JP2014529874A - バックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、バックライトユニットに関する。【解決手段】本発明は、反射フィルムが積層されたプリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層と、上記ＬＥＤ光源から出射される光を遮光する光学パターンが印刷された拡散板と、を含むことを特徴とし、特に上記光学パターンを少なくとも一つ以上の層で形成される拡散パターンで構成されるか、又は、上記拡散パターン層に光を遮光する遮光パターンを組み合わせた構造で形成されることを特徴とする。本発明によれば、バックライトユニットの拡散板の表面に光を遮光又は拡散させることができる光学パターンを形成し、さらに拡散パターンと金属パターンの組み合わせによる光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現して信頼性のある光質を導き出すことができる効果がある。【選択図】図３
Description
本発明は、導光板の構造を除去し、遮光及びヘイズ(ｈａｚｅ)効果を増大させるための光学パターンが形成された拡散板を備えるバックライトユニットに関する。
液晶表示装置(ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ; ＬＣＤ)は、マトリックス状に配列された画素に画像情報に応じたデータ信号をそれぞれ供給して、その画素の光透過率を調節することで所望の画像を調節できる表示装置であって、自体発光ができないので、その背面にバックライトユニット(ｂａｃｋ-ｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ)を設けて画像を表示できるように設計される。
図１を参照すると、このようなバックライト装置１は、基板２０上に平坦な導光板３０が配置され、この導光板３０の側面には複数の側面型ＬＥＤ１０(一つのみ図示)がアレイ状に配置される。
ＬＥＤ１０から導光板３０に入射された光Ｌは、導光板３０の下面に備えられた微細な反射パターン又は反射シート４０により上部に反射されて導光板３０から出射された後導光板３０の上部のＬＣＤパネル５０にバックライトを提供することになる。
このようなバックライトユニットは、図２に示すように、上記導光板３０とＬＣＤパネル５０との間に拡散シート３１やプリズムシート３２、３３、保護シート３４などの複数の光学シートをさらに付加する構造で形成できる。
このようなバックライトユニットは、自ら光を発することができないＬＣＤの背面にディスプレイ映像が見えるように均一に光を照らす役割をし、上記導光板は、バックライトユニットの輝度と均一な照明機能を実行する部品であって、光源(ＬＥＤ)から発散される光をＬＣＤの全面に均一に伝達するプラスチック成形レンズの一つである。したがって、このような導光板は、基本的に、このようなバックライトユニットの必須部品として用いられているが、これにより、導光板自体の厚さにより製品の薄型化に限界があり、大面積のバックライトユニットの場合、画質が低下するという問題を引き起こす。
なお、このような従来のバックライトユニットに光の拡散のために用いられる拡散板又は拡散シート３１は、光の集中を防止するために遮光パターンを形成しており、このような遮光パターンはＡｇを使用して遮光効果を実現している。しかしながら、このような遮光効果を実現するＡｇを使用した光学パターンは、パターン部分に完全遮光が行われ、全体的な光の均一性を確保し難いという欠点があり、ＬＥＤ光源自体から発生する黄色光(ｙｅｌｌｏｗ ｌｉｇｈｔ)の導き出しにより最終的に白色光を導き出すバックライトユニットの信頼性を低下させる結果を招いている。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、バックライトユニットの拡散板の表面に光を遮光又は拡散させることができる光学パターンを形成し、さらに拡散パターンと金属パターンの組み合わせによる光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現し、信頼性のある光質を導き出すことができるバックライトユニットを提供することにある。
なお、本発明の他の目的は、一般的なバックライトユニットの構造に必須部品である導光板を除去し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を低減することができ、バックライトユニットの全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができるバックライトユニットを提供することにある。
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、反射フィルムが積層されたプリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層と、上記ＬＥＤ光源から出射される光を遮光する光学パターンが印刷された拡散板とを含むバックライトユニットを提供することができる。さらに、上記レジン層と拡散板との間に光学パターンを収容する構造で形成される表面処理層をさらに含む構造で形成することもできる。
上記光学パターンは、上記拡散板の表面に形成され、少なくとも一つ以上の層で形成される拡散パターンで構成されるか、又は、上記拡散パターン層に光を遮光する遮光パターンを組み合わせた構造で形成することができる。
本発明によれば、バックライトユニットの拡散板の表面に光を遮光又は拡散させることができる光学パターンを形成し、さらに拡散パターンと金属パターンの組み合わせによる光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現し、信頼性のある光質を導き出すことができる効果がある。
特に、一般的なバックライトユニットの構造に必須部品である導光板を除去し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を低減することができ、バックライトユニットの全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができる効果がある。
なお、側面型発光ダイオードを直下に実装して光源の数を大幅に低減しながらも、光学特性を確保することができ、導光板を除去してフレキシブルディスプレイの構造にも適用可能であり、レジン層に反射パターンを含む反射フィルム及び遮光パターンを含む拡散板を備えて安定した発光特性を確保できる効果もある。
以下、添付した図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。本明細書に亘って同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、これについての重複説明は省略する。
本発明は、バックライトユニットにおいて光を効率的に遮断及び拡散させることができる光学パターン層を備えた拡散板を形成して光の効率性を高めることができ、従来のバックライトユニットの構造で導光板を除去し、これをレジン層で形成することにより、バックライトユニットの全体の厚さを格段に減少させる一方、光源の数を低減できる構造を提供する。特に、拡散板とレジン層の結合時に発生する光学パターンの段差により発生する空気層を除去できる表面処理層を備えたバックライトユニットを提供することをその要旨とする。
図３と図４を参照すると、これは、本発明に係るバックライトユニットの構造を示すものであり、本発明に係るバックライトユニットは、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１１１と、上記ＬＥＤ光源１１１上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層１４０を含んで構成できる。もちろん、この時、上記プリント回路基板の上部面には反射フィルム１２０が積層され、上記レジン層１４０の上部には拡散板１５０が備えられても、その上部にプリズムシート１６０、保護シート１７０などがさらに備えられても良い。
特に、上述した構造において、本発明は、上記レジン層１４０と拡散板１５０の表面に形成された光学パターン１５１の間に上記光学パターンのパターン凹凸を平坦化させることができる表面処理層１５２をさらに備えることが望ましい。
上記表面処理層１５２は、上記拡散板の光学パターン１５１とその下部に配置されるレジン層１４０との接着時に発生する段差により空気層が形成されることから発生する暗部及び輝部の差異を排除できるように、光学パターン１５１全体の段差をカバーする構造で平坦化された層(ｌａｙｅｒ)として形成することが望ましい。 したがって、図示されたように、上記表面処理層は、上記光学パターンの高さと同一であるか、それ以上に形成されることが望ましい。なお、上記表面処理層１５２は、基本的に上記レジン層１４０と同一の材料を用いて接着性を向上させることがより望ましい。
図示されたように、上記ＬＥＤ光源１１１は、プリント回路基板１１０上に少なくとも一つ以上の個数で配列されて光を出射し、本発明の望ましい実施例では、側面型発光ダイオード(ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ＬＥＤ)を用いることができる。即ち、ＬＥＤ光源１１１から出射される光の方向が直に上部に直進するのではなく、側面に向かって出射する構造の光源を用いることができる。さらに、配置方式を側面型発光ダイオードを用いて直下に配置し、光の拡散及び反射機能を実現するレジン層を用いることにより、光源の数を低減させると共に、バックライトユニットの全体の厚さを格段に減少させることができる。
