JP4339873B2 - バックライトモジュール - Google Patents

Description

本発明は、バックライトモジュールに関し、特にサイドライト式のバックライトモジュールに関する。

液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ， ＬＣＤ）は、例えば、携帯電話、表示装置、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、テレビなどに広く適用できるように、バックライト技術に対して、高輝度、低コスト、低電力消耗、薄型・軽量化という要求がされてきている。サイドライト式のバックライトは、光源を導光板の側面に設置して光を入射させて該導光板の中に導くというバックライトである。一般に、該導光板に複数の凹部が設けられるので、入射光の全反射条件が破られ、該導光板が均一に発光し、液晶パネルの輝度が高くなる。

従来技術として、図１に示すように、バックライトモジュール１０は、光源１１と、反射シート１２と、導光板１３と、拡散シート１４と、プリズムシート１５と、を含む。前記導光板１３は、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）又はポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）からなる。前記反射シート１２は光を前記導光板１３に導入するように作用する。前記拡散シート１４は光を均一に拡散し、前記凹部によるスポットを除去するために利用される。前記プリズムシート１５は光を集め、輝度を高めるように利用される。

前記バックライトモジュール１０は、冷陰極蛍光灯（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ、ＣＣＦＬ）又は発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）を光源１１として利用する。光源としては、小型バックライトモジュールに発光ダイオードが利用され、大型バックライトモジュールに冷陰極蛍光灯が利用される。冷陰極蛍光灯を光源として利用する場合、導光板は線光源（冷陰極蛍光灯が線光源と見られる）を面光源に変換するために利用されるが、発光ダイオードを光源として利用する場合、導光板は面光源（発光ダイオードは面光源と見られる）を線光源に変換するために利用される。発光ダイオードは冷陰極蛍光灯と比べて、使用時間が長い、信頼性が高いという優れた点がある。また、環境保護の面で、冷陰極蛍光灯は水銀を含むという欠点がある。従って、発光ダイオードを光源としてバックライトモジュールに利用する研究が注目されている。

図２を参照して、従来技術である発光ダイオードを光源として利用するバックライトは、導光板に光柱現象が生じ、光の均一度が低下するという欠点がある。光柱現象は、例えば、導光板の発光ダイオードに近い領域に柱状の光スポット２２が形成され、その他の領域に陰領域２４が形成されるというものである。

図３及び図４を参照して、従来技術として、光の均一度を高めるために、導光板の入射面３２にのこぎり状の構成３４が設けられる提案、及び、入射面４２にテーパー形状の溝４４が設けられる提案がされている。前記構成によって、入射光は反射して拡散されるので、光柱現象をある程度除去することができるが、入射光の一部は前記構成によって反射されて導光板に入射されないので、輝度が低下するという課題がある。

図５は、入射光が前記のこぎり状の構成によって反射されて拡散することを示す図である。フレネル反射式（Ｆｒｅｓｎｅｌ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）により、光が入射して形成されるフリップ角βは式（１）のようになる。

ここで、ｎは導光板の屈折率である。前記式１のように、フリップ角βには制限がある（ＰＭＭＡからなる導光板のフリップ角βの最大値は５０度以下である）ので、前記構成によっては従来技術による陰領域を全て明るくすることができない。

図６を参照すれば、従来の光柱現象を除去するために、従来技術としてバックライトモジュール６０も提案されている。前記バックライトモジュール６０は発光ダイオード６４を囲む複数のアーク形状の反射カバー６６を含む。前記発光ダイオード６４の発光面は前記反射カバー６６に対向し、導光板６２の入射面６２２に対して反対になるように設置される。前記バックライトモジュール６０によれば、光柱現象をある程度に減少させることができるが、前記発光ダイオード６４は前記反射カバー６６で反射された光の一部を遮り、前記導光板６２に陰領域が形成されるので、光の均一性及び光エネルギーの利用率に影響するという課題がある。

前記課題を解決するために、本発明は、従来の光柱現象を除去し、光の均一性及び光エネルギーを高めるバックライトモジュールを提供する。

本発明は入射面と、該入射面に隣接する射出面と、該射出面に対向する反射面と、を含む導光板と、前記射出面に対向して、発光面を含む光源と、を含むバックライトモジュールに係り、このバックライトモジュールは前記入射面に対向して略アーク形状をなし前記光源の両側に設置される反射カバーと、前記発光面に対向して前記入射面に設置される透過・反射膜と、を含む。

前記反射カバーは前記入射面に相対して略アーク形状をなし、又は、所定の角度によって前記光源の両側から平面で延伸して構成されるものである。

前記光源の直前の前記入射面に凸部が設けられ、前記透過・反射膜は前記凸部に設置される。

前記反射カバーは反射面を含み、該反射面に複数のＶ字形の凸部が形成される。

本発明は、入射面と、該入射面に隣接する射出面と、該射出面に対向する反射面と、を含む導光板と、前記導光板の入射面に対して、発光面を含む複数の光源と、を含むバックライトモジュールに係り、このバックライトモジュールは前記入射面に対向して、それぞれ前記複数の光源を囲むように略アーク形状が形成される反射カバーと、前記光源の発光面に対向して前記入射面に設置する透過・反射膜と、を含む。

