CN100564994C

CN100564994C - 面状光源装置

Info

Publication number: CN100564994C
Application number: CNB2007103004004A
Authority: CN
Inventors: 松本成幸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: US20080094831A1; CN101220914A; JP2008103150A; TW200819672A; KR20080035457A

Abstract

本发明提供一种面状光源装置，在散射板的背后配置有灯的面状光源装置，不但抑制灯所产生的热及电磁波的影响，而且防止由于落下冲击而导致的灯的破碎。液晶显示装置(1)中包含的面状光源装置(正下型背光装置)具有：以规定节距并排设置的多个灯(5)；对来自该灯(5)的光进行散射的散射板(8)；及配置于散射板(8)和灯(5)之间的金属罩(12)。金属罩(12)不但具有多个贯通孔，而且由与灯(5)对置的面反射来自灯(5)的光。

Description

面状光源装置

技术领域

本发明涉及例如作为液晶显示装置的背光而使用的面状光源装置，特别是涉及谋求使面状光源装置薄型化及亮度均匀化的技术。

背景技术

例如，在液晶显示面板(液晶面板)等这些非发光透过型图像显示面板背后，配置有对显示面内照射均匀光线的称之为背光的面状光源装置。作为这种背光光源，通常采用冷阴极管或热阴极管等细径的圆筒状荧光管(下称“灯”)。另外，作为背光装置的结构，已知有将灯配置于导光板侧面的边缘照明型背光装置、或将灯和反射体(下称“反射板”)一起容纳于框体内部并于框体的开口部配置使光散射的光透过散射板(下称“散射板”)的正下型背光装置。

在正下型背光装置中，将灯及反射板配置于散射板的背后，来自灯的直接光及由反射板反射的光由散射板散射而射出，由此，能够得到亮度均匀的面状光。另外，由于能够增加所使用的灯的数量，故而具有容易使发光面高亮度化这样的优点。

但是，液晶显示装置(液晶显示器)的现有的应用领域主要在于用作计算机信息终端、个人电脑及便携电子设备等的监视器，而对于液晶显示器大家大多采用边缘照明型背光装置。但是，随着近年来液晶显示器的宽视角化及高亮度化以及以电视接收机代表的图像显示器的应用领域的发展，要求高亮度的背光装置，渴望开发出高亮度且薄型化而亮度均匀性高的正下型背光装置。

然而，对于正下型背光装置而言存在如下问题，即：由于每个灯的正上方的亮度局部会变高；故而发光面亮度均匀性很差；由于灯发热而使温度升高很多，从而导致灯发光效率降低；由于灯发热而导致液晶显示面板(下称“液晶面板”)内温度梯度变大，从而导致显示品质降低等。进一步，由于灯为高频方式点亮，故而灯产生的电磁波对液晶显示元件的驱动频率产生干扰，也存在使显示品质变差的问题。尤其在使背光结构薄型化时这些问题很突出。

目前，作为提高正下型背光装置亮度均匀性的手段，通常采用将称之为遮光板的斑马条纹状光量校正图形印刷于散射板(如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)板等)上的方法。在该方法中，通过使灯正上方射出的光量减低而使亮度均匀性提高。另外，还开发出不采用上述遮光板等的印刷而实现亮度均匀化的各种方法(如专利文献1-3)。

如在专利文献1中公开了一种通过在散射板的厚度中配重而使发光面亮度均匀化的方法。还有，在专利文献2中公开了一种通过在灯和散射板之间设置2块正交棱镜板而使亮度均匀化的方法。进而，在专利文献3中公开了一种在灯上设置由透明树脂制成的亮度调整装置的方法。

另外，作为防止由于灯所产生的电磁波的影响而使液晶面板显示品质变差的方法，提出有在灯和散射板之间设置由透明薄膜上形成了透明导电膜的电磁屏蔽部件(如专利文献4)、或将在透明膜表面蒸镀金属薄膜而形成的导电性膜片卷于灯上(如专利文献5)的方法。

