JP2009093173A - 導光板とこれを備えるバックライト装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源から入射された光を全反射させて出光させる複数の突出型屈折部が導光部材に一体に形成された構造を持つ導光板。かつ、光源から遠ざかるほど屈折部を順次稠密に配することによって光特性を向上させることができる。
【選択図】図1
Description
直下方式は、光出射面の直下に光源をおいて表示装置の平面上から照明を出射可能にする方式であり、導光板方式に比べて複数の光源を配して輝度を高めることができ、照明面を広くできるという長所がある。しかし、複数の光源を配すほど消費電力が多くなり、薄型化する場合には十分な光拡散を行うことが難しくてランプの形態が表示画面に投影され、輝度の均一度が非常に低くなる。
平板方式は、モニターや高輝度の必要な場合に使われるものであり、導光板の両側または四隅すべてに光源を固定させることができ、複数の光源をおいて輝度を高めるためには導光板の側面厚さが均一でなければならない。
導光板方式に使われる光源として、線光源と点光源とを使用できる。線光源は、両端部の電極が管内に設置される冷陰極蛍光ランプ(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)があり、点光源としては、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)がある。CCFLは強い白色光を放出でき、高輝度及び高均一度を得ることができ、大面積化設計が可能であるという長所があるが、高周波交流信号により作動して作動温度範囲が狭いという短所がある。LEDは輝度及び均一度面でCCFLに比べて性能が落ちるが、直流信号により作動され、寿命が長くて作動温度範囲が広い。また、薄型化が可能であるという長所を持つ。
前記導光板を備えるバックライト装置は、
第1に、逆プリズム形状構造体の屈折部が導光部材に一体に形成された導光板を使用することによって量産でき、
第2に、逆プリズム形状構造体の屈折部と導光部材とが一体型に形成されており、境界面がないので光特性が向上し、
第3に、光源から遠ざかるほど屈折部の分布が稠密な導光板を使用することで、光分布が均一で品質の優秀な製品を生産できる。
本発明によれば、前記屈折部は、前記光源側の端部から遠ざかるほどそのサイズがさらに大きくなりうる。また、前記屈折部は、光が入射し前記導光板に沿って進む第1方向の長さよりも、前記第1方向に対して交差する第2方向に長さの方が、長い非対称構造である。また 前記屈折部は、前記光源側の端部から遠ざかるほど前記第2方向の長さがさらに長くなる。
また、前記屈折部は、一方向に湾曲又は屈曲している。
本発明のさらに他の一実施形態によれば、導光板は、前記導光部材の第1面と前記第1面とは反対の第2面とに前記屈折部が形成されている構造を持つことができる。両面に屈折部が形成された導光部材は、第1面に形成された屈折部の位置と第2面に形成された屈折部の位置とが外れた構造を持つことができる。
これまで述べた導光板は、弾性物質からなる。
前記弾性物質は、ポリジメチルシロキサンを含む。
本発明のさらに他の一実施形態であるバックライト装置は、光源と、前記光源から入射される光を内部において反射させる導光部材と、前記導光部材の少なくとも一側面に複数形成されるものであり、光が出射する出射面幅が、光が入射する入射面の幅より大きい屈折部と、を備え、前記屈折部は、前記導光部材で反射された光を再度内部反射させて前記出射面から外部に出光させ、前記光源側の端部から遠ざかるほど数が多くなるように形成されていることを特徴とする。
隣接する部材間で、一側の導光部材の屈折部と他側の導光部材の屈折部との位置が互いに外れている。
前記導光部材は、第1面と前記第1面とは反対の第2面とに前記屈折部が設けられている。
また、前記光源から入射された光が一方向に出光されるように、前記光源が設けられた面に対向する前記導光部材の一面に反射板をさらに備えることができる。
図1は、本発明の一実施形態による導光板を備えるバックライト装置を示す断面図であり、図2は、本発明の他の実施形態による導光部材の立体図面を示す。
図1を参照すれば、本発明の一実施形態によるバックライト装置100は、光を出射する光源110及び導光板120を備える。
前記導光板120には、導光部材124の上側面に導光部材124で反射された光をもう一回内部に反射させて外部に出光させる出光構造体の突出型屈折部126が一体的に形成されている。また、前記出光構造体の屈折部126は、光源110から遠ざかるほど個数が多くなるように形成されている。すなわち、図1から分かるように、屈折部126間の間隔を、光源110から遠くなる順にW1、W2、W3という時、W1よりW2が、W2よりW3がさらに小さくなる(W1>W2>W3)屈折部126の構造を持つ。前記導光部材124と一体に形成された屈折部126は、前記導光部材124と前記屈折部126との間に光学的にも物理的にも境界のないことが望ましい。つまり、導光部材124と屈折部126とは光学的性質及び物理的性質が同一であり、例えば、導光部材124及屈折部126は同一の材質により一連に形成される。
