CN101515089B - 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，该液晶显示装置包括对液晶面板照射光的背光源，在设置于背光源上的导光板(120)上设置LED作为发光元件，并使导光板的侧面为在取出方向上变宽的锥形状。另外，在导光板的下表面形成有作为在取出导光板的方向上按压后痕迹的顶针(228)痕迹。由此，在导光板的侧面配置发光二极管的背光源中，实现具有如下效果的结构：易于从模具中取出导光板，并且入光部的微细的结构不容易受到应力等影响。

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并使用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而需要照明装置。一般而言，在液晶显示装置中所使用的照明装置中，正在普及被称为背光源的面状照明装置。以往，背光源的发光元件(也称为光源)使用冷阴极放电管，但是近年来也使用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。导光板的材质是透光性树脂等，从发光元件入射到导光板中的光在导光板中传播。导光板上设置有沟、突起或者印刷物等反射/散射部件，利用该反射/散射部件而在导光板中传播的光向液晶显示装置一侧射出。
作为用树脂形成导光板的方法，使用在模具中充填熔融的树脂的注塑成型的方法。例如，在日本特开2005-103825号公报等中，为了利用注塑成型来高精度地制造导光板，对树脂的注入口进行了描述。但是，在日本特开2005-103825号公报等中没有记载导光板变薄时的制造方法。
另外，在日本特开平08-313731号公报中，公开了用于从模具中取出导光板的顶针(eject pin)痕迹引起的异常发光的问题和解决异常发光的顶针痕迹的形状。但是，在日本特开平08-313731号公报中没有关于导光板取出方向和导光板形状的记载。
发明内容
为了使液晶显示装置变薄，也要求背光源变薄。为了使背光源变薄，需要进一步使导光板变薄。若减薄导光板，则将其从模具中取出将变得更加困难。尤其是在批量生产时，难以以高精度对树脂进行注塑成型，难以不发生应力等而取出导光板。因此，难以以稳定的质量对较薄的板材进行成型并得到导光板。
在具有液晶面板和对液晶面板照射光的面状照明装置的液晶显示装置中，在面状照明装置上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。沿导光板的第一侧面而设置有多个LED。从第一侧面入射LED的光，并将第一侧面作为导光板的入射面。入射到导光板的光通过设置在导光板底面的散射部件而被射向出光面一侧，并从出光面射出。
使出光面相对于导光板的底面扩展而形成梯形的导光板。通过用顶针按压底面而从模具中取出导光板。另外，对形成在底面的顶针痕迹实施倒角加工，抑制不需要的发光。
使导光板的形状成为在取出方向一侧扩展的梯形，由此易于从模具中取出导光板，并通过在顶针痕迹上进行倒角加工来抑制不需要的发光。
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2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3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4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一部分的概略立体图。
图6是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板形成方法的概略俯视图和概略剖视图。
图7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剖视图。
图8是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板侧面形状的概略立体图。
图9是表示本发明实施方式的液晶显示装置的导光板侧面形状的概略立体图和概略剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。在用于说明实施方式的全部附图中，对具有同一功能的部件标记同一符号，省略其重复说明。
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的显示所需的信号和电源电压。控制电路80搭载于挠性基板70上，通过布线71、端子75将信号传输到液晶面板1。
