JP7178424B2 - 導光板、バックライトモジュール及び表示装置 - Google Patents

導光板、バックライトモジュール及び表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、導光素子及びその応用に関し、特に、導光板、バックライトモジュール及び表示装置に関する。
導光板は、光入射面と、光出射面と、反射面と、を有する。光源から供給された光は、導光板の光入射面を介して導光板に入り、再び導光板の光出射面から出射される。導光板の内部を通過する光源をより均一に混合させるように、通常、導光板の光出射面又は反射面に微細構造が設けられている。
図１Ａ及び図１Ｂを同時に参照すると、図１Ａは、米国特許番号ＵＳ ２０１５／０３４６４１４に開示された微細構造の模式図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す微細構造を製作する金型加工方式の模式図である。図１Ａの微細構造６００は、主に、第１光学面６１０と、第２光学面６２０と、側部６３０と、を含む。このような微細構造６００の設計により、導光板から出射された後の光の出光角度及び光指向性を変更することができ、導光板の出光効率及び外観の均一性を向上させることができるが、このような微細構造６００には依然として以下の問題がある。
図１Ｂに示すように、金型Ｍ１の加工過程では、製作された微細構造６００の側部６３０に傾斜構造が形成されるように、刃具Ｋ１が下方向に切削して出てくる経路は傾斜を維持する必要があるので、光が微細構造６００に入射する際に、側部６３０から漏れやすくなる。また、微細構造６００の第１光学面６１０又は第２光学面６２０の傾斜角度が異なる場合、加工された側部６３０の傾斜及び表面積も異なるので、微細構造６００の全体的な出光効果が把握し難くなる。また、このような加工形態加工時間も長い。
そこで、本発明は、導光板の微細構造の設計に光漏れの問題がなく、光の利用効率を高めることができる導光板を提供することを目的とする。
本発明の上記の目的によれば、導光板が提案される。導光板は、本体と、複数のストリップ状構造と、複数の調光構造と、を含む。本体は、光入射面と、光入射面に接続されている光学面と、を含む。ストリップ状構造は、光学面上に設けられている。調光構造は、ストリップ状構造の間に設置されている。ここで、各調光構造は、第１光作用面と、第１光作用面に接続されている第２光作用面と、を含む。ここで、第１光作用面は、光入射面に向けられ、第２光作用面は、本体における光入射面に対向する側に向けられ、第１光作用面と第２光作用面とは傾斜方向が異なる傾斜面であって、非対称状に形成され、第１光作用面は光学面に対して第１夾角を有し、第２光作用面は光学面に対して第２夾角を有する。第１夾角と第２夾角とは、いずれも鋭角である。
本発明の実施例によれば、上記の各調光構造における第１光作用面と第２光作用面との側辺は、それぞれ隣接するストリップ状構造の表面に接続されている。
本発明の実施例によれば、上記の各ストリップ状構造の延在方向は、光入射面の延在方向に対して垂直である。
本発明の実施例によれば、上記の本体は、光入射面に対向する逆光入射面を有する。各ストリップ状構造は、一端が光入射面に接続され、他端が逆光入射面に接続されている。
本発明の実施例によれば、上記の第１夾角と第２夾角とは異なり、第１夾角は第２夾角より大きい。
本発明の実施例によれば、上記の調光構造は、ストリップ状構造に沿って連続的又は不連続的に設置されている。
本発明の実施例によれば、上記の調光構造は、ストリップ状構造に沿って設置されている。調光構造のサイズは、調光構造と光入射面との間の距離が増加するにつれて増加する。
本発明の実施例によれば、上記の調光構造は、ストリップ状構造に沿って設けられている。調光構造同士の間隔は、調光構造と光入射面との間の距離が増加するにつれて減少する。
本発明の実施例によれば、上記の各ストリップ状構造は、凸出構造又は凹陥構造である。
本発明の実施例によれば、上記の光学面は、光出射面又は反射面である。
本発明の上記の目的によれば、さらにバックライトモジュールが提案されている。このバックライトモジュールは、前述の導光板と、光源とを含む。ここで、光源は、導光板の光入射面に隣接して設けられている。
本発明の上記の目的によれば、さらに表示装置が提案されている。この表示装置は、前述の導光板と、光源と、表示パネルと、を含む。ここで、光源は、導光板の光入射面に隣接して設けられている。表示パネルは、導光板の前方に設置されている。
