CN101398150A

CN101398150A - 平面照明装置

Info

Publication number: CN101398150A
Application number: CNA2008101689105A
Authority: CN
Inventors: 岩崎修
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2008-09-27
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2028-09-27
Also published as: JP2009087730A; US20110007522A1; US20090086507A1; US8132954B2; EP2042899B1; US7819568B2; CN101398150B; JP4926905B2; EP2042899A1

Abstract

本发明公开了一种平面照明装置，所述平面照明装置包括：具有光出射面的光导板，且所述光导板包括在光出射面的四个侧面上形成的两对光入射面，和相对光出射面形成并被倾斜成朝向其中心光导板的厚度越来越厚的背平面；一对主光源和一对副光源，该一对主光源和一对副光源相对它们各自的光入射面被布置成将光发射到它们各自的光入射面；以及照度分布控制单元，该照度分布控制单元调节调节由主光源和副光源发射的光量，以对于光出射面内所期望的任何位置形成指定局部照度分布。平面照明装置执行区域控制和线控制，以对于所期望的任何区域和沿所期望的任何线分别调节光出射面处的照度。

Description

平面照明装置

相关申请的交叉引用

在本说明书中所引用的文献通过引用在此全文并入。

技术领域

本发明涉及一种平面(或面状)照明装置，该平面照明装置包括光源和光导板，该光导板用于允许由光源发射的光进入并通过光导板的光出射面(exit plane)发射光。本发明的平面照明装置用于室内外照明，或用作对用于液晶显示装置中的液晶显示面板进行照明的背光，或用作对用于广告面板、广告塔、广告标志和类似物进行照明的背光。

背景技术

液晶显示装置使用用于从液晶显示面板的背面辐射光以对液晶显示面板进行照明的背光单元。使用光学构件构成背光单元，其中该光学构件包括用于扩散由照明光源发射的光以照射液晶显示面板的光导板、棱镜板、扩散板。

目前，大型液晶显示电视主要使用所谓的直接照明型背光单元，该直接照明型背光单元没有光导板，但是包括诸如直接设置在照明光源上面的扩散板的光学构件。这种类型的背光单元包括设在液晶显示面板后侧上的用作光源的冷阴极管，而在背光单元内部设白光反射表面，以确保均匀的光量分布和必需的亮度。

然而，为了在直接照明型背光单元的情况下实现均匀光量分布，背光单元必需在垂直于液晶显示面板的方向上具有30mm左右的给定厚度。虽然今后预期需要更薄的背光单元，但是鉴于认为伴随直接照明型的不均匀的光量分布，所以难以实现拥有10mm或10mm以下的进一步减小厚度的背光单元。

在允许减小其厚度的多个背光单元中之一的背光单元是使用光导板的背光单元，藉此由照明光源发射并被允许进入光导板内的光在给定方向上被引导，并通过光出射面被发射，该光出射面不同于光被允许通过其进入的面。

已经建议了一种使用光导板的上述类型的背光单元，该光导板通过在透明树脂内混合用于扩散光的散射粒子而形成，对于此，可以参照例如JP07-36037A、JP08-248233A、JP08-271739A、和JP11-153963A。

例如，JP07-36037A公开了一种光扩散光引导光源装置，该光扩散光引导光源装置包括：具有至少一个光入射面区和至少一个光出射面区的光扩散光引导构件；和用于允许光进入通过光入射面区的光源装置，且该光扩散光引导构件具有随着到光入射面的距离的增加其厚度逐渐减小的区域。

JP08-248233A公开了一种平面光源装置，该平面光源装置包括：光扩散光引导构件；设在靠近光出射面的光扩散光引导构件侧面上的棱镜板；和设在光扩散光引导构件的后侧上的反射体。JP08-271739A公开了一种液晶显示器，液晶显示器包括：由板状光学材料形成的光射出(lightemission)方向校正元件，该光射出方向校正元件设有具有棱镜排列的重复波动图案的光入射面，和给定光扩散性质的光出射面。JP11-153963A公开了一种光源装置，该光源装置包括：光扩散光引导构件和光供给装置，该光扩散光引导构件在其内具有散射能力，光供给装置用于提供通过光扩散光引导构件的端面的光。

在如上述现有技术文献中所公开的设有在其内含有混合的光散射体的光扩散光引导板的平面照明装置中，当光传播通过光扩散光引导构件的内部时，由光源发射并允许通过光入射面进入到光扩散光引导构件的光在给定速度下接收单个或多个散射效应(effect)。而且，到达扩散光引导构件的两个端面或到达反射体的表面的相当数量比例的光接收反射效应，并被返回到扩散光引导构件内。

上述组合过程产生了光束，该光束具有方向性地高效地发射通过光出射面以当从光源看时斜向前传播。简而言之，由光源辐射的光发射通过光扩散光引导构件的光出射面。

因此，据称上述现有技术文献的情况是含有混合在其内的散射粒子的光导板在高光射出效率下能够发射均匀光。

关于用于平面照明装置中的光导板，除了被成形为具有随着与光入射面的距离的增加而越来越薄的区域的上述光导板之外，而且已经还公开了一种平板形式的光导板，和包括被成形为具有随着与连接到另一部分的光入射面的距离的增加而越来越薄的区域的部分的光导板。

发明内容

然而，在平面照明装置使用上述现有技术文献中公开的任一种光导板的情况下，为了实现尺寸的增加，光必须自光源传播更长的距离，这又要求光导板本身做得更厚。因此，放大平面照明装置的显示区的尝试面临的困难是减小平面照明装置的厚度和重量。

进一步，在上述现有技术文献中所公开的平面照明装置还有一个问题是光能够传播的有限距离限制了平面照明装置的尺寸能够被增加的范围，其中上述现有技术文献中所公开的平面照明装置使用的光导板具有两种形状，一种光导板具有随着与来自于光源的光在其处被允许进入的位置的距离的增加而厚度逐渐减小的形状，另一种光导板具有平板形状。

进一步，通常使用的普通光导板对于所期望的区域不能够通过在光出射面的两个相互垂直的方向上调节在光出射面处的照度来局部地调节在光出射面处观察的的照度(以下被称为“区域控制”)，或者通常使用的普通光导板对于垂直于运动方向的所期望的位置(线)不能够在垂直于光入射面的单一方向上调节在光出射面处观察的照度(以下被成为“线控制”)。然而，如果可以实现，这种区域控制或线控制通过调节在所期望的光出射面处观察的照度以各种方式提供了一种图像显示的新模式和可以使用平面照明装置的多种新的应用。

本发明的一个目的是解决与JP07-36037A、JP08-24823A、JP08-271739A、和JP11-153963A中所公开的平面照明装置相关联的问题，并提供一种平面照明装置，如上所述，该平面照明装置能够进行区域控制，藉此通过区域要素(area basis)在区域上局部地调节光出射面处的照度，或者该平面照明装置能够进行线控制，藉此沿任何所期望的线调节光出射面处的照度。

为了解决上面的问题，根据本发明的平面照明装置包括：光导板，该光导板包括：光出射面；一对第一光入射面，所述一对第一光入射面分别邻近光出射面的一对侧面形成；一对第二光入射面，所述一对第二光入射面分别邻近光出射面的另一对侧面形成；以及一对背平面，所述一对背平面相对光出射面形成，并被倾斜成在垂直于光出射面的方向上光导板的厚度随着从所述一对第一光入射面分别到光出射面的中心部的距离的增加而增加；一对主光源，所述一对主光源相对光导板的一对第一光入射面分别布置，并将光分别发射到一对第一光入射面；一对副光源，所述一对副光源相对光导板的一对第二光入射面分别布置，并将光发射到述一对第二光入射面；以及照度分布控制装置，所述照度分布控制装置用于调节分别由主光源和副光源发射的光量，以对于在光导板的光出射面内的任何位置形成指定的局部照度分布，其中主光源和副光源每一个均包括多个光源和基座，光源在一对第一光入射面和一对第二光入射面的纵向方向上分别排列在该基座上。

