JP2005038643A - バックライトユニット - Google Patents
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Abstract
【課題】導光板の裏面に配設した光源によって導光板全体を発光させて液晶等の表示部を照明する構造のバックライトユニットにおいて、光源から発せられる光の拡散を促進させることによって、光源の中心部とその周辺部とを輝度差を解消し、導光板全体に亘って均一に発光させることができるバックライトユニットを提供することである。
【解決手段】互いに対向する光入射面28aと光出射面28bとを有し、光拡散剤若しくは白色着色剤を混入した導光板25と、前記光入射面28aの直下に発光面を上に向けて配設される少なくとも一以上のLED24とを備えたバックライトユニット21において、前記導光板25は、前記発光面と対向する光入射面28aに前記LED24の光放射方向に向かってテーパ状に凹設した受光溝31と、この受光溝31を中心にして放射状に延びる複数の導光溝32を設けた。
【選択図】 図3
【解決手段】互いに対向する光入射面28aと光出射面28bとを有し、光拡散剤若しくは白色着色剤を混入した導光板25と、前記光入射面28aの直下に発光面を上に向けて配設される少なくとも一以上のLED24とを備えたバックライトユニット21において、前記導光板25は、前記発光面と対向する光入射面28aに前記LED24の光放射方向に向かってテーパ状に凹設した受光溝31と、この受光溝31を中心にして放射状に延びる複数の導光溝32を設けた。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを備えた時計や携帯電話など小型の電子機器に組み込まれ、前記液晶表示パネル面を照明するバックライトユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、小型化及び薄型化する携帯電話機やパソコン等の電子機器の表示装置に液晶表示パネルが一般的に使用されている。また、前記携帯電話機のように夜間で使用する場合や、パソコンなどのように画面に現れる文字やグラフィック等を鮮明に表示させるために、前記液晶表示パネルの背後には光源を備えたバックライトユニットが設けられている。
【0003】
前記光源は、一般的に放電管や発光ダイオード(LED)等の線状あるいは点状光源が使用されている。このような光源を前記液晶表示パネルの背後に直接配設すると、この光源の中心部が明るく、中心部から離れるにしたがって暗くなるといった輝度のバラツキが生じてしまう。このため、前記光源の上に光拡散作用を有する導光板を組み合わせたバックライトユニットが用いられている。
【0004】
前記構造によるバックライトユニットの例として、例えば特許文献1又は特許文献2に記載のものが知られている。この例は、図10に示すように、枠体2の上部に保持された液晶表示パネル3の下部にバックライトユニット1を設けた構造のもので、このバックライトユニット1は、光源であるLED4と、このLED4で発した光を液晶表示パネル3の裏面側に導くための導光板5と、この導光板5の上面に配置された拡散シート6とを備えたものである。前記導光板5は、透明なアクリル板によって形成されており、その下面には回路基板11に実装されたLED4の上方を覆う凹部12が形成されている。
【0005】
前記LED4から導光板5の下面に向かって放射された光は、導光板5内に入射したのち、そのまま水平方向に拡散されて上方の液晶表示パネル3を背面側から照射する。そして、導光板5内を光が進むときに前記導光板5の上面に配置された拡散シート6によって光の拡散や反射が繰り返され、導光板全体の輝度が高められると共に輝度ムラが抑えられるようになっている。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−154193号公報
【特許文献2】
特開平8−136917号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図10に示したような、導光板5の直下にLED4を配設したような構造のバックライトユニット1にあっては、前記LED4から発せられる光を導光板5によって全体に拡散させることができるので、前記LED4から離れた液晶表示パネル3の端部における視認性を向上させることができる。しかしながら、前記導光板5を配設しても、LED4が配設された発光中心部が高輝度で、周辺部に行くにしたがって次第に輝度が低下するといった輝度バラツキが依然として存在する。このため、液晶表示パネル3に表れる表示物を最適な状態で表示させるために、LED4の発光光量を随時調整しながら全体の輝度を調整しなければならない。従来、このような輝度バラツキを改善する手段としては、液晶表示パネル3のサイズに応じてLED4の配設個数を多くするか、導光板に混入させる光拡散剤や白色着色剤の量を調整するなどの方策がとられていたが、部品点数の増加や導光板を製造する作業工数の増加に伴って製品コストが高くなるといった問題が発生していた。
