背照裝置和液晶顯示裝置的製作方法

2023-07-11 08:11:31

專利名稱：背照裝置和液晶顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及側光型背照裝置和液晶顯示裝置，所述側光型背照裝置 包括一具有多個LED的光源和一導光板。
背景技術：
傳統上用於液晶顯示裝置的背照裝置可分為側光型背照裝置和正下 型(just-bdow type)背照裝置，在側光型背照裝置中，將光源布置在導 光板的端面側，而在正下型背照裝置中，將光源布置在液晶板的正下方。 側光型背照裝置主要用於尺寸為約20英寸或20英寸以下的的液晶顯示 裝置，尤其是用於需要減小厚度的液晶顯示裝置。
在這兩種系統中的任何一種系統中，都使用冷陰極射線管作為光源。 目前，LED正被用於諸如可攜式蜂窩電話和PDA的小顯示尺寸裝置，這 是因為這些裝置不需要太多的光功率，並且LED適於減小尺寸和重量。
冷陰極射線管主要用在顯示尺寸比蜂窩電話和PDA的顯示尺寸大的 液晶顯示裝置中。不過，環保問題己被認真對待，從而不希望採用其中 使用水銀的冷陰極射線管。因此，已經開發出了諸如無水銀螢光管、LED 等各種光源來代替冷陰極射線管。在它們當中，LED非常有望成為用於 下一代裝置的光源。
例如，在第2001-174816號和第2002-350846號日本未審專利公開 (Kokai)中描述了具有多個LED的側光型背照裝置。前一專利文獻1 教導沿著導光板的外周布置紅光、藍光和綠光棒狀光源。後一專利文獻2 教導使用四種顏色的LED，即，白光、紅光、藍光和綠光LED。當使用LED作為側光型背照裝置中的光源時，可能存在這樣一種情 況沿著導光板的一側或多側布置多個白光LED,並且還可能存在這樣 一種情況沿著導光板的一側或多側布置多個紅光LED (R-LED)、多個 綠光LED (G-LED)和多個藍光LED (B-LED)以產生白色光。此時存 在下述問題。
(a) 要確保導光板中的光量、和色度均勻性。當沿著導光板的一側 布置多個LED時，將這些LED布置得在它們之間有一定的間隔。因此， 在接近光入射面的部分處出現了無光的區域，並且隨著距離的增加，光 將與來自鄰近LED的光相混合，從而在遠離光入射面的位置處光變得均 勻了。
(b) 由於LED發熱和LED之間的差異將造成發光效率的下降。優 選地要對LED進行冷卻，因為發光效率會隨著發熱而下降。取決於不同 的溫度，R-LED、 G-LED和B-LED的發光效率是不同的，並且R-LED 最易受溫度的影響。除非對LED進行符合要求的冷卻，否則將出現光量 的不均勻性和色彩的不均勻性。
(c) 要確保可靠性。當在某一溫度下長時間使用LED時，發光效 率將下降。R-LED、 G-LED和B-LED的發光效率的下降也是不同的。因 此，將會出現這樣一種情況在使用了數千小時之後，將會出現光量的 不均勻性和色彩的不均勻性。當使用多個LED時，存在這樣一種可能性 多個LED中的任何LED的劣化將導致光量的不均勻性和色彩的不均勻 性。
(d) 要提高效率。要通過使用LED獲得與冷陰極射線管等效的光 量，就需要使用大量的LED。這將導致成本和功耗的增加。因此，必須 高效地利用多個LED。

發明內容
本發明的目的在於提供一種背照裝置和一種使用該背照裝置的液晶 顯示裝置，所述背照裝置可以消除色彩不均勻性和亮度不均勻性，並且 可以具有高發光效率。根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光
源具有多個LED,所述導光板的至少一個端面是光入射面，在該光入射 面處布置有多個R-LED、多個G-LED和多個B-LED，其中所述多個LED 滿足這樣的關係G-LED的發光分布範圍〈R-LED的發光分布範圍，或 者G-LED的發光分布範圍<B-LED的發光分布範圍。
根據這種結構，當使用多個R-LED、多個G-LED和多個B-LED時， 為了實現白平衡，G-LED的數量最多，而B-LED的數量最少。因此，在 B-LED數量最少的情況下，兩個B-LED之間的間隔被加大了，從而除非 它們的位置遠離導光板的光入射面，否則色彩將不會混合(藍光亮度不 會變得均勻)。因此，從B-LED出射的光的分布範圍必須大於從G-LED 出射的光的分布範圍和從R-LED出射的光的分布範圍。不過，也可能存 在這樣一 種情況，即，B-LED和R-LED的數量不僅滿足關係 B-LEDR-LED。在這種情況下，就將光 分布範圍設為滿足關係G-LED < B-LED < R-LED。
當一個B-LED的光入射到導光板中並在導光板中發散時，該光開始 與相鄰的B-LED的光相交的位置要比R-LED和G-LED發出的光開始相 交的位置遠。不過，因為B-LED的發光分布範圍比R-LED和G-LED的 發光分布範圍寬，所以B-LED發出的光在導光板中的發散光的強度和直 線傳播光的強度之間的差要比R-LED和G-LED的小。結果，在一個 B-LED的光開始與相鄰的B-LED的光相交的位置處，直線傳播的光的強 度與該相交位置處的光的強度之間的差也變小了，從而可以改進光功率 的均勻性。而且，當與R-LED和G-LED的光混色時，色彩不均勻性的 程度變小了。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有多個R-LED、多個G-LED和多個B-LED，其中，將所述多個 G-LED布置在一個光入射面處，而將所述多個R-LED和所述多個B-LED 布置在相對的另一光入射面處。
