背光模组以及使用该背光模组的液晶显示装置的制作方法

专利名称：背光模组以及使用该背光模组的液晶显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于显示液晶面板等的背光模组以及使用该背光模组的液晶显示装置。
背景技术：
以往，使用固体光源元件(例如LED元件)作为照明用的光源的液晶显示装置的背光模组已知有以下两种方式直下型，作为光源在液晶面板的背面侧经由光学元件在整个面上排列例如LED元件；和侧光型(或者侧边型)，在液晶面板的背面侧设置有导光板并在其厚度方向上将LED元件排列成列状。例如，在图9所示的直下型方式的背光模组I中，作为光源设置有在纵横方向将多 个LED排列许多而成的LED背光源阵列2，在其背面侧设置有固定在背面底盘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、棱镜膜6、以及扩散膜7，使从多个LED出射的光在光的行进方向上扩散。另外，在背面底盘3的背面侧设置有驱动LED和液晶面板10的驱动电路基板11。并且，在背光模组I的扩散膜7的进一步的光出射侧配置液晶面板10,这些构成液晶显示装置12。直下型方式的背光模组I具备使许多LED与液晶面板10的背面整体相对排列的结构。作为具备这样的直下型方式的背光模组的现有技术，存在例如专利文献1、2、3所记载的发明。另外，在图10所示的液晶显示装置12的侧光型方式的背光模组14中，与上述直下型方式的背光模组I同样地自背面侧依次配置有驱动电路基板11、背面底盘3、反射板4、增亮膜(DBEF) 5、棱镜膜6、以及扩散膜7。另外，在反射板4和增亮膜5之间配置有导光板15，沿导光板15的厚度方向的侧面设置有将LED排列成一排而成的LED背光源阵列16。而且，在背光模组14的进一步的光出射侧配置有液晶面板10。现有技术文献专利文献专利文献I :日本特开2007 - 96318号公报专利文献2 :日本特开2007 - 311561号公报专利文献3 :日本特开2008 - 41546号公报

发明内容
发明所要解决的课题然而，在以往的直下型方式的背光模组I中，由于其结构为作为LED背光源阵列2在横向及纵向的整个面上排列有大量LED，因此存在如下缺点这些LED的耗电增大而与节电化背道而驰。另外，由于无法高效地散发由大量LED产生的热，因此LED的发光效率降低，从这一点来看也存在无法节电化的缺点。
另外，在侧光型方式的背光模组14中，由于其结构为在导光板15的厚度方向的侧面排列LED，因此存在如下缺点液晶显示装置12的侧部扩大而大型化。本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种能够节电化且小型化的背光模组以及使用该背光模组的液晶显示装置。用于解决课题的手段本发明的背光模组具备作为光源配置的多个固体光源元件；光学元件，配置在该多个固体光源元件的光出射方向的前方，并使从固体光源元件照射的光扩散；以及筐体，其特征在于，多个固体光源元件配置为环状。根据本发明的背光模组，能够使从排列成环状的固体光源元件出射的光经由光学元件扩散到整体，因此与以往的直下型方式的背光模组相比，减少了作为光源的固体光源元件的数量，从而能够节电化，并且能够均匀地扩散来自固体光源元件的出射光。另外，由于与以往的侧光型的背光模组相比未在侧面设置光源，因此能够防止背光模组向侧面方向 扩大。另外优选，多个固体光源元件配置在导热性高的散热用型板上，该散热用型板与筐体连接。根据本发明的背光模组，能够使从发光的固体光源元件产生的热传导至散热用型板，并使热从该散热用型板传导至筐体而散热到外气，因而固体光源元件的温度降低且发光效率提高，因此能够节电化。另外优选，作为光学元件，具备棱镜部件，与多个固体光源元件的光出射方向相对设置；和透镜元件，设置在多个固体光源元件和棱镜部件之间，并设置有大致V字形的凹部，从固体光源元件出射的光通过透镜元件和棱镜部件扩散并出射。从固体光源元件出射的光透过透镜元件而扩散，进一步通过棱镜部件而广泛扩散，因此能够出射亮度均匀的光。另外优选，作为光学元件具备棱镜部件，该棱镜部件与多个固体光源元件的光出射方向相对且设置有大致倒V字形的凹部，从固体光源元件出射的光通过棱镜部件扩散并出射。