(57)【要約】【課題】光源から導光体に入光せずに導光板の入光部の界面で反射してしまう光の存在により、光利用効率が低い。【解決手段】本発明の表示装置は、表示素子に接続されてその背面側に配置されたフレキシブル基板と、表示素子とフレキシブル基板との間に設けられた導光体と、導光体に光を出射する光源を備えており、フレキシブル基板の導光体と対向する側の表面に反射層を形成した。このような構成により、導光体に入光せず漏れた光の再利用効率が向上する。さらに、反射層を金属反射膜で形成し、この金属反射膜で形成したパターンに光源を接続して、光源に駆動電圧を供給する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非自発光型の表示素子と、前記表示素子に接続されるとともに、前記表示素子の背面側に配置されるフレキシブル基板と、前記表示素子を照明するために、前記表示素子と前記フレキシブル基板との間に設けられた導光体と、前記導光体に光を出射する光源と、を備える表示装置であって、前記フレキシブル基板は前記導光体と対向する側の表面に反射層を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記反射層は金属反射膜で形成され、前記光源は前記反射膜を用いて形成されたパターンに接続されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光源はＬＥＤチップであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップは、前記導光体の側面から導光体に光を入射するように前記フレキシブル基板上に配置され、前記フレキシブル基板が折り返された部分にも反射膜が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記フレキシブル基板は、前記表示パネルと接続する部位から端部側に延長した部分が設けられるとともに、前記延長した部分と、前記表示パネルと接続する部位と、前記折り返された部分に反射膜が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤチップは前記導光体の底面から導光体に光を入射するように前記フレキシブル基板上に配置され、前記ＬＥＤチップと対向する前記導光体に凹部が形成され、前記凹部の底面には他のエリアのドットパターンよりも高密度のドットパターンが設けられたことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
前記反射層は金属反射膜で形成され、前記金属反射膜がグラウンドに接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やＰＤＡ等に使用している表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示パネルは、電界や電流或いは温度によって液晶分子の配列状態や相変化が起こり、液晶状態での光の干渉、散乱、回折、旋光、選択散乱、吸収などの光学的性質が変化することを動作原理とするものである。通常は、対向する電極間に電圧を印加して液晶層を制御することにより、液晶表示パネル上に表示を行う。液晶表示パネルは非自発光性であるため、表示を可視化するには外光やバックライトの発光を利用する必要がある。
【０００３】
一般的に、液晶ディスプレー等に使用するバックライトは平面形状の光源であり、現在は導光体方式が主流である。バックライトの光源には、ＥＬ、ＬＥＤ、ＣＣＦＬ、等を使用している。導光体方式のバックライトでは、光源からの光が発光面を均一に照射するように、導光体の裏面に光散乱体が設けられている。光散乱体は、印刷によるパターンや、成型による溝パターン等の凹凸散乱体により形成されている。このような構成のバックライトでは、光源からの光が導光体の内部を進み、例えば光散乱体である印刷ドットパターンで散乱され、散乱された光が導光体から出射する。このとき、光散乱体によって散乱された光のうち一部の光は導光体の表面から出射するが、その他の光の一部は導光体の裏面や側面にもれることになる。この漏れ光が再度導光体に入射するように、導光体の側面と底面（発光面の反対側）に９０％以上の高い反射率を有するシート状の反射板を取り付ける光学設計がなされている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一般に、チップＬＥＤを用いたサイドビュータイプのＬＥＤユニットは、チップ基板に搭載されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆うようにチップ基板に設けられた透明なモールド部と、ＬＥＤチップに電圧を印加するためにチップ基板に形成された電極部を備えている。そして、このようなＬＥＤユニットが回路基板の表面に実装され、回路基板の電極がチップ基板の電極と電気的に接続されている。電極部からＬＥＤチップに駆動電圧を印加するとＬＥＤチップが発光し、この光がモールド部を通って外部に出射するようになっている。このような構成のＬＥＤユニットを用いて擬似白色発光を得る場合、青色のＬＥＤチップと、黄色に発光する蛍光体が混ぜ込まれた透明モールド部を組み合わせることが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２４５８２７号公報（第２頁、第９図）
