JP2006216494A

JP2006216494A - 面状照明装置

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Publication number: JP2006216494A
Application number: JP2005030516A
Authority: JP
Inventors: Yuji Yamashita; 裕司山下; Hiroshi Shinozaki; 浩篠崎
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2005-02-07
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: JP4547705B2

Abstract

【課題】点状光源が実装されるフレキシブルプリント基板の導通パターンに断線が生じることのない信頼性の高い面状照明装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る面状照明装置２０は、導光板２と、導光板２の側端面２ａに配置される点状光源５と、点状光源５が実装されるフレキシブルプリント基板２６とを有しおり、フレキシブルプリント基板２６上に形成された導通パターンのランド部は、点状光源５の電極端子の幅にほぼ一致する一定の幅を有しており、ランド部の延長方向と導光板２の側端面２ａの長手方向とが一致していることを特徴とする。これによって、点状光源５と導光板２との結合効率を低下させることなく、導通パターンに断線が生じることのない信頼性の高い面状照明装置を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。

従来、液晶表示装置用の補助光源として、導光板の側端面に一次光源を配置した（以下、一次光源が配置された側端面を入光面ともいう）サイドライト方式の面状照明装置があり、比較的表示面積の小さい液晶表示装置の分野において広く使用されている。特に、携帯電話を始めとする小型のモバイル端末用の液晶表示装置では、このような面状照明装置の一次光源として、取扱い性に優れ、小型化が容易であり、対衝撃性に優れた白色ＬＥＤ等の点状光源が多用されている。

図６は、一次光源として白色ＬＥＤを用いた面状照明装置の例を示す分解斜視図である。図６に示す面状照明装置１は、導光板２と、点状光源である白色ＬＥＤ（以下、単にＬＥＤともいう）５と、ＬＥＤ５が実装されるフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣともいう）６とを備えている。ＬＥＤ５は、その前面を出光面５ａとし、底面をＦＰＣ６への実装面５ｂとしてＦＰＣ６上に実装されており、ＦＰＣ６は、実装されたＬＥＤ５の出光面５ａが導光板２の入光面２ａに対向するように配置されている。なお、導光板２の入光面２ａには、点状光源であるＬＥＤ５から導光板２に入射した光を、図６に示すＸＹ平面に沿って導光板２の全域に広げるため、ＬＥＤ５が配置される部分に、導光板２の厚み方向（Ｚ方向）に延びる複数のプリズムからなる入光プリズム部３が形成されている。
このように構成された面状照明装置１において、入光面２ａから入射した光は、導光板２内を全反射しながら他方の側端面２ｄに向かって伝播し、その間、導光板２の反射面２ｂに設けられた光出射手段（図示せず）により進路が変更された光が出射面２ｃから出射することによって、液晶表示素子の表示面を均一に照射するものである。

ここで、図７および図８を参照して、ＬＥＤ５のＦＰＣ６への実装態様について詳述する。図７は、ＦＰＣ６とＦＰＣ６上に実装されたＬＥＤ５とを示す断面図であり、図８は、図６に示すＦＰＣ６のＡ部を拡大して示す平面図である。
図７に示すように、ＦＰＣ６は、ベースフィルム７と、ＬＥＤ５に電力を供給するための導通パターン８と、導通パターン８を保護するためのカバーレイフィルム９とを順次積層してなるものである。また、ＬＥＤ５は、その両端部に電極端子５ｃを有し、各電極端子５ｃには、ＬＥＤ５の実装面５ｂの一部を構成する部分５ｄが含まれている。図８に示すように、カバーレイフィルム９には、ＬＥＤ５を実装する部分に開口部９ａが形成されており、導通パターン８の開口部９ａから露出する部分には、ＬＥＤ５の各電極端子５ｃにそれぞれ対応するランド部１０が形成されている。この電極端子５ｃとランド部１０とを接続することによって、ＬＥＤ５と導通パターン８とが電気的に接続されると共に、ＬＥＤ５がＦＰＣ６に対して位置決め固定され、その接続は、通常、クリーム半田１２を用いたリフロー工程により実施される。

ここで、ランド部１０は、通常、電極端子５ｃの実装面部分５ｄとほぼ同一の形状および寸法に形成されており、これによって、上述したリフロー工程において、溶融した半田１２の表面張力によるセルフアラインメント作用を有効に利用して、ＬＥＤ５を高精度に位置決めすることができる。加えて、カバーレイフィルム９の開口部９ａは、カバーレイフィルム９のベースフィルム７への固着時に発生する位置ずれを吸収するために、ランド部１０が占める領域よりも幾分広い領域を露出するように形成されている。したがって、このように構成されたＦＰＣ６では、カバーレイフィルム９の開口部９ａから、ランド部１０だけでなく、ランド部１０に接続する引き出し線１１も露出することになり、ＦＰＣ６の引き出し線１１付近に変形が生じた際の応力が、線幅の狭い引き出し線１１に集中する結果、断線が発生し易くなるという問題があった。

