JP2019129153A - 光源モジュール及びその面光源アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、面光源アセンブリを有する光源モジュールを提供する。【解決手段】面光源アセンブリは、少なくとも１つの発光素子、導光板及び反射片を含み、少なくとも１つの発光素子は、環状発光側面を有し、導光板は、対向する底面及び出光面を有し、底面は、少なくとも１つの発光素子を収納するための少なくとも１つの収納溝を有し、各収納溝は、入光面を有し、入光面は、収納溝内に位置する前記発光素子の環状発光側面を取り囲み、底面は、平面部及び少なくとも１つの斜面部をさらに有し、各斜面部は、平面部と、対応する収納溝の入光面との間に接続され、各斜面部は、対応する収納溝の入光面から上へ傾斜して平面部に接続され、反射片は、平面部の下方に配置され、且つ、少なくとも１つの収納溝及び少なくとも１つの斜面部を露出させるための少なくとも１つの開孔を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、光源モジュールに関し、特に、面光源を提供し得る光源モジュール及びその面光源アセンブリに関する。

液晶表示装置の液晶表示パネルが発光しないので、バックライトモジュールにより面光源を提供する必要がある。バックライトモジュールは、直下型バックライトモジュール及びエッジ型バックライトモジュールを含む。今のところ、よくあるエッジ型バックライトモジュールでは、発光ダイオードバー（light-emitting diode bar）が導光板の側辺に配置され、導光板の内部に格子点が設けられ、発光ダイオードバーにより提供された光束が導光板に進入した後に、格子点により光束を導光板の出光面から射出させる。しかし、発光ダイオードバーが導光板の側辺に配置されるため、輝度不均一の問題が生じやすく、且つローカルディミング（local dimming）に不利である。

今のところ、よくある直下型バックライトモジュールでは、２次元アレイ状に配列される複数の発光ダイオードが拡散板の下方に配置され、また、発光ダイオードの数を減らすために、２次レンズが各発光ダイオードに対応して設けられ、これにより、発光ダイオードの出光角度を増大させる。エッジ型バックライトモジュールに比べ、直下型バックライトモジュールは、良い輝度均一性を有し、且つローカルディミングに有利であるが、厚さが厚いという問題が存在する。

また、従来技術では、混合型バックライトモジュールが提案されており、混合型バックライトモジュールは、主に、１つの導光板に穴や溝を形成してその中に発光ダイオードを設置することで、直下型バックライトモジュールに用いられる２次レンズを置換し、これにより、混合型バックライトモジュール全体の厚さを減少させる。しかし、各導光板のコーナーに明らかな暗いゾーンが生じやすく、また、各導光板の辺縁に光漏れが発生しやすいので、従来の混合型バックライトモジュールは、輝度不均一の問題を有する。

なお、この「背景技術」の部分が、本発明の内容への理解を助けるためだけのものであるため、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、当業者に知られていない技術を含む可能性がある。よって、この「背景技術」の部分に開示されている内容は、該内容、又は、本発明の１つ又は複数の実施例が解決しようとする課題が本発明出願前に既に当業者に周知されていることを意味しない。

本発明の目的は、従来の混合型バックライトモジュールの輝度不均一の問題を改善することができる面光源アセンブリを提供することにある。

本発明のもう１つの目的は、従来の混合型バックライトモジュールの輝度不均一の問題を改善することができる光源モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的及び利点は、本発明に開示されている技術的特徴からさらに理解することができる。

上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本発明の一実施例では、面光源アセンブリが提供され、それは、少なくとも１つの発光素子、導光板及び反射片を含む。各発光素子は、環状発光側面を有する。導光板は、対向する底面及び出光面を有し、底面は、少なくとも１つの収納溝を、少なくとも１つの発光素子を収納するために有し、各収納溝は、入光面を有し、入光面は、収納溝内に位置する発光素子の環状発光側面を取り囲み、そのうち、底面は、さらに、平面部及び少なくとも１つの斜面部を有し、各斜面部は、平面部と、対応する収納溝の入光面との間に接続され、且つ各斜面部は、対応する収納溝の入光面から上へ傾斜して平面部に接続される。反射片は、平面部の下方に配置され、且つ少なくとも１つの開孔を、少なくとも１つの収納溝及び少なくとも１つの斜面部を露出させるために有する。

