(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、基板と、この基板に実装された光源と、この光源から内部に入射した光を一定方向に進行させつつ光出射面の各所から上記液晶パネルに向けて出射可能な導光板と、を具備している、液晶表示装置であって、
上記光源は、表面側電極と裏面側電極とを有するＬＥＤチップであるとともに、上記導光板には、透明電極が設けられており、かつ上記ＬＥＤチップは、その裏面側電極が上記基板の上面に形成された端子部に接続されるようにして上記基板に実装されているとともに、上記表面側電極が上記透明電極に導通接触するようにして上記導光板に対向している一方、
上記導光板は、上記液晶パネルの背後に配置されており、かつ上記液晶パネルの背面部には、上記導光板からの光を透過させるとともに上記液晶パネルをその正面から透過してきた光を正面に向けて反射する半透過反射板が設けられているとともに、上記導光板の一側縁部には、上記ＬＥＤチップに対向し、上記ＬＥＤチップから上向きに発せられ、上記透明電極を透過してこの導光板に入射した光を全反射させてこの導光板の他側に向けて進行させる傾斜面が形成されていることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項２】
上記基板に上記液晶パネルおよび上記導光板が支持されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置に用いられる照明装置の一例としては、特開平１０−１８８６３６号公報に所載のものがある。同公報に所載のものは、本願の図７に示すように、透明部材からなる導光板９と、ＬＥＤランプなどの点状の光源３ｅとを組み合わせたものである。導光板９は、その裏面９ｂに円柱状の複数の突起９０を形成したものであり、光源３ｅの光が導光板９の一端面９１からその内部に入射すると、この光は導光板９の表裏面９ａ，９ｂによって全反射されながら一定方向に進行するようになっている。ただし、上記光が導光板９の各突起９０に到達したときには、各突起９０を透過して外部に出射するようになっており、導光板９の裏面９ｂが光出射面とされている。したがって、このような照明装置においては、液晶表示装置の液晶パネルなどの被照射物９９の面状領域に光を照射することができる。また、光源としては、点状の光源３ｅを用いているために、冷陰極管などの一定方向に延びるいわゆる線状光源を用いる場合と比較すると、光源の取り付けスペースを小さくし、照明装置全体の小型化を図るのに有利となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の手段においては、次のような不具合があった。
【０００４】
すなわち、従来においては、光源３ｅとして、たとえばＬＥＤランプが用いられている。ところが、ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップ（ＬＥＤのベアチップ）を所定のリード部材に実装してからワイヤボンディングを施すとともに、それらＬＥＤチップやワイヤなどの全体を透明樹脂によって封止したものであり、その全体のサイズは元のＬＥＤチップと比較するとかなり大きい。従来においては、点状の光源３ｅとして、ＬＥＤランプの他に、ＬＥＤチップを樹脂製ケースに収納してからこれを樹脂封止することにより全体を面実装可能なチップ状にした光源や、豆電球なども用いられているが、これらの光源もＬＥＤチップ自体のサイズと比較するとかなり大きい。このため、従来においては、未だ光源３ｅのサイズに原因して、照明装置や照明装置を備えた液晶表示装置の小型化あるいは薄型化を充分に達成することができない場合があった。近年、腕時計や携帯電話機などに搭載される小画面表示タイプの液晶表示装置においては、液晶画面のサイズはそのまま維持しつつ、装置全体の小型化や薄型化が強く要請される場合が多くなっているが、従来においてはそのような要請に的確に応えることが難しい場合があった。
【０００５】
なお、本願出願人は、このような不具合を解消する手段として、導光板の内部にＬＥＤチップを埋設する手段を先に提案している（特開平９−２３７５１４号公報の図６）。このような手段によれば、導光板の外部に光源の取り付けスペースを設ける必要がないため、照明装置全体の小型化あるいは薄型化を図ることができる。ところが、この手段においては、所定の製造用フレーム上にＬＥＤチップを実装しておいてから、これらＬＥＤチップや製造用フレームを覆うように導光板を樹脂成形する必要があり、導光板の製造が面倒となっていた。
