JP5469634B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は光モジュールに関する。より詳細には本発明は端部光源を備える光モジュールに関する。

大きな発光面積を生成する面発光モジュールは様々な用途を有する。従来の方法で面発光モジュールが大きな発光面積を有するようにするためには、その面発光モジュールは、導光板へ入射する端部光を利用する。導光板の効果により、端部光は面発光に変換される。

特許文献１では、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）装置に用いられるバックライトモジュールが開示されている。図１では、管状ランプ１００が、後方へ進行する光を前方へ進行するように反射するランプ反射体１０２によって覆われている。導光板１０４はランプ反射体１０２の端部に固定されている。反射領域１０６と分散領域１０８を備える光学板が、導光板１０４の背面に設けられている。導光板１０４内の光の一部は飛び出して、分散領域１０８へ入射して良い。管状ランプ１００での光強度の均一性を良好にするような調節が可能となるように、分散領域１０８は光を分散する。

台湾特許公開第２００７３０９５４号明細書

基本的に従来のバックライトモジュールは小さな面積向けである。複数のモジュールが接合される場合には、その接合ギャップが存在することで、視覚的効果が台無しになってしまう。端部光源を備える他の光モジュールの設計は未だ開発途上にある。

本発明は端部光源を備える光モジュールを供する。前記端部光源の上方に位置する端部は視認できない状態を保持することができる。

本発明は、導光板、ライトバー、及び第１反射体を有する光モジュールを供する。前記導光板は、第１端面、第２端面、及び上面を有する。前記第１端面は前記第２端面と対向する。前記上面は光射出面として機能する。前記ライトバーは、端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第１端面に設けられている。前記ライトバーは複数の発光素子を有する。前記第１反射体は、前記ライトバー上方の領域へ光を反射させるため、前記第２端面上に設けられている。

本発明はまた複数の光パネルを有する光モジュールをも供する。前記光パネルは一つ一つ接合して良い。前記光パネルの各々は導光板、ライトバー、及び第１反射体を有する。前記導光板は、第１端面、第２端面、及び上面を有する。前記第１端面は前記第２端面と対向する。前記上面は光射出面として機能する。前記ライトバーは、端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第１端面に設けられている。前記ライトバーは複数の発光素子を有する。前記第１反射体は、前記ライトバー上方の領域へ光を反射させるため、前記第２端面上に設けられている。

本発明は、導光板、第１ライトバー、及び第２ライトバーを有する光モジュールをも供する。前記導光板は、第１端面、第２端面、上面、及び底面を有する。前記第１端面は前記第２端面と対向する。前記上面は光射出面として機能する。前記第１ライトバーは、一の端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第１端面に設けられている。前記第１ライトバーは複数の第１発光素子を有する。前記第２ライトバーは、他の端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第２端面に設けられている。前記第２ライトバーは複数の第２発光素子を有する。

前述の一般的な説明も以降の詳細な説明のいずれも例示であって、請求項に記載された発明をさらに説明することを意図したものであることに留意して欲しい。

端部光源を備える従来の光モジュールの概略的断面図である。 本発明の実施例による光モジュールを表す概略的斜視図である。 本発明の実施例による光モジュールを表す概略的斜視図である。 本発明の実施例による複数の光ユニットを備えた光モジュールを表す概略的斜視図である。 本発明の実施例による、図２の構造に係る光モジュールを表す概略的断面図である。 本発明の実施例による、図２の構造に係る光モジュールを表す概略的断面図である。 本発明の実施例による、図４の構造に係る光モジュールを表す概略的斜視図である。 本発明の実施例による光モジュールを表す概略的断面図である。 本発明の実施例による光モジュールを表す概略的断面図である。図にはシミュレーションによる光強度分布も表されている。 本発明の実施例による光モジュールを表す概略的断面図である。図には光強度分布も表されている。 本発明の実施例による光モジュールを表す概略的断面図である。図にはシミュレーションによる光強度分布も表されている。

添付図面は、本発明のさらなる理解を供するために含まれ、本明細書に含まれ、かつ本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施例を図示し、かつ発明の詳細な説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たしている。

