CN102365490A - 具有带反射部件的导光板的面光源装置 - Google Patents

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Abstract

在导光板的混色区域(R1)的入光端面的两端，以包围LED的方式形成白色高反射层(101)。或者，在导光板的混色区域(R1)的入光端面的两端，在以与导光板相同的材料延伸并以包围LED的方式伸出的伸出部分(102)的终端形成白色高反射层(103)。或者，在导光板的混色区域(R1)的入光端面的两端，在以与导光板相同的材料延伸并以包围LED的方式伸出的伸出部分(104)的终端形成由金属薄膜例如银(Ag)或铝(Al)构成的镜面高反射层(105)。

Description

具有带反射部件的导光板的面光源装置
技术领域
本发明涉及用作例如液晶显示装置的背光、透射型广告牌背光、描摹台照明装置、陈列柜(X光盒)照明装置或者天花板灯等的平面照明装置的面光源装置。
背景技术
近年来，为了实现对比度提高和节电化，针对调光区域将局部降低亮度功能附加到液晶电视等的面光源装置。作为具有这样的局部降低亮度功能的面光源装置，有使用冷阴极荧光管、热阴极荧光管等线状光源的面光源装置(参照：专利文献1、2、3)。
另一方面，从环境方面出发，使用1个以上的点状光源作为无Hg的面光源装置的光源。例如，作为点状光源，有将荧光体涂覆到蓝色发光二极管(LED)上来发出白色光的白色LED；以及用于使以红、蓝、绿的单色发光的3个光适当混色来获得白色的红色LED、蓝色LED、绿色LED。
因此，本申请共同申请人中的1个申请人即Stanley电气株式会社先前提出了使用1个以上的点状光源的具有局部降低亮度功能的面光源装置(参照：专利文献4)。使用图12、图13、图14对该先前提出的面光源装置进行说明。
图12是示出先前提出的面光源装置的立体图。
在图12中，在第一级反射板400的后级光学独立地设有2×4串列排列的导光板411、412、413、414、421、422、423、424。另外，在图12中，在第一级反射板400和导光板411、412、413、414、421、422、423、424上设有由漫射板6(参照：图13)、漫射膜、棱镜片、选择偏光反射板(未图示)等构成的光学片。
图13是图12的面光源装置的剖视图。
如图13所示，在壳体1内设有LED安装基板2，在LED安装基板4上安装有作为一次光源的LED 311、312、313、314。另外，各LED 311、312、313、314总称表示1个以上的LED。第一级反射板400、导光板411、412、413、414相互具有重叠关系，在前段导光板中插入用于使在前级导光板中不能导光的漏光反射而不进入到后级导光板的反射膜511、512、513、514、515。
各LED 311、312、313、314安装成位于与导光板411、412、413、414的入光端面相对的LED收纳区域711、712、713、714。
图14是图12的导光板例如411的立体图。
如图14所示，导光板例如411由用于接收多个LED的发光的入光端面T1、反入光端面T2、平坦面T3、倾斜面T4、出射面T5、侧面T6、侧面T7和底面T8构成，利用平坦面T3、倾斜面T4、侧面T6的一部分和侧面T7的一部分形成混色区域R1，利用出射面T5、侧面T6的剩余部分和侧面T7的剩余部分形成有效区域R2。
导光板411的混色区域R1是为了使例如设在入光端面T1的单色光LED的光效率良好地混色来获得白色光，并且/或者避免入光端面T1的亮度不匀而设置的。另一方面，导光板411的有效区域R2用于使照明光从出射面T5射出。
返回图13，导光板例如411的有效区域R2设置成重叠在下一级的导光板412的混色区域R1上，由此构成面光源装置的均匀的面光源。并且，从导光板的有效区域R2射出的光通过由漫射板6等构成的光学片漫射并反射，利用所谓的光的再循环效果抑制亮度不匀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开昭63-21906号公报
专利文献2：日本特开平11-288611号公报
专利文献3：日本特开2002-72204号公报
专利文献4：日本特願2008-063181号(日本特开2009-218175号公报)
发明内容
发明所要解决的课题
然而，在上述先前提出的面光源装置中存在光利用效率低的课题。参照图15对该点进行说明。在图15中对图12的导光板412进行了图示。
