JP2005340829A

JP2005340829A - プレーナー型光源装置

Info

Publication number: JP2005340829A
Application number: JP2005152947A
Authority: JP
Inventors: Yi-Ming Chen; 怡名陳; Chou-Chih Yin; 壽志殷; Jun-Chung Chen; 俊昌陳; Chia-Liang Hsu; 嘉良許; Chia-Fen Tsai; 嘉芬蔡; Meikun Sha; 明勳謝
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2005-12-08
Also published as: DE102005024084B4; US7220041B2; DE102005024084A1; TW200538815A; US20050276068A1; TWI314232B; KR100682483B1; KR20060049457A

Abstract

【課題】本発明は、プレーナー型光源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】少なくとも２つの発光素子からなる光生成装置と、混合した線形の光を生成するように光生成装置から生成した光を混合するための光混合装置と、プレーナー光を生成するように混合した光を受けるための光散乱部分を含むプレーナー型光生成装置とからなることを特徴とするプレーナー型光源装置が開示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレーナー型光源装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は他のフラットディスプレイ装置は非自己発光ディスプレイであり、ここでのバックライトモジュールは、エリアライトを生成するために含まれる。バックライトモジュールは、トップビュータイプとサイドビュータイプの２つのタイプに分類される。ＬＣＤの従来のトップビュー型バックライトモジュールは、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）、ディフューザ、プリズムシート等を含む。ＬＣＤにとって適切なプレーナー光源を提供するための光を均一に分配するために、光源間の距離並びに光源とディフューザとプリズムシートとの間の距離は、不均一な照明を回避するように正確に制御されるべきである。上述したトップビュー型バックライトモジュールの構成要素の他に、ＬＣＤの従来のサイドビュー型バックライトモジュールはさらに、光を分散するための光ガイドプレートを含む。しかしながら、これでは不均一な照明の問題を解消することはできない。さらに、２タイプのバックライトモジュールは複雑であり、高い製造コストが問題となる。

上述の問題を克服するために、開示されているサイドビュー型発光ダイオードは、発光ダイオードパッケージとレンズを含む（例えば、特許文献１参照）。光ガイドプレートが光を導く前に、プレーナー型サイドビュー光となるように、レンズはＬＥＤパッケージから放射された光を導く。しかしながら、サイドビュー発光ダイオードは複雑であり、製造コストが問題である。

開示されたバックライトモジュールは、複数の線形光源（管など）又は複数の点光源（発光ダイオードなど）と、光ガイドプレートと、光マルチプレーヤーフィルム（ディフューザ及びプリズムシートなど）を含む（例えば、特許文献２参照）。光ガイドは、管の収容のための複数の溝を光ガイドの底部に含み、内部の全反射により管から光ガイドプレートを通して放射された光を拡散するための溝に対応する複数の切り込みを光ガイドの上部に含む。しかしながら、上記のバックライトモジュールは、単に、単色光源のために利用することができる。バックライト源の白色光が異なる色（例えば、赤、緑及び青の発光ダイオード）の点光源を混合することによって形成される場合、バックライトモジュールのバックライト源は、不均一な色の混合の問題又は部分的な集束問題を引き起こす。また、未だに、製造コスト及び組立の困難さは問題である。
台湾特許公開第５４１７２６号台湾特許公開第５７５７２２号

本発明は、プレーナー型光源装置を提供することを目的とする。

本発明によると、プレーナー型光源装置は、異なる光の色を生成するための少なくとも２つの発光素子を含む光生成装置と、混合した線形の光を生成するように光生成装置からの光を混合するための光混合装置と、混合した光を受け取り、プレーナー光を発生するための光散乱部分を含むプレーナー型光生成装置とから成ることを特徴とする。

本発明の上記及び他の目的は、添付図と共に好ましい実施態様の下記の詳細な記載により、当業者に理解できる。

第一の実施態様
図１を参照するに、プレーナー型光源装置１は、赤光、緑光及び青光を発光できる発光素子を有する光生成装置１０と、混合した線形の光を生成するように光生成装置１０から生成した光を混合するための光混合装置１１と、プレーナー型光生成装置１２とから成り、プレーナー型光生成装置１２の底部は弓形表面と成し、かつ、光の混合効率を高めるように底部に放射される光を反射するための反射層１２１を装置１２の底部に含む。プレーナー型光源装置１２はまた、プレーナー光を生成するように混合した線形の光を受けるための光散乱部分１３を装置１２の上部に含む。光散乱部分１３は溝である。溝の形状は、Ｖ字型、Ｕ字型、波型及び他の代替形状から構成されるプロファイル群から選択される。図１では、光散乱部分１３の形状はＶ字型の溝である。光混合装置１１からの光が光散乱部分１３に衝突すると、溝の反対側の物質が比較的希薄な媒体（空気など）なので、光は特定の角度で内部の全反射（ＴＩＲ）を達成する。例えば、溝がＶ字型で角度がθで、光混合装置１１の臨界角がθｃなので、θ＜２ｘ（９０−θｃ）の場合に光は内部の全反射（ＴＩＲ）を達成する。同様に、光はＵ字型及び波型の両溝において特定の角度でＴＩＲを達成する。追加として、反射層１３１は光の散乱効率を増強するためにＶ字型の溝で形成できる。

