(57)【要約】【課題】簡単な構成で光利用効率を改善し液晶パネルの輝度が向上するバックライト装置を提供する。【解決手段】導光板８と、該導光板８の下方に配置する基板７と、該基板７上に搭載され少なくとも一つのＬＥＤ素子を有し該ＬＥＤ素子からの光を前記導光板の下面側から入射するように設けられたＬＥＤ光源５と、該ＬＥＤ光源５に接続される配線パターン１５ａ、１５ｂおよび円錐状の反射部材２８とを有し、前記基板７上の前記ＬＥＤ光源５の近傍に光反射性の高い高反射部材１３、１８が配置されていることを特徴とする。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板と、該導光板の下方に配置する基板と、該基板上に搭載され少なくとも一つのＬＥＤ素子を有し該ＬＥＤ素子からの光を前記導光板の下面側から入射するように設けられたＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源に接続される配線パターンとを有し、前記基板上のＬＥＤ光源の近傍に光反射性の高い高反射部材が配置されていることを特徴とするバックライト装置。
【請求項２】
前記高反射部材が前記光源及び配線パターンを挟むようにその両側に配置され、且つ前記高反射部材が前記光源及び配線パターンとの間に所定の間隔を有することを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記高反射部材はパターニングされた銅箔上に金メッキを施してなることを特徴とする請求項１又は２記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記高反射部材が前記ＬＥＤ光源に接続される配線パターンの上面に配置され、且つ前記配線パターンのうち少なくとも一つの配線が前記ＬＥＤ光源の外周の一部を取り囲むように配置されていることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記高反射部材は金メッキを施してなることを特徴とする請求項４記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記高反射部材は外周部が中心部よりも前記導光板に近い方向に位置する円錐形状部を有する部材であることを特徴とする請求項１記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記高反射部材の、少なくとも前記円錐形状部の前記導光板に面する側に金、銀及びクロム等の反射性を有する被膜がメッキ、蒸着、スパッタリングその他の方法で形成されていることを特徴とする請求項６記載のバックライト装置。
【請求項８】
前記高反射部材の前記円錐形状部と前記基板とがなす角度が３゜〜５０゜であることを特徴とする請求項６記載のバックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型電話、電子手帳、時計等の小型液晶表示装置に使用されるバックライト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術における液晶表示装置に使用されるバックライト装置の一つの例を図６、図７、図８に示す。図６はバックライト装置を収納した液晶表示装置を示す断面図、図７はバックライト装置における基板のＬＥＤ光源近傍を導光板側から見た部分拡大平面図、図８は、バックライト装置におけるＬＥＤ光源近傍の概略断面図である。以下図面を用いて説明する。
【０００３】
図６に示すように液晶表示装置１０は、枠体２の上部に液晶表示パネル４が配置されている。この液晶表示パネル４の下には拡散板６及び導光板８が重ねられて枠体２内に収められている。導光板８は液晶表示パネル４の図中右側に延びた延長部８ｂを有しており、その延長部８ｂの上面は斜めにカットされ傾斜面８ａが形成されている。また、液晶表示パネル４の真下に当たる導光板８の下面８ｃには、光が照射されるとそれを乱反射する模様が付けられている。
【０００４】
また、前記導光板８の下面８ｃと傾斜面８ａとの表面には照射された光を反射する下面反射シート１と、傾斜面反射シート３が接着固定されている。前記下面反射シート１における導光板８の延長部８ｂの下に当たる部分には後述するＬＥＤ光源５からの光を導光板８に入射するための開口部１ａが設けられている。また、液晶表示パネル４の真下に当たる導光板８の下には、枠体２の底部２ａが設けられており、拡散板６と導光板８を保持している。この底部２ａにおける導光板８の延長部８ｂの下に当たる部分には穴２ｃが設けられている。
【０００５】
前記枠体２の底部２ａの下には、実装部品９等の丈以上の問隔をあけてＬＥＤ光源用の基板７が配置されている。この基板７における導光板８の延長部８ｂに対面する位置には、ＬＥＤ光源５が実装されている。この基板７は、枠体２の下端に設けられている一対のフック部２ｄ，２ｅにより掛止されている。また、図７に示すように前記基板７には、ＬＥＤ光源５の両端に接続される配線パターン１５ａ、１５ｂが配置されている。
