CN1892363B - 液晶显示装置及其照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置及其照明装置，能够抑制在导光板入光面配置最低限度的LED时由该LED间的位置偏差引起的照光面面内亮度不均，从而防止显示质量恶化。上述照明装置包括：导光板(13)，将与液晶显示板(16)相对的面作为照光面区域；点光源，安装在挠性印刷电路板(17)上，且设置在导光板侧面；光学片类(14)，介于与液晶显示板之间。导光板的设置有点光源的侧面(131、132)从上述照光面看去形成山形的倾斜面，将该山形倾斜面分别作为入光面设置上述点光源。另外，至少具有一个定位销(133)，使挠性印刷电路板(17)的定位孔(171)、光学片类(14)所具有的定位孔(134)与定位销(133)啮合。

Description

液晶显示装置及其照明装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置及其照明装置，适用于具有照明装置的液晶显示装置，该照明装置将由发光二极管等固体发光元件构成的点光源作为液晶显示板的照明光源配置在导光板侧面。
背景技术
在移动电话、PDA等小型信息终端中，广泛采用省电且小型轻量的液晶显示装置作为其显示设备。液晶显示装置，包括利用外界光源作为用于使形成在液晶显示板上的电子潜像可视化的照明手段的液晶显示装置，以及在液晶显示板的背面或前面设置辅助性的照明装置的液晶显示装置。通常，将设置在液晶显示板背面的辅助性的照明装置称作背光源，将设置在前面的照明装置称作前光源(front light)。
作为移动电话等小型信息终端的背光源，还包括如显示画面尺寸较大的笔记本电脑等那样，具有将冷阴极荧光灯配置在侧面(侧边(side edge)、入光面)的导光体的背光源，适合使用1个或多个功耗小的发光二极管所代表的固体发光元件即点光源，以代替冷阴极荧光灯。在此，以发光二极管为例来说明固体发光元件。
在将多个发光二极管(以下，也称作LED)作为光源，将该LED发出的光入射到导光板侧面(入光面)，作为面光源从导光板上面的照光面出射的形式的背光源中，在导光板内的LED前方和LED之间亮度差很大。为了减小使用多个发光二极管时的LED间的亮度差而进行了各种尝试，但仍然没有完全的解决对策。
对于这种背光源，在专利文献1、专利文献2、专利文献3、专利文献4等中，提出了以设置在导光板上的槽的形状来消除亮度不均的尝试。
专利文献1：日本特开2004-200072号公报
专利文献2：日本特开2004-6187号公报
专利文献3：日本特开2004-227956号公报
专利文献4：日本特开平7-72815号公报
发明内容
即使在使用LED作为光源的背光源中，也有降低成本的要求。作为对此有效的手段之一，可以考虑削减LED的个数。但是，如果削减LED的个数，则与导光板入光面相对配置的LED的间隔将变宽，受其影响，导光板入光面的LED间的亮度降低而变暗，在照光面内产生亮度不均。结果，导致显示质量恶化。
例如，在专利文献4所公开的现有技术中记载有以下结构：在成为导光板入光面的侧边配置多个所谓炮弹型LED，与配置在中央的LED相比，对配置在端部的LED的出射光轴进行倾斜配置。该炮弹型LED，通过以保持在支架(holder)中的状态嵌入导光板入光面的形式被保持。
但近年来，已逐渐使用所谓表面安装式LED来代替现有的炮弹型LED。在现有技术中，没有考虑使用表面安装式LED时的最佳保持构造等。
本发明提供一种液晶显示装置，抑制在导光板入光面上配置最低限度的LED时由该LED间的亮度降低引起的照光面面内亮度不均，来防止显示质量恶化。即，本发明提供一种背光源装置(照明装置)和具有该照明装置的液晶显示装置，该背光源装置，即使为了降低使用了表面安装式LED的背光源装置的成本而减少LED的个数，也不会出现LED间的亮度降低致使照光面局部变暗、或者产生亮度不均的情况。
本发明大致采用如下结构。(1)与导光板入光面相对地配置多个LED时，使配置在两端的LED相对于垂到照光面区域(与液晶显示板相对的面)的中心轴上的垂线倾斜地配置；(2)在导光板的至少一处设置定位销，在用于安装LED的FPC上设置与该定位销啮合的FPC孔；(3)在漫射片、棱镜片等光学保障片类的一部分上也设置与上述定位销啮合的片定位孔；(4)在与导光板的上述照光面区域相反一侧的面上设置反射槽。以下，说明本发明的有代表性的结构例。