优选地，照度分布控制装置包括用于存储输入的多个局部照度分布图案的图案储存器，用于从所述图案存储器读出指定的局部照度分布图案的图案读出器，和用于输出用于对应于所述指定图案的所述光源的多个驱动信号的LED驱动器。

优选地，照度分布控制装置通过在平行于所述一对光入射面中的一个光入射面的方向上的位置和在垂直于所述方向的方向上的位置指定所述光导板的所述光出射面内的位置，并指定由所述一对主光源中的每一个主光源发射的光量和由所述一对副光源中的每一个副光源发射的光量，以控制在所述光导板的所述光出射面内的任何位置处的照度。

优选地，所述照度分布控制装置包括用于存储输入的强度调制线位置和强度调制图案的图案存储器，用于读出指定的强度调制线位置和指定的强度调制图案的位置移动LED存储器，和用于输出用于对应于所述线的所述光源的多个驱动信号的LED驱动器。

优选地，主光源和副光源的光量是彼此可独立调节的，并且根据来自于照度分布控制装置的多个信号调节在光导板的光出射面处的照度。

优选地，光导板在其内含有许多散射粒子，使得以下不等式成立：

27/100000<(D2-D1)/(L/2)<26/1000且

0.08Wt％<Np<0.25Wt％

其中Np是散射粒子的密度，L是从第一光入射面到第二光入射面的距离，D1是在第一光入射面处的光导板的厚度，以及D2是在光导板的中点处的厚度。

1.1≤Φ·N_p·L_G·K_C≤8.2

0.005≤K_C≤0.1

其中Φ是散射粒子的散射横截面，Np是散射粒子的密度，K_C是补偿系数，而L_G是在光导板的光轴的方向上的光导板的长度的一半。

根据本发明，如上所述的结构能够有效地使用由光源发射的光，和有效地从光出射面发射光，且不会出现不均匀的照度(亮度)或者减小照度(亮度)的均匀度，而且有效地使用区域控制和线控制，藉此区域控制通过区域要素在区域上局部地调节光出射面处的照度，线控制沿任何所期望的线调节光出射面处的照度。

附图说明

从以下详细说明和附图中了解本发明的这些和其它目的、特征和优点，其中：

图1是示出了使用本发明的平面照明装置的液晶显示装置的实施例的示意性透视图；

图2是沿线II-II的图1中所示的液晶显示装置的横截面图；

图3A是沿线III-III的图2中所示的平面照明装置的示例图；

图3B是沿线B-B的图3A的横截面图；

图4A是示意性地示出了用于图1和图2的平面照明装置中的光源结构的透视图；

图4B是图4A中所示的光源的横截面图；

图4C是示出了当被放大时的图4A的光源的一个LED的示意性透视图；

图5是示出了本发明的光导板的形状的示意性透视图；

图6是示出了表示Φ·N_p·L_G·K_C和光使用效率之间的关系的测量值的图表；

图7是示出了表示由光导板出射的光的照度的测量值的图表，其中每一个光导板均具有不同的颗粒密度；

图8是一方面示出了光使用效率与照度的不均匀度之间的关系的图表，而另一方面示出了光使用效率与颗粒密度之间的关系的图表；

图9是示出了在平行于入射面和穿过光导板的中心的平面的方向上所测量的照度分布的图表；

图10是示出了在平行于入射面和穿过光导板的中心的平面的方向上的多个LED芯片的排列密度的图表；

图11示出了当在平行于光导板的入射面和穿过光导板的中心的方向上测量时，使用以图10的排列密度布置的多个LED芯片得到的照度分布的图表；

图12示出了当在平行于光导板的副光入射面和穿过光导板的中心的方向上测量时，使用以图10的排列密度布置的多个LED芯片得到的照度分布的图表；

图13是用于说明区域控制的图；

图14是示出了当实施区域控制时照度分布曲线的示例的图表；

图15是示出了当实施区域控制时照度分布曲线的另一个示例的图表；

图16是示出了当实施区域控制时照度分布曲线的又一个示例的图表；

图17示出了由区域控制实现的照度分布的示例；

图18是用于说明线控制的图表；

图19是用于说明线控制的具体图；

图20示出了由区域控制获得的照度分布的示例；

图21示出了由区域控制获得的照度分布的另一个示例；

图22示出了由区域控制获得的照度分布的又一个示例；

图23是示出了用于实施区域控制和线控制的驱动单元的结构的示例的方块图；

图24是示出了当实施线控制时照度在短边的方向上如何变化的图表；

图25是示出了使用具有不同结构的光导板获得的光使用效率的测量值的图表；

图26是示出了双层光导板的示例的截面图；以及

图27是副光源的光轴指向中心线的示例的俯视图。

具体实施方式

以下参照在附图中图示的实施例详细说明本发明的平面照明装置。首先，下面说明本发明的平面照明装置的基本结构。

图1是示出了设有本发明的平面照明装置的液晶显示装置的示意性透视图；图2是沿线II-II的图1中所示的液晶显示装置的横截面图。

图3A是沿线III-III的图2中示出的平面照明装置(以下也称为“背光单元”)的图；图3B是沿线B-B的图3A的截面图。

液晶显示装置10包括背光单元20；设置在更靠近光出射面的背光单元的侧面上的液晶显示面板12；和用于驱动液晶显示面板12的驱动单元14。在图1中，为了更好地说明平面照明装置的结构，部分液晶显示面板12没有被示出。

在液晶显示面板12内，将电场部分地施加给在给定方向上事先布置的液晶分子，以改变分子的晶向。液晶单元内的折射率的最终变化用于在液晶显示面板上显示人物、数字、图像等。

驱动单元14将电压施加给液晶显示面板12内的透明电极，以改变液晶分子的晶向，由此而控制通过液晶显示面板12被透射的光的透射率。

背光单元20是用于从液晶显示面板12的背面对液晶显示面板12的整个表面进行照明的照明装置，并且该背光单元20包括基本上与液晶显示面板12的图像显示表面形状相同的光出射面。

如图1、2、3A和3B中所示，根据讨论中的实施例的背光单元20包括照明装置的主体24和外壳26。照明装置的主体24包括两个主光源28、光导板30、光学构件单元32、和反射板34。外壳26包括下外壳42、上外壳44、折返构件46、和支撑构件48。如图1中所述(也如图2中所示)，电源壳体49设在外壳26的下外壳42的下侧上以保持电源单元，该电源单元为主光源28和副光源29提供电源。

以下说明组成背光单元20的部件。

照明装置的主体24包括用于发射光的主光源28；用于允许由主光源28发射的光进入以生成平面光的光导板30；和光学构件单元32，该光学构件单元32用于散射和扩散由光导板30生成的光以获得具有进一步被减小的不均匀度的光。

首先说明主光源28和副光源29。

除了关于光导板的位置之外，主光源28和副光源29基本上具有相同的结构。因此，以下作为代表仅说明主光源28。

图4A是示意地示出了图1和2的平面照明装置20的主光源28的结构的透视图；图4B是示出了图4A中所示的主光源28的横截面图；而图4C是示出了当被放大时图4A的主光源28的仅一个发光二极管的芯片(以下被称为LED芯片的发光二极管的芯片)50的透视图。

如图4A中所示，作为示例，主光源28包括多个LED芯片50和光源安装件52。

LED芯片50是发射蓝光的发光二极管的芯片，该发射蓝光的发光二极管的芯片的表面具有施加在其上的荧光物质。LED芯片50具有光射出表面58，该光射出表面58具有给定区域，白光发射通过该给定区域。

具体地，当出射通过LED芯片50的发光二极管的表面的蓝光透射通过荧光物质时，该荧光物质产生荧光。因此，当由LED芯片50发射的蓝光透射通过荧光物质时，由发光二极管发射的蓝光和当荧光物质生成荧光时辐射的光混合以生成并发出白光。

例如，LED芯片50可以通过将YAG(钇铝石榴石)系荧光物质施加到GaN系发光二极管、InGaN系发光二极管等的表面而形成。

如图4B中所示，光源安装件52包括排列基部54和多个散热片56。上述LED芯片50以给定间隔在排列基部54上布置成一行。具体地，LED芯片50沿将被说明的光导板30的第一光入射面30d或第二光入射面30e的长度布置，即，平行于第一光入射面30d或第二光入射面30e与光出射面30a相交的线布置。

