(57)【要約】【課題】  チップＬＥＤ及び導光板製作時に起こる誤差、チップＬＥＤモジュール前後における問題、チップＬＥＤマウント時に起こる問題、ならびにリフローに際して起こるチップＬＥＤ位置ズレなど技術的に回避できない原因により、組み立てに際して導光板入光面とＬＥＤの間に必然的に生ずる空気層を除去するものである。【解決手段】  チップＬＥＤの出射光を導光板入光面へ入射する導光板と、前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層を除去するためにポッテイングされる光漏れ防止体とを備え、チップＬＥＤからの光を反射させることなく導光板入光面に効率的に入射するバックライトであり、このバックライトの出光面に液晶パネルを搭載して輝度向上化を図るものである。【選択図】        図２
2005235578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックライトのＬＥＤ光源と導光板入光面とが光漏れ防止体を介して密着するように構成したことを特徴とするバックライト。
【請求項２】
前記のＬＥＤ光源と、このＬＥＤ光源からの出射光を入射する入光面を有する導光板と、前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層を除去するためにポッテイングされる光漏れ防止体とを具備したことを特徴とする請求項１記載のバックライト。
【請求項３】
前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層を除去するために、ポッテイングされる光漏れ防止体が、ＬＥＤ光源側に生成されたくぼみにポッテイングされることを特徴とする請求項１または２記載のバックライト。
【請求項４】
前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層を除去するために、ポッテイングされる光漏れ防止体が、チップＬＥＤの全周を包囲するようにポッテイングされることを特徴とする請求項１または２記載のバックライト。
【請求項５】
前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層を除去するために、ポッテイングされる光漏れ防止体が、導光板入光面側にポッテイングされることを特徴とする請求項１または２記載のバックライト。
【請求項６】
前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層を除去するためにポッテイングされる光漏れ防止体が、ＬＥＤ光源の出光面以外の部分を包囲するようにポッテイングされることを特徴とする請求項１または２記載のバックライト。
【請求項７】
液晶表示パネルを裏面から照明するバックライトにおいて、導光板入光面から入射した光を前記液晶表示パネルに照射する導光板と、前記導光板入光面へ光を入射するＬＥＤ光源と、前記導光板とＬＥＤ光源との間に生ずる空気層にポッテイングされる光漏れ防止体とを有するバックライトの出射光面に液晶パネルを搭載したことを特徴とする液晶装置。
【請求項８】
前記の光漏れ防止体が、エポキシ系紫外線硬化樹脂あるいは粘性が弱いアクリル系紫外線硬化樹脂である請求項１ないし７のいずれかに記載のバックライトまたは液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば携帯電話等の液晶表示部用のバックライトに関し、更に詳しくはチップＬＥＤと導光板入光面の間からの光漏れを防止して表示部の全体の輝度を高くしたバックライト及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話機などの情報端末から家電に至るまで、あらゆる分野の機器類に対して液晶表示装置が搭載されていることは周知の通りである。例えば携帯電話等の液晶表示部は単色で光らせた液晶としたものが一般的であり、表示面の面輝度を高くすることよりもむしろ表示面の全体に明暗の差が無いように一様に発光させることが必要である。従来の携帯電話の分野では、光源としてチップＬＥＤを複数個備えるとともに液晶パネルに一様に光を配光させるための導光板が組み込まれた種々のバックライト及びこれを用いた液晶表示装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−６７９１７号公報
