KR100723857B1

KR100723857B1 - 도광판, 면광원장치, 및 표시장치

Info

Publication number: KR100723857B1
Application number: KR1020010008003A
Authority: KR
Inventors: 오까와신고
Original assignee: 가부시키가이샤 엔프라스
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-17
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-02-17
Also published as: JP3891387B2; US6676268B2; KR20010082737A; TW539873B; JP2001228338A; US20020044436A1

Abstract

표시장치의 액정패널은 면광원장치에 의해 조명된다. 면광원장치는 복수의 점 형상 발광체를 구비한 1 차 광원과, 1 차 광원에서 공급된 광을 입사면을 통해 도입하고, 출사면을 통해 출사시키는 도광판을 포함한다. 입사면은 도광판의 코너부에 위치한다. 배면 위에는 광 진행 방향 전환을 위한 다수의 돌기가 형성된다. 각 돌기는 입사면에서 멀어짐에 따라 배면에 근접하는 능선을 제공하도록 형성된 경사면 쌍을 포함한다. 이 경사면 쌍에 의해 도광판 내에 형성되는 굴곡은 입사면에 대응하는 코너부를 향해 개방되도록 배향된다. 각 돌기는, 예를 들어 사각 송곳 형상을 하고 있다. 도광판 안을 코너부로부터 방사상으로 전파하는 광은 돌기가 형성하는 굴곡으로 들어 가며, 경사면 쌍에 의해 방향전환되어 출사면으로 향한다. 출사광은 액정표시패널에 공급된다.

액정표시장치, 액정표시패널, 면광원장치, 도광판, 마이크로 리플렉터

Description

도광판, 면광원장치, 및 표시장치{LIGHT GUIDE PLATE, SURFACE LIGHT SOURCE DEVICE, AND DISPLAY DEVICE}

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 액정표시장치에 적용되는 면광원장치에서 채용되는 도광판을 나타내는 평면도.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 액정표시장치의 개략적인 구조를 나타내는 분해사시도.

도 3a 는 도 1 에 나타낸 도광판에 형성된 마이크로 리플렉터를 나타내는 측면도이고, 도 3b 는 도 1 에 나타낸 도광판에 형성된 마이크로 리플렉터를 나타내는 평면도.

도 4 는 도 1 에 나타낸 도광판에 대하여 각 마이크로 리플렉터의 바로 위에서 보아 내부 반사 경사면이 형성하는 능선이 광의 도래방향과 평행하게 배향된 조건하에서 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 5 는 마이크로 리플렉터에 대한 진입방향을 도 4 의 경우에 있어서의 진입방향 (바로 위에서 보았을 때 능선과 평행) 에서 정방향으로 15 도 어긋나게 하고, 또한 다른 조건은 변경하지 않고 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 6 은 마이크로 리플렉터에 대한 진입방향을 도 4 의 경우에 있어서의 진입방향 (바로 위에서 보았을 때 능선과 평행) 에서 정방향으로 30 도 어긋나게 하고, 또한 다른 조건은 변경하지 않고 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 7 은 마이크로 리플렉터에 대한 진입방향을 도 4 의 경우에 있어서의 진입방향 (바로 위에서 보았을 때 능선과 평행) 에서 정방향으로 45 도 어긋나게 하고, 또한 다른 조건은 변경하지 않고 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 8 은 마이크로 리플렉터에 대한 진입방향을 도 4 의 경우에 있어서의 진입방향 (바로 위에서 보았을 때 능선과 평행) 에서 정방향으로 60 도 어긋나게 하고, 또한 다른 조건은 변경하지 않고 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 9 는 마이크로 리플렉터에 대한 진입방향을 도 4 의 경우에 있어서의 진입방향 (바로 위에서 보았을 때 능선과 평행) 에서 정방향으로 90 도 어긋나게 하고, 또한 다른 조건은 변경하지 않고 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프.

도 10 은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 액정표시장치에 적용되는 면광원장치에서 채용되는 도광판에 대하여 그 입사면 주변을 부분적으로 나타내는 평면도.

도 11a 는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 액정표시장치에 적용되는 면광원장치에서 채용되는 도광판에 대하여 그 입사면 주변을 부분적으로 나타내는 평면도이 고, 도 11b 는 도 11a 중의 라인 A-A 를 따른 단면도.

도 12 는 본 발명에 따른 도광판의 하나의 변형예를 나타내는 평면도.

도 13 은 본 발명에 따른 도광판의 다른 하나의 변형예를 나타내는 평면도.

도 14 는 종래 제안에 관한 도광판의 돌기에 대하여 설명하는 사시도.

도 15 는 도 14 에 나타낸 돌기를 배면 위에 다수 구비한 도광판에 대하여 설명하는 평면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 액정표시장치 12 : 액정표시패널

13 : 면광원장치 14A,14B : LED (발광다이오드)

15 : 도광판 19 : 마이크로 리플렉터

19A 내지 19D : 경사면 (내부 반사면)

본 발명은 도광판, 면광원장치, 및 표시장치에 관한 것으로서, 특히 코너부로부터의 광입력을 실시하는 형의 도광판, 동일한 도광판을 사용한 면광원장치, 및 동일한 면광원장치를 액정표시패널의 조명에 사용한 표시장치에 관한 것이다. 본 발명은, 예를 들어 휴대전화에 부설되는 액정표시장치, 여기에 사용되는 면광원장치 및 도광판에 적용된다.

