CN1763607A - 背光灯装置及液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种薄型的液晶显示装置及背光灯装置。背光灯装置(14)具有扩散光的扩散片(36)和配置在上述扩散板的背后的光源部(40)，由扩散板将从上述光源部射出的光扩散而得到面发光。光源部具有沿与扩散板平行的平面配置的多个发光部(50)。多个发光部分别包括：具有与扩散板相对的射出面(68)的由透光性材料构成的基材(66)；埋入基材的内部的发光元件(72)；将由上述发光元件产生的光从上述射出面的整个区域或大致整个区域向扩散部件垂直或大致垂直地引导的反射面(77)、反射部(70)。

Description

背光灯装置及液晶显示装置
技术领域
本发明涉及使用于液晶显示装置的背光灯装置及具有该背光灯装置的液晶显示装置。
背景技术
被用作为计算机的显示装置的液晶显示装置由于液晶本身是非发光性的，故需要所谓的背光灯装置这样的照明装置。作为这样的背光灯装置的光源，现在一般都使用有冷阴极管等细径的荧光管。而作为冷阴极管的配置方法，公知有沿液晶面板的边缘配置荧光管的边缘灯方式和在液晶面板的背后配置多个荧光管的正下方方式(参照专利文献1)。比较这两个方式，正下方方式由于从荧光管射出的光不经过导光板等而直接射出，故比边缘灯方式的光利用效率高。因此，正下方方式适用于要求有高亮度的电视机显像机等的用途。
专利文献1：特开2004-186080号公报
具体地，参照图9和图10简单地说明采用了正下方方式的现有的背光灯装置。如图所示，配置在液晶面板110背后的背光灯装置112具有四边形的前框114。在前框114的内侧收容有层积了多个透光板的透光部116。在图示的现有例中，透光部116具有从液晶面板侧依次配置的四张透光板，即偏振片118、前侧扩散片120、后侧扩散片122、扩散板124。在透光部的背后配置有后框126。后框126形成有将一张板弯曲并与透光部116分开规定间隔相对的四边形基部128和从基部128的相对的两边部向上方弯曲的支承部130，配置固定在前框114的内侧，以使两支承部130支承透光部116。在形成于后框126的内侧的空间132中并列配置有多个冷阴极管(荧光管)134。这些冷阴极管134通过两个支承台134被保持在规定的位置，各自的两端被支承在灯支承台138上。另外，基部128支承隔开规定间隔配置的多个分隔销140，各分隔销140的上端与透光部116接触而防止该透光部116的挠曲。在后框126的背后配置有冷阴极管点灯用逆变器142，在该逆变器142上连接有多个冷阴极管134。
根据这样构成的背光灯装置112，通过从逆变器142供给电力，使多个冷阴极管134发光。从冷阴极管134射出的光中，从冷阴极管134朝向透光部116行进的光(向图中上方行进的光)直接射入透光部116。另外，从冷阴极管134向后框126行进的光(向图中的下方及横向行进的光)在后框126反射或在相邻的冷阴极管134发射，然后入射到透光部116。到达透光部116的光通过扩散板124和扩散片120、122扩散。此时，扩散板124将入射其中的光的视角扩大。另外，扩散片120、122将已被扩大的视角缩窄。因此，从最后的扩散片120射出的光称为高亮度的均一面发光。最后，从扩散片120射出的光入射偏振片118，在此向规定方向偏振而入射液晶面板110。
但是，上述的背光灯装置112作为光源使用冷阴极管134。该冷阴极管134在横剖面上的全方向上射出光。因此，为了回收并有效利用从冷阴极管134向后框126射出的光，在冷阴极管134与配置于其背后的后框126之间设置规定的间隔，并且在相邻的冷阴极管134之间设置一定程度的大的间隙，由此，需要将从冷阴极管134射入后框126的光反射，并经过相邻的冷阴极管134之间的间隙送达液晶面板110。因此，与透光部116垂直方向的尺寸增大，其在将液晶显示装置小型化上成为问题。另外，冷阴极管134隔开规定间隔配置，故入射到位于冷阴极管134正上方的透光部区域的光量比入射到与相邻的冷阴极管134的中间区域相对的透光部区域的光量多，其成为导致在液晶面板110上显示的图像亮度不均的原因。因此，为了消除液晶面板上显示的图像的亮度不均，如上所述，需要在透光部116上设置多个扩散部件(扩散板124、扩散片120、122)。
