JP7202711B2

JP7202711B2 - 導光板及び該導光板を用いたバックライトモジュール

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Publication number: JP7202711B2
Application number: JP2021084000A
Authority: JP
Inventors: 南宏郭; 力仁許; 宗憲呉; 蛹城周
Original assignee: Optivision Technology Inc
Current assignee: Optivision Technology Inc
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-05-18
Publication date: 2023-01-12
Anticipated expiration: 2041-05-18
Also published as: JP2022111018A; TW202229946A; TWI783349B; US11360257B1

Description

本発明は、導光板及び該導光板を用いたバックライトモジュールに関し、特に、吸着現象が発生しにくい導光板及び該導光板を用いたバックライトモジュールに関する。

例えば液晶パネルに用いられるバックライトモジュールは、側面に配置される光源からの光が正面から射出されるよう、光の進行方向を変更する手段として、導光板が用いられている。このような従来のバックライトモジュールとしては、例えば特許文献１に記載されるものが挙げられる。

図１に示されるように、該従来のバックライトモジュールは、第１の導光ユニット４（導光板）と第２の導光ユニット５（拡散板）とを用いて、光源６からの光Ｌの進行方向を、図中の上方に向けて射出させるように変更する。

そして図示のように、この従来のバックライトモジュールでは、主に第１の導光ユニット４の表面に形成された複数のマイクロ構造４１と、第２の導光ユニット５に形成された第１の導光ユニット４に突起するプリズム突起５１とを用いて、光の進行方向を変更すると共に面光源を実現している。

台湾特許第Ｉ６６４４７７号明細書

しかしながら、上記のような従来のバックライトモジュールには、第１の導光ユニット４と第２の導光ユニット５との間に発生する吸着現象により、出力する光の品質が下がる問題点がある。

よって、本発明は上記問題点に鑑みて、吸着現象が発生しにくい導光板及び該導光板を用いたバックライトモジュールの提供を目的とする。

上記問題点に鑑みて、本発明は、所定のＸ軸方向及び該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向において延伸する光反射面と、前記Ｙ軸方向に沿って延伸し、且つ、前記光反射面に直交するように接する光進入面と、前記光進入面に直交するように接し、且つ前記光反射面に略平行して前記光反射面と間を開けて配置されている光射出面と、を有するように、光がその内部を通過できる透明材料により略板状に形成された導光板であって、前記光射出面には、いずれも前記Ｘ軸方向に沿って延伸し、且つ、前記Ｙ軸方向に沿って間隔を置かずに並列するように配置される複数のプリズム状の突起部が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向へ突起するように形成されており、前記複数のプリズム状の突起部は、いずれも前記Ｚ軸方向に突起する先端は、前記Ｙ軸方向と前記Ｚ軸方向における断面が円弧状になるように形成されており、そして前記複数のプリズム状の突起部は、第１の突起部と第２の突起部との２種類に分けられ、前記第２の突起部の前記Ｚ軸方向における高さは、前記第１の突起部の前記Ｚ軸方向における高さの２０％～９０％の範囲内にあり、また、前記第１の突起部の数量は前記第２の突起部の数量より少なく、更に、前記光反射面には、光の進行方向を案内する複数のマイクロ導光構造が形成されていることを特徴とする導光板を提供する。

また、本発明は、上記導光板を用いた第１の導光ユニットと、略板状に形成されて前記第１の導光ユニットと略平行するように前記第１の導光ユニットの前記光射出面が面する側に配置される第２の導光ユニットと、前記第１の導光ユニットの前記光進入面に向かって光を射出する発光ユニットと、を備えたバックライトモジュールであって、前記第２の導光ユニットは、いずれも前記Ｙ軸方向に延伸すると共に、前記第１の導光ユニットの前記光射出面に向かって突起するプリズム状に形成され、且つ、前記Ｘ軸方向に沿って並列するように配置されている複数の第３の突起部を有するように構成されていることを特徴とするバックライトモジュールをも提供する。