上記レジン層１４０は、上記ＬＥＤ光源１１１の周りを取り囲む構造で積層され、側方向に出射する光源の光を分散させる機能を実行することになる。即ち、従来の導光板の機能をレジン層１４０で行うようになる。上記レジン層は、基本的に光を拡散させることができる材質の樹脂であれば特に制限がない。一例として、本発明に係る一実施例としてのレジン層はウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とするレジンを用いることができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーをポリアクリルであるポリマータイプと混合したものを用いることができる。もちろん、ここに低沸点希釈型反応性モノマーであるＩＢＯＡ(ｉｓｏｂｏｒｎｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、ＨＰＡ(Ｈｙｄｒｏｘｙｌｐｒｏｐｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、２-ＨＥＡ(２-Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)などが混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(１-ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ-ｋｅｔｏｎｅ)など)又は酸化防止剤などを混合することができる。
この場合、図３に示すように、上記レジン層１４０は、光の拡散と反射を増加させるためにビーズ(ｂｅａｄ)１４１を含むことができる。上記ビーズは、レジン層の全体重量比に対して０.０１〜０.３％含まれることが望ましい。即ち、ＬＥＤから側方向に出射される光は、上記レジン層１４０とビーズ１４１により拡散及び反射されて上部方向に進行するようになり、そして、後述する反射フィルム１２０と反射パターン１２１を備える場合、このような反射機能をより促進させることができる。上記レジン層の存在は、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させ、製品の薄型化を実現できることはもちろん、軟性の性質を有するようになり、フレキシブルなディスプレイにも適用できる汎用性を備えるようになる。
上記反射フィルム１２０は、光源から導き出される光を分散させることができるように反射材質を有すると同時に、光の分散を促進させるために、白色(ｗｈｉｔｅ)印刷により反射パターン１２１が備えられることがより望ましい。上記反射パターンは、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のいずれか一つを含む反射インクを用いて印刷することができる。
上記拡散板１５０は、上記レジン層１４０を通過して出射される光を拡散する機能を実行し、特に光の強度が過度に強くて光学特性が悪くなったり、黄色光が導き出される(ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ)現象を防止するために、一定部分の遮光効果が出るように光学パターン１５１が形成されることが望ましい。即ち、光が集中しないように遮光インクを用いて遮光パターンを印刷する。
なお、上記拡散板の下部に形成される光学パターン１５１には、表面処理層１５２を形成することにより、光学パターンの印刷時に発生する空気層による暗部の発生を回避すると共に、拡散板１５０と上記レジン層１４０との接着力を向上させることもできる。特に、そのために上記表面処理層１５２を上記レジン層の材料と同一の材料を用いて形成する。
図５を参照すると、これはＬＥＤ光源１１１の上部に拡散板１５０が覆われる構造を示す概念図であり、特に光学パターン１５１との位置関係を示す図である。上記光学パターン１５１は、基本的に上記拡散板１５０の下部面又は上部面に印刷される方法で形成でき、特に、望ましくは拡散板の下部に配置されるＬＥＤ光源１１１の位置から光が出射する方向(前方向)に配置されることが望ましい。即ち、上記ＬＥＤ光源の垂直上部面又は光出射方向面に対応する位置の拡散板に配置させることができる。
本発明に係る光学パターン１５１は、光の出射方向に拡散板の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)から選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターンを単一層又は複合層で重畳して印刷された構造で形成することができる。
図６は、本発明に係る光学パターンを形成する例示図を示すものである。
これを参照して光学パターンの一例を説明すると、上記光学パターン１５１は、光の出射方向に拡散板の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターン１５１ａと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターン１５１ｂの重畳印刷構造で形成できる。即ち、拡散板の表面に拡散パターン１５１ａを白色印刷して形成した後、その上に遮光パターン１５１ｂを形成したり、これとは逆の順序で２重構造で形成することも可能である。もちろん、このようなパターン形成のデザインは光の効率と強度、遮光率を考慮して多様に変形できることは自明であろう。
又は、順次積層構造において中央層に金属パターンの遮光パターン１５１ｂを形成し、その上部と下部にそれぞれ拡散パターン１５１ａを形成する３重構造で形成することも可能である。このような３重構造においては上述した物質を選択して形成することが可能であり、望ましい一例としては、屈折率に優れたＴｉＯ２を用いて拡散パターンのいずれか一つを形成し、光安定性と色感に優れたＣａＣＯ３をＴｉＯ２と共に用いて他の拡散パターンを形成し、隠蔽性に優れたＡｌを用いて遮光パターンを形成する３重構造により光の効率性と均一性を確保することができる。特にＣａＣＯ３は黄色光の露出を遮断する機能により、最終的に白色光を実現する機能をすることでより安定した光の効率を実現でき、ＣａＣＯ３以外にもＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンビーズなどの粒子サイズが大きく、類似の構造を有する無機材料を活用することもできる。さらに、光学パターンは、上記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が低くなるようにパターン密度を調節して形成することが光効率の面で望ましい。
図７を参照して上記光学パターンの形成工程について説明する。
一実施例を図により説明すると、本発明に係る光学パターンは、上記拡散板１５０の上部又は下部面に印刷される構造で形成することが可能であり、(ａ)一つのパターン層(第１パターン)１５１ａに形成されるように一度印刷を行う構造や、(ｂ)第１パターンに第２パターン１５１ｂを重畳して印刷する構造、又は(ｃ)第１及び第２パターンの印刷後、その上部に第３パターンを重畳印刷する３重層構造で形成することができる。重畳印刷の構造とは一つのパターンを形成し、その上部にもう一つのパターン形状を印刷して形成する構造をいう。
(ａ)に示すように、拡散板１５０の表面に一度印刷により光学パターンを形成する場合には、基本的にＴｉＯ２を含む遮光インクを用いて印刷することにより、効率的な遮光効果を実現すると共に拡散効果を実現することが望ましい。この場合、上記遮光インクは、一例として、レジン剤、例えばアクリルポリオールなどの樹脂に炭化水素系又はエステル系溶剤(ｓｏｌｖｅｎｔ)にＴｉＯ２などの無機顔料を添加した構成で形成でき、特に、ここにシリコンタイプの湿潤分散剤や消泡剤/レベリング剤などの添加剤(ａｄｄｉｔｉｖｅ)をさらに含んで形成することができる。
又、上記無機顔料をＴｉＯ２やＴｉＯ２にＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を用いることも可能である。
この場合、無機顔料の場合には、粒子サイズが５００〜５５０ｎｍであるものを使用できる。一実験例としては、遮光インクの全体重量比に対して、アクリルポリオール樹脂２０〜２５％、溶剤２０〜２９％、無機顔料５０〜５５％、添加剤１〜２％を混合したものを用いることができる。
(ｂ)次に、本発明に係る他の光学パターンは、拡散又は遮光効果を実現する拡散パターン(第１パターン)と遮光効果を実現する遮光パターン(第２パターン)を重畳して印刷した２重構造を形成できる。すなわち、上述した(ａ)に示す第１パターンを印刷した後、その上部に金属系物質を使用した遮光インクにより第２パターンを印刷する構造で形成できる。上記第２パターンは、Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクを用いて印刷することができる。もちろん、この場合、上記第１パターンと第２パターンの積層順序を変えて形成することも可能である。
上記第２パターンは、金属系顔料を含むことを特徴とし、これを構成する遮光インクを一例として挙げると、アクリルポリオール等のレジンと炭化水素系又はエステル系溶剤、金属系顔料、そして湿潤/分散剤又は消泡剤/レベリング剤などの添加剤を混合した物質を使用できる。組成例としては、アクリルポリオール樹脂３６〜４０％、溶剤３３〜４０％、無機顔料２０〜２５％、添加剤１〜２％を含んで形成できる。又、上記溶剤３３〜４０％は低沸点溶剤である炭化水素系溶剤１０〜１５％とエステル系溶剤２３〜２５％を混合して形成できる。金属パターンである上記第２パターンは、基本的に遮光効果を実現できる。