好適実施例についての以降の詳細な説明では、本明細書の一部を構成する添付図面を参照する。添付図面では、本発明の実施が可能な具体的実施例が例示されている。この点では、たとえば「上（部）」、「底（部）」、「前（方）」、「後（方）」等の方向を示す語句は、図示された図の向きを参照して用いられている。本発明の構成要素は多数の異なる配置で設置されて良い。方向を示す語句自体は、例示目的で用いられているのであり、限定をするものではない。他方、図面は単なる概略を示すものであり、構成要素の大きさは簡明を期すために強調されていることもある。本発明の技術的範囲から逸脱することなく、他の実施例が利用されて良く、かつ構造が変更されて良いことに留意して欲しい。また本明細書で用いられている語句は説明目的であって、限定と解されてはならないことにも留意して欲しい。限定されない限り、本明細書では、「接続」、「結合」、及び「マウント」、並びにこれらの語の変化型は広義に用いられ、かつ直接的な接続、結合、及びマウントも、間接的な接続、結合、及びマウントも含む。同様に、本明細書では、「対向（する）」及びその変化型は広義に用いられ、かつ直接的な対向も間接的な対向も含む。本明細書では、「隣接（する）」及びその変化型は広義に用いられ、かつ直接的な隣接も間接的な隣接も含む。従って、本明細書では、「構成要素”Ｂ”に対向する構成要素”Ａ”」という記載は、構成要素”Ａ”が直接的に構成要素”Ｂ”に対向する状況を含むし、又は１つ以上の構成要素が構成要素”Ａ”と構成要素”Ｂ”との間に存在する状況をも含んで良い。また「構成要素”Ｂ”に隣接する構成要素”Ａ”」という記載は、構成要素”Ａ”が直接的に構成要素”Ｂ”に隣接する状況を含むし、又は１つ以上の構成要素が構成要素”Ａ”と構成要素”Ｂ”との間に存在する状況をも含んで良い。従って図面と説明は当然のこととして例示と見るべきであり、限定と解されてはならない。

本発明の実施例では光モジュールが提案されている。前記光モジュールは、端部光源が実装されるときに端部が視認できないように設計されている。多くの用途においては、複数の光源が、より大きな発光面積として一つに接合されるとき、その接合端部はユーザーによってほとんど視認できない。換言すると、その接合端部での輝線又は暗線が生じる現象は実効的に緩和される。

本発明を説明する複数の実施例が供される。しかし本発明はそのような実施例に限定されない。さらにそのような実施例は適切に組み合わせられても良い。

図２では一般的に、光モジュール１２０は、導光板１２２、ライトバー１２４、及び反射体１２８を有する。導光板１２２は、光射出面として機能する上面１２６を有する。ライトバー１２４は、導光板１２２へ入射する端部光源からの光を供するため、導光板１２２の第１端面に設けられる。ライトバー１２４は、複数の発光素子（たとえば発光ダイオード（ＬＥＤ））を有する。前記複数の発光素子は、上面１２６よりも低い位置に存在する。反射体１２８は、端部光源からの光の一部を、ライトバー１２４の上方の領域へ反射するために、導光板１２２の第２端面に設けられる。この実施例では、導光板１２２の第２端面は導光板１２２の第１端面と対向する。

この実施例では、ライトバー１２４のＬＥＤは、上面１２６よりも低い位置である導光板１２２の下部に設けられている。ユーザーが上面１２６を見るときにライトバー１２４の上方に暗線が生じるのを防止するため、反射体１２８が導光板１２２の第２端面に実装されることで、ライトバー１２４からの光の一部はライトバー１２４の上方へ反射される。その結果、光強度はほぼ同一の輝度となるように調節される。ユーザーはライトバー１２４の存在を感じない。反射層を備えるように導光板１２２の底面が実装されても良い。つまり導光板１２２の上面１２６に対向する底面もまた反射層を備えるように実装されて良い。上面１２６は発光用の光射出面として機能する。

別法では、破線で表されたライトバー１２４は、同一の材料を有する導光板１２２と一体化されるように上面１２６にまで延在しても良い。しかしＬＥＤは下部に位置したままである。それにより、光の一部がＬＥＤの上方に到達することで光を補償する。

基本思想が同一である図３では、図２において導光板１２２の第２端面に設けられた反射体は省略されて良い。しかし他のライトバー１２４が図３の第２端面に実装されても良い。対向するライトバー１２４から放出される光の一部はまた、もう一方のライトバー１２４の上方の領域へ到達して良い。その結果、大きな発光面積でも、ユーザーは、端部でのライトバー１２４の存在を実際に知覚することなく、上面１２６上でほぼ均一な輝度を視認することができる。

