KR20070114749A - 조명 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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KR20070114749A
KR20070114749A KR1020077021256A KR20077021256A KR20070114749A KR 20070114749 A KR20070114749 A KR 20070114749A KR 1020077021256 A KR1020077021256 A KR 1020077021256A KR 20077021256 A KR20077021256 A KR 20077021256A KR 20070114749 A KR20070114749 A KR 20070114749A
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사또시 마에다
히로까즈 아리따께
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

전체적으로 휘도를 저하시키는 일 없이, LED 근방의 휘도 불균일을 개선하여, 프론트 라이트 또는 백 라이트로서 이용할 수 있는 조명 장치, 및 그것을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 광원을 도광판(20)의 입광면(27)에 갖는 조명 장치(10)이며, 도광판(20)의 밖으로 광을 편향 반사 혹은 출사시키는 프리즘(25)을 출사면 또는 반사면에 형성하고, 광을 배광·확대시키는 원통형 렌즈(26)를 다른 면에 형성한 도광판(20)을 갖는 조명 장치(10)를 이용하는 것을 특징으로 한다.
조명 장치, 액정 표시 장치, 도광판, 광원, 입광면

Description

조명 장치 및 액정 표시 장치 {ILLUMINATOR AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 조명 장치를 이용하는 액정 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통형 렌즈 및 프리즘을 갖는 도광판으로 이루어지는 조명 장치를 이용하는 액정 표시 장치에 관한 것이다.
최근, PC 등에서 사용되는 액정 표시 장치는, 컬러화, 고휘도화 및 고해상도화 등의 높은 표시 품질이 요구되고 있다. 액정 표시 장치는, 기본적으로는 액정 패널과, 조명 수단인 조명 장치로 구성되어 있다. 액정 패널에는 투과형과 반사형이 있고, 투과형 액정 패널에서는 배면, 반사형 액정 패널에서는 전방면에 조명 장치를 배치한다.
도7은 종래의 투과형 액정 패널을 도시하는 단면도이다. 투과형 액정 패널은, 도7에 도시하는 바와 같이 글래스 기판(210)과 글래스 기판(212)과의 사이에는, 편향자(214)가 조립되어 있다. 글래스 기판(212) 상에는, 버스 라인 등이 형성되어 있다. 글래스 기판(212)과 글래스 기판(218)과의 사이에는, 액정(220)이 봉입되어 있다. 또한, 글래스 기판(218)과 글래스 기판(222)과의 사이에는, 컬러 필터(224)가 끼워 넣어져 있다. 글래스 기판(222)과 글래스 기판(226)과의 사이에는, 편향자(228)가 끼워 넣어져 있다.
투과형 액정 패널은, 컬러 필터와 액정이 편광되어 끼워진 구성이며, 반사형 액정 패널은 편향자(214)를 미러 등의 반사판으로 치환한 구성이다. 어떠한 액정 패널에 있어서도, 직선 편광의 광이 액정을 투과할 때에, 그 특성으로부터 위상이 변조되고, 컬러 필터를 통과하여 편광자에 의해 투과, 차광됨으로써 백색, 흑색 표시가 된다. 이 도트가 복수개 배열되어 있음으로써 문자 정보 혹은 화상 정보가 된다. 한편, 액정 자체는 발광하지 않는 수광형 소자이므로, 액정 단일 부재로는 상기 정보를 눈으로 확인하는 것은 곤란하다.
이것을 해결하기 위해, 일반적으로는 투과형 액정 패널에서는 배면(백), 반사형 액정 패널에서는 전방면(프론트)에 조명 수단인 조명 장치를 배치한다. 반사형 액정 패널은 태양광 혹은 실내등에 의해 광이 조사되므로, 그 조건하에서는 조명 장치를 필요로 하지 않지만, 조명 환경에 없는 경우는 투과형과 같은 조명 장치가 필요해진다. 조명 장치는, 점광원 및 도광판으로 구성되고, LED 등의 점광원으로부터 출사되는 광을 도광판에 입사하여 액정 패널 전체면을 조사하고 있다.
