(57)【要約】【課題】  ＬＥＤの熱上昇を抑え、ＬＥＤの効率低下を防止、かつ寿命を長くする。【解決手段】  帯状の入光面１ａ、入光面１ａに対して直角に設けられた出光面１ｂ、および反射面１ｃを有する導光板１と、この導光板１の入光面１ａ側において、前記導光板１の出光面１ｂに対して平行に対向し、かつほぼ入光面１ａの厚さ分だけ隔離配置された第１および第２の基板２、３と、この第１および第２の基板２、３上に前記導光板１の帯状の入光面１ａに沿って配置され、入光面１ａ方向に光を出射する複数のＬＥＤ４を具備していることを特徴とする。【選択図】  図１
2005190942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の入光面、入光面に対して直角に設けられた出光面、および反射面を有する導光板と、この導光板の入光面側において、前記導光板の出光面に対して平行に対向し、かつほぼ入光面の厚さ分だけ隔離配置された第１および第２の基板と、この第１および第２の基板上に前記導光板の帯状の入光面に沿って配置され、入光面方向に光を出射する複数のＬＥＤを具備していることを特徴とするＬＥＤバックライト。
【請求項２】
複数の前記ＬＥＤが前記第１または第２の基板に実装された隣り合うＬＥＤの略中間に他方の基板に実装されたＬＥＤが配置されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤバックライト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示等に使用されるＬＥＤを用いたバックライトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、カーナビゲーションなどの液晶表示等に使用されるバックライトには主に冷陰極蛍光灯（以後、ＣＣＦＬ）が使用されている。このＣＣＦＬは、長寿命で大きな光出力を持っているが、放電媒体として水銀を封入しているため環境面において問題視されている。そこで、高い発光効率、長寿命等の特性を持ち、特に水銀を使用しないため環境面で優れている発光ダイオード（以後、ＬＥＤ）が注目を浴びている。
【０００３】
ＬＥＤを使用するバックライトは、導光板の厚さ部分に相当する面に対向してＬＥＤを配置し、その面に対して直角方向の出光面から光を取り出すエッジライト式のものが主流である。その従来例を図３に示す。くさび型形状の導光板１０１は、入光面１０１ａ、出光面１０１ｂおよび反射面１０１ｃを有し、その入光面１０１ａに対向して基板１０２が配置されている。その基板１０２上には複数のＬＥＤ１０３が実装されており、導光板１０１の入光面１０１ａに光を入射する。そして、そのＬＥＤ１０３の出射光を効率良く入射させるために金属リフレクタ１０４が設けられている。また、ＬＥＤ１０３を実装した基板１０２の面に対して反対の面には、軟質金属シート１０５が配設されている。この基板１０２と軟質金属シート１０５には、熱伝導率が高い金属を使用され、ＬＥＤ１０３で発生する熱を放熱している。（たとえば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−２２９０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＬＥＤは高い発光効率を有するが点灯により熱が発生する。しかし、ＬＥＤは熱に弱いという特性を持っており、いかに熱対策をするかということがＬＥＤの寿命や発光効率に関係してくる。したがって、従来例のような放熱対策がされてきた。しかし、このような熱対策をしても、輝度ムラが少なく、かつ高い輝度を得ようとした場合、必然的に基板１０２上に実装するＬＥＤ１０３の数を増やさなければならない。そうすると、基板１０２上でのＬＥＤ実装密度が高くなり、個々のＬＥＤ１０３から伝達した熱により、基板１０２の温度が上昇し、ＬＥＤ１０３の熱が伝達しにくくなってしまう。そのため、ＬＥＤ１０３自体の温度が上昇し、それにより発光効率が低下、さらに最悪の場合はＬＥＤが熱によって破壊されてしまう。
【０００５】
従って、本発明は、ＬＥＤの熱上昇を抑え、高効率で長寿命なＬＥＤバックライトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤバックライトは、入光面、入光面に対して直角に設けられた出光面、および反射面を有する導光板と、この導光板の入光面側において、前記導光板の出光面に対して平行に対向し、かつほぼ入光面の厚さ分だけ隔離配置された第１および第２の基板と、この第１および第２の基板上に前記導光板の入光面に沿って配置され、入光面方向に光を出射する複数のＬＥＤを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
