JP3747207B2 - ディスプレイ用ライトユニット - Google Patents
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Description
さらに、本発明は、従来に比してより改善された面光を提供するLCDパネルのバックライトユニットを提供することを目的とする。
ここで、
α:導光板内で光が出射面の法線と成す角度(入射角)
m:次数(…、−1、0、1、2、3、…)
λ:波長
d:導光板の回折パターンのピッチ
n:導光板の屈折率
図5のように、本発明によるライトユニットは、透光性平板から形成される導光板120を具備する。導光板120の一方の側には、多波長の白色光を出射する光源110が配置される。該光源110は、線形状で、蛍光管またはLEDアレイなどが用いられるが、これらに限定されるわけではない。とりわけ、前記光源には、発光効率に優れ小型化可能な冷陰極管を用いることができる。
導光板(Light Guide Plate)120は、前記光源110の側方に位置している。導光板120は、前方面120aと後方面120bを有し、前方面と後方面間の入射側面120cを含む。前方面120aは、観測者側の面になり、後方面は、観測者と反対側の面になる。また、入射側面120cには、光源110が隣接して設けられる。
回折パターンは、前記導光板120の前方面または後方面に形成される。前記導光板120に形成される回折パターンは、好ましくはホログラム露光工程により得られるホログラムパターンとされる。ホログラムパターンは、光を回折させる機能を行う回折パターンの一つである。ホログラム回折パターンを使えば、通過する光が所望の角度を有するよう調節することができる。これは、通常の回折格子がスリットから成り、該スリットの部分で全部通過させられ塞がれた部分では全部吸収されるのとは異なるものである。ホログラム回折パターンの形状とピッチは、入射した光の波長に応じて所望の回折角を得るべく任意に調整することができる。ホログラム回折パターンのピッチと入射光との関係は、後述する。
色分離板(color dispersion sheet)130は、前記導光板120の後方面120bに接して位置する。色分離板130は、前記導光板120内の光を各波長別に異なる角度で屈折させ導光板内で進行させる。色分離板は、透光性材質から成り、これにはガラス、透明合成樹脂などが含まれる。
図6において、光102は、色分離板の傾斜面に入射する。光102は、光源110から導光板120に入射する光と同じもので、導光板内で進行しては色分離板に入射するようになる。この際、色分離板に入射する光は、多波長の光であり、各波長別の光、即ち赤(red、R)、青(blue、B)、緑(green、G)の光が同じ入射角で入射する。
図7は、図6の色分離板における光の経路を詳細に示す図である。図7において、導光板内で進行する光が入射する(A)。この際、入射角度をθ1とする。入射した光は、色分離板130内で屈折して進行し(B)、この際屈折した角度をθ2とする。再び屈折した光は、色分離板の底面で反射し(C)、この際反射して進行する角度をθ3、θ4とする。前記C経路を経た光は、再び色分離板から外部に出射する。この際色分離板の境界面に入射する角度をθ5とし、出射する角度をθ6とする。
n1:入射側媒質の屈折率
n2:出射側媒質の屈折率
θt:出射角
θi:入射角
sinθ1=nsinθ2・・・式(2)
α=θ6−β・・・式(4)
一方、導光板の回折パターンに入射する光の入射角度と回折パターンを経て出射する光の出射角度とは下記式のような関係を有する(図8参照)。
ここで、
P:パターンピッチ
m:回折次数
λ:波長
θt:出射角
θi:入射角
以下には、本発明によるライトユニットにおいてホログラム回折格子のピッチを定め、それに伴う色分離の減少効果を説明する。
図10は、本発明によるライトユニットの色分離板の一実施例を示す斜視図である。上述のような色分離板130の形状が図10に表してある。図10によると、光が入射する側の面が傾斜になっており、傾斜面同士の距離、即ちピッチが0.5mm〜2.0mmの範囲になるよう形成されている。このとき、三角断面形状の凸部の最大高さは0.1mm〜0.5mmになる範囲で形成されている。
本発明によるライトユニットにおいては、好ましくは、図14のように、光源110と導光板120との間に経路補正部材150を設けることができる。経路補正部材150は、光源から水平に出てくる光の経路を補正して色分離板130に向って傾けるように補正する機能を果たす。このために光源110側の面を垂直に形成し、導光板側の面を傾斜させるように形成する。経路補正部材は、導光板と同じ透光性材質から形成することができ、色分離板の設計形状を考慮して補正部材の屈折率及び形状等が決定される。
120・・・導光板
130・・・色分離板
150・・・経路補正部材
Claims (9)
- 多波長の白色光を出射する光源;
前記光源の側方に位置し、前記光源からの入射光を内部で進行させる導光板;
前記導光板の前方面の反対面に位置し、前記導光板内の光を各波長別に異なる角度で屈折させ導光板内で進行させる色分離板;及び、
前記導光板の前方面または後方面中少なくとも一方の面に形成され、各波長別に異なる角度で進行する前記色分離板を経た光を同一な出射角度で出射させるようにした回折パターン;
を含み、
前記色分離板は、0.5mm〜2.0mmの範囲のピッチで繰り返される傾斜面を有し、かつ前記傾斜面は前記導光板内で進行する光が下記式を満足する入射角αを有するようにしたことを特徴とするディスプレイ用ライトユニット:
sinα=−mλ/nd
ここで、
α:導光板内で光が出射面の法線と成す角度(入射角)
m:次数(…、−1、0、1、2、3、…)
λ:波長
d:導光板の回折パターンのピッチ
n:導光板の屈折率。 - 前記色分離板の断面は、一定ピッチで繰り返される三角形であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記色分離板の光の入射及び出射は、前記色分離板の同一面上で行われるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記色分離板の光の入射及び出射は、前記色分離板の相異なる面上で行われるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記回折パターンは、ホログラム露光工程から得られるホログラム回折パターンであることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記光源と前記導光板との間に位置し、導光板に入射する光の経路を導光板と水平な面から所定の角度で傾かせる経路補正部材をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記色分離板の屈折率nは、1.0<n<1.8であることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記色分離板は、透明な樹脂材から形成されていることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
- 前記色分離板は、フリント系の屈折率を有する光学媒質から形成されていることを特徴とする請求項1に記載のディスプレイ用ライトユニット。
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