CN1534353A - 背光装置及液晶显示装置 - Google Patents

Abstract

提供一种直下方式的背光装置，当背光装置为双面背光装置时，也能容易地消除亮度的不均匀。在扩散板(106)的正下面设置灯102，和表面具有漫反射性的漫反射性棒状部件(101)。漫反射性棒状部件(101)形成相对中心在X方向和Y方向对称的形状，将来自灯的朝X方向射出的光，反射到朝向表面及背面的扩散板(106)。

Description

背光装置及液晶显示装置

技术领域

本发明涉及背光装置及液晶显示装置，更详细而言，涉及背光光源设置在发光面正下方的背光装置，及具有这种背光装置的液晶显示装置。

背景技术

液晶显示装置中使用的背光装置，大致分为直下方式和边缘照明方式(导光板方式)这两种方式。直下方式的背光装置在发光面的正下方设置多个光源(灯)。直下方式的背光装置与边缘照明方式的背光装置相比，能够容易得到高亮度。

图10利用分解图来表示液晶显示装置的结构。液晶显示装置200的液晶面板202被夹持在前罩203和背光装置201之间，控制来自背光装置201的光的透过，从而进行图像(画面)的显示。图11利用分解图来表示图10所示的背光装置的详细结构，图12表示图10的A-A剖面的一部分，以及与其对应的扩散板上的亮度分布。

如图11所示，背光装置201具有背光框体218，背光框体218划分背光装置201的发光面。灯213被设置在反射板211与扩散板216之间，由灯支撑台215以规定的间隔支撑。例如，扩散板216与灯213的中心之间的距离设定为约10～17mm，邻接的两个灯213之间的距离设定为约20mm。灯213的一个输入端子经回流电缆(return cable)214接地，由逆变器219给另一个输入端子施加约1000V至1600V的高交流电压，该电压一般被称作点灯初始电压。灯213的长度越长，该点灯初始电压的值越大。

因此，在灯213的周边环境是暗的状态，或者周边环境是温度低的状态下，灯213的阻抗变高，所以即使当使用相同长度的灯213时，也需要设定更高的点灯初始电压。但是，在这种情况下，逆变器219的基板尺寸变大，并且作为用于使灯213点亮的电源基板的逆变器219的成本也增大。当灯213的附近设置导体时，即使灯213的周边环境是暗的状态或者低温环境，由于灯213与导体之间的泄漏电流220诱发灯213内的放电，从而也能够降低点灯初始电压。因此，在背光装置201中，金属经常用作反射板211。

扩散板216的相向边缘部由灯支撑台215支撑，中央部附近由垫块212支撑。来自灯213的光直接或经反射板211反射后入射到扩散板216。入射到扩散板216的光被扩散，通过由扩散片和透镜片构成的光学片217，射出到背光装置201外部。

这里，在背光装置201中，随着与灯213的延伸方向垂直的方向(X方向)的位置不同，从灯213到扩散板216的距离和入射到扩散板216的光的角度不同。因此，如图12所示，从扩散板216观察的亮度，在灯213正上方最高，邻接的两个灯213的中间附近变得最低，从而背光装置201的发光面上产生亮度不均匀。此外，在背光装置201中，邻接的灯213互相照射的X方向的光互相被灯213表面吸收，因此，存在亮度效率低的问题。

在现有技术中，作为能够解决上述问题的技术，例如，特开平4-275525号公报(专利文献1)、特开平10-39808号公报(专利文献2)所述的技术被公知。图13表示专利文献1所述的背光装置的剖面结构。在专利文献1所述的背光装置201a中，在反射板211上形成以邻接两个灯213间的中间位置为顶点的山部211M，在该山部211M上形成镜面反射膜。在上述背光装置201a中，从灯213向X方向射出的光经反射板的山部211M的镜面反射膜反射，而朝向扩散板216方向，所以能减少发光面亮度的不均匀，并且能提高亮度效率。

这里，作为液晶显示装置，例如特开2000-338483号公报(专利文献3)所述，背光装置的表面侧和背面侧都具有显示画面的双面显示型的液晶显示装置已被公知。图14由分解图表示双面显示型的液晶显示装置的结构。双面显示型的液晶显示装置200a中，在双面背光装置204的表面侧及背面侧，分别具有液晶面板202及前罩203。双面背光装置204，具有与例如将通常的单面背光装置的背面彼此结合相同的结构。

