JP2006148132A - 側発光デバイス及びそれを光源として使用するバックライトユニット、並びにそれを採用した液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 側発光デバイス及びそれを光源として使用するバックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置を提供する。
【解決手段】 光を発生させる発光デバイスと、発光デバイス側から入射された光を側方向に進める側面放出器と、を備え、側面放出器は、発光デバイス側からその側面放出器の内部に入射された光を反射させる第１反射面と、その側面放出器の発光デバイスが結合される側に形成されて第１反射面で反射された後に進む一部の第１光を側方向に反射させる第２反射面と、第１反射面で反射された直後に進む第２光及び第２反射面に入射された後に反射されて進む第１光を屈折透過させて側方向に進める屈折透過面とを備える。
【選択図】 図３

Description

本発明は、側発光デバイス及びそれを光源として使用するバックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置に関する。

平板表示装置のうち一つである液晶表示装置は、それ自体が発光して画像を形成できず、外部から光が入射されて画像を形成する受光型表示装置である。バックライトユニットは、このような液晶表示装置の背面に設置されて光を照射する。

バックライトユニットは、光源の配置形態によって液晶表示装置の直下に設置された複数の光源からの光を液晶パネルに照射する直下発光型と、導光板（ＬＧＰ）の側壁に設置された光源からの光を液晶パネルに伝達するエッジ発光型とに大別されうる。

直下発光型バックライトユニットには、点光源としてランバーチアンの光が出射される発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用できる。ＬＥＤから出射された光が拡散板によって拡散されて液晶パネルに照射されるとき、そのＬＥＤのカラー光が拡散板上で直ぐ見られなくするには、ＬＥＤから出射された光を若干側方向に進めて拡散板に入射させうる側発光ＬＥＤが要求される。

特許文献１は、側発光ＬＥＤについて開示する。前記特許文献１には、ＬＥＤ接合部から出射された光を側面放出器というデバイスによって側面に光が出射するように設計された側発光ＬＥＤが開示されている。

前記特許文献１に開示された従来の側面放出器は、全反射を起こす部分と屈折を起こす部分とに分けられている。すなわち、前記特許文献１に開示された従来の側面放出器は、中心軸に対して傾いた漏斗状の反射面と、前記反射面で反射されて入射される光を屈折透過させるように中心軸に対して傾いた第１屈折面と、底面から第１屈折面まで連結された凸状または鋸の歯状の第２屈折面とからなる。

しかし、側面放出器の鋸の歯状の側面部分は、加工が難しいため、実際製品は、図１に示した構造に作られる。図１の側面放出器構造も前記特許文献１に開示されている。

図１を参照するに、従来の側面放出器１は、中心軸ｃ’に対して傾いた漏斗状の反射面３と、前記反射面３で反射されて入射される光を屈折透過させるように中心軸ｃ’に対して傾いた第１屈折面５と、底面９から第１屈折面５まで連結された凸状の第２屈折面７と、からなる。

ＬＥＤ（図示せず）側から側面放出器１の内部に入射されて反射面３側に進む光はその反射面３で反射されて第１屈折面５に向かい、この第１屈折面５を透過して概略的に側方向に進む。また、ＬＥＤ側から側面放出器１の内部に入射されて凸状の第２屈折面７に入射された光は、その第２屈折面７を透過して概略的に側方向に進む。

しかし、前記のような従来の側発光ＬＥＤは、側面放出器の側面が球形に処理されることによって、図２に示したように、全ての光が水平線に平行に出射されず、水平線から上方に１０°ほどの角度を有して進む光度が最も強くなる。

図２は、図１に示したような従来の側発光ＬＥＤの側面放出器１から出射される光度分布を概略的に示す図である。図２に示したように、図１の従来の側発光ＬＥＤの側面放出器１では、水平線から上方に約１０°ほどの角度を有して進む光度が最も強い。

したがって、光が広く拡散されて初めてバックライトユニットの厚さを薄くしつつも、均一な輝度の画面を構成できるが、従来の側発光ＬＥＤによっては、そのような要求を満足し難い。

また、前記した従来の側発光ＬＥＤは、第１及び第２屈折面５，７及び反射面３を備え、第２屈折面７が曲面状の複雑な構造を有するので、製作が難しいという短所がある。
米国特許第６,６７９,６２１号明細書 日本特許公開２００４−０８８００７号公報 米国特許第６，４７３，５５４号明細書

本発明は、前記のような点を勘案して案出されたものであって、バックライトユニットに適用するとき、光をさらに広く拡散させてバックライトユニットの厚さを薄くすることが可能であり、製作が容易な側発光デバイス及びそれを光源として使用するバックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するための本発明による側発光デバイスは、光を発生させる発光デバイスと、前記発光デバイス側から入射された光を側方向に進める側面放出器とを備え、前記側面放出器は、前記発光デバイス側からその側面放出器の内部に入射された光を反射させる第１反射面と、その側面放出器の前記発光デバイスが結合される側に形成され、前記第１反射面で反射された後に進む一部光を側方向に反射させる第２反射面と、前記第１反射面で反射された直後に進む光と前記第２反射面に入射された後に反射されて進む光とを屈折透過させて側方向に進める屈折透過面とを備えることを特徴とする。

