JPWO2009038071A1 - 表示装置、光源連結体、照明装置、光源連結体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
光源連結体は、赤色LED41、第1緑色LED42、第2緑色LED43、青色LED44を備えた複数の発光部33と、各発光部33の各LEDに給電を行う電気導体部50と、各LEDで発生した熱を逃がす導電性熱導体部60および絶縁性熱導体部70とを備える。赤色LED41は金属製の赤用導電性熱導体64に取り付けられ、第1緑色LED42、第2緑色LED43、青色LED44は金属製の緑/青用導電性熱導体65に取り付けられる。赤用導電性熱導体64は樹脂製の第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72を介して金属製の第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62に接続され、緑/青用導電性熱導体65は第2導電性熱導体62と一体化される。それにより、発光素子の温度変動およびこれに伴う光量変動を抑制するとともに、発光素子の発光不良を抑制する。
Description
本発明は、表示装置、光源連結体、照明装置、光源連結体の製造方法に関する。
近年、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の発光素子を用いた発光装置が種々実用化されてきている。このような発光装置は、蛍光灯などを代替する照明装置、マトリクス状に配列された複数のLEDを選択的に発光させることにより文字や画像を表示するマトリクス表示装置、液晶表示装置における液晶パネルのバックライト等として広く利用されている。
この種の発光装置として、電気的に接続される複数の光源と、これら複数の光源を連結すべく光源の配列方向に延在する接続導体構造とを含み、この接続導体構造が所定のパターンが形成された概ね平板なパターン化導体の所用の部分を切除することで形成するものが提案されている(特許文献1参照)。
また、3組以上のリードフレームのそれぞれに対して同色の発光ダイオードチップを複数個直列接続し、各リードフレームに設けられた異なる3色以上の発光ダイオードチップを透明樹脂あるいは透明封止剤で一体に封止する技術も提案されている(特許文献2参照)。
また、3組以上のリードフレームのそれぞれに対して同色の発光ダイオードチップを複数個直列接続し、各リードフレームに設けられた異なる3色以上の発光ダイオードチップを透明樹脂あるいは透明封止剤で一体に封止する技術も提案されている(特許文献2参照)。
ところで、LED等の発光素子は発光する際に発熱し、また、温度変化に伴ってその発光光率が変動することが知られている。
そこで、複数の発光ダイオードチップ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、実装基板の裏面のほぼ全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、各発光ダイオードの放熱性を高める技術が提案されている(特許文献3参照。)。
そこで、複数の発光ダイオードチップ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、実装基板の裏面のほぼ全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、各発光ダイオードの放熱性を高める技術が提案されている(特許文献3参照。)。
しかしながら、複数の発光素子で発生した熱を、実装金属膜から金属スルーホールを介して放熱用金属膜に逃がすような構成を採用した場合に、この経路に電流が流れてしまい、結果として発光素子が発光しなくなってしまうことがあった。
本発明は、発光素子の温度変動およびこれに伴う光量変動を抑制するとともに、発光素子の発光不良を抑制することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明の表示装置は、画像表示を行う表示パネルと、表示パネルの背面に設けられ表示パネルの背面側から光を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、複数の光源を直線状に接続して構成される帯状光源と、帯状光源が複数並べて取り付けられるフレームとを備え、帯状光源は、複数の光源を構成する各々の光源に設けられた第1発光素子、第2発光素子および第3発光素子と、各々の光源に設けられた第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、各々の光源に設けられた第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、各々の光源に設けられた第3発光素子同士を電気的に接続する第3電気導体と、第1電気導体、第2電気導体および第3電気導体とは電気的に分離して設けられ、第1発光素子を保持する第1保持体と、第1電気導体、第2電気導体、第3電気導体および第1保持体とは電気的に分離して設けられ、第2発光素子および第3発光素子を保持する第2保持体と、熱伝導性を有する絶縁材料にて構成され、第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、伝熱部材および第2保持体と熱的に接続される放熱部材とを含んでいる。
このような表示装置において、第1発光素子は赤色発光ダイオードであり、第2発光素子は緑色発光ダイオードであり、第3発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とすることができる。また、伝熱部材が第1電気導体、第2電気導体、第3電気導体および放熱部材に跨って形成されることを特徴とすることができる。さらに、複数の帯状光源を、光源が列毎に互い違いとなるようにフレームに取り付けたことを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される光源連結体は、第1発光素子および第2発光素子をそれぞれ備えた複数の光源と、複数の光源を構成する各々の光源に設けられた第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、各々の光源に設けられた第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、第1電気導体および第2電気導体とは電気的に分離して設けられ、第1発光素子を保持する第1保持体と、第1電気導体、第2電気導体および第1保持体とは電気的に分離して設けられ、第2発光素子を保持する第2保持体と、熱伝導性を有する絶縁材料にて構成され、第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、伝熱部材および第2保持体と熱的に接続される放熱部材とを含んでいる。
このような光源連結体において、光源は第1発光素子および第2発光素子を収容するための収容部をさらに備え、収容部が第1電気導体、第2電気導体および放熱部材に跨って形成されることを特徴とすることができる。また、放熱部材は、伝熱部材に接続される第1放熱部材と、第2保持体に接続される第2放熱部材とを有することを特徴とすることができる。この場合に、伝熱部材がさらに第2放熱部材に接続されることを特徴とすることができる。また、この場合に、第1電気導体および第2電気導体が、第1放熱部材および第2放熱部材の間に配置されることを特徴とすることができる。さらに、第1電気導体、第2電気導体、第1保持体、第2保持体および放熱部材が金属にて構成され、伝熱部材が樹脂にて構成されることを特徴とすることができる。この場合に、第1電気導体、第2電気導体、第1保持体、第2保持体および放熱部材が同一面上に形成されることを特徴とすることができる。さらにまた、各々の光源に設けられた第2保持体に保持される第3発光素子と、各々の光源に設けられた第3発光素子同士を電気的に接続する第3電気導体とをさらに含み、第1発光素子は赤色発光ダイオードであり、第2発光素子は緑色発光ダイオードであり、第3発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とすることができる。
さらに、他の観点から捉えると、本発明は、光源連結体を備えた照明装置において、光源連結体は、第1発光素子および第2発光素子をそれぞれ備えた複数の光源と、複数の光源を構成する各々の光源に設けられた第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、各々の光源に設けられた第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、第1電気導体および第2電気導体とは電気的に分離して設けられ、第1発光素子を保持する第1保持体と、第1電気導体、第2電気導体および第1保持体とは電気的に分離して設けられ、第2発光素子を保持する第2保持体と、熱伝導性を有する絶縁材料にて構成され、第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、伝熱部材および第2保持体と熱的に接続される放熱部材とを含むことを特徴としている。
このような照明装置において、光源は第1発光素子および第2発光素子を収容するための収容部をさらに備え、収容部が第1電気導体、第2電気導体および放熱部材に跨って形成されることを特徴とすることができる。また、各々の光源に設けられた第2保持体に保持される第3発光素子と、各々の光源に設けられた第3発光素子同士を電気的に接続する第3電気導体とをさらに含み、第1発光素子は赤色発光ダイオードであり、第2発光素子は緑色発光ダイオードであり、第3発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とすることができる。
