JP2007317665A - 導光板及びバックライトモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は導光板及びバックライトモジュールに関し、特に液晶表示装置に利用されるサイドライト式の導光板及びバックライトモジュールに関する。
【解決手段】本発明に係る導光板は、光拡散部を備える入射面と、前記入射面と隣接する射出面と、前記射出面の反対側に形成され、前記入射面と隣接する底面とを含む。前記光拡散部に反射孔を形成する。該反射孔の深さは前記導光板の厚さより小さく設ける。本発明は前記導光板と、複数の光源と、を含むバックライトモジュールも提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光板及びバックライトモジュールに関し、特に液晶表示装置に利用されるサイドライト式の導光板及びバックライトモジュールに関する。
液晶表示装置（Liquid Crystal Display，ＬＣＤ）は、例えば、携帯電話、表示装置、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、テレビなどに広く用いられる。液晶表示装置の表示機能を実現するために、画面の光源を提供するバックライトを使用しなければならない。前記バックライトは、高輝度、低コスト、低消費電力、薄型及び軽量化へ発展している。現在、サイドライト式バックライトが多く使われている。サイドライト式バックライトは、光源を導光板の側面に設置したことを指す。これで、前記導光板にマイクロ凹部が設けられているので、入射光の全反射条件が破られ、該導光板から出る光が均一になり、液晶パネルの輝度が高くなる。
従来技術として、図７に示すように、バックライトモジュール７０は、光源７１０と、反射シート７２０と、導光板７３０と、拡散シート７４０と、プリズムシート７５０と、を備える。光源７１０は、導光板７３０に対向して設置される。反射シート７２０は、導光板７３０の下方向に設置される。拡散シート７４０及びプリズムシート７５０は、それぞれ導光板７３０に対向して導光板の上方向に堆積して設置される。
光源７１０からの光が導光板７３０に入射して前記導光板７３０の内に導光される後、その大部分が導光板７３０の上方表面から射出される。反射シート７２０を利用して、導光板７３０の下方表面から射出される光を再度導光板７３０へ反射させる。従って、光源７１０の光を有効に導光板７３０まで入射させることができる。拡散シート７４０は光を均一に拡散し、凹部によるスポットを除去する。プリズムシート７５０は、光を集光し、輝度を高める。
バックライトモジュール７０においては、冷陰極蛍光灯（Cold Cathode Fluorescent Lamp、ＣＣＦＬ）又は発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）を光源７１０として利用する。光源としては、小型バックライトモジュールに発光ダイオードが利用され、大型バックライトモジュールに冷陰極蛍光灯が利用される。冷陰極蛍光灯を光源７１０として利用する場合、導光板７３０は線光源（冷陰極蛍光灯が線光源と見られる）を面光源に変換するために利用されるが、発光ダイオードを光源７１０として利用する場合、導光板７３０は面光源（発光ダイオードは面光源と見られる）を線光源に変換するために利用される。発光ダイオードは冷陰極蛍光灯と比べて、使用時間が長い、信頼性が高いという優れた利点がある。また、環境保護の面で、冷陰極蛍光灯は水銀を含むという欠点がある。従って、発光ダイオードを光源としてバックライトモジュールに利用する研究が注目されている。
しかし、図８を参照すると、発光ダイオードを光源７１０として利用して、光源７１０からの光を導光板７３０に入射させる場合、光は異なる角度で導光板に入射させるので、入射光は不均一に導光板の内に分布する。その結果、導光板７３０の光源７１０に近い一側に柱状の光スポット８２が形成され、その近接の領域に陰領域８４が形成される問題がある。
