KR101231121B1 - 백라이트 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

백라이트 장치 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

LED를 도광판(導光板)에 조립(組入: assemble into)하는 직하형(直下型: direct) 백라이트 장치에서, 휘도 얼룩(unenenness)을 억제 내지는 개선해서, 휘도 얼룩을 억제 또는 개선된 액정 표시 장치를 제공한다.
발광(發光) 다이오드(21)를 광원으로 하고, 이 발광 다이오드(21)가 도광판(30)에 조립되어 이루어지는 백라이트 장치(10)로서, 도광판(30)의 발광 다이오드(21)를 조립하는 오목부(31)를, 도광판(30)의 저면(底面)(30B) 측의 가장자리부(緣部: edge portion)(32)에서, 이 저면(30B)에 대해서 수직 이외의 각도를 가지는 사면(斜面) 또는 곡면(曲面)을 가지는 형상(形狀)으로서 구성한다.
액정, 반사 구조부, 확산 구조부, 확산 반사 구조부, 저확산 투과 구조부.

Description

백라이트 장치 및 액정 표시 장치{BACKLIGHT DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명의 액정 표시 장치의 1실시 형태예의 개략 분해 구성도,
도 2는 액정 표시 장치의 1실시 형태예의 요부(要部)의 개략 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 장치의 1실시 형태예의 요부의 개략 단면 구성도,
도 4는 종래의 백라이트 장치의 1실시 형태예의 요부의 개략 단면 구성도,
도 5는 종래의 백라이트 장치의 1예에서의 광선의 반사 양태의 설명도,
도 6은 종래의 백라이트 장치의 1예에서의 광선의 반사 양태의 설명도,
도 7은 비교예에 따른 백라이트 장치에서의 광선의 반사 양태의 설명도,
도 8은 본 발명에 따른 백라이트 장치의 1실시 형태예에서의 광선의 반사 양태의 설명도,
도 9는 본 발명의 백라이트 장치의 1실시 형태예 및 비교예에서의 휘도 분포를 도시하는 도면,
도 10의 (a)는 종래의 백라이트 장치의 1예의 요부의 개략 구성도, (b)는 본 발명의 백라이트 장치의 1실시 형태예의 요부의 개략 단면 구성도.
[부호의 설명]
1a: 제1 기판, 1b: 제2 기판, 2a: TFT(박막 트랜지스터), 2b: 화소 전극, 2c: 게이트 버스 라인, 2d: 소스 버스 라인, 3: 컬러 필터, 4: 공통 전극, 5: 액정, 6: 편광판, 7: 편광판, 10: 백라이트 장치, 30: 도광판, 30A: 상면, 30B: 저면, 30C: 측면, 31: 오목부, 32: 가장자리부, 33: 반사 구조부, 33A: 반사 구조부, 33B: 반사 구조부, 34: 확산 반사 구조부, 35: 저확산 투과 구조부, 36: 확산 구조부, 41: 확산판, 100: 액정 표시 패널, 200: 액정 표시 장치.
본 발명은 특히 투과형의 액정 표시 장치의 백라이트(backlight) 장치에 적용해서 매우 적합(好適)한 백라이트 장치 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
근년(近年)에, 텔레비전 수상기용 표시 장치로서, CRT(Cathode Ray Tube, 음극선관) 대신에 액정 표시 장치(LCD：Liquid Crystal Display)나 플라즈마 디스플레이 패널(PDP：Plasma Display Panel) 등의 대단히 박형화(薄型化)된 표시 장치가 제안되고, 실용화되어 있다. 특히, 액정 표시 패널을 이용한 액정 표시 장치는, 저소비 전력으로의 구동이 가능한 것이나, 대형 액정 표시 패널의 저가격화 등에 수반해서 보급이 진행되고, 기술적인 연구 개발이 진행되고 있다.
이와 같은 액정 표시 장치에서는, 컬러 필터를 구비한 투과형의 액정 표시 패널을 배면(背面: rear) 측으로부터 면모양(面狀)으로 조명(照明)하는 백라이트 장치에 의해 조명하는 것에 의해, 컬러 화상을 표시시키는 백라이트 방식이 주류(主流)로 되고 있다.
