背照装置的制作方法

专利名称：背照装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及侧光型背照装置和液晶显示装置，所述侧光型背照装置 包括一具有多个LED的光源和一导光板。
背景技术：
传统上用于液晶显示装置的背照装置可分为侧光型背照装置和正下 型(just-below type)背照装置，在侧光型背照装置中，将光源布置在 导光板的端面侧，而在正下型背照装置中，将光源布置在液晶板的正下 方。侧光型背照装置主要用于尺寸为约20英寸或20英寸以下的液晶显 示装置，尤其是用于需要减小厚度的液晶显示装置。
在这两种系统中的任何一种系统中，都使用冷阴极射线管作为光源。 目前，LED正被用于诸如便携式蜂窝电话和PDA的小显示尺寸装置，这是 因为这些装置不需要太多的光功率，并且LED适于减小尺寸和重量。
冷阴极射线管主要用在显示尺寸比蜂窝电话和PDA的显示尺寸大的 液晶显示装置中。不过，环保问题己被认真对待，从而不希望采用其中 使用水银的冷阴极射线管。因此，已经开发出了诸如无水银荧光管、LED 等各种光源来代替冷阴极射线管。在它们当中，LED非常有望成为用于下 一代装置的光源。
例如，在第2001-174816号和第2002-350846号日本未审专利公开 (Kokai)中描述了具有多个LED的侧光型背照装置。前一专利文献1教 导沿着导光板的外周布置红光、蓝光和绿光棒状光源。后一专利文献2 教导使用四种颜色的LED，即，白光、红光、蓝光和绿光LED。
当使用LED作为侧光型背照装置中的光源时，可能存在这样一种情 况沿着导光板的一侧或多侧布置多个白光LED，并且还可能存在这样一 种情况沿着导光板的一侧或多侧布置多个红光LED (R-LED)、多个绿光 LED (G-LED)和多个蓝光LED (B-LED)以产生白色光。此时存在下述问题。
(a) 要确保导光板中的光量、和色度均匀性。当沿着导光板的一侧 布置多个LED时，将这些LED布置得在它们之间有一定的间隔。因此， 在接近光入射面的部分处出现了无光的区域，并且随着距离的增加，光 将与来自邻近LED的光相混合，从而在远离光入射面的位置处光变得均匀了。
(b) 由于LED发热和LED之间的差异将造成发光效率的下降。优选 地要对LED进行冷却，因为发光效率会随着发热而下降。取决于不同的 温度，R-LED、 G-LED和B-LED的发光效率是不同的，并且R-LED最易受 温度的影响。除非对LED进行符合要求的冷却，否则将出现光量的不均 匀性和色彩的不均匀性。
(c) 要确保可靠性。当在某一温度下长时间使用LED时，发光效率 将下降。R-LED、 G-LED和B-LED的发光效率的下降也是不同的。因此， 将会出现这样一种情况在使用了数千小时之后，将会出现光量的不均 匀性和色彩的不均匀性。当使用多个LED时，存在这样一种可能性多 个LED中的任何LED的劣化将导致光量的不均匀性和色彩的不均匀性。
(d) 要提高效率。要通过使用LED获得与冷阴极射线管等效的光量， 就需要使用大量的LED。这将导致成本和功耗的增加。因此，必须高效地 利用多个LED。

发明内容
本发明的目的在于提供一种背照装置和一种使用该背照装置的液晶 显示装置，所述背照装置可以消除色彩不均匀性和亮度不均匀性，并且 可以具有高发光效率。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光
源具有多个LED，所述导光板的至少一个端面是光入射面，在该光入射面 处布置有多个R-LED、多个G-LED和多个B-LED,其中所述多个LED满足 这样的关系:G-LED的发光分布范围〈R-LED的发光分布范围，或者G-LED 的发光分布范围< B-LED的发光分布范围。
根据这种结构，当使用多个R-LED、多个G-LED和多个B-LED时， 为了实现白平衡，G-LED的数量最多，而B-LED的数量最少。因此，在 B-LED数量最少的情况下，两个B-LED之间的间隔被加大了，从而除非它 们的位置远离导光板的光入射面，否则色彩将不会混合(蓝光亮度不会 变得均匀)。因此，从B-LED出射的光的分布范围必须大于从G-LED出射 的光的分布范围和从R-LED出射的光的分布范围。不过，也可能存在这 样一种情况，即，B-LED和R-LED的数量不仅满足关系B-LED〈R-LED，而 且满足关系B-LED>R-LED。在这种情况下，就将光分布范围设为满足关系 G-LED < B-LED 〈 R-LED。
当一个B-LED的光入射到导光板中并在导光板中发散时，该光开始 与相邻的B-LED的光相交的位置要比R-LED和G-LED发出的光开始相交 的位置远。不过，因为B-LED的发光分布范围比R-LED和G-LED的发光 分布范围宽，所以B-LED发出的光在导光板中的发散光的强度和直线传 播光的强度之间的差要比R-LED和G-LED的小。结果，在一个B-LED的 光开始与相邻的B-LED的光相交的位置处，直线传播的光的强度与该相 交位置处的光的强度之间的差也变小了，从而可以改进光功率的均匀性。 而且，当与R-LED和G-LED的光混色时，色彩不均匀性的程度变小了 。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有多个R-LED、多个G-LED和多个B-LED，其中，将所述多个G-LED 布置在一个光入射面处，而将所述多个R-LED和所述多个B-LED布置在 相对的另一光入射面处。
