JP5099999B2 - バックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、バックライトユニット及びそれを採用した液晶表示装置（ＬＣＤ）に係り、より詳細には、直下発光型のバックライトユニット及びそれを採用したＬＣＤに関する。

平板表示装置の一つであるＬＣＤは、それ自体が発光して画像を形成できずに、外部から光を入射されて画像を形成する受光型の表示装置である。バックライトユニットは、このようなＬＣＤの背面に設置されて光を照射する。

バックライトユニットは、光源の配置形態によってＬＣＤの直下に設置された複数の光源からの光を液晶パネルに照射する直下発光型と、導光板（ＬＧＰ）の側壁に設置された光源からの光を液晶パネルに伝達するエッジ発光型とに大別されうる。直下発光型のバックライトユニットには、点光源としてランバーティアン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）の光が出射される発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用できる。

バックライトユニットには、光源から出射した光を拡散させて、液晶パネルに光を均一に照射できるように拡散板が備えられている。

光源としてＬＥＤを使用する直下発光型のバックライトユニットの場合、光源の上方に透過拡散板が配置されるが、光源から出射した光をさらに均一に拡散させるためには、光源と透過拡散板との間の距離を長くせねばならない。これは、バックライトユニットが厚くなるということを意味する。

このように、バックライトユニットが厚ければ、これを採用したＬＣＤ、例えば、ＬＣＤ ＴＶなども厚くなり、薄型化の要求に十分に対応できない。
日本特許公開平０９−３０４６０６号公報 日本特許公開２００１−１３３７７９号公報 日本特許公開２００３−１２１６１６号公報

本発明は、前記のような点を鑑みてなされたものであって、薄型化の要求に十分に対応できるように、十分に薄く、均一な光を照射できるように、構造を改善した直下発光型のバックライトユニット及びそれを採用したＬＣＤを提供するところにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明に係るバックライトユニットは、ベースプレートと、前記ベースプレートに少なくとも一つのラインをなすように配列された複数の発光デバイスユニットと、前記発光デバイスユニットと対向する底面に形成されて、前記発光デバイスユニットから上方に直接出射された光を反射させる複数の反射ミラーと、反対面に形成されて、反射により光をさらに広げさせる鋸歯状の反射／屈折パターンと、を備えることを特徴とする。

前記鋸歯状の反射／屈折パターンは、入射される光のうち、少なくとも一部を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面と、その断面が前記第１ローカル面と共に鋸歯状をなす第２ローカル面とから形成された鋸歯状パターンであり、前記第１ローカル面及び第２ローカル面は、ストライプ状でありうる。

前記第１ローカル面及び第２ローカル面の長手方向は、前記発光デバイスユニットが配列されたラインと平行である。

前記鋸歯状の反射／屈折パターンは、前記発光デバイスユニットの中心軸を横切るラインの中心を基準として、第１ローカル面の傾斜方向が互いに逆である、第１パターン領域及び第２パターン領域が交互に繰り返された構造に形成されたことが好ましい。

前記第１パターン領域及び第２パターン領域で第１ローカル面は、それぞれ前記発光デバイスユニットの中心軸に対して離れる方向に傾斜した形成されうる。

前記第２ローカル面は、入射光を屈折透過させる面でありうる。

前記第１ローカル面は、前記第２ローカル面より小さな傾斜角を有しうる。

本発明に係るバックライトユニットは、前記発光デバイスユニットの下方に位置して、入射される光を拡散反射させる反射拡散板をさらに備えることが好ましい。

前記発光デバイスユニットは、光を発生させる発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップ側から入射された光をコリメーティングするためのコリメータと、を備えて構成されうる。

前記コリメータは、入射光を概略的に側方向に進ませる側面放出器でありうる。

また、前記コリメータは、ドーム状でありうる。

前記透過拡散板から出る光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム、及び偏光効率を向上させるための偏光向上フィルムのうち、少なくとも何れか一つをさらに備えうる。

前記目的を達成するための本発明に係る表示パネルに使用可能なバックライトユニットは、光ビームを生成する光源と、前記生成された光ビームを受信し、均一な光を形成するために、少なくとも一つの第１光ビームを内部反射し、少なくとも一つの第２光ビームを屈折させる反射／屈折部とを備えることを特徴とする。

ここで、前記光源は、ベースプレートと、２次元アレイで配列された複数の発光ダイオードと、前記光ビームを多様な方向に向わせて、前記光ビームを主に側方向に進ませる複数のコリメータとを備えうる。

前記反射／屈折部は、透明本体と、前記複数のコリメータから受信された光ビームを前記複数の発光ダイオードに向って反射させるために、前記透明本体の底面に配置された複数の反射器とを備えうる。

前記複数のコリメータは、ドーム状、及び少なくとも一つの反射面と、それから延びて、少なくとも一つの円錐状を有するように形成された少なくとも一つの屈折面とを有する凸状のうち、何れか一つの形状でありうる。