【0008】
そこで、本発明の目的は、導光板の裏面に配設した光源によって導光板全体を発光させて液晶等の表示部を照明する構造のバックライトユニットにおいて、光源から発せられる光を効率よく導いて、導光板の隅々にまで光を行き渡らせることができると共に、輝度ムラを抑えたバックライトユニットを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係るバックライトユニットは、互いに対向する光入射面と光出射面とを有し、光拡散剤若しくは白色着色剤を混入した導光板と、前記光入射面の直下に発光面を上に向けて配設される少なくとも一以上の光源とを備えたバックライトユニットにおいて、前記導光板は、前記発光面と対向する光入射面に前記光源の放射方向に沿ってテーパ状に凹設した受光溝と、この受光溝を中心にして放射状に延びる複数の導光溝を設けたことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、導光板の光入射面側に、前記光源の放射方向に沿ってテーパ状に凹設した受光溝を設け、さらに、この受光溝を中心にして放射状に延びる導光溝を複数設けているので、光源の中心部から発せられる強い光を前記受光溝に分散して入射させることができると同時に、この受光溝からは複数の導光溝を介して周囲に広く拡散させることができる。このため、導光板下の光源が配設された発光中心と、その周辺部及び端部に至るまでの輝度を略等しくさせることができ、前記導光板の光出射面上に配設される液晶表示パネル全面を均一且つ明るく照明させて視認性を高めることができる。また、前記受光溝及び導光溝は金型を使用して成型や切削加工することで、所定の深さ及び幅に容易に成形することができる。
【0011】
また、前記受光溝及び導光溝は、その断面形状を三角形状や半円形状に形成することで、光源の発光特性や配設位置に適した受光及び導光効果を得ることができる。
【0012】
また、前記導光溝を導光板の角部方向に延ばすことで、前記受光溝を中心にして入射させた強い光を放射状に導光板の端部にまで素早く導くことができる。また、前記導光溝内での光の導光作用に加えて、この導光溝の周囲にも光が拡散されるので、導光板全体に光を行き渡らせることができる。
【0013】
また、受光溝を設けることによって、光源と対向する光入射面には、発光面に対向する平面受光部とこの平面受光部の外周から上方にテーパ状に傾斜した傾斜受光部とからなる受光突部が形成されるので、光源から発せられる光をその放射角に沿って効率よく導光板の上面に向けて拡散させることができる。
【0014】
また、前記平面受光部は、受光突部を照射するために必要な光源からの最大放射範囲の内側に位置されることによって、光源の発光中心部から発せられる強い光を前記平面受光部ばかりでなく、傾斜受光部にも回り込ませて照射することができる。
【0015】
また、前記傾斜受光部の傾斜角を前記光源の最大放射角と同じか、それ以上の角度に設定することによって、光源から照射される光の傾斜受光部に入射させる光量を多くすることができる。これによって、光源から外れた周辺部にまで光を効率よく導光させることができる。
【0016】
また、前記平面受光部の表面に梨地処理若しくは波型状のような光拡散処理を施すことによって、この平面受光部への光の集中を抑え、周囲への光拡散効果を高めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るバックライトユニットを詳細に説明する。
【0018】
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態のバックライトユニット21は、回路基板30上に所定間隔ごとに実装される光源(LED24)と、このLED24の上方に配設される導光板25とで構成される。そして、このバックライトユニット21は、内部が凹設された枠体22に収容された後、前記導光板25の上面に拡散シート26を挟んで液晶表示パネル23を配設することで、携帯電話や時計に組み込み可能な液晶表示装置が形成される。
【0019】
