(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と、上記光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、
上記導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、上記導光板の側面に接着部を接着させることで上記導光板に固定される反射シートと、
配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、上記導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、
上記光源のフィルム基板の上記複数の発光素子を配置した面と対向する面に貼り付けられた第１の放熱手段と、
上記導光板の凸部と、当該反射手段に形成された切欠き部とが係合することで上記光源の複数の発光素子を上記導光板の光入射面に面接触させるように上記光源を配置し、上記光源のフィルム基板に貼り付けられた上記第１の放熱手段を露出させる放熱口が開けられた、上記光源の上記光入射面に対する漏れ光を反射して再び上記光入射面に入射させる反射手段と、
上記反射手段に開けられた放熱口から露出している上記第１の放熱手段に接触させ、且つ、上記導光板の光入射面に上記光源の複数の発光素子が密着して面接触するように上記光源と上記導光板とを固定する上記第１の放熱手段より面積の大きい第２の放熱手段と、
上記導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、
上記光源を配置した反射手段と係合され上記第２の放熱手段で上記光源と固定された上記導光板と、上記シート材とを保持するフレームと、
所定の画像を生成し、上記シート材を介して上記導光板の光出射面から出射された光を入射して、生成した上記画像を表示する液晶表示素子とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記第１の放熱手段及び第２の放熱手段は、アルミニウム又は銅をシート状にした金属シートであることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記フレームは、ステンレスからなり、上記第２の放熱手段と接することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記フィルム基板と、上記フィルム基板に貼り付けられた上記第１の放熱手段とが上記発光素子が配置される位置で連通するように貫通孔を開口し、
上記貫通孔に上記光源の発光素子の背面側に達するようにシリコーン系樹脂からなる接着性充填剤を充填することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項５】
所定の画像を生成して表示する液晶表示素子を照明する液晶表示素子用のバックライト装置において、
光入射面と、上記光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、
上記導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、上記導光板の側面に接着部を接着させることで上記導光板に固定される反射シートと、
配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、上記導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、
上記光源のフィルム基板の上記複数の発光素子を配置した面と対向する面に貼り付けられた第１の放熱手段と、
上記導光板の凸部と、当該反射手段に形成された切欠き部とが係合することで上記光源の複数の発光素子を上記導光板の光入射面に面接触させるように上記光源を配置し、上記光源のフィルム基板に貼り付けられた上記第１の放熱手段を露出させる放熱口が開けられた、上記光源の上記光入射面に対する漏れ光を反射して再び上記光入射面に入射させる反射手段と、
上記反射手段に開けられた放熱口から露出している上記第１の放熱手段に接触させ、且つ、上記導光板の光入射面に上記光源の複数の発光素子が密着して面接触するように上記光源と上記導光板とを固定する上記第１の放熱手段より面積の大きい第２の放熱手段と、
上記導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、
上記光源を配置した反射手段と係合され上記第２の放熱手段で上記光源と固定された上記導光板と、上記シート材とを保持するフレームとを備えることを特徴とする液晶表示素子用のバックライト装置。
【請求項６】
上記第１の放熱手段及び第２の放熱手段は、アルミニウム又は銅をシート状にした金属シートであることを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子用のバックライト装置。
【請求項７】
上記フレームは、ステンレスからなり、上記第２の放熱手段と接することを特徴とする請求項５記載の液晶表示素子用のバックライト装置。
【請求項８】
上記フィルム基板と、上記フィルム基板に貼り付けられた上記第１の放熱手段とが上記発光素子が配置される位置で連通するように貫通孔を開口し、
上記貫通孔に上記光源の発光素子の背面側に達するようにシリコーン系樹脂からなる接着性充填剤を充填することを特徴とする請求項５記載のバックライト装置。
【請求項９】
光入射面と、上記光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、
上記導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、上記導光板の側面に接着部を接着させることで上記導光板に固定される反射シートと、
配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、上記導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、
上記導光板から突出する突起部と、当該反射手段に形成された孔部とが係合することで、上記光源の複数の発光素子を上記導光板の光入射面に面接触させるように上記光源を配置し、上記光源の上記光入射面に対する漏れ光を反射して再び上記光入射面に入射させる反射手段と、
上記反射手段と接触し、且つ、上記導光板の光入射面に上記光源の複数の発光素子が密着して面接触するように上記反射手段を上記導光板に引き寄せて固定させる放熱手段と、
