光导元件、采用该光导元件的平面光源和显示装置的制作方法

专利名称：光导元件、采用该光导元件的平面光源和显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光源例如发光二极管作为液晶背光光源情形的光导元 件(板)、采用光导元件(板)的平面光源装置、和显示装置。
背景技术：
通常，用于液晶显示器的背光光源的主流为所谓的边光型，其中将冷 阴极管设置在底架的边缘表面上(例如参见专利文献l)。
图14示出了采用冷阴极管的边光型常规背光光源。
更特别是，对于该背光光源，背光由作为薄线性发光装置的冷阴极管 102和用于将从冷阴极管102发出的光展开为片状以及向液晶面板104发 光的导光板106组成。从冷阴极管102发出的光^导光板106的入射光 平面108，并在导光板106的发出面110和反射面112上重复全反射的同 时向与入射光108平面相对的平面114传播。
>^射面112例如具有不平坦的形状，其由朝向平面114引导光的导光 部分和向发出面110反射光的反射部分组成。
因此，在it^入射光108的表面的光到达反射面112上的反射部分的 情况下，该光反射至发出面110，并通it^出面110供应至液晶面板104。另一方面，到达反射面112上的导光部分的光被4^P反射，并且,皮引 导至入射光面108或者和入射光面108相对的平面114。
但是，这样的边光型显示装置在改进亮度和亮度均匀性方面存在局限 性，并且难以满足增大显示屏的要求。
因此，近年来，对大尺寸液晶显示器进行了采用直接照明型光的试验。
但是，在上述冷阴极管102用作直接照明型光的情况下，因为冷阴极 管102较大，所以增大了液晶显示器的厚度。此外，存在冷阴极管102的 色彩再现性和响应不令人满意、以及出现余像现象的问题。
近年来，固态发光装置的发光效率得到了极大改进，并且固态发光装 置对照明的应用正在进展。特别是，在这些固态发光装置中，进行了以发 光二极管(LED:发光二极管)为液晶显示器的背光源(平面光源)的试 验。
在以发光二极管为液晶显示器背光源的情况下，可满足增大显示屏的 要求。此外，可实现满意的色彩再现性和高速响应，并且期望获得高质量 显示。
图15是示出直接照明型平面光源装置(背光)结构的示意性横截面图， 该装置采用紧邻非专利文献1中所公开的常规液晶显示面板134下方的发 光二极管。
在平面光源装置120中，在底架124的底面126上形成作为基底(未 示出)的LED基底(安装基底)，其中多个发光二极管122设置为阵列形 式的光源。而且，通过反射片128覆盖底架的底面和内表面。另外，漫射 板130和棱镜片132通常设置为和发光二极管122分隔1至5cm。
在其中发光二极管122发光的情况下，所发出的光直接传播至漫射板 130，或者祐l射片128反射并向漫射板130传播。然后在漫射板130上漫 射发出的光，并通过棱镜片132以垂直方向倾斜。然后所发出的光i^液 晶面板134。在发光二极管和漫射板130之间的间隔中混合不同发光二极 管122发出的光。然后通过漫射板130的漫射加速该混合，从而获得均匀 的亮度。 一般地，紧邻发光二极管122上方的区域的亮度高于其它区域的亮度。因此，可通过提高紧邻发光二极管上方的漫射板130上方区域的漫 射度进一步改进亮度均匀性。
在采用发光二极管的常规平面光源中，设置漫射板130并且漫射板130 与发光二极管隔开以如上所述使亮度和色度均匀。但是，即使在该情况下， 仍然存在紧邻发光二极管上方的区域亮度更高的问题。
在通过特别采用多种颜色(RGB)的发光二极管(不采用单色发光二 极管)进行颜色混合的情况下，存在颜色混合不足和在某些情况下出现颜 色不均匀的问题。因此，为减小亮度不均匀和颜色不均匀，通过采用如上 所述的漫射板进一步提高紧邻发光二极管上方的区域的漫射度，或者将所 谓的光幕设置在紧邻发光二极管上方以在某些情况下减小紧邻发光二极管 上方的区域的亮度。
但是，上述方法造成光利用率降低。而且，在使漫射板距离发光二极 管更远的情况下，可减小亮度不均匀性和颜色的不均匀性。但是，该方法 使得背光厚度增大，而不优选用于平面面板显示器。
专利文献l:日本早期公开专利公开2004-117413
非专利文献l: TECHNO-FRONTIER SYMPOSIUM 2005， Thermal Design and Countermeasure Technology Symposium, 出版日2005年4 月20日(Japan Management Association )，系歹'J G3: Latest Design Case of Heat Radiation Mounting I ( G3-3-l至G3-3-4页)。

发明内容
考虑到这些情况构造本发明，本发明的目标在于提供一种光导元件、 平面光源装置、和显示装置，其能够在例如采用发光二极管的情况下通过 减小紧邻发光二极管上方的区域的较高亮度所引起的亮度不均匀性获得内 表面上的均匀亮度，并且能够促进平面光源装置(背光)的小型化。
为解决上述问题，本发明人创造了一种涉及本发明的光导元件、采用 光导元件的平面光源装置、以及显示装置。
更特别是，本发明包括例如下面的方式(1)至(35)。(1) 一种光导元件，其中从光源ii/v—个主面的光从另一个主面发 出，其特征在于包括
