CN1386254A - 背光照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种明亮且可以减少辉度不均匀的背光照明装置,这种背光照明装置(2)由具有光扩散性的透光型薄板(6),设置在透光型薄板(6)背后位置处的发光元件(5),以及设置在发光元件(5)和透光型薄板(6)之间位置处的棱镜型薄板(7)构成,这种棱镜型薄板(7)包含有具有在顶部(A1)处相交的一对倾斜面(下摆边B、C)的形成有若干个沿列方向排列的剖面形状大体呈V字形的棱镜部(73)的棱镜面(72),以及形成在该棱镜面(72)相反面处的平面部(71),并且将棱镜型薄板(7)按照使棱镜面(72)朝向发光元件(5)侧的方式,与发光元件(5)和透光型薄板(6)相距W1和W2而设置。
Description
技术领域
本发明涉及可以由背后对诸如液晶显示面板等的面板显示装置实施照明的背光照明装置。
背景技术
现有技术中的这种由背后侧对液晶显示面板实施照明的背光照明装置，通常采用的是具有沿液晶显示面板背后设置着的导光部件，和设置在该导光部件侧的、诸如发光二极管和荧光灯等的发光元件，并且使由发光元件发射出的光通过导光部件而呈面状发光的、被称为侧光照明方式的背光照明装置。按这种方式的背光照明装置，虽然适合对非常薄且面积比较大的液晶显示面板实施明亮照明，但是由于自身的构造原因而难以对发光元件发射出的光实施高效率地利用，并且需要设置高辉度的发光元件，或是采用若干个发光元件，使这种背光照明装置存在有成本比较高的问题。
正如日本第47175/2000号和第39778/1998号发明专利申请公开公报所公开的那样，利用设置在液晶显示面板正下方处的光源，对液晶显示面板实施照明的正下方型照明方式目前已经被广泛采用。按这种方式运行的背光照明装置，具有可以有效利用由发光元件发射出的光的优点，然而对于使用点状发光元件的场合往往会产生照明不均匀，而为了能够获得整体均匀的面状发光，就需要确保发光元件与液晶显示面板间具有一定的距离，这使得这种背光照明装置难以实现薄型化。
由于这些原因，采用正下方型照明方式的背光照明装置，大多应用在诸如使用一个或多个呈乳白色的、具有光扩散性的透光型薄板，以使照明获得匀整的场合，但是这种场合则存在下述问题，即由于采用这种透光型薄板而使辉度下降，从而不得不增加发光元件的数量的问题。因此，往往还采用棱镜型薄板以对这种透光型薄板产生的照明辉度下降实施补偿。市场上销售的棱镜型薄板大多为一个表面呈平面状，与该平面相对的另一表面呈棱镜面，在棱镜面处沿列方向排列着若干个剖面大体呈V字形的微小棱镜部，而且通常在使用时，是使棱镜面朝向前方侧(液晶显示面板侧)并重叠设置在透光型薄板的前方位置处的。通过使用这种棱镜型薄板，可以使通过透光型薄板产生扩散的光，尽量相对于液晶显示面板朝向靠近垂直方向折射，从而可以提高照明辉度。
然而，将位于透光型薄板上的棱镜型薄板的棱镜部朝向前方侧设置这种构成形式，虽然可以提高照明辉度，但是却不能使照明匀整，对消除照明不均匀的问题并不能获得良好的解决。为了解决这一问题，需要在透光型薄板上实施诸如网点等的屏蔽印刷，或是增加发光元件的数量，然而实施诸如网点等的屏蔽印刷时则存在下述缺点，即需要使用明亮的发光元件，并容易产生辉度不均匀，并且增加发光元件数量又会使成本上升。
本发明就是解决上述问题用的发明，本发明的目的就是提供一种明亮且可以减小辉度不均匀的背光照明装置。
发明概述
