KR20080009018A - 광원 모듈, 광원 장치 및 액정 표시 장치 - Google Patents

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source module
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도요미 후지노
히로유키 후카사와
마사루 후지이
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

광원 모듈은 발광 다이오드와 배선 기판을 포함한다. 발광 다이오드(LED) 칩 군은 적색, 녹색 및 청색의 LED 칩을 포함한다. 복수의 상기 LED 칩 군은 상기 배선 기판 상에 탑재되어 있다. 상기 배선 기판의 한쪽 면은, 상기 복수개의 LED 칩 군과, 전극 인출용 외부 접속 단자와, 상기 LED 칩 군과 상기 외부 접속 단자 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴을 가지는 소자 형성면으로 되어 있다. 상기 배선 기판의 다른 쪽 면은, 상기 소자 형성면과 열적으로 접속되고 상기 소자 형성면에서 발생한 열을 외부로 방열하기 위한 방열면으로 되어 있다.
광원 모듈, 발광 다이오드, 배선 기판, 소자 형성면, 방열면

Description

광원 모듈, 광원 장치 및 액정 표시 장치{LIGHT SOURCE MODULE, LIGHT SOURCE APPARATUS AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 광원으로 하는 광원 모듈, 광원 장치 및 액정 표시 장치에 관한 것이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD)는, 브라운관(Cathode Ray Tube: CRT)과 비교하여 저소비 전력이며, 소형화 또한, 박형화가 가능하며, 현재는 휴대 전화기, 디지털 카메라, PDA(Personal Digital Assistants) 등의 소형기기로부터 대형 사이즈의 액정 TV에 이르기까지, 다양한 사이즈의 것이 폭넓게 사용되고 있다.
액정 표시 장치는, 투과형, 반사형 등으로 분류되고, 특히 투과형 액정 표시 장치는, 액정층을 한쌍의 투명 기판으로 끼워넣은 액정 표시 패널 외에, 조명광원으로서 백라이트 유닛을 구비하고 있다. 백라이트 유닛은, 광원을 액정 표시 패널의 바로 아래에 배치하는 직하형(underneath type) 외에, 에지 라이트형(edge light type)이 있다. 이른바 박형 텔레비전으로서 알려져 있는 대화면의 액정 TV에는, 직하형의 백라이트 유닛이 널리 사용되고 있다.
백라이트 유닛에 사용되는 광원에는, 종래부터, 냉음극관 CCFLL(Co1d Cathode Fluorescent Lamp)가 널리 사용되고 있다. 최근에는, 표시색의 재현성을보다 높이기 위해, 광원에 R(적색), G(녹색), B(청색) 3원색의 발광 다이오드(LED)를 사용한 LED 백라이트가 사용되고 있다. 직하형의 LED 백라이트 유닛에 있어서는, RGB 각 색의 LED를 면 내에 이차원적으로 배열한 백색광을 얻도록 구성된 것이 있다(특허 문헌 1으로 인용되는 일본국 특개 2005-352427호 공보 참조).
예를 들면하기 특허 문헌 1에는, 도 13에 나타낸 바와 같이, RGB 각 색의 LED 소자(40R, 40G, 40B)를 소정의 순서로 배선 기판(41) 상에 동일축 선 상에 복수개 배열시킨 광원 모듈(42)이 개시되어 있고, 이 광원 모듈(42)을 이차원적으로 복수개 조합시켜 면광원(in-plane light source)을 구성한 광원 장치가 개시되어 있다. 이 광원 장치는, 각 색의 LED를 발광, 혼색시킴으로써 얻어진 백색광으로 액정 표시 패널을 그 배면측으로부터 조명하는 백라이트 장치로서 사용된다.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 광원 장치에 있어서는, 각 색의 LED 소자가 일렬로 배열된 구성이므로, 각 색 사이의 LED 소자의 간격은 일정하지 않고, 따라서, 각 색을 혼색해서 얻어지는 백색광의 휘도 불균일이 비교적 크다는 문제가 있다.