[专利文献1]JP特开平9-138398号公报

[专利文献2]JP特开平5-333333号公报

[专利文献3]JP特开2000-338895号公报

[专利文献4]JP特开平5-264991号公报

[专利文献5]JP实开平4-37977号公报

对于现有的作为面状光源装置的正下型背光装置，由于是在散射板背后并列配置灯的结构，故而厚度比侧光型背光装置大，自身实现薄型化很困难。而且，如果为了薄型化而减小散射板和灯之间的距离，则散射板发光面上会明显显现灯的像(灯正上方亮度高、灯间亮度低而表现出的灯的像)，从而使发光品质降低。

另外，如果将灯之间彼此的间隔(灯节距)缩小的话，则灯的像会减弱，但是由于所需灯的数量增加而产生灯发热的问题。即，现有技术的正下型背光装置的散射板由于是采用丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯等合成树脂制成的，故而由于灯的热量而使散射板产生弯曲、变黄、热变形，不但发光品质降低而且装置寿命变短。因此，正下型背光的厚度必须为与灯节距呈一定比例的厚度。另外，上述发热的问题，在为了实现高亮度化而增多灯的数量的场合同样也发生。

这样，对于采用了合成树脂制散射板的正下型背光装置而言，为了避免灯像产生及灯发热的问题，需要增大灯和散射板之间的距离。因此，不但装置薄型化很困难，而且存在发光亮度降低的问题。

另一方面，还已知有通过将散射板采用耐热性好的玻璃制成从而能够使灯和散射板之间的距离靠近，以实现背光装置的薄型化的技术(如JP特开2004-127643号公报)。但是，该技术中，由于灯产生的热不能向背光装置外部释放，背光装置内的温度不可避免地会上升，由此，有可能随之而导致灯发光效率降低、及液晶面板内的温度梯度变大，从而使显示品质降低。

如上所述，在采用正下型背光装置的液晶显示装置中，如果使灯和液晶面板之间的距离靠近，则液晶面板仍然受到灯所产生的电磁波的影响，也存在显示品质变差这样的问题。如专利文献4、5所记载，尽管通过在灯外周设置电磁波屏蔽部件或导电性膜片以解决该问题，但担心会产生由于灯的热量而使电磁波屏蔽材料及导电性膜片变形，以及它们妨碍了放热而进一步使灯温度上升加速的问题。

而且，正下型背光装置与侧光型背光装置相比，由于下落冲击而使灯变形的情况更容易发生，也更容易发生灯破碎这样的情况。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题而提出，本发明的目的在于提供一种正下型背光装置，在散射板的背后配置灯的面状光源装置中，不但能够抑制灯所产生的热及电磁波的影响，而且能够防止由于落下冲击而导致灯破碎。

本发明涉及的面状光源装置包括：多个灯；用于散射来自上述灯的光的散射板；以及配置于上述散射板和上述灯之间、并将上述多个灯的每一个覆盖的罩，上述罩具有多个贯通孔。

本发明涉及的面状光源装置包括：多个灯；用于散射来自上述灯的光的散射板；以及配置于上述散射板和上述灯之间、并将上述多个灯的每一个覆盖的罩；以及，夹持上述灯并配置于与上述散射板对置的位置上的后框，其中，上述后框由金属材料形成，上述罩由金属材料或混入了金属粒子的树脂材料形成，并具有多个贯通孔，且固定在上述后框上。

根据本发明，由于从灯射向散射板的直接孔的光的一部分由罩反射，故而难以在散射板发光面上显现灯的像。而且，由于罩能够将灯所产生的热进行放热，故而能够抑制该热传导至散射板，从而防止由于热而引起的散射板的弯曲、变黄、热变形。因此，即使减小散射板和灯之间的距离，由于能够抑制发光品质的变差，所以能够实现面状光源的薄型化。进一步，由于罩由金属材料或混入了金属粒子的树脂材料形成，故而可以屏蔽灯所产生的电磁波。另外，灯所产生的热被罩吸收而向金属的后框放热。其结果，能抑制使用了该面状光源装置的液晶显示装置中的、由电磁波及热的影响导致的显示品质的降低。

