JP2003281924A - 光源装置、光源装置の製造方法、面照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子の特性を最大限引き出すようにする
ことを目的とする。 【解決手段】 導光板１の一側面１ａに配した光源装置
２よりの光をこの導光板１より面状に出射するようにし
た面照明装置において、この光源装置２は複数の発光素
子４を列状に配した所定の配線パターンが形成されたフ
レキシブル配線基板３と、このフレキシブル配線基板３
の複数の発光素子４の列状部を配する箱状金属ケース５
と、この箱状金属ケース５内に配されたこのフレキシブ
ル配線基板３の電極３ａを被う如く設けた放熱用絶縁樹
脂層７と、この放熱用絶縁樹脂層７上に少なくともこの
発光素子４の発光面４ａを除いて、この箱状金属ケース
５内に充填された導電性接着剤８とを有するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発光素子例
えば発光ダイオードを使用した光源装置、この光源装置
の製造方法、この光源装置を使用した面照明装置及び液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示素子のバックライトとしての光
源装置として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用し
たものが提案されている。

【０００３】このバックライトとしては楔形導光板の一
側面に複数の発光ダイオードを列状に配した光源装置よ
りの光をこの導光板より面状に出射するようになし、こ
の面状出射光により液晶表示素子を照光するようにした
ものである。

【０００４】斯る発光ダイオードをバックライトの光源
装置として使用したときには、冷陰極線管をバックライ
トの光源装置として使用したものに比し、高圧を必要と
せず、また暗い所で発光しない暗黒不点灯が生ずること
がなく、また薄型化でき、更に冷陰極線管の交換等のメ
ンテナンスが削減できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、発光ダイ
オードは一般的には、ジャンクション温度が上昇すると
この発光効率が低下する不都合があり、例えばＧａＮの
ジャンクションの温度が１℃上昇するとこの発光効率が
１％程度低下する事がある。

【０００６】また、この発光ダイオード自体の発光効率
もあまり良くないため、流す電流のほとんどが熱に交換
され、そのため電流を流せば流すほど発熱し、光量もそ
れほど増大しない不都合があった。

【０００７】本発明は、斯る点に鑑み、発光素子の特性
を最大限引き出すようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明光源装置は、複数
の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成さ
れた配線基板と、この配線基板の複数の発光素子の列状
部を配する箱状金属ケースと、この箱状金属ケース内に
配されたこの配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶
縁樹脂層と、この放熱用絶縁樹脂層上に少なくともこの
発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケース内に充
填された導電性接着剤とを有するものである。

【０００９】斯る本発明によれば、複数の発光素子の列
状部を箱状金属ケース内に配すると共にこの箱状金属ケ
ース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填した
ので、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂
層、導電性接着剤及び箱形金属ケースを介して効率良く
放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケース
が熱バスを構成し良好に熱拡散され、この発光素子の特
性を最大限引き出すことができる。

【００１０】本発明光源装置の製造方法は、複数の発光
素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配
線基板のこの複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース
内に固定し、その後この箱状金属ケース内に配されたこ
の配線基板の電極を被う如く放熱用絶縁樹脂層を形成
し、その後この放熱用絶縁樹脂層上に少なくともこの発
光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケース内に導電
性接着剤を充填したものである。

【００１１】斯る本発明によれば、複数の発光素子の列
状部を箱状金属ケース内に配すると共にこの箱状金属ケ
ース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填した
ので、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂
層、導電性接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く
放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケース
が熱バスを構成し良好に熱拡散され、この発光素子の特
性を最大限引き出すことができる。

【００１２】本発明面照明装置は、導光板の一側面に配
した光源装置よりの光をこの導光板より面状に出射する
ようにした面照明装置において、この光源装置は複数の
発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成され
た配線基板と、このフレキシブル配線基板の複数の発光
素子の列状部を配する箱状金属ケースと、この箱状金属
ケース内に配されたこの配線基板の電極を被う如く設け
た放熱用絶縁樹脂層と、この放熱用絶縁樹脂層上に少な
くともこの発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケ
ース内に充填された導電性接着剤とを有するものであ
る。