上述の１つ又は一部又は全部の目的或いは他の目的を達成するために、本発明の一実施例では、光源モジュールが提供され、それは、複数の上述の面光源アセンブリを含み、そのうち、これらの面光源アセンブリの導光板は、互いにつなぎ合わせられる。

本発明の実施例における面光源アセンブリは、導光板の収納溝に設置される発光素子が環状発光側面を有し、環状発光側面が導光板の各側辺に面して発光すると共に、導光板の各コーナーにも面して発光するので、従来の混合型バックライトモジュールの導光板のコーナーに暗いゾーンがある問題を改善することができる。また、本発明の実施例における面光源アセンブリでは、反射片が導光板の底面における平面部の下方に設置され、斜面部がその対応する収納溝の入光面から上へ傾斜して平面部に接続される。このようにして、導光板と反射片との間の組み立て公差が大き過ぎることによって導光板と反射片との間に比較的大きい隙間を持たせる時にも、発光素子の出光角度（光取り出し角度）が比較的大きい光束が隙間から反射片に直接入射することがないので、明るいストライプの生成を避け、光取り出しの均一度を向上させることができる。さらに、本発明の実施例における光源モジュールは、複数の上述の面光源アセンブリを使用するため、従来の混合型バックライトモジュールの輝度不均一の問題を改善することができる。

本発明の上述の特徴及び利点をより明らかにするために、以下、実施例を挙げて添付した図面を参照することにより、詳細に説明する。

本発明の一実施例における面光源アセンブリの発光素子及び導光板の下面図である。 本発明の一実施例における面光源アセンブリの断面図である。 本発明の他の実施例における面光源アセンブリの断面図である。 本発明の他の実施例における面光源アセンブリの断面図である。 本発明の他の実施例における面光源アセンブリの断面図である。 本発明の一実施例における光源モジュールの上面図である。

本発明の上述した及び他の技術的内容、特徴、機能及び効果は、添付した図面に基づく次のような好ましい実施例の詳細な説明により明確になる。なお、次の実施例に言及されている方向についての用語、例えば、上、下、左、右、前又は後などは、添付した図面の方向に過ぎない。よって、使用されている方向の用語は、本発明を説明するためだけのものであり、本発明を限定するためのものではない。

図1は、本発明の一実施例における面光源アセンブリの発光素子及び導光板の下面図である。図2は、本発明の一実施例における面光源アセンブリの断面図である。図1及び図2に示すように、本実施例の面光源アセンブリ10は、少なくとも１つの発光素子11、導光板12及び反射片13を含み、図1は、１つの発光素子11を例とし、そのうち、発光素子11及び導光板12の相対配置をより分かりやすくするために、図1の下面図には、反射片13などの素子が省略される。各発光素子11は、環状発光側面111を有する。導光板12は、対向する底面121及び出光面122を有し、底面121は、少なくとも１つの収納溝123を、少なくとも１つの発光素子11を収納するために有する。収納溝123の数は、例えば、発光素子11の数に対応するが、図1は、１つの収納溝123に１つの発光素子11が収納されることを例とする。各収納溝123は、入光面1231を有し、入光面1231は、収納溝123内に位置する発光素子11の環状発光側面111を取り囲む。底面121は、さらに、平面部1211及び少なくとも１つの斜面部1212を有し、斜面部1212の数は、収納溝123の数に対応する。各斜面部1212は、平面部1211と、対応する収納溝123の入光面1231との間に接続され、且つ各斜面部1212は、その対応する収納溝123の入光面1231から上へ傾斜して平面部1211に接続される。斜面部1212は、例えば、傾斜面であるが、曲面であっても良い。反射片13は、平面部1211の下方に配置され、且つ少なくとも１つの開孔131を、少なくとも１つの収納溝123及び少なくとも１つの斜面部1212を露出させるために有する。開孔131の数は、例えば、収納溝123及び斜面部1212の数に対応するが、図1は、１つの開孔131に１つの収納溝123及び１つの斜面部1212が露出することを例とする。

導光板12は、例えば、４つの側面125を有し、これらの側面125は、底面121と出光面122との間に接続されるが、本発明は、導光板12の側面125の数及び導光板12の具体的な形状について限定しない。例えば、本実施例における導光板12は、４つの側面125を有する四角構造であるが、収納溝123は、円柱状収納溝である。