另外，冷阴极管134与布劳恩(ブラウン)管相比具有色再现性差的缺点。为了消除该问题，考虑到作为背光灯光源利用半导体发光液晶即发光二极管，但为了使彩色图像再现，不得不设置产生红、蓝、绿色光的三种发光二极管。此时，为了将从三个发光二极管射出的光充分混色而生成白色光，必须确保发光二极管到液晶面板的距离足够大，因此，具有背光灯装置的厚度增大的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于利用其他光源代替冷阴极管并提供小型的背光灯装置及液晶显示装置。
为实现该目的，本发明第一方面的背光灯装置，其具有扩散光的片状的扩散部件和配置在上述扩散部件的背后的光源部，由上述扩散部件将从上述光源部射出的光扩散而得到面发光，其特征在于，上述光源部具有沿与上述扩散部件平行的平面配置的多个发光部，上述多个发光部分别包括：具有与上述扩散部件相对的射出面的由透光性材料构成的基材；埋入上述基材的内部的发光元件；将由上述发光元件产生的光从上述射出面的整个区域或大致整个区域向上述扩散部件垂直或大致垂直地引导的光导向部。
本发明第二方面的背光灯装置中，上述发光部的射出面具有矩形的平面形状。
本发明第三方面的背光灯装置中，上述光导向部具有将从上述发光元件射出的光反射并向上述扩散部件垂直或大致垂直地引导的反射部。
本发明第四方面的背光灯装置中，上述光导向部包括：第一表面部，其形成在上述射出面上，将从上述发光元件射出的第一光以小于临界角的入射角度直接射入，并且将以小于上述临界角的入射角度直接射入的第一光向上述扩散部件垂直或大致垂直地射出；第二表面部，其形成在上述射出面上，将从上述发光元件射出的第二光以大于或等于临界角的入射角度直接射入，同时将以大于或等于上述临界角的入射角度射入的第二光向内部反射；反射部，其形成在上述基材的表面，将由上述第二表面部向内部反射的第二光反射并以小于临界角的入射角度射入上述第二表面部，然后，从上述第二表面部向上述扩散部件垂直或大致垂直地射出。
本发明第五方面的背光灯装置中，在上述多个发光部中的至少两个相邻的发光部之间形成有间隙，在上述间隙上配置有从上述发光部向上述扩散部件方向延伸并且支承上述扩散部件的销。
本发明第六方面的背光灯装置中，上述光源部具有与上述扩散部件平行配置的多个发光部搭载基板，上述发光部在上述发光部搭载基板上配置在第一方向和沿上述平面与上述第一方向正交的第二方向上。
本发明第七方面的背光灯装置中，在上述发光部搭载基板上配置在上述第一方向上的多个发光部与对应的一个光量调整部连接。
本发明第八方面的背光灯装置中，上述发光元件具有射出红色、绿色、蓝色光的三个发光源。
本发明的液晶显示装置，其特征在于，具有上述任一方面所述的背光灯装置和被投射有从上述背光灯装置的扩散部件射出的光的液晶面板。
根据第一方面的背光灯装置，由发光元件产生的光从发光部的射出面整个区域或者大致整个区与向扩散部件垂直或大致垂直地引导。因此，使用了管状的冷阴极管的背光灯装置为了有效利用从该冷阴极管向全方向射出的光，而需要在冷阴极管的背后形成空间，因此，具有背光灯装置的厚度增大的问题，但是本发明的背光灯装置中，由于不需要在发光部的背后设置如上的空间，故能够减小整体的厚度而实现小型化。
第二方面的背光灯装置，由于发光部的射出面具有矩形形状，故能够将多个发光部域扩散部件平行无间隙或大致无间隙地配置，能够得到朝向扩散部件行进的面状光束。
第三方面的背光灯装置，由于将从发光元件向斜方向或横向射出的光反射而向扩散部件垂直或大致垂直地引导，故能够有效地活用从发光元件射出的光。
