(57)【要約】【課題】導光板の側面に発光ダイオードを配置するバックライトにおいて、導光板を金型から容易に取り出し、入光部の微細な構造に応力等の影響が及び難い構造とする。【解決手段】液晶パネルに光を照射するバックライトを有する液晶表示装置において、バックライトに設けられた導光板１２０に、発光素子としてＬＥＤを設け、導光板の側面を取り出し方向に広がるテーパ状とする。また、導光板の下面には導光板を取り出し方向に押した跡であるエジェクトピン２２８の跡が形成される。【選択図】図６
2009198670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射するバックライトとを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは発光素子と導光板とを有し、
前記導光板は射出成形によって形成され、前記導光板の端部は、前記導光板を前記射出成形の金型から取り出す方向に広がるテーパ状であることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記導光板の端部近傍には取り出し方向に対して裏面側にエジェクトピン跡を有することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記導光板の端部近傍には取り出し方向に対して裏面側にエジェクトピン跡を有し、前記エジェクトピン跡の角部は面取り加工されてあることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記導光板の端部近傍には取り出し方向に対して裏面側にエジェクトピン跡を有し、前記エジェクトピン跡の近傍に固定用の突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射するバックライトとを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは導光板と、前記導光板の側面に沿って配置された複数の発光ダイオードとを有し、
前記導光板は射出成形によって形成され、前記導光板の端部は、前記導光板を前記射出成形の金型から取り出す方向に広がるテーパ状であり、
前記導光板は、前記取り出し方向に対して裏面側にエジェクトピン跡を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】
前記前記エジェクトピン跡の角部は面取り加工されていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記エジェクトピン跡の近傍に固定用の突起が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記エジェクトピン跡の近傍に固定用の突起が設けられ、前記固定用の突起には面取り加工が施されてあることを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項９】
前記テーパ状の導光板の端部近傍に前記エジェクトピン跡が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
液晶パネルと、前記液晶パネルに光を照射する面状照明装置とを有する液晶表示装置であって、
前記面状照明装置は、出光面と前記出光面に対向する底面と、側面を有する導光板を有し、
前記導光板は、複数のＬＥＤが設置されて、前記ＬＥＤからの光を導光板に入射させる側面である入射面を有し、
前記導光板に入射した光は、前記導光板の前記底面に設けられた散乱部材によって出光面側に向けられて前記出光面から出射し、
前記導光板は射出成形によって形成され、前記導光板の端部は、前記導光板を前記射出成形の金型から取り出す方向に広がるテーパ状であり、
前記導光板は、前記取り出し方向に対して裏面側にエジェクトピン跡を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】
前記前記エジェクトピン跡の角部は面取り加工されてあることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記エジェクトピン跡の近傍に固定用の突起が設けられてあることを特徴とする請求項１０に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非自発光型の表示装置の光源に関し、特に導光板を備え、ＬＥＤを光源として用いたバックライトを有する液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置として液晶表示装置が多用されている。特に液晶表示装置は、薄型、軽量、省電力であることから携帯用機器の表示部に用いられている。
【０００３】
しかしながら液晶表示装置は、自発光型でないために照明手段を必要とする。一般に液晶表示装置で用いられる照明装置には、バックライトと呼ばれる面状照明装置が普及している。従来バックライトの発光素子（光源とも呼ぶ）には冷陰極放電管が用いられているが、近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）も発光素子として用いられている。
