JP3994413B2

JP3994413B2 - 面状照明装置

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Publication number: JP3994413B2
Application number: JP2004074529A
Authority: JP
Inventors: 直行寺田; 誠古田
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2024-03-16
Also published as: JP2005267881A

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、点状光源を実装したフレキシブルプリント基板を用いる面状照明装置に関する。

薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使用されている。ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射する照明手段が必要となる。現在では、液晶表示装置のさらなる小型化が望まれる一方で、その液晶表示装置のうちの液晶表示部については大型化が望まれており、この要求に応えるためには液晶を照射する照明手段についても小型化、さらには低消費電力化を実現することが必要となってきている。

そこで、照明手段の小型化及び低消費電力化を実現するために、照明手段の光源として点状光源であるＬＥＤを使用するものや、発光素子を所定の位置に固定して発光素子から出射される光を効率良く利用したものが開発されている。例えば、前記光源としてのＬＥＤや発光素子は、フレキシブル配線基板（ＦＰＣ）に装着されている（特許文献１参照）。特許文献１には、図６（特許文献１の図１１）に示すように、ＦＰＣを枠体の底部３２ａの下方に巻回させ、そのＦＰＣの張り出し部３６ａを枠体の側壁３２ｂに形成したガイドスリット３２ｇに差し込んで支持し、ＦＰＣ張り出し部３６ａに装着した発光素子５０を導光板の側方に正確に位置付ける構成が開示されている。また、図７（特許文献１の図２３）に示すように、ＦＰＣの張り出し部３６ａが、両面接着テープ等の接着部材６０により枠体３２の底部上に配置された導光板の側面に接着され、導光板４６の側面の一部に設けたガイド部４６ｄと凹部によって張り出し部３６ａおよび発光素子５０の位置決めをする構成が記載されている。

特開２００３−９０９９３公報

しかしながら、特許文献１の発明には、ＦＰＣ上に一個の発光素子を装着した場合の構成については記載されているものの、同じＦＰＣ上に複数の発光素子を装着した場合の構成については記載されていない。もし、同じＦＰＣ上に複数の発光素子を装着した場合には、特許文献１の発明の構成では、その構成が複雑となり製造コストの面において不利となる不具合があった。また、接着剤によって接着したＦＰＣの張り出し部に対しては、ＦＰＣの上下方向の位置のみを保持するものであり、屈曲させたＦＰＣの伸張力によるズレ（接着部の剥がれによるズレ）に対しては対策されていない不具合があった。

そこで、本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、光源としてＦＰＣ上に複数の点状光源を装着する場合にも、それぞれの点状光源を容易かつ確実に適正な位置に保持することができる面状照明装置の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る面状照明装置の発明は、透光性材料から成る導光板と、前記導光板の一側面に対向して配置される複数の点状光源と、前記導光板と前記点状光源を収納するハウジングフレームとを備えると共に、前記複数の点状光源が実装され、前記ハウジングフレームに収納された導光板の表面側に前記点状光源が実装されている側の面の一部分が重ねて配置される第一のフレキシブルプリント基板部と、前記第一のフレキシブルプリント基板の一側辺から延び、一部分が前記ハウジングフレームの外部に、前記導光板の表面と重なった第一のフレキシブルプリント基板の面を内側にしてハウジングフレームのいずれかの一側面側を弧を描く状態に湾曲して配置される第二のフレキシブルプリント基板部とからなるフレキシブルプリント基板を備えた面状照明装置において、前記第一のフレキシブルプリント基板部を前記導光板の表面に接着するために、前記第一のフレキシブルプリント基板の点状光源が実装されている側の面に取り付けられている接着手段と、前記弧を描く状態に湾曲された第二のフレキシブルプリント基板部の伸張力による前記第一のフレキシブルプリント基板部と前記導光板の表面との接着を剥がそうとする向きの前記第一のフレキシブルプリント基板部に加わる力を抑えるために、前記ハウジングフレームの側壁に前記第二のフレキシブルプリント基板部を係止するための切欠部を設けたことを特徴とするものである。