本発明に係る導光板は、光射出面に、いずれも前記Ｘ軸方向に沿って延伸し、且つ、前記Ｙ軸方向に沿って間隔を置かずに並列するように配置される複数のプリズム状の突起部が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向へ突起するように形成されており、そして前記複数のプリズム状の突起部は、いずれも前記Ｚ軸方向に突起する先端が、前記Ｙ軸方向と前記Ｚ軸方向における断面が円弧状になるように形成されており、更に、前記複数のプリズム状の突起部は、第１の突起部と第２の突起部との２種類に分けられ、前記第２の突起部の前記Ｚ軸方向における高さは、前記第１の突起部の前記Ｚ軸方向における高さの２０％～９０％の範囲内にあり、また、前記第１の突起部の数量は前記第２の突起部の数量より少なく、更に、前記光反射面には、光の進行方向を案内する複数のマイクロ導光構造が形成されているので、このような導光板を用いてバックライトモジュールを構成すれば、導光板と拡散板との間での吸着現象が発生しにくく、出力する光の品質を確保できるバックライトモジュールを提供できる。

従来のバックライトモジュールの一例の構成が示される断面図である。本発明に係るバックライトモジュールの一実施形態の構成が示される斜視図である。同実施形態の断面図である。同実施形態におけるマイクロ導光構造の構成が示される一部断面図である。同実施形態の導光効果（指向性と強度）が示されるグラフである。同実施形態から第１の突起部と第２の突起部を省いた構成の導光効果（指向性と強度）が示されるグラフである。

以下は図２～図４を参照して本発明の導光板及び該導光板を用いたバックライトモジュールについてより詳細に説明する。

図２～図４に示されるように、本発明のバックライトモジュール１００は、第１の導光ユニット１と、第２の導光ユニット２と、発光ユニット３と、を備えている。

第１の導光ユニット１は、本発明の導光板の構成を採用しており、即ち、光射出面１１と、光反射面１２と、光進入面１３と、を有し、ポリカーボネート樹脂により作製された透明な略板状（厚さがμｍ単位で作製される場合では、即ち、フィルム状）の基板である。光射出面１１には、複数のプリズム状の突起部１１１、１１２が突起するように形成されている。また、光反射面１２にも、複数のマイクロ導光構造１２１が突起するように形成されている。

図示のように、光反射面１２は、所定のＸ軸方向及び該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向において延伸する略平面であり、光射出面１１は、光反射面１２に略平行して光反射面１２と間を開けて配置されている。

複数のプリズム状の突起部１１１、１１２は、いずれも前記Ｘ軸方向に沿って延伸し、且つ、前記Ｙ軸方向に沿って間隔を置かずに並列するように配置される上、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向へ突起するように形成されている。また、これらのプリズム状の突起部１１１、１１２は、いずれもＹ軸方向とＺ軸方向における断面が等辺三角形になっていると共に、Ｚ軸方向に突起する先端は、Ｙ軸方向とＺ軸方向における断面が円弧状になるように形成されている。

また、図３に示されるように、これらのプリズム状の突起部１１１、１１２は、第１の突起部１１１と第２の突起部１１２との２種類に分けられ、第２の突起部１１２のＺ軸方向における高さＨ２は、第１の突起部１１１のＺ軸方向における高さＨ１の２０％～９０％の範囲内にあるように形成されている。この実施形態において、第１の突起部１１１のＺ軸方向における高さＨ１と第２の突起部１１２のＺ軸方向における高さＨ２は、５μｍ～３０μｍの範囲内に設定されている。

また、この実施形態において、Ｙ軸方向に沿って並ばれる２つの第１の突起部１１１の間に、３つの第２の突起部１１２が介在するように構成されている。そして第１の突起部１１１の数量は、第２の突起部１１２の数量の半分以下であり、具体的な数字で表すと約３３％となる。

一方、本発明としては特に制限はなく、２つの第１の突起部１１１の間に介在する第２の突起部１１２の数は複数個でもいいし１個とすることも可能である。

また、この実施形態において、これらの第１の突起部１１１と第２の突起部１１２は、透明材料である屈折率が１.５８のアクリル樹脂により形成されている。アクリル樹脂を用いて第１の突起部１１１と第２の突起部１１２を形成することにより、ポリカーボネート樹脂により形成された基板の他の部分（即ち、光射出面１１と光反射面１２との間の部分）を保護する効果を発揮することができる。

また、この実施形態において、これらの第１の突起部１１１と第２の突起部１１２（即ち、すべてのプリズム状の突起部）の先端のＹ軸方向とＺ軸方向における断面の円弧の曲率半径が、同突起部がＺ軸方向へ突起する高さ（即ち、Ｈ１もしくはＨ２）の４％～３２％の範囲内にあるように構成されている。

