WO2007058045A1

WO2007058045A1 - 面状照明装置

Info

Publication number: WO2007058045A1
Application number: PCT/JP2006/320776
Authority: WO
Inventors: Yasuo Ohno
Original assignee: Minebea Co., Ltd.
Priority date: 2005-11-21
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2007-05-24
Also published as: JP2007141729A; DE112006003139T5; US20090201699A1; JP4798432B2

Abstract

　熱伝導剤の充填作業の作業性を改善すると共に、点状光源から発生する熱を効率良く放熱して高輝度化を達成できる面状照明装置を提供する。本発明に係る面状照明装置１において、両面フレキシブルプリント基板１０には、点状光源３が実装される面の一部に凹部２３が形成され、凹部２３の底面２２は、両面フレキシブルプリント基板１０の、点状光源が実装される側１０Ｆとは反対側１０Ｒの導体パターン７Ｒからなり、凹部２３と点状光源３の実装面３ｂとで構成される空間に、熱伝導樹脂１１が充填される。好ましくは、両面フレキシブルプリント基板１０は、熱伝導テープ１２を介して放熱板５ａに取り付けられている。

Description

明細書

面状照明装置

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 携帯電話等に用いられる液晶表示装置用の補助光源には、導光板の側端面に一次光源を配置したサイドライト方式の面状照明装置が主として使用されている (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の一次光源として、従来は冷陰極ランプが使用されていたが、現在では、冷陰極ランプと比較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（以下、単に LEDともいう）が多用されている。このような点状光源を用いた面状照明装置の適用分野は拡大する傾向にあり、携帯電話等に搭載される小型の液晶表示装置に限らず、例えば、比較的表示サイズが大きい車載ナビグータに用いられる液晶表示装置の補助光源としての適用も検討されるようになってきて、る

[0003] 上記サイドライト方式の面状照明装置の輝度を向上させ、このような照明エリアの拡大に対応するためには、各 LEDに供給する電流を増大する力、あるいは、使用する LEDの数を増加することが望ましい。し力しながら、 LEDに供給する電流の増大やその数の増加には、 LED力発生する熱量の増大が伴うため、温度上昇により LED の発光効率が低下するという問題が生じる。

[0004] このため、 LEDから発生した熱を有効に外部に逃がす方法が種々検討されており、例えば、図 5に示す面状照明装置 1のように、導光板 2と、 LED3が実装されたフレキシブルプリント基板 (以下、 FPCともいう） 4と、それらを一体に保持するフレーム 5とを有する面状照明装置において、フレーム 5をアルミニウム等の熱伝導性に優れた金属材料により形成し、 LED3を導光板 2の側端面 2aに配置する際に、 FPC4をフレーム 5の側壁力もなる放熱板 5aに接合することによって、 LED3から発生する熱の放熱特性の改善を図るものが提案されている。

[0005] このような、 LED3が実装された FPC4と放熱板 5aと力なる光源部では、 FPC4と放熱板 5aとを接合する際に、それらの間に熱伝導剤を介装することが望ましい。図 6 は、そのような光源部の構成例を示す断面図である。図 6に示す光源部 15において、 FPC4は、ポリイミド等からなるベースフィルム 6と、ベースフィルム 6上に積層された銅箔等をパター-ングして形成される導体パターン 7と、ポリイミド等カもなるカバーフイルム 8を備えており、また、 FPC4の、 LED3を実装した際に LED3の背面（実装面) 3bに対向する箇所には、貫通孔 9が設けられている。

[0006] 図 6に示す光源部 15の製作工程は、次のようなものである。まず、予め貫通孔 9を設けた FPC4の表面 4F側に LED3を実装し、次いで、貫通孔 9と LED3の実装面 3b 力なる凹部に FPC4の裏面 4R側力熱伝導剤 11を充填し、次いで、熱伝導剤 12 により FPC4の裏面 4Rと放熱板 5aとを固着する。この際、放熱効率及び組立作業の作業性の観点から、通常、熱伝導剤 11には流動性を有する熱伝導榭脂を用い、熱伝導剤 12には、少なくとも室温下にお、て固体のテープ状に成形された熱伝導榭脂（以下、熱伝導テープともいう）が用いられる。このような光源部 15の構成は、熱源である LED3と放熱板 5aとの間に熱伝導率の低いベースフィルム 6を介さない放熱経路が形成されるため、放熱特性の改善の上で有利なものである。

[0007] また、光源部の他の構成として、 FPC4の貫通孔 9に連通する貫通孔を放熱板 5a にも設け、放熱板 5aの背面側カゝらその貫通孔に熱伝導剤 (熱伝導性接着剤）を注入するものも提案されている (例えば、特許文献 1参照)。