上記導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、
上記光源を配置した反射手段が上記放熱手段で固定された上記導光板と、上記シート材とを保持するフレームと、
所定の画像を生成し、上記シート材を介して上記導光板の光出射面から出射された光を入射して、生成した上記画像を表示する液晶表示素子とを備えることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１０】
上記放熱手段は、アルミニウム又は銅をシート状にした金属シートであることを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
上記フレームは、ステンレスからなり、上記放熱手段と接することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
上記フィルム基板と、上記反射手段とが上記発光素子が配置される位置で連通するように貫通孔を開口し、
上記貫通孔に上記光源の発光素子の背面側に達するようにシリコーン系樹脂からなる接着性充填剤を充填することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
所定の画像を生成して表示する液晶表示素子を照明する液晶表示素子用のバックライト装置において、
光入射面と、上記光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、
上記導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、上記導光板の側面に接着部を接着させることで上記導光板に固定される反射シートと、
配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、上記導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、
上記導光板から突出する突起部と、当該反射手段に形成された孔部とが係合することで、上記光源の複数の発光素子を上記導光板の光入射面に面接触させるように上記光源を配置し、上記光源の上記光入射面に対する漏れ光を反射して再び上記光入射面に入射させる反射手段と、
上記反射手段と接触し、且つ、上記導光板の光入射面に上記光源の複数の発光素子が密着して面接触するように上記反射手段を上記導光板に引き寄せて固定させる放熱手段と、
上記導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、
上記光源を配置した反射手段が上記放熱手段で固定された上記導光板と、上記シート材とを保持するフレームとを備えることを特徴とする液晶表示素子用のバックライト装置。
【請求項１４】
上記放熱手段は、アルミニウム又は銅をシート状にした金属シートであることを特徴とする請求項１３記載の液晶表示素子用のバックライト装置。
【請求項１５】
上記フレームは、ステンレスからなり、上記放熱手段と接することを特徴とする請求項１３記載の液晶表示用のバックライト装置。
【請求項１６】
上記フィルム基板と、上記反射手段とが上記発光素子が配置される位置で連通するように貫通孔を開口し、
上記貫通孔に上記光源の発光素子の背面側に達するようにシリコーン系樹脂からなる接着性充填剤を充填することを特徴とする請求項１３記載の液晶表示素子用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】
本発明は液晶表示素子を照明するバックライトを備えた液晶表示装置及び液晶表示素子を照明するバックライト装置に関するものであり、詳しくは、バックライト装置で発生する熱の放熱に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子のバックライト光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を使用したものが提案されている。
【０００３】
発光ダイオードは光に指向性があり、特にフィルム基板への面実装タイプでは正面方向に光が取り出されるため、従来の蛍光管方式の構造とは異なり、光のロスも少ないことから面状光源方式のバックライト光源に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発光ダイオードをバックライト光源として使用した際に、バックライト光源の発光量を向上させるためには、発光ダイオードの数を増加させるか、発光ダイオード１個あたりに流す電流量を増加させる必要がある。
【０００５】
しかし、発光ダイオードは、非常に高価なデバイスであるため使用する数を増加させるとバックライト光源のコストが高くなってしまうといった問題がある。
【０００６】
また、発光ダイオードは、電流を多く流すと高温となり熱を発生し、発生した熱によって発光ダイオードが破壊されてしまうため、発光ダイオードの特性維持のために所定の電流値以下の電流しか流すことができないといった問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は上述したような問題を解消するために案出されたものであり、光源が発する熱を効果的に放熱することで熱による光源への影響を回避し、光源に供給する電流量を増加させることができる液晶表示装置及び液晶表示素子用のバックライト装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、光入射面と、光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、導光板の側面に接着部を接着させることで導光板に固定される反射シートと、配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、光源のフィルム基板の複数の発光素子を配置した面と対向する面に貼り付けられた第１の放熱手段と、導光板の凸部と、当該反射手段に形成された切欠き部とが係合することで光源の複数の発光素子を導光板の光入射面に面接触させるように光源を配置し、光源のフィルム基板に貼り付けられた第１の放熱手段を露出させる放熱口が開けられた、光源の光入射面に対する漏れ光を反射して再び光入射面に入射させる反射手段と、反射手段に開けられた放熱口から露出している第１の放熱手段に接触させ、且つ、導光板の光入射面に光源の複数の発光素子が密着して面接