CN1270210C

CN1270210C - 背光部件和液晶显示装置

Info

Publication number: CN1270210C
Application number: CNB031603602A
Authority: CN
Inventors: 山田克明; 岩本健一; 鹰田良树; 青木健太郎; 太田裕介
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: CN1497305A; US20040062030A1; US6942353B2; JP2004119124A; JP4151834B2

Abstract

一种背光部件包括：用于产生光的一个光源；一个光导板，它包括起源于光源的光通过其而进入的一些入射部分和用于发射所进入的光的一个发射部分；以及一个底架，它包括具有第一深度且光源位于其上的第一个凹陷部分以及具有比第一深度更深的第二深度和为光导板而调整的尺寸且光导板位于其上的第二个凹陷部分。

Description

背光部件和液晶显示装置

发明背景

发明领域：

本发明涉及背光部件和液晶显示装置。更具体地说，本发明涉及显示设备(例如，液晶板)底下所精确提供的、用于光照该显示设备的背光部件，以及包括该背光部件的液晶显示装置。

相关技术的描述

按照惯例，在液晶板中，用液晶填充一对衬底。在多个像素电极与一个对立的电极之间施加电压；这多个像素电极被布置在这一对衬底中的一个衬底上的矩阵中，这个对立的电极在另一个衬底上，以便与这些像素电极相对立。这样，这些像素电极的每一个与对立的电极之间的液晶的队列发生变化，从而改变对应于像素电极的像素部分的光透射比。

在液晶显示装置中，液晶板的后表面一边上提供有一个背光部件，该背光部件光照液晶板。这样，通过包括具有光透射比可变的像素部分的液晶板，来显示图像。

普遍应用使用光导板的边缘光系统的背光部件作为背光部件。在边缘光系统的背光部件中，液晶板的后表面一边上提供有光导板，以致面向液晶板。用起源于线性光源(例如，光导板的侧面(边缘)一边上所提供的荧光管)并由光导板导向液晶板的整个表面的光来照明液晶板。

图3是常规液晶显示装置的剖面视图，表现了其各个主要部分的示意性配置。

如图3所示，液晶显示装置101包括液晶板102，以及在液晶板102的后表面一边上所提供的背光部件103。

背光部件103包括光源104、反射器105、光导板106、反射片107、底架108和光学片109。

光源104包括作为线性光源的一个柱形荧光灯(或发光二极管)。沿光导板106的侧面提供光源104。

每个反射器105具有其开口面向光导板106的侧面的一个U形横截面。沿光导板106的侧面提供反射器105，以使它们围绕光源104。来自光源104的光由每个反射器105反射，并被导向光导板106的侧面。

对光导板106进行配置，以使来自光源104和反射器105的光通过侧面进入，在内部传播，并从前表面(用作发射部分)向液晶板102发射。光导板106用作平面光源。

光导板106的后表面一边上提供有反射片107。反射片107反射从光导板106的后表面发射的光，以使光通过光导板106向液晶板102返回。

底架108具有凹入的形状，该形状容纳光源104、反射器105、光导板106、反射片107等。

在光导板106的前表面一边上提供有光学片109。这样，可以用从光导板106向液晶板102发射的光来均匀地照射液晶板102。

按照惯例，已知包括作为光源的两盏灯的一种背光部件(例如，见第4-329520号日本公开提出的出版物)，这两盏灯的定位使光可以从光导板106的所有四个侧面进入。利用这种结构，可以增加从液晶显示装置101中的光源进入光导板106的光的数量。

图4是当从发射部分一边观察时，图3所示的背光部件103的结构的平面视图。

图3所示的液晶显示装置101的剖面视图，对应于沿图4中的X’-Y’线所取得的背光部件103的横截面。

如图4所示，背光部件103包括两盏L形荧光灯，每盏荧光灯在矩形形状光导板106的侧面中的两个侧面上延伸。定反射器105的位置，使之围绕这些荧光灯。

在以上所描述的结构中，光从光导板106的所有四个侧面进入。这样，与直管形荧光灯沿光导板106的侧面中的两个侧面定位的结构相比较，可以大大增加进入光导板106的光的数量。

