CN101668988A - 照明装置和液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供照明装置和液晶显示装置。本发明的背光源(照明装置)(2)包括多个导光体单元(11)，该导光体单元(11)由光源(5)和使来自该光源的光扩散并进行面发光的导光体(7)的组合构成。各导光体(7、7……)包括具有发光面(7a)的发光部(7b)、和将来自光源(5)的光导向该发光部的导光部(7c)，并以在一个导光体(7)的导光部(7c)上搭载有与该一个导光体相邻的另一个导光体(7)的发光部(7b)的方式配置。发光面(7a)由相对于照射对象为水平的水平面(7d)、和设置在该水平面(7d)与导光部(7c)之间且相对于照射对象倾斜的倾斜面(7e)构成。通过使倾斜面相对于水平面(7d)的倾斜连续地变化，倾斜面(7e)成为与水平面连续的曲面。由此，提供能够将来自光源的光更均匀地射出的照明装置。

Description

照明装置和液晶显示装置

技术领域

本发明涉及作为液晶显示装置的背光源等利用的照明装置和包括该照明装置的液晶显示装置。

背景技术

近年来，取代布劳恩管(CRT)而迅速普及的液晶显示装置，发挥节能型、薄型、轻量型等特长，被广泛地用于液晶电视、监视器、便携式电话等。作为进一步发挥这些特长的方法，可列举对配置在液晶显示装置背后的照明装置(所谓的背光源)的改良。

照明装置主要分为侧光型(也称为边光型)与正下方型。侧光型具有在液晶显示面板的背后设置有导光体、并在导光体的横端部设置有光源的结构。从光源射出的光由导光体反射而间接地均匀照射液晶显示面板。根据该结构，虽然亮度低，但能够实现薄型化、并且亮度均匀性优异的照明装置。因此，侧光型的照明装置主要用于便携式电话、笔记本式计算机等那样的中小型液晶显示器。

作为侧光型的照明装置的一个例子，可列举专利文献1中记载的照明装置。在专利文献1中，记载有一种在导光板的反射面形成有多个点使得能够从发光面均匀发光的面发光装置。在该面发光装置中，由于光源的方向性，光传播不到反射面的角部，反射面的角部变暗，因此，使该角部的点的密度比其他部分的点的密度高。

此外，正下方型的照明装置，在液晶显示面板的背后排列多个光源，直接照射液晶显示面板。因此，即使是大画面也容易获得高亮度，主要用于20英寸以上的大型液晶显示器。然而，现在的正下方型的照明装置，厚度约为20mm～40mm左右，成为使显示器进一步薄型化的障碍。

以使大型液晶显示器进一步薄型化为目标，能够通过缩短光源与液晶显示面板的距离来解决，但在该情况下如果不增加光源的数目，则不能获得照明装置的亮度均匀性。另一方面，增加光源的数目会增加成本。因此，希望开发不增加光源数目、薄型且亮度均匀性优异的照明装置。

以往，为了解决这些问题，进行了通过将侧光型的照明装置排列多个而使大型液晶显示器薄型化的尝试。

例如，在专利文献2中，公开了一种面光源装置，在该面光源装置中，将板状的导光块部分地重叠而串联(tandem)排列，并具有向各导光块分别供给一次光的一次光源。根据这样的结构，能够用紧凑的结构确保大的发光区域，因此能够适合用于大型的液晶显示器。

此外，在专利文献3中，公开了一种将多个多角形状的发光模块排列配置而构成的照明装置。该发光模块为在发光体的端部配置有LED等光源的结构。

如上所述，将通过组合光源和导光体而构成的导光体单元排列多个所构成的照明装置，被称为串联(tandem)型的照明装置。

专利文献1：日本国公开专利公报“特开2003-43266号公报”(公开日：2003年2月13日)

专利文献2：日本国公开专利公报“特开平11-288611号公报”(公开日：1999年10月19日)

专利文献3：日本国公表专利公报“特表2006-522436号公报”(公表日：2006年9月28日)

专利文献4：日本国公开专利公报“特开2001-312916号公报”(公开日：2001年1月9日)

然而，在上述那样的串联型的照明装置中，发光面被分割为各导光板，因而在导光板单位会产生亮线和阴影，成为亮度不均匀的原因。

在专利文献4中记载有：为了解决这样的问题，在各导光板分开构成的所谓的串联型的面光源装置中，使导光板的前端面形成为不垂直、而上端向前方倾倒的倾斜形状(参照专利文献4的图10和图12)。

