JP4156348B2 - 照明装置及びこれをバックライトに用いた表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置及びこれをバックライトアセンブリに用いた表示装置に関するものであり、より詳細には、光源を導光板の角に配置することにより使用される光源の個数を減少させても表示品質の低下を防止することができる照明装置及びこれをバックライトアセンブリに用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体技術の急速な進歩によって各種電子装置の固体化、低電圧及び低電力化と共に電子機器の小型及び軽量化に従って新しい環境に適合する電子ディスプレー装置、即ち薄くて軽くかつ低い駆動電圧及び低い消費電力の特性を備えた平板パネル型ディスプレー装置に対する要求が急激に増大している。現在開発されたいろいろの平板ディスプレー装置のうちで、液晶表示装置は他のディスプレー装置に比べて薄くて軽く、低い消費電力及び低い駆動電圧を備えていると同時に、従来の陰極線管ディスプレー装置に近い画像表示が可能であるので、多様な電子装置に広範囲に使用されている。
【０００３】
しかし、液晶表示装置は自発的に光を発生できない受光型表示装置であるために、画像を表示するための光源が要求され、これにより表示される画像の品質は付加される光源により決定的に影響を受ける。このような光源を基準にして前記液晶表示装置は、周辺光を用いる反射型と後面光源を用いる透過型で区分される。液晶表示装置の開発初期には、反射型が多く利用されたが、表示画面が大型化され、高品位の画像を表示するために液晶表示パネルの後方に光源を設けるバックライト方式の透過型が広く使用されている。
【０００４】
前記バックライト方式の光源としては、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎａｓｃｅｎｃｅ）、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、ＨＣＦＬ（Ｈｏｔ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）などが使用されているが、個人移動端末機とかＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅｓ）などのように小さいディスプレーユニットを有する小型携帯装置の場合には、小型及び低消費電力化のためにＬＥＤを使用する傾向が強い。特に、最近では携帯装置のバッテリ寿命が長くなるよう消費電力を減少させるための努力が増大しており、これによりＬＥＤ個数を減少させることができる技術開発をしている。
【０００５】
図１は上述したような従来の中小型液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【０００６】
図１に示すように、従来の中小型液晶表示装置９０は像を表示するための液晶表示パネル１０、前記液晶表示パネル１０に光を供給するバックライトアセンブリ２０及び光を反射させるための反射シート３０とを含む。
【０００７】
前記液晶表示パネル１０は画像を表現するための画素が備えられた上部基板１２、前記上部基板１２の下部に位置して前記各画素を電気的に制御するスイッチング素子１６を備える下部基板１４及び前記上部基板１２と下部基板１４間に位置して印加される電場の強さにより光の透過率を調節する液晶（図示せず）とを含む。
【０００８】
前記バックライトアセンブリは光を発生する光源２２及び発生された光を前記液晶表示パネル１０に案内するための導光板を含む。前記光源２２は導光板２４の一側面又は両側面に位置し、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）で形成される。前記バックライトアセンブリの下部には前記導光板から漏洩した光を前記液晶表示パネル１０の方向に反射させ、光効率を向上させるための反射シート３０が備えられている。
【０００９】
外部で提供される画像データに対応して前記スイッチング素子は特定画素に電力を供給する。これにより、特定画素に対応する前記上部基板と下部基板間に電場が形成され、このような電場により前記液晶の配列角が変わる。前記液晶の配列角変化によりバックライトに供給される光の透過率が変更され、これにより所望である画像を形成することになる。
【００１０】
上述したような中小型液晶表示装置において、前記ＬＥＤは装置の必要により複数個が要求されるが、ＬＥＤ費用が高いので、ＬＥＤが増加するほど中小型液晶表示装置が用いられた装置の部品原価を上昇させる主な要因になる。これにより、前記ＬＥＤの個数を減少させる方向へ研究開発が進められており、上述したように消耗電力を最少限に減少させるためにも、ＬＥＤの個数を減少させる努力をしている。しかし、費用及び電力消耗を節減するためにＬＥＤ個数を減少させると、輝度と表示装置の表示品質が悪くなるという問題点がある。特に、ＬＥＤによる原価節減が輝度減少による不利益を甘受するほどの価値があるとしても、表示品質の悪化はＬＥＤ個数を減少させることに対する制約要因になる。
【００１１】
図２は図１に示した従来の小型液晶表示装置のバックライトアセンブリに用いられた照明装置の光供給状態を概略的に示した図であり、図３は図２に示した照明装置のＬＥＤを三つに減少させた後の光供給状態を概略的に示した図である。
【００１２】
現在、広く利用されているＬＥＤ２２は点光源の発光体として約１２０°の射出角の部分において中央対比約半分の光量を示すことが知られている。従って、ＬＥＤ２２の正面方向に対して時計及び反時計方向へ６０°角度的に離れた導光板領域（図２の▲２▼）に到達する周辺光２２ａの光量は前記ＬＥＤ２２の正面方向に位置する導光板領域（図２の▲１▼）に到達する中心光２２ｂの光量の半分にすぎない。従って、図２に示したように、互いに隣接するＬＥＤ２２の一対のものの周辺光２２ａが導光板の同じ点（図２の▲２▼）に向けられるように、前記ＬＥＤを配置することにより光量減少による輝度低下を防止している。
【００１３】
上述したような従来の照明装置を液晶表示装置のバックライトアセンブリに使用する場合には、ＬＥＤ２２の個数を減少させると、図３に示したように隣接する前記ＬＥＤ２２の一対の周辺光２２ａ間には光が到達されない。従って、ＬＥＤ２２の射出領域に対応する前記導光板２４の領域（Ｂ領域）は前記周辺光２２ａ間に対応する前記導光板２４の領域（Ａ領域）より相対的に明るく形成される。このような光量の差異は、前記導光板２４の上部に位置する液晶表示パネル１０上に相対的に明るい部分と暗い部分が交互に生じるという結果をもたらすことにより、液晶表示装置の表示品質を低下させる。
【００１４】
このような表示品質の低下を防止するために、光が入射される入射面にレンズの機能を有することができる凹部と凸部を備える導光板、光散乱を効果的に実施することができる微細凹凸を備える導光板、光の反射を促進することができる鏡面構造を有する導光板などが提示されている。しかし、このような導光板は全て光源から生成された光を再び反射させ、前記導光板２４内部に入射させる構造であるので、輝度を減少させることを防止し得ないという限界がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＬＥＤ個数を減少させ、これによる輝度均一性の低下を最少化することができる照明装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、ＬＥＤ個数を減少させ、これによる輝度均一性の低下を最少化することができる照明装置をバックライトアセンブリに用いることにより、表示品質を低下させずに、消耗されるＬＥＤ個数を減少させた表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した第１目的を達成するための本発明は、光を入射させる入射面と、前記入射面と対向する後面と、入射された光が射出される射出面と、前記入射面及び射出面に垂直な両側面とを備え、前記入射面と一側面が隣接する角を前記入射面に対し所定の角度に切断することにより形成された第１傾斜面を含む導光部であり、当該導光部の長さ方向中心線に対して前記第１傾斜面と対称的に形成された第２傾斜面をさらに含む導光部と、前記第１傾斜面と対応して位置する第１周辺発光体及び前記入射面に対応して位置する第１中央発光体と、前記第２傾斜面に対応して位置する第２周辺発光体とを備え、前記各々の発光体は所定の射出角で光を放出するものである第１光源部と、を含み、前記第１傾斜面と前記入射面及び前記第２傾斜面と前記入射面とがなす傾斜角は（９０−射出角／２）より小さいことを特徴とする照明装置である。
【００１８】
