專利名稱:背光源裝置和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及背光源裝置,特別涉及設(shè)置有導(dǎo)光板的邊光型背光源裝置以及使用該 背光源裝置的顯示裝置。
背景技術(shù):
近年,例如液晶顯示裝置作為與通常的陰極射線管相比具有薄型、輕量等優(yōu)點的 平板面板顯示器,廣泛利用于液晶電視、監(jiān)視器、便攜式電話等。在這樣的液晶顯示裝置中 包括進(jìn)行發(fā)光的照明裝置(背光源裝置)、和通過對來自設(shè)置于背光源裝置的光源的光發(fā) 揮光閘的作用而顯示所希望的圖像的液晶面板。此外,在上述背光源裝置中,由對于液晶面板的光源的配置的方式大致分類為正 下方型和邊光型,但在例如用于便攜式電話和筆記本型PC、PDA等移動設(shè)備的液晶顯示裝 置中,一般使用與正下方型相比容易實現(xiàn)薄型化的邊光型。即,在邊光型背光源裝置中,通 過將光源配置在液晶面板的側(cè)方從而實現(xiàn)薄型化,使用導(dǎo)光板向該液晶顯示面板賦予來自 光源的光,該導(dǎo)光板具備與液晶面板的非顯示面相對配置的發(fā)光面。另外,在背光源裝置中,作為上述光源,逐漸使用由冷陰極熒光管、熱陰極熒光管 構(gòu)成的線狀光源,但在這樣的冷陰極熒光管等中包含水銀,難以進(jìn)行廢棄的冷陰極熒光管 的再利用等。于是,在現(xiàn)有的背光源裝置中,提案有將沒有使用水銀的發(fā)光二極管(LED: LightEmitting Diode)使用于光源的背光源裝置。另一方面,在液晶顯示裝置,特別是上述 這樣的移動設(shè)備用的液晶顯示裝置中,強(qiáng)烈要求其小型薄型化,根據(jù)該要求,在現(xiàn)有的背光 源裝置中,采取了將上述導(dǎo)光板的厚度變更為較薄的尺寸等的對策。然而,在上述發(fā)光二極管中,在實現(xiàn)小型化的情況下,發(fā)光量明顯減少,在現(xiàn)狀中 將發(fā)光二極管的大小變?yōu)榧s300μπι見方左右是極限。因此,在現(xiàn)有的背光源裝置中,在使 用厚度比發(fā)光二極管的大小薄的導(dǎo)光板的情況下,對該導(dǎo)光板不能充分地入射來自發(fā)光二 極管的光。于是,在現(xiàn)有的背光源裝置中,例如如日本特開2000-249837號公報記載的那樣, 提案有在導(dǎo)光板的入射面?zhèn)仍O(shè)置光導(dǎo)入塊的方法。并且,在該現(xiàn)有的背光源裝置中,即使對 于厚度比發(fā)光二極管的大小薄的導(dǎo)光板,也能夠高效地入射來自該發(fā)光二極管的光。
發(fā)明內(nèi)容
但是,在上述這樣的現(xiàn)有的背光源裝置中,在使導(dǎo)光板的厚度變薄時,存在發(fā)光二 極管(光源)的光利用效率下降的情況,產(chǎn)生難以實現(xiàn)高亮度化的問題點。在此,使用圖6,對在現(xiàn)有的背光源裝置中的上述問題點具體地進(jìn)行說明。圖6是用于說明現(xiàn)有的背光源裝置的問題點的圖,圖6(a)和圖6(b)分別是對現(xiàn) 有的背光源裝置的主要部分結(jié)構(gòu)和用于該裝置的LED組件進(jìn)行說明的圖。在圖6(a)中,現(xiàn)有的背光源裝置40包括LED組件41 ;和導(dǎo)光板42,該導(dǎo)光板42 入射來自LED組件41的光,向圖的右側(cè)方向引導(dǎo),并且向同圖的上側(cè)方向射出面狀的照明光。LED組件41包括基板41a;在基板41a的中央部設(shè)置的發(fā)光二極管的芯片(以下,稱為“LED芯片”。)41b;和用于密封LED芯片41b的密封樹脂41c。另外,導(dǎo)光板42設(shè)置有平 板狀的導(dǎo)光板主體42a和與該導(dǎo)光板主體42a的LED芯片41b側(cè)粘接的光導(dǎo)入塊42b。而 且,在該現(xiàn)有的背光源裝置40中,通過使密封樹脂41c和光導(dǎo)入塊42b相對配置,即使在導(dǎo) 光板42的厚度方向上,使用比LED組件41的大小薄的導(dǎo)光板(導(dǎo)光板主體42a) 42的情況 下,也能夠高效地入射來自LED芯片41b的光。但是,在現(xiàn)有的背光源裝置40中,出現(xiàn)了來自LED芯片41b的光沒有被向LED組 件41的外側(cè)射出,而沒有入射到導(dǎo)光板42的情況。具體而言,LED組件41如圖6 (a)所示, 由于介由大氣與導(dǎo)光板42相對配置,因此,如圖6(b)所示,來自LED芯片41b的一部分的 光Ll在密封樹脂41c和大氣之間的界面被全反射而作為向密封樹脂41c的內(nèi)部側(cè)的反射 光L2被反射。因此,從LED組件41向?qū)Ч獍?2側(cè)射出的光L3的光量與來自LED芯片41b 的光量相比減少,其光利用效率下降,出現(xiàn)了不能實現(xiàn)背光源裝置40的高亮度化的情況。另外,在該現(xiàn)有的背光源裝置40中,存在光從光導(dǎo)入塊42b的內(nèi)部向外部泄漏,或 者光從導(dǎo)光板主體42a和光導(dǎo)入塊42b的粘接部等泄漏的情況,出現(xiàn)了導(dǎo)致上述光利用效 率下降的情況。