KR20090093963A - 발광 장치, 표시 장치, 및 고체 발광 소자 기판 - Google Patents

발광 장치, 표시 장치, 및 고체 발광 소자 기판

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KR20090093963A
KR20090093963A KR1020097010839A KR20097010839A KR20090093963A KR 20090093963 A KR20090093963 A KR 20090093963A KR 1020097010839 A KR1020097010839 A KR 1020097010839A KR 20097010839 A KR20097010839 A KR 20097010839A KR 20090093963 A KR20090093963 A KR 20090093963A
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슈지 고미
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

제조비용을 억제하고 효율 좋은 방열을 가능하게 하는 발광 장치 등을 제공한다. 백라이트 장치는, 백라이트 프레임에, LED를 복수 구비하는 LED 기판이 장착 나사에 의해 장착되어 구성되어 있다. LED 기판에는, 각 LED가 장착되는 열전도용 랜드(310)로부터, 스루홀(340) 및 열전도 회로(320)를 통해 장착 나사에 의해 백라이트 프레임에 장착되는 부위의 접촉 열전도 랜드(330)에 이르는 열전도계 회로(300)가 형성되어 있다.

Description

발광 장치, 표시 장치, 및 고체 발광 소자 기판{LIGHT EMITTING DEVICE, DISPLAY DEVICE AND SOLID-STATE LIGHT EMITTING ELEMENT SUBSTRATE}
본 발명은 예를 들면 액정 표시 장치 등에 이용되는 발광 장치 등에 관한 것이다.
최근, 예를 들면 액정 표시 장치 등과 같이 표시 패널의 배면측에 백라이트(back-light)를 구비하는 표시 장치가 널리 이용되고 있다.
액정 텔레비젼이나 액정 모니터의 백라이트에는 형광관 등의 발광 장치를 액정 패널(panel)의 직하(배면)에 평면 형상으로 배치하는 이른바 직하형으로 불리는 것이 있다.
이러한 직하형의 백라이트로서 종래 이용되고 있던 형광관을 대신하여 고체 발광 소자의 하나인 발광 다이오드(LED : Light Emitting Diode)를 광원으로서 사용하는 것이 최근 증가하고 있다. 특히, 빨강, 파랑, 초록의 3원색에 상당하는 3색의 LED를 이용하여 대화면 액정 TV의 백라이트를 구성하는 경우에는 색재현 범위를 넓게 할 수 있어 고화질을 실현할 수가 있다.
여기서, 대화면 액정 TV용의 백라이트를 직하형으로 구성하는 경우에는 큰 광량을 얻기 위해서 다수의 LED를 배열할 필요가 있다. 그런데, LED의 발광 효율(전기 에너지로부터 광 에너지로의 변환 효율)은 현재 상태로서는 예를 들면 50% 이하 정도 등이기 때문에 투입 에너지의 과반이 열로서 출력된다. 그 결과, LED의 온도가 상승하여 발광 효율의 새로운 저하와 LED의 단명화를 초래한다. 이 때문에 LED의 열을 효율 좋게 방열하는 것이 바람직하다.
LED 광원이나 전자 부품의 방열에 관한 공보 기재의 종래 기술로서는 예를 들면 특허 문헌 1 내지 3에 개시된 것이 있다.
특허 문헌 1에 명시된 기술은, 에지 라이트형의 백라이트로 LED 모듈을 실장하는 실장 기판의 실장면에, 실장 금속막, 금속 구동 배선, 금속막패턴을 형성하고, 실장 기판의 이면에 방열용 금속막을 형성하고, 그 사이를 금속 스루홀(through-hole)에 접합함으로써 LED 모듈 자체의 온도 상승을 억제하는 것이다.
또, 특허 문헌 2에 명시된 기술은, 방열 장치 및 표시 장치에 관한 것으로, 기준 사이즈를 가지는 기준 표시 패널보다 큰 화면 사이즈를 가지는 적용 표시 패널에 대해, 제1 히트 싱크(heat sink)와 제2 히트 싱크를 조합하여 히트 싱크를 구성한다. 제1 히트 싱크는 기준 표시 패널용으로 적합한 기준 폭을 가지고 냉각 팬의 부착부를 형성하여 이루어지는 장척의 공용 히트 싱크 소재를 적용 표시 패널에 적합한 길이로 절단하여 형성되고, 제2 히트 싱크는 적용 표시 패널에 필요한 방열 용량에 대해 제1 히트 싱크에 의한 방열 용량의 부족분을 보완하는 것이다. 이에 의해 방열 부품을 표시 패널의 화면 사이즈의 변경과 거기에 따르는 발광 다이오드의 수량 변경에 대응할 수 있고, 또 비용 저감이나 생산성을 향상할 수 있도록 하고 있다.
또한, 특허 문헌 3에 명시된 기술은, 전자 부품의 발생열을 히트 싱크(heat sink)로 열전도하는 방열 부재에 관한 것으로, 히트 싱크에 대면하는 측의 표면층 영역이 다공질 내지 벌집 구조인 금속제 방열 기판의 층 내의 빈 구멍에, 상온에서는 비유동성이고 전자 부품의 발열에 의해 저점도화하여 유동성을 나타내는 열전도성 충전재를 함침시킨 것이다. 이 구성의 방열 부재는 전자 부품의 통전 상태에서는 연화, 유동한 열전도 충전재가 방열 기판/히트 싱크관(heat sink tube)의 열전도면에 개재하는 공극을 메워 열전도성을 높인다.
