專利名稱：背光模組以及使用該背光模組的液晶顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于顯示液晶面板等的背光模組以及使用該背光模組的液晶顯示裝置。
背景技術：
以往，使用固體光源元件(例如LED元件)作為照明用的光源的液晶顯示裝置的背光模組已知有以下兩種方式直下型，作為光源在液晶面板的背面?zhèn)冉?jīng)由光學元件在整個面上排列例如LED元件；和側光型(或者側邊型)，在液晶面板的背面?zhèn)仍O置有導光板并在其厚度方向上將LED元件排列成列狀。例如，在圖9所示的直下型方式的背光模組I中，作為光源設置有在縱橫方向將多 個LED排列許多而成的LED背光源陣列2，在其背面?zhèn)仍O置有固定在背面底盤3上的反射板4。在LED的光出射方向上依次配置有增亮膜(DBEF) 5、棱鏡膜6、以及擴散膜7，使從多個LED出射的光在光的行進方向上擴散。另外，在背面底盤3的背面?zhèn)仍O置有驅動LED和液晶面板10的驅動電路基板11。并且，在背光模組I的擴散膜7的進一步的光出射側配置液晶面板10,這些構成液晶顯示裝置12。直下型方式的背光模組I具備使許多LED與液晶面板10的背面整體相對排列的結構。作為具備這樣的直下型方式的背光模組的現(xiàn)有技術，存在例如專利文獻1、2、3所記載的發(fā)明。另外，在圖10所示的液晶顯示裝置12的側光型方式的背光模組14中，與上述直下型方式的背光模組I同樣地自背面?zhèn)纫来闻渲糜序寗与娐坊?1、背面底盤3、反射板4、增亮膜(DBEF) 5、棱鏡膜6、以及擴散膜7。另外，在反射板4和增亮膜5之間配置有導光板15，沿導光板15的厚度方向的側面設置有將LED排列成一排而成的LED背光源陣列16。而且，在背光模組14的進一步的光出射側配置有液晶面板10。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開2007 - 96318號公報專利文獻2 :日本特開2007 - 311561號公報專利文獻3 :日本特開2008 - 41546號公報

發(fā)明內容
發(fā)明所要解決的課題然而，在以往的直下型方式的背光模組I中，由于其結構為作為LED背光源陣列2在橫向及縱向的整個面上排列有大量LED，因此存在如下缺點這些LED的耗電增大而與節(jié)電化背道而馳。另外，由于無法高效地散發(fā)由大量LED產生的熱，因此LED的發(fā)光效率降低，從這一點來看也存在無法節(jié)電化的缺點。
另外，在側光型方式的背光模組14中，由于其結構為在導光板15的厚度方向的側面排列LED，因此存在如下缺點液晶顯示裝置12的側部擴大而大型化。本發(fā)明鑒于上述課題，其目的在于提供一種能夠節(jié)電化且小型化的背光模組以及使用該背光模組的液晶顯示裝置。用于解決課題的手段本發(fā)明的背光模組具備作為光源配置的多個固體光源元件；光學元件，配置在該多個固體光源元件的光出射方向的前方，并使從固體光源元件照射的光擴散；以及筐體，其特征在于，多個固體光源元件配置為環(huán)狀。根據(jù)本發(fā)明的背光模組，能夠使從排列成環(huán)狀的固體光源元件出射的光經(jīng)由光學元件擴散到整體，因此與以往的直下型方式的背光模組相比，減少了作為光源的固體光源元件的數(shù)量，從而能夠節(jié)電化，并且能夠均勻地擴散來自固體光源元件的出射光。另外，由于與以往的側光型的背光模組相比未在側面設置光源，因此能夠防止背光模組向側面方向 擴大。另外優(yōu)選，多個固體光源元件配置在導熱性高的散熱用型板上，該散熱用型板與筐體連接。根據(jù)本發(fā)明的背光模組，能夠使從發(fā)光的固體光源元件產生的熱傳導至散熱用型板，并使熱從該散熱用型板傳導至筐體而散熱到外氣，因而固體光源元件的溫度降低且發(fā)光效率提高，因此能夠節(jié)電化。