JP2010045027A

JP2010045027A - 導光板及びエッジライト型バックライトモジュール

Info

Publication number: JP2010045027A
Application number: JP2009180628A
Authority: JP
Inventors: 敦建 ▲とん▼; Tun-Chien Teng; Shimei Chin; 志明陳
Original assignee: CTX Opto Electronics Corp
Current assignee: CTX Opto Electronics Corp
Priority date: 2008-08-08
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2010-02-25
Also published as: TW201007233A; US8118467B2; US20100033989A1

Abstract

【課題】導光板及びエッジライト型バックライトモジュールを提供する。
【解決手段】本発明の導光板は、第一表面と、前記第一表面に対向して設置される第二表面と、前記第一表面及び前記第二表面に接続され、光線を入射させる入光面と、前記第一表面に設置される複数の柱状レンズであって、所定の方向に沿って前記第一表面に入射する仮想光線が前記複数の柱状レンズの各々により屈折された後に前記第二表面に入射し前記第二表面に複数の集光領域を形成する複数の柱状レンズと、前記第二表面の前記複数の集光領域にそれぞれ設置され、前記複数の集光領域に入射した前記光線の一部を前記導光板から導出させる複数のマイクロ構造と、を含み、前記第二表面は、複数の平面領域を有し、前記複数の平面領域は、任意の二つの隣接する前記マイクロ構造の間に位置し且つ前記複数の平面領域に入射した前記光線の一部を全反射する。
【選択図】図３

Description

本発明は、高い輝度及び良好な光のコリメート性を有する導光板及び該導光板を備えるエッジライト型バックライトモジュールに関する。

図１Ａを参照する。図１Ａは、従来のエッジライト型バックライトモジュール１０を示す図である。エッジライト型バックライトモジュール１０は、主に、バックプレート１１、導光板１２、反射シート１３、光源（図示せず）を含む。導光板１２、反射シート１３及び光源は、バックプレート１１内に設けられ、且つ、反射シート１３は、導光板１２の下表面１２２に近接する。光源は、導光板１２の側面に設けられ、導光板１２は、透明な平行板であり、光源が発した光線は、導光板１２の上表面１２１と下表面１２２において繰り返して全反射される。下表面１２２には、複数のＶ型溝１２３が形成され、このＶ型溝１２３を使用することにより、大部分の光線を上表面１２１に導き、比較的高い輝度を得ることができる。

しかし、前述した従来の設計により、高い輝度のバックライトモジュール１０を得ることができるが、光源に近接する導光板１２の領域における輝度が、光源から離れる導光板１２の領域における輝度より高くなるので、輝度不均一現象が引き起こされる。図１Ｂは、従来の他のエッジライト型バックライトモジュールを示す図である。図１Ｂに示すように、この従来の設計において、光源（図示せず）に近接する二つの隣接するＶ型溝１２３の間隔が、光源から離れる二つの隣接するＶ型溝１２３の間隔より大きく設定されるので、輝度均一のバックライトモジュール１０′が得られる。しかし、このような設計により、輝度分布を比較的に均一化することができるが、その改善効果が限られ、且つ、設計や製造上の困難性も高くなる。

本発明の目的は、高い輝度及び良好な光のコリメート性を有する導光板及び該導光板を備えるエッジライト型バックライトモジュールを提供することにある。

本発明の他の目的と利点は、本発明に開示された技術の特徴により更に知られることができる。

前述した一又は部分又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本発明の一実施例によれば、第一表面、第二表面、入光面、複数の柱状レンズ及び複数のマイクロ構造を含む導光板が提供される。第二表面は第一表面に対向して設置され、入光面は第一表面及び第二表面と接続し、且つ、光線を入射させるために用いられる。複数の柱状レンズは第一表面に設置され、且つ、所定の方向に沿って第一表面に入射した仮想光線が各々の柱状レンズにより屈折された後に第二表面に入射し第二表面において集光領域を形成する。複数のマイクロ構造はそれぞれ第二表面における複数の集光領域に設置され、集光領域に入射した光線を導光板から導出させる。第二表面には、任意の二つの隣接するマイクロ構造の間に位置する領域が平面領域であり、且つ、該平面領域は、該平面領域に入射した一部の光線を全反射することができる。