图15利用分解图表示专利文献3所述的双面背光装置的结构。此外，图16表示图14的B-B剖面的一部分。该双面背光装置204中，在表面及背面设置夹持灯213并相向的扩散板216。双面背光装置204中，由于在通常的单面背光装置(图2)中没有与扩散板216相向设置的反射板211，所以利用排为一列的灯213来使双面都可以发光。如图16所示，双面背光装置204具有以灯213为中心，表面侧与背面侧对称的结构。

因此，即使在具有如图16所示断面结构的双面背光装置204中，如同图中的图表所示，与具有如图12所示断面结构的单面背光装置同样，亮度效率低，由表面及背面的扩散板216观察的亮度也产生不均匀。然而，双面背光装置204与单面背光装置201不同的是，与扩散板216相向的灯213的背面不设置反射板211。因此，在双面背光装置204中，不能适用专利文献1所述的技术，不能解决前述的问题。此外，在双面背光装置204中，由于在与扩散板216相向的灯213的背面侧不设置使用金属的反射板211，所以不能在灯213附近设置导电体从而降低灯213的阻抗，特别是在暗状态和低温环境下，不能设定较低的点灯初始电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种直下方式的背光装置，能够解决上述现有技术的问题点，在单面及双面背光装置中都能降低亮度的不均匀，提高亮度效率。此外，本发明的目的是提供一种背光装置，即使当点亮灯时的灯周边环境为黑暗状态和低温环境，也能设定较低的灯的点灯初始电压。

此外，本发明的目的是提供具有上述背光装置的液晶显示装置。

本发明的第一方案提供一种背光装置，包括：光学扩散板；至少一个设置在所述光学扩散板背面侧的灯；和光学部件，用于将所述灯发射的光中与所述光学扩散板大致平行的光成分向所述光学扩散板反射。

本发明的第二方案提供一种背光装置，包括：光学扩散板；至少一个设置在所述光学扩散板背面侧的细长灯；和棒部件，与所述细长灯平行延伸，并且由导电性材料构成。

根据本发明第一方案的背光装置，无论背光装置是双面射出型还是单面射出型，都能够降低从发光面观察的亮度的不均匀。因此，具有根据本发明第一方案的背光装置的液晶显示装置能够实现适宜的显示品质。

具有根据本发明第二方案的背光装置的液晶显示装置，即使背光装置在暗环境或者低温环境时，也能够以较低的点灯初始电压来点亮灯，从而降低背光装置的灯驱动电路的成本。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式的背光装置的剖面结构的一部分的剖面图。

图2是表示本发明第二实施方式的背光装置的剖面结构的一部分的剖面图。

图3是表示本发明第三实施方式的背光装置的剖面结构的一部分的剖面图。

图4是放大表示图3的灯附近的剖面图。

图5是表示本发明第四实施方式的背光装置的剖面结构的一部分的剖面图。

图6放大表示图5的灯附近的剖面图。

图7是表示本发明第五实施方式的背光装置的一部分的透视图。

图8是表示图7的背光装置的剖面结构的一部分的剖面图。

图9是表示作为光学部件的扩散性棒状部件被插入单面背光装置的剖面结构的剖面图。

图10是表示一般液晶显示装置结构的分解图。

图11是表示图10所示的一般液晶显示装置的详细结构的分解图。

图12是表示图10的A-A剖面的一部分的剖面图。

图13是表示现有技术的背光装置的剖面结构的剖面图。

图14是表示一般的双面显示型的液晶显示装置结构的分解图。

图15是表示一般的双面背光装置结构的分解图。

图16是表示图14的B-B剖面的一部分的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图，根据本发明的实施方式对本发明进行更详细说明。图1表示本发明第一实施方式的背光装置的剖面结构的一部分。本实施方式的背光装置具备与现有的双面背光装置204(图15)所示的相同的结构，即各一对灯支撑台215、扩散板216、光学片217、背光框体218及反射板211。图1所示的剖面相当于现有的双面背光装置204的B-B剖面(图14)的一部分。具有图1所示剖面结构的双面背光装置100与现有的双面背光装置204不同之处在于，在邻接的两个灯102之间的中心位置，插入作为光学部件的具有漫反射性的棒状光学部件101。