触するように光源と導光板とを固定する第１の放熱手段より面積の大きい第２の放熱手段と、導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、光源を配置した反射手段と係合され第２の放熱手段で光源と固定された導光板と、シート材とを保持するフレームと、所定の画像を生成し、シート材を介して導光板の光出射面から出射された光を入射して、生成した画像を表示する液晶表示素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示素子用のバックライト装置は、所定の画像を生成して表示する液晶表示素子を照明する液晶表示素子用のバックライト装置において、光入射面と、光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、導光板の側面に接着部を接着させることで導光板に固定される反射シートと、配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、光源のフィルム基板の複数の発光素子を配置した面と対向する面に貼り付けられた第１の放熱手段と、導光板の凸部と、当該反射手段に形成された切欠き部とが係合することで光源の複数の発光素子を導光板の光入射面に面接触させるように光源を配置し、光源のフィルム基板に貼り付けられた第１の放熱手段を露出させる放熱口が開けられた、光源の光入射面に対する漏れ光を反射して再び光入射面に入射させる反射手段と、反射手段に開けられた放熱口から露出している第１の放熱手段に接触させ、且つ、導光板の光入射面に光源の複数の発光素子が密着して面接触するように光源と導光板とを固定する第１の放熱手段より面積の大きい第２の放熱手段と、導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、光源を配置した反射手段と係合され第２の放熱手段で光源と固定された導光板と、シート材とを保持するフレームとを備えることを特徴とする。
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明に係る液晶表示装置は、光入射面と、上記光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、上記導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、上記導光板の側面に接着部を接着させることで上記導光板に固定される反射シートと、配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、上記導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、上記導光板から突出する突起部と、当該反射手段に形成された孔部とが係合することで、上記光源の複数の発光素子を上記導光板の光入射面に面接触させるように上記光源を配置し、上記光源の上記光入射面に対する漏れ光を反射して再び上記光入射面に入射させる反射手段と、上記反射手段と接触し、且つ、上記導光板の光入射面に上記光源の複数の発光素子が密着して面接触するように上記反射手段を上記導光板に引き寄せて固定させる放熱手段と、上記導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、上記光源を配置した反射手段が上記放熱手段で固定された上記導光板と、上記シート材とを保持するフレームと、所定の画像を生成し、上記シート材を介して上記導光板の光出射面から出射された光を入射して、生成した上記画像を表示する液晶表示素子とを備えることを特徴とする。
【００１１】
上述の目的を達成するために、本発明は、所定の画像を生成して表示する液晶表示素子を照明する液晶表示素子用のバックライト装置において、光入射面と、上記光入射面から入射された光を面状に出射する光出射面とを有する導光板と、上記導光板の光出射面に対向する面である光反射面に面接触するように配し、上記導光板の側面に接着部を接着させることで上記導光板に固定される反射シートと、配線パターンが形成されたフィルム基板に複数の発光素子が列状に配置され、上記導光板の光入射面に入射させる光を出射する光源と、上記導光板から突出する突起部と、当該反射手段に形成された孔部とが係合することで、上記光源の複数の発光素子を上記導光板の光入射面に面接触させるように上記光源を配置し、上記光源の上記光入射面に対する漏れ光を反射して再び上記光入射面に入射させる反射手段と、上記反射手段と接触し、且つ、上記導光板の光入射面に上記光源の複数の発光素子が密着して面接触するように上記反射手段を上記導光板に引き寄せて固定させる放熱手段と、上記導光板の光出射面に重ねて配置される拡散シート及びプリズムシートからなるシート材と、上記光源を配置した反射手段が上記放熱手段で固定された上記導光板と、上記シート材とを保持するフレームとを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る液晶表示装置及び液晶表示素子用のバックライト装置の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。
【００１３】
まず、本発明の第１の実施の形態として適用するバックライト装置４０について図１を用いて説明をする。図１は、バックライト装置４０を構成する各部材を分離した斜視図である。
【００１４】
バックライト装置４０は、光を発する光源部１と、光源部１で発生された光を、例えば、液晶表示素子へと導く導光板２１とに大別される。
【００１５】
始めに光源部１について説明をする。光源部１は以下のようにして生成される。
【００１６】
まず、複数個（本実施の形態では７個）の発光ダイオード（ＬＥＤ）２を所定の配線がプリントされたフィルム配線基板の所定の位置にリフローはんだ付け方式で等間隔に一列に取り付ける。また、このフィルム配線基板には図示しないサーミスタ、静電破壊防止抵抗も同様にして取り付ける。
【００１７】
発光ダイオード２、図示しないサーミスタ、静電破壊防止抵抗を取り付けられたフィルム配線基板は、金型でフィルム配線基板４、可撓性のフレキシブルフィルム５、発光ダイオードへ電源供給をする駆動回路などに接続するための端子部６を備えた形状に抜き取られ、光源ユニット３が形成される。
【００１８】
光源ユニット３を形成する際、光源ユニット３のフィルム配線基板４は、プリントされた配線と後述する軟質金属シート１２との短絡を防止するために、軟質金属シート１２との接触箇所４ｃがカットされた形で抜き取られる。