附图说明

图1为表示本发明的液晶显示装置的概要结构的分解立体图；

图2为实施例1的液晶显示装置的剖视图；

图3为实施例1的液晶显示装置所具有的金属罩的立体图；

图4为实施例1的液晶显示装置所具有的金属罩的三面图；

图5为实施例2的金属罩的立体图；

图6为实施例2的金属罩的三面图；

图7为用于说明实施例2的效果的图；

图8为实施例3的液晶显示装置的剖面图；

符号说明

1液晶显示装置、2前框、3背光单元、4液晶面板、5灯、6支承部件 7后框、8散射板、9模框、10光学板、11反射板、12金属罩、12a腿部、12b贯通孔、12c灯侧表面、12d凸部、14悬臂式罩

具体实施方式

(实施例1)

图1为表示实施例1的液晶显示装置的概要结构的分解立体图，图2为该液晶显示装置的剖视图。在图2中，对应沿着图1中示出的A-A线的剖面，两图中彼此对应的要素采用同一符号表示。

如图1所示，本实施例的液晶显示装置1主要由金属制前框2、面状光源装置即正下型背光单元3、及保持于该两者之间的矩形平板状的液晶面板4构成。下面为了说明的方便而将液晶显示装置1的显示面侧作为上方进行说明。

前框2由相当于液晶面板4的显示区域的矩形状开口部2a、及围住该开口部2a的框状的水平部2b构成。

液晶面板4由在2块透明绝缘性基板(以下简称“基板”)之间夹持液晶材料而形成。尽管图中省略示出，但在上侧或下侧的基板上，形成有着色层、遮光层、作为有源元件的薄膜晶体管(TFT)、像素电极、对置电极以及布线。

作为液晶面板4，也可以采用现有的一个基板具有像素电极，而另一个基板具有对置电极(共用电极)，从而在显示面产生垂直电场，据此驱动液晶分子的VA(Virtical Alignment)方式的面板，，还可以采用将像素电极和对置电极两者均配置在一边的单个基板上，从而在显示面上产生平行电场，据此驱动液晶分子的横电场方式(称之为IPS(In-Place-Switching)方式)的面板。

除此之外，液晶面板4还由以等间隔方式保持两基板的垫片、粘合两基板的密封部件、将注入液晶之后封止于两基板间的封止部件、使液晶具有初始取向的取向膜及使光产生偏光的的偏光板等构成。

背光单元3由多个灯5、将这些灯集中支承的一对支承部件6、覆盖每个灯5的多个金属罩12、配置于灯5下方的后框7、配置于灯5上方的散射板8及光学板10、以及聚碳酸酯(PC)等树脂制成的模框9构成。

多个灯5例如为冷阴极管，通过支承部件6而固定于后框7内。这些灯5分别与散射板8平行地配置，并且彼此平行排列。

在本实施例中，内置灯5的后框7由铝、不锈钢、铁、黄铜、镁合金等刚性高的金属材料制成。另外，后框7还具有将灯5发出的光向位于该灯5上方的散射板8反射的功能。为此，后框7，其底面部7a以将灯5夹持于其间的方式和散射板8对置而设，在内面(底面部7a及侧壁)设置反射光线(正反射、漫反射、或其复合反射)的反射板11。作为该反射板11的例子，例如可以是反射率高的塑料板(高反射塑料板)、或添加了氧化钡等高反射粒子的塑料板、以及表面上涂布了反射率高的涂料的塑料板或者反射率高的金属板(铝或银等)等。为了减少光损失，反射板11的反射率越高越好，优选为95％以上。