望ましい例では、前記導光部は前記後面と前記側面が隣接する角部が切断され、前記導光部の幅方向中心線に対して、前記第１傾斜面と対称的に形成された第３傾斜面及び前記第２傾斜面と対称的に形成された第４傾斜面をさらに含み、前記第３傾斜面と対応して位置する第３周辺発光体、前記第４傾斜面と対応して位置する第４周辺発光体及び前記後面に対応して位置する第２中央発光体とを備える第２光源部をさらに含む。
【００１９】
前記発光体は発光ダイオードを利用する。
【００２０】
上述した第２目的を達成するための本発明は、光を入射させる入射面と、前記入射面に対向する後面と、入射された光が射出される射出面と、前記入射面及び射出面に垂直である両側面を備えて、前記入射面と一側面が隣接する角部を前記入射面に対しと所定の角度に切断することにより形成された第１傾斜面を含む導光部であり、当該導光部の長さ方向の中心線に対して、前記第１傾斜面と対称的に形成された第２傾斜面をさらに含む導光部と、前記第１傾斜面に対応して位置する第１周辺発光体及び前記入射面に対応して位置する第１中央発光体と、前記第２傾斜面に対応して位置する第２周辺発光体とを備え、各々の発光体が所定の射出角で光を放出するものである第１光源部を含むバックライトアセンブリと、前記射出面の上部に位置して前記バックライトアセンブリから供給された光を利用して像を表示するディスプレーユニットと、を含み、前記第１傾斜面と前記入射面及び前記第２傾斜面と前記入射面間の傾斜角は（９０−射出角／２）より小さいことを特徴とする表示装置である。
【００２１】
望ましい例では、前記導光部は前記後面と前記側面が隣接する角部を除去することにより、前記導光部の幅方向中心線に対して前記第１傾斜面と対称的に形成された第３傾斜面と、前記第２傾斜面に対称的に形成された第４傾斜面をさらに含み、前記第３傾斜面と対応して位置する第３周辺発光体と、前記第４傾斜面と対応して位置する第４周辺発光体及び前記後面と対応して位置する第２中央発光体を備える第２光源部がさらに設けられる。
【００２２】
前記発光体は発光ダイオードを利用する。
【００２３】
また、前記射出面の上部に前記ディスプレーユニットへの集光効率を向上するための複数の光拡散部材をさらに含み、前記バックライトアセンブリの下部に光を反射するための反射部材をさらに含むことができる。前記ディスプレーユニットは、色を表現するための画素が備えられたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板下部に位置し、前記各画素を電気的に制御する薄膜トランジスターを備える薄膜トランジスター基板と、前記カラーフィルタ基板と薄膜トランジスター基板間に位置して印加される電場の強さにより光透過率を調節する液晶を含む。
【００２４】
本発明によると、光源の位置を導光部の角に配置することにより、光源の数を減少させても輝度均一性の低下及びこれによる表示装置の表示品質を防止することができるという長所がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態をより詳細に説明する。
【００２６】
〈第１実施例〉
図４は本発明の第１実施形態による照明装置の概略的な構造を示す分解斜視図である。図５は図４に示した照明装置の入射面近傍を概略的に示した平面図である。以下の記載で導光部１００の幾何学的中心０を通り前記入光面１１０を貫通する線を長さ方向中心線と称し、これと垂直である直線で前記導光部１００の幾何学的中心０を貫通する線を前記導光部１００の幅方向中心線と称する。
【００２７】
図４及び図５に示すように、照明装置９００は光を案内するための導光部１００及び前記導光部１００に光を供給する第１光源部２００を含む。
【００２８】
前記導光部１００は一実施形態として、所定の厚さを有する多角形形状の平板で形成され、光が流入する入射面１１０、前記入射面と対向する後面１２０、入射された光が流出する射出面１３０、前記射出面１３０と対向する背面１４０及び前記入射面及び射出面に垂直に位置し、前記導光部１００の厚さを決定する一対の側面１５０を備える。前記一対の側面１５０は第１側面１５０ａ及びこれと対向する第２側面１５０ｂにより構成される。前記導光部１００は一実施形態として機械的強度が高く耐火性が優れ、透明体で形成され、可視光線に対する透過率が優れるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）系列の材料で形成され、射出成形により製造される。
【００２９】
前記導光部１００の基底部には入射した光を前記射出面方向へ反射するための光散乱部材を含む。一実施形態として、前記背面１４０上に入射された光を縦方向へ散乱させることができる光散乱インク（図示せず）を印刷したり、光を反射、屈折又は散乱させることができる幾何学的の構造体（図示せず）を成形することができる。
【００３０】
前記第１側面１５０ａと前記入射面１１０が隣接する前記導光部１００の角領域は前記入射面１１０に対し所定の傾斜角（θ）をなすように、前記射出面１３０及び背面１４０に対して垂直方向へ除去され、第１傾斜面１１２を形成する。従って、第１傾斜面１１２は前記射出面１３０及び背面１４０と垂直であり、前記入射面１１０から傾斜角（θ）ほど傾いて、前記第１側面１５０ａと隣接する。望ましくは、導光部１００の長さ方向中心線に対して前記第１傾斜面１１２と対称となるように、前記第２側面１５０ｂ及び前記入射面１１０が隣接する導光部１００の角領域を除去することにより、第２傾斜面１１４を形成する。これにより、前記導光部１００の形状を導光部１００の長さ方向中心線に対して対称になるように形成して、前記導光部１００の（荷重分布）を中心線に対して対称になるように形成することができる。
【００３１】
前記導光部１００の厚さを決定する側面１５０の幅は、前記入射面１１０から前記後面１２０方向へ線形的に減少してくさび形状で形成されることができる。これにより、前記入射面１１０に入射された光の射出面１３０に対する入射角を減少させることにより、前記射出面１３０の全面にわたって均一に光を射出させることができ、表示装置の軽量化及び薄型化に対する要求を満足させることができる。
【００３２】
前記第１光源部２００は光を発生する発光体及び前記発光体を支持する支持台２９０を含む。一実施形態として、前記発光体は前記第１傾斜面１１２に対応して位置する第１周辺発光体２１０と前記第２傾斜面１１４に対応して位置する第２周辺発光体２２０で形成される。しかし、前記入射面１１０に対応して位置する複数の中央発光体をさらに含むことができる。支持台２９０は前記第１傾斜面１１２、第２傾斜面１１４及び入射面１１０と各々平行に位置する第１面２９２、第２面２９４及び第３面２９６を備えて一体に形成される。前記第１面乃至第３面２９２、２９４、２９６には、前記発光体を固定することができる固定部（図示せず）が形成される。発光体が固定された前記支持台２９０を前記導光部１００の入射面１１０と対応するように設けると、前記第１傾斜面１１２、第２傾斜面１１４及び入射面１１０に隣接して発光体が位置することになる。本実施形態の場合には、別途の支持台を利用して発光体を導光部の一側面に固定しているが、導光部１００の側面に一体に発光体を固定することができる場合には、前記支持台を必ずしも必要としない。
【００３３】
ここで、前記発光体２１０、２２０としては、一実施形態として小型化の必要性を充足することができる発光ダイオードを利用する。ＬＥＤは電流が流れると光を放出するダイオードの一種であり、適正な価格で信頼性が高く変調が容易であり、動作が安定しているというなどの長所がある。特に、前記ＬＥＤは点光源の機能を有するが、所定の射出角範囲内で光を放射する特徴があり、正面方向を基準に時計及び反時計方向へ各々約６０°の放射領域を形成して１２０°の射出角を有する。この時、前記ＬＥＤの正面から６０°を形成する放射領域の周辺部に射出される光量は射出角が０°である方向、即ち、ＬＥＤの正面方向に射出される光量の約１／２に該当する。
【００３４】
図６は図４に示した照明装置の光供給過程を説明するための参考図である。図６で、前記支持台と導光部は結合されており、理解のために前記支持台は示していない。また、図６に示した破線（ａ）で示される領域５００は、前記導光部の有効領域５００を示すもので、これは一実施形態として前記照明装置をバックライトアセンブリに使用する表示装置で、前記射出面１３０（図４）の上部に位置する表示パネルに光を供給して有効に画像を形成することができる領域を示したものである。上述したように、第１傾斜面１１２及び第２傾斜面１１４を形成するために、前記導光部１００の角領域が除去されるので、除去された角領域に対応する表示装置の表示パネルは光が供給されない。従って、表示パネルに光を供給して像を表示することができる前記導光部１００の有効領域５００は入射面１１０から所定距離Ａほど離れて位置する。
【００３５】