【００１９】
さらに、フィルム配線基板４の発光ダイオード２が取り付けられた反対面には、フィルム配線基板４とほぼ同形状で発光ダイオード２の放熱用の軟質金属シート７が接着剤で張り付けられる。
【００２０】
この放熱用の軟質金属シート７は、例えば、アルミや銅などの熱伝導率の高い金属をシート状にしたものであり、厚さは０．１ｍｍ程度である。
【００２１】
ところで、光源ユニット３では、図２に示すように発光ダイオード２の発光ダイオードチップ２ａで発生した熱が、発光ダイオード２のセラミック基板２ｂ、端子部２ｃに伝導し、発光ダイオード２と、フィルム配線基板４と接合するはんだ付け部４ａ、フィルム配線基板４の端子領域であるランド部４ｂを介してフィルム配線基板４へ伝導する。そしてフィルム配線基板４へ伝導した熱は、軟質金属シート７へ伝導し放熱される。
【００２２】
軟質金属シート７が張り付けられた光源ユニット３は、図３に示すように金属リフレクタ８の背面に開けられた放熱口９から金属リフレクタ８に挿入され、図４の断面図に示すようにコの字型をした金属リフレクタ８で覆われるように取り付けられる。金属リフレクタ８は、放熱口９から挿入された光源ユニット３を固定するために、コの字型の開放されている口が狭められている。この時点では、金属リフレクタ８に取り付けられた光源ユニット３は、完全には固定されておらず、発光ダイオード２が配列されている方向である長手方向に金属リフレクタ８内を動かすことができる。
【００２３】
このようにして、光源ユニット３を金属リフレクタ８に取り付けると、金属リフレクタ８に開けられた放熱口９からは軟質金属シート７が露出することになる。
【００２４】
また、発光ユニット３を取り付けた金属リフレクタ８の内側の面である反射面１０は、発光ダイオード２で発光した光のうち光入射面２へ入射できなかった漏れ光が反射して光入射面２へ再び入射されるように鏡面となっている。
【００２５】
反射面１０は、図５に示すように、絶縁性のあるＰＥＴフィルム１０ｂに銀を蒸着することでできる光を反射させるための銀蒸着面１０ａを備えたシートを、例えば、真鍮製の金属リフレクタ８に貼り付けることで形成される。したがって、発光ダイオード２と金属リフクレタ８はＰＥＴフィルム１０ｂで絶縁されるため、発光ダイオード２に流す電流は金属リフレクタ８には流れない。
【００２６】
続いて、光源部１で生成された光を所定の装置、又は、所定の素子へと導く導光板２１について説明をする。導光板２１は、側面形状が楔形状をした透明度の高いアクリル樹脂板からなる。導光板２１の一側面は、平坦面にカットされ、光入射面２２となる。この導光板２１の一方主面が光を反射する光反射面２１ａとなり、他方主面が光反射面２１ａで反射された光を出射する光出射面２１ｂとなる。
【００２７】
導光板２１の光反射面２１ａには、光の反射効率の高い反射シート２３が面接触している。反射シート２３は、接着シートが張り付けられた１対の接着部２３ａによって、導光板２１の側面に接着される。反射シート２３は、例えば、ポリエステルやポリオレフィンあるいは樹脂シートに銀等の金属粒子を蒸着したものである。
【００２８】
続いて、反射シート２３が接着された導光板２１は、上述した光源部１と組み付けられる。導光板２１と、光源部１とは、光源部１の金属リフレクタ８の４箇所の切欠き１１と、導光板２１の４つの凸部２４とがそれぞれ係合するように導光板１を金属リフレクタ８に押し込むことで組み付けられる。
【００２９】
放熱用の軟質金属シート１２は、軟質金属シート７と同様に例えば、アルミや銅などの熱伝導率の高い金属をシート状にしたものであり、厚さは０．１ｍｍ程度である。軟質金属シート１２のシート面積は、軟質金属シート７よりも大きくなっている。また、軟質金属シート１２は、バックライト装置４０を構成するその他の部材に応じて任意の形状とすることができる。
【００３０】
金属リフクレタ８と導光板２１とが組み付けられた後、上述した放熱用の軟質金属シート１２は、図６に示すように金属リフレクタ８の放熱口９から露出している軟質金属シート７と接触するように金属リフレクタ８のコの字形状に合わせて折り曲げて張り付けられ、余った部分は反射シート２３に張り付けられる。
【００３１】
このように放熱口９で露出している軟質金属シート７に、シート面積の大きい軟質金属シート１２を接触させて張り付けることで、軟質金属シート７に伝導され放熱された発光ダイオード２で発生した熱を、軟質金属シート１２に伝導させ放熱させることができる。
【００３２】
ところで、軟質金属シート１２を貼り付ける前は、光源部１と導光板２１とは係合され固定されているが、光源部１の金属リフレクタ８に取り付けられた光源ユニット３は、金属リフレクタ８に完全に固定されておらず、導光板２１との間にも遊びの部分ができている。
【００３３】
そこで、軟質金属シート１２を張り付ける際に、光源ユニット３の発光ダイオード２を導光板２１の光入射面２２に密着して面接触させるように導光板２１と、光源ユニット３とを固定することで、導光板２１へ入射する光の漏れ光が少なくなり光の利用効率がよくなる。
【００３４】
軟質金属シート１２が張り付けられた後、光源部１が係合された導光板２１は、拡散シート２５、縦プリズムシート２６、横プリズムシート２７と共にステンレスなどの金属材からなるフレーム３０に組み付けられる。
【００３５】
フレーム３０には、光源部１が係合された導光板２１を組み付けた際に、光出射面２１ｂ上に下から拡散シート２５、縦プリズムシート２６、横プリズムシート２７が順に重なるようにあらかじめ挿入されている。
【００３６】
そして、導光板２１をフレーム３０に楔状の先端部から挿入し押し込むことで、導光板２１の楔状の先端部に形成されている位置決め片２８がフレーム３０の位置決め孔３１に係合され、また、導光板２１の側部に形成されている位置決め片２９がフレーム３０の位置決め孔３２に係合され、バックライト装置４０が形成される。
【００３７】
上述のようにして形成されたバックライト装置４０の光出射面２１ｂ側に、例えば、透過型の液晶表示素子４１を配することで図７に断面図で示すような液晶表示装置が形成される。バックライト装置４０は、液晶表示素子４１で生成された画像を照明する。
【００３８】
ここで、発光ダイオード２に電流を流した際の電流値と、図２に示したはんだ付け部４ａの温度との関係を示すはんだ付け部温度Ｔａ−許容順電流Ｉｆ特性を図８に示す。この特性図よると、発光ダイオード２の最大定格は２５ｍＡであり、例えば、発光ダイオード２に、２０ｍＡの電流を流すと、はんだ付け部４ａの温度Ｔａは７０℃の高温になることが分かる。このはんだ付け部４ａの熱は、ランド部４ｂを介して、フィルム配線基板４に伝導する。そしてさらに、軟質金属シート７、軟質金属シート１２へと伝導し放熱される。
