專(zhuān)利名稱(chēng)：照明裝置和使用該照明裝置的顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示設(shè)備，特別涉及使用照明裝置的液晶顯示器，其中，照明裝置可在不降低顯示器的顯示質(zhì)量的情況下減少光源數(shù)量。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，半導(dǎo)體器件的發(fā)展使得電子裝置日趨體積小、重量輕，這種電子裝置需要與它們較小和較輕的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的電子顯示裝置。目前，對(duì)于較小和較輕設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的電子裝置需要體積小、重量輕、低驅(qū)動(dòng)電壓和低功率消耗的平板顯示裝置。在各種類(lèi)型的平板顯示裝置中，液晶顯示(LCD)型裝置最廣泛地用于各種電子裝置以及較小較輕設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的電子裝置。這是因?yàn)長(zhǎng)CD裝置通常具有重量輕、體積小、驅(qū)動(dòng)電壓低和功率消耗低、并且能夠顯示全色圖像的優(yōu)點(diǎn)。
由于LCD裝置需要用光顯示其上的圖像，所以必需有產(chǎn)生LCD裝置所用光的光源。顯示質(zhì)量和LCD裝置所顯示圖像的狀態(tài)基于光源的特性而變化。LCD裝置可分為反射型LCD和透射型LCD，反射型LCD利用環(huán)境光顯示圖像，透射型LCD利用非環(huán)境光的背光源顯示圖像。在LCD發(fā)展的早期，反射型LCD裝置被廣泛使用，但目前透射型LCD裝置更多地被采用、以顯示高質(zhì)量圖像。透射型LCD裝置的光源一般被設(shè)置在LCD平板的背部，從光源發(fā)射的光被稱(chēng)作“背光”。
作為透射型LCD裝置的光源，EL(電致發(fā)光)、LED(發(fā)光二極管)、CCFL(冷陰極熒光燈)、和HCFL(熱陰極熒光燈)被廣泛使用。在諸如個(gè)人移動(dòng)電話(huà)(PCS電話(huà)或蜂窩電話(huà))和個(gè)人數(shù)字助理(PDA)的便攜式電子裝置中，LED因其體積小、功率消耗低而經(jīng)常被采用。尤其是，在減小便攜式電子裝置功率消耗的研究方面已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，目前，作為減小功率消耗的一個(gè)方式，在減少LEDs數(shù)量的研究方面已加大了力度。
圖1是表示用于小尺寸產(chǎn)品的傳統(tǒng)LCD裝置的結(jié)構(gòu)分解透視圖。
參看圖1，傳統(tǒng)LCD裝置90包括LCD面板10，用于顯示圖像；背光組件20，用于給LCD面板10提供光；反射片30，用于反射該光。
LCD面板10包括上基底12，它具有許多顯示圖像的像素；下基底14，它位于上基底12之下、并具有用于電控制每個(gè)像素的開(kāi)關(guān)裝置16；和液晶(未示出)，它位于上下基底12和14之間、并根據(jù)所施加的電場(chǎng)強(qiáng)度控制光透射率。
背光組件20包括光源22，用于發(fā)射光；和導(dǎo)光板24，將從光源22發(fā)射的光導(dǎo)向LCD面板10。光源22位于導(dǎo)光板24的一側(cè)、并包括發(fā)光二極管(下文稱(chēng)作LED)。應(yīng)當(dāng)注意，光源22可設(shè)置在導(dǎo)光板24的兩相對(duì)側(cè)的每一個(gè)上、并具有多個(gè)LEDs。反射片30位于導(dǎo)光板24之下、用于將從導(dǎo)光板24漏出的光反射到LCD面板10、以提高光效率。
開(kāi)關(guān)裝置16根據(jù)外部輸入的圖像數(shù)據(jù)控制提供到像素的電功率。于是，電場(chǎng)在上下基底12和14之間的特定像素位置處形成，從而使液晶的排列角在預(yù)定方向上變化。從背光組件20提供的光的透過(guò)率基于排列角的變化而變化，因此，從液晶透過(guò)的光量根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度而改變。透射光根據(jù)圖像數(shù)據(jù)激勵(lì)像素以便基于圖像數(shù)據(jù)在LCD面板上顯示圖像。
在傳統(tǒng)LCD裝置中，背光組件20需要多個(gè)LEDs。但是，因?yàn)長(zhǎng)EDs非常昂貴，當(dāng)所需的LEDs數(shù)量增加時(shí)，LCD裝置的制造成本也必然增加。所以，對(duì)于減少LEDs數(shù)量的方法進(jìn)行了研發(fā)，以便降低LCD裝置的制造成本。另外，還希望減少所需LEDs的數(shù)量、以減小LCD裝置的功率消耗。
不過(guò)，當(dāng)減少所需LEDs的數(shù)量、以減小制造成本和功率消耗時(shí)存在一個(gè)問(wèn)題、即LCD裝置的亮度變差、LCD裝置的顯示質(zhì)量下降，這限制了所需LEDs數(shù)量的減少。
圖2A是說(shuō)明由用作傳統(tǒng)LCD裝置的背光組件的傳統(tǒng)照明裝置提供的給光量的示意圖，圖2B是說(shuō)明在圖2A的LEDs數(shù)量減少到三個(gè)時(shí)的給光量的示意圖。