また、本発明は、第1発光素子および第2発光素子をそれぞれ備えた複数の光源と、複数の光源を構成する各々の光源に設けられた第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、各々の光源に設けられた第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、第1発光素子を保持する第1保持体と、第2発光素子を保持する第2保持体と、第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、伝熱部材および第2保持体と熱的に接続される放熱部材とを含む光源連結体の製造方法であって、第1電気導体、第2電気導体、第1保持体、第2保持体および放熱部材が渡り部を介して接続されたリードフレームに伝熱部材を形成する形成工程と、伝熱部材が形成されたリードフレームから渡り部を除去する除去工程と、第1保持体に第1発光素子を実装し第2保持体に第2発光素子を実装する実装工程とを含む光源連結体の製造方法として把握することができる。
このような製造方法において、形成工程では、第1電気導体、第2電気導体、第1保持体、第2保持体および放熱部材を跨ぐように伝熱部材を形成することを特徴とすることができる。また、形成工程では、熱伝導性を有する絶縁材料を用いて伝熱部材を形成することを特徴とすることができる。さらに、除去工程の前に、第1電気導体、第2電気導体、第1保持体、第2保持体および放熱部材に跨って配置され、第1発光素子および第2発光素子を収容する収容部を形成する工程をさらに含むことを特徴とすることができる。この場合において、実装工程の後に、収容部に収容された第1発光素子および第2発光素子を透明樹脂で封止する封止工程をさらに含むことを特徴とすることができる。
本発明によれば、発光素子の温度変動およびこれに伴う光量変動を抑制するとともに、発光素子の発光不良を抑制することができる。
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している。この液晶表示装置は、液晶表示モジュール20と、この液晶表示モジュール20の背面側(図1では下部側)に設けられるバックライト装置10とを備えている。
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している。この液晶表示装置は、液晶表示モジュール20と、この液晶表示モジュール20の背面側(図1では下部側)に設けられるバックライト装置10とを備えている。
バックライト装置10は、光源を収容するバックライトフレーム11と、発光ダイオード(以下の説明ではLEDという)を複数個、配列させた光源としての発光モジュール12とを備えている。また、バックライト装置10は、光学フィルムの積層体として、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。また、必要に応じて、輝度を向上させるための拡散・反射型の輝度向上フィルム16が備えられる。
一方、液晶表示モジュール20は、2枚のガラス基板により液晶が挟まれて構成される表示パネルの一種としての液晶パネル21と、この液晶パネル21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22、23とを備えている。更に、液晶表示モジュール20には、図示しない駆動用LSI(Large Scale Integrated Circuit)などの周辺部材も装着される。
液晶パネル21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。
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、発光モジュール12を有するバックライトフレーム11だけの単位にて「バックライト装置(バックライト)」と呼び、拡散板13やプリズムシート14、15などを含まない流通形態もあり得る。
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、発光モジュール12を有するバックライトフレーム11だけの単位にて「バックライト装置(バックライト)」と呼び、拡散板13やプリズムシート14、15などを含まない流通形態もあり得る。
図2は、バックライト装置10におけるバックライトフレーム11および発光モジュール12の構成を説明するための図であり、バックライト装置10を図1の上側からみた上面図を示している。図2に示す例では、上述したように液晶表示モジュール20の背面直下に光源を置く直下型のバックライト構造を採用している。そして、このバックライト構造では、液晶表示モジュール20の背面の全体に対してほぼ均等にLEDが配列されている。
バックライトフレーム11は、例えばアルミニウムやマグネシウム、鉄、またはそれらを含む金属合金などで生成される筐体構造を形成している。そして、その筐体構造の内側に、例えば白色のポリエステルフィルムなどが貼られ、リフレクタとしても機能するようになっている。この筐体構造としては、液晶表示モジュール20の大きさに対応して設けられる背面部と、この背面部の四隅を囲う側面部を備えている。また、この背面部や側面部には、必要に応じて、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形成されることもある。また、バックライトフレーム11の背面部において、その短辺側の両端部には、発光モジュール12を構成する各LEDに給電を行うための電極11a、11bが形成されている。
また、発光モジュール12は、バックライトフレーム11の長手方向すなわち水平方向HDに沿い、短手方向すなわち垂直方向VDに複数(この例では14列)配列される帯状光源31を備えている。各帯状光源31の一端側は電極11aに、他端側は電極11bに、それぞれ電気的に接続される。各帯状光源31には光源としての複数の発光部33が一定間隔で取り付けられている。そして、本実施の形態では、奇数番目の列の帯状光源31に設けられた発光部33と偶数番目の列の帯状光源31に設けられた発光部33とが、千鳥状すなわち互い違いとなるように装着されている。
<実施の形態1>
図3は、帯状光源31を構成する基本ユニットとなる光源連結体32を示している。ここで、図3(a)は光源連結体32の上面図、図3(b)は光源連結体32の背面図、図3(c)は光源連結体32の側面図である。
本実施の形態における光源連結体32は、三つの発光部33と、これら三つの発光部33を直線状に接続する接続体34とを備えている。なお、接続体34の長手方向両端部には、他の接続体34あるいは図2に示す電極11a、11bと接続するための端子部(図示せず)が形成されている。また、帯状光源31は、この光源連結体32を複数接続することで構成されている。
図3は、帯状光源31を構成する基本ユニットとなる光源連結体32を示している。ここで、図3(a)は光源連結体32の上面図、図3(b)は光源連結体32の背面図、図3(c)は光源連結体32の側面図である。
本実施の形態における光源連結体32は、三つの発光部33と、これら三つの発光部33を直線状に接続する接続体34とを備えている。なお、接続体34の長手方向両端部には、他の接続体34あるいは図2に示す電極11a、11bと接続するための端子部(図示せず)が形成されている。また、帯状光源31は、この光源連結体32を複数接続することで構成されている。
発光部33は、それぞれ、光の三原色すなわち赤(R)、緑(G)、青(B)の光を発光する機能を有している。そして、この例では、各発光部33が、赤色に発光する第1発光素子としての赤色LED41、緑色に発光する第2発光素子としての第1緑色LED42および第2緑色LED43、青色に発光する第3発光素子としての青色LED44を備えている。したがって、発光部33は、それぞれ4個のLEDを備えていることになる。また、発光部33は、4個のLEDから出力される光の反射機能を備えた収容部としてのリフレクタ部材40を有している。ここで、リフレクタ部材40は、例えばポリアミド、ナイロン、液晶ポリマー等の絶縁性を有する樹脂にて構成されており、本実施の形態では白色に着色されている。そして、リフレクタ部材40における各LEDの取り付け部位には、可視領域において透明な封止部45が形成されている。この封止部45は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂など絶縁性を有する樹脂にて構成される。
一方、接続体34は、電気導体部50と、熱導体部を構成する導電性熱導体部60および絶縁性熱導体部70とを有している。ここで、電気導体部50は、各発光部33に設けられた赤色LED41、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44に対する給電経路の形成に用いられる。また、熱導体部を構成する導電性熱導体部60および絶縁性熱導体部70は、各発光部33に設けられた赤色LED41、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44で発生する熱の放熱経路の形成に用いられる。
これらのうち、電気導体部50は、各赤色LED41に対する赤用給電経路の形成に用いられる赤用電気導体51、各第1緑色LED42および各第2緑色LED43に対する緑用給電経路の形成に用いられる緑用電気導体52、各青色LED44に対する青用給電経路を電気的に接続するための青用電気導体53を備える。
また、導電性熱導体部60は、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62を備える。そして、これら第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62には、それぞれ、長手方向に沿って複数の穿孔63が形成されている。
また、導電性熱導体部60は、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62を備える。そして、これら第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62には、それぞれ、長手方向に沿って複数の穿孔63が形成されている。