从配置为环状的固体光源元件出射的光经棱镜部件折射及反射等而广泛扩散并出射，能够抑制亮度的降低从而维持高亮度。另外优选，多个固体光源元件排列成大致长方形的环状，大致长方形的各边的中央区域以比角部稀疏的间隔排列固体光源元件。这时优选，排列成大致长方形的环状的固体光源元件比显示元件及棱镜部件的外形形状小。或者优选，多个固体光源元件排列成大致长方形的环状，排列成该大致长方形的固体光源元件的各边的中央区域包含光量比角部小的固体光源元件。这时也优选，排列成大致长方形的环状的固体光源元件比显示元件及棱镜部件的外形形状小。进一步优选，多个固体光源元件排列成大致圆形或大致椭圆形的环状。这时，能够将从排列成环状的固体光源元件发出的光经由光学元件扩散到整体，因此与以往的直下型方式的背光模组相比，能够减少作为光源的固体光源元件的数量从而节电化，并且能够均匀地扩散来自固体光源元件的出射光。另外，由于与以往的侧光型背光模组相比未在侧面设置光源，因此能够防止背光模组向侧面方向扩大。此外优选，固体光源元件为LED。本发明的液晶显示装置的特征在于，具备上述任意一个所记载的背光模组和在该背光模组的光出射方向配置的液晶面板。发明效果如上所述，根据本发明的背光模组以及液晶显示装置，能够使从排列成环状的固体光源元件出射的光经由光学元件扩散到整体，因此与以往的直下型方式的背光模组相比，能够减少固体光源元件的使用数量从而能够节电化。另外，由于将固体光源元件与光学元件相对而设置在背面侧，因此与以往的侧光式的背光模组相比，装置不会向侧面扩大从而能够小型化，并且能够将从固体光源元件至·显示元件的最大光程设定为较短从而容易获得亮度的均匀性。


图I是示意地表示包含本发明的第一实施方式的背光模组的液晶显示装置的结构的分解立体图。图2是表示第一实施方式的液晶显示装置的结构的主要部分剖视图。图3 Ca)是表示LED和冷却型板的俯视图，(b)是(a)中的LED的放大图。图4是表示向基板安装LED的安装结构的局部剖视图。图5是表不安装有LED的基板的背面的图。图6是表示液晶面板和LED的排列图案的位置关系以及自LED开始的光程的示意图，Ca)是第一实施方式下的图，(b)是以往的侧光型方式下的图。图7是表示本发明的第二实施方式的液晶显示装置的结构的主要部分剖视图。图8是表示LED在基板上的排列图案的变形例的图，(a)是表示第一变形例的图、
(b)是表示第二变形例的图、(c)是表示第三变形例的图。图9是示意地表示具备以往的直下型方式的背光模组的液晶显示装置的结构的分解图。图10是示意地表示具备以往的侧光型方式的背光模组的液晶显示装置的结构的分解图。
具体实施例方式下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。首先，根据图I至图6说明包含本发明的第一实施方式的背光模组的液晶显示装置。如图I所示，液晶显示装置20由背光模组21和液晶面板22组成。如图I及图2所示，背光模组21的结构为依次排列基板25，将多个作为光源的LED24以预定间隔排列成长方形框状；在这些LED24的光出射侧层叠配置的筐体26及反射板27 ;透镜28，使从LED24出射的光扩散；棱镜板29，使扩散的光进一步扩散；以及扩散板30。另外，液晶面板22由液晶元件和层叠于该液晶元件前后的偏光板构成。
而且，如图I及图3所示，背光模组21中的基板25形成为外形比液晶面板22小的例如长方形板状，沿基板25的各边固定有长方形框形状的LED冷却型板(pattern)31。在冷却型板31上以预定间隔例如通过锡焊等将LED24固定在基板25上，冷却型板31为了放掉发光的LED24发出的热，而由例如铜箔等导热率高的金属等材料形成。固定在基板25上的LED24的端子以非接触的方式插通在冷却型板31上形成的孔部31a而与设置在基板25上的电极32连接。因此，各LED24与冷却型板31在非通电状态下层叠并与基板25接合。在图4及图5中，在基板25的背面固定有具有电极32的LED驱动电路34和用于驱动液晶面板22的驱动电路35。在图3中，基板25的LED冷却型板31形成为比LED24宽幅。而且，如图4所示，筐体26及反射板27在中央部形成有长方形的窗部26a、27a，该窗部26a、27a的内径比基板25小且比排列成环状的LED24大，将筐体26的窗部26a的框部配置为全周与LED冷却 型板31抵接。