CN102486277A - 背光源单元和使用它的影像显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供背光源单元和使用它的影像显示装置。在背光源单元的导光板的光出射面比液晶面板的有效显示区域小的情况下，抑制有效显示区域端部的亮度降低，减小亮度不均。本发明适用于具备LED(2)和将来自该LED(2)的光引导至液晶面板(6)一侧的导光板，使光从导光板(1)的与液晶面板(6)相对的光出射面(1b)向着液晶面板(6)出射的背光源单元。本发明的特征在于，导光板(6)的光出射面(1b)的面积比液晶面板(6)的有效显示区域小，并且，在导光板(1)的与光出射面(1b)垂直的侧面，和/或光出射面的该侧面附近的端部，形成有用于使光扩散或者散射的规定形状(101)。

Description

背光源单元和使用它的影像显示装置
技术领域
本发明涉及例如将发光二极管(LED：Light Emitting diode)作为用于对液晶面板照明的光源使用的背光源单元和使用它的影像显示装置，特别涉及具有用于将来自LED的光引导至液晶面板侧的导光板的背光源单元和使用它的影像显示装置。
背景技术
为了应对近年来的节能规定，对于使用液晶面板的影像显示装置中使用的背光源单元，也要求耗电的降低。因此，将背光源单元分割为多个块(block)，按照与各个块对应的影像的亮度来相应地控制从该块出射的光强度的区域控制(区域调光，或者也称为local dimming)得以应用。
另一方面，作为背光源单元的一种方式广为人知的边光型(背光源)，由于其结构为通过由透明树脂构成的平板状的导光板使LED等的点状光变成面状光而照射到液晶面板上，因此对于影像显示装置的纤薄化(纵深尺寸的减小)有利。
作为利用边光型的背光源进行区域调光的现有技术，例如已知有下述专利文献1和专利文献2记载的技术。在这些专利文献中，公开了将LED和导光板的组作为一个块而排列多个，通过个别地控制与各个块对应的LED的光强度来进行区域调光的技术。
专利文献1：日本特开2007-293339号公报
专利文献2：日本特开2010-021131号公报
发明内容
但是，目前市售的影像显示装置的显示尺寸(实质上与液晶面板的有效显示区域相等)，存在22、37、40、46、52、60英寸等各种尺寸。以下，将影像显示装置的显示尺寸称为“英寸尺寸”。对于与各英寸尺寸对应地准备导光板的情况下的问题，在下文中进行说明。其中，下文中将LED和导光板的组构成的块中导光板的部分称为导光板块，设1个块为区域调光中控制光强度的最小单位。
首先，使用图8，对将英寸尺寸A用的导光板块应用于英寸尺寸B的情况下的问题进行说明。其中，以下将由多个导光板块组合而形成的1个背光源单元整体的导光板，单纯称为“导光板”。此外，对于将某个英寸尺寸用的导光板块应用于其他英寸尺寸的情况，有时称为“尺寸扩展”。
图8表示改变导光板块的尺寸时的影响。在进行英寸尺寸扩展时，在改变了导光板块的尺寸的情况下，如图8所示，LED的块尺寸内的光的分布也变得不同。因此，不能将英寸尺寸A用的导光板块尺寸的光分配特性应用于英寸尺寸B的光分配特性。从而，在改变导光板块的大小的情况下，为了对各个英寸尺寸实现最佳的光分配特性，需要进行LED的光量的调整(包括与各导光板块对应的LED个数、LED的排列间隔等)，进而需要对用于区域调光的控制算法进行调整。对每一个英寸尺寸都要进行上述LED光量的调整、控制算法的调整，需要耗费庞大的开发期和成本。
接着使用图9说明不改变块尺寸的情况下的问题。
图9表示不改变导光板块的尺寸的情况下的影响。例如，作为示例，说明在英寸尺寸3(例如52英寸)时以使液晶面板的有效显示区域(52英寸)与导光板的尺寸(52英寸)相同的方式确定导光板块的尺寸的情况。在将英寸尺寸3(52英寸)用的导光板块不改变其尺寸地直接应用于英寸尺寸1(例如40英寸)、英寸尺寸2(例如46英寸)的情况下，与该英寸尺寸1和2对应的导光板的有效显示区域，比英寸尺寸1和2的广泛应用的液晶面板的有效显示区域小。从而，该情况下，由于光不会出射到液晶面板的有效显示区域的端部，所以在端部会产生亮度不均(即亮度降低)，画质会劣化。即，在如图9所示将某个英寸尺寸用的导光板块的不改变尺寸地直接应用于其他英寸尺寸的情况下，虽然在尺寸扩展中能够大幅减少开发期和成本，但是需要降低有效显示区域的端部的亮度不均。
