JP2020505749A - バックライトデバイス - Google Patents

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Abstract

本発明は、複数の光学デバイスと複数のバックライト板とを備えるバックライトデバイスを提供する。複数のバックライト板はそれぞれ光源を含み、複数の光学デバイスの光入口に配置される。次いで、光源のビームは、光入口を通って複数の光学デバイスに入射し、複数の光学デバイスの光出口に反射されて、表示パネルのためのバックライト光源を形成することができる。複数の光学デバイスは、表示パネルの反対側に延在する。光路を分散させることにより、光路に必要なスペースを小さくすることができる。

Description

本発明は、一般に、バックライトデバイスに関し、特に、表示パネルにバックライト光源を提供するバックライトデバイスに関する。
光学及び電子技術が進歩するにつれて、バックライトデバイスは、例えばプロジェクタ及びＬＣＤディスプレイのような、生活の様々な用途において継続的に開発されている。今日、車両用のヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）が開発され、運転者を支援するために広範囲に適用されている。ＨＵＤを使用すると、運転者はダッシュボードを見るために頭を下げる必要がない。その代わりに、重要な運転情報が通常の視野で見ることができる。ダッシュボードをチェックする頻度を減らすことによって、注意力の途切れを回避することができ、状態および意識の制御が失われることはない。その結果、運転の安全性を向上させることができる。ＨＵＤは、スピードメータ、燃料メータ、およびステータスインジケータなどの様々な従来のダッシュボードを統合し、置き換えることができる。通常のＨＵＤは、画像を表示する前にバックライトデバイスを必要とする。
一般に、バックライトデバイスおよびＨＵＤは、光学画像を提供するために限られた空間を共有しなければならない。残念なことに、通常のバックライトデバイスは、光反射のためにより大きな空間を必要とし、これは全体のサイズを増大させる。また、バックライトデバイスの放熱構造は、より大きな空間を占める。製造コストの増大に加えて、サイズが大きすぎると、ＨＵＤ製品を車両に設計することが困難になる。したがって、サイズ、コスト、および設計の利便性は、依然として、製造業者にとって課題である。
要するに、上記のような技術的欠点を解決するために、本発明はバックライトデバイスを提供する。複数の光学デバイスに入射する複数の光源を使用することによって、光源によって必要とされる光学空間を分散させることができ、したがって、構造の全体サイズを縮小することができる。これにより、装置コストを低減することができ、設計の利便性を高めることができる。さらに、好ましい放熱構造を限られた空間に設けることができる。
本発明の目的は、バックライトデバイスを提供することにある。複数の光源によって光を供給するために複数の光学デバイスを使用することにより、光源によって必要とされる光学空間を分散させることができる。
本発明の目的は、バックライトデバイスを提供することにある。複数の光源によって光を供給するために複数の光チャネルを使用することにより、光源の放熱空間を分散させることができ、それにより全体のサイズを小さくできる。
本発明は、表示パネルにバックライト光源を提供するために用いられるバックライトデバイスに関する。バックライトデバイスは、複数の光学デバイス及び複数のバックライト板を備える。複数の光学デバイスは、それぞれ、光入口および光出口を含む。複数の光学デバイスの複数の光出口は、表示パネルの方向を向いている。複数の光学デバイスは、複数の光出口から表示パネルの反対側に延びる。複数のバックライト板はそれぞれ複数の光源を含み、複数の光学デバイスの光入口にそれぞれ配置される。複数の光源からのビームは、複数の光入口を介して複数の光学デバイスに入射する。複数の光学デバイスは、複数の光出口にビームを反射し、ビームが集束してバックライト光源となる。したがって、複数の光源により必要とされるスペースを分散させるために複数の光学デバイスを使用することによって、全体のサイズを小さくすることができる。
