JP4145585B2

JP4145585B2 - Liquid crystal display

Info

Publication number: JP4145585B2
Application number: JP2002197091A
Authority: JP
Inventors: 麻生　　俊幸; 齋藤　　健; 栗原　　正彦
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-07-05
Also published as: JP2004037982A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に係り、特に光源として発光ダイオード等の固体発光素子の光源光を液晶表示パネルの背面に照射させる導光体を有する液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機や携帯情報端末などの小型携帯端末機器では、その表示デバイスとして省電力かつ小型軽量である液晶表示装置が一般的に採用されている。この種の液晶表示装置には、液晶表示パネルに形成した電子潜像を可視化するための照明手段として外光を利用した構造、液晶表示パネルの前面側または背面側に補助照明装置を設置した構造のものが用いられている。液晶表示パネルの背面側に設置する補助照明装置はバックライト装置と称し、液晶表示パネルの前面側に設置する補助照明装置はフロントライト装置と称している。
【０００３】
このような小型携帯端末機器の補助照明装置用光源としては、表示画面寸法が比較的大きなノート型パソコン等のように冷陰極蛍光ランプを側壁（サイドエッジ）側に配設した導光体を有する構造のものもあるが、携帯電話機や小型携帯情報端末装置（所謂、ＰＤＡなど）には、前記冷陰極蛍光ランプに代えて消費電力が少ない発光ダイオード（ＬＥＤ）に代表される固体発光素子が多く用いられている。
【０００４】
図１５は、導光体に発光素子として発光ダイオードを用いたバックライト装置を有する液晶表示装置の要部構成例を模式的に説明する断面図である。この種のバックライト装置は、液晶表示パネルＰＮＬに背面側に設置された導光体ＧＬＢの側壁（サイドエッジ）に対向させて発光ダイオードＬＥＤが配設されている。ここでは、発光ダイオードＬＥＤはプリント基板ＰＣＢに植立させて実装されている。
【０００５】
プリント基板ＰＣＢは、硬質プリント基板あるいはフレキシブルプリント基板などが用いられており、このプリント基板ＰＣＢの背面側（発光ダイオードＬＥＤと反対面）には、図示しないが、駆動ＩＣや他の電子部品等が実装されている。発光ダイオードＬＥＤは、その発光部Ｅを導光体ＧＬＢのサイドエッジに接して配置されている。発光ダイオードＬＥＤの発光部Ｅから出光した光は、このサイドエッジを入光面として導光体ＧＬＢ内に導入される。
【０００６】
導光体ＧＬＢは、図示されないが、その光反射面側または両面側に複数の凹溝または凸溝を有する光拡散パターンが形成されており、導光体ＧＬＢ内に導入された光は、その光拡散パターンにより乱反射されて拡散され、液晶表示パネルＰＮＬの背面に照射されて一様に明るい表示画面が得られる。
【０００７】
なお、液晶表示パネルＰＮＬと、この液晶表示パネルＰＮＬの前面側に配置され、光を拡散させる複数の凸部または凹部からなる光拡散部が形成された導光体ＧＬＢとに関連する従来技術を開示したものとして例えば、特開平１１−７２７８７号公報があるが、透過型液晶表示パネルＰＮＬと、光拡散面及び光反射面とが形成された導光体ＧＬＢとの関連については何ら開示されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成される液晶表示装置において、導光体ＧＬＢは、光反射面側のみに複数の凹溝または凸溝を形成した光拡散パターンを有していることから、液晶表示パネルＰＮＬの画面上において、その中央部に輝度ピークを配置し、周辺部方向に向かって徐々に輝度を低下させ、表示面の全域にわたって輝度バランスの良好な輝度分布特性が得られないという問題があった。
【０００９】
また、液晶表示パネルＰＮＬの画面上の中央部に輝度ピークを配置し、徐々に輝度を低下させて輝度バランスを向上させ、良好な輝度分布状態を得ることは、技術的に極めて困難であり、また、これを実現可能とするには、多大な設計時間を要するという問題があった。
【００１０】
したがって、本発明は、前述した従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、液晶表示パネルの表示画面における輝度バランスと、輝度ピーク分布とを自在に調整可能とした液晶表示装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、導光体に導入された発光素子の導入光を効率良く反射及び拡散させて液晶表示パネル上に一様に明るい表示画面を得ることができる液晶表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による液晶表示装置は、導光体が液晶表示パネルと対向する光出射面に主光線の進行方向（出射方向）と同方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝を形成した光拡散パターンを有し、液晶表示パネルと反対向する光反射面に主光線の進行方向と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝を形成した光反射パターンを有することにより、導光体内に導入された光は光拡散パターン及び光反射パターンにより拡散及び反射を繰り返し、液晶表示パネルに対して一様に照明光が照射されるので、その画面中央部において、輝度ピークが保持されることになる。
【００１３】
また、本発明による他の液晶表示装置は、光反射面を、発光素子と対向する近傍領域に発光素子の主光線の進行方向と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝を破線状に断続させて配列して形成した第１の光反射パターンと、この第１の光反射パターンを介して離間した領域に発光素子の主光線の進行方向と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝を配列して形成した第２の光反射パタ−ンとを有して構成するものである。
【００１４】
また、本発明によるさらに他の液晶表示装置は、光反射面を、発光素子の主光線の進行方向と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝を蛇行状に配列して形成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による液晶表示装置の一実施例を説明するための液晶表示パネル及び金属ケース等を除いた要部構成を示す展開斜視図である。図１において、モールドケースＭＬＤは略矩形の枠状体である。このモールドケースは全体として弾性を有する樹脂材料で形成されている。第１辺ＬＷ１の内壁には発光素子としての発光ダイオードの収容部ＡＶ１，ＡＶ２，ＡＶ３が形成されている。第１辺ＬＷ１の対辺である第２辺ＬＷ２には内側に突出する湾曲突起Ｊ１，Ｊ２が形成されている。
【００１７】
第１辺ＬＷ１，第２辺ＬＷ２に隣接する第３辺ＬＷ３，第４辺ＬＷ４は平行な内壁ＳＷ１，ＳＷ２を有している。参照符号ＧＬＢは透明な樹脂材からなる導光体であり、モールドドケースＭＬＤの発光ダイオードの収容部ＡＶ１，ＡＶ２，ＡＶ３側が入光面ＬＰとなっている。そして、この導光体ＧＬＢの両面には、後述する光拡散パターン及び光反射パターンが形成されている。この光拡散パターン及び光反射パターンは、透明樹脂体からなる板材の表裏面に成形加工等により断面略Ｖ字状の溝が複数形成されている。
【００１８】
本実施例においては、発光素子として３個の発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３を使用しており、その発光部Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が導光体ＧＬＢに向くようにプリント基板ＰＣＢに植立して実装されている。プリント基板ＰＣＢは硬質プリント基板でも良いが、本実施例ではフレキシブルプリント基板を用いており、その背面には図示されないが、駆動ＩＣ及びその他の電子部品等が実装されている。
【００１９】
図２は、図１に示したモールドケースに導光体を収容して発光ダイオードを実装したプリント基板を組合せて一体化した状態の説明図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。図１と同一参照符号は同一機能部分に対応する。組立ては、先ずモールドケースＭＬＤの発光ダイオードの収容部ＡＶ１，ＡＶ２，ＡＶ３に発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３が収まるようにプリント基板ＰＣＢを取付ける。図２では、収容部ＡＶ１，ＡＶ２，ＡＶ３の第１辺ＬＷ１に沿った方向の寸法が発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３のそれよりも大きく示してあるが、当該方向に発光ダイオードの動きを規制したい場合は、この寸法を発光ダイオードの対応寸法に近似する大きさとする。
【００２０】
プリント基板ＰＣＢの取付け後、導光体ＧＬＢの入光面ＬＰ（図１参照）を発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部に当接させ、かつ第２辺ＬＷ２に有する湾曲突起ＰＪ１，ＰＪ２に抗してモールドケースＭＬＤに押し込む。導光体ＧＬＢの入光面ＬＰと隣接する辺の動きは第３辺ＬＷ３，第４辺ＬＷ４の内壁面ＳＷ１，ＳＷ２（図１参照）で規制される。
【００２１】
このような構造としたことにより、導光体ＧＬＢには湾曲突起ＰＪ１，ＰＪ２の弾性力により発生する矢印Ｆで示した押圧力が常に加わり、その入光面ＬＰ（図１参照）は発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部に密接し、この密接状態が常時維持されることになる。したがって、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部から放射される光りが導光体ＧＬＢの外に漏れることがなく、また両者間で反射することなく、有効に導光体ＧＬＢの内部に導入される。
【００２２】
図３は、本発明による液晶表示装置の一実施例による導光体の構成を説明する平面図であり、発光ダイオードと共に導光体の両面を示している。図３（ａ）は液晶表示パネルに対して対向配置される導光体の光出射面側を、図３（ｂ）は液晶表示パネルに対して反対向面となる光反射面側をそれぞれ示している。図３（ａ）に示すように液晶表示パネルと対向配置される導光体ＧＬＢの光出射面には、各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から放射される光の出射方向（進行方向）と同方向に沿って図４に拡大斜視図で示すような断面略Ｖ字状の複数の溝を有する光拡散パターンＤＰが形成されている。
【００２３】
この実施例では、この導光体ＧＬＢに形成される光拡散パターンＤＰは、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３と対向する個所に図４に要部拡大斜視図で示すように光の出射方向と交差する方向に配列ピッチの不連続な断面略台形状の複数のＶ字状溝を有する光拡散パターンＤＰ１が形成され、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の配列相互間に対応する個所に光の出射方向と交差する方向に配列ピッチの連続した複数のＶ字状溝を有する光拡散パターンＤＰ２が形成される構成となっている。
【００２４】
なお、この光拡散パターンＤＰは、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部の近傍領域ＬＰＺ１，ＬＰＺ２，ＬＰＺ３には図３（ａ）に要部拡大図で示すように形成されていない。
【００２５】
また、図３（ｂ）に示すようにこの導光体ＧＬＢの背面（液晶表示パネルと反対向面）となる光反射面には、各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から放射される光の出射方向（進行方向）と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝からなる光反射パターンＲＰが形成されている。
【００２６】
また、この光反射パターンＲＰが形成されている導光体ＧＬＢの各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の配列列相互間には、図３（ｂ）に要部拡大図で示すように放射光の進行方向と交差する方向にパターン長が進行方向に向かって徐々に短くなり、かつ比較的ピッチの小さい断面略Ｖ字状の複数の溝からなる入射部光拡散パターンＤＰ３が形成されている。
【００２７】
このような構成において、導光体ＧＬＢの光反射面に光の出射方向（進行方向）と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝からなる光反射パターンＲＰを形成したことにより、各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から導入された光が光拡散パターンＤＰの形成面の方向に向かって導光体中央部に輝度ピークを形成するように全面的に反射される。
【００２８】
また、この導光体ＧＬＢの光出射面に各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３と対向する個所に放射光の出射方向（進行方向）と同方向に沿って断面略台形状の複数のＶ字状溝を有する光拡散パターンＤＰ１を形成し、各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３相互間の個所に光の出射光と同方向に沿って断面略Ｖ字状の複数のＶ字状溝を有する光拡散パターンＤＰ２を形成したことにより、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から導光体ＧＬＢ内に導入された光及び光反射パターンＲＰにより全面反射された光が光拡散パターンＤＰ１，ＤＰ２を形成するＶ字状溝及びその傾斜面により光散乱及び拡散され、輝度バランスが補正されて液晶表示パネルの背面に向かって全面的に照射されることになる。
【００２９】
したがって、このように形成される光出射面及び光反射面の組合せにより構成された導光体によれば、輝度分布調整を自在に行うことができるので、液晶表示パネルの表示面に対しても輝度バランスと輝度ピークとが自在に調整された明るい表示画面が得られることになる。
【００３０】
また、導光体ＧＬＢの光出射面上に各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３と対向する個所及びその相互間、つまり発光ダイオードが位置しない個所に光の出射光と交差する方向に連続な断面略Ｖ字状の複数の溝を有する光拡散パターンＤＰ１，ＤＰ２を形成したことにより、Ｖ字状溝及び傾斜面が連続して形成される構成となるので、これらのＶ字状溝及びその傾斜面が常に発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の光の進んでくる方向に向いているので、輝度の高い照明が得られる。
【００３１】
また、導光体ＧＬＢの光出射面上の各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３と対向する個所に光の出射光と交差する方向に不連続な断面略台形状の複数のＶ字状溝で光拡散パターンＤＰ１を形成したことにより、Ｖ字状溝の傾斜角度が中央部と周辺部とで異なるので、導光体中央部からその周辺部に向かってなだらかに輝度を低下させることができ、輝度バランスを補正することができる。したがって、Ｖ字状溝の傾斜角度を各種調節することにより、液晶表示パネルの表示面における輝度分布をほぼ均一に調整することが可能となり、液晶表示パネルの画面中央部とその周辺部とで輝度バランスのとれた良好な表示画面が得られる。
【００３２】
図５は、導光体の発光ダイオード光源光の入射面に平行する面輝度データを示したものであり、横軸には導光体の入光面に平行する方向の長さＬ（ｍｍ）を示し、縦軸にはその輝度（ｃｄ）を示している。図５（ａ）は光出射面に光拡散パターンＤＰ１，ＤＰ２を形成した場合の輝度むらを示すデータであり、図５（ａ）から明らかなようにＡ部で示すように導光体の中央部分において輝度ピークが高くなる。また、図５（ｂ）は光出射面に光拡散パターンＤＰ１を形成しないで、その全面を光拡散パターンＤＰ２のみで形成した場合の輝度むらを示すデータであり、同図から明らかなように導光体の全面にわたってほぼ均一な輝度が得られる。
【００３３】
図６は、本発明による液晶表示装置の他の実施例による導光体の構成を説明する平面図であり、発光ダイオードとともに導光体の両面を示している。図６（ａ）は液晶表示パネルに対して対向配置される導光体の光出射面側を、図６（ｂ）は液晶表示パネルに対して反対向面となる光反射面側をそれぞれ示している。図６（ａ）に示すように導光体ＧＬＢの光出射面には、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から放射される光の出射方向（進行方向）と同方向に沿って図７（ａ）に拡大断面図で示すような断面略台形状の複数のＶ字状溝を有する光拡散パターンＤＰ４が形成されている。
【００３４】
また、図６（ｂ）に示すように導光体ＧＬＢの発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３と対向する近傍領域には光の出射方向と交差する方向に複数のＶ字状溝を破線状に断続して形成した光反射パターンＲＰ４が形成されている。この光反射パターンＲＰ４は、隣り合う各破線状のＶ字状溝はその隙間が重ならないように交互に配置され、さらに隣り合う破線状のＶ字状溝の配列ピッチが異ならせて形成されている。また、この導光体ＧＬＢの光反射パターンＲＰ４を介して離間した領域には光の出射方向と交差する方向に図７（ｂ）に拡大断面図で示すような断面略台形状の複数のＶ字状溝を有する光反射パターンＲＰ５が形成されている。
【００３５】