本发明所提供的一种背光照明装置，包括有具有光扩散性的透光型薄板，设置在所述透光型薄板背后位置处的发光元件，以及设置在所述发光元件和所述透光型薄板之间位置处的棱镜型薄板，这种棱镜型薄板包含有具有在顶部处相交的至少一对倾斜面的形成有若干个棱镜部的棱镜面，以及形成在该棱镜面相反面处的平面部，而且将所述棱镜型薄板按照与所述发光元件和所述透光型薄板相分离的方式配置，以便使所述棱镜面朝向所述发光元件侧。
而且，本发明所提供的背光照明装置，包括有具有光扩散性的透光型薄板，设置在所述透光型薄板背后位置处的发光元件，以及设置在所述发光元件和所述透光型薄板之间位置处的棱镜型薄板，这种棱镜型薄板包含有具有在顶部处相交的至少一对倾斜面的形成有若干个棱镜部的棱镜面，以及形成在该棱镜面相反面处的平面部，而且所述棱镜型薄板由相互分离设置着的第一棱镜型薄板和第二棱镜型薄板构成，所述第一棱镜型薄板上的棱镜面朝向所述发光元件侧方向，所述第二棱镜型薄板上的棱镜面朝向与所述第一棱镜型薄板相反的方向。
而且，本发明所提供的背光照明装置，包括有发光元件，设置在所述发光元件前方位置处的、包含有具有在顶部处相交的至少一对倾斜面的形成有若干个棱镜部的棱镜面和形成在该棱镜面相反面处的平面部的棱镜型薄板，以及设置在所述发光元件前方位置处的、具有光扩散性的透光型薄板，而且所述棱镜型薄板由相互分离设置着的第一棱镜型薄板和第二棱镜型薄板构成，所述第一棱镜型薄板上的棱镜面朝向所述发光元件侧方向，所述第二棱镜型薄板上的棱镜面朝向与所述第一棱镜型薄板相反的方向，所述透光型薄板设置在位于所述第二棱镜型薄板背后且与所述第一棱镜型薄板相分离的位置处。
而且，根据本发明的背光照明装置，所述各棱镜部其顶部棱线平行延伸而呈沿列方向排列的形状。
而且，根据本发明的背光照明装置，所述各棱镜部的顶部棱线沿同心圆形式延伸而呈沿列方向排列的形状。
而且，根据本发明的背光照明装置，所述第一棱镜型薄板上的棱镜部的顶部棱线，与所述第二棱镜型薄板上的棱镜部的顶部棱线，沿相互平行的方向延伸。
而且，根据本发明的背光照明装置，所述发光元件由点状光源构成。
而且，根据本发明的背光照明装置，所述发光元件由发光二极管构成。
附图的简要说明
图1至图3为表示将根据本发明的背光照明装置使用在液晶显示装置中时的第一实施例用的示意图，其中
图1为液晶显示装置的示意性剖面图，
图2为第一实施例中的棱镜型薄板的示意性部分放大立体图，
图3为第一实施例中的棱镜型薄板的示意性部分放大侧视图，
图4至图6为表示将根据本发明的背光照明装置使用在液晶显示装置中时的第二实施例用的示意图，其中
图4为液晶显示装置的示意性剖面图，
图5为第二实施例中的第二棱镜型薄板的示意性部分放大立体图，
图6为第二实施例中的第一、第二棱镜型薄板的示意性部分放大侧视图，
图7为表示本发明第三实施例的示意性主要部分侧视图，
图8为表示本发明第四实施例的棱镜型薄板的示意性主要部分立体图，
图9(a)～图9(d)为表示棱镜部的变形实施例的示意性主要部分侧视图，
图10(a)、图10(b)为表示棱镜部其它变形实施例的示意性主要部分立体图。
本发明的最佳实施例
下面参考图1至图3，对本发明的第一实施例进行说明。
如图1所示，液晶显示面板1，在图中虽然没有详细示出，但指在一对透光型基板处封入液晶的液晶单元的前后两个侧面处，粘贴有偏振光板(图中未示出)的面板，其使用诸如终端节点(TN)型的区域显示形式的液晶元件。
背光照明装置2具有收装着液晶显示面板1的壳体3，设置在电路基板4上的发光元件5，以覆盖发光元件5的方式设置在其前方侧的透光型薄板6，以及设置在透光型薄板6和发光元件5之间的棱镜型薄板7，并且通过壳体3形成为一体。
