KR20080044794A - 면광원 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

도광판 (4) 외의 여러 부재는 프레임 (23) 에 수용된다. 점 형상 광원 (LED) (14) 으로부터의 1 차 광은, 프레임 (23) 에 형성된 창 (31) 을 통과하여 도광판 (4) 의 입사면 (6) 에 공급된다. 입사면 (6) 에 형성된 위치 결정용 돌기 (16) 는, 프레임 (23) 에 형성된 도광판 위치 결정 구멍 (24) 에 끼워 넣어져, 도광판 (4) 의 움직임이 규제된다. 프레임 (23) 의 창 (31) 의 상부 가장자리부, 하부 가장자리부는, 입사면 (6) 의 상하단 가장자리의 각 에지를 차광시킨다. 이로써, 1 차 광의 일부가 입사면 (6) 의 상하단 가장자리의 각 에지를 경유하여 도광판 (4) 내로 진입하는 것이 방지되어, 이상 발광이 방지된다. 도광판 (4) 의 이면측에 다른 도광판 (5) 을 배치하고, 동일한 배치로 1 차 광 공급을 실시해도 된다.
Figure P1020070117241
도광판, 프레임, 점 형상 광원, 입사면, 출사면

Description

면광원 장치 및 표시 장치{SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE AND DISPLAY}
본 발명은 면광원 장치 및 그 면광원 장치를 사용한 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명은 카 내비게이션 장치, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 전자 수첩, 휴대 전화기, 휴대형 전자 단말 장치, 퍼스널 컴퓨터, 액정 텔레비전 등의 여러 장치에 있어서의 표시 장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 그들 표시 장치에 있어서, 피조명 부재 (액정 표시 패널 등) 를 이면측으로부터 조명하는 면광원 장치나, 광고 패널 등을 이면측으로부터 조명하는 면광원 장치에 적용될 수 있다.
본 발명은 예를 들어, 복수 색의 LED 를 1 차 광원으로서 채용하여, 백색의 조명 출력광을 제공하는 타입의 면광원 장치, 및 동 면광원 장치를 구비한 표시 장치 (카 내비게이션 장치, 비디오 카메라 등에서 사용) 에 적용하기에 적합하다.
종래부터, 카 내비게이션 장치 등의 여러 장치에 있어서, 액정 표시 패널과 동 액정 표시 패널을 백 라이팅하는 면광원 장치로 이루어지는 표시 장치가 널리 사용되고 있다. 일반적으로, 면광원 장치는 얇은 도광판과, 그 일측면 (입사면) 을 따라 배치되는 봉 형상의 형광 램프 (1 차 광원) 를 구비하고 있다. 형 광 램프로부터의 광 (1 차 광) 은, 입사면으로부터 도광판 내로 들어가 내부 전파광이 된다. 이 내부 전파의 과정에서, 입사면에 거의 직교하여 연장되는 출사면으로부터 서서히 출사된다.
그러나, 1 차 광원으로서 형광 램프를 채용하면, 일반적으로 하기 (1) ∼ (3) 의 문제가 발생한다.
(1) 형광 램프는 수은을 포함하므로, 폐기시에 환경에 악영향을 끼친다.
(2) 소비 전력이 크다.
(3) 인버터를 포함하는 구동 회로가 필요하다.
그래서, 하기 특허 문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같이, 형광 램프 대신, 이른바 「백색 LED」를 채용하는 것이 제안되어, 실제로 사용되고 있다. 백색 LED 는 백색광을 출력하는 발광 수단으로, 청색 LED 의 실용화에 따라 채용할 수 있게 된 것이다. 이 백색 LED 를 면광원 장치의 1 차 광원으로서 채용하면, 상기 문제 (1) ∼ (3) 은 해결된다.
또한, LED 를 도광판의 일단측에 배치한 사이드 라이트형 면광원 장치에 있어서, LED 로부터의 광을 효율적으로 도광판 내로 입사시킴과 함께, LED 와 LED 사이에 대응하는 위치에서의 광량 부족에 의한 휘도 편차를 저감시키기 위해, 도 17 에 나타내는 바와 같은 구조를 채용하는 것도 제안되고 있다. 이러한 구조는 하기 특허 문헌 2 에 개시되어 있다.
한편, 최근 플라즈마 디스플레이와 같은 색 재현성이 우수한 표시 장치가 출현하고 있다. 그 때문에, 면광원 장치에서 액정 표시 패널 등의 피조명 부재를 백 라이팅하는 타입의 표시 장치에 대해서도, 보다 높은 표시 품질, 특히 컬러 표시 성능 (색 재현성) 이 요구되고 있다.
그런데, 「백색 LED」는, 청색 LED 와 형광 발광체의 광을 조합하여, 백색에 가까운 광을 생성하는 발광원이다. 이것을 사용한 백색광 생성 방법을, 여기에서는 편의상 「백색 LED 법」이라고 부르기로 한다.
한편, R (적색), G (녹색), B (청색) 의 LED 소자를 각각 1 개 이상 배치하고, 그들의 출력광을 혼합함으로써 백색광을 얻는 방법도 알려져 있다. 이 백색광 생성 방법을, 여기에서는 편의상 「LED 광 혼색법」이라고 부르기로 한다. LED 광 혼색법은, 백색 LED 법보다 색 재현성이 우수하다는 것이 알려져 있다.
도 15 및 도 16 은 LED 광 혼색법을 채용한 면광원 장치 (면 발광 장치) 의 개략 구조의 예를 나타낸다. 이러한 구조는 하기 특허 문헌 3 에 개시되어 있다.
도 15, 도 16 을 참조하면, 면 발광 장치 (102) 는 2 장의 도광판 (103, 104) 과, 제 1 LED 군 및 제 2 LED 군을 구비한다. 도광판 (103, 104) 은 같은 형상을 갖고, 상하로 2 장 중첩되어 배치되어 있다. 각 LED 군은 R, G, B 의 3 개의 LED (105, 105, 105) 로 구성되어 있다. 제 1 LED 군은 상측 도광판 (103) 의 우측 측면에 대향하여 배치되고, 제 2 LED 군은 하측 도광판 (104) 의 좌측 측면에 대향하여 배치되어 있다.
제 1 군의 LED (105) 로부터의 광은, 주로 도광판 (103) 내에서 혼색되어, 출사면 (107) 으로부터 출사된다. 제 2 군의 LED (105) 로부터의 광은, 주로 도광판 (104) 내에서 혼색되어, 출사면 (106) 으로부터 출사되고, 도광판 (103) 을 거쳐 출사면 (107) 으로부터 출사된다. 이와 같이 하여, 제 1 군 및 제 2 군의 LED (105) 로부터 광은, 도광판 (103) 의 출사면 (107) 전체로부터 출사되는 조명 출력광이 된다.
● 특허 문헌 1 ; 일본 공개특허공보 평10-242513호
● 특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 2001-43721호
● 특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2006-100102호
그러나, 도 15 및 도 16 에 나타낸 면광원 장치 (102) 에서는, 1 차 광원으로서 채용되고 있는 점 형상 광원 (LED) (105) 의 위치를, 입사면 (108) 에 대하여 안정적으로 유지하는 것이 충분히 고려되고 있지 않다.
또한, 도 17 에 나타낸 면광원 장치 (112) 에서는, 1 차 광원으로서 채용되고 있는 점 형상 광원 (LED) (115) 을 둘러싸도록 반사 시트 (114) 가 배치되어 있다. 그리고, 이 반사 시트 (114) 의 일단은, 도광판 (113) 의 출사면 (116) 에 있어서의 입사면 (121) 측의 단 가장자리에 양면 테이프 (122) 로 고정되어 있다. 또한, 반사 시트 (114) 의 타단은, 도광판 (113) 의 이면 (117) 을 따라 배치된 반사판 (118) 의 이면 (119) 에 있어서의 입사면 (121) 측의 단 가장자리에 다른 양면 테이프 (122) 로 고정되어 있다.
이러한 고정 방법을 채용하면, 점 형상 광원 (LED) (115) 과 입사면 (121) 의 위치 관계는 안정적이지만, 이른바 「광 누설」에 의한 이상 발광」의 문제가 발생한다.
「광 누설」은, 1 차 광의 일부가, 도광판 (113) 의 입사면 (121) 의 상단 가장자리의 에지 (123) 또는 하단 가장자리의 에지 (124) 를 경유하여 도광판 (113) 내로 진입하는 현상이다. 그리고, 잘 알려져 있는 바와 같이, 이 현상은 출사면 (116) 의 입사면 (121) 근처 위치에 국소적인 명부 (明部) (이상 발광) 를 발생시킨다.