【００１３】斯る本発明によれば複数の列状に配した発
光素子より面状の光源が得られると共に複数の発光素子
の列状部を箱状金属ケース内に配し、この箱状金属ケー
ス内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したの
で、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂
層、導電性接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く
放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケース
が熱バスを構成し、良好に熱拡散され、この発光素子の
特性を最大限引き出すことができる。

【００１４】また、本発明液晶表示装置は導光板の一側
面に配した光源装置よりの光をこの導光板より面状に出
射するようにし、この面状出射光により液晶表示素子を
照光するようにした液晶表示装置において、この光源装
置は複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターン
が形成された配線基板と、この配線基板の複数の発光素
子の列状部を配する箱状金属ケースと、この箱状金属ケ
ース内に配されたこの配線基板の電極を被う如く設けた
放熱用絶縁樹脂層と、この放熱用絶縁樹脂層上に少なく
ともこの発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケー
ス内に充填された導電性接着剤とを有するものである。

【００１５】斯る本発明によれば複数の列状に配した発
光素子より面状の光源が液晶表示素子を照光すると共に
複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に配し、こ
の箱状金属ケース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着
剤を充填したので、複数の発光素子より発生する熱は放
熱用絶縁樹脂層、導電性接着剤及び箱状金属ケースを介
して効率良く放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱
状金属ケースが熱バスを構成し、良好に熱拡散され、こ
の発光素子の特性を最大限引き出すことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明光源
装置、光源装置の製造方法、面照明装置及び液晶表示装
置の実施の形態の例につき説明する。

【００１７】図１は、本例の光源装置を使用した面照明
装置の例を示す断面図、図２はその正面図である。図１
において、１は導光板を示し、この導光板１は側面形状
が楔形状をした透明度の高いアクリル樹脂板からなる。

【００１８】この導光板１の矩形幅広側である一側面１
ａは、平坦面にカットされ、光入射面となる。この導光
板１の背面は横溝のパターンが形成されており、この導
光板１を透過した光をこの横溝のパターンで表面方向に
反射する光反射面を構成し、この導光板１の表面は鏡面
とされ光反射面で反射された光を面状に出射する光出射
面となる。

【００１９】本例においてはこの導光板１の矩形幅広側
である一側面１ａに光を入射する図３〜図６に示す如き
光源装置２を設ける如くする。この光源装置２の製造方
法としては、まず図３に示す如く、所定の配線パターン
が形成されたフレキシブル配線基板３に複数個例えば５
個の発光ダイオード（ＬＥＤ）４を所定位置にリフロー
半田付け等により、等間隔に一列に取り付ける。また、
このフレキシブル配線基板３に図示しないサーミスタ、
静電破壊防止抵抗器も同様に取り付ける。この図３にお
いて、３ａはこのフレキシブル配線基板３の表面に露出
している発光ダイオード４を接続するための電極であ
る。また、３ｂはこのフレキシブル配線基板３から導出
された所定の接続端子である。

【００２０】次にこのフレキシブル配線基板３のこの５
個の発光ダイオード４を一列に取り付けた部分を例えば
真鍮、ステンレススチール等の金属より成る図４に示す
如き箱状金属ケース５内に配する如くする。

【００２１】この場合、図５、図６に示す如く、箱状金
属ケース５内の底部とフレキシブル配線基板３の５個の
発光ダイオード４を一列に取り付けた部分の背面とを両
面接着テープ６で貼り付け固定する如くする。このと
き、このフレキシブル配線基板３の接続端子３ｂをこの
箱状金属ケース５に形成した孔等を介して外部に導出す
る如くする。

【００２２】その後、この箱状金属ケース５内に配され
たフレキシブル配線基板３の表面に露呈している電極３
ａを被う如く放熱用絶縁樹脂例えば東芝ＧＥシリコン
（株）製ＴＳＥ３２８０−Ｇのシリコン樹脂を塗布し、
１５０℃のオーブンで３０分間加熱硬化し、シリコーン
樹脂層７を形成する。このシリコーン樹脂層７の熱伝導
率は０．８８Ｗ／ｍ・Ｋである。