【００３９】
軟質金属シート７は、フィルム配線基板４の背面へ張り付けるため、その大きさはフィルム配線基板４とほぼ同等に規定されるが、軟質金属シート１２の大きさは、任意に設定することができる。つまり、軟質金属シート１２は、面積の大小を任意に選択可能である。
【００４０】
以下に軟質金属シート１２のシート面積が２．４ｃｍ２の軟質金属シート１２（以下、軟質金属シート１２Ａとも呼ぶ）と、シート面積が１１．４ｃｍ２の軟質金属シート１２（以下、軟質金属シート１２Ｂとも呼ぶ）をそれぞれ使用した際の、発光ダイオード２に印加した電流Ｉｆの代表的な値とはんだ付け部４ａの温度Ｔａとの関係を表１に示す。
【００４１】
【表１】
0004815675.tif 000002
【００４２】
表１に示すように、例えば、発光ダイオード２への印加電流が２０ｍＡのとき、軟質金属シートとして、軟質金属シート１２Ａを使用した場合のはんだ付け部４ａの温度Ｔａは、７７．１℃、軟質金属シート１２bを使用した場合のはんだ付け部４ａの温度Ｔａは６９．４℃となっている。
【００４３】
したがって、図８に示したはんだ付け部温度Ｔａ−許容順電流Ｉｆ特性より、シート面積が２．４ｃｍ２の軟質金属シート１２ｂを使用するとはんだ付け部４ａの温度は７０℃を越えてしまうので発光ダイオード２は破壊されてしまう。従って、バックライト装置４０の構成で２０ｍＡの電流を流すためには、シート面積１１．４ｃｍ２の軟質金属シート１２Ｂを使用することが好ましい。このように使用する軟質金属シート１２のシート面積によって放熱される熱量が異なり、シート面積が大きいほど放熱効果が高くなっていることが分かる。
【００４４】
上述のように、バックライト装置４０を構成することで、光源となる発光ダイオード２で発生する熱はそれ自体にこもることなく、効果的にフィルム配線基板４、軟質金属シート７、軟質金属シート１２へ伝導させ放熱させることができるので、発光ダイオード２の発熱による影響を回避することができる。
【００４５】
さらに、軟質金属シート１２のシート面積を大きくすることで、効果的な放熱が可能となることから、発光ダイオード２へ流せる電流量を増加させることができ、発光ダイオード２の輝度を向上させることができる。したがって高額な発光ダイオード２の使用個数を制限することが可能となる。
【００４６】
また、軟質金属シート１２は加工する自由度が高いため、フレーム３０に、導光板２１などを組み付けた際、軟質金属シート１２を加工して、フレーム３０と、軟質金属シート１２とが接するようにすることで、軟質金属シート１２に伝導された熱をさらにフレーム３０へと伝導させ放熱を促進させることができる。
【００４７】
このようにしてバックライト装置４０は、発光ダイオード２で発光した光が光入射面２２より導光板２１内に入射し、光反射面２１ａで反射した光が光出射面２１ｂより面光源となって出射し、液晶表示素子４１のバックライトとして機能するとともに、発光ダイオード２で発生した熱を軟質金属シート７、軟質金属シート１２、フレーム３０へと伝導させ効果的に放熱させることができる。
【００４８】
また、発光ダイオード２から光入射面２２へ入射できなかった漏れ光を反射させ、再び光入射面２２へと入射させるリフレクタに金属リフクレタ８を使用し、導光板２１と機械的に係合させることで、接着剤を使用したリフレクタと導光板２１との接合部における、発光ダイオード２の熱による接着剤の剥がれや、光の吸収による損失光を減少させることができる。
【００４９】
次に、本発明の第２の実施の形態として適用するバックライト装置５０について図９を用いて説明をする。図９は、バックライト装置５０を構成する各部材を分離した斜視図である。
【００５０】
バックライト装置５０は、第１の実施の形態として示したバックライト装置４０とほぼ同じ構成をしており、光を発する光源部５１と、光源部５１で発生された光を、例えば、液晶表示素子へと導く導光板７１とに大別される。
【００５１】
始めに光源部５１について説明をする。光源部５１は以下のようにして生成される。
【００５２】
まず、複数個（本実施の形態では５個）の第１の実施の形態で使用した発光ダイオード２と同一の発光ダイオード（ＬＥＤ）５２を所定の配線がプリントされたフィルム配線基板の所定の位置にリフローはんだ付け方式で等間隔に一列に取り付ける。また、このフィルム配線基板には図示しないサーミスタ、静電破壊防止抵抗も同様にして取り付ける。
【００５３】
発光ダイオード５２、図示しないサーミスタ、静電破壊防止抵抗を取り付けられたフィルム配線基板は、金型でフィルム配線基板５４、可撓性のフレキシブルフィルム５５、発光ダイオードへ電源供給をする駆動回路などに接続するための端子部５６を備えた形状に抜き取られ、光源ユニット５３が形成される。
【００５４】
さらに、フィルム配線基板５４の発光ダイオード５２が取り付けられた反対面には、フィルム配線基板５４とほぼ同形状で発光ダイオード５２の放熱用の軟質金属シート５７が接着剤で張り付けられる。
【００５５】
この放熱用の軟質金属シート５７は、例えば、アルミや銅などの熱伝導率の高い金属をシート状にしたものであり、厚さは０．１ｍｍ程度である。また軟質金属シート５７は、バックライト装置を構成するその他の部材に応じて任意の形状とすることができる。
【００５６】
軟質金属シート５７が張り付けられた光源ユニット５３は、上述した金属リフレクタ８と同様にコの字型をした金属リフレクタ５８の端部５８ａからスライドさせて挿入され、金属リフレクタ５８で覆われるように取り付けられる。
【００５７】
金属リフレクタ５８は、挿入された光源ユニット５３を固定するために、コの字型の開放されている口が狭められている。また、金属リフクレタ５８の端部５８ａの反対側の端部５８ｂは、挿入した光源ユニット５３が金属リフレクタ５８から抜け落ちないようにするためにストッパー状に切り起こされている。
【００５８】
この時点では、金属リフレクタ５８に取り付けられた光源ユニット５３は、完全には固定されていない。
【００５９】
光源ユニット５３を取り付けた金属リフレクタ５８の内側の面である反射面１０は、発光ダイオード５２で発光した光のうち光入射面７２へ入射できなかった漏れ光が反射して光入射面７２へ再び入射されるように鏡面となっている。
【００６０】