因此,出現(xiàn)了與要求高精度地組裝導(dǎo)光板主體42a和光導(dǎo)入塊42b這一點 相對應(yīng),實現(xiàn)背光源裝置40的高亮度化變得困難的情況。另外,可以考慮通過將上述這樣的光導(dǎo)入塊和導(dǎo)光板主體一體成形來制造導(dǎo)光板 的情況。然而,在相對于平板狀的導(dǎo)光板,將具有光導(dǎo)入塊這樣的錐面的部件一體成形的情 況下,由錐面的形成而在該導(dǎo)光板上產(chǎn)生應(yīng)力。因此,在使導(dǎo)光板(主體)的厚度比200μπι 左右還薄的情況下,在該導(dǎo)光板上產(chǎn)生翹曲等的變形。即,在現(xiàn)有的背光源裝置40中,在為 了回避光從導(dǎo)光板主體42a和光導(dǎo)入塊42b的粘接部等泄漏等,選擇將這些導(dǎo)光板主體42a 和光導(dǎo)入塊42b —體成形的制作方法的情況下,使導(dǎo)光板主體42a的厚度尺寸為比200 μ m 左右還薄的情況在實際上是不可能的。鑒于以上問題,本發(fā)明的目的在于,提供即使在使導(dǎo)光板的厚度變薄時,也能夠防 止光源的光利用效率下降,能夠容易地實現(xiàn)高亮度化的背光源裝置和使用該背光源裝置的 顯示裝置。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明涉及的背光源裝置具備光源和導(dǎo)光板,該導(dǎo)光板具有 入射來自上述光源的光的入射面,并且將從上述入射面入射的光導(dǎo)向規(guī)定的導(dǎo)光方向,該 背光源裝置的特征在于其具備光出射部,該光出射部在上述光源的上述導(dǎo)光板側(cè)以與上述入射面相對的 方式設(shè)置,并且向上述導(dǎo)光板射出來自上述光源的光,上述光出射部的上述入射面?zhèn)鹊脑谏鲜鰧?dǎo)光板的厚度方向的尺寸構(gòu)成為該導(dǎo)光 板的上述入射面的厚度方向的尺寸以下,并且,上述光出射部使用二維的光子晶體。在如上述這樣構(gòu)成的背光源裝置中,設(shè)置有光出射部,該光出射部在光源的導(dǎo)光 板側(cè)以與入射面相對的方式設(shè)置,并且向?qū)Ч獍迳涑鰜碜怨庠吹墓狻4送?,該光出射部的?射面?zhèn)鹊脑趯?dǎo)光板的厚度方向的尺寸構(gòu)成為該導(dǎo)光板的入射面的厚度方向的尺寸以下,并 且,上述光出射部使用二維的光子晶體。由此,與上述現(xiàn)有例不同,不論導(dǎo)光板的厚度尺寸 如何,均能夠通過二維光子晶體的衍射效果將光源的光高效地向?qū)Ч獍鍌?cè)射出。其結(jié)果,與上述現(xiàn)有例不同,能夠構(gòu)成即使在使導(dǎo)光板的厚度變薄時,也能夠防止光源的光利用效率 下降,能夠容易地實現(xiàn)高亮度化的背光源裝置。 另外,在上述背光源裝置中,優(yōu)選包括光通過部,其設(shè)置于上述光源與上述光出射部之間,允許來自上述光源的光入射 上述光出射部;和光反射部,其使用一維或三維的光子晶體,并且設(shè)置于上述光通過部的外周外方, 使光向該光通過部的內(nèi)側(cè)反射。在此情況下,光反射部通過一維或三維的光子晶體的光反射功能能夠可靠地防止 光向光通過部的外側(cè)漏泄,能夠防止光源的光利用效率的下降。此外,在上述背光源裝置中,也可以在上述光通過部形成有錐面,該錐面在上述導(dǎo) 光板的厚度方向的尺寸從上述光源側(cè)向著上述光出射部側(cè)逐漸減小。在此情況下,即使在使用上述導(dǎo)光板的厚度方向的尺寸較大的光源時,光通過部 也能夠不產(chǎn)生損失而使來自光源的光可靠地入射到光出射部。此外,在上述背光源裝置中,優(yōu)選上述二維的光子晶體被設(shè)置為鋸齒狀,沿著規(guī)定 的排列方向配置有多個齒部,該齒部形成為以上述導(dǎo)光板側(cè)的端部比上述光源側(cè)的端部小 的方式傾斜的傾斜構(gòu)造。在此情況下,上述光出射部能夠提高光源的光的指向性,能夠從導(dǎo)光板側(cè)高效地 射出該光。此外,在上述背光源裝置中,對于上述二維的光子晶體,也可以以關(guān)于上述光源的 中心對稱的方式設(shè)置多個上述齒部。在此情況下,以關(guān)于光源的中心對稱的方式設(shè)置齒部的上述傾斜構(gòu)造,能夠提高 向?qū)Ч獍鍌?cè)射出的光的指向性。另外,在上述背光源裝置中,對于上述二維的光子晶體,優(yōu)選上述齒部的上述光源 側(cè)的端部的上述規(guī)定的排列方向的尺寸被設(shè)定在上述光源的發(fā)光波長的1/3 5倍的尺寸 范圍內(nèi)。在此情況下,能夠可靠地提高從上述光出射部向?qū)Ч獍鍌?cè)射出的光的指向性和光 的透過效率。另外,在上述背光源裝置中,對于上述二維的光子晶體,優(yōu)選在上述齒部中,上述 光源側(cè)的端部和上述導(dǎo)光板側(cè)的端部之間的高度尺寸被設(shè)定在上述光源的發(fā)光波長的 1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。在此情況下,能夠可靠地提高從上述光出射部向?qū)Ч獍鍌?cè)射出的光的指向性和光 的透過效率。另外,在上述背光源裝置中,對于上述二維的光子晶體,上述齒部的截面形狀也可 以為直角三角形。在此情況下,利用齒部的截面形狀構(gòu)成為直角三角形的二維的光子晶體,能夠提 高從上述光出射部向?qū)Ч獍鍌?cè)射出的光的指向性和光的透過效率。另外,在上述背光源裝置中,對于上述二維的光子晶體,上述齒部的截面形狀也可 以為梯形。在此情況下,利用齒部的截面形狀構(gòu)成為梯形的二維的光子晶體,能夠提高從上述光出射部向?qū)Ч獍鍌?cè)射出的光的指向性和光的透過效率。另外,在上述背光源裝置中,對于上述二維的光子晶體,上述齒部的形狀也可以為 四角錐。在此情況下,利用齒部的形狀構(gòu)成為四角錐的二維的光子晶體,能夠提高從上述 光出射部向?qū)Ч獍鍌?cè)射出的光的指向性和光的透過效率。另外,在上述背光源裝置中,上述導(dǎo)光板優(yōu)選使用截面矩形的平板。