本実施の形態では、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52および青用電気導体53を挟むように、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62が配置されている。すなわち、第1導電性熱導体61と第2導電性熱導体62との間に、電気導体部50が形成されている。
なお、本実施の形態において、電気導体部50および導電性熱導体部60は、後述するように例えば厚さ0.15mmの金属板(例えば銅板)を打ち抜くことによってテープ状に形成されている。このため、その結果、電気導体部50および導電性熱導体部60は同一面上に形成されている。そして、電気導体部50および導電性熱導体部60が金属にて構成されることから、両者は共に導電性を有している。また、電気導体部50および導電性熱導体部60の一部は、後述するようにリフレクタ部材40および絶縁性熱導体部70の内部にも形成されている。さらに、電気導体部50のうち、リフレクタ部材40や絶縁性熱導体部70に覆われずに外部に露出している部位には、例えば白色レジスト等からなる絶縁層(図示せず)が形成されている。一方、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62には、このような絶縁層の形成は行われず、銅層あるいは銅層上に形成された銀、ニッケル等のメッキ層(図示せず)が外部に露出している。
一方、絶縁性熱導体部70は、電気導体部50および導電性熱導体部60の長手方向に直交する方向に伸び、各発光部33を挟むように配置される第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72を備える。なお、第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、電気導体部50および導電性熱導体部60を跨ぐように設けられている。
ここで、本実施の形態における第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、充填材を含むPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂(出光興産株式会社製ZEN−5)によって構成されている。このPPS樹脂は、1015Ω・cm以上の体積抵抗率を有する一方、10W/mKの熱伝導率を有している。すなわち、今回用いたPPS樹脂は、一般的な樹脂と同等の絶縁性能を有する一方で、一般的な樹脂よりも著しく高い熱伝導性を示すという特徴を有している。
ここで、本実施の形態における第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、充填材を含むPPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂(出光興産株式会社製ZEN−5)によって構成されている。このPPS樹脂は、1015Ω・cm以上の体積抵抗率を有する一方、10W/mKの熱伝導率を有している。すなわち、今回用いたPPS樹脂は、一般的な樹脂と同等の絶縁性能を有する一方で、一般的な樹脂よりも著しく高い熱伝導性を示すという特徴を有している。
図4は、発光部33における配線構造を説明するための図である。また、図5(a)は図4のVa−Va断面図であり、図5(b)は図4のVb−Vb断面図である。なお、図4では、リフレクタ部材40および絶縁性熱導体部70(第1絶縁性熱導体71、第2絶縁性熱導体72)を破線で示し、これらの内部における電気導体部50および導電性熱導体部60の構成を図示している。
導電性熱導体部60は、上述した第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62に加え、赤色LED41の取り付けに使用される赤用導電性熱導体64と、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の取り付けに使用される緑/青用導電性熱導体65とをさらに有している。ここで、赤用導電性熱導体64は、第1導電性熱導体61側に配置されているが、第1導電性熱導体61とは非接触に設けられる。一方、緑/青用導電性熱導体65は、第2導電性熱導体62側に設けられるとともに、第2導電性熱導体62と一体化されている。ここで、第2導電性熱導体62と緑/青用導電性熱導体65との境界部には、複数(この例では6つ)穴が形成されている。この穴は、リフレクタ部材40を構成する樹脂と第2導電性熱導体62および緑/青用導電性熱導体65との密着性を高めるために設けられる。
また、リフレクタ部材40の内部において、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52および青用電気導体53は、対応する色のLEDを挟んで、それぞれ2本に分割されている。そして、電気導体部50は、これら赤用電気導体51、緑用電気導体52および青用電気導体53に加えて、赤用電気導体51と緑用電気導体52との間に配置される緑用接続導体54をさらに有している。
なお、本実施の形態では、赤用電気導体51が第1電気導体として、緑用電気導体52および緑用接続導体54が第2電気導体として、青用電気導体53が第3電気導体として、それぞれ用いられる。また、赤用導電性熱導体64が第1保持体として、緑/青用導電性熱導体65が第2保持体として、それぞれ用いられる。さらに、絶縁性熱導体部70を構成する第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72が伝熱部材として、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62が放熱部材として、それぞれ用いられる。そして、第1導電性熱導体61は第1放熱部材として、第2導電性熱導体62は第2放熱部材として、それぞれ機能している。
ここで、赤色LED41は、2本の赤用電気導体51の間に配置されており、上述した赤用導電性熱導体64に熱硬化性のペーストを用いて取り付けられている。そして、赤色LED41のアノード端は例えば図4において左側に示す一方の赤用電気導体51に、カソード端は例えば図4において右側に示す他方の赤用電気導体51に、それぞれボンディングワイヤを介して接続されている。
また、第1緑色LED42は、図4において左側に示す一方の緑用電気導体52と緑用接続導体54との間に配置されており、上述した緑/青用導電性熱導体65に熱硬化性のペーストを用いて取り付けられている。そして、第1緑色LED42のアノード端はこの緑用電気導体52に、カソード端は緑用接続導体54に、それぞれボンディングワイヤを介して接続されている。さらに、第2緑色LED43は、緑用接続導体54と図4において右側に示す他方の緑用電気導体52との間に配置されており、上述した緑/青用導電性熱導体65に熱硬化性のペーストを用いて取り付けられている。そして、第2緑色LED43のアノード端は緑用接続導体54に、カソード端はこの緑用電気導体52に、それぞれボンディングワイヤを介して接続されている。これにより、第1緑色LED42および第2緑色LED43は、2本の緑用電気導体52および1本の緑用接続導体54を介して直列に接続されている。
さらに、青色LED44は、2本の青用電気導体53の間に配置されており、上述した緑/青用導電性熱導体65に熱硬化性のペーストを用いて取り付けられている。そして、青色LED44のアノード端は例えば図4において左側に示す一方の青用電気導体53に、カソード端は例えば図4において右側に示す他方の青用電気導体53に、それぞれボンディングワイヤを用いて接続されている。
また、リフレクタ部材40は、正方形状の面形状を有している。このリフレクタ部材40は、各LEDの実装面とは反対側すなわち第1導電性熱導体61等の下側に突出する基部40aと各LEDの実装面側すなわち第1導電性熱導体61等の上側に突出するリフレクタ部40bとを備えている。そして、リフレクタ部材40のリフレクタ部40bには、各LEDを取り囲むように反射壁40cが形成されている。さらに、封止部45は、リフレクタ部40aに設けられた反射壁40cおよび各LEDを埋めるように形成されている。
また、絶縁性熱導体部70を構成する第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、長方形状の面形状を有している。これら第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、上述したリフレクタ部材40と同様、第1導電性熱導体61等の上側および下側にそれぞれ突出して形成される。そして、第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、上述したリフレクタ部材40と同様、電気導体部50および導電性熱導体部60に跨って形成されている。これにより、赤用導電性熱導体64から第1絶縁性熱導体71あるいは第2絶縁性熱導体72を介して第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62に向かう赤用放熱経路が形成される。また、緑/青用導電性熱導体65から第1絶縁性熱導体71または第2絶縁性熱導体72を介して第1導電性熱導体61または第2導電性熱導体62に向かう緑/青用放熱経路も形成される。なお、緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62は上述したように一体化されているため、緑/青用導電性熱導体65から直接に第2導電性熱導体62へと向かう緑/青用放熱経路も形成されていることになる。
本実施の形態では、このようにしてリフレクタ部材40および絶縁性熱導体部70を形成することにより、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、緑/青用導電性熱導体65を含む第2導電性熱導体62および赤用導電性熱導体64とを、それぞれ電気的に絶縁した状態で、一体化しながら固定している。
図6は、本実施の形態で用いられる発光素子すなわち赤色LED41、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の構成を説明するための断面図である。なお、この説明では、赤色LED41、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44を、単にLEDと呼ぶ。
