CN101101408B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，该液晶显示装置使用发光二极管作为光源，在设置多个发光元件的情况下，设置收纳导光板的模塑件，利用在模塑件上形成的倾斜面，使光从两个发光二极管之间向导光板反射。该液晶显示装置具有向液晶面板照射光的背光源，在背光源上设置有导光板、LED、收纳导光板的模塑件。在导光板的1个边配置多个LED，对应于两个LED之间而在模塑件上设置倾斜面。使从LED横向射出的光在倾斜面反射并朝向导光板。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及非自发光型的显示装置的光源，特别涉及包括具有导光板并使用LED作为光源的背光源的液晶显示装置。
背景技术
近年来，广泛采用液晶显示装置作为显示装置。特别是液晶显示装置由于具有薄型、轻量、省电力的特点而被用于便携用设备的显示部。
但是，由于液晶显示装置不是自发光型，因此需要照明单元。通常在液晶显示装置使用的照明装置中普遍使用被称为背光源的面状照明装置。以往，对背光源的发光元件(也称为光源)使用冷阴极放电管，但近年来也使用LED(发光二极管)作为发光元件。
在背光源上设置有板状的导光板。导光板的材质为透光性的树脂等，从发光元件入射到导光板的光在导光板中传播。在导光板上设置有槽、突起或者印刷物等反射、散射部件，通过该反射、散射部件在导光板中传播的光向液晶显示装置侧射出。
在使用LED作为发光元件的情况下存在如下问题：由于LED为点光源，所以难以使来自导光板的光均匀地射出。为此，例如由日本特开平09-092886号等提出了使LED附近的光均匀扩散的技术。
另外，为了使光从LED均匀地射出而在LED的出光部设置有透镜的方法已众所周知。
发明内容
在以使用LED作为发光元件并进行高亮度化的目的而使用多个LED的背光源中，由于发光点离散配置，所以难以在导光板的入射面侧使光均匀地射出。特别是，考虑到从LED射出的光的扩散而在LED的出光部配置了透镜的情况下，也难以解决在LED和LED之间产生的暗部的问题。
在液晶显示装置上设置有显示面板、向该显示面板照射光的背光源、设置在背光源的发光元件、入射来自发光元件的光的导光板、以及在背光源周围形成的模塑件(mold)。另外，在模塑件上设置相对于导光板的入射面倾斜的倾斜面。也使光从发光元件沿着导光板的入射面的方向射出，使沿着入射面射出的光在倾斜面反射而朝向导光板的入射面。
能够从LED和LED之间向导光板引导光线，能够减少在LED和LED之间产生的暗部。即，通过使光从LED相对于导光板的入射面平行地射出，利用在模塑件设置的倾斜面使光朝向倾斜面的前方，从而能够将光导向倾斜面前方的导光板。因此，即使在LED和LED之间也能够增加从与相对于导光板的入射面正交的方向入射的光。
在具有液晶面板和向液晶面板照射光的面状照明装置的液晶显示装置中，在面状照明装置设置具有出光面和与该出光面相对的底面的导光板。另外，在导光板上设置与出光面或者底面交叉的侧面，沿着导光板的第一侧面设置多个LED，从第一侧面入射LED的光，将第一侧面作为导光板的入光面，进而在导光板和LED的周围形成模塑件。在模塑件上形成向导光板的入光面倾斜的倾斜面。
使从LED射出的光的一部分沿着导光板的入光面射出，并利用倾斜面使从LED沿着导光板的入光面照射的光向导光板的入光面反射。
通过上述结构，能够增加从相邻的两个LED之间向导光板入射的光。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的液晶显示装置的概略结构的框图。
图2A和图2B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的发光二极管的概略图。
图3A和图3B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的发光二极管的概略图。
图4A是本发明的实施方式的液晶显示装置的导光板的概略剖面图，图4B是概略侧视图。
图5A是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的槽向外侧凸出的情况的概略侧视图，图5B是表示槽向内侧凹进的情况的概略侧视图。
图6是表示本发明实施方式的液晶显示装置的使用了多个发光元件时的问题点的概略图。
图7是表示本发明实施方式的液晶显示装置的在导光板的入射面形成曲面时的概略俯视图。
图8是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板和模塑件的概略俯视图。