또, 특허 문헌 1에 기재된 광원 장치에 있어서는, 각 색의 LED 소자가 패키지화된 또는 배선 기판 상에 서브 마운트된 램프 구조로 되어 있으므로, 각 색의 LED 소자를 서로 근접하여 배치하는 것이 곤란하고, 휘도의 균일화가 곤란하다는 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 1에 기재된 광원 장치에 있어서는, 각 색의 LED 소자가 일렬로 배열된 구성이므로, 소자의 배치 간격을 좁게 하면 배선 기판 상의 패턴 영역이 적게 되어, LED 소자의 방열성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 행해지고, 휘도의 균일화와 LED 소자의 방열성의 향상을 도모할 수 있는 광원 모듈, 광원 장치 및 액정 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이상의 과제를 해결하는데 있어서, 본 발명의 광원 모듈은, 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 LED 칩을 포함하는 LED 칩 군과 이 LED 칩 군이 복수개 실장된 배선 기판을 구비하고, 배선 기판의 한쪽 면은, 복수개의 LED 칩 군과 전극 인출용의 외부 접속 단자와, 각 LED 칩 군과 외부 접속 단자와의 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴을 가지는 소자 형성면으로 되어 있고, 배선 기판의 다른 쪽 면은, 상기 소자 형성면과 열적으로 접속되고 상기 소자 형성면에서 발생한 열을 외부로 방열하기 위한 방열 면으로 되어 있다.
본 발명의 광원 모듈에 있어서는, LED 소자로서 발광 다이오드의 베어칩(LED 칩)을 사용하고 있으므로, 각 색의 LED 사이의 배치 간격을 작게 할 수 있고, 색차를 억제하여 휘도의 균일성을 높일 수 있다. 이때, 각 색의 LED 칩이, 각각의 칩 사이의 간격이 실질적으로 등간격으로 되도록 각각 삼각형의 각 정점 상에 배치됨으로써, RGB 각 색 광의 혼합색성을 높여 균일한 백색광을 얻는 것이 가능해진다.
또, 이와 같은 구성의 광원 모듈을 복수개 2차원적으로 조합함으로써 소정의 크기의 백색광의 면내 광원을 얻을 수 있고, 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛으로서 바람직하게 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 광원 모듈에 있어서는, 배선 기판의 한쪽 면을 소자 형성면, 배선 기판의 다른 쪽 면을 방열면으로서 구성함으로써, 배선 기판에 대한 LED 칩이나 외부 접속 단자의 실장 효율 및 배선 패턴의 배치 자유도를 높일 수 있는 동시에, 소자 형성면의 방열 효율을 높여 칩 특성의 변화나 소자 수명의 저하, 백라이트의 기내 온도 상승을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 백색광의 휘도 균일화와 방열성의 향상을 동시에 도모할 수 있다. 이로써, 예를 들면, 액정 표시 장치용의 백라 이트 장치로서 바람직한 면상 광원 장치를 구성할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 바람직한 실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치(1)의 개략 구성을 나타낸 측단면도이다. 도 1에 나타낸 액정 표시 장치(1)는, 액정 표시 패널(2)과 이 액정 표시 패널(2)의 배면측(도 1에 있어서 하면 측)에 배치되고, 이 액정 표시 패널(2)의 배면측을 조명하는 백라이트 장치(7)를 구비하고 있다.
백라이트 장치(7)는, 광원에 발광 다이오드(LED)가 이용된 직하형의 백라이트 유닛(광원 장치)(3)을 가지고, 이 백라이트 유닛(3)의 광 출사면 측에 확산판(4), 휘도 향상 시트(5), 편광 분리 소자(6)가 적당히 조합되어 배치됨으로써 구성되어 있다.
액정 표시 패널(2)은, 액정층을 협지하여 대향하는 한쌍의 투명 기판과, 이들 투명 기판의 외면 측에 각각 배치된 한쌍의 편광판 등을 구비하고 있다. 그리고, 필요에 따라 투명 기판과 편광판 사이에 위상차판 등의 광학 보상 필름이 배치된다. 투명 기판의 내면 측에는 투명 전극막, 배향막, 컬러 필터 등이 설치되어 있다.
확산판(4)은, 광원 광을 소정 각도 범위에서 확산 출사하는 기능을 가진다. 휘도 향상 필름(5)은 예를 들면, 프리즘 시트로 구성되며, 확산판(4)에서 확산 출사된 광원 광을 집광하고, 편광 분리 소자(6)에 입사시키는 기능을 가진다. 편광 분리 소자(6)는, 입사광에 포함되는 일정한 직선 편광 성분(예를 들면, P파)을 투과시키고 다른 직선 편광 성분(예를 들면, S파)을 반사한다. 이로써, 일정한 편광광만이 액정 표시 패널(2)에 입사된다.
편광 분리 소자(6)로부터 출사한 편광은, 액정 표시 패널(2)에 있어서, 그 편광 방향과 평행한 투과축을 가지는 편광판을 통하여 액정층에 입사한다. 액정층을 구성하는 액정 분자는, 화소 영역마다 전압 구동됨으로써 배향 제어되고, 입사 편광광에 광학활성을 부여한다. 그 결과, 컬러 필터를 통과하고, 액정 표시 패널(2)의 앞면측의 편광판을 투과하는 광과 투과하지 않는 광이 화소마다 제어됨으로써, 액정 표시 패널(2)의 앞면에 컬러 화상을 형성한다.