以上から分かるように、本発明の導光板は、ストリップ状構造の間に調光構造を設け、ストリップ状構造を直接調光構造の側部として利用することで、従来の微細構造の側部から光漏れの問題を避けることができる。調光構造の光作用面の傾斜程度の違いによって、光の反射量を増加させたり、光を導光して出光させたりすることができ、光の使用効率を向上させることができる。加工方式において、ストリップ状構造をそのまま調光構造の側部とすることにより、加工時間を短縮することができるだけでなく、光作用面の傾斜角度を正確に把握して、所望の光学効果を得ることができる。
実施例及びその利点をより完全に理解させるために、以下、図面を参照して説明する。
米国特許番号ＵＳ ２０１５／０３４６４１４に開示された微細構造の模式図である。 図１Ａに示す微細構造を製作する金型加工方式の模式図である。 本発明の第１実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図を示す。 本発明の第１実施形態に係る導光板の構造模式図を示す。 本発明の第２実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図を示す。 本発明の第２実施形態に係る導光板の構造模式図を示す。 本発明の第３の実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図を示す。 本発明の第４の実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図を示す。 本発明の実施形態に係る表示装置の装置模式図を示す。
図２Ａ及び図２Ｂを同時に参照すると、図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ本発明の第１実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図及び導光板の構造模式図を示す。本実施形態のバックライトモジュール１００は、主に、光源１１０及び導光板１２０を含む。導光板１２０は、本体１２１と、複数のストリップ状構造１２２と、複数の調光構造１２３と、を有する。本体１２１は、光入射面１２１ａ及び光学面（例えば、反射面１２１ｂ、光出射面１２１ｃ及び逆光入射面１２１ｄ）を有する。ここで、光入射面１２１ａと逆光入射面１２１ｄとは対向し、反射面１２１ｂ及び光出射面１２１ｃは、それぞれ光入射面１２１ａにおける対向する両側に接続されている。光源１１０は、導光板１２０の光入射面１２１ａに隣接して設けられ、導光板１２０に光を供給するのに用いられる。
引き続き図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、本実施例において、ストリップ状構造１２２は、反射面１２１ｂ上に設けられ、ストリップ状構造１２２の延在方向は、光入射面１２１ａの延在方向に対して垂直であり、ストリップ状構造１２２は、光入射面１２１ａから逆光入射面１２１ｄまで延在している。即ち、ストリップ状構造１２２は、一端が光入射面１２１ａに接続され、他端が逆光入射面１２１ｄに接続されている。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、調光構造１２３は、ストリップ状構造１２２の間に設けられている。本実施例において、ストリップ状構造１２２と調光構造１２３とはいずれも凸出構造である。調光構造１２３は、第１光作用面１２３ａ及び第２光作用面１２３ｂを有し、第２光作用面１２３ｂは、第１光作用面１２３ａに接続され、各調光構造１２３における第１光作用面１２３ａと第２光作用面１２３ｂとの側辺は、それぞれ隣接するストリップ状構造１２２の表面に接続されている。ここで、第１光作用面１２３ａと第２光作用面１２３ｂとは、傾斜方向が異なる傾斜面であって、非対称状に形成されている。第１光作用面１２３ａは、光入射面１２１ａに向けられ、反射面１２１ｂに対して傾斜し、第１光作用面１２３ａは、反射面１２１ｂに対して第１夾角α１を有する。第２光作用面１２３ｂは、逆光入射面１２１ｄに向けられ、反射面１２１ｂに対して傾斜し、第２光作用面１２３ｂは、反射面１２１ｂに対して第２夾角β１を有している。ここで、第１夾角α１と第２夾角β１とは、いずれも鋭角である。いくつかの実施例において，第１夾角α１は、第２夾角β１と異なる。即ち、側面から見ると、調光構造１２３は非対称三角形である（図２Ａに示すとおりである）。本実施例において、第１夾角α１は、第２夾角β１より大きい。これにより、光源１１０から出射された大部分の光は、光入射面１２１ａから導光板１２０に入射した後第２光作用面１２３ｂに向かい、第２光作用面１２３ｂで反射される。即ち、第２光作用面１２３ｂは、直接受光面であり、構造設計上、第２光作用面１２３ｂの面積を第１光作用面１２３ａの面積より大きくして、光の反射量を増加させることで、光の利用効率を向上させる。また、各調光構造１２３の側辺がそれぞれ隣接するストリップ状構造１２２の表面に接続されているため、ストリップ状構造１２２をそのまま調光構造１２３の側部とすることができ、従来の微細構造の側部から光漏れの問題を避けることができる。