このような構成においては、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３と対向する近傍領域に光の出射方向と交差する方向に複数のＶ字状溝を破線状に断続して形成した光反射パターンＲＰ４を形成し、導光体ＧＬＢの光反射パターンを介して離間した領域に複数のＶ字状溝を有する光反射パターンＲＰ５を形成したことにより、導光体ＧＬＢ内に導入された光の遠い領域における光の減衰を阻止し、輝度を維持させることができるので、液晶表示パネルの画面中央部とその周辺部とでさらに輝度バランスのとれた良好な表示画面が得られる。
【００３６】
図８は、本発明による液晶表示装置のさらに他の実施例による導光体の構成を説明する平面図であり、発光ダイオードとともに導光体の光反射面側を示している。図８（ａ）に示すように導光体ＧＬＢの光反射面には、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から放射される光の出射方向（進行方向）と交差する方向に図８（ｂ）に拡大断面図で示すような断面略三角形状の複数の台形状溝を所定の配列ピッチをもたせて曲線状（蛇行状）に配列して形成した光反射パターンＲＰ６が設けられている。なお、この光反射パターンＲＰ６は、図８（ｃ）に拡大断面図で示すように断面略台形状の複数のＶ字状溝を所定の配列ピッチをもたせて曲線状（蛇行状）に形成しても良い。
【００３７】
また、この実施例では、この曲線状に形成される光反射パターンＲＰ６は、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３から放射される光の直進方向に向かってその溝形状または山形状の配列ピッチが大きく形成され、さらに各発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３相互間の溝形状または山形状の配列ピッチがそれよりも小さく形成されている構成となっている。
【００３８】
このような構成によれば、前述した第１の実施例の効果に加えて導光体ＧＬＢ内に導入された光の反射効率をさらに向上させることができるので、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３からの導入光を有効に利用でき、明るい照明装置が実現可能となる。
【００３９】
図９は、本発明による液晶表示装置の他の実施例による導光体の構成を説明する平面図であり、発光ダイオードとともに導光体の光反射面側を示している。図９に示すように導光体ＧＬＢの光反射面には、発光ダイオードＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の近傍領域に曲線状に配列して形成された複数の光反射パターンＲＰ６が設けられ、さらにこの光反射パターンＲＰ６を介して離間した領域に直線状に配列して形成された複数の光反射パターンＲＰ５が設けられた構造となっている。このような構成においても前述と同様な作用効果が得られる。
【００４０】
図１０は、本発明による液晶表示装置の他の実施例による構成を説明する図であり、前述した図と同一部分には同一符号を付しその説明は省略する。図１０において、導光体ＧＬＢは、図１０（ａ）に斜視図で示すようにその入光面ＬＰには図１０（ｂ）に要部拡大平面図で示すように発光素子ＬＥＤの発光部の中心部を除く両端部分をカバーする位置にこの導光体ＧＬＢの厚さ方向に沿って図１０（ｃ）に示すように断面略Ｖ字状の複数の溝からなる入光パターンＬＬＰが形成されている。なお、この入光パターンＬＬＰの溝形状は、図１０（ｃ）に傾斜角度ａが３０°乃至６０°の範囲とし、その深さｄが５乃至３０μｍの範囲で形成されている。
【００４１】
このような構成において、導光体ＧＬＢの光入光面ＬＰに発光素子ＬＥＤの両端部分をカバーするように入光パターンＬＬＰを形成したことにより、発光素子ＬＥＤの放射光の一部が図１０（ｂ）に示すように導光体ＧＬＢの内側面方向に向かって図中符号Ｗ１で示すように広い範囲にわたって拡散させることができる。なお、図中符号Ｗ２は光入光面ＬＰに入光パターンＬＬＰを形成しなかった場合の導光体ＧＬＢ内への光拡散度合いを示している。
【００４２】
このような構成によれば、発光素子ＬＥＤからの放射光を損失させることなく、導光体ＧＬＢ内に最大限に導入させることができるので、入光効率を大幅に向上させることができる。
【００４３】
また、この図１０に示す導光体ＧＬＢは、光拡散パターンＤＰが形成された光出射面と反対向する光反射面には図１１（ａ）に要部拡大斜視図で示すように発光素子の出射光の進行方向と交差する方向に沿って発光素子の発光部分Ａで溝の深さが小さく、発光素子の配列相互間の部分Ｂで溝の深さが大きくなるような形状となる断面略Ｖ字状の複数に溝を有する光反射パターンＲＰ７が形成されている。
【００４４】
なお、この光反射パターンＲＰ７の溝形状は、図１１（ｂ）に要部拡大断面図で示すように傾斜角度ａが２５°乃至４５°の範囲とし、その深さｄが３乃至３０μｍの範囲で形成されている。
【００４５】
また、この導光体ＧＬＢの光出射面には、図１２（ａ）に要部拡大斜視図で示すように発光素子の主光線の進行方向ろ同方向に沿って図１２（ｂ）に要部拡大断面図で示すような断面略Ｖ字状の複数の溝を有する光拡散パターンＤＰ１が形成されおり、この光拡散パターンＤＰ１の溝形状は、傾斜角度ａが４０°乃至５０°の範囲とし、その深さが３乃至３０μｍの範囲で形成されている。また、これらの断面略Ｖ字状の溝ピッチｐは図１２（ａ）に示すように０．１乃至０．４ｍｍの範囲で形成されている。
【００４６】
このような構成において、導光体ＧＬＢの光反射面に発光素子の発光部分Ａと、発光素子の配列相互間の部分Ｂとで溝の深さが異なる複数の溝を有する光反射パターンＲＰ７を形成したことにより、導光体ＧＬＢの各発光素子の近傍領域における輝度をほぼ均一化させることができる。
【００４７】
したがって、このような構成によれば、発光素子の入光量を大幅に向上させ、かつ導光体ＧＬＢの発光素子の近傍領域における輝度が均一となるので、液晶パネルにおける輝度むらの生じない綺麗な表示画面が得られる。
【００４８】
図１３は、本発明による液晶表示装置の他の実施例による導光体の構成を説明する図であり、前述の図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１３において、導光体ＧＬＢは、その光反射面には図１３（ａ）に示すように発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部からの光の直進方向と交差する方向に沿って図１３（ｃ）に要部拡大断面図で示すように断面略三角形状の山形状を有する逆台形状溝からなる直線状の光反射パターンＲＰ８と、同様な構成で蛇行状の光反射パターンＲＰ９とが交互に配列して形成されている。なお、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示す導光体ＧＬＢの一点破線に沿った方向の断面を示している。
【００４９】
また、これらの光反射パターンＲＰ８，ＲＰ９は、発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部方向が溝深さの小さい断面略三角形状の山形状を有する逆台形状溝ＲＰＡで形成され、発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の配列相互間の光進行方向が溝深さの大きい断面略三角形状の山形状を有する逆台形状溝ＲＰＢで形成される構造となっている。
【００５０】
なお、これらの光反射パターンＲＰ８，ＲＰ９の溝形状は、傾斜角度ａが２５°乃至３０°及び傾斜角度ｂが９０°乃至１３０°の範囲とし、その深さが２乃至４０μｍの範囲で形成されている。また、この光反射パターンＲＰ８，ＲＰ９は、図１３図（ｄ）に要部拡大断面図で示すように断面略台形状の山形状を有するＶ字状溝で形成しても良い。この場合も、溝形状は図１３（ｃ）と同一な構造である。
【００５１】
このような構成によれば、発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の発光部方向に形成される深さの小さい溝ＲＰＡ部分では導入光の反射量が少なくなり、発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の配列相互間の光進行方向に形成される深さの大きい溝ＲＰＢ部分では導入光の反射量が多くなる。また、直線状の光反射パターンＲＰ８と、蛇行状光反射パターンＲＰ９との交互の形成配置により、溝ＲＰＡ，ＲＰＢの反射面による反射角度も変わり、導入光の進路を斜め方向に変更できるので、発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の近傍領域における輝度むらの発生がなくなる。また、導入光を有効に利用でき、明るい照明手段が実現可能となる。
【００５２】
図１４は、本発明による液晶表示装置の他の実施例による構成を説明する図であり、前述した図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図１４において、図１４（ａ）に示すような導光体ＧＬＢは、通常プラスチック射出成形製法により形成されるが、この成形製法おける樹脂注入口（ゲート）の位置は、一般的に発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３が設置される入光面ＬＰを除く他の３辺のいずれかに設置するケースが主流となっている。また、入光面ＬＰの全域または入光面ＬＰの中央部に設置される場合もある。この場合、樹脂注入口Ｇの切断部の鏡面性を損なわないように鏡面仕上げを二次的に加工する必要性が生じる。
【００５３】
また、導光体ＧＬＰの出射成形製法では、射出成形用金型において多数個取りの場合、成形材料が各キャビティに同時に充填されるようにキャビティ及びランナの配置を考慮したり、樹脂注入口Ｇの位置，樹脂注入口Ｇの長さ及び断面積などを各種調節する必要性が生じる。
【００５４】
したがって、このような問題を回避または解決するものとしては、図１４（ｂ）に示すように導光体ＧＬＢの入光面ＬＰと対向する反対向面の中央部Ｃに樹脂注入口Ｇを設置する手段が多く採用されている。
【００５５】
しかしながら、このような手段を用いると、入光面ＬＰに導光体ＧＬＰの厚さ方向に縦バリが発生し易いという問題があった。また、樹脂注入口Ｇから離れた入光面ＬＰの近傍領域に存在する断面略Ｖ字状光拡散パターンの樹脂転写性が変動し易いという問題があった。また、多数個取りの場合には、これらの問題が更に顕著に悪くなり、成形条件の調整が困難にとなる。
【００５６】
いずれの問題点は、組立作業におけるバリ屑の付着及びバリがそのまま残っていると、発光素子と導光体入光面との位置ずれを起こし、輝度が低下する。また、転写性が変動すると、面内輝度の均一性が崩れ、輝度むらが生じるなど異常現象として影響を与える易くなる。
【００５７】
したがって、本発明に係わる導光体ＧＬＢは、図１４（ａ）に斜視図で示すようにその入光面ＬＰと対向する位置に複数個の発光素子ＬＰ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３が設置されるが、この発光素子ＬＥＤ１と発光素子ＬＥＤ２との配列相互間Ａ部に図１４（ｃ）に示すように１個の樹脂注入口Ｇが設けられている。なお、本実施例では、樹脂注入口Ｇを発光素子ＬＥＤ１と発光素子ＬＥＤ２との間に設けたが、発光素子ＬＥＤ２と発光素子ＬＤＥ３との間に設けても良い。
【００５８】
このような構成によれば、導光体ＧＬＢの入光面ＬＰに発生し易いバリが生じなくなるので、実装時における輝度低下などの悪影響がなくなる。また、入光面ＬＰの近傍領域Ｂにおける樹脂転写性が向上し、面内輝度均一性に対する安定性が向上する。さらに各発光素子ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３の配列相互間のいずれかの間に１個の樹脂注入口Ｇを設けることにより、樹脂注入口Ｇ処理後の品質面に影響を与えることがなくなる。なお、樹脂注入口Ｇの処理面粗さ及び出っ張り等は画像品質及び組立て性に影響を与えることはない。
【００５９】
なお、本発明は、液晶表示装置として透過形液晶表示装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明に係わる導光体は、小型携帯端末機器及び各種のサイドライト型面光源装置等の照明装置などに適用しても前述とほぼ同様な効果が得られることは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による液晶表示装置によれば、導光体の光出射面に発光素子の主光線の進行方向と同方向に沿っては配列ピッチの異なる断面略Ｖ字状の複数の溝を形成した光拡散パターンを設け、光反射面に発光素子の主光線の進行方向と交差する方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝を設けたことにより、導光体内に導入された光は光拡散パターン及び光反射パターンにより拡散及び反射を繰り返し、液晶表示パネルに対して一様に照明光が照射されるので、その表示画面中央部において、輝度バランス及び輝度ピークを自在に調整でき、液晶表示パネル上に輝度むらの無い一様に明るい表示画面が得られるという極めて優れた効果を有する。
【００６１】
また、本発明による他の液晶表示装置によれば、導光体の光反射面に発光素子近傍領域に断面略Ｖ字状の複数の溝を破線状に断続させて配列した光反射パターンを設け、この光反射パターンを介して離間した領域に直線状の光反射パターンを設けたことにより、導光体内に導入された光の遠い領域における光の減衰を阻止し、輝度を維持させることができるので、液晶表示パネル上に輝度むらの無い一様に明るい表示画面が得られるという極めて優れた効果を有する。
【００６２】
本発明による他の液晶表示装置によれば、導光体の光反射面に発光素子近傍領域に断面略Ｖ字状の複数の溝を蛇行状に配列して形成した光反射パターンを設け、この光反射パターンを介して離間した領域に直線状の光反射パターンを設けたことにより、光反射パターンの溝の傾斜面が常に光の進行方向を向いているので、輝度の高い照明が得られるとともに、発光素子からの放射光を有効に利用できるので、液晶表示パネル上に輝度むらの無い一様に明るい表示画面が得られるという極めて優れた効果を有する。
【００６３】
また、本発明による他の液晶表示装置によれば、導光体の入光面の発光素子の発光部中心を除く両端部分をカバーする位置に導光体の厚さ方向に沿って断面略Ｖ字状の複数の溝からなる入光パターンを設けたことにより、発光素子からの放射光を損失させることなく、導光体内に最大限に導入することができるので、入光効率を大幅に向上させることができるので、液晶表示パネル上に輝度むらの無い一様に明るい表示画面が得られるという極めて優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による液晶表示装置の実施例を説明するための液晶表示パネル及び金属ケースを除いた要部構成の展開斜視図である。
【図２】図１に示したモールドケースに導光体を収容して発光ダイオードを実装したプリント基板を組合せて一体化した状態を示す説明図である。
【図３】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の一実施例による構成を説明する図である。
【図４】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の光拡散面を示す拡大斜視図である。
【図５】本発明による液晶表示装置に係わる導光体を用いた場合の光出射光と面とるり表示画面の長さに対する輝度の関係を説明する図である。
【図６】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の他の実施例による構成を説明する図である。
【図７】図６に示す光反射パターンの溝形状を示す要部拡大断面図である。
【図８】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の光反射面の他の実施例による構成を説明する図である。
【図９】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の光反射面のさらに他の実施例による構成を説明する図である。
【図１０】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の他の実施例による構成を説明する図である。
【図１１】図１０に示す導光体の光反射面の構成を説明する要部斜視図である。
【図１２】図１１に示す導光体の光出射面の構成を説明する要部拡大斜視図である。
【図１３】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の他の実施例による光反射面の構成を説明する図である。
【図１４】本発明による液晶表示装置に係わる導光体の他の実施例による構成を説明する図である。
【図１５】導光体に発光素子として発光ダイオードを用いたバックライトを有する液晶表示装置の要部構成例を模式的に説明する図である。
【符号の説明】
ＰＮＬ液晶表示パネル
ＭＤＬモールドケース
ＬＷ１モールドケースの第１辺
ＬＷ２モールドケースの第２辺
ＬＷ３モールドケースの第３辺
ＬＷ４モールドケースの第４辺
ＡＶ１発光ダイオードに収容部
ＰＪ１，ＰＪ２湾曲突起
ＴＷ穏やかな湾曲突起
ＳＷ１，ＳＷ２内壁
ＧＬＢ導光体
ＬＰ入光面
ＬＰＰ入光パターン
Ｇ樹脂注入口
ＲＰ１乃至ＲＰ９光反射パターン
ＤＰ１乃至ＤＰ５光拡散パターン
ＬＥＤ１，ＬＥＤ２，ＬＥＤ３発光ダイオード
ＰＣＢプリント基板