筐体26由例如铝等导热率较高的材料形成。因此，能够将由LED24产生的热从LED冷却型板31传递到筐体26并散热到空气中。另外，将反射板27的与筐体26抵接的接合面的相反侧的面、即与透镜28相对的面设为反射面27b。而且，图2所示的透镜28例如形成为尺寸比基板25大且比棱镜板29或液晶面板22小的长方形状。在透镜28与棱镜板29相对的面28a上，在与设置在基板25上的各LED24相对的区域形成有截面为大致V字形的凹部37，由凹部37的两个倾斜面37a、37b形成的谷线优选比LED24的中心偏向透镜28的中心侧。此外，凹部37可以沿LED24的排列连续地形成为长方形框形状，或者可以按每个LED24分割形成。因此，从LED24出射的光大部分入射到凹部37的外侧的倾斜面37a上，其中一部分光经反射而朝向棱镜板29，或者经反射板27的反射面27a反射而朝向棱镜板29，剩余的一部分光经倾斜面37a折射而透过。另外，从LED24出射的光的一部分经凹部37的内侧的倾斜面37b反射或经其折射而透过。另外，在图2中，构成棱镜部件的棱镜板29是在透镜28侧的入射面29a上将截面为三角形的棱镜39在一定方向、例如与纸面正交的方向上延伸并平行地排列多个而成，使扩散板30侧的出射面29b为例如平面。而且，形成为使朝向棱镜板29的光经多个棱镜39的倾斜面折射而透过棱镜板29。由于在棱镜板29中构成为将棱镜39在一个方向上排列，因此能够将入射的光仅在与棱镜39的延伸方向正交的方向上均匀地扩散。由于例如扩散粒子被随机分散混入，因此扩散板30能够使入射的光随机扩散。本实施方式的背光模组21如图6 (a)所不,将作为光源的多个LED24排列形成为尺寸比构成液晶面板22的长方形的外形形状小的环状，因此LED24的数量比以往的直下型方式的背光模组的LED光源少。另外，若将排列成长方形状的多个LED24形成为与液晶面板22相似的小形状，则从LED24出射的光至到达液晶面板22的最远位置(例如角部)为止的最大光程为俯视时对角方向上的长度La。另一方面，在图6 (b)所不的以往的侧光型方式的背光模组中，由于在导光板15的厚度方向的一个侧面上将LED24排列成一排，因此使液晶面板22和导光板15的外形尺寸相同，最大光程为与配置LED24的边所邻接的边相当的长度Lb O La).因此，在本实施方式的背光模组21中，能够使最大光程La比Lb短，因此能够减少光的亮度的降低。具有本实施方式的背光模组21的液晶显示装置20具备上述结构，接下来对其作用进行说明。在图I至图3中，从在LED冷却型板31上固定到基板25的排列成长方形框形状的LED24出射的光H，向前方放射而从透镜28的入射面28b入射。而且，一部分光Hl在透镜28内折射而从形成于出射面28a上的截面大致为V字形的凹部37出射。另外，一部分光H2、H3经凹部37的倾斜面37a、37b反射而向透镜28的外侧和内侧行进，向透镜28的外侧行进的光H2的一部分向配置在透镜28的光出射侧的棱镜板29方向行进，或者向反射板27行进。另外，向透镜28的内侧行进的光H3的一部分也向配置在透镜28的光出射侧的棱镜板29的方向行进。向反射板27行进的光H2经反射板27的反射面27a反射而向棱镜板29的方向行进。 而且，向棱镜板29行进的这些光H1、H2、H3从排列在入射面上的棱镜39的一侧的倾斜面入射，在背光模组21的中心轴侧折射而向扩散板30的方向行进。在棱镜板29上，能够使入射的光仅在与多个棱镜39的延伸方向正交的方向上大致均匀地扩散。在棱镜39的延伸方向上不能进行入射光的扩散。而且，当在棱镜板29扩散的光入射到扩散板30时，通过被随机分散混入的扩散粒子，能够使入射光在包含棱镜39的延伸方向的方向上随机扩散。这样，大致均匀地扩散到整个液晶面板22的光从扩散板30入射到整个液晶面板22并透过，由此能够观察到大致均匀的亮度的液晶图像。另外，在图2至图4中，如上所述，因使LED24发光而LED24发热，但LED24所产生的热经由在基板25上设置的LED冷却型板31传递到在孔部26a接触的由导热率较高的材料构成的筐体26，并经由筐体26散热到外气中。因此，能够快速冷却LED24。如上所述，根据具备本实施方式的背光模组21的液晶显示装置20，使从排列成比液晶面板22小的长方形的环状的多个LED24发出的光经透镜28、棱镜板29以及扩散板30反射或折射，从而能够扩散到整个液晶面板22，因此与以往的直下型方式的液晶显示装置相比能够减少LED24的使用数量从而能够节电化。