JP2004279262A - 車両用表示器の照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プリント配線板の放熱性向上により発光ダイオードの熱劣化を抑制して長寿命化を図るとともに、照明装置の大型化を抑制しつつも安価な垂直発光型ダイオードを採用可能にする。
【解決手段】導光板5のサイドエッジ5aに対向配置された発光ダイオード8からの光を、導光板5の表面から照明光として出射させる照明装置において、発光ダイオード8が実装されたプリント配線板7に、金属板71をベースとした金属系配線板を採用し、導光板5の裏面に対向する部分からサイドエッジ5aに対向する部分にかけて延びるように、配線板7を折り曲げる。これによれば、金属系配線板の採用により配線板7の熱伝導性を向上でき、配線板7を上述のように折り曲げることにより、照明装置の大型化抑制を図りつつ配線板7の放熱面積を大きく確保でき、しかも、安価な垂直発光型ダイオードを採用できる。
【選択図】 図1
【解決手段】導光板5のサイドエッジ5aに対向配置された発光ダイオード8からの光を、導光板5の表面から照明光として出射させる照明装置において、発光ダイオード8が実装されたプリント配線板7に、金属板71をベースとした金属系配線板を採用し、導光板5の裏面に対向する部分からサイドエッジ5aに対向する部分にかけて延びるように、配線板7を折り曲げる。これによれば、金属系配線板の採用により配線板7の熱伝導性を向上でき、配線板7を上述のように折り曲げることにより、照明装置の大型化抑制を図りつつ配線板7の放熱面積を大きく確保でき、しかも、安価な垂直発光型ダイオードを採用できる。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用計器等の表示器の、照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、導光板のサイドエッジに対向して発光ダイオードを配置し、発光ダイオードから導光板のサイドエッジに入射した光を、導光板の表面から照明光として出射させる照明装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
なお、図5は、本発明者らが試作検討した上記特許文献に類似の照明装置であって、発光ダイオード8をプリント配線板7に実装させたものである。当該プリント配線板7には、ガラスエポキシ製ベースの配線板が採用されており、導光板5に対して平行となるようにプリント配線板7を配置している。そして、図5の断面図である図6に示すように、発光ダイオード8には、プリント配線板7への実装面に対して平行な方向に光を発光する平行発光型ダイオードが採用されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2003−004492号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、発光ダイオード8は熱により劣化する性質を有しており、発光にともなって生じた熱を効率的に放熱しなければ、上記熱劣化が促進され、発光ダイオード8の寿命が短くなってしまう。しかしながら、上記試作検討のプリント配線板7は、ガラスエポキシ製ベースであるため熱伝導性が悪い。よって、上記放熱性に対して不利であり、発光ダイオード8の長寿命化を図ることができない。
【0006】
また、平行発光型ダイオードに比べて安価な垂直発光型ダイオードを採用しようとした場合において、ガラスエポキシ製ベースのプリント配線板7は硬く、折り曲げることができないので、図7に示すようにプリント配線板7を導光板5に対して垂直に配置しなければならない。
【0007】
すると、照明装置の大型化抑制といった観点から、導光板5の垂直方向(図7の上下方向)におけるプリント配線板7の長さ寸法L2を長くするには限界があり、プリント配線板7の面積(W×L2)を小さくせざるを得ない。従って、図5および図6に示すプリント配線板7の放熱面積(W×L1)に比べて放熱面積を十分に確保できず、発光ダイオード8の熱劣化がより一層促進されてしまう。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、プリント配線板の放熱性向上により発光ダイオードの熱劣化を抑制して長寿命化を図るとともに、照明装置の大型化を抑制しつつも安価な垂直発光型ダイオードを採用可能にすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、導光板(5)と、導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向して配置された発光ダイオード(8)と、発光ダイオード(8)が実装されたプリント配線板(7)とを備え、発光ダイオード(8)から導光板(5)のサイドエッジ(5a)に入射した光を、導光板(5)の表面から照明光として出射させる、車両用表示器の照明装置であって、
プリント配線板(7)には、金属板(71)をベースとした金属系配線板が採用され、プリント配線板(7)は、導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向する部分から導光板(5)の裏面に対向する部分にかけて延びるように、折り曲げられていることを特徴とする。
【0010】
これによれば、プリント配線板(7)に金属系配線板を採用しているので、ガラスエポキシ製ベースの配線板に比べてプリント配線板(7)の熱伝導性を向上できる。
【0011】
また、プリント配線板(7)を上述のように折り曲げることにより、照明装置の大型化抑制を図りつつプリント配線板(7)の放熱面積を大きく確保でき、しかも、発光ダイオード(8)に安価な垂直発光型ダイオードを採用できる。
【0012】
以上により、本発明によれば、プリント配線板(7)の放熱性向上により発光ダイオード(8)の熱劣化を抑制して、発光ダイオード(8)の長寿命化を図ることができるとともに、照明装置の大型化を抑制しつつも安価な垂直発光型ダイオードを採用できる。
【0013】
ところで、導光板(5)に対して平行となるようにプリント配線板(7)を配置した、図5および図6に示す試作検討の照明装置では、発光ダイオード(8)を、導光板(5)に対して垂直の方向に複数並べて配置することができず、照明光の輝度を上げることが困難であった。
【0014】
