JP5097127B2 - 発光装置、表示装置、および固体発光素子基板 - Google Patents

Description

本発明は、たとえば液晶表示装置などに用いられる発光装置等に関する。

近年、例えば液晶表示装置等のように、表示パネルの背面側にバックライトを備える表示装置が広く用いられている。
液晶テレビや液晶モニタのバックライトには、蛍光管等の発光装置を液晶パネルの直下（背面）に平面状に配置するいわゆる直下型と呼ばれるものがある。
このような直下型のバックライトとして、従来用いられていた蛍光管に代えて、固体発光素子の１つである発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源として使用するものが近年、増加している。特に、赤、青、緑の３原色に相当する３色のＬＥＤを用いて大画面液晶ＴＶのバックライトを構成した場合には、色再現範囲を広くでき、高画質を実現することができる。

ここで、大画面液晶ＴＶ用のバックライトを直下型で構成する場合には、大光量を得るために多数のＬＥＤを配列する必要がある。ところが、ＬＥＤの発光効率（電気エネルギーから光エネルギーへの変換効率）は現状では例えば５０％以下程度等であるため、投入エネルギーの過半が熱として出力される。その結果、ＬＥＤの温度が上昇し、発光効率のさらなる低下とＬＥＤの短命化を招く。このため、ＬＥＤの熱を効率良く放熱することが望まれる。

ＬＥＤ光源や電子部品の放熱に関する公報記載の従来技術としては、例えば特許文献１乃至３に開示されたものがある。
特許文献１に開示の技術は、エッジライト型のバックライトにて、ＬＥＤモジュールを実装する実装基板の実装面に、実装金属膜、金属駆動配線、金属膜パターンを形成し、実装基板の裏面に放熱用金属膜を形成し、その間を金属スルーホールに接合することで、ＬＥＤモジュール自体の温度上昇を抑えようとするものである。

また、特許文献２に開示の技術は、放熱装置及び表示装置に関するもので、基準サイズを有する基準表示パネルよりも大きな画面サイズを有する適用表示パネルに対して、第１ヒートシンクと第２ヒートシンクとを組み合わせてヒートシンクを構成する。第１ヒートシンクは基準表示パネル用に適合する基準幅を有し冷却ファンの取付部を形成して成る長尺の共用ヒートシンク素材を適用表示パネルに適合した長さに切断して形成され、第２ヒートシンクは適用表示パネルに必要な放熱容量に対して第１ヒートシンクによる放熱容量の不足分を補完するものである。これにより、放熱部品を表示パネルの画面サイズの変更とそれに伴う発光ダイオードの数量変更に対応でき、また、コスト低減や生産性を向上できるとしている。

さらに、特許文献３に開示の技術は、電子部品の発生熱をヒートシンクに伝熱する放熱部材に関するもので、ヒートシンクに対面する側の表面層域が多孔質ないしハニカム構造である金属製放熱基板の層内空孔に、常温では非流動性で電子部品の発熱により低粘度化して流動性を呈する熱伝導性充填材を含浸させたものである。この構成の放熱部材は、電子部品の通電状態では、軟化，流動した熱伝導充填材が放熱基板／ヒートシンク管の伝熱面に介在する空隙を埋めて伝熱性を高める。

特開２００６−１１２３９号公報 特開２００６−５８４８６号公報 特開２００５−３４７５００号公報

多数のＬＥＤを実装基板に配列して成る直下型のバックライトの放熱構造として、ＬＥＤの熱を、実装基板を介して実装基板と結合された放熱部材（フレームやヒートシンク等）に逃がし、これによってＬＥＤの加熱を抑えるものがある。
このような放熱構造では、ＬＥＤの熱を効率良く放熱するために、実装基板から放熱部材への接触熱抵抗を極力小さくする必要がある。

ここで、接触して配置された部材間における熱の移動は、微視的に実際に接触している部分を介する「固体接触伝導」と、両部材の間に形成された微視的な隙間（空気層）を介する「空気伝達」と、「輻射」との複合によって行われるが、その熱伝導効率は、固体接触伝導が他に比べて圧倒的に高い。このため、実際の熱移動は、固体接触伝導の面積（固体接触面積）に依存する。従って、実際に接触している固体接触面積を大きくすることで、部材間全体としての熱抵抗（接触熱抵抗）を小さくすることができる。

