(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、熱伝導樹脂が充填されるとともに、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ランド部に連続する導体パターンにスルーホールが形成され、前記導体パターンの、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域は、前記ランド部の幅以上の幅に形成されていることを特徴とする面状照明装置。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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ゲ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いる。
【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か、あるいは、使用するＬＥＤの数を増加することが望ましい。しかしながら、ＬＥＤに供給する電流の増大やその数の増加には、ＬＥＤから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の側壁からなる放熱板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とからなる光源部では、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ニングして形成される導体パターン７と、ポリイミド等からなるカバーフィルム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からなる凹部にＦＰＣ４の裏面４Ｒ側から熱伝導剤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樹脂を用い、熱伝導剤１２には、少なくとも室温下において固体のテープ状に成形された熱伝導樹脂（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の背面側か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】
【発明が解決しようとする課題】
【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５ａ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と熱伝導樹脂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、ＦＰＣ４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樹脂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樹脂１１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、熱伝導樹脂１１の他の場所への転移・付着が発生し易く、特に、ＬＥＤ３の出射面３ａに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、熱伝導樹脂が充填されるとともに、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ランド部に連続する導体パターンにスルーホールが形成され、前記導体パターンの、少なくとも前記スルーホールが形成されている領域は、前記ランド部の幅以上の幅に形成されてい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、貫通孔ではなく、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く、熱伝導樹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、熱伝導樹脂の充填作業は、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、このような熱伝導樹脂の充填作業を、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、熱伝導樹脂は、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樹脂の転移・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】
本発明において、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く、これによって、熱源である点状光源から、熱伝導樹脂、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、点状光源から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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
図１は、本発明の基本構成を示す参考例における光源部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。本参考例において、両面フレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣという）１０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ニ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からなるカバーフィルム８Ｆ、８Ｒを備えている。
【００２０】
ＦＰＣ１０の表面１０Ｆ側の導体パターン７Ｆには、本参考例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、カバーフィルム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。
【００２１】
本参考例において、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を残してパターニングされており、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。本参考例における光源部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樹脂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。
【００２２】
また、本参考例において、熱伝導樹脂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樹脂材料からなり、例えば、シリコーン系樹脂組成物、あるいは、アルミナ、窒化アルミウム、炭化ケイ素等の非導電性の熱伝導性フィラーを含有する任意の適切な樹脂組成物とすることができる。好ましくは、熱伝導樹脂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樹脂組成物を使用するものであってもよい。
【００２３】
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樹脂組成物を、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、アクリル系樹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樹脂組成物を使用し、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。
【００２４】
以上のような構成により、光源部３０では、熱源であるＬＥＤ３から、熱伝導樹脂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。
【００２５】
この際、ＦＰＣ１０は、熱伝導剤１１を充填するための空間を、貫通孔ではなく、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、ＦＰＣ１０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く、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。
【００２６】
なお、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いれば、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か、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。
【００２７】
次に、光源部３０の好ましい製作工程について説明する。
まず、ポリイミド等から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、エッ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、カバーフィルム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に熱伝導樹脂１１を充填し、その後、ランド部２６上にＬＥＤ３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。これによって、光源部３０が完成する。
【００２８】
このように、光源部３０の好ましい製作工程において、熱伝導樹脂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。これによって、充填作業の作業性が大幅に向上する。また、熱伝導樹脂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樹脂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。それによって、熱伝導樹脂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樹脂を好適に用いることができる。
【００２９】
次に、図３および図４を参照して本発明の一実施形態を説明するが、以下の説明において、上述した参考例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。
【００３０】
図３は、本発明の一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ニ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か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樹脂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、熱伝導樹脂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。
【００３１】
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。
【００３２】
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３０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。
【００３３】
また、図４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、これによって、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きる。
【００３４】
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が、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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、４７Ｒに含まれる特定の配線パターン（例えば、グランド線）に接続するか否か、あるいは、それらの配線パターンから電気的に絶縁されているか否か等は、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、ＦＰＣ４０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。
【００３７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、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から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く、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。
【００３８】
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く、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。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の参考例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】本発明の一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】
【００４０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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