JP4691543B2 - 導光バッファ板を有するバックライトユニット - Google Patents

Description

本発明は、導光バッファ板を有するバックライトユニットに関するもので、さらに詳しくは光源と導光板との間に導光バッファ板を設けて導光板の構造を変更することなく視眼不良区間を除去して視眼性、均一性及び輝度をより向上させ、画像の品質を向上させることが出来る導光バッファ板を有するバックライトユニットに関する。

一般的に平板ディスプレー（ｆｌａｔ ｄｉｓｐｌａｙ）は大きく発光型と受光型に分けられる。受光型平板ディスプレーの例として液晶表示装置（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）が挙げられるが、このような液晶表示装置はそれ自体が発光して画像を形成することが出来ず外部から光が入射して画像を形成するため、暗い所では画像を見ることが出来ない。

従って、液晶表示装置の背面にはバックライトユニットが設けられ光を照射する。このようなバックライトユニットは液晶表示装置のような受光型ディスプレーの他にも照明看板などのような面光源装置にも使われている。

上記バックライトユニットは光源の配置形態によって、液晶表示装置のすぐ下に設けられた多数のランプが光を液晶パネルに直接照射する直下発光型（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｇｈｔ ｔｙｐｅ）と、導光板（ＬＧＰ：ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐａｎｅｌ）の縁側に設けられたランプが光を照射して液晶パネルに伝達する縁発光型（ｅｄｇｅ ｌｉｇｈｔ ｔｙｐｅ）に分類する。

上記縁発光型バックライトユニットは、光源として線光源と点光源を使用し、代表的な線光源としては両端部の電極が管内に設けられる冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）があり、点光源としては発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）がある。

ここで、上記ＣＣＦＬは強い白色光を放出することができ高輝度と高均一度を得ることができ、大面積化の設計が可能という長所があるが、高周波の交流信号によって作動するため作動温度の範囲が狭いという短所がある。上記ＬＥＤは輝度と均一度の面からＣＣＦＬに比べて性能は衰えるが、直流信号によって作動し寿命が長く作動温度の範囲が広い。また、薄型化が可能という長所を有する。

さらに、上記の縁発光型バックライトユニットに採用される導光板は、線光源または点光源から縁を通して入射した光を面光に変換して垂直方向に出光させるもので、このような導光板には光源から入射した光を面光に変換させるために散乱パターンやホログラムパターンが印刷方式または機械加工方式によって形成される。

図１は、従来の技術によるバックライトユニットを図示した構成図である。
従来の縁発光型バックライトユニット１は図１に図示したとおり、線光源や点光源で基板１２に備えられる光源１０と、その一側に配置され光を面光に変換させて液晶パネル（未図示）側に出光させる導光板２０、及び上記光源１０と導光板２０の下部に配置され上記光源から出光した光を反射させる反射部材３０を設けて構成する。

上記反射部材３０と向かい合う導光板２０の下部面には光を面光に変換させるよう凹或いは凸に形成されるパターン２５を備える。

上記導光板２０の上部には、上記反射部材３０に反射され上記導光板２０に屈折されて上記液晶パネル（未図示）側に出射する光を様々な方向に拡散させる拡散シートや、上記拡散シートを通過した光を正面視野角の中に集める役割をするプリズムシートのような光学シート４０を設けて構成する。

このような構成を有する縁発光型バックライトユニット１は、上記光源１０の光が実線で図示された矢印Ａ方向に出射され上記導光板２０の一側面である入光面２１に入射し、上記入光面２１に入光した光のうち一部は矢印Ａ１方向に図示したように上記導光板２０を通過し、一部は矢印Ａ２方向に図示したように上記導光板２０のパターン２５及び反射部材３０にぶつかった後光学シート４０側に出光し、残りの一部は矢印Ａ３方向に図示したように光学シート４０にぶつかった後上記パターン及び反射部材に反射される。

しかし、このような縁発光型バックライトユニット１は、上記光源に隣接する導光板２０の端領域から垂直方向に変換される光が不均一になり、輝度も不良になってきちんと色混合が行われない視眼不良区間Ｗが発生し、これはディスプレーパネルからはムラになって見えて使用者の視眼性を低下させる要因として作用した。

これによって、従来にはこのような視眼区間を解決するため光源を改善したり導光板の下部面に特殊加工されるパターンを改善したが、導光板の構造を変える場合、これに伴って光輝度及び均一度が低下する製品不良を招いた。

従って、本発明は上記のような従来の問題点を解消するためのもので、その目的は導光板の構造を変更することなく導光板の端から発生する視眼不良区間を根本的に除去して視眼性を向上し、混合性及び均一性を向上させることが出来る導光バッファ板を有するバックライトユニットを提供する。

