TWI269894B - Planar light source - Google Patents

Description

1269894 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於—種將從光源放射之線狀放射光變換為面 狀之面光源裝置。 【先前技術】 、歷來，此種面光源裝置備有放電燈即冷陰極管，其係作 為放射出線狀光之細長圓筒狀之線狀絲。藉由作為反射 二薄片狀之纟且光反射器來包圍該冷陰極管之周圍。該燈 光反射器備有用於導出來自冷陰極f之放射光之開口部。 、丘光反射器之開口部係將來自冷陰極管之線狀光線變換為 面狀，且嵌合於從其表面出射之導光體之側面上。該導光 體於其背面上成形有稜鏡。 於此轉之面光源裝置中，從冷陰極管放射出之放射光藉 、且光反射器予以反射，介以開口部而導出至導光體之側 面。導出至導光體之光線從導光體之表面出射。來自導光 體表面之出射光藉由配置於導光體表面之光學薄片而予以 聚光或擴散。此外，導出至導光體之光線之一部分從導光 體之月面出射。來自導光體背面之出射光藉由配置於導光 體背面之光學薄片而朝向導光體側反射（例如，參照日本專 利特開2002-270024號公報）。 近年來，對於此種具有面光源裝置之液晶顯示裝置，要 求進一步高亮度化、薄型輕質化及低成本化。因此，亦要 求面光源裝置之高亮度化、薄型輕質化及低成本化。於導 光體之背面設置稜鏡可以增進聚光功能，且降低光學薄片 93974.doc 1269894 之數目，所以係可實現上述之要求之一有效方法。 可是，於先前之面光源裝置中，由於燈光反射器之形狀 不一，或由於組裝燈光反射器與導光體時之作法不一，而 於燈光反射器與導光體之間有時會形成若干之間隙。因 此，自冷陰極管之放射光會有從導光體之側面以外之面入 射至導光體之問題。即，來自冷陰極管之放射光可能會從 燈光反射器與導光體之間之間隙漏出，而從導光體之表面 入射。如此，從導光體之側面以外之面入射之光有時會導 致導光體之表面產生暗線或亮度不均勻。此外，於使用將 棱鏡没於为面之導光體之情況下，可能會由於稜鏡之聚光 功能，導致更容易由於從導光體之側面以外之面入射之光 線而產生亮度不均勻之問題。 即，先别之面光源裝置之問題在於不容易增進面内亮度 之品質。 【發明内容】 本發明鑑於上述問題開發而成者，其目的在於提供一種 可增進面内亮度之品質之面光源裝置。 本發明之樣態所得到之面光源裝置其特徵在於包括·· 光源； 面狀光源變換體，其係將從前述光源放射之放射光變換 為面狀光並出射；導光體’其包含於前述面狀光源變換體 中，具有相互對向之第面與第2主面、以及連接該等第 1主面與第2主面之側面’並且以前述側面與前述光源相對 向之方式配置；及 93974.doc 1269894 此外，忒液晶顯示面板2係於一對基板即陣列基板3與對 向基板4之間夾持液晶層作為光調變層。陣列基板3包括呈 矩陣狀配置於其表面上之薄膜電晶體（Thin Transistor·· TFT)及連接於薄膜電晶體之像素電極等。對向 基板4備有對向電極等。像素電極與對向電極均藉由具有光 透過性之導電材料而形成。該等陣列基板3與對向基板4係 於使像素電極與對向電極兩者相對向之狀態下配置，並於 其間形成狹縫。液晶層藉由密封於陣列基板3與對向基板4 之狹縫中之液晶組成物而形成。 作為向該液晶顯示面板2供給驅動信號使其驅動之電路 基板之細長矩形平板狀之驅動電路5，係介以一對可撓性印 刷佈線基板（Flexible Print Circuit ·· FPC)6及7而安裝於液晶 顯示面板2中之一側緣。 液晶顯示面板2於其中央部具有相當於顯示圖像之顯示 區域之矩形狀之顯示晝面區域8。該顯示畫面區域8之對角 線方向之尺寸例如係12英忖。 