これに対し、プリント配線板(7)を上述のように折り曲げる本発明によれば、プリント配線板(7)のうちサイドエッジ(5a)に対向する部分には、請求項2に記載のように、導光板(5)に対して垂直の方向に発光ダイオード(8)を複数並べて配置でき、照明光の輝度を容易に挙げることができる。
【0015】
また、発光ダイオード(8)の数の増加にともなって、プリント配線板(7)での放熱性向上が要求されるため、このように発光ダイオード(8)の数が多い照明装置に放熱性の良好な本発明を用いることは、好適である。
【0016】
請求項3に記載の発明では、プリント配線板(7)の折り曲げ部(7a)に、貫通穴(7b)、切り欠き(7d)および凹みのうち少なくとも1つを設けたことを特徴とするので、プリント配線板(7)を折り曲げることを容易にできる。
【0017】
請求項4に記載の発明では、プリント配線板(7)と導光板(5)との間に放熱空間(9)を形成したことを特徴とするので、放熱空間(9)の空気を自然対流または強制対流により循環させるようにして、プリント配線板(7)の放熱性をより一層向上させることができる。
【0018】
なお、請求項5に記載の発明のように、導光板(5)の裏面に、サイドエッジ(5a)から入射した光を導光板(5)の表面側に反射させる反射板(6)が設けられている場合には、反射板(6)とプリント配線板(7)との間で放熱空間(9)を形成するようにして好適である。
【0019】
請求項6に記載の発明では、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分には、複数の通風穴(7c)が形成されていることを特徴とするので、通風穴(7c)に空気が流れるようにすることができ、プリント配線板(7)の放熱性をより一層向上させることができる。
【0020】
また、上記金属板(71)の材質例としては、アルミニウム、銅、鉄等が挙げられるが、請求項7に記載の発明のように金属板(71)をアルミニウム製とすれば、放熱性に対して有利である。
【0021】
また、本発明に係る「金属系配線板」は、周知の金属ベース配線板、メタルコア配線板、ホーロー配線板を含むことは勿論のこと、請求項8に記載の発明のように金属板(71)にフレキシブルプリント基板(72)を密着して構成したプリント配線板(7)をも含むものである。
【0022】
なお、請求項8に記載の発明の実施にあたり、フレキシブルプリント基板(72)は、プリント配線板(7)のうち導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向する部分に少なくとも設けられていればよい。
【0023】
ここで、フレキシブルプリント基板(72)をプリント配線板(7)の全面に設けるようにした場合には、フレキシブルプリント基板(72)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分に、発光ダイオード(8)以外の電子部品を実装させることができる。しかしながら、上記場合には、フレキシブルプリント基板(72)のうち折り曲げ部(7a)に相当する部分が、折り曲げにより損傷してしまう恐れがある。
【0024】
そこで、請求項9に記載の発明では、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分から折り曲げ部(7a)にかけての領域を、フレキシブルプリント基板(72)を廃止して金属板(71)のみから形成している。
【0025】
これにより、上述したフレキシブルプリント基板(72)の折り曲げによる損傷を回避できる。しかも、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分は金属板(71)が露出することとなるので、プリント配線板(7)の放熱性をより一層向上させることができる。
【0026】
また、請求項10に記載の発明では、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分から折り曲げ部(7a)にかけての領域は、フレキシブルプリント基板(72)の金属板(71)への密着を廃止したことを特徴とする。
【0027】
これにより、全ての領域においてフレキシブルプリント基板(72)を密着させた場合に比べれば、上述したフレキシブルプリント基板(72)の折り曲げによる損傷を抑制でき、プリント配線板(7)の放熱性を向上できる。そして、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分にも、光源(8)以外の他の電子部品を実装でき、導光板5の裏面側の空間を有効利用できる。
【0028】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図に基づいて説明する。
【0030】
(第1実施形態)
本実施形態は、車両のインストルメントパネルに設置された表示器の照明装置に本発明を適用したものであり、本実施形態の照明装置は、後述する液晶パネル2のバックライトとして機能するものである。表示器の具体例としては、スピードメータ、タコメータ等の計器や、ナビゲーション装置の表示器等が挙げられる。
【0031】
図1は本実施形態に係る表示器の分解斜視図であり、当該表示器は、カバー1、液晶パネル2、光学シート3、拡散シート4、導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8等から構成されている。なお、照明装置は、少なくとも導光板5、プリント配線板7および発光ダイオード8から構成されている。
【0032】
液晶パネル2は、カバー1の車室内側部分(図1の上側部分)に支持されており、周知のSTNが採用されている。そして、液晶パネル2の下方には、光学シート3、拡散シート4、導光板5、反射板6、プリント配線板7が順に積層配置されており、これらは全てカバー1に内蔵されて保持されている。
【0033】
光学シート3は、シート面の裏面側(図1の下側)からシート面に対して垂直に入射した光は反射して透過せず、特定の方向から入射した光は、シート面に対して垂直な方向に屈折させながらシート面の表面側へ透過する。なお、光学シート3は2枚の光学シートを積層して構成されており、2枚の光学シートは、上記特定の方向が90度異なる向きとなるように配置されている。
【0034】
拡散シート4は、拡散シート4の裏面側(図1の下側)から入射した光を拡散させながら表面側(図1の上側)に透過させるものであり、拡散シート4全面からは、均一でむらのないの輝度の光が、液晶パネル2に向けて出射されることとなる。