LEDは、基板81と、基板81上に形成される半導体層88とを備えている。ここで、半導体層88は、基板81側から、n型半導体層82と、発光層83と、p型半導体層84とを積層して構成されている。なお、基板81と半導体層88(具体的にはn型半導体層82)との間には、必要に応じて、格子整合を図るための中間層が設けられることもある。
また、半導体層88を構成するp型半導体層84の上面には、光透過性および導電性を有する透光性正電極85が形成され、この透光性正電極85にボンディングワイヤ接続用の正極ボンディングパッド86が取り付けられている。一方、半導体層88を構成するn型半導体層82には、ボンディングワイヤ接続用の負極ボンディングパッド87が取り付けられている。そして、このLEDでは、正極ボンディングパッド86から負極ボンディングパッド87に向かう電流すなわち半導体層88のpn接合部に対して順方向電流を流すことにより、赤、緑あるいは青の光が出力される。
ここで、例えば赤色LED41では、基板81として半導体の一種であるGaPが用いられる。また、赤色LED41では、半導体層88として例えばGa、Al、P、As等の化合物が用いられる。一方、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44では、基板81として絶縁体の一種であるAl2O3(サファイア)が用いられる。また、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44では、半導体層88としてIn、Ga、N等の化合物が用いられる。したがって、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の各基板81は、赤色LED41の基板81よりも著しく高い電気抵抗値を有していることになる。
そして、基板81は、赤色LED41を赤用導電性熱導体64に、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44を緑/青用導電性熱導体65に、それぞれ熱硬化性のペーストにて取り付ける際の取付部位として使用される。
そして、基板81は、赤色LED41を赤用導電性熱導体64に、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44を緑/青用導電性熱導体65に、それぞれ熱硬化性のペーストにて取り付ける際の取付部位として使用される。
では、図1〜図6を参照しつつ、バックライト装置10の動作について説明する。
バックライトフレーム11の電極11a、11b間に所定の電圧をかけると、帯状光源31を構成する光源連結体32に設けられた電気導体部50に電流が流れる。帯状光源31に設けられた複数の赤色LED41は、赤用電気導体51を介して直列に接続されており、電流が流れた結果、各赤色LED41は赤色に発光する。また、帯状光源31に設けられた複数の第1緑色LED42および複数の第2緑色LED43は、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して直列に接続されており、電流が流れた結果、各第1緑色LED42および各第2緑色LED43は緑色に発光する。さらに、帯状光源31に設けられた複数の青色LED44は、青用電気導体53を介して直列に接続されており、電流が流れた結果、各青色LED43は青色に発光する。これにより、各発光部33からは、赤、緑、青の光が上部に向けて出力される。なお、上部に向けて出力されなかった光は、各発光部33に設けられた反射壁40cによって反射し、上部に向けて出力される。このようにして出力された赤、緑、青の光は、拡散板13等によって十分に混色され、白色光となって液晶表示モジュール20に照射される。ここで、本実施の形態では、図2に示したように、帯状光源31の列毎に発光部33が互い違いとなるように配置を行っているため、光量むらや色むらの発生が抑制されるようになっている。
バックライトフレーム11の電極11a、11b間に所定の電圧をかけると、帯状光源31を構成する光源連結体32に設けられた電気導体部50に電流が流れる。帯状光源31に設けられた複数の赤色LED41は、赤用電気導体51を介して直列に接続されており、電流が流れた結果、各赤色LED41は赤色に発光する。また、帯状光源31に設けられた複数の第1緑色LED42および複数の第2緑色LED43は、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して直列に接続されており、電流が流れた結果、各第1緑色LED42および各第2緑色LED43は緑色に発光する。さらに、帯状光源31に設けられた複数の青色LED44は、青用電気導体53を介して直列に接続されており、電流が流れた結果、各青色LED43は青色に発光する。これにより、各発光部33からは、赤、緑、青の光が上部に向けて出力される。なお、上部に向けて出力されなかった光は、各発光部33に設けられた反射壁40cによって反射し、上部に向けて出力される。このようにして出力された赤、緑、青の光は、拡散板13等によって十分に混色され、白色光となって液晶表示モジュール20に照射される。ここで、本実施の形態では、図2に示したように、帯状光源31の列毎に発光部33が互い違いとなるように配置を行っているため、光量むらや色むらの発生が抑制されるようになっている。
図7は、発光部33における発光動作時の電流および熱の流れを説明するための図である。なお、図7では、電流の流れを実線矢印で、熱の流れを一点鎖線矢印で、それぞれ示している。
発光部33において、赤色LED41は赤用導電性熱導体64に取り付けられている。このため、通電に伴って赤色LED41で発生した熱は、赤用導電性熱導体64から第1絶縁性熱導体71あるいは第2絶縁性熱導体72を介して第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62へと流れる。ここで、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62は金属がむき出しとなった構造を有しており、第1絶縁性熱導体71あるいは第2絶縁性熱導体72を介して流れてきた熱は、第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62の露出面から外部に放出される。
発光部33において、赤色LED41は赤用導電性熱導体64に取り付けられている。このため、通電に伴って赤色LED41で発生した熱は、赤用導電性熱導体64から第1絶縁性熱導体71あるいは第2絶縁性熱導体72を介して第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62へと流れる。ここで、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62は金属がむき出しとなった構造を有しており、第1絶縁性熱導体71あるいは第2絶縁性熱導体72を介して流れてきた熱は、第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62の露出面から外部に放出される。
一方、発光部33において、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44は緑/青用導電性熱導体65に取り付けられている。このため、通電に伴って第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44で発生した熱は、緑/青用導電性熱導体65からこの緑/青用導電性熱導体65と一体化された第2導電性熱導体62へと流れる。ここで、第2導電性熱導体62は上述したとおり金属がむき出しとなった構造を有しているため、緑/青用導電性熱導体65から流れてきた熱は、第2導電性熱導体62の露出面から外部に放出される。なお、この例では、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44で発生した熱の一部が緑/青用導電性熱導体65から第1絶縁性熱導体71あるいは第2絶縁性熱導体72を介して第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62へと流れる。このように伝えられた熱は、第1導電性熱導体61あるいは第2導電性熱導体62から外部に放出されることになる。
本実施の形態では、このような構成を採用することにより、各LEDで発生した熱が発光部33内に留まりにくくなり、各LEDの温度上昇が鈍化する。一般に、LEDは、温度が高くなると発光光率の低下を招きやすく、その結果発光光量の低下を生じやすい。また、LEDは温度上昇によって受ける影響が色毎に異なるため、通常環境下でバランスしていたRGB各色の光量比が高温環境下でずれ、その結果、色むらが生じてしまうおそれもある。したがって、本実施の形態のような構成を採用することにより、RGB各色のLEDの温度変化に伴う種々の不具合を抑制することが可能になる。
では次に、帯状光源31に流れる電流について、より詳細に説明する。
図8は、帯状光源31を構成する複数(N個)の赤色LED41に対する赤用給電経路の詳細を説明するための図である。
これらN個の赤色LED41(1)〜41(N)は、赤色電気導体51を介して直列に接続されている。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、赤色LED41(1)〜41(N)の半導体層88(それぞれ赤半導体抵抗値RR88を有する)が、赤用電気導体51を介して直列に接続されていることがわかる。なお、赤色LED41(1)〜41(N)における赤半導体抵抗値RR88はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる赤用電気導体51の電気抵抗値は、赤半導体抵抗値RR88より著しく小さく、ほぼ0とみなせる。
図8は、帯状光源31を構成する複数(N個)の赤色LED41に対する赤用給電経路の詳細を説明するための図である。