該液晶顯示面板2配置於鑲框蓋體丨丨與作為面光源裝置 之背燈15之間。即，矩形框狀之鑲框蓋體丨丨安裝於作為液 晶顯示面板2之主面即表面側。該鑲框蓋體丨丨備有：使液晶 顯示面板2之顯示晝面區域8露出之矩形狀之窗部丨2，及限 定窗部12之矩形框狀之主體部13。該主體部13備有於將液 晶顯示面板2收容於主體部π之際，覆蓋液晶顯示面板2之 外緣部之外周緣部14。 矩形平板狀之为燈15安裝為與液晶顯示面板2之背面側 93974.doc 1269894 :對向。該背燈丨5朝向液晶顯示面板2之顯示畫面區域8之 月面側出射面狀之光線。該冑燈15係於使其表面對向於液 晶顯示面板2之背面之狀態下，與液晶顯示面板2一同收容 於鑲框蓋體11中。 安裝於液晶顯示面板2之驅動電路5藉由使印刷佈線基板 6、7朝向背燈15之背面側彎曲而配置於背燈15之背面側。 此時，於驅動電路5與背燈15之間介有細長矩形薄片狀之絕 緣薄片16。該絕緣薄片16係確保該等驅動電路5與背燈15 之間之絕緣性。 如圖1及圖2所示，背燈15備有作為放電燈之冷陰極管 22，其為細長圓筒狀之管狀光源。該冷陰極管22安裝在嵌 合於其兩端部之燈架23上。該燈架23藉由具有彈性之橡膠 而形成。2條纜線24之一端部分別與冷陰極管22之兩端部連 接。此外，該等纜線24之另一端部分別安裝於作為連接器 之殼體25上。 此外’背燈15備有將從冷陰極管22放射之放射光變換為 面狀光並出射之面狀光源變換體21。該面狀光源變換體21 包含矩形大致平板狀之導光體26。該導光體26具有：相互 對向之苐1主面2 6b及苐2主面26d，及連接該等第1主面2 6b 及第2主面26d之第1側面26a及第2側面26e。導光體26係於 相對於冷陰極管22之外周面而與第1側面26a平行對向之狀 態，且，於使第1主面26b朝向液晶顯示面板2之背面之狀態 下配置。即，第1側面26a相當於來自冷陰極管22之放射光 所入射之光入射面。此外，第1主面26b相當於使面狀光朝 93974.doc 1269894 向液曰曰顯不面板2出射之光出射面。於此，光入射面2 6 a對 應於不含有由該光入射面26a及光出射面26b所形成之角部 26c之平面狀之部分。 此外，該導光體26係於至少一方之主面上形成有具有聚 光功能之稜鏡之稜鏡導光體。於本實施方式中，如圖5及圖 6所示，導光體26於第2主面26d上具有稜鏡26p。該稜鏡26p 延伸於第1側面26a之法線方向A，沿著法線方向A而具有頂 角26x。該頂角26x相當於形成稜鏡26p之2個平面26pl及 26p2之交線。於本實施方式中，該等平面26pl及26p2所成 角度<9 1係大致90度。該等棱鏡26p並列配置於與法線方向a 直交之方向B。於本實施方式中，鄰接之稜鏡26p之間距p 係大致50 μιη。 該導光體26係將線狀光源變換為面狀光源。即，導光體 26介以光入射面26a而使從冷陰極管22入射之線狀之放射 光朝向第1主面26b折射（或由第2主面26d全反射），從而變換 為面狀光。即，導光體26係從第1主面26b出射面狀光。 進而，該導光體26藉由具有光透過性之樹脂等而形成。 於此，導光體26之厚度形成為從光入射面26a朝向第2側面 (非光入射面）26e逐漸變薄之楔形。於此，所謂導光體26之 厚度，相當於沿著第1主面26b之法線方向之高度。藉由如 此之形狀，使從導光體26之光入射面26a入射之光線向第1 主面26b均等地反射，並且於位於導光體26之非光入射面 26e側之第2主面26d側確保驅動電路5等之收容空間。於本 貫施方式中，導光體26之光入射面26a側之厚度尺寸T1為 93974.doc -10- 1269894 2.5 mm 〇 大致矩形薄片狀之光學薄片27以覆蓋導光體26之第1主 面26b之方式安裝。