JP5130434B2 - 導光板及びそれを採用したディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、光が入射される部分における暗部の発生が減少して輝度の向上した導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐａｎｅｌ：ＬＧＰ）及びそれを採用したディスプレイ装置に関する。

ノート型パソコン、デスクトップコンピュータ、液晶表示（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）−ＴＶ、移動通信端末機などに使用される受光型平板ディスプレイの一種であるＬＣＤは、自体的な発光能力がないので、外部から照射された照明光を選択的に透過させることによって画像を形成する。このために、ＬＣＤの背面には、光を照明するバックライトユニットが設置される。

バックライトユニットは、光源の配置形態によって直下型と側光型とに分類される。直下型は、液晶パネルの直下に設置されたランプが、光を液晶パネルに直接的に照射する方式である。

直下型は、光源を広い面積に自由かつ効果的に配置しうるので、ＬＣＤーＴＶのような３０インチ以上の大型ディスプレイに適しており、側光型は、光源が導光板の側面という制限された位置に配置されるので、モニターや携帯電話に採用される中小型ディスプレイに適している。

図１に示すように、側光型は、導光板（Ｌｉｇｈｔ Ｇｕｉｄｅ Ｐａｎｅｌ）２０の側面方向に設置されたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｓｅ）１０が光を照射し、この照射された光を導光板２０を介して液晶パネルに伝達する。導光板２０の下面１５は、ディスプレイパネル側に光を放出させるための反射面で形成されている。前記ＬＥＤ１０から入射された光は、導光板２０によって面光に変換されて、導光板２０の上面１７から出射される。

図２は、ＬＥＤ１０からの光Ｌが導光板２０を通じて進む過程を示す。ところが、導光板２０の入射面側には、光源から到達する光が相対的に少なく低輝度の暗部Ｄが発生する。図３は、ＬＥＤの放射角による発光効率を示す図面であり、放射角が０°から９０°に行くほど発光効率が低下することを示す。すなわち、ＬＥＤから出射される光のほとんどが前方に進み、側方向に出射される光は相対的に少ない。したがって、図２に示すように、ＬＥＤ１０から到達する光が相対的に少ない領域、すなわち、暗部が形成される。この暗部によって輝度が不均一になり、結果的に、ディスプレイ画質に悪影響を及ぼす。このような暗部による悪影響を防止するために、暗部が発生する距離ｄを含む領域は画面として使われない。すなわち、暗部が発生する領域を除いた領域を有効画面２５として使用する。前記距離ｄは、使用できない空間として残ってバックライトユニットの小型化を阻害する。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、光源から供給される光が少ない暗部を減らして輝度を均一にした導光板及びそれを採用したディスプレイ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る導光板は、所定の距離離隔されて配置された複数の光源に対向する入射面と、前記入射面の光源と光源との間及び前記入射面の両側端部のそれぞれに少なくとも一つずつ、入射面から下面に向って傾くように溝形状に形成され、前記光源から前記入射面を通じて入射された光を反射させて暗部の発生を減らす暗部低減部と、入射光の一部を透過させ、残りの光を反射させる上面と、前記上面に対向し、前記入射面及び暗部低減部を通じて入射された光を反射させる下面と、を備えることを特徴とする。

前記暗部低減部は、前記入射面から入射した光の一部を反射させて前記暗部低減部が位置する領域の上部に光を供給させる。

前記暗部低減部は、曲面形状または多面形状に形成されうる。

前記暗部低減部は、半円錘形状または半球形状に形成されうる。

前記暗部低減部は、半ピラミッド形状を有しうる。

前記暗部低減部は、暗部低減部の縦方向の中心線に対して対称形に形成される。

前記暗部低減部の入射面側にある頂点は、前記上面から離隔されている。

前記光源に対向する入射面に拡散部をさらに備え、前記光源から入射された光を拡散させる。

前記拡散部は、のこぎり状のパターンで形成される。

前記課題を解決するために、本発明に係るディスプレイ装置は、相互に所定間隔で配列された複数の光源と、前記複数の光源に対向する入射面、前記入射面の光源と光源との間及び前記入射面の両側端部のそれぞれに少なくとも一つずつ、入射面から下面に向って傾くように溝形状に形成され、前記光源から前記入射面を通じて入射された光を反射させて暗部の発生を減らす暗部低減部、入射光の一部を透過させ、残りの光を反射させる上面、及び前記上面に対向し前記入射面及び暗部低減部を通じて入射された光を反射させる下面を有する導光板と、前記導光板からの光を利用して画像を形成するディスプレイパネルと、を備えることを特徴とする。