图9是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板和模塑件的概略俯视图。
图10是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板和模塑件的概略俯视图。
图11是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板和模塑件的概略俯视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的液晶显示装置100的俯视图。液晶显示装置100由液晶面板1、背光源110、以及控制电路80构成。从控制电路80提供液晶面板1显示所需要的信号和电源电压。控制电路80安装在柔性基板70上，经由布线71、端子75将信号传送给液晶面板1。
背光源110由导光板120、LED、和收纳外壳180构成。背光源110以向液晶面板1照射光为目的而设置。在液晶面板1中，控制从背光源110照射的光的透射量或者反射量来进行显示。背光源110相对于观察者重叠设置在液晶面板1的背面侧或者前面侧，但是在图1中，为了便于理解而与液晶面板1并排进行表示。
导光板120为近似矩形的形状，在侧面上设置有LED150。附图标记160是电连接多个LED150之间的柔性基板。柔性基板160和控制电路80之间用布线161电连接。为了便于理解附图，省略了在导光板120和LED150的周围形成的模塑件。关于模塑件和背光源110在后面详细叙述。
接着，对液晶面板1进行说明。在液晶面板1的像素部8上设置有像素电极12。此外，液晶面板1矩阵状地具有多个像素部8，但是，为了避免附图变得复杂，在图1中仅图示1个像素部8。矩阵状配置的像素部8形成显示区域9，各像素部8发挥显示图像的像素的作用，在显示区域9上显示图像。
在图1中，设置有在图中x方向延伸并在y方向并列设置的栅极信号线(也称为扫描线)21、和在y方向延伸并在x方向并列设置的漏极信号线(也称为图像信号线)22，栅极信号线21和漏极信号线22交叉。另外，像素部8形成在由栅极信号线21和漏极信号线22所包围的区域。
在像素部8上设置有开关元件10。从栅极信号线21提供控制信号，控制开关元件10的接通、断开。通过开关元件10成为接通状态，将经由漏极信号线22传送的图像信号提供给像素电极12。
漏极信号线22与驱动电路5相连接，从驱动电路5输出图像信号。栅极信号线21与驱动电路6相连接，从驱动电路6输出控制信号。栅极信号线21、漏极信号线22、驱动电路5以及驱动电路6形成在相同的TFT基板2上。
接着，图2A和图2B表示作为发光元件的LED150的概略图。图2A表示概略剖面图，图2B表示光射出侧主视图。
LED150为作为发光部的LED芯片151安装在芯片基板154上的结构。LED芯片151具有pn结，当对pn结施加电压时，发射出特定波长的光。在形成pn结的p型半导体层上设置有p电极(阳极)158，在n型半导体层上设置有n电极(阴极)159。
在p电极158和n电极159上连接有导线(wire)152。导线152和用于将LED150与外部相连接而设置的芯片端子153、p电极158以及n电极159电连接。
也有在LED芯片151的射出面侧设置有荧光发光部的情况。荧光发光部具有变换从LED芯片151发射出的光的波长的功能。附图标记157是透镜部，使射出的光扩散。另外，附图标记155为透明树脂部，能使从LED151发射出的光透射而射出到前面和侧面。
接着，使用图3A和图3B对从LED150射出的光进行说明。图3A是说明射出光的概略立体图，图3B是概略剖面图。
主要从LED芯片151沿箭头131所示的方向射出光。箭头131与LED芯片151的发光面垂直并朝向前面。将该箭头131所示的方向称为主射出方向。
在本实施例中，也在相对于主射出方向131交叉的方向射出光。以箭头132表示相对于该主射出方向131交叉并沿着芯片基板154的方向。后面，将箭头132所示的方向称为侧面方向。
特别是图3A、3B所示的LED150具有透镜部157，由透镜部157使光均匀地向主射出方向131扩散。透镜部157以射出面相对于射出的光正交的方式形成，尽量减少在射出面的反射、折射。
在导光板120的入射面，因导光板120的折射率，特定角度以上的光在导光板和空气的边界被反射。因此，由于在侧面方向132射出的光是相对于导光板120的入射面近似平行的光，所以不会入射到导光板120或者向由导光板120反射的方向射出。
