JP4209883B2 - バックライトユニット - Google Patents
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Description
CCFLは、白色光を放出し、高輝度及び高均一度を得られ、大面積化の設計が可能であるという長所がある。しかし、このCCFLは、高周波交流信号によって作動され、また作動温度の範囲が狭いという短所がある。一方、LEDは、輝度及び均一度の面で、CCFLに比べて性能が劣る。しかし、このLEDは、直流信号によって作動され、寿命が長く、また作動温度の範囲が広く、薄型化が可能であるという長所を有する。
図1は、点光源を使用する従来のエッジ発光型のバックライトユニットの概略的な斜視図であり、図2は、図1の断面図である。そして、図3は、LEDの放射角を示すグラフである。
また、ホログラムパターンで入射される光の入射方位角の分布が小さいほど、出光面12での均一な輝度を得られる。出光面12の輝度が均一でなければ、画面が染み付いて見える。例えば、画面上において約1cmほどの狭い範囲において0.9ほどの輝度変化がある場合には、斑と感知される。しかし、画面の中央部から端部まで緩やかに輝度変化がある場合には、中央部と端部とにおける輝度変化が0.8ほどであっても、輝度斑は感知されない。したがって、少なくとも0.8以上の輝度均一度が要求され、さらに良質の画質を得るためには、0.9以上の輝度均一度が要求される。
図4は、図1の平面図であって、LGP10の出光面12を通じて出光される光の分布を示す図面である。図面を参照すれば、出光面12は、LED20が設置されたエッジ11から順に、入光部12a、中央部12b、大光部12cの3領域に区分される。このとき、各領域12a,12b,12cから放出される光の出光分布は、図示された通りである。すなわち、入光部12aに比べて、中央部12b及び大光部12cで広い出光分布を有する。
そこで、本発明は、前記点を勘案して案出されたものであって、輝度均一性を向上させうる構造のエッジ発光型のバックライトユニットを提供することを目的とする。
このように21°に設定することで、光の放射角を狭めて光効率を高めることができる。
本願第5発明は、第3発明において、前記背面反射面と前記出光面との間角は、約21°であることを特徴とする請求項4に記載のバックライトユニットを提供する。
また、本願第6発明によるバックライトユニットは、光を照射する少なくとも一つの光源と、一側面に入射された光の進行をガイドするLGPと、前記LGPの一側面に対して傾いて突設されるものであって、所定間隔で離隔配置された第1及び第2入光面を有する入光部と、前記第1入光面と前記第2入光面との連結部を通じて入光部に一体に形成されると共に、前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記光源から照射された光が前記LGPに入射されるようにガイドするガイド部と、を備えることを特徴とする。
本願第8発明は、第6又は第7発明において、前記ガイド部は、前記光源から照射された光が入射される第1及び第2入射面と、前記入射光が前記第1または第2入光面方向に向かうようにその進路を変換する反射面と、前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記第1または第2入射面から直接入射された光を反射させ、前記反射面を経由して入射された光を前記入光部の方向に出射させる第1及び第2出光面と、を備えることを特徴とする記載のバックライトユニットを提供する。
本願第10発明は、第9発明において、前記第1及び第2背面反射面それぞれの外周に形成されて前記ガイド部の内部から入射された光を反射させる第1及び第2反射部材がさらに備えられたことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
また、本願第12発明によるバックライトユニットは、光を照射する少なくとも一つの光源と、一側面に入射された光の進行をガイドするLGPと、前記LGPの一側面に対して傾いて突設されるものであって、所定間隔で離隔配置された第1及び第2入射面を有する入光部と、入光部に一体に形成されると共に、前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記光源から照射された光が前記LGPに入射されるようにガイドするガイド部と、前記ガイド部の外側に形成された第1反射部と、前記第1及び第2入光面それぞれと前記ガイド部との間隔の外側に位置した第2反射部とをそれぞれ備えた第1及び第2反射部材と、を備えることを特徴とする。
本願第14発明は、第12発明において、前記入光部が形成された前記導光板の側面に直交する線分と前記第2反射部との間角は、約24°であることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第17発明は、第16発明において、前記第1背面反射面と前記第1出光面との間角及び、前記第2背面反射面と前記第2出光面との間角は、約22°であることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
