KR20080009272A - 조명 장치와 그 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치 - Google Patents

조명 장치와 그 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치 Download PDF

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KR20080009272A
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다카시 야마조에
게이이치 나가노
유이치 다카하시
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닛폰 세이키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 조명 장치와 그 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 제 1 발광 소자(23)는 제 1 조명광을 발하고, 제 2 발광 소자(24)는 제 1 발광 소자(23)에 병설되어 제 2 조명광(L2)을 발한다. 광학 부재(26)는 제 1 조명광의 일부와 제 2 조명광의 일부가 겹치도록 제 1 조명광을 굴절시키는 제 1 경사면(26a) 및 제 2 조명광(L2)을 굴절시키는 제 2 경사면(26b)을 구비한 투광성 재료로 이루어진다. 제 1 발광 소자(23) 및 제 2 발광 소자(24)는 각각 발광 다이오드 칩(23c, 24d)와, 발광 다이오드 칩(23c, 24c)이 발한 광을 파장 변환시키는 형광체(23d, 24d)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명 장치와 그 조명 장치를 구비한 액정 표시 장치{LIGHTING DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE PROVIDED WITH SUCH LIGHTING DEVICE}
본 발명은 발광 다이오드 등의 발광 소자를 구비한 조명 장치와 액정 표시 패널 및 그 액정 표시 패널을 투과 조명하는 조명 수단을 구비한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
종래부터 액정 표시 장치를 이용한 차량용 헤드업 디스플레이가 여러 가지 제안되어 있고, 예를 들면 일본 공개특허공보 제2003-295105호에 개시되어 있다. 이와 같은 차량용 헤드업 디스플레이(1)는 표시광(L)을 차량의 프런트 글라스 또는 콤바이너라고 하는 반투과판에 투영하여 허상을 표시시키는 것이다. 차량용 헤드업 디스플레이(1)는 투광성 창부(2)를 구비한 하우징(3)에 액정 표시 장치(4) 및 반사경(5)을 수용한 것이며, 액정 표시 장치(4)가 발한 표시광(L)은 반사경(5)으로 반사되어 프런트 글라스 또는 반투과판에 투영된다(도 7 참조).
액정 표시 장치(4)는 액정 표시 패널(6) 및 이 액정 표시 패널(6)을 투과 조명하는 발광 다이오드 등의 발광 소자(7, 8)를 갖는다. 발광 소자(7, 8)는 각각 기부(基部)(7a, 8a)와, 이 기부(7a, 8a)에 형성된 오목부(7b, 8b)에 설치된 발광 다이오드 칩(7c, 8c)과, 이 발광 다이오드 칩(7c, 8c)이 발한 광을 파장 변환시키 는 YAG(Yttrium Aluminum Garent) 등의 형광체(7d, 8d)와, 대략 반구 형상의 투광성 수지로 이루어진 렌즈부(7e, 8e)를 구비한다(도 9 참조). 발광 다이오드 칩(7c, 8c)은 청색을 발광하는 것이며, 형광체(7d, 8d)는 발광 다이오드 칩(7c, 8c)이 발한 광의 일부를 청색의 보색인 황색으로 변환하는 것이다. 발광 소자(7, 8)가 내는 조명광(L1, L2)은 발광 다이오드 칩(7c, 8c)이 발한 청색과, 형광체(7d, 8d)에서 변환된 황색이 혼색되어 대략 백색이 된다.
(발명의 개시)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 발광 다이오드(7, 8)가 발한 조명광(L1, L2)의 중앙부의 광(Lw)은 백색이지만, 발광 다이오드(7, 8)가 비스듬하게 발한 광(Ly)은 약간 황색을 띤 광이 되고, 조명광(L1, L2)에 의해 투과 조명되는 액정 표시 패널(6)에 색 불균형이 발생하는 문제를 갖고 있다. 이 문제는 발광 다이오드 칩(7c, 8c)이 발한 광이 형광체(7d, 8d)를 통과하는 길이가 조사 방향에 따라서 다르기 때문이라고 생각된다. 즉, 발광 다이오드 칩(7c, 8d)으로부터 비스듬하게 조사된 광이 형광체(7d, 8d)를 통과하는 길이(D1)는 광축과 대략 평행하게 조사된 광이 형광체(7d)를 통과하는 길이(D2) 보다도 길기 때문에, 비스듬하게 조사되는 조명광은 약간 황색을 띤 색이 된다.
