JP2007109625A

JP2007109625A - バックライト装置

Info

Publication number: JP2007109625A
Application number: JP2005373410A
Authority: JP
Inventors: Seung Ho Lee; 承浩李; Sang-Gon Lee; 相坤李
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-04-26
Also published as: TW200714998A; US20070086208A1; EP1775611A1; TWI284235B

Abstract

【課題】光源から出射される光の損失を効果的に防止できるバックライト装置を提供する。
【解決手段】バックライト装置は、光源部と、該光源部から光が入射される入射面に光損失防止手段が形成され、前記光源部から入射された光を平面光に変換して出射する導光板と、該導光板の上部に位置し、各プリズムが導光板に向かうように設けられてプリズムシートとを含んで構成される。ここで、導光板の入射面は光源部に向かって凸状に構成された球面や非球面に形成されるか、プリズム形状に形成される。また、導光板の入射面にフレスネルレンズが取り付けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト装置に関し、特に、集光効率を向上させることができる構造を持つバックライト装置に関するものである。

一般に、液晶表示素子(Liquid Crystal Display device；以下「ＬＣＤ素子」という）は、印加電圧に伴う（光の）液晶透過率の変化を利用して各種装置で発生する電気的な情報を視覚情報に変化させて伝達する電子素子である。

このようなＬＣＤ素子は、各種情報の表示素子でありながらも、それ自体（ＬＣＤ素子自体）は発光しない。従って、その背面などに光源を設けるなど、ＬＣＤ素子の画面全体を均一に明るくするための別途の装置を必要とする。このような装置として、ＬＣＤ素子の画面に光を供給するバックライト装置（Back Light Unit）が使用されている。

バックライト装置は、冷陰極蛍光ランプ（Cold Cathode Fluorescent Lamp）が設けられる位置に応じて、該ランプがＬＣＤ素子（液晶パネル）の下に位置する直下方式と、該ランプが導光板の側面に位置するエッジ−ライト方式（edge-light method）とに分けられる。

図８は、ＬＣＤ素子のバックライト装置を概略的に示した断面図である。図８には、エッジ−ライト方式のバックライト装置１００が示されている。このエッジ−ライト方式のバックライト装置は、光源部１１０、導光板１２０、反射シート１３０及び光学フィルム１４０を含んで構成される。

光源部１１０は、所定波長の光を発生させる一つ以上の冷陰極蛍光ランプ１１２と、光源反射板１１４とを含んで構成される。冷陰極蛍光ランプ１１２で発生された光は、反射体で構成された光源反射板１１４及び反射シート１３０によって反射される。その後、反射された光は、図８に示されるように、導光板１２０に入射され、該導光板１２０全体に均一に拡散される。

光学フィルム１４０は、散光シート（拡散シート）１４２、プリズムシート１４４、保護シート１４６及び反射型偏光フィルム１４８を含んで構成される。なお、反射型偏光フィルム１４８は選択的に使用されるものである。

光学フィルム１４０を構成する各構成要素の機能を簡単に説明すれば次の通りである。

導光板１２０内で均一に拡散された光は、散光シート１４２に入射される。散光シート１４２は、導光板１２０から入射された光を拡散または集光させて輝度を均一にし（輝度の均斉度を向上させ）、視野角を広げる。

散光シート１４２を通過した光は輝度が顕著に落ちるようになる。従って、これを防止するためにプリズムシート１４４が使われる。プリズムシート１４４は、散光シート１４２から出射された光を屈折させ、低角度で入射される光を正面側に集中させて有効視野角の範囲内で輝度を高める。

保護シート１４６は、プリズムシート１４４上に配設される。このため、保護シート１４６は、プリズムシート１４４の汚れや損傷等を防止し、またプリズムシート１４４によって狭くなった視野角を広げる機能を果たす。

光学フィルム１４０上に位置するＬＣＤ素子（図示省略）は、光学フィルム１４０から発散された光中の一部のみを透過させる性質を持つ。例えば、縦波（Ｐ波）は透過させ、横波（Ｓ波）は吸収する、というような性質を持っている。この吸収された横波を活用するために反射型偏光フィルム１４８が設けられている。

