面状光源装置及使用它的显示装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

【专利下载】Tel:18215660330

专利名称:面状光源装置及使用它的显示装置的制作方法
技术领域
本发明涉及利用点状光源进行照射的面状光源装置及使用它的显示装置。
背景技术
现有的面状光源装置如专利文献1所示,在导光板上形成有孔部,在孔部中央配设有LED。根据该结构,能将来自LED的光高效地入射到导光板,能提高显示面的亮度。专利文献1 特开2004 - 355889号公报
然而,在专利文献1所示的背光单元及面状光源装置中,因为有必要在导光板端形成将来自点状光源的光全反射的V字形状,所以从点状光源至导光板端的距离就变得很长。 另外,有必要用反射镜遮挡来自点状光源的光在导光板不传播而从射出面射出的亮度高的区域。基于这些理由,存在面状光源装置的框架变大的问题。

发明内容
本发明的目的在于,提供一种不使框架变大且面内亮度均一性高、光利用效率高的面状光源装置及使用它的显示装置。本发明的面状光源装置及显示装置具备点状光源;以及导光板,在配置所述点状光源的位置即一侧面的附近具有孔,所述导光板的所述一侧面在所述孔的附近具有与所述导光板的表面平行地切割的截面形状为锯齿形状的棱镜。另外,本发明的显示装置具备点状光源,一面具有发光面;以及导光板,在一侧面的附近具有收纳所述点状光源的孔,将所述发光面与所述一侧面对置配置以使来自所述发光面的光朝向所述一侧面,在所述一侧面具有与所述导光板的表面平行地切割的截面形状为凹形状的多个凹部。根据本发明的面状光源装置及显示装置通过具备点状光源;以及导光板,在配置所述点状光源的位置即一侧面的附近具有孔,所述导光板的所述一侧面在所述孔的附近具有与所述导光板的表面平行地切割的截面形状为锯齿形状的棱镜,由此能利用棱镜使到达一侧面的光折射,因此不使框架变大,而可提高面内亮度均一性、光的利用效率。另外,根据本发明的面状光源装置及显示装置,通过具备点状光源,一面具有发光面;以及导光板,在一侧面的附近具有收纳所述点状光源的孔,将所述发光面与所述一侧面对置配置以使来自所述发光面的光朝向所述一侧面,在所述一侧面具有与所述导光板的表面平行地切割的截面形状为凹形状的多个凹部,由此可以防止来自点状光源的光在导光板不传播而从射出面射出的亮度高的光,能利用凹部使到达一侧面的光折射,因此不使框架变大,而可提高面内亮度的均一性、光的利用效率。通过下面的详细说明和附图更明白该发明的目的、特征、方面及优点。


图1是涉及实施方式1的面状光源装置的分解立体图; 图2是涉及实施方式1的面状光源装置的正面图3是涉及实施方式1的面状光源装置的主要部分的正面图4是涉及实施方式1的面状光源装置的光源配光图5是涉及实施方式1的面状光源装置的截面图6是涉及实施方式2的面状光源装置的主要部分的正面图7是涉及实施方式3的面状光源装置的正面图8是涉及实施方式3的面状光源装置的主要部分的正面图9是涉及实施方式3的面状光源装置的主要部分的正面图10是涉及实施方式3的面状光源装置的主要部分的截面图11是作为实施方式3的变形例的面状光源装置的主要部分的正面图。
具体实施例方式(A.实施方式1)
(A - 1.面状光源装置的结构)
基于附图,对涉及本发明的面状光源装置的结构进行说明。另外,各图中使用相同的符号的部分实际上表示同样的结构。图1是面状光源装置的各结构要素的分解立体图,图2是从射出方向即射出面(表面)侧观察到的面状光源装置的整体图。如图1及图2所示,实施方式1中的面状光源装置具备将光以面状导入并从射出面射出的导光板4,另外,在具有开口部2的框体10内配设该导光板4。该导光板4使光以向具有开口部2的面的方向(射出方向)射出光的方式传播。另外,在与框体10的具有开口部2的面对置的框体10的底面形成的收纳部内配置LED基板8和点状光源7。如图1所示,在导光板4的射出面侧配置光学片3。另外,在导光板4的射出面的相反的面即反射出面、射出面的侧面即位于点状光源7的附近的第一侧面参照图2)、与第一侧面如对峙的第二侧面4b(参照图2)、以及与第一侧面如成垂直的第三侧面4c及第四侧面4d (参照图2)设置有将光进行反射的反射片5。即,涉及本实施方式1的面状光源装置为了将光高效地从导光板4的射出面射出,而在导光板4的反射出面及导光板4的各侧面配置反射片5。反射片5使用在PP或PET中混合了硫酸钡或氧化钛的材料、在树脂内形成有微细的气泡的材料、在金属板上蒸镀了银的材料、在金属板涂敷了含氧化钛的涂料的材料。另外,为了抑制在反射面的反射损耗,反射片5的反射率优选为90%以上。另外, 通过重叠多张反射片5,能使反射率提高,能提高在面状光源装置的射出面的亮度。通过将框体10的内部制作为白色等提高反射率,能更进一步提高内部的反射率, 减少光的损失,提高光利用效率,所以优选。另外,可省去反射片5,能减少零件数量,降低成本,所以优选。配置于导光板4上的光学片3成为用漫射片夹持透镜片的构造(未图示)。另外, 在需要提高亮度的情况下,使用在棱镜的方向最适于组合的多个透镜片。