前記凸状は対称的であり、前記少なくとも一つの円錐状は、前記光ビームが左側に再び進むように、前記コリメータの左側の第１円錐状、及び光ビームを右側に再び進むように。前記コリメータの右側の第２円錐状を備えうる。

前記反射／屈折部は、その上端部に配置され、光ビームを内部反射させるように、第１方向に傾斜した複数の第１面と、光ビームを透過させるように、第２方向に傾斜して前記上端部に配置された複数の第２面とを有する透明プレートを備えうる。

少なくとも一つ以上のラインで配列された複数の点光源を有するベースプレートをさらに備え、前記反射／屈折部は、その底部を介して光を受信し、第１方向に配置された平面を有する複数の第１領域パターンと、前記第１方向と逆である第２方向に配置された平面を有する複数の第２領域パターンとを備えうる。

前記目的を達成するための本発明に係るバックライトユニットは、ベースと、所定方向に光ビームを出射するように、前記ベースに配置された光源アレイと、前記光源アレイに隣接するように配置され、入射面及び出射面を備え、前記光ビームの一つ以上を前記入射面と出射面との間で一回以上反射させ、前記出射面を介して所定方向に透過させる光学プレートとを備えることを特徴とする。

前記出射面は、一つ以上の内部反射面及び一つ以上の屈折面を備える透明鋸歯状を有し、それを介して所定方向に透過された一つ以上の光ビームが均一な輝度を発生させるように設けられうる。

前記目的を達成するための本発明に係る表示パネルに使用可能な直下型のバックライトユニットは、複数の光ビームを出射するように配置された複数の光源を有するベースと、前記ベースに隣接するように配置され、前記複数の光ビームを受信し、前記光ビームを反射させつつ散乱させ、前記散乱された光ビームを均一な光に出力するように、複数の角をなす面を有する反射／屈折部とを備えることを特徴とする。

前記光ビームは、その光ビームが内部全反射が発生しない角度で複数の角をなす面に入射され、前記光ビームが前記複数の角をなす面を介して透過されるまで、前記反射／屈折部内で散乱される。

前記目的を達成するための本発明に係るＬＣＤは、液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する前記特徴のうち、少なくとも何れか一つを有するバックライトユニットとを備えることを特徴とする。

前記目的を達成するための本発明に係る表示パネル装置は、表示パネルと、光ビームを生成する光源及び、前記発生された光ビームを受信し、一つ以上の第１光ビームを内部反射し、一つ以上の第２光ビームを屈折させ、均一な光を生成する反射／屈折部を有して、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットとを備えることを特徴とする。

本発明に係るバックライトユニット１００は、その厚さを十分に薄くしつつも、光の輝度分布を全体的に均一にすることが可能である。したがって、それを液晶表示装置に適用すれば、ＬＣＤの全体厚さをさらに薄くして、全画面の輝度が均一な高品位の画像を具現できる。

前記のような本発明に係る直下発光型のバックライトユニットによれば、反射／屈折パターンが形成された光学プレートを備えることにより、バックライトユニットの厚さを十分に薄くしつつも、光を均一に照射でき、薄型化の要求に十分に対応できる。

以下、添付された図面を参照しつつ、本発明に係る直下発光型のバックライトユニット及びそれを採用したＬＣＤの好ましい実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るバックライトユニット１００の構造を概略的に示す断面図であり、図２は、図１のバックライトユニット１００の発光デバイスユニット１０の配列の一実施形態を示す平面図であり、図３は、図１のバックライトユニット１００の発光デバイスユニットを拡大して示す断面図である。

図１ないし図３に示すように、本発明に係るバックライトユニット１００は、ベースプレート１０１にアレイで配置された発光デバイスユニット１０と、前記発光デバイスユニットの上方に位置した光学プレート１３０と、光学プレート１３０の上方に位置して入射光を拡散透過させる透過拡散板１４０と、を備える。また、本発明に係るバックライトユニット１００は、発光デバイスユニット１０の下方に位置して入射光を拡散反射させる反射拡散板１１０をさらに備え得る。

ここで、発光デバイスユニット１０のＬＥＤチップ１１から出射された光の主進行方向を上方と言う時、前記下方は、その逆の方向を言う。ＬＥＤチップ１１から出射された光の主進行方向は、実質的に発光デバイスユニット１０の中心軸に該当する。

ベースプレート１０１は、複数の発光デバイスユニット１０を２次元アレイで設置するための基板としての役割を行う。このベースプレート１０１は、発光デバイスユニット１０のＬＥＤチップ１１が電気的に連結されるように配列される印刷回路基板（ＰＣＢ）でありうる。ここで、発光デバイスユニット１０の駆動のためのＰＣＢをベースプレート１０１と別途に備えてもよい。

図２に示すように、発光デバイスユニット１０は、ベースプレート１０１上に２次元アレイで配列される。特に、発光デバイスユニット１０は、ベースプレート１０１に少なくとも一つ、すなわち、ｎ個（ｎ≧１）のラインＬ１ないしＬｎをなすようにアレイで配列される。図２では、発光デバイスユニット１０が５ラインＬ１ないしＬ５で配置された例を示す。

