KR20080033164A

KR20080033164A - 선형광원장치, 면 발광장치 및 액정표시장치

Info

Publication number: KR20080033164A
Application number: KR1020077028693A
Authority: KR
Inventors: 요시히코 쵸사; 히로시 우치다; 데츠야 후쿠도메; 히사카즈 가와하라; 도시로 호리우치; 유 하세가와; 고지 히다카; 히로시 야마구치
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2006-06-23
Publication date: 2008-04-16
Also published as: TW200707023A; CN100595481C; CN101218465A; US20090310062A1; JPWO2007004450A1; EP1909026A1; EP1909026A4; WO2007004450A1

Abstract

도광판의 측면에 배치되는 선형광원장치(1)로, 긴 형상의 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 주 면에 열 형상으로 탑재된 복수의 발광소자를 갖는 복수의 선형광원 부(3)와, 이들 선형광원 부(3)가 실장 되는 제 2 기판(2)을 구비한 선형광원장치(1)로 한다. 이에 의해, 선형광원장치(1)를 길게 해도 면 발광장치나 액정표시장치에 휘도 불 균일이 잘 발생하지 않는다.

선형광원장치, 기판, 복수, 발광소자, 선형광원

Description

선형광원장치, 면 발광장치 및 액정표시장치{LINEAR LIGHT SOURCE DEVICE, PLANAR LIGHT EMITTING DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 예를 들어 휴대전화, 디지털 카메라 등의 액정표시장치의 면 발광장치 등에 이용할 수 있는 선형광원장치, 및 당해 선형광원장치를 구비한 면 발광장치 및 액정표시장치에 관한 것이다.

종래부터 LED(Light Emitting Diode) 등의 발광소자를 광원으로 하는 선형광원장치나 면 발광장치가 있다.

예를 들어, 특허문헌 1에는 칩 LED를 도광판의 측면에 복수 배치하여 이루어지는 면 발광장치가 개시되어 있다. 각 칩 LED에는 하나의 발광소자가 내포되어 있고, 이들 칩 LED는 하나의 프린트기판에 각각 독립된 상태로 탑재되어 있다.

또, 특허문헌 2에는 복수의 발광소자를 하나의 긴 기판에 탑재하고 수지로 밀봉하여 모듈화한 선형광원장치를 도광판의 측면에 1개 배치하여 이루어지는 면 발광장치가 개시되어 있다.

특허문헌 1 : 일본국 특개 2001-67917호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특개 2004-235139호 공보

최근, 액정표시장치의 용도가 확대되고, 그 화면 사이즈가 대형화하고 있다. 예를 들어, 휴대전화장치에 이용되는 액정표시장치는 화면 사이즈가 2~3인치(5.08~7.62㎝) 정도이나, 차량용 내비게이션장치에서는 6~8인치(15.24~20.32㎝)이며, 퍼스널컴퓨터에서는 14~20인치(35.56~50.8㎝)를 넘는 것도 있다. 이와 같이 화면 사이즈가 대형화하면 이에 맞춰서 선형광원장치를 길게 하거나 면 발광장치를 대형화할 필요가 발생한다. 또, 휘도를 유지하기 위해서 광원인 발광소자의 수를 증가시킬 필요도 발생한다.

그러나 특허문헌 1의 구성인 경우에는, 칩 LED의 수를 증가시키면 도광판에 광을 균일하게 입사시키기가 어려워지며, 면 발광장치에 휘도의 불 균일이 발생한다. 그 이유는, 도광판에 광을 균일하게 입사시키기 위해서는 각 칩 LED의 위치 및 방향을 정렬하여 도광판에 대해서 직선성을 유지하도록 배치하여야 하나, 칩 LED의 수가 많으면, 기판에 땜납 페이스트(solder paste)를 인쇄하여 칩 LED를 배치할 때, 혹은 리플로 처리(reflow processing)로 납땜을 할 때에, 모든 칩 LED의 위치 및 방향을 정렬하기가 곤란하기 때문이다. 예를 들어, 하나의 칩 LED의 위치가 도광판 측으로 잘못 정렬되면 그 포인트만이 밝아져서 휘도의 불 균일이 발생하나, 칩 LED의 수가 증가하면 이와 같은 위치의 오 정렬이 일어날 확률이 높아진다.

상기 문제는 전체 발광소자가 하나의 기판에 탑재되어 모듈화된 특허문헌 2의 구성에서도 마찬가지로 발생한다. 이에 더하여, 특허문헌 2의 구성에서는 팽창계수가 서로 다른 기판과 수지를 조합하여 모듈화하고 있으므로, 선형광원장치가 길어지면 발광소자의 발열 등에 의해 팽창계수의 차이에 기인하는 선형광원장치가 휘는 문제가 발생할 우려가 있다. 이와 같은 휨이 발생하면 각 발광소자와 도광판 의 거리가 균일하지 않게 되어, 도광판에 균일한 광을 도입시킬 수 없게 되어서, 휘도의 불 균일이 발생한다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여, 액정표시장치의 화면 사이즈의 대형화에 따라서 길이를 길게 해도 휘도 불 균일이 잘 발생하지 않는 선형광원장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적은, 그와 같은 선형광원장치를 구비한, 휘도 불 균일이 적은 면 발광장치 및 액정표시장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 선형광원장치는, 도광판의 측면에 배치되는 선형광원장치로, 긴 형상의 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 주 면에 열 형상으로 탑재된 복수의 발광소자를 갖는 복수의 선형광원 부와, 이들 선형광원 부가 실장(mount) 되는 제 2 기판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 의하면, 선형광원장치가 길어져도 선형광원 부 하나하나가 짧으면 각 발광소자의 위치 및 방향을 용이하게 정렬할 수 있다. 즉, 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 구성과 같이, 모든 발광소자의 위치 및 방향을 일일이 정렬할 필요가 없이, 선형광원 부 단위로 개별로 소수씩 발광소자의 위치 및 방향을 정렬해 두고, 이어서 각 선형광원 부 간의 위치 및 방향을 정렬하면 모든 발광소자의 위치 및 방향을 용이하게 정렬할 수 있다. 또, 선형광원 부를 짧게 하면 당해 선형광원 부가 잘 휘어지지 않으므로, 각 발광소자와 도광판 사이의 거리를 균일하게 유지하기가 쉽다. 따라서 도광판에 균일한 광을 입사시킬 수 있어서 휘도의 불 균일이 잘 발생하지 않는다.