　　<특허 문헌 1> 일본국 특허공개 2006-11239호 공보
　　<특허 문헌 2> 일본국 특허공개 2006-58486호 공보
　　<특허 문헌 3> 일본국 특허공개 2005-347500호 공보
도 1은 본 실시의 형태가 적용되는 액정 표시 장치의 전체 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 백라이트 장치를 나타내고, (a)는 그 평면도이고, (b)는 (a)의 B-B 단면도이다.
도 3의 (a)는 LED 기판의 평면도, (b)는 LED 기판의 배면도이다.
도 4는 LED가 장착되는 실장부의 확대도이다.
도 5는 열전도 회로의 확대도이다.
도 6은 LED가 장착된 실장부의 확대 단면도이다.
도 7은 장착 나사에 의한 체결 부착 부위의 확대 단면도이다.
도 8은 길이가 다른 열전도 회로를 구비하는 LED 기판의 배면도이다.
도 9는 도 8에 나타내는 LED 기판의 열전도 회로의 확대도이다.
<부호의 설명>
10 백라이트 장치(발광 장치, 백라이트)
11 백라이트 프레임(지지 부재, 프레임)
17 장착 나사(장착 수단, 고정 부재)
20, 40 LED 기판(실장 기판)
21 LED(고체 발광 소자)
22 장착 구멍(고정부)
30 액정 표시 모듈(표시 패널)
300 열전도계 회로
310 열전도용 랜드(heat transfer land)
320 열전도 회로(열전도로)
330 접촉 열전도 랜드(열전도부)
340 스루홀(through-hole)(열전도 관통부)
<발명이 해결하고자 하는 과제>
다수의 LED를 실장 기판에 배열하여 이루어지는 직하형의 백라이트의 방열 구조로서 LED의 열을 실장 기판을 통해 실장 기판과 결합된 방열 부재(프레임이나 히트 싱크 등)로 빠져나가게 하고, 이에 의해 LED의 가열을 억제하는 것이 있다.
이러한 방열 구조에서는, LED의 열을 효율 좋게 방열하기 위해서 실장 기판으로부터 방열 부재에의 접촉 열저항을 매우 작게 할 필요가 있다.
여기서, 접촉되어 배치된 부재간에 있어서의 열의 이동은 미시적으로 실제로 접촉하고 있는 부분을 통한 「고체 접촉 전도」와, 양쪽 부재의 사이에 형성된 미시적인 간극(공기층)을 통한 「공기 전도」와, 「복사」의 복합에 의해 행해지지만, 그 열전도 효율은 고체 접촉 전도가 다른 것에 비해 압도적으로 높다. 이 때문에 실제의 열이동은 고체 접촉 전도의 면적(고체 접촉 면적)에 의존한다. 따라서, 실제로 접촉하고 있는 고체 접촉 면적을 크게 함으로써 부재간 전체로서의 열저항(접촉 열저항)을 작게 할 수가 있다.
즉, 실장 기판을 방열 부재에 보다 넓은 면적으로 밀착시킴으로써 LED로부터 효율 좋게 방열하는 것이 가능하게 된다.
그런데, 실장 기판과 방열 부재와의 결합은, 소정의 간격으로 간헐적으로 배치되고, 예를 들면 나사 등의 고정 부재에 의해 행해지는 것이 일반적이다. 이 때문에 전체면에 밀착시키는 것은 어렵고, 실장 기판이 젖혀져 방열 부재와의 사이에 간극(공기층)을 발생시키는 일이 있다. 그 결과, 간극 부위의 접촉 열저항이 증대하게 되어 방열이 정체되고, 간극의 공기층에 열이 머물러(고온화하여) 그 부분의 LED의 발광 효율의 저하를 초래하여 얼룩의 원인으로 된다.
이러한 불편을 방지하기 위해서, 예를 들면 실장 기판과 방열 부재와의 사이에, 열전도 시트(heat transfer sheet), 열전도 컴파운드(compound) 또는 열전도 윤활유라고 하는 열전도 매체(이하, 열 인터페이스(thermal interface) 재료라고 칭한다)를 사이에 두고 고체 접촉 면적을 증대시킴과 아울러 간극의 형성을 방지하는 것이 행해진다.
그러나, 이러한 열 인터페이스 재료를 이용하는 구성에서는, 열 인터페이스 재료의 재료비, 또 이들 열 인터페이스 재료를 사이에 두는 작업이 필요하여 이것이 제조비용 상승의 요인으로 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 이상과 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 것은, 제조비용을 억제하여 효율이 좋은 방열을 가능하게 하는 발광 장치 등을 제공하는 것에 있다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 발광 장치는, 복수의 고체 발광 소자와 복수의 고체 발광 소자에 구동 전류를 공급하기 위한 전기 회로를 구비하는 실장 기판과, 실장 기판을 지지하는 지지 부재와 실장 기판을 지지 부재에 장착하는 장착 수단을 구비하고, 실장 기판에는, 열을 전도하는 열전도부와, 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 각각 열전도부에 전도하는 복수의 열전도로가 형성되어 있고, 장착 수단은, 열전도부를 지지 부재에 열전도 가능하게 접촉시켜서 실장 기판을 지지 부재에 장착하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 복수의 열전도로는, 열저항이 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 할 수가 있다.
또, 복수의 열전도로는, 실장 기판의 복수의 고체 발광 소자가 설치되는 면과는 반대의 면에 형성되어 있고, 복수의 고체 발광 소자와 복수의 열전도로는, 실장 기판을 열전도 가능하게 관통하는 복수의 열전도 관통부를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 할 수가 있다.
또한, 장착 수단은, 실장 기판의 열전도부를 관통하는 고정 부재에 의해, 열전도부를 지지 부재에 열전도 가능하게 접촉시켜서 실장 기판을 지지 부재에 고정하는 것을 특징으로 할 수가 있다.
