나타낸 도이다. 이러한 배치로 하면 코너부(AC)의 어두운 영역이 증가해 버린다고 하는 문제가 발생한다고 하는 것이다.
이 문제에 대해서 도 16에 나타나는 입광면의 원호 단면홈의 접촉각(Ea)이나 도광판 상면의 원호 단면홈의 접촉각(Oa)의 조정에 의한 개선으로는 불충분하게 된다. 거기서 실시예 4에서는 도 27에 나타나는 바와 같이 최외의 LED와 코너부(AC)의 사이의 도광판 상면의 홈을 일부 없애 평탄부(ND)를 형성한다. 이와 같이 구성하는 것으로 코너 어두운 영역의 휘도 향상을 도모할 수가 있는 것이다. 이하 그 이유를 도 28에서 설명한다.
도 28a는 도광판의 출광면의 원호 단면홈이 입광면측까지 형성되어 있는 구성을 나타내고 있다. 이러한 구성에 있어서는 LED로부터 출사된 광은 원호 단면의 홈이 장벽이 되어 코너까지 광이 충분히 도달하지 않는다.
한편 도 28b는 실시예 4의 구성을 나타내 LED의 배치 위치와 코너부의 사이의 영역에 있어서 원호 단면홈이 없는 평탄부를 설치한 구성을 나타내고 있다. 도 28b과 같이 평탄부를 형성함으로써 LED로부터 출사된 광은 원호 단면홈에 의한 장벽이 되어 코너부까지 충분히 광을 도달시킬 수가 있다.
도 29에 자세하게 실시예 4의 구성을 나타낸다. 원호 단면홈이 없는 영역이 표시 영역에 너무 가깝거나 또는 홈이 없는 영역이 너무 넓으면 그 그림자가 표시영역까지 나올 가능성이 있다. 따라서 표시 영역과 홈이 없는 영역의 사이에는 3-4 mm의 유도를 설치하는 한편 필요 최소한의 넓이로 하는 것이 바람직하다.
(실시예 5)
다음에 입광면의 홈에 대한 다른 실시예에 대해서 설명한다. 입광면의 홈은 도 16 ; 17에 나타난 바와 같이 원호 단면홈외 도 30a에 나타나는 바와 같은 마모(연마) 가공이나 도 30b에 나타나는 바와 같은 방전 가공에 의한 밀집면에서 가공하는 수단도 생각할 수 있다.
도 30a는 도광판의 입광면의 판두께 방향으로 마모(연마) 가공등에 의해 줄무늬 모양의 밀집면을 형성한 도를 나타내고 있다. 이 밀집면의 상태는 도 30a의 A-A단면의 산술 평균의 밀도를 Ra=0. 2 - 1. 0 ㎛정도로 가공하는 것이 좋다.
또 도 30b은 도광판의 입광면에 방전 가공에 의해 크레이터 형상의 밀집면을 형성한 도를 나타내고 있다. 이러한 구성의 경우에는 도 30b의 A-A단면의 산술 평균의 밀도를 Ra=1. 0-4. 0 ㎛정도로 가공하는 것이 좋다. 또한 도 30에 있어서는 화살표는 도광판의 판두께 방향이다.
또한 도광판의 상면에 원호 단면홈을 형성한 경우에 대해서 설명했지만 도광판 하면에 원호 단면홈을 형성해 도광판의 상면에 삼각홈을 형성하는 구성에 대해서도 같은 효과를 얻을 수 있다.
「산술 평균 밀도의 정의에 대해서」
산술 평균 밀도(Ra)는 도 31에 나타나는 바와 같이 밀도 곡선 y=f(x)로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 L만 빼고 이 뺀 부분의 방향으로 X축을 잡아 밀도 곡선을 y=f(x)으로 나타냈을 때의 다음식에 의해 정의되는 것이다.
