JP3944170B2 - バックライトユニット - Google Patents

Description

本発明はバックライトユニットに係り、特に導光板（ＬＧＰ：ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ ｐａｎｅｌ）及び点光源を使用するエッジ発光型バックライトユニットに関する。

通常、平板ディスプレイは大きく発光型と受光型とに分類される。受光型平板ディスプレイの例として液晶表示装置（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙ）を挙げられるが、ＬＣＤはそれ自体が発光して画像を形成できず、外部から光が入射されて画像を形成するので暗い所では画像を観察できない。したがって、ＬＣＤの背面にはバックライトユニットを設置して光を照射する。

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多数のランプが光を液晶パネルに直接照射する直下発光型と、ＬＧＰ（Light Guide Panel：導光板）のエッジに設置されたランプが直接照射して液晶パネルに伝達するエッジ発光型とに分類される。
エッジ発光型は光源として線光源と点光源とを使用できる。代表的な線光源としては両端部の電極が管内に設置される冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｌａｍｐ）があり、点光源としては発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）がある。ＣＣＦＬは強い白色光を放出できて高輝度と高均一度を得ることができて大面積化設計が可能であるという長所があるが、高周波交流信号により作動して作動温度範囲が狭いという短所がある。ＬＥＤは輝度と均一度面でＣＣＦＬに比べて性能が落ちるが、直流信号により作動して寿命が長くて作動温度範囲が広い。また、薄型化が可能であるという長所を有する。

ＬＧＰはエッジ発光型バックライトユニットに使われるものであって、線光源または点光源からエッジを通じて入射された光を面光に変換して垂直方向に出光させる。ＬＧＰには光源から入射された光を面光に変換させるために散乱パターンやホログラムパターンが印刷方式または機械加工方式により形成されている。
図１は点光源を使用する従来のエッジ発光型バックライトユニットの概略的な斜視図であり、図２は図１に図示されたエッジ発光型バックライトユニットの断面図である。図１によれば、ＬＧＰ１０のエッジ１１に点光源として３つのＬＥＤ ２０が設置される。ＬＧＰ１０の底面にはＬＥＤ ２０から入射された光を出光面１２に放出するためのホログラムパターン３０が形成されている。

ＬＥＤ ２０はＬＧＰ１０のエッジ１１に向かって光を放出する。ＬＥＤ ２０は点光源であるために、図３に図示されたように光軸を中心として方位角±９０°の範囲で光を放出する。この時、光強度の最大値Ｉｍａｘの半分に該当する強度（Ｉｍａｘ／２）の光が放出される方位角を半値角（ＦＷＨＭ：ｆｕｌｌ ｗｉｔｈ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）という。ＬＥＤの場合には普通ＦＷＨＭが約±４５°になる。

ＬＥＤ ２０から放出された光はエッジ１１を通じてＬＧＰ１０に入射されてホログラムパターン３０に入射される。ホログラムパターン３０は回折格子構造であって入射された光を面光に変換させてＬＧＰ１０の上面である出光面１２に放出する。ホログラムパターン３０は一定の方向性を有して形成されているが、光がホログラムパターン３０と約９０゜の角度で入射される場合に最も高い効率で光を放出できる。また、ホログラムパターンで入射される光の入射方位角分布が小さいほど出光面１２での均一な輝度を得られる。出光面１２の輝度が均一でなければ画面が染み付いたように見られる。約１ｃｍの狭い範囲では０．９程度の輝度変化が染みとして感知されるが、画面の中央部から先端部まで緩慢に輝度変化がある場合には０．８程度であっても輝度染みは感知されない。したがって、０．８以上の輝度均一度が要求され、良質の画質を得るためには０．９以上の輝度均一度が要求される。

図４は、図１に図示された従来のバックライトユニットによる出光分布を示した図面であって、ＬＧＰ１０を、ＬＥＤ ２０が設置されたエッジ１１から順次入光部４０、中央部５０、対光部６０の３領域に分けて出光面１２に放出する光の出光分布を図示している。図４によれば、入光部４０に比べて中央部５０と対光部６０とで広い出光分布を有する。