액정표시장치의 액정표시패널을 면광원장치에 의해 조명하는 것은 주지된 바와 같다. 일반적으로 면광원장치는 도광판과 여기에 1 차 광을 공급하는 1 차 광원을 구비하였다. 종래, 1 차 광원으로는 막대형상의 형광램프 (냉음극 관) 가 널리 사용되어 왔지만 최근에는 LED (발광다이오드 ; 이하 동일) 와 같은 점 형상 발광체를 이용한 것이 채용되었다.

특히 휴대전화와 같은 소형기기에 부설되는 비교적 작은 표시스크린을 갖는 액정표시장치에 있어서는 그것이 주류가 되었다.

이러한 면광원장치에 있어서, 도광판내로 도입된 광은 도광판내를 전파하는 과정에서 출사면보다 서서히 출사한다. 즉, 전파 과정에서 출사면으로 내부입사하는 기회가 주어지고, 임계각 조건을 통과한 광의 일부가 그 출사면에서 도광판 밖으로 탈출하여 출사광으로 된다.

그러나, 여기서 다음과 같이 몇가지의 문제가 생긴다.

(1) 실제로 임계각 조건을 통과할 수 있는 광의 비율이 매우 작다. 따라서 출사효율이 낮다.

(2) 주지와 같이 출사광의 주요 진행방향이 출사면의 정면방향에서 크게 기울어져 있다. 따라서 액정표시패널과 같은 피조명 대상물에 대하여 거의 수직으로 광공급을 실시하기가 어렵다.

(3) 점 형상 발광체를 사용하기 때문에 상기 (2) 의 이른바「경사 출사지향성」에 발산성이 가해져서 효율적인 조명을 할 수 없다. 표시장치에 적용한 경우, 밝은 표시스크린을 얻기 어렵다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 출사면에 광산란패턴을 형성하는 것이 알려 져 있다. 배면에 광산란패턴을 형성하는 경우도 있다. 광산란패턴은 다수의 미소한 광산란요소를 소정의 분포에 따라 형성한 것으로, 출사면으로부터의 출사를 촉진시켜 상기 (1) 의 문제를 완화시킨다. 또한 산란에 의해 출사광의 지향성을 약화시켜 상기 (2), (3) 의 문제를 완화시킨다.

그러나, 이러한 광산란패턴에 의존한 방법은 광을 산란시킴으로써 지향성을 약화시킬 수는 있어도 원하는 방향 (통상, 거의 정면방향) 으로 적극적으로 출사광을 지향시킬 수는 없다.

그 밖에 출사면 또는 배면의 전체를 조면화하는 방법이나, 광확산시트를 출사면을 따라 부가배치하는 방법도 있지만, 이들 방법의 출사광의 진행방향을 분산시킴으로써 문제해결을 도모하기 때문에 역시 출사광을 원하는 방향 (통상, 거의 정면방향) 으로 적극적으로 지향시키는 것까지는 기대하기 어렵다.

또한, 출사광을 원하는 방향으로 적극적으로 지향시키는 기능을 갖는 소자로서 이른바 프리즘시트가 알려져 있지만 이러한 부가시트의 배치는 부품점수를 증가시켜 제조비용을 증가시킨다. 또한 장치전체의 두께도 증가하므로 특히 휴대전화 등의 소형기기에 대한 적용시에 불리하다.

그래서 본 발명자들은 이러한 상황을 극복하는 수단으로 도광판의 배면에 다수의 돌기상의 마이크로 리플렉터를 형성하는 수법을 제안하였다 (미국출원 제 09/647,760 호 ; WO 00/49432).

상기 제안에 대하여 도 14, 도 15 를 참조하여 간단히 설명한다. 도 14 는 도광판의 배면에 다수형성되는 돌기를 도시한다. 도 15 는 도광판의 배면상의 돌기의 분포와 1 차 광원의 배치의 예를 도시한다. 도 14 에 도시한 바와 같이, 각 돌기는 배면의 일반면 (돌기를 제외한 배면을 대표하는 면) 으로부터 돌출된 형상을 갖는다. 각 돌기는 제 1 반사면 (경사면) 과 제 2 반사면 (경사면) 을 가지고, 이들 한쌍의 반사면에 의해 내부에 굴곡이 형성된다.

내부전파광이 어느 한 돌기가 제공하는 굴곡으로 진입하면 그 대부분은 이들 반사면의 일방 및 타방에서 연이어서 내부반사되어 출사면으로 향한다. 출사면으로의 내부입사각은 2 개의 반사면의 방위에서 제어가능하며, 따라서 예를 들어 거의 정면방향으로의 출사를 용이하게 실현할 수 있다. 이 마이크로 리플렉터의 기능은 광을 분산시키는 작용 (산란 또는 확산) 에 의존하지 않는다. 또한 프리즘시트의 부가배치도 요구되지 않는다.