本发明的液晶显示装置及其照明装置的特征在于，由液晶显示板和设置在该液晶显示板背面的照明装置(背光源)构成。照明装置由以与液晶显示板相对的面为照光面的透明薄板形成的导光板、安装在挠性印刷电路板上且设置在导光板侧面的点光源、以及介于与液晶板之间的光学片类构成。
导光板的设置有点光源的侧面，从照光面区域看去形成山形倾斜面，将该山形倾斜面分别作为入光面，设置例如LED作为点光源。
至少具有一个定位销，该定位销向与导光板的形成有山形倾斜面的侧边的照光面区域平行的面方向突出地形成。
挠性印刷电路板，具有与形成在导光板上的定位销啮合的挠性印刷电路板定位孔。
通过使挠性印刷电路板的上述挠性印刷电路板定位孔与导光板的定位销啮合，相对于成为导光板入光面的山形倾斜面，将点光源定位在预定位置。
在与导光板照光面相反一侧具有反射槽。该反射槽这样地形成：(1)与入光面的一个倾斜面平行；或(2)分别与入光面的各倾斜面平行；或(3)与形成入光面的短边相反一侧的短边平行。
光学片类由用上下扩散片所夹持的两张棱镜片构成，若干个光学片类具有与导光板的定位销啮合的片定位孔。并且，在与导光板照光面相反一侧具有反射槽。
根据本发明，能够抑制在导光板入光面上配置最低限度的LED时由该LED间的亮度降低引起的照光面面内亮度不均，从而能够防止显示质量恶化。根据本发明，能够实现使用了表面安装式LED的背光源装置的成本降低，即使减少LED的个数，也不会出现LED间的亮度降低致使照光面局部变暗、或者产生亮度不均的情况。
附图说明
图1是表示用于说明本发明的液晶显示装置的实施例1的整体结构的展开立体图。
图2是用于说明本发明的液晶显示装置的实施例1的、对安装LED的挠性印刷(flexible printed)电路板的结构进行说明的俯视图。
图3是本发明的液晶显示装置的实施例1中构成照明装置的导光板的说明图。
图4是本发明的实施例1中表示导光板的定位销与FPC和光学片类的关系的沿着照光面中心线的主要部分剖视图。
图5是对形成在导光板反射面的反射槽的第1例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。
图6是对形成在导光板反射面的反射槽的第2例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。
图7是对形成在导光板反射面的反射槽的第3例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。
图8是对形成在导光板反射面的反射槽的第4例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。
图9是对形成在导光板反射面的反射槽的第5例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。
图10是对本发明的液晶显示装置的适用例进行说明的移动电话的概略结构图。
具体实施方式
以下，参照实施例的附图，对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示用于说明本发明的液晶显示装置的实施例1的整体结构的展开立体图。该液晶显示装置，在由树脂或金属形成的下框架11上配置有反射片12和导光板13，进而，在导光板13上配置有由下漫射片141、下棱镜片142、上棱镜片143、上漫射片144等多个部件构成的光学片类14。进而，在该多个光学片类14上配置有遮光双面胶带15和液晶显示板(也称作LCD板)16，从而构成了液晶显示装置。用于将这些部件与下框架11一体化的上框架未在图中示出。
在本实施例中，导光板13具有入光面131、132，将与光学片类14相对的面作为照光面区域，该照光面区域成为从背面对液晶显示板16进行照明的面光源。并且，将来自光源的光导入到导光板13的入光面131、132，从照光面区域看去，形成具有一个顶部的山形斜面，该山形斜面分别各设置有1个作为点光源的LED。使2个LED分别相对于背光源的照光面区域130的用图3在后说明的中心轴(与导光板的长边平行)的法线，向外侧倾斜预定的角度θ。
并且，具有定位销133，该定位销133向导光板13的形成有上述山形斜面的侧边的与照光面平行的面方向突出地形成。通过将安装有LED的挠性印刷电路板(FPC)17的定位孔(FPC定位孔)171啮合在该定位销133上，从而将LED正确地配置在入光面131和132上。进而，通过将设置在上棱镜片143和上漫射片144上的片定位孔134啮合在该定位销133上，从而将光学片类14保持在预定位置。