従来、このような引き出し線の断線に対処する手段として、例えば、ランド部から複数の方向に引き出し線を出すことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１０１１７３号公報

特許文献１に記載の手段は、ＦＰＣに加わる応力が、例えば装置への組み込みのために設計上意図された屈曲によるものであり、その方向が予め決められている場合には一定の効果を奏するものである。しかし、ＦＰＣには、面状照明装置の組立て作業中やリワーク中に不測の応力が加わる場合や、あるいは、モバイル端末等の装置への組み込み後に不慮の事故による落下衝撃等を受ける場合があり、特許文献１に記載の手段は、このようなあらゆる方向から力が加わる可能性がある場合には、必ずしも十分な効果を奏するものではなく、更なる改善が求められていた。

本発明は、上記課題に鑑み、また、導光板の入光面とＬＥＤとの位置関係がＬＥＤと導光板との間の光の結合効率に及ぼす影響に着目してなされたものであり、簡便な手段によって信頼性の高い面状照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る面状照明装置は、導光板と、該導光板の側端面に配置される点状光源と、該点状光源が実装されるフレキシブルプリント基板とを有する面状照明装置において、前記フレキシブルプリント基板は、ベースフィルムと導通パターンとカバーレイフィルムとを含み、前記導通パターンの前記カバーレイフィルムの開口部からの露出部分は、前記点状光源の電極端子の幅にほぼ一致する一定の幅を有しており、前記導通パターンの露出部分の延長方向と前記導光板の側端面の長手方向とが一致していることを特徴とする。

また、本発明に係る面状照明装置において、前記点状光源は、その出光面と前記フレキシブルプリント基板への実装面とが略直交し、前記フレキシブルプリント基板の前記点状光源の出光面よりも前方の部分は、前記導光板のいずれか一方の主面に固定されることを特徴とする。

本発明に係る面状照明装置によれば、フレキシブルプリント基板上に形成された導通パターンのカバーレイフィルムの開口部からの露出部分は、点状光源の電極端子の幅に一致する一定の幅を有しており、さらに、その導通パターンの露出部分の延長方向と導光板の側端面の長手方向とが一致しているため、点状光源と導光板との結合効率を低下させることなく、導通パターンに断線が生じることのない信頼性の高い面状照明装置を得ることができる。

また、本発明に係る面状照明装置において、出光面とフレキシブルプリント基板への実装面とが略直交する点状光源を使用し、フレキシブルプリント基板の点状光源の出光面よりも前方の部分を導光板のいずれか一方の主面に固定することによって、導光板の側端面に対する点状光源の位置合わせを容易かつ確実に実施することが可能となり、点状光源と導光板との結合効率をさらに良好に維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明するが、各図面は説明のためのものであり、必ずしも実際の形状、寸法を正確に反映するものではない。また、図１〜図５を通じて、図６に示す面状照明装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して参照する。
図１は、本発明の一実施施形態における面状照明装置２０の要部を示す分解斜視図、図２は、図１に示す面状照明装置２０の光源部分を示すＸＺ断面図である。面状照明装置２０は、導光板２と、本実施形態における点状光源である２個の白色ＬＥＤ（以下、ＬＥＤともいう）５と、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣともいう）２６とを備えている。ここで、導光板２は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂を成形してなる板状の導光体であり、側端面２ａを入光面とし、２つの主面の一方を出光面２ｃ、他方を反射面２ｂとするものである。ＬＥＤ５は、その前面を出光面５ａとし、出光面５ａに略直交する底面をＦＰＣ２６への実装面５ｂとしてＦＰＣ２６上に実装されており、ＦＰＣ２６は、ＬＥＤ５の出光面５ａが導光板２の入光面２ａに対向するように、導光板２の主面２ｂ、２ｃと略平行に配置されている。

この際、図２に示すように、ＦＰＣ２６の、ＬＥＤ５の出光面５ａよりも前方の部分は、導光板２のいずれか一方の主面（本実施形態では、反射面２ｂ）に、接着等の手段によって固定されている。また、図示は省略するが、面状照明装置２０は、これらの導光板２、ＬＥＤ５、およびＦＰＣ２６を一体に保持するハウジングフレームを備えていてもよく、その場合には、ＦＰＣ２６は、さらにハウジングフレームによって支持されて、所定の位置に固定されるものであってもよい。

