KR20010076312A - 도광판, 면광원장치 및 표시장치 - Google Patents

Abstract

LED (18) 가 점등되면, 광입력 코너부에 형성된 광입사면 (16D) 을 통하여 도광판 (16) 내에 광이 도입된다. 도입된 광은 광로절곡면 (16C) 에서 내부반사되어, 도광판 (16) 내로 구석구석까지 보내진다. 광로절곡면 (16C) 은 코너부를 비스듬하게 잘라놓은 형상에 의해 제공된다. 광로절곡면 (16C) 에 대응하여, 배면 (16A) 으로부터 LED (18) 를 향하여 돌출된 입사광 안내부를 형성해도 된다. 출사면 (16C) 으로부터는, 거의 균일한 출사강도로 조명광이 출사되어, 액정표시장치 (11) 의 액정표시패널 (2) 에 공급된다. 광로절곡면 (16C) 을 형성하지 않은 형태도 채용가능하다. 백라이팅 대신 프론트 라이팅의 형태로 액정표시패널 (2) 로 조명하는 경우에도 본 발명은 적용가능하다. 출사면 (16B) 에 고밀도의 광산란 패턴을 형성할 필요가 없게 되어, 번쩍거림이 없는 균일한 표시화면이 얻어진다.

Description

도광판, 면광원장치 및 표시장치{OPTICAL WAVEGUIDE SHEET, SURFACE ILLUMINANT DEVICE AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은 도광판, 면광원장치 및 표시장치에 관한 것으로, 특히 코너부로부터의 광입력을 실시하는 형의 도광판과, 그렇게 개량된 도광판을 이용한 면광원장치 및 동 면광원장치를 액정표시패널의 조명에 이용한 표시장치에 관한 것이다. 본 발명은 예를 들면, 휴대전화에 부설되는 액정표시장치, 거기에 사용되는 면광원장치 및 도광판에 적용된다.

액정표시장치의 액정표시패널을 면광원장치에 의해 조명하는 것은 주지의 사실이다. 일반적으로, 면광원장치는, 도광판과 거기에 1 차광을 공급하는 1 차 광원을 구비하고 있다. 종래, 1 차 광원으로는 막대형상의 형광램프 (냉음극관) 가 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 LED (발광 다이오드: 이하 동일) 와 같은 점형상 내지 국소적인 발광원을 이용한 것이 채용되고 있다.

특히, 휴대전화와 같은 소형 기기에 부설되는 비교적 작은 표시 스크린을 갖는 액정표시장치에서는, 이것이 주류가 되고 있다.

도 10 에, 국소 발광원을 이용한 종래의 면광원장치로 액정표시패널을 조명하도록 한 액정표시장치의 일례를 분해사시도로 나타낸다. 또, 도 11 에는, 면광원장치의 라인 B-B 에 따른 단면구조를 나타낸다.

양 도면을 참조하면, 액정표시장치 (1) 는 면광원장치 (3) 로 조명되는 액정표시패널 (2) 을 가지고 있다. 면광원장치 (3) 는 도광판 (6), LED (점형상 광원) (8), 및 반사시트 (5) 를 구비한다. 도광판 (6) 은 거의 쐐기형상의 단면을 가지며, 한쪽 메이저면이 출사면 (6B) 을 제공하고, 다른 쪽 메이저면이 배면 (6A) 을 제공하고 있다. 또한, 도광판 (6) 은 그 두꺼운 측의 단부에서, 출사면 (6B) 과 배면 (6A) 을 연결하도록 거의 45 도의 경사로 커트된 형상을 가지고 있다. 이 경사면이 광로절곡면 (6C) 을 제공한다.

반사시트 (5) 는 예를 들면 백색 PET 필름으로 이루어지고, 배면 (6A) 에서 누출된 광을 반사하여 도광판 (6) 내로 되돌려 광의 손실을 방지한다. 또한,난 (亂) 반사에 의해 다양한 전파방향의 광을 생성하여, 출사면 (6B) 으로부터의 출사를 촉진한다.

LED (8) 는 필요한 밝기에 따라 1 개 또는 여러개 배치되고, 전체로 1 차 광원을 구성하고 있다. 본 예에서는 4 개의 LED 가 등간격으로 배치되어 있다. 도 11 에 나타낸 바와 같이, 이들 LED (8) 는 광로절곡면 (6C) 의 거의 바로 밑에 배치되고, 광입사면 (6D) 을 통해 광로절곡면 (6C) 을 향해 1 차광을 공급한다. 여기서, 광입사면 (6D) 은 배면 (6A) 의 가장자리부가 제공하는 띠형상의 면영역이며, 동 가장자리부의 선단에서 광로절곡면 (6C) 과 만나 하나의 에지라인을 형성하고 있다.

LED (8) 가 점등되면, 광입사면 (6D) 을 통해 도광판 (6) 내에 광이 도입된다. 도입된 광의 대부분은 광로절곡면 (6C) 에 내부입사한다. 그리고, 내부입사광의 상당 부분은 광로절곡면 (6C) 에서 내부반사되어, 거의 90 도의 방향전환이 이루어진다. 광로절곡면 (6C) 에서 내부반사된 광은, 전체로서 광로절곡면 (6C) 내지 가장자리부로부터 멀어지는 방향을 따라 도광판 (6) 내에 전파된다.