前記導光板25は、透光性を有するアクリル樹脂で所定厚みに形成され、上面が液晶パネル等の表示体に対向する光出射面28b、下面が光源から発せられる光を受ける光入射面28aとなっている。また、この導光板25の内部には光の拡散効果を高めるための光拡散剤や白色着色剤が混入されている。この導光板25は、図1に示されるように、回路基板30上に実装されたそれぞれのLED24を中心とする3つの導光領域25a,25b,25cを有している。そして、前記各導光領域には、図3に示すように、LED24と対向する面に発光中心24aから発せられる光の放射方向に沿った円軌道状の受光溝31と、この受光溝31の外周部からそれぞれの導光領域25a,25b,25cの端部に向けて放射状に延びる複数の導光溝32が設けられる。なお、前記光入射面28aとLED24との間に一定の間隔をおいて支持するために、前記導光板25の下面の外周部に一定の高さの縁部33が設けられている。
【0020】
前記受光溝31は、導光板25の下面をLED24から発せられる光放射角(LED24の発光中心24aから上方に向けて放射状に広がる角度)に沿って切り込まれ、断面を三角形状に凹設して形成されたものである。図4は、前記受光溝31によって形成された受光突部27の断面形状を示したものである。この受光突部27は、円錐台形状をしており、底面がLED24の発光面と対向する平面受光部31aで、この平面受光部31aの外周から上方にテーパ状に傾斜した側面が傾斜受光部31bとなっている。前記平面受光部31aは、LED24の発光面と略同じ広さの円形面に形成される。また、傾斜受光面31bは、前記平面受光部31aの外周から放射状に広がりながら導光板25の厚みの略半分の深さに形成される。
【0021】
前記傾斜受光部31bの開き角Pは、図5に示すように、前記受光突部27を照射するのに十分な照射量が得られるLED24の放射角Qに等しいか、または、それ以上の開き角に設定するのが好ましい。図7に示したLEDの指向特性図からわかるように、放射角が広がるにしたがって相対輝度は低下し、70度で20%となり、90度ではゼロとなる。このことから、前記LED24によって発光正面方向に対して有効な照射量が得られる放射角Qは、本実施形態では相対輝度が20%以上確保可能な70度とした。なお、前記図7に示した指向特性図は、0度(発光中心)から90度までの相対輝度示したものであるため、本実施形態のLED24にあっては、放射角Qは2倍の140度となる。したがって、前記傾斜受光部31bの開き角Pは、140度を越えた144度に設定した。
【0022】
一方、前記平面受光部31aについては、図6に示すように、外径dを前記LED24の放射角Q内で投影される外径cに等しいか、または、それ以下に設定するのがLED24から放射される光の集中を避ける上で好ましい。本実施形態では、前記外径cが1.1mmに対して、外径dを1.0mm程度に設定した。なお、本実施形態では、平面受光部31aを平坦面としたが、梨地または波形等の凹凸面に表面加工することによって、発光中心部での集光性を弱めて前記傾斜受光部31bに沿った拡散効果を高めることができる。
【0023】
次に、前記受光突部27における受光及び導光作用について説明する。前記LED24の発光正面に位置する平面受光部31aは、LED24からの光放射量が最も多い。このため、前記平面受光部31aを集中的に照射するが、この平面受光部31aを前記LED24の放射角Q内に入るように小さくすることによって、前記傾斜受光部31bに回り込む光量が増える。これによって、前記平面受光部31aへの照射光量が制限され、逆に傾斜受光部31bでは照射量が増えることから、後述する導光溝32に向けて反射あるいは拡散効果が高まり、導光板25における輝度ムラを低減することができる。
【0024】
また、前記受光突部27を形成するために設けた受光溝31からは、図1及び図3に示したような導光溝32が形成される。この導光溝32は、前記受光溝31の外周部から前記縁部33や各導光領域25a,25b,25cの角部に向かって放射状に延ばして形成され、導光板25の下面を前記受光溝31と同じように断面が三角形状に切り込み形成される。本実施形態では、前記受光溝31及び導光溝32を図8(a)に示すような断面を三角形状にして、LED24から放射状に発せられる光の放射角に沿って受光させるようにした。これに対して、図8(b)に示すような断面が半円形状に形成しても同様な効果が得られる。特に、前記受光溝31及び導光溝32の断面を半円形状にした場合は、LED24から発せられる光の反射が抑えられることから、導光板25内に効率よく光を取り込むことができる。なお、前記受光溝31及び導光溝32は、導光板25の裏面側を切削することによって容易に成形することができる。