本発明の他の実施例によれば、バックプレート、光源、導光板及び反射素子を含むエッジライト型バックライトモジュールが提供される。バックプレートは、少なくとも、側面及び該側面に接続される底面を有する。光源は、バックプレート内に設置され且つ側面に近接する。導光板は、バックプレート内に設置され且つ光源に近接し、また、導光板は、第一表面、第二表面、入光面、複数の柱状レンズ及び複数のマイクロ構造を含む。第二表面は第一表面に対向して設置され、入光面は第一表面及び第二表面と接続し、且つ、光線を入射させるために用いられる。複数の柱状レンズは第一表面に設置され、且つ、所定の方向に沿って第一表面に入射した仮想光線は各々の柱状レンズにより屈折された後に第二表面に入射し第二表面において集光領域を形成する。複数のマイクロ構造はそれぞれ第二表面における複数の集光領域に設置され、集光領域に入射した光線を導光板から導出させる。第二表面には、任意の二つの隣接するマイクロ構造の間に位置する領域が平面領域であり、且つ、該平面領域は、該平面領域に入射した一部の光線を全反射することができる。反射素子は、導光板の第二表面とバックプレートの底面との間に位置し、第二表面より導光板から導出された一部の光線を再び第二表面へ反射させる。

一実施例において、各々の柱状レンズは弧面及び長形平面を含み、長形平面は弧面の両端と接続し、且つ、第一表面に位置する。各々の長形平面は、長手方向及び短手方向に沿って延伸し、且つ、各々のマイクロ構造及び各々の集光領域は、全て、ほぼ長手方向及び短手方向に沿って延伸する。

一実施例において、各々のマイクロ構造の短手方向の幅は、該マイクロ構造を設置する集光領域の短手方向の幅と比べてほぼ等しく又は小さい。

前述した設計によれば、マイクロ構造に入射した光線の一部は、マイクロ構造により柱状レンズへ反射され、そして、柱状レンズにより第一表面の法線方向に導かれ、導光板から射出し、他の一部は、マイクロ構造を透過し、反射素子により反射された後に、対応するマイクロ構造を再び透過し、そして、柱状レンズにより第一表面の法線方向に導かれ、導光板から射出し、これにより、導光板の輝度及び光のコリメート性を向上することができる。また、任意の二つの隣接するマイクロ構造の間の領域が平面領域であり、平面領域は全反射の効果を提供することが可能であるので、二つの隣接するマイクロ構造の間に入射した光線は、全反射されて導光板内に保留され、そして、柱状レンズにより導光板から導出されることにより、導光板から射出した光線のコリメート性をより一層向上することができる。

本発明は、高い輝度及び良好な光のコリメート性を有する導光板及び該導光板を備えるエッジライト型バックライトモジュールを提供することができる。

従来のエッジライト型バックライトモジュールを示す図である。従来の他のエッジライト型バックライトモジュールを示す図である。本発明の一実施例によるエッジライト型バックライトモジュールの構造を示す図である。図２に示すＡ−Ａ′線に沿った断面の拡大図である。図３におけるＳ１領域の拡大図である。図３におけるＳ１領域の他の実施例の拡大図である。本発明の他の実施例によるエッジライト型バックライトモジュールの構造を示す図である。図６におけるＳ２領域の拡大図である。

次に、添付した図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

なお、次の各実施例の説明は、添付した図面を参照して行われたものであり、本発明の実施可能な特定の実施例を例示するために用いられる。また、本発明に言及した方向の用語、例えば、上、下、前、後、左、右などは、添付した図面の方向を参考するためのもののみである。よって、以下に使用された方向の用語は、説明のために用いられ、本発明を限定するためのものでない。