発光デバイスユニット１０は、各ライン上に配列された発光デバイスユニット１０の間隔に比べて、ラインとラインとの間隔が広く配置される。発光デバイスユニット１０を配置するライン数、各ラインに配置される発光デバイスユニット１０の個数、発光デバイスユニット１０の配置間隔などは、設計条件によって多様に変形されうる。

前記のように、発光デバイスユニット１０は、ベースプレート１０１に２次元アレイをなすように配置されて、複数のラインを構成するが、各ライン上には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）色の光をそれぞれ出射する発光デバイスユニットを交互に配置できる。その場合には、Ｒ、Ｇ及びＢ用の発光デバイスユニットのそれぞれに、Ｒ、Ｇ及びＢ色の光を発生させるＬＥＤチップが使用される。その時、各ライン上に配置される各色の光別の発光デバイスユニットは、それから出射される各色の光量を考慮して、色の光別に個数を互いに異ならせ得る。

Ｒ、Ｇ、Ｂ用のＬＥＤチップから出射されるＲ、Ｇ、Ｂ色の光量は異なっても良く、現在は、Ｇ ＬＥＤの出射光量が他のＲ、Ｂ ＬＥＤに比べて少ない。したがって、これを考慮して、例えば、各ライン上にＲ、Ｂ用の発光デバイスユニットは、同じ数で配置し、Ｇ発光デバイスユニットは、その２倍となるように配置しても良い。各ライン上でＲ、Ｇ、Ｂ用の発光デバイスユニットの配置順序は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｇ、ＢまたはＢ、Ｇ、Ｇ、Ｒの順序になりうる。

代案として、発光デバイスユニット１０は、何れも白色光を出射するように設けられうる。この場合には、複数の発光デバイスユニット１０に、それぞれの白色光を発生させるＬＥＤチップが使用される。

前記のように、発光デバイスユニット１０のアレイをＲ、Ｇ、Ｂ色の光を発生させるＬＥＤチップを使用して、色の光別の発光デバイスユニットを交互に配置した構造に形成するか、または白色光を発生させるＬＥＤチップを使用する発光デバイスユニットを備える場合、そのようなバックライトユニットを適用したＬＣＤはカラー画像を表示できる。

一方、発光デバイスユニット１０は、図３に示すように、光を発生させるＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１側から入射された光をコリメーティングするためのコリメータを備えて構成されうる。図３では、前記コリメータとして入射光を概略的に側方向に進ませる側面放出器を備える例を示す。

光を発生させるＬＥＤチップ１１は、ベース１２に配置された状態で側面放出器１３と結合されうる。

この時、ＬＥＤチップ１１と側面放出器１３とは密着することが好ましい。このように、ＬＥＤチップ１１と側面放出器１３とを密着させることにより、ＬＥＤチップ１１から発生して側面放出器１３内に入る光量を極大化させうる。

側面放出器１３は、透明物質からなる透明な本体を有する。その側面放出器１３は、図３に示すように、中心軸Ｃに対して傾斜した円錐型の反射面１４と、反射面１４で反射されて入射される光を屈折透過させるように、中心軸Ｃに対して傾斜した第１屈折面１５と、下面から第１屈折面１５まで連結された凸状の第２屈折面１７から形成されうる。ＬＥＤチップ１１から出射されて側面放出器１３の反射面１４側に入射された光は、その反射面１４で反射されて第１屈折面１５に向い、その第１屈折面１５を透過して概略的に側方向に進む。また、ＬＥＤチップ１１から出射されて凸状の第２屈折面１７に入射された光は、その第２屈折面１７を透過して概略的に側方向に進む。

ここで、側面放出器１３は、ＬＥＤチップ１１側から入射された光を概略的に側方向に出射させる範囲内で、その形状が多様に変形されうる。

一方、発光デバイスユニット１０のＬＥＤチップ３１から出射された光のほとんどは、側面放出器１３により側方向に出射されるが、側面放出器１３の反射面１４をそのまま通過して上方に進む光も一部存在しうる。側面放出器１３の上方に進む光量は、例えば、ＬＥＤチップ３１から出射された光の約２０％になりうる。

例えば、側面放出器１３の反射面１４を内部全反射の条件を満たすように形成するとしても、ＬＥＤチップ１１から出射される光は四方に広がる光であるため、あらゆる光に対して内部全反射の条件を満たすことはできない。したがって、側面放出器１３をそのまま通過して上方に進む光が存在しうる。また、反射面１４を反射コーティングにより形成するとしても、反射面１４を完全全反射面になるようにコーティングするには、そのコーティング条件が難しいため、実質的に反射面１４は、適正反射率を有するようにコーティングされる。したがって、側面放出器１３の上方に直接進む光も一部存在しうる。

このような側面放出器１３の上方に進む光の存在により、バックライトユニットの上方から見れば、ＬＥＤチップ３１の位置に光スポットが見られることもある。また、カラーの具現のために、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれのカラー光を出射するＲ、Ｇ、Ｂの発光デバイスユニットを配置する場合、色が見られることもある。

