JP2004095422A

JP2004095422A - 照明装置

Info

Publication number: JP2004095422A
Application number: JP2002256338A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Kitamura; 北村　満
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】コストを抑えて、均一で高輝度な発光面を実現し、薄型化や低消費電力を可能とする照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１において、プリント回路基板２の上面に導光板５が載置される。プリント回路基板２上の導光板５が載置されたのと同一面に、導光板５の入射端面と対向する位置にＬＥＤ３が実装される。また、プリント回路基板２には、導光板５の底面からＬＥＤ３の実装部分にかけての領域において、反射板の代わりをなす銅箔反射パターン６が形成される。ＬＥＤ３から直接導光板５へ進む光は、導光板５の入射端面より進行し、導光板５の上面方向へ出射される。ＬＥＤ３からプリント回路基板２の方向へ進む光は、プリント回路基板２上の銅箔反射パターン６により反射し、導光板５に入射される。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明装置に関する。特に、液晶表示装置のバックライト照明などに使用することのできるエッジライト式の照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置の照明装置などの面発光式のバックライト照明には、エッジライト式と呼ばれる照明装置がある。エッジライト式照明装置は、面発光部となる導光板と、導光板の端面に配置された光源とを備える。光源からの光は、導光板側面の一端面から入射され、導光板の上面である発光面から出射する。導光板は反射板の上に積層され、導光板の底面方向へ進む光は、反射板によって導光板の発光面方向へと導かれる。反射板には、樹脂製のフィルム状やシート状のものが使用される場合が多い。さらに、導光板の発光面にはレンズシートが積層されている。レンズシートによって出射角度が整えられ、面発光照明装置としての機能を高める。
【０００３】
従来のエッジライト式照明装置は、導光板の下に敷設された反射板によって導光板底面方向へ進む光を反射させ、効率良く導光板上面から光が出射される構造である。しかしながら、反射板の敷設により、照明装置全体の厚みが増加することとなり、コンパクト化を図る上での障害になっている。これを改善するために、厚さが１００〜２００μｍである、薄い樹脂製のフィルム状反射板が考案された。しかし、この樹脂製フィルム状反射板は、光を全て反射することができず、幾分裏面方向へ透過してしまう。これにより、十分な輝度が得られない場合がある。
【０００４】
上記エッジライト式照明装置において、ＬＥＤなどをプリント回路基板に実装して光源として使用し、そのプリント回路基板の上面の光源と対向する位置に反射板、導光板を積層する場合、最近では、反射板を廃除し、反射板の機能を有する別のものに置き換えて、光源からの光を効率良く導光板から出射させる手段が提案されている。例えば、プリント回路基板の上面に白色塗料をシルクスクリーン印刷し、これに導光板を載置して、白色印刷面を反射板として機能させるといった手段である（特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１０９９０４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載のような白色印刷面による反射構造は、白色塗料を印刷により塗布するため、気泡などによるピンホールが発生し、さらに、塗料のにじみや流出などによって印刷精度にも問題があり、導光板出射面の光の均一性が確保できず輝度ムラが発生する。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、エッジライト式照明装置において、従来のような反射板を用いることなく、光源からの光を効率良く反射させることができ、しかも、コストを増加させずに、均一で高輝度な発光面を実現し、さらに、薄型化や製造期間短縮、低消費電力を可能とする照明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】
上記の課題を解決するため、本発明は、光源が実装されたプリント回路基板と、前記光源に対向する位置に入射端面を有し、前記プリント回路基板上に載置された導光板を備えるエッジライト式の照明装置において、前記プリント回路基板の前記導光板を載置する面に、導光板面積のほぼ全域を埋め尽くす銅箔反射パターンを形成する。
【０００９】
この構成によれば、銅箔反射パターンが反射板の機能を果たすため、反射板を必要とせず、それにもかかわらず、プリント回路基板方向へ透過する光はほとんどない。また、銅箔反射パターンはプリント回路基板の加工と同時に形成することができるので、反射板を作成するためのプロセスや材料を別途必要としない。
【００１０】
また、前記銅箔反射パターンが、前記導光板面積のほぼ全域と、導光板から前記光源に至るまでの領域を埋め尽くす。