이러한 광 누설이, 도 15 내지 도 16 에 나타내는 타입의 면광원 장치 (102) 에 발생한 경우에는, 혼색되기 전의 LED (105) 로부터의 광이, 출사면 (106, 107) 의 입사면 (108) 근방에서 출사되게 된다. 이로써, 색 편차나 휘도 편차가 발생한다.
또한, 광 누설 방지를 위해 양면 테이프 (122) 로 출사면 (116) 을 넓게 덮으면, 유효 발광 면적 (조명광을 출력할 수 있는 범위) 을 좁히게 된다.
본 발명의 하나의 목적은, 1 개 이상의 점 형상 광원을 도광판의 측방에 배치하여 그 도광판의 입사면 (측단면) 에 1 차 광의 공급을 실시하는 타입의 면광원 장치에 있어서, 유효 발광 면적을 좁히는 것인, 광 누설을 방지할 수 있고, 또한, 도광판의 입사면에 대한 점 형상 광원 (1 차 광원) 의 위치를 안정적으로 유지할 수 있도록 개량된 면광원 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 상기의 개량된 면광원 장치를 이용하여, 표시 품질이 우수한 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 먼저, 도광판과, 적어도 하나의 점 형상 광원을 포함하는 1 차 광원을 구비한 면광원 장치에 적용된다.
본 발명의 기본적인 특징에 따르면, 상기 도광판은, 1 개의 측단면에 의해 제공되는 입사면과, 그 입사면과 반대측에 위치하는 말단면과, 1 개의 메이저면에 의해 제공되는 사각 형상의 출사면과, 그 출사면과 반대측에 위치하는 사각 형상의 이면을 갖는다.
또한, 상기 입사면에는 적어도 하나의 위치 결정용 돌기가 형성되는 한편, 상기 입사면과 상기 1 차 광원 사이에는, 위치 결정·차광 수단이 형성되어 있다.
그리고, 상기 위치 결정·차광 수단은, 상기 1 차 광원으로부터 출사된 광을 상기 입사면을 향하여 통과시키는 적어도 하나의 창과, 상기 위치 결정용 돌기가 끼워 넣어질 수 있는 구멍을 구비한다.
또한, 상기 창의, 상기 도광판의 두께 방향의 치수는, 상기 출사면의 상기 도광판의 두께 방향의 치수보다 작아지도록 정해져 있고, 그것에 의해, 상기 출사면의 상측 에지 및 하측 에지 중 어느 것에도, 상기 1 차 광원으로부터의 광이 입사되지 않도록 차광되어 있다.
또한, 본 발명에 관련된 면광원 장치는, 부 (副) 도광판과, 적어도 하나의 점 형상 광원을 포함하는 부 1 차 광원을 추가로 구비하고 있어도 된다.
이 경우, 상기 도광판은, 상기 이면이 상기 부입사면에 대향하여 연장되고, 또한, 상기 부입사면이 상기 입사면과는 반대측에 위치하도록 상기 부도광판 상에 중첩되어 배치되어 있다. 그리고, 부도광판에 관련된 구조는, 도광판에 관련된 구조와 동일하게 한다.
즉, 상기 부도광판은, 1 개의 측단면에 의해 제공되는 부입사면과, 그 부입사면과 반대측에 위치하는 부말단면과, 1 개의 메이저면에 의해 제공되는 사각 형상의 부출사면과, 그 부출사면과 반대측에 위치하는 사각 형상의 부이면을 갖고 있다.
또한, 상기 부입사면에는 적어도 하나의 부위치 결정용 돌기가 형성되는 한편, 상기 부입사면과 상기 부 1 차 광원 사이에는, 부위치 결정·차광 수단이 형성되어 있다.
또한, 상기 부위치 결정·차광 수단은, 상기 부 1 차 광원으로부터 출사된 광을 상기 부입사면을 향하여 통과시키는 적어도 하나의 부창과, 상기 부위치 결정 용 돌기가 끼워 넣어질 수 있는 구멍을 구비하고, 상기 부창의, 상기 부도광판의 두께 방향의 치수는, 상기 부출사면의 상기 부도광판의 두께 방향의 치수보다 작아지도록 정해져 있다. 이로써, 상기 부출사면의 상측 에지 및 하측 에지 중 어느 것에도, 상기 부 1 차 광원으로부터의 광이 입사되지 않도록 차광되고 있다.
전형적 케이스에 있어서, 상기 위치 결정·차광 수단은, 상기 도광판을 수용하는 프레임의 측벽에 의해 제공된다. 또한, 상기 부위치 결정·차광 수단은, 상기 도광판과 상기 부도광판을 수용하는 프레임의 측벽에 의해 제공될 수 있다.
또한, 상기 위치 결정용 돌기는, 상기 입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있는 것이 바람직하고, 상기 위치 결정용 돌기가, 상기 입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 면광원 장치와, 그 면광원 장치로부터 출력되는 조명광에 의해 조명되는 표시 부재를 구비한 표시 장치에도 적용될 수 있다. 본 발명의 특징에 따르면, 면광원 장치로서 상기 중 어느 하나의 면광원 장치가 채용된다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 작용이 얻어진다.
(1) 위치 결정·차광 수단 (및 부위치 결정·차광 수단) 의 차광 기능에 의해, 도광판의 입사면 (및 부도광판의 각 입사면) 의 상하 에지를 경유하여, 도광판내 (및 부도광판 내) 로 진입하는 것이 저지된다. 그 결과, 이른바 광 누설 (입사면 근방에서의 입사면의 국소적인 이상 발광) 이 회피된다.
(2) 위치 결정·차광 수단 (및 부위치 결정·차광 수단) 의 도광판 위치 결정 기능에 의해, 도광판 (및 부도광판) 의 위치 (1 차 광원에 대한 상대 위치) 가 안정된다. 또한, 이 위치 결정을 위해 유효 발광 영역이 좁아지지 않는다.
(3) 상기 (1), (2) 의 작용이 얻어지는 면광원 장치로부터 출력된 조명 출력광으로 표시 부재를 조명하는 표시 장치는, 높은 표시 품질을 나타낸다.
또한, 상기 「발명의 개시」 및 「청구의 범위」 중에서는, 「부 …」의 호칭을 사용하고 있다. 「부 …」 는, 후술하는 실시형태의 설명 중에서는, 「제 1 도광판 (4)」에 관련된 여러 면, 여러 부재 등을 나타내고 있다. 한편, 「부」를 붙이고 있지 않은 호칭 (도광판, 1 차 광원, 위치 결정 부재 등) 은, 후술하는 실시형태의 설명 중에서는, 「제 2 도광판 (5)」에 관련된 여러 면, 여러 부재 등을 나타내고 있다.
주된 대응 관계는 다음과 같다.
·「도광판」 〓 제 2 도광판 (5)
·「부도광판」 〓 제 1 도광판 (4)
·「입사면」 〓 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6)
·「부입사면」 〓 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6)
·「말단면」 〓 제 2 도광판 (5) 의 말단 (15)
·「부말단면」 〓 제 1 도광판 (4) 의 말단 (15)
·「출사면」 〓 제 2 도광판 (5) 의 출사면 (11)
·「부출사면」 〓 제 1 도광판 (4) 의 출사면 (17)
·「이면」 〓 제 2 도광판 (5) 의 이면 (18)
·「부이면」 〓 제 1 도광판 (4) 의 이면 (8)
·「1 차 광원」 〓 제 2 점 형상 광원군 (14)
·「부 1 차 광원」 〓 제 1 점 형상 광원군 (14)
·「창」 〓 제 2 점 형상 광원군 (14) 으로부터의 광을 통과시키는 창 (31)
·「부창」 〓 제 1 점 형상 광원군 (14) 으로부터의 광을 통과시키는 창 (31)
·「위치 결정용 돌기」 〓 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 에 형성된 위치 결정용 돌기 (16)
·「부위치 결정용 돌기」 〓 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 에 형성된 위치 결정용 돌기 (16)
· 위치 결정·차광 수단 〓 제 2 도광판 (5) 에 대해, 위치 결정과 차광 기능을 발휘하는 수단으로, 「창」과, 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 에 형성된 위치 결정용 돌기 (16) 를 끼워 넣을 수 있는 구멍을 구비한다. 실시형태에서는 프레임 (23) 의 측벽에 의해 제공된다.
· 부위치 결정·차광 수단 〓 제 1 도광판 (4) 에 대해, 위치 결정과 차광 기능을 발휘하는 수단으로, 「부창」과, 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 에 형성된 위치 결정용 돌기 (16) 를 끼워 넣을 수 있는 구멍을 구비한다. 실시형태에서는 프레임 (23) 의 측벽에 의해 제공된다.