切削部分，其具有在朝向光源的一个主面的部分向另一个面倾斜的指 定表面，和
反射部分，其位于所述倾斜的表面上，并反射从光源发出的光。
(2) 如上面(1)所述的光导元件，其特征在于所述光源为发光二极管。
(3) 如上面(1)或者(2)所述的光导元件，其特征在于，所述光源 包括多个元件，所述倾斜表面为切削部分的倾斜表面，所述切削部分在所 述光导元件一个主面上线性形成，使得所述切削部分能够覆盖多个元件的 一些元件。
(4) 如上面(1)或者(2)所述的光导元件，其特征在于，所述光源 包括多个元件，所述倾斜表面为切削部分的倾斜表面，所述切削部分在所 述光导元件的一个主面上形成，使得以指定间距分散形成多个切削部分， 并且每个切削部分朝向每个元件。
(5) 如上面(3)或者(4)所述的光导元件，其特征在于，所述切削 部分的横截面基本为三角形，其中仅在一个方向上形成指定的倾斜表面。
(6) 如上面(3)或者(4)所述的光导元件，其特征在于，所述切削 部分的横截面基本为M形并具有角形，其中在两个方向上形成指定的倾斜 表面。
(7) 如上面(3)至(6)任一项所述的光导元件，其特征在于，所述 切削部分通过树脂密封。
(8) 如上面(1)至(7)任一项所述的光导元件，其特征在于，还包 括用于反射朝向光源的底面上的光的反射部分。
(9) 一种平面光源装置，其特征在于包括 如上面(1)至(8)任一项所述的光导元件， 光源，和
基底，其上设置有所述光源。(10) —种显示设备，其特征在于包括作为背光的如上面(9)所述的 平面光源装置。
(11) 如上面(10)所述的显示设备，其特征在于，显示部分为液晶面板。
(12) 如上面(1)所述的光导元件，其特征在于还包括 多个分隔元件，其相邻设置，使得相邻侧面彼此相对而形成一个板状
光导元件，
所述分隔元件中的切削部分，其具有处于朝向光源的位置的指定倾斜 表面，
所述倾斜表面上的反射部分，其反射从光源发出的光， 所述分隔元件中的笫一小端面，其为朝向相邻分隔元件的平面，和 所述第一端面上的光漫射部分。
(13) 如上面(12)所述的光导元件，其特征在于，在朝向所述分隔 元件中第一小端面的边缘部分中形成所述切削部分。
(14) 如上面(13)所述的光导元件，其特征在于，在所述分隔元件
的厚度方向上的顶部和底部之间的位置形成所述分隔元件的切削部分中的 倾斜表面，使得所述倾斜表面与所述分隔元件的第二小端面连接。
(15) 如上面(12)所述的光导元件，其特征在于，所述光源为发光 二极管。
(16) 如上面(12)所述的光导元件，其特征在于，所述光源包括多 个元件，并且，所述切削部分线性形成，4吏得所述切削部分能够覆盖多个 所述元件中的一些元件。
(17) 如上面(12)所述的光导元件，其特征在于，所述光源包括多 个元件，以及，多个切削部分以指定间距分散形成，使得每个切削部分朝 向每个元件。
(18) 如上面(12)至(17)任一项所述的光导元件，其特征在于， 所述切削部分通过树脂密封。
(19) 如上面(12)所述的光导元件，其特征在于，还包括用于反射所述分隔元件的底面上的光的反射部分。
(20) —种平面光源装置，其特征在于包括 如上面(12)至(19)任一项所述的光导元件， 光源，和
基底，其上以指定间距设置光源。
(21) —种显示设备，其特征在于包括作为背光的如上面(20)所述 的平面光源装置。
(22) 如上面(21)所述的显示设备，其特征在于，显示部分为液晶面板。
(23) 如上面(1)所述的光导元件，其特征在于还包括 多个分隔元件，其相邻设置，使得相邻侧面彼此相对而形成一个板状
光导元件，其中在多个分隔元件的每个分隔元件中的彼此相对的第 一侧面 的形状基本为平行四边形，和
反射部分，其反射从光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元
件中的彼此相对的第二侧面的至少一个面上。
(24) 如上面(23)所述的光导元件，其特征在于，在多个分隔元件 的每个分隔元件中的彼此相对的第二侧面的形状基本为矩形。
(25) 如上面(23)所述的光导元件，其特征在于，在多个分隔元件 的每个分隔元件中的彼此相对的第二侧面的形状基本为平行四边形。
(26) 如上面(25)所述的光导元件，其特征在于，还包括反射部分， 其反射从光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元件中的彼此相对 的第一侧面的至少一个面上。
(27) 如上面(23)所述的光导元件，其特征在于，还包括位于分隔 元件的一个主面上且反射光的反射部分。
(28) 如上面(23)所述的光导元件，其特征在于还包括反射部分， 其反射从光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元件中的彼此相对 的第二侧面的两个面上。
(29) 如上面(26)所述的光导元件，其特征在于还包括反射部分，其反射从光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元 件中的彼此相对的第二侧面的两个面上，以及
反射部分，其反射从光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元
