專利名稱：照明裝置及采用該照明裝置的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置及采用照明裝置的顯示裝置。尤其涉及對(duì)非
自發(fā)光型的顯示元件進(jìn)行照明的前光源(front light)或背光源(back light)等照明裝置，以及用于諸如便攜信息設(shè)備、筆記本式PC、便攜 電話、液晶電視的液晶顯示裝置。此外，涉及住宅或辦公室等的設(shè)備 照明用裝置。
背景技術(shù)：
以前，眾所周知,人導(dǎo)光體側(cè)面入射來自光源的光，而從導(dǎo)光體頂 面(以下稱為出射面)使光出射的、端面照光(edge light)方式的照 明裝置。光源采用發(fā)光二極管(LED)等點(diǎn)光源，在導(dǎo)光體的出射面 另一側(cè)的底面(對(duì)置面)形成了許多溝槽或點(diǎn)圖案(dotpattem)。此 外，在出射面往往形成具有擴(kuò)散光效果的擴(kuò)散圖案。在導(dǎo)光體的入光 面(即，面向光源，且光源的光入射的面)形成了棱鏡。通過該棱鏡， 點(diǎn)光源的光得到擴(kuò)散并入射到導(dǎo)光體內(nèi)部。導(dǎo)光體的材料使用折射率 比空氣高的聚碳酸脂(PC)或丙烯(PMMA)等透明樹脂。此外，一 般，在導(dǎo)光體的出射面?zhèn)扰渲脭U(kuò)散片或棱鏡片。而且，在導(dǎo)光體的底 部配置反射片。
此外，不使用點(diǎn)光源而使用冷陰極管等線光源的端面照光方式的 照明裝置也是眾所周知的(例如，參照日本特開平9 - 292531號(hào)公報(bào))。 此外，組合點(diǎn)光源與實(shí)施微棱鏡(micro prism)加工的導(dǎo)光體的、光 利用效率高的照明裝置也是眾所周知的(例如，參照日本特開2006 —4915號(hào)公報(bào))。散，光學(xué)設(shè)計(jì)成為在導(dǎo)光體內(nèi)部重復(fù)反射和折射后出射。但是，反射 和折射的次數(shù)一旦增加，損耗的光也相應(yīng)地增加，結(jié)果會(huì)降低光的利 用效率。
特別是，在使用LED等點(diǎn)光源的場合，來自點(diǎn)光源的光通過棱鏡
或擴(kuò)散層一度擴(kuò)散，然后入射到導(dǎo)光體中。因此，在導(dǎo)光體的內(nèi)部同 樣，多余的反射和折射增加，且光利用效率仍然下降。
在此，就點(diǎn)光源的發(fā)光在沒有擴(kuò)散的情況下入射到導(dǎo)光體的入光
面的結(jié)構(gòu)的照明裝置進(jìn)行說明。在圖9中模式地示出光源1的光直接
入射導(dǎo)光片時(shí)的光在導(dǎo)光體內(nèi)的光路。來自光源1的光一般具有較寬
的配光特性，大致在180度的范圍內(nèi)擴(kuò)散。從光源1出射的光，可以 大致分為直線分量3a和傾斜分量3c,該直線分量3a是與導(dǎo)光體2的 下棱鏡5垂直的光，該傾斜分量3c是帶有角度的分量。直線分量3a 對(duì)下棱鏡5的反射面以臨界角照射的概率高、容易全反射。因此容易 從導(dǎo)光體2射出。而且，容易作為垂直于出射面的光出射。另一方面， 傾斜分量3c即使照射到下棱鏡5，反射的分量也少。即，在形成有諸 如棱鏡的反射結(jié)構(gòu)體的導(dǎo)光體的場合，若傾斜分量多，則從導(dǎo)光體出 射的效率會(huì)變低。
此外，為了提高面發(fā)光的均勻性，往往在導(dǎo)光體上設(shè)置擴(kuò)散膜或 棱鏡片。這些膜類會(huì)造成照明裝置的厚度及成本的增加。