【００２３】この場合、このフレキシブル配線基板３の
電極３ａ及び発光ダイオード４の電極はこのシリコーン
樹脂層７により被覆され絶縁される。

【００２４】その後、この箱状金属ケース５内のシリコ
ーン樹脂層７上に発光ダイオード４の発光面４ａを除い
て、半田代替用に開発されたＣｕ，Ａｇ，Ｎｉ等の金属
フィラーが混入された導電性接着剤８例えばナミックス
（株）製ＸＨ９６２６Ｄを図６に示す如く発光ダイオー
ド４の発光面４ａまで充填し、１５０℃のオーブンで３
０分間加熱硬化させた。この導電性接着剤８の熱伝導率
は約４０Ｗ／ｍ・Ｋであり、この導電性接着剤８の熱伝
導率は放熱用絶縁樹脂例えばシリコーン樹脂の熱伝導率
よりも４０倍もの高放熱である。

【００２５】本例においては、斯る図５に示す如き光源
装置２の箱状金属ケース５の開放部即ち発光ダイオード
４の発光面４ａをこの導光板１の一側面１ａに対向接触
する如く係合固定する。

【００２６】また図１に示す如くこの導光板１の背面の
光反射面に光の反射効率の高い反射シート９を面接触す
る如く設ける。この反射シート９としては例えばポリエ
ステルやポリオレフィン等の樹脂シートやＰＥＴ等の樹
脂フィルムに銀等を蒸着したものである。

【００２７】この光源装置２が係合固定された導光板１
を拡散シート１０、縦プリズムシート１１、横プリズム
シート１２と共にステンレス等の金属材からなるフレー
ム１３に組み込む如くする。更に本例においてはアルミ
ニウムシート１４にて導光板１と箱状金属ケース５内の
発光ダイオード４とを密着するためにお互いのガタを吸
収する如く巻き付け固定する。

【００２８】斯る図１、図２に示す如き面照明装置は、
光源装置２に一列に配された例えば５個の発光ダイオー
ド４よりの光を楔形導光板１の光入射面である一側面１
ａより入射し、この導光板１の背面及び反射シート９で
表面方向に反射し、この導光板１の表面より拡散シート
１０、縦プリズムシート１１及び横プリズムシート１２
を介して面状の光を出射する。

【００２９】また、本例の面照明装置に用いられている
光源装置はフレキシブル配線基板３の５個の発光ダイオ
ード４の列状部を箱状金属ケース５内に配すると共にこ
の箱状金属ケース５内に放熱用絶縁樹脂層であるシリコ
ーン樹脂層７及び導電性接着剤８を充填したので、この
５個の発光ダイオード４より発生する熱はこのシリコー
ン樹脂層７、熱伝導性の良い導電性接着剤８及び箱状金
属ケース５を介して効率良く放熱されると共に導電性接
着剤８及び箱状金属ケース５が熱バスを構成し、良好に
熱拡散され、この発光ダイオード４の特性を最大限引き
出すことができる。

【００３０】従って本例によれば、この発光ダイオード
４に従来よりも大きな電流を流すことができ、同じ明る
さを得るのにこの光源装置２の発光ダイオード４の数を
従来に比し削減することができる。

【００３１】また、この光源装置２に複数例えば５個の
発光ダイオード４を使用する場合、本例によればこの導
電性接着剤８及び箱状金属ケース５が熱バスとなり、効
率良く放熱するので熱分散が良く、中央部の発光ダイオ
ードの温度が他の発光ダイオードより特に高くなる不都
合がない。

【００３２】また、上述の如く構成した面照明装置の光
出射面側に図７に示す如く例えば透過型の液晶表示素子
２０を配することで液晶表示装置を構成することができ
る。

【００３３】この液晶表示装置を図７に示す如く構成し
たときには、バックライトの光源装置２に使用する発光
ダイオード４の数を少なくすることができると共に冷陰
極線管をバックライトの光源装置として使用したものに
比し高圧を必要とせず、また暗い所で発光しない暗黒不
点灯が生ずることがなく、更に薄型化でき、更にまた冷
陰極線管の交換等のメンテナンスが削減できる。