反射型偏光フィルム１４８は、保護シート１４６によって拡散された光中の横波（Ｓ波）を導光板１２０方向に反射し、縦波（Ｐ波）はＬＣＤ素子（図示省略）に供給する。

反射された横波は、導光板１２０または反射シート１３０により再反射される。反射された横波は、再反射されることによって、縦波と横波とを含む光に変化する。この変化した光は、散光シート１４２、プリズムシート１４４及び保護シート１４６を透過して反射型偏光フィルム１４８に再入射される。バックライト装置１００は、このような過程を通じて光の（利用）効率を向上させている。

ここで、図８では、プリズムシート１４４のプリズムが保護シート１４６に向かうように配置される（上向きプリズムシート）。但し、光の利用効率を向上させる等のために、プリズムシート１４４のプリズムが散光シート１４２に向かうように配置されてもよい（下向きプリズムシート又は逆プリズムシート）。

特許文献１には、このような逆プリズムシートを適用した平面光源ユニット（plane light source unit）が開示されている。この平面光源ユニットでは、図８に示すバックライト装置と同様に、導光板１２０の入射面が導光板１２０の上面と垂直をなしている。
米国特許第５，１２６，８８２号明細書

しかし、このような構成のバックライト装置では、導光板１２０の入射面と導光板１２０の上面とが直交するために、光源１１２から出射された光が導光板１２０の入射面を通過するときに、輝度が大きく低下してしまうという問題が発生する。

本発明は、導光板の入射面の形状に起因する上述したような問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、光源から出射された光の損失を効果的に防止することができるバックライト装置を提供することにある。

上記目的を解決するため、本発明に係るバックライト装置は、光源部と、該光源部から光が入射される入射面に光損失防止手段が形成され、前記光源部から入射された光を平面光に変換して出射する導光板と、該導光板の上部に位置し、各プリズムが前記導光板に向かうように構成されたプリズムシートと、を含んで構成される。

ここで、前記入射面を前記光源部に向かって凸状とするか、プリズム形状とすることで前記光損失防止部材を形成するのが好ましい。また、前記入射面にフレスネルレンズを取り付けることで前記光損失防止部材を形成するのが好ましい）。

さらに、前記入射面を傾斜させ、さらには、該傾斜させた入射面を曲面で構成するのが好ましい。

また、前記バックライト装置は、前記導光板の下部に位置し、該導光板から漏洩された光を反射させる反射シートをさらに含んで構成される。

本発明に係るバックライト装置によると、光源部から光が入射される導光板の入射面に光損失防止手段が形成されているので、光源から出射された光の損失を効果的に防止することができる。ここで、例えば、導光板の入射面を傾斜させたり、凸状にしたりして光損失防止手段を形成することにより、光の入射面積を増大することができ、光の損失を効果的に防止できる。また、導光板の入射面をプリズム形状にしたり、入射面にフレスネルレンズを取り付けたり（付着したり）して光損失防止手段を形成してもよい。このようにしても光の入射面積を増大することができ、光の損失を防止できる。これにより、バックライト装置の集光効率が増大して（該バックライト装置を適用した）ディスプレー装置の輝度を向上させることができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係るバックライト装置で、反射シート及び光学フィルムの構成及び機能は上記従来のバックライト装置（図８参照）と同一であるので、これらに対する説明は省略する。

また、本実施形態に係るバックライト装置は、光の利用効率を上げるために各プリズムが散光シート（拡散シート）に向かうように配列された逆プリズムシート（下向きプリズムシート）を使用することもできる。以下、光源部及び導光板の構造のみを通じて各実施形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。

上述したように、光源部１１０は、光源反射板１１４及び光源反射板１１４に取り付けられた光源１１２を含んで構成される。

光源部１１０から光が入射される（光源部１１０側に配置される）導光板２０１の入射面２０２は、光源部１１０の光源１１２に向かって凸状に形成された球面または曲率半径が異なる非球面からなる。これにより、光源１１２で発生された光が入射される入射面２０２の面積が増加され、光が集光される間、光の損失を低減することができる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。この実施形態は、光源部１１０から光が入射される導光板３０１の入射面３０２をプリズム形状で構成したものである。