図２は本発明の一実施例によるエッジライト型バックライトモジュールの構造を示す図である。図３は図２に示すＡ−Ａ′線に沿った断面の拡大図である。図２と図３を参照する。エッジライト型バックライトモジュール２０は、バックプレート２１、光源２４、導光板２２及び反射素子２３を含む。バックプレート２１は、矩形を成す四つの側面２１１及びこれらの側面２１１と接続する底面２１２を有する。光源２４は、バックプレート２１内に設置され、また、一つの側面２１１と近接し、且つ、導光板２２へ光線Ｉ０を発し、導光板２２は、バックプレート２１内に設置され、また、光源２４と近接する。導光板２２は、第一表面２２１、第二表面２２２、入光面２２３、複数のマイクロ構造２２４及び複数の柱状レンズ２６０を有する。第二表面２２２と第一表面２２１は、それぞれ、対向する導光板２２の両側に位置し、入光面２２３は、第一表面２２１及び第二表面２２２と接続し、且つ、一つの側面２１１と対向し、光線Ｉ０を入射させるために用いられる。柱状レンズ２６０は、第一表面２２１に設置され、且つ、光線Ｉ０の進行方向とほぼ平行する方向に沿って延伸し、複数のマイクロ構造２２４は、それぞれ、第二表面２２２に形成される。本実施例では、第二表面２２２において任意の二つの隣接するマイクロ構造２２４の間の領域が平面領域２２５であり、該平面領域２２５は、該平面領域２２５に入射した光線を全反射する効果を提供することができる。反射素子２３は、例えば、平面状の反射シートであり、且つ、該反射シートは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（PET）材料からなる。反射素子２３は、導光板２２の第二表面２２２及びバックプレート２１の底面２１２の間に位置し、第二表面２２２より導光板２２から射出した光線を再び第二表面２２２へ反射させるために用いられ、これにより、光の使用効率を向上することができる。

図４は、図３におけるＳ１領域の拡大図である。図４を参照する。第一表面２２１に設置される各々の柱状レンズ２６０は、弧面２６１及び長形平面２６２を有し、長形平面２６２は、弧面２６１の両端に接続し且つ第一表面２２１に位置する。長形平面２６２は、長手方向４１及び短手方向４２（長手方向４１及び短手方向４２は、図２に示されている）に沿って延伸し、長手方向４１は、好ましくは、短手方向４２とほぼ垂直し、且つ、長形平面２６２は、好ましくは、矩形平面である。弧面２６１の形状は、限定されず、例えば、半球面又は半楕円球面であっても良い。よって、各々の柱状レンズ２６０は、第一表面２２１の法線方向に沿って第一表面２２１に入射した仮想光線Ｉ９を集光線２６３に集光させることができる。本実施例において、仮想光線Ｉ９は、まず、第二表面２２２に入射して第二表面２２２に集光領域２６４を形成し、そして、第二表面２２２を透過した後に集光線２６３に集光し、且つ、集光線２６３は、第二表面２２２に近接する。これにより、各々の柱状レンズ２６０は、第二表面２２２においてほぼ長手方向４１及び短手方向４２に沿って延伸する集光領域２６４を形成することができる。言い換えると、仮想光線Ｉ９は、柱状レンズ２６０の長辺２６８により屈折された後に、第二表面２２２に入射して第二表面２２２に集光境界を形成し、また、仮想光線Ｉ９は、柱状レンズ２６０の他の長辺２６９により屈折された後に第二表面２２２に入射して第二表面２２２に他の集光境界を形成し、この二つの集光境界の間の領域は、集光領域２６４となる。複数のマイクロ構造２２４は、それらの複数の集光領域２６４に対応して各集光領域２６４にそれぞれ形成され、例えば、図４に示すように、各々の集光領域２６４において、対応するマイクロ構造２２４が形成される。なお、仮想光線Ｉ９は、集光領域２６４の形成原理を説明するために用いられるものであり、バックライトモジュール２０に実際に進入した光線ではない。また、本実施例の導光板２２は、大部分の光線Ｉ０を、第一表面２２１の法線方向と反対する方向に沿って導光板２２からコリメート性よく射出させるためのものであるので、仮想光線Ｉ９は、第一表面２２１の法線方向に沿って第一表面２２１に向かって導光板２２に入射する。しかし、集光領域２６４の仮想光線Ｉ９の入射方向を設定する方法は、限定されない。例えば、製品の設計要求により大部分の光線Ｉ０を第一方向に向かって導光板２２から射出させる場合は、このときに、仮想光線Ｉ９を、該第一方向と反対する第二方向に沿って第一表面２２１に向かって導光板２２に入射させるだけで良く、また、仮想光線Ｉ９が第二表面２２２に入射したときに形成される集光領域２６４にマイクロ構造２２４を設置する。