另外優(yōu)選，作為光學元件，具備棱鏡部件，與多個固體光源元件的光出射方向相對設置；和透鏡元件，設置在多個固體光源元件和棱鏡部件之間，并設置有大致V字形的凹部，從固體光源元件出射的光通過透鏡元件和棱鏡部件擴散并出射。從固體光源元件出射的光透過透鏡元件而擴散，進一步通過棱鏡部件而廣泛擴散，因此能夠出射亮度均勻的光。另外優(yōu)選，作為光學元件具備棱鏡部件，該棱鏡部件與多個固體光源元件的光出射方向相對且設置有大致倒V字形的凹部，從固體光源元件出射的光通過棱鏡部件擴散并出射。從配置為環(huán)狀的固體光源元件出射的光經(jīng)棱鏡部件折射及反射等而廣泛擴散并出射，能夠抑制亮度的降低從而維持高亮度。另外優(yōu)選，多個固體光源元件排列成大致長方形的環(huán)狀，大致長方形的各邊的中央?yún)^(qū)域以比角部稀疏的間隔排列固體光源元件。這時優(yōu)選，排列成大致長方形的環(huán)狀的固體光源元件比顯示元件及棱鏡部件的外形形狀小?；蛘邇?yōu)選，多個固體光源元件排列成大致長方形的環(huán)狀，排列成該大致長方形的固體光源元件的各邊的中央?yún)^(qū)域包含光量比角部小的固體光源元件。這時也優(yōu)選，排列成大致長方形的環(huán)狀的固體光源元件比顯示元件及棱鏡部件的外形形狀小。進一步優(yōu)選，多個固體光源元件排列成大致圓形或大致橢圓形的環(huán)狀。這時，能夠將從排列成環(huán)狀的固體光源元件發(fā)出的光經(jīng)由光學元件擴散到整體，因此與以往的直下型方式的背光模組相比，能夠減少作為光源的固體光源元件的數(shù)量從而節(jié)電化，并且能夠均勻地擴散來自固體光源元件的出射光。另外，由于與以往的側光型背光模組相比未在側面設置光源，因此能夠防止背光模組向側面方向擴大。此外優(yōu)選，固體光源元件為LED。本發(fā)明的液晶顯示裝置的特征在于，具備上述任意一個所記載的背光模組和在該背光模組的光出射方向配置的液晶面板。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的背光模組以及液晶顯示裝置，能夠使從排列成環(huán)狀的固體光源元件出射的光經(jīng)由光學元件擴散到整體，因此與以往的直下型方式的背光模組相比，能夠減少固體光源元件的使用數(shù)量從而能夠節(jié)電化。另外，由于將固體光源元件與光學元件相對而設置在背面?zhèn)?，因此與以往的側光式的背光模組相比，裝置不會向側面擴大從而能夠小型化，并且能夠將從固體光源元件至·顯示元件的最大光程設定為較短從而容易獲得亮度的均勻性。


圖I是示意地表示包含本發(fā)明的第一實施方式的背光模組的液晶顯示裝置的結構的分解立體圖。圖2是表示第一實施方式的液晶顯示裝置的結構的主要部分剖視圖。圖3 Ca)是表示LED和冷卻型板的俯視圖，(b)是(a)中的LED的放大圖。圖4是表示向基板安裝LED的安裝結構的局部剖視圖。圖5是表不安裝有LED的基板的背面的圖。圖6是表示液晶面板和LED的排列圖案的位置關系以及自LED開始的光程的示意圖，Ca)是第一實施方式下的圖，(b)是以往的側光型方式下的圖。圖7是表示本發(fā)明的第二實施方式的液晶顯示裝置的結構的主要部分剖視圖。圖8是表示LED在基板上的排列圖案的變形例的圖，(a)是表示第一變形例的圖、
(b)是表示第二變形例的圖、(c)是表示第三變形例的圖。圖9是示意地表示具備以往的直下型方式的背光模組的液晶顯示裝置的結構的分解圖。圖10是示意地表示具備以往的側光型方式的背光模組的液晶顯示裝置的結構的分解圖。
