JP2010267826A - Led lighting system and liquid crystal display device - Google Patents

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Yasuo Nakanishi
康夫 中西
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED lighting system capable of improving heat dissipation from an LED bare chip and suppressing change in color temperature, and to provide a liquid crystal display device. <P>SOLUTION: The LED lighting system A1 includes a plurality of LED bare chips 2 and a substrate 1 on which the plurality of LED bare chips 2 are directly mounted. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、たとえば蛍光灯または冷陰極管などの代替手段として用いるＬＥＤ照明装置、およびこれを用いた液晶表示装置に関する。   The present invention relates to an LED illumination device used as an alternative means such as a fluorescent lamp or a cold cathode tube, and a liquid crystal display device using the LED illumination device.

図９は、従来のＬＥＤ照明装置の一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示されたＬＥＤ照明装置Ｘは、基板９１、放熱部材９２、複数のＬＥＤモジュール９３、および拡散カバー９４を備えており、たとえば蛍光灯の代替手段として用いられる。基板９１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる長矩形状であり、放熱部材９２に取り付けられている。放熱部材９２は、中空の断面半円形状であり、たとえばＡｌからなる。   FIG. 9 shows an example of a conventional LED lighting device (for example, Patent Document 1). The LED lighting device X shown in the figure includes a substrate 91, a heat radiating member 92, a plurality of LED modules 93, and a diffusion cover 94, and is used, for example, as an alternative to a fluorescent lamp. The substrate 91 has a long rectangular shape made of, for example, glass epoxy resin, and is attached to the heat dissipation member 92. The heat radiating member 92 has a hollow semicircular cross section and is made of, for example, Al.

複数のＬＥＤモジュール９３は、基板９１の長手方向にそって直列に配置されている。各ＬＥＤモジュール９３は、ＬＥＤ基板９３ａ、ＬＥＤベアチップ９３ｂ、リフレクタ９３ｃ、および封止樹脂９３ｄを備えている。ＬＥＤベアチップ９３ｂは、ＬＥＤ基板９３ａに搭載されており、たとえばボンディングワイヤ（図示略）によってＬＥＤ基板９３ａに形成された配線パターン（図示略）に導通している。リフレクタ９３ｃは、ＬＥＤベアチップ９３ｂからの光を上方に向けて反射するためのものであり、ＬＥＤベアチップ９３ｂを囲んでいる。封止樹脂９３ｄは、ＬＥＤベアチップ９３ｂを覆っている。ＬＥＤベアチップ９３ｂからは、たとえば青色光が発せられる。封止樹脂９３ｄには、青色光によって励起されることにより黄色光を発する蛍光材料が混入されている。ＬＥＤベアチップ９３ｂが発光すると、ＬＥＤモジュール９３からは青色光と黄色光とが混色することにより生成された白色光Ｌｗが出射される。   The plurality of LED modules 93 are arranged in series along the longitudinal direction of the substrate 91. Each LED module 93 includes an LED substrate 93a, an LED bare chip 93b, a reflector 93c, and a sealing resin 93d. The LED bare chip 93b is mounted on the LED substrate 93a and is electrically connected to a wiring pattern (not shown) formed on the LED substrate 93a by, for example, a bonding wire (not shown). The reflector 93c is for reflecting light from the LED bare chip 93b upward, and surrounds the LED bare chip 93b. The sealing resin 93d covers the LED bare chip 93b. For example, blue light is emitted from the LED bare chip 93b. The sealing resin 93d is mixed with a fluorescent material that emits yellow light when excited by blue light. When the LED bare chip 93b emits light, the LED module 93 emits white light Lw generated by mixing blue light and yellow light.

拡散カバー９４は、ＬＥＤモジュール９３からの光を透過させつつ、あらゆる方向に拡散させるものである。このような構成により、ＬＥＤ照明装置Ｘは、白色光を発する蛍光灯の代替手段として用いることができる。   The diffusion cover 94 diffuses light in all directions while transmitting light from the LED module 93. With such a configuration, the LED illumination device X can be used as an alternative to a fluorescent lamp that emits white light.

しかしながら、ＬＥＤ照明装置Ｘを点灯させると、ＬＥＤベアチップ９３ｂから熱が発する。この熱は、ＬＥＤ基板９３ａおよび基板９１を介して放熱部材９２へと伝えられる。たとえばガラスエポキシ樹脂からなるＬＥＤ基板９３ａおよび基板９１は、いずれも熱抵抗が比較的大きい。このため、ＬＥＤベアチップ９３ｂが過度に昇温してしまうおそれがある。このようなことでは、ＬＥＤモジュール９３ひいてはＬＥＤ照明装置Ｘの発光効率を低下させてしまう。   However, when the LED lighting device X is turned on, heat is generated from the LED bare chip 93b. This heat is transmitted to the heat radiating member 92 through the LED substrate 93a and the substrate 91. For example, the LED substrate 93a and the substrate 91 made of glass epoxy resin both have a relatively large thermal resistance. For this reason, there exists a possibility that LED bare chip 93b may heat up too much. In such a case, the light emission efficiency of the LED module 93 and hence the LED illumination device X is lowered.

