CN101319758B - 发光装置、表面光源装置和图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光装置、表面光源装置和图像显示装置，该发光装置包括多个发光二极管、多个密封树脂，和基本形成为平板形状用于引导光的透镜体。透镜体还以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置。透镜体包括多个透镜部分和多个光导部分，该多个光导部分用于由光导部分的内表面反射光。透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成。透镜部分设置在各个密封树脂的安装面上，以及多个发光功能部分形成在光导部分中，该多个光导功能部分用于送出由光导部分的内表面反射的光。

Description

发光装置、表面光源装置和图像显示装置

技术领域

本发明涉及发光装置、表面光源装置和图像显示装置的技术领域，特别涉及一种技术领域，其中通过提供由彼此一体地形成透镜部分和光导部分而得到透镜体而获得减小的厚度，并且获得亮度的均一性。

背景技术

有一种照明装置，该照明装置使用具有发光二极管作为光源的多个发光装置进行照明。

这样的照明装置例如用于使用光源进行直接照明的照明设备或者用在使用光源进行背光照明的诸如电视接收机等的图像显示装置中。

对于诸如电视接收机等的图像显示装置，有一种具有在显示面板的侧面上排列的多个发光装置的所谓的侧边类型。

当光从发光装置发射时，显示装置需要从整体上保持显示面板的亮度均一性。在相关技术中有一种侧边类型的图像显示装置，在该图像显示装置中为了保持亮度的均一性，在光导板的外围侧上排列多个发光装置，而从这些发光装置发出的光通过光导板被引导到必要的位置，然后被送出到显示面板(例如参见日本专利申请公开No.2006-236951)。

发明内容

但是，在相关技术中的侧边类型的图像显示装置中，由于多个发光装置排列在光导板的外围侧上，显示面板上距离发光装置较远的部分的光量可能会不足。因此必须相应地增加发光装置的数量或者使用具有高发射强度的发光装置，这样就增加了生产成本。

特别地，近来显示面板的尺寸有增大的趋势，因此光量倾向于变得不足。

相应地，光量的不足可以通过使用所谓的背光型的图像显示装置来消除，在这种图像显示装置中多个发光装置直接排列在显示面板下面。

然而在背光型的图像显示装置中，由于发光装置直接排列在显示面板下面，显示面板上对应于发光装置的部分的亮度会高于其他部分的亮度，这样亮度的均一性就会降低。因此需要采取措施来防止亮度均一性降低的不便。

另外，近来具有减小的厚度的图像显示装置的需求很大。因此有必要保证减小的厚度和亮度的均一性。

因此期望提供一种发光装置、表面光源装置，以及能够克服上述问题并获得减小的厚度和亮度均一性的图像显示装置。

根据本发明的实施例，提供了一种发光装置、表面光源装置和图像显示装置，该图像显示装置包括：在预定方向的多个用于发光的发光二极管；密封发光二极管并具有安装面的多个密封树脂；和基本上以平板的形状形成的透镜体，用于在预定方向上引导从发光二极管发出的光，该透镜体以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置；其中该透镜体包括多个透镜部分和多个光导部分，该多个透镜部分用于送出从发光二极管发出的光，该多个光导部分用于由光导部分的内表面反射从发光二极管发出的光，透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，透镜部分设置在各个密封树脂的安装面上，以及用于送出由光导部分的内表面反射的光的多个发光功能部分形成在光导部分。

这样，根据本发明的上述实施例的发光装置、表面光源装置和图像显示装置从透镜部分送出从发光二极管发出的光，并在从发光二极管发出的光在光导部分内被光导部分的内表面反射之后，由发光功能部分送出从发光二极管发出的光。

根据本发明的实施例，提供了一种发光装置，包括：用于在预定方向上发光的多个发光二极管；密封发光二极管并具有安装面的多个密封树脂；和基本上以平板的形状形成的透镜体，用于以预定方向引导从发光二极管发出的光，该透镜体以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置；其中该透镜体包括多个透镜部分和多个光导部分，多个透镜部分用于送出从发光二极管发出的光，多个光导部分用于由光导部分的内表面反射从发光二极管发出的光，透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，透镜部分设置在各个密封树脂的安装面上，以及用于送出由光导部分的内表面反射的光的多个发光功能部分形成在光导部分中。

