JP2010219031A - バックライトモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光柱現象を除去し、光の均一性及び光利用効率を高めることができる小型化且つ軽薄化したバックライトモジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るバックライトモジュールは、点光源、導光板及び導光柱を備え、前記導光板が、射出面、前記射出面に対向する底面、前記射出面及び前記底面に連接する入射面、並びに、前記入射面に連接する２つの側面、を有し、前記導光柱が、前記点光源に向い合う光入射面及び前記光入射面に連接し且つ前記導光板の入射面に向い合う光射出面を有し、前記導光柱の両端は、それぞれ前記導光板の入射面の両端から突出して、前記導光板の２つの側面外へ突出する突出部を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、バックライトモジュールに関するものであって、特に極めて薄い導光板を含むバックライトモジュールに関するものである。

最近、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ，ＬＣＤ）が急速に発展し、パソコン、テレビ、移動通信及び消費者向け電子製品などの分野に広く使用されていると共に、これらの電子製品の液晶ディスプレイに対する要求も不断に高まっており、高輝度化、軽薄化、低コスト化、低消費電力化、長寿命化などが液晶ディスプレイの研究の対象となっている。

液晶自体が発光しないので、液晶表示装置にバックライトモジュールを利用する必要がある。バックライトモジュールは、光源の位置によって、直下式のバックライトモジュールとサイドライト式のバックライトモジュールの二種がある。サイドライト式バックライトは、光源を導光板の側面に設置した構成を指す。この場合、前記導光板に微構成部が設けられているので、入射光の全反射条件を満たさなくなり、該導光板から出る光が均一になり、液晶パネルの輝度が高くなる。発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ，ＬＥＤ）は、低消費電力、小型化、長寿命などの優れた点があるので、線光源である冷陰極蛍光灯管に代わり点光源としてバックライトモジュールに広く応用されている。従って、液晶表示装置の小型化が可能となる。

しかし、発光ダイオードからの光線は、より強い光学指向性を有するので、発光ダイオードを点光源として利用するバックライトは、導光板に光柱現象が生じ、光の均一度が低下するという欠点がある。光柱現象は、例えば、導光板の発光ダイオードに近い領域に柱状の光スポットが形成され、その他の領域に陰領域が形成されるというものである。液晶表示装置の軽薄化を追求するとともに、バックライトモジュールもだんだん薄くなることが要求される。現在、導光板の最も薄い厚さは、０．１ｍｍに達することができるが、サイドライト式バックライトに用いられる発光ダイオードの最も薄い厚さは、０．４ｍｍである。このように厚い発光ダイオードを薄い導光板に装着する場合、導光板に生じる光柱現象が更に明らかとなる。

従来の技術において、発光ダイオードの数量を増加することにより、導光板に生じる光柱現象を減少させることが可能であるが、一方で、バックライトモジュールのコストが増加する。なお、導光板の入射面にマイクロ凹部を設置して光柱を除去する方法は、狭い入射面を有する軽薄化した導光板に対するその改善効果は明らかでない。

本発明の目的は、前記課題を解決し、光柱現象を除去し、光の均一性及び光利用効率を高めることができる小型化且つ軽薄化したバックライトモジュールを提供することである。

前記目的を達成するため、本発明に係るバックライトモジュールは、点光源、導光板及び導光柱を備え、前記導光板が、射出面、前記射出面に対向する底面、前記射出面及び前記底面に連接する入射面、並びに、前記入射面に連接する２つの側面、を有し、前記導光柱が、前記点光源に向い合う光入射面及び前記光入射面に連接し且つ前記導光板の入射面に向い合う光射出面を有し、前記導光柱の両端は、それぞれ前記導光板の入射面の両端から突出して、前記導光板の２つの側面外へ突出する突出部を形成する。

本発明に係るバックライトモジュールは、導光板の両端より突出する突出部を有する導光柱を利用して点光源からの光線を前記導光板に導入するため、前記導光板に生じる光柱現象を効果的に減少させ、小型化且つ軽薄化したバックライトモジュールから射出する光の均一性を高めることができる。

本発明の第一実施形態に係るバックライトモジュールを示す図である。 図１に示すバックライトモジュールにおいて、導光柱の導光板から背離する光反射面の微構成部を拡大して示す図である。 本発明の第二実施形態に係るバックライトモジュールを示す図である。 本発明の第三実施形態に係るバックライトモジュールを示す図である。 本発明の第四実施形態に係るバックライトモジュールを示す図である。 図５に示すバックライトモジュールの導光板の底面の微構成部及び該微構成部を拡大して示す図である。 本発明の第五実施形態に係るバックライトモジュールを示す図である。 本発明の第六実施形態に係るバックライトモジュールを示す図である。

以下、本発明に係るバックライトモジュールを図面と実施例を参照してさらに詳しく説明する。

図１を参照すると、本発明の第一実施形態に係るバックライトモジュール１００は、導光板１０と、点光源２０と、導光柱３０と、を備える。前記導光柱３０は、前記点光源２０からの光線を前記導光板１０に導入することができる。