また、封止樹脂９３ｄがＬＥＤベアチップ９３ｂを直接覆っているため、ＬＥＤベアチプ９３ｂの熱が封止樹脂９３ｄへと直ちに伝わってしまう。封止樹脂９３ｄに含まれる上記蛍光材料は、青色光から黄色光への変換効率が温度に依存する。このため、ＬＥＤベアチップ９３ｂの昇温によって上記蛍光材料が昇温すると、青色光と黄色光との割合が変化する。これにより、ＬＥＤ照明装置Ｘを点灯させた直後と、ある程度時間が経過した後とでは、白色光Ｌｗの色温度が変わってしまうという問題があった。   Further, since the sealing resin 93d directly covers the LED bare chip 93b, the heat of the LED bare chip 93b is immediately transmitted to the sealing resin 93d. In the fluorescent material contained in the sealing resin 93d, the conversion efficiency from blue light to yellow light depends on temperature. For this reason, when the temperature of the fluorescent material rises due to the temperature rise of the LED bare chip 93b, the ratio of blue light to yellow light changes. Accordingly, there is a problem that the color temperature of the white light Lw changes immediately after the LED lighting device X is turned on and after a certain amount of time has elapsed.

さらに、封止樹脂９３ｄは、たとえば透明な液体樹脂材料に上記蛍光材料を混入したものをリフレクタ９３ｃ内に滴下し、これを硬化させることによって形成される。滴下される液体樹脂材料の量は、その粘度や滴下状態によって大きく左右される。また、液体樹脂材料が硬化する過程や、ＬＥＤ照明装置Ｘが使用されている間に、封止樹脂９３ｄが膨張または収縮するおそれがある。これらの理由により、個々のＬＥＤモジュール９３によって封止樹脂９３ｄの厚さが異なってしまうことがある。このようなことでは、個々のＬＥＤモジュール９３によって色温度が異なってしまい、ＬＥＤ照明装置Ｘの色温度が不均一となることが懸念される。   Further, the sealing resin 93d is formed, for example, by dropping a transparent liquid resin material mixed with the fluorescent material into the reflector 93c and curing it. The amount of liquid resin material to be dripped greatly depends on the viscosity and dripping state. Further, the sealing resin 93d may expand or contract during the process of curing the liquid resin material or while the LED lighting device X is used. For these reasons, the thickness of the sealing resin 93 d may vary depending on the individual LED module 93. In such a case, there is a concern that the color temperature varies depending on the individual LED module 93 and the color temperature of the LED lighting device X becomes non-uniform.

実用新案登録第３１４８７２１号公報Utility Model Registration No. 3148721 特開２０００−２２３７４９号公報JP 2000-223749 A 再公表２００６−０６４９３０号公報Republished 2006-064930

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤベアチップからの放熱性を高めるとともに、色温度の変化を抑制することが可能なＬＥＤ照明装置および液晶表示装置を提供することをその課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides an LED lighting device and a liquid crystal display device capable of improving heat dissipation from an LED bare chip and suppressing a change in color temperature. The task is to do.

本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤベアチップと、上記複数のＬＥＤベアチップが直接搭載された導通支持部材と、を備えることを特徴としている。   The LED lighting device provided by the first aspect of the present invention includes a plurality of LED bare chips and a conductive support member on which the plurality of LED bare chips are directly mounted.

このような構成によれば、上記ＬＥＤベアチップからの熱は、上記導通支持部材に対して直接伝えられる。したがって、上記ＬＥＤベアチップからの放熱を促進することができる。   According to such a configuration, heat from the LED bare chip is directly transmitted to the conduction support member. Therefore, heat radiation from the LED bare chip can be promoted.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材は、金属からなる本体、上記本体の少なくとも一部を覆う絶縁膜、および上記絶縁膜上に形成された配線パターンからなる。このような構成によれは、上記ＬＥＤベアチップからの放熱を促進するのに適している。   In a preferred embodiment of the present invention, the conduction support member comprises a main body made of metal, an insulating film covering at least a part of the main body, and a wiring pattern formed on the insulating film. Such a configuration is suitable for promoting heat dissipation from the LED bare chip.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤベアチップは、上記本体のうち上記絶縁膜から露出した部分に搭載されている。このような構成によれは、上記ＬＥＤベアチップからの放熱を促進するのに好適である。   In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of LED bare chips are mounted on a portion of the main body exposed from the insulating film. Such a configuration is suitable for promoting heat dissipation from the LED bare chip.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤベアチップに対して離間した位置において上記複数のＬＥＤベアチップを覆っており、かつ上記ＬＥＤベアチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤベアチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む、蛍光層をさらに備える。このような構成によれば、上記ＬＥＤベアチップに発生した熱は、上記蛍光層へと伝わりにくい。したがって、上記蛍光層の昇温を抑制することが可能であり、たとえば上記ＬＥＤ照明装置を点灯した直後と、点灯後にしばらく時間が経過したときとで、出射する光の色温度が変化することを抑制することができる。   In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of LED bare chips are covered at positions spaced from the plurality of LED bare chips, and are excited by light from the LED bare chips, thereby being separated from the LED bare chips. It further includes a fluorescent layer including a fluorescent material that emits light having a wavelength different from that of the light. According to such a configuration, heat generated in the LED bare chip is not easily transmitted to the fluorescent layer. Therefore, it is possible to suppress the temperature rise of the fluorescent layer. For example, the color temperature of the emitted light changes between immediately after the LED lighting device is turned on and when a certain time has elapsed after the lighting. Can be suppressed.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤベアチップに対して離間した位置において上記複数のＬＥＤベアチップを覆うカバーをさらに備えている。   In a preferred embodiment of the present invention, a cover for covering the plurality of LED bare chips is further provided at a position spaced from the plurality of LED bare chips.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光層は、上記カバーに接合されている。   In a preferred embodiment of the present invention, the fluorescent layer is bonded to the cover.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光層は、上記カバーに対して離間しており、かつ上記カバーよりも上記複数のＬＥＤベアチップに近い位置に設けられている。   In preferable embodiment of this invention, the said fluorescent layer is spaced apart with respect to the said cover, and is provided in the position close | similar to these LED bare chips rather than the said cover.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記カバーは、透明である。   In a preferred embodiment of the present invention, the cover is transparent.

