CN104798367A - 导光装置及显示装置 - Google Patents

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花尾隆志
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Abstract

本发明提供一种在照度传感器中降低正面和上方的光获取量之差的技术。导光构件(50)由透明的树脂材料一体形成，包括板状的导光构件基底部(52)、将光引导至照度传感器(40)的复合型导光部(60)、以及将光引导至红外线传感器的红外线光接收用导光部(59)。在导光构件基底部(52)的左右端部形成有向后方大幅延伸的侧面部(53)。复合型导光部(60)包括：从导光构件基底部(52)向前方延伸的前棱柱部(62)、向后方延伸的后棱柱部(63)、以及从前棱柱部(62)向前方延伸的圆柱部(61)。导光构件基底部(52)中以连通前棱柱部(62)和后棱柱部(63)的根部部分的边界的方式形成多个狭缝(65～67)。

Description

导光装置及显示装置
技术领域
本发明涉及将光导向照度传感器的导光装置、以及具有该导光装置和照度传感器的显示装置。
背景技术
在以液晶电视机为代表的薄型显示装置中，在多数情况下具有根据周围亮度来自动控制亮度的功能以达到省电的目的。为了实现该功能，将照度传感器配置于显示器下侧区域。具体而言，根据配置于基板上的照度传感器的检测照度来控制背光源。
图1是示意性地示出具有照度传感器540的一般液晶电视机510的截面结构的图。如图所示，液晶电视机510的前表面下侧(图示右侧)配置有透明的导光构件550，外部光照射到内部的照度传感器540的光接收元件542。根据光的照度来控制画面亮度。
图2是详细示出比较常用的导光构件550的立体图，图2(a)是正面立体图，图2(b)是背面立体图，图2(c)是剖视图。导光构件550由透明树脂一体成形，排列配置有导向照度传感器540的圆柱导光部560、以及将遥控器等红外线信号导向红外线传感器的红外线广接收用导光部559。此处，前圆柱部561从板状的导光构件基底部552向前方延伸，后圆柱部562从板状的导光构件基底部552向后方延伸。另外，以夹持圆柱导光部560的方式来形成定位·固定用的定位开口部558。
为了适当地进行画面亮度的控制，照度传感器540的检测精度十分重要，因而提出了各种技术。例如，具有以下技术：照度传感器(光传感器)设置于图像显示装置的内部，对将周边光导至该光传感器的导光透镜进行改进，从而使来自附近光源的光照射到光传感器(例如参照专利文献1)。具体而言，在导光透镜的向着图像显示装置的外部的一端面上设置锯齿状的斜面。然后，通过根据高度方向位置使斜面角度不同，从而使得在各位置具有规定范围的入射角的光被导入光传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-223238号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，随着对省电要求的提高，需要相比现有技术进一步进行精密的控制。即，需要根据外界光线条件(明亮度)来进行精细的控制。照度传感器的光接收元件如上述那样配置在画面边框下，实际进行动作时，相对于传感器入光窗，如图1所示，需要对正面光LA和上方光LB(正面倾斜45度方向的光)进行有效动作。但是，根据显示装置的类型不同，若利用照度计599实际测量上述两种类的光，则外界光的获取量可能不同。其结果是，难以进行适当调整亮度的设计，因而希望能有技术来应对上述情况。即，需要能降低正面和上方的光获取量之差的技术。
此处，图3示出了使用圆柱导光部560的情况下存在的课题。即，对于从圆柱导光部560的入射面560a入射的来自上方的光，会一边在内部反射一边从后方的出射面560b射出，并照射到光接收元件。本发明的发明人进行模拟后得知，由于光在内部进行反射的反射面为曲面，因此难以控制最终的出射方向。即，由于内部反射面的反射具有乱反射这样的特性，难以将出射的光高效地聚光到光接收元件，因而判明光接收元件中的光束密度会下降。因此，意识到需要将入射光有效地导入至光接收元件的技术。
近年来，出现了仅导入专利文献1所揭示的技术不足以满足需要的状况，因而需要新技术的提出。