ＳＨＣ金属ケース。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to a liquid crystal display device having a light guide that irradiates the back surface of a liquid crystal display panel with light source light from a solid light emitting element such as a light emitting diode as a light source.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in small portable terminal devices such as mobile phones and portable information terminals, liquid crystal display devices that are power-saving and small and light are generally employed as display devices. This type of liquid crystal display device has a structure using external light as illumination means for visualizing an electronic latent image formed on the liquid crystal display panel, and a structure in which an auxiliary lighting device is installed on the front side or the back side of the liquid crystal display panel. Is used. The auxiliary lighting device installed on the back side of the liquid crystal display panel is called a backlight device, and the auxiliary lighting device installed on the front side of the liquid crystal display panel is called a front light device.
[0003]
As a light source for an auxiliary lighting device of such a small portable terminal device, it has a light guide body in which a cold cathode fluorescent lamp is arranged on the side (side edge) side like a notebook personal computer having a relatively large display screen size. Although there are structures, there are many solid state light emitting devices represented by light emitting diodes (LEDs) with low power consumption instead of the cold cathode fluorescent lamps in mobile phones and small portable information terminal devices (so-called PDAs). It is used.
[0004]
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically illustrating an exemplary configuration of a main part of a liquid crystal display device having a backlight device using a light emitting diode as a light emitting element in a light guide. In this type of backlight device, a light emitting diode LED is disposed so as to face a side wall (side edge) of a light guide GLB provided on the back side of the liquid crystal display panel PNL. Here, the light emitting diode LED is planted and mounted on the printed circuit board PCB.
[0005]
As the printed circuit board PCB, a hard printed circuit board or a flexible printed circuit board is used. On the back side of the printed circuit board PCB (the surface opposite to the light emitting diode LED), although not shown, a drive IC, other electronic components, and the like are provided. Has been implemented. The light emitting diode LED is disposed with its light emitting portion E in contact with the side edge of the light guide GLB. The light emitted from the light emitting portion E of the light emitting diode LED is introduced into the light guide GLB with the side edge as a light incident surface.
[0006]
Although the light guide GLB is not shown, a light diffusion pattern having a plurality of concave grooves or convex grooves is formed on the light reflecting surface side or both side surfaces, and the light introduced into the light guide GLB is The light is diffused by being diffusely reflected by the light diffusion pattern, and is irradiated on the back surface of the liquid crystal display panel PNL to obtain a uniformly bright display screen.
[0007]
It should be noted that the prior art relating to the liquid crystal display panel PNL and the light guide body GLB disposed on the front side of the liquid crystal display panel PNL and formed with a light diffusion portion composed of a plurality of convex portions or concave portions for diffusing light. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-72787 is disclosed, but there is no disclosure about the relationship between the transmissive liquid crystal display panel PNL and the light guide body GLB on which the light diffusion surface and the light reflection surface are formed. Absent.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the liquid crystal display device configured as described above, the light guide body GLB has a light diffusion pattern in which a plurality of concave grooves or convex grooves are formed only on the light reflecting surface side. On the PNL screen, there is a problem that a luminance peak is arranged at the center of the PNL screen, the luminance is gradually lowered toward the peripheral portion, and a luminance distribution characteristic with a good luminance balance cannot be obtained over the entire display surface. It was.
[0009]
Moreover, it is technically extremely difficult to arrange a luminance peak at the center of the screen of the liquid crystal display panel PNL and gradually reduce the luminance to improve the luminance balance and obtain a good luminance distribution state. Further, in order to realize this, there is a problem that a great deal of design time is required.
[0010]
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to provide a liquid crystal display in which the luminance balance and luminance peak distribution on the display screen of the liquid crystal display panel can be freely adjusted. To provide an apparatus.
[0011]
Another object of the present invention is to provide a liquid crystal display device capable of efficiently reflecting and diffusing light introduced from a light emitting element introduced into a light guide to obtain a uniformly bright display screen on a liquid crystal display panel. It is to provide.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the liquid crystal display device according to the present invention has a substantially V-shaped cross section along the same direction as the traveling direction (outgoing direction) of the chief ray on the light exit surface of the light guide facing the liquid crystal display panel. Light reflection having a light diffusion pattern having a plurality of grooves, and having a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section along a direction intersecting the traveling direction of the principal ray on a light reflecting surface opposite to the liquid crystal display panel By having the pattern, the light introduced into the light guide is repeatedly diffused and reflected by the light diffusion pattern and the light reflection pattern, and the liquid crystal display panel is uniformly illuminated with illumination light. In this case, the luminance peak is held.
[0013]
Further, in another liquid crystal display device according to the present invention, a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed on a light reflecting surface in a vicinity region facing the light emitting element along a direction intersecting a traveling direction of a principal ray of the light emitting element. A first light reflection pattern formed by being arranged in an intermittent manner in the form of a broken line, and a cross-section substantially along a direction intersecting with the traveling direction of the principal ray of the light emitting element in a region separated through the first light reflection pattern The second light reflection pattern is formed by arranging a plurality of V-shaped grooves.
[0014]
In another liquid crystal display device according to the present invention, the light reflecting surface is formed by arranging a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section in a meandering manner along a direction intersecting the traveling direction of the principal ray of the light emitting element. It is a thing.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings of the embodiments.
[0016]
FIG. 1 is a developed perspective view showing a main part configuration excluding a liquid crystal display panel and a metal case for explaining an embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 1, the mold case MLD is a substantially rectangular frame. This mold case is formed of a resin material having elasticity as a whole. On the inner wall of the first side LW1, light receiving diode receiving portions AV1, AV2, AV3 as light emitting elements are formed. On the second side LW2 that is the opposite side of the first side LW1, curved projections J1 and J2 projecting inward are formed.
[0017]
The third side LW3 and the fourth side LW4 adjacent to the first side LW1 and the second side LW2 have parallel inner walls SW1 and SW2. Reference numeral GLB is a light guide made of a transparent resin material, and the light receiving diode housing portions AV1, AV2 and AV3 side of the molded case MLD serve as a light incident surface LP. And the light-diffusion pattern and light reflection pattern which are mentioned later are formed in both surfaces of this light guide GLB. In the light diffusion pattern and the light reflection pattern, a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed on the front and back surfaces of a plate made of a transparent resin body by molding or the like.
