JP2007026858A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純かつ安価な構成の片面配線構造を用いて複数のＬＥＤの並列接続を可能とすると共に、高輝度かつ輝度の均一性に優れた薄型の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において、ＬＥＤ３０は、透光性樹脂が露出された発光部３２を有しており、回路基板２０の片面２０ａ側のみに設けられた配線パターンは、１つまたは複数の切断部１３を介して断続する部分パターン１８ａ、１８ｂからなる第１配線パターン１８と、切断部１３を通過して第１配線パターン１８と交差する第２配線パターン１６とを含み、部分パターン１８ａ、１８ｂ同士はジャンパー用素子２４によって接続されており、ＬＥＤ３０は、回路基板２０の外形から発光部３２を突出させて回路基板２０上に実装されている。さらに、このような片面配線構造により並列接続された複数のＬＥＤ３０の上下面に直接対向するように、反射板を配置することができる。
【選択図】図７

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、液晶表示装置等の照明手段として用いられる面状照明装置の一形態として、サイドライト方式の面状照明装置が広く用いられている。この方式の面状照明装置は、透光性を有する導光板と、該導光板の側端面に配置された棒状光源もしくは１つないし複数の点状光源を基本要素として構成されており、近年の傾向では、携帯情報端末等の小型の電子機器への応用例の増加から、駆動回路の簡略化を図ることが可能な白色ＬＥＤ等の点状光源（以下、単にＬＥＤともいう）を用いた面状照明装置が用いられている。

ＬＥＤを用いた面状照明装置には、更なる高輝度化、輝度の均一化を図りつつ、薄型化を促進することが常に求められており、このような要求に応えるため、本出願人は、先の出願である特願２００５−４１５９９号、特願２００５−４１６００号、および特願２００５−４１６０１号において、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出するように形成されたＬＥＤを用いることで、ＬＥＤチップからの光の取出し効率を増大させかつランプハウス分の厚みを不要とした面状照明装置を提案している。

図８は、２灯のＬＥＤを直列に接続して点灯する場合を例として、このような面状照明装置の構成例を示す平面図である。図８に示す面状照明装置１００は、板状の導光板４０と、導光板４０の側端面４２に配置された２灯のＬＥＤ３０、３０と、これらのＬＥＤ３０、３０が実装されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）１１０とを備えている。
面状照明装置１００において、各ＬＥＤ３０は、図９に示すように、ＬＥＤチップ（図示は省略する）が搭載された基板部３３とＬＥＤチップを封止する透光性樹脂からなる発光部３２とを備え、基板部３３には、ＬＥＤチップのアノード電極およびカソード電極にそれぞれ接続する電極端子３４Ａ、３４Ｋが設けられている。また、発光部３２は、周囲にランプハウスを有することなく露出すると共に、ＬＥＤ３０の光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成された突出部３２ａを有している。また、図１１に拡大して示すように、導光板４０は、その側端面４２に、ＬＥＤ３０の突出部３２ａの外形に倣った切欠き部４２ａを有しており、ＬＥＤ３０は、その突出部３２ａを導光板４０の切欠き部４２ａに嵌合させて配置されている。

ＬＥＤ３０が実装されるＦＰＣ１１０は、図１０（ａ）に示すように、例えばポリイミド等からなるベースフィルム１０２と、ベースフィルム１０２の片面上に積層された銅箔等をパターン形成してなる導体パターン１０４〜１０８とを備えている。導体パターン１０４〜１０８には、一対のランド１０７Ａ、１０７Ｋからなるランド部１０７と、同様に一対のランド１０８Ａ、１０８Ｋからなるランド部１０８が含まれており、ランド１０７Ａからは配線パターン１０４が、ランド１０８Ｋからは配線パターン１０６がそれぞれ引き出されている。また、ランド１０７Ｋとランド１０８Ａとは、配線パターン１０５により接続されている。

図１０（ｂ）に示すように、２灯のＬＥＤ３０、３０は、各アノード側電極端子３４Ａ、３４Ａをそれぞれランド１０７Ａ、ランド１０８Ａに接続させ、各カソード側電極端子３４Ｋ、３４Ｋをそれぞれランド１０７Ｋ、１０８Ｋに接続させて、ＦＰＣ１１０上に実装されている。このように実装されたＬＥＤ３０、３０は、配線パターン１０４、１０５、１０６により直列に接続されており、接続端子部１０３を介して接続する図示しない外部の駆動回路から供給される電力により点灯するものでる。
ここで、ＦＰＣ１１０において、ランド部１０７、１０８は、ＬＥＤ３０、３０をＦＰＣ１１０上に実装した際に、各ＬＥＤ３０、３０の発光部３２、３２がＦＰＣ１１０の外形から突出する位置に形成されている。このような実装方法によれば、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３０の、導光板４０の主面と平行な方向の側面（図１２の例では、上下面）３５、３６に沿って反射板５０、５０を配置することにより、ＬＥＤ３０の上下面３５、３６と反射板５０、５０とを直接対向させ、発光部３２からの出射光を容易かつ高効率に導光板４０に入射させることが可能となる。面状照明装置１００は、上記構成を有することで、ＬＥＤ３０の特徴である高い光の取り出し効率を有効に活用し、輝度向上を図るものである。