図４に示すように、第二表面２２２に位置する各々の平面領域２２５及び各々のマイクロ構造２２４は、ほぼ長手方向４１及び短手方向４２に沿って延伸するので、マイクロ構造２２４に入射した光線Ｉ１の一部は、マイクロ構造２２４により柱状レンズ２６０へ反射されて光線Ｉ３を形成し、そして、光線Ｉ３は、屈折作用に基づいて柱状レンズ２６０により第一表面２２１の法線方向に導かれ、導光板２２から射出し、また、マイクロ構造２２４に入射した光線Ｉ１の他の一部は、マイクロ構造２２４を透過して光線Ｉ２を形成し、そして、光線Ｉ２は、反射素子２３により導光板２２へ反射された後に、マイクロ構造２２４を再び透過してから、対応する柱状レンズ２６０により第一表面２２１の法線方向に導かれ、導光板２２から射出する。一方、第二表面２２２の集光領域２６４からの光線に比べ、集光領域２４６以外の領域からの光線は、柱状レンズ２６０を透過した後に、第一表面２２１の法線方向にコリメートされることができない。よって、本実施例においては、任意の二つの隣接するマイクロ構造２２４の間の領域が平面領域２２５であり、平面領域２２５は、全反射の効果を提供することができるので、二つの隣接するマイクロ構造２２４の間に入射した光線を全反射させて導光板２２内に保留させることができ、そして、柱状レンズ２６０により導光板２２の外へ導出し、これにより、導光板２２から射出した光線のコリメート性を向上することができる。

一実施例において、各々のマイクロ構造２２４の短手方向４２の幅Ｗｉは、好ましくは、各々の集光領域２６４の短手方向４２の幅Ｗｆに比べてほぼ等しく（図４に示すように）又は小さく（図５に示すように）設定され、これにより、光のコリメート性を向上する効果を確保することができる。また、各々のマイクロ構造２２４の短手方向４２の幅Ｗｉは、各々の集光領域２６４の短手方向４２の幅Ｗｆとほぼ等しく設定されるときは、集光領域２６４はより有効に利用されることができる。

なお、各々の柱状レンズ２６０は、光線Ｉ０の進行方向とほぼ平行する方向に沿って延伸することに限られず、他の実施例においては、各々の柱状レンズ２６０は、例えば、波状のように湾曲して延伸することもでき、このときは、各々のマイクロ構造２２４の配置を調整しその位置を柱状レンズ２６０の走向に対応するようにさせるだけで良い。

図６は、本発明の他の実施例によるエッジライト型バックライトモジュール３０の構造を示す図である。エッジライト型バックライトモジュール３０の構造は、エッジライト型バックライトモジュール２０と類似するが、その相違点は、反射素子３３が反射素子２３と異なることのみにある。よって、以下は、便宜のために、反射素子３３のみについて説明する。

反射素子３３は、第二表面２２２に向かって突出するように設置される複数の角柱３３０を含み、各々の角柱３３０は、ほぼ柱状レンズ２６０の長手方向４１（図２に示される）に沿って延伸し、且つ、任意の二つの隣接する角柱の間の距離は、ほぼ同じである。各々の角柱３３０は、第一側壁面３３１及び第一側壁面３３１と接続する第二側壁面３３２を有する。第一側壁面３３１及び第二側壁面３３２のうち少なくとも一つは反射面であり、これにより、第二表面２２２より導光板２２から射出した光線を再び第二表面へ反射させることができる。角柱３３０は第二表面に向かって突出するので、第二表面２２２より射出して角柱３３０に入射した光線は、反射作用に基づいて角柱３３０によりほぼ第一表面２２１の法線方向に屈折され、そして、柱状レンズ２６０を透過した後に導光板２２から射出する。よって、エッジライト型バックライトモジュール２０に比べ、エッジライト型バックライトモジュール３０は、導光板２２から射出した光線のコリメート性をより一層向上することができる。

