專利名稱：面光源裝置和液晶顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種面光源裝置和液晶顯示器，尤其涉及一種使用EL器件的面光源裝置和液晶顯示器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)提出了用于照明和具有裝配在透明基板上的電致發(fā)光(EL)器件的EL面板。EL面板可以作為液晶顯示器的背光發(fā)揮作用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，有機(jī)EL面板光發(fā)射面的面積等于設(shè)置在透明基板上的有機(jī)EL器件的光發(fā)射部分(有機(jī)EL層)的面積。
日本待審專利公開No.2002-100229披露了一種作為液晶顯示器背光的光源裝置50。見圖12A和12B。光源裝置50包括上光源54和下光源55。上光源54包括布置在光導(dǎo)棒52相對(duì)端的藍(lán)色LED光源51a和51b及沿光導(dǎo)棒52的長(zhǎng)軸布置的楔形光導(dǎo)片53。如圖12B中所示，上光源54具有發(fā)射白光Rw的光出射面(light exiting surface)和在光出射面相對(duì)側(cè)上的背面。下光源55包括發(fā)射黃光Ry且布置在上光源54背側(cè)的有機(jī)EL器件。由上光源54產(chǎn)生的藍(lán)色光Rb和由下光源55產(chǎn)生的黃光Ry在楔形光導(dǎo)片53中混合而產(chǎn)生白光Rw。從楔形光導(dǎo)片53發(fā)射白光Rw。
當(dāng)白色LED作為液晶顯示器的背光時(shí)，發(fā)射的光量不充分。因此上述公開的內(nèi)容打算通過使用兩種類型的光源，即有機(jī)EL器件和LED來解決該問題?？梢酝ㄟ^合成由LED發(fā)射的光的顏色和由有機(jī)EL器件發(fā)射的光的顏色來獲得白色光發(fā)射。光源裝置50的光發(fā)射面面積等于在下光源55中的有機(jī)EL器件的光發(fā)射面面積。依照在公開的內(nèi)容中披露的技術(shù)，為了制造具有較大光發(fā)射面面積的光源裝置，需要使用具有與光源裝置相等的光發(fā)射面面積的有機(jī)EL器件。然而，典型的有機(jī)EL層具有幾十到幾百納米的厚度。因而很難形成具有均勻厚度較大面積的有機(jī)EL層。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，很難以高產(chǎn)率制造大面積的光源裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種使用EL器件的新穎的面光源裝置和液晶顯示器。
本發(fā)明的一個(gè)方面是一種包括第一光發(fā)射面的面光源裝置。第一面光源包括具有光入射面的透明基板和設(shè)置在光入射面上的EL器件。該EL器件包括光從其離開的第二光發(fā)射面。第二面光源包括除EL器件以外其它的光源器件。所述第一光發(fā)射面具有比第二光發(fā)射面大的面積。
本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖的描述，舉出本發(fā)明的原理的實(shí)施例來說明而變得顯而易見。


通過參照與附圖一起的本優(yōu)選實(shí)施方式的下列描述，可以更好地理解本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的剖面圖；圖2是圖1中的面光源裝置的平面圖；圖3是依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的剖面圖；圖4是圖3中的面光源裝置的平面圖；圖5是顯示光取出面的操作的示意圖；圖6是依照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的平面圖；圖7是依照本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的剖面圖；圖8A是依照本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的平面圖；圖8B是依照本發(fā)明第六個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的平面圖；圖9A是依照本發(fā)明第七個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的剖面圖，圖9B是其平面圖；圖10是依照本發(fā)明第八個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的平面圖；圖11是依照本發(fā)明第九個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置的剖面圖；圖12A是現(xiàn)有技術(shù)中光源裝置的平面圖，圖12B是其側(cè)面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1和圖2描述依照本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置。該面光源裝置作為液晶顯示器的背光發(fā)揮作用。圖1是示意性剖面圖，圖2是該面光源裝置的示意性平面圖。
如圖1和2所示，面光源裝置11具有第一面光源14和第二面光源15，其如此排列，即第一面光源14介于中間。第一面光源14包括具有光入射面12a和光出射面12b的透明基板12及設(shè)置在光入射面12a上的有機(jī)EL器件13。