【特許文献２】特開２００１−６７９１８号公報
【特許文献３】特開２００２−７５０３８号公報
【特許文献４】特開２００２−１９７９０３号公報
【特許文献５】特開２００２−２２９０２２号公報
【０００３】
チップＬＥＤは、例えば電源供給端子を保有する線状光源用基板であるフレキシブル基板（以下、ＦＰＣと呼称することもある）、またはプリント基板（以下、ＰＣＢと呼称することもある）に対してサイド発光のチップＬＥＤを実装して導光板入光面に合わせるか、あるいはまた上記の基板に上面発光のチップＬＥＤを実装して導光板入光面に合わせるか、更にはまた上記の基板にベアーチップをダイボン，ワイヤーボンディングしエポキシ樹脂などで封入し、導光板入光面に合わせてバックライトが組み立てられる。
【０００４】
しかしながら、上記のサイド実装式発光タイプ、上面実装式発光タイプ及び樹脂封入式発光タイプのいずれも導光板入光面とチップＬＥＤの出光部との間に隙間いわゆる空気層が形成されることから、チップＬＥＤからの出射光が空気層および導光板入光面での屈折率の違いによる拡散反射が生じて光が漏れ、その結果、導光板入光面へのチップＬＥＤからの出射光の入光率を著しく低下させ、表示面が暗く、鮮明な表示ができなくなるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者はこのような問題を解決すべく鋭意実験を行った結果、次のような原因に基づくことを究明した。
（１）ＦＰＣ基板またはＰＣＢ基板にチップＬＥＤを実装する基板自体の製作時に寸法誤差が生ずる。これはおよそ±０．１である。
（２）ＦＰＣ基板またはＰＣＢ基板にチップＬＥＤをチップマウントする際にマウントずれが起こる。これはおよそ±０．１である。
（３）ＦＰＣ基板またはＰＣＢ基板にチップＬＥＤを載せた後、リフローを行う際にチップＬＥＤに位置ずれが起こる。これはおよそ±０．１である。
上記（１）〜（３）での実装総誤差は本発明者らの実験結果によれば±０．１程度であることが判明した。
【０００６】
（４）上記の如くＦＰＣ基板またはＰＣＢ基板にチップＬＥＤを実装したもの（以下ＬＥＤモジュールと呼称することもある）をバックライトに組み込む際に組み立てずれが起こる。これはおよそ±０．１である。
（５）チップＬＥＤ発光面いわゆる光源部がそれ自体の成形上凹形状となるため、組み立てに際して導光板とＬＥＤとを密接させて組んだとしても、導光板入光面と光源部との間に必然的に隙間いわゆる空気層が存在されることになる。
【０００７】
そこで、本発明者はそのような隙間いわゆる空気層が表示面にどのような影響を与えるかを考察した。仮にチップＬＥＤを４灯タイプのＬＥＤモジュールとして輝度の劣化率を考察してみると、４つのチップＬＥＤの内、例えば２灯のチップＬＥＤが導光板入光面に密着し、残り２灯のチップＬＥＤが０．２ｍｍ導光板入光面から離れていると仮定した場合、チップＬＥＤが導光板入光面から０．１ｍｍ離れることにより１０％の輝度劣化が予測されることを考えれば、バックライト輝度面では２０％の輝度劣化となる。
【０００８】
また、４つのチップＬＥＤをすべて導光板入光面に密着して組み込んだとしても、チップＬＥＤ面の仕上がりの粗さ、チップＬＥＤの成形上生ずる凹形のくぼみ、導光板入光面の仕上がりの粗さ、加えてチップＬＥＤモジュールを組み込んだ際の位置ズレ等を考慮すると導光板入光面と光源部とが完全に密着されるとは考えることができず、やはり空気層を介在する結果となり、入光効率の低下を招いてしまう。
【０００９】
ＬＣＤパネル面での輝度分布を均斉化するための一つの方法として提案されたバックライトは、所望の輝度分布に応じてＬＥＤを線状光源用基板にピッチを変えて配列するものであった。即ち、複数のＬＥＤ光源を線状光源用基板に、所望の輝度分布に応じて、導光板の光入射面の長手方向に対して線状かつ不等間隔に配置する。そして、線状光源用基板に設けられた電源供給端子より電源が供給されると、光源から導光板に向けて光が出射される。導光板に入射した光は、均斉化され、面光源としてＬＥＤパネルを裏面から照明する構造である。
【特許文献６】特開２００２−７５０３８号公報
【００１０】
