JP3858879B2 - ライトユニット - Google Patents

Description

本発明は、積層した熱可塑性樹脂部材を加熱状態でプレスすることにより熱可塑性樹脂部材内に発光素子を内蔵したライトユニットに関する。

例えば、液晶ディスプレイアッセンブリに用いられるバックライトユニットとしては、図５に示すように電源基板１に搭載された冷陰極管２を用いたものが提供されており、冷陰極管２から発した光をプリズムシート３に導入し、拡散板４で前方に光をムラなく反射するようにしている。
特開２００２−９３４９号公報

しかしながら、冷陰極管２は寿命が短いと共に、電源基板１が必要となるため、バックライトユニットの薄型化の障害となっている。また、冷陰極管２には環境に対して強負荷物質である水銀が含有しているので、環境への懸念がある。
そこで、特開２００２−９３４９号公報のように基板上にＬＥＤチップを配列し、ＬＥＤチップからの光を拡散板で拡散する構成が考えられるものの、ＬＥＤチップが実装された基板と拡散板とは別体であることから、組立てが面倒であると共に、一層の薄型化が要望されている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、組立てが容易であると共に、一層の薄型化が可能であるライトユニットを提供することにある。

請求項１の発明によれば、配線用フィルム基板のビアホール内に充填された導電材に導通するように発光素子を位置すると共に、その配線用フィルム基板の発光素子載置面側に光拡散用フィルム基板を位置するように積層し、それらを加熱状態でプレスする。これにより、熱可塑性樹脂部材が互いに溶着し、熱可塑性樹脂部材内に発光素子を内蔵した形態となる。この場合、光拡散手段を一体化することができるので、薄型化を図ることができる。また、プレスにより製造することができるので、製造が容易である。

請求項２の発明によれば、発光素子からの光を効果的に散乱することができる。
請求項３，４の発明によれば、ＬＥＤチップを用いるようにしたので、一層の薄型化を図ることができる。
請求項５の発明によれば、発光素子から後方に発せられた光を前方に無駄なく向かわせることができる。

以下、本発明を液晶ディスプレイアッセンブリに適用した一実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。
図２は、液晶ディスプレイアッセンブリに用いられるバックライトユニットの構造を模式的に示す断面図である。この図２において、バックライトユニット１１は、光源用基板１２とアルミ板（反射部材に相当）１３とを貼り合わして製造されており、以下、光源用基板１２について説明する。

本実施の形態で使用している光源用基板１２は、出願人が先に開発した多層基板を用いたもので、従来の多層基板よりも高品質、低コストでリサイクルでき、一括プレス加工で高多層化が可能な結晶性転移型熱可塑性樹脂からなる樹脂フィルムを基材とするフィルム基板を用いたものである。この結晶性転移型熱可塑性樹脂は、図３に示すように低温度では非晶質性を示し、温度上昇に伴って溶解し、さらに温度が上昇して所定の結晶化温度以上となると結晶化して固化するもので、結晶化した状態では温度低下にかかわらず弾性率がほとんど変化しないという特性を有する特殊な樹脂である。

図４は、多層基板の製造方法を簡略的に示している。
（１）第１工程……絶縁基板である樹脂フィルム１４の片面に貼り付けられた導体箔（厚さ１８ミクロンの銅箔で、以下、導体パターンと称する。アルミ箔等でも可能）１５をエッチングにてパターニングする。樹脂フィルム１４は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂３５〜６５重量％とポリエーテルイミド３５〜６５重量％からなる厚さ２５〜７５ミクロンの樹脂フィルムを用いる。

（２）第２工程……導体パターニングが完了すると、導体が形成されていない面に保護フィルム１６を貼付する。保護フィルム１６貼付後、樹脂フィルム１４側から炭酸ガスレーザを照射して導体パターン１５を底面とする有低ビアホール１７を形成する。ビアホール１７の形成は炭酸ガスレーザの出力と照射時間を調整することで導体パターン１５に孔が開かないようにしている。ビアホール１７の形成には炭酸ガスレーザ以外にエキシマレーザ等が使用可能である。また、ドリル加工等の機械的加工も可能であるが、微細な穴を開けるにはレーザが望ましい。

（３）第３工程……ビアホール１７の形成が完了すると、ビアホール１７内に層間接続材である導電ペースト（導電材に相当）１８を充填する。導電ペースト１８は銅、銀、スズ等の金属粒子にバインダ樹脂や有機溶剤を加え、混練してペースト化したものである。導電ペースト１８はメタルマスクを用いたスクリーン印刷機により片面導体フィルムの導体パターン１５側を下にしてビアホール１７内に印刷充填する。

（４）第４工程……導電ペースト１８充填後、保護フィルム１６を剥離する。以上のようにして、配線用フィルム基板１９を製作することができる。
（５）第５工程……上述のようにして製作した配線用フィルム基板１９を導体パターン１５が下側となるように裏返し、ＬＥＤチップ（発光素子に相当）２０を導電ペースト１８上に位置するようにチップマウンタで実装する。これらのＬＥＤチップ２０は、実際には赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップを交互に配列して構成されている。

次に、配線用フィルム基板１９の表面上に、ＬＥＤチップ２０を覆うように白色の光拡散用フィルム基板２１を複数枚積層する。これらの光拡散用フィルム基板２１は透過率がそれぞれ異なっており、通過する光を効果的に拡散するようになっている。この場合、配線用フィルム基板１９に積層される一層目の光拡散用フィルム基板２１には、ＬＥＤチップ２０に対応した位置に窓部２１ａが形成されており、その光拡散用フィルム基板２１が配線用フィルム基板１９に積層された状態では、その窓部２１ａ内にＬＥＤチップ２０が位置するようになっている。