另外,在提高基于漫射片的漫射性的情况下,也可以使用二枚以上的漫射片。根据透镜片的配光特性,也可以使用一枚,也可以不使用。另外,也可以在光学片3中组合保护片、偏光反射片。另外,光学片3的结构能鉴于所需求的亮度、配光特性等来适当考虑。点状光源7使用发光二极管(Light Emitting Diode,下面,称为LED)或激光二极管(Laser Diode,下面称为LD)等点状光源。在本实施方式1中,点状光源7使用在光源基板上安装有LED的LED光源。LED中有发出蓝色等单色光的半导体发光元件、由吸收从半导体发光元件发出的蓝色光的一部分且发出黄色的光的萤光体构成的伪白色LED等。另外, 还有配齐RED (红色)、GREEN (绿色)、BLUE (蓝色)的半导体发光元件,并用三种单色光的合成发出白色光的LED。在本实施方式中使用伪白色LED。另外,实施方式1中使用的LED基板8在保持点状光源7的同时形成有用于向点状光源7供给电力的电路图案。另外,通过安装在作为金属基(Metal Core,下面,称为MC) 基板的LED基板8上,能够高效地向周围传递从点状光源7散发的热。作为LED基板8,通过安装在厚度薄的FPC (Flexible Printing Circuit)上,能更高效地向周围传递来自点状光源7的热,并且能缩小面状光源装置的外形尺寸。在这种结构的面状光源装置上配置有显示元件(未图示)。该显示元件使用应用了液晶的双折射性的液晶显示面板、在透明板上印刷有文字或绘画的显示面板等。本实施方式1中,作为显示元件使用液晶显示面板。在液晶显示面板中,对置配置滤色基板和TFT基板,该滤色基板是在基板上形成有滤色片、遮光层、对置电极等的滤色基板,该TFT基板是在基板上形成有成为开关元件的薄型晶体管(下面,称为TFT)、像素电极等的TFT基板。另外,具备用于保持两基板的间隔的衬垫以及用于粘合滤色基板、TFT基板的密封材料,且具备夹持于滤色基板和TFT基板之间的液晶。另外,具备注入液晶的注入口的密封材料、使液晶配向的配向膜、以及偏振片(以上未图示)。液晶显示面板通过开关元件的电压的接通或断开,使液晶层的配光进行变化(未图示),使入射到液晶显示面板的光与视频信号一致地进行调制,作为红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)进行显示。(A - 1 - 1.导光板4的结构)
如图2所示,导光板4俯视时形成为矩形的平板状,由射出面、与射出面对峙的反射出面、与射出面和反射出面垂直的点状光源7附近的一侧面即第一侧面4a、与第一侧面如对峙且成对的第二侧面4b、与第一侧面如垂直且各自对峙的第三侧面如、第四侧面4d形成。导光板4由透明的丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、玻璃等构成。另外,在导光板4的反射出面形成有扰乱光的传播方向且用于向射出面导光的光散射部(未图示)。该光散射部作为将光向导光板4的内部反射的单元而起作用。作为反射的手段有在反射出面进行点印刷的印刷方法、使反射出面粗糙化形成压花面的方法或形成微小的球面、凹凸的方法等。也可以在导光板4的射出面设置光散射部。通过使射出面粗糙化形成压花面或形成微小的球面、凹凸,能得到与在导光板4的反射出面设置反射的单元的情况一样的效果。 即,到达导光板4的射出面的光由射出面的光散射部使光的传播方向散射。其结果是,入射到射出面的光的一部分朝向导光板4的内部被反射,除此以外的光经由射出面向导光板4 的外部射出。因此,即便在形成仅向导光板4的射出面反射的单元,且未设置向反射出面反射的单元的情况下,也能具有如设于反射出面的点图案那样的反射功能。导光板4在配置点状光源7的位置具有孔6。在本实施方式1中,孔6内含点状光源7,并贯通导光板4的底面即反射出面(背面)和射出面(表面)之间。另外,虽然孔6的截面形状可选自圆、四角、椭圆、长孔或六边形等任意的形状,但在本实施方式1中选择截面形状为圆形的孔。另外,孔6配置于导光板4的第一侧面如与第一侧面如附近的框体10 的开口部2端之间。由此,能抑制从孔6直接泄漏到射出面的光,所以亮度不勻减少,优选之。另外,优选孔6的内周面是能防止散射的没有凹凸的镜面。另外,通过在导光板4的射出面侧的至少孔6的位置设置反射部(未图示),反射来自点状光源7的正上方的射出光,所以光利用效率提高。另外,在使孔6不贯通导光板4的反射出面和射出面之间,而是形成直到距导光板 4的反射出面的导光板4内部的规定厚度的情况下,通过在位于点状光源7的正上方的孔 6的射出面侧设置反射板(未图示),用比设于导光板的射出面的反射部小的面积的反射板, 能遮挡从点状光源7直接到达框体10的开口部2的光,故而优选之。另外,如图5所示,在导光板4的反射出面侧设置直到将底面作为第二凸部即凸部6b的规定厚度的孔,也能收纳点状光源7。在此,凸部6b为向反射出面侧突出的凸形状。图5中,图的上方向为光的射出方向,但在与底面具有导光板4的射出面侧的凸部6b的孔对置的位置,形成有两个顶角不同的圆锥形状的凹部6a。如图5所示,即便在使用了不具有特别配光的光源(全漫射光等) 的情况下,也能使来自光源的光高效地入射到导光板,能进一步增加面状亮度。在本实施方式1中,就导光板4的形状而言,作为俯视时矩形的一例使用了长方形状,但本发明不限于此,导光板4的形状也可以是随着远离点状光源7板厚变薄的楔形状 (未图示)。通过将导光板4做成楔形状,能将传播的光高效地导入射出面。为此,由于利用设于导光板4的侧面的反射片5减少反射的光的量,所以能减少在侧面的反射片5产生的反射损失,增加在射出面的射出量。(A - 1 - 2.棱镜 100 的结构)