如箭头A所示，作为一次光的LED 312的光的一部分在入光端面T1上进行反射并返回LED收纳区域712。该光A的光束为LED 312的射出光的10％左右。
如箭头B、C所示，作为一次光的LED 312的光中的入射到入光端面T1的光的一部分通过混色区域R1和有效区域R2，在漫射板6内部或光学片的边界面上进行反射。如箭头D所示，在混色区域R1和有效区域R2中进行导光的光的一部分、和在漫射板6或光学片的边界面上的反射光的一部分漏光到相邻的导光板。其中，如箭头E所示，剩余的光在反入光端面T2等进行反射并在混色区域R1中反向地导光，并如箭头F所示，到达LED收纳区域712后被衰减吸收。
如箭头G所示，仅未在漫射板6内部或光学片的边界面上进行反射的光作为有效射出光被射出。
这样，在入光端面T1处进行反射后的箭头A所示的返回光和在混色区域R1中被反向导光的箭头E、F所示的返回光在LED收纳区域712中被衰减吸收。即，LED收纳区域712在构造上为大致三角柱状空间，即使用高反射率的反射膜进行包围，在该空间内进行多次反射时也被衰减吸收。利用仿真可知：LED 312的射出光束的13.59％在LED收纳区域712中被衰减吸收。其结果，箭头G所示的有效射出光为一次光源(LED)的射出光束的63.2％左右，因此上述面光源装置的光的利用效率变低。
用于解决课题的手段
为了解决上述问题，本发明的面光源装置具有：至少一个一次光源；反射部件，其以包围一次光源的方式形成；以及导光板，其具有用于入射一次光源的一次光的入光端面、用于引导从入光端面入射的光的侧面、和位于入光端面的相反侧的反入光端面以及射出被引导的光的出射面。由此，导光板内的返回光被反射部件再次返回导光板。
此外，导光板由以下部件构成：混色部件，其包含入光端面和侧面的一部分；以及有效部件，其包含侧面的剩余部分、反入光端面和出射面。
并且，反射部件由白色树脂构成，导光板或混色部件由透明树脂构成，反射部件和导光板或混色部件利用双色成型一体化。或者，反射部件由白色聚对苯二甲酸乙二酯(PET)构成，导光板由透明树脂构成，反射部件被粘接或熔敷于导光板的入光端面的伸出部分。或者，也可以在利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的一般光学用途的透明树脂进行成型或切削而形成的导光板的包围光源的部分上形成Al或Ag等的金属薄膜，或者将在聚对苯二甲酸乙二酯(PET)那样的透明树脂基材上用溅射成膜等形成Ag或Al的金属薄膜的部件粘接到导光板入光端的包围光源的部分上。
发明的效果
在以包围图15的LED 312的方式在其后方设置了反射部件的情况下，依据设反射部件的反射率为95％时的仿真可知，在LED收纳区域712中被衰减吸收的LED 312的射出光束变小为4.48％。其结果，有效射出光变大为一次光源(LED)的射出光束的70％左右，因此能够提升光利用效率。
附图说明
图1是示出本发明的导光板模块的俯视图。
图2是在面光源装置上安装了图1的(A)、(B)、(C)的导光板的情况下的有无反射部件时的射出光束特性的表。
图3是示出本发明的面光源装置的第1实施方式的立体图。
图4是图3的面光源装置的剖视图。
图5是图3的导光板的立体图。
图6是示出本发明的面光源装置的第2实施方式的反射部件的立体图。
图7是示出本发明的面光源装置的第2实施方式的混色部件的立体图。
图8是示出本发明的面光源装置的第2实施方式的有效部件的立体图。
图9是利用图6所示的白色高反射部件、图7所示的混色部件组装而成的面光源装置的部分立体图。
图10是在图9的面光源装置上组合有效部件后的剖视图。
图11是示出图6、图7的变更例的立体图。
图12是示出先前提出的面光源装置的立体图。
图13是图12的面光源装置的剖视图。
图14是图12的导光板的立体图。
图15是用于说明图12的面光源装置的问题的导光板的剖视图。
具体实施方式
图1是示出本发明的导光板模块的俯视图。此外，导光板模块是指导光板和高反射层(部件)的组合。在图1的(A)、(B)、(C)的任意一个中，导光板由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等的透明树脂或玻璃等构成，并被区分为混色区域R1和有效区域R2。