[0018]
In the present embodiment, three light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 are used as light emitting elements, and the light emitting portions E1, E2, and E3 are planted on the printed circuit board PCB so as to face the light guide body GLB. Has been implemented. The printed circuit board PCB may be a hard printed circuit board, but in this embodiment, a flexible printed circuit board is used, and a driving IC and other electronic components are mounted on the back surface thereof, although not shown.
[0019]
FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which a light guide is housed in the mold case shown in FIG. 1 and a printed board on which a light emitting diode is mounted is combined and integrated, FIG. 2 (a) is a plan view, FIG. (B) is sectional drawing which followed the AA 'line of Fig.2 (a). The same reference numerals as those in FIG. 1 correspond to the same functional parts. For assembly, first, the printed circuit board PCB is attached so that the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 are accommodated in the light emitting diode housings AV1, AV2, and AV3 of the mold case MLD. In FIG. 2, the dimensions in the direction along the first side LW1 of the accommodating portions AV1, AV2, and AV3 are shown larger than those of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3, but it is desired to restrict the movement of the light emitting diodes in that direction. In this case, this dimension is a size that approximates the corresponding dimension of the light emitting diode.
[0020]
After mounting the printed circuit board PCB, the light incident surface LP (see FIG. 1) of the light guide GLB is brought into contact with the light emitting portions of the light emitting diodes LED1, LED2, LED3, and the curved protrusions PJ1, PJ2 on the second side LW2 Push it against the mold case MLD. The movement of the side adjacent to the light incident surface LP of the light guide body GLB is restricted by the inner wall surfaces SW1 and SW2 (see FIG. 1) of the third side LW3 and the fourth side LW4.
[0021]
With this structure, the light guide GLB is always subjected to the pressing force indicated by the arrow F generated by the elastic force of the curved protrusions PJ1 and PJ2, and the light incident surface LP (see FIG. 1) is a light emitting diode. The LED 1, LED 2, and LED 3 are in close contact with the light emitting portions, and this close state is always maintained. Therefore, the light emitted from the light emitting portions of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 is effectively introduced into the light guide GLB without leaking out of the light guide GLB and without being reflected between them. The
[0022]
FIG. 3 is a plan view for explaining the structure of a light guide according to an embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, and shows both surfaces of the light guide together with light emitting diodes. 3A shows the light emitting surface side of the light guide disposed opposite to the liquid crystal display panel, and FIG. 3B shows the light reflecting surface side opposite to the liquid crystal display panel. ing. As shown in FIG. 3A, the light emitting surface of the light guide body GLB arranged to face the liquid crystal display panel has the same emission direction (traveling direction) of light emitted from each of the light emitting diodes LED1, LED2, LED3. A light diffusion pattern DP having a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section as shown in an enlarged perspective view in FIG. 4 is formed along the direction.
[0023]
In this embodiment, the light diffusion pattern DP formed on the light guide body GLB intersects with the light emitting direction as shown in the enlarged perspective view of the main part in the portion facing the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3. A light diffusing pattern DP1 having a plurality of V-shaped grooves having a substantially trapezoidal cross section with a discontinuous arrangement pitch in the direction to be formed is formed, and the light emission direction is provided at a location corresponding to the arrangement between the light emitting diodes LED1, LED2, LED3 The light diffusion pattern DP2 having a plurality of V-shaped grooves having a continuous arrangement pitch in the direction intersecting with is formed.
[0024]
The light diffusion pattern DP is not formed in the vicinity regions LPZ1, LPZ2, and LPZ3 of the light emitting portions of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 as shown in the enlarged view of the main part in FIG.
[0025]
Further, as shown in FIG. 3B, light emitted from each of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 is emitted to the light reflecting surface that is the back surface (the surface opposite to the liquid crystal display panel) of the light guide body GLB. A light reflection pattern RP composed of a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section is formed along a direction intersecting the direction (traveling direction).
[0026]
Further, between the array rows of the light emitting diodes LED1, LED2 and LED3 of the light guide body GLB on which the light reflection pattern RP is formed, as shown in the enlarged view of the main part in FIG. The incident portion light diffusion pattern DP3 is formed of a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section with a relatively small pitch and a pattern length that gradually decreases in the direction crossing the traveling direction.
[0027]
In such a configuration, the light reflection pattern RP composed of a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section is formed on the light reflection surface of the light guide GLB along the direction intersecting the light emission direction (traveling direction). The light introduced from each of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 is totally reflected so as to form a luminance peak at the central portion of the light guide toward the formation surface of the light diffusion pattern DP.
[0028]
Further, a plurality of V-shaped sections having a substantially trapezoidal cross section along the same direction as the emission direction (traveling direction) of the radiated light at locations facing the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 on the light emission surface of the light guide GLB. A light diffusing pattern DP1 having a groove is formed, and light diffusing having a plurality of V-shaped grooves having a substantially V-shaped cross section along the same direction as the light emitted from the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3. By forming the pattern DP2, the light introduced from the light emitting diodes LED1, LED2 and LED3 into the light guide GLB and the light totally reflected by the light reflection pattern RP form the light diffusion patterns DP1 and DP2. Light is scattered and diffused by the groove and its inclined surface, the brightness balance is corrected, and the entire surface is irradiated toward the back surface of the liquid crystal display panel.
[0029]
Therefore, according to the light guide formed by the combination of the light emitting surface and the light reflecting surface formed in this way, the luminance distribution can be adjusted freely, so that the display surface of the liquid crystal display panel can also be adjusted. A bright display screen in which the brightness balance and the brightness peak are freely adjusted is obtained.
[0030]
In addition, the cross section is continuous in the direction intersecting with the light emitted from the light emitting diodes LED1, LED2, LED3 on the light emitting surface of the light guide body GLB, and between the light emitting diodes LED1, LED2, LED3. Since the light diffusion patterns DP1 and DP2 having a plurality of V-shaped grooves are formed, the V-shaped grooves and the inclined surfaces are continuously formed. Therefore, these V-shaped grooves and the inclined surfaces thereof are formed. Is always directed in the direction in which the light from the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 travels, so that illumination with high brightness can be obtained.
