JP4209883B2 - バックライトユニット - Google Patents

Description

本発明は、エッジ発光型バックライトユニットに関する。

通常的に、受光型平板ディスプレイの一種である液晶表示装置は、それ自体が発光して画像を形成することができないため、外部から入射される光を利用して画像を形成する。このために、液晶表示装置の背面には、バックライトユニットが設置されて光を照射する。このバックライトユニットは、液晶表示装置だけでなく、照明看板のような面光源装置にも使われる。

バックライトユニットは、光源の配置形態によって直下発光型と、エッジ発光型とに分類される。直下発光型は、液晶パネルの直下に設置されたランプが、光を液晶パネルに直接照射する方式である。エッジ発光型は、導光板（ＬＧＰ：Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐａｎｅｌ）のエッジ方向に設置されたランプが光を照射し、この照射された光がＬＧＰを通じて液晶パネルに伝達される方式である。

エッジ発光型は、光源として線光源と点光源とを使用できる。代表的な線光源としては、両端部の電極が管内に設置される冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）がある。そして、点光源としては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）がある。
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。

ＬＧＰは、エッジ発光型のバックライトユニットに使われるものであって、光源から液晶パネルのエッジを通じて入射された光を面光に変換して垂直方向に出光させる。ＬＧＰには、光源から入射された光を面光に変換させるために、散乱パターンやホログラムパターンが印刷方式または機械加工方式によって形成されている。
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。

図面を参照すれば、ＬＧＰ１０の一側エッジ１１に点光源として３個のＬＥＤ２０が設置される。ＬＧＰ１０の底面には、ＬＥＤ２０から入射された光を出光面１２に放出させるためのホログラムパターン３０が形成されている。前記ＬＥＤ２０は、ＬＧＰ１０のエッジ１１に向かって光を放出する。このＬＥＤ２０は、点光源であるので、図３に示したように、光軸を中心に方位角±９０°の範囲で光を放出する。このとき、光度の最大値Ｉ_maxの半分に該当する強度の光が放出される方位角を半値角という。ＬＥＤの場合には、通常、半値角が約±４５°となる。

ＬＥＤ２０から放出された光は、エッジ１１を通じてＬＧＰ１０に入射される。前記ホログラムパターン３０は、回折格子構造として入射された光を面光に変換させて、ＬＧＰ１０の上面である出光面１２に放出させる。ホログラムパターン３０は、一定の方向性を有して形成されている。
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。

しかし、上述のような図１に示す従来のエッジ発光型のバックライトユニットでは、下記のように領域によって出光分布が異なり、輝度の均一度を得ることができない。
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。

図５は、図４の各領域で出光される光の輝度を示すグラフである。ここで、縦軸は、輝度を表し、横軸は、光出射角を半値角（ＦＷＨＭ：Ｆｕｌｌ Ｗｉｄｔｈ Ｈａｌｆ Ｍａｘｉｍｕｍ）として表示したものである。３個の曲線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３それぞれは、入光部１２ａ、中央部１２ｂ、大光部１２ｃの輝度を表す。図面を参照すれば、入光部１２ａの輝度が中央部１２ｂ及び大光部１２ｃの輝度よりさらに大きいことが分かる。また、半値角を参照すれば、入光部１２ａでは、２０°／２０°であるが、中央部１２ｂ及び大光部１２ｃでは、２０°／３５°でさらに大きくなることが分かる。ここで、半値角の表示において、“／”の前の値と後の値それぞれは、図４でＸ方向の半値角とＹ方向の半値角とを表示したものである。

このように、各領域で輝度の差を示すものは、中央部１２ｂや大光部１２ｃでホログラムパターン３０に入射される光の入射方位角の分布が入光部１２ａでのそれより大きいためである。すなわち、ＬＥＤ２０から遠く離れた中央部１２ｂと大光部１２ｃとでは、図２に示したように、数回の反射過程を経つつ多様な入射方位角を有する光がホログラムパターン３０で入射されるためである。具体的に、中央部１２ｂの領域では、ホログラムパターン３０での反射やＬＧＰ１０の出光面１２での反射を複数回経た光が入射され、入光部１２ａの領域に比べて光の分布が広がっているのが分かる。同様に、大光部１２ｃの領域では、入光部１２ａ及び中央部１２ｂに比べて光の分布が広がる。このような輝度の不均一性は、ＬＥＤ２０から放出されてＬＧＰ１０に入射される入射方位角が大きいほどさらに激しくなる。つまり、ＬＧＰへの入射方位角が大きいほど、ホログラムパターン３０での反射やＬＧＰ１０の出光面１２での反射が多くなり、光の分布が広がり不均一となる。
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。

