JP4218396B2 - 面発光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイにＬＥＤ光源の光を照射するための面発光装置に関する。詳細には、ＬＥＤ基板とフレームとを取りつけるための新規な取り付け構造を有する薄型面発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の面発光装置用フレーム１は、図２に示すように、主面６、前記主面６に対して垂直に折り曲げられてなる４つの側面７、８、９及び１０、さらに４つの側面のうちの一つの側面１０に対して垂直に折り曲げられてなる上部面１１を有し、ＬＥＤ基板２は、主面６に対向する上部面１１の裏面に設置されている。また、側面１０にＬＥＤ基板２を設置している場合もある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１７６３１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＬＥＤ基板をフレームの一部でコの字状に巻き込んで保持する構造では、図３に示すようにフレームの厚さだけ厚くなる。また、コの字状に折り曲げる加工精度の問題から、ＬＥＤ基板をフレームの主面と平行に安定性よく固定することが難しく、ＬＥＤチップの出射面が傾くことで、ＬＥＤチップからの発光を所望の角度で入射できなくなる。また、ＬＥＤ基板の裏面をフレームに固定するために半田などの接着材料を用いると、ＬＥＤ基板とフレームの間に介在する接着剤の厚さの部分的な違いによって、ＬＥＤ基板をフレームに対して平行に配することがより困難となる。さらにＬＥＤ基板と接するコの字状の上部面があることで、薄型化に限界があり、薄型化が困難な構造となっている。
そこで、ＬＥＤ基板とフレームを取りつけるための新規な取り付け構造を有することによって薄型化が可能な面発光装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る面発光装置は、方形の金属板の周辺部が折り曲げられてなるフレームに、フレームの４つの側面のうち３つの側面の内側と、導光板の４つの側面のうちの３つの側面がそれぞれ近接して対向するように導光板を設置し、フレームの残りの側面（導光板の側面と近接していない側面）と前記導光板との間に、ＬＥＤチップが下面に取り付けられたＬＥＤ基板をフレーム主面と平行に設置した面発光装置において、
前記ＬＥＤ基板の真下に、ＬＥＤ基板を取り付けるための基板支持部を少なくとも１つ設け、前記基板支持部の上部端面でＬＥＤ基板の背面を支えるように載置し、前記ＬＥＤ基板が、前記導光板の上面と同一平面又は前記導光板の上面より上に位置するように、前記基板支持部と前記ＬＥＤ基板とを固定したことを特徴とする。
このように、ＬＥＤ基板を取り付けるための基板支持部を設け、前記基板支持部の上部端面でＬＥＤ基板の背面を支えるように載置し、ＬＥＤ基板と接着し固定することによって、ＬＥＤ基板をフレームの一部でコの字状に巻き込んで保持する必要がなくなり、面発光装置の薄型化が可能である。また、ＬＥＤ基板が導光板の上面よりも上に位置し、導光板をＬＥＤ基板の下面で抑えて固定することができるため安定性が増す。さらに、ＬＥＤ基板を直接金属フレームに固定することから、金属フレームがヒートシンクの役割を果たし、放熱性が向上する。このため、ＬＥＤ接合部分の温度上昇の抑制が可能となり、ＬＥＤ基板に流れる電流値の許容幅を伸ばすことができる。
【０００６】
本発明に係る面発光装置は、前記基板支持部が、前記金属板において矩形の３辺が切り抜かれ、その切り抜かれた部分が上方に立ち上げられてなることを特徴とする。
このように基板支持部を形成することによって、新たに部材を取りつける必要がなく、生産工程が簡略化される。また、フレームをコの字状に折り曲げてＬＥＤ基板を固定するより、精度良くフレーム主面とＬＥＤ基板とを平行に支持することができる。さらに、このように形成された基板支持部は、別に基板支持部となる部材を取り付けたものより構造の強度が高い。
また、基板支持部は、切り抜かれた部分が上方に立ち上げられ、さらに上部がフレーム主面と平行に折り曲げられており、該基板支持部の上面とＬＥＤ基板とが接触していると好ましい。このように形成された基板支持部からなると基板支持部とＬＥＤ基板の接触面積が増加しより安定性が良好となる。
【０００７】
さらに、前記ＬＥＤ基板の下面に、前記基板支持部と接触するように設けられたランドパッドと前記基板支持部の上部端面とを半田付けにて接着し固定することが好ましい。