排列基部54是板状构件，该板状构件被设置成其一个表面面对光导板30的最薄的侧端面，即，光导板30的第一光入射面30d或第二光入射面30e。LED芯片50被支承在面对光导板30的光入射面30b的排列基部54的侧面上。

根据讨论中的实施例的排列基部54通过由铜或铝作为示例的具有良好导热性的金属形成。排列基部54也用作散热件以吸收由LED芯片50生成的热量，并将该热量释放到外部。

散热片56是板状构件，该板状构件每一个均通过由铜或铝作为示例的具有良好导热性的金属形成。散热片56在与LED芯片50相对的排列基部54的侧面上连接到排列基部54，并与相邻的散热片56间隔给定的距离。

设在光源安装件52内的多个散热片56确保大表面区域和高散热效率，从而增加LED芯片50被冷却所使用的效率。

散热件不仅可以是空气冷却型的散热件，而且还可以是水冷却型的散热件。

虽然讨论中的实施例使用作为散热件的光源安装件52的排列基部54，但是没有热量释放功能的板状构件可以用于代替具有散热件功能的排列基部而形成排列基部，在这种情况下，不需要冷却LED芯片。

如图4C中所示，讨论中的实施例的LED芯片每一个均具有矩形形状，从而垂直于LED被排列方向的边比在LED芯片排列方向上的边短，或者换句话说，在将被说明的光导板30的厚度方向，即，垂直于光出射面30a的方向上排列的边为短边。另外一种表达，即，LED芯片50每一个均具有由b>a所限定的形状，其中“a”表示垂直于光导板30的光出射面30a的边的长度，而“b”表示在排列方向上的边的长度。现在，设“q”为排列的LED芯片50被彼此间隔开的距离，那么q>b成立。因此，垂直于光导板30的光出射面的LED芯片50的边的长度“a”，在排列方向上的边的长度“b”，和LED芯片50被彼此间隔开的距离“q”优选地具有满足q>b>a的关系。

假设每一个均具有矩形形状的LED芯片50允许实现设计更薄的光源，而同时生成大量光。更薄的光源又能够实现设计更薄的平面照明装置。进一步，可以减少需要布置的LED芯片的数量。

虽然LED芯片50每一个均优选地具有矩形形状，该矩形形状具有在光导板30的厚度方向上排列的用于设计更薄的光源的短边，但是本发明不限于此，而是允许LED芯片具有任何适当的形状，如正方形、圆、多边形和椭圆。

虽然在讨论中的实施例中布置成单行的LED芯片具有单层结构，但是本发明不限于此；可以使用用于光源的多层LED排列，该多层LED排列包括多个LED排列，该多个LED排列每一个均在排列基部上支承LED芯片50。在多个LED如此被堆叠的情况下，当LED芯片50每一个均适于具有矩形形状且当多个LED排列每一个均适于具有减小的厚度时，能够堆叠更多的LED排列。在LED排列(LED芯片)被堆叠以形成多层结构的情况下，即，在更多LED排列(LED芯片)填充在给定空间的情况下，能够生成大量的光。优选地，上述表达也适用于LED排列的LED芯片与相邻层的LED排列的LED芯片间隔开的距离。另外一种表达，即，LED排列优选地被堆叠成LED芯片与相邻层的LED排列的LED芯片间隔开给定的距离。

在设有作为讨论中的示例中的主光源28和副光源29的液晶显示装置10中，副光源29与光导板30的第一光入射面30f和第二光入射面30g相对布置，由此而提供四个光入射面，以允许光还通过光导板30的侧面。因此，能够提高出射通过光出射面30a的光的照度的绝对值，从而增加由液晶显示装置10提供的总光量。

进一步，光导板在其内具有设在光导板所有四个边上的光源的结构允许大量照明光出射通过光出射面，由此对于在其内使用光导板的装置来说实现了较大的显示区域。

根据本发明，由光源发射的光量优选地被如此调节成由光导板出射的光的照度分布表现为钟形曲线分布。即，通过为至少构成主光源的多个LED芯片中的每一个均设定不同的光量实现适于诸如液晶显示电视的显示装置的钟形曲线照度分布。

在根据讨论中的实施例的主光源28中，LED芯片50被独立地设定它们各自的光量，即，生成的光量在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上邻近中心部或中心区最大，并随着从中心朝向两端的距离的增加而减小。

LED芯片50优选地设定它们各自的光量，即，当沿图3A中所示的光导板30的平分线α测量光的照度时，光的照度表现为在中间高的钟形曲线分布。具体地，假设相对第一光入射面30d和第二光入射面30e的LED芯片的中心位置的光量为1，那么设定LED芯片50它们各自的光量，以便光量I在任何位置内满足0<I≤1。

因此，通过独立设定每一个LED芯片50的量以便相对光入射面的中心部布置的LED芯片生成的光量大于相对周边布置的那些LED芯片发射的光量，出射通过光出射面30a的光的照度能够被形成钟形曲线分布，即照度逐渐朝向中心增加的分布。在出射通过光出射面的光显示为钟形曲线照度分布以给光入射面的中心部提供最大的照度的情况下，中心区和周边区的照度的差通过肉眼观察好像不存在，即，似乎均匀光出射通过光出射面。因此，本发明的平面照明装置能够出射具有适于使用于液晶显示电视等中的照度分布的光。

为了得到这种理想的照度分布，例如可以使用基于连续迭代法或任何其它适当的已知方法的计算。

优选地，在上述第二示例中，和设在主光源28上的LED芯片50一样，设在副光源29上的LED芯片50也被独立地设定它们各自的光量。即，在为构成主光源和副光源的多个LED芯片中的每一个均独立地设定不同的光量的情况下，能够实现适于诸如液晶显示电视的显示装置的钟形曲线亮度分布。因此，在光出射面30a内指定的不同区域内能够设定不同的照度。换句话说，在光出射面30a内能够二维地设定光量。因此，可以完成区域控制，藉此能够从区域到区域地调节在光出射面内的亮度。

通过调节LED芯片的排列密度，而不是独立设定LED芯片的光量，在光出射面上测量的钟形曲线照度分布也能够实现基本相同效果。具体地，设在主光源28上的LED芯片50a和50b可以沿第一光入射面30d和第二光入射面30e的长度以根据它们的位置而变化的排列密度布置成一行，以实现钟形曲线亮度分布，其中这些LED芯片相对该第一光入射面30d和第二光入射面30e布置。

进一步，因为LED芯片50被布置成在排列方向上可以减小远离主光源28的中心的LED芯片的数目，所以能够减小制造成本和功率消耗。

接下来说明光导板30。

图5是示出了光导板30的结构的透视图。

如图2、3和5中所示，光导板30包括：光出射面30a，该光出射面30a为平坦并基本上为矩形；两个光入射面，第一光入射面30d和第二光出射面30e，这两个光入射面形成于光出射面30a的两个侧面上并基本上垂直于光出射面30a；两个倾斜面，第一倾斜面30b和第二倾斜面30c，这两个倾斜面位于与光出射面30a相对的侧面上，即，在光导板的下侧，以关于中心轴、或在平行于第一光入射面30d和第二光入射平面30e的方向上平分光出射面30a的平分线α相互对称(见图1和图3)，并关于光出射平面30a被倾斜给定角度；和两个侧平面，第一侧平面30f和第二侧平面30g，这两个侧平面基本上垂直于光出射面30a形成在光出射面30a没有形成光入射面的侧面上，即，形成在垂直于光出射面30a和光入射面相交的边的两个侧面上。

第一倾斜面30b和第二倾斜面30c倾斜成随着与第一光入射面30d和第二光入射面30e的距离增加而与光出射平面30a被分别进一步间隔开(间隔更长的距离)：另外一种表达，在垂直于光出射面30a的方向上的光导板30的厚度从第一光入射面30d和第二光入射面30e朝向光导板30的中心增加。