接着手段、例えば、両面テープによって複数の点状光源が実装されたフレキシブルプリント基板を導光板の表面に貼り付けることにより、フレキシブルプリント基板の接着しろを大きく確保することができ、フレキシブルプリント基板及びフレキシブルプリント基板に実装された点状光源の位置を正確に固定することができる。また、弧を描く状態で配置されたフレキシブルプリント基板をハウジングフレームに形成した切欠部によって係止することにより、フレキシブルプリント基板の伸張力による、導光板の表面に貼り付けたフレキシブルプリント基板に加わる力を抑えることができ、導光板に貼り付けたフレキシブルプリント基板の剥がれを確実に防止する。

上記課題を解決するために、請求項２に係る面状照明装置の発明は、請求項１の発明において、前記接着手段は、両面テープからなることを特徴とするものである。

本発明に係る面状照明装置によれば、複数の点状光源が実装されたフレキシブルプリント基板を導光板の表面に接着手段によって接着すると共に、弧を描いた状態で配置され伸張力を有するフレキシブルプリント基板を導光板に形成した切欠部によって係止することにより、フレキシブルプリント基板を確実に固定することができると共に、点状光源を適正な位置に容易かつ確実に保持することができる。

以下、本発明に係る面状照明装置の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、面状照明装置Ｍ、面状照明装置Ｍの上側に配置される被照明体Ｎ、および面状照明装置Ｍの下側に配置される回路基板Ｐを示す分解斜視図である。面状照明装置Ｍは、導光板１と、反射板６と、光拡散シート７と、輝度増大フィルム８、９と、点状光源２と、点状光源２が実装されるフレキシブルプリント基板１０と、これらの部材が収納されるハウジングフレーム１１とから概略構成されている。
図２は、各部材がハウジングフレーム１１内に収納された状態の面状照明装置Ｍを示す拡大斜視図である。また、図３は、各部材がハウジングフレーム１１内に収納された状態の面状照明装置Ｍを示す平面図である。

図１から図３において、ハウジングフレーム１１内に収納された点状光源２は、導光板１の一側端面４側に配置される。点状光源２としては、例えば、ＬＥＤが使用される。ＬＥＤ２は、ＬＥＤチップが樹脂ケースによって覆われた構成を有しており、ケースには出射窓が形成されていて、出射窓から一方向へ出射光が効率よく出射されるように構成されている。以下、出射光が効率よく出射されるＬＥＤの一方向を光出射方向側とし、ＬＥＤの正面という。ＬＥＤ２は複数個設けられており、その正面がそれぞれ一側端面４に対向して近接配置されている。従って、ＬＥＤ２から出射された光の殆どは、一側端面４から導光板１内に入射する。導光板１の一側端面４のことを、以下、入射面４ともいう。但し、ＬＥＤ２は樹脂ケースによって覆われた構成を有しているが、ＬＥＤチップから出射された光の一部は、ＬＥＤ２の正面以外の面、例えば、ＬＥＤの上面、下面、左右側面から漏れ光となって放射される。

また、ＬＥＤ２は、フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという）１０に半田付けによって実装されている。このＦＰＣ１０は、ＬＥＤ２が実装されている第一のＦＰＣ１０ａと、第一のＦＰＣ１０ａと後述する基板Ｐとを接続している第二のＦＰＣ１０ｂの２つの部分から構成されている。ＬＥＤ２は、第一のＦＰＣ１０ａの一側辺１２寄りに実装されている。ＦＰＣ１０には、ＬＥＤ２に電源を供給するためのパターンが形成されるが、このパターンが、図３においてＬＥＤ２の上側、即ち、第一のＦＰＣ１０ａの一側辺１３寄りに形成されている。そして、ＬＥＤ２が実装された第一のＦＰＣ１０ａは、その一部分が導光板１の出射面である表面３の一部（図１における出射面領域１４）と、またハウジングフレーム１１の一側壁１９の一部（図３における段差部１９'）と重なり合って配置される。