而且，由于将环状地排列有作为光源的LED24的基板25配置在液晶显示装置20的背面侧，因此与以往的侧光方式的液晶显示装置相比能够防止侧面被扩大。如图6所示，能够使从LED24到液晶面板22的最远位置即角部的最大光程La比以往的侧光方式的液晶显示装置短，因此液晶画面的亮度的均匀性提高。进一步，由于能够将LED24所产生的热经由基板25上的导热性高的LED冷却型板31传递到筐体26从而散热到空气中，因此LED24的温度下降，能够提高LED24的发光效率，并且能够节电化。接下来，根据图7对具备本发明的第二实施方式的背光模组的液晶显示装置进行说明，对于与上述第一实施方式相同或相应的部分、部件使用相同的标号而省略说明。在图7所示的第二实施方式的液晶显示装置41的背光模组42中，与上述第一实施方式不同，并未设置透镜28。而且，在经由LED冷却型板31固定在基板25上的LED24的光出射面侧设置有棱镜板43。
棱镜板43的与LED24相对的光的入射面43a为大致平面，并且在与LED24相对的位置形成有截面为倒V字形的凹部44。凹部44由两个倾斜面44a、44b形成且截面形成倒V字，并且，将倾斜面44a、44b的谷线配置为比LED24的中心偏向棱镜板43的中心侧。截面形成倒V字的凹部44可以形成为与多个LED24相对并连续的长方形环状，也可以按每个LED24分割形成。另外，在棱镜板43的与入射面43a相对的出射面43b上排列例如截面为三角形的棱镜45，棱镜45形成为在与纸面正交的方向上延伸并且在与纸面平行的方向上平行地排列多个。因此，从LED24射出的光H经例如棱镜43的入射面43a上的凹部44的一侧或另一侧的倾斜面44a、44b折射等而进入到棱镜43内，一部分光直接向前方行进，另一部分光向横向外侧或内侧行进，并经射出面43b的多个棱镜45的任一斜面折射。而且，光在与棱镜45的延伸方向正交的方向上扩散而从棱镜板43出射后，在扩散板30受到扩散作用而向纵向及横向扩散并入射到液晶面板22。另外，一部分光经棱镜板 43的入射面43a或者凹部44的倾斜面44a、44b反射，经反射板27的反射面27a再次反射并入射到棱镜板43。因此，其结果是，从LED24射出的光经棱镜板43和反射板27反复折射、反射，由此扩散到整个液晶面板22。如上所述，在本第二实施方式的背光模组42中，也能够发挥与第一实施方式同样的作用效果，而且由于并未设置透镜28，因此透过的光学部件减少从而能够抑制亮度的降低。接下来，根据图8对在上述本发明的各实施方式的背光模组21、42中基板25上的LED24的环状的配置结构的变形例进行说明。在上述各实施方式中，基板25上的LED24形成为与液晶面板22的外形形状例如相似且较小的大致长方形的环状，但本发明的LED24的排列结构并不局限于上述结构。例如，在图8 Ca)所示的第一变形例中，将基板25上排列的多个LED24排列成例如长方形。而且，具备各边的多个LED24的排列间隔如下变化的结构排列间隔在边的中央部稀疏、在角部紧密。在这里，从各LED24发出的光经由透镜28及棱镜板29或者棱镜板43、扩散板30等折射或反射，直至到达液晶面板22为止光量衰减、亮度降低。因此，将多个LED24排列成长方形时，从排列成长方形的LED24到液晶面板22的四边为止的光程中，从角部的LED24到液晶面板22的角部为止的光程Lc最长，从边的中央部的LED24到液晶面板22的边的中央部为止的光程Ld最短。因此，通过将与液晶面板22的边的中央部相对配置的LED24的间隔稀疏地排列、将与液晶面板22的角部相对配置的LED24的间隔紧密地排列，能够在液晶面板22整体获得亮度更加均匀的液晶图像。接下来，在图8 (b)所示的第二变形例中，将排列在基板25上的多个LED24以等间隔排列成长方形的环状。排列在各边的中央部的LED24a比配置在角部的LED24照度小，或者调节并设定为较小照度。根据该结构，由于排列在边的中央部的LED24a的照度比排列在角部的LED24的照度小，因此液晶面板22的角部和边中央部的亮度大致相同。因此，与第一变形例同样地能够在液晶面板22整体获得亮度更加均匀的液晶图像。根据上述第一以及第二变形例，通过使LED24的边的中央部的光量比角部低，也能够提高液晶画面的亮度的均匀性，并且能够获得节电化的效果。另外，基板25上的多个LED24的排列结构并不局限于长方形的环状。例如如图8