このように、屈折部126の密度を調節する方式以外にも、入光部122から対光部132に向かう方向と平行な光源進行方向とは垂直な方向への屈折部126の長さを調節する方法もある。
前記導光板220は、導光部材224の上側面に導光部材224で反射された光をもう一回内部反射させ外部に出光させる出光構造体の屈折部226a、226b、226cが一体に形成されている。また、前記出光構造体の屈折部226a、226b、226cは、光源210から遠ざかるほど個数が多くなるように形成されている。
例えば、線形光源を使用する場合には、図4(a)ないし図4(d)に示したように、導光部材と連結された面と反対の面である上面形態又は断面形状が、方形状、円形状、楕円形状、屈曲型状または方形状、円形状、楕円形状、屈曲型状のうち2つ以上で結合された形態の屈折部を使用できる。また図4(e)のように一方向に湾曲又は屈曲した形態の屈折部も使用できる。
入光部の輝線や暗部を除去するためには、線光源を使用する方法があるが、CCFLのような光源自体が線形である光源を使用するか、LEDのような点光源を線形光源に変換する手段を利用して使用できる。
前述した場合と同様に、屈曲を持つ曲線形態は保持しつつ長さを変化させて均一度を調節できる。すなわち、光源と近い側は連結される長さを短くして隙間を広げ、光源と遠ざかるほど連結される長さを長くして隙間を狭める。つまり、光源と遠ざかるほど、屈折部の屈曲部分の長さを長くし、屈折部どうしの間隔を狭めてより多く形成する。これにより、光源から離れた部分であっても、光源付近と同様の光量を屈折部の出射面から出射することができる。
導光板220に形成できる屈折部の形態を、図5に立体的に示す。図5で、(a)は、図1の上面130が正方形状であるトランク型屈折部、(b)は、屈折部の上面形態又は断面形状が直方形状であるトランク型屈折部、(c)は、円柱型屈折部、(d)は、卵形屈折部、(e)は、屈曲型屈折部を示す。図5の(a)ないし(e)の屈折部形態から分かるように、屈折部の側面、すなわち、光が反射される面(図1の134)は直方形状または曲面状で形成される。本発明では屈折部の形状を単に図5に示したものに限定しない。
図6は、本発明のさらに他の実施形態による導光板を備えるバックライト装置を示す断面図である。
図6を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置300は、光を出射する光源310及び導光板320を備える。
前記導光板320には、導光部材324の上側面に導光部材324で反射された光をもう一回内部反射させて外部に出光させる出光構造体の屈折部326aが一体に形成されており、下側面にも屈折部326bが一体に形成されている。また、前記出光構造体の屈折部326a、326bは、光源310から遠ざかるほど個数が多くなるように形成されている。
前記光源310から出射された光は、前記導光部材324内に入射された後、一部は上部屈折部326aによって内部反射された直後に外部に出光335され、他の一部は、前記導光板324で内部反射されて前記反射板328に向かった後、前記反射板328で再反射される。前記反射板328で再反射されたビームのうち一部は、上部屈折部326aを通じて出光335され、他の一部は下部屈折部326bを通じて出光される。前記下部屈折部326bを通じて出光されたビームは、前記下部反射板330によって導光板320に再入射されて、結局前記導光板320の一側にのみビームが出光される。
図7は、本発明のさらに他の実施形態による導光板を備えるバックライト装置を示す断面図である。
前記導光板420は、図6と類似して導光部材424の上側面と下側面とに屈折部を備えるが、上側面に形成された屈折部426aの位置とそれと対応する下側面に形成された屈折部426bの位置とが互いに異なる構造を有する。したがって、屈折部間の間隔の限界を克服でき、出光に寄与できない部分を減らして光利用効率を向上させることができる。よって、片面側の屈折部から出射された光を、反射板により対向面側に入射させ光利用効率を高めることができる。
これまで述べた導光板は弾性物質からなる。前記弾性物質の一例としてポリジメチルシロキサンを含む物質が使われうる。
図8は、本発明のさらに他の実施形態による導光板を備えるバックライト装置を示す断面図である。
図8を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置500は、二枚の導光板120a、120b及び光を出射する光源110a、110bを備える。
前記バックライト装置500の導光板120a、120bは、下部導光板120b上に上部導光板120aを載せた構造である。
前記バックライト装置500の上下部の光源110a、110bは互いに異なる位置にあり、この時、導光板120a、120bの屈折部126の分布はそれに相応するように適切に調節して、均一かつ輝度の高いバックライト装置にせねばならない。例えば、導光板120a、120bにおいて、屈折部を設ける位置、大きさ及び形状等は同一であるが、光源110a、110bの位置がずれて設けられた分だけ、導光板120a、120bも互いにずれるように配置される。また、二つの光源(110a、110b)は、示されているのとは異なり、互いに反対の位置に配置され得る。このとき、屈折部の分布はその配置に相応して適宜調節される。