在图1的(A)中，在导光板的混色区域R1的入光端面的两端，以包围LED 100的方式形成白色高反射层101。该情况下，白色高反射层101具有LED收纳用缺口101a。此外，当利用透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成导光板，利用白色聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)例如三菱丽阳株式会社制造的ACRYLITE(商标名)形成白色高反射层101时，在导光板的混色区域R1与白色高反射层101的边界处形成反射率88％的反射面。此外，白色高反射层101的螺纹孔101b、101c用于固定导光板。
图1的(A)中的导光板与白色高反射层101的一体化构造能够通过形成导光板的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和形成白色高反射层101的白色聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的双色成型来实现。
在图1的(B)中，在导光板的混色区域R1的入光端面的两端，在以与导光板相同的材料延伸并以包围LED 100的方式伸出的伸出部分102的终端形成白色高反射层103。例如，当利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成导光板，利用例如东丽株式会社制造的Lumirror E6SV(商标名)那样的高反射率发泡聚对苯二甲酸乙二酯(PET)形成白色高反射层103时，在导光板的混色区域R1与白色高反射层103的边界处形成反射率97％的反射面。
图1的(B)中的导光板与白色高反射层103的一体化构造能够通过如下方式实现：在对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行成型或切削来形成包含伸出部分102的导光板后，通过粘接或熔敷来贴合白色聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，由此形成白色高反射层103。
在图1的(C)中，在导光板的混色区域R1的入光端面的两端，在以与导光板相同的材料延伸并以包围LED 100的方式伸出的伸出部分104的终端形成由金属例如银(Ag)或铝(Al)构成的镜面高反射层105。例如，当利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成导光板，利用Ag膜形成镜面高反射层105时，在导光板的混色区域R1与镜面高反射层105的边界处形成反射率94.2％的反射面。
图1的(C)中的导光板与镜面高反射层105的一体化构造能够通过如下方式实现：在对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行成型或切削来形成包含伸出部分104的导光板后，通过对Ag或Al进行成膜或涂装来形成镜面高反射层105。
图2是表示在面光源装置上安装了图1的(A)、(B)、(C)的导光板的情况下的有无反射部件时的射出光束特性的表。此外，在任意一种情况下，混色区域R1的尺寸均为横25.0mm×纵23.9mm，有效区域R2的尺寸均为横26.9mm×纵23.9mm。
如图2所示，在图1的(A)的情况下，如果将白色高反射层101的尺寸设为横8.2mm×纵8.2mm，则在没有白色高反射层101的情况下射出光束为1.56lm，在有白色高反射层101的情况下射出光束为1.81lm，射出光束提高了16％。
如图2所示，在图1的(B)的情况下，如果将伸出部分102的尺寸设为横5.0mm×纵8.2mm，则在没有白色高反射层103的情况下射出光束为1.55lm，在有白色高反射层103的情况下射出光束为1.69lm，射出光束提高了9％。
如图2所示，在图1的(C)的情况下，如果将伸出部分104的尺寸设为横5.0mm×纵8.2mm，则在没有镜面高反射层105的情况下射出光束为1.64lm，在有白色高反射层105的情况下射出光束为1.74lm，射出光束提高了6％。
图3是示出本发明的面光源装置的第1实施方式的立体图。
在图3中，在LED安装基板2上利用螺钉(未图示)光学独立地固定有3×4串列排列的图1的(A)所示的导光板模块411a、412a、413a、414a、421a、422a、423a、424a、431a、432a、433a、434a。另外，在图3中，LED安装基板2也设置在壳体(未图示)上，在导光板模块411a、412a、413a、414a、421a、422a、423a、424a、431a、432a、433a、434a上设有由漫射板6、漫射膜、棱镜片、选择偏光反射板(未图示)等构成的光学片。此外，311、321、331是LED搭载用缺口。
