KR20050042189A - 조명 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

조명 장치 및 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 조명 장치는, 광원과 막대 형상 도광체를 구비하고, 막대 형상 도광체는 광원으로부터의 광을 입사하는 입사면과, 복수의 프리즘을 갖는 반사면과, 반사면 반대쪽의 출사면을 갖는다. 막대 형상 도광체의 입사면에서의 반사면과 출사면 사이의 폭이 동일 방향에서의 광원의 폭보다 작다. 이것에 의해, 막대 형상 도광체의 출사광의 밝기 분포가 균일해진다. 또한, 그러한 조명 장치와 플레이트 형상 도광체를 조합하여 평면의 조명 장치를 구성한다. 또한, 그러한 조명 장치와 액정 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성한다.액정 패널을 조합하여 액정 표시 장치를 구성한다.

Description

조명 장치 및 액정 표시 장치{ILLUMINATION DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}
본 발명은 조명 장치와 그 조명 장치를 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 얇고 가볍기 때문에 휴대형 정보 단말의 디스플레이로서 널리 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 한 쌍의 기판 사이에 액정을 삽입하여 이루어지는 액정 패널을 포함하고, 컬러 필터나 편광자가 포함되는 경우도 있다. 광이 한 쌍의 기판과 액정을 투과하는 투과형 표시 장치와, 광이 한쪽 기판과 액정을 투과하여 반대쪽 기판에서 반사하는 반사형 표시 장치가 있다. 모두 광이 액정을 투과할 때에 위상(位相)이 변조되어 컬러 필터를 통과하고, 편광자에 의해 투과 및 차광됨으로써 흑백 표시로 된다. 복수의 도트가 배열되어 있음으로써 문자 정보 또는 화상 정보가 형성된다.
액정 자체는 발광하지 않는 수광형(受光型) 소자이기 때문에, 액정 단체(單體)에서는 정보를 눈으로 확인하는 것이 곤란하다. 따라서, 일반적으로 조명 장치가 액정 패널과 조합하여 설치되어 있다. 투과형 액정 표시 장치에서는 조명 장치가 액정 패널의 배면(背面) 측에 배치되고, 반사형 액정 표시 장치에서는 조명 장치가 액정 패널의 전면(前面) 측에 배치된다. 반사형 액정 패널의 경우에는 태양광 또는 실내등에 의해 광이 액정 패널에 조사되기 때문에, 그 조건 하에서는 조명 장치를 필요로 하지 않는다. 그러나, 광이 도달하기 어려운 환경에서는, 투과형 액정 패널과 동일하게 반사형 액정 패널에 조명 장치가 필요하게 된다.
종래, 광원(光源)과 광원으로부터의 광을 입사면으로부터 입사하여 긴 출사면으로부터 출사하는 막대 형상 도광체로 이루어지는 선형의 조명 장치가 있다. 또한, 광원과, 막대 형상 도광체와, 막대 형상 도광체로부터의 광을 입사면으로부터 입사하여 넓은 출사면으로부터 출사하는 플레이트 형상 도광체로 이루어지는 평면(planar)의 조명 장치가 있다(예를 들어 일본국 공개특허평10-260405호 공보 참조).
최근, 정보 단말에서 사용되는 액정 표시 장치는 컬러화, 고휘도화, 고해상도화와 같은 표시 품질의 향상이 요구되고, 특히 면내(面內)의 밝기 분포의 균일화가 요구된다. 그러나, 광원으로부터의 광이 막대 형상 도광체에 입사할 때에, 넓은 각도 분포의 광이 막대 형상 도광체에 입사되기 때문에, 막대 형상 도광체의 출사면으로부터 출사하는 광의 강도 분포가 균일해지지 않아, 막대 형상 도광체의 출사면의 단부(端部) 부근에서 밝기가 저하되는 경향이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 조명 장치의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 조명 장치의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 3은 조명 장치를 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 예를 나타내는 도면.
도 4는 조명 장치를 포함하는 투과형 액정 표시 장치의 예를 나타내는 도면.
도 5는 도 1의 조명 장치의 특징을 설명하는 도면.
