JP2011023353A - バックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数枚の導光板の間にエアギャップを形成することによってローカル調光を可能にした側面型バックライトユニットを提供すること。
【解決手段】本発明のバックライトユニットは、互いに離隔して配置された複数枚の導光板と、前記複数枚の導光板に光を伝達し、前記複数枚の導光板の側面に配置された一つ以上の光源と、前記複数枚の導光板の間に充填され、前記導光板よりも低い屈折率を有する充填材と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトに係り、特に、複数枚の導光板の間にエアーギャップを形成することによって、ローカル調光（Ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）を可能にした側面型バックライトユニットに関するものである。

近年、情報化社会の発展に伴って様々な形態の表示装置が要求されており、特に、ＬＣＤは、高画質、軽量、薄型、低消費電力といった長所から、移動型平板表示装置に多用されている。

しかしながら、ＬＣＤは、自らは発光できず、高画質の画像を実現するためには、別途の外部光源を必要とする。そのため、このようなＬＣＤは、液晶表示パネルに加えて、該液晶表示パネルの光源としてバックライト装置を含み、このバックライト装置が液晶表示パネルに高輝度の光を均一に供給することで高画質の画像を具現することができる。

このようなバックライト装置は、光の放出方向に応じた光源の配置方式によって側面型（Ｅｄｇｅ−ｌｉｇｈｔｉｎｇ）と直下型（Ｄｉｒｅｃｔ−ｌｉｇｈｔｉｎｇ）とに区分される。側面型バックライト装置は、比較的薄い厚さから、携帯用通信機器などの薄型化を目的とするＬＣＤに主に採用され、直下型バックライト装置は、高い光效率から、ノートブックやＴＶモニターなどの大画面化を目的とするＬＣＤに主に採用される。

最近では、ＬＣＤの薄型化傾向に伴い、側面型バックライト装置が多く採用されているが、この側面型バックライトは、導光板によって線光源が面光源に変わって全体的に発光するから、直下型のような画面のローカル調光（Ｌｏｃａｌ Ｄｉｍｍｉｎｇ）が困難である問題がある。

そこで、最近では、導光板をブロック化し、各ブロック別に光源供給を制御することで画面分割駆動を容易にする方法が提案されたが、この場合、光源が各ブロックごとにそれぞれ設置されるから、ブロックとブロックとの間に境界線ができ、映像の具現においてノイズとされる問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、複数枚の導光板の間にエアギャップを形成することによってローカル調光を可能にした側面型バックライトユニットを提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係るバックライトユニットは、互いに離隔して配置された複数枚の導光板と、該複数枚の導光板に光を伝達し、該複数枚の導光板の側面に配置された一つ以上の光源と、上記複数枚の導光板の間に充填され、上記導光板よりも低い屈折率を有する充填材と、を含む。
ここで、上記複数枚の導光板の間に挿入されて間隔を維持させる一つ以上のスペーサを配置することもでき、充填材を充填することもできる。

本発明によれば、複数枚の導光板がそれぞれ分割駆動可能になり、かつ、導光板間のエアギャップ部分においても均一の輝度を保障することが可能になる。

本発明の実施例によるバックライトユニットを示す分解斜視図である。 本発明の実施例によるバックライトユニットを示す正面図である。 本発明の実施例による導光板にエアギャップが形成された様子を示す斜視図である。 本発明の実施例による導光板に充填材が形成された様子を示す底面図である。 本発明の実施例による角を丸く形成した導光板の斜視図である。 本発明の他の実施例による角を面取り面とした導光板の斜視図である。 本発明の実施例によるバックライトユニットにおいて導光板における角の曲率変化にともなう輝度変化を示すシミュレーション図で、曲率半径＝１ｍｍの場合をしめしている。 図７と同様の図であり、曲率半径＝１．５ｍｍの場合をしめしている。 図７と同様の図であり、曲率半径＝２．０ｍｍの場合をしめしている。 本発明の実施例による導光板の角を面取りした場合におけるバックライトユニットの輝度を示すシミュレーション図である。 従来発明によるバックライトユニットのセンター部分が分割駆動された状態を示すシミュレーション図である。 本発明の実施例によるバックライトユニットのセンター部分の導光板が分割駆動された状態を示すシミュレーション図である。

本発明は、様々な変更が可能であり、様々な実施例が可能であるが、以下では、具体的な実施例及び図面に基づいて本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は、下記の詳細な説明に限定されるものではなく、ここに開示された思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものとして理解しなければならない。