根據這種結構，將多個LED分布在導光板的兩個相對的光入射面上，從而把由所有這些LED所產生的熱量分到了導光板的兩側。因此，促進 了這些LED向周圍環境的散熱，從而可以有效地冷卻這些LED，由此可 以延長這些LED的使用壽命。而且，將發熱最多的G-LED單獨布置在 一個光入射面處。由於將發熱很多的G-LED單獨布置在一個光入射面處， 所以可在導光板的兩側都有效地進行冷卻。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有多個R-LED、多個G-LED和多個B-LED，其中，將所述多個 G-LED和所述多個B-LED布置在一個光入射面處，而將所述多個R-LED 布置在相對的另一光入射面處。
根據這種結構，將這些LED分布在導光板的彼此相對的兩個光入射 面處，從而把由所有這些LED產生的熱量分到了導光板的兩側。因此， 促進了這些LED向周圍環境的散熱，從而可以有效地冷卻這些LED，由 此可以延長這些LED的使用壽命。而且，將易受溫度影響的R-LED單 獨布置在一個光入射面處。由於將R-LED單獨布置在一個光入射面處， 所以就有可能得到這樣一種冷卻結構，其中為R-LED側考慮了更大的冷 卻比重。換句話說，發光特性可能隨溫度變化而波動的R-LED能夠更加 高效地發光。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面中的至少一個端面是光入射 面，在該光入射面處布置有多個LED，其中，所述多個LED包括多個白 光LED和多個B-LED。
根據這種結構，通過組合使用白光LED和B-LED，可以使白色色度 向藍色側偏移，而當僅使用白光LED時，白色色度將偏向黃色側。因此， 當由於白光LED的產品偏差造成白色色度偏離規定值時，可以通過調節 B-LED的驅動電流，將白色調節到最佳的白色。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面中的至少一個端面是光入射 面，在該光入射面處布置有多個LED，其中，在所述導光板的厚度方向上布置了至少兩行LED，並且將每行LED都布置在所述導光板的所述光 入射面的縱向上。
根據這種結構，即使當導光板只有一個光入射面時，也可以布置大 量的LED，並且可以實現高亮度。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有多個LED，其中，位於兩端的LED被布置成這樣一種樣式這 些LED中的每一個的發光部都在縱向上對著導光板的光入射面的最外 端。
根據這種結構，由於光可以充分地照射到導光板的邊沿上，所以導 光板的邊沿處的暗影(shadow)將變小，並且即使這些暗影進入了顯示 區域，也不能被容易地察覺到。因此，可以保持顯示質量。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，設置了一用於容納所述光源和所述導光 板的框，並且在所述光源與所述框之間、或者在所述導光板的與光入射 面相對的端面與所述框之間，以將所述多個LED壓向所述導光板的方式， 布置了一具有韌性或彈性的部件。
根據這種結構，由於具有韌性或彈性的部件的壓迫作用，使得這些 LED的表面與導光板的光入射面緊密接觸。因此，從這些LED發出的光 有效地入射到了導光板中，從而可以提高光的利用率。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED,所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，所述多個LED被安裝在一電路基板上， 並且在該多個LED的安裝面和除光出射面之外的表面中的一方、與光源 罩的一表面或構成背照單元的框的一表面之間，設有一導熱率比空氣的 導熱率高的部件。
根據這種結構，就使所述多個LED和所述罩基本上保持了緊密接觸。 因此，由這些LED所產生的熱量令人滿意地傳到所述罩上，從而可以使這些LED有效地進行散熱。因此，可以使這些LED保持高發光效率和 高亮度，從而可以提高使用壽命。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，所述多個LED被安裝在一電路基板上， 並且所述多個LED的安裝面和除光出射面之外的表面中的一方、與光源 罩的一表面或構成背照單元的框的一表面相接觸。
根據這種結構，所述多個LED和所述罩基本上保持著緊密接觸狀態。 因此，從這些LED產生的熱量令人滿意地傳到了所述罩上，從而可以使 這些LED更加有效地散熱。因此，LED可以保持高發光效率和高亮度， 從而可以提高使用壽命。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，所述導光板在光入射面側的末端部分具 有錐形形狀，並且一用於固定所述多個LED的夾具具有與所述導光板的 錐形形狀基本上緊密接觸的錐形形狀。
