TWI498643B - Display device - Google Patents

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TWI498643B
TWI498643B TW101126852A TW101126852A TWI498643B TW I498643 B TWI498643 B TW I498643B TW 101126852 A TW101126852 A TW 101126852A TW 101126852 A TW101126852 A TW 101126852A TW I498643 B TWI498643 B TW I498643B
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Japan Display Inc
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    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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Description

顯示裝置
本發明係關於一種顯示裝置。
具備側光方式之背光源之顯示裝置中，入射至導光板之端面之光於導光板之內部行進，在背面側之界面反射並從表面出射(專利文獻1)。近年來，要求縮小包圍顯示面板之顯示區域之區域(框架)。隨之背光源亦被要求窄框架化，故有必要縮小導光板之入光面附近之亮斑。因此，於導光板之端面形成凹凸或槽，將光折射而擴散(專利文獻2及3)。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-276531號公報
[專利文獻2]日本特開2004-200072號公報
[專利文獻3]美國專利申請案公開第2004/0120139號說明書
根據導光板之端面之凹凸或槽之形狀，光之行進角度可從0°(與端面成直角之方向)設定至接近90°(平行於端面之方向)之角度。光之行進角度較小會導致光之擴散不足，故於導光板之端部與LED之間形成暗部。與此相對，光之行進角度過大，代替暗部消失，而會根據其角度產生明 部。如此，存在因將背光源窄框架化而產生亮斑之問題。
本發明之目的係減少背光源之亮斑，且擴散可作為面光源而利用之區域之面積。
(1)本發明之顯示裝置之特徵為包含顯示面板、及作為上述顯示面板之面光源而使用之背光源，且，上述背光源包含具有比上述面光源更狹小之發光區域之光源、與使上述光源之光從端面入射而從表面出射之導光板；上述導光板之上述端面具有平坦面與自上述平坦面突出之凸面或凹陷之凹面，自上述光源朝垂直於上述平坦面之方向行進之光藉由在上述凸面或凹面之折射而擴散並入射至上述導光板；上述凸面或凹面形成為將各自形成於與上述光出射之上述表面正交之複數個中心軸之周圍之複數個彎曲面一體化之形狀；在上述複數個彎曲面之排列方向上位於上述凸面或凹面之兩端部之一對上述彎曲面係各自鄰接於上述平坦面；彼此相鄰之上述彎曲面係在比上述平坦面更為上述凸面或凹面之突出方向或者凹陷之方向上偏離之位置相互連接；在與上述光出射之上述表面平行之面切斷之剖面，藉由上述複數個彎曲面而呈現複數個弧，藉由上述平坦面而呈現直線。根據本發明，向垂直於平坦面之方向行進而入射至導光板之光係在平坦面上直進，在鄰接於彎曲面之平坦面之區域中發生較大折射，且在鄰接於旁邊彎曲面之區域中發生較小折射。藉此，可調整配光之平衡，減少背光源之亮斑，擴散可作為面光源而利用之區域之面積。
(2)如(1)中所記載之顯示裝置，較好的是，上述複數個弧係以相互具有相似形狀之方式設計。
(3)如(1)中所記載之顯示裝置，較好的是，上述複數個弧之相似比各自在基準值±15%以內。