【0025】
前記受光溝31及び導光溝32は、あまり深く且つ鋭角に設定しすぎると導光板25の強度が弱くなるため、導光板25の厚みの1/2程度までに設定するのが好ましい。本実施形態では、厚みが2.55mmの導光板25に対して1.55mm程度に設定した。なお、前記導光溝部31の大きさや傾斜角は、搭載するLEDが有する指向特性や導光板の厚み等に応じて適宜設定することができる。
【0026】
本発明のバックライトユニット21は、前述した受光溝31及び導光溝32を設けた導光板25を備えることによって、LED24の発光中心24aから上方へ発せられる光は、平面受光部31aと傾斜受光部31bとに入射される。そして、前記平面受光部31aに入射された光は、そのまま導光板25内を上方に向かいながら拡散していく。一方の傾斜受光部31bに向けて入射された光は、その傾斜面に沿って導かれ受光溝31近辺に拡散される。これによって、LED24の発光中心部とその周辺部から導光板25全体に徐々に光を拡散されていくことができる。また、前記受光溝31を中心として放射状に広がる導光溝32を設けているため、導光板25の隅々にまで十分光を拡散させて全体を均一に発光させることができる。さらに、前記導光板25は、図1及び図2に示したように、枠体22内に嵌め込み形成されているため、LED24から発せられて導光溝32内を導光した光が枠体22の壁面での反射を繰り返す。このような光の反射作用の繰り返しによって、導光板25内をさらに明るく且つムラなく照明することができる。
【0027】
前記第1実施形態のバックライトユニット21では、導光溝32が受光溝31を中心とした一つの導光領域内で対角線上に形成したが、図9に示す第2実施形態のバックライトユニット41は、前記対角線上に形成された導光溝32の間に新たな導光溝34を追加形成した。このように、前記LED24から発せられる光を受けた受光溝31を中心にして、前記導光溝32,34を多く形成することで、導光板45の発光中心部とその周辺部の輝度差をさらに小さく抑えることができる。
【0028】
なお、本実施形態のバックライトユニットでは、導光板25をアクリル樹脂で形成したが、透光性や受光溝及び導光溝を形成するのに適した成形性を有するものであれば、上記アクリル樹脂以外にポリカーボネイト樹脂やポリスチレン樹脂等も用いることができる。
【0029】
また、光源となるLED24の配設数も3個構成に限らず、導光板のサイズや必要とされる光量に応じて適宜設定することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るバックライトユニットによれば、導光板の光入射面に光源からの放射方向に沿って凹設した受光溝を設けると共に、この受光溝を中心にして導光板面を放射状に広がる導光溝を複数設けたので、光源の真上近辺を頂点とした輝度分布を平坦化させることができるようになった。これによって、従来の導光板の直下に光源を配設しただけの構造のバックライトユニットにおいて生じていた発光中心部とその周辺部との間の輝度差を解消することができるようになった。
【0031】
また、前記受光溝及び導光溝は、成型あるいは切削によって容易且つ精度よく形成できるため、同一の光拡散特性を備えた導光板の量産化が可能である。
【0032】
また、前記受光溝及び導光溝の断面形状を三角形状又は半円形状の断面に切削加工することで容易に形成可能である。このため、光源の指向特性に合わせた導光作用を持たせた導光板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のバックライトユニットを組み込んだ液晶表示装置の平面図である。
【図2】上記図1の液晶表示装置のA−A断面図である。
【図3】上記バックライトユニットの組立斜視図である。
【図4】上記バックライトユニットを構成する導光板の受光突部の要部断面図である。
【図5】傾斜受光部の開き角とLEDの光放射角との関係を示す図である。
【図6】平面受光部の外径サイズとLEDの光放射角との関係を示す図である。
【図7】一般的なLEDの指向特性を示す図である。
【図8】導光溝の形状例を示す断面図である。
【図9】第2実施形態のバックライトユニットの組立斜視図である。
【図10】従来のバックライトユニットを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
21,41 バックライトユニット
24 LED(光源)
25,45 導光板
27 受光突部
28a 光入射面
28b 光出射面
30 回路基板
31 受光溝
31a 平面受光部
31b 傾斜受光部
32,34 導光溝