잘 알려진 바와 같이, 이 과정에서, 배면 (6A), 출사면 (6B) 에 의한 내부반사, 반사시트 (5) 에 의한 반사 (배면 (6A) 으로부터의 누설후) 등을 경험하면서, 출사면 (6B) 으로부터 서서히 출사가 일어난다. 이 출사광 (조명출력) 이 액정표시패널 (2) 의 조명에 이용된다.

출사면 (6B) 으로부터의 출사를 촉진하기 위해, 출사면 (6B) 에 다수의 미소조면화 영역 (소위 광산란 패턴) 을 형성하거나, 또는 출사면 (6B) 전체를 조면화하는 등의 수단이 필요에 따라 채용된다.

이상 설명한 종래기술에서 문제가 되는 것은, 도광판 (6) 의 사이즈에 비해 개개의 광원 (LED) (8) 의 발광면적이 작기 때문에, 출사면 (6B) 의 휘도에 현저하게 불균일이 발생하기 쉽다는 것이다. 즉, 도 12 에 예시한 바와 같이, 출사면 (6B) 중에서 각 LED (8) 에 대응하여 명부 (明部: 파선참조) 가 나타나는 한편, 명부와 명부의 중간 또는 코너부에는 암부 (暗部: 휘도부족부분) 가 나타난다.

이 문제는, 예를 들면 다수의 LED (8) 를 밀집배치하면 완화되지만, 이는 배선구조를 복잡하게 하여 경제적으로도 유리하지 않다.

또, 넓은 각도 확장을 가져서 광을 출사하는 1 차 광원, 예를 들면 발산성의 출사각도 특성을 가진 LED (8) 를 광로절곡면 (6C) 을 따라 배치한 경우도, 휘도 불균일은 완화된다.

그러나, 이 수법에서는, 도광판 (6) 에의 입사시의 입사각이 큰 광성분이 많아진다. 그리고, 광학 지식에 의하면, 저굴절율 매체 (공기) 로부터 고굴절율 매체 (투광성 수지 등) 에의 입사각이 클수록, 광의 계면투과율 (도광판내에의 도입율) 은 수직 입사에 비해 낮아진다. 따라서, 이 수법에 의지하여 상기 문제를 해결하고자 하는 것에는 무리가 있다.

또한, 상기 광산란 패턴의 출사촉진능력에 장소에 따른 강약을 부여하여, 그에 의해 휘도 불균일을 완화할 수도 있다. 이 수법에 의하면, 휘도부족이 되기 쉬운 부분 (명부와 암부 사이 또는 코너부) 에서는 미소조면 영역의 밀도가 높게 설정되고, 명부에서는 동 밀도가 낮게 설정된다.

그러나, 이 광산란 패턴에 의지한 수법에는 부작용이 있다. 즉, 휘도부족을 해소하기 위해 미소조면 영역을 고밀도로 형성하면, 그 부분의 시각적인 품질이 저하되어 소위 「번쩍거림」이 느껴지게 된다. 또, 미소조면 영역을 고밀도로 형성한 영역과 그 이외의 영역의 경계가 부각되는 현상도 발생한다. 이러한 부작용은, 면광원장치 또는 그것을 내장한 액정표시장치의 상품가치를 손상하여, 예를 들면 휴대전화에 장비한 경우, 소비자에게 경원시되는 원인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 상기 문제를 해결한 면광원장치, 표시장치 및 거기에 사용되는 개량된 도광판을 제공하는 것이다. 구체적으로 말하면, 본 발명은 적은 점형상 광원 (LED 로 대표되는 국소 발광 디바이스를 이용한 광원) 으로부터의 광입력에 의해 용이하게 출사면의 휘도를 균일화할 수 있도록 도광판을 개량하고, 이를 면광원장치 및 표시장치에 이용하여 상술한 문제를 해결하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시장치의 전체 배치의 개략을 분해사시도로 나타낸 것이다.

도 2a 및 도 2b는 도 1 에 나타낸 실시예에서 채용되고 있는 도광판을 출사면측에서 본 평면도, 및 라인 A-A 에 따른 단면도로 나타낸 것이다.

도 3 은 제 2 실시예에서 채용되는 도광판을 출사면측에서 본 평면도면으로 나타낸 것이다.

도 4 는 제 3 실시예에서 채용되는 도광판을 출사면측에서 본 평면도면으로 나타낸 것이다.

도 5 는 제 4 실시예에서 채용되는 도광판을 출사면측에서 본 평면도면으로 나타낸 것이다.

도 6 은 제 5 실시예에서 채용되는 도광판의 입사광 안내부를 사시도로 나타낸 것이다.

도 7 은 도광판에 형성되는 광로절곡면의 변형예를 나타낸 평면도이다.

도 8 은 도광판에 형성되는 광로절곡면의 또 하나의 변형예를 나타낸 단면도이다.

도 9 는 프론트 라이팅에의 적용에 대해 설명하는 사시도이다.