反射面６０は、図５を用いて説明した金属リフレクタ８の反射面１０と同様に、絶縁性のあるＰＥＴフィルム１０ｂに銀を蒸着することでできる光を反射させるための銀蒸着面１０ａを備えたシートを、例えば、真鍮製の金属リフレクタ５８に貼り付けることで形成される。したがって、発光ダイオード５２と金属リフクレタ５８はＰＥＴフィルム１０ｂで絶縁されるため、発光ダイオード５２に流す電流は金属リフレクタ５８には流れない。
【００６１】
続いて、光源部５１で生成された光を所定の装置、又は、所定の素子へと導く導光板７１について説明をする。導光板７１は、側面形状が楔形状をした透明度の高いアクリル樹脂板からなる。導光板７１の一側面は、平坦面にカットされ、光入射面２２となる。この導光板７１の一方主面が光を反射する光反射面７１ａとなり、他方主面が光反射面７１ａで反射された光を出射する光出射面７１ｂとなる。
【００６２】
導光板７１の光反射面７１ａには、光の反射効率の高い反射シート７３が面接触している。また、反射シート７３は、接着シートが張り付けられた１対の接着部７３ａによって、導光板７１の側面に接着される。反射シート７３は、例えば、ポリエステルやポリオレフィンあるいは樹脂シートに銀等の金属粒子を蒸着したものである。
【００６３】
さらに、反射シート７３が接着された導光板７１は、上述した光源部５１と組み付けられる。金属リフレクタ５８には、導光板７１と組み付けるための１対の孔５９が開口されており、導光板７１の端部に突出形成された１対の突起部７４に係合される。この突起部７４の形状は円錐形状あるいは弧面形状となっている。
【００６４】
ここで、導光板７１の突起部７４の外径は０．７ｍｍ、金属リフレクタ５８の孔５９の孔径は１．２ｍｍとなっており、突起部７４の外径に対して孔５９の孔径は余裕のある大きな孔となっているため、光源５１と導光板７１とは完全に密着して係合されていない。
【００６５】
放熱用の軟質金属シート６２は、軟質金属シート５７と同様に例えば、アルミや銅などの熱伝導率の高い金属をシート状にしたものであり、厚さは０．１ｍｍ程度である。軟質金属シート６２のシート面積は、軟質金属シート５７よりも大きくなっている。また、軟質金属シート６２は、バックライト装置５０を構成するその他の部材に応じて任意の形状とすることができる。
【００６６】
導光板７１とを組み付けられた金属リフレクタ５８には、上述した軟質金属シート６２が金属リフレクタ５８のコの字型形状に合わせて貼り付けられる。さらに軟質金属シート６２の余った部分を金属リフレクタ５８を引っ張るようにして反射シート７３の反射面と対向する面に貼り付けることで、金属リフレクタ５８に挿入された光源ユニット５３の発光ダイオード５２を導光板５１の光入射面７２に密着して面接触させる。
【００６７】
このように、軟質金属シート６２を張り付けるとき、光源ユニット５３の発光ダイオード５２を導光板７１の光入射面７２に密着して面接触させるように、導光板７１と、光源ユニット５３とを固定することで、発光ダイオード５２と光入射面７２との密着度が高まり導光板７１へ入射する光の漏れ光が少なくなるため光の利用効率がよくなる。
【００６８】
ところで、発光ダイオード５２で発生した熱は、上述した第１の実施の形態と同様にフイルム配線基板５４、軟質金属シート５７へと伝導する。軟質金属シート５７へと伝導した熱は、金属リフレクタ５８へと伝導し、さらに金属リフレクタ５８に貼り付けられた軟質金属シート６２に伝導して放熱される。
【００６９】
軟質金属シート６２が張り付けられた後、光源部５１が係合された導光板７１は、拡散シート７５、縦プリズムシート７６、横プリズムシート７７と共にステンレスなどの金属材からなるフレーム８０に組み付けられる。
【００７０】
フレーム８０には、光源部５１が係合された導光板７１を組み付けた際に、光出射面７１ｂ上に下から拡散シート７５、縦プリズムシート７６、横プリズムシート７７が順に重なるようにあらかじめ挿入されている。
【００７１】
そして、導光板７１をフレーム８０に楔状の先端部から挿入し押し込むことで、導光板７１の楔状の先端部に形成されている位置決め片７８がフレーム８０の位置決め孔８１に係合され、また、導光板７１の側部に形成されている位置決め片７９がフレーム８０の位置決め孔８２に係合され、さらに金属リフクレタ５８の孔５９と係合している導光板７１の突起部７４がフレーム８０の係合孔８３に係合され、さらにまた、フレーム８０の枠片８４のバネ付勢力により皿状の座面８５の底部が金属リフレクタ５８を導光板７１側に押し付けて抑えるようにすることでバックライト装置が形成される。
【００７２】
また、フレーム８０には左右一対ずつの４つの支持フランジ８６が切り起こされていて、この支持フランジ８６に、例えば、透過型の液晶表示素子５１をはめ込むことで図１０に断面で示すような液晶表示装置が形成される。バックライト装置５０は液晶表示素子５１で生成された画像を照明する。
【００７３】
このようにして形成されたバックライト装置５０の発光ダイオード５２に電流を印加すると、発光ダイオードは印加された電流値に応じて熱を発生し、発生した熱によって発光ダイオード５２及び発光ダイオード５２に接した周辺部材の温度は上昇することになる。
【００７４】
そこで、発光ダイオード５２に、印加する電流ＩｆをＩｆ＝１８ｍＡ，２０ｍＡ，２２ｍＡとした場合のはんだ付け部の温度Ｔａを測定すると図１１（ａ）に示すようになる。なお、温度の測定点となるはんだ付け部とは、図２で示した発光ダイオード２のはんだ付け部４ａと同一の箇所である。
【００７５】
発光ダイオード５２に印加する電流がＩｆ＝１８ｍＡのとき、はんだ付け部の温度Ｔａは、電流を印加すると上昇していきＴａ＝６５℃で一定となる。続いて、Ｉｆ＝２０ｍＡのときはＴａ＝６８℃で一定値となり、Ｉｆ＝２２ｍＡのときはＴａ＝７１℃で一定値となる。
【００７６】
続いて、バックライト装置５０において、軟質金属シート５７、金属リフレクタ５８、軟質金属シート６２を使用しない構成とした場合の、発光ダイオード５２に印加する電流とはんだ付け部の温度との関係を図１１（ｂ）に示す。発光ダイオードに印加する電流は、図１１（ａ）のときと同じでＩｆ＝１８ｍＡ，２０ｍＡ，２２ｍＡとする。
【００７７】
図１１（ｂ）によると、発光ダイオード５２に印加する電流がＩｆ＝１８ｍＡのとき、はんだ付け部の温度Ｔａは、電流を印加すると上昇していきＴａ＝７１℃で一定となる。続いて、Ｉｆ＝２０ｍＡのときはＴａ＝７５℃で一定値となり、Ｉｆ＝２２ｍＡのときはＴａ＝７９℃で一定値となる。
【００７８】
