KR20120001802A

KR20120001802A - 백라이트 장치

Info

Publication number: KR20120001802A
Application number: KR1020117026839A
Authority: KR
Inventors: 나오토 히로하타; 야스히로 우에키; 노부요시 야마기시; 타쿠야 카키누마; 미키오 오쿠무라
Original assignee: 닛뽕빅터 가부시키가이샤
Priority date: 2009-04-13
Filing date: 2010-04-05
Publication date: 2012-01-04
Also published as: US20140043564A1; JP5267298B2; US20140320785A1; US8807818B2; US8596850B2; JP2010251026A; EP2420724A4; US20120134174A1; US9389357B2; EP2420724B1; CN102395826B; EP2420724A1; WO2010119639A1; KR101353194B1; CN102395826A

Abstract

백라이트 장치(20)에 있어서, LED 유닛(34)에는 제 1 배치 간격(P1)을 두고 병렬로 마련되는 LED(38)가 마련된다. LED 유닛(34)은 제 2 배치 간격(P2)을 두고 플렉시블 기판(32)에 장착된다. 도광판(22)은, 단면(22a)이 LED(38)와 간격(H)을 두고 배치된다. 도광판(22)은, 제 1 배치 간격(P1)≤간격(H)≤제 2 배치 간격(P2)을 만족하도록 배치된다. 구체적으로는, 복수의 LED(38)는, 제 1 배치 간격(P1)이 0.1㎜ 이상 3㎜ 이하, 및 제 2 배치 간격(P2)이 5㎜ 이상 15㎜ 이하를 만족하도록 병렬로 마련된다. 도광판(22)은, 간격(H)이 1㎜ 이상 7㎜ 이하가 되도록 배치된다.

Description

백라이트 장치{BACKLIGHTD EVICE}

본 발명은 백라이트 장치에 관한 것으로서, 특히 화상 표시 패널의 이면에서 광을 조사하는 백라이트 장치에 관한 것이다.

액정 패널이나 PDP(Plasma Display Panel) 등을 이용한 박막형 디스플레이 개발이 현재 활발히 진행되고 있다. 최근, 이와 같은 박막형 디스플레이를 더욱 박형화하는 방향으로 각 제조업체들의 눈길이 행해지고 있다. 예를 들면, LCD 패널을 이용한 디스플레이를 제작하는 경우, 패널 후방에서 광을 조사하는 백라이트 장치가 필요한 것이 알려져 있다. 디스플레이의 박형화를 진척시키기 위해서는, 이 백라이트 장치의 박형화도 하나의 중요한 테마가 된다.

여기서, 백라이트를 박형화하기 위하여, 도광판의 단면을 향해 LED(Light Emitting Diode)로부터 광을 방사하는 백라이트 시스템이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이와 같이 LED를 도광판의 옆에 배치하는 것에 의해, 광원에 의한 백라이트의 두께 증가를 억제할 수 있다. 또한, 도광판의 입사면과 발광 소자의 이격 거리를 d, 발광 소자끼리의 이격 거리를 p로 했을 때, 0.2p≤d≤0.8p의 관계를 만족하는 백라이트가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

일본국 특허출원공표 2003-532270호 공보 일본국 특허출원공개 2007-234412호 공보

그러나, LED는 점광원이기 때문에, 도광판의 단면을 따라 복수의 LED를 배치 할 필요가 있다. 이때, 그 배치 간격에 기인하는 광도 편차를 적절히 억제할 필요가 있다. 또한, 디스플레이의 대형화도 박형화와 병행으로 현재 진행되고 있고, 이에 동반하여 백라이트 전체로부터 사출하는 광의 광량도 증가시킬 필요가 있다. 상술한 바와 같이 도광판의 단면을 향해 LED로부터 광을 방사하는 경우, 많은 LED를 도광판의 단면 주변에 배치할 필요가 발생한다. 하지만, 예를 들면 조립의 용이화 등을 위해 2개 이상의 LED를 그룹화하여 조립 등을 한 경우, 도광판의 일 단면 주변에 병렬로 마련되는 LED가 모두 등간격으로 되지 않을 가능성이 있다. 이와 같은 경우에도, 그 배치 간격에 기인하는 광도 편차를 적절히 억제할 필요가 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 도광판의 단면에 광을 방사하는 복수의 LED를 구비하는 백라이트 장치에 있어서 LED의 배치 간격에 기인하는 광도 편차를 억제하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 백라이트 장치는, 도광판과; 도광판의 단면과 간격(H)을 두고, 도광판의 단면의 연장 방향으로 병렬로 마련된 복수의 백색 발광 다이오드와; 를 구비한다. 복수의 백색 발광 다이오드는, 2개 이상의 백색 발광 다이오드에 의해 구성되는 그룹에 있어서의 백색 발광 다이오드의 배치 간격이 P1이 되고, 또한 그룹의 배치 간격이 P2가 되도록 병렬로 마련되고, 도광판은 P1≤H≤P2를 만족하도록 배치된다.

본 발명에 의하면, 도광판의 단면에 광을 방사하는 복수의 LED를 구비하는 백라이트 장치에 있어서 LED의 배치 간격에 기인하는 광도 편차를 억제할 수 있다.

도 1은 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치를, 도 1의 시점(P)으로부터 본 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치에 있어서의 간격(H)과 도광판의 단면에 있어서의 광도 편차(K)와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치를 모식적으로 나타낸 정면도이다.
도 5는 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치에 있어서의 도광판 높이(L4)와 간격(H)의 변화와의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치에 마련되는 점등제어 시스템의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다.
도 7은 제 2 실시형태에 따른 백라이트 장치를 모식적으로 나타낸 정면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태(이하, "실시형태"라고 한다)에 대해 상세하게 설명한다.