在背光单元3中，设于灯5的上方的散射板8及光学板10由后框7和模框9夹持。在模框9中，用于将透过散射板8和光学板10的光通过的开口部9a设置为与液晶面板4的面积大约相同的大小。

散射板8为使来自灯5的光(由灯5直接射出的光以及由反射板11反射的光)散射而透射的器件，即使是从倾斜方向入射的光，也能够使之在其表面所有方向上均无偏离地均匀地射出。该散射板8由混入光散射物质的树脂(如丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂等)制成。另外，为了使射出的光在液晶面板4的显示面上均匀地扩散，散射板8配置成使模框9的开口9a整体上堵塞住。散射板8为了提高散射性还可以组合2块以上而使用。

另外，光学板10设于散射板8之上，以有效利用透过散射板8的光。光学板10是用于将光会聚于规定方向上的透镜板(棱镜板或偏光反射板)或保护板等，根据需要也可组合多块使用，如果不需要则可不设置。

如图1及图2所示，本实施例的背光单元3在灯5和散射板8之间具有金属罩12。该金属罩12是将灯发出的光、热以及电磁波向上方(散射板8的某个方向)的量进行控制的部件。

图3为金属罩12的立体图，图4为其三面图。如图3和图4所示，金属罩12形成无数个贯通孔12b。另外，金属罩12按照能够覆盖各灯5的上方，各自的外径分别形成得比灯5的直径(通常为2～5mm左右)大。

金属罩12上多个地方设有腿部12a，通过使该腿部12a嵌合于设于后框7之上的孔(未图示)中，使金属罩12固定在后框7之上。在该腿部12a的每一个中均设置防脱落的搭扣(snap-fit)。

在本实施例中，考虑到背光单元3的组装容易性及部件个数的减少，尽管采用搭扣固定金属罩12和后框7，但也可以采用螺丝固定方式等其他的固定方法。

如前所述，金属罩12具有对灯产生的光、热及电磁波的各自的向上方的量进行控制的功能，下面就这些功能进行具体地说明。

首先，对于金属制罩12，至少与灯5对置的侧的表面(灯侧表面)12c反射率高，能够反射来自灯5的光(光反射功能)。如可以在灯侧表面12c粘合高反射塑料板，或涂布反射率高的涂料。金属罩12的灯侧表面12c由于将从灯5向上方发出的光的一部分反射，所以能够控制来自灯5的直接光到达散射板8的光量。而且，由灯侧表面12c反射的光进一步由反射板11反射(或多次重复这些反射)，所有角度上均射向上方。因此，与现有技术相比，灯5的光被散射，散射板8的发光面上难以出现灯的像。

由于金属罩12的热传导度高，故而能够吸收灯5产生的热。而且，金属罩12由于通过其腿部12a而与金属后框7连接，故金属罩12吸收的热向后框7放热(放热功能)。即，对于腿部12a而言，除了具有将金属罩12固定于规定位置的作用之外，还起到了将灯所产生的热向后框7释放的作用。因此，与现有技术相比，灯5的热难以向上方传导，而且还能够抑制背光单元3自身的温度上升。

进一步，由于金属罩12具有导电性，故能够屏蔽灯5产生的电磁波(电磁波屏蔽功能)。因此，与现有技术相比，能够控制灯5产生的电磁波向上方(液晶面板4的某个方向)的放射量。

而且，在本实施例中，金属罩12抑制由于外力而导致灯5的变形，从而能够防止灯5的破碎。

这里，再次参照图2，对本实施例的上述金属罩12的功能产生的效果进行具体的说明。在图2中，距离L1表示灯5和散射板8之间的间隔，距离L2表示相邻排列的灯5彼此之间的间隔(灯节距)、距离L3表示金属罩12和灯5之间的间隔。