그리고, 1 차 광원으로서 냉음극관과 같은 선상광원, LED 와 같은 점형상광원 중 어느 하나를 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 후자의 경우의 배치예를 도 15 에 도시한다. 동일한 배치예에 있어서 LED 는 도광판의 1 변을 따라 2 개소에 배치되고, 각 LED 에 대응시켜 돌기군의 배열이 설계된다.

1 차 광원으로서 LED 를 채용하는 것은 장치의 소형화나 전력절감화를 도모하는 관점에서 바람직하다. 또한 도 15 에 도시한 바와 같이 복수개의 LED 를 배치하고, 예를 들어 선택 점등할 수 있도록 구동회로를 설계함으로써 광량조정도 용이하다. 따라서 도 15 에 도시한 바와 같은 배치는, 휴대전화와 같은 각종 휴대정보기기의 표시장치 등에 적용하고자 하는 요구는 향후 더욱 더 높아질 것으로 기대된다.

따라서 본 발명자들은 도 15 에 도시한 바와 같은 복수의 LED 를 채용한 배치에 관한 연구를 추진한 결과, 다음과 같은 것을 알아냈다.

즉, 도 15 의 배치에서는 하나의 변을 따라 복수의 LED 가 이격하여 배치되기 때문에 돌기군의 배열을 일방의 LED 에 있어서 최적이 되도록 설정하면 타방의 LED 에 있어서는 최적조건에서 크게 벗어난다. 즉, 어떤 LED 에 있어서도 최적이 되도록 돌기군의 배열을 설정하고, 각 LED 에서 공급되는 광의 쌍방을 고효율로 원하는 방향으로 방향전환할 수 있도록 하기는 어렵다.

또한 경우에 따라서는 일방의 LED 에 적합한 돌기군이 타방의 LED 에서 공급된 광의 내부전파나 방향전환에 악영향을 미칠 가능성도 있다. 따라서, 광의 이용효율의 고효율화나, 출사면의 휘도의 균일화에 대한 요구가 멀지 않은 장래에 한층 엄격해질 것이 예상되는 것을 고려하면 도 15 에 도시한 바와 같은 배치는 개량되어야 한다는 것을 알 수 있다. 즉, 복수의 점 형상 발광체와 상기 제안한 바와 같은 마이크로 리플렉터를 구비한 도광판을 조합하는 경우에는 그것에 적합한 새로운 면광원장치의 구조, 및 여기에서 사용되는 새로운 도광판의 제안이 요구되게 된다.

따라서 본 발명의 목적은 상기 요구를 만족할 수 있도록 개량된 도광판, 동일한 도광판을 사용하여 개량된 면광원장치, 및 동일한 면광원장치를 사용하여 개량된 표시장치를 제공하는 데 있다.

구체적으로 말하면 본 발명은 복수의 점 형상 발광체에도 적합한 마이크로 리플렉터 배열을 구비한 도광판, 동일한 도광판과 점 형상 발광체를 적합한 관계로 조합한 면광원장치, 및 동일한 면광원장치를 액정표시패널의 조명에 사용한 표시장치를 제공한다.

본 발명은 먼저, 광출력을 위한 출사면과, 상기 출사면으로 등을 향한 배면과, 광입력을 위한 입사면을 가지고, 점 형상 발광체를 구비한 1 차 광원으로부터 광공급을 받는 도광판에 적용된다.

본 발명에 따르면 상기 입사면은 도광판의 코너부에 형성되고, 상기 배면은 광 진행 방향 전환을 위한 다수의 돌기를 구비한다.

상기 돌기의 각각은 입사면에서 멀어짐에 따라 상기 배면에 근접하는 능선을 제공하도록 형성된 경사면 쌍을 포함한다. 그리고 상기 경사면 쌍에 의해 상기 도광판 내에 형성된 굴곡이 상기 코너부를 향해 개방되도록 배향된다. 돌기의 전형적인 형상은 사각 송곳 형상이다.

이러한 구성에 의해 코너부의 입사면을 향해 광공급을 실시하기 위하여 복수의 점 형상 발광체를 배치하는데 적합한 도광판이 제공된다. 즉, 입사면이 코너부에 형성되기 때문에 복수의 점 형상 발광체와 조합한 경우에도 그들 점 형상 발광체의 사이에 광의 공급경로에 큰 차이가 발생하지 않는다. 이는 도 15 의 배치와 확실히 대조적이다. 도 15 의 배치에서는 2 개소로 입사면이 떨어져 있기 때문에 각 대응하는 LED 로부터의 광로는 크게 상이한 것이 된다. 본 발명에서는 이러한 점은 회피할 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 마이크로 리플렉터의 상기 코너부를 향하여 개방되도록 배향함으로써 복수의 점 형상 발광체가 공급하는 광을 효율적으로 마이크로 리플렉터로 방향전환시켜 원하는 방향으로의 출사를 적극적으로 실현할 수 있게 된다.