発光素子11は、例えば、対向する頂面112及び下底面113をさらに含み、下底面113は、導光板12の底面121に隣接し、環状発光側面111は、頂面112と下底面113との間に接続されるが、頂面112は、発光しない。この発光素子11は、例えば、発光ダイオードであるが、本発明は、これに限定されない。一実施例では、発光素子11の頂部及び底部に反射層114、115を形成し、反射層114、115により元々頂部及び底部から射出すべき光束を発光素子11の側面へ反射して射出させることで、環状発光側面111を有する発光素子11を形成しても良い。また、一実施例では、環状発光側面を有する発光素子は、複数のエッジ発光の発光源がつなぎ合わせられることで形成されても良い。また、本実施例では、１つの発光素子11を例とするが、本発明は、これに限定されない。例えば、発光素子11の数は、複数であり、収納溝123の数も、複数であり、これらの発光素子11は、それぞれ、これらの収納溝123の中に配置されても良い。なお、各収納溝123の中には、１つ又は複数の発光素子11が設けられても良い。

面光源アセンブリ10は、さらに、基板14を、発光素子11及び反射片13を載置するために含んでも良い。例を挙げると、基板14は、プリント回路基板であり、発光素子11を載置しながらそれに電気的に接続され、また、反射片13の下方に設置されても良い。

導光板12に進入した光束を出光面122から射出させるために、導光板12は、さらに、複数の点状微細構造（図示せず）を含んでも良く、これらの点状微細構造は、底面121又は出光面122に配置され、光束の導光板12における全反射を破壊することで、光束を出光面122から射出させることができる。なお、設計のニーズに応じてこれらの点状微細構造のサイズや分布密度を調整しても良いが、ここでは、それについて限定しない。

本実施例では、反射片13は、例えば、複数の位置決め孔132を有し、平面部1211は、例えば、これらの位置決め孔132に対応する複数の位置決めピン124を有し、これらの位置決めピン124は、これらの位置決め孔132に挿入される。位置決め孔132及び位置決めピン124は、導光板12を反射片13に固定することができる。また、接着剤（図示せず）により位置決め孔132と位置決めピン124を接着しても良い。なお、反射片13と導光板12の固定方式は、これに限定されない。

接着剤が多過ぎること又は他の要因による組み立て誤差により、導致導光板12と反射片13との間の隙間Gが大き過ぎるようになる時に、出光角度が比較的大きい光束は、入光面1231を経由して導光板12に進入することなく、隙間Gを経由して反射片13に伝播し、そして、反射片13により反射された後に導光板12を通過し、出光面122において明るいストライプを形成することがある。このような問題を避けるために、本実施例の面光源アセンブリ10では、導光板12は、発光素子11と反射片13との間に斜面部1212を有し、これにより、入光面1231の図2の縦方向における長さを長くして上述の隙間Gを遮蔽することができる。このようにして、出光角度が比較的大きい光束L1が入光面123を経由して導光板12に進入することを確報し、明るいストライプの生成を避け、光取り出しの均一度を向上させることがきる。

また、面光源アセンブリ10は、さらに、出光面122の上方に設置される拡散板（図示えず）又は他の光学薄膜を有しても良い。

図3は、本発明の他の実施例における面光源アセンブリの断面図である。図3に示すように、本実施例の面光源アセンブリ10aは、図2の面光源アセンブリ10に類似したが、主な相違点は、本実施例の面光源アセンブリ10aは、導光板12aの出光面122aに少なくとも１つの内へ窪んだ窪み構造1221を、少なくとも１つの収納溝123に対応するように有することにある。本実施例では、１つの窪み構造1221が１つの収納溝123に対応することを例とする。収納溝123の入光面1231と、各発光素子11の環状発光側面111との間には、環状隙間Rを有し、且つ各窪み構造1221は、環状隙間Rに対応する傾斜反射面1222を有する。

組み立て公差を考慮して、導光板12aの収納溝123の容積が発光素子11の体積よりも大きく設計され、これにより、発光素子11と導光板12aとの間には、上述のような環状隙間Rが存在する。基板14が上述の環状隙間Rを覆うことで、環状発光面111が発した、底面121へ伝播する、出光角度が比較的大きい一部の光束L2は、基板14に入射し、そして、基板14により反射され、出光面122aの、収納溝123に対応する部分から射出することができる。このようにすると、出光面122aの、収納溝123に対応する部分に明るいストライプが生じ、光取り出しの不均一の問題を引き起こしてしまう。