在常规的背光部件103中，定两盏L形荧光灯中的每盏荧光灯的位置使其能够在光导板106的侧面中的两个侧面上延伸，以致光从光导板106的所有四个侧面进入。这样，无法将光导板106固定到底架108。所以，如果光导板106在垂直或水平的方向上受到震动，则光导板106可能直接接触荧光灯(即光源104)。

为了防止在背光部件103中出现这种问题，如图4所示，可缩短L形荧光灯的长度，以提供柱形光导板固定用部件110，用于在光导板106的两个斜角上支撑光导板106。这样，有一个问题：从L形荧光灯进入光导板106的光的数量变得较小。无法实现高亮度的背光部件103。

如果为了便于支撑光导板106而缩短这些荧光灯，则光不会从荧光灯不面向光导板106的一部分侧面进入。这样，出现另一个问题：在液晶板102的屏幕的显示区的拐角中，显示是黑暗的。

还有另一个问题：需要额外的费用和处理来构成光导板固定用部件110。

发明概述

根据本发明的一个方面，所提供的背光部件包括：用于产生光的一个光源；一个光导板，它包括起源于光源的光通过其而进入的一些入射部分和用于发射所进入的光的一个发射部分；以及底架，它包括具有第一深度且光源位于其上的第一个凹陷部分和具有比第一深度更深的第二深度和为光导板而调整的尺寸且光导板位于其上的第二个凹陷部分。

在本发明的一个实施例中，光源可能是线性光源。

在本发明的一个实施例中，光导板可以包括第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，起源于光源的光可以通过第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面进入。

在本发明的一个实施例中，光源可以包括第一盏L形荧光灯和第二盏L形荧光灯，起源于第一盏L形荧光灯的光可以通过第一侧面和第二侧面进入，起源于第二盏L形荧光灯的光可以通过第三侧面和第四侧面进入。

在本发明的一个实施例中，光源可以包括一盏U形荧光灯和一盏直管形荧光灯，起源于U形荧光灯的光可以通过第一侧面、第二侧面和第三侧面进入，起源于直管形荧光灯的光可以通过第四侧面进入。

在本发明的一个实施例中，光源可以包括一盏O形荧光灯，起源于该O形荧光灯的光可以通过第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面进入。

在本发明的一个实施例中，光源可以包括第一直管形荧光灯、第二直管形荧光灯、第三直管形荧光灯和第四直管形荧光灯，起源于第一直管形荧光灯的光可以通过第一侧面进入，起源于第二直管形荧光灯的光通过第二侧面进入，起源于第三直管形荧光灯的光可以通过第三侧面进入，起源于第四直管形荧光灯的光可以通过第四侧面进入。

在本发明的一个实施例中，可以提供第一个凹陷部分，以便围绕第二个凹陷部分。

根据本发明的另一个方面，所提供的液晶显示装置包括：一个液晶板；以及用于光照该液晶板的一个背光部件，其中，该背光部件包括：用于产生光的一个光源；一个光导板，它包括起源于该光源的光通过其而进入的一些入射部分和用于发射所进入的光的一个发射部分；一个底架，它包括具有第一深度且光源位于其上的第一个凹陷部分，以及具有比第一深度更深的第二深度和为光导板而调整的尺寸且光导板位于其上的第二个凹陷部分。

现在描述本发明的上述结构的各种效果。

根据本发明的液晶显示装置包括底架的第一个凹陷部分，以及还包括具有为光导板而调整的尺寸和比第一个凹陷部分更深的深度的第二个凹陷部分。光导板位于该底架的第二个凹陷部分中。把与发射部分对立的光导板的一部分被装配在第二个凹陷部分中并由其支持。底架的第二个凹陷部分的侧面与光导板的侧面的下部接触，从而在垂直方向和水平方向上支持光导板。

所以，不一定要缩短荧光灯来提供柱形光导板固定用部件，用于像在常规装置中那样按垂直方向和水平方向将光导板固定在拐角中。根据这种结构，可以将荧光灯制成较长，以增加来自光源的光的数量。可以实现具有高亮度的平面光源。

