CN101515088A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置。在注塑成型工序内进行压缩工序的导光板的形成方法中，发生光学图形向模具粘贴。在顶针(ejectpin)脱模中，局部集中应力，因此产生变形、不均匀。为了实现薄型导光板，在注塑成型工序内加入压缩工序。此时，导光板(120)向光学图形的粘贴成为问题，因此在压缩光学图形部并脱模时以周边部的形状(352)来解决粘贴的问题。将压缩部作为光学图形部，在模具开闭、脱模时通过其周边形状(352)来进行脱模，防止产生由顶针引起的局部应力。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及非自发光型显示装置的光源，尤其涉及包括具有导光板且使用LED作为光源的背光源的液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为显示装置多使用液晶显示装置。特别是液晶显示装置由于厚度薄、重量轻、功耗低而被应用于便携用设备的显示部。
但是，液晶显示装置由于不是自发光型，因此需要照明装置。一般，对于液晶显示装置中使用的照明装置，被称为背光源的面状照明装置广泛普及。近年来，也使用LED(发光二极管)作为发光元件。
作为薄型的背光源，包括侧面具有发光元件的侧光源型背光源。侧光源型背光源具有板状的导光板。导光板的材质为透光性的树脂等，从发光元件入射至导光板的光在导光板中传播。导光板设有沟、突起或印刷物等反射、散射部件，通过该反射、散射部件，导光板中传播的光向液晶显示装置一侧射出。
在使用LED作为发光元件的情况下，产生LED比导光板的厚度大这样的问题。因此，例如在日本特开2004-12747号公报中记载了如下的导光板：在来自光源的光入射的入光面(入射面)使导光板变厚，在出光面使其厚度比入光面薄。另外，在日本特开2004-12747号公报中公开了如下结构：通过从入光面向出光面设置倾斜面来将导光板的厚度设为两种厚度。但是，日本特开2004-12747号公报没有关于出光面变薄情况下的制造方法的记载。
另外，日本特开2001-341177号公报中记载了在通过注塑成型形成导光板时，通过压缩树脂来形成。但是，日本特开2001-341177号公报记载的是压缩导光板整体，对于只进行入光部压缩的情况并没有记载，并且关于适于批量生产的导光板的取出方法也没有记载。
发明内容
如果要使导光板进一步变薄，则难以用注塑成型来制造导光板。尤其是难以用适于批量生产的制造时间来注塑成型树脂，无法以稳定的品质成型较薄的板，无法从模具取出导光板。
为了解决上述问题，液晶显示装置具有显示面板、向显示面板照射光的背光源，背光源包括发光元件、和来自发光元件的光所入射的导光板，在导光板侧面设置发光元件。在导光板的形成中使用模具。在模具中注入树脂，在导光板的入光部和出光部填充树脂。然后，以模具压缩入光部的树脂。
为了脱模而在模具中形成限制部。在导光板的周围形成有因限制部而产生的台阶差部。
即使导光板的出光部变薄，在对入光部注入、填充树脂之后，通过压缩入光部的树脂，能够短时间内以稳定的品质制造较薄的导光板。
在从模具取出导光板时通过限制部来按压导光板，因此导光板能够容易从模具中脱模。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的液晶显示装置的概略结构的框图。
图2A、2B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的发光二极管的概略图。
图3A、3B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的概略图。
图4A、4B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的概略剖视图。
图5是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的入光面附近的概略剖视图。
图6是表示成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图7是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图8是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图9是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图10是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图11是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图12是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图13是表示压缩成型本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的模具的概略剖视图。
图14是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的入光部附近的概略立体图。
图15是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的入光部附近的概略立体图。