図６に示すように、前記第１傾斜面１１２及び第２傾斜面１１４に位置する前記第１周辺発光体２１０及び第２周辺発光体２２０は所定の射出角ＥＡで前記導光部１００の内部に光を放出する。即ち、第１周辺発光体２１０から放出された第１放射光線２１２及び第２放射光線２１４間で第１放射領域を形成し、前記第２周辺発光体２２０は第３放射光線２２２及び第４放射光線２２４間で第２放射領域を形成する。ここで、各発光体２１０、２２０は前記導光部１００の角に傾斜して位置するので、前記第２放射光線２１４及び第４放射光線２２４は各々の発光体と対向する前記有効領域５００の角方向により近くなる方向に向けられることになる。これにより、有効領域５００の幅ｄは前記第１放射領域と第２放射領域の内部に、完全に含まれるように即ち前記第１放射領域と第２放射領域とによって完全にカバーされるようにすることができる。
【００３６】
ここで、前記第１及び第２傾斜面１１２、１１４と前記入射面１１０との傾斜角（θ）及び前記各発光体２１０、２２０の中心と前記各傾斜面の側面角までの離隔距離Ｂを調節することにより、多様な大きさの幅ｄを有する有効領域５００に光を供給することができる。即ち、入射面１１０と有効領域５００までの距離Ａを一定とした場合、前記有効領域５００の幅ｄが大きくなるほど、前記傾斜角（θ）及び離隔距離Ｂを大きく形成して、前記各発光体２１０、２２０から前記有効領域５００に光が照射される放射領域を大きくすることができる。従って、有効領域５００の幅が増加するとしても広い領域にわたって光が分布されることができるようにする。また、有効領域５００の幅ｄが増加して、前記第１放射領域及び第２放射領域に含まれない有効領域５００が発生する場合には、前記入射面１１０に必要である個数の中央発光体を取り付けることにより、前記第１及び第２放射領域を外れる有効領域５００に光を照射することができる。中央発光体を備える照明装置については、後に説明する。逆に、有効領域５００の幅ｄが小さくなる場合、傾斜角（θ）及び離隔距離Ｂは小さく形成する。望ましくは、有効領域５００の幅ｄが全て第１放射領域及び第２放射領域内部に含まれるように形成しまた前記発光体２１０、２２０から照射される光が前記有効領域５００を外れないようにする。これにより、発光体２１０、２２０の光効率を向上させることができるようにする。輝度向上という側面で、この場合にも入射面１１０に複数の中央発光体を備えることができる。
【００３７】
図７は発光体の傾斜角と放射領域間の関係を説明するための図面である。図７で破線は有効領域の幅の一部を示し、これと対向する実線は入光面と前記入光面に位置する発光体から放射される光線を示している。また、二点鎖線は、前記入光面が傾斜角（θ）ほど傾いた場合、発光体から放射される光線を示している。
【００３８】
図７に示すように、傾斜角を有しない従来の照明装置で放射領域は発光体の中心部から最外郭放射光線までの距離である照射距離Ｒ１に比例し、前記照射距離Ｒ１は次の式で示される。
【数１】
【００３９】
一方、傾斜角（θ）を有する傾斜面に発光体が位置する場合、放射領域は最外郭放射光線による照射距離が増加することにより増加する。ここで、発光体の傾斜により増加した照射距離Ｒ２は次の式で示される。
【数２】
【００４０】
従って、発光体の光が照射される領域である放射領域は前記傾斜角（θ）が大きくなるほど大きく形成される。図６に示したように、光を発生する発光体は前記導光部１００の両角部傾斜面に位置するので、各発光体による照射距離の和（厳密には図７でＲ２で示した部分とは線Ｚに関し逆の左側の照射距離を含めた和）が前記有効領域５００の幅ｄより大きくなるようにすることができることになる。これにより、前記角部に傾斜するように発光体を位置させることにより、前記有効領域５００の幅ｄ全てを照射することができるようになる。
【００４１】
一方、傾斜角（θ）の大きさが９０−ＥＡ／２である場合には、照射距離Ｒ２は無限大になって、前記発光体で発生された光は、前記有効領域５００方向へ収斂されず発散され、有効領域５００に供給されずに消失する光が存在して光効率が顕著に減少される。従って、前記傾斜角（θ）は少なくとも９０−ＥＡ／２より小さく形成されなければならない。
【００４２】
一実施形態として、射出角１２０°であるＬＥＤを使用する場合、前記傾斜角（θ）は３０°より小さく形成して、前記発光体で発生された光が前記導光板に吸収されることができるように形成する。即ち、傾斜角（θ）は発光体射出角の半分に対応するものの余角より小さい値を有するようにして、前記発光体から射出した光が前記有効領域５００を外れて照射されないようにする。
【００４３】
従って、前記離隔距離Ｂと傾斜角（θ）を調節することにより、多様な大きさの導光部で輝度均一性を阻害せずに、発光体の数を減少させることができる。本実施形態の場合には、三つの発光体を二つに減少させた照明装置を開示しているが、四つ以上の発光体を有する場合にも同様に適用されることができる。
【００４４】
従って、従来の照明装置で発光体の個数を減少させながら、前記第４放射光線２２４と前記第２放射光線２１４間で、光が到達しないことにより暗部が発生する問題点も改善することができる。これにより、発光体の個数も減少させると同時に前記導光部１００の明部及び暗部による射出面での輝度均一性低下も防止することができる。
【００４５】
図８および図９は、入射面に対応する中央発光体を備える照明装置を概略的に示す図である。図８は入射面１１０と対応して位置する中央発光体２３０を一つ含む照明装置を示し、図９は二つの中央発光体を備える照明装置を示す。
【００４６】
図８および図９によると、前記第１周辺発光体２１０と第２周辺発光体２２０からの光が交差する領域Ｃに光量が集中されるように前記入射面１１０の中央部に一つ以上の中央発光体２３０が配置される。特に、導光部の両角部に位置する発光体の照射距離（図７のＲ２）の和が前記有効領域５００の幅ｄより小さい場合には、前記有効領域５００に光が到達しないことにより、従来のように暗部が発生することになる。前記中央発光体２３０はこのような暗部に光を供給することにより、前記導光部１００の幅の増大による輝度均一性低下を防止するようにする。特に、四つ以上の発光体を供える従来の照明装置で一つ以上の発光体を減少させる場合、前記第１及び第２傾斜面１１２、１１４に位置する発光体を除外したその他発光体は、入射面１１０に対向して暗部ができないよう配置して輝度均一性低下を防止するようにする。
【００４７】
〈第２実施例〉
図１０は本発明の第２実施形態による照明装置を概略的に示す平面図である。本発明の第２実施形態による照明装置は発光体を備える光源部および傾斜面を備える入射面が前記導光部の両側端に、対に設けられることを除外しては、第１実施形態による照明装置と同一の構造を有する。従って、第１実施形態による照明装置と同一の部材及び部分は同一の参照符号を使用し、特別の説明がない限り同一の機能を有するものとする。
【００４８】
図１０に示すように、後面１２０の両側端には導光部１００の幅方向中心線に対して、第１傾斜面１１２と対称的に位置する第３傾斜部１２２、前記第２傾斜部１１４と対称的に位置する第４傾斜部１２４が形成される。また、前記第１光源部２００と対称的に位置する第２光源部を備える。一実施形態として、前記第２光源部は光を発生する発光体及び前記発光体を支持する支持台で形成される。前記発光体は前記第３傾斜部１２２と対応して位置する第３周辺発光体３１０、前記第４傾斜部１１８と対応して位置する第４周辺発光体３２０及び後面１２０中央部に選択的に位置する第２周辺発光体３３０を含む。ここで、第２周辺発光体３３０は一つ以上形成されることができる。
【００４９】
従って、導光部１００の有効領域５００は第１実施形態と比較して狭く形成されるが（後面にも傾斜部が存在するので有効領域は短くなる）、バックライトアセンブリ９００の輝度及び輝度均一性は向上される。また、バックライトアセンブリの輝度均一性を阻害せずに、前記発光体の節減効果を倍加させることができる。
【００５０】
図１１は本発明の第１実施形態による照明装置をバックライトアセンブリに用いた表示装置の概略的な分解斜視図である。
【００５１】
図１１に示すように、表示装置１０００は画像データにより画像を示すためのディスプレーユニット７００、画像を形成するための光を発生するバックライトアセンブリ９００及び光効率を向上するための集光シート８１０と反射シート８２０とを含む。
【００５２】
前記ディスプレーユニット７００は外部装置で供給された電気信号により画像を表現する。一実施形態として、前記ディスプレーユニット７００は画像を表現するための画素が備えられたカラーフィルタ基板７１４、前記カラーフィルタ基板７１４の下部に位置し、前記各画素を電気的に制御する薄膜トランジスター基板７１２及び前記カラーフィルタ基板７１４と薄膜トランジスター基板７１２間に位置して両基板７１２、７１４間に形成される電場の強さにより光透過率を調節する液晶（図示せず）を含む。
【００５３】