前述の特許文献に記載された発明には、チップＬＥＤ自体に起こる問題、導光板自体に起こる問題およびチップＬＥＤと導光板の組み立てに際して起こる種々の問題点に関する提起およびそれらの問題点を解決するための手段についてはまったく提起されていなかった。輝度向上は例えばＬＥＤの配列を特殊構造にしたり、導光板自体にプリズム効果をもたせるものであった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者はバックライトの輝度向上化および表示面での輝度均斉化のために種々の実験を行った結果、ＬＥＤモジュール前後における問題、チップＬＥＤマウント時に起こる問題、ならびにリフローに際して起こるチップＬＥＤ位置ズレなどの技術的に回避できない原因により、導光板入光面とＬＥＤの間に必然的に生ずる空気層を完全に除去することに成功した。
【００１２】
本発明は上記のような知見に基づいて完成されたものであり、その目的は、導光板入光面とＬＥＤの間に存在する空気層に光漏れ防止体をポッティングすることにより、空気層を完全に除去して導光板入光面とＬＥＤを完全に密着させた状態にし、導光板入光面とＬＥＤ間に空気層があったバックライトに比較して輝度の向上を大幅に改善し得たバックライト及びそれを用いた液晶表示装置を提供するものである。
本発明は、空気層を除去する光漏れ防止体をポッティングのために、ＬＥＤ光源側、あるいは導光板側に特別の加工を施す作業を必要としないバックライト及びそれを用いた液晶表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
チップＬＥＤの光源部からの出射光が導光板入光面に入射されるときの空気層と導光板入光面間での反射を防止するため、バックライトの組み立てに際し、導光板入光面とＬＥＤ間に生ずる空気層に樹脂材料からなる光漏れ防止体をポッティングして空気層を完全に除去することができる。この際、重要なことは樹脂材料をポッティングした際にポッティングの中に空気層を残存させることなくポッティングすること、あるいはまた、新たな空気層を作らないようにすることである。ポッティングを行う際に、気泡（空気層）ができないようにするために、例えば真空状態下での注入が考えられる。
【００１４】
樹脂材料のポッティングは、例えばディスペンサーにより注入するか、あるいはまた、人的その他適宜の手段によって行えばよい。樹脂材料としては、エポキシ系紫外線硬化樹脂たとえば、３１２１（スリーボンド社販売）、３１３０（スリーボンド社販売）もしくは粘性が弱く空気層に入り込み易いアクリル系紫外線硬化樹脂たとえば３０４２（スリーボンド社販売）、３０２１（スリーボンド社販売）、３０２１Ｊ（スリーボンド社販売）が挙げられる。
【００１５】
樹脂材料を選択する場合、導光板材料たとえばポリカーボネイト板あるいはアクリル板と類似した膨張係数の材料がとくに好ましい。またそれとは反対に導光板と屈折率の異なる材料を用いることで、導光板入光面での拡散効果を持たせることも可能である。更に高屈折率の樹脂材料を使用する場合は、それを導光板表面に塗布し導光板から起きた光だけを出射させるようにしてもよい。ポッティングした樹脂材料を硬化させる方法は、加熱手段たとえば可視光、熱、紫外線その他これに類する手段が挙げられる。この際、用いる加熱手段に合わせて樹脂材料を選択することが好ましい。樹脂材料の色は基本的には透明が好ましいが、使用目的に応じて任意に選択される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、チップＬＥＤ面の仕上がりの粗さ、成形上のチップＬＥＤ発光面の凹形状、導光板入光面の仕上がりの粗さ、そしてチップＬＥＤモジュールを組み込んだ後のチップＬＥＤ位置ズレなどの原因による導光板入光面と光源部の間に生じる空気層は、バックライトの組み立てに際し完全に除去することができる。したがって、チップＬＥＤからの出射光が光漏れを起こさず導光板入光面にされる。それ故、チップＬＥＤからの出射光は導光板入光面にロスなく効率的に入光され、その結果、輝度の向上化が可能となる。また、導光板入光面とチップＬＥＤの光源部の間に存在する空気層は光漏れ防止体をポッティングするのみで除去されるため、特別の作業も必要としない。更に、光漏れ防止体をポッテイングするためにＬＥＤ光源側または導光板側にも特別の加工を施す必要がないので、作業能率の向上化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は導光板入光面とＬＥＤの間に存在する空気層に光漏れ防止体をポッティングすることにより、空気層を完全に除去して導光板入光面とＬＥＤを完全に密着させ、表示部での輝度の向上を大幅に改善し得たバックライト及びそれを用いた液晶表示装置である。