一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)諸如LED的點(diǎn)光源的發(fā)光體向?qū)Ч獍?4發(fā)光時(shí)，在相對(duì)于垂直連接在光源(例如，LED)與導(dǎo)光板24之間的虛線呈±60°角的光量約為0°角光量的一半。從點(diǎn)光源發(fā)射的光傳輸并到達(dá)導(dǎo)光板24的某一區(qū)域，即到達(dá)相對(duì)于垂直連接在光源與導(dǎo)光板24之間的虛線而排列的順時(shí)針?lè)较虻挠?0°(下文稱(chēng)作“+60°”)角到逆時(shí)針?lè)较虻淖?0°(下文稱(chēng)作“-60°”)角的區(qū)域。當(dāng)發(fā)光時(shí)，在+60°或-60°角位置到達(dá)導(dǎo)光板的邊界光22a的光量約為從0°角的正面方向到達(dá)導(dǎo)光板的中心光22b的光量的一半。因此，邊界光22a到達(dá)的導(dǎo)光板24的邊界區(qū)(2)的光量約為中心光22b到達(dá)的導(dǎo)光板24的中心區(qū)(1)的光量的一半。所以，如圖2A所示，光源中的LEDs均設(shè)置得使相鄰的邊界光到達(dá)導(dǎo)光板24的同一邊界區(qū)、以避免因?qū)Ч獍?4邊界區(qū)(2)中光量的減少所導(dǎo)致的亮度下降。
當(dāng)傳統(tǒng)照明器件被用作LCD背光組件的光源時(shí)，LCD裝置的顯示質(zhì)量因到達(dá)導(dǎo)光板24的不同區(qū)域的光量差而下降。在減少LEDs數(shù)量的情況下，光源22產(chǎn)生的光可能不能到達(dá)導(dǎo)光板24的同一部分。如圖2B所示，由于在LEDs的數(shù)量減小時(shí)、相鄰LEDs之間的距離增加，所以光可能不到達(dá)與相鄰邊界區(qū)對(duì)應(yīng)的、分別由相鄰邊界光到達(dá)的導(dǎo)光板24的部分。所以，在圖2B中，導(dǎo)光板24上與每個(gè)LED發(fā)射區(qū)對(duì)應(yīng)的部分“B”比導(dǎo)光板24上與相鄰邊界區(qū)之間各LED的非發(fā)射區(qū)對(duì)應(yīng)的部分“A”更明亮。因此，亮部分與暗部分在位于導(dǎo)光板24上的LCD面板10上交替地顯示，于是降低了LCD面板顯示質(zhì)量。
為了避免LCD器件的顯示質(zhì)量下降，對(duì)導(dǎo)光板進(jìn)行了各種改進(jìn)。例如，已經(jīng)提出了包含位于導(dǎo)光板的入射光入射表面上的用作透鏡的凹面或凸面部分的導(dǎo)光板、包含多個(gè)用于散射該光的不規(guī)則的導(dǎo)光板、或其上包含用于反射該光的反射鏡結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光板。但是，上述改進(jìn)的導(dǎo)光板具有諸如不可避免的亮度下降的限制。這是由于光源產(chǎn)生的光在導(dǎo)光板24的改進(jìn)部分反射后入射到導(dǎo)光板24。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供在光源中具有減少數(shù)量的LEDs、并且亮度不會(huì)因LEDs數(shù)量減少而下降的照明裝置。
本發(fā)明還提供具有這種照明裝置的顯示設(shè)備。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于照亮顯示設(shè)備的照明裝置，該照明裝置包括將光引導(dǎo)到顯示設(shè)備的顯示單元的導(dǎo)光部件，該導(dǎo)光部件包括入射光入射到其上的入射面、與該入射面相對(duì)的背面、將入射到入射面上的光發(fā)射到顯示單元的發(fā)射面、垂直于入射面和發(fā)射面的側(cè)面、以及形成在入射面與一個(gè)側(cè)面之間的角部分的第一斜面，其中，第一斜面以倒棱角與該入射面接合；和將光發(fā)射到導(dǎo)光部件的第一光源部分，第一光源部分包括與第一斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一邊界發(fā)光體、和與入射面可選擇地對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一中心發(fā)光體。
導(dǎo)光部件還包括相對(duì)縱向中心線與第一斜面對(duì)稱(chēng)的第二斜面，第一光源部分還包括與第二斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二邊界發(fā)光體。另外，照明裝置還包括第二光源，導(dǎo)光部件還包括第三斜面和第四斜面，其中，相對(duì)導(dǎo)光部件的橫向的中心線、第三斜面與第一斜面對(duì)稱(chēng)、第四斜面與第二斜面對(duì)稱(chēng)，第二光源包括與第三斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第三邊界發(fā)光體、與第四斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第四邊界發(fā)光體、和與位于第三第四斜面之間的背入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二中心發(fā)光體。形成在入射面與第一第二斜面中的一個(gè)斜面之間的倒棱角小于角90-(EA/2)(其中，EA表示發(fā)射角)，該發(fā)光體包括諸如發(fā)光二極管的點(diǎn)光源。
在本發(fā)明的另一方面，提供顯示圖像的顯示設(shè)備，該顯示設(shè)備包括用于產(chǎn)生光的背光組件；該背光組件包括i)用于引導(dǎo)光的導(dǎo)光部件，該導(dǎo)光部件具有入射光入射到其上的入射面、與該入射面相對(duì)的背面、將入射到入射面上的光發(fā)射到顯示單元的發(fā)射面、垂直于入射面和發(fā)射面的側(cè)面、以及形成在入射面與一個(gè)側(cè)面之間的角部分的第一斜面，其中，第一斜面以倒棱角與該入射面接合，ii)將光發(fā)射到導(dǎo)光部件的第一光源部分，第一光源部分包括與第一斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一邊界發(fā)光體、和與入射面可選擇地對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一中心發(fā)光體；和位于發(fā)射面的利用背光組件提供的光顯示圖像的顯示單元。