<第1実施形態例>
図6は、本発明の第1実施形態によるバックライトユニットを示す斜視図であり、図7及び図8それぞれは、図6の一部分を分離して示す斜視図及び平面図である。
図面を参照すれば、本発明の第1実施形態によるバックライトユニットは、少なくとも一つの光源50と、一側面に入射された光の進行をガイドするLGP60と、このLGP60の側面に設けられる入光部65と、入光部65及び光源50の間に設けられる第1及び第2ガイド部材71,75と、を備える。
前記LGP60は、その一側面60aや後述の第1及び第2入光面65a,65bに入射された光の進行をガイドするものであって、入射光を透過させる透明材質で構成される。このLGP60は、主に屈折率が1.49、比重が1.19ほどであるアクリル系透明樹脂(例えば、ポリメチルメタクリレート:PMMA)または軽量化のために比重が1.0であるオレフィン系透明性樹脂が使われる。このLGP60は、約2ないし3mmの厚さを有する平板構造になっていることが望ましい。一方、LGP60は、入射側から遠くなるほど厚さが徐々に薄くなるテーパ構造で構成されてもよい。このLGP60の出光面のサイズは、採用される画像表示素子の平面サイズに左右される。
このために、前記入光部65は、前記LGP60の光が入射される側面60aに延在する面に対して角度を有するように突出して設けられるものであって、第1及び第2入光面65a,65bを有する。ここで、図8に示すように、前記入光部65が形成された前記LGP60の一側面60aから延在する線分Aと前記第1及び第2入光面65a,65bそれぞれとの間角θ1は、約21°の角を有することが望ましい。これは、前記第1及び第2ガイド部材71,75によって反射された光の進行方向を考慮して設定されるものであって、前記入光部65を通じて入射された光を集束させるためのものである。
ここで、前記背面反射面73c,77cの外周には、反射部材91,95がさらに備えられることが望ましい。前記反射部材91,95は、前記第1及び第2ガイド部材71,75それぞれの内部から入射された光を反射させる。このように、反射部材91,95をさらに備えることによって、前記第1及び第2ガイド部材71,75内で前記背面反射面73c,77c側に入射された光をその入射角に関係なく前記入光部65側に全反射させる。このために、背面反射面73c,77cそれぞれと前記出光面73a,77aとの間角θ2は、約21°の角を有することが望ましい。
<第2実施形態例>
図9及び図10それぞれは、本発明の第2実施形態によるバックライトユニットの要部を抜粋して示す斜視図及び平面図である。
前記光源150は、LEDのような点光源またはCCFLのような線光源で構成されるものであって、前記LGP60の一側面に光を照射する。そして、LGP160は、入射光の進行をガイドする。ここで、前記光源150及びLGP160それぞれは、前述した第1実施形態による光源(図7の50)及びLGP(図7の60)それぞれと実質上同じであるので、ここで、その詳細な説明は省略する。前記LGP160の底面には、側面から入射された光がその出光面に向かうように入射光を回折させるホログラムパターン(図示せず)が形成される。
このために、前記入光部165は、前記LGP160の光が入射される側面160aに対して角度を有するように突出して設けられるものであって、所定間隔で離隔配置された第1及び第2入光面165a,165bを有する。ここで、前記入光部165が形成された前記LGP160の側面160aから延長される線分Bと前記第1及び第2入光面165a,165bそれぞれとの間角θ3は、約32°の角を有することが望ましい。これは、前記ガイド部170によって反射された光の進行方向を考慮して設定されるものであって、前記入光部165を通じて入射された光を集束させるためのものである。
このように構成されたガイド部170は、前記光源150から出射された光が前記第1及び第2入光面165a、165bそれぞれに入射されるようにガイドする。前記エアーギャップ180は、前記ガイド部170と第1及び第2入光面165a,165bとを別途の接着材の使用なしに相互対向して接触させた場合、対向する二つの部材間の境界面に形成されるギャップを意味する。前記ガイド部材170の屈折率は、このように形成される前記エアーギャップ180内の空気の屈折率より大きい。したがって、第1実施形態例と同様の原理により、ガイド部材170の内部で前記エアーギャップ180と対向する面に入射される光において、臨界角より大きい角度で入射された光は全反射される。このように臨界角以上の角度で入射された光を反射させることによって、光利用効率を向上させうる。
この上部反射面173aと下部反射面173bとの間隔は、前記LGP160の厚さと実質上同じである。前記第1及び第2背面反射面173c,173dそれぞれは、前記第1及び第2入光面171a,171bそれぞれと一辺が接し、前記第1及び第2出光面175a,175bそれぞれと他辺が接するように配置される。
また、前記第1背面反射面173cと前記第1出光面175aとの間角及び、前記第2背面反射面173dと前記第2出光面175bとの間角をθ4とする時、間角θ4は、約19°であることが望ましい。
この構成により、上記第1実施形態例と同様の作用効果を有する。