有機(jī)EL器件13包括第一電極16，有機(jī)EL層17和第二電極18，它們按這個(gè)順序?qū)盈B在光入射面12a上。有機(jī)EL器件13用保護(hù)膜19覆蓋，該保護(hù)膜保護(hù)有機(jī)EL層17隔離于周圍的空氣。保護(hù)膜19由至少抑制濕氣(水汽)和氧氣傳輸?shù)牟牧闲纬?。保護(hù)膜19可以由氮化硅形成。有機(jī)EL層17發(fā)射的光通過光入射面12a進(jìn)入透明基板12，并從光出射面12b出射。因此，有機(jī)EL器件13是底部發(fā)射型。
第一電極16由透明導(dǎo)電材料，如氧化銦錫(ITO)形成。有機(jī)EL層17由至少一個(gè)層構(gòu)成。有機(jī)EL層17可以包括，例如，包含空穴注入層，光發(fā)射層和電子注入層的三層，或包含按下列順序?qū)盈B在第一電極16上的空穴注入層，空穴傳輸層，光發(fā)射層和電子傳輸層的四層。有機(jī)EL層17發(fā)射白光。
第二電極18由反射光的金屬如鋁形成。
在第一個(gè)實(shí)施方式中，第一電極16是陽極，第二電極18是陰極。
每個(gè)第二面光源15都包括光導(dǎo)片20。光導(dǎo)片20與透明基板12整體形成。就是說，單玻璃片的中央部分作為透明基板12，玻璃片的兩側(cè)作為光導(dǎo)片20發(fā)揮作用。如圖2中所示，透明基板12，有機(jī)EL器件13和光導(dǎo)片20全都具有矩形形狀。光導(dǎo)片20可以與透明基板12分離地形成。
每個(gè)第二面光源15都包括作為除EL器件之外其它光源的多個(gè)發(fā)光二極管(LEDs)21。所述多個(gè)LED21排列成面對(duì)光導(dǎo)片20的端面。多個(gè)LED21彼此以預(yù)定間隔，例如以大致相同的距離隔開。LED21發(fā)射白光。如此確定LED21大小，即LED21被包含在光導(dǎo)片20的厚度內(nèi)。
每個(gè)面對(duì)LED21的光導(dǎo)片20的端面都作為光導(dǎo)片20的光入射面20a發(fā)揮作用。每個(gè)光導(dǎo)片20都具有面對(duì)與透明基板12的光出射面12b的相同方向的光出射面20b。
透明基板12的光出射面12b和光導(dǎo)片20的兩個(gè)光出射面20b一起作為面光源裝置11的光發(fā)射面發(fā)揮作用。換句話說，光源裝置11的光發(fā)射面的面積是透明基板12的光出射面12b的面積與光導(dǎo)片20的兩個(gè)光出射面20b的面積之和。因此，面光源裝置11的光發(fā)射面的面積比等于光出射面12b的面積的有機(jī)EL器件13的光發(fā)射面的面積大。
每個(gè)光導(dǎo)片20都包括多個(gè)光擴(kuò)散部22，每個(gè)光擴(kuò)散部都具有用于擴(kuò)散光進(jìn)入并通過光入射面20a的表面。術(shù)語“擴(kuò)散(diffusing)”在這里意指反射或折射。光擴(kuò)散部22可以是通過激光輻射形成的劃痕(scratches)或是具有與外圍區(qū)域不同折射率的部分。光擴(kuò)散部22的形狀不限于任何特殊的形狀。其根據(jù)光導(dǎo)片20的厚度和寬度決定，以提高光導(dǎo)片20的光取出(light extraction)效率。例如，光擴(kuò)散部22可以具有球形，圓柱形，圓錐形或豆形(bean-like)。只要光擴(kuò)散部22的外部表面的至少一部分被彎曲，則從相同方向入射到光導(dǎo)片20的光入射面20a的不同點(diǎn)上的光束根據(jù)光入射面20a上的入射點(diǎn)的位置而被擴(kuò)散成不同方向。
所述多個(gè)光擴(kuò)散部22的位置并沒有被特別限定，而是其限定可以提高光導(dǎo)片20的光取出效率就行。光擴(kuò)散部22可以在光導(dǎo)片20內(nèi)均勻分布或不均勻分布。如圖1中所示，當(dāng)從光導(dǎo)片20的端面看時(shí)，光擴(kuò)散部22均勻分布在每個(gè)光導(dǎo)片20內(nèi)。如圖2中所示，當(dāng)從光導(dǎo)片20的光出射面20b看時(shí)，光擴(kuò)散部22均勻分布在每個(gè)光導(dǎo)片20內(nèi)。
當(dāng)從光導(dǎo)片20的端面看時(shí)，多個(gè)光擴(kuò)散部22也可以不均勻分布。例如，一些光擴(kuò)散部22可以集中在靠近光出射面20b的部分中，在靠近光出射面20b相對(duì)側(cè)的部分中，或在光出射面20b與相對(duì)面之間。
可以通過實(shí)施利用激光來標(biāo)記透明材料內(nèi)部的方法(激光標(biāo)記方法)形成多個(gè)光擴(kuò)散部22。例如，日本待審專利公開No.2001-276985A披露了一種激光標(biāo)記方法，其中高輸出的激光脈沖聚焦在透明材料的內(nèi)部，如玻璃。由激光脈沖較強(qiáng)的光電場(chǎng)導(dǎo)致的非線性光學(xué)效應(yīng)導(dǎo)致局部激光吸收。對(duì)透明材料的損害，折射率的改變，或密度的改變僅發(fā)生在激光焦點(diǎn)位置附近。因而，不需要改變其表面就可以處理透明材料的內(nèi)部。
光導(dǎo)片20裝配在可在X，Y和Z方向上移動(dòng)的臺(tái)上，重復(fù)執(zhí)行利用透鏡在透明基板12中的預(yù)定深度處會(huì)聚激光的操作和在X，Y和Z方向上移動(dòng)臺(tái)的操作。這就在光導(dǎo)片20中的預(yù)定位置處形成了多個(gè)光擴(kuò)散部22。
激光光源例如可以是Nd-YAG激光器。由于其在標(biāo)記中令人滿意的可控性，所以優(yōu)選脈沖激光器。具有短脈沖寬度的脈沖激光器尤其優(yōu)選，因?yàn)槠湓试S在均勻深度做標(biāo)記。具有不超過亞毫微秒的脈沖寬度的激光光源或具有大約10-15秒的脈沖寬度的飛秒(femtosecond)激光器尤其有用。