つまり、実装基板を放熱部材により広い面積で密着させることで、ＬＥＤから効率良く放熱することが可能になる。
ところが、実装基板と放熱部材との結合は、所定間隔にて間欠的に配置され、例えばねじ等の固定部材によって行われるのが一般的である。このため、全面で密着させることは難しく、実装基板が反って放熱部材との間に隙間（空気層）を生ずることがある。その結果、隙間部位の接触熱抵抗が増大することとなって放熱が滞り、隙間の空気層に熱が溜まって（高温化して）その部分のＬＥＤの発光効率の低下を招来し、色ムラの原因となる。

このような不具合を防ぐため、例えば、実装基板と放熱部材との間に、熱伝導シート、熱伝導コンパウンド又は熱伝導グリースといった熱伝導媒体（以下サーマルインターフェイス材料と称する）を介装し、固体接触面積を増大させると共に隙間の形成を防ぐことが行われる。
しかし、このようなサーマルインターフェイス材料を用いる構成では、サーマルインターフェイス材料の材料費、また、それらサーマルインターフェイス材料を介装する作業が必要となり、これが製造コスト上昇の要因となるという問題がある。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、製造コストを抑えて効率の良い放熱を可能とする発光装置等を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明の発光装置は、複数の固体発光素子と、複数の固体発光素子に駆動電流を供給するための電気回路と、を備える実装基板と、実装基板を支持する支持部材と、実装基板を支持部材に装着する装着手段と、を備え、実装基板には、熱を伝達する伝熱部と、複数の固体発光素子が発する熱を各々伝熱部に伝導する複数の熱伝導路と、が形成されており、装着手段は、伝熱部を支持部材に熱伝導可能に接触させて、実装基板を支持部材に装着することを特徴とする。

ここで、複数の熱伝導路は、熱抵抗が略等しく設定されていることを特徴とすることができる。
また、複数の熱伝導路は、実装基板の複数の固体発光素子が設けられる面とは反対の面に形成されており、複数の固体発光素子と複数の熱伝導路とは、実装基板を熱伝導可能に貫通する複数の伝熱貫通部を介して接続されていることを特徴とすることができる。
さらに、装着手段は、実装基板の伝熱部を貫通する固定部材によって、伝熱部を支持部材に熱伝導可能に接触させて、実装基板を支持部材に固定することを特徴とすることができる。

本発明の表示装置は、画像表示を行う表示パネルと、表示パネルを背面から照射するバックライトとを含む表示装置であって、バックライトは、複数の固体発光素子と、複数の固体発光素子に駆動電流を供給する電気回路とを備えた実装基板と、実装基板を支持し、表示パネルに向けて複数の固体発光素子を直下型に配置するフレームと、フレームに実装基板を固定する固定部材と、を有し、実装基板は、実装基板をフレームに固定する固定部と、固定部に形成されフレームに熱を伝達する伝熱部と、複数の固体発光素子が発する熱を各々伝熱部に伝導する複数の熱伝導路と、を備え、固定部材による実装基板のフレームへの固定によって、複数の固体発光素子が発する熱を、複数の熱伝導路を介して伝熱部からフレームに伝達するように構成されていることを特徴とする。
ここで、複数の熱伝導路は、熱抵抗が略等しく設定されていることを特徴とすることができる。

本発明の固体発光素子基板は、実装基板と、実装基板に実装される複数の固体発光素子と、実装基板に形成され複数の固体発光素子に対して駆動電流を供給するための電気回路と、実装基板に形成された実装基板を装着対象部材に固定する固定部と、固定部に形成され装着対象部材と接する伝熱部と、実装基板に形成され複数の固体発光素子が発する熱を各々伝熱部に伝達する複数の熱伝導路と、を備え、複数の熱伝導路は、熱抵抗が略等しく設定されていることを特徴とする。

以上のように構成された本発明によれば、これらの構成を採用しない場合に比べ、固体発光素子の熱を効率良く放熱できる発光装置等を、製造コストを抑えて構成できる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態が適用される液晶表示装置の全体構成を示す分解斜視図である。また、図２はバックライト装置１０を示し、（ａ）は平面図，（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図１に示す液晶表示装置は、表示パネルとしての液晶表示モジュール３０と、発光装置としてのバックライト装置（バックライト）１０とから成る。更に、液晶表示装置には、図示しない駆動用ＬＳＩなどの周辺部材が配置される。

液晶表示モジュール３０は、２枚のガラス基板の間に液晶を挟んだ液晶パネル３１と、この液晶パネル３１の各々のガラス基板に積層され、光波の振動をある方向に制限するための偏光板（偏光フィルタ）３２，３３とを備えている。
液晶パネル３１は、図示しない各種構成要素を含んで構成されている。例えば、２枚のガラス基板に、図示しない表示電極、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などのアクティブ素子、液晶、スペーサ、シール剤、配向膜、共通電極、保護膜、カラーフィルタ等を備えている。