根據這種結構，可以將具有錐形部分的導光板和包括所述多個LED 的光源穩固地固定在夾具上。此外，從導光板的光入射面入射到導光板 中的光的一部分由導光板的錐形部分反射，並且以更靠進導光板的中心 線的角度在導光板中傳播。因此，導光板的錐形部分具有縮窄入射到導 光板的入射光的發散角度的功能。因此，可以增加從導光板出射的光的
、 根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，將所述多個LED布置得在它們之間具有 間隔，並且在LED與LED之間設有一部件。
根據這種結構，可以將所述多個LED固定在預定位置處，從而可以 使所述多個LED的發光部與所述導光板的入射面之間更加可靠地相互接 觸。根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光
源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，所述多個LED被安裝到一電路基板上， 並且所述多個LED的光出射面從所述電路基板向外突出。
根據這種結構，可以使所述多個LED的光出射面更加容易地與所述 導光板的光入射面緊密接觸，並且因此可以有效地導入光。因此，可以 實現更亮的背照裝置。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，將M個LED布置在所述導光板的所述 光入射面的縱向上，並且將它們電連接成多個LED組，其中每組包括以 串聯方式相互鄰接地布置的N個LED。
根據這種結構，可以降低包含大量LED的背照裝置的驅動電壓。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，按如下方式將M個LED布置在所述導 光板的所述光入射面的縱向上使得從端部算起每隔S個LED的LED 被彼此電連接起來(S為正整數)。
根據這種結構，即使當某一 LED失效時(例如，處於斷路狀態)， 與該LED間隔S的多個LED仍保持正常工作狀態。因此，儘管背照裝 置的光量降低了，但仍不能容易地覺察到光量的非均勻性。
根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光 源具有多個LED,所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，在所述導光板的厚度方向上布置了多行 LED,其中將每行LED布置在所述導光板的所述光入射面的縱向上，並 且每行中的多個LED被相互串聯連接。
根據這種結構，即使當任何一個LED失效時，也不會對其它級的LED 造成任何影響。因此，即使當背照裝置的光功率發生變化時，也幾乎不 出現光功率的非均勻性。根據本發明， 一種側光型背照裝置包括一光源和一導光板，所述光
源具有多個LED，所述導光板的相對的端面是光入射面，在該光入射面 處布置有所述多個LED，其中，在所述導光板的厚度方向上布置了多行 LED，其中將每行LED布置在所述導光板的所述光入射面的縱向上，將 N個LED以串聯方式電連接，其中彼此鄰接的LED位於不同的行中。
根據這種結構，即使當任何一個LED失效時，也幾乎不能覺察到背 照裝置的光量的非均勻性。從而可以降低LED驅動電壓，並且可以將電 源的尺寸變小。
根據本發明的一種液晶顯示裝置，包括上面所述的背照裝置和一液 晶板。
如上所述，本發明可以確保導光板中的光量的均勻性和色度的均勻 性，可以防止由LED所產生的熱量造成的發光效率的下降，可以克服LED 的偏差帶來的問題，可以確保可靠性，並且可以提高效率。


根據以下參照附圖對各優選實施例的說明，本發明將變得更加清楚， 其中
圖1是示出一種液晶顯示裝置的示意圖2是示出根據本發明實施例的背照裝置的示意圖，該背照裝置包 括一具有多個LED的光源和一導光板；
圖3A到3C是示出由各色光LED所發光的光分布特性的示意圖； 圖4是示出從各色光LED出射的光在導光板中的光分布特性的示意
圖5是示出LED的結構的典型示例的示意性截面圖6是一平面圖，示出了一安裝有多個LED的電路基板、和一與該 電路基板相連的柔性電路基板；
圖7是一截面圖，示出了用於容納多個LED和一電路基板的LED 罩和導光板的示例；
圖8是一截面圖，示出了用於容納多個LED和一電路基板的LED罩和導光板的另一示例；
圖9是示出根據本發明的另一實施例的背照裝置的示意圖IO是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖11是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖12是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖13是示出圖12中所示LED的排列的示意圖14是示出根據本發明的再一實施例的背照裝置的示意圖15是示出根據本發明的再一實施例的背照裝置的示意圖16是示出圖15中所示LED的排列的示意圖17是示出光在圖15和16中所示的導光板中的傳播的示意圖;