【００１１】
この構成によれば、光源から放たれた光が、導光板の入射端面に届くまでにプリント回路基板の方向へ進んでしまっても、該銅箔反射パターンによって反射され、導光板に入射される。
【００１２】
また、前記プリント回路基板がフレキシブルプリント回路基板である照明装置とする。
【００１３】
この構成によれば、回路基板の形状を自由に設計できるため、光源となるＬＥＤなどの電子部品をより効率的に実装することが可能である。
【００１４】
また、前記フレキシブルプリント回路基板の一端が、前記光源の上部から前記導光板に至るまでの領域を覆うように折り返され、折り返された面に前記銅箔反射パターンを形成する。
【００１５】
この構成によれば、光源からの光が上方へ拡散することを抑制し、光源に対向する導光板の入射端面へ進む光量の増加を促進することが可能となる。
【００１６】
また、前記光源が、前記フレキシブルプリント回路基板の折り返された面に実装される。
【００１７】
この構成によれば、折り返し部の折り曲げ位置を調節することにより、光源位置の微調整が可能である。
【００１８】
また、前記光源が、前記フレキシブルプリント回路基板の前記導光板を載置する面と折り返された面の双方に実装され、導光板を載置する面に実装された光源と、折り返された面に実装された光源が所定ピッチをなす。
【００１９】
この構成によれば、折り返し部の折り曲げ位置を調節することにより、光源位置の微調整が可能である。また、実装密度が緩和され、光源となるＬＥＤなどの電子部品をより多く、効率的に実装することが可能である。
【００２０】
また、前記導光板の４端面のうち、前記光源からの入射端面を除いた３端面のうち１以上の端面に対し、前記銅箔反射パターンが形成されたフレキシブルプリント回路基板を折り曲げて、該銅箔反射パターンを向かい合わせる。
【００２１】
この構成によれば、導光板内に入射された光が入射端面以外の端面から導光板外へと漏れることを防ぐことができるため、導光板上面から出射される光量を増加することが可能となる。
【００２２】
また、前記銅箔反射パターンに光反射率を高める処理を施す。
【００２３】
この構成によれば、銅箔反射パターンのみの場合と比較して、光源からの光の反射率が増加され、導光板上面から出射される光量をさらに増加することが可能となる。
【００２４】
また、前記処理が、金属のメッキである。
【００２５】
この構成によれば、極めて高い光反射率が得られ、導光板上面から出射される光量を大幅に増加することが可能となる。
【００２６】
また、前記銅箔反射パターンは接地される。
【００２７】
この構成によれば、加工時、或いは照明装置の取り扱い時に発生する静電気を、銅箔反射パターンにて逃がすことができ、ＬＥＤやＬＳＩなどの静電気に弱い電子部品の破損を防ぐことが可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施形態に係る照明装置の斜視図、図２は第１の実施形態に係る照明装置の側面図である。照明装置１において、プリント回路基板２の上面に導光板５が載置される。プリント回路基板２上の導光板５が載置されたのと同一面に、導光板５の入射端面と対向する位置にＬＥＤ３が実装され、プリント回路基板２に設けた配線パターン（図示せず）と電気的に接続される。導光板５の上面である光の出射面にはレンズシート４を備える。また、プリント回路基板２には、導光板５の底面からＬＥＤ３の実装部分にかけての領域において、銅箔反射パターン６が形成される。図２において、ＬＥＤ３から直接、導光板５の入射端面より入った光８は、導光板５の出射面に施された拡散或いは集光構造（図示せず）により上向きに取り出され、レンズシート４によりさらに集光され、上方に配置された液晶表示パネル（図示せず）を照射する光７となる。ＬＥＤ３からプリント回路基板２の方向へ進む光９は、プリント回路基板２上の銅箔反射パターン６により反射し、導光板５に入射される。また、銅箔反射パターン６は、導光板５に入射した後にプリント回路基板２の方向へ進む光も上方へ反射する。なお、上記プリント回路基板２はフレキシブルプリント回路基板であってもよい。
【００３０】
なお、銅箔反射パターン６には、金属メッキなどの光反射率を高める処理が施されている。金属メッキには金メッキなどが適用され、光反射率が大きく、プリント回路基板２へと透過する光もほとんどないため、光量を低下することなく導光板５へと入射できる。銅箔反射パターン６が、反射機能を有するため、本来必要であった導光板５の下面の反射板は不要となる。一般に、反射板は樹脂製フィルムで構成され、厚さは１００〜２００μｍ程度であるが、本発明の銅箔反射パターンでは約１８μｍで形成することが可能である。
【００３１】
銅箔反射パターン６に施されるメッキ処理は、金メッキに限定するものではなく、光反射率の高いものであればよい。また、導光板５の出射面にはレンズシート４を積層しているが、導光板５の上方に配置された液晶表示パネル（図示せず）への光量を増大させるシートやその他の構成部品を積層しても構わない。
【００３２】
