液晶表示装置
【課題】例えば１ｍｍ以下の厚みの薄い導光板を備えた液晶表示装置を得ること。また、光源を導光板に取り付ける取り付け構造の厚みを削減した液晶表示装置を得ること。
【解決手段】本発明に係る液晶表示装置は、光スイッチング部材と、前面または背面の少なくともいずれか一の面の表面に、前記一の面からその外側に突出し、自由表面として形成された第１の盛り上がり面と、該面から前記一の面の内側に進入する第１の光反射面と、該面から前記一の面の外側に突出する第２の光反射面と、該面から前記一の面に連続し、自由表面として形成された第２の盛り上がり面と、からなる複数の表面構造と、その少なくとも一側面に、導光板よりも厚い複数の光導入部分と、前記光導入部分よりも薄い光非導入部分と、を有する導光板と、基板と、光源と、前記光非導入部分に隣接して配置され、前記光非導入部分において導光板と基板とを固定する中間部材と、を有する。
【解決手段】本発明に係る液晶表示装置は、光スイッチング部材と、前面または背面の少なくともいずれか一の面の表面に、前記一の面からその外側に突出し、自由表面として形成された第１の盛り上がり面と、該面から前記一の面の内側に進入する第１の光反射面と、該面から前記一の面の外側に突出する第２の光反射面と、該面から前記一の面に連続し、自由表面として形成された第２の盛り上がり面と、からなる複数の表面構造と、その少なくとも一側面に、導光板よりも厚い複数の光導入部分と、前記光導入部分よりも薄い光非導入部分と、を有する導光板と、基板と、光源と、前記光非導入部分に隣接して配置され、前記光非導入部分において導光板と基板とを固定する中間部材と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置が携帯機器の情報表示装置として多用されている。そのような携帯機器を小型化するためには、液晶表示装置全体の厚みを薄くすることが求められる。
【０００３】
一方、液晶表示装置は自発光型ではないため、バックライトと呼ばれる面状照明装置を必要とすることが多い。携帯機器に用いられる液晶表示装置では、バックライトの厚さを薄くするため、面状照明装置として導光板の側面に光源を備える形式が知られている。このような面状照明装置では、導光板に、側面から導入された光をその前面に均等に散乱させる適宜の構造が設けられる。また、このような面状照明装置では、余計な光が画面内に写りこまないよう留意しなければならない。
【０００４】
例えば、特許文献１には、導光板の表面に、開口部両端にそれぞれ外側に向かって突出する突起を有する複数の溝を備えた液晶表示装置が開示されている。同発明では、かかる突起に入射した光は外方に出射し、反射体で乱反射した後、再度導光板に入光する。
【０００５】
また、特許文献２には、導光板の側面に光源を備えた液晶表示装置であって、フレキシブルプリント基板の色が画面内へ写りこまないよう、フレキシブルプリント基板上に遮光材を設けたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４３７１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、導光板はポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の透明熱可塑性樹脂を射出成型することにより製造される。しかしながら、かかる方法によっては、樹脂の金型内への充填が不十分となったり、製品の型からの剥離が困難であるなどの理由により、ある程度より薄い、例えば１ｍｍ以下の厚みの導光板を得ることが難しかった。
【０００８】
また、導光板の側面に光源を備える形式の面状照明装置では、光源を導光板に取り付ける取り付け構造自体が厚いものとなり、液晶表示装置全体の薄型化を妨げることがあった。
【０００９】
本発明はかかる観点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、例えば１ｍｍ以下の厚みの薄い導光板を備えた液晶表示装置を得ることである。また、本発明の別の目的は、光源を導光板に取り付ける取り付け構造の厚みを削減した液晶表示装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１１】
（１）第１の基板と第２の基板により液晶層を挟み込んだ構造の光スイッチング部材と、前記光スイッチング部材の背面側に配置された熱可塑性材料製の導光板であって、その前面または背面の少なくともいずれか一の面の表面に、前記一の面からその外側に突出し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第１の盛り上がり面と、前記第１の盛り上がり面に連続し、該面から前記一の面の内側に進入する第１の光反射面と、前記第１の光反射面に連続し、該面から前記一の面の外側に突出する第２の光反射面と、前記第２の光反射面に連続し、該面から前記一の面に連続し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第２の盛り上がり面と、からなる複数の表面構造と、その少なくとも一側面に、前記導光板よりも厚い複数の光導入部分と、前記光導入部分に挟まれた部分または前記光導入部分と前記導光板の端部に挟まれた、前記光導入部分よりも薄い光非導入部分と、を有する導光板と、前記光導入部分の前面側に配置された基板と、前記基板の背面に固定され、前記光導入部分に対向して配置された光源と、前記光非導入部分に隣接して配置され、一方の面において前記光非導入部分における前記一の面と固定され、他方の面において前記基板と固定される中間部材と、を有する液晶表示装置。
【００１２】
（２）（１）において、前記中間部材の厚みは、前記光導入部分の厚みと前記光非導入部分の厚みの差に略等しい液晶表示装置。
【００１３】
（３）（１）において、前記中間部材は、両面粘着テープである請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１４】
以上の本出願において開示される発明によれば、例えば１ｍｍ以下の厚みの薄い導光板を備えた液晶表示装置を得ることができる。また、光源を導光板に取り付ける取り付け構造の厚みを削減した液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す平面図である。
【図２】光源である発光ダイオードの概略図である。
【図３】導光板の概略図である。
【図４】溝で反射する光について説明する図である。
【図５】シートに型が押圧されている状態を示す図である。
【図６】導光板の入射面近傍の斜視図である。
【図７】溝についての導光板の変形例である。
【図８】変形例の溝を形成する様子を示す図である。
【図９】導光板の入射面近傍の斜視図である。
【図１０】レンズの形状を例示する図である。
【図１１】シートから打ち抜かれた導光板を示す平面図である。
【図１２】入光部の変形例を示す図である。
【図１３】入光部の変形例を示す図である。
【図１４】発光ダイオードを導光板に取り付ける取り付け構造を示す図である。
【図１５】液晶表示装置の断面図である。
【図１６】延長部を設けない液晶表示装置の参考断面図である。
【図１７】遮光部材の種々の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の好適な実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００を示す平面図である。液晶表示装置１００は光スイッチング部材１とバックライト１１０と制御回路８０とで構成される。制御回路８０からは液晶表示装置１００の表示に必要な信号及び、電源電圧が供給される。制御回路８０はフレキシブル基板７０に搭載されており、配線７１、端子７５を介して信号が光スイッチング部材１に伝達される。
【００１８】
バックライト１１０は、導光板１２０と光源である発光ダイオード１５０と収納ケース１８０とから構成されている。バックライト１１０は光スイッチング部材１に光を照射する目的で設けられる。光スイッチング部材１ではバックライト１１０から照射された光の透過量を制御して表示を行う。なお、バックライト１１０は観察者に対して光スイッチング部材１に重ねて設けられるが、図１では解り易くするために、光スイッチング部材１と並べて示している。なお、以後本明細書中では、液晶表示装置１００が観察者に向き合う方向を前面側、その反対の方向を背面側と呼び、液晶表示装置１００の前面側の面を前面、背面側の面を背面と呼ぶ。バックライト１１０は、通常光スイッチング部材１の背面側に配置されるが、前面側に配置するものであってもよい。その場合には、光スイッチング部材１はバックライト１１０から照射された光の反射量を制御することになる。
【００１９】
導光板１２０はほぼ矩形の形状をしており、その一側面である入射面１２５に対向して発光ダイオード１５０が設けられる。符号１６０は、複数の発光ダイオード１５０の間を電気的に接続するフレキシブル基板である。フレキシブル基板１６０と制御回路８０との間は配線１６１で電気的に接続されている。