本実施例のように拡散パターンと遮光パターンを有する二つのパターン構造の積層構造は、上記第１パターンである拡散パターンをＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンで形成する構造で実現できる。
(ｃ)又、本発明に係る光学パターンは、３層構造の重畳印刷構造で形成することができる。
すなわち、光学パターンの中間層を金属パターンで構成する遮光パターン層で形成し、その上部と下部に拡散パターンを形成する構造で実現できる。
上記金属パターンである遮光パターン(第２パターン)は、上述したように、Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクを用いて印刷されたパターンで形成し、その上部又は下部には上記ステップ(ａ)及びステップ(ｂ)で上述した拡散パターンを形成する構造で実現できる。
例えば、最外側のパターンである第１パターンと第３パターンを拡散パターンで構成し、ＴｉＯ２又はＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質、又はＴｉＯ２と ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンのうちいずれか一つを混合した物質を含む遮光インク層で構成することができる。又、光学パターンを構成するそれぞれのパターン(第１、第２、第３パターン)は、その厚さを４〜１００μｍに形成できる。
図８は、本発明に係る反射フィルムと反射パターンの構造を示す平面図である。
図８を参照すると、本発明に係る反射フィルム１２０は、上記プリント回路基板上に積層され、反射フィルム上に形成された孔を貫通してＬＥＤ光源１１１が外部に突出することになる。このようなＬＥＤ光源は、側面発光型の構造で形成する場合、光源の数を大幅に低減できることは上述した通りであり、このような低減率を減らすために光の反射率を大幅に向上させることができるように反射パターン１３０を形成することが望ましい。
したがって、上記反射パターンは、図示された一例のように、ＬＥＤ光源の光出射方向に形成することが望ましく、特に、上記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が高くなるようにパターンを配置できる。すなわち、出射方向から近い第１領域１３１よりも出射方向から遠い第２領域１３２のパターン密度を高くすることにより、反射率を高めることができる。もちろん、パターンの構造は、設計意図に応じて様々な形状に形成できることは言うまでもない。又、上記反射パターンは、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のいずれか一つを含む反射インクを用いて印刷する方法で形成できる。
図９は、上述した本発明に係るバックライトユニット構造の作用状態を示す作用状態図である。図３の基本構造と図９の作用状態図を参照して説明する。
図示されたように、本発明に係るバックライトユニットは、側面発光型ＬＥＤ１１１から側方向に光が出射され、出射された光は、従来の導光板の代わりに形成されたレジン層１４０で反射及び拡散され、これは、特に反射フィルム１２０と反射パターン１３０によってより一層反射効率が高くなり、光を前方に誘導できるようになる。
このようにレジン層１４０を通過した光は、拡散板１５０に形成された光学パターン１５１により拡散又は遮光される過程を経て、このように精製された光Ｌは、プリズムシート１６０などの光学シートを経て白色光としてＬＣＤパネルに入射するようになる。特に、上記光学パターン１５１上には、上記レジン層１４０との接着性を向上させ、接着時における空気層の形成を除去するために表面処理層１５２を備えることから、暗部の発生を回避し信頼性を向上させることがより望ましい。
このように、本発明に係るバックライトユニットは、導光板の構造を除去し、光の供給源として側面発光型ＬＥＤを採用し、レジン層により光を拡散及び反射させて光を誘導することで、薄型化及び光源の数を低減することができる一方、光源の減少による輝度の低下及び均一性の問題を反射パターンと遮光パターン及び拡散パターンなどの光学パターンにより補完して画質の均一化を実現することができる。
又、レジン層と拡散板との接着時に光学パターンの段差により発生し得る接着力の低下と空気層の形成による暗部の発生を除去するために、表面処理層をさらに備えることにより、信頼性のあるバックライトユニットを形成することができ、これを液晶表示装置に適用することができる。
１１０ プリント回路基板
１１１ ＬＥＤ光源
１２０ 反射フィルム
１３０ 反射パターン
１４０ レジン層
１５０ 拡散板
１５１ 光学パターン
１５１ａ 拡散パターン
１５１ｂ 遮光パターン
１５２ 表面処理層
１６０ プリズムシート
１１１ ＬＥＤ光源
１２０ 反射フィルム
１３０ 反射パターン
１４０ レジン層
１５０ 拡散板
１５１ 光学パターン
１５１ａ 拡散パターン
１５１ｂ 遮光パターン
１５２ 表面処理層
１６０ プリズムシート
【書類名】明細書
【発明の名称】
バックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、遮光及びヘイズ(ｈａｚｅ)効果を増大させるための光学パターンが形成された拡散板を備えるバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置(ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ; ＬＣＤ)は、マトリックス状に配列された画素に画像情報に応じたデータ信号をそれぞれ供給して、その画素の光透過率を調節することで所望の画像を調節できる表示装置であって、自体発光ができないので、その背面にバックライトユニット(ｂａｃｋ-ｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ)を設けて画像を表示できるように設計される。
【０００４】
図１を参照すると、このようなバックライト装置１は、基板２０上に平坦な導光板３０が配置され、この導光板３０の側面には複数の側面型ＬＥＤ１０(一つのみ図示)がアレイ状に配置される。
【０００５】
ＬＥＤ１０から導光板３０に入射された光Ｌは、導光板３０の下面に備えられた微細な反射パターン又は反射シート４０により上部に反射されて導光板３０から出射された後導光板３０の上部のＬＣＤパネル５０にバックライトを提供することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現し、信頼性のある光質を導き出すことができるバックライトユニットを提供することにある。
【０００７】
なお、本発明の他の目的は、光源の数を低減することができ、バックライトユニットの全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができるバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、反射フィルムが積層されたプリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層と、上記ＬＥＤ光源から出射される光を遮光する光学パターンが印刷された拡散板とを含むバックライトユニットを提供することができる。さらに、上記レジン層と拡散板との間に光学パターンを収容する構造で形成される中間層をさらに含む構造で形成することもできる。
【０００９】
上記光学パターンは、上記拡散板の表面に形成され、少なくとも一つ以上の層で形成される拡散パターンで構成されるか、又は、上記拡散パターン層に光を遮光する遮光パターンを組み合わせた構造で形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バックライトユニットの拡散板の表面に光を遮光又は拡散させることができる光学パターンを形成し、さらに拡散パターンと金属パターンの組み合わせによる光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現し、信頼性のある光質を導き出すことができる効果がある。
【００１１】
特に、一般的なバックライトユニットの構造に必須部品である導光板を除去し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を低減することができ、バックライトユニットの全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができる効果がある。
【００１２】
なお、側面型発光ダイオードを直下に実装して光源の数を大幅に低減しながらも、光学特性を確保することができ、導光板を除去してフレキシブルディスプレイの構造にも適用可能であり、レジン層に反射パターンを含む反射フィルム及び遮光パターンを含む拡散板を備えて安定した発光特性を確保できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術に係るバックライトユニットの構造を示す概念図である。
【図２】従来技術に係るバックライトユニットの構造を示す概念図である。
【図３】本発明に係るバックライトユニットの構造を示す要部概念図である。