図３は第１の実施形態に係る照明装置の正面図である。図３（Ａ）は、ＬＥＤ３の発光面３１から導光板５（レンズシート４）までをカバーするように矩形の銅箔反射パターン６を形成した場合を示す。図３（Ｂ）は、ＬＥＤ３の発光面３１の近傍を、発光方向に拡散する光をカバーするように、光の拡散角度を考慮したテーパ状にして、これと導光板５（レンズシート４）をカバーする矩形状部に接続した銅箔反射パターン６を形成した場合を示す。図３（Ｂ）のＬＥＤ３近傍の銅箔反射パターン６がテーパ状に削除された部分には、その他の実装部品１０が載置可能である。なお、銅箔反射パターン６の形状はこれらに限定するものではない。
【００３３】
このように、本発明の反射部材である銅箔反射パターン６は、プリント回路基板２の加工工程で自由な形状で設計できるため、プリント回路基板２上の領域の有効活用が可能である。
【００３４】
図４は本発明の第２の実施形態に係る照明装置の斜視図である。導光板５の設置手法などは、前記第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態において使用されているプリント回路基板２に代わるものとして、フレキシブルプリント回路基板１１が使用されている。この実施形態のフレキシブルプリント回路基板１１は、照明装置１をＬＥＤ３が載置された側面から見てＵ字状になった、ＬＥＤ３の上面部を覆う折り返し部１２を有する。折り返し部１２の下向きになった面、すなわちフレキシブルプリント回路基板１１の本体部に向き合う面にも銅箔反射パターン６が形成される。折り返し部１２の側の銅箔反射パターン６は、フレキシブルプリント回路基板１１の本体部の銅箔反射パターン６と面対称の形状にしておくのがよい。ＬＥＤ３から上面方向に拡散していく光は、折り返し部１２に形成された銅箔反射パターン６により反射され、導光板５の入射端面へ導かれる。ＬＥＤ３に対して、上下面にて光が漏れないように集光することができるので、照明装置としての輝度をさらに向上することが可能である。第１の実施形態と同様に、銅箔反射パターン６には金メッキなどの光反射率を高める処理を行うが、これに限定するものではなく、光反射率の高いものであればよい。
【００３５】
図５は本発明の第２の実施形態に係る照明装置の光源が載置された側から見た側面図である。図５（Ａ）は、光源であるＬＥＤ３を導光板５が載置された面にのみ載置した場合を示す。図５（Ｂ）は、ＬＥＤ３をＵ字状の折り返し部１２にのみ載置した場合を示す。図５（Ｃ）は、ＬＥＤ３を導光板５が載置された面とＵ字状の折り返し部１２の双方に所定のピッチをなして載置した場合を示す。いずれの場合も、フレキシブルプリント回路基板１１の上面には金メッキ処理された銅箔反射パターン６が形成されており、折り返し部１２によってフレキシブルプリント回路基板１１がＬＥＤ３を包むようにトンネル状に構成されているため、上下面にて集光することができ、照明装置としての輝度を向上することができる。さらに、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）では、フレキシブルプリント回路基板１１の折り返し部１２にＬＥＤ３を載置することとしたので、折り返し部１２の折り曲げ位置１３を調節することにより、折り返し部１２に載置されたＬＥＤ３の位置の微調整が可能である。これにより、光量がより増加するＬＥＤ３の位置を決定することが可能となり、さらなる輝度向上、消費電力低減が可能となる。また、実装密度が緩和され、ＬＥＤなどの電子部品をより多く、効率的に実装することが可能となり、より薄型化された照明装置を提供できる。
【００３６】
図６は本発明の第３の実施形態に係る照明装置の斜視図である。導光板５の設置手法などは、前記第２の実施形態と同様である。この実施形態では、導光板５の入射端面に対向する端面と平行に、折り曲げ部１４が設けられる。折り曲げ部１４には、導光板５側の端面に向き合う銅箔反射パターン６が形成される。本実施形態では、導光板５の入射端面に対向する端面で、導光板５から外部へ漏れる光を再度導光板５の内側へ反射させ、上面方向へ出射させることができるため、照明装置１としての輝度を向上させることができる。なお、導光板５の入射端面に対向する端面で折り曲げる形状を示したが、それ以外の端面に対しても同様の折り曲げ部１４を形成することが可能である。また、第１及び第２の実施形態と同様に、銅箔反射パターン６には金メッキなどの光反射率を高める処理を行うが、これに限定するものではなく、光反射率の高いものであればよい。
【００３７】
図７は本発明の第４の実施形態に係る照明装置の斜視図である。導光板５の設置手法などは、前記第３の実施形態と同様である。この実施形態では、フレキシブルプリント回路基板１１は、ＬＥＤ３の上面部を覆う折り返し部１２を有する。さらに、導光板５の入射端面に対向する端面には、フレキシブルプリント回路基板１１の折り曲げ部１４を有する。導光板５の入射端面以外のいずれの端面にも、フレキシブルプリント回路基板１１の折り返し部１３を形成することが可能である。折り返し部１２及び折り曲げ部１４の上面には、銅箔反射パターン６が形成される。本実施形態により、ＬＥＤ３の上面を覆うように、且つ導光板５の入射端面以外の端面で光が反射するように銅箔反射パターン６が備えられるので、導光板５へ効率よく集光することができ、照明装置１としての輝度を向上させることができる。また、第１及び第２、第３の実施形態と同様に、銅箔反射パターン６には金メッキなどの光反射率を高める処理を行うが、これに限定するものではなく、光反射率の高いものであればよい。