圖18是示出根據本發明的再一實施例的背照裝置的示意圖19是示出圖18所示LED的排列的示意圖20是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖21是圖20中所示背照裝置的截面圖22示出了根據本發明的又一實施例的背照裝置；
圖23是透過圖22中所示的LED罩的截面圖24是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖25是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖26是透過圖25中所示的LED罩的截面圖； 圖27是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖； 圖28是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖； 圖29是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖； 圖30是示出圖29中所示LED的電連接方式的示意圖； 圖31是示出另一實施例中的LED的電連接方式的示意圖； 圖32是示出根據本發明的又一實施例的背照裝置的示意圖； 圖33是示出圖32中所示的LED的電連接方式的示意圖；以及 圖34是示出另一實施例中的LED的電連接方式的示意圖。
具體實施方式
下面參照各優選實施例並且藉助附圖來對本發明進行說明。
圖1示出了根據本發明的一個實施例的液晶顯示裝置。圖2示出了
根據本發明的該實施例的背照裝置，該背照裝置包括一具有多個LED的 光源和一導光板。
在圖1中，液晶顯示裝置10包括一液晶板12和一側光型背照裝置 14。液晶板12包括一濾色鏡，需要時還包括多個偏光鏡。背照裝置14 用白光照射液晶板12。
背照裝置14包括一光源18和一導光板20，其中光源18具有多個 LED 16。導光板20的端面20A是光入射面，在該端面20A處布置了多 個LED 16。圖1中所示的導光板20具有楔形形狀，它從作為光入射面 的端面20A朝向相對端面逐漸變薄。在導光板20的下方設有一反射片 22，在導光板20的上方設有諸如散射片24和稜鏡片26的光學片。
圖5到8示出了 LED 16的基本結構。圖5是示出LED 16的結構的 典型示例的示意性截面圖。LED 16是通過利用透明樹脂32對安裝在襯 底28上的半導體晶片30進行模製而製成的。在襯底28中設有電極34， LED 16通過這些電極34與電源相連。LED 16可以沿例如箭頭A或箭頭 B的方向發光。半導體晶片30的大小例如為0.3到1平方毫米，而LED 16 的大小例如為0.5到幾個平方毫米。
圖6是示出一安裝有多個LED 16的電路基板36和一與該電路基板 36相連的柔性電路基板38的平面圖。電路基板36具有安裝所述多個LED 16所需的長度，並且這些LED 16的電極34與該電路基板36的對應導 體相連接。柔性電路基板38在電路基板36的端部處與該電路基板36相 連，並且還與一電源和一控制裝置(圖中未示出)相連接。電路基板36 本身也可以是柔性電路基板。
圖7是示出用於容納多個LED 16和電路基板36的LED罩40和導 光板20的示例的截面圖。該LED罩40是具有水平倒下的U形截面形狀 的細長件。LED罩40的長度相當於例如圖6中的電路基板36的長度。 位於LED罩40的一側的一開孔面對導光板20。在LED罩40中容納著 按照圖6所示狀態安裝有多個LED 16的電路基板36。在圖7中，例如通過粘合劑把電路基板36固定到LED罩40的底壁上。LED 16例如按 照如箭頭B所示方向朝嚮導光板20發光。
圖8是示出容納有多個LED 16和電路基板36的LED罩40和導光 板20的示例的截面圖。在此情況下，將電路基板36固定到LED罩40 的豎直壁上。LED 16例如按照如箭頭A所示方向朝著導光板20發光。
圖1僅示出作為光源18的LED 16和LED罩40。
在圖2中，多個LED 16包括多個R-LED (紅光LED)、多個G-LED (綠光LED)和多個B-LED (藍光LED)。為這些LED 16分別分配了標 記R、 G和B。 R-LED的數量、G-LED的數量和B-LED的數量各不相同。 這個實施例旨在利用所有這些LED 16來適當地構成一個白色光源。在此 情況下，G-LED 16的光量優選地是最大的，而B-LED 16的光量優選地 是最小的。因此，如果所有LED16的光量是相同的，那麼G-LED 16的 數量最多而B-LED 16的數量最少。不過，各種顏色的LED 16的數量並 不限於圖中所示的比例。
圖3A到3C示出了各種顏色的LED 16的發光分布特性。圖3A示出 了 R-LED 16的光分布特性。圖3B示出了 G-LED 16的光分布特性。圖 3C示出了 B-LED 16的光分布特性。G-LED 16的光分布特性中的光分布 範圍(光發散的角度範圍)是最小的，而B-LED 16的光分布特性中的光 分布範圍是最大的。換句話說，滿足這樣的關係G-LED 16的光分布範 圍< R-LED 16的光分布範圍<B-LED 16的光分布範圍。
