CN102563415B - 照明装置及具备该照明装置的液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是防止光源附近的出射面的亮度局部变高而发生亮度不均。本发明在导光板(2)的出射面(3)的一部分，设有偏向构造(6)，其将大致垂直地到达出射面(3)的光向与出射面(3)平行的方向倾斜。实际上，相对于出射面(3)以30度以下的角度从偏向构造(6)出射即可。在导光板(2)的有效发光区的外侧的外围区域之中，偏向构造(6)设在入射面侧的外围区域。由此，观察者难以视觉辨认在入射面附近的出射面发生的热点，能够实现没有亮度不均的照明装置及液晶显示装置。

Description

照明装置及具备该照明装置的液晶显示装置

技术领域

本发明涉及平面发光型的照明装置，特别涉及在侧面配置有点光源的侧光(sidelight)型照明装置及具备该照明装置的液晶显示装置。

背景技术

在笔记本型个人计算机、便携电话、PDA、电子辞典等便携设备中，广泛利用了液晶显示装置。液晶面板不是主动发光型，所以在液晶面板的背面配置有照明装置。在便携设备用的照明装置中，由于追求薄型化，所以使用在侧面配置有光源的侧光型照明装置。侧光型照明装置的光源，使用适于薄型化的发光二极管(LED)。由于LED相对于照明装置而言非常小，所以能够看作点光源。在利用点光源的照明装置的情况下，发生光源附近比周围明亮的现象。这样的现象称为“眼珠(目玉)”或“热点(hotspot)”。该“热点”引起照明装置的亮度不均。因此，为了减少、消除“热点”，在专利文献1(日本特开2006-171253号公报)公开了这样的结构，即在导光板的入射侧端部形成沿发光面方向延伸的多个槽，使光漫反射从而扩散。这样结构的照明装置在图9A、B示意性示出。图9A是从入射面32a侧观察导光板32时的示意图；图9B是照明装置的局部截面图。如图9B所示，以与导光板32的入射面32a对置的方式配置LED31。在入射面32a侧的端部的表面，形成有槽34。槽34从入射面32a向着导光板32的内侧延伸。槽34的截面形状随着从LED31远离而逐渐变浅，在槽的末端深度变为0。从LED31出射的光由槽34漫反射，并在导光板32的内部扩散、前进。如图9A所示，在导光板32以既定的间隔形成多个槽34。

另外，作为其他的现有例，已知有在入射侧端部的上表面设置遮光片的结构。这种照明装置的结构在图10中示意性示出。如图所示，遮光片8配置在导光板2上表面的光源41附近。该遮光片8反射或者吸收光源41附近的光。进而，在现有的照明装置中，从导光板2出射的光的角度与出射面几乎平行。因此，在导光板2的上方配置扩散片11和两块棱镜片12、13，使从出射面沿垂直方向出射的光较多。

发明内容

在专利文献1的照明装置中，为了防止“热点”，在导光板表面的入射面侧形成沿发光面方向延伸的多个槽，使光漫反射从而扩散。即，使光扩散，所以虽然能减少“热点”但不能够将其消除。

另一方面，在利用遮光片的结构中，虽能够消除“热点”，但构成部件增多。另外，一部分的光被遮光片吸收，所以亮度下降。

这样，在现有的结构中，存在着不能够消除“热点”，进而构成部件增加、亮度下降这一课题。

因此，在本发明中，在导光板的出射面的一部分设有偏向构造。该偏向构造具备将与出射面大致垂直地到达的光，向与出射面平行的方向倾斜的功能。实际上，以相对于出射面30度以下的角度出射即可。该偏向构造在出射面形成。详细而言，在比导光板的有效发光区更外侧的外围区域中，偏向构造设在入射面侧的外围区域。由此，观察者难以视觉辨认到在入射面附近的出射面发生的热点。

另外，在多个点光源与入射面对置排列的情况下，该偏向构造以与各个点光源一一对应的方式形成。此时，在没有点光源的区域，即，在接近不与点光源对置的入射面的出射面，未设置偏向构造。