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示パネルを備えた時計や携帯電話など小型の電子機器に組み込まれ、前記液晶表示パネル面を照明するバックライトユニットに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、小型化及び薄型化する携帯電話機やパソコン等の電子機器の表示装置に液晶表示パネルが一般的に使用されている。また、前記携帯電話機のように夜間で使用する場合や、パソコンなどのように画面に現れる文字やグラフィック等を鮮明に表示させるために、前記液晶表示パネルの背後には光源を備えたバックライトユニットが設けられている。
【0003】
前記光源は、一般的に放電管や発光ダイオード(LED)等の線状あるいは点状光源が使用されている。このような光源を前記液晶表示パネルの背後に直接配設すると、この光源の中心部が明るく、中心部から離れるにしたがって暗くなるといった輝度のバラツキが生じてしまう。このため、前記光源の上に光拡散作用を有する導光板を組み合わせたバックライトユニットが用いられている。
【0004】
前記構造によるバックライトユニットの例として、例えば特許文献1又は特許文献2に記載のものが知られている。この例は、図10に示すように、枠体2の上部に保持された液晶表示パネル3の下部にバックライトユニット1を設けた構造のもので、このバックライトユニット1は、光源であるLED4と、このLED4で発した光を液晶表示パネル3の裏面側に導くための導光板5と、この導光板5の上面に配置された拡散シート6とを備えたものである。前記導光板5は、透明なアクリル板によって形成されており、その下面には回路基板11に実装されたLED4の上方を覆う凹部12が形成されている。
【0005】
前記LED4から導光板5の下面に向かって放射された光は、導光板5内に入射したのち、そのまま水平方向に拡散されて上方の液晶表示パネル3を背面側から照射する。そして、導光板5内を光が進むときに前記導光板5の上面に配置された拡散シート6によって光の拡散や反射が繰り返され、導光板全体の輝度が高められると共に輝度ムラが抑えられるようになっている。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−154193号公報
【特許文献2】
特開平8−136917号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図10に示したような、導光板5の直下にLED4を配設したような構造のバックライトユニット1にあっては、前記LED4から発せられる光を導光板5によって全体に拡散させることができるので、前記LED4から離れた液晶表示パネル3の端部における視認性を向上させることができる。しかしながら、前記導光板5を配設しても、LED4が配設された発光中心部が高輝度で、周辺部に行くにしたがって次第に輝度が低下するといった輝度バラツキが依然として存在する。このため、液晶表示パネル3に表れる表示物を最適な状態で表示させるために、LED4の発光光量を随時調整しながら全体の輝度を調整しなければならない。従来、このような輝度バラツキを改善する手段としては、液晶表示パネル3のサイズに応じてLED4の配設個数を多くするか、導光板に混入させる光拡散剤や白色着色剤の量を調整するなどの方策がとられていたが、部品点数の増加や導光板を製造する作業工数の増加に伴って製品コストが高くなるといった問題が発生していた。
【0008】
そこで、本発明の目的は、導光板の裏面に配設した光源によって導光板全体を発光させて液晶等の表示部を照明する構造のバックライトユニットにおいて、光源から発せられる光を効率よく導いて、導光板の隅々にまで光を行き渡らせることができると共に、輝度ムラを抑えたバックライトユニットを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係るバックライトユニットは、互いに対向する光入射面と光出射面とを有し、光拡散剤若しくは白色着色剤を混入した導光板と、前記光入射面の直下に発光面を上に向けて配設される少なくとも一以上の光源とを備えたバックライトユニットにおいて、前記導光板は、前記発光面と対向する光入射面に前記光源の放射方向に沿ってテーパ状に凹設した受光溝と、この受光溝を中心にして放射状に延びる複数の導光溝を設けたことを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、導光板の光入射面側に、前記光源の放射方向に沿ってテーパ状に凹設した受光溝を設け、さらに、この受光溝を中心にして放射状に延びる導光溝を複数設けているので、光源の中心部から発せられる強い光を前記受光溝に分散して入射させることができると同時に、この受光溝からは複数の導光溝を介して周囲に広く拡散させることができる。このため、導光板下の光源が配設された発光中心と、その周辺部及び端部に至るまでの輝度を略等しくさせることができ、前記導光板の光出射面上に配設される液晶表示パネル全面を均一且つ明るく照明させて視認性を高めることができる。また、前記受光溝及び導光溝は金型を使用して成型や切削加工することで、所定の深さ及び幅に容易に成形することができる。
