CN101329036A - 面状照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种面状照明装置，包括发光二极管(42)、透明树脂板(24)和反光片(26)，其中，透明树脂板(24)包括适于插入反光片(26)的折翼部分(26B、26B、26C和26D、26D)的缝隙(52、52、54和56、56)，沿着至少一个折翼部分设置带有挠性的粘性带(28/60)，以便覆盖透明树脂板(24)的至少一个缝隙，由此，尽管透明树脂板(24)与反光片(26)的材料之间存在热膨胀系数差，但能够防止反光片(26)翘曲或卷曲，并且，从发光二极管(42)发射并在透明树脂板(24)中传播的光被折翼部分(26B、26B、26C和26D、26D)全部反射，从而防止了从透明树脂板(24)的外侧表面泄漏。

Description

面状照明装置
技术领域
本发明涉及侧光型面状照明装置(spread illuminating apparatus)，尤其涉及这样一种面状照明装置，其包括由导光板和容纳框以成一体的方式构成的透明树脂板，并且在该面状照明装置中，将反光板固定到透明树脂板的装置具有挠性结构。
背景技术
液晶显示(LCD)装置的特点是厚度小、体积小、重量轻等，并且广泛用于各种电气产品，如移动电话和个人计算机。因为LCD装置中的液晶自身并不发光，所以当在不能完全利用太阳光或照明光的地方使用LCD装置时，就需要照明装置。
虽然LCD装置需要进一步小型化，但其显示区需要增大。为了同时满足这样的需要，必须减小照明装置的无效部分，并且还希望能降低其功耗，这方面是通过有效地利用来自光源的光来实现的。
在这种情况下，最近开发了一种面状照明装置，其中将例如发光二极管(LED)的点光源用作照明装置的光源，或者其中诸如光源、导光板等构成部件被固定地设置到位，由此对光进行有效的利用。通常要求这样的装置在整体上具有较低的外形轮廓。
图11示出了常规的侧光型面状照明装置，其中发光二极管2和导光板1通过由白树脂制成的容纳框7设置到位，导光板1具有大体上长方形的形状并适于接收来自发光二极管2的光。在与设置了发光二极管2的侧表面8垂直的导光板1的每一个侧表面11和12处提供了突出部12a和12c，而在适于与导光板1的侧表面11和12相对的容纳框7的每一个内侧表面处提供了凹进部20a和20c。当导光板1设置在容纳框7中时，导光板1的突出部12a和12c分别与容纳框7的凹进部20a和20c接合，由此相对于容纳框7将导光板1固定地设置到位(参考例如日本专利申请公开第2005-302485号)。
然而，在上述接合结构中，在导光板1的侧表面11/12和容纳框7的内侧表面之间需要预定的间隙，所以必须通过一些措施来补偿由该间隙所造成的光损失。容纳框7的白树脂的反射率比由诸如增强型镜面反射体(ESR)(参考例如日本专利申请公开第H9-506837号)之类的反射膜构成的反光板的反射率小，所以必须采取一定的措施来补偿由这种低反射率所造成的光损失。
当进一步减小上述装置的厚度时，其整体的刚性会变得不足，而且还可能发生导光板1的突出部12a和12c从容纳框7的凹进部20a和20c脱离的情况。
图12示出了另一种常规面状照明装置，其适于在小型化的情况下实现足够的机械强度，具有导光板部分421和容纳框部分422的一体式结构，其中在距光源410的预定距离处形成有图案426(参考例如日本专利申请公开第2006-285171号)。
然而，在上述一体式结构中，容纳框部分422要由制成导光板部分421并且具有高光学透射率的树脂材料来制成，因而致使光从容纳框部分422泄漏。考虑到光泄漏的问题，在导光板部分421的靠近容纳框部分422的部分提供了凹槽425，从光源410发射并且在导光板部分421中传播的光被凹槽425全部反射。
因为常用于导光板的树脂材料聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯具有大约1.5的折射率并且具有相对大的临界角，有可能发生这样的情况：依赖于构成部件的设计，大量从光源410发射并且在导光板中传播的光以小于所述树脂材料的临界角的角度照射到凹槽425上，因此凹槽425没有充分地防止光泄漏，从而造成光损失。
