CN1159601A - 照明装置以及包括照明装置的液晶显示设备 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置包括以一定间距配置的多个线光源，在两个或多个线光源之间的一个导光装置，以及在导光装置后面的一个反射装置，使由线光源发出的光透过导光装置，并由反射装置反射，以便由导光装置向前发射。以变化率连续改变而没有断续的分布密度，沿着导光装置配置一个亮度分布调整装置，用于反射透过导光装置的光，以便调整由导光装置向前发射的光的亮度分布。该照明装置适合用于背部照明，以便形成具有改善的显示质量的液晶显示设备。

Description

照明装置以及包括照明 装置的液晶显示设备
本发明涉及一种照明装置，例如用作照射液晶板的药部照明装置，以及包括这种照明装置的一种液晶显示设备，具体来说涉及一种改进的、亮度分布均匀的平面照明装置。
针对用来从背面照射透射型液晶板等的背部照明装置已经作出了各种各样的设计。作为其中的一个例子，图1表示一个称为边缘型的平面照明装置，此照明装置在四边带有光源，图2表示包括这样一个照明装置的液晶显示设备的剖面图。
参考图1，照明装置(背部照明装置)1包括四个(两对)荧光灯(线光源)2，它们彼此相对配置，其间有一个间距。所配备的如丙烯板这样的透明板件3由荧光灯2包围，作为导光装置。每个荧光灯2由一个倒置或侧向的U型反光罩5覆盖。反光罩5由一铝板形成，并例如用银的蒸汽沉积使其内表面被镜面磨光。在丙烯板3后面并且在相对的反光罩5之间，配置一个后反射板(反射装置)6。后反射板6由与反光罩5相似的铝薄板形成，其内表面也是由银的蒸汽沉积镜面磨光的。在丙烯板3的前面配置一漫射板7，以便使来自丙烯板3的光发生漫射。另外，在漫射板7之前(在漫射板7的前面(图中的上侧))，还配置了液晶板P。
这样，当这样的背部照明装置1在没有配置包括大量斑点10的漫反射结构9(亮度分布控制装置)的情况下对其进行驱动，接通荧光灯2时，从反射板6反射的大部分光没有均匀地向液晶板P传播，向液晶板P传播的大部分光来自荧光灯2的附近，这样，不能实现亮度均匀。
因此，通常的作法是，如图3所示，设置例如通过在丙烯板3的背面涂刷白色涂料而形成包括大量斑点10的漫反射结构(亮度分布调节装置)9，由此利用漫反射使亮度均匀。如图3所示，在丙烯板3的中间部分形成较大的斑点10，而接近丙烯板3边缘的位置形成较小的斑点10，并有较大的间距，其中字母″SP″表示：斑点10的分布密度是稀疏的。图4所示的等(分布)密度曲线表示了平面密度分布，其中形成了同心的规则等密度曲线。另外，由图8中的折线表示了在包括一对相对配置的荧光灯2在内的剖面中的密度分布，图8表示接近荧光灯2处的最低密度，以及与离荧光灯2的距离成比例增加的密度。因此，在漫反射结构9(或其中的斑点10)的有较高密度的位置处，大部分光线从丙烯板3向前发射，而在漫反射结构9的有较低密度的位置只发出较少的光。顺便提一下，图8(还有图4)中所示的密度分布表示(或是基于)丙烯板3的单位面积内占有漫反射结构9的部分的面积比。图4所示的等(分布)密度曲线表示连接漫反射结构9的相同分布密度点的直线(或曲线)。这些情况对其它涉及漫反射结构的分布密度和等分布密度曲线的附图而言也成立。此外，除图4所示的之外，一种如图5所示的表示同心菱形的等分布密度曲线的漫反射结构9也已公知。
这样，透过丙烯板3的光，其中一部分完全由丙烯板3反射，其中一部分经漫反射结构9随机反射，还有一部分由后反射板6反射，从而照射到液晶板P上。
然而，在上述照明装置(背部照明装置)中配置了漫反射斑点10，以便表示图8中由折线表示的一条包括在中间区域内的一个点上按锐角变化的分布密度曲线，也即在形成漫反射结构的最大分布密度的点上不连续变化的分布密度曲线，在这种照明装置中，在中心点上的亮度值最大，而且从作为中心的这一点起会出现亮线，因此降低了液晶板的显示特性。特别是，在形成反射斑点10以便形成如图4所示包括矩形等分布密度线的平面分布结构的情况下，沿着连接等分布密度线的边角的线，也即沿着对角线，会出现亮线11，因此形成如图6所示的″X″型图形。在如图5所示的平面分布密度结构的情况下，还会出现亮线12，因此形成如图7所示的″十″型图形。