(제 1 실시형태) 도 1은 제 1 실시형태에 따른 화상 표시 장치(10)의 단면도이다. 도 1은 장치 좌우 방향으로 수직인 평면에서 절단했을 때의 화상 표시 장치(10)의 상방 부분의 단면을 나타내고 있다. 화상 표시 장치(10)는, 액정 패널(12), 프론트 커버(13), 섀시(14), 쿠션(16), 광학시트(18), 및 백라이트 장치(20)를 구비한다.

액정 패널(12)은 직사각형의 평판 형상으로 형성되고, 화상 표시 장치(10)의 장치 전방으로 표시면이 행해지도록 배치된다. 액정 패널(12)의 에지부에는 차광부(12a)가 마련되어 있다. 섀시(14)는, L자를 180° 회전시킨 형상의 단면을 갖고, 액정 패널(12)보다 약간 긴 좌우 방향의 길이를 갖는다. 섀시(14)는, 액정 패널(12)의 상방에서 장치 전방 및 장치 상방을 덮도록 배치된다. 섀시(14)의 전면 하부에 쿠션(16)을 마련하고, 쿠션(16)과 프론트 커버(13)로 액정 패널(12)의 상방의 차광부(12a)를 끼우고 있다. 또한, 섀시(14)의 이면은, 광 반사율이 높아지도록 백색의 표면처리가 되어 있다.

액정 패널(12) 및 섀시(14)의 장치 후방측에 백라이트 장치(20)가 마련된다. 백라이트 장치(20)는, 도광판(22), 후면 플레이트(24), 히트싱크(26), 방열시트(28), 기판 유닛(30), 및 반사시트(40)를 구비한다. 또, 히트싱크(26), 방열시트(28), 및 기판 유닛(30)은, 백라이트 장치(20)의 하방 부분에도 동일하게 마련된다. 이하, 백라이트 장치(20)의 상방 부분을 설명하고, 하방에 마련된 히트싱크(26), 방열시트(28), 및 기판 유닛(30)의 설명은 생략한다. 또한, 히트싱크(26), 방열시트(28), 및 기판 유닛(30)의 배치 위치는 도광판(22)의 장치 상방 및 장치 하방에 한정되지 않고, 예를 들면 화상 표시 장치(10)를 정면에서 볼 때 도광판(22)의 우측 및 좌측에 이들이 배치되어도 좋다.

도광판(22)은, 투명한 판상부재에 의해, 액정 패널(12)보다 약간 크게 형성된다. 제 1 실시형태에서는, 도광판(22)은 아크릴에 의해 형성되고, 도광판(22)의 두께는 2㎜로 되어 있다. 또, 도광판(22)은, 예를 들면 폴리카보네이트 등 기타 재질에 의해 형성되어 있어도 좋다. 또한, 도광판(22)의 두께가 상기 값에 한정되지 않는 것은 물론이지만, 화상 표시 장치(10)의 전체를 박형화하기 위하여, 도광판(22)은 1㎜∼5㎜ 범위 중의 어느 한 값의 두께가 채용된다. 도광판(22)은, 액정 패널(12)의 이면측을 모두 덮도록 액정 패널(12)의 장치 후방측에 배치된다. 또한, 도광판(22)의 액정 패널(12)과 반대측의 면에는 도트 패턴(23)이 형성되어 있고, 도광판(22)의 단면(22a)으로부터 입사된 광을, 액정 패널(12)측에 사출하는 기능을 한다. 광학시트(18)는, 확산시트와 프리즘시트와 편광분리시트를 적층하여 형성되어 있다. 광학시트(18)는, 액정 패널(12)과 도광판(22) 사이에 배치된다.

후면 플레이트(24)는, 도광판(22)보다 큰 직사각형의 외형을 갖는 판금(板金)에 의해 형성된다. 후면 플레이트(24)는, 도광판(22)보다 더 장치 후방측에 배치된다. 반사시트(40)는, 도광판(22)보다 큰 직사각형으로 형성되고, 도광판(22)과 후면 플레이트(24) 사이에 배치된다.

기판 유닛(30)은, 플렉시블 기판(32) 및 LED 유닛(34)을 구비한다. 플렉시블 기판(32)은, 절연체로서 폴리이미드막, 도체로서 동박을 사용한 일반적인 유연성을 갖는 기판이고, 도광판(22)의 장치 좌우 방향의 전체 길이와 동일한 길이를 갖는다. 플렉시블 기판(32)은 L자 모양으로 절곡된 형상으로 형성된다. 플렉시블 기판(32)의 외면에는, 복수의 LED 유닛(34)이 접착되어 있다. LED 유닛(34)의 각각에는 LED(38)가 마련되어 있다.

LED(38)에는, 백색광을 사출하는 백색 발광 다이오드가 채용되어 있다. 구체적으로는, LED(38)는, 청색광을 방사하는 반도체 발광소자의 발광면에, 청색광에 의해 여기 되어 황색광을 사출하는 형광체층이 적층되어 구성되어 있다. 이에 의해, LED(38)로부터는, 청색광과 황색광의 합성광인 백색광이 사출된다. 또, LED(38)는, 청색광을 방사하는 반도체 발광소자의 발광면에, 청색광에 의해 여기 되어 적색광을 사출하는 제 1 형광체층 및 청색광에 의해 여기 되어 녹색광을 사출하는 제 2 형광층이 적층되어 구성되어 있어도 좋다. 이에 의해서도, 청색광, 적색광, 및 녹색광의 합성광인 백색광을 얻을 수 있다. LED 유닛(34)은, LED(38)를 외부환경으로부터 보호하기 위해, 예를 들면 가시영역에서 투명성이 높은 합성수지 등, 광학적으로 부하가 적은 봉지재료에 의해 봉지된다.