さて、近年、携帯用電子機器の電源の低電圧化に伴って、そのような機器で用いられる面状照明装置において複数のＬＥＤを使用する場合、それらのＬＥＤを並列に接続して点灯させる場合が増加している（例えば、特許文献１参照）。
図１３は、２灯のＬＥＤを並列に接続して点灯する場合を例として、従来の面状照明装置の構成例を示す平面図である。図１３に示す面状照明装置１５０は、板状の導光板１４０と、導光板１４０の側端面１４２に配置されたＬＥＤ１３０、１３０と、これらのＬＥＤ１３０、１３０が実装されたＦＰＣ１２０とを備えている。
面状照明装置１５０において、ＬＥＤ１３０は、図１４に示すように、白色樹脂等からなるランプハウス１３７を備えた一般的なＬＥＤである。ＬＥＤ１３０には、ランプハウス１３７の、導光板１４０の側端面１４２に対向する面１３１の中央部付近に開口部が設けられており、その開口部から、図示しないＬＥＤチップを封止する透光性樹脂の一部の面が露出して、主たる発光面１３２が形成されている。また、ランプハウス１３７には、ＬＥＤチップのアノード電極およびカソード電極にそれぞれ接続する電極端子１３４Ａ、１３４Ｋが設けられている。

ＬＥＤ１３０が実装されるＦＰＣ１２０は、図１０（ａ）に示すＦＰＣ１１０と基本的に同様の構成を有するものであるが、図１５（ａ）に示すように、ランド部１０７、１０８から引き出される配線パターン１１２、１１４、１１６の態様が相違するものである。すなわち、ＦＰＣ１２０では、アノード側のランド１０７Ａ、１０８Ａから共通の配線パターン１１２が引き出され、この配線パターン１１２は、ランド部１０７、１０８の後方側（図１３に示す導光板１４０の側端面１４２とは反対側）を通って接続端子部１０３に至るものであり、カソード側のランド１０７Ｋ、１０８Ｋからは、それぞれ個別の配線パターン１１４、１１６が引き出され、これらの配線パターン１１４、１１６は、配線パターン１１２との交差を避けるために、ランド部１０７、１０８の前方側（図１３に示す導光板１４０の側端面１４２側）を通って接続端子部１０３に至るものである。

図１５（ｂ）に示すように、２灯のＬＥＤ１３０、１３０は、各アノード側電極端子１３４Ａ、１３４Ａをそれぞれランド１０７Ａ、ランド１０８Ａに接続させ、各カソード側電極端子１３４Ｋ、１３４Ｋをそれぞれランド１０７Ｋ、１０８Ｋに接続することによってＦＰＣ１２０上に実装され、配線パターン１１２、１１４、１１６を通じて互いに並列に接続される。この際、ＦＰＣ１２０では、上述したように、ランド部１０７、１０８の前方側および後方側の両方に配線用の領域が必要となるため、ＬＥＤ１３０、１３０は、その下面１３６（図１４参照）全体がＦＰＣ１２０上に載置されることになる。このことは、カソード側のランド１１７Ｋ、１１８Ｋから引き出される配線パターン１１４、１１６を、共通の１本の配線パターンとして並列接続を実施する場合も同様である。

このように、ＦＰＣ１２０は、配線パターン１１２と配線パターン１１４、１１６とを交差させることなく引き回すことによって、片面基板により並列接続を可能にするものであるが、従来、複数のＬＥＤを並列に接続する場合の配線方法として、このような片面基板上に形成される配線パターンをレジスト層を介して多層化する方法（例えば、特許文献２）、あるいは、多層基板を用いる方法（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。

特開２００５−１７９６４号公報（図２、〔００２６〕） 特開平９−１１５３２３号公報（図５、〔００１９〕） 特開２００４−２３３８１１号公報（図３、〔００４０〕、〔００６０〕）