問題を解決するために、導光板の入射面に凹部を形成する提案がされている。特許文献１に記載されるように、図９を参照すると、バックライトモジュール９０は導光板９３０と、複数の光源９１０と、を備える。複数の光源９１０は導光板９３０の入射面９２に対向して設置される。複数の光源９１０の位置に対応して、導光板９３０の入射面９２にそれぞれのこぎり歯状部９４を設ける。この代わりに、図１０に示すように、導光板９３０の入射面９２にテーパー形状の溝９８を設ける提案がある。図９及び図１０に示された構成によって、入射光は反射して拡散されるので、光柱現象をある程度除去することができるが、入射光の一部は構成によって反射されて導光板に入射されないので、輝度が低くなる課題がある。
図１１は、光源９１０からの光は導光板９３０ののこぎり歯状部９４によって反射して拡散されることを示す図である。のこぎり歯状部９４の頂角はα、フレネル反射式（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）により、光が入射して形成されるフリップ角βと定義される場合、以下の式で示される。
Figure 2007317665
ここで、ｎは前記導光板９３０の屈折率である。前記式１から分かるように、フリップ角βには制限がある（ＰＭＭＡからなる導光板のフリップ角βの最大値は５０°以下である）ので、前記構成によっては従来技術による陰領域を全て除去することができない。
前記課題を解決するために、本発明は、従来の光柱現象を除去し、光の均一性及び光エネルギーの利用率を高めるバックライトモジュールを提供することを目的とする。
本発明に係る導光板は、光拡散部を備える入射面と、前記入射面と隣接する射出面と、前記射出面の反対側に形成され、且つ前記入射面と隣接する底面と、を備える。前記光拡散部に反射孔を形成する。該反射孔の深さは前記導光板の厚さより小さく設ける。
前記光拡散部は、２つの反射面と、光伝送面と、からなる。
前記光拡散部の前記反射面は、階段状、のこぎり歯状、自由曲線形状又は円錐台形状のいずれかの形状を形成することが好ましい。
前記反射孔は、略三角形、略円形、略方形、略菱形又は略楕円形のいずれかの形状を形成することが好ましい。
前記反射孔の前記２つの反射面は、それぞれ略平板形状、略放物面、又は略双曲面に形成することが好ましい。
本発明に係るバックライトモジュールは、導光板と、複数の光源と、を備える。ここで、前記導光板は、光拡散部を備える入射面と、前記入射面と隣接する射出面と、前記射出面の反対側に形成され、且つ前記入射面と隣接する底面と、を備える。前記光拡散部に反射孔を形成する。該反射孔の厚さは前記導光板の深さより小さく設ける。
従来技術と比べて、本発明において、導光板の入射面に対向して複数の光源を設置し、導光板の入射面に反射孔を形成することにより、従来技術による光柱現象、及び光源が原因で反射光を遮って陰領域が形成される課題を解決することができる。従って、光の均一性及び光エネルギーの利用率を高める。
次に、図面を参照して本発明に係る実施例について説明する。
（実施例１）
図１乃至図３を参照すると、本実施例に係るバックライトモジュール１０は、導光板１２と、複数の光源１４と、を備える。導光板１２は、略平板状又は楔状に形成され、ポリカーボネート（Polycarbonate，ＰＣ）又はポリメタクリル酸メチル（Polymethylmethacrylate，ＰＭＭＡ）などからなる。導光板１２は、入射面１２０と、入射面１２０に隣接する射出面１２２と、射出面１２２に対向する反射面１２４と、を含む。射出面１２２は、入射面１２０と垂直に交差し、反射面１２４は入射面１２０と垂直に交差する。複数の光源１４は、導光板１２の入射面１２０に対向する導光板１２の一側に設置される。
複数の光源１４に対向して、導光板１２の入射面１２０にそれぞれ複数の光拡散部１６を突出して形成する。各光拡散部１６は、光伝送面１６２と、光伝送面１６２を軸として線対称に設置される２つの反射面１６４と、を含む。光伝送面１６２と２つの反射面１６４とが形成する角の補角はそれぞれ“ａ１”と定義される。補角ａ１は３０°〜６０°間に設定されるが、４５°に設定されることが好ましい。光拡散部１６の反射面１６４は階段状、のこぎり歯状、自由曲線形状又は円錐台形状のいずれかの形状に形成される。本実施例において、光拡散部１６の反射面１６４は階段状に形成される。階段状の反射面１６４の頂角は“ｂ１”と定義される。