[0031]
In addition, light is emitted by a plurality of V-shaped grooves having a substantially trapezoidal cross section in a direction intersecting with the light emission light at locations facing the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 on the light emission surface of the light guide body GLB. By forming the diffusion pattern DP1, the inclination angle of the V-shaped groove is different between the central portion and the peripheral portion, so that the luminance can be lowered gradually from the central portion of the light guide toward the peripheral portion. The balance can be corrected. Therefore, it is possible to adjust the luminance distribution on the display surface of the liquid crystal display panel almost uniformly by adjusting the inclination angle of the V-shaped groove, and the luminance at the central portion of the screen of the liquid crystal display panel and its peripheral portion. A well-balanced and good display screen can be obtained.
[0032]
FIG. 5 shows surface luminance data parallel to the light incident surface of the light-emitting diode light source of the light guide. The horizontal axis indicates the length L (mm) in the direction parallel to the light incident surface of the light guide. The vertical axis indicates the luminance (cd). FIG. 5A shows data showing luminance unevenness when the light diffusion patterns DP1 and DP2 are formed on the light exit surface. As is clear from FIG. 5A, the center of the light guide is shown in FIG. A luminance peak becomes high in the portion. FIG. 5B shows data showing luminance unevenness in the case where the light diffusion pattern DP1 is not formed on the light emitting surface and the entire surface is formed only by the light diffusion pattern DP2, and as is apparent from FIG. A substantially uniform brightness can be obtained over the entire surface of the light body.
[0033]
FIG. 6 is a plan view illustrating a configuration of a light guide according to another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, and shows both surfaces of the light guide together with a light emitting diode. 6A shows the light emitting surface side of the light guide disposed opposite to the liquid crystal display panel, and FIG. 6B shows the light reflecting surface side opposite to the liquid crystal display panel. ing. As shown in FIG. 6 (a), the light exit surface of the light guide GLB has the same direction as the light emission direction (traveling direction) of the light emitted from the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3. A light diffusion pattern DP4 having a plurality of V-shaped grooves having a substantially trapezoidal cross section as shown in FIG.
[0034]
In addition, as shown in FIG. 6B, a plurality of V-shaped grooves are intermittently formed in broken lines in a direction intersecting the light emitting direction in the vicinity region of the light guide GLB facing the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3. Thus, the light reflection pattern RP4 formed is formed. In this light reflection pattern RP4, adjacent broken line V-shaped grooves are alternately arranged so that the gaps do not overlap, and further, the arrangement pitches of the adjacent broken line V-shaped grooves are made different. Yes. In addition, a plurality of Vs each having a substantially trapezoidal cross section as shown in an enlarged cross-sectional view in FIG. 7B in a direction intersecting with the light emitting direction in a region separated from the light guide GLB via the light reflection pattern RP4. A light reflection pattern RP5 having a letter-shaped groove is formed.
[0035]
In such a configuration, a light reflection pattern RP4 formed by intermittently forming a plurality of V-shaped grooves in a direction intersecting with the light emitting direction in the vicinity of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3 in a direction intersecting with the light emission direction is formed. Then, by forming the light reflection pattern RP5 having a plurality of V-shaped grooves in the regions separated through the light reflection pattern of the light guide GLB, the light in the far region of the light introduced into the light guide GLB Can be prevented and the luminance can be maintained, so that a good display screen can be obtained with a further balanced luminance between the central portion of the screen of the liquid crystal display panel and its peripheral portion.
[0036]
FIG. 8 is a plan view for explaining the structure of a light guide according to still another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, and shows the light reflecting surface side of the light guide together with the light emitting diode. As shown in FIG. 8 (a), the light reflecting surface of the light guide GLB is shown in FIG. 8 (b) in a direction crossing the emission direction (traveling direction) of light emitted from the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3. There is provided a light reflection pattern RP6 formed by arranging a plurality of trapezoidal grooves having a substantially triangular cross section as shown in the enlarged sectional view in a curved shape (meandering shape) with a predetermined arrangement pitch. The light reflection pattern RP6 is formed by forming a plurality of V-shaped grooves having a substantially trapezoidal cross section in a curved shape (meandering shape) with a predetermined arrangement pitch as shown in an enlarged sectional view in FIG. May be.
[0037]
Further, in this embodiment, the light reflection pattern RP6 formed in this curved shape is formed such that the groove or mountain-shaped arrangement pitch increases in the straight direction of the light emitted from the light emitting diodes LED1, LED2, LED3. Further, the arrangement pitch of the groove shape or the mountain shape between the light emitting diodes LED1, LED2, LED3 is smaller than that.
[0038]
According to such a configuration, in addition to the effect of the first embodiment described above, the reflection efficiency of the light introduced into the light guide GLB can be further improved, so that from the light emitting diodes LED1, LED2, LED3 Therefore, a bright illumination device can be realized.
[0039]
FIG. 9 is a plan view illustrating a configuration of a light guide according to another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention, and shows a light reflection surface side of the light guide together with a light emitting diode. As shown in FIG. 9, the light reflection surface of the light guide GLB is provided with a plurality of light reflection patterns RP6 formed in a curved shape in the vicinity of the light emitting diodes LED1, LED2, and LED3. It has a structure in which a plurality of light reflection patterns RP5 formed in a linear array is provided in a region separated via the reflection pattern RP6. Even in such a configuration, the same effects as described above can be obtained.
[0040]
FIG. 10 is a diagram for explaining a configuration according to another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 10, the light guide GLB has a light emitting portion of the light emitting element LED on its light incident surface LP as shown in a perspective view in FIG. As shown in FIG. 10C, a light incident pattern LLP composed of a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section is formed along the thickness direction of the light guide GLB at positions covering both end portions excluding the central portion of the light guide. Has been. The groove shape of the light incident pattern LLP is formed such that the inclination angle a is in the range of 30 ° to 60 ° and the depth d is in the range of 5 to 30 μm in FIG.
[0041]
In such a configuration, the light incident pattern LLP is formed on the light incident surface LP of the light guide GLB so as to cover both end portions of the light emitting element LED, so that a part of the emitted light of the light emitting element LED is shown in FIG. As shown to (b), it can be made to spread over a wide range, as shown by the code | symbol W1 in the figure toward the inner surface direction of the light guide GLB. In addition, the code | symbol W2 in the figure has shown the light diffusion degree in the light guide GLB when the light-incidence pattern LLP is not formed in the light-incidence surface LP.