近年来，随着大尺寸和/或彩色液晶板的设置，正在使用较大尺寸和较高亮度的背部照明，使得必须提高总的光通量。因此上述的问题已变得更加突出。
本发明的一个目的是提供一种照明装置，这种装置能提供均匀亮度，同时避免出现亮线。
本发明的另一个目的是提供一种液晶显示设备，该设备通过使用亮度均匀的照明装置而显示出良好的显示特性。
按本发明提供的一种照明装置，包括：
以规定的间距配置的多个线光源，
配置在两个或多个线光源之间的导光装置，
在导光装置后面配置的反射装置，以使线光源发出的光透过导光装置并由反射装置反射，从导光装置向前方发射，以及
亮度分布调整装置，用于反射透过导光装置的光，该调整装置沿导光装置配置并具有以变化的比率连续改变而没有断续点的分布密度，以便调整从导光装置向前发射的光的亮度分布。
按本发明的另一个方面，提供一种包括上述照明装置的液晶显示设备，以及在照明装置前面配置的液晶板，以便用从照明装置发射的光照射液晶板，以实现显示。
从以下结合附图对本发明的最佳实施例进行的描述中，本发明的这些目的和其它的目的、特征和优点将变得更加清楚明显。
图1是表示照明装置的结构轮廓的示意透视图。
图2是包括沿着图1中的线A-A截取的一个剖面在内的液晶显示装置的剖面图。
图3表示照明装置中漫反射图案斑点的一种排列。
图4和5分别表示本发明之前的照明装置中包括等分布密度曲线。
图6和7分别表示图4和5所示的带有漫反射斑点分布的照明装置中出现亮线的情况。
图8表示沿着两个相对的荧光灯之间的横切面的漫反射图案分布密度。
图9说明按本发明的一个实施例的漫反射结构的平面分布密度。
图10是作为本发明的效果给出的亮度分布图。
图11是根据本发明第二个实施例的液晶显示设备的剖面图。
图12表示按另一个实施例沿着两个相对荧光灯之间的横切面的漫反射图案分布密度。
图13表示按本发明第二个实施例的漫反射图案的平面分布密度。
图14是作为本发明另一个实施例的效果给出的亮度分布图。
按本发明的照明装置的主要特征是：配有多个线光源以便横向包围或夹持导光装置(部件)，以及沿着导光装置设置或与导光装置叠置的亮度分布调节装置，该导光装置具有无断续变化或没有偏移变化的分布密度。特别优选的是：跨过一对相对配置的线光源之间以及导光部件的中间部分上方的分布密度曲线形成一条连续填充的曲线。
具体来说，在本发明中，最好配置亮度分布调整装置以形成一条如图8中的实线所表示的分布密度变化曲线，该曲线具有一个适中的最大(或最小)密度部分，这一部分的特征是一个具有一个斜率(沿着横切面单位长度的密度变化率)的一个区，对至少是导光装置的整个横切面长度(也即，几乎是照明装置的横向长度)的5％的长度(包括最大或最小密度部分)来说，该斜率几乎是沿曲线的最大斜率的50％。
由于上述的结构，从线光源发出的光在导光件内透过，从导光件中透过的光，其中一部分由反射装置反射从而向前发射。另外，一部分光由亮度分布控制或调整装置反射，以调整从导光件向前发射的光的整体亮度分布。
在照射装置中，例如在导光装置和反射装置之间，亮度分布一调整装置最好能配置成有不同的分布密度，以便使在亮度分布调整装置的较高分布密度区内，在导光装置的反射装置这一侧上反射并由导光装置向前发射的光的数量较多，而在亮度分布调整装置的较低分布密度区内，这些光的数量较少。
在这种情况下，最好在多个线光源之间按分布密度配置亮度分布调整装置，使得线光源附近的分布密度最低，而在远离线光源的位置上分布密度较高，并且在距多个线光源最远的点处，分布密度没有角偏移的变化。在本发明中，最好配置4个线光源以便包围导光装置。在这种情况下，最好按分布密度配置亮度分布调整装置，使得在导光装置中心部分附近的分布密度最高，而随着位置接近导光装置的边缘，分布密度减小，从而形成一条等分布密度曲线，该曲线形成一条和角度无关的闭合环路。此外，在这种情况下，等分布密度曲线的形状最好基本上与导光装置的有效光发射表面的外形轮廓相似，但是与角度无关。导光装置也最好有一个具有一个长边和一个短边的矩形的有效光发射表面，且所说的等分布密度曲线具有一个长轴和一个短轴，长轴与短轴的比与矩形的长边与短边的比相同。可能按在导光装置的一个角落增加的分布密度配置亮度分布调整装置。
另一方面，在本发明中，也可能在导光装置的前面并在反射装置的对面按各种变化的分布密度配置亮度分布调整装置，这样，在亮度分布调整装置的较高分布密度区内，从导光装置向前发射的光的数量较少，而在相应的较低分布密度区内，向前发射的光的数量较多。