본 발명의 표시 장치는, 화상 표시를 하는 표시 패널과, 표시 패널을 배면으로부터 조사하는 백라이트를 포함하는 표시 장치로서, 백라이트는, 복수의 고체 발광 소자와 복수의 고체 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 전기 회로를 구비하는 실장 기판과, 실장 기판을 지지하고, 표시 패널을 향해 복수의 고체 발광 소자를 직하형으로 배치하는 프레임과, 프레임에 실장 기판을 고정하는 고정 부재를 가지고, 실장 기판은, 실장 기판을 프레임에 고정하는 고정부와, 고정부에 형성되고 프레임에 열을 전도하는 열전도부와, 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 각각 열전도부에 전도하는 복수의 열전도로를 구비하고, 고정 부재에 의한 실장 기판의 프레임에의 고정에 의해, 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을, 복수의 열전도로를 통해 열전도부로부터 프레임에 전도하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
여기서, 복수의 열전도로는, 열저항이 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 할 수가 있다.
본 발명의 고체 발광 소자 기판은, 실장 기판과, 실장 기판에 실장되는 복수의 고체 발광 소자와, 실장 기판에 형성되고 복수의 고체 발광 소자에 대해서 구동 전류를 공급하기 위한 전기 회로와, 실장 기판에 형성된 실장 기판을 장착 대상 부재에 고정하는 고정부와, 고정부에 형성되고 장착 대상 부재와 접하는 열전도부와, 실장 기판에 형성되고 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 각각 열전도부에 전도하는 복수의 열전도로를 구비하고, 복수의 열전도로는, 열저항이 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.
<발명의 효과>
이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 이러한 구성을 채용하지 않는 경우에 비해, 고체 발광 소자의 열을 효율 좋게 방열할 수 있는 발광 장치 등을 제조비용을 억제하여 구성할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시의 형태가 적용되는 액정 표시 장치의 전체 구성을 나타내는 분해 사시도이다. 또, 도 2는 백라이트 장치(10)를 나타내고, (a)는 평면도이고, (b)는 (a)의 B-B 단면도이다.
도 1에 나타내는 액정 표시 장치는 표시 패널로서의 액정 표시 모듈(30)과 발광 장치로서의 백라이트 장치(백라이트)(10)로 이루어진다. 또한, 액정 표시 장치에는 도시하지 않는 구동용 LSI 등의 주변 부재가 배치된다.
액정 표시 모듈(30)은, 2매의 유리 기판의 사이에 액정을 사이에 둔 액정 패널(31)과 이 액정 패널(31)의 각각의 유리 기판에 적층되어 광파의 진동을 어떤 방향으로 제한하기 위한 편광판(편광 필터)(32, 33)을 구비하고 있다.
액정 패널(31)은 도시하지 않는 각종 구성 요소를 포함하여 구성되어 있다. 예를 들면, 2매의 유리 기판에, 도시하지 않는 표시 전극, 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor) 등의 액티브 소자(active device), 액정, 스페이서(spacer), 씰제(sealing agent), 배향막, 공통 전극, 보호막, 칼라 필터(filter) 등을 구비하고 있다.
백라이트 장치(10)는, 지지 부재로서의 백라이트 프레임(프레임)(11)의 내부에, 고체 발광 소자인 LED(21)를 복수 구비하는 실장 기판으로서의 LED 기판(20)이 장착되어 구성되어 있다. 또, 백라이트 장치(10)는, LED 기판(20)의 전면측(front surface side)에 면 전체를 균일한 밝기로 하기 위해서 광을 산란·확산시키는 투명한 판(또는, 필름)인 확산판(또는, 확산 필름)(13)과, 전방에의 집광 효과를 갖게 한 회절격자 필름인 프리즘 시트(14, 15)를 구비하고 있다.
이에 의해 백라이트 장치(10)는 액정 표시 모듈(30)의 배면의 전체에 대해서 거의 균등하게 LED(21)가 배열된 이른바 직하형의 백라이트를 구성하도록 되어 있다.
또, 백라이트 장치(10)의 구성 단위는 임의로 선택된다. 예를 들면, 백라이트 프레임(11)에 LED 기판(20)이 장착된 것만의 단위로 「백라이트」라고 부르고, 확산판(13)이나 프리즘 시트(14, 15) 등의 광학 보상 시트의 적층체를 포함하지 않는 유통 형태도 있을 수 있다.
백라이트 프레임(11)은, 전면측(액정 표시 모듈(30)과 대향하는 측)에 개방하는 상자 모양으로, 양호한 강도와 열전도가 양호한 소재, 예를 들면 알루미늄이나 마그네슘, 철, 또는 이들 금속 합금 등에 의해 형성되어 있다. 그 평면 형상은 액정 표시 모듈(30)과 대응하는 크기의 직사각형으로, 내측면에는 예를 들면 백색 고반사의 성능을 가지는 폴리에스테르 필름 등이 붙여져 리플렉터(reflector)로서의 기능을 구비하고 있다. 또, 그 배면부나 측면부에는, 배열을 위한 냉각 핀(fin) 등으로 이루어지는 히트 싱크 구조가 필요에 의해 형성되는 경우가 있다.
이러한 백라이트 프레임(11)에 대해, 도 2에 나타내듯이, 복수(본 실시의 형태에서는 16매)의 LED 기판(20)이 각각 서로 이웃하여 배치되고, 각각 복수의 고정 부재로서의 장착 나사(17)에 의해 백라이트 프레임(11)에 고정되어 있다. 즉, 장착 나사(17)가 본 발명에 있어서의 장착 수단을 구성하고 있다. 장착 나사(17)는 본 실시의 형태에서는 1매의 LED 기판(20)에 대해서 4개 설치되어 있다.
