CN103576383B

CN103576383B - 显示装置

Info

Publication number: CN103576383B
Application number: CN201310331805.XA
Authority: CN
Inventors: 渡部史; 渡部一史; 三船雅之
Original assignee: Japan Display Central Inc
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2012-07-30
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: CN103576383A; JP2014026198A; US20140029297A1; US9170360B2

Abstract

一种显示装置，能够增大具有使用多个单色LED可显示白色的侧光式背光源的显示装置的显示区域的面积。LED组(20)在中央为第一颜色LED，在其侧方配置有第二颜色LED或第三颜色LED，该LED组收容在导光板(10)的凹部，导光板的与第一颜色LED相对的部分形成有具有圆弧状凸部的入射光槽(15)，在导光板的与第二颜色LED、第三颜色LED相对的部分形成有凹部为直角三角形的锯齿状槽(16)。根据该结构，在导光板中，使第二颜色LED和第三颜色LED的光的配光轴朝向中央侧，并分别调整配光角，有效地进行三种颜色光的混合。由此，能够扩大白色区域，能够扩大有效显示区域。

Description

显示装置

技术领域

本发明涉及显示装置，尤其涉及侧光型显示装置，在使用多个单色LED的情况下能够减少产生颜色不均的区域而能增大有效显示区域。

背景技术

在显示装置中例如液晶显示装置中，设置有TFT基板和对置基板，该TFT基板以矩阵状形成有像素电极及薄膜晶体管(TFT)等，该对置基板与TFT基板相对，在与TFT基板的像素电极相对应的部位形成有滤色器等，在TFT基板与对置基板之间夹持有液晶。而且，通过按像素控制由液晶分子产生的光的透过率来形成图像。

由于液晶显示装置能够做成薄型、轻质，因此在各种领域中使用。液晶本身不发光，因此在液晶显示面板的背面配置背光源。在小型的液晶显示装置中，使用LED作为光源。此外，在小型的液晶显示装置中，为了减小整体厚度，使用在导光板的侧方配置LED的所谓侧光源型的背光源。

LED是点光源，从导光板射出的光需要是面光源。但是，在配置有LED的导光板的附近，光的强度不均较大，不适于用作面光源。因此，能够用作面光源的区域有限。为了增大能够用作面光源的面积，在“专利文献1”、“专利文献2”中记载了如下结构：在导光板的侧方形成梯形形状的突起，在该梯形形状的突起的上底部分配置作为光源的LED，得到来自导光板的均匀的射出光。“专利文献1”、“专利文献2”中记载的背光源，使用白色LED作为光源。因此，不产生颜色不均的问题。

在“专利文献3”中记载了如下结构：在所谓的直下型的背光源中，使用许多发红光LED(以下记作红LED)、发绿光LED(以下记作绿LED)、发蓝光LED(以下记作蓝LED)的LED组，来获得白色面光源。并记载了如下结构：各LED组以三色LED呈三角形的方式配置在导光部的凸部，该导光部具有凸部，截面呈T字形，并且在与凸部相对的部分具有凹部，在导光部将三个颜色混合。

专利文献1：日本特开2002-169034号公报

专利文献2：日本特开2005-63913号公报

专利文献3：日本特开2007-200876号公报

发明内容

关于在液晶显示装置等限制装置中的彩色显示，通常是使用滤色器进行显示。在该情况下，背光源是白色光。在滤色器方式中，例如在显示红色时，绿色、蓝色等的光被滤色器阻挡，仅能使用背光源的光能的1/3，因此能效低。在显示绿色、显示蓝色时等也是同样。

对此，所谓的场顺序(fieldsequential)驱动方法，由于不使用滤色器，因此背光源的能效优异。图12是表示场顺序的原理的示意图。在图12中，表示具有红色、绿色、蓝色的、在花盆中种植的花500。在最初的一定时间，仅显示红色的花501。此时，仅红色LED点亮。接下来的一定时间，仅显示绿色的茎和叶502。此时，仅绿色LED点亮。然后接下来的一定时间，仅显示蓝色的花盆503。此时，仅蓝色LED点亮。由于在人眼中有残像，因此人眼会识别出三种颜色合成而成的图案500。

如此，在场顺序方式中不使用滤色器，因此能够将来自光源的光全部用于显示。但是，在场顺序方式中，原理上无法使用白色光，需要使红色、绿色、蓝色的单色LED按时间差点亮。虽然是使单色LED按时间差点亮，但由于人眼重复观察到这些光，因此在显示白色时，若三种颜色的LED在显示区域混合得不够充分，则会观察到颜色不均。