因此，光导板30在其两个端部处最薄，即，在第一光入射面30d和第二光入射面30e处，而在中心处最厚，即，在第一倾斜面30b和第二倾斜面30c相交的平分线α上。另外一种表达，光导板30具有这样的结构，以至于在垂直于光出射面30a的方向上的光导板30的厚度随着与第一光入射面30d或第二光入射面30e的距离的增加而增加。不具体限制第一倾斜面30b和第二倾斜面30c相对于光出射面30a的倾斜角度。

上述的两个主光源28分别相对光导板30的第一光入射面30d和第二光入射面30e布置。具体地，包括LED芯片50a和光源安装件52a的两个主光源28中的一个相对第一光入射面30d布置，而包括LED芯片50b和光源安装件52b的另一个主光源28相对第二光入射面30d布置。在讨论中的实施例中，主光源28的LED芯片50的光出射面58在垂直于光出射面30a的方向上具有基本上与第一光入射面30d和第二光入射面30e相同的长度。

因此，平面照明装置20具有两个主光源28，这两个主光源28布置成把光导板30夹在中间。换句话说，光导板30放置在彼此相对布置的两个主光源28之间，且主光源28之间具有给定的距离。

在图2中所示的光导板30中，当通过第一光入射面30d和第二光入射面30e进入光导板30的光传播通过光导板30的内部时，该光被包含在如将在后面详细说明的光导板30内部的散射体所散射，并直接或者被第一倾斜面30b或第二倾斜面30c反射后，出射通过光出射面30a。在这一过程中，一些光能够泄漏通过第一倾斜面30b和第二倾斜面30c。然而，这些光然后被设在靠近第一倾斜面30b和第二倾斜面30c的光导板的侧面上的反射板34反射，以再次进入光导板30。将在后面详细说明反射板34。

同样，当由副光源29发射并允许通过第一副光入射面30f和第二副光入射面30g进入的光传播通过光导板30的内部时，该光被包含在如将在后面详细说明的光导板30内部的散射体所散射，并直接或者被第一倾斜面30b或第二倾斜面30c反射后，出射通过光出射面30a。

随着与第一光入射面30d或第二光入射面30e的距离增加而越来越厚的光导板的形状容许允许通过光入射面进入的光从光入射面传播得更远，并因此能够实现较大的光出射面，其中主光源28相对第一光入射面30d或第二光入射面30e布置。而且，由于通过光入射面进入的光被有利地引导成从光入射面传播长距离，因此，可以完成更薄的光导板的设计。

光导板30由透明树脂形成，散射粒子在透明树脂内混合并扩散。可以用于形成光导板30的透明树脂材料包括透光树脂，如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、苯甲基丙烯酸酯、MS树脂和COP(环烯聚合物)。混合并扩散在光导板30内的散射粒子可以由如TOSPEARL(商标)、硅酮、氧化硅、氧化锆或衍生聚合物形成。包括散射粒子的光导板30能够出射均匀的照明光通过光出射面，同时大大地减小了照度(亮度)的不均匀度的级别。如此被形成的光导板30可以使用挤压成形方法或注入成形方法制造。

现在，令Φ为包含在光导板30内的散射粒子的散射横截面；L_G是在入射方向上从光导板30的第一光入射面30d或第二光入射面30e到垂直于光出射面30a的方向上光导板30的厚度最大的位置的长度，换另外一种表达，所述入射方向是平行于进入光导板的光传播的方向和垂直于光出射面和光入射面(即第一光入射面和第二光入射面)的相交的线的方向，且在讨论中的本实施例的所述长度L_G是在入射方向上的光导板的长度的一半，在讨论中的实施例的该入射方向是垂直于光导板30的第一光入射面30d的方向，在以下也称为“光轴方向”，或者，再换另一种表达，即，L_G是从第一光入射面或第二光入射面到平分线α的距离；N_p是包含在光导板30内的散射粒子的密度，且所述密度表示单元体积内的粒子的数量；以及K_C是补偿系数。然后值Φ·N_p·L_G·K_C优选地不小于1.1且不大于8.2；补偿系数K_C优选地不小于0.05且不大于0.1。包含满足上述关系的散射粒子的光导板30能够出射均匀的照明光通过光出射面，同时极大地减小亮度不均匀度的级别。

当使平行光线进入均质介质时，根据朗伯比尔(Lambert-Beer)法则透射率T通常由以下表达式(1)表示：

T＝I/Io＝exp(-ρ·x) (1)

其中x是距离，Io是入射光强度，I是出射光强度，以及ρ是衰减常数。

使用粒子的散射横截面Φ和在介质中包含的单位体积的粒子的数量N_p能够表示上面的衰减常数ρ，如下：

ρ＝Φ·N_p (2)

相应地，光提取效率E_out由下面的公式(3)表示，其中，L_G是在平行于进入光导板的光从光导板的光入射面传播直到最厚部的方向的方向上的光导板的长度，或者，在讨论的实施例中，L_G是光轴的方向上的光导板的长度的一半。所述由L_G表示的光轴方向上的光导板的长度的一半是从光导板30的光入射面中的一个到光导板30的中心在垂直于光导板30的光入射面的方向上的光导板30的长度。

光提取效率E_out是到达在光轴的方向上与光导板的光入射面间隔开长度L_G的位置的光与入射光的比值。在如图2中所示的光导板30的情况中，例如，光提取效率E_out是到达光导板的中心的光，或者传播了在光轴的方向上光导板的一半长度的光，与在任意一个端面上的入射光的比值。

E_out∝exp(-Φ·N_p·L_G) (3)

公式(3)适于有限尺寸的空间。在公式(3)中引入补偿系数K_C以校正与公式(1)的关系，光提取效率E_out由下面的公式(4)表示。补偿系数K_C是经验获得的无量纲补偿系数，在这种情况下，光传播通过有限尺寸的光学介质中。

E_out＝exp(-Φ·N_p·L_G·K_C) (4)

根据公式(4)，当Φ·N_p·L_G·K_C为3.5时，光提取效率E_out为3％。当Φ·N_p·L_G·K_C为4.7时，光提取效率E_out为1％。

结果显示当Φ·N_p·L_G·K_C增加时，光提取效率E_out减小。因为当光在光导板的光轴的方向上传播时散射逐渐增加，因此光提取效率E_out大概以这样的方式减小。

因此，所遵循的是Φ·N_p·L_G·K_C值越大，作为用于光导板的性质其越优选。当Φ·N_p·L_G·K_C大时，能够减小出射通过相对的光入射面的平面的光，而能够增加出射通过光出射面的光。换另外一种表达，即，当Φ·N_p·L_G·K_C大时，出射通过光出射面的光与入射在光入射面上的光的比值能够增加。该比值在下文中也被称为“光使用效率”。具体地，当Φ·N_p·L_G·K_C为1.1或更大时，光使用效率达到50％或更大。

虽然当Φ·N_p·L_G·K_C增加时，出射通过光导板30的光出射面30a的光逐渐增加地显示照度的不均匀度，但是通过保持Φ·N_p·L_G·K_C值为8.2或更小而能够将照度的不均匀度保持在给定容许的级别以下。要注意的是照度和亮度能够基本上被等同处理。因此，在本发明中假设亮度和照度具有相似的趋势。

因此，光导板30的Φ·N_p·L_G·K_C值优选地不小于1.1，且不大于8.2，而更优选地不小于2.0且不大于8.0.进一步优选地，Φ·N_p·L_G·K_C值不小于3.0，最优选地，不小于4.7。

补偿系数K_C优选地不小于0.005且不大于0.1，因此0.005≤K_C≤0.1。

以下参照具体示例详细说明光导板30。

计算机模拟旨在通过改变散射横截面Φ、粒子密度N_p、为光轴的方向上的光导板的长度的一半的长度L_G，和补偿系数K_C得到对于给定不同Φ·N_p·L_G·K_C值的不同光导板的光使用效率。进一步，计算了照度的不均匀度。照度的不均匀度(％)定义为[(I_Max-I_Min)/I_Ave] x 100，其中I_Max是出射通过光导板的光出射面的光的最大照度，I_Min是最小照度，而I_Ave是平均照度。