光擴(kuò)散部22可以在有機(jī)EL器件13形成在透明基板12上之前或之后，或在形成有機(jī)EL器件13的過程中(例如，緊隨在透明基板12上形成第一電極16之后)形成在光導(dǎo)片20上。
光反射部23設(shè)置在與光出射面20b相對(duì)的每個(gè)光導(dǎo)片20的表面上。在每個(gè)光導(dǎo)片20的端面中，與光入射面20a正交的端面20c設(shè)置有光反射膜24。光反射部23和光反射膜24每一個(gè)都由反射光的金屬膜組成。發(fā)射光的金屬例如可以是鋁。形成每個(gè)光反射膜24，以在透明基板12的相應(yīng)端面12c上連續(xù)延伸。
每個(gè)光導(dǎo)片20的光出射面20b都包括光擴(kuò)散部25。光擴(kuò)散部25可以通過例如用噴砂處理而將光出射面20b變粗糙來形成。
在附圖中元件的尺寸和放大比例與它們實(shí)際的尺寸和放大比例不同。透明基板12的實(shí)際厚度為大約0.5mm到1mm。第一電極16，有機(jī)EL層17和第二電極18的實(shí)際厚度為大約從幾十到1000nm。保護(hù)膜19的實(shí)際厚度比第一電極16，有機(jī)EL層17和第二電極18的厚度大。
接下來將描述面光源裝置11的操作。
如圖1中所示，當(dāng)排列在液晶面板27的背面(顯示面的相對(duì)側(cè))時(shí)，面光源裝置11例如作為透射型液晶顯示器26的背光。擴(kuò)散片28設(shè)置在面光源裝置11與液晶面板27之間。
當(dāng)面光源裝置11被激活時(shí)，在第一電極16和第二電極18之間施加電壓，以從有機(jī)EL層17發(fā)射光。也給LED21施加電壓以發(fā)射光。從有機(jī)EL層17發(fā)射的部分光穿過第一電極16，進(jìn)入透明基板12，并向著液晶面板27離開光出射面12b。由有機(jī)EL層17發(fā)射的光作為面光源裝置11的部分照明光發(fā)揮作用。
由LED21發(fā)射的光進(jìn)入相關(guān)的光導(dǎo)片20。光向著液晶面板27離開每個(gè)光導(dǎo)片20的光出射面20b。離開透明基板12的光出射面12b和光導(dǎo)片20的光出射面20b的光(照明光)穿過擴(kuò)散片28并進(jìn)入液晶面板27。該照明光能使液晶顯示器26的使用者看到液晶面板27上的顯示。面光源裝置11具有光發(fā)射面，該光發(fā)射面具有比對(duì)應(yīng)于有機(jī)EL器件13的光發(fā)射面的光出射面12b大的面積。因而，面光源裝置11照亮了比光出射面12b更寬廣的區(qū)域。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述光導(dǎo)片20的操作。
多數(shù)從LED21發(fā)射的光通過光入射面20a進(jìn)入光導(dǎo)片20。該光穿過光導(dǎo)片20的內(nèi)部，并在光導(dǎo)片20內(nèi)被光擴(kuò)散部22折射或擴(kuò)散。這就改變了光的傳播方向。由光擴(kuò)散部22導(dǎo)致的傳播方向的改變導(dǎo)致一部分光以比臨界角小的角度到達(dá)光出射面20b。該光離開光出射面20b，從而照亮液晶面板27。其線路被光擴(kuò)散部22改變到向著與光出射面20b相對(duì)面方向的光被光反射部23向著光出射面20b反射，并離開光出射面20b。
在光導(dǎo)片20內(nèi)傳播的以大于臨界角的角度進(jìn)入光出射面20b的部分光被光出射面20b全反射，以致其再次通過光導(dǎo)片20傳播。由于光擴(kuò)散部22和光反射部23，該部分光離開光出射面20b。因此，從LED21進(jìn)入光導(dǎo)片20的光有效地離開光導(dǎo)片20的光出射面20b。
在光導(dǎo)片20內(nèi)沒有碰撞光擴(kuò)散部22而到達(dá)透明基板12的光通過透明基板12傳播。該光然后進(jìn)一步通過其它光導(dǎo)片20向著對(duì)應(yīng)的光入射面20a傳播。在該光導(dǎo)片20中，由于光擴(kuò)散部22和光反射部23，光離開光出射面12b。
每個(gè)光導(dǎo)片20的光出射面20b都包括光擴(kuò)散部25。如果光出射面20b不粗糙，則以一定角度進(jìn)入光出射面20b的光不會(huì)被光出射面20b全反射。然而，光擴(kuò)散部25能使部分進(jìn)入光出射面20b的光離開光出射面20b。因而，光沒有被光出射面20b全反射。
在從有機(jī)EL器件13進(jìn)入透明基板12的光中，以大于臨界角的角度進(jìn)入光出射面12b的光不會(huì)離開光出射面12b。由于有機(jī)EL器件13在每個(gè)方向上都發(fā)射光，所以從有機(jī)EL器件13進(jìn)入透明基板12的光也以各種角度進(jìn)入透明基板12。只有部分離開有機(jī)EL器件13并進(jìn)入透明基板12的光從對(duì)應(yīng)于有機(jī)EL器件13的光出射面12b的部分離開面光源裝置11。因此，在其中僅在對(duì)應(yīng)于有機(jī)EL器件13的部分處定義有透明基板12的光出射面12b的現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，多數(shù)進(jìn)入透明基板12的光不能被有效作為面光源裝置11的輻射光發(fā)揮作用。
在第一個(gè)實(shí)施方式中，沒有離開光出射面12b的光從透明基板12傳播進(jìn)光導(dǎo)片20中，并進(jìn)一步在光導(dǎo)片20內(nèi)傳播。然后該光由于光導(dǎo)片20的光擴(kuò)散部22和光反射部23離開光出射面20b。因此，從在現(xiàn)有技術(shù)中沒有被有效利用的有機(jī)EL器件13進(jìn)入透明基板12的光有效地離開光導(dǎo)片20的光出射面20b。