本发明针对以上情况提出，其目的在于提供一种解决上述问题的技术。
解决技术问题所采用的技术手段
本发明的导光装置将光引导至显示装置的照度传感器，具有柱形的导光部，上述导光部的一个面是上述光入射的光入射面，相对的一个面是光射出的光射出面，与上述光入射面正交的面中的一个即第一侧面、和与上述第一侧面相对的第二侧面相平行，在安装于上述显示装置的状态下，水平设置上述第一侧面。
本发明的导光装置将光引导至显示装置的照度传感器，具有柱形的导光部，上述导光部的一个面是上述光入射的光入射面，相对的一个面是光射出的光射出面，对于与上述光入射面正交的面中的一个即第一侧面、和与上述第一侧面相对的第二侧面，在沿宽度方向切断上述导光部时，与上述第一侧面和上述第二侧面相对应的两条直线相平行，在安装于上述显示装置的状态下，与上述第一侧面对应的上述直线是水平的。
也可以具有：在短边方向上支承上述导光部的支承部；及形成于上述支承部和上述导光部的边界部分的狭缝。
另外，具有在短边方向上支承上述导光部的导光部支承部，在上述导光部支承部和上述导光部之间，在上述导光部的短边方向的面上，也可以设置折射率小于上述导光部的构件。
另外，也可以在上述柱状的上述导光部的入射侧具有与上述导光部一体形成的圆柱形状的入射部。
本发明的显示装置包括：上述导光装置、利用上述导光装置获取外部光的照度传感器。
发明效果
根据本发明，能实现在照度传感器中降低正面和上方的光获取量之差的技术。
附图说明
图1是表示背景技术所涉及的液晶电视机的照度传感器的光获取状况的图。
图2是表示背景技术所涉及的导光构件的图。
图3是用于说明背景技术所涉及的使用圆柱导光部的情况下的课题的图。
图4是表示实施方式所涉及的截面为长方形的棱柱型导光构件的图。
图5是表示实施方式的复合型导光构件的图。
图6是说明实施方式所涉及的、将棱柱导光部导入实体设备的情况下的课题及其对策的图。
图7是表示实施方式所涉及的液晶电视机的图。
图8是实施方式所涉及的、配置有照度传感器模块的局部截面图。
图9是实施方式所涉及的导光构件的立体图。
图10是实施方式所涉及的导光构件的六面图。
图11是表示实施方式所涉及的导光构件的截面形状的图。
图12是表示实施方式所涉及的、对现有类型与本实施方式类型的导光构件的光传播特性进行模拟并进行比较所得的结果的表格。
图13是对实施方式所涉及的图12的模拟结果以可比较的方式示出现有类型和本实施发送类型的特性的曲线图。
图14是以可比较的方式示出实施方式所涉及的图12的曲线所示出的现有类型和本实施方式的类型的光路特性的图。
图15是实施方式所涉及的液晶电视机的功能框图。
图16是实施方式2所涉及的导光构件的截面形状的图。
图17是实施方式3的四角锥形形状的导光部及复合型导光部的图。
图18是实施方式4的导光构件的截面形状的图。
图19是实施方式5的导光构件的截面形状的图。
具体实施方式
接着，参照附图，来具体说明用于实施本发明的方式(以下简称为“实施方式”)。
首先，使用图4至图6说明对图3中所解释的圆柱导光部560的课题进行探讨而得的发现。
图3的圆柱导光部560的反射面为曲面。由此，如图4所示，使用棱柱型导光构件460作为导光单元。棱柱型导光构件460的截面是长方形(包括正方形)，且截面的上表面及下表面水平。即，上下相对的面为水平。其结果是，从长边方向的一侧端面即入射面460a入射的光在上平面及下平面进行所谓的正反射。因此，容易控制从长边方向的另一侧端面即出射面460b出射的光的出射方向。即，能容易地控制为使得从斜向45度上方入射的光(光束)大多最终向着照度传感器的光接收元件的方向前进。此外，所谓长边方向的端面一般是指棱柱的被成为底面的面。短边方向上的面即上平面及下平面是棱柱的被称为侧面的面的一部分。
图5示出了将光接收部分设为圆柱形状的复合型导光构件360。该复合型导光构件360一体包括：截面为长方形的棱柱部362、设置于光接收侧的截面为圆形的圆柱部361。如上述图4所述那样，基于进入到内部的光被反射的观点，优选采用在上平面和下平面进行所谓的正反射的结构。但是，基于设计上的观点，将光接收侧设为圆柱部361。此外，圆柱部361的直径D和长度L的关系为L＜D/2，优选减小长度L。通过采用具有上述关系的尺寸，从而能使棱柱部362的下表面反射从斜向45度上所入射的光的大部分。