이어서, 본 발명은 점 형상 발광체를 구비한 1 차 광원과, 상기 1 차 광원에서 공급된 광을 입사면을 통해 도입하고, 출사면을 통해 출사시키는 도광판을 포함하는 면광원장치에 적용된다. 동일한 도광판은 상기 출사면 및 상기 입사면에 추가하여 상기 출사면으로 등을 향한 배면을 추가로 가진다. 본 발명에 따르면 상기 입사면은 도광판의 코너부에 형성되며, 상기 배면은 진행방향전환을 위하여 다수의 돌기를 구비한다.

상기 돌기의 각각은 입사면에서 멀어짐에 따라 상기 배면에 근접하는 능선을 제공하도록 형성된 경사면 쌍을 포함한다. 그리고, 상기 경사면 쌍에 의해 상기 도광판 내에 형성되는 굴곡이 상기 코너부를 향해 개방되도록 배향된다. 돌기의 전형적인 형상은 사각 송곳 형상이다.

이러한 구성에 의해 복수의 점 형상 발광체가 배치되었을 때에 각각 공급하는 광은 서로 유사한 경로를 통해 코너부에 형성된 입사면으로부터 도광판내로 도입되고, 그 후 효율적으로 마이크로 리플렉터에 의해 방향전환되고, 원하는 방향으로의 출사가 적극적으로 실현된다. 각 마이크로 리플렉터가 형성하는 굴곡이 개방되는 방향은 실질적으로 코너부에 조준을 맞추면 된다는 점에 주의한다.

즉, 각 굴곡을 코너부를 향해 개방하는 배향을 채용해 두면 복수의 점 형상 발광체를 배치한 경우라도 공급광은 그들 점 형상 발광체 중 어느 것으로부터 발해진 것인지에 관계없이 그 코너부에서 마이크로 리플렉터를 향해 어프로치하고, 굴곡으로 매우 원활하게 유도된다. 당연히 이러한 이점은 도 15 와 같은 배치에서는 기대할 수 없다.

이 같이 개량된 면광원장치를 액정표시패널의 조명을 위하여 배치하면 본 발명에 따른 표시장치가 제공된다. 면광원장치의 상기 이점은 동일한 표시장치에도 반영된다. 즉, 효율적으로 액정표시패널이 원하는 방향으로 조명되어 밝은 표시스크린이 제공된다.

이하, 첨부된 각 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 그리고, 각 도면에 있어서 이해를 용이하게 하기 위하여 각 요소의 치수, 형상 등은 적당히 과장하여 도시한다. 또한 각 도면에 공통적으로 사용되는 요소에 대하여는 공통된 부호를 붙이고 중복되는 설명은 적당히 생략한다.

제 1 실시예

먼저 도 2 를 참조하면 본 실시예의 표시장치 (액정표시장치) (11) 의 개략적인 구조를 도시한다. 액정표시장치 (11) 는, 예를 들어 휴대전화에 장비되는 것으로, 액정표시패널 (12) 을 배후로부터 조명하는 면광원장치 (13) 를 구비한다.

면광원장치 (13) 는 도광판 (15), LED (점 형상 발광체) (14A,14B), 반사시트 (16) 및 광확산시트 (17) 를 구비한다. 도광판 (15) 은, 예를 들어 아크릴수지 (PMMA 수지 등) 나 시클로올레핀계 수지로 이루어지는 투명성의 부재이며 거의 균일한 두께를 가진다. 도광판 (15) 은 일방의 메이저면이 출사면 (15A) 을 제공하고, 타방의 메이저면이 배면 (15B) 을 제공한다.

도광판 (15) 은 거의 직사각형을 이루고, 그 하나의 코너부에 입사면 (15C) 이 형성된다. 입사면 (15C) 은 코너부에서 만나는 2 개의 변에 대하여 각각 거의 45 도를 이루도록 절취된 형상으로 제공된다. 입사면 (15C) 은 출사면 (15A) 및 배면 (15B) 에 대하여 거의 수직으로 연장된다.

반사시트 (16) 는, 예를 들어 백색 PET 로 이루어지고, 배면 (15B) 에서 새어 나온 광을 도광판 (15) 안으로 되돌려서 광의 손실을 방지한다. 광확산시트 (17) 는 매우 약한 광확산성을 가지고, 후술하는 마이크로 리플렉터가 눈에 띄는 것을 방지한다. 반사시트 (16) 나 광확산시트 (17) 는 필요에 따라 배치되는 시트부재이고, 일방 또는 양방의 배치를 생략하는 경우도 있을 수 있다.

도 1 을 참조하면 도광판 (15) 의 배면 (15B) 이 LED (14A,14B) 와 함께 도시된다. 이 도면으로 알 수 있는 바와 같이 배면 (15B) 에는 다수의 마이크로 리플렉터 (19) 가 형성된다. 각 마이크로 리플렉터 (19) 는 배면을 대표하는 일반면 (마이크로 리플렉터 (19) 를 가상적으로 제거하였을 때의 면) 에서 돌출된 돌기를 형성한다.

도 3a, 3b 에 나타낸 바와 같이 각 마이크로 리플렉터 (19) 는 입사면 (15C) 에서 멀리 떨어진 부분에 경사면 (19A 및 19B) 을 가진다. 경사면 (19A,19B) 이 만남으로써 능선 (19E) 이 형성된다.