然而，即使在如上所述使导光板的前端面倾斜的情况下，在搭载该前端面的其他导光板一侧，存在发光面的倾斜度急剧变化的部分。当存在这样倾斜度急剧变化的部分时，会产生在发光面亮度的均匀性仍然被损害的问题。

参照图5对这一点进行说明。图5表示以往的照明装置中具有的导光体单元31的部分结构。该导光体单元31包括导光体37和光源35。

图5所示的导光体37由具有发光面37a的发光部37b、和将来自光源35的光导向该发光部37b的导光部37c构成。在发光部37b中形成的发光面37a由相对于作为照射对象的液晶面板等为水平的水平面37d、和将该水平面37d与导光部37c的表面之间连接起来的倾斜面37e构成。在图5中，用带箭头的点划线表示该倾斜面37e与水平面37d的边界及其附近的区域A的光路。

如该图所示，在上述的区域A中，由于表面的倾斜度急剧变化，会产生光路急剧变化的2种光。在从某个方向看发光面的情况下，这样光路急剧变化的部位会因亮度不同而被看到。如果光路平滑地变化，则亮度的变化也平滑，但在光路急剧变化的情况下，亮度的变化也变得急剧，产生亮度不均匀。因此，在上述的区域A的发光面37a，产生亮度不均匀，亮度的均匀性被损害。

发明内容

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于提供能够使来自光源的光更均匀地射出的照明装置。

为了解决上述课题，本发明的照明装置包括多个由光源和使来自该光源的光扩散并进行面发光的导光体构成的组合，各导光体包括具有发光面的发光部、和将来自上述光源的光导向该发光部的导光部，并以在一个导光体的导光部上搭载有与该一个导光体相邻的另一个导光体的发光部的方式配置，上述照明装置的特征在于：上述发光面由相对于照射对象为水平的水平面、和设置在该水平面与上述导光部之间且相对于上述照射对象倾斜的倾斜面构成，通过使上述倾斜面相对于上述水平面的倾斜连续地变化，上述倾斜面成为与上述水平面连续的曲面。

根据上述结构，在上述水平面与上述导光部之间形成有倾斜面，由此，能够抑制发光面上的亮度不均匀的产生。进而，通过使上述倾斜面相对于上述水平面的倾斜连续地变化，上述倾斜面形成为与上述水平面连续的曲面，由此，能够防止来自倾斜面的射出光与来自水平面的射出光之间的急剧的光路变化。由此，能够进一步抑制整个发光面上的亮度不均匀的产生，从而实现进一步提高亮度均匀性的照明装置。

在本发明的照明装置中，优选上述水平面与上述倾斜面的边界成为使得来自上述发光面的光的射出角平滑地变化的形状。

根据上述结构，上述水平面与上述倾斜面的边界形成为使得来自上述发光面的光的射出角平滑地变化的形状，由此能够进一步抑制发光面上的亮度不均匀的产生。

即，上述水平面与上述倾斜面的边界形成为上述那样的形状，由此，在倾斜面与水平面之间没有表面的倾斜度急剧变化的部分，因此能够防止从导光体内射出的光的路径较大地变化。因此，能够进一步抑制整个发光面上的亮度不均匀的产生，从而实现进一步提高亮度均匀性的照明装置。

在本发明的照明装置中，优选：进一步，通过使上述倾斜面相对于上述导光部的表面的倾斜连续地变化，上述倾斜面与上述导光部的表面的边界成为使该倾斜面与上述导光部的表面连续的曲面。

根据上述结构，对于从与导光部的边界附近射出的光，也能够使其射出角平滑地变化，因此能够进一步提高照明装置的亮度均匀性。在实际使用中，在产生公差等的情况下，光也有可能从导光部射出，因此，更优选导光部的表面与倾斜面的边界形成为上述那样的曲面。

本发明的液晶显示装置的特征在于，包括上述任一个照明装置作为背光源。

本发明的液晶显示装置，包括本发明的照明装置作为背光源，由此能够对液晶显示面板照射更均匀的光，因此能够提高显示品质。

本发明的其他目的、特征和优点，通过以下所示的记载将可充分了解。此外，本发明的优点通过参照附图进行的以下说明将变得清楚。

附图说明

图1是表示构成图2所示的液晶显示装置所具有的背光源的导光体单元的部分结构的截面图。

图2是表示本发明的一个实施方式的液晶显示装置的结构的截面图。

图3是表示构成图2所示的液晶显示装置所具有的背光源的导光体单元的结构的立体图。

图4是表示构成本发明的液晶显示装置所具有的背光源的导光体单元的另一个结构例的部分截面图。

图5是表示构成以往的背光源的导光体单元的结构的部分截面图。

符号说明

1   液晶显示装置

2   背光源(照明装置)