【0011】
また、前記受光溝及び導光溝は、その断面形状を三角形状や半円形状に形成することで、光源の発光特性や配設位置に適した受光及び導光効果を得ることができる。
【0012】
また、前記導光溝を導光板の角部方向に延ばすことで、前記受光溝を中心にして入射させた強い光を放射状に導光板の端部にまで素早く導くことができる。また、前記導光溝内での光の導光作用に加えて、この導光溝の周囲にも光が拡散されるので、導光板全体に光を行き渡らせることができる。
【0013】
また、受光溝を設けることによって、光源と対向する光入射面には、発光面に対向する平面受光部とこの平面受光部の外周から上方にテーパ状に傾斜した傾斜受光部とからなる受光突部が形成されるので、光源から発せられる光をその放射角に沿って効率よく導光板の上面に向けて拡散させることができる。
【0014】
また、前記平面受光部は、受光突部を照射するために必要な光源からの最大放射範囲の内側に位置されることによって、光源の発光中心部から発せられる強い光を前記平面受光部ばかりでなく、傾斜受光部にも回り込ませて照射することができる。
【0015】
また、前記傾斜受光部の傾斜角を前記光源の最大放射角と同じか、それ以上の角度に設定することによって、光源から照射される光の傾斜受光部に入射させる光量を多くすることができる。これによって、光源から外れた周辺部にまで光を効率よく導光させることができる。
【0016】
また、前記平面受光部の表面に梨地処理若しくは波型状のような光拡散処理を施すことによって、この平面受光部への光の集中を抑え、周囲への光拡散効果を高めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るバックライトユニットを詳細に説明する。
【0018】
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態のバックライトユニット21は、回路基板30上に所定間隔ごとに実装される光源(LED24)と、このLED24の上方に配設される導光板25とで構成される。そして、このバックライトユニット21は、内部が凹設された枠体22に収容された後、前記導光板25の上面に拡散シート26を挟んで液晶表示パネル23を配設することで、携帯電話や時計に組み込み可能な液晶表示装置が形成される。
【0019】
前記導光板25は、透光性を有するアクリル樹脂で所定厚みに形成され、上面が液晶パネル等の表示体に対向する光出射面28b、下面が光源から発せられる光を受ける光入射面28aとなっている。また、この導光板25の内部には光の拡散効果を高めるための光拡散剤や白色着色剤が混入されている。この導光板25は、図1に示されるように、回路基板30上に実装されたそれぞれのLED24を中心とする3つの導光領域25a,25b,25cを有している。そして、前記各導光領域には、図3に示すように、LED24と対向する面に発光中心24aから発せられる光の放射方向に沿った円軌道状の受光溝31と、この受光溝31の外周部からそれぞれの導光領域25a,25b,25cの端部に向けて放射状に延びる複数の導光溝32が設けられる。なお、前記光入射面28aとLED24との間に一定の間隔をおいて支持するために、前記導光板25の下面の外周部に一定の高さの縁部33が設けられている。
【0020】
前記受光溝31は、導光板25の下面をLED24から発せられる光放射角(LED24の発光中心24aから上方に向けて放射状に広がる角度)に沿って切り込まれ、断面を三角形状に凹設して形成されたものである。図4は、前記受光溝31によって形成された受光突部27の断面形状を示したものである。この受光突部27は、円錐台形状をしており、底面がLED24の発光面と対向する平面受光部31aで、この平面受光部31aの外周から上方にテーパ状に傾斜した側面が傾斜受光部31bとなっている。前記平面受光部31aは、LED24の発光面と略同じ広さの円形面に形成される。また、傾斜受光面31bは、前記平面受光部31aの外周から放射状に広がりながら導光板25の厚みの略半分の深さに形成される。