도 10 은 국소 발광원을 이용한 종래의 면광원장치로 액정표시패널을 조명하도록 한 액정표시장치를 사시도로 나타낸 것이다.

도 11 은 도 10 에 나타낸 종래예의 면광원장치에 대해, 라인 A-A 에 따른 단면을 나타낸 단면도이다.

도 12 는 도 10, 도 11 에 나타낸 종래예에서의 출사면상의 휘도의 불균일에 대해 설명하는 평면도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 11 : 액정표시장치 2 : 액정표시패널

3, 13 : 면광원장치 6, 16, 26, 36, 46 : 도광판

6A, 16A : 도광판의 배면 6B, 16B, 26B : 도광판의 출사면

6C, 16C : 광로절곡면 6D, 16D, 26D : 도광판의 광입사면

8, 18 : LED (발광 다이오드)

본 발명은 우선 광을 출력하기 위한 출사면, 상기 출사면을 등진 배면, 및 광입력이 실시되는 적어도 하나의 광입력코너부를 갖는 도광판을 개량한다.

본 발명에 따라 개량된 도광판에서는, 상기 광입력코너부는, 「비스듬히 잘려진 형상」을 가지며, 상기 광입력부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 광입력코너부로부터 멀어지도록 전파된다.

전형적인 형태에 있어서는, 상기 「비스듬히 잘려진 형상」은, 상기 출사면 및 상기 배면에 대해 경사진 광로절곡면을 포함하고, 상기 광입력부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 광로절곡면에서 내부반사된 후에, 상기 광입력코너부로부터 멀어지도록 전파된다.

이 개량에 의해, 광로절곡면에서의 내부반사후에 비교적 좁은 각도범위 (통상 90 도) 로 넓어지도록 1 차광을 공급해주면, 도광판내에 거의 구석구석까지 광이 도달하여, 출사면의 휘도가 용이하게 균일화된다.

이러한 특징은, 도광판 (6) 의 한 변을 따라 1 차 광원 (LED (8)) 을 배치한 종래기술 (도 10 ∼ 도 12 참조) 에서는 볼 수 없는 것이다. 왜냐하면, 종래기술에서는, 광로절곡면 (6C) 에서의 내부반사후에 비교적 넓은 각도범위 (통상 거의 180 도) 로 넓어지도록 1 차광을 공급하지 않으면 도광판내에 거의 구석구석 광을 도달하게 할 수 없기 때문이다.

여기서, 1 차광의 입사는, 도광판의 배면의 코너부에 대응한 부분이 제공하는 광입사면을 통하여 실시되면 된다. 또, 코너부에 도광판의 배면으로부터 돌출된 입사광 안내부를 형성하고, 이를 통하여 광입사가 실시되어도 된다.

다음, 본 발명은 적어도 하나의 1 차 광원과, 도광판을 포함하는 면광원장치에 적용된다. 여기서, 도광판으로는 상기 개량된 도광판이 사용된다. 즉, 도광판은 광을 출력하기 위한 출사면, 상기 출사면을 등진 배면, 및 상기 1 차 광원이 공급하는 광의 입력이 실시되는 적어도 하나의 광입력부를 갖는다.

상기 광입력코너부는 비스듬히 잘려진 형상을 가지며, 상기 1 차 광원의 방출광은, 상기 광입력코너부에서 상기 도광판내로 도입된 후, 상기 도광판내에 퍼지도록 전파된다. 전형적인 형태에서는, 상기 「비스듬히 잘려진 형상」은 상기출사면 및 상기 배면에 대해 경사진 광로절곡면을 포함하고, 상기 광입력부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 광로절곡면에서 내부반사된 후에, 상기 광입력코너부로부터 멀어지도록 전파된다.

예를 들면, 광입력코너부의 근방에, 어느 정도의 각도 넓어짐을 가지고 광로절곡면을 향하여 광을 방출하는 LED 를 배치하면, 도광판내에 거의 구석구석까지 광을 도달하게 할 수 있다.

여기서, 1 차광의 입사는, 도광판의 배면의 코너부에 대응한 부분이 제공하는 광입사면을 통하여 실시되면 된다. 또, 광입력코너부에, 도광판의 배면으로부터 돌출된 입사광 안내부를 설치하고, 이를 통하여 광입사가 실시되어도 된다. 1 차 광원은, 광입사면의 근방 또는 입사광 안내부 선단의 근방의 적소에 배치된다.

상기와 같이 개량된 면광원장치를 액정표시패널의 조명을 위해 배치하면, 표시장치가 구성된다. 백라이팅에 한하지 않고 프론트 라이팅의 형태로 면광원장치를 배치해도 된다. 개량된 면광원장치의 상술한 특징은, 표시장치에도 반영된다. 즉, 광입력코너부에 대응하여 형성된 소수의 1 차 광원 (전형적으로는 LED) 을 이용하여, 도광판의 출사면 전체에 거의 균일한 휘도를 부여하고, 이를 통하여 표시장치의 표시스크린의 명암 얼룩을 억제할 수 있다. 이 때, 종래기술과 같은 고밀도의 광산란 패턴은 불필요하며, 따라서 그에 기인하는 「번쩍거림」도 회피된다.