图13是以往例的场顺序方式的背光源的局部的立体图。在图13中，搭载在LED用挠性布线基板120上的多个LED组20与导光板10的侧面相对地配置在该侧面。在导光板10的下表面配置有反射片30。关于LED组20，如图11所示，是在LED封装体内组装了红色LED20R、绿色LED20G、蓝色LED20B而成的部件。

图14是表示导光板10与LED组20的配置的俯视图。图14记载了导光板10的端部的俯视图。在图14中，省略了LED用挠性布线基板120。在图14中，导光板10形成有矩形的凹部12，在该凹部12中配置LED组20。在导光板10的凹部12，在与LED组20相对的面形成有用于将来自LED的光扩展的入射光槽13。关于入射光槽13的以往构造，将在后面说明。

在LED组20中，在与导光板10的入射光槽13相对的部分配置红色LED20R、绿色LED20G、蓝色LED20B。从各单色LED入射到入射光槽13的光被入射光槽13扩展，进入与液晶显示面板的显示区域400对应的部分。在显示区域400，三种颜色的光需要被充分混合而能够进行白色显示。但是，如图14所示，在LED组20附近，存在单色区域或两色区域，因此在存在这种区域的部分无法用作显示区域400。

在图14中，从入射光槽13射出的光中，R是红色单色的区域，G是绿色单色的区域，B是蓝色单色的区域。此外，Y是红色与绿色混合而成的黄色区域，C是蓝色与绿色混合而成的蓝绿色区域，W是红色、绿色、蓝色这三种颜色混合而成的白色区域。此外，红色和黄色的区域在导光板的端部而朝向显示区域，反射后，红色区域与绿色和蓝色的光混合，黄色区域也与蓝色的光混合，由此成为白色光。因此，能够用作显示区域400的区域是图14中的虚线部分的上侧的区域。另一方面，单色或存在两色混合光的区域是非显示区域450，无法用作显示区域。

图15表示与LED组20侧相对的具有圆弧状凸部的入射光槽15。形成圆弧状入射光槽的目的在于将光向左右扩展而尽量扩展三种颜色的混合区域。但是，在具有圆弧状凸部的入射光槽15中，如图15所示，来自LED组的配光轴25是向与LED组的射出面垂直的方向直进的方向。在此，配光轴是从LED射出的光入射到导光板10并传播的方向的中心轴。因此，在以往例中，需要使三种颜色光混合的区域与LED组距离较大。

为了提高显示装置的空间效率，需要缩小非显示区域450，但在图15所示的以往例的具有圆弧状凸部的入射光槽中，缩小非显示区域450有极限。本发明的技术问题在于在如场顺序方式等、使用红色LED、绿色LED、蓝色LED的单色LED进行显示的显示装置中，实现能够尽可能增大成为白色光的区域的背光源的结构。另外，使用红色LED、绿色LED、蓝色LED的情况仅是举例，例如在还使用黄色LED的情况也存在同样的技术问题。

本发明用于解决上述技术问题，主要的解决手段如下所示。

(1)一种显示装置，在具有TFT基板和对置基板的显示面板的背后配置背光源，其特征在于，所述背光源为具有导光板和配置于所述导光板的侧方的光源的侧光型背光源，所述光源为LED组，该LED组在中央配置有第一颜色LED，在所述第一颜色LED的一侧方配置有第二颜色LED，在与所述一侧方相反一侧的另一侧方配置有第三颜色LED，在所述导光板形成有收容所述LED组的凹部，在所述导光板的所述凹部，在与所述第一颜色LED相对的部分形成左右对称形状的入射光槽，在与所述第二颜色LED、第三颜色LED相对的部分，形成左右不对称的锯齿状槽。

(2)在上述(1)记载的显示装置中，在与所述第一颜色LED相对的部分形成的所述左右对称形状的入射光槽，形成为具有圆弧状凸部的入射光槽，在与所述第二颜色LED、所述第三颜色LED相对的部分形成的、所述左右不对称的锯齿状槽，具有三角形状的凹部，所述三角形状的凹部为外侧的边短、内侧的边长的三角形。

根据本发明，在使用多个单色LED进行白色显示的液晶显示装置中，能够在外形相同的情况下增大显示区域的面积。在场顺序方式的液晶显示装置中，必须使用单色LED，因此效果尤其显著。