基板支持部とＬＥＤ基板の下面に設けられたランドパッドとを半田などの接着材料によって覆うように固定すると、ランドパッドと基板支持部との間に接着材が介在しないため、ＬＥＤ基板をフレームの主面に対して容易に平行に保つことができ、また接着材料は面状発光装置の厚さには直接関与しないため、薄型化を妨げることがない。さらに、従来の構造を有する面発光装置を製造する工程において、両面テープを使用することがあるが、本発明においては、両面テープを使用しないので、面発光装置の組み立て時に、両面テープの粘着物が他の部品へ移ることがなく、歩留まりの改善が可能である。また、従来の構造を有する面発光装置においては、両面テープを使用する機械加工が困難であるため、手作業での組み立てに依存する場合が多いが、本発明においては半田付けによってＬＥＤ基板をフレームに取りつけることから、機械化した自動ラインでの組み立てが可能となる。また、半田は熱伝導性が良く、ＬＥＤチップの放熱性が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の薄型面発光装置に関して詳細に記載する。尚、本発明はこれらの実施の形態に限られるというものではない。
【０００９】
（実施の形態１）
本発明に係る実施の形態の薄型面発光装置は、図１に示すように、方形の金属板の周辺部が直角に折り曲げられてなるフレーム１に、ＬＥＤチップ３が下面に取りつけられたＬＥＤ基板２と、導光板４とが以下のように設けられることにより構成される。導光板４は、一方の主面である発光面とその発光面に対向する反射面と４つの側面を有しており、そのうちの３つの側面がフレーム１の４つの内側面のうち、３つの側面７、８、９に近接して対向し、残りの１つの側面が内側面１０と略平行でかつ一定の間隔を隔てて対向するように設けられる。尚、４つの内側面７、８、９、１０はそれぞれ、フレーム１の周辺部において直角に折り曲げられた４つの立ち上がり部分の内側の側面である。ここで、内側面１０と対向して設けられた導光板４の側面は、入射面である。また、ＬＥＤ基板２は、ＬＥＤチップ３が取りつけられた下面がフレーム１の底面に対向しかつ上面が導光板４の発光面と同一平面上若しくはＬＥＤ基板２が導光板４の上面より上に位置するように、導光板４の入射面とフレーム１の内側面１０の間に設けられる。
以下、本発明に係る実施の形態の薄型面発光装置の各構成要素について詳細に説明する。
【００１０】
（フレーム）
本実施の形態において、周辺部に４つの立ち上がり部を持ったフレーム１には、さらに内側面１０より内側であって、ＬＥＤ基板２の真下にＬＥＤ基板２を取り付けるための基板支持部１２が設けられている。尚、基板支持部１２は、ＬＥＤ基板２を安定に保持するために２ヶ所以上設けることが好ましい。
【００１１】
具体的には、金属板を、図４（折り曲げ加工する前のフレーム１を形成するための金属板（フレーム平面板）の平面図）に示すように打ち抜き加工をし、それぞれ破線ｑ、ｐの部分を直角に折り曲げる。即ち、フレーム平面板の基板支持部形成部分ｇにおいて、ある一定の長さだけ矩形状に切り込んだ状態から基板支持部１２が矩形状に突出した状態で形成されている。尚、内側面１０は、前記フレーム平面板の端部１３から所定の長さの所の破線部分ｑで、フレーム１の主面６に対して垂直に折り曲げたときに形成される内側側面である。
【００１２】
以上のように、基板支持部１２は、フレーム１の一部ｇを突起状に切り込んで、破線部分ｐにおいて主面６に対して垂直に使用者方向に折り曲げるようにして形成すると、比較的簡単に基板支持部を形成することができるので好ましいが、他の形態として、図３（ｃ）のようにさらに支持部の上部を折り曲げて、ＬＥＤ基板との接触面積を広げ、半田などの接着材料との密着性を高めることで、さらに安定性を良好なものとすることができる。本発明はこれらに限られるというものではなく、別に基板支持部となる部材を取り付けて形成しても良い。
【００１３】
また、本実施の形態において、基板支持部の高さｋ、面発光装置の高さ（立ち上がり部の高さ）ｈ及び内側面１０から基板支持部１２までの距離ｄは、以下のように設定される。
図３（ｂ）には、本実施の形態の面発光装置の断面図を示しており、その図において、ＬＥＤ基板２の厚さはｉとしている。
本実施の形態において、ＬＥＤ基板２は、その下面に設けられたＬＥＤチップ２が発光した光を最も効果的に導光板４の入射面から入射できるように配置されるが、本実施の形態では、さらに、ＬＥＤ基板２の上面と導光板４の発光面とが同一平面上に位置するように、基板支持部１２の高さｋ、面発光装置の高さｈ、及びＬＥＤ基板２の厚さｉは決定される。即ち、基板支持部１２の高さｋが、面発光装置の高さｈとＬＥＤ基板２の厚さｉの差と一致するように決定する（ｋ＝ｈ−ｉ）。
【００１４】