従来技術と比べて、本発明は反射カバー並びに透過・反射膜を利用することにより、光源からの光を導光板の入射面に反射するので、従来技術による光柱現象、及び光源が原因で反射光を遮って陰領域が形成される課題を解決することができる。従って、光の均一性及び光エネルギーを高めることができる。

次に、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。

（実施形態１）
図７に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール７０は、入射面７２２と、該入射面７２２に隣接する射出面７２４と、該射出面７２４に対向する反射面（図示せず）と、該入射面７２２に隣接する両側面７２６、７２８とを含む導光板７２と、前記入射面７２２に平行する発光面７４４を含む光源７４と、前記光源７４からの光を反射するために、前記発光面７４４に対向して前記入射面７２２に設置される透過・反射膜７２３と、前記入射面７２２に対向してアーク形状をなし前記光源７４の両側に設置される反射カバー７６と、を含む。

さらに、前記光源７４は前記発光面７４４の中心に対向するように設置すればよい。前記光源７４としては、ミラー及びＬＥＤチップ光源を組み合わせて構成してもよい。前記光源７４からの光を均一に前記入射面７２２に反射させるための前記反射カバー７６は、光を前記入射面７２２に反射させる反射面（図示せず）を含む。は滑らかな曲面に形成し、例えば、該反射面には銀又はアルミニウムが塗布される。また、前記反射カバー及びＬＥＤなどの光源を組み合わせて、導光板の専用の光源として利用することができる。

前記光源７４からの光の一部は前記透過・反射膜７２３を透過して前記導光板７２に入射されるが、他の部分は前記透過・反射膜７２３で前記反射カバー７６へ反射されてから、前記反射カバー７６で前記導光板７２の光源よりも遠い場所に入射されるので、前記光源７４からの光を分散して均一に前記入射面７２２に入射させることができ、光柱現象を除去でき、光の均一性及び光エネルギーを高めることができる。

（実施形態２）
図８に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール８０は、入射面８２２を含む導光板８２と、前記入射面８２２の一側に対向して設置される光源８４と、透過・反射膜８２３と、反射カバー８６と、を含む。実施形態１と異なる点は、前記反射カバー８６が前記入射面８２２に対向して、所定の角度をもって前記光源８４の両側から平面で延伸して構成される点である。

（実施形態３）
図９に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール９０は、入射面９２２を含む導光板９２と、前記入射面９２２の側に設置される光源９４と、透過・反射膜９２３と、反射カバー９６と、を含む。実施形態１と異なる点は、前記光源９４の直前の前記入射面９２２に凸部を形成して、前記凸部の表面に前記透過・反射膜９２３を設置したことにより、前記光源９４からの光を均一に入射させる点である。

（実施形態４）
図１０に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール１００は、入射面１０２２を含む導光板１０２と、前記入射面１０２２の一側に対向して設置される光源１０４と、透過・反射膜１０２３と、反射カバー１０６と、を含む。実施形態２と異なる点は、前記光源１０４の直前の前記入射面１０２２に凸部を形成して、前記透過・反射膜１０２３を前記凸部に設置することにより、前記光源１０４からの光を均一に入射させる点である。

実施形態３及び実施形態４に係る凸部は他の形状に変換することができる。この凸部並びに透過・反射膜により、光源からの光を導光板の光源よりも遠くの領域に入射させ、光柱現象を除去し、光の均一性及び光エネルギーを高めることができる。

（実施形態５）
さらに光の均一性を高めるために、反射カバーの反射面に改善がされる。図１１に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール１１０は、導光板１１２と、光源１１４と、反射カバー１１６と、を含む。実施形態１と異なる点は、前記反射カバー１１６の反射面（図示せず）に複数のＶ字形の凸部１１７が形成される点である。前記複数の凸部１１７の寸法及びその配置密度を調整することにより、光源１１４からの光の入射を制御して、前記導光板１１２の輝度を調整することができる。前記反射カバー１１６には、凸形状に限らず、溝形状又はネット形状であってもよい。