【0035】
導光板5は、サイドエッジ5aから入射した光を内部に導き、導光板の表面5bから照明光として出射させるものである。本実施形態では4面あるサイドエッジ5aのうち1面のみから光を入射させているが、本発明の実施にあたり、他の対向する面からも入射させるようにしてもよい。
【0036】
反射板6は、導光板5の裏面5cに密着して配置されており、サイドエッジ5aから入射した光のうち導光板5の裏面5cから漏れ出ようとする光を、導光板5の表面5b側に反射させるためのものであり、液晶パネル2への照明光の輝度向上を図っている。
【0037】
図2は、導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8を示す図1の断面図であり、当該図2に示すように、プリント配線板7には、配線板7の厚みの半分以上を金属板71が占める金属系配線板が採用されている。
【0038】
本実施形態に係る金属系配線板7は、金属板71にフレキシブルプリント基板72を密着して構成されており、フレキシブルプリント基板72と金属板71とは、接着剤により接着させることで密着させるようにしてもよいし、フレキシブルプリント基板72の絶縁層を金属板71に熱圧着させることで密着させるようにしてもよい。
【0039】
金属板71の材質例としては、アルミニウム、銅、鉄等が挙げられるが、本実施形態では、放熱性、曲げ加工性に対して有利であるアルミニウムを採用している。フレキシブルプリント基板72は、周知のものでよく、例えば、ポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等の絶縁フィルムに、導体パターンを印刷したもの等が挙げられる。
【0040】
そして、上述のように構成されたプリント配線板7は、導光板5のサイドエッジ5aに対向する部分から導光板5の裏面5cに対向する部分にかけて延びるように、折り曲げられている。そして、プリント配線板7の折り曲げ部7aには、複数の貫通穴7bが、折り曲げ方向(図2の紙面垂直方向)に並べて配置されており、プリント配線板7を折り曲げることを容易にしている。
【0041】
また、プリント配線板7のうち導光板5の裏面5cに対向する部分(図1の符号L4に相当する部分)と反射板6との間には、放熱空間9が形成されている。なお、反射板6には、放熱空間9内をプリント配線板7に向かって延びる複数のリブ6aが形成されている。これらのリブ6aをプリント配線板7に当接させることにより、プリント配線板7や反射板6が撓んで変形してしまうことの抑制を図っている。
【0042】
また、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分には、複数の通風穴7cが形成されている。当該通風穴7cはリブ6a端面と干渉しないように配置されている。
【0043】
発光ダイオード8は、導光板5のサイドエッジ5aに対向して配置されており、導光板5に対して垂直の方向(図2の上下方向)に複数並べて配置されるとともに、図2の紙面垂直方向にも複数並べて配置されている。また、発光ダイオード8は、プリント配線板7のうち導光板5のサイドエッジ5aに対向する部分に、表面実装されている。そして、発光ダイオード8には、プリント配線板7への実装面に対して垂直な方向に光を発光する垂直発光型ダイオードが採用されている。
【0044】
次に、上記構成による表示器および照明装置の作動を説明すると、発光ダイオード8を図示しない駆動回路により駆動させると、発光ダイオード8から出射された光は、導光板5のサイドエッジ5aに入射し、導光板5内部に導かれる。その後、導光板5の表面5bから照明光として、拡散シート4に向けて出射される。なお、導光板5の裏面5cから漏れ出ようとする光は、反射板6により表面5b側に反射される。その後、拡散シート4、光学シート3および液晶パネル2を透過して、所定の表示画像光として液晶パネル2から出射される。
【0045】
ここで、発光ダイオード8は熱により劣化する性質を有しており、発光にともなって生じた熱を効率的に放熱しなければ、上記熱劣化が促進され、発光ダイオード8の寿命が短くなってしまう。しかも、本実施形態の照明装置は車室内に配置されたものであるため、発光ダイオード8の雰囲気温度は70℃程度になることもあり、特に放熱性の向上が求められている。また、本実施形態では表示画像光の高輝度化を図るために発光ダイオード8を複数列設けているため、放熱性の向上が求められる。
【0046】
これに対し、本実施形態では、プリント配線板7に金属系配線板を採用しているので、発光ダイオード8の熱はプリント配線板7により放熱されやすい。よって、発光ダイオード8の熱劣化を抑制して、発光ダイオード8の長寿命化を図ることができる。
【0047】
より具体的に説明すると、発光ダイオード8の熱は、プリント配線板7のフレキシブルプリント基板72を介して金属板71に伝達されるが、フレキシブルプリント基板72は非常に薄く、しかもフレキシブルプリント基板72は金属板71に密着しているため、金属板71に効率よく熱が伝達される。そして、金属板71は熱伝導性が高いため、金属板71内部にて熱が効率よく伝導される。以上により、プリント配線板7による放熱性を高くすることができる。
【0048】
また、本実施形態では、プリント配線板7を、導光板5の裏面5cに対向する部分からサイドエッジ5aに対向する部分にかけて延びるように、折り曲げているので、導光板5に対して垂直の方向にプリント配線板7が延びることによる照明装置の大型化を抑制しつつ、プリント配線板7の放熱面積(W×(L1+L2))を大きく確保できる。しかも、プリント配線板7を上述のように折り曲げることにより、発光ダイオード8に安価な垂直発光型ダイオードを採用することができる。
【0049】
ここで、導光板5のサイドエッジ5aと発光ダイオード8とのクリアランスは、できるだけ小さくして、サイドエッジ5aに入射される光量の向上を図ることが望ましい。しかしながら、クリアランスを小さくしすぎると、導光板5が熱膨張してサイドエッジ5aが発光ダイオード8に当たってしまう場合がある。そして、図6に示すように平行発光型ダイオード8を採用したものにおいては、上述のように導光板5が当たってしまうと、発光ダイオード8の半田付け部に剪断応力が生じてしまい、半田付け部の破損を招きやすい。
【0050】