[0042]
According to such a configuration, since light emitted from the light emitting element LED can be maximally introduced into the light guide GLB without losing light, the light incident efficiency can be greatly improved.
[0043]
Further, the light guide body GLB shown in FIG. 10 has a light reflecting surface opposite to the light emitting surface on which the light diffusion pattern DP is formed, as shown in FIG. A cross section having a shape in which the depth of the groove is small in the light emitting portion A of the light emitting element and the depth of the groove is large in the portion B between the arrangements of the light emitting elements along the direction intersecting the traveling direction of the emitted light of A light reflection pattern RP7 having grooves in a plurality of substantially V-shapes is formed.
[0044]
The groove shape of the light reflection pattern RP7 is such that the inclination angle a is in the range of 25 ° to 45 ° and the depth d is in the range of 3 to 30 μm as shown in the enlarged sectional view of the main part in FIG. It is formed with.
[0045]
In addition, the light exit surface of the light guide GLB is required in FIG. 12B along the same direction as the principal ray of the light emitting element as shown in the enlarged perspective view of the main part in FIG. A light diffusion pattern DP1 having a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section as shown in the enlarged sectional view of the part is formed, and the groove shape of the light diffusion pattern DP1 has an inclination angle a in a range of 40 ° to 50 °. The depth is in the range of 3 to 30 μm. The groove pitch p having a substantially V-shaped cross section is formed in the range of 0.1 to 0.4 mm as shown in FIG.
[0046]
In such a configuration, the light reflection pattern RP7 having a plurality of grooves having different groove depths in the light emitting portion A of the light emitting element and the portion B between the light emitting element arrangements on the light reflecting surface of the light guide GLB. By forming, the brightness | luminance in the vicinity area | region of each light emitting element of the light guide GLB can be made substantially uniform.
[0047]
Therefore, according to such a configuration, the amount of incident light of the light emitting element is greatly improved and the luminance in the vicinity of the light emitting element of the light guide GLB becomes uniform, so that the luminance unevenness in the liquid crystal panel does not occur. A display screen is obtained.
[0048]
FIG. 13 is a view for explaining the structure of a light guide according to another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. In FIG. 13, the light guide GLB has a light reflecting surface along the direction intersecting with the straight traveling direction of light from the light emitting portions of the light emitting elements LED1, LED2, and LED3 as shown in FIG. As shown in the enlarged cross-sectional view of the main part in (c), a linear light reflection pattern RP8 composed of an inverted trapezoidal groove having a mountain shape with a substantially triangular cross section, and a meandering light reflection pattern RP9 having a similar configuration are provided. It is formed by alternately arranging. In addition, FIG.13 (b) has shown the cross section of the direction along the dashed-dotted line of the light guide GLB shown to Fig.13 (a).
[0049]
The light reflection patterns RP8, RP9 are formed of inverted trapezoidal grooves RPA having a mountain shape with a substantially triangular cross section with a small groove depth in the light emitting portion direction of the light emitting elements LED1, LED2, LED3. , LED2 and LED3 have a structure in which the light traveling direction between the arrays is formed by inverted trapezoidal grooves RPB having a mountain shape with a substantially triangular cross section having a large groove depth.
[0050]
The groove shapes of these light reflection patterns RP8 and RP9 are formed such that the inclination angle a is 25 ° to 30 °, the inclination angle b is 90 ° to 130 °, and the depth is 2 to 40 μm. ing. Further, the light reflection patterns RP8 and RP9 may be formed by V-shaped grooves having a mountain shape with a substantially trapezoidal cross section as shown in the enlarged cross-sectional view of the main part in FIG. 13 (d). Also in this case, the groove shape is the same as that shown in FIG.
[0051]
According to such a configuration, the amount of reflected light is reduced in the groove RPA portion having a small depth formed in the direction of the light emitting portion of the light emitting elements LED1, LED2, and LED3, and the arrangement of the light emitting elements LED1, LED2, and LED3 is mutually reduced. In the groove RPB portion having a large depth formed in the light traveling direction between them, the amount of reflection of the introduced light increases. Further, by alternately forming and arranging the linear light reflection pattern RP8 and the meandering light reflection pattern RP9, the reflection angle by the reflection surfaces of the grooves RPA and RPB also changes, and the path of the introduced light can be changed in an oblique direction. Luminance unevenness is not generated in the vicinity of the light emitting elements LED1, LED2, and LED3. Further, the introduction light can be used effectively, and a bright illumination means can be realized.
[0052]
FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration of another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention. The same parts as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 14, the light guide GLB as shown in FIG. 14A is usually formed by a plastic injection molding method, and the position of the resin injection port (gate) in this molding method is generally the light emitting element LED1. , LED2 and LED3 are installed on one of the other three sides except the light incident surface LP where the LED3 is installed. Moreover, it may be installed in the whole area of the light incident surface LP or in the central part of the light incident surface LP. In this case, the mirror finish needs to be secondarily processed so as not to impair the specularity of the cut portion of the resin injection port G.
[0053]
In addition, in the injection molding method of the light guide GLP, in the case where a large number of injection molding dies are taken, the arrangement of the cavity and the runner is considered so that the molding material is filled in each cavity simultaneously, or the resin injection port G There is a need for various adjustments such as the position, the length of the resin injection port G, and the cross-sectional area.
[0054]
Therefore, in order to avoid or solve such a problem, as shown in FIG. 14 (b), a resin injection port G is installed in the central portion C of the opposite surface facing the light incident surface LP of the light guide GLB. Many means are used.
[0055]
However, when such a means is used, there has been a problem that vertical burrs are likely to occur on the light incident surface LP in the thickness direction of the light guide GLP. Further, there is a problem that the resin transferability of the light diffusion pattern having a substantially V-shaped cross section existing in the region near the light incident surface LP away from the resin injection port G is likely to fluctuate. Further, in the case of taking a large number of pieces, these problems are further remarkably worsened, and it becomes difficult to adjust the molding conditions.
[0056]
As for any problem, if the burr scraps and burrs remain as they are in the assembling operation, the light emitting element and the light guide entrance surface are displaced, and the luminance is lowered. In addition, when the transferability fluctuates, the uniformity of in-plane luminance is lost, and uneven brightness tends to be affected as an abnormal phenomenon.