[0008] 特許文献 1 :特開 2002— 162626号公報（〔請求項 1〕、〔請求項 3〕、図 1、図 2) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] ここで、図 6に示す光源部 15において、 LED3から発生する熱を効率的に放熱板 5 aに逃がすためには、 FPC4に設ける貫通孔 9を極力大きくし、 LED3の実装面 3bと熱伝導榭脂 11との接触面積をできるだけ大きくすることが望ましい。しかしながら、 F PC4に貫通孔 9を設け、さらにその面積を大きくすると、 FPC4の貫通孔 9の周辺に幅の狭い部分が生じることになり、 FPC4の強度が不十分となる。このため、面状照明装置 1の製作工程において、 LED3を実装する前の FPC4に変形や断線が生じ易いという問題があった。

[0010] また、貫通孔 9に充填する熱伝導剤としては、上述したように流動性を有する熱伝導榭脂 11が好ましいが、貫通孔 9と LED3の実装面 3bからなる凹部に熱伝導榭脂 1 1を充填した後、熱伝導テープ 12による FPC4の放熱板 5aへの固着の作業中に、熱伝導榭脂 11の他の場所への転移'付着が発生し易ぐ特に、 LED3の出射面 3a〖こ傷や汚れ等が付かないように細心の注意を払う必要がある。このように、図 6に示す光源部 15の従来の構成には、その製作工程における作業性の点で問題があった。

[0011] 一方、特許文献 1には、その光源部を、まず、 FPC4を放熱板 5aに接着剤により接着固定し、次いで、放熱板 5aと FPC4とを貫通する貫通孔を穿設した後に、 FPC4上に LED3を実装し、次いで、貫通孔に熱伝導性の接着性充填剤を埋め込んで乾燥' 固化するという一連の工程により製作されることが記載されている。このような部材構成および製作工程では、上述したような問題は生じないものの、工程を実施するために必要な新規設備の調達及び製作工程の増加に伴うコストの上昇が懸念される。

[0012] 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、熱伝導剤の充填作業の作業性を改善すると共に、点状光源から発生する熱を効率良く放熱して高輝度化を達成できる面状照明装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0013] 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両面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、前記両面フレキシブルプリント基板には、前記点状光源が実装される面の一部に凹部が形成され、前記凹部の底面は、前記両面フレキシブルプリント基板の、前記点状光源が実装される側とは反対側の導体パターンカゝらなり、前記凹部と前記点状光源の実装面とで構成される空間に、熱伝導樹脂が充填されることを特徴とする。

[0014] 本発明に係る面状照明装置は、その両面フレキシブルプリント基板に、貫通孔ではなぐ点状光源が実装される側とは反対側の導体パターンを底面とする凹部を形成することによって、両面フレキシブルプリント基板の強度を低下させることなぐ熱伝導榭脂を充填するための空間を形成するものである。

[0015] また、本発明に係る面状照明装置において、熱伝導榭脂の充填作業は、好ましくは、点状光源を実装する前に、両面フレキシブルプリント基板の点状光源を実装する面側から実施されるものである。したがって、このような熱伝導榭脂の充填作業を、例えば充填機能を備えた実装装置を用いて、実質的に点状光源の実装工程内で実施することが可能になり、その作業性を大幅に改善することができる。さらに、熱伝導榭脂は、両面フレキシブルプリント基板に点状光源を実装した後は、上記凹部と点状光源の実装面とで構成される空間に保持され、他の部材への熱伝導榭脂の転移'付着を考慮することがないため、後続する工程の作業性の向上にも寄与するものとなる。

[0016] 本発明にお、て、前記両面フレキシブルプリント基板は、熱伝導テープを介して放熱板に取り付けられることが好ましぐこれによつて、熱源である点状光源から、熱伝導榭脂、導体パターン、熱伝導テープを経て放熱板に至る高熱伝導性の放熱経路が構成され、この放熱板により、点状光源から発生する熱を効率良く放熱板へと伝導して放熱するものである。また、少なくとも室温下で安定した固体状である熱伝導テープを使用することによって、両面フレキシブルプリント基板の放熱板への取付作業の作業性が向上する。

発明の効果

[0017] 本発明は、このように構成したため、熱伝導剤の充填作業の作業性を改善すると共に、点状光源力発生する熱を効率良く放熱して面状照明装置の高輝度化を達成することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]本発明の第 1の実施形態における光源部の要部を示す断面図である。