ここで、図１３に示したような複数のＬＥＤを並列接続して点灯させる面状照明装置１５０の場合でも、その高輝度化、輝度の均一化を図りつつ、薄型化を促進するためには、その光源として、図９に示すＬＥＤ３０を用いることが望ましい。しかしながら、例えば、図８に示す面状照明装置１００において、ＬＥＤ３０を実装するＦＰＣ１１０を単に図１５に示すＦＰＣ１２０と代替することで、ＬＥＤ３０を並列点灯させる面状照明装置を構成することには、次のような問題があった。すなわち、このような面状照明装置では、ＬＥＤ３０の下面３６側全体にＦＰＣ１２０が存在することになるため、図１２に示したような反射板５０を、ＬＥＤ３０の下面３６に直接対向するように配置することができず、下面３６からの出射光を効率良く導光板４０に入射させることが困難になる。すなわち、このような構成の面状照明装置には、ＬＥＤ３０の特徴である高い光の取り出し効率を十分に活用して輝度向上を図る上で、改善の余地がある。

また、ＦＰＣ１２０において、配線パターンを多層化することによって、ランド部１０７、１０８の前方側に配線パターンを引き回すことなく、並列接続用のＦＰＣを形成することは可能であるものの、例えば、特許文献２に記載されているような、レジスト層を用いて配線パターンを多層化する方法は、その配線パターンをＡｇインク等のシルク印刷により形成することを前提とするものであり、銅箔のエッチング処理等により配線パターンが形成される一般のＦＰＣに対して、必ずしも好適な方法とは言えない。また、特許文献３に記載されているように、ＦＰＣ等の回路基板を両面基板または多層基板とすることによって、その配線パターンを多層化することは、ＦＰＣの構造を複雑化させて、製造コストの増大および歩留り低下の要因となる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、単純かつ安価な構成の片面配線構造を用いて複数のＬＥＤの並列接続を可能とすると共に、高輝度かつ輝度の均一性に優れた薄型の面状照明装置を提供することである。

上記課題を解決するための、本発明に係る面状照明装置は、板状の導光板と、該導光板の側端面に配置される複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤが実装される回路基板とを備える面状照明装置において、前記複数のＬＥＤのそれぞれは、ランプハウスを持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出された発光部を有しており、前記回路基板には、その片面側のみにランド部と配線パターンとが設けられ、該配線パターンは、１つまたは複数の切断部を介して断続する複数の部分パターンからなる第１配線パターンと、前記切断部を通過して前記第１配線パターンと交差する第２配線パターンとを含み、前記複数の部分パターン同士は、ジャンパー用素子によって前記第２配線パターンを跨いで接続されており、前記複数のＬＥＤは、前記回路基板の外形から前記発光部を突出させて前記回路基板上に実装され、前記複数のＬＥＤの前記導光板の主面と略平行な側面に沿って反射板が配置されていることを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記第１配線パターンは、前記複数のＬＥＤの第１電極端子が接続される各ランドから引き出される配線パターンに含まれ、前記第２配線パターンは、前記ＬＥＤの第２電極端子が接続される各ランドから引き出される配線パターンに含まれており、前記複数のＬＥＤが並列に接続されているものである。

本発明によれば、複数のＬＥＤのそれぞれが、ランプハウスを持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出していることで、ランプハウス分の厚みの増加が生じず、面状照明装置の薄型化が促進されることとなる。また、本発明に係る回路基板では、その配線パターンに、ジャンパー用素子を用いて立体的に交差する配線路をなす第１配線パターンと第２配線パターンとが含まれるため、片面側のみに設けられたランド部と配線パターンにより、各ＬＥＤの透光性樹脂が露出された発光部を回路基板の外形から突出させて回路基板上に実装する実装形態を容易に実現することができる。さらに、このように実装された各ＬＥＤの、導光板の主面と平行な方向の側面に沿って反射板を配置することで、ＬＥＤの正面以外からの出射光を効率良く導光板へと導くことが可能となり、面状照明装置の高輝度化に寄与することとなる。
また、第１配線パターンを、複数のＬＥＤの第１電極端子が接続される各ランドから引き出される配線パターンに含め、第２配線パターンを、ＬＥＤの第２電極端子が接続される各ランドから引き出される配線パターンに含めることで、単純かつ安価な構成の片面配線構造により、複数のＬＥＤの並列接続が可能となる。

好ましくは、前記発光部を形成する透光性樹脂の外形は、前記ＬＥＤの光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成され、かつ、該連続曲面の半径でその突出高さを除した値が０．３以上０．６以下の範囲となるように形成されているものである。
透光性樹脂の外形が上記所定の形状を有することで、面状照明装置の高輝度化に寄与するＬＥＤの前方出射光量比と、面状照明装置の輝度の均一化に寄与するＬＥＤの出射光の角度との最適なバランスを達成することが可能となる。

また、前記導光板の、前記ＬＥＤと対向する側端面に、前記突出部の外形に倣った切欠き部が形成されていてもよく、ＬＥＤの突出部を導光板の切欠き部に嵌合させて配置することによって、上記所定の外形形状を有するＬＥＤの発光部の全側面と導光板とが密着し、ＬＥＤから導光板へと入光した光の発光分布を、ＬＥＤ単体での光の発光分布と同等のものにすることが可能となり、面状照明装置の輝度の均一化に寄与することとなる。