도 6은 종래의 조명 장치의 특징을 설명하는 도면.
도 7은 LED 광원을 나타내는 사시도.
도 8은 LED 광원의 광강도(光强度) 분포를 나타내는 도면.
도 9는 도 1의 조명 장치의 광강도 분포를 나타내는 도면.
도 10은 도 1의 조명 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 11은 막대 형상 도광체의 두께와 그것을 통과하는 광의 밝기와의 관계를 나타내는 도면.
도 12는 도 10의 조명 장치의 광강도 분포를 나타내는 도면.
도 13은 도 10의 조명 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 14는 도 10의 조명 장치의 광강도 분포를 나타내는 도면.
도 15는 도 10의 조명 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 16은 도 10의 조명 장치의 변형예를 나타내는 도면.
도 17은 도 1의 조명 장치의 변형예를 나타내는 도면.
본 발명은 막대 형상 도광체의 출사광의 밝기 분포를 최대한 균일하게 하여, 밝기 분포가 균일한 조명 장치 및 표시 품질이 우수하며 저렴한 액정 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 조명 장치는 광원과 막대 형상 도광체를 구비하며, 상기 막대 형상 도광체는 상기 광원으로부터의 광을 입사하는 입사면과, 복수의 프리즘을 갖는 반사면과, 상기 반사면 반대쪽의 출사면을 갖고, 상기 막대 형상 도광체의 상기 입사면에서의 상기 반사면과 상기 출사면 사이의 폭이 동일 방향에서의 상기 광원의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 의한 조명 장치는 광원과 막대 형상 도광체와 플레이트 형상 도광체를 구비하며, 상기 막대 형상 도광체는 상기 광원으로부터의 광을 입사하는 입사면과, 복수의 프리즘을 갖는 반사면과, 상기 반사면 반대쪽의 출사면을 갖고, 상기 플레이트 형상 도광체는 상기 막대 형상 도광체의 출사면으로부터의 광을 입사하는 입사면과, 출사면을 가지며, 상기 막대 형상 도광체의 상기 입사면에서의 상기 반사면과 상기 출사면 사이의 폭이 동일 방향에서의 상기 광원의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 것이다.
이 구성에 의하면, 막대 형상 도광체의 입사면으로부터 입사하는 광의 각도 분포가 개선되어 막대 형상 도광체의 단부 부근의 암부(暗部)가 해소되고, 막대 형상 도광체의 밝기 분포가 균일해져 밝기 분포가 균일한 조명 장치가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의한 액정 표시 장치는, 그러한 조명 장치와 액정 패널을 포함한다. 이 액정 표시 장치는 밝기 분포가 균일하여, 양호한 표시 품질로 저렴하게 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 조명 장치(선형 광원)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 조명 장치(10)는 LED로 이루어지는 광원(12)과 막대 형상 도광체(14)를 구비한다. 2개의 LED 광원(12)이 막대 형상 도광체(14)의 양측에 배치되어 있다. 막대 형상 도광체(14)는 광원(12)으로부터의 광을 입사하는 입사면(단부면)(16)과, 복수의 프리즘(18)을 갖는 반사면(상부면)(20)과, 반사면(20) 반대쪽의 출사면(하부면)(22)을 갖는다. 도 1에서는 3개의 프리즘(18)만이 도시되어 있지만, 다수의 프리즘(18)이 반사면(20)을 따라 연속적으로 배치된다.
막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의(출사면(22)에 수직인 방향의) 폭이 A로 표시되고, 동일 방향에서의 광원(12)의 폭이 B로 표시된다. 입사면(16)의 폭 A가 광원(12)의 폭 B보다 작게 되어 있다. 반대로 말하면, 광원(12)의 폭 B가 입사면(16)의 폭 A보다도 크다. 막대 형상 도광체(14)의 폭은 그 길이 방향으로 일정하며, 중앙 부분의 폭은 입사면(16)의 폭 A와 동일하다. 또한, 막대 형상 도광체(14)의 길이는 L로 표시되고, 광원(12)과 막대 형상 도광체(14) 사이의 갭이 ΔL로 표시된다. 프리즘(18)의 꼭지각은 θp로 표시되어 있다. 이 실시예에서는 모든 프리즘(18)의 꼭지각 θp가 동일하다.