導(dǎo)光部件還包括相對(duì)縱向中心線與第一斜面對(duì)稱(chēng)的第二斜面，第一光源部分還包括與第二斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二邊界發(fā)光體。另外，照明裝置還包括第二光源，導(dǎo)光部件還包括第三斜面和第四斜面，其中，相對(duì)導(dǎo)光部件的橫向的中心線、第三斜面與第一斜面對(duì)稱(chēng)、第四斜面與第二斜面對(duì)稱(chēng)，第二光源包括與第三斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第三邊界發(fā)光體、與第四斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第四邊界發(fā)光體、和與位于第三第四斜面之間的背入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二中心發(fā)光體。形成在入射面與第一第二斜面中一個(gè)斜面之間的倒棱角小于角90-(EA/2)(其中，EA表示發(fā)射角)，該發(fā)光體包括諸如發(fā)光二極管的點(diǎn)光源。
顯示裝置還包括形成在導(dǎo)光部件底部的光散射部件，用于散射從入射面提供到發(fā)射面的光；位于發(fā)射面與顯示單元之間的漫射部件，用于增加顯示單元的光均勻性；和位于導(dǎo)光部件下面的光反射部件，用于反射該光。顯示單元包括具有像素的濾色片基底，用于顯示彩色；位于濾色片基底之下并具有薄膜晶體管的薄膜晶體管基底，用于電控制每個(gè)像素；位于濾色片基底與薄膜晶體管基底之間的液晶，用于根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度、控制透光率。
根據(jù)本發(fā)明，即使在光源數(shù)量減少時(shí)，通過(guò)在導(dǎo)光部件角部設(shè)置光源、則可避免亮度和顯示質(zhì)量的下降。


下面結(jié)合附圖所作的具體說(shuō)明將使本發(fā)明的上述和其它優(yōu)點(diǎn)變得更加清楚，在附圖中圖1是示意性表示傳統(tǒng)LCD器件結(jié)構(gòu)的分解透視圖；圖2A是說(shuō)明由用作傳統(tǒng)LCD器件的背光組件的部件的傳統(tǒng)照明裝置提供光的示意圖；圖2B是用于說(shuō)明在圖2A所示的LEDs的數(shù)量減少到3個(gè)時(shí)的光提供的示意圖；圖3是表示本發(fā)明第一實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的示意透視圖；圖4是示意性表示圖3所示照明裝置入射面的平面視圖；圖5是說(shuō)明圖3所示照明裝置中光提供的示意圖；圖6是表示倒棱角與發(fā)射區(qū)之間關(guān)系的示意圖；圖7A和7B是表示具有一個(gè)或多個(gè)與入射面對(duì)應(yīng)的中心發(fā)光體的照明裝置的示意圖；圖8是示意性表示根據(jù)本發(fā)明的具有多個(gè)光源的照明裝置的平面圖；圖9是示意性表示包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置的顯示設(shè)備的分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖3是示意性表示根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的照明裝置結(jié)構(gòu)的分解透視圖，圖4是示意性表示圖3所示照明裝置入射面的平面視圖。在下文中，經(jīng)導(dǎo)光板100的幾何中心O而穿過(guò)導(dǎo)光板100的入射面110的線被限定為導(dǎo)光板100的縱向中心線，經(jīng)導(dǎo)光板100的幾何中心O垂直于該縱向中心線的線被限定為導(dǎo)光板100的橫向中心線。
參看圖3和4，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置900包括導(dǎo)光部件100，用于引導(dǎo)光；第一光源部件200，用于向?qū)Ч獠考?00提供光。
導(dǎo)光部件100具有預(yù)定厚度的多邊板形，作為示例性實(shí)施例，導(dǎo)光部件100具有矩形平行六面體形狀。該導(dǎo)光部件100包括入射光入射到其上的入射面110、與該入射面110相對(duì)的背面120、將入射到入射面上的光發(fā)射到顯示單元的發(fā)射面130、與發(fā)射面130相對(duì)的底面140、和垂直于入射面110和發(fā)射面130的側(cè)面150。側(cè)面150包括第一側(cè)面150a和與第一側(cè)面150a相對(duì)的第二側(cè)面150b。作為示例性實(shí)施例，導(dǎo)光部件100由聚甲基丙烯酸酯(poymethyl methacrylate(PMMA))族的材料經(jīng)注射模制而成。PMMA族材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性、因而具有良好的可見(jiàn)光透過(guò)率。
光散射部件位于導(dǎo)光部件100的底面140上、以便將入射光反射到發(fā)射面130。作為示例性實(shí)施例，散射墨(未示出)可印刷在底面140上以便垂直地散射入射光、或在底面140上形成多個(gè)幾何元件(未示出)以便反射、衍射或散射入射光。