这样，因为从发光二极管发出的光从透镜部分和光导部分送出，所以亮度均一性就可以得到保证。

另外，因为具有透镜部分和光导部分的透镜体基本上以平板的形状形成，所以可以获得减小的厚度。

优选地，透镜体的发光功能部分的形成密度随着与透镜部分的距离的增大而增高。这样，在各个部分从透镜体发出的光量就不会有大的差异，因此可以保证亮度均一性。

根据本发明的实施例，提供了一种表面光源装置，包括：发光装置，具有用于在预定方向上发光的多个发光二极管，和密封发光二极管并具有安装面的多个密封树脂；以及透镜体，基本上以平板的形状形成，用于在预定方向上引导从发光二极管发出的光，该透镜体以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置；其中透镜体包括多个透镜部分和多个光导部分，多个透镜部分用于送出从发光二极管发出的光，多个的光导部分用于由光导部分的内表面反射从发光二极管发出的光，透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，透镜部分设置在各个密封树脂的安装面上，以及用于送出由光导部分的内表面反射的光的多个发光功能部分形成在光导部分中。

这样，因为从发光二极管发出的光从透镜部分和光导部分送出，所以可以保证亮度均一性。

另外，因为具有透镜部分和光导部分的透镜体基本上以平板的形状形成，所以可以获得减小的厚度。

根据本发明的实施例，提供了一种图像显示装置，包括：用于显示图像的显示面板；和表面光源装置，具有用光照射显示面板的发光装置；其中该发光装置包括：用于在预定方向上发光的多个发光二极管；密封发光二极管并具有安装面的多个密封树脂；和基本上以平板的形状形成的透镜体，用于在预定方向上引导从发光二极管发出的光，该透镜体以在每个密封树脂的安装面上延伸的状态设置，该透镜体包括多个透镜部分和多个光导部分，多个透镜部分用于送出从发光二极管发出的光，多个的光导部分用于由光导部分的内表面反射从发光二极管发出的光，透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，透镜部分设置在各个密封树脂的安装面上，以及用于送出由光导部分的内表面反射的光的多个发光功能部分形成在光导部分中。

这样，因为从发光二极管发出的光从透镜部分和光导部分送出，所以可以保证亮度均一性。

另外，因为具有透镜部分和光导部分的透镜体基本上以平板的形状形成，所以可以获得减小的厚度。

附图说明

图1与图2到图11一起示出了实施本发明的优选方式，

图1是图像显示装置的示意性透视图；

图2是图像显示装置的示意性垂直截面图；

图3是示出透镜体和发光装置之间的位置关系的主视图；

图4是透镜体和发光装置的放大的截面图；

图5是透镜体和多个发光装置的截面图；

图6是透镜体的后视图；

图7是示出从发光二极管发出的光的路径的示意图；

图8是通过比较的发光装置的发射角和发光强度之间关系的图示；

图9是通过比较的发光装置的与发光二极管的距离和亮度分布之间关系的图示；

图10是其中凹槽部分用作发光功能部分的实例的截面图；以及

图11是其中凸出部分用作发光功能部分的实例的截面图。

具体实施方式

下面参考附图，对按照本发明的发光装置、表面光源装置和图像显示装置的优选方式进行描述。

在下文描述的优选方式中，根据本发明的实施例的图像显示装置应用到在液晶面板上显示图像的电视接收机，根据本发明的实施例的表面光源装置应用到电视接收机中的表面光源装置，以及根据本发明的实施例的发光装置应用到表面光源装置中的发光装置。

应当注意的是本发明的应用范围不限于具有液晶面板的电视接收机、电视接收机中的表面光源装置和发光装置，本发明也适用于各种其他电视接收机、个人计算机中使用的图像显示装置等，以及在各种其他电视接收机和图像显示装置等中使用的各种表面光源装置和发光装置。

图像显示装置(电视接收机)1通过在外壳2内布置必要的部件而形成(见图1和图2)。外壳2通过将前面板2a和后面板2b结合在一起构成。

形成从前面板2a的前面到后面穿过外壳2的前面板2a的开口，以及用于显示图像的显示面板3设置在从内部封闭开口的位置。显示面板3例如通过在前后两个偏振器(polarizer)之间夹置透射型彩色液晶面板来形成。显示面板3通过由有源矩阵驱动而显示全色(full-color)视频。

表面光源装置4设置在外壳2内(如图2)。表面光源装置4通过在壳5内布置必要部件而形成。

壳5由具有高热导率的金属性材料等以盒子的形状形成，这样的盒子在前后方向(front-to-rear direction)上是平的并且向前开口。壳5包括面向前后方向的安装面部分6，以及从安装面部分6的外围边缘向前凸出的外围部分7。