다음에, 본 발명에 관한 광원 장치로서의 백라이트 유닛(3)의 구성에 대해 상세하게 설명한다.
도 2는 백라이트 유닛(3)의 개략 평면도이다. 백라이트 유닛(3)은, 반사성의 측벽을 가지는 하우징(배면 하우징)(10)과 후술하는 광원 모듈(11)이 복수개 조합시켜 일체적으로 배열되어 이루어지는 광원 장치에 의해 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 하우징(10)은 평면에서 볼때 직사각형상의 금속제이며, 이 하우징(10)의 내부에 광원 모듈(11)이 5행 3열, 합계 15개 배치되어 있다.
그리고, 하우징(10)에 대한 각 광원 모듈(11)의 고정 방법은 특히 한정되지 않고, 나사 고정이나 끼워맞춤식 등의 방법이 채용 가능하다. 본 실시예에서는, 각 광원 모듈(11)은 하우징(11)에 직립된 고정 클릭(도시 대략)과의 걸어맞춤 작용에 의해 끼워맞춰 고정되어 있고, 배선 기판(13)의 주변의 일부에는, 상기 고정 클 릭과 걸어맞추어지는 걸어맞춤 오목부(19)(도 3)가 임의의 위치에 소정 개수 형성되어 있다. 이로써, 원터치로 각 광원 모듈(11)을 소정의 위치에 양호한 정밀도로 장착하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 3은 광원 모듈(11)의 개략 평면도이다. 도 4는 광원 모듈(11)의 주요부 평면도이다. 광원 모듈(11)은, 적색 LED 칩(12R), 녹색 LED 칩(12G) 및 청색 LED 칩(12B)과 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)이 실장되는 대략 직사각형상의 배선 기판(13)을 구비하고 있다.
배선 기판(13)은, 표면과 배면이 임의의 위치에서 층간 접속된 양면 동장 적층 기판(double side copper-clad laminate board)으로 구성되어 있지만, 금속 베이스 기판을 사용해도 된다. 배선 기판(13)의 외형 사이즈는 액정 표시 패널(2)의 패널 사이즈 등에 의해 결정되고, 본 실시예에서는, (도면에서) 수직 50mm, 수평 169mm로 되어 있다. 또, 도 3에 있어서 파선에 나타낸 광원 모듈(11)의 광학 커버 영역(11)은, 수직 59.6mm, 수평 178.8mm로 되어 있다.
배선 기판(13)의 한쪽 면은, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 복수개의 LED 칩 군(12)이 실장되는 소자 형성면(13A)로 되어 있다. 이 소자 형성면(13A)에는, LED 칩 군(12) 외에, 전극 인출용의 외부 접속 단자(15)와, 상기 외부 접속 단자(15)와 각 LED 칩 군(12) 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴(14)을 가지고 있다. 소자 형성면(13A)은, 예를 들면, 백색에 착색되어 광의 반사율을 높일 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 광원 모듈(11)은, 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B) 을 포함하는 구성(이하 "LED 칩 군(12)"이라고 함)으로 이루어지는 일정 간격 P1로, 배선 기판(13)의 소자 형성면(13A) 상에 복수개 실장되어 있다. 본 실시예에서는, 1개의 배선 기판(13) 상에 LED 칩 군(12)이, 배선 기판(13)의 장변 방향으로 2행, 단변 방향으로 6열의 합계 12세트 실장되어 있다.
도 5는, LED 칩 군(12)의 배치예를 나타낸 도면이다. 본 실시예에서는, 각 색의 LED 칩은, 각각 삼각형의 각 정점 상에 위치하도록 배선 기판(13) 상에 실장되는 것에 의해, LED 칩(12R)과 12G 사이, LED 칩(12G)과 12B 사이 및 LED 칩(12B)과 12R 사이가 각각 실질적으로 등간격으로 되어 있다. 구체적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, RGB 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)으로 정삼각형을 구성함으로써, 각 색의 칩 간격 P2가 동등하게 되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는, LED 칩 군(12)의 배치 간격 P1은 29.8mm, 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)의 칩 간격 P2는 4mm로 되어 있다.
LED 칩 군(12)을 구성하는 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)은, 배선 기판(13)의 소자 형성면(13A)에 형성된 배선 패턴(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선 패턴(14)은, 각 LED 칩에 대응하여 색마다 서로 독립적으로 형성된 3개의 배선 패턴(14R, 14G, 14B)으로 이루어진다. 즉, 배선 패턴(14R)에는 적색 LED 칩(12R)이 실장되고 배선 패턴(14B)에는 녹색 LED 칩(12G)가 실장되며 배선 패턴(14B)에는 청색 LED 칩(12B)이 실장되어 있다.