これを図４で説明すると、図４は、第一のＦＰＣ１０ａに実装されたＬＥＤ２と、第一のＦＰＣ１０ａおよび第二のＦＰＣ１０ｂに形成された配線パターン１５を示すものであるが、上述したようにＬＥＤ２の正面が導光板１の一側端面４に対向して近接配置されるため、第一のＦＰＣ１０ａは、その配線パターン１５の形成されている領域１６が、導光板１の出射面領域１４と重なり合って配置される。また、ＬＥＤ２の背面側に配置されている領域１６'が、ハウジングフレーム１１の段差部１９'と重なり合って配置される。また、第一のＦＰＣ１０ａは、その長手方向の幅が、導光板１の幅（入射面４の長手方向の幅）と略同じ幅に形成されており、導光板１の一方の端から他方の端までを覆うように配置される。

また、導光板１の出射領域１４と重なり合う第一のＦＰＣ１０ａの領域１６、およびハウジングフレーム１１の段差部１９'と重なり合う領域１６'には、図１に示されるように接着手段１７が設けられている。接着手段は、例えば、両面テープからなり、領域１６、および領域１６'の全面、即ち、導光板１の出射面領域１４およびハウジングフレーム１１の段差部１９'の一方の端から他方の端までを覆うように設けられている。この両面テープ１７によって第一のＦＰＣ１０ａは、導光板１およびハウジングフレーム１１に接着されて固定される。

このような構成により、接着手段としての両面テープを大きく設けることができ、第一のＦＰＣ１０ａを導光板１およびハウジングフレーム１１に容易かつ確実に固定することができ、第一のＦＰＣ１０ａに実装されている全てのＬＥＤを適正な位置に固定することができる。また、第一のＦＰＣ１０ａの配線パターン１５を形成した部分を導光板１に重ねて配置させることで、ＬＥＤ２の背面側、即ち、導光板１の外部に配置される第一のＦＰＣ１０ａの領域を少なくすることができ、これらの部材を収納するハウジングフレーム１１の大きさを小型化することができ、その結果、面状照明装置Ｍの小型化を実現することができる。

導光板１は、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレール、ガラス等の透明性の良好な材料から構成されている。ＬＥＤ２から出射した光は導光板１の入射面４から入射し、屈折、反射等を繰返して出射面３から出射する。導光板１の裏面５、即ち、出射面３と対向する面には、ＬＥＤ２から導光板１内に入射した光を出射面３全体において均一に出射できるように、図示を省略する光反射パターンが形成されている。

また、導光板１の裏面５側には、裏面５を覆うように反射板６が設けられている。反射板６は、白色樹脂、銀メッキ板等の反射性材料から成り、導光板１の裏面５から外部に放出する光を反射して導光板１内に再入力させるためのものである。従って、この光を反射する部材としては、反射板６に限定されず、例えば、各部材を収納して一体に保持するハウジングフレーム１１の底部に反射性材料を塗付し、反射板の機能を兼ねるように構成してもよい。

導光板１の表側、即ち、出射面３側には、光拡散シート７が設けられている。光拡散シート７は、導光板１に形成されているパターンの形状、例えば、図示を省略する光反射パターンの形状を使用者に視認されないように、光を拡散させるためのものであり、光拡散剤練込タイプのもの、ランダム凹凸加工タイプのもの等がある。光拡散シート７は、通常１０μｍ以上の厚さのもの、好ましくは２０〜３００μｍのものが使用される。また、光拡散シート７は、透明な樹脂から構成され、その樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート等のものがある。

さらに、光拡散シート７の上側には、輝度増大フィルム（Brightness Enhancement Film）８、９が積層して設けられている。この輝度増大フィルム８、９は、透過性に優れたポリエステル、アクリル樹脂等の表面にプリズムパターンを精密形成した光学フィルムから成る。このように微細なプリズム構造が並ぶフィルムを導光板１の出射面３の上側に重ねて配置させることで、被照明体Ｎ側に放射される光の輝度を向上させることができる。プリズム構造が９０度公差する方向に輝度増大フィルム８、９を２枚重ね合わせることで性能が向上し、画面のにじみを解消して、光った部分と光を拡散する部分の縞模様（リフレクティブモアレ）を抑制する作用をなす。