件中的彼此相对的第一侧面的两个面上。
(30) 如上面(23)所述的光导元件，其特征在于，所述光源为发光 二极管。
(31) —种平面光源装置，其特征在于包括 如上面(23)至(30)任一项所述的光导元件， 光源，和
基底，其上"&置有所述光源。
(32) 如上面(31)所述的光导元件，其特征在于，所述光源被设置 在多个分隔元件的第二侧面的投影区域所包括的范围内。
(33) —种平面光源装置，其特征在于包括:
如上面(25) 、 (26)和(29)任一项所述的光导元件， 光源，和
基底，其上i殳置有所述光源，
其中所述光源被i殳置在多个分隔元件的第一侧面的投影区域和第二侧 面的投影区域所包括的范围内。
(34) —种显示i殳备，其特征在于，包括作为背光的如上面(31)至 (33)任一项所述的平面光源装置。
(35) 如上面(34)所述的显示装置，其特征在于，显示部分为液晶面板。
根据本发明所涉及的光导元件，因为可由切削部分中的反射面水平反 射从光源向上发出的光，所以可减少从切削部分上表面发出的光量。因此， 在光导元件用于平面光源装置等的情况下，涉及本发明的导光板可促进总 亮度和色度的均匀性。
而且，根据采用该光导元件的平面光源装置，因为减小了紧邻光源上 方区域的亮度，所以可防止显著发光点或者色度的明显缝隙。因为由多个分隔元件构成光导元件，所以容易适应更大尺寸的装置。 另外，在一个或者一些分隔元件纟皮破坏的情况下维护性能优良。
这里，4艮据其中分隔元件在正对平面上具有光漫射部分的配置，因为 倾斜表面水平>^射的光通过光漫射部分，所以该光可以为颜色不均匀性更 低的白光。
而且，根据下面的配置，其中在多个分隔元件的每个分隔元件中的彼 此相对的第一侧面的形状基本为平行四边形，在多个分隔元件的每个分隔 元件中的彼此相对的第二侧面的至少 一个表面上形成反射光源所发出的光 的反射部分，通过在朝向分隔元件的一个倾斜表面(第二侧面)以及与其 相对的另一个倾斜表面(第二侧面)上直接形成的反射部分和/或通过在朝 向另一个倾斜表面(第二侧面)的相邻分隔元件的一个倾斜表面(第二侧 面)上形成的^Jt部分将由上述倾斜表面水平反射的光供应至发出面侧， 该反射的光可发出为亮度不均匀性较低的白光。
特别是，通过以涉及本发明的平面光源装置作为液晶显示器的背光， 可获得高画面图〗象质量的薄液晶显示器。


图1是示出本发明实施例可应用的液晶显示器装置实例的整个配置的
视图2是示出采用涉及本发明第一实施例的光导元件的一部分平面光源 装置的俯视图3是沿图2的线A-A的局部放大示意横截面图4是示出平面光源装置的示意横截面图，该装置采用涉及第一实施 例的更改实例的光导元件；
图5是示出平面光源装置的示意横截面图，该装置采用涉及第一实施 例的另 一个更改实例的光导元件；
图6是示出采用涉及本发明第二实施例的光导元件的部分平面光源装 置的俯视图；图7是示出組成图6所示出的光导元件的分隔元件的示意透视图； 图8是沿图6的线B-B的局部放大示意横截面图； 图9是示出组成涉及笫二实施例的更改实例的光导元件的分隔元件的 示意透视图10是示出采用涉及本发明第三实施例的光导元件的部分平面光源 装置的俯视图ll是示出组成图IO所示出的光导元件的分隔元件的示意透视图； 图12是沿图IO的线C-C的局部放大示意横截面图； 图13是示出組成涉及第三实施例的更改实例的光导元件的分隔元件 的示意透^L图14是示出采用常规边光型光源的平面光源装置的示意图；以及 图15是示出采用LED灯的常规平面光源装置的横截面图。
具体实施例方式
下文将参考附图详细描述涉及本发明的光导元件、采用该光导元件的 平面光源装置、和显示装置。本发明不限于下述实施例。
在对本发明实施例的描述中，为解释方使起见，"向上"是指从光源 (固态发光装置)至光导元件的方向。
有效的是采用光导元件以充分实现亮度和色度均匀性以及防止平面光 源装置的厚度对所谓的直接照明型背光增大。因为对直接照明型背光向上 安装固态发光装置，所以在光导元件中优选漫射光和均匀传播光。
图1是用于示出本发明实施例可应用的液晶显示装置实例的整个结构 的视图。
本发明实施例可应用的液晶显示装置具有容纳发光部分和LED基底 (安装基底)2的背光框架(底架)1，该基底上对直接照明型平面光源装 置(背光)10设置作为光源且为固态发光装置的多个发光二极管(LEDs ) 3。
背光装置10在LED基底(安装基底)2上i殳置有光导元件(板或者片)4。背光框架(底架)1中容纳作为本发明特征的光导元件。
和图15所示出的常规直接照明型背光装置的区别在于，光导元件被设 置在发光二极管和漫射元件(板)之间的间隔内。此外，不增大背光厚度， 并且发光二极管和漫射元件(板)之间的间隔可以减小。将用于散射和漫 射光以在整个表面上实现均匀亮度的漫射元件(板或者漫射膜)5和作为 具有前聚光效应的衍射光栅膜的棱镜片6和7被设置为光导元件上的光学 补偿薄片的叠层。
而且，液晶显示模块15包括液晶面板11，其中在两个玻璃基底之 间插入液晶；和偏振板(偏振过滤器)12和13，其4皮层叠在液晶面板11 的玻璃基底上用于将光波振动限制于特定方向。另外，尽管在该图中没有 示出，但液晶显示装置具有外围元件，例如驱动LSI。
尽管在附图中没有示出，但是液晶面板ll包括多种元件。例如，尽管 在附图中没有示出，但是液晶面板具有两个玻璃基底、显示电极、例如薄 膜晶体管的有源装置、液晶、隔离体、密封剂、取向膜、公用电极、保护 膜、和彩色滤光器。