【0021】
前記傾斜受光部31bの開き角Pは、図5に示すように、前記受光突部27を照射するのに十分な照射量が得られるLED24の放射角Qに等しいか、または、それ以上の開き角に設定するのが好ましい。図7に示したLEDの指向特性図からわかるように、放射角が広がるにしたがって相対輝度は低下し、70度で20%となり、90度ではゼロとなる。このことから、前記LED24によって発光正面方向に対して有効な照射量が得られる放射角Qは、本実施形態では相対輝度が20%以上確保可能な70度とした。なお、前記図7に示した指向特性図は、0度(発光中心)から90度までの相対輝度示したものであるため、本実施形態のLED24にあっては、放射角Qは2倍の140度となる。したがって、前記傾斜受光部31bの開き角Pは、140度を越えた144度に設定した。
【0022】
一方、前記平面受光部31aについては、図6に示すように、外径dを前記LED24の放射角Q内で投影される外径cに等しいか、または、それ以下に設定するのがLED24から放射される光の集中を避ける上で好ましい。本実施形態では、前記外径cが1.1mmに対して、外径dを1.0mm程度に設定した。なお、本実施形態では、平面受光部31aを平坦面としたが、梨地または波形等の凹凸面に表面加工することによって、発光中心部での集光性を弱めて前記傾斜受光部31bに沿った拡散効果を高めることができる。
【0023】
次に、前記受光突部27における受光及び導光作用について説明する。前記LED24の発光正面に位置する平面受光部31aは、LED24からの光放射量が最も多い。このため、前記平面受光部31aを集中的に照射するが、この平面受光部31aを前記LED24の放射角Q内に入るように小さくすることによって、前記傾斜受光部31bに回り込む光量が増える。これによって、前記平面受光部31aへの照射光量が制限され、逆に傾斜受光部31bでは照射量が増えることから、後述する導光溝32に向けて反射あるいは拡散効果が高まり、導光板25における輝度ムラを低減することができる。
【0024】
また、前記受光突部27を形成するために設けた受光溝31からは、図1及び図3に示したような導光溝32が形成される。この導光溝32は、前記受光溝31の外周部から前記縁部33や各導光領域25a,25b,25cの角部に向かって放射状に延ばして形成され、導光板25の下面を前記受光溝31と同じように断面が三角形状に切り込み形成される。本実施形態では、前記受光溝31及び導光溝32を図8(a)に示すような断面を三角形状にして、LED24から放射状に発せられる光の放射角に沿って受光させるようにした。これに対して、図8(b)に示すような断面が半円形状に形成しても同様な効果が得られる。特に、前記受光溝31及び導光溝32の断面を半円形状にした場合は、LED24から発せられる光の反射が抑えられることから、導光板25内に効率よく光を取り込むことができる。なお、前記受光溝31及び導光溝32は、導光板25の裏面側を切削することによって容易に成形することができる。
【0025】
前記受光溝31及び導光溝32は、あまり深く且つ鋭角に設定しすぎると導光板25の強度が弱くなるため、導光板25の厚みの1/2程度までに設定するのが好ましい。本実施形態では、厚みが2.55mmの導光板25に対して1.55mm程度に設定した。なお、前記導光溝部31の大きさや傾斜角は、搭載するLEDが有する指向特性や導光板の厚み等に応じて適宜設定することができる。
【0026】
本発明のバックライトユニット21は、前述した受光溝31及び導光溝32を設けた導光板25を備えることによって、LED24の発光中心24aから上方へ発せられる光は、平面受光部31aと傾斜受光部31bとに入射される。そして、前記平面受光部31aに入射された光は、そのまま導光板25内を上方に向かいながら拡散していく。一方の傾斜受光部31bに向けて入射された光は、その傾斜面に沿って導かれ受光溝31近辺に拡散される。これによって、LED24の発光中心部とその周辺部から導光板25全体に徐々に光を拡散されていくことができる。また、前記受光溝31を中心として放射状に広がる導光溝32を設けているため、導光板25の隅々にまで十分光を拡散させて全体を均一に発光させることができる。さらに、前記導光板25は、図1及び図2に示したように、枠体22内に嵌め込み形成されているため、LED24から発せられて導光溝32内を導光した光が枠体22の壁面での反射を繰り返す。このような光の反射作用の繰り返しによって、導光板25内をさらに明るく且つムラなく照明することができる。
【0027】