还有，为了防止光从容纳框部分422泄漏，必须借助于某种方法将反射膜固定地附着到容纳框部分422的外侧表面，并且例如，如果将双面胶带用于固定附着，则光被双面胶带的胶层吸收。即使能够在不使用双面胶带的情况下固定地附着反射膜，当光在容纳框部分422中传播时也不可避免地造成一定程度的光吸收和光损失。
参考图10A和10B，在导光板101设置在容纳框102内而反光片103的边缘部分借助于双面胶带固定到容纳框102的面状照明装置中，反光片103由于装置中所产生的热或来自装置外部的热而发生翘曲或卷曲，由此导致使亮度降低、造成光泄漏以及破坏外观的美感。造成这种翘曲和卷曲问题的原因是，反光片103的材料与容纳框102的材料具有不同的热膨胀系数(与其它构成部件相比，反光片103的材料所具有的热膨胀系数较大)。
发明内容
本发明针对上述问题而完成，本发明的一个目的是提供一种侧光型面状照明装置，其中，导光板和容纳框互为一体，由此在实现了装置的小型化的同时，保持了足够的机械强度，并且还防止了光从容纳框部分泄漏，而且在该装置中，用于将反光片固定到上述一体式部件的装置具有挠性结构，由此防止了反光片由于构成部件的材料之间的热膨胀系数差所造成的变形。
根据本发明的一个方面，提供了一种侧光型面状照明装置，该装置包括：透明树脂板，包括设置在位于其外侧表面以内的部分的缝隙；反光片，设置在透明树脂板的背面，并且包括主体部分和折翼部分，该折翼部分从主体的边伸出并沿着所述边向上弯折；以及设置在开口中的光源，该开口设置在透明树脂板的一端，其中，反光片在折翼部分插入透明树脂板的缝隙中的情况下附着到透明树脂板上并借助于具有挠性结构的固定装置来固定。
在本发明的该方面中，固定装置可以由至少一个粘性带构成。
在本发明的该方面中，所述至少一个粘性带可以由柔软且具有挠性的材料制成。
在本发明的该方面中，所述至少一条粘性带可以沿着反光片的主体部分的边来设置。
在本发明的该方面中，固定装置可以包括在透明树脂板的缝隙壁形成的凸起。
因此，在上述侧光型面状照明装置中，因为导光板和容纳框互为一体，可以在实现装置的小型化的同时保持足够的机械强度，并且还防止了光从容纳框部分泄漏，而且，由于用于将反光片固定到上述一体式部件的装置具有挠性结构，防止了反光片由于构成部件的材料之间的热膨胀系数差所造成的变形。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的面状照明装置的分解透视图；
图2A是图1的面状照明装置的透明树脂板的前侧视图；
图2B是图2A的透明树脂板的顶部平面视图；
图2C是图2A的透明树脂板的后侧视图；
图2D是图2A的透明树脂板的右侧视图；
图2E是图2A的透明树脂板的底部平面视图；
图3是沿着线A-A所取的图2B的示意性横截面视图；
图4A是图1的面状照明装置的反光片的展开平面视图；
图4B是图4A的反光片的侧视图，其折翼部分处于折叠状态；
图5是图1的面状照明装置的示意性横截面视图；
图6A、6B和6C是透明树脂板中的缝隙配置变体的示意性横截面视图；
图7A是根据本发明的第二实施例的面状照明装置的相关部分的分解透视图；
图7B是图7A的相关部分的示意性横截面视图；
图7C是图7B的示意性横截面视图，但是只有一个粘性带；
图8是根据本发明的第三实施例的面状照明装置的透明树脂板的透视图；
图9是图8中的虚线圈着的区域的放大视图；
图10A是常规面状照明装置的相关部分的分解透视图；
图10B是图10A的相关部分(装配在一起)的示意性横截面视图；
图11是另一种常规面状照明装置的相关部分的透视图，其中导光板和容纳框互为一体；以及
图12是另一种常规面状照明装置的说明性顶部平面视图，其中导光板和容纳框互为一体。
具体实施方式
以下参考附图描述本发明的示例性实施例。
下面参考图1到图6A-6C来描述本发明的第一实施例。参考图1，根据第一实施例的面状照明装置22包括透明树脂板24和设置在透明树脂板24的背面的反光片26。反光片26借助于作为固定装置的粘性带28相对于透明树脂板24以挠性方式固定。面状照明装置22进一步包括光漫射片30、棱镜片(prism sheet)32和34以及光屏蔽片36，它们以该次序叠置在透明树脂板24的正面。就此而言，当加装液晶面板时，设置在光屏蔽片36上起保护作用的保护膜38是要剥离掉的。