背光源110由导光板120、LED 150、以及容纳盒180构成。背光源110是为了对液晶面板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相对于观察者重叠设置在液晶面板1的背面一侧或前面一侧，但在图1中为了便于理解，与液晶面板1并排示出。
导光板120大致为矩形形状，在侧面设置有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之间用布线71电连接。
配置有LED150的侧面125称为入射面或入光面，来自入射面125的光入射到导光板120。入射到导光板120的光从出光面121射出。导光板120的形状的详细情况将在后面说明。
接着说明液晶面板1。液晶面板1具有TFT基板2和滤色器基板3这两块基板，在重叠的两块基板之间夹持有液晶组成物。TFT基板2的像素部8上设置有像素电极12。液晶面板1呈矩阵状具有多个像素部8，但为了避免图面复杂，图1中只图示出一个像素部8。呈矩阵状配置的像素部8形成显示区域9，各像素部8起到显示图像的像素的作用，在显示区域9显示图像。
在图1中，设置有在图中x方向延伸而在y方向并排设置的栅极信号线(也称为扫描线)21和、在y方向延伸并在x方向并排设置的漏极信号线(也称为图像信号线)22，栅极信号线21和漏极信号线22交叉着。另外，像素部8形成在由栅极信号线21和漏极信号线22围成的区域。
像素部8上设置有开关元件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。通过开关元件10成为导通状态，经过漏极信号线22而传输的图像信号被提供给像素电极12。
漏极信号线22连接在驱动电路5上，从驱动电路5输出图像信号。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，也能在一个半导体芯片上形成驱动电路5和驱动电路6、还有控制电路80。
接着，图2表示作为发光元件的LED150的概略图。图2(a)表示概略剖视图，图2(b)表示光射出侧正面图。
LED150为作为发光部的LED芯片151搭载于芯片基板154上的结构。LED芯片151具有pn结，当对pn结施加电压时则以特定波长发光。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。
p电极158和n电极159上连接有金属线152。金属线152将芯片端子153和p电极158以及n电极159电连接，其中，该芯片端子153是用于将LED150与外部连接而设置的。
在LED芯片151的出射面一侧，有时设置荧光发光部156。荧光发光部156具有将从LED芯片151发出的光的波长进行变换的功能。符号155是反射部，使光向前方反射。
接着，图3(a)表示导光板120的概略俯视图，图3(b)表示概略侧面图。导光板120如图3(a)所示那样为大致矩形，如图3(b)所示具有上表面(也称为出光面)121和下表面122。在图3(a)中，边171是设置LED150等的面。导光板120由丙烯酸树脂等透过光的材质构成，以板状形成，厚度为1.0mm到0.2mm。
在图3(b)中，导光板120的截面为大致矩形，从入射面125向出光面121形成有倾斜面128。在LED150的厚度相对于出光面121的厚度较厚时，该倾斜面128是有效的。倾斜面128将从比出光面121厚的入光面125入射的光导向出光面121。
图3中示出导光板120、LED150、挠性基板160的位置关系。导光板120的至少一条边上设置有入射面125，在入射面125的附近设置有多个LED150。LED150在挠性基板160的下侧沿着入射面125并排设置。
挠性基板160的导光板120一侧设置有粘接片190(未图示)，通过将挠性基板160粘接固定在导光板120上，从而使LED150的位置与入射面125对准。
接着，使用图3(b)说明从LED150射出的光131。从LED150射出的光131从入射面125射入导光板120。导光板120的折射率比空气大，因此相对于入射面125的垂线方向以比特定角度大的角度到达入射面125的光被反射，以比特定角度小的角度到达的光射入导光板120的内部。
导光板的上表面121和下表面122与入射面125大致正交，入射到导光板120内部的光在导光板120的上表面121和下表面122反复进行全反射并在导光板120内部行进。在下表面122上设置有V字型的沟126作为反射部。在导光板120中行进的光的一部分通过设置在下表面122上的沟126而向上表面121一侧反射，并从上表面121射出。作为反射部以V字型的沟126为一个例子进行了说明，但只要是将导光板中行进的光导向上表面121一侧的部件即可，也可以使用通过印刷等设置的白点。