【０００６】
また、図８に示すように、前記ＬＥＤ光源５から照射される光の内、直進光は矢印Ａ１で示すように導光板８の延長部８ｂに入り、その斜めにカットされた傾斜面８ａにより反射されるが、前記ＬＥＤ光源５はおおむね点状光源であり、３６０゜外周方向及び上下方向に光を照射するのに対し、前記傾斜面８ａは一般に真直状の平面をなすため、導光板８内に照射され、傾斜面８ａで反射されて図８に示すように様々な方向に反射する。例えばＡ２のように光軸を僅かに外れた光線では、一部はＡ２２のような軌跡を描いて導光板８内に入るが、他の一部はＡ２１の軌跡のように一旦は導光板８に入っても、傾斜部８ａとの反射角及び光源５と導光板８との間の空気層と導光板８との屈折率の差により導光板外部に出てしまい、２度と導光板内に入ることはない。更にＢの軌跡で示すように前記空気層と、アクリル樹脂等の材料から形成される導光板８との間で一義的に定まる臨界角を越える入射角の光線は導光板８の下面８ｃにより全反射されてしまう。尚、図６に示すように導光板８の傾斜面８ａ外側には傾斜面反射シート３が貼られているため、傾斜面８ａに到達する光線は臨界角に関係なく反射される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来技術におけるバックライト装置においては、ＬＥＤ光源５と枠体２とが接触しているとＬＥＤ光源５が振動等により破損する場合がある。このため、前記ＬＥＤ光源５と枠体２との間に所定の隙間が設けられている。従って、図８に示すようにＬＥＤ光源５から出射される光線の内、Ａ２のように入射する光は実際にはＡ２の線に沿って、図８の紙面の上下方向に放射状に照射されるため、一部の光は矢印Ａ２１で示すように一旦導光板に入っても反射角の影響によっては再度導光板外に出てしまう。更にＢの軌跡で示すように臨界角を越えて導光板８の下面８ｃに照射される光線は全反射される。前記矢印Ｂで示す光はＬＥＤ光源５の周辺で反射を繰り返し基板７で吸収されてしまうので光の損失が多く導光板８へ効果的に光を入射させることが出来ない。このため導光板８の上方に設ける液晶パネル４の輝度を向上させることが難しいという問題があった。このようにバックライト装置の光利用効率は充分に高いとは言えず、特に小容量の電池を電力源とする小型の液晶表示装置に搭載されるバックライト装置においては、供給電力に対し光利用効率が僅かでも高いことが望まれていた。
【０００８】
（発明の目的）
本発明の目的は、上記問題点を解決し、簡単な構成で供給電力に対する光利用効率を改善し液晶パネルの輝度が向上するバックライト装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１の発明に係わるバックライト装置は、導光板と、該導光板の下方に配置する基板と、該基板上に搭載され少なくとも一つのＬＥＤ素子を有し該ＬＥＤ素子からの光を前記導光板の下面側から入射するように設けられたＬＥＤ光源と、該ＬＥＤ光源に接続される配線パターンとを有し、前記基板上のＬＥＤ光源の近傍に光反射性の高い高反射部材が配置されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のうちで請求項２の発明に係わるバックライト装置は、前記高反射部材が前記光源及び配線パターンを挟むようにその両側に配置され、且つ前記高反射部材が前記光源及び配線パターンとの間に所定の間隔を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のうちで請求項３の発明に係わるバックライト装置は、請求項１又は２記載のバックライト装置において、前記高反射部材がパターニングされた銅箔上に金メッキを施してなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のうちで請求項４の発明に係わるバックライト装置は、前記高反射部材が前記ＬＥＤ光源に接続される配線パターンの上面に配置され、且つ前記配線パターンのうち少なくとも一つの配線が前記ＬＥＤ光源の外周の一部を取り囲むように配置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のうちで請求項５の発明に係わるバックライト装置は、請求項４記載のバックライト装置において、前記高反射部材が金メッキを施してなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のうちで請求項６の発明に係わるバックライト装置は、前記高反射部材の外周部が中心部よりも前記導光板に近い方向に位置する円錐形状部材であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のうちで請求項７の発明に係わるバックライト装置は、請求項６記載のバックライト装置において、前記高反射部材の少なくとも前記円錐形状部の前記導光板に面する側に金、銀及びクロム等の反射性を有する被膜がメッキ、蒸着、スパッタリングその他の方法で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のうちで請求項８の発明に係わるバックライト装置は、請求項６記載のバックライト装置において前記高反射部材の前記円錐形状部と前記基板とがなす角度が３゜〜５０゜であることを特徴とする。