【図４】本発明に係るバックライトユニットの構造を示す要部概念図である。
【図５】本発明に係るＬＥＤと拡散板の光学パターンの配置を示す平面図である。
【図６】本発明に係る光学パターンを示す例示図である。
【図７】本発明に係る光学パターンの製造例を示す図である。
【図８】本発明に係る反射パターンを示す例示図である。
【図９】本発明に係るバックライトユニットの構造及び作用状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。本明細書に亘って同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、これについての重複説明は省略する。
【００１５】
本発明は、バックライトユニットにおいて光を効率的に遮断及び拡散させることができる光学パターン層を備えた拡散板を形成して光の効率性を高めることができ、従来のバックライトユニットの構造で導光板を除去し、これをレジン層で形成することにより、バックライトユニットの全体の厚さを格段に減少させる一方、光源の数を低減できる構造を提供する。特に、拡散板とレジン層の結合時に発生する光学パターンの段差により発生する空気層を除去できる中間層を備えたバックライトユニットを提供することをその要旨とする。
【００１６】
図３を参照すると、これは、本発明の一実施例に係るバックライトユニットの構造を示すものであり、本発明に係るバックライトユニットは、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１１１と、上記ＬＥＤ光源１１１上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層１４０を含んで構成できる。もちろん、この時、上記プリント回路基板の上部面には反射フィルム１２０が積層され、上記レジン層１４０の上部には光学部材１５０が備えられても、その上部にプリズムシート１６０、保護シート１７０などがさらに備えられても良い。
【００１７】
光学部材１５０には光学パターン１５１が含まれる。図３に示された実施例には、光学パターン１５１が光学部材１５０の表面に形成されている。本発明の他の実施例によると、光学パターン１５１は、別途の層の形態で光学部材１５０に積層される層に形成することができる。
特に、上述した構造において、本発明は、上記レジン層１４０と光学部材１５０の表面に形成された光学パターン１５１の間に上記光学パターンのパターン凹凸を平坦化させることができる中間層１５２をさらに備えることが望ましい。
【００１８】
上記中間層１５２は、上記光学部材の光学パターン１５１とその下部に配置されるレジン層１４０との接着時に発生する段差により空気層が形成されることから発生する暗部及び輝部の差異を排除できるように、光学パターン１５１全体の段差をカバーする構造で平坦化された層(ｌａｙｅｒ)として形成することが望ましい。したがって、図示されたように、上記中間層は、上記光学パターンの高さと同一であるか、それ以上に形成されることが望ましい。なお、上記中間層１５２は、基本的に上記レジン層１４０と同一の材料を用いて接着性を向上させることがより望ましい。
【００１９】
図示されたように、上記ＬＥＤ光源１１１は、プリント回路基板１１０上に少なくとも一つ以上の個数で配列されて光を出射し、本発明の望ましい実施例では、側面型発光ダイオード(ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ＬＥＤ)を用いることができる。即ち、ＬＥＤ光源１１１から出射される光の方向が直に上部に直進するのではなく、側面に向かって出射する構造の光源を用いることができる。さらに、配置方式を側面型発光ダイオードを用いて直下に配置し、光の拡散及び反射機能を実現するレジン層を用いることにより、光源の数を低減させると共に、バックライトユニットの全体の厚さを格段に減少させることができる。
【００２０】
上記レジン層１４０は、上記ＬＥＤ光源１１１の周りを取り囲む構造で積層され、側方向に出射する光源の光を分散させる機能を実行することになる。上記ＬＥＤ光源１１１は、上記レジン層１４０に挿入される形態で形成することができる。上記レジン層は、基本的に光を拡散させることができる材質の樹脂であれば特に制限がない。一例として、本発明に係る一実施例としてのレジン層はウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とするレジンを用いることができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーをポリアクリルであるポリマータイプと混合したものを用いることができる。もちろん、ここに低沸点希釈型反応性モノマーであるＩＢＯＡ(ｉｓｏｂｏｒｎｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、ＨＰＡ(Ｈｙｄｒｏｘｙｌｐｒｏｐｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、２-ＨＥＡ(２-Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)などが混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(１-ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ-ｋｅｔｏｎｅ)など)又は酸化防止剤などを混合することができる。
【００２１】
この場合、図４に示すように、上記レジン層１４０は、光の拡散と反射を増加させるためにビーズ(ｂｅａｄ)１４１を含むことができる。上記ビーズは、レジン層の全体重量比に対して０.０１〜０.３％含まれることが望ましい。即ち、ＬＥＤから側方向に出射される光は、上記レジン層１４０とビーズ１４１により拡散及び反射されて上部方向に進行するようになり、そして、後述する反射フィルム１２０と反射パターン１２１を備える場合、このような反射機能をより促進させることができる。上記レジン層の存在は、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させ、製品の薄型化を実現できることはもちろん、軟性の性質を有するようになり、フレキシブルなディスプレイにも適用できる汎用性を備えるようになる。
【００２２】
上記反射フィルム１２０は、光源から導き出される光を分散させることができるように反射材質を有すると同時に、光の分散を促進させるために、白色(ｗｈｉｔｅ)印刷により反射パターン１２１が備えられることがより望ましい。上記反射パターンは、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のいずれか一つを含む反射インクを用いて印刷することができる。
【００２３】
上記光学部材１５０は、上記レジン層１４０を通過して出射される光を拡散する機能を実行し、特に光の強度が過度に強くて光学特性が悪くなったり、黄色光が導き出される(ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ)現象を防止するために、一定部分の遮光効果が出るように光学パターン１５１が形成されることが望ましい。即ち、光が集中しないように遮光インクを用いて遮光パターンを印刷する。
【００２４】
なお、上記光学部材の下部に形成される光学パターン１５１には、中間層１５２を形成することにより、光学パターンの印刷時に発生する空気層による暗部の発生を回避すると共に、光学部材１５０と上記レジン層１４０との接着力を向上させることもできる。特に、そのために上記中間層１５２を上記レジン層の材料と同一の材料を用いて形成する。
【００２５】
図５を参照すると、これはＬＥＤ光源１１１の上部に光学部材１５０が覆われる構造を示す概念図であり、特に光学パターン１５１との位置関係を示す図である。上記光学パターン１５１は、基本的に上記光学部材１５０の下部面又は上部面に印刷される方法で形成でき、特に、望ましくは光学部材の下部に配置されるＬＥＤ光源１１１の位置から光が出射する方向(前方向)に配置されることが望ましい。即ち、上記ＬＥＤ光源の垂直上部面又は光出射方向面に対応する位置の光学部材に配置させることができる。図５に図示された実施例によると、照明装置の光出方向、すなわち、図３及び図４の上方から見たとき、多数の光学パターン１５１は、複数のＬＥＤ光源１１１とそれぞれ対応するように配列される。それぞれの光学パターン１５１は、対応するＬＥＤ光源１１１から出射される光に作用するために適切な位置に配列されることが望ましい。光学パターン１５１は、ＬＥＤ光源１１１の光が出射される領域を覆うように配列できる。また、光学パターン１５１は、ＬＥＤ光源１１１の位置から光が出射される方向に所定の距離だけ離隔されるように配列できる。例えば、ＬＥＤ光源１１１が側面発光型である場合、光学パターン１５１は、照明装置の光出射方向、すなわち、図３及び図４の上方から見たとき、ＬＥＤ光源から光が出射される側方向に所定の距離をおいて配列される。
本発明に係る光学パターン１５１は、光の出射方向に光学部材の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)から選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターンを単一層又は複合層で重畳して印刷された構造で形成することができる。
【００２６】
図６は、本発明に係る光学パターンを形成する例示図を示すものである。
