CN1955812A - 面状光源装置及使用该面状光源装置的液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制光源寿命的缩短，并抑制显示不均的发生的背光单元。本发明一实施例涉及的背光单元(102)具有：导光板(108)；在导光板(108)的入射侧面配置的线状光源(106)；在导光板(108)的背面配置的反射板(109)；以及在反射板(109)的背面配置的均热板(110)，其中，均热板(110)的端部配置为在线状光源(106)的电极部(114)附近比导光板(108)的入射侧面更靠内的内侧，均热板(110)的其它端部配置为与导光板(108)的除入射侧面之外的侧面大致一致。

Description

面状光源装置及使用该面状光源装置的液晶显示装置
技术领域
本发明涉及面状光源装置及使用该面状光源装置的液晶显示装置。
背景技术
通常，液晶显示装置中，在液晶显示面板(Liquid crystal display panel)的背面配置有背光单元(backlight unit)。为此，来自构成背光单元的冷阴极管等的线状光源的热量会传导到液晶显示面板上，使得液晶显示面板的面内热量分布不均匀，容易产生显示不均这样的问题。
为了解决上述问题，在构成背光单元的导光板或线状光源的背面、侧面等处配置铝等导热性高的均热板，从而使液晶显示面板面内的热量分布均匀化(例如，参见专利文献1和2)。
专利文献1
特开平9-318940号公报
专利文献2
特开2001-311944号公报
然而，对于现有技术的结构，可明显看到，在线状光源的发光部，尤其是在电极部产生过热的现象。由此可知，存在线状光源自身热量分布不合适，以使线状光源的寿命显著缩短这样的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，本发明的目的在于提供一种能够抑制光源寿命的缩短的面状光源装置，以及能够抑制由于光源发光热量而产生的显示不均的使用该面状光源装置的液晶显示装置。
本发明第一方面的面状光源装置包括：导光板；线状光源，配置在上述导光板的入射侧面；反射板，配置在上述导光板的背面；以及均热板，配置在上述反射板的背面，其特征在于，上述均热板的端部被配置为在上述线状光源的电极部附近，比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧，上述均热板的其它端部被配置为与上述导光板的除上述入射侧面之外的侧面大致一致。根据上述结构，能够使线状光源趋近合适的热分布，并能够抑制线状光源寿命的缩短。
本发明第二方面的面状光源装置，其特征在于，在上述线状光源所处的位置范围内，上述均热板的端部配置于比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧。根据上述结构，能够更有效地抑制线状光源寿命的缩短。
本发明第三方面的面状光源装置，其特征在于，在上述线状光源所处的位置范围内，除了上述均热板的位置确定部之外，上述均热板的端部配置于比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧。根据上述结构，能够对均热板进行高精度地位置确定。
本发明第四方面的面状光源装置，其特征在于，上述线状光源具有一个以上的弯曲部。本发明可适用于这样的情况。
本发明第五方面的液晶显示装置，其特征在于，包括：上述任一方面记载的面状光源装置；以及在上述面状光源装置的观看侧配置的液晶显示面板。根据上述结构，能够抑制线状光源的寿命的缩短，并抑制显示不均的发生，能够进行高品质显示。
本发明能够提供一种可抑制光源寿命缩短的面状光源装置，以及可抑制显示不均发生的使用该面状光源装置的液晶显示装置。
附图说明
图1表示本发明实施例1的液晶显示装置的结构的分解立体图。
图2表示本发明实施例1的液晶显示装置的结构的一部分的剖面图。
图3表示本发明实施例1的背光单元的结构的一部分的正视图。
图4表示本发明实施例2的背光单元的结构的一部分的正视图。
图5表示本发明实施例3的背光单元的结构的一部分的正视图。
图6表示现有技术的背光单元的结构的一部分的正视图。
具体实施方式
下面对可适用于本发明的实施例进行说明。以下的说明是对本发明的实施例进行的说明，但本发明并非限于以下的实施例。为了说明的清晰，以下的记载及附图进行了适当的简化和省略。
下面参照图1对本发明实施例涉及的液晶显示装置进行说明。图1表示本实施例的液晶显示装置100的结构的一例的分解立体图。其中，采用作为液晶显示面板101的TFT型液晶显示面板为例进行说明。根据图1所示，本实施例中的液晶显示装置100具有：液晶显示面板101、背光单元102、外框103。液晶显示面板101的背面侧配置有背光单元102。外框103配置在液晶显示面板101的表面侧，并将液晶显示面板101和背光单元102固定。本实施例中的背光单元102具有均热板110，高效地传导线状光源106所产生的热量，抑制液晶显示面板101显示不均的发生。特别是，通过巧妙地设计均热板110的形状、配置，从而抑制线状光源106的寿命的缩短。对此之后将详细描述。