図２を参照するに、光生成装置１０は発光素子１０１、１０２及び１０３を含む。光混合装置１１は光散乱部分１１１、１１２及び１１３を含み、光散乱部分の総計は発光素子の総計に等しい。図３を参照するに、光散乱部分１１１、１１２及び１１３はＶ字型の溝であり、Ｕ字型、波型及び他の代替となる形状から構成される群から選択できる。上記の光散乱部分１３の原理と同様に、光生成装置１０からの光が光散乱部分１１１、１１２及び１１３に衝突するにつれて、光混合装置１１の２つの側面に拡散するように、光は光散乱部分を通過できる。したがって、各光生成装置からの光は、光を混合する目的を達成するために混合できる。光散乱部分１１１、１１２、１１３のＶ字型の溝と光散乱部分１３のＶ字型の溝は互いに平行ではないように配置され、さらに好ましい配置は、プレーナー型光生成装置１２から均一でプレーナー光を生成するように、光散乱部分１１１、１１２、１１３のＶ字型の溝は光散乱部分１３のＶ字型の溝と直交することを特徴とする。

第二の実施態様
図４を参照するに、プレーナー型光源装置２は、光生成装置１０と、混合した線形の光を生成するために光生成装置１０からの光を混合するための光混合装置２１と、プレーナー型光生成装置２２とから成る。プレーナー型光生成装置２２の上部は、２つの傾斜した平面（外側から内側に向かって傾斜している）と、プレーナー光を生成するように混合した線形の光を受けるための光散乱部分２３とから構成される。加えて、プレーナー型光生成装置２２は、光混合効率を改善するように、プレーナー型光生成装置２２に向かって光を反射して戻すための反射層を装置２２の底部に含む。光散乱部分２３は溝の形態となる。溝の形状は、Ｖ字型、Ｕ字型、波型及び他の代替形状から構成される群から選択できる。図４では、光散乱部分２３の形状はＶ字型の溝である。加えて、反射層２３１は、光散乱効率を増強するようにＶ字型の溝に形成できる。

図５を参照するに、光混合装置２１は光散乱部分２１１、２１２及び２１３を含み、それらの各光散乱部分はコーン形状である。光散乱部分の総計は、光生成装置の総計に等しい。光生成装置１０からの光が光散乱部分に衝突するにつれて、光混合装置２１の２つの側面に拡散するように、光は光散乱部分を通過できる。したがって、各光生成装置からの光は、光を混合する目的を達成するために混合できる。

第三の実施態様
図６を参照するに、プレーナー型光源装置３は、光生成装置１０と、混合した線形の光を生成するために光生成装置１０からの光を混合するための光混合装置３１と、プレーナー型光生成装置３２とから成る。プレーナー型光生成装置３２の上部は、２つの傾斜した平面（外側から内側に向かって傾斜している）と、プレーナー光を生成するように混合した光を受けるための光散乱部分３３とから構成される。プレーナー型光生成装置３２の底部の形状は弓形表面である。加えて、プレーナー型光生成装置３２は、光混合効率を改善するように、プレーナー型光生成装置３２に向かって光を反射して戻すための反射層を装置３２の底部に含む。さらに、反射層３３１は、光散乱効率を増強するように光散乱部分３３に形成できる。

図７を参照するに、光が光混合装置３１に空気によって移動するにつれて光の散逸を減少するように、光生成装置１０は光混合装置３１に埋め込むことができる。

光混合効率を高めるために、つまり、光混合効率を改善するように、反射層は、光がプレーナー型光生成装置から光混合装置に戻って反射するための上記の実施態様の光混合装置の周りに配置できる。同様に、反射層はさらに、光を光混合装置に導くための光生成装置の底部で形成できる。反射層の形状はＵ字型の窪みとなり、さらに、反射層の効率を改善できる。

前述の実施態様において、光源装置１０は、発光ダイオード、蛍光灯、白熱灯、又はハロゲンバルブを含む任意のタイプの光源となる。光源装置は、異なる色の光を生成することができる、少なくとも２つの発光素子又は２つの発光素子を含む。光生成装置は、一定の光を生成するために周期的に又は群で配置できる。

反射層は金属層、鏡表面層となるか、又は光を反射できるように他の装置から選択できるか、若しくは、表面処理によって加工処理できる。光混合装置は、アクリル樹脂、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、シリコン及び他の代替物質から構成される群から選択される物質となる。プレーナー型光生成装置及び光混合プレートは、光混合装置と同様の物質を使用できる。熱散逸装置は、光生成装置の外側に配置できる。本発明のプレーナー型光源装置は大規模ＬＣＤに適用可能なので，大規模ＬＣＤで使用するためのアレイを形成するために複数のプレーナー型光源装置を組み合わせできる。