前記薄膜トランジスター基板７１２は画像信号を供給して制御するための複数の部品（図示せず）を周辺部に備える。前記部品（符号は付していない）は薄膜トランジスターのゲートラインとデータラインに駆動信号及びタイミング信号を印加することにより、前記液晶の配列角と配列時期を制御する。
【００５４】
前記ディスプレーユニット７００の下には前記ディスプレーユニット７００に均一な光を提供するためのバックライトアセンブリ９００が備えられる。
【００５５】
前記バックライトアセンブリ９００は前記ディスプレーユニット７００に光を案内する導光板９１０及び前記導光板９１０に光を供給する複数の発光体９２０を含む。ここで、前記導光板９１０は所定の厚さを有する平板として、角部分が除去された直六面体形状を有する。即ち、前記導光板９１０は互いに対向する角部分が除去されることにより形成された第１及び第２傾斜面９１２、前記第１及び第２傾斜面９１２と隣接する入射面９１１を含む。一実施形態として、前記導光板９１０は前記発光体９２０が位置する側端から対向する側端方向へ厚さが小さくなるくさび形状で形成されることができる。また、前記導光板９１０の幅方向中心線に対して前記第１及び第２傾斜面９１２と対称的に位置する一対の傾斜面をさらに含むことができ、この場合これに対応して前記発光体も前記導光板９１０の両端に設けられる。
【００５６】
前記発光体９２０は前記第１傾斜面９１２と対向して位置する第１発光体９２０ａ、前記第２傾斜面９１２と対向して位置する第２発光体９２０ｂ及び前記入射面９１１と対向して選択的に位置する一つ以上の中央発光体９２０ｃを含む。この時、発光体９２０はバックライトアセンブリ９００及びディスプレーユニット７００を含む受容体に含まれ、又は別途の発光体支持部により支持、固定されることができる。また、前記発光体９２０の一実施形態としてＬＥＤを使用することができる。
【００５７】
前記導光板９１０内部に入射された光が放出される射出面９３０と、前記ディスプレーユニット７００間には前記射出面９３０から任意の角度に射出される光を射出面９３０の正面方向に変化させ、正面輝度を改良することができる複数の拡散シート８１０が備えられる。また、導光板９１０の下部には前記射出面９３０と対向する背面で透過された光を再び導光板内部に反射させるための反射板８２０を含む。前記導光板９１０に入射された光は、拡散シート８１０及び反射シート８２０を通じて光効率を高くする。
【００５８】
前記発光体９２０で光が発生されると、前記入射面９１１、前記第１及び第２傾斜面９１２を通じて前記導光板９１０の内部に入射され、反射及び屈折を通じて前記射出面９３０を通じて前記ディスプレーユニット７００に射出され画像を表示することになる、ここで、前記直六面体形状の角部に対応する前記第１及び第２傾斜面９１２に発光体を位置させることにより、従来の入射面９１１と平行に発光体を配列する場合と比較して、輝度均一性を向上することができるという長所がある。特に、消耗電力節減のために前記発光体の個数を減少させても、前記第１及び第２傾斜面に位置する発光体の照射領域が前記入射面９１１の全面を含むことにより、発光体間で光が到達しない暗部による輝度均一性低下を防止することができるという長所がある。
【００５９】
特に、前記発光体としてＬＥＤを使用する場合、ＬＥＤ自体の価格が高価であり、中小型表示装置で電力消耗が最も多い部品であるので、ＬＥＤ数を減少させる問題は表示装置の原価節減と使用電力の効率を向上させるために重要な問題である。本発明の一実施形態による表示装置によると、導光板の形状を変更することにより、輝度均一性を阻害せずに、所要ＬＥＤ数を減少させることにより、表示装置の製造原価及び消耗電力を減少させることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によると、光を伝達する導光板の角部を除去して傾斜面を形成し、光を発生する発光体を前記傾斜面に配置させることにより、発光体の放射領域を拡張させる。したがって、発光体の個数を減少させる場合、発光体と発光体の間の間隔を遠ざけても、光が供給されない領域を除去することができる。これにより、光が供給される明部と暗部が導光板の入射面に沿って交代に発生することを防止することができ、輝度均一性を向上させることができる。
【００６２】
従って、従来の照明装置と比較して輝度均一性を低下させずに、必要とされる発光体の個数を減少させることができ、これにより照明装置の製造原価を低下させ、電力使用の効率性を向上させることができる。特に、上述した照明装置をバックライトアセンブリに使用する表示装置の場合には、導光板の形状変更と発光体の配置を変更することにより製造原価及び消耗電力を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の中小型液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】 図１に示した従来の小型液晶表示装置のバックライトアセンブリに用いた照明装置の光供給状態を概略的に示した図である。
【図３】 図２に示した照明装置のＬＥＤを三つに減少させた後の光供給状態を概略的に示した図である。
【図４】 本発明の第１実施形態による照明装置の概略的な構造を示す分解斜視図である。
【図５】 図４に示した照明装置の入光面を概略的に示した平面図である。
【図６】 図４に示した照明装置における光供給装置からの光路を説明するための参考図である。
【図７】 発光体の傾斜角と放射領域との間の関係を説明するための図である。
【図８】 入光面に対面する中央発光体を備える照明装置を概略的に示す図である。
【図９】 入光面に対面する中央発光体を備える照明装置を概略的に示す図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態による照明装置を概略的に示す平面図である。
【図１１】 本発明の第１実施形態による照明装置をバックライトアセンブリに用いた表示装置の概略的な分解斜視図である。
【符号の説明】
１００ 導光板
１１０ 入射面
１１２ 第１傾斜面
１１４ 第２傾斜部
１２０ 後面
１３０ 射出面
１４０ 背面
２１０ 第１周辺発光体
２２０ 第２周辺発光体
２３０ 中央発光体
５００ 有効領域
７００ ディスプレーユニット
９００ バックライトアセンブリ
１０００ 表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置及びこれをバックライトアセンブリに用いた表示装置に関するものであり、より詳細には、光源を導光板の角に配置することにより使用される光源の個数を減少させても表示品質の低下を防止することができる照明装置及びこれをバックライトアセンブリに用いた表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体技術の急速な進歩によって各種電子装置の固体化、低電圧及び低電力化と共に電子機器の小型及び軽量化に従って新しい環境に適合する電子ディスプレー装置、即ち薄くて軽くかつ低い駆動電圧及び低い消費電力の特性を備えた平板パネル型ディスプレー装置に対する要求が急激に増大している。現在開発されたいろいろの平板ディスプレー装置のうちで、液晶表示装置は他のディスプレー装置に比べて薄くて軽く、低い消費電力及び低い駆動電圧を備えていると同時に、従来の陰極線管ディスプレー装置に近い画像表示が可能であるので、多様な電子装置に広範囲に使用されている。
【０００３】
しかし、液晶表示装置は自発的に光を発生できない受光型表示装置であるために、画像を表示するための光源が要求され、これにより表示される画像の品質は付加される光源により決定的に影響を受ける。このような光源を基準にして前記液晶表示装置は、周辺光を用いる反射型と後面光源を用いる透過型で区分される。液晶表示装置の開発初期には、反射型が多く利用されたが、表示画面が大型化され、高品位の画像を表示するために液晶表示パネルの後方に光源を設けるバックライト方式の透過型が広く使用されている。
【０００４】
前記バックライト方式の光源としては、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎａｓｃｅｎｃｅ）、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）、ＣＣＦＬ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）、ＨＣＦＬ（Ｈｏｔ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）などが使用されているが、個人移動端末機とかＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅｓ）などのように小さいディスプレーユニットを有する小型携帯装置の場合には、小型及び低消費電力化のためにＬＥＤを使用する傾向が強い。特に、最近では携帯装置のバッテリ寿命が長くなるよう消費電力を減少させるための努力が増大しており、これによりＬＥＤ個数を減少させることができる技術開発をしている。