【０００６】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、光源の取り付けスペースを小さくして、液晶表示装置の小型化や薄型化を容易に図ることができるようにすることをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
本願発明によって提供される液晶表示装置は、液晶パネルと、基板と、この基板に実装された光源と、この光源から内部に入射した光を一定方向に進行させつつ光出射面の各所から上記液晶パネルに向けて出射可能な導光板と、を具備している、液晶表示装置であって、上記光源は、表面側電極と裏面側電極とを有するＬＥＤチップであるとともに、上記導光板には、透明電極が設けられており、かつ上記ＬＥＤチップは、その裏面側電極が上記基板の上面に形成された端子部に接続されるようにして上記基板に実装されているとともに、上記表面側電極が上記透明電極に導通接触するようにして上記導光板に対向している一方、上記導光板は、上記液晶パネルの背後に配置されており、かつ上記液晶パネルの背面部には、上記導光板からの光を透過させるとともに上記液晶パネルをその正面から透過してきた光を正面に向けて反射する半透過反射板が設けられているとともに、上記導光板の一側縁部には、上記ＬＥＤチップに対向し、上記ＬＥＤチップから上向きに発せられ、上記透明電極を透過してこの導光板に入射した光を全反射させてこの導光板の他側に向けて進行させる傾斜面が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このような構成を有する照明装置においては、次のような効果が得られる。
【００１０】
第１に、ＬＥＤチップをそのまま導光板に対向させているために、ＬＥＤチップを樹脂封止したＬＥＤランプなどを導光板に対向させていた従来のものと比較すると、光源自体のサイズが小さくなる。したがって、光源の設置スペースを小さくし、液晶表示装置全体の小型化または薄型化を図るのに好適となる。
【００１１】
第２に、ＬＥＤチップ自体のコストは、たとえばＬＥＤランプよりもかなり廉価である。また、先に述べた特開平９−２３７５１４号公報に記載の手段とは異なり、導光板内にＬＥＤチップを埋設するように導光板を樹脂成形する必要はなく、導光板の製造は容易である。したがって、液晶表示装置全体の製造コストも安価にすることができる。
【００１２】
第３に、ＬＥＤチップの裏面側電極が基板上の端子部に接続されているとともに、表面側電極を導光板に設けた透明電極に導通接触させているために、上記ＬＥＤチップの電極に対しては、ワイヤ接続などの他の手段を用いて電気的なコンタクトをとる必要がなく、ＬＥＤチップに電力供給を行うための配線が容易化される。
【００１３】
第４に、透明電極を介してＬＥＤチップを導光板に密接させることができる。したがって、ＬＥＤチップと導光板との間に大きな隙間が形成されるようなことがなく、液晶表示装置全体の一層の小型化または薄型化を図ることが可能となる。
【００１４】
第５に、ＬＥＤチップから発せられた光については、透明電極を透過させてから導光板内に入射させることが可能であり、導光板内への充分な入射光量を確保することが可能である。
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
本願発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に上記液晶パネルおよび上記導光板が支持されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップを導光板に対向配置させることが容易に行えることとなる。
【００２０】
【００２１】
本願発明の他の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤチップは、上記液晶パネルの側方に位置している。このような構成によれば、液晶パネルとＬＥＤチップとが液晶表示装置の厚み方向においてオーバラップした構造となり、液晶表示装置の一層の薄型化を図ることができる。
【００２２】
【００２３】
本願発明のその他の特徴および利点については、以下に行う発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２５】
図１および図２は、本願発明の参考例を示している。この液晶表示装置Ｂは、フロントライト方式の反射型の液晶表示装置であり、図１によく表れているように、照明装置Ａと、液晶パネル１と、基板４とを具備して大略構成されている。照明装置Ａは、導光板２とＬＥＤチップ３とを組み合わせて構成されている。
【００２６】
ＬＥＤチップ３は、略直方体状であり、その表裏面にそれぞれ位置する一対の電極３０ａ，３０ｂを備えている。このＬＥＤチップ３は、基板４の一端部の表面上に形成されている端子部４０上に発光面が上向きとなるように実装されており、これにより端子部４０と裏面側の電極３０ｂとの電気的な接続が図られている。