なお、前述の実施例のストリップ状構造と調光構造とがいずれも凸出構造であることは例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。他の実施例において、導光板は異なる形態で設計されてもよい。図３Ａ及び図３Ｂを同時に参照すると，それぞれ本発明の第２実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図及び導光板の構造模式図を示す。図３Ａに示すように、本実施形態のバックライトモジュール２００は、光源１１０及び導光板２２０を含む。本実施形態の導光板２２０は、本体２２１と、複数のストリップ状構造２２２と、複数の調光構造２２３と、を含む。同様に、本体２２１は、光入射面２２１ａと、反射面２２１ｂと、光出射面２２１ｃと、逆光入射面２２１ｄと、を有する。
引き続き図３Ｂを参照すると、ストリップ状構造２２２は、反射面２２１ｂ上に設けられている。本実施例において、調光構造２２３は、ストリップ状構造２２２の間に設けられ、ストリップ状構造２２２と調光構造２２３はいずれも凹陥構造である。本実施例の調光構造２２３の設計方式は、前述の調光構造１２３の設計方式と同様であって、第１光作用面２２３ａ及び第２光作用面２２３ｂを含み、第１光作用面２２３ａが光入射面２２１ａを向き、第２光作用面２２３ｂが逆光入射面２２１ｄを向いている。第１光作用面２２３ａ及び第２光作用面２２３ｂは、傾斜方向が異なる傾斜面であって、非対称状に形成されている。即ち、第１光作用面２２３ａ及び第２光作用面２２３ｂは、反射面２２１ｂに対して異なる角度で傾斜しており、直接受光する第２光作用面２２３ｂの面積を第１光作用面２２３ａの面積よりも大きく設計して、光の反射量を増加させ、ひいては光の利用効率を向上させることができる。また、同様に、本実施例の調光構造２２３の側辺はそれぞれ隣接するストリップ状構造２２２の表面に接続されているため、ストリップ状構造２２２をそのまま調光構造２２３の側部とすることができ、従来の微細構造の側部から光漏れの問題を避けることができる。また、調光構造２２３は、凹陥構造であるため、その先端がストリップ状構造２２２の内側に位置し、これによって、導光板２２０の下方の反射シートとの接触面積を減少させ、吸着現象の発生を避けることができる。また、光が導光板２２０の内部で進行する過程で、調光構造２２３の曲がり角で干渉されず、直接受光する第２光作用面２２３ｂの作用可能範囲が大きくなり、導光板２２０の全体的な輝度の向上に有利である。
前述の実施例において、調光構造のサイズは同じで、かつ、非連続的に設置されているが、これは本発明を限定するものではない。他の実施例において、調光構造のサイズは、光入射面との距離に応じて設計されてもよい。図４を参照すると、図４は、本発明の第３実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図を示す。本実施形態のバックライトモジュール３００の構造は、図２Ａに示すバックライトモジュール１００の構造とほぼ同じであり、差異とは、バックライトモジュール３００の導光板３２０の構造設計が異なるだけである。
引き続き図４を参照すると、導光板３２０は、本体３２１と、複数のストリップ状構造３２２と、複数の調光構造３２３と、を有する。本実施例において、ストリップ状構造体３２２は、本体３２１上に設けられている。ここで、ストリップ状構造３２２の延在方向は、本体３２１の光入射面３２１ａに対して垂直である。本実施例において、ストリップ状構造３２２は、凸状の構造であり、調光構造３２３は、ストリップ状構造３２２に沿って、ストリップ状構造３２２の間に設けられている。また、調光構造３２３の設計は、前述の調光構造１２３及び２２３の設計と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図４に示すように、本実施例において、調光構造３２３のサイズは、調光構造３２３と光入射面３２１ａとの間の距離が増加するにつれて増加する。即ち、光入射面３２１ａから離れている調光構造３２３のサイズが、光入射面３２１ａに接近している調光構造３２３のサイズより大きいため、導光板３２０の光入射面３２１ａから離れた位置の出光量を向上させ、ひいては導光板３２０全体の出光の均一度を増加させることができる。
前述の実施例において、調光構造同士の間隔は、光入射面との距離に応じて設計されてもよい。図５を参照すると、図５は、本発明の第４実施形態に係るバックライトモジュールの装置模式図を示す。本実施形態のバックライトモジュール４００の構造は、図２Ａに示すバックライトモジュール１００の構造とほぼ同じであり、差異とは、バックライトモジュール４００の導光板４２０の構造設計が異なるだけである。