このようにバックライト装置５０で、放熱効果を担う部材である軟質金属シート５７、金属リフレクタ５８、軟質金属シート６２を使用しない場合は図１１（ｂ）に示すように、はんだ付け部の温度は放熱手段を備える図１１（ａ）の場合よりも高くなっており、その温度差を平均すると７℃にもなることが分かる。
【００７９】
また、発光ダイオード２と、発光ダイオード５２は同一の発光ダイオードを使用しているため、図８に示したはんだ付け部温度Ｔａ−許容順電流Ｉｆ特性も同一となる。例えば、発光ダイオード５２への印加電流がＩｆ＝２０ｍＡである場合、はんだ付け部の温度は７０℃が上限であり、これ以上温度が上昇すると発光ダイオード５２は破壊されてしまう。
【００８０】
軟質金属シート５７、金属リフレクタ５８、軟質金属シート６２といった放熱手段を備えるバックライト装置５０は、発光ダイオード５２へＩｆ＝２０ｍＡの電流が印加されても、図１１（ａ）に示すようにはんだ付け部の温度はＴａ＝６８℃となり、７０℃を越えない。しかし、上述の放熱手段がない場合は、図１１（ｂ）に示すようにはんだ付け部の温度はＴａ＝７５℃となって、７０℃を越えてしまうので、発光ダイオード５２にＩｆ＝２０ｍＡの電流を流すことができないことが分かる。
【００８１】
上述のように、放熱手段を備えたバックライト装置５０を構成することで、光源となる発光ダイオード５２で発生する熱はそれ自体にこもることなく、効果的にフィルム配線基板５４、軟質金属シート５７、金属リフレクタ５８、軟質金属シート６２へ伝導させ放熱させることができるので、発光ダイオード５２の発熱による影響を回避することができる。
【００８２】
さらに、バックライト装置４０における軟質金属シート１２と同様に軟質金属シート６２のシート面積を大きくすることで、効果的な放熱が可能となることから、発光ダイオード５２へ流せる電流量を増加させることができ、発光ダイオード５２の輝度を向上させることができる。したがって高額な発光ダイオード５２の使用個数を制限することが可能となる。
【００８３】
また、軟質金属シート１２と同様に軟質金属シート６２は、加工する自由度が高いため、フレーム８０に、導光板７１などを組み付けた際、軟質金属シート６２を加工して、フレーム８０と、軟質金属シート６２とが接するようにすることで、軟質金属シート６２に伝導された熱をさらにフレーム８０へと伝導させ放熱を促進させることができる。
【００８４】
このようにしてバックライト装置５０は、発光ダイオード５２で発光した光が光入射面７２より導光板７１内に入射し、光反射面７１ａで反射した光が光出射面７１ｂより面光源となって出射し、液晶表示素子５１のバックライトとして機能するとともに、発光ダイオード５２で発生した熱を軟質金属シート５７、軟質金属シート６２、フレーム８０へと伝導させ効果的に放熱させることができる。
【００８５】
また、発光ダイオード５２から光入射面７２へ入射できなかった漏れ光を反射させ、再び光入射面７２へと入射させるリフレクタに金属リフクレタ５８を使用し、導光板７１と機械的に係合させることで、接着剤を使用したリフレクタと導光板７１との接合部における、発光ダイオード５２の熱による接着剤の剥がれや、光の吸収による損失光を減少させることができる。
【００８６】
なお、バックライト装置５０の光源部５１で、フィルム配線基板５４の背面に貼り付けた軟質金属シート５７を使用せずに、フィルム配線基板５４が金属リフレクタ５８と直接接するようにしても放熱効果を得ることができる。
【００８７】
ところで、第１の実施の形態として示したバックライト装置４０及び第２の実施の形態として示したバックライト装置５０では、それぞれの軟質金属シート１２、軟質金属シート６２のシート面積を大きくして放熱効果を高めるために、図１２に示すように、例えば、バックライト装置４０又はバックライト装置５０を組み込む電子機器の筐体１００と一体となるように貼り付けてもよい。
【００８８】
さらにまた、図１３に示すように、第１の実施の形態として示したバックライト装置４０の光源部１を作成する際、発光ダイオード２と、フィルム配線基板４とをはんだ付けするだけではなく、フィルム配線基板４、軟質金属シート７とが連通する孔を開け、開けられた孔に、熱伝導性の高い、例えばシリコーン系樹脂からなる接着性充填剤９０を充填し、発光ダイオード２、フィルム配線基板４、軟質金属シート７を接着固定してもよい。
【００８９】
このように熱伝導性の高い接着性充填剤９０を用いることで、発光ダイオード２で発生した熱の大部分は、発光ダイオード２から直接、接着性充填材９０を伝導してフィルム配線基板４、軟質金属シート７へ伝わり効果的に放熱させることができる。
【００９０】
また、図１４に示すように第２の実施の形態として示したバックライト装置５０もバックライト装置４０と同様にして、フィルム配線基板５４、軟質金属シート５７、金属リフレクタ５８とが連通する孔を開け、開けられた孔に、熱伝導性の高い、例えばシリコーン系樹脂からなる接着性充填剤９０を充填し、発光ダイオード５２、フィルム配線基板５４、軟質金属シート５７、金属リフレクタ５８を接着固定してもよい。
【００９１】
このように熱伝導性の高い接着性充填剤９０を用いることで、発光ダイオード５２で発生した熱の大部分は、発光ダイオード５２から直接、接着性充填材９０を伝導してフィルム配線基板５４、軟質金属シート５７、金属リフクレタ５８へ伝わり効果的に放熱させることができる。
【００９２】
なお、第２の実施の形態では、軟質金属シート５７を使用しないでフィルム配線基板５４が金属リフレクタ５８に直接接触していてもよいので、その場合はフィルム配線基板５４と、金属リフレクタ５８とに連通する孔が開けられ、接着性充填剤９０が充填される。
【００９３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の液晶表示装置及び液晶表示素子用のバックライト装置は、光源の発光素子で発生する熱を複数の発光素子が配置されたフィルム基板の貼り付けられた第１の放熱手段に伝導させ、第１の放熱手段に伝導した熱を反射手段の放熱口から露出した第１の放熱手段に接触させた第１の放熱手段より面積の大きい第２の放熱手段に伝導させ効果的に放熱させることができるので、反射シート、シート材の耐熱信頼性を向上することを可能とし、隣接して配置される電子機器への熱による影響を低減させることを可能とする。
【００９４】
また、第２の放熱手段を熱伝導率が高く、加工成形が容易な金属シートとし、光源を配置した反射手段と係合され第２の放熱手段で光源と固定された導光板と、シート材とを保持するフレームを熱伝導率の高い金属とし、第２の放熱手段がフレームに接するように加工成形することで、第２の放熱手段に伝導された熱をさらにフレームへと伝導させ放熱を促進させること可能とする。