图3表示导光板4的第一侧面如的主要部分放大图。图3是表示与导光板4的表面平行地切割的截面形状的图,位于图的左侧的区域表示导光板4,位于右侧的区域表示空气层。在处于它们的边界的导光板4的第一侧面如形成有棱镜100(锯齿状的凹凸形状)。如图3所示,棱镜100形成于第一侧面如的孔6的附近。在此,光的射出方向与图2的方向相同,为朝向纸面的方向。形成于第一侧面如的棱镜100具有平行于连结导光板4的射出面和反射出面的方向的棱线。在与图3所示的射出面平行的方向的截面形状中,将第一侧面如的锯齿形状的顶角设为角b (锯齿形状的棱线的顶角部),将从锯齿形状的谷朝向远离点状光源7侧的锯齿形状的顶点的边B和第一侧面如的平面(边A)之间的角设为角a,将从锯齿形状的谷朝向靠近点状光源7侧的锯齿形状的顶点的边C和边A之间的角设为角C。另外,边A为连结锯齿形状的谷的边。优选角c为直角,但鉴于导光板4制造时的成形性、剥离性更优选为约80°。另外,凹凸形状的间距鉴于导光板4的成形性、剥离性及为了防止导光板4的尺寸增大,优选为0. Imm以上0. 5mm以下。在图3中,将从点状光源7照向第一侧面如的光朝向对于边B的入射点的线和从点状光源7垂直朝向第一侧面如的线之间的角度即对于第一侧面如的入射角按图所示定义为角度Θ。另外,图3中比点状光源7更下侧也一样,即上下对称地定义。
在涉及本实施方式1的面状光源装置中,角a形成为满足“角a 角度α —角度 θ ”的关系。在此,角度α是指相对于与边B对应的斜面的、来自点状光源7的光的入射角度。角度α在以到达与边B对应的斜面的光全反射的方式将导光板4的折射率设为η的情况下,设定为满足角度α >sin — 1 (1 / n),与上述的关系式合并可表示为“角a+角度θ > sin — 1 (1 / n)。通过相对于角度θ如上述设定角a,边B的倾斜角a越远离点状光源7越小,另外,朝向边B的光的入射角不依赖于棱镜100的入射点的位置而能以成为均一的方式确定角a。作为导光板4的材料在使用折射率η = 1.49的丙烯的情况下,角度α根据上式可知,需要比42. 16°大。在本实施方式1中,为了得到充分的反射特性,角度α设为 45° 士2°。另外,形成棱镜100的区域为在将导光板4的折射率设为η时,满足θ ^ 士sin — 1 (1 / η)的范围的第一侧面如。在该范围以外,角a在0°产生全反射,不需要形成棱镜 100。(A - 2.动作)
下面,使用图3对面状光源装置的动作进行说明。面状光源装置是通过使从点状光源 7发出的光经过导光板4漫射,在导光板4的射出面形成均一的光分布,并从设置于框体10 的开口部2照射,由此使用配置于其上的显示元件(未图示)显示图像等的装置。下面,特别对在导光板4中,在上述的第一侧面如形成棱镜100的情况下的光路径进行说明。从点状光源7的发光部射出的光从导光板4的孔6的内面入射到导光板4。入射的光中到达第一侧面如的光以入射角度α入射到形成于第一侧面如的棱镜100的锯齿形状的边B。在本实施方式1中,考虑使用导光板4的材料为折射率1. 49的丙烯的情况,以入射角度α (45° 士2° )入射的光在边B全反射。全反射的光在边C折射并向空气层射出,入射到远离点状光源7的方向的锯齿形状的峰的边B。入射的光在边B折射,再次在导光板4内传播。因此,入射到棱镜100的光向导光板4的中心方向折射,另外,到达未形成棱镜100 的侧面的光也在导光板4和导光板4的周围的空气层的边界全反射等,不从导光板4泄漏而传播。当导光板4内传播的光到达施加在导光板4的反射出面的点状印刷(未图示)时, 进行漫射反射,光的传播方向发生变化。因该传播的变化,光在导光板4和导光板4的周围的空气层的边界不满足临界角的条件,从导光板4的射出面射出。如图4所示,本实施方式1的点状光源7相对于中心轴从铅直方向向右旋为正, 具有射出光的角度在士80°中光度成为最大值的配光分布。使用这样的点状光源7的情况下,根据向导光板4的孔6的内面入射的光的入射角,光度为最大的角度变为入射角度 10°。因此,来自点状光源7的大量的光大致垂直地入射到导光板4的孔6内面,在孔6内面不进行表面反射,使反射到设置于孔6的射出面侧的反射板的光减少,因此,能高效地进行入射。(Α - 3.效果)