因而光擴(kuò)散部22和反射部23作為光變向元件發(fā)揮作用。
第一實(shí)施方式具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(1)面光源裝置具有由設(shè)置在透明基板12的光入射面12a上的有機(jī)EL器件13組成的第一面光源14和由除有機(jī)EL器件13以外其它的光源(即LED21)組成的面光源15。因而，整個(gè)光發(fā)射面的面積大于有機(jī)EL器件13的光發(fā)射面的面積。因此，第二面光源15的光覆蓋了比由有機(jī)EL器件13組成的第一面光源14的光發(fā)射面的面積更寬廣的面積。總體上，比有機(jī)EL器件13的光發(fā)射面的面積更寬廣的面積被輻射。
(2)第二面光源15每個(gè)都包括與透明基板12光學(xué)連續(xù)的光導(dǎo)片20。除有機(jī)EL器件13以外的其它光源(即LED21)排列成面對(duì)每個(gè)光導(dǎo)片20的端面，并向著透明基板12發(fā)射光。由于第二面光源15的光源(即LED21)沒有排列在與光出射面12b相對(duì)的單個(gè)光導(dǎo)片20的表面上，所以面光源裝置11較薄。有機(jī)EL器件13的厚度如此小，以致其與透明基板12和光導(dǎo)片20的厚度相比時(shí)可以被忽略。因此，只要第二面光源15的光源是被包含在光導(dǎo)片20厚度內(nèi)的尺寸，則就可能獲得具有大致等于透明基板12厚度的面光源裝置11。
(3)第二面光源15的光源是發(fā)光二極管(LRD21)，因此以與有機(jī)EL器件13相同的方式被直流電驅(qū)動(dòng)。相反，當(dāng)由交流電驅(qū)動(dòng)的冷陰極管作為光源時(shí)，需要變換器等。因此，不需要變換器的發(fā)光二極管(LED21)比冷陰極管更優(yōu)選。另外，發(fā)光二極管以低電壓發(fā)射光。
(4)多個(gè)第二面光源15排列成央住第一面光源14。因此，很容易制造面光源裝置11，即使第二面光源15不圍繞第一面光源14的整個(gè)外圍排列，所述面光源裝置也可從全部光出射面均勻發(fā)射光。
(5)透明基板12和光導(dǎo)片20由單個(gè)玻璃片整體形成。因此，面光源裝置11的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。另外，由于透明基板12和光導(dǎo)片20具有同樣的組分，所以光在其間的邊界線發(fā)射出來而沒有變化。因此可以發(fā)射均勻光。
(6)在光導(dǎo)片20內(nèi)的光擴(kuò)散部22改變被導(dǎo)向與光出射面20b相對(duì)表面的光的路線。然后所述光被設(shè)置在與光出射面20b相對(duì)的表面上的光反射部23反射。被光反射部23反射的部分光離開光出射面20b。結(jié)果，與當(dāng)光被與光出射面20b相對(duì)的表面吸收或通過與光出射面20b相對(duì)的表面?zhèn)魉蜁r(shí)相比，較多數(shù)量的光離開了光出射面20b。通過光擴(kuò)散部22和光反射部23的配合提高了從光出射面20b發(fā)射的光的量。
(7)擴(kuò)散部22和光反射部23還相似地作用在從有機(jī)EL器件13進(jìn)入透明基板12，并在光導(dǎo)片20內(nèi)傳播而不是離開光出射面12b的部分光上。因而，關(guān)于從有機(jī)EL器件13進(jìn)入透明基板12的光，在現(xiàn)有技術(shù)中沒有離開透明基板12的光有效地從每個(gè)光導(dǎo)片20的光出射面20b發(fā)射。結(jié)果，面光源裝置11發(fā)射了比具有相同功耗的常規(guī)裝置亮度高的光。并且，面光源裝置11消耗了較小的功率而發(fā)射了相同亮度的光。
(8)通過實(shí)施激光標(biāo)記方法形成光擴(kuò)散部22，所述方法通過利用激光束輻射光導(dǎo)片20的內(nèi)部以處理激光束聚焦的部分，而能有選擇地處理光導(dǎo)片20的特定部分。因此，不需要?jiǎng)潅鈱?dǎo)片20的表面就可以在光導(dǎo)片20內(nèi)的預(yù)定部位形成光擴(kuò)散部22。對(duì)光擴(kuò)散部22的形狀和排列幾乎沒有限制，為設(shè)計(jì)和處理提供了高度的自由性。
(9)由于通過實(shí)施激光標(biāo)記方法形成光擴(kuò)散部22，所以它們可以在有機(jī)EL器件13形成之后形成。這就能在有缺陷的有機(jī)EL器件13上以不經(jīng)濟(jì)的方式形成光擴(kuò)散部22。
(10)將光導(dǎo)片20的光出射面20b變粗糙以形成光擴(kuò)散部25。如果光出射面20b是平坦的，則以一定角度達(dá)到光出射面20b的光將被全反射，不會(huì)離開光出射面20b。然而，由于存在光擴(kuò)散部25，所以部分這樣的光會(huì)離開光出射面20b。因此，離開光出射面20b的光量比當(dāng)光出射面20b是平坦的時(shí)候大。
(11)形成在光導(dǎo)片20的端面20c和透明基板12的端面12c上的光反射膜24反射在光導(dǎo)片20和透明基板12內(nèi)傳播并到達(dá)端面20c和12c的光。因而，增加了在光導(dǎo)片20內(nèi)傳播的光的機(jī)會(huì)次數(shù)，從而增加了從光出射面20b發(fā)射的光量。
(12)具有光反射特性的第二電極18布置在與透明基板12相對(duì)的有機(jī)EL層17的一側(cè)上。由于被第二電極18反射的光進(jìn)入透明基板12，所以增加了從光出射面20b發(fā)射的光量。