図11及び図12それぞれは、本発明の第3実施形態によるバックライトユニットの要部を抜粋して示す斜視図及び平面図である。
図面を参照すれば、本発明の第3実施形態によるバックライトユニットは、少なくとも一つの光源250と、一側面に入射された光の進行をガイドするLGP260と、このLGP260の側面に設けられる入光部265と、入光部265と光源250との間に設けられるガイド部270と、前記ガイド部270及び入光部265の周辺に設けられた第1及び第2反射部材291,295と、を備える。前記光源250及びLGP260それぞれは、前述した第1実施形態による光源(図7の50)及びLGP(図7の60)それぞれと実質上同じであるので、ここで、その詳細な説明は省略する。
このために、前記入光部265は、前記LGP260の光が入射される一側面260aに対して角度を有して突出するように設けられるものであって、所定間隔で離隔配置された第1及び第2入光面265a,265bを有する。ここで、前記入光部265が形成された前記LGP260の一側面260aから延長された線分Cと前記第1及び第2入光面265a,265bそれぞれとの間角θ5は、約20°の角を有することが望ましい。これは、前記ガイド部270によって反射された光の進行方向を考慮して設定されるものであって、前記入光部265を通じて入射された光を集束させるためのものである。
前記反射面273は、相互所定間隔で離隔された状態で対向して配置される上部反射面273aと、下部反射面273bと、前記第1及び第2出光面275a,275bに対して角度を有して配置された第1及び第2背面反射面273c,273dと、を備える。
前記第1及び第2反射部材291,295それぞれは、前記ガイド部材270の外側、すなわち、前記第1及び第2背面反射面273c,273dそれぞれの外側に形成された第1反射部291a,295aと、前記エアーギャップ280の外側に位置した第2反射部291b,295bと、を備える。この第1及び第2反射部材291,295は、前記前記ガイド部270の内部から入射された光と、前記エアーギャップ280を通過する光とが、所定放射角の範囲を逸脱することを防止する。
ここで、前記間角θ5、θ6、θ7、θ8は、LGP260に入射される光の放射角を後述する図13Dに示したように狭めるように、かつ光源250から照明された光が全反射されないように設定されたものである。
図13Aの比較例は、例えば前述の図1に示すバックライトユニットにおけるコリメート性能である。図13Aを参照すれば、バックライトユニットから照明された光の断面形状を見る時、比較例によるバックライトユニットの場合は、水平方向の幅Wと垂直方向の幅とが類似した円形のビームプロファイルを有することが分かる。
一方、図14Bを参照すれば、本発明の第3実施形態によるバックライトユニットを通じて照明される光は、各光源の境界領域Fで光(ビーム)の強度が低下する現象はあるが、比較例に比べて、光の強度が大きいので、全体的に光の均一度が向上することが分かる。
前記実施形態は、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であることが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決定されねばならない。
60 LGP
61 ホログラムパターン
65 入光部
71 第1ガイド部材
75 第2ガイド部材
Claims (18)
- 光を照射する少なくとも一つの光源と、
一側面に入射された光の進行をガイドする導光板と、
前記導光板の一側面に対して傾いて突設されるものであって、光が入射される第1及び第2入光面を有する入光部と、
前記第1及び第2入光面それぞれに対向して配置されるものであって、前記光源から照射された光が前記第1及び第2入光面それぞれに入射されるようにガイドする第1及び第2ガイド部材と、を備えるものであり、
前記第1及び第2入光面それぞれと前記第1及び第2ガイド部材それぞれとの間にエアーギャップが形成されており、
前記第1ガイド部材及び前記第2ガイド部材は、
前記導光板の一側面に対して傾斜をなす第1入射面及び第2入射面と、
前記第1入射面及び前記第2入射面から入射された入射光が前記第1または第2入光面方向に向かうようにその進路を変換する第1反射面及び第2反射面と、
前記第1及び第2入光面それぞれに対向して配置されるものであって、前記第1入射面及び前記第2入射面から直接入射された光を反射させ、前記第1反射面及び前記第2反射面を経由して入射された光を前記入光部の方向に出射させる第1出光面及び第2出光面と、を有しており、前記第1入射面と前記第2入射面とは互いに離隔して配置されていることを特徴とするバックライトユニット。 - 前記入光部が形成された前記導光板の側面から延びた線分と前記第1及び第2入光面それぞれとの間角は、約21°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。
- 前記反射面は、
相互所定間隔で離隔された状態で対向して配置される上部及び下部反射面と、