图4是图3的面光源装置的剖视图。
如图4所示，导光板模块411a、412a、413a、414a相互具有重叠关系，在前级导光板中插入用于使在前级导光板中不能导光的漏光反射而不进入到后级导光板的反射膜(未图示)。
此外，各LED(未图示)安装成位于与导光板模块411a、412a、413a、414a的入光端面相对的白色高反射层101内。
图5是图3的导光板模块例如411a的立体图。
如图5所示，导光板模块例如411a与图14的导光板411同样，由用于接收一个以上的LED的发光的入光端面T1、反入光端面T2、平坦面T3、倾斜面T4、出射面T5、侧面T6、侧面T7和底面T8构成，利用倾斜面T4、侧面T6的一部分和侧面T7的一部分形成混色区域R1，利用出射面T5、侧面T6的剩余部分和侧面T7的剩余部分形成有效区域R2，但是在入光端面T1上设置有白色高反射层101这点不同。
在图3、图4的面光源装置中，使用了图1的(A)所示的导光板模块，因此能够提高射出光束。
此外，在图3、图4中，能够替代图1的(A)所示的导光板模块，而使用图1的(B)所示的导光板模块或者图1的(C)所示的导光板模块。
图6、图7、图8示出本发明的面光源装置的第2实施方式，具体而言，图6示出用一个部件使例如4个调光区域一体化的(四联式的)白色高反射部件201，图7示出导光板的例如四联式的混色部件202，图8示出导光板的单体化后的有效部件203。即，在本发明的第2实施方式中，将多个例如8个图6的白色高反射部件201、多个例如8个图7的混色部件202和1个图8的有效部件203组合来形成一个面光源装置。由此，能够减少部件数量，因此能够减少制造成本。
如图6所示，白色高反射部件201利用例如出光興産制造的TARFLONURC250X、三菱工程塑料制造的Iupilon EHR3100等高反射性聚碳酸酯(PC)成型，具有用于收纳4个LED的LED收纳用缺口201a，并且具有用于环绕支撑图7的混色部件202的侧壁201b、用于与图7的混色部件202啮合的凸壁201c、和用于嵌合图7的混色部件202的入光端面的突起201d。
如图7所示，混色部件202利用例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型，具有用于与图6的白色高反射部件201的凸壁201c啮合的缺口202a。并且，混色部件202具有用于接收LED的射出光的入光端面T1’，用于使从入光端面T1’入射的光混色的侧面T2’、T3’以及射出被导光的光的出射面T4’。
如图8所示，有效部件203利用例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)成型，具有用于接收图7的混色部件202的射出光的入光端面T1”，反入光端面T2”，用于引导从入光端面T1”入射的光的侧面T3”、T4”，出射面T5”以及底面T6”。此外，刻纹203a设置于调光区域边界，对来自相邻的调光区域的漏光进行限制。
图9是利用图6所示的白色高反射部件201、图7所示的混色部件202和图8所示的有效部件203组装而成的面光源装置的立体图，图10是图9的剖视图。即，在图9和图10所示的壳体1内设有LED安装基板2，在LED安装基板2上安装有作为一次光源的LED 200。在这些壳体1和LED安装基板2上，依次将8个图6所示的白色高反射部件201、8个图7所示的混色部件202和1个图8所示的有效部件203组装起来。此外，在图9中省略了有效部件203。
图11是示出图6、图7的变更例的立体图。
如图11所示，还能够分别利用高反射聚碳酸酯(PC)和透明的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的双色成型来将图6所示的白色高反射部件201和图7所示的混色部件202形成为一体构造。由此，能够进一步减少部件数量，因此能够进一步减少制造成本。
此外，在图6、图7、图11中，能够使用图1的(B)所示的导光板模块或者图1的(C)所示的导光板模块。此时，替代白色高反射部件201的与混色部件202的入光端面T1’相对的部分，而在混色部件202上设置伸出部分，在该伸出部分上形成发泡聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的白色高反射层或Ag膜等的镜面高反射层。
标号说明