根据这种结构，将多个LED分布在导光板的两个相对的光入射面上， 从而把由所有这些LED所产生的热量分到了导光板的两侧。因此，促进 了这些LED向周围环境的散热，从而可以有效地冷却这些LED，由此可以
延长这些LED的使用寿命。而且，将发热最多的G-LED单独布置在一个 光入射面处。由于将发热很多的G-LED单独布置在一个光入射面处，所 以可在导光板的两侧都有效地进行冷却。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有多个R-LED、多个G-LED和多个B-LED，其中，将所述多个G-LED 和所述多个B-LED布置在一个光入射面处，而将所述多个R-LED布置在 相对的另一光入射面处。
根据这种结构，将这些LED分布在导光板的彼此相对的两个光入射 面处，从而把由所有这些LED产生的热量分到了导光板的两侧。因此， 促进了这些LED向周围环境的散热，从而可以有效地冷却这些LED，由此 可以延长这些LED的使用寿命。而且，将易受温度影响的R-LED单独布 置在一个光入射面处。由于将R-LED单独布置在一个光入射面处，所以 就有可能得到这样一种冷却结构，其中为R-LED侧考虑了更大的冷却比 重。换句话说，发光特性可能随温度变化而波动的R-LED能够更加高效 地发光。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面中的至少一个端面是光入射 面，在该光入射面处布置有多个LED，其中，所述多个LED包括多个白光 LED和多个B-LED。
根据这种结构，通过组合使用白光LED和B-LED，可以使白色色度 向蓝色侧偏移，而当仅使用白光LED时，白色色度将偏向黄色侧。因此， 当由于白光LED的产品偏差造成白色色度偏离规定值时，可以通过调节 B-LED的驱动电流，将白色调节到最佳的白色。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面中的至少一个端面是光入射 面，在该光入射面处布置有多个LED,其中，在所述导光板的厚度方向上 布置了至少两行LED，并且将每行LED都布置在所述导光板的所述光入射 面的纵向上。
根据这种结构，即使当导光板只有一个光入射面时，也可以布置大
量的LED，并且可以实现高亮度。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有多个LED，其中，位于两端的LED被布置成这样一种样式这些 LED中的每一个的发光部都在纵向上对着导光板的光入射面的最外端。
根据这种结构，由于光可以充分地照射到导光板的边沿上，所以导 光板的边沿处的暗影(shadow)将变小，并且即使这些暗影进入了显示 区域，也不能被容易地察觉到。因此，可以保持显示质量。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，设置了一用于容纳所述光源和所述导光板的 框，并且在所述光源与所述框之间、或者在所述导光板的与光入射面相 对的端面与所述框之间，以将所述多个LED压向所述导光板的方式，布 置了一具有韧性或弹性的部件。
根据这种结构，由于具有韧性或弹性的部件的压迫作用，使得这些 LED的表面与导光板的光入射面紧密接触。因此，从这些LED发出的光有 效地入射到了导光板中，从而可以提高光的利用率。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，所述多个LED被安装在一电路基板上，并且 在该多个LED的安装面和除光出射面之外的表面中的一方、与光源罩的 一表面或构成背照单元的框的一表面之间，设有一导热率比空气的导热 率高的部件。
根据这种结构，就使所述多个LED和所述罩基本上保持了紧密接触。 因此，由这些LED所产生的热量令人满意地传到所述罩上，从而可以使 这些LED有效地进行散热。因此，可以使这些LED保持高发光效率和高 亮度，从而可以提高使用寿命。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光
源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，所述多个LED被安装在一电路基板上，并且 所述多个LED的安装面和除光出射面之外的表面中的一方、与光源罩的 一表面或构成背照单元的框的一表面相接触。
根据这种结构，所述多个LED和所述罩基本上保持着紧密接触状态。 因此，从这些LED产生的热量令人满意地传到了所述罩上，从而可以使 这些LED更加有效地散热。因此，LED可以保持高发光效率和高亮度，从 而可以提高使用寿命。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，所述导光板在光入射面侧的末端部分具有锥 形形状，并且一用于固定所述多个LED的夹具具有与所述导光板的锥形 形状基本上紧密接触的锥形形状。