本発明に係る導光板は、暗部低減部を備えて光源と導光板との間隔を減らすことによって、暗部の発生による使用できない面を減らすことができる。これにより、本発明に係る導光板を備えたディスプレイ装置を小型化でき、携帯電話や小型端末機などに有用に応用されうる。

以下、添付された図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図４は、本発明の望ましい実施形態に係る導光板を示す斜視図、図５は、図４に示す導光板の入射面での光路を示す部分平面図、図６は、図４に示す導光板の変形例を示す部分斜視図、図７Ａは、本発明の他の実施形態に係る導光板を示す部分斜視図、図７Ｂは、図７Ａに示す導光板の入射面での光路を示す部分斜視図、図８は、図４に示す導光板の入射面に拡散パターンをさらに備えた例を示す斜視図である。

本発明に係る導光板１１０は、図４に示すように、相互に所定間隔離隔されて配置された複数個の光源１００に対向する入射面１０２と、隣接した光源と光源との間に位置する入射面に形成された暗部低減部１０５とを備える。導光板１１０は、側方向に配置された光源１００から入射された光を導いてスクリーン（図示せず）に送るためのものであって、入射光の一部を透過させてスクリーンに向わせると共に残りを反射させる上面１０９と、上面１０９に対向し、入射光を反射させる下面１０７とを備える。

前記暗部低減部１０５は、前記光源１００から到達する光が相対的に少ない暗部の発生を減らすためのものであって、入射面１０２から下面１０７に向って傾くように溝形状に形成される。暗部低減部１０５は、曲面の形態に構成され、例えば、半円錘形状または半球形状でありうる。暗部低減部１０５は、図５に示すように、暗部低減部１０５の縦中心線Ｃに対して対称形であり、縦中心線Ｃ上に頂点１０６を有する。暗部低減部１０５が対称に形成されるとき、光源からの光が対称的に反射されて輝度の均一性の改善に寄与しうる。また、前記頂点１０６は、上面１０９から所定間隔離隔されて位置して、暗部低減部によって上面１０９の有効面が縮小されることを防止する。

前記光源１００は、例えば、発光ダイオードに発光窓１０１を介して光が照射される。光源１００から出射された光は、入射面１０２を通過して前方に進むか、または側方向に進む。側方向に進む光の一部が暗部低減部１０５で反射されて上部方向に向かう。上部方向に進む光は、上面１０９を透過して進むか、または下面１０７に反射される。光源１００から側方向に進む光の一部が、暗部低減部１０５を通じて上面１０９に向かって、暗部低減部１０５の位置した領域の上部に光が供給される。それにより、光源から出射された光が相対的に少なく供給されて、他部に比べて暗かった暗部の発生を減らしうる。

暗部低減部１０５は、光源から供給される光が相対的に少ない位置に配置されるものであって、隣接した光源１００と光源１００のとの間に位置する入射面と、入射面の両側端部とに配置される。暗部低減部１０５は、各位置に少なくとも一つが形成され、図６に示すように、複数個が形成されうる。

一方、暗部低減部１０５’は、図７Ａに示すように、多面形状、例えば、半ピラミッド形状を有しうる。ここでは、半ピラミッド形状を例示したが、３個以上の三角面からなる多面形状を有しうる。暗部低減部１０５’は、頂点１０６’を有し、前記頂点１０６’は、上面１０９から離隔されて位置する。図７Ｂに示すように、光源１００の発光窓１０１から出射された光の一部は、上面１０９に向い、残りは、側方向に進む。側方向に進む光の一部が暗部低減部１０５’で反射されて上面１０９に向う。上面１０９は、一部の光は透過され、残りの光は下面１０７に向って反射される。上面１０９は、導光板１１０と導光板１１０の外部との屈折率との差による臨界角を有し、この臨界角より小さな角度で入射される光は透過され、臨界角より大きな角度で入射される光は反射される。暗部低減部１０５’は、隣接した光源１００と光源１００との間の入射面の位置に形成されると共に、入射面１０２の両側のコーナーにも形成される。