以從入射面110起的倒棱角θ垂直地切割導(dǎo)光部件100的第一側(cè)面150a與入射面110之間的角部分而形成第一斜面112。于是，第一斜面112垂直于發(fā)射面130和底面140、并在一端以倒棱角θ與入射面110連接、而在另一端以倒棱角θ的補(bǔ)角與第一側(cè)面150a連接。以從入射面110起的倒棱角θ垂直地切割導(dǎo)光部件100的第二側(cè)面150b與入射面110之間的角部分而形成第二斜面114，并使第二斜面114相對(duì)導(dǎo)光部件100的縱向中心線與第一斜面112對(duì)稱(chēng)。于是，導(dǎo)光部件100具有相對(duì)其中心線的對(duì)稱(chēng)形狀，所以導(dǎo)光板100的負(fù)載相對(duì)其縱向中心線對(duì)稱(chēng)地分布。
雖然未在圖3示出，本發(fā)明也可具有另一實(shí)施例，即、導(dǎo)光部件100的厚度(即，側(cè)面150的寬度)從入射面110到背面120線性地減小，使導(dǎo)光部件100具有楔形。因此，通過(guò)減小相對(duì)發(fā)射面130的入射角，入射光在整個(gè)發(fā)射面130被均勻地發(fā)射，顯示設(shè)備也變得更輕、更小。
第一光源部件200包括用于產(chǎn)生光的發(fā)光體和用于支承發(fā)光體的支承件290。作為示例性實(shí)施例，發(fā)光體包括與第一斜面112對(duì)應(yīng)的第一邊界發(fā)光體210、和與第二斜面114對(duì)應(yīng)的第二邊界發(fā)光體220。該發(fā)光體還可包括一個(gè)或多個(gè)與入射面110對(duì)應(yīng)的中心發(fā)光體。支承件290包括與第一斜面112平行的第一面292，與第二斜面114平行的第二面294，與入射面110平行的第三面296。該支承件290包括分別設(shè)置在第一、第二和第三面上的用于將發(fā)光體固定到支承件290的固定部分(未示出)。具有固定部分的支承件290以這樣的方式設(shè)置，即發(fā)光體鄰接到第一斜面112、第二斜面114和入射面110。在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，利用附加部件，支承件290將發(fā)光體固定到導(dǎo)光部件100。但在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，發(fā)光體可被整體地固定到導(dǎo)光部件100、從而不需要利用支承件進(jìn)行固定。
第一和第二邊界發(fā)光體210和220均包括發(fā)光二極管(LED)、以便減小顯示設(shè)備的尺寸。LED響應(yīng)施加到其上的電流而發(fā)射光、并具有諸如價(jià)格、高度可靠、易于調(diào)制和穩(wěn)定操作等方面的優(yōu)點(diǎn)。尤其是，即使LED是點(diǎn)光源，LED以限定為“發(fā)射角”的預(yù)定角范圍發(fā)射光，從而提供到達(dá)導(dǎo)光部件100的光而形成與發(fā)射角對(duì)應(yīng)的發(fā)射區(qū)。發(fā)射角是由相對(duì)垂直連接在LED中心與導(dǎo)光部件100之間的虛線的+60°和-60°構(gòu)成的120°。+60°角對(duì)應(yīng)于發(fā)射區(qū)的右部，-60°角對(duì)應(yīng)于發(fā)射區(qū)的左部。于是，從一個(gè)LED產(chǎn)生的光到達(dá)導(dǎo)光板100的發(fā)射區(qū)。到達(dá)發(fā)射區(qū)邊界部分的光量、即到達(dá)從虛線順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60°的角區(qū)域的光量是到達(dá)發(fā)射區(qū)中心部分、即到達(dá)從虛線轉(zhuǎn)動(dòng)0°的角區(qū)域的光量的一半。
圖5是說(shuō)明圖3所示照明設(shè)備中光提供的示意圖。在圖5的照明設(shè)備中，支承件與導(dǎo)光部件相互連接，并且為了便于理解、圖中未示出支承件。另外，導(dǎo)光板的有效面積500被虛線@圍繞?；陲@示設(shè)備用照明裝置作為背光組件，入射光經(jīng)有效面積500有效地被發(fā)射到顯示設(shè)備的顯示面板、并有效地形成圖像。如上所述，由于導(dǎo)光部件100的角部分被除去而形成了第一和第二斜面112和114，所以光至少不能到達(dá)顯示面板的角部。因此，給顯示面板提供光并顯示圖像的有效面積500以預(yù)定距離A與入射面110分離。
參看圖5，分別位于第一和第二斜面112和114的第一和第二邊界發(fā)光體210和220以預(yù)定發(fā)射角“EA”向?qū)Ч獠考?00提供光。即，第一邊界發(fā)光體210向?qū)Ч獠考?00發(fā)射光而形成位于第一發(fā)射光線212和第二發(fā)射光線214之間的與發(fā)射角“EA”對(duì)應(yīng)的第一發(fā)射區(qū)。第二邊界發(fā)光體220向?qū)Ч獠考?00發(fā)射光而形成位于第三發(fā)射光線222和第四發(fā)射光線224之間的與發(fā)射角“EA”對(duì)應(yīng)的第二發(fā)射區(qū)。由于每個(gè)發(fā)光體210和220均以倒棱角θ平行于斜面而傾斜地設(shè)置在導(dǎo)光部件100的角部，所以第二和第四發(fā)射光線214和224則分別更遠(yuǎn)地趨向與第一和第二邊界發(fā)光體210和220相對(duì)的有效面積500的角部。因此，有效面積500的寬度“d”完全被第一和第二發(fā)射區(qū)覆蓋。
于是，通過(guò)調(diào)整倒棱角θ和連接到相應(yīng)的導(dǎo)光部件側(cè)面且被限定為從邊界線到斜面中心的距離的該斜面的中心距“B”、可使被提供光線的有效面積500的尺寸具有不同的寬度。換言之，如果入射面110與有效面積500之間的間隔距離“A”是不變的，則當(dāng)有效面積500的寬度“d”增加時(shí)、倒棱角θ和中心距“B”也增加，于是通過(guò)各發(fā)光體210和220的入射光的發(fā)射區(qū)被擴(kuò)大。所以，盡管有效面積500的寬度增加，光也能充分地發(fā)射到增大的有效面積500。當(dāng)有效面積500被如此增加以致被限定為“暗部分”的有效面積500的寬度“d”的部分不能被第一和第二發(fā)射區(qū)覆蓋時(shí)，則至少一個(gè)中心發(fā)光體被設(shè)置在入射面110上的與有效面積500的寬度“d”的暗部分對(duì)應(yīng)的位置。于是，從中心發(fā)光體發(fā)射的光被提供到有效面積500的寬度“d”的暗部分。下文將說(shuō)明包括中心發(fā)光體的照明裝置。