これに対し、本実施形態では、垂直発光型ダイオード8を採用するので、仮に、導光板5が当たったとしても、半田付け部には圧縮応力が生じることとなるので、平行発光型ダイオード8を採用したものに比べて、半田付け部の破損の恐れを低減できる。
【0051】
ところで、導光板5の裏面5cに対向するプリント配線板と、サイドエッジ5aに対向するプリント配線板とを別々に形成して両配線板を結合させた場合には、結合部での伝熱抵抗が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態では1枚のプリント配線板7を折り曲げて形成するので、プリント配線板7の熱伝導性を高くできる。
【0052】
また、本実施形態では、プリント配線板7と反射板6との間に放熱空間9を形成しているので、放熱空間9内の空気を、ファン等による強制対流または自然対流により循環させるようにして、プリント配線板7の放熱性をより一層高くすることができる。
【0053】
また、本実施形態では、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分に、複数の通風穴7cを形成しているので、通風穴7cに空気が流れるようにすることができ、プリント配線板7の放熱性をより一層高くすることができる。
【0054】
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、プリント配線板7の折り曲げ部7aに貫通穴7bを設けているのに対し、本実施形態では、図3に示すように、プリント配線板7の折り曲げ部7aに、折り曲げ方向に延びる切り欠き7dを設けている。これによっても、プリント配線板7を折り曲げることを容易にできる。なお、図3は、プリント配線板7を所定の形状に折り曲げる前の状態を示す図である。
【0055】
なお、本発明の実施にあたり、上記切り欠き7dに替えて、凹みを設けるようにしても同様の効果を得ることができる。
【0056】
(第3実施形態)
上記第1および第2実施形態では、フレキシブルプリント基板72の全面を金属板71に密着させている。これに対し本実施形態では、図4に示すように、プリント配線板7のうち、導光板5のサイドエッジ5aに対向する部分から折り曲げ部7aにかけての領域(符号A1に示す領域)は、図4中の斜線で示される接着剤73により金属板71に密着されているが、導光板5の裏面に対向する部分から折り曲げ部7aにかけての領域(符号A2に示す領域)は、フレキシブルプリント基板72は密着させていない。
【0057】
これにより、全ての領域においてフレキシブルプリント基板72を密着させた場合に比べれば、フレキシブルプリント基板72の折り曲げによる損傷を抑制できるとともに、プリント配線板7の放熱性を向上できる。そして、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分にも、光源8以外の他の電子部品(例えば抵抗等)8aを実装でき、導光板5の裏面側の空間を有効利用できる。
【0058】
(他の実施形態)
上記各実施形態では、フレキシブルプリント基板72をプリント配線板7の全面に設けるようにしているが、本発明の実施にあたり、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分から折り曲げ部7aにかけての領域は、フレキシブルプリント基板72を廃止して金属板71のみから形成するようにしてもよい。これにより、フレキシブルプリント基板72の折り曲げ部7aでの損傷を回避できる。しかも、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分は金属板71が露出することとなるので、プリント配線板7の放熱性をより一層向上させることができる。
【0059】
なお、フレキシブルプリント基板72をプリント配線板7の全面に設ける場合には、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分にも、発光ダイオード8以外の他の電子部品を実装できる。
【0060】
また、上記各実施形態の金属系配線板7は、金属板71にフレキシブルプリント基板72を密着して構成されているが、本発明の金属系配線板7はこれに限られるものではなく、金属系配線板7に、例えば、周知の金属ベース配線板、メタルコア配線板、ホーロー配線板等を採用することが挙げられる。
【0061】
また、上記各実施形態では、発光ダイオード8を、サイドエッジ5aの延びる方向に複数配置して1列に並べ、かつ、導光板5に対して垂直の方向に複数列配置していたが、本発明の実施にあたり、発光ダイオード8を1列だけ配置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る車両用表示器の分解斜視図である。
【図2】導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8を示す、図1の断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係るプリント配線板7および発光ダイオード8を示す斜視図であり、プリント配線板7を所定の形状に折り曲げる前の状態を示す図である。
【図4】本発明の第3実施形態に係る、プリント配線板7および発光ダイオード8等を示す側面図である。
【図5】本発明者らが試作検討した照明装置を備えた、車両用表示器の分解斜視図である。
【図6】導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8を示す、図5の断面図である。
【図7】図6の照明装置において、プリント配線板7の向きを変えた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
5…導光板、5a…サイドエッジ、7…プリント配線板、
8…発光ダイオード、71…金属板。
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用計器等の表示器の、照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、導光板のサイドエッジに対向して発光ダイオードを配置し、発光ダイオードから導光板のサイドエッジに入射した光を、導光板の表面から照明光として出射させる照明装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