因为由副光源发射的入射光不管光轴方向上的位置而具有恒定的照度，所以在没有设置副光源的条件下完成示例的计算。

表1中示出了测量结果。在表1中，判断“O”表示光使用效率是50％或更多且照度的不均匀度是150％或更少的情况，而判断“X”表示光使用效率小于50％或照度的不均匀度大于150％。

图6示出了Φ·N_p·L_G·K_C与光使用效率(即，出射通过光出射面30a的光与在光入射面上的入射光的比值)之间的关系。

表1和图8示出了给定Φ·N_p·L_G·K_C为1.1或更大，能够实现高光使用效率，具体地为50％或50％以上，而给定Φ·N_p·L_G·K_C为8.2或更小时，照度的不均匀度能够被保持为150％或更少。

表1和图8还示出了给定K_C为0.005或更大时，实现高光使用效率，而给定K_c为0.1或更小时，在从光导板出射的光中观察到的照度的不均匀度能够被减小到低的级别。

接下来，制造混合或扩散在光导板内的粒子的粒子密度N_p变化的光导板，以测量在各个光导板的光出射面内的不同位置处出射的光的亮度分布。在讨论的实施例中，当进行测量时，分别将包括除粒子密度N_p之外的散射横截面Φ，长度L_G(该长度L_G是在光导板的光轴方向上其长度的一半)，补偿系数K_C，和光导板的形状设成固定值。因此，在讨论中的实施例中，当粒子密度N_p变化时，Φ·N_p·L_G·K_C值按照比例变化。

图7示出了在出射通过具有不同粒子密度的各个光导板的光出射面的光中所观察的照度的分布测量结果。图7示出了相对在水平轴上的导光长度所画出的垂直轴上的照度[1x]，在水平轴上该导光长度是到光导板的光入射面中的一个的距离[mm]。

照度的不均匀度由[(I_Max-I_Min)/I_Ave] x 100[％]计算，其中I_Max是从靠近光出射面的侧端部的光出射面的区域出射的光的被测分布中的最大照度，I_Min是最小照度，而I_Ave是平均照度。

图8示出了计算的照度的不均匀度与粒子密度的关系。图8示出了相对在水平轴上的粒子密度(个/m³)所画出在垂直轴上的照度的不均匀度(％)。图10还示出了光使用效率和粒子密度之间的关系，且同样在水平轴上表示粒子密度，而在垂直轴上表示光使用效率(％)。

如图7和图8中所示，增加粒子密度或，从而增加Φ·N_p·L_G·K_C，导致光使用效率增加，但也增加了照度的不均匀度。图表也示出了减小粒子密度或，从而减小Φ·N_p·L_G·K_C，导致光使用效率降低，但另一方面却降低照度的不均匀度。

不小于1.1且不大于8.2的Φ·N_p·L_G·K_C生成50％或更大的光使用效率和150％或更小的照度的不均匀度。

因此，将被理解的是不小于1.1且不大于8.2的Φ·N_p·L_G·K_C生成在一定级别以上的光使用效率和被减少的照度的不均匀度。

根据如上用于讨论中的示例中的光导板30，当与仅设置主光源28的情况比较时，在设置主光源28和副光源29的情况下，照度的绝对值提高了大约1.5个因子。

接下来说明光学构件单元32。

光学构件单元32用于减小出射通过光导板30的光出射面30a的照明光的亮度的不均匀度，以实现射出通过照明装置的主体24的光出射面24a的具有减小了照度的不均匀度的光。如图2所示，光学构件单元32包括：扩散板32a，该扩散板32a用于扩散出射通过光导板30的光以减小亮度的不均匀度；棱镜板32b，该棱镜板32b具有平行于光出射面和光入射面相交的线而形成的微棱镜排列；和扩散板32c，该扩散板32c用于扩散出射通过棱镜板32b的照明光，以减小亮度的不均匀度。

可以通过使用如在本申请的申请人的JP2005-234397A的[0028]-[0033]段所公开的扩散板和棱镜板而提供扩散板32a和32c以及棱镜板32b。

虽然讨论中的实施例的光学构件单元包括两个扩散板32a和32c，和在两个扩散板之间的棱镜板32b，但是没有具体限制棱镜板和扩散板布置的顺序和它们将被提供的数量。也没有具体限制棱镜板和扩散板，只要各种光学构件能够减小出射通过光导板30的光出射面30a的照明光的亮度的不均匀度，就可以使用这些各种光学构件。

例如，除上述扩散板和棱镜板之外，或者代替上述扩散板和棱镜板，光学构件也可以由透射率调节构件而形成，其中透光率调节构件每一个均包括许多透射率调节器，该透射率调节器包括根据亮度的不均匀度分布的扩散反射体。此外，光学构件单元可以适于具有两层，该两层通过使用棱镜板和扩散板中的的一个板或仅两个扩散板而形成。

以下说明照明装置的主体的反射板34。

反射板34被设置成将泄漏通过光导板30的第一倾斜面30b和第二倾斜面30c的光反射回到光导板30内，并帮助增加光使用效率。根据光导板30的第一倾斜面30b和第二倾斜面30c的轮廓成形反射板34，以覆盖第一倾斜面30b和第二倾斜面30c。在讨论中的实施例中，如图2中所示，反射板34被成形以使其轮廓符合由第一倾斜面30b和第二倾斜面30c形成的部分三角形形状。

反射板34可以由所期望的任何材料形成，只要这些材料能够反射泄漏通过光导板30的倾斜面的光。反射板34可以由如树脂板形成，通过将如PET或PP(聚丙烯)与填充物混合，然后拉伸生成的混合物以在其内形成用于增加反射比的空隙而生成该树脂板；反射板34可以由具有镜面表面的板形成，该镜面表面通过如在透明或白色树脂板的表面上沉积铝蒸汽而形成；反射板34可以由金属箔形成，如带有金属箔的铝箔或树脂板；或者反射板34可以由薄板金属形成，该薄板金属在表面上具有充足的反射特性。

上光导反射板36布置在光导板30和扩散板32a之间，即，在更靠近光出射面30a的光导板30的侧面上，覆盖主光源28和光出射面30a的末端部，即，更靠近第一光入射面30d的第一光入射面30d的末端部和更靠近第二光入射面30e的第二光入射面30e的末端部。因此，上光导反射板36设置成覆盖在平行于光轴的方向的方向上从光导板30的光出射面30a的一部分延伸到主光源28的排列基部54的一部分的区域。简而言之，两个上光导反射板36分别设置在光导板30的两个末端部上。

这样设置的上光导反射板36防止由主光源28发射的光朝向光出射面30a泄露，而不是进入光导板30。

因此，由主光源28的LED芯片50发射的光允许有效地通过光导板30的第一光入射面30d和第二光入射面30e进入，从而增加了光使用效率。

下光导反射板38设在与光出射面30a相对的光导板30的侧面上，即，在与第一倾斜面30b和第二倾斜面30c相同的侧面上，从而覆盖主光源38的一部分。更靠近光导板30的中心的下光导反射板38的端部连接到反射板34。

上光导反射板36和下光导反射板38可以由用于形成光导板34的任何上述材料形成。

下光导反射板38防止由主光源28发射的光朝向光导板30的第一倾斜面30b和第二倾斜面30c泄露，而不是进入光导板30。

虽然在讨论中实施例中，反射板34连接到下光导反射板38，但是它们的结构不限于此；它们可以由单独的材料形成。

不具体限制上光导反射板36和下光导反射板38的形状和宽度，只要由主光源28发射的光被反射并被送到第一光入射面30d和第二光入射面30e，使得由主光源28发射的光能够被允许通过第一光入射面30d或第二光入射面30e进入，然后被引导向光导板30的中心。

在讨论中的实施例中，虽然上光导反射板36设置在光导板30和扩散板32a之间，但是上光导反射板36的位置不限于此；上光导反射板36可以设置在构成光学构件单元32的多个板之间，或设置在光学构件单元32与上外壳44之间。

进一步，上光导反射板36和下光导反射板38还优选地设置在光导板30的第一副光入射面30f和第二光副光入射面30g的端部处。在上光导反射板36和下光导反射板36还设置在光导板30的第一副光入射面30f和第二副光入射面30g的端部处的情况下，能够有效地允许由副光源29发射的光进入光导板内。

