(57)【要約】      （修正有）【課題】指向性のある光出力効果を生じさせ、ローカル・ディミングの効果を強めることができる光源構造体、バックライトモジュール及び表示装置を提供する。【解決手段】光源構造体２１０および光源構造体２１０を用いた、バックライトモジュール２００及び表示装置１００であり、光源構造体２１０は、基板２１１と、複数の発光ユニット２１２と、パッケージ２１３とを備える。複数の発光ユニット２１２は、基板２１１上に配列されている。パッケージ２１３は、発光ユニット２１２を覆っている。パッケージ２１３の光出力面Ｓ１には、複数の窪み構造２１３ａが設けられている。これらの窪み構造２１３ａは、１対１で発光ユニット２１２に対応し、各窪み構造２１３ａは、対応する発光ユニット２１２に向かって窪んで光出射面Ｓ１１を形成する。光出射面Ｓ１１は、集光面である。【選択図】図１
0003231226.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に配列された複数の発光ユニットと、
前記複数の発光ユニットを覆うパッケージと、
を備え、
前記パッケージの光出力面には、前記複数の発光ユニットに一対一で対応する複数の窪み構造が設けられ、前記複数の窪み構造のそれぞれは、対応する発光ユニットに向かって窪んで光出射面を形成し、
前記光出射面は、集光面である
ことを特徴とする光源構造体。
【請求項２】
前記複数の窪み構造のそれぞれの深さをＤとし、
前記パッケージの厚さをＴとし、
前記複数の発光ユニットのそれぞれの高さをＨとし、
深さＤ、厚さＴ及び高さＨは、第１の関係式であるＤ＜Ｔ−Ｈを満たす
ことを特徴とする請求項１に記載の光源構造体。
【請求項３】
前記複数の窪み構造のそれぞれの前記光出射面は、弧面であり、前記複数の窪み構造のそれぞれの幅をＷとし、
幅Ｗと前記深さＤの比は１〜４の範囲にあり、且つ端点の値を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の光源構造体。
【請求項４】
前記複数の窪み構造のそれぞれの、前記幅Ｗと前記深さＤの比は、２である
ことを特徴とする請求項３に記載の光源構造体。
【請求項５】
前記複数の発光ユニットのそれぞれから射出される光が、対応する窪み構造を通った後の光の開き角は、前記複数の発光ユニットからの元の光の開き角の７０％以下である
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の光源構造体。
【請求項６】
前記パッケージは、前記複数の発光ユニットを一体的に覆っている
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一つに記載の光源構造体。
【請求項７】
前記複数の発光ユニットのそれぞれの発光面は、全体が前記パッケージに接触している
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の光源構造体。
【請求項８】
前記複数の窪み構造のそれぞれの幅Ｗは、前記発光ユニットの辺の長さの少なくとも半分であり、且つ隣接する窪み構造の光出射面同士は接触していない
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一つに記載の光源構造体。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源構造体と、
前記光源構造体の上方に配置された少なくとも１つの光学フィルムシートと、
を備えることを特徴とするバックライトモジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光源構造体と、
前記光源構造体の上方に配置された少なくとも１つの光学フィルムシートと、
前記少なくとも１つの光学フィルムシートの上方に配置された表示パネルと、
を備えることを特徴とする表示装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、光源素子に関し、特に、光源構造体、バックライトモジュール及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な直下型バックライトモジュールは、主に複数の発光ダイオードアレイを使用し、二次レンズや光学フィルムシートの設計を利用して隣接する発光ダイオードから射出された光を混合し、光が均一な面光源を形成する。
【０００３】
現在、ミニＬＥＤを使用するバックライトがある。ミニＬＥＤは、従来のＬＥＤより小さいため、ローカル・ディミング（Ｌｏｃａｌ  Ｄｉｍｍｉｎｇ）技術を組み合わせて、光源に対するより精密な制御を実現し、表示の効果を向上させることができる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