根据这种结构，可以将具有锥形部分的导光板和包括所述多个LED 的光源稳固地固定在夹具上。此外，从导光板的光入射面入射到导光板 中的光的一部分由导光板的锥形部分反射，并且以更靠进导光板的中心 线的角度在导光板中传播。因此，导光板的锥形部分具有縮窄入射到导 光板的入射光的发散角度的功能。因此，可以增加从导光板出射的光的
、 根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，将所述多个LED布置得在它们之间具有间隔， 并且在LED与LED之间设有一部件。
根据这种结构，可以将所述多个LED固定在预定位置处，从而可以 使所述多个LED的发光部与所述导光板的入射面之间更加可靠地相互接 触。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，所述多个LED被安装到一电路基板上，并且 所述多个LED的光出射面从所述电路基板向外突出。
根据这种结构，可以使所述多个LED的光出射面更加容易地与所述 导光板的光入射面紧密接触，并且因此可以有效地导入光。因此，可以 实现更亮的背照装置。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，将M个LED布置在所述导光板的所述光入射 面的纵向上，并且将它们电连接成多个LED组，其中每组包括以串联方 式相互邻接地布置的N个LED。
根据这种结构，可以降低包含大量LED的背照装置的驱动电压。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，按如下方式将M个LED布置在所述导光板的 所述光入射面的纵向上使得从端部算起每隔S个LED的LED被彼此电 连接起来(S为正整数)。
根据这种结构，即使当某一LED失效时(例如，处于断路状态)，与 该LED间隔S的多个LED仍保持正常工作状态。因此，尽管背照装置的 光量降低了，但仍不能容易地觉察到光量的非均匀性。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，在所述导光板的厚度方向上布置了多行LED， 其中将每行LED布置在所述导光板的所述光入射面的纵向上，并且每行 中的多个LED被相互串联连接。
根据这种结构，即使当任何一个LED失效时，也不会对其它级的LED 造成任何影响。因此，即使当背照装置的光功率发生变化时，也几乎不 出现光功率的非均匀性。
根据本发明， 一种侧光型背照装置包括一光源和一导光板，所述光 源具有多个LED，所述导光板的相对的端面是光入射面，在该光入射面处 布置有所述多个LED，其中，在所述导光板的厚度方向上布置了多行LED，
其中将每行LED布置在所述导光板的所述光入射面的纵向上，将N个LED 以串联方式电连接，其中彼此邻接的LED位于不同的行中。
根据这种结构，即使当任何一个LED失效时，也几乎不能觉察到背 照装置的光量的非均匀性。从而可以降低LED驱动电压，并且可以将电 源的尺寸变小。
根据本发明的一种液晶显示装置，包括上面所述的背照装置和一液晶板。
如上所述，本发明可以确保导光板中的光量的均匀性和色度的均匀 性，可以防止由LED所产生的热量造成的发光效率的下降，可以克服LED 的偏差带来的问题，可以确保可靠性，并且可以提高效率。


根据以下参照附图对各优选实施例的说明，本发明将变得更加清楚，
其中
图1是示出一种液晶显示装置的示意图2是示出根据本发明实施例的背照装置的示意图，该背照装置包 括一具有多个LED的光源和一导光板；
图3A到3C是示出由各色光LED所发光的光分布特性的示意图； 图4是示出从各色光LED出射的光在导光板中的光分布特性的示意
图5是示出LED的结构的典型示例的示意性截面图； 图6是一平面图，示出了一安装有多个LED的电路基板、和一与该
电路基板相连的柔性电路基板；
图7是一截面图，示出了用于容纳多个LED和一电路基板的LED罩
和导光板的示例；
图8是一截面图，示出了用于容纳多个LED和一电路基板的LED罩 和导光板的另一示例；
图9是示出根据本发明的另一实施例的背照装置的示意图； 图IO是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图11是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图12是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图13是示出图12中所示LED的排列的示意图14是示出根据本发明的再一实施例的背照装置的示意图15是示出根据本发明的再一实施例的背照装置的示意图16是示出图15中所示LED的排列的示意图17是示出光在图15和16中所示的导光板中的传播的示意图18是示出根据本发明的再一实施例的背照装置的示意图19是示出图18所示LED的排列的示意图20是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图21是图20中所示背照装置的截面图22示出了根据本发明的又一实施例的背照装置；