【００２０】
入射面１２５から導光板１２０に入射した光は、導光板の前面である出射面１２１から出射する。入射面１２５と出射面１２１の間には傾斜面１２７が形成されており、入射面１２５から出射面１２１に光を導いている。入射面１２５と傾斜面１２７とは入光部１２４を形成しており、発光ダイオード１５０からの光を効率良く出射面１２１に伝えている。なお、入射面１２５及び入光部１２４の詳細については後述する。
【００２１】
次に光スイッチング部材１について説明する。光スイッチング部材１はＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３の２枚の基板を有し、重ねた２枚の基板の間には、液晶組成物が挟さまれている。ＴＦＴ基板２には複数の画素部８が設けられ、それぞれの画素部８には画素電極１２が設けられている。そして、複数の画素部８は表示領域９内において格子状に配列されており、各画素部８がバックライト１１０からの光の透過量を制御する光スイッチング素子として機能することで、液晶表示装置１００の画素として機能し、表示領域９に画像を形成する。なお、図が煩雑になることを避けるため、図１では画素部８を１つだけ図示している。
【００２２】
図１においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線（走査線とも呼ぶ）２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線（映像信号線とも呼ぶ）２２とが設けられており、ゲート信号線２１とドレイン信号線２２とは交差している。また、画素部８はゲート信号線２１とドレイン信号線２２とで囲まれる領域に形成されている。
【００２３】
画素部８にはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子１０が設けられている。ゲート信号線２１からは制御信号が供給され、スイッチング素子１０のオン・オフが制御される。スイッチング素子１０がオン状態となることで、ドレイン信号線２２を介して伝送された映像信号が画素電極１２に供給される。
【００２４】
ドレイン信号線２２は駆動回路５に接続されており、駆動回路５から映像信号が出力される。ゲート信号線２１は駆動回路６に接続されており、駆動回路６からは制御信号が出力される。なお、ゲート信号線２１、ドレイン信号線２２及び、駆動回路５及び駆動回路６とは同じＴＦＴ基板２上に形成されている。また、駆動回路５と駆動回路６、さらに制御回路８０とを１つの半導体チップ上に形成することも可能である。
【００２５】
なお、光スイッチング部材１における液晶の駆動方式は特に限定されない。ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式等公知のいずれの方式を用いても差し支えない。
【００２６】
次に図２に光源である発光ダイオード１５０の概略図を示す。図２（ａ）は概略断面図、図２（ｂ）は光出射側正面図を示す。
【００２７】
発光ダイオード１５０は発光部である発光ダイオードチップ１５１がチップ基板１５４に搭載された構造をしている。発光ダイオードチップ１５１はｐｎ接合を有し、ｐｎ接合に電圧を印加すると特定の波長で発光する。ｐｎ接合を形成するｐ型半導体層にはｐ電極（アノード）１５８と、ｎ型半導体層にはｎ電極（カソード）１５９とがそれぞれ設けられる。
【００２８】
ｐ電極１５８と、ｎ電極１５９にはワイヤ１５２が接続されている。ワイヤ１５２は発光ダイオード１５０を外部と接続するために設けられたチップ端子１５３とｐ電極１５８及びｎ電極１５９とを電気的に接続する。
【００２９】
発光ダイオードチップ１５１の出射面側には、蛍光発光部１５６が設けられる場合もある。蛍光発光部１５６は発光ダイオードチップ１５１から発光する光の波長を変換する機能を有している。符号１５５は反射部で光を前方に反射させる。ＬＥＤ１５０の正面側には光が出射する出射面１５７が形成されている。
【００３０】
次に、図３に導光板１２０の概略図を示す。図３（ａ）は導光板１２０の概略平面図、図３（ｂ）は概略側面図を示す。導光板１２０は図３（ａ）に示すように略矩形をしており、図３（ｂ）に示すように前面である出射面１２１と背面１２２とを有している。導光板１２０はポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の光を透過する熱可塑性材料からなり、シート状である。その厚みは、好適には１．０ｍｍから０．１ｍｍである。なお、ここで導光板２１０の厚みとは、出射面１２１と背面１２２との間隔を指す。
【００３１】
図３（ｂ）では、導光板１２０の断面は略矩形であるが、入射面１２５から出射面１２１に向けてなだらかに連続するよう傾斜面１２７が形成されている。そして、傾斜面１２７は図３（ａ）に示されるように、導光板１２０を平面視した際に、発光ダイオード１５０からその光軸方向に遠ざかる方向（図中ｘ方向）にハ字状に広がる形状を有している。傾斜面１２７は導光板１２０の出射面１２１における厚さに対して発光ダイオード１５０の厚さが、厚い場合に有効である。
【００３２】
図３では、導光板１２０、発光ダイオード１５０、フレキシブル基板１６０の位置関係が示されている。導光板１２０の少なくとも一辺には入射面１２５が設けられており、入射面１２５の近傍には、複数の発光ダイオード１５０が設けられている。発光ダイオード１５０はフレキシブル基板１６０の下側に入射面１２５に沿って並べられている。
【００３３】
フレキシブル基板１６０の導光板１２０側には両面粘着テープなどの中間部材（図示せず）が設けられており、フレキシブル基板１６０を導光板１２０に接着、固定することで、入射面１２５に対して発光ダイオード１５０の位置を合せている。
【００３４】
次に図３（ｂ）を用いて発光ダイオード１５０から出光する光１４０について説明する。発光ダイオード１５０から出射した光１４０は、入射面１２５より導光板１２０に入射する。導光板１２０の屈折率は空気よりも大きいため、入射面１２５の垂線方向に対し特定の角度より大きい角度で入射面１２５に到達した光１４０は反射され、小さい角度で到達した光１４０は導光板１２０内部に侵入する。
【００３５】
導光板１２０の出射面１２１と背面１２２とは入射面１２５に対して略直交しており、導光板１２０内部に入射した光は、導光板１２０の出射面１２１と背面１２２で全反射を繰り返して導光板１２０内部を進む。背面１２２には反射部としてＶ字型の溝１２６が設けられている。導光板１２０を進む光１４０の一部は、背面１２２に設けられた溝１２６で出射面１２１側に向け反射され、出射面１２１から出射する。溝１２６は、発光ダイオード１５０の光軸方向に対し略直交する向きに設けられている。
【００３６】
次に図４を用いて溝１２６で反射する光１４０について説明する。同図中には、導光板１２０の他に、プリズムシート１１２及び１１３、拡散板１１４及び反射シート１１５が示されている。また、発光ダイオード１５０は図中左側に配置されているものとする。溝１２６は、導光板１２０の背面１２２上に形成された表面構造であり、発光ダイオード１５０の光軸方向に向かって順に、背面１２２からその外側に突出する第１の盛り上がり面１２８、第１の盛り上がり面から連続し、背面１２２の内側に進入する第１の光反射面１２９、第１の光反射面１２９から連続し、背面１２２の外側に突出する第２の光反射面１３０、第２の光反射面から連続し、背面１２２に連続する第２の盛り上がり面１３１から成っている。第１の光反射面１２９及び第２の光反射面１３０は、背面１２２に対して１度から３５度の角度を有している。本実施形態においては、発光ダイオード１５０から出射し、導光板１２０内部を進んできた光１４０は、主として第１の光反射面１２９で反射し、出射面１２１から出射可能な角度にその進行方向を変える。すなわち、前述したように導光板１２０内では光１４０は全反射を繰り返し、発光ダイオード１５０の光軸方向に向かい進むが、主として第１の光反射面１２９により、光１４０は出射可能な角度となり導光板１２０の出射面１２１から出射する。
【００３７】
なお、同図の右側にもさらに光源である発光ダイオード１５０を配置すると、第２の光反射面１３０は第１の光反射面１２９と同様に機能することは言うまでもない。
【００３８】
また、本実施形態では、導光板１２０の出射面１２１にも背面１２２の溝１２６と同様の表面構造である溝１３２が、溝１２６と略直交するように設けられている。溝１２６は、第１の光反射面１２９により反射された光１４０を、導光板１２０の前面側へと屈折させる作用を有する。導光板１２０から出射した光１４０は、拡散板１１４により拡散されたのち、プリズムシート１１３及び１１２によりその向きを導光板１２０の前面側へと向けられる。なお、プリズムシート１１３及び１１２は、その表面に三角柱状の表面構造を有する透明シートであり、その三角柱状の表面構造の向きが互いに直交するように配置されている。反射シート１１５は、導光板１２０の背面に出射した光１４０を反射させ、再度導光板１２０に導入する。なお、プリズムシート１１３と溝１３２はその作用効果が類似しているため、不必要であればその何れか片方を省略しても差し支えない。