LED 기판(20)의 상면에는 복수(본 실시의 형태에서는 16개)의 LED(21)가 배치되어 있다. 이하, 이 LED(21)가 장착된 측을 LED 기판(20)의 표면측으로 칭한다.
또, 자세하게는 도시하지 않지만, 복수의 LED(21)에는, 적색을 발광하는 발광 다이오드와, 녹색을 발광하는 발광 다이오드와, 청색을 발광하는 발광 다이오드가 있고, 이러한 각 색의 발광 다이오드가 일정한 규칙에 따라 배치되어 있다. 이러한 각 색의 발광 다이오드로부터의 광을 혼합시킴으로써 색재현의 범위가 넓은 광원을 얻는 것이 가능하게 되어 있다.
또, 각 LED(21)는 이와 같이 각각이 적색, 녹색, 혹은 청색을 발광하는 단체(單體)의 LED를 하나 또는 복수 포함하고 있어도 좋고, 예를 들면 청자색(靑紫色)을 발광하는 단체의 LED에 YAG 형광체를 조합함으로써 유사 백색을 발광하는 유사 백색 발광 소자를 이용해도 좋다. 또, 각각이 적색, 녹색, 및 청색을 발광하는 복수개의 LED를 포함하고, 이들 각 LED를 조합함으로써 백색을 발광하도록 구성해도 좋다.
그리고, 이러한 LED 기판(20)이 백라이트 프레임(11)에 복수 정연하게 장착됨으로써 백라이트 프레임(11)의 전체면에 LED(21)가 균등하게 배치되어 있다. 이에 의해 백라이트 프레임(11)에 존재하는 LED(21)의 전체에서 휘도 및 색도가 균일한 백라이트(광)를 발광하는 것이 가능하게 된다. 또, LED 기판(20)의 구성 매수 등은 적당히 설정되는 것이다.
다음에, 전술의 도 2와 도 3 내지 도 7을 참조하여 LED 기판(20)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 3은 LED 기판(20)을 나타내고, (a)는 LED(21)가 장착되어 있지 않은 상태의 평면도(표면측을 나타내는 도)이고, (b)는 그 LED 기판(20)의 배면도(이면측을 나타내는 도)이다. 또, 도 4는 LED 기판(20)의 LED(21)가 장착되는 실장부(23)의 표면측 확대도이고, 도 5는 LED 기판(20)의 이면측에 형성되는 열전도 회로(320)의 확대도이다. 또한, 도 6은 LED(21)가 장착된 실장부(23)의 확대 단면도이고, 도 7은 장착 나사(17)에 의한 체결 부착 부위의 확대 단면도이다.
LED 기판(20)은, 유리 섬유를 기재로 한 에폭시 수지에 의한 전자 기기용의 기판으로서, 소정의 두께 또한 소정의 형상(본 실시의 형태에서는 정방형)으로 형성되어 있다.
LED 기판(20)의 표면측에는, 도 2에 나타내듯이 복수의 LED(21)가 실장되어 있다. 본 실시의 형태에서는, LED(21)는 16개 실장되어 있다.
이러한 LED(21)는, LED 기판(20)의 실장부(23)에 각각 장착되어, 종횡으로 균등한 간격(LED 간격 : P)으로 배치되어 있다. LED 기판(20)의 외연으로부터 가장 외측의 LED(21)까지의 거리는, LED 간격 : P의 반미만으로 설정되어 있고, 이에 의해 복수의 LED 기판(20)을 늘어놓아 배치했을 때에, 인접하는 LED 기판(20)의 LED(21)를 LED 간격 : P로 설정할 수 있게 되어 있다.
또, LED 기판(20)의 소정 위치에는 LED 기판(20)을 장착 나사(17)로 백라이트 프레임(11)에 체결 부착하는 장착 구멍(22)이 형성되어 있다. 본 실시의 형태에서는 장착 구멍(22)은 4곳에 설치되어 있다. 이 장착 구멍(22)의 형성 부위가 본 발명에 있어서의 LED 기판(20)의 고정부이다.
또, LED 기판(20)은 각 LED(21)에 구동 전류를 공급하기 위한 전기계 회로(200)와, 각 LED(21)가 발생하는 열을 전도하기 위한 열전도계 회로(300)를 가지고 있다. 또, 이러한 전기계 회로(200) 및 열전도계 회로(300)는, LED 기판(20)의 표리면에 각각 설치된 동(copper) 또는 동합금 등에 의한 소정의 두께의 금속박의 층을 일반적인 인쇄 배선 회로 형성 공정과 마찬가지로 에칭 공정으로 소정의 형상으로 잔존시켜 형성되는 것이다.
전기계 회로(200)는 LED(21)가 전기적으로 접속되는 단자 랜드(210)와 이들 단자 랜드(210)에 접속된 도시하지 않는 전기 배선 회로를 구비하고 있다. 이들 단자 랜드(210) 및 전기 배선 회로는 LED 기판(20)의 표면측에 형성되어 있다.
단자 랜드(210)는 LED 기판(20)의 각 LED(21)가 장착되는 부위(실장부(23))에, 확대도인 도 4에 나타내듯이, 실장부(23)의 중심(장착되는 LED(21)의 바로 아래)을 사이에 두고 소정의 간격으로 한 쌍 설치되어 있다. 이 단자 랜드(210)에는 LED(21)의 리드(lead)가 접속된다.
전기 배선 회로는 이들 단자 랜드(210)에 접속되어 LED(21)에 구동 전력을 공급한다.