また、導光板２の入光面２ａには、ＬＥＤ５が配置される部分に、導光板２の厚み方向（Ｚ方向）に延びる同一形状の複数のプリズムからなる入光プリズム部３が設けられている。この入光プリズム部３は、ＬＥＤ５の出光面５ａに対して十分微細に形成されており、その各プリズム間のピッチは、例えば１５０μｍ程度である。また、入光プリズム部３は、ＬＥＤ５の出光面５ａよりも広い領域にわたって形成されている。

次に、図３および図４を参照して、ＬＥＤ５のＦＰＣ２６への実装態様について詳述する。図３（ａ）は、ＦＰＣ２６とＦＰＣ２６上に実装されたＬＥＤ５とを示すＹＺ断面図、図３（ｂ）は、ＬＥＤ５を実装面５ｂ側から見た平面図、図４は、図１に示すＦＰＣ２６のＡ部を拡大して示す平面図である。
図３（ａ）に示すように、ＦＰＣ２６は、ベースフィルム２７と、ＬＥＤ５に電力を供給するための導通パターン２８と、導通パターン２８を保護するためのカバーレイフィルム２９とを順次積層してなるものである。また、ＬＥＤ５は、その両端部に電極端子５ｃを有し、各電極端子５ｃには、ＬＥＤ５の実装面５ｂの一部を構成する部分５ｄが含まれている。本実施形態において、電極端子５ｃの幅とは、ＬＥＤ５の出光面５ａ側から背面５ｅ側へと渡る寸法（図３（ｂ）に示すＷ１）のことをいうものとする。

カバーレイフィルム２９は、図４に示すように、ＬＥＤ５の各電極端子５ｃにそれぞれ対応する一対の開口部２９ａを有している。導通パターン２８の各開口部２９ａからの露出部分（以下、ランド部という）３０は、一定の幅Ｗを有して延在しており、その延長方向は、ＦＰＣ２６を所定の位置に配置した際に、導光板２の入光面２ａの長手方向（図１に示すＹ方向）に一致するものである。また、ランド部３０の幅Ｗは、上述した電極端子５ｃの幅Ｗ１にほぼ一致するように形成され、一方、各開口部２９ａは、ランド部３０が、その延長方向には少なくとも対応する電極端子５ｃの実装面部分５ｄを含む長さを有するように形成されている。ＬＥＤ５は、その電極端子５ｃの幅方向とランド部３０の幅方向とが一致するようにランド部３０上に搭載され、電極端子５ｃとランド部３０とをクリーム半田３１を用いたリフロー工程により接続することによって、導通パターン２８に電気的に接続されると共に、ＦＰＣ２６上に位置決め固定される。

このように構成された面状照明装置２０は、図６を参照して上述した面状照明装置１と同様の作用により液晶表示素子の表示面を均一に照射するものであるが、本実施形態におけるＦＰＣ２６は、ランド部３０が一定の幅Ｗを有して延在し、開口部２９ａから露出する部分に線幅の細い引き出し線が含まれないため、その機械的強度が大幅に向上しており、面状照明装置２０の組立時や装置への組み込み後に、ＦＰＣ２６に対して何らかの衝撃力が加わったとしても、ランド部３０に断線が生じることはない。

