CN101126867B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有对液晶板照射光的背光源的液晶显示装置，在设于背光源的导光板上，设置有作为发光元件的LED。在多个发光元件之间，形成有导光板的突出部，在粘接突出部和挠性基板的粘接片上设置有反射部件。通过将反射部件和缓冲部件靠近倾斜面设置，使来自倾斜面的光返回导光板侧，并且由缓冲部件缓和来自外部的力。用于在导光板上具有倾斜面的背光源中防止液晶板的损坏。而且，使从倾斜面漏出的光返回导光板，进而提高导光板与挠性基板的粘接性。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及非自发光型的显示装置的光源，特别是涉及具有包括导光板并将LED用作光源的背光源的液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为显示装置大多采用液晶显示装置。特别是，液晶显示装置因薄型、重量轻、省电而被用于便携设备的显示部。
但是，液晶显示装置不是自发光型的，因而需要照明装置。在通常由液晶显示装置所采用的照明装置中，被称为背光源的面状照明装置得到了普及。在以往的背光源的发光元件(也称光源)中，采用了冷阴极放电管，但近年来也采用LED(发光二极管)作为发光元件。
在背光源中设置有板状的导光板。导光板的材质为透光性的树脂等，从发光元件入射到导光板的光在导光板中传播。在导光板上设有沟槽、凸起或印刷物等的反射/散射部件，由该反射/散射部件使在导光板中传播的光向液晶显示装置侧射出。
在将LED用作发光元件时，会产生由于LED是点光源而很难使来自导光板的光均匀地出射的问题。因此，例如由日本特开2004-286777号公报等提出一种使LED附近的光均匀地漫射的技术，公开了沿LED的侧面形成导光板、使光从LED的侧面入射到导光板的结构。另外，在日本特开2004-186131号公报中，公开了一种具有2种厚度的导光板。
发明内容
在将LED用作发光元件并为了提高亮度而使用多个LED的背光源中，LED离散地配置在电路板上。因此，很难精确地进行LED和导光板的位置对合。另外，在安装了液晶显示装置的便携设备中，就设备的厚度来说希望越薄越好，因而背光源的厚度也受到了限制。随着薄型化，也产生了因来自外部的力而使液晶板易于损坏的问题。
在本发明的液晶显示装置中，设有显示板、对该显示板照射光的背光源、设在上述背光源中的发光元件、来自发光元件的光入射的导光板、以及安装发光元件的电路板，在导光板的入射面上沿着发光元件的侧面形成凸部。
安装发光元件的电路板，用粘接剂固定在导光板的凸部的上表面，进行发光元件对导光板的定位。
另外，从入射面向出光面设置倾斜面，将导光板的出光面的厚度减薄，并且在倾斜面上配置光学片。
由光学片缓和因倾斜面引起的施加于液晶板的力，以提高对外力的强度，并且，通过在倾斜面上配置反射部件，反射从倾斜面漏出的光使漏出的光返回到导光板侧，来提高光的利用效率。
通过在导光板的入射面设置凸部，可以将导光板配置在LED和LED之间，能够使沿LED的侧面方向出射的光入射到导光板，增加从LED之间入射的光，减少从导光板射出的光的不均匀。
此外，通过在导光板上设置倾斜面，使导光板的出光面的厚度在LED的厚度以下而实现薄型化，并且，对因设置倾斜面而产生的难于将安装了LED的电路板与导光板粘接的问题，通过在LED和LED之间设置凸部后粘接电路板，来提高LED的定位精度。
另外，通过将光学片配置在导光板的倾斜面上，来填补由倾斜面产生的间隙，防止因来自外部的力而使液晶板损坏。
此外，通过在倾斜面上配置反射部件以使从倾斜面漏出的光返回导光板侧，来提高光的利用效率。
另外，在本发明的液晶显示装置中，具有液晶板、对液晶板照射光的面状照明装置，在面状照明装置中设置具有出光面和与该出光面相对的底面的导光板。另外，在导光板上设置与出光面或底面交叉的侧面，沿导光板的第1侧面设置多个LED，从第1侧面入射LED的光，将第1侧面作为导光板的入射面，进一步将LED安装在电路板上。在第1侧面设置朝LED和LED之间突出的凸部，进一步从导光板的入射面向出光面设置倾斜面，在该倾斜面上配置光学片。LED和导光板的位置对合，通过在导光板的凸部上表面设置粘接剂而将导光板和电路板粘接固定来进行，在倾斜面上配置反射部件。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的概略结构的框图。
图2A、2B是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的发光二极管的概略图。