在此情況下,能夠簡單地構(gòu)成厚度尺寸較薄的導(dǎo)光板,能夠容易地實現(xiàn)背光源裝 置的薄型化。另外,在上述背光源裝置中,上述光源優(yōu)選使用發(fā)光二極管。在此情況下,能夠簡單地構(gòu)成長壽命且小型的光源,能夠容易地構(gòu)成高性能且小 型化的背光源裝置。另外,本發(fā)明的顯示裝置是具備顯示部的顯示裝置,其特征在于上述顯示部被照 射來自上述任一背光源裝置的光。在如上述這樣構(gòu)成的顯示裝置中,由于對顯示部照射來自即使在使導(dǎo)光板的厚度 變薄時也能夠防止光源的光利用效率下降、能夠容易地實現(xiàn)高亮度化的背光源裝置的光, 所以能夠容易地構(gòu)成小型且高性能的顯示裝置。根據(jù)本發(fā)明,能夠提供即使在使導(dǎo)光板的厚度變薄時,也能夠防止光源的光利用 效率下降,能夠容易地實現(xiàn)高亮度化的背光源裝置和使用該背光源裝置的顯示裝置。
圖1是說明本發(fā)明的第一實施方式的背光源裝置和液晶顯示裝置的示意截面圖。圖2是說明上述背光源裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的圖,(a)是圖1所示的LED組件、光 出射部和光反射部的側(cè)面圖,(b)是LED組件和光出射部的平面圖,(c)是(b)的以IIc包 圍的光出射部的局部放大立體圖。圖3是表示上述光出射部的效果的圖表。圖4是說明本發(fā)明的第二實施方式的背光源裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的圖,(a)是本 實施方式的LED組件、光出射部和光反射部的側(cè)面圖,(b)是本實施方式的LED組件和光出 射部的平面圖,(c)是(b)的以IVc包圍的光出射部的局部放大立體圖。圖5是表示本發(fā)明的第三實施方式的背光源裝置中的光出射部的結(jié)構(gòu)的放大立 體圖。圖6是說明現(xiàn)有的背光源裝置的問題點的圖,(a)和(b)是分別用來說明現(xiàn)有的 背光源裝置的主要部分結(jié)構(gòu)和用于該裝置的LED組件的圖。
具體實施例方式下面,參照附圖,對本發(fā)明的背光源裝置及使用該背光源裝置的顯示裝置的優(yōu)選 實施方式進(jìn)行說明。此外,在下面的說明中,以適用于透過型的液晶顯示裝置的情況為例對 本發(fā)明進(jìn)行說明。另外,各圖中的結(jié)構(gòu)部件的尺寸并不忠實地表示實際的結(jié)構(gòu)部件的尺寸 和各結(jié)構(gòu)部件的尺寸比率等。[第一實施方式]
圖1是說明本發(fā)明的第一實施方式的背光源裝置和液晶顯示裝置的示意截面圖。 圖中,在本實施方式的液晶顯示裝置1中,設(shè)置有圖的上側(cè)被設(shè)置為視認(rèn)側(cè)(顯示面?zhèn)?的 顯示部即液晶面板2,和配置于液晶面板2的非顯示面?zhèn)?圖的下側(cè))而產(chǎn)生對該液晶顯示 面板2進(jìn)行照明的照明光的本發(fā)明的背光源裝置3。液晶面板2包括液晶層4 ;夾持液晶層4的一對透明基板5、6 ;和在透明基板5、6 的各外側(cè)表面上分別設(shè)置的偏光板7、8。另外,在液晶面板2上設(shè)置有與撓性印刷基板10 連接的驅(qū)動器9,將上述液晶層4構(gòu)成為能夠以像素單位驅(qū)動。并且,在液晶面板2中,利用 液晶層4調(diào)制經(jīng)過偏光板7而入射的上述照明光的偏光狀態(tài),并且控制通過偏光板8的光 量,從而在顯示面上顯示希望的圖像。背光源裝置3包括作為光源的LED組件11 ;設(shè)置于LED組件11的后述的導(dǎo)光板側(cè)的光出射部12 ;設(shè)置于LED組件11的上側(cè)的光反射部13 ;經(jīng)過光出射部12而入射來自 LED組件11的光,并且將入射的光向規(guī)定的導(dǎo)光方向(圖1的左右方向)引導(dǎo)的導(dǎo)光板14。 LED組件11、光出射部12和光反射部13如后詳述的那樣,被互相一體組裝。另外,導(dǎo)光板 14使用透明的丙烯酸樹脂等的合成樹脂。另外,導(dǎo)光板14使用其厚度方向(圖1的上下方向)的尺寸相同的截面矩形的平 板。具體而言,導(dǎo)光板14包括入射來自LED組件11的光的入射面14a;與入射面14a平 行設(shè)置的相對面14b ;以與這些入射面14a和相對面14b正交的方式設(shè)置并且互相平行設(shè) 置的發(fā)光面14c和非發(fā)光面14d。