【００９５】
このようにして、効果的な放熱が可能となることから、発光素子へ流せる電流量を増加させることができ、発光素子の輝度を向上させることができる。したがって高額な発光素子の使用個数を制限することが可能となる。
【００９６】
また、導光板の凸部と、反射手段に形成された切欠き部とで導光板と反射手段とを係合させ、第２の放熱手段で導光板の光入射面に光源の複数の発光素子が密着して面接触するように光源と導光板とを固定することで、光の吸収による損失光を減少させ、光を有効利用することを可能とする。
【００９７】
さらにまた、フィルム基板と、フィルム基板に貼り付けられた第１の放熱手段とが発光素子が配置される位置で連通するように開口した貫通孔に、発光素子の背面側に達するように熱伝導性の高い接着性充填剤を充填することで、さらに効果的に発光素子で発生する熱を放熱させることを可能とする。
【００９８】
以上の説明から明らかなように、本発明の液晶表示装置及び液晶表示素子用のバックライト装置は、光源の発光素子で発生する熱を複数の発光素子が配置されたフィルム基板に伝導させ、フィルム基板に伝導した熱を熱伝導率の高い反射手段に伝導させ、反射手段に伝導した熱を、反射手段に接触させた放熱手段に伝導させ効果的に放熱させることができるので、反射シート、シート材の耐熱信頼性を向上することを可能とし、隣接して配置される電子機器への熱による影響を低減させることを可能とする。
【００９９】
また、放熱手段を熱伝導率が高く、加工成形が容易な金属シートとし、光源を配置した反射手段が放熱手段で固定された導光板と、シート材とを保持するフレームを熱伝導率の高い金属とし、放熱手段がフレームに接するように加工成形することで、放熱手段に伝導された熱をさらにフレームへと伝導させ放熱を促進させること可能とする。
【０１００】
このようにして、効果的な放熱が可能となることから、発光素子へ流せる電流量を増加させることができ、発光素子の輝度を向上させることができる。したがって高額な発光素子の使用個数を制限することが可能となる。
【０１０１】
また、導光板の突起部と、反射手段に形成された孔部とで導光板と反射手段とを係合させ、放熱手段で導光板の光入射面に光源の複数の発光素子が密着して面接触するように反射手段を導光板に引き寄せて固定することで、光の吸収による損失光を減少させ、光を有効利用することを可能とする。
【０１０２】
さらにまた、フィルム基板と、反射手段とが発光素子が配置される位置で連通するように開口した貫通孔に、発光素子の背面側に達するように熱伝導性の高い接着性充填剤を充填することで、さらに効果的に発光素子で発生する熱を放熱させることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態として示すバックライト装置の全体構成を説明するための斜視図である。
【図２】同バックライト装置において、使用する発光ダイオードが発生する熱の伝導の様子を説明するための断面図である。
【図３】同バックライト装置において、発光ユニットの金属リフレクタへの取り付け方法ついて説明するための図である。
【図４】同バックライト装置において、金属リフレクタに発光ユニットを取り付けた際の様子を説明するための断面図である。
【図５】同バックライト装置において、金属リフレクタの反射面について説明するための断面図である。
【図６】同バックライト装置において、軟質金属シートを張り付けた際の様子を説明するための断面図である。
【図７】同バックライト装置において、透過型の液晶表示素子を配した様子を説明するための断面図である。
【図８】同バックライト装置において、発光ダイオードのはんだ付け部の温度と許容順電流との関係を示した図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態として示すバックライト装置の全体構成を説明するための斜視図である。
【図１０】同バックライト装置において、透過型の液晶表示素子を配した様子を説明するための断面図である。
【図１１】同バックライト装置において、（ａ）は放熱手段を備えたバックライト装置の発光ダイオードに所定の電流を印加した際のはんだ付け部の温度の様子を示した図であり、（ｂ）は、放熱手段を備えないバックライト装置の発光ダイオードに所定の電流を印加した際のはんだ付け部の温度の様子を示した図である。
【図１２】同バックライト装置において、バックライト装置を軟質金属シートで筐体に貼り付けた様子を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態として示すバックライト装置において、接着性充填剤を用いて発光ダイオードを接着させた様子を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態として示すバックライト装置において、接着性充填剤を用いて発光ダイオードを接着させた様子を示す図である。
【符号の説明】
１，５１  光源部、２，５２  発光ダイオード、３，５３  光源ユニット、４，５４  フィルム配線基板、５，５５  フレキシブルフィルム、６，５６  端子部、７，５７  軟質金属シート、８，５８  金属リフレクタ、９  放熱口、１０，６０  反射面、１１  切欠き、１２，６２  軟質金属シート、２１，７１  導光板、２１ａ，７１ａ  光反射面、２１ｂ，７１ｂ  光出射面、２２，７２  光入射面、２３，７３  反射シート、２３ａ，７３ａ  接着部、２５．７５  拡散シート、２６，７６  縦プリズムシート、２７，７７  横プリズムシート、２８，７８  位置決め片、２９，７９  位置決め片、３０，８０  フレーム、３１，８１  位置決め孔、３２，８２  位置決め孔、４０，５０  バックライト装置、４１，５１  液晶表示素子、５９  孔、７４  突起部
【図１】
0004815675.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004815675.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004815675.tif 000012
【図１１】
0004815675.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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