光学プレート１３０には、発光デバイスユニット１０に対向する底面１３０ａに、発光デバイスユニット１０から上方に直接出射された光が、透過拡散板１４０側に直ぐ進まないように反射させる複数の反射ミラー１２０が形成されている。

また、光学プレート１３０の反対面には、図４及び図５に示すように、反射により光をより広く広げさせる鋸歯状の反射／屈折パターン１３１が形成されている。

図４は、図１の光学プレート１３０を概略的に示す斜視図であり、図５は、図１のバックライトユニット１００の一部を示す側断面図である。図５は、光学プレート１３０の反射／屈折パターン状とライン別に配置された発光デバイスユニット１０との位置関係を概略的に示す図である。

反射／屈折パターン１３１は、入射される少なくとも一部の光を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面１３３と、その断面が第１ローカル面１３３と共に鋸歯状をなして入射光を屈折透過させる第２ローカル面１３５とから形成された鋸歯状のパターンである。前記反射／屈折パターンの長手方向は、図２に示す発光デバイスユニット１０が配列されたラインＬ１ないしＬ５と平行であり第１ローカル面１３３及び第２ローカル面１３５は、ストライプ状を有する。

反射／屈折パターン１３１は、各発光デバイスユニット１０の中心軸Ｃを横切る各ラインＬ１ないしＬ５の中心を基準として、第１ローカル面１３３の傾斜方向が互いに逆である第１パターン領域Ａと第２パターン領域Ｂとが交互に繰り返された構造に形成されうる。この時、前記第１パターン領域Ａ及び第２パターン領域Ｂで第１ローカル面１３３は、それぞれ発光デバイスユニット１０の中心軸Ｃに対して離れる方向に傾斜したことが好ましい。

その場合、発光デバイスユニット１０の中心軸Ｃを横切る各ラインＬ１ないしＬ５の中心（以下、ライン軸という）を基準に、各ラインＬ１ないしＬ５の左右に第１パターン領域Ａ及び第２パターン領域Ｂが位置する。そして、ラインとラインとの間には、第２パターン領域Ｂ及び第１パターン領域Ａが位置する。

図５を基準に説明すると、各ラインの左側に位置する第１パターン領域Ａには、第１ローカル面１３３が左上側に斜めに傾斜して形成されている。各ラインの右側に位置する第２パターン領域Ｂには、第１ローカル面１３３が右上側に斜めに傾斜して形成されている。

各ライン軸の左、右に、第１ローカル面１３３の傾斜方向が互いに逆である第１パターン領域Ａ及び第２パターン領域Ｂが形成された構造に反射／屈折パターン１３１を形成することが好ましい理由は、次の通りである。

発光デバイスユニット１０に備えられたＬＥＤチップ１１では、公知のように、四方に発散する光が出射される。したがって、側面放出器１３を介して出射される光も、概略的に側方向に発散される。

したがって、各ライン軸を基準とすると、光学プレート１３０に入射される大部分の光は、左上側、右上側に斜めに進む光である。図６Ａは、第１パターン領域Ａの第１ローカル面１３３に入射される光の進行経路を示す図であり、図６Ｂは、第２パターン領域Ｂの第１ローカル面１３３に入射される光の進行経路を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、光学プレート１３０の底面１３０ａを介してその内部に入射された光のうち、第１ローカル面１３３に内部全反射の条件を満たす角度で入射された光は、その第１ローカル面１３３で反射された後、光学プレート１３０の底面１３０ａに入射される。その入射光は、底面１３０ａで再反射、例えば、内部全反射されて第２ローカル面１３５に向い、その第２ローカル面１３５を屈折透過する。もちろん、一部の光は、底面１３０ａで反射、例えば、内部全反射された後、再び第１ローカル面１３５に入射されても良い。

ここで、光学プレート１３０に入射される光は、発光デバイスユニット１０から出射されて直ぐ光学プレート１３０に入射される光、及び下方の反射拡散板１１０で反射された後、光学プレート１３０に入射される光などを含む。反射拡散板１１０で反射される光は、光学プレート１３０の反射ミラー１２０で反射された後、下方の反射拡散板１１０に向う光、及び発光デバイスユニット１０から直ぐ反射拡散板１１０に入射される光などを含む。

この時、図４及び図５に示すように、反射／屈折パターン１３１を各ラインのライン軸の左、右側に、第１ローカル面１３３の傾斜方向が互いに逆である第１パターン領域Ａ及び第２パターン領域Ｂを有する構造に形成する場合には、左上側、右上側に斜めに進む光のほとんどは、内部全反射の条件を満たす角度で第１ローカル面１３３に入射されうるため、相当量の光が第１ローカル面１３３で内部全反射される。その反射光は、光学プレート１３０の底面１３０ａで再反射された後、他の第１ローカル面１３３に入射されて前記の過程を繰り返すか、または第２ローカル面１３５を屈折透過して、透過拡散板１４０側に進む。