而且,導(dǎo)光板14構(gòu)成為,向上述規(guī)定的導(dǎo)光方向引導(dǎo)入射 的來自LED組件11的光,并且從發(fā)光面14c向液晶面板2適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行發(fā)光。如上所述,對于導(dǎo)光板14,由于使用截面矩形的平板,所以能夠容易地構(gòu)成厚度尺 寸較薄的導(dǎo)光板14,能夠容易地實現(xiàn)背光源裝置3的薄型化。但是,本實施方式的導(dǎo)光板 14并不限定于此,例如也能夠使用截面楔狀的導(dǎo)光板。另外,對于導(dǎo)光板14,構(gòu)成為在其入射面14a所具有的該導(dǎo)光板14的厚度方向的 尺寸與上述光出射部12所具有的同厚度方向的尺寸相同,構(gòu)成為使得經(jīng)過光出射部12而 高效地入射來自LED組件11的光(詳細(xì)后述)。另外,在背光源裝置3中,以與導(dǎo)光板14的非發(fā)光面14d相接的方式設(shè)置有反射 片16。另外,在導(dǎo)光板14的液晶面板2側(cè)(發(fā)光面14c側(cè))設(shè)置有透鏡片、擴(kuò)散片等光學(xué) 片17,將在導(dǎo)光板14的內(nèi)部被向規(guī)定的導(dǎo)光方向引導(dǎo)的來自LED組件11的光變?yōu)榫哂芯?勻的亮度的面狀的上述照明光而提供給液晶面板2。另外,在背光源裝置3中,利用截面L字形的邊框15,在導(dǎo)光板14的上方設(shè)置有液 晶面板2的狀態(tài)下,夾持LED組件11、光出射部12、光反射部13、導(dǎo)光板14、反射片16和光 學(xué)片17。另外,在透明基板6上載置有以覆蓋驅(qū)動器9和撓性印刷基板10的方式設(shè)置的外 殼18。由此,背光源裝置3被組裝在液晶面板2上,一體化為向液晶面板2入射來自該背光 源裝置3的照明光的透過型液晶顯示裝置1。在此,參照圖2,對LED組件11、光出射部12、和光反射部13具體地進(jìn)行說明。圖2是說明上述背光源裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的圖,圖2(a)是圖1所示的LED組 件、光出射部、和光反射部的側(cè)面圖,圖2(b)是LED組件和光出射部的平面圖,圖2 (c)是圖 2(b)的以IIc包圍的光出射部的局部放大立體圖。如圖2(a)所示,LED組件11包括基板Ila ;設(shè)置于基板Ila的中央部的發(fā)光二極管的芯片(以下,稱為“LED芯片”。)llb;和以覆蓋LED芯片lib的方式設(shè)置,密封該LED 芯片lib的密封樹脂11c。LED芯片lib由發(fā)出例如中心波長450nm的藍(lán)色的光的藍(lán)色的 發(fā)光二極管構(gòu)成。在密封樹脂11c中含有黃色的熒光材料或者綠色和紅色的熒光材料,在 LED組件11中,利用來自LED芯片lib的藍(lán)色光和密封樹脂11c內(nèi)的熒光材料發(fā)出白色的光。另外,密封樹脂11c設(shè)置于作為實質(zhì)的光源的LED芯片lib與上述光出射部12之 間,構(gòu)成允許來自LED芯片lib的光入射光出射部12的光通過部。另外,在密封樹脂11c的 導(dǎo)光板14側(cè)一體組裝有上述光出射部12。如上所述,該光出射部12的入射面14a側(cè)所具 有的在導(dǎo)光板14的厚度方向的尺寸構(gòu)成為與該導(dǎo)光板14的入射面14a所具有的厚度方向 的尺寸相同。因此,對于密封樹脂11c,如圖2(a)所示,形成有從LED芯片lib側(cè)向著光出 射部12側(cè),在導(dǎo)光板14的厚度方向的尺寸逐漸減小的錐面llcl。由此,在本實施方式的背 光源裝置3中,即使在使用在導(dǎo)光板14的厚度方向的尺寸較大的LED芯片(光源)lib時, 密封樹脂(光通過部)11c也能夠不產(chǎn)生損失而使來自LED芯片lib的光可靠地入射光出 射部12。更加具體而言,LED芯片lib的大小為例如300 u見方,即使在導(dǎo)光板14的厚度 方向的尺寸的縱和橫方向尺寸的任何一個都大于100 ym的情況下,通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置錐面 llcl,也能夠使來自該LED芯片lib的光可靠地向光出射部12入射。另外,在錐面llcl的上側(cè),一體地組裝有使用一維或三維光子晶體的上述光反射 部13,構(gòu)成為使要從錐面llcl向外側(cè)射出的光在該錐面llcl的內(nèi)側(cè)完全反射。該一維或 三維的光子晶體,使用折射率互不相同的多種光學(xué)多層膜(合成樹脂或鉬等)。另外,在使用一維的光子晶體的光反射部13中,使上述光學(xué)多層膜的各層厚度向 深度方向(圖2(a)的上下方向)變化而形成,通過增加滿足布拉格的衍射條件的光來使各 種能量(波長)的光反射。另一方面,在使用三維的光子晶體的光反射部13中,例如通過使具有矩形構(gòu)造的 模型(模具)交替地旋轉(zhuǎn)90°而進(jìn)行熱納米打印來形成,與一維的光子晶體同樣,通過布拉 格反射來使各種能量(波長)的光反射。