バックライト装置１０は、支持部材としてのバックライトフレーム（フレーム）１１の内部に、固体発光素子であるＬＥＤ２１を複数備える実装基板としてのＬＥＤ基板２０が装着されて、構成されている。また、バックライト装置１０は、ＬＥＤ基板２０の前面側に、面全体を均一な明るさとするために光を散乱・拡散させる透明な板（またはフィルム）である拡散板（または拡散フィルム）１３と、前方への集光効果を持たせた回折格子フィルムであるプリズムシート１４，１５とを備えている。
これにより、バックライト装置１０は、液晶表示モジュール３０の背面の全体に対してほぼ均等にＬＥＤ２１が配列されたいわゆる直下型のバックライトを構成するようになっている。
なお、バックライト装置１０の構成単位は任意に選択される。例えば、バックライトフレーム１１にＬＥＤ基板２０が装着されただけの単位にて「バックライト」と呼び、拡散板１３やプリズムシート１４，１５などの光学補償シートの積層体を含まない流通形態もあり得る。

バックライトフレーム１１は、前面側（液晶表示モジュール３０と対向する側）に開放する箱状に、良好な強度と熱伝導が良好な素材、例えばアルミニウムやマグネシウム、鉄、またはそれらの金属合金等によって形成されている。その平面形状は液晶表示モジュール３０と対応する大きさの矩形で、内側面には例えば白色高反射の性能を有するポリエステルフィルムなどが貼られ、リフレクタとしての機能を備えている。また、その背面部や側面部には、排熱のための冷却フィン等からなるヒートシンク構造が必要によって形成される場合がある。
このようなバックライトフレーム１１に対し、図２に示すように、複数（本実施の形態では１６枚）のＬＥＤ基板２０がそれぞれ隣り合って配置され、それぞれ複数の固定部材としての装着ねじ１７によって、バックライトフレーム１１に固定されている。つまり、装着ねじ１７が本発明における装着手段を構成している。装着ねじ１７は、本実施の形態では１枚のＬＥＤ基板２０に対して４本設けられている。

ＬＥＤ基板２０の上面には、複数（本実施の形態では１６個）のＬＥＤ２１が配置されている。以下、このＬＥＤ２１が装着された側を、ＬＥＤ基板２０の表面側と称する。
なお、詳しくは図示しないが、複数のＬＥＤ２１には、赤色を発光する発光ダイオードと、緑色を発光する発光ダイオードと、青色を発光する発光ダイオードとがあり、これらの各色の発光ダイオードが一定の規則に従って配置されている。これらの各色の発光ダイオードからの光を混合させることで、色再現の範囲の広い光源を得ることが可能となっている。

また、各ＬＥＤ２１は、このように各々が赤色、緑色、あるいは青色を発光する単体のＬＥＤを１または複数含んでいてもよいし、例えば青紫色を発光する単体のＬＥＤにＹＡＧ蛍光体を組み合わせることで疑似白色を発光する疑似白色発光素子を用いてもよい。さらには、各々が赤色、緑色、および青色を発光する複数個のＬＥＤを含み、これら各ＬＥＤを組み合わせることで白色を発光するように構成してもよい。

そして、このようなＬＥＤ基板２０がバックライトフレーム１１に複数整然と取り付けられることで、バックライトフレーム１１の全面にＬＥＤ２１が均等に配置されている。これにより、バックライトフレーム１１に存在するＬＥＤ２１の全体で輝度および色度が均一なバックライト（光）を発光することが可能となる。なお、ＬＥＤ基板２０の構成枚数等は、適宜設定されるものである。

つぎに、前述の図２と、図３乃至図７を参照してＬＥＤ基板２０について詳細に説明する。
図３はＬＥＤ基板２０を示し、（ａ）はＬＥＤ２１が装着されていない状態の平面図（表面側を示す図），（ｂ）はそのＬＥＤ基板２０の背面図（裏面側を示す図）である。また、図４はＬＥＤ基板２０のＬＥＤ２１が装着される実装部２３の表面側拡大図、図５はＬＥＤ基板２０の裏面側に形成される伝熱回路３２０の拡大図である。さらに、図６はＬＥＤ２１が装着された実装部２３の拡大断面図、図７は装着ねじ１７による締着部位の拡大断面図である。