光学片8和散射器(diffuser)9附着到壳5的前端部分。

光学片8例如是通过层状布置且具有预定光学功能的各种片形成，比如用于折射从后面要描述的光源(发光二极管)发射的光并以预定方向引导光的棱镜片(prism sheet)、用于转换偏振方向的偏振方向转换片等。

光学片8附着到散射器9的前表面。散射器9以与光源相对的方式设置。散射器9的功能是在壳5内把从光源发出的光散射，从而减小显示面板3亮度的变化。

电路板10设置在壳5的安装面部分6的一个表面上，也就是前表面6a。电路板10上具有多个发光装置11，这些发光装置11以按相等的间隔垂直地和水平地定位的状态以矩阵的形式排列在电路板10上(参见图1到3)。

发光装置11例如发出白光。顺便提一下，发光装置11不限于发出白光的装置，也可以是发出红、蓝和绿光的装置。例如，多个发光单元可以排列成矩阵的形式，该多个发光单元的每一个都包括发出红光的发光装置、发出蓝光的发光装置，以及两个发出绿光的发光装置。发光装置11的数量和所发出光的颜色可以是任意的。

发光装置11具有密封树脂12和作为背光的光源的发光二极管13(见图4)。密封树脂12基本上以块的形状形成。密封树脂12的前表面形成安装面12a。散热板14连接到密封树脂12的后表面部分。散热板14的功能是散出在驱动发光二极管13的过程中产生的热。

发光二极管13以掩埋在密封树脂12里的状态设置。成对的连接端子15和15连到发光二极管13。连接端子15和15的一部分从密封树脂12的侧向凸出。

透镜体16以在发光装置11的密封树脂12的安装面12a之上延伸的状态设置(见图5)。

透镜体16由透明树脂材料比如聚碳酸酯等基本上形成为平板的形状。如图4和图5所示，透镜体16通过一体地形成透镜部分17和设置在透镜部分17之间的光引导部分18制成，从由发光二极管13发出的光的光轴的方向看，该透镜部分17形成为环形形状。如图4所示，这些透镜体16的透镜部分17分别设置在密封树脂12的安装面12a上。

透镜部分17的前表面形成向前凸出的弯曲表面形状。该前表面形成为发光面17a。发光面17a的中心部分形成向后凹入的凹陷部分17b。透镜部分17的后表面是以平面的形状形成的附着面17c。以向后敞开的半球形式的凹形部分17d形成在透镜部分17的附着面17c一侧。

光导部分18以与透镜部分17的侧面连续的方式设置。光导部分18具有以平面形状形成的前表面18a以及后表面18b，在后表面18b中形成有多个发光功能部分18c(见图6和图7)。发光功能部分18c的功能是从前表面18a送出从发光二极管13发出的光。例如由微加工形成的颗粒用作发光功能部分18c。

如图6所示，随着发光功能部分18c远离透镜部分17，发光功能部分18c的形成密度增大。例如，在透镜部分17一侧的光导部分18的端部没有形成发光功能部分18c，在光导部分18距离透镜部分17稍远的部分发光功能部分18c的形成密度低，而在光导部分18距离透镜部分17远的部分发光功能部分18c的形成密度最高。

透镜体16设置为附着面17c与密封树脂12的安装面12a接触。透镜体16设置有多个填隙钉(caulking pin)(图中未示出)，这些填隙钉从附着面17c向后凸出。这些填隙钉插入密封树脂12中并填隙，由此透镜体16固定到密封树脂12上。

透镜部分17的凹形部分17d是以其中透镜体16固定到密封树脂12上的状态的封闭空间。该封闭空间形成空气层19。

如上述形成的发光装置11的连接端子15和15的端部每个都连接到电路板10的电路图案上，其电路图案在图中未示出。这时，散热板14设置为与电路板10的导热部分接触，该导热部分在图中未示出。

在发光装置11中，如图7所示，当光从发光二极管13发出时，发出的光以预定的发射角向透镜体16中的透镜部分17的发光面17a或者光导部分18的前表面18a行进。这时，发射角不为零度的光在密封树脂12和空气层19间的界面处以侧向行进的方向被折射，并在空气层19和透镜部分17间的界面处以侧向行进的方向被进一步折射，然后到达发光面17a或者前表面18a。