図４では、上述したように視認できない端部の特徴に基づいて、複数の光モジュールユニット（たとえば光モジュールユニット１２０ａ、１２０ｂ、及び１２０ｃ）が一つ一つ接合されて良い。接合された界面１５０は視認できないままであると考えられる。その結果、大きな発光面積を実現することができる。

以降の説明では、構造がより詳細に記載されている。図５では、図２の基本構造に加えて、導光板１２２は反射層１３０をさらに有して良い。反射層１３０は、光の漏れを減少させるため、入射光を実効的に反射することができる。しかし反射層１３０は任意で使用されるものである。ライトバー１２４に対向する端面に設けられた反射体１２８は、ライトバー１２４のＬＥＤの上方の領域へ光の一部を反射して良い。この例では、反射体１２８は、ライトバー１２４に対向する端面の全面を覆う。しかし反射体１２８は、他の選択肢では端面の全面を全て覆わなくても良い。さらなる例は後述する。端部領域での光強度を調節する必要性に依存して、他の反射体１３２もまたライトバー１２４のＬＥＤ上方の端面に実装されて良い。従ってライトバー１２４上方の暗線をさらに補償することができる。

図６では、別な素子がさらに追加されて良い。たとえばライトバー１２４の各独立したＬＥＤは局所的に領域を明るくすることが可能なので、弾性透明材料１３４はＬＥＤを覆うのに用いられて良い。界面として機能する弾性透明材料１３４によって、ＬＥＤからの光は、導光板１２２へ滑らかに入射することが可能となる。しかし半透明のディフューザ層１３６が弾性透明材料１３４上に形成されて良い。その結果、ＬＥＤからの光が上面１２６へ直接入射することで、局所的に明るいスポットが生じるのを防止することができる。端部及びＬＥＤは実効的に視認できない。

さらに他の用途では、光モジュールの視認できない端部の特性により、複数の光モジュールが大きな発光面積に集められて良い。図７では、３つの光モジュールが、大きな面積として一つに集められた例として取り上げられている。同一の設計思想に基づいて、各光モジュールのライトバー２１２、２２２、及び２３２のＬＥＤは、導光板２１０、２２０、及び２３０よりも低い位置に存在する。この例では、反射体２１４、２２４、及び２３４はそれぞれ、ライトバー２１２、２２２、及び２３２の背後の領域のみを覆って良い。反射体２１４、２２４、及び２３４はまた、ライトバー２１２、２２２、及び２３２の上方の領域２４０へ光の一部を反射して良い。反射体２１４、２２４、及び２３４は端面全面を覆わないので、光の別な一部は直接領域２４０へ到達することができる。その結果、光モジュール間の端部界面２４２は実効的に滑らかとなり、かつ実効的に視認できなくすることができる。

図８（ａ）では、導光板２５０は底部に溝２５２を有して良い。弾性透明材料（たとえば図６の弾性透明材料１３４）を有するライトバー２５４は溝２５２内に設けられて良い。本実施例中の動作機構は、上述の動作機構と実質的に同一である。このようにして、ライトバー２５４は導光板２５０内に埋め込まれる。これはまた、複数の光モジュールを大面積となるように集めるのにも有用である。これはまた、ライトバーが他の選択肢によって導光板２５０を備えるように実装されて良いことを示唆している。しかし本実施例はライトバー２５４のＬＥＤを低い位置に保つ。それにより光の一部が、端部での光強度を調節し、かつその端部を実効的に視認できないように、ライトバー２５４の上方の領域へ導光されて良い。

さらに図８（ｂ）では、さらに他のディフューザ層２６０が、導光板２５０の上面にさらに設けられて良い。出力光はより均一になるので、ライトバー２５４に対応する端部は実効的に見えない。

さらに、光モジュール自体が大面積である場合、さらに他のライトバー（図示されていない）が図３において用いられて良い。以降の説明では、光強度の特性が検討される。図９では、計算による従来の光強度の変化（単位［ｃｄ／ｍ^２］）が太線で示されている。２つのライトバーが両端面で用いられている。そのライトバーは対向するように設けられている。従来単一の光モジュールの光パネルが長い（たとえば１２０ｃｍ）とき、中間領域での光強度は劣化する。つまり中間領域は側部領域よりも低い。