図５は図１に図示されたエッジ発光型バックライトユニットによる出光面１２での輝度を示したグラフである。縦軸は輝度を表示し、横軸は出光面１２での光出射角をＦＷＨＭとして表示したものである。３つの曲線Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はそれぞれ入光部４０、中央部５０、対光部６０の輝度を表すものである。図５によれば、入光部４０の輝度が中央部５０と対光部６０との輝度よりさらに大きいということが分かる。ＦＷＨＭも入光部４０では２０゜／２０゜であるが、中央部５０及び対光部６０では２０゜／３５゜でさらに広く示される。２０゜／３５゜において前の２０゜と後の３５゜とはそれぞれ図４でＸ方向とＹ方向とのＦＷＨＭを表示したものである。

このように輝度が不均一であることは、中央部５０や対光部６０でホログラムパターン３０に入射される光の入射方位角の分布が入光部４０でのそれより大きいからである。すなわち、ＬＥＤ ２０から遠く離れた中央部５０及び対光部６０では、図２に図示されたように数回の反射過程を経つつ多様な入射方位角を有する光がホログラムパターン３０に入射されるからである。このような輝度の不均一性はＬＥＤ ２０から放出されてＬＧＰに入射される光の入射方位角分布が大きいほどさらに激しくなる。

本発明は前記問題点を解決するために創出されたものであって、点光源からＬＧＰに入射される光の方位角を狭めることによって出光面の輝度均一性を向上させるように改善されたエッジ発光型バックライトユニットを提供するところにその目的がある。

本願第１発明は、 ホログラムパターンが形成された導光板と、前記導光板のエッジに光を投射する少なくとも一つの点光源と、前記点光源と前記導光板との間に介在されており、前記点光源からの光が入射される入射面と、前記入射面に入射された光を前記導光板に出射する出射面とを有し、前記導光板に入射される光の方位角を狭める屈折部材とを含み、前記屈折部材は、前記点光源に対向する位置の前記出射面を平坦に形成し、前記点光源からの光の光軸に概ね平行な光をそのまま透過させる光透過領域と、前記光透過領域に続いて前記出射面に形成され、前記光軸と平行な第１面と、前記第１面に対して所定の角度をなす第２面とが、鋸の歯状をなすように、前記点光源側から前記第１面及び前記第２面の順に互いに対向して配置され、前記点光源からの光が入射されるブレーズパターンが形成されたブレーズ領域と、前記ブレーズ領域に続いて前記出射面に形成され、前記光軸に対して所定の角度をなす第１傾斜面と第２傾斜面とが、前記光軸と直交する面を底面とした三角形の頂点を中心とするように対向しており、前記点光源からの光及び前記点光源に隣接する点光源からの光が入射される三角プリズムパターンが形成されたプリズム領域と、を備え、前記ブレーズパターンの第２面が前記光軸に直交する線となす角度は、前記ブレーズ領域を通過する光の最大方位角より大きく、かつ前記三角プリズムパターンの第１及び第２傾斜面が前記光軸に直交する線となす角度は前記プリズム領域を通過する光の最大方位角より大きいことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第２発明は、第１発明において、前記光透過領域は、前記屈折部材内での方位角が約０〜±９゜範囲ないし０〜±１６゜範囲の光を通過させるように形成されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第３発明は、第１発明において、前記三角プリズムパターンの頂角は約２８〜４５゜であることを特徴とするバックライトユニットを提供する。

本願第４発明は、第１発明において、前記プリズム領域の三角プリズムパターンのピッチは約５０μｍであることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第５発明は、第１発明において、前記ブレーズパターンのピッチは約５０μｍであることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第６発明は、第１発明において、前記屈折部材は前記導光板と一体に形成されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第７発明は、第１発明において、前記点光源から放出されて前記屈折部材に入射される光を拡散させる拡散部材をさらに含むことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第８発明は、第７発明において、前記拡散部材は、前記屈折部材の入射面に凹んだ曲面を形成することによって前記屈折部材と一体に形成されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第９発明は、第１発明において、前記第１辺の長さは、前記ブレーズパターンのピッチの長さよりも長いことを特徴とする、バックライトユニットを提供する。