본 실시예에 있어서, 각 배선 패턴(14R, 14G, 14B)은 서로 간격을 두고 평행으로 형성되어 있다. 각 배선 패턴(14R, 14G, 14B)은, LED 칩(12R, 12G, 12B)에 대한 전류의 입출력 배선으로서의 기능 외에, 각 LED 칩의 동작 시에 발생하는 열을 외부에 피하기 위한 방열층으로서도 기능한다.
외부 접속 단자(15)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 배선 기판(13)의 소자 형성면(13A)에 실장된 커넥터(16)와, 이 커넥터(16)에 접속된 플렉시블 기판(17)을 가지고 있다. 커넥터(16)는, 사각형의 네 코너의 각 점에 위치하는 임의의 4세트의 LED 칩 군(12)의 중심 위치에 배치되어 있다. 또, 배선 기판(13)에는, 플렉시블 기판(17)을 수용하고 배선 기판(13)의 배면(방열면) 측으로 꺼내기 위한 절결부(18)가 형성되어 있다. 이상과 같이 하여, LED 칩 군(12)으로부터 발생되는 각 색의 광의 혼색 작용이 외부 접속 단자(15)에 의해 저해되지 않도록 하고 있다.
도 6은, 배선 기판(13)의 소자 형성면(13A)에 있어서의 배선 패턴(14)의 회로예를 나타내고 있다. 배선 패턴(14)은, 복수개의 LED 칩 군(12)을 각 색마다 직렬적으로 접속하는 3개의 배선 패턴(14R, 14G, 14B)이 소자 형성면(13A) 상에 배치되어된다. 본 실시예에서는, LED 칩 군(12)은, 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)의 배치 관계를 동일하게 해 소자 형성면(13A)에 실장되어 있다. 그러므로, 배선 패턴(14)은, 외부 접속 단자(15)의 플러스극 "P"로부터 도 6에 있어서 좌측으로 인출된 후, 위쪽으로 180도 구부러져 상단측 좌측단의 LED 칩 군(12)에 접속된다. 그리고, 상단 측의 모든 LED 칩 군(12)을 접속한 후, 배선 패턴(14R, 14B)은 배선 기판(13)의 외주 에지에 따라 좌측 주위에 인출되어 하단측 좌측단의 LED 칩(12R, 12B)에 접속되고, 배선 패턴(14G)은 배선 기판(13)의 외주 에지에 따라 우측 주위에 인출되어 하단측 좌측단의 LED 칩(12G)에 접속된다. 그리고, 하단 측의 모든 LED 칩 군(12)을 접속한 후, 배선 패턴(14)은 외부 접속 단자(15)의 마이너스극 "N"에 접속된다.
이와 같이, 배선 패턴(14)은, 각 배선 패턴(14R, 14G, 14B)이 서로 교차 하지 않고 배치되어 구성됨으로써, 점퍼 부품(jumper components)이 불필요해지므로 부품 비용의 저감을 도모할 수 있다. 또, 각 LED 칩 군(12)은, 각 색의 LED 칩의 배치 관계를 동일하게 해서 소자 형성면(13A) 상에 실장됨으로써, 휘도 불균일의 저감 및 RGB 각 색의 혼색성의 균일화가 도모된다. 또한, 배선 패턴(14R, 14G, 14B)을 도중에 분기시켜 배치함으로써, 소자 형성면(13A)에 대한 배선의 배치 효율을 높이는 동시에, 배선 사이의 절연 내압을 용이하게 확보 가능하게 된다.
도 7은, LED 칩(12R, 12G, 12B)이 실장되는 배선 패턴(14)의 랜드부의 구성의 일례를 나타내고 있다. 각 배선 패턴(14R, 14G, 14B)은, 플러스극으로 되는 제1 랜드부(14RP, 14GP 및 14BP)와 마이너스극으로 되는 제2 랜드부(14RN, 14GN 및 14BN)의 쌍의 구조로 되어 있고, LED 칩(12R, 12G, 12B)을 통하여 이들 제1, 제2 랜드부가 전기적으로 접속되어 있다. 도시한 예에서는, 적색 LED 칩(14R)은 제1 랜드부(14RP) 상에 탑재되어 제2 랜드부(14RN)에 대하여 와이어 본드 접합에 의해 접속되어 있다. 또, 녹색 LED 칩(12G) 및 청색 LED 칩(12B)은, 제1, 제2 랜드부에 대하여 플립 칩 실장되어 있다.