플렉시블 기판(32)은, LED(38)가 도광판(22)의 단면(22a)과 간격(H)을 두고 이격되도록 도광판(22)의 장치 상방에 배치된다. 또, 간격(H)은, 도광판(22)의 단면(22a)과 수직인 방향에 있어서의 LED(38)와 단면(22a)의 거리를 가리킨다. LED(38), 도광판(22)의 단면(22a), 섀시(14), 및 반사시트(40)에 둘러싸이는 공간에는 광혼합챔버(42)가 형성된다. 광혼합챔버(42)는, LED(38)로부터 발생한 광을, 광도 편차를 완화하면서 도광판(22)의 단면(22a)에 입사되는 기능을 한다. LED(38)로부터 발생한 광은 이 광혼합챔버(42)를 통과하여, 도광판(22)의 단면(22a)에 직접 입사되거나, 섀시(14)의 내면 또는 반사시트(40)에 반사된 후에 도광판(22)의 단면(22a)에 입사된다. 단면(22a)으로부터 도광판(22)의 내부에 입사된 광은, 그 후, 반사시트(40)에 의해 확산 반사되어, 균일한 광으로서, 광학시트(18)를 통해 액정 패널(12)의 이면에 조사된다. 이때, LED(38)로부터의 광을 액정 패널(12)을 향하여 가능한 수직에 가까운 각도로 일으켜 세우도록, 도광판(22)의 이면에는 가공처리가 되어 있다.

히트싱크(26)는 알루미늄 등 방열성이 높은 재료에 의해 블록 형상으로 형성되고, LED(38)가 발하는 열을 방열할 수 있도록, 플렉시블 기판(32)의 내면에 밀착하여 배치된다. 이 밀착은, 방열시트나 실리콘 페이스트 등에 의해 유지된다. 히트싱크(26)는, 방열시트(28)를 개재하여 후면 플레이트(24)의 전면에 고정된다. 히트싱크(26)와 방열시트(28) 사이는, 실리콘 페이스트에 의해 열적으로 접속된다. 또, 제 1 실시형태에서는 플렉시블 기판(32)으로 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 금속 베이스의 기판으로서 구성해도 좋다.

액정 패널(12)의 차광부(12a)는, 도광판(22)의 단면을 전방에서 덮도록 마련된다. 차광부(12a)는, 사용자의 가상 시점(S1)으로부터 볼 때 도광판(22)의 단면(22a)이 차광부(12a)에 가려져 보이지 않도록 마련된다. 가상 시점(S1)이란, 사용자가 화상 표시 장치(10)에 표시된 화상을 볼 때의 눈의 위치로서 상정되는 위치이고, 소정의 범위를 갖고 정해진다.

이와 같은 화상 표시 장치(10)의 가상 시점(S1)은, 사용자가 화상 표시 장치(10)의 표시가 보이는 범위 모두를 망라하고 있을 필요가 있다. 상정되는 사용자의 눈의 위치로서는, 화상 표시 장치(10)의 정면 위치뿐만 아니라, 화상 표시 장치(10)의 정면 위치에서 소정의 각도를 갖는 경우도 고려할 필요가 있다. 예를 들면, 화상 표시 장치(10)를 상하 방향에서 보는 예로서는, 위로 매단 상태의 패널을 밑에서 올려보는 경우를 생각할 수 있다. 또한, 좌우 방향에서 보는 경우에 대해서도, 마찬가지로, 각도를 갖는 횡 방향에서 관측하는 경우를 생각할 수 있다.

또한, 차광부(12a)의 이면측의 경계를 차광 경계(S3)로 한다. 도광판(22)의 이면 중, 가상 시점(S1)으로부터 시인(視認) 가능한 범위의 에지부, 즉 가상 시점(S1)으로부터 볼 때 차광 경계(S3)와 겹치는 부분을 시인(視認) 경계(S2)로 한다.

도 2는 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치(20)를, 도 1의 시점(P)으로부터 본 상태를 나타내는 도면이다. LED 유닛(34) 각각은, 패키지(50) 및 2개의 LED(38)를 구비한다. 패키지(50)는 방열성이 높은 반도체에 의해 외형이 직사각형의 플레이트 형상으로 형성된다. 패키지(50)는 길이 방향의 양단이 돌출되고 중앙이 함몰된 형상으로 형성되어 있다. 함몰된 중앙의 저부(50a)는 평탄하게 되어 있다. 2개의 LED(38)는, 제 1 배치 간격(P1)을 두고 저부(50a)에 길이 방향으로 병렬로 마련된다.

패키지(50)는, LED(38)의 측면에서 사출된 광도 효율적으로 이용하기 위하여, 길이 방향의 양단부에 각각 경사부(50b)가 마련되어 있다. 경사부(50b)는, LED(38)보다 높이가 높게 형성되어 있다. 또한 패키지(50)의 표면은, 반사율이 높아지도록 표면이 형성되어 있다. 이와 같이, 경사부(50b)가 마련되는 것에 의해, LED(38)로부터 단면(22a)을 향해 더욱 수직에 가까운 각도로 광을 입사시킬 수 있게 된다. 또, 이 경사부(50b)에 의해, LED(38)로부터 사출하여 도광판(22)에 수직으로 향하는 방향에서 큰 각도로 나아가는 광은, 반대로 차폐된다.