反之，當(dāng)有效面積500的寬度“d”增加時(shí)，倒棱角θ和中心距B變得較小。倒棱角θ和中心距B的尺寸設(shè)置使得有效面積500的寬度“d”能夠被第一和第二發(fā)射區(qū)充分覆蓋、以使第一和第二邊界發(fā)光體210和220所產(chǎn)生的光能夠到達(dá)有效面積500，從而改善第一和第二邊界發(fā)光體210和220的光效率。應(yīng)當(dāng)注意，可設(shè)置多個(gè)中心發(fā)光體，以便改善LCD的亮度。
圖6是說(shuō)明倒棱角與發(fā)射區(qū)之間關(guān)系的視圖。虛線表示有效面積的寬度，與虛線相對(duì)的實(shí)線表示設(shè)置有發(fā)光體的與有效面積平行的入射面。實(shí)箭頭線表示不傾斜的從發(fā)光體發(fā)射的光的范圍。雙點(diǎn)劃線表示以倒棱角θ傾斜的入射面，雙點(diǎn)劃線箭頭表示以倒棱角θ傾斜的從發(fā)光體發(fā)射的光的范圍。
參看圖6，發(fā)光體在倒棱角0°處與有效面積500相平行，從第一邊界光線460到第二邊界光線470的與發(fā)射角“EA”對(duì)應(yīng)的發(fā)射區(qū)400相對(duì)于在發(fā)光體中心與有效面積500之間垂直連接的虛線而對(duì)稱(chēng)。于是，發(fā)射區(qū)400被分成相同形狀和大小的兩部分，即發(fā)射區(qū)的第一部分410和第二部分420。因此，發(fā)射區(qū)400的尺寸由入射距離R1確定，距離R1是發(fā)射區(qū)中從0°發(fā)射角的正面光線所到達(dá)的中心點(diǎn)至(EA/2)發(fā)射角的第二邊界光線470所到達(dá)的邊界點(diǎn)之間的距離，該距離表示如下R1=Atan(90-EA2)]]>
其中，A是入射面與有效面積之間的間隔距離，EA是發(fā)光體的發(fā)射角。
如果發(fā)光體設(shè)置的以倒棱角θ相對(duì)有效面積傾斜，則從傾斜發(fā)光體發(fā)射的第二邊界光線470以(EA/2)+θ的發(fā)射角到達(dá)該有效面積，發(fā)射光線的第一邊界光線460以(EA/2)-θ的發(fā)射角到達(dá)該有效面積，于是發(fā)射區(qū)的第一部分被減小、而發(fā)射區(qū)的第二部分被增加。因此，發(fā)射區(qū)第二部分的尺寸被增加的入射距離R2擴(kuò)大，距離R2是發(fā)射區(qū)中從0°發(fā)射角的正面光線所到達(dá)的中心點(diǎn)至(EA/2)+θ的發(fā)射角的第二邊界光線470所到達(dá)的邊界點(diǎn)之間的距離，該距離表示如下R2=Atan(90-(EA2+θ))]]>其中，A是入射面與有效面積之間的間隔距離，EA是發(fā)光體的發(fā)射角。
因此，當(dāng)?shù)估饨铅仍龃髸r(shí)，使光被發(fā)射到有效區(qū)面積的發(fā)射區(qū)也增加。
如圖5所示，第一和第二邊界發(fā)光體210和220分別平行于斜面112和114、并相對(duì)導(dǎo)光部件100的縱向中心線對(duì)稱(chēng)。因此，第一和第二邊界發(fā)光體210和220均向具有增加的入射距離R2的有效面積的區(qū)域提供光。于是，最多為增加的入射距離R2的兩倍的總的增加入射距離通過(guò)調(diào)整倒棱角θ、其長(zhǎng)度足以覆蓋有效面積500的寬度“d”。換言之，通過(guò)將第一和第二邊界發(fā)光體210和220傾斜地設(shè)置在導(dǎo)光部件100的角部、可使光線充分入射到有效面積500的整個(gè)寬度“d”。
當(dāng)?shù)估饨铅鹊扔诨虼笥?0-(EA/2)時(shí)，增加的入射距離R2變得無(wú)窮大，于是從第一和第二邊界發(fā)光體210和220產(chǎn)生的光平行于入射面110而傳播、且不能被發(fā)射到有效面積500，這將明顯降低光效率。所以，倒棱角θ必須小于90-(EA/2)。例如，當(dāng)LED的發(fā)射角是120°時(shí)，倒棱角θ小于30°，以便將光線發(fā)射到導(dǎo)光部件100。換言之，倒棱角θ被設(shè)置的小于發(fā)射角一半的補(bǔ)角，以便第一和第二邊界發(fā)光體210和220產(chǎn)生的光不偏離有效面積500。
于是，可在各種尺寸的導(dǎo)光部件100中減少發(fā)光體的數(shù)量而不降低照明均勻性。本實(shí)施例公開(kāi)了該照明裝置，其中，發(fā)光體從三個(gè)減少到兩個(gè)，不過(guò)上述方法也可應(yīng)用于具有四個(gè)或更多發(fā)光體的照明裝置。另外，通過(guò)增加有效面積寬度上的入射距離、可防止在導(dǎo)光部件上形成暗部分。因此，即使減少發(fā)光體的數(shù)量、也能避免因?qū)Ч獠考系陌挡糠炙鸬恼彰骶鶆蚨鹊南陆怠?br> 圖7A和7B是表示具有位于入射面上的一個(gè)或多個(gè)中心發(fā)光體的照明裝置的視圖。圖7A表示具有一個(gè)中心發(fā)光體的照明裝置，圖7B表示具有兩個(gè)中心發(fā)光體的照明裝置。