如上所述,由于在錐面llcl的上側(cè)設(shè)置有使用一維或三維的光子晶體的光反射 部13,所以在本實施方式的背光源裝置3中,能夠利用一維或三維的光子晶體的光反射功 能來可靠地防止在錐面(光通過部)1 lc 1的外側(cè)發(fā)生光漏泄,能夠防止LED芯片(光源)1 lb 的光利用效率的下降。另外,在上述說明以外,也可以為例如遍及密封樹脂11c的外周外方的全周(整 面)而設(shè)置使用一維或三維的光子晶體的光反射部的結(jié)構(gòu)。另外,在光出射部12中使用二維的光子晶體,通過該二維的光子晶體的衍射效 果,使向?qū)Ч獍?4側(cè)射出的光聚光,提高指向性,向?qū)Ч獍?4的入射面14a入射。具體而 言,參照圖2(b)和圖2(c),在光出射部12中,對密封樹脂11c的入射面14a側(cè)的表面,使用 例如UV納米打印,構(gòu)成為沿著規(guī)定的排列方向配置有多個使光衍射的二維的光子晶體的 齒部12a的鋸齒狀(火焰(Blazed)形狀)。另外,在齒部12a中,其截面形狀構(gòu)成為直角三角形。具體而言,如圖2(c)例示的 那樣,齒部12a包括與密封樹脂11c接合的矩形的底面12al ;形成為相對于底面12al具有規(guī)定的傾斜角度的傾斜面12a2 ;相對于底面12al構(gòu)成為直角的垂直面12a3 ;傾斜面12a2 與垂直面12a3之間的邊界線12a4( S卩,上述直角三角形的棱線)。另外,在光出射部12中, 多個齒部12a如圖2(b)所示,設(shè)置為關(guān)于LED芯片lib的中心在同圖2(b)的左右方向?qū)?稱。S卩,在光出射部12中,在使其傾斜面12a2朝向左側(cè)(LED芯片lib的中心的相反 側(cè))的狀態(tài)下設(shè)置比LED芯片lib的中心更靠左側(cè)的齒部12a。另一方面,在使其傾斜面 12a2朝向右側(cè)(LED芯片lib的中心的相反側(cè))的狀態(tài)下設(shè)置比LED芯片lib的中心更靠 右側(cè)的齒部12a。這樣,在多個齒部12a中,以關(guān)于LED芯片lib的中心對稱的方式設(shè)置傾 斜面12a2,對鋸齒狀的二維的光子晶體所具有的、衍射光的特定的次數(shù)能夠有效地利用較 高的衍射效率,能夠提高向?qū)Ч獍?4側(cè)射出的光的指向性和光的透過效率。另外,在齒部12a中,底面12al構(gòu)成光源側(cè)的端部,邊界線12a4構(gòu)成導(dǎo)光板側(cè)的 端部。并且,在齒部12a中,底面12al的上述規(guī)定的排列方向的尺寸(圖2 (b)中用“F”圖 示,相當(dāng)于在鋸齒狀的齒部12a的周期構(gòu)造的光柵常數(shù)。)設(shè)定在LED芯片lib的發(fā)光波長 (中心波長)的1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。S卩,在光出射部12中,圖2(b)的左右方向(排 列方向)的、齒部12a的構(gòu)造周期選擇上述的尺寸范圍的值。由此,在本實施方式的背光源 裝置3中,能夠可靠地提高從光出射部12向?qū)Ч獍?4側(cè)射出的光的指向性和光的透過效 率。此外,在使齒部12a的上述尺寸F成為小于LED芯片lib的發(fā)光波長的1/3的值 時,存在二維的光子晶體的衍射效率下降,通過向齒部12a的光的入射角度不能將光向?qū)?光板14側(cè)射出的情況。另外,在使尺寸F成為大于發(fā)光波長的5倍的值時,二維光子晶體 的衍射效果不能發(fā)揮出來而導(dǎo)致向?qū)Ч獍?4側(cè)的出射光的指向性下降或者光的透過效率 下降。另外,在齒部12a中,其高度尺寸(圖2(b)中用“H”圖示)即底面12al與邊界線 12a4之間的尺寸被設(shè)定為LED芯片lib的發(fā)光波長(中心波長)的1/3 5倍的尺寸范圍 內(nèi)。由此,在本實施方式的背光源裝置3中,能夠可靠地提高從光出射部12向?qū)Ч獍?4側(cè) 射出的光的指向性和光的透過效率。另外,在使齒部12a的上述高度尺寸H成為小于LED芯片lib的發(fā)光波長的1/3的 值時,二維的光子晶體的衍射效率下降,通過向齒部12a的光的入射角度不能向?qū)Ч獍?4 側(cè)射出光。另外,在使高度尺寸H成為大于發(fā)光波長的5倍的值時,二維的光子晶體的衍射 效果不能發(fā)揮出來,導(dǎo)致向?qū)Ч獍?4側(cè)的出射光的指向性下降或者光的透過效率下降。在如上所述構(gòu)成的光出射部12中,利用由二維的光子晶體構(gòu)成的齒部12a,在圖 2(b)中用箭頭表示那樣,能夠使來自LED芯片lib的光可靠地向?qū)Ч獍?4側(cè)射出。S卩,在 圖6所示的現(xiàn)有例中,在密封樹脂與大氣之間的界面光超過臨界角而入射時,該光不會射 出o對此,在光出射部12中,在密封樹脂11c與齒部12a的底面12al的界面,即使光 超過臨界角而入射,由于二維的光子晶體的衍射效果光也能夠可靠地向?qū)Ч獍?4側(cè)射出。 并且,由于設(shè)置多個上述這樣的截面形狀為直角三角形、且具有傾斜面12a2的傾斜構(gòu)造的 齒部12a,所以相對于LED組件11的出射面(即,密封樹脂11c的與入射面14a相對的表 面)更接近法線方向的光遍及該出射面的整個面而向?qū)Ч獍?4側(cè)均勻地射出。
