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CN1584708A - 面状光源装置和备有该装置的显示装置 - Google Patents

面状光源装置和备有该装置的显示装置 Download PDF

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CN1584708A CNA2004100588700A CN200410058870A CN1584708A CN 1584708 A CN1584708 A CN 1584708A CN A2004100588700 A CNA2004100588700 A CN A2004100588700A CN 200410058870 A CN200410058870 A CN 200410058870A CN 1584708 A CN1584708 A CN 1584708A
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Abstract

本发明的目的是提供光的利用效率高、亮度均匀性高的面状光源。本发明的面状光源装置是在备有具有孔径单元的筐体、配设在上述孔径单元上，扩散入射光的扩散板和配置在上述筐体内的一个侧面上的光源的面状光源装置中，在与上述扩散板对置的上述筐体底面的上述光源附近，设置正反射从上述光源射出的光的正反射单元和与上述正反射单元邻接的乱反射从上述光源射出的光的扩散反射单元的面状光源装置。

Description

面状光源装置和备有该装置的显示装置
技术领域
本发明涉及用于透过型的液晶等的显示装置的后照光等中的面状光源装置和用该面状光源装置的显示装置。
背景技术
在日本特开2002-258764号专利公报中记载着现有面状光源装置的一个例子。该面状光源装置，如该专利公报的图1所示，由倾斜配置的反射部件3将从发光二极管2射出的光反射到具有光扩散功能的配光部件1，在配光部件1上进行扩散，形成面状的照明光。
上述专利文献所示的面状光源装置，因为由反射部件3将来自配置在端部的发光二极管2的光一律反射到配光部件1，所以存在照明光在发光二极管2附近亮度高，随着远离而亮度下降的不均匀性。这样，当面状光源装置的照明光不均匀时，存在着在显示图像中产生亮度斑点和色度斑点，图像质量下降那样的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述课题提出的，本发明的目的是提供光的利用效率高、亮度均匀性高的面状光源。进一步，本发明的目的是提供可以与显示装置的特性相应地，得到所要亮度分布的面状光源装置。
本发明的面状光源装置的特征是在备有具有孔径单元的筐体、配设在上述孔径单元上，扩散入射光的扩散板和配置在上述筐体内的光源的面状光源装置中，在与上述扩散板对置的上述筐体底面上，设置正反射来自上述光源的入射光的正反射单元和乱反射该入射光的扩散反射单元。
附图说明
图1是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的分解斜视图。
图2是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图3是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图4是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图5是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图6是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图7是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图8是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图9是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图10是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图11是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图12是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图13是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图14是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的截面图。
图15是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的部分平面图。
图16是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的部分平面图。图17是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的部分平面图。
图18是表示根据本发明的面状光源装置的一个实施方式的部分平面图。
具体实施方式
下面，我们根据附图说明与本发明有关的面状光源装置的实施方式。在各图中，附加相同标号的构成要素表示实质上相同的构成要素。
实施方式1
图1是表示备有与本发明有关的面状光源装置10的显示装置的一个实施方式的概略构成的斜视图，图2是图1所示的面状光源装置的A-A方向中的部分截面图。在图1和图2中，3是具有孔径单元3a的筐体。在筐体3的孔径单元3a中配置着扩散入射光的扩散板4。1是线状光源，配置在筐体3内部一个侧面3c上。2是使来自线状光源1的入射光向扩散板4反射的反射板，由乱反射入射光的扩散反射板2a和正反射入射光的正反射板2b构成，配置在与筐体3的孔径单元3a对置的底面3b上。又，将正反射板2b配置在线状光源1的附近，将扩散反射板2a配置在从光源1离开的位置上。5是设置在线状光源1的附近的反射器，在从线状光源1射出的光中使向着筐体3内壁的光反射到反射板2或扩散板4。