參看圖7A和7B，至少一個(gè)中心發(fā)光體設(shè)置在入射面110的中心部分，于是光被發(fā)射到第一邊界發(fā)光體210的第二發(fā)射光線和第二邊界發(fā)光體220的第四發(fā)射光線相互連接的區(qū)域。尤其是，當(dāng)設(shè)置在導(dǎo)光部件的兩個(gè)角部的發(fā)光體對(duì)稱(chēng)增加的入射距離R2的總和小于有效面積500的寬度“d”時(shí)，由于光線不能發(fā)射到整個(gè)有效面積500，所以暗部分在導(dǎo)光部件100上出現(xiàn)。中心發(fā)光體230將光線提供到導(dǎo)光部件100的暗部分，于是即使有效面積的寬度增加、也可避免照明均勻度下降。在從具有四個(gè)或多個(gè)發(fā)光體的照明裝置中除去一個(gè)或多個(gè)發(fā)光體的情況下，除了設(shè)置在第一和第二斜面上的發(fā)光體之外，剩余的發(fā)光體均設(shè)置在入射面110上，于是剩余發(fā)光體所發(fā)射的光能夠覆蓋可能的暗部分、從而防止照明均勻度下降。
圖8是表示本發(fā)明另一實(shí)施例的照明裝置的平面圖。除了這個(gè)實(shí)施例中的光源部件包括相對(duì)導(dǎo)光部件的中心線對(duì)稱(chēng)的發(fā)光體和斜面之外，這個(gè)實(shí)施例的照明裝置具有與圖3所示實(shí)施例照明裝置相似的結(jié)構(gòu)。因此，圖8實(shí)施例的照明裝置中與圖3實(shí)施例的照明裝置中相同的結(jié)構(gòu)元件使用與圖3中的相同的標(biāo)號(hào)。
參看圖8，第三斜面122和第四斜面124分別設(shè)置在導(dǎo)光部件300背面的角部分。相對(duì)于導(dǎo)光部件300的橫向中心線，第三斜面122與第一斜面112對(duì)稱(chēng)，第四斜面124與第二斜面114對(duì)稱(chēng)。于是，與背面相關(guān)第二光源部件和與入射面、第一、第二斜面相關(guān)的第一光源部件200對(duì)稱(chēng)。作為示例性實(shí)施例，第二光源部件包括多個(gè)用于產(chǎn)生光的發(fā)光體和用于支承發(fā)光體的支承件。發(fā)光體包括與第三斜面122對(duì)應(yīng)的第三邊界發(fā)光體310、與第四斜面124對(duì)應(yīng)的第四邊界發(fā)光體320，并且還可至少包括一個(gè)與背入射面130的中心部分對(duì)應(yīng)的中心發(fā)光體330。
由于背面的角部被切除而形成了導(dǎo)光部件300的第三和第四斜面122、124，所以導(dǎo)光部件300的有效面積500變得小于圖3-7中的導(dǎo)光部件100的有效面積500。因此，由于增加了發(fā)光體的數(shù)量，應(yīng)用圖8中實(shí)施例的背光組件的亮度被增大，亮度均勻性也得到改善。
圖9是示意性表示具有本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的照明裝置的顯示設(shè)備結(jié)構(gòu)的分解透視圖。應(yīng)當(dāng)注意，雖然圖9中的顯示設(shè)備使用了作為示例性實(shí)施例的圖3中的實(shí)施例的照明裝置900，但是本發(fā)明的顯示設(shè)備也可使用圖8中實(shí)施例的照明裝置。
參看圖9，顯示設(shè)備1000包括顯示單元700，根據(jù)圖像數(shù)據(jù)顯示圖像；照明裝置900，向顯示單元700發(fā)射光；光漫射部件810，用于增加顯示單元的光均勻度；和反射單元820，用于反射該光以改善光效率。
顯示單元700根據(jù)數(shù)據(jù)處理單元提供的電信號(hào)顯示圖像。顯示單元700包括濾色片基底714，它具有多個(gè)用于形成圖像的像素；薄膜晶體管基底712，設(shè)置在濾色片基底714之下，用于電控制每個(gè)像素；液晶(未示出)，它處在濾色片基底714與薄膜晶體管基底712之間、并根據(jù)濾色片基底714與薄膜晶體管基底712之間的電場(chǎng)強(qiáng)度控制透光率。
薄膜晶體管基底712具有多個(gè)設(shè)置在其周邊部分上的用于提供和控制電圖像信號(hào)的供給件(未示出)。該供給件分別向薄膜晶體管的柵線和數(shù)據(jù)線提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)和定時(shí)信號(hào)、并控制液晶的排列角和定時(shí)。
包括照明裝置900的背光組件設(shè)置在顯示單元700的下面、以便均勻地向顯示單元700提供光。
照明裝置900包括導(dǎo)光板910，用于將光引導(dǎo)到顯示單元700；多個(gè)發(fā)光體920，用于產(chǎn)生光、并將該光提供到導(dǎo)光板910。導(dǎo)光板910具有預(yù)定厚度的平面形狀，其角部被切除。換言之，導(dǎo)光板910包括入射光入射到其上的入射面911；與該入射面911相對(duì)的背面915；將光發(fā)射到顯示單元700的發(fā)射面930；垂直于入射面911和發(fā)射面930的側(cè)面914；以及通過(guò)除去連接到側(cè)面914的入射面911的邊緣部分而形成的第一斜面912和第二斜面。導(dǎo)光板910具有楔形，所以其厚度從入射面911至背面915被線性地減小。
在另一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)光部件還可包括相對(duì)導(dǎo)光部件的橫向中心線、分別與第一和第二斜面對(duì)稱(chēng)的第三和第四斜面(參看圖8)，并可設(shè)置與第三和第四斜面對(duì)應(yīng)的附加發(fā)光體。
參看圖9，多個(gè)用于產(chǎn)生光且將該光提供到導(dǎo)光部件910的發(fā)光體920包括與第一斜面912對(duì)應(yīng)的第一發(fā)光體920a；與第二斜面對(duì)應(yīng)的第二發(fā)光體920b；和至少一個(gè)可選擇設(shè)置的與入射面911對(duì)應(yīng)的中心發(fā)光體920c。發(fā)光體920可設(shè)置在具有背光組件和顯示單元700的殼體內(nèi)、或由附加支承件支承和固定。例如，LEDs可被用作發(fā)光體920。光漫射部件810包括多個(gè)設(shè)置在發(fā)射面913與顯示單元700之間漫射片，用于改變以任意角從發(fā)射面930發(fā)射到發(fā)射面930的直角的正面方向的光的光路、以便改善顯示單元700的顯示亮度。此外，反射板820設(shè)置在導(dǎo)光板910的下面、用于反射通過(guò)與發(fā)射面930相對(duì)的底面?zhèn)鞑サ綄?dǎo)光板910的光線。光漫射部件810中的漫射片和反射板820可以改善光效率。