此外，組合點(diǎn)光源與實(shí)施了微棱鏡加工的導(dǎo)光體的照明裝置中， 存在難以增大導(dǎo)光片的尺寸的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)光利用效率高且可做薄型化、大型化的照 明裝置及顯示裝置。本發(fā)明的照明裝置是具備光源和將來自光源的光 進(jìn)行導(dǎo)光并從頂面出射的導(dǎo)光體的照明裝置，其中，在來自光源的光 入射的入光面以與所述光源相對(duì)的方式設(shè)置凹部，從光源的出光部沿 出光方向以拋物線形狀延伸的拋物面與入光面連接。再者，盡量將在出射來自入光部的光的導(dǎo)光體頂面配置的棱鏡，設(shè)置到接近光源的區(qū) 域。
依據(jù)本發(fā)明，使垂直于導(dǎo)光體出射面的光分量的出射大幅增加，
即便是LED等點(diǎn)光源的導(dǎo)光體，也可以在不使用棱鏡片的情況下進(jìn)行
高亮度化。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度且便宜、可以薄型且大型化的照明 裝置及顯示裝置。


圖l是表示本發(fā)明的照明裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖2是說明本發(fā)明的照明裝置的入光部的放大圖。
圖3是表示本發(fā)明的照明裝置的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖4是表示本發(fā)明的照明裝置的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖5是表示本發(fā)明的照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖6是表示本發(fā)明的照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖7是表示本發(fā)明的照明裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖8是表示本發(fā)明的顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖9是模式地示出傳統(tǒng)照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖10是模式地示出本發(fā)明的照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)的放大圖。
圖ll是表示本發(fā)明的照明裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖12是表示本發(fā)明的照明裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖13是表示本發(fā)明的照明裝置的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖14是說明本發(fā)明的照明裝置的入光部的放大圖。
具體實(shí)施例方式
基于圖1,就本發(fā)明的照明裝置進(jìn)行說明。圖l是模式地示出本 發(fā)明的照明裝置的俯視圖。如圖所示，將發(fā)出光的光源1和對(duì)來自光 源1的光進(jìn)行導(dǎo)光后從出射面發(fā)射的導(dǎo)光體2相接近地配置。導(dǎo)光體 2可以大致分為入光部2a和發(fā)光部。導(dǎo)光體2使從入光部2a的入光面入射的光經(jīng)導(dǎo)光后從發(fā)光部的出射面出射。入光部2a具備面向光源 1的出光部的入光面和從光源1的出光部沿出光方向以拋物線形狀形 成的拋物面。在入光部2a的入光面以與光源1的出光部相對(duì)的方式形 成凹部。凹部的形狀優(yōu)選梯形，j旦也可為半圓或三角形或多邊形等形 狀。如圖所示，在設(shè)有多個(gè)光源的場合，在與各光源l的間隔相對(duì)的 入光部2a形成拋物面。如此，由形成凹部的入光面和拋物面構(gòu)成入光 部，從而可以使向?qū)挿秶l(fā)光的光源光沿一定方向?qū)R后導(dǎo)入導(dǎo)光片 2的內(nèi)部。此外，在導(dǎo)光體2形成有用于使從入光面入射的光從出射 面出射的反射結(jié)構(gòu)體。