前記課題を達成するための本願第１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、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、を備えるものであって、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。

第１及び第２ガイド部材が、光源からの光が第１及び第２入光面に入射されるようにガイドすることで、入射された光が収束される。また、第１及び第２ガイド部材の屈折率は、エアーギャップ内の空気の屈折率より大きい。したがって、第１及び第２ガイド部材の内部でエアーギャップと対向する面に入射される光において、臨界角θ_cより大きい角度で入射された光は全反射される。よって、光の進行方向をガイドして、光の利用効率を向上することができる。以上より、バックライトユニット内の光を収束させて方位角を小さくすることで、ホログラムパターンにより効率良くかつ均一度を高めて光を液晶表示装置に提供することができる。

第１及び第２ガイド部材が上記のように構成されることで、光の透過を防止して光の高効率で利用し、かつ光を収束させて均一度を高めることができる。

本願第２発明は、第１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バックライトユニットを提供する。
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３発明は、第２発明において、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バックライトユニットを提供する。

本願第４発明は、第３発明において、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バックライトユニットを提供する。
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。

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。
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７発明は、第６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バックライトユニットを提供する。
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９発明は、第８発明において、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。

本願第１１発明は、第９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１９°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。
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１３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バックライトユニットを提供する。
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１５発明は、第１２乃至第１４発明のいずれかにおいて、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、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バックライトユニットを提供する。

本願第１６発明は、第１５発明において、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。

本願第１８発明は、第１５発明において、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バックライトユニットを提供する。

本発明によるバックライトユニットは、ＬＧＰに入射される光の方位角の分布を小さくすることによって、ディスプレイ素子として放出される光の効率を向上させうる。そして、放出される光度の分布が均一になって出光面の輝度均一度を向上させうる。

以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
＜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。

前記光源５０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。ここで、光源５０としてＬＥＤを用いているが、ＬＥＤは直流信号によって作動されるため、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。また、光源５０としてＣＣＦＬを用いた場合には、白色光により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。図６は、前記光源５０として点光源であるＬＥＤを３個採用した場合を例として示した図面である。この場合、前記ＬＥＤそれぞれに対応するように、前記光源５０、入光部６５及び第１及び第２ガイド部材７１，７５が設けられる。前記ＬＥＤは、光軸を中心に方位角±９０°の範囲で光を放出する。このとき、ＬＥＤは、図３に示したように、半値角が約±４５°となる。

本実施形態では、ＬＧＰ６０の一側に３個の光源５０を設置した構造を例として示したが、これは、例示的なものに過ぎず、他の数に設定してもよい。すなわち、前記光源５０の数は、ＬＧＰ６０のサイズ及び要求される輝度に依存するものであって、その必要に応じて、３個以上またはそれより少ない数を備えうる。
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ＬＧＰ６０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６１が形成される。このホログラムパターン６１は、周期が２μｍ以下の回折格子が反復配列されたものである。例えば、ホログラムパターン６１は、周期０.４μｍ、深さ０.２μｍほどの回折格子が反復配列された構造を有しうる。このホログラムパターン６１の下方には、光を上方に反射させる反射部材（図示せず）が設置されることも可能である。反射部材により、ホログラムパターンを透過する光を反射させ、光の利用効率を向上することができる。ここで、前記ホログラムパターン６１に入射される光の方位角が小さいほど、そして、方位角の分布が均一であるほど、ＬＧＰ６０の出光面での光輝度が均一になる。

前記入光部６５及び前記第１及び第２ガイド部材７１，７５は、前記光源５０から出射されてＬＧＰ６０に入射される光を集束させてＬＧＰ６０内で光の方位角を小さくする。この入光部６５は、ＬＧＰ６０と同じ屈折率を有する同一材質で構成される。さらに望ましくは、図示されたように、前記ＬＧＰ６０と一体に形成される。
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。

