JP3936510B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、液晶表示パネルの正面側に照明装置が配置されたフロントライト方式の液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置としては、照明装置が液晶表示パネルの正面側に配置されたフロントライト方式がある。
【０００３】
フロントライト方式の液晶表示装置としては、たとえば図１０に示したような構成のものがある。同図に示した液晶表示装置Ｙは、液晶表示パネル９０を有しており、この液晶パネル９０の正面側（図の上方側）に照明装置９１が配置されている。
【０００４】
液晶表示パネル９０は、一対の透明基板９２ａ，９２ｂ間に液晶９３を封入したものであり、その正面側に偏光板９３ａが、その背面側（図の下方側）に偏光板９３ｂと反射板９４とがさらに重ねて設けられたものである。このような液晶表示パネルＹは、その背面側に配置され、かつ液晶表示パネル９０を駆動するための配線などが設けられた基板９５に支持されている。
【０００５】
照明装置９１は、導光板９６、およびこれに導入する光を発する光源９７を有している。導光板９６は、透明であり、その表面側には複数の凸部９６ａが連続して形成され、裏面が平坦面９６ｂとされている。各凸部９６ａは、図面上には明確に表れていないが、導光板９６の幅方向（図１０の紙面表裏を貫通する方向）に延びた形態を有している。光源９７は、その光出射面９７ａが導光板９６の平坦面９６ｂに対して直交するようにして、導光板９６の側方に配置されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の液晶表示装置Ｙでは、照明装置９１が液晶表示パネル９０の正面側に配置されているとともに、導光板９６の裏面が平坦面９６ｂとされていることから、光源９７が液晶表示パネル９０を支持する基板９５よりも上方に配置されることになる。このため、基板９５とは別部材とされた基板（図示略）に光源９７を搭載する必要があり、製造コスト的に不利なものとなる。さらに、光源用の基板上に、光源９７を点灯駆動するための配線を形成する必要があるばかりか、基板上の配線を電力源と導通させる必要もあり、この点においても製造コスト的に不利である。
【０００７】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、コスト的に有利に製造できる液晶表示装置を提供することをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。すなわち、本願発明により提供される液晶表示装置は、平面視矩形状をした液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの正面側を覆うようにして配置される導光手段と、この導光手段に導入する光を発する光源と、上記液晶表示パネルの背面に配置され、かつ上記液晶表示パネルを駆動するための配線が形成された基板と、を備えた液晶表示装置であって、上記導光手段は、上記液晶表示パネルの正面側を覆い、一面から光を出射する出射部と、上記出射部に対して一体に連結され、かつ、上記液晶表示パネルの一側縁に沿って長手状に延びるとともに、上記出射部よりも背面側に位置ずれした導入部と、を有しており、上記光源は、上記導入部の長手方向端部に隣接させて、上記基板上に搭載されており、上記導入部における上記基板と対向する面には凹部または凸部が形成されており、かつ、上記導入部における上記基板と反対側の面には、その長手方向に延びる面取り状の傾斜面が形成されていることを特徴としている。
【０００９】
上記構成では、液晶表示パネルを駆動させるための基板と同一の基板上に光源が搭載されている。このため、光源を搭載し、これを駆動するための配線が設けられた基板を、液晶表示パネルの駆動用の基板とは別に設ける必要がない。また、光源用の配線を、液晶表示パネル用の配線と同時に形成することができるようになるばかりか、光源用の配線と電力源との間の導通接続を、液晶表示用のものと同一のコネクタおよびハーネスを用いて行うことができる。このように、液晶表示パネル用の基板上に光源を搭載する構成を採用することにより、当該基板とは別基板に光源を搭載する構成に比べて、著しく作業効率が改善され、製造コスト的に有利なものとなる。
【００１０】
また、導光手段においては、導入部が出射部よりも背面側、すなわち基板に近い側に位置ずれして設けられているため、たとえ光源が出射部に対して液晶パネルの厚み方向に位置ずれした部位（基板）に設けられるとしても、導入部を介して適切に導光手段内に光を導入することができるようになる。
【００１１】
【００１２】