图3A、3B是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的导光板的概略图。
图4A、4B是表示在作为本发明的实施方式的液晶显示装置的导光板中传播的光线的概略剖视图。
图5A、5B是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的发光二极管的概略图。
图6是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的挠性基板的安装方法的概略图。
图7是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的导光板的安装方法的概略图。
图8是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略立体图。
图9是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略剖视图。
图10是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略剖视图。
图11是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略立体图。
图12是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略立体图。
图13是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略剖视图。
图14是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的粘接片的概略立体图。
图15是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的粘接片的概略立体图。
图16是表示作为本发明的实施方式的液晶显示装置的背光源的概略剖视图。
具体实施方式
图1是表示本发明的液晶显示装置100的俯视图。液晶显示装置100，由液晶板1、背光源110和控制电路80构成。由控制电路80提供液晶显示装置100的显示所需的信号和电源电压。控制电路80安装在挠性基板70上，经由布线71、端子75向液晶板1传送信号。
背光源110，由导光板120、LED150和容纳壳体180构成。背光源110是为了对液晶板1照射光而设置的。在液晶板1中通过控制从背光源110照射的光的透射量或反射量来进行显示。此外，背光源110相对于观察者来说重叠地设置在液晶板1的背面侧或正面侧，但在图1中为易于理解，与液晶板1并列地示出。
导光板120，大致为矩形形状，在侧面设置LED150。符号160，是将多个LED150之间电连接的挠性基板。挠性基板160和控制电路80之间由布线161电连接。
将配置有LED150的侧面125称为入射面或入光面，光从入射面125入射到导光板120。而且，在2个相邻的LED150之间设置有凸部(也称突出部)220。该凸部220的细节将在后文中说明。
以下，对液晶板1进行说明。液晶板1具有2个基板、即TFT基板2和滤色片基板3，在重叠的2个基板之间，夹有液晶组成物。在TFT基板2的像素部8设有像素电极12。此外，液晶板1按矩阵状具有多个像素部8，但为避免使图变得复杂，在图1中仅示出1个像素部8。按矩阵状配置的像素部8形成显示区域9，各像素部8起着显示图像的像素的作用，在显示区域9形成图像。
在TFT基板2上，设有沿图中x方向延伸并在y方向上并列设置的栅极信号线(也称扫描线)21和沿y方向延伸并在x方向上并列设置的漏极信号线(也称图像信号线)22，栅极信号线21和漏极信号线22交叉。另外，像素部8在由栅极信号线21和漏极信号线22围出的区域形成。
在像素部8设有开关元件10。从栅极信号线21供给控制信号，控制开关元件10的通、断。通过使开关元件10处于接通状态，将通过漏极信号线22传送的图像信号提供给像素电极12。
漏极信号线22与驱动电路5连接，从驱动电路5输出图像信号。栅极信号线21与驱动电路6连接，从驱动电路6输出控制信号。此外，栅极信号线21、漏极信号线22、驱动电路5和驱动电路6在同一TFT基板2上形成。另外，也可以在1个半导体芯片上形成驱动电路5和驱动电路6以及控制电路80。
接着，在图2A、2B中示出作为发光元件的LED150的概略图。图2A示出概略剖视图，图2B示出光出射侧正视图。
LED150具有作为发光部的LED芯片151安装在芯片基板154上的结构。LED芯片151具有pn结，当对pn结施加电压时射出特定波长的光。分别在形成pn结的p型半导体层上设置p电极(阳极)158、在n型半导体层上设置n电极(阴极)159。
