JP2010140906A - 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、導光板及び該導光板を利用したバックライトモジュールに関する。
【解決手段】本発明の導光板は、光拡散面と、前記光拡散面と対向する出射面と、前記光拡散面と前記出射面とを接続する側面と、を含む。前記光拡散面が一つの中心を有し、前記光拡散面に複数の散乱ドットが設置され、前記複数の散乱ドットが、前記光拡散面の中心を円心とする複数の円環に配列され、単一の前記円環の半径が4mmであり、又は4mmより大きく設けられている。また、本発明は、それぞれ、前記導光板を利用したバックライトモジュールを提供する。
【選択図】図3

Description

本発明は、導光板及びバックライトモジュールに関し、特に直射型の導光板及びバックライトモジュールに関するものである。
近年、平面ディスプレイの発展が速く、パソコン、テレビ、移動通信用及び消費者用電子製品などの分野に広く使用されていると共に、電子製品は、平面ディスプレイ(例えば液晶ディスプレイ)に対する要求が不断に高まっている。バックライトモジュールは、前記平面ディスプレイの重要な素子であり、点光源(例えば、発光ダイオード)又は線光源(例えば、冷陰極管)からの光を一つの平面から出射させ、面光源とすることができるので、いろいろなバックライトモジュールを設計することの研究がなされている。
バックライトモジュールは、光源及び導光板を含み、該光源が前記導光板の入射面と対向する位置に設置される。光源が設置される位置によって、バックライトモジュールは、直射型とサイドライト型に分けられる。前記直射型のバックライトモジュールとは、光源を導光板の底部に設置して直接に照明するものである。前記サイドライト型のバックライトモジュールとは、光源を導光板の側面と対向する位置に設置して、光が該側面から導光板に入射してから、不断に前方向へ伝えると共に、完全反射の条件が壊されるので、該光が導光板の出射面から均一的に出射できる。
図1を参照すると、導光板10を提供する。該導光板10は、入射面102、反射面104、該反射面104と対向する出射面(図示せず)、該反射面104に配列された複数の散乱ドット106を含む。前記複数の散乱ドット106は、前記導光板10の入射面102から離れる方向に沿って行で配列され、前記隣接する行との間の配列された散乱ドット106との距離は、だんだん小さくなり、各々行に配列された隣接する散乱ドット106との距離も、だんだん小さくなる。しかし、前記導光板10の複数の散乱ドット106が前記入射面102から離れる方向に沿って、行で疎から密へ配列されるので、サイドライト型のバックライトモジュールだけに適用する。前記導光板10を直射型のバックライトモジュールに応用される場合、該直射型のバックライトモジュールを、均一的に光を出射させることができない。
従来技術は、直射型のバックライトモジュールに応用された導光板を提供する。該導光板は、入射面、該入射面に対向する出射面、前記入射面又は/及び前記出射面に配列された複数の散乱ドットを含む。前記複数の散乱ドットは、前記導光板の入射面又は出射面の中心を中心として、放射状で任意的に配列される。
しかし、光源からの光が一般的に円柱形である光であり、導光板が正方形あるいは長方形であり、該導光板の複数の散乱ドットが該導光板の出射面の中心を中心として、放射状で任意的に配列されるので、該導光板から出射する光は、均一性が良くなく、前記直射型のバックライトモジュールは、均一的に光を出射することができない。
従って、本発明は、直射型のバックライトモジュールから出射する光の均一性を高めることができる導光板及び該導光板を利用した直射型のバックライトモジュールを提供することを課題とする。
導光板は、光拡散面と、前記光拡散面と対向する出射面と、前記光拡散面と前記出射面とを接続する側面と、を含む。前記光拡散面が一つの中心を有し、前記光拡散面に複数の散乱ドットが設置され、前記複数の散乱ドットが、前記光拡散面の中心を円心とする複数の円環上に配列され、単一の前記円環の半径が4mmであり、又は4mmより大きく設けられている。
各々の前記円環に配列された散乱ドットの数量eは、次の数式により計算する
[数1]
e=|4〔a1×(r−a2)×(r−a3)〕| (1)
rは単一の円環の半径であり、a1、a2及びa3は常数であり、且つ常数a1、a2及びa3は