本願第１０発明は、ホログラムパターンが形成された導光板と、前記導光板のエッジに光を投射する少なくとも一つの点光源と、前記点光源から放出された光を拡散させる拡散部材と、前記第１発明に記載の屈折部材と、を含むことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１１発明は、第１０発明において、前記光透過領域は、前記屈折部材内での方位角が約０〜±９゜範囲ないし０〜±１６゜範囲の光を通過させるように形成されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１２発明は、第１０発明において、前記三角プリズムパターンの傾斜面が前記光軸に直交する線となす角度は前記プリズム領域を通過する光の最大方位角より大きいことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１３発明は、第１０発明において、前記三角プリズムパターンの頂角は約２８〜４５゜であることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１４発明は、第１０発明において、前記プリズム領域の三角プリズムパターンのピッチは約５０μｍであることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１５発明は、第１０発明において、前記ブレーズパターンの傾斜面が前記光軸に直交する線となす角度は前記ブレーズ領域を通過する光の最大方位角より大きいことを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１６発明は、第１０発明において、前記ブレーズパターンのピッチは約５０μｍであることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１７発明は、第１０発明において、前記屈折部材は前記導光板と一体に形成されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。
本願第１８発明は、第１０発明において、前記拡散部材は、前記屈折部材の入射面に凹んだ曲面を形成することによって前記屈折部材と一体に形成されることを特徴とするバックライトユニットを提供する。

本発明によるバックライトユニットによれば、次のような効果を得られる。
第１に、ＬＧＰに入射される光の入射方位角分布を小さくすることによって出光面に光を放出するホログラムパターンの効率を向上させることができる。
第２に、出光面に放出される光の強度分布が均一になって出光面の輝度均一度が向上する。

第３に、拡散部材を採用することによって点光源間の暗い領域を防止したり最小化できる。

以下、添付した図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。
図６は本発明によるバックライトユニットの一実施例を示した斜視図である。
図６によれば、ＬＧＰ（Light Guide Panel：導光板）１１０のエッジ１１１に点光源として３つのＬＥＤ１２０が設置され、ＬＧＰ１１０とＬＥＤ１２０間には屈折部材２００が設置される。ＬＥＤ１２０と屈折部材２００、屈折部材２００とＬＧＰ１１０間には例えば、空気のように屈折部材２００やＬＧＰ１１０より屈折率が小さな媒質が介在される。

ＬＧＰ１１０は光を透過させる光透過性材料で製作されるが、主に屈折率が１．４９、比重が１．１９程度のアクリル系透明樹脂（ＰＭＭＡ）が使われ、軽量化のために比重が１．０であるオレフィン系透明性樹脂が使われることもある。ＬＧＰ１１０の厚さは普通２〜３ｍｍ程度であり、重量を減らすために光が入射されるエッジから遠ざかるほど厚さが益々薄くなるウェッジ型を使用することもある。ＬＧＰ１１０の大きさは出光面１１２の上方に設置される画像表示装置（図示せず）、例えば、ＬＣＤの大きさに左右される。ＬＧＰ１１０にはホログラムパターン１３０が形成されている。出光面１１２の上側には光を拡散させる拡散板（図示せず）が設置される。

ホログラムパターン１３０はＬＧＰ１１０のエッジ１１１を通じて入射された光を回折させて出光面１１２に放出するものであって、図６ではＬＧＰ１１０の底面に設けられる。ホログラムパターン１３０は周期が２μｍ以下である回折格子が反復配列されたものである。ホログラムパターン１３０は例えば、周期０．４μｍ、深さ０．２μｍ程度の回折格子を反復配列することによって形成できる。ホログラムパターン１３０の下方には、ホログラムパターン１３０を透過した光を上方に反射させる反射部材（図示せず）が設置される。光が約９０°角度でホログラムパターン１３０に入射される時に最も高い効率で光を放出でき、ホログラムパターン１３０で入射される光の方位角分布が均一であれば出光面１１２での輝度が均一になる。

