JP4087864B2 - 平面発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、平面発光装置に係り、特には、平面光を生成するよう光を集めて混合する平面発光装置に係る。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の平面ディスプレイは、パッシブ・ディスプレイであり、即ち、装置は、平面光又は線光を与えるよう光源として機能することを要求され、またこの装置は、通常は、バックライト・モジュールと呼ばれる。通常、バックライト・モジュールには２種類あり、一方は直接式バックライトで、他方はエッジライト式バックライトである。

図１は、従来の直接式バックライト・モジュール１０１を図示する。直接式バックライト・モジュール１０１は、一組の光源１１と、直接式バックライト・モジュール１０１の上方に置かれた液晶ディスプレイ・パネル（図示せず）と、ディフューザ及び／又はプリズム・シート等の光学調整構成部品１２とを含む。冷陰極蛍光灯（ＣＣＦＬ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、又は／及び、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源１１は、液晶ディスプレイ・パネルの後背部に取り付けられる。光学調整構成部品１２は、光源１１によって放射された光を液晶ディスプレイ・パネルへと方向付け、且つ、均一に広げるよう機能する。光源１１は、図１に図示する明るい領域１３と暗い領域１４の発生を避けるよう、通常は、光をパネルへと均一に分配するよう、間隔をあけられ、また、意図的に置かれなければならない。

図２は、従来のエッジ式バックライト・モジュール１０２を図示する。エッジ式バックライト・モジュール１０２は、少なくとも、一組の光源１１２、液晶ディスプレイ・パネル（図示せず）、光学調整構成部品１２２、及び、導光板（ＬＧＰ）１５２を含む。エッジ式バックライト・モジュール１０２では、光源１１２は、導光板１５２の少なくとも１つの端部に取り付けられる。光学調整構成部品は１２２及び導光板１５２は、光源１１２から放射された光を、液晶ディスプレイ・パネルへと方向付け、且つ、均一に広げるようにされる。更に、光源１１２は、ＣＣＦＬ、ＯＬＥＤ、又は／及び、ＬＥＤであってよく、光学調整構成要素１２２は、ディフューザ及び／又はプリズム・シートであってよい。しかしながら、液晶ディスプレイ・パネルの寸法が大きくなればなるほど、それに応じてより多くの光源１１２が必要となり、光源１１２は、導光板１５２のより多くの端部上に必然的に取り付けられる。

しかしながら、いかなる種類のバックライト・モジュールが採択されても、光源１１／１１２によって生成された光の殆どは、光学調整構成部品１２／１２２及び／又はＬＣＤパネルへと直接入る。点滅、故障、減光等のいずれかの光源の変化が発生した際は常に、バックライト・モジュールは光度において不安定になり、色変化の現象が発生しうる。

従って、本発明は、光源の変動が起きても均一な照明性能を備える平面発光装置を与えることを目的とする。

本発明による平面発光装置は、光を生成する光源と、光を受けて混合光を生成する集光モジュールと、配光ユニットを備えており、混合光を受けて線光に与えることができる線光発生器と、線光を受けて平面光を生成する平面光発生器とを含む。

本発明のこれら及び他の目的は、多種の図及び図面に図解される望ましい実施例についての以下の詳述を読むことで、当業者にとっては明らかとなるであろう。

図３及び図４を参照する。図３は、本発明の一実施例による平面発光装置３０１を説明する図であり、図４は、本発明の他の実施例による平面発光装置３０２を説明する図である。平面発光装置３０１は、光源２１と、光源２１によって生成された光を集めることができる集光モジュール２２とを有する。光源２１によって放射された光は、集光モジュール２２を介して混合される。線光発生器２３は、集光モジュール２２からの混合光を受け、線光発生器２３の配光ユニット２５は、混合光の殆どを線光（図示せず）へと振り替えることができる。平面光発生器２４は、線光発生器２３からの線光を受けることと、それに応じて線光を平面ディスプレイ又は照明に使用され得る平面光（図示せず）へと分配することとができる。線光発生器２３は、平面光発生器２４の下側、又は、平面光発生器２４のいずれかの端部のそばに配置される。

光源２１は、冷陰極蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光灯、白熱灯、又は、ハロゲン・ランプ等の、いかなる光源であってもよい。白色光を生成するには、光源２１は、白色光を生成することができる、白色ＬＥＤ、赤色と青色と緑色との組合せのＬＥＤ、又は、ＬＥＤの他の組合せを採択し得る。異なる色のＬＥＤが光源２１に採択された際は、異なる色のＬＥＤは、均一に白色光を与えるよう、予め設計された定期的又は集団のタイプで、集光モジュール２２上に置かれ得る。