前記導光板１０は、長方体であって、射出面１４と、該射出面１４に対向する底面１６と、前記射出面１４及び前記底面１６に連接する入射面１２と、前記入射面１２に連接する２つの側面（図示せず）と、前記入射面１２に対向する側面（図示せず）と、を備える。

前記導光柱３０は、前記導光板１０の入射面１２に隣接して設置される。前記導光柱３０は、長方体であって、光入射面３０２と、前記光入射面３０２に直交して連接する光射出面３０４と、光反射面３２と、を備える。前記光射出面３０４は、前記導光板１０の入射面１２に向い合う。前記光射出面３０４の前記導光板１０の射出面１４に直交する方向の幅は、前記導光板１０の入射面１２の前記導光板１０の射出面１４に直交する方向の幅より大きい。

前記点光源２０は、発光ダイオードであって、前記導光柱３０の光入射面３０２に隣接して設置される。前記点光源２０の発光端面は、前記導光柱３０の光入射面３０２に向い合う。前記点光源２０の発光端面から発射する光線は、前記光入射面３０２から前記導光柱３０の内部に入射する。前記点光源２０の厚さは、前記導光板１０の厚さより大きい。前記導光板１０の厚さは、前記導光板１０の射出面１４と底面１６との間の距離と等しい。前記点光源２０の厚さは、その発光端面の前記導光板１０の射出面１４に直交する方向の幅と等しい。本実施形態において、前記点光源２０の厚さは、前記導光板１０の厚さの少なくとも二倍である。

前記導光柱３０の光反射面３２は、第一反射面３２２、第二反射面３２４及び第三反射面３２６を備える。前記第一反射面３２２は、前記光射出面３０４に対向し、前記第二反射面３２４は、前記光入射面３０２に対向し、前記第三反射面３２６は、前記光射出面３０４に直交して連接する前記導光柱３０の上下表面である。前記光反射面３２は、前記光入射面３０２から前記導光柱３０の内部に入射した光線を前記光射出面３０４に反射して、前記導光柱３０にさらに多い光線を前記導光板１０に導入させて、光利用効率を高める。

図２に示したように、前記導光柱３０の第一反射面３２２に微構成部３０６を分散設置することにより、前記光射出面３０４から射出する光の均一性を高めて、前記導光板１０の光柱現象を改善し、さらに前記導光板１０の射出光線の均一性を高める。微構成部３０６は、ドットパターン（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｄｏｔ）であって、導光柱の光反射面に設けられた凸部からなり、射出する光の均一性を高めるためのものである。具体的には、導光柱の光反射面上に印刷形成された例えば白色顔料からなる散乱ドットでよく、あるいは、導光柱自体を加工成型して形成された突起であってもよい。

前記導光柱３０の長手方向の長さは、前記導光板１０の長手方向の長さより大きいため、前記導光柱３０の両端は、それぞれ前記導光板１０の入射面１２の両端より突出して突出部３４を形成する。発光ダイオードからの光線は優れた光学指向性を有するので、前記導光柱３０における光入射面３０２の一端及び前記光入射面３０２に対向する他端の出光量は、前記導光柱３０の中間領域の出光量より大きいが、前記導光柱３０の両端にそれぞれ突出部３４を設置したので、前記導光柱３０の光射出面３０４における前記導光板１０の入射面１２に向い合う領域から射出する光の均一性を高め、その出光均一度は、７５％に達することができる。

図３に示したように、前記第一実施形態に係るバックライトモジュール１００に比べて、本発明の第二実施形態に係るバックライトモジュール２００は、導光板２１０の入射面２１２に複数の凹溝２０４が設置される。前記凹溝２０４の延在方向は、導光柱２３０の長手方向に平行する。前記凹溝２０４の横断面の形状は、Ｖ字状又はＵ字状であることができる。前記複数の凹溝２０４は、前記導光板２１０に入射する光線の方向を改善することができ、即ち光線を正しい方向へガイドして前記入射面２１２に直交して入射させる。

図４に示したように、前記第一実施形態に係るバックライトモジュール１００に比べて、本発明の第三実施形態に係るバックライトモジュール３００は、導光柱３３０の光射出面３３２に複数の凹溝３３４が設置される。前記凹溝３３４の延在方向は、前記導光柱３３０の長手方向に平行する。前記凹溝３３４の横断面の形状は、Ｖ字状又はＵ字状であることができる。前記導光柱３３０の複数の凹溝３３４も前記導光柱３３０から射出する光線を正しい方向へガイドすることができ、前記光線を導光板３１０の入射面３１２に直交して入射させる。

図５に示したように、前記第一実施形態に係るバックライトモジュール１００に比べて、本発明の第四実施形態に係るバックライトモジュール４００は、導光柱４３０の光射出面４３２に複数の凹溝４３４が設置されており、導光板４１０の入射面４１２に前記複数の凹溝４３４にカップリングする複数の突起４１４が設置される。前記凹溝４３４及び前記突起４１４の横断面の形状は、Ｖ字状又はＵ字状であることができる。お互いにカップリングする前記複数の凹溝４３４及び前記複数の突起４１４は、前記導光板４１０に入射する光線の方向を改善することができ、即ち光線を正しい方向へガイドして前記入射面４１２に直交して入射させる。