또, 본 발명의 선형광원장치는 제 1 기판에 복수의 발광소자를 탑재하여 이루어지는 선형광원 부를 제 2 기판에 탑재하고 있다. 따라서 발광소자가 발생하는 열이 제 1 기판에 전달되어서 당해 제 1 기판의 표면에서 주위로 방출되는 동시에, 제 2 기판에도 전달되어서 당해 제 2 기판의 표면에서도 주위로 방출된다. 따라서 하나의 기판에 모든 발광소자가 탑재되는 특허문헌 1 및 특허문헌 2의 구성에 비해서 열 방출효과가 높아서 발광소자가 고온이 될 가능성이 작다. 그러므로 발광소자의 수명이 길고, 선형광원장치도 수명이 길어진다. 또한, 열 방출효과가 높으므로, 발광소자에 대전류를 흘려도 당해 발광소자가 고온이 될 가능성이 작아서, 발광소자에 대전류를 흘려서 면 발광장치를 고 휘도로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 선형광원장치는 상술한 바와 같이 선형광원 부가 잘 휘어지지 않으므로, 선형광원 부와 제 2 기판 사이에 큰 간극이 발생하는 경우가 없다. 따라서 제 1 기판의 열이 제 2 기판에 잘 전달되어 열 방출효과가 높다.

또한, 발광소자의 수가 증가하면, 배선이 복잡해져서 배선 스페이스가 커져서 기판이 대형화하고, 발광소자의 탑재작업이 번거로우며, 접속지점의 수가 증대하는 동시에 불량이 발생하기 쉬워지는 문제가 발생하나, 본 발명의 선형광원장치에서는 선형광원 부 단위로 발광소자의 1차 배선을 완료하도록 함으로써 당해 선형광원 부가 실장 되는 제 2 기판의 배선을 간략화할 수 있다. 따라서 제 2 기판을 소형화할 수 있고, 탑재작업에 걸리는 시간도 적으며, 접속불량도 잘 발생하지 않는다.

상기 복수의 선형광원 부는 상기 제 1 기판의 길이방향을 일치시킨 상태에서 대략 직선형상으로 배치되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 도광판에 대한 직선성을 선형광원 부 단위로 배려하면 되며, 발광소자 단위로 배려할 필요가 없으므로, 제 2 기판의 소정 위치에 땜납 페이스트를 인쇄하여 선형광원 부를 배치할 때, 혹은 리플로 처리에서 납땜을 할 때에 발광소자의 위치 및 방향을 정렬하기가 쉽고, 이들 발광소자의 도광판에 대한 직선성을 유지하기가 쉽다.

또, 상기 제 1 기판은 전원단자 및 전열단자(heat conductive terminal)를 통해서 상기 제 2 기판과 접속되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 전열단자를 통한 전도에 의해, 혹은 제 1 기판과 제 2 기판의 간극을 통한 열의 방사에 의해 제 1 기판의 열이 제 2 기판으로 전달될 뿐 아니라, 전열단자를 통한 전도에 의해서도 전달되므로 방열효과가 높다.

그러나 선형광원 부를 제 2 기판에 실장 할 때의 리플로 처리에서 선형광원 부의 위치가 어긋나서, 예를 들어 그 일단이 도광판에 가까워지고 타 단이 멀어지면, 도광판에 가까운 측은 휘도가 밝아지고 먼 측은 휘도가 어두워지므로 균일한 광을 입사시킬 수 없다. 제 1 기판과 제 2 기판을 전원단자만으로 접속하는 경우에는 이와 같이 선형광원 부의 위치가 어긋나기 쉬우나, 본 발명의 선형광원장치에서는 전원단자 외에 전열단자에 의해서도 제 1 기판과 제 2 기판이 접속되므로, 상기와 같이 위치 어긋남에 대한 강도가 높고, 휘도의 불 균일이 잘 발생하지 않는다.

또, 상기 전열단자는 상기 제 1 기판의 타 측의 주 면에서의 상기 제 1 기판을 사이에 두고 상기 발광소자와 대향 하는 위치에 설치되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 발광소자의 열을 당해 발광소자에 가까운 위치에서 제 2 기판에 전달할 수 있으므로, 열의 전도효율이 높아서 방열효율이 높다.

또, 상기 전열단자는 상기 제 1 기판에 형성된 관통 홀을 통해서 상기 발광소자가 도통 탑재된 배선패턴과 접속되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 발광소자의 열이 도통 탑재된 배선패턴에서 관통 홀을 통해서 전열단자로 전도하여 제 2 기판으로도 전도하므로 방열효과가 높다.

또, 상기 관통 홀에는 수지가 충전되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 관통 홀의 내부가 비어 있지 않은 상태로 할 수 있으므로, 관통 홀만이 아니라 수지를 통해서도 열을 전달할 수 있다. 또, 열 전도성이 높은 수지를 이용함으로써 더 높은 방열효과의 향상을 도모할 수 있다.