好ましい実施の形態においては、上記導入部における上記基板と対向する面は、上記光源からの距離が大きくなるほど、その厚み寸法が小さくなるように全体として傾斜状に形成されている。
【００１３】
上記構成では、導入部が、点状光源からの距離が大きい部位ほどその厚み寸法が小さいため、点状光源からの距離が大きい部位を進行する光ほど、導入部の基板と対向する面に入射する機会が多くなる。一方、導入部における点状光源からの距離が大きい部位を進行する光の光量は、その距離が小さい部位に比べて相対的に少ないものとなる。したがって、上記構成とされた導光手段では、側面において反射される光の量が、光源からの距離にかかわらず、側面の各所において同様なものとすることが可能となる。これにより、少ない光源数であっても、出射部に対して均一に光を導入し、出射部の全体から均一に、必要とされる光量の光を出射することができるようになる。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
上記構成によれば、凹部または凸部の形状を適宜工夫することにより、導入部内を進行し、導入部の外面に入射する光を有効に反射させ、導入部からの光の漏れを低減することができるようになる。
【００１８】
また、凹部や凸部が受けた光はその進行方向を変える。したがって、凹部や凸部の形状、数および配置などを工夫すれば、出射部側に向けて効率よく、しかも導入部の全体において均一に光を出射させることが可能となる。
【００１９】
ここで、凹部または凸部の形状は、受けた光を導入部の外に漏らさず、また受けた光の向きを有効に出射部側に変えれるような形状であればよく、たとえば柱状、錐状や半球状などの形状を採用することができる。また、断面コの字状やＶ字状の溝を複数形成し、あるいは梨子地状などに粗面化して凹部および凸部を同時に形成してもよい。凹部および凸部を溝により形成する場合には、溝の延びる方向を導入部の厚み方向あるいは幅方向とするのが好ましい。また、たとえば点状光源に近い部位ほど、その密度が小さくなるように凹部や凸部を複数形成することにより、点状光源からの距離が大きい部位ほど、さらに効率良く光を反射させ、出射部に向けて光を進行させることが可能となる。
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２６】
図１は本願発明の第１の実施形態に係る液晶表示装置の一例を示す全体斜視図、図２は図１の液晶表示装置の断面図、図３は図１および図２の液晶表示装置を構成する透明基板および透明電極の要部を示す分解斜視図である。
【００２７】
図１および図２によく表れているように、本実施形態の液晶表示装置Ｘ１は、平面視矩形状の液晶表示パネル１、この液晶表示パネル１の正面（図１および図２の上方）側を覆う導光板２、この導光板２に導入する光を発する点状光源３、および液晶表示パネル１の背面に設けられた配線基板４を具備して構成されている。
【００２８】
液晶表示パネル１は、たとえばモノクロ表示用に構成され、単純マトリクス駆動方式が採用されたものである。この液晶表示パネル１は、ガラス製の一対の透明基板１０ａ，１０ｂおよびシール部材１１によって囲まれた空間に液晶１２を封入したものであり、透明基板１０ａの正面側には偏光板１３ａが、透明基板１０ｂの背面側には偏光板１３ｂおよび反射板１４が重ねて設けられた構成とされている。
【００２９】
図３に示したように、各透明基板１０ａ，１０ｂには、互いに対面する側の面の略全域にわたって、複数の透明電極１５ａ，１５ｂがそれぞれ設けられている。各透明電極１５ａ，１５ｂは、一方向に延びる線状であり、その幅方向に一定間隔隔てて並ぶようにして形成されている。ただし、透明電極１５ａ，１５ｂどうしは、互いに直交するようにして形成されており、透明電極１５ａ，１５ｂどうしの各交点が表示画素となる。各透明基板１０ａ，１０ｂ上にはさらに、図１によく表れているように、各透明電極１５ａ，１５ｂを覆うようにして、液晶分子にねじれを与えるための配向膜１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。
【００３０】
偏光板１３ａ，１３ｂは、一定の方向に振動する光のみを選択的に透過させるものであり、たとえば一方が水平方向に振動する光を、他方が垂直方向に振動する光をそれぞれ選択的に透過させるものである。
【００３１】
反射板１４は、正面側から背面側に向けて進行してきた光の向きを、正面側に変えて進行させるものである。
【００３２】
