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CN100428021C - 背光和液晶显示设备 - Google Patents

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CN100428021C
CN100428021C CNB2006100847795A CN200610084779A CN100428021C CN 100428021 C CN100428021 C CN 100428021C CN B2006100847795 A CNB2006100847795 A CN B2006100847795A CN 200610084779 A CN200610084779 A CN 200610084779A CN 100428021 C CN100428021 C CN 100428021C
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light guide
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optical
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Abstract

一种背光和液晶显示设备。在端面彼此面对布置的一对第一和第二光导板的相对端面之间单行排列多个LED。在该对第一和第二光导板的下表面上布置反射片，并布置分离板，使其覆盖第一和第二光导板的上表面和其间的间隙。在分离板的下表面上、在LED的正上方区域中布置反射体，用于将从LED向上发射的光导向第一和第二光导板。在分离板之上以固定的间隙布置扩散板，并在扩散板和分离板之间形成中空区域。在面对LED的第一和第二光导板的端面处布置反射器，用于使从第一和第二光导板发射的光进入中空区域。由此获得了薄的、轻重量的且高效率的背光和液晶显示设备，而不没有由LED导致的颜色和亮度的不均匀性。

Description

背光和液晶显示设备
发明领域
本发明涉及一种使用发光二极管等作为光源并用在显示设备中的背光，并涉及一种设置有该背光的液晶显示设备。
现有技术
常规地，冷阴极荧光灯主要用作液晶显示设备的背光的光源，但冷阴极荧光灯要求需要使用高压的专门的发光电路。因此，特别是在移动电话、PDA(个人数字助理)、和其它较小的应用场合中使用LED(发光二极管)作为光源。然而，LED的光发射主要是非自然的白光，其通过用YAG荧光体涂布蓝色LED来获得，且颜色再现方面存在困难，尤其是红色的再现。如果作为单元来处理，不可能改善该结构，因此必须补充单独的红色LED，或必须使用发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)单色光的LED。然而，不仅LED具有颜色再现性的困难，而且光量也较低，成本高于冷阴极荧光灯，并且还有其它问题。因此，在监视器和TV应用中几乎没有机会使用LED。
另一方面，LED效率最近已经连续在提高，正在发展能提供相当大电流的LED，并且考虑到环境问题，正在为了把使用LED的相对大背光商业化的目的而进行积极的工作。使用这种LED的背光的例子包括如下例子：为LED设置多个光导板且将LED布置在每个光导板的端面上作为光源(参照日本国内再公开(re-publication)No.2003-532273的图1A)；把具有以阵列布置的侧发光LED的多个基板布置在盒形反射器中，并且该构造用作面光源(参照SID 03 DIGEST，2003，第1259-1261页，Yourii Martynov和其它四人的“High-efficiency Slim LEDBacklight System with Mixing Light Guide”的图1和2)。