【０００４】
バックライトには板状の導光板が設けられている。導光板の材質は透光性の樹脂等であり、発光素子から導光板に入射した光は導光板中を伝播する。導光板には溝、突起または印刷物等の反射・散乱部材が設けられおり、この反射・散乱部材により導光板中を伝わる光は液晶表示装置側に向けて出射する。
【０００５】
導光板を樹脂で形成する方法として、金型に溶融した樹脂を充填する射出成型の方法が用いられている。例えば下記「特許文献１」などには、精度良く射出成型により導光板を製造するために、樹脂の注入口について開示されている。しかしながら、「特許文献１」では導光板が薄くなった場合の製造方法についての記載はない。
【０００６】
また、下記「特許文献２」には、導光板を金型から取り出すためのエジェクトピン跡による異常発光の問題と、異常発光を対策するエジェクトピン跡の形状が開示されている。しかしながら、「特許文献２」では導光板の取り出し方向と導光板の形状については記載がない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０３８２５号公報
【特許文献２】特開平０８−３１３７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
液晶表示装置の薄型化のために、バックライトも薄型化が要求されている。バックライトを薄型化するには、導光板をさらに薄くする必要がある。導光板を薄くすると金型から取り出すことが益々困難となる。特に量産化に際しては、高い精度で樹脂を射出成型し、応力等が発生する事無く取り出すことは困難であり、安定した品質で薄い板を成型し、導光板を得ることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
液晶パネルと、液晶パネルに光を照射する面状照明装置とを有する液晶表示装置において、面状照明装置には出光面と該出光面に対向する底面とを有する導光板を設ける。また、導光板には出光面または底面と交差する側面を設け、導光板の第１の側面に沿って複数のＬＥＤを設け、第１の側面からＬＥＤの光を入射させて、第１の側面を導光板の入射面とする。導光板に入射した光は導光板底面に設けられた散乱部材によって出光面側に向けられ、出光面から出射する。導光板の底面に対して出光面を広く形成し、底面をエジェクトピンで押すことで、金型より導光板を取り出す。また、底面に形成されるエジェクトピン跡は面取り加工を施し不要な発光を抑える。
【発明の効果】
【００１０】
導光板の形状を取り出し方向側で広くなる台形とすることで、導光板を金型から取り出しやすくし、エジェクトピン跡に面取り加工することで不要な発光を抑える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明による液晶表示装置１００を示す平面図である。液晶表示装置１００は液晶パネル１とバックライト１１０と制御回路８０とで構成される。制御回路８０からは液晶表示装置１００の表示に必要な信号及び、電源電圧が供給される。制御回路８０はフレキシブル基板７０に搭載されており、配線７１、端子７５を介して信号が液晶パネル１に伝達される。
【００１３】
バックライト１１０は、導光板１２０とＬＥＤ１５０と収納ケース１８０とから構成されている。バックライト１１０は液晶パネル１に光を照射する目的で設けられる。液晶パネル１ではバックライト１１０から照射された光の透過量または反射量を制御して表示を行う。なお、バックライト１１０は観察者に対して液晶パネル１の裏面側または前面側に重ねて設けられるが、図１では解り易くするために、液晶パネル１と並べて示している。
【００１４】
導光板１２０は、ほぼ矩形の形状をしており、側面にはＬＥＤ１５０が設けられる。符号１６０は、複数のＬＥＤ１５０の間を電気的に接続するフレキシブル基板である。フレキシブル基板１６０と制御回路８０との間は配線７１で電気的に接続されている。
【００１５】
ＬＥＤ１５０が配置された側面１２５を入射面または入光面と呼び、入射面１２５から光が導光板１２０に入射する。導光板１２０に入射した光は出光面１２１から出射する。
【００１６】
次に液晶パネル１について説明する。液晶パネル１はＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３の２枚の基板を有し、重ねた２枚の基板の間には、液晶組成物が挟さまれている。ＴＦＴ基板２の画素部８には画素電極１２が設けられている。なお、液晶パネル１は多数の画素部８をマトリクス状に備えているが、図が煩雑になることを避けて、図１では画素部８を１つだけ図示している。マトリクス状に配置された画素部８は表示領域９を形成し、各画素部８が表示画像の画素の役割をはたし、表示領域９に画像を表示する。
【００１７】