【００３８】
第１ないし第４のいずれの実施形態において、ＬＥＤ３は２〜３個にて図示したが、これらに限定することはなく、照明装置１の設定輝度に応じて数量を変えることもできる。また、銅箔反射パターン６を接地するように配線することで、加工時、或いは照明装置１の取り扱い時に発生する静電気によって、ＬＥＤ３やＬＳＩなどの電子部品の破損を防ぐことが可能となる。
【００３９】
図８は本発明の照明装置１と液晶表示パネル１５を組み合わせた液晶表示装置１６としての構成を示した実施構成図である。液晶表示装置１６は、照明装置１の上面に位置したレンズシート４の上に液晶表示パネル１５を載置して、フレーム１７により照明装置１と液晶表示パネル１５を固定することにより完成される。液晶表示パネル１５は、フレキシブルプリント回路基板１８にて、照明装置１のプリント回路基板２の裏面に形成された液晶駆動回路（図示せず）と電気的に接続されている。フレキシブルプリント回路基板１８とプリント回路基板２はコネクタ（図示せず）にて接続されているが、半田付け或いは異方性導電膜などによっても接続が可能である。
【００４０】
図８では、照明装置１を第１の実施形態にて構成したが、その他の実施形態を使用することも可能である。本発明の照明装置１を使用することにより、コストを増加させずに、均一で高輝度な発光面を実現し、薄型化や低消費電力を可能とした液晶表示装置１６用バックライトを提供できる。
【００４１】
上記のように本発明の実施形態を示したが、この他、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の上記構成によれば、光源が実装されたプリント回路基板と、前記光源に対向する位置に入射端面を有し、前記プリント回路基板上に載置された導光板を備えるエッジライト式の照明装置において、前記プリント回路基板の前記導光板を載置する面に、導光板面積のほぼ全域を埋め尽くす銅箔反射パターンを形成することとしたので、銅箔反射パターンが反射板の機能を果たすため、反射板を必要とせず、それにもかかわらず、プリント回路基板方向へ透過する光はほとんどない。また、銅箔反射パターンはプリント回路基板の加工と同時に形成することができるので、反射板を作成するためのプロセスや材料を別途必要としない。その結果、照明装置として均一な発光面が得られるため、輝度向上につながり、さらに薄型化が可能となる。また、コスト低減や製造期間短縮が可能となる。
【００４３】
また、前記銅箔反射パターンが、前記導光板面積のほぼ全域と、導光板から前記光源に至るまでの領域を埋め尽くすこととしたので、光源から放たれた光が、導光板の入射端面に届くまでにプリント回路基板の方向へ進んでしまっても、該銅箔反射パターンによって反射され、導光板に入射される。その結果、光が導光板へ効率良く入射され、従来漏れていた光を集めることができるので、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００４４】
また、前記プリント回路基板がフレキシブルプリント回路基板であることとしたので、回路基板の形状を自由に設計できるため、光源となるＬＥＤなどの電子部品をより効率的に実装することが可能である。その結果、より多くの光源が実装可能となり、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００４５】
また、前記フレキシブルプリント回路基板の一端が、前記光源の上部から前記導光板に至るまでの領域を覆うように折り返され、折り返された面に前記銅箔反射パターンを形成することとしたので、光源からの光が上方へ拡散することを抑制し、光源に対向する導光板の入射端面へ進む光量の増加を促進することが可能となる。その結果、光が導光板へ効率良く入射され、従来漏れていた光を集めることができるので、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００４６】
また、前記光源が、前記フレキシブルプリント回路基板の折り返された面に実装されることとしたので、折り返し部の折り曲げ位置を調節することにより、光源位置の微調整が可能である。その結果、光量がより増加する光源位置を決定することが可能となり、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００４７】
また、前記光源が、前記フレキシブルプリント回路基板の前記導光板を載置する面と折り返された面の双方に実装され、導光板を載置する面に実装された光源と、折り返された面に実装された光源が所定ピッチをなすこととしたので、折り返し部の折り曲げ位置を調節することにより、光源位置の微調整が可能である。また、実装密度が緩和され、光源となるＬＥＤなどの電子部品をより多く、効率的に実装することが可能である。その結果、光量がより増加する光源位置を決定することが可能となり、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。さらに、効率的な実装により薄型化が可能となる。
【００４８】