3   液晶显示面板

5   光源

6   反射片

7   导光体

7a  发光面

7b  发光部

7c  导光部

7d  水平面

7e  倾斜面

8   光学片

11  导光体单元

51  导光体单元

具体实施方式

以下，根据图1～图4对本发明的一个实施方式进行说明。另外，本发明并不限定于此。

在本实施方式中，对作为液晶显示装置的背光源使用的照明装置进行说明。

图1为表示本实施方式的液晶显示装置1的大致结构的截面图。液晶显示装置1包括背光源2(照明装置)和与背光源2相对配置的液晶显示面板3。

液晶显示面板3与以往的液晶显示装置所使用的一般的液晶显示面板同样，虽然未图示，但具有例如如下结构：包括形成有多个TFT(薄膜晶体管)的有源矩阵基板、和与该有源矩阵基板相对的CF基板，利用密封材料在这些基板之间封入有液晶层。

接着，对液晶显示装置1具有的背光源2的结构进行说明。

如图2所示，背光源2配置在液晶显示面板3的背后(与显示面相反的一侧)，并具有多个将光源5和导光体7组合而构成的导光体单元11。

在此，参照图1和图3对导光体单元11的结构进行说明。在1个导光体单元11中，包括光源5、使来自光源5的光扩散并进行面发光的导光体7、配置有光源5的基板4、反射片6等。

光源5例如是侧发光型的发光二极管(LED)、或冷阴极管(CCFL)等。在本实施方式中，作为光源5，举LED为例进行说明。使用在1个组件内封装有R、G、B芯片的侧发光型的LED作为光源5，由此能够得到色再现范围广的照明装置。另外，光源5配置在基板4上。

导光体7使从光源5射出的光从发光面(也称为光射出面)7a进行面发光。发光面7a为用于对照射对象照射光的面。在本实施方式中，导光体7如图2所示形成为串联(tandem)结构。即，导光体7包括具有发光面7a的发光部7b、和将来自光源5的光导向该发光部7b的导光部7c，并配置成在各导光体7的导光部7c上搭载有另一个导光体7的发光部7b。这样的配置方法，被称为串联(tandem)配置。

图2为表示图1所示的液晶显示装置所具有的导光体单元11的大致结构的立体图。如该图所示，从光源5射出的光向导光体7的导光部7c入射，在导光部7c内传播并到达发光部7b。虽然未图示，但是导光体7的发光部7b的表面(发光面7a)或背面，经过用于使被引导来的光向前面射出的加工或处理，光从导光体7的发光面7a向液晶显示面板3一侧射出。对导光体7的发光部7b实施的具体的加工方法或处理方法，可列举例如棱镜加工、压花加工、印刷处理等，但并无特别限定，可适当使用公知方法。

此外，导光体7主要由PMMA或聚碳酸酯等透明树脂构成，但并无特别限定，优选为光的透过率高的材质。

此外，导光体7能够通过例如注射成型或挤压成型、热压成型、切削加工等方法成形。然而，并不限定于这些成形方法，只要是能表现出同样特性的加工方法即可。

反射片6以与各导光体7的背面(与发光面7a相对的面)接触的方式设置。反射片6对光进行反射，使更多的光从发光面7a射出。

另外，在基板4的背面(安装有光源5的面的相反侧的面)侧，虽然未图示，但安装有用于对构成光源5的各LED进行点亮控制的驱动器。即，驱动器与LED一起安装在同一基板4上。通过安装在同一基板上，能够削减基板的数目，并且能够削减连接基板间的连接器等，因此能够实现装置成本的降低。此外，基板的数目少，因此也能够实现背光源2的薄型化。

在如上所述将多个导光体单元11串联配置的结构的上部，如图2所示，配置有光学片8。光学片8由用于向液晶显示面板3照射均匀的光的扩散板、使光聚集并散射的扩散片、使光聚集以提高正面方向的亮度的透镜片、和通过对光的一个偏振光成分进行反射并使光的另一个偏振光成分透过来提高液晶显示装置1的亮度的偏光反射片等中的任一个或将这些适当组合而构成。光学片8的结构可以根据液晶显示装置1的价格和性能决定。