【０００５】
図１は上述したような従来の中小型液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【０００６】
図１に示すように、従来の中小型液晶表示装置９０は像を表示するための液晶表示パネル１０、前記液晶表示パネル１０に光を供給するバックライトアセンブリ２０及び光を反射させるための反射シート３０とを含む。
【０００７】
前記液晶表示パネル１０は画像を表現するための画素が備えられた上部基板１２、前記上部基板１２の下部に位置して前記各画素を電気的に制御するスイッチング素子１６を備える下部基板１４及び前記上部基板１２と下部基板１４間に位置して印加される電場の強さにより光の透過率を調節する液晶（図示せず）とを含む。
【０００８】
前記バックライトアセンブリは光を発生する光源２２及び発生された光を前記液晶表示パネル１０に案内するための導光板を含む。前記光源２２は導光板２４の一側面又は両側面に位置し、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）で形成される。前記バックライトアセンブリの下部には前記導光板から漏洩した光を前記液晶表示パネル１０の方向に反射させ、光効率を向上させるための反射シート３０が備えられている。
【０００９】
外部で提供される画像データに対応して前記スイッチング素子は特定画素に電力を供給する。これにより、特定画素に対応する前記上部基板と下部基板間に電場が形成され、このような電場により前記液晶の配列角が変わる。前記液晶の配列角変化によりバックライトに供給される光の透過率が変更され、これにより所望である画像を形成することになる。
【００１０】
上述したような中小型液晶表示装置において、前記ＬＥＤは装置の必要により複数個が要求されるが、ＬＥＤ費用が高いので、ＬＥＤが増加するほど中小型液晶表示装置が用いられた装置の部品原価を上昇させる主な要因になる。これにより、前記ＬＥＤの個数を減少させる方向へ研究開発が進められており、上述したように消耗電力を最少限に減少させるためにも、ＬＥＤの個数を減少させる努力をしている。しかし、費用及び電力消耗を節減するためにＬＥＤ個数を減少させると、輝度と表示装置の表示品質が悪くなるという問題点がある。特に、ＬＥＤによる原価節減が輝度減少による不利益を甘受するほどの価値があるとしても、表示品質の悪化はＬＥＤ個数を減少させることに対する制約要因になる。
【００１１】
図２は図１に示した従来の小型液晶表示装置のバックライトアセンブリに用いられた照明装置の光供給状態を概略的に示した図であり、図３は図２に示した照明装置のＬＥＤを三つに減少させた後の光供給状態を概略的に示した図である。
【００１２】
現在、広く利用されているＬＥＤ２２は点光源の発光体として約１２０°の射出角の部分において中央対比約半分の光量を示すことが知られている。従って、ＬＥＤ２２の正面方向に対して時計及び反時計方向へ６０°角度的に離れた導光板領域（図２の▲２▼）に到達する周辺光２２ａの光量は前記ＬＥＤ２２の正面方向に位置する導光板領域（図２の▲１▼）に到達する中心光２２ｂの光量の半分にすぎない。従って、図２に示したように、互いに隣接するＬＥＤ２２の一対のものの周辺光２２ａが導光板の同じ点（図２の▲２▼）に向けられるように、前記ＬＥＤを配置することにより光量減少による輝度低下を防止している。
【００１３】
上述したような従来の照明装置を液晶表示装置のバックライトアセンブリに使用する場合には、ＬＥＤ２２の個数を減少させると、図３に示したように隣接する前記ＬＥＤ２２の一対の周辺光２２ａ間には光が到達されない。従って、ＬＥＤ２２の射出領域に対応する前記導光板２４の領域（Ｂ領域）は前記周辺光２２ａ間に対応する前記導光板２４の領域（Ａ領域）より相対的に明るく形成される。このような光量の差異は、前記導光板２４の上部に位置する液晶表示パネル１０上に相対的に明るい部分と暗い部分が交互に生じるという結果をもたらすことにより、液晶表示装置の表示品質を低下させる。
【００１４】
このような表示品質の低下を防止するために、光が入射される入射面にレンズの機能を有することができる凹部と凸部を備える導光板、光散乱を効果的に実施することができる微細凹凸を備える導光板、光の反射を促進することができる鏡面構造を有する導光板などが提示されている。しかし、このような導光板は全て光源から生成された光を再び反射させ、前記導光板２４内部に入射させる構造であるので、輝度を減少させることを防止し得ないという限界がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＬＥＤ個数を減少させ、これによる輝度均一性の低下を最少化することができる照明装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、ＬＥＤ個数を減少させ、これによる輝度均一性の低下を最少化することができる照明装置をバックライトアセンブリに用いることにより、表示品質を低下させずに、消耗されるＬＥＤ個数を減少させた表示装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述した第１目的を達成するための本発明は、光を入射させる入射面と、前記入射面と対向する後面と、入射された光が射出される射出面と、前記入射面及び射出面に垂直な両側面とを備え、前記入射面と一側面が隣接する角を前記入射面に対し所定の角度に切断することにより形成された第１傾斜面を含む導光部であり、当該導光部の長さ方向中心線に対して前記第１傾斜面と対称的に形成された第２傾斜面をさらに含む導光部と、前記第１傾斜面と対応して位置する第１周辺発光体及び前記入射面に対応して位置する第１中央発光体と、前記第２傾斜面に対応して位置する第２周辺発光体とを備え、前記各々の発光体は所定の射出角で光を放出するものである第１光源部と、を含み、前記第１傾斜面と前記入射面及び前記第２傾斜面と前記入射面とがなす傾斜角は（９０−射出角／２）より小さいことを特徴とする照明装置である。
【００１８】
望ましい例では、前記導光部は前記後面と前記側面が隣接する角部が切断され、前記導光部の幅方向中心線に対して、前記第１傾斜面と対称的に形成された第３傾斜面及び前記第２傾斜面と対称的に形成された第４傾斜面をさらに含み、前記第３傾斜面と対応して位置する第３周辺発光体、前記第４傾斜面と対応して位置する第４周辺発光体及び前記後面に対応して位置する第２中央発光体とを備える第２光源部をさらに含む。
【００１９】
前記発光体は発光ダイオードを利用する。
【００２０】
上述した第２目的を達成するための本発明は、光を入射させる入射面と、前記入射面に対向する後面と、入射された光が射出される射出面と、前記入射面及び射出面に垂直である両側面を備えて、前記入射面と一側面が隣接する角部を前記入射面に対しと所定の角度に切断することにより形成された第１傾斜面を含む導光部であり、当該導光部の長さ方向の中心線に対して、前記第１傾斜面と対称的に形成された第２傾斜面をさらに含む導光部と、前記第１傾斜面に対応して位置する第１周辺発光体及び前記入射面に対応して位置する第１中央発光体と、前記第２傾斜面に対応して位置する第２周辺発光体とを備え、各々の発光体が所定の射出角で光を放出するものである第１光源部を含むバックライトアセンブリと、前記射出面の上部に位置して前記バックライトアセンブリから供給された光を利用して像を表示するディスプレーユニットと、を含み、前記第１傾斜面と前記入射面及び前記第２傾斜面と前記入射面間の傾斜角は（９０−射出角／２）より小さいことを特徴とする表示装置である。
【００２１】
望ましい例では、前記導光部は前記後面と前記側面が隣接する角部を除去することにより、前記導光部の幅方向中心線に対して前記第１傾斜面と対称的に形成された第３傾斜面と、前記第２傾斜面に対称的に形成された第４傾斜面をさらに含み、前記第３傾斜面と対応して位置する第３周辺発光体と、前記第４傾斜面と対応して位置する第４周辺発光体及び前記後面と対応して位置する第２中央発光体を備える第２光源部がさらに設けられる。
【００２２】
前記発光体は発光ダイオードを利用する。
【００２３】
また、前記射出面の上部に前記ディスプレーユニットへの集光効率を向上するための複数の光拡散部材をさらに含み、前記バックライトアセンブリの下部に光を反射するための反射部材をさらに含むことができる。前記ディスプレーユニットは、色を表現するための画素が備えられたカラーフィルタ基板と、前記カラーフィルタ基板下部に位置し、前記各画素を電気的に制御する薄膜トランジスターを備える薄膜トランジスター基板と、前記カラーフィルタ基板と薄膜トランジスター基板間に位置して印加される電場の強さにより光透過率を調節する液晶を含む。