本発明の好ましい実施の形態においては、上記蛍光層は、透明な樹脂、およびこの樹脂に混入された上記蛍光材料からなる。   In a preferred embodiment of the present invention, the fluorescent layer is made of a transparent resin and the fluorescent material mixed in the resin.

本発明の第２の側面によって提供される液晶表示装置は、本発明の第１の側面によって提供されるＬＥＤ照明装置と、上記ＬＥＤ照明装置からの光を画素単位で透過させまたは遮蔽することが可能な液晶パネルと、を備えることを特徴としている。   The liquid crystal display device provided by the second aspect of the present invention can transmit or shield the LED illumination device provided by the first aspect of the present invention and the light from the LED illumination device in units of pixels. And a possible liquid crystal panel.

このような構成によれば、上記液晶表示装置によって表示される画像の色合いを適切に保つことが可能である。   According to such a configuration, it is possible to appropriately maintain the color of an image displayed by the liquid crystal display device.

本発明の好ましい実施の形態においては、金属からなる筐体をさらに備えており、上記導通支持部材が上記筐体に接している。このような構成によれば、上記ＬＥＤ照明装置の上記ＬＥＤベアチップからの熱を上記筐体へと逃がすことが可能であり、上記ＬＥＤベアチップの放熱をさらに促進できる。   In a preferred embodiment of the present invention, a housing made of metal is further provided, and the conduction support member is in contact with the housing. According to such a configuration, heat from the LED bare chip of the LED lighting device can be released to the housing, and heat dissipation of the LED bare chip can be further promoted.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置およびこれを用いた液晶表示装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the LED illuminating device based on 1st Embodiment of this invention, and a liquid crystal display device using the same. 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line | wire of FIG. 図１に示すＬＥＤ照明装置を示す要部拡大平面図である。It is a principal part enlarged plan view which shows the LED lighting apparatus shown in FIG. 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the IV-IV line of FIG. 本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the LED lighting apparatus based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the LED lighting apparatus based on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the LED lighting apparatus based on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the LED lighting apparatus based on 5th Embodiment of this invention. 従来のＬＥＤ照明装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the conventional LED lighting apparatus.

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１および図２は、本発明に係る液晶表示装置の一例を示している。本実施形態の液晶表示装置Ｂは、ＬＥＤ照明装置Ａ１、筐体５、拡散板６、および液晶パネル７を備えており、たとえば家庭で用いられるいわゆる薄型テレビとして構成されている。   1 and 2 show an example of a liquid crystal display device according to the present invention. The liquid crystal display device B of the present embodiment includes an LED illumination device A1, a housing 5, a diffusion plate 6, and a liquid crystal panel 7, and is configured as a so-called thin television used at home, for example.

筐体５は、浅底箱状であり、ＬＥＤ照明装置Ａ１、筐体５、拡散板６、および液晶パネル７を収容している。好ましくは、筐体５は、少なくともその底部がたとえばＡｌなどの金属からなる。   The housing 5 has a shallow box shape, and houses the LED illumination device A1, the housing 5, the diffusion plate 6, and the liquid crystal panel 7. Preferably, at least the bottom of the housing 5 is made of a metal such as Al.

ＬＥＤ照明装置Ａ１は、本発明の第１実施形態に基づくＬＥＤ照明装置であり、液晶表示装置Ｂのいわゆるバックライトとして用いられている。本実施形態においては、ＬＥＤ照明装置Ａ１は、Ｕ字状とされており、白色光Ｌｗを発する。   The LED illumination device A1 is an LED illumination device based on the first embodiment of the present invention, and is used as a so-called backlight of the liquid crystal display device B. In the present embodiment, the LED lighting device A1 is U-shaped and emits white light Lw.

拡散板６は、ＬＥＤ照明装置Ａ１からの光を透過させつつ、拡散させるためのものであり、ＬＥＤ照明装置Ａ１と液晶パネル７との間に配置されている。拡散板６は、たとえば乳白色を呈した半透明の樹脂からなり、たとえば、その片面あるいは両面が凹凸状とされている。   The diffusing plate 6 is for diffusing while transmitting the light from the LED illumination device A1 and is disposed between the LED illumination device A1 and the liquid crystal panel 7. The diffusing plate 6 is made of, for example, a translucent resin having a milky white color. For example, one or both surfaces of the diffusing plate 6 are uneven.

液晶パネル７は、たとえば隙間を隔てて互いに対向する１対の透明基板と、これらの透明基板に挟まれた液晶層とを備えている。上記透明基板には、パッシブマトリクス方式、あるいはアクティブマトリクス方式の複数の画素電極（図示略）が作りこまれている。これらの画素電極に電圧を印加すると、上記液晶層の配向特性が変化する。これにより、液晶パネル７は、画素ごとに光を透過させ、あるいは遮蔽することが可能に構成されている。   The liquid crystal panel 7 includes, for example, a pair of transparent substrates facing each other with a gap therebetween, and a liquid crystal layer sandwiched between these transparent substrates. A plurality of pixel electrodes (not shown) of a passive matrix type or an active matrix type are formed on the transparent substrate. When a voltage is applied to these pixel electrodes, the alignment characteristics of the liquid crystal layer change. Accordingly, the liquid crystal panel 7 is configured to be able to transmit or shield light for each pixel.