또, 상기 제 1 기판은 알루미늄 기판으로 형성되고, 상기 제 2 기판은 알루미늄 판에 배선패턴이 형성된 절연기판을 접합시켜서 형성되어 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면 더 높은 방열효과의 향상을 도모할 수 있다.

또, 상기 선형광원 부는 발광소자에서 출사하는 광을 광 인출방향으로 반사시키는 반사부를 구비하고 있는 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 발광소자에서 측방으로 출사하는 광을 광 인출방향으로 반사시킬 수 있으므로 면 발광장치의 휘도 향상을 도모할 수 있다. 또한, 반사부는 발광소자와 교호로 배치하는 방안을 생각할 수 있으며, 반사부 사이에 삽입되는 발광소자의 수는 필요한 휘도에 따라서 적절하게 결정할 수 있다.

또, 상기 제 1 기판의 길이방향의 길이를 정수 배 하면 상기 도광판의 길이와 대략 동일한 구성으로 해도 좋다.

이 구성에 의하면, 액정표시장치의 화면 사이즈에 맞춰서 다양한 길이의 선형광원장치를 준비할 필요가 없다. 예를 들어, 차량용 내비게이션장치나 퍼스널컴퓨터에 이용되는 액정표시장치는 일정한 치수의 차를 가지고 단계적으로 화면 사이즈가 설정되어 있으며, 이 화면 사이즈에 따라서 도광판도 사이즈가 설정된다. 선형광원 부의 광원부분의 길이방향의 길이를 정수 배 한 길이가 도광판의 측면의 길이와 대략 동일하면, 소정 수의 선형광원 부를 직선형상으로 배치하는 것만으로 도광판에 적합한 길이의 선형광원장치를 얻을 수 있다. 그리고 상기 치수 차와 동일한 길이의 선형광원 부를 1종류 준비하는 것만으로 다양한 화면 사이즈에 대응할 수 있다. 즉, 화면 사이즈가 1단계 커질 때마다 선형광원 부를 하나씩 증가시켜서 대응할 수 있다.

본 발명의 면 발광장치 및 액정표시장치는 상기 선형광원장치를 구비하므로 휘도의 불 균일이 적다.

도 1은 제 1 실시 예의 선형광원장치를 설명하는 사시도 및 부분 확대 도이다.

도 2는 제 1 실시 예의 선형광원장치의 선형광원 부를 설명하는 사시 도이다.

도 3은 제 1 실시 예의 선형광원장치가 면 발광장치로 사용되는 화면 사이즈와 선형 광원장치의 서브기판의 길이의 관계에 대해서 설명하는 도면이다.

도 4는 제 1 실시 예의 선형광원장치의 선형광원 부와 메인기판의 접속부분을 설명하는 부분확대 단면도이다.

도 5는 실시 예 1의 선형광원장치를 구비한 면 발광장치의 개략 구성을 설명하는 도면으로, 도 5 (a)는 그 측면도, 도 5 (b)는 그 정면도이다.

도 6은 제 1 실시 예의 선형광원장치를 도광판의 측면에 배치한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 7은 제 1 실시 예의 선형광원장치를 구비한 액정표시장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.

도 8은 제 1 실시 예의 선형광원장치의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 9는 제 1 실시 예의 선형광원장치의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 10은 제 1 실시 예의 선형광원장치의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 11은 제 1 실시 예의 선형광원장치의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 12는 제 1 실시 예의 선형광원장치의 제조방법을 설명하는 도면이다.

도 13은 제 1 실시 예의 변형 예의 선형광원장치의 선형광원 부와 메인기판과의 접속부분을 설명하는 확대 단면도이다.

(부호의 설명)

1 선형광원장치 2 메인기판(제 2 기판)

2a 확폭부 2b 접속단자

3 선형광원 부 3a 서브기판(제 1 기판)

3a-1 탑재 면 3a-2 접속 면

3c 반사부 3c-1 경사 면

3d 수지밀봉부 3e 전원단자

3g 탑재부 3f 전열단자(위치맞춤 단자)

4 회로부 5 도광판

5a 측면 5b 주광 출사 면

5c 반사면 6 반사판

7a 상부반사시트 7b 하부반사시트

10 기판 재 11 프레임

11a 개구 12 수지밀봉 층

15 선형광원장치 16 전열단자(위치맞춤 단자)

17 배선패턴 18 관통 홀

19 수지 20 면 발광장치

21 액정표시장치 22 액정표시유닛

F 주광 출사방향

(제 1 실시 예)

본 발명의 실시 예의 선형광원장치의 구성을 도 1에서 도 4에 의거하여 설명한다. 도 1은 제 1 실시 예의 선형광원장치를 설명하는 사시도 및 부분 확대 도이 다. 도 2는 제 1 실시 예의 선형광원장치의 선형광원 부를 설명하는 사시 도이다. 도 3은 제 1 실시 예의 선형광원장치가 면 발광장치로 사용되는 화면 사이즈와 선형 광원장치의 서브기판의 길이의 관계에 대해서 설명하는 도면이다. 도 4는 제 1 실시 예의 선형광원장치의 선형광원 부와 메인기판의 접속부분을 설명하는 부분확대 단면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 선형광원장치(1)는 긴 형상의 메인기판(2, 제 2 기판)에 선형광원 부(3)가 11개 탑재되어 있다. 이 선형광원장치(1)는 11인치(27.9㎝)용 액정표시장치의 면 발광장치의 광원으로 사용되며, 용지 사이즈로 말하면 B5판 정도의 크기의 노트북형 퍼스널컴퓨터에 탑재된다.

메인기판(2)에 탑재되는 각 선형광원 부(3)는 제 1 기판의 길이방향을 일치시킨 상태에서 대략 직선형상으로, 각각의 선형광원 부(3) 간을 약 0.15㎜ 정도 이격시켜서 배치되어 있다.