图16是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的入光部附近的概略立体图。
图17是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板的入光部附近的概略立体图。
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由液晶面板1、背光源110以及控制电路80构成。从控制电路80提供液晶显示装置100显示所需的信号和电源电压。控制电路80被安装在挠性基板70上，通过布线71、端子75向液晶面板1传输信号。
背光源110由导光板120、LED 150以及收纳壳180构成。背光源110是为了向液晶面板1照射光而设置的。在液晶面板1中，控制从背光源110照射的光的透射量或反射量来进行显示。背光源110相对于观察者而重叠设在液晶面板1的内面一侧或前面一侧，但在图1中为了便于理解而与液晶面板1并列表示。
导光板120的形状大致为矩形，在侧面设有LED 150。符号160是使多个LED 150之间电连接的挠性基板。挠性基板160与控制电路80之间通过布线161电连接。
将配置有LED 150的侧面125称为入射面或入光面，光从入射面125向导光板120入射。从入射面125入射的光从出光面121射出。在入射面125和出光面121之间形成有倾斜部128，从入射面125向出光面121传导光。另外，入射面125和倾斜面128形成入光部124，向出光面有效传导来自LED 150的光。入光部124的详细情况将后述。
接着，说明液晶面板1。液晶面板1具有TFT基板2和滤色片基板3这两块基板，在重叠的两块基板之间夹有液晶组成物。在TFT基板2上设有像素部8，在像素部8上设有像素电极12。液晶面板1呈矩阵状具有多个像素部8，但避免图示变得复杂而在图1中仅图示一个像素部8。呈矩阵状配置的像素部8形成显示区域9，各像素部8发挥显示图像的像素的作用，在显示区域9上显示图像。
在图1中，设有在图中x方向上延伸并在y方向上并列设置的栅极信号线(也称为扫描线)21、和在y方向上延伸并在x方向上并列设置的漏极信号线(也称为视频信号线)22，栅极信号线21与漏极信号线22交叉。另外，像素部8形成在由栅极信号线21和漏极信号线22包围的区域上。
像素8上设有开关元件10。从栅极信号线21提供控制信号，控制开关元件10的导通、断开。通过使开关元件10成为导通状态，由此对像素电极12提供经由漏极信号线22传送的视频信号。
漏极信号线22连接在驱动电路5上，从驱动电路5输出视频信号。栅极信号线21连接在驱动电路6上，从驱动电路6输出控制信号。栅极信号线21、漏极信号线22、驱动电路5以及驱动电路6形成在相同的TFT基板2上。另外，也可在一块半导体芯片上形成驱动电路5、驱动电路6以及控制电路80。
接着，图2示出作为发光元件的LED 150的概略图。图2(a)示出概略剖视图，图2(b)示出光射出侧正面图。
LED 150的结构为，作为发光部的LED芯片151被安装在芯片基板154上。LED芯片151具有pn结，当对pn结施加电压时，以特定波长发光。分别在形成pn结的p型半导体层上设有p电极(阳极)158，在n型半导体层上设有n电极(阴极)159。
在p电极158和n电极159上连接有金属线152。金属线152电连接芯片端子153与p电极158、n电极159，其中，芯片端子153是为了与外部连接LED 150而设置的。
有时也在LED芯片151的射出面一侧设有荧光发光部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以反射部使光向前方反射。LED 150的正面一侧形成有光射出的射出面157。
接着，图3(a)示出导光板120的概略俯视图，图3(b)示出概略侧面图。导光板120如图3(a)那样大致为矩形，如图3(b)那样具有上表面(也称为出光面)121和下表面122。导光板120由丙稀树脂、聚碳酸脂等透射光的材质构成，形成为板状、其厚度为1.0mm～0.1mm。
在图3(b)中，导光板120的剖面大致为矩形，但从入射面125向出光面121形成倾斜部128。倾斜部128在LED 150的厚度比导光板120的出光面121的厚度大的情况下是有效的。
在图3中，示出导光板120、LED 150、挠性基板160的位置关系。在导光板120的至少一边上设有入射面125，在入射面125的附近设有多个LED 150。LED 150沿入射面125排列设置在挠性基板160的下侧。
挠性基板160的导光板120一侧设有接合片(未图示)，将挠性基板160接合、固定在导光板120上，由此相对于入射面125而对准LED 150的位置。
为了获得较大的基于接合片的挠性基板160与导光板120的接合面积而设有突出部220。在导光板120的入光面125一侧夹着LED 150而设有突出部220，接合该突出部220与挠性基板160，由此能够高精度地对准相对于导光板120的LED 150的位置。
接着，使用图3(b)说明从LED 150射出的光131。从LED 150射出的光131通过入射面125而入射至导光板120。导光板120的折射率大于空气，因此相对于入射面125的垂直方向而以大于特定角度的角度到达入射面125的光被反射，以较小的角度到达的光进入导光板120的内部。
导光板120的上表面121与下表面122相对于入射面125大致正交，入射至导光板120内部的光在导光板120的上表面121与下表面122处反复进行全反射而在导光板120的内部前进。在下表面122上设有V字形的沟126作为反射部。在导光板120内前进的光的一部分被设在下表面122上的沟126反射到上表面121一侧，并从上表面121射出。虽然作为反射部是以V字形的沟126为例来进行了说明，但只要是将在导光板120内前进的光导向上表面121一侧即可，也可以使用通过印刷等手段设置的白色点。