一方、図８に示すように、各光源１００の対向する位置の入射面１０２に入射光を拡散させるための拡散部１２０をさらに備えうる。拡散部１２０は、のこぎり状のパターンで形成される。拡散部１２０は、光源１００から入射された光を側方向に拡散させることによって輝度を均一にする。すなわち、拡散部１２０を通じて光源１００からの光が光源の前方及び側方向に屈折及び反射されて均一に拡散され、側方向に進む光の一部が、前記暗部低減部１０５、１０５’を通じて上面に向って反射されることによって暗部の発生が減少する。

前記入射面１０２を通過した光は、下面１０７及び上面１０９により反射されつつ、入射面１０２の対向する面１１２まで進む。入射面１０２から対向する面１１２まで進む光の一部は、上面１０９を透過して、後述するディスプレイパネル（図１０の１７０）に向って進む。

図９Ａは、従来のＬＥＤから導光板ＬＧに光が照射される場合の、入射面でのＸ方向（入射面に沿う方向）による輝度と、導光板ＬＧの光伝送方向、すなわち、Ｚ方向による輝度とをそれぞれ示すグラフである。Ｘ方向での輝度を説明すれば、ＬＥＤとＬＥＤとの間で輝度が相対的に低い暗部Ｄが発生していることが分かる。

図９Ｂは、ＬＥＤの対向する位置に拡散部１２０を備えた場合に、入射面でのＸ方向（入射面に沿う方向）による輝度と、導光板ＬＧの光伝送方向、すなわち、Ｚ方向による輝度とをそれぞれ示すグラフである。拡散部１２０があるにもかかわらず、ＬＥＤとＬＥＤとの間で輝度が相対的に低い部分が存在する。

図９Ｃは、ＬＥＤ光源１００と光源との間の位置に暗部低減部１０５が形成され、光源の対向する位置に拡散部１２０が形成されている場合の、入射面でのＸ方向（入射面に沿う方向）による輝度と、導光板ＬＧの光伝送方向、すなわち、Ｚ方向による輝度とをそれぞれ示すグラフである。Ｘ方向での輝度が入射面に全体的に均一に分布して暗部が縮小されていることが分かる。

図１０は、本実施形態に係るディスプレイ装置を示す側面図である。

本発明に係るディスプレイ装置は、図１０に示すように、バックライトユニット１５０と、バックライトユニット１５０から照射された光を利用して映像を形成するためのディスプレイパネル１７０とを備える。バックライトユニット１５０は、光源１００と、前記光源１００から照射された光を前記ディスプレイパネル１７０側に向かうように案内するための導光板１１０とを備える。

前記導光板１１０とディスプレイパネル１７０との間には、光を拡散させるための拡散板１５３と、光路を補正するための第１プリズムシート１５５と、第２プリズムシート１５７とが配置される。前記第１プリズムシート１５５と第２プリズムシート１５７とは、凹凸の方向が相互直交するように配列されて、拡散板１５３から出射される光を屈折及び集光させて光の方向性を向上させることによって輝度を高め、光の入射角を小さくする役割を行う。

前記ディスプレイパネル１７０は、例えば、液晶パネルから構成されうる。液晶パネルを利用する場合、前記輝度向上フィルム１５７の上部に偏光効率を向上させるための偏光向上フィルム１６０をさらに備えうる。前記偏光向上フィルム１６０は、例えば、ｐ偏光の光は透過させ、ｓ偏光の光は反射させる過程を通じて、入射された光のほとんどを一偏光、例えば、ｐ偏光の光として出射させる。

図１０では、光源１００が導光板１１０の一側面にのみ備えられた例を示したが、さらに多量の光を確保するために、導光板１１０の両側面に備えてもよい。光源が導光板の両側面に備えられる場合には、導光板の両側にある入射面にそれぞれ暗部低減部が形成される。

前記実施形態は、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲に記載された発明の技術的思想によって決まらねばならない。

