TWI381224B - 液晶顯示裝置 - Google Patents

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TWI381224B
TWI381224B TW097143952A TW97143952A TWI381224B TW I381224 B TWI381224 B TW I381224B TW 097143952 A TW097143952 A TW 097143952A TW 97143952 A TW97143952 A TW 97143952A TW I381224 B TWI381224 B TW I381224B
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Description

液晶顯示裝置
本發明係關於非自發光型顯示裝置的光源，尤其，係關於具備導光板，並具使用LED作為發光元件之背光源之液晶顯示裝置。
近年，顯示裝置多使用液晶顯示裝置。尤其，液晶顯示裝置係薄型、輕量、省電，故用於攜帶用機器的顯示部。
然而，液晶顯示裝置並非自發光型，故需要照明機構。一般而言，液晶顯示裝置所使用的照明裝置，係普及稱為背光源之面狀照明裝置。以往背光源的發光元件(亦稱為光源)係使用冷陰極螢光管，但近年，亦將LED(發光二極體)作為發光元件而使用。
在背光源設置板狀導光板。導光板的材質係透光性的樹脂等，從發光元件入射導光板之光傳播於導光板中。在導光板設置溝、突起或印刷物等的反射‧散射構件。利用該反射‧散射構件，傳遞於導光板中之光朝液晶面板側出射。
利用反射‧散射構件變化進行方向之光內，部分光從導光板底面出射至導光板外。在導光板底面側形成反射板，從底面出射之光在反射板反射至導光板側，並往液晶面板側。
日本特開平11-329034號公報，有記載反射片，其係積層有不同折射率之複數電界質層。但是，日本特開平11-329034號公報沒有記或反射片的光抽出。此外，日本特開平09-197402號公報有記載利用噴砂加工而將反射板粗面化。但是，日本特開平09-197402號公報沒有記載利用噴砂加工防止反射板之光漏出。再者，日本特開平11-281976號公報有記或利用噴砂加工而將導光板粗面化。但是，日本特開平11-281976號公報也沒有記載利用噴砂加工防止反射板之光漏出。
液晶顯示裝置具有將光照射於液晶面板之背光源，而側光型的背光源具有發光元件與導光板、及設於導光板底面側之反射板。
為高亮度化之目的，有使用積層膜型的反射板之情況。積層膜型的反射板係在表面層積折射率不同之複數膜而形成。
在導光板底面形成有光散射用之溝，但為了光不均勻之對策，有在發光元件附近的底面沒有設置溝之導光板。在沒有設置該溝之部分，發現有反射板與導光板底面密合之問題。
積層膜型的反射板藉由層積折射率不同之複數層，形成反射光之構造。因此，反射板表面不與空氣層接觸時，亦即反射板直接與導光板接觸時會產生光漏出。該現象係光從折射率與空氣層不同之物質入射於積層膜型的反射板時，光不會被反射板反射，而是透射所產生。
在液晶顯示裝置配置：液晶面板；背光源，其係將光照射至液晶面板；發光元件，其係設於背光源；導光板，其係來自發光元件之光入射；及在導光板側面配置發光元件。
此外，在導光板底面側形成具多層膜之反射板。在導光板底面設置溝作為散射構件，溝係從發光元件空開一定間隔而設置。在溝與發光元件之間的導光板底面，利用噴砂加工而設置粗面或突起。
藉由形成該種構成，利用噴砂加工防止反射板與導光板密合。利用噴砂加工，在導光板設置粗面或突起，藉此防止在沒有設置溝之部分的反射板與導光板密合。此外，藉由在導光板與反射板之間形成防止密合之粗面或突起，在反射板與導光板之間設置空氣層。藉由在反射板與導光板之間設置空氣層，使光經由空氣層入射於多層膜，防止不會被反射板反射，而透射之光漏出。
以下，使用圖面，說明本發明之實施例。另外，用以說明實施形態之全圖中，具相同功能者係標上相同符號，並省略其重複說明。