【００３９】
また、本実施形態では導光板１２０が薄く変形しやすいが、第１の盛り上がり面１２８と第１の光反射面１２９あるいは第２の盛り上がり面１３１と第１の光反射面１３０により形成される突起１３３が導光板１２０と反射シート１１５との密着を妨げる。それにより、導光板１２０と反射シート１１５が密着することにより生じる輝度分布のムラや光漏れを抑える効果がある。
【００４０】
次に、溝１２６の形成方法を説明する。本実施形態では、前述のとおり、導光板１２０の厚みが１．０ｍｍから０．１ｍｍと薄いため、射出成型により溝１２６を形成することが困難である。そこで、溝１２６を次の各工程から成る方法により形成する。
第１の工程：熱可塑性材料製のシート１７０を加熱して軟化させる（加熱工程）。加熱温度は、シート１７０がポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の熱可塑性樹脂である場合はその軟化点以上に、シート１７０がガラスである場合にはそのガラス転移点以上に設定するとよい。
第２の工程：シート１７０に型１７１を押圧する（押圧工程）。型１７１は好適には金属製の金型であり、その表面には三角柱状の畝１７２が多数形成されている。そして、型１７１は、その畝１７２がシート１７０表面に所定量食い込むように押圧される。図５は、シート１７０に型１７１が押圧されている状態を示す図であり、シート１７０を構成する熱可塑性材料は同図に示すように畝１７２に押され、矢印１７３に示すように流動する。その結果、一方ではシート１７０が型１７１の畝１７２と接触する部分には第１の光反射面１２９及び第２の光反射面１３０が形成される。他方では、シート１７０を構成する熱可塑性材料が流動し、型１７１と接触することなく盛り上がった部分には、自由表面として第１の盛り上がり面１２８及び第２の盛り上がり面１３１が形成されることになる。
第３の工程：シート１７０を型１７１から剥離する（剥離工程）。この際、必要であればシート１７０を冷却してもよい。図５から明らかなとおり、本実施形態ではシート１７０と型１７１とは型１７１の畝１７２においてのみ接触し、その全面が接触するわけではない。そのため、型１７１からのシート１７０の剥離は容易である。したがって、かかる方法によれば、厚みが１．０ｍｍから０．１ｍｍ程度の薄いシート１７０から、薄い導光板１２０を得ることができる。
【００４１】
図６は、型１７１から剥離されたシート１７０を示す図である。ここで、上記方法による溝１２６の形成の前後において、シート１７０の体積は変化しない。したがって、溝１２６に注目すると、シート１７０の表面であり、導光板１２０の背面１２２となる面の外側に位置する熱可塑性材料、すなわち、図中Ａで示す部分の体積と、背面１２２の内側に位置する空間部分、すなわち、図中Ｂで示す部分の体積は等しい。
【００４２】
図７は、溝１２６についての導光板１２０の変形例である。同図に示すように、溝１２６の第１の光反射面１２９と背面１２２とが交わる角度と、第２の光反射面１３０と背面１２２とが交わる角度を異なるものとしてもよい。この場合、第１の光反射面１２９が背面１２２に浅い角度で交わるようにすると、図中左方から入射した光１４０は、主として出射面１２１の鉛直方向に対して図中右側に傾いた方向に出射する。導光板１２０の上には、拡散板１１４を介して非対称プリズムシート１１６が設けられており、光１４０の向きを導光板１２０の前面側へと屈折させる。このようにすると、光１４０が第１の光反射面１２９に浅い角度で入射する割合が増加するため、光１４０が前面側へ反射する割合が増加し、したがって光１４０の利用効率を高めることができる。なお、本変形例においても、先の例同様にプリズムシート１１３を設けることは一向に差し支えない。
【００４３】
図８は、本変形例の溝１２６を形成する様子を示す図である。同図は、図５とは、型１７１の畝１７２が左右非対称である点が異なる。この場合においても、シート１７０を構成する熱可塑性材料は矢印１７３に示すように流動し、第１の盛り上がり面１２８及び第２の盛り上がり面１３１が自由表面として形成される。また、第１の光反射面１２９及び第２の光反射面１３０は型１７１の畝１７２と接触して形成される。
【００４４】
続いて、導光板１２０の入射面１２５近傍の構造について説明する。図９は、導光板１２０の入射面１２５近傍の斜視図である。入射面１２５には、複数の光導入部分１３４と、光非導入部分１３５が設けられている。光導入部分１３４は、その厚みが導光板１２０の厚みより厚い。そして、光非導入部分は、光導入部分１３４に挟まれた部分と光導入部分１３４と導光板１２０の端部に挟まれた部分に設けられており、その厚みは導光板１２０の厚みより薄くなっている。そのため、入射面１２５はその法線方向からみると、導光板１２０の前面側に凹凸を有する形状となる。その際、光導入部分１３４が凸部に、光非導入部分１３５が凹部に該当する。光導入部分１３４の前面側端辺は、傾斜面１２７によりなだらかに出射面１２１に連続するよう接続されている。一方、光非導入部分１３５の前面側端辺は、凹面１３６により出射面１２１に平行に接続されており、その接続部には段差が形成されている。入射面１２５の光導入部分１３４には、レンズ１２３が設けられている。レンズ１２３は光導入部分１３４から入射する光を散乱させる働きをする。光導入部分１３４から入射した光は、傾斜面１２７を経て出射面１２１に導かれる。これらの光導入部分１３４及び光非導入部分１３５から成る入射面１２５、傾斜面１２７及び凹面１３６により入光部１２４が形成される。
【００４５】
このように、光導入部分１３４の厚みを導光板１２０の厚みより厚くすることにより、発光ダイオード１５０より薄い導光板１２０を用いることができる。好適には、光導入部分１３４の厚みは発光ダイオード１５０の厚みと略等しくされる。
【００４６】
レンズ１２３の形状は種々のものを採用することができるが、導光板１２０の厚み方向に延伸する形状のものとすることが良い。これは後述するように、導光板１２０をシート１７０から打ち抜いて作成するためである。そのため、レンズ１２３は打ち抜き易い形状がよく、例えば、図１０に示すように、その断面が三角形のもの（ａ）、半円状のシリンドリカルレンズを複数つなぎ合わせた形状のもの（ｂ）等を例示することができる。加工の容易さを考慮すると、レンズの角部に丸みが付いている形状を選択することが好ましいが、一般的なレンチキュラーレンズの形状や鋸歯状の形状としても一向に差し支えない。
【００４７】
次に、入光部１２４の形成方法及び導光板１２０の製造方法を説明する。入光部１２４は次の各工程から成る方法により形成される。
第１の工程：熱可塑性材料製のシート１７０を加熱して軟化させる（加熱工程）。加熱温度は、溝１２６を形成する方法の場合と同様である。このとき、シート１７０の大きさは、得られる導光板１２０より大きいものとすることが好ましい。また、シート１７０の厚みは、得られる導光板１２０の厚みと等しい。
第２の工程：シート１７０に型を押圧する（押圧工程）。この場合の型もまた、好適には金属製の金型である。この型は、シート１７０の入光部１２４と相補的な形状をしている。そのため、シート１７０の凹面１３６となる部分の熱可塑性材料は押圧され流動し、シート１７０の傾斜面１２７となる部分へと流れ込む。その結果、シート１７０の厚みより厚い光導入部分１３４となる部分が形成されるのである。なお、この際、溝１２６及び溝１３２を同時に形成するようにしてもよいし、別の工程で形成するようにしてもよい。
第３の工程：シート１７０を型から剥離する（剥離工程）。この際、必要であればシート１７０を冷却してもよい。
第４の工程：シート１７０の外周を切り抜き、入光部１２４を有する導光板１２０を得る（切り抜き工程）。図１１は、シート１７０から切り抜かれた導光板１２０を示す平面図である。レンズ１２３は本工程により形成される。また、本実施形態では切り抜き方法として打ち抜き加工を用いるため、導光板１２０の角部１３７には、加工が容易なように、若干の丸みが付けられている。
【００４８】
なお、本方法による導光板１２０の製造にあたっては、１のシート１７０から１の導光板１２０を得るようにしてもよいし、１のシート１７０から多数の導光板１２０を切り出す、いわゆる多面取りを行ってもよい。また、平板状のシート１７０からバッチ処理により導光板１２０を製造してもよいし、原反ロールから帯状のシート１７０を連続的に巻き出し、連続処理により導光板１２０を製造してもよい。その場合、型としてエンボスロールを用いることができる。
【００４９】