前記第１及び第２ガイド部材７１，７５それぞれは、前記第１及び第２入光面６５ａ，６５ｂに対向して配置されるものであって、前記光源５０から出射された光が前記第１及び第２入光面６５ａ，６５ｂそれぞれに入射されるようにガイドする。ここで、前記第１ガイド部材７１と前記第１入光面６５ａとの間、前記第２ガイド部材７５と前記第２入光面６５ｂとの間には、エアーギャップ８０が形成されている。このエアーギャップ８０は、第１ガイド部材７１と第１入光面６５ａ及び、第２ガイド部材７５と第２入光面６５ｂ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。前記第１及び第２ガイド部材７１，７５の屈折率は、このように形成される前記エアーギャップ８０内の空気の屈折率より大きい。したがって、第１及び第２ガイド部材７１７５の内部で前記エアーギャップ８０と対向する面に入射される光において、臨界角θ_cより大きい角度で入射された光は全反射される。ここで、臨界角θ_cは、図８に示すように、出光面７１ｂの垂線となす角度により表される。そして、第１ガイド部材７１に入射された光の入射角がθ_c以内であれば、出光面７１ｂから光が出射される。例えば、図８の光α１は、臨界角θ_cよりも大きい入射角で入射されているため、光α２で示すように全反射されている。そして、光α２が背面反射面７３ｃで反射されて光α３となった場合には、その入射角が臨界角θ_cよりも小さいため、出光面７１ｂから出射される。これを利用して、光の進行方向をガイドして、光の利用効率を向上し得る。

前記第１及び第２ガイド部材７１，７５それぞれは、光源５０が対向して設置される入射面７１ａ，７５ａ、反射面７３，７７及び出光面７１ｂ，７５ｂを備えるものであって、前記出光面７１ｂ，７５ｂそれぞれが前記第１及び第２入光面６５ａ，６５ｂに対向して配置される。前記光源５０から照射された光は、前記入射面７１ａ，７５ａを通じて前記第１及び第２ガイド部材７１，７５の内部に入射される。前記反射面７３，７７は、入射光が前記第１及び第２入光面６５ａ，６５ｂ側に進むように入射光を反射させる。前記出光面７１ｂ，７５ｂは、前記入射面７１ａ，７５ａから直接入射された光を反射させ、前記反射面７３，７７を経由して入射された光を前記入光部６５側に出射させる。

前記反射面７３，７７は、上部反射面７３ａ，７７ａと、上部反射面７３ａ，７７ａに対向して配置される下部反射面７３ｂ，７７ｂと、前記出光面７１ｂ，７５ｂに対して角度を有して配置された背面反射面７３ｃ，７７ｃを備える。上部反射面７３ａ，７７ａ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。下部反射面７３ｂ，７７ｂ及び背面反射面７３ｃ，７７ｃも同様に相互所定間隔で離隔された状態で対向して配置される。

この上部反射面７３ａと下部反射面７３ｂとの間隔、あるいは上部反射面７７ａと下部反射面７７ｂとの間隔は、前記ＬＧＰ６０の厚さと実質上同じである。前記背面反射面７３ｃ，７７ｃそれぞれは、前記入光面７１ａ，７５ａそれぞれと一辺が接し、前記出光面７１ｂ，７５ｂそれぞれと他辺が接するように配置される。
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。

ここで、前記間角θ₁及びθ₂は、その角度を設定するにおいて、与えられた値未満の角度に設定した場合には、ＬＧＰ６０に向かう光が発散されるので、光放射角を狭めるのに妨害となる。そして、間角θ₁及びθ₂の設定において、与えられた値より大きい角度に設定した場合には、背面反射面７３ｃ，７７ｃから反射された光が前記光源５０側に逆反射されて光効率が低下するという問題点をもたらす。よって、間角θ₁及び間角θ₂は、光効率の観点から約２１°の角を有することが望ましい。

前記の図８に示すように、ＬＧＰ６０に入射された光の方位角が小さくなれば、光が９０°に近い角度でホログラムパターン６１に入射されるので、高効率で光を放出しうる。そして、ホログラムパターン６１に入射される光の入射方位角の分布が均一になるので、ＬＧＰ６０から放出される光の出射方位角の分布も均一になって輝度均一度が向上する。よって、液晶表示装置の染みを防止して、画質を向上することができる。

特に、光を偏向させる機能に対する入射光の指向性が高いホログラムパターンの場合には、より光の指向性を強くする必要があるが、本願の構成により光の分散を防ぎ光の指向性を高めることができる。よって、ホログラムパターンから高効率で光を放出可能である。
＜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。

図面を参照すれば、本発明の第２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１５０と、一側面に入射された光の進行をガイドするＬＧＰ１６０と、このＬＧＰ１６０の側面に設けられる入光部１６５と、入光部１６５と光源１５０との間に設けられるガイド部１７０と、を備える。
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。

前記入光部１６５及び前記ガイド部１７０は、前記光源１５０から出射されてＬＧＰ１６０に入射される光を集束させて、ＬＧＰ１６０内で光の方位角を狭める。
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。