圖1係表示本發明之液晶顯示裝置100的平面圖。液晶顯示裝置100係由液晶面板1、背光源110及控制電路80所構成。從控制電路80供應液晶顯示裝置100顯示所需的信號及電源電壓。控制電路80搭載於撓性基板70，信號經由佈線71、端子75而傳達至液晶面板1。
背光源110係由導光板120、LED150及收納箱180所構成。背光源110的設置目的係將光照射至液晶面板1。液晶面板1中，控制從背光源110照射之光的透射量或反射量而進行顯示。另外，背光源110係相對於觀察者而重疊設置於液晶面板1的背面側或前面側，而圖1中為易於瞭解，與液晶面板1並列表示。
導光板120係形成大致矩行形狀，在側面設置LED150。符號160係撓性基板，其係電性連接複數LED150間。撓性基板160與控制電路80之間係以佈線161電性連接。從LED150出射之光從導光板120的入光面(入射面)125入射至導光板120內，並傳播於導光板120內。進行導光板120內之部分光在導光板120內於液晶面板1側改變進行方向，並照射至液晶面板1。
其次，說明液晶面板1。液晶面板1具有TFT基板2與彩色濾光片基板3之二件基板，重疊的二件基板間夾有液晶組成物。TFT基板2的像素部8係設置像素電極12。另外，液晶面板1具備矩陣狀之多數像素部8，但為避免圖面繁雜，圖1中只圖示一個像素部8。配置成矩陣狀之像素部8形成顯示區域9，各像素部8發揮顯示圖像的像素，在顯示區域9顯示圖像。
圖1中，設置延伸於圖中x方向且並設於y方向之閘極信號線(亦稱為掃描線)21與延伸於圖中y方向且並設於x方向之汲極信號線(亦稱為影像信號線)22，閘極信號線21與汲極信號線22係交叉。此外，像素部8係形成於閘極信號線21與汲極信號線22所包圍之區域。
像素部8係設置開關元件10。從閘極信號線21供應控制信號，並控制開關元件10的導通‧斷路。藉由開關元件10形成導通狀態，將經由汲極信號線22而傳送之影像信號供應至像素電極12。
汲極信號線22係連接驅動電路5，從驅動電路5輸出影像信號。閘極信號線21係連接驅動電路6，從驅動電路6輸出控制信號。另外，閘極信號線21、汲極信號線22、驅動電路5及驅動電路6係同樣形成於TFT基板2上。此外，驅動電路5及驅動電路6，甚至控制電路80也可形成於一個半導體晶片上。
其次，圖2係表示作為發光元件之LED150的概略圖。圖2(a)係表示概略剖面圖，圖2(b)係表示光出射側正面圖。
LED150係形成以下構造：作為發光部之LED晶片151係搭或於晶片基板154。LED晶片151係具有pn接合，將電壓施加於pn接合時，以特定波長發光。分別在形成pn接合之p型半導體層設置p電極(陽極)158，在n型半導體層設置n電極(陰極)159。
以引線152連接p電極158、n電極159。引線152係電性連接為將LED150連接外部而設置之晶片端子153與p電極158及n電極159。
LED晶片151的出射面側亦有設置螢光發光部156之情況。螢光發光部156係具有將從LED晶片151發光之光波長變換之功能。符號155係在反射部將光反射至前方。
其次，圖3(a)係表示導光板120的概略平面圖，圖3(b)係表示概略側面圖。如圖3(a)所示，導光板120係形成大致矩形，如圖3(b)所示，導光板120係具有上表面(亦稱為出光面)121與下表面(亦稱為底面)122。導光板120係由丙烯酸樹脂或聚碳酸酯樹脂等透光材質所構成，其係板狀，厚度形成為1.0 mm至0.2 mm。
圖3(b)中，導光板120的剖面係大致矩形，從入射面125朝出光面121形成傾斜面129。該傾斜面129相對於出光面121的厚度，以LED150的厚度為很厚的情況最有效，傾斜面129將入射光從比出光面121厚的入射面125朝出光面121引導。
圖3中係表示導光板120、LED150、撓性基板160的位置關係。在導光板120的至少一邊係設置入射面125。在入射面125附近設置複數LED150。LED150在撓性基板160下側沿著入射面125並列。