在本实施例中，通过在沿着导光板120的入射面的方向上也使光从LED150射出，并用后述的模塑件使光向导光板120反射，从而增加从LED150和LED150之间入射的光的量。
接着，图4A表示导光板120的概略俯视图，图4B表示概略侧视图。导光板120如图4A所示那样为矩形，如图4B所示那样具有上表面121和下表面122。导光板120由丙烯酸树脂等透射光的材质构成，形成为板状且厚度为1.0mm至0.2mm。在图4B中，以矩形记载了剖面，但是也可以为从入射面125侧板厚减少的楔型。
在图4A、4B中，示出了导光板120和LED150的位置关系。在导光板120的至少一边所设置的入射面125附近设置有多个LED150。LED150在柔性基板160上沿着入射面125排列。
从LED150发射出的光入射到入射面125。如上所述，由于导光板120的折射率比空气大，所以相对于入射面的垂线方向以比特定角度大的角度到达入射面125的光被反射，以较小的角度到达的光侵入到导光板120的内部。
另外，导光板120的上表面121和下表面122相对于入射面125近似垂直，在下表面122上设置有V字型的槽126来作为反射部。入射到导光板120内部的光相对于导光板120的上表面121和下表面122反复进行全反射而进入到导光板120内部。进入导光板120的光由设置于下表面122上的槽126反射到上表面121侧，并从上表面121射出。
接着，使用图5A、5B对在槽126反射的光进行说明。图5A表示槽126向外侧凸出的情况，图5B表示槽126向内侧凸出的情况。槽126具有反射面(也称为倾斜面)127，反射面127相对于下表面122具有2度至35度的角度。在反射面127反射的光相对于导光板120的上表面121的垂直方向以较大的角度(相对于上表面121成钝角)射出，以使向外侧扩展。因此在导光板120上设置有棱镜片113和112，使朝向外侧的光反射，以使其朝向液晶面板(未图示)。此外，附图标记114是扩散板，附图标记115是反射片。
接着，使用图6对LED150附近的光进行说明。LED150以相对于导光板120的入射面125正对的方式配置。LED150的主射出方向131(图中Y方向)与入射面125近似垂直，从LED150射出的光的大部分从LED150的附近入射至导光板120。
另外，如上所述，相对于入射面125的垂直方向比一定角度大的角度的光由于在入射面125被反射，所以相对于入射面125到达一定角度以上区域的光极少，被视为暗区域210。
接着，图7表示为使暗区域210减少而在入射面125形成了与LED150的透镜部157同样的曲面129的结构。在入射面125以与透镜部157相对的方式形成曲面129。从透镜部157射出的光以相对曲面垂直的方式入射，因而光高效地入射至导光板120。
特别是，由于曲面129具有相对于图中X方向近似垂直的面，所以沿X方向照射的光也有可能入射到导光板120。因此，能够减少在LED150之间产生的暗区域210。
在图7中，减小透镜部157和曲面129的距离而使光的利用效率提高。因此安装LED150的柔性基板160的一部分161与导光板120重叠。
即，由于LED150的透镜部157进入到由曲面129产生的凹部，所以位于连接LED150和LED150的直线上的柔性基板160的一部分161与导光板120重叠。
图8表示在柔性基板160上设置了白色或者反射率高的部件211的结构。通过在柔性基板160反射光并使其朝向导光板120，从而提高光的利用效率。
另外，在图8中，与暗区域210对应地形成白色或者反射率高的部件211，进而，在LED150的入射面125侧设置了吸收光的部件212。吸收光的部件212交替配置黑色或者灰色的大小不同的点，从而能够调整在LED150附近反射的光的量。
接着，使用图9对收纳导光板120的模塑件180进行说明。模塑件180为如环绕导光板120的周围那样的形状，在图中为了便于理解而分开记载，但是，在导光板120的除了入射面125以外的侧面，导光板120和模塑件180接近地设置。通过使导光板120和模塑件180接近，从而能够减少从间隙漏出的光。另外，能够使从侧面射出的光反射并入射到导光板120。
在图9的下侧所记载的入射面125中，由于LED150位于模塑件180和入射面125之间，所以与LED150的背面相邻的模塑件180的一部分从入射面125分离而形成。但是在LED150和LED150之间形成的模塑件180的一部分与入射面125接近而形成突出部181。
从LED150也向沿着入射面125的朝向(侧面方向132)射出光，因而，在突出部181和入射面125之间形成有间隙。也能够利用突出部181使从LED150向侧面方向132射出的光反射，并朝向导光板120侧，并能够使从入射面125向模塑件180侧射出的光反射，并朝向导光板120侧。