이와 같이 하여, 1개의 LED 유닛(34)에 마련되는 2개의 LED(38)는 일체적으로 구성된다. 또, LED 유닛(34)에 마련되는 LED(38)의 수는 2개에 한정되지 않고, 예를 들면 3, 4, 6, 8 등 3개 이상의 수의 LED(38)가 마련되어 있어도 좋다. 이 경우에도, 동일 LED 유닛(34)에 마련되는 복수의 LED(38)는, 제 1 배치 간격(P1)을 두고 등간격으로 병렬로 마련된다.

기판 유닛(30)에는, 도광판(22)의 단면(22a)의 연장 방향으로 복수의 LED 유닛(34)이 제 2 배치 간격(P2)으로 병렬로 마련된다. 여기서, 도광판(22)에 입사되는 광량을 증가시키기 위하여, 단면(22a)의 연장 방향과 각각의 LED 유닛(34)에 있어서의 LED(38)의 병렬로 마련되는 방향이 직각을 이루도록, 복수의 LED 유닛(34)을 병렬로 마련하는 형태도 생각할 수 있다. 하지만, 제 1 실시형태에서는, 화상 표시 장치(10)를 박형화하기 위하여, 도광판(22)도 얇은 것이 채용되어 있다. 이 때문에 상기 형태로 LED(38)를 배치하면, LED(38)가 방사하는 광을 적절하게 단면(22a)에 입사하는 것이 곤란하게 된다.

이 때문에, 제 1 실시형태에서는, 복수의 LED 유닛(34)은, LED(38)가 단면(22a)의 연장 방향으로 일직선 모양으로 배열되도록 배치된다. 제 1 실시형태에서는, 제 1 배치 간격(P1)은 0.6㎜, 제 2 배치 간격(P2)은 10㎜로 되어 있다.

또, 제 1 배치 간격(P1) 및 제 2 배치 간격(P2)이 상기 값에 한정되지 않는다. 제 1 배치 간격(P1)은, 피치 방향으로는 겹치지 않도록 배치하기 위하여, 최소한 0.1㎜ 이상으로 할 필요가 있다. 또한, 1개의 세라믹 패키지는, 자동 기기에 의해 기판 상에 실장할 수 있도록 하는 것에 의해, 실장 비용을 줄일 수 있다. 이와 같이, 자동 기기에 의해 실장하기 위해서는, 제 1 배치 간격(P1)은 3㎜ 이하로 할 필요가 있고, 2㎜가 바람직한 값으로 되어 있다. 이 때문에, 제 1 배치 간격(P1)은, 0.1㎜ 이상 3㎜ 이하 중의 어느 한 값으로 되어 있어도 좋다. 또한, 제 2 배치 간격(P2)은, 5㎜ 이상 15㎜ 이하 중의 어느 한 값으로 되어 있어도 좋다.

LED 유닛(34)에는 애노드 전극 및 캐소드 전극이 각각 1개씩 마련되어 있다. 이 한 쌍의 전극은 공통 전극으로서 사용되고, 이 전극 사이에 전압이 인가되는 것에 의해, 그 LED 유닛(34)의 2개 LED(38) 모두가 점등된다. 2개의 LED(38)는 병렬에 접속되어 있고, 과전압으로부터 보호하기 위한 보호 소자도 병렬로 접속되어 있다.

얇은 도광판(22)을 채용하는 경우, 상술한 바와 같이 도광판(22)의 연장 방향과 수직으로 LED(38)를 병렬로 마련하는 것은 곤란하게 된다. 이 때문에, 도광판(22)에 입사되는 광량의 부족을 회피하기 위해서는, LED(38)의 배치 간격을 작게 하여 다수의 LED(38)를 배치하는 대응을 생각할 수 있다. 하지만, LED(38) 각각에 전극을 마련한 경우, LED(38)의 설치작업이 번잡하게 되고, 화상 표시 장치(10)의 제조 공수의 억제가 곤란해질 우려가 있다. 이와 같이, 하나의 LED 유닛(34)에 복수의 LED(38)를 마련하는 것에 의해, LED 유닛(34)을 플렉시블 기판(32)에 장착하는 것에 의해 복수의 LED(38)를 일체적으로 LED(38)에 장착할 수 있게 된다. 이 때문에, LED(38)의 설치작업을 용이하게 할 수 있고, 화상 표시 장치(10)의 제조 공정을 간략화할 수 있다.

또, 이와 같이 복수의 LED(38)가 일체적으로 구성되는 형태에 한정되지 않고, 예를 들면 LED(38)의 각각에, 점등시에 전압이 인가되는 한 쌍의 전극이 마련되어 있어도 좋다. 또한, 복수의 LED(38)는, 모두 일체적으로 구성되어 있지 않고, 2개 이상의 LED(38)에 의해 구성되는 그룹에 있어서의 LED(38)의 배치 간격이 제 1 배치 간격(P1)이 되고, 또한 그룹의 배치 간격이 제 2 배치 간격(P2)이 되도록 병렬로 마련되어도 좋다.

