CN103807669A

CN103807669A - 面光源装置

Info

Publication number: CN103807669A
Application number: CN201310540632.2A
Authority: CN
Inventors: 森野刚志; 白土昌孝
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-05-21
Also published as: JP2014093229A; TW201430462A; US20140126237A1

Abstract

本发明涉及一种面光源装置。根据一个实施例，面光源装置包括以下元件。光导板包括平坦部分和弯曲部分。光导板还包括位于弯曲部分侧的用于引入光的端面、设置在平坦部分和弯曲部分上以扩散从端面引入的光的光扩散部分、以及用于输出通过光扩散部分扩散的光的发光表面。发光单元用于产生朝向端面的光。壳体用于容纳光导板和发光单元。固定部分用于将光导板固定到壳体，该固定部分被布置为与弯曲部分接触。

Description

面光源装置

相关申请的交叉引用

本申请基于2012年11月5日提交的日本专利申请No.2012-243885，并要求该日本专利申请的优先权，其全部内容通过引用被合并于此。

技术领域

在这里描述的实施例一般涉及使用光导板的面光源装置。

背景技术

近年来，使用液晶显示器（LCD）装置作为大型平板电视设备正变得广泛。LCD装置不能通过自身发光并因此包括面光源装置（背光）。

作为用于LCD装置中的背光，边缘光型（edge-light type）背光是已知的。边缘光型背光从矩形平坦光导板的侧边表面引入由光源产生的光，并从光导板的发光表面将其输出。与包括与液晶面板的背面相对的光源并且直接照射液晶面板的直接型（direct type）背光相比，边缘光型背光在减小壳体的厚度方面是有利的。

然而，在边缘光型背光中，光源被布置为与光导板的侧边表面相对，也就是说，光源容纳于壳体的框架部分中，由此不利地要求壳体具有大的框架部分。

发明内容

目的在于提供一种其壳体包括小的框架部分（边框）的面光源装置。

根据一个实施例，面光源装置包括光导板、发光单元、壳体、以及固定部分。光导板包括平坦部分和弯曲部分。光导板还包括位于弯曲部分侧的用于引入光的端面、设置在平坦部分和弯曲部分上以扩散从端面引入的光的光扩散部分、以及用于输出通过光扩散部分扩散的光的发光表面。发光单元用于产生朝向端面的光。壳体用于容纳光导板和发光单元。固定部分用于将光导板固定到壳体，该固定部分被布置为与弯曲部分接触。

根据本实施例的面光源装置，能够使得壳体的框架部分（边框）较小。

附图说明

图1是示意性地示出根据第一实施例的面光源装置的侧截面图；

图2是示出图1所示的光导板固定部分具有光反射部分的实例的侧截面图；

图3是示意性地示出根据第一实施例的光导板固定部分的另一实例的侧截面图；

图4是示意性地示出根据第一实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图5是示意性地示出根据第一实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图6是示意性地示出根据第一实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图7是示意性地示出根据第一实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图8是示意性地示出根据第一实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图9是示出图1所示的面光源装置具有亮度控制片的实例的侧截面图；

图10是示意性地示出根据第二实施例的面光源装置的侧截面图；

图11是示意性地示出根据第二实施例的光导板固定部分的另一实例的侧截面图；

图12是示意性地示出根据第二实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图13是示意性地示出根据第二实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图14是示意性地示出根据第二实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图15是示意性地示出根据第二实施例的光导板固定部分的又一实例的侧截面图；

图16是示出图10所示的面光源装置具有亮度控制片的实例的侧截面图；

图17是示意性地示出根据第三实施例的面光源装置的透视图；

图18A和图18B是示出根据第三实施例的光导板的平面图；

图19A和图19B是示出图17所示的光导板具有光反射部分的实例的平面图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述根据实施例的面光源装置。面光源装置中的每一个可被用作例如液晶显示器（LCD）装置的背光、照明设备等。在实施例中，将对面光源装置被用作LCD装置的背光的实例进行解释。在这种情形下，面光源装置被布置，以使得其发光表面与液晶面板的背面相对。