前記第１及び第２反射面のうち少なくとも一つは、反射コーティング面でありうる。

前記第１反射面は、全体的には入射光をその側発光デバイスの中心軸から遠ざかる方向に反射させるように前記中心軸を中心とした円錘状の面でありうる。

前記第２反射面は、その側発光デバイスの中心軸に遠ざかるほど前記第１反射面との間隔が遠ざかる円錘形の面でありうる。

前記第１及び第２反射面は、その側発光デバイスの中心軸に垂直である軸に対して相互逆方向に傾いた面でありうる。

このとき、前記第１及び第２反射面それぞれは、その側発光デバイスの中心軸を中心とした対称面でありうる。

また、前記第２反射面は、第１反射面より傾斜が緩慢に形成されうる。

前記第２反射面は、平面でもある。

前記屈折透過面は、その側発光デバイスの中心軸に平行していない面でありうる。

前記目的を達成するための本発明によるバックライトユニットは、ベースプレートにアレイとして配置され、前述した特徴のうち少なくとも何れか一つを備える側発光デバイスと、前記側発光デバイスの下方に位置して入射光を拡散反射させる反射拡散板と、前記側発光デバイスの上方に位置して入射光を拡散透過させる第１透過拡散板とを備えることを特徴とする。

側発光デバイスアレイは、Ｒ、Ｇ、Ｂ色光を出射する側発光デバイスを交互に配置した構造であるか、または白色光を出射する側発光デバイスを配置した構造でありうる。

本発明によるバックライトユニットは、光学プレートと、前記側発光デバイスを通過して上方に直ぐ出射される光を反射させるように、前記光学プレートの一面に形成された複数の反射ミラーとをさらに備えうる。

前記光学プレートは、透明ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）及び第２透過拡散板のうち何れか一つでありうる。

本発明によるバックライトユニットは、前記第１透過拡散板から出射される光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム及び偏光効率を高めるための偏光向上フィルムのうち少なくとも何れか一つをさらに備えうる。

前記目的を達成するための本発明による液晶表示装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する前記したバックライトユニットとを備えることを特徴とする。

本発明による側発光デバイスは、ほとんどの光を側方向に送れるので、それを直下型バックライトユニットに光源として適用するとき、光をさらによく混合させうる。また、本発明の側発光デバイスは、その構造が簡単であるので、製作性が優秀である。

したがって、本発明の側発光デバイスを点光源として使用したバックライトユニットは、そのバックライトユニットの全面にわたって均一な強度分布の良質の光が得られ、その厚さを従来に比べて薄くできる。そして、そのようなバックライトユニットを適用した液晶表示装置、例えば、ＬＣＤ ＴＶは、全画面の輝度が均一な良質の画像を具現できる。

また、本発明の側発光デバイスは、簡単な構造を有して製作性に優れるので、それを採用したバックライトユニット、並びに液晶表示装置の製造コストを低めるのに大きく寄与できる。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明による側発光デバイス及びそれを光源として使用するバックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図３は、本発明の望ましい一実施形態による側発光デバイス１０の側面図を概略的に示し、図４Ａ及び図４Ｂは、図３の側面放出器５０を上方及び下方から見た斜視図である。

図を参照するに、本発明による側発光デバイス１０は、光を発生させる発光デバイス３０と、発光デバイス３０側から入射された光を側方向に進める側面放出器５０とを備えて構成される。

ここで、発光デバイス３０から出射された光の主進行方向は、実質的に本発明による側発光デバイス１０の中心軸Ｃに該当し、水平軸は、前記中心軸Ｃに垂直である軸を意味するが、前記側方向は、水平軸に平行またはそれに近接した方向を称す。ここで、前記中心軸Ｃは、後述するＬＥＤ ３１チップ及び側面放出器５０の中心を横切る軸を称す。

発光デバイス３０は、光を発生させるＬＥＤ ３１チップを備え、このＬＥＤ ３１チップがベース３５に配置された状態で側面放出器５０と結合される。ＬＥＤ ３１チップは、ランバーチアン光を出射する。

このとき、ＬＥＤ ３１チップと側面放出器５０との間は、密着されることが望ましい。このように、ＬＥＤ ３１チップと側面放出器５０との間を密着させることによって、ＬＥＤ ３１チップから発生して側面放出器５０内に入る光量を極大化させうる。

側面放出器５０は、透明材質、例えば、透明プラスチック材質からなる透明本体５１を有する。側面放出器５０は、入射光を反射させる第１及び第２反射面５３，５７と、第１及び第２反射面５３，５７で反射されて入射される光を屈折透過させて側方向に進める屈折透過面５５とを備える。側面放出器５０の内部に入射される光の範囲は、第２反射面５７の中央に位置した入射領域５４によって制限される。この入射領域５４は、側発光デバイス１０の中心軸Ｃ上に位置して所定サイズを有する。