【００２７】
これを参照して光学パターンの一例を説明すると、上記光学パターン１５１は、光の出射方向に光学部材の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターン１５１ａと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターン１５１ｂの重畳印刷構造で形成できる。即ち、光学部材の表面に拡散パターン１５１ａを白色印刷して形成した後、その上に遮光パターン１５１ｂを形成したり、これとは逆の順序で２重構造で形成することも可能である。もちろん、このようなパターン形成のデザインは光の効率と強度、遮光率を考慮して変形できる。
又は、順次積層構造において中央層に金属パターンの遮光パターン１５１ｂを形成し、その上部と下部にそれぞれ拡散パターン１５１ａを形成する３重構造で形成することも可能である。このような３重構造においては上述した物質を選択して形成することが可能であり、望ましい一例としては、屈折率に優れたＴｉＯ２を用いて拡散パターンのいずれか一つを形成し、光安定性と色感に優れたＣａＣＯ３をＴｉＯ２と共に用いて他の拡散パターンを形成し、隠蔽性に優れたＡｌを用いて遮光パターンを形成する３重構造により光の効率性と均一性を確保することができる。特にＣａＣＯ３は黄色光の露出を遮断する機能により、最終的に白色光を実現する機能をすることでより安定した光の効率を実現でき、ＣａＣＯ３以外にもＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンビーズなどの粒子サイズが大きく、類似の構造を有する無機材料を活用することもできる。さらに、光学パターンは、上記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が低くなるようにパターン密度を調節して形成することが光効率の面で望ましい。
【００２８】
図７を参照して上記光学パターンの形成工程について説明する。
【００２９】
一実施例を図により説明すると、本発明に係る光学パターンは、上記光学部材１５０の上部又は下部面に印刷される構造で形成することが可能であり、(ａ)一つのパターン層(第１パターン)１５１ａに形成されるように一度印刷を行う構造や、(ｂ)第１パターンに第２パターン１５１ｂを重畳して印刷する構造、又は(ｃ)第１及び第２パターンの印刷後、その上部に第３パターンを重畳印刷する３重層構造で形成することができる。重畳印刷の構造とは一つのパターンを形成し、その上部にもう一つのパターン形状を印刷して形成する構造をいう。
【００３０】
(ａ)に示すように、光学部材１５０の表面に一度印刷により光学パターンを形成する場合には、基本的にＴｉＯ２を含む遮光インクを用いて印刷することにより、効率的な遮光効果を実現すると共に拡散効果を実現することが望ましい。この場合、上記遮光インクは、一例として、レジン剤、例えばアクリルポリオールなどの樹脂に炭化水素系又はエステル系溶剤(ｓｏｌｖｅｎｔ)にＴｉＯ２などの無機顔料を添加した構成で形成でき、特に、ここにシリコンタイプの湿潤分散剤や消泡剤/レベリング剤などの添加剤(ａｄｄｉｔｉｖｅ)をさらに含んで形成することができる。
【００３１】
又、上記無機顔料をＴｉＯ２やＴｉＯ２にＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を用いることも可能である。
【００３２】
この場合、無機顔料の場合には、粒子サイズが５００〜５５０ｎｍであるものを使用できる。一実験例としては、遮光インクの全体重量比に対して、アクリルポリオール樹脂２０〜２５％、溶剤２０〜２９％、無機顔料５０〜５５％、添加剤１〜２％を混合したものを用いることができる。
【００３３】
(ｂ)次に、本発明に係る他の光学パターンは、拡散又は遮光効果を実現する拡散パターン(第１パターン)と遮光効果を実現する遮光パターン(第２パターン)を重畳して印刷した２重構造を形成できる。すなわち、上述した(ａ)に示す第１パターンを印刷した後、その上部に金属系物質を使用した遮光インクにより第２パターンを印刷する構造で形成できる。上記第２パターンは、Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクを用いて印刷することができる。もちろん、この場合、上記第１パターンと第２パターンの積層順序を変えて形成することも可能である。
【００３４】
上記第２パターンは、金属系顔料を含むことを特徴とし、これを構成する遮光インクを一例として挙げると、アクリルポリオール等のレジンと炭化水素系又はエステル系溶剤、金属系顔料、そして湿潤/分散剤又は消泡剤/レベリング剤などの添加剤を混合した物質を使用できる。組成例としては、アクリルポリオール樹脂３６〜４０％、溶剤３３〜４０％、無機顔料２０〜２５％、添加剤１〜２％を含んで形成できる。又、上記溶剤３３〜４０％は低沸点溶剤である炭化水素系溶剤１０〜１５％とエステル系溶剤２３〜２５％を混合して形成できる。金属パターンである上記第２パターンは、基本的に遮光効果を実現できる。
【００３５】
本実施例のように拡散パターンと遮光パターンを有する二つのパターン構造の積層構造は、上記第１パターンである拡散パターンをＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンで形成する構造で実現できる。
【００３６】
(ｃ)又、本発明に係る光学パターンは、３層構造の重畳印刷構造で形成することができる。
【００３７】
すなわち、光学パターンの中間層を金属パターンで構成する遮光パターン層で形成し、その上部と下部に拡散パターンを形成する構造で実現できる。
【００３８】
上記金属パターンである遮光パターン(第２パターン)は、上述したように、Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクを用いて印刷されたパターンで形成し、その上部又は下部には上記ステップ(ａ)及びステップ(ｂ)で上述した拡散パターンを形成する構造で実現できる。
【００３９】
例えば、最外側のパターンである第１パターンと第３パターンを拡散パターンで構成し、ＴｉＯ２又はＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質、又はＴｉＯ２と ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンのうちいずれか一つを混合した物質を含む遮光インク層で構成することができる。又、光学パターンを構成するそれぞれのパターン(第１、第２、第３パターン)は、その厚さを４〜１００μｍに形成できる。
【００４０】
図８は、本発明に係る反射フィルムと反射パターンの構造を示す平面図である。
【００４１】
図８を参照すると、本発明に係る反射フィルム１２０は、上記プリント回路基板上に積層され、反射フィルム上に形成された孔を貫通してＬＥＤ光源１１１が外部に突出することになる。このようなＬＥＤ光源は、側面発光型の構造で形成する場合、光源の数を大幅に低減できることは上述した通りであり、このような低減率を減らすために光の反射率を大幅に向上させることができるように反射パターン１３０を形成することが望ましい。
【００４２】
したがって、上記反射パターンは、図示された一例のように、ＬＥＤ光源の光出射方向に形成することが望ましく、特に、上記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が高くなるようにパターンを配置できる。すなわち、出射方向から近い第１領域１３１よりも出射方向から遠い第２領域１３２のパターン密度を高くすることにより、反射率を高めることができる。もちろん、パターンの構造は、設計意図に応じて様々な形状に形成できることは言うまでもない。又、上記反射パターンは、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のいずれか一つを含む反射インクを用いて印刷する方法で形成できる。
【００４３】
図９は、上述した本発明に係るバックライトユニット構造の作用状態を示す作用状態図である。図３の基本構造と図９の作用状態図を参照して説明する。
【００４４】
図示されたように、本発明に係るバックライトユニットは、側面発光型ＬＥＤ１１１から側方向に光が出射され、出射された光は、従来の導光板の代わりに形成されたレジン層１４０で反射及び拡散され、これは、特に反射フィルム１２０と反射パターン１３０によってより一層反射効率が高くなり、光を前方に誘導できるようになる。
【００４５】
このようにレジン層１４０を通過した光は、光学部材１５０に形成された光学パターン１５１により拡散又は遮光される過程を経て、このように精製された光Ｌは、プリズムシート１６０などの光学シートを経て白色光としてＬＣＤパネルに入射するようになる。特に、上記光学パターン１５１上には、上記レジン層１４０との接着性を向上させ、接着時における空気層の形成を除去するために中間層１５２を備えることから、暗部の発生を回避し信頼性を向上させることがより望ましい。
【００４６】
このように、本発明に係るバックライトユニットは、導光板の構造を除去し、光の供給源として側面発光型ＬＥＤを採用し、レジン層により光を拡散及び反射させて光を誘導することで、薄型化及び光源の数を低減することができる一方、光源の減少による輝度の低下及び均一性の問題を反射パターンと遮光パターン及び拡散パターンなどの光学パターンにより補完して画質の均一化を実現することができる。
【００４７】