（第一实施例）

图1是示意性地示出根据第一实施例的面光源装置100的侧截面图（side-sectional view）。如图1所示，面光源装置100包括与光源对应的发光单元110、光导板120、壳体（也称为后盖）130、以及光导板固定部分（也简称为固定部分）140。发光单元110固定在壳体130上。发光单元110被布置为与光导板120的一个端面125相对，并产生朝向端面125的光。发光单元110可以是发光元件阵列，其中，多个用于发射光（例如，白光）的发光元件沿着端面125被排列成一条线（in a line）。在这种情形下，例如，发光二极管（LED）可被用作发光元件。

光导板120以通过将矩形平板的端部弯曲而获得的形状形成。更具体地讲，光导板120包括平坦（flat）部分121和弯曲（curved）部分122。光导板120在壳体130中通过部件（未示出）支撑并通过光导板固定部分140固定到壳体130。光导板固定部分140与光导板120的弯曲部分122接触。透明玻璃、透明树脂等可用作光导板120的材料。作为透明树脂，例如，可以使用丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂等。

为了便于描述，如图1所示，定义XYZ直角坐标系。光导板120的平坦部分121的厚度方向被定义为Z方向，发光单元110的发光元件被布置的方向被定义为Y方向，以及与Y方向和Z方向垂直的方向被定义为X方向。当面光源装置100被用作LCD装置的背光时，X方向与水平方向（或左/右方向）对应，并且Y方向与垂直方向（或上/下方向）对应。

沿着与Y方向垂直的任意虚拟（virtual）平面切取的平坦部分121的截面具有矩形形状。同时，沿着与Y方向垂直的任意虚拟平面切取的弯曲部分122的截面具有至少部分弯曲的形状或具有弯曲部分的形状。更具体地讲，弯曲部分122的截面形状接近于具有大约90°的中心角的圆弧，并且具有与平坦部分121大致相同的厚度。光导板120还包括彼此相对的两个主表面123和124、以及布置于主表面123和124之间的四个端面。在这些端面中，位于弯曲部分122侧的端面125用作光入射表面以引入通过发光单元110产生的光。在本实施例中，当面光源装置100被布置为面向液晶面板时，面向液晶面板（未示出）的主表面123将被称为发光表面，而另一主表面124将被称为背面。

通过发光单元110产生的光通过弯曲部分122的端面125入射到光导板120并且在重复全反射的同时通过光导板120传播。通过光导板120传播的光通过设置在光导板120的背面124上的光扩散图案（pattern）（也称为光扩散部分）126被扩散（diffuse），并从发光表面123输出到光导板120外部。光扩散图案126设置在平坦部分121和弯曲部分122上。在平坦部分121中，通过光扩散图案126扩散的光主要沿Z方向出射。在弯曲部分122中，通过光扩散图案126扩散的光沿圆弧状形状的半径放射状（radially）地出射，该圆弧状形状是弯曲部分122的截面形状。这使得能够不仅在弯曲部分122正上方（Z方向）而且在光导板固定部分140正上方（Z方向）获得照射液晶面板的光。来自发光单元110的光由此作为面光源装置100的照明光出射。

为了形成光扩散图案126，例如，可以使用通过利用白色丝网印刷来执行点打印的方法、在光导板120成形时形成微小凹凸的方法、或在光导板120成形之后通过使用激光束加工来形成微小凹凸的方法。注意，光扩散图案126不需要总是设置在光导板120的背面124上，而是可由具有光扩散性能并在光导板120内部被添加的微粒形成。