上述那样构成的面状光源装置10的光射出面如图1所示，作为显示元件配置液晶显示面板11等。达到液晶显示面板11的来自面状光源装置10的光与图像信号合起来地被调制，表示RGB的各色。
如图1和图2所示，将扩散反射板2a配置在从线状光源1离开的位置上，将正反射板2b配置在线状光源1的附近。扩散反射板2a对从线状光源1入射的光进行乱反射，正反射板2b对从线状光源1入射的光进行正反射，即以与入射角相当的出射角进行反射。又，在扩散反射板2a和正反射板2b邻接的区域中，设置在两者中不生成间隙那样的重叠部分。
图4是用于说明图1和图2所示的扩散反射板2a和正反射板2b的作用的光程图。
从线状光源1射出的光直接或被反射器5反射后入射到扩散板4、扩散反射板2a或正反射板2b。入射到配置在线状光源1附近的正反射板2b的光L2以与入射角相等的角度反射，入射到扩散板4。另一方面，入射到扩散反射板2a的光L1在入射位置附近被乱反射，照射在扩散板4上。如图4所示，随着从线状光源1离开，入射到反射板2的光的入射角接近水平。当作为反射板2只用正反射部件时，入射角接近水平的光如图4中的L11所示，因为不是向扩散板4而是向筐体3的内壁反射，所以随着从线状光源1离开，照射光的亮度降低。本发明将扩散反射板2a配置在从线状光源1离开的位置上，通过在入射位置附近乱反射入射角接近水平的光，能够将向筐体3的内壁反射的光照射在扩散板4上。因此，能够提高光的利用效率，在扩散板4上得到均匀的照射光。
这样，根据本发明的面状光源装置，因为将正反射板2b配置在线状光源1附近，将扩散反射板2a配置在从线状光源1离开的位置上，所以通过由扩散反射板2a使在从线状光源1离开的位置上以接近水平的角度入射的光在入射位置附近向扩散板4反射，能够得到均匀的照射光。
这里，当令扩散反射板2a、正反射板2b和反射器5的反射率大于等于90％(最好大于等于95％)时，能够抑制在反射面中的反射损失。正反射板2b是由铝或银等的金属板，或者通过在树脂制的片上蒸涂铝或银等构成的。扩散反射板2a是由经过表面粗糙化的正反射板、在正反射板的表面上配设具有透过扩散光的功能的扩散片、或者白色树脂制的片、进一步在铝等的金属板或树脂制的板上贴附白色树脂制的片，实施白色涂装的板等构成。
作为扩散板4，能够用聚乙烯对苯二酸脂(PET)、丙烯(PMMA)或聚碳酸脂(PC)等的树脂板或玻璃基板等的光学部件。
此外，也可以在扩散板4和液晶显示面板11之间配设图中未画出的光学片类。在光学片类中可以用扩散片、棱镜片或偏振反射片等，可以控制射出光的配光分布特性。又，用在显示面一侧形成顶角大致为90°的连续三角柱的棱镜片、或偏振反射片等的具有将一部分光反射到扩散板4一侧的功能的光学片，因为通过由扩散板4产生的光扩散效果和由反射板2产生的再反射，能够进一步减少亮度斑点，所以是令人满意的。
又，当在筐体3的内部涂敷反射材料和白色涂料等时能够减少从线状光源1射出的光的损失。
反射器5能够用具有由银或铝等形成的反射层的金属板、或白色树脂制的片等材料构成。
上述面状光源装置用线状光源1作为光源，但是如图3所示，也可以通过配列LED(发光二极管)等的多个点光源1c构成光源单元。如图3所示，点光源1c由LED芯片13、传导从LED芯片发生的热的传热板15、调整LED芯片13的保护和配光特性的透镜14、电极16和基板12构成。
在点光源1c的光射出的位置上配置具有梯形的截面形状的偏角元件6。偏角元件6使来自光源的光折射到反射板2的方向。特别是作为光源，将具有光指向性的点光源1c和偏角元件6组合起来进行配置，从而能够高效率地使光达到反射板2，通过在反射板2中用扩散反射板2a和正反射板2b能够提高亮度分布的控制性。
点光源1c，除了白色LED外，也可以用R、G、B等的单色LED。与白色LED比较，用RGB的LED的优点能够举出由RGB的混合色产生的白光具有高的发光效率(＝光束量/投入功率)。又，通过近似RGB的发光光谱和液晶面板的彩色滤光片RGB(图中未画出)的透过特性，能够实现色再现性高的显示。
此外，反射板2是用正反射板2b和扩散反射板2a构成的，但是也可以通过在一块板状的光学部件上设置正反射入射光的正反射单元、乱反射入射光的扩散反射单元，构成反射板2，配置在框体3的底面3b上。又，也可以通过在框体3的底面3b的整个面上配置正反射板，在正反射板的一部分表面上设置扩散片，构成正反射单元和扩散反射单元。通过这样的构成能够减少部件数，减轻反射板的配置偏离等的问题。
实施方式2
图5是表示根据本发明的面状光源装置的其它实施方式的图。在实施方式1中在框体3内部的单侧上配置CCFL等的线状光源1或多个点光源1c，但是，也可以如图5所示，在框体3内部的两侧面上对置地配置2个线状光源1a、1b。这时，反射板25由正反射板2b1、2b2和扩散反射板2a构成，将正反射板2b1、2b2配置在各个线状光源1a、1b的附近，将扩散反射板2a配置在从2个线状光源1a、1b离开的中央部分，其它构成与实施方式1相同。
图6是用于说明图5所示的正反射板2b1、2b2和扩散反射板2a的作用的光程图。
从线状光源1a、1b射出的光直接或被反射器5反射后入射到扩散板4、扩散反射板2a或正反射板2b1、2b2。入射到配置在线状光源1a附近的正反射板2b1的光L4以与入射角相等的角度反射，入射到扩散板4。另一方面，入射到扩散反射板2a的光L3在入射位置附近被乱反射，照射在扩散板4上。如在实施方式1中说明了的那样，随着从线状光源1a、1b离开，入射到反射板25的光的入射角接近水平。在实施方式2中，通过将扩散反射板2a配置在从线状光源1a、1b离开的中央部分，通过使从一对线状光源1的各个光源入射的光乱反射到扩散板4的中央部分，能够提高照明光在中央部分的亮度。