前記第1実施形態のバックライトユニット21では、導光溝32が受光溝31を中心とした一つの導光領域内で対角線上に形成したが、図9に示す第2実施形態のバックライトユニット41は、前記対角線上に形成された導光溝32の間に新たな導光溝34を追加形成した。このように、前記LED24から発せられる光を受けた受光溝31を中心にして、前記導光溝32,34を多く形成することで、導光板45の発光中心部とその周辺部の輝度差をさらに小さく抑えることができる。
【0028】
なお、本実施形態のバックライトユニットでは、導光板25をアクリル樹脂で形成したが、透光性や受光溝及び導光溝を形成するのに適した成形性を有するものであれば、上記アクリル樹脂以外にポリカーボネイト樹脂やポリスチレン樹脂等も用いることができる。
【0029】
また、光源となるLED24の配設数も3個構成に限らず、導光板のサイズや必要とされる光量に応じて適宜設定することができる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るバックライトユニットによれば、導光板の光入射面に光源からの放射方向に沿って凹設した受光溝を設けると共に、この受光溝を中心にして導光板面を放射状に広がる導光溝を複数設けたので、光源の真上近辺を頂点とした輝度分布を平坦化させることができるようになった。これによって、従来の導光板の直下に光源を配設しただけの構造のバックライトユニットにおいて生じていた発光中心部とその周辺部との間の輝度差を解消することができるようになった。
【0031】
また、前記受光溝及び導光溝は、成型あるいは切削によって容易且つ精度よく形成できるため、同一の光拡散特性を備えた導光板の量産化が可能である。
【0032】
また、前記受光溝及び導光溝の断面形状を三角形状又は半円形状の断面に切削加工することで容易に形成可能である。このため、光源の指向特性に合わせた導光作用を持たせた導光板が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のバックライトユニットを組み込んだ液晶表示装置の平面図である。
【図2】上記図1の液晶表示装置のA−A断面図である。
【図3】上記バックライトユニットの組立斜視図である。
【図4】上記バックライトユニットを構成する導光板の受光突部の要部断面図である。
【図5】傾斜受光部の開き角とLEDの光放射角との関係を示す図である。
【図6】平面受光部の外径サイズとLEDの光放射角との関係を示す図である。
【図7】一般的なLEDの指向特性を示す図である。
【図8】導光溝の形状例を示す断面図である。
【図9】第2実施形態のバックライトユニットの組立斜視図である。
【図10】従来のバックライトユニットを組み込んだ液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
21,41 バックライトユニット
24 LED(光源)
25,45 導光板
27 受光突部
28a 光入射面
28b 光出射面
30 回路基板
31 受光溝
31a 平面受光部
31b 傾斜受光部
32,34 導光溝
Claims (7)
- 互いに対向する光入射面と光出射面とを有し、光拡散剤若しくは白色着色剤を混入した導光板と、前記光入射面の直下に発光面を上に向けて配設される少なくとも一以上の光源とを備えたバックライトユニットにおいて、前記導光板は、前記発光面と対向する光入射面に前記光源の放射方向に沿ってテーパ状に凹設した受光溝と、この受光溝を中心にして放射状に延びる複数の導光溝を設けたことを特徴とするバックライトユニット。
- 前記受光溝及び導光溝は、断面が三角形状又は半円形状に形成される請求項1記載のバックライトユニット。
- 前記導光溝は、導光板の角部方向に向かって延びる請求項1記載のバックライトユニット。
- 前記光源と対向する光入射面には、前記導光溝によって、発光面に対向する平面受光部とこの平面受光部の外周から上方にテーパ状に傾斜した傾斜受光部とからなる受光突部が形成される請求項1記載のバックライトユニット。
- 前記平面受光部の外形形状は、前記光源より放射される必要な光射量に相当する放射角度の光が前記平面受光部に相当する位置に投影される投影形状の外形形状に等しいか、または小さく設定される請求項4記載のバックライトユニット。
- 前記傾斜受光部の傾斜角は、前記光源より前記受光突部に向かう放射角度に等しいか、または大きな角度に設定される請求項4記載のバックライトユニット。
- 前記平面受光部の表面に光拡散加工が施される請求項4又は5記載のバックライトユニット。
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