Figure 112005068463983-PAT00033
「원호 접촉각(α)의 정의에 대해서」
도 25는 도광판 표면의 미세한 원호 단면 형상의 원호 접촉각의 정의를 설명하는 도이다. 도 25에 있어서 2개의 원호가 접하는 점과 각각의 원호의 접선이 수평선이 이루는 각도를 원호 접촉각(α)으로 정의한다. 도 25a에 기재한 바와 같이 필요로 하는 원호의 접촉각(α)의 정의식은 접촉각(α)=90-tan-1(a/b)이다.
도 25a 에 있어서 d는 원호 반경 ; p는 원호 간격; h는 원호 높이 ;α는 접촉각으로 α=90-tan-1 (a/b); a=d-h ; b=p/2의 관계이다.
또 도 25b에 있어서 L=2L/2이고 삼각 공식에서 원호 반경(d)을 d=(K x K + L x L) /2K로서 산출하고 있다.
「도광판의 원호홈 형상에 있어서의 접촉각(α) 측정 방법 정의에 대해서」
플라스틱 수지로 성형한 도광판에서는 사출 성형 금형이 상기 형상의 원호라도 동일 형상을 전사 성형할 수 없기 때문에 이하의 측정법에 의해 접촉각을 정의 한다. 형상 측정에 사용하는 기기는 미세 형상을 측정 가능한 접촉식 또는 비접촉식의 형상 측정기로 한다. 도광판 표면의 원호 반경(d)은 표면 형상 측정기로 측정한 형상 데이터로부터 이하의 측정으로 계측한다.
수지 성형한 도광판 표면의 원호 교점은 예각(銳角)으로는 안 되기 때문에 원호의 곡율을 유지한 채로 연장한 가상선을 작도하여 교점(m)을 결정하는 것으로 한다. 원호 가상 연장선의 교점(m)과 원호 꼭대기부의 높이(h)에 대해 그 높이(h)의 60% 위치 즉 원호 천정부로부터 K=O.6 h가 되는 수평선을 가정하고 도광판 표면 원호형상과의 교점을 맺는 수평거리를 2L로 한다. 상기의 수평거리(2L)와 원호 반경(d)로 하는 삼각형으로부터,
d=(K2+L2) /2K가 된다.
본 발명의 구성에 의하면 도광판의 입광면 근방에 있어서의 휘도 번짐이 저감되어 높은 표시 품질의 액정표시장치를 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로서,
    상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고,
    상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 상면 원호 단면홈을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고,
    상기 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는
    Figure 112005068463983-PAT00034
    인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  2. 청구항 1의 액정표시장치에 있어서,
    상기 점광원은 상기 1 측면으로 적어도 2개 배치되어 있고,
    상기 도광판의 1 측면에 있어서 상기 점광원과 점광원의 사이의 지점에 대향하는 지점에 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  3. 청구항 1의 액정표시장치에 있어서,
    상기 점광원은 상기 1 측면으로 적어도 2개 배치되어 있고,
    상기 점광원과 점광원의 사이의 1/2의 간격이 제일 외측으로 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우,
    상기 도광판의 상면에 있어서 상기 제일 외측에 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  4. 청구항 2의 액정표시장치에 있어서,
    상기 점광원과 점광원의 사이의 1/2의 간격이 제일 외측으로 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우,
    상기 도광판의 상면에 있어서 상기 제일 외측에 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  5. 청구항 1의 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정 패널과 상기 조명 장치의 사이에 상기 도광판측에 상기 도광판의 상면 원호 단면홈의 형성 방향과 직교하는 방향으로 다수의 프리즘 홈이 배열된 프리즘 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  6. 청구항 1의 액정표시장치에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면 원호 단면홈이 형성된 면의 반대측의 면에는 상기 상면 원호 단면홈의 형성 방향과 직교하는 방향으로 다수의 하면 삼각 단면홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  7. 청구항 6의 액정표시장치에 있어서,
    상기 도광판의 하면 삼각 단면홈의 하측에는 반사막 혹은 반사 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  8. 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로서,
    상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고,
    상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향에 다수의 상면 원호 단면홈을 갖고 상기 한 측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점에 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고,