該光學薄片27係聚光薄片與擴散薄片中 至少之一，前述聚光薄片係將從導光體26之第1主面2 6b出 射之面狀光進行聚光，前述擴散薄片係將從第1主面26b出 射之面狀光擴散。 大致矩形薄片狀之光學薄片29以覆蓋導光體26之第2主 面26d之方式安裝。該光學薄片29係反射薄片，其係使從導 光體26之内部介以第2主面26d而漏出至外部之光線朝向導 光體26之第1主面26b側反射。 該光學薄片29形成為尺寸大於導光體26之第2主面26d之 大致矩形，延伸至導光體26之光入射面26a側而構成面狀光 源變換體21。該光學薄片29之厚度尺寸T2例如形成為 0.16 mm。因此，面狀光源變換體21於導光體26之光入射面 26a所在部分，具有相當於導光體26之光入射面26a側之厚 度尺寸T1與光學薄片29之厚度尺寸T2之和之特定厚度τ。 於本實施方式中，特定厚度T為2.66 mm。 背景燈15進一步備有作為反射體之薄片狀燈光反射器 31，其係將從冷陰極管22放射之放射光朝向導光體％之光 入射面26a反射。如圖1所示，該燈光反射器31於剖面彎曲 成大致C字狀之狀態下，配置為包圍冷陰極管22之周圍，前 述冷陰極管22係與導光體26之光人射面對向配置。即， 燈光反射器31具有··第1延伸部33,其係朝向導光體26之光 射面26ak伸，及第2延伸部34，其係朝向第2主面延 93974.doc 1269894 伸；該等第1延伸部33及第2延伸部34覆蓋冷陰極管22之周 圍。 第1延伸部33之中途部35於朝向冷陰極管22之侧彎曲。此 外’第1延伸部33之前端部37於遠離冷陰極管22之側彎曲。 同樣地，第2延伸部34之中途部36於朝向冷陰極管22之側彎 曲此外，第2延伸部34之前端部39於遠離冷陰極管22之側 彎曲。 。亥垃光反射器3丨形成用於導出來自冷陰極管以之放射光 之開口部32。該開口部32與導光體％之光入射面2以相對 向。該開口部32,如圖丨及圖4所示，由第丨延伸部33之中途 部35與前端部37之間之彎曲部33A、第2延伸部科之中途部 36與前端部39之間之彎曲部34A所形成。 第1延伸部33之前端部37及第2延伸部34之前端部”相互 面對，作為於其厚度方向夾持面狀光源變換體21之一對夾 持^發揮仙。㈣前端部37及％之至少—方與導光體％ 之-方主面及光入射面所形成之角部接觸，且，形成為與 一方之主面隔開。

即，如圖4所示，一對之前端部37及39形成錐形狀，即兩 之狹縫從面狀光源變換體21越朝向冷陰極管训越小。 於本實施方式中，前端部37相對料光體26之第i主面26b 傾斜’並與導光體26接觸。此外，前端㈣相對於導光體 26之第2主面施大致平行。導光㈣與前端部39之間介有 光學薄片29,前端部39與導光體26不接觸。 即 ，於本實施方式中，前端部37與 導光體26之第1主面26b 93974.doc 12 1269894 及光入射面26a所形成之角部26c接觸，且，配置為與第i主 面26b隔開。換言之，前端部37與導光體26僅於角部26c接 觸’第1主面26b及光入射面26a為非接觸狀態，而於與前端 部39之間一體夾持導光體26及光學薄片29。 如此之燈光反射器3 1具有彈性，能夠於面狀光源變換體 21之厚度方向進行若干彈性變形。即，第i延伸部33與第2 延伸部3 4之間之狹縫雖然很小，但仍然可變形。 於本實施方式中’於尚未將面狀光源變換體21夾持於第1 延伸部33與第2延伸部34之間之前的狀態下，於第1延伸部 33與弟2延伸部34之間形成之最小狹縫，即於彎曲部33A與 彎曲部34A之間形成之開口部32之狹縫則例如為2 4 mm± 0.1 mm。