본 발명에 따르면, 1 개 이상의 점 형상 광원을 도광판의 측방에 배치하여 그 도광판의 입사면 (측단면) 에 1 차 광의 공급을 실시하는 타입의 면광원 장치로 서, 유효 발광 면적을 좁힐 수 있고, 광 누설을 방지할 수 있고, 또한, 도광판의 입사면에 대한 점 형상 광원 (1 차 광원) 의 위치를 안정적으로 유지할 수 있도록 개량된 면광원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기의 개량된 면광원 장치를 이용하여, 표시 품질이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 서술한다. 또한, 본 실시형태에서는, 도광판은 2 장 (제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5)) 중첩되어 배치되는데, 1 장만 배치되어도 된다. 그 경우에는, 제 1 도광판 (4) 및 그것에 관련된 여러 요소 (상기 대응 관계에 있어서, 「부」를 붙인 여러 요소) 가 생략된다.
(면광원 장치 및 동 면광원 장치를 구비한 표시 장치의 개략 구성)
도 1 ∼ 도 3 에는, 실시형태에 관련된 표시 장치 (1) 와 동 표시 장치 (1) 가 구비하는 면광원 장치 (2) 가 나타나 있다. 도 2 는 면광원 장치 (2) 의 평면도이다. 도 1 에는, 도 2 중의 A-A 선을 따른 단면 구조에 액정 표시 패널 (3) 을 부가한 구조가 도시되어 있다. 또한, 도 3 은 표시 장치 (1) 의 단면 구조가 일부를 생략하여 모식적으로 도시되어 있다.
액정 표시 패널 (피조명 부재로서의 표시 부재의 일례) (3) 은, 면광원 장치 (2) 에 의해 백 라이팅된다. 면광원 장치 (2) 는 2 장의 도광판, 즉, 제 1 도광판 (4) 과 제 2 도광판 (5) 를 구비한다. 양 도광판 (4, 5) 은 중첩되어 있 다. 도 1 에 있어서, 제 2 도광판 (5) 은, 제 1 도광판 (4) 의 상측 (본 예에서는, 액정 표시 패널 (3) 에 가까운 측 ; 일반적으로는, 면광원 장치 (2) 의 조명광 출력측) 에 있다.
제 1 도광판 (4) 의 하나의 측단면 (마이너면) 은 입사면 (제 1 입사면) (6) 을 제공하고 있다. 제 1 도광판 (4) 의 타방의 측단면 (마이너면) 은 말단면 (제 1 말단면) (15) 을 제공하고 있다. 한편, 제 2 도광판 (5) 의 하나의 측단면 (마이너면) 은 입사면 (제 2 입사면) (6) 을 제공하고 있다. 제 2 도광판 (5) 의 타방의 측단면 (마이너면) 은 말단면 (제 2 말단면) (15) 을 제공하고 있다.
여기서 주의해야 할 점은, 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (제 1 입사면) (6) 과 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (제 2 입사면) (6) 은, 서로 반대측 (도 1 에 있어서, 제 1 도광판 (4) 의 좌단 및 제 2 도광판 (5) 의 우단) 에 있다.
도 1 에 있어서, 제 1 도광판 (4) 의 상면 (일방의 메이저면) 은 출사면 (제 1 출사면) (17) 을 제공하고, 하면 (타방의 메이저면) 은 이면 (제 1 이면) (8) 을 제공하고 있다. 당연히 이면 (제 1 이면) (8) 은 출사면 (제 1 출사면) (17) 과는 반대측에 위치한다.
마찬가지로, 도 1 에 있어서, 제 2 도광판 (5) 의 상면 (일방의 메이저면) 은 출사면 (제 2 출사면) (11) 을 제공하고, 하면 (타방의 메이저면) 은 이면 (제 2 이면) (18) 을 제공하고 있다. 당연히 이면 (제 2 이면) (18) 은 출사면 (제 2 출사면) (11) 과는 반대측에 위치한다.
또한, 제 1 도광판 (4) 의 출사면 (17) 과 제 2 도광판 (5) 의 이면 (18) 사이에는, 얇은 저굴절률층이 존재한다. 여기서, 「저굴절률층」은 양 도광판 (4, 5) 의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지는 층으로, 전형적으로는 공기층이다.
또한, 제 1 도광판 (4) 의 이면 (8) 을 따라 반사 시트 (10) 가 배치되고, 제 2 도광판 (5) 의 출사면 (11) 을 따라 제 1 광 제어 부재 (12) 및 제 2 광 제어 부재 (13) 가 배치되어 있다.
제 1 및 제 2 도광판 (4, 5) 의 입사면 (6, 6) 근처에 각각 점 형상 광원 유닛 (7, 7) 이 배치되어 있다. 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 각 점 형상 광원 유닛 (7, 7) 은 LED (점 형상 광원) (14 (14a, 14b, 14c)) 를 구비한다. LED (14a) 의 발광색은 R (적색), LED (14b) 의 발광색은 G (녹색), LED (14c) 의 발광색은 B (청색) 이다. 주지된 바와 같이, 이들 3 원색 R, G, B 의 광을 혼합하면 백색광이 얻어진다. 각 점 형상 광원 유닛 (7, 7) 에 대해, LED (14a, 14b, 14c) 는, 입사면 (6, 6) 의 길이 방향 (도 2 및 도 4(a), (b) 에 있어서 X 방향) 을 따라 일렬로 배열되어 있다. 또한, 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 을 향하여 1 차 광을 공급하는 점 형상 광원군 (LED (14a, 14b, 14c)) 을 제 1 점 형상 광원군 (부 1 차 광원) 이라고 부르고, 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 을 향하여 1 차 광을 공급하는 점 형상 광원군 (LED (14a, 14b, 14c)) 을 제 2 점 형상 광원군 (1 차 광원) 이라고 부른다.
또한, 각 점 형상 광원군에 대해, 본 실시형태에서는, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, (LED (14a, 14b, 14c)) 의 세트를 2 세트 배치했는데 이것은 일례이다. 일반적으로는 점 형상 광원군은 1 세트 이상 배치된다. 또한, 각 점 형상 광원군에 대해, 발광색의 조합은 R, G, B 가 전형적이지만, 기타의 조합도 있을 수 있다. 1 개의 점 형상 광원군에 속하는 점 형상 광원 수는 3 이 전형적이지만, 2, 4 또는 5 이상도 있을 수 있다. 예를 들어, 3 세트의 점 형상 광원군을 배치하는 경우에, (R 1 개, G 1 개, B 2 개) 의 세트와, (R 1 개, G 2 개, B 1 개) 의 세트와, (R 2 개, G 1 개, B 1 개) 의 세트로 이 3 세트를 구성해도 된다. 그 밖에, 발광색, 점 형상 광원 갯수에 대해, 다양한 변동이 있을 수 있다.
(제 1 도광판 및 제 2 도광판)
제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 은, 폴리메타크릴산메틸 (PMMA), 폴리카보네이트 (PC), 시클로올레핀계 수지 재료 등의 광 투과성 재료로 구성되어 있다. 각 도광판 (4, 5) 의 평면 형상은, 도 1 내지 도 4(a), (b) 에 나타내는 바와 같이 「거의 직사각형 (사각형)」이다. 각 도광판 (4, 5) 의 입사면 (6, 6) 에는 복수의 위치 결정용 돌기 (16) 가 형성된다. 이들 위치 결정용 돌기 (16) 를 제거하면, 제 1 도광판 (4) 과 제 2 도광판 (5) 은 실질적으로 같은 형상, 같은 사이즈의 직사각형의 평면 형상을 가진다. 또한, 각 도광판 (4, 5) 의 두께는, 각 입사면 (6) 에서 말단면 (타단측 측면) (15) 까지 균등하다.
제 1 도광판 (4) 에는 출사 억제 영역 (제 1 출사 억제 영역) (20) 과, 출사 촉진 영역 (제 1 출사 촉진 영역) (21) 과, 이들 영역을 연결하는 출사 점증 영역 (제 1 출사 점증 영역) (22) 이 형성된다. 마찬가지로, 제 2 도광판 (5) 에도 출사 억제 영역 (제 2 출사 억제 영역) (20) 과, 출사 촉진 영역 (제 2 출사 촉진 영역) (21) 과, 이들 영역을 연결하는 출사 점증 영역 (제 2 출사 점증 영역) (22) 이 형성된다. 어느 도광판 (4, 5) 에 대해서나, 출사 억제 영역 (20) 은 입사면 (6) 근처에 형성되고, 출사 촉진 영역 (21) 은 입사면 (6) 으로부터 떨어져 형성된다. 그리고, 출사 점증 영역 (22) 은 양 영역 (20, 21) 사이에 연장되는 영역이다.