光反射面１２に形成される複数のマイクロ導光構造１２１は、この実施形態ではいずれもＹ軸方向に沿って延伸すると共に、Ｚ軸方向へ突起するプリズム状に形成され、且つ、Ｘ軸方向に沿って互いに間を開けて並べられている。

図４に示されているように、プリズム状に形成されるマイクロ導光構造１２１は、いずれも光進入面１３側に臨む第１の斜面１２３と、該第１の斜面１２３の反対側にある第２の斜面１２４とを有し、Ｚ軸方向と直交する平面と第１の斜面１２３とが成す角度（ａ）は、Ｚ軸方向と直交する平面と第２の斜面１２４とが成す角度（ｂ）より大である。具体的な数字で表すとＺ軸方向と直交する平面と第１の斜面１２３とが成す角度（ａ）は、２０°～５０°の範囲内にあり、そしてＺ軸方向と直交する平面と第２の斜面１２３とが成す角度（ｂ）は、１.０°～３.０°の範囲内にある。また、マイクロ導光構造１２１の光反射面１２から突起するＺ軸方向における高さは、１～５μｍの範囲内にある。

本発明では、光反射面１２に複数のマイクロ導光構造１２１が形成されることにより、光進入面１３からの光を反射し、且つ、光の進行方向をより理想的な角度に調整して光射出面１１に向かわせることが可能である。

光進入面１３は、Ｙ軸方向に沿って延伸し、且つ、両端が光射出面１１と光反射面１２とにそれぞれに直交するように接している。発光ユニット３は光進入面１３に向かって光を射出するように配置構成されるものであり、この実施形態では、発光ユニット３はＹ軸方向に沿って並べられる複数の点光源３１を有している。

第２の導光ユニット２は、略板状に形成されて第１の導光ユニット１と略平行するように第１の導光ユニット１の光射出面１１が面する側に配置される。

そして第２の導光ユニット２は、並列するように形成された複数の第３の突起部２１を有するように構成されている。この複数の第３の突起部２１は、いずれもＹ軸方向に延伸すると共に、第１の導光ユニット１の光射出面１１に向かって突起するプリズム状に形成され、且つ、Ｘ軸方向に沿って並べられている。

この実施形態において、第２の導光ユニット２において並列するように形成される複数の第３の突起部２１が第１の導光ユニット１の光射出面１１に形成されている各第２の突起部１１２と距離を開けて配置されているので、第１の導光ユニット１と第２の導光ユニット２との間での吸着現象の発生を防止して第２の導光ユニット２から最終的に出力される光の品質を確保できる。

即ち、光進入面１３の隣に配置される発光ユニット３の各点光源３１から射出される光は、光進入面１３から透明な導光板１の中に入り、光反射面１２に形成される各マイクロ導光構造１２１により光射出面１１側へ反射されるので、バックライトモジュール１００の輝度が増すことができる。そして光射出面１１に到達した光は第１の突起部１１１と第２の突起部１１２とにより集束され、第２の導光ユニット２に形成された各第３の突起部２１に射出され、この第３の突起部２１により更に集束されるようになる。

図５Ａは上記本発明の実施形態の導光効果（指向性と強度）が示されるグラフであり、図５Ｂは同実施形態から第１の突起部と第２の突起部とを省いた構成の導光効果（指向性と強度）が示されるグラフである。

即ち、ＷｅｓｔｂｏｒｏＰｈｏｔｏｎｉｃｓ社製のＣＯＮＯＭＥＴＥＲ（登録商標）８０を用いて本発明の実施形態の構成と同実施形態から第１の突起部と第２の突起部とを省いた構成とに対してそれぞれ測定した結果、図５Ａと図５Ｂから、第１の突起部と第２の突起部とを有する構成では、より強い指向性が示されることがわかり、即ち、側面に配置された発光ユニット３からの光が、ほとんど平行光としてＺ軸方向へ射出されることが示されている。

なお、図中では光射出面１１から出射された光の極角（Ｐｏｌａｒａｎｇｌｅ）や方位角（Ａｚｉｍｕｔｈａｎｇｌｅ）に対する強度分布が示されている。極角は緯度に対応し、方位角は経度に対応している。