圖4示出了發自各種顏色的LED的光在導光板中的分布特性。在導 光板20中，發自B-LED 16並且在導光板20中以相對較大的角度傳播的 光具有相對較高的亮度，而發自G-LED 16並且以相對較小的角度傳播的 光具有相對較低的亮度。
在這個實施例中，導光板20是由丙烯酸樹脂製成的。從各個LED 16 入射到導光板20上的光在約±42°的發散範圍內傳播。就各種顏色的分布 特性而言，如圖3所示，B-LED 16的光分布特性具有最高的均勻性，而 G-LED 16的光分布特性具有尖銳的分布特性。因此，在入射到導光板20 中的光的分布特性中，如圖4所示，光位於±42°的範圍之內，並且，與±42°處的R (紅色)和G (綠色)光相比，B (藍色)光在42。處具有更高的 強度。結果，雖然B-LED16之間的間隔要大於其它顏色光的LED16之 間的間隔，但是在導光板20中混合的光卻易於變得均勻。另一方面，對 於R-LED 16和G-LED 16，即使當R (紅色)光或G (綠色)光開始混 合時，光量的非均勻性也將出現在混色開始出現的端面20A附近的位置 處，這是因為在0。方向與42。方向之間，光強差很小。結果，即使在其中 B-LED 16的數量較少並且以較大的間隔布置這些LED的結構中，在靠 近導光板20的光入射面20A的位置處，也可以使光強均勻。而且，可以 降低由混色導致的色彩非均勻性。
LED 16的數量和排列位置並不限於圖中所示的情況，所述數量和排 列位置是根據要使用的LED 16的特性和色度要求而設計出的參數。
圖9示出了根據本發明另一實施例的背照裝置。這個實施例具有與 前面所述的實施例基本相同的基本結構。背照裝置14具有一光源18和 一導光板20，其中光源18具有多個LED16。在下面所介紹的實施例中， 如上面所述，背照裝置也包括具有多個LED16的所述光源和所述導光板 20。因此，將省略對下面的實施例的基本結構的重複介紹。
在這個實施例中，導光板20的相對的兩個端面20A和20B都是光 入射面，並且將紅光、綠光和藍光LED 16分布到這兩個光入射面20A 和20B上。將多個G-LED 16布置在一個光入射面20A上，而將多個 R-LED 16和多個B-LED 16布置在相對的光入射面20B上。
在確保白平衡的情況下，如上面所述，G-LED 16的數量最多，因此， 將G-LED 16單獨布置在一個光入射面20A上。結果，就將由所有LED 16 產生的熱量基本上均勻地分配在光入射面20A和20B之間。因此，可以 有效地冷卻大量的LED16，從而不降低發光效率，並且可以延長使用壽 命。在此情況下，這些LED16可以具有圖3和4中所示的光分布特性。
圖IO示出了根據本發明又一實施例的背照裝置。在這個實施例中， 導光板20的相對的端面20A和20B都是光入射面，並且將紅光、綠光 和藍光LED 16分布在光入射面20A和20B上。
將多個G-LED 16和多個B-LED 16布置在一個光入射面20A偵ij，並LED 16布置在相對的光入射面20B偵U。由於R-LED 16最易 受溫度的影響，所以將R-LED 16單獨布置在一個光入射面20B側。結果， 可以有效地冷卻R-LED 16，可以提高最易受溫度影響的R-LED 16的發 光效率，並且可以延長R-LED16的使用壽命。
圖ll示出了根據本發明又一實施例的背照裝置。在這個實施例中， 導光板20的一個端面20A是光入射面。將多個白光LED 16和多個B-LED 16布置在光入射面20A上。白光LED16由符號W表示。
在組合使用白光LED 16和B-LED 16的結構中，B-LED 16可以使白 色色度向著藍色側偏移，以實現希望的白色色度，這是因為，當只使用 白光LED16時，白色色度更靠進黃色側。因此，當由於白光LED16產 品的偏差造成白色色度偏離規定值時，可以通過調節B-LED 16的驅動電 流，將該白色調節到最佳白色。雖然本實施例使用了B-LED16，但是同 樣也可以適當地使用G-LED 16或R-LED 16。
在所示出的實施例中，導光板20的一個端面20A是光入射面，不過 導光板20的兩個端面20A和20B都可以用作光入射面。在這種情況下， 將多個白光LED 16和多個B-LED 16布置在每個光入射面20A和20B上。 也可以將白光LED 16布置在一個光入射面上，而將B-LED 16布置在相 對的光入射面上。
圖12示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖13示出了圖12 中所示LED的排列。在這個實施例中，以上、下兩行將LED 16布置在 導光板20的光入射面20A上。如圖13所示，以完全覆蓋導光板20的光 入射面20A的方式來布置上、下兩行的LED16。