[図 2]図 1に示す光源部で使用される両面フレキシブルプリント基板の要部を示す上面図である。

[図 3]本発明の第 2の実施形態における光源部の要部を示す断面図である。

[図 4]図 3に示す光源部で使用される両面フレキシブルプリント基板の要部を示す上面図である。

[図 5]従来の面状照明装置の構成例を示す斜視図である。 [図 6]従来の面状照明装置における光源部の構成例を示す断面図である。

符号の説明

[0019] 1 :面状照明装置

2 :導光板

2a:側端面 (入光面）

3 :点状光源 (LED)

3b :実装面

5a:放熱板

10, 40 :両面フレキシブルプリント基板

11 :熱伝導樹脂

12 :熱伝導テープ

7F, 47F :導体パターン (表面側）

7R, 47R:導体パターン (裏面側）

22 :底面

23 :凹部

発明を実施するための最良の形態

[0020] 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、本発明に係る面状照明装置は、図 5に示す面状照明装置 1とその基本的な構成は同一であるため、重複する部分の説明は省略し、本発明の主要な特徴部分である光源部の構成について詳述する。その際、図 5に示す面状照明装置 1と同一の構成要素には同一の符号を付して参照する。

[0021] 図 1は、本発明の第 1の実施形態における光源部 30の要部を示す断面図であり、図 2は、光源部 30で用いられる両面フレキシブルプリント基板 10の要部を示す上面図である。本実施形態において、両面フレキシブルプリント基板 (以下、 FPCという） 1 0は、ポリイミド等からなるベースフィルム 6と、ベースフィルム 6の両主面上に積層された銅箔等をパターユングして形成される導体パターン 7F、 7Rと、それぞれの導体パターン 7F、 7Rを覆うように積層されたポリイミド等カもなるカバーフィルム 8F、 8Rを備えている。

[0022] FPC10の表面 10F側の導体パターン 7Fには、本実施形態における点状光源である白色 LED (以下、 LEDという） 3が実装されるランド部 26が含まれ、また、カバーフイルム 8Fには、少なくともこれらのランド部 26を露出する開口部 24が設けられており、 LED3は、 FPC10の表面 10F側に実装されている。また、 FPC10の裏面 10R側は、熱伝導テープ 12を介して放熱板 5aに固着されている。

[0023] 本実施形態において、 FPC10には、ベースフィルム 6の LED3の実装面 3bに対向する箇所に開口部 21が設けられ、また、裏面 10R側の導体パターン 7Rは、少なくとも開口部 21直下の部分 22を残してパターユングされており、この開口部 21直下の部分 22を底面とする凹部 23が形成されている。本実施形態における光源部 30では、この FPC10に形成された凹部 23と、 FPC10上に実装された LED3の実装面 3bとで構成される空間に熱伝導榭脂 11が充填されている。また、 FPC10の裏面 10R側のカバーフィルム 8Rには、凹部 23の底面 22が裏面 10R側にも露出するように、開口部 25が設けられている。

[0024] また、本実施形態にお!ヽて、熱伝導榭脂 11および熱伝導テープ 12は、電気的絶縁性および高熱伝導性を有する榭脂材料からなり、例えば、シリコーン系榭脂組成物、あるいは、アルミナ、窒化アルミゥム、炭化ケィ素等の非導電性の熱伝導性フイラ一を含有する任意の適切な榭脂組成物とすることができる。好ましくは、熱伝導榭脂 11は、相当の流動性を有しかつ乾燥 ·固化工程が不要なタイプの熱伝導剤であり、例えば、オイル状、グリース状、ペースト状に形成されたシリコーン系榭脂組成物を使用するものであってもよい。

[0025] 熱伝導テープ 12は、少なくとも室温下で安定した固体状であり、好ましくは、相当の粘着性または接着性、および、形状追随性を有する熱伝導性榭脂組成物を、テープ状に成形してなるものである。例えば、熱伝導テープ 12は、アクリル系榭脂組成物を剥離処理が施されたポリエチレンテレフタレートフィルム等に塗工することによって成形するものであってもよい。また、熱伝導テープ 12として、高温下で軟化または融解する榭脂組成物を使用し、 LED3の発熱時に、 FPC10および放熱板 5aとの接触部分における熱抵抗をさらに低減するものであってもよい。 [0026] 以上のような構成により、本実施形態における光源部 10では、熱源である LED3から、熱伝導榭脂 11、凹部 23の導体パターン 7Rからなる底面 22、および、熱伝導テープ 12を経て放熱板 5aに至る高熱伝導性の放熱経路が構成され、 LED3から発生する熱を効率良く放熱板 5aへと伝導して放熱するものである。