ＬＥＤ基板２０は、ガラス布を基材としたエポキシ樹脂による電子機器用の基板であって、所定厚さ且つ所定形状（本実施の形態では正方形）に形成されている。
ＬＥＤ基板２０の表面側には、図２に示すように複数のＬＥＤ２１が実装されている。本実施の形態では、ＬＥＤ２１は１６個実装されている。
これらのＬＥＤ２１は、ＬＥＤ基板２０の実装部２３にそれぞれ装着されて、縦横に均等な間隔（ＬＥＤ間隔：Ｐ）で配置されている。ＬＥＤ基板２０の外縁から最も外側のＬＥＤ２１までの距離は、ＬＥＤ間隔：Ｐの半分未満に設定されており、これによって複数のＬＥＤ基板２０を並べて配置した際に、隣接するＬＥＤ基板２０のＬＥＤ２１をＬＥＤ間隔：Ｐに設定し得るようになっている。
また、ＬＥＤ基板２０の所定位置には、ＬＥＤ基板２０を装着ねじ１７でバックライトフレーム１１に締着する装着穴２２が形成されている。本実施の形態では、装着穴２２は４箇所設けられている。この装着穴２２の形成部位が、本発明におけるＬＥＤ基板２０の固定部である。

また、ＬＥＤ基板２０は、各ＬＥＤ２１に駆動電流を供給するための電気系回路２００と、各ＬＥＤ２１が生ずる熱を伝導するための伝熱系回路３００とを有している。なお、これらの電気系回路２００および伝熱系回路３００は、ＬＥＤ基板２０の表裏面にそれぞれ設けられた銅又は銅合金等による所定厚さの金属箔の層を、一般的なプリント配線回路形成工程と同様にエッチング工程で所定の形状に残存させて形成されるものである。

電気系回路２００は、ＬＥＤ２１が電気的に接続される端子ランド２１０と、これら端子ランド２１０に接続された図示しない電気配線回路とを備えている。これら端子ランド２１０及び電気配線回路は、ＬＥＤ基板２０の表面側に形成されている。
端子ランド２１０は、ＬＥＤ基板２０の各ＬＥＤ２１が装着される部位（実装部２３）に、拡大図である図４に示すように実装部２３の中心（装着されるＬＥＤ２１の真下）を挟んで所定間隔で一対設けられている。この端子ランド２１０には、ＬＥＤ２１のリードが接続される。
電気配線回路は、これら端子ランド２１０に接続されて、ＬＥＤ２１に駆動電力を供給する。

伝熱系回路３００は、拡大図である図４および図５に示すように、ＬＥＤ基板２０の表面側に形成された伝熱用ランド３１０と、ＬＥＤ基板２０の裏面側に形成された熱伝導路としての伝熱回路３２０と、伝熱部としての接触伝熱ランド３３０と、伝熱用ランド３１０と伝熱回路３２０とを熱伝導可能に接続する伝熱貫通部としてのスルーホール３４０とから成る。
伝熱用ランド３１０は、実装部２３の中央のＬＥＤ２１が配置される部位（一対の端子ランド２１０の間）から後述するスルーホール３４０の形成域まで、ＬＥＤ２１と対応する幅で延設されている。

スルーホール３４０は、実装部２３の中心に対して端子ランド２１０の配列方向と直交する方向に所定量偏心した位置に、所定の直径（たとえば０．３〜０．５ｍｍ）でＬＥＤ基板２０の表裏を貫通して形成されている。その内周面には、金属（たとえば銅）のメッキ層が形成されており、この金属メッキ層がＬＥＤ基板２０の表面側の伝熱用ランド３１０と、ＬＥＤ基板２０の裏面側の伝熱回路３２０とを熱伝導可能に接続している。
なお、本発明における伝熱貫通部は、このようなスルーホール３４０による構成に限るものではない。たとえば本実施の形態におけるスルーホール３４０の内部に導電性ペースト等を充填してソルダーレジストによって塞いだ（すなわち穴として貫通しない）構成としても良く、さらには、線状の伝熱部材をＬＥＤ基板２０を貫通させて設けたものであっても良い。要は、ＬＥＤ基板２０の表面側の伝熱用ランド３１０と、ＬＥＤ基板２０の裏面側の伝熱回路３２０とを熱伝導可能に接続すれば良いものである。
また、本実施の形態ではスルーホール３４０は実装部２３の中心から偏心した位置に設定されているが、スルーホール３４０の位置はこれに限定されるものではなく、実装部２３の中心（ＬＥＤ２１の装着位置の直下）等であっても良いことは勿論である。その場合、伝熱用ランド３１０はＬＥＤ２１と対応する大きさで良い。