接下来说明外壳26。

如图1-3中所示，外壳26通过从照明装置的主体24的上面和两个侧面(即，光出射面24a和第一光入射面30b与第二光入射面30c)将其保持而在其内容纳并固定照明装置的主体24。外壳26包括下外壳42、上外壳44、折返构件46、和支撑构件48。

下外壳42在顶部处开口，并具有包括底部和垂直设在底部的四个侧边上的侧面。简而言之，下外壳42具有基本上在一个侧边上开口的矩形盒子的形状。如图2中所示，在下侧和侧边上，底面和侧边自上支撑放置在其内的照明装置的主体24，并覆盖除光出射面24a之外的照明装置的主体24的面，即，覆盖与照明装置的主体24的光出射面24a相对的平面(背面)和侧面。

上外壳44具有矩形盒形状；上外壳44在顶部处具有小于照明装置的主体24的光出射面24a的矩形的开口，并在底面上开口。

如图2中所示，上外壳44从照明装置的主体24和下外壳42的之上(即，从光出射面侧)被放置，以覆盖照明装置的主体24和同样具有四个侧面22b的下外壳42。

折返构件46具有在其整个长度上相同的基本上为U形的横截剖面。即，每一个折返构件是具有在垂直于其所延伸的方向的横截面内的U形剖面的杆形构件。

如图2中所示，折返构件46配合在下外壳42的侧面部分和上外壳44的侧面部分之间，以便所述U形形状的平行部分中的一个的外面(outerface)与下外壳42的侧面22b连接，而另一个平行部分的外面与上外壳44的侧面连接。

为了将下外壳42与折返构件46连接，和将折返构件46与上外壳44连接，可以使用任何已知的方法，如使用螺栓和螺母的方法和使用粘结的方法。

在下外壳42与上外壳44之间这样设置折返构件46增加了外壳26的刚度，并防止光导板翘曲。因此，例如，能够出射亮度均匀度光，或者能够在亮度的不均匀的级别被大大减小的情况下出射光。进一步，即使在所使用的光导板易于形成翘曲的情况下，也能够用增加的确定性校正翘曲，或者能够用增加的确定性防止光导板的翘曲，由此而允许出射通过光出射面的光亮度均匀，或者亮度的不均匀的级别被大大减小。

虽然外壳的上外壳、下外壳和折返构件可以由包括金属和树脂的各种材料形成，但是轻质、高刚度的材料是优选的。

虽然在讨论中的实施例中离散地设置折返构件，但是它们可以与上外壳或下外壳成一体。可选地，该结构可以没有形成折返构件。

支撑构件48在垂直于其延伸通过其长度的方向的横截面上具有相同的剖面。即，每一个支撑构件48均是具有垂直于其延伸的方向的相同的横截面的杆形构件。

如图2中所示，支撑构件48设在反射板34与下外壳42之间，更具体地，在靠近光导板30的第一倾斜面30b的第一光入射面30d位于其上的端部和在靠近光导板30的第二倾斜面30c的第二光入射面30e设于其上的端部，支撑构件48设在反射板34与下外壳42之间。支撑构件48因此将光导板30和反射板34固定到下外壳42，并支撑它们。

利用支撑反射板34的支撑构件48，光导板30和反射板34能够达到紧密接触。更进一步，光导板30和反射板34能够被固定到下外壳42的给定位置。

虽然在讨论中的本实施例中离散地设置支撑构件，但是本发明不限于此。支撑构件可以与下外壳42或反射板34成一体。具体地说，下外壳42可以适于具有突起部以用作支撑构件，或者反射板可以适于具有突起部以用作支撑构件。

也不具体地限制支撑构件的位置，并且它们可以位于反射板与下外壳之间的任何位置。为了牢牢地保持光导板，支撑构件优选地更靠近光导板的端部，或者在讨论中的实施例中，在第一光入射面30d和第二光入射面30e的附近。

支撑构件48可以是给定的不同的形状并由各种材料形成，而没有具体限制。例如，可以在给定间隔下设置两个或更多的支撑构件。

进一步，支撑构件的形状可以形成为填充由反射板和下外壳形成的空间。具体地，支撑构件可以具有这样的形状，即，面向反射板的支撑构件的侧面具有跟随反射板的表面的轮廓，而面向下外壳的支撑构件的侧面具有跟随下外壳的表面的轮廓。在支撑构件适于支撑反射板的整个表面的情况下，能够肯定地防止光导板和反射板的分离，并且进一步，能够防止可能另外由反射板反射的光所引起的亮度不均匀。

如上所述，基本构造了平面照明装置20。

在平面照明装置20中，由设在光导板30的两个侧面上的主光源28发射的光透过(strike)光入射面，即，光导板30的第一光入射面30d和第二光入射面30e，而由设在光导板30的另外两个侧面上的副光源29发射的光透过侧平面，即，光导板30的第一侧平面30f和第二侧平面30g。然后，当光传播通过光导板30的内部时，允许通过各个平面进入的光被包含在光导板30内部的散射体(该散射体将在后面详细说明)所散射，并且直接或被第一倾斜面30b或第二倾斜面30c反射后，出射通过光出射面30a。在该过程中，泄露通过第一倾斜面30b和第二倾斜面30c的部分光被反射板34所反射，以再次进入光导板30。

因此，出射通过光导板30的光出射面30a的光透射通过光学构件，并出射通过照明装置的主体24的光出射面24a，以对液晶显示面板12进行照明。

液晶显示面板12使用驱动单元14，以根据位置控制光的透射率，从而在其表面上显示人物、数字、图像等。

使用本发明的平面照明装置测量了出射通过光出射面的照度分布。

在用于测量的示例中，光导板具有由以下尺寸限定的形状：从第一侧平面30f到第二侧平面30g测量的长度为1000mm；在垂直于光出射面的方向上测量的第一光入射面30d和第二光入射面30e长度“d”为580mm；在平分线α处，从光出射面30a到的背面测量的长度、或最大厚度D为3.5mm；以及从第一光入射面30d或第二光入射面30e到平分线α测量的长度L_G为290mm。

混合在光导板内的散射粒子与光导板的重量比为0.07Wt％。

图9示出了出射通过设有具有上述结构的光导板30的平面照明装置的光出射面的光的照度分布，在该图中，图示的照度分布是沿平行于第一光入射面30d和第二光入射面30e的光导板的中点，即，在平分线α上测量的。

图9示出了相对在水平轴上给定的光导板30的第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的位置[mm]所画的在垂直轴上的相对照度[1x]。在水平轴上的位置“0”表示在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的光导板30的中心；位置“-500”和“500”表示在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的光导板30的两个端部。

图10示出了根据在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的位置而变化的LED芯片50的排列密度。

图10是示出了沿本发明的平面照明装置10的主光源28长度的LED芯片50a和50b的排列密度的LED芯片分布图。

图10示出了相对在垂直轴上的以布置在具有给定单位长度的每一个部分内的LED芯片的数量[个]，在水平轴上画出在光导板30上的每一个均具有的给定单位长度(在讨论的示例中第一光导板30d和第二光导板30e的长度被分割成为4mm)的位置[区段(或区间)]。在水平轴上的段“0”表示包括在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的光导板的中心的4mm范围内；段“-12”和“12”表示在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上从光导板30的最远端到中心在在光导板30的每一个最远端与4mm点之间的最远范围。

讨论中的示例使用两个不同的排列密度图案I1和X1以如图10所示地排列LED芯片50。

通常，当沿着光导板30的平分线α测量排列密度时，排列密度优选地被确定成提供在中间高的钟形曲线照度分布。为了得到LED芯片50的排列密度，藉此获得钟形曲线照度分布，例如可以使用基于连续迭代法或其它任何已知方法的计算。

在讨论中的示例中，如图10所示，在排列密度图案I1和X1中，LED芯片50在每段(4mm范围)14个的密度布置在相对光导板30的第一光入射面30d和第二光入射面30e的中心部的位置，即，在水平轴上的位置“0”。LED芯片50的密度随着与第一光入射面30d和第二光入射面30e的中心的距离的增加而减小，以便在排列密度图案I1的情况下每段LED芯片50的数量在位置“-11”和“11”为0，而在排列密度图案X1的情况下每段LED芯片50的数量在位置“-12”和“12”内是0(即，相对第一光入射面30d和第二光入射面30e的两个端部的位置内为0)。