(실시예)

이하, 도 1 ∼ 도 10 을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 각 도면에 있어서, 이해를 용이하게 하기 위해, 각 요소의 치수, 형상 등은 적절히 과장하여 나타내고 있다. 또, 도 10 ∼ 도 12 와 공통으로 사용되고 있는 요소에 대해서는 공통된 부호가 부여되고, 중복된 설명은 적절히 생략한다.

[제 1 실시예]

먼저 도 1 을 참조하면, 본 실시예의 표시장치 (액정표시장치) 의 개략구조가 나타나 있다. 액정표시장치 (11) 는, 예를 들면 휴대전화의 디스플레이에 적용되는 것으로, 액정표시패널 (2) 을 배후에서 조명하는 면광원장치 (13) 를 구비하고 있다.

면광원장치 (13) 는 도광판 (16), LED (점형상 광원) (18), 반사시트 (5) 를 구비한다. 도광판 (16) 은 예를 들면 아크릴 수지 (PMMA 수지 등) 또는 시클로올레핀계 수지로 이루어지는 투광성 부재로서, 후술하는 광로절곡면 부분을 제외하고 거의 균일한 두께를 가지고 있다. 도광판 (16) 은, 한쪽 메이저면이 출사면 (16B) 을 제공하고, 다른쪽 메이저면이 배면 (16A) 을 제공한다.

도 2a 및 도 2b는, 도 1 에 나타낸 실시예에서 채용되고 있는 도광판을 출사면측에서 본 평면도, 및 라인 A-A 에 따른 단면도로 나타낸 것이다. 이들 도면에서 분명한 바와 같이, 도광판 (16) 은 거의 직사각형의 전체 형상을 가지며, 그 한변의 양단의 코너부에, 출사면 (16B) 과 배면 (16A) 을 연결하는 광로절곡면 (16C) 을 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 이들 2 개의 코너부가 광입력코너부를 제공한다.

광로절곡면 (16C) 은 도광판 (16) 의 한변의 양단 코너부를 비스듬히 잘라낸 형상의 사면에 대응한다. 광로절곡면 (16C) 의 가장자리는 상기 한변에 대해 각도 (θ1) 를 이루고 있다. 또, 광로절곡면 (16C) 은 출사면 (16B) 및 배면 (16A) 에 대해 각각 각도 (θ2) 를 이루는 사면으로 되어 있다. 각도 (θ1) 의 전형치는 약 45 도이며, 실제적인 범위는 45 도 ±15 도 정도 (약 30 도 ∼ 60 도) 이다. 또, 각도 (θ2) 의 실제적인 범위는 약 45 도 ∼ 약 20 도의 범위이다. 각도 (θ1,θ2) 는 이들 실제적인 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 비스듬히 잘라낸 형상에 의해, 배면 (16A) 의 사이즈는 출사면 (16B) 의 사이즈보다 다소 커진다. 일반적으로는, 1 차 광원 (18) 이 배치되는 측의 메이저면이, 다른 메이저면보다 다소 커진다. 이는 광로절곡면 (16C) 의 기능 (내부반사에 의한 광로절곡) 에서 생각하면 당연한 것이다.

도 2a 중에 나타낸 직사각형의 파선은, 본 실시예에서의 유효발광영역을 나타내고 있고, 액정표시패널 (2) 의 표시스크린의 사이즈는, 이 유효발광영역과 동일하거나 그보다 약간 밑돌고 있다.

각 광로절곡면 (16C) 에 대응하여, 배면 (16A) 의 일부가 광입사면 (16D) 을 제공하고 있다. 도 2b 에 나타낸 바와 같이, 1 차 광원 (LED) (18) 은 이들 광입사면 (16D) 을 향하여 광을 방출하도록 배치된다. 환언하면, 각 광입력코너부에 있어서, 광로절곡면 (16C), 광입사면 (16D), LED (18) 은 도광판 (6) 의 두께방향을 따라 거의 정열된 관계에 있다.

또한, 출사면 (16B) 상에는, 종래기술에서 설명한 바와 같이, 필요에 따라출사촉진을 위한 광산란 패턴이 형성된다. 단, 광산란 패턴의 출사촉진능력 (예컨대, 미소조면화 영역의 피복밀도에 의존) 을 극단적으로 크게 해야하는 에어리어는 발생하기 어렵다. 왜냐하면, 코너부로부터 거의 90 도의 넓어짐 각도로 도광판 (16) 내로 광이 보내졌다면, 직사각형의 도광판 (16) 내에 용이하게 광이 도달하므로, 강한 광량부족경향을 갖는 에어리어가 발생하기 어렵기 때문이다. 광산란 패턴 대신 출사면 (16C) 전체를 조면화하여 출사촉진을 꾀하는 경우도 있다.

이러한 도광판 (16) 은, 반사시트 (5) 와 함께 도시하지 않은 프레임에 수용되고, 배선기판 (17) 상의 소정 위치에 마운트된다. 배선기판 (17) 에는, 예컨대 휴대전화에 탑재되는 액정표시장치 (11) 의 액정표시패널 (2) 을 구동하기 위한 집적회로나, LED (18) 를 구동하기 위한 회로가 장비되어 있다.

