JP5264194B2

JP5264194B2 - 面状発光装置

Info

Publication number: JP5264194B2
Application number: JP2008010334A
Authority: JP
Inventors: 賢治西脇; 研二小田; 崇司江戸; 具貞稲田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2028-01-21
Also published as: JP2009170386A

Description

本発明は、携帯電話、ＰＤＡ（携帯情報端末）、パソコン等の操作ボタン（キーボード等のキーボタン）を暗所で操作する際に、キーの位置を見やすくするための照明装置などに用いられる面状発光装置に関するものである。

従来、携帯電話や液晶テレビ等の液晶表示装置は、表示部を明るく照明するための面状発光装置が使用されている。この面状発光装置の一形態として、側面発光方式の面状発光装置が広く用いられており、表示部である液晶パネルの背面に配置されている導光板（ライトガイド）と、このライトガイド端側面に配置されている光源とによって構成されたものがある。この光源としては、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）や冷陰極管等が挙げられる。

このような構成からなる面状発光装置は、ライトガイドの厚み方向に光源を配置しなくてもよいので、装置全体を薄型化することができるというメリットがある反面、光源に近い箇所が他と比べて、輝度が非常に高くなり、全体の輝度分布にばらつきがでる（輝度ムラ）というデメリットがある。特に、ＬＥＤを光源として用いた場合は、図１のようなホットスポットが現れる為、特に問題が顕著である。

図１にホットスポットの一例を示す。図中、符号１はＬＥＤ、２はライトガイドである。ＬＥＤ１とライトガイド２との間隔は、ほぼゼロとしている。図１において、（ａ）が模式図、（ｂ）が輝度分布の測定結果である。また、図１（ａ）中の符号Ａ〜Ｄは輝度の強弱を表し、Ａ側が高輝度、Ｄ側が低輝度である。本試験で使用したＬＥＤ１の光度は２００ｍｃｄであり、Ａ領域とＢ領域とが輝度５０ｃｄ／ｍ^２以上のホットスポットである。この図から、ＬＥＤ１直前のライトガイド２表面のみ、輝度が非常に高いことが分かる。なお、本発明において「表面」および「上部」とは、ライトガイドの光を取り出す方の面とする。

このような問題を改善する方法として、特許文献１に示すように、光源側のライトガイド端の上部に吸収層を配置したり、または特許文献２に示すように、光源側のライトガイド端とその上の反射板との間に両面粘着性の遮光部材を配置したりして、光源の直前部のみが他の個所よりも強く光らないようにする提案がなされている。
特開２００４−７１１６７号公報特開２００１−１１７０９７号公報

前記特許文献１によると、光源側ライトガイド表面の端縁の全部又は一部に遮光性テープを貼ることで、光源ユニットとライトガイドの間からの光漏れによる輝度ムラ等を抑制することができるとあるが、実際にはかなりの光量が遮光性テープに吸収され、光源と反対側のライトガイド端部に届く光量が減ってしまう。本発明者らが行ったの簡単な実験では、遮光性テープが有る時と無い時とで、光源と反対側のライトガイド端部に届く光量は５０％程度の差があった。そのため、遮光性テープを貼った場合は、光源に供給する電力を上げるなどの対策が必要となる。

また、前記特許文献２によると、ライトガイド表面の端縁と反射板の端縁との間に、両面粘着性の遮光部材を配置し、ライトガイドと反射板を固定するとともに、ライトガイドのエッジを通過する光を遮断し、輝度ムラ等を抑制するとあるが、この場合もかなりの光量が遮光部材によって吸収され、光源と反対側のライトガイド端部に届く光量が減ってしまう問題もある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、従来品よりも結合効率が高く、ホットスポット長を短縮できる面状発光装置の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、フレキシブルプリント基板上に実装された発光素子と、前記発光素子の側方に配置され、前記発光素子から発した光を導光するシート状のライトガイドと、前記ライトガイドの表面の、前記発光素子側の端部に貼られた粘着剤と、前記ライトガイドの裏面の、前記発光素子側の端部に配置された遮光性テープと、前記遮光性テープと前記ライトガイドの裏面を覆う様に設けられた反射シートと、前記発光素子の上方および前記ライトガイドの表面の前記端部を覆う様に設けられた反射フィルムと、を備え、前記反射フィルムが、前記粘着剤を介して前記ライトガイドの表面の前記端部だけに貼られ、前記反射シートの裏面が前記フレキシブルプリント基板に固定され、前記反射シートの表面に前記遮光性テープが貼られたことを特徴とする面状発光装置を提供する。