[数2]
0.05≦a1≦0.1 (2)
a2≧6 (3)
a3≦12 (4)
を満足する。
前記導光板は反射部を含み、該反射部が、前記導光板の出射面の、前記光拡散面の中心と対向する位置に設置され、該反射部が、該導光板の内部に円錐状、半円状又は円錐状に近似する類円錐状に凹んで形成される。
前記導光板の内部に凹んだ円錐状、半円状又は円錐状に近似する類円錐状の底面の直径は8.5mm〜9.2mmである。
バックライトモジュールは、少なくとも一つの光源及び導光板を含む。前記導光板が、光拡散面と、前記光拡散面と対向する出射面と、前記光拡散面と前記出射面とを接続する側面と、を含む。前記光拡散面が、一つの中心を有する。前記少なくとも一つの光源が、前記光拡散面の中心と対向する位置に設置される。前記光拡散面に、複数の散乱ドットが設置され、前記複数の散乱ドットが、前記光拡散面の中心を円心とする複数の円環上に配列され、単一の前記円環の半径が4mmであり、又は4mmより大きく設けられている。
従来の導光板及びバックライトモジュールと比べると、本発明の導光板及びバックライトモジュールにおいて、導光板の光拡散面は複数の散乱ドットが設置され、該複数の散乱ドットが前記光拡散面又は出射面の中心を中心とする円環上に配列される。且つ、本発明の計算方法を利用して、各々の円環に配列された散乱ドットの数量eを精確に計算することができるので、前記導光板に設けられた円環は、前記導光板の輝度を有効的に高めることができる。従って、前記導光板の出射面は、輝度が均一になり、前記バックライトモジュールの輝度も均一になる。
従来技術の導光板の反射面を示す図である。 本発明の実施例1に係るバックライトモジュールの構造を示す図である。 図1における導光板の光拡散面の散乱ドットが配列された図である。 図1における光源の構造を示す図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
図2を参照すると、本発明の実施例1は、バックライトモジュール20を提供する。前記バックライトモジュール20は、光源200、導光板202、反射板204、プリズムシート206、偏光シート208及び散射板210を含む。
前記導光板202は、光拡散面212と、該光拡散面212と対向する出射面214と、前記光拡散面212と前記出射面214とを接続する側面216と、を含む。前記光拡散面212は、光拡散面中心218を有する。前記出射面214は、反射部222を含む。
前記光源200は、前記光拡散面中心218と対向するように、前記導光板202の前記光拡散面212と所定の距離で離れて設置される。前記反射板204は、前記光源200と前記導光板202の光拡散面212との間に設置される。前記プリズムシート206、偏光シート208及び散射板210は、それぞれ順番に前記導光板202の出射面214の近くで、前記導光板202と対向して設置される。
図2と図4を参照すると、前記光源200は、発光装置228及び集光装置230を含む。前記発光装置228は、例えば、蛍光ランプ又は発光ダイオードのような点光源である。本実施例において、前記発光装置228は、単色の発光ダイオードである。前記集光装置230は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)材料からなる。さらに、前記集光装置230は、光出射面2301と、前記光出射面2301に接続された反射面2302と、を含む。前記反射面2302は非球面の曲面である。前記反射面2302の、前記光出射面2301に対向する位置に、該集光装置230の内部に凹む収容部2303が形成されている。前記発光装置228は、前記収容部2303の中に収容されている。前記収容部2303の前記発光装置228に対向する表面は、屈折面2304であり、前記屈折面2304は前記発光装置228へ突出する非球面の曲面である。前記発光装置228からの光は、前記屈折面2304で屈折されて前記集光装置230に入る。前記集光装置230に入った光の一部は、前記反射面2302で反射されて円柱形の光束232に形成されるので、前記光束232は垂直的に前記光拡散面212を通じて導光板202に入射する。前記光源200からの円柱形の光束232に対して、その断面の直径が6ミリメートル〜8ミリメートルであることが好ましい。
