JP5529245B2 - 背光モジュール - Google Patents

Description

本発明は背光モジュールに関し、特にライトバーと発光ダイオードの設置数を少なくし、かつ公知技術による明暗不均衡の問題を克服でき、均一な背光源を表示できる背光モジュールに関する。

液晶表示装置は受動式の表示時装置に属し、自動発光の機能を持っておらず、表示パネルは新たに必要な光源を設置しなければならない。よって、液晶表示装置の背光モジュールから充分な光度の光源を出射でき、表示パネルに充分な輝度を提供できるか否かは表示装置の画面品質に影響を与える。

一般に、背光モジュールは前面照射式（Ｆｒｏｎｔ ｌｉｇｈｔ）と背光式（Ｂａｃｋ ｌｉｇｈｔ）とに分けられる。そのうち、背光モジュールはさらに側面照射式構造と、直下式構造とに分けられる。側面照射式の背光板構造を小サイズに適用したときは、手間がかからず材料も少なくて済むが、大きいサイズに適用すると、製造が難しい上、光線の不均衡問題を発生するため、新たに導光板の設置が不要な直下式構造が考案されている。
直下式構造は大きいサイズの背光モジュールに適しており、かつ光源は自然発光の光源より出射し反射板に反射された後、再び拡散板を介して均一に分散したうえ正面より出射される。よって、光照射の均一性を向上するため、光源はパネルの大きさにより、２つないし複数の灯管を設けられている。
しかし、細長い状灯管の製造が困難なほか、割れやすいことから、コストが高い水準に推移していて、反射板の設置が依然として技術のボトルネックの一つである。

そのため、市場に発光ダイオードを背光モジュールに応用する技術が公開されている。発光ダイオードは体積が小さい、電気消費が少ない、寿命が長い、反応時間が短い、耐震性に優れるなどの特性をもつことから、幅広く照明または背光光源に応用され、従来のタングステン電球、冷陰極灯管または蛍光灯管など従来の光源素子に代わって使用されている。

通常、発光ダイオードを背光モジュールに適用する場合は、複数の発光ダイオード素子を直列または並列して導電回路によって接続した後、電気回路板に結合する。これはいわゆるライトバー（ｌｉｇｈｔ ｂａｒ）である。

公知の液晶表示装置は光源をパネル体に均一に照射させるため、複数のライトバーを背板上に取り付けるかまたはライトバーの発光ダイオード数を増やすなど、光線の不足または照射の不均衡問題を対策する必要があり、全体のコストがかさんでいる。
このほか、図１に示すように、発光ダイオードの光源は指向性を有し、光源の照射方向及び角度が限られている。よって、表示パネルにおいて、背光モジュール上のＬＥＤ設置位置が良くないまたは数量の不足により、どうしても暗部区域９０が発生する。
しかし、ライトバーに取り付ける発光ダイオードの数を増やし、またはライトバーの背板上の位置調整だけでこの問題の解決を図る方法は、発光ダイオードの発光効率を低下させるばかりでなく、かえて背光モジュール及び液晶表示装置全体の重量、体積ならびコストの増加になりかねない。

よって、需要の観点から、表示パネルに均一な背光光源を有し、かつ発光ダイオード（ＬＥＤ）の使用量ならび全体のコストを軽減できる背光モジュールの開発は、業界での応用が急がれている課題である。

前述の公知技術の課題において、拡散板の暗部区域の照射を増強させ、ＬＥＤ光源の出射光が拡散板を経由して表示パネルに伝送されるとき、均一な背光源を持たせて、公知技術の課題解決を図ることを本発明の目的とする。

本発明の目的に基づき、提供する背光モジュールは、背板と、拡散板とを備え、表示装置との結合に備える背光モジュールを提供する。複数のライトバーを背板に取り付けていて、かつ各ライトバー上は少なくとも一つの発光モジュールを設ける。
そのうち、各発光モジュールは正方向のＬＥＤ光源と、少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源とを有し、一対の非正方向のＬＥＤ光源は正方向のＬＥＤ光源の側辺に取り付け、正方向のＬＥＤ光源の出射光と、一対の非正方向のＬＥＤ光源の出射光とを結合して拡散板にて拡散の光形を形成し、かつ各発光モジュールより形成する拡散の光形が拡散板において、相互に接ぎあわせる分布を形成する。

本発明の一実施例において、正方向のＬＥＤ光源は第１発光面を有し、第１発光面は背板に平行して取り付けられている。非正方向のＬＥＤ光源は第２発光面を有し、第２発光面は背板とは非平行に取り付けられ、挟み角θを有し、かつ９０⁰≦θ＜１８０⁰の関係式（式１）を形成する。そのうち、正方向のＬＥＤ光源と一対の非正方向のＬＥＤ光源が光学レンズによって一体にパッケージしていて、正方向のＬＥＤ光源と、一対の非正方向のＬＥＤ光源の出射光は光学の二次屈折によって、拡散の光形を形成される。