的上棱鏡?；蛘?，互相交叉地形成多個(gè)上棱鏡也可。上棱鏡具有減少 出射面的不勻的效果。在出射面形成的上棱鏡的頂角在40° ~170° 的范圍。此外，可以使上棱鏡的頂角不是一種，而是排列多個(gè)頂角的 上棱鏡。上棱鏡的剖面形狀可以例示三角棱鏡或半圓形棱鏡。此外， 也可以采用2種以上的不同剖面形狀來構(gòu)成上棱鏡?；蛘?，也可以離 光源越遠(yuǎn)高度就越4氐地形成上棱4竟。
上棱鏡不僅形成在導(dǎo)光體2的整個(gè)發(fā)光部表面而且最好還形成在 入光部，在這種情況下盡量在接近光源的位置形成上棱鏡即可。這時(shí)， 在入光部形成與形成在發(fā)光部的出射面的棱鏡形狀不同的形狀的棱 鏡。入光部的上棱鏡的形狀為使從入光部出射的光方向 一致的形狀， 發(fā)光部的上棱鏡的形狀為減輕出射面的不勻的形狀。
而且，在導(dǎo)光體2的對(duì)置面形成棱鏡或點(diǎn)(dot)作為反射結(jié)構(gòu)體 也可。此時(shí)，使反射結(jié)構(gòu)體的節(jié)距為等間隔，然后改變高度。即，使 反射結(jié)構(gòu)體的高度離光源越遠(yuǎn)就越高。相反，使反射結(jié)構(gòu)體的高度固
定，而改變節(jié)距也可。即，隨著遠(yuǎn)離光源，使反射結(jié)構(gòu)體的節(jié)距變窄。 而且，在導(dǎo)光體2的對(duì)置面，形成用于抑制反射結(jié)構(gòu)體的反射面 的總面積的結(jié)構(gòu)物。該結(jié)構(gòu)物的形狀是具有與光源的出光方向平行的 長邊的凸形狀或凹形狀，在對(duì)置面配置多個(gè)。多個(gè)結(jié)構(gòu)物以固定的節(jié)
7距配置即可。此外，該結(jié)構(gòu)物的剖面面積成為離光源越遠(yuǎn)就越小。
此外，利用上述任一結(jié)構(gòu)的照明裝置和非自發(fā)光型的顯示元件構(gòu) 成顯示裝置。
(實(shí)施例1 )
借助圖2 圖3、圖5、圖8、圖10，就本實(shí)施例進(jìn)行i^L明。圖2 中放大示出導(dǎo)光體2的入光部2a的形狀。如圖所示，在與光源l相對(duì) 的入光面設(shè)有梯形的凹部2b。梯形的短邊為0.2-0.6mm、長邊為1.0 ~ 1.2mm、高度為0.5 1.0mm左右，最佳值是因光源1的配光特性等而 異。此夕卜，拋物面2d從光源1的出光部沿著出光方向以拋物線形狀 延伸。拋物面2d的曲線是才艮據(jù)形成拋物面2d的拋物線的焦點(diǎn)位置來 確定，焦點(diǎn)位置是從光源1沿著出射面在水平方向上大致0.5 0.7mm 的范圍內(nèi)。凹部的形狀、拋物線及其焦點(diǎn)位置是對(duì)照光源1的配光特 性而最優(yōu)化的。在本實(shí)施例中凹部形狀為梯形，但是半圓或三角形或 多邊形等形狀也能得到接近梯形的效果。
在導(dǎo)光體2的出射面或?qū)χ妹嫘纬捎欣忡R或點(diǎn)等的反射結(jié)構(gòu)體。 入射導(dǎo)光體2的光在導(dǎo)光體內(nèi)部中導(dǎo)光并傳播，并照射反射結(jié)構(gòu)體而 從導(dǎo)光體2的出射面出射。本實(shí)施例的入光部2a能夠使更多分量的照 射反射結(jié)構(gòu)體時(shí)從出射面垂直(換言之，向觀察者方向)出射的光入 射到導(dǎo)光體內(nèi)。入光部2a將光源1的光分為三個(gè)方向，并具有變換一 部分分量的方向的功能。從光源1出射的光照射到梯形的凹部2b，從 梯形的短邊入射到導(dǎo)光體2,并分為直接以大致線形傳播的直進(jìn)分量 3a和從梯形的兩個(gè)斜邊折射后入射的分量。該分量照射到拋物面2d， 而大部分的分量全反射后成為反射分量3b，與直進(jìn)分量3a大致相同 的方向前進(jìn)。即，通過在入光部的入光面設(shè)置梯形的凹部2b和拋物 面2d,能夠使來自光源1的光方向一致。拋物面2d的焦點(diǎn)距離離光 源1為0.5 ~ 0.7mm左右。直進(jìn)分量3a和反射分量3b的光照射到形 成在導(dǎo)光體2的反射結(jié)構(gòu)體，從出射面出射。