1：壳体；2：LED安装基板；311、312、313、314：LED；400：第一级反射板；411、412、413、414、421、422、423、424：导光板；511、512、513、514、515：反射膜；6：漫射板；711、712、713、714：LED收纳区域；100：LED；101：白色高反射层；102：伸出部分；103：白色高反射层；104：伸出部分；105：高反射层；200：LED；201：白色高反射部件；201a：LED收纳区域；201b：侧壁；201c：凸壁；201d：突起；202：混色部件；203：有效部件。

Claims (22)

1.一种面光源装置，其具有：
至少一个一次光源；
反射部件，其以包围该一次光源的方式形成；以及
导光板，其具有用于入射所述一次光源的一次光的入光端面、用于引导从该入光端面入射的光的侧面、位于所述入光端面的相反侧的反入光端面以及射出所述引导的光的出射面。
2.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，所述反射部件由白色树脂构成，所述导光板由透明树脂构成。
3.根据权利要求2所述的面光源装置，其中，所述反射部件和所述导光板通过双色成型一体化。
4.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，所述反射部件由白色聚对苯二甲酸乙二酯即PET构成，所述导光板由透明树脂构成。
5.根据权利要求4所述的面光源装置，其中，所述反射部件被粘接或熔敷于所述导光板的入光端面的伸出部分。
6.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，所述反射部件由金属薄膜或在透明树脂上形成有金属薄膜的部件构成，所述导光板由透明树脂构成。
7.根据权利要求6所述的面光源装置，其中，所述反射部件被成膜或粘接于所述导光板的入光端面的伸出部分。
8.根据权利要求1所述的面光源装置，其中，
所述导光板由以下部件构成：
混色部件，其包含所述入光端面、以及所述侧面的一部分；以及
有效部件，其包含所述侧面的剩余部分、所述反入光端面和所述出射面。
9.根据权利要求8所述的面光源装置，其中，所述反射部件由白色树脂构成，所述混色部件由透明树脂构成。
10.根据权利要求9所述的面光源装置，其中，所述反射部件和所述混色部件通过双色成型一体化。
11.一种面光源装置，其由串列排列的多个导光板模块构成，在该面光源装置中，各所述导光板模块具有：
至少一个一次光源；
反射部件，其以包围该一次光源的方式形成；以及
导光板，其具有用于入射所述一次光源的一次光的入光端面、用于引导从该入光端面入射的光的侧面、位于所述入光端面的相反侧的反入光端面以及射出所述引导的光的出射面。
12.根据权利要求11所述的面光源装置，其中，
所述导光板由以下部件构成：
混色部件，其包含所述入光端面、以及所述侧面的一部分；以及
有效部件，其包含所述侧面的剩余部分、所述反入光端面和所述出射面。
13.根据权利要求11所述的面光源装置，其中，所述反射部件具有用于环绕支撑所述混色部件的侧壁。
14.根据权利要求11所述的面光源装置，其中，所述反射部件具有用于与所述混色部件啮合的凸壁。
15.根据权利要求11所述的面光源装置，其中，所述反射部件具有用于嵌合所述混色部件的入光端面的侧壁。
16.根据权利要求11所述的面光源装置，其中，所述反射部件由白色树脂构成，所述导光板由透明树脂构成。
17.根据权利要求16所述的面光源装置，其中，所述反射部件和所述导光板通过双色成型一体化。
18.根据权利要求11所述的面光源装置，其中，所述反射部件由金属薄膜或在透明树脂上形成金属薄膜的部件构成，所述导光板由透明树脂构成。
19.根据权利要求18所述的面光源装置，其中，所述反射部件被成膜或粘接于所述导光板的入光端面的伸出部分。
20.根据权利要求19所述的面光源装置，其中，所述反射部件由白色树脂构成，所述混色部件由透明树脂构成。
21.根据权利要求20所述的面光源装置，其中，所述反射部件和所述混色部件通过双色成型一体化。
22.根据权利要求19所述的面光源装置，其中，分别对多个所述反射部件和所述混色部件一体化，使所述有效部件单体化。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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