본 실시예에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 각 배선 패턴(14R, 14G, 14B)은, 제1, 제2 랜드부로 구성되는 칩 탑재 영역이 배선 영역보다 큰 형성폭으로 형성되어 있다. 즉, 배선 패턴의 배선 영역의 패턴 폭은 LED 칩보다 좁게 형성되고, 배선 패턴의 칩 탑재 영역의 패턴 폭은 LED 칩보다 넓게 형성되어 있다. 이로써, LED 칩(12R, 12G, 12B)의 방열 효율을 높여, LED 칩(12R, 12G, 12B)의 특성 변화를 억제하도록 하고 있다.
이어서, 배선 기판(13)의 다른 쪽의 면(배면)은, 소자 형성면(13A)에서 발생한 열을 외부로 방열하기 위한 방열면(13B)으로 되어 있다. 이 방열면(13B)은, 도시하지 않은 층간 접속부(비아(vias))를 통하여 소자 형성면(13A)과 열적으로 접속되어 있다. 그리고, 방열면(13B)은, 배선 기판(13)의 배면에 형성된 금속층(동박층)이 방열체로서 기능하지만, 이 금속층을 소자 형성면(13A)의 그라운드 단자로서 기능시켜도 된다.
방열면(13B)은 금속층의 베타막(solid film)으로 구성되어도 되지만, 배선 기판(13)의 휘어진 상태 방지를 도모하는 관점으로부터, 본 실시예에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이 금속층이 소정 형상으로 패터닝되어 있다. 즉, 상기 금속층은, 배선 기판(13)의 소자 형성면(13A)에 형성된 배선 패턴(14)을 방열면(13B)에 투영한 패턴(투영 패턴)(20)을 가지고 있다. 이 투영 패턴(20)에서는, 금속층의 형성면적을 최대한 확보하기 위하여, 배선 패턴(14)의 랜드부에 있어서의 플러스극, 마이너스극 사이의 스페이스에 대응하는 간극은 설치되지 않고, 일체화한 랜드 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 상기 금속층은, 방열면(13B)에 있어서, 투영 패턴(20)과는 상이한 영역은 격자형의 패턴(격자 패턴)(25)이 형성되어 있다. 이상과 같이, 금속층을 투영 패턴(20) 및 격자 패턴(25)에 패터닝함으로써, 배선 기판(13)의 휘어진 상태를 효과적으로 억제할 수 있다.
배선 기판(13)의 방열면(13B)은, 하우징(10)에 접촉 배치된다. 하우징(10)은 알루미늄이나 스테인레스 등의 금속제이며, 하우징(10)으로의 방열 작용에 의해 소자 형성면(13A)을 냉각시킨다. 하우징(10)의 외측에는 도시하지 않은 냉각 팬이 설치되어 있고, 이 냉각 팬에 의해 하우징(10)은 항상 공냉되어 있다. 또, 본 실시예에 있어서, 배선 기판(13)의 방열면(13B)에는, LED 칩 군(12)에 대한 입출력 배선(접지용 배선은 제외함)은 존재하지 않으므로 하우징(10)과의 접촉에 의한 배선 기판(13)의 절연 불량이 발생할 것은 없다.
그리고, 배선 기판(13)은, 도시하지 않은, 대면적의 마더 기판으로부터 복수개 동시에 제작된다. 이 때, 배선 기판(13)을 지지하는 마더 기판의 외주 에지부는 제품화되지 않는 프레임형 영역으로 되지만, 이 프레임형 영역의 표면 및 배면에 존재하는 금속층(동박)을 상기와 마찬가지의 격자형으로 패터닝함으로써, 상기 프레임형 영역의 휘어진 상태를 억제할 수 있다. 이 때, 프레임형 영역의 표면과 배면에 있어서 금속층의 격자 피치를 반피치 늦추는 것으로, 상기 프레임형 영역의 휘어진 상태를 방지하는 효과를 높일 수 있다.
이상과 같이 구성되는 본 실시예에 있어서는, 백라이트 유닛(3)으로부터 출사한 각 광원 모듈(11)의 각 LED 칩 군(12)의 광은, RGB 3색이 혼색된 백색광으로서 확산판(4), 휘도 향상막(5) 및 편광 분리 소자(6)를 통하여 액정 표시 패널(2)에 입사된다. 액정 표시 패널(2)에 입사한 광원 광은, 액정 표시 패널(2)에 있어서 화소 영역마다 변조되어, 패널 앞면에 소정의 컬러 화상을 형성한다.
본 실시예에, 광원 모듈(11)에 실장되는 LED 소자로서 발광 다이오드의 베어 칩(bare chip)(LED 칩)을 사용하고 있으므로, 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B) 사이의 배치 간격을 작게 할 수 있고, 색차를 억제하여 휘도의 균일성을 높일 수 있다.