【００２７】
導光板２は、透明樹脂を略平板状に成形して構成されたものであり、その具体的な材質としては、ポリカーボネートやＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））が好適に用いられる。ただし、この導光板２の裏面２１ｂの一側縁部には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide) 膜からなる透明電極２４が設けられている。この導光板２は、液晶パネル１上に載設されていることにより液晶パネル１の正面に配置されているとともに、その透明電極２４は、ＬＥＤチップ３の表面側の電極３０ａと導通するようにこの電極３０ａに対面接触している。このため、ＬＥＤチップ３から発せられた光は透明電極２４を透過してから導光板２内に入射するようになっている。透明電極２４と電極３０ａとの接触を確実にする手段として、それらの接触部分およびその周辺部分を樹脂封止する手段を用いることができる。また、この場合において、ＬＥＤチップ３の保護をも目的として、ＬＥＤチップ３の全体を樹脂封止する手段を用いることもできる。
【００２８】
導光板２の一側縁部には、ＬＥＤチップ３に対向する傾斜面２５が一端面２６ａに繋がって形成されている。このため、ＬＥＤチップ３から上向きに発せられて導光板２内に入射した光は、この傾斜面２５によって全反射されることにより導光板２の他端面２６ｂに向けて進行するようになっている。傾斜面２５や端面２６ａは、リフレクタ５によって覆われており、それらの面から光が外部に漏れないようにされている。透明電極２４は、その一部分がリフレクタ５に接触するように端面２６ａまで延びており、リフレクタ５またはこのリフレクタ５に設けられた配線手段（図示略）などを介して基板４の所定の配線パターンと電気的に接続されている。このようなことにより、ＬＥＤチップ３の一対の電極３０ａ，３０ｂには、ＬＥＤチップ３の発光駆動に必要な電力供給を透明電極２４と端子部４０とを介して行えるようになっている。
【００２９】
導光板２の表面（上面）２１ａの一定領域は、凹凸状に形成されている。より具体的には、表面２１ａには、傾斜の向きおよび角度が相違する２種類の傾斜面２０ａ，２０ｂを有する断面三角状の凸部２０が一定方向に連続して形成されている。各凸部２０は、導光板２の幅方向（図１の紙面と直交する方向）に一様に延びており、またそれらのピッチは、たとえば百数十μｍ程度とされている。導光板２の裏面２１ｂは、滑らかな平面状とされており、その一定領域は液晶パネル１に向けて光を照射する光出射面２７とされている。すなわち、この導光板２においては、ＬＥＤチップ３から発せられた光が導光板２の内部に入射して傾斜面２５によって反射されると、その光は表面２１ａおよび裏面２１ｂによる全反射を繰り返しながら端面２６ｂに向けて進行する。導光板２内を進行する光が表面２１ａの傾斜面２０ａに到達した場合、この傾斜面２０ａが所定方向に傾斜している分だけ、この傾斜面２０ａに対する光の入射角が大きくなるため、その入射角が導光板２の屈折率によって定まる所定の全反射臨界角よりも大きくなり、全反射される可能性が高い。したがって、導光板２の表面２１ａから光が出射する可能性を低くすることができる。その一方、表面２１ａの傾斜面２０ｂは、受けた光を導光板２の裏面２１ｂに対して小さな入射角で入射させるように反射する役割を果たす。したがって、傾斜面２０ｂを経由してから裏面２１ｂに到達した光は、その入射角が全反射臨界角よりも小さくなってそのまま裏面２１ｂを透過する可能性が高くなり、裏面２１ｂの光出射面２７の各所からは光が下向きに効率良く出射するのである。
【００３０】
液晶パネル１は、その厚みがＬＥＤチップ３と同等の極薄のものとされており、たとえば透明基板として薄手のフィルムを用いたものとされている。より具体的には、この液晶パネル１は、図２によく表れているように、一対の透明なフィルムからなる透明基板１０ａ，１０ｂ間に液晶１２を封入したものであり、それら一対の透明基板１０ａ，１０ｂの各内面には透明電極１４ａ，１４ｂや配向膜１３ａ，１３ｂが設けられている。配向膜１３ａ，１３ｂ間には、複数の粒状のスペーサ１５が配されており、これによって透明基板１０ａ，１０ｂ間の距離が一定に維持されている。透明基板１０ａ，１０ｂの各外面には、偏光板１６ａ，１６ｂが設けられている。偏光板１６ｂの背後には、反射板１７が設けられている。図１によく表れているように、この液晶パネル１は、ＬＥＤチップ３の側方に位置するようにして基板４上に載設されており、基板４と導光板２との間に挟まれている。基板４は、たとえばエポキシ樹脂製である。