また、前記基板支持部１２は、前記ＬＥＤ基板２の長手方向の中央軸上にくるように設置することが好ましい。即ち、図４に示されている長さｄは、前記ＬＥＤ基板２の短軸方向の長さの半分となるように決定することが好ましい。ＬＥＤ基板２の横幅を決定すれば、ｄの値を決定することができる。また、面発光装置の高さｈは既に決定されているので、図４に示されている平面状フレームの端部１３からｈ＋ｄの長さだけ切りこみ、そこから長さｋだけ突起した基板支持部１２を形成し、前記端部１３から長さｈの破線部分ｑで垂直に折り曲げることにより内側面１０を形成し、前記端部１３から長さｈ＋ｄのところの破線部分ｐで垂直に折り曲げることにより基板支持部１２を形成する。
【００１５】
このように形成された基板支持部１２の上に、基板支持部１２の上部端面２２でＬＥＤ基板２の背面を支えるように載置し、ＬＥＤ基板２の背面に形成されたランドパッド１８と基板支持部１２とを接着し固定する。接着に用いる材料は如何なるものであっても良いが、半田若しくは接着剤であることが好ましい。また、図３（ｃ）の形態であると、これらの材料によって接合を行う際、基板支持部の上部端面２４とランドパッド１８が接するように配した後、溶融させた半田を上から覆うように接合させると、基板支持部の上部端面２４とランドパッド１８との間に半田を介在させて接合させるより、薄くなるため好ましい。
このような構造を取ることによって、図３（ａ）に示すようにＬＥＤ基板２をフレームの一部でコの字状に巻きこんで保持する必要がなくなり、フレーム１の金属板の厚さ分だけ、面発光装置の厚さを抑えることができる。
【００１６】
また、従来のようなコの字状に形成したフレーム１の上部面１１の裏面にＬＥＤ基板２を取りつける工程においては、接着材料や両面テープを使用することが多く、厚さが増したりＬＥＤ基板と上部面１１の裏面との間に設けられている接着材料の差などによってＬＥＤ基板が傾くなどして、フレームの主面に対して平行に配することが困難であった。また、手作業での組み立てに依存することが多く量産化が難しかった。本発明においては、基板支持部とＬＥＤ基板上のランドパッドとを接合するため、フレームの主面に対して平行に配することも容易である。さらに、基板支持部１２において、半田付け若しくは接着剤の滴下によってＬＥＤ基板２をフレーム１に取り付けることから、機械化した自動ラインでの組み立てが可能となる。さらに、本発明では支持部を設けることでＬＥＤ基板に載置されたＬＥＤチップの近傍のフレーム主面に開口部が形成されるため、放熱性も向上する。
【００１７】
さらに、従来の面発光装置においては、フレーム１の主面６に対向する上部面１１の主面側の表面上に両面テープを用いて接着しているのでＬＥＤ基板が直接金属フレーム１に接していないので、熱伝導が悪くなる。しかしながら、本件発明においては、半田付け等によりＬＥＤ基板２を直接金属フレーム１に固定することから、金属フレーム１がヒートシンクの役割を果たし、ＬＥＤ基板２の放熱性が増す。このため、ＬＥＤ接合部分の温度上昇の抑制が可能となり、ＬＥＤ基板２に流れる電流値の許容幅を伸ばすことが可能となる。
【００１８】
（ＬＥＤ基板）
ＬＥＤ基板２は、その背面に１又は２以上のＬＥＤチップが設けられており、そのＬＥＤチップの両面又は間でフレーム１の基板支持部１２で支えられている。
また、本実施の形態では、基板支持部１２とＬＥＤ基板２とを半田付けにより固定する構造を取っているので、図１に示すように、ＬＥＤ基板２の下面において基板支持部１２との接触部分にランドパッド１８を設け、ランドパッド１８にて半田２１による半田付けで固定する。接着剤で固定する場合は、ランドパッド１８を形成することなく直接ＬＥＤ基板２とフレーム１の基板支持部１２を接着すればよい。
ＬＥＤ基板２に取りつけられるＬＥＤチップは、種々の波長のものを適用できる。
【００１９】
（導光板）
導線光板４は、ＬＥＤチップにより発光され、１つの端面である入射面から入射された光を発光面全体に広げて出射するものであり、発光面の形状は要求に合わせて長方形や正方形など種々の形状とすることができる。尚、導光板４は、入射面からその反対側の端面に向かって徐々に厚さが薄くなるように、テーパ状であることが好ましい。
【００２０】
（実施の形態２）
本実施の形態においては、フレームに設けられた基板支持部以外は、実施の形態１と同様である。フレーム１は、金属板を、図５（折り曲げ加工する前のフレーム１を形成するための金属板（フレーム平面板）の平面図）に示すように打ち抜き加工をし、それぞれ破線ｑ、ｐの部分を直角に折り曲げて形成する。
【００２１】