第四方向的背光灯装置，由于从发光元件以临界角以上的角度倾斜地向射出面射入的光被该射出面和反射部反射，然后从射出面向扩散部件垂直或大致垂直地引导，故能够有效地活用从发光元件射出的光。
第五方面的背光灯装置，由于通过配置在相邻的发光部之间的销来支承扩散部件，故没有扩散部件的挠曲，能够得到均一的面发光。
第六方面的背光灯装置，由于将各个发光部搭载基板与支承于其上的多个发光部一同取出，故容易进行组装和维修。
第七方面的背光灯装置，由于搭载于各个发光部搭载基板上的多个发光部中沿第一方向配置的多个发光部与一个光量调整部连接，故能够将这多个发光部的光量作为一个单元而由一个光量调整部来调整。
第八方面的背光灯装置，由于发光元件具有红色、绿色、蓝色的发光源，故对具有该背光灯装置的液晶显示装置能够供给将这三色混合的白色光。
对本发明的液晶显示装置赋予上述各方面的背光灯装置所具有的优点。
附图说明
图1是本发明的液晶显示装置以及背光灯装置的剖面图；
图2是图1所示的背光灯装置的分解立体图；
图3(a)是光源部的平面图，(b)是其剖面图；
图4(a)是光源单元的平面图，(b)是其左侧面图，(c)是其右侧面图，(d)是其正面图；
图5是发光部的放大剖面图；
图6是表示从发光部射出的光的路径的图；
图7是输出调整电路的电路图；
图8是颜色调整电路的电路图；
图9是现有的液晶显示装置以及背光灯装置的剖面图；
图10是图9所示的背光灯装置的分解立体图。
符号说明
10：液晶显示装置、12：液晶面板、14：背光灯装置、16：框体、18：前框、20：后框、22：横框、24：突缘部、26：开口部、28：底部、30：侧壁、32：空间、34：透明板、36：扩散板、38：偏振板、40：光源部、42：发光部搭载基板、44：底板部、46：脚部、48：固定部、50：发光部、52：光源单元、54：空隙、56：换气窗、60：间隔销、62：贯通孔、64：覆盖层、66：透明基材、68：输出面、70：反射部、72：发光元件、74R、74G、74B：发光源、75：支承部、76：基板部、77：反射面、78：第一表面部、80：第一光、82：第二表面部、84：第二光、86：发光控制部、88：颜色调整部、90：偏差调整电路、92：DC/DC转换器、93：电源、94：输出调整电路、96：占空比控制电路、98：RGB占空比控制电路、100：颜色调整电路、102R、102G、102B：晶体管、104R、104G、104B：可变电阻、110：液晶面板、112：背光灯装置、114：前框、116：透光部、118：偏振片、120：前侧扩散片、122：后侧扩散片、124：扩散板、126：后框、128：基部、130：支承部、132：空间、134：冷阴极管、136：支承台、138：灯支承台、140：间隔销、142：逆变器
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的最佳实施方式。另外，在以下的说明中，适当使用了表示规定方向的用语(例如“上”、“下”、“右”、“左”)及含有这些用语的其他用语(例如“上方”、“下方”、“右侧”、“左侧”)，然而这些用语是为了容易参照附图理解本发明，并不由这些用语来限定发明的技术范围。因此，以下说明的本发明的实施方式进行上下翻转，或者向任意方向(例如顺时针方向或逆时针方向)旋转规定角度(例如90度)的形态也属于本发明的技术范围之中。
图1是液晶显示装置的剖面图，图示的液晶显示装置10具有液晶面板12和配置在该液晶面板12背后的背光灯装置14。液晶面板12能够利用以往公知的所有液晶面板，并不由液晶的种类和面板结构而限定本发明的液晶显示装置。
背光灯装置14具有箱形的框体16。如图2所示，框体16大致具有与液晶面板12相邻配置的前框18和***到该前框18内侧的后框20。前框18具有长方形的横框22和与液晶面板12相对的从横框22的边缘部(图中的上端边缘部)向内侧突出的突缘部24，在该突缘部24的内侧形成有成为面发光区域的开口部26。后框20形成与液晶面板12相对的区域(上部区域)开放的箱形，具有与前框18的开口部26隔开规定间隔相对的四边形的底部28和从底部28的周边朝向液晶面板12向上方延伸的侧壁30，在后框20的内侧形成有收容后述的光源部的矩形的空间32。