【００３４】ところで、図１、図２に示す如き楔形導光
板を使用した面照明装置は、フレームが楔形に対応して
いるので、この面照明装置を受ける構造が取りにくく且
つ外部衝撃に対応する強度が比較的弱い不都合があっ
た。

【００３５】そこで本例においては、図９、図１０及び
図１１に示す如くステンレススチール、鋼等の金属材料
よりなる上フレーム３０及び下フレーム３１でこの楔形
導光板３２等を挟む如く組み込むようにする。

【００３６】この図９、図１０及び図１１に示す面照明
装置につき説明するに、楔形導光板３２は側面形状が楔
形状をした透明度の高いアクリル樹脂板からなる。

【００３７】この楔形導光板３２の矩形幅広側である一
側面３２ａは平坦面にカットされ光入射面となる。この
楔形導光板３２の背面は横溝のパターンで表面方向に反
射する光反射面を構成する。この楔形導光板３２の背面
の光反射面に光の反射効率の高い反射シート３３を面接
触する如く設ける。この反射シート３３としては例えば
ポリエステルやポリオレフィン等の樹脂シートに銀等を
蒸着したものである。

【００３８】この楔形導光板３２の表面は鏡面とされ、
この光反射面及び反射シート３３で反射された光を面状
に出射する光出射面となる。この光出射面上に拡散シー
ト、縦プリズムシート及び横プリズムシートを重畳した
光学シート３４を面接触する如く設ける。

【００３９】本例においては、この楔形導光板３２の矩
形幅広側である一側面３２ａに光を入射する図１２に示
す如き光源ユニット３５を設ける。この光源ユニット３
５は所定の配線パターンが形成されたフレキシブル配線
基板３６に複数個例えば４個の発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）３７を所定位置にリフロー半田付け等により等間隔
に一列に取り付けたものである。

【００４０】また、このフレキシブル配線基板３６に図
示しない、サーミスタ、静電破壊防止抵抗器等も同様に
取り付ける。この図１２において、３６ａはこのフレキ
シブル配線基板３６の表面に露出している発光ダイオー
ド３７を接続するための電極である。また３６ｂはこの
フレキシブル配線基板３６から導出された所定の接続端
子である。

【００４１】また図１２において、電極３６ａと電極３
６ａとの間より導出されているリード３６ｃはこの電極
３６ａを電気メッキして形成するときのメッキリードで
あり、このフレキシブル配線基板３６のこのメッキリー
ド３６ｃ部を円弧状にカットし、上フレーム３０の側面
との電気的ショートを避ける如くしている。

【００４２】本例においてはこのフレキシブル配線基板
３６の背面を上フレーム３０上側の所定位置に発光ダイ
オード３７の発光面３７ａを楔形導光板３２の一側面３
２ａに対向接触する如く接着固定する如くする。

【００４３】この上フレーム３０は図９、図１０、図１
１に示す如く例えばステンレススチール、鋼等の板金よ
り成り、面出射光の窓部を有すると共に光源ユニット３
５装着部を有し、側枠の下面は面一となる如く形成す
る。またこの上フレームの光源ユニット装着部のフレキ
シブル配線基板３６のメッキリード３６ｃの対応部に盛
り上げ部３０ａを形成し、この盛り上げ部３０ａにより
このメッキリード３６ｃが電気的にショートするのを避
ける如くしている。

【００４４】また、この上フレーム３０の側枠の下面を
面一としたので、この面照明装置の背面をフラット面で
受けることができるので、この面照明装置の強度が向上
する。

【００４５】また本例においては、この反射シート３３
の背面をステンレススチール、鋼等の金属材料の板金よ
り成る下フレーム３１で支える如くする。この場合、こ
の下フレーム３１のこの楔形導光板３２の他側面側に下
方に向かって突出する所定個例えば３個の所定高さの突
起３１ａを設け、上フレーム３０の内側に折曲げた右片
３０ｂに当接固定する如くする。