在此,參照圖3對由本申請的發(fā)明者進(jìn)行的驗證試驗的試驗結(jié)果進(jìn)行具體說明。圖3是表示上述光出射部的效果的圖表。在該驗證試驗中使用在覆蓋中心波長450nm的藍(lán)色的LED芯片lib的密封樹脂 11c上,作為光出射部12,利用二維的光子晶體形成有多個上述尺寸F和高度尺寸H分別為 lym的齒部12a的本實施方式的裝置。并且,與沒有形成光出射部12的比較品進(jìn)行了比 較。其結(jié)果,在本實施方式的裝置中,如圖3中用實線30表示那樣,與比較品(同圖3中用 虛線50表示)相比較,能夠射出的光的入射角的范圍變大。即,在本實施方式的裝置中,從 密封樹脂11c向?qū)Ч獍?4側(cè)射出的光的光量為比較品的1. 2倍,確認(rèn)了能夠改善光出射率 (光取出效率)。另外,在本實施方式的裝置中,相對于光出射部12的光的入射角,例如對于入射 角30°,該光的出射角為17.5°,另外,對于入射角60°,該光的出射角為23. 5°,確認(rèn)了 出射角以比入射角小的角度射出。這樣證實了在本實施方式的裝置中,對于入射角,光被以 小角度射出,所以對于導(dǎo)光板14,入射效率良好,能夠射出沒有亮度不均的光。另外,在上述的說明以外,也可以形成這些齒部12a,使得例如全部的傾斜面12a2 在LED芯片lib側(cè),即在圖2(b)中關(guān)于LED芯片11b,左右的齒部12a的傾斜面12a2互相 相對。如以上這樣構(gòu)成的本實施方式的背光源裝置3中,設(shè)置有光出射部12,該光出射 部12在LED組件11 (光源)的導(dǎo)光板側(cè)14以與入射面14a相對的方式設(shè)置,并且向?qū)Ч?板14射出來自LED組件11的光。另外,該光出射部12的該入射面14a側(cè)的在導(dǎo)光板14 的厚度方向的尺寸構(gòu)成為與該導(dǎo)光板14的入射面14a的厚度方向的尺寸相同。而且,在光 出射部12中,使用二維的光子晶體,通過該二維的光子晶體的衍射效果,使向?qū)Ч獍?4側(cè) 射出的光聚光,提高指向性而使其向?qū)Ч獍?4的入射面14a入射。由此,在本實施方式的 背光源裝置3中,與上述現(xiàn)有例不同,不論導(dǎo)光板14的厚度尺寸,通過二維的光子晶體的衍 射效果,能夠向?qū)Ч獍?4側(cè)高效地射出LED組件11的光。其結(jié)果,在本實施方式的背光源 裝置3中,與上述現(xiàn)有例不同,能夠構(gòu)成即使在使導(dǎo)光板14的厚度較薄時,也能夠防止LED 組件11的光利用效率下降,能夠容易地實現(xiàn)高亮度化的背光源裝置3。另外,在本實施方式的液晶顯示裝置1中,對液晶面板(顯示部)2照射來自背光 源裝置3的光,該背光源裝置3即使在使導(dǎo)光板14的厚度較薄時,也能夠防止LED組件(光 源)11的光利用效率下降,能夠容易地實現(xiàn)高亮度化,所以能夠容易地構(gòu)成小型且高性能 的液晶顯示裝置1。[第二實施方式]圖4是用于說明本發(fā)明的第二實施方式的背光源裝置的主要部分結(jié)構(gòu)的圖,圖 4(a)是本實施方式的LED組件、光出射部、和光反射部的側(cè)面圖,圖4(b)是本實施方式的 LED組件和光出射部的平面圖,圖4(c)是以圖4(b)的IVc包圍的光出射部的局部放大立體 圖。在圖中,本實施方式和上述第一實施方式的主要不同點在于,光出射部使用齒部的截面 形狀為梯形的二維的光子晶體。此外,關(guān)于與上述第一實施方式相同的要素,標(biāo)注同樣的符 號而省略重復(fù)的說明。
即,如圖4(a)所示,在本實施方式的背光源裝置3中,對于LED組件11的密封樹 脂11c,一體地組裝有光出射部22。在該光出射部22中,與第一實施方式同樣,使用二維的光子晶體而構(gòu)成,并且如圖4(b)所示,包括沿著規(guī)定的排列方向配置而構(gòu)成為鋸齒狀的多 個齒部22a。具體而言,如圖4(c)所例示的那樣,在齒部22a中,使用截面形狀為梯形的齒部, 在本實施方式的光出射部22中,與第一實施方式同樣,能夠提高向?qū)Ч獍?4側(cè)射出的光的 指向性和光的透過效率。即,齒部22a包括與密封樹脂11c接合的矩形的底面22al ;與底 面22al平行設(shè)置的上表面22a2 ;在底面22al與上表面22a2之間,形成為相對于底面22al 具有各自規(guī)定的傾斜角度的傾斜面22a3、22a4。另外,在傾斜面22a3和傾斜面22a4中,如 同圖4(c)所例示的那樣,傾斜面22a3選擇相對于底面22al的傾斜角度較小的值。另外,在光出射部22中,與第一實施方式同樣,設(shè)置多個齒部22a,使得關(guān)于LED芯 片lib的中心,在圖4(b)的左右方向?qū)ΨQ。即,在光出射部22中,在例如使傾斜面22a3朝 向左側(cè)(LED芯片lib的中心的相反側(cè))的狀態(tài)下設(shè)置比LED芯片lib的中心更靠左側(cè)的 齒部22a。另一方面,在使同傾斜面22a3朝向右側(cè)(LED芯片lib的中心的相反側(cè))的狀態(tài) 下設(shè)置比LED芯片lib的中心更靠右側(cè)的齒部22a。