なお、図5は、本発明者らが試作検討した上記特許文献に類似の照明装置であって、発光ダイオード8をプリント配線板7に実装させたものである。当該プリント配線板7には、ガラスエポキシ製ベースの配線板が採用されており、導光板5に対して平行となるようにプリント配線板7を配置している。そして、図5の断面図である図6に示すように、発光ダイオード8には、プリント配線板7への実装面に対して平行な方向に光を発光する平行発光型ダイオードが採用されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2003−004492号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、発光ダイオード8は熱により劣化する性質を有しており、発光にともなって生じた熱を効率的に放熱しなければ、上記熱劣化が促進され、発光ダイオード8の寿命が短くなってしまう。しかしながら、上記試作検討のプリント配線板7は、ガラスエポキシ製ベースであるため熱伝導性が悪い。よって、上記放熱性に対して不利であり、発光ダイオード8の長寿命化を図ることができない。
【0006】
また、平行発光型ダイオードに比べて安価な垂直発光型ダイオードを採用しようとした場合において、ガラスエポキシ製ベースのプリント配線板7は硬く、折り曲げることができないので、図7に示すようにプリント配線板7を導光板5に対して垂直に配置しなければならない。
【0007】
すると、照明装置の大型化抑制といった観点から、導光板5の垂直方向(図7の上下方向)におけるプリント配線板7の長さ寸法L2を長くするには限界があり、プリント配線板7の面積(W×L2)を小さくせざるを得ない。従って、図5および図6に示すプリント配線板7の放熱面積(W×L1)に比べて放熱面積を十分に確保できず、発光ダイオード8の熱劣化がより一層促進されてしまう。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、プリント配線板の放熱性向上により発光ダイオードの熱劣化を抑制して長寿命化を図るとともに、照明装置の大型化を抑制しつつも安価な垂直発光型ダイオードを採用可能にすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、導光板(5)と、導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向して配置された発光ダイオード(8)と、発光ダイオード(8)が実装されたプリント配線板(7)とを備え、発光ダイオード(8)から導光板(5)のサイドエッジ(5a)に入射した光を、導光板(5)の表面から照明光として出射させる、車両用表示器の照明装置であって、
プリント配線板(7)には、金属板(71)をベースとした金属系配線板が採用され、プリント配線板(7)は、導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向する部分から導光板(5)の裏面に対向する部分にかけて延びるように、折り曲げられていることを特徴とする。
【0010】
これによれば、プリント配線板(7)に金属系配線板を採用しているので、ガラスエポキシ製ベースの配線板に比べてプリント配線板(7)の熱伝導性を向上できる。
【0011】
また、プリント配線板(7)を上述のように折り曲げることにより、照明装置の大型化抑制を図りつつプリント配線板(7)の放熱面積を大きく確保でき、しかも、発光ダイオード(8)に安価な垂直発光型ダイオードを採用できる。
【0012】
以上により、本発明によれば、プリント配線板(7)の放熱性向上により発光ダイオード(8)の熱劣化を抑制して、発光ダイオード(8)の長寿命化を図ることができるとともに、照明装置の大型化を抑制しつつも安価な垂直発光型ダイオードを採用できる。
【0013】
ところで、導光板(5)に対して平行となるようにプリント配線板(7)を配置した、図5および図6に示す試作検討の照明装置では、発光ダイオード(8)を、導光板(5)に対して垂直の方向に複数並べて配置することができず、照明光の輝度を上げることが困難であった。
【0014】
これに対し、プリント配線板(7)を上述のように折り曲げる本発明によれば、プリント配線板(7)のうちサイドエッジ(5a)に対向する部分には、請求項2に記載のように、導光板(5)に対して垂直の方向に発光ダイオード(8)を複数並べて配置でき、照明光の輝度を容易に挙げることができる。
【0015】
また、発光ダイオード(8)の数の増加にともなって、プリント配線板(7)での放熱性向上が要求されるため、このように発光ダイオード(8)の数が多い照明装置に放熱性の良好な本発明を用いることは、好適である。
【0016】
請求項3に記載の発明では、プリント配線板(7)の折り曲げ部(7a)に、貫通穴(7b)、切り欠き(7d)および凹みのうち少なくとも1つを設けたことを特徴とするので、プリント配線板(7)を折り曲げることを容易にできる。
【0017】
請求項4に記載の発明では、プリント配線板(7)と導光板(5)との間に放熱空間(9)を形成したことを特徴とするので、放熱空間(9)の空気を自然対流または強制対流により循環させるようにして、プリント配線板(7)の放熱性をより一層向上させることができる。
【0018】
なお、請求項5に記載の発明のように、導光板(5)の裏面に、サイドエッジ(5a)から入射した光を導光板(5)の表面側に反射させる反射板(6)が設けられている場合には、反射板(6)とプリント配線板(7)との間で放熱空間(9)を形成するようにして好適である。
【0019】
請求項6に記載の発明では、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分には、複数の通風穴(7c)が形成されていることを特徴とするので、通風穴(7c)に空気が流れるようにすることができ、プリント配線板(7)の放熱性をより一層向上させることができる。
【0020】
また、上記金属板(71)の材質例としては、アルミニウム、銅、鉄等が挙げられるが、請求項7に記載の発明のように金属板(71)をアルミニウム製とすれば、放熱性に対して有利である。
【0021】
また、本発明に係る「金属系配線板」は、周知の金属ベース配線板、メタルコア配線板、ホーロー配線板を含むことは勿論のこと、請求項8に記載の発明のように金属板(71)にフレキシブルプリント基板(72)を密着して構成したプリント配線板(7)をも含むものである。