[0027] この際、 FPC10は、熱伝導剤 11を充填するための空間を、貫通孔ではなぐ底面 22を備えた凹部 23により構成するものであるため、 LED3を実装する前の FPC10の強度が低下することはない。また、熱伝導剤 11充填用の貫通孔がないことにより、 FP C10の裏面 10R側に存在する段差は、開口部 25におけるカバーフィルム 8Rの厚み分のみとなるため、熱伝導テープ 12の変形によりその段差を吸収することができる。したがって、 FPC10の裏面 10R側において、 LED3の直下部分とその他の部分に対して別々の熱伝導剤を充填する等の処置を実施することなぐ 1本の熱伝導テープ 12の粘着により FPC10の裏面 10R側全体を隙間無く充填することが可能となるため、作業性が向上すると共に LED3から発生する熱の放熱効率が向上する。

[0028] なお、本実施形態における光源部 30は、電気的絶縁性を有する熱伝導テープ 12 によって FPC10の裏面 10R側を覆うものであるため、この熱伝導テープ 12により導体パターン 7Rの保護および絶縁が十分に確保されて、れば、カバーフィルム 8Rとして表面 10F側のカバーフィルム 8Fよりも薄手のカバーフィルムを用いる力、あるいは、カバーフィルム 8Rを使用することなく FPC10を構成するものであってもよい。これらの場合には、 LED3から発生する熱の放熱効率は一層向上するものである。

[0029] 次に、本実施形態における光源部 30の好ましい製作工程について説明する。

まず、ポリイミド等力なるベースフィルム 6の両主面上に銅箔を張り合せてなる銅張積層板に、必要に応じて図示しない導通用のスルーホールを形成すると共に、ェツチング等により導体パターン 7F、 7Rを形成する。次いで、ケミカルエッチング等によりベースフィルム 6の表面 10F側の所定の箇所に開口部 21を形成する。次いで、力バーフィルム 8F、および (必要な場合には)カバーフィルム 8Rを熱圧着等により積層して FPC10が完成する。

次いで、 FPC10の凹部 23に熱伝導榭脂 11を充填し、その後、ランド部 26上に LE D3を実装する。次いで、 FPC10の裏面 10Rと放熱板 5aとを熱伝導テープ 12を介して固着し、 FPC10を放熱板 5aに取り付ける。これによつて、光源部 30が完成する。

[0030] このように、光源部 30の好ましい製作工程において、熱伝導榭脂 11の充填作業は LED3の実装の直前に実施されるものであり、特に、充填機能を備えた実装装置を用いることによって、実質的に LED3の実装工程内で実施することができる。これによつて、充填作業の作業性が大幅に向上する。また、熱伝導榭脂 11は、 LED3の実装後は、凹部 23と LED3の実装面 3bとで構成される空間に保持されるため、後続する FPCの放熱板 5aへの取付け工程を熱伝導榭脂 11の他の部材への転移 ·付着等を考慮することなく実施可能となり、その作業性も大幅に向上するものである。それによつて、熱伝導榭脂 11として、発熱体への密着性および空間への充填性等の点で有利な流動性のある熱伝導榭脂を好適に用いることができる。

[0031] 次に、図 3および図 4を参照して本発明の第 2の実施形態を説明するが、以下の説明において、上述した第 1の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、重複する部分の説明は適宜省略する。

[0032] 図 3は、本発明の第 2の実施形態における光源部 50の要部を示す断面図であり、図 4は、光源部 50で用いられる FPC40の要部を示す上面図である。本実施形態における FPC40は、図 1、図 2に示す FPC10および光源部 30と基本的構成は同様のものであり、ポリイミド等からなるベースフィルム 46と、ベースフィルム 46の両主面上に積層された銅箔等をパターユングして形成される導体パターン 47F、 47Rと、それぞれの導体パターン 47F、 47Rを覆うように積層されたポリイミド等カゝらなるカバーフィルム 48Fおよび (必要な場合には)カバーフィルム 48Rを備え、 FPC40に設けられた凹部 23と LED3の実装面 3bとで構成される空間に熱伝導榭脂 11を充填し、 FPC40の裏面 40R側を熱伝導テープ 12を介して放熱板 5aに固着して、熱源である LED3から、熱伝導榭脂 11、凹部 23の導体パターン 47Rからなる底面 22、および、熱伝導テープ 12を経て放熱板 5aに至る高熱伝導性の放熱経路を構成するものである。なお、 FPC40の裏面側にカバーフィルム 48Rを備える場合、カバーフィルム 48Rには、凹部 23の底面 22が裏面 40R側にも露出するように、開口部 25が設けられている。