图23是透过图22中所示的LED罩的截面图24是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图25是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图26是透过图25中所示的LED罩的截面图27是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图28是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图29是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图30是示出图29中所示LED的电连接方式的示意图31是示出另一实施例中的LED的电连接方式的示意图32是示出根据本发明的又一实施例的背照装置的示意图33是示出图32中所示的LED的电连接方式的示意图；以及
图34是示出另一实施例中的LED的电连接方式的示意图。
具体实施例方式
下面参照各优选实施例并且借助附图来对本发明进行说明。 图1示出了根据本发明的一个实施例的液晶显示装置。图2示出了 根据本发明的该实施例的背照装置，该背照装置包括一具有多个LED的
光源和一导光板。
在图1中，液晶显示装置10包括一液晶板12和一侧光型背照装置
14。液晶板12包括一滤色镜，需要时还包括多个偏光镜。背照装置14 用白光照射液晶板12。
背照装置14包括一光源18和一导光板20，其中光源18具有多个 LED 16。导光板20的端面20A是光入射面，在该端面20A处布置了多个 LED 16。图1中所示的导光板20具有楔形形状，它从作为光入射面的端 面20A朝向相对端面逐渐变薄。在导光板20的下方设有一反射片22，在 导光板20的上方设有诸如散射片24和棱镜片26的光学片。
图5到8示出了 LED 16的基本结构。图5是示出LED 16的结构的 典型示例的示意性截面图。LED 16是通过利用透明树脂32对安装在衬底 28上的半导体芯片30进行模制而制成的。在衬底28中设有电极34， LED 16通过这些电极34与电源相连。LED 16可以沿例如箭头A或箭头B的 方向发光。半导体芯片30的大小例如为0. 3到1平方毫米，而LED 16 的大小例如为0. 5到几个平方毫米。
图6是示出一安装有多个LED 16的电路基板36和一与该电路基板 36相连的柔性电路基板38的平面图。电路基板36具有安装所述多个LED 16所需的长度，并且这些LED 16的电极34与该电路基板36的对应导体 相连接。柔性电路基板38在电路基板36的端部处与该电路基板36相连， 并且还与一电源和一控制装置(图中未示出)相连接。电路基板36本身 也可以是柔性电路基板。
图7是示出用于容纳多个LED 16和电路基板36的LED罩40和导光 板20的示例的截面图。该LED罩40是具有水平倒下的U形截面形状的 细长件。LED罩40的长度相当于例如图6中的电路基板36的长度。位于 LED罩40的一侧的一开孔面对导光板20。在LED罩40中容纳着按照图6 所示状态安装有多个LED16的电路基板36。在图7中，例如通过粘合剂 把电路基板36固定到LED罩40的底壁上。LED 16例如按照如箭头B所 示方向朝向导光板20发光。
图8是示出容纳有多个LED 16和电路基板36的LED罩40和导光板
20的示例的截面图。在此情况下，将电路基板36固定到LED罩40的竖 直壁上。LED 16例如按照如箭头A所示方向朝着导光板20发光。
图1仅示出作为光源18的LED 16和LED罩40。
在图2中，多个LED16包括多个R-LED(红光LED)、多个G-LED(绿 光LED)和多个B-LED (蓝光LED)。为这些LED 16分别分配了标记R、 G 和B。 R-LED的数量、G-LED的数量和B-LED的数量各不相同。这个实施 例旨在利用所有这些LED 16来适当地构成一个白色光源。在此情况下， G-LED 16的光量优选地是最大的，而B-LED 16的光量优选地是最小的。 因此，如果所有LED 16的光量是相同的，那么G-LED 16的数量最多而 B-LED 16的数量最少。不过，各种颜色的LED16的数量并不限于图中所 示的比例。
图3A到3C示出了各种颜色的LED 16的发光分布特性。图3A示出 了 R-LED 16的光分布特性。图3B示出了G-LED16的光分布特性。图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范围 (光发散的角度范围)是最小的，而B-LED 16的光分布特性中的光分布 范围是最大的。换句话说，满足这样的关系G-LED 16的光分布范围〈 R-LED 16的光分布范围〈B-LED 16的光分布范围。
图4示出了发自各种颜色的LED的光在导光板中的分布特性。在导 光板20中，发自B-LED 16并且在导光板20中以相对较大的角度传播的 光具有相对较高的亮度，而发自G-LED 16并且以相对较小的角度传播的 光具有相对较低的亮度。