在這種情況下，LED罩40是由兩個由粘接片42粘接在一起的L形 金屬板40A和40B形成的。通過電路基板36把下行的LED 16固定到L 形金屬板40A的底壁上，通過電路基板36把上行的LED 16固定到L形 金屬板40B的上壁上。這些LED16是側視型的，它們沿圖5中的箭頭B 的方向發射光。電路基板36可以是柔性電路基板。舉例來說，導光板20 在光入射面側的厚度是2mm，而LED 16的厚度是0.8mm。因此，可將 這些LED16布置在上、下兩行中。因為即使在僅具有一個光入射面的楔形導光板20的情況下，也可以布置大量的LED 16，所以能夠實現高亮 度。
圖14示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。在圖14所示的實 施例中，按與圖12和13中所示實施例相同的方式，分上、下兩行把多 個LED 16布置在導光板20的光入射面20A上。這些上行和下行的LED 16布置在單個電路基板(或柔性電路基板)36上的兩行中。通過由鋁等 製成的金屬板44把電路基板36固定到LED罩40的豎直壁上。金屬板 44有助於LED 16的散熱。圖14中所示的LED 16是頂視型的，它們沿 圖5中的箭頭A所示方向發射光。圖12到14示出了具有兩行結構的LED 16，不過也可以將LED16分三行或更多行來布置。
圖15示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖16示出了圖15 中所示的多個LED 16的排列。按照與圖12到14所示實施例相同的方式， 將所述多個LED 16分上、下兩行布置在導光板20的光入射面20A上。 在圖15中，將下行的LED 16布置在上行的兩個相鄰的LED 16之間。 換句話說，兩行中的LED 16是按交錯排列來布置的。
圖17示出了圖15和16中所示的導光板中的光路。從上行的LED16 進入導光板20的光線由實線表示。從下行LED 16進入導光板20的光線 由虛線表示。當從導光板16的上方觀察這些LED16時，LED16與另一 個LED 16之間的間隙是同一行中的LED 16之間的間隙的1/2，這樣， 在接近導光板20的光入射面20A的位置處光可以很好地混合，並且光量 的非均勻性變得很小。因此，其中存在來自下行LED16的光線的區域位 於其中不存在上行LED 16入射到導光板20的光線的區域處，從而可以 改進導光板20的光入射面附近的光量的非均勻性。
圖18示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖19示出了圖18 中所示的多個LED的排列。兩端處LED 16是以這樣一種方式來布置的 使LED 16的發光部20L正對導光板20的光入射面20A的最外端(兩個 邊沿)。在現有技術裝置中，因為在導光板的所述邊沿處沒有來自光源的 光，或者光量低於其它區域中的光量，所以導光板的所述邊沿處會有暗 影，並且顯示質量下降。不過，根據本實施例的結構，具有足夠光強的光照射到導光板的所述邊緣上，使得導光板的所述邊緣處的暗影變小了， 從而即使當所述邊沿處的暗影進入顯示區域時，也可以不被容易地覺察 到。結果，可以保持顯示質量。
圖20示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖21是圖20中所 示的背照裝置的截面圖。將多個LED 16排成一行安裝在電路基板36上 (在圖20和21中未示出)並且布置在LED罩40中。將包括具有所述 多個LED 16的光源和導光板的背照裝置容納在一塑料框46中。也可以 使用金屬框代替該塑料框46。
將具有光入射面20A的導光板20的邊沿部分插入並裝配在LED罩 40的開口中，使得LED 16的表面緊密接觸導光板20的光入射面20A。 此外，在塑料框46的內表面與LED罩40的外表面之間插入有一種緩衝 材料(比如橡膠板或凝膠狀板)48。緩衝材料48以一定的彈力將LED 罩40壓嚮導光板20。結果，使LED罩40中的LED16的表面與導光板 20的光入射面20A保持緊密接觸。因此，從LED 16出射的光將有效地 進入導光板20，從而可以提高光的利用效率。即使當在環境變化的作用 下導光板20發生了膨脹和收縮時，緩衝材料48也將相應地起到保持LED 罩40中的LED 16與導光板20之間的接觸的作用，而不阻礙導光板20 的膨脹和收縮。
而且，導光板20的相對端面被壓向塑料框46的內表面。當塑料框 46是由具有低吸光率的白色材料製成時，從導光板20的該相對端面洩漏 出來的光由塑料框46的內表面進行反射，重新返回到導光板20中，從 而被再次利用。另外，通過在導光板20的所述相對端面與塑料框46的 內表面之間插入一反射片，也可以獲得相同的效果。
圖22示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖23是透過圖20 中所示的LED罩的截面圖。通過電路基板36把多個LED 16成一行布置 在LED罩40中。電路基板36固定在LED罩40的底壁上。在LED罩 40的上壁與LED 16之間插入了一具有高導熱性的軟片狀部件50，從而 通過該片狀部件50使LED 16與LED罩40的上壁基本上緊密接觸在一 起。因此，由LED16產生的熱量可以傳向上、下表面，從而可以有效地耗散掉LED16的熱量。結果，可以保持LED16的發光效率，從而可以 提供高亮度和長使用壽命。即使不使用上面介紹的具有高導熱性的軟片 狀部件50,使用具有高散熱性能的部件(樹脂類薄片、樹脂類粘接片等) 也可以獲得相應的散熱效果。