已经到达透镜部分17的发光面17a的光被传输并从发光面17a发出。

另一方面，已经到达光导部分18的前表面18a的光，被光导部分18的前表面18a和后表面18b的内表面多次反射。被内表面反射的光在光导部分18内以与透镜部分17分离的方向引导，并由发光功能部分18c散射，然后从前表面18a发出。

这时，由发光二极管13发出的光随着光被引导到远处而减弱。然而如上所述，发光功能部分18c的形成密度随着发光功能部分18c距离透镜部分17变远而增大。这样，在前表面18a各个部分由前表面18a发出的光的量就不会有很大差别。

如上所述，发光装置11在透镜体16和密封树脂12之间具有空气层19，该空气层19传输由发光二极管13发出的光。因此，光在密封树脂12和空气层19间的界面处以及空气层19和透镜部分17间的界面处以侧向行进的方向被折射。这样可以增加侧向发射的光的量。

由透镜体16的发光面17a和前表面18a发出的光穿过散射器9和光学片8，然后到达显示面板3。由发光二极管13发出的光就这样从发光面17a或者前表面18a送出到散射器9。到达散射器9的光的量在整个散射器9上基本彼此相同。

图8是示出发光装置11的发射角和发光强度之间关系的示意图。发射角是关于从透镜部分17发出的光的光轴的角度。图8中为零度的发射角是沿着光轴方向发出的光的角度。发光强度在发射角为零度时显示为最小值，而在发射角为±75度附近显示为最大值。

图9是示出从以图8所示的发光强度设置的发光装置11的发光二极管的距离(与光轴正交方向的距离)与沿着图3中指示线的位置的光学片上亮度分布之间的关系的示意图。实线代表具有发光功能部分18c的透镜体16上的亮度分布。虚线代表没有发光功能部分的透镜体上的亮度分布。

图9所示的最大值P1、P2和P3分别是发光二极管13、13和13正上方的亮度(在光轴上)。设置有发光功能部分18c的情况下的亮度和没有设置发光功能部分18c的情况下的亮度表现出基本相同的值。然而，与没有设置发光功能部分18c的情况相比，设置有发光功能部分18c的情况下亮度的均一性提高。

顺便提及，如图9所示，对应于最大值P1和P3的发光装置11和11正上方的亮度分布低于与对应于最大值P2的发光装置11正上方的亮度分布。这是因为对应于最大值P2的在发光装置11正上方的亮度分布受两侧对应于相邻的最大值P1和P3的两个发光装置11和11发出的光的很大影响，但是对应于最大值P1和P3的发光装置11和11正上方的亮度分布仅受到对应于最大值P2的一个发光装置11发出的光的很大影响。

另外，如图9所示，当位置从最大值P1和P3移动到与最大值P2的相反侧时，亮度降低。这是因为在对应于最大值P1和P3的发光装置11和11与对应于最大值P2的发光装置11的相反侧的位置上，没有发光装置11。

在以上描述中，举例说明了其中发光功能部分18c形成在透镜体16的后表面18b中的情况。相反地，发光功能部分18c也可以形成于透镜体16的前表面18a中，或者光功能部分18c也可以既形成于透镜体16的前表面18a又形成于透镜体16的后表面18b中。

另外，在以上描述中，举例说明了其中通过微加工形成的颗粒用作发光功能部分18c的情况，但发光功能部分18c并不限于颗粒。例如，如图10所示，凹槽部分20可以以同心圆的形状形成在透镜体16的后表面18b中，且凹槽部分20可以用作发光功能部分18c。

另外，例如图11所示，凸起部分21可以以同心圆的形状形成在透镜体16的前表面18a中，而凸起部分21可以用作发光功能部分18c。

此外，例如，发光功能部分18c可以通过印刷形成点状图案或通过喷射(blasting)加工将金属性材料等喷在透镜体16的后表面18b上来形成。

综上所述，图像显示装置1设置有透镜体16，而由发光二极管13发出的光从透镜部分17和光导部分18送出到显示面板3。因此就可以保证显示面板3上亮度的均一性，并防止显示面板3上亮度的变化。

另外，因为具有透镜部分17和光导部分18的透镜体16基本形成为平板的形状，所以可以减小图像显示装置1的厚度。

此外，由于透镜体16是通过彼此一体地形成透镜部分17和光导部分18制成，因此可以减少部件数量并降低生产成本。

顺便提及，虽然在上述实例中说明了其中发光装置11具有形成来在界面处折射光的空气层19的实例，但是也可以形成没有凹形部分17d的透镜体16，使得不存在空气层19。当空气层没有形成在发光装置上时，透镜体的厚度可以减小对应于除去的空气层19的量，从而使得图像显示装置1的厚度进一步减小。