根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,具备点状光源7、和在一侧面即第一侧面如的附近具有收纳点状光源7的孔6的俯视时矩形的导光板4,导光板4的第一侧面如在孔6的附近具有与导光板4的表面平行地切割的截面形状为锯齿形状的棱镜100,由此, 可以不增大框架,而利用棱镜100使到达第一侧面如的光折射,再次在导光板4传播,因此,光从第一侧面如射出,能大幅抑制在邻近的反射片5中反射的光,能提高面内亮度的均一性、光的利用效率。另外,由第一侧面如反射的来自点状光源7的光在棱镜100向远离导光板4的孔 6的方向反射,因此,所以减少由第一侧面如反射的光入射到导光板4的孔6内,入射的光乱反射,从导光板4的孔6附近再次射出,能进一步提高亮度,还能减轻亮度不勻。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,棱镜100从锯齿形状的谷朝向远离点状光源7的锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度比从锯齿形状的谷朝向靠近点状光源7的锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度小,由此,能减少从点状光源7向边C入射的光的量,因此能提高光的传播效率。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,就棱镜100而言,与从锯齿形状的谷朝向远离点状光源7的锯齿形状的峰的斜面对应的边B的倾斜角度即角a越远离点状光源7越小,由此,相对于边B的光的入射角度α以变为均一的方式被保持,使在边B全反射的光在锯齿形状下折射,能高效地把光回收到导光板4。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,就棱镜100而言,与从锯齿形状的谷朝向靠近点状光源7的锯齿形状的峰的斜面对应的边C的倾斜角度即角c约为 80°,由此,从第一侧面如向空气层射出的光减少,因此能高效地提高亮度。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,就棱镜100而言,在将从点状光源7放出的光的向导光板4的一侧面即第一侧面如的入射角设为入射角度θ,将导光板 4的折射率设为η时,形成于满足θ ( 士sin — 1 (1 / η)范围的第一侧面如,由此,从第一侧面如向空气层射出的光减少,另外,在形成有棱镜100的范围以外,来自点状光源7的光在第一侧面如全反射,因此能高效地提高亮度。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,就棱镜100而言,在将从点状光源7放出的光的向导光板4的第一侧面如的入射角设为入射角度θ,将导光板4的折射率设为η,从锯齿形状的谷朝向远离点状光源7的锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度设为a 时,满足a + θ > Sin-Ki / n),由此,使在边B全反射的光在锯齿形状下折射,能高效地把光回收到导光板4。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,孔6为贯通导光板4的表面和背面的孔,由此,能形成配置点状光源7的空间,能使来自点状光源7的光高效地入射到导光板4,能提高光的传播效率。另外,根据本发明的实施方式1,在面状光源装置中,孔6从导光板4的背面起形成至导光板4的规定厚度,在规定厚度的底面具有第二凸部即凸部6b,在导光板4的表面中与孔6对置的位置还具有圆锥形状的凹部6a,由此,能使来自点状光源7的光高效地入射到导光板4,能提高光的传播效率。另外,根据本发明的实施方式1,在显示装置中,具备上述的面状光源装置,由此, 利用棱镜100能使到达导光板4的侧面的光折射,因此,能不增大框架而提高面内亮度的均一性、光的利用效率。
(B.实施方式2) (B - 1.结构)
下面,对本实施方式2的面状光源装置的结构进行说明。除关于导光板4的孔6的截面形状、第一侧面如的锯齿形状的部分以外,其它部分与实施方式1的情况相同,省略对此的详细说明。在此,孔6与实施方式1的情况一样,在贯通导光板4的表面和背面的情况及从背面起形成至规定厚度,在导光板4的表面,在与该孔6对置的位置具备圆锥形状的凹部 6a的情况(参照图5)都可适用于本实施方式2。图6表示实施方式2的面状光源装置的正面图。下面说明的本实施方式2的面状光源装置的特有的作用效果以外,其它与实施方式1的面状光源装置具有相同的作用效(B — 1 一 1.孔 6 的结构)