接著，在圖10中模式地示出在導(dǎo)光體的對(duì)置面形成下棱鏡作為反射結(jié)構(gòu)體的照明裝置的要部。由于導(dǎo)光體2形成所述入光部2a，從 光源1出射的大部分光成為垂直于下棱鏡5的分量。與下棱鏡5的頂 線垂直的方向上的光在下棱鏡5反射后從出射面垂直出射。因此，能 夠使來自導(dǎo)光體的出光效率非常高。
在圖3模式地示出具有形成下棱鏡5的導(dǎo)光體2的照明裝置的剖 面結(jié)構(gòu)。導(dǎo)光體2具有出射面2e和對(duì)置面，在對(duì)置面下方設(shè)置反射片 4。反射片4往往使用PET等透明膜上蒸鍍4艮或鋁的類型或者白色PET 或住友3M公司制造的ESR等。為了在結(jié)構(gòu)上支撐光源l、導(dǎo)光體2、 反射片4，且防止漏光并提高光利用效率而使用了框架6。即，在框 架6上配置反射片4，并且使對(duì)置面面向反射片4的反射面地配置導(dǎo) 光體2?？蚣?往往采用白色聚碳酸脂等樹脂成形品。還有采用鋁等 的金屬框架來再覆蓋框架6的情形。
下棱鏡5是形成在導(dǎo)光片2下表面(對(duì)置面)的凹部，至少由兩 個(gè)面構(gòu)成。該兩個(gè)面中接近光源1的面為反射面2f。如上所述，從光 源1入射導(dǎo)光體2的光，分為直進(jìn)分量3a和反射分量3b，與下棱鏡5 的頂線垂直地照射到下棱鏡5。因此，大部分的分量容易從出射面2e 出射。此外，只要棱鏡角度(下棱鏡5的反射面2f與導(dǎo)光片的出射面 2e所形成的角度)在40 50度的范圍，大部分的分量在下棱鏡5的 反射面2f上沿與導(dǎo)光片2的出射面2e垂直的方向全反射。在本實(shí)施 例中，設(shè)定下棱鏡5的節(jié)距為等間隔，而高度在變化。越接近光源l， 下棱鏡5就越低，而越遠(yuǎn)就越高。將形成棱鏡的導(dǎo)光片與液晶面板組 合使用時(shí)，存在容易干擾液晶面板的點(diǎn)節(jié)距的棱鏡的節(jié)距的情形。如 本實(shí)施例那樣，若節(jié)距固定，則有容易避免與液晶面板的干擾的優(yōu)點(diǎn)。
另一方面，在構(gòu)成下棱鏡5的面中，若將離光源l遠(yuǎn)的面稱為傾 斜面，則該傾斜面對(duì)于來自導(dǎo)光體2的出射光幾乎沒有貢獻(xiàn)。于是， 重視金屬模的制造，使棱鏡的傾斜面與導(dǎo)光片的出射面所形成的角度 不陡，并形成為使后方的下棱鏡的反射面底邊與前方的下棱鏡的傾斜 面底邊接觸亦可。通過做成這種形狀，金屬模既不會(huì)凸也不會(huì)凹，變得容易制作。此外，在傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)中可以金屬模制作，容易進(jìn) 行大型化。
接著，在圖5中模式地示出棱鏡形成在導(dǎo)光體2的出射面的結(jié)構(gòu)。
如圖所示，在導(dǎo)光體2的出射面形成具有與下棱鏡5的排列方向正交 的排列方向的上棱鏡9。通過形成這種上棱鏡9，能夠減輕光不勻等。 如圖所示，上棱鏡9采用三角棱鏡。上棱鏡的頂角可在40。 ~170° 的相當(dāng)寬的范圍內(nèi)進(jìn)行設(shè)定?；旧?，增大頂角就會(huì)影響高亮度，而 減小頂角就會(huì)影響廣視角。此外，頂角不是一種，通過排列多個(gè)頂角 的上棱鏡9,使光向各種角度分散，因此有效減輕不勻。這時(shí)，將上 棱鏡9不僅形成在導(dǎo)光片2的整個(gè)發(fā)光部表面，而且也形成在入光部 2a的頂面。即，優(yōu)選盡量形成至接近光源1的位置。