前記導光板202は、円形、正方形、長方形又は多角形の透明基板である。該透明基板の材料は、プラスチック、ポリメタクリル酸メチル又はガラスである。前記導光板202の厚さは制限されず、実際の応用に応じて選択することができる。本実施例において、前記導光板202は、辺長が40ミリメートルであるポリメタクリル酸メチルの正方形の基板であり、且つその厚さが3ミリメートルである。
前記反射部222は、前記導光板202の出射面214の、前記光拡散面中心218と対向する位置に設置されている。前記反射部222は、該導光板202の内部に凹む構造、例えば、前記出射面214に形成された穴である。前記穴は、前記出射面214から前記導光板202内部に円錐状、半円状又は円錐状に近似する類円錐状に窪んだ反射面224を形成していることが好ましい。前記導光板202内部に窪んだ円錐状、半円状又は円錐状に近似する類円錐状は、底面直径が8.5ミリメートル〜9.2ミリメートルであり、高さが1.4ミリメートル〜1.6ミリメートルであることが好ましい。前記穴は、前記導光板202内部に円錐状に窪んだ反射面224を形成していることがより好ましい。且つ、前記導光板202内部に窪んだ円錐状は、底面直径が8.8ミリメートルであり、高さが1.6ミリメートルであることがより好ましい。前記反射面224に、反射材料(図示せず)を塗布し、又はエッチングの方法で複数の微細構造体(図示せず)を形成することもできる。前記反射材料又は複数の微細構造体により、前記反射面224の全体又は一部を被覆することができる。前記導光板202の出射面214に反射部222が設置されるので、前記光源200からの光束232は、前記反射部222の反射面224に入射すると、該反射部222の反射面224で反射されて、該導光板202の内部に入射される。該導光板202の内部に入射された光は、該導光板202の中で反射され、又は/及び散乱されてから、該導光板202の出射面214から射出される。従って、前記導光板202の出射面214の、前記光源200と対向する領域に分布された光が減少され、前記導光板202の出射面214の、前記光源200と対向する領域の以外の領域に分布された光は、増加される。従って、前記導光板202から射出した光が均一になるので、前記バックライトモジュール20の輝度が均一になる。勿論、反射部222を設置しないことができる。
図2及び図3を参照すると、前記導光板202の光拡散面212には、複数の散乱ドット220が設置される。前記散乱ドット220は、凸構造又は凹構造であり、その形状は、錐体、直方体、立方体、楕球体、円球体及び半球体のいずれか一種又は幾種である。本実施例において、前記散乱ドット220は、半球体の凹構造である。
該複数の散乱ドット220は、前記光拡散面中心218を中心とする複数の円環に配列されている。且つ、同じ円環における前記散乱ドット220は、均一的に配列されている。前記複数の円環は、前記光拡散面中心218を中心として設置される。且つ、隣接する二つの円環の間の距離が、同じであり、又は前記光拡散面中心218から離れる方向に沿って、小さくなる。通常は前記光拡散面中心218から離れる方向に沿って、前記光束232の強度が弱くなるけれども、前記複数の散乱ドット220により、前記導光板202の縁から射出される光の輝度を高めることができ、該導光板202から射出する光を均一にさせることができる。前記隣接する二つの円環の間の間隔は、0.7ミリメートル〜1.5ミリメートルであることが好ましい。
前記複数の円環において、各々の円環に配列された散乱ドット220の数量eと該円環の半径rとは、次の公式を満足することができる。
[数3]
e=|4〔a1×(r−a2)×(r−a3)〕| (1)
上記[数3]において、大括弧〔〕は概数を表示し、符号||は絶対値を表示する。eは各々の円環に配列された散乱ドット220の数量である。rは各々の円環の半径であり、且つr≧4mmである。前記a1、a2及びa3が常数であり、且つ前記常数a1、a2及びa3は
[数4]
0.05≦a1≦0.1 (2)
a2≧6 (3)
a3≦12 (4)
を満足する。前記光源200からの光束232は、相互に複数の平行な光からなり、円柱形に形成されている。前記円柱形の光束232の直径は、6ミリメートル〜8ミリメートルである。前記円柱形の光束232は、垂直的に光拡散面212を通じて導光板202に入射するので、前記導光板光拡散面212に、前記中心218を円心とした半径rが4mmより小さい領域には散乱ドットを設置されなくてもよい。
前記常数a1、a2及びa3は