在实施方式1中,与导光板4的孔6的射出面平行方向的截面为圆形,但在实施方式2 中形成图6所示的形状。S卩,如图6所示,在从点状光源7至第一侧面如的垂直的线和连结至来自点状光源7的光的入射点的线之间形成的角(入射角度θ )为一 45°至+45°的范围内,在导光板4的孔6的内面即规定孔6的侧面的导光板4的壁面形成有第一凸部即凸部12,孔6的截面形状如图所示变形。在此,将形成本实施方式2中的凸部12的范围设定为一 45° ( θ彡45°是因为在使用折射率η= 1.49的丙烯作为导光板4的材料的情况下,设定为满足θ彡士sin — 1 (1 / η)。凸部12是在孔6的内面向孔6的中心方向即点状光源7侧突出且中央部的厚度厚的凸透镜,以点状光源7的发光中心为焦点。但是,以凸部12的焦点作为点状光源7的发光中心进行设定时,凸部12的厚度变厚,另外,导光板4的圆形的孔6和凸部12的连接部变成锐角而难以成型。因此,通过将凸部12的焦点设定在比点状光源7的发光中心更靠近作为与第一侧面如对置的另一侧面的第二侧面4b侧,能使凸部12的厚度变薄,并且能防止孔6内面和凸部12的连接部变成锐角,也能容易地成型。另外,凸部12的形状以凸部12的曲面的圆锥常数K满足一 1 < K彡0的双曲面形成。另外,通过使凸部12以满足圆锥常数K = 0的圆的曲面的一部分形成,也能较薄地形成凸部12的厚度。根据这种结构,入射向导光板4的孔6内面的凸部12的光利用凸部12的曲面向与导光板4的第一侧面如垂直的方向折射,大致垂直地入射到形成于第一侧面如的棱镜 101。如果是图5的形状的情况,则在两个圆锥形状的凹部6a的内面形成相同的凸部 12,凸部12以满足θ彡士sin 一! (ι / η)的方式形成。即使在使用图6所示的没有特别配光的光源(全漫射光等)的情况下,也能使光高效地入射到导光板4,能进一步增加面状亮度。(B - 1 - 2.棱镜 101 的结构)
图6表示导光板4的第一侧面如的主要部分放大图(剖面图)。图6中,位于图的左侧的区域表示导光板4,位于右侧的区域表示空气层。在处于它们的边界的导光板4的第一侧面如形成有棱镜101 (锯齿状的凹凸形状)。在此,光的射出方向与图2的方向一样,为朝向纸面的方向。形成于第一侧面如的棱镜101具有与连结导光板4的射出面和反射出面的方向平行的棱线。与图6所示的射出面平行的方向的截面形状中,将第一侧面如的锯齿形状的顶角设为角b (锯齿形状的棱线的顶角部),将从锯齿形状的谷朝向远离点状光源7的侧的锯齿形状的顶点的边B和边A之间的角设为角a,将从锯齿形状的谷朝向靠近点状光源7侧的锯齿形状的顶点的边C和边A之间的角设为角C。另外,边A为连接锯齿形状的谷的边,如图 6所示,与第一侧面如的平面不同。优选角c为直角。另外,因入射到第一侧面如的光利用凸部12的曲面向大致垂直的方向(入射角度大致为0° )折射,所以根据实施方式1的关系式,需要将角a设定为满足角a > sin — 1 (1 / η)。因此,在使用折射率η = 1. 49的丙烯作为导光板4的材料的情况下,需要使角a比42. 16°大。另外,在利用导光板4的孔6的凸部12,因光的折射而从点状光源7朝向第一侧面如的光与第一侧面如没有充分地垂直的情况下,优选角a为 50°以上。另外,就凹凸形状的间距而言,因导光板4的成形性、剥离性及防止导光板4的尺寸增大,所以优选为0. Imm以上,0. 5mm以下。(B - 2.动作)
接着,下面对面状光源装置的动作进行说明。与实施方式1 一样,面状光源装置使用导光板4形成均一的光分布,使用显示元件显示图像等,其中,特别对经由导光板4的孔6的凸部12及形成于第一侧面如的棱镜101的光的路径进行说明。图6表示设于导光板4的孔6的凸部12、及第一侧面如的锯齿形状,对于从点状光源7射出的光的路径进行表示。从点状光源7的发光部射出的光从导光板4的孔6的内面入射到导光板4。特别是从导光板4的孔6的凸部12入射的光利用凸部12的曲面向与第一侧面如大致垂直方向折射。该折射的光以入射角度α入射到形成于第一侧面如的锯齿形状的边B。在本实施方式2中,考虑导光板4的材料使用折射率1. 49的丙烯的情况,以入射角度α (优选为50°以上)入射的光在边B全反射(向与第一侧面如大致平行的方向反射)。全反射的光从边C折射并向空气层射出,入射到远离点状光源7的方向的锯齿形状的峰的边B。入射的光折射,再次在导光板4内传播。因此,入射到棱镜101的光向导光板4的中心方向折射,所以,从点状光源7附近的第一侧面如向空气层泄漏的光减少,抑制在反射片5中光反射并减少,因此光的利用效
率提高。(B - 3.效果)
根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中,规定孔6的侧面的导光板4的壁面在一侧面即第一侧面如侧具有朝向孔6的中心方向的第一凸部即凸部12,由此,在凸部12的曲面折射的光相对于第一侧面如大致垂直地入射,因此,至凹凸形状的边B的入射角度与在第一侧面如的位置无关,成为均一,能够简便地设定第一侧面如的棱镜101的形状。因此,可简单地进行棱镜101的金属模具的加工,可以降低金属模具成本。另外,利用凸部12使光向与第一侧面如垂直的方向折射,因此,可以减少入射到棱镜101的凹凸形状的边C的光,能高效地反射光。另外,根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中棱镜101与从锯齿形状的谷朝向靠近点状光源7的锯齿形状的峰的斜面对应的边C的倾斜角度即角c约为90°,由此,从