在撓性基板160的導光板120側設置接著板190(未圖示)，藉由將撓性基板160接著、固定於導光板120，相對於入射面125而將LED150定位。
其次，使用圖3(b)說明從LED150出光之光131。從LED150出射之光131係利用入射面125而入射導光板120。導光板120的折射率比空氣大，故將以相對於入射面125的垂線方向而比特定角度大的角度到達入射面125之光反射，並將以小的角度到達之光侵入導光板120內部。
導光板120的上表面121與下表面122係相對於入射面125而大致直交，入射至導光板120內部之光在導光板120的上表面 121與下表面122重複全反射而進入導光板120內部。在下表面122設置作為反射部的V字型溝126。進入導光板120之部分光在設於下表面122之溝126朝上表面121反射，並從上表面121出射。另外，以作為反射部的V字型溝126為一例作說明，但進入導光板之光最好朝上表面121側，也可使用印刷等所設置之白色點。
其次，使用圖4，說明在溝126反射之光。圖4(a)係表示溝126內側為凸的情況，圖4(b)係表示溝126外側為凸的情況。溝126具有反射面(亦稱為傾斜面)127，反射面127相對於下表面122具有1度至35度的角度。反射面127所反射的光係朝導光板120的上表面121反射。藉由在反射面127反射，光對上表面121之角度可形成從上表面121出光之角度。亦即，如前所述，導光板120內光重複全反射，但利用反射面127，光形成可出射的角度，並從導光板120出射。
如圖4(a)所示，在導光板120的上表面121上設置稜鏡板112及113，控制從導光板120出射之光的方向。另外，圖4(a)中，稜鏡板112及113係以三角柱稜線交叉之方式而配置。因此，稜鏡板113可將從導光板120出射之光的進行方向朝橫向折射，並往內側(液晶面板側)。此外，符號114係擴散板，符號115係反射板。
其次，圖4(b)係表示使用一件非對稱稜鏡板。反射面127所反射的光相對於上表面121的鉛直方向而形成鈍角，從上表面121朝外側(圖中右側)廣泛出射。在導光板120上 設置非對稱稜鏡板116，使朝外側之光往液晶面板(未圖示)側折射。
在導光板120下側設置反射板115。反射板115具有以下功能：使通過反射面127而朝導光板120底面側出射之光回到液晶面板側。
該反射板115係積層在合成樹脂性基材具不同折射率之複數薄膜，藉由控制薄膜厚度，反射特定波長之光。
其次，使用圖5，說明導光板120的LED150附近的入光部124的構造。圖5係導光板120的入光部124的概略立體圖。
將導光板120側面形成為入光面125，並將LED150之光從入光面125入射至導光板120內。在入光面125形成透鏡123，透鏡123發揮以下效果：從LED150入射之光散射於導光板120內。
光源方面，相對於以往使用之冷陰極螢光管為線光源，LED150具有靠近點光源，離散配置之問題點。因此，尤其所謂的光不均勻，亦即對向於LED150之入射面125附近光會變強，在LED150與LED150之間光會變弱者在LED150附近顯著。
因此，該光不均勻之對策，將使用透鏡123等入射之光朝鄰接的LED150方向散射。此外，入光部124中，微調整溝126的高度或從入射面125至溝126之距離，抑制光不均勻。
再者，在入光部124設置傾斜面129。如前所述，該傾斜 面129係在導光板120的出光121之厚度比LED150的厚度薄之情況。使用傾斜面129導引從入射面125朝出光面121之光。另外，為了不使光從傾斜面129出射，在對應傾斜面129之底面122產生不形成溝126之部分。
相鄰之二個入射面125之間亦有設置突出部220之情況。突出部220係因為難以在傾斜面129貼上FPC160而設置。亦即，在突出部220上表面貼上搭載有LED150之FPC160。
如此，入光部124中，在對向於傾斜面129之底面或突出部220的底面具備並未設置溝126之部分。因此，入光部124的底面122係形成鏡面，產生與反射板115密合之問題。