伝熱回路３２０は、スルーホール３４０のＬＥＤ基板２０の裏面側開口部と、接触伝熱ランド３３０とを接続するように形成されている。
接触伝熱ランド３３０は、装着穴２２の周囲に、装着穴２２と同心状の円形に形成されている。その直径は、装着穴２２に挿通された装着ねじ１７によって、ＬＥＤ基板２０をバックライトフレーム１１に締着する際に、所定の圧力で密着する領域に設定されている。たとえば、装着ねじ１７のねじ頭または用いる座金の径とほぼ同じに設定される。たとえば、平座金（みがき丸）付きのＭ３のセムスねじの場合、φ７ｍｍ程度とすれば良い。
装着穴２２は、本実施の形態では正方形のＬＥＤ基板２０を前後左右に均等に４分割した正方形の各領域（単位領域２０Ａ）に対して一カ所設けられ、その位置は、単位領域２０Ａ内に配置される４個のＬＥＤ２１の略中心に設定される。より正確には、単位領域２０Ａの各ＬＥＤ２１の実装部２３に形成された各スルーホール３４０から、直線距離が等しくなる位置に設定される。単位領域２０Ａには４個のＬＥＤ２１が正方形を成すように配置され、装着穴２２はそれらの中央にこの条件を満たして設けることが可能である。

これにより、単位領域２０Ａの各実装部２３のスルーホール３４０と接触伝熱ランド３３０とを結ぶ各伝熱回路３２０は、直線で等しい長さ（回路長：Ｌ）となっている。また、各伝熱回路３２０は、その幅：Ｗが等しく設定されている。さらに、伝熱回路３２０の厚さ（伝熱回路３２０を形成する金属箔の厚さ）も等しい。従って、各伝熱回路３２０は、その断面積と長さが等しく、各スルーホール３４０から接触伝熱ランド３３０に至る熱抵抗も等しくなっている。つまり、各伝熱回路３２０は、熱伝導の点で等しい長さに設定されているものである。
上記のごとき伝熱系回路３００の構成により、各ＬＥＤ２１が装着される伝熱用ランド３１０から、それぞれスルーホール３４０および伝熱回路３２０を介して接触伝熱ランド３３０に至る熱伝導経路が形成される。本実施の形態では、単位領域２０Ａに配置された４個のＬＥＤ２１の熱伝導経路は、一つの接触伝熱ランド３３０に集中する。

なお、ＬＥＤ基板２０の表面側は、実装部２３を除いて非導電性の樹脂による被覆が施されて、保護絶縁被膜２４（図６及び図７に示す）が形成されている。また、ＬＥＤ基板２０の裏面側は、接触伝熱ランド３３０を除いて（装着穴２２の周辺を除いて）非導電性の樹脂による被覆が施されて、保護絶縁被膜２５（図６及び図７に示す）が形成されている。

ＬＥＤ基板２０の各実装部２３には、前述のごとくそれぞれＬＥＤ２１が装着される。
ＬＥＤ２１は、拡大断面図である図６に示すように、実装部２３の伝熱用ランド３１０に熱伝導可能に接触した状態で、図示しないリードが端子ランド２１０に接続されて装着される。また、ＬＥＤ２１の外面周囲には、透明樹脂による半球状のカバー２１Ｃが形成される。なお、この実施の形態では、カバー２１ＣはＬＥＤ基板２０にＬＥＤチップを実装した後に成形されるが、これに限らずＬＥＤチップにカバー２１Ｃを一体的に備えて成るＬＥＤランプをＬＥＤ基板２０に実装してこのように構成しても良いものである。

そして、上記のごときＬＥＤ基板２０は、図７に拡大断面図を示すように、装着穴２２に挿通された装着ねじ１７で、バックライトフレーム１１に締着される。これにより、装着穴２２の周囲の接触伝熱ランド３３０がバックライトフレーム１１の表面に圧接する。すなわち、ＬＥＤ基板２０の裏面側は図６に誇張して示すように伝熱回路３２０や保護絶縁被膜２５があって平滑ではないが、装着ねじ１７の締め付け圧力でＬＥＤ基板２０は微妙に変形し、接触伝熱ランド３３０がバックライトフレーム１１の表面に所定の圧力で接触するものである。
その結果、図７中に矢印で示すように接触伝熱ランド３３０からバックライトフレーム１１へと熱が流れ易い状態となる。つまり、接触伝熱ランド３３０がバックライトフレーム１１に圧接されて接触圧が高くなると、両者の間に介在する空気層が薄くなると共に固体接触面積が増大するために、接触熱抵抗が小さくなり、熱伝導が容易になる。
なお、図７に示す接触伝熱ランド３３０は、装着穴２２の周囲は穴径より少し（半径で０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度）大きい範囲で形成されていない。これは、ＬＥＤ基板２０に装着穴２２をプレス等で形成する際に接触伝熱ランド３３０の金属箔が剥がれることを防ぐためである。