LED (18) 자신도 배선기판 (17) 상에 마운트된다. LED (18) 의 마운트 위치와 마운트 자세는, 그 방출광이 광입사면 (16D) 에 효율적으로 입사하도록 선택된다. 더욱 상세하게 말하면, 방출광의 주된 진행방향과 광로절곡면 (16C) 의 면방위 (각도 (θ1,θ2)) 의 관계나 방출광의 지향성의 강도 (광입사면 (16D) 을 향할 때의 각도 넓어짐) 를 고려하는 것이 바람직하다. 즉, 상술한 각도 (θ1,θ2)) 나 방출광의 지향성의 강도를 고려하여, 출사면 (16B) 전체에 가능한한 균등하게 광이 도달하도록 LED (18) 의 마운트 위치와 마운트 자세가 설정되는 것이 바람직하다. 특히, 광로절곡면 (16C) 에서의 내부반사시에 큰 투과 로스가 나오지 않도록 고려되는 것이 바람직하다. 그러기 위해서는, 예컨대 방출광의대부분이 내부반사시에 여유를 가지고 전반사조건을 만족하도록 마운트 각도를 조정하면 된다.

따라서, LED (18) 의 마운트 자세는, 반드시 광입사면 (16D) 에 정면으로 마주대하는 것은 아니고, 방출광의 주된 진행방향이 배면 (16A) 내지 출사면 (16B) 에 대해 소정 각도 경사지도록 선택되는 경우도 있을 수 있다.

또한, LED (18) 의 마운트시에는, 방출광의 지향성의 강도 (각도 넓어짐) 에 대해, 종횡방향의 차이가 있음에 주의하는 것이 바람직하다. 즉, 도 1 에도 나타낸 바와 같이 장단축을 갖는 직방체 형상의 패키지로 구성된 LED (18) 의 경우, 방출광의 넓이는 단축방향보다도 장축방향에 대해 커진다. 환언하면, 광입사면 (16D) 상의 등입사 강도선은, 동심타원형상 (타원의 장축방향과 패키지의 장축방향과는 평행) 이 된다. 따라서, LED (18) 의 마운트시에는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 장축방향을 광로절곡면 (16C) 의 가장자리와 평행하게 하는 것이 바람직하다.

집적회로와 액정표시패널 (2) 사이의 전기적 접속에는 플렉시블 기판 (19) 이 이용되고 있는데, 이들 전기적인 접속구조에 대해서는, 본 발명의 요지와 특별한 관계가 없기 때문에 이 이상의 상세한 설명은 생략한다.

이상과 같이 구성된 액정표시장치 (11) 에서의 광의 거동에 대해 설명한다. LED (18) 가 점등되면, 광입사면 (16D) 을 통하여 도광판 (16) 내에 광이 도입된다. 도입된 광의 대부분은, 광로절곡면 (16C) 에 내부입사하여 내부반사된다. 내부입사시의 입사각이 임계각을 윗도는 성분은 전반사된다. 전반사되는 성분이 많을수록, 광로절곡면 (16C) 으로부터의 광의 누출은 적어진다. 여기서, 상술한 바와 같이, 각도 (θ2) (도 2b 참조) 와 LED (18) 의 마운트 자세 (방출광의 출사방향) 는 이 점을 배려하여 정해져 있다.

또, LED (18) 의 방출광은, 그 소자 (디바이스) 의 특성에 따른 각도 넓어짐을 가지고 있다. 이 각도 넓어짐은, 광로절곡면 (16C) 에서의 내부반사에 의해 확장된다. 따라서, LED (18) 의 방출광의 각도 넓어짐이 90 도보다 매우 적어도, 내부반사후의 각도 넓어짐을 90 도에 가깝게 하는 것은 용이하다.

이렇게 하여 효율적으로 도광판 (16) 에 입력되어 방향전환된 광은, 각도 넓어짐으로써 광로절곡면 (16C) 으로부터 멀어지도록 도광판 (16) 내를 내부전파한다.

여기서 주의해야 할 점은, 내부전파의 방향이 배면 (16A) 및 출사면 (16B) 에 평행하지 않은 성분의 대부분은, 내부전파의 과정에서 반복되어 배면 (16A) 및 출사면 (16B) 에 내부입사한다. 출사면 (16B) 이 경면인 경우에는, 내부입사시이 입사각이 임계각을 밑도는 성분의 일부가 출사면 (16C) 으로부터 출사된다. 또, 출사면 (16C) 에, 상술한 광산란 패턴 또는 전면조면화에 의해 출사촉진이 도모되고 있는 경우에는, 그에 따라 출사가 촉진된다.

이러한 출사 메커니즘에서 생각하여, 광로절곡면 (16C) 에서의 내부반사후의 LED (18) 의 방출광의 주된 진행방향은, 출사면 (16B) 과 평행하지 않고, 그로부터 소각도 기울어져 있는 것이 바람직하다. 이 경사각도는, 각도 (θ2) (도 2b 참조) 와 LED (18) 의 마운트 자세의 관계의 조정을 통하여, 설계적으로 정해지는 것이 바람직하다.