图1是示意性地示出了在SID 03 DIGEST，2003，第1259-1261页中描述的常规背光的结构的横截面图。如图1中所示，在SID 03DIGEST，2003，第1259-1261页中描述的常规背光100具有下述构造，其中以合适的阵列排列发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)单色光的多个LED 101。在第一反射器105处，从LED 101发射的光的传播方向改变了大约90°，并且该光进入光导板102中。进入光导板102的彩色RGB的单色光重复地经过全反射在光导板102内部传播。在这过程中，颜色变为混合的，并且该光从入射平面的相对侧发射。从光导板102发射的光的传播方向在第二反射器104处改变了180°，并且该光进入光导板103。通过使用设置在光导板103的反面(反射片106侧的表面)上的散射和反射图案，入射到光导板103的光均匀地从光导板103的上表面发射。
当使用上述白光LED作为这种常规背光的光源时，重点必须放在使亮度更加均匀上，对于颜色的不均匀性很少需要关注，但当使用单色RGB LED时，不夸张地说，由从LED发射的光的颜色能够被有效地混合的程度来确定作为背光的设备的值。鉴于上面的内容，为了防止亮度和颜色不均匀，日本未决公开专利申请No.2004-158336中提出的背光用第二反射器104来构造，该第二反射器104由折射率比空气高的聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯或其它透明体构成，也可以由布置在透明体的外表面上的反射板构成。
然而，上述现有技术具有下面的问题。在图1中所示背光100的具体情形中，要求光导板103覆盖被发光表面，并且要求光导板102将RGB单色LED光的颜色进行混合。因此，存在一个问题，即光导板的质量变为比使用冷阴极荧光灯等并使冷阴极荧光灯的光直接进入光导板的常规的边型背光大几倍，并且增加了总重量。背光100还具有下述问题，即存在光导板102的入射和出射平面、光导板103的入射平面、和空气与物理物体之间的一些其它界面，导致在界面处发生光损耗并且降低了光的效率。
日本未决公开专利申请No.2004-158336的背光具有改善亮度不均匀性和颜色不均匀性的效果，但存在一个问题，即不利地存在大量组件，并且增加了外部尺寸，尤其是厚度。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种薄的、轻重量的且高效的背光和液晶显示设备，其不具有由LED导致的颜色和亮度的任何不均匀性。
本发明的第一个方面的背光包括：第一和第二光导板，其被布置为其端面以一间隔彼此面对；光源，其被布置在所述第一和第二光导板的彼此相对的端面之间；中空传播区域，其具有中空内部且被布置在所述第一和第二光导板以及所述光源之上；其中所述发射器发射通过所述第一光导板从所述光源传播的光和通过所述第二光导板从所述光源传播的光。
本发明的第二个方面的背光包括：第一和第二光导板，其被布置为其端面以一间隔彼此面对；光源，其被布置在所述第一和第二光导板的彼此相对的端面之间；扩散板，其以一间隙被布置在所述第一和第二光导板以及所述光源之上；中空区域，其形成在所述第一和第二光导板以及所述扩散板之间；和第一和第二反射器，用于将通过所述第一光导板从所述光源传播的光和通过所述第二光导板从所述光源传播的光引入到所述中空区域，其中进入所述中空区域的光在所述中空区域与所述第一和第二光导板之间的界面处反射，并通过所述扩散板发射，以及，分离板，其被布置为覆盖所述第一和第二光导板的上表面以及所述第一和第二光导板之间的间隙，并且将所述中空区域与所述第一和第二光导板光学地分离。
在本发明第一到第三个方面中，在光源的两侧都布置有用于混合颜色的光导板，因此光通过光导板传播的同时消除了发光颜色和亮度的不均匀性。通过将光源定位在背光的中心区域中，能够减小由光导板占据的面积，而且能够使背光比常规的背光薄且轻，这因为在组成发射器的光导板和扩散板之间没有布置光导板，并且最终的空间为中空的。与常规的背光相比，存在较少的界面，能够减小光学损耗，并且能够提高光效率。