본 발명은 이 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 색 불균형이 발생할 우려가 적은 조명 장치를 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
본 발명은 청구항 1에 기재한 바와 같이, 제 1 조명광(L1)을 발하는 제 1 발광 소자(23)와, 상기 제 1 발광 소자(23)에 병설되어 제 2 조명광(L2)을 발하는 제 2 발광 소자(24)와, 상기 제 1 조명광(L1)의 일부와 상기 제 2 조명광(L2)의 일부가 겹치도록 상기 제 1 조명광(L1)을 굴절시키는 제 1 경사면(26a, 56a) 및 제 2 조명광(L2)을 굴절시키는 제 2 경사면(26b, 56b)을 구비한 투광성 재료로 이루어진 광학 부재(26, 56)를 갖는다.
또한, 본 발명은 청구항 2에 기재한 바와 같이, 상기 제 1 발광 소자(23) 및 상기 제 2 발광 소자(24)는 각각 발광 다이오드 칩(23c, 24c)과, 상기 발광 다이오드 칩(23c, 24c)이 발한 광을 파장 변환시키는 형광체(23d, 24d)를 갖는다.
또한, 본 발명은 청구항 3에 기재한 바와 같이, 상기 광학 부재(26, 56)는 상기 제 1 조명광(L1)이 입사되는 상기 제 1 경사면으로 이루어진 제 1 입사면(26a, 26b)과, 상기 제 1 조명광(L1)이 출사되는 볼록 렌즈면으로 이루어진 제 1 출사면(26c, 55c)과, 상기 제 2 조명광(L2)이 입사되는 상기 제 2 경사면으로 이루어진 제 2 입사면(26b, 56b)과, 상기 제 2 조명광(L2)이 출사되는 볼록 렌즈면으로 이루어진 제 2 출사면(26d, 55d)을 갖는다.
또한, 본 발명은 청구항 4에 기재한 바와 같이, 복수의 상기 제 1 발광 소자(23) 및 복수의 상기 제 2 발광 소자(24)를 탑재하는 회로 기판(25)을 설치한다.
또한, 본 발명은 청구항 5에 기재한 바와 같이, 액정 표시 패널(19) 및 상기 액정 표시 패널(19)을 조명하는 조명 수단(21)을 구비한 액정 표시 장치(15)에 있어서,
상기 조명 수단(21)은 제 1 조명광(L1)을 발하는 제 1 발광 소자(23)과, 상기 제 1 발광 소자(23)에 병설되어 제 2 조명광(L2)을 발하는 제 2 발광 소자(24)와, 상기 제 1 조명광(L1)의 일부와 상기 제 2 조명광(L2)의 일부가 겹치도록 상기 제 1 조명광(L1)을 굴절시키는 제 1 경사면(26a, 56a) 및 상기 제 2 조명광(L2)을 굴절시키는 제 2 경사면(26b, 56b)을 구비한 투광성 재료로 이루어진 광학 부재(26, 56)를 갖는다.
(발명의 효과)
제 1 발광 소자가 발한 제 1 조명광의 일부와, 제 2 발광 소자가 발한 제 2 조명광의 일부가 겹치는 것에 의해, 색 불균형이 발생할 우려를 적게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태를 도시한 단면도,
도 2는 상기 실시형태를 도시한 헤드업 디스플레이의 개관도,
도 3은 상기 실시형태를 도시한 조명 수단의 확대 단면도,
도 4는 상기 실시형태를 도시한 회로 기판의 정면도,
도 5는 상기 실시형태를 도시한 조명 수단의 단면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태를 도시한 단면도,
도 7은 종래예를 도시한 단면도,
도 8은 상기 종래예를 도시한 발광 다이오드의 확대 단면도 및
도 9는 상기 종래예를 도시한 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
19 : 액정 표시 패널 21 : 조명 수단
23 : 발광 다이오드(제 1 발광 소자)
23c, 24c : 발광 다이오드 칩
23d, 24d : 형광체
25 : 회로 기판
26, 56 : 광학 부재
26a : 제 1 경사면(제 1 입사면)
26b : 제 2 경사면(제 2 입사면)
26c, 55c : 볼록 렌즈면(제 1 출사면)
26d, 55d : 볼록 렌즈면(제 2 출사면)
56a : 제 1 경사면(제 1 입사면)
56b : 제 2 경사면(제 2 입사면)
L1 : 제 1 조명광
L2 : 제 2 조명광
이하, 첨부된 도면에 기초하여 본 발명을 헤드업 디스플레이에 응용한 일실시형태에 대해 설명한다. 도 1 내지 도 5는 제 1 실시형태를 도시한 것이다.