在上面所述的實施例中，還可以使用這樣一種罩結構在該罩結構 中，消除了在與LED 16的安裝面相對的LED 16的上表面與LED罩40 的內表面之間的間隙，並且LED罩40的內表面與LED 16保持緊密接觸。 在根據現有技術的背照裝置中，在這個部分存在具有一定厚度的空氣層， 從而散熱性能比較低。當消除了這一空氣層時，LED16的熱量可以迅速 地傳遞給LED罩40，從而從LED罩40散發到外面。
圖24示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。進一步將塑料框(或 金屬框)46容納在一玻璃框(bezel) 54中。導光板20的在光入射面側 的末端部分是一錐形部分20T，該錐形部分20T具有在厚度方向上的錐 度。LED16與錐形部分20T的末端處的窄端面(光入射面)保持緊密接 觸。作為用於固定LED的夾具的LED罩40包括一上支撐框40U和一下 支撐框40L。上、下支撐框40U和40L具有與導光板20的錐形相對應的 錐形部分40UT和40LT。下支撐框40L具有一與錐形部分40LT接續在 一起的支座部分40S，該支座部分40S用於支撐裝配在電路基板36上的 LED 16。
上支撐框40U和下支撐框40L是由無吸光性的白色材料製成的，或 者它們的表面是由具有高反射率的部件製成的。因此，從導光板20的光 入射面以外的其它表面洩漏出來的光得以重新返回到導光板20中，從而 可以提高光利用率。
在這種結構中，導光板20的錐形部分20T與上、下支撐框40U和 40L的錐形部分40UT和40LT緊密接觸，並且被固定成使LED 16的發 光面不脫離地緊靠著導光板20的光入射面。根據這種結構，可以將包括 具有錐形部分20T的導光板20和所述多個LED 16的光源穩固地固定到 LED罩40上。因為導光板20具有錐形部分20T，所以從導光板20的入 射面入射到導光板20中的一部分光被導光板20的錐形部分20T反射，並且以接近導光板20的中心線的角度在導光板20中傳播。因此，錐形 部分20T具有減小導光板20的入射角的張角的功能，從而可以提高從導 光板20出射的光的光量。
圖25示出了根據本發明再一實施例的背照裝置，該圖是沿著圖26 的線XXV-XXV截取的截面圖。圖26中省略了導光板20。在這個實施例 中，與圖23和24所示的實施例相同，導光板20具有錐形部分20T， LED 罩40的上支撐框40U和下支撐框40L具有錐形部分40UT和40LT，並 且下支撐框40L具有支座部分40S。上支撐框40U和下支撐框40L是由 無吸光性的白色材料製成的，或者所述錐形表面是反射面。
將多個LED 16彼此隔開，並且在這些LED 16之間插入了具有反射 功能的部件56。在這個實施例中，將上支撐框40U形成為具有多個凸部 和多個凹部的形狀，並且將LED16布置在所述多個凹部中，而凸部形成 了具有反射功能的部件56。在此情況下，上支撐框40U和下支撐框40L 是由無吸光性的白色材料製成的，或者它們的表面是具有高反射率的部 件。因此，這個實施例具有與圖23和24中所示實施例的功能效果相同 的效果，並且把LED16固定在預定位置處，從而可以使LED16的發光 部與導光板20的入射面更加可靠地彼此接觸。因此，從LED 16發出的 更大量的光進入到導光板20中。不過，也可以將這個實施例應用於不具 有錐形形狀的導光板，只要將多個LED16布置得具有間隙，並且在LED 16與LED 16之間設置有組件56即可。
圖27示出根據本發明再一實施例的背照裝置。這個實施例基本上是 按與圖23和24中所示實施例相類似的方式構造的，只是將其構造得與 分兩行布置的多個LED 16相適應。這個實施例中的導光板20具有一與 下行的LED 16相接觸的部分20L、和一與上行的LED 16相接觸的部分 20U。此夕卜,LED罩40包括上支撐框40U、下支撐框40L和中支撐框40C。 導光板20和LED罩40的各個部分分別包括與圖23和24中所示的錐形 部分相類似的錐形部分。中支撐框40C插入在上支撐框40U與下支撐框 40L之間以及導光板20的部分20L與部分20U之間。
因此，圖27中所示的實施例提供了類似於圖23到26中所示的實施例的功能和效果。
圖28示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。在這個實施例中， 多個LED 16是以這樣一種方式安裝的其光出射面從電路基板36向前 突出間隙G。導光板20進入LED罩40中。這樣，LED 16的光出射面可 以更加容易地緊密接觸導光板20的入射面，因此，可以將光更加有效地 引入到導光板20中。從而，可以提供一更亮的背照裝置。