本発明は、このように構成したので、単純かつ安価な構成の片面配線構造により、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出された発光部を有する複数のＬＥＤを並列接続し、かつ、その発光部に直接対向するように反射板を配置することが可能となり、面状照明装置の高輝度化、輝度の均一化、および薄型化を促進すると共に、複数のＬＥＤの並列接続による低電圧駆動に対応することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置の要部を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は（ａ）の組立状態におけるＬＥＤ部分を示す断面図である。図１に示す面状照明装置１０は、板状の導光板４０と、導光板４０の側端面４２に配置された２灯のＬＥＤ３０、３０と、これらのＬＥＤ３０、３０が実装された回路基板２０とを備えている。

２灯のＬＥＤ３０、３０は、図９に示したＬＥＤ３０と同様のものであり、図２〜図４に示すように、ＬＥＤチップ３１が搭載された基板部３３と、ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂からなる発光部３２とを備え、基板部３３には、ＬＥＤチップのアノード電極に接続する電極端子３４Ａ（第１電極端子）、および、ＬＥＤチップのカソード電極に接続する電極端子３４Ｋ（第２電極端子）が設けられている。発光部３２は、周囲にランプハウスを有することなく露出すると共に、ＬＥＤ３０の光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成された突出部３２ａを有している。本実施形態では、この突出部３２ａを構成する連続曲面は、一定の半径Ｒを有する円筒面からなるものである（図２、図３参照）。
面状照明装置１０において、２灯のＬＥＤ３０、３０は、回路基板２０の外形から発光部３２、３２を突出させて回路基板２０上に実装されている。また、回路基板２０の配線回路は、ジャンパー用素子２４を用いて立体的に交差する配線路を含んで回路基板２０の片面２０ａ（以後、実装面という）側のみに形成されており、その構成の詳細については後述する。

また、ＬＥＤ３０は、回路基板２０上に、その光出射方向（出射光軸）が回路基板２０の実装面２０ａと略平行になる方向に実装されており、面状照明装置１０は、回路基板２０の実装面２０ａと導光板４０の主面４５、４６とを略平行に配置することによって、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを導光板４０の側端面４２に対向させるものである。その際、導光板４０の、ＬＥＤ３０と対向する側端面４２には、突出部３２ａの外形に倣った円筒面で構成された切欠き部４２ａが形成されており、ＬＥＤ３０は、その突出部３２ａを切欠き部４２ａに嵌合させて導光板４０の側端面４２に配置されている。

さらに、面状照明装置１０では、ＬＥＤ３０の、導光板４０の主面４５、４６と略平行な側面（上面３５および下面３６）に沿って反射板が配置されている。本実施形態では、上面３５側には、この上面３５の面積よりも僅かに大きな面積を有する反射板５０、５０が各ＬＥＤ３０、３０毎に個別に配置され、下面３６側には、２灯のＬＥＤ３０、３０と共に導光板４０の下面４６全体を覆う一体の反射板６０が配置されている。反射板５０、６０は、好ましくは正反射手段であり、具体的には、銀等の金属を蒸着したフィルム、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板、あるいは、ポリマー薄膜の多層構造からなる反射層を備えたフィルム等を使用することができる。

なお、図示の例では、各ＬＥＤ３０、３０の上面３５、３５側には、それぞれ個別の反射板５０、５０を配置するものとしたが、一体に形成された反射板によって２灯のＬＥＤ３０、３０の上面３５、３５を覆うものであってもよい。また、反射板５０、６０の形状は、生産性を考慮すれば、図示のようにＬＥＤ３０の上面３５および下面３６全体を完全に覆うことが可能な矩形であることが望ましいが、反射板５０および反射板６０の各ＬＥＤ３０の上下面３５、３６と対向する部分を、少なくともＬＥＤ３０の発光部３２を覆う形状とすることで、必要な効果を得ることができる。

導光板４０は、好ましくは、ポリカーボネート樹脂を射出成形してなる板状の導光体であり、具体的な寸法例としては、側端面４２の長手方向の寸法を３０ｍｍ、側端面４２に直交する方向の寸法を４０ｍｍ、厚みを０．６ｍｍとするものである。導光板４０を形成するためのその他の材料としては、アクリル樹脂、非晶性ポリオレフィン樹脂等が成形性と光学特性とのバランスに優れているため好適であるが、これに代えて、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、フッ素系ポリマー、エポキシ樹脂等の透明樹脂を使用することができる。また、導光板４０の成形には、上記射出成形が生産性および精度の点で優れているため好適であるが、熱加圧成形、押し出し成形、注型法など、各種樹脂成形法を適用することができる。なお、図示は省略するが、導光板４０の上下面４５、４６には、出射光の均一化を図るためのドットパターンが設けられていてもよく、さらに、導光板４０の上方には、さらに、拡散板およびプリズムシート等の光学部材が積層されていてもよい。