백라이트 장치의 광원으로서는, 형광관(螢光管)을 사용한 백색광(白色光)을 발광(發光)하는 냉음극 형광관(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp)이나, 발광 다이오드(LED：Light Emitting Diode)가 유망시(有望視)되고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특히, 청색 발광 다이오드의 개발에 의해, 광의 삼원색인 적색광, 녹색광, 청색광을 각각 발광하는 발광 다이오드가 갖추어진 것으로 되고, 이들 발광 다이오드로부터 출사(出射: emit)되는 적색광, 녹색광, 청색광을 혼색(混色)함으로써, 색순도(色純度: color purity)가 높은 백색광을 얻을 수 있다. 따라서, 이 발광 다이오드를 백라이트 장치의 광원으로 하는 것에 의해, 액정 표시 패널을 거친 색순도가 높아지기 때문에, 색 재현(再現) 범위를 CCFL과 비교해서 대폭으로 넓힐 수가 있다. 또, 고출력(高出力)의 발광 다이오드(LED) 칩을 사용하는 것에 의해서, 백라이트 장치의 휘도를 대폭으로 향상시킬 수가 있다.
이와 같이 백라이트 장치의 광원으로 LED를 이용하는 경우, 직하형(直下型: direct), 즉 LED를 출사면의 바로 아래에 배치하면, LED가 점광원(点光源)이기 때문에 휘도 얼룩(unenenness), 색 얼룩이 발생해 버린다.
이 문제를 해결하는 수단으로서, LED와 확산판의 거리를 크게 하는 것이 생각되지만, 그것에서는 백라이트의 두께가 CCFL를 이용한 백라이트에 비해 대단히 크게 되어 버린다. 액정 표시 장치에서는, 더욱더 경량화(輕量化), 박형화가 필수로 되고 있으며, 백라이트에서도 더욱더 박형화가 요망되고 있다.
그래서, 두께를 적게 하는 방법으로서 도광판(導光板)을 이용해서, 그의 일부에 배치된 광원으로부터의 광을 다중(多重) 반사시킴으로써 면광원으로 하는 구조가 제안되어 있다. 즉, 도광판을 이용하는 것에 의해서, 박형화를 가능하게 하고, 휘도의 균일성(均一性)의 개선이 도모되고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개평(特開平) 8-136917호 공보
상술한 바와 같이, 예를 들면 액정 표시 장치나 액정 표시 패널 박형 TV 등에서 이용이 검토되고 있는 LED를 이용한 직하형 백라이트에서 도광판을 이용하는 경우, 휘도 얼룩을 저감하면 도광판 내(內)로부터의 광의 취출(取出: extract)이 어렵고, 광의 취출을 크게 하면 휘도 얼룩이 악화되어 버린다고 하는 문제가 있다.
이것에 대해서 설명하면, 도광판을 이용하는 경우, 도광판의 저면(底面) 즉 광 출사면과는 반대측의 배면과 측면에 미러를 이용하고, 상면(上面) 즉 광 출사면에 확산 시트를 이용해서 액정 패널측으로 광을 취출하고 있지만, 상면의 확산 시트의 선택방법에 따라서는, 휘도 얼룩이 나빠지거나, 휘도가 저하하거나 한다. 이것은, 표면의 확산 시트에 의해서, 발광 다이오드로부터의 광을 확산시키면서, 또한 일부의 광을 외부로 취출하는 기능을 갖게 하고 있기 때문에, 확산 시트의 특성에 따라, 휘도 얼룩과 휘도 업(up)이 트레이드 오프(trade-off) 상태로 되어 있으 며, 휘도 얼룩과 휘도 업을 양립하는 것이 어려워지고 있는 것에 의한다.
특히, LED 주위에서 상면의 확산 시트로부터 외부로 출사되는 광의 양이 많아, 휘도 얼룩의 원인으로 되고 있다.
이상의 문제를 감안해서, 본 발명은 LED를 도광판에 조립(組入: assemble into)하는 직하형 백라이트 장치에서, 휘도를 보존유지(保持: retaining) 내지는(or) 향상하면서, 휘도 얼룩을 억제 내지는 개선해서, 휘도 얼룩을 억제 또는 개선된 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 발광 다이오드를 광원으로 하고, 이 발광 다이오드가 도광판에 조립되어 이루어지는 백라이트 장치로서, 도광판의 발광 다이오드를 조립하는 오목부(凹部: concave portion)를, 도광판의 저면측의 가장자리부(緣部: edge portion)에서, 이 저면에 대해서 수직 이외의 각도를 가지는 사면(斜面) 또는 곡면(曲面)을 가지는 형상(形狀)으로서 구성한다.