液晶显示面板101具有在TFT(薄膜晶体管)阵列基板(未图示)和对置配置的对置基板(未图示)这两块基板之间封入液晶的结构。在TFT阵列基板上分别地在水平方向形成有栅极线(扫描线)、在垂直方向形成有源极线(信号线)。并且，TFT被设置在栅极线和源极线的交叉点附近。进而，在栅极线和源极线包围的区域中分别形成有像素电极。分别地，TFT的栅极连接于栅极线，源极连接于源极线，漏极连接于像素电极上。
TFT阵列基板和对置基板的间隔通过衬垫(spacer)被维持成预定的间隔。在TFT阵列基板的外侧表面和对置基板的外侧表面分别粘贴偏光板。同时，在对置基板上形成公共电极和R(红)、G(绿)、B(蓝)的彩色滤色器。公共电极实际上是以与像素电极对置的方式，在对置基板的大致整个面上形成的透明电极。
液晶显示面板101具有显示区域和周边区域。显示区域由多个像素构成。周边区域以围绕显示区域的周边的方式形成。周边区域上连接有源极驱动器104、栅极驱动器105。通常，源极驱动器104和栅极驱动器105通过TAB(TapeAutomated Bonding：卷带自动封装)连接于TFT阵列基板，或通过COG(Chip OnGlass：玻基芯片)直接设置于阵列基板上。
这里对液晶显示面板101的动作进行说明。在各栅极线供给来自栅极驱动105的扫描信号。与根据各扫描信号选择的一根栅极线连接的所有TFT同时变为接通(ON)。然后，在各源极线供给来自源极驱动器104的对应于显示信号的灰度电压，在像素电极上蓄积电荷。接着，根据蓄积了电荷的像素电极与公共电极间的电位差，使像素电极-公共电极间的液晶排列发生变化。透过与观看侧相反侧的偏光板的线偏振光的偏振方向是根据液晶来控制的，进而控制透过观看侧偏光板的光的透过率。液晶显示面板101的各像素，通过对应于透过光量的颜色浓淡和RGB任一个的颜色显示，进行各种色调的显示。另外，在黑白显示的情况下，也可以不配置彩色滤色器。
作为液晶显示面板101，除了上述TFT型之外，已知的有不含有开关元件的纯矩阵型等。此外，作为液晶显示面板的型式，已知的还有TN型(TwistedNematic：扭转列向型)，STN型(Super Twisted Nematic：超扭转列向型)，像素电极和公共电极形成于同一基板上的IPS型(In Plane Switching：平面开关型)等。本发明适用于上述各种型式的液晶显示面板。
下面除参考图1之外、还参照图2和图3来说明背光单元102的结构。图2表示液晶显示装置100的结构的一部分的剖面图。图3是为了说明各构成元件配置关系的正视图。图3中，为了简化说明仅示出几个部件。图1～3中同一构成元件采用同一符号。
背光单元102是采用侧面照明(sidelight)方式，对液晶显示面板101照射面状光的面状光源装置。背光单元102包括：线状光源106，光学板107，导光板108，反射板109，均热板110，框体111。从观看侧按光学板107、导光板108，反射板109的顺序被层积配置并被收纳在框体111中。
线状光源106沿导光板108的入射侧面配置。线状光源106可采用冷阴极管。如图3所示，线状光源106的两端分别设置有形成高压的电极部114。为了覆盖该电极部114，配置有硅橡胶(silicone rubber)等绝缘材料制成的支撑件(holder)112。端子113与电极部114连接，并被设计为从支撑件112突出。端子113与没有图示的反相电路连接。从而电压被供给至线状光源106，线状光源106从2个电极部114之间的发光部可射出光线。从线状光源106射出的光线从导光板108的侧面入射至导光板108内。
导光板108导向扩散来自线状光源106的光，并从正面射出面状光。在导光板108的与观看侧相反侧的面上，设置有用于将来自线状光源106的光高效射出至液晶显示面板101的点图形(dot pattern)。该点图形通过点印刷或加工处理形成。或者，也可在导光板108的背面设置凹凸结构。并且对于导光板108，还进行用于改善发光分布的扩散处理。还有，如图1和图2所示，导光板108形成为平板状，其剖面形状为矩形。导光板108的剖面形状也可根据线状光源106的形状而成为楔形或大致楔形。
在导光板108的上面配置有光学板107。光学板107可使用由多个扩散板或棱镜(prism)板等层积形成的板材。扩散板使显示面的光均一化。作为扩散板，例如可以采用：通过在合成树脂基材板成形时对表面实施凹凸轧花(emboss)加工等，从而在基材板的表面上形成多个凹凸的现有的板材。另外，棱镜板通过聚集光束使得显示正面的亮度提高。棱镜板可采用例如在聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)等基材薄膜上形成有机树脂凹凸结构的板材。