【００１７】
（作用）
以上のように本発明のバックライト装置はＬＥＤ光源を搭載する基板上のＬＥＤ光源の近傍に光反射性の高い高反射部材が配置されているので、臨界角により導光板の下面で反射されたり、屈折率の影響で一旦導光板内に取り込まれながらも導光板外に出てしまい、前記基板の前記ＬＥＤ光源近傍に到達する光を前記高反射部材で反射させ、再度導光板に入射させることが可能となる。従って、光利用効率が改善され液晶パネルの輝度を向上させることが出来る。以下、実施形態に基づいて詳述する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態を図１、図２を用いて説明する。図１は、本実施形態におけるバックライト装置の主要部を示す部分拡大断面図である。又、図２は、本実施形態におけるバックライト装置の基板の部分拡大図で、図２（ａ）は基板のＬＥＤ光源近傍を導光板側から見た部分拡大平面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。本実施形態におけるバックライト装置は、基板上のＬＥＤ光源の近傍に光反射性の高い高反射部材が配置されていることを特徴としており、基本的な構成は従来技術に類似している。従って、構成要素についても前記高反射部材以外の構成要素は従来技術と同様であるため同一番号を付与し説明を省略する。
【００１９】
図１に示すように本実施形態におけるバックライト装置は、導光板８と、該導光板８の下方に配置する基板７と、該基板７上に搭載されるＬＥＤ素子からの光を前記導光板の下面側から入射するように設けられたＬＥＤ光源５と、該ＬＥＤ光源５に接続される配線パターン（図示せず）とを有し、前記基板７上のＬＥＤ光源５の近傍に光反射性の高い高反射部材１３、１８が配置されていることを特徴とする。
【００２０】
前記基板７は図２（ａ）に示すように、その上面に点状光源として１個のＬＥＤ素子からなるＬＥＤ光源５と、このＬＥＤ光源５の両端に接続される配線パターン１５ａ、１５ｂとが配置されている。更に、前記光源５及び配線パターン１５ａ、１５ｂを挟むようにその両側に前記高反射部材１３、１８が配置され、且つ前記高反射部材１３、１８が前記光源５及び配線パターン１５ａ、１５ｂとの間に所定の間隔を有するように配置されている。
【００２１】
又、図２（ｂ）に示すように、高反射部材１３、１８は、その下地としてパターニングされた銅箔１２、１７上に金メッキを施して金メッキ層１１、１６を形成したものである。前記下地としての銅箔１２、１７は配線パターン１５ａ、１５ｂと同時にパターニングされる。
【００２２】
以上のように本実施形態におけるバッライト装置は、図１に示すように基板７上のＬＥＤ光源５の近傍に高反射部材１３、１８が設けられている。このため、前記ＬＥＤ光源５から照射された光のうち、矢印Ａ５１で示す光線の一部は矢印Ａ５２で示す軌跡を描いて導光板８外に出てしまうが、高反射部材１８で反射され、再び導光板８内に入射される。同じく前記ＬＥＤ光源５から照射された光のうち、矢印Ａ６１で示す光線の一部は矢印Ａ６２で示す軌跡によって導光板８外部に出てしまうが、高反射部材１３で反射され、再び導光板８内に入射される。ただし、臨界角を越える照射角の光線Ｂは導光板８の下面８ｃで反射され、導光板８内に入ることはない。このように前記基板７に到達する光を高反射部材１３、１８で反射させ、再度導光板８に入射される結果、基板７で吸収される光の損失が小さくなり導光板８へ効果的に光を入射させることが出来る。このため、光の利用効率が改善され液晶パネルの輝度を向上させることが出来る。特に、時計などの小型の液晶表示装置に使用されるバックライト装置においては、より大きい効果を得ることが出来る。
【００２３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施形態におけるバックライト装置を図３に示す。図３は本実施形態におけるバックライト装置の基板の部分拡大図で、図３（ａ）は基板のＬＥＤ光源近傍を導光板側から見た部分拡大平面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。本実施形態におけるバックライト装置は、高反射部材及び配線パターンが第１の実施形態と相違しており、その他は第１の実施形態と同様であり説明を省略する。以下図面に基づいて説明する。
