CN110068953A - 照明装置和显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种照明装置和显示装置，在设有孔的情况下也能用简单的构成来抑制亮度不匀。背光源装置(20)具备：导光板(30)，其包括板状构件；以及LED(22)，其与导光板(30)的端面相对配置并且朝向端面发出光，在上述背光源装置(20)中，导光板(30)具有在板厚方向上贯通的导光板侧贯通孔(33)，导光板侧贯通孔(33)的周围中的至少位于LED(22)的相反侧的区域设为与该区域以外的主体部(31)相比折射率较高的高折射部(32)。

Description

照明装置和显示装置
技术领域
本发明涉及具有贯通孔的照明装置和显示装置。
背景技术
近年来，在设于信息终端等电子设备或汽车等车辆的仪表等装置中，作为显示图像或信息的显示面板，已广泛使用液晶面板。并且，在这种显示装置中，除了搭载有液晶面板以外，还搭载有对液晶面板供应光的背光源装置(照明装置)。
作为背光源装置，例如已知如专利文献1所示的、具备包括透明的板状构件的导光板和以与该导光板的端面相对的形式配置的光源(例如LED)的边光方式(或侧光方式)的背光源装置。从背光源装置的光源发出的光从与光源相对的导光板的端面(以下称为光入射面)入射到导光板内。然后，该光一边在导光板内传播，一边从表侧的板面(以下称为光出射面)成为面状的光而出射。这种边光方式的背光源装置与其它方式(例如正下方式)相比，具有能实现薄型化的优点。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2013-149559号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1所示的边光方式的背光源装置中存在如下问题：在板面上设置有孔的构成中，从光入射面入射到导光板内而朝向位于光入射面的相反侧的入射相反面直行的光被该孔遮挡行进路径，位于比孔靠入射相反面侧的区域的亮度下降，产生亮度不匀。
为了解决这种亮度不匀，可以考虑在入射相反面侧也设置光源的构成，但这种构成由于配置光源，因此导致构成的复杂化，进而导致背光源装置的大型化和成本上升。
本发明是基于上述这种情况而完成的，目的在于提供在设有孔的情况下也能用简单的构成来抑制亮度不匀的照明装置和显示装置。
用于解决问题的方案
鉴于上述问题而完成的本申请发明是一种照明装置，具备：导光板，其包括板状构件；以及光源，其与上述导光板的端面相对配置并且朝向上述端面发出光，在上述照明装置中，上述导光板具有在板厚方向上贯通的贯通孔，上述导光板的上述贯通孔的周围中的至少位于上述光源的相反侧的区域设为与该区域以外的其它区域相比折射率较高的高折射区域。
根据这种构成，从光源发出的光中的、入射到高折射区域的光被构成该高折射区域的高折射材料折射。根据斯涅尔定律，该折射的方向是，折射光相对于与高折射区域的边界的法线的角度小于入射光相对于与高折射区域的边界的法线的角度。即，由于从侧方入射的光的折射光是被折射到接近贯通孔的方向，所以与未设有高折射区域的构成相比，入射光能绕到从光源来看的贯通孔的相反侧(里侧)。
这样，通常在未设有高折射区域的导光板中从光源发出的光被贯通孔遮挡而无法到达的区域会由于入射到高折射区域的光向特定的方向折射而被高效地照亮，所以能得到整体上抑制了亮度不匀的照明装置。
上述照明装置也可以具备以下的构成。
可以是，高折射区域设于贯通孔的整周。根据这种构成，与高折射区域仅设于贯通孔的周围的一部分的构成相比，能比较容易地制造具有高折射区域的导光板。
另外，可以是，导光板呈长方形的板状，并且光源与导光板的一对短边中的一个短边侧的端面相对配置，贯通孔设置为偏向导光板中的长边方向上的光源的相反侧。
在这种构成中，在从光源来看位于贯通孔的相反侧(里侧)的区域易于形成光无法到达的遮挡区域，因此通过设置高折射区域从而得到的效果变大。
可以是，导光板的一对板面中的一个板面是光所出射的光出射面，在光出射面侧层叠有使光扩散的扩散片。
根据这种构成，能不易看出导光板的亮度的变化。
另外，本申请发明是具备上述的照明装置和利用来自照明装置的光进行显示的显示面板的显示装置。这种显示装置的亮度不匀少。
可以是，在该显示装置的显示面板中设有与贯通孔连通并且在厚度方向上贯通的面板侧贯通孔。