接着，使用图4说明以沟126反射的光。图4(a)示出沟126向内侧凹的情况，图4(b)示出沟126向外侧凸的情况。沟126具有反射面(也称为倾斜面)127，反射面127相对于下表面122具有1度～35度的角度。在反射面127反射的光向导光板120的上表面121反射。通过以反射面127来反射，能够使光相对于上表面121的角度为可从上表面121射出的角度。即，如上所述，在导光板120内，光反复进行全反射，但通过反射面127，成为能够射出光的角度从而光从导光板120射出。
如图4(a)所示，在导光板120的上表面121之上设有棱镜片112、113，控制从导光板120射出的光的朝向。在图4(a)中，棱镜片112、113配置为三角柱的棱线交叉。因此，棱镜片113能够将从导光板120射出的光的前进方向向横向折射而朝向内侧(液晶面板一侧)。另外，符号114为散射片，符号115为反射片。
接着，图4(b)示出使用1片非对称棱镜片的情况。以反射面127反射的光，相对于上表面121的铅直方向为钝角、且从上表面121向外侧散开那样地射出。在导光板120之上设置非对称棱镜片116，使得朝向外侧的光折射而朝向液晶面板(未图示)一侧。
图5示出导光板120的入光面125附近的立体图。在导光板120的入射面125上设有透镜123。透镜123发挥使从入光面125入射的光散射的作用。从入光面125入射的光经由倾斜部128而向出光面121传导。在相邻的透镜123之间从入光面125突出而形成有突出部220。以这些突出部220、入光面125、透镜123、倾斜面128等形成入光部124。
在使导光板120变薄的情况下，LED 150的厚度会比上表面121与下表面122之间的厚度大。因此，通过增厚入光面125处的导光板120的厚度，设置倾斜面128，从而向上表面121一侧传导光。光从上表面121向液晶面板一侧射出，将从该导光板120向液晶面板射出光的部分称为出光部129。出光部129的导光板120的厚度为了薄型化而越来越薄，但当上表面121与下表面122的间隔为1mm以下时，难以用注塑成型来制造。
为了薄型化，如下方法是有效的：将树脂成型为板厚以上并在模具内对其进行压缩，由此来实现薄板成型。但是，当薄片部的板厚为0.4mm以下时，树脂硬化冷却较早这样的问题就变得显著起来。因此，即使在模具内填充树脂之后来进行压缩也不能成型为所希望的形状，因此入光部124的模具内转印不稳定，所以需要解决该问题。
另外，当不使用压缩时，入光部124被设为较精细的结构，需要正确地转印模具的形状，但如果出光部129变薄，则注塑成型时通过出光部129而到达入光部124的树脂由于入光部124比出光部129面积大而产生了如下问题：按压树脂的压力在入光部124处减少，使树脂在模具中未被充分按压。
因此，向出光部129与入光部124注入、填充树脂，然后压缩入光部124，由此在入光部124充分转印模具的形状。
图6示出模具的概略剖视图。模具300由第一侧面部311、上表面部312、下表面部331构成。在由这些第一侧面部311、上表面部312、下表面部331所包围的间隙之间注入树脂，形成导光板。图6～图8、图12示出相对于导光板120的长边方向(图3的x方向)的模具剖视图。
树脂从被称为料口或注入口400的开口部向箭头410所示的方向注入。利用从外部施加的压力，树脂被填充在模具300内。首先，从注入口400输出的树脂充满出光部形成空间322，然后，到达入光部形成空间324。
在入光部形成空间324内形成有压缩部351。如图7所示那样，在对入光部形成空间324填充了树脂之后，压缩部351在箭头361所示的方向上下降来压缩树脂。通过用压缩部351压缩树脂，在入光部124上正确转印透镜123等的结构。此时，在注入口400配置栓420，使树脂不会从注入口400漏出。
接着，图8不仅示出压缩入光部124也示出压缩出光部129的情况。在出光部形成空间322内形成第二压缩部352，在填充树脂之后，能够在箭头362所示的方向上压缩。
包围第二压缩部352而形成有第二侧面部313，第二压缩部352能够被第二侧面部313和图9所示的第三侧面部332保持并移动。
压缩之后，如图9所示那样，第二压缩部352在箭头363所示的方向上移动，并结束压缩。此时，产生如下问题：设在出光部129上的沟126贴在模具的下表面部331上，难以取出导光板120。图9～图11、图13示出对于导光板120的短边方向(图3的y方向)的模具剖视图。
当出光部129的厚度为0.4mm以下时，接近树脂形成极限，无法稳定成型导光板120，因此在模具300内填充希望厚度以上的树脂，然后压缩来实现薄板的导光板120。但是，树脂贴在沟126那样的光学图形上，导光板120难以从模具300中取出。
当从模具300取出导光板120时，如果勉强取出，则0.4mm以下的导光板120会发生变形、不均匀，从而使生产效率降低。即为了形成0.4mm以下的较薄的导光板120而采取压缩的方法，但在将导光板120压缩得较薄的方法中产生了难以取出导光板120这样的问题。
因此，如图10所示，在沟126等光学图形的周围形成了限制部352。在图10中，限制部352形成在第三侧面部332上。如图11所示，在模具的下表面部331在箭头364所示的方向上移动时，限制部352防止导光板120在箭头364所示的方向上移动，模具的下表面部331容易从导光板120剥离。