또한 마이크로 리플렉터 (19) 는 입사면 (15C) 에 가까운 부분에도 경사면 (19C 및 19D) 을 가진다. 경사면 (19C,19D) 이 만남으로써 능선 (19F) 이 형성된다. 그리고, 경사면 (19A 와 19C), 및 경사면 (19B 와 19D) 이 만남으로써 각각 능선이 형성된다. 결국, 본 실시예에서는 각 마이크로 리플렉터 (19) 는 사각 송곳 형상의 돌기를 형성한다.

돌기를 형성하는 마이크로 리플렉터 (19) 는 도광판 (15) 안을 전파하는 광의 입장에서 보면 내부에 오목부를 형성하게 된다. 이 오목부에는 경사면 (19A,19B) 이 만드는 굴곡부와 경사면 (19C,19D) 이 만드는 굴곡부가 포함된다. 능선 (19E,19F) 은 이들 굴곡의 굴곡바닥라인을 제공한다.

경사면 (19A,19B) 이 제공하는 굴곡의 굴곡바닥라인을 제공하는 능선 (19E) 은 입사면 (15C) 에서 멀어짐에 따라 배면 (15B) (보다 정확히 말하면 배면 (15B) 을 대표하는 일반면. 이하, 단지 배면이라고도 함) 에 근접한다.

도 3a, 3b 중에 나타낸 광선 (L) 은 코너부에 형성한 입사면 (15C) 에서 마이크로 리플렉터 (19) 로 어프로치하는 광을 대표한다. 광선 (L) 은 LED (14A,14B) 중 어느 하나로부터 공급된 광이지만 모두 코너부의 입사면 (15C) 을 통해 공급되기 때문에 각 마이크로 리플렉터 (19) 로의 어프로치는 주로 코너부로부터이다. 단지, 도중에 출사면 (15A) 또는 배면 (15B) 에서의 내부반사를 경험한 다음 마이크로 리플렉터 (19) 에 도달하는 광도 있다. 또한 경사면 (19C 또는 19D) 에서 내부반사된 다음 경사면 (19A 또는 19B) 으로 향하는 광도 생길 수 있다.

어느 하나의 마이크로 리플렉터 (19) 에 도달한 광은 코너부에 가까운 측으로부터 마이크로 리플렉터 (19) 가 형성하는 오목부로 진입하고, 경사면 (19A,19B) 중 어느 하나에 입사한다. 일방의 경사면 (19A 또는 19B) 에서 내부 반사된 광은 타방의 경사면 (19B 또는 19A) 에 입사한다. 다시 내부 반사된 광은 출사면 (15A) 으로 향한다.

경사면 (19A,19B) 의 방위를 조정함으로써 출사면 (15A) 으로의 내부입사각을 제어할 수 있다. 본 실시예에서는 대표광선 (L) 이 방향전환후에 출사면 (15A) 으로 수직으로 내부입사하도록 경사면 (19A,19B) 의 방위가 설정되어 있다. 따라서, 출사면 (15A) 의 정면방향을 주요 출사방향으로 할 수 있다. 그 결과, 액정표시패널 (12) 은 거의 수직인 방향으로 주요 조명광을 공급받음으로써 거의 정면방향에서 밝게 보이는 표시스크린이 얻어진다.

여기서 주의해야 할 점은 경사면 (19A,19B) 이 제공하는 굴곡이 입사면 (15C) 을 향해 개방되도록 마이크로 리플렉터 (19) 가 배향된다는 점이다. 마이크로 리플렉터 (19) 의 배향은 능선 (19E) 으로 대표할 수 있다. 따라서 각 마이크로 리플렉터 (19) 의 능선 (19E) 은 도 1 에 간명하게 도시된 바와 같이 입사면 (15C) 을 지향한다.

다수의 마이크로 리플렉터 (19) 에 이러한 배향을 취하게 함으로써 LED (14A,14B) 중 어느 하나에 의해 공급된 광도 거의 등가의 조건에서 효율적으로 방향전환되어 입사면 (15C) 으로 향한다. 이는 LED (14A,14B) 를 코너부에 모은 것에 따른 이점 중 하나이다.

그리고, 만약 LED (14A,14B) 를 코너부 이외의 개소에 서로 떨어뜨리지 않고 배치한 경우에는 LED (14A,14B) 의 방출광에 거의 180 도의 각도 넓이가 필요하게 된다. 코너부에 복수의 점 형상 발광체를 모아 배치하면 방출광에 요구되는 각도넓이는 거의 90 도이면 된다.

마이크로 리플렉터 (19) 의 사이즈는 출사면 (15A) 을 통해 관찰하기 어려운 정도로 하는 것이 바람직하다. 또한 단위면적에 차지하는 마이크로 리플렉터 (19) 의 수는 입사면 (15C) 에서 멀어짐에 따라 증대되는 경향을 갖는 것이 출사면 (15A) 위의 휘도를 균일화하는 관점에서 바람직하다.