本発明の一実施形態に係るバックライトデバイスの立体図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトデバイスの分解図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトデバイスの他の分解図である。 本発明の一実施形態に係るバックライトデバイスの光路の概略図を示す。 本発明の他の実施形態に係るバックライトデバイスの立体図である。 本発明の他の実施形態に係るバックライトデバイスの分解図である。 本発明の他の実施形態に係るバックライトデバイスの他の分解図である。 本発明の他の実施形態に係るバックライトデバイスの光路の概略図を示す。 本発明の他の実施形態に係るバックライトデバイスの立体図を示す。
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係るバックライトデバイスの立体図、分解図、他の分解図、及び光路の概略図である。図１〜図４に示すように、本発明の実施形態に係るバックライトデバイス１は、複数の光学デバイス１０と、複数のバックライト板２０とを備えている。本実施形態に係る各光学デバイス１０は、本体１２と、第１光学部品１４と、第２光学部品１６とを備えている。本体１２は、光入口１２ａおよび光出口１２ｂを含む。本実施形態に係るバックライト板２０は、複数の光源２２を備えている。バックライト板２０は、光学デバイス１０の本体１２の光入口１２ａに配置される。第１光学部品１４及び第２光学部品１６は、本体１２内に配置される。
本実施形態に係る第１光学部品１４および第２光学部品１６は、本体１２内の反射ミラーであってもよい。あるいは、第１光学部品１４および第２光学部品１６は、本体１２の内面上にコーティングされた接着剤またはメッキされた膜によって形成された滑らかな表面を有する反射ミラーであってもよい。第１光学部品１４は、本体１２内に配置され、複数の光源２２の光投影経路Ｌ１上に配置され、光源２２によって生成されたビームＬを提供する。第２光学部品１６は、第１光学部品１４によって反射されたビームを提供するために、第１光学部品１４の第１光反射経路Ｌ２上に配置される。また、第２光学部品１６は、光出口１２ｂに向けてビームＬを反射し、バックライト光源ＢＬを形成する。換言すれば、複数の光源２２のビームＬは、複数の光入口１２ａから複数の光学デバイス１０に入射する。その結果、複数の光学デバイス１０は、ビームＬを複数の光出口１２ｂに反射することができる。そして、ビームＬは、集束してバックライト光源ＢＬとなることができる。
また、第２光学部品１６の第２光反射経路Ｌ３上には、表示パネル構造３０が配置される。すなわち、表示パネル構造３０は、光出口１２ｂに配置されている。これにより、バックライト光源ＢＬは、光出口１２ｂを通過した後、表示パネル構造３０の表示パネル３２に進む。いくつかの光学デバイスの本体１２は、光出口１２ｂから表示パネル構造３０の両側（対向する側）まで延在して、ビーム供給に必要な空間を分散し、延在させることができる。これにより、バックライトデバイス１の光反射に要するスペースを小さくすることができる。
さらに、表示パネル構造３０は、光学デバイス１０の本体１２の光出口１２ｂに配置される。表示パネル構造３０は、上部固定部材３４と底面固定部材３６とをさらに含む。上部固定部材３４は、第１開口３４ａを含む。下部固定部材３６は、第２開口３６ａを含む。上部固定部材３４及び底面固定部材３６は、表示パネル３２を挟み込み、表示パネル３２を本体１２に固定する。また、表示領域Ｄは第１開口３４ａを介して露出し（図２）、入射領域Ｉは第２開口３６ａを介して露出する（図３）。これにより、本実施形態に係るバックライト光源ＢＬは、入射領域Ｉを介して表示パネル３２に入射し、表示パネル３２の表示領域Ｄは、バックライト光源ＢＬからのビームに応じた画像を表示することができる。
