JP2010061128A - 導光ユニット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、導光ユニット及びこの導光ユニットを用いたバックライトモジュールを提供する。
【解決手段】導光ユニットであって、導光板及び複数の柱状レンズを含む。導光板は、第一表面と、第一表面に相対する第二表面と、第一表面と第二表面を連結する入光面とを有し、更に第二表面に位置する複数の拡散ドットを有する。複数の柱状レンズは、第一表面に配置され、各柱状レンズは第一方向に沿って延伸し、且つ第二方向に湾曲した曲面を有する。この複数の柱状レンズは、第二方向に沿って配列される。複数の拡散ドットの内、隣接する拡散ドットの第一方向におけるピッチは、第二方向におけるピッチより小さい。
【選択図】 図2A
【解決手段】導光ユニットであって、導光板及び複数の柱状レンズを含む。導光板は、第一表面と、第一表面に相対する第二表面と、第一表面と第二表面を連結する入光面とを有し、更に第二表面に位置する複数の拡散ドットを有する。複数の柱状レンズは、第一表面に配置され、各柱状レンズは第一方向に沿って延伸し、且つ第二方向に湾曲した曲面を有する。この複数の柱状レンズは、第二方向に沿って配列される。複数の拡散ドットの内、隣接する拡散ドットの第一方向におけるピッチは、第二方向におけるピッチより小さい。
【選択図】 図2A
Description
本発明は光源モジュール及びその光学素子に関し、特にバックライトモジュール(backlight module)及びその導光ユニット(light guide unit)に関する。
図1は従来のバックライトモジュールの断面図を示している。図1を参照するに、従来のバックライトモジュール100は、導光板110と、冷陰極蛍光ランプ(cold cathode fluorescent lamp, CCFL)120と、反射片130と、拡散片(diffusion plate)140とを含む。導光板110は、第一表面112と、第一表面112に相対して配置された第二表面114と、第一表面112と第二表面114を連結する入光面116とを有する。冷陰極蛍光ランプ120は入光面116のそばに配置され、入光面116に光束122を発出することに適用される。一部の光束122aは、入光面116を経由して導光板110の中に入射され、第二表面114に設けられた二酸化チタン(titanium dioxide,TiO2)ドット(dot)114aの光拡散作用により反射片130に送られる。反射片130は、一部の光束122aを反射して、順次に第二表面114、第一表面112及び拡散片140を通過させる。一方、一部の光束122bは導光板110に入射された後、二酸化チタンドット114aの光拡散作用により第一表面112に送られ、続いて第一表面112及び拡散片140を順次に通過する。光束112(一部の光束112a及び112bを含む)は、拡散片140を通過した後、面光源を形成する。
二酸化チタンドット114aは、スクリーン印刷(screen printing)方式で第二表面114に形成される場合、二酸化チタンドット114aの寸法及びその間隔を小さくすることができない。従って、導光板110の上方に拡散片140を配置しないと、二酸化チタンドット114aによって形成された不連続ライトスポット(light spot)が肉眼で識別され、バックライトモジュール100は均一な面光源を形成できない。
従来は、不連続ライトスポットが肉眼で識別される問題を改善するために、拡散片140を採用して不連続ライトスポットがぼやけてしまうようにし、遮蔽効果を得た。しかし、拡散片140を使用するにつれて使用する分だけのコストも増加し、光損失(light loss)を招く。
本発明はコストを削減し、光を均一に導くことができる導光ユニットを提供する。
本発明はコストを削減し、均一な面光源を形成できるバックライトモジュールを提供する。
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、本発明の実施例による導光ユニットは、導光板及び複数の柱状レンズを含む。導光板は、第一表面と、第一表面に相対する第二表面と、第一表面と第二表面を連結する入光面とを有し、更に第二表面に位置する複数の拡散ドットを有する。複数の柱状レンズは、第一表面に配置され、各柱状レンズは第一方向に沿って延伸し、且つ第二方向に湾曲した曲面を有する。複数の柱状レンズは、第二方向に沿って配列される。複数の拡散ドットの内、隣接する拡散ドットの第一方向におけるピッチは第二方向におけるピッチより小さい。
本発明の実施例において、第一方向は実質上第二方向に直交する。導光板及び複数の柱状レンズは一体に成形され、第一方向は実質上入光面に直交する。本発明の実施例において、複数の柱状レンズは柱状レンズ板を構成し、柱状レンズ板と導光板はそれぞれ成形される。拡散ドットの第二方向における幅は、入光面から遠く離れるにつれて増加する。