这样，这里所描述的本发明有可能实现一个优点：提供了一种具有高亮度且光导板保持在适当位置的背光部件，以及使用该背光部件的一种液晶显示装置。

在参照附图阅读并了解以下详细的描述之后，精通该技术领域的人将会明白本发明的这些和其他的优点。

附图简述

图1是根据本发明的一个例子的液晶显示装置的剖面视图，表现了其各个主要部分的示意性配置；

图2是当从发光表面一边观察时，图1中的背光部件的各个主要部分的配置的平面视图；

图3是常规液晶显示装置的剖面视图，表现了其各个主要部分的示意性配置；

图4是当从发射部分一边观察时，常规背光部件的各个主要部分的配置的平面视图；

图5是当从发射部分一边观察时，根据本发明的另一个例子的背光部件的各个主要部分的配置的平面视图；

图6是当从发射部分一边观察时，根据本发明的又一个例子的背光部件的各个主要部分的配置的平面视图；

图7是当从发射部分一边观察时，根据本发明的再另一个例子的背光部件的各个主要部分的配置的平面视图。

较佳实施例的描述

在下文中，将参照附图来描述使用根据本发明的背光部件的液晶显示装置的一些例子。

图1是根据本发明的一个例子的液晶显示装置的剖面视图，表现了其各个主要部分的示意性配置。图2是当从发光表面一边观察时，图1中的背光部件的各个主要部分的配置的平面视图。图1中所示的剖面视图对应于沿图2中的X-Y线所取得的背光部件3的横截面。

如图1和图2所示，液晶显示装置1包括液晶板2和背光部件3，背光部件3提供于液晶板2的后表面一边上并用光照射液晶板2。

在液晶板2中，用液晶填充一对衬底。在多个像素电极与一个对立的电极之间施加电压；这些多个像素电极被布置在这对衬底中的一个衬底上的矩阵中，这个对立的电极在另一个衬底上，以便与这些像素电极相对立。这样，这些像素电极的每一个与对立的电极之间的液晶的队列发生变化，从而改变对应于像素电极的像素部分的光透射比。通过用来自位于液晶板2的后表面一边上的背光部件3的光照明液晶板2，来显示图像。

背光部件3包括用于产生光的光源4、用于将起源于光源4的光反射到光导板6的侧面的反射器5、用于将来自表面的光发射到液晶板2的光导板6、用于将从光导板6的后表面发射的光朝向液晶板2反射的反射片7、底架8和光学片9。

使作为线性光源的柱形荧光灯(或发光二极管)弯曲，以制成L形荧光灯。沿侧面提供作为光源4的两盏L形荧光灯，它们在光导板6的侧面中心两个侧面上延伸。特别是，使一盏L形荧光灯定位，使其在侧面6A和侧面6B上延伸。使另一盏L形荧光灯定位，使其在侧面6C和侧面6D上延伸。

每个反射器5具有开口面向光导板6的侧面的一个U形横截面。反射器5沿光导板6的侧面定位，以使它们围绕光源4。来自每个光源4的光由每个反射器5反射，并被导向光导板6的侧面。和光源4相类似，从上方可观察到，把反射器5制成L形状。

在本例中，使用厚度为0.2mm的SUS 430(不锈钢材料)来制成反射器5。将一种反射材料——可从Toray Industries公司获得的E60V附着在面向光导板6(U形横截面的内侧)的反射器5的表面上。任何材料只要足够坚固都可以用为反射器5的材料。用于反射器5的材料最好相对于可见光区域中的波长的光具有的高反射比。反射器5可能是金属反射器，它具有抛光或镜子状的内部表面。

如此地配置光导板6，以致来自光源4和反射器5的光通过侧面(入射部分)进入，在内部传播，并从面向液晶板2的一边上的宽阔表面(发射部分)被发射。这样，光导板6的作用如平面光源。