보다 구체적으로 말하면, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 에 대해, 각 입사면 (6, 6) 에서부터 말단면 (15, 15) 을 향하여 소정 치수 (L1) 의 범위에서는, 이면 (8, 18) 이 평활면으로 된다. 이로써, 이 범위에 있어서 출사면 (17, 11) 으로부터의 광 출사는 최대한 억제된다. 바꿔 말하면, 이 범위가 출사 억제 영역 (20) 을 제공한다.
여기서 소정 치수 (L1) 는, 「R, G, B 의 각 LED (14 (14a ∼ 14c)) 로부터의 광이 충분히 혼합되어 실질적으로 백색광이 생성되는데 필요한, 입사면 (6) 으로부터의 거리」로서 설정된다. 따라서, L1 은 혼색 개시 거리 (L1') 보다 큰 것이 바람직하다 (L1 ＞ L1'). 여기서, 혼색 개시 거리 (L1') 란, 「R, G, B 의 각 LED (14 (14a ∼ 14c)) 로부터의 광 혼합이 실질적으로 개시되는데 필요해지는 입사면 (6) 으로부터의 거리」를 말한다. 각 도광판 (4, 5) 에 대해, 입사면 (6, 6) 으로부터의 거리가 이 L1' 를 초과하면, 광의 혼합이 진행되어, 백색광 생성 정도가 상승된다.
혼색 개시 거리 (L1') 는, 예를 들어 다음과 같이 하여 정할 수 있다.
각 LED (14a, 14b, 14c ……) 로부터의 광은 입사면 (6) 으로부터 도광판 (4, 5) 에 들어가, 각각 내부 전파광이 된다. 지금, 각 내부 전파광에 대해 출사면 (11) 과 평행한 평면 내에서의 각도 확대각을 θ 로 한다. 또한, 동일색의 LED 피치를 Pa, Pb, Pc 로 한다. Pa 는 14a-14a 사이 거리, Pb 는 14b-14b 사이 거리, Pc 는 14c-14c 사이 거리이다. 그러면, 혼색 개시 거리 (L1') 는 하기 식으로 정의할 수 있다 (도 8 참조).
L1' ＝ P/(2·tanθ)
여기서, P 는 Pa, Pb, Pc 중 최대의 것의 값이다.
즉, P ＝ max[Pa, Pb, Pc] 이다.
만약 Pa ＝ Pb ＝ Pc 이면,
L1' ＝ Pa/(2·tanθ) ＝ Pb/(2·tanθ) ＝ Pc/(2·tanθ)
가 된다 (도 8 참조).
따라서, 입사면 (6) 이나 그 근방에 확대각 θ 가 커지는 연구가 이루어지는 경우에는, 그러한 연구가 이루어지지 않은 경우의 L1' 보다 작은 L1' 의 값을 채용할 수 있다.
단, L1' 는 동일색의 광이 혼합되기 시작하는 입사면 (6) 으로부터의 거리이기 때문에, 이미 서술한 바와 같이 L1 ＞ L1' 인 것이 바람직하다.
또한, 소정 치수 L1 의 값은, 제 1 및 제 2 도광판 (4, 5) 의 두께 치수나 LED (14a ∼ 14c) 의 발광 특성도 고려하여 최적의 치수가 되도록 조정되는 것이 바람직하다.
도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 입사 면 (6) 의 길이 방향 (X 방향) 치수를 L2 로 한다. 그러면, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 광의 출사 억제 영역 (20, 20) 은, (L1) × (L2) 의 면적의 영역이 된다.
따라서, (L1') × (L2) 의 면적의 영역이 광 혼합 전 영역이라고 할 수 있다.
다음으로, 출사 촉진 영역 (21) 에 대해 설명한다. 먼저, 제 1 도광판 (4) 의 출사 촉진 영역 (21) (제 1 출사 촉진 영역) 은, 제 2 도광판 (5) 의 출사 억제 영역 (20) (제 2 출사 억제 영역) 과 중첩되도록 형성된다. 한편, 제 2 도광판 (5) 의 출사 촉진 영역 (21) (제 2 출사 촉진 영역) 은, 제 1 도광판 (4) 의 출사 억제 영역 (20) (제 1 출사 억제 영역) 과 중첩되도록 형성된다.
바꿔 말하면, 각 도광판 (4, 5) 에 대해, 말단면 (15, 15) 으로부터 소정 치수 L1 의 범위는, 각각 출사 촉진 영역 (21, 21) 이 된다. 각 출사 촉진 영역 (21) 에 대응하는 이면 (8, 18) 상의 영역에는, 출사면 (17, 11) 으로부터의 출사를 촉진하는 출사 촉진 수단이 형성되어 있다. 채용할 수 있는 출사 촉진 수단으로는, 예를 들어, 매트면 (matted surface), 다수의 미소 프리즘 돌기열, 블라스트 가공면 (blast-proceed surface), 삼각뿔이나 원뿔 등의 미소 돌기, 미소 오목부 등의 조면 (粗面), 광의 난반사가 가능한 잉크의 인쇄면 등이다. 일반적으로는, 출사면 (11, 17) 으로부터의 광 출사를 촉진하는 것이면 임의의 수단을 채용할 수 있다.
또한, 각 도광판 (4, 5) 에 대해, 출사 억제 영역 (20) 과 출사 촉진 영역 (21) 사이에는, 출사 점증 영역 (22, 22) 이 형성되어 있다. 그 때문에, 상기 소정 거리 L1 에는, 2L1 ＜ 출사면 (6) 에서 말단면 (15) 까지의 거리 (도광판 (4, 5) 의 전체 길이) 가 성립되어 있다.
제 1 도광판 (4) 의 출사 점증 영역 (22) (제 1 출사 점증 영역) 과, 제 2 도광판 (5) 의 출사 점증 영역 (22) (제 2 출사 점증 영역) 은, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 두께 방향을 따라 중첩되어 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 「제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 두께 방향」을 간단하게 「두께 방향」이라고 한다.
각 출사 점증 영역 (22) 은, 각 출사 억제 영역 (20) 과 출사 촉진 영역 (21) 을 연결하는 영역 (접속 영역) 이다. 각 도광판 (4, 5) 에 대해, 출사 점증 영역 (22) 이 가지는 출사 촉진 능력은, 입사면 (6) 으로부터 멀어짐에 따라 서서히 증대되고 있다.
또한, 각 도광판 (4, 5) 에 대해, 출사 점증 영역 (22) 과 출사 억제 영역 (20) 의 경계에서, 출사 촉진 능력이 불연속적으로 변화되지 않도록 되어 있다. 마찬가지로, 각 도광판 (4, 5) 에 대해, 출사 점증 영역 (22) 과 출사 촉진 영역 (21) 의 경계에서, 출사 촉진 능력이 불연속적으로 변화되지 않도록 되어 있다.
각 출사 점증 영역 (22) 의 출사 촉진 능력에 이러한 구배를 갖게 하기 위해서는, 상기 출사 촉진 수단의 형성 밀도를 입사면 (6) 으로부터의 거리에 따라 원활하게 변화 (증대) 시키면 된다.
또한, 출사 촉진 영역 (21, 21) 과 출사 점증 영역 (22, 22) 의 출사 촉진 수단은, 면광원 장치 (2) 상에서의 시인성과 출사광 휘도에 대해 위화감을 일으키지 않는 한 상이한 것을 채용해도 된다.
다음으로, 위치 결정용 돌기 (16) 에 대해 설명해 둔다.
각 도광판 (4, 5) 에 대해서는, 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 입사면 (6) 상에서 이웃하는 LED (14, 14) 사이의 부분에, 사각봉 형상의 위치 결정용 돌기 (16) 가 적당한 간격으로 복수 형성되어 있다. 이들 위치 결정용 돌기 (16) 는, 프레임 (23) 에 형성된 도광판 위치 결정 구멍 (24) 에 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 이로써, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 은 X 방향의 위치 결정이 될 뿐만 아니라, Z 방향 (상하 방향) 의 위치 결정이 된다. 그 결과, 양 도광판 (4, 5) 은 Z 방향의 어긋나는 움직임이 저지되거나, 또는 매우 미소량으로 제한된다. 이 미소량은, 위치 결정용 돌기 (16) 와 도광판 위치 결정 구멍 (24) 의 끼워 맞춤 간극량과 실질적으로 동일하다.
(제 1 광 제어 부재 및 제 2 광 제어 부재)
본 실시형태에서는, 제 1 광 제어 부재 (12) 로서 광 확산 시트를 사용하고, 제 2 광 제어 부재 (13) 로서 프리즘 시트를 사용한다. 이들 광학 부재의 구조, 구성 재료 및 기본 기능은 주지된 것이므로, 매우 간단하게 설명한다.