【００２４】
図３（ａ）に示すように本実施形態におけるバックライト装置の基板７の上面には、ＬＥＤ光源５と、このＬＥＤ光源５の両端に接続される配線パターン２５ａ、２５ｂが配置されている。また、前記配線パターン２５ａは、図中におけるＬＥＤ光源５の上半分の周囲を取り囲むような形状にパターニングされ配置されている。同様に配線パターン２５ｂは図中におけるＬＥＤ光源５の下半分の周囲を取り囲むような形状にパターニングされ配置されている。この配線パターン２５ａ、２５ｂは銅箔をパターニングして形成される。
【００２５】
又、図３（ｂ）に示すように、前記配線パターンの２５ａ、２５ｂ上面には高反射部材２１、２２がそれぞれ配置されている。高反射部材２１、２２は、その下地としてパターニングされた銅箔からなる配線パターン２５ａ、２５ｂ上に金メッキを施して形成したものである。
【００２６】
尚、本実施形態で説明した配線パターン及び高反射部材の形状は、これに限定されるものではなく、ＬＥＤ光源の近傍において自由な形状を選択できることは言うまでもない。
【００２７】
以上のように本実施形態におけるバッライト装置においも第１の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。
【００２８】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施形態におけるバックライト装置を図４に示す。本実施例においては主要部の平面図は省略する。図４は本実施形態におけるバックライト装置のＬＥＤ光源５０１中心部の断面図である。断面方向については第１の実施の形態におけるＡ−Ａ断面および第２の実施例におけるＢ−Ｂと同じである。構成要素のうち、第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様のものは同一番号を付与し説明を省略する。
【００２９】
本実施形態におけるバックライト装置はＬＥＤ光源５０１を中心にその外周に図４に示す断面形状を有する円錐状の高反射部材である円錐体２８を配設している。円錐体２８の製作方法としては小型の液晶表示装置の場合、黄銅材等の展延性、耐蝕性の良好な金属板をプレス成形した反射体２６の導光板に面する側、すなわち円錐部の内面側に反射効率を高める目的で金、銀、クロム等の金属からなる反射被膜２７をメッキ、蒸着、スパッタリング等の方法にて形成する。円錐体２８は基板７上に搭載されているＬＥＤ光源５０１外周に接着、圧入等の手段にて固定するため、基板上の他の設置部品との位置関係の制約からからあまり大型化することは困難で、前記プレスによる反射体２６に金メッキを施して反射被膜２７を形成する方法が簡便かつ安価な方法である。一般的なメッキでは反射被膜２７は円錐体２６の内側のみならず、全面に被膜が形成されるが、全面に被膜が形成されることは本実施形態の効果に何ら支障を及ぼすものではない。反射被膜２７の厚みは光反射効果が得られる厚みであれば１μｍ以内程度の薄膜レベルでも十分である。
【００３０】
円錐体２８の作用は光源５０１より照射される光線のうち、例えばＡ１０１の光線が導光板８に入射された後、一部の反射光はＡ１０２で示す軌跡を画いて再び導光板８外に出てしまい、第１の実施例および第２の実施例では再び導光板内に導くことが不可能な角度の光線であったが、基板７に対して傾き角θの円錐状の反射膜２７によって図４で反射被膜２７により反射された後、Ａ１０２の軌跡をたどって導光板内に再入射させることが可能になる。また、導光板８への入射角が臨界角を越えて全反射してしまう光線Ｂ１０１も円錐体２８の反射被膜２７の作用によってＢ１０２で描くように導光板８内に導くことが可能となる。このように本実施形態では円錐体２８の反射作用によって第１の実施の形態および第２の実施の形態を上回る光利用効率の改善が可能となる。
【００３１】
円錐体２８の斜面部が基板７と成す角度θは反射効率の面からは、液晶表示装置のサイズやＬＥＤ光源５０１近傍のスペースにも制約をうけるが、実験の結果１５゜〜３０゜が適正値となる。但しＬＥＤ光源５０１が基板７上に実装されており、基板に実装される他の部品がある場合はその部品との位置的干渉や、基板７と導光板８との間隔Ｌがどの程度まで許容されるかによって制約を受けるため、３゜〜５０゜の範囲から適正な数値を選択する。また、円錐体２８の外形寸法も大きいほど光利用効率は高くなるが、液晶表示装置のサイズ、ＬＥＤ光源５０１の基板上の位置および角度θと同様の寸法上の制約を受けるため、θと関連させながら適正な寸法に設定する。尚、図４における円錐体２８の外形形状は略円形で表しているが、平面形状はスペースの許容する範囲で広く設定する方が光り利用効率の改善面では望ましく、例えば第２の実施の形態で示した図３の配線パターン２５ａ、２５ｂを合わせたような平面形状であれば、光利用効率の面ではより好ましい。