導光板２は、図１および図２に示したように点状光源３から導入された光をその裏面（図２の下方側の面）２３から出射する出射部２０、およびこれ隣接して設けられた導入部２１を有している。この導光板２は、たとえば透明性に優れる樹脂を用いた金型成形により、出射部２０および導入部２１が一体的に形成されている。導光板２を構成する具体的な材質としては、透明度に優れるポリカーボネート、あるいはＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（メタクリル樹脂））などが挙げられる。
【００３３】
出射部２０は、裏面２３が滑らかな平面状であるのに対し、正面側（図２の上方側）の面（表面）２４は凹凸状とされている。より具体的には、導光板２の表面２４は、傾斜の向きおよび傾斜角が相違する２種類の傾斜面２５ａ，２５ｂを有する側面視三角状の複数の凸部２５が一定方向に連続して形成された凹凸状とされている。
【００３４】
導入部２１は、図１に良く表れているように出射部２０に隣接して一方向に延びる棒状領域であり、出射部２０に対して背面側に位置ずれしている。この導入部２１は、配線基板４と対面する側面２１ａが全体として傾斜状とされ、点状光源３からの光の入射面２１ｂから遠ざかるほど、その厚み寸法が小さくなるようになされている。側面２１ａには、凹部としての溝部２１ｃが複数設けられている。各溝部２１ｃは、導光部２１の幅方向に延びるとともに、断面Ｖ字状とされており、入射面２１ｂから遠ざかるほど、その密度が大きくなるように形成されている。なお、溝部２１ｃは、配線基板４に対面する側面２１ａに限らず、他の側面２１ｄ，２１ｅに形成してもよい。
【００３５】
点状光源３は、導入部２１内に導入する光を発するものであり、導入部２１における入射面２１ｂにその光出射面３ａが対面するようにして配線基板４上に実装されている。この点状光源３としては、ＬＥＤなどが用いられる。
【００３６】
配線基板４は、図面上には表れていないが、絶縁基材の表面に液晶表示パネル１を駆動するための配線の他、点状光源３を駆動するための配線、駆動ＩＣ、およびコネクタなどが設けられたものである。
【００３７】
このように、本実施形態では、液晶表示パネル１を駆動させるための配線基板４上に点状光源３が搭載されている。このため、点状光源３を搭載し、これを駆動するための配線が設けられた基板を、液晶表示パネル１の駆動用の配線基板４とは別に設ける必要がなく、また点状光源３用の配線を、液晶表示パネル１用の配線と同時に形成することができる。しかも、点状光源３用の配線と電力源との間の導通接続を、液晶表示パネル１用のものと同一のコネクタおよびハーネスを用いて行うことができる。このように、液晶表示パネル１用の配線基板４上に、点状光源３を搭載する構成を採用することにより、当該配線基板４とは別基板に点状光源３を搭載する構成に比べて、著しく作業効率が改善され、製造コスト的に有利なものとなる。
【００３８】
以上の構成においては、点状光源３を点灯駆動させると、この点状光源３から発せられた光は、導入部２１の入射面２１ｂから入射され、導光部２１の側面２１ａ，２１ｄ，２１ｅにおいて反射しつつ導光部２１内を進行する。このとき、溝部２１ｃに到達した光は、溝部２１ｃにおいて反射され、その進行向きが上方（正面）側に変えられる。上方側に向きを変えられた光は、側面２１ｄ，２１ｅ、あるいは傾斜面２６において反射されてから出射部２０に導入される。
【００３９】
本実施形態では、側面２１ａが傾斜状とされているとともに、点状光源３からの距離が大きい部位ほど溝部２１ｃの配置密度が大きくされているから、点状光源３からの距離が大きい部位ほど、側面２１ａ、ひいては溝部２１ｃと反射する機会が多くなる。その一方、導光部２１における点状光源３からの距離が大きな部位ほど、そこを進行する光の量が小さいことから、結局は、側面２１ａの全体としては反射光量が各所において略均一化される。したがって、導入部２１からは、出射部２０に対して均一に光が導入されることとなる。
【００４０】
出射部２０に導入された光は、出射部２０の表裏面２３，２４による反射を繰り返しながらこの導光板２の内部を他側面２７に向けて順次進行していく。そして、導光板２の裏面２３に対して全反射臨界角よりも小さい角度で入射した光は、この裏面２３から液晶表示パネル１に向けて出射される。このような光の出射は、導光板２の裏面２３の各所において行われるため、導光板２の裏面２３全体から光が出射されることとなる。
【００４１】
出射部２０の裏面２３から出射した光は、たとえば水平方向に振動する光のみが選択的に偏光板１３ａを透過し、配向膜１６ａ，１６ｂによってその振動方向がたとえば９０度変えられて、垂直方向に振動する光とされる。この光は、偏光板１３ｂ透過可能であるから、偏光板１３ｂを下方に向けて透過し、反射板１４によって上方に向けて反射される。そして、再度偏光板１３ｂを透過した後、液晶表示パネル１の配向膜１６ａ，１６ｂによってその振動方向が９０度変えられて、水平方向に振動する光とされる。この光は、偏光板１３ａを透過可能であるから、偏光板１３ａを透過してからさらに導光板２を透過し、液晶表示装置Ｘ１の正面に出射する。