在空间32的内部，在开口部26附近层积配置有比开口部26大的多个透光板。在实施方式中，多个透光板从后框20的底部朝向液晶面板12依次具有由硬质透明材料构成的具有自立性的透明板(支承板)34、使入射的光扩散的软质片状的扩散片(扩散部件)36、仅使入射的光中向特定的方向振动的光成分透过的偏振板38，如图1所示，被前框18的突缘部24和后框20的侧壁30夹持而保持。
在空间32的底部配置有光源部40。光源部40具有支承后述的多个发光部的多个发光部搭载基板42。在实施方式中，多个发光部搭载基部42沿与液晶面板12及开口部26平行的平面，敷设于空间32内的大致整个区域。各发光部搭载基部42如图4详细表示，通过将一张板材折曲而形成，包括：长方形的底板部44，其具有与矩形空间32的短边方向长度大致相同长度的一边(长边)和将矩形空间32的长边方向的长度均等地分割的长度的一边(短边)；脚部46，其将底板部44的两短边的局部向下方折曲而形成；固定部48，其将底板部44的两短边的剩余部分向上方折曲而形成。
在各发光部搭载基板42之上格子状地配置多个发光部50而形成有光源单元52。后面详细地说明，各发光部50具有四边形板状的外观，在底板部44的表面整个区域或大致整个区域上在相邻的发光部50之间不设置间隙，或者在相邻的发光部50之间稍隔开间隙(例如间隙小于或等于5mm左右，理想的是小于或等于2mm左右，最好小于或等于1mm左右)而固定。发光部50的固定方法任意，例如可利用螺钉、粘着剂、双面粘着材料。例如，发光部50具有纵横30mm的平面尺寸时，在与相邻的发光部50之间隔开约1mm的间隙配置。另外，例如30英寸型的背光灯装置的情况，在各发光部搭载基板42之上，具有纵横30mm的平面尺寸的发光部50在底板部短边方向(第一方向)上并排配置三个、在与该方向正交的方向(第二方向)上并排配置十三个。这样，搭载有发光部50的七张发光部搭载基板42如图3所示被平面配置而形成面发光源。
配置在空间32内的多个光源单元52由螺钉等而拆装自如地将各发光部搭载基板42的固定部48连结固定在后框20的侧壁30上。另外，在光源单元52和后框底部28之间，由于脚部46的存在而形成有具有规定厚度的空隙54。该空隙54不仅被用作为电气配线用的空间，而且被利用作通过形成于后框底部28的换气窗(换气用/散热用的开口部)56(参照图1)与外气连接并将发光部50产生的热排放的空间。
返回图1，在本实施方式中，为了从背后支承三张透光板(透明板34、扩散片36、偏振板38)而防止其挠曲，在空间32的内部配置有多个间隔销60。间隔销60由圆盘状的基部和从基部的中心向上方伸出的前端尖细形状的轴部构成，配置在后框底部28上，并且从其下方将轴部***保持在形成于发光部搭载基部42上的贯通孔62中，在该状态下，轴部上端支承透光板。如图3所示，这多个间隔销60最好配置在将发光部50分成四份的各区域的中央。其中，在开口部26小或透光板34的刚性高，在透光板上不产生挠曲的情况，或者在即使例如产生挠曲其也不构成问题的程度的情况，不需要配置间隔销60。
如图5及图6所示，发光部50形成具有正方形的平面形状的板状外观，具有与液晶面板12相对的正方形的表面。该表面通过由具有大致一定厚度的透明板构成的覆盖层64而形成。在覆盖层64之下示意性地一体设置具有向下方弯曲的碟状底面的透明基材66。透明基材66由透明树脂一体构成，覆盖层64的与透明部件接触的面形成射出面68，透明基板66的底面支承具有高反射率的反射部(光导向部)70。反射部70例如是在透明基材66的底面上蒸镀金属而形成的。在透明基材66的中央底部附近埋入有发光元件72。在本实施方式中，发光元件72具有射出红色、绿色、蓝色光的三个发光源(红色二极管、绿色二极管、蓝色二极管)74R、74G、74B，从这三个发光源射出红色、绿色、蓝色的光。在反射部70的背后设有用于支承透明基材66的支承部75。该支承部75能够将树脂模制而形成在反射部70的背后。另外，在支承部75的背后配置有基板部76。