勿論、実施形態２乃至実施形態４を上述の通りに、相応して変化させることもできる。

（実施形態６）
図１２に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール１２０は、入射面１２３と、該入射面１２３に隣接する射出面１２５と、該射出面１２５に対向する反射面（図示せず）と、該入射面１２３に隣接する両側面１２６、１２８とを含む導光板１２２と、前記導光板１２２の入射面１２３に対向して、発光面１４４を含む二つの光源１２４と、透過・反射膜１４５と、前記入射面１２３に対向して、それぞれ前記二つの光源１２４を囲むようにアーク形状を形成する反射カバー１２９と、を含む。前記二つの光源１２４の直前において、それぞれ前記入射面１２３に凸部が形成される。前記透過・反射膜１４５は前記凸部に設置される。前記反射カバー１２９により、前記透過・反射膜１４５で反射された光を前記光源１２４よりも遠くにおいて、前記入射面１２３に入射させることができる。前記反射カバー１２９の反射面は滑らかな平面に形成されても、複数の凸部などが形成されてもよい。

（実施形態７）
図１３に示すように、本実施形態に係るバックライトモジュール１３０は、導光板１３２と、二つの光源１３４と、透過・反射膜１３５と、それぞれ反射カバー１３９と、を含む。実施形態６と異なる点は、前記反射カバー１３９が前記入射面１３３に相対して、所定の角度をもってそれぞれ前記二つの光源１３４の両側から平面で延伸して構成される点である。前記反射カバー１３９の反射面は滑らかな平面に形成されても、複数の凸部などが形成されてもよい。

なお、光の射出方向を制御するために、本発明に係るバックライトモジュールにおける導光板の反射面及び／又は射出面に、第一凸部を設置することができる。前記第一凸部は断面が三角形や半円形の溝状、又はネット状の形状に形成される。光の入射の均一性を高めるために、導光板の入射面に第二凸部を設置することができる。前記第二凸部は、プリズム形状又はテーパー形状の溝が形成される。本実施形態に係るバックライトモジュールは、光の射出率を高めるために反射面の下側に反射シートが設置され、光の均一性を高めるために射出面の上側に拡散シートが形成される。本実施形態に係るバックライトモジュールの導光板は平板状又は楔状に形成される。前記導光板は、ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ）又はポリメタクリル酸メチル（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）などからなる。

本発明は、反射カバー及び透過・反射膜を利用することにより、従来技術の光柱現象を除去し、光の均一性及び光エネルギーを高めることができる。

従来のバックライトモジュールの分解斜面図である。 従来のバックライトによる光柱現象を示す図である。 従来技術のバックライトモジュールの導光板の入射面を示す図である。 従来技術のバックライトモジュールの導光板の入射面を示す図である。 従来技術で光を入射面に入射する形態を示す図である。 従来技術のバックライトモジュールを示す図である。 実施形態１に係るバックライトモジュールを示す図である。 実施形態２に係るバックライトモジュールを示す図である。 実施形態３に係るバックライトモジュールを示す図である。 実施形態４に係るバックライトモジュールを示す図である。 実施形態５に係るバックライトモジュールを示す図である。 実施形態６に係るバックライトモジュールを示す図である。 実施形態７に係るバックライトモジュールを示す図である。

符号の説明

７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０ バックライトモジュール
７２、８２、９２、１０２、１１２、１２２、１３２、７２ 導光板
７２２、８２２、９２２、１０２２、１１２３、７２２、１３３ 入射面
７２３、８２３、９２３、１０２３、１３５ 透過・反射膜
７２、１２５４ 射出面
７２６、７２８、１２６，１２８ 側面
７４、８４、９４、１０４、１１４、１２４、１３４ 光源
７４、９４４、１０４４、１４４、１４５ 発光面
７６、８６、９６、１０６、１１６、１２９、１３９ 反射カバー
１１７ 凸部

Claims (5)

1. 入射面と、該入射面に隣接する射出面と、該射出面に対向する反射面と、を含む導光板と、前記射出面に対向して、発光面を含む光源と、を含むバックライトモジュールにおいて、
   前記バックライトモジュールは、前記入射面に対向して略アーク形状をなし、前記光源を挟むように、前記光源の両側に延在する反射カバーと、前記光源の発光面に対向して前記入射面に設置された透過・反射膜と、を含むことを特徴とするバックライトモジュール。
2. 前記反射カバーは前記入射面に相対してアーク形状をなし、又は、所定の角度をもって前記光源の両側から平面で延伸して構成されるものであることを特徴とする、請求項１に記載のバックライトモジュール。
3. 前記光源の直前の前記入射面に凸部が設けられ、前記レフレックスミラー部は該凸部に設置されることを特徴とする、請求項１に記載のバックライトモジュール。
4. 前記反射カバーは反射面を含み、該反射面に複数のＶ字形の凸部が形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のバックライトモジュール。
5. 入射面と、該入射面に隣接する射出面と、該射出面に対向する反射面と、を含む導光板と、前記導光板の入射面に対して、発光面を含む複数の光源と、を含むバックライトモジュールにおいて、
   前記バックライトモジュールは、前記入射面に対向して、それぞれ各々の前記光源の両側に延在して前記複数の光源を囲むように略アーク形状が形成される反射カバーと、前記光源の発光面に対向して前記入射面に設置された透過・反射膜と、を含むことを特徴とするバックライトモジュール。

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