偏向构造包含相对于出射面倾斜的倾斜面，从有效发光区的外侧出射的光之中，使到达该倾斜面的光向与出射面平行的方向折射、出射。

倾斜面能够在出射面以凸状或凹状形成。此时，入射面侧的高度或深度，与有效发光区侧相比入射面侧更大。优选倾斜面的倾角为10度以下，且高度为0.1mm以下。

另外，为使来自点光源的光成为与出射面垂直的方向的光，在导光板的背面的整个面设有反射体。反射体具有将来自点光源的光改变为与出射面垂直的方向的反射面，反射面以朝向点光源的方式形成。

进而，本发明的液晶显示装置在上述的任一种结构的照明装置的出射面侧，配置有液晶显示元件。

在比有效发光区靠近入射面侧的导光板的出射面，形成偏向构造。偏向构造具有使与该出射面垂直地到达的光向与出射面平行的方向偏向的功能。由此，实现没有斑的照明装置及液晶显示装置。

附图说明

图1A是示出具有由多个倾斜面构成的偏向构造的照明装置的截面结构的示意图。

图1B是示出具有由单个倾斜面构成的偏向构造的照明装置的截面结构的示意图。

图2A是示意性示出现有的照明装置的俯视图。

图2B是示意性示出具备遮光片的现有的照明装置的俯视图。

图2C是示意性示出本发明的照明装置的俯视图。

图3A是示意性示出实施例2涉及的照明装置的结构的立体图。

图3B是示意性示出实施例2涉及的照明装置的结构的立体图。

图3C是示意性示出实施例2涉及的照明装置的结构的立体图。

图4A是示出凸状的偏向构造的示意图。

图4B是示意性示出凹状的偏向构造的截面图。

图4C是示意性示出具有曲面的倾斜面的偏向构造的截面图。

图4D是示意性示出具有曲面的倾斜面的偏向构造的截面图。

图5A是示出正三角锥的反射体的俯视图。

图5B是示出正四角锥的反射体的俯视图。

图5C是基于图5B的线段AB的截面图。

图5D是示出将圆锥切口的形状的反射体的俯视图。

图5E是基于图5D的线段AB的截面图。

图5F是示出组合了四棱柱与圆锥的形状的反射体的俯视图。

图6是示意性示出实施例3涉及的液晶显示装置的结构的截面图。

图7是示意性示出实施例3涉及的液晶显示装置的结构的截面图。

图8是示意性示出实施例3涉及的液晶显示装置的结构的截面图。

图9A是从入射面观察现有的照明装置的导光板的示意图。

图9B是示出现有的照明装置的截面结构的示意图。

图10是示意性示出现有的照明装置的结构的截面图。

图11是用于说明反射体的配置的照明装置的示意图。

图12A是示出将半球切口的形状的反射体的俯视图。

图12B是基于图12A的线段AB的截面图。

图12C是示出将圆锥切口的形状的反射体的俯视图。

图12D是基于图12C的线段AB的截面图。

图12E是示出将圆柱切口的形状的反射体的俯视图。

图12F是基于图12E的线段AB的截面图。

附图标记说明

1点光源；2导光板；3出射面；4对置面；5反射体；5a反射面；5b曲面；5c底边；5d法线；5e向量；5f向量；6偏向构造；7反射片；8遮光片；9热点；10有效发光区；11扩散片；12棱镜片；13棱镜片；14液晶显示元件；16倾斜面；22壳体；23钩部；24、26嵌合机构；25上框架；31LED；32导光板；32a入射面；33出射面；34槽。

具体实施方式

本发明涉及在导光板的侧面配置有点光源的侧光型照明装置。导光板具备：光入射的侧面(入射面)、出射照射光的出射面以及与出射面对置的对置面(背面)。为使从入射面入射的光从出射面向垂直方向出射，在该对置面设有反射体。以与入射面对置的方式配置点光源。在导光板设定了有效发光区，在该有效发光区的外侧，即在有效发光区与入射面之间的出射面形成有偏向构造。这样，在出射面的外围区域之中，在入射面侧的外围区域设有偏向构造。外围区域与从有效发光区的外侧到达侧面为止的区域相当。偏向构造将由反射体反射的光向与出射面平行的方向改变、出射。这样，将光的前进方向改变为特定方向的功能称为偏向功能。这里，偏向构造具有使以相对于出射面大致垂直的方向到达的光，作为相对于出射面30度以下的光而出射的功能即可。因而，在这里，能够将“向与出射面平行的方向改变”与“作为相对于出射面30度以下的光”看作实质上相同。