背光可以具有第一反射部件，其被布置在光源之上并向着第一光导板或第二光导板反射从光源向上发射的光。由此能够提高光效率，并且能够增加发射的光量。背光可以具有第二反射部件，用于改变进入中空区域的光在扩散板上入射的角度。由此能够使引入中空内部的光均匀。
本发明的第四个方面的背光包括：第一和第二光导板，其被布置为其端面以一间隔彼此面对；光源，其被布置在所述第一和第二光导板的彼此相对的端面之间；第三光导板，其被置在所述第一和第二光导板及所述光源之上；分离板，其被布置在所述第一和第二光导板与所述第三光导板之间，用于将所述第一和第二光导板与所述第三光导板光学地分离；和第一和第二反射器，用于将通过所述第一光导板从所述光源传播的光和通过所述第二光导板从所述光源传播的光引入到所述第三光导板，其中进入所述第三光导板的光在所述分离板的上表面处反射，并且从所述第三光导板的与所述分离板相对侧的表面发射。
在该情况中，散射和反射部件可以位于第三光导板的在分离板侧的表面处。进入第三光导板的光在散射和反射部件处反射，并且从第三光导板的与分离板相对侧的表面发射。
在本发明的第四个方面中，在第一和第二光导板以及光源之上布置有第三光导板，并且代替本发明的第一到第三个方面的中空区域而布置第三光导板。因为设置了这种第三光导板，所以通过第一和第二光导板传播并被混合的光进入第三光导板，并作为平面光离开第三光导板。由此，不需要如第一和第二个方面中那样在背光的出射表面上布置扩散板。在本方面中，来自光源的光以与本发明的第一到第三个方面中相同的方式在第一和第二光导板内部混合。因此，消除了发光颜色和亮度的不均匀性，并通过将光源定位在背光的中心区域而减小了由光导板占据的面积。
在该背光中，发射光的上表面可以是二维弯曲的。在该情形中，对应于光源设置平行于光源的纵向方向(曲面的中轴)延伸的第一反射部件。使用该部件，从光源向上发射的光向着第一光导板或第二光导板反射。
第一反射部件的横截面可以具有倒三角形的形状。第一反射部件优选具有下述横截面，即其中部向着光源凸出并从中部向着两侧部倾斜。倾斜表面形成凹面且是二维弯曲的向上的凸形。当使用发射光的上表面为二维弯曲的光源时，光在径向上扩展，而当接收光的第一反射部件的倾斜表面弯曲成向上凸出时，光可有效地进入。
在该情形中，优选R/D为1到2，并且厚度T为D-2mm或更大到D+2mm或更小，其中R为第一反射部件的倾斜表面的曲率半径，D为给光源的上表面的弯曲表面设置的透镜的直径，T为第一和第二光导板的厚度。
例如，光源是发光二极管。光源可具有发射红光的第一光源、发射绿光的第二光源和发射蓝光的第三光源。由此可获得用于小显示设备的背光。
本发明的第五个方面的液晶显示设备包括液晶面板和布置在液晶面板后面并将光提供到液晶面板的背光，其中背光是上述本发明的第一到第四个方面的背光。
由于在本发明中使用了上述的背光，所以可显示高质量的图像，这是因为没有亮度和颜色的不均匀性，并能够给液晶面板供给均匀光。
根据本发明，在光源两侧都设置有用于混合颜色的第一和第二光导板。因此，可获得具有较高光效率的较薄且重量更轻的背光，其不具有发光颜色和亮度的不均匀性，并且可获得具有较高光效率的背光。
附图说明
图1是示意性地示出了SID 03 DIGEST，2003，第1259到1261页的常规背光的结构的横截面图；
图2是示出了本发明的第一个实施例的背光的结构的横截面图；
图3是示出了本发明的第一个实施例的背光的操作的图；
图4是示出了本发明的第二个实施例的背光的结构的横截面图；
图5是示出了本发明的第三个实施例的背光的结构的横截面图；
图6是示出了本发明的第四个实施例的背光的结构的横截面图；
图7是示出了本发明的第五个实施例的背光的结构的横截面图；
图8是示出了本发明的第六个实施例的背光的结构的横截面图；
图9是示出了该第六个实施例的背光的操作的视图，图9A是整个背光的视图，图9B是光源附近的部分放大的横截面图；
图10是示出了第一反射体的反射表面的弯曲表面的形状是椭圆形的情形的修改例子的横截面图；
图11是示出了第一反射体的反射表面的弯曲表面的形状由多个平坦表面组成的情形的修改例子的横截面图；
图12是示出了LED 63不具有透镜的情形的修改例子的横截面图；