(13)液晶顯示器26具有作為背光發(fā)揮作用的面光源裝置11。因此，與那些具有使用有機(jī)EL器件的面光源裝置的常規(guī)顯示裝置相比，可能更容易且以高產(chǎn)率地制造具有較大顯示面積的液晶顯示器26。
(14)離開光導(dǎo)片20的光出射面20b的光，通過面光源裝置11和液晶顯示器26之間的擴(kuò)散片28傳播，并進(jìn)入液晶面板27。通過穿過擴(kuò)散片28，光的亮度不均勻性被減小到肉眼無法分辨的水平。
接下來，將參照?qǐng)D3到5描述依照本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置11。第二個(gè)實(shí)施方式與第一個(gè)實(shí)施方式區(qū)別在于，每個(gè)光導(dǎo)片20不具有擴(kuò)散部22，取代平坦的光反射部23而使用棱鏡光反射部29，以及在光出射面20b中設(shè)置多個(gè)棱鏡凸起30。與第一個(gè)實(shí)施方式相似的元件用相同的參考標(biāo)記表示，不再進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
圖5顯示了形成在位于圖3中透明基板12左手側(cè)上的光導(dǎo)片20上的光反射部29。到此光反射部29包括用于在光離開光出射面20b的方向上反射光的多個(gè)傾斜的光取出面31a，所述光通過光導(dǎo)片20從光入射面20a向著透明基板12傳播。波導(dǎo)面31b定義在每對(duì)相鄰的光取出面31a之間。通過多個(gè)平行的槽31形成多個(gè)光取出面31a和波導(dǎo)面31b。槽31平行于光導(dǎo)片20的光入射面20a和光出射面20b延伸。每個(gè)光取出面31a如此傾斜，即在接近透明基板12的位置處比在接近光入射面20a的位置處光出射面20b變得更近了。每個(gè)波導(dǎo)面31b如此傾斜，即在接近透明基板12的位置處比接近光入射面20a的位置處光出射面20b變得更近了。換句話說，當(dāng)沿著垂直于光導(dǎo)片20的入射面20a和光出射面20b的平面看時(shí)，光反射部29具有鋸齒狀的剖面形狀。形成在位于透明基板12右手側(cè)的光導(dǎo)片20中的光反射部具有在與圖5中相反方向上傾斜的光取出面31a和波導(dǎo)面31b。
如此確定每個(gè)光取出面31a的傾斜角θ1，即通過光導(dǎo)片20向著透明基板12傳播并到達(dá)光取出面31a的光被光取出面31a全反射為大致垂直于光出射面20b的方向。傾斜角θ1是在光取出面31a和平行于光出射面20b的平面P1之間的角。角θ1是在從35°到50°范圍內(nèi)的預(yù)定角度，優(yōu)選在從40°到45°的范圍內(nèi)。波導(dǎo)面31b的傾斜角θ2，就是說波導(dǎo)面31b與平面P1之間的角是例如在從0.3°到2.5°范圍內(nèi)的預(yù)定角度。槽31的間距不超過1mm。槽31在圖3或圖4中沒有示出。
設(shè)置在每個(gè)光出射面20b中的多個(gè)棱鏡凸起30彼此平行并垂直于光入射面20a延伸，如圖4中所示。圖4顯示了凸起30的脊線。每個(gè)凸起30的剖面是大致三角形的。相鄰?fù)蛊?0的頂點(diǎn)以固定距離(間距)隔開。凸起30的間距為在從10到500μm范圍內(nèi)，優(yōu)選在從50到300μm范圍內(nèi)的某個(gè)值。在附圖中，LED21和凸起30的放大比例和數(shù)量與實(shí)際數(shù)量不同。
在第二個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置11中，通過光入射面20a進(jìn)入光導(dǎo)片20的光在光導(dǎo)片20內(nèi)向著透明基板12傳播。如圖5中所示，到達(dá)光取出面31a的光被光取出面31a大致垂直于平面P1而全反射。然后反射的光向著光出射面20b傳播并離開光出射面20b。不是所有在光導(dǎo)片20內(nèi)向著透明基板12傳播的光都直接向光取出面31a傳播。到達(dá)光取出面31a的部分光在達(dá)到光取出面31a之前在光導(dǎo)片20內(nèi)傳播并被波導(dǎo)面31b和光出射面20b全反射。從光入射面20a向著透明基板12向下傾斜的波導(dǎo)面31b促進(jìn)了除向著光取出面31a傳播的光以外其它的光被重復(fù)反射。通過重復(fù)反射，除向著光取出面31a傳播的光以外其它的光的傳播方向接近平行于平面P1的狀態(tài)。結(jié)果，光被光出射面31a以大致垂直于平面P1的角度有效地向著光出射面20b全反射。
光反射部作為光變向元件發(fā)揮作用。
除了第一個(gè)實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)(1)到(5)，和(11)到(14)之外，第二個(gè)實(shí)施方式還具有下述有點(diǎn)。
(15)光反射部29包括用于將在光導(dǎo)片20內(nèi)傳播的光在光離開光出射面20b的方向上向著透明基板12反射的多個(gè)光取出面31a。結(jié)果，光有效地從光出射面20b離開，而不需要在光導(dǎo)片20設(shè)置任何特殊元件。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D6描述依照本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置11。第三個(gè)實(shí)施方式與第一個(gè)實(shí)施方式的主要區(qū)別在于第二面光源15設(shè)置在第二面光源15的周圍。與第一個(gè)實(shí)施方式相似的元件用相同的參考標(biāo)記表示，不再進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