헤드업 디스플레이(11)가 차량의 대시보드(12) 내에 배치되어 있다(도 2 참조). 헤드업 디스플레이(11)가 투사하는 표시광(L)은 프런트 글라스(13)에 의해 관찰자(14)에게 반사된다. 관찰자(4)는 허상(V)을 풍경과 중첩시켜 시인(視認)할 수 있다.
헤드업 디스플레이(11)는 액정 표시 장치(15) 및 반사기(16)을 하우징(17)에 수용한 것이다. 액정 표시 장치(15)는 액정 표시 패널(19), 광확산판(20), 조명 수단(21) 및 케이스체(22)를 구비하고 있다.
액정 표시 패널(19)은 투명 전극이 형성된 한쌍의 유리 기판에 액정을 밀봉한 액정 셀의 전후 양면에 편광막을 부착한 것이며, 케이스체(22)에 고정되어 있다. 광확산판(20)은 액정 표시 패널(19)의 후면에 배치되고, 케이스체(22)에 고정되어 있다.
조명 수단(21)은 발광 다이오드(23)(제 1 발광 소자), 발광 다이오드(24)(제 2 발광 소자), 회로 기판(25) 및 광학 부재(26)를 구비하고 있다. 조명 수단(21)은 액정 표시 패널(19)의 후방에 배치되고, 액정 표시 패널(19)을 투과 조명한다.
케이스체(22)는 대략 각통 형상으로 되어 있고, 케이스체(21)의 전단부에 액정 표시 패널(19) 및 광확산판(20)이 유지되어 있다. 케이스체(21)의 후단부는 후술하는 방열 부재에 고정되어 있다.
반사기(16)는 오목면경(30), 유지 부재(31) 및 스태핑 모터(32)를 구비하고 있다. 오목면경(30)은 수지(예를 들면, 폴리카보네이트)에 금속(예를 들면, 알루미늄)을 증착시켜 반사면(30a)을 형성한 것이다. 반사면(30a)은 오목면으로 되어 있고, 액정 표시 장치(15)가 발한 표시광(L)이 확대되어 허상(V)이 표시된다. 오목면경(30)은 유지 부재(31)에 양면 점착 테이프에 의해 접착되어 있다. 유지 부 재(31)는 수지(예를 들면, ABS)로 이루어진 것이며, 톱니바퀴부(34) 및 축부(35)가 일체로 형성되어 있다. 유지 부재(31)의 축부(35)는 하우징(17)에 축으로 지지되어 있다.
스태핑 모터(32)의 회동축에는 톱니바퀴(37)가 장착되어 있고, 이 톱니바퀴(37)는 유지 부재(31)의 톱니바퀴부(34)와 끼워 맞춰져 있다. 오목면경(30)은 유지 부재(31)와 함께 회동 가능한 상태로 지지되어 있고, 스태핑 모터(32)에 의해 오목면경(30)을 회동시켜, 표시광(L)의 투사 방향을 조정할 수 있다. 관찰자(14)는 누름 버튼 스위치(도시하지 않음)를 조작하여 표시광(L)이 눈의 위치에 반사되도록(즉, 허상(V)을 시인할 수 있도록) 오목면경(30)의 각도를 조정한다.