图2是示出涉及本发明第一实施例的光导元件和釆用光导元件的平面 光源装置的示意图，图3是沿图2的线A-A的局部放大示意横截面图。
平面光源装置20适合于用作例如形状为基本矩形的大尺寸液晶显示 器的背光。
在该说明书中，为解释方便起见，光导元件26的一个主面是指光导元 件26的底面，光导元件26的另 一个主面是指光导元件26的上表面。
如图2所示，平面光源装置20包括:作为光源的多个发光二极管(LED ) 22;基底24，其上以指定间距设置发光二极管22;和光导元件26，其被 设置为可覆盖多个基底24上的全部区域。而且，如图3所示，在基底24 的上表面上形成凹陷，并在该凹陷中设置发光二极管22 。
虽然发光二极管22可以为白色，但是在本实施例中使用单色发光二极管。
如图2所示，基底24以在发光二极管22排列方向上宽度较大的方式形成为单元。作为这样的基底24,可以是导热性良好的金属(例如铝或铜)， 或者基于氮化铝等的印刷线路板。
另 一方面，虽然光导元件26优选为由透明塑料材料例如丙烯酸树脂和 聚碳酸酯制成的板或者片，并且由覆盖全部多个基底24的一个板组成，但 是光导元件26可以为尺寸与基底24相等的单元。这种情况下，设置多个 光导元件以备^f吏用。在其中光导元件形成为单元的情况下，才莫制产品的产 率令人满意。此外，即使在出现故障的情况下，也可仅仅更换故障部分。 光导元件的优选厚度为2至10mm，更优选为3至5mm。
在涉及本实施例的光导元件26 —个主面上朝向发光二极管22的部分 形成槽状切削部分28。切削部分28的横截面基本为三角形。如图3所示， 仅仅在切削部分28的一个方向上形成具有指定倾角的倾斜表面28a。如图 2所示，在发光二极管22的排列方向上相邻形成切削部分28。而且，切削 部分28的另一个面28b为垂直面。
在如上所述形成的切削部分28的倾斜表面28a上形成用于反射所发出 光的反射部分。虽然可通过沉积铝等形成反射部分，但是还可通过其它方 式例如镀敷和白墨涂敷形成反射部分。
以切削部分28朝向发光二极管22的方式设置光导元件26的切削部分 28。虽然在切削部分28中可存在间隔，但是还可以以树脂密封切削部分 28。
对于涉及本实施例的平面光源装置20，在基底24和导光部分26之间 的接合面上设置反射部分30。通过涂敷等设置或形成反射部分30，从而改 进光导元件26发出面上亮度分布的均匀性。
对具有上述结构的平面光源装置20而言，因为在光导元件26的亮度 最高的紧邻发光二极管22上方的位置形成倾斜表面28a，所以可以如箭头 所示的水平方向引导照向表面的光。因此，可有效降低光导元件26亮度的 不均匀性。
如上所述形成涉及本发明的平面光源装置20，将在下面描述其操作。 例如，这种平面光源装置20用作液晶显示器的背光。在对发光二极管22施加电压的情况下，从发光二极管22发出的光进 入切削部分28。如图3箭头所示水平反射照至切削部分28中倾斜表面28a 的光，并将该光引导至光导元件26的内侧。因此，水平*从发光二极管 22试图向上传播的发出光。因此，可降低直接位于发光二极管22上方的 部分的亮度。可适当选择的倾斜表面28a对反射部分30的倾角oc优选处于 20至45度的范围。
如上所述，因为可在紧邻所有发光二极管22上方水平引导光，所以可 发出几乎均匀的光作为液晶显示器的背光。
虽然在光导元件26中形成的切削部分28的横截面基本为三角形，其 中在上述实施例中仅仅沿一个方向形成倾斜表面28a，但是倾斜表面28a 不限于一个方向。
图4示出了作为第一实施例更改实例的实例，其中沿两个方向形成指 定倾斜表面28a。
在该实施例中，从发光二极管中心对称地沿两个方向在光导元件26 中形成横截面基本为M型的切削部分32。和前面所描述的实施例类似， 切削部分32也沿设置为直线的多个发光二极管22形成槽状。
此外，倾斜表面28a为和前面所描述实施'例类似的反射部分。即使在 采用该光导元件26的平面光源装置40的情况下，发光二极管22发出的光 可在反射部分反射至两个侧面并且可沿水平方向引导。因此，可M发出 的光，并且可减小紧邻发光二极管上方的部分的亮度。在其中形成横截面 基本为M型的倾斜表面28a的情况下，倾角P优选处于30至60度的范围。
而且，作为图5所示出的另一个更改实例，还可以以切削部分34形成 为基本为星型横截面的方式在两侧进一步增大并开口切削部分。在这种情 况下，倾角P优选处于25至35度的范围，并且发出侧的角Y优选处于70 至75度的范围。
如上所述，才艮才居涉及本发明的光导元件26和多种采用光导元件26的 平面光源装置20、 40、和50，可减小紧邻发光二极管22上方的部分的亮 度，并且可水平分散发出的光，从而改进整个表面上亮度的均匀性。虽然在上面的实施例中对作为光导元件26的且在纵向和横向都较长 的一个板进行了描迷，但是涉及本发明的光导元件的尺寸还可与基底24 的尺寸对应。
而且，虽然在上述实施例中以一个切削部分覆盖多个发光二极管的一 些发光二极管的方式形成切削部分28、 32和34，或者以切削部分28、 32、 和34可覆盖上述实施例中多个发光二极管22上方整个区域的方式形成连 续槽状，但是还可按散射状态为一对一地以每个切削部分对应每个发光二 极管22的方式形成多个切削部分。简而言之，可采用水平*发光二极管 22向上发出的光的任何结构。