図１０において中間領域での従来の光強度を補償するため、上述した原理と同一の原理に基づいて、さらに他のＬＥＤが中間領域に加えられて良い。より具体的には、一組の光源素子（たとえばＬＥＤの組２８０）が導光板の中間領域に実装されて良い。

ＬＥＤの組２８２はたとえば、一の端面でのライトバーよりも低い位置に存在し、かつそのライトバーと対向する。同様にＬＥＤの組２８４はたとえば、他の端面でのライトバーよりも低い位置に存在し、かつそのライトバーと対向する。図１０では、点線で示された曲線が図９の従来の光強度を示し、かつ、太実線は、本実施例の中間に位置するＬＥＤの組２８０が実装されるときの光強度を示している。図から分かるように、本実施例の光強度は従来の光強度よりも均一であり、かつ本実施例の中間領域は補償された。

図１１では、中間領域に位置するＬＥＤの別な設計が図示されている。図１１（ａ）は上面図であり、図１１（ｂ）は側面図である。図１１（ａ）では、各ＬＥＤは錐体状の光を放出する。ある距離以降では、ライトバーのＬＥＤからの光は吸収される。対向するライトバーも同一の特性を有するが、図示されていない。しかし中間領域に位置するＬＥＤが２つの組をなすように配置されて良い。一の組のＬＥＤは一のライトバー（たとえば左側のライトバー）と対向し、他の組のＬＥＤは他のライトバー（たとえば右側のライトバー）と対向する。２組のＬＥＤは交互に設けられても良い。中間領域に位置するＬＥＤの数は調節可能である。図１１（ｂ）の結果、繰り返すと、本実施例の実線で示された光強度は、点線で示された従来の光強度よりも、より均一となる。

たとえば中間領域に位置するＬＥＤを作製する際、その中間領域に位置するＬＥＤは１つのライトバーとして作製されても良い。それに加えて、導光板は溝を有するように形成されて良い。同様にライトバー中の中間領域に位置するＬＥＤは、弾性透明材料と共に、導光板の溝内に設けられて良い。弾性透明材料はＬＥＤを保護することが可能で、かつそのＬＥＤと導光板との間の材料界面として機能することができる。弾性特性に起因して、接触面はしっかりと適合させることが可能で、かつ光はうまく導光板に入射することができる。しかしこの方法は一例に過ぎず、設計上の唯一の選択肢というわけではない。

本発明の好適実施例のこれまでの説明は、例示及び説明目的で与えられた。本発明を厳密な形態又は開示された実施例に限定することを意図したものではない。従ってこれまでの説明は限定ではなくて例示と解するべきである。明らかに多くの修正型及び変化型は当業者には自明である。実施例は、本発明の原理及び本発明の最良の実施形態を最も良く説明することで、当業者が、様々な実施例及び特定の用途又は考えられる実施形態に適した様々な修正型について本発明を理解することを可能にするために選ばれ、かつ記載されたものである。本発明の技術的範囲は請求項、かつ全ての語句が、特に示されない限りは最も広くて妥当な意味とされる均等物によって定められる。従って「本発明」という語等は、必ずしも請求項の範囲を特定の実施例に限定するのではなく、本発明の特別に好適な実施例を参照することは本発明の限定を意味する訳ではなく、そのように限定するものと推測することはできない。本発明は、請求項の技術的思想及び技術的範囲によってのみ制限される。本開示の要約は、要約を要求する規則と適合するように供される。規則と適合する要約は、検索する者が、本開示から得られる特許の技術的開示に係る主題を迅速に確認することを可能にする。要約が請求項の範囲若しくは意味の解釈又は制限に用いられないことは理解されている。説明された利点は本発明の全ての実施例に適用されるわけではない。実施例における変化型は、以降の請求項によって定められる本発明の技術的範囲から逸脱することなく当業者によって実現可能である。しかも本開示中の素子又は構成要素は、その素子又は構成要素が以降の請求項に明示的に記載されているか否かによらず、公衆に開かれていることを意味しない。