上記のような目的を達成すべく、本発明は、電源印加時光を発生させる光源と、上記光源から出射された光が入光する入光垂直面に第１プリズムパターンを備え、下部面に屈折パターンを設けて上記入光垂直面から入光した光を面光源に変換させる導光板と、上記導光板の下部に配置され光を上記導光板側に反射させる反射部と、上記光源と上記導光板との間に配置され、上記導光板の入光垂直面と対応する出光垂直面に第２プリズムパターンを備えるバッファ部とを含む導光バッファ板を有するバックライトユニットを提供する。

好ましく、上記光源は上記バッファ部の入光垂直面に陥没形成される配置溝に配置される。

さらに好ましく、上記光源は点光源または線光源のうち何れか一つで備えられる。

好ましく、上記第１プリズムパターンと第２プリズムパターンは直角に相互交差するパターン型で備えられる。

さらに好ましく、上記第１プリズムパターンは三角断面状の水平な凹凸状に備えられ、上記第２プリズムパターンは三角断面状の垂直な凹凸状で備えられる。

さらに好ましく、上記第１プリズムパターンは三角断面状の垂直な凹凸状に備えられ、上記第２プリズムパターンは三角断面状の水平な凹凸状で備えられる。

好ましく、上記導光板は上記第１プリズムパターンが形成される入光垂直面の正反対側に該当する垂直面に補助プリズムパターンを備える。

さらに好ましく、上記補助プリズムパターンは上記第１プリズムパターンと同一の凹凸状で備えられる。

さらに好ましく、上記補助プリズムパターンは上記第１プリズムパターンと直角に交差する。

好ましく、上記導光板の上部にはプリズムシートまたは拡散シートのうち何れか一つが積層配置される光学シートをさらに含む。

好ましく、上記導光板の上部にはプリズムシートと拡散シートが積層配置される光学シートをさらに含む。

本発明によると、光源の一側に備えられる導光板の入光垂直面に第１プリズムパターンを備え、光源と導光板との間に備えられるバッファ部の出光垂直面に第２プリズムパターンを備えることにより、光源から導光板に伝達される光を相互向い合う第１、２プリズムシートを通過しながら導光板に均一に伝達することが出来るため、光源と導光板との間の区間での輝度を向上させて全体的な光輝度を均一に得ることができ、色均一度を向上させることが出来る一方、増加した光輝度だけ光源に備えられるＬＥＤの設置数を減らして製造コストを低減することが出来るという効果が得られる。

以下、本発明について添付の図面により詳しく説明する。
図２は本発明による導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示した縦断面図で、図３は本発明による導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示した分解斜視図で、図４は本発明に導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示した全体斜視図で、図５ａは本発明に導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示したものであって、バッファ部の斜視図で、図５ｂはバッファ部の正面図で、図５ｃは導光板の斜視図である。

本発明のバックライトユニット１００は図２乃至５ｃに図示したとおり、光源１１０、導光板１２０、反射部１３０及び導光バッファ板１４０を含んで構成される。

上記光源１１０は電源印加時光を発生させる発光手段であって、このような光源は電源印加時に線光源分布を有する光を発生させる蛍光ランプまたは点光源分布を有する光を発生させる発光ダイオードであるＬＥＤが選択的に採用される。

本発明の実施例では、基板１１２上に複数個のＬＥＤ１１４が電気的に搭載されたものを図示して説明しているが、これに限らず蛍光ランプを採用することも出来る。

上記導光板１２０は、電源印加時光を提供する光源１１０の一側に配置され光を通過させることが出来るようＰＭＭＡのような透明な素材からなる六面体状の構造物である。

このような導光板１２０は、上記光源１１０から出射した光が入光する入光垂直面１２０ａに第１プリズムパターン１２１を備え、下部面１２０ｂには上記入光垂直面１２０ａから入光した光を面光源に変換させ出光上部面１２０ｃに出光させる屈折パターン１２５を備える。

このような屈折パターン１２５は、光源から入射した光を面光に変換させることが出来るよう散乱パターンやホログラムパターンを印刷方式または機械加工方式によって形成する。

ここで、上記屈折パターン１２５は上記導光板１２０の下部面１２０ｂに陥没形成されたものに図示して説明しているが、これに限らず突出形成されることも出来る。

上記反射部１３０は、上記導光板１２０の直下部に配置され導光板１２０の下部面１２０ｂに入光する光を、上記導光板１２０の出光上部面１２０ｃ側に反射させることが出来るよう光反射率の高い反射層を有する反射シートまたは反射板で備えられる。