发明效果
根据本发明，能得到在设有孔的情况下也能用简单的构成抑制亮度不匀的照明装置和显示装置。
附图说明
图1是一实施方式的液晶显示装置的分解立体图。
图2是液晶显示装置的纵向截面图。
图3是液晶显示装置的局部放大纵向截面图。
图4是导光板的俯视图。
图5是导光板的局部放大俯视图。
附图标记说明
10：液晶显示装置(显示装置)、11：液晶面板(显示面板)、13：面板侧贯通孔、20：背光源装置(照明装置)、22：LED(光源)、23：LED基板、25：光学片、25a：扩散片、30：导光板、30a：光入射面(端面)、31：主体部(其它区域)、32：高折射部(高折射区域)、33：导光板侧贯通孔(贯通孔)、X：宽度方向、Y：长度方向、光轴方向、Z：板厚方向、L1：光轴。
具体实施方式
根据图1至图5说明一实施方式。在本实施方式中，例示具备作为显示面板的液晶面板11的液晶显示装置(显示装置的一例)10。此外，在各附图的一部分示出X轴、Y轴以及Z轴，各轴方向被描述为在各附图中示出的方向。关于上下方向以图2为基准且以该图上侧为表侧并且以该图下侧为里侧。另外，以X轴方向为宽度方向或侧方。
液晶显示装置10作为整体形成长方形状，如图1所示，具备：液晶面板(显示面板的一例)11，其能显示图像；以及背光源装置(照明装置的一例)20，其相对于液晶面板11配置于里侧并且对液晶面板11供应用于显示的光，液晶面板11和背光源装置20被框状的外框15等一体地保持。本实施方式的液晶显示装置10例如是组装到汽车的仪表盘而使用的，构成仪表板的一部分并且能显示仪表板的仪表的一部分、各种警告图像、汽车导航***的地图图像、车载摄像机的拍摄图像等。
液晶面板11呈长方形的板状，被设为透明的(具有高透光性的)一对玻璃基板在隔着规定的间隔的状态下贴合并且在两玻璃基板之间配置有液晶层的构成(省略详细的附图)。在一个玻璃基板中，设有连接到相互正交的源极配线和栅极配线的开关元件(例如TFT)、连接到该开关元件的像素电极、以及取向膜等，在另一个玻璃基板中，设有R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)等各着色部按规定排列配置的彩色滤光片或相对电极以及取向膜等。其中，从未图示的驱动电路基板对源极配线、栅极配线以及相对电极等供应显示图像所需的图像数据或各种控制信号。此外，在两玻璃基板的外侧配置有偏振板12。
液晶面板11能利用从背光源装置20供应的光来显示图像，其表侧为出光侧。此外，液晶面板11的长边方向与Y轴方向一致，短边方向与X轴方向一致，而且，厚度方向与Z轴方向一致。
在本实施方式的液晶面板11中贯通形成有面板侧贯通孔13。该面板侧贯通孔13与后述的背光源装置20的装置侧贯通孔28相互连通(参照图3)，用于供配置于液晶显示装置10的里侧的仪表板所具备的机械式仪表的针等物体通过。面板侧贯通孔13的孔缘部被未图示的密封构件密封，液晶不会漏出。
外框15包括金属材料(例如铝)，如图1所示，整体上呈长方形的框状。外框15包括：面板按压部15a，其在整周上从表侧按压液晶面板11的外周端部；以及外筒部15b，其从面板按压部15a的外周缘部向里侧突出并且从外周侧包围背光源装置20。液晶面板11通过该外框15被夹持并被保持在该外框15与背光源装置20之间，并且通过呈框状的面板固定胶带16固定到背光源装置20。
面板固定胶带16是用合成树脂制成的，整体上是沿着液晶面板11的外周端部对呈长方形的框状的基材的两个面涂敷粘合材料而成的。面板固定胶带16的基材通过使其表面呈现黑色而具有遮光性，由此，能防止来自背光源装置20的漏光透射过液晶面板11的非显示区域。
背光源装置20整体上与液晶面板11同样地呈俯视时为长方形的大致框状。如图1至图3所示，背光源装置20具备：底座21，其呈朝向液晶面板11侧开口的大致箱型；作为光源的多个LED22(Light Emitting Diode：发光二极管)和安装有LED22的LED基板23；导光板30，其引导从LED22发出的光；多个光学片25，其层叠配置于导光板30的表侧；反射片26，其层叠配置于导光板30的里侧；以及一对支架27，其沿着底座21的短边配置。