漫反射性棒状部件101，例如由支撑灯102的灯支撑台来支撑。漫反射性棒状部件101可以由具有漫反射性的金属部件或者树脂部件构成。或者，代替该构成，可以由在构成棒状部件的金属部件、树脂部件或者陶瓷部件上粘贴具有漫反射性的薄片来构成。此外，也可以是在构成棒状部件的金属部件、树脂部件或者陶瓷部件上涂布具有漫反射性的涂料的部件。漫反射性棒状部件101，其剖面具有相对于通过中心、在X方向延伸的直线以及通过中心、在Y方向延伸的直线对称的形状，例如形成菱形形状。利用该结构，能够使同样的漫反射光入射到表面及背面的扩散板106。

漫反射性棒状部件101的剖面中心配置在将连接邻接的两个灯102的中心间的线段2等分的位置。漫反射性棒状部件101利用具有漫反射性的表面，在现有的双面背光装置204中，将如图16所示的邻接的两个灯213互相照射方向的光朝向表面及背面的扩散板216方向漫反射。

对应表面及背面的扩散板216上的X方向的位置而观察到的亮度，如图1所示，扩散板216上的与灯102的中心位置对应的位置，及与漫反射性棒状部件101的中心位置对应的位置的亮度成为最大值。这是因为规定漫反射性棒状部件101的剖面形状，使得由漫反射性棒状部件101反射的光多数朝向其正上(正下)的扩散板216。在现有技术的双面背光装置204的表面及背面的扩散板观察的亮度的曲线(图16)中，邻接的两个灯之间的中央位置处亮度变低，扩散板216上的亮度变化大，而本实施方式例的双面背光装置100中，邻接的两个灯之间的中央位置处的亮度不变低，从而减少了亮度的变化。

在本实施方式例中，由漫反射性棒状部件101反射的光多数朝向其正上(正下)的扩散板216，所以即使背光装置构成为双面背光装置，在与扩散板106相向的面不能设置反射板的情况下，也能减少与扩散板106上X方向的位置对应的亮度的变化，降低亮度的不均匀。为了消除亮度的不均匀，减小灯102的间隔不是优选的，因为如果这样，则灯102产生的热量变多，此外，需要增大用于驱动灯102的驱动电路的容量，这样会增加成本。在本实施方式中，通过设置棒状光学部件，能够容易地降低亮度的不均匀，并提高亮度效率。

在现有的双面背光装置204(图15)中，由于在与扩散板216相向的灯213的背面侧不设置金属的反射板211，所以不能设定较低的点灯初始电压。在本实施方式中，使用导电性材料形成漫反射性棒状部件101，从而使漫反射性棒状部件101与灯102之间产生寄生电容，流过微弱的泄漏电流109，从而诱发灯102内的放电，能够降低点灯初始电压。因此，即使当灯102的周边环境为黑暗状态和低温环境时，也能够利用低的点灯初始电压来点亮灯，能够降低灯驱动电路等的成本。如果采用将漫反射性棒状部件101电接地，并且与灯102的低电压侧的输入端子连接，由漫反射性棒状部件101兼作回流电缆214(图15)的结构，则去掉了回流电缆214，能进一步降低成本。

与图14所示的现有技术的双面显示型的液晶显示装置相同，通过在双面背光装置100的表面及背面两侧设置前罩和液晶面板来获得使用本实施方式的双面背光装置100的液晶显示装置。这种双面液晶显示装置和双面背光装置能适用在用于显示广告等的显示装置中。

图2表示本发明第二实施方式例的背光装置的剖面结构的一部分。本实施方式例的双面背光装置100a与第一实施方式例的双面背光装置100的不同之处在于，代替具有漫反射性的棒状光学部件101(图1)，设置作为光学部件的扩散性棒状部件103。扩散性棒状部件103将从灯入射的光的前进方向改变为随机的方向而射出。

扩散性棒状部件103具有相对其剖面中心、在X方向及Y方向对称的形状，例如形成圆形状。扩散性棒状部件102，例如由使具有光散射性的硅、金属或树脂的粒子等分散在丙烯、PC、ABS或PET等透明树脂内来构成。射入从灯102向X方向射出的光，扩散性棒状部件103使该光多数作为朝向扩散板106方向的光而射出。

在本实施方式例中，利用上述结构，与设置作为光学部件的漫反射性棒状部件101的第一实施方式例同样能提高亮度效率，并且能降低在表面及背面的扩散板106上观察的亮度的不均匀。此外，扩散性棒状部件103看上去成为使光散射的模拟灯，扩散性棒状部件103的中心与灯102的中心设置在同一直线上，因此，变换视角观察扩散板106时，在扩散板106上观察的亮度变化小。