여기서 "그룹"이란, 제 1 배치 간격(P1)으로 등간격으로 배치되는 복수의 LED 그룹을 가리킨다. 그룹에 포함되는 LED의 수는 2개에 한정되지 않고, 예를 들면 3, 4, 6, 8 등 3개 이상의 수가 포함되어 있어도 좋다. 이때, 복수의 LED(38)는, 각각의 그룹에 포함되는 LED의 수를 N으로 하여, N×제 1 배치 간격(P1)<제 2 배치 간격(P2)이 되도록 배치되어도 좋다.

LED(38)는 점광원으로서 기능 한다. 각각의 LED(38)가 방사하는 광의 분포(D)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 원형으로 되는 것이 알려져 있다. 이 때문에 도광판(22)의 단면(22a)에 입사되는 광에, LED(38)의 배치 간격에 기인하는 광도 편차가 발생할 가능성이 있다. 또, 제 1 실시형태에 있어서 "광도 편차"란, 도광판(22)의 단면(22a)에 있어서의 광도의 최대값과 최소값의 차이를 가리키는 것으로 한다. 제 1 실시형태에 따른 LED 유닛(34)에서 방사되는 광의 광도 분포는, 도광판(22)의 단면(22a)과 수직인 방향보다, 단면(22a)과 평행한 방향의 성분이 강하게 되어 있다. 이와 같은 광도 분포는, 광도 편차를 더욱 강하게 하는 하나의 요인으로 될 수 있다.

LED(38)의 광도 분포(D)가 이와 같이 되어 있기 때문에, 간격(H)을 변화시켜 가면, 이 광도 편차가 증감한다. 일반적으로, LED로부터 도광판까지의 간격이 짧아짐에 따라, LED간에 있어서의 광도의 저하가 커지고 광도 편차도 커진다. 한편, LED로부터 도광판까지의 간격이 넓어짐에 따라 광도 편차는 작아지지만, 광혼합챔버(42)에 있어서의 광의 확산, 흡수 등에 의해 도광판의 단면에 입사되는 광의 광도 평균은 저하된다. 따라서, 간격(H)은, 도광판(22)의 단면(22a)에 있어서의 광도 편차 및 광도 평균이 요구값을 만족하도록 설정될 것이 요구된다.

LED(38)가 모두 등간격으로 병렬로 마련되어 있는 경우, 간격(H)을 변화시켜 광도 편차가 최소로 되는 간격(H)을 채용할 수 있다. 하지만 제 1 실시형태에서는, 복수의 LED(38)는, LED 유닛(34)에 마련되는 2개의 LED(38)의 배치 간격이 제 1 배치 간격(P1)이 되고, 또한 LED 유닛(34)의 배치 간격이 제 2 배치 간격(P2)이 되도록 병렬로 마련되어 있다. 이 때문에, 광도 편차의 증감은 제 1 배치 간격(P1) 및 제 2 배치 간격(P2)에 의해서도 변화된다. 연구 개발의 결과, 이와 같이, LED(38)가 병렬로 마련되어 있는 경우, 도광판(22)이, P1≤H≤P2를 만족하도록 배치되는 것에 의해, 도광판(22)의 단면(22a)에 입사되는 광의 입사광 효율의 저하를 억제하면서, 단면(22a)에 입사되는 광의 광도 편차를 적절히 억제할 수 있는 것이 판명되었다.

도 3은 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치(20)에 있어서의 간격(H)과 도광판(22)의 단면(22a)에 있어서의 광도 편차(K)와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 3에 있어서, 제 2 배치 간격(P2)이 5㎜, 10㎜, 및 15㎜일 때의 간격(H)과 광도 편차(K)와의 관계를 각각 나타내고 있다. 이때, 제 2 배치 간격(P2)이 5㎜ 및 15㎜인 각각에 있어 표시되어 있는 파선은, 제 1 배치 간격(P1)이 0.1㎜ 이상 3㎜ 이하의 범위 내에서 변화시킨 경우의 변동폭을 나타내고 있다. 도 3으로부터, 제 2 배치 간격(P2)이 커짐에 따라 광도 편차(K)는 커지는 것을 알 수 있다.

허용한계 광도 편차(Kmax)는, 화상 표시 장치(10)의 요구 품질을 만족하기 위해 허용되는 도광판(22)의 단면(22a)에 대한 입사광의 광도 편차의 한계값을 가리킨다. 제 1 실시형태에서는 제 2 배치 간격(P2)은 10㎜로 되어 있기 때문에, 간격(H)은, 광도 편차(K)가 허용한계 광도 편차(Kmax) 이하가 되기 위한 최소값인 4㎜로 되어 있다. 도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 복수의 LED(38)가, 제 1 배치 간격(P1)이 0.1㎜ 이상 3㎜ 이하, 및 제 2 배치 간격(P2)이 5㎜ 이상 15㎜ 이하를 만족하도록 배치되는 경우, 광도 편차(K)를 허용한계 광도 편차(Kmax) 이하로 억제하기 위해서는, 간격(H)은 1㎜ 이상 7㎜ 이하로 할 필요가 있다. 따라서, 도광판(22)은, 간격(H)이 1㎜ 이상 7㎜ 이하가 되도록 배치된다.

바람직한 예에서는, 제 1 배치 간격(P1)이 0.5㎜, 제 2 배치 간격(P2)이 5㎜, 및 간격(H)이 1.5㎜로 된다. 다른 바람직한 예에서는, 제 1 배치 간격(P1)이 0.6㎜, 제 2 배치 간격(P2)이 8㎜, 및 간격(H)이 3㎜로 된다. 또 다른 바람직한 예에서는, 제 1 배치 간격(P1)이 0.7㎜, 제 2 배치 간격(P2)이 10㎜, 및 간격(H)이 4㎜로 된다.