조명 장치(10)의 작동에서, 광원(12)으로부터 발광된 광은 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에 입사한다. 막대 형상 도광체(14)에 입사한 광의 일부는 반사면(20)의 프리즘(18)의 프리즘면에서 반사하여 출사면(22)으로부터 출사한다. 막대 형상 도광체(14)에 입사한 광의 다른 일부는 출사면(22)에서 반사하고, 다시 반사면(20)에서 반사하여 출사면(22)으로부터 출사한다.
도 2는 본 발명에 의한 조명 장치(평면 광원)의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 조명 장치(30)는 LED 광원(12)과 막대 형상 도광체(14)와 플레이트 형상 도광체(32)를 구비한다. LED 광원(12)과 막대 형상 도광체(14)는 도 1에 나타낸 조명 장치(10)와 동일한 구성을 갖는다. 즉, 막대 형상 도광체(14)는 LED 광원(12)으로부터의 광을 입사하는 입사면(16)과, 복수의 프리즘(18)을 갖는 반사면(20)과, 반사면(20) 반대쪽의 출사면(22)을 갖는다. 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 A는 동일 방향에서의 광원(12)의 폭 B보다 작게 되어 있다. 다만, 조명 장치(30)는 도 1에 나타낸 조명 장치(10)에 한정되지 않아, 후술하는 변형예의 조명 장치(10)와 조합하여 사용될 수 있다.
플레이트 형상 도광체(32)는 막대 형상 도광체(14)의 출사면(22)으로부터의 광을 입사하는 입사면(단부면)(34)과, 출사면(상부면)(36)을 갖는다. 플레이트 형상 도광체(32)의 하부면은 광이 통과하는 면이다.
도 3은 조명 장치(30)를 포함하는 반사형 액정 표시 장치의 예를 나타내는 도면이다. 액정 표시 장치(40)는 조명 장치(30)와 반사형 액정 패널(42)을 포함한다. 조명 장치(30)는 도 2에 나타낸 것 및 그 변형예의 특징을 포함한다. 반사형 액정 패널(42)은 한 쌍의 기판 사이에 액정을 삽입하여 이루어지며, 한쪽 기판에 반사층이 설치되어 있다(예를 들어 화소 전극이 반사 재료로 이루어짐). 반사형 액정 패널(42)은 컬러 필터나 편광자를 구비할 수 있다. 도 3에서는 반사형 액정 패널(42)이 조명 장치(30)의 플레이트 형상 도광체(32)의 하측에 배치된다.
광원(12)으로부터 발광된 광은 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에 입사하고, 막대 형상 도광체(14)를 통과하여 출사면(22)으로부터 출사한다. 막대 형상 도광체(14)의 출사면(22)을 출사한 광은 플레이트 형상 도광체(32)의 입사면(34)에 입사하고, 플레이트 형상 도광체(32)를 통과하여 출사면(36)으로부터 출사한다. 즉, 도 3에 화살표로 도시되는 바와 같이, 광은 플레이트 형상 도광체(32)에 입사한 후, 상부면(출사면(36)과 동일)에서 반사하여 하부면을 통과하고, 반사형 액정 패널(42)을 향한다. 광은 액정을 투과한 후에 반사층에서 반사하여 다시 액정을 투과하고, 플레이트 형상 도광체(32)의 하부면에 입사하며, 플레이트 형상 도광체(32)를 통과하여 출사면(36)으로부터 출사한다.
도 4는 조명 장치(30)를 포함하는 투과형 액정 표시 장치의 예를 나타내는 도면이다. 액정 표시 장치(50)는 조명 장치(30)와 투과형 액정 패널(52)을 포함한다. 조명 장치(30)는 도 2에 나타낸 것 및 그 변형예의 특징을 포함한다. 투과형 액정 패널(52)은 한 쌍의 기판 사이에 액정을 삽입하여 이루어지며, 광은 한 쌍의 기판을 투과한다. 투과형 액정 패널(52)은 컬러 필터나 편광자를 구비할 수 있다. 도 4에서는, 투과형 액정 패널(52)이 조명 장치(30)의 플레이트 형상 도광체(32)의 상측에 배치된다.