如圖6中所示，矩形框架形光導(dǎo)片20包圍著矩形透明基板12。多個(gè)LED21以大致相等的間隔設(shè)置而面對(duì)相應(yīng)的光導(dǎo)片20的光輸入面20a。光導(dǎo)片20的光出射面20b包括通過將其表面變粗糙而形成的光擴(kuò)散部25。與第一個(gè)實(shí)施方式相同，光反射部23(沒有示出)形成在與光出射面20b相對(duì)的表面上。多個(gè)光擴(kuò)散部22均勻分布在光導(dǎo)片20內(nèi)。
當(dāng)從LED21進(jìn)入光導(dǎo)片20的光在通過光導(dǎo)片20傳播時(shí)撞擊光擴(kuò)散部22時(shí)，光以與第一個(gè)實(shí)施方式相同的方式被折射或擴(kuò)散。這就改變了光的傳播路線。以小于臨界角的角度到達(dá)光出射面20b的光向著液晶面板27離開光出射面20b。其路線被光擴(kuò)散部改變成導(dǎo)向與光出射面20b相對(duì)的面的路線的光被光反射部23向著光出射面20b反射并離開光出射面20b。
光擴(kuò)散部22和光反射部29作為光變向元件發(fā)揮作用。
除了第一個(gè)實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)(1)到(3)，(5)到(10)和(12)到(14)之外，第三個(gè)實(shí)施方式還具有下述有點(diǎn)。
(16)由于第二面光源(15)包圍著第一面光源14，所以面光源裝置11具有比第一個(gè)實(shí)施方式較大面積的光出射面。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D7描述依照本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施方式的面光源裝置11。第四個(gè)實(shí)施方式與第二個(gè)實(shí)施方式的區(qū)別在于光導(dǎo)片20向著光入射面20a變厚。其他部分與第二個(gè)實(shí)施方式基本相同。
光導(dǎo)片20的光出射面20b包括與第二個(gè)實(shí)施方式相似的棱鏡凸起30。光反射部29形成在與光出射面12b相對(duì)的表面上。沒有設(shè)置光擴(kuò)散部22。槽31在附圖中沒有示出。
形成光導(dǎo)片20而從光入射面20a向著透明基板12逐漸變薄。因此，光反射部29形成在光導(dǎo)片20的每個(gè)傾斜面上。細(xì)微地，光反射部29具有鋸齒狀的剖面，該剖面從透明基板12向著光入射面20a變厚。
從光入射面20a進(jìn)入光導(dǎo)片20的光在通過光導(dǎo)片20向著透明基板12傳播時(shí)被光反射部29的光取出面31a和波導(dǎo)面31b影響，并以與第二個(gè)實(shí)施方式相同的方式使光離開光出射面20b。
除第二個(gè)實(shí)施方式的有點(diǎn)以外，第四個(gè)實(shí)施方式還具有下述優(yōu)點(diǎn)。
(17)其上定義有光反射部29的表面如此傾斜，即當(dāng)反射部29遠(yuǎn)離光入射面20a時(shí)其變得接近光出射面20b。因此均勻的光量離開光出射面20b。
(18)由于光導(dǎo)片20向著外圍邊緣變厚，所以在與光出射面12b和20b相對(duì)的面中形成了凹陷。所述凹陷容納有用于將有機(jī)EL器件13的電極16和18與電源連接的配線。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以以其他一些具體的形式實(shí)施本發(fā)明，這對(duì)于本領(lǐng)域熟練人員來說是顯而易見的。尤其應(yīng)當(dāng)理解到，可以以下列形式實(shí)施本發(fā)明。
僅僅要求面光源裝置11包括第一面光源14和第二面光源15，所述第一面光源具有設(shè)置在透明基板12的光入射面12a上的有機(jī)EL器件13，所述第二面光源由有機(jī)EL器件13以外的光源形成，其整個(gè)光發(fā)射面的面積比有機(jī)EL器件13的光發(fā)射面的面積大。因此，第一面光源14和第二面光源15之間的位置關(guān)系并不限于第一面光源14位于第二面光源15之間的位置關(guān)系或第一面光源14被第二面光源15包圍的位置關(guān)系。例如，在圖8A中所示的第五個(gè)實(shí)施方式中，第二面光源15可以設(shè)置在第一面光源14的一個(gè)側(cè)面上。而且，在圖8B中所示的第六個(gè)實(shí)施方式中，第一面光源14設(shè)置在具有矩形光發(fā)射面的面光源裝置11的一個(gè)角內(nèi)，而第二面光源15設(shè)置在其他部分。
面光源裝置11可以設(shè)置有一個(gè)以上的有機(jī)EL器件13。例如，如圖9A和9B中所示的第七個(gè)實(shí)施方式，在透明基板12的光入射面12a上設(shè)置多個(gè)有機(jī)EL器件13(兩個(gè))，且在裝配這些有機(jī)EL器件13的部分之間的透明基板12的部分中設(shè)置光擴(kuò)散部22。在該情形中，進(jìn)一步增加了面光源裝置11的光發(fā)射面的面積。
每個(gè)光擴(kuò)散部22都可以是任意形狀，只要其具有用于擴(kuò)散通過光入射面20a進(jìn)入的光的界面即可。例如，光擴(kuò)散部22具有在垂直于光導(dǎo)片20的方向上延伸的拉長(zhǎng)的線形。
光擴(kuò)散部22不必通過激光標(biāo)記方法形成。例如，光擴(kuò)散部22可以通過散布具有與光導(dǎo)片20不同折射率的珠子或類似物。