接着，图12和图13示出从导光板120的上侧以压缩部351压缩、从下侧以压缩部353压缩的情况。在入光部形成空间324中，压缩部351在箭头361所示的方向上移动，压缩入光部124，从下侧也通过压缩部353来在箭头365的方向上压缩导光板120。
通过设置压缩部353，从而在压缩后，压缩部353在图13中的箭头364所示的方向上移动，从导光板120剥离压缩部353。图13中也在第三侧面部332上形成限制部352。
图14示出入光部124的放大部分图。在第一侧面部311上为了转印透镜123和突出部220的形状而形成有凹凸。图14示出由压缩部351压缩之前的入光部124附近。
在压缩前，倾斜面128与上表面121之间无台阶差地连续。接着，图15示出压缩后的入光部124附近。在压缩后，倾斜面128被压缩部351按压，上表面121未被按压，因此倾斜面128与上表面121相比被压低而形成台阶差353。为了将光学性能的损失降低到最小限度，希望将该台阶差353控制在0.05mm左右(范围内)。
图16是从入射面125侧观察到的入光部124的部分立体图。倾斜面128通过压缩而被压低，在倾斜面128与上表面121之间形成有台阶差。另外，在倾斜面128的入射面125一侧的端边，倾斜面128的上端354被压低并形成为与透镜123和突出部220的上端接近，通过形成倾斜面128的上端354使之位于比镜片123、突出部220的上端更靠上的位置，从而防止来自透镜123的光泄漏。
即，倾斜面128的上端成为入光面125的上端，因此当透镜123超出(伸出)入光面125时，产生从透镜123未进入入光面125的光。因此，倾斜面128的上端形成为位于比透镜123的上端更靠上的位置。
图17示出导光板120的下表面122一侧的立体图。在下表面122上，由限制部352按压后的痕迹354以台阶差、倾斜等形状残留下来。

Claims (12)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
液晶面板；和
向该液晶面板照射光的背光源，其中，
上述背光源包括：
发光元件；和
来自上述发光元件的光入射的导光板，
上述导光板包括：
与上述发光元件的出光面相对的、用于来自上述发光元件的光入射的入光部；和
用于入射的光射出的射出部，
上述入光部通过压缩树脂而形成，
上述导光板上存在由于压缩而产生的台阶差部。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述发光元件的侧面的厚度比上述导光板的射出部的厚度大。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述入光部上设有使上述发光元件的光散射来入射上述导光板的透镜。
4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述台阶差部形成在上述入光部与上述出光面之间。
5.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
液晶面板；和
向上述液晶面板照射光的背光源，其中，
上述背光源包括：
导光板；和
沿上述导光板的侧面而配置的多个发光二极管，
上述导光板包括：
设有用于光从上述发光二极管入射的透镜的入射面；
中间夹着上述透镜而从上述导光板的侧面突出的突出部；以及
具有比上述发光二极管薄的厚度的射出部，
上述射出部具有出光面，
通过注塑成型而形成上述入射面和上述突出部来作为入光部，
上述入光部通过压缩树脂而形成，
上述导光板上存在由于压缩而产生的台阶差部。
6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述发光二极管的厚度比上述导光板的射出部的厚度大。
7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，
设在入射面上的透镜被设置在上述导光板的相邻的两个突出部之间。
8.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，
从上述入光部向上述出光面设有倾斜面。
9.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述台阶差部形成在上述入光部与上述出光面之间。
10.一种液晶显示装置，其特征在于，包括：
液晶面板；和
向上述液晶面板照射光的面状照明装置，其中，
上述面状照明装置包括导光板和LED，
上述导光板包括出光面、与该出光面相对的底面、以及与上述出光面和上述底面交叉的侧面，
上述LED沿上述导光板的侧面而配置，
来自上述LED的光从上述导光板的侧面入射，
入射至上述导光板中的光被设在上述导光板的底面上的散射部件导向上述出光面一侧并从上述出光面射出，
上述LED的厚度大于上述出光面与上述底面的间隔，
上述导光板在光入射的侧面与上述出光面之间具有倾斜部，
上述倾斜部通过压缩树脂而形成，
上述导光板上存在由于压缩而产生的台阶差部。
11.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，
在光入射的侧面设有圆柱状透镜。
12.根据权利要求10所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述台阶差部形成在上述倾斜部与上述出光面之间。
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