메인기판(2)은 길이가 약 25㎝, 단부의 폭이 약 6㎜로 형성되어 있고, 알루미늄판을 베이스로 하여, 배선패턴이 형성된 절연기판인 유리 에폭시기판을 접착하여 형성되어 있다. 메인기판(2)은 폭을 일부 확장시킨 확폭부(2a)에 선형광원 부(3)에 흐르는 전류를 제어하는 회로부(4)를 탑재하고 있다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 각 선형광원 부(3)는 긴 형상의 서브기판(3a, 제 1 기판)과, 이 서브기판(3a)에 탑재된 광원인 합계 8개의 발광소자(3b)와, 2개의 발광소자(3b)와 교호로 설치된 반사부(3c)와, 발광소자(3b)를 밀봉하는 수지밀봉부(3d)를 구비하고 있다. 또한, 8개의 발광소자(3b)로 하나의 선형광원 부(3)를 구성하고 있으나, 본 발명의 선형광원장치는 이에 한정되는 것은 아니며, 그 조합은 무수하게 많을 것으로 생각된다.

서브기판(3a)은 길이가 약 22㎜, 폭이 약 0.8㎜로 형성된 알루미늄 기판이다. 서브기판(3a)은 그 길이의 정수 배가 도광판의 일 측면의 길이와 대략 같아지도록 조정되어 있다.

여기서, 선형광원장치(1)가 면 발광장치로 사용되는 화면 사이즈와 선형광원 부(3)의 서브기판(3a)의 길이의 관계에 대해서 도 3에 의거하여 설명한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 노트북형 퍼스널컴퓨터는, 액정표시장치는 7인치 내지 11인치 중 7인치(제품 A), 9인치(제품 B) 및 11인치(제품 C)로 단계적인 것이 주류이다. 또, 횡과 종의 비율도 16대 9로 와이드라고 불리는 횡 방향의 길이로 되어 있다.

예를 들어, 제품 A의 7인치에서는, 7인치는 대각선의 길이를 나타내는 길이이며, 횡과 종의 비율은 16대 9이므로, 횡 방향이 약 154.966㎜이고 종 방향이 약 87.168㎜가 된다. 그리고 화면의 사이즈를 8인치로 한 경우에는 횡 방향이 177.104㎜, 종 방향이 약 99.621㎜가 된다. 따라서 횡 방향의 차는 약 22.138㎜가 된다. 제품 B의 9인치, 10인치 및 11인치와 각각의 횡 방향의 차는 마찬가지로 22.138㎜가 된다. 이 길이를 서브기판(3a)의 길이방향의 길이, 즉, 선형광원 부(3)의 길이방향의 길이로 하면, 제품 A에서는 7인치의 액정표시장치의 도광판에 선형광원 부(3)를 7개 탑재한 것을 사용하면 되고, 제품 B에서는 9인치의 액정표시장치의 도광판에 선형광원 부(3)를 9개 탑재한 것을 사용하면 된다. 이와 같이, 선형광원 부(3)로 1종류의 길이를 갖는 것을 준비해 두면, 액정표시장치가 1인치 커질 때마다 선형광원 부(3)를 1개 추가하여, 다양한 화면 사이즈에 1종류의 선형광원 부(3)로 대응할 수 있게 된다.

이렇게 하여 서브기판(3a)의 길이를 결정한 선형광원 부(3)를 메인기판(2)에 배치하는 경우에, 이 선형광원 부(3)를 실장 하는 실장 기기의 정밀도에 따라서 인접하는 선형광원 부(3)와의 사이에 약간의 간극을 둘 필요가 있다. 따라서 서브기판(3a)의 길이를 약 22.138㎜로 정렬하면, 각각의 선형광원 부(3)의 간극에 의해 전체 길이가 액정표시장치의 횡 방향의 길이보다도 길어지게 된다. 그러나 이 간극이 선형광원 부(3)의 수만큼 누적되어도 선형광원 부(3)를 직선형상으로 배치한 때의 전체 길이와 비교하면 미소하므로, 선형광원 부(3)의 서브기판(3a)의 길이의 결정에 영향을 미치는 것은 아니다. 또, 상기와 같이 기준을 약 22. 138㎜로 한 경우에는, 서브기판(3a)을 22㎜로 하고, 간극을 0.138㎜로 하도록 하여, 이들을 합계하여 기준이 되는 길이로 할 수도 있다.

도 2로 되돌아가서, 서브기판(3a)에는 발광소자(3b)를 탑재하는 탑재 면(3a-1)에 발광소자(3b)가 다이 본딩(diebonding) 되며, 음극과 도통 접속하는 배선패턴과 발광소자(3b)의 상부의 양극으로부터 와이어로 도통 접속하는 배선패턴이 설치되어 있다.

선형광원 부(3)의 8개의 발광소자(3b)는 선형광원 부(3) 내에서 직렬로 접속되어 있고, 선형광원 부(3) 별로 독립된 구동계통에 의해 정전류 제어된다. 그러므로 범용의 멀티채널의 정전류 드라이버 IC를 이용한 구동회로를 메인기판(2)의 회 로부(4)에 구비하고 있다.

발광소자(3b)를 8개씩을 직렬로 하고 있으나, 병렬구동을 하면 약간의 특성의 편차에 의해 각각에 흐르는 전류가 매우 불 균일해져서 균일한 발광이 곤란해지기 때문이다. 단, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 개개의 발광소자(3b)를 선별하는 등의 방법에 의해 특성을 조정하면 병렬구동도 가능하다.

상기와 같이 선형광원 부(3) 별로 1 계통으로 하면 메인기판(2)의 배선패턴을 간략화할 수 있으므로, 당해 메인기판(2)의 폭을 작게 할 수 있으며, 전체적으로 선형광원장치(1)를 콤팩트하게 할 수 있다.