광원(12)으로부터 발광된 광은 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에 입사하고, 막대 형상 도광체(14)를 통과하여 출사면(22)으로부터 출사한다. 막대 형상 도광체(14)의 출사면(22)을 출사한 광은 플레이트 형상 도광체(32)의 입사면(34)에 입사하고, 플레이트 형상 도광체(32)를 통과하여 출사면(36)으로부터 출사한다. 플레이트 형상 도광체(32)의 출사면(36)을 출사한 광은 투과형 액정 패널(52)을 투과한다.
도 7은 LED 광원(12)을 나타내는 사시도이다. LED 광원(12)은 전극(12a, 12b)을 부착한 반도체를 포함하고, 그 반도체는 투명 또는 반투명한 수지(12c)로 덮이며, 또한 밀봉 수지(12d)로 밀봉되어 패키지로 된다. 전극(12a, 12b)에서 생기는 발광은 수지(12c)에 의해 산란되어 외부로 출사한다. 따라서, 수지(12c) 부분이 LED 광원(12)의 발광 영역으로 된다. LED 광원(12)의 폭 A는 발광 영역의 폭으로 간주할 수 있다.
도 8은 LED 광원(12)의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. LED 광원(12)의 광강도는 중앙 부분에서 높고, 단부에서 낮다. 따라서, LED 광원(12)의 중앙 부분으로부터 발광된 광은 효과적으로 이용할 수 있지만, LED 광원(12)의 단부로부터 발광된 광은 효율적으로 이용할 수 없다.
도 5는 도 1의 조명 장치(10)의 특징을 설명하는 도면이다. 도 1 및 도 5에 있어서, 상기한 바와 같이, 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 A는 동일 방향에서의 LED 광원(12)의 폭 B보다 작게 되어 있다. 여기서, 막대 형상 도광체(14)의 단부 부근의 프리즘(18)을 향하도록 LED 광원(12)으로부터 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에 입사하는 광 Lo에 주목하면, 그 광 Lo의 입사면(16)에서의 입사각은 비교적 작은 제 1 값으로 된다.
도 6은 종래의 조명 장치(10A)의 특징을 설명하는 도면이다. 편의상 도 5의 요소와 대응하는 요소에는 동일한 참조번호가 첨부되어 있다. 종래의 조명 장치(10A)에서는, 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 A는 동일 방향에서의 LED 광원(12)의 폭 B보다 크게 되어 있다. 여기서, 막대 형상 도광체(14)의 단부 부근의 프리즘(18)을 향하도록 LED 광원(12)으로부터 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에 입사하는 광 Lo에 주목하면, 그 광 Lo의 입사면(16)에서의 입사각은 비교적 큰 제 2 값으로 된다.
즉, 막대 형상 도광체(14)의 폭 A와 광원(12)의 폭 B의 관계 때문에, 도 5에서의 입사면(16)으로의 광 Lo의 입사각(제 1 값)은 도 6에서의 입사면(16)으로의 광 Lo의 입사각(제 2 값)보다 작아진다(제 1 값＜제 2 값). 광이 입사면(16)에 입사할 때에, 일부의 광이 굴절을 수반하여 막대 형상 도광체(14)의 내부에 들어가고, 일부의 광이 입사면(16)에서 반사하여 막대 형상 도광체(14)의 내부에 들어가지 않는다. 입사면(16)으로의 입사각이 작을수록 입사면(16)에서 반사하는 광의 비율이 작고, 막대 형상 도광체(14)로 들어가는 광의 양이 많아진다.
따라서, 도 5에서 입사면(16)으로 입사한 광 Lo가 막대 형상 도광체(14)를 통과하여 그 단부 부근의 프리즘(18)의 프리즘면에서 반사하고 출사면(22)으로부터 출사할 때의 광량(光量)은, 도 6에서 동일하게 입사면(16)으로 입사한 광 Lo가 막대 형상 도광체(14)를 통과하여 그 단부 부근의 프리즘(18)의 프리즘면에서 반사하고 출사면(22)으로부터 출사할 때의 광량보다도 크다.