さらに、このように一定の幅Ｗに形成されたランド部３０の延長方向を、導光板２の入光面２ａの長手方向（図１に示すＹ方向）に一致させたことの作用・効果を詳述すれば、次の通りである（尚、以下の説明において、方向に関する記述は、個別の部材が示す方向も含めて、すべて図１に示すＸＹＺ座標に準じて記述する）。
一般に、導光板２の入光面２ａに対するＬＥＤ５の位置の変動によって、ＬＥＤ５からの出射光のうち導光板２に入光する光の割合（結合効率）は大きく変動するが、その変動に対するＹ方向の位置ずれの影響は、その方向に直交するＸ方向およびＺ方向の位置ずれの影響に比べて小さく、特に、本実施形態における導光板２のように、入光面２ａに入光プリズム部３が形成されている場合には、Ｙ方向の位置ずれの許容誤差は極めて大きいものとなる。したがって、ＦＰＣ２６上にＬＥＤ５をリフロー工程により実装する際に、ランド部３０のＹ方向の長さと電極端子５ｃの実装面部分５ｄの対応する長さとが一致しないことにより、Ｙ方向にセルフアラインメントが十分に機能せずにその位置合わせ精度が低下しても、そのことは結合効率に対して影響を及ぼさない。一方、Ｘ方向については、ランド部３０の幅が電極端子５ｃの幅にほぼ一致するように形成されていることにより、セルフアラインメントが有効に機能して、ＬＥＤ５のＦＰＣ２６に対する位置合わせが高精度に実施され、また、Ｚ方向については、ＬＥＤ５が、例えば傾きや浮き等を起こすことなくＦＰＣ２６上に適正に実装されている限り、ランド部３０の形状がその位置合わせ精度に対して影響を及ぼすことはない。したがって、Ｘ方向およびＺ方向については、ＦＰＣ２６の導光板２への固定あるいは図示しないハウジングフレームへの固定を通じて、ＬＥＤ５を導光板２の入光面２ａに対して高精度に位置合わせすることができ、その結果、入光面２ａに対してＬＥＤ５の位置ずれが生じる可能性がある方向は、結合効率に対して影響のないＹ方向のみとなる。
本発明は、ＬＥＤ５が導光板２の入光面２ａに対して配置される際に要求される位置合わせ精度に、入光面２ａの長手方向と長手方向に直交する方向には顕著な差異が存在することを利用することによって、簡便な方法により、結合効率を低下させることなく信頼性の高い面状照明装置を得るものである。

尚、本発明において、ランド部の幅が電極端子の幅にほぼ一致する一定の幅であるとは、上述したように、幅方向のセルフアラインメント作用が有効に機能してその方向の位置合わせが実施され得る範囲内にあることを意味するものであり、その範囲内における変動を許容するものである。

また、図４に示した例では、ＬＥＤ５の２つの電極端子５ｃに対応する２つのランド部３０のそれぞれに対して開口部２９ａが形成され、各ランド部３０の先端部分３０ａは、カバーレイフィルム２９によって保護されるものとした。この態様は、ベースフィルム２７からランド部３０を剥離し難くする点で好ましいものであるが、本発明の上述した作用・効果を得るためには必ずしも必要な構成ではなく、図５に示すように、１つの開口部２９ｂから、２つのランド部３０が露出するものであってもよい。

さらに、上述した実施形態では、ＬＥＤ５は、その前面を出光面５ａとし、出光面５ａに略直交する底面を実装面５ｂとして、ＦＰＣ２６上に実装されるものとしたが、本発明は、出光面とは反対側の背面を実装面とするタイプのＬＥＤにも同様に適用可能ものである。その場合、ＬＥＤが実装されるＦＰＣは、導光板の入光面に略平行に配置されるものであるが、本発明に係るランド部の構成は、上述したＦＰＣ２６の場合と同様のものでよく、それによって、上述した実施形態における面状照明装置２０と同様の作用・効果を得るものである。

本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を示す分解斜視図である。図１に示す面状照明装置の光源部分を示す断面図である。（ａ）は、図１に示す面状照明装置において、ＦＰＣとＦＰＣに実装されたＬＥＤとを示す断面図であり、（ｂ）はＬＥＤを実装面側から見た平面図である。図１に示す面状照明装置において、Ａ部を拡大して示す平面図である。本発明の一実施形態において、カバーレイフィルムの開口部の一態様を示す平面図である。従来の面状照明装置の一例を示す分解斜視図である。図６に示す面状照明装置において、ＦＰＣとＦＰＣに実装されたＬＥＤとを示す断面図である。図６に示す面状照明装置において、Ａ部を拡大して示す平面図である。

符号の説明

２：導光板、２ａ：入光面（側端面）、５：白色ＬＥＤ（点状光源）、５ｃ：電極端子、２０：面状照明装置、２６：フレキシブルプリント基板、２７：ベースフィルム、２８：導通パターン、２９：カバーレイフィルム、２９ａ：開口部、３０：ランド部（露出部分）

Claims

導光板と、該導光板の側端面に配置される点状光源と、該点状光源が実装されるフレキシブルプリント基板とを有する面状照明装置において、
前記フレキシブルプリント基板は、ベースフィルムと導通パターンとカバーレイフィルムとを含み、
前記導通パターンの前記カバーレイフィルムの開口部からの露出部分は、前記点状光源の電極端子の幅にほぼ一致する一定の幅を有しており、前記導通パターンの露出部分の延長方向と前記導光板の側端面の長手方向とが一致していることを特徴とする面状照明装置。
前記点状光源は、その出光面と前記フレキシブルプリント基板への実装面とが略直交し、前記フレキシブルプリント基板の前記点状光源の出光面よりも前方の部分は、前記導光板のいずれか一方の主面に固定されることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。