또, 본 발명에 따른 액정 표시 장치는, 상술한 본 발명 구성에 의한 백라이트 장치를 가지는 구성으로 하는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치에서는, 그의 광원인 발광 다이오드를 조립하는 오목부의 형상을, 저면측의 가장자리부에서, 저면에 대해서 수직 이외의 각도를 가지는 사면 또는 곡면을 가지는 형상으로 하는 것이며, 예를 들면 원기둥 모양(圓柱狀)이나 각기둥 모양(角柱狀)으로 하는 오목부의 저면측의 가장자 리부에, 원뿔 모양(圓錐狀) 곡면이나 각뿔 모양(角錐狀) 사면을 설치하는 구성으로 하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은, 오목부의 가장자리부에서 저면에 대해서 일정(一定: certain) 각도를 가진 면을 설치하기 때문에, 발광 다이오드로부터 저면 측을 향해서 출사되는 광선은 이 가장자리부에 의해서 상측, 즉 저면으로부터 이간(離間: away)하는 각도를 가지고서 도광판 내에 입사(入射: enter)되게 된다. 따라서, 발광 다이오드로부터 저면 측을 향해서 출사되는 광선은 보다 발광 다이오드로부터 이간한 위치에서 저면에 도달(達: reach)하며, 또 그 범위가 넓어지기 때문에, 소위 저면에 직접 도달하는 광선의 배분(配分: distribution)을 감소시키게 되어, 발광 다이오드 주변에서의 휘도 얼룩을 억제 내지는 개선할 수가 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태의 예를 설명하겠지만, 본 발명은 이하의 예에 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명에 따른 백라이트 장치를 적용해서 매우 적합한 투과형의 액정 표시 장치의 1예에 대해서 도 1의 개략 구성도를 참조하여 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 투과형의 액정 표시 장치(200)는 투과형의 액정 표시 패널(100)과, 그의 배면 측에 설치된 백라이트 장치(10)에 의해 구성된다. 도시하지 않지만, 이 액정 표시 장치(200)는 지상파나 위성파를 수신하는 아날로그 튜너, 디지털 튜너와 같은 수신부, 이 수신부에서 수신한 영상 신호, 음성 신호를 각각 처리하는 영상 신호 처리부, 음성 신호 처리부, 또 이 음성 신호 처리부에서 처리된 음성 신호를 출력하는 스피커와 같은 음성 신호 출력부 등을 구비하고 있어도 좋다.
이 예는, 액티브 매트릭스 구동 방식에 의한 액정 표시 장치의 경우를 나타내며, 유리 등으로 이루어지는 제1 기판(1a) 상(上)에서, 화소마다 각 화소를 선택하는 박막 트랜지스터(TFT：Thin Film Transistor)(2a)와, TFT(2a)의 드레인 영역에 접속하는 화소 전극(2b)이 형성되어 있고, 각 화소의 경계부에서, TFT(2a)의 게이트 전극에 접속하는 게이트 버스 라인(2c)과 TFT(2a)의 소스 영역에 접속하는 소스 버스 라인(2d)이 각 화소를 접속 하도록 격자모양(格子狀)으로 형성되어 있다.
한편, 유리 등으로 이루어지는 제2 기판(1b) 상에는, 적(R), 녹(G),청(B)의 3색의 컬러 필터(3)가 화소마다 교대로 형성되고, 그 상층에 복수(複數)의 화소에 대해서 일체로 형성된 공통 전극(4)이 설치되어 있다. 도 1에서는, 3화소×3화소의 9화소 분(分)만을 도시하고 있지만, 실제로는 m화소×n화소 분을 표시하도록 컬러 필터(3)가 설치된다. 화소 전극(2b)과 공통 전극(4)이 대향(對向)하도록, 제1 기판(1a)과 제2 기판(1b)이 평행하게 소정의 간극(間隙: gap)을 가지고서 배치되고, 얻어진 화소 전극(2b)과 공통 전극(4) 사이의 스페이스에, 도시하지 않은 액정 배향막(配向膜: orientation film) 사이에 끼도록(挾: held) 액정(5)이 봉입(封入: enclose)된다.
또, 제1 기판(1a)의 화소 전극(2b)의 형성면의 이면 측에, 편광판(6)과 백색광을 발(發)하는 백라이트 장치(10)가 배치되고, 또 제2 기판(1b)의 공통 전극(4) 의 형성면의 이면 측에 편광판(7)이 배치된다.