ここで、図２〜図４を参照して、本実施形態におけるＬＥＤ３０の好ましい構成について詳述する。ＬＥＤ３０の、発光部３２を形成する透光性樹脂は、ＬＥＤチップ３１の周囲が、図２、図３に示すように、硬質シリコーン系樹脂中に黄色発光の蛍光体であるセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）微粒子を混入した層３８で封止され、さらにその周囲（上層）に透明の硬質シリコーン系樹脂層３７が付加された構造を有している。したがって、図示の例では、透明の硬質シリコーン系樹脂層３７に突出部３２ａが形成されている。また、ＬＥＤチップ３１は、図４に示すように、サファイヤ基板３１ａ上に、ＧａＮ、ＧａＡｌＮ等の窒化物系化合物半導体の積層からなる発光層３１ｂが形成されたもの（青色発光の素子）が用いられている。そして、ＬＥＤチップ３１は、図３に示すように、電極端子３４Ａ、３４Ｋが設けられた基板部３３上に接着され、図示は省略するが、ＬＥＤチップ３１上に形成されたアノード電極およびカソード電極と、電極端子３４Ａ、３４Ｋに接続する基板部３３上のリードフレームとが、φ２０μｍの金線で接続された構造を有している。なお、図２〜図４には、ＬＥＤ３０およびＬＥＤチップ３１の具体的寸法例が示されている（単位はｍｍ）。

以上の構造を有するＬＥＤ３０は、ＬＥＤチップ３１の青色発光の一部がＹＡＧ微粒子混入層３８のＹＡＧ微粒子（蛍光体）に吸収され、ＬＥＤチップ３１の発光よりも長波長に変換されて、ＬＥＤチップ３１の青色発光との混色を生じることにより、擬似的に白色発光するものである。なお、ＹＡＧ微粒子混入層３８は、図２、図３に示すように、透明層３７と完全に２層に分離した構成に限らず、少なくとも青色発光ＬＥＤチップ３１の周囲にのみＹＡＧ微粒子混入層３８が形成され、その周囲が全て透明層３７で覆われている構造を採用することも可能である。

また、発光部３２を形成する透光性樹脂は、耐熱性を有する透明樹脂であれば良く、前記硬質シリコーン系樹脂の他にも、例えば、透明エポキシ樹脂等の熱硬化性の透明樹脂が適用可能である。また、高耐熱性の熱可塑性樹脂や、ガラス等の無機系材料も、必要に応じ適用可能である。

本実施形態において、ＬＥＤ３０の突出部３２ａを構成する連続曲面は、図２に示すように、一定の半径Ｒを有する円筒面からなるものであり、突出部３２ａの突出高さをＨとしたとき、０．３≦Ｈ／Ｒ≦０．６の範囲、より好ましくは０．４≦Ｈ／Ｒ≦０．５の範囲となるように形成されている。また、突出部３２ａの半径Ｒは、ＬＥＤチップ３１の、ＬＥＤ３０の長手方向と平行な方向の長さ（図３に、符号Ｘで示す）に１．５を乗じた値以上（１．５Ｘ≦Ｒ）となるように形成されている。

図５は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置に用いられるＬＥＤ３０の、Ｈ／Ｒの値を種々に変化させることによる、ＬＥＤの出射光の角度を示す半値幅θと、前方出射光量比ξとの変化を示すグラフである。なお、「半値幅θ」は、出射光の出射強度のピーク値Ｐ（通常は、ＬＥＤの正面方向であるθ＝０°の近傍に現れる。）の半分の出射強度１／２Ｐが得られるときの出射光の角度をいい、出射光分布の指標として一般的に用いられる値である。図６は、Ｒ＝０．９ｍｍ、Ｈ＝０．４ｍｍ、Ｈ／Ｒ＝０．４４であるＬＥＤ３０の、半値幅θを例示したものである。
また、「前方出射光量比ξ」は、ＬＥＤから出射される全方向の光のうち、ＬＥＤよりも前方（上下の空間も含まれる）に出射される、面状照明装置の高輝度化に貢献する光と、ＬＥＤよりも後方（上下の空間も含まれる）に出射される、面状照明装置の高輝度化に貢献しない光とに分類した場合の、前者の比率を表す値である。