【００２４】
本発明によると、光源の位置を導光部の角に配置することにより、光源の数を減少させても輝度均一性の低下及びこれによる表示装置の表示品質を防止することができるという長所がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の望ましい一実施形態をより詳細に説明する。
【００２６】
〈第１実施例〉
図４は本発明の第１実施形態による照明装置の概略的な構造を示す分解斜視図である。図５は図４に示した照明装置の入射面近傍を概略的に示した平面図である。以下の記載で導光部１００の幾何学的中心０を通り前記入光面１１０を貫通する線を長さ方向中心線と称し、これと垂直である直線で前記導光部１００の幾何学的中心０を貫通する線を前記導光部１００の幅方向中心線と称する。
【００２７】
図４及び図５に示すように、照明装置９００は光を案内するための導光部１００及び前記導光部１００に光を供給する第１光源部２００を含む。
【００２８】
前記導光部１００は一実施形態として、所定の厚さを有する多角形形状の平板で形成され、光が流入する入射面１１０、前記入射面と対向する後面１２０、入射された光が流出する射出面１３０、前記射出面１３０と対向する背面１４０及び前記入射面及び射出面に垂直に位置し、前記導光部１００の厚さを決定する一対の側面１５０を備える。前記一対の側面１５０は第１側面１５０ａ及びこれと対向する第２側面１５０ｂにより構成される。前記導光部１００は一実施形態として機械的強度が高く耐火性が優れ、透明体で形成され、可視光線に対する透過率が優れるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）系列の材料で形成され、射出成形により製造される。
【００２９】
前記導光部１００の基底部には入射した光を前記射出面方向へ反射するための光散乱部材を含む。一実施形態として、前記背面１４０上に入射された光を縦方向へ散乱させることができる光散乱インク（図示せず）を印刷したり、光を反射、屈折又は散乱させることができる幾何学的の構造体（図示せず）を成形することができる。
【００３０】
前記第１側面１５０ａと前記入射面１１０が隣接する前記導光部１００の角領域は前記入射面１１０に対し所定の傾斜角（θ）をなすように、前記射出面１３０及び背面１４０に対して垂直方向へ除去され、第１傾斜面１１２を形成する。従って、第１傾斜面１１２は前記射出面１３０及び背面１４０と垂直であり、前記入射面１１０から傾斜角（θ）ほど傾いて、前記第１側面１５０ａと隣接する。望ましくは、導光部１００の長さ方向中心線に対して前記第１傾斜面１１２と対称となるように、前記第２側面１５０ｂ及び前記入射面１１０が隣接する導光部１００の角領域を除去することにより、第２傾斜面１１４を形成する。これにより、前記導光部１００の形状を導光部１００の長さ方向中心線に対して対称になるように形成して、前記導光部１００の（荷重分布）を中心線に対して対称になるように形成することができる。
【００３１】
前記導光部１００の厚さを決定する側面１５０の幅は、前記入射面１１０から前記後面１２０方向へ線形的に減少してくさび形状で形成されることができる。これにより、前記入射面１１０に入射された光の射出面１３０に対する入射角を減少させることにより、前記射出面１３０の全面にわたって均一に光を射出させることができ、表示装置の軽量化及び薄型化に対する要求を満足させることができる。
【００３２】
前記第１光源部２００は光を発生する発光体及び前記発光体を支持する支持台２９０を含む。一実施形態として、前記発光体は前記第１傾斜面１１２に対応して位置する第１周辺発光体２１０と前記第２傾斜面１１４に対応して位置する第２周辺発光体２２０で形成される。しかし、前記入射面１１０に対応して位置する複数の中央発光体をさらに含むことができる。支持台２９０は前記第１傾斜面１１２、第２傾斜面１１４及び入射面１１０と各々平行に位置する第１面２９２、第２面２９４及び第３面２９６を備えて一体に形成される。前記第１面乃至第３面２９２、２９４、２９６には、前記発光体を固定することができる固定部（図示せず）が形成される。発光体が固定された前記支持台２９０を前記導光部１００の入射面１１０と対応するように設けると、前記第１傾斜面１１２、第２傾斜面１１４及び入射面１１０に隣接して発光体が位置することになる。本実施形態の場合には、別途の支持台を利用して発光体を導光部の一側面に固定しているが、導光部１００の側面に一体に発光体を固定することができる場合には、前記支持台を必ずしも必要としない。
【００３３】
ここで、前記発光体２１０、２２０としては、一実施形態として小型化の必要性を充足することができる発光ダイオードを利用する。ＬＥＤは電流が流れると光を放出するダイオードの一種であり、適正な価格で信頼性が高く変調が容易であり、動作が安定しているというなどの長所がある。特に、前記ＬＥＤは点光源の機能を有するが、所定の射出角範囲内で光を放射する特徴があり、正面方向を基準に時計及び反時計方向へ各々約６０°の放射領域を形成して１２０°の射出角を有する。この時、前記ＬＥＤの正面から６０°を形成する放射領域の周辺部に射出される光量は射出角が０°である方向、即ち、ＬＥＤの正面方向に射出される光量の約１／２に該当する。
【００３４】
図６は図４に示した照明装置の光供給過程を説明するための参考図である。図６で、前記支持台と導光部は結合されており、理解のために前記支持台は示していない。また、図６に示した破線（ａ）で示される領域５００は、前記導光部の有効領域５００を示すもので、これは一実施形態として前記照明装置をバックライトアセンブリに使用する表示装置で、前記射出面１３０（図４）の上部に位置する表示パネルに光を供給して有効に画像を形成することができる領域を示したものである。上述したように、第１傾斜面１１２及び第２傾斜面１１４を形成するために、前記導光部１００の角領域が除去されるので、除去された角領域に対応する表示装置の表示パネルは光が供給されない。従って、表示パネルに光を供給して像を表示することができる前記導光部１００の有効領域５００は入射面１１０から所定距離Ａほど離れて位置する。
【００３５】
図６に示すように、前記第１傾斜面１１２及び第２傾斜面１１４に位置する前記第１周辺発光体２１０及び第２周辺発光体２２０は所定の射出角ＥＡで前記導光部１００の内部に光を放出する。即ち、第１周辺発光体２１０から放出された第１放射光線２１２及び第２放射光線２１４間で第１放射領域を形成し、前記第２周辺発光体２２０は第３放射光線２２２及び第４放射光線２２４間で第２放射領域を形成する。ここで、各発光体２１０、２２０は前記導光部１００の角に傾斜して位置するので、前記第２放射光線２１４及び第４放射光線２２４は各々の発光体と対向する前記有効領域５００の角方向により近くなる方向に向けられることになる。これにより、有効領域５００の幅ｄは前記第１放射領域と第２放射領域の内部に、完全に含まれるように即ち前記第１放射領域と第２放射領域とによって完全にカバーされるようにすることができる。
【００３６】
ここで、前記第１及び第２傾斜面１１２、１１４と前記入射面１１０との傾斜角（θ）及び前記各発光体２１０、２２０の中心と前記各傾斜面の側面角までの離隔距離Ｂを調節することにより、多様な大きさの幅ｄを有する有効領域５００に光を供給することができる。即ち、入射面１１０と有効領域５００までの距離Ａを一定とした場合、前記有効領域５００の幅ｄが大きくなるほど、前記傾斜角（θ）及び離隔距離Ｂを大きく形成して、前記各発光体２１０、２２０から前記有効領域５００に光が照射される放射領域を大きくすることができる。従って、有効領域５００の幅が増加するとしても広い領域にわたって光が分布されることができるようにする。また、有効領域５００の幅ｄが増加して、前記第１放射領域及び第２放射領域に含まれない有効領域５００が発生する場合には、前記入射面１１０に必要である個数の中央発光体を取り付けることにより、前記第１及び第２放射領域を外れる有効領域５００に光を照射することができる。中央発光体を備える照明装置については、後に説明する。逆に、有効領域５００の幅ｄが小さくなる場合、傾斜角（θ）及び離隔距離Ｂは小さく形成する。望ましくは、有効領域５００の幅ｄが全て第１放射領域及び第２放射領域内部に含まれるように形成しまた前記発光体２１０、２２０から照射される光が前記有効領域５００を外れないようにする。これにより、発光体２１０、２２０の光効率を向上させることができるようにする。輝度向上という側面で、この場合にも入射面１１０に複数の中央発光体を備えることができる。
【００３７】
図７は発光体の傾斜角と放射領域間の関係を説明するための図面である。図７で破線は有効領域の幅の一部を示し、これと対向する実線は入光面と前記入光面に位置する発光体から放射される光線を示している。また、二点鎖線は、前記入光面が傾斜角（θ）ほど傾いた場合、発光体から放射される光線を示している。