図７は図６におけるＳ２領域の拡大図である。図７に示すように、角柱３３０の第一側壁面３３１又は第二側壁面３３２は、平面、凹面または凸面であっても良い。第一側壁面３３１又は第二側壁面３３２が凹面であるときは、この凹面に入射した光線を集光させ、導光板２２に、輝度が比較的高い光線を射出させることができ、また、第一側壁面３３１又は第二側壁面３３２が凸面であるときは、この凸面に入射した光線を拡散させることができる。製造のときに導光板２２の局部に欠陥が生じ局部の輝度が大きすぎになったときは、凸面構造により、局部の輝度が大き過ぎる現象を有効に除去することができる。

また、本発明の実施例によれば、光源２４（図２に示すように）は、例えば、少なくとも、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）又は発光ダイオード（ＬＥＤ）であっても良い。また、マイクロ構造２２４の外形及び構成は限定されず、一実施例において、マイクロ構造２２４は、第二表面２２２の局部領域に塗布するインク材料からなっても良く、且つ、インク材料には、例えば、複数のＴｉＯ２又はＰＭＭＡなどの反射粒子が混じり合ってもよく、或いは、マイクロ構造２２４は、例えば、柱状物又は加工しやすい粗面などであっても良い。

以上述べたところを総合すれば、本発明の実施例による導光板は、マイクロ構造に入射した光線の一部がマイクロ構造により柱状レンジへ反射され、そして、柱状レンズにより第一表面の法線方向に導かれ導光板から射出し、また、マイクロ構造に入射した光線の他の部分が、マイクロ構造を透過して反射素子により反射された後に、対応するマイクロ構造を再び透過し、そして、柱状レンズにより第一表面の法線方向に導かれ導光板から射出し、これにより、導光板の輝度及び光のコリメート性を向上することができる。また、任意の二つの隣接するマイクロ構造の間の領域が平面領域であり、平面領域は全反射の効果を提供することできるので、二つの隣接するマイクロ構造の間に入射した光線を全反射させて導光板内に保留させ、そして、柱状レンズにより導光板から導出し、導光板から射出した光線のコリメート性をより一層向上する効果を得ることができる。

本発明は、前述した好適な実施例に基づいて以上のように開示されたが、前述した好適な実施例は、本発明を限定するためのものでなく、当業者は、本発明の精神と範囲を離脱しない限り、本発明に対して些細な変更と潤色を行うことができるので、本発明の保護範囲は、添付した特許請求の範囲に定まったものを基準とする。また、本発明の何れの実施例又は特許請求の範囲は、本発明に開示された全ての目的又は利点又は特徴を達成する必要がない。また、要約の部分と発明の名称は、文献の検索を助けるためのみのものであり、本発明の権利範囲を限定するものでない。

１０、１０′ エッジライト型バックライトモジュール
２１バックプレート
１１バックプレート
２１１側面
１２導光板
２１２底面
１２１上表面
２２導光板
１２２下表面
２２１第一表面
１２３Ｖ型溝
２２２第二表面
１３反射シート
２２３入光面
２０エッジライト型バックライトモジュール
２４マイクロ構造
２２５平面領域
３０エッジライト型バックライトモジュール
２３反射素子
３３反射素子
２４光源
３３０角柱
２６０柱状レンズ
３３１第一側壁面
２６１弧面
３３２第二側壁面
２６２長形平面
４１長手方向
２６３集光線
４２短手方向
２６４集光領域
Ｉ０−Ｉ３光線
２６８柱状レンズの長辺
Ｉ９仮想光線
２６９柱状レンズの長辺