本発明の実施例において、拡散ドットの数密度は、入光面から遠く離れるにつれて増加する。複数の拡散ドットは複数の帯状バターンを構成する。各帯状バターンは入光面から遠く離れる方向に沿って延伸し、この複数の帯状バターンは入光面と平行する方向に沿って配列される。各帯状バターンの幅は、入光面から遠く離れるにつれて増加する。この複数の柱状レンズの曲面は、例えば全て凸面である。本発明の実施例において、この複数の柱状レンズの曲面の内、一部の柱状レンズの曲面は凸面であり、一部の柱状レンズの曲面は凹面であり、複数の凸面と凹面は第二方向に交替的に配列される。
本発明の他の実施例のバックライトモジュールを提供し、バックライトモジュールは上述の導光ユニット及び発光素子を含む。発光素子は入光面のそばに配置される。発光素子は光束を発出するに適用され、光束は入光面を経由して導光板に入射され、第一表面を経由してこの複数の柱状レンズに送られる。
本発明の実施例において、バックライトモジュールは更に反射ユニットを含み、反射ユニットは第二表面側に配置され、光束を第一表面に反射する。
本発明の実施例による導光ユニットは、拡散ドットの第一方向におけるピッチが第二方向におけるピッチより小さく、且つ導光ユニットが第一方向に沿って延伸した柱状レンズを有しているため、柱状レンズは、柱状レンズを通過して肉眼で拡散ドットを識別できないように、拡散ドットの第二方向における幅及び間隔を小さくすることができる。これにより、本発明の実施例のバックライトモジュールは、均一な面光源を形成することができる。
本発明の上述の特徴及び効果をより明らかにするために、以下は実施例を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下の各実施例に対する説明は、添付された図面を参照しながら、本発明が実施される特定の実施例を例示するものである。本発明に記載された用語、例えば「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等は単に図面における方向を参照したものに過ぎない。従って、記載された方向用語は本発明を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。
図2Aは本発明の第一実施例によるバックライトモジュールの斜視図を示し、図2Bは図2Aに示すバックライトモジュールのI−I線の断面図を示し、図2Cは図2Aに示す導光ユニットに対して、その第一表面を前に向けた状態の透視図を示す。図2A乃至図2Cを参照するに、本実施例のバックライトモジュール200は、導光ユニット300及び発光素子210を含む。導光ユニット300は、導光板310及び複数の柱状レンズ320を含む。導光板310は、第一表面312と、第二表面314と、入光面316とを有する。第一表面312と第二表面314は相対され、入光面316によって連結される。複数の柱状レンズ320は第一表面312に配置される。各柱状レンズ320は第一方向D1に沿って延伸し、第二方向D2に湾曲した曲面Cを有する。本実施例において、この複数の柱状レンズ320の曲面Cは全て凸面であり、例え円柱面、楕円柱面又はその他の形状の凸面が挙げられる。一方、本実施例において、第一方向D1は実質上第二方向D2に直交する。また、本実施例において、導光板310及びこの複数の柱状レンズ320は一体に成形され、第一方向D1は実質上入光面316に直交する。
また、導光板は更に複数の拡散ドット318を有し、この複数の拡散ドットは第二表面314に配設される。この複数の拡散ドット318において、隣接する拡散ドットの第一方向D1におけるピッチP1は第二方向D2におけるピッチP2より小さい。本実施例において、この複数の拡散ドット318は、例え二酸化チタンドット又は光拡散に適用されるその他の材質から構成されるドットである。その他の実施例において、拡散ドットは第二表面314上の凹点又は凸点であってよい。発光素子210は、入光面316のそばに配置される。本実施例において、発光素子210は、例え冷陰極蛍光ランプである。その他の実施例において、発光素子210は、複数の発光ダイオードから構成される発光棒又はその他の適当な発光素子であってもよい。発光素子210は光束212を発出するに適用され、光束212は入光面316を経由して導光板310に入射し、第一表面312を経由して複数の柱状レンズ320に送られる。具体的に、導光板310に入射された光束212の内、一部の光束212aは拡散ドット318に送られた後、拡散ドット318の拡散作用から光散乱現象が生じる。本実施例において、光束212を第一表面312に反射するように、例え光散乱現象が生じた一部光束212aを第一表面312に反射するように、第二表面314側に反射ユニット220が配置される。尚、反射ユニット220は例え反射片である。一方、光束212の内、その他の一部光束212bは拡散ドット318に送られた後、拡散ドット318の散乱作用によって第一表面312に達する。