第１及び第２反射面５３，５７及び屈折透過面５５は、透明本体５１上の面である。

第１反射面５３は、発光デバイス３０側から側面放出器５０の内部に入射された光を反射させる。図３に示した位置に対して相対的に表現して、発光デバイス３０が側面放出器５０の下方に位置するとするとき、第１反射面５３は、側面放出器５０の上面に該当する。第１反射面５３は、全体的には入射光を前記中心軸Ｃから遠ざかる方向に反射させるように、前記中心軸Ｃを中心とした円錘形の面であることが望ましい。さらに具体的に、第１反射面５３は、水平軸に対して上方に傾いた円錘形の面でありうる。このとき、第１反射面５３は、平面または凹状の曲面形態でありうる。第１反射面５３は、入射される光を反射させうるように、側面放出器５０の上面に反射コーティングすることによって得られる面である。

発光デバイス３０側から側面放出器５０の第１反射面５３に入射される光のうち、相対的に小さな入射角で入射される光は、第１反射面５３で反射されて下方に進む。また、前記入射光のうち相対的に大きい入射角で第１反射面５３に入射される光は、第１反射面５３で反射された直後に屈折透過面５５側に進む。

ここで、相対的に小さな入射角で入射される光は、概略的に発光デバイス３０側から側面放出器５０に入射される光のうち、相対的に中心軸Ｃに近い領域に入射される光に該当する。また、相対的に大きい入射角で第１反射面５３に入射される光は、概略的に発光デバイス３０側から相対的に中心軸Ｃから遠い領域に入射される光に該当する。

第２反射面５７は、第１反射面５３で反射されてその下方に進む光を反射させて屈折透過面５５を通じて出射させるためのものであって、透明本体５１の第１反射面５３と反対側に設けられる。すなわち、第２反射面５７は、側面放出器５０の発光デバイス３０が結合される側に形成される。

第２反射面５７は、第１反射面５３と同様に、側面放出器５０の底面に反射コーティングすることによって得られる面でありうる。他の例として、第２反射面５７は、内部全反射面となるように形成されてもよい。これは、第１反射面５３で反射されて第２反射面５７に入射される光の入射角が図３に示した光路ｌ_１の例示から分かるように、内部全反射条件を満足できるほどに大きい角度となりうるためである。

第２反射面５７は、それから反射された光を屈折透過面５５側に進めるように、その側発光デバイス１０の中心軸Ｃから遠ざかるほど第１反射面５３との間隔が広くなる円錘形の面でありうる。さらに具体的に、第２反射面５７は、水平軸に対して下方に傾いた円錘形の面でありうる。すなわち、第１及び第２反射面５３，５７は、その側発光デバイス１０の中心軸Ｃに垂直である水平軸に対して相互逆方向に傾いた面であり、第１及び第２反射面５３，５７それぞれは、その側発光デバイス１０の中心軸Ｃを中心とした対称面でありうる。このとき、第２反射面５７は、図３に示したように、第１反射面５３より傾斜が緩慢に形成されうる。

屈折透過面５５は、側面放出器５０の側面に該当するものであって、入射光を屈折透過させて側方向に進める。屈折透過面５５に入射される光は、第１反射面５３で反射された直後に進む光及び第１反射面５３で反射されて第２反射面５７に入射されて進む光となる。

屈折透過面５５は、側発光デバイス１０の中心軸Ｃに平行でなく、すなわち、前記中心軸Ｃに対して＋方向または−方向に若干チルトされるように形成されることが望ましい。この屈折透過面５５が中心軸Ｃに対してなす角度は、側面放出器５０から出射される光の可能な多くの量が側方向に進んで、光を所望するほど広く拡散させうる限度内で多様に設計されうる。このように、屈折透過面５５を中心軸Ｃに対して平行でなく形成する場合、その側面放出器５０のための金型製造をさらに容易にできるという利点がある。その代案として、屈折透過面５５は、側発光デバイス１０の中心軸Ｃに平行に形成されてもよい。

第１及び第２反射面５３，５７及び屈折透過面５５それぞれは、側面放出器５０が発光デバイス３０側から入射される光を均一な分布で側方向に進めるように、中心軸Ｃに対する対称面であることが望ましい。

一方、第２反射面５７の中心部に位置した面には、発光デバイス３０と側面放出器５０との結合部としての役割を行う突出部５２がさらに備えられうる。突出部５２は、入射領域５４と共に発光デバイス３０側から入射される光の範囲を制限する。突出部５２は、入射領域５４に対して下方に所定厚さほど延びている。

突出部５２を備えることによって、側面放出器５０の全体厚さを厚くせずとも、発光デバイス３０側から側面放出器５０の第１反射面５３に入射される光の範囲を広くでき、これにより、光をさらに広く拡散させうる。その理由は、次の通りである。

すなわち、ＬＥＤ ３１チップから出射される光は、四方に広がるので、第１反射面５３に入射される光の範囲を広くするには、ＬＥＤ ３１チップと第１反射面５３との間には、所定の離隔距離が要求される。

突出部５２がない場合には、光が第１反射面５３に所望の広い範囲に入射させるために、ＬＥＤ ３１チップと第１反射面５３との間の最短距離を、突出部５２がある場合に比べて最小限突出部５２の厚さほど大きくせねばならない。図３の場合には、ＬＥＤ ３１チップが入射領域５４に近接しており、入射領域５４と第２反射面５７とは、同一平面に形成されている。したがって、光を第１反射面５３に所望の広い範囲に入射しようとすれば、入射領域５４と第１反射面５３との間の厚さを厚くせねばならず、それは、側面放出器５０の全体厚さを厚くする結果をもたらす。