在这个实施例中，导光板20是由丙烯酸树脂制成的。从各个LED16 入射到导光板20上的光在约±42°的发散范围内传播。就各种颜色的分 布特性而言，如图3所示，B-LED 16的光分布特性具有最高的均匀性， 而G-LED 16的光分布特性具有尖锐的分布特性。因此，在入射到导光板 20中的光的分布特性中，如图4所示，光位于±42°的范围之内，并且， 与±42°处的R (红色)和G (绿色)光相比，B (蓝色)光在42°处具 有更高的强度。结果，虽然B-LED 16之间的间隔要大于其它颜色光的LED 16之间的间隔，但是在导光板20中混合的光却易于变得均匀。另一方面，对于R-LED 16和G-LED 16，即使当R (红色)光或G (绿色)光开始混 合时，光量的非均匀性也将出现在混色开始出现的端面20A附近的位置 处，这是因为在0°方向与42°方向之间，光强差很小。结果，即使在 其中B-LED 16的数量较少并且以较大的间隔布置这些LED的结构中，在 靠近导光板20的光入射面20A的位置处，也可以使光强均匀。而且，可 以降低由混色导致的色彩非均匀性。
LED 16的数量和排列位置并不限于图中所示的情况，所述数量和排 列位置是根据要使用的LED 16的特性和色度要求而设计出的参数。
图9示出了根据本发明另一实施例的背照装置。这个实施例具有与 前面所述的实施例基本相同的基本结构。背照装置14具有一光源18和 一导光板20，其中光源18具有多个LED 16。在下面所介绍的实施例中， 如上面所述，背照装置也包括具有多个LED16的所述光源和所述导光板 20。因此，将省略对下面的实施例的基本结构的重复介绍。
在这个实施例中，导光板20的相对的两个端面20A和20B都是光入 射面，并且将红光、绿光和蓝光LED 16分布到这两个光入射面20A和20B 上。将多个G-LED 16布置在一个光入射面20A上，而将多个R-LED 16 和多个B-LED 16布置在相对的光入射面20B上。
在确保白平衡的情况下，如上面所述，G-LED16的数量最多，因此， 将G-LED 16单独布置在一个光入射面20A上。结果，就将由所有LED 16 产生的热量基本上均匀地分配在光入射面20A和20B之间。因此，可以 有效地冷却大量的LED 16，从而不降低发光效率，并且可以延长使用寿 命。在此情况下，这些LED 16可以具有图3和4中所示的光分布特性。
图IO示出了根据本发明又一实施例的背照装置。在这个实施例中， 导光板20的相对的端面20A和20B都是光入射面，并且将红光、绿光和 蓝光LED 16分布在光入射面20A和20B上。
将多个G-LED 16和多个B-LED 16布置在一个光入射面20A侦ij，并 且将多个R-LED 16布置在相对的光入射面20B侧。由于R-LED 16最易 受温度的影响，所以将R-LED 16单独布置在一个光入射面20B侧。结果， 可以有效地冷却R-LED 16，可以提高最易受温度影响的R-LED 16的发光
效率，并且可以延长R-LED16的使用寿命。
图ll示出了根据本发明又一实施例的背照装置。在这个实施例中， 导光板20的一个端面20A是光入射面。将多个白光LED 16和多个B-LED 16布置在光入射面20A上。白光LED 16由符号W表示。
在组合使用白光LED 16和B-LED 16的结构中，B-LED 16可以使白 色色度向着蓝色侧偏移，以实现希望的白色色度，这是因为，当只使用 白光LED16时，白色色度更靠进黄色侧。因此，当由于白光LED 16产 品的偏差造成白色色度偏离规定值时，可以通过调节B-LED 16的驱动电 流，将该白色调节到最佳白色。虽然本实施例使用了 B-LED 16，但是同 样也可以适当地使用G-LED 16或R-LED 16。
在所示出的实施例中，导光板20的一个端面20A是光入射面，不过 导光板20的两个端面20A和20B都可以用作光入射面。在这种情况下， 将多个白光LED 16和多个B-LED 16布置在每个光入射面20A和20B上。 也可以将白光LED 16布置在一个光入射面上，而将B-LED 16布置在相 对的光入射面上。
图12示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图13示出了图12 中所示LED的排列。在这个实施例中，以上、下两行将LED 16布置在导 光板20的光入射面20A上。如图13所示，以完全覆盖导光板20的光入 射面20A的方式来布置上、下两行的LED 16。
在这种情况下，LED罩40是由两个由粘接片42粘接在一起的L形 金属板40A和40B形成的。通过电路基板36把下行的LED 16固定到L 形金属板40A的底壁上，通过电路基板36把上行的LED 16固定到L形 金属板40B的上壁上。这些LED 16是侧视型的，它们沿图5中的箭头B 的方向发射光。电路基板36可以是柔性电路基板。举例来说，导光板20 在光入射面侧的厚度是2mm，而LED 16的厚度是0. 8mm。因此，可将这 些LED16布置在上、下两行中。因为即使在仅具有一个光入射面的楔形 导光板20的情况下，也可以布置大量的LED 16，所以能够实现高亮度。
