JP4547705B2 - Surface lighting device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a sidelight type planar illumination device, and more particularly to a planar illumination device used as illumination means of a liquid crystal display device.
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。 Conventionally, as an auxiliary light source for a liquid crystal display device, there is a sidelight type planar illumination device in which a primary light source is disposed on a side end surface of a light guide plate (hereinafter, a side end surface on which a primary light source is disposed is also referred to as a light incident surface). It is widely used in the field of liquid crystal display devices having a relatively small display area. In particular, liquid crystal display devices for small mobile terminals such as mobile phones are white light sources that are excellent in handling, easy to miniaturize, and have high impact resistance as the primary light source for such planar lighting devices. A point light source such as an LED is frequently used.
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。
FIG. 6 is an exploded perspective view showing an example of a planar illumination device using a white LED as a primary light source. A
In the
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。
Here, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the mounting aspect of LED5 to FPC6 is explained in full detail. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 7, the FPC 6 is formed by sequentially laminating a
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。
Here, the
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。
The means described in
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。 The present invention has been made in view of the above problems, and has been made paying attention to the influence of the positional relationship between the light incident surface of the light guide plate and the LED on the light coupling efficiency between the LED and the light guide plate. It is an object of the present invention to provide a highly reliable planar lighting device by various means.
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。 In order to achieve the above object, a planar illumination device according to the present invention includes a light guide plate, a point light source disposed on a side end surface of the light guide plate, and a flexible printed circuit board on which the point light source is mounted. In the planar lighting device, the flexible printed board includes a base film, a conductive pattern, and a coverlay film, and an exposed portion of the conductive pattern from the opening of the coverlay film is an electrode terminal of the point light source The extending direction of the exposed portion of the conductive pattern and the longitudinal direction of the side end face of the light guide plate are the same.
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。 Further, in the planar illumination device according to the present invention, the light source surface of the point light source is substantially orthogonal to the mounting surface on the flexible printed circuit board, and is more than the light output surface of the point light source of the flexible printed circuit board. The front portion is fixed to any one main surface of the light guide plate.
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。 According to the planar illumination device of the present invention, the exposed portion of the conductive pattern formed on the flexible printed circuit board from the opening of the coverlay film has a constant width that matches the width of the electrode terminal of the point light source. Furthermore, since the extension direction of the exposed portion of the conduction pattern and the longitudinal direction of the side end face of the light guide plate coincide with each other, the conduction without reducing the coupling efficiency between the point light source and the light guide plate. It is possible to obtain a highly reliable planar illumination device in which no disconnection occurs in the pattern.
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。 Further, in the planar illumination device according to the present invention, a point light source in which the light exit surface and the mounting surface on the flexible printed circuit board are substantially orthogonal to each other is used, and a portion in front of the light exit surface of the point light source of the flexible printed circuit board is used. By fixing to one of the main surfaces of the light guide plate, it becomes possible to easily and surely align the point light source with respect to the side end surface of the light guide plate, and to improve the coupling efficiency between the point light source and the light guide plate. It can be maintained even better.
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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the drawings are for explanation, and do not necessarily accurately reflect actual shapes and dimensions. Moreover, the same components as those of the
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a main part of a
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。
At this time, as shown in FIG. 2, the front portion of the FPC 26 with respect to the
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。
The
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。
Next, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the mounting aspect of LED5 to FPC26 is explained in full detail. 3A is a YZ sectional view showing the
As shown in FIG. 3A, the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The
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。
Furthermore, the action and effect of making the extension direction of the
In general, the ratio (coupling efficiency) of the light entering the
In the present invention, the alignment accuracy required when the
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。 In the present invention, the constant width substantially equal to the width of the electrode terminal means that the self-alignment function in the width direction functions effectively and the alignment in that direction is performed as described above. It is meant to be within a range that can be implemented, and allows variation within that range.
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。
Moreover, in the example shown in FIG. 4, the
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。
Further, in the above-described embodiment, the
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)
2: light guide plate, 2a: light incident surface (side end surface), 5: white LED (point light source), 5c: electrode terminal, 20: planar illumination device, 26: flexible printed circuit board, 27: base film, 28: Conductive pattern, 29: cover lay film, 29a: opening, 30: land (exposed part)
Claims (2)
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。 In a planar lighting device having a light guide plate, a point light source disposed on a side end surface of the light guide plate, and a flexible printed board on which the point light source is mounted,
The flexible printed board includes a base film, a conductive pattern, and a coverlay film,
The exposed portion of the conductive pattern from the opening of the coverlay film has a certain width substantially matching the width of the electrode terminal of the point light source, and the extension direction of the exposed portion of the conductive pattern and the A planar illumination device, characterized in that a longitudinal direction of a side end surface of the light guide plate coincides.
In the point light source, a light exit surface thereof and a mounting surface on the flexible printed circuit board are substantially orthogonal to each other, and a portion of the flexible printed circuit board in front of the light output surface of the point light source is one of the light guide plates. The planar illumination device according to claim 1, wherein the planar illumination device is fixed to a main surface of the planar illumination device.
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