しかし、前記のように、突出部５２を備える場合には、第２反射面５７が図３及び図４Ｂに示したように、水平軸に対して下方に傾いた構造であるので、円錘状の第２反射面５７がなす空間内に突出部５２を形成できるので、側面放出器５０の全体厚さを薄くしつつも、光を十分に広い範囲で第１反射面５３に入射させうる。

図５は、本発明の他の実施形態による側発光デバイス１０’の断面図である。

図３及び図４Ｂでは、第２反射面５７が水平軸に対して下方に傾いた円錘状の面であり、突出部５２をさらに備える場合を示すが、本発明の他の実施形態による側発光デバイス１０’において、側面放出器５０’は、図５に示したように、その側発光デバイス１０’の中心軸Ｃに対して垂直である平面状の第２反射面７７を備えてもよい。この場合、図５に示したように、前述した突出部５２は、なくてもよい。この場合にも、第２反射面７７は、第１反射面５３’で反射されてその下方に進む光を反射させて屈折透過面５５’を通じて出射させる。第２反射面７７は、図３の第２反射面５７と同様に、側面放出器５０’の底面に反射コーティングすることによって得られるか、または内部全反射面となるように形成されうる。それは、前記実施形態の場合と同様に、第１反射面５３’で反射されて第２反射面７７に入射される光の入射角が、図５に示した光路ｌ_２の例示から分かるように、内部全反射条件を満足できるほどに大きい角度となりうるためである。
前記のように構成された本発明による側発光デバイス１０または１０’は、ほとんどの光を側方向、すなわち、水平軸方向に進めうる。

したがって、それをバックライトユニットに点光源として使用するとき、光をさらに広く拡散させ、バックライトユニットの厚さを薄くするのに寄与できる。

また、前述したような本発明による側発光デバイス１０または１０’は、第１反射面５３または５３’及び第２反射面５７または７７及び中心軸Ｃにほぼ平行な屈折透過面５５または５５’のみを有する簡単な構造の側面放出器５０または５０’を備えるので、製作性が容易である。

図６は、それぞれ図３及び図４Ｂを参照して説明した本発明の側発光デバイス１０の側面放出器５０から出射される光度分布を示す図である。図６に示したように、本発明による側発光デバイス１０は、水平軸にほぼ平行な側方向に進む光度が最も強く、ほとんどの光が水平軸にほぼ平行に側方向に進むことが分かる。

図６を、図１に示したような従来の側発光ＬＥＤの側面放出器１から出射される光度分布を概略的に示す図２と比較すれば、従来の側発光ＬＥＤの側面放出器１では、水平軸に対して上方に約１０°ほどの角度で進む光度が最も強い一方、本願発明の側面放出器５０では、水平軸方向に進む光度が最も強いということが分かる。

したがって、従来の側発光ＬＥＤをバックライトユニットに適用すれば、光源上に透過拡散板を配置する直下発光型バックライトユニットの構造上、従来の側発光ＬＥＤと透過拡散板との間の間隔を大きくしない限り、光を十分に拡散させ難い。したがって、このような従来の側発光ＬＥＤをバックライトユニットに適用する場合には、均一な輝度分布の画面が得られるようにすれば、バックライトユニットの厚さが非常に厚くなりうる。

一方、本発明による側発光デバイス１０または１０’をバックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置に適用すれば、光を十分に広く拡散させられ、バックライトユニットの厚さを十分に薄くしつつも、均一な輝度分布の画面が得られる。

図７は、本発明による側発光デバイス１０または１０’を２次元アレイとして配置したバックライトユニット１００の一実施形態を概略的に示す。図７を参照するに、本発明の一実施形態によるバックライトユニット１００は、ベースプレート１０１にアレイとして配置された複数の側発光デバイス１０または１０’と、側発光デバイス１０または１０’の下方に位置して側発光デバイス１０または１０’から照射される光を拡散反射させる反射拡散板１１０と、側発光デバイス１０または１０’の上方に位置して入射光を拡散透過させる透過拡散板１４０とを備える。

ベースプレート１０１は、複数の側発光デバイス１０または１０’をアレイとして設置するための基板としての役割を行う。このベースプレート１０１は、側発光デバイス１０または１０’の駆動のための印刷回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）でありうる。ここで、側発光デバイス１０または１０’の駆動のためのＰＣＢをベースプレート１０１と別途に備えてもよい。

側発光デバイス１０または１０’としては、図３ないし図６を参照して説明した本発明による側発光デバイスを備え、その下方に位置したＬＥＤ ３１チップから出射されたランバーチアン光のほとんどを側面放出器５０または５０’によって側方向に出射させる。

このとき、複数の側発光デバイス１０または１０’アレイは、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ色光をそれぞれ出射する側発光デバイスを交互に配置した構造でありうる。この場合には、側発光デバイス１０または１０’に、それぞれＲ、ＧまたはＢ色光を発生させるＬＥＤ ３１チップが使われる。