本実施例の導光ユニット300は、柱状レンズ320が第二方向D2に湾曲した曲面Cを有し、且つ拡散ドット318の第二方向D2におけるピッチP2が第一方向D1におけるピッチP1より大きいため、柱状レンズ320は、拡散ドット318が光束212を散乱することによって生じたライトスポットの第二方向D2における間隔を肉眼で識別できない程度まで小さくすることができる。一方、ピッチP1がピッチP2より小さいため、拡散ドット318が光束212を散乱することによって生じたライトスポットの第一方向D1における間隔も、肉眼で識別できないようにする。例えば、導光板310の厚さTが約0.5mm〜約5mmの範囲内にあり、柱状レンズ320のピッチAが約24μm〜約50μmの範囲内にあり、曲面Cの曲率半径が約12μm〜約25μmの範囲内にあるとする。簡単なレンズの結像公式に従って推測すると、柱状レンズ320の結像拡大倍率は、約0.0016〜約0.032の範囲内にある。言い換えれば、導光板310の上方に配置された柱状レンズ320を通過して結像した後、拡散ドット318から生じたライトスポットの第二方向D2における間隔は、およそ元々の三十分の一〜六百分の一しかない。
これにより、導光板310に拡散ドット318を形成する際に、コストが低く、且つ形成された拡散ドット及びその間隔が大きいスクリーン印刷法が使用可能であり、それにバックライトモジュール200によって形成された面光源も、使用者に肉眼で離散したライトスポットを見出される問題がない。言い換えれば、本実施例の導光ユニット300は光束212を均一に導くことができ、且つ低いコストを有しているため、本実施例のバックライトモジュール200は均一な面光源を形成し、低いコストで実現される。また、導光板310の上方にプリズム(図示されていない)を配置して面光源を集中しようとする際に、柱状レンズ320の作用によって肉眼で拡散ドット318を識別できなくなったため、柱状レンズ320とプリズムの間に拡散片を配置する必要はない。これによって、バックライトモジュール200のコストが更に削減され、光損失が減少される。
なお、本発明は、スクリーン印刷法で拡散ドット318を形成することに限られない。その他の実施例において、拡散ドット318は、リソグラフィー及びエッチング(lithography and etching)製造工程又はその他のエッチング方式で形成される。
本実施例において、これらの拡散ドット318の第二方向D2における幅W2は、入光面316から遠く離れるにつれて増加される。一方、本実施例において、これらの拡散ドット318の第一方向D1における幅W1は、同じように維持される。これにより、導光板310は、バックライトモジュール200が均一な面光源を提供するように、入光面316から遠く離れたところまで光束212を転送することができる。
図3は本発明の第二実施例によるバックライトモジュールの斜視図を示している。図3を参照するに、本実施例のバックライトモジュール200aは上述のバックライトモジュール200(図2Aを参照)に類似し、両者は以下の点で相違する。本実施例のバックライトモジュール200aの導光ユニット300aにおいて、複数の柱状レンズの曲面の内、一部柱状レンズ320aの曲面C1は凸面であり、一部柱状レンズ320a’の曲面C1’は凹面であり、複数の曲面C1と曲面C1’は第二方向D2に交替的に配列される。本実施例において、複数の曲面C1と曲面C1’は、一次元的な正弦曲面を構成する。しかし、その他の実施例において、曲面C1は円柱面、楕円柱面又はその他の形状の凸面であってもいいし、曲面C1’も円柱状凹面、楕円柱状凹面又はその他の形状の凹面であってもいい。導光ユニット300aは上述の導光ユニット300(図2Aを参照)に類似した利点及び効果を有しているため、ここで説明を省略する。
図4は本発明の第三実施例によるバックライトモジュールの導光ユニットに対して、その第一表面を前に向けた状態の透視図を示している。図4を参照するに、本実施例のバックライトモジュールの導光ユニット300bは上述の導光ユニット300(図2Cを参照)に類似し、両者は以下の点で相違する。本実施例の導光ユニット300bにおいて、拡散ドット318の数密度は入光面316から遠く離れるにつれて増加する。これにより、導光ユニット300bは、バックライトモジュールが均一な面光源を提供するように、入光面316から遠く離れたところから光束を引き出すことができる。一方、本実施例において、この複数の拡散ドット318の第一方向D1における幅W1’は実質上同様であり、この複数の拡散ドット318の第二方向D2における幅W2’も実質上同様である。
図5は本発明の第四実施例によるバックライトモジュールの導光ユニットに対して、その第一表面を前に向けた状態の透視図を示している。図5を参照するに、本実施例のバックライトモジュールの導光ユニット300cは上述の導光ユニット300(図2Cを参照)に類似し、両者は以下の点で相違する。本実施例の導光ユニット300cにおいて、複数の拡散ドット318は複数の帯状バターン319を構成する。各帯状バターン319は入光面316から離れる方向に延伸し、複数の帯状バターン319は入光面316と平行した方向に沿って配列される。また、各帯状バターン319の幅W3は、入光面316から遠く離れるにつれて増加する。これにより、導光板310は、バックライトモジュールが均一な面光源を提供するように、入光面316から遠く離れたところまで光束を転送することができる。
図6は本発明の第五実施例によるバックライトモジュールの斜視図を示している。図6を参照するに、本実施例のバックライトモジュール200dは上述のバックライトモジュール200(図2Aを参照)に類似し、両者は以下の点で相違する。本実施例のバックライトモジュール200において、複数の柱状レンズ320は柱状レンズ板330を構成し、柱状レンズ板330と導光板310はそれぞれ成形される。