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−３４３１２３号公報（第２頁、第１０図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来構造のバックライトは、ＬＥＤから導光体に入光せずに導光板の入光部の界面で反射してしまう光の再利用効率が低い。更に、輝度を上昇させるためには、高価な反射板が必要となり、モジュールの薄型化と低価格化を困難にしている。また、パッケージされたＬＥＤを使用すると、点光源となってしまうため、点から面への大幅な拡散が必要であり、光利用効率の低下につながっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の表示装置は、表示素子に接続されてその背面側に配置されたフレキシブル基板と、表示素子とフレキシブル基板との間に設けられた導光体と、導光体に光を出射する光源を備えており、フレキシブル基板の前記導光体と対向する側の表面には、反射層が形成されている。このような構成により、導光体に入光せず漏れた光の再利用効率が向上する。さらに、反射層を金属反射膜で形成し、この金属反射膜を用いて形成したパターンに光源を接続した。
【０００９】
さらに、光源をパッケージ体ではなく、チップ状のＬＥＤ素子とした。そのため、面光源に近い状態となり、光の拡散性、利用効率がともに向上する。
【００１０】
さらに、ＬＥＤチップを、導光体の側面から導光体に光が入射するようにフレキシブル基板上に配置し、フレキシブル基板が折り返された部分にも反射膜を設ける構成とすることで、光の拡散性、再利用効率ともに向上する。
【００１１】
また、フレキシブル基板は、表示パネルと接続した部位から端部側に延長した部分が設けられており、この延長部分と、表示パネルとの接続する部位と、折り返された部分に反射膜に連続的に反射膜を設けることとした。これにより、ＬＥＤチップは導光体への出射部を除いて反射層で覆われる構成になるため、ＬＥＤチップの光を導光体の入光部に効率よく集光させることができる。
【００１２】
また、ＬＥＤチップを導光体の直下部のフレキシブル基板上に配置することもできる。このとき、ＬＥＤチップと対向する導光体に凹部を形成し、凹部の底面には他のエリアのドットパターンよりも高密度のドットパターンを設けることとした。
【００１３】
また、反射層として用いた金属反射膜をグラウンド（端子）に接続することにより、静電気や電磁波防止のシールドとして機能させることも可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の表示装置は、表面に半導体チップ等の回路部品が実装された１０〜１００ミクロン厚みのフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣと称す）が表示素子の背面側に設けられた構成であって、ＦＰＣの表示素子と対向する部分に反射層が設けられている。表示素子は自発光しないタイプであるため、表示素子を照明するための光源を設ける必要がある。反射層と表示素子の間には、光源からの光を表示素子に照射するための導光体が設けられている。光源で発光した光は、反射層によって反射を繰り返して導光体の入光部に集光するように光学設計されている。導光体の内部に形成されたパターンにより散乱した光の一部は表示素子側に向かう。残りの光は反射層で反射して、再度、導光体の内部に入射する。このように、散乱、反射を繰り返して光源からの光の大部分は表示素子に届くことになる。
【００１５】
ここで、反射層として金属反射膜を用いることができる。この場合には、金属反射膜の一部を用いて配線が形成できるようになるため、ＦＰＣ上に光源、例えばＬＥＤ等、を直接実装することができる。すなわち、金属反射層が光源への電流経路としての機能と反射層としての機能を兼ね備えることになる。更に、金属反射膜をグランド端子と接続することにより、静電気や電磁波防止のシールドとしての機能が生じることになる。
【００１６】
ＦＰＣの表示素子と対向する面と反対側の表面には配線が形成され、回路部品が実装されている。一般に、表示素子と導光体の間には拡散シートやプリズムシートを設置する場合が多い。
【００１７】
以下、ベアチップＬＥＤの場合について記述する。ベアチップＬＥＤには金もしくは半田によるバンプが形成されており、このバンプを用いてＦＰＣ上にフェイスダウン実装されている。バンプとアルミニウム層は金属の共晶結合あるいは異方性導電膜によって接続されている。さらに、発光体を付加するモールド剤をベアチップＬＥＤ上にポッティングすることで、チップの保護と発光波長制御が可能となる。
【００１８】
【実施例】
以下に、表示素子として液晶パネルを用いた実施例を図１〜５に基づいて説明する。
【００１９】
（実施例１）