このとき、側発光デバイス１０または１０’は、ベースプレート１０１に２次元アレイをなすように配置されて複数のラインを構成するが、各ライン上に配置される各色光別の側発光デバイスは、それから出射される各色光の光量を考慮して、色光別の数を相互異ならせる。

Ｒ、Ｇ、Ｂ用のＬＥＤチップから出射されるＲ、Ｇ、Ｂ色光量は、差があり、現在は、Ｇ ＬＥＤの出射光量が他のＲ、Ｂ ＬＥＤに比べて小さい。したがって、それを考慮して、例えば、各ライン上にＲ、Ｂ用の発光デバイスユニットは、同じ数で配置し、Ｇ発光デバイスユニットは、それより２倍となるように配置できる。各ライン上で、Ｒ、Ｇ、Ｂ用の発光デバイスユニットの配置順序は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｇ、ＢまたはＢ、Ｇ、Ｇ、Ｒ順序となりうる。

その代案として、側発光デバイス１０または１０’は、何れも白色光を出射するように設けられうる。この場合には、複数の側発光デバイス１０または１０’にそれぞれ白色光を発生させるＬＥＤチップが使われる。

前記のように、複数の側発光デバイス１０または１０’アレイを、Ｒ、Ｇ、Ｂ色光を発生させるＬＥＤチップを使用して色光別の側発光デバイスを交互に配置した構造に形成するか、または白色光を発生させるＬＥＤチップを使用する側発光デバイスを備える場合、このようなバックライトユニットを適用した液晶表示装置は、カラー画像を表示できる。

一方、反射拡散板１１０は、入射光を拡散反射させて上方に進める。

反射拡散板１１０は、側発光デバイス１０または１０’の下方に位置するように、ベースプレート１０１上に位置する。このために、反射拡散板１１０に複数の側発光デバイス１０または１０’を通過させうる複数の孔を形成し、反射拡散板１１０は、この孔に側発光デバイス１０または１０’が挿し込まれた状態でベースプレート１０１に設置される。

ここで、側発光デバイス１０または１０’の側面放出器５０から出射されるほとんどの光は、比較的遠い距離を進んだ後に反射拡散板１１０に入射する。また、側面放出器５０から出射された一部光は、比較的遠い距離を進んで、側発光デバイス１０または１０’の上方に位置した後述する反射ミラー１２０に入射されるか、または反射ミラー１２０より上方に位置した透過拡散板１４０に入射される。

したがって、反射拡散板１１０に入射される光は、側発光デバイス１０または１０’の側面放出器５０または５０’から直ぐ出射された光及び反射ミラー１２０で反射されて入射される光となる。

透過拡散板１４０は、側発光デバイス１０または１０’及び反射拡散板１１０の上方にバックライトユニット１００の下部部分１００ａに対して所定間隔ｄで離隔して位置される。透過拡散板１４０は、入射される光を拡散透過させる。

このとき、透過拡散板１４０が側発光デバイス１０または１０’と過度に近ければ、側発光デバイス１０が位置する部分が残りの部分に比べてさらに明るくて輝度の均一度が低下する恐れがある。また、透過拡散板１４０が側発光デバイス１０または１０’から離隔されるほどバックライトユニット１００が厚くなる。したがって、この透過拡散板１４０と側発光デバイス１０または１０’及び反射拡散板１１０を備えるバックライトユニット１００の下部部分１００ａとの離隔距離ｄは、光の拡散によって光が所望するほどよく混合されうる範囲内で最小となるように決定されることが望ましい。

もちろん、本発明によるバックライトユニット１００は、光を広く拡散させうる前述したような側発光デバイス１０または１０’を光源として使用するので、従来の側発光ＬＥＤを光源として使用する一般的なバックライトユニットに比べて、光源とその上方の透過拡散板との間の間隔を狭くしても、光が十分によく混合されるので、その厚さを薄くしうる。

一方、図３の側発光デバイス１０の発光デバイス３０から出射された光のほとんどは、側面放出器５０によって側方向に出射されるが、側面放出器５０の第１反射面５３が完全全反射面でない場合には、側面放出器５０の上方に進む光も一部存在しうる。完全全反射面となるように所定面をコーティングしようとすれば、そのコーティング条件が厳しいため、実質的に第１反射面５３は、適正反射率を有する範囲内でコーティング形成される。したがって、図６の出射光度分布によっても分かるように、側面放出器５０の上方に直進する光も一部存在しうる。

このような側面放出器５０の上方に進む光の存在によって、バックライトユニットの上方から見るとき、ＬＥＤ ３１チップの位置に光スポットが見えてもよい。また、カラー具現のために、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのカラー光を出射するＲ、Ｇ、ＢＬＥＤチップを配置する場合、色が見えてもよい。

したがって、側面放出器５０または５０’の上方に進む光が存在する場合に、前記のような問題が発生しないように、本発明によるバックライトユニット１００は、側発光デバイス１０または１０’から上方に直ぐ出射される光を直進させず、反射させるように光学プレート１３０の一面に形成された複数の反射ミラー１２０をさらに備えることが望ましい。このとき、複数の反射ミラー１２０は、各側発光デバイス１０または１０’の上方に存在するように、側発光デバイス１０または１０’のアレイに対応するように光学プレート１３０の一面にアレイとして形成されることが望ましい。