在这种情况下，最好在多个线光源之间按分布密度配置亮度分布调整装置，使得线光源附近的分布密度最高，而远离线光源的位置处分布密度降低，在距多个线光源最远的点处，分布密度没有角偏移地变化。在这种情况下，也最好配置四个线光源以便包围导光装置。在这种情况下，最好按分布密度配置亮度分布调整装置，使得在导光装置中心部分附近的分布密度最低，而在接近导光装置边缘的位置的分布密度增加，从而提供一种等分布密度曲线，该曲线形成一个与角度无关的闭合环路。另外，在这种情况下，等分布密度曲线的形状最好大体上与导光装置的有效光发射表面的外形轮廓相似但与角度无关。导光装置也最好有一个具有一个长边和一个短边的矩形有效光发射面，并且所说的等分布密度曲线形成一个长轴和一个短轴，它们的比与矩形的长边和短边的比相同。在这种情况下，可能按分布密度配置亮度分布调整装置，在导光装置的角落处分布密度降低。
在本发明中，上述的亮度分布调整装置最好能形成一个反射图案，该图案包括大量的斑点，这些斑点能使由线光源发出、并入射到该处的光发生漫反射。另外，亮度分布调整装置也可以形成一种筛孔图案，该图案使由线光源发出并入射到该处的光发生漫反射。导光装置可以是例如一种丙烯树脂板这样的一个透明板件。另外，导光装置可以是两个或多个线光源之间形成的空间。
以下，结合附图更详细地描述本发明的几个最佳实施例。(第一个实施例)
现在参考图8-10描述本发明的第一个实施例。
按该实施例的照明装置(背部照明装置)具有一个与图1和2所示照明装置相似的外形，并包括一个矩形的导光装置3和彼此相对配置的四个荧光灯2，每个荧光灯沿矩形导光装置3的四个边中的一个配置。然而，沿着包括图1中的线A-A的一个剖面得到的漫反射图案9的分布密度如图8(实线)和9所示。具体来说，沿着包括彼此相对配置的荧光灯2和通过照明装置中心的一个剖面的漫反射图案9的分布密度由图8中的实线表示，且该分布密度在荧光灯2附近的部分处最低，随着位置远离荧光灯2，分布密度增加。另外，在照明装置的中心部分，分布密度被设计成沿着平滑曲线平缓地连续变化(也即，分布密度的变化率没有断续点)。此外，沿着丙烯板3(导光装置)的照明表面，将漫反射图案的区域分布密度设计成：在丙烯板3的中心附近最高，接近丙烯板3外围或边缘的位置处较低。每个等分布密度曲线形成一个与角度无关的闭合环路，最好，与角度无关的闭合环路的形状差不多与丙烯板3的有效发射表面的外形轮廓(该实施例中是一个矩形)相似。具体来说，分布密度曲线被设计形成一个闭合环路，该环路的长轴/短轴之比大体上等于有效发射表面的长边/短边之比。这里，″有效发射表面″一词指的是导光部件(丙烯板)3的表面，光从该表面向液晶板P发射。
根据该实施例，能抑制在照明装置(背部照明装置)的照明表面上出现亮线，以形成均匀的平面亮度分布，因此提供了显示性能良好的液晶板。图10表示根据背部照明装置的经测量的亮度分布用等亮度曲线(环路)代表的亮度分布。图10表明：发射表面上任何一处的亮度都没有显著变化，但提供了基本上连续的亮度变化率及适中的亮度分布。(第二实施例)
现在，参考图11和12描述本发明的第二实施例，其中与图2中相同的部分用同样的数字表示，这里省去了对它们的详细解释。
按该实施例的照明装置20具有与后反射板(反射装置)6平行配置的前面或前侧透射板21，以及在后射板6和前透射板21之间形成的作为导光装置的空间S。前透射板21是由透明的丙烯树脂薄板形成的，在其下面配备一反射图案(亮度分布调整装置)22。换句话说，反射图案22配置在导光装置(空间S)的前侧，以便与后反射板6相对。例如，可以由铝的蒸汽沉积形成筛孔或斑点形的一种分布密度的反射图案22，以使在较高分布密度的位置有较少量的光向前朝液晶板P发射，而在较低分布密度的位置有较多的光发射。反射图案22的分布密度被设计成如图12和13所示。具体来说，沿着包括荧光灯2以及照明装置20的中心的剖面，反射图案22的分布密度被确定为：在荧光灯2的附近最高，并且随着位置远离荧光灯2而降低。另外，在照明装置的中心部分，分布密度被设计成沿着平滑曲线连续地平缓变化(也即，分布密度的变化率没有间断点)。此外，反射图案22的区域分布密度被设计成：在导光空间S的中心附近最低，并且在接近荧光灯2的位置较高。每个等分布密度曲线形成一条与角度无关的闭合环路，最好与角度无关的闭合环路的形状大体上与透射板21的有效发射表面的外形轮廓(该实施例中为矩形)相似。具体来说，等分布密度曲线被设计形成一条闭合环路，该闭合环路的长轴/短轴比基本上等于有效发射表面的长边/短边比。