另外,在齒部22a中,底面22al構(gòu)成光源側(cè)的端部,上表面22a2構(gòu)成導(dǎo)光板側(cè)的 端部。并且,在齒部22a中,與第一實施方式同樣,底面22al的上述規(guī)定的排列方向的尺寸 (在圖4(b)中用“F”表示),被設(shè)定在LED芯片lib的發(fā)光波長(中心波長)的1/3 5 倍的尺寸范圍內(nèi)。進(jìn)一步,在齒部22a中,其高度尺寸(在圖4(b)中用“H”表示),即底面22al與上 表面22a2之間的尺寸,與第一實施方式同樣,被設(shè)定為在LED芯片lib的發(fā)光波長(中心 波長)的1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。通過以上的結(jié)構(gòu),在本實施方式中,能夠起到與上述第一實施方式同樣的作用、效^ o[第三實施方式]圖5是表示本發(fā)明的第三實施方式的背光源裝置的光出射部的結(jié)構(gòu)的放大立體 圖。在圖中,本實施方式與上述第一實施方式的主要不同點在于光出射部使用齒部的形狀 為四角錐的、二維的光子晶體。此外,對與上述第一實施方式相同的要素,標(biāo)注同樣的符號, 省略其重復(fù)的說明。S卩,如圖5所示,在本實施方式的背光源裝置3的光出射部32中,與第一實施方式 同樣,使用二維的光子晶體而構(gòu)成,并且包括沿著規(guī)定的排列方向配置而構(gòu)成為鋸齒狀的 多個齒部32a。另外,對于齒部32a,如圖5所例示的那樣,使用四角錐的形狀的齒部,在本 實施方式的光出射部32中,與第一實施方式同樣,能夠提高向?qū)Ч獍?4側(cè)射出的光的指向 性和光的透過效率。具體而言,齒部32a包括4個傾斜面32al、32a2、32a3、32a4 ;和與密封樹脂11c接 合的矩形的底面32a5。傾斜面32al 32a4形成為相對于底面32a5具有規(guī)定的傾斜角度。另外,在齒部32a中,底面32a5構(gòu)成光源側(cè)的端部,上述四角錐的頂點32a6構(gòu)成 導(dǎo)光板側(cè)的端部。并且,在齒部32a中,與第一實施方式同樣,底面32a5的上述規(guī)定的排列 方向的尺寸(在圖5中用“F”表示),被設(shè)定在LED芯片lib的發(fā)光波長(中心波長)的 1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。而且,在齒部32a中,其高度尺寸(在圖5中用“H”表示),即底面32a5與頂點32a6之間的尺寸,與第一實施方式同樣,被設(shè)定在LED芯片lib的發(fā)光波長(中心波長)的 1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。通過以上的結(jié)構(gòu),在本實施方式中,能夠起到與上述第一實施方式相同的作用、效果。另外,上述的實施方式全部為舉例說明而并不限制本發(fā)明。本發(fā)明的技術(shù)范圍被 權(quán)利要求規(guī)定,與其中記載的結(jié)構(gòu)均等的范圍內(nèi)的全部的變更也包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍 中。例如,在上述說明中,對將本發(fā)明適用于透過型的液晶顯示裝置的情況進(jìn)行了說 明,本發(fā)明的背光源裝置并不限定于此,能夠適用于具備利用發(fā)光二極管的光,顯示圖像、 文字等信息的非發(fā)光型顯示部的各種顯示裝置。具體而言,在將半透過型的液晶顯示裝置 或者液晶面板用于光閥的投射型顯示裝置中能夠很好地使用本發(fā)明的背光源裝置。另外,在上述的說明中,對光出射部使用齒部的截面形狀為直角三角形或梯形、或 者齒部的形狀為四角錐的二維的光子晶體的情況進(jìn)行了說明,但本發(fā)明的光出射部的入射 面?zhèn)鹊脑趯?dǎo)光板的厚度方向的尺寸如果構(gòu)成為該導(dǎo)光板的入射面的厚度方向的尺寸以下, 并且使用二維的光子晶體,則齒部的形狀、設(shè)置數(shù)等的結(jié)構(gòu)絲毫不限定于上述內(nèi)容。但是,如上述的各實施方式,在二維的光子晶體中,在設(shè)置為沿著規(guī)定的排列方向 配置多個形成為以導(dǎo)光板側(cè)的端部比光源側(cè)的端部小的方式傾斜的傾斜構(gòu)造的齒部的鋸 齒狀的情況下,上述光出射部能夠提高光源的光的指向性,能夠?qū)⒃摴飧咝У叵驅(qū)Ч獍鍌?cè) 射出這一點而優(yōu)選。另外,在上述說明中,對于光源使用發(fā)光二極管的情況進(jìn)行了說明,但本發(fā)明的 光源并不限定于此,也能夠使用有機(jī)EUElectronicLuminescence)等其他的發(fā)光元件、 PDP(Plasma Display Panel)等其他的點光源、燈或者放電管等。其中,如上述的各實施方式那樣,在光源使用發(fā)光二極管的情況下,能夠容易地構(gòu) 成長壽命且小型的光源,能夠容易地構(gòu)成高性能且被小型化的背光源裝置這一點而優(yōu)選。另外,在上述的說明中,雖然對具有藍(lán)色的發(fā)光二極管的LED芯片,并且使用具備 含有黃色的熒光材料或綠色和紅色的熒光材料的密封樹脂的所謂的模擬白色的發(fā)光二極 管的情況進(jìn)行了說明,但本發(fā)明的發(fā)光二極管并不限定于此。