【実施例１】
【００１８】
図１に示すように、本発明の実施例に係るバックライトユニット１０は、サイド方式であり、光源である複数のチップＬＥＤ１１（本例では４灯）を線状に配置したチップＬＥＤ光源１２、入射した光を均斉化する導光板１３、導光板１３の表面に設けられた拡散シート等の光学シート１４、及び導光板１３の裏面に設けられた反射シート１５とから構成される。勿論、バックライトはこのような構造のものに限定されることはない。また、チップＬＥＤの基板に対する配列も４灯に限定されず、目的に応じて任意に選択され、既知の種々のタイプのバックライトに適用できる。
【００１９】
前記の導光板１３は既知の導光板と同様に樹脂製で、その表面に配置された光学シート１４側表面が光出射面となっている。光学シート１４は既知のようにプリズム板や拡散シート等で、入射した光を拡散し、面光光源化するのである。反射シート１５は伝播した光を反射して導光板に再入射させる。チップＬＥＤ光源１１は、導光板１３の所定の端面（図１では下端面）に沿って本発明による光漏れ防止体を介して配置される。すなわち、チップＬＥＤ光源１１に複数配置したＬＥＤの光源部（出光面）１１０を導光板１３の入光面１３０とは光漏れ防止体１６を介して完全に密着される。
【００２０】
ＬＥＤの光源部（出光面）１１０と導光板１３の入光面１３０との間に介在される光漏れ防止体１６は光源部１１０と導光板入光面１３０の間に存在する空気層を除去するものである。例えば図２に示すように、ＬＥＤ１１の出光面１１０がそれ自体の成形上において凹形１１１となるため、出光面１１０を導光板入光面１３０に密接させても必然的に空気層１７が形成されることから、該空気層１７に導光板１３と膨張係数の同じ樹脂材料からなる光漏れ防止体１６をポッテイングすればよい。すると、光漏れ防止体１６はＬＥＤ１１０の全面および導光板入光面１３０の全面をうめつくし、その結果、ＬＥＤ光源部１１０と導光板入光面１３０との間の空気層は完全に除去される。なお、符号１８はホルダであり、本例ではＬＥＤ１１０と導光板１３を保持している。
【００２１】
このような構成のバックライト１０及び液晶表示の動作について説明する。ＬＥＤ光源部１１は、導光板１３に光を入射する入射面の長手方向に、線状かつ複数のチップＬＥＤ１１を配置している。チップＬＥＤ１１間の間隔は、所望に応じて決定される。チップＬＥＤ１１の出光面から出射した光は光漏れ防止体１６へほぼ真っ直ぐに伝播される。光漏れ防止体１６から出光した光は導光板１３の導光板入光面１３０に入射され、導光板１３内を伝播する。
【００２２】
反射シート１５に向かった光は反射されて導光板１３内に再入射される。そして、導光板１３を通過して光学シート１４に接する表面側に出射された光は、光学シート１４で拡散されて表示面１９で面光源化される。すなわち、光源部１１からの出射光は反射を繰り返すことなく効率的に光漏れ防止体１６から導光板１３への伝播経路で伝播され、光学シート１４で拡散されて表示部の全面を一様の輝度で照らすことになる。
【００２３】
次に、本発明のバックライト１０を組み込んだ液晶装置について図３を参照して説明する。図３は本発明の一実施の形態である液晶表示装置における液晶表示部の概略を断面図で表してある。図１と同じものには同じ番号を付し、説明は省略する。液晶表示装置はＬＣＤパネル２０、ＬＣＤパネル２０後方に導光板１３、駆動回路基板２１、前記導光板１３の下端に光漏れ防止体１６を介してＬＥＤ光源１１を配置する。２２はケースである。ＬＣＤパネル２０上に表示される表示は、効率的に伝播されたバックライト１３からの光を背面から受けることにより、利用者に見やすい表示となる
【実施例２】
【００２４】
図４のバックライトはポッテイングの形態が実施例１で示した形態と異なるのみであるため、それと同じ部品には同じ番号を付し、説明は省略する。図４に示した実施例では、チップＬＥＤ１１の全周が光漏れ防止体１６に埋め込まれた形態で、導光板入光面とＬＥＤ光源部とが光漏れ防止体１６を介して完全に密着せしめられた状態となり、光漏れが防止される。