透明基材66的底面形成相对于发光部50的中心同心配置的多个反射面77，沿该反射面77配置反射部70，由此，从发光元件72射出的光全部向液晶面板12垂直或大致垂直地射出。具体地，若具体说明光的行进，则如图6所示，从发光元件72射出的光中，以小于全反射临界角的入射角向射出面68的第一表面部(光导向部)78射入的第一光80朝向透光部及液晶面板12垂直或大致垂直地射出。另外，从发光元件72射出的光中，以大于或等于临界角的入射角向射出面68的第二表面部(光导向部)82入射的第二光84在射出面68进行内部反射。内部反射了的第二光84再由反射面77(确切地是反射部70)反射，之后，以小于临界角的入射角再次向射出面68入射，从射出面68的第二表面部82朝向透光部以及液晶面板12与其垂直或大致垂直地射出。另外，如实施方式那样，具有产生三色光的发光源74R、74G、74B的装置能够适当地将由射出面68和反射部70反射的三种光混色，完全成为白光。决定反射面77的形状，以保证这样的光的行进。
通过采用这样的结构，平面配置在后框20内部的多个发光部50，作为整体构成射出朝向扩散片36及液晶面板12垂直或大致垂直行进的光束的面光源。从面光源射出的光透过透明板34由扩散片36扩散之后，使仅具有由偏振板38向特定方向振动的成分的高亮度且无亮度不均的面发光通过开口部26，向液晶面板12供给。
因此，根据实施方式的背光灯装置14，具有四边形的射出面68的发光部50无间隙或隔开微小的间隙而纵横配置，从各发光部50射出的光全部朝向扩散片36及液晶面板12垂直或大致垂直地行进。因此，光源部40形成大致均匀的面光源，从该面光源射出的均匀光束(面光束)通过扩散片36，从而得到更加均匀的面发光。
另外，从光源部40射出的光全部向前方(朝向扩散片36、液晶面板12的方向)行进，因为不像冷阴极管那样向全方向扩散，故无需在发光部50的背后形成用于将向后方行进的光反射而回收的空间，作为整体，能够减薄背光灯装置14的厚度。另外，能够极有效地利用从光源部40射出的光。
另外，从光源部40射出的光向扩散片36垂直或大致垂直地射入，不像使用了冷阴极管的背光灯装置那样相对扩散片36射入具有所谓方向成分的光。因此，能够省略用于将从光源部40射出的光扩散的扩散片36。另外，即使适用扩散片36的情况，与使用了冷阴极管的背光灯装置相比，也能够减少其使用张数，若如实施方式那样在背后配置具有自立性的硬质透明板34，则能够在扩散片36上利用由软质材料构成的非自立性的扩散片。此时，透明板34与由硬质材料构成的自立性的扩散片36相比显然便宜，故能够进一步降低背光灯装置的成本。
另外，由于将多个发光部50搭载于多个发光部搭载基板42上，故容易进行光源部40的组装和发光部故障时等的更换操作。
关于背光灯装置14的电气***进行说明。如图1、2所示，在后框20的背后设有发光控制部86和颜色调整部88。如图7详细表示，在各发光部搭载基板42上沿第一方向配置的多个(上述实施方式中为三个)发光部50的发光源(发光二极管)74R、74G、74B根据每个发光色而串联连接。该电气连接由形成于发光部搭载基板42背后的空隙54来进行。
在发光控制部86中，串联连接的多个发光源74R、74G、74B与一个偏差调整电路(光量调整部)90连接，这些串联连接的多个发光源74R、74G、74B能够作为一个单位进行亮度调整。偏差调整电路90还通过DC/DC转换器92与电源93连接。另外，DC/DC转换器92与调整其输出的输出调整电路94连接。另外，DC/DC转换器92的输出通过占空比控制电路(デユ一テイ制御回路)96与RGB占空比调整电路(デユ一テイ調整回路)98连接，根据由RGB占空比调整电路98设定的占空比(占空比范围(オンデユ一テイ)：2～100％)，占空比控制电路96调整DC/DC转换器92的输出占空比，进行光源部40整体的调光。