[0033] さらに、本実施形態における FPC40において、表側 40Fの導体パターン 47Fのランド部 36に連続する領域 Aには、対応する裏面 40R側の導体パターン 47Rの部分に接続するスルーホール 41が形成されており、裏面 40R側の導体パターン 47Rには、少なくともスルーホール 41を含む面積を有する放熱用パターン 42が形成されている。また、裏面 40R側のカバーフィルム 48Rを使用する場合、カバーフィルム 48R には、放熱用パターン 42を露出する開口部 27が設けられている。

[0034] 以上のような構成により、本実施形態における光源部 50では、図 1に示す光源部 3 0における上述した放熱経路に加えて、 LED3の電極端子 3c、導体パターン 47Fのランド部 36、スルーホール 41、放熱用パターン 42、および熱伝導テープ 12を経て放熱板 5aに至る放熱経路が構成されることになり、 LED3から発生する熱の放熱効率がさらに向上するものである。

[0035] また、図 2に示すように、好ましくは、導体パターン 47Fのランド部 36に連続する部分は、ランド部 36と略同一の幅 Wを有するものである。導体パターン 47Fをこのように構成することによって、領域 Aに可能な限り多くのスルーホール 41を形成するための面積を確保すると共に、ランド部 36と領域 Aとの間の熱抵抗を低減し、 LED3から発生する熱を LED3の電極端子 3cから効率良く放熱用パターンに 42に逃がすことができる。その際、ランド部 36と略同一の幅 Wを有する導体パターン 47Fでは、 LED3 のランド部 36への実装時に、少なくとも導光板 2の入光面 2a (図 5参照）の厚み方向にはセルフアラインメントが有効に機能して、その実装位置が位置合わせさせるため、導光板 2と LED3との光の結合効率が低減することはない。また、さらに好ましくは、導体パターン 47Fのランド部 36に連続する部分は、領域 Aにおいてランド部 36の幅 W以上の幅を有するものであり、これによつて、導体パターン 47Fに求められる必要な断面積を確保しつつ、放熱経路を構成するスルーホール 41を可能な限り多く設けることがでさる。

[0036] 本実施形態における光源部 50の好ましい製作工程は、上述した光源部 30の製作工程と基本的には同一のものである力ベースフィルム 46の両主面上に銅箔を張り合せてなる銅張積層板に図示しない導通用のスルーホール及び導体パターン 47F 、 47Rを形成する工程において、これらの構成要素と共にスルーホール 41および放熱用パターン 42を形成する点で相違するものである。

[0037] なお、上述した FPC10、 40の裏面 10R、 40R側の導体パターン 7R、 47Rにおいて、凹部 23の底面を構成するパターン 22、および、放熱用パターン 42は、それぞれ少なくとも所定の領域を覆うものであれば、任意の適切な形状および面積を有するものとすることができる。

[0038] また、これらのパターン 22、 42の電気的な接続態様、例えば、導体パターン 7R、 4 7Rに含まれる特定の配線パターン (例えば、グランド線）に接続するか否力、あるいは、それらの配線パターン力も電気的に絶縁されている力否か等は、 FPC10、 40の具体的な設計仕様に応じて適宜設定されるものである。同様に、可能な場合、 FPC 40のスルーホール 41は、導通用のスルーホールを兼ねるものであってもよい。

[0039] 以上、本発明の好ましい実施形態について説明してきた力本発明に係る面状照明装置の光源部は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、 FPCを構成する裏面側のカバーフィルムの厚みが十分に薄いことにより、 LED力放熱板への熱伝導に及ぼす影響が無視できる場合には、裏面側のカバーフィルムに、図 1 および図 3に示す開口部 25のような開口部を必ずしも設ける必要はなぐ FPCの裏面側全面にカバーフィルムを積層する構成としてもよい。

[0040] また、 FPCを放熱板に固着するための部材についても、その厚みを薄くすることにより熱抵抗が無視できる場合には、図 1および図 3に示す熱伝導テープ 12のような高熱伝導性の部材を必ずしも用いる必要ななぐ通常の接着テープあるいは接着剤を適用することも可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 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両面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、

前記両面フレキシブルプリント基板には、前記点状光源が実装される面の一部に凹部が形成され、前記凹部の底面は、前記両面フレキシブルプリント基板の、前記点状光源が実装される側とは反対側の導体パターンからなり、前記凹部と前記点状光源の実装面とで構成される空間に、熱伝導榭脂が充填されることを特徴とする面状照明装置。

[2] 前記両面フレキシブルプリント基板は、熱伝導テープを介して放熱板に取り付けられることを特徴とする請求項 1に記載の面状照明装置。