본 발명에 따른 실시예가 갖는 특징을 이해하기 위하여 다음과 같은 제반 측정을 실시하고 결과를 도 4 내지 도 9 에 그래프로 표시한다.

먼저 도 4 는 도 1 에 나타낸 도광판 (15) 에 대하여 각 마이크로 리플렉터 (19) 의 바로 위에서 보아 능선 (19E) 이 광의 도래방향과 평행하게 배향된 조건하에서, 즉 상기 실시예의 조건하에서 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.

이에 비하여 도 5 내지 도 9 는 마이크로 리플렉터 (19) 로의 광의 진입방향을 도 4 의 조건 (바로 위에서 보아 능선 (19E) 과 평행) 에서 정방향으로 각각 15 도 (도 5), 30 도 (도 6), 45 도 (도 7), 60 도 (도 8), 90 도 (도 9) 어긋나게 하고, 또한 다른 조건은 변경하지 않고 출사면으로부터의 출사광의 지향특성을 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.

각 그래프에 있어서 X 축은 광의 진입방향을 나타내고, Y 축은 그것과 직교하는 방향을 나타낸다.

실제 측정은 출사면 (15A) 의 중심점 부근으로부터의 출사광에 대하여 실시 하였으므로, X 축은 그 점과 입사면 (15C) 을 연결하는 선의 방향에 대응한다.

도 4 에서는 이 방향은 능선 (19E) 의 (배면 (15B) 위로의 사영) 방향과 일치한다. 이에 대하여 도 5 내지 도 9 에 있어서는 X 축의 방향은 능선 (19E) 의 (배면 (15B) 위로이 사영) 방향에서 각각 15 도 (도 5), 30 도 (도 6), 45 도 (도 7), 60 도 (도 8), 90 도 (도 9) 경사져 있다.

또한 각 그래프에 있어서 그물코 모양의 곡선군은 그 솟아오른 높이로 광량을 나타낸다. 이들 그래프를 통해 다음과 같은 것을 알 수 있다.

(1) 도 4 의 그래프가 나타내는 경우에서는 X ＝ 약 0 도, Y ＝ 약 0 도의 방향, 즉 출사면 (15A) 의 거의 정면방향으로 높은 피크를 갖는 출사광이 얻어진다.

(2) 도 4 의 그래프가 나타내는 경우에서는 X ＝ Y ＝ 0 도의 주변, 즉 출사면 (15A) 의 정면방향의 주변에도 자연적인 각도특성으로 출사가 일어난다. 이는 액정표시패널 (12) 에 어느 거의 정면방향의 주변에 어느 정도의 실제적인 시야각이 확보된 것을 말해 준다.

(3) 한편, 도 5 내지 도 9 의 그래프가 나타내는 경우에서는 도 4 의 경우와 비교하여 피크가 훨씬 낮아진다. 또한 피크의 각도위치 (주요 출사방향) 도 정면방향에서 크게 벗어난다. 이 현상은 능선 (19E) 과 광의 진입방향이 크게 경사질수록, 현저해지는 경향이 있다. 이상의 결과는 마이크로 리플렉터 (19) (능선 (19E)) 의 배향을 광의 도래방향에 대응시켜 굴곡을 광의 도래방향으로 향해 개방하는 것이 얼마나 유리한지를 여실히 나타낸다.

여기서 중요한 것은 본 발명과 같이 코너부에 복수의 점 형상 발광체의 광을 도입하는 입사면을 형성함으로써 그들 점 형상 발광체의 어느 것이 공급하는 광에 대하여도 모든 마이크로 리플렉터 (19) 가 상기 대응관계를 용이하게 실현할 수 있다는 것이다.

제 2 실시예

도 10 을 참조하면 제 2 실시예에 관한 액정표시장치에 적용되는 면광원장치에서 채용되는 도광판에 대하여 그 입사면 주변이 부분적으로 도시된다. 그리고, 도광판 및 LED 의 배치 이외에는 제 1 실시예와 다른 점은 없다.

도시된 바와 같이 상기 도광판은 코너부에 형성되는 입사면이 2 개의 부분으로 나뉘어 있다. 각 부분은 제 1 실시예에 있어서의 입사면 (15C) 의 방위를 기준으로 하여 ＋방향 및 －방향으로 소정 각도 경사진 면방위를 가진다.

그리고, 각 부분에 대하여 LED 가 1 개씩 대응배치된다. 이들 LED 의 방향 (광의 방출방향) 은 상기 면방위의 상위에 대응하여 일방은 능선의 배면으로의 사영이 광의 주요 도래방향에 관하여 상기 소정각도 ＋ 방향으로 경사지는 조건 (도 6 의 조건), 타방은 능선의 배면으로의 사영이 광의 주요 도래방향에 관하여 동일한 소정각도 － 방향으로 경사지는 조건을 각각 만족하도록 설정된다.

즉, 제 1 실시예에 있어서의 LED (14A,14B) 를 기준으로 하여 일방은 시계방향, 타방은 반시계방향으로 소정 각도 회전시킨 자세가 채용된다. 그럼으로써 본 실시예는 도 4 의 그래프와 같은 강한 지향출사를 완화시킨 특성이 얻어진다.