上記のように光拡散シート７、輝度増大フィルム８、９が設けられた導光板１の上側（出射面３側）には、被照明体Ｎとして、例えば、液晶表示装置が配置される。液晶表示装置Ｎには、液晶表示素子が配設されている表示領域２１と、液晶表示素子が配設されていない周辺部である非表示領域２２が設けられている。液晶表示装置Ｎは、導光板１の出射面３から出射された光によって、液晶表示装置Ｎの裏側から照射される、いわゆるバックライト型の表示装置である。これにより液晶表示装置Ｎの輝度は向上し、視認性が向上する。

次に、基板Ｐは、ＬＥＤ２および被照明体Ｎの駆動回路が形成されている回路基板であり、ハウジングフレーム１１の下側に配設される。基板Ｐには、駆動回路を構成する抵抗、コンデンサ、ＩＣ、および第二のＦＰＣ１０ｂとの接続手段であるコネクタ３１ｂ等のチップ部品が実装されている。

また、ＦＰＣ１０を構成する第二のＦＰＣ１０ｂは、第一のＦＰＣ１０ａと基板Ｐとを接続している基板であり、第一のＦＰＣ１０ａの一側辺１２から延び（第一のＦＰＣ１０ａと第二のＦＰＣ１０ｂとは連続し）ている。そして、その先端部、即ち、第一のＦＰＣ１０ａと連続していない側の一端部には、図４に示されるように、接続手段としてのコネクタ３１ａが取り付けられている。第二のＦＰＣ１０ｂには、配線パターン１５が形成されており、このコネクタ３１ａが、基板Ｐに取り付けられている接続手段としてのコネクタ３１ｂに接続されることで、第一のＦＰＣ１０ａは、第二のＦＰＣ１０ｂを介して基板Ｐと電気的に接続される。

第二のＦＰＣ１０ｂは、ハウジングフレーム１１の一側壁１９の外壁面側を弧を描いて湾曲した状態で配置され、先端部がハウジングフレーム１１の下側に達し、基板Ｐにコネクタ接続されている。このように湾曲した状態で配置された第二のＦＰＣ１０ｂには、ＦＰＣによる伸張力が働いている。従って、第一のＦＰＣ１０ａには、第二のＦＰＣ１０ｂの伸張力によって、導光板１に接着されている第一のＦＰＣ１０ａを剥がそうとする向きに力が作用する。

ハウジングフレーム１１は、面状照明装置Ｍを構成している他の部材、及び液晶表示装置Ｎを収納して一体に保持する部材であり、液晶ポリマ等の材料から成っている。ハウジングフレーム１１には、前記部材を収納するための凹部１８が設けられており、この凹部１８内に形成された段差部と、ハウジングフレーム１１を構成する側壁によって各部材を所定の位置に保持している。ハウジングフレーム１１の一側壁１９には、第二のＦＰＣ１０ｂを係止するための切欠部２０が形成されている。切欠部２０は、一側壁１９の一部分に形成されている切欠部２０ａと、一側壁１９の上面から下面に向かって形成されている切欠部２０ｂから構成されている。切欠部２０ａは、導光板１に接着して配設される第一のＦＰＣ１０ａと平行した向きに形成され、切欠部２０ｂは、一側壁１９の上面から鉛直方向へ一側壁１９の中途まで形成されている。

切欠部２０ａは、各部材が組立てられた状態において実際に第二のＦＰＣ１０ｂを係止する切欠き部であり、切欠部２０ｂは、各部材を組立てるに際して第二のＦＰＣ１０ｂを切欠部２０ａに嵌入させるために使用する通過用切欠き部である。従って、切欠部２０ａは、導光板１上に配設される第一のＦＰＣ１０ａの位置と同じ高さの位置に、第二のＦＰＣ１０ｂの厚さと略同等の厚さあるいは第二のＦＰＣ１０ｂの厚さよりも少し厚めに形成することが望ましい。これにより切欠部２０ａに嵌入された第二のＦＰＣ１０ｂを適正な位置に係止することができると共に、弧を描く状態に湾曲して配置された第二のＦＰＣ１０ｂの伸張力による第一のＦＰＣ１０ａに加わる力を抑えることができ、導光板１に接着された第一のＦＰＣ１０ａの剥がれを防止することができる。そして、導光板１の入射面４に対するＬＥＤ２のそれぞれの位置を適正な位置に保持することができ、ＬＥＤ２からの出射光を効率良く導光板１の入射面４に入射させ、出射面３全体の輝度を向上させることができる。