11第一侧面如向空气层射出的光减少,因此能高效地提高亮度。另外,根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中,凸部12在将从点状光源7放出的光的向导光板4的第一侧面如的入射角设为入射角度θ,将导光板4的折射率设为η 时,形成于满足θ ( 士sin - 1 (1 / η)的范围的孔6的侧面,由此,从第一侧面如向空气层射出的光减少,另外,从形成有凸部12的范围外射出的光在第一侧面如全反射,因此, 能高效地提高亮度。另外,根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中,凸部12为以点状光源7的发光中心为焦点的凸透镜,由此,能使从点状光源7射出的光向相对第一侧面如大致垂直地入射的方向折射。另外,根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中,凸部12是以比点状光源7的发光中心更靠近与导光板4的第一侧面如对置的第二侧面4b侧的位置为焦点的凸透镜。 由此,能减小凸部12的厚度,另外,能防止孔6内面和凸部12的连接部变为锐角。另外,根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中,凸透镜的曲面形状的圆锥常数K满足一 1 < K < 0,由此,能较薄地形成凸部12的厚度。另外,根据本发明的实施方式2,在面状光源装置中,凸透镜的曲面形状的圆锥常数K满足K = 0,由此能较薄地形成凸部12的厚度。(变形例)
也可以将形成于导光板4的孔6的凸部12作为棱镜(未图示)。能适当地调节棱镜的角度以使利用该棱镜将从点状光源7射出的光向与第一侧面如垂直的方向折射。(C.实施方式3) (C - 1.结构)
下面对本实施方式3的面状光源装置的结构进行说明。与实施方式1、2相同的符合表示相同或相当部分,省略其说明。(C - 1 - 1.点状光源7的结构(侧视LED))
图7是实施方式3的面状光源装置的正面图。图8是图7的点状光源7附近的主要部分放大图,图9是图7的点状光源7间的主要部分放大图。另外,图10表示图7的A — A 剖面图。在实施方式3中使用的点状光源7如图10所示,使用以大体立方体形成且和与 LED基板8对峙的面(用于和LED基板8电连接的面)成垂直的面中一面具备发光面71的侧视型LED。另外,该侧视型LED在射出面及反射出面不具备发光面,在射出面及反射出面不射出光。另外,点状光源7配置于导光板4的孔6内,将发光面71 (参照图8)配设为与导光板4的第一侧面如对置,以使来自发光面71的光朝向第一侧面4a。通过这样配置,可以将从点状光源7射出的光在导光板4的孔6中与第一侧面如对峙,从距第一侧面如最近的面入射,朝向第一侧面如方向。(C - 1 - 2.导光板4的结构)
另外,本实施方式3的导光板4在第一侧面如形成有V字形状的凹部。使用图8说明点状光源7附近的导光板4的第一侧面如的形状。在实施方式1中,在孔6附近的第一侧面如形成有锯齿形状的棱镜100,在本实施方式3中,在导光板4的孔6附近的第一侧面如具有与射出面如(参照图10)平行地切割的截面为V字的凹部即第一 V字形状200 (参照图8)、第二 V字形状300 (参照图9)。形成于第一侧面如的第一 V字形状200作为具有与连结导光板4的射出面如和反射出面4f (参照图10)的方向平行的棱线的V字的凹形状结构。如图8所示,第一 V字形状200将形成V字的距点状光源7最近的顶角设为角d,从角d朝向第一侧面如的边设为边D、边E。边D和第一侧面如的延长线形成的角设为角e,边E和第一侧面如的延长线形成的角设为角f。在此,角d优选设置在从点状光源7朝向第一侧面如的垂直的直线上。 另外,在设角d为90度的情况下,能使来自点状光源7的光高效地向第二侧面k、4d方向全反射。另外,在设角e、角f相同,设连结角d、角e、角f的三角形为以角d为顶角的等腰三角形时,能将来自点状光源7的光均等地朝向第二侧面如、第四侧面4d方向。另外,图中边D、边E为直线,但为了使来自点状光源7的光高效地折射,也可以由曲线形成。下面,使用图9对形成于配置有多个点状光源7间的导光板4的第二 V字形状300 进行说明。本实施方式3的导光板4在第一侧面如即通过邻接的点状光源7间的中点01 的位置具备与射出面平行地切割的面为V字凹部即第二 V字形状300。第二 V字形状300 将凹部的顶角设为角g,将从角g朝向第一侧面如的边设为边F、边G。另外,将边F和第一侧面如的延长线形成的角设为角h,将边G和第一侧面如的延长线形成的角设为角i。在设角h、角i相同时,能抑制射出面如的亮度不勻,可以确保显示品位。另外,优选连结角 g、角h、角i的三角形为等腰三角形,以将来自光源的光左右均等地分配。另外,角g、角h、 角i的大小鉴于点状光源7的位置、从点状光源7至第一侧面如的距离、点状光源7间的距离等可以任意地设定。另外,如图7所示,规定孔6的侧面的导光板4的壁面在一侧面即第一侧面如侧具有实施方式2中说明的朝向孔6的中心方向的第一凸部即凸部12,由此,在凸部12的曲面能使折射的光相对于第一侧面如大致垂直地入射。另外,在第一侧面如与第二侧面4c、 4d间(角部)也可以形成倒角部400。(C— 2.动作)