发光单元110和光导板120被容纳于壳体130中。壳体130被形成为符合光导板120的形状的形状。更具体地讲，壳体130被形成，以使得容纳平坦部分121的区域变得比容纳弯曲部分122的区域薄。发光单元110和弯曲部分122位于通过壳体130的背部131、侧部133以及134形成的空间中。平坦部分121位于通过壳体130的背部132以及侧部135形成的空间中。壳体130在面向光导板120的发光表面123的部分上具有开口（opening）136。在传统的边缘光型背光中，光源布置在壳体的侧部。由此，在壳体的框架（frame）部分（即，边框（bezel））中需要用于容纳光源的空间。在本实施例中，发光单元110被布置在壳体130的背部131上。因此，能够使得壳体130的框架部分137较小或者较窄、或者完全消除壳体130的框架部分137。

光导板固定部分140具有例如钩形状或L形状的截面。这里，截面形状指沿着X-Z平面获得的形状。更具体地讲，光导板固定部分140包括基部142和与基部142一体化的突出部分143，该基部142与壳体130的背部131接合。在图1的实例中，基部142和突出部分143中的每一个具有矩形截面。光导板固定部分140的突出部分143与光导板120的弯曲部分122接触。例如，可通过将在弯曲部分122上形成的凸部（未示出）嵌入到在突出部分143中形成的凹部（未示出）中来将光导板120附接到光导板固定部分140。光导板固定部分140的突出部分143与光导板120的弯曲部分122接触，从而防止光导板120偏向液晶面板侧（Z方向）。这可在发光单元110与光导板120的端面125之间保持预定的距离。因此，能够独立于面光源装置100的使用方向来获得稳定的亮度和空间亮度分布。另外，使用光导板固定部分140使得能够减小发光单元110与光学部件（诸如光导板120）之间的组装误差。注意，光导板固定部分140可与壳体130分离或者与壳体130一体化。

通过发光单元110产生的光的一部分可沿横向泄漏（leak），而不入射到光导板120的端面125。该泄漏光可在壳体130中被反射或者扩散，并直接出射到液晶面板侧（Z方向）。泄漏光与通过光扩散图案126扩散并从光导板120出射的光相比，相对地具有非常高的亮度，并且可导致面光源装置100的照明光的空间亮度分布的不均匀性。在本实施例中，光导板固定部分140被用作光阻挡部分以用于阻挡泄漏光。光导板固定部分140被布置在弯曲部分122附近，以便于阻挡来自发光单元110的泄漏光，从而有利于使空间亮度分布均匀化。

尽管光导板固定部分140可由任意材料制成，但优选使用具有高光吸收率的材料。例如，光导板固定部分140由黑色塑料形成。注意，光导板固定部分140仅需要具有由具有高光吸收率的材料加工的表面。例如，光导板固定部分140可具有其上执行黑色耐酸铝处理的表面。可替代地，光导板固定部分140可部分地或全部地具有黑色带（tape）或黑色涂层。使用具有高光吸收率的材料以形成或加工光导板固定部分140使得能够提高阻挡通过发光单元110产生的光中、沿横向泄漏而不入射到光导板120的端面125的光成分的性能。

在光导板固定部分140的表面中，面向液晶面板（未示出）的部分可具有用于反射光的光反射部分141，如图2所示。作为光反射部分141，能够使用诸如引起光的镜面反射的金属镜或玻璃镜的部件、诸如引起光的扩散反射的白反射片的部件等。可通过向光导板固定部分140的表面施加白色涂层来形成光反射部分141，以实现光反射功能。当设置光反射部分141时，从光导板120的弯曲部分122出射的光可部分地被反射到液晶面板侧（Z方向）并且作为照明光被重新使用。

在图2的实例中，由于光导板固定部分140被布置在弯曲部分122附近以便于阻挡来自发光单元110的泄漏光，因此，空间亮度分布的均匀性可被获得。另外，由于光反射部分141被设置在光导板固定部分140的面向液晶面板的表面部分上，因此，从弯曲部分122出射的光可部分地被重新使用。也就是说，可同时获得空间亮度分布的均匀性和高的光利用效率。