具體實施例方式下面，基于附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。首先，根據(jù)圖I至圖6說明包含本發(fā)明的第一實施方式的背光模組的液晶顯示裝置。如圖I所示，液晶顯示裝置20由背光模組21和液晶面板22組成。如圖I及圖2所示，背光模組21的結構為依次排列基板25，將多個作為光源的LED24以預定間隔排列成長方形框狀；在這些LED24的光出射側層疊配置的筐體26及反射板27 ;透鏡28，使從LED24出射的光擴散；棱鏡板29，使擴散的光進一步擴散；以及擴散板30。另外，液晶面板22由液晶元件和層疊于該液晶元件前后的偏光板構成。
而且，如圖I及圖3所示，背光模組21中的基板25形成為外形比液晶面板22小的例如長方形板狀，沿基板25的各邊固定有長方形框形狀的LED冷卻型板(pattern)31。在冷卻型板31上以預定間隔例如通過錫焊等將LED24固定在基板25上，冷卻型板31為了放掉發(fā)光的LED24發(fā)出的熱，而由例如銅箔等導熱率高的金屬等材料形成。固定在基板25上的LED24的端子以非接觸的方式插通在冷卻型板31上形成的孔部31a而與設置在基板25上的電極32連接。因此，各LED24與冷卻型板31在非通電狀態(tài)下層疊并與基板25接合。在圖4及圖5中，在基板25的背面固定有具有電極32的LED驅動電路34和用于驅動液晶面板22的驅動電路35。在圖3中，基板25的LED冷卻型板31形成為比LED24寬幅。而且，如圖4所示，筐體26及反射板27在中央部形成有長方形的窗部26a、27a，該窗部26a、27a的內徑比基板25小且比排列成環(huán)狀的LED24大，將筐體26的窗部26a的框部配置為全周與LED冷卻 型板31抵接?？痼w26由例如鋁等導熱率較高的材料形成。因此，能夠將由LED24產生的熱從LED冷卻型板31傳遞到筐體26并散熱到空氣中。另外，將反射板27的與筐體26抵接的接合面的相反側的面、即與透鏡28相對的面設為反射面27b。而且，圖2所示的透鏡28例如形成為尺寸比基板25大且比棱鏡板29或液晶面板22小的長方形狀。在透鏡28與棱鏡板29相對的面28a上，在與設置在基板25上的各LED24相對的區(qū)域形成有截面為大致V字形的凹部37，由凹部37的兩個傾斜面37a、37b形成的谷線優(yōu)選比LED24的中心偏向透鏡28的中心側。此外，凹部37可以沿LED24的排列連續(xù)地形成為長方形框形狀，或者可以按每個LED24分割形成。因此，從LED24出射的光大部分入射到凹部37的外側的傾斜面37a上，其中一部分光經(jīng)反射而朝向棱鏡板29，或者經(jīng)反射板27的反射面27a反射而朝向棱鏡板29，剩余的一部分光經(jīng)傾斜面37a折射而透過。另外，從LED24出射的光的一部分經(jīng)凹部37的內側的傾斜面37b反射或經(jīng)其折射而透過。另外，在圖2中，構成棱鏡部件的棱鏡板29是在透鏡28側的入射面29a上將截面為三角形的棱鏡39在一定方向、例如與紙面正交的方向上延伸并平行地排列多個而成，使擴散板30側的出射面29b為例如平面。而且，形成為使朝向棱鏡板29的光經(jīng)多個棱鏡39的傾斜面折射而透過棱鏡板29。由于在棱鏡板29中構成為將棱鏡39在一個方向上排列，因此能夠將入射的光僅在與棱鏡39的延伸方向正交的方向上均勻地擴散。由于例如擴散粒子被隨機分散混入，因此擴散板30能夠使入射的光隨機擴散。本實施方式的背光模組21如圖6 (a)所不,將作為光源的多個LED24排列形成為尺寸比構成液晶面板22的長方形的外形形狀小的環(huán)狀，因此LED24的數(shù)量比以往的直下型方式的背光模組的LED光源少。另外，若將排列成長方形狀的多個LED24形成為與液晶面板22相似的小形狀，則從LED24出射的光至到達液晶面板22的最遠位置(例如角部)為止的最大光程為俯視時對角方向上的長度La。另一方面，在圖6 (b)所不的以往的側光型方式的背光模組中，由于在導光板15的厚度方向的一個側面上將LED24排列成一排，因此使液晶面板22和導光板15的外形尺寸相同，最大光程為與配置LED24的邊所鄰接的邊相當?shù)拈L度Lb O La).