上記のごとき構成のＬＥＤ基板２０を備えるバックライト装置１０では、ＬＥＤ２１が生じた熱は、伝熱系回路３００（伝熱用ランド３１０，スルーホール３４０，伝熱回路３２０および接触伝熱ランド３３０）を伝導してバックライトフレーム１１に放熱される。つまり、換言すれば、ＬＥＤ２１が生ずる熱を、高い圧力でバックライトフレーム１１に接触する装着ねじ１７による締着部に伝熱系回路３００によって導いて放熱するものである。
これにより、ＬＥＤ基板２０とバックライトフレーム１１との間に熱伝導シート，熱伝導コンパウンド又は熱伝導グリースといったサーマルインターフェイス材料を介設しなくてもＬＥＤ２１の熱を効率良くバックライトフレーム１１に逃がし、ＬＥＤ２１の高温化を抑制することができる。従って、サーマルインターフェイス材料の材料費、また、それらサーマルインターフェイス材料を介装する作業が不要となり、製造コストを抑えることができる。

単位領域２０Ａの４個のＬＥＤ２１と一つの接触伝熱ランド３３０とを接続する各伝熱回路３２０の熱抵抗は等しく（実際の長さも等しい）、これにより単位領域２０Ａに配設された各ＬＥＤ２１の熱を均等に逃がすことができる。また、伝熱回路３２０の熱抵抗は、全ての単位領域２０Ａにおいて等しく、従って、ＬＥＤ基板２０に配設された全てのＬＥＤ２１から均等に放熱することが可能となる。さらに、これらの条件は、バックライトフレーム１１に装着された複数のＬＥＤ基板２０全てにおいて同様である。
このため、バックライト装置１０の全てのＬＥＤ２１から均等に放熱して温度分布を平均化でき、局所的な温度集中（熱溜まり）に起因する色ムラを防ぐことができる。

ここで、伝熱回路３２０の幅は、熱伝導の観点からは広い方が好ましい。しかし、あまり広くするとバックライトフレーム１１とＬＥＤ基板２０の間の隙間（空気層）を加熱して熱溜まりを生ずる虞があり、このようなことのないように設定する。
すなわち、ＬＥＤ基板２０は、４本の装着ねじ１７によってバックライトフレーム１１に締着されるため、ＬＥＤ基板２０の裏面全体をバックライトフレーム１１に密着させることは難しく、バックライトフレーム１１とＬＥＤ基板２０の間には隙間（空気層）が形成される。仮に、ＬＥＤ基板２０の裏面側を全面銅箔とすると、銅箔の熱が隙間の空気層を加熱する（銅箔から空気に熱が放射する）こととなる。空気層を介した熱伝達は熱抵抗が大きいために熱はバックライトフレーム１１に迅速に伝達されず、空気層が高温化していわゆる熱溜まりを生ずる。その結果、ＬＥＤ２１の発光効率が低下して色ムラを招来する。

このような隙間の空気層に起因する熱溜まりを抑制するためには、伝熱回路３２０の表面積はより狭い方が好ましい。このため、伝熱回路３２０はスルーホール３４０と接触伝熱ランド３３０とを最短距離で（すなわち直線的に）結び、幅は熱伝導と熱溜まり抑制とを勘案して設定する。
一方、伝熱回路３２０の厚さは、断面積を大きくして熱伝導効率を向上させるためにできる限り厚く構成するのが好ましい。伝熱回路３２０を厚く構成しても、隙間の空気層への熱伝導が増大することはない。

本実施の形態では、限られた表面積の伝熱回路３２０で熱を接触伝熱ランド３３０に導いてバックライトフレーム１１に逃がすため、バックライトフレーム１１とＬＥＤ基板２０の間に隙間（空気層）が形成されても、空気層を加熱し難く、熱溜まりを生じ難い。
さらに、本実施の形態では、ＬＥＤ基板２０の裏面側は熱伝導率の小さい樹脂製の保護絶縁被膜２５で覆われており、これによっても伝熱回路３２０から隙間の空気層へ熱伝導を抑えて隙間部位に熱が溜まることを防ぐ。
このように、バックライトフレーム１１とＬＥＤ基板２０の間に隙間が生じても、熱溜まりを生じさせることがなく、ＬＥＤ２１の熱を伝熱回路３２０および接触伝熱ランド３３０を介してバックライトフレーム１１に効率良く伝導させて放熱することができるものである。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。たとえば、ＬＥＤ基板２０に配置するＬＥＤ２１の数や、装着穴２２の数、また、ひとつの接触伝熱ランド３３０に接続する伝熱回路３２０の数等は、適宜変更可能なものである。
さらに、ＬＥＤ基板２０のバックライトフレーム１１への装着手段は、ねじ（装着ねじ１７）に限らず、ＬＥＤ基板２０（接触伝熱ランド３３０）をバックライトフレーム１１に圧接させて装着できるものであれば良い。たとえば、金属製のリベットや樹脂によって形成されたカヌークリップ等を用いることができる。