另外，虽然在光导元件26中形成的切削部分28、 32、和34的宽度等 于在对应上述实施例中的切削部分28、32和34的基底44中形成的凹陷的 宽度，但是不必特别使该宽度相等。
而且，虽然在上述实施例中在基底24的上表面上形成凹陷和在凹陷中 形成发光二极管22，但是本发明不限于上述实施例，并且发光二极管22 还可设置在平面基底24的表面上。
另外，虽然在上述实施例中采用例如单色发光二极管22，但是例如还 可将三个R(红)、G (绿)和B (篮)发光二极管放在一起成为一个灯。
而且，虽然在上述实施例中将发光二极管22设置在直线上，但是不必 将发光二极管设置在直线上。还可锯齿形地设置发光二极管或者将其设置 在稍微偏离直线的位置。
图6是示出涉及本发明第二实施例的光导元件和采用光导元件的平面 光源装置的示意俯视图，图8是沿图6的线B-B的局部放大示意横截面 图。
具有光导元件的平面光源装置60适合于用作例如基本为矩形的大尺 寸液晶显示器的背光。
平面光源装置60包括基本矩形的底架62;多个基底66，其上以指 定间距设置LED灯64，在该LED灯中具有不同亮度颜色(红色LED、 绿色LED和蓝色LED )的多个LED装置私改在一起形成作为光源的一个灯；和光导元件(板)的多个分隔元件68，其以覆盖基底66上方区域的 方式设置。
虽然多个LED灯64在基底66上线性形成直线，但是当然还可设置至 少两行LED灯。而且，还可代替多个基底66制备大基底，并且可将许多 LED灯设置在大基底上。
作为基底66，例如可以是热导率良好的金属(例如铝或者铜)，或者 基于氮化铝等的印刷线路板。
另一方面，如图7所示，构成层状光导元件的多个分隔元件68基本为 矩形，并且具有在一个边缘部分68a上横截面基本为三角形的切削部分69。 如图8所示，分隔元件68彼此相对，从而构成层状展开的光导元件70。
对于涉及本发明的平面光源射备60，如图6和8所示，将构成光导元 件的多个分隔元件68中的一个设置在两个相邻基底66的部分基底上。而 且，以LED灯朝向分隔元件68的一个边缘部分68a的方式i殳置LED灯 64。
例如通过在厚度方向从顶部和底部之间的位置对角线切削分隔元件 68的一个边缘部分68a形成分隔元件68的切削部分69。更特别是，如下 面所述，以切削部分连至正对并且与第一小端面相反的第二小端面的方式 形成切削部分。如图8所示，在切削部分69中形成具有指定倾角a的倾斜 表面68c。
分隔元件68的倾斜表面68c例如为反射LED灯64所发出光的反射部 分。虽然可通过沉积铝等形成反射部分，但是还可通过其它方式例如电镀 和白墨涂敷形成反射部分。
此外，倾斜表面68c的背面侧也M射部分。更特别是，因为倾斜表 面68c的背面侧为反射部分，所以可如图8中虛线箭头所示向上反射在分 隔元件68内部水平引导的光。
虽然在切削部分69中可存在间隔，但是还可以树脂密封切削部分69。
而且，对于由多个分隔元件68组成的光导元件70,在分隔元件68的 底面上或者在基底66的顶面上i殳置反射部分52。通过涂敷等设置或者形成反射部分52，从而改进分隔元件68的发出平面上的亮度和亮度均匀性。 对于具有上述配置的平面光源装置60而言，因为在分隔元件68的亮 度最高的紧邻LED灯64上方的位置形成倾斜表面68c,所以可以如图8 中箭头所示水平引导发出至平面的光。因此，可有效降低光导元件亮度的 不均匀性。
而且，在该实施例中，在分隔元件68的另一个边缘部分68b侧上的小 端面(等同于第一小端面)上形成例如为白色的光漫射部分54，该边缘部 分68b侧为面对其中形成分隔元件68切割部分69的一个边缘部分的相对侧。
光漫射部分54可由白膜制成或者可通过涂敷白色树脂形成。在如上所 述在分隔元件68的第一小端面上形成光漫射部分54的情况下，虽然一定 程度上减少了通过第一小端面的光量(部分光通过)，但是即使在通过的 光的颜色混合不足的情况下也可促进发出白色光。
可通过进行喷砂(blast)处理等代替形成白光漫射部分而使边缘表面 粗糙获得相似的效果。
如上所述形成了涉及本实施例的光导元件70和采用光导元件70的平 面光源60，下面将描述该操作。
例如，该平面光源装置60用作液晶显示器的背光。
在对LED灯64施加电压的情况下，从LED灯64发出的光进入如图 8所示的切削部分69。如图8中实线箭头所示水平及Jt照向切削部分69 中倾斜表面68c的光，并且该光被引导至分隔元件68的内侧。因此，水平 ^t从LED灯64向上传播的发出光。因此，可减小紧邻LED灯64上方 的部分的亮度。
来自与附图中的分隔元件68右侧相邻的LED灯64的光在分隔元件 68内部被沿水平方向引导(沿着从分隔元件68的另一个边缘部分68b至 一个边缘部分68a的方向)并被引导至分隔元件68中倾斜表面68c的背面 侧。然后如虛线箭头所示由背面侧上的反射面向上引导该光。因此，没有 过度减小紧邻LED灯64上方区域的亮度。这里，可适当选择的倾斜表面68c的倾角a优选处于20至45度的范围。
如上所述，因为可以在紧邻所有LED灯64上方水平引从LED灯64 发出的光，所以可发出几乎均匀的光作为液晶显示器的背光。