열전도계 회로(300)는, 확대도인 도 4 및 도 5에 나타내듯이, LED 기판(20)의 표면측에 형성된 열전도용 랜드(310)와, LED 기판(20)의 이면측에 형성된 열전도로로서의 열전도 회로(320)와, 열전도부로서의 접촉 열전도 랜드(330)와, 열전도용 랜드(310)와 열전도 회로(320)를 열전도 가능하게 접속하는 열전도 관통부로서의 스루홀(340)로 이루어진다.
열전도용 랜드(310)는 실장부(23)의 중앙의 LED(21)가 배치되는 부위(한 쌍의 단자 랜드(210)의 사이)로부터 후술하는 스루홀(340)의 형성 영역까지 LED(21)와 대응하는 폭으로 연장하여 설치되어 있다.
스루홀(340)은, 실장부(23)의 중심에 대해 단자 랜드(210)의 배열 방향과 직교하는 방향으로 소정량 편심한 위치에, 소정의 직경(예를 들면, 0.3∼0.5㎜)으로 LED 기판(20)의 표리를 관통하여 형성되어 있다. 그 내주면에는, 금속(예를 들면, 동(copper))의 도금층이 형성되어 있고, 이 금속 도금층이 LED 기판(20)의 표면측의 열전도용 랜드(310)와 LED 기판(20)의 이면측의 열전도 회로(320)를 열전도 가능하게 접속하고 있다.
또, 본 발명에 있어서의 열전도 관통부는 이러한 스루홀(340)에 의한 구성에 한정하는 것은 아니다. 예를 들면 본 실시의 형태에 있어서의 스루홀(340)의 내부에 도전성 페이스트(paste) 등을 충전하여 솔더레지스트(solder-resist)에 의해 막은(즉, 구멍으로서 관통하지 않는다) 구성으로 해도 좋고, 또 선 형상의 열전도 부재를 LED 기판(20)을 관통시켜 설치한 것이라도 좋다. 요점은 LED 기판(20)의 표면측의 열전도용 랜드(310)와 LED 기판(20)의 이면측의 열전도 회로(320)를 열전도 가능하게 접속하면 좋은 것이다.
또, 본 실시의 형태에서는 스루홀(340)은 실장부(23)의 중심으로부터 편심한 위치에 설정되어 있지만, 스루홀(340)의 위치는 이것에 한정되는 것은 아니고, 실장부(23)의 중심(LED(21)의 장착 위치의 직하) 등이라도 좋은 것은 물론이다. 그 경우, 열전도용 랜드(310)는 LED(21)와 대응하는 크기로 족하다.
열전도 회로(320)는 스루홀(340)의 LED 기판(20)의 이면측 개구부와 접촉 열전도 랜드(330)를 접속하도록 형성되어 있다.
접촉 열전도 랜드(330)는 장착 구멍(22)의 주위에 장착 구멍(22)과 동심상의 원형으로 형성되어 있다. 그 직경은, 장착 구멍(22)에 삽입 통과된 장착 나사(17)에 의해, LED 기판(20)을 백라이트 프레임(11)에 체결 부착할 때에, 소정의 압력으로 밀착하는 영역에 설정되어 있다. 예를 들면, 장착 나사(17)의 나사 머리 또는 이용하는 와셔(washer)의 지름과 거의 동일하게 설정된다. 예를 들면, 평와셔(flat washer)(연마환) 부착의 M3의 SEMS(screw and washer assembly) 나사의 경우, φ7㎜ 정도로 하면 좋다.
장착 구멍(22)은, 본 실시의 형태에서는 정방형의 LED 기판(20)을 전후좌우로 균등하게 4분할한 정방형의 각 영역(단위 영역(20A))에 대해서 1곳에 설치되고, 그 위치는 단위 영역(20A) 내에 배치되는 4개의 LED(21)의 대략 중심에 설정된다. 보다 정확하게는, 단위 영역(20A)의 각 LED(21)의 실장부(23)에 형성된 각 스루홀(340)로부터, 직선 거리가 동일하게 되는 위치에 설정된다. 단위 영역(20A)에는 4개의 LED(21)가 정방형을 이루도록 배치되고, 장착 구멍(22)은 이들의 중앙에 이 조건을 만족시켜 설치하는 것이 가능하다.
이에 의해 단위 영역(20A)의 각 실장부(23)의 스루홀(340)과 접촉 열전도 랜드(330)를 연결하는 각 열전도 회로(320)는 직선으로 동일한 길이(회로 길이 : L)로 되고 있다. 또, 각 열전도 회로(320)는, 그 폭 : W가 동일하게 설정되어 있다. 또한, 열전도 회로(320)의 두께(열전도 회로(320)를 형성하는 금속박의 두께)도 동일하다. 따라서, 각 열전도 회로(320)는, 그 단면적과 길이가 동일하고, 각 스루홀(340)로부터 접촉 열전도 랜드(330)에 이르는 열저항도 동일하게 되어 있다. 즉, 각 열전도 회로(320)는 열전도의 점에서 동일한 길이로 설정되어 있는 것이다.
상기와 같은 열전도계 회로(300)의 구성에 의해, 각 LED(21)가 장착되는 열전도용 랜드(310)로부터 각각 스루홀(340) 및 열전도 회로(320)를 통해 접촉 열전도 랜드(330)에 이르는 열전도 경로가 형성된다. 본 실시의 형태에서는, 단위 영역(20A)에 배치된 4개의 LED(21)의 열전도 경로는 하나의 접촉 열전도 랜드(330)에 집중한다.
또, LED 기판(20)의 표면측은 실장부(23)를 제외하고 비도전성의 수지에 의한 피복이 실시되어 보호 절연 피막(24)(도 6 및 도 7에 나타낸다)이 형성되어 있다. 또, LED 기판(20)의 이면측은, 접촉 열전도 랜드(330)를 제외하고(장착 구멍(22)의 주변을 제외하고) 비도전성의 수지에 의한 피복이 실시되어 보호 절연 피막(25)(도 6 및 도 7에 나타낸다)이 형성되어 있다.