透明树脂板24包括贯通开口50(将在后面描述)，用来牢固地容纳安装在挠性印刷电路板(FPC)40上的发光二极管42(作为光源)。发光二极管42具有设置在其背面的反射装置44和设置在其正面的反射装置46，黑间隔装置48放在反射装置46上，用来防止或消除发光二极管42附近区域的亮度的不均匀性。
参考图2A到图2B，本实施例中的透明树脂板24由聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯制成，使得导光板部分24A和容纳框部分24B互为一体。前述用来牢固地容纳发光二极管42的开口50向着透明树脂板24的待设置于外侧表面以内的一侧形成。
参考图3，导光板部分24A在其背面具有用于容纳反光片26的凹进部，在其正面具有用于容纳光漫射片30和棱镜片32和34的凹进部，因而具有比容纳框部分24B低的外形轮廓。
参考图4A和4B，反光片26是厚度为0.065mm的ESR膜，并且包括长方形的主体部分26A和折翼部分26B、26B、26C和26D、26D，折翼部分以成一体的方式设置在主体部分26A的边并且沿着主体部分26A的边26F(折叠线26F)向上弯折，其中，折翼部分26B、26B向着透明树脂板24的具有开口50的边设置，折翼部分26C向着与具有开口50的边相对的边设置，并且其中，折翼部分26D、26D向着相应的与具有开口50的边垂直的边设置。反光片26进一步包括突出部26E，其从主体部分26A的具有折翼部分26B、26B的边伸出并且覆盖开口50的背面。
透明树脂板24包括缝隙52、52、54和56、56，如图2B和2E所示，这些缝隙设置在透明树脂板的外表面以内且靠近透明树脂板的外表面的位置，以便分别对应于折翼部分26B、26B、26C和26D、26D，这样，缝隙52、52、54和56、56就构成了导光板部分24A与容纳框部分24B之间的分界线。如图5所示，反光片26的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D分别插入缝隙52、52、54和56、56(只示出了26D、26D和56、56)。
在上述结构中，反光片26附着到透明树脂板24，使得每一个粘性带28在主体部分26A的折翼部分26D处沿着边26F(折叠线26F)放置在反光片26上，以便覆盖透明树脂板24的每一个缝隙56，由此，即使构成部件，具体而言反光片26和透明树脂板24，在环境变化的情况下膨胀或收缩相应的互不相同的量时，反光片26的材料与透明树脂板24的材料之间的热膨胀系数的差也能够被吸收而不产生应力集中，从而防止了反光片26翘曲或卷曲。
参考图5，缝隙52、52、54和56、56从正面到背面具有恒定的宽度(在该图中只示出了缝隙56、56)，但如图6A到图6C所示，在正面的宽度可以比在背面的宽度小，其中，在图6A和图6B中一个缝隙壁相对于透明树脂板24的正表面或背表面倾斜，在图6C中两个缝隙壁倾斜。
在图6B和图6C的情况下，折翼部分26D的弯折角度可以在最初设置成对应于缝隙壁的倾斜角度，或者可以在最初设置成与主体部分26A的正表面或背表面成直角，然后当折翼部分26D被压向缝隙壁时再依靠弹性将其增加到所述倾斜角度。而且，缝隙壁也不是必须如图6A到图6C所示在横截面上呈直线，作为替换，也可以呈曲线。
反光片26的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D和透明树脂板24的缝隙52、52、54和56、56不一定必须设置成在横截面上平行于透明树脂板24的外侧表面，而是可以根据液晶面板的形状、亮度分布等来适当地设置。而且，折翼部分26B、26B、26C和26D、26D以及突出部26E不是必须与主体部分26A形成为一体，作为替换，也可以与其以分开的方式形成。
面状照明装置22只包括一个开口50，但也可以包括两个或多个开口50，在每一个开口中容纳一个发光二极管42。
下面参考图7A到图7C描述本发明的第二实施例，其中只以简化方式示出了面状照明装置的相关部分，并且为了便于说明，与前述附图中的组成部分相对应的任何组成部分尽管存在部分的差别，但仍以相同的标号来标注。
参考图7A，面状照明装置22主要包括透明树脂板24和反光片26。透明树脂板24构造成使导光板部分24A与容纳框部分24B形成为一体，其中，用来容纳发光二极管42的贯通开口50在导光板部分24A的一个端部形成，用来附着到另一个部件的凸出部58在另一个端部形成。图7A中的反光片26具有与根据第一实施例的图4A和图4B的反光片26基本上相同的结构，但没有提供突出部26E。