다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 11개의 선형광원 부(3)에 포함되는 8개의 발광소자(3b)를 직렬접속하여 1 계통으로 해도 좋다. 이 경우에는 큰 구동전압을 필요로 하는 대신에, 접속점의 수를 더 줄일 수 있다.

다만, 하나의 선형광원 부(3)에 탑재하는 발광소자(3b)의 수가 너무 적으면 모듈화에 의한 효과를 살리기가 어렵다. 한편, 하나의 선형광원 부(3)에 탑재하는 발광소자(3b)의 수가 너무 많으면, 그 중 하나라도 불량이 발생하면 선형광원 부(3) 전체를 사용할 수 없게 되므로 제조시에 수율이 악화한다. 그러므로 하나의 선형광원 부(3)의 발광소자(3b)의 수는 20개 이하가 바람직하다.

회로부(4)는 메인기판(2)상에 형성되어 있다. 이에 의해, 외부와의 접속은 회로를 동작시키기 위한 전원 라인과 밝기를 조정하기 위한 제어신호 라인만으로 이루어져서, 결선이 간략화되어 있다. 단, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 메인기판(2) 상에는 선형광원 부(3)만을 실장하고, 회로부(4)는 외부에 구성해도 좋다. 이 경우, 외부와 접속하는 접속부분의 수가 증가하나, 메인기판(2)을 더 작게 할 수 있게 된다.

서브기판(3a)에서 탑재 면(3a-1)과는 반대 측이 되는 접속 면(3a-2)의 양단부에는 메인기판(2)과 접속하기 위한 접속단자인 전원단자(3e)가 설치되어 있다. 이 전원단자(3e)와 메인기판(2)에 형성된 배선패턴 중 하나인 전원패턴이 접속되며, 이 접속에 의해 발광소자(3b)를 발광시키기 위한 전원이 공급된다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 서브기판(3a)에는 접속 면(3a-2)에서의 상기 서브기판(3a)을 사이에 두고 발광소자(3b)와 대향 하는 위치에 전열단자(heat conductive terminal, 위치맞춤 단자, 3f)가 2개의 발광소자(3b)마다 하나 설치되어 있다. 그리고 메인기판(2)에는 상기 전열단자(3f)와 접속하는 배선패턴 중 하나인 접속단자(2b)가 설치되어 있다. 이 서브기판(3a)의 전열단자(3f)와 메인기판(2)의 접속단자(2b)는 다른 배선패턴과는 접속되어 있지 않은 단자이다.

발광소자(3b)는 서브기판(3a)의 탑재 면(a-1)에 형성된 배선패턴의 탑재부(3g)에 탑재되어 있다. 이 탑재부(3g)를 반사율이 높은 Ag 등으로 형성하면, 발광소자(3b)로부터 서브기판(3a) 측으로 출사된 광을 반사하므로, 휘도 효율의 향상을 도모할 수 있다.

도 2로 되돌아가서, 발광소자(3b)는, 예를 들어 GaN계 화합물반도체를 이용한 백색 발광의 발광소자를 사용할 수 있다. 본 실시 예에서는 발광소자(3b) 2개마다 반사부(3c)가 설치되어 있다.

선형광원 부(3)의 반사부(3c)는 PPA(polyphthalamide)수지로 형성되며, 발광 소자(3b)로부터 길이방향으로 출사한 광을 선형광원 부(3)의 주광 출사방향(F)으로 반사하도록 경사 면(3c-1)이 형성되어 있다.

또한, 반사부(3c)를 발광소자(3b) 2개마다 설치하는 경우에 한정되지는 않으며, 1개마다 반사부(3c)를 설치하는 것으로 해도 좋고, 3개마다 반사부(3c)를 설치하는 것으로 해도 좋으며, 그 수는 임의이다. 또, 반사부(3c)를 설치하지 않는 경우도 생각할 수 있다.

수지밀봉부(3d)는 서브기판(3a)을 밑면으로 하고 양측에 위치하는 반사부(3c)를 벽면으로 한 오목부에 에폭시계 수지가 충전되어서 발광소자(3b)를 밀봉하고 있다.

다음에, 이 선형광원장치(1)를 도광판에 배치한 면 발광장치의 구성에 대해서 도 5 및 도 6에 의거하여 설명한다. 도 5는 실시 예 1의 선형광원장치를 구비한 면 발광장치의 개략 구성을 설명하는 도면으로, 도 5 (a)는 그 측면도, 도 5 (b)는 그 정면도이다. 도 6은 제 1 실시 예의 선형광원장치를 도광판의 측면에 배치한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 면 발광장치(20)는 선형광원장치(1)와 도광판(5)을 구비한다. 도광판(5)은 아크릴이나 폴리카보네이트로 형성되며, 횡 방향이 약 24.5㎝, 종 방향이 약 14.0㎝, 두께가 약 2㎜로 형성된 직사각형 형상의 판이다. 도광판(5)은 광 입사 면에서 광을 입사하여, 내부를 반사사키면서 진행시켜서, 상면을 주광 출사 면(5b)으로 하여 출사한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 면 발광장치(20)는 서브기판(3a)의 발광소 자(3b)를 탑재한 탑재 면(3a-1)을 도광판(5)의 광 입사 면인 측면(5a)에 대향 배치하도록 하고 있다. 또, 도광판(5)의 광 입사 면인 측면(5a)은 탑재 면(3a-1)의 폭보다도 넓은 폭으로 형성되며, 그 폭을 2㎜로 하고 있다. 이 도광판(5)에는 주광 출사 면(5b)의 반대 측이 되는 반사 면(5c)과 대향 하여 반사판(6)이 설치되어 있다.