図３および図４に示すように、ＬＥＤ照明装置Ａ１は、基板１、複数のＬＥＤベアチップ２、蛍光層３、およびカバー４を備えており、封止樹脂を用いることなく蛍光層３およびカバー４によって複数のＬＥＤベアチップ２を覆っている。なお、図３においては、蛍光層３およびカバー４を省略している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the LED lighting device A1 includes a substrate 1, a plurality of LED bare chips 2, a fluorescent layer 3, and a cover 4, and the fluorescent layer 3 and the cover 4 without using a sealing resin. The plurality of LED bare chips 2 are covered by the above. In FIG. 3, the fluorescent layer 3 and the cover 4 are omitted.

基板１は、平面視Ｕ字状とされており、本体１１、絶縁膜１２、および配線パターン１３を有している。本体１１は、たとえばＡｌ製である。絶縁膜１２は、本体１１の一部を覆っており、たとえばＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2からなる。本実施形態においては、絶縁膜１２は、本体１１の幅方向中央領域を露出させるように形成されている。配線パターン１３は、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ、またはそれらの合金からなり、絶縁膜１２上にパターン形成されている。本実施形態においては、配線パターン１３は、本体１１のうち絶縁膜１２から露出した帯状部分を挟む１対の帯状部分を有している。また、配線パターン１３は、図３に示すように、基板１の長手方向中央線を跨ぐ部分を有している。この部分を有することにより、配線パターン１３は、複数のＬＥＤベアチップ２を、それぞれが直列に接続された複数のＬＥＤベアチップ２を含む複数の組が、互いに並列に接続されるように導通させる。本実施形態においては、図２および図４から理解されるように、基板１の本体１１が、筐体５に対して直接接合されている。 The substrate 1 is U-shaped in plan view, and has a main body 11, an insulating film 12, and a wiring pattern 13. The main body 11 is made of, for example, Al. The insulating film 12 covers a part of the main body 11 and is made of, for example, Al 2 O 3 or SiO 2 . In the present embodiment, the insulating film 12 is formed so as to expose the central region in the width direction of the main body 11. The wiring pattern 13 is made of Au, Cu, Ni, or an alloy thereof, and is patterned on the insulating film 12. In the present embodiment, the wiring pattern 13 has a pair of band-shaped portions sandwiching the band-shaped portions exposed from the insulating film 12 in the main body 11. Further, the wiring pattern 13 has a portion straddling the longitudinal center line of the substrate 1 as shown in FIG. By having this portion, the wiring pattern 13 makes the plurality of LED bare chips 2 conductive so that a plurality of sets including the plurality of LED bare chips 2 connected in series are connected in parallel to each other. In this embodiment, as can be understood from FIGS. 2 and 4, the main body 11 of the substrate 1 is directly bonded to the housing 5.

図３に示すように、複数のＬＥＤベアチップ２は、基板１の長手方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている。ＬＥＤベアチップ２は、たとえばＧａＮ基板と、これに積層されたｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層、ｐ側電極、およびｎ側電極（いずれも図示略）を有している。上記ｎ型半導体層および上記ｐ型半導体層は、たとえばＧａＮ系半導体からなる。上記活性層は、上記ｎ型半導体層および上記ｐ型半導体層によって挟まれており、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。このようなＬＥＤベアチップ２は、たとえば青色光Ｌｂを発する。上記ｐ側電極は、上記ｐ型半導体層に導通しており、上記ｎ側電極は、上記ｎ型半導体層に導通している。上記ｐ側電極および上記ｎ側電極には、それぞれボンディングワイヤ２１の一端が接合されている。これらのボンディングワイヤ２１の他端は、配線パターン１３に接合されている。このように、ＬＥＤベアチップ２は、２本のボンディングワイヤ２１を介して電力が供給される、いわゆる２ワイヤ型のＬＥＤベアチップとして構成されている。ＬＥＤベアチップ２は、その平面視寸法がたとえば０．３ｍｍ各程度、厚さがたとえば０．１〜０．２ｍｍである。   As shown in FIG. 3, the plurality of LED bare chips 2 are arranged at substantially equal intervals along the longitudinal direction of the substrate 1. The LED bare chip 2 has, for example, a GaN substrate, and an n-type semiconductor layer, an active layer, a p-type semiconductor layer, a p-side electrode, and an n-side electrode (all not shown) laminated thereon. The n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer are made of, for example, a GaN-based semiconductor. The active layer is sandwiched between the n-type semiconductor layer and the p-type semiconductor layer, and has a multiple quantum well (MQW) structure. Such an LED bare chip 2 emits blue light Lb, for example. The p-side electrode is electrically connected to the p-type semiconductor layer, and the n-side electrode is electrically connected to the n-type semiconductor layer. One end of a bonding wire 21 is joined to each of the p-side electrode and the n-side electrode. The other ends of these bonding wires 21 are bonded to the wiring pattern 13. As described above, the LED bare chip 2 is configured as a so-called two-wire type LED bare chip to which electric power is supplied through the two bonding wires 21. The LED bare chip 2 has a plan view dimension of about 0.3 mm, for example, and a thickness of, for example, 0.1 to 0.2 mm.