도 9는 본 발명의 조명 장치(10)의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 막대 형상 도광체(14)의 단부 부근의 출사광 밝기가 높아진다. 물론, 막대 형상 도광체(14)의 중앙 부근의 출사광 밝기도 높다. 따라서, 막대 형상 도광체(14)의 단부 부근의 암부 발생이 해소된다.
종래는 광원(12)의 막대 형상 도광체(14)에 대한 변위(displacement) 마진을 확보하기 위해 도 6에 나타낸 바와 같이 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)의 폭 A는 LED 광원(12)의 폭 B보다 크게 하고 있다. 또한, 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)의 폭 A를 LED 광원(12)의 폭 B보다 크게 하면, LED 광원(12)의 발광 영역 단부로부터 발광된 광도 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)에 수용할 수 있으므로 유리하다고 생각되었다. 그러나, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같이, LED 광원(12)의 발광 영역의 단부로부터 발광되는 광의 양은 적고, 대부분의 광은 LED 광원(12)의 중앙으로부터 발광되기 때문에, 본 발명과 같이 막대 형상 도광체(14)의 입사면(16)의 폭 A를 LED 광원(12)의 폭 B보다 작게 하여도, 막대 형상 도광체(14)에 입사하는 광의 양은 그다지 바뀌지 않음을 알 수 있었다.
도 2의 조명 장치(30)는 도 1의 조명 장치(10)의 광강도 분포의 영향을 받는 것이기 때문에, 도 2의 조명 장치(30)의 광강도 분포는 도 1의 조명 장치(10)의 광강도 분포 개선에 의해 개선된다. 마찬가지로, 도 3 및 도 4의 액정 표시 장치(40, 50)는 도 1의 조명 장치(10)의 광강도 분포의 영향을 받는 것이기 때문에, 도 3 및 도 4의 액정 표시 장치(40, 50)의 광강도 분포도 개선된다.
도 1의 조명 장치(10) 및 도 2의 조명 장치(30)를 화면 사이즈가 1인치, 화면 폭이 17.5㎜인 액정 표시 장치에 적용시켰다. 예에 있어서, 막대 형상 도광체(14)의 길이 L은 18.5㎜, 막대 형상 도광체(14)의 폭 A는 1.7㎜이다. LED 광원(12)의 폭 B는 2㎜이다. LED 광원(12)과 막대 형상 도광체(14) 사이의 갭 ΔL은 대략 0이다. 프리즘(18)의 수는 122, 프리즘 피치는 0.15㎜, 프리즘(18)의 꼭지각 θp는 105.5°이다. 막대 형상 도광체(14)의 굴절률은 1.51이다.
도 10은 도 1의 조명 장치(10)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 10의 조명 장치(10)는 도 1의 조명 장치(10)와 기본적으로 유사하다. 도 10에서는 막대 형상 도광체(14)의 중앙부에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 C가 막대 형상 도광체(14)의 단부에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 A와 다르다. 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)의 중앙 부분은 출사면(22)과 평행하게 연장되고, 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)의 중앙 부분의 양측 부분은 테이퍼 형상으로 연장되며, 막대 형상 도광체(14) 단부의 입사면(18)에서 폭 A로 된다.
도 11은 막대 형상 도광체의 두께와 그것을 통과하는 광의 밝기의 관계를 나타내는 도면이다. 막대 형상 도광체(14)를 통과하는 광의 밝기는 막대 형상 도광체(14)의 폭(두께)이 큰 영역에 1개의 피크를 갖고, 그리고 막대 형상 도광체(14)의 폭(두께)이 작은 영역에 다른 1개의 피크를 갖는다.
도 12는 도 10의 조명 장치의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 광강도는 막대 형상 도광체(14)의 폭(두께)이 큰 중앙 부분에서 높고, 그리고 막대 형상 도광체(14)의 폭(두께)이 작은 단부 부분에서도 높다. 이렇게 하여, 막대 형상 도광체(14)의 전체에 걸쳐 충분한 밝기를 제공할 수 있다.