１００ 管状ランプ
１０２ ランプ反射体
１０４ 導光板
１０６ 反射領域
１０８ 分散領域
１２０ 光モジュール
１２０ａ 光モジュールユニット
１２０ｂ 光モジュールユニット
１２０ｃ 光モジュールユニット
１２２ 導光板
１２４ ライトバー
１２６ 上面
１２８ 反射体
１３０ 反射層
１３２ 他の反射体
１３４ 弾性透明材料
１３６ ディフューザ層
１５０ 界面
２１０ 導光板
２１２ ライトバー
２１４ 反射体
２２０ 導光板
２２２ ライトバー
２２４ 反射体
２３０ 導光板
２３２ ライトバー
２３４ 反射体
２４０ 領域
２４２ 端部界面
２５０ 導光板
２５２ 溝
２５４ ライトバー
２６０ ディフューザ層
２８０ ＬＥＤの組
２８２ ＬＥＤの組
２８４ ＬＥＤの組

Claims (14)

1. 第１端面、前記第１端面と対向する第２端面、及び光射出面として機能する上面を有する導光板、
   端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第１端面に設けられていて、かつ複数の発光素子を有するライトバー、並びに、
   前記ライトバー上方の領域へ光を反射させるため、前記第２端面上に設けられている第１反射体、
   を有し、
   前記ライトバーは前記導光板の底部の溝に埋め込まれており、
   前記ライトバーは：
   前記発光素子の発光面を封止する弾性透明材料；及び、
   前記弾性透明材料上に設けられた半透明ディフューザ層；
   を有する、光モジュール。
2. 前記導光板へ光を反射させるため、前記第１端面に設けられた第２反射体をさらに有する、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記ライトバーは、前記上面の高さ以下の位置に設けられている、請求項１に記載の光モジュール。
4. 前記発光素子の上方の前記ライトバーの背部端面に設けられた第２反射体をさらに有する、請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記導光板は反射層を備える底面を有する、請求項１に記載の光モジュール。
6. 前記導光板の前記上面に設けられたディフューザ層をさらに有する、請求項１に記載の光モジュール。
7. 一つ一つが接合する複数の光パネルを有する光モジュールであって、
   前記光パネルの各々は、
   第１端面、前記第１端面と対向する第２端面、及び光射出面として機能する上面を有する導光板、
   端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第１端面に設けられていて、かつ複数の発光素子を有するライトバー、並びに、
   前記ライトバー上方の領域へ光を反射させるため、前記第２端面上に設けられている第１反射体、
   を有し、
   前記ライトバーは前記導光板の底部の溝に埋め込まれており、
   前記ライトバーは：
   前記発光素子の発光面を封止する弾性透明材料；及び、
   前記弾性透明材料上に設けられた半透明ディフューザ層；
   を有する、光モジュール。
8. 前記第１反射体は前記ライトバーの下側領域に設けられている、請求項７に記載の光モジュール。
9. 前記導光板へ光を反射させるため、前記第１端面に設けられた第２反射体をさらに有する、請求項７に記載の光モジュール。
10. 前記ライトバーは、前記上面の高さ以下の位置に設けられている、請求項７に記載の光モジュール。
11. 第１端面、前記第１端面と対向する第２端面、光射出面として機能する上面、及び底面を有する導光板、
    一の端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第１端面に設けられていて、かつ複数の第１発光素子を有する第１ライトバー、並びに、
    他の端部光源からの光を前記導光板へ供するため、前記第２端面に設けられていて、かつ複数の第２発光素子を有する第２ライトバー、
    を有し、
    前記第１ライトバー及び前記第２ライトバーは前記導光板の底部の溝に埋め込まれており、
    前記第１ライトバー及び前記第２ライトバーは：
    前記発光素子の発光面を封止する弾性透明材料；及び、
    前記弾性透明材料上に設けられた半透明ディフューザ層；
    を有する、光モジュール。
12. 前記底面に設けられていて、前記第１端面へ向かうように光を放出する第１組の発光素子；及び、
    前記底面に設けられていて、前記第２端面へ向かうように光を放出する第２組の発光素子；
    をさらに有する請求項１１に記載の光モジュールであって、
    前記第１組の発光素子と前記第２組の発光素子は、前記導光板の中間線領域に設けられ、かつ前記導光板の高さよりも低い、
    光モジュール。
13. 前記第１組の発光素子と前記第２組の発光素子は交互に設けられている、請求項１２に記載の光モジュール。
14. 前記第１ライトバー及び前記第２ライトバーの高さは前記導光板以下だが、前記端部光源の高さは前記導光板よりも低い、請求項１１に記載の光モジュール。

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