[0057]
Accordingly, the light guide body GLB according to the present invention is provided with a plurality of light emitting elements LP1, LED2, LED3 at a position facing the light incident surface LP as shown in a perspective view of FIG. As shown in FIG. 14 (c), one resin injection port G is provided at the portion A between the arrays of the light emitting element LED1 and the light emitting element LED2. In the present embodiment, the resin injection port G is provided between the light emitting element LED1 and the light emitting element LED2, but may be provided between the light emitting element LED2 and the light emitting element LDE3.
[0058]
According to such a configuration, burrs that are likely to occur on the light incident surface LP of the light guide body GLB are not generated, and thus adverse effects such as a decrease in luminance at the time of mounting are eliminated. Further, the resin transfer property in the vicinity region B of the light incident surface LP is improved, and the stability with respect to the in-plane luminance uniformity is improved. Furthermore, by providing one resin injection port G between any of the arrays of the light emitting elements LED1, LED2, LED3, the quality after the resin injection port G is not affected. It should be noted that the processing surface roughness and protrusion of the resin injection port G do not affect the image quality and the assemblability.
[0059]
In the present invention, the transmissive liquid crystal display device has been described as the liquid crystal display device. However, the present invention is not limited to this, and the light guide according to the present invention includes a small portable terminal device and various sidelights. Of course, the same effects as described above can be obtained even when applied to an illumination device such as a mold surface light source device.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, according to the liquid crystal display device according to the present invention, a plurality of V-shaped cross sections having different arrangement pitches in the same direction as the chief ray traveling direction of the light emitting element on the light emitting surface of the light guide. A light diffusion pattern having grooves is provided, and a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are provided on the light reflecting surface along the direction intersecting the traveling direction of the principal ray of the light emitting element. The diffused and reflected light is repeatedly diffused and reflected by the light diffusion pattern and light reflection pattern, and the illumination light is uniformly applied to the liquid crystal display panel, so the brightness balance and brightness peak can be adjusted freely at the center of the display screen. In addition, the liquid crystal display panel has an extremely excellent effect that a uniformly bright display screen without uneven brightness can be obtained.
[0061]
According to another liquid crystal display device of the present invention, a light reflection pattern in which a plurality of grooves each having a substantially V-shaped cross section are intermittently arranged in a broken line shape in the vicinity of the light emitting element is provided on the light reflection surface of the light guide. By providing a linear light reflection pattern in a region separated through this light reflection pattern, it is possible to prevent light attenuation in a region far from the light introduced into the light guide and maintain the luminance. Therefore, it has an extremely excellent effect that a uniformly bright display screen having no luminance unevenness can be obtained on the liquid crystal display panel.
[0062]
According to another liquid crystal display device according to the present invention, a light reflecting pattern formed by arranging a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section in a meandering manner in a region near the light emitting element is provided on the light reflecting surface of the light guide. By providing a linear light reflection pattern in a region separated through the light reflection pattern, the inclined surface of the groove of the light reflection pattern always faces the traveling direction of light, so that illumination with high brightness can be obtained. Since the radiated light from the light emitting element can be used effectively, the liquid crystal display panel has an extremely excellent effect that a uniformly bright display screen without uneven brightness can be obtained.
[0063]
Further, according to another liquid crystal display device according to the present invention, the cross-section is substantially V along the thickness direction of the light guide at a position covering both end portions excluding the light emitting portion center of the light emitting element on the light incident surface of the light guide. By providing a light incident pattern consisting of a plurality of letter-shaped grooves, it is possible to introduce the light into the light guide without losing the emitted light from the light emitting element, greatly improving the light incident efficiency. Therefore, the present invention has an extremely excellent effect that a uniformly bright display screen having no luminance unevenness can be obtained on the liquid crystal display panel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part configuration excluding a liquid crystal display panel and a metal case for explaining an embodiment of a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a state in which a printed board on which a light guide is housed and a light emitting diode is mounted is combined and integrated in the mold case shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an embodiment of a light guide for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a light diffusing surface of a light guide for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the light emission light and the luminance of the chamfered display screen when the light guide for the liquid crystal display device according to the present invention is used.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of another embodiment of a light guide for a liquid crystal display device according to the present invention.
7 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a groove shape of the light reflection pattern shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration according to another embodiment of a light reflecting surface of a light guide for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration according to still another embodiment of a light reflecting surface of a light guide for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a light guide according to another embodiment of the liquid crystal display device according to the present invention.
11 is a perspective view of a main part for explaining the configuration of a light reflecting surface of the light guide shown in FIG. 10;
12 is an enlarged perspective view of a main part for explaining the configuration of the light emitting surface of the light guide shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of a light reflecting surface according to another embodiment of the light guide for the liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of another embodiment of a light guide for a liquid crystal display device according to the present invention.
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a main part of a liquid crystal display device having a backlight using a light emitting diode as a light emitting element in a light guide.
[Explanation of symbols]
PNL LCD panel
MDL mold case
LW1 First side of the mold case
LW2 Mold case second side
LW3 3rd side of mold case
4th side of LW4 mold case
AV1 Light-emitting diode housing
PJ1, PJ2 curved protrusion
TW gentle curved protrusion
SW1, SW2 inner wall
GLB light guide
LP incident surface
LPP light incident pattern
G Resin inlet
RP1 to RP9 Light reflection pattern
DP1 to DP5 Light diffusion pattern
LED1, LED2, LED3 Light emitting diode
PCB printed circuit board
SHC metal case.