【００３１】
次に、上記構成の液晶表示装置Ｂの作用について説明する。
【００３２】
まず、照明装置Ａの光源としては、小サイズのＬＥＤチップ３を単体で用いているために、このＬＥＤチップ３の取り付けスペース自体を小さくすることによって、液晶表示装置Ｂ全体の小型化や薄型化を図ることが可能となる。とくに、ＬＥＤチップ３が導光板２の側方にはみ出さないようにされていることにより、液晶表示装置Ｂの幅方向のサイズを小さくすることができる。また、液晶パネル１の一側方にＬＥＤチップ３が配されており、導光板２と基板４との間のスペースを有効に利用してＬＥＤチップ３が取り付けられているために、このＬＥＤチップ３の厚みが液晶パネル１の厚みに加えて液晶表示装置全体の厚みを増大させないようにすることもできる。したがって、液晶表示装置Ｂの小型化や薄型化を一層促進することができる。
【００３３】
ＬＥＤチップ３の電極３０ａは、導光板２の透明電極２４に直接接触していることにより電気的な接続が図られているために、たとえば電極３０ａにワイヤボンディングを施す必要はない。図３に示すように、ＬＥＤチップ３にワイヤＷをボンディングする場合には、ワイヤＷをＬＥＤチップ３の上方に配置させるための高さＨのスペースや、ワイヤＷをＬＥＤチップ３の一側方に配置させるための幅Ｓのスペースが必要となる。ところが、この液晶表示装置Ｂにおいては、そのようなスペースは不要であり、透明電極２４を介してＬＥＤチップ３を導光板２に密着させることができる。したがって、このようなことによっても液晶表示装置Ｂの小型化や薄型化が促進されることとなる。
【００３４】
液晶表示装置Ｂによって画像表示を行わせる場合の基本的な作用については、フロントライト方式を採用した通常の反射型の液晶表示装置と同様である。すなわち、ＬＥＤチップ３を発光させることにより、その光を導光板２の光出射面２７から液晶パネル１内に向けて照射させると、図２に示すように、その光は液晶パネル１内を下方に向けて進行した後に、反射板１７によって上方に向けて反射される。すると、その光は、液晶パネル１内を再度上向きに進行してから導光板２を透過し、液晶表示装置Ｂの正面に出射する。このような作用により、液晶パネル１による画像の表示をその正面から見ることができる。ＬＥＤチップ３を発光させない場合には、外光を利用した画像表示を行わせることもできる。この場合には、外光が導光板２を透過してから液晶パネル１内を下向きに進行し、その後反射板１７によって反射される。そして、その光が上記各部を上記とは逆に透過することにより液晶表示装Ｂの正面に出射することとなる。この反射型の液晶表示装置Ｂにおいては、照明装置Ａからの光を利用する場合と外光を利用する場合とのいずれにおいても、液晶パネル１を透過してきた光を反射板１７によって高い反射率で正面方向にに反射させることができるために、液晶画面を明るくすることができるのである。
【００３５】
ＬＥＤチップ３から発せられた光は、透明電極２４を透過してから導光板２内に入射するが、透明電極２４を透過する際の光のロスは少ない。ＬＥＤチップ３の発光面については、透明電極２４に接触させるようにして導光板２に接近させているために、導光板２内への光の入射効率を高めることができ、導光板２の光出射面２７から液晶パネル１に照射される光量を充分に確保することが可能である。
【００３６】
図４および図５は、本願発明の一実施形態を示している。ただし、図４以降の図においては、上記した参考例と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。
【００３７】
本実施形態の液晶表示装置Ｂａは、バックライト方式の半透過型の液晶表示装置であり、図４によく表れているように、照明装置Ａａの導光板２Ａが液晶パネル１Ａの背後（下方）に設けられている。導光板２Ａは、その裏面２１ｄの一定領域が凹凸状に形成されているとともに、表面２１ｃの一定領域が光を上方に向けて出射する平面状の光出射面２７とされたものであり、光の出射方向が上記参考例における導光板２とは相違している。液晶パネル１Ａは、図５によく表れているように、その背面部には半透過反射板１８が設けられている点において、反射板１７が設けられていた上記参考例における液晶パネル１とは相違した構成となっている。また、液晶パネル１Ａは、液晶１２を封入する一対の透明基板１０ａ，１０ｂがガラス製とされている。さらに、透明基板１０ａの内面にはＲ，Ｇ，Ｂの各色のカラーフィルタ１９ａやブラックマトリクス１９ｂが設けられており、カラー画像表示が可能に構成されている。むろん、この液晶表示装置Ｂａにおいても、上記した参考例と同様に、透明基板１０ａ，１０ｂを薄手の透明フィルム製としたり、あるいはカラーフィルタ１９ａなどを有しないモノクロ画像表示タイプの液晶パネルを用いることが可能である。