光导板固定部分140的截面形状不限于图1所示的钩状。图3、图4、图5、图6、图7以及图8示出光导板固定部分140的其它实例。图3、图4、图5、图6、图7以及图8是面光源装置100的部分放大图。在图3所示的实例中，光导板固定部分140的突出部分143具有三角形截面。在本实例中，光导板固定部分140的与弯曲部分122接触的表面相对于Z方向倾斜。在图4所示的实例中，突出部分143具有相对于Z方向倾斜的多个表面。光导板固定部分140通过这些表面与弯曲部分122接触。在图5所示的实例中，突出部分143具有大致半圆形的截面。突出部分143的外周与弯曲部分122的发光表面123接触。在图6所示的实例中，突出部分143具有四分之一圆截面，该截面具有与Z方向垂直的平面。在图7所示的实例中，突出部分143被形成，以便于具有符合弯曲部分122的发光表面123的表面。在图8所示的实例中，光导板固定部分140与壳体130的侧部133一体化地形成。在所有这些实例中，可以获得与图1所示的光导板固定部分140的效果相同的效果。

当面光源装置100被用作LCD装置的背光时，可能需要更高的空间亮度分布均匀性。如图9所示，面光源装置100还可包括亮度控制片（sheet）（也称为亮度控制部分）900，该亮度控制片900控制从发光表面123出射的光的亮度。亮度控制片900具有形成用于扩散光的光扩散点（dot）901的光扩散区域902。为了形成光扩散点901，例如，可以使用利用丝网印刷的方法、通过使用高功率激光形成三维点的方法、或贴附（bond）银箔点的方法。可替代地，可通过组合这些方法来形成光扩散点901。

在光扩散区域902中，点尺寸或点节距（pitch）在单个光扩散点901的位置处改变，也就是说，光扩散点901的密度改变，从而改变空间透光率。当在平面中具有多个区域（该多个区域具有多个透光率）的亮度控制片900被设置时，可精细地控制面光源装置100的照明光的空间亮度分布，并可容易地获得更高的空间亮度分布均匀性。

如上所述，根据第一实施例的面光源装置100，发光单元（光源）110被布置在光导板120的背面124侧。因此，能够使得壳体130的框架部分（即，边框）137较窄，或者完全消除壳体130的框架部分137。由此，即使在使用面光源装置100作为背光的LCD装置中，也可使得壳体的框架部分较窄。当框架部分相对于屏幕尺寸变窄时，例如，屏幕尺寸可被感觉到相对较大。也就是说，LCD装置可具有更优异的设计。

另外，由于将光导板120固定到壳体130的光导板固定部分140被设置，因此，可在发光单元110与光导板120的端面125之间保持预定的距离。此外，由于光导板固定部分140被设置，因此，可以阻挡来自发光单元110的泄漏光。因此，能够获得稳定的亮度和空间亮度分布。

（第二实施例）

图10是示意性地示出根据第二实施例的面光源装置1000的侧截面图。通过以双边对称的方式组合两个图1所示的面光源装置100，来形成图10所示的面光源装置1000。在图10中，与图1相同的附图标记表示相同的元件，并且将省略其描述。后缀（A和B）被添加以区分在图10中以双边对称的方式设置的元件。

在本实施例中，光导板固定部分140具有T形截面，并且固定左右光导板120A和120B。图10所示的光导板固定部分140的功能与在第一实施例中描述的功能相同。设置在光导板固定部分140上的光反射部分141的功能也与在第一实施例中描述的功能相同。由此，这里将省略详细的描述。