此外，在柔性基板160未图示，但是，也能够设置图8所示的对光进行反射的部件211和吸收光的部件212。同样，本实施例所示的其他柔性基板也能够根据需要设置反射光的部件211和吸收光的部件212。
接着，图10表示在突出部181设置了倾斜面182的结构。从LED150向沿着入射面125的侧面方向132射出光，在倾斜面182被反射而成为朝向入射面125的光133。
在倾斜面182反射的光133从LED150和LED150之间入射到导光板120，能够大幅度地减少暗区域210。通过调节倾斜面182的角度，从而在倾斜面182反射的光133相对于导光板120的入射面125近似垂直地入射。
即，通过设置倾斜面182，能够使光从位于LED150和LED150之间的入射面125入射。因此，在使用作为点光源的LED150的情况下，也能够使光沿着入射面125而近似垂直地入射。
接着，图11表示接近突出部181而设置了导光板120的情况。在导光板120以埋入LED150和LED150之间的方式设置突出部128。由导光板120的突出部128和模塑件180的突出部181形成空洞部183。在空洞部183内收纳有LED150。
在导光板120的突出部128上设置有倾斜面184，反射沿着入射面125的方向照射的光并作为朝向导光板120的内部的光133。通过倾斜面184，在LED150和LED150之间增加从垂直于入射面125方向入射的光的量。
另外，在空洞部183的内面反射从LED150射出的光。在空洞部183的内面反射的光中，以可入射到入射面125的角度到达的光入射到导光板120的内部，因而提高光的利用效率。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，包括：
显示面板；
用于向显示面板照射光的背光源；
设置在背光源上的发光元件；
入射来自发光元件的光的导光板；以及
环绕导光板周围的模塑件，
沿着导光板的入射面配置发光元件，
发光元件在射出部具有透镜部，在入射面以与透镜部相对的方式形成曲面，发光元件的透镜部进入到由曲面产生的凹部，从发光元件的透镜部射出的光通过凹部而射入导光板，
模塑件收纳导光板，并利用设置在相邻的2个发光元件之间的倾斜面使从发光元件沿着入射面射出的光向导光板反射，由倾斜面反射的光从相邻的2个凹部之间射入导光板，
安装发光元件的柔性基板的一部分与导光板重叠。
2.如权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
发光元件是LED。
3.一种液晶显示装置，包括：
显示面板；以及
用于向显示面板照射光的面状照明装置，
面状照明装置具有：
多个发光元件；
用于使来自发光元件的光向液晶面板照射的导光板；以及
环绕导光板周围的模塑件，
上述导光板具有：
与上述液晶面板相对而形成的上表面；和
与上表面交叉的侧面，
模塑件收纳导光板，
与上述侧面相邻地配置有上述发光元件，
发光元件在沿着上述侧面的方向上排列，
发光元件在射出部具有透镜部，在入射面以与透镜部相对的方式形成曲面，发光元件的透镜部进入到由曲面产生的凹部，从发光元件的透镜部射出的光通过凹部而射入导光板，
从发光元件射出的光的一部分射向相邻的发光元件，
在模塑件上设置相对于上述侧面而倾斜的面，从而使从发光元件射出的光向导光板反射，由倾斜面反射的光从相邻的凹部之间射入导光板，
安装发光元件的柔性基板的一部分与导光板重叠。
4.如权利要求3所述的液晶显示装置，其特征在于：
发光元件是LED。
5.一种液晶显示装置，包括：
显示面板；
用于向显示面板照射光的导光板；
用于向导光板射出光的多个发光元件；
安装有多个发光元件的电路基板；以及
环绕导光板周围的模塑件，
模塑件收纳导光板，
导光板与上述发光元件相邻并具有入射面，
发光元件在上述电路基板上沿着上述入射面的方向排列，
发光元件在射出部具有透镜部，在入射面以与透镜部相对的方式形成曲面，发光元件的透镜部进入到由曲面产生的凹部，从发光元件的透镜部射出的光通过凹部而射入导光板，
从发光元件射出的光的一部分射向相邻的发光元件，
电路基板和模塑件使从发光元件射向相邻的发光元件的光向导光板方向反射，并从相邻的凹部之间射入导光板，
安装发光元件的柔性基板的一部分与导光板重叠。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
发光元件是LED。
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