在两种图案I1和X1中，排列密度在邻近第一光入射面30d和第二光入射面30e的中心部，即，邻近图10中的水平轴上的位置“0”达到最高点。现在，令排列密度在中心处为1，那么在任何位置内满足0<D≤1的排列密度D下布置LED芯片50。

LED芯片优选地布置成排列密度在第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的中心部最高，而排列密度随着到中心距离的增加而减小。因此，对于由光导板30发射的光来说，能够得到钟形曲线分布。

图11和12示出了使用光导板30而得到的照度分布，LED芯片以图10中给定的密度而布置在该光导板30内。

图11示出了当在平行于第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向上的光出射面30a上测量光时的照度分布和穿过光导板30的中心的光的照度分布。在这种情况下，LED芯片50以图10的排列密度图案I1和X1布置。图11示出了相对在纵轴上的光导板30的第一光入射面30d和第二光入射面30e的纵向方向的位置[mm]而画出的在垂直轴上的相对照度[1x]。

如图11中所示，如果使用排列密度图案I1和X1，那么邻近中心区，即，邻近在水平轴上的位置“0”照度达到最高点，而在外周向下降低，表现为钟形曲线照度分布。

图12示出了在平行于第一副光入射面30f和第二副光入射面30g的纵向方向上的光出射面30a上并穿过光导板30的中心的光的照度的分布。要注意的是在讨论的示例中，LED芯片50的排列密度在整个副光源29的长度上是定值。

图12示出了相对在水平轴上在第一副光入射面30f和第二副光入射面30g的中向方向上的位置[mm]所画的在垂直轴上的相对照度[1x]。

如图12中清楚地所示，沿第一副光入射面30f和第二副光入射面30g的长度的照度的分布表现为钟形曲线分布，在该钟形曲线分布中，照度在中心处，即，邻近在水平轴上的位置“0”处达到最高点，同时随着从中心到两个端部的距离的增加而降低，而几乎不用考虑在主光源28上的LED芯片50是以密度图案I1排列，还是以密度图案X1排列。

因此，其遵循的是在LED芯片50以如图10中所示的这样的排列密度设在主光源28上的情况下，能够获得如图11和图12中所示的照度分布，在该照度分布中，邻近光出射面30a的中心部的照度高于其外周，并表现为中间高的钟形曲线照度分布。

虽然如上所述通常优选的是排列密度被确定成在光导板30上的照度分布表现为如所看到的二维钟形曲线分布(中间高的分布)，但是还有许多情况，即可以基于将被显示的图像而优选不同于这种分布的照度分布特征，例如，照度分布特征局部显示明显的不同。在这种情况下的照度分布尤其有效，如期望使用特殊光照分布有意提供显示的情况。

因此，本发明的平面光照装置10提供了两种不同的照度分布调节装置，以同样满足这些显示的要求。两个不同的照度分布调节装置分别使用上述的区域控制和线控制。

首先说明第一照度分布调节装置，即，区域控制装置。

根据区域控制的要素(basics)，平面照明装置的光出射面被垂直水平分割，以提供如图13中所示的区域，例如(以0.75：1：0.75的比例被分割，0.75、1、0.75每一个均表示在此处所给的示例中的相对照度)，同时调节在光入射面的短边方向(图13中的垂直方向)上或长边的方向(图13中的水平方向)上的LED的照度，以分别提供如图14A和14B所示的不同的照度分布。

在图13中，用于光出射面的短边被分割成三个区间的相对照度“0”、“0”和“0”表示在该方向上没有光被允许进入。

在图13中，由将光出射面垂直水平地分割成5个区间所限定的区域表示用于所使用的光敏接收器的测光区域。因此，用于设定照度分布的区域分割与用于光度测量的区域分割之间的不同没有引起实质性的问题。

图14A和14B中所示的照度分布是所谓的中间高曲线的示例，当然，也如所期望的可以使用其它照度分布。图14A和14B分别表示在短边和长边的方向上所测量的照度分布。

在预期的显示(display)为矩形的情况下，例如，可以使用在短边的方向上倾斜的照度分布(见图15A)，在长边的方向上倾斜的照度分布(见图15B)，和在对角线的方向上倾斜的照度分布(见图16A和16B)。

要注意的是在短边方向上的表现为平滑曲线(见图14A)的照度分布，和在长边的方向上的表现为折线(见图14B)的照度分布仅仅为示例；当然可以和指定在短边和长边的方向上和对于在这些方向中的每一个所期望的位置的各种照度分布特征。

图17示出了用于被显示图像的照度分布的三维显示的示例，在该示例中，对图14A和14B中所示的照度分布做了调节。

在图17中的示例中，用在短边和长边的两个方向上切割的虚拟横截面表示在短边和长边的方向上在中间的附近达到最高点的中间高(钟形曲线)的照度分布的特点。

可以优选地例如，通过将LED照度分布图案存储在设在如驱动上述液晶显示面板12的驱动单元14内的存储器内，从这些图案中选择并读出指定的图案，并根据由设在如驱动单元14内的照度分布控制装置如此送给LED驱动器的信息输出LED驱动信号，由此相应地控制LED照度，而实现调节照度分布以提供如上所述的短边和长边的方向上的所期望的照度分布。

接下来以下说明第二照度分布调节装置，即，线控制装置。

图18示出了对于屏幕内期望的位置独立实施线性光学强度调制时观察的反差幅度(range of contrast)，该反差幅度是由最大光学强度除以最小光学强度。

根据线控制的要素，LED照度调节被实施为允许把要由位置被预定的多个LED显示的数据移动到分别沿图19中所示的平面照明装置的光出射面的短边和长边中的一个的允许范围内的任何位置(这里的说明以长边作为示例)。

在图19中所示的示例中，其照度被调节的LED的显示位置或位置由线控制装置移动，以便从沿长边布置的LED中指定位于中心附近的76个LED，而且在本示例中，将显示对应于在由那些76个LED所占用的区域内将被显示的图像的数据的位置被自由移动通过不超过314mm的距离，以实现想要的显示。

通过示例的方式图20A、20B、21A、21B和22分别示出了当与给定方向上的参考点的移动距离或位移改变时，照度分布如何出现。要注意的是，尽管因为空间限制它们被分成三张图，这五个附图图示了一系列移动。

图20A-22分别示出了在0mm、20mm、60mm和80mm的位移的情况下照度分布。

虽然在图20A-22中所示的示例中，当位移增加时，在移动方向上的尺寸逐渐变化(越来越大)，但是线性强度分布的宽度却可以沿LED排列对于任何所期望的位置通过改变光学发射强度分布而匹配于所有的位置。

图23示出了用于执行上述区域控制和线控制的驱动单元结构的示例。在图23中所示的示例中，用于驱动液晶显示面板12的驱动单元24包括区域控制单元14A和线控制单元14B。响应于指令，无论那一个被给定指令的区域控制单元14A或线控制单元14B读出为区域控制模式或线控制位移的存储数据，并将存储数据供应给LED驱动器。

现在，在由区域控制单元14A控制的情况下，或者从存储光出射面(短边或长边)内的照度分布图案的图案存储器中指定期望的图案，或者从外部输入期望的图案，以读出图案并相应地将指令送给LED驱动器。

在由线控制单元14B实现控制的情况下，因为仅在讨论中的示例中的长边的方向上影响位置运动，因此仅在此方向上改变将被驱动的LED的位置(见图19)，所以根据它们各自的位移通过提供用于改变将被驱动的LED的位置(数量)的指令而能够容易地实现线控制。

图24示出了当实现上述运动时，照度如何在短边的方向(宽度方向)上改变。如从该图中显而易见，位移几乎不影响在短边方向(宽度方向)上所观察的照度，这使得可以将显示位置移动在长边方向(移动方向)上具有给定宽度的一个单元的区域，即逐线地(line by line)移动显示位置。