在如上所述的现有的正下型背光装置中，如果减小灯5和散射板8之间的距离L1，则散射板8的发光面上显现灯的像，而且由于灯5的热而导致散射板8产生弯曲、变黄、热变形，所以，产生背光单元3的发光品质降低这样的问题。另外，由于距离L1变小以及灯5和液晶面板4之间的距离也变短，所以液晶面板4容易受到灯5的热及电磁波的影响，从而也产生显示品质变差这样的问题。

因此，根据本实施例，由于上述金属罩12所具有的功能，灯5的光充分散射，而且灯5的热向后框7释放，并且将灯5产生的电磁波屏蔽，所以，即使减小距离L1也难以产生上述的问题。因此，不但能够维持背光单元3的发光品质及液晶面板4的显示品质，而且能够在距离L1减小的情况下实现背光单元3的薄型化，即液晶显示装置的薄型化。

反之，本实施例中，即使灯节距L2变宽也可以说难以在散射板8上显现出灯的像也很难降低发光品质。即，通过确保发光品质提高的同时，减少灯5的个数，从而也能够使产生的热及电磁波的量自身减小。

这里，在灯节距L2为13～30mm左右时，对于现有的正下型背光(通常市售液晶显示装置用背光)，为了防止合成树脂制的散射板受到灯产生的热的影响，最少需要将距离L1保持为例如20mm左右，但在本实施例中，该距离可以小至10mm以下。另外，在灯5的电流(耗电)很小时，由于灯5所产生的热量和电磁波变小，故而能够减小距离L1。另外，因为减小灯节距L2而难以看到灯的像，所以可减小距离L1。此时，还可将距离L1保持为1.5mm～5mm左右，相比现有技术能够大幅实现薄型化。另外，如图2所示，通过将金属罩12和灯5之间的距离L3设定为0.4mm以上2.0mm以下，能够更高效地吸收灯5的热量及电磁波。

如上所述，根据本实施例，通过利用金属罩12限制来自灯5的直接光到达散射板8的量，或者利用金属罩12的光反射功能，得到对来自5的光进行散射的效果，所以，即使将散射板8和灯5之间的距离减小也难以在散射板8的发光面上显现灯的像，从而确保很高的发光品质。因此，能够实现背光单元3的薄型化。

另外，利用金属罩12的放热功能，灯5的热向后框7释放，所以能够抑制该热量向上方传播。因此，即使减小散射板8和灯5之间的距离，同时增加灯5的数量，散射板8也难以由于灯5的热的影响而产生弯曲、变黄、热变形，从而确保很高的发光品质。另外，因为背光单元3自身的温度上升受到抑制，所以能够将液晶面板4内的温度梯度抑制在较小程度，进而能够抑制显示品质的降低。

而且，利用金属罩12的电磁波屏蔽功能，即使减小液晶面板4和灯5之间的距离，也能够防止灯5产生的电磁波影响液晶面板4，防止显示品质变差。因此，能够实现液晶显示装置1的薄型化。

另外，由于金属罩12能够抑制由于灯5受到的外力而产生的变形，故而可防止由于落下冲击造成的灯5的破碎，还能够得到使背光单元3的强度提高这样的效果。

金属罩12的贯通孔12b的直径优选在0.5mm～3mm范围之中，进一步优选为1mm～2mm范围。原因在于，对于直径0.5mm以下的小孔在机械加工中难以保证高精度成型，而对于直径3mm以上的大孔则难以进行显示不均匀的调整，并且电磁波屏蔽能力下降。金属罩12的厚度最好为能确保刚性及形状维持所需的厚度，优选为0.1mm～0.5mm。贯通孔12b不限于圆形，如长孔、椭圆孔、四角孔、三角孔等孔的形状也能够得到同样的效果。