又、レジン層と光学部材との接着時に光学パターンの段差により発生し得る接着力の低下と空気層の形成による暗部の発生を除去するために、中間層をさらに備えることにより、信頼性のあるバックライトユニットを形成することができ、これを液晶表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１１０ プリント回路基板
１１１ ＬＥＤ光源
１２０ 反射フィルム
１３０ 反射パターン
１４０ レジン層
１５０ 光学部材
１５１ 光学パターン
１５１ａ 拡散パターン
１５１ｂ 遮光パターン
１５２ 中間層
１６０ プリズムシート
【発明の名称】
バックライトユニット及びこれを用いた液晶表示装置
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、遮光及びヘイズ(ｈａｚｅ)効果を増大させるための光学パターンが形成された拡散板を備えるバックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００３】
液晶表示装置(ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ; ＬＣＤ)は、マトリックス状に配列された画素に画像情報に応じたデータ信号をそれぞれ供給して、その画素の光透過率を調節することで所望の画像を調節できる表示装置であって、自体発光ができないので、その背面にバックライトユニット(ｂａｃｋ-ｌｉｇｈｔ ｕｎｉｔ)を設けて画像を表示できるように設計される。
【０００４】
図１を参照すると、このようなバックライト装置１は、基板２０上に平坦な導光板３０が配置され、この導光板３０の側面には複数の側面型ＬＥＤ１０(一つのみ図示)がアレイ状に配置される。
【０００５】
ＬＥＤ１０から導光板３０に入射された光Ｌは、導光板３０の下面に備えられた微細な反射パターン又は反射シート４０により上部に反射されて導光板３０から出射された後導光板３０の上部のＬＣＤパネル５０にバックライトを提供することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現し、信頼性のある光質を導き出すことができるバックライトユニットを提供することにある。
【０００７】
なお、本発明の他の目的は、光源の数を低減することができ、バックライトユニットの全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができるバックライトユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するための手段として、本発明は、反射フィルムが積層されたプリント回路基板上に形成される複数のＬＥＤ光源と、上記ＬＥＤ光源上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層と、上記ＬＥＤ光源から出射される光を遮光する光学パターンが印刷された拡散板とを含むバックライトユニットを提供することができる。さらに、上記レジン層と拡散板との間に光学パターンを収容する構造で形成される中間層をさらに含む構造で形成することもできる。
【０００９】
上記光学パターンは、上記拡散板の表面に形成され、少なくとも一つ以上の層で形成される拡散パターンで構成されるか、又は、上記拡散パターン層に光を遮光する遮光パターンを組み合わせた構造で形成することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、バックライトユニットの拡散板の表面に光を遮光又は拡散させることができる光学パターンを形成し、さらに拡散パターンと金属パターンの組み合わせによる光の均一性を確保すると共に、黄色光の遮断効果を実現し、信頼性のある光質を導き出すことができる効果がある。
【００１１】
特に、一般的なバックライトユニットの構造に必須部品である導光板を除去し、フィルムタイプのレジン層を用いて光源を誘導する構造を形成することにより、光源の数を低減することができ、バックライトユニットの全体の厚さを薄型化し、製品のデザインの自由度を高めることができる効果がある。
【００１２】
なお、側面型発光ダイオードを直下に実装して光源の数を大幅に低減しながらも、光学特性を確保することができ、導光板を除去してフレキシブルディスプレイの構造にも適用可能であり、レジン層に反射パターンを含む反射フィルム及び遮光パターンを含む拡散板を備えて安定した発光特性を確保できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来技術に係るバックライトユニットの構造を示す概念図である。
【図２】従来技術に係るバックライトユニットの構造を示す概念図である。
【図３】本発明に係るバックライトユニットの構造を示す要部概念図である。
【図４】本発明に係るバックライトユニットの構造を示す要部概念図である。
【図５】本発明に係るＬＥＤと拡散板の光学パターンの配置を示す平面図である。
【図６】本発明に係る光学パターンを示す例示図である。
【図７】本発明に係る光学パターンの製造例を示す図である。
【図８】本発明に係る反射パターンを示す例示図である。
【図９】本発明に係るバックライトユニットの構造及び作用状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して本発明に係る構成及び作用を具体的に説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。本明細書に亘って同じ構成要素に対しては同じ符号を付し、これについての重複説明は省略する。
【００１５】
本発明は、バックライトユニットにおいて光を効率的に遮断及び拡散させることができる光学パターン層を備えた拡散板を形成して光の効率性を高めることができ、従来のバックライトユニットの構造で導光板を除去し、これをレジン層で形成することにより、バックライトユニットの全体の厚さを格段に減少させる一方、光源の数を低減できる構造を提供する。特に、拡散板とレジン層の結合時に発生する光学パターンの段差により発生する空気層を除去できる中間層を備えたバックライトユニットを提供することをその要旨とする。
【００１６】
図３を参照すると、これは、本発明の一実施例に係るバックライトユニットの構造を示すものであり、本発明に係るバックライトユニットは、プリント回路基板１１０上に形成される複数のＬＥＤ光源１１１と、上記ＬＥＤ光源１１１上に積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層１４０を含んで構成できる。もちろん、この時、上記プリント回路基板の上部面には反射フィルム１２０が積層され、上記レジン層１４０の上部には光学部材１５０が備えられても、その上部にプリズムシート１６０、保護シート１７０などがさらに備えられても良い。
【００１７】
光学部材１５０には光学パターン１５１が含まれる。図３に示された実施例には、光学パターン１５１が光学部材１５０の表面に形成されている。本発明の他の実施例によると、光学パターン１５１は、別途の層の形態で光学部材１５０に積層される層に形成することができる。
特に、上述した構造において、本発明は、上記レジン層１４０と光学部材１５０の表面に形成された光学パターン１５１の間に上記光学パターンのパターン凹凸を平坦化させることができる中間層１５２をさらに備えることが望ましい。
【００１８】
上記中間層１５２は、上記光学部材の光学パターン１５１とその下部に配置されるレジン層１４０との接着時に発生する段差により空気層が形成されることから発生する暗部及び輝部の差異を排除できるように、光学パターン１５１全体の段差をカバーする構造で平坦化された層(ｌａｙｅｒ)として形成することが望ましい。したがって、図示されたように、上記中間層は、上記光学パターンの高さと同一であるか、それ以上に形成されることが望ましい。なお、上記中間層１５２は、基本的に上記レジン層１４０と同一の材料を用いて接着性を向上させることがより望ましい。
【００１９】
図示されたように、上記ＬＥＤ光源１１１は、プリント回路基板１１０上に少なくとも一つ以上の個数で配列されて光を出射し、本発明の望ましい実施例では、側面型発光ダイオード(ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ＬＥＤ)を用いることができる。即ち、ＬＥＤ光源１１１から出射される光の方向が直に上部に直進するのではなく、側面に向かって出射する構造の光源を用いることができる。さらに、配置方式を側面型発光ダイオードを用いて直下に配置し、光の拡散及び反射機能を実現するレジン層を用いることにより、光源の数を低減させると共に、バックライトユニットの全体の厚さを格段に減少させることができる。
【００２０】
上記レジン層１４０は、上記ＬＥＤ光源１１１の周りを取り囲む構造で積層され、側方向に出射する光源の光を分散させる機能を実行することになる。上記ＬＥＤ光源１１１は、上記レジン層１４０に挿入される形態で形成することができる。上記レジン層は、基本的に光を拡散させることができる材質の樹脂であれば特に制限がない。一例として、本発明に係る一実施例としてのレジン層はウレタンアクリレートオリゴマーを主原料とするレジンを用いることができる。例えば、合成オリゴマーであるウレタンアクリレートオリゴマーをポリアクリルであるポリマータイプと混合したものを用いることができる。もちろん、ここに低沸点希釈型反応性モノマーであるＩＢＯＡ(ｉｓｏｂｏｒｎｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、ＨＰＡ(Ｈｙｄｒｏｘｙｌｐｒｏｐｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)、２-ＨＥＡ(２-Ｈｙｄｒｏｘｙｅｔｈｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅ)などが混合されたモノマーをさらに含むことができ、添加剤として光開始剤(例えば、１-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(１-ｈｙｄｒｏｘｙｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ ｐｈｅｎｙｌ-ｋｅｔｏｎｅ)など)又は酸化防止剤などを混合することができる。