【００３８】
図７に示すように、傾斜角を有しない従来の照明装置で放射領域は発光体の中心部から最外郭放射光線までの距離である照射距離Ｒ１に比例し、前記照射距離Ｒ１は次の式で示される。
【数１】
一方、傾斜角（θ）を有する傾斜面に発光体が位置する場合、放射領域は最外郭放射光線による照射距離が増加することにより増加する。ここで、発光体の傾斜により増加した照射距離Ｒ２は次の式で示される。
【数２】
従って、発光体の光が照射される領域である放射領域は前記傾斜角（θ）が大きくなるほど大きく形成される。図６に示したように、光を発生する発光体は前記導光部１００の両角部傾斜面に位置するので、各発光体による照射距離の和（厳密には図７でＲ２で示した部分とは線Ｚに関し逆の左側の照射距離を含めた和）が前記有効領域５００の幅ｄより大きくなるようにすることができることになる。これにより、前記角部に傾斜するように発光体を位置させることにより、前記有効領域５００の幅ｄ全てを照射することができるようになる。
【００４１】
一方、傾斜角（θ）の大きさが９０−ＥＡ／２である場合には、照射距離Ｒ２は無限大になって、前記発光体で発生された光は、前記有効領域５００方向へ収斂されず発散され、有効領域５００に供給されずに消失する光が存在して光効率が顕著に減少される。従って、前記傾斜角（θ）は少なくとも９０−ＥＡ／２より小さく形成されなければならない。
【００４２】
一実施形態として、射出角１２０°であるＬＥＤを使用する場合、前記傾斜角（θ）は３０°より小さく形成して、前記発光体で発生された光が前記導光板に吸収されることができるように形成する。即ち、傾斜角（θ）は発光体射出角の半分に対応するものの余角より小さい値を有するようにして、前記発光体から射出した光が前記有効領域５００を外れて照射されないようにする。
【００４３】
従って、前記離隔距離Ｂと傾斜角（θ）を調節することにより、多様な大きさの導光部で輝度均一性を阻害せずに、発光体の数を減少させることができる。本実施形態の場合には、三つの発光体を二つに減少させた照明装置を開示しているが、四つ以上の発光体を有する場合にも同様に適用されることができる。
【００４４】
従って、従来の照明装置で発光体の個数を減少させながら、前記第４放射光線２２４と前記第２放射光線２１４間で、光が到達しないことにより暗部が発生する問題点も改善することができる。これにより、発光体の個数も減少させると同時に前記導光部１００の明部及び暗部による射出面での輝度均一性低下も防止することができる。
【００４５】
図８および図９は、入射面に対応する中央発光体を備える照明装置を概略的に示す図である。図８は入射面１１０と対応して位置する中央発光体２３０を一つ含む照明装置を示し、図９は二つの中央発光体を備える照明装置を示す。
【００４６】
図８および図９によると、前記第１周辺発光体２１０と第２周辺発光体２２０からの光が交差する領域Ｃに光量が集中されるように前記入射面１１０の中央部に一つ以上の中央発光体２３０が配置される。特に、導光部の両角部に位置する発光体の照射距離（図７のＲ２）の和が前記有効領域５００の幅ｄより小さい場合には、前記有効領域５００に光が到達しないことにより、従来のように暗部が発生することになる。前記中央発光体２３０はこのような暗部に光を供給することにより、前記導光部１００の幅の増大による輝度均一性低下を防止するようにする。特に、四つ以上の発光体を供える従来の照明装置で一つ以上の発光体を減少させる場合、前記第１及び第２傾斜面１１２、１１４に位置する発光体を除外したその他発光体は、入射面１１０に対向して暗部ができないよう配置して輝度均一性低下を防止するようにする。
【００４７】
〈第２実施例〉
図１０は本発明の第２実施形態による照明装置を概略的に示す平面図である。本発明の第２実施形態による照明装置は発光体を備える光源部および傾斜面を備える入射面が前記導光部の両側端に、対に設けられることを除外しては、第１実施形態による照明装置と同一の構造を有する。従って、第１実施形態による照明装置と同一の部材及び部分は同一の参照符号を使用し、特別の説明がない限り同一の機能を有するものとする。
【００４８】
図１０に示すように、後面１２０の両側端には導光部１００の幅方向中心線に対して、第１傾斜面１１２と対称的に位置する第３傾斜部１２２、前記第２傾斜部１１４と対称的に位置する第４傾斜部１２４が形成される。また、前記第１光源部２００と対称的に位置する第２光源部を備える。一実施形態として、前記第２光源部は光を発生する発光体及び前記発光体を支持する支持台で形成される。前記発光体は前記第３傾斜部１２２と対応して位置する第３周辺発光体３１０、前記第４傾斜部１１８と対応して位置する第４周辺発光体３２０及び後面１２０中央部に選択的に位置する第２周辺発光体３３０を含む。ここで、第２周辺発光体３３０は一つ以上形成されることができる。
【００４９】
従って、導光部１００の有効領域５００は第１実施形態と比較して狭く形成されるが（後面にも傾斜部が存在するので有効領域は短くなる）、バックライトアセンブリ９００の輝度及び輝度均一性は向上される。また、バックライトアセンブリの輝度均一性を阻害せずに、前記発光体の節減効果を倍加させることができる。
【００５０】
図１１は本発明の第１実施形態による照明装置をバックライトアセンブリに用いた表示装置の概略的な分解斜視図である。
【００５１】
図１１に示すように、表示装置１０００は画像データにより画像を示すためのディスプレーユニット７００、画像を形成するための光を発生するバックライトアセンブリ９００及び光効率を向上するための集光シート８１０と反射シート８２０とを含む。
【００５２】
前記ディスプレーユニット７００は外部装置で供給された電気信号により画像を表現する。一実施形態として、前記ディスプレーユニット７００は画像を表現するための画素が備えられたカラーフィルタ基板７１４、前記カラーフィルタ基板７１４の下部に位置し、前記各画素を電気的に制御する薄膜トランジスター基板７１２及び前記カラーフィルタ基板７１４と薄膜トランジスター基板７１２間に位置して両基板７１２、７１４間に形成される電場の強さにより光透過率を調節する液晶（図示せず）を含む。
【００５３】
前記薄膜トランジスター基板７１２は画像信号を供給して制御するための複数の部品（図示せず）を周辺部に備える。前記部品（符号は付していない）は薄膜トランジスターのゲートラインとデータラインに駆動信号及びタイミング信号を印加することにより、前記液晶の配列角と配列時期を制御する。
【００５４】
前記ディスプレーユニット７００の下には前記ディスプレーユニット７００に均一な光を提供するためのバックライトアセンブリ９００が備えられる。
【００５５】
前記バックライトアセンブリ９００は前記ディスプレーユニット７００に光を案内する導光板９１０及び前記導光板９１０に光を供給する複数の発光体９２０を含む。ここで、前記導光板９１０は所定の厚さを有する平板として、角部分が除去された直六面体形状を有する。即ち、前記導光板９１０は互いに対向する角部分が除去されることにより形成された第１及び第２傾斜面９１２、前記第１及び第２傾斜面９１２と隣接する入射面９１１を含む。一実施形態として、前記導光板９１０は前記発光体９２０が位置する側端から対向する側端方向へ厚さが小さくなるくさび形状で形成されることができる。また、前記導光板９１０の幅方向中心線に対して前記第１及び第２傾斜面９１２と対称的に位置する一対の傾斜面をさらに含むことができ、この場合これに対応して前記発光体も前記導光板９１０の両端に設けられる。
【００５６】
前記発光体９２０は前記第１傾斜面９１２と対向して位置する第１発光体９２０ａ、前記第２傾斜面９１２と対向して位置する第２発光体９２０ｂ及び前記入射面９１１と対向して選択的に位置する一つ以上の中央発光体９２０ｃを含む。この時、発光体９２０はバックライトアセンブリ９００及びディスプレーユニット７００を含む受容体に含まれ、又は別途の発光体支持部により支持、固定されることができる。また、前記発光体９２０の一実施形態としてＬＥＤを使用することができる。
【００５７】
前記導光板９１０内部に入射された光が放出される射出面９３０と、前記ディスプレーユニット７００間には前記射出面９３０から任意の角度に射出される光を射出面９３０の正面方向に変化させ、正面輝度を改良することができる複数の拡散シート８１０が備えられる。また、導光板９１０の下部には前記射出面９３０と対向する背面で透過された光を再び導光板内部に反射させるための反射板８２０を含む。前記導光板９１０に入射された光は、拡散シート８１０及び反射シート８２０を通じて光効率を高くする。
【００５８】