複数の反射ミラー１２０が形成される光学プレート１３０は、入射光をそのまま透過させる透明ＰＭＭＡからなる。また、光学プレート１３０は、透過拡散板からなってもよい。

このとき、複数の反射ミラー１２０と側発光デバイス１０または１０’との間は、所定間隔離隔されたことが望ましく、このような間隔が維持されうるように、光学プレート１３０は、支持台１３５によって支持されることが望ましい。支持台１３５は、反射拡散板１１０またはベースプレート１０１に対して光学プレート１３０を支持する。

光学プレート１３０として透過拡散板を使用する場合には、反射拡散板１１０及び透過拡散板１４０のみを備える場合に比べて、光の拡散がさらに十分に発生しうるので、透過拡散板１４０と側発光デバイス１０または１０’との間隔、すなわち、透過拡散板１４０と本発明によるバックライトユニット１００の下部部分１００ａとの間隔ｄを狭くできて、バックライトユニット１００の厚さを薄くするのに寄与できる。

もちろん、光学プレート１３０に透過拡散板を使用する場合には、透明ＰＭＭＡを使用する場合に比べて、光の透過率が相対的に低下する。したがって、光学プレート１３０に透過拡散板を使用するか透明ＰＭＭＡを使用するかは、光の出射率を高めるのに重点をおくか、またはバックライトユニット１００の厚さをさらに薄くするのに重点をおくかによって決定すれば良い。

一方、本発明によるバックライトユニット１００は、透過拡散板１４０から出射される光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム（ＢＥＦ）１５０をさらに備えうる。また、本発明によるバックライトユニット１００は、偏光効率を高めるための偏光向上フィルム（ＰＥＦ）１７０をさらに備えうる。

ＢＥＦ １５０は、透過拡散板１４０から出射される光を屈折及び集光させて光の直進性を高めることによって輝度を向上させる。

ＰＥＦ １７０は、例えば、ｐ偏光の光は透過させ、ｓ偏光の光は反射させる過程を通じて、入射された光のほとんどが一偏光、例えば、ｐ偏光の光となって出射される。

図８は、本発明によるバックライトユニット１００を備えた液晶表示装置を概略的に示す図である。図８を参照するに、本発明によるバックライトユニット１００を適用した液晶表示装置は、バックライトユニット１００と、このバックライトユニット１００上に備えられた液晶パネル２００と、を備える。液晶パネル２００は、公知のように、一線形偏光の光を液晶パネルの液晶層に入射させ、電界駆動によって液晶ディレクタの方向を変えることによって、液晶層を通過する光の偏光変化によって画像情報を表示する。液晶パネル２００は、駆動回路部と連結されている。ここで、液晶表示装置分野で液晶パネル２００の具体的な構成及び回路駆動による表示作動について広く知られているので、それについての具体的な説明及び図示を省略する。

したがって、液晶パネル２００に入射される光が単一偏光となるほど、光利用効率を向上させうるため、前記のようにバックライトユニット１００にＰＥＦ １７０を備えれば、光効率を向上させうる。

前述したように、本発明によるバックライトユニット１００は、アレイとして配置された点光源としてほとんどの光を概略的に側方向に出射させて広く拡散させうる側発光デバイス１０または１０’を備えるので、バックライトユニット１００の厚さを十分に薄くしつつも、全面にわたって均一な光度分布を有するバックライトユニット１００を得ることが可能である。前述した本発明の多様な実施形態でバックライトユニット１００及び側発光デバイス１０または１０’に対して“上方”または“下方”を言及したとしても、それら方向は基準方向であり、本発明がそれに限定されるものではないと理解されねばならない。例えば、バックライトユニット１００が直立した状態で見られる液晶表示装置に配列されて搭載されるとき、上方及び下方は、実際に水平方向となってもよい。

したがって、前述したような本発明によるバックライトユニット１００を液晶表示装置、例えば、ＬＣＤ ＴＶに適用すれば、全画面の輝度が均一な良質の画像を具現できる。

本発明による側発光デバイスは、バックライトユニットの光源として使用でき、このバックライトユニットは、液晶表示装置に照明システムとして適用されうる。

米国特許６,６７９,６２１号明細書に開示された側発光ＬＥＤの側面放出器を概略的に示す側断面図である。 図１に示したような従来の側発光ＬＥＤの側面放出器から出射される光度分布を概略的に示す図である。 本発明の望ましい一実施形態による側発光デバイスの側面図を概略的に示す図である。 図３の側面放出器を上方から見た斜視図である。 図３の側面放出器を下方から見た斜視図である。 本発明の他の実施形態による側発光デバイスの側面図を概略的に示す図である。 図３ないし図４Ｂを参照して説明した本発明の一実施形態による側発光デバイスの側面放出器から出射される光度分布を示す図である。 本発明による側発光デバイスをアレイとして配置したバックライトユニットの一実施形態を概略的に示す図である。 図７のバックライトユニットを備えた液晶表示装置を概略的に示す図である。