したがって、本発明によれば、ＬＥＤの温度を下げることで、発光効率と寿命の低下を抑止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施の形態）
以下に、本発明の第1の実施の形態を図1乃至図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態であるＬＥＤバックライトの斜視図である。
【０００９】
本発明のＬＥＤバックライトは、導光板１、第１の基板２、第２の基板３、ＬＥＤ４、光学シート５、ケース６、フロントケース７で構成されている。
【００１０】
導光板１は、透光性のある部材であればどんな材料を用いても良いが、例えばアクリルからなり、入光面１ａ、出光面１ｂおよび反射面１ｃからなる。
【００１１】
入光面１ａは、主としてＬＥＤ４から出射された光が入射する面であり、導光板１の厚さ部分に相当する帯状の端面のうちの一面である。出光面１ｂは、主として導光板１に入射した光が出光する面であり、この出射光がバックライトの光として利用される。この出光面１ｂは、入光面１ａの長辺に対して直角に位置している。反射面１ｃは、主として入射光を全反射させるための面である。この反射面１ｃは、入光面１ａの長辺に対して直角に、かつ出光面１ｂに対して平行に位置している。そして入光面１ａ以外の端面も主として入射光を全反射させるための面である。
【００１２】
ここで、「主として」とは、それぞれの面の主要な作用のみを意味する。そのためそれぞれの面にはその他の作用として、入射、出射、反射等をする場合がある。
【００１３】
また、本発明は、図１のような扁平矩形形状に限らず、出光面から奥に向かうにつれて厚みが薄くなるくさび型の導光板にも適用でき、導光板の形状に制限はない。
【００１４】
第１の基板２は、熱伝導率が高い金属等、例えばアルミニウムからなり、厚さが薄く、またその板状面が細長い帯状の形状をしている。この第１の基板２は、導光板１の入光面１ａ側に、出光面１ｂと平行に配置される。
【００１５】
第２の基板３は、第１の基板２と同様の材料、形状からなり、第１の基板２に平行に対向配置される。
【００１６】
ここで、第１および第２の基板２、３が「ほぼ入光面の厚さ分だけ隔離配置され」とは、導光板１の入光面１ａの厚さよりも、対向する第１および第２の基板２、３のＬＥＤ４を実装する面どうしの間隔が、多少広かったり、狭かったりする状態も許容するという意味である。
【００１７】
ＬＥＤ４は、第１の基板２および第２の基板３に導光板１の入光面１ａの長辺に沿って複数実装される。通常のＬＥＤは実装した基板の面に対して直角方向に光を出射するが、このＬＥＤ４は、第１の基板２および第２の基板３の面に対し、平行方向に光を出射する構造になっている。このタイプのＬＥＤとして、例えば、日亜化学工業株式会社製のＮＡＣＷ−２１５などがある。つまり、導光板１の出光面１ｂに対して平行に基板を配置し、その上にＬＥＤを実装するような配置関係であっても、入光面１ａに効率良く光を入射することができるようになっている。したがって、本発明に使用できるＬＥＤは、実装する基板の面に対して平行方向に光を出射する構造のＬＥＤであればどのような構造でも良い。ここで、本発明では対向する基板の間にＬＥＤが実装されるため、ある程度小型であることが望ましく、例えば導光板１の厚さに対して、ＬＥＤの高さが低いことが望ましい。
【００１８】
また、対向する第１、第２の基板２、３やそれらを配置する側のケース６の面に、入光面１ａの方向に光を導く反射手段を設けるならば、一般に使用されている実装した基板の面に対して直角方向に光を出射するＬＥＤを使用してもよい。
【００１９】
図２は図１に示すＬＥＤバックライトを直線Ａ−Ａに沿って切断し、矢印の方向から見た断面図である。この図からわかるようにＬＥＤ４は第１の基板２および第２の基板３のそれぞれの長辺方向の面に、交互に実装されるためそれぞれの基板上には総ＬＥＤ数の約半数分が配置されている。
【００２０】
導光板１の出光面１ｂ、反射面１ｃ、および入光面１ａを除くその他の端面には、光学シート２と呼ばれているさまざまな作用を持ったシートが配設されている。本発明では、出光面１ｂには、拡散シート５ａが配設され、出光面１ｂから出光した光を拡散し、均斉度を高める作用をする。さらに、その拡散シート５ａの上面には、集光シート５ｂが配設され、拡散シート５ａで拡散された光の向きを導光板１の出光面１ｂ前方に集光し、輝度を高める作用をする。この集光シート５ｂを２枚使用するとさらにその効果が得られる。また、反射面１ｃおよび入光面１ａを除く端面には、反射シート５ｃが配設され、それらの面から出射してしまった光を再び導光板１に反射し、光の損失を減少させる作用をする。これらの光学シートの組合せはこの組合せのみに限られるものではなく用途に合わせてさまざまな組合せが可能である。