本发明鉴于上述问题，提供了在使用比液晶面板的有效显示区域小的导光板的情况下能够降低有效显示区域的端部的亮度不均，获得高品质的影像的技术。
本发明以如下技术方案的记载为特征。具体而言，本发明的背光源单元，具备光源和将来自该光源的光引导至液晶面板一侧的导光板，使光从上述导光板的与上述液晶面板相对的光出射面向着上述液晶面板出射，其特征在于：上述导光板的光出射面的面积比液晶面板的有效显示区域小，并且在上述导光板的与光出射面垂直的侧面，和/或光出射面的该侧面附近的端部的至少一处，形成有用于使光扩散或者散射的规定形状。
上述规定形状是形成在导光板的侧面或者端面的光学图案，该光学图案可以为经喷射处理而得的图案、细微的棱镜形状、柱面透镜(cylindrical lens)形状。此外上述规定形状也可以为锥形(taper)形状等。
此外，还可以在上述导光板的侧面，与从背面侧支承导光板的底座的侧面之间，设置使从上述导光板的侧面出射的光反射到液晶面板一侧的反射部件。
进而，还可以考虑LED的出射方向，使有效显示区域中心部与导光板中心部相对地错开。
根据本发明，即使在导光板的尺寸比液晶面板的有效显示区域小的情况下，也能够通过形成在导光板的侧面或者端面的光学图案，向上述液晶面板的有效显示区域的端部供给光，因此能够降低有效显示区域的端部的亮度不均(亮度降低)。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的液晶显示装置的结构的图。
图2是表示本发明的第一实施例的导光板1的形状的图。
图3是表示从水平截面图来看第一实施例的效果的图。
图4是表示本发明的第二实施例的导光板1的形状的图。
图5是表示本发明的第三实施例的导光板1的形状的图。
图6是表示本发明的第四实施例的导光板1的形状的图。
图7是表示本发明的第五实施例的液晶显示装置的结构的图。
图8是表示改变导光板的块尺寸时的影响的图。
图9是表示不改变块尺寸的情况下的影响的图。
附图标记说明
1……导光板，1a……光入射面，1b……光出射面，2……LED，3……LED基板，4……反射片，5……光学片，6……液晶面板，7……液晶面板支承部，8……光学片支承部，9……液晶显示装置，10……背光源单元，81……反射元件，101、103……粗糙面，102……棱镜
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。对于出现的结构元件中具有相同功能的标记相同的编号，省略重复的说明。
[实施例1]
图1是表示第一实施例的液晶显示装置9的结构的图。图1分别表示了液晶显示装置9的正视图、水平截面图和垂直截面图。液晶显示装置9具有背光源部10、液晶面板6。背光源部10包括平板状的导光板1、作为光源的LED2、LED基板3、反射片4、光学片5、液晶面板支承部7、光学片支承部8。构成背光源部10的元件，被收纳固定在未图示的例如斗形的金属性底座中。此处，设导光板1的与液晶面板6相对的面为光出射面1b，其相反一侧的面(设置LED基板3的面)为背面。
在导光板1的背面，设置用于收纳LED2的槽，设该槽的与LED2的光出射面相对的面为光入射面1a。此处LED2使用在与电极面平行的方向上出射白色光的侧面发光型的LED，本实施例中使其在箭头的方向上出射光。从LED2出射的光从光入射面1a进入导光板1的内部，一边在导光板1的各面上反射、折射或者扩散，一边在导光板1的内部行进，从导光板1的光出射面1b向着液晶面板6的方向出射。从光出射面1b出射的光，经由例如包括扩散板、棱镜片和亮度提高片的光学片5照射到液晶面板6上。对液晶面板6输入影像信号，通过根据该影像信号控制各像素(液晶像素)的透射率，将来自光学片5的光在空间中地按每个像素调制而形成影像。