図１２、１３は、入光部１２４の変形例を示す図である。図１２は、凹面１３６を出射面１２１になだらかに接続する傾斜面とした例、図１３は、凹面１３６を出射面と同一平面上に構成し、光非導入部分１３５の厚みを導光板１２０の厚みと同じにした例である。図１３の例は、シート１７０の導光板１２０の外側の部分を押圧し、熱可塑性材料を傾斜面１２７となる部分へ流動させることにより製作できる。
【００５０】
続いて、発光ダイオード１５０を導光板１２０に取り付ける取り付け構造を説明する。図１４は、本実施形態の発光ダイオード１５０を導光板１２０に取り付ける取り付け構造を示す図である。発光ダイオード１５０は、フレキシブル基板１６０の背面側に取り付けられ、光導入部分１３４に対向するよう配置される。フレキシブル基板１６０は、中間部材１６２を介して導光板１２０に固定される。なお、同図では、理解を容易にするため、フレキシブル基板１６０は破線でその外形のみ示している。
【００５１】
中間部材１６２は、図中示されているように、凹面１３６と相補的な形状を有しており、その背面で凹面１３６に固定される。言い換えれば、光非導入部分１３５に隣接して、導光板１２０の前面である出射面１２１に固定される。また、中間部材１６２の前面はフレキシブル基板１６０と固定される。中間部材１６２の厚みは、好適には、光導入部分１３４の厚みと光非導入部分１３５の厚みの差に略等しい。このようにすると、フレキシブル基板１６０と光導入部分１３４の前面である傾斜面１２７との間に固定構造を必要としないため、その分取り付け構造の厚みが削減される。
【００５２】
なお、本実施形態では、中間部材１６２は両面粘着テープであるが、これに限定されず、適宜の材質にて中間部材１６２を作成してよい。また中間部材１６２の厚みは一定である必要はなく、前述したように凹面１３６が傾斜面である場合には、それに合わせて厚みが変化する形状としてよい。さらに、フレキシブル基板１６０を入光部１２４及び発光ダイオード１５０を覆う矩形形状のものとして図示したが、これに限定されず、中間部材１６２を介して発光ダイオード１５０を固定可能な形状であればどのようなものであってもかまわない。
【００５３】
さらに、本実施形態における光源からの光漏れの防止構造を説明する。図１５は、液晶表示装置１００の断面図である。同図には、光スイッチング部材１と、その前面及び背面に取り付けられた偏光板４及び偏光板７、導光板１２０とその前面に取り付けられた光学シートであるプリズムシート１１２，１１３及び拡散板１１４、反射シート１１５、発光ダイオード１５０とフレキシブル基板１６０の位置関係が示されている。光スイッチング部材１とフレキシブル基板１６０は、遮光部材１６４を介して収納ケース１８０に取り付けられている。遮光部材１６４とフレキシブル基板１６０との間には、必要に応じてスペーサ１６３が挿入され、表示領域９に対応する位置では、所定の幅の間隙１８１が設けられる。
【００５４】
遮光部材１６４は、周辺部から表示領域９へ光が進入するのを防ぐ機能を有しており、好適には、黒色の両面粘着テープが用いられる。遮光部材１６４は平面視でロ字状の形状をしており、光スイッチング部材１及び導光板１２０をその外周全周にわたり収納ケース１８０に固定する。本実施形態では、遮光部材１６４は、その発光ダイオード１５０に対応する位置から発光ダイオード１５０の光軸方向に向かって、舌状に延長される延長部１６５を有している。そして、延長部１６５は、光スイッチング部材１の背面側に遠ざかる方向に湾曲して垂れ下がり、図示するようにプリズムシート１１２に固定される。言い換えれば、延長部１６５は、プリズムシート１１２，１１３及び拡散シート１１３を介して間接的に導光板１２０に固定される。もちろん、延長部165を直接導光板120に固定するようにしても差し支えない。また、延長部１６５の反対側の面である前面は、偏光板７に固定されていても、いなくてもかまわない。
【００５５】
このような延長部１６５を設けると、図中示したように、発光ダイオード１５０から出射され、傾斜面１２７から前面側に漏れ出た光１４０は、延長部１６５に妨げられて表示領域９に到達することがない。
【００５６】
この効果の理解を容易にするために、本実施形態に係る液晶表示装置１００において、延長部１６５を設けない場合の参考例を説明する。図１６は、延長部１６５を設けない液晶表示装置１００の参考断面図である。同参考例中、本実施形態と同等の部材には本実施形態と同番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
同図から明らかなように、延長部１６５を設けないと、発光ダイオード１５０から出射され、傾斜面１２７の前面側に漏れ出た光１４０はスイッチング部材１あるいは偏光板７に入射し、反射を繰り返しながら表示領域９に到達し得る。このため、延長部１６５を設けないと、表示領域９に輝度むらを生じる恐れがある。
【００５８】
図１７は、遮光部材１６４の種々の形状を示す図である。（ａ）は、ロ字状の遮光部材１６４の矩形の開口の一辺の両端部に、遮光部材１６４の外辺に向い切断部１６６を設け、延長部１６５を形成した例である。（ｂ）は、ロ字状の遮光部材１６４の矩形の開口の一辺の両端部に、遮光部材１６４の外辺に向い所定の幅を持つ切り欠き部１６７を設け、延長部１６５を形成した例である。（ｃ）は、ロ字状の外側部材１６８の内側に矩形の延長部１６５を別部材として配置して、遮光部材１６４を形成した例である。（ｄ）は、コ字状の外側部材１６９の内側に矩形の延長部１６５を別部材として配置して、遮光部材１６４を形成した例である。遮光部材１６４の形状は、光スイッチング部材１及び導光板１２０をその外周全周にわたり収納ケース１８０に固定することができ、かつ傾斜面１２７から前面側に漏れ出た光１４０を遮ることができる形状であればどのようなものでもあってもよく、ここで例示した（ａ）〜（ｄ）の形状はもちろん、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ 光スイッチング部材、２ ＴＦＴ基板、３ カラーフィルタ基板、４ 偏光板、５ 駆動回路、６ 駆動回路、７ 偏光板、８ 画素部、９ 表示領域、１０ スイッチング素子、１２ 画素電極、２１ ゲート信号線、２２ ドレイン信号線、７０ フレキシブル基板、７１ 配線、７５ 端子、８０ 制御回路、１００ 液晶表示装置、１１０ バックライト、１１２ プリズムシート、１１３ プリズムシート、１１４ 拡散板、１１５ 反射シート、１１６ 非対称プリズムシート、１２０ 導光板、１２１ 出射面、１２２ 背面、１２３ レンズ、１２４ 入光部、１２５ 入射面、１２６ 溝、１２７ 傾斜面、１２８ 第１の盛り上がり面、１２９ 第１の光反射面、１３０ 第２の光反射面、１３１ 第２の盛り上がり面、１３２ 溝、１３３ 突起、１３４ 光導入部分、１３５ 光非導入部分、１３６ 凹面、１３７ 角部、１４０ 光、１５０ 発光ダイオード、１５１ 発光ダイオードチップ、１５２ ワイヤ、１５３ チップ端子、１５４ チップ基板、１５５ 反射部、１５６ 蛍光発光部、１５７ 出射面、１５８ ｐ電極、１５９ ｎ電極、１６０ フレキシブル基板、１６１ 配線、１６２ 中間部材、１６３ スペーサ、１６４ 遮光部材、１６５ 延長部、１６６ 切断部、１６７ 切り欠き部、１６８ 外側部材、１６９ 外側部材、１７０ シート、１７１ 型、１７２ 畝、１７３ 矢印、１８０ 収納ケース、１８１ 間隙。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置が携帯機器の情報表示装置として多用されている。そのような携帯機器を小型化するためには、液晶表示装置全体の厚みを薄くすることが求められる。
【０００３】
一方、液晶表示装置は自発光型ではないため、バックライトと呼ばれる面状照明装置を必要とすることが多い。携帯機器に用いられる液晶表示装置では、バックライトの厚さを薄くするため、面状照明装置として導光板の側面に光源を備える形式が知られている。このような面状照明装置では、導光板に、側面から導入された光をその前面に均等に散乱させる適宜の構造が設けられる。また、このような面状照明装置では、余計な光が画面内に写りこまないよう留意しなければならない。
【０００４】
例えば、特許文献１には、導光板の表面に、開口部両端にそれぞれ外側に向かって突出する突起を有する複数の溝を備えた液晶表示装置が開示されている。同発明では、かかる突起に入射した光は外方に出射し、反射体で乱反射した後、再度導光板に入光する。
【０００５】
また、特許文献２には、導光板の側面に光源を備えた液晶表示装置であって、フレキシブルプリント基板の色が画面内へ写りこまないよう、フレキシブルプリント基板上に遮光材を設けたものが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−４３７１０号公報