일반적으로는, 이 경사각도가 너무 크면, 광로절곡면 (16C) 으로부터 떨어진 부분에 광이 도달하기 어려워지고, 너무 작으면 광로절곡면 (16C) 의 근방에서 출사강도가 저하된다. 배면 (16A) 으로부터 출사한 광은, 반사시트 (5) 에서 반사되어, 도광판 (16) 내로 되돌아가, 그 후 출사면 (16B) 에 내부입사하는 기회가 주어진다.

이렇게 하여 출사면 (16B) 으로부터 출사된 광은, 액정표시패널 (2) 에 공급된다. 백라이팅된 액정표시패널 (2) 은, 배선기판 (17) 에 장비된 구동회로에 의해 구동되고, 주지의 양태로 화상을 표시한다.

상기 설명에서 알 수 있듯이, 종래기술 (도 10 ∼ 도 12 참조) 과 달리, 코너부로부터 광공급을 실시하기 때문에, 도광판 (16) 내의 내부전파광에 부여하는 각도 넓어짐이 좁아도, 도광판 (16) 내에 거의 균일하게 광을 도달하게 하는 것이 용이하다. 도광판 (16) 이 거의 직사각형인 전형적인 경우에 있어서, 내부전파광의 각도 넓어짐은 90 도 정도이면 된다. 이에 비해 종래기술의 경우, 180 도 가까운 각도 넓어짐이 요구되어, 실제로는 실현이 곤란하다.

또한, 본 실시예에서는, 이 90 도 정도의 각도 넓어짐을 얻기 위해, 광로절곡면 (16C) 에 의한 내부반사가 도움이 됨을 주의해야 한다. 즉, LED (18) 의 방출광이 그 특성에 따라 가지고 있는 각도 넓어짐이, 광로절곡면 (16C) 에서의 내부반사에 의해 확장되므로, LED (18) 의 방출광의 각도 넓어짐이 90 도보다 매우 작아도, 내부반사후의 각도 넓어짐을 90 도에 가깝게 하는 것이 용이해진다.

또한, 종래 (도 10 참조) 와 같이 1 차 광원 (LED (18)) 을 도광판의 변을 따라 배치할 필요는 없어져, 거기에 스페이스의 여유가 생긴다. 스페이스는 플렉시블 기판 (19) 을 무리없이 통과하기 때문에 유효활용할 수 있다. 이것은, 예컨대 휴대전화의 구조설계상 매우 큰 의미를 갖는다. 즉, 종래 구조 (도 10) 에서는, 플렉시블 기판 (19) 을 LED (18) 의 광을 차단하지 않도록 배치해야 하는 사정 때문에, 플렉시블 기판 (19) 은 액정표시패널로부터 도광판의 좌우측으로 일단 꺼내고, 그로부터 도광판의 좌우측부를 통하여 배선기판의 가까이에서 구동회로와의 접속이 이루어졌다. 따라서, 휴대전화의 횡폭이 디스플레이의 폭보다도 매우 커져버린다는 문제가 있었다.

이에 비해 본 실시예에서 예시되는 본 발명에서는, 플렉시블 기판 (19) 을 액정표시패널 (2) 로부터 꺼내고, 도광판 (16) 의 전후측부 (도 10 에서 LED (8) 가 나란히 배치된 부분에 상당) 를 통하여 배면 (16A) 측으로 회입하고, 거기서 구동회로와의 접속을 실시하는 것이 가능해진다. 따라서, 휴대전화의 횡폭을 작게 할 수 있다 (디스플레이의 횡폭과 거의 일치).

이상이 제 1 실시예의 개요인데, 도광판에의 광입력을 실시하는 코너부의 형태에 관련하여 여러가지 변형이 가능하다. 이하, 그 몇가지에 대해 설명한다. 설명은 광입력을 실시하는 코너부의 형태에 초점을 맞추고, 제 1 실시예와 공통성이 높은 사항의 설명은 반복하지 않는다.

[제 2 실시예]

본 실시예에서는, 도광판으로서, 도 3 에 나타낸 도광판 (26) 이 채용된다.동 도면에 나타낸 바와 같이, 도광판 (26) 은, 2 개의 코너부가 비스듬히 잘려진 형상으로 되어 그곳이 광입력부를 제공하고 있는데, 제 1 실시예와는 달리, 광로절곡면이 생략되어 있다. 즉, 잘려진 형상은, 출사면 (26B) 과 배면 (도시 생략) 을 연결하는 거의 수직인 광입사면 (26D) 을 제공하고, 이 광입사면 (26D) 을 향하여 LED (18) 의 광이 공급된다.

본 실시예에서는, 광로절곡면이 생략되어 있기 때문에, 제 1 실시예보다도 방출광의 각도 넓어짐이 큰 (즉, 지향성이 약한) LED (18) 를 사용하는 것이 바람직하다. LED (18) 의 방출광에 거의 90 도의 각도 넓어짐이 있다면, 도광판 (26) 내에 거의 균일하게 광을 도달시키는 것이 가능하다. 즉, 180 도 가까운 각도 넓어짐이 요구되는 종래기술보다도 유리하다.