圖6(a)係表示底面122為鏡面而將反射板115密合於導光板120之樣子，圖6(b)係表示設有突起140之樣子，以使反射板115不會密合於導光板120。利用溝126，反射板115保有與導光板120之間隔，但未設置溝126之部分，反射板115容易與導光板120相密合。
因此，圖6(b)中，利用噴砂法等形成突起140，並防止反射板115密合於導光板120。溝126的高度係4~5 μm，但突起140與溝126相同高度以下亦可防止導光板120與反射板115相密合。另外，可形成以下方法：突起140利用噴砂法等，在使導光板120射出成型之模具形成凹處，將樹脂填充於凹處，以形成突起。
此外，如圖6(a)所示，反射板115與導光板120密合時，導光板120的底面122不會反射光，而發生透射於反射板115側之問題。亦即，反射板115與導光板120密合時，導光板120接觸折射率比空氣層低之層，光在底面122不會全反射而出射。因此，從導光板120出射之光不僅會漏洩，亦會在光出射而形成問題之處產生使光透射反射板115而出射之問題。
其次，使用圖7，表示溝126與突起140之位置關係。在LED150與溝126之間以分散突起140之方式而配置，藉由調整突起140的高度與密度，可防止反射板115密合於導光板120。
再者，溝126-2與溝126-1相比，變化溝的高度。溝126-2中，由LED150較遠的位置增加溝126-2的高度，溝126-2中增加反射光之量。圖7中表示以下樣子：依據溝126-2的高度，擴大溝126-2的寬度。
其次，圖8中表示FPC160貼在突出部220之樣子。在FPC160背側設置黏著板190，將FPC160固定於突出部220。變化導光板120的入光面(入射面)125與LED150之距離時，入射導光板120之光的量會顯著變化，故以黏著板190將FPC160固定於導光板120。藉由將FPC160固定於突出部220，可容易使入光面125與LED150之距離不會變化。另外，符號165係將LED150固定於FPC160且電性連接之銲墊。
1．．．液晶面板
2．．．TFT基板
5．．．驅動電路
6．．．驅動電路
8．．．像素部
9．．．顯示區域
10．．．開關元件
12．．．像素電極
21．．．閘極佈線(掃描信號線)
22．．．影像信號線
70‧‧‧FPC
71‧‧‧佈線
75‧‧‧端子
80‧‧‧控制電路
110‧‧‧背光源
112‧‧‧稜鏡板
113‧‧‧稜鏡板
114‧‧‧擴散板
115‧‧‧反射板
120‧‧‧導光板
121‧‧‧上表面
122‧‧‧下表面
125‧‧‧入射面
126‧‧‧溝
129‧‧‧傾斜面
150‧‧‧LED
151‧‧‧LED晶片
152‧‧‧引線
153‧‧‧晶片端子
156‧‧‧螢光發光部
158‧‧‧陽極電極
159‧‧‧陰極電極
160‧‧‧撓性基板
圖1係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置概略構成的區塊圖。
圖2A、B係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的發光二極體的概略圖。
圖3A、B係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的導光板的概略圖。
圖4A、B係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的導光板的概略剖面圖。
圖5係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的導光板入光部的概略立體圖。
圖6A、B係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的入光部附近的概略剖面圖。
圖7係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的導光板的概略平面圖。