これらN個の赤色LED41(1)〜41(N)は、赤色電気導体51を介して直列に接続されている。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、赤色LED41(1)〜41(N)の半導体層88(それぞれ赤半導体抵抗値RR88を有する)が、赤用電気導体51を介して直列に接続されていることがわかる。なお、赤色LED41(1)〜41(N)における赤半導体抵抗値RR88はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる赤用電気導体51の電気抵抗値は、赤半導体抵抗値RR88より著しく小さく、ほぼ0とみなせる。
一方、N個の赤色LED41(1)〜41(N)は、図4に示したように、各発光部33に設けられた赤用導電性熱導体64に取り付けられており、この赤用導電性熱導体64は、絶縁性熱導体部70(第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72)を介して第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62に接続されている。したがって、赤色LED41(1)〜41(N)は、これら赤用導電性熱導体64、絶縁性熱導体部70および導電性熱導体部60を介して並列に接続されているとみなせる。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、帯状光源31を構成する赤色LED41(1)〜41(N)の基板81(それぞれ赤基板抵抗値RR81を有する)が、赤用導電性熱導体64、絶縁性熱導体部70(それぞれ絶縁性熱導体抵抗値R70を有する)および導電性熱導体部60を介して並列に接続されていることがわかる。なお、赤色LED41(1)〜41(N)の赤基板抵抗値RR81はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる赤用導電性熱導体64、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62の電気抵抗値は、赤基板抵抗値RR81や絶縁性熱導体抵抗値R70よりも著しく小さく、ほぼ0とみなせる。さらに、GaPからなる赤色LED41の基板81の赤基板抵抗値RR81は赤半導体抵抗値RR88とあまり変わらない。そして、PPS樹脂からなる絶縁性熱導体部70の絶縁性熱導体抵抗値R70は、赤基板抵抗値RR81および赤半導体抵抗値RR88よりも著しく大きい。
帯状光源31を構成する赤用給電経路の両端に電圧をかけると、赤用電気導体51を介して赤色LED41(1)〜41(N)の半導体層88に赤通電電流IRが流れ、これら赤色LED41(1)〜41(N)が発光する。また、第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62を介して、1番目の赤色LED41(1)の基板81、赤用導電性熱導体64および絶縁性熱導体部70と、N番目の赤色LED41(N)の絶縁性熱導体部70、赤用導電性熱導体64および基板81との間にも所定の電圧がかかる。このとき、2番目の赤色LED41(2)の半導体層88から赤用電気導体51を介してN番目の赤色LED41(N)の半導体層88へと至る第1赤経路R1の合成抵抗値は、(N−1)×RR88となる。一方、1番目の赤色LED41(1)の基板81および絶縁性熱導体部70から第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62を介してN番目の赤色LED41(N)の絶縁性熱導体部70および基板81へと至る第2赤経路R2の合成抵抗値は、2×RR81+2×R70となる。ここで、赤基板抵抗値RR81は赤半導体抵抗値RR88とほぼ同レベルであるが、絶縁性熱導体抵抗値R70は、赤半導体抵抗値RR88よりも著しく大きく、第1赤経路R1の合成抵抗値と比較しても遙かに大きい。したがって、第2赤経路R2の合成抵抗値は、第1赤経路R1の合成抵抗値よりも著しく大きいことになる。その結果、第1赤経路R1に赤通電電流IRが流れる際、第2赤経路R2に流れる赤漏洩電流IRLはほぼ0になる。
図9は、帯状光源31を構成する複数(N個)の第1緑色LED42および複数(N個)の第2緑色LED43に対する緑用給電経路の詳細を説明するための図である。
これらN個の第1緑色LED42(1)〜42(N)およびN個の第2緑色LED43(1)〜43(N)は、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して直列に接続されている。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)の半導体層88(それぞれ緑半導体抵抗値RG88を有する)が、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して直列に接続されていることがわかる。なお、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)における緑半導体抵抗値RG88はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる緑用電気導体52および緑用接続導体54の電気抵抗値は、緑半導体抵抗値RG88よりも著しく小さく、ほぼ0とみなせる。
これらN個の第1緑色LED42(1)〜42(N)およびN個の第2緑色LED43(1)〜43(N)は、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して直列に接続されている。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)の半導体層88(それぞれ緑半導体抵抗値RG88を有する)が、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して直列に接続されていることがわかる。なお、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)における緑半導体抵抗値RG88はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる緑用電気導体52および緑用接続導体54の電気抵抗値は、緑半導体抵抗値RG88よりも著しく小さく、ほぼ0とみなせる。
一方、N個の第1緑色LED42(1)〜42(N)およびN個の第2緑色LED43(1)〜43(N)は、図4に示したように、各発光部33に設けられた緑/青用導電性熱導体65に取り付けられており、この緑/青用導電性熱導体65は、第2導電性熱導体62と一体化されている。したがって、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)は、これら緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62を介して並列に接続されているとみなせる。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)の基板81(それぞれ緑基板抵抗RG81を有する)が、緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62を介して並列に接続されていることがわかる。なお、第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)の緑基板抵抗値RG81はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62の電気抵抗値は、緑基板抵抗値RG81よりも著しく小さく、ほぼ0とみなせる。さらに、サファイアからなる第1緑色LED42および第2緑色LED43の基板81の緑基板抵抗値RG81は緑半導体抵抗値RG88よりも著しく大きい。
帯状光源31を構成する緑用給電経路の両端に電圧をかけると、緑用電気導体52および緑用接続導体54を介して第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)の半導体層88に緑通電電流IGが流れ、これら第1緑色LED42(1)〜42(N)および第2緑色LED43(1)〜43(N)が発光する。また、第2導電性熱導体62を介して、1番目の第1緑色LED42(1)の基板81および緑/青用導電性熱導体65と、N番目の第2緑色LED43(N)の緑/青用導電性熱導体65および基板81との間にも所定の電圧がかかる。このとき、1番目の第2緑色LED43(1)の半導体層88から緑用電気導体52および緑用接続導体54を介してN番目の第2緑色LED43(N)の半導体層88へと至る第1緑経路G1の合成抵抗値は(2N−1)×RG88となる。一方、1番目の第1緑色LED42(1)の基板81および緑/青用導電性熱導体65から第2導電性熱導体62を介してN番目の第2緑色LED43(N)の緑/青用導電性熱導体65および基板81へと至る第2緑経路G2の合成抵抗値は2×RG81となる。ここで、緑基板抵抗値RG81は緑半導体抵抗値RG88よりも著しく大きく、第1緑経路G1の合成抵抗値と比較しても遙かに大きい。したがって、第2緑経路G2の合成抵抗値は、第1緑経路G1の合成抵抗値よりも著しく大きいことになる。その結果、第1緑経路G1に緑通電電流IGが流れる際、第2緑経路G2に流れる緑漏洩電流IGLはほぼ0になる。
図10は、帯状光源31を構成する複数(N個)の青色LED44に対する青用給電経路の詳細を説明するための図である。
これらN個の青色LED44(1)〜44(N)は、青用電気導体53を介して直列に接続されている。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、青色LED44(1)〜44(N)の半導体層88(それぞれ青半導体抵抗値RB88を有する)が、青用電気導体53を介して直列に接続されていることがわかる。なお、青色LED44(1)〜44(N)における青半導体抵抗値RB88はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる青用電気導体53の電気抵抗値は、青用半導体抵抗値RB88より著しく小さく、ほぼ0とみなせる。