图13是示出了图7所示的本发明的第五实施例的背光的修改例子的横截面图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。首先描述本发明的第一个实施例的背光。图2是示出了本实施例的背光的结构的横截面图。本实施例的背光10配置有用于发射红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)单色光的多个LED 1，其在背光的中心区域中单行排列作为光源，如图2中所示。在LED 1的两侧布置有多个第一和第二光导板2和3。更具体地说，LED 1布置在其端面彼此相对的相对第一和第二光导板2和3的端面之间。
在第一和第二光导板2和3的下表面上布置有第一和第二反射片6和7，并且分离板9布置为覆盖LED 1之上的区域，也就是说，覆盖第一和第二光导板2和3的上表面与第一和第二光导板2和3之间的间隙。在分离板9的下表面上、LED 1的正上方的区域中布置反射体8，该反射体的横截面例如大致为三角形，由此从LED 1向上发射的光向着第一光导板2或第二光导板3反射。在分离板9之上以固定间隔空间来布置扩散板11，扩散板11和分离板9之间的空间为中空区域12。在第一和第二光导板2和3的与LED 1相对的端面侧上布置作为引入部件的第一和第二反射器4和5，用于将从第一和第二光导板2和3发射的光的传播方向改变180°，并使光进入中空区域中。
在本实施例的背光10中的基板13上装配有一个或多个LED 1，LED是侧发光型LED，其在大致平行于基板13的表面的方向上表现出最大发射强度。可以使用的LED的例子是由Lumileds制造的LuxeonSide Emitter。然而，即使当LED 1为侧发光型二极管时，光也是向上发射的。因此，在本实施例的背光10中，在LED 1的正上方的区域中布置有用于将向上发射的光导向第一光导板2或第二光导板3的反射体8。反射体8的表面优选具有非常低的光学损耗，例如镜表面。
仅仅需要本实施例的背光10中的第一和第二光导板2和3传播光。因此，不必如用在常规背光中的光导板的情形中那样给表面提供散射和扩散图案。本实施例的背光10中的第一和第二反射器4和5可以具有半圆柱的形状。在这种情形中，第一和第二反射器4和5的内直径优选等于或大于第一和第二光导板2和3的下表面与分离板9的上表面之间的厚度，也就是说，等于或大于反射片、光导板和分离板的厚度之和。
通过分离板9，背光10中的中空区域12与第一和第二光导板2和3光学地分离。该区域形成了空气层，除了用于形成中空区域12的壁和支撑柱以外，基本上没有结构物体。
本实施例的背光10中的分离板9光学地分离了中空区域12和第一和第二光导板2和3，如上所述。因此，面对第一光导板2和第二光导板3的表面优选地以与镜表面等相同的方式具有规则反射，该规则反射具有较小的光学损耗。面对中空区域12的分离板9的表面使从LED 1发射的并且经由第一光导板2和第一反射器4，或经由第二光导板3和第二反射器5进入的光导向分离板9的中部，并具有将光反射到扩散板11上的功能。更具体地说，面对中空区域12的分离板9的表面能够被制成例如在中部散射并反射白光等的部件，并且面对第一和第二反射器4和5的部分被制成镜表面。
在本实施例的背光10中，需要时，能够在扩散板11的上表面上层叠扩散片和透镜(棱镜)片或其他光学片14。
接下来描述上述构造的背光10的操作。图3是示出了本实施例的背光10的操作的图。在本实施例的背光10中，LED 1发射并入射到第一光导板2的RGB单色光向着第一光导板2的光离开表面传播，也就是说，向着面对第一反射器4的端面传播，同时在第一光导板2的内部反复地经过全反射，如图3中所示。在该过程中RGB单色光充分混合。之后，从第一光导板2发射的光通过第一反射器4反射，该光的光路改变了180°，并且该光被导向形成在分离板9和扩散板11之间的中空区域12。导入中空区域12中的光被扩散板11散射并经由光学片14发射到外部。以相同的方式，向着第二光导板3发射的光也在第二光导板3的内部混合，导向中空区域12，被扩散板11散射，并经由光学片14发射到外部。