蛍光層３は、たとえばＹＡＧ蛍光体に代表される、青色光Ｌｂによって励起されることにより黄色光Ｌｙを発する蛍光物質を含む層である。本実施形態においては、蛍光層３はフィルム状に形成されており、カバー４の内面に貼り付けられている。フィルム状の蛍光層３は、たとえば図示しない基台上のフィルム基材に上記蛍光材料あるいはこの蛍光材料が混入された液体樹脂材料を印刷することによって形成できる。このような手法によれば、蛍光層３の厚さを比較的正確に調整することができる。上記蛍光材料は、その粒径がたとえば１０μｍ程度であり、たとえば一般的な蛍光灯に用いられる蛍光物質よりも粒径が大きい。蛍光層３の厚さの均一度が、出射光の色温度などの特性に与える影響は、一般的な蛍光灯の場合は比較的小さい。なぜなら、可視光ではない紫外線を蛍光材料によってか指向である白色光に変換する原理であるため、変換量の大小は色温度に影響を及ぼさないからである。これに対し、ＬＥＤベアチップ２と蛍光材料とを組み合わせることによって白色光を発する構成の場合、蛍光層３の厚さによって青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙとの割合が大きく変化するため、厚さの均一度が色温度などの特性に与える影響が比較的大きい。   The fluorescent layer 3 is a layer containing a fluorescent material that emits yellow light Ly when excited by blue light Lb, for example, represented by YAG phosphor. In the present embodiment, the fluorescent layer 3 is formed in a film shape and is attached to the inner surface of the cover 4. The film-like fluorescent layer 3 can be formed, for example, by printing the fluorescent material or a liquid resin material mixed with the fluorescent material on a film base on a base (not shown). According to such a method, the thickness of the fluorescent layer 3 can be adjusted relatively accurately. The fluorescent material has a particle size of, for example, about 10 μm, and is larger than, for example, a fluorescent material used in a general fluorescent lamp. The influence of the uniformity of the thickness of the fluorescent layer 3 on characteristics such as the color temperature of the emitted light is relatively small in the case of a general fluorescent lamp. This is because the principle is that ultraviolet light that is not visible light is converted into white light that is directed by a fluorescent material, so that the amount of conversion does not affect the color temperature. On the other hand, in the case of a configuration in which white light is emitted by combining the LED bare chip 2 and the fluorescent material, the ratio of the blue light Lb and the yellow light Ly varies greatly depending on the thickness of the fluorescent layer 3, so that the thickness is uniform. The influence on characteristics such as color temperature once is relatively large.

カバー４は、複数のＬＥＤベアチップ２を保護するためのものであり、基板１と同様に平面視Ｕ字状であり、断面半円弧形状とされている。本実施形態においては、カバー４は、たとえば無色透明なポリカーボネート樹脂によって形成されている。   The cover 4 is for protecting the plurality of LED bare chips 2 and is U-shaped in a plan view like the substrate 1 and has a semicircular cross section. In the present embodiment, the cover 4 is made of, for example, a colorless and transparent polycarbonate resin.

次に、ＬＥＤ照明装置Ａ１および液晶表示装置Ｂの作用について説明する。   Next, the operation of the LED illumination device A1 and the liquid crystal display device B will be described.

本実施形態によれば、ＬＥＤベアチップ２からの熱は、基板１に対して直接伝えられる。このため、図９に示す例のようにＬＥＤモジュール９３の形態で基板９１に搭載される構成と比較して、ＬＥＤベアチップ２からの放熱を促進することができる。特に、本実施形態においては、本体１１のうち絶縁膜１２から露出した部分にＬＥＤベアチップ２が搭載されている。これは、ＬＥＤベアチップ２から基板１への放熱を促進するのに好適である。本体１１の材質としてＡｌを採用することは、ＬＥＤベアチップ２からの放熱促進に有利である。さらに、基板１は、Ａｌからなる筐体５に直接接合されている。このため、ＬＥＤベアチップ２から本体１１へと伝わった熱を、速やかに筐体５へと逃がすことが可能である。   According to this embodiment, heat from the LED bare chip 2 is directly transferred to the substrate 1. For this reason, compared with the structure mounted in the board | substrate 91 with the form of the LED module 93 like the example shown in FIG. 9, the thermal radiation from the LED bare chip 2 can be accelerated | stimulated. In particular, in this embodiment, the LED bare chip 2 is mounted on a portion of the main body 11 exposed from the insulating film 12. This is suitable for promoting heat dissipation from the LED bare chip 2 to the substrate 1. Adopting Al as the material of the main body 11 is advantageous for promoting heat dissipation from the LED bare chip 2. Further, the substrate 1 is directly bonded to the casing 5 made of Al. For this reason, the heat transferred from the LED bare chip 2 to the main body 11 can be quickly released to the housing 5.

蛍光層３は、ＬＥＤベアチップ２から離間した位置に設けられている。このため、ＬＥＤベアチップ２に発生した熱は、蛍光層３へと伝わりにくい。このため、蛍光層３の昇温を抑制することが可能であり、たとえばＬＥＤ照明装置Ａ１を点灯した直後と、点灯後にしばらく時間が経過したときとで、青色光Ｌｂと黄色光Ｌｙとの比率が大きく変わることを回避することができる。したがって、ＬＥＤ照明装置Ａ１から発せられる白色光Ｌｗの色温度を常に一定に保つことが可能であり、液晶表示装置Ｂによって表示される画像の色合いを適切なものとすることができる。また、図９に示したＬＥＤモジュール９３と比較して特性をそろえやすい複数のＬＥＤベアチップ２と、正確に厚みを調整した蛍光層３とを用いるため、所望の特性（色温度）を低コストで容易に実現することができる。従来技術による例のように、ＬＥＤモジュール９３を用いる場合、所望の特性（色温度）のＬＥＤモジュール９３を十分に良好な歩留まりで生産することが困難であり、高コストとなった。   The fluorescent layer 3 is provided at a position separated from the LED bare chip 2. For this reason, the heat generated in the LED bare chip 2 is not easily transmitted to the fluorescent layer 3. For this reason, it is possible to suppress the temperature rise of the fluorescent layer 3. For example, the ratio between the blue light Lb and the yellow light Ly immediately after the LED lighting device A <b> 1 is turned on and after a while has passed since the lighting. Can be avoided. Therefore, it is possible to always keep the color temperature of the white light Lw emitted from the LED illumination device A1, and to make the color of the image displayed by the liquid crystal display device B appropriate. In addition, since a plurality of LED bare chips 2 whose characteristics are easily aligned as compared with the LED module 93 shown in FIG. 9 and the fluorescent layer 3 whose thickness is accurately adjusted are used, desired characteristics (color temperature) can be obtained at low cost. It can be easily realized. When the LED module 93 is used as in the example according to the prior art, it is difficult to produce the LED module 93 with desired characteristics (color temperature) with a sufficiently good yield, resulting in high cost.