제 1 광 제어 부재 (광 확산 시트) (12) 는, 투광성 수지로 이루어지는 시트로, 적어도 일방의 면은 조면으로 되어 있다. 제 2 도광판 (5) 의 출사면 (11) 으로부터 출력된 출사광 (여기에서는 백색광) 은, 제 1 광 제어 부재 (12) 에 의해 확산되어 제 2 광 제어 부재 (13) 로 입사된다. 이러한 확산 작용에 의해, 각 도광판 (4, 5) 에 형성된 출사 촉진 영역 (21) 이 눈에 띄게 보이는 것이 방지된다. 또한, 제 1 광 제어 부재 (12) 의 형상 및 사이즈는, 출사면 (11) 의 형상 및 사이즈와 거의 동일하다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서 제 2 광 제어 부재 (13) 로서 배치되는 프리즘 시트는, 외측면 (액정 표시 패널 (3) 에 대응하는 면) 에 다수의 프리즘 형상 돌기 (25) 가 형성되어 있다 (도 3 참조). 각 프리즘 형상 돌기 (25) 의 연장 방향은, 각 도광판 (4, 5) 의 입사면 (6, 6) 에 거의 평행하다. 제 2 광 제어 부재 (13) 는, 주지된 광 진행 방향 수정 기능에 의해, 제 1 광 제어 부재 (12) 에서 확산된 광의 진행 방향을, 정면 방향쪽으로 모아 액정 표시 패널 (3) 을 향하게 한다. 이로써, 액정 표시 패널 (3) 에 의한 표시 밝기가 향상된다.
(프레임 및 조리개 수단)
도 1, 도 2, 도 4(a), (b) ∼ 도 6(a), (b) 에 나타내는 바와 같이, 표시 장치 (1) 는 상방으로 크게 개구되는 상자형 형상의 프레임 (23) 을 구비하고 있다. 프레임 (23) 은 수지 재료 (예를 들어 PC) 로 형성되어 있고, 바닥판 (26) 을 구비하고 있다. 바닥판 (26) 상에는, 여러 부재 (반사 시트 (10), 제 1 도광판 (4), 제 2 도광판 (5), 제 1 광 제어 부재 (12) 및 제 2 광 제어 부재 (13)) 가 중첩되어 수용되어 있다.
바닥판 (26) 으로부터 세워지는 측벽 (27 ∼ 30) 은, 내부에 수용된 여러 부재의 X-Y 평면 (바닥판면과 평행한 면) 을 따른 어긋남 (움직임) 을 제한한다.
또한, 프레임 (23) 은, 각 도광판 (4, 5) 의 입사면 (6, 6) 에 대향하는 측 벽 (27, 29) 을 갖고, 그들 측벽 (27, 29) 에 LED (14) 로부터의 광을 통과시키는 창 (31) 이 형성되어 있다. 이하, 이들 창 (31) 의 작용을, 제 1 도광판 (4) 과 프레임 (23) 의 관계에 주목하여 설명한다.
이미 서술한 바와 같이, LED 군 (14) 은, 각 입사면 (6) 의 길이 방향 (도 4(a), (b) 에 있어서 X 방향) 을 따라 배열되어 있다. 이것에 대응하여, 복수의 창 (31) 이 형성되어 있다. 이들 창 (31) 은, 양단부의 점 형상 광원 (14a, 14c) 에 대응하는 창과 그 이외의 창으로 분류할 수 있다. 편의상, 전자를 부호 (31 (31a)) 로 표시하고, 후자를 부호 (31 (31b)) 로 표시한다. 각 창 (31 (31a)) 의 「세로 길이」는, 각 창 (31 (31b)) 의 「세로 길이」보다 작게 설정되어 있다. 여기서, 「세로 길이」란 두께 방향의 개구 치수를 말한다. 즉, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 각 창 (31 (31a)) 에는 소정 길이의 상부 가장자리부 (32) 및 하부 가장자리부 (33) 가 형성되고, 개구가 좁혀져 있다. 이로써, 각 창 (31 (31a)) 에 대응하는 LED (양단의 각 LED) 로부터의 광은, 기타의 LED (각 창 (31 (31b)) 에 대응하는 LED) 로부터의 광과 비교하여, 두께 방향에 대한 각도 확대가 좁혀져 각 입사면 (6) 에 대한 입사 광량이 감소된다 (제한된다). 그 의미에서, 창 (31 (31a)) 은 「조리개 수단 (입사 광량 제한 수단)」이라고 할 수 있다.
이들 조리개 수단을 양단의 LED 에 대응시켜 형성하는 것은, 그들 양단의 LED 로부터의 광에서 발생하는 반사광의 강도를 약하게 하기 위해서이다. 즉, 이들 양단의 LED 로부터의 광은, 기타의 LED 로부터의 광과 비교하여, 제 1 도광판 (4) 내를 전파 후, 입사면 (6) 에 직교하는 측면 (34, 35) 으로 입사되기 쉽다. 이 입사광은 내부 반사광과 투과광이 된다. 투과광의 상당 부분은 프레임 (23) 내면에서 반사된 후, 다시 내부 전파광이 된다.
이들 과정에서 따라가는 광로는 당연히 출사 촉진 영역 (21) 도 통과하며, 그 때에 출사면 (11) 으로부터의 출사가 촉진된다. 이 출사는, 특히 측면 (34, 35) 근처에서 일어나기 쉽다. 그런데, 여기서 출사되는 광은, 기타 LED 로부터의 광과의 혼합이 불충분해지기 쉬워, 색 편차나 착색의 원인이 된다. 따라서, 측면 (34, 35) 근처에서 색 편차나 착색이 발생하기 쉽다는 것이 된다.
상기 조리개 수단, 즉, 창 (31 (31a)) 에는 이러한 현상을 억제하는 작용이 있다. 즉, 양단의 LED 로부터 각 입사면 (6) 으로 입사될 수 있는 광량이 감소된다 (제한된다). 그 결과, 색 편차나 착색의 발생이 방지된다.
또한, 조리개 수단을 제공하는 창 (31 (31a)) 의 「가로 치수」(도 4(a), (b) 에 있어서 X 방향의 치수) 를 조정할 수도 있다. 어느 것으로 하더라도, 각 창 (31 (31a)) 의 개구 면적 Sa 는, 각 창 (31 (31b)) 의 개구 면적 Sb 보다 작게 된다. 그리고, 최적의 개구비 Sa/Sb 는 LED 의 발광 특성, 프레임 (23) 의 광 반사율 등의 여러 팩터를 고려하여 정해지는 것이 바람직하다.
또한, 프레임 (23) 의 양단부 이외의 창 (31 (31b)) 과 제 1 도광판 (4) 의 관계는, 다음과 같이 되어 있다.
즉, 도 1 및 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 에 대해, 두께 방향 (Z 방향) 의 상단 가장자리 및 하단 가장자리를 프레임 (23) 으로 덮어, LED (14) (양단 이외) 로부터의 광이, 상단 가장자리의 에지 (36) 와 하단 가장자리의 에지 (37) 를 경유하여 제 1 도광판 (4) 내로 입사되는 것이 저지되고 있다.
여기서, 프레임 (23) 에 의해 에지 (36, 37) 각각을 피복하는 치수는, 제 1 도광판 (4) 의 위치 결정용 돌기 (16) 가 프레임 (23) 의 도광판 위치 결정 구멍 (24) 내에서 흔들리는 치수를 고려하여 결정된다.
이로써, 프레임 (23) 내에 장착된 제 1 도광판 (4) 이 상하 방향 (±Z 방향) 으로 어긋나도, LED (14) 로부터의 광이 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 의 상단 가장자리의 에지 (36) 또는 하단 가장자리의 에지 (37) 경유로 제 1 도광판 (4) 내로 입사되지 않도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 의 위치 결정용 돌기 (16) 와 프레임 (23) 의 도광판 위치 결정 구멍 (24) 의 끼워 맞춤에 의해, 두께 방향 (Z 방향) 및 입사면 (6) 의 길이 방향 (X 방향) 으로 위치 결정되어 어긋나는 움직임이 제한되도록 되어 있다. 따라서, 진동이나 충격이 작용하는 환경하에서 사용되더라도, LED (14) 로부터의 광이 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 의 상단 가장자리의 에지 (36) 및 하단 가장자리의 에지 (37) 를 경유하여 제 1 도광판 (4) 내로 입사되는 것이 방지되고 있다. 주지된 바와 같이, 이들 「에지를 경유한 도광판에 대한 입사」는, 국소적인 이상 발광의 원인이 될 수 있는 것이다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 이러한 이상 발광은 방지된다.