도 2는 액정 구동 전극과 TFT의 배치도이다. 도면상(圖面上), 4화소×4화소의 16화소 분을 도시하고 있지만, 실제로는 m화소×n화소 분을 표시하도록 배치된다. 상기와 같이 제1 기판(1a)의 한쪽 면상(面上)에서, 화소마다 TFT(2a)와 화소 전극(2b)이 배치되고, 각 화소의 경계부에서, 게이트 버스 라인(2c)과 소스 버스 라인(2d)이 격자모양으로 형성되어 있다. 액정 화면의 외측프레임(outer frame) 부분 등에는, X드라이버(XD) 및 Y드라이버(YD)를 포함하는 액정 구동용 드라이버가 배치되어 있으며, 상기의 게이트 버스 라인(2c)은 선택 회로(G1∼Gn)를 거쳐서, Y드라이버(YD)에 접속되고, 또한 소스 버스 라인(2d)은 선택 회로(D1∼Dm)를 거쳐서, X드라이버(XD)에 접속된다.
여기서, 액티브 소자인 TFT(2a)는 주사(走査) 전극 버스인 게이트 버스 라인(2c)의 신호에 따라서, 액정(5)에 전계(電界)를 인가(印加)하는 각 화소 전극(2b)과 데이터 전극인 소스 버스 라인(2d)을 접속하고, 또는 절단하는 역할을 하고 있으며, 각 화소의 액정을 선택적으로 구동할 수가 있다. 편광판(6)을 투과한 백라이트 장치(10)로부터의 광은 상술한 선택 회로에 의해 선택되어 구동된 액정부에 의해 투과율이 제어되면서 액정(5)을 투과하고, 또 각 색의 컬러 필터(3) 및 편광판(7)을 투과해서, 편광판(7) 측에 컬러 화상을 형성한다. 이것에 의해, 고(高) 콘트라스트이고 고속 대응인 고화질 액정 디스플레이가 실현된다.
또한, 상술한 예에서는, 액티브 매트릭스 구동 방식에 의한 액정 표시 장치의 예를 설명했지만, 본 발명의 백라이트 장치 및 액정 표시 장치는 그 밖의 단순 매트릭스 구동방식 등, 여러 가지 구동 방식이나 구성에 의한 액정 표시 장치에 적용 가능한 것은 물론이다.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트 장치(10)의 1실시 형태 예에서의 요부(要部)의 개략 단면 구성도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 백라이트 장치(10)는 도광판(30)의 발광 다이오드(21)를 격납(格納: housing)하는 예를 들면 원기둥 모양의 오목부(31)가 광 출사면인 상면(30A)과는 반대측의 저면(30B)에 설치되고, 그의 저면(30B) 측의 가장자리부(32)를 이 저면(30B)에 대해서 수직 이외의 각도를 가지는 사면 또는 곡면, 도시 예에서 원추형 곡면으로서 구성하는 예를 나타낸다.
도광판(30)의 재질로서는, 사용하는 파장 대역에서 광 투과성을 가지는 무색 투명의 수지(樹脂), 예를 들면 아크릴계(系) 수지를 이용할 수가 있다.
또한, 오목부(31)는 도광판(30)의 저면(30B)에 예를 들면 등간격(等間隔)으로 열모양(列狀)으로 설치되고, 이들 오목부(31) 내에, 도시하지 않지만 적색 발광 다이오드, 녹색 발광 다이오드, 청색 발광 다이오드가 예를 들면 이 순(順)으로 배치되며, 도광판(30) 내에 조립되는 구성으로 되어 있다. 도 3에서는, 각 색 발광 다이오드(21)가 병설(竝設: 나란히 설치)된 한 단면을 나타내고 있지만, 예를 들면 도 3의 지면(紙面)에 대해서 수직인 방향으로 마찬가지 발광 다이오드 열(列)이 설치되고, 전체로서 발광 다이오드(21)가 면모양으로 배치되어 면모양의 광원으로 된다.
그리고, 이 예에서는, 도광판(30)의 저면(30B)에 확산 시트 등으로 이루어지 는 확산 구조부(34), 측면(30C)에는 반사 시트 등으로 이루어지는 반사 구조부(33)가 각각 예를 들면 점착제(粘着劑)를 거쳐서 첩부(貼付: attach)되어 이루어진다.