本発明のもう一つの実施例において、正方向のＬＥＤ光源の出射光が光学レンズによって屈折された後、一対の非正方向のＬＥＤ光源の出射光と結合して、拡散板上にて拡散の光形を形成する。

このほか、拡散の光形は例えば丸形の光形、楕円形の光形または矩形の光形である。

一つの好ましい実施例において、表示パネルのサイズが３２インチまたは３９インチのとき、ライトバーの数は２〜３本、表示パネルのサイズが４２インチまたは４６インチのとき、ライトバーの数は３〜４本、さらに表示パネルのサイズが５０インチまたは５５インチのとき、ライトバーの数は４〜５本を設ける。

前述のとおり、本発明において、背光モジュールに取り付けられる正方向のＬＥＤ光源と、少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源を光学レンズによって一体にパッケージすれば、出射光を光学の二次屈折によって２種類の光形を形成することができ、公知技術の背光モジュールによる明暗の不均衡問題を解決することができる。
または少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源を光学レンズの屈折によって、拡散板にて第２の光形を形成して、第１の光形の光強度を増強できるほか、さらに多種の光形と光学レンズとを合わせた設計により光源の指向を改変し、公知技術の背光モジュールによる明暗の不均衡問題を克服することができる。
よって、本発明の背光モジュールは非正方向のＬＥＤ光源の設計によって、ライトバーの設置数を軽減でき、背光モジュール及び液晶表示装置全体の重量、体積ならびコストを軽減することができる。

以上説明のとおり、本発明による発光モジュールは、以下に示す一つまたは複数の長所を有する。

イ、本発明の背光モジュールによる少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源は、異なる配列方式を設計することによって、ライトバーと発光ダイオードの設置数を軽減でき、背光モジュールと表示装置全体の重量、体積ならびコストを軽減できる。

ロ、本発明の背光モジュールによる正方向のＬＥＤ光源と、少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源は、光学レンズによって一体にパッケージするか、または単独に正方向のＬＥＤ光源にパッケージすれば、正方向のＬＥＤ光源の出射光と、非正方向のＬＥＤ光源とを結合し、拡散板にて拡散の光形を形成して、公知技術による背光モジュールの明暗の不均衡問題を増強できる。

ハ、本発明の背光モジュールは、光学レンズによって光源の指向を改変し、公知技術による背光モジュールの明暗の不均衡問題を克服することができる。

公知技術の背光モジュールの態様図である。 本発明による背光モジュール実施例１の態様図である。 本発明による背光モジュール実施例１の断面態様図である。 本発明による背光モジュール実施例２の態様図である。 本発明による背光モジュール実施例２の断面態様図である。 本発明による背光モジュール実施例３の態様図である。 本発明による背光モジュール実施例３の断面態様図である。

以下、関連図面に基づいて、本発明の背光モジュールの実施例を説明する。理解しやすいため、以下の実施例のうち、同じ素子に同じ符号を割りつけている。

本発明の背光モジュールは表示パネルに結合し、表示パネルに必要な表示光源を提供でき、かつ均一な背光光源を表示できる。

図２Ａと２Ｂの、本発明による背光モジュール実施例１の態様図と、本発明による背光モジュール実施例１の断面態様図とを合わせて参照する。
図２Ａに示すように、背光モジュール１は背板１１と、拡散板１３と、複数のライトバー１２とを備え、ライトバー１２は背板１１に設けられ、表示パネルとの結合に提供する。３２インチまたは３９インチの表示パネルの場合、ライトバー１２を２〜３本を設けることが好ましい。
本発明の技術特徴のさらなる理解を図るため、本実施例において、２本のライトバー１２を背板１１に設置することを例示しているが、ライトバー１２の数はこの限りでない。各ライトバー１２にてアレイ方式配列の複数の発光モジュール１２１を設けられている。そのうち、発光モジュール１２１は正方向のＬＥＤ光源１２１１と、少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源１２１２とを有し、かつ一対の非正方向のＬＥＤ光源１２１２は正方向のＬＥＤ光源１２１１の側辺に設けられている。
本実施例において、各発光モジュール１２１は正方向のＬＥＤ光源１２１１と、一対の非正方向のＬＥＤ光源１２１２から構成し、配列は図２Ａに示された方式によっても良い。そのうち、正方向のＬＥＤ光源１２１１は封入ゲル１２１１ａの封入によって、一対の非正方向のＬＥＤ光源の出射光は光学の二次屈折により、拡散板１３にて、拡散の光形Ａを形成される。
発光モジュール１２１の出射光が拡散板１３にて拡散の光形Ａを形成したとき、各拡散の光形Ａは拡散板１３上に相互に接ぎあわせの分布を形成すると共に、光学設計により拡散の光形Ａを設計し、均一な照射光源を形成することができる。
本発明の技術特徴の理解を図るため、実施例１において、拡散の光形Ａは楕円形の光形を例示しているが、実務応用のときは、異なる正方向のＬＥＤ光源１２１１と非正方向のＬＥＤ光源１２１２とを選択して、丸形の光形、楕円形の光形、矩形の光形またはその組み合わせの光形を形成することができる。