反射板109将从导光板108的与观看侧相反的一侧射出的光再次入射至导光板108。另外，反射板109以内置线状光源106的方式形成。反射板109将从线状光源106出射到导光板108侧的光反射并入射至导光板108。本实施例中，如图1和图2所示，使用了将反射板109配置在导光板108的背面和线状光源106的背面、侧面和上面而形成为一体的反射板109。也可使用导光板108的背面部分和线状光源106的周边部分反射板109被分割的板材。作为该反射板109，可采用由包含白色颜料的涂料形成的板材，涂布微细树脂中空粉末的板材等现有的板材。反射板109也可由黄铜或铝等金属板形成。对于被线状光源106的周边部分分离的反射板109也可采用金属板形成。
反射板109的背面配置有由铝或导热板等导热性好的材料制成的均热板110。均热板110高效传导线状光源106产生的热量，来抑制液晶显示面板101的显示不均的发生。通过巧妙地设计均热板110的形状和配置，从而抑制线状光源的寿命的缩短。对此之后将详细描述。均热板110配置成与反射板109和导光板108的背面大致平行。
上述部件通过框体111被保持。框体111由金属板或树脂制成，也可由多个部件构成。另外，也可以是同时具有保持·固定液晶显示面板101的功能的结构。
下面说明背光单元102的光学作用。此处，以在导光板108的背面形成点图形的情况为例来说明。来自线状光源106的光入射至导光板108内，反复全反射的同时在导光板108内传播。通过点图形，不满足全反射条件的一部分光，由导光板108的光出射面出射至观看侧。另外，还有一部分光从导光板108的与观看侧相反的一侧出射并由反射板109反射，并再次入射至导光板108内。来自导光板108的光出射面的光，通过光学板107在与液晶显示面板101的显示面垂直的方向上聚集、扩散。从而，背光单元102具有向液晶显示面板101出射亮度均一化的面状光的功能。
液晶显示面板101和背光单元102通过外框103被保持为一体。外框103可由金属板或树脂制成，是防止外部冲击的保护部件及进行封装的封装部件。
下面详细说明均热板110。如图3所示，均热板110的端部，在线状光源106的电极部114附近，比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。即，在均热板110上，在对应线状光源106的电极部114附近的位置上设置有切口。在本实施例中，那个角上的三角形状的部分即为均热板110的切口的形状。通过均热板110远离电极部114配置，可防止从电极部114吸收过多的热量。从而能够抑制线状光源106的寿命的缩短。
对于配置在线状光源106两端的电极部114中间的发光部也是，均热板110配置于比导光板108的入射侧面更靠近内侧。因此，均热板110横跨包含电极部114的线状光源106所处的位置范围，并比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。通过这样配置均热板110，能够防止从线状光源106吸收过多的热量。从而抑制了线状光源106寿命的缩短，并同时抑制线状光源106的发光亮度的下降。从而，抑制了液晶显示面板101的显示不均的发生，能够进行高质量的显示。
还有，以导光板108的设置有线状光源106的侧面与相反侧的侧面相一致的方式来配置均热板110的端部。即，在与线状光源106延伸方向成直角的方向上均热板110的长度比导光板108更短。另外，在与配置有线状光源106的侧面相正交的两侧面上，以其端部与导光板108的侧面大致一致的方式来配置均热板110。因此，在除了配置有线状光源106的侧面以外的3个侧面上，以与导光板108的端部大致一致的方式配置均热板110的端部。由此，能够高效地传导线状光源106产生的热量。从而使液晶显示面板101的面内的温度分布均一化，能够抑制显示不均的发生。
如图2所示，在导光板108和均热板110之间，如上述那样，配置有反射板109。由此，防止了线状光源106的发光热量被直接传导至均热板110。从而线状光源106能够趋近合适的热分布即线状光源106单体的热分布，并可进一步抑制寿命的缩短。
实施例2
参照图4说明本发明的实施例2。图4是用于说明实施例2的背光单元102的各构成元件的配置关系的正视图。图4中为了简要说明仅图示了几个元件。图4中采用同一符号表示与图1～3中相同的构成元件，并省略重复说明。
实施例1中，均热板110的端部横跨包含电极部114的线状光源106面对的全部范围，并比导光板108的入射侧面更远离线状光源。在这种情况下，具有使均热板110的原来的使用目的，即线状光源106的发光热量、或源极驱动器104、栅极驱动器105等驱动电路部件的发热的均热效果降低，出现显示不均的程度恶化的情况。另外，由于液晶显示面板101的均热不足造成面板周边发生显示不均，特别是，在面板边缘的中央附近极易发生显示不均。
为此，本实施例中，如图4所示，在线状光源106的位置范围内，除了均热板110的位置确定部115外，均热板110的端部配置为相对于导光板108的入射侧面更向内侧，更远离线状光源106。另外，均热板110上设置的位置确定部115从导光板108的入射侧面向外侧露出。即，在均热板110上，在对应于线状光源106的电极部114附近的角上设置切口。总之，在线状光源106的电极部附近，与线状光源106延伸方向成直角方向的均热板110的长度比导光板108短。从而，在线状光源106的电极部114附近，能以均热板110的端部比导光板108的入射侧面更远离线状光源106的方式配置均热板110。