もし、反射／屈折パターン１３１の全体を例として挙げて、第１ローカル面１３３が一方向のみに傾斜するように形成されれば、第１ローカル面１３３が傾斜した方向と逆方向に進む光のほとんどは、第１ローカル面１３３に入射される角度が小さいため、内部全反射され得ない。したがって、相当量の光が第１ローカル面１３３を透過するため（反射ではない）、第１ローカル面１３３が両方に傾斜した場合（図４及び図５を参照）に比べて、光がそれほど広がらない。もちろん、その場合にも、反射／屈折パターン１３１を備えていない場合に比べては、光をさらに広げ得る。

一方、第１ローカル面１３３は、少なくとも一部の入射光に対して内部全反射の条件を満たすように、光学プレート１３０の底面１３０ａと平行な軸に対して、相対的に小さな傾斜角をなすように形成されることが好ましい。それに対し、第２ローカル面１３５は、底面１３０ａと平行な軸に対して、第１ローカル面１３３より大きい傾斜角をなすように形成されうる。この場合、第１ローカル面１３３は、第２ローカル面１３５より広い幅を有する。

この時、第１ローカル面１３３の傾斜は、なるべく多量の光を内部全反射させうる角度で最適化されることが好ましい。また、第２ローカル面１３５の傾斜は、なるべく多量の光を屈折透過させうる角度で最適化されることが好ましい。

図７Ａ及び図７Ｂは、光学プレートに鋸歯状の反射／屈折パターンが形成されていない場合と、その光学プレートの上面に鋸歯状の反射／屈折パターンが形成された場合との、光学プレートの上方での光の強度の分布を比較して示す写真である。図７Ａ及び図７Ｂの結果は、二つのＬＥＤを配置し、正確な比較のために、光学プレートの底面のＬＥＤに対応する位置に反射ミラーを配置して、中央の明るい光を遮断した状態でシミュレーションした結果である。

図７Ａ及び図７Ｂを比較すると、鋸歯状の反射／屈折パターンが形成された場合、反射／屈折パターンがない場合より光がさらに広がることが分かる。

したがって、前記のように反射／屈折パターン１３１が形成された光学プレート１３０を使用すれば、反射／屈折パターン１３１がない場合より、光をさらに広げ得るため、透過拡散板１４０と発光デバイスユニット１０との間の間隔、すなわち、透過拡散板１４０とバックライトユニット１００の下部１００ａとの間の間隔ｄを減らし、バックライトユニット１００の厚さを十分に薄くしつつも、光を均一に照射できる。

前記のような構成を有する光学プレート１３０に入射される光のうち、相当量の光は、その光学プレート１３０の内部で全反射が起こる。図６Ａ及び図６Ｂの場合には、光が反射／屈折パターン１３１の第１ローカル面１３３で１回内部全反射された以後に、第２ローカル面１３５を介して出射される場合を示す。この時、光学プレート１３０の底面１３０ａでも内部全反射されうる。光学プレート１３０の内部に入射された光は、第１ローカル面１３３で２回以上内部全反射される過程を経た後、第２ローカル面１３５を屈折透過して出射されても良い。

前記のように全反射が起こる間に、発光デバイスユニット１０から出射された光はさらに広がる。

ここで、光学プレート１３０に入射される光のうち、反射／屈折パターン１３１、特に、第１ローカル面１３３に内部全反射条件を満たさない角度で入射される光は、所定割合で反射／屈折パターン１３１で透過及び反射される。この時の反射光は、光学プレート１３０の底面１３０ａで反射された後、再び反射／屈折パターン１３１側に進む。

前記のような構成を有する光学プレート１３０は、その反射／屈折パターン１３１と底面１３０ａとの作用により、実質的に拡散板としての機能を行う。

前記のように、複数の反射ミラー１２０及び反射／屈折パターン１３１が形成される光学プレート１３０の本体は、入射光をそのまま透過させる透明材質、例えば、透明ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）から形成されうる。

また、図１に示すように、複数の反射ミラー１２０と発光デバイスユニット１０とを所定間隔で離せることが必要であるが、そのような間隔が維持されるように、光学プレート１３０は、支持台１３５により支持される。この支持台１３５は、反射拡散板１１０またはベースプレート１０１に対して光学プレート１３０を支持する。

反射拡散板１１０は、入射光を拡散反射させて上方に進ませる。反射拡散板１１０は、発光デバイスユニット１０の下方に位置するように、ベースプレート１０１上に置かれる。そのために、反射拡散板１１０に複数の発光デバイスユニット１０を通過させうる複数の穴を形成し、反射拡散板１１０は、その穴に発光デバイスユニット１０が挟まれた状態でベースプレート１０１に設置される。本実施形態により言及された“上方”は、基準方向に、本発明の範囲を限定するものではない。その“上方”は、バックライトユニット１００が表示パネル装置に装着される時、実際には側方向または水平方向を示しても良い。