壳体3由诸如具有遮光性的白色类合成树脂材料制作，并且具有与液晶显示面板1和发光元件5相对应的开口部，其侧壁部31被设定为随着从发光元件5侧朝向液晶显示面板1侧依次扩大的形状，而且在侧壁部31处还形成有对液晶显示面板1和透光型薄板6实施定位支撑于重叠状态的保持部32，以及对棱镜型薄板6实施定位支撑的保持部33。
发光元件5由诸如表面安装组件(SMD)型的发光二极管(点状光源)构成，而且对于这种场合，朝向液晶显示面板1侧设置两个光发射面。发光元件5除了可以采用表面安装组件(SMD)型的发光二极管之外，还可以使用引线型的发光二极管(点状光源)和诸如荧光灯等的线状光源。
透光型薄板6，虽然采用诸如聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯等的合成树脂材料制作，是一种呈乳白色的、具有光透射性和光扩散性的薄板，但是只要是这种具有光透射性和光扩散性的部件，可以选择任意的材料和颜色制作，比如说还可以在由透明薄板构成的基板上，实施使其具有光扩散性的印刷的薄板。
棱镜型薄板7本身由无色彩的透明材料制作，在本实施例中采用的是由3M公司制作的光控薄膜(商品名称为ラィトコントロ-ルフィルム)。这种棱镜型薄板7中液晶显示面板1侧的表面形成为平面部71，与该平面部71相对的表面形成为棱镜面72。
正如图2和图3所示，在棱镜面72处还形成有突出至发光元件5侧的若干个棱镜部73。各个棱镜部73的形状完全相同，其剖面形状呈V字形，并且具有顶部(顶点)A，以及在顶部A处相交叉的两个下摆边B、C。这种剖面呈V字形的棱镜部73，按照使各个顶部A处的棱线A1沿相互平行的方向延伸的方式，形成为沿列方向具有一定间隔且规则排列的形状(请特别参见图2)，与棱线A1共同延伸着的下摆边B、C，形成为与发光元件5相对的倾斜面。下摆边B、C(倾斜面)的倾斜角度相对于平面部71的法线L1可设定为45度，以便使由如后所详细描述的发光元件5发射出的光能够折射通过。另外，棱镜部73在图中虽然放大而表示，但实际上棱线A1的间隔大约仅为50微米。然而，并不仅限于具有这种微小棱镜部73的类型，还可以采用一体地具有适当大小(比如说如图中示出的大小)的棱镜部的、由透明合成树脂制作的成形品。
具有这种构成形式的棱镜型薄板7按照以下方式设置，即其棱镜面72朝向发光元件5侧，并且与发光元件5和透光型薄板6相隔预定距离(如后所述)且位于这些的大体中间位置处。
具有如上所述构成形式的背光照明装置2，当对发光元件5实施点亮时，如图3所示，由发光元件5放射状发射出的光，通过(透射)棱镜型薄板7。在这时，由棱镜面72入射的光，将在棱镜部73的作用下沿着相对于平面部71的法线L1离开的方向折射，并入射至棱镜型薄板7之内，这样入射的光在通过棱镜型薄板7中的平面部71而朝向透光型薄板6侧射出时，通过平面部71进一步朝向相对于法线L1离开的方向折射。另外，虽然也有相对于棱镜面72和平面部71形成全反射而返回至发光元件5侧的光，但这种光将照射发光元件5的附近位置处。
因此，由发光元件5发射出的光通过棱镜型薄板7折射至远离法线L1方向，从而使光扩散，并由此抑制对位于发光元件5正上方附近位置处的照明亮度，同时将光扩散至更广阔的范围。
通过棱镜型薄板7扩散的光，在通过(透射)透光型薄板6时进一步被扩散，并形成大体呈匀整的发光面，并且对液晶显示面板1实施照明。