図５から分かるように、０．３≦Ｈ／Ｒ≦０．６の範囲では、半値幅θ、前方出射光量比ξ共に十分に良好な値が得られている。また、面状照明装置の更なる高輝度化と、輝度の均一化とを実現するために、半値幅θおよび前方出射光量比ξをより高いレベルでバランスさせるためには、０．４≦Ｈ／Ｒ≦０．５の範囲とすることが望ましく、例えば、Ｒ＝０．９ｍｍ、Ｈ＝０．４ｍｍ（Ｈ／Ｒ＝０．４４）とするものである。

次に、図７を参照して、本実施形態における回路基板２０の構成について説明する。本実施形態における回路基板２０は、図７（ａ）に示すように、例えばポリイミド等からなるベースフィルム１１と、ベースフィルム１１の片面上に積層された銅箔等をパターン形成してなる導体パターン１２〜１８とを備えたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。
ＦＰＣ２０において、導体パターン１２〜１８は、一対のランド１２Ａ、１２Ｋからなるランド部１２、および、同様に一対のランド１４Ａ、１４Ｋからなるランド部１４に加えて、一対のランド１３ａ、１３ｂからなるランド部１３を含むものであり、ランド１２Ａからは配線パターン１５が、また、ランド１４Ｋからは配線パターン１７が、それぞれ引き出されている。さらに、ランド１２Ａとランド１３ａは、配線パターン１８ａによって接続され、ランド１４Ａとランド１３ｂは、配線パターン１８ｂによって接続されている。本実施形態では、これらの配線パターン１８ａと配線パターン１８ｂとが切断部であるランド部１３を介して断続する部分パターンをなすものであり、これらの部分パターン１８ａ、１８ｂにより第１配線パターン１８が構成されている。そして、ランド１２Ｋからは、本実施形態における第２配線パターンである配線パターン１６が、ランド部１３のランド１３ａとランド１３ｂとの間を通過して第１配線パターン１８と交差するように引き出されている。

なお、上記導体パターン１２〜１８の上層には、配線パターン１５〜１８を保護するために、ポリイミド等からなるカバーレイフィルム２２が積層されており、ベースフィルム１１、導体パターン１２〜１８、カバーレイフィルム２２、および接着層等を含めた総厚は、例えば、約０．２ｍｍとなるものである。カバーレイフィルム２２は、接続端子部１９を避けて設けられると共に、各ランド１２Ａ、１２Ｋ、１４Ａ、１４Ｋ、１３ａ、１３ｂを露出させるための図示しない開口部を有しており、通常、各ランド１２Ａ、１２Ｋ、１４Ａ、１４Ｋ、１３ａ、１３ｂには半田メッキ処理が、各配線パターン１５、１６、１７の接続端子部１９から露出する部分には金メッキ処理が、それぞれ施されている。

本実施形態におけるＦＰＣ２０には、図７（ｂ）に示すように、そのランド部１３に、配線パターン１６を跨いで配線パターン１８ａと配線パターン１８ｂとを接続するジャンパー用素子２４が実装されている。これによって、ランド１２Ａとランド１４Ａからは、配線パターン１５、１８ａ、１８ｂおよびジャンパー用素子２４から構成されて配線パターン１６と立体的に交差する共通の配線路２５が引き出されることになる。ここで、本実施形態におけるジャンパー用素子２４としては、例えば、抵抗値がほぼ０Ωのチップ抵抗器からなる所謂チップジャンパーを好適に使用することができる。

２灯のＬＥＤ３０、３０は、各アノード側電極端子３４Ａ、３４Ａをそれぞれランド１２Ａ、１４Ａに接続させ、各カソード側電極端子３４Ｋ、３４Ｋをそれぞれランド１２Ｋ、１４Ｋに接続させてＦＰＣ２０上に実装されており、このように実装されたＬＥＤ３０、３０は、ランド１２Ａ、１４Ａから引き出された（第１配線パターン１８を含む）共通の配線路２５、ランド１２Ｋから引き出された配線パターン１６（第２配線パターン）、およびランド１４Ｋから引き出された配線パターン１７によって、並列に接続されることになる。

このように、ＦＰＣ２０は、カソード側の配線路の１つである配線パターン１６を、第１配線パターン１８の切断部であるランド１３ａ、１３ｂの間を通過するように形成し、この配線パターン１６とアノード側の共通の配線路２５とをジャンパー用素子２４により立体的に交差させることによって、並列接続に必要なすべての配線パターン１５、１８ａ、１８ｂ、１６、１７を、ランド部１２、１４の前方側の領域を使用することなく、ＦＰＣ２０の実装面２０ａ側に形成するものである。この結果、本実施形態におけるＦＰＣ２０では、図１５に示したＦＰＣ１２０のような従来の並列接続用片面回路基板とは異なり、ＬＥＤ３０、３０用のランド部１２、１４を、ＬＥＤ３０、３０の発光部３２、３２をＦＰＣ２０の外形から突出させ、発光部３２、３２の下面３６、３６側の部分をＦＰＣ２０上に載置することなく実装するために必要な所定の位置に、容易に形成することができる。