引き続き図５を参照すると、導光板４２０は、本体４２１と、複数のストリップ状構造４２２と、複数の調光構造４２３と、を有する。本実施例において、ストリップ状構造４２２は、本体４２１上に設けられている。ここで、ストリップ状構造４２２の延在方向は、本体４２１の光入射面４２１ａに対して垂直である。本実施例において、ストリップ状構造４２２は、凸状の構造であり、調光構造４２３は、ストリップ状構造４２２に沿って、ストリップ状構造４２２の間に設置されている。また、調光構造４２３の設計は、前述の調光構造１２３及び２２３の設計と同様であるため、ここでは説明を省略する。
図５に示すように、本実施例において、調光構造４２３同士の間隔は、調光構造４２３と光入射面４２１ａとの間の距離が増加するにつれて減少し、ここでいう「間隔」とは、調光構造４２３同士の間の調ストリップ状構造４２２の延在方向に平行する距離を意味する。即ち、光入射面４２１ａから離れている調光構造４２３同士の間隔Ｐ２は、光入射面４２１ａに近接している調光構造４２３同士の間隔Ｐ１より小さい。光入射面４２１ａから離れている調光構造４２３を密集に配列することにより、導光板４２０の光入射面４２１ａから離れている位置における出光量を向上させ、ひいては導光板４２０全体の出光の均一度を増加させることができる。
図６を参照すると、本発明の実施形態に係る表示装置の装置模式図が示されている。本実施形態の表示装置５００は、図２Ａに示すようなバックライトモジュール１００及び表示パネル５１０を含む。図６に示すように、表示パネル５１０は、バックライトモジュール１００の導光板１２０の出光側に設けられている。表示装置５００は、導光板１２０上のストリップ状構造１２２と調光構造１２３の設計により、同様に、光源１１０から供給された光が導光板１２０に入った後の使用効率を増加させることができるため、ここでは説明を省略する。なお、本願の実施例は、図２Ａに示すバックライトモジュール１００を表示装置５００に適用した例示的なものであり、本発明を限定するものではない。前述の他の実施例の導光板（例えば、導光板２２０）又は他の実施例のバックライトモジュール（例えば、バックライトモジュール３００又は４００）は、いずれも表示装置に適用されて、同様の効果を奏することができる。
本発明の上記実施形態から分かるように、本発明の導光板は、ストリップ状構造の間に調光構造を設け、ストリップ状構造を直接調光構造の側部として利用することで、従来の微細構造の側部から光漏れの問題を避けることができる。調光構造の光作用面の傾斜程度の違いによって、光の反射量を増加させたり、光を導光して出光させたりすることができ、光の使用効率を向上させることができる。加工方式において、ストリップ状構造をそのまま調光構造の側部とすることで、加工時間を短縮することができるだけでなく、光作用面の傾斜角度を正確に把握して、所望の光学効果を得ることができる。
上記のように、本発明の実施例を開示したが、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の要旨及び範囲から逸脱しない範囲内で、変更及び修正が可能であるため、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲を基準とすべきである。
１００．．．バックライトモジュール
１１０．．．光源
１２０．．．導光板
１２１．．．本体
１２１ａ．．．光入射面
１２１ｂ．．．反射面
１２１ｃ．．．光出射面
１２１ｄ．．．逆光入射面
１２２．．．ストリップ状構造
１２３．．．調光構造
１２３ａ．．．第１光作用面
１２３ｂ．．．第２光作用面
２００．．．バックライトモジュール
２２０．．．導光板
２２１．．．本体
２２１ａ．．．光入射面
２２１ｂ．．．反射面
２２１ｃ．．．光出射面
２２１ｄ．．．逆光入射面
２２２．．．ストリップ状構造
２２３．．．調光構造
２２３ａ．．．第１光作用面
２２３ｂ．．．第２光作用面
３００．．．バックライトモジュール
３２０．．．導光板
３２１．．．本体
３２１ａ．．．光入射面
３２２．．．ストリップ状構造
３２３．．．調光構造
４００．．．バックライトモジュール
４２０．．．導光板
４２１．．．本体
４２１ａ．．．光入射面
４２２．．．ストリップ状構造
４２３．．．調光構造
５００．．．表示装置
５１０．．．表示パネル
６００．．．微細構造
６１０．．．第１光学面
６２０．．．第２光学面
６３０．．．側部
α１．．．第１夾角
β１．．．第２夾角
Ｋ１．．．刃具
Ｍ１．．．金型
Ｐ１．．．間隔
Ｐ２．．．間隔