背光源装置20通过在导光板30的一个短边侧的端面配置LED22(LED基板23)，从而设为相对于导光板30仅从单侧入光的单侧入光类型的边光型(侧光型)。背光源装置20将来自LED22的光转换为面状的光并且使其从底座21的开口部位朝向表侧的液晶面板11出射。即，背光源装置20的表侧为出光侧。以下，按顺序说明背光源装置20的构成部件。
底座21包括例如铝板或电镀锌钢板(SECC)等金属材料，如图1所示，与液晶面板11同样地俯视时呈长方形状，并且呈朝向表侧开口的大致箱型，在内部收纳有LED基板23或导光板30等。底座21包括：长方形的底板部21a；以及侧板部21b，其从底板部21a的端缘部(一对长边和一对短边)分别朝向表侧立起。底座21的底板部21a的长边方向与Y轴方向一致，短边方向与X轴方向一致。在底座21的底板部21a中的与液晶面板11的面板侧贯通孔13对应的位置，设有与面板侧贯通孔13连通的贯通孔21h。
底板部21a从里侧支撑收纳在底座21内的构件。侧板部21b以从外周侧包围收纳在底座21内的构件的形式配置，从而整体上呈纵长的长方形的框状。侧板部21b被外框15的外筒部15b从外周侧包围。在这些侧板部21b和外筒部15b分别设有未图示的保持结构，底座21和外框15在已被组装的状态下由该保持结构保持。
一对支架27用呈现白色的合成树脂制成，如图1所示，呈沿着底座21的短边方向(X轴方向、宽度方向)延伸的细长的方棒状，并且在沿着底座21的短边侧的侧板部21b配置的状态下装配于底座21。在一对支架27中的配置于后述的导光板30的光入射面30a侧(图2的左侧)的支架(设为支架27a)的上表面，载置后述的LED基板23。另外，一对支架27中的配置于后述的导光板30的入射相反面30b侧(图2和图3的右侧)的支架(设为支架27b)在其上表面具有能载置面板固定胶带16的阶梯状面。另外，在两支架27的下表面侧具有用于按压后述的反射片26的阶梯状面。
如图1所示，LED22设为在固定于后述的LED基板23的板面的基板部上将作为半导体发光元件的LED芯片(LED元件)通过树脂材料进行了密封的构成。安装于基板部的LED芯片的主发光波长为1种，具体地，使用发出蓝色单色光的LED芯片。另一方面，在密封LED芯片的树脂材料中分散混合有被从LED芯片发出的蓝色光激励而发出规定颜色的光的荧光体，整体上发出大致白色光。该LED22设为与相对于LED基板23的安装面相邻的侧面是发光面22a的、所谓的侧面发光型。
此外，LED22从发光面22a出射具有以光轴L1为中心的规定的扩展(指向性)的光。在本实施方式的情况下，该出射的光的光轴L1成为相对于发光面22a的中央部分大致垂直的状态(参照图4)。因此，来自LED22的光中的、朝向导光板30的光入射面30a以外的端面(后述的入射相反面30b和一对侧面30e)行进的光在入射相反面30b中比在一对侧面30e中多。
LED基板23设为如下构成：多个LED22以断续地排列的形式表面安装于用绝缘材料制成且具有挠性的薄膜状(片状)的基材上(参照图1)，并且图案化有用于对LED22供电的配线图案。LED基板23的长边尺寸设为与后述的导光板30的短边尺寸(宽度尺寸)是同等的，并且其短边尺寸设定为比支架27a与导光板30的间隔大(参照图2)。
LED基板23中的LED22的安装面设为朝向里侧(与液晶面板11侧相反的一侧)的面。另外，LED基板23的一对长边的一个长边侧以沿着导光板30的一对短边中的一个短边侧(光入射面30a侧的短边)的方式配置于导光板30的表侧，并且LED基板23的一对长边中的另一个长边侧配置于支架27a的表侧。由此，LED22以其发光面22a与后述的导光板30的一个短边侧的端面(光入射面30a)平行的方式相对配置。
下面，详细地说明导光板30。本实施方式的导光板30整体上包括丙烯酸系树脂或聚碳酸酯等透明的合成树脂等，如图1和图2所示，呈比底座21的底板部21a小一圈的俯视时为长方形的板状，并与底座21的底板部21a平行配置。另外，导光板30的长边方向(长度方向)与Y轴方向一致，短边方向(宽度方向)与X轴方向一致，且与其板面正交的板厚方向与Z轴方向一致。导光板30以其周围被侧板部21b包围的形式收纳于底座21内。