(4)如(1)至(3)中任一項之顯示裝置，較好的是，上述複數個弧之最為突出之點或最為凹陷之點，各自與藉由上述平坦面而呈現之上述直線平行地排列成一行。
(5)如(1)至(4)中之任一項之顯示裝置，較好的是，位於排列方向之兩端各者之1個上述弧係與藉由上述平坦面而呈現之上述直線連接；在與上述直線之連接點與上述1個上述弧相切之第1切線與上述直線所成之角度，在上述第1切線所切之上述1個上述弧之側為70°；在彼此相鄰之上述弧之連接點與上述彼此相鄰之上述弧之一方相切之第2切線與上述直線所成之角度，在上述第2切線之上述一方所切之上述弧之側為40°。
以下，就本發明之實施形態，參照圖式進行說明。圖1係本發明之實施形態之顯示裝置之剖面圖。
顯示裝置具有顯示面板10。顯示面板10係控制光之通過及遮斷而顯示圖像之光閘方式者。圖1所示之顯示面板10為液晶顯示面板，其包含含玻璃等之一對基板12與包夾於其間之液晶層14，且於一對基板12之外側具有各個偏光板16。下側(後述之背光源20側)之偏光板16上，貼附有轉換偏光之薄膜18，其使具有於偏光板16之光透射軸方向振動 之偏光之光之成分增加。
顯示裝置具有作為顯示面板10之面光源使用之背光源20。背光源20具有光源22。光源22係LED(Light Emitting Diode：發光二極體)等之點光源。點光源與面光源相比其發光區域較狹小。
背光源20含有導光板24。光從光源22入射至導光板24之端面26。光從導光板24之表面28以面狀出射。導光板24係用以將光源22(點光源)之光轉換成面光源而照射至顯示面板10者。
導光板24之背面30上形成有複數個第1凸部32(縱突出部)。第1凸部32沿著光之行進方向連成稜線。藉由形成第1凸部32，而抑制以背面30為界面反射而返回至內部之光之擴散。
導光板24之表面28上形成有複數個第2凸部34(橫突出部)。第2凸部34與光之行進方向交叉而連成稜線。藉由形成第2凸部34，使在背面30反射之光不在表面28返回地出射。
於導光板24之上(靠近顯示面板10之側)，配置有光擴散片36。光擴散片36具有弱光擴散作用，故藉由使光透過該光擴散片36而減弱導光板對光分佈之影響。光擴散片36之上(靠近顯示面板10之側)，配置有2片稜鏡片38。藉由使光透過稜鏡片38，可使光集中於正面，從而提高正面亮度。又，於導光板24之下(顯示面板10之相反側)配置有反射片40。顯示裝置具有框架42，於框架42之內側配置有背光源 20。
圖2係導光板24及光源22之整體俯視圖。如圖2所示，以與導光板24對向之方式配置有光源22。
圖3係導光板24及光源22之局部放大俯視圖。如圖3所示，光源22所對向之導光板24之端面26具有平坦面48與自平坦面48突出之凸面50。從光源22朝垂直於平坦面48之方向行進之光在平坦面48上為直進，與此相對，在凸面50則藉由折射而擴散並入射至導光板24。
凸面50作為複數個彎曲面而成將圓筒面52一體化之形狀。複數個圓筒面52之排列方向上位於凸面50之兩端部之一對圓筒面52係各自鄰接於平坦面48。複數個圓筒面52之排列方向上之平坦面48之寬度W1 係根據設計之背光源之樣式來決定。彼此相鄰之圓筒面52係在比平坦面48更朝凸面50之突出方向偏離之位置相互連接。
圖4係用以說明導光板24之凸面50之形狀之圖。以平行於光出射之表面28之面切斷之剖面，根據複數個圓筒面52而呈現複數個弧54，藉由平坦面48而呈現直線56。複數個弧54(複數個圓筒面52)各自形成於與光出射之表面28正交之複數個中心軸58之周圍。複數個弧54係以與半徑相等之方式設計。或者說，複數個弧54之半徑各自為基準值±15%以內之長度。