【0022】
なお、請求項8に記載の発明の実施にあたり、フレキシブルプリント基板(72)は、プリント配線板(7)のうち導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向する部分に少なくとも設けられていればよい。
【0023】
ここで、フレキシブルプリント基板(72)をプリント配線板(7)の全面に設けるようにした場合には、フレキシブルプリント基板(72)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分に、発光ダイオード(8)以外の電子部品を実装させることができる。しかしながら、上記場合には、フレキシブルプリント基板(72)のうち折り曲げ部(7a)に相当する部分が、折り曲げにより損傷してしまう恐れがある。
【0024】
そこで、請求項9に記載の発明では、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分から折り曲げ部(7a)にかけての領域を、フレキシブルプリント基板(72)を廃止して金属板(71)のみから形成している。
【0025】
これにより、上述したフレキシブルプリント基板(72)の折り曲げによる損傷を回避できる。しかも、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分は金属板(71)が露出することとなるので、プリント配線板(7)の放熱性をより一層向上させることができる。
【0026】
また、請求項10に記載の発明では、プリント配線板(7)のうち、導光板(5)の裏面に対向する部分から折り曲げ部(7a)にかけての領域は、フレキシブルプリント基板(72)の金属板(71)への密着を廃止したことを特徴とする。
【0027】
これにより、全ての領域においてフレキシブルプリント基板(72)を密着させた場合に比べれば、上述したフレキシブルプリント基板(72)の折り曲げによる損傷を抑制でき、プリント配線板(7)の放熱性を向上できる。そして、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分にも、光源(8)以外の他の電子部品を実装でき、導光板5の裏面側の空間を有効利用できる。
【0028】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図に基づいて説明する。
【0030】
(第1実施形態)
本実施形態は、車両のインストルメントパネルに設置された表示器の照明装置に本発明を適用したものであり、本実施形態の照明装置は、後述する液晶パネル2のバックライトとして機能するものである。表示器の具体例としては、スピードメータ、タコメータ等の計器や、ナビゲーション装置の表示器等が挙げられる。
【0031】
図1は本実施形態に係る表示器の分解斜視図であり、当該表示器は、カバー1、液晶パネル2、光学シート3、拡散シート4、導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8等から構成されている。なお、照明装置は、少なくとも導光板5、プリント配線板7および発光ダイオード8から構成されている。
【0032】
液晶パネル2は、カバー1の車室内側部分(図1の上側部分)に支持されており、周知のSTNが採用されている。そして、液晶パネル2の下方には、光学シート3、拡散シート4、導光板5、反射板6、プリント配線板7が順に積層配置されており、これらは全てカバー1に内蔵されて保持されている。
【0033】
光学シート3は、シート面の裏面側(図1の下側)からシート面に対して垂直に入射した光は反射して透過せず、特定の方向から入射した光は、シート面に対して垂直な方向に屈折させながらシート面の表面側へ透過する。なお、光学シート3は2枚の光学シートを積層して構成されており、2枚の光学シートは、上記特定の方向が90度異なる向きとなるように配置されている。
【0034】
拡散シート4は、拡散シート4の裏面側(図1の下側)から入射した光を拡散させながら表面側(図1の上側)に透過させるものであり、拡散シート4全面からは、均一でむらのないの輝度の光が、液晶パネル2に向けて出射されることとなる。
【0035】
導光板5は、サイドエッジ5aから入射した光を内部に導き、導光板の表面5bから照明光として出射させるものである。本実施形態では4面あるサイドエッジ5aのうち1面のみから光を入射させているが、本発明の実施にあたり、他の対向する面からも入射させるようにしてもよい。
【0036】
反射板6は、導光板5の裏面5cに密着して配置されており、サイドエッジ5aから入射した光のうち導光板5の裏面5cから漏れ出ようとする光を、導光板5の表面5b側に反射させるためのものであり、液晶パネル2への照明光の輝度向上を図っている。
【0037】
図2は、導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8を示す図1の断面図であり、当該図2に示すように、プリント配線板7には、配線板7の厚みの半分以上を金属板71が占める金属系配線板が採用されている。
【0038】
本実施形態に係る金属系配線板7は、金属板71にフレキシブルプリント基板72を密着して構成されており、フレキシブルプリント基板72と金属板71とは、接着剤により接着させることで密着させるようにしてもよいし、フレキシブルプリント基板72の絶縁層を金属板71に熱圧着させることで密着させるようにしてもよい。
【0039】
金属板71の材質例としては、アルミニウム、銅、鉄等が挙げられるが、本実施形態では、放熱性、曲げ加工性に対して有利であるアルミニウムを採用している。フレキシブルプリント基板72は、周知のものでよく、例えば、ポリイミドフィルムやポリエステルフィルム等の絶縁フィルムに、導体パターンを印刷したもの等が挙げられる。
【0040】
そして、上述のように構成されたプリント配線板7は、導光板5のサイドエッジ5aに対向する部分から導光板5の裏面5cに対向する部分にかけて延びるように、折り曲げられている。そして、プリント配線板7の折り曲げ部7aには、複数の貫通穴7bが、折り曲げ方向(図2の紙面垂直方向)に並べて配置されており、プリント配線板7を折り曲げることを容易にしている。
【0041】