此外，前端部37與彎曲部33A之間之高度尺寸，即 前端部37之傾斜尺寸H2例如為0.2 mm ° 因此，由一對之前端部37及39所夾持之面狀光源變換體 之厚度T(於圖1所示例中，即導光體26之光入射面26a側之 厚度T1與光學薄片29之厚度尺寸T2之和）大於彎曲部33A與 彎曲部34A之間之狹縫H1。即，H1<T。此外，由一對之前 端部37及39所夾持之面狀光源變換體之厚度τ大於狹縫hi 與前端部37之傾斜尺寸H2之和。即，H<T。 因此，藉由從燈光反射器3 1之開口部32將介以開口部32 而安裝有光學薄片29之導光體26推入，使一對前端部37及 39於相互隔離之方向位移。於其間，一對前端部37及39於 相互接近之方向施力而夾持面狀光源變換體21。藉此，前 端部37僅僅接觸導光體26之光入射面26a與第1主面26b所 93974.doc -13- 1269894 形成角部26c，並且前端部39僅僅接觸光學薄片29。其結 果i知°卩37使導光體26之光入射面26a與第1主面26b相互 隔離防止來自冷陰極管22之放射光從導光體26之光入射 面26a以外之面入射。 此外，由一對前端部37及39夾持面狀光源變換體21時， 燈光反射器31於冷陰極管22與導光體26之光入射面2以之 間’形成小於面狀光源變換體21之厚度T之狹縫。因此，面 狀光源變換體21特別能夠抑制導光體26向冷陰極管22側移 動’並防止冷陰極管因接觸面狀光源變換體21而破損。 導光體26於其第1主面26b上安裝聚光薄片或擴散薄片等 之光學薄片27，於其第2主面26d上安裝光學薄片（反射薄 片）29 ’於光入射面26a側安裝冷陰極管22及燈光反射器31 之後’收容並保持於大致矩形平板狀之框架4〇上。 接著’對於上述之一實施方式之作用進行說明。 首先’介以殼體2 5及纜線2 4而向冷陰極管2 2供給電能， 使冷陰極管22發光。 從該冷陰極管22放射之線狀之放射光覆蓋冷陰極管22之 燈光反射器31之内側面所反射，而朝向導光體26之光入射 面26a導出。此時，燈光反射器31之前端部37係阻止來自冷 陰極管22之放射光從導光體26之光入射面26a以外之面入 射。 從導光體26之光入射面26a入射之入射光藉由形成於導 光體26之第2主面26d之棱鏡、及安裝於該第2主面26d侧之 光學薄片29，朝向導光體26之第1主面26b折射或反射。藉 93974.doc -14- 1269894 此，從導光體26之第1主面26b出射面狀光。 從導光體26之第1主面26b出射之面狀光於通過光學薄片 27之際適度予以聚光或擴散而被賦予特定之光學特性。藉 此，從導光體26之第1主面26b出射之面狀光之亮度提高， 且均勻化。 來自背燈15之照明光、即透過光學薄片27之面狀光被導 出至液晶顯示面板2之背面側。導出至液晶顯示面板2之照 明光會選擇性地透過液晶顯示面板2之顯示畫面區域8。藉 此，於液晶顯示面板2之顯示晝面區域8上顯示圖像。 如上所述，藉由設計為避免燈光反射器31之前端部37與 導光體26之光入射面26a及第1主面26b接觸而與角部26c接 觸之構造，能夠相互隔離導光體26之光入射面26a及第1主 面 26b 〇 於先前技術之面光源裝置中，由於製造燈光反射器3丨時 之形狀不一，或者由於組裝燈光反射器31與導光體26時產 生差異’有可肖b於燈光反射|§ 31之開口部32與導光體26之 第1主面26b之間形成間隙。因此，來自冷陰極管22之放射 光可能從間隙洩漏，而從導光體26之第1主面26b入射。特 別是，於使用具有聚光功能之稜鏡導光體作為導光體26之 際易產生亮度不均，從而產生提高背景燈之面内亮度品質 之需求。 針對如此之需求，根據上述之實施方式，即使於燈光反 射器31之製造及組裝時產生差異，亦能夠以前端部37阻止 來自冷陰極管22之放射光從導光體26之光入射面26&以外 93974.doc -15- 1269894 之面入射。