【００２１】
ケース６は、軽量で、丈夫な金属や樹脂から構成されるが、さらに熱伝導率も良いアルミニウムが最適である。このケース６は導光板１の出光面１ｂを除く全ての面を覆う容器のような形状をしており、導光板１や第２の基板３を配置、保持している。この第２の基板３の配置については、導光板１の反射面１ｃとそれに配設した反射シート５ｃとの隙間にＬＥＤ４からの出射光が入射し、出光面１ｂでムラの原因になりにくく、かつ後述するようにＬＥＤ４から第２の基板３に伝達した熱が導光板１や反射シート５ｃに影響し、それらが劣化しないように、導光板１の入光面１ａに近接する状態が好適である。ここで、ＬＥＤ４が導光板１の入光面１ａの方向のみならず、その方向に対して逆方向にも光を出射するような場合、導光板１の入光面１ａに対向するケース６の内壁にも反射シートを配設するなどして光の反射損失を抑えることが望ましい。
【００２２】
フロントケース７は、ケース６と同様の材料からなり、第１の基板２を配置、保持する。この第１の基板２を配置する位置も、第２の基板３と同様、導光板１の入光面１ａに近接する状態が望ましい。
【００２３】
ここで、ケース６やフロントケース７は別々でも一体に形成されてもよい。
【００２４】
次に、熱の伝達について説明する。ＬＥＤ素子の点灯により、ＬＥＤの内部にあるＬＥＤチップ（図示していない）では光が発生し、それに伴い熱も発生する。このＬＥＤチップで発生した熱は、その周辺に伝わり、さらにＬＥＤと基板との接続部分を介して基板に伝達する。この際、個々のＬＥＤから発生した熱がそれぞれ基板に伝わる。そのため、多く実装すればするほど基板全体の温度は上昇することになる。基板の温度が上昇すると、上述したようにＬＥＤで発生する熱が基板に伝達しにくくなるため、ＬＥＤは温度を下げることができなくなり、ＬＥＤの発光効率が低下、また寿命の低下につながる。本実施の形態では、図２に示すように第１の基板２および第２の基板３によって、実装するＬＥＤの総数を約半数に分けて実装することができるので、一枚の基板にＬＥＤを実装する場合と比較して、ＬＥＤの総数が同じでも基板の温度を下げることができる。また、ケース６の材料にアルミニウムを用いたり、ファンなどを備えたりするなど、放熱手段を設けることでさらに基板温度を下げることができる。
【００２５】
したがって、第１および第２の基板２、３の温度を下げることで、個々のＬＥＤの温度も下げることができるので、ＬＥＤが高効率の発光をすることができ、さらにＬＥＤの長寿命化につながる。
【００２６】
また、図２のようにＬＥＤ４が第１の基板２および第２の基板３に実装され、さらに一方の基板に実装されたＬＥＤを、他方の基板に実装された隣り合うＬＥＤの中間距離に配置することで、ＬＥＤの実装密度が均一になり、輝度ムラを低減することができる。また、ＬＥＤからの熱が基板上で偏って伝わることがなく、ほぼ均等に分配される。そのため、それぞれのＬＥＤの温度をほぼ同じ温度に保つことができ、発光を均一にすることができる。さらに、光源として赤、緑、青のＬＥＤを使用した場合は、輝度ムラおよび色ムラを低減することができる。
【００２７】
また、一般にエッジライト式のＬＥＤバックライトは、輝度が低いといわれているが、本発明では上述したように個々のＬＥＤが高効率な発光をできるため、バックライトの輝度を高めることができる。このほかに、従来よりも総数にして多くのＬＥＤを実装することができるので、輝度を高めることができ、また実装密度が増したことにより輝度ムラの低減もできる。
【００２８】
さらにまた、２枚の基板を対向させ、その間にＬＥＤを実装するので、装置の厚さを薄くすることができる。
【００２９】
ここで、本発明は以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるＬＥＤバックライトの斜視図。
【図２】図１に示すＬＥＤバックライトを入光面に対して平行方向に切断した断面図。
【図３】従来のＬＥＤバックライトを示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１  導光板
２  第１の基板
３  第２の基板
４  ＬＥＤ
５  光学シート
６  ケース
７  フロントケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005190942.tif 000005