这样，根据本实施方式2的面状光源装置，因为将正反射板2b1、2b2配置在框体3内部的两侧面上对置地配置的2个线状光源1a、1b的附近，将扩散反射板2a配置在从线状光源1a、1b离开的中央部分，所以能够得到具有中央部分的亮度高的理想的亮度分布的照明光。
此外，我们用线状光源1说明了光源，但是代替线状光源也可以用点光源，进一步如图7所示，用光源1c1、1c2作为光源，配置偏角元件6a、6b也能够得到同样的效果。
作为本实施方式2的变形例，如图9的局部平面图所示，也可以在中央部分配置椭圆形的扩散反射板2a。如果根据本变形例，则能够有选择地提高照明光中央部分的亮度。
又，如图8的部分平面图所示，也可以在中央部分以外在想要提高亮度的部分配置扩散反射板2a1、2a2。这样，通过自由地设定使用的光源种类、适合于想要得到的亮度分布的扩散反射板的形状并适当地配置，能够在照明光中得到所需的亮度分布。这种调整方法作为实装后调整亮度的手段也是有效的。此外，作为配置在中央部分以外的扩散反射板，也可以用具有与中央部分不同的反射特性的板。
此外，反射板25用正反射板2b1、2b2和扩散反射板2a构成，但是也可以通过在一块板状的光学部件上设置正反射入射光的正反射单元、乱反射入射光的扩散反射单元，构成反射板2，配置在框体3的底面3b上。又，也可以通过在框体3的底面3b的整个面上配置正反射板，在正反射板的一部分表面上设置扩散片，构成正反射单元和扩散反射单元。通过这样的构成能够减少部件数，减轻反射板的配置偏离等的问题。
图10是表示根据本发明的面状光源装置的其它实施方式的图。在实施方式1、2中，将光源配置在框体3内部的侧面上，但是，也可以如图10所示，在框体3的底面3b上配置多个线状光源1。在根据本实施方式3的面状光源装置中，多个扩散反射板2a和正反射板2b交互邻接地配置。又，在正反射板2b上隔开预定间隔地配置线状光源1。其它的构成与实施方式1相同。
图11是用于说明图10所示的扩散反射板2a、正反射板2b的作用的光程图。
从线状光源1射出的光L6入射到配置在附近的正反射板2b上，以与入射角相等的角度反射，入射到扩散板4。另一方面，入射到扩散反射板2a的光L5在入射位置附近被乱反射，照射在扩散板4上。如在实施方式1中说明了的那样，随着从线状光源1离开，入射到扩散反射板2a的光的入射角接近水平。根据本实施方式3的面状光源装置，因为在正反射板2b上隔开预定间隔地分别配置线状光源1，并且与正反射板2b邻接，交互地配置扩散反射板2a，所以通过在入射位置附近乱反射具有来自线状光源1的接近水平的入射角的光，能够提高光的利用效率，得到均匀的照明光。
作为本实施方式3的变形例，如图13的所示，也可以在扩散反射板2a上设置倾斜面。如果根据本变形例，则因为增加了入射到扩散反射板2a的光量，所以能够提高由扩散反射板2a产生的扩散效果，得到更均匀的照明光。
这里，倾斜面的角度能够与使用光源的种类、想要得到的亮度分布相应地变更。又，在本实施方式中，在扩散反射板2a上设置倾斜面，但是关于形状，最好能够使来自光源的光高效率地入射到扩散反射板2a上，也可以采用突起、圆型等。
作为光源，除了线状光源1以外，即便如图12所示地用实施方式1中说明的点光源1c也能够达到同样的效果。
此外，代替在实施方式1和2中用的反射器5，也可以在筐体3内部涂敷反射材料和白色涂料等。因此，能够减少从光源射出的光的损失。
此外，如图14所示，也可以通过在一块板状的光学部件上设置正反射入射光的正反射单元2b、乱反射入射光的扩散反射单元2a，构成反射板26，配置在框体3的底面3b上。又，也可以通过在框体3的底面3b的整个面上地配置正反射板，在正反射板的一部分表面上设置扩散片，构成正反射单元和扩散反射单元。通过这样地构成能够减少部件数，减轻反射板的配置偏离等的问题。
实施方式4
如从实施方式1到3所示，当将扩散反射板和正反射板切换成一直线状时，在境界部分的亮度分布急剧变化，容易产生照明光的斑点。作为使由该反射特性的不同产生的照明光的斑点不显著的方法，也可以在扩散反射板和正反射板之间设置阶段地使扩散反射率(扩散反射光与正反射光之比)的反射特性调整单元。
图15是表示根据本发明的面状光源装置的其它实施方式的部分平面图。在根据本实施方式的面状光源装置中，扩散反射板2a和正反射板2b的境界22具有形成波形的区域21，该区域21作为反射特性调整单元起作用。即，通过设置区域21按照从扩散反射板2a和正反射板2b的方向阶段地减少光的扩散反射率，能够使由扩散反射板2a和正反射板2b的反射特性的不同产生的亮度斑点不显著，得到平滑的亮度分布。此外，扩散反射板2a和正反射板2b的境界22形成直线状的波形，但是也可以是曲线状的。又，也可以是连续的矩形和凹凸形。其它构成与实施方式1到3相同。
又，如图16所示，当在正反射板2b上配置扩散反射板2a时，通过在扩散反射板2a的与正反射板2b重叠的部分上，按照向着正反射板2b的方向连续设置直径大的圆形孔23也能够构成反射特性调整单元21。如果根据本变形例，则通过按照向着正反射板2b的方向阶段地减少光的扩散反射率，能够使由扩散反射板2a和正反射板2b的反射特性的不同产生的照明光的斑点不显著，在扩散板4上得到具有平滑分布的照明光。
又，如图17所示当在扩散反射板2a上配置正反射板2b时，也可以在正反射板2b的与扩散反射板2a重叠的部分上，同样地形成按照向着正反射板2b的方向直径变小的圆形孔24。
进一步，为了按照向着正反射板2b的方向阶段地减少光的扩散反射率，也可以减少直径相同的孔的密度那样地设置在重叠部分中的孔。
又，如图18所示，也可以在扩散反射板2a和正反射板2b之间配置具有扩散反射板2a和正反射板2b的中间扩散反射率的光学部件2c。
本发明的面状光源装置，因为在筐体底面上设置正反射入射光的正反射单元和乱射入射光的扩散反射单元，并适当地配置，所以光的利用效率高、能够与显示装置的特性相应地，得到所要的亮度分布。