図６に示したように、前記導光板４１０の底面４１６には、複数の微構成部４１８が分散設置されており、前記複数の微構成部４１８は、前記導光板４１０から射出する光の均一性を高めることができる。微構成部４１８は、ドットパターン（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｄｏｔ）であって、導光柱の光反射面に設けられた凸部からなり、射出する光の均一性を高めるためのものである。具体的には、導光柱の光反射面上に印刷形成された例えば白色顔料からなる散乱ドットでよく、あるいは、導光柱自体を加工成型して形成された突起であってもよい。

図７に示したように、前記第一実施形態に係るバックライトモジュール１００に比べて、本発明の第五実施形態に係るバックライトモジュール５００は、第一反射シート５４０、第二反射シート５５０及び光学修正膜５６０を更に備える。前記第一反射シート５４０は、導光板５１０の底面５１６に向い合って、前記底面５１６からの光線を前記導光板５１０へ反射して、光利用効率を高める。前記第二反射シート５５０は、前記導光板５１０の射出面５１４における前記導光板５１０の入射面５１２に隣り合う一部分に向い合って、前記第二反射シート５５０の前記入射面５１２に直交する方向の幅は、約２〜５ｍｍである。前記第二反射シート５５０は、前記導光板５１０の前記導光柱５３０に近い一端から露出する光線を前記導光板５１０の内部へ反射し、且つ前記射出面５１４の前記入射面５１２に近い部分の輝度が高い領域を遮ることができる。前記光学修正膜５６０は、前記導光板５１０の射出面５１４に向い合って、且つ前記第二反射シート５５０に接続し、前記射出面５１４から射出する光線を正しい方向へガイドして、前記バックライトモジュール５００の正面方向から射出する光線の輝度を高める。

図８に示したように、前記第一実施形態に係るバックライトモジュール１００に比べて、本発明の第六実施形態に係るバックライトモジュール６００の導光柱６３０の第一反射面６０６は、前記導光柱６３０の光射出面６０４に対向するアーチ形面であって、該アーチ形面は光線を前記光射出面６０４によく反射することができる。

本発明の他の実施形態において、２つの点光源をそれぞれ導光柱の両端に隣接して設置することができ、前記２つの点光源は、同時に光線を前記導光柱に発射して、バックライトモジュールから射出する光の輝度を更に高める。

本発明のバックライトモジュールにおいて、導光板の両端より突出する突出部を有する導光柱を利用して点光源からの光線を前記導光板に導入するため、前記導光板に生じる光柱現象を効果的に減少させ、小型化且つ軽薄化したバックライトモジュールから射出する光の均一性を高めることができる。

以上本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種種変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲から決まる。

１００，２００，３００，４００，５００，６００ バックライトモジュール
１０，２１０，３１０，４１０，５１０ 導光板
１２，２１２，３１２，４１２，５１２ 入射面
１４，５１４ 射出面
１６，４１６，５１６ 底面
２０ 点光源
３０，２３０，３３０，４３０，５３０，６３０ 導光柱
３２ 反射面
３４ 突出部
２０４，３３４，４３４ 凹溝
３０２ 光入射面
３０４，３３２，４３２，６０４ 光射出面
３０６，４１８ 微構成部
３２２，６０６ 第一反射面
３２４ 第二反射面
３２６ 第三反射面
４１４ 突起
５４０ 第一反射シート
５５０ 第二反射シート
５６０ 光学修正膜

Claims (8)

1. 点光源、及び導光板を備えてなるバックライトモジュールであって、
   前記導光板が、射出面、前記射出面に対向する底面、前記射出面及び前記底面に連接する入射面、並びに、前記入射面に連接する２つの側面、を有し、
   前記点光源に向い合う光入射面及び前記光入射面に連接し且つ前記導光板の入射面に向い合う光射出面を有する導光柱をさらに備え、前記導光柱の両端は、それぞれ前記導光板の入射面の両端から突出して、前記導光板の２つの側面外へ突出する突出部を形成することを特徴とするバックライトモジュール。
2. 前記導光柱は、前記光射出面に対向する光反射面を有することを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
3. 前記光反射面に複数の微構成部が分散設置されることを特徴とする請求項２に記載のバックライトモジュール。
4. 前記光反射面は、アーチ形面であることを特徴とする請求項２に記載のバックライトモジュール。
5. 前記導光柱の光射出面の前記導光板の射出面に直交する方向の幅は、前記導光板の入射面の前記導光板の射出面に直交する方向の幅より大きいことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
6. 前記導光柱の光射出面に複数の凹溝が設置され、前記導光板の入射面に前記複数の凹溝にカップリングする複数の突起が設置され、前記複数の凹溝の延在方向は、前記導光柱の長手方向に平行することを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
7. 前記導光板の射出面における前記導光板の入射面に隣り合う一部分に向い合って設置される反射シートをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。
8. 前記点光源の発光端面の前記導光板の射出面に直交する方向の幅は、前記導光板の射出面と底面との間の距離より大きいことを特徴とする請求項１に記載のバックライトモジュール。