ミニＬＥＤは、サイズが小さいため、その数量と配列密度を大幅に増加させる必要がある。密集して配列されたミニＬＥＤがローカル・ディミングの効果を実現すると、隣接するＬＥＤから射出される光が互いに干渉しないようにする必要がある。従って、ローカル・ディミングの品質および精密な制御をどのように強化するかが、関連業界の目標となっている。
【０００５】
そこで、本開示の目的は、光源構造体、バックライトモジュール及び表示装置を提供することであり、光源構造体によって指向性のある光出力効果を生じさせ、光源構造体をバックライトモジュールや表示装置に適用した場合に、ローカル・ディミング（Ｌｏｃａｌ  ｄｉｍｍｉｎｇ）の効果を強めることができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の上記目的を達成するために、光源構造体が提案されている。当該光源構造体は、基板と、複数の発光ユニットと、パッケージとを備える。複数の発光ユニットは、基板上に配列されている。パッケージは、発光ユニットを覆っている。パッケージの光出力面（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）には、発光ユニットに一対一で対応する複数の窪み構造が設けられており、各窪み構造は、対応する発光ユニットに向かって窪んで光出射面を形成している。光出射面は、集光面である。
【０００７】
本開示の一実施例によれば、上記の各窪み構造の深さＤをとし、パッケージの厚さをＴとし、各発光ユニットの高さをＨとする。ここで、深さＤ、厚さＴ及び高さＨは、第１の関係式であるＤ＜Ｔ−Ｈを満たす。
【０００８】
本開示の一実施例によれば、上記の各窪み構造体の光出射面は弧面であり、窪み構造体の幅をＷとする。ここで、幅Ｗと深さＤの比は、１〜４の範囲にあり、端点の値を含む。
【０００９】
本開示の一実施例によれば、上記の各窪み構造の幅Ｗと深さＤの比は、２である。
【００１０】
本開示の一実施例によれば、上記の各発光ユニットから射出される光が、対応する窪み構造を通過した後の光の開き角は、発光ユニットからの元の光の開き角の７０％である。
【００１１】
本開示の一実施例によれば、上記パッケージは、発光ユニットを一体的に覆っている。
【００１２】
本開示の一実施例によれば、上記各発光ユニットの発光面は、全体がパッケージに接触している。
【００１３】
本開示の一実施例によれば、上記窪み構造の幅Ｗは、発光ユニットの辺の長さの少なくとも半分であり、且つ隣接する窪み構造の光出射面同士は接触していない。
【００１４】
本開示の上記目的を達成するために、バックライトモジュールが提案されている。当該バックライトモジュールは、上述の光源構造体と、少なくとも１つの光学フィルムシートとを備える。光学フィルムシートは、光源構造体の上方に配置される。
【００１５】
本開示の上記目的を達成するために、表示装置が提案されている。当該表示装置は、上述の光源構造体と、少なくとも１つの光学フィルムシートと、表示パネルとを備える。光学フィルムシートは、光源構造体の上方に配置される。表示パネルは、光学フィルムシートの上方に配置される。
【考案の効果】
【００１６】
上記から明らかなように、本考案は、主に、発光ユニットのパッケージに発光ユニットに対応する窪み構造を設けて、窪み構造の集光面を利用することにより、発光ユニットから射出される光が窪み構造を通る際に集光の光学効果を生み出すことができる。これにより、各発光ユニットから射出される光が、隣接する発光ユニットから射出される光に影響を及ぼさないため、表示パネルの各画素ブロックの輝度や色を正確に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
本考案の上記及びその他の目的、特徴、利点及び実施例をより明らかに理解し易くするために、以下のように図面を説明する。
【図１】図１は、本考案の一実施形態による表示装置を示す装置模式図である。
【図２】図２は、本考案の一実施形態による光源構造体の発光ユニットから射出される光がパッケージの窪み構造を通して出力する様子を示す光出力模式図である。
【図３】図３は、本考案の一実施形態による、幅と深さの比が異なる窪み構造を用いてシミュレートされた光出力効果を示す図である。
【図４】図４は、本考案の一実施形態による、幅と深さの比が同一であるが、寸法が異なる窪み構造を用いてシミュレートされた光出力効果を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照すると、図１は、本考案の一実施形態による表示装置を示す装置模式図である。本実施形態の表示装置１００は、主に、光源構造体２１０および少なくとも１つの光学フィルムシート２２０を含むバックライトモジュール２００と、表示パネル３００とを備える。光学フィルムシート２２０は、光源構造体２１０の上方に配置され、表示パネル３００は、光学フィルムシート２２０の上方に配置される。これにより、光源構造体２１０から射出された光を、光学フィルムシート２２０に通した後、表示パネル３００から出力することができる。
【００１９】