図7Aは本発明の第六実施例によるバックライトモジュールの斜視図を示し、図7Bは図7Aに示す導光ユニットに対して、その第一表面を前に向けた状態の透視図を示している。図7A及び図7Bを参照するに、本実施例のバックライトモジュール200eは上述のバックライトモジュール200dに類似し、両者は以下の点で相違する。本実施例のバックライトモジュール200eにおいて、第一方向D1’(即ち、各柱状レンズ320の延伸した方向)は実質上入光面316に平行し、第二方向D2’(即ち、複数の柱状レンズ320の配列方向)は実質上入光面316に直交する。また、拡散ドット318の分布も第一方向D1’と第二方向D2’が第五実施例から変更されるにつれて変更される。具体的に、本実施例において、複数の拡散ドットの内、隣接する拡散ドット318の第一方向D1’におけるピッチP1’は第二方向D2’におけるピッチP2’より小さい。一方、本実施例において、この複数の拡散ドット318の第二方向D2’における幅W2”は、入光面316から遠く離れるにつれて増加する。
なお、その他の実施例においても、第一方向と第二方向は実質上入光面に平行及び垂直であることができ、拡散ドットの数密度も入光面から遠く離れるにつれて増加する。若しくは、第一方向と第二方向は実質上入光面に平行及び垂直であり、拡散ドットは第四実施例のような複数の帯状バターンを構成することができる。
以上のように、本発明の実施例の導光ユニットは、柱状レンズが第二方向に湾曲した曲面を有し、且つ拡散ドットの第二方向におけるピッチが第一方向におけるピッチより大きいため、柱状レンズは、拡散ドットが光束を散乱することによって生じたライトスポットの第二方向D2における間隔を肉眼で識別できない程度まで小さくすることができる。これにより、導光板に拡散ドットを形成する際に、コストが低いスクリーン印刷法が使用可能であり、バックライトモジュールから提供される面光源も、使用者に肉眼で離散したライトスポットを見出される問題がない。言い換えれば、本発明の実施例による導光ユニットは、光束を均一に導くことができ、且つ低いコストであるため、本発明の実施例のバックライトモジュールは、均一な面光源を形成し、低いコストで実現される。
また、導光板の上方にプリズムを配置して面光源を集中しようとする場合、柱状レンズの作用によって拡散ドットから生じたライトスポットを肉眼で識別できなくなったため、柱状レンズとプリズムの間に拡散片を配置する必要がない。これによって、バックライトモジュールのコストが更に削減される。
以上は、本発明の実施例を記載しているが、本発明は上記の実施例に限られず、前記技術分野で通常の知識を有する者によって、本発明の精神と範囲内で変更、変換することができ、本発明の保護範囲は添付する特許請求の範囲を基準とする。一方、本発明の何れの実施例又は請求項範囲は、本発明により開示された全ての目的又は利点又は特徴を実現するべきではない。また、要約部分と発明の名称はただ特許文献のサーチ作業を補助するためのものであり、本発明の権利範囲を制限するものではない。
100、200、200a、200d、200e バックライトモジュール
110、310 導光板
112、312 第一表面
114、314 第二表面
114a 二酸化チタンドット
116、316 入光面
120 冷陰極蛍光ランプ
122、212 光束
122a、122b、212a、212b 一部光束
130 反射片
140 拡散片
210 発光素子
220 反射ユニット
300、300a、300b、300c 導光ユニット
318 拡散ドット
319 帯状バターン
320、320a、320a’ 柱状レンズ
330 柱状レンズ板
A、P1、P1’、P2、P2’ ピッチ
C、C1、C1’ 曲面
D1、D1’ 第一方向
D2、D2’ 第二方向
T 厚さ
W1、W1’、W2、W2’、W2”、W3 幅
110、310 導光板
112、312 第一表面
114、314 第二表面
114a 二酸化チタンドット
116、316 入光面
120 冷陰極蛍光ランプ
122、212 光束
122a、122b、212a、212b 一部光束
130 反射片
140 拡散片
210 発光素子
220 反射ユニット
300、300a、300b、300c 導光ユニット
318 拡散ドット
319 帯状バターン
320、320a、320a’ 柱状レンズ
330 柱状レンズ板
A、P1、P1’、P2、P2’ ピッチ
C、C1、C1’ 曲面
D1、D1’ 第一方向
D2、D2’ 第二方向
T 厚さ
W1、W1’、W2、W2’、W2”、W3 幅
Claims (19)
- 導光ユニットであって、
導光板と、
複数の柱状レンズと、を含み、
前記導光板は、第一表面と、前記第一表面に相対する第二表面と、前記第一表面と前記第二表面を連結する入光面とを有し、更に前記第二表面に位置する複数の拡散ドットを有し、
前記複数の柱状レンズは、前記第一表面に配置され、各柱状レンズは第一方向に沿って延伸し、且つ第二方向に湾曲した曲面を有し、前記複数の柱状レンズは前記第二方向に沿って配列され、