このほか、図２Ｂを参照する。特に説明したいことは、本発明の発光モジュール１２１において、正方向のＬＥＤ光源１２１１は第１発光面１２１１１を有し、かつ第１発光面１２１１１は背板１１に対して平行に設けられている点である。非正方向のＬＥＤ光源１２１２は第２発光面１２１２１を有し、かつ第２発光面１２１２１は背板１１に対して、非平行設置していて、かつ挟み角θを有する。本実施例において、挟み角θは９０⁰である。

図３Ａと３Ｂの、本発明による背光モジュール実施例２の態様図と、本発明による背光モジュール実施例３の断面態様図を参照する。
本実施例において、背光モジュール２は背板２１にて３本のライトバー２２を設置しているが、４２インチまたは４６インチの表示パネルに適用される場合は、３〜４本のライトバー２２を設置することが好ましい。

図示のとおり、背光モジュール２は背板２１と、拡散板２３と３本のライトバー２２と、を含み、ライトバー２２は背板２１上に設けられ、かつ背板２１と拡散板２３との距離に従い、各ライトバー２２間の距離を調整できる。ライトバー２２にて複数のアレイ配列方式の発光モジュール２２１を設けている。

そのうち、本実施例の背板２１は正方向のＬＥＤ光源２２１１と、一対の非正方向のＬＥＤ光源２２１２とを設けられている。特に注意したいことは、正方向のＬＥＤ光源２２１１は第１発光面２２１１１を有し、かつ第１発光面２２１１１は背板２１に平行して取り付けられている点である。一対の非正方向のＬＥＤ光源２２１２は第２発光面２２１２１を有し、第２発光面２２１２１は背板２１とは非平行に取り付けられ、挟み角θを有し、かつ９０⁰≦θ＜１８０⁰の関係式を形成する。これにより、様々なサイズの表示パネルに対応する場合でも、異なるθの角度を調節すれば、最適、かつ均一な照射効果を達成できる。

さらに、発光モジュール２２において、正方向のＬＥＤ光源２２１１は封入ゲル２２１１ａと光学レンズ２２０によってパッケージしており、出射光は光学の一次屈折と二次屈折された後、非正方向のＬＥＤ光源２２１２の光線とを合わせて拡散板２３にて、拡散の光形Ｂを形成する。拡散の光形Ｂの光形は、使用者が設置するＬＥＤによって制限することができる。
一例として、光形は例えば丸形の光形、楕円形の光形、矩形の光形またはその組み合わせの光形を形成することができる。当然、本発明は例えば、単独に非正方向のＬＥＤ光源２２１２上にレンズを覆い被せて、照射の光形と位置を調整することもできる。

よって、公知技術による背光モジュールが拡散板に照射されるときに形成する明暗の不均衡問題について、本発明の背光モジュール２は拡散板２３の暗部区域の光強度を増強することができる。さらに言うと、背光モジュール２は背板２１と拡散板２３との間の距離に従い、ライトバー２２の位置及び第２発光面２２１２１の傾斜挟み角を調節することによって、背光モジュール２の出射光を均一に表示パネルに伝送することができる。

同時に、本発明は設計される表示パネルの大きさに従い、背板２１中央部の発光モジュールの態様を置き換えることができる。

図４Ａと４Ｂの、本発明による背光モジュール実施例３の態様図と、本発明による背光モジュール実施例３の断面態様図を参照する。
本発明の背光モジュール３は背板３１と、拡散板３３と、複数のライトバー３２と、を備える。本実施例において、２本のライトバー３２を例示しているが、２本のライトバー３２に限られない。さらに、拡散板３３と、背板３１との距離に基づき、ライトバー３２が背板３１上の位置を調節することができる。

このうち、ライトバー３２は背板３１に設けられ、ライトバー３２は発光モジュール３２１を設けられている。発光モジュール３２１は正方向のＬＥＤ光源３３１１と２対の非正方向のＬＥＤ光源３３１２と、を有し、非正方向のＬＥＤ光源３３１２はそれぞれの正方向のＬＥＤ光源３３１１の両側に設けていて、かつ正方向のＬＥＤ光源３３１１と、非正方向のＬＥＤ光源３３１２とを隣接して設ける。図示のとおり、正方向のＬＥＤ光源３３１１は封入ゲル３２１１ａと、光学レンズ３２０によってパッケージされることで、正方向のＬＥＤ光源３３１１が光学の二次屈折を経て、非正方向のＬＥＤ光源３３１２の出射光と結合する。