ＬＥＤ１２０は点光源の一例であって、図３に図示されたように光軸を中心として方位角±９０°範囲で光を放出する。この時、光の強度の最大値Ｉｍａｘの半分に該当する強度（Ｉｍａｘ／２）の光が放出される角度をＦＷＨＭといい、ＬＥＤの場合には普通ＦＷＨＭが約±４５°程度になる。本実施例ではＬＧＰ１１０の左側エッジ１１１側に３つのＬＥＤ１２０を設けたが、ＬＥＤ１２０の数はＬＧＰ１１０の大きさ及び要求される輝度に依存するためにさらに多くのＬＥＤ１２０を設置することもある。また、ＬＥＤ１２０はエッジ１１１だけでなくＬＧＰ１１０の他のエッジにもさらに設置されることがある。

屈折部材２００は、ＬＥＤ１２０から放出された光を光軸１２１側に屈折させてＬＧＰ１１０に入射される光の方位角を狭めるためのものである。屈折部材２００は各ＬＥＤ１２０の光軸１２１付近の光をそのまま透過させる光透過領域２１０と、鋸の歯状のブレーズ（braze）パターンが形成されたブレーズ領域２２０と、三角プリズム（prism）パターンが形成されたプリズム領域２３０と、を備える。屈折部材２００はＬＧＰ１１０と同じ材質を使用でき、場合によっては屈折率がＬＧＰ１１０より大きいかあるいは小さな材質を使用できる。屈折部材２００はＰＭＭＡやオレフィン系透明樹脂などを切削加工したりまたは射出成形することによって製作できる。

図７は、図６に図示された屈折部材を詳細に示した平面図である。図７を参照すれば、本実施例による屈折部材２００は屈折率約１．４９のＰＭＭＡを使用したものであって、厚さ、すなわち入射面２０１と出射面２０２との距離Ｌ１は５ｍｍである。ＬＥＤ１２０は入射面２０１から若干離れて設置される。
光軸１２１から距離Ｄ１までは光透過領域２１０であって、図７に図示されたように出射面２０２にプリズムパターン及びブレーズパターンを形成しないことによって形成され、図面に図示されていないが、屈折部材２００を光軸１２１から距離Ｄ１だけ切り出すことによって形成されることもある。

Ｄ２−Ｄ１に該当する領域は、一つのＬＥＤから放射された光だけが入射され、隣接する他のＬＥＤから放出された光は入射されないブレーズ領域２２０である。したがって、ブレーズ領域２２０には、第１面２２１は光軸１２１と平行であり、第２面２２２は光軸１２１と所定の角度をなす鋸の歯状のブレーズパターンが反復配列されている。また、第１面２２１は光軸１２１側に位置せねばならない。ブレーズパターンのピッチＰ２は本実施例では５０μｍと設定したが、これに限定されることではなく、生産性及び出光面１１２からの出光分布を考慮して適切に選定する。

本実施例ではＤ２を約３．６ｍｍと設定した。ＬＥＤ１２０は屈折部材２２０の入射面２０２と例えば０．０５ｍｍ程度離れて設置される。この距離による影響を無視すれば、ＰＭＭＡの屈折率が約１．４９であるために屈折部材２００に入射された光は最大約４２゜の方位角を有する。入射面２０１と出射面２０２との距離Ｌ１が５ｍｍであるためにＤ２を３６ｍｍと設定すれば、ブレーズ領域２２０には最大方位角が約３６゜である光が入射される。

ブレーズ領域２２０を通過しつつ光が光軸１２１側に屈折して方位角が狭まるためには、ブレーズパターンの第２面２２２が光軸１２１に直交する角度Ａは少なくともブレーズ領域２２０を通過する光の最大方位角より大きいことが望ましい。本実施例の場合には約３６゜より大きいことが望ましい。ただし、これにより本発明の範囲が限定されることではなく、出光面１１２での総光量と単位立体角当りの光量及びＦＷＨＭを考慮して決定されることが望ましい。