上述优选方式中说明的各个部件的具体形状和结构都仅是实施本发明的实施例的实例，而本发明的技术范围不应当理解为仅限于这些具体形状和结构。

本领域技术人员应当理解，在不脱离由权利要求或其等同特征的范围的情况下，可以根据设计需求和其他因素进行各种修改、组合、部分组合和替换。

本发明包含涉及日本专利局于2007年6月6日提交的日本专利申请JP2007-150822的主题，将其全部内容引用结合于此。

Claims (4)

1.一种发光装置，包括：

多个发光二极管，用于以预定方向发光；

多个密封树脂，密封所述发光二极管并具有安装面；以及

透镜体，基本形成为平板的形状，用于以预定方向引导从所述发光二极管发出的光，所述透镜体以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置；

其中所述透镜体包括：

多个透镜部分，用于送出从所述发光二极管发出的光，以及

多个光导部分，用于由所述光导部分的内表面反射从所述发光二极管发出的光，

所述透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，

所述透镜部分设置在各个所述密封树脂的安装面上，透镜部分的作为发光面的前表面形成向前凸出的弯曲表面形状，且所述发光面的中心部分形成向后凹入的凹陷部分，透镜部分的后表面是以平面的形状形成的附着面，透镜体设置为附着面与密封树脂的安装面接触,

所述光导部分与所述透镜部分的侧面连续地设置，且透镜部分的后表面相对于光导部分的后表面凹入，以及

多个发光功能部分形成在所述光导部分中，所述多个发光功能部分用于送出由所述光导部分的内表面反射的光。

2.如权利要求1所述的发光装置，

其中所述透镜体的发光功能部分的形成密度随着与所述透镜部分的距离增大而增高。

3.一种表面光源装置，包括：

发光装置，具有用于以预定方向发光的多个发光二极管；

多个密封树脂，密封所述发光二极管并具有安装面；以及

透镜体，基本形成为平板的形状，用于以预定方向引导从所述发光二极管发出的光，所述透镜体以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置；

其中所述透镜体包括：

多个透镜部分，用于送出从所述发光二极管发出的光，以及

多个光导部分，用于由所述光导部分的内表面反射从所述发光二极 

管发出的光，

所述透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，

所述透镜部分设置在各个所述密封树脂的安装面上，透镜部分的作为发光面的前表面形成向前凸出的弯曲表面形状，且所述发光面的中心部分形成向后凹入的凹陷部分，透镜部分的后表面是以平面的形状形成的附着面，透镜体设置为附着面与密封树脂的安装面接触,

所述光导部分与所述透镜部分的侧面连续地设置，且透镜部分的后表面相对于光导部分的后表面凹入，以及

多个发光功能部分形成在所述光导部分中，所述多个发光功能部分用于送出由所述光导部分的内表面反射的光。

4.一种图像显示装置，包括：

用于显示图像的显示面板；以及

表面光源装置，具有用于以光照射所述显示面板的发光装置；

其中所述发光装置包括：

多个发光二极管，用于以预定方向发光；

多个密封树脂，密封所述发光二极管并具有安装面；以及

透镜体，基本形成为平板的形状，用于以预定方向引导从所述发光二极管发出的光，所述透镜体以在每个密封树脂的安装面之上延伸的状态设置；

所述透镜体包括：

多个透镜部分，用于送出从所述发光二极管发出的光，以及

多个光导部分，用于由所述光导部分的内表面反射从所述发光二极管发出的光，

所述透镜体的多个透镜部分和多个光导部分彼此一体地形成，

所述透镜部分设置在各个所述密封树脂的安装面上，透镜部分的作为发光面的前表面形成向前凸出的弯曲表面形状，且所述发光面的中心部分形成向后凹入的凹陷部分，透镜部分的后表面是以平面的形状形成的附着面，透镜体设置为附着面与密封树脂的安装面接触,

所述光导部分与所述透镜部分的侧面连续地设置，且透镜部分的后表面相对于光导部分的后表面凹入，以及

多个发光功能部分形成在所述光导部分中，所述多个发光功能部分 用于送出由所述光导部分的内表面反射的光。 

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