よって、発光モジュール３２１において、正方向のＬＥＤ光源３３１１の出射光が非正方向のＬＥＤ光源３３１２の出射光とを結合して、拡散板３３にて拡散の光形Ｃが形成される。

図４Ｂに示すように、発光モジュール３２１において、非正方向のＬＥＤ光源３３１２の第２発光面３２１２１は背板３１に対して挟み角θを有し、かつ挟み角θは関係式９０⁰≦θ＜１８０⁰を満足することができる。これにより、様々なサイズの表示パネルに対応する場合は、異なるθの角度を調節することによって、最適、かつ均一な照射効果を達成できる。

前述の実施例１と、実施例２と、実施例３において、異なるＬＥＤを正方向のＬＥＤ光源と非正方向のＬＥＤ光源に選択し、正方向のＬＥＤ光源と、非正方向のＬＥＤ光源が出射する第１の光形と、第２の光形とも丸形の光形、楕円形の光形または矩形の光形を形成することができる。

一つの好ましい実施例において、それぞれ表示パネルのサイズが３２インチまたは３９インチのとき、ライトバーの数は２〜３本、表示パネルのサイズが４２インチまたは４６インチのとき、ライトバーの数は３〜４本、さらに表示パネルのサイズが５０インチまたは５５インチのとき、ライトバーの数は４〜５本を設ける。

９０ 暗部区域
１、２、３ 背光モジュール
１１、２１、３１ 背板
１２、２２、３２ ライトバー
１２１、２２１、３２１ 発光モジュール
１２１１、２２１１、３３１１ 正方向のＬＥＤ光源
１２１２、２２１２、３３１２ 非正方向のＬＥＤ光源
１２１１ａ、２２１１ａ、３２１１ａ 封入ゲル
１２０、２２０、３２０ 光学レンズ
１３、２３、３３ 拡散板
Ａ、Ｂ、Ｃ 拡散の光形
１２１１１、２２１１１、３２１１１ 第１発光面
１２１２１、２２１２１、３２１２１ 第２発光面
θ 挟み角

Claims (6)

1. 背板と、複数のライトバーと、拡散板とを備え、
   前記複数のライトバーは前記背板に取り付けられ、かつ前記複数のライトバーの各々は少なくとも一つの発光モジュールを設けられ、各発光モジュールは正方向のＬＥＤ光源と、少なくとも一対の非正方向のＬＥＤ光源とを有し、前記正方向のＬＥＤ光源は第１発光面を有し、かつ前記第１発光面は前記背板に平行して取り付けられ、前記一対の非正方向のＬＥＤ光源はそれぞれ第２発光面を有し、前記第２発光面は前記背板とは非平行に取り付けられ、かつ前記一対の非正方向のＬＥＤ光源は前記正方向のＬＥＤ光源の側辺に設けられ、前記正方向のＬＥＤ光源の出射光が前記一対の非正方向のＬＥＤ光源の各々の出射光と結合して、前記拡散板にて拡散の光形を形成し、かつ各前記発光モジュールより形成する拡散の光形は前記拡散板にて相互に接ぎあわせる分布を形成し、
   前記第２発光面と前記背板の間に挟み角θを有し、かつ前記挟み角θは関係式９０⁰≦θ＜１８０⁰（式１）を満たし、
   前記正方向のＬＥＤ光源と、前記一対の非正方向のＬＥＤ光源とを光学レンズによって一体にパッケージしていて、前記正方向のＬＥＤ光源と、前記一対の非正方向のＬＥＤ光源の出射光は光学の二次屈折によって、前記拡散の光形を形成することを特徴とする、
   表示パネルとの結合に提供する背光モジュール。
2. 前記正方向のＬＥＤ光源の出射光が前記光学レンズによって屈折された後、前記一対の非正方向のＬＥＤ光源の出射光と結合して、前記拡散板上にて前記拡散の光形を形成することを特徴とする、請求項１記載の背光モジュール。
3. 前記拡散の光形は丸形の光形、楕円形の光形または矩形の光形を形成することを特徴とする、請求項１記載の背光モジュール。
4. 前記表示パネルの寸法は３２インチまたは３９のとき、前記ライトバーの数は２〜３本を設けることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の背光モジュール。
5. 前記表示パネルの寸法は４２インチまたは４６のとき、前記ライトバーの数は３〜４本を設けることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の背光モジュール。
6. 前記表示パネルの寸法は５０インチまたは５５のとき、前記ライトバーの数は４〜５本を設けることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の背光モジュール。

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