また、プリント配線板7のうち導光板5の裏面5cに対向する部分(図1の符号L4に相当する部分)と反射板6との間には、放熱空間9が形成されている。なお、反射板6には、放熱空間9内をプリント配線板7に向かって延びる複数のリブ6aが形成されている。これらのリブ6aをプリント配線板7に当接させることにより、プリント配線板7や反射板6が撓んで変形してしまうことの抑制を図っている。
【0042】
また、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分には、複数の通風穴7cが形成されている。当該通風穴7cはリブ6a端面と干渉しないように配置されている。
【0043】
発光ダイオード8は、導光板5のサイドエッジ5aに対向して配置されており、導光板5に対して垂直の方向(図2の上下方向)に複数並べて配置されるとともに、図2の紙面垂直方向にも複数並べて配置されている。また、発光ダイオード8は、プリント配線板7のうち導光板5のサイドエッジ5aに対向する部分に、表面実装されている。そして、発光ダイオード8には、プリント配線板7への実装面に対して垂直な方向に光を発光する垂直発光型ダイオードが採用されている。
【0044】
次に、上記構成による表示器および照明装置の作動を説明すると、発光ダイオード8を図示しない駆動回路により駆動させると、発光ダイオード8から出射された光は、導光板5のサイドエッジ5aに入射し、導光板5内部に導かれる。その後、導光板5の表面5bから照明光として、拡散シート4に向けて出射される。なお、導光板5の裏面5cから漏れ出ようとする光は、反射板6により表面5b側に反射される。その後、拡散シート4、光学シート3および液晶パネル2を透過して、所定の表示画像光として液晶パネル2から出射される。
【0045】
ここで、発光ダイオード8は熱により劣化する性質を有しており、発光にともなって生じた熱を効率的に放熱しなければ、上記熱劣化が促進され、発光ダイオード8の寿命が短くなってしまう。しかも、本実施形態の照明装置は車室内に配置されたものであるため、発光ダイオード8の雰囲気温度は70℃程度になることもあり、特に放熱性の向上が求められている。また、本実施形態では表示画像光の高輝度化を図るために発光ダイオード8を複数列設けているため、放熱性の向上が求められる。
【0046】
これに対し、本実施形態では、プリント配線板7に金属系配線板を採用しているので、発光ダイオード8の熱はプリント配線板7により放熱されやすい。よって、発光ダイオード8の熱劣化を抑制して、発光ダイオード8の長寿命化を図ることができる。
【0047】
より具体的に説明すると、発光ダイオード8の熱は、プリント配線板7のフレキシブルプリント基板72を介して金属板71に伝達されるが、フレキシブルプリント基板72は非常に薄く、しかもフレキシブルプリント基板72は金属板71に密着しているため、金属板71に効率よく熱が伝達される。そして、金属板71は熱伝導性が高いため、金属板71内部にて熱が効率よく伝導される。以上により、プリント配線板7による放熱性を高くすることができる。
【0048】
また、本実施形態では、プリント配線板7を、導光板5の裏面5cに対向する部分からサイドエッジ5aに対向する部分にかけて延びるように、折り曲げているので、導光板5に対して垂直の方向にプリント配線板7が延びることによる照明装置の大型化を抑制しつつ、プリント配線板7の放熱面積(W×(L1+L2))を大きく確保できる。しかも、プリント配線板7を上述のように折り曲げることにより、発光ダイオード8に安価な垂直発光型ダイオードを採用することができる。
【0049】
ここで、導光板5のサイドエッジ5aと発光ダイオード8とのクリアランスは、できるだけ小さくして、サイドエッジ5aに入射される光量の向上を図ることが望ましい。しかしながら、クリアランスを小さくしすぎると、導光板5が熱膨張してサイドエッジ5aが発光ダイオード8に当たってしまう場合がある。そして、図6に示すように平行発光型ダイオード8を採用したものにおいては、上述のように導光板5が当たってしまうと、発光ダイオード8の半田付け部に剪断応力が生じてしまい、半田付け部の破損を招きやすい。
【0050】
これに対し、本実施形態では、垂直発光型ダイオード8を採用するので、仮に、導光板5が当たったとしても、半田付け部には圧縮応力が生じることとなるので、平行発光型ダイオード8を採用したものに比べて、半田付け部の破損の恐れを低減できる。
【0051】
ところで、導光板5の裏面5cに対向するプリント配線板と、サイドエッジ5aに対向するプリント配線板とを別々に形成して両配線板を結合させた場合には、結合部での伝熱抵抗が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態では1枚のプリント配線板7を折り曲げて形成するので、プリント配線板7の熱伝導性を高くできる。
【0052】
また、本実施形態では、プリント配線板7と反射板6との間に放熱空間9を形成しているので、放熱空間9内の空気を、ファン等による強制対流または自然対流により循環させるようにして、プリント配線板7の放熱性をより一層高くすることができる。
【0053】
また、本実施形態では、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分に、複数の通風穴7cを形成しているので、通風穴7cに空気が流れるようにすることができ、プリント配線板7の放熱性をより一層高くすることができる。
【0054】
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、プリント配線板7の折り曲げ部7aに貫通穴7bを設けているのに対し、本実施形態では、図3に示すように、プリント配線板7の折り曲げ部7aに、折り曲げ方向に延びる切り欠き7dを設けている。これによっても、プリント配線板7を折り曲げることを容易にできる。なお、図3は、プリント配線板7を所定の形状に折り曲げる前の状態を示す図である。
【0055】
なお、本発明の実施にあたり、上記切り欠き7dに替えて、凹みを設けるようにしても同様の効果を得ることができる。
【0056】
(第3実施形態)
上記第1および第2実施形態では、フレキシブルプリント基板72の全面を金属板71に密着させている。これに対し本実施形態では、図4に示すように、プリント配線板7のうち、導光板5のサイドエッジ5aに対向する部分から折り曲げ部7aにかけての領域(符号A1に示す領域)は、図4中の斜線で示される接着剤73により金属板71に密着されているが、導光板5の裏面に対向する部分から折り曲げ部7aにかけての領域(符号A2に示す領域)は、フレキシブルプリント基板72は密着させていない。