또, 도광판(30)의 상면(30A)에는, 저확산(低擴散) 시트 등으로 이루어지는 저확산 구조부(35)가 마찬가지로 예를 들면 점착제를 거쳐서 첩부되어 이루어지는 구성으로 한다.
도광판(30)의 상부의 액정 표시 패널(100)과의 사이에는, 도광판(30)으로부터 출사되는 광을 확산시키는 확산판(41)이 설치된다. 또한, 도시하지 않지만, 확산판(41)의 상면 또는 하측에, 백라이트 장치(10)로부터 면발광(面發光)된 광을 액정 표시 패널(100)의 조명에 최적(最適)한 광학 특성을 가지는 조명광으로 변환하기 위해서, 예를 들면 입사광을 직교(直交)하는 편광 성분으로 분해하는 기능, 광파(光波)의 위상차를 보상해서 광각 시야화(廣角視野化)나 착색 방지를 도모하는 기능, 입사광을 확산시키는 기능, 휘도 향상을 도모하는 기능 등을 구비한 시트로 구성되는 광학 시트군(群)을 설치해도 좋다. 광학 시트군으로서는, 예를 들면 확산 시트, 프리즘 시트, 편광 변환 시트 등이 있다.
이와 같은 구성의 백라이트 장치(10)에서, 도광판(30) 내에서 적, 녹 및 청색의 광이 믹싱(mixing)된 광은, 더욱더 확산판(41)의 내부에서 이 광을 확산시킴으로써, 휘도가 균일한 백색 면발광으로서 액정 표시 패널(100)에 입사된다.
발광 다이오드(21)로부터 출사되는 출사광의 방사각 분포는 발광 다이오드(21)의 렌즈에 의해 조정할 수가 있다. 특히, 발광 다이오드의 측면 방향으로 광이 출사되는 사이드라이트(side-light)형의 발광 다이오드를 사용하면, 도광판(30) 내 의 넓은 영역에 걸쳐서 광선을 도광시킬 수가 있다.
이 사이드라이트형의 발광 다이오드(21)는 상세(詳細)를 생략하지만 각각 발광 소자 등의 발광체를 수지 홀더에 의해서 보존유지함과 동시에, 수지 홀더로부터 한 쌍의 단자가 돌출되어 이루어진다. 각 발광 다이오드(21)에는, 광원으로부터 보내(發)어진(출사된) 광을 측면으로부터 방사시키는 광학 부품이 설치되고, 출사광의 주성분을 발광체의 외주(外周) 방향으로 출사하는 지향성을 가지는 구성으로 된다. 또한, 사이드라이트형 발광 다이오드에 대해서는, 예를 들면 일본 특개(特開) 2003-8068호 공보나 일본 특개 2004-133391호 공보 등에 개시(開示)되어 있다.
다음에, 본 발명에 따른 백라이트 장치에서의 광선의 반사 양태(態樣: state)를 설명하기 전에, 종래의 백라이트 장치에서의 광선의 반사 양태에 대해서 설명한다.
도 4는 종래의 백라이트 장치의 요부의 개략 단면 구성도를 도시한다. 종래의 백라이트 장치(10)에서는, 도광판(30)의 발광 다이오드(21)를 내부에 격납하는 오목부(31)의 형상으로서는, 예를 들면 원기둥 모양으로 된다.
또, 도광판(30)의 저면(30B)에는, 반사 시트 등으로 이루어지는 반사 구조부(33B)가 설치되고, 측면(30C)에도 마찬가지로 반사 구조부(33A)가 설치된다. 또, 도광판(30)의 광 출사면인 상면(30A)에는, 전술(前述)한 바와 같이, 광의 확산 및 취출을 목적으로 하는 확산 시트 등의 확산 구조부(36)가 설치된다.