도 10의 조명 장치(10) 및 도 2의 조명 장치(30)를 화면 사이즈가 1인치, 화면 폭이 17.5㎜인 액정 표시 장치에 적용시켰다. 예에 있어서, 막대 형상 도광체(14)의 길이 L은 18.5㎜, 막대 형상 도광체(14)의 입사면(18)에서의 폭 A는 1.7㎜, 막대 형상 도광체(14)의 중앙에서의 폭 C는 3.0㎜이다. LED 광원(12)의 폭 B는 2㎜이다. LED 광원(12)과 막대 형상 도광체(14) 사이의 갭 ΔL은 대략 0이다. 프리즘(18)의 수는 122, 프리즘 피치는 0.15㎜, 프리즘(18)의 꼭지각 θp는 112.8°이다. 막대 형상 도광체(14)의 굴절률은 1.51이다.
도 13은 도 10의 조명 장치(10)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 13의 조명 장치(10)는 도 10의 조명 장치(10)와 기본적으로 유사하다. 도 13에서는 막대 형상 도광체(14)의 중앙부에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 C가 막대 형상 도광체(14)의 단부에서의 반사면(20)과 출사면(22) 사이의 폭 A와 다르다. 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)의 중앙 부분은 출사면(22)과 평행하게 연장되고, 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)의 중앙 부분의 양측 부분은 테이퍼 형상으로 연장되며, 막대 형상 도광체(14) 단부의 입사면(18)에서 폭 A로 된다. 또한, 반사면(20)의 프리즘(18)이 광이 출사면(22)으로부터 대략 수직으로 출사하도록 형성되어 있다. 바람직하게는, 광이 출사면(22)으로부터 출사면(22)의 법선에 대하여 ±3°이내의 각도 분포로 출사하도록 되어 있다. 프리즘(18)은 하기의 관계로부터 얻어진다.
프리즘(18)의 꼭지각 θp는 일정하게 하고, 출사면(22)의 법선에 대한 프리즘(18)의 중심선 기울기를 θ(n)으로 표시한다. n은 입사면(18) 측으로부터 취한 프리즘(18)의 번호이다. x를 입사면(18)으로부터 반대쪽의 단부면 방향에 취하고, t를 출사면(22)으로부터 반사면(20)의 방향에 취한다. X(n)은 n개째 프리즘(18)의 x방향의 위치를 나타내고, t(n)는 n개째 프리즘(18)의 t방향의 위치를 나타낸다. 프리즘(18)의 기울기 θ(n)은 하기의 관계로부터 얻어진다(하기의 관계는 입사면(18)으로부터 막대 형상 도광체(14)의 중심까지를 나타내고 있음).
θ0=tan-1((ΔL+L/2)/(C+A/2))/2 …(1)
n＜40
θ(n)=θ0-(tan-1((ΔL+X(n))/(t(n)-A/2))/2) …(2)
n≤61
θ(n)=θ0-(tan-1((ΔL+X(n))/(t(n)+A/2))/2) …(3)
도 14는 도 13의 조명 장치의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 14에 도시되는 바와 같이, LED 광원(12)으로부터 입사한 광을 막대 형상 도광체(14)의 출사면(22)으로부터 대략 수직으로 출사하도록 함으로써, 광강도는 대략 일정하게 분포된다.
또한, 식 (2)에 있어서, θ(n)이 물리적으로 구성 불가능할 정도로 기울어지는 경우가 있다. 예를 들어 프리즘 번호 1에서부터 10까지가 물리적으로 제조 불가능했을 경우, 프리즘 번호 1 내지 10은 프리즘 번호 11의 X(n) 및 t(n)을 이용하여 구성할 수도 있다.