另一方面，在前透射板21的前面(上面)，配置一个棱镜板23，以便使照射光的方向一致。在棱镜板23上配置相应的棱镜以使每个棱镜的脊的延伸方向平行于荧光灯2的纵向延伸方向。(在使用4个荧光灯的情况下，最好能够以叠加的方式配置另一个棱镜板，以使它的棱镜脊的延伸方向平行于另一对荧光灯的纵向延伸方向。)另外，所配置的各个棱镜的顶角向着前透射板21。
在该实施例中，液晶显示设备B2由上述的背部照明装置20和液晶板P构成。
根据该实施例，能抑制照明装置(背部照明装置)的照射表面上亮线的出现，从而形成均匀的平面亮度分布，因此提供具有良好显示性能的液晶板。
如上所述，在第一个实施例中按如图9所示的分布密度配置漫反射图案9，而在第二个实施例中按如图13所示的分布密度配置反射图案22。然而，它们不是限制性的。例如，在导光装置(丙烯板3或导光空间S)形成亮度被降低的四个角区的情况下，与在第一个实施例中包围的区域相比，能够形成漫反射图案9的更高的分布密度，或者能够形成反射图案22的较低的分布密度，因此使从这样的角区发射的光的亮度增加到适中程度，并且基本上使整个照明表面(如图14所示)上的亮度分布均匀化。另一方面，在存在局部区亮度过大的情况下，分别与包围的区域相比，在第一个实施例中可能降低漫反射图案9的分布密度，或者在第二个实施例中可能增加反射图案22的分布密度，因此使整个表面上的亮度分布均匀化。分布密度的这种调整可以根据所用光源的类型(特性)和配置来进行。
在上述实施例中，已概括描述了(漫)反射图案，从而可以形成斑点图案，但也可以形成筛孔图案。
另外，已描述了导光装置，在第一个实施例中，导光装置是丙烯板3，而在第二个实施例中，导光装置是导光空间S，然而也可以在第一个实施例中使用导光空间，而在第二个实施例中使用象丙烯板3这样的透明板部件。
如上所述，根据本发明，可能避免平面照明装置上出现亮线，以实现亮度分布均匀化。
另外，根据本发明，通过使用象液晶板的背部照明装置这样的具有均匀化亮度分布的一种照明装置，能够改进液晶板的显示质量。

Claims (22)

1.一种照明装置，包括：
以规定的间距配置的多个线光源，
在两个或多个线光源之间配置的导光装置，
在导光装置后面配置的反射装置，以使从线光源发出的光透过导光装置并经反射装置反射后从导光装置向前发射，以及
沿着导光装置配置、具有分布密度以没有间断点的变化率连续变化的亮度分布调整装置，用来反射透过导光装置的光，以便调整从导光装置向前发射的光的亮度分布。
2.根据权利要求1的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置按不同的分布密度配置在导光装置和反射装置之间，以便使在导光装置的反射装置一侧上反射并从导光装置向前发射的光，在相应的亮度分布调整装置的较高分布密度区中的数量较多，而在相应的较低分布密度区内的数量较少。
3.根据权利要求2的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置配置在多个线光源的两个之间并有这样一种分布密度：在线光源附近的分布密度最低，在远离线光源的位置的分布密度增大，并且在距多个线光源最远的点分布密度没有角偏移地变化。
4.根据权利要求2的一种照明装置，其特征为，所述线光源总共配置4个以便包围导光装置。
5.根据权利要求4的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置配置有这样一种分布密度：在导光装置的中心区域附近的分布密度最高，随着位置接近导光装置的边缘分布密度减小，以形成一条等分布密度曲线，该曲线形成一条与角度无关的闭合环路。
6.根据权利要求5的一种照明装置，其特征为，所述的等分布密度曲线的形状基本上与导光装置的有效光发射表面的外形轮廓相似但和角度无关。