下面对发光元件5和棱镜型薄板7间的距离W1，与棱镜型薄板7和透光型薄板6间的距离W2间的关系进行说明(距离W1、距离W2的位置可参见图1)。比如，当将背光照明装置2的高度尺寸限定在预定尺寸时，如果减小距离W1，或者增大距离W2，则位于发光元件5正上方附近位置处变暗，而距发光元件5远离的周边位置处将变亮，相反，如果增大距离W1，或者减小距离W2，位于发光元件5正上方附近位置处将变亮，而距发光元件5远离的周边位置处将变暗。因此，可以通过按照预定的高度尺寸对距离W1的大小实施适当调整，使照明状态最适当化。
如上所述，根据本实施例的背光照明装置2，由于设置有具有光扩散性的透光型薄板6，设置在透光型薄板6背后位置处的发光元件5，以及设置在发光元件5和透光型薄板6之间位置处的棱镜型薄板7，这种棱镜型薄板7具有通过在顶部A处相交的一对倾斜面(下摆边B、C)的形成有剖面形状大体呈V字形的若干个沿列方向排列的棱镜部73的棱镜面72，以及形成在该棱镜面72相反面处的平面部71，并且以棱镜面72朝向发光元件5侧的方式使棱镜型薄板7与发光元件5和透光型薄板6相距预定距离W1、距离W2实施设置，由此便可以采用数目最小的发光元件5，实施明亮且可以对照明不均匀实施抑制的匀整的面照明。
下面根据图4至图6，对本发明的第二实施例进行说明。
其中壳体3、电路基板4、发光元件5、透光型薄板6、棱镜型薄板7均与前述的第一实施例相同，只是在棱镜型薄板(第一棱镜型薄板)7处增加有第二棱镜型薄板8。
即，第二棱镜型薄板8的宽度尺寸与第一棱镜型薄板7不同，但使用与第一棱镜型薄板相同材料的薄板，第二棱镜型薄板8具有平面部81和棱镜面82，该平面部81位于第一棱镜型薄板7侧的表面，棱镜面82位于与该平面部81相反侧(液晶显示面板1侧)的表面，而且在棱镜面82处还如图5、图6所示，形成有朝向透光型薄板6侧突出的、呈若干列形式的棱镜部83。各个棱镜部83与第一棱镜型薄板7相同，均为相同形状，且其剖面形状为具有顶部(顶点)D和在该顶部D处相交的两个下摆边E、F的V字形。这种剖面呈V字形的棱镜部83，按照使各个顶部D处的棱线D1沿相互平行的方向延伸的方式，形成为沿列方向具有一定间隔且规则排列的形状(请特别参见图5)，与棱线D1一同延伸的下摆边E、F，形成为对透光型薄板6(液晶显示面板1)的倾斜面。下摆边E、F(倾斜面)的倾斜角度相对于平面部81的法线L2可设定为45度(参见图6)，以便使通过如后所详细描述的第一棱镜型薄板7被扩散的光，能够按照如后所述的方式折射通过。如有关棱镜部83的放大图所示，棱线D1的实际间隔大约仅为50微米，这一点是与第一棱镜型薄板7相同的。
下面对第一、第二棱镜型薄板7、8间的关系进行说明。第二棱镜型薄板8按照如下方式设置，即其棱镜面82朝向与第一棱镜型薄板7中的棱镜面82相反的方向，并且与第一棱镜型薄板7相距预定距离W3的分离。而且，第一棱镜型薄板7中位于棱镜部73顶部A处的棱线A1，与第二棱镜型薄板8中位于棱镜部83顶部D处的棱线D1，按照彼此相互平行的方式设置。
具有如上所述构成形式的背光照明装置2，当对发光元件5实施点亮时，如图6所示，由发光元件5放射状发射出的光，首先通过(透射)第一棱镜型薄板7，而且第一棱镜型薄板7按照第一实施例中所详细说明过的方式，使由发光元件5发射出的光朝向扩散方向折射。这种折射后的光将通过(透射)第二棱镜型薄板8，这时由平面部81入射的光中，其通过第一棱镜型薄板7而相对于法线L1朝向远离方向倾斜的光，将通过平面部81而朝向靠近平面部81的法线L2的方向折射，并在入射至第二棱镜型薄板8之内并通过第二棱镜型薄板8中的棱镜面82处朝向透光型薄板6侧射出时，将在棱镜部83的作用下进一步朝向靠近法线L2的方向折射。