引き続き図１を参照すると、光源構造体２１０は、基板２１１と、複数の発光ユニット２１２と、パッケージ２１３とを備える。複数の発光ユニット２１２は、基板２１１に配列されている。パッケージ２１３は、発光ユニット２１２を覆う。本実施例では、光源構造体２１０は、ミニＬＥＤバックライトまたはマイクロＬＥＤバックライトを用いており、パッケージ２１３は、発光ユニット２１２を一体的に覆っており、各発光ユニット２１２の発光面は、全体がパッケージ２１３に接触している。一例では、パッケージ２１３は、発光ユニット２１２に光学接着剤を塗布して形成された一体構造であってもよい。
【００２０】
図１に示すように、パッケージ２１３の光出力面Ｓ１には、複数の窪み構造２１３ａが設けられている。これらの窪み構造２１３ａは、発光ユニット２１２に１対１で対応しており、各窪み構造２１３ａは、対応する発光ユニット２１２に向かって窪んで光出射面Ｓ１１を形成している。本実施例では、窪み構造２１３ａの光出射面Ｓ１１は、微細構造を有しない滑らかな面である集光面となっている。本考案は、窪み構造２１３ａの集光効果により、各発光ユニット２１２の光の指向性を向上させることができる。また、各発光ユニット２１２から射出される光は、隣接する発光ユニット２１２から射出される光に影響を及ぼさないため、表示パネルの各画素ブロックの輝度や色を正確に制御することができる。
【００２１】
図２を併せて参照すると、図２は、本考案の一実施形態による光源構造体の発光ユニットから射出される光がパッケージの窪み構造を通して出力する様子を示す出力模式図である。好ましくは、本考案の窪み構造２１３ａの幅と、それに対応する発光ユニット２１２の辺の長さとの比は、０.５〜１.４であり、且つ、端点の値を含む。このようにすることで、発光ユニット２１２からの光の大部分は、それに対応する窪み構造２１３ａに入射され、集光の効果を達成することができる。例えば、本考案の一実施形態の発光ユニット２１２は、正面から光を出力するＬＥＤ、例えば、生成された光場がランバーシアン（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）光場に適合するＬＥＤ光源を選択することができる。なお、本考案の一実施形態の窪み構造２１３ａは、幅をＷとし、深さをＤとし、曲率半径をｒとして、曲率半径ｒは、固定値又は非固定値であってもよい。本考案の一実施形態の窪み構造２１３ａの曲率半径ｒは、その断面形状が半円になるように固定値である。しかし、本考案の窪み構造２１３ａの断面形状は、半円状に限定されるものではなく、窪み構造２１３ａが集光特性を有していればよい。また、本考案では、各発光ユニット２１２から射出される光が、対応する窪み構造２１３ａを通った後の光の開き角は、発光ユニット２１２からの元の光の開き角の７０％以下である。図２に示すように、本実施例の発光ユニット２１２から射出される光の開き角は約１２０度であるが、光は窪み構造２１３ａを通る際に、窪み構造２１３ａで屈折され、８０度以下の開き角で出力するように集光される。このため、各発光ユニット２１２から射出される光は、対応する窪み構造２１３ａを通った後、窪み構造２１３ａによって集光されて集光の効果が生じ得る。したがって、各発光ユニット２１２が表示パネル３００の画素ブロックに対応している場合には、隣接する発光ユニット２１２から射出される光が互いに干渉しないため、表示パネル３００の各画素ブロックの輝度及び色を正確に制御することができる。
【００２２】
再び図１を参照すると、パッケージ２１３の厚さをＴとし、各発光ユニット２１２の高さをＨとする。ここで、各窪み構造２１３ａの深さをＤとし、パッケージ２１３の厚さをＴとし、発光ユニット２１２の高さをＨとして、第１の関係式であるＤ＜Ｔ−Ｈを満たす。好ましくは、本考案の一実施例では、窪み構造２１３ａの光出射面Ｓ１１の断面形状は弧面であり、窪み構造２１３ａの深さＤと幅Ｗとは、第２の関係式である１≦Ｗ／Ｄ≦４を満たす。言い換えると、窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比は、１〜４の範囲にあり、端点の値を含む。本考案の窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比が４を超えると、窪み構造２１３ａのアークが不十分となり、集光の効果が悪い。本考案の窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比が１未満であると、窪み構造２１３ａが深い穴の形状となるので、発光ユニット２１２から射出される光は、窪み構造２１３ａの底部に閉じ込められ、ホットスポット（ｈｏｔ  ｓｐｏｔ）現象を引き起こす。
【００２３】
一実施例では、本考案の窪み構造２１３ａの幅Ｗは、発光ユニット２１２の辺の長さの少なくとも半分であり、発光ユニット２１２から射出される上位５０％の強度の光は、窪み構造２１３ａの光出射面Ｓ１１によりカバーされる範囲内に収めることができ、一実施例は、発光ユニット２１２から射出される光を確実に集光させることができる。一般的に、窪み構造の幅Ｗが発光ユニット２１２の辺の長さの半分未満であると、光を集光する効果が生じない。また、好ましい例では、光出力面Ｓ１全体の発光均一性が損なわれないように、隣接する窪み構造２１３ａの光出射面Ｓ１１同士が接触しないようになっている。隣接する窪み構造２１３ａ同士が重なり合うと、隣接する窪み構造２１３ａに対応する各光出射面Ｓ１１の光出射の効果に影響を及ぼすおそれがある。