圖29示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖30示出了圖29 中的LED的電連接方式。將多個LED 16成一行布置在導光板20的光入 射面處。將從LED行的端部算起的第一到第七個LED 16串聯連接為一 個LED組，將第八到第十四個LED串聯連接為下一個LED組。隨後的 具有七個LED 16的LED組中的LED也是一個接一個地串聯連接的。各 自包含串聯連接的七個LED 16的多個組是並聯連接的。
因此，如果一個LED16的驅動電壓是3.5V，那麼全部LED16的驅 動電壓就是24.5V。假定LED 16的數量是49個並且所有LED 16是串聯 連接的，那麼驅動電壓將是171.5V。在這種情況下，驅動電源不可避免 地變成了一個高壓電路，並且元件的尺寸和結構將變得很大。不過，根 據本實施例的結構，驅動電壓變低了，並且可以容易地實現緊湊式的電 源。本實施例的優點並不限於所述驅動電源。假定任何一個LED 16失效， 那麼只有該LED 16串聯連接於其中的組會失效，從而可以減小對背照裝 置的影響。
在根據本實施例的背照裝置中，在導光板20的光入射面的縱向上布 置了 M個LED，並且將這M個LED電連接成多個LED組，每個組都具 有彼此鄰接地串聯布置的N個LED。
在本實施例中，將七個LED16串聯連接作為一組，但是這種排列並 不是限制性的。可以在七個LED的單元中獨立地設置電源。一組中的LED 的數量優選地為2到10個。
圖31示出了LED的另一種電連接方式。如圖30所示那樣，將多個 LED16布置在一行中。在圖31中，將相隔的LED16串聯連接起來。換 句話說，將第一、第三、第五和第七個LED16串聯連接起來，並且將第二、第四和第六個LED16串聯連接起來。根據這種電路結構，即使當某 一個LED 16失效時(例如，處於幵路狀態)，相隔的LED 16將保持正 常工作狀態。因此，即使背照裝置的光功率降到一半，也不能容易地看 出光功率的不均勻性。
在該圖中，顯示了相隔的LED16被串聯連接，不過在兩個電連接的 LED之間，可以有任意數量個LED。換句話說，在本實施例的背照裝置 中，按如下方式在導光板的光入射面的縱向上布置了M個LED:使得從 端部算起每隔S (S為正整數)個LED的LED被彼此電連接。在這種情 況下，S優選地為1到10。
圖32示出了根據本發明再一實施例的背照裝置。圖33示出了圖32 中所示LED的電連接方式。在這個實施例中，將多個LED 16相對於導 光板20的光入射面的厚度方向成兩行交錯地布置成這樣一種樣式下行 的LED 16位於上行的兩個相鄰LED 16之間。為上行的LED 16分配奇 數編號(1、 3、 5)，而為下行的LED16分配偶數編號(2、 4、 6)。每行 中的LED16是以串聯方式布置的。因此，即使當任意一個LED16失效 時，也不會對另一行中的LED16造成影響。這樣，即使背照裝置的光功 率發生了變化，也幾乎不會出現光功率的不均勻性。
圖34示出了 LED的另一種電連接方式。將多個LED 16布置在導光 板20的光入射面的厚度方向上的兩個交錯的行中。為上行中的LED 16 分配奇數編號(1， 3， 5)，而為下行中的LED16分配偶數編號(2、 4、 6)。
將上行的LED16和下行的LED16交替地彼此連接，而且，以五個 LED 16為間隔。換句話說，將第一個LED 16與第六個LED 16串聯連接， 將第十一個LED 16與第十六個LED 16串聯連接。對其它的LED 16也 是一樣。因此，即使當任何一個LED16失效時，也幾乎不會察覺到背照 裝置的光功率的不均勻性。可以降低LED驅動電壓，並且可以將電源的 尺寸做得很小。
在根據這個實施例的背照裝置中，在導光板的厚度方向上布置了多 行LED，並將每行LED布置在導光板的光入射面的縱向上，將N個LED以串聯方式電連接，其中彼此鄰接的LED屬於不同的行。
在上述的所有實施例中，所述背照裝置可以包括反射片、散射片和 透鏡片中的至少一個。而且，例如，如圖1所示，通過將上述的任何一 種背照裝置與一液晶板組合起來，都可以構成一液晶顯示裝置。
權利要求
1、一種側光型背照裝置，該側光型背照裝置包括導光板和具有多個LED的光源部，該導光板的相對的端面為光入射面，在該光入射面上布置有多個LED，LED安裝在電路基板上，LED的出射面從電路基板向外突出。
2、 根據權利要求1所述的側光型背照裝置，其中 所述光源部具有容納所述LED和電路基板的LED罩， 所述電路基板相對於所述LED罩的底壁而被固定， 所述導光板進入到所述LED罩中。
3、 一種液晶顯示裝置，該液晶顯示裝置包括液晶板和權利要求1或 2所述的背照裝置。
全文摘要
一種側光型背照裝置，包括一光源和一導光板，其中所述光源具有多個LED。所述導光板的一個端面為光入射面，在該光入射面處布置有多個紅光LED、多個綠光LED和多個藍光LED。這些LED滿足如下關係綠光LED的發光分布範圍＜紅光LED的發光分布範圍，或者綠光LED的發光分布範圍＜藍光LED的發光分布範圍。而且，這些LED被彼此電連接。
文檔編號G09F9/00GK101532628SQ20091013740
公開日2009年9月16日 申請日期2004年5月21日 優先權日2003年12月26日
發明者濱田哲也, 鈴木敏弘 申請人:夏普株式會社