集光モジュール２２は、光源２１によって生成された光を集め、その光を十分に混合して混合光を生成する。例えば、集光モジュール２２は、光源２１から放射された赤色、青色、及び、緑色の光を集めて混合し、これら３つの色の光を混合し、続いて白色光を生成し得る。光源２１から放射された光は、初めに集光モジュール２２で混合される。従って、線光発生器２３及び平面光発生器２４によって受けられた光は、略混合される。光源２１のいくつかに、故障、減光、色変化、又は点滅等の不具合が起きた場合でも、集光モジュール２２の混合光は、これらの問題の悪影響を避けるか低減することができる。故に、線光発生器２３及び平面光発生器２４はより信頼性が高くなり、それに応じて平面ディスプレイの性能が向上する。更に、光検出器（図示せず）は、混合光の質及び／又は量を監視するよう、平面発光装置と組み合され得る。混合光の質及び／又は量が、光源２１のいくつかの変化によって減少する際は、光検出器はその変化をとらえることができ、それに応じて光源２１の他の出力は、所望の光の質及び／又は量を保つよう変化する。

集光モジュール２２は、入射面２２０１と発光面２２０２を有し、光源２１は、図３に図示する通り入射面２２０１の側面上又は入射面２２０１上に取り付けられ、望ましくは光源２１は、図４に図示する通り、入射面２２０１の窪み部２２０４等の開空間上に取り付けられる。集光モジュール２２は、円錐形、角錐形、又は他のテーパ形で形成される。加えて、光源２１及び集光モジュール２２は、一体として形成されるか、あるいは、シリコーン、エポキシ樹脂、ＢＣＢ等の接着剤によって接続されて形成されてよく、空気中から集光モジュール２２への光の振替え中に起きる損失を減少するよう、光源２１と集光モジュール２２との間の隔たりを埋める。光を光源２１から発光面２２０２まで案内し、それに応じて混合するよう、集光モジュール２２の断面は、入射面２２０１から発光面２２０２まで縮小されてよい。更に、図３及び図４に図示する通り、反射フィルム２２０３は、光源２１によって生成された光または混合光を反射するよう、入射面２２０１及び発光面２２０２として機能された領域を除いた、集光モジュール２２の外側で形成される。従って、殆どの光は、十分に混合され得、発光面２２０２へと方向付けられ得る。反射フィルムは、金属のフィルム、反射鏡の層、又は他の光反射材料である。更に、光源２１によって生成された光を混合し、発光面２２０２に案内するよう、入射面２２０１は、集光及び／又は導光できる、球面、放物面、又は他の湾曲した面等の湾曲した面であり得る。

光源２１はＬＥＤであるため、ＬＥＤ２１は、図４に図示する通り、集光モジュール２２の窪み部２２０４に取り付けられ得、窪み部２２０４の内側面は、リン光体等の蛍光物質（図示せず）で覆われ得る。蛍光体物質は、ＬＥＤの光を吸収することができ、所望の色調を備えた光を生成する。従って、光源２１及び集光モジュールの容積は、効果的に低減され得る。

集光モジュール２２の材料は、アクリル樹脂、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド、フルオロカーボン重合体、シリコーン、前述の材料の組合せ、又は光を透過させる他の材料の組合せであり得る。集光モジュール２２は、集光することができるレンズの組合せ等の、光学構成要素の組合せであり得る。

図５及び図６を参照する。図５は、本発明の一実施例による線光発生器の部分図であり、図６は、本発明の一実施例による線光発生器の部分図である。線光発生器２３は、集光モジュール２２によって生成された混合光を受け、配光ユニット２５によって混合光を分配する。線光発生器２３は、図５及び図６に図示する通り、第１の面２３０１及び第２の面２３０２を有する。発光面２２０２から放射された光は、第１の面２３０１に入る。配光ユニット５は、第２の面２３０２の側面に置かれる。第１の面２３０１と第２の面２３０２を対向する側面に置くこと、又は、配光ユニット２５を第１の面２３０１に対向して置くことが望ましい。従って、集光モジュール２２によって集められ、混合された光は、配光ユニット２５に直接入ることができる。更に、第２の面２３０２は、平面光発生器２４に向かって線光を案内するよう、平面光発生器２４に隣接して配置される。しかしながら、配光ユニット２５は、配光の効果が得られ得る他の位置に配置されてもよい。加えて、光が配光ユニット２５へと入射する際に、全反射を構築するよう、線光発生器２３の屈折係数は、平面光発生器２４の屈折係数とは異なるか、あるいは、線光発生器２３と平面光発生器２４との間に空隙（図示せず）がある。