参考图7B，在制备反光片26时沿着折叠线26F弯成直角的反光片26的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D(只示出了26D、26D)在分别插入透明树脂板24的缝隙52、52、54和56、56之后由于反光片26的恢复力而导致展开，因此，在缝隙56、56中所示出的折翼部分26D、26D是倾斜的。
在反光片26的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D插入透明树脂板24的缝隙52、52、54和56、56之后，分别沿着折翼部分26D、26D的折叠线26F将两个粘性带60施加到反光片26上。两个粘性带60中的至少一个由柔软且带有挠性的材料制成，而优选的是，两个粘性带60都由柔软且带有挠性的材料制成。
在根据第二实施例的反光片26借助于如上所述由柔软且带有挠性的材料制成的粘性带60固定到透明树脂板24上的面状照明装置22中，反光片26的材料与透明树脂板24的材料之间的热膨胀系数差能够被进一步可靠地吸收。
在根据第二实施例的面状照明装置22的一个实例中，反光片26的厚度是60μm，透明树脂板24的厚度是500μm，该实例的面状照明装置22在经历了环境测试(热循环测试：80℃和-40℃的循环100个，每一个循环的持续时间为30分钟)后，反光片26没有出现翘曲或弯曲。
上述带有挠性的粘性带60可以是用于将相互之间以分开的方式提供的导光板和容纳框保持在一起的粘性带。
反光片26可以如图7C所示借助于一个粘性带60而不是两个粘性带固定到透明树脂板24上。这种使用一个粘性带的固定结构也使构成部件的膨胀量或收缩量之差得以吸收。在这种单粘性带固定结构中，粘性带60不一定必须是柔软且带有挠性的。就此而言，设置在透明树脂板24的没有粘性带60的一侧的反光片26的折翼部分26D可以借助于恢复力以挠性方式适当地保持在缝隙56中，其中，如果缝隙56按照图6A到图6B之一所示来配置，则折翼部分26D能够被可靠地保持。
下面参考图8和图9描述本发明的第三实施例。根据第三实施例的面状照明装置与第二实施例的面状照明装置22的不同之处在于：反光片26(在图8或图9中未示出)是以机械方式而不是以粘性方式固定到透明树脂板24上的，即没有使用粘性带。
参考图8和图9，在根据第三实施例的面状照明装置中，在透明树脂板24的每一个缝隙56的壁的中部形成半圆形凸起70，其中所述壁由透明树脂板24的容纳框部分24B的内侧表面构成。容纳框部分24B沿着缝隙56是窄且薄的，从而可以弹性变形。因此，如果从半圆形凸起70的顶部到透明树脂板24的导光板部分24A的间隙距离被设置成小于反光片26的折翼部分26D的厚度，则反光片26能够可靠地附着到透明树脂板24上，这样，依赖于来自容纳框部分24B的弹性力，插入缝隙56的折翼部分26D被半圆形凸起70适当地保持。
在上述固定结构中，即使当构成部件在环境变化的情况下膨胀或收缩相应的不同的量时，反光片26的折翼部分26D也适于以弹性方式相对于半圆形凸起70的顶部滑动，从而防止了反光片26发生翘曲或卷曲。
这样，在根据第三实施例的面状照明装置中，不需要精确地定位和放置粘性带的过程，因此可以减少部件及过程的数量。
在上述实施例中，在所述缝隙壁的中部提供了一个半圆形的凸起，但本发明不限于这样一种设置，而可以根据情况来适当地确定凸起的数量、形状和位置。
根据本发明，可以实现以下优点。因为通过沿着折翼部分26D、26D的折叠线26F施加带有挠性的粘性带60使反光片26可靠地附着到透明树脂板24上，以便覆盖透明树脂板24的缝隙56、56，所以反光片26的材料与透明树脂板24的材料之间的热膨胀系数的差能够被吸收，这有效地防止了反光片26翘曲或卷曲。如果只使用一个粘性带来固定反光片26，那么为了实现类似效果，该粘性带不一定是完全柔软和带有挠性的。而且，可以通过在每一个缝隙56、56的壁处形成凸起70来实现这种效果。
可以通过对上述结构进行组合来实现本发明。例如，反光片26可以固定地附着到透明树脂板24上，使得一个折翼部分26D通过施加粘性带(柔软且带有挠性)来固定，而另一个折翼部分26D借助于在缝隙56处形成的凸起来固定，或者使得两个折翼部分26D、26D均借助于在每一个缝隙56、56处形成的凸起来固定，同时折翼部分26D、26D中的至少一个借助于柔软的粘性带来固定。