複數之弧54之中心點(中心軸58)係各自與藉由平坦面48而呈現之直線56平行地排列成一行。位於排列方向之兩端之各者之1個弧54與藉由平坦面48呈現之直線56相連接。 在與直線56之連接點與1個弧54相切之第1切線60與直線56(或其平行線)所成之角度α，在第1切線60所切之1個弧54之側為70°。在彼此相鄰之弧54之連接點與彼此相鄰之弧54之一方相切之第2切線62與直線56(或其平行線)所成之角度β，在第2切線62所切之弧54之側為40°。
根據本實施形態，於垂直於平坦面48之方向行進並入射至導光板24之光，如圖3所示，在平坦面48上直進，在鄰接於圓筒面52之平坦面48之區域中發生較大折射，在鄰接於旁邊之圓筒面52之區域中發生較小折射。藉此，可調整配光之平衡，減少背光源20之亮斑，從而擴散可作為面光源28而利用之區域之面積。
[實施例]
圖5係顯示實施例及比較例之導光板之配光特性之圖表。圖6係顯示比較例1之導光板之形狀之圖。圖7係顯示比較例1之導光板之暗部之圖。
圖6所示之導光板124之光入射之端面126由複數個圓筒面152組成，無平坦面。圓筒面152描繪出弧154，且彼此相鄰之弧154之連接點沿著直線156排列。在彼此相鄰之弧154之連接點與彼此相鄰之弧154之一方相切之切線160與直線156所成之角度β1 ，在切線160所切之弧154之側為40°。該例中，如圖5所示，光之擴散較少。因此，如圖7所示，於導光板124之光出射之表面128形成暗部164。
其次，圖8係顯示比較例2之導光板之形狀之圖。圖9係顯示比較例2之導光板之暗部及亮部之圖。
圖8所示之導光板224之光入射之端面226由複數個圓筒面252組成，無平坦面。圓筒面252描繪出弧254，且彼此相鄰之弧254之連接點沿著直線256排列。在彼此相鄰之弧254之連接點與彼此相鄰之弧254之一方相切之切線260與直線256所成之角度α2 ，在切線260所切之弧254之側為70°。該例中，如圖5所示，由於光之擴散增大，故如圖9所示，暗部264變小，但形成亮度顯眼之亮部266。亮部266認為是因在發光效率較好之45°附近之角度之光量較多所造成。
再者，圖10係顯示比較例3之導光板之形狀之圖。圖11係顯示比較例3之導光板之暗部之圖。
圖10所示之導光板324之光入射之端面326由複數個圓筒面352組成，於彼此相鄰之圓筒面352之間存在平坦面348。圓筒面352之形狀與圖8所示者相同，且切線360與直線356之角度α3 為70°。該例中，如圖5所示，40~45°附近之光之光量急劇減少。因此，如圖11所示，比較例2之亮部266消失，但除與比較例2相同之暗部364以外，進而形成有暗部366。
如圖5所示，本實施例與比較例1相比，光之擴散較大，與比較例2相比，很明顯在45°附近之光量不會過多，與比較例3相比，不存在光量急劇減少之角度。因此，暗部縮小且亦不存在過亮之部分。
本發明並非限定於上述之實施形態者，可作各種變化。以實施形態說明之構成可以實質上相同之構成、發揮相同 之作用效果之構成或可達成相同之目的之構成進行置換。例如，如圖12、13所示，即便將圓筒面置換成橢圓筒面400、或2次曲面402，亦同樣能呈現本發明之效果。或者，如圖14、圖15、圖16所示，即便將自平坦面突出之圓筒面、橢圓筒面、或2次曲面之凸面置換成凹陷之圓筒面404、橢圓筒面406、或2次曲面之凹面408，亦可獲得相同之效果。
10‧‧‧顯示面板
12‧‧‧基板
14‧‧‧液晶層
16‧‧‧偏光板
18‧‧‧薄膜
20‧‧‧背光源
22‧‧‧光源
24‧‧‧導光板
26‧‧‧端面
28‧‧‧表面
30‧‧‧背面
32‧‧‧第1凸部
34‧‧‧第2凸部
36‧‧‧光擴散片
38‧‧‧稜鏡片
40‧‧‧反射片
42‧‧‧框架
48‧‧‧平坦面
50‧‧‧凸面
52‧‧‧圓筒面
54‧‧‧弧
56‧‧‧直線
58‧‧‧中心軸
60‧‧‧第1切線
62‧‧‧第2切線
124‧‧‧導光板
126‧‧‧端面