Claims

A liquid crystal display panel;
A light emitting surface that is installed on the back surface of the liquid crystal display panel and that emits light in a plane shape facing the liquid crystal display panel, and is formed on the back surface facing the light emitting surface; and A light guide having a light reflecting surface for reflecting light to the light emitting surface;
LEDs installed on the side walls of the light guide and irradiating light into the light guide;
With
The light guide has a light diffusion pattern in which a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed on the light emitting surface along the same direction as the principal ray of the LED, and the light reflecting surface. Having a light reflection pattern in which a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed along a direction intersecting the traveling direction of the principal ray of the LED.
The light diffusion pattern of the light guide includes a first light having a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section in which the arrangement pitch is discontinuous in a direction intersecting with the principal ray along the traveling direction of the principal ray of the LED. A diffusion pattern and a second light diffusion pattern having a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross-section in which the arrangement pitch is continuous in the direction intersecting the principal ray along the direction of propagation of the principal ray between the LEDs. liquid crystal display device you characterized in that it is composed of.

The first light diffusion pattern, the LED facing substantially V-shaped cross section which direction the arrangement pitch is discontinuities intersecting the main light beam along the traveling direction of the LED of the principal ray at a location other than the neighborhood region The liquid crystal display device according to claim 1 , comprising a plurality of grooves.

The second light diffusing pattern has an array pitch smaller than a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section in which the array pitch is continuous along the traveling direction of the chief rays in a neighboring region facing each other between the LED arrays. The liquid crystal display device according to claim 1 , comprising a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section.

The light-reflecting pattern of the light guide is arranged in the vicinity of the LEDs facing each other in the vicinity of the plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section in which the arrangement pitch is continuous in the direction intersecting the traveling direction of the chief ray. The liquid crystal display device according to claim 1 , comprising a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section with a small pitch.

A liquid crystal display panel;
A light emitting surface that is installed on the back surface of the liquid crystal display panel and that unfolds and emits light in a planar manner facing the liquid crystal display panel; formed on the back surface facing the light emitting surface; and A light guide having a light reflecting surface for reflecting light to the light emitting surface;
An LED for emitting light to said installed on the side wall of the light guide, and the light guide body,
With
The light guide has a light diffusion pattern in which a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed on the light emitting surface along the same direction as the principal ray of the LED , and the light reflecting surface. A first light reflection formed by arranging a plurality of substantially V-shaped grooves intermittently arranged in a broken line along a direction intersecting with the traveling direction of the principal ray of the LED in a neighboring region facing the LED. A plurality of grooves having a pattern and having a substantially V-shaped cross section in a direction intersecting with the traveling direction of the principal ray of the LED in a region spaced apart via the first light reflection pattern. A liquid crystal display device having two light reflection patterns.

The first light reflection pattern is arranged such that grooves formed by intermittently forming the broken line are arranged such that gaps in a direction intersecting a traveling direction of the principal ray are alternately arranged. Item 6. A liquid crystal display device according to Item 5 .

The first light reflection pattern according to claim 5, characterized by forming smaller than the arrangement pitch of the broken-line groove wherein the array pitch of the second light reflecting pattern adjacent to the traveling direction of the principal ray Liquid crystal display device.

A liquid crystal display panel;
A light emitting surface that is installed on the back surface of the liquid crystal display panel and that unfolds and emits light in a planar manner facing the liquid crystal display panel; formed on the back surface facing the light emitting surface; and A light guide having a light reflecting surface for reflecting light to the light emitting surface;
An LED for emitting light to said installed on the side wall of the light guide, and the light guide body,
With
The light guide has a light diffusion pattern in which a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed on the light emitting surface along the same direction as the principal ray of the LED, and the light reflecting surface. A first light reflection pattern formed by arranging a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section in a meandering manner along a direction intersecting the traveling direction of the principal ray of the LED in a neighboring region facing the LED. And a second light formed by arranging a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section along a direction intersecting with the traveling direction of the principal ray of the LED in a region separated via the first light reflection pattern. A liquid crystal display device having a reflective pattern.

The first light reflection pattern has an arrangement pitch of meandering grooves formed in a region on the extension line facing the LEDs, in which the arrangement pitch of the meandering grooves formed in a region on the extension line facing between the LED arrangements. The liquid crystal display device according to claim 8 , wherein the liquid crystal display device is formed smaller than the arrangement pitch.

A liquid crystal display panel;
A light emitting surface that is installed on the back surface of the liquid crystal display panel and that unfolds and emits light in a planar manner facing the liquid crystal display panel; formed on the back surface facing the light emitting surface; and A light guide having a light reflecting surface for reflecting light to the light emitting surface;
An LED for emitting light to said installed on the side wall of the light guide, and the light guide body,
With
The light guide has a light diffusion pattern in which a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section are formed on the light emitting surface along the same direction as the principal ray of the LED , and the light reflecting surface. light reflection pattern wherein the traveling direction and the outgoing light straight direction of the LED along a direction intersecting the principal ray LED mutual direction by the depth of the LED is formed with a plurality of grooves of different cross section V宇状to Have
A light incident pattern comprising a plurality of grooves having a substantially V-shaped cross section along the thickness direction of the light guide body is provided at both end portions of the light guide body side wall except for the central portion of the LED light emitting section. Liquid crystal display device.

The liquid crystal display device according to claim 10 , further comprising a resin injection port at any one position between the LED arrays on the light guide side wall.