第１、第２のように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するのに用いられるが、このような用語により構成要素が限定されるわけではない。
このような用語は、一つの構成要素を他の構成要素と区別する目的のために用いられる。
例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない限度内で、第２構成要素を第１構成要素と命名することもでき、同様に、第１構成要素も第２構成要素と命名することができる。

ある構成要素が他の構成要素に“連結”または“接続”されていると記載されている場合には、他の構成要素に直接連結または接続されている場合を意味することもでき、両構成要素の間に他の構成要素を介在して連結または接続されている場合を意味することもできる。
一方、ある構成要素が他の構成要素に“直接連結”または“直接接続”されているとした場合には、両構成要素の間に他の構成要素が存在しないものと理解しなければならない。

本出願で使った用語は、単に特定の実施例を説明するためのもので、本発明を限定するためのものではない。単数の表現は、文脈上明示しない限り、複数の表現を含む。
本出願で、“含む”または“有する”などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを表すためのもので、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除するものとして理解してはならない。
また、本出願に添付された図面は、説明の便宜上、拡大または縮小して示したものと理解しなければならない。

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明について詳細に説明する。ただし、図面中、同一のまたは対応する構成要素には同一の参照符号を付し、その重複説明は省略するものとする。
図１は、本発明の実施例によるバックライトユニットを示す斜視図であり、図２は、図１の正面図であり、図３は、導光板にエアギャップが形成された様子を示す斜視図である。

本発明の実施例によるバックライトユニットは、互いに離隔して配置された複数枚の導光板１００と、複数枚の導光板１００に光を伝達する一つ以上の光源２００と、複数枚の導光板１００の間に充填され、導光板１００よりも低い屈折率を有する充填材と、を含んで構成される。

導光板１００の下面には、光源から放出された光を反射させて導光板１００の上面に放出させる反射板３００を設けることができる。
ここで、反射板３００は、光を反射させるものであればその種類に制限はなく、銀反射板、アルミニウム反射板または多層のポリマーなどを使用することができる。

そして、導光板１００の上面には、導光板１００から放出された光を拡散させる拡散板４００をさらに設けることができる。拡散板４００の存在によって導光板１００間の間隔においても均一な輝度が維持される。
光源２００は特に限定されず、光を放出する素子であればいずれも使用可能であり、特に、同図に示すように、それぞれの導光板１００に配置されて、分割駆動されるようなＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）とすることができる。

光源２００は、導光板１００の長さ方向の側面に配置され、分割駆動に適合するように、一つの導光板１００に一つ以上の光源２００が配置されることができる。
例えば、図２に示すように、一つの導光板１００に１個の光源２００が配置されても良く、図示してはいないが、一つの導光板１００に３個の光源２００が配置されても良い。このような変形は、実施例に応じて適宜適用すれば良い。
すなわち、光源２００は、複数枚の導光板１００のそれぞれに対応して配置されている。

導光板１００は、一般的な導光板１００の形状にしても良く、実施例によって様々に変形することもできる。例えば、導光板１００をウェッジ（ｗｅｄｇｅ）型などにする場合、導光板１００の形態は適切に決定すると良く、角部分を直線面、曲面等のような任意の形態にすることもできる。
また、図示してはいないが、導光板１００の上面にプリズム形状の凹凸が形成されることができ、このようなプリズム形状の凹凸は、直線面、屈折面、曲面などのような任意の表面形態とすることができる。

そして、このようなプリズム形状の凹凸は、連続のパターンまたは不連続のパターンとすることができる。なお、凸部、凹部及びこれらの組み合わせのうちいずれか一つとすることもできる。
例えば、プリズム形状の凹凸は、連続した稜線をなす一連の凸部や凹部で形成したり、不連続に配列された凸部や凹部で形成したりすることができる。

また、図３を参照して、導光板１００の下面には一定のマイクロパターン１２１が形成され、よって、導光板１００の下面に入射する光は、全反射条件を満たさず、導光板１００の上面部に放出される。
ここで、マイクロパターン１２１は、導光板１００の上面部に放出される光が均一度を満たすように、位置によってその密度及び大きさを異ならせることができる。
例えば、光源２００から遠ざかるほどマイクロパターン１２１の密度が高くなるように構成する、マイクロパターン１２１をレンズパターンとする、または、該レンズパターン上に再び所定のプリズムパターンを形成することで、導光板１００の下面に入射した光を、導光板１００の上面に放出させることができる。
設計によって、上面にマイクロパターンを、下面にプリズムパターンを、上述の形態で形成することもできる。