Ｄ２から隣接する他のＬＥＤのブレーズ領域との境界まではプリズム領域２３０が形成される。プリズム領域２３０は隣接する他のＬＥＤの影響を共に受ける領域であって、頂点を中心として両側傾斜面２３１、２３２が屈折面になるように三角プリズムパターンが反復配列された領域である。三角プリズムパターンのピッチは本実施例では５０μｍと設定したが、これに本発明の範囲が限定されるものではない。三角プリズムパターンのピッチは生産性及び出光面１１２での出光分布を考慮して適切に選定する。プリズム領域２３０を通過しつつ光が光軸１２１側に屈折して方位角が狭まるためには、三角プリズムパターンの両側傾斜面２３１、２３２が光軸１２１に直交する線となす角度Ｂはプリズム領域２３０に入射される光の最大方位角より大きいことが望ましい。ただし、これによって本発明の範囲が限定されるものではなく、出光面１１２での総光量と単位立体角当りの光量及びＦＷＨＭを考慮して決定されることが望ましい。

また、ブレーズ領域２２０は隣接する他のＬＥＤの影響を受けない領域であるので、Ｄ２はＬＧＰ１１０の出光面１１２での総光量と単位立体角当りの光量及びＦＷＨＭと共にＬＥＤ１２０間の間隔及び屈折部材２００の屈折率を考慮して決定される。総光量及び単位立体角当りの光量は大きいことが、ＦＷＨＭは小さなことが望ましい。
図８は、三角プリズムパターンの頂角と出光面での出光分布との関係を示したグラフであって、三角プリズムパターンのピッチＰ１を５０μｍとし、底辺と頂点との距離ｄ１を変化させながら出光面１１２での総光量（ｆｌｕｘ）、単位立体角当り光量及びＦＷＨＭを測定したものである。輝度を向上させるためには総光量及び単位立体角当り光量値は大きいほど、ＦＷＨＭは小さいほど望ましい。

図８によれば、総光量はｄ１が約２０μｍ〜９０μｍである領域でほとんど変化がない。ＦＷＨＭはｄ１が大きくなるほど小さくなって約５０μｍ程度から最低となり、単位立体角当り光量は約６０μｍ以上で最大となることが分かる。本実験によれば、底辺と頂点との距離ｄ１は約６０μｍ〜１００μｍ程度である時に出光面１１２で最適の出光分布を得られる。したがって、ピッチＰ１が５０μｍである時、頂角は約２８〜４５゜程度となり、両側傾斜面が光軸に直交する線となす角度Ｂは約６７．５〜７６゜となる。前述した頂角の範囲は実験により選定される最適値の一例としての意味を有し、本発明の範囲を限定するものではない。

図９は、ブレーズパターンの頂角及び光透過領域の幅と出光面１１２での出光分布との関係を示したグラフであって、ブレーズパターンのピッチＰ２を約５０μｍとし、底辺と頂点との距離ｄ２及び光透過領域２１０の幅Ｄ１を変化させつつ単位立体角当り光量を測定したものである。Ｐ：Ｐ１＝５０／ｄ１＝２５はブレーズパターンの代りにピッチＰ１が５０μｍ、底辺と頂点との距離ｄ１が２５μｍである三角プリズムパターンを形成した場合であり、Ｂ：Ｐ２＝５０／ｄ２＝５０はピッチＰ２が５０μｍ、底辺と頂点との距離ｄ２が５０μｍであるブレーズパターンが形成された場合をいう。

図９によれば、Ｂ：Ｐ２＝５０／ｄ２＝５０とＢ：Ｐ２＝５０／ｄ２＝６０である場合は、光透過領域２１０の幅Ｄ１に関係なくＰ：Ｐ１＝５０／ｄ１＝２５より単位立体角当り光量値がさらに大き大きい。また、Ｂ：Ｐ２＝５０／ｄ２＝２５とＢ：Ｐ２＝５０／ｄ２＝１２．５である場合には、Ｐ：Ｐ１＝５０／ｄ１＝２５より単位立体角当り光量値がさらに小さい。ｄ２はブレーズパターンを形成せずにプリズムパターンを形成した場合より単位立体角当りの光量値がさらに大きい範囲内で選定されることが望ましい。