根据上述结构，从点状的光源5射出的光，一边受到散射作用和反射作用一边在导光体7内前进，从发光面7a射出。在图2、图3中，用箭头表示光的前进方向。

从发面光7a射出的光，由配置在导光体7的前面的光学片8扩散，由此被均匀化并且被聚光，照射在液晶显示面板3上。

在此，对比以往的导光体单元31的结构对本发明的背光源2所具有的导光体单元11的更具体的结构进行说明。

图5表示以往的导光体单元31的部分截面的结构。如上所述，在发光部37b中形成的发光面37a，由相对于作为照射对象的液晶面板等为水平的水平面37d、和连接该水平面37d与导光部37c的表面之间的倾斜面37e构成。

在本实施方式的导光体单元11中，与导光体单元31同样，在发光部7b中形成的发光面7a由相对于作为照射对象的液晶显示面板3为水平的水平面7d、和连接该水平面7d与导光部7c的表面之间的倾斜面7e构成。导光部7c与发光部7b之间不是由相对于水平面垂直的面连接，而是由如上所述的倾斜面7e连接，由此，在与导光部7c的边界附近的发光面7a上不会形成由于来自光源的光无法到达而成为阴影的部分(即暗线)，因此能够抑制将各导光体7排列而形成的背光源2的整个发光面上的亮度不均匀的产生。

然而，即使在设置有上述那样的倾斜面的情况下，在以往的导光体单元31中，依然存在妨碍面内的亮度的均匀化的问题。这是因为在倾斜面37e与水平面37d之间，面的倾斜度急剧变化。

在图5中，用带箭头的点划线表示倾斜面37e与水平面37d的边界及其附近的区域A中的来自光源5的光路。如该图所示，在上述区域A中，由于表面的倾斜度急剧变化(即，倾斜面37e与水平面37d形成为不连续的面)，会产生光路急剧变化的2种光。由此，在上述区域A的发光面37a上，产生亮度不均匀，亮度的均匀性受到损害。

另一方面，在本发明中，通过使在导光体单元11中形成的倾斜面7e相对于水平面7d的倾斜连续地变化，该倾斜面7e成为与水平面7d连续的曲面。

即，导光体单元11的发光部7b的后端(导光部7c一侧)从导光部7c的表面平滑地连接到发光部7b的水平面7d。另外，在此所说的“平滑”，是指没有不连续的部位。

倾斜面7e形成为上述那样的曲面，由此能够防止来自倾斜面7e的射出光与来自水平面7d的射出光之间的急剧的光路变化。由此，能够进一步抑制整个发光面7a的亮度不均匀的产生，从而实现进一步提高亮度均匀性的背光源2。

另外，更具体而言，上述曲面的形状，是在水平面7d与倾斜面7e的边界，来自发光面7a的光的射出角平滑地变化的形状。在此，“来自导光体的光的射出角平滑地变化”，是指在从导光体的内部向上述水平面和上述倾斜面的光的方向相同的情况下，来自该水平面和该倾斜面的射出光相对于水平面的角度至少存在3种。

根据上述结构，在倾斜面与水平面之间没有表面的倾斜度急剧变化的部分，因此能够防止从导光体内射出的光的路径较大地变化。因而，能够进一步抑制整个发光面上的亮度不均匀的产生，从而实现进一步提高亮度均匀性的背光源。

在图1中，用带箭头的点划线表示倾斜面7e与水平面7d的边界及其附近的区域A中的来自光源5的光路。如图1所示，在本实施方式的导光体单元11中，在区域A中从导光体7内射出的光的相对于水平面的角度，从倾斜面7e到水平面7d逐渐变化。

这样，在本实施方式的导光体单元11中，被射出的光的亮度变化不会变得不连续，因此能够从发光面7a均匀地射出光。

另外，在本实施方式的导光体单元11中，在倾斜面7e与导光部7c的表面的边界及其附近(图1所示的区域B)，也形成为与区域A同样的曲面。即，通过使倾斜面7e相对于导光部7c的表面的倾斜连续地变化，倾斜面7e与该导光部7c的表面的边界形成为使该倾斜面7e与上述导光部7c的表面连续的曲面。由此，能够使从与导光部的边界附近射出的光的射出角也平滑地变化，因此能够进一步提高背光源2的亮度均匀性。

然而，本发明并不一定限定于上述那样的结构的导光体单元。图4表示本发明的导光体单元的另一个结构的例子。另外，在图4所示的导光体单元51中，对于具有与上述的导光体单元11中的部件同样功能的部件标注相同的部件编号，并省略其说明。