圖8係表示本發明實施形態之液晶顯示裝置的導光板入光部的概略立體圖。
1．．．液晶面板
2．．．TFT基板
3．．．彩色濾光片基板
5．．．驅動電路
6．．．驅動電路
8．．．像素部
9．．．顯示區域
10．．．開關元件
12．．．像素電極
21．．．閘極佈線(掃描信號線)
22．．．影像信號線
70．．．FPC
71．．．佈線
75．．．端子
80．．．控制電路
100．．．液晶顯示裝置
110．．．背光源
120．．．導光板
125．．．入射面
150．．．LED
160．．．撓性基板
161．．．佈線
180．．．收納箱

Claims (12)

  1. 一種液晶顯示裝置，其包含：液晶面板；將光照射至液晶面板之背光源；設於背光源之發光元件與導光板；設於導光板之出光面；對向於出光面之底面；及設於導光板底面側之反射板；反射板係將多層膜形成於表面；在導光板底面形成光散射用溝；在溝與發光元件之間的底面藉由噴砂加工形成防止密合之突起；上述突起之寬度小於上述溝之寬度。
  2. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中將導光板的與發光元件相對之側面作為光入射面，在光入射面設置透鏡，並在透鏡附近的導光板之底面施以噴砂加工。
  3. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中將導光板的與發光元件相對之側面作為光入射面，從光入射面朝出光面有傾斜面，在與傾斜面對向的底面施以噴砂加工。
  4. 如請求項1之液晶顯示裝置，其中將導光板的與發光元件相對之側面作為光入射面，設置突出部，其係朝向光射入至該光入射面之方向之相反方向突出，在突出部的底面施以噴砂加工。
  5. 一種液晶顯示裝置，其包含： 液晶面板；將光照射至液晶面板之背光源；設於背光源之導光板；及沿著導光板側面而配置之複數發光二極體；導光板具有光出射之出光面及與出光面對向之底面；在導光板底面設置溝，其係設置成光從導光板出射；沿著導光板底面配置反射板；反射板具有多層膜；在導光板的發光二極體附近設置突起，其係防止導光板與反射板密合，上述突起之寬度小於上述溝之寬度。
  6. 如請求項5之液晶顯示裝置，其中將導光板的與發光二極體相對之側面作為光入射面，在光入射面設置透鏡，並在透鏡附近的底面設置突起。
  7. 如請求項5之液晶顯示裝置，其中將導光板的與發光二極體相對之側面作為光入射面，從光入射面朝出光面有傾斜面，在與傾斜面對向的底面設置突起。
  8. 如請求項5之液晶顯示裝置，其中將上述導光板的與上述發光二極體相對之側面作為光入射面，設置突出部，其係朝向光射入至該光入射面之方向之相反方向突出，在上述突出部的底面設置上述突起。
  9. 如請求項5之液晶顯示裝置，其中將導光板的與發光二極體相對之側面作為光入射面，設置突出部，其係朝向光射入至該光入射面之方向之相 反方向突出，在突出部的底面設置突起，在突出部的上表面貼上搭載有發光二極體之基板。
  10. 一種液晶顯示裝置，其包含：液晶面板；及將光照射至液晶面板之面狀照明裝置；在面狀照明裝置設置導光板，其係具有出光面及對向於出光面之底面；在導光板設置出光面或與底面交叉之側面；沿著導光板第一側面設置複數LED；從第一側面入射LED之光，將第一側面作為導光板的入射面；入射於導光板之光藉由設於導光板底面之散射構件而朝向出光面側從出光面出射；在導光板底面側設置具多層膜之反射板；在反射板與導光板之間設置間隔保持構件；上述間隔保持構件之寬度小於上述溝之寬度。
  11. 如請求項10之液晶顯示裝置，其中在第一側面設置透鏡，在透鏡附近的底面設置間隔保持構件。
  12. 如請求項10之液晶顯示裝置，其中從第一側面朝出光面具有傾斜面，在與傾斜面相對之底面設置間隔保持構件。
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