如图10所示，通过发光单元110A产生的光通过光导板120A的位于弯曲部分122A侧的端面125A入射到光导板120A并且在重复全反射的同时传播。通过光导板120A传播的光通过光扩散图案126A被扩散，并沿着Z方向从光导板120A的发光表面123A出射。类似地，通过发光单元110B产生的光通过光导板120B的位于弯曲部分122B侧的端面125B入射到光导板120B并且在重复全反射的同时传播。通过光导板120B传播的光通过光扩散图案126B被扩散，并沿着Z方向从光导板120B的发光表面123B出射。从光导板120A和120B出射的光形成面光源装置1000的照明光，并被引向液晶面板或形成液晶面板的光学片（诸如扩散片或棱镜片）。

注意，根据本实施例的光导板固定部分140的截面形状不限于图10所示的T形状。图11、图12、图13、图14以及图15示出光导板固定部分140的其它实例。图11、图12、图13、图14以及图15是面光源装置1000的部分放大图。在图11所示的实例中，突出部分143A和143B中的每一个具有三角形截面。在本实例中，突出部分143A的与弯曲部分122A接触的表面和突出部分143B的与弯曲部分122B接触的表面相对于Z方向倾斜。在图12所示的实例中，突出部分143A和143B中的每一个具有相对于Z方向倾斜的多个表面。光导板固定部分140通过这些表面与弯曲部分122A和122B接触。在图13所示的实例中，突出部分143A和143B中的每一个具有大致半圆形的截面。突出部分143A和143B的外周分别与弯曲部分122A和122B接触。在图14所示的实例中，突出部分143A和143B中的每一个具有四分之一圆截面，该截面具有与Z方向垂直的平面。在图15所示的实例中，突出部分143A和143B被形成，以便于具有分别符合弯曲部分122A和122B的截面形状的表面。

如图16B所示，面光源装置1000还可包括亮度控制片1600，该亮度控制片1600控制从发光表面123A和123B出射的光的亮度。亮度控制片1600具有形成光扩散点1601的光扩散区域1602。亮度控制片1600在平面中具有多个区域（该多个区域具有多个透光率）。亮度控制片1600具有与图9所示的亮度控制片900相同的布置，并且将省略其详细的描述。由于面光源装置1000包括具有区域（区域具有透光率）的亮度控制片1600，因此可获得具有更高均匀性的亮度分布。

如上所述，根据第二实施例的面光源装置1000，发光单元110被布置在光导板120的背面124侧，并且因此能够与第一实施例同样地使得壳体130的框架部分（即，边框）137较窄或者完全消除壳体130的框架部分137。由此，即使在使用面光源装置1000作为背光的LCD中，也可使得壳体的边框部分较窄。当边框相对于屏幕尺寸变窄时，例如，屏幕尺寸可被感觉到相对较大。也就是说，LCD可具有更优异的设计。

另外，在使用面光源装置1000作为背光的LCD装置中，发光单元110A和110B被布置在屏幕的中央。因此，在LCD装置中，不仅能够使壳体130的框架部分137变窄，而且能够使壳体130的周边部分变薄。当沿着LCD装置的屏幕的垂直方向布置发光单元110A和110B时，可使得壳体的周边部分的左区域和右区域极薄。当沿着LCD的屏幕的水平方向横向布置发光单元110A和110B时，可使得壳体的周边部分的上区域和下区域极薄。这可实现具有更优异的设计的LCD装置，该设计使得LCD装置总体显得薄和轻。

此外，根据第二实施例的面光源装置1000，与第一实施例同样，可容易地同时获得亮度分布的均匀性和高的光利用效率。同时，使用光导板固定部分140使得能够减小发光单元110与光学部件（诸如光导板120）之间的组装误差。

（第三实施例）

第三实施例在光导板的形状上与第二实施例不同。在第三实施例中，将描述不同于第二实施例的部分，并将省略与第二实施例相同的部分的描述。

图17是示意性地示出根据第三实施例的面光源装置1700的透视图。壳体在图17中未被示出。在这种情形下，与图1同样，为了便于描述，也定义XYZ直角坐标系，如图17所示。图17所示的面光源装置1700包括光导板120A和光导板120B，该光导板120A包括侧部被斜切（obliquely cut）的弯曲部分122A，该光导板120B包括侧部被斜切的弯曲部分122B。