在p电极158和n电极159上连接着导线152。导线152将为了使LED150与外部连接而设置的芯片端子153与p电极158、n电极159电连接。
在LED芯片151的出射面侧，有时也设置荧光发光部156。荧光发光部156具有变换从LED芯片151发出的光的波长的功能。符号155是反射部，用于将光反射到前方。
以下，在图3A中示出导光板120的概略俯视图，在图3B中示出概略侧面图。导光板120，如图3A所示大致为矩形，如图3B所示具有上表面121和下表面122。导光板120，由丙烯酸树脂等的透光材质构成，为板状，厚度按1.0mm～0.2mm形成。此外，为易于理解，图3A示出从导光板120的背面观察的俯视图。
在图3B中，导光板120的剖面大致为矩形，但从入射面125向出光面121形成有倾斜面129。该倾斜面129在LED150的厚度相对于出光面的厚度厚时是有效的，倾斜面129将从比出光面121厚的入光面125入射的光导向出光面121。
在图3A、3B中，示出导光板120、LED150、挠性基板160的位置关系。在导光板120的至少一边设置入射面125，在入射面125附近，设置有多个LED150。LED150在挠性基板160的下侧沿着入射面125排列。
通过在挠性基板160的靠导光板120一侧设置粘接片190(未图示)将挠性基板160粘接、固定于导光板120，来将LED150的位置与入射面125对准。
可是，虽然将倾斜面129靠近入光面125设置，而且挠性基板160又有柔软性，但由于与倾斜面129重叠的部分短，因此很难将挠性基板160折弯后用粘接片190固定在倾斜面129上。另外，因折弯而产生的应力，也有可能使LED150的位置在安装后移动。因此，在导光板120上沿LED150的侧面形成凸部220，在凸部220和挠性基板160之间设置粘接片190。
以下，用图3B说明从LED150发出的光131。从LED150出射的光131，从入射面125入射到导光板120。由于导光板120的折射率比空气大，相对于入射面125的法线方向以比特定角度大的角度到达入射面125的光被反射，而以小的角度到达的光射入到导光板120的内部。
另外，导光板120的上表面121和下表面122与入射面125大致正交，在下表面122上作为反射部设置着V字型的沟槽126。入射到导光板120的内部的光，对导光板120的上表面121和下表面122反复进行全反射而在导光板120内部传播。在导光板120内传播的光的一部分，由在下表面122上所设的沟槽126向上表面121侧反射，而从上表面121射出。此外，作为反射部以V字型的沟槽126为一例进行了说明，但只要是能将在导光板内传播的光朝向上表面121侧的即可，因而也可以采用通过印刷等设置的白色的点。
接着，用图4A、4B说明由沟槽126反射的光。图4A示出沟槽126向内侧突入的情况，图4B示出沟槽126向外侧突出的情况，沟槽126具有反射面(也称倾斜面)127，反射面127相对于下表面122具有2度～35度的角度。由反射面127反射的光向导光板120的上表面121反射，对上表面121的角度，为可以使光从表面121射出的角度。
另外，如图4B所示，由反射面127反射后的光，有时相对于导光板120的上表面121的法线方向以大的角度(与表面121成钝角)向外侧发散地射出。因此，在导光板120上，设置棱镜片113和112，对射向外侧的光进行反射以使其朝向液晶板(未图示)侧。此外，符号114是漫射板，符号115是反射片。
以下，用图5A、5B说明从侧面出光的LED150。图5A、5B中示出的LED150在荧光体发光部156的侧面形成开口157，因而也从LED150的侧面射出光132。由此，使光132从上述的导光板120的凸部220入射到导光板120。
通过使光从凸部220入射到导光板120，可以使光从相邻的2个LED150之间入射到导光板120。因此，可以减少在相邻的2个LED150之间产生的暗部。
接着，用图6示出将安装有LED150的挠性基板160与导光板120组合的工序。首先，将LED150安装在挠性基板160上。在挠性基板160上设置有连接焊盘165。用焊锡等连接LED150和连接焊盘165。此外，还在挠性基板160上形成对各LED150供电的布线，但在图6中省略。
在安装有LED150的挠性基板160上设置有粘接片190。挠性基板160由粘接片190粘接在导光板120上。LED150的位置很容易因振动等而相对于导光板120的入射面125移动，所以使入射到导光板120的光的亮度发生变化。从光源入射的亮度的变化，使显示性能降低。因此，用粘接片190等将挠性基板160固定在导光板120上。