[数5]
a1=0.1 (5)
a2=6 (6)
a3=8 (7)
と設定された場合、半径rが異なる円環に配列された散乱ドット220の数量eは、それぞれ表1に示されている。
Figure 2010140906
前記表1に示されるように、前記中心218を円心として、半径が10mm以下の領域に、散乱ドットが配列されていない。前記光源200からの光束232は、前記反射部222の反射面224に反射されて、該導光板光拡散面212の、前記反射部222が投影された領域以外の領域に入射される。該導光板光拡散面212の、前記反射部222が投影された領域の半径は、10mm以下であるので、この領域に散乱ドットを設置する必要がない。前記導光板光拡散面212において、11mm≦r≦20mmの領域に、散乱ドット220を円環形で配列させる。隣接する二つの円環の間の間隔は、0.5〜2ミリメートルであることが好ましい。隣接する二つの円環の間の間隔は、1ミリメートルであることがより好ましい。各々の円環に配列された散乱ドット220の数量eは、表1に示されている。前記導光板光拡散面212において、半径が21ミリメートル以上である領域は、前記導光板202の形状に制限されるため、前記散乱ドット220は前記中心218を円心として、同じ円心を持った複数の平行する円弧形に形成され、前記光拡散面212の4つの隅に設置されている。隣接する二つの円弧形の間の間隔は、0.5〜2ミリメートルであることが好ましい。隣接する二つの円弧形の間の間隔は、1ミリメートルであることがより好ましい。半径rが異なる各々の円弧形に配列された散乱ドット220の数量eは、各々の円弧形と対応した円環との長さの比率によって計算される。各々の円環に配列された散乱ドット220の数量eは、表1に示されている。前記中心218を離れる方向に沿って、前記各々の円環に配列された散乱ドット220の密度は増加してくる。
前記常数a1、a2及びa3は
[数6]
a1=0.1 (8)
a2=6 (9)
a3=12 (10)
と設定された場合、半径rが異なる円環に配列された散乱ドット220の数量eは、それぞれ表2に示されている。
Figure 2010140906
前記常数a1、a2及びa3は
[数7]
a1=0.08 (11)
a2=10 (12)
a3=10 (13)
と設定された場合、半径rが異なる円環に配列された散乱ドット220の数量eは、それぞれ表3に示されている。
Figure 2010140906
前記常数a1、a2及びa3は
[数8]
a1=0.05 (14)
a2=6 (15)
a3=12 (16)
と設定された場合、半径rが異なる円環に配列された散乱ドット220の数量eは、それぞれ表4に示されている。
Figure 2010140906
前記散乱ドット220からなるパターンにより、前記導光板出射面214に反射された光及び前記反射面224に反射された光を反射し、散乱して、前記出射面214に射入させる。前記導光板202の出射面214の、前記光源200と対向する領域の以外の領域に分布された光は、増加される。これによって、前記導光板202より射出した光が均一になるので、前記バックライトモジュール20の輝度が均一になる。
さらに、光の利用率を高めるために、前記導光板202の光拡散面212に、反射膜(図示せず)を設置できる。前記反射膜は、金属からなる。前記反射膜は、例えば、アルミニウムめっき又は銀めっきにより形成されるものである。前記散乱ドット220に、反射膜を設置することにより、その反射率を高めることができる。さらに、前記導光板202の出射面214に、輝度を増加する又は散乱反射するための光学膜を設置することができる。
勿論、本実施例の導光板202は、前記バックライトモジュール20に応用されたことに制限されず、実際の応用に応じて、他の構造を有するバックライトモジュールに応用されてもよい。
前記反射板204は、前記光源200と前記導光板202の光拡散面212との間に設置される。前記バックライトモジュール20の厚さを減少するために、該反射板204の厚さをできるだけ小さくするこのが好ましい。前記光源200からの光の全部を前記導光板202の内部に入射させるために、前記反射板204の前記光源200と対向する領域は、中空又は透明のように設けられることができる。前記反射板204の、前記導光板202の光拡散面212と対向する表面に、反射膜226を設置することが好ましい。該反射膜226により、前記導光板202の光拡散面212からの光を該導光板202の内部に入射させることができるので、前記バックライトモジュール20の輝度を高くすることができる。勿論、前記バックライトモジュール20において、前記反射板204を設置しないこともできる。