[제 3 실시예/제 4 실시예]

광입력부를 설치하는 코너부는, 제 1, 제 2 실시예와 같이 2 부분으로 한정되지는 않는다. 예컨대 도 4 에 나타내는 바와 같이 거의 직사각형의 도광판의 4 개의 코너부 모두를 비스듬히 잘라낸 형상으로 하고, 거기에 광입력부를 설치해도 된다. 그 경우, 당연히, 각 코너부에 대응하여 LED 가 배치된다. 이를 제 3 실시예로 한다.

또, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 거의 직사각형의 도광판의 3 개의 코너부를 비스듬히 잘라낸 형상으로 하고, 거기에 광입력부를 설치해도 된다. 그 경우도, 광입력부로 한 코너부에 대응하여 LED 가 배치된다. 이를 제 4 실시예로 한다.

각 실시예에 있어서, 각 코너부의 비스듬히 잘라낸 형상은, 제 1 실시예와 같이 광로절곡면을 형성하는 것이 전형적인데, 그를 광로절곡면을 생략한 제 2 실시예와 동일한 형태도 채용가능하다.

필요한 휘도가 얻어진다면, 하나의 코너부에만 광입력부를 설치해도 된다. 또, 반대로 코너부로만은 휘도가 부족하다면, 코너부 이외의 부분에 보조적으로 1 차 광원 (LED) 을 부가 배치하는 경우도 있을 수 있다. 예컨대, 가늘고 긴 거의 직사각형의 도광판의 긴변의 중앙부근이 양 코너부로부터 떨어져 광이 도달하기 어려운 경우, 그를 커버하기 위해 LED 를 보조배치하는 경우 등이다.

[제 5 실시예]

광입력부에 광로절곡면을 설치하는 경우, 제 1 실시예에서는, 배면 (16A) 의 코너부가 광입사면 (16D) 을 제공하는 경우를 나타냈다. 그러나, 도 6 에 나타낸 바와 같이 배면으로부터 돌출된 입사광 안내부를 설치해도 된다. 이 경우, 1 차광은 입사광 안내부의 선단이 광입사면을 제공한다. 그로부터 도입된 광은, 입사광 안내부를 통하여 광로절곡면에 도달하고, 내부반사되어 도광판 내부로 확대되어 간다. 이를 제 5 실시예로 한다.

[제 6 실시예/제 7 실시예]

광로절곡면은, 전형적으로는 제 1 실시예에서 나타낸 바와 같이 평탄한 사면에 의해 제공되는데, 예컨대 도 7 에 나타내는 바와 같이, 곡면으로 해도 된다. 이 경우, 곡면의 설계를 통하여, 내부반사후의 내부전파광의 진행방향 분포를 조정할 수 있다. 이를 제 6 실시예로 한다.

또, 예컨대 도 8 에 나타내는 바와 같이, 코너부를 잘라낸 형상의 사면을 비틀린 사면으로 해도 된다. 이 경우, 도시되어 있는 바와 같이, 이 사면이 좌우의 측면과 만나는 2 개 능선은 길이가 다른 것이 된다. 이와 같이 광로절곡면에 비틀림을 부여하면, 그 비틀림의 설계를 통하여 내부반사후의 광의 진행방향의 분포를 조정할 수 있다. 이를 제 7 실시예로 한다.

[제 8 실시예]

상술한 모든 실시예에서는, 광입력을 실시하는 코너부에 광로절곡면을 형성하는 경우, 광입사면은 배면측 (제 6 실시예에서는 입사광 안내부의 선단) 에 설치되어 있다. 그러나, 광입사면을 출사면측에 설치해도 된다. 이 배치는, 도 9 에 나타낸 바와 같은 소위 프론트 라이팅의 조명에 적합하다. 이 경우, 반사형 액정표시패널이 코너부에 노칭을 갖도록 설계하고, 거기에 생긴 스페이스에 LED 를 배치할 수 있다. 이로써, 전체 형상이 콤팩트해지고, LED 를 배면측에 배치한 경우보다도, 두께를 작게 할 수 있다.

LED 의 방출광은 출사면의 코너부가 제공하는 광입사면을 통하여 광로절곡면에 광이 향해진다. 광로절곡면에서 내부반사한 광은 도광판내에 도달한다. 액정표시패널측으로부터 출사한 광이 액정표시패널에 공급되고, 주지의 양태로 표시에 기여한다. 표시상의 관찰은 배면 (도면중, 도광판의 상면) 측으로부터 도광판을 통하여 실시된다. 이를 제 8 실시예로 한다.

광입사면을 출사면측에 설치하는 경우라도, 출사면의 코너부에 출사면으로부터 돌출된 입사광 안내부를 설치하고, 그 선단을 광입사면으로 해도 된다. 그경우, 그 입사광 안내부를, 액정표시패널의 코너부의 노칭부에 끼우는 형태로 계지하고, 도광판과 액정표시패널의 위치맞춤에 이용해도 된다. 단, 이 경우에는, 입사광 안내부의 표면의 손상방지를 위해, 액정표시패널이 입사광 안내부의 적어도 한쪽에 손상방지를 위한 처리 (보호막의 형성 등) 를 해 두는 것이 바람직하다. 입사광 안내부의 표면에손상이 생기면, 그로부터 광의 누출이 발생할 우려가 있기 때문이다.