以上をまとめると、第１の突起部１１１と第２の突起部１１２とを有する本発明の導光板及び該導光板を備えたバックライトモジュール１００は、発光ユニット３からの光をほとんど平行光としてＺ軸方向へ射出することができるとともに、第１の導光ユニット１と第２の導光ユニット２との間に吸着現象が発生することを防止し、第２の導光ユニット２から最終的に出力される光の品質を確保できる。また、アクリル樹脂を用いて形成された第１の突起部１１１と第２の突起部１１２により、ポリカーボネート樹脂により形成された基板の他の部分（即ち、光射出面１１と光反射面１２との間の部分）を保護する効果を発揮することができるので、ポリカーボネート樹脂が傷つけられることを防止することもできる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

本発明に係る導光板は、吸着現象が発生しにくくて出力する光の品質を確保できる導光板及び該導光板を用いたバックライトモジュールを提供できる。そのため、産業上の利用可能性がある。

１第１の導光ユニット（導光板）
１１光射出面
１１１第１の突起部
１１２第２の突起部
１２光反射面
１２１マイクロ導光構造
１２３第１の斜面
１２４第２の斜面
１３光進入面
２第２の導光ユニット
３発光ユニット
３１点光源

Claims

所定のＸ軸方向及び該Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向において延伸する光反射面と、前記Ｙ軸方向に沿って延伸し、且つ、前記光反射面に直交するように接する光進入面と、前記光進入面に直交するように接し、且つ前記光反射面に略平行して前記光反射面と間を開けて配置されている光射出面と、を有するように、光がその内部を通過できる透明材料により略板状に形成された導光板であって、
前記光射出面には、いずれも前記Ｘ軸方向に沿って延伸し、且つ、前記Ｙ軸方向に沿って間隔を置かずに並列するように配置される複数のプリズム状の突起部が前記Ｘ軸方向及び前記Ｙ軸方向に直交するＺ軸方向へ突起するように形成されており、
前記複数のプリズム状の突起部は、いずれも前記Ｚ軸方向に突起する先端が、前記Ｙ軸方向と前記Ｚ軸方向における断面が円弧状になるように形成されており、
更に、前記複数のプリズム状の突起部は、第１の突起部と第２の突起部との２種類に分けられ、前記第２の突起部の前記Ｚ軸方向における高さは、前記第１の突起部の前記Ｚ軸方向における高さの２０％～９０％の範囲内にあり、また、前記第１の突起部の数量は前記第２の突起部の数量より少なく、
更に、前記光反射面には、光の進行方向を案内する複数のマイクロ導光構造が形成されており、
すべての前記プリズム状の突起部の先端の前記Ｙ軸方向と前記Ｚ軸方向における断面の円弧の曲率半径が、同突起部が前記Ｚ軸方向へ突起する高さの４％～３２％の範囲内にあるように構成されていることを特徴とする導光板。
前記第１の突起部の数量は、前記第２の突起部の数量の半分以下であることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
前記Ｙ軸方向に沿って並べられる２つの前記第１の突起部の間に、前記第２の突起部が介在するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
すべての前記プリズム状の突起部は、前記Ｙ軸方向と前記Ｚ軸方向における断面が等辺三角形になるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
前記光反射面に形成される前記複数のマイクロ導光構造は、いずれも前記Ｙ軸方向に延伸すると共に、前記Ｚ軸方向へ突起するプリズム状に形成され、且つ、前記Ｘ軸方向に沿って互いに間を開けて並べられていることを特徴とする請求項１に記載の導光板。
プリズム状に形成される前記マイクロ導光構造は、いずれも前記光進入面側に臨む第１の斜面と、該第１の斜面の反対側にある第２の斜面とを有し、
前記Ｚ軸方向と直交する平面と前記第１の斜面とが成す角度は、前記Ｚ軸方向と直交する平面と前記第２の斜面とが成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の導光板。
各前記プリズム状の突起部は、アクリル樹脂により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
請求項１に記載の導光板である第１の導光ユニットと、
略板状に形成されて前記第１の導光ユニットと略平行するように前記第１の導光ユニットの前記光射出面が面する側に配置される第２の導光ユニットと、
前記第１の導光ユニットの前記光進入面に向かって光を射出する発光ユニットと、を備えたバックライトモジュールであって、
前記第２の導光ユニットは、いずれも前記Ｙ軸方向に延伸すると共に、前記第１の導光ユニットの前記光射出面に向かって突起するプリズム状に形成され、且つ、前記Ｘ軸方向に沿って並列するように配置されている複数の第３の突起部を有するように構成されていることを特徴とするバックライトモジュール。
前記発光ユニットは、前記Ｙ軸方向に沿って並べられる複数の点光源を有することを特徴とする請求項８に記載のバックライトモジュール。