以下，参照图1A说明本发明的照明装置。图1A是示出照明装置的截面结构的概略图。以与导光板2的入射面对置的方式设置点光源1。导光板具备出射照射光的出射面3以及与出射面对置的对置面4。为使来自点光源1的光从出射面向垂直方向出射，在该对置面4形成有反射体5。在出射面3的外围区域之中，在入射面侧的外围区域形成偏向构造6。偏向构造6将以相对于出射面3大致垂直的方向到达的光(实质上由反射体反射的光)，作为相对于出射面30度以下的光出射。

依据这样的结构，从易发生热点的区域，即，入射面侧的外围区域出射的光，不是与出射面垂直，而是相对于出射面成小的角度。因此，不再到达观察者，不会被视觉辨认为热点。因而，能够实现在光源附近也没有亮度不均的照明装置。

另外，按照导光板的大小使用多个点光源。此时，以与点光源1一一对应地形成偏向构造、而在没有点光源的位置不形成的方式构成也可。偏向构造具有相对于出射面倾斜的出射面，以在从有效发光区的外侧出射的光之中，将到达该出射面的光偏向为与出射面平行的光的方式形成。

另外，用相对于出射面倾斜的倾斜面构成偏向构造，能够使该倾斜面具有偏向功能。

以下，基于附图具体说明本发明的实施例。

(实施例1)

利用图1A、图1B说明实施例1的照明装置。如图所示，以与导光板2的侧面(入射面)对置的方式配置点光源1。在导光板2的下方配置反射片7。导光板2是具有出射面3和对置面4的平板形状，在对置面4的整个面形成反射体5。反射体5将从点光源1出射的光向与出射面3垂直的方向偏向。另外，在比有效发光区(未图示)靠近入射面侧的出射面3形成偏向构造6。在偏向构造6的正下方也形成反射体5。偏向构造6通过将想要从出射面3沿垂直的方向出射的光向与出射面3平行的方向折射而偏向。即，利用偏向构造6将从有效发光区的外侧出射的光向与出射面3平行的方向偏向、出射。从出射面3垂直出射的光对亮度有贡献，但与出射面3平行出射的光对亮度无贡献。原因是与出射面3平行地出射的光不到达观察者。因此，在俯视照明装置的情况下，不发生点光源1附近看起来明亮的、被称为“眼珠”、“热点”的现象。

该偏向构造6具有相对于导光板2的出射面3倾斜的倾斜面。在导光板2内导光且到达倾斜面的光，成为与出射面3平行的方向且从倾斜面出射。这样，偏向构造6需要具备改变从下方到达的光的方向而出射的倾斜面(出射面)。倾斜面可为一个，也可为多个。

图1A表示连续形成多个倾斜面的偏向构造6。另一方面，图1B表示用一个倾斜面构成的偏向构造6。无论哪种偏向构造6均有效果。偏向构造6的性能由倾斜面与出射面3所成的角度决定。优选该角度设定为5～10度。最优选10度左右。

图2A～2C是示意性示出照明装置的俯视图。图2A是现有的照明装置的俯视图。点光源1与导光板2的入射面对置配置。在点光源1的附近发生比周围明亮发光的部位(热点9)。图2B是利用遮光片8的现有照明装置的正视图。在导光板2上配置遮光片8，以使观察者不能视觉辨认热点9。此时，有效发光区10的面积比遮光片8的开口小。另一方面，图2C是本实施例的照明装置的俯视图。截面结构是图1B所示的形状。如图所示，在比有效发光区10靠近外侧(入射面侧)形成偏向构造6。在发生热点的区域，即入射面(点光源)附近的出射面3设有偏向构造6，所以不发生热点。因而，不需要遮光片8，进而，能够将有效发光区10设定得较广。