[기타 변형]

상술한 모든 실시예는, 본 발명의 스코프의 한정을 의미하지 않는다. 예컨대, 이하와 같은 변형이 허용된다.

(a) 각 광입력코너부에 배치하는 1 차 광원 (전형적으로는 LED) 의 수는, 1 개로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각 광입력코너부에 복수개의 LED 를 배치해도 된다. 이 경우, 복수개의 LED 의 선택점등에 의한 조명광의 밝기 조정, 색상 조정, 색의 전환 등이 가능해진다. 예컨대, 3 원색 혼합발광에 의한 컬러 액정표시패널에의 백색광 공급을 생각할 수 있다.

(b) 상기 각 실시예에서의 도광판은 거의 균일한 두께를 가지고 있는데, 이는 본 발명을 한정하지 않는다. 예컨대, 쐐기 형상의 단면을 갖는 도광판을 채용하고, 그 두꺼운 측의 코너부에 광입력부를 설치해도 된다.

(c) 도광판에는, 기술한 광산란 패턴, 전면 조면화 외에, 다른 연구가 필요에 따라 실시되어도 된다. 예컨대, 도광판의 배면 또는 입사면에 다수의 V 자 모양의 홈을 형성하여 출사촉진이나 출사방향 제어를 도모해도 된다. 또, 도광판 내부에 미소한 광산란자 (매트릭스와 굴절율이 다른 미립자) 를 분산시켜 내부산란능을 부여한 도광판 (소위 광산란 도광판) 을 이용해도 된다.

본 발명에 의하면, 도광판의 코너부를 비스듬하게 잘라놓은 형상으로 하여, 그 부위에 점광원에 의한 1차광원을 배치함으로써, 광원의 수를 적게한 경우에도,출사면의 번쩍거림을 방지하여, 균일한 광량에 의해 조명광을 출사할 수 있다.

Claims (12)

1. 광을 출력하기 위한 출사면;

   상기 출사면을 등진 배면; 및

   광입력이 실시되는 적어도 하나의 광입력코너부를 갖는 도광판으로서,

   상기 광입력코너부는 비스듬히 잘려진 형상을 가지며,

   상기 광입력코너부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은 상기 입력코너부로부터 멀어지도록 전파되는 것을 특징으로 하는 도광판.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 비스듬히 잘려진 형상은 상기 출사면 및 상기 배면에 대해 경사진 광로절곡면을 포함하고,

   상기 광입력코너부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 광로절곡면에서 내부반사된 후, 상기 입력코너부로부터 멀어지도록 전파되는 것을 특징으로 하는 도광판.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 배면의 상기 광입력코너부에 대응한 부분이 광입사면을 제공하는 것을 특징으로 하는 도광판.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 광입력코너부에 상기 배면으로부터 돌출된 입사광 안내부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도광판.
5. 적어도 하나의 1 차 광원과, 도광판을 포함하는 면광원장치로서,

   상기 도광판은 광을 출력하기 위한 출사면;

   상기 출사면을 등진 배면; 및

   상기 1 차 광원이 공급하는 광의 입력이 실시되는 적어도 하나의 광입력코너부를 가지며,

   상기 광입력코너부는 비스듬히 잘려진 형상을 가지며,

   상기 광입력코너부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 입력코너부로부터 멀어지도록 전파되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 비스듬히 잘려진 형상은, 상기 출사면 및 상기 배면에 대해 경사진 광로절곡면을 포함하고,

   상기 광입력코너부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 광로절곡면에서 내부반사된 후에, 상기 입력코너부로부터 멀어지도록 전파되는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 배면의 상기 광입력코너부에 대응한 부분이 광입사면을 제공하는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 광입력코너부에 상기 배면으로부터 돌출된 입사광 안내부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 면광원장치.
9. 면광원장치를 이용하여 액정표시패널의 조명을 실시하는 표시장치로서,

   상기 면광원장치는 적어도 하나의 1 차 광원과, 도광판을 포함하고,

   상기 도광판은 광을 출력하기 위한 출사면;

   상기 출사면을 등진 배면; 및

   상기 1 차 광원이 공급하는 광의 입력이 실시되는 적어도 하나의 광입력코너부를 가지며,

   상기 광입력코너부는 비스듬히 잘려진 형상을 가지며,

   상기 광입력코너부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 입력코너부로부터 멀어지도록 전파되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 비스듬히 잘려진 형상은 상기 출사면 및 상기 배면에 대해 경사진 광로절곡면을 포함하고,

    상기 광입력코너부로부터 상기 도광판내로 도입된 광은, 상기 광로절곡면에서 내부반사된 후에, 상기 입력코너부로부터 멀어지도록 전파되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 배면의 상기 광입력코너부에 대응한 부분이 광입사면을 제공하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 광입력코너부에, 상기 배면으로부터 돌출된 입사광 안내부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시장치.