此外，因为在分隔元件68的正对平面上形成光漫射部分54，即使在 试图通过正对面的光的颜色混合不足的情况下，可通过经过光漫射部分54 而改善发出白色光。
根据涉及本发明的光导元件70和采用光导元件70的平面光源装置 60,可减小紧邻LED灯64上方的部分的亮度并且水平M发出的光，从 而改进整个表面上的亮度和亮度均匀性。而且，因为在分隔元件68的另一 个边缘部分68b上形成光漫射部分54,所以即使在试图通过另 一个边缘部 分的光的颜色混合不足的情况下也可发出白色光。
虽然在上述实施例中由分隔部分组成基底66，但是基底还可以是一个 连续基底。
而且，虽然在上述实施例中在每个基底66的上表面上形成凹陷，并且 将LED灯64设置在该凹陷中，但是本发明不限于上述实施例，还可将LED 灯64设置在平面基底66的表面上。
另外，虽然上述实施例示出了采用将不同亮度颜色的LED装置方文在一 起成为一个灯的LED灯64的情况，但是LED灯64还可是单色。在采用 不同亮度颜色的LED装置的情况下，LED装置不限于三种颜色红、绿和 蓝的情况。
而且，虽然在上述实施例中将LED灯64设置在直线上，但是不必将 LED灯64 i殳置在直线上。还可锯齿状地设置LED灯64或者将其设置在 稍微偏离该直线的位置。
另外，虽然在上述实施例中沿分隔元件68的厚度方向从顶部和底部之 间的位置沿对角线形成分隔元件68的倾斜表面68c，但是还可在倾角a处 于20至45度的情况下如图9中更改实例所示沿厚度方向从顶点68d连续 形成倾斜表面68c。而且，虽然在上述实施例中在分隔元件68的一个边缘部分68a中形成 横截面基本为三角形的切削部分69,但是还可如更改实例所示，在分隔元 件68的一个边缘部分68a和另一个边缘部分68b之间形成切削部分69， 并且以切削部分69紧邻光源上方的方式^:置分隔元件68。
图10是示出涉及本发明第三实施例的光导元件和采用光导元件的平 面光源装置的示意俯视图，图12是沿图IO的线C-C的局部放大示意横 截面图。在本实施例的描述中，为解释方便起见采用"向上，，、"向下，，、 "向左，，和"向右"。例如，在图12中从LED灯84观察分隔元件88的 方向为"向上"。此外，在图11中， 一个边缘部分88a的方向为"向右，，， 另一个边缘部分88b的方向为"向左"。
具有光导元件的平面光源装置80适合于用作^f黄截面基本为例如矩形 的大尺寸液晶显示器的背光。
如图IO所示，平面光源装置80包括基本为矩形的底架82; LED灯 84,其中具有不同亮度颜色(红色LED、绿色LED和蓝色LED)的多个 LED装置祐J文在一起形成一个作为光源的灯；基底86，其上设置LED灯 84;和多个分隔元件88,其以覆盖基底86上方的区域的方式设置。如图 ll所示，分隔元件88具有六个面，其由作为主面的两个面88A和88B、 作为相对的第一侧面的两个面88C和88D、和作为相对的第二側面的两个 面88E和88F组成。如上所迷，由作为六面体的多个分隔元件88构成与 本实施例相关的展开为片状的大光导元件(板)卯。
如图12所示，虽然在基底86上以指定间距形成槽85，在槽85中将 多个LED灯85线性设置为直线，但是当然还可将至少两行LED灯设置 在槽85中。而且，还可将多个分隔为小元件的基底设置在指定位置代替大 基底86。
这里，虽然可通过直接处理基底86的表面形成槽85，但是还可通过 接合具有至基底表面的开口部分的框架形成槽85。特别是，优选将这样的 框架接合至基底表面，该框架由例如铝和铬的金属、白色树脂、或者可有 效反射光的涂敷成白色的树脂组成。作为基底86，可以是导热性良好的金属(例如铝或铜)或者印刷线路板。
另一方面，如图ll所示，组成片状光导元件的多个分隔元件88在沿 箭头A的方向观察分隔元件侧面(第一侧面88C)时形状为平行四边形， 并且整体形成为板形。因为如图12所示，图11所示出的分隔元件88在第 二侧面(88E和88F)上彼此相对，从而构成了以片状延伸的大光导元件 卯。如上所述，在分隔元件沿表面方向彼此相对的情况下，另一个相邻分 隔元件88的另 一个边缘部分88b没有缝隙地叠加在一个边缘部分88a上。
这里，第二侧面88E和88F的形状为矩形。
如上所述，如图10和12所示，对于涉及本实施例的平面光源装置80， 构成光导元件的多个分隔元件88按顺序设置在以片状延伸的大基底86上。 而且，以LED灯朝向分隔元件88—个边缘部分88a的倾斜表面(第二侧 面88F )并与^目对的方式设置LED灯84。换言之，LED灯84被设置在 倾斜表面(第二侧面88F)投影区域所包括的范围的分隔元件下方。
如图11和12所示，分隔元件88的一个边缘部分88a和另一个边缘部 分88b之间的倾角为oc。
这里，分隔元件88的一个边缘部分88a的倾斜表面(88F)具有用于 反射例如LED灯84所发出的光的反射部分。虽然可通过沉积铝等形成反 射部分，但是代替沉积还可以接合铝带等。此外，还可通过其它方式例如 镀敷或者白墨涂敷形成反射部分。另外，还通过例如接合铝带的方式将另 一个边缘部分88b的背面侧(第二侧面88E)形成为反射部分。更特别是， 因为第二侧面88F为及^射部分，所以可如图12的虛线箭头所示向上反射 在分隔元件88内部水平引导的光(在图12中从右引导至左的光)。在紧 邻光源上方的部分传输的光量优选为零。