图6说明将棱柱导光部导入实际设备的情况下的课题及其对策。图6(a)说明不实施任何对策的情况下的课题，现有的圆形导光部也存在相同的课题。该导光构件250一体具有：板状的导光构件基底部252、以及以夹持该导光构件基底部252的方式形成于前后的前棱柱部262及后棱柱部263。
导光构件基底部252、前棱柱部262、及后棱柱部263由相同材料一体形成，因此从入射面262a入射的光L21在内部依次进行反射而成为反射光L22、L23，在通过导光构件基底部252的厚度部分时，可能不到达后棱柱部263而从导光构件基底部252的出射侧出射(图示的出射光LO)。到达光接收元件的光量会下降与该光部分相对应的量。
此处，如图6(b)的导光构件150所示，在导光构件基底部152和前棱柱部162及后棱柱部163的边界部分形成连通前后的上侧狭缝部165及下侧狭缝部166。其结果是，从入射面162a入射的光L11到达导光构件基底部152的区域之前，首先在前棱柱部262的上表面及下表面进行反射(图中的反射光L12、L13)。然后，到达导光构件基底部152的区域的光L14会被与上侧狭缝部165的边界部分反射(反射光L15)。即，不会发生前进至导光构件基底部152的出射侧的光L15a。其结果是，反射光L15、L16到达后棱柱部163，实际上所有的光都从出射面163a出射(出射光L17)。
参照图7至图11说明适用上述技术的液晶电视机10。
图7是示意性表示本实施方式的液晶电视机10的图。此外，在本实施方式中，作为薄形显示装置举例示出了液晶电视机10，但也能适用于有机EL显示装置(有机EL电视机)等。如图所示，液晶电视机10包括：覆盖显示面板12的框状前壳体14，及设置于其下侧的装饰壳体18。装饰壳体18的中央部分具有照度传感器模块30。
图8是配置有照度传感器模块30的部分的截面图。照度传感器模块30配置于由显示面板12的背面(装饰壳体18)和后壳体16所形成的空间，包括导光构件50及照度传感器40。照度传感器40包括基板42和光接收元件41，由导光构件50获取从外部导入的光。图15是液晶电视机10的功能框图，主要着重表示使用照度传感器模块30的背光源控制。液晶电视机10根据使用照度传感器模块30所获取的周围环境的光(照度)来控制画面的明亮度。具体而言，在视频显示部即显示面板12的背面侧配置有背光源24。规定的控制部即CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)21获取照度传感器模块30的照度传感器40所检测出的照度。背光源控制部22基于CPU12所获取的检测照度来控制背光源驱动部23，以控制背光源24的发光。
如图所示，在装饰壳体18中形成连通口15，在该连通口15安装导光构件50的一部分(后述的圆柱部61)。
图9是导光构件50的立体图，图9(a)是正面侧立体图，图9(b)是背面侧立体图，图9(c)是部分截面的立体图。
另外，图10是导光构件50的六面图，图10(a)是主视图，图10(b)是俯视图(顶视图)，图10(c)是底面图，图10(d)是右侧面图，图10(e)是右侧面图，图10(f)是背面图。图11是表示导光构件50的截面形状的图。
导光构件50由透明的树脂材料一体形成，包括板状的导光构件基底部52、将光引导至照度传感器40的复合型导光部60、以及将光引导至红外线传感器的红外线光接收用导光部59。红外线光接收用导光部59和复合型导光部60呈左右排列配置。在导光构件基底部52的左右端部形成有向后方大幅延伸的侧面部53。
从正面观察时(例如图10(b))，复合型导光部60形成在中央偏右侧的位置。
另外，从正面观察时，导光构件基底部52在大致中央、及右侧的侧面部53附近具有连通前后的连通口58。连通口58用于导光构件50的定位及固定。
复合型导光部60包括：从导光构件基底部52向前方延伸的前棱柱部62、向后方延伸的后棱柱部63、以及从前棱柱部62向前方延伸的圆柱部61。换言之，在前棱柱部62、后棱柱部63形成的棱柱形状具有以下形状：作为从其侧面向外侧形成为凸状的凸状部，具有导光构件基底部52。圆柱部61的前方的面为入射面。与现有类型相同，在该入射面设置有规定的凹凸形状。另外，能将该入射面设定为倾斜，以成为与装饰壳体18的形状相一致的面。后棱柱部63的后方的面为出射面。