また、光透過領域２２０の幅Ｄ１は単位立体角当りの光量が最大になるように決定されることが望ましいので、図９を参照すれば、光軸１２１から約０．８〜１．４ｍｍ程度と選定できる。この幅Ｄ１を光軸１２１からの角度に換算すれば、約９〜１６゜までになる。
図１０は本発明によるバックライトユニットの他の実施例を示したものである。

図１０によれば、屈折部材３００の入射面２０１に凹レンズ２４０が形成されている、凹レンズ２４０は光を拡散させる拡散部材の一例であって、ＬＥＤ１２０から放出されて凹レンズ２４０に入射された光は方位角が大きくなる。本実施例の拡散部材は屈折部材３００と一体に形成されたものであるが、図６でＬＥＤ１２０と屈折部材２００との間に別途の凹レンズを設置することもできる。しかし、光が多数の媒質を通過すれば光透過率が低下する虞があるので本実施例のように屈折部材３００と一体に形成することがさらに望ましい。ＬＥＤ１２０は凹レンズ２４０の曲面とこの曲面がなす円の中心との間に位置することが望ましい。凹レンズ２４０の曲率半径はＬＧＰ１１０の出光面１１２での総光量及び単位立体角当りの光量を考慮して適切に選定できる。

凹レンズ２４０を採用しない場合、屈折部材２００の内部で光の方位角は屈折部材２００の屈折率が１．４９である時に最大約４２゜程度となる。この角度はＬＥＤ１２０で放出された方位角９０゜の光が屈折部材に入射された場合である。しかし、屈折部材２００とＬＥＤ１２０とは若干離れているために、実際に屈折部材２００の内部で光の最大方位角は４２゜よりは小さい。凹レンズ２４０を採用した場合には屈折部材３００に入射される時に光が拡散されるので、凹レンズ２４０の曲率及びＬＥＤ１２０の設置位置によって屈折部材３００内部で光の方位角は４２゜より大きくなる。この光が屈折部材３００の出射面２０２に形成された光透過領域２１０、ブレーズ領域２２０及びプリズム領域２３０を通過しつつ方位角が狭まってＬＧＰ１１０に入射される。

前述した実施例では屈折部材２００、３００が別途に製作されてＬＥＤとＬＧＰ間に設置されている。屈折部材２００、３００はＬＧＰ１１０と一体に製作されることもできる。図１１は本発明によるバックライトユニットのさらに他の実施例であって、屈折部材３００と一体に製作されたＬＧＰ ４００が図示されている。
さらに、前述した実施例による作用効果を説明する。

ＬＥＤ１２０から放出された光は入射面２０１を通じて屈折部材２００、３００に入射される。屈折部材２００内部での光の方位角は屈折部材２００の屈折率が１．４９である時に最大約±４２゜程度となる。図１０に図示されたように、凹レンズ２４０を採用した場合には屈折部材３００に入射される時に光が拡散されるので屈折部材３００内部で光の方位角は４２゜より大きくなる。

このうち方位角が０〜±９゜範囲ないし０〜±１６゜範囲の光は光透過領域２１０を通じてそのままＬＧＰ１１０に入射される。もちろん出射面２０２を通過する時に屈折部材２００、３００と空気との屈折率の差によって方位角が広がるが、ＬＧＰ１１０に入射される時に再び方位角が同じ大きさに狭まる。したがって、光透過領域２１０を通過した光のＬＧＰ１１０内での方位角は屈折部材２００、３００内での方位角と同一である。

ブレーズ領域２２０は隣接する他のＬＥＤから放射された光は入射されない領域であって、前述したように第１面２２１が光軸１２１と平行に形成されており、第２面２２２が光軸１２１と所定の角度をなしている。したがって、第２面２２２だけが屈折面として作用する。プリズム領域２３０は隣接する他のＬＥＤから放射された光も入射される領域であって、傾斜面２３１、２３２いずれも屈折面として作用する。