図１に本実施例の表示装置の概略断面を示す。液晶パネル１は、ＩＴＯのパターンが形成された一対の透明基板をパターン面が互いに対向するように配置された構成で、基板間には液晶が設けられ、基板の上下には偏光板等の光学フィルムが設けられている。液晶パネル１の接続端子とＦＰＣは異方性導電膜を介して熱プレスすることで接合している。本実施例では、透明基板に０．５ｍｍ厚のガラス基板を用いている。また、ＦＰＣは厚み２５μｍのポリイミドフィルム３をベースフィルムとしており、ポリイミドフィルム３の一方の面に８μｍ厚のＣｕのパターン２が形成され、他方の面に金属反射膜が形成された構成となっている。ここでは、金属反射膜として、蒸着によるＡｌ薄膜４が用いられている。Ｃｕのパターン２は表面に無電界錫メッキ処理が行われている。Ｃｕのパターン２の上には抵抗やコンデンサー等のチップ部品（図示しない）が実装されている。光源であるＬＥＤユニット５はＬＥＤチップをパッケージ加工し、一方向面から光を出射する構成になっている。そして、ＬＥＤユニットはＦＰＣに表面実装されている。ＦＰＣ上には、ＬＥＤユニット５を表面実装するためのパターンがＡｌ薄膜４を用いて形成されている。
【００２０】
図示するように、ＦＰＣは折り曲げられることで、液晶パネル１の背面側（反観測者側）に配置されるようになる。液晶パネルとＦＰＣとの間隙には導光体６が設けられる。ＦＰＣ上に設けられたＬＥＤユニット５からの発光が導光体６に効率よく入射する位置関係になるように、ＦＰＣと導光体は配置される。また、表示素子と導光体の間に拡散シートやプリズムシートを設置する場合が多い。ＦＰＣの液晶パネルと対向する側に設けられたＡｌ薄膜４は、導光体６で散乱した光を再利用するための反射層として機能している。したがって、少なくとも表示パネルの表示範囲や見切り範囲に対応する部位にＡｌ薄膜を設ける必要がある。光の利用効率を上げるために、導光体の全体をカバーする大きさのＡｌ薄膜４を設けることが好ましい。
【００２１】
一方、ＦＰＣのＡｌ薄膜が設けられた面とは反対側の表面には配線が設けられており、回路部品が実装されている。配線は銅薄層により形成され、数種類の抵抗やコンデンサーやＩＣが実装されている。
【００２２】
導光体６の表面には光散乱体（印刷パターン、凹凸散乱体）が形成され、発光面の輝度が均一になるように調整されている。光散乱体を導光板の両面に形成する方が、拡散性が高まることになるが、どちらか一面でも良い。一般的には、液晶パネル側に形成することが多い。このような構成によれば、ＬＥＤユニット５から発光した光は、導光体６の光散乱体とＡｌ薄膜４により屈折と反射を繰り返し、７５％以上が液晶パネル１の面光源として利用できる。
【００２３】
さらに、ＦＰＣが折り曲げられた部分にもＡｌ薄膜４を設けることができる。光源からの光は、通常ＬＥＤユニット５の一方向面から出射して導光体６に入射する。このとき、一部の光は導光板に入射せず、導光板の入光部の界面で反射してしまう。この反射光を反射させて再度導光体に向かうように、ＦＰＣが折り曲げられた部分にもＡｌ薄膜４が設けられる。このような構成により、ＬＥＤユニット５からの光を導光体６の入光部に効率よく集光させることができる。また、Ａｌ薄膜４を電源のグランド端子７と接続することで静電気や電磁波防止のシールドとして機能させることも可能である。
【００２４】
上述したＡｌ薄膜を用いる構成によれば、従来導光体の底面に配置していた反射シートが不要になる。そのために、例えば、約１円／ｃｍ２  のコストダウンが見込める。更に静電気や電磁波シールドとして使用すれば、歩留まり及び市場の故障率がともに改善する。また、反射シートを使用する場合に必要な粘着層を省けるため、薄型化の効果もある。
【００２５】
（実施例２）
本実施例の表示装置を図２、図３を用いて説明する。図２は本実施例の表示装置を部分的に拡大して示した概略断面図であり、図３は本実施例のＦＰＣの平面を部分的に表す模式図である。本実施例では、ＬＥＤチップ９をベアチップのままＦＰＣに実装する例について記述する。実施例１と重複する説明は適宜省略する。
【００２６】
図２で示した本実施例のＦＰＣも、実施例１と同様に、ポリイミドフィルム１５をＣｕの回路パターン１６と蒸着によるＡｌ薄膜１３で挟み込んだサンドイッチ構造である。Ｃｕの回路パターン１６は異方性導電膜８を介して液晶パネル１２の端子部と接続している。本実施例では、ＦＰＣは液晶パネルと接続する部位から一端部側に延長して形成されている。図示するように、この延長した部分である余剰エリアはＬＥＤチップ９を包むように設けられている。このような構成により、ＬＥＤチップ９から出射する光の漏れが防止でき、輝度の上昇に寄与することになる。本実施例では、ＦＰＣと液晶パネルが接続する部分の長さ１．５ｍｍに対して、この接続部の外側の端部からＦＰＣの端部までの長さを２．０ｍｍとした。すなわち、ＦＰＣの２．０ｍｍの余剰エリアでＬＥＤ９を包む形状とした。
【００２７】
ＬＥＤチップ９の金バンプ１０は、ＦＰＣのＡｌ薄膜１３のパターンと共晶結合している。ＬＥＤチップ９には色変換素子を添加したモールド剤１１をポッティングしている。ＬＥＤチップ９に３〜５Ｖの電圧を加えると４６０ｎｍのピーク波長で発光する。モールド剤１１に添加している色変換素子が５８０ｎｍのピーク波長を加えることで擬似白色発光が出射されることになる。