蛍光層３に含まれる蛍光物質は、比較的その粒径が大きいため、青色光Ｌｂから黄色光Ｌｙへの変換と併せて、蛍光物質が青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙを拡散させる効果が期待できる。これを考慮して、本実施形態においては、カバー４が無色透明とされている。このため、カバー４によっては、青色光Ｌｂおよび黄色光Ｌｙが混色されることによって得得られる白色光Ｌｗが減衰されることを抑制可能である。したがって、ＬＥＤ照明装置Ａ１の光量を増加することが可能であり、液晶表示装置Ｂの高輝度化を図ることができる。   Since the fluorescent substance contained in the fluorescent layer 3 has a relatively large particle size, the fluorescent substance can be expected to diffuse the blue light Lb and the yellow light Ly together with the conversion from the blue light Lb to the yellow light Ly. . Considering this, in the present embodiment, the cover 4 is colorless and transparent. For this reason, depending on the cover 4, it is possible to suppress the attenuation of the white light Lw obtained by mixing the blue light Lb and the yellow light Ly. Therefore, it is possible to increase the amount of light of the LED illumination device A1, and it is possible to increase the brightness of the liquid crystal display device B.

図５〜図８は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。   5 to 8 show other embodiments of the LED lighting device according to the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図５は、本発明の第２実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ２は、蛍光層３の構成が上述した実施形態と異なっている。本実施形態においては、蛍光層３は、カバー４から離間しており、カバー４に対して内側に設けられている。蛍光層３は、たとえば上述した蛍光物質が混入された樹脂からなり、カバー４を小径化したような、断面半円弧形状とされている。   FIG. 5 shows an LED lighting device according to a second embodiment of the present invention. The LED lighting device A2 of the present embodiment is different from the above-described embodiment in the configuration of the fluorescent layer 3. In the present embodiment, the fluorescent layer 3 is separated from the cover 4 and provided on the inner side with respect to the cover 4. The fluorescent layer 3 is made of, for example, a resin in which the above-described fluorescent substance is mixed, and has a semicircular cross-sectional shape in which the diameter of the cover 4 is reduced.

このような実施形態によっても、ＬＥＤベアチップ２からの放熱促進や、白色光Ｌｗの色温度の変化抑制を図ることが可能である。さらに、本実施形態によれば、上述した第１実施形態よりも、蛍光層３の体積を縮小することが可能である。これにより、蛍光物質の使用量を抑えることが可能であり、コスト抑制に有利である。   Also according to such an embodiment, it is possible to promote heat dissipation from the LED bare chip 2 and to suppress a change in the color temperature of the white light Lw. Furthermore, according to the present embodiment, the volume of the fluorescent layer 3 can be reduced as compared with the first embodiment described above. Thereby, the usage-amount of a fluorescent substance can be restrained and it is advantageous to cost reduction.

図６は、本発明の第３実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ３は、蛍光層３の構成が上述したいずれの実施形態とも異なっている。本実施形態においては、蛍光層３は、蛍光材料が混入された透明な樹脂材料からなり、上述した第１および第２実施形態においてカバー４が置かれていた位置に配置されている。そして、上述した実施形態のカバー４が省略されている。すなわち、蛍光層３が青色光Ｌｂから黄色光Ｌｙへの光変換機能と、ＬＥＤベアチップ２の保護機能とを兼ねる構成とされている。   FIG. 6 shows an LED lighting device according to a third embodiment of the present invention. The LED illumination device A3 of this embodiment is different from any of the above-described embodiments in the configuration of the fluorescent layer 3. In the present embodiment, the fluorescent layer 3 is made of a transparent resin material mixed with a fluorescent material, and is disposed at the position where the cover 4 was placed in the first and second embodiments described above. And the cover 4 of embodiment mentioned above is abbreviate | omitted. That is, the fluorescent layer 3 is configured to serve both as a light conversion function from the blue light Lb to the yellow light Ly and a protection function of the LED bare chip 2.

このような実施形態によれば、ＬＥＤベアチップ２からの放熱促進や、白色光Ｌｗの色温度の変化抑制を図ることが可能であることに加え、ＬＥＤ照明装置Ａ３の構成部品点数を削減可能であり、コスト抑制に有利である。   According to such an embodiment, in addition to being able to promote heat dissipation from the LED bare chip 2 and to suppress changes in the color temperature of the white light Lw, the number of component parts of the LED lighting device A3 can be reduced. Yes, it is advantageous for cost reduction.