前記導光板202からの光を均一的に拡散させるために、前記導光板202の出射面214に近い側から、順番にプリズムシート206、偏光シート208及び散射板210を設置することができる。前記散乱板210は、該導光板202の出射面214と所定の距離だけ離隔して、前記出射面214の一側に設置されている。前記散乱板210により、該出射面214からの光を均一に拡散させることができる。前記偏光シート208は、前記散乱板210の前記出射面214に近い側の表面に設置され、光の伝送の方向を制御するために用いられる。前記プリズムシート206は、前記偏光シート208の前記導光板の出射面214に近い側の表面に設置される。該プリズムシート206は透過型の輝度補償シート又は反射型の輝度補償シートであり、該導光板202からの光の輝度を調整するために用いられる。勿論、前記バックライトモジュール20において、プリズムシート206、偏光シート208及び散射板210を設置しないこともできる。
前記光源200からの光の一部は、前記反射部222に反射されてから、前記導光板202の光拡散面212に入射する。該導光板202の光拡散面212に入射した光束232が該光拡散面212に投影される図形は、円形である。前記散乱ドット220が前記導光板202の光拡散面212に円環に配列される。且つ、各々の円環に配列された散乱ドット220の数量eは、公式e=|4〔a1×(r−a2)×(r−a3)〕を利用して精確に計算することができる。且つ、前記公式を利用して計算された数量eの散乱ドット220が対応する円環に配列されて前記導光板202の輝度を有効的に高めることができる。従って、前記導光板202の出射面214は、輝度が均一になり、前記バックライトモジュール20の輝度も均一になる。
20 バックライトモジュール
200 光源
202 導光板
204 反射板
206 プリズムシート
208 偏光シート
210 散射板
212 光拡散面
214 出射面
216 側面
218 光拡散面中心
220 散乱ドット
222 反射部
224 反射面
226 反射膜
228 発光装置
230 集光装置
232 光束
2301 光出射面
2302 反射面
2303 収容部
2304 屈折面

Claims (5)

  1. 光拡散面と、
    前記光拡散面と対向する出射面と、
    前記光拡散面と前記出射面とを接続する側面と、
    を含む導光板において、
    前記光拡散面が一つの中心を有し、
    前記光拡散面に複数の散乱ドットが設置され、
    前記複数の散乱ドットが、前記光拡散面の中心を円心とする複数の円環上に配列され、
    単一の前記円環の半径が4mmであり、又は4mmより大きく設けられていることを特徴とする導光板。
  2. 各々の前記円環に配列された散乱ドットの数量eは、次の数式により計算する
    [数1]
    e=|4〔a1×(r−a2)×(r−a3)〕| (1)
    rは単一の円環の半径であり、a1、a2及びa3は常数であり、且つ前記常数a1、a2及びa3は
    [数2]
    0.05≦a1≦0.1 (2)
    a2≧6 (3)
    a3≦12 (4)
    を満足することを特徴とする、請求項1に記載の導光板。
  3. 前記導光板は反射部を含み、
    該反射部が、前記導光板の出射面の、前記光拡散面の中心と対向する位置に設置され、
    該反射部が、該導光板の内部に円錐状、半円状又は円錐状に近似する類円錐状に凹んで形成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の導光板。
  4. 前記導光板の内部に凹んだ円錐状、半円状又は円錐状に近似する類円錐状の底面の直径は8.5mm〜9.2mmであることを特徴とする、請求項3に記載の導光板。
  5. 少なくとも一つの光源及び導光板を備えたバックライトモジュールにおいて、
    前記導光板は、請求項1〜4のいずれかの一項に記載の導光板であることを特徴とするバックライトモジュール。
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