通過將上棱鏡9 形成至入光部2a的頂面，能夠更加均勻地混合直進(jìn)分量3a和反射分 量3b。用于均勻混合直進(jìn)分量3a和反射分量3b的上棱鏡頂角的最佳 值，往往與用于減輕導(dǎo)光片2上的不勻的上棱鏡頂角的最佳值不同， 因此優(yōu)選對(duì)設(shè)置在入光部2a頂面(接近光源1的部位的導(dǎo)光體2)的 上棱鏡形狀和設(shè)置在導(dǎo)光體2的有效發(fā)光部的上棱鏡形狀，個(gè)別地進(jìn) 行最優(yōu)化。即，設(shè)定形成在接近光源的入光部頂面的棱鏡的頂角，以 使從入光部出射的光方向 一致，并設(shè)定形成在發(fā)光部頂面的棱鏡的頂 角，以減輕出射面的不勻。
在圖8示出具備本實(shí)施例的照明裝置的顯示裝置的剖視圖。光源 1的光入射到導(dǎo)光體2,通過設(shè)置在導(dǎo)光體2的下棱鏡，從出射面出 射，照明液晶面板7。通過用框架6來覆蓋導(dǎo)光體2，能夠?qū)崿F(xiàn)非常 高亮度的顯示。在這里在導(dǎo)光體2上配置擴(kuò)散膜8,但并不是必須的 構(gòu)成要素。此外，如果有配置多張擴(kuò)散膜8的情形，可在擴(kuò)散膜上配 置住友3M公司制造的BEF片或三菱R.AYON公司制造的棱鏡片等。 (實(shí)》包侈'j 2 )
在圖4中模式地示出本實(shí)施例的照明裝置的剖面結(jié)構(gòu)。與實(shí)施例 1中說明的圖3的結(jié)構(gòu)相比，不同點(diǎn)在于下棱鏡的高度固定，且構(gòu)成為節(jié)距隨著離光源1越遠(yuǎn)就越窄。即便如實(shí)施例1那樣設(shè)計(jì)高度為 可變，根據(jù)導(dǎo)光體2的厚度或尺寸，也有必須使下棱鏡5的高度非常 小的情況。在目前的機(jī)械加工中，可控制的棱鏡高度的界限大致為
l)am左右。當(dāng)需要比該界限值低的高度時(shí)，如圖4所示，需要使節(jié)距 可變。這時(shí)，特定節(jié)距的棱鏡與液晶面板的像素節(jié)距相干擾，有可能 在特定區(qū)域發(fā)生波紋(moire)，因此需要注意設(shè)計(jì)。
此外，在本實(shí)施例中，使棱鏡的傾斜面與導(dǎo)光片的出射面所形成 的角度不陡，并形成為使后方的下棱鏡的反射面底邊與前方的下棱鏡 的傾斜面底邊接觸。通過做成這樣的形狀，金屬模既不會(huì)凸也不會(huì)凹， 即使小的棱鏡節(jié)距也容易制作。 (實(shí)施例3)
圖6中模式地示出本實(shí)施例的照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)。圖6的結(jié) 構(gòu)與實(shí)施例1中說明的圖5的結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)在于上棱鏡9不是三角 棱鏡而是半圓形的棱鏡。在半圓形的棱鏡的場合，與三角形的棱鏡相 比散射光的方向不會(huì)成為階梯式，可進(jìn)一步減輕不勻。如果使半圓的 中心位置進(jìn)一步遠(yuǎn)離導(dǎo)光片2就成為重視視角的設(shè)計(jì)，如果接近就成 為重視亮度的設(shè)計(jì)。在本實(shí)施例中，將半圓做成凸形狀，但凹形狀的 情形也得到近似的效果。 (實(shí)施例4)
在圖7中模式地示出本實(shí)施例的照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)。圖7所 示的照明裝置與實(shí)施例1的圖5所示的照明裝置不同，在出射面形成 不同剖面形狀的三種上棱鏡，即，上棱鏡9a、上棱鏡9b和上棱鏡9c。 上棱鏡9a的剖面形狀是頂角為110度且底角為45度和25度的三角形。 上棱鏡9b的剖面形狀是頂角為110度且底角為35度的等腰三角形。 上棱鏡9c的剖面形狀是頂角為110度且底角為45度和25度的三角形。 上棱鏡9c與上棱鏡9a對(duì)稱地配置。通過配置不同剖面形狀的多個(gè)上 棱鏡，可以增加散射光的方向，也能夠提高面光源的均勻性。