前記出光面に対して傾いて配置された背面反射面と、を備えることを特徴とする請求項2に記載のバックライトユニット。 - 前記背面反射面の外周に形成されて、前記第1及び第2ガイド部材それぞれの内部から入射された光を反射させる反射部材がさらに備えられた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。
- 前記背面反射面と前記出光面との間角は、約21°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。
- 光を照射する少なくとも一つの光源と、
一側面に入射された光の進行をガイドする導光板と、
前記導光板の一側面に対して傾いて突設されるものであって、所定間隔で離隔されて配置された第1及び第2入光面を有する入光部と、
前記第1入光面と前記第2入光面との連結部を通じて入光部に一体に形成されると共に、前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記光源から照射された光が前記導光板に入射されるようにガイドするガイド部と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。 - 前記入光部が形成された前記導光板の側面から延びた線分と前記第1及び第2入光面それぞれとの間角は、約32°であることを特徴とする請求項6に記載のバックライトユニット。
- 前記ガイド部は、
前記光源から照射された光が入射される第1及び第2入射面と、
前記入射光が前記第1または第2入光面方向に向かうようにその進路を変換する反射面と、
前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記第1または第2入射面から直接入射された光を反射させ、前記反射面を経由して入射された光を前記入光部の方向に出射させる第1及び第2出光面と、を備えることを特徴とする請求項6または7に記載のバックライトユニット。 - 前記反射面は、
相互所定間隔で離隔された状態で対向して配置される上部及び下部反射面と、
前記第1及び第2出光面それぞれに対して傾いて配置された第1及び第2背面反射面と、を備え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。 - 前記第1及び第2背面反射面それぞれの外周に形成されて前記ガイド部の内部から入射された光を反射させる第1及び第2反射部材がさらに備えられたことを特徴とする請求項9に記載のバックライトユニット。
- 前記第1背面反射面と前記第1出光面との間角及び、前記第2背面反射面と前記第2出光面との間角は、約19°であることを特徴とする請求項9に記載のバックライトユニット。
- 光を照射する少なくとも一つの光源と、
一側面に入射された光の進行をガイドする導光板と、
前記導光板の一側面に対して傾いて突設されるものであって、所定間隔離隔して配置された第1及び第2入光面を有する入光部と、
入光部に一体に形成されると共に、前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記光源から照射された光が前記導光板に入射されるようにガイドするガイド部と、
前記ガイド部の外側に形成された第1反射部と、前記第1及び第2入光面それぞれと前記ガイド部との間隔の外側に位置した第2反射部をそれぞれ備えた第1及び第2反射部材と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。 - 前記入光部が形成された前記導光板の側面から延びた線分と前記第1及び第2入光面それぞれとの間角は、約20°であることを特徴とする請求項12に記載のバックライトユニット。
- 前記入光部が形成された前記導光板の側面に直交する線分と前記第2反射部との間角は、約24°であることを特徴とする請求項12に記載のバックライトユニット。
- 前記ガイド部は、
前記光源から照射された光が入射される第1及び第2入射面と、
入射光が前記第1または第2入光面方向に向かうようにその進路を変換する反射面と、
前記第1及び第2入光面それぞれに対して離隔された状態で対向して配置されるものであって、前記第1及び第2入射面から直接入射された光を反射させ、前記反射面を経由して入射された光を前記入光部の方向に出射させる第1及び第2出光面と、
前記第1及び第2入射面それぞれに平行に配置され、前記第1及び第2入光面それぞれの端部と前記第1及び第2出光面それぞれの端部とを連結する第1及び第2支持面と、を備えることを特徴とする請求項12ないし14のうち何れか1項に記載のバックライトユニット。 - 前記反射面は、
相互所定間隔で離隔された状態で対向して配置される上部及び下部反射面と、
前記第1及び第2出光面それぞれに対して傾いて配置された第1及び第2背面反射面と、を備えることを特徴とする請求項15に記載のバックライトユニット。 - 前記第1背面反射面と前記第1出光面との間角及び、前記第2背面反射面と前記第2出光面との間角は、約22°であることを特徴とする請求項16に記載のバックライトユニット。
- 前記第1入射面と前記第2入射面との間角は、約84°であることを特徴とする請求項15に記載のバックライトユニット。
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