LED는 도광판 단부면에 배치되고, 도광판은 도광판 하면(반출사면)에 각도를 갖게 하여 형성되어 있고, 전반사 조건이 무너져 도광판 상면(출사면)으로부터 누설된 LED의 광이, 그 위에 배치한 프리즘 시트를 통해 출사된다. 통상, 2인치 사이즈로 3 내지 4개의 LED를 이용하지만, LED 사이에는 광이 없기 때문에, 특히 LED광이 입사하는 LED 근방에서는 LED 정면에서 휘도가 높고, LED 사이에서 휘도가 낮은 얼룩짐이라 일컬어지는 휘도 불균일이 발생한다. LED 근방에서는, 전반사 조건을 제어하기 어렵기 때문에 밝기 조정이 어려워, LED 근방에서는 휘도 저하가 발생 하는 등의 문제가 있었다.
그래서, 예를 들어 특허 문헌 1에서는, 출사면 또는 반출사면에 프리즘을 형성하고, 프리즘면의 대면에 조면(粗面)(산란면)을 형성하여 LED 근방에서는 휘도 저하를 방지하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 광의 조면에 의해 광이 확산하므로, LED 근방의 휘도 불균일은 개선되지만, 전체의 휘도가 저하된다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 2에서는 도광판의 출사면 혹은 반출사면의 테이퍼의 각도를 부분적으로 변화시켜 LED 근방의 휘도 저하를 방지하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 테이퍼 각도가 변화하는 위치에서 줄(선)이 생겨, 표시 품위가 저하된다고 하는 문제가 있었다.
또한, 특허 문헌 3에서는 양면에 렌즈 어레이를 형성한 도광판과, 도광판의 출사면에 광 편향 소자와, 출사면과 대향하는 면에 광 반사 소자를 구비하여, 적절한 출사광 분포를 발생시키는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 구성에서는 프론트 라이트로서 이용할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2004-006326호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 출원 공개 제2002-216530호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특허 출원 공개 제2003-114432호 공보
상기 문제점에 비추어, 본 발명은 전체적으로 휘도를 저하시키는 일 없이, LED 근방의 휘도 불균일을 개선하여, 프론트 라이트 또는 백 라이트로서 이용할 수 있는 조명 장치, 및 그것을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 하나의 측면은 광원을 도광판의 입광면에 갖는 조명 장치이며, 도광판의 밖으로 광을 편향 반사 혹은 출사시키는 프리즘을 출사면 또는 반사면에 형성하고, 광을 배광·확대시키는 원통형 렌즈를 다른 면에 형성한 도광판을 갖는 조명 장치인 것을 특징으로 한다.
이와 같이, 프리즘 및 원통형 렌즈를 가짐으로써 전체 휘도를 저하시키는 일 없이, LED 근방의 휘도 불균일을 개선하고 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 액정 패널과, 광원을 도광판의 입광면에 갖는 조명 장치이며, 도광판의 밖으로 광을 편향 반사 혹은 출사시키는 프리즘을 출사면 또는 반사면에 형성하고, 광을 배광·확대시키는 원통형 렌즈를 다른 면에 형성한 도광판을 갖는 조명 장치로 이루어지는 액정 표시 장치인 것을 특징으로 한다.
이러한 구성으로 함으로써, 액정 표시 장치는 조명 장치를 프론트 라이트 또는 백 라이트로서 이용할 수 있다.
본 발명에 의해, 전체적으로 휘도를 저하시키는 일 없이, LED 근방의 휘도 불균일을 개선하여, 프론트 라이트 또는 백 라이트로서 이용할 수 있는 조명 장치, 및 그것을 이용한 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명에 관한 조명 장치의 실시 형태의 일예를 도시하는 도면이다.
도2는 본 발명에 관한 도광판의 일 형상을 도시하는 도면이다.
도3은 도2에 도시하는 도광판을 이용한 조명 장치를 도시하는 도면이다.
도4는 도광판의 입광면에 프리즘 어레이를 형성한 도면이다.
도5는 반사형 액정 패널을 이용하는 액정 표시 장치의 실시 형태이다.
도6은 투과형 액정 패널을 이용하는 액정 표시 장치의 실시 형태이다.
도7은 종래의 투과형 액정 패널을 도시하는 단면도이다.