本発明は、ディスプレイ装置に関連した技術分野に好適に適用され得る。

従来のバックライトユニットに使用される導光板を示す斜視図である。 図１に示す導光板で暗部が発生することを示す平面図である。 一般的なＬＥＤの放射角による発光効率を示すグラフである。 本発明の望ましい実施形態に係る導光板を示す斜視図である。 図４に示す導光板の入射面での光路を示す部分平面図である。 図４に示す導光板の変形例を示す部分斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る導光板を示す部分斜視図である。 図７Ａに示す導光板の入射面での光路を示す部分斜視図である。 図４に示す導光板の入射面に拡散パターンをさらに備えた例を示す斜視図である。 図１に示す導光板の入射面での輝度と光の進行方向での輝度とを示すグラフである。 本発明の比較例であって、光源の対向する位置の入射面に拡散パターンが形成された場合に、導光板の入射面での輝度と光の進行方向での輝度とを示すグラフである。 図８に示す導光板の入射面での輝度と光の進行方向での輝度とを示すグラフである。 本実施形態に係るディスプレイ装置を示す側面図である。

符号の説明

１００ 光源、
１０２ 入射面、
１０５ 暗部低減部、
１０７ 下面、
１０９ 上面、
１１０ 導光板。

Claims (21)

1. 所定の距離離隔されて配置された複数の光源に対向する入射面と、
   前記入射面の光源と光源との間及び前記入射面の両側端部のそれぞれに少なくとも一つずつ、入射面から下面に向って傾くように溝形状に形成され、前記光源から前記入射面を通じて入射された光を反射させて暗部の発生を減らす暗部低減部と、
   入射光の一部を透過させ、残りの光を反射させる上面と、
   前記上面に対向し、前記入射面及び暗部低減部を通じて入射された光を反射させる下面と、を備えることを特徴とする導光板。
2. 前記暗部低減部は、前記入射面から入射した光の一部を反射させて前記暗部低減部が位置する領域の上部に光を供給することを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記暗部低減部は、曲面形状で形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
4. 前記暗部低減部は、半円錘形状または半球形状に形成されたことを特徴とする請求項３に記載の導光板。
5. 前記暗部低減部は、多面形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の導光板。
6. 前記暗部低減部は、半ピラミッド形状を有することを特徴とする請求項５に記載の導光板。
7. 前記暗部低減部は、暗部低減部の縦方向の中心線に対して対称形に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載の導光板。
8. 前記暗部低減部の入射面側にある頂点は、前記上面から離隔されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載の導光板。
9. 前記光源に対向する入射面に拡散部をさらに備え、前記光源から入射された光を拡散させることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載の導光板。
10. 前記拡散部は、のこぎり状のパターンで形成されたことを特徴とする請求項９に記載の導光板。
11. 相互に所定間隔で配列された複数の光源と、
    前記複数の光源に対向する入射面、前記入射面の光源と光源との間及び前記入射面の両側端部のそれぞれに少なくとも一つずつ、入射面から下面に向って傾くように溝形状に形成され、前記光源から前記入射面を通じて入射された光を反射させて暗部の発生を減らす暗部低減部、入射光の一部を透過させ、残りの光を反射させる上面、及び前記上面に対向し、前記入射面及び暗部低減部を通じて入射された光を反射させる下面を有する導光板と、
    前記導光板からの光を利用して画像を形成するディスプレイパネルと、を備えることを特徴とするディスプレイ装置。
12. 前記導光板の上方に位置して入射光を拡散透過させる拡散板を備えることを特徴とする請求項１１に記載のディスプレイ装置。
13. 前記暗部低減部は、前記入射面から入射した光の一部を反射させて前記暗部低減部が位置する領域の上部に光を供給することを特徴とする請求項１１または１２に記載のディスプレイ装置。
14. 前記暗部低減部は、曲面形状で形成されたことを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
15. 前記暗部低減部は、半円錘形状または半球形状に形成されたことを特徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置。
16. 前記暗部低減部は、多面形状を有することを特徴とする請求項１１ないし請求項１３のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
17. 前記暗部低減部は、半ピラミッド形状を有することを特徴とする請求項１６に記載のディスプレイ装置。
18. 前記暗部低減部は、暗部低減部の縦方向の中心線に対して対称形に形成されたことを特徴とする請求項１１ないし請求項１７のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
19. 前記暗部低減部の入射面側にある頂点は、前記上面から離隔されていることを特徴とする請求項１１ないし請求項１８のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
20. 前記光源に対向する入射面に拡散部をさらに備え、前記光源から入射された光を拡散させることを特徴とする請求項１１ないし請求項１９のうちいずれか１項に記載のディスプレイ装置。
21. 前記拡散部は、のこぎり状のパターンで形成されたことを特徴とする請求項２０に記載のディスプレイ装置。