光导板6具有矩形的平行六面体形状，即，四个侧面和两个对立的宽阔表面。四个侧面用作入射部分，光通过这些入射部分进入光导板6。在两个对立的宽阔表面中，面向液晶板2的一个表面用作发射部分，光通过该发射部分从光导板6发射。

在光导板6的后表面一边上提供有反射片7。反射片7反射从光导板6的后表面发射的光，以便光通过光导板6向液晶板2返回。

底架8用白树脂制成。如图1所示，底架8的凹入形状具有两个台阶。在第一个台阶上，容纳光源4和反射器5。在第二个台阶上，容纳光导板6和反射片7。光源4和反射器5位于第一个台阶上，以便它们围绕光导板6。

特别是，底架8的较深的凹入部分(凹陷部分11，即第二个台阶的内部)具有为底面上的光导板6调整的尺寸。把与光导板6的发射部分对立的一个部分装配在凹陷部分11中并由此得到支持。底架8具有一个较浅的凹入部分(用于围绕凹陷部分11而提供的凹陷部分10，即第一个台阶的内部)。光源4和反射器5位于凹陷部分11中，并被保持在光导板6与底架8之间。如图2所示，从上方可观察到，每个反射器5具有L形状，并且沿光导板6的两个邻近侧面，位于底架8的凹陷部分10中，以便围绕它。

在本例中，使用厚度为5mm的光导板6。在底架8的底面上，凹陷部分11具有1mm的深度和为光导板6调整的尺寸。光导板6定位时，将其一部分插入凹陷部分11。这样，对应于光导板6的侧面的4mm厚度的部分用作入射部分，来自荧光灯的光通过该入射部分进入其中。

底架8的前表面一边上提供有光学片9。这样，可以用从光导板6发射到液晶板2的光来均匀地照射液晶板2。

在根据具有上述结构的本例的背光部件3中，使两盏L形荧光灯的定位使其分别在光导板6的两个侧面上延伸，以致光通过光导板6的所有四个侧面进入，并且，光导板6可以由底架8的凹陷部分11支持。这样，不会发生常规的问题：当在垂直/水平方向上产生震动时，光导板6直接接触并损坏荧光灯。

另外，在根据本例的背光部件3中，不一定要缩短L形荧光灯来提供柱形光导板固定用部件110，用于像在图4所示的常规背光部件103中那样支撑光导板106。这样，可以实现具有高亮度的背光部件。此外，由于不一定要缩短荧光灯，因此，液晶板2的屏幕上的显示区的拐角中的显示不会是黑暗的。

在图4所示的常规背光部件103中，使柱形光导板固定用部件110定位在荧光灯够不到的部分中，以便固定光导板106。在这种方法中，会使其中的一些支柱超负荷。因此，需要大型的光导板固定用部件110。另一方面，在根据本例的背光部件3中，底架8的凹陷部分11的所有侧面从四个方向按压并支持光导板6。这样，光导板6的重量所施加的压力得到散布，以提高支持强度。

下文将描述提高光导板的支持强度的机制。

这里，通常计算压力如下：

压力＝负荷(N)+面积(m²)

这里，负荷＝质量×g，g是重力加速度。

例如，考虑15英寸丙烯光导板(310×210×5mm)的情况。丙烯的密度是1.19。这样，光导板的质量大约是387克。在根据本例的背光部件3中，如果光导板6由深度为1mm的底架8的凹陷部分11的一对短边之一来支撑，则压力的计算如下：

387g÷(21cm×0.1cm)＝1843g N/m²

现在考虑一种情况：通过提供如图4所示的光导板固定用部件110而不提供底架8的底面上的凹陷部分，来支撑光导板106。为了具有等于光导板106的入射部分的面积，假设使用厚度为4mm的光导板。310×210×4mm的光导板的重量大约是310克。为了提供1843g N/m²的压力，需要面积为42×4mm的光导板固定用部件110。这样，无法沿光导板的侧面的42mm的长度来定位荧光灯。