本発明の面状発光装置において、前記遮光性テープが黒色の両面テープであることが好ましい。

本発明の面状発光装置において、前記反射フィルムが銀蒸着された樹脂フィルムであることが好ましい。

本発明の面状発光装置において、前記発光素子はＬＥＤであり、前記ライトガイドはポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂からなる群から選択される１種であることが好ましい。

本発明の面状発光装置は、ライトガイドと遮光性テープの間に貼ることで、遮光性テープをライトガイド表面に貼った場合に比べ、結合効率が良くなり、さらにホットスポット長も短くなる。
また、反射フィルムをＬＥＤとライトガイドの両方に貼ることで、反射フィルムが動かなくなり、常に安定した特性が得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の面状発光装置の一実施形態を示す断面図である。図中、符号１０は面状発光装置、１１はＬＥＤ、１２はライトガイド、１３は反射シート、１４は遮光性テープ、１５は反射フィルム、１６は透明両面粘着剤、１７はフレキシブルプリント基板である。

本実施形態の面状発光装置１０は、フレキシブルプリント基板１７上に実装されたＬＥＤ１１（発光素子）と、該ＬＥＤ１１から発した光を導光するシート状のライトガイド１２と、該ライトガイド１２の裏面側に設けられた反射シート１３と、ライトガイド１２の表面側の、ＬＥＤ１１との接続近傍部とＬＥＤ１１とに貼着された透明両面粘着剤１６付きの反射フィルム１５と、ライトガイド１２のＬＥＤ１１との接続近傍部に設けられた遮光性テープ１４とを有する構成になっている。

ＬＥＤ１１は、半田によりフレキシブルプリント基板１７に固定されている。ＬＥＤ１１は、冷陰極管に比べ、かなり薄いものが手に入るので、総厚を薄くできるメリットがある。また、フレキシブルプリント基板１７を用いている点も、面状発光装置１０を薄くする上で重要である。

透明両面粘着剤１６付きの反射フィルム１５としては、黒のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと記す）基材の両面に粘着剤のついたものや、白のＰＥＴ基材に黒の粘着剤を付けたものなどを用いることができる。

フレキシブルプリント基板１７と反射シート１３とは、粘着剤により固定されている。このようにライトガイド１２の裏面（下面）に反射シート１３を貼り付けることで、ライトガイド１２の表面（上面）から光を取り出しやすくなっている。

ライトガイド１２の材料としては、ポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂からなる群から選択される１種であることが好ましい。ポリウレタン系樹脂は安価に提供でき、ポリカーボネート系樹脂やアクリル系樹脂は成型性に勝れており、且つシリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスチレン系樹脂は長期信頼性に勝れている。

本実施形態の面状発光装置１０は、ライトガイド１２と反射シート１３の間に遮光性テープ１４を貼ることで、遮光性テープ１４をライトガイド表面に貼った場合に比べ、結合効率が良くなり、さらにホットスポット長も短くなる。
また、反射フィルム１５をＬＥＤ１１とライトガイド１２の両方に貼ることで、反射フィルム１５が動かなくなり、常に安定した特性が得られる。
以下、実施例により本発明の効果を実証する。

［実施例１］
図２に示した構造の面状発光装置１０を作製した。

［比較例］
実施例１の面状発光装置１０と同じ各部材料を用い、図３に示す面状発光装置を作製した。比較例の面状発光装置の構造は、遮光性テープ１４をライトガイド１２の表面側（上側）の反射フィルム１５下面に貼り付けている。