接着，使用图4说明由沟126反射的光。图4(a)表示沟126向内侧凸出的情况，图4(b)表示沟126向外侧凸出的情况。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度到35度的角度。由反射面127反射后的光朝向导光板120的上表面121反射。通过在反射面127反射，能够使光相对于上表面121的角度成为能从上表面121射出的角度。即如前所述，在导光板120内光反复进行全反射，但通过反射面127，光成为可射出的角度，并从导光板120射出。
如图4(a)所示，在导光板120的上表面121之上设置有棱镜片112和113，控制从导光板120射出的光的朝向。在图4(a)中，棱镜片112和113以三角棱柱的棱线交叉的方式而配置。为此，棱镜片113能使从导光板120射出的光的行进方向朝横向弯曲，并朝向内侧(液晶面板一侧)。符号114是散射板，符号115是反射片。
接着，图4(b)表示使用一片非对称棱镜片的情况。由反射面127反射的光相对于上表面121的垂直方向成为钝角，从上表面121以向外侧(图中右侧)展开的方式射出。在导光板120之上设置有非对称棱镜片116，使朝向外侧的光折射，使其朝向液晶面板(未图示)一侧。
图5示出导光板120的入光面125附近的立体图。导光板120的入光面125上设置有透镜123。透镜123起到使从入光面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而被导向出光面121。在邻接的透镜123之间从入光面125突出而形成有突出部220。通过这些入光面125、透镜123、突出部220、倾斜部128等而形成入光部124。
在将导光板120薄型化时，LED 150的厚度会比上表面121和下表面122之间的厚度厚。因此，增厚入光面125处的导光板120的厚度、并设置倾斜面128，由此将光导向出光部129一侧。
光从上表面121向液晶面板一侧射出，但出光部129处的导光板120的厚度由于薄型化而变得越来越薄。若上表面121和下表面122的间隔在1mm以下，则在利用注塑成型进行制造时，树脂的填充将变得困难。
另外，在下表面122上形成有用顶针按压后的痕迹(以后称为顶针痕迹)224。如上所述，在入光面125的附近形成透镜123等复杂的形状，但在从模具中取出导光板120时，存在产生应力等问题。符号221是导光板120的固定用突起。
图6(a)表示在模具223中充填树脂的情形。图6(a)是模具223的概略俯视图，图6(b)示出从模具223中取出导光板120的情形。图6(b)是表示图6(a)的A-A线的概略剖视图。如图6(a)所示，从外部加力将树脂从注入口222注入到模具内。从注入口222充填的树脂如箭头方向所示进入模具223内。
如图6所示，当在与入光面125相对的侧面174一侧形成注入口222时，树脂首先在上表面121和下表面122的间隔大致均匀的出光部129中行进。在出光部129中，按压树脂的压力被均匀施加，因而树脂在模具223中也均匀地散开。
当树脂进入入光部124时，如图7所示，在倾斜部128，导光板120的厚度逐渐变厚，与出光部129的压力相比较，施加在入光部124处的树脂上的压力变弱。另外，当从注入口222开始的流动距离增长时，树脂发生固化，难以高精度地将模具的形状转印到树脂上。而且，在入光部124上形成有透镜123、突出部220，形状较为复杂也成为转印精度降低的原因。
设置在入光部124上的透镜123的形状影响到入射的光的行进方向，因此被特别要求精度。但是，透镜123的形状与突出部220等相比，较为微细，因而高精度地将模具形状转印到树脂上原本就是困难的。
另外，如图6所示，在侧面174一侧形成注入口222的情况下，用于从模具中取出导光板120的顶针228被设置在侧面172和侧面173的附近。因此，顶针痕迹224也被设置在侧面172和侧面173的附近。
通过将顶针228设置在侧面172和侧面173的附近而能够抑制用顶针228按压而生成的应力对入光部124的影响。
另外，通过将导光板120的形状形成为使其上表面121比下表面122宽，从而易于从模具223中取出导光板120。即导光板120的外观看上去大致为矩形，但上表面121形成得比下表面122宽，形成为梯形形状。因此，利用顶针228沿箭头方向按压下表面122，由此易于将导光板120沿箭头方向从模具223中拔出。此时，顶针痕迹224残留在下表面122上。
图8表示在导光板120的侧面172设置固定用突起221的情形。固定用突起221是为了将导光板120固定在背光源内部而形成的，通过嵌入设置在背光源内部的凹部，由此固定导光板120。