【実施例３】
【００２５】
図５のバックライトはポッテイングの形態が実施例で示した形態と異なるのみであるため、それと同じ部品には同じ番号を付し、説明は省略する。図５に示した実施例では、導光板入光面１３０に成形上、必然的に生じた凹形が存在する状態である。したがって、この部分に光漏れ防止体１６を前述の実施例と同様にポッテイングする。その結果、導光板入光面とＬＥＤ光源の出光面は光漏れ防止体１６を介して完全に密着せしめられた状態となり、光漏れが防止される。
【実施例４】
【００２６】
図６のバックライトはポッテイングの形態が実施例で示した形態と異なるのみであるため、それと同じ部品には同じ番号を付し、説明は省略する。図６に示した実施例では、導光板１３の入光面１３０が成形上、必然的に生じた凹凸が存在刷る状態である。したがって、チップＬＥＤ１１の出光面と導光板入光面１３０とを合わせ、その密接部以外の部分を光漏れ防止体１６でポッテイングする。その結果、導光板入光面とＬＥＤ光源の出光面とが光漏れ防止体１６で完全に密着せしめられた状態となり、光漏れが防止される。
【００２７】
本発明によるバックライトのチップＬＥＤと導光板入光面との間からの光漏れを確認するため、下記の条件によりチップＬＥＤと導光板入光面の間へのポッテイング前、及びポッテイング後における輝度向上について実験を行った。
本発明の実施例２における構造の２．４インチ導光板全体の光量をＣＣＤカメラにより測定した。測定値の計算方法は、縦６４０×横４８０＝３０７２００ポイントを測定し、１点の明るさを０〜２５５の２５６階調［０が一番暗く（黒）、２５５が一番明るい（白）］に分け、それを積分した。その積分値はポッテイング前が、５４７９３８５６であり、ポッテイング後は６１８６７４２９であった。その結果、ポッテイング後の輝度はポッテイング前の輝度と比較して１２．９％向上したことが確認された。
【００２８】
本発明の実施例においては、本発明を理解し易くするために、ＬＥＤ光源の出光面側および導光板入光面側のいずれか一方に成形上、必然的に生ずるくぼみの幾つかの例を図示したが、要するに本発明はＬＥＤ光源の出光面からの光を導光板入光面に効率的に入射させるために、ＬＥＤ光源と導光板入光面との間の空気層を光漏れ防止体で除く構造であればよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
光板入光面とＬＥＤの間に存在する空気層に光漏れ防止体をポッティングして空気層を完全に除去することができるので、ＬＥＤ光源からの出射光は全て導光板入光面に入射されて効率的に伝播されるから、表示部での輝度が高まり、益々要求される小型化及び軽量化にも充分満足せしめることができ、種々の液晶表示装置に搭載できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】バックライトを分解して示した概略斜視図である。
【図２】バックライトを組み立てチップＬＥＤと導光板入光面との接触部の拡大断面図である（実施例１）。
【図３】実施例１のバックライトを液晶デイスプレイに組み込んだ概略断面図である。
【図４】実施例１の変形例を示した図２と同様の拡大断面図である（実施例２）。
【図５】実施例１の更に変形例を示した図２と同様の拡大断面図である（実施例３）。
【図６】実施例１の更に別の変形例を示した図２と同様の拡大断面図である（実施例４）。
【符号の説明】
【００３１】
１０    バックライト
１１    ＬＥＤ光源  
１２    基板
１３    導光板                                                          
１４    光学シート
１５    反射シート
１６    光漏れ防止体
１７    空気層
１１０  チップＬＥＤ
１３０  導光板入光面
【図１】
2005235578.tif 000003
【図２】
2005235578.tif 000004
【図３】
2005235578.tif 000005
【図４】
2005235578.tif 000006
【図５】
2005235578.tif 000007
【図６】
2005235578.tif 000008