本实施方式3的面状光源装置使用一面保持发光面71 (参照图10)的例如侧视型LED 的点状光源7,因此,从发光面71发光的光从孔6入射并朝向第一侧面如。在孔6中,与第一侧面如对峙,从距第一侧面如最近的凸部12的内面入射到导光板4。入射的光利用凸部12向与第一侧面如大致成垂直的方向折射。折射的光到达第一侧面4a,在第一 V字形状200的边D或边E,以与空气层的边界全反射。一部分光在第一侧面如再进行全反射。 另外,一部分光利用形成于点状光源7间的第二 V字形状300或形成于角部的倒角部400 进行全反射,并在导光板4的射出面方向传播,在导光板4与导光板4周围的空气层之间的边界反复进行全反射并在导光板4内传播。在导光板4内传播的光到达施加在导光板4的反射出面的点状印刷(未图示)时,漫射反射,光的传播方向发生变化。鉴于该传播的变化, 一部分光在导光板4与导光板4的周围的空气层之间的边界不满足临界角,从导光板4的射出面射出。(C — 3.效果)
如上述说明,本实施方式3的面状光源装置作为点状光源7使用一面具备发光面71的例如侧视型LED,因发光面71与第一侧面如对置配置,所以可以数从点状光源7射出的光高效地照向第一侧面如,在导光板内传播,因此,能防止从点状光源7附近射出光。因此, 在第一侧面如的附近,能使框体10的开口部2端靠近形成孔6的位置,所以能够不增大框架,减少点状光源7间变暗的亮度不勻,能实现面内亮度均一性高的面状光源装置。另外,在本方式中,由于能使用薄型且LED尺寸小的例如侧视型的LED,所以能构成导光板的厚度不厚的面状光源装置。另外,在第一侧面4a,在点状光源7附近,在第一 V形状200、点状光源7间具备第二 V形状300,通过将点状光源7射出并到达第一侧面如的光全反射,能够使从点状光源7 射出的光在导光板4内高效地传播,能提高入射的光的利用效率。另外,孔6因为具有向孔6的中心方向即点状光源7侧突出的凸部12,所以能使从点状光源7射出的光相对于第一侧面如大致垂直地射出。因此,能更可靠地以全反射角以下向形成导光板4的第一 V字形状200的边D、边E入射,因为从边D、边E减少从导光板4 射出的光,所以光的利用效率提高。另外,在第一侧面如形成第一 V形状200、第二 V形状300,也可以如实施方式1 中说明,利用呈现锯齿形状的棱镜形成。另外,根据本实施方式3,如图10所示,在面状光源装置中,通过使孔6贯通导光板 4的反射出面4f和射出面如之间,能形成配置点状光源7的空间,使来自点状光源7的光高效入射到导光板4,能提高光的传播效率。另外,可以扩大从点状光源7射出的光向导光板4入射的面积。图11表示本实施方式3的面状光源装置的变形例。如图11所示,形成于导光板4 的V字形状也可以由顶角不同的V字形状201构成。V字形状201具备形成于距孔6近的位置的角j、形成于离开孔6的位置的角k,从孔6向第一侧面如引出的垂线L上具备角度不同的角j、角k。另外,角j形成为比角k小(角」<角10。在此,点状光源7的发光面71 的面积大的情况下,从远离点状光源7的发光中心71a的位置射出的光在凸部12不呈大致垂直地折射,而到达图8的第一 V字形状200的侧面D、E的情况下,不满足全反射条件的光往往不进行全反射,而从导光板4射出。因此,如本变形例,通过形成顶角不同的V字形状201,可以使从远离点状光源7的发光中心71a的位置射出的光成为满足全反射条件的光,可以形成不从导光板4第一侧面 4a侧射出,朝向在导光板4内传播的方向的光。因此,可以使来自点状光源的光高效地全反射,所以光的利用效率提高。另外,在具备上述的面状光源装置的显示装置中,也可以提高面内亮度的均一性, 不增大框架,而实现高的光的利用效率。对本发明详细地进行了说明,但上述说明在全部方面进行例示,该发明不限于此。 应理解为未例示的无数变形例未脱离该发明的范围。符号说明
2开口部、3光学片、4导光板、4a第一侧面、4b第二侧面、4c第三侧面、4d 第四侧面、4e射出面、4f 反射出面、5反射片、6孔、6a凹部、6b,12凸部、7点状光源、8 LED基板、10框体、71 发光面、71a发光中心、100,101 棱镜、200 第一 V字形状、300第二 V字形状、400倒角部、201顶角不同的V字形状。
权利要求
1.一种面状光源装置,具备点状光源(7);以及导光板(4),在配置所述点状光源(7)的位置即一侧面(4a)的附近具有孔(6),所述导光板(4)的所述一侧面(4a)在所述孔(6)的附近具有与所述导光板(4)的表面平行地切割的截面形状为锯齿形状的棱镜(100)。
2.一种面状光源装置,具备点状光源(7),一面具有发光面(71);以及导光板(4),在一侧面(4a)的附近具有收纳所述点状光源(7)的孔(6),将所述发光面(71)与所述一侧面(4a)对置配置以使来自所述发光面(71)的光朝向所述一侧面(4a),在所述一侧面(4a)具有与所述导光板(4)的表面平行地切割的截面形状为凹形状的多个凹部(200、300)。