【００３２】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施形態におけるバックライト装置の、ＬＥＤ光源付近の断面図を図５に示す。本実施例は第３の実施例の改善に関する。前述のように円錐体２８斜面部と基板７とが成す角度θは１５゜〜３０゜程度が望ましく、更に円錐体２８の外形寸法は大きく設定するほど光利用効率が良好となるが、ＬＥＤ光源５０１は基板７に実装されているため、導光板８の下面８ｃと基板７との間隔Ｌが一定とした場合、基板７他の部品が装着されている場合は円錐体２８が接触しない配置とするためにはθの値を３０゜以上に大きく設定するか、または円錐体２８の外形形状及び寸法を小さく設定するかの何れか必要となるが、何れの方法も光利用効率を低下させる。本実施例ではＬＥＤ光源５０１をスペーサ２９を介して基板７より導光板下面８ｃに近接させた位置に配設し、併せて円錐体２８も図５に示すように基板７より遠ざけた位置に配設することにより、基板上の他の部品に干渉することなく、円錐部の傾斜角θを適正値である小さめに設定するかまたは外径Ｄを大きめに設定することが可能となり、更にＬＥＤ光源５０１が導光板８により接近した位置に配置されるため光利用効率を高める効果がより促進される。
【００３３】
尚、第１、２の実施形態において説明した高反射部材は、パターニングされた銅箔上に金メッキを施した例で説明したが、金メッキに限定されるものではなく半田メッキなど光反射性の高い金属メッキであれば使用することが出来る。但し光の反射性、耐蝕性等の点で金メッキが好ましい。同じく第３、第４の実施例における高反射部材の反射面もプレス成形したものに金メッキを施す方法が、技術や生産設備的にも簡便でかつ反射性、耐蝕性にも優れる。
また、ＬＥＤ光源については１個のＬＥＤ素子を使用する例で説明したが、２個以上のＬＥＤ素子を使用する場合においても、同様の効果を得ることが出来ることは言うまでもない
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によるバックライト装置はＬＥＤ光源を搭載する基板上のＬＥＤ光源の近傍に光反射性の高い高反射部材を配置することによって、導光板の下面で反射され前記基板に到達する光を前記高反射部材で反射させ、再度導光板に入射させることが可能となる。この結果、基板で吸収される光の損失が小さくなり導光板へ効果的に光を入射させることが出来、光の利用効率が改善され液晶パネルの輝度を向上させることが出来る。特に、時計などの小型の液晶表示装置に使用されるバックライト装置においては、より大きい効果を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるバックライト装置の部分拡大断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるバックライト装置の基板の部分拡大図で、図２（ａ）は基板のＬＥＤ光源近傍を導光板側から見た部分拡大平面図で、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるバックライト装置の基板の部分拡大図で、図３（ａ）は基板のＬＥＤ光源近傍を導光板側から見た部分拡大平面図で、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の第３の実施例におけるバックライト装置のＬＥＤ光源中心付近の断面図である。
【図５】
本発明の第４の実施例におけるバックライト装置のＬＥＤ光源中心付近の断面図である。
【図６】従来技術におけるバックライト装置を収納した液晶表示装置の断面図である。
【図７】従来技術における基板のＬＥＤ光源近傍を導光板側から見た部分拡大平面図である。
【図８】従来技術におけるバックライト装置におけるＬＥＤ光源近傍の概略断面図である。
【符号の説明】
１　　下面反射シート
１ａ　開口部
２　　枠体
２ａ　底部
２ｃ　穴
２ｄ、２ｅ　フック部
３　　傾斜面反射シート
４　　液晶表示パネル
５、５０１　　ＬＥＤ光源
６　　拡散板
７　　ＬＥＤ光源用の基板
８　　導光板
８ａ　傾斜面
８ｂ　延長部
８ｃ　下面
９　　実装部品
１０　液晶表示装置
１１、１６　金メッキ層
１２、１７　銅箔
１３、１８　　高反射部材
１５ａ、１５ｂ　配線パターン
２１、２２　高反射部材
２５ａ、２５ｂ　配線パターン
２６　反射体
２７　反射被膜
２８　円錐体
２９　ＬＥＤスペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004031064.tif 000005
【図４】
2004031064.tif 000006
【図５】
2004031064.tif 000007
【図６】
2004031064.tif 000008
【図７】
2004031064.tif 000009
【図８】
2004031064.tif 000010