图2是用于说明本发明的液晶显示装置的实施例1的、对安装LED的挠性印刷电路板的结构进行说明的俯视图。在本实施例中，由于是使LED相对于与导光板13的照光面区域的长边平行的中心轴的法线倾斜配置的结构，因此，FPC 17的LED安装部173中FPC的开口(LED开口)174也遵从LED的安装方式，被配置在相对于与导光板13的照光面区域的长边平行的中心轴的法线倾斜的位置。
受该LED开口174的形状限制地配置LED，结果形成相对于与导光板13的照光面区域的长边平行的中心轴的法线向外侧突出预定角度θ那样的倾斜结构。在FPC17中，形成有用于驱动LED的布线图案172，但该布线图案172的端子部分也宽幅度地形成在LED开口174中。布线图案172围绕在FPC定位孔171的两侧，使得安装在LED开口174的两个LED能够维持关于FPC定位孔171对称的对称配置。
返回图1，在本实施例中，如上述那样，将LED相对于与导光板13的照光面区域的长边平行的中心轴的法线倾斜预定角度地配置，并且，使导光板13的入光面131、132正对着该倾斜的LED。
图3是本发明的液晶显示装置的实施例1中构成照明装置的导光板的说明图。图3(a)是从液晶显示板一侧看去的俯视图，图3(b)是侧视图。根据图3，对本实施例的导光板13和LED的配置关系进行说明。导光板13由优选为丙烯酸树脂板的透明薄板形成，其平面外形大致为矩形。在与液晶显示板相反一侧的面(背面)施行反射处理135。
在与液晶显示板相对的面上具有照光面区域130。该照光面区域130对应于液晶显示板的显示区域的形状。导光板13的入光面131、132，在与照光面区域130的长边平行的中心轴C上比照光面区域130更朝外的一侧上相顶地形成对顶角，导光板13在整体上形成五边形的平面。在该对顶角的部分上，在导光板13的形成有上述山形斜面的侧边、即入光面131、132的与上述照光面区域130平行的面方向突出地，形成定位销133。
导光板13的入光面131、132，以相对于与照光面区域130的长边平行的中心轴C的法线倾斜θ的角度，相对于该照光面区域130的中心轴C对称地倾斜。在该入光面131、132分别配置有作为点光源的LED151(第1LED)、LED152(第2LED)。
在本实施例中，在导光板13的大小取为32mm×38mm、入光面131、132的倾角θ＝10°的情况下，将第1LED151和第2LED152的位置配置如下，即，当其距导光板13的照光面区域130端端的距离取为d时，在d＝6～10mm的范围内进行配置。这是为了(1)防止LED151-LED152间的亮度降低；(2)防止入光面131、132附近的照光面区域的角(comer)部的亮度降低。
如图3所示，当延长分别从第1LED151和第2LED152的设置中心位置落到入光面131、132的法线时，使两条法线的延长线L1、L2在照光面区域130的中心轴C上的交点位置O处相交。如箭头A所示的那样，设定为该交点位置O在相对于照光面中心S与入光面131、132相反的一侧。这是为了(1)确保照光面区域130内有优质的面光源；(2)提高所导入的光的利用效率。
在本实施例中，还具有一个特征：在导光板13上将定位销133配置在入射面131、132一侧的照光面区域130的中心轴C上。以下，对该结构进行说明。
根据本实施例的结构，在考虑了LED的配置和导光板的形状后，能够提供在对安装有LED的FPC17和光学片类14进行定位时有利的结构。在本实施例中，做成使导光板13、安装有LED151、152的FPC17、以及光学片类14定位成如图1所示那样的结构。即，为了使导光板13、安装有LED151、152的FPC17、以及光学片类14定位成如图1所示那样，在导光板本身上形成定位销133。
该定位销133可以在例如对导光板13进行注塑成形(injection-molded)时，同时将定位销133形成突起状，也可以另行配置由导光板13以外的部件或与导光板13相同的部件形成的定位销。该定位销133不限于图示的形状，也可以是圆柱状、椭圆柱状、或是三棱柱、四棱柱、以及其他几何形状。
在本实施例中，如图3所示，对导光板13赋予将具有两个倾斜的入光面131、132的一个山形的形状，因此，该定位销133具有这样的特点：只要形成一处即可，并且能够形成在导光板本身或导光板上。
以往，在导光板上的LED-LED之间、比最外侧LED更外侧的两端、或作为下框架的铸型框架(mold frame)上设置2～3处FPC的定位销，但由于导光板入光面与照光面区域平行且LED被设置在该入光面内，因此，沿入光面的方向上的LED的位置偏差，是造成在照光面区域的面内亮度不均的原因。