【００４６】本例によれば板金より成る上フレーム３０
及び下フレーム３１より反射シート３３、楔形導光板３
２及び光学シート３４と、光源ユニット３５とを挟み込
む構造としたので、この面照明装置の強度が向上すると
共に上フレーム３０の下面を面一としたのでフラット面
に取り付けることができる。

【００４７】尚本発明は上述例に限ることなく本発明の
要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得るこ
とは勿論である。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、複数の発光素子の列状
部を箱状金属ケース内に配すると共にこの箱状金属ケー
ス内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したの
で、この複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹
脂層、導電接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く
放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケース
が熱バスを構成し良好に熱拡散され、この複数の発光素
子の特性を最大限引き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明面照明装置の実施の形態の例を示す断面
図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】本発明光源装置の実施の形態の例の要部を示す
斜視図である。

【図４】本発明光源装置の実施の形態の例の箱状金属ケ
ースの例を示す斜視図である。

【図５】本発明光源装置の実施の形態の例を示す斜視図
である。

【図６】図５の一部拡大断面図である。

【図７】本発明液晶表示装置の実施の形態の例を示す断
面図である。

【図８】面照明装置の例の表面側を示す斜視図である。

【図９】図８の断面図である。

【図１０】図８の背面側を示す斜視図である。

【図１１】光源ユニットの例を示す一部切欠正面図であ
る。

【符号の説明】

１‥‥導光板、２‥‥光源装置、３‥‥フレキシブル配
線基板、４‥‥発光ダイオード、５‥‥箱状金属ケー
ス、７‥‥放熱用樹脂層、８‥‥導電性接着剤、９‥‥
反射シート、１３‥‥フレーム

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２１Ｙ 101:02 Ｆ２１Ｓ 1/02 Ｇ (72)発明者 五十川 俊明 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 橋本 一雄 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2H091 FA14Z FA34Z FA45Z FB02 GA17 LA04 LA30 3K013 AA06 AA07 BA01 CA05 CA16

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光素子を列状に配した所定の配
   線パターンが形成された配線基板と、 該配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属
   ケースと、 該箱状金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被
   う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、 該放熱用絶縁樹脂層上に少なくとも前記発光素子の発光
   面を除いて、前記箱状金属ケース内に充填された導電性
   接着剤とを有することを特徴とする光源装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光源装置において、 前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする
   光源装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光源装置において、 前記導電性接着剤はエポキシ樹脂にＣｕ，Ａｇ，Ｎｉ等
   の金属フィラーが混入されたものであることを特徴とす
   る光源装置。
4. 【請求項４】 複数の発光素子を列状に配した所定の配
   線パターンが形成された配線基板の前記複数の発光素子
   の列状部を箱状金属ケース内に固定し、その後前記箱状
   金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く
   放熱用絶縁樹脂層を形成し、その後、前記放熱用絶縁樹
   脂層上に少なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前
   記箱状金属ケース内に導電性接着剤を充填したことを特
   徴とする光源装置の製造方法。
5. 【請求項５】 導光板の一側面に配した光源装置よりの
   光を前記導光板より面状に出射するようにした面照明装
   置において、 前記光源装置は複数の発光素子を列状に配した所定の配
   線パターンが形成された配線基板と、該配線基板の複数
   の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、該箱状
   金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く
   設けた放熱用絶縁樹脂層と、該放熱用絶縁樹脂層上に少
   なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前記箱状金属
   ケース内に充填された導電性接着剤とを有することを特
   徴とする面照明装置。
6. 【請求項６】 導光板の一側面に配した光源装置よりの
   光を前記導光板より面状に出射するようにし、該面状出
   射光により液晶表示素子を照光するようにした液晶表示
   装置において、 前記光源装置は複数の発光素子を列状に配した所定の配
   線パターンが形成された配線基板と、該配線基板の複数
   の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、該箱状
   金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く
   設けた放熱用絶縁樹脂層と、該放熱用絶縁樹脂層上に少
   なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前記箱状金属
   ケース内に充填された導電性接着剤とを有することを特
   徴とする液晶表示装置。