図７および図８は、それぞれ本発明の第４実施形態および第５実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。これらの実施形態は、ＬＥＤベアチップ２の構成が、上述したいずれの実施形態とも異なっており、蛍光層３の構成が上述した第１実施形態と同様とされている。なお、これらの実施形態においても上述した第２および第３実施形態と同様の構成の蛍光層３を採用してもよい。   7 and 8 show LED lighting devices based on the fourth and fifth embodiments of the present invention, respectively. In these embodiments, the configuration of the LED bare chip 2 is different from any of the above-described embodiments, and the configuration of the fluorescent layer 3 is the same as that of the above-described first embodiment. In these embodiments, the fluorescent layer 3 having the same configuration as in the second and third embodiments described above may be employed.

図７に示されたＬＥＤ照明装置Ａ４においては、ＬＥＤベアチップ２がいわゆる１ワイヤ型のＬＥＤベアチップとして構成されている。具体的には、互いに積層されたｎ型半導体層、活性層、ｐ型半導体層（いずれも図示略）のうち、上記ｎ型半導体層が配線パターン１３に対して導電性接着材を介して接合されている。上記ｎ型半導体層は、導電性基板を含んでもよい。一方、上記ｐ型半導体層に導通するｐ側電極（図示略）と配線パターン１３とが、ボンディングワイヤ２１によって導通している。このような実施形態によっても、ＬＥＤベアチップ２からの放熱促進や、白色光Ｌｗの色温度の変化抑制を図ることが可能である。   In the LED lighting device A4 shown in FIG. 7, the LED bare chip 2 is configured as a so-called 1-wire type LED bare chip. Specifically, among the n-type semiconductor layer, the active layer, and the p-type semiconductor layer (all not shown) stacked on each other, the n-type semiconductor layer is bonded to the wiring pattern 13 via a conductive adhesive. Has been. The n-type semiconductor layer may include a conductive substrate. On the other hand, a p-side electrode (not shown) that is electrically connected to the p-type semiconductor layer and the wiring pattern 13 are electrically connected by a bonding wire 21. Also according to such an embodiment, it is possible to promote heat dissipation from the LED bare chip 2 and to suppress a change in the color temperature of the white light Lw.

図８に示されたＬＥＤ照明装置Ａ５においては、ＬＥＤベアチップ２がいわゆるフリップチップ型のＬＥＤベアチップとして構成されている。具体的には、上述した第１実施形態に用いられた２ワイヤ型のＬＥＤベアチップ２が天地逆となった構造を有しており、上述したｎ側電極およびｐ側電極に導通するｎ側バンプおよびｐ側バンプ（いずれも図示略）を有している。これらのｎ側バンプおよびｐ側バンプが、たとえばハンダを介して配線パターン１３に接合されている。このようなＬＥＤベアチップ２は、たとえばリフローの手法によって基板１に搭載することができる。このような実施形態によっても、ＬＥＤベアチップ２からの放熱促進や、白色光Ｌｗの色温度の変化抑制を図ることが可能である。さらに、ボンディングワイヤ２１を備えていないことにより、ＬＥＤ照明装置Ａ５の製造工程においては、ボンディングワイヤ２１を断線させるおそれがない。   In the LED illumination device A5 shown in FIG. 8, the LED bare chip 2 is configured as a so-called flip-chip type LED bare chip. Specifically, the 2-wire type LED bare chip 2 used in the first embodiment described above has a structure that is upside down, and the n-side bump that is electrically connected to the n-side electrode and the p-side electrode described above. And p-side bumps (both not shown). These n-side bumps and p-side bumps are joined to the wiring pattern 13 via, for example, solder. Such an LED bare chip 2 can be mounted on the substrate 1 by a reflow technique, for example. Also according to such an embodiment, it is possible to promote heat dissipation from the LED bare chip 2 and to suppress a change in the color temperature of the white light Lw. Furthermore, since the bonding wire 21 is not provided, there is no possibility that the bonding wire 21 is disconnected in the manufacturing process of the LED lighting device A5.

本発明に係るＬＥＤ照明装置および液晶表示装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ照明装置および液晶表示装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The LED illumination device and the liquid crystal display device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the LED lighting device and the liquid crystal display device according to the present invention can be varied in design in various ways.

ＬＥＤベアチップ２を封止樹脂によって覆わない構成について説明したが、これに限るものではない。たとえば、樹脂による影響を小さなものとするように、ＬＥＤベアチップ２のごく周辺のみをポッティングなどにより形成した封止樹脂によって覆ってもよい。ＬＥＤベアチップ２としては、青色光Ｌｂを発するものに限定されず、青色光〜紫外光に含まれる波長領域の光を発するものであれば、蛍光材料を励起することにより白色光を生成する源光として用いることができる。蛍光材料としては、青色光によって励起されることにより黄色光を発するものに限定されず、たとえば青色光によって励起されることにより緑色光を発する蛍光材料と赤色光を発する蛍光材料とを混合して用いてもよい。   Although the structure which does not cover LED bare chip 2 with sealing resin was demonstrated, it does not restrict to this. For example, only the very periphery of the LED bare chip 2 may be covered with a sealing resin formed by potting or the like so that the influence of the resin is small. The LED bare chip 2 is not limited to the one that emits the blue light Lb. If the LED bare chip 2 emits light in the wavelength region included in the blue light to the ultraviolet light, the source light that generates white light by exciting the fluorescent material. Can be used as The fluorescent material is not limited to those that emit yellow light when excited by blue light. For example, a fluorescent material that emits green light when excited by blue light and a fluorescent material that emits red light are mixed. It may be used.