另外，由于导光板、铸型框架的定位销是由金属铸造而成的，而FPC的定位孔是通过冲压而打通的，因此，两种制作精度不同，高精度的定位将存在极限。在本实施例中，由于导光板的作为LED设置部分的入光面以彼此相对的人字形倾斜，因此，设置在该入光面的LED不存在相对于中心轴的位置偏差。另外，仅在一处设置定位销，还能够抑制向与照光面区域正交的垂直方向的偏差。
如图1所示，配置在导光板13上的定位销133这样构成：使形成在安装有LED151、152的FPC17上的FPC定位孔171以及配置在光学片类14中的上棱镜片143和上漫射片144上的片定位孔134贯通。
在光学片类14中，仅在上棱镜片143和上漫射片144上形成定位孔，而不在下漫射片141和下棱镜片142上形成定位孔，其理由如下：由于FPC17的厚度与下漫射片141和下棱镜片142的总厚度大致相等，当在这两张片上设置定位用的贯通孔时，两张片以悬起的形状被安装在FPC17上，因此，在与照光面区域之间产生了台阶，遮光双面胶带15和液晶显示板16的密封(粘接)不充分。遮光双面胶带15具有如下功能：在光学片类14上方覆盖照光面区域的周围来防止漏光，以及固定该光学片类14和液晶显示板16。
图4是本发明的实施例1中表示导光板的定位销与FPC和光学片类的关系的沿照光面中心线的主要部分剖视图。如图4所示，通过形成在导光板13上的突起状的定位销133，将FPC17、上漫射片141、以及上棱镜片143保持在预定位置。下漫射片141、下棱镜片142通过使其端缘顶接在FPC17上，而将其保持在预定位置。接着，对本发明的导光板13的槽形状进行说明。
图5是对形成在导光板反射面的反射槽的第1例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。在该第1例中，将导光板13的反射槽做成图案RGL，该图案RGL与入光面132平行地形成。入光面131是设置第1LED151的侧面，入光面132是设置第2LED152的侧面。在本实施例中，将导光板13的上面(与液晶显示板相对的面，形成有定位销133的面)作为出光面即照光面区域，将其相反的面作为反射面，将形成在该反射面的槽称为反射槽。
在照光面区域一例的面上，可以形成与反射槽正交的槽，也可以不形成任何槽。另外，在本实施例中，将反射槽形成在导光板13的下面(背面，配置有反射片12一侧的面)，但也可以将反射槽形成在导光板13的上面。
图6是对形成在导光板反射面的反射槽的第2例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。在该第2例中，将导光板13的反射槽做成图案RGR，该图案RGR与入光面131平行地形成。
如图5、6所示的那样，由于通过将导光板13的反射槽与某个入光面平行地配置，来自一个LED的光通过反射槽有效地指向液晶显示板一侧并被取出，而来自另一个LED的光沿反射槽扩散，因此，能够改善背光源的亮度不均。
图7是对形成在导光板反射面的反射槽的第3例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。在该第3例中，将导光板13的反射槽RGLR做成交叉图案RGLR，该交叉图案RGLR与入光面131平行地形成，进而还与入光面132平行地形成。在该结构的情况下，由于来自2个LED的光被最有效地在液晶显示板一侧取出，因此，对背光源的高亮度化是有效的。
图8是对形成在导光板反射面的反射槽的第4例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。在该第4例中，呈现出如下结构：导光板13的反射槽形成为曲线图案RGC，该曲线图案RGC，是修正成呈拱(dome)状地朝向向照光面内侧倾斜的各入光面的曲线而形成的。在该结构的情况下，与图7所示的LED倾斜对应的修正图案为交叉图案RGLR，如果要有效地合成该交叉的图案，则成为与图8所示的曲线槽等价的图案。
图9是对形成在导光板反射面的反射槽的第5例进行说明的与液晶显示板相反一侧的俯视图。该第5例中，将导光板13的反射槽做成图案RGH，该图案RGH与形成入光面131、132的短边相反一侧的短边平行地形成。根据该结构，由于反射槽的图案RGH不正对于各LED的入光轴方向，因此，在光利用效率方面存在若干缺点，但在反射槽的加工性/再生性方面胜于其他例子，在可批量生产这一点上最优。
图10是对本发明的液晶显示装置的适用例进行说明的移动电话的概略结构图。图10(a)是去掉显示单元的表面外壳后的正视图，图10(b)是透视显示单元的主要部分而示出的侧视图。该移动电话，用铰链23将主体单元21和显示单元22可自由折叠地连接在一起。