另外，金属罩12的材质，如果采用具有高的热传导性及电磁波屏蔽性的材料也能够得到上述同样的效果，也可以采用例如混入了金属粒子的树脂材料来替代金属材料。

在本实施例中，尽管采用冷阴极管或热阴极管等线状光源作为灯5，但如果能够得到足够的亮度，则也可以采用沿着后框7的长方向并排设置多个发光二极管等点状光源而形成的光源，此时也可以得到和采用线状光源时同样的效果。此时，优选地将金属罩12的形状和贯通孔12b的配置、密度、大小以与点状光源的配置、密度、大小相适配的方式进行合适地调整以实现最优化。

(实施例2)

下面的实施例中示出用于覆盖灯5的金属罩12的变形例。

图5为实施例2的金属罩12的立体图，图6为其三面图。由这些图能够看出，实施例2的金属罩12在与灯5正交的方向上具有呈大致正弦波形平滑起伏的形状。由于该形状的原因，金属罩12的下面(灯侧表面12c)形成呈锥状的凸部12d。这样，除了金属罩12呈起伏形状之外其余的和实施例1的一样。换言之，实施例2的金属罩12还包括用于嵌入后框7之中的腿部12a和无数个贯通孔12b，其灯侧表面12c反射率变高。即该金属罩12也具有光反射功能、放热功能及电磁波屏蔽功能。

图7为用于说明实施例2的效果的图，为背光单元3的灯5、金属罩12、后框7、及反射板11的放大剖视图。该图为与灯5长度方向垂直的剖面。本实施例中的金属罩12由于其下面包括凸部12d，所以灯5发出的光向如图7所示的所有的方向反射。这样，不但相比实施例1进一步地使光均匀地散射，而且提高了光的利用效率。因此，不但防止散射板8的发光面中产生灯的像，还得到了高亮度，提高了发光品质。

在本实施例中，金属罩12的贯通孔12b的直径优选在0.5mm～3mm范围内，进一步优选为1mm～2mm范围内。

(实施例3)

图8为实施例3的液晶显示装置的剖视图。如该图所示，本实施例中，用平板状悬臂型金属罩14(下称悬臂型罩14)代替实施例1的金属罩12。如图8所示，悬臂型罩14以覆盖灯5的上方的方式倾斜地固定。

该单臂型罩14具有无数个贯通孔和用于嵌合于后框7之中的腿部，该灯侧表面的反射率变高。即，悬臂型金属罩14也和实施例1的金属罩12一样，具有光反射功能、放热功能及电磁波屏蔽功能，所以得到和实施例1相同的效果。另外，由于每个单臂型罩14呈平板状，故而还具有容易形成这样的优点。或者，将悬臂型罩14应用于实施例2，形成为具有使灯侧表面呈凹凸状的起伏形状也可以。采用这样的方式，悬臂型罩14能够起到提高对来自灯5的光进行散射的作用。

在本实施例中也一样，悬臂型金属罩14的贯通孔的直径优选在0.5mm～3mm范围内，进一步优选为1mm～2mm范围内。

Claims

1、一种面状光源装置，其特征在于，包括：

多个灯；

对来自上述灯的光进行散射的散射板；

配置于上述散射板和上述灯之间，并覆盖上述多个灯的每一个的罩；以及

夹持上述灯并配置于与上述散射板对置的位置上的后框，

其中，

上述后框由金属材料形成，

上述罩由金属材料或混入了金属粒子的树脂材料形成，并具有多个贯通孔，且固定在上述后框上。

2、权利要求1所述面状光源装置，其特征在于，

上述罩中与上述灯对置的面能反射来自该灯的光。

3、权利要求1或2所述面状光源装置，其特征在于，

上述罩在与上述灯对置的面上具有凹凸状的波状形状。

4、如权利要求1或2所述面状光源装置，其特征在于，

上述罩具有波状形状。

5、如权利要求1或2所述面状光源装置，其特征在于，

上述罩的上述贯通孔的直径在0.5mm～3.0mm范围内。

6、如权利要求1或2所述面状光源装置，其特征在于，

上述后框具有用于固定上述罩的孔，

上述罩通过将其一部分嵌合于上述孔中而固定。