图14示出了根据本发明再一实施例的背照装置。在图14所示的实 施例中，按与图12和13中所示实施例相同的方式，分上、下两行把多
个LED 16布置在导光板20的光入射面20A上。这些上行和下行的LED 16 布置在单个电路基板(或柔性电路基板)36上的两行中。通过由铝等制 成的金属板44把电路基板36固定到LED罩40的竖直壁上。金属板44 有助于LED 16的散热。图14中所示的LED 16是顶视型的，它们沿图5 中的箭头A所示方向发射光。图12到14示出了具有两行结构的LED16， 不过也可以将LED 16分三行或更多行来布置。
图15示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图16示出了图15 中所示的多个LED 16的排列。按照与图12到14所示实施例相同的方式， 将所述多个LED 16分上、下两行布置在导光板20的光入射面20A上。 在图15中，将下行的LED 16布置在上行的两个相邻的LED 16之间。换 句话说，两行中的LED 16是按交错排列来布置的。
图17示出了图15和16中所示的导光板中的光路。从上行的LED 16 进入导光板20的光线由实线表示。从下行LED 16进入导光板20的光线 由虚线表示。当从导光板16的上方观察这些LED 16时，LED 16与另一 个LED 16之间的间隙是同一行中的LED 16之间的间隙的1/2，这样，在 接近导光板20的光入射面20A的位置处光可以很好地混合，并且光量的 非均匀性变得很小。因此，其中存在来自下行LED 16的光线的区域位于 其中不存在上行LED 16入射到导光板20的光线的区域处，从而可以改 进导光板20的光入射面附近的光量的非均匀性。
图18示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图19示出了图18 中所示的多个LED的排列。两端处LED 16是以这样一种方式来布置的 使LED 16的发光部20L正对导光板20的光入射面20A的最外端(两个 边沿)。在现有技术装置中，因为在导光板的所述边沿处没有来自光源的 光，或者光量低于其它区域中的光量，所以导光板的所述边沿处会有暗 影，并且显示质量下降。不过，根据本实施例的结构，具有足够光强的 光照射到导光板的所述边缘上，使得导光板的所述边缘处的暗影变小了， 从而即使当所述边沿处的暗影进入显示区域时，也可以不被容易地觉察 到。结果，可以保持显示质量。
图20示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图21是图20中所
16
示的背照装置的截面图。将多个LED 16排成一行安装在电路基板36上 (在图20和21中未示出)并且布置在LED罩40中。将包括具有所述多 个LED 16的光源和导光板的背照装置容纳在一塑料框46中。也可以使 用金属框代替该塑料框46。
将具有光入射面20A的导光板20的边沿部分插入并装配在LED罩 40的开口中，使得LED 16的表面紧密接触导光板20的光入射面20A。 此外，在塑料框46的内表面与LED罩40的外表面之间插入有一种缓冲 材料(比如橡胶板或凝胶状板)48。缓冲材料48以一定的弹力将LED罩 40压向导光板20。结果，使LED罩40中的LED 16的表面与导光板20 的光入射面20A保持紧密接触。因此，从LED 16出射的光将有效地进入 导光板20，从而可以提高光的利用效率。即使当在环境变化的作用下导 光板20发生了膨胀和收縮时，缓冲材料48也将相应地起到保持LED罩 40中的LED 16与导光板20之间的接触的作用，而不阻碍导光板20的膨 胀和收縮。
而且，导光板20的相对端面被压向塑料框46的内表面。当塑料框 46是由具有低吸光率的白色材料制成时，从导光板20的该相对端面泄漏 出来的光由塑料框46的内表面进行反射，重新返回到导光板20中，从 而被再次利用。另外，通过在导光板20的所述相对端面与塑料框46的 内表面之间插入一反射片，也可以获得相同的效果。
图22示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图23是透过图20 中所示的LED罩的截面图。通过电路基板36把多个LED 16成一行布置 在LED罩40中。电路基板36固定在LED罩40的底壁上。在LED罩40 的上壁与LED 16之间插入了一具有高导热性的软片状部件50，从而通过 该片状部件50使LED 16与LED罩40的上壁基本上紧密接触在一起。因 此，由LED 16产生的热量可以传向上、下表面，从而可以有效地耗散掉 LED16的热量。结果，可以保持LED16的发光效率，从而可以提供高亮 度和长使用寿命。即使不使用上面介绍的具有高导热性的软片状部件50， 使用具有高散热性能的部件(树脂类薄片、树脂类粘接片等)也可以获 得相应的散热效果。
在上面所述的实施例中，还可以使用这样一种罩结构在该罩结构