【特許文献２】特開２００５−２５１６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、導光板はポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の透明熱可塑性樹脂を射出成型することにより製造される。しかしながら、かかる方法によっては、樹脂の金型内への充填が不十分となったり、製品の型からの剥離が困難であるなどの理由により、ある程度より薄い、例えば１ｍｍ以下の厚みの導光板を得ることが難しかった。
【０００８】
また、導光板の側面に光源を備える形式の面状照明装置では、光源を導光板に取り付ける取り付け構造自体が厚いものとなり、液晶表示装置全体の薄型化を妨げることがあった。
【０００９】
本発明はかかる観点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、例えば１ｍｍ以下の厚みの薄い導光板を備えた液晶表示装置を得ることである。また、本発明の別の目的は、光源を導光板に取り付ける取り付け構造の厚みを削減した液晶表示装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１１】
（１）第１の基板と第２の基板により液晶層を挟み込んだ構造の光スイッチング部材と、前記光スイッチング部材の背面側に配置された熱可塑性材料製の導光板であって、その前面または背面の少なくともいずれか一の面の表面に、前記一の面からその外側に突出し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第１の盛り上がり面と、前記第１の盛り上がり面に連続し、該面から前記一の面の内側に進入する第１の光反射面と、前記第１の光反射面に連続し、該面から前記一の面の外側に突出する第２の光反射面と、前記第２の光反射面に連続し、該面から前記一の面に連続し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第２の盛り上がり面と、からなる複数の表面構造と、その少なくとも一側面に、前記導光板よりも厚い複数の光導入部分と、前記光導入部分に挟まれた部分または前記光導入部分と前記導光板の端部に挟まれた、前記光導入部分よりも薄い光非導入部分と、を有する導光板と、前記光導入部分の前面側に配置された基板と、前記基板の背面に固定され、前記光導入部分に対向して配置された光源と、前記光非導入部分に隣接して配置され、一方の面において前記光非導入部分における前記一の面と固定され、他方の面において前記基板と固定される中間部材と、を有する液晶表示装置。
【００１２】
（２）（１）において、前記中間部材の厚みは、前記光導入部分の厚みと前記光非導入部分の厚みの差に略等しい液晶表示装置。
【００１３】
（３）（１）において、前記中間部材は、両面粘着テープである請求項１記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１４】
以上の本出願において開示される発明によれば、例えば１ｍｍ以下の厚みの薄い導光板を備えた液晶表示装置を得ることができる。また、光源を導光板に取り付ける取り付け構造の厚みを削減した液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る液晶表示装置を示す平面図である。
【図２】光源である発光ダイオードの概略図である。
【図３】導光板の概略図である。
【図４】溝で反射する光について説明する図である。
【図５】シートに型が押圧されている状態を示す図である。
【図６】導光板の入射面近傍の斜視図である。
【図７】溝についての導光板の変形例である。
【図８】変形例の溝を形成する様子を示す図である。
【図９】導光板の入射面近傍の斜視図である。
【図１０】レンズの形状を例示する図である。
【図１１】シートから打ち抜かれた導光板を示す平面図である。
【図１２】入光部の変形例を示す図である。
【図１３】入光部の変形例を示す図である。
【図１４】発光ダイオードを導光板に取り付ける取り付け構造を示す図である。
【図１５】液晶表示装置の断面図である。
【図１６】延長部を設けない液晶表示装置の参考断面図である。
【図１７】遮光部材の種々の形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下本発明の好適な実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る液晶表示装置１００を示す平面図である。液晶表示装置１００は光スイッチング部材１とバックライト１１０と制御回路８０とで構成される。制御回路８０からは液晶表示装置１００の表示に必要な信号及び、電源電圧が供給される。制御回路８０はフレキシブル基板７０に搭載されており、配線７１、端子７５を介して信号が光スイッチング部材１に伝達される。
【００１８】
バックライト１１０は、導光板１２０と光源である発光ダイオード１５０と収納ケース１８０とから構成されている。バックライト１１０は光スイッチング部材１に光を照射する目的で設けられる。光スイッチング部材１ではバックライト１１０から照射された光の透過量を制御して表示を行う。なお、バックライト１１０は観察者に対して光スイッチング部材１に重ねて設けられるが、図１では解り易くするために、光スイッチング部材１と並べて示している。なお、以後本明細書中では、液晶表示装置１００が観察者に向き合う方向を前面側、その反対の方向を背面側と呼び、液晶表示装置１００の前面側の面を前面、背面側の面を背面と呼ぶ。バックライト１１０は、通常光スイッチング部材１の背面側に配置されるが、前面側に配置するものであってもよい。その場合には、光スイッチング部材１はバックライト１１０から照射された光の反射量を制御することになる。
【００１９】
導光板１２０はほぼ矩形の形状をしており、その一側面である入射面１２５に対向して発光ダイオード１５０が設けられる。符号１６０は、複数の発光ダイオード１５０の間を電気的に接続するフレキシブル基板である。フレキシブル基板１６０と制御回路８０との間は配線１６１で電気的に接続されている。
【００２０】
入射面１２５から導光板１２０に入射した光は、導光板の前面である出射面１２１から出射する。入射面１２５と出射面１２１の間には傾斜面１２７が形成されており、入射面１２５から出射面１２１に光を導いている。入射面１２５と傾斜面１２７とは入光部１２４を形成しており、発光ダイオード１５０からの光を効率良く出射面１２１に伝えている。なお、入射面１２５及び入光部１２４の詳細については後述する。
【００２１】
次に光スイッチング部材１について説明する。光スイッチング部材１はＴＦＴ基板２とカラーフィルタ基板３の２枚の基板を有し、重ねた２枚の基板の間には、液晶組成物が挟さまれている。ＴＦＴ基板２には複数の画素部８が設けられ、それぞれの画素部８には画素電極１２が設けられている。そして、複数の画素部８は表示領域９内において格子状に配列されており、各画素部８がバックライト１１０からの光の透過量を制御する光スイッチング素子として機能することで、液晶表示装置１００の画素として機能し、表示領域９に画像を形成する。なお、図が煩雑になることを避けるため、図１では画素部８を１つだけ図示している。
【００２２】
図１においては、図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線（走査線とも呼ぶ）２１と、ｙ方向に延在しｘ方向に並設されるドレイン信号線（映像信号線とも呼ぶ）２２とが設けられており、ゲート信号線２１とドレイン信号線２２とは交差している。また、画素部８はゲート信号線２１とドレイン信号線２２とで囲まれる領域に形成されている。
【００２３】
画素部８にはＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子１０が設けられている。ゲート信号線２１からは制御信号が供給され、スイッチング素子１０のオン・オフが制御される。スイッチング素子１０がオン状態となることで、ドレイン信号線２２を介して伝送された映像信号が画素電極１２に供給される。
【００２４】
ドレイン信号線２２は駆動回路５に接続されており、駆動回路５から映像信号が出力される。ゲート信号線２１は駆動回路６に接続されており、駆動回路６からは制御信号が出力される。なお、ゲート信号線２１、ドレイン信号線２２及び、駆動回路５及び駆動回路６とは同じＴＦＴ基板２上に形成されている。また、駆動回路５と駆動回路６、さらに制御回路８０とを１つの半導体チップ上に形成することも可能である。
【００２５】
なお、光スイッチング部材１における液晶の駆動方式は特に限定されない。ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方式、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、ＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式等公知のいずれの方式を用いても差し支えない。
【００２６】