以下では、図３を参照して、複数枚の導光板１００が離隔した構造について説明する。
複数枚の導光板１００は、一定の間隔ｄ_１で離隔して形成されている。したがって、この間隔ｄ_１にはエアギャップが形成されるが、このようなエアギャップは、導光板１００の屈折率よりも低い屈折率を有するので、導光板１００の側面に設置された光源２００から導光板１００に入射した光が、導光板１００の長さ方向の側面から隣接した導光板１００に拡散することを防止する機能を担う。
すなわち、エアギャップにより、導光板１００の側面から放出される角度を有する光は全て全反射され、隣接する導光板１００に拡散されなくなる。

ここで、複数枚の導光板１００間の間隔ｄ_１にはスペーサ５００が密着され、このスペーサ５００は、隣接する導光板１００の両端に固定されるので、複数枚の導光板１００は一定の間隔ｄ_１を維持させることとなる。
スペーサ５００は、導光板１００間の間隔ｄ_１を一定に維持させながらも、導光板１００と接触する部分が最小化することで接触による損失を最小限に抑えるように円筒形に形成することができる。

そして、複数枚の導光板１００間の間隔ｄ_１は、分割駆動を可能にしながらも、拡散によって一定の輝度を有するように０．１ｍｍ〜５ｍｍの間隔とすることができ、スペーサ５００の直径も導光板１００間の間隔ｄ_１に合わせて製作すればいい。
ここで、複数枚の導光板１００間の間隔ｄ_１が０．１ｍｍよりも小さいと、製作が困難になり、５ｍｍよりも大きいと、均一な輝度を保障することができない。
しかし、複数枚の導光板１００の間隔ｄ_１は、スペーサ５００にて固定することに限定されず、様々な方法によって固定可能である。例えば、図１における反射板３００に複数枚の導光板１００を付着させるなどの方法でアセンブリ化して固定することもできる。

図４は、本発明の実施例による導光板１００に充填材が形成された様子を示す底面図である。
同図を参照すると、複数枚の導光板１００間の間隔ｄ_１には充填材６００が充填され、この充填材６００は、導光板１００の屈折率よりも低い屈折率を有する材質とする。
充填材６００は、導光板１００間の間隔ｄ_１に充填され、特に、充填材６００を使う場合には、導光板１００間の間隔ｄ_１を０．１ｍｍ以下にすることもできる。

表１は、ｎ１とｎ２との屈折率差による全反射の臨界角を表している。（ｎ１：導光板１００の屈折率、ｎ２：充填材の屈折率）
表１に示すように、導光板１００の屈折率が１．５２の時、充填材６００の屈折率が１．００であれば、全反射の臨界角が４１．１°であるが、充填材６００の屈折率が１．４５の場合には、全反射の臨界角が７２．５°となり、充填材６００の屈折率が大きくなるほど全反射されずに導光板１００から放出される光量が多くなることがわかる。
したがって、充填材６００は、屈折率の低い物質としなければならず、この場合、屈折率１．２９程度のシリコンまたは感光性重合体（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ）を充填材とすることができる。

図５は、本発明の実施例による角をラウンド処理した導光板の斜視図であり、図６は、本発明の他の実施例による角を面取りした導光板の斜視図である。
図５を参照すると、導光板１００は、上面における角をラウンド処理して、一定の曲率半径Ｒ１を持たさせることができ、このような構成によって導光板１００角部分の輝度を高め、拡散板によって導光板１００間のエアギャップも全体的に均一な輝度とすることができる。

これと同一の原理から、図６を参照すると、導光板１００の上面における角を面取り（Ｃｈａｍｆｅｒ）面Ｃ１とし、角部の輝度を向上させることができる。
図７乃至図９は、本発明の実施例によるバックライトユニットにおいて導光板の角の曲率変化に従う輝度変化を示すシミュレーション図であり、図１０は、導光板の角を面取り面としたバックライトユニットの輝度を示すシミュレーション図である。