如图4所示，在导光体单元51中，在水平面7d与倾斜面7e的边界及其附近(图4所示的区域A)，通过使倾斜面7e相对于水平面7d的倾斜连续地变化，该倾斜面7e形成为与水平面7d连续的曲面。

另一方面，在倾斜面7e与导光部7c的表面的边界(图4所示的区域B)，形成为不连续的面彼此连接的形状，而不是形成为上述那样的曲面。这样，对于区域B，由于另一个导光体单元搭载在区域B上，区域B不在表面露出，即使该区域B不形成为曲面形状，对面内亮度的均匀化也不会成为大的妨害，因此也可以不必形成为曲面形状。

然而，为了进一步提高背光源的亮度均匀性，优选如图1所示的导光体单元11那样，区域A和区域B均形成为曲面形状。此外，无论在导光部7c的表面与倾斜面7e的边界，还是在整个发光面7a上，当具有矩形等的奇异点时，光的前进方向会变化。因此，当从具有这样的奇异点的面射出光时，成为亮度急剧变化的主要原因。因此，进一步优选整个发光面7a的表面光滑。

如以上所述，本实施方式的液晶显示装置1包括如上所述的背光源2，由此能够向液晶显示面板3照射更均匀的光，因此能够提高显示品质。

另外，在上述的实施方式中，举出使用LED作为光源5的情况为例进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以使用其他光源。作为LED以外的光源，例如，可列举冷阴极管(CCFL)等。

如以上所述，本发明的照明装置，在水平面与导光部之间形成有倾斜面，由此能够抑制发光面上的亮度不均匀的产生。另外，通过使上述倾斜面相对于上述水平面的倾斜连续地变化，该倾斜面形成为与上述水平面连续的曲面，由此能够防止来自倾斜面的射出光与来自水平面的射出光之间的急剧的光路变化。由此，能够进一步抑制整个发光面上的亮度不均匀的产生，从而实现进一步提高亮度均匀性的照明装置。

本发明的照明装置，即使在发光面积变大的情况下也具有优异的亮度均匀性，因此，特别优选作为具有大画面的液晶显示装置的背光源使用，但并不限定于此，能够作为所有的液晶显示装置的背光源使用。

本发明的照明装置，如以上所述，其特征在于，上述发光面由相对于照射对象为水平的水平面、和设置在该水平面与上述导光部之间且相对于上述照射对象倾斜的倾斜面构成，通过使上述倾斜面相对于上述水平面的倾斜连续地变化，该倾斜面成为与上述水平面连续的曲面。

根据上述结构，能得到能够进一步抑制整个发光面上的亮度不均匀的产生，从而实现进一步提高亮度均匀性的照明装置的效果。

此外，本发明的液晶显示装置，如以上所述，包括本发明的照明装置作为背光源。

根据上述结构，能够向液晶显示面板照射更均匀的光，因此能得到能够提高显示品质的效果。

在发明的详细说明部分说明的具体的实施方式或实施例，只是用于阐明本发明的技术内容，而不应当仅限定于那样的具体例子狭义地进行解释，在本发明的精神和权利要求的范围内，能够进行各种变更并加以实施。

产业上的可利用性

根据本发明，能够提供能够将来自光源的光更均匀地射出的照明装置。本发明的照明装置，能够作为液晶显示装置的背光源使用。

Claims (4)

1.一种照明装置，其包括多个由光源和使来自该光源的光扩散并进行面发光的导光体构成的组合，各导光体包括具有发光面的发光部、和将来自所述光源的光导向该发光部的导光部，并以在一个导光体的导光部上搭载有与该一个导光体相邻的另一个导光体的发光部的方式配置，所述照明装置的特征在于：

所述发光面由相对于照射对象为水平的水平面、和设置在该水平面与所述导光部之间且相对于所述照射对象倾斜的倾斜面构成，

通过使所述倾斜面相对于所述水平面的倾斜连续地变化，所述倾斜面成为与所述水平面连续的曲面。

2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于：

所述水平面与所述倾斜面的边界成为使得来自所述发光面的光的射出角平滑地变化的形状。

3.如权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于：

进一步，通过使所述倾斜面相对于所述导光部的表面的倾斜连续地变化，所述倾斜面与所述导光部的表面的边界成为使该倾斜面与所述导光部的表面连续的曲面。

4.一种液晶显示装置，其特征在于：

包括权利要求1至3中任一项所述的照明装置作为背光源。

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