光從發(fā)光體920產(chǎn)生，而后經(jīng)入射面911、第一斜面912和第二斜面被提供到導(dǎo)光板910。之后，該入射光在導(dǎo)光板910內(nèi)被反射或折射、并經(jīng)發(fā)射面930被發(fā)射到顯示單元700。發(fā)光體920相對(duì)應(yīng)于導(dǎo)光板910的邊緣部分的第一和第二斜面而設(shè)置，因而與所有發(fā)光體均與入射面911平行的傳統(tǒng)顯示設(shè)備相比，顯示裝置700的亮度均勻性被改善。尤其是，當(dāng)發(fā)光體數(shù)量減少以降低功率消耗時(shí)，由于從與第一和第二斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的發(fā)光體所發(fā)射的光能夠充分地提供到入射面911的整個(gè)表面，所以不會(huì)出現(xiàn)多個(gè)更間隔開(kāi)的發(fā)光體之間的非發(fā)射區(qū)的導(dǎo)光板910的暗部分，因此避免了亮度均勻性的下降。
當(dāng)LEDs用作發(fā)光體時(shí)，與顯示設(shè)備的其它單元相比，由于LEDs非常昂貴、并且消耗很大的功率，所以發(fā)光體數(shù)量的減少可節(jié)省顯示設(shè)備的制作成本并改善電源效率。
如上所述，在本發(fā)明中，至少通過(guò)除去導(dǎo)光板的一個(gè)角部而形成至少一個(gè)斜面，并且至少一個(gè)發(fā)光體對(duì)應(yīng)該至少一個(gè)斜面而設(shè)置，所以至少一個(gè)發(fā)光體的發(fā)射區(qū)被擴(kuò)大。因此，當(dāng)減少發(fā)光體的數(shù)量時(shí)，因發(fā)光體數(shù)量減少而導(dǎo)致的多個(gè)更間隔開(kāi)的發(fā)光體之間的導(dǎo)光板的暗部分和導(dǎo)光板的非發(fā)射部分不會(huì)出現(xiàn)，于是改善了顯示設(shè)備的亮度均勻性。
因此，在不降低照明裝置亮度均勻性的前提下可減少發(fā)光體，于是可減小照明裝置的制作成本并改善電源效率。尤其是在照明裝置被用作顯示設(shè)備的背光組件時(shí)，導(dǎo)光板形狀的這種改變和發(fā)光體的設(shè)置可減小制作成本以及功率消耗。
雖然已經(jīng)說(shuō)明了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但可以理解，本發(fā)明并不被限制在這些實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求所述的本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的前提下可以作出各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于照亮顯示設(shè)備的照明裝置，包括導(dǎo)光部件，它將光引導(dǎo)到顯示設(shè)備的顯示單元，所述導(dǎo)光部件包括入射面，光線入射在其上；背面，與所述入射面相對(duì)；發(fā)射面，入射到入射面的光從所述發(fā)射面發(fā)射到所述顯示單元；側(cè)面，它垂直于所述入射面和發(fā)射面；和第一斜面，它形成在入射面與一個(gè)側(cè)面之間的角部，其中，第一斜面在倒棱角處與入射面連接；和第一光源部件，用于將光發(fā)射到所述導(dǎo)光部件，第一光源部件包括與第一斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一邊界發(fā)光體。
2.如權(quán)利要求1的照明裝置，其中，導(dǎo)光部件還包括相對(duì)導(dǎo)光部件的縱向中心線而與第一斜面對(duì)稱(chēng)的第二斜面，第一光源部件還包括與所述第二斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二邊界發(fā)光體。
3.如權(quán)利要求2的照明裝置，其中，第一光源部件還包括與所述入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一中心發(fā)光體。
4.如權(quán)利要求3的照明裝置，其中，第一光源部件還包括至少一個(gè)與所述入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的附加中心發(fā)光體，所述至少一個(gè)附加中心發(fā)光體和所述第一中心發(fā)光體設(shè)置在與所述入射面平行的同一條線上、且以預(yù)定距離相互隔開(kāi)。
5.如權(quán)利要求2的照明裝置，還包括第二光源部件，所述導(dǎo)光部件還包括第三斜面和第四斜面，其中，相對(duì)于導(dǎo)光部件的橫向中心線、第三斜面與第一斜面對(duì)稱(chēng)、第四斜面與第二斜面對(duì)稱(chēng)，所述第二光源包括與第三斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第三邊界發(fā)光體、與第四斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第四邊界發(fā)光體、和與設(shè)置在第三和第四斜面之間的背入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二中心發(fā)光體。