これらN個の青色LED44(1)〜44(N)は、青用電気導体53を介して直列に接続されている。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、青色LED44(1)〜44(N)の半導体層88(それぞれ青半導体抵抗値RB88を有する)が、青用電気導体53を介して直列に接続されていることがわかる。なお、青色LED44(1)〜44(N)における青半導体抵抗値RB88はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる青用電気導体53の電気抵抗値は、青用半導体抵抗値RB88より著しく小さく、ほぼ0とみなせる。
一方、N個の青色LED44(1)〜44(N)は、図4に示したように、各発光部33に設けられた緑/青用導電性熱導体65に取り付けられており、この緑/青用導電性熱導体65は、第2導電性熱導体62と一体化されている。したがって、青色LED44(1)〜44(N)は、これら緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62を介して並列に接続されているとみなせる。ここで、図6を参照しながら微視的にみると、青色LED44(1)〜44(N)の基板81(それぞれ青基板抵抗値RB81を有する)が、緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62を介して並列に接続されていることがわかる。なお、青色LED44(1)〜44(N)の青基板抵抗値RB81はほぼ同一であるとみなせる。また、金属からなる緑/青用導電性熱導体65および第2導電性熱導体62の電気抵抗値は、青基板抵抗値RB81よりも著しく小さく、ほぼ0とみなせる。さらに、サファイアからなる青色LED44の基板81の青基板抵抗値RB81は青半導体抵抗値RB88よりも著しく大きい。
帯状光源31を構成する青用給電経路の両端に電圧をかけると、青用電気導体53を介して青色LED44(1)〜44(N)の半導体層88に青通電電流IBが流れ、これら青色LED44(1)〜44(N)が発光する。また、第2導電性熱導体62を介して、1番目の青色LED44(1)の基板81および緑/青用導電性熱導体65と、N番目の青色LED44(N)の緑/青用導電性熱導体65および基板81との間にも所定の電圧がかかる。このとき、2番目の青色LED44(2)の半導体層88から青用電気導体53を介してN番目の青色LED44(N)の半導体層88へと至る第1青経路B1の合成抵抗値は(N−1)×RB88となる。一方、1番目の青色LED44(1)の基板81および緑/青用導電性熱導体65から第2導電性熱導体62を介してN番目の青色LED44の緑/青用導電性熱導体65および基板81へと至る第2青経路B2の合成抵抗値は2×RB81となる。ここで、青基板抵抗値RB81は青半導体抵抗値RB88よりも著しく大きく、第1青経路B1の合成抵抗値と比較しても遙かに大きい。したがって、第2青経路B2の合成抵抗値は、第1青経路B1の合成抵抗値よりも著しく大きいことになる。その結果、第1青経路B1に青通電電流IBが流れる際、第2青経路B2に流れる青漏洩電流IBLはほぼ0になる。
本実施の形態では、赤色LED41の基板81として半導体であるGaPを用いており、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の基板81として絶縁体であるサファイアを用いている。ここで、赤色LED41の赤基板抵抗値RR81は、第1緑色LED42や第2緑色LED43の緑基板抵抗値RG81および青色LED44の青基板抵抗値RB81よりも著しく小さい。
このため、帯状光源31において、例えば赤色LED41(1)〜41(N)が取り付けた各赤用導電性熱導体64を、そのまま第1導電性熱導体61に接続した場合、帯状光源31の両端に配置された1番目の赤色LED41(1)およびN番目の赤色LED41(N)が、各赤用導電性熱導体64および第1導電性熱導体61を介して短絡するおそれがある。これは、赤色LED41の基板81の赤基板抵抗値RR81が低くなっている一方で、帯状光源31を構成する赤色LED41の個数(N)が増大するほど、赤半導体抵抗値RR88による第1赤経路R1の合成抵抗値が増加することに起因する。すなわち、第1赤経路R1の合成抵抗値の増大に伴い、第2赤経路R2側に電流が流れやすくなると、このような短絡が生じるのである。このような短絡が生じた場合、1番目の赤色LED41(1)およびN番目の赤色LED41(N)がダメージを受けたり、また、赤色LED41(1)〜41(N)が発光できなくなったりする。
これに対し、本実施の形態では、絶縁性熱導体部70を介して赤用導電性熱導体64と第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62とを接続することにより、第2赤経路R2の電気抵抗値を第1赤経路R1よりも著しく高い状態に設定している。このため、帯状光源31の両端に配置された1番目の赤色LED41(1)およびN番目の赤色LED41(N)が、各赤用導電性熱導体64および第1導電性熱導体61を介して短絡する、という事態は発生しにくい。
また、この絶縁性熱導体部70は一般的な樹脂と比較して高い熱伝導性を有しているため、赤色LED41(1)〜41(N)で発生した熱は、各赤用導電性熱導体64から絶縁性熱導体部70を介して第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62に伝達される。したがって、通電および発光に伴う赤色LED41の温度上昇が抑制されることになる。
一方、帯状光源31では、第1緑色LED42(1)〜42(N)、第2緑色LED43(1)〜43(N)および青色LED44(1)〜44(N)が取り付けられた緑/青用導電性熱導体65を、そのまま第2導電性熱導体62に接続しているが、こちらでは上述したような短絡の問題は生じない。これは、これら第1緑色LED42および第2緑色LED43の基板81の緑基板抵抗値RG81や青色LED44の基板81の青基板抵抗値RB81が赤基板抵抗値RR81より著しく高く、帯状光源31を構成する第1緑色LED42、第2緑色LED43あるいは青色LED44の個数(N)が増大し、緑半導体抵抗値RG88による第1緑経路G1の合成抵抗値あるいは青半導体抵抗値RB88による第1青経路B1の合成抵抗値が増加しても大きな影響を受けないためである。
そして、これら第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44で発生した熱は、各緑/青用導電性熱導体65から直接あるいは絶縁性熱導体部70を介して第2導電性熱導体62に伝達される。したがって、通電および発光に伴う第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の温度上昇も抑制されることになる。
では次に、帯状光源31を構成する光源連結体32の製造方法について説明する。
図11は光源連結体32の製造プロセスを説明するためのフローチャートを示している。
まずはじめに、所定のパターニングを施すことによって電気導体部50と導電性熱導体部60とを一体化したリードフレームを用意し、このリードフレームに熱伝導性を有する絶縁性樹脂からなる絶縁性熱導体部70を形成する(ステップ101)。次に、絶縁性熱導体部70が形成されたリードフレームに絶縁性樹脂からなるリフレクタ部材40を形成する(ステップ102)。続いて、リフレクタ部材40の形成がなされたリードフレームの特定箇所を切断する(ステップ103)。そして、特定箇所の切断がなされたリードフレームに各色LEDを実装する(ステップ104)。その後、各色LEDの実装がなされたリードフレームに封止部45を形成する(ステップ105)。以上により、光源連結体32が得られる。
図11は光源連結体32の製造プロセスを説明するためのフローチャートを示している。
まずはじめに、所定のパターニングを施すことによって電気導体部50と導電性熱導体部60とを一体化したリードフレームを用意し、このリードフレームに熱伝導性を有する絶縁性樹脂からなる絶縁性熱導体部70を形成する(ステップ101)。次に、絶縁性熱導体部70が形成されたリードフレームに絶縁性樹脂からなるリフレクタ部材40を形成する(ステップ102)。続いて、リフレクタ部材40の形成がなされたリードフレームの特定箇所を切断する(ステップ103)。そして、特定箇所の切断がなされたリードフレームに各色LEDを実装する(ステップ104)。その後、各色LEDの実装がなされたリードフレームに封止部45を形成する(ステップ105)。以上により、光源連結体32が得られる。
図12は光源連結体32の出発材料となるリードフレーム90の上面図であり、図13は図12に示すリードフレーム90のうち後に発光部33となる部位の拡大図である。
リードフレーム90は、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、緑/青用導電性熱導体65を含む第2導電性熱導体62および赤用導電性熱導体64とを一体化するための渡り部91を備えている。渡り部91は、各色LEDの取り付け位置を挟むように二つずつ設けられる。なお、リードフレーム90を構成する第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62は、それぞれに形成される穿孔63とともに、各製造工程あるいは各製造工程間におけるリードフレーム90の搬送や位置決めに利用される。
リードフレーム90は、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、緑/青用導電性熱導体65を含む第2導電性熱導体62および赤用導電性熱導体64とを一体化するための渡り部91を備えている。渡り部91は、各色LEDの取り付け位置を挟むように二つずつ設けられる。なお、リードフレーム90を構成する第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62は、それぞれに形成される穿孔63とともに、各製造工程あるいは各製造工程間におけるリードフレーム90の搬送や位置決めに利用される。