图3表示本发明第三实施方式例的背光装置的剖面结构的一部分。本实施方式例的双面背光装置100b与第一实施方式例的双面背光装置100的不同之处在于，代替具有漫反射性的棒状光学部件101(图1)，在灯102的X方向的两侧，设置作为光学部件的棒状棱镜部件104。棒状棱镜部件104由丙烯、PC、ABS或PET等透明树脂或玻璃构成。棒状棱镜部件104具有光透射性，利用折射改变入射光的前进方向。

图4放大表示图3的灯104附近。棒状棱镜部件104的剖面形状具有相对中心、在Y方向对称的形状，例如，具有与使光发散的凹透镜相同的形状。从灯102射出的、包含在图中所示角度±θ中的光入射，棒状棱镜部件104利用折射改变该光的前进方向而射出。换言之，棒状棱镜部件104使图16中邻接的两个灯204互相照射方向的光作为朝向表面及背面的扩散板106方向的光而射出。

本实施方式例，通过适当设定棒状棱镜部件104的、来自灯102的光入射面的曲率，以及射出光的面的曲率，能够增大与邻接两个灯102中间位置对应的扩散板106上的位置的亮度。因此，与第一实施方式例同样能提高亮度效率，能降低从表面及背面的扩散板106上观察的亮度的不均匀。

图5表示本发明第四实施方式例的背光装置的剖面结构的一部分。本实施方式例的双面背光装置100c与第三实施方式例的双面背光装置100的不同之处在于，代替棒状棱镜部件104(图3)，设置作为光学部件的具有与漫反射性棒状部件101相同反射特性的棒状反射部件105(图1)。棒状反射部件105具有相对剖面中心、在Y方向对称的剖面形状。

图6放大表示图5的灯102附近。与第三实施方式例相同，棒状反射部件105设置在灯102的两侧，能够使从灯102射出的、包含在图6所示角度±θ中的光朝向扩散板106的方向。因此，与第三实施方式例同样，能提高亮度效率，能降低从表面及背面的扩散板106上观察的亮度的不均匀。

图7表示本发明第五实施方式例的背光装置的剖面结构的一部分。图8是用于表示图7的背光装置一部分的透视图。本实施方式例的双面背光装置100d与第一实施方式例的双面背光装置100的不同之处在于，在漫反射性棒状部件101(图1)上形成柱部107。柱部107形成从漫反射性棒状部件101朝向扩散板106逐渐变细的圆锥形状，由使光发散的白色的ABS或PC形成。例如，如果是约20英寸的液晶显示装置中使用的背光装置，那么可以在与表面及背面的扩散板106中心附近对应的位置处形成一个柱部107。

如图11所示，在通常的单面背光装置中，在反射板211上形成垫块210，用来防止由于自身重量或者热引起的扩散板216的变形而弯曲。一般，背光装置的发光面越大，扩散板的弯曲越显著。然而，现有的双面背光装置204(图15)中，由于不设置与扩散板216相向的反射板，所以不能形成支撑扩散板216的垫块(柱)，不能防止扩散板216的弯曲。本实施方式例中，由于在漫反射性棒状部件101上形成用于支撑扩散板106的柱部107，因此即使当背光装置的发光面大时，也能减小表面及背面的扩散板106的弯曲，从而得到良好的发光面。

此外，上述实施方式例中，以双面背光装置为例说明了背光装置，但在邻接两个灯102之间插入光学部件的结构，例如，也适用于具有与图12所示的剖面结构相同的剖面结构的单面背光装置中。

图9表示插入作为光学部件的扩散性棒状部件的单面背光装置的剖面结构。在该例中，从灯102向X方向射出的光，与经反射板108反射的光入射到扩散性棒状部件103。这样，即使在背光装置构成为单面背光装置的情况下，通过在邻接的两个灯之间插入各种光学部件，能够与上述实施方式例同样，提高亮度效率，降低从扩散板106上观察的亮度的不均匀。

专利文献1所述的技术中，在反射板的山部221M(图13)上形成的镜面反射膜的均匀性大大影响对亮度不均匀的消除，当镜面反射膜形成不均匀时，就不能正确消除亮度的不均匀。因此，在形成反射板的山部221M时，要求高加工精度。本发明中使用的光学部件，与形成有山部221的反射板相比，部件小从而容易加工，加工不要求高精度。在单面背光装置中，当采用在邻接的两个灯之间插入光学部件的结构时，不需要在反射板108形成山部，此外，由于光学部件的形成中不要求高加工精度，所以与专利文献1所示技术相比，能容易地提高亮度效率，降低在扩散板106上观察的亮度的不均匀。