透過拡散板１４０は、光学プレート１３０のバックライトユニット１００の下部１００ａに対して、所定間隔ｄで離れて位置する。透過拡散板１４０は、入射される光を拡散透過させる。

この時、透過拡散板１４０が発光デバイスユニット１０と近すぎれば、発光デバイスユニット１０が位置する部分が残りの部分よりさらに明るく表示されて、輝度の均一度が低下しうる。また、透過拡散板１４０が発光デバイスユニット１０から離れるほど、バックライトユニット１００が厚くなる。したがって、この透過拡散板１４０と、発光デバイスユニット１０及び反射拡散板１１０を備えるバックライトユニット１００の下部１００ａとの間の距離ｄは、光の拡散により、光が所望の程度によく混ざり得る範囲内で最小となるように決まることが好ましい。

一方、本発明に係るバックライトユニット１００は、透過拡散板１４０から出る光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム（ＢＥＦ）１５０をさらに備え得る。また、本発明に係るバックライトユニット１００は、偏光効率を向上させるための偏光向上フィルム１７０をさらに備え得る。

輝度向上フィルム１５０は、透過拡散板１４０から出る光を屈折及び集光させて、光の直進性を向上させることにより輝度を向上させる。

偏光向上フィルム１７０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により、入射された光の大部分が一偏光、例えば、ｐ偏光の光にして出射させる。

一方、以上では、本発明に係るバックライトユニット１００が、コリメータとして側面放出器１３が形成された発光デバイスユニット１０を備える場合を例として挙げて説明及び図示したが、本発明に係るバックライトユニットは、図８に示すように、ドーム型のコリメータ６０が形成された発光デバイスユニット５０を備えることも可能である。図８は、本発明に係るバックライトユニット１００の他の実施形態を示す図であり、ドーム型のコリメータ６０が形成された発光デバイスユニット５０を備える以外に、残りの構成要素は、前記実施形態と実質的に同じである。したがって、ここでは、実質的に同一または類似した機能を行う部材は、前記と同じ参照符号で表示し、その反復的な説明は省略する。図９は、本発明に係るバックライトユニット１００を備えたＬＣＤを概略的に示す図である。

図９に示すように、本発明に係るバックライトユニット１００を適用したＬＣＤは、バックライトユニット１００と、そのバックライトユニット１００上に備えられた液晶パネル２００とを備える。液晶パネル２００は、公知のように、一線形偏光の光を液晶パネルの液晶層に入射させ、電界駆動により液晶ディレクターの方向を変えることにより、液晶層を通過する光の偏光の変化により画像情報などを表示する。液晶パネル２００は、駆動回路部と連結されている。ここで、ＬＣＤ分野で液晶パネル２００の具体的な構成及び回路駆動による表示作動について広く知られているため、それについての具体的な説明及び図示を省略する。

液晶パネル２００に入射される光が単一偏光になるほど、光利用効率を向上させうるため、前記のように、バックライトユニット１００に偏光向上フィルム１７０を備えれば、光効率を向上させうる。

本発明は、液晶表示装置に関連した技術分野に好適に適用され得る。

本発明の一実施形態に係るバックライトユニットの構造を概略的に示す断面図である。 図１のバックライトユニットの発光デバイスユニットの配列の一実施形態を示す平面図である。 図１のバックライトユニットの発光デバイスユニットを拡大して示す断面図である。 図１の光学プレートを概略的に示す斜視図である。 図１のバックライトユニットの一部を示す側断面図である。 第１パターン領域の第１ローカル面に入射される光の進行経路を例示する図である。 第２パターン領域の第１ローカル面に入射される光の進行経路を例示する図である。 光学プレートに鋸歯状の反射／屈折パターンが形成されていない場合の光学プレートの上方での光の強度分布を示す写真である。 光学プレートに鋸歯状の反射／屈折パターンが形成された場合の光学プレートの上方での光の強度分布を示す写真である。 本発明に係るバックライトユニットの他の実施形態を概略的に示す図である。 本発明に係るバックライトユニットを備えたＬＣＤを概略的に示す図である。

符号の説明

１０ 発光デバイスユニット
１１ ＬＥＤチップ
１２ ベース
１３ 側面放出器
１２０ 反射ミラー
１３０ 光学プレート
１３１ 反射／屈折パターン
１３３ 第１ローカル面
１３５ 第２ローカル面
Ａ 第１パターン領域
Ｂ 第２パターン領域
Ｃ 中心軸

Claims (25)