図１においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線（走査線とも呼ぶ）２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線（映像信号線とも呼ぶ）２２とが設けられており、ゲート信号線２１とドレイン信号線２２とは交差している。また、画素部８はゲート信号線２１とドレイン信号線２２とで囲まれる領域に形成されている。
【００１８】
画素部８にはスイッチング素子１０が設けられている。ゲート信号線２１からは制御信号が供給され、スイッチング素子１０のオン・オフが制御される。スイッチング素子１０がオン状態となることで、ドレイン信号線２２を介して伝送された映像信号が画素電極１２に供給される。
【００１９】
ドレイン信号線２２は駆動回路５に接続されており、駆動回路５から映像信号が出力する。ゲート信号線２１は駆動回路６に接続されており、駆動回路６からは制御信号が出力する。なお、ゲート信号線２１、ドレイン信号線２２及び、駆動回路５及び駆動回路６とは同じＴＦＴ基板２上に形成されている。また、駆動回路５と駆動回路６、さらに制御回路８０とを１つの半導体チップ上に形成することも可能である。
【００２０】
次に図２に発光素子であるＬＥＤ１５０の概略図を示す。図２（ａ）は概略断面図、図２（ｂ）は光出射側正面図を示す。
【００２１】
ＬＥＤ１５０は発光部であるＬＥＤチップ１５１がチップ基板１５４に搭載された構造をしている。ＬＥＤチップ１５１はｐｎ接合を有し、ｐｎ接合に電圧を印加すると特定の波長で発光する。ｐｎ接合を形成するｐ型半導体層にはｐ電極（アノード）１５８と、ｎ型半導体層にはｎ電極（カソード）１５９とがそれぞれ設けられる。
【００２２】
ｐ電極１５８と、ｎ電極１５９にはワイヤ１５２が接続されている。ワイヤ１５２はＬＥＤ１５０を外部と接続するために設けられたチップ端子１５３とｐ電極１５８及びｎ電極１５９とを電気的に接続する。
【００２３】
ＬＥＤチップ１５１の出射面側には、蛍光発光部１５６が設けられる場合もある。蛍光発光部１５６はＬＥＤチップ１５１から発光する光の波長を変換する機能を有している。符号１５５は反射部で光を前方に反射させる。
【００２４】
次に、図３（ａ）に導光板１２０の概略平面図と、図３（ｂ）に概略側面図とを示す。導光板１２０は図３（ａ）に示すように略矩形をしており、図３（ｂ）に示すように上面（出光面とも呼ぶ）１２１と下面１２２とを有している。図３（ａ）において、辺１７１は、ＬＥＤ１５０等が設置される面である。導光板１２０はアクリル樹脂等の光を透過する材質からなり、板状で、厚さが１．０ｍｍから０．２ｍｍに形成されている。
【００２５】
図３（ｂ）では、導光板１２０の断面は略矩形であるが、入射面１２５から出光面１２１に向けて傾斜面１２８が形成されている。この傾斜面１２８は出光面１２１の厚さに対してＬＥＤ１５０の厚さが、厚い場合に有効であり、傾斜面１２６は出光面１２１より厚い入光面１２５から入射した光を出光面１２１に向けて導いている。
【００２６】
図３では、導光板１２０、ＬＥＤ１５０、フレキシブル基板１６０の位置関係が示されている。導光板１２０の少なくとも一辺には入射面１２５が設けられており、入射面１２５の近傍には、複数のＬＥＤ１５０が設けられている。ＬＥＤ１５０はフレキシブル基板１６０の下側に入射面１２５に沿って並べられている。
【００２７】
フレキシブル基板１６０の導光板１２０側には接着シート１９０（図示せず）が設けられており、フレキシブル基板１６０を導光板１２０に接着、固定することで、入射面１２５に対してＬＥＤ１５０の位置を合せている。
【００２８】
次に図３（ｂ）を用いてＬＥＤ１５０から出光する光１３１について説明する。ＬＥＤ１５０から出射した光１３１は、入射面１２５より導光板１２０に入射する。導光板１２０の屈折率は空気よりも大きいため、入射面１２５の垂線方向に対し特定の角度より大きい角度で入射面１２５に到達した光は反射され、小さい角度で到達した光は導光板１２０内部に侵入する。
【００２９】
導光板１２０の上面１２１と下面１２２とは入射面１２５に対して略直交しており、導光板１２０内部に入射した光は、導光板１２０の上面１２１と下面１２２で全反射を繰り返して導光板１２０内部を進む。下面１２２には反射部としてＶ字型の溝１２６が設けられている。導光板１２０を進む光の一部は、下面１２２に設けられた溝１２６で上面１２１側に向け反射され、上面１２１から出射する。なお、反射部としてＶ字型の溝１２６を１例として説明したが、導光板を進む光を上面１２１側に向けるものであれば良く、印刷等で設けられた白色ドットを用いることも可能である。
【００３０】
次に図４を用いて溝１２６で反射する光について説明する。図４（ａ）は溝１２６が内側に凸の場合を示し、図４（ｂ）は溝１２６が外側に凸の場合を示している。溝１２６は反射面（傾斜面とも呼ぶ）１２７を有し、反射面１２７は下面１２２に対して１度から３５度の角度を有している。反射面１２７で反射した光は導光板１２０の上面１２１に向けて反射する。反射面１２７で反射させることで、光の上面１２１に対する角度を、上面１２１から出光可能な角度とすることが可能である。すなわち、前述したように導光板１２０内では光は全反射を繰り返すが、反射面１２７により、光は出射可能な角度となり導光板１２０から出射する。