ここで、ＦＰＣ２０上にＬＥＤ３０、３０およびジャンパー用素子２４を実装する好適な方法について説明すれば、次の通りである。まず、所定の導体パターン１２〜１８が形成されたＦＰＣ２０を準備し、その各ランド１２Ａ、１２Ｋ、１４Ａ、１４Ｋ、１３ａ、１３ｂ上に、スクリーン印刷法によってクリーム半田を塗布する。次いで、自動チップマウンタを使用して、ＬＥＤ３０、３０およびジャンパー用素子２４を、それぞれ所定のランド部１２、１４、１３上にマウントする。その後、ＬＥＤ３０、３０およびジャンパー用素子２４がマウントされたＦＰＣ２０を窒素置換のリフロー炉内を通過させることにより半田付けを実施して、ＬＥＤ３０、３０およびジャンパー用素子２４を、それぞれ対応するランド１２Ａ、１２Ｋ、１４Ａ、１４Ｋ、１３ａ、１３ｂに接続固定するものである。この際、リフロー条件としては、例えば、予備加熱温度を約１７０℃とし、半田温度を約２３０℃とすることができる。

本実施形態におけるＦＰＣ２０では、上記準備工程については、従来のＦＰＣ１１０、１２０（図１０、図１５参照）と何ら相違するものではなく、また、実装工程においても従来のＦＰＣ１１０、１２０における実装工程と、実装すべき部品が１点増加することを除いて、基本的に同一のものである。したがって、本実施形態におけるＦＰＣ２０は、その製造コストを従来のＦＰＣ１１０、１２０からほとんど増大させることなく、片面配線構造によるＬＥＤ３０、３０の並列接続を可能にするものである。

上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。まず、面状照明装置１０で使用されるＬＥＤ３０は、ランプハウスを持たず、ＬＥＤチップ３１を封止する透光性樹脂が露出された発光部３２を有していることで、ランプハウス分の厚みの増加が生じないことから、面状照明装置の薄型化が促進されることとなる。この点に関連して、本実施形態における面状照明装置１０のように、ＦＰＣ２０の実装面２０ａを、導光板４０の主面４５、４６と略平行に配置する態様は、面状照明装置の薄型化にとって有利なものである。

また、透光性樹脂が露出された発光部３２を有するＬＥＤ３０は、ＬＥＤチップ３１からの出射光の取り出し効率が増大することにより、面状照明装置の輝度向上に寄与するものであるが、その際、発光部３２の全表面が発光面として機能するものであるため、面状照明装置１０では、ＬＥＤ３０を、その発光部３２をＦＰＣ２０の外形から突出させて実装し、さらに、ＬＥＤ３０の上下面３５、３６を反射板５０、６０で覆うことによって、ＬＥＤ３０、３０の正面以外から出射された光を、直接反射板５０、６０で反射させて効率良く導光板４０に入射させるものである。これによって、ＦＰＣ２０による吸収等による損失光を発生させることなく、面状照明装置の輝度を一層向上させることができる。加えて、ＦＰＣ２０は、例えば複数のＬＥＤを低電圧での駆動するために複数のＬＥＤ３０を並列に接続する場合でも、ジャンパー素子２４を用いることによって、単純かつ安価な片面配線構造により、ＬＥＤ３０のＦＰＣ２０への上記実装形態を実現するものである。

また、ＬＥＤ３０の発光部３２を、半径Ｒと突出高さＨが、０．３≦Ｈ／Ｒ≦０．６を満たす円筒形の突出部３２ａを有することによって、面状照明装置の高輝度化に寄与するＬＥＤの前方出射光量比ξと、面状照明装置の輝度の均一化に寄与するＬＥＤの半値幅θとの最適なバランスを達成することが可能となる。
また、導光板４０の、ＬＥＤ３０と対向する側端面４２に、突出部３２ａの外形に倣った切欠き部４２ａが形成されているため、ＬＥＤ３０の発光部３２の全側面と導光板４０とが密着し、ＬＥＤ３０から導光板へと入光した光の発光分布を、ＬＥＤ単体での光の発光分布と同等にすることが可能となり、面状照明装置の輝度の均一化に、寄与することが可能となる。