如上所述，导光板30的外周端面中的图2和图4所示的左侧的短边侧的端面设为与LED22的发光面22a平行相对且被入射来自LED22的光的光入射面30a。另外，在本实施方式中，将位于光入射面30a的相反侧的端面(图2至图4的右侧的端面)称为入射相反面30b，将一对板面中的上表面(表面)称为使光朝向液晶面板11出射的光出射面30c，将一对板面中的下表面(里面)称为使从导光板30的内部去往该下表面(里面)的光朝向光出射面30c侧反射的反射面30d。而且，将导光板30的外周端面中的长边侧的端面(光入射面30a和入射相反面30b以外的端面)称为一对侧面30e。
导光板30隔着光学片25配置于液晶面板11的正下方位置，在液晶面板11与导光板30已被组装到正常的位置的状态下，在导光板30的与上述的面板侧贯通孔13对应的位置设有导光板侧贯通孔33。
在本实施方式的导光板30中，包括导光板侧贯通孔33的孔缘部在内的周围在整周上是由与该周围以外的区域(其它区域的一例)相比折射率较高的高折射材料形成的。具体地，是由与丙烯酸系树脂或聚碳酸酯等相比折射率较高的、聚甲基丙烯酸甲酯树脂等通用的光学塑料树脂、高折射玻璃等形成的。以下，将由该高折射材料形成的区域(贯通孔33的周围)称为高折射部32，将高折射部32以外的区域称为主体部31。
例如能通过如下方式来设置高折射部32：将由上述这样的高折射材料形成的环通过双色成型或嵌件成型与主体部31形成为一体，或者将作为分体形成的环组装到主体部31。在组装的情况下，为了在环(高折射部32)与主体部31之间不形成空气层，优选使用与主体部31或高折射部32的构成材料为同系的粘接剂。
如图4所示，在本实施方式中，高折射部32在设为圆形(圆筒形)的导光板侧贯通孔33的整周上以相同宽度形成。其宽度是根据导光板30的尺寸、导光板侧贯通孔33的位置或尺寸、高折射部32的折射率、LED22的规格等适当设定的。
此外，如图2和图4所示，在本实施方式中，面板侧贯通孔13和导光板侧贯通孔33设于液晶面板11和背光源装置20中的、相对于中心偏向长边方向(Y轴方向)上的LED22的相反侧(入射相反面30b侧)的位置。
在导光板30的光出射面30c上层叠有3层光学片25。如图1所示，光学片25为平坦的长方形的片状，其长边方向与Y轴方向一致，短边方向与X轴方向一致。
光学片25配置为介于导光板30与液晶面板11之间，从而使来自导光板30的出射光透射过，并且一边对该透射光赋予规定的光学作用一边使其朝向液晶面板11出射。
本实施方式的光学片25是扩散片25a、透镜片25b以及反射型偏振片25c从下层侧起按顺序重叠而成的。其中，扩散片25a为在大致透明的合成树脂制的基材中分散混合了许多用于使光扩散的扩散颗粒的构成。扩散片25a重叠于导光板30的正上方，在光学片25之中配置于离导光板30最近的位置。另外，在反射型偏振片25c的外周端部固定上述的面板固定胶带16的里侧的面。
另一方面，在导光板30的里面侧(反射面30d侧)层叠有反射片26。该反射片26包括表面呈现光反射性优异的白色的合成树脂制的片材，因此能使在导光板30内传播并从反射面30d出射的光朝向表侧(光出射面30c)高效地立起。反射片26俯视时呈长方形状，以其中央侧的大部分被夹在导光板30与底座21的底板部21a之间的形式配置。反射片26的外周端部比导光板30的外周端面更向外侧伸出，一对短边侧的端部被支架27按压。另外，其LED基板23侧的端部能使从LED22直接接受的光高效地反射而入射到光入射面30a。
此外，在这些光学片25、反射片26以及底座21的底板部21a的与导光板30的导光板侧贯通孔33对应的位置均贯通形成有贯通孔25h、26h、21h，整体上设为装置侧贯通孔28。
本实施方式的液晶显示装置10是如上所示的构成，下面，说明作用效果。
在边光方式的背光源装置20中，如上所述，在导光板30上形成有贯通板面的导光板侧贯通孔33的构成中，具有指向性并从光入射面30a入射到导光板30内的光的一部分***通于导光板侧贯通孔33的未图示的物体或者导光板侧贯通孔33其本身遮挡行进路径。因此，在比导光板侧贯通孔33靠入射相反面30b侧，会产生光无法到达的遮挡区域34。
针对这种问题，本实施方式的背光源装置20具备：导光板30，其包括板状构件，具有在板厚方向上贯通的导光板侧贯通孔33；以及LED22，其与导光板30的端面(光入射面30a)相对配置并且朝向端面发出光，在导光板侧贯通孔33的整周上设有与主体部31相比折射率较高的高折射部32。