【００４２】
一方、点状光源３を駆動させることなく、外光を利用した画像表示を行わせる場合には、外光が導光板２、偏光板１３ａ、配向膜１６ａ，１６ｂ、偏光板１３ｂを順次下向きに透過した後に反射板１４によって上向きに反射されることにより、その光が上記各部を上記とは逆に透過して液晶表示装置Ｘ１の正面側から出射することとなる。
【００４３】
そして、表示すべき画像に応じて、所定の透明電極１５ａ，１５ｂどうしの交点（画素）に電圧を印加すれば、当該交点では光の振動方向は変えられない。したがって、液晶表示パネル１の正面側から当該画素を透過した光は、偏光板１３ｂを透過できず、また液晶パネル１の背面側から当該画素を透過した光は、偏光板１３ａを透過することができない。これにより、電圧が印加された交点を通過する光は、液晶表示装置１の正面から出射されることがないため、当該交点に対応する画素が、観測者には黒色として認識されることとなる。
【００４４】
なお、導入部２１の側面２１ｄ，２１ｅにも、溝部や柱状、錐状あるいは球状の凹部や凸部を設けてもよいし、側面２１ａにおいても、溝部２１ｃに代えて上記したような凹部や凸部を設けてもよい。また、側面２１ａ，２１ｄ，２１ｅの全体に、光反射率の高い高反射率層を設けてもよいし、小領域の高反射率層を、複数散点状に設けてもよい。このような高反射率層は、たとえば白色系の塗料を印刷などの手法により塗布することにより形成される。
【００４５】
次に、本願発明に係る液晶表示装置の変形例および参考例を図４ないし図９を参照して説明する。なお、各変形例においては、液晶表示パネル１や導光手段の出射部の構成は同一とされているから、これらの各部については、先に説明した実施形態の出射部と同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４６】
図４に示した液晶表示装置Ｘ２は、２つの点状光源３を有しており、これらが配線基板４上に実装されている。これにともない、導入部５１の構成が先に説明した実施形態とは相違している。すなわち、導入部５１は、各点状光源３からの距離が大きくなるほど、すなわち導入部５１における長手方向の中心部に向かうほど、その厚み寸法が小さくなるように、側面５１ａが全体としてくの字状とされている点で異なっている。ただし、出射部２０に対して配線基板４側に位置ずれしている点で先の実施形態と共通している。側面５１ａには、導入部５１の幅方向に延びるとともに、断面Ｖ字状の溝部５１ｃが複数設けられている。これらの溝部５１ｃは、上記中心部に向かうほど、その配置密度が大きくなるようにして形成されている。
【００４７】
以上の構成においても、点状光源３からの距離が大きい部位（長手方向の中心部）ほど、導入部５１の幅寸法が小さくされ、溝部５１ｃの配置密度が大きくなるから、点状光源３からの距離が大きい部位ほど効率良く光を反射させて出射部２０側に光を進行させることができる。
【００４８】
なお、上記形態とされた導入部５１においても、溝部５１ｃは、側面５１ｄ，５１ｅにも設けてよく、また各溝部５１ｃを一定間隔毎に設けてもよい。
【００４９】
図５および図６に示した液晶表示装置Ｘ３は、本願発明の参考例に係り、導入部６１が出射部２０とは別体として構成されており、これらにより導光手段が構成されている。導入部６１は、出射部２０と同一の材料、たとえばポリカーボネートやＰＭＭＡにより一様矩形断面を有する棒状に形成されており、出射部２０に対して背面側に位置ずれして配線基板４上に配置されている。これにともない、点状光源３は、その光出射面３ａが入射面６１ｂに対面するようにして配線基板４上に搭載されている。このような導入部６１では、点状光源３から導入された光が導入部６１の各側面６１ａ，６１ｄ，６１ｅ，６１ｆにおいて反射しつつ導入部６１内を進行する。その過程において、側面６１ｆに対して全反射臨界角よりも小さな角度で入射した光は、正面側（上方側）に向けて出射する。
【００５０】
なお、導入部６１から、効率良く、しかも均一に光を出射すべく、導入部６１の側面６１ａ，６１ｄ，６１ｅおよび端面６１ｇの表面に、高反射率層を設けてもよい。この高反射率層は、側面６１ａ，６１ｄ，６１ｅおよび端面６１ｇの全面に設けてもよいし、小領域により構成される高反射率層を、複数の散点状に配置形成してもよい。また、高反射率層に代えて、凹部や凸部を複数散点状に配置形成してもよい。
【００５１】