예를 들어, 상기 소정 각도를 30 도로 설정한 경우, Y ＝ 약 －10 도의 방향으로 피크를 갖는 도 6 의 그래프와, 이와 대칭적인 Y ＝ 약 ＋10 도의 방향으로 피크를 갖는 그래프를 합하여, 광량 플롯의 높이를 2 분의 1 로 한 그래프에 상당하는 특성을 얻을 수 있는 것으로 기대된다. 피크는 무뎌져서 비교적 넓은 각도범위로 밝은 조명이 제공된다.

제 3 실시예

도 11a, 11b 를 참조하면 제 3 실시예에 관한 액정표시장치에 적용되는 면광원장치에서 채용되는 도광판에 대하여 그 입사면 주변이 평면도 및 단면도로 도시된다. 그리고, 도광판 및 LED 의 배치 이외에는 제 1 실시예와 다른 점은 없다.

상기 도광판은 코너부가 비스듬히 잘려나간 형상을 하고 있다. 즉, 출사면 및 배면에 대하여 경사진 경사면이 코너부에 형성된다. 이 경사면의 끝은 배면과 만난다. 따라서 배면은 출사면에서 이 경사면의 배면 위로의 사영면적분 만큼 넓어진다. 그리고, 이 사영부분에 입사면이 설정된다. 복수의 LED 는 이 입사면을 향해 광공급을 실시하도록 배치된다.

각 LED 가 공급하는 광은 입사면을 통해 도광판내로 도입되고, 코너부의 경사면으로 내부입사한다. 여기서 광로가 도광판의 연장방향으로 절곡되고, 도광판내로 보내어진다. 이후의 광의 거동은 제 1 실시예와 동일하다. 즉, 배면에 형성된 다수의 마이크로 리플렉터에 의해 광의 방향전환이 효율적으로 이루어지고, 출사면에서 출사가 일어난다. 마이크로 리플렉터의 배향 등의 사항은 제 1 실시예에서 설명한 바와 같다. 그리고, 이 코너부에 형성되는 경사면은「광로 절곡면」이라고도 불린다.

그 밖의 변형

상술한 각 실시예는 본 발명의 스코프의 한정을 의도하지 않는다. 예를 들어, 다음과 같은 변형이 허용된다.

(a) 마이크로 리플렉터의 형상은 사각 송곳 형상이 아닐 수 있다. 중요한 것은 돌기에 대응하여 형성되는 굴곡에 광을 진입시키고, 경사면 쌍에 의해 2 회 반사를 거쳐 출사면으로 방향전환할 수 있는 기능이 갖춰져 있으면 된다. 단지 마이크로 리플렉터 (돌기) 의 배향에 대하여는 각 청구항에 기재된 바와 같은 조건이 요구됨은 물론이다.

(b) 상술한 실시예에서는 마이크로 리플렉터의 한쌍의 경사면은 직접 접속된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실용상 충분한 특성을 확보할 수 있는 한, 한쌍의 경사면을 곡면을 통해 접속하여 돌기를 형성해도 된다. 이 경우, 이들 곡면이 만드는 봉우리 내지 굴곡바닥라인이「능선」을 제공한다.

(c) 상술한 실시예에서는 마이크로 리플렉터의 한쌍의 경사면은 평면이다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 실용상 충분한 특성을 확보할 수 있는 한, 한쌍의 경사면을 각각 곡면으로 하고, 그것들을 접속하여 돌기를 형성해도 된다. 이 경우, 이들 곡면이 만드는 봉우리 내지 굴곡바닥라인이「능선」을 제공한다.

(d) 상술한 실시예에서는 마이크로 리플렉터의 수의 조정에 의해 휘도 (출사강도) 를 균일화한다. 그러나, 휘도 (출사강도) 의 수단은 본 발명에 직접적으로 관계되지 않는다. 따라서, 예를 들어, 수의 조정 대신에 또는 수의 조정과 더불어 마이크로 리플렉터의 크기, 형상의 조정에 의해 광량분포를 균일화해도 된다.

(e) 제 2 실시예에서 LED 는 내측으로 경사지게 배치되고, 이와 대응하도록 입사면이 2 개의 부분으로 나뉘어 형성된다. 그러나, 입사면은 단일한 면으로 형성하고, LED 만을 내측으로 경사지게 배치해도 된다.

(f) 제 2 실시예에서는 LED 의 주요 광의 방출방향 (주광선의 광축 (9) 이 도광판의 내부에서 교차하도록 LED 를 내측으로 경사지게 배치한다. 그러나 이와는 반대로 주광선의 광축이 개방되도록 LED 를 바깥쪽으로 경사지게 배치해도 된다.

(g) 상술한 제 3 실시예에서는 코너부를 노치하여 입사면을 형성한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 12 및 도 13 에 나타내는 바와 같이 코너부를 부분적으로 돌출시켜 입사면으로 해도 된다.

도 12 에 나타낸 예에서는 코너부의 노치에 의해 유효발광영역이 축소되는 것이 억제된다는 이점이 있다. 또한 도 13 에 나타내는 예에서는 돌출부의 측면이 테이퍼상으로 형성되기 때문에 돌출부 선단의 입사면에서 도광판으로의 광의 이송이 보다 원활해진다.