偏向构造6的具体形状在图4A～4D例示。图4A是示意性示出在出射面3形成凸状的偏向构造6的照明装置的局部截面图。偏向构造6用相对于出射面3倾斜的多个倾斜面16构成。各倾斜面16以光源侧一方较高的方式形成。在这里，各倾斜面16为平面，遍布导光板2的整个宽度形成。优选从出射面开始的倾斜面的高度H为0.01～0.1mm左右。另外，在导光板2的对置面4分散形成了未图示的反射体。从点光源1入射到导光板2的光，通过反射体变为与出射面3大致垂直的光且从出射面3出射。在倾斜面16的下方也形成有反射体。因此，与出射面大致垂直的方向的光从下侧也到达倾斜面16。该光在倾斜面16折射而改变方向。然后，成为与出射面成的角在30度以下的光从倾斜面出射。

依据这样的结构，从形成有偏向构造的区域出射的光，相对于出射面以较小的角度出射，所以不到达观察者。即，不产生热点。

图4B是示意性示出在出射面3将偏向构造6形成为凹坑的照明装置的局部截面图。除凹进以外，与图4A的结构同样，所以省略重复说明。在这里，倾斜面16以在光源侧浅、随着从光源远离而变深的方式形成。如图所示，将距离出射面3的倾斜面的深度设为D时，优选深度D为0.1mm以下。

图4C、图4D是示意性示出构成偏向构造6的倾斜面16为曲面的照明装置的局部截面图。除此以外，与图4A的结构同样，所以省略重复说明。任一种偏向构造6在出射面3均为凸状，但在图4C中倾斜面16由凹曲面构成。在图4D中倾斜面16由凸曲面构成。

接下来，基于附图说明在导光板2的对置面4形成的反射体5的形状。为了将点光源1的光作为与出射面垂直的方向的光到达，反射体5很重要。如图1A、2B所示，用向对置面4凹进的形状形成反射体5。反射体5具备将从点光源1出射的光向与出射面3垂直的方向的光偏向的功能。利用图5A～5F说明反射体的具体形状。图5A是示出正三角锥的反射体5的俯视图。反射体5具备光滑的反射面5a，其用于效率良好地反射来自点光源1的光。该反射面5a朝向点光源1配置。即，在构成三角锥的3个侧面之中，朝向光源侧的侧面是反射面5a。点光源1的出射光由反射面5a反射而改变方向，以相对于出射面3垂直的方向从出射面3出射。观察者能够利用该光来视觉辨认显示。若将反射面5a与对置面4相接的边设为底边5c，则构成为使底边5c与连结点光源1和底边5c的中心的直线垂直相交。由此，反射效率变高。以下，例示各种形状的反射体，但适当省略重复的说明。此外，在图5A～5F例示的反射体5中，反射面5a包含与对置面相接的底边5c。

图5B及图5C表示正四角锥的反射体5。图5B是俯视图，图5C是基于图5B的AB线的截面图。如图所示，在构成四角锥的四个侧面之中，朝向光源侧的侧面为反射面5a。当然，反射面5a与其他侧面的底角(与对置面所成的角)相等。

图5D及图5E表示将圆锥切口的形状的反射体5。这里，图5D是俯视图，图5E是基于图5D的AB线的截面图。如图所示，该反射体5是将圆锥以与圆锥的棱线相同的角度切口的形状。而且，切断面成为反射面5a，反射面5a朝向光源侧。反射体5由反射面5a和一个侧面构成。该侧面为曲面5b。当然，反射面5a和曲面5b的底角相等。通过用曲面构成侧面，防止用侧面反射的光在特定的方向前进。因此，能够降低亮度不均。

图5F是表示组合了四棱柱与圆锥的形状的反射体5的俯视图。反射面5a的两侧的侧面为曲面5b，该曲面5b成为与构成圆锥的面的一部分相同的形状。

另外，任一种反射体5都优选反射面5a与对置面4所成的角度(即，底角)为30～60度。为了使从出射面3垂直出射的光最多，以48度形成为最佳。底边5c或反射体5的纵深优选以50μm以下，且最优选20μm以下形成。