在本实施例的背光10中，从LED 1发射的RGB单色光在通过第一和第二光导板2和3的内部传播的同时被混合，并且在该光离开第一和第二光导板2和3的点处颜色被充分混合。因此，很容易消除LED1的发光颜色和亮度的不均匀性。
在本实施例的背光10中，LED 1被布置在第一光导板2和第二光导板3之间，从而减小背光10中由第一和第二光导板2和3占据的面积，并且形成在分离板9和扩散板11之间的光导和散射部作为中空区域12。因此，该背光可制得比光导板被设置为光导和散射单元的背光更轻和更薄。
本实施例的背光10中的第一和第二光导板2和3只混合从LED 1发射的光的颜色。因此，只要光在板的内部反复经历全反射，就不必如常规背光的光导板的情形那样设置散射和扩散图案。为此，不需要借助于模具通过印刷或形成不均匀形状而在光导板上形成点作为散射和扩散图案的步骤。因此，成本能够减小等于该步骤的成本的量。
在上述第一个实施例的背光10中，侧表面发光LED用作光源，但本发明并不限于此，可以使用具有向上发光峰值的LED。在该情形中，从LED向上发射的光被反射体8反射并入射到第一和第二光导板2和3。LED 1不限于发射RGB单色光的LED，也可以使用白色LED。在这种情形中，能够实现以与使用具有RGB单色光的LED的情形相同的方式抑制由白色LED产生的亮度和颜色的不均匀性的背光。此外，光源可以不是LED，并且只要光源是一侧具有最大光发射强度的光源，则可以使用任何光源。
接下来描述本发明的第二个实施例的背光。图4是示出了本实施例的背光的结构的横截面图。在图4中，相同的参考标记表示与图2中所示的第一个实施例的背光10的组件相同的组件，并且省略了它们的详细描述。在本实施例的背光20中，代替侧发光LED，使用在水平方向上发射光的侧视(side-view)LED 21和22，如图4中所示。由此能够使从LED发射的光直接入射到第一和第二光导板2和3，而不使用反射体。
在本实施例的背光20中，LED被布置为多行。更具体地说，在基板23上分别以单行装配对应于第一光导板2的多个LED 21和对应于第二光导板3的多个LED 22。从LED 21发射的光进入第一光导板2，从LED 22发射的光进入第二光导板3。由此使得较高强度的发光成为可能。除了在本实施例的背光20中上述的那些之外的构造、操作和效果与上述第一个实施例的背光10的构造、操作和效果相同。
接下来描述本发明的第三个实施例的背光。图5是示出了本实施例的背光的结构的横截面图。在图5中，相同的参考标记表示与图2中所示的第一个实施例的背光10的组件相同的组件，并且省略了它们的详细描述。本实施例的背光30配置有中空区域反射体31，由此将被第一和第二反射器4和5反射且方向被改变180°的光导向中空区域12的中部。该反射体被布置在分离板9的两端上，如图5中所示。中空区域反射体31例如具有三角柱的形状，并且中空区域反射体的纵向方向被布置为平行于第一和第二反射器4和5的纵向方向。面对中空区域12的中空区域反射体31的表面例如是弯曲的镜表面。
在本实施例的背光30中，从LED 1发射并由第一和第二光导板2和3混合的光的传播方向被第一和第二反射器4和5改变180°，并且该光被中空区域反射体31的弯曲部分反射。改变中空区域12中的反射角，也就是说，扩散板11中的入射角，之后该光被导向中空区域12的中部。因此，与第一个实施例的背光10相比，光可在中空区域12中均匀扩展，而在第一个实施例中，光只通过分离板9被导向中心区域，而没有使用中空区域反射体31。除了参照本实施例的背光30在上面描述的那些之外的构造、操作和效果与上述第一个实施例的背光10的构造、操作和效果相同。在本实施例的背光30中，面对中空区域12的中空区域反射体31的表面是弯曲的镜表面，但本发明并不限于此，还可以使用平坦的表面；具有皱纹、弯皱(crimp)或台阶的台阶连续表面；或具有非常小的凸面和凹面的其他表面。