前記発光体９２０で光が発生されると、前記入射面９１１、前記第１及び第２傾斜面９１２を通じて前記導光板９１０の内部に入射され、反射及び屈折を通じて前記射出面９３０を通じて前記ディスプレーユニット７００に射出され画像を表示することになる、ここで、前記直六面体形状の角部に対応する前記第１及び第２傾斜面９１２に発光体を位置させることにより、従来の入射面９１１と平行に発光体を配列する場合と比較して、輝度均一性を向上することができるという長所がある。特に、消耗電力節減のために前記発光体の個数を減少させても、前記第１及び第２傾斜面に位置する発光体の照射領域が前記入射面９１１の全面を含むことにより、発光体間で光が到達しない暗部による輝度均一性低下を防止することができるという長所がある。
【００５９】
特に、前記発光体としてＬＥＤを使用する場合、ＬＥＤ自体の価格が高価であり、中小型表示装置で電力消耗が最も多い部品であるので、ＬＥＤ数を減少させる問題は表示装置の原価節減と使用電力の効率を向上させるために重要な問題である。本発明の一実施形態による表示装置によると、導光板の形状を変更することにより、輝度均一性を阻害せずに、所要ＬＥＤ数を減少させることにより、表示装置の製造原価及び消耗電力を減少させることができる。
【００６０】
以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できるであろう。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によると、光を伝達する導光板の角部を除去して傾斜面を形成し、光を発生する発光体を前記傾斜面に配置させることにより、発光体の放射領域を拡張させる。したがって、発光体の個数を減少させる場合、発光体と発光体の間の間隔を遠ざけても、光が供給されない領域を除去することができる。これにより、光が供給される明部と暗部が導光板の入射面に沿って交代に発生することを防止することができ、輝度均一性を向上させることができる。
【００６２】
従って、従来の照明装置と比較して輝度均一性を低下させずに、必要とされる発光体の個数を減少させることができ、これにより照明装置の製造原価を低下させ、電力使用の効率性を向上させることができる。特に、上述した照明装置をバックライトアセンブリに使用する表示装置の場合には、導光板の形状変更と発光体の配置を変更することにより製造原価及び消耗電力を低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の中小型液晶表示装置の構造を概略的に示す分解斜視図である。
【図２】 図１に示した従来の小型液晶表示装置のバックライトアセンブリに用いた照明装置の光供給状態を概略的に示した図である。
【図３】 図２に示した照明装置のＬＥＤを三つに減少させた後の光供給状態を概略的に示した図である。
【図４】 本発明の第１実施形態による照明装置の概略的な構造を示す分解斜視図である。
【図５】 図４に示した照明装置の入光面を概略的に示した平面図である。
【図６】 図４に示した照明装置における光供給装置からの光路を説明するための参考図である。
【図７】 発光体の傾斜角と放射領域との間の関係を説明するための図である。
【図８】 入光面に対面する中央発光体を備える照明装置を概略的に示す図である。
【図９】 入光面に対面する中央発光体を備える照明装置を概略的に示す図である。
【図１０】 本発明の第２実施形態による照明装置を概略的に示す平面図である。
【図１１】 本発明の第１実施形態による照明装置をバックライトアセンブリに用いた表示装置の概略的な分解斜視図である。
【符号の説明】
１００ 導光板
１１０ 入射面
１１２ 第１傾斜面
１１４ 第２傾斜部
１２０ 後面
１３０ 射出面
１４０ 背面
２１０ 第１周辺発光体
２２０ 第２周辺発光体
２３０ 中央発光体
５００ 有効領域
７００ ディスプレーユニット
９００ バックライトアセンブリ
１０００ 表示装置
Claims (13)
- 光を入射させる入射面と、前記入射面と対向する後面と、入射された光が射出される射出面と、前記入射面及び射出面に垂直な両側面とを備え、前記入射面と一側面が隣接する角を前記入射面に対し所定の角度に切断することにより形成された第１傾斜面を含む導光部であり、当該導光部の長さ方向中心線に対して前記第１傾斜面と対称的に形成された第２傾斜面をさらに含む導光部と、
前記第１傾斜面と対応して位置する第１周辺発光体及び前記入射面に対応して位置する第１中央発光体と、前記第２傾斜面に対応して位置する第２周辺発光体とを備え、前記各々の発光体は所定の射出角で光を放出するものである第１光源部と、を含み、
前記第１傾斜面と前記入射面及び前記第２傾斜面と前記入射面とがなす傾斜角は（９０−射出角／２）より小さいことを特徴とする照明装置。 - 前記導光部は前記後面と前記側面が隣接する角部が切断され、前記導光部の幅方向中心線に対して、前記第１傾斜面と対称的に形成された第３傾斜面及び前記第２傾斜面と対称的に形成された第４傾斜面をさらに含み、
前記第３傾斜面と対応して位置する第３周辺発光体、前記第４傾斜面と対応して位置する第４周辺発光体及び前記後面に対応して位置する第２中央発光体を備える第２光源部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。 - 前記導光部の厚さは前記入射面から前記後面方向に線形的に減少してくさび形状を有することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
- 前記導光部の基底部に形成されて入射された光を、前記射出面方向に散乱させる光散乱部材をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
- 前記発光体は発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
- 光を入射させる入射面と、前記入射面に対向する後面と、入射された光が射出される射出面と、前記入射面及び射出面に垂直である両側面を備えて、前記入射面と一側面が隣接する角部を前記入射面とに対し所定の角度に切断することにより形成された第１傾斜面を
含む導光部であり、当該導光部の長さ方向の中心線に対して、前記第１傾斜面と対称的に形成された第２傾斜面をさらに含む導光部と、
前記第１傾斜面に対応して位置する第１周辺発光体及び前記入射面に対応して位置する第１中央発光体と、前記第２傾斜面に対応して位置する第２周辺発光体とを備え、前記各々の発光体は所定の射出角で光を放出するものである第１光源部を含むバックライトアセンブリと、及び
前記射出面の上部に位置して前記バックライトアセンブリから供給された光を利用して像を表示するディスプレーユニットと、を含み、
前記第１傾斜面と前記入射面及び前記第２傾斜面と前記入射面間の傾斜角は（９０−射出角／２）より小さいことを特徴とする表示装置。 - 前記導光部は前記後面と前記側面が隣接する角部を除去することにより、前記導光部の幅方向中心線に対して前記第１傾斜面と対称的に形成された第３傾斜面と、前記第２傾斜面に対称的に形成された第４傾斜面をさらに含み、前記第３傾斜面と対応して位置する第３周辺発光体と、前記第４傾斜面と対応して位置する第４周辺発光体及び前記後面と対応して位置する第２中央発光体を備える第２光源部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
- 前記導光部の厚さは前記入射面から前記後面方向に線形的に減少してくさび形状であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
- 前記導光部の基底部に形成され入射された光を、前記射出面方向に散乱させる光散乱部材をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
- 前記発光体は発光ダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
- 前記射出面の上部に前記ディスプレーユニットへの集光効率を向上するための複数の光拡散部材をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
- 前記バックライトアセンブリの下部に光を反射するための反射部材をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
- 前記ディスプレーユニットは、色を表現するための画素が備えられたカラーフィルタ基板と、
前記カラーフィルタ基板下部に位置し、前記各画素を電気的に制御する薄膜トランジスターを備える薄膜トランジスター基板と、及び
前記カラーフィルタ基板と薄膜トランジスター基板間に位置して印加される電場の強さにより光透過率を調節する液晶を含むことを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
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