颜色调整部88在各发光元件72上以一个比例具有图8所示的颜色调整电路100。各颜色调整电路100具有与各发光源74R、74G、74B连接的晶体管102R、102G、102B和可变电阻104R、104G、104B，通过调整可变电阻104R、104G、104B来增减各晶体管102R、102G、102B的基极电流，调整施加到发光源74R、74G、74B的电流从而能够调整该发光源74R、74G、74B的发光量。因此，能够调整从各发光部50及各发光源74R、74G、74B射出的光的色调。
另外，由发光元件72产生的热从形成于其背后的空隙54通过换气窗56而向外部放出。因此，发光元件72的温度特性稳定。
以上，说明了本发明的液晶显示装置和背光灯装置的最佳实施方式，但该实施方式能够进行各种改进。例如，如图1所示，在后框20的内面(特别是侧壁30的内面)形成高反射性的反射层106，通过将从光源部40射出的光反射而能够有效活用。此时，反射层106可通过将具有高反射性的反射片粘附在侧壁内面而形成，也可通过涂敷高反射性的涂料而形成。另外，在上述实施方式中，在发光元件上使用了三个发光源(分别产生红色、绿色、蓝色光的三个发光二极管)，但也可以由一个发光源构成发光元件。另外，上述说明中仅表示了发光部的一个形态，特开2004-186092号公报提案的各种形态的发光部(发光光源)也可适用于本发明。

Claims (9)

1.一种背光灯装置，其具有扩散光的片状的扩散部件和配置在上述扩散部件的背后的光源部，由上述扩散部件将从上述光源部射出的光扩散而得到面发光，其特征在于，上述光源部具有沿与上述扩散部件平行的平面配置的多个发光部，上述多个发光部分别包括：具有与上述扩散部件相对的射出面的由透光性材料构成的基材；埋入上述基材的内部的发光元件；将由上述发光元件产生的光从上述射出面向上述扩散部件的与上述射出面相对的区域引导的光导向部。
2.如权利要求1所述的背光灯装置，其特征在于，上述发光部的射出面具有矩形的平面形状。
3.如权利要求1或2所述的背光灯装置，其特征在于，上述光导向部具有将从上述发光元件射出的光反射并向上述扩散部件的与上述射出面相对的区域引导的反射部。
4.如权利要求1或2所述的背光灯装置，其特征在于，上述光导向部包括：
第一表面部，其形成在上述射出面上，将从上述发光元件射出的第一光以小于临界角的入射角度直接射入，并且将以小于上述临界角的入射角度直接射入的第一光向上述扩散部件的相对上述射出面的区域射出；
第二表面部，其形成在上述射出面上，将从上述发光元件射出的第二光以大于或等于临界角的入射角度直接射入，同时将以大于或等于上述临界角的入射角度射入的第二光向内部反射；
反射部，其形成在上述基材的表面，将由上述第二表面部向内部反射的第二光反射并以小于临界角的入射角度射入上述第二表面部，然后，从上述第二表面部向上述扩散部件的相对上述射出面的区域射出。
5.如权利要求1或2所述的背光灯装置，其特征在于，在上述多个发光部中的至少两个相邻的发光部之间形成有间隙，在上述间隙中配置有从上述发光部朝向上述扩散部件的方向上延伸并且支承上述扩散部件的销。
6.如权利要求1或2所述的背光灯装置，其特征在于，上述光源部具有与上述扩散部件平行配置的多个发光部搭载基板，上述发光部在上述发光部搭载基板上配置在第一方向和沿上述平面与上述第一方向正交的第二方向上。
7.如权利要求6所述的背光灯装置，其特征在于，在上述发光部搭载基板上配置在上述第一方向上的多个发光部与对应的一个光量调整部连接。
8.如权利要求1或2所述的背光灯装置，其特征在于，上述发光元件具有射出红色、绿色、蓝色光的三个发光源。
9.一种液晶显示装置，其特征在于，具有权利要求1～8任一项所述的背光灯装置和投射有从上述背光灯装置的扩散部件射出的光的液晶面板。
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