另外，虽然在本实施例中在相互对应的第二侧面88E和88F上形成光 反射部分，但是第二侧面88E和88F中的至少一个优选为光反射部分。
如图12所示，在本实施例中在槽85中可存在间隔。
另外，对于该光导元件卯，反射部分83 4皮i殳置在分隔元件88的至少其中一个底面(一个主面88B)上而非紧邻LED灯上方的区域，并被j殳置 在基底86的上表面。通过涂敷等设置或者形成该反射部分83,从而改进 分隔元件88发出平面上亮度的均匀性。
对于具有上述结构的平面光源装置80而言，因为在分隔元件88的亮 度最高的紧邻LED灯84上方的位置形成倾斜表面(第二侧面88F)，所 以可如图12的箭头所示水平引导发出至面的光。因此，可抑制紧邻LED 灯上方位置的亮度的提高，并且可有效减小光导元件亮度的不均匀性。
如上所述形成了光导元件90和采用该光导元件卯的平面光源装置 80，下面将描述其操作。
在对LED灯84施加电压的情况下，从LED灯84发出的光直接向上 传播或者被槽85内壁反射并向上传播。如图12中实线箭头所示水平(沿 向左的方向)反射发出至一个边缘部分88a的倾斜表面(笫二侧面88F) 的光，并将其引导至分隔元件88的内侧。因此，水平^L试图从LED灯 84向上传播的发出光。所以，可减小紧邻LED灯84上方的部分的亮度。
在分隔元件88内部水平引导(沿从分隔元件88的一个边缘部分88a 朝向另一个边缘部分88b的方向)的光被引导至分隔元件88的倾斜表面(第 二侧面88E)，同时逐渐降低亮度。然后通过如虚线箭头所示在倾斜表面 上反射而向上引导光。因此，没有过度减小紧邻LED上方区域的亮度。
这里，可适当选择的第二侧面88E和88F的倾角ot优选处于10至45 度的范围。
如上所述，因为可以在紧邻所有LED灯84上方的部分水平引导LED 灯84所发出的光，所以可发出几乎均匀的光作为液晶显示器的背光。此外， 因为在本实施例中在相对平面上没有间隙，所以光不会出乎意料地漏出， 从而防止光损失。
根据涉及本发明的光导元件90和采用光导元件90的平面光源装置 80，可减小紧邻LED灯84上方的部分的亮度并且水平^L发出的光，从 而改进整个表面上的亮度和亮度均匀性。此外，因为在相对平面上没有间 隙，所以光不会出乎意料地漏出。虽然在上述实施例中基底66为一个连续板，但M底还可以由分隔部 分组成。
而且，虽然上述实施例中在每个基底66的上表面上形成槽85，并且 将LED灯84设置在槽85中，但是本发明不限于上述实施例，还可将LED 灯84设置在平面基底86的表面上。
另夕卜，虽然上述实施例示出了采用将不同亮JL^色的LED装置放在一 起成为一个灯的LED灯84的情况，但是LED灯64还可是单色。在采用 不同亮度颜色的LED装置的情况下，LED装置不限于三种颜色红、绿和 蓝的情况。
而且，虽然在上述实施例中将LED灯84设置在直线上，但是不必将 LED灯84设置在直线上。还可锯齿状地设置LED灯84或者将其设置在 稍微偏离该直线的位置。
另外，如图11所示，虽然在上述实施例中沿箭头A的方向观测分隔 元件88的侧面时，分隔元件88的形状为平行四边形，但是分隔元件还可 以是更改实例的分隔元件78，其中围绕的四个侧面是倾角a或者P如图13 所示的平行四边形。
更特别是，在涉及上述实施例的分隔元件78中，不仅第一侧面78C 和78D而且第二侧面78E和78F都形成平行四边形。在其中采用该分隔元 件78的情况下，优选沿X和Y的两个方向设置分隔元件78。
光源相对于沿X和Y两个方向设置且延伸为平面形状的分隔元件78 设置的位置优选处于第一侧面78C投影区域所包括的范围的分隔元件下 方。设置光源的位置还可处于第二侧面78F投影区域所包括的范围的分隔 元件下方。这里，倾角oc和P优选处于10至45度的范围。
而且，在第一侧面的至少一侧78C或者在第二侧面的至少一侧78F上 形成光反射部分。光源被设置在其上形成反射部分的至少一侧的投影区域 所包括范围的分隔元件下方。
特别是，在于第一侧面的至少一侧78C和于第二侧面的至少一侧78F 上形成反射部分、和光源被设置在其上形成反射部分的两个侧面的投影区域所包括范围的分隔元件下方的情况下，优选沿X和Y方向分歉光源发出 的光。
在本说明书中，词语"反射部分，，包括漫射例如涂敷白墨的情况和常规反 射例如接合铝带或者镀敷铝的情况。对本发明而言，反射部分优选用于漫 射。
权利要求
1.一种光导元件，其中从光源进入一个主面的光从另一个主面发出，包括切削部分，其具有在朝向光源的一个主面的部分向另一个面倾斜的指定表面，和反射部分，其位于所述倾斜的表面上，并反射从光源发出的光。
2. 如权利要求1所述的光导元件，其中所述光源为发光二极管。
3. 如权利要求1或者2所迷的光导元件，其中所述光源包括多个元件， 所述倾斜表面为切削部分的倾斜表面，所述切削部分在所述光导元件一个 主面上线性形成，使得所述切削部分能够覆盖多个元件中的一些。
4. 如权利要求1或者2所迷的光导元件，其中所述光源包括多个元件， 所述倾斜表面为切削部分的倾斜表面，所述切削部分在所述光导元件的一 个主面上形成，使得所述多个切削部分以指定间距M形成，并且每个切 削部分朝向每个元件。
5. 如权利要求3或者4所述的光导元件，其中所述切削部分的横截面 基本为三角形，其中仅在一个方向上形成指定的倾斜表面。
6. 如权利要求3或者4所述的光导元件，其中所述切削部分的横截面 基本为M形并具有角形，其中在两个方向上形成指定的倾斜表面。