主体单元21的内部收纳有包括CPU的数据处理电路等，表面上设有操作键211、功能控制按钮212。在显示单元22上安装有液晶显示装置。该液晶显示装置由配置在下壳体11上的导光板、光学补偿片、液晶显示板221、以及驱动电路单元222等构成。该导光板具有上述实施例的结构。
本发明不限于上述实施例的结构，也可以将导光板入光面做成不是两个而是三个中间有角的山形、或更多的山形(两个山等)。并且，能够提供一种通过对于各入光面形成上述反射槽来消除照光面区域内的亮度不均的液晶显示装置。

Claims (12)

1.一种液晶显示装置，其具有液晶显示板和配置在上述液晶显示板背面的照明装置，其特征在于，
上述照明装置包括：导光板，其将与上述液晶显示板相对的面作为照光面区域；光源，其安装在挠性印刷电路板上，且设置在上述导光板侧面；以及光学片部件，其介于上述液晶显示板和上述导光板之间，
上述导光板的设置有上述光源的侧面，从上述照光面看去形成具有一个顶部的山形倾斜面，将上述山形倾斜面分别作为入光面来设置上述光源，
上述导光板在上述导光板的上述液晶显示板一侧具有向与上述照光面区域平行的面方向突出而形成的定位销，
上述挠性印刷电路板具有啮合于形成在上述导光板上的上述定位销的挠性印刷电路板定位孔，
上述光学片部件包含棱镜片或漫射片，
上述棱镜片和上述漫射片具有啮合在上述导光板的定位销上的片定位孔。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
通过将上述挠性印刷电路板的上述挠性印刷电路板定位孔啮合在上述导光板的上述定位销上，相对于成为上述导光板入光面的上述山形倾斜面，将上述光源定位在预定位置。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述定位销形成在上述山形的顶部附近。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述光学片部件由用上下漫射片所夹持的两张棱镜片构成。
5.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述光源是点光源。
6.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述光源是发光二极管。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述山形倾斜面形成在导光板的短边一侧。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
当一个上述山形倾斜面的长度取为L时，设置在一个上述山形倾斜面上的一个上述光源位于距离一个上述山形倾斜面的中心位置小于等于L的12.5％的位置上。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
当分别从上述山形倾斜面的设置有上述光源的位置，相对于上述山形倾斜面引出两条法线时，上述两条法线的交点存在于从上述导光板的中心向外且与形成有上述山形倾斜面的一侧相反的一侧上。
10.一种在液晶显示板上使用的照明装置，其特征在于，包括：
导光板，其将与上述液晶显示板相对的面作为照光面区域；
光源，其安装在挠性印刷电路板上，且设置在上述导光板侧面；以及
光学片部件，其介于上述液晶显示板和上述导光板之间，
上述导光板的设置有上述光源的侧面，从上述照光面看去形成具有一个顶部的山形倾斜面，将上述山形倾斜面分别作为入光面来设置上述光源，
上述导光板在上述导光板的上述液晶显示板一侧具有向与上述照光面区域平行的面方向突出而形成的定位销，
上述挠性印刷电路板具有啮合于形成在上述导光板上的上述定位销的挠性印刷电路板定位孔，
上述光学片部件包含棱镜片或漫射片，
上述棱镜片和上述漫射片具有啮合在上述导光板的定位销上的片定位孔。
11.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于：
通过将上述挠性印刷电路板的上述挠性印刷电路板定位孔啮合在上述导光板的上述定位销上，相对于成为上述导光板入光面的上述山形倾斜面，将上述光源定位在预定位置。
12.根据权利要求10所述的照明装置，其特征在于：
上述定位销形成在上述山形的顶部附近。
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