図14は上記ステップ101において絶縁性熱導体部70の形成がなされたリードフレーム90を示している。
ここで、絶縁性熱導体部70を構成する第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、リードフレーム90に設けられた二つの渡り部91の内側に、渡り部91を覆わないように形成される。また、これら第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、上述したように電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、第2導電性熱導体62、赤用導電性熱導体64および緑/青用導電性熱導体65とを跨ぐように形成される。さらに、これら第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、電気導体部50および導電性熱導体部60の表裏面も跨ぐように形成される。
ここで、絶縁性熱導体部70を構成する第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、リードフレーム90に設けられた二つの渡り部91の内側に、渡り部91を覆わないように形成される。また、これら第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、上述したように電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、第2導電性熱導体62、赤用導電性熱導体64および緑/青用導電性熱導体65とを跨ぐように形成される。さらに、これら第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72は、電気導体部50および導電性熱導体部60の表裏面も跨ぐように形成される。
図15は上記ステップ102においてリフレクタ部材40の形成がなされたリードフレーム90を示している。
ここで、リフレクタ部材40は、絶縁性熱導体部70を構成する第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72の内側に形成される。したがって、リフレクタ部材40も、リードフレーム90の渡り部91を覆わないようになっている。また、リフレクタ部材40は、上述したように電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、第2導電性熱導体62、赤用導電性熱導体64および緑/青用導電性熱導体65とを跨ぐように形成される。さらに、リフレクタ部材40は、これら電気導体部50および導電性熱導体部60の表裏面も跨ぐように形成される。
ここで、リフレクタ部材40は、絶縁性熱導体部70を構成する第1絶縁性熱導体71および第2絶縁性熱導体72の内側に形成される。したがって、リフレクタ部材40も、リードフレーム90の渡り部91を覆わないようになっている。また、リフレクタ部材40は、上述したように電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、第2導電性熱導体62、赤用導電性熱導体64および緑/青用導電性熱導体65とを跨ぐように形成される。さらに、リフレクタ部材40は、これら電気導体部50および導電性熱導体部60の表裏面も跨ぐように形成される。
図16は上記ステップ103において特定箇所すなわち渡り部91の切断がなされたリードフレーム90を示す図である。
切断工程では、リードフレーム90の渡り部91、具体的には図16に一点鎖線で示す部位が切断される。切断工程を経たリードフレーム90では、図4からも明らかなように、電気導体部50と導電性熱導体部60とが完全に分離されることになる。また、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、緑/青用導電性熱導体65を含む第2導電性熱導体62、赤用導電性熱導体64とが、完全に分離されることにもなる。
切断工程では、リードフレーム90の渡り部91、具体的には図16に一点鎖線で示す部位が切断される。切断工程を経たリードフレーム90では、図4からも明らかなように、電気導体部50と導電性熱導体部60とが完全に分離されることになる。また、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52、青用電気導体53および緑用接続導体54と、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61、緑/青用導電性熱導体65を含む第2導電性熱導体62、赤用導電性熱導体64とが、完全に分離されることにもなる。
図17は上記ステップ104において赤色LED41、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の実装がなされたリードフレーム90を示す図である。なお、実装工程では、赤用導電性熱導体64に対する赤色LED41の取り付け(ダイボンディング)、および、緑/青用導電性熱導体65に対する第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44の取り付け(ダイボンディング)が行われる。次いで、さらに図示しないワイヤボンディング装置にダイボンディングがなされたリードフレーム90がセットされ、リードフレーム90の各色用電気導体(接続導体を含む)と各LEDとのボンディングワイヤによる接続(ワイヤボンディング)が行われる。
その後、各LEDの実装がなされたリードフレーム90において、リフレクタ部材40のリフレクタ部40bの内側における各LEDの実装面に必要に応じて白色レジスト層が形成された後、透明樹脂がポッディング等によって供給された後に硬化され、3つの発光部33を含む光源連結体32が得られる。
<実施の形態2>
図18は、帯状光源31を構成する基本ユニットとなる光源連結体32を示している。ここで、図18(a)は光源連結体32の上面図、図18(b)は光源連結体32の背面図、図18(c)は光源連結体32の側面図である。なお、図18では、一部の絶縁性熱導体部70を破線で示し、その内部における電気導体部50および導電性熱導体部60の構成を図示している。また、図18に示す光源連結体32の発光部33の内部構造は、実施の形態1において図4に示したものと同じである。
図18は、帯状光源31を構成する基本ユニットとなる光源連結体32を示している。ここで、図18(a)は光源連結体32の上面図、図18(b)は光源連結体32の背面図、図18(c)は光源連結体32の側面図である。なお、図18では、一部の絶縁性熱導体部70を破線で示し、その内部における電気導体部50および導電性熱導体部60の構成を図示している。また、図18に示す光源連結体32の発光部33の内部構造は、実施の形態1において図4に示したものと同じである。
この例において、絶縁性熱導体部70は、正方形状の形状を有しており、発光部33とこの発光部33に隣接する他の発光部33との間に1つだけ設けられている。この絶縁性熱導体部70は、リフレクタ部材40と同様、電気導体部50および導電性熱導体部60の上側および下側にそれぞれ突出して形成される。そして、絶縁性熱導体部70は、リフレクタ部材40と同様、電気導体部50および導電性熱導体部60に跨って形成されている。
また、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52および青用電気導体53は、絶縁性熱導体部70の内部を貫通するように形成されている。また、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62は、その一部が絶縁性熱導体部70の内部を貫通するように形成されている。
また、電気導体部50を構成する赤用電気導体51、緑用電気導体52および青用電気導体53は、絶縁性熱導体部70の内部を貫通するように形成されている。また、導電性熱導体部60を構成する第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62は、その一部が絶縁性熱導体部70の内部を貫通するように形成されている。
本実施の形態では、以上のような構成を採用することにより、実施の形態1と同様、帯状光源31を構成する複数の赤色LED41における短絡の発生を抑制することが可能になる。また、各赤色LED41で発生した熱を、赤用導電性熱導体64(図7参照)から絶縁性熱導体部70を介して第1導電性熱導体61および第2導電性熱導体62へと逃がすことができる。なお、第1緑色LED42、第2緑色LED43および青色LED44で発生した熱を、緑/青用導電性熱導体65(図5参照)から第2導電性熱導体62へと逃がすことができる。
さらに、本実施の形態では、実施の形態1の場合よりも絶縁性熱導体部70の体積が増加することから、各赤色LED41で発生した熱の伝達量がさらに増える。したがって、各赤色LED41の温度上昇がさらに抑制されることになる。
そして、本実施の形態では、実施の形態1の場合よりもLEDの実装面側すなわち拡散板13(図1参照)側に対向する絶縁性熱導体部70の面積が増大する。ここで、絶縁性熱導体部70は黒色を呈していることから、例えばLEDの消灯を行った際に、液晶パネル21に表示される黒がより引き締まることになる。
さらに、本実施の形態では、実施の形態1の場合よりも絶縁性熱導体部70の体積が増加することから、各赤色LED41で発生した熱の伝達量がさらに増える。したがって、各赤色LED41の温度上昇がさらに抑制されることになる。
そして、本実施の形態では、実施の形態1の場合よりもLEDの実装面側すなわち拡散板13(図1参照)側に対向する絶縁性熱導体部70の面積が増大する。ここで、絶縁性熱導体部70は黒色を呈していることから、例えばLEDの消灯を行った際に、液晶パネル21に表示される黒がより引き締まることになる。