前記実施例１と比較例との各面状発光装置について、結合効率とホットスポット長を測定した結果を表１に示す。なお、ここでいう結合効率とは、ＬＥＤ１１単体の全光束値に対して（単位；ルーメン：１ｍ）ライトガイド１２を抜けてきた全光束値の比であり、表１では比較例の結合効率の値を１００％とした。またホットスポット長（ホットスポット：輝度が５０ｃｄ／ｍ^２以上の領域）は、ＬＥＤ１１側のライトガイド１２端からの距離である。
実際の測定では、ＬＥＤ１１とライトガイド１２の距離を、実装誤差を考慮して３００ミクロンとした。さらに、反射フィルム１５とライトガイド１２のオーバーラップ長は１ｍｍとした。

表１から分かるように、遮光性テープ１４をライトガイド１２の表面に貼った比較例よりも、遮光性テープ１４をライトガイド１２と反射シート１３の間に貼った実施例１の方が、光源と反射側のライトガイド端まで光が透過していることが分かる。
上記の結果は、ライトガイド１２表面に拡散シートをおいたり、拡散印刷を施したりすれば、実施例１の構造の方が比較例の構造よりも明るい光を取り出すことができることを示している。
また合わせて、実施例１のホットスポット長は２．５ｍｍと、比較例の３．０ｍｍよりも短いため、本発明によれば従来品よりも輝度ムラが少ないことを示している。
また実施例１では、反射フィルム１５全体に透明両面粘着剤１６が付着しているので、ＬＥＤ１１上に固定することが出来、比較例にくらべ、安定性に勝れ、装置の信頼性を高めることができる。

［実施例２］
図４に示した構造の面状発光装置２０を作製した。
この実施例２の面状発光装置２０は、透明両面粘着剤１６をライトガイド１２上のみに貼り付け、ＬＥＤ１１上には設けないこと以外は、図２に示す実施例１と同じとしている。表２に、各構造での結合効率とホットスポット長を示す。結合効率については、比較例の値を１００％としている。

表２から分かるように、透明両面粘着剤１６をライトガイド１１端だけに貼れば、ＬＥＤ上まで貼った場合よりも１０％程度結合効率が良くなり、ホットスポット長は２．５ｍｍのままである。

従来の面状発光装置におけるホットスポットの出現を実証した試験結果を示し、（ａ）は輝度分布の模式図、（ｂ）は輝度分布測定結果である。本発明の面状発光装置の一実施形態を示す断面図である。比較例で作製した面状発光装置の断面図である。実施例２で作製した面状発光装置の断面図である。

符号の説明

１０，２０…面状発光装置、１１…ＬＥＤ、１２…ライトガイド、１３…反射シート、１４…遮光性テープ、１５…反射フィルム、１６…透明両面粘着剤、１７…フレキシブルプリント基板。

Claims

フレキシブルプリント基板上に実装された発光素子と、
前記発光素子の側方に配置され、前記発光素子から発した光を導光するシート状のライトガイドと、
前記ライトガイドの表面の、前記発光素子側の端部に貼られた粘着剤と、
前記ライトガイドの裏面の、前記発光素子側の端部に配置された遮光性テープと、
前記遮光性テープと前記ライトガイドの裏面を覆う様に設けられた反射シートと、
前記発光素子の上方および前記ライトガイドの表面の前記端部を覆う様に設けられた反射フィルムと、
を備え、
前記反射フィルムが、前記粘着剤を介して前記ライトガイドの表面の前記端部だけに貼られ、
前記反射シートの裏面が前記フレキシブルプリント基板に固定され、
前記反射シートの表面に前記遮光性テープが貼られたことを特徴とする面状発光装置。
前記遮光性テープが黒色の両面テープであることを特徴とする請求項１に記載の面状発光装置。
前記反射フィルムが銀蒸着された樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状発光装置。
前記発光素子は発光ダイオードであり、前記ライトガイドはポリウレタン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂からなる群から選択される１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の面状発光装置。