ブレーズ領域２２０及びプリズム領域２３０を通過した光は方位角が狭まる。光が屈折率が大きい媒質から屈折率が小さな媒質に進まれる時には入射角より出射角がさらに広がる。したがって、ブレーズパターンの第２面２２２及びプリズムパターンの傾斜面２３１、２３２を通過した光は光軸１２１側に屈折されて方位角が狭まる。この光は再びＬＧＰ１１０に入射されるが、この時には屈折率が小さな媒質から大きい媒質に進む。ＬＧＰ１１０のエッジ１１１は光軸１２１と直角をなすので、方位角が再び狭まる。

このようにＬＧＰ１１０に入射された光の方位角が狭まれば、光が９０゜に近い角度でホログラムパターン１３０に入射されるので、ホログラムパターン１３０が高い効率で光を放出できる。また、ホログラムパターン１３０に入射される光の入射方位角分布が均一になるので、出光面１１２に放出される光の出射方位角分布も均一になる。したがって、出光面１１２での輝度均一度が向上する。

図１２及び図１３は、図１に図示された従来のバックライトユニットによる入光部及び対光部での輝度測定結果をそれぞれ示したグラフであり、図１４及び１５は、図６に図示された本発明によるバックライトユニットの一実施例による入光部及び対光部での輝度測定結果をそれぞれ示したグラフである。図１２ないし図１５は、ＬＧＰの出光面に拡散版（図示せず）を設置し、これを通過した光の輝度を測定したものである。

図１２及び図１３によれば、対光部の輝度分布が入光部の輝度分布より広く現れている。しかし、図１４及び図１５によれば、入光部と対光部との輝度分布の差が大きく減ったことが分かる。これは、屈折部材２００、３００を利用してＬＧＰ１１０に入射される光の方位角を狭めることによって、ホログラムパターン１３０に入射される光の入射方位角分布が入光部と対光部とでほぼ同一になったことを意味する。

ＬＥＤ１２０間の中間領域は暗い領域となる虞がある。図１６は、図１０に図示された実施例のように拡散部材を採用した場合にＬＧＰ１１０内での光量を示したグラフである。図１６によれば、凹レンズ２４０により光が拡散されて屈折部材３００内での光の方位角が広がることによってＬＥＤ１２０間に参照符号Ｃで表示されたように明るい領域が現れる。したがって、屈折部材３００に入射される光を凹レンズ２４０のような拡散部材により拡散させれば暗い領域の発生を防止したり最小化できる。

本発明は前記に説明されて図面に例示されたものにより限定されることではなく、特許請求の範囲内でさらに多くの変形及び変形例が可能である。

本発明は平板表示装置を照明するためのエッジ発光型バックライトユニットをはじめとして、平面型の被照明体を照明するために面光を発生させるエッジ発光型面光源装置に適用できる。

点光源を使用する従来のエッジ発光型バックライトユニットの概略的な斜視図である。 図１に図示されたエッジ発光型バックライトユニットの断面図である。 ＬＥＤの放射角を示したグラフである。 図１に図示された従来のバックライトユニットによる出光分布を示した図面である。 図１に図示された従来のバックライトユニットによる出光面での輝度を示したグラフである。 本発明によるバックライトユニットの第１実施例を示した概略的な斜視図である。 図６に図示された屈折部材を詳細に示した平面図である。 三角プリズムパターンの頂角と出光面での出光分布との関係を示したグラフである。 ブレーズパターンの頂角及び光透過領域の幅と出光面での出光分布との関係を示したグラフである。 本発明によるバックライトユニットの他の実施例を示した斜視図である。 本発明によるバックライトユニットのさらに他の実施例を示した斜視図である。 図１に図示された従来のバックライトユニットによる入光部での輝度測定結果をそれぞれ示したグラフである。 図１に図示された従来のバックライトユニットによる対光部での輝度測定結果をそれぞれ示したグラフである。 図６に図示された従来のバックライトユニットによる入光部での輝度測定結果をそれぞれ示したグラフである。 図６に図示された従来のバックライトユニットによる対光部での輝度測定結果をそれぞれ示したグラフである。 図１０に図示された実施例によるＬＧＰ内での光量を示したグラフである。