上記バッファ部１４０は、上記光源１１０と上記導光板１２０との間の空間に配置された導光バッファ板に備えられ、上記導光板１２０と同一の素材からなる。

このようなバッファ部１４０は、上記導光板１２０の入光垂直面１２０ａと対応する出光垂直面１４０ａに第２プリズムパターン１４１を備え、底面１４０ｂには上記導光板１２０の下部面１２０ｂに備えられる屈折パターン１２５と同様に光を面光源に変換させ出光上部面１４０ｃに出光させることが出来るよう屈折パターン１４５を備える。

また、上記光源１１０と向かい合う入光垂直面１４０ｄには、上記光源１１０を構成する複数個のＬＥＤ１１４が配置される配置溝１４４を陥没形成して備える。

一方、上記導光板１２０の入光垂直面１２０ａに備えられる第１プリズムパターン１２１と、上記バッファ部１４０の出光垂直面１４０ａに備えられる第２プリズムパターン１４１とは、直角に相互交差するパターン型で備えられる。

ここで、上記第１プリズムパターン１２１は三角断面状の水平な凹凸状に備えられ、上記第２プリズムパターン１４１は三角断面状の垂直な凹凸状に備えられるが、これに限らず上記とは逆に上記導光板１２０に備えられる第１プリズムパターン１２１は三角断面状の垂直な凹凸状に備えられ、上記バッファ部１４０に備えられる第２プリズムパターン１４１は三角断面状の水平な凹凸状に備えられることも出来る。

また、上記導光板１２０は図６ａ、６ｂに図示したとおり、上記第１プリズムパターン１２１が形成される入光垂直面１２０ａの正反対側に該当する垂直面１２０ｄに補助プリズムパターン１２２を備えることができ、このような補助プリズムパターン１２２は上記第１プリズムパターン１２２と同一の凹凸状を有するパターンで備えられるか、上記第１プリズムパターン１２１と直角に交差するパターンで備えられることも出来る。

そして、上記導光板１２０の直上部には未図示の液晶パネル側に出射する光を様々な方向に拡散させる拡散シート、または液晶パネル側に出射する光を正面視野角の中に集める役割をするプリズムシートのうち何れか一つを選択的に積層配置して光輝度を向上させる光学シート１５０を備えることが好ましい。

また、上記導光板１２０と液晶パネルとの間に上記拡散シートとプリズムシートを同時に積層して光輝度を向上させる光学シート１５０を備えることも出来る。

一方、上記のバックライトユニット１００の光源１１０に電源が印加され上記光源１１０が発光すると、この際に発生した光は上記光源１１０と導光板１２０との間に配置されたバッファ部１４０を経て上記導光板１２０に入射する。

上記バッファ部１４０及び導光板１２０に入射する光は、上記光源１１０の中心から水平に延長される光軸を中心にして±９０度の範囲で入射し、光の強さの最大値の半分に該当する強さの光が放出される方位角を半値角とするが、ＬＥＤに備えられる光源１１０の半値角は約４５度程度になる。

これによって、上記光源１１０の光軸を中心に上部に傾斜して入射する光のうち一部は上記バッファ部１４０の出光上部面１４０ｃと上記導光板１２０の出光上部面１２０ｃに出光し、一部は光学シート１５０に反射して導光板１２０に再入射する。

また、上記光源１１０の光軸を中心に下部に傾斜して入射する光のうち一部は、上記バッファ部１４０と導光板１２０の下部に備えられる反射部１３０に反射され上記バッファ部１４０と導光板１２０に再入射すると同時に、上記バッファ部１４０の底面１４０ｂに備えられる屈折パターン１４５と上記導光板１２０の下部面１２０ｂに備えられる屈折パターン１２５によって上記バッファ部１４０の出光上部面１４０ｃと上記導光板１２０の出光上部面１２０ｃに向かって出光する面光源に変換される。

そして、上記バッファ部１４０の配置溝１４４に備えられた光源１１０から発光した光は、上記バッファ部１４０の出光垂直面に備えられる第２プリズムパターン１４１に先に入射する。

上記第２プリズムパターン１４１に入射した光は図３及び図５ａから図５ｃに図示したとおり、上記第２プリズムパターン１４１が三角断面状の垂直な凹凸状に備えられるため、各凹凸ごとに備えられる左右両側の傾斜面を通過しながら導光板１２０の左右両側に屈折して透過され、上記第２プリズムパターン１４１を通過した光は上記導光板１２０の入光垂直面１２０ａに備えられる第１プリズムパターン１２１側に入射する。