図５に示すように、基板支持部１２は、フレーム平面板の基板支持部形成部分ｇ’において、ある一定の大きさの矩形状に切り込んだ状態から基板支持部１２ｂが矩形状に突出した状態で形成されている。前記フレーム平面板の端部１３から所定の長さの所の破線ｑに前記矩形の辺ｒが接するように、かつフレームの枠を形成したときに基板支持部１２がＬＥＤ基板２の設置部分の下に来るように設けることが好ましい。しかし、フレームの枠を形成したときに基板支持部１２がＬＥＤ基板２の形成部分の下にあればよく、前記矩形の辺ｒが破線ｑと接していなくてもよい。また、折り曲げ加工する前のフレームの平面図において、基板支持部１２ｂの方向（基板支持部１２ｂの根元の破線ｐに垂直な方向であって、基板支持部１２ｂの根元から頂部の方向）は、如何なる方向に形成してもよいが、好ましくは端部１３に垂直な方向であって、端部２３から端部１３に向かう方向に形成することが好ましい。
【００２２】
（実施の形態３）
本実施の形態においては、フレームに設けられた基板支持部以外は、実施の形態１と同様である。本実施の形態においては、金属板を、図６（折り曲げ加工する前のフレーム１を形成するための金属板（フレーム平面板）の平面図）に示すように打ち抜き加工をし、それぞれ破線ｑ、ｐの部分を直角に折り曲げてフレーム１を形成する。
【００２３】
図６に示すように、基板支持部１２は、フレーム平面板の基板支持部形成部分ｇ”において、矩形の３辺を切り込んで、その切り込んだ部分を折り曲げて形成する。基板支持部１２は、フレームの枠を形成したときにＬＥＤ基板２の設置部分の下にあれば、どこに形成してもよい。また、折り曲げ加工する前のフレームの平面図において、基板支持部１２ｃの方向（基板支持部１２ｃの根元の破線ｐに垂直な方向であって、基板支持部１２ｃの根元から頂部の方向）は、如何なる方向に形成してもよいが、好ましくは端部１３に垂直な方向であって、端部２３から端部１３に向かう方向に形成することが好ましい。
【００２４】
本実施の形態によれば、図３（ｂ）に示すように、フレームにＬＥＤ基板を取りつけるための基板支持部を設け、前記基板支持部と前記ＬＥＤ基板とを半田付けもしくは接着剤の滴下によって固定することによって、図３（ａ）のように、ＬＥＤ基板をフレームの一部でコの字状に巻き込み保持する必要がなくなり、そのフレームの厚さ分、面発光装置を薄くすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、薄型の面発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態１の面発光装置の分解斜視図
【図２】 従来の面発光装置の斜視図
【図３】 従来の面発光装置の断面図と本願発明に係る面発光装置の断面図及び本願発明に係る別の実施の形態の面発光装置の断面図
【図４】 実施の形態１に係るフレームの展開図
【図５】 実施の形態２に係るフレームの展開図
【図６】 実施の形態３に係るフレームの展開図
【符号の説明】
１ フレーム
２ ＬＥＤ基板
３ ＬＥＤチップ
４ 導光板
６ フレーム主面
７、８、９及び１０ フレーム側面
１１ 上部面
１２ 基板支持部
１３、２３ 打ち抜き加工する前の平面状のフレームの端部
１８ ランドパッド
１９、２０ 導光板側面
２１ 半田若しくは接着剤
２２、２４ 基板支持部の上部端面

Claims (4)

1. 方形の金属板の周辺部が折り曲げられてなるフレームに、フレームの４つの側面のうち３つの側面の内側と、導光板の４つの側面のうちの３つの側面がそれぞれ近接して対向するように導光板を設置し、フレームの残りの側面と前記導光板との間に、ＬＥＤチップが下面に取り付けられたＬＥＤ基板をフレーム主面と平行に設置した面発光装置において、
   前記ＬＥＤ基板の真下に、ＬＥＤ基板を取り付けるための基板支持部を少なくとも１つ設け、前記基板支持部の上部端面でＬＥＤ基板の背面を支えるように載置し、前記ＬＥＤ基板が、前記導光板の上面と同一平面又は前記導光板の上面より上に位置するように、前記基板支持部と前記ＬＥＤ基板とを固定したことを特徴とする面発光装置。
2. 前記基板支持部は、前記金属板において矩形の３辺が切り抜かれ、その切り抜かれた部分が上方に立ち上げられてなることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
3. 前記基板支持部は、切り抜かれた部分が上方に立ち上げられ、さらに上部が前記フレーム主面と平行に折り曲げられており、該基板支持部の上面とＬＥＤ基板とが接触していることを特徴とする請求項１に記載の面発光装置。
4. 前記ＬＥＤ基板の下面に、前記基板支持部と接触するように設けられたランドパッドと前記基板支持部の上部端面とを半田付けにて接着し固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面発光装置。

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