因此，在本實施方式的背光模組21中，能夠使最大光程La比Lb短，因此能夠減少光的亮度的降低。具有本實施方式的背光模組21的液晶顯示裝置20具備上述結構，接下來對其作用進行說明。在圖I至圖3中，從在LED冷卻型板31上固定到基板25的排列成長方形框形狀的LED24出射的光H，向前方放射而從透鏡28的入射面28b入射。而且，一部分光Hl在透鏡28內折射而從形成于出射面28a上的截面大致為V字形的凹部37出射。另外，一部分光H2、H3經(jīng)凹部37的傾斜面37a、37b反射而向透鏡28的外側和內側行進，向透鏡28的外側行進的光H2的一部分向配置在透鏡28的光出射側的棱鏡板29方向行進，或者向反射板27行進。另外，向透鏡28的內側行進的光H3的一部分也向配置在透鏡28的光出射側的棱鏡板29的方向行進。向反射板27行進的光H2經(jīng)反射板27的反射面27a反射而向棱鏡板29的方向行進。 而且，向棱鏡板29行進的這些光H1、H2、H3從排列在入射面上的棱鏡39的一側的傾斜面入射，在背光模組21的中心軸側折射而向擴散板30的方向行進。在棱鏡板29上，能夠使入射的光僅在與多個棱鏡39的延伸方向正交的方向上大致均勻地擴散。在棱鏡39的延伸方向上不能進行入射光的擴散。而且，當在棱鏡板29擴散的光入射到擴散板30時，通過被隨機分散混入的擴散粒子，能夠使入射光在包含棱鏡39的延伸方向的方向上隨機擴散。這樣，大致均勻地擴散到整個液晶面板22的光從擴散板30入射到整個液晶面板22并透過，由此能夠觀察到大致均勻的亮度的液晶圖像。另外，在圖2至圖4中，如上所述，因使LED24發(fā)光而LED24發(fā)熱，但LED24所產生的熱經(jīng)由在基板25上設置的LED冷卻型板31傳遞到在孔部26a接觸的由導熱率較高的材料構成的筐體26，并經(jīng)由筐體26散熱到外氣中。因此，能夠快速冷卻LED24。如上所述，根據(jù)具備本實施方式的背光模組21的液晶顯示裝置20，使從排列成比液晶面板22小的長方形的環(huán)狀的多個LED24發(fā)出的光經(jīng)透鏡28、棱鏡板29以及擴散板30反射或折射，從而能夠擴散到整個液晶面板22，因此與以往的直下型方式的液晶顯示裝置相比能夠減少LED24的使用數(shù)量從而能夠節(jié)電化。而且，由于將環(huán)狀地排列有作為光源的LED24的基板25配置在液晶顯示裝置20的背面?zhèn)?，因此與以往的側光方式的液晶顯示裝置相比能夠防止側面被擴大。如圖6所示，能夠使從LED24到液晶面板22的最遠位置即角部的最大光程La比以往的側光方式的液晶顯示裝置短，因此液晶畫面的亮度的均勻性提高。進一步，由于能夠將LED24所產生的熱經(jīng)由基板25上的導熱性高的LED冷卻型板31傳遞到筐體26從而散熱到空氣中，因此LED24的溫度下降，能夠提高LED24的發(fā)光效率，并且能夠節(jié)電化。接下來，根據(jù)圖7對具備本發(fā)明的第二實施方式的背光模組的液晶顯示裝置進行說明，對于與上述第一實施方式相同或相應的部分、部件使用相同的標號而省略說明。在圖7所示的第二實施方式的液晶顯示裝置41的背光模組42中，與上述第一實施方式不同，并未設置透鏡28。而且，在經(jīng)由LED冷卻型板31固定在基板25上的LED24的光出射面?zhèn)仍O置有棱鏡板43。
棱鏡板43的與LED24相對的光的入射面43a為大致平面，并且在與LED24相對的位置形成有截面為倒V字形的凹部44。凹部44由兩個傾斜面44a、44b形成且截面形成倒V字，并且，將傾斜面44a、44b的谷線配置為比LED24的中心偏向棱鏡板43的中心側。截面形成倒V字的凹部44可以形成為與多個LED24相對并連續(xù)的長方形環(huán)狀，也可以按每個LED24分割形成。另外，在棱鏡板43的與入射面43a相對的出射面43b上排列例如截面為三角形的棱鏡45，棱鏡45形成為在與紙面正交的方向上延伸并且在與紙面平行的方向上平行地排列多個。