这里，借助图11，对反射体5的配置进行说明。图11是示意性示出照明装置的俯视图。在导光板2的背面(对置面)形成了多个反射体5。在图11中，全部反射体5的形状相同。实际上，在导光板2的对置面4凹进地形成反射体。如图所示，以与导光板2的入射面对置的方式配置多个点光源1。反射体5与导光板2的对置面4相接的底边5c，与连结任一个点光源1和该反射体5的直线垂直。因此，除此以外的来自点光源1的光入射到曲面5b。在曲面5b，光不被反射到同一方向。因而，用曲面反射的光成为漫射光，不会作为辉点被观察者视觉辨认。这样，将朝向点光源1a配置的反射体和朝向点光源1b配置的反射体混在一起。

利用图12A～12F，说明俯视形状为椭圆(在这里，将圆也看作椭圆的一种形态)的反射体5。该反射体5在不具有底边5c这方面与图5所示的反射体5不同。图12A、12B示出将半球切口的形状的反射体5。图12A是俯视图，图12B是在图12A的AB线的截面图。图12C、图12D示出将圆锥切口的形状的反射体5。图12C是俯视图，图12D是在图12C的AB线的截面图。图12E、图12F示出将圆柱切口的形状的反射体5。图12E是俯视图，图12F是在图12E的AB线的截面图。如图12所示，这些反射体5由反射面5a和一个曲面5b构成。与图5A～5F说明的反射体5同样，反射面5a以朝向点光源1的方式形成。即，如图12B所示，将反射面5a的法线5d分解为与出射面3垂直的向量5e和平行的向量5f时，向量5f与连结点光源1和反射体5的直线平行。

此外，作为点光源1能够使用LED。另外，作为导光板2的材质能够使用丙烯(PMMA)、聚碳酸酯、环烯烃聚合物(cycloolefinpolymer)等透光性塑料材料或玻璃。能够在利用注射成形制作导光板2时，同时形成反射体5与偏向构造6。因而，能一体形成导光板2、反射体5以及偏向构造6。

(实施例2)

图3A～3C是示意性示出本实施例涉及的照明装置的立体图。在本实施例中，偏向构造6相对于点光源1，是以一对一的关系形成的，而不是遍布整个导光板设有偏向构造6。即，在与点光源1对置的位置形成偏向构造6，在从点光源1远离的位置未形成偏向构造6。偏向构造6能够将从与出射面3垂直的方向到达的光改变为与出射面3平行的光而出射。因此，即使仅在易发生热点的区域形成偏向构造6，观察者也不会视觉辨认热点。除此以外，与实施例1的结构同样，所以省略重复的说明。

在图3A所示的照明装置中，在与点光源1对置的位置的出射面3设有凸形状的偏向构造6。构成偏向构造6的倾斜面为矩形。在图3B所示的照明装置中，构成偏向构造6的倾斜面为阶梯形状，邻接的偏向构造在距离点光源1较远的部分相连。在图3C所示的照明装置中，构成偏向构造6的倾斜面为扇形。在这里，邻接的扇型的偏向构造6分开，但依据光源间的距离或亮度等，有时也以接触的方式构成。

在这些照明装置中使用凸状的偏向构造6，所以偏向构造6的高度是以在点光源1侧高而在从点光源1远离的位置变低的方式形成。即，离点光源越近，偏向构造6的倾斜面的高度越高。然而，也能够使用凹状的偏向构造6。在凹形状的偏向构造中，将点光源1侧的深度形成得浅、从点光源1远离的位置的深度形成得深即可。无论如何，偏向构造的形状并不限于例示的形状，只要是将从导光板2内大致垂直入射到偏向构造6的光，向与出射面平行的方向倾斜出射(即，偏向)的形状即可。

(实施例3)

在本实施例中，对利用实施例1、2说明的结构的照明装置的液晶显示装置进行说明。因此，省略针对照明装置的详细说明。

图6是示出液晶显示装置的截面结构的示意图。在照明装置的出射面的上方配置液晶显示元件14。如图所示，在导光板2和液晶显示元件14之间配置扩散片11。在导光板2的对置面4形成了反射体5。该反射体5将来自点光源1的光反射并沿与出射面大致垂直的方向到达，所以光从导光板2的出射面在大致垂直的方向出射。因此，在本实施例的结构中，未配置图10所示的现有的显示装置使用的棱镜片。另外，液晶显示元件14具备液晶面板以及粘贴在其上下面的偏振板。液晶面板用两块玻璃基板夹着液晶层构成。