또, LED 유닛(34)에 실장되는 LED(38)가 2개이고, 2×제 1 배치 간격(P1)<제 2 배치 간격(P2)이 되도록 배치된다. 이 경우, 제 1 배치 간격(P1), 제 2 배치 간격(P2), 및 간격(H)은 P1≤H≤P2/2를 만족하도록 설정된다. 이때 제 1 배치 간격(P1)은 0.1㎜ 이상 2㎜ 이하, 간격(H)은 1㎜ 이상 5㎜ 이하, 제 2 배치 간격(P2)은 5㎜ 이상 11㎜ 이하인 것이 바람직하다.

도 4는 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치(20)를 모식적으로 나타낸 정면도이다. 도광판(22)은, 하방의 2개 코너부가 각각 제 1 지지부재(60)에 의해 지지되고, 상방의 2개 코너부가 각각 제 2 지지부재(62)에 의해 지지된다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판 유닛(30)은 도광판(22)의 상방의 단면(22a) 및 하방의 단면(22a)의 각각에 LED(38)가 마주보도록 마련된다. 한편, 도광판(22)은 중력에 의해 제 1 지지부재(60)에 당접되어 위치 결정된다. 이 때문에, 도광판(22)의 높이(L4)(이하, "도광판 높이(L4)"라고 한다)가 설치 환경의 온도에 의해 팽창 또는 수축하였을 경우에, 하방의 단면(22a)과 LED(38)의 간격(H)은 거의 변화하지 않는 것에 대해, 상방의 단면(22a)과 LED(38)의 간격(H)은 비교적 크게 변화된다.

도 1을 다시 참조하여, 상술한 바와 같이 환경 온도의 저하에 의해 도광판(22)이 수축하면 간격(H)이 커진다. 그러나, 간격(H)이 너무 커지면, 도광판(22)의 단면(22a)이 시인(視認) 경계(S2)에 도달하여, 가상 시점(S1)으로부터 도광판(22)의 단면(22a)이 시인(視認) 가능하게 될 우려가 있다. 화상 표시 장치(10)의 정면으로부터 사용자가 액정 패널(12)을 보았을 때에 차광 경계(S3) 주변을 통해 도광판(22)의 단면(22a)이 밝게 시인(視認)된다. 그 결과, 그 주변이 어둡게 보이기 때문에 사용자에게 위화감을 줄 가능성이 있다.

이 때문에 제 1 실시형태의 도광판(22)은, 상정환경온도 내의 온도변화에 의해 수축한 경우에도, 사용자의 가상 시점(S1)으로부터 볼 때 도광판(22)의 단면(22a)이 차광부(12a)에 가려져 보이지 않도록 마련된다. 실제로는 광학시트(18)나 도광판(22)의 굴절율에 의해 가상 시점(S1)∼시인(視認) 경계(S2)는 직선으로 되지는 않지만, 여기서는 가상 시점(S1)에서 시인(視認) 경계(S2)까지를 직선으로 이을 수 있는 것으로 가정한다. 예를 들면 가상 시점(S1)으로부터 차광 경계(S3)를 보는 시선의 수평선에 대한 각도를 β, 차광 경계(S3)에서 도광판(22)의 이면까지의 거리를 L3으로 한 경우, 시인(視認) 경계(S2)는, L3×tanβ가 되는 L2만큼, 차광 경계(S3)보다 높은 위치로 된다.

화상 표시 장치(10)는, 설치가 상정되는 환경에 있어서 표준적이 되는 온도인 표준환경온도(Ts)가 25°로 설정되어 있다. 도광판(22)은, 표준환경온도(Ts)에 있어서 도광판(22)의 단면(22a)에서 시인(視認) 경계(S2)까지의 거리가 마진(L1)이 되도록 마련되어 있다. 또한, 화상 표시 장치(10)는, 설치되는 환경에 있어서 상정되는 온도범위인 상정환경온도가 미리 설정되어 있고, 이 상정환경온도는, 최저환경온도(Tmin)와 최고환경온도(Tmax) 사이의 온도로 되어 있다. 제 1 실시형태에서는, 마진(L1)이, 표준환경온도(Ts)에서 최저환경온도(Tmin)로 환경온도가 저하되었을 때의 도광판(22)의 수축량보다 길게 되어 있다. 이에 의해, 최저환경온도(Tmin)에 도달한 경우에도 단면(22a)이 시인(視認) 경계(S2)에 도달하는 것을 회피하고 있다.

또한, 상술한 바와 같이 간격(H)이 작아짐에 따라, 단면(22a)에 입사되는 광의 광도 편차가 증가할 우려가 있다. 또한, 도광판(22)은, 상정환경온도 내의 온도변화에 의해 신장(伸張)된 경우에도, 복수의 LED(38)의 배치 간격에 기인하는 광도 편차가 허용값이 되는 최소간격(Hmin)보다 간격(H)이 짧아지지 않도록 마련된다. 구체적으로는, 도광판(22)은, 상정환경온도 내의 온도변화에 의해 신축한 경우에도 제 1 배치 간격(P1)≤간격(H)≤제 2 배치 간격(P2)을 만족하도록 마련된다.