도 15는 도 10의 조명 장치(10)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 15의 조명 장치(10)는 도 10의 조명 장치(10)와 기본적으로 유사하다. 도 15에서는 LED 광원(12)의 중심을 막대 형상 도광체(14)의 입사면(18)의 중심으로부터 D만큼 출사면(22) 측으로 이동시키고 있다. 이 구성으로 함으로써, 막대 형상 도광체(14)의 중앙 부분의 밝기를 보다 밝게 할 수 있기 때문에, 전면에 걸쳐 밝게 하는 것이 가능해진다. 또한, LED 광원(12)의 중심을 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20) 측으로 이동시켰을 경우에는, 단부가 밝아지고, 중앙 부분이 약간 어두워진다. 어느쪽으로 이동시킬지는 사용자(user)의 기호에 맞추어 선택하는 것이 바람직하다.
도 16은 도 10의 조명 장치(10)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 16의 조명 장치(10)는 도 10의 조명 장치(10)와 기본적으로 유사하다. 도 10에서는 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)이 직선 부분으로 이루어지는 볼록면으로 구성되어 있다. 도 16에서는 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)이 완만한 곡선으로 이루어지는 볼록면으로 구성되어 있다. 이렇게 막대 형상 도광체(14)의 반사면(20)이 완만한 곡선으로 이루어지는 볼록면인 구성이여도, 도 10의 조명 장치(10)와 동일한 효과가 얻어진다. 도 10의 경우, 2개 직선의 접속부의 코너부가 디스플레이에 나타나는 경우가 있지만, 도 16과 같이 완만한 곡선으로 하면 그러한 경우가 없다.
도 17은 도 1의 조명 장치(10)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 17의 조명 장치(10)는 도 1의 조명 장치(10)와 기본적으로 유사하다. 도 17에서는 막대 형상 도광체의 반사면(20)에 반사 코팅을 실시하지 않고, 알루미늄막 등의 반사 요소를 홀더에 배치한다. 반사면(20)에 반사 코팅을 실시하지 않아도, LED 광원(12)의 중심 위치로부터 원하는 각도로 광을 출사할 수 있다. 다만, 반사면(20)에 증착(蒸着) 등에 의해 반사막을 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 도광체 단부의 밝기가 개선되고, 광강도 분포가 보다 균일한 조명 장치를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 이 조명 장치와 액정 패널을 조합함으로써, 면내의 분포가 균일한 액정 표시 장치를 얻는 것이 가능해진다.

Claims (10)

  1. 광원(光源)과, 막대 형상 도광체(導光體)를 구비하며, 상기 막대 형상 도광체는 상기 광원으로부터의 광을 입사(入射)하는 입사면과, 복수의 프리즘을 갖는 반사면과, 상기 반사면 반대쪽의 출사면을 갖고, 상기 막대 형상 도광체의 상기 입사면에서의 상기 반사면과 상기 출사면 사이의 폭이 동일 방향에서의 상기 광원의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 광원과, 막대 형상 도광체와, 플레이트 형상 도광체를 구비하며, 상기 막대 형상 도광체는 상기 광원으로부터의 광을 입사하는 입사면과, 복수의 프리즘을 갖는 반사면과, 상기 반사면 반대쪽의 출사면을 갖고, 상기 플레이트 형상 도광체는 상기 막대 형상 도광체의 출사면으로부터의 광을 입사하는 입사면과, 출사면을 가지며, 상기 막대 형상 도광체의 상기 입사면에서의 상기 반사면과 상기 출사면 사이의 폭이 동일 방향에서의 상기 광원의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 막대 형상 도광체의 중앙부에서의 상기 반사면과 상기 출사면 사이의 폭은 상기 막대 형상 도광체의 단부(端部)에서의 상기 반사면과 상기 출사면 사이의 폭과 다른 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막대 형상 도광체의 상기 반사면은 대략 완만한 곡선으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 막대 형상 도광체의 상기 반사면의 상기 복수의 프리즘은, 광이 상기 출사면으로부터 대략 수직으로 출사하도록, 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 막대 형상 도광체의 입사면의 중심으로부터 벗어나 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 막대 형상 도광체의 입사면의 중심으로부터 상기 출사면 측으로 벗어나 배치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사면에는 반사 수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 반사 수단은 일체 구성인 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 액정 패널과, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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