152‧‧‧圓筒面
154‧‧‧弧
156‧‧‧直線
160‧‧‧切線
164‧‧‧暗部
224‧‧‧導光板
226‧‧‧端面
252‧‧‧圓筒面
254‧‧‧弧
256‧‧‧直線
260‧‧‧切線
264‧‧‧暗部
266‧‧‧亮部
324‧‧‧導光板
326‧‧‧端面
348‧‧‧平坦面
352‧‧‧圓筒面
356‧‧‧直線
360‧‧‧切線
364‧‧‧暗部
366‧‧‧暗部
400‧‧‧椭圆筒面
402‧‧‧2次曲面
404‧‧‧圆筒面
406‧‧‧椭圆筒面
408‧‧‧凹面
W1 ‧‧‧寬度
α,α2 ,α3 ‧‧‧角度
β,β1 ‧‧‧角度
圖1係本發明之實施形態之顯示裝置之剖面圖。
圖2係導光板及光源之整體俯視圖。
圖3係導光板及光源之局部放大俯視圖。
圖4係用以說明導光板之凸面之形狀之圖。
圖5係顯示實施例及比較例之導光板之配光特性之圖表。
圖6係顯示比較例1之導光板之形狀之圖。
圖7係顯示比較例1之導光板之暗部之圖。
圖8係顯示比較例2之導光板之形狀之圖。
圖9係顯示比較例2之導光板之暗部及亮部之圖。
圖10係顯示比較例3之導光板之形狀之圖。
圖11係顯示比較例3之導光板之暗部之圖。
圖12係顯示本發明之另一實施例之自平坦面突出之橢圓筒面之圖。
圖13係顯示本發明之另一實施例之自平坦面突出之2次曲線面之圖。
圖14係顯示本發明之另一實施例之自平坦面凹陷之圓筒面之圖。
圖15係顯示本發明之另一實施例之自平坦面凹陷之橢圓筒面之圖。
圖16係顯示本發明之另一實施例之自平坦面凹陷之2次曲線面之圖。
22‧‧‧光源
24‧‧‧導光板
26‧‧‧端面
48‧‧‧平坦面
50‧‧‧凸面
52‧‧‧圓筒面
W1 ‧‧‧寬度

Claims (5)

  1. 一種顯示裝置，其特徵為包含：顯示面板；及背光源，其係作為上述顯示面板之面光源而使用；且，上述背光源包含具有比上述面光源更狹小之發光區域之光源、與使上述光源之光從端面入射而從表面出射之導光板；上述導光板之上述端面具有平坦面與自上述平坦面突出之凸面或凹陷之凹面，自上述光源朝垂直於上述平坦面之方向行進之光藉由在上述凸面或凹面之折射而擴散並入射至上述導光板；上述凸面或凹面形成為將各自形成於與上述光出射之上述表面正交之複數個中心軸之周圍之複數個彎曲面一體化之形狀；在上述複數個彎曲面之排列方向上位於上述凸面或凹面之兩端部之一對上述彎曲面各自鄰接於上述平坦面；彼此相鄰之上述彎曲面係在比上述平坦面更為上述凸面或凹面之突出方向上偏離之位置相互連接；在與上述光出射之上述表面平行之面切斷之剖面，藉由上述複數個彎曲面而呈現複數個弧，藉由上述平坦面而呈現直線；上述複數個弧之最為突出之點或最為凹陷之點，各自與藉由上述平坦面而呈現之上述直線平行地排列成一 行。
  2. 如請求項1之顯示裝置，其中上述複數個弧係以相互具有相似形狀之方式設計。
  3. 如請求項1之顯示裝置，其中上述複數個弧之相似比各自在基準值±15%以內。
  4. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中位於排列方向之兩端各者之1個上述弧係與藉由上述平坦面而呈現之上述直線連接；在與上述直線之連接點與上述1個上述弧相切之第1切線與上述直線所成之角度，在上述第1切線所切之上述1個上述弧之側為70°；在彼此相鄰之上述弧之連接點與上述彼此相鄰之上述弧之一方相切之第2切線與上述直線所成之角度，在上述第2切線所切之上述一方之上述弧之側為40°。
  5. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置，其中自上述平坦面突出之上述凸面或凹陷之上述凹面係以圓筒面、橢圓筒面、或2次曲線面構成。
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