이상과 같은 프레임 (23), 제 1 도광판 (4), 각 창 (31) 등 사이의 관계는, 프레임 (23) 과 제 2 도광판 (5), 각 창 (31) 등 사이의 관계에 대해서도 동일하게 성립된다. 따라서, 반복 설명은 생략한다.
여기서, 본 실시형태에서 사용되고 있는 프레임 (23) 에 대해 보충 설명을 해 둔다.
프레임 (23) 은, 흑색 수지 재료로 형성되어 있다. 이로써, LED (14) 로부터 출사된 광 중, 도광판 (4, 5) 의 각 입사면 (6) 이외의 지점으로부터 도광판 (4, 5) 으로 입사되려고 하는 광이 흡수된다. 또한, 이 광 흡수 작용은 조리개 수단의 기능을 돕는다.
단, LED (14) 의 발광 특성 등에 따라, 흑색 이외의 차광 효과를 갖는 색의 재료를 채용해도 된다.
(LED 패키지의 프레임에 대한 장착 상태)
도 1, 도 5(a) 및 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이, 점 형상 광원 유닛 (7) 은, 프레임 (23) 의 패키지 걸어 맞춤 오목부 (40) 내에 끼워 넣어진 LED 패키지 (41) 를 갖고 있다. LED 패키지 (41) 는 열 전도성 시트 (38) 를 개재하여, 스프링 수단 (42) 에 의해 열 전도성 시트 (38) 와 함께 제 1 도광판 (4) 또는 제 2 도광판 (5) 측으로 가압되고 있다.
이로써, LED 패키지 (41) 는, 프레임 (23) 의 패키지 걸어 맞춤 오목부 (40) 로부터 탈락되지 않고, 프레임 (23) 의 소정 위치에 확실하게 유지된다. 또한, 스프링 수단 (42) 에 의해 가압되는 LED 패키지 (41) 는, 프레임 (23) 의 창 (31) 의 박육 (薄肉) 으로 형성된 상부 가장자리 근방 (43a, 43b) 및 하부 가장자리 근 방 (44a, 44b) 을 제 1 도광판 (4) 또는 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 으로 가압하고 있다.
도 7 은 도 6(a) 의 E 방향에서 본 스프링 수단 (42) 의 정면도이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 스프링 수단 (42) 은 판 형상 탄성 부재를 판금 가공하여 형성된다. 스프링 수단 (42) 은, 복수의 LED 군 (14) 을 일체로 유지한 점 형상 광원 유닛 (7) 의 복수 지점 (본 실시형태에서는 LED 패키지 (41) 에 대응하는 복수 지점) 을 소정의 스프링력으로 균등하게 가압한다.
스프링 수단 (42) 은, 점 형상 광원 유닛 (7) 을 가압하는 탄성 접촉편 (45) 을 포함한다. 탄성 접촉편 (45) 은, 스프링 수단 (42) 의 판 형상 측벽을 설편 (舌片) 형상으로 부분적으로 잘라 세운 것이다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 열 전도성 시트 (38) 를 생략해도 된다. 그 경우, 패키지 걸어 맞춤 오목부 (40) 내에 LED 패키지 (41) 를 끼워 넣고, 점 형상 광원 유닛 (7) 을 탄성 접촉편 (45) 에 의해 직접 가압하도록 해도 된다.
(본 실시형태의 작용·효과)
도 9 는, 면광원 장치 (2) 에는, 하기 점등 조건 1 에 있어서의 출사광 휘도 곡선 (실선 A ＝ 제 1 패턴) 과, 하기 점등 조건 2 에 있어서의 출사광 휘도 곡선 (실선 B ＝ 제 2 패턴) 과, 하기 점등 조건 3 에 있어서의 출사광 휘도 곡선 (파선 C ＝ 제 3 패턴) 이, 면광원 장치 (2) 의 단면 구조에 대응시켜 나타나 있다.
· 점등 조건 1 ; 제 1 도광판 (4) 의 입사면 (6) 근방의 점 형상 광원 유닛 (7) 에 속하는 각 LED (14 (14a ∼ 14c)) 만을 점등.
· 점등 조건 2 ; 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 근방의 점 형상 광원 유닛 (7) 에 속하는 각 LED (14 (14a ∼ 14c)) 만을 점등.
· 점등 조건 3 ; 양 유닛의 각 LED (14 (14a ∼ 14c)) 를 점등.
도 9 로부터 다음과 같은 점을 알 수 있다.
(a) 제 1 패턴에 있어서, 제 1 도광판 (4) 의 출사 억제 영역 (제 1 출사 억제 영역) (20) 에서는 광 출사는 거의 일어나지 않는다.
(b) 제 2 패턴에 있어서, 제 2 도광판 (5) 의 출사 억제 영역 (제 2 출사 억제 영역) (20) 에서는 광 출사는 거의 일어나지 않는다.
(c) 제 1 패턴에 있어서, 제 1 도광판 (4) 의 출사 촉진 영역 (제 1 출사 촉
진 영역) (21) 에서는, 거의 일정한 광 출사가 일어난다. 상세하게 보면, 말단면 (15) 을 향하여 매우 완만하게 휘도가 감소되고 있다.
(d) 제 2 패턴에 있어서, 제 2 도광판 (5) 의 출사 촉진 영역 (제 2 출사 촉진 영역) (21) 에서는, 거의 일정한 광 출사가 일어난다. 상세하게 보면, 말단면 (15) 을 향하여 매우 완만하게 휘도가 감소되고 있다.
(e) 제 1 패턴에 있어서, 제 1 도광판 (4) 의 출사 점증 영역 (제 1 출사 점증 영역) (22) 에서는, 말단면 (15) 을 향하여 휘도가 증대.
(f) 제 2 패턴에 있어서, 제 2 도광판 (5) 의 출사 점증 영역 (제 2 출사 점증 영역) (22) 에서는, 말단면 (15) 을 향하여 휘도가 증대.
(g) 제 3 패턴에 있어서, 전체에 걸쳐 거의 일정한 광 출사가 일어난다. 상세하게 보면, 중앙부에서부터 제 1 도광판 (4) 의 말단면 (15) 및 제 2 도광판 (5) 의 말단면 (15) 을 향하여, 매우 완만하게 휘도가 감소되고 있다.
이상과 같은 점에서, 본 실시형태에 관련된 면광원 장치 (2) 에서는, 휘도의 높은 균일성이 얻어지는 것을 알 수 있다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 면광원 장치 (2) 의 조명 출력광의 색 균일성에 대해 설명한다.
도 10 은 면광원 장치 (2) 를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 동 도면 중에는, 점 형상 광원 유닛쪽 (8 인치 사이즈의 면광원 장치 (2) 에서 입사면 (6) 으로부터 약 20㎜) 의 출사광의 색도 측정 포인트 (1 ∼ 13) 가 나타나 있다. 또한, 도 11 은 도 10 의 색도 측정 포인트 (1 ∼ 13) 마다의 x 색도값을 본 실시형태의 면광원 장치 (2) 와 종래예의 면광원 장치 (102) (도 17 참조) 에 대해 비교하여 나타내는 도면이다.
또한, 도 12 는 동일한 색도 측정 포인트 (1 ∼ 13) 마다의 y 색도값을 본 실시형태의 면광원 장치 (2) 와 종래예의 면광원 장치 (102) (도 17 참조) 에 대해 비교하여 나타내는 도면이다.
여기서, 종래예의 면광원 장치 (102) 에는, 양단부의 LED (14) 로부터의 출사광의 도광판에 대한 입사를 조정하기 위한 조리개 수단이 구비되어 있지 않은 것에 주의해야 한다.
또한, 「x 색도값」이란, 규격 CIE1931 에 따른 XYZ 표색계 색도 좌표 x 의 색도값을 말한다. 마찬가지로, 「y 색도값」이란, 규격 CIE1931 에 따른 XYZ 표색계 색도 좌표 y 의 색도값을 말한다.
이들 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 면광원 장치 (2) (도 11 ∼ 12 에 있어서 본 발명이라고 기재된 변화 곡선) 는, 중앙의 측정 포인트 7 을 중심으로 하여 거의 좌우 대칭이다. 또한, 중앙의 측정 포인트 7 과 양단부의 측정 포인트 1, 13 의 x, y 색도값의 격차도 매우 작다.
한편, 종래예의 면광원 장치 (102) (도 11 ∼ 12 에 있어서 종래라고 기재된 변화 곡선) 는, 중앙의 측정 포인트 7 을 중심으로 하여 좌우 대칭이 아니다. 게다가 y 색도값의 격차가 매우 크다.
이와 같이, 본 실시형태에 의해, 종래예와 비교하여, 색의 균일도가 높은 조명 출력광이 얻어진다. 특히, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 측면 (34, 35) 근방에 있어서의 색 편차나 착색이 억제되는 것은 큰 이점이다. 또한, 이런 이점에 의해, 컬러 표시를 실시할 때의 표시 품질 향상이 용이해진다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 이하에 서술하는 바와 같이, 다양한 변형이 허용된다.