本発明の一実施形態によれば、光源２２はＬＥＤとすることができる。光源２２は、さらに、高出力ＬＥＤであってもよい。図１〜図４に示すように、本発明に係るバックライトデバイス１は、複数の放熱フィン４４を有する複数の放熱構造体４０をさらに備えることができる。バックライト板は、放熱構造内にくさび止めされる。図１の立体図は、バックライト板２０の構造を開示していない。また、本実施形態に係るバックライトデバイス１は、ＨＵＤに適用することができる。これにより、一般に、表示パネル３２の表示領域Ｄは、縦方向Ｘに沿って配置され、フロントガラスに画像を投影するために上を向いている。なお、本実施形態に係る放熱構造体４０は、バックライト板２０上に縦方向Ｘに沿って配置されているため、光源２２とバックライト板２０とで発生する熱を、熱流の上向き対流の自然原理に基づいて容易に放熱構造体４０に伝えることができ、良好な放熱性能を得ることができる。また、光学デバイス１０は、分散配置されるように設計されている。バックライト板２０と光源２２とが分散配置されることにより、光源２２の放熱空間が分散され、放熱性能がさらに向上する。本実施形態に係る複数の光学デバイス１０は、縦方向Ｘに垂直な平面上であって、表示パネル３２の反対側に向かって延在している。また、複数の光学デバイス１０の複数の光入口１２ａは、縦方向Ｘに沿って配置されている。
また、本実施形態によれば、光学デバイス１０の本体１２には、第１集光フード１２ｃが配置されている。第２集光フード１８は、本体１２の光入口１２ａとバックライト板２０との間に配置される。第１集光フード１２ｃは、第１光学部品１４と第２光学部品１６との間に位置する。第１集光フード１２ｃは、第１光学部品１４および第２光学部品１６に対向する第１光チャネルＰ１を含む。第２集光フード１８は、複数の光源２２及び第１光学部品１４に対向する第２光チャネルＰ２を含む。これにより、光入口１２ａとバックライト板２０との間、及び第１光学部品１４と第２光学部品１６との間の光分散の状況を緩和することができる。
以上の説明によれば、本実施形態に係るバックライトデバイス１の複数のバックライト板２０は、表示パネル構造３０の両側にそれぞれ位置する。すなわち、バックライト板２０の光源２２は、複数の光学デバイス１０に分散配置されている。複数の光学デバイス１０の本体１２は、表示パネル構造３０の両側に延びてよい。これにより、バックライトデバイス１の縦方向Ｘの空間が占有されることがない。光路に必要なスペースが分散されて拡張されるため、バックライトデバイス１の光反射に必要なスペースが低減され、バックライトデバイス１の全体的なサイズが低減される。また、放熱構造体４０は、バックライト板２０上に配置されている。熱流の自然な上方への対流および光学デバイス１０の分散設計を使用することによって、光源２２の熱放散空間は、分散され、集中されず、したがって、好ましい放熱性能をもたらす。
図５〜図８は、本発明の他の実施形態に係るバックライトデバイスの立体図、分解図、他の分解図、及び光路の概略図である。本実施形態に係るバックライトデバイス１００と、先の実施形態に係るバックライトデバイス１との相違点は、バックライトデバイス１の光学デバイス１０における本体１２が、第１光学部品１４と第２光学部品１６とを含むことである。一方、バックライトデバイス１００の光学デバイス１１０の本体１１２は、光学デバイス１１４のみを含む。さらに、先の実施形態に係るバックライト板２０および表示パネル構造３０は、光学デバイス１０の同じ側に配置されている。これに対して、本実施形態に係るバックライト板１２０および表示パネル構造１３０は、光学デバイス１００の異なる側に配置される。特に、バックライト板１２０は、光学デバイス１１０の一側面上に配置される。
図５〜図８に示すように、本実施形態に係るバックライトデバイス１００は、複数の光学デバイス１１０と、複数のバックライト板１２０とを備えている。本実施形態に係る各光学デバイス１１０は、本体１１２と、光学デバイス１１０とを備えている。本体１１２は、光入口１１２ａおよび光出口１１２ｂを含む。先の実施形態に係る光入口１２ａおよび光出口１２ｂは、本体１２の同じ側に配置されている。一方、本実施形態に係る光入口１１２ａおよび光出口１１２ｂは、本体１１２の異なる側に位置する。複数の光学デバイス１１０の複数の光入口１１２ａは、縦方向Ｘと反対方向に沿って配置されている。本実施形態に係る複数の光学デバイス１１０は、縦方向Ｘに垂直な平面上であって、表示パネル３２の反対側に向かって延在している。本実施形態に係るバックライト板１２０は、複数の光源１２２を含む。バックライト板１２０は、光学デバイス１１０の本体１１２の光入口１１２ａに配置される。光学デバイス１１４は、本体１１２内に配置される。本発明に係るバックライト板１２０は、光学デバイス１１０の一側面上に配置される。これにより、バックライト板１２０の光源１２２は、直線状となり、ビーム入口１１２ａに向けてビームＬを出射する。