因此，從LED24射出的光H經(jīng)例如棱鏡43的入射面43a上的凹部44的一側或另一側的傾斜面44a、44b折射等而進入到棱鏡43內，一部分光直接向前方行進，另一部分光向橫向外側或內側行進，并經(jīng)射出面43b的多個棱鏡45的任一斜面折射。而且，光在與棱鏡45的延伸方向正交的方向上擴散而從棱鏡板43出射后，在擴散板30受到擴散作用而向縱向及橫向擴散并入射到液晶面板22。另外，一部分光經(jīng)棱鏡板 43的入射面43a或者凹部44的傾斜面44a、44b反射，經(jīng)反射板27的反射面27a再次反射并入射到棱鏡板43。因此，其結果是，從LED24射出的光經(jīng)棱鏡板43和反射板27反復折射、反射，由此擴散到整個液晶面板22。如上所述，在本第二實施方式的背光模組42中，也能夠發(fā)揮與第一實施方式同樣的作用效果，而且由于并未設置透鏡28，因此透過的光學部件減少從而能夠抑制亮度的降低。接下來，根據(jù)圖8對在上述本發(fā)明的各實施方式的背光模組21、42中基板25上的LED24的環(huán)狀的配置結構的變形例進行說明。在上述各實施方式中，基板25上的LED24形成為與液晶面板22的外形形狀例如相似且較小的大致長方形的環(huán)狀，但本發(fā)明的LED24的排列結構并不局限于上述結構。例如，在圖8 Ca)所示的第一變形例中，將基板25上排列的多個LED24排列成例如長方形。而且，具備各邊的多個LED24的排列間隔如下變化的結構排列間隔在邊的中央部稀疏、在角部緊密。在這里，從各LED24發(fā)出的光經(jīng)由透鏡28及棱鏡板29或者棱鏡板43、擴散板30等折射或反射，直至到達液晶面板22為止光量衰減、亮度降低。因此，將多個LED24排列成長方形時，從排列成長方形的LED24到液晶面板22的四邊為止的光程中，從角部的LED24到液晶面板22的角部為止的光程Lc最長，從邊的中央部的LED24到液晶面板22的邊的中央部為止的光程Ld最短。因此，通過將與液晶面板22的邊的中央部相對配置的LED24的間隔稀疏地排列、將與液晶面板22的角部相對配置的LED24的間隔緊密地排列，能夠在液晶面板22整體獲得亮度更加均勻的液晶圖像。接下來，在圖8 (b)所示的第二變形例中，將排列在基板25上的多個LED24以等間隔排列成長方形的環(huán)狀。排列在各邊的中央部的LED24a比配置在角部的LED24照度小，或者調節(jié)并設定為較小照度。根據(jù)該結構，由于排列在邊的中央部的LED24a的照度比排列在角部的LED24的照度小，因此液晶面板22的角部和邊中央部的亮度大致相同。因此，與第一變形例同樣地能夠在液晶面板22整體獲得亮度更加均勻的液晶圖像。根據(jù)上述第一以及第二變形例，通過使LED24的邊的中央部的光量比角部低，也能夠提高液晶畫面的亮度的均勻性，并且能夠獲得節(jié)電化的效果。另外，基板25上的多個LED24的排列結構并不局限于長方形的環(huán)狀。例如如圖8
(c)所示，可以將LED排列成橢圓形，或者可以為圓形、六邊形或八邊形等適當?shù)亩噙呅?。另夕卜，可以采用在LED24的適當?shù)沫h(huán)形框內任意分散排列LED24的結構等。進一步，作為背光模組21、42的排列結構，在上述實施方式中構成為通過在一個方向上排列有多個棱鏡39、45的棱鏡板29、43和擴散板30使光均勻地擴散,而為了使液晶顯示裝置20、41的橫向(水平方向)的視野比縱向(垂直方向)寬廣，優(yōu)選使棱鏡板29、43的棱鏡39、45在垂直方向上延伸并在水平方向上排列。另外，本發(fā)明的背光模組21、42并不局限于透過顯示液晶面板22的液晶顯示裝置20、41，還能夠采用其他的透過型或反射型的顯示裝置。·以上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式和變形例等，但本發(fā)明并不局限于上述實施方式或變形例等。