1. ベースプレートと、
   前記ベースプレートに少なくとも一つのラインをなすように配列された複数の発光デバイスユニットと、
   前記発光デバイスユニットと対向する底面に形成されて、前記発光デバイスユニットから上方に直接出射された光を反射させる複数の反射ミラーと、反対面に形成されて、反射により光をさらに広げさせる鋸歯状の反射／屈折パターンと、を備え、前記発光デバイスユニットの上方に位置した光学プレートと、
   前記光学プレートの上方に位置して入射光を拡散透過させる透過拡散板と、を備え、
   前記鋸歯状の反射／屈折パターンは、
   入射される光のうち、少なくとも一部を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面と、その断面が前記第１ローカル面と共に鋸歯状をなす第２ローカル面とから形成された鋸歯状パターンであり、前記第１ローカル面及び第２ローカル面は、ストライプ状であり、
   前記反射／屈折パターンは、
   前記発光デバイスユニットの中心軸を横切るラインの中心を基準として、第１ローカル面の傾斜方向が互いに逆である、第１パターン領域及び第２パターン領域が交互に繰り返された構造に形成され、
   前記発光デバイスユニットは、
   光を発生させる発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップ側から入射された光をコリメーティングするためのコリメータと、を備え、
   前記コリメータは、
   ドーム状、及び少なくとも一つの反射面と、それから延びて、少なくとも一つの円錐状を有するように形成された少なくとも一つの屈折面とを有する凸状のうち、何れか一つの形状であることを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記第１ローカル面及び第２ローカル面の長手方向は、前記発光デバイスユニットが配列されたラインと平行であることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
3. 前記第１パターン領域及び第２パターン領域で第１ローカル面は、それぞれ前記発光デバイスユニットの中心軸に対して離れる方向に傾斜したことを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
4. 前記第２ローカル面は、入射光を屈折透過させる面であることを特徴とする請求項１に記載のバックライトユニット。
5. 前記第１ローカル面は、前記第２ローカル面より小さな傾斜角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ユニット。
6. 前記発光デバイスユニットの下方に位置して、入射される光を拡散反射させる反射拡散板をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうち、何れか一項に記載のバックライトユニット。
7. 前記コリメータは、入射光を概略的に側方向に進ませる側面放出器であることを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。
8. 前記コリメータは、ドーム状になっていることを特徴とする請求項６に記載のバックライトユニット。
9. 前記透過拡散板から出る光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム、及び偏光効率を向上させるための偏光向上フィルムのうち、少なくとも何れか一つをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうち、何れか一項に記載のバックライトユニット。
10. 光ビームを生成する光源と、
    前記生成された光ビームを受信し、均一な光を形成するために、少なくとも一つの第１光ビームを内部反射し、少なくとも一つの第２光ビームを屈折させる反射／屈折部と、を備え、
    前記反射／屈折部は、
    入射される光のうち、少なくとも一部を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面と、その断面が前記第１ローカル面と共に鋸歯状をなす第２ローカル面とから形成された鋸歯状パターンを有し、前記第１ローカル面及び第２ローカル面は、ストライプ状であり、
    前記反射／屈折部は、
    発光デバイスユニットの中心軸を横切るラインの中心を基準として、第１ローカル面の傾斜方向が互いに逆である、第１パターン領域及び第２パターン領域が交互に繰り返された構造に形成され、
    前記光源は、
    ベースプレートと、２次元アレイで配列された複数の発光ダイオードと、前記光ビームを多様な方向に向わせて、前記光ビームを主に側方向に進ませる複数のコリメータと、を備え、
    前記複数のコリメータは、
    ドーム状、及び少なくとも一つの反射面と、それから延びて、少なくとも一つの円錐状を有するように形成された少なくとも一つの屈折面とを有する凸状のうち、何れか一つの形状であることを特徴とする表示パネルに使用可能なバックライトユニット。
11. 前記反射／屈折部は、
    透明本体と、
    前記複数のコリメータから受信された光ビームを前記複数の発光ダイオードに向って反射させるために、前記透明本体の底面に配置された複数の反射器と、を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバックライトユニット。
12. 前記凸状は対称的であり、前記少なくとも一つの円錐状は、前記光ビームが左側に再び進むように、前記コリメータの左側の第１円錐状、及び光ビームを右側に再び進むように。前記コリメータの右側の第２円錐状を備えることを特徴とする請求項１０に記載のバックライトユニット。
13. 前記反射／屈折部からの光を受信し、前記受信された光を拡散する透過拡散板と、
    前記透過拡散板から受信された光の直進性を向上させる輝度向上フィルムと、
    前記輝度向上フィルムから受信された光の偏光効率を向上させる偏光向上フィルムと、をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載のバックライトユニット。
14. ベースと、
    所定方向に光ビームを出射するように、前記ベースに配置された光源アレイと、