本実施形態に係る光学デバイス１１４は、本体１１２内の反射ミラーとすることができる。あるいは、光学デバイス１１４は、本体１１２の内面上にコーティングされた接着剤またはメッキされた膜によって形成された滑らかな表面を有する反射ミラーであってもよい。光学デバイス１１４は、本体１１２内に配置され、光源１２２によって生成されたビームＬを反射するために、複数の光源１２２の光投影経路Ｌ１ａ上に配置される。光学デバイス１１４は、バックライト光源ＢＬを形成するために光反射経路Ｌ２ａに沿って光出口１１２ｂにビームＬを導く。したがって、光源１２２および光入口１１２ａは、光学デバイス１１０の側面に配置される。光源１２２からのビームＬは、１回のみ反射する。すなわち、ビームＬは、光学デバイス１１４で反射されて光出口１１２ｂに向かう。
また、光学デバイス１１４の光反射経路Ｌ２ａ上には、表示パネル構造１３０が配置されている。すなわち、表示パネル構造１３０は、光出口１１２ｂに位置される。これにより、バックライトデバイス１００は、表示パネル構造１３０の表示パネル１３２にバックライト光源ＢＬを提供することができる。さらに、光学デバイス１１０の本体１１２は、光出口１１２ｂから表示パネル構造１３０の両側に延びることができる。光入口１１２ａを介して複数のバックライト板１２０を光学デバイス１１０の一方の側に配置することによって、光源１２２のためのビーム供給に必要な空間を分散させ、拡張することができる。これにより、バックライトデバイス１の光反射に要するスペースを小さくすることができる。
さらに、表示パネル構造１３０は、光学デバイス１１０の本体１１２の光出口１１２ｂに配置される。表示パネル構造１３０は、上部固定部材１３４をさらに含む。上部固定部材１３４は、第１開口１３４ａを含み、表示パネル１３２を本体１１２に固定する。また、表示範囲Ｄは、第１開口１３４ａから露出する。本実施形態によれば、表示パネル構造１３０は、底面固定部材を含まない。これにより、本実施形態に係る表示パネル１３２は、底面１３２ａ全体をビームの入射領域とする。
本発明の一実施形態によれば、光源１２２はＬＥＤとすることができる。光源１２２は、さらに、高出力ＬＥＤであってもよい。図５〜図９に示すように、本実施形態に係る放熱構造体１４０は、縦方向Ｘに沿って上方に延びることができ、これにより、光源１２２及びバックライト板１２０で発生した熱を、放熱構造体１４０に沿った熱流に従って上方に放熱することができる。また、光学デバイス１１０は、分散設計されている。バックライト板１２０および光源１２２が分散配置されると、光源１２２の放熱空間が分散され、放熱性能がさらに向上する。
また、本実施形態では、光学デバイス１１０の本体１１２内に集光フード１１２ｃが配置される。集光フード１１２ｃは、複数の光源１２２および光学デバイス１１４に対向する光チャネルＰを含む。これにより、光入口１１２ａとバックライト板１２０との間の光分散の状況を緩和することができる。
また、図５及び図９に示すように、本発明に係るバックライトデバイス１００の放熱構造体１４０の高さは、バックライトデバイス１００の全体の高さを減少させるためにさらに減少させることができる。これにより、バックライトデバイス１００全体の小型化を図ることができる。また、バックライトデバイス１００の放熱構造体１４０の放熱面積を増加させるために、放熱構造体１４０の高さを増加させることができる。
上述の光学デバイスは、組み立て構造であり、２つ以上の光学デバイスの光出口がバックライト光源の出力部を形成するように組み立てられる。ただし、本発明に係る光学デバイスは、上記実施形態に限定されるものではない。複数の光学デバイスを一体的に形成することができる。
また、上記実施形態では、２つの光学デバイスと２つのバックライト板を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。あるいは、実際の設計要件に従って、３つ以上の光学デバイスおよびバックライト板を配置することができる。
要するに、本発明に係るバックライトデバイスは、複数のバックライトに対応する複数の光学デバイスを備えている。光入口からの入射ビームは、複数の光学デバイス内の光学チャネルを通過するように導かれ、光出口で集束され、これにより、表示パネルにバックライト光源を提供することができる。光学デバイスを用いて、導光に必要な空間を分散させることにより、バックライトデバイスの全体のサイズを縮小することができる。