符号の説明

１１０ ＬＧＰ
１１１ エッジ
１１２ 出光面
１２０ ＬＥＤ
１２１ 光軸
１３０ ホログラムパターン
２００ 屈折部材
２１０ 光透過領域
２２０ ブレーズ領域
２３０ プリズム領域

Claims (18)

1. ホログラムパターンが形成された導光板と、
   前記導光板のエッジに光を投射する少なくとも一つの点光源と、
   前記点光源と前記導光板との間に介在されており、前記点光源からの光が入射される入射面と、前記入射面に入射された光を前記導光板に出射する出射面とを有し、前記導光板に入射される光の方位角を狭める屈折部材とを含み、
   前記屈折部材は、
   前記点光源に対向する位置の前記出射面を平坦に形成し、前記点光源からの光の光軸に概ね平行な光をそのまま透過させる光透過領域と、
   前記光透過領域に続いて前記出射面に形成され、前記光軸と平行な第１面と、前記第１面に対して所定の角度をなす第２面とが、鋸の歯状をなすように、前記点光源側から前記第１面及び前記第２面の順に互いに対向して配置され、前記点光源からの光が入射されるブレーズパターンが形成されたブレーズ領域と、
   前記ブレーズ領域に続いて前記出射面に形成され、前記光軸に対して所定の角度をなす第１傾斜面と第２傾斜面とが、前記光軸と直交する面を底面とした三角形の頂点を中心とするように対向しており、前記点光源からの光及び前記点光源に隣接する点光源からの光が入射される三角プリズムパターンが形成されたプリズム領域と、を備え、
   前記ブレーズパターンの第２面が前記光軸に直交する線となす角度は、前記ブレーズ領域を通過する光の最大方位角より大きく、かつ前記三角プリズムパターンの第１及び第２傾斜面が前記光軸に直交する線となす角度は前記プリズム領域を通過する光の最大方位角より大きいことを特徴とするバックライトユニット。
2. 前記光透過領域は、前記屈折部材内での方位角が約０〜±９゜範囲ないし０〜±１６゜範囲の光を通過させるように形成され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. 前記三角プリズムパターンの頂角は約２８〜４５゜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。
4. 前記プリズム領域の三角プリズムパターンのピッチは約５０μｍ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. 前記ブレーズパターンのピッチは約５０μｍ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。
6. 前記屈折部材は前記導光板と一体に形成され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。
7. 前記点光源から放出されて前記屈折部材に入射される光を拡散させる拡散部材をさらに含む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。
8. 前記拡散部材は、前記屈折部材の入射面に凹んだ曲面を形成することによって前記屈折部材と一体に形成されることを特徴とする請求項７に記載のバックライトユニット。
9. 前記第１辺の長さは、前記ブレーズパターンのピッチの長さよりも長いことを特徴とする、請求項１に記載のバックライトユニット。
10. ホログラムパターンが形成された導光板と、
    前記導光板のエッジに光を投射する少なくとも一つの点光源と、
    前記点光源から放出された光を拡散させる拡散部材と、
    前記請求項１に記載の屈折部材と、を含むことを特徴とするバックライトユニット。
11. 前記光透過領域は、前記屈折部材内での方位角が約０〜±９゜範囲ないし０〜±１６゜範囲の光を通過させるように形成され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. 前記三角プリズムパターンの傾斜面が前記光軸に直交する線となす角度は前記プリズム領域を通過する光の最大方位角より大きい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. 前記三角プリズムパターンの頂角は約２８〜４５゜であ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。
14. 前記プリズム領域の三角プリズムパターンのピッチは約５０μｍであ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。
15. 前記ブレーズパターンの傾斜面が前記光軸に直交する線となす角度は前記ブレーズ領域を通過する光の最大方位角より大きい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。
16. 前記ブレーズパターンのピッチは約５０μｍであ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。
17. 前記屈折部材は前記導光板と一体に形成され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。
18. 前記拡散部材は、前記屈折部材の入射面に凹んだ曲面を形成することによって前記屈折部材と一体に形成され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。

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