(c)所示，可以将LED排列成椭圆形，或者可以为圆形、六边形或八边形等适当的多边形。另夕卜，可以采用在LED24的适当的环形框内任意分散排列LED24的结构等。进一步，作为背光模组21、42的排列结构，在上述实施方式中构成为通过在一个方向上排列有多个棱镜39、45的棱镜板29、43和扩散板30使光均匀地扩散,而为了使液晶显示装置20、41的横向(水平方向)的视野比纵向(垂直方向)宽广，优选使棱镜板29、43的棱镜39、45在垂直方向上延伸并在水平方向上排列。另外，本发明的背光模组21、42并不局限于透过显示液晶面板22的液晶显示装置20、41，还能够采用其他的透过型或反射型的显示装置。·以上，说明了本发明的优选实施方式和变形例等，但本发明并不局限于上述实施方式或变形例等。在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行结构的附加、省略、置换、以及其他变更。本发明并不局限于上述说明，仅通过附加的权利要求的范围来限定。产业利用性本发明提供一种背光模组以及使用该背光模组的液晶显示装置，其通过将LED作为背光模组的光源在棱镜部件等光学元件的背面配置为环状，而实现节电化以及小型化。标号说明20、41液晶显示装置21,42背光模组22液晶面板24 LED25 基板26 筐体27反射板28 透镜29、43 棱镜板30扩散板31 LED冷却型板37、44 凹部37a、37b、44a、44b 倾斜面39、45 棱镜
权利要求
1.一种背光模组，具备作为光源配置的多个固体光源元件；光学元件，配置在该多个固体光源元件的光出射方向的前方，并使照射的光扩散；以及筐体，该背光模组的特征在于， 上述多个固体光源元件配置为环状。
2.根据权利要求I所述的背光模组，其中， 上述多个固体光源元件配置在散热用型板上，该散热用型板与上述筐体连接。
3.根据权利要求I或2所述的背光模组，其中， 作为上述光学元件，具备棱镜部件，与上述多个固体光源元件的光出射方向相对设置；和透镜元件，设置在上述多个固体光源元件和棱镜部件之间，并设置有大致V字形的凹部， 从上述固体光源元件出射的光通过上述透镜元件和棱镜部件扩散并出射。
4.根据权利要求I或2所述的背光模组，其中， 作为上述光学元件具备棱镜部件，该棱镜部件与上述多个固体光源元件的光出射方向相对且设置有大致倒V字形的凹部， 从上述固体光源元件出射的光通过上述棱镜部件扩散并出射。
5.根据权利要求I至4中的任一项所述的背光模组，其中， 上述多个固体光源元件排列成大致长方形的环状，该大致长方形的各边的中央区域以比角部稀疏的间隔排列固体光源元件。
6.根据权利要求I至4中的任一项所述的背光模组，其中， 上述多个固体光源元件排列成大致长方形的环状，排列成该大致长方形的固体光源元件的各边的中央区域包含光量比角部小的固体光源元件。
7.根据权利要求I至4中的任一项所述的背光模组，其特征在于， 上述多个固体光源元件排列成大致圆形或大致椭圆形的环状。
8.根据权利要求I至7中的任一项所述的背光模组，其中， 上述固体光源元件为LED。
9.一种液晶显示装置，具备权利要求I至8中的任一项所述的上述背光模组和配置在该背光模组的光出射方向的液晶面板。
全文摘要
背光模组(21)将多个LED(24)作为光源在基板(25)上以预定间隔排列成长方形的环状，使从多个LED(24)照射的光经由透镜(28)、棱镜板(29)及扩散板(30)扩散并透过液晶面板(22)。透镜(28)的入射面具有大致V字形的凹部(37)，进一步在棱镜板(29)的入射面排列有用于扩散入射光的截面为三角形的棱镜。LED(24)配置在导热性高的LED冷却型板(31)上，LED冷却型板(31)与散热用的筐体(26)接触。因此，LED发出的热从LED冷却型板(31)在筐体(26)传导而散热到外气中。由此，能够使背光模组(21)节电化并且小型化。
文档编号G02F1/13357GK102893074SQ20108006679
公开日2013年1月23日 申请日期2010年5月17日 优先权日2010年5月17日
发明者春日宏行 申请人:Nec显示器解决方案株式会社