これまで言及した導光板の両面に屈折部を形成する場合、メイン窓とサブ窓とを持つ携帯機器のバックライトとして利用できる。この場合、屈折部の分布及び位置を調節することによって所望の部分のみに所望の量のみ出光されるように設計することができる。この場合、導光板1枚のみを使用すればよいので厚さを薄くすることができ、コストダウン効果も期待できる。
図9を参照すれば、本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置600は光を出射する光源610及び導光板620を備える。
前記導光板620は、導光部材624の下側面に、導光部材624で反射された光をもう一回内部反射させて外部に出光させる出光構造体の屈折部626aが一体に形成されており、上側面には屈折部626bが一部のみに形成されている。また前記出光構造体の屈折部626a、626bは、光源610から遠ざかるほど個数が多くなるように形成されている。このように、導光部材624の両側において屈折部626bの個数、設ける位置、大きさ及び形状等を適宜異ならせることができる。
110、210、310、410、610 光源
120、220、320、420、620 導光板
124、224、324,424、624 導光板
122、132,222、322、422 側面
126、226、326、426、626 屈折部
128 下部面
130 上面
134 側面
328、330 反射板
Claims (19)
- 光源から入射される光を内部において反射させる導光部材と、
前記導光部材の少なくとも一面に複数突出して形成され、光が出射する出射面の幅が、光が入射する入射面の幅より大きい屈折部と、を備え、
前記屈折部は、前記導光部材から入射する光を内部で反射させ、前記出射面から外部に出光させ、前記光源側の端部から遠ざかるほど数が多くなるように形成されていることを特徴とする導光板。 - 前記導光部材と前記屈折部とは光学的及び物理的に同一であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記屈折部は、前記光源側の端部から遠ざかるほどそのサイズが大きくなることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記屈折部は、光が入射し前記導光板に沿って進む第1方向の長さよりも、前記第1方向に対して交差する第2方向に長さの方が、長い非対称構造であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記屈折部は、前記光源側の端部から遠ざかるほど前記第2方向の長さがさらに長くなることを特徴とする請求項4に記載の導光板。
- 前記屈折部の側面は曲面状または直方形状であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記屈折部の上面は、方形状、円形状、楕円形状、屈曲型状のうち一つまたは2つ以上で結合された形態であることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記屈折部は、一方向に湾曲又は屈曲していることを特徴とする請求項4に記載の導光板。
- 前記導光部材の第1面と前記第1面とは反対の第2面とに前記屈折部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記第1面に形成された屈折部の位置と前記第2面に形成された屈折部の位置とが互いに異なることを特徴とする請求項9に記載の導光板。
- 前記屈折部は、前記導光部材の前記第1面全体に形成され、前記第2面には一部のみに形成されることを特徴とする請求項9に記載の導光板。
- 前記導光部材と前記屈折部とは弾性物質からなることを特徴とする請求項1に記載の導光板。
- 前記弾性物質は、ポリジメチルシロキサンを含むことを特徴とする請求項12に記載の導光板。
- 光源と、
前記光源から入射される光を内部において反射させる導光部材と、
前記導光部材の少なくとも一側面に複数形成されるものであり、光が出射する出射面幅が、光が入射する入射面の幅より大きい屈折部と、を備え、
前記屈折部は、前記導光部材で反射された光を再度内部反射させて前記出射面から外部に出光させ、前記光源側の端部から遠ざかるほど数が多くなるように形成されていることを特徴とするバックライト装置。 - 前記導光部材は、2枚以上の部材が積層された積層体であることを特徴とする請求項14に記載のバックライト装置。
- 隣接する部材間で、一側の部材の屈折部と他側の導光部材の屈折部との位置が互いに異なることを特徴とする請求項15に記載のバックライト装置。
- 前記導光部材は、第1面と前記第1面とは反対の第2面とに前記屈折部が設けられていることを特徴とする請求項14に記載のバックライト装置。
- 前記導光部材で、前記光源からの光が入射する面の反対側面に反射板がさらに備えられたことを特徴とする請求項14に記載のバックライト装置
- 前記光源から入射された光が一方向に出光されるように、前記光源が設けら得た面に対向する前記導光部材の一面に反射板をさらに備えたことを特徴とする請求項14ないし18のうちいずれか1項に記載のバックライト装置。
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