尚、上記形態では切欠部２０を一側壁１９の左側に形成しているが、この形態に限定されず一側壁１９の右側、あるいは中央付近に形成するものであってもよい。また、一側壁１９に形成する場合に限定されず、他の一側壁２５または２６に形成するようにしてもよい。これらの場合には、第一のＦＰＣ１０ａと基板Ｐとを接続する第二のＦＰＣ１０ｂは、切欠部２０が形成される位置に応じて第一のＦＰＣ１０ａ（一側辺１２）の右側、中央付近、または一側壁２５側、２６側に形成する。

図５に面状照明装置の別の形態を示す。図５（ａ）は、各部材がハウジングフレーム１１内に収納された状態を示す面状照明装置Ｍ'の斜視図であり、図５（ｂ）は、連続して一体に構成される第一のＦＰＣ１０ａと第二のＦＰＣ１０ｂである。
面状照明装置Ｍ'は、図１に示す形態と同様に導光板１と、反射板６と、光拡散シート７と、輝度増大フィルム８、９と、点状光源２と、点状光源２が実装されるフレキシブルプリント基板１０と、これらの部材が収納されるハウジングフレーム１１から概略構成されている。尚、図５に省略されている部材は、図１の同番号の部材と同様とする。

また、ＦＰＣは、ＬＥＤ２が実装されている第一のＦＰＣ１０ａと、第一のＦＰＣ１０ａと基板Ｐとを接続している第二のＦＰＣ１０ｂとから構成されている。第一のＦＰＣ１０ａは、導光板１の出射面領域１４と重なり合って配置され、この重なり合う領域に設けられた接着手段（例えば、両面テープ）１７によって導光板１に接着され固定されている。基板Ｐは、ハウジングフレーム１１の下側に配置され、ＬＥＤ２の駆動回路および被照明体Ｎの駆動回路が実装されている。

ハウジングフレーム１１の一側壁１９には、第二のＦＰＣ１０ｂを係止するたの切欠部（通孔）３０が形成されている。通孔３０は、一側壁１９の一部分に、導光板１に接着して配設される第一のＦＰＣ１０ａと平行した向きに形成されている。また、通孔３０は、各部材が組立てられた状態において、第二のＦＰＣ１０ｂが嵌入される孔であり、一側壁１９を貫通して形成されている。さらに、通孔３０は、導光板１上に配設される第一のＦＰＣ１０ａの位置と同じ高さの位置に、第二のＦＰＣ１０ｂの厚さと略同等の厚さあるいは第二のＦＰＣ１０ｂの厚さよりも少し厚めに形成されている。

第二のＦＰＣ１０ｂは、一端部が第一のＦＰＣ１０ａに連続している。そして、第二のＦＰＣ１０ｂの連続していない側の一端部には、基板Ｐとの接続手段であるコネクタ３１ａが取り付けられている。また、基板Ｐには、第二のＦＰＣ１０ｂとの接続手段であるコネクタ３１ｂが取り付けられている。ハウジングフレーム１１の一側壁１９の通孔３０に嵌入された第二のＦＰＣ１０ｂは、一側壁１９の外壁面側を弧を描いて湾曲した状態で配置され、ハウジングフレーム１１の下側に配設される基板Ｐのコネクタ３１ｂに接続されている。