还有，在线状光源106的电极部114之间的发光部中，均热板110被配置成比导光板108的入射侧面更接近线状光源106。即，线状光源106的发光部中，均热板110被配置为在线状光源106的下侧从导光板108的入射侧面露出。如图4所示，本实施例中，均热板110的端部被配置成直至线状光源106的左侧为止。总之，在线状光源106的发光部中，与线状光源106延伸方向成直角的方向上的均热板110的长度比导光板108更长。
通过上述结构，可防止过多地吸收线状光源106的电极部114附近的热量，可抑制线状光源106的寿命的缩短。另外，可在发光部附近有效地进行均热，可抑制液晶显示面板101显示不均的发生。
如上所述，在导光板108与均热板110之间配置有反射板109。在线状光源106与均热板110之间也配置有反射板109。由此，防止了线状光源106的发光热量直接向均热板110传导。因此，即使直到线状光源106的下侧为止也配置均热板110，则可使线状光源106的温度过度降低的可能性下降。从而抑制了线状光源106的发光亮度的下降，能够进行高品质的显示。
如上所述，在线状光源106的发光部中，均热板110的长度比导光板108长的情况下，均热板110沿着框体111的内壁而弯折。另外，通过将均热板110突出地接触到框体111的内壁，可进行均热板110的位置确定。因此，均热板110相对线状光源106的发光部长出的部分成为位置确定部115。
在本实施例中，如在实施例1中所说明的那样，除了配置线状光源106的边以外的三边上，均热板110的端部配置成与导光板108的端部大致一致。从而可高效地传导线状光源106产生的热量，因此能够将液晶显示面板101的面内的温度分布均一化，抑制显示不均的发生。
尽管在本实施例中，在线状光源106的发光部中，均热板110也配置在线状光源106的下侧，均热板110的位置确定部115比图4中的线状光源106更向外侧配置，但并不限定于此。例如，均热板110的端部也可与导光板108的入射侧面大致一致地配置。在这种情况下，在与均热板110的线状光源106的电极部114对应的位置上设置有切口。
实施例3
参照图5说明本发明的实施例3。图5是用于说明实施例3的背光单元102的各构成元件的配置关系的正视图。图5中为了简要说明只图示了几个元件。图5中采用同一符号表示与图1-3中相同的构成元件，并省略重复说明。
在本实施例中，线状光源106采用弯曲一次以上加工形成的冷阴极管。即，本实施例中的线状光源106具有一个以上的弯曲部。此处，如图5所示，线状光源106是两次弯曲加工得到的具有两个弯曲点的コ字形冷阴极管。但是线状光源106的形状不仅限于此，还可采用一次弯曲加工形成的具有一个弯曲点的L字形的光源等。电极部114被支撑件112覆盖保护。支撑件112也配置在除电极部114以外的线状光源106的弯曲部分即弯曲部。从而防止线状光源106的破损。
如图5所示，电极部114设置在コ字形的线状光源106的两端。在均热板110中对应线状光源106的电极部114附近的角上设置有切口。从而，在线状光源106的电极部114的附近，均热板110的端部比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。因此，能够在线状光源106的电极部114附近防止过多吸收热量，进而能够抑制线状光源106的寿命的缩短。
还有，在线状光源106的电极部114之间的发光部中，均热板110被配置为比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。所以，在本实施例中，除没有配置线状光源106的图5中的上边以外的三边上，均热板110被配置在比导光板108的入射侧面更远离线状光源106的位置上。即，均热板110的端部，横跨包含电极部114的线状光源106的位置范围，并比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。换言之，均热板110的端部，横跨包含电极部114的线状光源106的位置范围，并比导光板108的入射侧面更向内侧设置。
图5中，在没有配置线状光源106的上边，均热板110被配置为：其端部与导光板108的端部大致一致。所以，均热板110，在图5的纵向和横向上长度都比导光板108短。根据上述配置的均热板110，能够防止过多吸收来自线状光源106的热量。从而抑制线状光源106的寿命的缩短，同时可抑制液晶显示面板101的显示不均的发生。
如上所述，在导光板108与均热板110之间，配置有反射板109。从而防止了线状光源106的发光热量直接传导至均热板110。从而线状光源106能够趋近合适的热分布即线状光源106单体的热分布，并可进一步抑制寿命的缩短。