此外，现有的专利文献1所述的技术中，反射板211的形状是每个灯213都被探照灯那样的凹面镜包围的形状，所以即使调整反射板211的山部211M的角度以便扩散板216正面的亮度均匀，也不能降低从正面以外的视角观察扩散板216时的亮度的变化。图9所示的单面背光装置中，与第二实施方式例说明的相同，扩散性棒状部件103看上去成为使光散射的模拟灯，因此改变视角观察扩散板106时，从扩散板106上观察的亮度变化少。

第一实施方式例、第四实施方式例及第五实施方式例中，作为插入到邻接的两个灯之间的光学部件，设置具有漫反射性的棒状光学部件，但作为其替代，也可以设置具有镜面反射性的棒状光学部件。在这种情况下，同样能提高亮度效率，降低从扩散板106上观察的亮度的不均匀。第四实施方式例中，棒状反射部件105被设置在灯102的两侧，但作为其替代，也可以设置在第二实施方式例中使用的扩散性棒状部件103。背光装置为双面背光装置及单面背光装置任何一种构成时，在漫反射性棒状部件101、扩散性棒状部件103、棱镜部件104或者棒状反射部件105都使用导电性材料构成的情况下，借助于其与灯102之间的泄漏电流，能够降低灯102的点灯初始电压。

作为上述实施方式例中说明的光学部件的剖面形状的一例，能根据灯102与光学部件之间的距离，和光学部件的中心与扩散板106之间的距离来适当设计光学部件的剖面形状。例如，当从灯102到表面的扩散板106的距离，与到背面的扩散板106的距离不同时，光学棒状部件的剖面形状可以不形成为相对于中心、在Y方向对称，而可以形成为与各自的距离对应的形状。

第五实施方式例中，说明了在光学部件上形成柱部的双面背光装置，而单面背光装置中采用在邻接两个灯之间插入光学部件时，可以与第五实施方式例同样在光学部件上形成用于支撑扩散板的柱部。此外，第五实施方式例中，说明了柱部形成在具有散落反射性的棒状光学部件上的例，而形成柱部的光学部件不限定于漫反射性部件。本发明的背光装置可以使用在液晶显示装置以外。

以上，根据优选实施方式例对本发明进行了说明，而本发明的背光装置，不限定于上述实施方式例，从上述实施方式例的构成进行各种修正及变更的背光装置也包含在本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种背光装置，包括：

光学扩散板；

至少一个设置在所述光学扩散板背面侧的灯；和

光学部件，用于将所述灯发射的光中与所述光学扩散板大致平行的光成分向所述光学扩散板反射。

2.如权利要求1所示的背光装置，其中所述至少一个灯包括多个细长灯，它们彼此平行延伸，所述光学部件是光学棒部件，该光学棒部件与所述细长灯平行地延伸并且插入相邻两个所述细长灯之间。

3.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件由导电性材料构成。

4.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件包括从所述棒部件向相邻的所述光学扩散板延伸的延伸部。

5.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件具有用来漫反射光的漫反射面。

6.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件具有用来反射光的镜面。

7.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件包括透明体和分散在所述透明体中的漫反射材料。

8.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件被设置在所述相邻两个所述细长灯的正中间。

9.如权利要求2所示的背光装置，其中两个所述光学棒部件被设置在所述相邻两个所述细长灯的各自的附近。

10.如权利要求2所示的背光装置，其中所述光学棒部件包括棱镜部件。

11.如权利要求1所示的背光装置，其中设置一对光学分散片，该光学分散片将所述细长灯与所述光学部件夹在中间。

12.一种背光装置，包括：

光学扩散板；

至少一个设置在所述光学扩散板背面侧的细长灯；和

棒部件，与所述细长灯平行延伸，并且由导电性材料构成。

13.如权利要求12所示的背光装置，其中所述棒部件电接地。

14.如权利要求12所示的背光装置，其中所述棒部件电连接至所述细长灯的一个端子。

15.如权利要求12所示的背光装置，其中一对光学分散片将所述细长灯与所述棒部件夹在中间。

16.一种液晶显示装置，包括如权利要求1所述的背光装置。

17.一种液晶显示装置，包括如权利要求12所述的背光装置。

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