よって、本実施例の出光面122aは、窪み構造1221を有し、これにより、上述の光束L2を窪み構造1221の傾斜反射面1222によって導光板12へ反射し、光取り出しの不均一の問題を改善することができる。傾斜反射面1222と、出光面122aの法線方向Nとの間の夾角θは、例えば、30°〜60°の間にあるが、これに限定されない。

図4は、本発明の他の実施例における面光源アセンブリの断面図である。図4に示すように、本実施例の面光源アセンブリ10bは、図2の面光源アセンブリ10に類似したが、主な相違点は、本実施例の面光源アセンブリ10bの導光板12bの出光面122bが凸面であることにある。出光面122bの高さは、例えば、中心から側面125へ次第に減り、且つ前記凸面は、曲面であっても良く、又は、中心から側面125へ傾斜した１つ又は複数の傾斜面を含んでも良い。

導光板12bの出光面122bが凸面である時に、導光板12b内の光束の出光面122bにおける入射角を変更することで、出光面122bが平面であった場合に導光板12bの側面125へ全反射され側面125から漏れる光束L3は、導光板12の底面121へ反射され、そして、底面121により反射され出光面122bから射出することができ、これにより、導光板12bの辺縁の光漏れの問題を改善することができる。このようにして、本実施例の面光源アセンブリ10bは、光取り出しの均一度を向上させることができる。

図5は、本発明の他の実施例における面光源アセンブリの断面図である。図5に示すように、本実施例の面光源アセンブリ10cは、図2の面光源アセンブリ10に類似したが、主な相違点は、本実施例の面光源アセンブリ10cは、さらに、吸光層15を含むことにある。具体的に言えば、本実施例の吸光層15は、導光板12の底面121に隣接し、且つ環状隙間Rに対応して設置される。本実施例の吸光層15は、例えば、環状隙間Rに対応して環状に設置される吸光層であるが、他の実施例では、設計のニーズに応じて、環状隙間Rの中に設置される吸光層15を、発光素子11の１つの側面、２つの側面又はより多くの側面を取り囲むように設置しても良い。さらに言えば、発光素子11は、基板14に配置され、且つ収納溝123の中に収納されるが、吸光層15は、基板14に配置される。吸光層15は、例えば、低反射率（高吸光率）を有する塗料（漆など）、粘着テープ、めっき層などであっても良いが、これに限定されない。例えば、吸光層15は、黒色粘着テープであり、環状隙間Rに対応する基板14に貼り付けられても良い。一実施例では、基板14は、例えば、プリント回路基板であるが、吸光層15は、基板14のプリントパターン層である。即ち、吸光層15は、基板14を製作すると同時にプリントされ完成されても良く、これにより、吸光層15を設ける追加のステップを省略することができる。

吸光層15を環状隙間Rに設置することで、発光素子11が発した底面121へ伝播する、出光角度が比較的大きい一部の光束L4を吸収し、これにより、上述の導光板12の出光面122の、環状隙間Rに対応する部分に明るいストライプが生じる問題を改善することができる。

図6は、本発明の一実施例における光源モジュールの上面図である。図6に示すように、本実施例の光源モジュール20は、複数の面光源アセンブリ21を含み、各面光源アセンブリ21は、光素子211及び導光板212を含み、且つこれらの面光源アセンブリ21の導光板212は、つなぎ合わせて１つの大きいサイズの導光構造を形成する。面光源アセンブリ21は、上述の任意の１つの実施例の面光源アセンブリ、例えば、面光源アセンブリ10、10a、10b、10cであっても良い。光源モジュール20は、上述の任意の１つの実施例の面光源アセンブリ10、10a、10b、10cを採用するので、輝度均一性が良い面光源を提供することができる。