在本实施例中，如实施例2中所说明的那样，在线状光源106的位置范围内，除去均热板110的位置确定部115以外，均热板110的端部也可配置为比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。在这种情况下，在导光板108及线状光源106与均热板110之间配置反射板109。从而可进一步抑制线状光源106的寿命的缩短。
实施例
如实施例3所述的那样，实际测量了具有图5中所示形状的均热板的液晶显示装置的电极部114和远离电极部114的发光部分的管壁温度，并对线状光源106的寿命和显示不均进行了测定。作为比较，对线状光源106单体的情况、如图6所示具有现有的形状的均热板110的液晶显示装置的情况、以及除去均热板110的液晶显示器的情况，同样实际测量了电极部114和远离电极部114的发光部分的管壁温度，并对线状光源106的寿命和显示不均进行了比较。现有的均热板110的形状如图6中交叉斜线部的内侧所示。即，在除了线状光源106的电极部114和弯曲部以外的发光部分中，直至线状光源106的背部也配置均热板110。
表一中示出了线状光源106的温度、寿命及显示不均的测定结果。
[表一]
  电极部温度   温度差   发光部温度   温度差   寿命(小时)   显示不均
     线状光源单体   119℃   -   60℃   -   -   -
  背光组件   实施例   112℃   7℃   59℃   1℃   1.5倍(9K)   好
  现有技术例   108℃   11℃   57℃   3℃   1倍(6K)   好
  除去均热板   116℃   3℃   60℃   0℃   2倍(12K)   差
根据上表可知，通过采用如图5中所示形状的均热板110，能够更接近线状光源106单体情况的管壁温度，同时具有抑制了显示不均的良好的显示品质，并可延长线状光源106的寿命。
如上所述，为了消除由线状光源106的发光热造成的显示不均，在背光单元102中配置均热板110的情况下，上述均热板110的端部被配置为比导光板108的各入射侧面更远离线状光源106。特别是，在电极部114附近，均热板110的端部被配置为比导光板108的入射侧面更远离线状光源106。从而可通过将线状光源106的发光热不断地均热化，且使线状光源106单体更趋近合适的热分布，来实现寿命的延长。其结果，能够提供显示品质好且寿命长的背光单元102及使用该背光单元102的液晶显示装置100。
本发明并不限于显示装置的背光单元，还可适用于照明中使用的其它形式的面状光源装置。

Claims (8)

1.一种面状光源装置，包括：
导光板；
线状光源，配置在上述导光板的入射侧面；
反射板，配置在上述导光板的背面；以及
均热板，配置在上述反射板的背面，
其特征在于，
上述均热板的端部被配置为在上述线状光源的电极部附近比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧，
上述均热板的其它端部被配置为与上述导光板的除上述入射侧面之外的侧面大致一致。
2.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于，
在上述线状光源所处的位置范围内，上述均热板的端部配置于比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧。
3.如权利要求1所述的面状光源装置，其特征在于，
在上述线状光源所处的位置范围内，除了上述均热板的位置确定部之外，上述均热板的端部配置于比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧。
4.如权利要求1～3中任一项所述的面状光源装置，其特征在于，
上述线状光源具有一个以上的弯曲部。
5.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
权利要求1所述的面状光源装置；和
在上述面状光源装置的观看侧配置的液晶显示面板。
6.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述线状光源所处的位置范围内，上述均热板的端部配置于比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧。
7.如权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述线状光源所处的位置范围内，除了上述均热板的位置确定部之外，上述均热板的端部配置于比上述导光板的入射侧面更靠内的内侧。
8.如权利要求5～7中任一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述线状光源具有一个以上的弯曲部。
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