이와 같은 구성에서, 발광 다이오드(21)로부터 출사된 광선은 도 5에서 화살표(L1∼L4, L4a, L4b)로 나타내는 바와 같이, 도광판(30) 내의 내면에서 반사하면 서 도광판(30) 내를 진행하고, 3색의 광선은 믹싱되어 백색광으로서 도광판으로부터 출사되며, 액정 표시 패널(100)에 입사한다. 도광판의 재료로서는, 무색 투명 수지, 예를 들면 아크릴계 수지를 이용할 수가 있다. 발광 다이오드(21)의 방사각 분포는 이 발광 다이오드(21)에 취부(取付: attach)된 렌즈에 의해 조정할 수 있으며, 예를 들면 전술한 사이드라이트형의 LED를 사용하면, 도 5에서 화살표 Z로 나타내는 수선(垂線: perpendicular line)으로부터의 각도 분포를 적절히 측면 방향으로 분포시켜,도광판(30) 내로 양호하게 광선을 도광시킬 수가 있다. 도 5에서, 도 4와 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
이 광선은 전반사(全反射) 임계각(臨界角)(아크릴계 수지로 이루어지는 도광판에서는 약 42도)보다 큰 입사 각도에서는 도광판(30) 중(中)에서 반사를 반복하고, 도광판(30) 내를 전파(傳播)한다. 발광 다이오드(21)로부터 출사된 광선이 도광판(30) 중에서 반사를 계속해서 반복하는 것에 의해, 발광 다이오드(21)로부터의 광선이 광범위하게 전파하여, 상면(30A)의 확산 구조부(36) 상은 균일한 휘도 분포로 된다.
그러나, 발광 다이오드(21)로부터 출사된 광선 중에서, 상면(30A)의 확산 구조부(36)에서의 투과 가능 각도 범위에 포함되지 않는 입사 각도의 광선은 도 5에서 화살표(L4, L4a, L4b)로 나타내는 바와 같이, 도광판의 저면(30B), 측면(30C)에서 경면(鏡面) 반사를 반복하고, 도광판(30)으로부터 출사되지 않는 상태로 된다. 즉, 도광판(30)으로부터 출사하지 않는 광선이 많아져, 백라이트 장치(10)의 휘도 향상을 방해하는 원인으로 된다.
그래서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 도광판(30)의 상면(30A)에 확산 시트 등으로 이루어지는 확산 구조부(36)를 설치하는 것에 의해, 도광판(30)의 전반사 임계각 이상의 광선의 일부를 외부로 출사할 수 있게 되어, 백라이트 장치(10)의 휘도 향상이 가능하게 된다. 그러나, 확산 구조부(36)로부터 직접 출사하는 광선(L4s)이 증가하여, 휘도 얼룩이 악화되는 원인으로 된다. 도 6에서, 도 4 및 도 5와 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
그 결과, 확산 구조부(36)의 확산 시트 등에 의해 도광판(30)으로부터의 출사 광선은 증가하지만, 휘도 얼룩이 악화되어 버린다. 즉, 도광판(30)의 상면의 확산 구조부(36)의 확산 특성에 의해, 휘도 얼룩과 휘도 업이 트레이드오프 상태로 되어 버리는 것을 알 수가 있다.
이것에 대해서, 비교예로서 도광판(30)의 저면(30B)에, 확산 시트 등으로 이루어지는 확산 반사 구조부를 설치하는 경우에 대한 광선의 반사 양태를 도 7에 도시한다.
여기서, 확산 반사 구조부라 함은, 투과율, 흡수율이 지극히 낮고, 입사한 광의 대부분이 반사되고, 그 광의 대부분이 완전 확산하는 구조를 나타낸다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 도광판(30)의 저면(30B)에 경면 미러 시트 등의 반사 구조부가 아니라, 확산 반사 구조부(34)를 첩부 등에 의해 설치하는 경우, 도광판(30)의 상면(30A)으로부터 출사하는 광량은 증가하지만, 화살표 L1로 나타내는 바와 같이, 발광 다이오드(21) 주변의 휘도 분포가 높아져 버려, 휘도 얼룩이 악화되어 버린다. 발광 다이오드(21) 주변의 휘도 얼룩의 악화의 주요인은 발광 다이오 드(21)로부터 출사한 수평에서 하향(下向)의 화살표 L1로 나타내는 광선이, 저면(30B)의 확산 반사 구조부(34)에 직접 도달하여 확산 반사하기 때문이다. 도 7에서, 도 6과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
그래서, 본 발명에서는, 이 하향의 광선을 보다 수평 방향으로 향하게 하기 위해서, 발광 다이오드(21)를 매립(埋入: bury)하는 오목부(31)의 형상을 고안(工夫: device)하는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 백라이트 장치(10)에서는, 전술한 도 3에서 설명한 바와 같이, 오목부(31)의 저면(30B) 측의 가장자리부(32)를, 저면(30B)에 대해서 수직 이외의 사면 또는 곡면, 예를 들면 원뿔 모양 곡면으로 하는 것이다.