图7及图8是示意性示出将上述的液晶显示装置装入壳体22的状态的截面图。通过装入壳体而固定，能确保显示品位、强度。在图7所示的液晶显示装置中，照明装置收纳于壳体22，液晶显示元件14由壳体22的钩部(hook)23固定。壳体22利用聚碳酸酯等树脂、通过注射成形而形成。为了使从导光板2泄露的光反射并重新利用，壳体22的材料适于反射率高的白色树脂。在图8所示的液晶显示装置中，照明装置由壳体22保持，液晶显示元件14由壳体22的嵌合机构24和上框架25的嵌合机构26固定。上框架25利用不锈钢材料或铝材料等的金属板。如果上框架25使用金属材料，不仅能够通过板金加工容易地形成，而且也难以带静电。因此，能够防止静电破坏导致的故障。

产业上的可利用性

由于是亮度不均小的照明装置，所以能够适合于透射型的显示装置。

Claims (15)

1.一种照明装置，具备将从侧面入射的光导光且从出射面照射的导光板以及与所述侧面对置配置的点光源；所述导光板具有作为入射面起作用的所述侧面、所述出射面以及与所述出射面对置的对置面；在所述对置面形成有反射体，该反射体用于使从所述入射面入射的光从所述出射面向垂直方向出射，其特征在于：

所述出射面的外围区域之中，在所述入射面侧的外围区域形成偏向构造；

所述偏向构造将以相对于所述出射面垂直的方向从所述反射体到达的光，作为相对于所述出射面成30度以下的光出射。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述偏向构造具有相对于所述出射面倾斜的倾斜面，将从所述导光板的内部到达所述倾斜面的光，向与所述出射面平行的方向改变且从所述倾斜面出射。

3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述倾斜面在所述出射面凸状地形成，越靠近所述入射面侧所述倾斜面的高度越高。

4.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，所述倾斜面在所述出射面凹状地形成，越靠近所述入射面侧所述倾斜面的深度越深。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述反射体也在所述偏向构造的正下方的所述对置面形成。

6.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述反射体具有将来自所述点光源的光改变为与所述出射面垂直的方向的反射面，所述反射面与所述对置面相接的底边以与连结所述点光源的中心和所述底边的中心的直线正交的方式形成。

7.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述反射体具有将来自所述点光源的光改变为与所述出射面垂直的方向的反射面，所述反射面以朝向所述点光源的方式形成。

8.根据权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述反射体由所述反射面和一个曲面构成。

9.根据权利要求1～8的任一项所述的照明装置，其特征在于，排列多个所述点光源，相对于各个所述点光源一一对应地形成所述偏向构造。

10.一种液晶显示装置，具备将从侧面入射的光导光且从出射面照射的导光板、与所述侧面对置配置的点光源、以及在所述导光板的出射面侧设有的液晶显示元件；所述导光板具有作为入射面起作用的所述侧面、所述出射面以及与所述出射面对置的对置面；在所述对置面形成有反射体，该反射体用于使从所述入射面入射的光从所述出射面向垂直方向出射，其特征在于：

所述出射面的外围区域之中，在所述入射面侧的外围区域形成偏向构造；

所述偏向构造将以相对于所述出射面垂直的方向从所述反射体到达的光，作为相对于所述出射面成30度以下的光出射。

11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，所述偏向构造具有相对于所述出射面倾斜的倾斜面，将从所述导光板的内部到达所述倾斜面的光，向与所述出射面平行的方向改变且从所述倾斜面出射。

12.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，所述反射体也在所述偏向构造的正下方的所述对置面形成。

13.根据权利要求12所述的液晶显示装置，其特征在于，所述反射体具有将来自所述点光源的光改变为与所述出射面垂直的方向的反射面，所述反射面以朝向所述点光源的方式形成。

14.根据权利要求13所述的液晶显示装置，其特征在于，所述反射体由所述反射面和一个曲面构成。

15.根据权利要求10～14的任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，排列多个所述点光源，相对于各个所述点光源一一对应地形成所述偏向构造。