即，在采用由相同材料(形状)制作的第一、第二棱镜型薄板7、8中，通过使各个棱镜部73、83上的棱线A1、D1彼此平行，并且使第一棱镜型薄板7上的棱镜面72朝向发光元件5侧设置，使第二棱镜型薄板8上的棱镜面82朝向与第一棱镜型薄板7相反侧的方向设置，由此在第一棱镜型薄板7中使光呈相对于法线L1离开的方式折射，从而边抑制对位于发光元件5正上方附近位置处的照明亮度，边使光能够扩散至广阔的范围，而在第二棱镜型薄板8中使通过第一棱镜型薄板7朝向远离法线L1的方向倾斜的光，朝向靠近法线L2的方向折射。
采用这种方式可以进一步提高光发射表面的匀整度，特别是可以改善位于远离发光元件5的周边位置处的照明亮度，因此可以采用数目更少的发光元件5实施明亮且匀整的照明。
如上所述，根据本实施例的背光照明装置2，由于设置有具有光扩散性的透光型薄板6，设置在透光型薄板6背后位置处的发光元件5，以及设置在发光元件5和透光型薄板6之间位置处的第一、第二棱镜型薄板7、8，这两个第一、第二棱镜型薄板7、8具有在顶部A、D处相交的一对倾斜面(下摆边B、C和下摆边E、F)的形成有剖面形状大体呈V字形的若干个沿列方向排列的棱镜部73、83的棱镜面72、82，以及形成在该棱镜面72、82相反面处的平面部71、81，并通过使这两个第一、第二棱镜型薄板7、8设置在相距距离W3的分离位置处，并且使第一棱镜型薄板7上的棱镜面72朝向发光元件5侧，使第二棱镜型薄板8上的棱镜面82朝向与第一棱镜型薄板7相反侧的方式，由此可以采用数目最小的发光元件5实施明亮且可以对照明不均匀实施抑制的匀整的面照明。
下面根据图7对本发明的第三实施例进行说明。本实施例中以所述第一实施例的构成作为基本，只是将使用在所述第二实施例中的第二棱镜型薄板8，设置在所述第一实施例中位于透光型薄板6前方(位于透光型薄板6与液晶显示面板1间)的位置处。
即，通过具有发光元件5，以及设置在发光元件5前方处的第一、第二棱镜型薄板7、8，这两个第一、第二棱镜型薄板7、8具有在顶部A、D处相交的一对倾斜面(下摆边B、C和下摆边E、F)的形成有剖面形状大体呈V字形的若干个沿列方向排列的棱镜部73、83的棱镜面72、82，以及形成在该棱镜面72、82相反面处的平面部71、81，并通过使这两个第一、第二棱镜型薄板7、8设置在相距距离W3的分离位置处，并且使第一棱镜型薄板7上的棱镜面72朝向发光元件5侧，使第二棱镜型薄板8上的棱镜面82朝向与第一棱镜型薄板7相反侧的方式，使透光型薄板6按照在第二棱镜型薄板8的背后与第一棱镜型薄板7相隔开的方式设置，由此可以采用数目最小的发光元件5实施明亮且可以对照明不均匀实施抑制的匀整的面照明，并且可以比所述第一实施例的背光照明装置，进一步提高发光辉度。
在如上所述的第一至第三实施例中，各个棱镜部73、83是以其顶部A、D处的棱线A1、D1沿平行方向延伸的场合为例进行说明的，然而还可以如图8的本发明的第四实施例所述，采用棱线A1、D1在同心圆上延伸的棱镜型薄板7、8。
另外，在本实施例中采用的是具有其剖面形状大体呈V字形的棱镜部73、83的棱镜型薄板7、8，然而棱镜部73、83的形状还可以为具有顶部A、D，以及在顶部A、D处相交的一对下摆边(倾斜面)B、C、E、F的其它任意形状，比如，这种棱镜部73、83的变形实施例如图9(a)～图9(d)所示，可以为顶部A、D呈弧形(参见图9(a))的形状，整体剖面形状大体呈U字形(参见图9(b))的形状，大体呈台子状(参见图9(c))的形状，以及大体呈W字形(参见图9(d))的形状等。