이 경우, 도 8에 도시하는 바와 같이, 오목부(32)의 하부를 원뿔 모양 곡면으로 하는 것에 의해, 화살표 L1로 나타내는 바와 같이, 도광판(30) 내에 입사하는 각도는 파선(破線) 화살표 L1c로 나타내는 종래 구성의 예를 들면 원기둥 모양 오목부를 설치하는 경우의 입사 광선의 각도에 비해서 상향(上向)으로 되고, 발광 다이오드(21)로부터 보다 이간한 위치에서 저면(30B)측의 확산 반사 구조부(34)에 도달하며, 또 이 확산 반사 구조부(34)에 직접 도달하는 광선의 배분을 줄이게 되어, 휘도 얼룩의 저하를 억제 내지는 개선하는 것이 가능해진다. 도 8에서, 도 7과 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여서 중복 설명을 생략한다.
또한, 이와 같은 효과는 오목부(31)의 가장자리부(32)를 예를 들면 각뿔 모양으로 하는 경우에서도, 마찬가지로 얻어진다.
또, 도 8에 도시하는 바와 같이, 오목부(31)의 단면(斷面) 형상이 가장자리 부(32)에 대해서 직선부 만을 가지는 형상인 경우에는, 도광판(30)을 사출성형(射出成形) 등에 의해서 형성하는 경우에 제조하기 쉽고, 또 원기둥 모양의 오목부를 형성한 후, 그의 가장자리부를 연마하는 등의 비교적 간단한 제조 방법에 의해 제조하는 것이 가능하다.
한편, 도 7에서 화살표 L4로 나타내는 바와 같이 발광 다이오드(21)로부터 상향으로 출사되는 광선, 즉 상면(30A) 측으로 출사되는 광선은 도광판(30) 상면(30A)의 확산 구조부(36)에 직접 도달하고, 그곳에서 확산 투과 하면 휘도 얼룩의 악화의 원인으로 된다.
그래서, 본 발명에서는 도 8에 도시하는 바와 같이, 도광판(30)의 상면(30A)에는 확산이 적은 투과 시트 등으로 이루어지는 저확산 투과 구조부(35)를 설치하는 것에 의해, 휘도 얼룩을 저감하는 것이 가능해진다.
여기서, 저확산 투과 구조부라 함은, 투과율이 높고, 예를 들면 투과율이 80% 정도 이상이며, 그 대부분이 완전 확산하지 않고 확산이 적은 구조를 나타낸다.
이와 같이, 본 발명에서는, 도광판(30)의 발광 다이오드(21)를 조립하는 오목부(31)의 형상을 하측 가장자리부에서 사면 또는 곡면을 설치하는 구성으로 하는 것에 의해서, 하측으로 출사되는 광선의 도광판에의 입사각을 상향으로 변화시키고, 이것에 의해 휘도 얼룩의 저하를 억제하고, 또 도광판(31)의 저면에 확산 반사 구조부(34)를 설치하는 것에 의해서, 휘도의 향상을 도모할 수가 있다.
또, 도광판(30)의 상면(30A)에 저확산 투과 구조부(35)를 설치하는 것에 의 해서, 더욱더 휘도 얼룩을 억제하고, 이들 효과가 서로 어울려서(합치어) 보다 휘도 얼룩의 억제, 휘도의 향상을 도모할 수가 있다.
즉, 이와 같은 구성으로 하는 경우에는, 도광판(30)의 저면(30A)의 확산 반사 구조부(34)에 의해서, 휘도 향상을 컨트롤하는 것이 가능하고, 또 발광 다이오드(21)을 매립하는 오목부(31)의 형상과 상면(30A)의 저확산 투과 구조부의 확산 특성에 의해서, 휘도 얼룩의 컨트롤을 행하는 것이며, 각각 휘도 얼룩과 휘도 향상의 기능을 분리하는 것에 의해서, 보다 양호하게 휘도 얼룩 및 휘도 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
도 9는 이와 같은 본 발명 구성의 백라이트 장치와 도 4에서 설명한 종래 구성의 백라이트 장치에서의 휘도 분포를 비교해서 도시하는 도면이다. 도 9에서, 실선 a는 도 10의 (a)에 백라이트 장치의 요부의 단면 구성을 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드(21)를 격납하는 오목부(31)의 형상을 원기둥 모양으로 한 예이며, 또 도 9에서 실선 b는 도 10의 (b)에 백라이트 장치의 요부의 단면 구성을 도시하는 바와 같이, 발광 다이오드(21)를 격납하는 오목부(31)의 상측을 원기둥 모양으로 하고, 그의 저면측의 가장자리부(32)를 원뿔 모양으로 한 예이며, 각 예 모두 도광판의 저면에 확산 반사 구조부를 설치하고, 또 광 출사면인 상면에 저확산 투과 구조부를 설치한 경우이며, 또 오목부(31)의 발광 다이오드(21)의 바로 위(直上) 부분에는 반사 미러로 이루어지는 반사부(37)를 설치해서 도광판 내에서의 휘도 분포를 조사한 것이다. 도 9에서, 도광판의 단부(端部)로부터 14눈금(目盛: scale)(1눈금=5㎜)의 위치가 발광 다이오드(21)의 중심 위치이다.