[부호의 설명]
10 : 조명 장치
20 : 도광판
21 : LED 광원
25 : 프리즘
26 : 원통형 렌즈 어레이
27 : 입광면
28 : 출사면
29 : 프리즘 어레이
40 : 반사형 액정 패널
50 : 투과형 액정 패널
70 : 액정 표시 장치
210, 212, 218, 222, 226 : 글래스 기판
214, 228 : 편향자
220 : 액정
224 : 컬러 필터
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 또한, 이하의 설명은 본 발명의 최량의 형태의 예이며, 소위 당업자는 특허청구범위 내에서, 변경·수정을 하여 다른 실시 형태를 이루는 것은 용이하며, 이하의 설명이 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다.
도1은 본 발명에 관한 조명 장치의 실시 형태의 일예를 도시하는 도면이다. 도2는 본 발명에 관한 도광판의 일 형상을 도시하는 도면이다. 도3은 도2에 도시하는 도광판을 이용한 조명 장치를 도시하는 도면이다.
도1에 도시하는 바와 같이, 조명 장치는 점광원인 LED(21)와 도광판(20)으로 이루어진다. 도1에서는, 도광판(20)은 도광판(20)에 입사한 광을 전반사하여 도광체로부터 출사하는 기능을 갖는 프리즘(25)과, 상기 프리즘(25)을 형성한 면과 대향하는 면에 프리즘(25)면에서 전반사한 광을 배향 확대하는 기능을 갖는 원통형 렌즈 어레이(26)로 구성된다. 본 형상에서는, 프리즘을 구성하는 면이 반출사면이고, 원통형 렌즈를 구성하는 면이 출사면이 된다. 도1에 도시하는 조명 장치는, 반출사면에 프리즘을 형성하고 있지만, 출사면에 프리즘을 형성해도 좋다.
LED 광원(21)은 도광판(20)의 입광면(27)에 일정한 간격으로 복수개 배치되어 있다.
도1에 도시하는 바와 같이, 프리즘(25)은 입사한 광의 지향성 방향에 대략 직교 방향으로 형성되고, 또한 프리즘(25)은 광의 지향성 방향으로 능선을 형성하 여 연속적으로 나열되어 배열되어 있다. 프리즘(25)의 형상은 부등변 삼각형이며, 프리즘의 경사변각의 한쪽은 0.1 내지 50도이다. 경사변각은 LED 광원에 가까울수록 크므로, 광은 반출사면의 어느 위치에서도 프리즘면에 반사하여 출사면으로부터 도광판 밖으로 출사한다.
LED 광원(21)으로부터의 광은, 도광판(20)의 입광면(27)으로부터 입사하고, 일부는 바닥면에 형성하는 프리즘(25)에 도달한다. 프리즘(25)에 도달한 광은, 프리즘(25)에서 전반사하여, 도광판의 출사면에 형성되는 원통형 렌즈 어레이(26)에 의해 배광·확대되어 출사한다. 또한, 일부의 광은 직접 원통형 렌즈 어레이(26)에 도달하고, 배향·확대되어 출사면으로부터 도광판 외부로 출사한다.
반출사면에 형성되는 프리즘은 부등변 삼각 형상이며, 부등변 삼각형의 경사변각은 LED 광원(21)과의 거리에 따라서 그 각도가 바뀌므로, 어느 프리즘(25)에 있어서도 광을 도광판의 출사면에 대해 대략 직교하여 출사하는 것이 가능해진다. 따라서, 프리즘(25)면에는 반사판 등을 구비할 필요가 없어져, 제조 원가의 저감에 대해 매우 유효하다.
출사면에는, 원통형 렌즈(26)가 형성되고, 도광판에 입사한 광의 지향성 방향으로 연장되어 있고, 그 능선은 광의 지향성 방향과 직교 방향으로 형성되어 있다. 원통형 렌즈(26)는 그 출사면이 볼록 형상을 한 곡선이다. 또한, 보다 가공하기 쉽게 하기 위해, 이 곡선은 직선을 조합한 의사적인 곡선 형상이라도 좋다. 원통형 형상으로 함으로써, 도광판(20) 외부로 광을 배광 확대하여 출사시키는 것이 가능해져, 휘도의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 도2에 도시하는 바와 같이 도광판의 일 형상으로서 입광면(27)과 출사면(28)이 이루는 각(θ1)을 90도 미만으로 함으로써, 입사한 광이, 출사면에 있어서의 입광면 부근의 영역에서 출사하는 광량이 증가하게 된다. 따라서, 이 도광판(20)을 이용함으로써, 도3에 도시하는 조명 장치(10)는 도광판(20)에 있어서의 입사 직후의 어두운 부분을 없앨 수 있다. 특히, LED 근방의 휘도 불균일을 개선하고 있다. 또한, 도광판(20)으로부터 직접 출사면으로 출사하는 광량이 증가하기 때문에, 도광판(20) 내부에서 광이 산란하는 것을 방지하여, 휘도의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.