LED 기판(20)의 각 실장부(23)에는 전술과 같이 각각 LED(21)가 장착된다.
LED(21)는, 확대 단면도인 도 6에 나타내듯이, 실장부(23)의 열전도용 랜드(310)에 열전도 가능하게 접촉한 상태로 도시하지 않는 리드가 단자 랜드(210)에 접속되어 장착된다. 또, LED(21)의 외면 주위에는 투명 수지에 의한 반구형상의 커버(21C)가 형성된다. 또, 이 실시의 형태에서는 커버(21C)는 LED 기판(20)에 LED 칩을 실장한 후에 성형되지만 이것에 한정하지 않고 LED 칩에 커버(21C)를 일체적으로 구비하여 이루어지는 LED 램프를 LED 기판(20)에 실장하여 이와 같이 구성해도 좋은 것이다.
그리고, 상기와 같은 LED 기판(20)은, 도 7에 확대 단면도를 나타내듯이, 장착 구멍(22)에 삽입 통과된 장착 나사(17)로 백라이트 프레임(11)에 체결 부착된다. 이에 의해 장착 구멍(22)의 주위의 접촉 열전도 랜드(330)가 백라이트 프레임(11)의 표면에 압접한다. 즉, LED 기판(20)의 이면측은 도 6에 과장하여 나타내듯이 열전도 회로(320)나 보호 절연 피막(25)이 있어 평활하지 않지만, 장착 나사(17)의 억압 압력으로 LED 기판(20)은 미묘하게 변형되어 접촉 열전도 랜드(330)가 백라이트 프레임(11)의 표면에 소정의 압력으로 접촉하는 것이다.
그 결과, 도 7중에 화살표로 나타내듯이 접촉 열전도 랜드(330)로부터 백라이트 프레임(11)으로 열이 흐르기 쉬운 상태로 된다. 즉, 접촉 열전도 랜드(330)가 백라이트 프레임(11)에 압접되어 접촉압이 높아지면, 양자간에 개재하는 공기층이 얇아짐과 아울러 고체 접촉 면적이 증대하기 때문에 접촉 열저항이 작아져 열전도가 용이하게 된다.
또, 도 7에 나타내는 접촉 열전도 랜드(330)는 장착 구멍(22)의 주위는 구멍 직경보다 조금(반경으로 0.5㎜∼1.0㎜정도) 큰 범위로 형성되어 있지 않다. 이것은 LED 기판(20)에 장착 구멍(22)을 프레스 등으로 형성할 때에 접촉 열전도 랜드(330)의 금속박이 벗겨지는 것을 방지하기 때문이다.
상기와 같은 구성의 LED 기판(20)을 구비하는 백라이트 장치(10)에서는 LED(21)가 발생시킨 열은 열전도계 회로(300)(열전도용 랜드(310), 스루홀(340), 열전도 회로(320) 및 접촉 열전도 랜드(330))를 전도하여 백라이트 프레임(11)으로 방열된다. 즉, 바꾸어 말하면, LED(21)가 발생시킨 열을 높은 압력으로 백라이트 프레임(11)에 접촉하는 장착 나사(17)에 의한 체결 부착부에 열전도계 회로(300)에 의해 유도하여 방열하는 것이다.
이에 의해 LED 기판(20)과 백라이트 프레임(11)의 사이에 열전도 시트, 열전도 컴파운드(compound) 또는 열전도 윤활유라고 하는 열 인터페이스 재료를 개재 설치하지 않아도 LED(21)의 열을 효율 좋게 백라이트 프레임(11)으로 도망가게 하여 LED(21)의 고온화를 억제할 수가 있다. 따라서, 열 인터페이스 재료의 재료비, 또 이들 열 인터페이스 재료를 사이에 두는 작업이 불필요하게 되어 제조비용을 억제할 수가 있다.
단위 영역(20A)의 4개의 LED(21)와 하나의 접촉 열전도 랜드(330)를 접속하는 각 열전도 회로(320)의 열저항은 동일하고(실제의 길이도 동일하다), 이에 의해 단위 영역(20A)에 배치 설치된 각 LED(21)의 열을 균등하게 도망가게 할 수가 있다. 또, 열전도 회로(320)의 열저항은 모든 단위 영역(20A)에 있어서 동일하고, 따라서 LED 기판(20)에 배치 설치된 모든 LED(21)로부터 균등하게 방열하는 것이 가능하게 된다. 또한, 이러한 조건은 백라이트 프레임(11)에 장착된 복수의 LED 기판(20) 모두에 있어서 마찬가지이다.
이 때문에 백라이트 장치(10)의 모든 LED(21)로부터 균등하게 방열되어 온도 분포를 평균화 할 수 있어 국소적인 온도 집중(열 정체)에 기인한 얼룩을 방지할 수가 있다.
여기서, 열전도 회로(320)의 폭은 열전도의 관점으로부터는 넓은 편이 바람직하다. 그러나, 너무 넓게 하면 백라이트 프레임(11)과 LED 기판(20)의 사이의 간극(공기층)을 가열하여 열 정체를 발생시킬 우려가 있어, 이러한 일이 없도록 설정한다.