또, 삼각형의 각 정점 상에 위치하고 있는 각 색의 LED 칩 군(12)을 배선 기판(13)에 일정 간격으로 복수개 실장함으로써 광원 모듈(11)을 구성하고 있으므로, 이와 같은 구성의 광원 모듈(11)을 복수개 2차원적으로 조합함으로써 소정의 크기의 백색광의 면내 광원을 얻을 수 있고, 이것을 액정 표시 장치용의 백라이트 유닛으로서 바람직하게 사용하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예의 광원 모듈(11)에 있어서는, 배선 기판(13)의 한쪽 면을 소자 형성면(13A), 배선 기판(13)의 다른 쪽의 면을 방열면(13B)으로서 구성함으로써, 배선 기판(13)에 대한 LED 칩(12R, 12G, 12B)이나 외부 접속 단자(15)의 실장 효율 및 배선 패턴(14)의 배치 자유도를 높일 수 있는 동시에, 소자 형성면(13A)의 방열 효율을 높여 칩 특성의 변화나 소자 수명의 저하, 백라이트의 기내 온도 상승을 방지할 수 있다.
또한, LED 칩 군(12)의 배치 간격 P1을 29.8mm, 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)의 칩 간격 P2를 4mm, 배선 기판(13)의 한 장 당의 LED 칩 군(12)의 탑재수를 2행 6열의 합계 12로 했을 때, 도 9에 개략적으로 나타낸 액정 표시 장치(1)에 있어서, 액정 표시 패널(2)의 패널 사이즈가 32인치, 40인치, 46인치, 55인치인 경우에 원하는 광학 특성(휘도 분포 특성)을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.
도 9에 있어서, 10은 배면 하우징(하우징), 31은 광원 모듈(11)을 복수개 배열하여 이루어지는 광원 장치, 32는, 배면 하우징(10)에 대하여 액정 표시 패널(2) 를 지지하는 지지 하우징이다. 배면 하우징(10) 및 지지 하우징(32)은, 액정 표시 패널(2) 측이 개구되어 있고, 이들 개구를 통하여 광원 장치(31)로부터의 광이 액정 표시 패널에 도입된다. 이 때, 액정 표시 패널(2)의 화소 영역의 크기를 A1, 지지 하우징(32)의 개구 사이즈를 A2, 광원 장치(31)의 광학 커버 영역의 크기를 A3, 배면 하이징(10)의 개구 사이즈를 A4로 했을 때, A1<A2<A3<A4의 관계를 만족시키도록 각 부가 구성되어 있다.
그리고, 광원 장치(31)와 액정 표시 패널(2) 사이에 형성된 공간부(33)는, 도시하지 않은 확산판, 휘도 향상 시트, 편광 분리 소자 등의 각종 광학 시트의 수용부이다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상에 따라 각종의 변형이 가능하다.
예를 들면, 이상의 실시예에 있어서 설명한 광원 모듈(11)의 크기나 LED 칩 군(12)이 실장된 수, 실장 간격 P1, 칩 간격 P2, 광원 모듈(11)의 조합 수는, 어디까지나 예시이며, 상기 설명에 한정되지 않고, 목적으로 하는 휘도 특성이나 광원 사이즈에 맞춰 적당히 변경 가능하다. 예를 들면, 도 10a는, 1개의 배선 기판(13) 상에 LED 칩 군(12)을 3행 4열로 배치한 광원 모듈(11A)의 구성예를 나타내고 있다. 또, 도 10b는, 하우징(10)에 대한 광원 모듈(11A)의 장착 예를 나타내는 개략 단면도이다.
또, 이상의 실시예에서는, 광원 모듈(11)을 구성하는 배선 기판(13)의 형상을 직사각형으로 하였으나, 이에 한정되지 않는다. 전술한 바와 같이, 배선 기 판(13)은, 1개의 마더 기판에 동시에 복수개 제조되므로 동일한 마더 기판 사이즈로부터 보다 많은 제품을 인출할 수 있으면, 생산성이 유리하다. 배선 기판은, LED 칩 군(12), 배선 패턴(14) 및 외부 접속 단자(15)가 실장 또는 형성되는 영역을 적어도 확보할 수 있으면 된다. 이와 같은 관점으로부터, 배선 기판(13)을 "エ"의 문자, "コ"의 문자, "ヨ"의 문자 또는 "王"의 한자 형상으로 형성함으로써, 1개의 마더 기판으로부터의 인출 수를 증가시킬 수 있다.