【００２８】
ＬＥＤチップの発光が導光体１４に向かう指向性を持っていなくても、ＬＥＤを包んでいる部位のＦＰＣに反射層を形成することにより、ＬＥＤチップの発光は反射層により反射して導光体に向かうようなる。すなわち、ＦＰＣが折り曲げられた部分、前述の余剰エリア、液晶パネルと接続した部分のＦＰＣの裏面に金属反射膜としてＡｌ薄膜を連続的に設けることにより、ＬＥＤチップ９からの光を導光体１４の入光部に効率よく集光させることができる。このように、モールド剤１１の全面から発光した擬似白色光は導光体１４に入射し、導光体１４に対向するＦＰＣ表面に設けられたＡｌ薄膜１３と導光体１４で反射と散乱を繰り返すことにより、実施例１と同様に、液晶パネル１の面光源として利用できる。
【００２９】
図３はＬＥＤチップ９を実装したＦＰＣの概要を示す部分平面図である。ＬＥＤチップ９に接続している導通用アルミパターン１７はスルーホール１８を介して裏面側のＣｕパターンと導通している。あるいは、スルーホールを設けずにアルミ薄膜１３をパターニングした配線を用いて表面のみで配線してもよい。
【００３０】
このように、ＬＥＤチップをＦＰＣ上に直接実装することによって、実施例１のパッケージ加工したＬＥＤユニットの発光面積が約１．４ｍｍ２  に対して、発光面積が約３ｍｍ２  と約２．１４倍にある。そのため、面積が大きくなることに乗じて光変換効率も上昇する。さらに、パッケージが不要となるため、その分の薄型化の効果もある。
【００３１】
（実施例３）
本実施例の表示装置を図４、図５を用いて説明する。図４は本実施例の表示装置の主要構成を模式的に示す断面図であり、図５は本実施例のＦＰＣの平面を表す模式図である。本実施例では、導光体２８の背面にＬＥＤチップ２６を配置する直下型構造とした。ＬＥＤチップ２６は、実施例２と同様に、パッケージ加工されないベアチップのままＦＰＣにフェイスダウン実装される。なお、上述の各実施例と重複する説明は適宜省略する。図４で示した本実施例のＦＰＣも実施例１と同様に、ポリイミドフィルム２０をＣｕの回路パターン１９と蒸着によるＡｌ薄膜２１で挟み込んだサンドイッチ構造である。Ｃｕの回路パターン１９は異方性導電膜２２を介して液晶パネル２４の電極と接続されている。
【００３２】
ＬＥＤチップ２６の金バンプ２７は、ＦＰＣのＡｌ薄膜２１のパターンと共晶結合している。ＬＥＤチップ２６には色変換素子を添加したモールド剤２５をポッティングしている。ＬＥＤチップ２６に３〜５Ｖの電圧を加えると４６０ｎｍのピーク波長で発光する。モールド剤２５に添加している色変換素子が５８０ｎｍのピーク波長を加えることで擬似白色発光が出射される。
【００３３】
ＬＥＤチップ２６が設けられた位置の直上の導光体には、他のエリアのドットパターンと比較して２〜４倍の高密度なドットパターンが形成されている。まさらに、図示するように、ＬＥＤチップの真上の導光体２８には凹部が形成されている。凹部のうち、ＬＥＤチップと対向する導光体の拡散エリア２３にはドットパターンが形成されている。拡散エリア２３のドットパターンにより、拡散エリアに入射した光は強く拡散され表示パネル２４側に出射される。このとき、導光体で反射されてＦＰＣ側に戻った光はＡｌ薄膜２１で反射され再度導光体に入射することになる。このように、モールド剤２５全面から発光した擬似白色光は、Ａｌ薄膜２１と導光体２８により反射と散乱を繰り返し、液晶パネル２４の面光源として利用できる。
【００３４】
図５はＬＥＤチップ２６を実装したＦＰＣの外観の概要を示す平面図である。ＬＥＤチップ２６に接続している導通用アルミパターン３０はスルーホール２９を介して裏面側のＣｕパターンと導通している。あるいは、スルーホールを設けずにアルミ薄膜２１をパターニングしたパターンを用いて表面のみで配線してもよい。このような構成によれば、ＬＥＤ光源を複数設置することができるため、表面輝度が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による実施例１の表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明による実施例２の表示装置を部分的に拡大して示した断面図である。
【図３】本発明の実施例２で用いたＦＰＣを模式的に表す平面図である。
【図４】本発明による実施例３の表示装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例３で用いたＬＥＤ光源を実装したＦＰＣを模式的に表す平面図である。
【符号の説明】
１  液晶パネル
２  ＦＰＣのＣｕパターン
３  ポリイミドフィルム
４  Ａｌ薄膜
５  ＬＥＤユニット
６  導光体
７  電源のグランド端子
８  異方性導電膜
９  ＬＥＤチップ
１０  金バンプ
１１  モールド剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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