【００２１】
この場合、図４に示すように、上記レジン層１４０は、光の拡散と反射を増加させるためにビーズ(ｂｅａｄ)１４１を含むことができる。上記ビーズは、レジン層の全体重量比に対して０.０１〜０.３％含まれることが望ましい。即ち、ＬＥＤから側方向に出射される光は、上記レジン層１４０とビーズ１４１により拡散及び反射されて上部方向に進行するようになり、そして、後述する反射フィルム１２０と反射パターン１２１を備える場合、このような反射機能をより促進させることができる。上記レジン層の存在は、従来の導光板が占めていた厚さを格段に減少させ、製品の薄型化を実現できることはもちろん、軟性の性質を有するようになり、フレキシブルなディスプレイにも適用できる汎用性を備えるようになる。
【００２２】
上記反射フィルム１２０は、光源から導き出される光を分散させることができるように反射材質を有すると同時に、光の分散を促進させるために、白色(ｗｈｉｔｅ)印刷により反射パターン１２１が備えられることがより望ましい。上記反射パターンは、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のいずれか一つを含む反射インクを用いて印刷することができる。
【００２３】
上記光学部材１５０は、上記レジン層１４０を通過して出射される光を拡散する機能を実行し、特に光の強度が過度に強くて光学特性が悪くなったり、黄色光が導き出される(ｙｅｌｌｏｗｉｓｈ)現象を防止するために、一定部分の遮光効果が出るように光学パターン１５１が形成されることが望ましい。即ち、光が集中しないように遮光インクを用いて遮光パターンを印刷する。
【００２４】
なお、上記光学部材の下部に形成される光学パターン１５１には、中間層１５２を形成することにより、光学パターンの印刷時に発生する空気層による暗部の発生を回避すると共に、光学部材１５０と上記レジン層１４０との接着力を向上させることもできる。特に、そのために上記中間層１５２を上記レジン層の材料と同一の材料を用いて形成する。
【００２５】
図５を参照すると、これはＬＥＤ光源１１１の上部に光学部材１５０が覆われる構造を示す概念図であり、特に光学パターン１５１との位置関係を示す図である。上記光学パターン１５１は、基本的に上記光学部材１５０の下部面又は上部面に印刷される方法で形成でき、特に、望ましくは光学部材の下部に配置されるＬＥＤ光源１１１の位置から光が出射する方向(前方向)に配置されることが望ましい。即ち、上記ＬＥＤ光源の垂直上部面又は光出射方向面に対応する位置の光学部材に配置させることができる。図５に図示された実施例によると、照明装置の光出方向、すなわち、図３及び図４の上方から見たとき、多数の光学パターン１５１は、複数のＬＥＤ光源１１１とそれぞれ対応するように配列される。それぞれの光学パターン１５１は、対応するＬＥＤ光源１１１から出射される光に作用するために適切な位置に配列されることが望ましい。光学パターン１５１は、ＬＥＤ光源１１１の光が出射される領域を覆うように配列できる。また、光学パターン１５１は、ＬＥＤ光源１１１の位置から光が出射される方向に所定の距離だけ離隔されるように配列できる。例えば、ＬＥＤ光源１１１が側面発光型である場合、光学パターン１５１は、照明装置の光出射方向、すなわち、図３及び図４の上方から見たとき、ＬＥＤ光源から光が出射される側方向に所定の距離をおいて配列される。
本発明に係る光学パターン１５１は、光の出射方向に光学部材の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコン(Ｓｉｌｉｃｏｎ)から選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターンを単一層又は複合層で重畳して印刷された構造で形成することができる。
【００２６】
図６は、本発明に係る光学パターンを形成する例示図を示すものである。
【００２７】
これを参照して光学パターンの一例を説明すると、上記光学パターン１５１は、光の出射方向に光学部材の下面にＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターン１５１ａと、Ａｌ又はＡｌとＴｉＯ２の混合物質を含む遮光インクを用いた遮光パターン１５１ｂの重畳印刷構造で形成できる。即ち、光学部材の表面に拡散パターン１５１ａを白色印刷して形成した後、その上に遮光パターン１５１ｂを形成したり、これとは逆の順序で２重構造で形成することも可能である。もちろん、このようなパターン形成のデザインは光の効率と強度、遮光率を考慮して変形できる。
又は、順次積層構造において中央層に金属パターンの遮光パターン１５１ｂを形成し、その上部と下部にそれぞれ拡散パターン１５１ａを形成する３重構造で形成することも可能である。このような３重構造においては上述した物質を選択して形成することが可能であり、望ましい一例としては、屈折率に優れたＴｉＯ２を用いて拡散パターンのいずれか一つを形成し、光安定性と色感に優れたＣａＣＯ３をＴｉＯ２と共に用いて他の拡散パターンを形成し、隠蔽性に優れたＡｌを用いて遮光パターンを形成する３重構造により光の効率性と均一性を確保することができる。特にＣａＣＯ３は黄色光の露出を遮断する機能により、最終的に白色光を実現する機能をすることでより安定した光の効率を実現でき、ＣａＣＯ３以外にもＢａＳＯ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンビーズなどの粒子サイズが大きく、類似の構造を有する無機材料を活用することもできる。さらに、光学パターンは、上記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が低くなるようにパターン密度を調節して形成することが光効率の面で望ましい。
【００２８】
図７を参照して上記光学パターンの形成工程について説明する。
【００２９】
一実施例を図により説明すると、本発明に係る光学パターンは、上記光学部材１５０の上部又は下部面に印刷される構造で形成することが可能であり、(ａ)一つのパターン層(第１パターン)１５１ａに形成されるように一度印刷を行う構造や、(ｂ)第１パターンに第２パターン１５１ｂを重畳して印刷する構造、又は(ｃ)第１及び第２パターンの印刷後、その上部に第３パターンを重畳印刷する３重層構造で形成することができる。重畳印刷の構造とは一つのパターンを形成し、その上部にもう一つのパターン形状を印刷して形成する構造をいう。
【００３０】
(ａ)に示すように、光学部材１５０の表面に一度印刷により光学パターンを形成する場合には、基本的にＴｉＯ２を含む遮光インクを用いて印刷することにより、効率的な遮光効果を実現すると共に拡散効果を実現することが望ましい。この場合、上記遮光インクは、一例として、レジン剤、例えばアクリルポリオールなどの樹脂に炭化水素系又はエステル系溶剤(ｓｏｌｖｅｎｔ)にＴｉＯ２などの無機顔料を添加した構成で形成でき、特に、ここにシリコンタイプの湿潤分散剤や消泡剤/レベリング剤などの添加剤(ａｄｄｉｔｉｖｅ)をさらに含んで形成することができる。
【００３１】
又、上記無機顔料をＴｉＯ２やＴｉＯ２にＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を用いることも可能である。
【００３２】
この場合、無機顔料の場合には、粒子サイズが５００〜５５０ｎｍであるものを使用できる。一実験例としては、遮光インクの全体重量比に対して、アクリルポリオール樹脂２０〜２５％、溶剤２０〜２９％、無機顔料５０〜５５％、添加剤１〜２％を混合したものを用いることができる。
【００３３】
(ｂ)次に、本発明に係る他の光学パターンは、拡散又は遮光効果を実現する拡散パターン(第１パターン)と遮光効果を実現する遮光パターン(第２パターン)を重畳して印刷した２重構造を形成できる。すなわち、上述した(ａ)に示す第１パターンを印刷した後、その上部に金属系物質を使用した遮光インクにより第２パターンを印刷する構造で形成できる。上記第２パターンは、Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクを用いて印刷することができる。もちろん、この場合、上記第１パターンと第２パターンの積層順序を変えて形成することも可能である。
【００３４】
上記第２パターンは、金属系顔料を含むことを特徴とし、これを構成する遮光インクを一例として挙げると、アクリルポリオール等のレジンと炭化水素系又はエステル系溶剤、金属系顔料、そして湿潤/分散剤又は消泡剤/レベリング剤などの添加剤を混合した物質を使用できる。組成例としては、アクリルポリオール樹脂３６〜４０％、溶剤３３〜４０％、無機顔料２０〜２５％、添加剤１〜２％を含んで形成できる。又、上記溶剤３３〜４０％は低沸点溶剤である炭化水素系溶剤１０〜１５％とエステル系溶剤２３〜２５％を混合して形成できる。金属パターンである上記第２パターンは、基本的に遮光効果を実現できる。