【００３１】
図４（ａ）に示すように、導光板１２０の上面１２１の上にはプリズムシート１１２と１１３とが設けられ、導光板１２０から出射した光の向きを制御している。なお、図４（ａ）ではプリズムシート１１２と１１３とは三角柱の稜線が交差するように配置されている。そのため、プリズムシート１１３は導光板１２０から出射した光の進行方向を横方向に屈折させ、内側（液晶パネル側）に向けることが可能である。また符号１１４は拡散板で、符号１１５は反射シートである。
【００３２】
次に、図４（ｂ）に非対称プリズムシートを１枚用いる場合を示す。反射面１２７で反射した光は、上面１２１の鉛直方向に対して鈍角となり、上面１２１から外側（図中右側）に広がるように出射している。導光板１２０の上には、非対称プリズムシート１１６が設けて、外側に向かう光を液晶パネル（図示せず）側に向かうように屈折させている。
【００３３】
図５に、導光板１２０の入光面１２５近傍の斜視図を示す。導光板１２０の入光面１２５にはレンズ１２３が設けられている。レンズ１２３は入光面１２５から入射する光を散乱させる働きをする。入光面１２５から入射した光は、傾斜部１２８経て出光面１２１に導かれる。隣合うレンズ１２３の間には入光面１２５から突出して突出部２２０が形成されている。これら、入光面１２５、レンズ１２３、突出部２２０、傾斜部１２８等により入光部１２４を形成する。
【００３４】
導光板１２０を薄型化した場合に、上面１２１と下面１２２の間の厚さよりも、ＬＥＤ１５０の厚さが厚くなってしまう。そこで、入光面１２５での導光板１２０の厚さを厚くし、傾斜面１２８を設けることで光を出光部１２９側に導いている。
【００３５】
上面１２１から光が液晶パネル側に出射するが、出光部１２９での導光板１２０の厚さは、薄型化のために益々薄くなってきている。上面１２１と下面１２２の間隔が１ｍｍ以下となると射出成型で製造する際に、樹脂の充填が困難になってきていた。
【００３６】
また、下面１２２にはエジェクトピンで押した跡（以後エジェクトピン跡）２２４が形成されている。上述したように、入光面１２５の近傍には、レンズ１２３等の複雑な形状が形成されるが、導光板１２０を金型から取り出す際に、応力が発生するという問題があった。なお、符号２２１は導光板１２０の固定用突起である。
【００３７】
図６に金型２２３に樹脂を充填する様子を示す。図６（ａ）は金型２２３の概略平面図で、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ線で示す概略断面図である。樹脂は注入口２２２から金型内に外部から圧力をかけられて注入される。注入口２２２から充填された樹脂は、矢印に示すように金型２２３内を進む。
【００３８】
図６に示すように入光面１２５に対向する側面１７４側に注入口２２２を形成すると、樹脂はまず上面１２１と下面１２２との間隔が略均一な出光部１２９を進む。出光部１２９では、樹脂を押し進める圧力は均等に加わっており、樹脂も均等に金型２２３内を広がっていく。
【００３９】
樹脂が入光部１２４にさしかかると、図７に示すように、傾斜部１２８では導光板１２０の厚さが除々に広がり、出光部１２９の圧力に比較して入光部１２４での樹脂に加わる圧力が弱くなってしまう。また、注入口２２２からの流動距離が長くなると、樹脂に硬化が生じて金型の形状を精度良く樹脂に転写することが困難となる。さらに、入光部１２４にはレンズ１２３や突出部２２０が形成されており、形状が複雑であることも転写精度を落とす原因となる。
【００４０】
入光部１２４に設けられるレンズ１２３の形状は入射する光の進行方向に影響をおよぼすため、特に精度が要求される。しかしながら、レンズ１２３の形状は突出部２２０等に比較して微細であるため、金型の形状を精度良く樹脂に転写することが元々困難であった。
【００４１】
また、図６（ｂ）に示すように、側面１７４側に注入口２２２を形成する場合では、導光板１２０を金型から取り出すエジェクトピン２２８は、側面１７２および側面１７３の近傍に設けられる。そのため、エジェクトピン跡２２４も側面１７２および側面１７３の近傍に設けられる。
【００４２】
エジェクトピン２２８を側面１７２および側面１７３の近傍に設けることで、エジェクトピン２２８で押されることで生じる応力が入光部１２４に与える影響を抑えることが可能である。
【００４３】
また、導光板１２０の形状を上面１２１が下面１２２よりも広くなるよう形成することで、金型２２３から導光板１２０が取り出しやすくなっている。エジェクトピン２２８により下面１２２を矢印方向に押すことで、導光板１２０は金型２２３から矢印方向に取り出される。この時、エジェクトピン跡２２４は下面１２２に残ることになる。
【００４４】
図８に、導光板１２０の側面１７２に固定用突起２２１を設けたものを示す。固定用突起２２１は導光板１２０をバックライト内部に固定する目的で形成されており、バックライト内部に設けられた凹部に嵌め合されることで、導光板１２０を固定する。
【００４５】