図７は、導光板１００は、縦８０ｍｍ、横１２ｍｍ、高さ１０ｍｍとして互いに離隔して製作するとともに、導光板１００の上面における角の曲率半径Ｒ１は１．０ｍｍとして輝度を測定した。
この場合、導光板１００間の間隔においても均一の輝度が測定された。このような均一の輝度は、図８に示すように、導光板１００の上面における角の曲率半径Ｒ１が１．５ｍｍの場合にも維持されるが、図９に示すように、曲率半径Ｒ１が２．０ｍｍの場合は、導光板１００間の間隔Ｐで輝度が向上することから、均一度が低下することが確認できる。
この場合、導光板１００の上面に別の拡散板をさらに設けることで、このような問題を補うこともできる。

このようなシミュレーション結果から、導光板１００の上面における角の曲率半径を１．０ｍｍ〜１．５ｍｍとする場合、良好な均一度が得られることが確認された。
すなわち、導光板１００の上面における角の曲率半径が１．０ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲を外れると、光の均一度が減少することになる。

導光板１００の上面における角を面取り面Ｃ１とした場合、この面Ｃ１の短辺が２ｍｍの時に、導光板１００間のエアギャップにおいて輝度が向上し、均一な輝度が得られることが確認できる。
上記の例における数値は、単に一条件でシミュレーションした結果であり、これらの数値に本発明が限定されることはない。

図１１は、従来発明の導光板においてセンター部分が分割駆動された状態を示すシミュレーション図であり、図１２は、本発明の実施例によるバックライトユニットにおいてセンター部分の導光板が分割駆動された状態を示すシミュレーション図である。
図１１に示すように、従来のバックライトユニットは、一枚の導光板に複数個のＬＥＤを備えており、センター部分の光源のみをターンオン（Ｔｕｒｎ−Ｏｎ）した場合、導光板全体に光が拡散したことがわかる。

しかし、図１２に示すように、本発明の実施例によるバックライトユニットは、センター部分の光源のみをターンオンした場合、センター部分の導光板１００のみが分割駆動されることが確認できる。このような構成によって、既存の側面型バックライト装置においてもローカル調光（Ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）が可能になる。

以上では本発明の具体的な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、本発明の権利範囲は上記の実施例に限定されず、添付の請求の範囲で定義している本発明の基本概念に基づく当業者による様々な変形及び改良形態も、本発明の権利範囲に含まれる。

１００ 導光板
１２１ マイクロパターン
２００ 光源
３００ 反射板
４００ 拡散板
５００ スペーサ
６００ 充填材

Claims (19)

1. 互いに離隔して配置された複数枚の導光板と、
   前記複数枚の導光板に光を伝達し、前記複数枚の導光板の側面に配置された一つ以上の光源と、
   前記複数枚の導光板の間に充填され、前記導光板よりも低い屈折率を有する充填材と、
   を含む、
   ことを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記複数枚の導光板は０．１ｍｍ〜５ｍｍの間隔をおいて配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記複数枚の導光板の間に挿入されて間隔を維持する一つ以上のスペーサをさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
4. 前記スペーサは円筒形である、ことを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
5. 前記スペーサが、前記複数の導光板の間に互いに離隔して挿入される、ことを特徴とする請求項３に記載のバックライトユニット。
6. 前記導光板の下面には、マイクロパターンが形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
7. 前記充填材は、エア（Ａｉｒ）、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ）、感光性重合体（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ）のうちいずれか一つからなる、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
8. 前記導光板の上面における角が曲率を有するようにラウンド処理された、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
9. 前記曲率の半径は、１．０ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の範囲を有する、ことを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
10. 前記導光板の上面における角は面取り（ｃｈａｍｆｅｒ）面にした、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
11. 前記導光板の下側に設けられる反射板をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
12. 前記導光板が前記反射板に一体化された、ことを特徴とする請求項１１に記載のバックライトユニット。
13. 前記導光板の上側に設けられる拡散板をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
14. 前記それぞれの導光板に伝達された光が、隣接する導光板に拡散されることなく全反射されるように構成された、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
15. 前記それぞれの導光板がローカル調光（Ｌｏｃａｌ ｄｉｍｍｉｎｇ）されるように構成された、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
16. 前記光源は、前記複数枚の導光板のそれぞれに対応して配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
17. 前記光源は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
18. 前記複数枚の導光板は、上面にプリズム形状の凹凸が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
19. 前記プリズム形状の凹凸は、
    連続のパターンまたは不連続のパターンで、または、凸部、凹部及びこれらの組み合わせのいずれかで、具現される、ことを特徴とする請求項１８に記載のバックライトユニット。