【００３５】
本実施例のように拡散パターンと遮光パターンを有する二つのパターン構造の積層構造は、上記第１パターンである拡散パターンをＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンで形成する構造で実現できる。
【００３６】
(ｃ)又、本発明に係る光学パターンは、３層構造の重畳印刷構造で形成することができる。
【００３７】
すなわち、光学パターンの中間層を金属パターンで構成する遮光パターン層で形成し、その上部と下部に拡散パターンを形成する構造で実現できる。
【００３８】
上記金属パターンである遮光パターン(第２パターン)は、上述したように、Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクを用いて印刷されたパターンで形成し、その上部又は下部には上記ステップ(ａ)及びステップ(ｂ)で上述した拡散パターンを形成する構造で実現できる。
【００３９】
例えば、最外側のパターンである第１パターンと第３パターンを拡散パターンで構成し、ＴｉＯ２又はＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質、又はＴｉＯ２と ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンのうちいずれか一つを混合した物質を含む遮光インク層で構成することができる。又、光学パターンを構成するそれぞれのパターン(第１、第２、第３パターン)は、その厚さを４〜１００μｍに形成できる。
【００４０】
図８は、本発明に係る反射フィルムと反射パターンの構造を示す平面図である。
【００４１】
図８を参照すると、本発明に係る反射フィルム１２０は、上記プリント回路基板上に積層され、反射フィルム上に形成された孔を貫通してＬＥＤ光源１１１が外部に突出することになる。このようなＬＥＤ光源は、側面発光型の構造で形成する場合、光源の数を大幅に低減できることは上述した通りであり、このような低減率を減らすために光の反射率を大幅に向上させることができるように反射パターン１３０を形成することが望ましい。
【００４２】
したがって、上記反射パターンは、図示された一例のように、ＬＥＤ光源の光出射方向に形成することが望ましく、特に、上記ＬＥＤ光源の出射方向から遠ざかるほどパターン密度が高くなるようにパターンを配置できる。すなわち、出射方向から近い第１領域１３１よりも出射方向から遠い第２領域１３２のパターン密度を高くすることにより、反射率を高めることができる。もちろん、パターンの構造は、設計意図に応じて様々な形状に形成できることは言うまでもない。又、上記反射パターンは、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３のいずれか一つを含む反射インクを用いて印刷する方法で形成できる。
【００４３】
図９は、上述した本発明に係るバックライトユニット構造の作用状態を示す作用状態図である。図３の基本構造と図９の作用状態図を参照して説明する。
【００４４】
図示されたように、本発明に係るバックライトユニットは、側面発光型ＬＥＤ１１１から側方向に光が出射され、出射された光は、従来の導光板の代わりに形成されたレジン層１４０で反射及び拡散され、これは、特に反射フィルム１２０と反射パターン１３０によってより一層反射効率が高くなり、光を前方に誘導できるようになる。
【００４５】
このようにレジン層１４０を通過した光は、光学部材１５０に形成された光学パターン１５１により拡散又は遮光される過程を経て、このように精製された光Ｌは、プリズムシート１６０などの光学シートを経て白色光としてＬＣＤパネルに入射するようになる。特に、上記光学パターン１５１上には、上記レジン層１４０との接着性を向上させ、接着時における空気層の形成を除去するために中間層１５２を備えることから、暗部の発生を回避し信頼性を向上させることがより望ましい。
【００４６】
このように、本発明に係るバックライトユニットは、導光板の構造を除去し、光の供給源として側面発光型ＬＥＤを採用し、レジン層により光を拡散及び反射させて光を誘導することで、薄型化及び光源の数を低減することができる一方、光源の減少による輝度の低下及び均一性の問題を反射パターンと遮光パターン及び拡散パターンなどの光学パターンにより補完して画質の均一化を実現することができる。
【００４７】
又、レジン層と光学部材との接着時に光学パターンの段差により発生し得る接着力の低下と空気層の形成による暗部の発生を除去するために、中間層をさらに備えることにより、信頼性のあるバックライトユニットを形成することができ、これを液晶表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１１０ プリント回路基板
１１１ ＬＥＤ光源
１２０ 反射フィルム
１３０ 反射パターン
１４０ レジン層
１５０ 光学部材
１５１ 光学パターン
１５１ａ 拡散パターン
１５１ｂ 遮光パターン
１５２ 中間層
１６０ プリズムシート
Claims (19)
- プリント回路基板上に形成される複数の光源と、
上記プリント回路基板上に上記光源を埋める構造で積層され、出射される光を前方に拡散及び誘導するレジン層と、
上記ＬＥＤ光源から出射される光を遮光する光学パターンが印刷された拡散板と、を含む - 上記光学パターンは、上記拡散板の表面に形成され、
少なくとも一つ以上の層で形成される拡散パターンで構成されるか、 - 上記光学パターンは、
ＴｉＯ２、ＣａＣＯ３、ＢａＳｏ４、Ａｌ２Ｏ３、シリコンから選択されるいずれか一つ以上の物質又は二つ以上の混合物質を含む遮光インクを用いて形成される拡散パターンである第１パターンで形成されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。 - 上記光学パターンは、光を拡散する拡散パターンである第１パターンと、
上記第１パターンの上部又は下部に形成される遮光パターンである第２パターンで形成されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。 - 上記光学パターンは、
出射される光を一部拡散又は遮光する拡散パターンである第１パターンの上部又は下部に重畳印刷されて出射光を遮光又は反射するように印刷された遮光パターンである第２パターンと、
上記第１及び第２パターンを覆う構造で形成される拡散パターンである第３パターンをさらに含んで形成されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。 - 上記光学パターンは、光を拡散する拡散パターンである第１パターンであり、
上記第１パターンは、ＴｉＯ２又はＴｉＯ２及びＣａＣＯ３を含む物質からなることを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。 - 上記第１パターンは、厚さが４μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。
- 上記第２パターンは、
Ａｌ又はＡｌにＴｉＯ２を混合した物質を含む遮光インクで形成されることを特徴とする請求項４に記載のバックライトユニット。 - 上記第１パターン又は第２パターンは、出射光を遮光及び拡散するビーズ(Ｂｅａｄ)をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
- 上記第２パターンは、厚さが４μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項８に記載のバックライトユニット。
- 上記第３パターンは、ＴｉＯ２又はＴｉＯ２及びＣａＣＯ３を含む物質からなることを特徴とする請求項５に記載のバックライトユニット。
- 上記第３パターンは、厚さが４μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項１１に記載のバックライトユニット。
- 上記レジン層と拡散板との間に光学パターンを収容する構造で形成される表面処理層をさらに含む請求項２に記載のバックライトユニット。
- 上記表面処理層は、上記光学パターンの高さと同一であるか、それ以上に形成されることを特徴とする請求項１３に記載のバックライトユニット。
- 上記表面処理層は、上記レジン層と同一の材料を用いて形成されることを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
- 上記バックライトユニットは、少なくとも一つ以上の反射パターンが印刷される反射フィルムをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のバックライトユニット。
- 上記反射パターンは、ＴｉＯ２又はＡｌ２Ｏ３を含む反射インクを用いて形成されることを特徴とする請求項１６に記載のバックライトユニット。
- 上記レジン層の内部には、光を反射又は拡散するビーズをさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。
- 側面型発光ダイオード(ｓｉｄｅ ｖｉｅｗ ＬＥＤ)を光源として用い、上記光源を収容する構造で積層されるレジン層と、上記レジン層の上部に光学パターンが形成された拡散板を備える請求項１に記載のバックライトユニットを含む液晶表示装置。
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