本装置及び方法の様々な修正及び変形が本発明の趣旨及び範囲内であることを当業者は容易に理解する。したがって、上記の開示は、単に、請求項の範囲によって制限されるように解釈されるべきである。

本発明と一致するプレーナー型光源装置の好ましい実施態様を示す図である。図１に示される光源装置とプレーナー光源の光混合装置の断面図である。図１に示される光混合装置の概略図である。本発明と一致するプレーナー型光源装置の好ましい実施態様を示す図である。図４に示される光源装置と光混合装置の断面図である。本発明と一致するプレーナー型光源装置の好ましい実施態様を示す図である。図６に示される光源装置と光混合装置の断面図である。

符号の説明

１プレーナー型光源装置
１０光生成装置
１１光混合装置
１２プレーナー型光生成装置
１３光散乱部分
１２１反射層
１３１反射層
１０１発光素子
１０２発光素子
１０３発光素子
１１１光散乱部分
１１２光散乱部分
１１３光散乱部分
２プレーナー型光源装置
２１光混合装置
２２プレーナー型光生成装置
２３光散乱部分
２３１反射層
２１１光散乱部分
２１２光散乱部分
２１３光散乱部分
３プレーナー型光源装置
３１光混合装置
３２プレーナー型光生成装置
３３光散乱部分
３２１反射層
３３１反射層
３１１光散乱部分
３１２光散乱部分
３１３光散乱部分

Claims

少なくとも２つの発光素子を含む光生成装置と、
混合した線形の光を生成するように前記光生成装置からの光を混合するための光混合装置と、
プレーナー光を生成するための前記混合した線形の光を受けるための光散乱部分を含むプレーナー型光生成装置とから成ることを特徴とするプレーナー型光源装置。
前記光生成装置は点光源であることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記光混合装置は複数の光散乱部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記光散乱部分の総計は前記発光素子の総計と等しいことを特徴とする請求項３に記載のプレーナー型光源装置。
前記光混合装置の前記光散乱部分の各々は溝であることを特徴とする請求項３に記載のプレーナー型光源装置。
前記溝の形状は、Ｖ字型、Ｕ字型、波型及び他の代替形状から構成される群から選択されることを特徴とする請求項５に記載のプレーナー型光源装置。
前記光分散エリアはコーン状の窪みであることを特徴とする請求項３に記載のプレーナー型光源装置。
前記光混合装置の側面の側は印刷された分配パターンの形態であることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記光散乱部分は溝の形状であることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記溝の形状は、Ｖ字型、Ｕ字型、波型及び他の代替形状から構成される群から選択されることを特徴とする請求項９に記載のプレーナー型光源装置。
前記光混合装置の前記光散乱部分は、前記プレーナー型光生成装置の前記光散乱部分と直交することを特徴とする請求項３に記載のプレーナー型光源装置。
前記混合光の光移動方向を制限するための前記プレーナー型光源装置のまわりに配置された反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記プレーナー型光生成装置の前記光散乱部分の反射層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記反射層は、金属層、鏡表面、又は光を反射できる他の装置若しくは熱処理表面の形態であることを特徴とする請求項１３に記載のプレーナー型光源装置。
放射装置は熱散逸のための前記光源装置の外側に提供されることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記反射層は前記光混合装置のまわりに形成されることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記反射層は、金属層、プレーナー型鏡、又は光の反射が可能な他の装置であることを特徴とする請求項１６に記載のプレーナー型光源装置。
前記プレーナー型光生成装置の底部は弓形表面の形状であることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記弓形表面は反射層であることを特徴とする請求項１８に記載のプレーナー型光源装置。
前記反射層は、金属表面、鏡表面、又は光を反射できる他の装置若しくは熱処理表面の形態であることを特徴とする請求項１９に記載のプレーナー型光源装置。
前記光生成装置の２つの発光素子は、異なる色の前記光を生成することを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記光生成装置は反射表面を含むことを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記反射表面は、金属表面、鏡表面、又は光を反射できる他の装置若しくは熱処理表面の形態であることを特徴とする請求項２２に記載のプレーナー型光源装置。
前記光生成装置は、前記光混合装置に埋め込まれることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記光混合装置は、アクリル樹脂、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、シリコン及び他の代替物質から構成される群から選択される少なくとも一つの物質で成ることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記プレーナー型光生成装置は、アクリル樹脂、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、シリコン及び他の代替物質から構成される群から選択される少なくとも一つの物質で成ることを特徴とする請求項１に記載のプレーナー型光源装置。
前記光混合装置は、アクリル樹脂、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ、ＰＣ、ポリエーテルイミド、フルオロカーボンポリマー、シリコン及び他の代替物質から構成される群から選択される少なくとも一つの物質で成ることを特徴とする請求項４に記載のプレーナー型光源装置。