7. 如权利要求3至6中任一项所述的光导元件，其中所述切削部分通 过树脂密封。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的光导元件，还包括用于反射朝向 所述光源的底面上的光的反射部分。
9. 一种平面光源，包括如权利要求1至8中任一项所述的光导元件， 光源，和基底，其上设置有所述光源。
10. —种显示设备，包括作为背光的如权利要求9所述的平面光源装置。
11. 如权利要求10所述的显示设备，其中显示部分为液晶面板。
12. 如权利要求1所述的光导元件，还包括多个分隔元件，其相邻设置，使得相邻侧面彼此相对而形成一个板状 光导元件，所述分隔元件中的切削部分，其具有处于朝向所述光源的位置的指定 倾斜表面，所述倾斜表面上的反射部分，其反射从所述光源发出的光， 所述分隔元件中的第一小端面，其为朝向相邻分隔元件的平面，和 所述第 一端面上的光漫射部分。
13. 如权利要求12所述的光导元件，其中所述切削部分在朝向所述 分隔元件中第一小端面的边缘部分中形成。
14. 如权利要求13所述的光导元件，其中在所述分隔元件的厚度方 向上的顶部和底部之间的位置形成所述分隔元件的切削部分中的倾斜表 面，使得所述倾斜表面与所述分隔元件的第二小端面连接。
15. 如权利要求12所述的光导元件，其中所述光源为发光二极管。
16. 如权利要求12所述的光导元件，其中所述光源包括多个元件， 并且，所述切削部分线性形成，使得所述切削部分能够覆盖多个所述元件 中的一些元件
17. 如权利要求12所述的光导元件，其中所述光源包括多个元件， 以及，多个切削部分以指定间距分散形成，使得每个切削部分朝向每个元 件。
18. 如权利要求12至17中任一项所述的光导元件，其中所述切削部 分通过树脂密封。
19. 如权利要求12所述的光导元件，还包括用于反射所述分隔元件 的底面上的光的反射部分。
20. —种平面光源装置，包括 如权利要求12至19中任一项所述的光导元件，光源，和基底，其上以指定间距设置所述光源。
21. —种显示设备，包括作为背光的如权利要求20所述的平面光源 装置。
22. 如权利要求21所述的显示设备，其中显示部分为液晶面板。
23. 如权利要求l所述的光导元件，还包括多个分隔元件，其相邻设置，使得相邻侧面彼此相对而形成一个板状 光导元件，其中在多个分隔元件的每个分隔元件中的彼此相对的第一侧面 的形状基本为平^f于四边形，和反射部分，其反射从光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元 件中的彼此相对的第二侧面的至少一个面上。
24. 如权利要求23所述的光导元件，其中在多个分隔元件的每个分 隔元件中的彼此相对的第二侧面的形状基本为矩形。
25. 如权利要求23所述的光导元件，其中在多个分隔元件的每个分 隔元件中的彼此相对的第二侧面的形状基本为平行四边形。
26. 如权利要求25所述的光导元件，还包括反射部分，其反射从所 述光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元件中的彼此相对的第一 侧面的至少一个面上。
27. 如权利要求23所述的光导元件，还包括位于所述分隔元件的一 个主面上且反射光的反射部分。
28. 如权利要求23所述的光导元件，还包括反射部分，其反射从光 源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元件中的彼此相对的第二侧面 的两个面上。
29. 如权利要求26所述的光导元件，还包括反射部分，其反射从所迷光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元件中的^f皮此相对的第二侧面的两个面上，以及反射部分，其反射从所述光源发出的光，并位于在多个分隔元件的每个元件中的彼此相对的第一侧面的两个面上。
30. 如权利要求23所述的光导元件，其中所述光源为发光二极管。
31. —种平面光源装置，包括 如权利要求23至30中任一项所述的光导元件， 光源，和基底，其上设置有所述光源。
32，如权利要求31所述的光导元件，其中所述光源被设置在多个分 隔元件的第二侧面的投影区域所包括的范围内。
33. —种平面光源装置，包括如权利要求25、 26和29中任一项所述的光导元件， 光源，和基底，其上^:置有所述光源，其中，所述光源被设置在多个分隔元件的第 一侧面的投影区域和第二 侧面的投影区域所包括的范围内。
34. —种显示设备，包括作为背光的如权利要求31至33中任一项所 述的平面光源装置。
35. 如权利要求34所述的显示设备，其中显示部分为液晶面板。
全文摘要
一种光导元件，其中自光源进入一个主面的光从另一个主面发出，该光导元件特征在于包括切削部分，其具有在朝向光源的一个主面的部分上向另一个面倾斜的指定表面，和倾斜表面上的反射部分，其反射自光源发出的光。
文档编号G02F1/1335GK101300452SQ200680041129
公开日2008年11月5日 申请日期2006年11月2日 优先权日2005年11月4日
发明者五味秀二, 内条秀一, 渡边岳男, 篠崎研二 申请人:昭和电工株式会社