因此，能夠防止導光體26之亮度不均， 增進背景燈15之亮度，並且能夠使面内亮度均勻化，提高 此外，由燈光反射器31之一對之前端部叨及外所夾持之 面狀光源變換體21之厚度τ大於狹縫扪與前端部37之傾斜 尺寸H2之和。進而，燈光反射器31形成為可於面狀光源變 換體21之厚度方向進行若干變形。因此，若從相對於含有 開口部32之開口端面垂直之方向推入面狀光源變換體， 則前端部37會於與面狀光源變換體21隔離之方向進行若干 彈性變形，使一對前端部37及39之間之狹縫被撐開。藉此， 導光體26之角部26c整體會於特定位置與前端部37接觸。即 使一對前端部37及39之間之狹縫被撐開，因為不會撐開到 大於面狀光源變換體21之厚度，所以能夠輕易將面狀光源 變換體21 (特別是導光體26)相對於燈光反射器3丨定位，進一 步提高製造性，阻止面狀光源變換體21向冷陰極管22側移 動，並防止冷陰極管22之破損。 此外’因為不會受到燈光反射器31及導光體26之製造及 組裝時多少產生差異的影響，而使前端部37與導光體26之 角部26c整體（至少與冷陰極管22相對向的範圍内之角部 26c之整體）接觸，所以能夠可靠地隔離導光體％之光入射 面26a及第1主面26b。再者，嚴格來講，因為於導光體26之 第2主面26d上形成有稜鏡26ρ，所以雖然於光學薄片29與導 光體26之間部分（對應於稜鏡26ρ之凹部之部分）存在間隙， 但該間隙極小。此外，於使用於導光體26之第1主面2讣側 93974.doc -16- 1269894 形成有稜鏡之導光體之情況下，於相對於稜鏡凹部之部分 中，雖然與燈光反射器3 1之間具有間隙，但這種情況下之 間隙極小，故本發明仍可充分地發揮作用。 進而，燈光反射器31之前端部37僅與導光體26接觸，不 與第1側面26a接觸。即，第1侧面26a不會全部由燈光反射 器3 1所覆蓋，因此，來自冷陰極管22之放射光能夠從第1 側面26 a整體入射。即，第1側面26a整體可有效地用為光入 射面26a使用。因此，能夠有效地利用來自冷陰極管22之放 射光，提高亮度。 於此，前端部37於夾持面狀光源變換體21之狀態下，相 對於導光體26之苐1主面26b而傾斜。此時，前端部ay盘第1 主面26b所成角度Θ 2較佳為5度以上20度以下。若角度0 2 小於5度’則前端部37會與第1主面26b大致平行，導致於一 對前端部37及39之間推入面狀光源變換體21之際，降低阻 止面狀光源變換體21向冷陰極管2 2側移動之效果。此外， 若角度0 2超過20度，則與前端部39之間夾持面狀光源變換 體21之力道減弱，造成面狀光源變換體21易於從液晶顯示 面板2側脫落。因此，角度0 2較佳設於上述之範圍内。 此外，進而於使用稜鏡導光體作為導光體26之情況下， 特別能夠顯著發揮防止亮度不均之效果。因此，無需安裝 超過所需之光學薄片，即可進一步提高背燈15之亮度，進 而提高亮度品質。藉此，能夠使背燈15進一步薄型輕質化 及低成本化。 根據具有如此之背燈15之液晶顯示裝置1，能夠提高液晶 93974.doc -17- 1269894 顯不政置1之党度’並且提高亮度品質，進—步實現薄型輕 質化及低成本化。 再者’本發明不限於上述實施方式’於其實施階段中凡 於不脫離其h意旨之範圍内，可將構成要素加以變形並 具體化。此外，藉由適當地組合上述實施方式所揭示之多 個構成要素，能夠形成多種發明。例如，可以從實施方式 所示之全部構成要素中删除數個構成要素。進而，亦可適 當地組合不同實施方式中之構成要素。 例如，於上述之實施方式令，雖然針對透過型液晶顯示 裝置1進行說明，亦可使用上述之面光源裝置作為具有反射 部及透過部之半透過型液晶顯示裝置之背燈。