Claims (7)

  1. 光入射面と前記光入射面に接続されている光学面とを備えた本体と、
    前記光学面上に設けられている複数のストリップ状構造と、
    ストリップ状構造の間に設けられ、それぞれが第１光作用面と前記第１光作用面に接続されている第２光作用面とを備えた複数の調光構造と、
    を含み、
    前記第１光作用面は、前記光入射面に向けられ、前記第２光作用面は、前記本体における前記光入射面に対向する側に向けられ、前記第１光作用面と前記第２光作用面とは、傾斜方向が異なる傾斜面であって、非対称状に形成され、前記第１光作用面は、前記光学面に対して第１夾角を有し、前記第２光作用面は、前記光学面に対して第２夾角を有し、前記第１夾角と前記第２夾角とは、いずれも鋭角であり、
    各ストリップ状構造の延在方向は、前記光入射面の延在方向に対して垂直であり、
    各調光構造は、前記光入射面の延在方向に対して垂直に配列されており、
    各調光構造の前記第１光作用面と前記第２光作用面が相互に接続されて境界線を形成し、前記境界線は、前記入光面に平行であり、
    各調光構造の前記第１光作用面と前記第２光作用面は両側辺を有し、前記側辺は、前記境界線に平行せず、隣接する前記ストリップ状構造の一面に接続されており、
    各調光構造の底部の幅は、各ストリップ状構造の延在方向に沿って、前記調光構造と前記光入射面との間の距離が増加するにつれて増加する、
    ことを特徴とする導光板。
  2. 光入射面と前記光入射面に接続されている光学面とを備えた本体と、
    前記光学面上に設けられている複数のストリップ状構造と、
    ストリップ状構造の間に設けられ、それぞれが第１光作用面と前記第１光作用面に接続されている第２光作用面とを備えた複数の調光構造と、
    を含み、
    前記第１光作用面は、前記光入射面に向けられ、前記第２光作用面は、前記本体における前記光入射面に対向する側に向けられ、前記第１光作用面と前記第２光作用面とは、傾斜方向が異なる傾斜面であって、非対称状に形成され、前記第１光作用面は、前記光学面に対して第１夾角を有し、前記第２光作用面は、前記光学面に対して第２夾角を有し、前記第１夾角と前記第２夾角とは、いずれも鋭角であり、
    各ストリップ状構造の延在方向は、前記光入射面の延在方向に対して垂直であり、
    各調光構造は、前記光入射面の延在方向に対して垂直に配列されており、
    各調光構造の前記第１光作用面と前記第２光作用面が相互に接続されて境界線を形成し、前記境界線は、前記入光面に平行であり、
    各調光構造の前記第１光作用面と前記第２光作用面は両側辺を有し、前記側辺は、前記境界線に平行せず、隣接する前記ストリップ状構造の一面に接続されており、
    前記調光構造同士の間隔は、各ストリップ状構造の延在方向に沿って、前記調光構造と前記光入射面との間の距離が増加するにつれて減少する、
    ことを特徴とする導光板。
  3. 前記第１夾角と前記第２夾角とは異なり、
    前記第１夾角は前記第２夾角より大きい、
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
  4. 前記ストリップ状構造は、円弧形状である、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導光板。
  5. 前記本体は、前記光入射面に対向する逆光入射面を有し、
    前記光学面は、光出射面又は反射面であり、前記反射面から前記光出射面に向かう方向を第１方向とし、前記第１方向に垂直で、かつ前記光入射面から前記逆光入射面に向かう方向を第２方向とし、
    各調光構造における前記第１光作用面と前記第２光作用面が相互に接続される位置と、前記光学面との間の前記第１方向に沿った距離は、前記光入射面から前記逆光入射面に向かう方向である前記第２方向において、一致するように維持される、
    ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の導光板。
  6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の導光板と、
    前記導光板の前記光入射面に隣接して設置されている光源と、
    を含むことを特徴とするバックライトモジュール。
  7. 請求項１乃至５のいずれかに記載の導光板と、
    前記導光板の前記光入射面に隣接して設置されている光源と、
    前記導光板の前方に隣接して設置されている表示パネルと、
    を含むことを特徴とする表示装置。
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