以上のことから、本発明の実施例における面光源アセンブリは、導光板の収納溝に設置される発光素子が環状発光側面を有し、環状発光側面が導光板の各側辺に面して発光すると共に、導光板の各コーナーにも発光するので、従来の混合型バックライトモジュールの導光板のコーナーに暗いゾーンがある問題を改善することができる。また、本発明の実施例における面光源アセンブリでは、反射片が導光板の底面における平面部の下方に設置され、斜面部がその対応する収納溝の入光面から上へ傾斜して平面部に接続される。このようにして、導光板と反射片との間の組み立て公差が大き過ぎることによって導光板と反射片との間に比較的大きい隙間がある時にも、発光素子の出光角度が比較的大きい光束が隙間を経由して反射片に直接入射することがないので、明るいストライプの生成を避け、光取り出しの均一度を向上させることができる。さらに、本発明の実施例における光源モジュールは、複数の上述の面光源アセンブリを使用するため、従来の混合型バックライトモジュールの輝度不均一の問題を改善することができる。

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、本発明の思想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、要約の一部と発明の名称は、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。また、本明細書又は特許請求の範囲に言及している「第一」、「第二」などの用語は、要素（element）に名前を付け、又は、異なる実施例又は範囲を区別するためのもののみであり、要素の数量上の上限又は下限を限定するためのものでない。

Claims (11)

1. 少なくとも１つの発光素子、導光板、及び反射片を含む面光源アセンブリであって、
   前記少なくとも１つの発光素子は、環状発光側面を有し、
   前記導光板は、対向する底面及び出光面を有し、前記底面は、前記少なくとも１つの発光素子を収納するための少なくとも１つの収納溝を有し、各前記収納溝は、入光面を有し、前記入光面は、前記収納溝内に位置する前記発光素子の前記環状発光側面を取り囲み、前記底面は、平面部及び少なくとも１つの斜面部をさらに有し、各前記斜面部は、前記平面部と、対応する前記収納溝の前記入光面との間に接続され、各前記斜面部は、対応する前記収納溝の前記入光面から上へ傾斜して前記平面部に接続され、
   前記反射片は、前記平面部の下方に配置され、且つ、前記少なくとも１つの収納溝及び前記少なくとも１つの斜面部を露出させるための少なくとも１つの開孔を有する、面光源アセンブリ。
2. 請求項1に記載の面光源アセンブリであって、
   前記出光面は、前記少なくとも１つの収納溝に対応する少なくとも１つの窪み構造を有する、面光源アセンブリ。
3. 請求項2に記載の面光源アセンブリであって、
   前記入光面と前記環状発光側面との間には、環状隙間を有し、各前記窪み構造は、前記環状隙間に対応する傾斜反射面を有する、面光源アセンブリ。
4. 請求項1に記載の面光源アセンブリであって、
   前記導光板の前記出光面は、凸面である、面光源アセンブリ。
5. 請求項1に記載の面光源アセンブリであって、
   前記入光面と前記環状発光側面との間には、環状隙間を有し、前記面光源アセンブリは、前記導光板の前記底面に隣接し、且つ前記環状隙間に対応して設置される吸光層をさらに含む、面光源アセンブリ。
6. 請求項5に記載の面光源アセンブリであって、
   基板をさらに含み、
   前記少なくとも１つの発光素子は、前記基板に配置され、且つ前記少なくとも１つの収納溝内に収納され、前記反射片及び前記吸光層は、前記基板に配置される、面光源アセンブリ。
7. 請求項6に記載の面光源アセンブリであって、
   前記基板は、プリント回路基板であり、前記吸光層は、前記基板のプリントパターン層である、面光源アセンブリ。
8. 請求項1に記載の面光源アセンブリであって、
   前記反射片は、複数の位置決め孔を有し、前記平面部は、前記複数の位置決め孔に対応する複数の位置決めピンを有し、前記複数の位置決めピンは、前記複数の位置決め孔に挿入される、面光源アセンブリ。
9. 請求項1に記載の面光源アセンブリであって、
   前記少なくとも１つの発光素子の数は、複数であり、前記少なくとも１つの収納溝の数は、複数であり、複数の前記発光素子は、それぞれ、複数の前記収納溝内に設置される、面光源アセンブリ。
10. 請求項1に記載の面光源アセンブリであって、
    各前記発光素子は、対向して配置される頂面及び下底面を含み、前記下底面は、前記導光板の前記底面に隣接し、前記環状発光側面は、前記頂面と前記下底面との間に接続され、前記頂面は、発光しない、面光源アセンブリ。
11. 光源モジュールであって、
    複数の請求項1に記載の面光源アセンブリを含み、
    複数の前記面光源アセンブリの複数の前記導光板は、互いにつなぎ合わせられる、光源モジュール。

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