换句话说，根据叠加原理，能够局部实现线性光学强度调制。

根据上面的实施例，通过选择和使用为第一照度分布调节装置的区域控制，或者选择和使用为第二照度分布调节装置的线控制而容易地实现使用不同于标准照度分布的局部照度分布的图像的显示。进一步，也可以易于实现有意使用特殊照度分布的显示。

进一步，在根据讨论中的实施例的平面照明装置的光导板中，讨论的实施例令D1为在其光入射面处的光导板的厚度(在光被允许进入的位置处的光导板的厚度)；D2是光导板最厚的位置处的光导板的厚度，在讨论中的实施例中，D2是光导板的平分线α所位于的光导板的厚度(在中心处的厚度)；在入射方向上从第一光入射面到第二光入射面的光导板的长度L(导光长度)，在本实施例中L是2L_G。然后，优选地满足以下关系：

D1<D2且

27/100000<[(D2-D1)/(L/2)]<5/100；以及

所包含的散射粒子的重量与光导板的重量的比值Npa满足范围：

0.04Wt％<Npa<0.25Wt％。

当满足上面的关系时，主光源的光射出效率能够被增加到30％或更多。

可选地，还优选的是光导板被提高成满足以下关系：

D1<D2且

66/100000<[(D2-D1)/(L/2)]<26/1000；以及

0.04Wt％<Npa<0.25Wt％。

当满足上述关系时，主光源的光射出效率能够被增加到40％或更多。

优选地是光导板被提高成满足以下关系：

D1<D2且

1/1000<[(D2-D1)/(L/2)]<26/1000；以及

0.04Wt％<Npa<0.25Wt％。

当满足上述关系时，主光源的光射出效率能够被增加到50％或更多。

图25示出了光导板的光使用效率的测量值，该光导板的倾斜面相互之间具有不同的倾斜角度，即，具有不同的(D2-D1)/(L/2)值的不同形状的光导板。因为根据用于测量的示例的光导板在由副光源发射的光所传播的方向上具有平坦形状，因此，光使用效率基本上没有被倾斜面的形状所改变，而仅设置主光源测量光导板的光使用效率。

图25示出了相对在垂直轴上的光使用效率[％]而所画的在水平轴上光导板的(D2-D1)/(L/2)。

如从图25中所示的测量值显而易见，当光导板具有满足27/100000<[(D2-D1)/(L/2)]<5/100的形状时，光使用效率能够被增加到30％或更多；光导板具有满足66/100000<[(D2-D1)/(L/2)]<26/1000的形状时，光使用效率能够被增加到40％或更多；光导板具有满足1/1000<[(D2-D1)/(L/2)]<26/1000的形状时，光使用效率能够被增加到50％或更多。

进一步，还优选的是使用如图26中所示的多层光导板30，该多层光导板30包括含有不同重量比的Npa的散射粒子的不同材料。图26示出了包括两种不同材料30A和30B的光导板的示例。

当两种材料每一种均含有相对于彼此的适当重量比Npa的散射粒子时，可以实现非常好的光学散射特性，而使用所有都含有相同重量比的散射粒子的材料不能获得此种非常好的光学散射特性。

进一步，在光导板为矩形的情况下，如图27中所示，将设在短边上以形成副光源29的LED芯片50的光轴指向光导板的中心线也可以有效地完成调节或实现中间高的钟形照度分布。在所示的示例中，位于两个副光源排列的末端部处的LED被指向副光源的相对排列的中心(与中心线α相交)，而其它LED平行于位于LED排列的末端部的LED指向。然而，LED可以以所期望的任何其它适当的方式指向。

只要光导板的厚度随着与光入射面的距离的增加而增加，光导板可以具有不限于以上形状的任何形状。

例如，好的棱镜排列可以在平行于第一光入射面30d和第二光入射面30e的方向上形成于第一倾斜面30b和第二倾斜面30c上。代替这种棱镜排列，可以有规律地设置并布置类似于棱镜的光学元件。例如，诸如双凸透镜、凹透镜、凸透镜的具有透镜效果的元件，或者棱锥形的光学元件可以形成于光导板的倾斜面上。

虽然上面已经详细说明了本发明的平面照明装置，但是不以任何方式将本发明限制于上面的实施例，而且在不脱离本发明的精神下可以对本发明做出各种改进和修改。

例如，在本发明的平面照明装置中，虽然光源的每一个LED均通过将YAG荧光物质施加到蓝光LED的发光表面而形成，但是LED芯片可以用另外的方式形成，而不限于这种构造。例如，此处所使用的LED芯片可以使用诸如具有荧光物质的红光LED或绿光LED的不同单色光LED形成。

进一步，使用三种LED，即，红光LED、绿光LED和蓝光LED所形成的LED单元可以被使用。在那种情况下，由三种LED发射的光束被混合以产生白色光。

可选地，可以使用半导体激光器(LD)代替LED。

Claims

1.一种平面照明装置，包括：

光导板，所述光导板包括：

光出射面；

一对第一光入射面，所述一对第一光入射面分别邻近所述光出射面的一对侧面形成；

一对第二光入射面，所述一对第二光入射面分别邻近所述光出射面的另一对侧面形成；以及

一对背平面，所述一对背平面形成为与所述光出射面相对，并倾斜成在垂直于所述光出射面的方向上所述光导板的厚度随着从所述一对第一光入射面分别到所述光出射面的中心部的距离的增加而增加；

一对主光源，所述一对主光源相对所述光导板的所述一对第一光入射面分别布置，并将光分别发射到所述一对第一光入射面；

一对副光源，所述一对副光源相对所述光导板的所述一对第二光入射面分别布置，并将光发射到所述一对第二光入射面；和

照度分布控制装置，所述照度分布控制装置用于调节分别由所述主光源和所述副光源发射的光量，以对于在所述光导板的所述光出射面内的任何位置形成指定的局部照度分布，

其中，所述主光源和所述副光源每一个均包括多个光源和基座，所述多个光源在所述一对第一光入射面和所述一对第二光入射面的纵向方向上分别排列在所述基座上。

2.根据权利要求1所述的平面照明装置，其中所述照度分布控制装置包括用于存储输入的多个局部照度分布图案的图案储存器、用于从所述图案存储器读出指定的局部照度分布图案的图案读出器、和用于输出用于对应于所述指定图案的所述光源的多个驱动信号的LED驱动器。

3.根据权利要求1或2所述的平面照明装置，其中所述照度分布控制装置通过在平行于所述一对光入射面中的一个光入射面的方向上的位置和在垂直于所述方向的方向上的位置指定所述光导板的所述光出射面内的位置，并指定由所述一对主光源中的每一个主光源发射的光量和由所述一对副光源中的每一个副光源发射的光量，以控制在所述光导板的所述光出射面内的任何位置处的照度。

4.根据权利要求1所述的平面照明装置，其中所述照度分布控制装置包括：用于存储输入的强度调制线位置和强度调制图案的图案存储器；用于读出指定的强度调制线位置和指定的强度调制图案的位置移动LED存储器；和用于输出用于对应于所述线的所述光源的多个驱动信号的LED驱动器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的平面照明装置，其中所述主光源和所述副光源的光量是彼此可独立调节的，并且其中根据来自于所述照度分布控制装置的多个信号调节在所述光导板的所述光出射面处的照度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的平面照明装置，其中所述光导板在其内含有许多散射粒子，使得以下不等式成立：

27/100000<(D2-D1)/(L/2)<26/1000且

08Wt％<N_p<0.25Wt％，

其中N_p是所述散射粒子的密度，L是从所述第一光入射面到所述第二光入射面的距离，D1是在所述第一光入射面处的所述光导板的厚度，以及D2是在所述光导板的中点处的厚度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的平面照明装置，其中所述光导板在其内含有许多散射粒子，使得以下不等式成立：

1.1≤Φ·N_p·L_G·K_C≤8.2

005≤K_C≤0.1

其中Φ是所述散射粒子的散射横截面，N_p是所述散射粒子的密度，K_C是补偿系数，而L_G是在所述光导板的光轴的方向上的所述光导板的长度的一半。