【００２４】
図１、図３を同時に参照すると、図３は、本考案の一実施形態による、幅と深さの比が異なる窪み構造を用いてシミュレートされた光出力の効果を示す図である。図３に示すように、比較例１では、光が、窪み構造が設けられていないパッケージを通る際に生じる光の半値全幅（ＦＷＨＭ）は約０.６ｍｍである。実施例Ａ〜実施例Ｄにおいて、実施例Ａ〜実施例Ｄの窪み構造の曲率半径ｒは、固定値であり、光が、実施例Ａ及び実施例Ｂの窪み構造を通る際に生じる光の半値全幅は０.４ｍｍである。これは、出力された光が集光しており指向性が良好であることを意味している。また、輝度曲線からも明らかなように、実施例Ａ及び実施例Ｂの方が、比較例１よりも輝度が明らかに高い。このことから、窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比が２〜３（端点の値を含む）であると、光が集中して輝度が高くなるという効果が得られ、光の指向性が良好であることがわかる。また、実施例Ｃでは、窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比が４である場合、光の半値幅は比較例１とほぼ同じであるが、実施例Ｃから射出された輝度は、比較例１から射出された輝度よりも高い。これは、窪み構造２１３ａの設計により、全体の光出力輝度を向上させる効果があることを意味している。実施例Ｄでは、光が実施例Ｄの窪み構造を通る際に生じる光の半値全幅及び輝度は、比較例１とほぼ同じである。このことから、窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比が１０である場合、半値全幅や輝度を向上させる効果はないことがわかる。
【００２５】
図１及び図４を同時に参照すると、図４は、本考案の一実施形態による、幅と深さの比が同一であるが、寸法が異なる窪み構造を用いてシミュレートされた出光効果を示す図である。図４に示すように、比較例２の窪み構造２１３ａは、長孔状であるため、比較例２の光出射面Ｓ１１は、実施例Ａよりも光出力面Ｓ１から離れており、これにより、対応する発光ユニット２１２から射出される光は、長孔状の窪み構造２１３ａによって制限されるので、窪み構造２１３ａの光出射面Ｓ１１と光出力面Ｓ１との明暗差がより明確になってホットスポット現象が発生し、全体の光出力面Ｓ１の輝度が低下し、バックライトモジュール全体としての光学的効果の低下が生じる。実施例Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇにおいて、実施例Ｅ、Ｆ、Ｇの発光ユニットの辺の長さはすべて２００μｍであり、且つ窪み構造２１３ａの幅Ｗと深さＤの比はすべて２であり、実施例のＡ、Ｅ、Ｆ、Ｇの窪み構造２１３ａの幅Ｗとそれに対応する発光ユニット２１２の辺の長の比は、それぞれ０.５、１、１.３および１.４である。このことから、窪み構造２１３ａの幅Ｗと発光ユニットの辺の長さとの比が０.５〜１.４の範囲内（端点の値を含む）にある場合には、それに対応する発光ユニット２１２で射出される光は、窪み構造２１３ａの集光機能により、各発光ユニット２１２の光の指向性を高めることができ、各発光ユニットで射出される光は、隣接する発光ユニットから射出される光に影響を及ぼさないため、表示パネルの各画素ブロックの輝度や色を正確に制御することができる。
【００２６】
上記本考案の実施形態から明らかなように、本考案は、主に、発光ユニットのパッケージに発光ユニットに対応する窪み構造を設けて、窪み構造の集光面を利用することにより、発光ユニットから射出される光が窪み構造を通る際に集光する光学的効果を生み出すことができる。これにより、各発光ユニットから射出される光が、隣接する発光ユニットから射出される光に影響を及ぼさないため、表示パネルの各画素ブロックの輝度や色を正確に制御することができる。
【００２７】
以上の記載は、本考案の好ましい実施例に過ぎず、本考案の実用新案登録請求の範囲に従って行われた均等な変化及び修正は、本考案の範囲に属するものとする。
【符号の説明】
【００２８】
１００：表示装置
２００：バックライトモジュール
２１０：光源構造体
２１１：基板
２１２：発光ユニット
２１３：パッケージ
２１３ａ：窪み構造
２２０：光学フィルムシート
３００：表示パネル
Ｄ：深さ
Ｈ：高さ
ｒ：曲率半径
Ｓ１：光出力面
Ｓ１１：光出射面
Ｔ：厚さ
Ｗ：幅
【図１】
0003231226.tif 000003
【図２】
0003231226.tif 000004
【図３】
0003231226.tif 000005
【図４】
0003231226.tif 000006