도4는 도광판의 입광면에 프리즘 어레이를 형성한 도면이다. 프리즘 어레이(29)는 도광체의 입광면의 얇은 방향, 즉 출사면 및 반출사면 방향으로 능선을 형성하여 배치되어 있다. 또한, 프리즘 어레이 외에 원통형 렌즈(26)를 입광면의 얇은 방향으로 능선을 형성하여 배치해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 도광체(20)에 있어서의 입사 직후의 어두운 부분을 효과적으로 없앨 수 있다.
도5는 반사형 액정 패널을 이용하는 액정 표시 장치의 실시 형태이다. 도5에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 관한 도광체(20)를 조명 장치(10)로 하고, 이것을 프론트 라이트로서 이용한 반사형의 액정 표시 장치(70)이다.
도6은 투과형 액정 패널을 이용하는 액정 표시 장치의 실시 형태이다. 도6에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 관한 도광체(20)를 조명 장치(10)로 하고, 이것을 백 라이트로서 이용한 투과형의 액정 표시 장치(70)이다.
본 발명의 조명 장치(10)를 이용하여, 액정 표시 장치(70)를 구성함으로써 분포가 균일하고, 휘도도 높은 액정 표시 장치(70)를 저비용으로 제공하는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시 형태에 나타낸 바와 같이, 도광체(20)의 출사면에 광의 지향성 방향으로 연장되는 원통형 렌즈(26)를 상기 광의 지향성 방향과 직교 방향으로 연속적으로 나열하여 형성하고, 또한 반출사면에 도광체에 입사한 광의 지향성 방향과 직교 방향으로 프리즘(25)을 상기 광의 지향성 방향으로 연속적으로 나열하여 형성함으로써 백 라이트 또는 프론트 라이트로서 이용하는 것이 가능해진다.

Claims (16)

  1. 광원을 도광판의 입광면에 갖는 조명 장치이며,
    도광판의 밖으로 광을 편향 반사 혹은 출사시키는 프리즘을 출사면 또는 반출사면에 형성하고, 광을 배광·확대시키는 원통형 렌즈를 다른 면에 형성한 도광판을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 원통형 렌즈의 광의 지향성 방향에 대략 직교 방향의 단면은 곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 원통형 렌즈의 광의 지향성 방향의 단면은, 직선의 조합으로 구성되는 곡선 형상인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 입광면과 상기 출사면이 이루는 각도가 90도 미만인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 입광면에 프리즘 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프리즘 어레이는 입광면의 얇은 방향으로 능선을 형성 하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 입광면에 원통형 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 원통형 렌즈는 입광면의 얇은 방향으로 능선을 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 액정 패널과,
    광원을 도광판의 입광면에 갖는 조명 장치이며, 도광판의 밖으로 광을 편향 반사 혹은 출사시키는 프리즘을 출사면 또는 반출사면에 형성하고, 광을 배광·확대시키는 원통형 렌즈를 다른 면에 형성한 도광판을 갖는 조명 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 원통형 렌즈의 광의 지향성 방향에 대략 직교 방향의 단면은 곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 원통형 렌즈의 광의 지향성 방향에 대략 직교 방향의 단면은, 직선의 조합으로 구성되는 곡선 형상인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 입광면과 상기 출사면이 이루는 각도가 90도 미만인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 입광면에 프리즘 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 프리즘 어레이는 입광면의 얇은 방향으로 능선을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  15. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 입광면에 원통형 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 원통형 렌즈가 입광면의 얇은 방향으로 능선을 형성하는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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