为了容易理解对光导板120（对应于图17所示的光导板120A和120B中的每一个）的结构的解释，图18A和图18B示出从两个方向观察的光导板120。图18A是示出从Y方向观察的光导板120的平面图，图18B是示出从X方向观察的光导板120的平面图。如图18A所示，从Y方向观察的光导板120的平面形状与在第一实施例中描述的光导板120的形状相同。另一方面，如图18B所示，在从X方向观察的平面形状中，弯曲部分122的两个角（corner）被斜切。也就是说，弯曲部分122朝向与光入射表面对应的端面125变窄。在这种情形下，端面125的面积比平坦部分121侧的端面127的面积小。因此，壳体130也可具有角被沿着弯曲部分122的侧部斜切的形状。由此，可使得壳体130更薄。由于该原因，在使用面光源装置1700的LCD中，可使得LCD的壳体的整个周边部分极薄。这可实现具有更优异的设计的LCD，该设计使得LCD总体显得薄和轻。

注意，在面光源装置1700中，由于弯曲部分122A和122B的角被斜切，因此，亮度会改变，并且空间亮度分布会因此变得不匀（uneven）。为了防止空间亮度分布的不匀性，可在光导板120A和120B的侧部设置光反射部分1901和1902，如图19A和图19B所示。作为形成光反射部分1901和1902的部件，可以使用白色扩散反射部件或镜面反射部件（诸如金属镜或玻璃镜）。

如上所述，根据第三实施例的面光源装置1700，光导板120A的弯曲部分122A的侧部和光导板120B的弯曲部分122B的侧部被切割，从而使得壳体130更薄。作为结果，使用面光源装置1700的LCD装置可具有更优异的设计。

根据上述实施例中的至少一个，发光单元（光源）被设置在光导板的背面侧。因此，能够使得壳体的框架部分（即，边框）较小或较窄。

尽管已描述了某些实施例，但是，这些实施例仅通过实例给出，并非意在限制本发明的范围。实际上，这里描述的新颖的实施例可通过各种其它的形式体现；此外，在不背离本发明的精神的前提下，可对这里描述的实施例的形式进行各种省略、替代以及改变。随附的权利要求以及它们的等同物意在覆盖诸如落入本发明的范围和精神内的这样的形式和修改。

Claims

1.一种面光源装置，包括：

光导板，该光导板包括平坦部分和弯曲部分，该光导板还包括位于弯曲部分侧的用于引入光的端面、设置在平坦部分和弯曲部分上以扩散从端面引入的光的光扩散部分、以及用于输出通过光扩散部分扩散的光的发光表面；

发光单元，该发光单元用于产生朝向端面的光；

壳体，该壳体用于容纳光导板和发光单元；以及

固定部分，该固定部分用于将光导板固定到壳体，该固定部分被布置为与弯曲部分接触。

2.根据权利要求1的装置，其中，固定部分阻挡由发光单元产生、并且泄露而没有入射到光导板的光。

3.根据权利要求2的装置，其中，固定部分是通过具有高光吸收率的材料形成或加工的。

4.根据权利要求1的装置，还包括用于控制从发光表面输出的光的亮度的亮度控制片，该亮度控制片包括具有不同透光率的区域。

5.根据权利要求1的装置，其中，发光单元包括发光元件阵列，其中，多个发光元件沿着端面被排列成一条线。

6.根据权利要求1的装置，还包括用于反射光的光反射部分，该光反射部分设置在固定部分的表面的一部分上。

7.根据权利要求1的装置，其中，弯曲部分被形成为朝向端面变窄。

8.根据权利要求1的装置，其中，平坦部分具有矩形截面，而弯曲部分具有弯曲的截面形状。