7.根据权利要求5的一种照明装置，其特征为，所述的导光装置有一个具有一个长边和一个短边的矩形的有效光发射表面，所述的等分布密度曲线形成一个长轴和一个短轴，该长轴与短轴的比等于矩形的长边和短边的比。
8.根据权利要求2的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置配有这样一种分布密度：在导光装置的角落处分布密度增加。
9.根据权利要求1的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置配置在导光装置的前侧并和反射装置相对并有不同的分布密度，以使在相应的亮度分布调整装置的较高分布密度区内，自导光装置向前发出的光的数量较少，而相应的较低分布密度区内这样的光的数量较多。
10.根据权利要求9的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置配置在多个线光源的两个之间并有这样一种分布密度：线光源附近的分布密度最高，在远离线光源的位置分布密度降低，在距多个线光源最远的点处，分布密度没有角偏移地改变。
11.根据权利要求9的一种照明装置，其特征为，所述线光源总共配置成4个以便包围导光装置。
12.根据权利要求11的一种照明装置，其特征为，所述亮度分布调整装置配置成这样一种分布密度：在导光装置的中心区附近分布密度最低，在接近导光装置的边缘的位置处分布密度增加，以形成一种等分布密度曲线，该曲线形成一个与角度无关的闭合环路。
13.根据权利要求12的一种照明装置，其特征为，所述的等分布密度曲线的形状大体上与导光装置的有效光发射表面的外形轮廓相似但与角度无关。
14.根据权利要求12的一种照明装置，其特征为，所述导光装置有一个具有一个长边和一个短边的矩形有效光发射表面，所述的等分布密度曲线形成一个长轴和一个短轴，该长轴与短轴的比等于矩形的长边与短边的比。
15.根据权利要求9的一种照明装置，其特征为，所述的亮度分布调整装置配置成这样一种分布密度，即在导光装置的角落上分布密度降低。
16.根据权利要求1的一种照明装置，其特征为，所述的亮度分布控制装置包括多个对从线光源发出的光进行反射的斑点。
17.根据权利要求1的一种照明装置，其特征为，所述的亮度分布控制装置配置成筛孔形式，这些筛孔对从线光源发出的光进行反射。
18.根据权利要求1的一种照明装置，其特征为，所述导光装置包括一个丙烯树脂板。
19.根据权利要求1的一种照明装置，其特征为，所述导光装置包括一个在两个或多个所述线光源之间形成的空间。
20.一种照明装置，包括：
一个导光部件，该部件包括带四个边的几乎是矩形的透明板，
四个线光源，每个线光源沿着导光部件的四个边之一配置，
在导光部件后面配置的一个反射板，以及
在导光部件和反射板之间配置的一个反射图案，该图案包括多个以不同的分布密度设置的斑点，以使在线光源附近的分布密度低，随着远离线光源分布密度增加，在一对相对的线光源上沿着水平线延伸的分布密度呈现一个最大值而没有出现分布密度变化率的断点，分布密度在导光部件的光发射表面上形成一个等分布密度曲线，该曲线形成一条与角度无关的闭合环路，曲线的形状基本上与导光部件的光发射表面的外形轮廓相似，
因此，使从线光源发出的光透过导光部件，并由反射板和反射图案反射、从而使光自导光部件向前发射。
21.一种照明装置，包括：
一个导光部件，该部件包括带四个边、几乎是矩形的透明板，
四个线光源，每个线光源沿着导光部件的四个边之一配置，
在导光部件后面配置的一个反射板，以及
在导光部件前面配置的一个反射图案，该图案包括多个以不同的分布密度设置的斑点，以使线光源附近的分布密度高而随着远离线光源分布密度降低，在一对相对的线光源上沿着水平线延伸的分布密度呈现一个最小值而没有出现分布密度变化率的断点，在导光部件的光发射表面上分布密度形成一个等分布密度曲线，该曲线形成一条与角度无关的闭合环路，且曲线的形状与导光部件的光发射表面的外形轮廓基本相似，
因此，使从线光源发出的光透过导光部分，并经反射板和反射图案反射、以便自导光部分向前发射。
22.一种液晶显示设备，包括：
根据权利要求1-21中任一个所述的一种照明装置，以及
在照明装置前面配置的一个液晶板，它被由照明装置照明。
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