また、前記導光板の４端面のうち、前記光源からの入射端面を除いた３端面のうち１以上の端面に対し、前記銅箔反射パターンが形成されたフレキシブルプリント回路基板を折り曲げて、該銅箔反射パターンを向かい合わせることとしたので、導光板内に入射された光が入射端面以外の端面から導光板外へと漏れることを防ぐことができるため、導光板上面から出射される光量を増加することが可能となる。その結果、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００４９】
また、前記銅箔反射パターンに光反射率を高める処理を施すこととしたので、銅箔反射パターンのみの場合と比較して、光源からの光の反射率が増加され、導光板上面から出射される光量をさらに増加することが可能となる。その結果、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００５０】
また、前記処理が、金属のメッキであることとしたので、極めて高い光反射率が得られ、導光板上面から出射される光量を大幅に増加することが可能となる。その結果、照明装置としての輝度向上、消費電力低減が可能となる。
【００５１】
また、前記銅箔反射パターンは接地されることとしたので、加工時、或いは照明装置の取り扱い時に発生する静電気を、銅箔反射パターンにて逃がすことができ、ＬＥＤやＬＳＩなどの静電気に弱い電子部品の破損を防ぐことが可能となる。その結果、接地された銅箔反射パターンはプリント回路基板加工時に作成できるので、新たにコストを発生することなく静電気対策を講じることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の斜視図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の側面図
【図３】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の正面図
（Ａ）　矩形の銅箔反射パターンを形成した場合
（Ｂ）　ＬＥＤ発光方向に拡散する光をカバーするように銅箔反射パターンを形成した場合
【図４】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の斜視図
【図５】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の光源が載置された側から見た側面図
（Ａ）　光源を導光板載置面にのみ載置した場合
（Ｂ）　光源を折り返し部にのみ載置した場合
（Ｃ）　光源を導光板載置面と折り返し部の双方に載置した場合
【図６】本発明の第３の実施形態に係る照明装置の斜視図
【図７】本発明の第４の実施形態に係る照明装置の斜視図
【図８】本発明の第１の実施形態に係る照明装置を組み込んだ液晶表示装置の実施構成図
【符号の説明】
１　　照明装置
２　　プリント回路基板
３　　ＬＥＤ
４　　レンズシート
５　　導光板
６　　銅箔反射パターン
１１　フレキシブルプリント回路基板
１２　折り返し部
１４　折り曲げ部

Claims

光源が実装されたプリント回路基板と、前記光源に対向する位置に入射端面を有し、前記プリント回路基板上に載置された導光板を備えるエッジライト式の照明装置において、
前記プリント回路基板の前記導光板を載置する面に、導光板面積のほぼ全域を埋め尽くす銅箔反射パターンを形成することを特徴とする照明装置。
前記銅箔反射パターンが、前記導光板面積のほぼ全域と、導光板から前記光源に至るまでの領域を埋め尽くすことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記プリント回路基板がフレキシブルプリント回路基板であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記フレキシブルプリント回路基板の一端が、前記光源の上部から前記導光板に至るまでの領域を覆うように折り返され、折り返された面に前記銅箔反射パターンを形成することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記光源が、前記フレキシブルプリント回路基板の折り返された面に実装されることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
前記光源が、前記フレキシブルプリント回路基板の前記導光板を載置する面と折り返された面の双方に実装され、導光板を載置する面に実装された光源と、折り返された面に実装された光源が所定ピッチをなすことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
前記導光板の４端面のうち、前記光源からの入射端面を除いた３端面のうち１以上の端面に対し、前記銅箔反射パターンが形成されたフレキシブルプリント回路基板を折り曲げて、該銅箔反射パターンを向かい合わせることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれかに記載の照明装置。
前記銅箔反射パターンに光反射率を高める処理を施すことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の照明装置。
前記処理が、金属のメッキであることを特徴とする請求項８に記載の照明装置。
前記銅箔反射パターンは接地されることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の照明装置。