前記ガイド部１７０は、前記第１入光面１６５ａと前記第２入光面１６５ｂとの連結部１６５ｃを通じて入光部１６５に一体に形成される。また、前記ガイド部１７０は、前記第１及び第２入光面１６５ａ，１６５ｂそれぞれに対して所定の距離の間隔をおいて離隔配置された状態で対向して配置され、その間にはエアーギャップ１８０が形成される。
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。

前記ガイド部１７０は、光源１５０が対向して設置される第１及び第２入射面１７１ａ，１７１ｂ、反射面１７３及び第１及び第２出光面１７５ａ，１７５ｂを備えるものであって、前記第１及び第２出光面１７５ａ，１７５ｂそれぞれが前記第１及び第２入光面１６５ａ，１６５ｂに対向して配置される。前記光源１５０から照射された光は、前記第１及び第２入射面１７１ａ，１７１ｂを通じて前記ガイド部１７０の内部に入射される。前記反射面１７３は、入射光が前記第１及び第２入光面１６５ａ，１６５ｂ側に進むように入射光を反射させる。前記第１及び第２出光面１７５ａ，１７５ｂは、前記第１及び第２入射面１７１ａ，１７１ｂから直接入射された光を反射させ、前記反射面１７３を経由して入射された光を前記入光部１６５側に出射させる。すなわち、前記第１及び第２入射面１７１ａ，１７１ｂから直接入射された光のほとんどは、前記第１及び第２出光面１７５ａ，１７５ｂそれぞれに対して臨界角より大きい角度で入射されるものであって、前記エアーギャップ１８０の屈折率と前記ガイド部１７０の屈折率との差によって、前記第１及び第２出光面１７５ａ，１７５ｂで全反射される。

光源１５０の両側の前記反射面１７３は、相互所定間隔で離隔された状態に対向して配置される上部反射面１７３ａと、上部反射面１７３ａに対向する下部反射面１７３ｂと、前記出光面１７５ａ，１７５ｂ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１７３ｃ，１７３ｄとを備える。
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。

ここで、前記第１及び第２背面反射面１７３ｃ，１７３ｄそれぞれの外周に形成されて、前記ガイド部１７０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１９１，１９５がさらに備えられていると、第１及び第２背面反射面１７３ｃ，１７３ｄを透過しようとする光を反射して光の利用効率を高めることができ望ましい。
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。

ここで、前記間角θ₃及びθ₄は、その角度を設定するにおいて、設定値を大きく外れた場合、ＬＧＰ１６０に入射される光が発散されるか、または第１及び第２背面反射面１７３ｃ，１７３ｄで反射された光が前記光源１５０側に逆反射されるという問題点がもたらされる。
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。

＜第３実施形態例＞
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。

前記入光部２６５及び前記ガイド部２７０は、前記光源２５０から照射されてＬＧＰ２６０に入射される光を集束させて、ＬＧＰ２６０内で光の方位角を狭める。
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。

前記ガイド部２７０は、前記第１入光面２６５ａと前記第２入光面２６５ｂとの連結部２６５ｃを通じて入光部２６５に一体に形成される。また、前記ガイド部２７０は、前記第１及び第２入光面２６５ａ，２６５ｂそれぞれに対して所定間隔で離隔配置されており、離隔された空間にはエアーギャップ２８０が形成される。このように構成されたガイド部２７０は、前記光源２５０から照射された光が前記第１及び第２入光面２６５ａ，２６５ｂそれぞれに入射されるようにガイドする。ここで、前記ＬＧＰ２６０と前記ガイド部２７０とを一体に製作しようとする場合、エアーギャップ２８０の形成を容易にするために、前記エアーギャップ２８０は、図示したように、十分に離隔されている。

前記ガイド部２７０は、光源２５０と対向して設置される第１及び第２入射面２７１ａ，２７１ｂ、反射面２７３、出光面２７５ａ，２７５ｂ及び第１及び第２支持面２７７ａ，２７７ｂを備えるものであって、前記出光面２７５ａ，２７５ｂそれぞれが前記第１及び第２入光面２６５ａ，２６５ｂに所定間隔で離隔された状態で対向して配置される。前記光源２５０から照射された光は、前記入射面２７１ａ，２７１ｂを通じて前記ガイド部２７０の内部に入射される。前記反射面２７３は、入射光が前記第１及び第２入光面２６５ａ，２６５ｂ側に進むように、入射光の進路を変換する。