粘接片190具有在树脂制的基体材料上设置有粘接性部件的多层结构。如后文所述粘接片190也可以用涂料或与银相当的部件设置反射部。
在导光板120上，如上所述形成有凸部220。在凸部220的上表面和挠性基板160之间设有粘接片190。由粘接片190将挠性基板160固定在导光板120上，使LED150相对于导光板120的位置得到稳定。
另外，通过用粘接片190将导光板120和挠性基板160形成为一体，能够确认是否能将LED150相对于导光板120的入射面125配置在正确的位置上。即，在将挠性基板160和导光板120分别安装在背光源110上的工序中，在将各零件收纳在背光源110内之后，即使想要确认LED150相对于入射面125的位置，也因其他部件遮盖了LED150和入射面125而很难进行确认。
以下，用图7示出将导光板120和挠性基板160成为一体后的零件安装在模塑件180上的工序。模塑件180具有背光源110的收纳部的功能。在模塑件180内收纳并保持导光板120和挠性基板160。
另外，模塑件180还具有防止漏光的功能，覆盖着导光板120的周围。但是，在靠液晶板一侧具有开口，使得光从背光源110射出而照射液晶板。
在模塑件180中，首先配置反射片115，在反射片115上配置导光板120和挠性基板160。此外，如图7所示，也可以采用在模塑件180的下表面开有开口并在开口的外侧用粘接剂将反射片115固定的结构。
当在模塑件180的开口的外侧设置反射片115时，可以在LED150和反射片之间形成间隔。可以利用该间隔减轻因LED150的热膨胀所引起的变形使LED150与反射片115接触的问题。
在图8中示出在导光板120上设置漫射片114、下侧棱镜片113和上侧棱镜片112等的光学片的状态。这些光学片，用于使从导光板120射出的光高效率地照射在液晶板上，被按顺序重叠安装在导光板120的出光面上。
由于光学片按照出光面的光进行配置，各光学片的大小，具有与导光板120的出光面大致相同的形状、相同的尺寸。即，为降低产品的价格，要求尽可能地减小要使用的光学片的面积。因此，为达到光学的目的，光学片具有与导光板120的出光面大致相同的尺寸。
接着，在图9中示出在模塑件180中安装有导光板120等并在其上安装有液晶板1的剖视图。液晶板1具有将TFT基板2和滤色片基板3重叠的结构。在TFT基板2和滤色片基板3的外侧设置有上偏振板231和下偏振板232。
在液晶板1和模塑件180之间，设置有遮光框116。借助于遮光框116防止无用的光从背光源入射到液晶板1上。该遮光框116具有粘接性，因而也可以固定模塑件180和液晶板1。
在图9中用箭头A示出从外部施加于液晶板1的力。可以看出，当用箭头A示出的力施加于液晶板1时，易于使倾斜面129附近的TFT基板2损坏。可以认为其原因在于，因为存在由倾斜面129产生的间隙213所以没有从下侧支承TFT基板2的结构。
因此，如图10所示，将光学片设置成与倾斜面129重叠，以填补间隙213。漫射片114具有与导光板120的出光面大致相同的尺寸，但下侧棱镜片113和上侧棱镜片112与从出光面延伸的倾斜面129重叠。
即使图9中用箭头A示出的力施加在液晶板1上，也由于下侧棱镜片113和上侧棱镜片112从下侧支承TFT基板2而能够防止TFT基板2的损坏。
光学片被延伸到遮光框116的下侧，但由于用遮光框116遮光，光学片的位于遮光框116下面的部分的光学功能就浪费了。因此，也可以采用将片状的部件与倾斜面129重叠的结构，而不使用高价的光学片。
此外，在图9中示出将反射片115设在模塑件180的内侧的结构，在图10中示出将反射片115设在模塑件180的外侧的结构。显然，可以采用任一种结构，也可以将反射片115设在图10的模塑件180的内侧。
通过将漫射片114、下侧棱镜片113和上侧棱镜片112等光学片与倾斜面129重叠设置，可以防止液晶板1的损坏。但是，由于将光学片与倾斜面129重叠，使得从倾斜面129射出的光在光学片中传播而成为杂散光，产生了导光板120的光传送效率降低的问题。即，与从LED159射出的光量相比，从背光源110射出并照射到液晶板1的光量的比例(光的利用效率)降低。
因此，如图11所示，采用在挠性基板160的光学片侧设置反射部件211来反射从倾斜面129射出的光而使其返回导光板120的结构。在图11中，倾斜面129的高度大于将光学片重叠后的厚度，因此形成将挠性基板160重叠在光学片上的结构。
例如，在为了薄型化而使导光板120的厚度为0.2～0.5mm的情况下，倾斜面129的高度为0.05～0.15mm，将光学片重叠后的厚度为0.1～0.2mm，因而不能将挠性基板160重叠在光学片上。
因此，可以采用如图12所示在光学片侧设置反射部件211且光学片和挠性基板160以端部对接的结构。这时也可以在挠性基板160上形成反射部件211。