前述したように導光板１２０の厚さは、１．０ｍｍから０．２ｍｍと薄いため、側面１７２に設けられる固定用突起２２１は微細な形状となる。また、図６に示すように、樹脂の流れる方向とは逆方向に突出するため、充填する圧力も均一にかかり難いといった問題を有する。
【００４６】
また、固定用突起２２１は図６に示すように、金型２２３に嵌合して成型されるため、金型２２３から導光板１２０を取り出し難い形状となっている。そのため、固定用突起２２１は面取りした形状を有している。図９に固定用突起２２１の拡大図を示す。図９（ａ）は斜視図で、図９（ｂ）は断面図である。
【００４７】
図９（ｂ）に示すように、上面１２１側に設けられる固定用突起２２１の下面側にはテーパ２２５が形成されてある。このテーパ２２５により固定用突起２２１に樹脂が流れ込みやすくなっている。また、金型２２３から導光板１２０を取り出す際に容易に分離するようになっている。
【００４８】
符号２２４はエジェクトピン跡である。エジェクトピン跡２２４は金型２２３に嵌っている導光板１２０をピンにて押して取り出した跡で、樹脂表面上がわずかに凹んでいる。よって、エジェクトピン跡２２４は取り出し方向とは逆方向に形成される。また、テーパ２２５もエジェクトピン跡２２４と同様に取り出し方向とは逆方向に形成される。
【００４９】
なお、エジェクトピン跡２２４にもテーパが設けられている。エジェクトピン跡２２４にもテーパやサンドブラスト加工を施すことで、エジェクトピン跡２２４の角部で光が反射して不要な光として導光板１２０から出射することを防止している。
【００５０】
また同様に、固定用突起２２１にテーパを設けたり、サンドブラスト加工を施すことで、固定用突起２２１の角部で光が反射して不要な光を生じさせることを防止することも可能となる。さらに、注入口２２２の切り離し跡も固定用突起２２１と同様にテーパを形成することも可能である。注入口２２２の切り離し跡にテーパを設けることで、注入口２２２の切り離し跡による不要な光の反射も防止可能となる。
【００５１】
なお、エジェクトピン跡２２４は点線２２６の外側に形成されているが、点線２２６は有効領域を示す仮の線である。有効領域内部には反射用の溝１２６が形成されて均一な光が液晶パネルに向けて上面１２１から出射する。
【００５２】
この有効領域を意味する点線２２６の外側に段差２２９を設け下面１２２に接着される接着テープを収納する隙間とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態である液晶表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態である液晶表示装置の発光ダイオードを示す概略図である。
【図３】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板を示す概略図である。
【図４】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板の一部を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板の形成方法を示す概略平面図と概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板の入光部近傍を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板の側面の形状を示す概略斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態である液晶表示装置の導光板の側面の形状を示す概略斜視図と概略断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…液晶パネル、２…ＴＦＴ基板、５…駆動回路、６…駆動回路、８…画素部、９…表示領域、１０…スイッチング素子、１２…画素電極、２１…ゲート配線（走査信号線）、２２…映像信号線、７０…ＦＰＣ、７１…配線、７５…端子、８０…制御回路、１１０…バックライト、１１２…プリズムシート、１１３…プリズムシート、１１４…拡散板、１１５…反射シート、１１６…遮光枠、１２０…導光板、１２１…上面、１２２…下面、１２３…レンズ、１２４…入光部、１２５…入射面、１２６…溝、１２８…傾斜面、１３１…出射方向光線、１５０…ＬＥＤ、１５１…ＬＥＤチップ、１５２…ワイヤ、１５３…チップ端子、１５６…蛍光発光部、１５８…アノード電極、１５９…カソード電極、１６０…フレキシブル基板、１８０…モールド、２２０…導光板凸部、２２４…エジェクトピン跡。
【図１】
2009198670.tif 000003
【図２】
2009198670.tif 000004
【図３】
2009198670.tif 000005
【図４】
2009198670.tif 000006
【図５】
2009198670.tif 000007
【図６】
2009198670.tif 000008
【図７】
2009198670.tif 000009
【図８】
2009198670.tif 000010
【図９】
2009198670.tif 000011