前棱柱部62和后棱柱部63呈四棱柱形状，上边和下边相平行。复合型导光部60在安装于液晶电视机10的状态下，其上边及下边呈水平状态。此处，前棱柱部62和后棱柱部63的四棱柱形状是截面为正方形，且一边的长度设定为与圆柱部61的直径大致相同或稍长。另外，圆柱部61、前棱柱部62、及后棱柱部63配置为具有相同的中心轴。
另外，如上述图6(b)的导光构件150所示，在导光构件基底部52设置有多个连通前棱柱部62和后棱柱部63的根部部分的边界的狭缝。即，如图10、图11(a)所示，在连结前棱柱部62和后棱柱部63的上表面的区域形成有上侧狭缝部65。同样的，在连结前棱柱部62和后棱柱部63的下表面的区域形成有下侧狭缝部66。而且，在连结前棱柱部62和后棱柱部63的侧面的区域形成有横向狭缝部67。其结果是，由上侧狭缝部65、下侧狭缝部66、及横向狭缝部67所包围的狭缝内部区域64(参照图10(a))的截面为正方形的棱柱形状，或成为前棱柱部62和后棱柱部63连续而形成棱柱的形状。
此外，在相当于前棱柱部62和后棱柱部63的角部分的区域中，为了将狭缝内部区域64保持在所希望的位置，未形成有狭缝。
图12是示出对现有类型(形状A：圆柱形状)和本实施方式的类型的导光构件(形状B：棱柱形状)的光传播特性进行模拟并进行比较所得的结果的表格。现有类型(形状A)中，圆柱的导光部的长度为11.5mm。另外，本实施方式的导光构件50中，替换为棱柱形状的部分的尺寸为形状B所示的13mm×4mm×4mm。
图13是对图12的模拟结果以可比较的方式示出现有类型(形状A)和本实施方式的类型(形状B)的特性的曲线图。此外，图中的入射效率是指，将现有类型(形状A)的入射角0度时的光接收元件的入光比的值设为基准(100％)，来表示形状A及形状B的各自的入射角时的光接收元件的入光比的比率。因而，图13是将形状A及形状B的各自的入射角时的光接收元件的入光比的比率根据入射角度变化而发生的变化曲线化而得的。另外，所谓入光比是指光接收元件所接收(照射)到的光量相对于入射到导光部的光量。而且，图14是以可比较的方式示出图13的曲线所示的现有类型(形状A：图14(a))和本实施方式的类型(形状B，图14(b))的光路特性的图。此处，仅记载来自斜向45度的光源的光路。
如图12的形状A所示，在现有类型的圆柱形的导光构件550中，照度传感器40(光接收元件41)中斜向45度的光相对于正面(0度)的光的入光比为30％。即，入射角为斜向45度的光在光接收元件中的获取量相对于正面光(0度)在光接收元件中的获取量之差较大，大约为1/3至1/4左右。另外，如图14(a)所示，在圆柱形状的现有类型的导光部中，出射的光成为扩散状态，难以提高所希望的位置的聚光效果。另外，中途的漏光也会增大。
另一方面，如图12所示，本实施方式的具有棱柱形状的导光构件50中，形状B中的入光比为70％，相比形状A的30％的入光比，能看到较大的改善。其结果是，照度传感器40的检测精度提高，使用其结果的画面控制更适当。而且，虽然如图14(b)所示，出射的光向上方下方分开，但容易提高所希望位置的聚光效率。此处，可知高效地聚光在出射面的下侧。另外，相比现有类型，中途的漏光也大幅降低。另外，能缓和环境所造成的差异。即，即使液晶电视机10的周围照度相同，但正面和斜上方的照度可能不同，因而在任何情况下都能适当地反映到液晶电视机10的控制(画面控制、省电控制)。
(实施方式2)
图16表示实施方式2所涉及的导光构件50B至50C的截面形状。代替上述实施方式的图11的导光构件50的结构，如图16(a)的导光构件50B的截面形状所示那样，也能对上侧狭缝部65、下侧狭缝部66、横向狭缝部67设置折射率小于狭缝内部区域64B的低折射率材料68B。另外，也可以如图16(b)的导光构件50C的截面形状所示，在包围狭缝内部区域64C的相当于狭缝的规定区域65C设置低折射率材料68C。在使用丙烯酸树脂作为导光构件50的透明树脂材料的情况下，能使用氟类树脂或硅类树脂作为低折射率材料68B、68C。作为成形方法，可以使用所谓的二色成形法，也可以使用在狭缝成形后填充所希望的树脂材料的方法。通过采用上述结构，由于在狭缝内部区域64的周围不存在间隙(狭缝)，因此能提高支承强度。而且，如图16(c)的导光构件50D的截面形状所示那样，采用利用上述低折射率材料68D来包围相当于狭缝内部区域64的导光区域64D的周围的结构。作为成形方法，可以使用二色成形，也可以在用低折射率材料68D来将相当于支承部的部分形成为规定形状后，压入导光区域64D的结构的方法。能无间隙地支承周围，因此能提高支承强度。