中，消除了在与LED 16的安装面相对的LED 16的上表面与LED罩40的 内表面之间的间隙，并且LED罩40的内表面与LED 16保持紧密接触。 在根据现有技术的背照装置中，在这个部分存在具有一定厚度的空气层， 从而散热性能比较低。当消除了这一空气层时，LED 16的热量可以迅速 地传递给LED罩40，从而从LED罩40散发到外面。
图24示出了根据本发明再一实施例的背照装置。进一步将塑料框 (或金属框)46容纳在一玻璃框(bezel) 54中。导光板20的在光入射 面侧的末端部分是一锥形部分20T，该锥形部分20T具有在厚度方向上的 锥度。LED 16与锥形部分20T的末端处的窄端面(光入射面)保持紧密 接触。作为用于固定LED的夹具的LED罩40包括一上支撑框40U和一下 支撑框40L。上、下支撑框40U和40L具有与导光板20的锥形相对应的 锥形部分40UT和40LT。下支撑框40L具有一与锥形部分40LT接续在一 起的支座部分40S，该支座部分40S用于支撑装配在电路基板36上的LED 16。
上支撑框40U和下支撑框40L是由无吸光性的白色材料制成的，或 者它们的表面是由具有高反射率的部件制成的。因此，从导光板20的光 入射面以外的其它表面泄漏出来的光得以重新返回到导光板20中，从而 可以提高光利用率。
在这种结构中，导光板20的锥形部分20T与上、下支撑框40U和 40L的锥形部分40UT和40LT紧密接触，并且被固定成使LED 16的发光 面不脱离地紧靠着导光板20的光入射面。根据这种结构，可以将包括具 有锥形部分20T的导光板20和所述多个LED 16的光源稳固地固定到LED 罩40上。因为导光板20具有锥形部分20T，所以从导光板20的入射面 入射到导光板20中的一部分光被导光板20的锥形部分20T反射，并且 以接近导光板20的中心线的角度在导光板20中传播。因此，锥形部分 20T具有减小导光板20的入射角的张角的功能，从而可以提高从导光板 20出射的光的光量。
图25示出了根据本发明再一实施例的背照装置，该图是沿着图26 的线XXV-XXV截取的截面图。图26中省略了导光板20。在这个实施例中， 与图23和24所示的实施例相同，导光板20具有锥形部分20T， LED罩 40的上支撑框40U和下支撑框40L具有锥形部分40UT和40LT，并且下 支撑框40L具有支座部分40S。上支撑框40U和下支撑框40L是由无吸光 性的白色材料制成的，或者所述锥形表面是反射面。
将多个LED 16彼此隔开，并且在这些LED 16之间插入了具有反射 功能的部件56。在这个实施例中，将上支撑框40U形成为具有多个凸部 和多个凹部的形状，并且将LED 16布置在所述多个凹部中，而凸部形成 了具有反射功能的部件56。在此情况下，上支撑框40U和下支撑框40L 是由无吸光性的白色材料制成的，或者它们的表面是具有高反射率的部 件。因此，这个实施例具有与图23和24中所示实施例的功能效果相同 的效果，并且把LED 16固定在预定位置处，从而可以使LED 16的发光 部与导光板20的入射面更加可靠地彼此接触。因此，从LED 16发出的 更大量的光进入到导光板20中。不过，也可以将这个实施例应用于不具 有锥形形状的导光板，只要将多个LED 16布置得具有间隙，并且在LED 16 与LED 16之间设置有组件56即可。
图27示出根据本发明再一实施例的背照装置。这个实施例基本上是 按与图23和24中所示实施例相类似的方式构造的，只是将其构造得与 分两行布置的多个LED 16相适应。这个实施例中的导光板20具有一与 下行的LED 16相接触的部分20L、和一与上行的LED 16相接触的部分 20U。此外，LED罩40包括上支撑框40U、下支撑框40L和中支撑框40C。 导光板20和LED罩40的各个部分分别包括与图23和24中所示的锥形 部分相类似的锥形部分。中支撑框40C插入在上支撑框40U与下支撑框 40L之间以及导光板20的部分20L与部分20U之间。
因此，图27中所示的实施例提供了类似于图23到26中所示的实施 例的功能和效果。
图28示出了根据本发明再一实施例的背照装置。在这个实施例中， 多个LED 16是以这样一种方式安装的其光出射面从电路基板36向前 突出间隙G。导光板20进入LED罩40中。这样，LED 16的光出射面可
以更加容易地紧密接触导光板20的入射面，因此，可以将光更加有效地
引入到导光板20中。从而，可以提供一更亮的背照装置。
图29示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图30示出了图29 中的LED的电连接方式。将多个LED 16成一行布置在导光板20的光入 射面处。将从LED行的端部算起的第一到第七个LED 16串联连接为一个 LED组，将第八到第十四个LED串联连接为下一个LED组。随后的具有七 个LED 16的LED组中的LED也是一个接一个地串联连接的。各自包含串 联连接的七个LED 16的多个组是并联连接的。