光拡散部１６は、反射孔１８を更に含む。反射孔１８は、導光板１２の反射面１２４に形成され、略三角形、略円形、略方形、略菱形又は略楕円形のいずれかの形状に設けられる。反射孔１８は、対称である２つの側面部１８２を有する。２つの側面部１８２は、それぞれ光拡散部１６の２つの反射面１６４に対向して設置される。反射孔１８の２つの側面部１８２は、それぞれ略平板形状、略放物面、又は略双曲面に設けられる。反射孔１８の深さは、導光板１２の厚さより小さくなるように形成される。すなわち、反射孔１８は、スルーホールではなく、導光板１２を貫通しないように設けられる。本実施例において、反射孔１８の深さは導光板１２の厚さの半分程度に形成されることが好ましい。従って、光源１２からの光は反射孔１８に入射する場合、反射孔１８の底部は貫通しないので、光が反射孔１８の底部に到達できない。その結果、導光板１３に陰領域を形成しない。
反射孔１８の２つの側面部１８２及び光拡散部１６の反射面１６４により、光源１４からの光を全反射させることができる。さらに、光源１４からの光を効率的に導光板１２に入射させるために、反射孔１８の２つの側面部１８２及び光拡散部１６の反射面１６４に銀又はアルミニウムなどの金属膜を塗布することが好ましい。
複数の光源１４としては、発光ダイオード（Light Emitting Diode、ＬＥＤ）が利用され、それぞれ光拡散部１６に対向して設置される。光源１４は、発光面１４０を備える。発光面１４０は、光拡散部１６の光伝送面１６２に平行して設置される。光拡散部１６の光伝送面１６２は、光源１４からの光を導光板１２の内に引導して入射させるように設置される。光拡散部１６の光伝送面１６２を設置することにより、光源１４からの光を均一的に導光板１２の内に入射させることができる。光拡散部１６の頂角ｂ１は、光伝送面１６２と反射面１６４とが形成する角の補角ａ１によって決定される。光源１４からの光を光拡散部１６の反射面１６４で反射させて形成する光Ｒ１の反射孔１８に近い部分は、反射孔１８の側面部１８２で反射させ、光拡散部１６の反射面１６４に到達して導光板１２の入射面１２０に入射させることを前提条件として、頂角ｂ１の角度を所定の範囲に変化することができる。頂角ｂ１の角度は６０°に設定されることが好ましい。
光源１４から光を射出して、光は光拡散部１６の光伝送面１６２に入射させると、光の一部は反射孔１８の側面部１８２で反射させず、前記導光板の内に入射させる。導光板１２の反射面１２４に近く入射させる光Ｒ１は反射孔１８の側面部１８２で光拡散部１６の反射面１６４まで反射させて、導光板１２の入射面１２０に平行に入射させる。即ち、光Ｒ１は拡散部１６の反射面１６４で、隣近の光源１４の間に対向する導光板１２の領域に反射される。
隣近の光源１４の間に対向する導光板１２の領域は拡散部１６の反射面１６４で反射される光で明るくされるので、導光板１２に輝度が均一になることができる。従って、従来の陰領域を除去することができる。
光Ｒ１の量により反射孔１８の深さを調整することが知られている。光Ｒ１の反射方向を調整するために、頂角ｂ１及び補角ａ１は対応して変化することができる。
さらに、光源１４からの光の入射方向を制御するために、バックライト１０の入射面１２２又は／及び反射面１２４には、複数の凹部（図示せず）を形成することができる。複数の凹部は溝、略球面、略四角錘状、又は略四角錘台に形成されることができる。バックライトモジュール１０の反射面１２４の下方向に反射シート（図示せず）、入射面１２２の上方向に拡散シート（図示せず）、拡散シートの上方向にプリズムシート（図示せず）を設置することができる。
（実施例２）
図４及び図５を参照すると、実施例２について説明する。本実施例に係るバックライト２０は実施例１に係るバックライト１０に比べて、次の異なる点がある。反射面２２４に形成する反射孔２８は略菱形に形成されるが、反射孔２８の側面部２８２は略平板形に形成する。光拡散部２６の反射面２６４は階段状に形成される。階段状の反射面２６４とその隣接の側面と形成する角は“ｂ２”と定義される。前記角ｂ２は１２０°に設定される。