도 11a, 도 11b는, "ヨ"의 문자 형상의 배선 기판(13)을 구비한 광원 모듈(11B)의 개략 구성을 나타내고 있다. 배선 기판(13)은, 하우징(10) 상에 직접 고정되어도 되지만, 도시한 예에서는, 광반사성이 높은 예를 들면, 백색의 몰드 수지를 포함하는 지지 블록(21)을 통하여 하우징(10)에 고정되어 있다. 지지 블록(21)은, 배선 기판(13)의 외형 형상("ヨ"의 문자 형상)에 대응하는 형상의 수용부(21a)를 구비하고, 걸림부(lock parts)(21b)에 있어서 배선 기판(13)의 배면을 지지하고 있다. 도 11c는, 이와 같은 형상의 배선 기판(13)을 복수개 조합시켜 구성된 광원 장치의 개략 평면도이다. 지지 블록(21)은, 각 배선 기판(13)을 공통으로 지지하는 크기에 구성되어 있다.
이와 같은 구성의 광원 장치에 있어서는, 하우징(10)은, 광원 모듈(11B)을 그 배면(방열면)을 외부에 개방시킨 상태로 지지하는 구성이므로, 광원 모듈(11B)의 냉각 효율을 높이는 것이 가능해진다.
다른 한편, 도 12a, 도 12b는, "王"의 한자 형상의 배선 기판(13)을 구비한 광원 모듈(11C)의 개략 구성을 나타내고 있다. 배선 기판(13)은, 지지 블록(22)을 통하여 하우징(10)에 고정되어 있다. 지지 블록(22)은, 배선 기판(13)의 외형 형상("王"의 한자 형상)에 대응하는 형상의 수용부(22a)를 구비하고, 걸림부(22b)에 있어서 배선 기판(13)의 배면을 지지하고 있다. 도 12c는, 이와 같은 형상의 배선 기판(13)을 복수개 조합시켜 구성된 광원 장치의 개략 평면도이다. 지지 블록(22)은, 각 배선 기판(13)을 공통으로 지지하는 크기로 구성되어 있다. 이로써, 전술한 바와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상의 실시예에서 설명한 광원 모듈에 있어서, 배선 기판(13)의 소자 형성면(13A)에 실장한 각 색의 LED 칩(12R, 12G, 12B)을 렌즈층으로서의 돔형의 투명 수지(dome-shaped transparent resin)로 피복해도 된다. 이 경우, 각 색의 LED 칩 단위로 렌즈층을 형성해도 되고, 한쌍의 LED 칩 군 단위로 렌즈층을 구성해도 된다.
당업자는 첨부된 청구의 범위 또는 그 등가물의 범주 내에 있는 한 설계 요견 및 그외 요소에 따라 다양한 변형, 조합, 재조합, 및 변경을 실시할 수 있음은 자명하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 광원 장치가 적용되는 액정 표시 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 광원 장치의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 광원 모듈의 소자 형성면의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 나타낸 광원 모듈의 RGB 각 색의 LED 칩과 배선 패턴과의 관계를 나타내는 주요부 평면도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 광원 모듈의 RGB 각 색의 LED 칩의 배치 관계를 설명하는 확대도이다.
도 6은 도 3에 나타낸 광원 모듈의 배선 패턴의 배치 예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 3에 나타낸 광원 모듈의 배선 패턴의 LED 칩 실장 영역의 확대도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 광원 모듈의 방열면의 개략 구성을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 의한 액정 표시 장치의 주요부 측단면도이다.
도 10은 본 발명에 관한 광원 모듈의 배선 기판의 구성의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 관한 광원 모듈의 구성의 변형예를 설명하는 도면이다.
도 12는 본 발명에 관한 광원 모듈의 구성의 다른 변형예를 설명하는 도면이다.
도 13은 종래의 LED 광원 모듈의 구성을 설명하는 주요부의 사시도이다.