附图说明

图1是液晶显示装置的剖视图。

图2是表示在导光板的凹部收容有LED组的状态的俯视图。

图3是载置了LED的LED用挠性布线基板的俯视图。

图4是表示本发明的在导光板的凹部收容有LED组的状态的放大俯视图。

图5是表示本发明的导光板的入射光槽与光的配光轴和配光角的示意图。

图6是表示本发明的来自绿色LED、红色LED、蓝色LED的光在导光板内的配光轴和配光角(distributionangle)的示意图。

图7是表示在与绿色LED对应的部分形成的、具有圆弧状凸部的入射光槽的俯视图。

图8是锯齿状槽的例子。

图9是锯齿状槽的另一例子。

图10是锯齿状槽的又一例子。

图11是表示本发明的导光板的其它入射光槽与光的配光轴和配光角的示意图。

图12是表示场顺序的原理的示意图。

图13是表示侧光型背光源的结构的立体图。

图14是表示以往例的、光在导光板内的混合状态的示意图。

图15是表示以往例的形成在导光板内的入射光槽的俯视图与来自各LED的光的配光轴和配光角的示意图。

附图标记的说明

10导光板；12导光板凹部；13入射光槽；13R与红色LED对应的入射光槽；13G与绿色LED对应的入射光槽；13B与蓝色LED对应的入射光槽；15具有圆弧状凸部的入射光槽；16锯齿状槽；17凹部为梯形形状的入射光槽；20LED组；20R红色LED；20G绿色LED；20B蓝色LED；25配光轴；30反射片；40下扩散片；40下棱镜片；60上棱镜片；70上扩散片；80模制部；100TFT基板；101下偏振板；110挠性布线基板；120LED用挠性布线基板；150端子部；200对置基板；201上偏振板；300液晶显示面板；400显示区域；450非显示区域。

具体实施方式

以下，使用实施例详细说明本发明的内容。

【实施例1】

图1是应用了本发明的显示装置的剖视图。在本实施例中，作为显示装置的一例而对液晶显示装置进行说明。在图1中，在液晶显示面板300(显示面板)的背面配置背光源。在以矩阵状形成有TFT和像素电极的TFT基板100与对置基板200之间夹持有未图示的液晶层。在TFT基板之下配置下偏振板101，在对置基板200之上配置上偏振板201。由TFT基板100、对置基板200、下偏振板101和上偏振板201构成液晶显示面板300。TFT基板100形成得比对置基板200大，TFT基板100的成为单张的部分为端子部150。用于提供图像信号等的挠性布线基板110与端子部150连接。

背光源配置在树脂模制部80内。光源为由红色LED20R、绿色LED20G、蓝色LED20B成组而成的LED组20。LED组20配置在形成于导光板10的侧面的凹部内。LED组20载置于LED用挠性布线基板120上。在导光板10的与LED组20相对的部分形成有用于将来自LED的光扩展的入射光槽13。在导光板10的下表面配置有反射片30。

光学片组配置在导光板10之上。在图1中，光学片组自下方起为下扩散片40、下棱镜片50、上棱镜片60、上扩散片70。下扩散片40用于减轻由未被导光板10形成均匀光分布的点光源所引起的亮度不均。下棱镜片50具有使欲向特定方向扩展的光朝向液晶显示面板300的方向的作用，上棱镜片60使欲向与特定方向垂直的方向扩展的光朝向液晶显示面板300的方向。上扩散片70减轻由液晶显示面板300的扫描线或视频图像线、和下棱镜片50或上棱镜片60产生的莫尔条纹。图1中的光学片是一例子，也存在其他组合。例如，有时不使用棱镜片而使用多个扩散片。

图2是配置有导光板10和LED组20的俯视图。在导光板10的凹部12内配置LED组20。在导光板10的凹部12内，在与LED组20相对的部分形成用于将来自LED组20的光扩展的入射光槽13。本发明在该入射光槽13的形状方面有特征，能够有效地将来自LED组20的光扩展，能够扩大三种颜色混合的显示区域。

在图2中，多个LED组20配置在LED用挠性布线基板120之上。图3是表示多个LED组20配置在LED用挠性布线基板120上的状态的俯视图。在图3中，省略了LED用挠性布线基板120的布线，在T字形的LED用挠性布线基板120上配置6个LED组20。

图4是表示红色LED20R、绿色LED20G、蓝色LED20B配置于前表面的状态的LED组20配置在导光板10的凹部12中的状态的俯视图。在图4中，将光量最多的绿色LED20G配置的LED组20的中央。由此，能够使混合平衡最优化，能够提高亮度效率。另外，在以往例中，将尺寸最小的蓝色LED20B配置的LED组20的中央。在图4中，红色LED20R用入射光槽13R、绿色LED20G用入射光槽13G、蓝色LED20B用入射光槽13B分离配置，但也可以连续配置。