6.如權(quán)利要求5的照明裝置，其中，所述第二光源部件還包括至少一個(gè)與所述背入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的附加中心發(fā)光體，所述至少一個(gè)附加中心發(fā)光體和所述第二中心發(fā)光體設(shè)置在與所述背入射面平行的同一條線上、且以預(yù)定距離相互隔開(kāi)。
7.如權(quán)利要求2的照明裝置，其中，所述倒棱角形成在所述入射面與所述第一第二斜面中的一個(gè)斜面之間、并且小于角 ，其中EA是發(fā)射角。
8.如權(quán)利要求1的照明裝置，其中，所述導(dǎo)光部件具有楔形，因此所述導(dǎo)光部件的厚度從入射面至背面線性地減小。
9.如權(quán)利要求1的照明裝置，還包括形成在導(dǎo)光部件底部的光散射部件，用于散射從入射面提供到發(fā)射面的光。
10.如權(quán)利要求4的照明裝置，其中，每個(gè)發(fā)光體包括發(fā)光二極管。
11.一個(gè)用于顯示圖像的顯示設(shè)備，包括背光組件，用于產(chǎn)生光，所述背光組件包括用于引導(dǎo)光的導(dǎo)光部件，所述導(dǎo)光部件具有入射面，光線入射在其上；背面，與所述入射面相對(duì)；發(fā)射面，入射到入射面的光從所述發(fā)射面被發(fā)射；側(cè)面，它垂直于所述入射面和發(fā)射面；和第一斜面，它形成在入射面與一個(gè)側(cè)面之間的角部，其中，第一斜面在倒棱角處與入射面連接；和第一光源部件，用于將光發(fā)射到所述導(dǎo)光部件，所述第一光源部件具有與所述第一斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一邊界發(fā)光體；和與所述入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第一中心發(fā)光體；和設(shè)置在所述發(fā)光面的顯示單元，所述顯示單元利用從背光組件提供的光顯示圖像。
12.如權(quán)利要求11的顯示設(shè)備，其中，導(dǎo)光部件還包括相對(duì)導(dǎo)光部件的縱向中心線而與第一斜面對(duì)稱(chēng)的第二斜面，第一光源部件還包括與所述第二斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二邊界發(fā)光體。
13.如權(quán)利要求12的顯示設(shè)備，其中，所述顯示設(shè)備還包括第二光源部件，所述導(dǎo)光部件還包括第三斜面和第四斜面，其中，相對(duì)于導(dǎo)光部件的橫向中心線、第三斜面與第一斜面對(duì)稱(chēng)、第四斜面與第二斜面對(duì)稱(chēng)，所述第二光源部件包括與第三斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第三邊界發(fā)光體、與第四斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第四邊界發(fā)光體、和與設(shè)置在第三和第四斜面之間的背入射面對(duì)應(yīng)設(shè)置的第二中心發(fā)光體。
14.如權(quán)利要求12的顯示設(shè)備，其中，所述倒棱角形成在所述入射面與所述第一第二斜面中的一個(gè)斜面之間、并且小于角 ，其中EA是發(fā)射角。
15.如權(quán)利要求11的顯示設(shè)備，其中，所述導(dǎo)光部件具有楔形，因此所述導(dǎo)光部件的厚度從入射面至背面被線性地減小。
16.如權(quán)利要求11的顯示設(shè)備，還包括形成在導(dǎo)光部件底部的光散射部件，用于散射從入射面提供到發(fā)射面的光。
17.如權(quán)利要求13的顯示設(shè)備，其中，每個(gè)發(fā)光體包括發(fā)光二極管。
18.如權(quán)利要求11的顯示設(shè)備，還包括設(shè)置在所述發(fā)射面與顯示單元之間的光漫射部件，用于增加顯示單元的光均勻性。
19.如權(quán)利要求11的顯示設(shè)備，還包括設(shè)置在導(dǎo)光部件下面的光反射部件，用于反射所述光。
20.如權(quán)利要求11的顯示設(shè)備，其中，所述顯示單元包括具有像素的濾色片基底，用于顯示彩色；位于濾色片基底之下并具有薄膜晶體管的薄膜晶體管基底，用于電控制每個(gè)像素；位于濾色片基底與薄膜晶體管基底之間的液晶，用于根據(jù)電場(chǎng)強(qiáng)度、控制透光率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一個(gè)照明裝置和使用該照明裝置的顯示設(shè)備，在該照明裝置中，在導(dǎo)光部件的一個(gè)或多個(gè)角部分別形成一個(gè)或多個(gè)斜面，發(fā)光體對(duì)應(yīng)于斜面而設(shè)置。該照明裝置具有將光引導(dǎo)至顯示設(shè)備的顯示單元的導(dǎo)光部件和光源部件。該導(dǎo)光部件包括入射面，光線入射在其上；背面，與該入射面相對(duì)；發(fā)射面，入射到入射面的光從該發(fā)射面發(fā)射到該顯示單元；側(cè)面，它垂直于該入射面和發(fā)射面；和分別形成在角部且均與入射面和一個(gè)側(cè)面連接的斜面。該光源部件包括與每個(gè)斜面對(duì)應(yīng)設(shè)置的邊界發(fā)光體。該光源部件還可包括至少一個(gè)與入射面對(duì)應(yīng)的中心發(fā)光體。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1437056SQ02156099
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2002年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者李庚燉 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社