    前記光源アレイに隣接するように配置され、入射面及び出射面を備え、前記光ビームの一つ以上を前記入射面と出射面との間で一回以上反射させ、前記出射面を介して所定方向に透過させる光学プレートと、を備え、
    前記反射／屈折部は、
    入射される光のうち、少なくとも一部を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面と、その断面が前記第１ローカル面と共に鋸歯状をなす第２ローカル面とから形成された鋸歯状パターンを有し、前記第１ローカル面及び第２ローカル面は、ストライプ状であり、
    前記反射／屈折部は、
    発光デバイスユニットの中心軸を横切るラインの中心を基準として、第１ローカル面の傾斜方向が互いに逆である、第１パターン領域及び第２パターン領域が交互に繰り返された構造に形成され、
    前記光源アレイは、
    ベースプレートと、２次元アレイで配列された複数の発光ダイオードと、前記光ビームを多様な方向に向わせて、前記光ビームを主に側方向に進ませる複数のコリメータと、を備え、
    前記複数のコリメータは、
    ドーム状、及び少なくとも一つの反射面と、それから延びて、少なくとも一つの円錐状を有するように形成された少なくとも一つの屈折面とを有する凸状のうち、何れか一つの形状であることを特徴とする表示パネル装置に使用可能なバックライトユニット。
15. 所定光ビームを反射させて、反射された光が前記光源アレイに向うように、前記ベースに配置された反射拡散プレートをさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
16. 前記光学プレートは、
    前記光源アレイからの一つ以上の光ビームを前記光源アレイ側に反射させるために、その底部に配置された複数の反射器をさらに備えることを特徴とする請求項１４に記載のバックライトユニット。
17. 複数の光ビームを出射するように配置された複数の光源を有するベースと、
    前記ベースに隣接するように配置され、前記複数の光ビームを受信し、前記光ビームを反射させつつ散乱させ、前記散乱された光ビームを均一な光に出力するように、複数の角をなす面を有する反射／屈折部と、を備え、
    前記反射／屈折部は、
    入射される光のうち、少なくとも一部を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面と、その断面が前記第１ローカル面と共に鋸歯状をなす第２ローカル面とから形成された鋸歯状パターンを有し、前記第１ローカル面及び第２ローカル面は、ストライプ状であり、
    前記反射／屈折部は、
    発光デバイスユニットの中心軸を横切るラインの中心を基準として、第１ローカル面の傾斜方向が互いに逆である、第１パターン領域及び第２パターン領域が交互に繰り返された構造に形成され、
    前記複数の光源は、
    ベースプレートと、２次元アレイで配列された複数の発光ダイオードと、前記光ビームを多様な方向に向わせて、前記光ビームを主に側方向に進ませる複数のコリメータと、を備え、
    前記複数のコリメータは、
    ドーム状、及び少なくとも一つの反射面と、それから延びて、少なくとも一つの円錐状を有するように形成された少なくとも一つの屈折面とを有する凸状のうち、何れか一つの形状であることを特徴とする表示パネル装置に使用可能な直下型のバックライトユニット。
18. 前記光ビームは、その光ビームが内部全反射が発生しない角度で複数の角をなす面に入射され、前記光ビームが前記複数の角をなす面を介して透過されるまで、前記反射／屈折部内で散乱されることを特徴とする請求項１７に記載のバックライトユニット。
19. 液晶パネルと、
    前記液晶パネルに光を照射する請求項１項ないし請求項５のうち、何れか一項に記載のバックライトユニットと、を備えることを特徴とする液晶表示装置。
20. 前記発光デバイスユニットの下方に位置して、入射される光を拡散反射させる反射拡散板をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置。
21. 前記発光デバイスユニットは、
    光を発生させる発光ダイオードチップと、
    前記発光ダイオードチップ側から入射された光をコリメーティングするためのコリメータと、を備えることを特徴とする請求項１９記載の液晶表示装置。
22. 前記コリメータは、入射光を概略的に側方向に進ませる側面放出器であることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
23. 前記コリメータは、ドーム状になっていることを特徴とする請求項２１に記載の液晶表示装置。
24. 前記透過拡散板から出る光の直進性を向上させるための輝度向上フィルム、及び偏光効率を向上させるための偏光向上フィルムのうち、少なくとも何れか一つをさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の液晶表示装置。
25. 表示パネルと、
    光ビームを生成する光源及び、前記発生された光ビームを受信し、一つ以上の第１光ビームを内部反射し、一つ以上の第２光ビームを屈折させ、均一な光を生成する反射／屈折部を有して、前記表示パネルに光を照射するバックライトユニットと、を備え、
    前記反射／屈折部は、
    入射される光のうち、少なくとも一部を内部全反射させるように傾斜した第１ローカル面と、その断面が前記第１ローカル面と共に鋸歯状をなす第２ローカル面とから形成された鋸歯状パターンを有し、前記第１ローカル面及び第２ローカル面は、ストライプ状であり、
    前記反射／屈折部は、
    発光デバイスユニットの中心軸を横切るラインの中心を基準として、第１ローカル面の傾斜方向が互いに逆である、第１パターン領域及び第２パターン領域が交互に繰り返された構造に形成され、
    前記光源は、
    ベースプレートと、２次元アレイで配列された複数の発光ダイオードと、前記光ビームを多様な方向に向わせて、前記光ビームを主に側方向に進ませる複数のコリメータと、を備え、
    前記複数のコリメータは、
    ドーム状、及び少なくとも一つの反射面と、それから延びて、少なくとも一つの円錐状を有するように形成された少なくとも一つの屈折面とを有する凸状のうち、何れか一つの形状であることを特徴とする表示パネル装置。