（実施例３）
図６を参照すると、実施例３について説明する。本実施例に係るバックライト３０は実施例１に係るバックライト１０に比べて、次の異なる点がある。反射面３２４に形成する反射孔３８は略円形に形成されるが、光拡散部３６の反射面３６４は自由曲線に形成する。
本発明は前記実施例に限らず、他の変形がある。例えば、反射孔の側面及び光拡散部の反射面の形状は実際の条件により変化することができる。勿論、導光板の反射面に入射する光を前記反射孔の側面で反射して、導光板の入射面に平行して前記光拡散部の反射面に到達して、前記光拡散部の反射面で前記導光板に反射することを前提条件として、前記反射孔の側面及び前記光拡散部の反射面の形状を変化する。
本発明の実施例１に係るバックライトモジュールの斜視図である。 本発明の実施例１に係るバックライトモジュールの平面図である。 図２のIII部の拡大平面図である。 本発明の実施例２に係るバックライトモジュールの平面図である。 図４のV部の拡大平面図である。 本発明の実施例３に係るバックライトモジュールの平面図である。 従来のバックライトモジュールの斜視図である。 図７のバックライトモジュールを用いて光を照射させた図である。 もう一つの従来のバックライトモジュールの斜視図である。 もう一つの従来のバックライトモジュールの斜視図である。 図９の導光板の凸部から光が入射することを示す図である。
符号の説明
１０ バックライトモジュール
１２ 導光板
１４ 光源
１６ 光拡散部
１８ 反射孔
２０ バックライトモジュール
２２ 導光板
２４ 光源
２６ 光拡散部
２８ 反射孔
３０ バックライトモジュール
３２ 導光板
３４ 光源
３６ 光拡散部
３８ 反射孔
７０ バックライトモジュール
８２ 光スポット
８４ 陰領域
９０ バックライトモジュール
９２ 入射面
９４ のこぎり歯状部
９８ テーパー形状の溝
１２０ 入射面
１２４ 反射面
１４０ 発光面
１６２ 光伝送面
１６４ 反射面
１８２ 側面部
２２０ 入射面
２２４ 反射面
２６２ 光伝送面
２６４ 反射面
２８２ 側面部
３２０ 入射面
３２４ 反射面
３６２ 光伝送面
３６４ 反射面
７１０ 光源
７２０ 反射シート
７３０ 導光板
７４０ 拡散シート
７５０ プリズムシート
９１０ 光源
９３０ 導光板
ａ１ 補角
ｂ１ 頂角
ｂ２ 頂角
Ｒ１ 光
Ｒ２ 光
α 頂角
β フリップ角

Claims (6)

  1. 略平板状をなし、
    光拡散部を備える入射面と、
    前記入射面と隣接する射出面と、
    前記射出面の反対側に形成され、且つ前記入射面と隣接する反射面と、を含み、
    前記光拡散部に反射孔を形成し、
    該反射孔の深さは前記導光板の厚さより小さく設けることを特徴とする導光板。
  2. 前記光拡散部は、２つの反射面と、光伝送面と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  3. 前記光拡散部の前記反射面は、階段状、のこぎり歯状、自由曲線形状、又は円錐台形状のいずれかの形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  4. 前記反射孔は、略三角形、略円形、略方形、略菱形、又は略楕円形のいずれかの形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  5. 前記反射孔の前記２つの反射面は、それぞれ略平板形状、略放物面、又は略双曲面に形成することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
  6. 導光板と、複数の光源と、を備えるバックライトにおいて、
    前記導光板は、光拡散部を備える入射面と、前記入射面と隣接する射出面と、前記射出面の反対側に形成され、且つ前記入射面と隣接する底面と、を含み、
    前記光拡散部に反射孔を形成し、該反射孔の深さは前記導光板の厚さより小さく設けることを特徴とするバックライトモジュール。
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