當(dāng)如第四個(gè)實(shí)施方式中一樣，沒有設(shè)置由多個(gè)槽31形成的光反射部29，且如第一個(gè)實(shí)施方式中一樣，光導(dǎo)片20設(shè)置有光擴(kuò)散部22和光反射部23時(shí)，光導(dǎo)片20可以如此形成，即厚度從光入射面20a向著透明基板12變小。當(dāng)使用設(shè)置有光擴(kuò)散部22和類似反射鏡的光反射部23時(shí)，光導(dǎo)片20優(yōu)選形成大致對(duì)應(yīng)于楔形的形狀，當(dāng)用肉眼觀察時(shí)，所述楔形具有從光入射面20a向著透明基板12逐漸變小的厚度。
設(shè)置在與光出射面20b相對(duì)的側(cè)面上的光反射部23可以具有光擴(kuò)散部件。具體地說，光反射部23并不限于平坦的反射鏡面，而可以是用于執(zhí)行擴(kuò)散反射的反射面。
在如第一個(gè)實(shí)施方式中一樣在光導(dǎo)片20中設(shè)置有光擴(kuò)散部22的結(jié)構(gòu)中，代替設(shè)置在光出射面20b上的光擴(kuò)散部25而可以平行設(shè)置多個(gè)棱鏡的凸起30或透鏡狀凸起。
在如第二個(gè)實(shí)施方式中一樣在與光出射面20b相對(duì)的光導(dǎo)片20的表面上設(shè)置具有槽31的光反射部29的結(jié)構(gòu)中，代替設(shè)置棱鏡的凸起30或透鏡狀凸起，可以通過將光出射面變粗糙而在光出射面20b上設(shè)置光擴(kuò)散部25。
可以省略掉設(shè)置在光出射面20b上的光擴(kuò)散部25。
可以省略掉形成在透明基板12和光導(dǎo)片20的端面12c和20c上的光反射膜24。
如果從光出射面12b對(duì)應(yīng)于有機(jī)EL器件13的部分發(fā)射的光量不充分，則光出射面12b對(duì)應(yīng)于有機(jī)EL器件13的部分也可以設(shè)置具有粗糙表面的光擴(kuò)散部25。
設(shè)置在光導(dǎo)片20中的光擴(kuò)散部22不必分布成確保光從整個(gè)光出射面20b均勻離開，而是可以如此分布，即從光出射面20b離開不同的光量。
代替使用白色發(fā)光二極管(LED)作為L(zhǎng)ED21發(fā)揮作用，可以使用三種類型的LED，紅色LED，藍(lán)色LED和綠色LED，以通過合成由這些LED發(fā)射的不同顏色的光(顏色混合)而使白光離開光出射面20b。如果具有這種結(jié)構(gòu)的面光源裝置11作為使用全色顯示的濾色器的液晶顯示器的背光，則可以獲得比當(dāng)使用白色LED時(shí)具有更清楚顏色的顯示器。
第一個(gè)面光源14和第二面光源15不必發(fā)射白光。面光源裝置11可以如此配置，即發(fā)射單色光或合并幾種類型的單色光而發(fā)射除白色以外的其它顏色的光。例如，有機(jī)EL層17和LED21可以發(fā)射紅色，藍(lán)色，綠色或黃色的單色光。
當(dāng)從光出射面12b的一側(cè)看時(shí)，透明基板12和有機(jī)EL器件13的形狀不必是矩形的。例如，其可以是正方形，三角形，具有五個(gè)或更多個(gè)角的多角形，圓形或弓形。
光導(dǎo)片20和透明基板12的結(jié)合形狀不必與透明基板12的形狀相同。例如，光導(dǎo)片20和透明基板12的結(jié)合形狀可以是矩形，而透明基板12和有機(jī)EL器件13的形狀是圓形或三角形，或者光導(dǎo)片20和透明基板12的結(jié)合形狀可以是圓形，而每個(gè)透明基板12和有機(jī)EL器件13的形狀是矩形或三角形。
除有機(jī)EL器件以外其它作為第二面光源15的光源并不限于LED。例如，冷陰極管可以作為該光源發(fā)揮作用。當(dāng)使用冷陰極管時(shí)，冷陰極管優(yōu)選沿光導(dǎo)片20的光入射面20a布置。
光導(dǎo)片20的結(jié)構(gòu)并不限于上述實(shí)施方式中的那些。光導(dǎo)片20可以具有任何各種通常公知的結(jié)構(gòu)。例如，在圖10所示的第八個(gè)實(shí)施方式中，用于發(fā)射平面光的光導(dǎo)片20與光導(dǎo)棒33組合在一起，所述光導(dǎo)棒沿光導(dǎo)片20布置，并通過使用LED21作為光源而發(fā)射線性光。
透明基板12不必與光導(dǎo)片20集成地形成。而改為，第一面光源14和第二面光源15分離地形成，然后透明基板12與光導(dǎo)片20結(jié)合在一起形成面光源裝置11。如果接縫部分較暗，優(yōu)選在透明基板12和光導(dǎo)片20之間的邊界(接縫)處設(shè)置光擴(kuò)散部。
除有機(jī)EL器件13以外其它用于第二面光源15的光源可以不面對(duì)光導(dǎo)片20的端面布置。例如，在圖11所示的第九個(gè)實(shí)施方式中，光源可以面對(duì)與光出射面20b相對(duì)的光導(dǎo)片20的表面布置。在該情形中，光導(dǎo)片20的光入射面20a在與光出射面20b相對(duì)的一側(cè)上。優(yōu)選使用線性光源32作為除有機(jī)EL器件13以外的其它光源。
可以在面光源裝置11的光出射面12b和20b上設(shè)置擴(kuò)散片28(散射片)。當(dāng)面光源裝置11作為液晶顯示器26的背光發(fā)揮作用時(shí)，不必準(zhǔn)備分離組件的擴(kuò)散片28。
用于形成第一電極16的透明導(dǎo)電材料并不限于ITO。例如，可以代替地使用氧化鋅。
代替具有導(dǎo)電性的透明材料，第一電極16可以用極薄的金屬層形成，以提供透明度。這種厚度不超過50nm，優(yōu)選在0.5到20nm的范圍內(nèi)。