如前所述，导光板120的厚度较薄为1.0mm至0.2mm，因而设置在侧面172上的固定用突起221成为微细的形状。另外，如图6所示，由于朝着与树脂的流动方向相反的方向突出，因此具有填充的压力也难以均匀施加的问题。
另外，固定用突起221如图6所示，嵌合于模具223而成型，因而成为难以从模具223中取出导光板120的形状。为此，固定用突起221具有倒角的形状。图9示出固定用突起221的放大图。图9(a)是立体图，图9(b)是剖视图。
如图9(b)所示，在设置在上表面121一侧的固定用突起221的下表面一侧形成有锥形225。通过该锥形225，树脂变得易于流入固定用突起221中。另外，从模具223中取出导光板120时变得容易分离。
符号224是顶针痕迹。顶针痕迹224是用针按压导光板120而取出嵌入模具223中的导光板120时留下的痕迹，树脂表面上呈略微凹陷。因此，顶针痕迹224形成在与取出方向相反的方向上。另外，锥形225也与顶针痕迹224同样形成在与取出方向相反的方向上。
并且，顶针痕迹224上也被设置成锥形。顶针痕迹224上也实施锥形、喷砂加工，由此防止光在顶针痕迹224的角部发生反射而作为不需要的光从导光板120射出。
同样，在固定用突起221上设置锥形，实施喷砂加工，由此也能防止光在固定用突起221的角部发生反射而产生不需要的光。而且，与固定用突起221同样，注入口222的切离痕迹也能形成锥形。通过在注入口222的切离痕迹上设置锥形，也能防止注入口222的切离痕迹引起的不需要的光的反射。
顶针痕迹224形成在虚线226的外侧，虚线226是表示有效区域的假想线。在有效区域内部形成反射用沟126而将均匀的光从上表面121朝向液晶面板射出。
也能在表示该有效区域的虚线226的外侧设置台阶229，并将其作为容纳与下表面122粘接的粘接胶带的间隙。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，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，
上述背光源包括发光元件和导光板，
上述导光板通过注塑成型而形成，
上述导光板的两个相对侧面的端部是沿从注塑成型的模具中取出上述导光板的方向扩展的锥形，
在上述导光板的相对于取出方向的背面一侧、且在上述导光板的锥形的两个端部附近具有顶针痕迹。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述顶针痕迹的角部被实施了倒角加工。
3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述顶针痕迹的附近设置有固定用突起。
4.一种液晶显示装置，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，
上述导光板通过注塑成型而被形成，
上述导光板的两个相对侧面的端部是沿从注塑成型的模具中取出上述导光板的方向扩展的锥形，
在上述导光板的相对于取出方向的背面一侧、且在上述导光板的锥形的两个端部附近具有顶针痕迹。
5.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述顶针痕迹的角部被实施了倒角加工。
6.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述顶针痕迹的附近设置有固定用突起。
7.根据权利要求4所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述顶针痕迹的附近设置有固定用突起，
上述固定用突起上被实施了倒角加工。
8.一种液晶显示装置，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，该导光板具有出光面、与上述出光面相对的底面、以及侧面，
上述导光板的侧面设置有多个发光二极管，并具有使来自该发光二极管的光射入上述导光板的入射面，
射入上述导光板的光通过设置在上述导光板的底面的散射部件而被导向出光面一侧并从该出光面射出，
上述导光板的两个相对侧面的端部是沿从注塑成型的模具中取出上述导光板的方向扩展的锥形，
在上述导光板相对于取出方向的背面一侧、且在上述导光板的锥形的两个端部附近具有顶针痕迹。
9.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述顶针痕迹的角部被实施了倒角加工。
10.根据权利要求8所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述顶针痕迹的附近设置有固定用突起。
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