なお、実施の形態1、2では、光源連結体32を用いて構成した発光モジュール12を、液晶表示装置の液晶表示モジュール20に光を照射するバックライト装置10に適用する例について説明を行ったが、これに限られるものではない。例えば、上述した光源連結体32を有する発光モジュール12を用いて、例えば街灯や室内灯として用いられる照明装置を構成することもできる。また、上述した光源連結体32あるいは光源連結体32を含む発光モジュール12を、例えば信号機、スキャナの光源装置、プリンタの露光装置、車載用の照明機器、LEDのドットマトリクスを用いたLEDディスプレイ装置等にも適用することができる。
10…バックライト装置、11…バックライトフレーム、12…発光モジュール、20…液晶表示モジュール、31…帯状光源、32…光源連結体、33…発光部、34…接続体、40…リフレクタ部材、41…赤色LED、42…第1緑色LED、43…第2緑色LED、44…青色LED、45…封止部、50…電気導体部、51…赤用電気導体、52…緑用電気導体、53…青用電気導体、54…緑用接続導体、60…導電性熱導体部、61…第1導電性熱導体、62…第2導電性熱導体、63…穿孔、64…赤用導電性熱導体、65…緑/青用導電性熱導体、70…絶縁性熱導体部、71…第1絶縁性熱導体、72…第2絶縁性熱導体、81…基板、88…半導体層、90…リードフレーム、91…渡り部
Claims (20)
- 画像表示を行う表示パネルと、当該表示パネルの背面に設けられ当該表示パネルの背面側から光を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、
複数の光源を直線状に接続して構成される帯状光源と、
前記帯状光源が複数並べて取り付けられるフレームとを備え、
前記帯状光源は、
前記複数の光源を構成する各々の光源に設けられた第1発光素子、第2発光素子および第3発光素子と、
各々の前記光源に設けられた前記第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、
各々の前記光源に設けられた前記第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、
各々の前記光源に設けられた前記第3発光素子同士を電気的に接続する第3電気導体と、
前記第1電気導体、前記第2電気導体および前記第3電気導体とは電気的に分離して設けられ、前記第1発光素子を保持する第1保持体と、
前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第3電気導体および前記第1保持体とは電気的に分離して設けられ、前記第2発光素子および前記第3発光素子を保持する第2保持体と、
熱伝導性を有する絶縁材料にて構成され、前記第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、
前記伝熱部材および前記第2保持体と熱的に接続される放熱部材と
を含む表示装置。 - 前記第1発光素子は赤色発光ダイオードであり、前記第2発光素子は緑色発光ダイオードであり、前記第3発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記伝熱部材が前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第3電気導体および前記放熱部材に跨って形成されることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 複数の前記帯状光源を、前記光源が列毎に互い違いとなるように前記フレームに取り付けたことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 第1発光素子および第2発光素子をそれぞれ備えた複数の光源と、
前記複数の光源を構成する各々の光源に設けられた前記第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、
各々の前記光源に設けられた前記第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、
前記第1電気導体および前記第2電気導体とは電気的に分離して設けられ、前記第1発光素子を保持する第1保持体と、
前記第1電気導体、前記第2電気導体および前記第1保持体とは電気的に分離して設けられ、前記第2発光素子を保持する第2保持体と、
熱伝導性を有する絶縁材料にて構成され、前記第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、
前記伝熱部材および前記第2保持体と熱的に接続される放熱部材と
を含む光源連結体。 - 前記光源は前記第1発光素子および前記第2発光素子を収容するための収容部をさらに備え、
前記収容部が前記第1電気導体、前記第2電気導体および前記放熱部材に跨って形成されることを特徴とする請求項5記載の光源連結体。 - 前記放熱部材は、前記伝熱部材に接続される第1放熱部材と、前記第2保持体に接続される第2放熱部材とを有することを特徴とする請求項5記載の光源連結体。
- 前記伝熱部材がさらに前記第2放熱部材に接続されることを特徴とする請求項7記載の光源連結体。
- 前記第1電気導体および前記第2電気導体が、前記第1放熱部材および前記第2放熱部材の間に配置されることを特徴とする請求項7記載の光源連結体。
- 前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第1保持体、前記第2保持体および前記放熱部材が金属にて構成され、
前記伝熱部材が樹脂にて構成されることを特徴とする請求項5記載の光源連結体。 - 前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第1保持体、前記第2保持体および前記放熱部材が同一面上に形成されることを特徴とする請求項10記載の光源連結体。
- 各々の前記光源に設けられた前記第2保持体に保持される第3発光素子と、
各々の前記光源に設けられた前記第3発光素子同士を電気的に接続する第3電気導体とをさらに含み、
前記第1発光素子は赤色発光ダイオードであり、前記第2発光素子は緑色発光ダイオードであり、前記第3発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項5記載の光源連結体。 - 光源連結体を備えた照明装置において、
前記光源連結体は、
第1発光素子および第2発光素子をそれぞれ備えた複数の光源と、
前記複数の光源を構成する各々の光源に設けられた前記第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、
各々の前記光源に設けられた前記第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、
前記第1電気導体および前記第2電気導体とは電気的に分離して設けられ、前記第1発光素子を保持する第1保持体と、
前記第1電気導体、前記第2電気導体および前記第1保持体とは電気的に分離して設けられ、前記第2発光素子を保持する第2保持体と、
熱伝導性を有する絶縁材料にて構成され、前記第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、
前記伝熱部材および前記第2保持体と熱的に接続される放熱部材と
を含むことを特徴とする照明装置。 - 前記光源は前記第1発光素子および前記第2発光素子を収容するための収容部をさらに備え、
前記収容部が前記第1電気導体、前記第2電気導体および前記放熱部材に跨って形成されることを特徴とする請求項13記載の照明装置。 - 各々の前記光源に設けられた前記第2保持体に保持される第3発光素子と、
各々の前記光源に設けられた前記第3発光素子同士を電気的に接続する第3電気導体とをさらに含み、
前記第1発光素子は赤色発光ダイオードであり、前記第2発光素子は緑色発光ダイオードであり、前記第3発光素子は青色発光ダイオードであることを特徴とする請求項13記載の照明装置。 - 第1発光素子および第2発光素子をそれぞれ備えた複数の光源と、当該複数の光源を構成する各々の光源に設けられた当該第1発光素子同士を電気的に接続する第1電気導体と、各々の当該光源に設けられた当該第2発光素子同士を電気的に接続する第2電気導体と、当該第1発光素子を保持する第1保持体と、当該第2発光素子を保持する第2保持体と、当該第1保持体と熱的に接続される伝熱部材と、前記伝熱部材および前記第2保持体と熱的に接続される放熱部材とを含む光源連結体の製造方法であって、
前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第1保持体、前記第2保持体および前記放熱部材が渡り部を介して接続されたリードフレームに前記伝熱部材を形成する形成工程と、
前記伝熱部材が形成されたリードフレームから前記渡り部を除去する除去工程と、
前記第1保持体に前記第1発光素子を実装し前記第2保持体に前記第2発光素子を実装する実装工程と
を含む光源連結体の製造方法。 - 前記形成工程では、前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第1保持体、前記第2保持体および前記放熱部材を跨ぐように前記伝熱部材を形成することを特徴とする請求項16記載の光源連結体の製造方法。
- 前記形成工程では、熱伝導性を有する絶縁材料を用いて前記伝熱部材を形成することを特徴とする請求項16記載の光源連結体の製造方法。
- 前記除去工程の前に、前記第1電気導体、前記第2電気導体、前記第1保持体、前記第2保持体および前記放熱部材に跨って配置され、前記第1発光素子および前記第2発光素子を収容する収容部を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項16記載の光源連結体の製造方法。
- 前記実装工程の後に、前記収容部に収容された前記第1発光素子および前記第2発光素子を透明樹脂で封止する封止工程をさらに含むことを特徴とする請求項19記載の光源連結体の製造方法。
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