接着，在图13中示出在将挠性基板160和导光板120的凸部220粘接的粘接片190上设置反射部件211的结构。如图13所示，将粘接片190从挠性基板160侧延伸到倾斜面129上，在与倾斜面129重叠的部分形成反射部件211。
在图14中示出在图13中使用的粘接片190的细节。将粘接片190设置在挠性基板160的表面上使其与导光板120粘接。粘接片190具有粘接剂213涂敷在作为基体材料的基片212上的结构。将该粘接剂213设在与导光板120粘接的部分上，使基片延伸到导光板120侧。
通过在柔软的基片212的延伸部分设置反射部件211，如图15所示沿着倾斜面129设置了反射部件211。由于将反射部件211靠近倾斜面129设置，形成使从倾斜面129射出的光高效率地返回导光板120侧的结构。
作为反射部件211，可以采用反射率高的部件，例如可以采用白色涂料、银和与银相当的材料。
接着，在图16中示出在粘接片190的与倾斜面129重叠的部分设置缓冲部件191来防止液晶板1损坏的结构。缓冲部件191可以使用廉价的部件而不是像光学片那样采用特殊制造方法的部件。

Claims (12)

1.一种液晶显示装置，具有
液晶板和对该液晶板照射光的背光源、
设在背光源中的发光元件、
来自发光元件的光入射的导光板、以及
安装发光元件的基板，
发光元件具有光射出的出光面和与该出光面交叉的侧面，
导光板具有：
光射出的主面和从发光元件射入光的入光面、
在上述入光面上沿发光元件的侧面从入光面突出的突出部、
从入光面侧向主面去厚度减小的倾斜面、以及
与该主面相对的底面，
发光元件的厚度比导光板的从底面到主面的厚度厚，
在上述倾斜面上配置有光学片，
安装有发光元件的基板，由在突出部上形成的粘接剂粘接在导光板上。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述发光元件为LED。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在设于上述倾斜面的上述光学片上设置有反射部件。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：
在上述粘接剂上设置有反射部件。
5.一种液晶显示装置，具有：
液晶板和对该液晶板照射光的面状照明装置，
面状照明装置具有：
多个发光元件、
安装发光元件的电路板、以及
使来自发光元件的光照射到液晶板的导光板，
在导光板上形成有：
与液晶板相对地形成的、光射出的上表面、
来自发光元件的光入射的入射面、以及
与上表面相对的底面，
发光元件的厚度比导光板的从底面到上表面的厚度厚，
从导光板的入射面向上表面形成有倾斜面，
以与发光元件邻接的方式从入射面突出的凸部，
在凸部上配置有安装了上述发光元件的电路板。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
从上述导光板的入射面向上表面设置有倾斜面，在倾斜面上配置有光学片，在光学片上设置有反射部件。
7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述发光元件为LED。
8.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：
在上述凸部和上述电路板之间设置有粘接剂，在该粘接剂上设置有反射部件。
9.一种液晶显示装置，具有
显示板和对该显示板照射光的导光板、
向导光板射出光的多个发光元件、以及
安装有多个发光元件的电路板，
导光板与上述发光元件相邻地具有入射面、光射出的主面、以及
与该主面相对的底面，
发光元件的厚度比导光板的从底面到主面的厚度厚，
从导光板的入射面向主面形成有倾斜面，
发光元件在电路板上在沿着入射面的方向上排列，
在2个相邻的发光元件之间，从入射面沿着发光元件具有突出的凸部，
在凸部上表面设置有粘接剂，在上述凸部粘接上述电路板。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述导光板，具有比从上述凸部的底面到主面的第1距离短的从底面到主面的第2距离。
11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
上述发光元件为LED。
12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：
在上述粘接剂上设置反射部件。
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