前記第１及び第２出光面２７５ａ，２７５ｂは、前記第１及び第２入射面２７１ａ，２７１ｂから直接入射された光を反射させ、前記反射面２７３を経由して入射された光を前記入光部２６５側に出射させる。すなわち、前記第１及び第２入射面２７１ａ，２７１ｂから直接入射された光のほとんどは、前記第１及び第２出光面２７５ａ，２７５ｂに対して臨界角より大きい角度で入射されるものであって、前記エアーギャップ２８０の屈折率と前記ガイド部２７０の屈折率との差によって、前記第１及び第２出光面２７５ａ，２７５ｂで全反射される。

前記第１及び第２支持面２７７ａ，２７７ｂは、前記第１及び第２入射面２７１ａ，２７１ｂそれぞれに平行に配置され、前記第１及び第２入光面２６５ａ，２６５ｂの端部と前記第１及び第２出光面２７５ａ，２７５ｂそれぞれの端部とを連結する。
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背面反射面２７３ｃ，２７３ｄそれぞれは、前記第１及び第２入光面２７１ａ，２７１ｂそれぞれと一側が接し、前記第１及び第２出光面２７５ａ，２７５ｂそれぞれと他側が接するように配置される。ここで、前記第１背面反射面２７３ｃと前記第１出光面２７５ａとの間角及び、前記第２背面反射面２７３ｄと前記第２出光面２７５ｂとの間角をθ₆とする時、間角θ₆は、約２２°であることが望ましい。

また、線分Ｃに直交する線分Ｄと前記第１入射面２７１ａとの間角と、前記線分Ｄと前記第１支持面２７７ａとの間角とは、同じであり、θ₇で表す時、間角θ₇は、約４２°であることが望ましい。すなわち、前記第１入射面２７１ａと前記第２入射面２７１ｂとの間角は、角θ₇の２倍であるので、約８４°である。
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、線分Ｃに直交する線分Ｅと前記第２反射部との間角をθ₈とする時、この間角θ₈は、約２４°であることが望ましい。
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は、比較例によるバックライトユニットのコリメート性能（collimating performance）を示す図面、図１３Ｂないし図１３Ｄそれぞれは、第１ないし第３実施形態によるバックライトユニットのコリメート性能を示す図面である。
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１３Ｂないし図１３Ｄを参照すれば、第１ないし第３実施形態によるバックライトユニットの場合は、水平方向の幅が垂直方向の幅に比べて狭くなることが分かる。すなわち、そのそれぞれの幅Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃は、比較例による水平方向の幅Ｗに比べて狭い。つまり、本願の各実施形態によるバックライトユニットの出光分布は、比較例による出光分布よりも狭い。したがって、本発明を用いれば、ＬＧＰを経てディスプレイに照射された光のコリメート性能が改善されてＬＧＰを透過する光の方位角を狭め得ることが分かる。

図１４Ａ及び図１４Ｂそれぞれは、比較例と第３実施形態によるバックライトユニットの均一度を示すグラフである。ここで、図面は、３つの光源及び入光部を備えた場合を例として示した。図１４Ａは、比較例として、例えば図１に示すバックライトユニットを用いている。ここで、Ｙ方向は、図４及び図６等に示すように光源が配列される方向に平行な方向である。

図１４Ａを参照すれば、各３つの光源から照明された光は、ガウス分布を有する。そして、各光源に対応する各光プロファイル間の境界領域Ｅで光の強度が顕著に低下することが分かる。
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。

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。
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。

本発明は、バックライトユニット関連の技術分野に好適に用いられる。

従来のＬＥＤ光源を使用するエッジ発光型のバックライトユニットを示す概略的な斜視図である。 図１の断面図である。 ＬＥＤの放射角を示すグラフである。 図１に示した従来のバックライトユニットによる出光分布を示す図面である。 図１に示した従来のバックライトユニットの出光面での正面輝度を示すグラフである。 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る。 図６の一部分を分離して示す斜視図である。 図６の一部分を分離して示す平面図である。 本発明の第２実施形態によるバックライトユニットを示す部分斜視図である。 図９の平面図である。 本発明の第３実施形態によるバックライトユニットを示す部分斜視図である。 図１１の平面図である。 比較例によるバックライトユニットのコリメート性能を示す図面である。 第１実施形態によるバックライトユニットのコリメート性能を示す図面である。 第２実施形態によるバックライトユニットのコリメート性能を示す図面である。 第３実施形態によるバックライトユニットのコリメート性能を示す図面である。 比較例によるバックライトユニットの均一度を示すグラフである。 第３実施形態によるバックライトユニットの均一度を示すグラフである。

符号の説明

５０ 光源
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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。