ここで、ＬＥＤ基板２０をバックライトフレーム１１に装着する装着穴２２の配置と、ＬＥＤ２１の配置とによっては、伝熱系回路３００の伝熱回路３２０の長さを各ＬＥＤ２１において等しく設定できない場合がある。
つぎに、このように伝熱回路３２０の長さが異なる例について、図８および図９を参照して説明する。図８は長さの異なる伝熱回路３２０を備えるＬＥＤ基板４０の背面図、図９はその伝熱回路３２０の拡大図である。なお、図中前述の実施の形態と同じ構成要素については同符号を付して説明を省略する。

図８に示すＬＥＤ基板４０は、平面形状が長方形で、その四隅近傍にそれぞれ装着穴２２が設けられている。すなわち、ＬＥＤ基板４０は、４個の装着穴２２を介して図示しないバックライトフレームに装着されるようになっている。
ＬＥＤ基板４０は、各装着穴２２に対応するように縦横に均等な４区画の単位領域に分割され、各単位領域４０Ａにはそれぞれ図示しないＬＥＤが装着される６箇所の実装部２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）が設定されている。すなわち、各単位領域４０Ａにはそれぞれ６個のＬＥＤが装着されるものである。

単位領域４０Ａ内には、実装部２３が、図中横方向に所定間隔で３箇所並んで列を成し、この列が縦方向に所定間隔で２列に配置されている。
装着穴２２は、ＬＥＤ基板４０の側端近傍に位置する２箇所の実装部２３Ａの中間付近に配置されている。
このため、装着穴２２の周囲に形成された接触伝熱ランド３３０と、各実装部２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ（スルーホール３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ）との距離は、三段階に異なる。すなわち、最も近い実装部２３Ａが２箇所、中間距離の実装部２３Ｂが２箇所、最も離間した実装部２３Ｃが２箇所となる。

ここで、各実装部２３（２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ）のスルーホール３４０（３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ）と接触伝熱ランド３３０とを結ぶ伝熱回路３２０（３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ）は、その長さに応じて断面積が異なり、熱抵抗がほぼ等しくなるように設定されている。
すなわち、熱伝導の理論式は、
Ｑ ： 熱量（Ｗ）
Ｋ ： 熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）
Ａ ： 断面積（ｍ^２）
Δｔ： 温度差（Ｋ）
Ｌ ： 長さ（ｍ）
として、
Ｑ＝Ｋ×Ａ×Δｔ／Ｌ
で与えられる。
つまり、伝導する熱量：Ｑは、断面積：Ａに比例し、長さ（距離）：Ｌに反比例する。
なお、この場合の熱抵抗：Ｒ（℃／Ｗ）は、
Ｒ＝Δｔ／Ｑ
である。

このような関係に基づいて、伝熱回路３２０の長さ（接触伝熱ランド３３０と実装部２３のスルーホール３４０との距離）に応じて伝導する熱量がほぼ等しくなるように（熱抵抗がほぼ等しくなるように）伝熱回路３２０の断面積を変えてある。
この伝熱回路３２０の断面積の変更は、銅箔等によって形成される伝熱回路３２０の厚さを変更することは難しいために伝熱回路３２０の幅を変更することで行っている。すなわち、伝熱回路３２０の幅を、最も近い実装部２３Ａのスルーホール３４０Ａに接続する最も短い伝熱回路３２０Ａの幅（ＷＡ）を基準とすれば、その長さに応じた割合で、中間距離の実装部２３Ｂのスルーホール３４０Ｂに接続する伝熱回路３２０Ｂの幅（ＷＢ）を広く、最も離間した実装部２３Ｃのスルーホール３４０Ｃに接続する伝熱回路３２０Ｃの幅（ＷＣ）をさらに広く設定するものである。なお、断面積の変更は伝熱回路３２０の厚さを変えて行っても良いことは勿論であり、さらには幅と厚さの両方を変えて行っても良いものである。