(변형예 1)
프레임 (23) 의 창 (31 (31a)) 의 개구 면적을 좁힘으로써 조리개 수단을 제공하는 대신, 기타의 수단을 채용할 수 있다. 그 예는 다음과 같다.
(ⅰ) 프레임 (23) 의 창 (31) 의 개구 면적을 모두 동일하게 하고, 양단부의 LED (14, 14) 의 발광면에 도시하지 않은 차광 부재 (차광 필름이나 차광 테이프 등) 를 부착함으로써, 양단부의 LED (14, 14) 의 발광면을 차광 부재로 소정 면적만큼 차광해도 된다. 즉, 차광 부재를 차광 수단으로서 사용해도 된다.
(ⅱ) 양단부의 LED (14, 14) 에 대향하는 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 에 차광 부재를 부착하도록 해도 된다.
(ⅲ) 프레임 (23) 의 창 (31) 의 개구 면적을 모두 동일하게 하고, 양단부의 LED (14, 14) 와 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 사이에, 프레임 (23) 의 창 (31) 보다 개구 면적이 좁은 조리개 구멍을 구비한 스페이서 (도시 생략) 를 배치해도 된다. 이 스페이서는, 조리개 수단의 일례이다.
(ⅳ) 스페이서 대신, 광 투과율을 조정하기 위한 시트 (예를 들어 확산 시트) 를 배치하여, 이것을 조리개 수단으로 해도 된다.
(ⅴ) 프레임 (23) 의 창 (31) 의 개구 면적을 모두 동일하게 하고, 양단부의 LED (14, 14) 의 발광면에 차광 잉크를 도포하여, 조리개 수단으로 해도 된다.
(ⅵ) 프레임 (23) 의 창 (31) 의 개구 면적을 모두 동일하게 하고, 양단부의 LED (14, 14) 에 대응하는 입사면 (6) 상의 부분 영역에 차광 잉크를 도포하여, 조리개 수단으로 해도 된다.
(변형예 2)
도 13(a) ∼ 도 13(d) 는 상기 실시형태의 변형예 2 를 나타내는 도면이다. 이 변형예에서는, 수지제의 프레임 (23) 대신 금속 플레이트로 형성한 프레임 (53) 이 채용된다. 도 13 에 나타내는 바와 같이, 프레임 (53) 은, 점 형상 광원 유닛 (7) 의 LED 패키지 (41) 에 대향하는 부분에 창 (54) 이 형성된다. 그리고, 각 창 (54, 54) 사이에 LED 패키지 (41, 41) 사이의 점 형상 광원 유닛 (7) 을 유지하는 돌출부 (55, 56) 가 형성되어 있다.
점 형상 광원 유닛 (7) 의 상부에 맞닿는 제 1 돌출부 (55) 와 점 형상 광원 유닛 (7) 의 하부에 맞닿는 제 2 돌출부 (56) 는, 지그재그 형상으로 교대로 형성된다. 또한, 프레임 (53) 은, 돌출부 (55, 56) 에 의해 형성되는 구멍을 도광판 위치 결정 구멍 (57) 으로 하고, 이 도광판 위치 결정 구멍 (57) 에 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 위치 결정용 돌기 (58) 를 걸어 맞춘다.
또한, 프레임 (53) 은, 창 (54) 의 상단 가장자리 근방 (60) 및 하단 가장자리 근방 (61) 에 의해, 도광판 (4, 5) 의 각 입사면 (6, 6) 의 상단 가장자리의 에지 (36) 및 하단 가장자리의 에지 (37) 를, LED (14) 로부터의 광이 입사되지 않도록 차광한다.
본 변형예에 있어서, 프레임 (53) 을 광 반사성이 우수한 금속으로 형성하거나, 또는, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 를 수용하는 프레임 내면의 광 반사성을 높이는 연구를 하는 것은 바람직하다. 그 경우, 광의 이용 효율이 높아져, 한층 더 고휘도이고 균일한 면 형상 백색 조명을 실시할 수 있다.
(변형예 3)
도 14 는 상기 실시형태의 LED 패키지 (41) 와 상이한 LED 패키지 (62) 의 장착 상태를 나타내는 도면이다.
본 변형예에 관련된 LED 패키지 (62) 는, 발광면이 평탄한 상기 실시형태의 LED 패키지 (41) 와 달리, 발광면이 반구 형상인 것이다. 이러한 LED 패키지 (62) 는, 프레임 (23) 의 창 (31) 주변에 위치하는 박육 부분 (63, 64) 을 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 측으로 가압할 수 없다. 따라서, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 을 프레임 (23) 의 창 (31) 측으로 LED 패키지 (62) 가압한다. 또는, 제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 과 프레임 (23) 사이의 간극을 고려하여, 창 (31) 의 개구 면적을 결정한다.
제 1 도광판 (4) 및 제 2 도광판 (5) 의 입사면 (6) 의 상단 가장자리의 에지 (36) 및 하단 가장자리의 에지 (37) 로부터 LED (65) 의 광이 입사되지 않도록 되어 있다. 본 변형예의 LED 패키지 (62) 를 사용한 면광원 장치 (2) 는, 상기 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(그 밖의 변형예)
그 밖에, 이하와 같은 변형도 허용된다.
(Ⅰ) 제 2 광 제어 부재 (13) 로서, 하향의 프리즘 시트 (프리즘 형상 돌기가 제 2 광 제어 부재 (12) 에 대응하는 면에 형성된 프리즘 시트) 를 배치해도 된다. 추가로, 이 하향 프리즘 시트 상에, 프리즘 형상 돌기의 연장 방향이 입사면 (6) 의 길이 방향과 직교하는 프리즘 시트를 제 3 광 제어 부재로서 배치해도 된다.
일반적으로, 프리즘 시트의 매수, 프리즘 형상 돌기가 연장되는 방향, 프리즘 형상 돌기의 형상에 대해서는 설계적으로 정할 수 있다.
(Ⅱ) 제 1 광 제어 부재 (12) 로서 채용되는 광 확산 시트에 대해서도, 매수 특별히 제한은 없다. 또한, 프리즘 시트 (제 2 광 제어 부재 (13)) 의 외측에 광 확산 시트를 배치해도 된다.
(Ⅲ) 일반적으로, 출사면 (11) 상에 배치하는 광 제어 부재의 종류, 매수에 각별한 제한은 없다. 예를 들어, 출사면 (11) 상에 배치하는 광 제어 부재에 편광 분리 시트가 포함되어 있어도 된다. 또한, 편광 분리 시트는, 필요로 하는 편광 성분의 광만을 출사광으로서 이용하기 위한 주지된 광학 부재이다.
(Ⅳ) 출사 촉진 수단은, 이면 (8, 18) 상 대신 또는 이면 (8, 18) 상뿐만 아니라, 출사면 (17, 11) 상에 형성해도 된다.
(Ⅴ) 상기 실시형태에서는, 점 형상 광원 유닛 (7) 으로서 R, G, B 의 각 LED (14a, 14b, 14c) 를 복수 세트 배치하는 양태를 예시하였다. 그러나, 이것은 본 발명의 범위를 한정하지 않는다. 예를 들어, R, G, B 이외의 색의 LED 를 적절하게 사용해도 된다.
(Ⅵ) 본 발명은, 각 점 형상 광원군에, 발광색에 어느 정도의 격차가 있는 백색 광원 (거의 백색의 광을 출력하는 광원) 을 사용해도 된다.
(Ⅶ) 반사 시트 (10) 는 생략해도 된다. 특히, 면광원 장치 (2) 를 수용하는 프레임 (23) 의 바닥부 내면이 광 반사성인 경우, 반사 시트 (10) 의 생략에 문제는 없다.
(Ⅷ) 도광판 (4, 5) 의 위치 결정용 돌기 (16) 는, 둥근 봉 형상이어도 된다. 일반적으로, 도광판 위치 결정 구멍 (24) 은, 위치 결정용 돌기 (16) 를 끼워 맞출 수 있는 둥근 구멍이어도 된다.
(Ⅸ) 도광판 (4) 및 도광판 (5) 의 두께는, 각 입사면 (6) 에서부터 각 말단면 (15) 을 향하여 변화되고 있어도 된다.
(Ⅹ) 면광원 장치 (2) 로 조명되는 표시 부재 (피조명 부재) 는, 액정 표시 패널 (3) 이외의 화상 표시 부재 (예를 들어 화상이 그려진 광 투과 플레이트) 이어도 된다.