而且在本实施例中，关于棱镜部73、83的结构是以其顶部棱线A1、D1呈彼此平行状或同心圆状沿列方向排列的场合为例进行说明的，然而作为棱镜部73、83的其它变形例如图10(a)、图10(b)所示，可以形成为具有在顶部(顶点)A、D处相交的若干个倾斜面的角锥形状，并且采用设有若干个呈这种角锥形状的棱镜部73、83的棱镜型薄板7、8。
如果将顶部棱线A1、D1沿平行方向延伸的、沿列方向排列的棱镜部73、83，和由线状光源构成的发光元件5实施组合时，使棱镜部73、83上的棱线A1、D1沿着与发光元件5的纵向轴线方向相平行的。
另外，如果将顶部棱线A1、D1呈同心圆状延伸的、沿列方向排列的棱镜部73、83，和由点状光源构成的发光元件5实施组合时，按以下方式进行设置比较有利，即将发光元件5设置在棱镜部73、83的中心部处。
而且在如上所述的各实施例中，均是将本发明的背光照明装置作为液晶显示面板用背光照明装置2来进行说明的，然而根据本发明的背光照明装置2的照明对象是任意的。
工业实用性
本发明并不仅限于对液晶显示面板实施照明的背光照明装置，本发明可以应用于对各种面板显示装置实施照明的背光照明装置。
Claims (8)
1.一种背光照明装置，其特征在于包括有具有光扩散性的透光型薄板，设置在所述透光型薄板背后位置处的发光元件，以及设置在所述发光元件和所述透光型薄板之间位置处的棱镜型薄板，这种棱镜型薄板包含有具有在顶部处相交的至少一对倾斜面的形成有若干个棱镜部的棱镜面，以及形成在该棱镜面相反面处的平面部，而且将所述棱镜型薄板按照使所述棱镜面朝向所述发光元件侧的方式，与所述发光元件和所述透光型薄板相分离而设置。
2.一种背光照明装置，其特征在于包括有具有光扩散性的透光型薄板，设置在所述透光型薄板背后位置处的发光元件，以及设置在所述发光元件和所述透光型薄板之间位置处的棱镜型薄板，这种棱镜型薄板包含有具有在顶部处相交的至少一对倾斜面的形成有若干个棱镜部的棱镜面，以及形成在该棱镜面相反面处的平面部，而且所述棱镜型薄板由相互分离设置着的第一棱镜型薄板和第二棱镜型薄板构成，所述第一棱镜型薄板上的棱镜面朝向所述发光元件侧方向，所述第二棱镜型薄板上的棱镜面朝向与所述第一棱镜型薄板相反的方向。
3.一种背光照明装置，其特征在于包括有发光元件，设置在所述发光元件前方位置处的、包含有具有在顶部处相交的至少一对倾斜面的形成有若干个棱镜部的棱镜面和形成在该棱镜面相反面处的平面部的棱镜型薄板，以及设置在所述发光元件前方位置处的、具有光扩散性的透光型薄板，而且所述棱镜型薄板由相互分离设置着的第一棱镜型薄板和第二棱镜型薄板构成，所述第一棱镜型薄板上的棱镜面朝向所述发光元件侧方向，所述第二棱镜型薄板上的棱镜面朝向与所述第一棱镜型薄板相反的方向，所述透光型薄板设置在位于所述第二棱镜型薄板背后且与所述第一棱镜型薄板相分离而设置。
4.如权利要求1～3中任一项所述的背光照明装置，其特征在于所述各棱镜部的顶部棱线平行延伸而呈沿列方向排列的形状。
5.如权利要求1～3中任一项所述的背光照明装置，其特征在于所述各棱镜部的顶部棱线以同心圆形式延伸而呈沿列方向排列的形状。
6.如权利要求4所述的背光照明装置，其特征在于所述第一棱镜型薄板上的棱镜部的顶部棱线，与所述第二棱镜型薄板上的棱镜部的顶部棱线沿相互平行的方向延伸。
7.如权利要求1～3中任一项所述的背光照明装置，其特征在于所述发光元件为点状光源。
8.如权利要求7所述的背光照明装置，其特征在于所述发光元件为发光二极管。
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