在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內，能夠進行結構的附加、省略、置換、以及其他變更。本發(fā)明并不局限于上述說明，僅通過附加的權利要求的范圍來限定。產業(yè)利用性本發(fā)明提供一種背光模組以及使用該背光模組的液晶顯示裝置，其通過將LED作為背光模組的光源在棱鏡部件等光學元件的背面配置為環(huán)狀，而實現(xiàn)節(jié)電化以及小型化。標號說明20、41液晶顯示裝置21,42背光模組22液晶面板24 LED25 基板26 筐體27反射板28 透鏡29、43 棱鏡板30擴散板31 LED冷卻型板37、44 凹部37a、37b、44a、44b 傾斜面39、45 棱鏡
權利要求
1.一種背光模組，具備作為光源配置的多個固體光源元件；光學元件，配置在該多個固體光源元件的光出射方向的前方，并使照射的光擴散；以及筐體，該背光模組的特征在于， 上述多個固體光源元件配置為環(huán)狀。
2.根據(jù)權利要求I所述的背光模組，其中， 上述多個固體光源元件配置在散熱用型板上，該散熱用型板與上述筐體連接。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的背光模組，其中， 作為上述光學元件，具備棱鏡部件，與上述多個固體光源元件的光出射方向相對設置；和透鏡元件，設置在上述多個固體光源元件和棱鏡部件之間，并設置有大致V字形的凹部， 從上述固體光源元件出射的光通過上述透鏡元件和棱鏡部件擴散并出射。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的背光模組，其中， 作為上述光學元件具備棱鏡部件，該棱鏡部件與上述多個固體光源元件的光出射方向相對且設置有大致倒V字形的凹部， 從上述固體光源元件出射的光通過上述棱鏡部件擴散并出射。
5.根據(jù)權利要求I至4中的任一項所述的背光模組，其中， 上述多個固體光源元件排列成大致長方形的環(huán)狀，該大致長方形的各邊的中央?yún)^(qū)域以比角部稀疏的間隔排列固體光源元件。
6.根據(jù)權利要求I至4中的任一項所述的背光模組，其中， 上述多個固體光源元件排列成大致長方形的環(huán)狀，排列成該大致長方形的固體光源元件的各邊的中央?yún)^(qū)域包含光量比角部小的固體光源元件。
7.根據(jù)權利要求I至4中的任一項所述的背光模組，其特征在于， 上述多個固體光源元件排列成大致圓形或大致橢圓形的環(huán)狀。
8.根據(jù)權利要求I至7中的任一項所述的背光模組，其中， 上述固體光源元件為LED。
9.一種液晶顯示裝置，具備權利要求I至8中的任一項所述的上述背光模組和配置在該背光模組的光出射方向的液晶面板。
全文摘要
背光模組(21)將多個LED(24)作為光源在基板(25)上以預定間隔排列成長方形的環(huán)狀，使從多個LED(24)照射的光經(jīng)由透鏡(28)、棱鏡板(29)及擴散板(30)擴散并透過液晶面板(22)。透鏡(28)的入射面具有大致V字形的凹部(37)，進一步在棱鏡板(29)的入射面排列有用于擴散入射光的截面為三角形的棱鏡。LED(24)配置在導熱性高的LED冷卻型板(31)上，LED冷卻型板(31)與散熱用的筐體(26)接觸。因此，LED發(fā)出的熱從LED冷卻型板(31)在筐體(26)傳導而散熱到外氣中。由此，能夠使背光模組(21)節(jié)電化并且小型化。
文檔編號G02F1/13357GK102893074SQ20108006679
公開日2013年1月23日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權日2010年5月17日
發(fā)明者春日宏行 申請人:Nec顯示器解決方案株式會社