선형광원장치(1)와 도광판(5)은 선형광원 부(3)의 서브기판(3a)의 폭 방향의 중심과 도광판(5)의 측면(5a)의 폭 방향의 중심이 합치하도록 배치되어 있다.

선형광원 부(3)의 서브기판(3a)과 도광판(5)의 입사 면인 측면(5a)을 지지하면서, 간격이 입사 면을 향해서 서서히 넓어지도록 띠 형상으로 형성된 상부 반사시트(7a)와 하부 반사시트(7b)가 배치되어 있다.

상부 반사시트(7a)와 하부 반사시트(7b)는, 예를 들어 ESR(Sumitomo 3M Ltd. 제품)을 사용할 수 있으나, 광을 반사할 수 있는 것이라면 다른 재질의 것이라도 좋다. 그 외에도 금속 광택을 갖는 금속 박이나 Ag시트 등으로 할 수 있다.

다음에, 상기 면 발광장치(20)를 구비한 액정표시장치의 구성에 대해서 도 7에 의거하여 설명한다. 도 7은 제 1 실시 예의 선형광원장치를 구비한 액정표시장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.

액정표시장치(21)는 면 발광장치(20)와 액정표시유닛(22)을 구비한다. 액정표시유닛(22)은 면 발광장치(20)의 도광판(5)의 주광 출사 면(55b) 측에 배치되어 있다.

다음에, 이상과 같이 구성된 본 발명의 실시 예의 선형광원장치(1)의 제조방 법을 도 8에서 도 12를 참조하면서 설명한다. 도 8에서 도 12는 본 발명의 실시 예의 선형광원장치의 제조방법을 설명하는 도면이다. 먼저, 선형광원 부(3)의 제조방법을 설명한다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 먼저, 선형광원 부(3)의 긴 서브기판(3a)이 되는 기판 재(10)를 준비한다. 이 기판 재(10)는 종 방향이 7.0㎝, 횡 방향이 5.0㎝ 정도의 직사각형상으로 형성된 BT 수지기판이다. 기판 재(10)에는, 도시하지는 않으나, 발광소자(3b)를 탑재하는 배선패턴이 형성되어 있다.

기판 재(10)를 준비하면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 발광소자(3b)를 2개씩 열 형상으로 기판 재(10)에 형성된 배선패턴의 소정 위치에 배치하는 탑재공정을 행한다.

다음에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 직사각형상의 개구(11a)를 갖는 프레임(11)을, 열 형상으로 배치한 발광소자(3b)와 상기 개구(11a)가 일치하도록 배치하여, 접착제로 기판 재(10)에 접합한다. 반사부(3c)가 되는 프레임(11)은 개구(11a)의 둘레부분이 접착 면을 향해서 서서히 좁아지도록 경사져 있으며, 이 경사가 경사 면(3c-1)이 된다. 기판 재(10)에 프레임을 접합시킨 상태를 도 11에 도시한다.

도 12에 도시한 바와 같이, 프레임(11)을 기판 재에 접합시켜서 개구(11a)에 에폭시계 수지를 충전함으로써 열 형상으로 배치된 발광소자(3b)를 덮도록 수지밀봉 층(12)을 형성한다.

그리고 수지밀봉 층(12)이 형성된 기판(10)을, 발광소자(3b)가 횡 방향으로 일렬씩이 되도록, 예를 들어 일점쇄선으로 나타내는 위치를 블레이드로 절단하여 개별 편(片)으로 하여, 도 2에 도시한 것과 같은 선형광원 부(3)로 하는 절단공정을 행한다.

이와 같이 형성된 선형광원 부(3)의 전원단자(2b)와 전열단자(3f)를 메인기판(2)의 땜납 페이스트가 인쇄된 전원패턴과 접속단자(2b)에 맞춰서 배치한다. 또, 메인기판(2)에 회로부(4)도 위치시킨다.

선형광원 부(3)는 긴 형상의 서브기판(3a)으로 형성되어 있으므로 직선형상을 유지하기가 쉽다. 또, 도 1에 도시한 선형광원장치(1)에서는 11개의 선형광원 부(3)를 탑재할 뿐이므로, 칩 LED를 개개로 탑재해 가는 것보다는 탑재하는 개수를 적게 할 수 있다. 따라서 요구되는 탑재의 정밀도가 완화된다.

메인기판(2)에 선형광원 부(3) 및 회로부(4)를 탑재하면 리플로 처리를 하여 고정한다. 선형광원 부(3)와 메인기판(2)은 전원단자(3e) 및 전원패턴에 의해 접속되어 있을 뿐 아니라, 전열단자(3f) 및 접속단자(2b)에 의해서도 접속되어 있으므로, 리플로 처리에 의한 변형의 응력에 대한 강도를 높게 할 수 있다. 이와 같이 하여 선형광원장치(1)를 제조할 수 있다.

또, 리플로 처리를 할 때에는, 선형광원 부(3)의 발광소자(3b)를 밀봉하고 있는 수지밀봉부(3d)와 서브기판(3a)의 팽창계수의 차이에 의해서 휨과 같은 응력이 발생한다. 그러나 선형광원장치(1)는 복수의 선형광원 부(3)를 메인기판(2)에 탑재하는 구성으로 하고 있으므로, 1개당의 선형광원 부(3)의 길이를 짧게 할 수 있다. 따라서 발광소자(3b)를 수지로 밀봉하고 있어도, 선형광원 부(3)를 메인기 판(2)에 탑재할 때의 휨 응력을 작게 할 수 있으므로 잘 휘어지지 않는다.

만일, 1개의 선형광원 부로 하고, 그 길이를 대형의 도광판의 측면의 길이와 동일한 정도로 형성해서 리플로 처리를 하면, 서브기판이 휘어질 우려가 있다. 그렇게 되면 발광소자에서 도광판까지의 거리를 균등하게 할 수 없으므로 휘도의 편차가 발생하게 된다.