再度図５及び図６を参照する。配光ユニット２５は、窪み部であり得、望ましくは窪み部２５は、Ｖ字型、Ｕ字型、波形、光が線光発生器２３へと入る経路に対して略垂直の方向に光を案内することができる他の形である。集光モジュール２２からの光が、ある特定の角度で配光ユニット２５に入射する際、窪み部の他の側が線光発生器２３の屈折率よりも大きな屈折率を有するため、全反射が構築される。窪み部はＶ字型であり、Ｖ字型の窪み部の角度はθであると仮定すると、線光発生器２３の材料の臨界角はθｃであり、全反射はθ＜２×（９０−θｃ）のときに展開される。同様に、窪み部がＵ字型又は波形であるとき、光は、全反射によって線光発生器２３へと均一に分配され得る。言い換えると、光は、線光発生器２３の内部で、配光ユニット２５を介して対向する方向に向かって再度方向付けされ、従って線光が形成される。更に、反射面又は散乱面（図５及び図６には図示せず）は、配光の性能を向上させるよう、窪み部の内部に形成され得る。反射面は鏡面であり得、又は、散乱面は粗面であり得る。

線光発生器２３によって生成された線光の方向性と均一性を向上させるよう、反射面２３０３は、図３及び図４に図示されるとおり、同一の方向に向かって線光発生器２３内部の光を反射するよう、線光発生器２３の外側面上に、更に形成される。反射面２３０３は、光が線光発生器２３に出入りする線光発生器の外側表面を覆わない。線光発生器２３の材料は、上述した通りの集光モジュール２２の材料と同一であり得る。

当業者は、本発明の教示を保持すると同時に、装置に関する多くの改善及び修正が成され得ることを、容易に観察するであろう。従って、上述の開示は、添付の請求項の境界線によってのみ制限されるよう解釈されるべきである。

従来の直接式バックライト・モジュールを説明する図である。 従来のエッジ式バックライト・モジュールを説明する図である。 本発明の一実施例による平面発光装置を説明する図である。 本発明の他の実施例による平面発光装置を説明する図である。 本発明の一実施例による線光発生器の部分図である。 本発明の他の実施例による線光発生器の部分図である。

符号の説明

３０１ 平面発光装置
２２ 集光モジュール
２１ 光源
２３ 線光発生器
２４ 平面光発生器
２５ 配光ユニット
２２０２ 発光面
２２０３ 反射フィルム
２２０４ 窪み部
２３０３ 反射面

Claims (20)

1. 平面発光装置であって、
   光を生成する２つ又はそれより多い光源と、
   前記光を受ける入射面と、混合光を生成する対向する発光面と、前記入射面から前記発光面まで縮小する断面と、を有する、集光モジュールと、
   前記混合光を受けて線光に分配する配光ユニットを備えた線光発生器と、
   前記線光を受けて平面光を生成する平面光発生器と、
   を有する平面発光装置。
2. 前記光源は点光源である、請求項１記載の装置。
3. 前記集光モジュールは、前記光を受ける入射面、及び、前記混合光を放射する発光面を有する、請求項１記載の装置。
4. 前記発光面の領域は、前記入射面の領域よりも小さい、請求項３記載の装置。
5. 前記入射面は平面である、請求項３記載の装置。
6. 前記入射面は湾曲している、請求項３記載の装置。
7. 前記光源は、前記入射面上に配置される、請求項３記載の装置。
8. 前記入射面は、前記光源を受容する開空間を有する、請求項３記載の装置。
9. 前記線光発生器は、前記混合光を受ける第１の面、及び、前記配光ユニットを配置する第２の面を有する、請求項１記載の装置。
10. 前記第１の面と第２の面は、同一平面上にない、請求項９記載の装置。
11. 前記配光ユニットは窪み部である、請求項９記載の装置。
12. 前記窪み部は、前記混合光を反射する反射領域を有する、請求項１１記載の装置。
13. 前記反射領域は反射鏡である、請求項１２記載の装置。
14. 前記窪み部は、前記混合光を散乱する散乱領域を有する、請求項１１記載の装置。
15. 前記散乱領域は粗面である、請求項１４記載の装置。
16. 前記配光ユニットは、Ｖ字型、Ｕ字型、鋸歯状、又は、波状である、請求項１記載の装置。
17. 前記線光発生器は、前記混合光を反射する反射面を更に有する、請求項１記載の装置。
18. 前記混合光を検出し前記光源を制御する信号を生成する光検出器を更に有する、請求項１記載の装置。
19. 前記光源は、異なる色の光を放射する複数の発光体を有する、請求項１記載の装置。
20. 前記集光モジュールの材料は、アクリル樹脂、環状オレフィン共重合体（ＣＯＣ）、ポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド、フルオロカーボン重合体、シリコーン、及び、それらの組合せからなる群から選択される、請求項１記載の装置。

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