この湾曲した状態に配置された第二のＦＰＣ１０ｂには、ＦＰＣによる伸張力が働いており、この第二のＦＰＣ１０ｂの伸張力によって、第一のＦＰＣ１０ａには、導光板１に接着された第一のＦＰＣ１０ａを剥がそうとする向きに力が作用する。しかし、第二のＦＰＣ１０ｂが一側壁１９に形成した通孔３０に嵌入されていることにより、第二のＦＰＣ１０ｂは適正な位置に係止されるので、第二のＦＰＣ１０ｂの伸張力により第一のＦＰＣ１０ａに加わる力が抑えられ、導光板１に接着された第一のＦＰＣ１０ａの剥がれを防止することができる。そして、導光板１の入射面４に対するＬＥＤ２のそれぞれの位置を適正な位置に保持することができ、ＬＥＤ２からの出射光を効率良く導光板１の入射面４に入射させ、出射面３全体の輝度を向上させることができる。

尚、第一のＦＰＣ１０ａに連続する第二のＦＰＣ１０ｂの位置は、一側壁１９に形成される通孔３０の位置に応じて適宜変化させる。即ち、図５（ａ）に示すように、通孔３０が一側壁１９の左側に形成される構成の面状照明装置Ｍ'であれば、第二のＦＰＣ１０ｂも通孔３０の位置に対応して図５（ｂ）に示すように第一のＦＰＣ１０ａの左側に設け、通孔３０が一側壁１９の中央付近あるいは右側に形成される構成の物であれば、第二のＦＰＣ１０ｂも通孔３０の位置に対応して、第一のＦＰＣ１０ａの中央付近あるいは右側に設ける。また、通孔３０が一側壁２５または２６に形成される構成の物であれば、第二のＦＰＣ１０ｂも通孔３０の位置に対応して、第一のＦＰＣ１０ａの一側壁２５または２６側の位置に設ける。

本発明に係る面状照明装置の、一形態を示す分解斜視図である。図１に示す面状照明装置を組立てたときの、部分拡大斜視図である。本発明に係る面状照明装置の平面図である。図１に示す面状照明装置の、点状光源が実装されたＦＰＣを示す図である。（ａ）は、本発明に係る面状照明装置の別の一形態を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に使用されるＦＰＣを示す斜視図である。従来の液晶表示装置用バックライト構造の一形態を示す図である。従来の液晶表示装置用バックライト構造の一形態を示す図である。

符号の説明

Ｍ面状照明装置
Ｎ被照明体（液晶表示装置）
Ｐ基板
１導光板
２点状光源（ＬＥＤ）
３出射面
４入射面
５裏面
６反射板
７光拡散シート
８、９輝度増大フィルム
１０ａ第一のＦＰＣ
１０ｂ第二のＦＰＣ
１１ハウジングフレーム
２０ａ、２０ｂ切欠部
３０通孔

Claims

透光性材料から成る導光板と、
前記導光板の一側面に対向して配置される複数の点状光源と、
前記導光板と前記点状光源を収納するハウジングフレームとを備えると共に、
前記複数の点状光源が実装され、前記ハウジングフレームに収納された導光板の表面側に前記点状光源が実装されている側の面の一部分が重ねて配置される第一のフレキシブルプリント基板部と、前記第一のフレキシブルプリント基板の一側辺から延び、一部分が前記ハウジングフレームの外部に、前記導光板の表面と重なった第一のフレキシブルプリント基板の面を内側にしてハウジングフレームのいずれかの一側面側を弧を描く状態に湾曲して配置される第二のフレキシブルプリント基板部とからなるフレキシブルプリント基板を備えた面状照明装置において、
前記第一のフレキシブルプリント基板部を前記導光板の表面に接着するために、前記第一のフレキシブルプリント基板の点状光源が実装されている側の面に取り付けられている接着手段と、
前記弧を描く状態に湾曲された第二のフレキシブルプリント基板部の伸張力による前記第一のフレキシブルプリント基板部と前記導光板の表面との接着を剥がそうとする向きの前記第一のフレキシブルプリント基板部に加わる力を抑えるために、前記ハウジングフレームの側壁に前記第二のフレキシブルプリント基板部を係止するための切欠部を設けたことを特徴とする面状照明装置。
前記接着手段は、両面テープからなることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。