此外，在本實(shí)施例中，將各上棱鏡的頂角做成IIO度，但是各上棱鏡的頂角在100~ 140度的范圍內(nèi)就會(huì)得到同樣的效果。此外，各 上棱鏡的頂角不必相同，例如可以做成頂角分別為100度、120度、 140度這三種類型的上棱鏡。此外，上棱鏡的形狀種類越多散射效果 就越高，因此需要更多的散射效果時(shí)，最好配置四種以上的上棱鏡。 此外，未必需要三種以上的上棱鏡，即使二種也能得到一定程度的散 射效果。
而且，上棱鏡的高度在接近光源的區(qū)域中高，而隨著遠(yuǎn)離光源變 低，從而在最容易發(fā)生亮度不勻的接近光源的區(qū)域中，增強(qiáng)光的散射， 而在難以發(fā)生不勻的遠(yuǎn)離光源的區(qū)域中減弱光的散射，能夠提高照明 裝置的亮度。
(實(shí)施例5 )
在圖11及圖12中模式地示出本實(shí)施例的照明裝置。圖11是導(dǎo)光 體2的后岸見圖，即，/人對(duì)置面一側(cè)觀看的圖。在導(dǎo)光體2的對(duì)置面形 成反射來自光源的光并向垂直方向出射光的下棱鏡5。如圖所示，在 對(duì)置面沿著與下棱4竟5正交的方向形成縱棱4竟10。縱棱4竟10的長邊 在光源的出光方向上，相對(duì)于對(duì)置面形成為凸形狀。通過形成這樣的 縱棱鏡IO,能夠增大下棱鏡5的尺寸(深度/高度)。 一般，將棱鏡型 的背光源與液晶面板進(jìn)行組合時(shí)，容易發(fā)生稱為波紋的光不勻。作為 對(duì)策，可列舉使形成在對(duì)置面的下棱鏡的節(jié)距遠(yuǎn)小于液晶面板的點(diǎn)節(jié) 距的方案。具體地說，需要使背光源的下棱鏡節(jié)距相對(duì)于液晶面板的 點(diǎn)節(jié)距大致在1/3以下。如此減小下棱鏡節(jié)距，且為了確保亮度的均 勻性，要求減小下棱鏡的尺寸(高度)?？墒?，若下棱鏡的高度過小， 則難以進(jìn)行以斯涅耳(snell)定律為基礎(chǔ)的光學(xué)設(shè)計(jì)，下棱鏡本身不 起作用。 一般，光是由具有波分量的粒子來構(gòu)成，可見光的波長大致 為400nm 700nm,若下棱鏡尺寸變小，則光的波動(dòng)性質(zhì)得到強(qiáng)調(diào)， 因此有斯涅耳的定律不成立的傾向。因此，若棱鏡的高度大致為 10pm，則光的棱鏡效果減少。
因此，在本實(shí)施例中，在導(dǎo)光體2的對(duì)置面以與下棱鏡5正交的方式形成與光源1的出光方向平行的縱棱鏡10。從而，保持下棱鏡5
的尺寸，并可減小下棱鏡節(jié)距。
以下，對(duì)形成縱棱鏡10時(shí)的效果進(jìn)行說明。此外，在這里，下 棱鏡5的反射面的長度為下棱鏡5的反射面的縱方向的長度(從下棱 鏡5的底邊到頂角的斜邊的長度)。此外，將下棱鏡5的反射面的寬 度作為與光源1的出光方向垂直的、反射面的底邊的長度。此外，將 縱棱鏡10的寬度作為與光源1的出光方向垂直的底邊的長度。
在導(dǎo)光體2的對(duì)置面，以節(jié)距100(im形成總數(shù)為IO個(gè)的、反射 面的長度為10pm的下棱鏡5。若設(shè)下棱鏡5的反射面的寬度為W, 則下棱鏡5的反射面的總面積就是下棱鏡5的反射面的寬度W與反射 面的長度和下棱鏡數(shù)之積，因此成為lOOWium2。假設(shè)下棱鏡5的節(jié)距 為50pm，則需要將總棱鏡數(shù)增加至20個(gè)。此外，在該條件下為了將 下棱鏡5的反射面的總面積保持在100Wpm2，需要將反射面的長度減 至5itim。但是，若縮短反射面的長度，則下棱鏡5的大小變小，如上 所述，光的波動(dòng)性質(zhì)得到強(qiáng)調(diào)，因此難以做光學(xué)設(shè)計(jì)。于是，以與下 棱鏡5正交的方式形成縱棱鏡10 ?？v棱鏡10最好以固定的節(jié)距形成。 在此，假設(shè)縱棱鏡10的寬度為50pm，且節(jié)距為100pm。如此通過形 成縱棱鏡10,下棱鏡5的總寬度成為一半，因此即使下棱鏡5的反射 面的長度為照樣為10pm,下棱鏡5的反射面的總面積也不變，成為 100W|iim2。如此，縱棱鏡10具有控制反射結(jié)構(gòu)體即下棱鏡5的反射 面的總面積的功能。