平面の入射面と比較して、プリズム形状を持つ入射面３０２は、光が入射される面積が極大化され、従って、光の損失を大幅に低減できる。入射面３０２を構成する各プリズムの角度は制限されないが、概ね９０°であることが好ましい。

図３は、本発明の第３の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。図３は、光源部１１０から光が入射される導光板４０１の入射面４０２にフレスネルレンズ４０３（fresnel lens）が付着されている（取り付けられている）ことを示している。

一般に、フレスネルレンズ４０３は二つのフィルムを有している。一方の平坦な外側フィルムは光を屈折し、他方のレンズ形態またはプリズム形状で構成された内側フィルムは光を一定に到達されるようにする（光を一様に伝達する）。従って、光源１１２からの光は、フレスネルレンズ４０３によって一方向に出射される。

図４は、本発明の第４の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。

従来のバックライト装置（図８参照）の導光板１０２と違って、第４の実施形態に係るバックライト装置における導光板５０１の入射面５０２は、導光板５０１の上面と直交しておらず、光源１１２の反対側に向けて（下方に行くほど光源１１２から離れるように）傾斜している。

即ち、図４に示された導光板５０１では、導光板５０１の入射面５０２と上面とがなす角度（α）が９０°より小さくなっている。従って、かかる入射面５０２は、従来のバックライト装置（図８）の導光板１０２の入射面の面積よりも広い面積を持つようになる。

図５は、本発明の第５の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。

この図５に示された導光板６０１の入射面６０２は、第４の実施形態と同様に傾斜した上で、その表面（傾斜面）が曲面で構成される。

図６は、本発明の第６の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。

第６実施形態に係るバックライト装置における導光板７０１の入射面７０２は、導光板７０１の上面と直交しておらず、光源１１２に向けて（第４の実施形態とは逆の傾斜であり、上方に行くほど光源１１２から離れるように）傾斜している。

即ち、図６に示された導光板７０１では、導光板７０２の入射面７０２と上面とがなす角度（β）が９０°より大きくなっている。従って、かかる入射面７０２も、従来のバッライト装置（図８）の導光板１０２の入射面の面積よりも広い面積を持つようになる。

図７は、本発明の第７の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。

図７に示された導光板８０１の入射面８０２は、第６の実施形態と同様に傾斜した上で、その表面（傾斜面）が曲面で構成される。

以上で説明した実施形態は、本発明の例示の目的のために開示されたものであり、本発明の技術分野に属する通常の知識を有した当業者であれば、本発明の思想と範囲内で様々な修正、変更、付加が可能である。従って、このような修正、変更及び付加は本発明の特許請求の範囲に属するものである。

本発明の第１の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である本発明の第２の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。本発明の第３の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。本発明の第４の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。本発明の第５の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。本発明の第６の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。本発明の第７の実施形態に係るバックライト装置の光源部及び導光板の部分断面図である。エッジ−ライト型バックライト装置内の光源、導光板、光学フィルム、反射シートの関係を示した断面図である。

符号の説明

１１０光源部
１１２光源
１１４反射板
３０１導光板
３０２入射面

Claims

光源部と、
該光源部から光が入射される入射面に光損失防止手段が形成され、前記光源部から入射された光を平面光に変換して出射する導光板と、
該導光板の上部に位置し、各プリズムが前記導光板に向かうように設けられるプリズムシートと、
を含んで構成されることを特徴とするバックライト装置。
前記導光板は、前記入射面を前記光源部に向かって凸状にすることで前記光損失防止部材が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記導光板は、前記入射面をプリズム形状とすることで前記光損失防止部材が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記導光板は、前記入射面にフレスネルレンズを取り付けることで前記光損失防止部材が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記導光板は、前記入射面を傾斜させることで前記光損失防止部材が形成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記傾斜させた入射面が、曲面で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のバックライト装置。
前記導光板の下部に位置し、該導光板から漏洩された光を反射させる反射シートをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。