在光出射面1b上形成有用于使出射光在空间中均匀化的例如交错状的出射面光学图案。该出射面光学图案，例如可以为细微的凹凸形状，也可以使用白色墨水等进行点图案印刷。其中，凹凸形状可以通过激光加工进行，也可以用模具制作。
反射片4配置在与光出射面1b相反的一侧即背面侧，具有使透过导光板1的背面行进到导光板1的外部的光反射回导光板1内的功能。安装在LED基板3上的LED2，配置成通过反射片4上的孔而收纳在导光板1的槽中。此时，反射片4被LED基板3和导光板1夹在中间。本示例中，LED基板3安装在导光板1的背面，将反射片4夹在中间。反射片4的孔只要比LED的尺寸大即可。
光学片支承部8配置在导光板1的上下左右4个侧面，其形状带有从背面向着液晶面板6一侧扩大的锥形(taper，楔形，指两个斜面构成的楔形)。通过使用这样的结构，光学片支承部8起到从背面侧支承光学片5，抑制光学片5的挠曲，使导光板1和光学片5的距离一定的作用。此外，在光学片支承部8的形成(施加)了锥形的部分，设置有与光学片支承部8一体的或者另外设置的反射元件81，具有使从导光板1的侧面出射的光向正面(液晶面板6一侧)反射的作用。因此，也可以在光学片支承部8的锥形部分局部地使用反射率较高的材料而构成反射元件81，或者也可以为了提高反射率在锥形部分粘贴反射片而构成反射元件81。当然，也可以使光学片支承部8整体使用反射率较高的材料构成。
上述光学片5，能够根据想要获得的效果而改变扩散片和棱镜片等的种类、个数。液晶面板支承部7，配置成从液晶面板6一侧支承光学片5，与光学片支承部8一同将光学片5夹在中间。此外，光学片支承部8与液晶面板支承部7一部分接触，通过螺钉固定等方法与光学片5一起固定。此外，液晶面板支承部7还承担从背面侧支承液晶面板6，并与液晶面板6的侧面抵接而进行液晶面板6的定位的作用。在图1的垂直截面图中，为了便于说明，记载了将光学片5、液晶面板支承部7、液晶面板6(与其余部分)分离开的情况，实际上与水平方向截面图同样为与光学片支承部8接触的结构。
本实施例中，液晶面板6的有效显示区域例如是46英寸，导光板1被分割为多个导光板块，并且各导光板块是以52英寸尺寸为基准确定其尺寸的。即，本实施例中在46英寸和52英寸下共通地使用具有相同尺寸的导光板块，来降低开发工时和成本。因此，导光板1(将所有导光板块组合而成的导光板)的光出射面1b的大小(面积)，如图9所说明的那样，比液晶面板6的有效显示区域小。
图2表示应用于这种结构的装置的本实施例的导光板1的形状。
在导光板1的光出射面1b的大小比液晶面板6的有效显示区域小的情况下，如上所述，难以将光供给到有效显示区域的端部，有效显示区域端部的亮度降低。为了消除该问题，本实施例中，在导光板1的侧面，即导光板1的与光出射面1b(或者背面)垂直的面上设置规定的光学图案。该光学图案，在本实施例中，是随机地设置了微小的凹凸的粗糙面101。该粗糙面101，例如能够通过对导光板1的侧面实施喷射处理或去光泽处理而形成。如果导光板1或者导光板块是用模具制作的，则可以对模具的与导光板1的侧面对应的部分施加粗糙的图案。此外，还可以根据导光板1的侧面的位置改变粗糙化的方式。例如可以采用以下方式，即，在导光板1侧面的LED2附近，由于光的强度较强，所以不怎么使端面变得粗糙(即降低微小的凹凸的密度)，随着在光的出射方向(图1的箭头的方向)上远离LED2而增强粗糙化的方式(即提高微小的凹凸的密度)。通过这样的粗糙化方式，使光从导光板1的侧面均匀地出射。
图3表示第一实施例的效果，即，使导光板1的侧面成为粗糙面101的效果。从LED2入射到导光板1的光，在形成于导光板1的侧面的粗糙面101上发生漫反射，从导光板1的侧面向外部出射。出射的光在设置于光学片支承部8的斜面的反射元件81上反射，前往液晶面板6一侧。因此，能够如图3所示，防止有效显示区域端部的亮度降低，减少亮度不均。换言之，本实施例能够扩展来自导光板1的光的出射面积。