接下来描述本发明的第四个实施例的背光。图6是示出了本实施例的背光的结构的横截面图。在图6中，相同的参考标记表示与图2中所示的第一个实施例的背光10的组件相同的组件，并且省略了它们的详细描述。本实施例的背光40配置有布置在分离板9的中心区域中的人字形凸出(人字形反射体41)。该凸出均匀地扩展到达中空区域12中的光，如图6中所示。人字形反射体41改变中空区域12中光的反射角，人字形反射体的形状例如是三角柱或半圆柱。面对中空区域12的表面是镜表面或扩散反射表面。
在本实施例的背光40中，人字形反射体41布置在分离板9上的中心区域中。因此光可在中空区域12中均匀地扩展，这是因为能够以与设置图5中所示中空区域反射体31的情形相同的方式来改变中空区域12中光的反射角，换句话说，改变扩散板11的入射角。除了本实施例的背光40中上述的那些之外构造、操作和效果与上述第一个实施例的背光10的构造、操作和效果相同。本实施例的背光40在第一个实施例的背光10的分离板9的中心区域中配置有人字形反射体41，但本发明并不限于该构造，可以应用上述第二个和第三个实施例的背光。在这些背光的分离板9的中心区域中布置人字形反射体41的情形还具有下述效果，即以与本实施例的背光40相同的方式使光在中空区域12中均匀地扩展。
接下来描述本发明的第五个实施例的背光。图7是示出了本实施例背光的结构的横截面图。在图7中，相同的参考标记表示与图2中所示的第一个实施例的背光10的组件相同的组件，并且省略了它们的详细描述。本实施例在下面几点不同于图2中所示的第一个实施例：在中空区域12中布置有第三光导板15、在其纵向方向上将横截面为半圆形的多个LED 51布置为单行作为光源、在LED 51上布置横截面为倒三角形的第一反射体52、并且没有设置扩散板11。发光LED 51的上表面是二维弯曲的(圆顶形的)，在图7中所示的例子中，横截面具有半圆形的形状。这种多个LED 51单行排列，使得曲线的中轴(纵向方向)相匹配。LED 51发射单色RGB光，使用的LED的例子可以是由Lumileds制造的Luxeon Emitter Lambertian。在LED 51上布置在LED 51的纵向方向上延伸的棒状第一反射体52，第一反射体52的横截面是倒三角形。分离板9在一方面布置在第三光导板15与LED 51之间，在另一方面布置在第三光导板15与第一和第二光导板2和3之间；并且两组元件光学地分离。
接下来描述本实施例的操作。从LED 51发射的一部分光直接进入第一和第二光导板2和3，另一部分光在被反射体52反射和重新导向之后进入第一和第二光导板2和3。入射到第一和第二光导板2和3上的光在第一和第二光导板2和3的内部反复经过全反射的同时到达并离开第一和第二光导板2和3的出射端面。来自LED 51的光在第一和第二光导板2和3的内部传播的同时经过混合。从第一和第二光导板2和3发射的光的方向被第一和第二反射器4和5改变大约180°，并且该光进入第三光导板15。入射到第三光导板15的两个端面上的光经由布置在第三光导板15的后表面(面对分离板9的表面)上的扩散/反射图案从第三光导板15的上表面均匀地射出。由此背光光源能够适于从第三光导板15的上表面发射均匀的平面光。在该情形中，即使不设置扩散板11，也能够以与图1的实施例相同的方式从第三光导板15获得均匀的平面光。
接下来描述本发明的第六个实施例的背光。图8A和8B是示出了本发明的第六个实施例的背光60的结构的横截面图，其中图8A是整个背光的视图，图8B是光源附近的部分横截面图。本实施例与图7中所示的第五个实施例的区别在于，反射体62具有下面的形状，其横截面类似于倒三角形，并且两个倾斜表面向上弯曲，曲率半径为R。与图7的LED 51的方式相同，作为光源的LED 61具有圆顶形，其横截面为半圆形。其各曲面的中轴相匹配，且多个单元单行排列。第一反射体62具有下述横截面，其中中部向着LED 61凸出(倒三角形形状)并从中部向着两侧倾斜。倾斜表面二维弯曲，从而向上凸出。在本实施例中，弯曲的表面以固定的曲率半径R弯曲，但本发明并不限于此。可以根据理想的特性在光导板15上叠加透镜(棱镜)片或其他光学片14。由此能够使发射的光更加均匀，并且还能够控制或操控发射角。