도면부호 "40"은 방열 부재이고, 이 방열 부재(40)는 하우징(17)의 개구부(17a)에 설치되어 있다. 방열 부재(40)는 도시하지 않은 비스에 의해 플랜지부(40a)로 하우징(17)에 고정되어 있다. 방열 부재(40)는 실리콘 고무 등의 탄성체로 이루어진 열전도 시트(41)를 통해 발광 다이오드(23, 34)의 열을 하우징(17)외부로 방출한다. 방열 부재(40)는 평판 형상의 다수의 방열 핀(40b)을 구비하고 있다. 방열 부재(40)에는 직방체 형상의 볼록부(40c)가 형성되어 있다. 열전도 시트(41)는 방열 부재(40)의 볼록부(40c)에 대응하는 오목부(41a)를 구비하고, 열전도 시트(41)와 방열 부재(40)의 접촉 면적이 크게 되어 있다. 도면부호 "42"는 장방형 고리 형상의 패킹 부재이고, 이 패킹 부재(42)는 방열 부재(40)와 하우징(17)의 개구부(17a)의 사이를 막는 것에 의해 하우징(17) 내에 먼지가 들어가는 것을 방지하고 있다.
하우징(17)에는 액정 표시 장치(15) 및 반사기(16)가 수용된다. 하우징(17)에는 표시광(L)이 출사되는 창부(44)가 설치되어 있다. 이 창부(44)는 투광성 수지(예를 들면, 아크릴)로 이루어진 것이며 만곡 형상으로 되어 있다. 하우징(17)에는 차광벽(17c)이 설치되어 있고, 태양광 등의 외광이 액정 표시 장치(15)에 입사되어 허상(V)이 보이기 어려워지는 현상(워시 아웃)을 방지하고 있다. 차광벽(17c)은 평판 형상으로 되어 있고, 하우징(17)의 상부로부터 비스듬하게 늘어지도록 형성되어 있다.
계속해서, 발광 다이오드(23, 24), 회로 기판(25) 및 광학 부재(26)를 구비한 조명 수단(21)에 대해 더 상술한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 발광 다이오드(23, 24)는 각각 기부(23a, 24a), 발광 다이오드 칩(23c, 24c), 이 발광 다이오드 칩(23c, 24c)이 발한 광을 파장 변환하는 황색의 형광체(23d, 24d) 및 투광성 수지로 이루어진 렌즈부(23e, 24e)를 구비한다. 발광 다이오드 칩(23c, 24c)은 청색으로 발광하는 것이며, 형광체(23d, 24d)는 발광 다이오드 칩(23c, 24c)이 발한 광의 일부를 황색으로 변환하는 것이다. 발광 다이오드(23, 24)가 내는 조명광(L1, L2)은 발광 다이오드 칩(23c, 24c)이 발한 청색과, 형광체(23d, 24d)로 변환된 황색이 혼색되어 대략 백색이 된다. 발광 다이오드(23, 24)는 상하에 각 4 개(합계 8 개), 회로 기판(24)에 병설되어 있다(도 4 참조). 회로 기판(24)에는 발광 다이오드(23, 24)에 전력을 공급하기 위한 배선 패턴(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
광학 부재(26)는 폴리카보네이트 등의 투광성 수지로 이루어지며, 발광 다이 오드(23)가 발한 제 1 조명광(L1)이 입사되는 제 1 경사면(26a)과, 발광 다이오드(24)가 발한 제 2 조명광(L2)이 입사되는 제 2 경사면(26b)과, 제 1 조명광(L1)이 출사되는 볼록 렌즈면(26c)과, 제 2 조명광(L2)이 출사되는 볼록 렌즈면(26d)을 갖는다. 광학 부재(26)의 제 1 경사면(26a) 및 제 2 경사면(26b)은 평면, 볼록 렌즈면(26c, 26d)은 구면으로 되어 있다.
발광 다이오드(23)가 발한 제 1 조명광(L1)은 제 1 경사면(26a)에서 굴절되어 광학 부재(26)로 입사되고, 볼록 렌즈부(26c)에서 더 굴절되어 광학부재(26)로부터 출사되어 액정 표시 패널(19)에 조사된다.
발광 다이오드(24)가 발한 제 2 조명광(L2)은 제 2 경사면(26b)에서 굴절되어 광학 부재(26)로 입사되고, 볼록 렌즈부(26d)에서 더 굴절되어 광학 부재(26)로부터 출사되어 액정 표시 패널(19)에 조사된다.