次に図２に光源である発光ダイオード１５０の概略図を示す。図２（ａ）は概略断面図、図２（ｂ）は光出射側正面図を示す。
【００２７】
発光ダイオード１５０は発光部である発光ダイオードチップ１５１がチップ基板１５４に搭載された構造をしている。発光ダイオードチップ１５１はｐｎ接合を有し、ｐｎ接合に電圧を印加すると特定の波長で発光する。ｐｎ接合を形成するｐ型半導体層にはｐ電極（アノード）１５８と、ｎ型半導体層にはｎ電極（カソード）１５９とがそれぞれ設けられる。
【００２８】
ｐ電極１５８と、ｎ電極１５９にはワイヤ１５２が接続されている。ワイヤ１５２は発光ダイオード１５０を外部と接続するために設けられたチップ端子１５３とｐ電極１５８及びｎ電極１５９とを電気的に接続する。
【００２９】
発光ダイオードチップ１５１の出射面側には、蛍光発光部１５６が設けられる場合もある。蛍光発光部１５６は発光ダイオードチップ１５１から発光する光の波長を変換する機能を有している。符号１５５は反射部で光を前方に反射させる。ＬＥＤ１５０の正面側には光が出射する出射面１５７が形成されている。
【００３０】
次に、図３に導光板１２０の概略図を示す。図３（ａ）は導光板１２０の概略平面図、図３（ｂ）は概略側面図を示す。導光板１２０は図３（ａ）に示すように略矩形をしており、図３（ｂ）に示すように前面である出射面１２１と背面１２２とを有している。導光板１２０はポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の光を透過する熱可塑性材料からなり、シート状である。その厚みは、好適には１．０ｍｍから０．１ｍｍである。なお、ここで導光板２１０の厚みとは、出射面１２１と背面１２２との間隔を指す。
【００３１】
図３（ｂ）では、導光板１２０の断面は略矩形であるが、入射面１２５から出射面１２１に向けてなだらかに連続するよう傾斜面１２７が形成されている。そして、傾斜面１２７は図３（ａ）に示されるように、導光板１２０を平面視した際に、発光ダイオード１５０からその光軸方向に遠ざかる方向（図中ｘ方向）にハ字状に広がる形状を有している。傾斜面１２７は導光板１２０の出射面１２１における厚さに対して発光ダイオード１５０の厚さが、厚い場合に有効である。
【００３２】
図３では、導光板１２０、発光ダイオード１５０、フレキシブル基板１６０の位置関係が示されている。導光板１２０の少なくとも一辺には入射面１２５が設けられており、入射面１２５の近傍には、複数の発光ダイオード１５０が設けられている。発光ダイオード１５０はフレキシブル基板１６０の下側に入射面１２５に沿って並べられている。
【００３３】
フレキシブル基板１６０の導光板１２０側には両面粘着テープなどの中間部材（図示せず）が設けられており、フレキシブル基板１６０を導光板１２０に接着、固定することで、入射面１２５に対して発光ダイオード１５０の位置を合せている。
【００３４】
次に図３（ｂ）を用いて発光ダイオード１５０から出光する光１４０について説明する。発光ダイオード１５０から出射した光１４０は、入射面１２５より導光板１２０に入射する。導光板１２０の屈折率は空気よりも大きいため、入射面１２５の垂線方向に対し特定の角度より大きい角度で入射面１２５に到達した光１４０は反射され、小さい角度で到達した光１４０は導光板１２０内部に侵入する。
【００３５】
導光板１２０の出射面１２１と背面１２２とは入射面１２５に対して略直交しており、導光板１２０内部に入射した光は、導光板１２０の出射面１２１と背面１２２で全反射を繰り返して導光板１２０内部を進む。背面１２２には反射部としてＶ字型の溝１２６が設けられている。導光板１２０を進む光１４０の一部は、背面１２２に設けられた溝１２６で出射面１２１側に向け反射され、出射面１２１から出射する。溝１２６は、発光ダイオード１５０の光軸方向に対し略直交する向きに設けられている。
【００３６】
次に図４を用いて溝１２６で反射する光１４０について説明する。同図中には、導光板１２０の他に、プリズムシート１１２及び１１３、拡散板１１４及び反射シート１１５が示されている。また、発光ダイオード１５０は図中左側に配置されているものとする。溝１２６は、導光板１２０の背面１２２上に形成された表面構造であり、発光ダイオード１５０の光軸方向に向かって順に、背面１２２からその外側に突出する第１の盛り上がり面１２８、第１の盛り上がり面から連続し、背面１２２の内側に進入する第１の光反射面１２９、第１の光反射面１２９から連続し、背面１２２の外側に突出する第２の光反射面１３０、第２の光反射面から連続し、背面１２２に連続する第２の盛り上がり面１３１から成っている。第１の光反射面１２９及び第２の光反射面１３０は、背面１２２に対して１度から３５度の角度を有している。本実施形態においては、発光ダイオード１５０から出射し、導光板１２０内部を進んできた光１４０は、主として第１の光反射面１２９で反射し、出射面１２１から出射可能な角度にその進行方向を変える。すなわち、前述したように導光板１２０内では光１４０は全反射を繰り返し、発光ダイオード１５０の光軸方向に向かい進むが、主として第１の光反射面１２９により、光１４０は出射可能な角度となり導光板１２０の出射面１２１から出射する。
【００３７】
なお、同図の右側にもさらに光源である発光ダイオード１５０を配置すると、第２の光反射面１３０は第１の光反射面１２９と同様に機能することは言うまでもない。
【００３８】
また、本実施形態では、導光板１２０の出射面１２１にも背面１２２の溝１２６と同様の表面構造である溝１３２が、溝１２６と略直交するように設けられている。溝１２６は、第１の光反射面１２９により反射された光１４０を、導光板１２０の前面側へと屈折させる作用を有する。導光板１２０から出射した光１４０は、拡散板１１４により拡散されたのち、プリズムシート１１３及び１１２によりその向きを導光板１２０の前面側へと向けられる。なお、プリズムシート１１３及び１１２は、その表面に三角柱状の表面構造を有する透明シートであり、その三角柱状の表面構造の向きが互いに直交するように配置されている。反射シート１１５は、導光板１２０の背面に出射した光１４０を反射させ、再度導光板１２０に導入する。なお、プリズムシート１１３と溝１３２はその作用効果が類似しているため、不必要であればその何れか片方を省略しても差し支えない。
【００３９】
また、本実施形態では導光板１２０が薄く変形しやすいが、第１の盛り上がり面１２８と第１の光反射面１２９あるいは第２の盛り上がり面１３１と第１の光反射面１３０により形成される突起１３３が導光板１２０と反射シート１１５との密着を妨げる。それにより、導光板１２０と反射シート１１５が密着することにより生じる輝度分布のムラや光漏れを抑える効果がある。
【００４０】
次に、溝１２６の形成方法を説明する。本実施形態では、前述のとおり、導光板１２０の厚みが１．０ｍｍから０．１ｍｍと薄いため、射出成型により溝１２６を形成することが困難である。そこで、溝１２６を次の各工程から成る方法により形成する。
第１の工程：熱可塑性材料製のシート１７０を加熱して軟化させる（加熱工程）。加熱温度は、シート１７０がポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の熱可塑性樹脂である場合はその軟化点以上に、シート１７０がガラスである場合にはそのガラス転移点以上に設定するとよい。
第２の工程：シート１７０に型１７１を押圧する（押圧工程）。型１７１は好適には金属製の金型であり、その表面には三角柱状の畝１７２が多数形成されている。そして、型１７１は、その畝１７２がシート１７０表面に所定量食い込むように押圧される。図５は、シート１７０に型１７１が押圧されている状態を示す図であり、シート１７０を構成する熱可塑性材料は同図に示すように畝１７２に押され、矢印１７３に示すように流動する。その結果、一方ではシート１７０が型１７１の畝１７２と接触する部分には第１の光反射面１２９及び第２の光反射面１３０が形成される。他方では、シート１７０を構成する熱可塑性材料が流動し、型１７１と接触することなく盛り上がった部分には、自由表面として第１の盛り上がり面１２８及び第２の盛り上がり面１３１が形成されることになる。
第３の工程：シート１７０を型１７１から剥離する（剥離工程）。この際、必要であればシート１７０を冷却してもよい。図５から明らかなとおり、本実施形態ではシート１７０と型１７１とは型１７１の畝１７２においてのみ接触し、その全面が接触するわけではない。そのため、型１７１からのシート１７０の剥離は容易である。したがって、かかる方法によれば、厚みが１．０ｍｍから０．１ｍｍ程度の薄いシート１７０から、薄い導光板１２０を得ることができる。
【００４１】
図６は、型１７１から剥離されたシート１７０を示す図である。ここで、上記方法による溝１２６の形成の前後において、シート１７０の体積は変化しない。したがって、溝１２６に注目すると、シート１７０の表面であり、導光板１２０の背面１２２となる面の外側に位置する熱可塑性材料、すなわち、図中Ａで示す部分の体積と、背面１２２の内側に位置する空間部分、すなわち、図中Ｂで示す部分の体積は等しい。