接下来参照图9A和9B描述第六个实施例的操作。在具有圆顶形状的弯曲透镜表面的LED 61中，发射的光大致以放射的方式扩展。相反，如在图7的第五个实施例中，在反射体52的反射表面为平坦表面(三角形横截面)的情形中，反射光作为放射扩展光束直接进入第一和第二光导板2和3。为此，当光进入第一和第二光导板2和3时产生了损耗，且背光50的亮度减小。
相反，在第六个实施例中，第一反射体62的反射表面具有凹入弯曲的表面，如图9B中所示。因此，从LED 61放射地传播的光被第一反射体62的凹入弯曲的反射表面反射，并使其会聚。然后光以较高的效率入射到第一和第二光导板2和3上。换句话说，光被反射体62反射，显著减小了没有进入第一和第二光导板2和3的光量。光大致垂直于第一和第二光导板2和3的端面入射到第一和第二光导板2和3上。为此，本实施例可获得高强度的背光。作为提高的光效率的结果，当使用相同数量的LED时为了获得相同光学特性，需要较低的能量。可选择地，可减小使用的LED的数量，并由此当获得相同光学特性时缩减了制造成本。
优选R/D为1到2，厚度T为D-2mm或更大和D+2mm或更小，其中R是第一反射体62的倾斜反射表面的曲率半径，D是LED 61的弯曲的透镜表面的直径，T是第一和第二光导板2和3的厚度，如图8B中所示。
[例子]
在第六个实施例的背光60中，如表1中所示设置透镜直径D，光导板厚度T，光导板之间的距离L，弯曲表面半径R，R/D，D-2和D+2，并进行模拟计算。表2示出了在所述参数下通过模拟来验证如下比率的结果，即以从所有LED发射的全部光通量为一个单位，从第一和第二光导板2和3的反射器侧端面发射的光通量的比率、和入射到第三光导板15的反射器侧端面上的光通量的比率。然而，在参考例2的背光中，反射表面的横截面形状具有三角形形状，其中顶点向下，底边向上。从三角形顶点的两边的长度为3mm。其他组件与上述第六个实施例相同。此外，例子被构造为R/D为1到2，厚度T为D-2mm或更大和D+2mm或更小。
从这些数值范围衍生的情形用作参考例。
表1
Figure C20061008477900181
表2
本发明的第一和第二个例子的背光的模拟结果表明，光导板发射效率和光导板入射效率都很高。相反，在参考例1中，光导板的厚度T没有落在范围D-2到D+2mm的范围内，光效率较差。在参考例2中，反射体的横截面形状为三角形(图7)，其中顶点向下，底边向上，光导板发射效率和光导板入射效率低于例子1和2，但高于参考例1。
在本实施例的背光60中，反射体62的反射表面以恒定曲率半径R弯曲，但本发明并不限于此，反射体62的反射表面的弯曲可以是椭圆形，如图10中所示。可选择地，该表面可配置有多个连续排列的平面镜(A)71，(B)72，(C)73和(D)74，它们布置为形成向上凸出的凹表面，如图11A和11B中所示。在图10的情形中，设置上述优选的数值范围，使得曲率半径R为椭圆长轴和短轴长度之和除以4。在图10的情形中，曲率半径R是近似圆形的半径，或者椭圆的长轴和短轴长度之和除以4。
在上述第五和第六个实施例中，使用具有圆顶形透镜的LED 51和61，但本发明并不单单限于该选择。还可以使用没有透镜的LED 63，如图12所示，或者在大致平行于基板13的表面的方向上表现出最大发光强度的侧发光LED 1，如第一、第三和第四实施例中所示。
如图13所示，散射和反射部件53能够位于第三光导板15的在分离板9一侧的表面处。在该情况中，进入第三光导板15的光在散射和反射部件53处反射，并且从第三光导板15的与分离板9相对侧的表面发射。
在图7以及图8A和8B所示的实施例中，图2到6所示的中空内部12可以布置在第一和第二光导板2、3以及光源(LED 51，61)之上，代替第三光导板15。而且，扩散板11和光学片14可以位于中空内部12之上，如图2到6所示。此外，中空区域反射体31和人字形反射体41可以位于中空内部12中，如图5和6所示。