符号の説明

１０ 側発光デバイス
３０ 発光デバイス
３１ 発光ダイオード
３５ ベース
５０ 側面放出器
５１ 透明本体
５２ 突出部
５３ 第１反射面
５４ 入射領域
５５ 屈折透過面
５７ 第２反射面
Ｉ_１ 光路
Ｃ 中心軸

Claims (36)

1. 光を発生させる発光デバイスと、前記発光デバイス側から入射された光を側方向に進める側面放出器と、を備え、
   前記側面放出器は、
   前記発光デバイス側からその側面放出器の内部に入射された光を反射させる第１反射面と、
   その側面放出器の前記発光デバイスが結合される側に形成されて、前記第１反射面で反射された後に進む一部光である第１光を側方向に反射させる第２反射面と、
   前記第１反射面で反射された直後に進む第２光と、前記第２反射面に入射された後に反射されて進む前記第１光とを屈折透過させて側方向に進める屈折透過面と、を備えることを特徴とする側発光デバイス。
2. 前記第１及び第２反射面のうち少なくとも一つは、反射コーティング面であることを特徴とする請求項１に記載の側発光デバイス。
3. 前記第１反射面は、全体的には入射光をその側発光デバイスの中心軸から遠ざかる方向に反射させるように前記中心軸を中心とした円錐状の面であることを特徴とする請求項１に記載の側発光デバイス。
4. 前記第２反射面は、その側発光デバイスの中心軸に遠ざかるほど前記第１反射面との間隔が遠ざかる円錘状の面であることを特徴とする請求項３に記載の側発光デバイス。
5. 前記第２反射面の底面の中心部に突出部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の側発光デバイス。
6. 前記第１及び第２反射面は、その側発光デバイスの中心軸に垂直である軸に対して相互逆方向に傾いた面であることを特徴とする請求項１に記載の側発光デバイス。
7. 前記第１及び第２反射面のうち少なくとも一つは、その側発光デバイスの中心軸を中心とした対称面であることを特徴とする請求項６に記載の側発光デバイス。
8. 前記第２反射面は、第１反射面より傾斜が緩慢に形成されたことを特徴とする請求項６に記載の側発光デバイス。
9. 前記第２反射面は、平面であることを特徴とする請求項３に記載の側発光デバイス。
10. 前記屈折透過面は、その側発光デバイスの中心軸に対して平行していないことを特徴とする請求項１に記載の側発光デバイス。
11. 中心軸と、前記中心軸に垂直である側方向軸に対して傾いて前記中心軸から３６０°に内側端から延びる反射面及び前記反射面に対して３６０°に外側端に連結された円筒状の屈折面を有する側面放出器と、を備え、
    前記屈折面は、前記中心軸にほぼ平行し、前記反射面から反射された光ビームを受信し、前記側面放出器から前記反射光を前記側方向に沿って透過させることを特徴とする側発光デバイス。
12. 点光源と、
    その中心軸から遠ざかる方向に延びる第１及び第２反射面を有し、前記第１及び第２反射面が前記中心軸から遠ざかる方向に延びるとき、それらの間に広くなる所定間隔を有する側面放出器と、を備えることを特徴とする側発光デバイス。
13. 前記第１及び第２反射面を連結し、側方向に反射された光ビームを受信し、前記側方向に反射された光ビームを透過させる屈折面をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の側発光デバイス。
14. 前記屈折面は、円筒のような形状を形成し、前記第１反射面は、前記屈折面によって形成される円筒のような形状内の下方に延びる円錐状を形成することを特徴とする請求項１３に記載の側発光デバイス。
15. 前記第１反射面、前記第２反射面及び前記屈折面は、第１及び第２三角形のような断面を形成し、前記第１及び第２三角形のような断面は、前記点光源によって出射された光を受信する入射領域を形成するように出合う頂点を有することを特徴とする請求項１３に記載の側発光デバイス。
16. 前記側面放出器は、その側発光デバイスの中心軸に概略的に入射領域を有する透明本体を備え、前記第１及び第２反射面は、前記中心軸の周りに複数の半径方向に前記入射領域から遠ざかる方向に延びることを特徴とする請求項１２に記載の側発光デバイス。
17. 前記点光源は、複数の光ビームが前記側面放出器内に出射されるように前記入射領域の底面に配置されて、前記入射領域に入射された複数の光ビームが前記第１及び第２反射面によって反射されて前記側方向の軸に沿って複数の半径方向に伝播させることを特徴とする請求項１６に記載の側発光デバイス。
18. 前記側面放出器は、円筒状のような外形を有する透明本体を備え、
    前記点光源によって出射された光が前記側面放出器に入る角度を限定するように、前記点光源と側面放出器との間に位置した円筒状の突出部をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の側発光デバイス。
19. 前記第１反射面は、水平軸に対してポジティブ傾斜を有し、前記第２反射面は、前記水平軸に対してネガティブに傾くか、または前記水平軸に対して傾かないことを特徴とする請求項１２に記載の側発光デバイス。
20. 前記側面放出器は、透明本体を備え、前記第１及び第２反射面は、それぞれ内部全反射面及び反射コーティングを有する面のうち一つを備えることを特徴とする請求項１２に記載の側発光デバイス。
21. 前記点光源は、前記側面放出器に光を出射し、前記出射された光の第１部分は、前記第１反射面によってほぼ側方向に反射され、前記出射された光の第２部分は、前記第１反射面と前記第２反射面ともによってほぼ側方向に反射されることを特徴とする請求項１２に記載の側発光デバイス。
22. 側面放出器を備え、
    前記側面放出器は、透明本体を備え、