【0057】
これにより、全ての領域においてフレキシブルプリント基板72を密着させた場合に比べれば、フレキシブルプリント基板72の折り曲げによる損傷を抑制できるとともに、プリント配線板7の放熱性を向上できる。そして、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分にも、光源8以外の他の電子部品(例えば抵抗等)8aを実装でき、導光板5の裏面側の空間を有効利用できる。
【0058】
(他の実施形態)
上記各実施形態では、フレキシブルプリント基板72をプリント配線板7の全面に設けるようにしているが、本発明の実施にあたり、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分から折り曲げ部7aにかけての領域は、フレキシブルプリント基板72を廃止して金属板71のみから形成するようにしてもよい。これにより、フレキシブルプリント基板72の折り曲げ部7aでの損傷を回避できる。しかも、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分は金属板71が露出することとなるので、プリント配線板7の放熱性をより一層向上させることができる。
【0059】
なお、フレキシブルプリント基板72をプリント配線板7の全面に設ける場合には、プリント配線板7のうち、導光板5の裏面5cに対向する部分にも、発光ダイオード8以外の他の電子部品を実装できる。
【0060】
また、上記各実施形態の金属系配線板7は、金属板71にフレキシブルプリント基板72を密着して構成されているが、本発明の金属系配線板7はこれに限られるものではなく、金属系配線板7に、例えば、周知の金属ベース配線板、メタルコア配線板、ホーロー配線板等を採用することが挙げられる。
【0061】
また、上記各実施形態では、発光ダイオード8を、サイドエッジ5aの延びる方向に複数配置して1列に並べ、かつ、導光板5に対して垂直の方向に複数列配置していたが、本発明の実施にあたり、発光ダイオード8を1列だけ配置するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る車両用表示器の分解斜視図である。
【図2】導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8を示す、図1の断面図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係るプリント配線板7および発光ダイオード8を示す斜視図であり、プリント配線板7を所定の形状に折り曲げる前の状態を示す図である。
【図4】本発明の第3実施形態に係る、プリント配線板7および発光ダイオード8等を示す側面図である。
【図5】本発明者らが試作検討した照明装置を備えた、車両用表示器の分解斜視図である。
【図6】導光板5、反射板6、プリント配線板7および発光ダイオード8を示す、図5の断面図である。
【図7】図6の照明装置において、プリント配線板7の向きを変えた状態を示す断面図である。
【符号の説明】
5…導光板、5a…サイドエッジ、7…プリント配線板、
8…発光ダイオード、71…金属板。
Claims (10)
- 導光板(5)と、前記導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向して配置された発光ダイオード(8)と、前記発光ダイオード(8)が実装されたプリント配線板(7)とを備え、
前記発光ダイオード(8)から前記導光板(5)のサイドエッジ(5a)に入射した光を、前記導光板(5)の表面から照明光として出射させる、車両用表示器の照明装置であって、
前記プリント配線板(7)には、金属板(71)をベースとした金属系配線板が採用され、
前記プリント配線板(7)は、前記導光板(5)のサイドエッジ(5a)に対向する部分から前記導光板(5)の裏面に対向する部分にかけて延びるように、折り曲げられていることを特徴とする車両用表示器の照明装置。 - 前記発光ダイオード(8)は、前記導光板(5)に対して垂直の方向に複数並べて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記プリント配線板(7)の折り曲げ部(7a)に、貫通穴(7b)、切り欠き(7d)および凹みのいずれかを設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記プリント配線板(7)と前記導光板(5)との間に放熱空間(9)を形成したことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記導光板(5)の裏面には、前記サイドエッジ(5a)から入射した光を前記導光板(5)の表面側に反射させる反射板(6)が設けられており、
前記反射板(6)と前記プリント配線板(7)との間で前記放熱空間(9)を形成したことを特徴とする請求項4に記載の車両用表示器の照明装置。 - 前記プリント配線板(7)のうち、前記導光板(5)の裏面に対向する部分には、複数の通風穴(7c)が形成されていることを特徴とする請求項5に記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記金属板(71)をアルミニウム製としたことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記プリント配線板(7)は、前記金属板(71)にフレキシブルプリント基板(72)を密着して構成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記プリント配線板(7)のうち、前記導光板(5)の裏面に対向する部分から前記折り曲げ部(7a)にかけての領域は、前記フレキシブルプリント基板(72)を廃止して前記金属板(71)のみから形成されていることを特徴とする請求項8に記載の車両用表示器の照明装置。
- 前記プリント配線板(7)のうち、前記導光板(5)の裏面に対向する部分から前記折り曲げ部(7a)にかけての領域は、前記フレキシブルプリント基板(72)の前記金属板(71)への密着を廃止したことを特徴とする請求項8に記載の車両用表示器の照明装置。
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