このような構成のＬＥＤ基板４０によれば、単位領域４０Ａの６箇所の実装部２３に配置される各ＬＥＤと一つの接触伝熱ランド３３０とを接続する各伝熱回路３２０の熱抵抗をほぼ等しくすることができる。これにより単位領域４０Ａに配設された各ＬＥＤの熱を均等に逃がすことができ、局所的な温度集中（熱溜まり）の発生を防ぐことができる。また、この構成によれば、装着穴２２（接触伝熱ランド３３０）とＬＥＤの配置の制限が緩和され、設計の自由度が向上するものである。

本実施の形態が適用される液晶表示装置の全体構成を示す分解斜視図である。 バックライト装置を示し、（ａ）はその平面図，（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）はＬＥＤ基板の平面図，（ｂ）はＬＥＤ基板の背面図である。 ＬＥＤが装着される実装部の拡大図である。 伝熱回路の拡大図である。 ＬＥＤが装着された実装部の拡大断面図である。 装着ねじによる締着部位の拡大断面図である。 長さの異なる伝熱回路を備えるＬＥＤ基板の背面図である。 図８に示すＬＥＤ基板の伝熱回路の拡大図である。

符号の説明

１０…バックライト装置（発光装置，バックライト）、１１…バックライトフレーム（支持部材，フレーム）、１７…装着ねじ（装着手段，固定部材）、２０，４０…ＬＥＤ基板（実装基板）、２１…ＬＥＤ（固体発光素子）、２２…装着穴（固定部）、３０…液晶表示モジュール（表示パネル）、３００…伝熱系回路、３１０…伝熱用ランド、３２０…伝熱回路（熱伝導路）、３３０…接触伝熱ランド（伝熱部）、３４０…スルーホール（伝熱貫通部）

Claims (7)

1. 複数の固体発光素子と、当該複数の固体発光素子に駆動電流を供給するための電気回路と、を備える実装基板と、
   前記実装基板を支持する支持部材と、
   前記実装基板を前記支持部材に装着する装着手段と、
   を備え、
   前記実装基板には、熱を伝達する伝熱部と、前記複数の固体発光素子が発する熱を各々当該伝熱部に伝導する複数の熱伝導路と、が形成されており、
   前記装着手段は、前記伝熱部を前記支持部材に熱伝導可能に接触させて、前記実装基板を前記支持部材に装着することを特徴とする発光装置。
2. 前記複数の熱伝導路は、熱抵抗が略等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記複数の熱伝導路は、前記実装基板の前記複数の固体発光素子が設けられる面とは反対の面に形成されており、当該複数の固体発光素子と当該複数の熱伝導路とは、当該実装基板を熱伝導可能に貫通する複数の伝熱貫通部を介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
4. 前記装着手段は、
   前記実装基板の前記伝熱部を貫通する固定部材によって、当該伝熱部を前記支持部材に熱伝導可能に接触させて、当該実装基板を当該支持部材に固定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 画像表示を行う表示パネルと、当該表示パネルを背面から照射するバックライトとを含む表示装置であって、
   前記バックライトは、
   複数の固体発光素子と、当該複数の固体発光素子に駆動電流を供給する電気回路とを備えた実装基板と、
   前記実装基板を支持し、前記表示パネルに向けて前記複数の固体発光素子を直下型に配置するフレームと、
   前記フレームに前記実装基板を固定する固定部材と、
   を有し、
   前記実装基板は、当該実装基板を前記フレームに固定する固定部と、当該固定部に形成され当該フレームに熱を伝達する伝熱部と、前記複数の固体発光素子が発する熱を各々当該伝熱部に伝導する複数の熱伝導路と、を備え、
   前記固定部材による前記実装基板の前記フレームへの固定によって、前記複数の固体発光素子が発する熱を、前記複数の熱伝導路を介して前記伝熱部から当該フレームに伝達するように構成されていることを特徴とする表示装置。
6. 前記複数の熱伝導路は、熱抵抗が略等しく設定されていることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 実装基板と、
   前記実装基板に実装される複数の固体発光素子と、
   前記実装基板に形成され前記複数の固体発光素子に対して駆動電流を供給するための電気回路と、
   前記実装基板に形成され当該実装基板を装着対象部材に固定する固定部と、
   前記固定部に形成され前記装着対象部材と接する伝熱部と、
   前記実装基板に形成され前記複数の固体発光素子が発する熱を各々前記伝熱部に伝達する複数の熱伝導路と、
   を備え、
   前記複数の熱伝導路は、熱抵抗が略等しく設定されていることを特徴とする固体発光素子基板。

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