도 5는 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치(20)에 있어서의 도광판 높이(L4)와 간격(H)의 변화와의 관계를 나타내는 도면이다. 도 5에 있어서, 우측으로 상승하는 경사 직선은, 환경온도가 최저환경온도(Tmin)로 되었을 때의 도광판 높이(L4)와 간격(H)의 관계를 나타낸 것이고, 우측으로 하강하는 경사 직선은, 환경온도가 최고환경온도(Tmax)로 되었을 때의 도광판 높이(L4)와 간격(H)의 관계를 나타낸 것이다. 도 5에 있어서, 표준환경온도(Ts)일 때의 간격을 Hs로 하고 있다. 도광판(22)을 형성하기 위하여 상정되는 재료의 선팽창계수(α)는, 아크릴:α=7∼8×10⌒-5[/℃] 폴리카보네이트:α=6∼7×10⌒-5[/℃]가 된다. 이 때문에, 도광판(22)의 선팽창계수(α)는, 6×10⌒-5 이상 8×10⌒-5 이하로 한다. 도 5에서는, 선팽창계수(α)가 6×10⌒-5, 7×10⌒-5, 및 8×10⌒-5인 3종류의 도광판(22)에 대해, 도광판 높이(L4)와 간격(H)의 변화와의 관계를 나타내고 있다.

도 5에 있어서, 최대간격(Hmax)은, LED(38)로부터 도광판(22)의 단면(22a)에 입사되는 광의 입사광 효율이 허용값이 되는 간격(H)의 최대값을 가리킨다. 이와 같이, 도광판(22)은, 상정환경온도 내의 온도변화에 의해 수축한 경우에도, 복수의 LED(38)로부터 도광판(22)의 단면(22a)에 입사되는 광의 입사광 효율이 허용값이 되는 최대간격(Hmax)보다 간격(H)이 길어지지 않도록 마련된다.

또한, 최소간격(Hmin)은, LED(38)로부터 도광판(22)의 단면(22a)에 입사되는 광의 광도 편차가 허용값이 되는 간격(H)의 최소값이고, 상술한 바와 같이 제 1 배치 간격(P1)≤간격(H)을 만족하는 최소값으로 되어 있다. 이 값은 제 1 배치 간격(P1)이 되기 때문에, 제 1 실시형태에서는 간격(H)은 제 1 배치 간격(P1)과 동일하게 되어 있다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 상술한 선팽창계수(α)의 모든 범위에 있어서, 도광판(22)이 수축하는 것에 의해 간격(H)이 증대한 경우에도 최대간격(Hmax)을 넘지 않기 위해서는, 도광판 높이(L4)를 800㎜ 이하로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 상술한 선팽창계수(α)의 모든 범위에 있어서, 도광판(22)이 신장하는 것에 의해 간격(H)이 감소한 경우에도 최소간격(Hmin)을 넘지 않기 위해서는, 마찬가지로 도광판 높이(L4)를 800㎜ 이하로 할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 이 때문에 제 1 실시형태에 있어서도, 도광판 높이(L4)는 800㎜ 이하로 되어 있다.

또, 도 5에 있어서의 최대간격(Hmax)은, 상정환경온도 내의 온도변화에 의해 도광판(22)이 최대한 수축한 경우에도, 사용자의 가상 시점(S1)으로부터 볼 때 도광판(22)의 단면(22a)이 액정 패널(12)의 차광부(12a)에 가려져 보이지 않기 위한 간격(H)의 최대값이어도 좋다. 이 경우, 표준환경온도(Ts)에서의 간격(H)과 마진(L1)을 더한 값이 최대간격(Hmax) 이하가 될 필요가 있다.

도 6은 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치(20)에 마련되는 점등제어 시스템(70)의 구성을 모식적으로 나타내는 블록도이다. 점등제어 시스템(70)은, LED 구동제어 회로(72), LED 구동 회로(74), LED(38), 및 온도 센서(76)를 구비한다. 온도 센서(76)는 화상 표시 장치(10) 내에 마련되고, 도광판(22)의 주변의 환경온도를 검출한다. 온도 센서(76)는 LED 구동제어 회로(72)에 접속되어 있고, LED 구동제어 회로(72)는, 소정 시간마다 온도 센서(76)의 검출 결과를 판독한다. LED 구동제어 회로(72)는 LED 구동 회로(74)에 제어 신호를 송신하고, LED 구동 회로(74)는, 수신한 제어 신호에 따른 구동 전류를 LED(38)에 공급한다.

예를 들면, 표준환경온도(Ts)가 25℃, 최고환경온도(Tmax)가 50℃, 선팽창계수(α)가 8×10⌒-5인 아크릴로 도광판(22)이 형성되고, 도광판 높이(L4)가 400㎜인 경우, 환경온도가 최고환경온도(Tmax)에 도달함에 따라, 400×25×(8×10⌒-5)=0.8㎜만큼 간격(H)이 수축하게 된다. 간격(H)이 표준환경온도(Ts)에서 4.8㎜인 경우, 최고환경온도(Tmax)에서는 4.0㎜가 된다. 상술한 바와 같이 간격(H)이 작아짐에 따라, 도광판(22)으로의 입사광 효율이 증가한다. 점등제어 시스템(70)은, 이와 같은 입사광 효율의 변화에 동반하는 백라이트 장치(20)로부터 액정 패널(12)에 대한 조사광의 광도 변동을 억제하도록, LED(38)에 공급하는 전력을 제어한다.