图5是表示本发明的入射光槽13的平面形状和从红色LED20R、绿色LED20G、蓝色LED20B射出的光的方向的示意图。在图5中，与绿色LED20G对应的入射光槽是具有圆弧状凸部的入射光槽15。与红色LED20R和蓝色LED20B对应的入射光槽是锯齿状的槽16。锯齿状的槽16使来自红色LED20R的光和来自蓝色LED20B的光朝向中心方向，容易与来自绿色LED20G的光混合。

将从LED组20向入射光槽13入射、并从入射光槽13向导光板10内扩展的光的中心轴称为配光轴，将各光的扩展称为配光角。从红色LED20R和蓝色LED20B射出的光的配光轴借助锯齿状槽16而朝向中央方向。来自绿色LED20G的光被具有圆弧状凸部的入射光槽15扩展的配光角φ1与来自红色LED20R或蓝色LED20B的光被锯齿状槽16扩展的配光角φ2，在本实施例中大致相同，但可以分别利用槽形状来调整配光角。另外，φ1、φ2都是最大为120度左右。

因此，如图6所示，与红色光和蓝色光的配光轴倾斜的量相应地，三种颜色的混合所需的距离减小。由此，导光板10的白色区域变大，能够扩大显示区域。

图7是来自绿色LED20G的光入射的具有圆弧状凸部的入射光槽15的平面形状。配光角表示由具有圆弧状凸部的入射光槽15形成的在导光板10内的光扩展，其可通过图7所示的接触角θs被控制。通常接触角θs为70度～90度，但接触角θs越大越能使光扩展。接触角θs最大为90度左右，但在该情况下，配光角也为120度左右。

图8是表示与来自蓝色LED20B的光对应的锯齿状槽16的形状的俯视图。图8中的锯齿状槽16的凹部为顶部为直角的直角三角形，直角三角形中的最小角度θt在图8中为35度。另外，顶部可以不是准确的直角。通过控制最小角度θt和顶部的角度，从而能够调整入射光槽13的配光轴和配光角。图8表示了来自蓝色LED20B的光入射的锯齿状槽16的形状，来自红色LED20R的光入射的锯齿状槽16的形状与图8的形状为对称关系。

图9是表示锯齿状槽16的其他例子的俯视图。在图9中，直角三角形的凹部不连续，在凹部与凹部之间存在平坦的部分F。也就是说，直角三角形的凹部隔着平坦部而周期性地形成。在该情况下，顶部也可以不是准确的直角。与图8相同，能够通过凹部的三角形的最小角度θt和顶部的角度，来控制导光板10中的光的配光轴、光的配光角。

图10是表示锯齿状槽16的另一例子的俯视图。在图10中，锯齿状槽16的与直角三角形的直角对应的部分形成为长度T的平坦部。利用这种形状，也能控制来自蓝色LED20B的光在导光板10内的配光轴、配光角。图10是与蓝色LED20B对应的锯齿状槽16的例子，但与红色LED20R对应的锯齿状槽16只要是与图10所示的锯齿状槽16为对称形状即可。

如上所述，本实施例的入射光槽13中，与中央的绿色LED20G对应地形成具有左右对称的圆弧状凸部的入射光槽15，与侧方的红色LED20R或蓝色LED20B对应地形成左右不同形状的锯齿状槽16。根据该结构，能够扩大地形成三种颜色混合的白色区域。

【实施例2】

图11表示本发明的第2实施例的入射光槽13的俯视形状。图11与实施例1的图5的不同点在于，与来自绿色LED20G的光对应的入射光槽13不是具有圆弧状凸部的入射光槽15，而使凹部为梯形形状的入射光槽17。在该情况下，也能控制来自绿色LED20G的光在导光板10内的配光轴和配光角。图11中，图示了1个梯形凹部的情况下，但也可以是梯形凹部为多个的情况。

在图11中，来自红色LED20R的光与来自蓝色LED20B的光入射的部分的入射光槽13与实施例1相同，为锯齿状槽16。在该情况下的锯齿状槽16也如图8所示那样，不需是完全的锯齿状，如在实施例1说明的那样，可以如图9、图10所示那样，利用锯齿状槽16来控制来自红色LED20R的光与来自蓝色LED20B的光在导光板10内的配光轴和配光角。