ここで、本実施形態におけるＦＰＣ２０では、アノード側のランド１２Ａ、１４Ａから共通の配線路２５が引き出され、カソード側のランド１２Ｋ、１４Ｋからそれぞれ個別の配線パターン１６、１７が引き出されるものとしたが、本発明に係るＦＰＣは、カソード側のランド１２Ｋ、１４Ｋの配線を共通化し、アノード側のランド１２Ａ、１４Ａからそれぞれ個別の配線パターンを引き出すものであってもよい。その際、断続する部分パターンからなる第１配線パターンをカソード側の配線に含め、第１配線パターンの切断部を通過する第２配線パターンをアノード側の配線に含めるものとしてもよい。なお、このように、アノード側またはカソード側のいずれかの配線パターンをランド部毎に個別に引き出す方法は、ＬＥＤ点灯のための電流値等を各ＬＥＤ毎に調整可能とする点で有利なものであるが、本発明の構成は、アノード側およびカソード側のいずれの配線も共通化して並列接続を実施する場合にも適用可能なものである。
また、本実施形態では、２灯のＬＥＤ３０、３０を実装するＦＰＣ２０を用いて、本発明に係る回路基板を説明したが、本発明の構成は、２灯以上のＬＥＤの並列接続に対しても適用可能なものであり、必要な場合には、複数の切断部を有する複数の第１配線パターンと、それぞれの切断部を通過する複数の第２配線パターンを用いるものであってもよい。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置の要部を示す分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す面状照明装置のＬＥＤ部分を組立状態で示す断面図である。 図１に示す面状照明装置で使用されるＬＥＤの具体的構造例を示す斜視図である。 図２に示すＬＥＤの具体的構造例を示す断面図である。 図２に示すＬＥＤの内部に封止されたＬＥＤチップを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 出射光の角度を示す半値幅θと、前方出射光量比ξとを示すグラフである。 半値幅の具体例を示すグラフである。 図１に示す面状照明装置で使用される回路基板の構成を示す図であり、（ａ）は配線パターンを示す平面図、（ｂ）は部品実装状態を示す平面図である。 ＬＥＤチップを封止する透光性樹脂の露出したＬＥＤを、直列接続して用いた面状照明装置の構成例を示す平面図である。 図８に示す面状照明装置で使用されるＬＥＤを示す斜視図である。 図８に示す回路基板の構成を示す図であり、（ａ）は配線パターンを示す平面図、（ｂ）は部品実装状態を示す平面図である。 図８に示す面状照明装置において、導光板のＬＥＤと対向する側端面に、ＬＥＤの突出部に倣った切欠き部を形成した例を示す斜視図である。 図８に示す面状照明装置において、反射板を配置した例を示す斜視図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は結合図である。 従来のＬＥＤを並列接続して用いた面状照明装置の構成例を示す平面図である。 従来のＬＥＤの構成例を示す斜視図である。 図１３に示す回路基板の構成を示す図であり、（ａ）は配線パターンを示す平面図、（ｂ）は部品実装状態を示す平面図である。

符号の説明

１０：面状照明装置、１６：第２配線パターン、１８：第１配線パターン、１８ａ，１８ｂ：部分パターン、２０：回路基板（ＦＰＣ）、２４：ジャンパー用素子、３０：ＬＥＤ、３２：発光部、３２ａ：突出部、３４Ａ：アノード電極端子（第１電極端子）、３４Ｋ：カソード電極端子（第２電極端子）、４０：導光板、４２：ＬＥＤと対向する側端面、４２ａ：切欠き部、５０，６０：反射板

Claims (4)

1. 板状の導光板と、該導光板の側端面に配置される複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤが実装される回路基板とを備える面状照明装置において、
   前記複数のＬＥＤのそれぞれは、ランプハウスを持たずＬＥＤチップを封止する透光性樹脂が露出された発光部を有しており、
   前記回路基板には、その片面側のみにランド部と配線パターンとが設けられ、該配線パターンは、１つまたは複数の切断部を介して断続する複数の部分パターンからなる第１配線パターンと、前記切断部を通過して前記第１配線パターンと交差する第２配線パターンとを含み、前記複数の部分パターン同士は、ジャンパー用素子によって前記第２配線パターンを跨いで接続されており、
   前記複数のＬＥＤは、前記回路基板の外形から前記発光部を突出させて前記回路基板上に実装され、前記複数のＬＥＤの前記導光板の主面と略平行な側面に沿って反射板が配置されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記第１配線パターンは、前記ＬＥＤの第１電極端子が接続されるランドから引き出される配線パターンに含まれ、前記第２配線パターンは、前記ＬＥＤの第２電極端子が接続されるランドから引き出される配線パターンに含まれており、前記複数のＬＥＤは、並列に接続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。
3. 前記発光部を形成する透光性樹脂の外形は、前記ＬＥＤの光出射方向前方へと突出する連続曲面で構成され、かつ、該連続曲面の半径でその突出高さを除した値が０．３以上０．６以下の範囲となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 前記導光板の、前記ＬＥＤと対向する側端面に、前記突出部の外形に倣った切欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
   

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