본 실시 예의 선형광원장치(1)는 복수의 선형광원 부(3)를 메인기판(2)에 탑재함으로써 서브기판(3a)이 휘어지지 않고 메인기판(2)에 실장 할 수 있다. 따라서 서브기판(3a)에 탑재되는 발광소자(3b)에서 도광판까지의 거리를 균등하게 할 수 있어서 휘도가 불균일해지지 않게 된다. 또한, 메인기판(2)에 선형광원 부(3)를 실장 한 때에 서브기판(3a)이 휘어져 있지 않으므로, 메인기판(2)과의 간극이 거의 없는 상태로 탑재할 수 있다. 따라서 서브기판(3a)에 전도된 발광소자(3b)로부터의 열이 메인기판(2)에 전달되기 쉬우므로, 방열효과를 향상시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시 예의 면 발광장치(20)로서의 기능을 하도록 하기 위해서 선형광원장치(1)를 도광판(5)에 배치하는 방법을 설명한다. 먼저, 반사판(6)이 밑면인 반사 면(5c)에 배치된 도광판(5)을 준비한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 도광판(5)의 측면(5a)에 선형광원장치(1)를 소정 간격 정도 이격시키는 동시에, 선형광원장치(1)의 서브기판(3a)의 폭 방향의 중심과 도광판(5)의 측면(5a)의 폭 방향의 중심이 합치하도록 배치한다. 그리고 선형광원 부(3)의 탑재 면(3a-1)을 덮도록 서브기판(3a)의 측면과 도광판(5)의 단부를 접착하고, 상부 반사시트(7a)와 하부 반사시트(7b)를 서브기판(3a)과 도광판(5)의 광 입사 면을 포위하도록 접착한다.

다음에, 제 1 실시 예의 선형광원장치(1) 및 이를 이용한 면 발광장치(20)의 사용상태에 대해서 도 1에서 도 4에 의거하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 메인기판(2)에 전원을 공급하면, 전원패턴 및 서브기판(3a)의 전원단자(3e)를 거쳐서 발광소자(3b)에 전류가 공급되어서 발광을 한다.

발광소자(3b)에서 주광 출사방향(F)으로 출사한 광은 직접 도광판(5)의 측면(5a)에 입사한다. 또, 발광소자(3b)에서 반사부(3c)로 향하는 광은 반사부(3c)에서 반사하여 직접 또는 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)에서 반사해서 도광판(5)의 측면(5a)으로 입사한다. 또한, 발광소자(3b)에서 서브기판(3a)의 수평방향으로 향하는 광은 수지밀봉부(3d)를 통과하여 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)에서 반사해서 도광판(5)의 측면(5a)으로 입사한다.

도 6에 도시한 바와 같이, 면 발광장치(20)는 선형광원장치(1)가 서브기판(3a)보다도 측면(5a)의 폭이 넓은 도광판(5)에 서브기판(3a)의 폭 방향의 중심과 측면(5a)의 폭 방향의 중심이 합치하도록 배치되어 있으므로, 서브기판(3a)과 도광판(5)의 광 입사 면을 지지하도록 배치된 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)는 측면(5a)을 향해서 반사필름(7) 간의 간격이 넓어지도록 경사진 반사 면을 구비하고 있다. 따라서 발광소자(3b)에서 출사되어 수지밀봉부(3d)를 통과하는 서브기판(3a)의 수평방향의 광이 이 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)에 반사하면, 그 경사진 반사 면에 의해 반사된 광이 모두 도광판(5)의 측면(5a) 방향을 향 하게 되므로, 도광판(5)의 측면(5a)에 효율 좋게 반사시킬 수 있다.

발광소자(3b)를 발광시키면 발광소자(3b)가 발열한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 발광소자(3b)로부터의 열은 선형광원장치(1)의 서브기판(3a)에 전달되어 주위로 방출되는 동시에, 전원단자(3e)와 전열단자(위치맞춤 단자, 3f)를 거쳐서 메인기판(2)에 전달된다. 특히, 전열단자(3f)는, 서브기판(3a)에는 접속 면(3a-2)에서 상기 서브기판(3a)을 사이에 두고 발광소자(3b)와 대향 하는 위치에 설치되어 있으므로, 서브기판(3a)의 양단부에 설치된 전원단자(3e)에 의해 열이 전달되기가 쉽다. 또, 서브기판(3a)과 메인기판(2) 사이는 간극이 작으므로 서브기판(3a)에서 메인기판(2)으로 열이 방출되는 경로도 있다.

메인기판(2)에 전달된 열은 메인기판(2)의 유리 에폭시기판을 거쳐서 베이스인 알루미늄 판까지 전달되어서 방출되므로, 선형광원장치(1) 전체가 고열이 되는 것을 억지하고 있다.

예를 들어, 메인기판(2)에 칩 LED가 개별로 탑재되어 있는 면 발광장치로 한 경우에는, 칩 LED에서 발생한 열이 메인기판(2)으로 방출되기 위해서는 칩 LED가 메인기판(2)에 면하는 넓이에서 전달되게 되나, 본 실시 예의 선형광원장치(1)에서는 선형광원 부(3)에 발광소자(3b)를 탑재한 상태로 메인기판(2)에 배치하고 있으므로, 메인기판(2)으로 방출되는 면은 선형광원 부(3)의 서브기판(3a)의 밑면인 접속 면이 된다. 따라서 메인기판(2)에 칩 LED를 개별로 탑재하는 것에 비하여 메인기판(2)에 대해서 발광소자(3b) 1개당에 면하는 넓이를 넓게 할 수 있다. 즉, 선형광원 부(3)에 발광소자(3b)를 탑재하여 메인기판(2)에 배치함으로써 높은 열 방출 효과를 얻을 수 있다.