【００４２】
図７は、溝１２６についての導光板１２０の変形例である。同図に示すように、溝１２６の第１の光反射面１２９と背面１２２とが交わる角度と、第２の光反射面１３０と背面１２２とが交わる角度を異なるものとしてもよい。この場合、第１の光反射面１２９が背面１２２に浅い角度で交わるようにすると、図中左方から入射した光１４０は、主として出射面１２１の鉛直方向に対して図中右側に傾いた方向に出射する。導光板１２０の上には、拡散板１１４を介して非対称プリズムシート１１６が設けられており、光１４０の向きを導光板１２０の前面側へと屈折させる。このようにすると、光１４０が第１の光反射面１２９に浅い角度で入射する割合が増加するため、光１４０が前面側へ反射する割合が増加し、したがって光１４０の利用効率を高めることができる。なお、本変形例においても、先の例同様にプリズムシート１１３を設けることは一向に差し支えない。
【００４３】
図８は、本変形例の溝１２６を形成する様子を示す図である。同図は、図５とは、型１７１の畝１７２が左右非対称である点が異なる。この場合においても、シート１７０を構成する熱可塑性材料は矢印１７３に示すように流動し、第１の盛り上がり面１２８及び第２の盛り上がり面１３１が自由表面として形成される。また、第１の光反射面１２９及び第２の光反射面１３０は型１７１の畝１７２と接触して形成される。
【００４４】
続いて、導光板１２０の入射面１２５近傍の構造について説明する。図９は、導光板１２０の入射面１２５近傍の斜視図である。入射面１２５には、複数の光導入部分１３４と、光非導入部分１３５が設けられている。光導入部分１３４は、その厚みが導光板１２０の厚みより厚い。そして、光非導入部分は、光導入部分１３４に挟まれた部分と光導入部分１３４と導光板１２０の端部に挟まれた部分に設けられており、その厚みは導光板１２０の厚みより薄くなっている。そのため、入射面１２５はその法線方向からみると、導光板１２０の前面側に凹凸を有する形状となる。その際、光導入部分１３４が凸部に、光非導入部分１３５が凹部に該当する。光導入部分１３４の前面側端辺は、傾斜面１２７によりなだらかに出射面１２１に連続するよう接続されている。一方、光非導入部分１３５の前面側端辺は、凹面１３６により出射面１２１に平行に接続されており、その接続部には段差が形成されている。入射面１２５の光導入部分１３４には、レンズ１２３が設けられている。レンズ１２３は光導入部分１３４から入射する光を散乱させる働きをする。光導入部分１３４から入射した光は、傾斜面１２７を経て出射面１２１に導かれる。これらの光導入部分１３４及び光非導入部分１３５から成る入射面１２５、傾斜面１２７及び凹面１３６により入光部１２４が形成される。
【００４５】
このように、光導入部分１３４の厚みを導光板１２０の厚みより厚くすることにより、発光ダイオード１５０より薄い導光板１２０を用いることができる。好適には、光導入部分１３４の厚みは発光ダイオード１５０の厚みと略等しくされる。
【００４６】
レンズ１２３の形状は種々のものを採用することができるが、導光板１２０の厚み方向に延伸する形状のものとすることが良い。これは後述するように、導光板１２０をシート１７０から打ち抜いて作成するためである。そのため、レンズ１２３は打ち抜き易い形状がよく、例えば、図１０に示すように、その断面が三角形のもの（ａ）、半円状のシリンドリカルレンズを複数つなぎ合わせた形状のもの（ｂ）等を例示することができる。加工の容易さを考慮すると、レンズの角部に丸みが付いている形状を選択することが好ましいが、一般的なレンチキュラーレンズの形状や鋸歯状の形状としても一向に差し支えない。
【００４７】
次に、入光部１２４の形成方法及び導光板１２０の製造方法を説明する。入光部１２４は次の各工程から成る方法により形成される。
第１の工程：熱可塑性材料製のシート１７０を加熱して軟化させる（加熱工程）。加熱温度は、溝１２６を形成する方法の場合と同様である。このとき、シート１７０の大きさは、得られる導光板１２０より大きいものとすることが好ましい。また、シート１７０の厚みは、得られる導光板１２０の厚みと等しい。
第２の工程：シート１７０に型を押圧する（押圧工程）。この場合の型もまた、好適には金属製の金型である。この型は、シート１７０の入光部１２４と相補的な形状をしている。そのため、シート１７０の凹面１３６となる部分の熱可塑性材料は押圧され流動し、シート１７０の傾斜面１２７となる部分へと流れ込む。その結果、シート１７０の厚みより厚い光導入部分１３４となる部分が形成されるのである。なお、この際、溝１２６及び溝１３２を同時に形成するようにしてもよいし、別の工程で形成するようにしてもよい。
第３の工程：シート１７０を型から剥離する（剥離工程）。この際、必要であればシート１７０を冷却してもよい。
第４の工程：シート１７０の外周を切り抜き、入光部１２４を有する導光板１２０を得る（切り抜き工程）。図１１は、シート１７０から切り抜かれた導光板１２０を示す平面図である。レンズ１２３は本工程により形成される。また、本実施形態では切り抜き方法として打ち抜き加工を用いるため、導光板１２０の角部１３７には、加工が容易なように、若干の丸みが付けられている。
【００４８】
なお、本方法による導光板１２０の製造にあたっては、１のシート１７０から１の導光板１２０を得るようにしてもよいし、１のシート１７０から多数の導光板１２０を切り出す、いわゆる多面取りを行ってもよい。また、平板状のシート１７０からバッチ処理により導光板１２０を製造してもよいし、原反ロールから帯状のシート１７０を連続的に巻き出し、連続処理により導光板１２０を製造してもよい。その場合、型としてエンボスロールを用いることができる。
【００４９】
図１２、１３は、入光部１２４の変形例を示す図である。図１２は、凹面１３６を出射面１２１になだらかに接続する傾斜面とした例、図１３は、凹面１３６を出射面と同一平面上に構成し、光非導入部分１３５の厚みを導光板１２０の厚みと同じにした例である。図１３の例は、シート１７０の導光板１２０の外側の部分を押圧し、熱可塑性材料を傾斜面１２７となる部分へ流動させることにより製作できる。
【００５０】
続いて、発光ダイオード１５０を導光板１２０に取り付ける取り付け構造を説明する。図１４は、本実施形態の発光ダイオード１５０を導光板１２０に取り付ける取り付け構造を示す図である。発光ダイオード１５０は、フレキシブル基板１６０の背面側に取り付けられ、光導入部分１３４に対向するよう配置される。フレキシブル基板１６０は、中間部材１６２を介して導光板１２０に固定される。なお、同図では、理解を容易にするため、フレキシブル基板１６０は破線でその外形のみ示している。
【００５１】
中間部材１６２は、図中示されているように、凹面１３６と相補的な形状を有しており、その背面で凹面１３６に固定される。言い換えれば、光非導入部分１３５に隣接して、導光板１２０の前面である出射面１２１に固定される。また、中間部材１６２の前面はフレキシブル基板１６０と固定される。中間部材１６２の厚みは、好適には、光導入部分１３４の厚みと光非導入部分１３５の厚みの差に略等しい。このようにすると、フレキシブル基板１６０と光導入部分１３４の前面である傾斜面１２７との間に固定構造を必要としないため、その分取り付け構造の厚みが削減される。
【００５２】
なお、本実施形態では、中間部材１６２は両面粘着テープであるが、これに限定されず、適宜の材質にて中間部材１６２を作成してよい。また中間部材１６２の厚みは一定である必要はなく、前述したように凹面１３６が傾斜面である場合には、それに合わせて厚みが変化する形状としてよい。さらに、フレキシブル基板１６０を入光部１２４及び発光ダイオード１５０を覆う矩形形状のものとして図示したが、これに限定されず、中間部材１６２を介して発光ダイオード１５０を固定可能な形状であればどのようなものであってもかまわない。
【００５３】
さらに、本実施形態における光源からの光漏れの防止構造を説明する。図１５は、液晶表示装置１００の断面図である。同図には、光スイッチング部材１と、その前面及び背面に取り付けられた偏光板４及び偏光板７、導光板１２０とその前面に取り付けられた光学シートであるプリズムシート１１２，１１３及び拡散板１１４、反射シート１１５、発光ダイオード１５０とフレキシブル基板１６０の位置関係が示されている。光スイッチング部材１とフレキシブル基板１６０は、遮光部材１６４を介して収納ケース１８０に取り付けられている。遮光部材１６４とフレキシブル基板１６０との間には、必要に応じてスペーサ１６３が挿入され、表示領域９に対応する位置では、所定の幅の間隙１８１が設けられる。
【００５４】