また、配線用フィルム基板１９の裏面上に、導体パターン１５を覆うようにカバーレイヤ２２を積層する。ここで、カバーレイヤ２２層の弾性率は１から１０００Ｍpaが望ましい。これは、それ以上の弾性率では、フィルム間の熱溶着が難しくなるからである。
（６）第６工程……真空加圧プレス機により、２００〜３５０℃で０．１から１０Ｍpaの圧力で加圧する。

以上のようにして、ＬＥＤチップ２０を内蔵した多層基板２３を製造することができる。
ここで、本実施の形態では、図３に示すように、上記第６工程におけるプレス温度は２００℃前後に設定している。この温度では、配線用フィルム基板１９及び光拡散用フィルム基板２１は非晶質状態で溶解し、各層の熱可塑性樹脂が熱融着により一体化するもので、各層の熱可塑性樹脂は溶解時に優れた接着強度を発揮し、多層基板でも層間の剥離がない優れた特性を有する。

バックライトユニット１１の製造方法を示す図１において、上述のようにして製造された多層基板２３の外周面に遮光部材２４を貼り合わせると共に、導体パターン１５にコネクタ付きのケーブル２５を電気的に接続することにより光源用基板１２を製造することができると共に、斯様な光源用基板１２にアルミ板１３を貼り合わせることによりバックライトユニット１１を製造することができる。このアルミ板１３は、光源用基板１２の放熱とＬＥＤチップ２０からの光を前方に反射する機能を有する。

さて、以上のように構成されたバックライトユニット１１に通電すると、導体パターン１５を通じて各赤色ＬＥＤチップ２０、各緑色ＬＥＤチップ２０、各青色ＬＥＤチップ２０に通電されるので、これらのＬＥＤチップ２０が点灯し、図２に示すように赤色、緑色、青色の各色の光が光拡散用フィルム基板２１を通過するようになる。このとき、ＬＥＤチップ２０から後方に照射された光は、アルミ板１３で反射されるので、ＬＥＤチップ２０から照射された光を効果的に前方に向かわせることができる。
尚、ＬＥＤチップ２０に対する通電制御としては、各ＬＥＤチップ２０に同時に通電する他に、各色のＬＥＤチップに順に通電するようにしてもよい。

ここで、光拡散用フィルム基板２１は、透過率の異なる樹脂フィルムからなるので、光が通過して拡散する際に、その拡散の態様が図２に示すように不均一化される。これにより、光拡散用フィルム基板２１から外部に出射する光は、不均一な状態で出射されるので、赤色、緑色、青色の光がよく混合され、明るさのムラがない白色光となって前方に照射される。

このような実施の形態によれば、結晶性転移型熱可塑性樹脂からなる配線用フィルム基板１９と光拡散用フィルム基板２１とを積層し、加熱状態でプレスすることにより熱可塑性樹脂内にＬＥＤチップ２０を内蔵した多層基板からなるバックライトユニット１１を製造するようにしたので、冷陰極管を用いる従来例のものと違って、薄型で軽くて長寿命、さらに自然に対する強負荷物質である水銀を使用することがないバックライトユニットを製作することができる。
しかも、本実施の形態で採用している多層基板は大量生産に適しているので、コストの低減を図ることができる。

（その他の実施の形態）
本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、次のように変形または拡張できる。
青色ＬＥＤチップのみが搭載された配線用フィルム基板と、緑色ＬＥＤチップのみが搭載された配線用フィルム基板と、青色ＬＥＤチップのみが搭載された配線用フィルム基板とを積層し、それらのＬＥＤチップを点灯或いは点滅させることにより白色光を生成するようにしてもよい。

ＬＥＤチップとして白色ＬＥＤを用いるようにしてもよい。
カバーレイヤ２２層の裏面にアルミ箔を貼り付けたり、アルミを蒸着したりすることにより反射部材を構成するようにしてもよい。
フィルム基板間に光透過性を有するプリプレグを用いるようにしてもよい。

本発明の一実施の形態におけるバックライトユニットの製造方法を示す図 光源用基板を模式的に示す断面図 樹脂フィルムの処理温度と弾性率との関係を示す図 光源用基板の製造方法を示す図 従来例を示す図２相当図

符号の説明

１１はバックライトユニット、１２は光源用基板、１３はアルミ板（反射部材）、１５は導体パターン、１７はビアホール、１９は配線用フィルム基板、２０はＬＥＤチップ（発光素子）、２１は光拡散用フィルム基板である。

Claims (5)

1. 一方の面に配線用の導体パターンが形成されると共に当該導体パターンを底とするビアホールが形成され、上記導体パターンと導通するように上記ビアホール内に導電材が充填された結晶性転移型熱可塑性樹脂部材からなる配線用フィルム基板と、
   この配線用フィルム基板上に位置し、前記導電材を通じて前記導体パターンと導通する発光素子と、
   前記配線用フィルム基板の前記発光素子側に位置し、通過する光を拡散する結晶性転移型熱可塑性樹脂部材からなる光拡散用フィルム基板とを備え、
   前記各フィルム基板は、加熱状態でプレスされることにより前記発光素子を熱可塑性樹脂内に埋没した形態で互いに熱溶着されていることを特徴とするライトユニット。
2. 前記光拡散用フィルム基板は、透過率の異なる複数のフィルム基板からなることを特徴とする請求項１記載のライトユニット。
3. 前記発光素子は、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１または２記載のライトユニット。
4. 前記ＬＥＤチップは、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項３記載のライトユニット。
5. 前記配線用フィルム基板の導体パターン側に設けられた反射部材を備えていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のライトユニット。

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