또, 면 발광장치(20)에는 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)가 접착되어 있으므로, 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)를 금속 박으로 형성하면 방열판의 역할을 한다. 따라서 상부 반사시트(7a) 및 하부 반사시트(7b)는 면 발광장치(20)의 휘도 효율을 향상을 도모하면서 열 방출효과를 향상시킬 수 있다.

다음에, 제 1 실시 예의 변형 예의 선형광원장치(14)를 도 13에 의거하여 설명한다. 도 13은 본 발명의 다른 실시 예의 선형광원장치를 설명하는 도면이다. 도 13에서 도 4와 동일한 기능을 갖는 것에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.

도 13에 도시하는 바와 같이, 변형 예의 선형광원장치(15)는 메인기판(2)과 선형광원 부(3)의 서브기판(3a)이 서브기판(3a)의 접속 면에 설치된 전열단자(위치맞춤 단자, 16)와 메인기판(2)에 설치된 접속단자(2b)에 의해 접속되어 있다.

전열단자(16)는 발광소자(3b)가 탑재된 위치에 상당하는 반대 측의 접속 면에 설치되며, 발광소자(3b)가 다이 본드 되어 있는 양극과 도통 접속하는 배선패턴(17)에 관통 홀(18)을 통해서 접속되어 있다. 그리고 이 관통 홀(18)에는 수지(19)가 충전되어 있다.

이와 같이 하여 서브기판(3a)과 메인기판(2)이 접속되어 있으므로, 발광소자(3b)에서 발생하는 열은 도통 탑재된 배선패턴(17)에서 관통 홀(18)을 거쳐서 전열단자(위치맞춤 단자, 16)로 전달되어서, 메인기판(2)에 전달될 수 있다. 그리고 관통 홀(18)에는 수지(19)가 충전되어 있으므로 관통 홀(18)은 그 내부가 비어 있 지 않은 상태가 된다. 따라서 관통 홀(18)만이 아니라 수지(19)를 통해서도 열을 전달할 수 있으므로, 열 방출효과를 향상시킬 수 있다. 또, 수지(19)를, 수지에 금속을 함유시켜서 열전달성을 향상시킨 금속 페이스트 등으로 하면 열 방출효과를 더 향상시킬 수 있다.

본 발명은 대형의 화면 사이즈용 도광판이라도 균일한 광을 입사시켜서 휘도의 불 균일을 방지할 수 있고, 다양한 화면 사이즈에도 용이하게 적응할 수 있으며, 충분한 열의 방출이 가능하게 하여 고휘도 화 및 수명을 길게 할 수 있으므로, 액정표시장치의 면 발광장치로서 도광판과 함께 도광판의 일측 면에 배치되는 선형광원장치에 매우 적합하다.

Claims

도광판의 측면에 배치되는 선형광원장치로,

긴 형상의 제 1 기판과, 상기 제 1 기판의 주 면에 열 형상(列形狀)으로 탑재된 복수의 발광소자를 갖는 복수의 선형광원 부와,

이들 선형광원 부가 실장(mount) 되는 제 2 기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 1에 있어서,

상기 복수의 선형광원 부는 상기 제 1 기판의 길이방향을 일치시킨 상태에서 대략 직선형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 기판은 전원단자 및 전열단자(heat conductive terminal)를 통해서 상기 제 2 기판과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 3에 있어서,

상기 전열단자는 상기 제 1 기판의 타 측의 주 면에서의 상기 제 1 기판을 사이에 두고 상기 발광소자와 대향 하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 3에 있어서,

상기 전열단자는 상기 제 1 기판에 형성된 관통 홀을 통해서 상기 발광소자가 도통 탑재된 배선패턴과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 4에 있어서,

상기 전열단자는 상기 제 1 기판에 형성된 관통 홀을 통해서 상기 발광소자가 도통 탑재된 배선패턴과 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 5에 있어서,

상기 관통 홀에는 수지가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 6에 있어서,

상기 관통 홀에는 수지가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 기판은 알루미늄 기판으로 형성되고,

상기 제 2 기판은 알루미늄 판에 배선패턴이 형성된 절연기판을 접합시켜서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 5에 있어서,

상기 제 1 기판은 알루미늄 기판으로 형성되고,

상기 제 2 기판은 알루미늄 판에 배선패턴이 형성된 절연기판을 접합시켜서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 8에 있어서,

상기 제 1 기판은 알루미늄 기판으로 형성되고,

상기 제 2 기판은 알루미늄 판에 배선패턴이 형성된 절연기판을 접합시켜서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 1에 있어서,

상기 선형광원 부는 발광소자에서 출사하는 광을 광 인출방향으로 반사시키는 반사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 2에 있어서,

상기 선형광원 부는 발광소자에서 출사하는 광을 광 인출방향으로 반사시키는 반사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 11에 있어서,

상기 선형광원 부는 발광소자에서 출사하는 광을 광 인출방향으로 반사시키 는 반사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 1에 있어서,

상기 제 1 기판의 길이방향의 길이를 정수 배 하면 상기 도광판의 길이와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 2에 있어서,

상기 제 1 기판의 길이방향의 길이를 정수 배 하면 상기 도광판의 길이와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 14에 있어서,

상기 제 1 기판의 길이방향의 길이를 정수 배 하면 상기 도광판의 길이와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 선형광원장치.
청구항 1에 기재된 선형광원장치와 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 면 발광장치.
청구항 17에 기재된 선형광원장치와 도광판을 구비하는 것을 특징으로 하는 면 발광장치.
청구항 18에 기재된 면 발광장치와 액정표시유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 액정표시장치.