이 도 9의 결과로부터, 본 발명에 따른 백라이트 장치에서는, 발광 다이오드 주변의 휘도와 발광 다이오드로부터 이간한 영역의 휘도가 비교예에 비해서 균일화되고, 휘도 얼룩이 개선되어 있는 것을 알 수가 있다. 또, 휘도의 향상도 도모되고 있는 것을 알 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 휘도 얼룩을 억제 또는 개선할 수 있어, 휘도의 향상을 도모할 수가 있다. 휘도 얼룩을 억제할 수 있으므로, 백라이트 장치 및 이것을 이용한 액정 표시 장치의 박형화, 소형화도 가능해진다.
또, 도광판의 저면에 설치하는 확산 반사 구조부는 저면에서 전면(全面) 한결같은(一樣: uniformity) 확산 반사 시트 등을 이용할 수 있기 때문에, 예를 들면 부분적으로 확산하는 반사 시트 등을 설치하는 경우에 비해서 제조도 용이하게 되어, 비교적 싼 값(安價: low cost)의 백라이트 장치 및 이것을 이용한 액정 표시 장치를 제공하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태 예에 한정되는 것은 아니며, 그 밖의 도광판의 재료 구성, 또 도광판 주변의 광학 부품의 구성, 또 발광 다이오드의 종류나 배치 양태 등, 본 발명 구성을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변형, 변경이 가능한 것은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 백라이트 장치 및 액정 표시 장치에 의하면, 휘도를 보존유지 내지는 향상하고, 또한 발광 다이오드 주변에서 생기는 휘도 얼룩을 억제 내지는 개선할 수가 있다.

Claims (9)

  1. 측면 방향으로 광이 출사되는 직하형의 발광(發光) 다이오드를 광원으로 하고, 상기 발광 다이오드가 도광판(導光板)에 조립(組入: assemble into)되어 이루어지는 백라이트(backlight) 장치로서,
    상기 도광판의 광 출사면과 대향하는 저면(底面)에 형성된 상기 발광 다이오드를 조립하는 오목부(凹部: concave portion)와,
    상기 도광판의 광 출사면과 대향하는 저면을 따라 설치된 확산 반사 구조부를 구비하고,
    상기 오목부의 형상은, 상기 광 출사면측을 원기둥모양으로 하고, 상기 저면측을, 저면을 향해 상기 원기둥모양에 대해서 넓어지도록 연속하는 원뿔모양으로 한
    것을 특징으로 하는 백라이트 장치.
  2. 삭제
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  9. 투과형의 액정 표시 패널과, 상기 액정 표시 패널을 배면(背面) 측으로부터 백색광(白色光)으로 조명하는 백라이트 장치를 구비해서 이루어지는 액정 표시 장치에 있어서,
    상기 백라이트 장치는, 측면 방향으로 광이 출사되는 직하형의 발광 다이오드를 광원으로 하고, 상기 발광 다이오드가 도광판에 조립되어 이루어지고,
    상기 도광판의 광 출사면과 대향하는 저면에 형성된 상기 발광 다이오드를 조립하는 오목부와,
    상기 도광판의 광 출사면과 대향하는 저면을 따라 설치된 확산 반사 구조부를 구비하고,
    상기 오목부의 형상은, 상기 광 출사면측을 원기둥모양으로 하고, 상기 저면측을, 저면을 향해 상기 원기둥모양에 대해서 넓어지도록 연속하는 원뿔모양으로 한
    것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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