Claims (10)

1.二种面状光源装置，备有：具有孔径单元的筐体；配设在上述孔径单元上，扩散入射光的扩散板；和配置在上述筐体内的光源，其特征在于：
在与上述扩散板对置的上述筐体底面上设置正反射来自上述光源的入射光的正反射单元和乱反射该入射光的扩散反射单元，在上述光源的光射出的位置上配置使从上述光源射出的光折射到上述正反射单元和上述扩散反射单元的偏角元件。
2.根据权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于：在上述扩散反射单元和上述正反射单元之间设置朝向上述正反射单元的方向阶段性地减少扩散反射率的反射特性调整单元。
3.一种显示装置，其特征在于：备有权利要求1所述的面状光源装置、和对来自上述面状光源装置的光进行调制的显示元件。
4.一种显示装置，其特征在于：备有权利要求2所述的面状光源装置、和对来自上述面状光源装置的光进行调制的显示元件。
5.根据权利要求1或2所述的面状光源装置，其特征在于：由乱反射入射光的扩散反射板和正反射入射光的正反射板分别构成上述正反射单元和上述扩散反射单元。
6.根据权利要求5所述的面状光源装置，其特征在于：在以上述扩散反射板和上述正反射板设置有相互重合的重叠部分的方式配置两者，并且将上述扩散反射板配置在上述正反射板的上面时，在上述扩散反射板的上述重叠部分上设置朝向与上述正反射板的边界的方向直径增加的孔；
当将上述正反射板配置在上述扩散反射板的上面时，在上述正反射板的上述重叠部分上设置朝向与上述扩散反射板的边界的方向直径减少的孔。
7.根据权利要求1或2所述的面状光源装置，其特征在于：由与上述筐体底面的大致整个区域中备有的正反射板和在上述正反射板的上述孔径单元一侧的一部分上粘合配置的扩散片来分别构成设置在上述框体底面上的正反射单元和上述扩散反射单元。
8.根据权利要1或2所述的面状光源装置，其特征在于：将上述正反射单元和上述扩散反射单元的边界做成波形。
9.根据权利要求1或2所述的面状光源装置，其特征在于：在上述正反射单元和上述扩散反射单元之间设置具有比上述扩散反射单元低的扩散反射率的反射单元。
10.根据权利要求1或2所述的面状光源装置，其特征在于：在上述扩散反射单元上形成倾斜面。
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