前記複数の拡散ドットの内、隣接する前記拡散ドットの前記第一方向におけるピッチは前記第二方向におけるピッチより小さいことを特徴とする導光ユニット。 - 前記第一方向は実質上前記第二方向に直交することを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記導光板と前記複数の柱状レンズは一体に成形され、前記第一方向は実質上前記入光面に直交することを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記複数の柱状レンズは柱状レンズ板を構成し、前記柱状レンズ板と前記導光板はそれぞれ成形されることを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記複数の拡散ドットの前記第二方向における幅は、前記入光面から遠く離れるにつれて増加することを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記複数の拡散ドットの数密度は、前記入光面から遠く離れるにつれて増加することを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記複数の拡散ドットは複数の帯状バターンを構成し、各帯状バターンは前記入光面から遠く離れる方向に沿って延伸し、前記複数の帯状バターンは、前記入光面に平行する方向に沿って配列され、前記各帯状バターンの幅は、前記入光面から遠く離れるにつれて増加することを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記複数の柱状レンズの複数の曲面は、全て凸面であることを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- 前記複数の柱状レンズの曲面の内、一部の柱状レンズの曲面は凸面であり、一部の柱状レンズの曲面は凹面であり、前記複数の凸面と凹面は第二方向に交替的に配列されることを特徴とする請求項1に記載の導光ユニット。
- バックライトモジュールであって、
導光板と複数の柱状レンズを備える導光ユニットと、
発光素子と、を含み、
前記導光板は、第一表面と、前記第一表面に相対する第二表面と、前記第一表面と前記第二表面を連結する入光面を有し、更に前記第二表面に位置する複数の拡散ドットを有し、
前記複数の柱状レンズは、前記第一表面に配置され、各柱状レンズは第一方向に沿って延伸し、且つ第二方向に湾曲した曲面を有し、前記複数の柱状レンズは前記第二方向に沿って配列され、
前記複数の拡散ドットの内、隣接する前記拡散ドットの前記第一方向におけるピッチは前記第二方向におけるピッチより小さく、
前記発光素子は、前記入光面のそばに配置されて光束を発出するに適用され、この光束は前記入光面を経由して前記導光板に入射され、前記第一表面を経由して前記複数の柱状レンズに送られることを特徴とするバックライトモジュール。 - 前記第一方向は実質上前記第二方向に直交することを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記導光板と前記複数の柱状レンズは一体に成形され、前記第一方向は実質上前記入光面に直交することを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記複数の柱状レンズは柱状レンズ板を構成し、前記柱状レンズ板と前記導光板はそれぞれ成形されることを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記複数の拡散ドットの前記第二方向における幅は、前記入光面から遠く離れるにつれて増加することを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記複数の拡散ドットの数密度は、前記入光面から遠く離れるにつれて増加することを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記複数の拡散ドットは複数の帯状バターンを構成し、各帯状バターンは前記入光面から遠く離れる方向に沿って延伸し、前記複数の帯状バターンは、前記入光面に平行する方向に沿って配列され、前記各帯状バターンの幅は、前記入光面から遠く離れるにつれて増加することを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記複数の柱状レンズの複数の曲面は、全て凸面であることを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 前記複数の柱状レンズの曲面の内、一部の柱状レンズの曲面は凸面であり、一部の柱状レンズの曲面は凹面であり、前記複数の凸面と凹面は第二方向に交替的に配列されることを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
- 更に、前記第二表面側に配置されて、前記光束を前記第一表面に反射する反射ユニットを含むことを特徴とする請求項10に記載のバックライトモジュール。
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