したがって、本発明は、その新規性、非自明性、および有用性の法的要件に適合する。しかし、上記の説明は、本発明の実施形態に過ぎず、本発明の範囲および範囲を限定するために使用されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載された形状、構造、特徴、または精神に従ってなされたこれらの同等の変更または修正は、本発明の添付の特許請求の範囲に含まれる。

Claims (14)

  1. 表示パネルにバックライト光源を提供するバックライトデバイスであって、
    複数の光学デバイスと、複数のバックライト板と、を備え、
    上記複数の光学デバイスはそれぞれ、光入口および光出口を含み、当該複数の光学デバイスの複数の上記光出口は上記表示パネルの方向を向き、上記複数の光学デバイスは複数の上記光出口から上記表示パネルの反対側に向かって延び、
    上記複数のバックライト板はそれぞれ、上記複数の光学デバイスの上記光入口それぞれに設けられた複数の光源を備え、当該複数の光源のビームは複数の上記光入口から上記複数の光学デバイスに入射し、当該複数の光学デバイスは、複数の上記光出口へ上記ビームを反射し、当該ビームを収束して上記バックライト光源を形成する、バックライトデバイス。
  2. 上記複数の光学デバイスはそれぞれ、
    本体と、
    上記本体内に配置され、上記複数の光源の光投影経路上に位置し、当該複数の光源の上記ビームを反射する第１光学部品と、
    上記本体内に配置され、上記第１光学部品の第１反射経路上に位置し、当該第１光学部品で反射した上記ビームを上記表示パネルに反射する第２光学部品と、を備える、請求項１に記載のバックライトデバイス。
  3. 上記本体に配置され、上記第１光学部品と上記第２光学部品との間に位置し、上記第１光学部品および上記第２光学部品に対向する第１光チャネルを含む第１集光フードと、
    上記バックライト板と上記第１光学部品との間に配置され、当該バックライト板および当該第１光学部品に対向する第２光チャンネルを含む第２集光フードと、を備える、請求項２に記載のバックライトデバイス。
  4. 上記表示パネルは、縦方向に沿って上向きに配置された表示領域を含み、
    上記複数の光学デバイスの上記光入口もまた、縦方向に沿って上向きに配置されている、請求項２に記載のバックライトデバイス。
  5. 上記複数のバックライト板上に配置され、複数の放熱フィンを含む放熱構造体を備える、請求項２に記載のバックライトデバイス。
  6. 上記表示パネルは、縦方向に沿って上向きに配置された表示領域を含み、上記放熱構造体は、上記複数のバックライト板上に配置される、請求項５に記載のバックライトデバイス。
  7. 上記複数の光学デバイスはそれぞれ、
    本体と、
    上記本体内に配置され、上記複数の光源の光投影経路上に位置し、上記複数の光源の上記ビームを上記表示パネルに反射する光学デバイスと、を備える、請求項１に記載のバックライトデバイス。
  8. 上記本体に配置され、上記バックライト板と上記光学デバイスとの間に位置し、上記複数の光源および上記光学デバイスに対向する光チャネルを含む集光フードをさらに備える、請求項７に記載のバックライトデバイス。
  9. 上記表示パネルは、縦方向に沿って上向きに配置された表示領域を含み、上記複数の光学デバイスの上記光入口は、上記縦方向に垂直な反対方向に向かって配置される、請求項７に記載のバックライトデバイス。
  10. 上記複数のバックライト板上に配置され、複数の放熱フィンを含む放熱構造体をさらに備えた、請求項７に記載のバックライトデバイス。
  11. 上記表示パネルは、縦方向に沿って上向きに配置された表示領域を含み、上記放熱構造体は、上記縦方向に沿って上向きに延在する、請求項１０に記載のバックライトデバイス。
  12. 上記表示パネルは、縦方向に沿って上向きに配置された表示領域を含み、上記複数の光学デバイスは、上記縦方向に垂直な平面上で、上記表示パネルの反対側に向かって延在する、請求項１に記載のバックライトデバイス。
  13. 上記複数の光学デバイスは組み立て構造である、請求項１に記載のバックライトデバイス。
  14. 上記複数の光学デバイスは一体的に形成される、請求項１に記載のバックライトデバイス。
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