3.如权利要求2所述的面状光源装置,其中,所述点状光源(7)配置多个,形成于所述孔(6)附近的所述凹部(200,300)在所述孔 (6)的附近,与所述导光板(4)的表面平行地切割的截面形状为V字的第一凹形状(200),形成于所述点状光源间且与所述导光板(4)的表面平行地切割的截面形状为V字的第二凹字形状(300)。
4.如权利要求1所述的面状光源装置,其中,所述棱镜(100)从所述锯齿形状的谷朝向远离所述点状光源(7)的所述锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度(a)比从所述锯齿形状的谷朝向靠近点状光源(7)的所述锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度(c)小。
5.如权利要求1所述的面状光源装置,其中,所述棱镜(100)从所述锯齿形状的谷朝向远离所述点状光源(7)的所述锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度(a)越远离所述点状光源(7)越小。
6.如权利要求1所述的面状光源装置,其中,所述棱镜(100)从所述锯齿形状的谷朝向靠近所述点状光源(7)的所述锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度(c)约为80°。
7.如权利要求1所述的面状光源装置,其中,在将从所述点状光源(7)放出的光的、朝向所述导光板(4)的所述一侧面(4a)的入射角设为入射角度θ,将所述导光板(4)的折射率设为η时,所述棱镜(100)形成于满足 θ ( 士sin - 1 (1 / η)的范围的所述一侧面(4a)。
8.如权利要求1或2所述的面状光源装置,其中,规定所述孔(6)的侧面的所述导光板(4)的壁面在所述一侧面(4a)侧具有朝向所述孔 (6)的中心方向的第一凸部(12)。
9.如权利要求1所述的面状光源装置,其中,所述棱镜(100)从所述锯齿形状的谷朝向靠近所述点状光源(7)的所述锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度(c)约为90°。
10.如权利要求8所述的面状光源装置,其中,在将从所述点状光源(7)放出的光的、朝向所述导光板(4)的所述一侧面(4a)的入射角设为入射角度θ,将所述导光板(4)的折射率设为η时,所述第一凸部(12)形成于满足θ ≤ 士sin - 1 (1 / η)的范围的所述孔(6)的侧面。
11.如权利要求8所述的面状光源装置,其中,所述第一凸部(12)是以所述点状光源(7)的发光中心为焦点的凸透镜。
12.如权利要求11所述的面状光源装置,其中,所述凸透镜的曲面形状的圆锥常数K满足一 1 < K < 0。
13.如权利要求12所述的面状光源装置,其中,所述凸透镜的曲面形状的圆锥常数K满足K = 0。
14.如权利要求8所述的面状光源装置,其中,所述第一凸部(12)是以比点状光源(7)的发光中心更靠近与所述导光板(4)的所述一侧面(4a)对置的另一侧面(4b)侧的位置为焦点的凸透镜。
15.如权利要求14所述有面状光源装置,其中,所述凸透镜的曲面形状的圆锥常数K满足一 1 < K < 0。
16.如权利要求15所述的面状光源装置,其中,所述凸透镜的曲面形状的圆锥常数K满足K = 0。
17.如权利要求1所述有面状光源装置,其中,所述棱镜(100)在将从所述点状光源(7)放出的光的、朝向所述导光板(4)的所述一侧面(4a)的入射角设为入射角度θ,将所述导光板(4)的折射率设为η,从所述锯齿形状的谷向远离所述点状光源(7)的所述锯齿形状的峰的斜面的倾斜角度设为a时,满足a+ θ > sin — 1 (1 / η)。
18.如权利要求1或2所述的面状光源装置,其中,所述孔(6)是贯通所述导光板(4)的表面和背面的孔(6)。
19.如权利要求1所述的面状光源装置,其中,所述孔(6)从所述导光板(4)的背面形成至所述导光板(4)的规定厚度,并在所述规定厚度的底面具有第二凸部,在所述导光板(4)的表面中与所述孔(6)对置的位置还具备圆锥形状的凹部。
20.—种显示装置,具备权利要求1或2所述的面状光源装置。
全文摘要
本发明的目的在于,提供一种不使框架变大且保持面内亮度均一性高、光利用效率高的面状光源装置及使用它的显示装置。本发明的面状光源装置具备点状光源(7);以及导光板(4),在配置点状光源(7)的位置即一侧面的第一侧面(4a)的附近具有孔(6),导光板(4)的第一侧面(4a)在孔(6)附近具有与导光板(4)的表面平行地切割的截面形状为锯齿形状的棱镜(100)。
文档编号G02F1/13357GK102597605SQ201080050670
公开日2012年7月18日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年11月9日
发明者境诚司 申请人:三菱电机株式会社

最新回复(0)