(h) 제 3 실시예에 있어서 코너부의 배면에 입사면이 설정된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 코너부의 출사면에 입사면을 설정해도 된다. 이는 이른바 프론트라이트 방식의 액정표시장치에 대한 적용성이 높다.

또한 백라이트 방식에서도 LED 가 마운트되는 배선기판을 액정표시패널측에 배치하는 경우에도 적합하다.

(i) 상술한 각 실시예에서의 도광판은 거의 균일한 두께를 가지고 있지만 이는 본 발명을 한정하지 않는다. 예를 들어, 쐐기형상의 단면을 갖는 도광판을 채용하고, 그 두께가 두꺼운 측의 코너부에 광입력부를 형성해도 된다.

(j) 상술한 실시예에서는 휴대전화에 적용되는 표의장치에 대하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 면광원장치를 필요로 하는 각종 기기에 널리 적용할 수 있다.

(k) 상술한 실시예에서는 코너부에 2 개의 LED 가 배치된다. 그러나, 3 개 이상의 점 형상 발광체를 배치할 수 있음은 물론이다. 또한 복수의 LED 는 상이한 발광색을 가질 수 있다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색의 3 종류 발광의 LED 를 배치하면 컬러화상을 표시하는 액정표시장치에 대한 적용도 가능해진다.

본 발명은 복수의 점 형상 발광체에도 적합한 마이크로 리플렉터 배열을 구비한 도광판, 동일한 도광판과 점 형상 발광체를 적합한 관계로 조합한 면광원장치, 및 동일한 면광원장치를 액정표시패널의 조명에 사용한 표시장치를 제공한다.

Claims

광출력을 위한 출사면, 상기 출사면으로 등을 향한 배면, 및 광입력을 위한 입사면을 가지고, 점 형상 발광체를 구비한 1 차 광원으로부터 광공급을 받는 도광판으로서,

상기 입사면은 상기 도광판의 코너부에 형성되고,

상기 배면은 광 진행 방향 전환을 위한 다수의 돌기를 구비하며,

상기 돌기 각각은 상기 입사면에서 멀어짐에 따라 상기 배면에 근접하는 능선을 제공하도록 형성된 경사면 쌍을 포함하고,

상기 경사면 쌍에 의해 상기 도광판 내에 형성된 굴곡은 상기 코너부를 향해 개방되도록 배향되는 것을 특징으로 하는 도광판.
제 1 항에 있어서,

상기 도광판은 복수의 상기 점 형상 발광체를 구비한 상기 1 차 광원으로부터 광공급을 받는 것을 특징으로 하는 도광판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 돌기는 사각 송곳 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
점 형상 발광체를 구비한 1 차 광원, 상기 1 차 광원에서 공급된 광을 입사면을 통해 도입하고, 출사면을 통해 출사시키는 도광판을 포함하는 면광원장치로서,

상기 도광판은 상기 출사면으로 등을 향한 배면을 추가적으로 가지고,

상기 입사면은 상기 도광판의 코너부에 상기 점 형상 발광체로부터의 광을 입사시키도록 형성되며,

상기 배면은 광 진행 방향 전환을 위하여 다수의 돌기를 구비하며,

상기 돌기 각각은 입사면에서 멀어짐에 따라 상기 배면에 근접하는 능선을 제공하도록 형성된 경사면 쌍을 포함하며,

상기 경사면 쌍에 의해 상기 도광판 내에 형성되는 굴곡은 상기 코너부를 향해 개방되도록 배향되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 4 항에 있어서,

상기 1 차 광원은 복수의 상기 점 형상 발광체를 구비하고, 상기 입사면을 향해 2 개 이상의 상기 점 형상 발광체로부터 광공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

상기 돌기는 사각 송곳 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
액정패널을 조명하는 면광원장치를 구비한 표시장치로서,

상기 면광원장치는 점 형상 발광체를 구비한 1 차 광원, 상기 1 차 광원에서 공급된 광을 입사면을 통해 도입하고, 출사면을 통해 출사시키는 도광판을 포함하며,

상기 도광판은 상기 출사면으로 등을 향한 배면을 추가적으로 가지고,

상기 입사면은 상기 도광판의 코너부에 상기 점 형상 발광체로부터의 광을 입사시키도록 형성되며,

상기 배면은 광 진행 방향 전환을 위하여 다수의 돌기를 구비하며,

상기 돌기 각각은 입사면에서 멀어짐에 따라 상기 배면에 근접하는 능선을 제공하도록 형성된 경사면 쌍을 포함하며,

상기 경사면 쌍에 의해 상기 도광판 내에 형성되는 굴곡은 상기 코너부를 향해 개방되도록 배향되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 7 항에 있어서,

상기 1 차 광원은 복수의 상기 점 형상 발광체를 구비하고, 상기 입사면을 향해 2 개 이상의 상기 점 형상 발광체로부터 광공급이 이루어지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

상기 돌기는 사각 송곳 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.