遮光部材１６４は、周辺部から表示領域９へ光が進入するのを防ぐ機能を有しており、好適には、黒色の両面粘着テープが用いられる。遮光部材１６４は平面視でロ字状の形状をしており、光スイッチング部材１及び導光板１２０をその外周全周にわたり収納ケース１８０に固定する。本実施形態では、遮光部材１６４は、その発光ダイオード１５０に対応する位置から発光ダイオード１５０の光軸方向に向かって、舌状に延長される延長部１６５を有している。そして、延長部１６５は、光スイッチング部材１の背面側に遠ざかる方向に湾曲して垂れ下がり、図示するようにプリズムシート１１２に固定される。言い換えれば、延長部１６５は、プリズムシート１１２，１１３及び拡散シート１１３を介して間接的に導光板１２０に固定される。もちろん、延長部165を直接導光板120に固定するようにしても差し支えない。また、延長部１６５の反対側の面である前面は、偏光板７に固定されていても、いなくてもかまわない。
【００５５】
このような延長部１６５を設けると、図中示したように、発光ダイオード１５０から出射され、傾斜面１２７から前面側に漏れ出た光１４０は、延長部１６５に妨げられて表示領域９に到達することがない。
【００５６】
この効果の理解を容易にするために、本実施形態に係る液晶表示装置１００において、延長部１６５を設けない場合の参考例を説明する。図１６は、延長部１６５を設けない液晶表示装置１００の参考断面図である。同参考例中、本実施形態と同等の部材には本実施形態と同番号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５７】
同図から明らかなように、延長部１６５を設けないと、発光ダイオード１５０から出射され、傾斜面１２７の前面側に漏れ出た光１４０はスイッチング部材１あるいは偏光板７に入射し、反射を繰り返しながら表示領域９に到達し得る。このため、延長部１６５を設けないと、表示領域９に輝度むらを生じる恐れがある。
【００５８】
図１７は、遮光部材１６４の種々の形状を示す図である。（ａ）は、ロ字状の遮光部材１６４の矩形の開口の一辺の両端部に、遮光部材１６４の外辺に向い切断部１６６を設け、延長部１６５を形成した例である。（ｂ）は、ロ字状の遮光部材１６４の矩形の開口の一辺の両端部に、遮光部材１６４の外辺に向い所定の幅を持つ切り欠き部１６７を設け、延長部１６５を形成した例である。（ｃ）は、ロ字状の外側部材１６８の内側に矩形の延長部１６５を別部材として配置して、遮光部材１６４を形成した例である。（ｄ）は、コ字状の外側部材１６９の内側に矩形の延長部１６５を別部材として配置して、遮光部材１６４を形成した例である。遮光部材１６４の形状は、光スイッチング部材１及び導光板１２０をその外周全周にわたり収納ケース１８０に固定することができ、かつ傾斜面１２７から前面側に漏れ出た光１４０を遮ることができる形状であればどのようなものでもあってもよく、ここで例示した（ａ）〜（ｄ）の形状はもちろん、他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１ 光スイッチング部材、２ ＴＦＴ基板、３ カラーフィルタ基板、４ 偏光板、５ 駆動回路、６ 駆動回路、７ 偏光板、８ 画素部、９ 表示領域、１０ スイッチング素子、１２ 画素電極、２１ ゲート信号線、２２ ドレイン信号線、７０ フレキシブル基板、７１ 配線、７５ 端子、８０ 制御回路、１００ 液晶表示装置、１１０ バックライト、１１２ プリズムシート、１１３ プリズムシート、１１４ 拡散板、１１５ 反射シート、１１６ 非対称プリズムシート、１２０ 導光板、１２１ 出射面、１２２ 背面、１２３ レンズ、１２４ 入光部、１２５ 入射面、１２６ 溝、１２７ 傾斜面、１２８ 第１の盛り上がり面、１２９ 第１の光反射面、１３０ 第２の光反射面、１３１ 第２の盛り上がり面、１３２ 溝、１３３ 突起、１３４ 光導入部分、１３５ 光非導入部分、１３６ 凹面、１３７ 角部、１４０ 光、１５０ 発光ダイオード、１５１ 発光ダイオードチップ、１５２ ワイヤ、１５３ チップ端子、１５４ チップ基板、１５５ 反射部、１５６ 蛍光発光部、１５７ 出射面、１５８ ｐ電極、１５９ ｎ電極、１６０ フレキシブル基板、１６１ 配線、１６２ 中間部材、１６３ スペーサ、１６４ 遮光部材、１６５ 延長部、１６６ 切断部、１６７ 切り欠き部、１６８ 外側部材、１６９ 外側部材、１７０ シート、１７１ 型、１７２ 畝、１７３ 矢印、１８０ 収納ケース、１８１ 間隙。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板により液晶層を挟み込んだ構造の光スイッチング部材と、
前記光スイッチング部材の背面側に配置された熱可塑性材料製の導光板であって、
その前面または背面の少なくともいずれか一の面の表面に、
前記一の面からその外側に突出し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第１の盛り上がり面と、
前記第１の盛り上がり面に連続し、該面から前記一の面の内側に進入する第１の光反射面と、
前記第１の光反射面に連続し、該面から前記一の面の外側に突出する第２の光反射面と、
前記第２の光反射面に連続し、該面から前記一の面に連続し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第２の盛り上がり面と、
からなる複数の表面構造と、
その少なくとも一側面に、
前記導光板よりも厚い複数の光導入部分と、
前記光導入部分に挟まれた部分または前記光導入部分と前記導光板の端部に挟まれた、前記光導入部分よりも薄い光非導入部分と、
を有する導光板と、
前記光導入部分の前面側に配置された基板と、
前記基板の背面に固定され、前記光導入部分に対向して配置された光源と、
前記光非導入部分に隣接して配置され、一方の面において前記光非導入部分における前記一の面と固定され、他方の面において前記基板と固定される中間部材と、
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記中間部材の厚みは、前記光導入部分の厚みと前記光非導入部分の厚みの差に略等しい請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記中間部材は、両面粘着テープである請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項１】
第１の基板と第２の基板により液晶層を挟み込んだ構造の光スイッチング部材と、
前記光スイッチング部材の背面側に配置された熱可塑性材料製の導光板であって、
その前面または背面の少なくともいずれか一の面の表面に、
前記一の面からその外側に突出し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第１の盛り上がり面と、
前記第１の盛り上がり面に連続し、該面から前記一の面の内側に進入する第１の光反射面と、
前記第１の光反射面に連続し、該面から前記一の面の外側に突出する第２の光反射面と、
前記第２の光反射面に連続し、該面から前記一の面に連続し、前記熱可塑性材料の流動による自由表面として形成された第２の盛り上がり面と、
からなる複数の表面構造と、
その少なくとも一側面に、
前記導光板よりも厚い複数の光導入部分と、
前記光導入部分に挟まれた部分または前記光導入部分と前記導光板の端部に挟まれた、前記光導入部分よりも薄い光非導入部分と、
を有する導光板と、
前記光導入部分の前面側に配置された基板と、
前記基板の背面に固定され、前記光導入部分に対向して配置された光源と、
前記光非導入部分に隣接して配置され、一方の面において前記光非導入部分における前記一の面と固定され、他方の面において前記基板と固定される中間部材と、
を有する液晶表示装置。
【請求項２】
前記中間部材の厚みは、前記光導入部分の厚みと前記光非導入部分の厚みの差に略等しい請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記中間部材は、両面粘着テープである請求項１記載の液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−１６４９１７（Ｐ２０１０−１６４９１７Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２５３（Ｐ２００９−９２５３）
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（５０３２７３７９０）株式会社日立ディスプレイデバイシズ (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（５０２３５６５２８）株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】（５０３２７３７９０）株式会社日立ディスプレイデバイシズ (97)
【Ｆターム（参考）】
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