在根据本例的背光部件3中，如果光导板6由底架8的凹陷部分11的一对长边之一来支撑，则压力的计算如下：

387g÷(31cm×0.1cm)＝1248g N/m²

为了在一种情况(其中，光导板106由如图4所示的光导板固定用部件110来支撑)中提供1248g N/m²的压力，需要面积为62×4mm的光导板固定用部件110。所以，无法沿光导板的侧面的62mm的长度来定位荧光灯。

从以上结果中可计算光导板的入射部分的面积。

在本例中，计算光通过其而从光源4进入的光导板6的侧面的面积被计算如下：

(310×4mm)×2侧+(210×4mm)×2侧＝4160(mm²)。

在如图4所示的那样由光导板固定用部件110来支撑光导板106的情况中，计算光通过其而从光源104进入的光导板106的侧面的面积被计算如下：

{(310-62)mm×4mm×2侧}+(210-42)mm×4mm×2侧}＝3328(mm²)。

这两个值之间的比率如下所示：

4160(mm²)÷3328(mm²)＝1.25

根据本例，为了固定光导板6，不一定要提供光导板固定用部件110。这样，光导板6的入射部分实质上的面积不会减小，即，入射部分的面积是常规情况的1.25倍。可以实现具有高亮度的背光部件3。

如上所述，根据本例的液晶显示装置1包括光导板6(从四个侧面进入的光通过它进行传播并从宽阔表面之一发射出来)、在侧面附近和沿侧面定位的光源4，以及用于容纳组成背光部件3的光学部件的底架8。底架8的底面上提供具有为光导板6调整的尺寸的凹陷部分11，将光导板6的下侧的一部分装配在凹陷部分11中。利用这种结构，底架8的凹陷部分11的侧面与光导板6的侧面的下部接触，并在垂直方向和水平方向上支持光导板6。这样，不一定要缩短荧光灯，也不一定要提供用于像常规情况中那样在垂直方向和水平方向上固定光导板6的柱形固定用部件。有可能支持光导板6而无需缩短不同于常规情况的光源。光从所有四个侧面进入，因此，可以增加光的数量。

以上描述了一个例子，该例子使两盏L形荧光灯中的每盏荧光灯分别在光导板6的两个侧面上延伸。但是，本发明并不局限于此。

图5是当从发光表面一边观察时根据本发明的另一个例子的背光部件3A的各个主要部分的配置的平面视图。在图5中，省略反射器5，以便示出光源的形状以及光源与对应的侧面之间的关系。

在图5所示的背光部件3A中，提供U形荧光灯4A，以便在光导板6的三个侧面(即侧面6A、6B和6C)上延伸，直管形灯4B位于光导板6的另一个侧面(即侧面6D)上。

图6是当从发光表面一边观察时根据本发明的又一个例子的背光部件3B的各个主要部分的配置的平面视图。在图6中也省略反射器5，以便示出光源的形状以及光源与对应的侧面之间的关系。

在图6所示的背光部件3B中，提供O形荧光灯4C，以便围绕光导板6的所有四个侧面(即侧面6A、6B、6C和6D)。

图7是当从发光表面一边观察时根据本发明的再一个例子的背光部件3C的各个主要部分的配置的平面视图。在图7中也省略反射器5，以便示出光源的形状以及光源与对应的侧面之间的关系。

在图7所示的背光部件3C中，提供四盏直管形荧光灯4D、4E、4F和4G，以致面向光导板6的四个侧面中的每个侧面(即，分别是侧面6A、6B、6C和6D)。

如上所述，光源4(光从其进入侧面6A、6B、6C和6D)可以具有如图5~7中所示的各种形状。

在上述各个例子中，光源是线性光源。但是，本发明并不局限于此。根据本发明的背光部件中所使用的光源可以是用于产生光的任何光源。

在上述各个例子中，光导板的形状具有四个侧面。但是，本发明不局限于此。根据本发明的背光部件中所使用的光导板可以具有任何形状只要它具有入射部分和发射部分。

如上所述，根据本发明，通过在底架中提供第一个凹陷部分和第二个凹陷部分(具有为光导板而调整的尺寸和比第一个凹陷部分更深的深度)，将与光导板的发射部分对立的光导板的一部分装配在底架的第二个凹陷部分中，并且，可以在垂直方向和水平方向上支持光导板。