図７および図８に示した液晶表示装置Ｘ４は、本願発明の参考例に係り、導入部７１が配線基板４に沿うようにして、出射部２０に対して背面側（図８の下方側）に位置ずれして設けられている。この導入部７１は、出射部２０との間が、傾斜部７２を介して繋げられて一体化されている。導入部７１がこのような形態とされたことにともない、配線基板４上には、複数の点状光源３が、これらの光出射面３ａが側面７１ｄに対面するようにして列状に搭載されている。
【００５２】
なお、複数の点状光源に代えて、側面７１ｄに沿うようにして冷陰極管などの棒状光源を用いてもよい。
【００５３】
図９に示した液晶表示装置Ｘ５もまた、本願発明の参考例に係り、導入部８１が配線基板４に沿うようにして設けられて、出射部２０に対して背面側（図８の下方側）に位置ずれしている点においては、先の変形例と共通する。ただし、点状光源３が、導入部８１における長手方向の端面８１ｂ（入射面）に対面した状態で配線基板４に搭載されており、配線基板４に対して起立する側面８１ｄが、点状光源３からの距離が大きくなるほど導入部８１の幅寸法が小さくなるように傾斜状とされている。側面８１ｄには、上下方向に延びる複数の溝部８１ｃが複数設けられており、これらの溝部８１ｃは、点状光源３からの距離が大きくなるほど、その配置密度が大きくなるように形成されている。
【００５４】
なお、図７および図８に示した液晶表示装置Ｘ４および図９に示した液晶表示装置Ｘ５のいずれにおいても、導入部７１，８１を出射部２０とは別体として構成してもよい。また、出射部２０に対して効率良く光を導入すべく、導入部７１，８１の側面７１ａ，７１ｆ，８１ａ，８１ｆおよび傾斜部７２，８２の表面７２ａ，７２ｂ，８２ａ，８２ｂを、高反射率層で覆ってもよいし、また傾斜部の表面７２ａ，７２ｂ，８２ａ，８２ｂに、凹部や凸部、あるいは小領域の高反射率層を複数散点状に形成してもよい。
【００５５】
以上に説明してきた各液晶表示装置Ｘ２〜Ｘ５においても、点状光源３が配線基板４上に搭載されているから、これにともなう製造コストの削減という利点を享受することができる。
【００５６】
その他、本願発明に係る液晶表示装置の各部の具体的な構成は、上述の実施形態に限定されず、種々に設計変更自在である。液晶の種類やその駆動方式などはなんら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本願発明に係る液晶表示装置の一例を示す全体斜視図である。
【図２】 図１の液晶表示装置の断面図である。
【図３】 図１および図２の液晶表示装置を構成する透明基板および透明電極の要部を示す分解斜視図である。
【図４】 本願発明に係る液晶表示装置の他の例を示す部分斜視図である。
【図５】 本願発明に係る液晶表示装置の参考例を示す全体斜視図である。
【図６】 図５の液晶表示装置の断面図である。
【図７】 本願発明に係る液晶表示装置の他の参考例を示す全体斜視図である。
【図８】 図７の液晶表示装置の断面図である。
【図９】 本願発明に係る液晶表示装置のさらに他の参考例を示す全体斜視図である。
【図１０】 従来の液晶表示装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｘ１〜Ｘ５ 液晶表示装置
１ 液晶表示パネル
２ 導光板
３ 光源
４ 基板
２０ 出射部
２１，５１，６１，７１，８１ 導入部
２１ａ，５１ａ 側面（導入部の背面側の）
２１ｃ 溝部（側面に形成された）
７１ｄ，８１ｄ 側面（基板に対して起立する）

Claims (2)

1. 平面視矩形状をした液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの正面側を覆うようにして配置される導光手段と、この導光手段に導入する光を発する光源と、上記液晶表示パネルの背面に配置され、かつ上記液晶表示パネルを駆動するための配線が形成された基板と、を備えた液晶表示装置であって、
   上記導光手段は、上記液晶表示パネルの正面側を覆い、一面から光を出射する出射部と、上記出射部に対して一体に連結され、かつ、上記液晶表示パネルの一側縁に沿って長手状に延びるとともに、上記出射部よりも背面側に位置ずれした導入部と、を有しており、
   上記光源は、上記導入部の長手方向端部に隣接させて、上記基板上に搭載されており、
   上記導入部における上記基板と対向する面には凹部または凸部が形成されており、かつ、
   上記導入部における上記基板と反対側の面には、その長手方向に延びる面取り状の傾斜面が形成されていることを特徴とする、液晶表示装置。
2. 上記導入部における上記基板と対向する面は、上記光源からの距離が大きくなるほど、その厚み寸法が小さくなるように全体として傾斜状に形成されている、請求項１に記載の液晶表示装置。

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