Claims

導光板であって、
第一表面と、
前記第一表面に対向して設置される第二表面と、
前記第一表面及び前記第二表面に接続され、光線を入射させる入光面と、
前記第一表面に設置される複数の柱状レンズであって、所定の方向に沿って前記第一表面に入射する仮想光線が前記複数の柱状レンズの各々により屈折された後に前記第二表面に入射し前記第二表面に複数の集光領域を形成する前記複数の柱状レンズと、
前記第二表面の前記複数の集光領域にそれぞれ設置され、前記複数の集光領域に入射した前記光線の一部を前記導光板から導出させる複数のマイクロ構造と、
を含み、
前記第二表面は、複数の平面領域を有し、前記複数の平面領域は、任意の二つの隣接する前記マイクロ構造の間に位置し、且つ、前記複数の平面領域に入射した前記光線の一部を全反射する、
導光板。
前記マイクロ構造は、複数の反射粒子を含むインク材料からなる、
請求項１に記載の導光板。
前記柱状レンズは、弧面及び長形平面を含み、前記長形平面は、前記弧面の両端に接続し、且つ、前記長形平面は、前記第一表面に位置する、
請求項１に記載の導光板。
前記弧面は、半球面又は半楕円球面である、
請求項３に記載の導光板。
前記長形平面は、長手方向及び短手方向に沿って延伸し、
前記複数のマイクロ構造の各々の前記短手方向における幅は、前記複数のマイクロ構造を設置する前記複数の集光領域の各々の前記短手方向における幅とほぼ等しい、
請求項３に記載の導光板。
前記長形平面は、長手方向及び短手方向に沿って延伸し、
前記複数のマイクロ構造の各々の前記短手方向における幅は、前記複数のマイクロ構造を設置する前記複数の集光領域の各々の前記短手方向における幅より小さい、
請求項３に記載の導光板。
エッジライト型バックライトモジュールであって、
少なくとも、側面と、前記側面に接続される底面と、を有するバックプレートと、
前記バックプレート内に設置されて前記側面に近接し、光線を発する光源と、
前記バックプレート内に設置されて前記光源に近接する導光板であって、前記導光板は、第一表面と、前記第一表面に対向して設置される第二表面と、前記第一表面及び前記第二表面に接続され、前記光線を入射させる入光面と、前記第一表面に設置される複数の柱状レンズであって、所定の方向に沿って前記第一表面に入射する仮想光線が前記複数の柱状レンズの各々により屈折された後に前記第二表面に入射し前記第二表面に複数の集光領域を形成する前記複数の柱状レンズと、前記第二表面の前記複数の集光領域にそれぞれ設置され、前記複数の集光領域に入射した前記光線の一部を前記導光板から導出させる複数のマイクロ構造と、を含み、前記第二表面は、複数の平面領域を有し、前記複数の平面領域は、任意の二つの隣接する前記マイクロ構造の間に位置し、且つ、前記複数の平面領域に入射した前記光線の一部を全反射する前記導光板と、
前記導光板の前記第二表面と、前記バックプレートの前記底面との間に位置し、前記第二表面より前記導光板から射出した前記光線の一部を再び前記第二表面へ反射させる反射素子と、
を含む、
エッジライト型バックライトモジュール。
前記マイクロ構造は、複数の反射粒子を含むインク材料からなる、
請求項７に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記柱状レンズは、弧面及び長形平面を含み、前記長形平面は、前記弧面の両端に接続し、且つ、前記長形平面は、前記第一表面に位置する、
請求項７に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記弧面は、半球面又は半楕円球面である、
請求項９に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記長形平面は、長手方向及び短手方向に沿って延伸し、
前記複数のマイクロ構造の各々の前記短手方向における幅は、前記複数のマイクロ構造を設置する前記複数の集光領域の各々の前記短手方向における幅とほぼ等しい、
請求項９に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記長形平面は、長手方向及び短手方向に沿って延伸し、
前記複数のマイクロ構造の各々の前記短手方向における幅は、前記複数のマイクロ構造を設置する前記複数の集光領域の各々の前記短手方向における幅より小さい、
請求項９に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記反射素子は、前記第二表面に向かって突出して設置される複数の角柱を含む、
請求項７に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記角柱は、ほぼ前記柱状レンズの長辺方向に沿って延伸する、
請求項１３に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
任意の二つの隣接する前記角柱の間の距離は、ほぼ等しい、
請求項１３に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記角柱は、第一側壁面と、前記第一側壁面と接続される第二側壁面とを有し、
前記第一側壁面又は前記第二側壁面は、平面、凸面又は凹面である、
請求項１３に記載のエッジライト型バックライトモジュール。
前記光源は、少なくとも冷陰極蛍光ランプ、又は、少なくとも発光ダイオードである、
請求項７に記載のエッジライト型バックライトモジュール。