즉, LED 기판(20)은, 4개의 장착 나사(17)에 의해 백라이트 프레임(11)에 체결 부착되기 때문에 LED 기판(20)의 이면 전체를 백라이트 프레임(11)에 밀착시키는 것은 어렵고, 백라이트 프레임(11)과 LED 기판(20)의 사이에는 간극(공기층)이 형성된다. 만일, LED 기판(20)의 이면측을 전체면 동박으로 하면, 동박의 열이 간극의 공기층을 가열하게(동박으로부터 공기로 열이 방사되게) 된다. 공기층을 통한 열전도는 열저항이 크기 때문에 열은 백라이트 프레임(11)에 신속히 전도되지 않고, 공기층이 고온화하여 이른바 열 정체를 발생시킨다. 그 결과, LED(21)의 발광 효율이 저하하여 얼룩을 초래한다.
이러한 간극의 공기층에 기인하는 열 정체를 억제하기 위해서는, 열전도 회로(320)의 표면적은 보다 좁은 편이 바람직하다. 이 때문에 열전도 회로(320)는 스루홀(340)과 접촉 열전도 랜드(330)를 최단 거리로(즉, 직선적으로) 연결하고, 폭은 열전도와 열 정체 억제를 감안하여 설정한다.
한편, 열전도 회로(320)의 두께는 단면적을 크게 하여 열전도 효율을 향상시키기 위해서 할 수 있는 한 두껍게 구성하는 것이 바람직하다. 열전도 회로(320)를 두껍게 구성해도 간극의 공기층에의 열전도가 증대하는 것은 아니다.
본 실시의 형태에서는, 한정된 표면적의 열전도 회로(320)로 열을 접촉 열전도 랜드(330)에 유도하여 백라이트 프레임(11)으로 도망가게 하기 때문에, 백라이트 프레임(11)과 LED 기판(20)의 사이에 간극(공기층)이 형성되어도, 공기층을 가열하기 어려워 열 정체가 발생하기 어렵다.
또한, 본 실시의 형태에서는, LED 기판(20)의 이면측은 열전도율이 작은 수지제의 보호 절연 피막(25)으로 덮혀 있고, 이에 의해서도 열전도 회로(320)로부터 간극의 공기층으로 열전도를 억제하여 간극 부위에 열이 정체되는 것을 방지한다.
이와 같이 백라이트 프레임(11)과 LED 기판(20)의 사이에 간극이 생겨도, 열 정체를 발생시키는 일이 없고, LED(21)의 열을 열전도 회로(320) 및 접촉 열전도 랜드(330)를 통해 백라이트 프레임(11)으로 효율 좋게 전도시켜 방열할 수가 있는 것이다.
또, 본 발명은, 상기 실시의 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, LED 기판(20)에 배치하는 LED(21)의 수나, 장착 구멍(22)의 수, 또, 하나의 접촉 열전도 랜드(330)에 접속하는 열전도 회로(320)의 수 등은 적당히 변경이 가능한 것이다.
또한, LED 기판(20)의 백라이트 프레임(11)에의 장착 수단은, 나사(장착 나사(17))에 한정되지 않고, LED 기판(20)(접촉 열전도 랜드(330))을 백라이트 프레임(11)에 압접시켜 장착할 수 있는 것이면 좋다. 예를 들면, 금속제의 리벳이나 수지에 의해 형성된 카누 클립(canoe clip) 등을 이용할 수가 있다.
여기서, LED 기판(20)을 백라이트 프레임(11)에 장착하는 장착 구멍(22)의 배치와 LED(21)의 배치에 따라서는 열전도계 회로(300)의 열전도 회로(320)의 길이를 각 LED(21)에 있어서 동일하게 설정할 수 없는 경우가 있다.
다음에, 이와 같이 열전도 회로(320)의 길이가 다른 예에 대해 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 도 8은 길이가 다른 열전도 회로(320)를 구비하는 LED 기판(40)의 배면도이고, 도 9는 그 열전도 회로(320)의 확대도이다. 또, 도 중에서 전술의 실시의 형태와 같은 구성 요소에 대해서는 같은 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 8에 나타내는 LED 기판(40)은 평면 형상이 직사각형이고, 그 네 귀퉁이 근방에 각각 장착 구멍(22)이 설치되어 있다. 즉, LED 기판(40)은 4개의 장착 구멍(22)을 통해 도시하지 않는 백라이트 프레임에 장착되게 되어 있다.
LED 기판(40)은 각 장착 구멍(22)에 대응하도록 종횡으로 균등한 4구획의 단위 영역으로 분할되고, 각 단위 영역(40A)에는 각각 도시하지 않는 LED가 장착되는 6곳의 실장부(23)(23A, 23B, 23C)가 설정되어 있다. 즉, 각 단위 영역(40A)에는 각각 6개의 LED가 장착되는 것이다.
단위 영역(40A) 내에는, 실장부(23)가 도 중 횡방향으로 소정의 간격으로 3곳 줄서 열을 이루고, 이 열이 세로 방향으로 소정의 간격으로 2열로 배치되어 있다.
장착 구멍(22)은, LED 기판(40)의 측단 근방에 위치하는 2곳의 실장부(23A)의 중간 부근에 배치되어 있다.
이 때문에 장착 구멍(22)의 주위에 형성된 접촉 열전도 랜드(330)와 각 실장부(23A, 23B, 23C)(스루홀(340A, 340B, 340C))와의 거리는 3단계로 다르다. 즉, 가장 가까운 실장부(23A)가 2곳, 중간 거리의 실장부(23B)가 2곳, 가장 이간한 실장부(23C)가 2곳으로 된다.
여기서, 각 실장부(23(23A, 23B, 23C))의 스루홀(340(340A, 340B, 340C))과 접촉 열전도 랜드(330)를 연결하는 열전도 회로(320(320A, 320B, 320C))는 그 길이에 따라 단면적이 다르고, 열저항이 대충 같아지도록 설정되어 있다.