구체적으로는, LED 구동제어 회로(72)는, 온도 센서(76)에 의해 검출되는 도광판(22)의 주변 환경온도가 높아짐에 따라, LED(38)에 공급하는 구동 전류를 작게 하고, 도광판(22)의 주변 환경온도가 낮아짐에 따라, LED(38)에 공급하는 구동 전류를 크게 하도록, LED(38)에 대한 전력공급을 제어한다. 예를 들면 LED 구동제어 회로(72)는, 표준환경온도(Ts)에 대해 x% 온도가 상승한 경우에, a를 정수(定數)로 하여 LED(38)에 공급하는 구동 전류를 a×x% 감소시킨다. 반대로, 표준환경온도(Ts)에 대해 x% 온도가 하강한 경우에, LED(38)에 공급하는 구동 전류를 a×x% 증가시킨다. 이에 의해, LED(38)를 효율적으로 점등시킬 수 있기 때문에, LED(38)에 의한 소비 전력을 줄일 수 있고, 또한 LED(38)로부터의 발열량을 억제할 수 있다.

또, 서미스터 등의 온도 센서는 온도변화에 대해 출력값이 대수적으로(Logarithmically) 변화한다. 이 때문에, LED 구동제어 회로(72)가, 온도 센서(76)의 출력값과 LED(38)에 공급해야 하는 구동 전류의 대응 관계를 정한 테이블을 구축하고 있어도 좋다. LED 구동제어 회로(72)는, 온도 센서(76)의 출력값을 판독하였을 때, 이 테이블을 참조하여 LED(38)에 공급해야 하는 구동 전류를 결정해도 좋다.

(제 2 실시형태) 도 7은 제 2 실시형태에 따른 백라이트 장치(100)를 모식적으로 나타낸 정면도이다. 백라이트 장치(100)는, 도광판(22), 제 1 지지부재(60), 및 제 2 지지부재(62) 대신에, 도광판(102) 및 지지부재(104)가 마련되는 이외에는, 제 1 실시형태에 따른 백라이트 장치(20)와 동일하게 구성된다. 이하, 제 1 실시형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 첨부하고 설명을 생략한다.

도광판(102)은, 좌우 단면의 거의 중앙에, 직사각형의 홈부분(102b)이 마련된다. 후면 플레이트(24)에는 2개의 지지부재(104)가 고정된다. 지지부재(104)는, 홈부분(102b)보다 약간 작은 높이를 갖는 직사각형의 외형을 갖는다. 도광판(102)은, 지지부재(104)가 홈부분(102b)에 삽통되도록 배치된다. 이와 같이 하여, 도광판(102)은 지지부재(104)에 의해 도광판 높이(L4) 방향의 거의 중앙에서 위치 결정된다. 또, 홈부분(102b) 및 지지부재(104)의 형상은 직사각형에 한정되지 않는다.

이와 같이, 높이 방향의 거의 중앙에서 도광판(102)이 위치 결정되는 것에 의해, 예를 들면 제 1 실시형태와 같이 상하 중의 어느 한쪽의 단면이 위치 결정되는 경우에 비해, 상하 중의 어느 한쪽의 간격(H)의 변동을 절반 정도로 억제할 수 있게 된다. 또, 도광판(102)의 위치 결정이 높이 방향의 거의 중앙의 위치에 한정되지 않고, 도광판(102)의 좌우 단면에 있어서의 다른 중도부에서 도광판(102)이 위치 결정되어도 좋다.

본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되지 않고, 각 실시형태의 각 요소를 적절히 조합한 것도, 본 발명의 실시형태로서 유효하다. 또한, 당업자의 지식에 기초하여 각종 설계 변경 등의 변형을 각 실시형태에 대해 더하는 것도 가능하고, 그러한 변형이 가해진 실시형태도 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.

본 발명은 백라이트 장치에 이용할 수 있고, 특히 화상 표시 패널의 이면에서 광을 조사하는 백라이트 장치에 이용할 수 있다.

10: 화상 표시 장치
12: 액정 패널
12a: 차광부
13: 프론트 커버
14: 섀시(chassis)
20: 백라이트 장치
22: 도광판
22a: 단면
23: 도트 패턴
24: 후면 플레이트
26: 히트싱크(heat sink)
30: 기판 유닛
32: 플렉시블 기판
34: LED 유닛
38: LED
40: 반사시트
42: 광혼합챔버
50: 패키지
50a: 저부
50b: 경사부
60: 제 1 지지부재
62: 제 2 지지부재
70: 점등제어 시스템
72: LED 구동제어 회로
74: LED 구동 회로
76: 온도 센서
100: 백라이트 장치
102: 도광판
102a: 단면

Claims

도광판과,
상기 도광판의 단면과 간격(H)을 두고 상기 도광판의 단면의 연장 방향으로 병렬로 마련된 복수의 백색 발광 다이오드를 구비하고,
상기 복수의 백색 발광 다이오드는, 2개 이상의 백색 발광 다이오드에 의해 그룹이 구성되고, 상기 그룹에 있어서의 백색 발광 다이오드의 배치 간격이 P1이 되고, 또한 그룹의 배치 간격이 P2가 되도록 병렬로 마련되고,
상기 도광판은, P1≤H≤P2를 만족하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제 1항에 있어서,
상기 복수의 백색 발광 다이오드는, 상기 P1이 0.1㎜ 이상 3㎜ 이하, 및 상기 P2가 5㎜ 이상 15㎜ 이하를 만족하도록 병렬로 마련되고,
상기 도광판은, 상기 H가 1㎜ 이상 7㎜ 이하가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 도광판은, 두께가 1㎜ 이상 5㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제 1항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 그룹 각각에 포함되는 2개 이상의 백색 발광 다이오드는, 일체적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
제 1항 내지 제 4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 백색 발광 다이오드는, 각각의 그룹에 포함되는 백색 발광 다이오드의 수를 N으로 하여, N×P1<P2가 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치.