(XI) 본 명세서 및 도면에 있어서, 「상」 및 「하」라는 표현은, 설명의 편의를 위한 것으로, 도 1 에 있어서 Z 방향에 대응한다. 예를 들어, 면광원 장치 (2) 를 비스듬하게 기울여 배치하면, Z 방향도 경사지는 것에 주의하였으면 한다.
도 1 은 본 발명의 실시형태를 나타내는 표시 장치의 단면도로, 도 2 중의 A-A 선을 따른 단면을 나타내고 있다.
도 2 는 본 발명의 실시형태를 나타내는 면광원 장치의 평면도로, 도 1 에 나타낸 표시 장치에서 액정 표시 패널을 제거한 상태를 나타낸다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 관련된 표시 장치를, 프레임 등을 생략하여 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 4(a) 는 도 2 에 나타낸 표시 장치에 있어서, 일부 구성을 생략함과 함께 일부를 절단하여, 제 1 도광판 및 LED 패키지의 프레임에 대한 장착 상태를 모식적으로 나타내는 부분적 평면도이다.
도 4(b) 는 도 4(a) 에 있어서 B 방향에서 본 도면이다.
도 5(a) 는 도 4(a) 중의 C-C 선을 따른 단면도이다.
도 5(b) 는 도 5(a) 에 있어서 F1 방향에서 본 도면이다.
도 6(a) 는 도 4(a) 중의 D-D 선을 따른 단면도이다.
도 6(b) 는 도 6(a) 에 있어서 F2 방향에서 본 도면이다.
도 7 은 도 6(a) 에 있어서 E 방향에서 본 스프링 수단의 정면도이다.
도 8 은 LED 로부터의 광의 전파 상태를 나타내는 도광판의 부분적 평면도이다.
도 9 는 본 발명에 관련된 면광원 장치의 주요부 단면 형상에 대응시켜 나타내는 출사광 휘도 곡선을 나타내는 도면이다.
도 10 은 면광원 장치를 모식적으로 나타내는 평면도로, 출사광의 색 편차나 착색이 문제가 되는 점 형상 광원 유닛쪽의 출사광의 색도 측정 포인트를 나타내는 도면이다.
도 11 은 도 10 에 나타낸 색도 측정 포인트마다의 x 색도값 (CIE1931 XYZ 표색계 색도 좌표 x 의 색도값) 을 본 실시형태의 면광원 장치와 종래예의 면광원 장치 (특허 문헌 2 참조) 에 대해 비교하여 나타내는 도면이다.
도 12 는 도 10 의 색도 측정 포인트마다의 y 색도값 (CIE1931 XYZ 표색계 색도 좌표 y 의 색도값) 을 본 실시형태의 면광원 장치와 종래예의 면광원 장치 (특허 문헌 2 참조) 에 대해 비교하여 나타내는 도면이다.
도 13(a) 는 도 1 에 나타낸 실시형태에 관한 변형예 2 에 대해, 도광판 및 점 형상 광원 유닛을 생략하여 나타내는 프레임의 부분적 사시도이다.
도 13(b) 는 도 13(a) 에 나타낸 프레임에 도광판 및 점 형상 광원 유닛을 부착한 상태에 있어서의, G1-G1 선을 따른 단면도 (부착 상태도) 이다.
도 13(c) 는 도 13(a) 에 나타낸 프레임에 도광판 및 점 형상 광원 유닛을 부착한 상태에 있어서의, G2-G2 선을 따른 단면도 (부착 상태도) 이다.
도 13(d) 는 도 13(a) 에 나타낸 프레임에 도광판 및 점 형상 광원 유닛을 부착한 상태에 있어서의, G3-G3 선을 따른 단면도 (부착 상태도) 이다.
도 14 는 도 1 에 나타낸 실시형태의 변형예 3 을 나타내는 도면으로, 도 1 에 나타낸 실시형태의 LED 패키지와 상이한 LED 패키지의 장착 상태가 나타나 있다.
도 15 는 종래예에 관련된 면광원 장치의 모식적 단면도이다.
도 16 은 종래예에 관련된 면광원 장치의 모식적 평면도이다.
도 17 은 종래예에 관련된 면광원 장치의 도광판과 점 형상 광원 및 반사 부재의 위치 결정 상태를 나타내는 단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 표시 장치
2 : 면광원 장치
3 : 액정 표시 패널 (피조명 부재)
4 : 도광판 (제 1 도광판 ＝ 부도광판)
5 : 도광판 (제 2 도광판)
6 : 입사면 (일단측 측면)
14 (14a, 14b, 14c) : LED (점 형상 광원)
16 : 위치 결정용 돌기
23 : 프레임
24 : 도광판 위치 결정 구멍
27, 29 : 측벽
31, 54 : 창
32 : 상부 가장자리부
33 : 하부 가장자리부
36 : 상단 가장자리의 에지
37 : 하단 가장자리의 에지
60 : 상단 가장자리 근방 (상부 가장자리부)
61 : 하단 가장자리 근방 (하부 가장자리부)

Claims (9)

  1. 도광판과, 적어도 하나의 점 형상 광원을 포함하는 1 차 광원을 구비한 면광원 장치로서,
    상기 도광판은, 1 개의 측단면에 의해 제공되는 입사면과, 상기 입사면과 반대측에 위치하는 말단면과, 1 개의 메이저면에 의해 제공되는 사각 형상의 출사면과, 상기 출사면과 반대측에 위치하는 사각 형상의 이면을 갖고,
    상기 입사면에는 적어도 하나의 위치 결정용 돌기가 형성되는 한편,
    상기 입사면과 상기 1 차 광원 사이에는, 위치 결정·차광 수단이 형성되어 있으며,
    상기 위치 결정·차광 수단은, 상기 1 차 광원으로부터 출사된 광을 상기 입사면을 향하여 통과시키는 적어도 하나의 창과, 상기 위치 결정용 돌기가 끼워 넣어질 수 있는 구멍을 구비하고,
    상기 창의, 상기 도광판의 두께 방향의 치수는, 상기 출사면의 상기 도광판의 두께 방향의 치수보다 작아지도록 정해져 있고, 그것에 의해, 상기 출사면의 상측 에지 및 하측 에지 중 어느 것에도, 상기 1 차 광원으로부터의 광이 입사되지 않도록 차광되고 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    부도광판과, 적어도 하나의 점 형상 광원을 포함하는 부 1 차 광원을 추가로 구비하고,
    상기 부도광판은, 1 개의 측단면에 의해 제공되는 부입사면과, 상기 부입사면과 반대측에 위치하는 부말단면과, 1 개의 메이저면에 의해 제공되는 사각 형상의 부출사면과, 상기 부출사면과 반대측에 위치하는 사각 형상의 부이면을 가지며,
    상기 부입사면에는 적어도 하나의 부위치 결정용 돌기가 형성되는 한편,
    상기 부입사면과 상기 부 1 차 광원 사이에는, 부위치 결정·차광 수단이 형성되어 있고,
    상기 부위치 결정·차광 수단은, 상기 부 1 차 광원으로부터 출사된 광을 상기 부입사면을 향하여 통과시키는 적어도 하나의 부창과, 상기 부위치 결정용 돌기가 끼워 넣어질 수 있는 구멍을 구비하며,
    상기 부창의, 상기 부도광판의 두께 방향의 치수는, 상기 부출사면의 상기 부도광판의 두께 방향의 치수보다 작아지도록 정해져 있고, 그것에 의해, 상기 부출사면의 상측 에지 및 하측 에지 중 어느 것에도, 상기 부 1 차 광원으로부터의 광이 입사되지 않도록 차광되고 있으며,
    상기 도광판은, 상기 이면이 상기 부입사면에 대향하여 연장되고, 또한, 상기 부입사면이 상기 입사면과는 반대측에 위치하도록, 상기 부도광판 상에 중첩되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 결정·차광 수단이, 상기 도광판을 수용하는 프레임의 측벽에 의 해 제공되고 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 결정·차광 수단 및 상기 부위치 결정·차광 수단이, 상기 도광판 및 상기 부도광판을 수용하는 프레임의 측벽에 의해 제공되고 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 돌기가, 상기 입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 돌기가, 상기 입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 돌기가, 상기 입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있음과 함께,
    상기 부위치 결정용 돌기가, 상기 부입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치 결정용 돌기가, 상기 입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있음과 함께,
    상기 부위치 결정용 돌기가, 상기 부입사면의 길이 방향을 따라 복수 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원 장치.
  9. 면광원 장치와, 상기 면광원 장치로부터 출력되는 조명광에 의해 조명되는 표시 부재를 구비한 표시 장치로서,
    상기 면광원 장치는, 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 면광원 장치인 것을 특징으로 하는 표시 장치.
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