【００３８】
図４によく表れているように、液晶パネル１Ａは導光板２Ａ上に配置されており、この液晶パネル１Ａの背後に導光板２Ａが設けられた構造とされている。導光板２Ａは、その透明電極２４がＬＥＤチップ３の表面の電極３０ａに対面接触するようにして基板４上に載設されており、導光板２や基板４との関係におけるＬＥＤチップ３の取り付け構造については、上記した参考例と同様である。図４において、符号３９は、導光板２Ａを支持するスペーサを示している。
【００３９】
上記構成の液晶表示装置Ｂａにおいては、ＬＥＤチップ３を発光させることによって、図５に示すように、導光板２の光出射面２７の各所から光を上方に向けて出射させると、この光は、半透過反射板１８を透過してから液晶パネル１Ａの各所を透過してその正面に出射する。また、ＬＥＤチップ３を発光させない場合には、外光が液晶パネル１Ａ内をその正面から下向きに進行し、半透過反射板１８によって反射される。すると、この光は液晶パネル１Ａを上向きに進行し、その正面に出射する。このようなことから、上記した参考例の液晶表示装置Ｂと同様に、照明装置を利用した画像表示と外光を利用した画像表示とを行うことができる。照明装置Ａａの基本的な構成は、上記した参考例の実施形態の照明装置Ａと同様であるため、やはりＬＥＤチップ３の取り付けスペースを小さくし、液晶表示装置全体の小型化や薄型化を図ることができる。
【００４０】
図６は、本願発明の参考例を示している。この参考例においては、導光板２の端面２６ａに透明電極２４を形成するとともに、ＬＥＤチップ３をその電極３０ａが透明電極２４に対面接触するように導光板２の側方に配置させている。ＬＥＤチップ３は、その電極３０ｂが導電性を有する支持部材３８に導通するようにしてこの支持部材３８に支持されており、この支持部材３８は基板４の端子部４１ａに電気的および機械的に接続されている。透明電極２４は、その一部分が導光板２の裏面に廻り込むように形成されており、この部分が基板４の端子部４１ｂに対面接触するなどして電気的に接続されている。
【００４１】
このような構成によれば、基板４の端子部４１ａ，４１ｂを利用した電力供給によってＬＥＤチップ３を発光させることができる。また、ＬＥＤチップ３から発せられた光については、端面２６ａを介して導光板２内に入射させることができ、その光を導光板２の所定の光出射面の各所から適切に出射させることもできる。ＬＥＤチップ３は導光板２の一側方に位置しており、このＬＥＤチップ３が導光板２の厚み方向に嵩張らないようにすることができるために、照明装置および液晶表示装置全体の厚みを薄くするのに一層有利となる。
【００４２】
本願発明は、上述の実施形態の内容に限定されるものではなく、各部の具体的な構成は種々に設計変更自在である。
【００４３】
本願発明で用いられる導光板としては、たとえば図７に示した従来の導光板のように、片面に複数の円柱状の突起が設けられた形態にしてもかまわない。本願発明でいう導光板は、種々の形態にすることが可能である。また、本願発明に係る照明装置の用途は、必ずしも液晶表示装置の照明用途に限定されるものではなく、面状領域に光を照射するための種々の用途に用いることが可能である。したがって、ＬＥＤチップの発光色なども問わない。本願発明に係る液晶表示装置の具体的な表示方式なども限定されず、たとえば半透過反射板を有しないバックライト方式の液晶表示装置として構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の参考例に係る液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【図２】  図１の液晶表示装置に用いられている液晶パネルを示す要部断面図である。
【図３】  ＬＥＤチップにワイヤボンディングを施した場合の参考説明図である。
【図４】  本願発明に係る液晶表示装置の一実施形態を示す断面図である。
【図５】  図４の液晶表示装置に用いられている液晶パネルを示す要部断面図である。
【図６】  本願発明の参考例を示す要部断面図である。
【図７】  従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ，Ａａ  照明装置
Ｂ，Ｂａ  液晶表示装置
１，１Ａ  液晶パネル
２，２Ａ  導光板
３  ＬＥＤチップ
４  基板
２４  透明電極
２７  光出射面
３０ａ，３０ｂ  電極（ＬＥＤチップの）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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