上述第一到第六个实施例的背光例如可以用于广告面板和各种其他显示，用在液晶显示设备和其他显示设备中，以及通用发光设备等中。此外，为了在实际的产品中保持前述光导板、光源和其他组件并形成背光或液晶显示设备，需要金属或树脂框架、底盘和其他结构部件，但这些部件在本发明的描述中并不需要，因此省略了它们的图示和描述。
接下来描述本发明的第七个实施例的液晶显示设备。本实施例的液晶显示设备具有背光，其布置在从外部输入图像信号以形成图像的液晶面板的后面，并给液晶面板提供光。第一个到第六个实施例中的上述背光能够用在该液晶显示设备中。由此可显示高质量图像，这是因为能够给液晶面板供给均匀的光，而没有亮度和颜色的不均匀性。

Claims (12)

1.一种背光装置，包括：
第一和第二光导板，其被布置为其端面以一间隔彼此面对；
光源，其被布置在所述第一和第二光导板的彼此相对的端面之间；
中空传播区域，其具有中空内部并且被布置在所述第一和第二光导板以及所述光源之上；
其中所述发射器发射通过所述第一光导板从所述光源传播的光和通过所述第二光导板从所述光源传播的光。
2.一种背光装置，包括：
第一和第二光导板，其被布置为其端面以一间隔彼此面对；
光源，其被布置在所述第一和第二光导板的彼此相对的端面之间；
扩散板，其以一间隙布置在所述第一和第二光导板以及所述光源之上；
中空区域，其形成在所述第一和第二光导板以及所述扩散板之间；
第一和第二反射器，用于将通过所述第一光导板从所述光源传播的光和通过所述第二光导板从所述光源传播的光引入到所述中空区域，
其中进入所述中空区域的光在所述中空区域与所述第一和第二光导板之间的界面处反射，并且通过所述扩散板发射，以及
分离板，其被布置为覆盖所述第一和第二光导板的上表面以及所述第一和第二光导板之间的间隙，并且将所述中空区域与所述第一和第二光导板光学地分离。
3.一种背光装置，包括：
第一和第二光导板，其被布置为其端面以一间隔彼此面对；
光源，其被布置在所述第一和第二光导板的彼此相对的端面之间；
第三光导板，其被置在所述第一和第二光导板及所述光源之上；
分离板，其被布置在所述第一和第二光导板与所述第三光导板之间，用于将所述第一和第二光导板与所述第三光导板光学地分离；和
第一和第二反射器，用于将通过所述第一光导板从所述光源传播的光和通过所述第二光导板从所述光源传播的光引入到所述第三光导板，
其中进入所述第三光导板的光在所述分离板的上表面处反射，并且从所述第三光导板的与所述分离板相对侧的表面发射。
4.根据权利要求3所述的背光装置，还包括：散射和反射部件，其位于第三光导板的在分离板侧的表面处，其中进入所述第三光导板的光在散射和反射部件处反射，并且从第三光导板的与分离板相对侧的表面发射。
5.根据权利要求1到3任意一个所述的背光装置，其中所述光源包括一个或多个发光二极管。
6.根据权利要求1到3任意一个所述的背光装置，其中所述光源具有发射红光的第一光源、发射绿光的第二光源和发射蓝光的第三光源。
7.根据权利要求1到3任意一个所述的背光装置，其中所述光源的上表面具有二维弯曲表面。
8.根据权利要求1到3任意一个所述的背光装置，还包括第一反射部件，其被布置在所述光源之上并且向着所述第一光导板或所述第二光导板反射从所述光源发射的光。
9.根据权利要求8所述的背光装置，其中
所述第一反射部件具有这样的横截面，该横截面的中部向着所述光源凸出并且具有从中部向着两侧部的两个倾斜表面；
两个倾斜表面是二维弯曲的向上的凸形；并且
所述倾斜表面是凹面。
10.根据权利要求1到3任意一个所述的背光装置，还包括形成在所述分离板上的第二反射部件，用于改变进入所述中空区域的光的角度。
11.根据权利要求9所述的背光装置，其中
R/D为1到2；并且
厚度T为D-2mm或更大和D+2mm或更小，其中R为所述第一反射部件的倾斜表面的曲率半径，D为所述光源的上表面的弯曲表面的直径，T为所述第一和第二光导板的厚度。
12.一种液晶显示设备，包括：
液晶面板；和
背光装置，其被布置在所述液晶面板后面并且将光提供到液晶面板，
其中所述背光装置是根据权利要求1到4任意一个所述的背光装置。
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