如上所述，在本实施例中，也是入射光槽13中，与中央的绿色LED20G对应地形成具有左右对称的梯形形状凹部的入射光槽17，与侧方的红色LED20R或蓝色LED20B对应地形成左右不同形状的锯齿状槽16。根据该结构，能够扩大地形成三种颜色混合的白色区域。

在实施例1、实施例2中说明的背光源的光源能够有效地将来自三种颜色LED的光混合，扩大能够形成白色的区域，因此，在场顺序方式的显示装置中效果尤为显著。

Claims

1.一种显示装置，在具有TFT基板和对置基板的显示面板的背后配置背光源，其特征在于，

所述背光源为具有导光板和配置于所述导光板的侧方的光源的侧光型背光源，

所述光源为LED组，该LED组在中央配置有第一颜色LED，在所述第一颜色LED的一侧方配置有第二颜色LED，在与所述一侧方相反一侧的另一侧方配置有第三颜色LED，

在所述导光板形成有收容所述LED组的凹部，

在所述导光板的所述凹部，在与所述第一颜色LED相对的部分形成左右对称形状的入射光槽，在与所述第二颜色LED、第三颜色LED相对的部分，形成左右不对称的锯齿状槽，

在与所述第一颜色LED相对的部分形成的所述左右对称形状的入射光槽，形成为具有圆弧状凸部的入射光槽，在与所述第二颜色LED、所述第三颜色LED相对的部分形成的、所述左右不对称的锯齿状槽，具有三角形状的凹部，所述三角形状的凹部为外侧的边短、内侧的边长的三角形。

2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述三角形状的凹部为直角三角形。

3.如权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述直角三角形的凹部隔着平坦部而周期性地形成。

4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述第一颜色为绿色。

5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，在显示白色时所述第一颜色LED的亮度高于所述第二颜色LED的亮度，且高于所述第三颜色LED的亮度。

6.一种显示装置，在具有TFT基板和对置基板的显示面板的背后配置背光源，其特征在于，

在所述导光板形成有收容所述LED组的凹部，

在与所述第一颜色LED相对的部分形成的所述左右对称形状的入射光槽，形成为具有梯形形状凹部的入射光槽，在与所述第二颜色LED、所述第三颜色LED相对的部分形成的、所述左右不对称的锯齿状槽，具有三角形状的凹部，所述三角形状的凹部为外侧的边短、内侧的边长的三角形。

7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述三角形状的凹部为直角三角形。

8.如权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述直角三角形的凹部隔着平坦部而周期性地形成。

9.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述第一颜色为绿色。

10.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，在显示白色时所述第一颜色LED的亮度高于所述第二颜色LED的亮度，且高于所述第三颜色LED的亮度。

11.一种显示装置，在具有TFT基板和对置基板的显示面板的背后配置背光源，其特征在于，

所述光源为LED组，该LED组在中央配置有绿色LED，在所述绿色LED的一侧方配置有红色LED，在与所述一侧方相反一侧的另一侧方配置有蓝色LED，

在所述导光板形成有收容所述LED组的凹部，

在所述导光板的所述凹部，在与所述绿色LED相对的部分形成左右对称形状的入射光槽，在与所述红色LED、所述蓝色LED相对的部分，形成左右不对称的锯齿状槽，

在与所述绿色LED相对的部分形成的所述左右对称形状的入射光槽，形成为具有圆弧状凸部的入射光槽，在与所述红色LED、所述蓝色LED相对的部分形成的、所述左右不对称的锯齿状槽，具有三角形状的凹部，所述三角形状的凹部为外侧的边短、内侧的边长的三角形。

12.如权利要求11所述的显示装置，其特征在于，所述三角形状的凹部为直角三角形。

13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，所述直角三角形的凹部隔着平坦部而周期性地形成。

14.一种显示装置，在具有TFT基板和对置基板的显示面板的背后配置背光源，其特征在于，

在所述导光板形成有收容所述LED组的凹部，

在所述导光板的所述凹部，在与所述绿色LED相对的部分形成左右对称形状的入射光槽，在与所述红色LED、所述蓝色LED相对的部分，形成左右不对称的锯齿状槽，在与所述绿色LED相对的部分形成的所述左右对称形状的入射光槽，形成为具有梯形形状凹部的入射光槽，在与所述红色LED、所述蓝色LED相对的部分形成的、所述左右不对称的锯齿状槽，具有三角形状的凹部，所述三角形状的凹部为外侧的边短、内侧的边长的三角形。

15.如权利要求14所述的显示装置，其特征在于，所述三角形状的凹部为直角三角形。

16.如权利要求15所述的显示装置，其特征在于，所述直角三角形的凹部隔着平坦部而周期性地形成。