    상기 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
    Figure 112005068463983-PAT00035
    인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  9. 청구항 8의 액정표시장치에 있어서,
    상기 점광원은 상기 1 측면으로 적어도 2개 배치되어 있고,
    상기 도광판의 1 측면에 있어서 상기 점광원과 점광원의 사이의 지점에 대향하는 지점에 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  10. 청구항 8의 액정표시장치에 있어서,
    상기 점광원은 상기 1 측면으로 적어도 2개 배치되어 있고,
    상기 점광원과 점광원의 사이의 1/2의 간격이 제일 외측으로 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우,
    상기 도광판의 상면에 있어서 상기 제일 외측에 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  11. 청구항 9의 액정표시장치에 있어서,
    상기 점광원과 점광원의 사이의 1/2의 간격이 제일 외측에 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우,
    상기 도광판의 상면에 있어서 상기 제일 외측에 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  12. 청구항 8의 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정 패널과 상기 조명 장치의 사이에 상기 도광판측에 상기 도광판의 상면 원호 단면홈의 형성 방향과 직교하는 방향으로 다수의 프리즘 홈이 배열된 프리즘 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  13. 청구항 8의 액정표시장치에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면 원호 단면홈이 형성된 면의 반대측의 면에는 상기 상면 원호 단면홈의 형성 방향과 직교하는 방향에 다수의 하면 삼각 단면홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  14. 청구항 8의 액정표시장치에 있어서,
    상기 도광판의 하면 삼각 단면홈의 하측에는 반사막 혹은 반사 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  15. 액정 패널과 상기 액정 패널의 배면에 조명 장치를 배치한 액정표시장치로서,
    상기 조명 장치는 도광판과 상기 도광판의 적어도 1 측면으로 적어도 하나의 점광원을 갖고 구성되어 있고,
    상기 도광판은 상기 액정 패널에 대향하는 면에 상기 1 측면과 직교하는 방향으로 다수의 상면 원호 단면홈을 갖고 상기 한측면의 적어도 상기 점광원이 배치된 위치에 대향한 지점인 상기 도광판의 두께 방향으로 다수의 입광면 원호 단면홈을 가지고 있고,
    상기 점광원과 점광원 사이의 1/2의 간격이 제일 외측으로 배치된 점광원과 상기 도광판의 코너부의 거리보다 작은 경우,
    상기 도광판의 상면에 있어서 상기 제일 외측에 배치된 점광원으로부터 상기 코너부로 향하는 영역의 근방에 있어서 평탄부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  16. 청구항 15의 액정표시장치에 있어서,
    상기 상면 원호 단면의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
    Figure 112005068463983-PAT00036
    인 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  17. 청구항 15의 액정표시장치에 있어서,
    상기 상면 원호 단면홈의 접촉각(Oa)과 상기 입광면 원호 단면홈의 접촉각(Ea)의 관계는,
    Figure 112005068463983-PAT00037
    것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  18. 청구항 15의 액정표시장치에 있어서,
    상기 액정 패널과 상기 조명 장치의 사이에 상기 도광판측에 상기 도광판의 상면 원호 단면홈의 형성 방향과 직교하는 방향으로 다수의 프리즘 홈이 배열된 프리즘 시트가 배치되고 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  19. 청구항 15의 액정표시장치에 있어서,
    상기 도광판의 상기 상면 원호 단면홈이 형성된 면의 반대측의 면에는 상기 상면 원호 단면홈의 형성방향과 직교하는 방향으로 다수의 하면 삼각 단면홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
  20. 청구항 19의 액정표시장치에 있어서,
    상기 도광판의 하면 삼각 단면홈의 하측에는 반사막 혹은 반사 시트가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.
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