具體而言,也可以使用發(fā)出 RGB的任一色光的發(fā)出單色光的發(fā)光二極管,在光出射部中,根據(jù)發(fā)光二極管的發(fā)光波長, 適當(dāng)?shù)刈兏鲜鳊X部的構(gòu)造周期的光柵常數(shù)(即,上述排列方向的尺寸F)、高度尺寸H等即 可。另外,在上述說明中,對作為光通過部使用密封樹脂的情況進(jìn)行了說明,但本發(fā)明 的光通過部并不限定于此。具體而言,例如能夠在光通過部中使用形成于使用一維或三維 的光子晶體的筒狀的光反射部內(nèi)的空隙部。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明對于即使在使導(dǎo)光板的厚度變薄時,也能夠防止光源的光利用效率下降, 能夠容易地實現(xiàn)高亮度化的背光源裝置和使用該裝置的小型且高性能的顯示裝置有用。
權(quán)利要求
一種背光源裝置,其具備光源和導(dǎo)光板,該導(dǎo)光板具有入射來自所述光源的光的入射面,并且將從所述入射面入射的光導(dǎo)向規(guī)定的導(dǎo)光方向,所述背光源裝置的特征在于其具備光出射部,該光出射部在所述光源的所述導(dǎo)光板側(cè)以與所述入射面相對的方式設(shè)置,并且向所述導(dǎo)光板射出來自所述光源的光,所述光出射部的所述入射面?zhèn)鹊脑谒鰧?dǎo)光板的厚度方向的尺寸構(gòu)成為該導(dǎo)光板的所述入射面的厚度方向的尺寸以下,并且,所述光出射部使用二維的光子晶體。
2.如權(quán)利要求1所述的背光源裝置,其特征在于,包括光通過部,其設(shè)置于所述光源與所述光出射部之間,允許來自所述光源的光入射所述 光出射部;和光反射部,其使用一維或三維的光子晶體,并且設(shè)置于所述光通過部的外周外方,使光 向該光通過部的內(nèi)側(cè)反射。
3.如權(quán)利要求2所述的背光源裝置,其特征在于所述光通過部形成有錐面,該錐面在所述導(dǎo)光板的厚度方向的尺寸從所述光源側(cè)向著 所述光出射部側(cè)逐漸減小。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項所述的背光源裝置,其特征在于所述二維的光子晶體被設(shè)置為鋸齒狀,沿著規(guī)定的排列方向配置有多個齒部,該齒部 形成為以所述導(dǎo)光板側(cè)的端部比所述光源側(cè)的端部小的方式傾斜的傾斜構(gòu)造。
5.如權(quán)利要求4所示的背光源裝置,其特征在于對于所述二維的光子晶體,多個所述齒部以關(guān)于所述光源的中心對稱的方式設(shè)置。
6.如權(quán)利要求4或5所述的背光源裝置,其特征在于對于所述二維的光子晶體,所述齒部的所述光源側(cè)的端部的所述規(guī)定的排列方向的尺 寸被設(shè)定在所述光源的發(fā)光波長的1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求4 6中任一項所述的背光源裝置,其特征在于對于所述二維的光子晶體,在所述齒部中,所述光源側(cè)的端部和所述導(dǎo)光板側(cè)的端部 之間的高度尺寸被設(shè)定在所述光源的發(fā)光波長的1/3 5倍的尺寸范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求4 7中任一項所述的背光源裝置,其特征在于 對于所述二維的光子晶體,所述齒部的截面形狀為直角三角形。
9.如權(quán)利要求4 7中任一項所述的背光源裝置,其特征在于 對于所述二維的光子晶體,所述齒部的截面形狀為梯形。
10.如權(quán)利要求4 7中任一項所述的背光源裝置,其特征在于 對于所述二維的光子晶體,所述齒部的形狀為四角錐。
11.如權(quán)利要求1 10中任一項所述的背光源裝置,其特征在于 所述導(dǎo)光板使用截面矩形的平板。
12.如權(quán)利要求1 11中任一項所述的背光源裝置,其特征在于 所述光源使用發(fā)光二極管。
13.一種顯示裝置,其具備顯示部,其特征在于所述顯示部被照射來自如權(quán)利要求1 12中任一項所述的背光源裝置的光。
全文摘要
本發(fā)明提供背光源裝置和顯示裝置。在具備LED組件(光源)(11)和導(dǎo)光板(14)的背光源裝置(3)中,設(shè)置有光出射部(12),該光出射部(12)在LED組件(11)的導(dǎo)光板側(cè)以與該導(dǎo)光板(14)的入射面(14a)相對的方式設(shè)置,并且向?qū)Ч獍?14)射出來自LED組件(11)的光。此外,光出射部(12)的入射面?zhèn)鹊脑趯?dǎo)光板(14)的厚度方向的尺寸構(gòu)成為該導(dǎo)光板(14)的入射面(14a)的厚度方向的尺寸以下,并且使用二維的光子晶體(12a)。
文檔編號F21Y101/02GK101809359SQ200880108359
公開日2010年8月18日 申請日期2008年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者八代有史 申請人:夏普株式會社