光学片支承部8的锥形(taper)角度能够根据导光板1的面积和液晶面板6的有效显示区域的面积，或者从导光板1的侧面到与该侧面相对的液晶面板6的边的距离来改变，还可以根据光的出射方向适当地改变。
根据这样的本实施例的结构，因为在导光板1的侧面上形成了规定的光学图案(粗糙面101)，所以即使使用比液晶面板6的有效显示区域小的导光板1，也能够防止液晶面板6的有效显示区域端部的亮度降低。从而，根据本实施例，例如对于多个英寸尺寸能够使用具有通用的大小的导光板1，在降低开发工时和成本的同时，防止该通用导致液晶面板6的有效显示区域端部的亮度降低，提供高画质的影像。
在上述说明中，设LED2出射白色光，也可以作为代替，使用出射红、蓝、绿3种颜色的光的LED的组。此外，还可以不使用侧面发光型LED，而使用顶部发光型LED。
[实施例2]
第二实施例除了导光板1的形状以外，与上述第一实施例的结构相比没有变化，因此以下仅说明第二实施例的导光板形状。
图4是表示第二实施例的导光板1的形状的图。本实施例的特征在于，在导光板1的侧面设置棱镜102作为光学图案。该棱镜102，与第一实施例相同，可以在导光板1侧面的LED2附近和在光的出射方向(图1的箭头的方向)上远离LED2的部分改变形状，改变光会聚的程度。例如可以在LED2的附近降低棱镜的密度(增大棱镜102彼此间的间距)，在远离LED的部分提高棱镜的密度(缩短棱镜102彼此间的间距)。此外，也可以使棱镜角在导光板1侧面的LED2附近和在光的出射方向上远离LED2的部分不同，即在LED2的附近使棱镜角较大，在远离LED2的部分使棱镜角较小。
通过使导光板1端面为这样的棱镜102的形状，能够通过棱镜102使从导光板1的侧面出射的光会聚，从导光板1的侧面朝向外侧的部分扩展。从而，即使在导光板1的内部行进而到达侧面的光较弱的情况下，也能够通过棱镜102的形状将该光会聚，恰当地向导光板1的侧面的外部供给光。从而，根据本实施例，能够抑制在导光板1的光出射面比液晶面板6的有效显示区域小的情况下发生的有效显示区域的端部的亮度降低，减少亮度不均。
本示例中采用了棱镜形状，但是不限于此，例如还可以在导光板1的侧面形成多个向导光板1的外侧凸出的、以与导光板1的厚度方向平行的方向(即与光出射面1b正交的方向)为长度方向的柱面透镜。
[实施例3]
第三实施例除了导光板1的形状以外，与上述第一实施例的结构相比没有变化，因此以下仅说明第三实施例的导光板形状。
图5是表示第三实施例的导光板1的形状的图。本实施例的特征在于，在导光板1侧面附近的光出射面1b的端部，作为规定的光学图案，形成随机地设置了微小的凹凸的粗糙面103。
可以在导光板1侧面附近的光出射面1b的端部形成粗糙面103，并同时在导光板1的侧面也形成粗糙面103，此外也可以仅在端部形成粗糙面103。粗糙面103，例如可以在导光板1侧面附近的出射面1b上形成透镜，也可以通过喷射处理或去光泽处理而形成，还可以通过使用白色墨水进行点图案印刷而形成。只要是能够获得与实施例1和实施例2同样的效果的方法，以哪一种方法形成均可。
粗糙面103，与第一实施例、第二实施例相同，可以使形状在导光板1的出射面1b的LED附近和远离LED的部分不同。例如可以采用以下方式，即，在LED附近由于光强度较强而降低凹凸的密度，在光的出射方向上远离LED的部分提高凹凸的密度。
通过像这样使导光板1侧面附近的出射面1b的端面粗糙化，能够使光从导光板1的侧面向着外侧的部分扩展。从而，根据本实施例，能够抑制在导光板1的光出射面比液晶面板6的有效显示区域小的情况下发生的液晶面板6的有效显示区域的端部的亮度降低，减少亮度不均。
[实施例4]
第四实施例除了导光板1的形状以外，与上述第一实施例的结构相比没有变化，因此以下仅说明第四实施例的导光板形状。
图6表示图1的液晶显示装置9的水平截面图，是表示第四实施例的导光板1的形状的图。第四实施例的导光板1的特征在于，在导光板1的端部形成锥形(taper，楔形)。该锥形是从反射片4一侧向着液晶面板6一侧，出射面1b的面积变窄的方向，即与光学片支承部8的锥形的方向相反。