(实施方式3)
图17示出了实施方式3的四角锥形形状的导光部60a及复合型导光部60b。如图17(a)的导光部60a、图17(b)的复合型导光部60b所示，也可以使用一部分呈四角锥形形状(前端四角锥形形状)的柱形形状的导光部。在该情况下，出射面的光密度上升，因而一般光接收元件41相对于照射面41较小，因此能提高光接收元件41的光利用效率。
(实施方式4)
图18是表示实施方式4所涉及的导光构件50A的截面形状。对于狭缝的形成方式，如图18的导光构件50A所示，也能形成L字状的狭缝67A，梁部69A形成为从狭缝内部区域64A的外周面中央延伸。
(实施方式5)
图19是表示实施方式5所涉及的导光构件50E、50F的截面形状。关于导光，上边及下边的反射极为重要，因此，若能在上边及下边(上表面及下表面)确保适当的反射量，则设定侧面部分的形状时能具有一定的自由度。例如，侧面部分也能形成为凸状曲面。具体而言，如图19(a)的导光构件50E的截面结构所示，在从正面观察时狭缝内部区域64E为八边形形状。另外，也可以如图19(b)的导光构件50F的截面结构所示，在从正面观察狭缝内部区域64F时，将侧面部分设为圆形。
以上，基于实施方式对本发明进行了说明。本领域技术人员能够明白，该实施方式例是示例，通过组合这些示例的各结构要素可实现各种变形例，而且这样得到的变形例也在本发明的范围中。
标号说明
10 液晶电视机
12 显示面板
14 前壳体
15 连通口
16 后壳体
18 装饰壳体
21 CPU
22 背光源控制部
23 背光源驱动部
24 背光源
30 照度传感器模块
40 照度传感器
41 光接收元件
42 基板
50、50A、50B、50C、50D、50E、50F、250 导光构件(导光装置)
52、252 导光构件基底部
53 侧面部
58 连通口
59 红外线光接收用导光部
60 复合型导光部
61、361 圆柱部
62、262 前棱柱部
63、263 后棱柱部
64、64A、64E、64F 狭缝内部区域
64D 导光区域
65 上侧狭缝部
66 下侧狭缝部
67 横向狭缝部
67A 狭缝
68B、68C、68D 低折射率构件
69A 梁部
150 导光构件
152 导光构件基底部
162 前棱柱部
162a、262a 入射面
163 后棱柱部
163a 出射面
165 上侧狭缝部
166 下侧狭缝部
360 复合型导光构件
460 棱柱型导光构件

Claims (6)

1.一种导光装置，该导光装置将光引导至显示装置的照度传感器，其特征在于，
具有柱形的导光部，
所述导光部的一个面是所述光入射的光入射面，相对的一个面是光射出的光射出面，
与所述光入射面正交的面中的一个即第一侧面、和与所述第一侧面相对的第二侧面相平行，
在安装于所述显示装置的状态下，水平设置有所述第一侧面。
2.一种导光装置，该导光装置将光引导至显示装置的照度传感器，其特征在于，
具有柱形的导光部，
所述导光部的一个面是所述光入射的光入射面，相对的一个面是光射出的光射出面，
对于与所述光入射面正交的面中的一个即第一侧面、和与所述第一侧面相对的第二侧面，在沿宽度方向切断所述导光部时，与所述第一侧面和所述第二侧面相对应的两条直线相平行，
在安装于所述显示装置的状态下，与所述第一侧面对应的所述直线是水平的。
3.如权利要求1或2所述的导光装置，其特征在于，包括：
沿短边方向支承所述导光部的支承部；以及
形成于所述支承部和所述导光部的边界部分的狭缝。
4.如权利要求1至3的任一项所述的导光装置，其特征在于，
具有在短边方向上支承所述导光部的导光部支承部，
在所述导光部支承部和所述导光部之间，在所述导光部的短边方向的面上，设置有折射率小于所述导光部的构件。
5.如权利要求1至4的任一项所述的导光装置，其特征在于，
在所述柱形的所述导光部的入射侧具有与所述导光部一体形成的圆柱形的入射部。
6.一种显示装置，其特征在于，
包括权利要求1至5的任一项所述的导光装置；以及利用所述导光装置获取外部光的照度传感器。
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