즉, 열전도의 이론식은,
　Q　:　열량(W)
　K　:　열전도율(W/mK)
　A　:　단면적(m2)
　Δt :　온도차(K)
　L　:　길이(m)
로서,
　Q = K×A×Δt/L
로 주어진다.
즉, 전도하는 열량 : Q는 단면적 : A에 비례하고, 길이(거리) : L에 반비례 한다.
또, 이 경우의 열저항 : R(℃／W)은,
　R = Δt/Q
이다.
이러한 관계에 기초하여 열전도 회로(320)의 길이(접촉 열전도 랜드(330)와 실장부(23)의 스루홀(340)과의 거리)에 따라 전도하는 열량이 대충 같아지도록(열저항이 대충 같아지도록) 열전도 회로(320)의 단면적을 바꾸고 있다.
이 열전도 회로(320)의 단면적의 변경은, 동박 등에 의해 형성되는 열전도 회로(320)의 두께를 변경하는 것은 어렵기 때문에, 열전도 회로(320)의 폭을 변경하는 것으로 하고 있다. 즉, 열전도 회로(320)의 폭을 가장 가까운 실장부(23A)의 스루홀(340A)에 접속하는 가장 짧은 열전도 회로(320A)의 폭(WA)을 기준으로 하면, 그 길이에 따른 비율로 중간 거리의 실장부(23B)의 스루홀(340B)에 접속하는 열전도 회로(320B)의 폭(WB)을 넓게, 가장 이간한 실장부(23C)의 스루홀(340C)에 접속하는 열전도 회로(320C)의 폭(WC)을 한층 더 넓게 설정하는 것이다. 또, 단면적의 변경은 열전도 회로(320)의 두께를 바꾸어 행하여도 좋은 것은 물론이고, 또 폭과 두께의 양쪽 모두를 바꾸어 행하는 좋은 것이다.
이러한 구성의 LED 기판(40)에 의하면, 단위 영역(40A)의 6곳의 실장부(23)에 배치되는 각 LED와 하나의 접촉 열전도 랜드(330)를 접속하는 각 열전도 회로(320)의 열저항을 대충 같게 할 수가 있다. 이에 의해 단위 영역(40A)에 배치 설치된 각 LED의 열을 균등하게 도망가게 할 수가 있고, 국소적인 온도 집중(열 정체)의 발생을 방지할 수가 있다. 또, 이 구성에 의하면, 장착 구멍(22)(접촉 열전도 랜드(330))과 LED의 배치의 제한이 완화되어 설계의 자유도가 향상되는 것이다.

Claims (7)

  1. 복수의 고체 발광 소자와 당해 복수의 고체 발광 소자에 구동 전류를 공급하기 위한 전기 회로를 구비하는 실장 기판과,
    상기 실장 기판을 지지하는 지지 부재와,
    상기 실장 기판을 상기 지지 부재에 장착하는 장착 수단을 구비하고,
    상기 실장 기판에는, 열을 전도하는 열전도부와, 상기 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 각각 당해 열전도부에 전도하는 복수의 열전도로가 형성되어 있고,
    상기 장착 수단은, 상기 열전도부를 상기 지지 부재에 열전도 가능하게 접촉시켜서 상기 실장 기판을 상기 지지 부재에 장착하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 열전도로는, 열저항이 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 열전도로는, 상기 실장 기판의 상기 복수의 고체 발광 소자가 설치되는 면과는 반대의 면에 형성되어 있고, 당해 복수의 고체 발광 소자와 당해 복수의 열전도로는, 당해 실장 기판을 열전도 가능하게 관통하는 복수의 열전도 관통부를 통해 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장착 수단은,
    상기 실장 기판의 상기 열전도부를 관통하는 고정 부재에 의해, 당해 열전도부를 상기 지지 부재에 열전도 가능하게 접촉시켜서 당해 실장 기판을 당해 지지 부재에 고정하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 화상 표시를 하는 표시 패널과, 당해 표시 패널을 배면으로부터 조사하는 백라이트를 포함하는 표시 장치로서,
    상기 백라이트는,
    복수의 고체 발광 소자와 당해 복수의 고체 발광 소자에 구동 전류를 공급하는 전기 회로를 구비하는 실장 기판과,
    상기 실장 기판을 지지하고, 상기 표시 패널을 향해 상기 복수의 고체 발광 소자를 직하형으로 배치하는 프레임과,
    상기 프레임에 상기 실장 기판을 고정하는 고정 부재를 가지고,
    상기 실장 기판은, 당해 실장 기판을 상기 프레임에 고정하는 고정부와, 당해 고정부에 형성되고 당해 프레임에 열을 전도하는 열전도부와, 상기 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 각각 당해 열전도부에 전도하는 복수의 열전도로를 구비하고,
    상기 고정 부재에 의한 상기 실장 기판의 상기 프레임에의 고정에 의해, 상기 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 상기 복수의 열전도로를 통해 상기 열전도부로부터 당해 프레임에 전도하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 열전도로는, 열저항이 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 실장 기판과,
    상기 실장 기판에 실장되는 복수의 고체 발광 소자와,
    상기 실장 기판에 형성되고 상기 복수의 고체 발광 소자에 대해서 구동 전류를 공급하기 위한 전기 회로와,
    상기 실장 기판에 형성되고 당해 실장 기판을 장착 대상 부재에 고정하는 고정부와,
    상기 고정부에 형성되고 상기 장착 대상 부재와 접하는 열전도부와,
    상기 실장 기판에 형성되고 상기 복수의 고체 발광 소자가 발하는 열을 각각 상기 열전도부에 전도하는 복수의 열전도로를 구비하고,
    상기 복수의 열전도로는, 열저항이 대략 동일하게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 발광 소자 기판.
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