    前記透明本体は、
    第１反射面によって上側部分が境界付けられ、第２反射面によって下側部分が境界付けられて、前記第１及び第２反射面が前記透明本体の中心軸と出合って側方向の軸に対してそれぞれ第１及び第２傾斜を有し、
    前記中心軸と反対側で前記第１及び第２反射面を連結するように平坦な屈折面によって外側部分で境界付けられたことを特徴とする側発光デバイス。
23. 側発光デバイスに使用できる側面放出器において、
    ほぼ円筒状の側方向境界及び前記円筒状の側方向境界内で下方に延びるほぼ円錐状の上側境界を有する透明本体を備え、その下方に位置した点光源から前記円錐状の上側境界の頂点の周りの領域に光を受信することを特徴とする側面放出器。
24. ベースプレートにアレイとして配置された請求項１ないし１０のうち何れか一項に記載の側発光デバイスと、
    前記側発光デバイスの下方に位置して入射光を上側に拡散反射させる反射拡散板と、
    前記側発光デバイスの上方に位置して入射光を拡散透過させる第１透過拡散板と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。
25. 前記側発光デバイスアレイは、Ｒ、Ｇ、Ｂ色光を出射する側発光デバイスを交互に配置した構造及び白色光を出射する側発光デバイスを配置した構造のうち何れか一つであることを特徴とする請求項２４に記載のバックライトユニット。
26. 光学プレートと、
    前記側発光デバイスを通過して上方に直ぐ出射される光を反射させるように前記光学プレートの一面に形成された複数の反射ミラーと、をさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載のバックライトユニット。
27. 前記光学プレートは、透明ＰＭＭＡ及び第２透過拡散板のうち何れか一つであることを特徴とする請求項２６に記載のバックライトユニット。
28. 前記第１透過拡散板から出射される光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム及び偏光効率を高めるための偏光向上フィルムのうち少なくとも何れか一つをさらに備えることを特徴とする請求項２４に記載のバックライトユニット。
29. 表示パネル装置に使用できるバックライトユニットにおいて、
    ベースプレート及び光ビームを出射するように前記ベースプレートに配置された複数の側発光デバイスを備え、
    前記複数の側発光デバイスそれぞれは、
    点光源と、
    前記側発光デバイスの中心軸から遠ざかる方向に延び、それらの間に前記中心軸から遠ざかるほどさらに広くなる所定間隔を有する第１及び第２反射面を有する側面放出器と、を備えることを特徴とするバックライトユニット。
30. 前記複数の側発光デバイスから下方に進む光ビームを反射拡散させるように、前記複数の側発光デバイスと前記ベースプレートとの間に配置された反射拡散板と、
    前記複数の側発光デバイスの上方に配置され、前記複数の側発光デバイスから上方に進む光を下方に反射させるように、前記複数の側発光デバイスに対応してその底面に配置された複数の反射器を有する光学プレートと、
    入射光を受信して拡散透過させるように前記ベースプレートの上方に配置された透過拡散板と、
    入射光を受信してその入射光の直進性を向上させるように、前記ベースプレートの上方に配置された輝度向上フィルムと、
    入射光を受信してその入射光の偏光効率を向上させるように、前記ベースプレートの上方に位置した偏光向上フィルムと、のうち少なくとも一つをさらに備えることを特徴とする請求項２９に記載のバックライトユニット。
31. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルに光を照射する請求項２４に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
32. 前記側発光デバイスアレイは、Ｒ、Ｇ、Ｂ色光を出射する側発光デバイスを交互に配置した構造及び白色光を出射する側発光デバイスを配置した構造のうち何れか一つを備えてカラー画像を表示することを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置。
33. 光学プレートと、
    前記側発光デバイスを通過して上方に直ぐ出射される光を反射させるように、前記光学プレートの一面に形成された複数の反射ミラーと、をさらに備えることを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置。
34. 前記光学プレートは、透明ＰＭＭＡ及び第２透過拡散板のうち何れか一つであることを特徴とする請求項３３に記載の液晶表示装置。
35. 前記第１透過拡散板から出射される光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム及び偏光効率を高めるための偏光向上フィルムのうち少なくとも何れか一つをさらに備えることを特徴とする請求項３１に記載の液晶表示装置。
36. 表示パネルと、
    前記表示パネルに隣接して配置されて前記表示パネルに光を提供するバックライトユニットと、を備え、
    前記バックライトユニットは、
    ベースプレートと、
    光ビームを出射するように前記ベースプレート上に配置された複数の側発光デバイスと、を備え、
    前記複数の側発光デバイスそれぞれは、
    点光源と、
    前記側発光デバイスの中心軸から遠ざかる方向に延び、それらの間に前記中心軸から遠ざかるほどさらに広くなる所定間隔を有する第１及び第２反射面と、を有することを特徴とする表示パネル装置。