通过在导光板1形成这样的锥形，光变得容易从导光板1的侧面出射，能够使光从导光板1的侧面向着外侧的部分扩展。从而，根据本实施例，能够抑制在导光板1的光出射面比液晶面板6的有效显示区域小的情况下发生的液晶面板6的有效显示区域的端部的亮度降低，减少亮度不均。
当然，也可以在导光板1的端部形成锥形的同时，在导光板1的侧面上设置第一实施例的粗糙面或者第二实施例的棱镜或透镜，还可以如第三实施例所述在导光板1侧面附近的光出射面1b的端部形成粗糙面。
[实施例5]
使用图7说明本发明的第五实施例。图7表示本实施例的液晶显示装置9的正视图和液晶显示装置9的垂直方向截面。
液晶显示装置9，如图中箭头所示，LED2的出射方向是向导光板入射面1a入射的方向，即光向画面上侧出射，因此是光易于从画面上侧出射而难以从画面下侧出射的结构。
因此，在第五实施例中，采用使导光板1的位置不在画面中央而是向下侧移位(偏移)的结构。即，以使导光板1的中央处于比液晶面板6的有效显示区域的中央靠下侧的位置的方式配置导光板1。这样通过使导光板1向下侧移位，即使从画面下侧出射的光较弱，也能够减少该下侧的有效显示区域端部的亮度降低。此外，当然可以将第一实施例至第四实施例组合起来，从而进一步抑制亮度降低，使减少亮度不均变得更容易。
例如，画面上部的角部是距离导光板1最远的场所，因此为了对上部均匀地照射光，使导光板1的上部侧面从角部(角落)到中央逐渐减弱粗糙化方式(程度)。或者在导光板1的上部侧面的角落附近缩短棱镜间距，在上部侧面的中央增大棱镜间距配置。这样通过使导光板1的上部侧面的光学图案的形状不同，能够更恰当地减少亮度不均。

Claims (13)

1.一种背光源单元，具备光源和将来自该光源的光引导至液晶面板一侧的导光板，使光从所述导光板的与所述液晶面板相对的光出射面向着所述液晶面板出射，其特征在于：
所述导光板的光出射面的面积比液晶面板的有效显示区域小，
在所述导光板的与光出射面垂直的侧面，和/或光出射面的该侧面附近的端部，形成有用于使光扩散或者散射的规定形状。
2.如权利要求1所述的背光源单元，其特征在于：
所述规定形状，是用于使光扩散或者散射的光学图案。
3.如权利要求2所述的背光源单元，其特征在于：
所述光学图案，是具有微小的凹凸的粗糙面。
4.如权利要求3所述的背光源单元，其特征在于：
所述粗糙面的微小的凹凸的密度，在所述光源的附近和在所述光源的光的发射方向上远离该光源的部分不同。
5.如权利要求2所述的背光源单元，其特征在于：
所述光学图案，是多个棱镜。
6.如权利要求5所述的背光源单元，其特征在于：
所述棱镜彼此间的间距，在所述光源的附近和在所述光源的光的发射方向上远离该光源的部分不同。
7.如权利要求5所述的背光源单元，其特征在于：
所述棱镜的棱镜角，在所述光源的附近的棱镜和在所述光源的光的发射方向上远离该光源的棱镜中不同。
8.如权利要求1所述的背光源单元，其特征在于：
所述规定形状，是在所述导光板的光出射面的侧面附近的端部形成的锥形形状。
9.如权利要求1所述的背光源单元，其特征在于：
所述导光板的中央位置与液晶面板的中央位置不同。
10.如权利要求1所述的背光源单元，其特征在于：
所述导光板的中央处于比所述液晶面板的中央靠画面下侧的位置。
11.如权利要求1所述的背光源单元，其特征在于：
所述光源是LED。
12.一种背光源单元，具备光源和将来自该光源的光引导至液晶面板一侧的导光板，使光从所述导光板的与所述液晶面板相对的光出射面向着所述液晶面板出射，其特征在于：
所述导光板的光出射面的面积比液晶面板的有效显示区域小，
在所述导光板的与光出射面垂直的侧面，和/或光出射面的该侧面附近的端部，形成有用于使光扩散或者散射的光学图案。
13.一种影像显示装置，其特征在于：
具备权利要求1～12中的任意一项所述的背光源单元。
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