在本實(shí)施例中，縱棱鏡10的剖面形狀為三角形。這是因?yàn)樵跈C(jī) 械加工上容易制造的緣故，不管是半圓形還是四角以上的多邊形，得 到的光學(xué)效果與三角形時(shí)都相等。此外，在本實(shí)施例中，考慮加工情 況而將縱棱鏡10的形狀做成為凸形狀，但是^L成凹形狀也得到同樣 的效果。
圖12中示出形成不同于圖11的形狀的縱棱鏡10的導(dǎo)光體2的后 視圖。在圖11中，縱棱鏡10的高度是固定的，但在圖12中隨著遠(yuǎn)離光源1使縱棱鏡10的高度變低，此外，縮小寬度。從而，縱棱鏡IO 的剖面形狀逐漸變小。
一般，隨著遠(yuǎn)離光源1,用于出射的光的分量減少。因此，為了
有效利用光的分量，使來自光源的光出射，需要使下棱鏡5的反射面 積隨著遠(yuǎn)離光源而增大。如圖12那樣，隨著遠(yuǎn)離光源1,使縱棱鏡 IO的高度變低，并使寬度變短，使縱棱鏡10的剖面面積減少，從而 下棱鏡5的反射面的寬度變長，能夠增大下棱鏡的反射面積。通過這 種結(jié)構(gòu)，容易進(jìn)行照明裝置的大型化。 (實(shí)施例6 )
在圖13中模式地示出本實(shí)施例的照明裝置。在導(dǎo)光體2的出射 面形成上棱鏡9。在實(shí)施例1~4中，上棱鏡9形成為與光源1的出光 方向平行，但是在本實(shí)施例中，上棱鏡9形成為相對(duì)光源1的出光方 向具有2種角度。如圖所示，通過相對(duì)光源1的出光方向以5~30度 左右的角度交互地形成上棱鏡9，在出射面形成各上棱鏡9交叉而排 列許多縱向長的平行四邊形的形狀。通過這樣形成上棱鏡，能夠使從 導(dǎo)光體的出射面出射的光散射，能夠使在與液晶面板組合時(shí)發(fā)生的波 紋不顯著。
(實(shí)施例7 )
借助圖14，就本實(shí)施例的照明裝置的入光部進(jìn)行說明。圖2所示 的實(shí)施例1的入光部的拋物面2d由曲面形成。在本實(shí)施例中，將拋 物面2d由帶角度而組合的多個(gè)平面形成，做成多邊形狀，而不是由 曲面形成。如本實(shí)施例那樣，將拋物面2d做成多邊形狀，,人而能夠 自由控制配光，能夠?qū)崿F(xiàn)更加高亮度且高均勻的照明裝置。
在上述的各實(shí)施例中，光源1采用側(cè)視型白色LED,但是其它點(diǎn) 光源例如俯視式或炮彈式LED或白色以外的顏色也可。此外，導(dǎo)光體 2是ZEONOR、 PMMA、 PC等透明樹脂的成形品。
本發(fā)明的照明裝置能夠應(yīng)用于便攜電話、PDA、汽車導(dǎo)航、電視 等顯示設(shè)備。此外，也可應(yīng)用于住宅或辦公室等的設(shè)備照明。
1權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于包括導(dǎo)光體，具有入光部和發(fā)光部，對(duì)從所述入光部的入光面入射的光進(jìn)行導(dǎo)光，從所述發(fā)光部的出射面出射；以及向所述入光面出射光的光源，所述入光部具有所述入光面和從所述光源的出光部沿出光方向以拋物線形狀延伸的拋物面，所述入光面設(shè)有凹部，該凹部與所述光源的出光部相對(duì)。
2. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于在所述出射面 與所述入光面正交的方向上形成多個(gè)棱鏡。
3. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于在所述出射面 相交叉地形成多個(gè)棱鏡。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的照明裝置，其特征在于所述棱鏡 的剖面形狀為三角形，頂角在40° ~170°的范圍內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于排列了具有不 同頂角的棱鏡。
6. 如權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于所述棱鏡的剖 面形狀為半圓。
7. 如權(quán)利要求2或3所述的照明裝置，其特征在于所述棱鏡 還形成在所述入光部的形狀，與形成在所述發(fā)光部的出射面的棱鏡與 形成在所述入光部的棱鏡的形狀不同。
8. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述凹部的形 狀為三角形、半圓、四角以上的多邊形中的任一種。
9. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于在所述導(dǎo)光體 的底面以等節(jié)距形成反射結(jié)構(gòu)體，所述反射結(jié)構(gòu)體的高度越遠(yuǎn)離所述 光源就越高。
10. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于在所述導(dǎo)光體的底面形成相同高度的反射結(jié)構(gòu)體，隨著遠(yuǎn)離所述光源，所述反射 結(jié)構(gòu)體的節(jié)距變窄。
11. 如權(quán)利要求9所述的照明裝置，其特征在于在所述導(dǎo)光體的底面形成用于抑制所述反射結(jié)構(gòu)體的反射面的總面積的結(jié)構(gòu)物。
12. 如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于以固定的節(jié) 距配置多個(gè)所述結(jié)構(gòu)物。
13. 如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于所述結(jié)構(gòu)物 的剖面面積隨著遠(yuǎn)離所述光源變小。
14. 如權(quán)利要求11所述的照明裝置，其特征在于所述結(jié)構(gòu)物 是長邊在所述光源的出光方向的縱棱鏡。
15. 如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于所述拋物面 是由帶角度地組合后的多個(gè)平面形成的多邊形狀。
16. —種顯示裝置，其特征在于包括導(dǎo)光體，具有入光部和發(fā)光部，對(duì)從所述入光部的入光面入射的 光進(jìn)行導(dǎo)光，從所述發(fā)光部的出射面出射；向所述入光面出射光的光所述入光部具有所述入光面和乂人所述光源的出光部沿出光方向 以拋物線形狀延伸的拋物面，所述入光面設(shè)有凹部，該凹部與所述光源的出光部相對(duì)。
全文摘要
在從導(dǎo)光體側(cè)面入射來自光源的光并從導(dǎo)光體頂面出射的照明裝置中，在導(dǎo)光片的入光面以與光源相對(duì)的方式設(shè)置凹部，使從光源的出光部沿出光方向以拋物線形狀延伸的拋物面與該入光面連接。而且，將配置在導(dǎo)光體的出射面的棱鏡設(shè)置到盡量接近光源的區(qū)域。通過這種結(jié)構(gòu)，相對(duì)導(dǎo)光體的出射面垂直分量的光的出射得到大幅增加，能夠在不使用棱鏡片的情況下提高照明裝置的亮度。
文檔編號(hào)F21V8/00GK101614370SQ20091015865
公開日2009年12月30日 申請(qǐng)日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者小野雅史, 栗原慎 申請(qǐng)人:精工電子有限公司