続いて上記第１プリズムパターン１２１側に入射した光は、上記第１プリズムパターン１２１が三角断面状の水平な凹凸状に備えられるため、各凹凸ごとに備えられる上下両側の傾斜面を通過しながら導光板１２０の上下両側に屈折して透過される。

また、上記バッファ部１４０の内部に入射した光は、その下部面１４０ｂに形成された屈折パターン１４５によって直上部に向かう面光源に転換され、上記バッファ部１４０の出光上部面１４０ｃに出光する。

さらに、上記第１プリズムパターン１２１の各凹凸ごとに備えられる上下両側の傾斜面を通過しながら導光板１２０の上下両側に屈折される光のうち一部は導光板１２０の出光上部面１２０ｃに出光され、上記導光板１２０の下部面１２０ｂに形成された屈折パターン１２５によって直上部に向かう面光源に転換され上記導光板１２０の出光上部面１２０ｃに出光する。

このような場合、上記光源１１０から導光板１２０に伝達される光をより効率的に均一に伝達することにより、上記光源１１０と隣接する導光板１２０の端部から発生する視眼不良区間Ｗ（図１参照）の輝度を向上させ、これによって上記導光板１２０の出光上部面１２０ｃに出光される光の輝度と大体均一になり、色均一性を向上させることができる。

また、導光板１２０の設計を変更することなく未図示の液晶パネルでの輝度を増加させ、色均一性を向上させることにより上記光源１１０に採用されるＬＥＤ１１４の設置数を減らして製造コストを低減することが出来る。

本発明は特定の実施例に関連して図示し説明したが、添付の特許請求の範囲に備えられる本発明の精神や分野を外れない範囲内で本発明の様々な改造及び変化が出来るということは、当業界において通常の知識を有する者は容易に分かることを明らかにする。

一般的なバックライトユニットを図示した構成図である。 本発明による導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示した縦断面図である。 本発明による導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示した分解斜視図である。 本発明に導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示した全体斜視図である。 本発明に導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示したものであって、バッファ部の斜視図である。 本発明に導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示したものであって、バッファ部の正面図である。 本発明に導光バッファ板を有するバックライトユニットを図示したものであって、導光板の斜視図である。 本発明において導光バッファ板を有するバックライトユニットに採用される導光板の他の実施例を図示したものである。 本発明において導光バッファ板を有するバックライトユニットに採用される導光板の他の実施例を図示したものである。

符号の説明

１１０ 光源
１２０ 導光板
１２１ 第１プリズムパターン
１２２ 補助プリズムパターン
１３０ 反射部
１４０ バッファ部
１４１ 第２プリズムパターン
１４４ 配置溝
１５０ 光学シート
Ｗ 視眼不良区間

Claims (10)

1. 電源印加時光を発生させる光源と、
   前記光源から出射した光が入光する入光垂直面に第１プリズムパターンを備え、下部面に屈折パターンを設けて前記入光垂直面から入光した光を面光源に変換させる導光板と、
   前記導光板の下部に配置され光を前記導光板側に反射させる反射部と、
   前記光源と前記導光板との間に配置され、前記導光板の入光垂直面と対応する出光垂直面に第２プリズムパターンを備えるバッファ部とを含む導光バッファ板を有し、
   前記第１プリズムパターンと第２プリズムパターンは、直角に相互交差するパターン型に備えられることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記光源は、前記バッファ部の入光垂直面に陥没形成された配置溝に配置されることを特徴とする請求項１に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
3. 前記光源は、点光源または線光源のうち何れか一つに備えられることを特徴とする請求項１または２に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
4. 前記第１プリズムパターンは三角断面状の水平な凹凸状に備えられ、前記第２プリズムパターンは三角断面状の垂直な凹凸状に備えられることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
5. 前記第１プリズムパターンは三角断面状の垂直な凹凸状に備えられ、前記第２プリズムパターンは三角断面状の水平な凹凸状に備えられることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
6. 前記導光板は、前記第１プリズムパターンが形成される入光垂直面の正反対側に該当する垂直面に補助プリズムパターンを備えることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
7. 前記補助プリズムパターンは、前記第１プリズムパターンと同一の凹凸状に備えられることを特徴とする請求項６に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
8. 前記補助プリズムパターンは、前記第１プリズムパターンと直角に交差することを特徴とする請求項６に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
9. 前記導光板の上部には、プリズムシートまたは拡散シートのうち何れか一つが積層配置された光学シートをさらに含むことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。
10. 前記導光板の上部には、プリズムシートと拡散シートが積層配置された光学シートをさらに含むことを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の導光バッファ板を有するバックライトユニット。

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