在常规的背光部件中，在没有定位光源的地方提供柱形光导板固定用部件，以固定光导板。施加给柱形光导板固定用部件的负荷很大，因此需要大的光导板固定用部件。在本发明中，光导板的侧面由底架的凹陷部分的各个侧面进行按压，以支持光导板。这样，光导板的重量所施加的压力得到散布，以提高支持强度。

另外，根据本发明，不一定要缩短线性光源(例如，荧光灯)来提供象在常规背光部件中那样支撑光导板的光导板固定用部件。这样，光导板的侧面的入射部分实质上的面积会很大，并可以实现具有高亮度的背光部件。由于不需要缩短诸如荧光灯之类的线性光源，因此，不会发生常规问题：液晶板的屏幕的显示区的拐角中的显示是黑暗的。可以实现高清晰度显示。

在不脱离本发明的范围和精神的前提下，精通该技术领域的人将会明白并能够容易地执行其他各种修改。相应地，并非意在将此处所附加的权利要求书的范围局限于这里所提出的描述，而是意在概括地解释这些权利要求。

Claims

1.一种背光部件，其特征在于包括：

用于产生光的一个光源；

一个光导板，它包括起源于光源的光通过其而进入的一些入射部分和用于发射所进入的光的一个发射部分；以及，

一个底架，它包括第一台阶和第二台阶，所述第一台阶包括在该第一台阶内部的第一凹陷部分，所述第二台阶包括在该第二台阶内部的第二凹陷部分，所述第一凹陷部分具有第一深度且光源位于其上，所述第二凹陷部分具有比所述第一深度更深的第二深度和为光导板而调整的尺寸，且与光导板的发射部分相对的光导板的部分位于所述第二凹陷部分上。

2.根据权利要求1的一种背光部件，其特征在于，所述光源是线性光源。

3.根据权利要求1的一种背光部件，其特征在于，所述光导板包括第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面，起源于光源的光通过第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面进入。

4.根据权利要求3的一种背光部件，其特征在于，所述光源包括第一盏L形荧光灯和第二盏L形荧光灯，起源于第一盏L形荧光灯的光通过第一侧面和第二侧面进入，起源于第二盏L形荧光灯的光通过第三侧面和第四侧面进入。

5.根据权利要求3的一种背光部件，其特征在于，所述光源包括一盏U形荧光灯和一盏直管形荧光灯，起源于U形荧光灯的光通过第一侧面、第二侧面和第三侧面进入，起源于直管形荧光灯的光通过第四侧面进入。

6.根据权利要求3的一种背光部件，其特征在于，所述光源包括一盏圆形荧光灯，起源于该圆形荧光灯的光通过第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面进入。

7.根据权利要求3的一种背光部件，其特征在于，所述光源包括第一盏直管形荧光灯、第二盏直管形荧光灯、第三盏直管形荧光灯和第四盏直管形荧光灯，起源于第一盏直管形荧光灯的光通过第一侧面进入，起源于第二盏直管形荧光灯的光通过第二侧面进入，起源于第三盏直管形荧光灯的光通过第三侧面进入，起源于第四盏直管形荧光灯的光通过第四侧面进入。

8.根据权利要求1的一种背光部件，其特征在于，提供所述第一个凹陷部分，以便围绕所述第二个凹陷部分。

9.一种液晶显示装置，其特征在于包括：

一个液晶板；以及，

用于光照该液晶板的一个背光部件，

其中，该背光部件包括：

用于产生光的一个光源；

一个底架，它包括第一台阶和第二台阶，所述第一台阶包括在该第一台阶内部的第一凹陷部分，所述第二台阶包括在该第二台阶内部的第二凹陷部分，所述第一凹陷部分具有第一深度且光源位于其上，所述第二凹陷部分具有比第一深度更深的第二深度和为光导板而调整的尺寸，且与光导板的发射部分相对的光导板的部分位于所述第二凹陷部分上。