Claims (23)

  1. 적색, 녹색 및 청색의 LED 칩을 포함하는 LED 칩 군과,
    상기 LED 칩 군이 복수개 실장된 배선 기판
    을 구비한 광원 모듈에 있어서,
    상기 배선 기판의 한쪽 면은, 상기 복수개의 LED 칩 군과, 전극 인출용 외부 접속 단자와, 상기 LED 칩 군과 상기 외부 접속 단자 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴을 가지는 소자 형성면으로 되어 있고,
    상기 배선 기판의 다른 쪽 면은, 상기 소자 형성면과 열적으로 접속되고 상기 소자 형성면에서 발생한 열을 외부로 방열하기 위한 방열면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 LED 칩 군은, 각 색의 LED 칩 사이의 간격이 실질적으로 등간격으로 되도록 각각 삼각형의 각 정점 상에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 LED 칩 군은, 상기 각 색의 LED 칩의 배치 관계를 동일하게 해서 상기 소자 형성면에 실장되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 배선 패턴은, 상기 복수개의 LED 칩 군을 각 색마다 직렬로 접속하는 3개의 배선이 상기 소자 형성면에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배선 패턴은, 상기 배선이 서로 교차하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배선 패턴은, 색별로 도중에 분기하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배선 패턴은, 배선 영역의 패턴 폭이 상기 LED 칩보다 좁은 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 배선 패턴은, 칩 탑재 영역의 패턴 폭이 상기 LED 칩보다 넓은 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외부 접속 단자는, 상기 소자 형성면 상에, 사각형의 네 코너 각 점에 위치하는 임의의 4개의 LED 칩 군의 중심 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 외부 접속 단자는, 상기 소자 형성면 상에 실장된 커넥터와, 상기 커넥터에 접속된 플렉시블 기판을 포함하고,
    상기 배선 기판에는, 상기 플렉시블 기판을 외부로 꺼내기 위한 절결부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 소자 형성면은, 백색으로 착색되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 방열면은, 상기 배선 기판의 다른 쪽 면에 형성된 금속층을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속층은, 상기 배선 기판의 소자 형성면에 형성된 배선 패턴을 상기 방열면에 투영한 패턴 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 금속층은, 상기 방열면에, 상기 배선 패턴의 투영 영역과는 상이한 영역이 격자형으로 패터닝되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 배선 패턴의 투영 영역 중 각각의 상기 LED 칩이 실장되는 랜드부에 대응하는 영역은, 플러스극 및 마이너스극이 일체화된 형상을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 LED 칩 군은, 상기 배선 기판의 장변 방향으로 6개 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 모듈.
  17. 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 LED 칩을 포함하는 LED 칩 군과,
    상기 LED 칩 군이 복수개 실장된 배선 기판
    을 구비한 광원 모듈이 복수개 조합되어 이루어지며,
    상기 배선 기판의 한쪽 면은, 상기 복수개의 LED 칩 군과 전극 인출용의 외부 접속 단자와, 상기 각 LED 칩 군과 상기 외부 접속 단자와의 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴을 가지는 소자 형성면으로 되어 있고,
    상기 배선 기판의 다른 쪽 면은, 상기 소자 형성면과 열적으로 접속되고 상기 소자 형성면에서 발생한 열을 외부로 방열하기 위한 방열 면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 각 광원 모듈은, 금속제 하우징 상에 일체적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 각 광원 모듈의 배선 기판의 주변부에는, 상기 금속제 하우징 위의 고정 클로(claw)에 걸어맞추어지는 걸어맞춤 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 각 광원 모듈의 배선 기판은, "エ"의 문자, "コ"의 문자, "ヨ"의 문자 또는 "王"의 한자 형상으로 형성되어 있는 동시에, 상기 배선 기판의 외형 형상에 대응하는 형상의 수용부를 구비한 공통의 지지 블록에 각각 지지되어 있는 것을 특 징으로 하는 광원 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 각 광원 모듈의 배선 기판은, 상기 다른 쪽 면 측이 외부에 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
  22. 액정 표시 패널과, 상기 액정 표시 패널을 배면측으로부터 조명하는 백라이트 유닛을 구비하며,
    상기 백라이트 유닛은, 적색, 녹색 및 청색의 각 색의 LED 칩을 포함하는 LED 칩 군과, 상기 LED 칩 군이 복수개 실장된 배선 기판을 구비한 광원 모듈이 복수개 조합된 광원 장치로 이루어지며,
    상기 배선 기판의 한쪽 면은, 상기 복수개의 LED 칩 군과, 전극 인출용의 외부 접속 단자와, 상기 각 LED 칩 군과 상기 외부 접속 단자와의 사이를 전기적으로 접속하는 배선 패턴을 가지는 소자 형성면으로 되어 있고,
    상기 배선 기판의 다른 쪽 면은, 상기 소자 형성면과 열적으로 접속되고 상기 소자 형성면에서 발생한 열을 외부로 방열하기 위한 방열 면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 백라이트 유닛은,
    상기 광원 장치를 수용하는 동시에 상기 액정 표시 패널 측이 개구된 금속제의 배면 하우징과,
    상기 배면 하우징과 상기 액정 표시 패널과의 사이에 배치되고, 상기 액정 표시 패널을 지지하는 동시에 상기 액정 표시 패널 측이 개구된 지지 하우징
    을 포함하고,
    상기 액정 표시 패널의 화소 영역의 크기를 A1, 상기 지지 하우징의 개구 사이즈를 A2, 상기 광원 장치의 광학 커버 영역의 크기를 A3, 상기 배면 하우징의 개구 사이즈를 A4로 했을 때, A1<A2<A3<A4의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
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