因此，如果一个LED 16的驱动电压是3.5V,那么全部LED 16的驱 动电压就是24. 5V。假定LED 16的数量是49个并且所有LED 16是串联 连接的，那么驱动电压将是171.5V。在这种情况下，驱动电源不可避免 地变成了一个高压电路，并且元件的尺寸和结构将变得很大。不过，根 据本实施例的结构，驱动电压变低了，并且可以容易地实现紧凑式的电 源。本实施例的优点并不限于所述驱动电源。假定任何一个LED16失效， 那么只有该LED 16串联连接于其中的组会失效，从而可以减小对背照装 置的影响。
在根据本实施例的背照装置中，在导光板20的光入射面的纵向上布 置了 M个LED，并且将这M个LED电连接成多个LED组，每个组都具有彼 此邻接地串联布置的N个LED。
在本实施例中，将七个LED16串联连接作为一组，但是这种排列并 不是限制性的。可以在七个LED的单元中独立地设置电源。 一组中的LED 的数量优选地为2到10个。
图31示出了 LED的另一种电连接方式。如图30所示那样，将多个 LED 16布置在一行中。在图31中，将相隔的LED 16串联连接起来。换 句话说，将第一、第三、第五和第七个LED 16串联连接起来，并且将第 二、第四和第六个LED 16串联连接起来。根据这种电路结构，即使当某 一个LED 16失效时(例如，处于开路状态)，相隔的LED 16将保持正常 工作状态。因此，即使背照装置的光功率降到一半，也不能容易地看出 光功率的不均匀性。
在该图中，显示了相隔的LED16被串联连接，不过在两个电连接的 LED之间，可以有任意数量个LED。换句话说，在本实施例的背照装置中， 按如下方式在导光板的光入射面的纵向上布置了 M个LED:使得从端部算 起每隔S (S为正整数)个LED的LED被彼此电连接。在这种情况下，S 优选地为1到10。
图32示出了根据本发明再一实施例的背照装置。图33示出了图32 中所示LED的电连接方式。在这个实施例中，将多个LED 16相对于导光 板20的光入射面的厚度方向成两行交错地布置成这样一种样式下行的 LED 16位于上行的两个相邻LED 16之间。为上行的LED 16分配奇数编 号(1、 3、 5)，而为下行的LED 16分配偶数编号(2、 4、 6)。每行中的 LED16是以串联方式布置的。因此，即使当任意一个LED 16失效时，也 不会对另一行中的LED 16造成影响。这样，即使背照装置的光功率发生 了变化，也几乎不会出现光功率的不均匀性。
图34示出了 LED的另一种电连接方式。将多个LED 16布置在导光 板20的光入射面的厚度方向上的两个交错的行中。为上行中的LED 16 分配奇数编号(1， 3， 5)，而为下行中的LED 16分配偶数编号(2、 4、 6)。
将上行的LED 16和下行的LED 16交替地彼此连接，而且，以五个 LED 16为间隔。换句话说，将第一个LED 16与第六个LED 16串联连接， 将第H"^—个LED 16与第十六个LED 16串联连接。对其它的LED 16也是 一样。因此，即使当任何一个LED 16失效时，也几乎不会察觉到背照装 置的光功率的不均匀性。可以降低LED驱动电压，并且可以将电源的尺 寸做得很小。
在根据这个实施例的背照装置中，在导光板的厚度方向上布置了多 行LED，并将每行LED布置在导光板的光入射面的纵向上，将N个LED以 串联方式电连接，其中彼此邻接的LED属于不同的行。
在上述的所有实施例中，所述背照装置可以包括反射片、散射片和 透镜片中的至少一个。而且，例如，如图1所示，通过将上述的任何一 种背照装置与一液晶板组合起来，都可以构成一液晶显示装置。
权利要求
1、一种背照装置，该背照装置将导光板的侧面作为光入射面，使从多个LED发出的光入射到所述侧面，其特征在于，所述多个LED沿着所述光入射面的纵向配置，在所述多个LED中的以彼此串联的方式电连接的两个LED之间，配置有与不同于所述两个LED的另一个LED以彼此串联的方式电连接的LED。
2、 根据权利要求1所述的背照装置，其特征在于， 所述多个LED以每隔预定个数的方式，被彼此串联地电连接。
3、 一种背照装置，该背照装置将导光板的侧面作为光入射面，使从 多个LED发出的光入射到所述侧面，其特征在于，所述多个LED以在所述导光板的厚度方向上设置多行的方式，沿着 所述光入射面的纵向配置，所述多个LED中的以彼此串联的方式电连接的两个LED，配置在彼 此不同的行中。
4、 根据权利要求3所述的背照装置，其特征在于， 所述多个LED在所述多行中，配置成交错状。
5、 根据权利要求3所述的背照装置，其特征在于， 该背照装置具有多个LED组，该LED组包括以串联方式电连接的两个以上的LED，所述LED组分别通过在所述多行中交替地串联连接而构成。
全文摘要
本发明提供背照装置。该背照装置将导光板的侧面作为光入射面，使从多个LED发出的光入射到所述侧面，其特征在于，所述多个LED沿着所述光入射面的纵向配置，在所述多个LED中的以彼此串联的方式电连接的两个LED之间，配置有与不同于所述两个LED的另一个LED以彼此串联的方式电连接的LED。
文档编号F21K2/00GK101363591SQ200810168020
公开日2009年2月11日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年12月26日
发明者滨田哲也, 铃木敏弘 申请人:夏普株式会社