此外，亦可 使用上述之面光源裝置作為將從液晶顯示裝置2之顯示晝 面區域8之表面側入射之入射光選擇性地反射而顯示圖像 之反射型液晶顯示裝置之前燈。 此外，光學薄片29未必一定須得延伸至導光體％之光入 射面26a—侧。於該情況下，由一對前端部37及39所夾持之 面狀光源變換體21僅接觸導光體26。即使於如此之情況 下，藉由將一對之前端部37及39所夾持之面狀光源變換體 21之厚度T(=T1)設定為大於狹縫Η1與前端部37之傾斜尺寸 Η2之和Η，當然亦能夠得到與上述之實施方式相同之效果。 產業上之可利用性 如以上說明所述，根據本發明，能夠提供一種可提高面 内亮度之品質之面光源裝置。 【圖式簡單說明】 93974.doc -18- 1269894 圖1係概略地表示本發明之一實施方式之面光源裝置之 構造之側視圖。 圖2係概略地表示圖1所示之面光源裝置之構造之分解立 體圖。 圖3係概略地表示具有圖丨所示之面光源裝置之液晶顯示 裝置之構造之分解立體圖。 圖4係表示構成圖丨所示之面光源裝置之反射體之形狀之 側視圖。 圖5係表示構成圖丨所示之面光源裝置之導光體之形狀之 立體圖。 圖6係表示構成圖丨所示之面光源裝置之導光體之形狀之 剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 液晶顯示裝置 2 液晶顯示面板 3 陣列基板 4 對向基板 11 鑲框蓋體 15 背燈 12 窗部 13 主體部 14 外周緣部 22 冷陰極管 21 面狀光源變換體 93974.doc -19- 1269894 26 導光體 26b 第1主面 26d 第2主面 26a 第1側面 26e 第2側面 31 燈光反射器 33 第1延伸部 34 第2延伸部 35 中途部 37 前端部 93974.doc -20

Claims (1)

1. 貯]月。日修没)正替換頁丨 3 26巧綠專利申請案 文申請專利範圍替換本(95年 十、申請專利範圍·· 種面光源裝置，其特徵在於包括： 光源； 面狀光源變換體，其係將從前述光源放射之放射光變換 為面狀光並出射； 導光體，其包含於前述面狀光源變換體中，具有相互對 向之第1主面與第2主面、以及連接該等第is面與第2主面 之側面，並且以前述側面與前述光源相對向之方式配置； 及 反射體，其係將來自前述光源之放射光朝向前述側面反 射； 月|J述面狀光源變換體係於前述側面所在部分具有特定 厚度； 前述導光體之第丨主面與第2主面之至少一方，形成有包 含聚光機能之稜鏡； 前述反射體係於其厚度方向夾持前述面狀光源變換 體，並且具有相互面對之一對夾持部； 至少一方之前述夾持部係與前述導光體之前述第丨主面 及前述側面所形成之角部接觸，且與前述第1主面隔開； 而且别述反射體係於前述光源與前述側面之間形成小 於如述特定厚度之狹縫。 2.如請求W之面光源裝置，其中前述—對之夹持部中接觸前 述角部之-方之w述夾持部與前述第i主面所成之角度係5。 以上20°以下。 93974-950310.doc

   1269894 3. 如請求们之面光源裝置，其中前述—對之夾持部係錐形 狀，即兩者之狹縫從前述面狀光源變換體越朝向 / 則越小。 〗述光源 4. 如請求項3之面光源裝置，其中前述一對之夾持部中接觸前 述角部之一方之前述夹持部與前述第丨主面所成之角度係^ 以上20。以下。 又，、 5. 如^求項i之面光源裝置，其中前述一對之失持部係夹持構 成前述面狀光源變換體之前述導光體。 6·如#求項1之面光源裝置，其中前述—對之夾持部係夹持構 成前述面狀光源變換體之前述導光體及配置於前述導光體 之前述第2主面側之光學薄片。 7.如請求項丨之面光源裝置，其中與前述導光體之角部接觸之 則述夾持部係與前述導光體之前述側面隔開。 93974-950310.doc 2-