設(shè)置在透明基板12上的第一電極16可以是陰極，第二電極18可以是陽極。在該情形中，相應(yīng)修改有機(jī)EL層17的結(jié)構(gòu)。例如，有機(jī)EL層17可以由按下列順序從第一電極16側(cè)層疊的三層構(gòu)成電子注入層，光發(fā)射層和空穴注入層，或由按下列順序從第一電極16側(cè)層疊的五層構(gòu)成電子注入層，電子傳輸層，光發(fā)射層，空穴傳輸層和空穴注入層。
有機(jī)EL層17既可以具有僅僅一個(gè)光發(fā)射層的單層結(jié)構(gòu)，也可以具有多層結(jié)構(gòu)，在該多層結(jié)構(gòu)中，光發(fā)射層與從下列層中選出的至少一個(gè)層層疊空穴注入層，空穴傳輸層，空穴注入/傳輸層，空穴屏蔽(inhibition)層，電子注入層，電子傳輸層，和電子屏蔽層。
代替玻璃基板，透明基板12和光導(dǎo)片20可以由樹脂的透明片或柔性透明樹脂片形成。樹脂片比玻璃基板重量輕。
面光源裝置11的應(yīng)用并不限于背光。面光源裝置11還可以作為其它目的的照明裝置發(fā)揮作用。
具有光反射特性的電極的材料并不限于鋁。也可以使用鉻或其它金屬。
代替有機(jī)EL器件13，也可以由無機(jī)EL器件確定第一面光源14。
目前的例子和實(shí)施方式應(yīng)認(rèn)為是說明性的，并不是限制性的，本發(fā)明并不限于這里給出的細(xì)節(jié)，而是在不脫離所附權(quán)利要求的范圍和等價(jià)物的條件下可以做修改。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)基于2003年11月21日提出的日本專利申請(qǐng)No.2003-393132，并要求其優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種面光源裝置，包括第一光發(fā)射面；包括具有光入射面的透明基板的第一面光源，和設(shè)置在所述光入射面上的電致發(fā)光器件，所述電致發(fā)光器件包括光從其離開的第二光發(fā)射面；以及包括除電致發(fā)光器件以外其它光源器件的第二面光源，其中所述第一光發(fā)射面具有比所述第二光發(fā)射面大的面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二面光源包括與所述透明基板相鄰的光導(dǎo)片，所述光導(dǎo)片具有多個(gè)端面，并且所述光源器件至少面對(duì)一個(gè)端面布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二面光源包括與所述透明基板相鄰的光導(dǎo)片，其中所述光導(dǎo)片包括光變向部，該變向部用于將進(jìn)入透明基板但沒有在離開所述第一光發(fā)射面的方向上傳播的光改變?yōu)楣鈴乃龅谝还獬錾涿骐x開的方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中其中所述光源器件是發(fā)光二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一面光源包括相對(duì)的側(cè)面，第二面光源布置在第一面光源相對(duì)的每個(gè)側(cè)面上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第二面光源包括與所述透明基板相鄰的光導(dǎo)片，其中所述光導(dǎo)片隨著透明基板變近而逐漸變薄。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述透明基板與光導(dǎo)片集成地形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述透明基板定義在單個(gè)透明片的第一部分中，所述光導(dǎo)片定義在所述單個(gè)透明片的第二部分中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述第一面光源和第二面光源每個(gè)都發(fā)射自光。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述光源器件包括三種類型的LED，其分別發(fā)射紅色光，藍(lán)色光和綠色光，所述光源器件將從三個(gè)不同類型的LED發(fā)射的光合成而發(fā)射白光。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述電致發(fā)光器件是有機(jī)電致發(fā)光器件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的裝置，進(jìn)一步包括覆蓋所述面光源裝置第一光發(fā)射面的擴(kuò)散片。
13.一種液晶顯示器，包括由根據(jù)權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述的面光源裝置組成的背光。
全文摘要
一種面光源裝置(11)，包括光發(fā)射面。所述面光源裝置設(shè)置有包括具有光入射面(12a)的透明基板(12)的第一面光源(14)和布置在所述光入射面上的EL器件(13)。EL器件包括光從其離開的光發(fā)射面。第二面光源(15)包括LED(21)。所述面光源裝置的光發(fā)射面具有比EL器件的光發(fā)射面大的面積。
文檔編號(hào)G02F1/13357GK1619382SQ20041009523
公開日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者竹內(nèi)范仁 申請(qǐng)人:株式會(huì)社豐田自動(dòng)織機(jī)