除上述优点之外，还有一个优点，即通过将折翼部分26B、26B、26C和26D、26D分别插入缝隙52、52、54和56、56，能够相对于透明树脂板24将反光片26确定地设置到位。
而且，从发光二极管42发射并且在导光板部分24A中传播的光全部由插入缝隙52、52、54和56、56中的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D反射，从而确定地防止了从透明树脂板24的外侧表面泄漏。因为所形成的要插入折翼部分26B、26B、26C和26D、26D的缝隙52、52、54和56、56占据了导光板部分24A的四个边的大部分，所以最大程度地防止了光从透明树脂板24的外侧表面泄漏。
本发明的发明人就中心亮度、平均亮度和亮度均匀度在提供有反光片26的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D的面状照明装置22与没有这样的折翼部分的比较例之间进行了比较。
该比较表明，面状照明装置22的中心亮度是2501cd/m2，平均亮度是2442cd/m2，亮度均匀度是74.4％，而比较例的中心亮度是1938cd/m2，平均亮度是1862cd/m2，亮度均匀度是57.9％，从而证明了光得到有效的利用，而没有从面状照明装置22的透明树脂板24的外表面泄漏。
如果透明树脂板24的缝隙52、52、54和56、56如图6A到图6C所示而配置，具体而言，配置成在透明树脂板24的背面的宽度比在其正面的宽度大，则可以容易地将反光片26的折翼部分26B、26B、26C和26D、26D插入缝隙52、52、54和56、56中。此外，这种缝隙配置允许折翼部分26B、26B、26C和26D、26D的顶端向着透明树脂板24的正面可靠地设置到位，而且，导光板部分24A的边与折翼部分26B、26B、26C和26D、26D之间的间隙能够减到最小或者甚至消除，从而进一步提高了反光片26的有效反射。
因为用来容纳作为光源的发光二极管42的开口50位于透明树脂板24的外侧以内，发光二极管42将被设置在透明树脂板24内。因此，从发光二极管42发射并且进入导光板部分24A的光被折翼部分26B、26B、26C和26D、26D全部反射，从而防止了从透明树脂板24泄漏。
并且，如果折翼部分26B、26B、26C和26D、26D或者突出部26E中的任何一个以与主体部分26A分开的方式形成，则可以增加对用于反光片26的材料和制造过程的选择的自由度，从而有助于提高反射率，并有助于减小材料及制造成本。

Claims (5)

1.一种面状照明装置(22)，包括：
透明树脂板(24)；
反光片(26)，设置在透明树脂板(24)的背面；以及
光源(42)，设置在开口中，所述开口设置在透明树脂板(24)的一端，
其特征在于：所述反光片(26)包括主体部分(26A)和折翼部分(26B、26B、26C和26D、26D)，所述折翼部分(26B、26B、26C和26D、26D)从所述主体部分26A的边(26F)伸出并沿着所述边(26F)向上弯折；所述透明树脂板(24)包括缝隙(52、52、54和56、56)，所述缝隙(52、52、54和56、56)设置在位于所述透明树脂板的外侧表面以内的部分，其中，所述反光片(26)在所述折翼部分(26B、26B、26C和26D、26D)插入所述透明树脂板(24)的缝隙(52、52、54和56、56)中的情况下附着到所述透明树脂板(24)上，并通过具有挠性结构的固定装置来固定。
2.根据权利要求1所述的面状照明装置(22)，其中所述固定装置由至少一个粘性带构成。
3.根据权利要求2所述的面状照明装置(22)，其中所述至少一个粘性带由柔软且带有挠性的材料制成。
4.根据权利要求2所述的面状照明装置(22)，其中所述至少一个粘性带沿所述反光片(26)的主体部分26A的边(26F)设置。
5.根据权利要求1所述的面状照明装置(22)，其中所述固定装置包括形成在所述透明树脂板(24)的缝隙壁处的凸起(70)。
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