複数のＬＥＤベアチップ２として、単色を発するもののみを用いることに限定されない。たとえば、複数のＬＥＤベアチップ２として、赤色光、緑色光、青色光を発するものを用意し、図３に示した配置において、これらの色を発するものを順に設けてもよい。このような構成においては、３色の光が混色することにより白色光が得られるため、蛍光層３を省略してもよい。   It is not limited to using only what emits a single color as the plurality of LED bare chips 2. For example, as the plurality of LED bare chips 2, those emitting red light, green light, and blue light may be prepared, and those emitting these colors may be sequentially provided in the arrangement shown in FIG. 3. In such a configuration, white light is obtained by mixing the three colors of light, and therefore the fluorescent layer 3 may be omitted.

本発明でいう導通支持部材は、複数のＬＥＤベアチップ２を支持しつつこれに電力供給可能な形態を有するものを指す概念である。すなわち、導通支持部材としては、広く基板として分類されるものを含み、さらに基板として分類されるもの以外に、たとえば図９に示す放熱部材９２上に絶縁膜を介して配線パターンを形成したものなどを含む。   The conduction support member referred to in the present invention is a concept indicating that the plurality of LED bare chips 2 are supported and power can be supplied thereto. That is, the conductive support member includes those widely classified as substrates, and in addition to those classified as substrates, for example, those in which a wiring pattern is formed on the heat dissipation member 92 shown in FIG. 9 via an insulating film, etc. including.

本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、液晶表示装置のバックライトとして用いられるのに適しているが、その用途はこれに限定されず、様々な電化製品の光源、さらには蛍光灯の代替手段として広く用いることができる。本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、その用途に応じて、Ｕ字状のもの以外に、直棒状やリング状など、様々な形状とすることができるのはもちろんである。   The LED illumination device according to the present invention is suitable for use as a backlight of a liquid crystal display device, but its application is not limited to this, and it is widely used as a light source for various electrical appliances and further as an alternative to fluorescent lamps. Can be used. It goes without saying that the LED lighting device according to the present invention can have various shapes such as a straight rod shape and a ring shape in addition to a U-shape, depending on the application.

Ａ１〜Ａ５ ＬＥＤ照明装置
Ｂ 液晶表示装置
１ 基板（導通支持部材）
２ ＬＥＤベアチップ
３ 蛍光層
４ カバー
５ 筐体
６ 拡散板
７ 液晶パネル
１１ 本体
１２ 絶縁膜
１３ 配線パターン
２１ ボンディングワイヤ A1 to A5 LED lighting device B Liquid crystal display device 1 Substrate (conduction support member)
2 LED bare chip 3 Fluorescent layer 4 Cover 5 Case 6 Diffusion plate 7 Liquid crystal panel 11 Main body 12 Insulating film 13 Wiring pattern 21 Bonding wire

Claims (11)

複数のＬＥＤベアチップと、
上記複数のＬＥＤベアチップが直接搭載された導通支持部材と、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。 A plurality of LED bare chips;
A conduction support member on which the plurality of LED bare chips are directly mounted;
An LED lighting device comprising: 上記導通支持部材は、金属からなる本体、上記本体の少なくとも一部を覆う絶縁膜、および上記絶縁膜上に形成された配線パターンからなる、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 1, wherein the conduction support member includes a main body made of metal, an insulating film that covers at least a part of the main body, and a wiring pattern formed on the insulating film. 上記複数のＬＥＤベアチップは、上記本体のうち上記絶縁膜から露出した部分に搭載されている、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 2, wherein the plurality of LED bare chips are mounted on a portion of the main body exposed from the insulating film. 上記複数のＬＥＤベアチップに対して離間した位置において上記複数のＬＥＤベアチップを覆っており、かつ上記ＬＥＤベアチップからの光によって励起されることにより上記ＬＥＤベアチップからの光とは異なる波長の光を発する蛍光材料を含む、蛍光層をさらに備える、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。   Fluorescence that covers the plurality of LED bare chips at positions spaced from the plurality of LED bare chips and emits light having a wavelength different from that of the light from the LED bare chips by being excited by light from the LED bare chips The LED lighting device according to claim 1, further comprising a fluorescent layer containing a material. 上記複数のＬＥＤベアチップに対して離間した位置において上記複数のＬＥＤベアチップを覆うカバーをさらに備えている、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 4, further comprising a cover that covers the plurality of LED bare chips at a position spaced from the plurality of LED bare chips. 上記蛍光層は、上記カバーに接合されている、請求項５に記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 5, wherein the fluorescent layer is bonded to the cover. 上記蛍光層は、上記カバーに対して離間しており、かつ上記カバーよりも上記複数のＬＥＤベアチップに近い位置に設けられている、請求項５に記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 5, wherein the fluorescent layer is separated from the cover and is provided at a position closer to the plurality of LED bare chips than the cover. 上記カバーは、透明である、請求項５ないし７のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 5, wherein the cover is transparent. 上記蛍光層は、透明な樹脂、およびこの樹脂に混入された上記蛍光材料からなる、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。   The LED lighting device according to claim 4, wherein the fluorescent layer is made of a transparent resin and the fluorescent material mixed in the resin. 請求項１ないし９のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置と、
上記ＬＥＤ照明装置からの光を画素単位で透過させまたは遮蔽することが可能な液晶パネルと、
を備えることを特徴とする、液晶表示装置。 LED lighting device according to any one of claims 1 to 9,
A liquid crystal panel capable of transmitting or blocking light from the LED illumination device in units of pixels;
A liquid crystal display device comprising: 金属からなる筐体をさらに備えており、
上記導通支持部材が上記筐体に接している、請求項１０に記載の液晶表示装置。 It further includes a metal casing,
The liquid crystal display device according to claim 10, wherein the conduction support member is in contact with the casing.
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