도 6은 제 2 실시형태를 도시하고, 제 2 실시형태는 광학부재(55, 56)가 상위할 뿐이며, 다른 구성은 제 1 실시형태와 동일하다.
광학부재(55)는 폴리카보네이트 등의 투광성 수지로 이루어지며, 발광 다이오드(23, 24)가 발한 제 1 조명광(L1) 및 제 2 조명광(L2)이 입사되는 입사면(55a)과, 제 1 조명광(L1)이 출사되는 볼록 렌즈면(55c)과, 제 2 조명광(L2)이 출사되는 볼록 렌즈면(55d)을 갖는다.
광학부재(56)는 폴리카보네이트 등의 투광성 수지로 이루어지고, 볼록 렌즈면(55c)으로부터 출사된 제 1 조명광(L1)이 입사되는 제 1 경사면(56a)과, 볼록 렌즈면(5d)으로부터 출사된 제 2 조명광(L2)이 입사되는 제 2 경사면(26b)과, 제 1 조명광(L1) 및 제 2 조명광(L2)이 출사되는 출사면(56c)을 갖는다.
발광 다이오드(23)가 발한 제 1 조명광(L1)은 입사면(55a), 볼록 렌즈면(55c), 제 1 경사면(56a)에서 각각 굴절되고, 출사면(56c)으로부터 출사되어 액정 표시 패널(19)에 조사된다.
발광 다이오드(24)가 발한 제 2 조명광(L2)은 입사면(55a), 볼록 렌즈면(55d), 제 1 경사면(56b)에서 각각 굴절되고, 출사면(56c)으로부터 출사되어 액정 표시 패널(19)에 조사된다.
제 1, 제 2 실시형태에 의하면 발광 다이오드(23, 24)가 비스듬하게 조사한 제 1 조명광(L1) 및 제 2 조명광(L2)의 일부는 약간 황색을 띤 색이 되지만, 발광 다이오드(24, 23)가 광축과 대략 평행하게 조사한 백색의 제 2 조명광(L2) 및 제 1 조명광(L1)에 겹쳐지므로 색 불균형이 적다.
본 발명은 액정 표시 패널을 투과 조명하는 조명 수단을 구비한 액정 표시 장치에 적용된다.

Claims (5)

  1. 제 1 조명광을 발하는 제 1 발광소자, 상기 제 1 발광소자에 병설되어 제 2 조명광을 발하는 제 2 발광소자, 및 상기 제 1 조명광의 일부와 상기 제 2 조명광의 일부가 겹치도록 상기 제 1 조명광을 굴절시키는 제 1 경사면 및 상기 제 2 조명광을 굴절시키는 제 2 경사면을 구비한 투광성 재료로 이루어진 광학 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 소자 및 상기 제 2 발광 소자는 각각 발광 다이오드 칩과, 상기 발광 다이오드 칩이 발한 광을 파장 변환시키는 형광체를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 부재는 상기 제 1 조명광이 입사되는 상기 제 1 경사면으로 이루어진 제 1 입사면과, 상기 제 1 조명광이 출사되는 볼록 렌즈면으로 이루어진 제 1 출사면과, 상기 제 2 조명광이 입사되는 상기 제 2 경사면으로 이루어진 제 2 입사면과, 상기 제 2 조명광이 출사되는 볼록 렌즈면으로 이루어진 제 2 출사면을 갖는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 제 1 발광 소자 및 복수의 상기 제 2 발광 소자를 탑재하는 회로 기판을 설치한 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 액정 표시 패널 및 상기 액정 표시 패널을 조명하는 조명 수단을 구비한 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 조명 수단은 제 1 조명광을 발하는 제 1 발광 소자, 상기 제 1 발광 소자에 병설되어 제 2 조명광을 발하는 제 2 발광 소자, 상기 제 1 조명광의 일부와 상기 제 2 조명광의 일부가 겹치도록 상기 제 1 조명광을 굴절시키는 제 1 경사면 및 상기 제 2 조명광을 굴절시키는 제 2 경사면을 구비한 투광성 재료로 이루어진 광학 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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