根据这种构成，从LED22发出的光中的、入射到高折射部32的光被构成高折射部32的高折射材料折射。如图5所示，根据斯涅尔定律，该折射的方向是，折射光相对于与高折射部32的边界的法线n的角度(θ2)小于入射光相对于与高折射部32的边界的法线n的角度(θ1)(在主体部31的折射率n1＜高折射部32的折射率n2的情况下)，换句话说，折射光是被折射到接近导光板侧贯通孔33的方向，所以与未设有高折射部32的以往的构成相比，入射光能绕到从LED22来看的导光板侧贯通孔33的相反侧(里侧、图4的右侧)。
这样，通常在未设有高折射部32的导光板中从LED22发出的光被导光板侧贯通孔33遮挡而无法到达的遮挡区域34会由于入射到高折射部32的光向特定的方向折射而被高效地照亮，所以能得到整体上抑制了亮度不匀的背光源装置20。
另外，在导光板侧贯通孔33的整周上设有高折射部32。根据这种构成，与高折射部32仅设于导光板侧贯通孔33的周围的一部分的构成相比，制造时的定位和取得整体的平衡变得容易，能比较容易地制造具有高折射部32的导光板30。
另外，导光板30呈长方形的板状，并且LED22与导光板30的一对短边中的一个短边侧的端面(光入射面30a)相对配置，导光板侧贯通孔33设置为偏向导光板30中的长边方向(Y轴方向)上的LED22的相反侧(图2和图4的右侧)。
在这种构成中，在从LED22来看位于导光板侧贯通孔33的相反侧(里侧)的区域易于形成光无法到达的遮挡区域34，因此能通过设置高折射部32而得到大的效果。
也可以是，导光板30的一对板面中的一个板面是光所出射的光出射面30c，在光出射面30c侧层叠有使光扩散的扩散片25a。根据这种构成，能不易看出导光板30的亮度的变化。
根据本实施方式的液晶显示装置10和背光源装置20，在设有贯通孔13、32的情况下，也能用简单的构成来抑制亮度不匀。
＜其它实施方式＞
本发明不限于通过上述记述和附图说明的实施方式，例如下面的实施方式也包含在本发明的技术范围中。
(1)在上述实施方式中，示出了将高折射部32设于导光板侧贯通孔33的整周的方式，但也可以设为如下构成：将高折射部32仅设于导光板侧贯通孔33的周围中的、从LED22来看位于导光板侧贯通孔33的相反侧(入射相反面30b侧)的区域。
(2)在上述实施方式中，示出了俯视时为长方形状的导光板30的例子，但导光板的形态不限于上述实施方式，例如也可以设为圆形等其它形态的导光板。
(3)在上述实施方式中，示出了使导光板侧贯通孔33在设为长方形的板状的导光板30的长边方向(Y轴方向)上比中心偏向入射相反面30b侧的方式，但导光板侧贯通孔也可以设于任意的位置。
(4)在上述实施方式中，光学片25设为从下层侧起按顺序重叠扩散片25a、透镜片25b以及反射型偏振片25c而成的三层结构，但光学片25的构成不限于上述实施方式。例如也可以重叠其它种类的光学片，也可以不限于三层结构而设为单层结构、双层结构、四层以上的构成。
(5)液晶面板11与导光板30的保持结构不限于上述实施方式，能适当地变更。

Claims (6)

1.一种照明装置，具备：导光板，其包括板状构件；以及光源，其与上述导光板的端面相对配置并且朝向上述端面发出光，上述照明装置的特征在于，
上述导光板具有在板厚方向上贯通的贯通孔，
上述导光板的上述贯通孔的周围中的至少位于上述光源的相反侧的区域设为与该区域以外的其它区域相比折射率较高的高折射区域。
2.根据权利要求1所述的照明装置，
上述高折射区域设于上述贯通孔的整周。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的照明装置，
上述导光板呈长方形的板状，并且上述光源与上述导光板的一对短边中的一个短边侧的端面相对配置，
上述贯通孔设置为偏向上述导光板中的长边方向上的上述光源的相反侧。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任意一项所述的照明装置，
上述导光板的一对板面中的一个上述板面是上述光所出射的光出射面，在上述光出射面侧层叠有使光扩散的扩散片。
5.一种显示装置，其特征在于，具备权利要求1至权利要求4中的任意一项所述的照明装置；以及显示面板，其利用来自上述照明装置的光进行显示。
6.根据权利要求5所述的显示装置，
在上述显示面板中设有与上述贯通孔连通并且在厚度方向上贯通的面板侧贯通孔。
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