KR20120003409A - 액정표시장치 - Google Patents

Abstract

액정표시패널(1) 및 LED 백라이트(BL)를 수용함과 아울러 히트 싱크 기판(5)을 겸한 외부 케이스체를 구비하는 액정표시장치에 있어서, 상기 LED 백라이트(BL)는 도광판(3)과, 실장기판(21)에 탑재된 LED 광원 어레이를 포함한다. 상기 실장기판(21)과 상기 히트 싱크 기판(5) 사이에는, 열전도성 부재(20, 31, 32, 34)가 개재되어 있다. LED 광원을 실장한 실장기판의 축열을 저감하고, LED 광원의 온도상승을 작게 한다(도 1).
[특허문헌] 일본 특허공개 2002-75038호 공보
[특허문헌] 일본 특허공개 2003-281924호 공보

Description

액정표시장치{LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 액정표시패널과 백라이트를 구비한 액정표시장치에 관한 것이며, 특히, 발광다이오드(이하, 단지 LED라고 함)를 광원에 이용한 액정표시장치에 관한 것이다.

종래, 액정표시장치의 표시방식 중, 투과형 또는 반투과형의 액정표시장치는, 액정표시패널과, 액정표시패널에 투과하는 광을 공급하는 백라이트가 배치되어서 구성되어 있다.

일반적으로, 백라이트는, 광원과 도광판으로 이루어지고, 광원으로서는 CCFL(냉음극관)로 칭해지는 소형의 형광관을 사용하고 있다. 또한, 도광판의 한쪽의 주면을, 액정표시패널의 표시영역에 대응하도록 대향시키고, 이 한쪽의 주면과 반대측의 주면(외면이라 함)에는, 광을 표면측에 확산ㆍ반사시키는 확산부가 형성되어서 구성되어 있다.

CCFL 광원은, 도광판의 끝면에 배치되고, 도광판의 끝면으로부터 입사된 CCFL의 광은, 도광판 내에 전달되고, 도광판의 외면측에서 확산ㆍ반사되어, 도광판의 표면으로부터 액정표시패널을 향해 출사된다. 이것에 의해, 선광원으로부터 균일한 면상 광원으로 변환하여, 액정표시장치의 광원으로서 이용되고 있다.

그러나 이 CCFL광원은, 방전관 중에 Hg(수은)을 봉입하고, 방전에 의해 여기된 수은으로부터 방출되는 자외선이 CCFL관벽의 형광체에 닿아 가시광으로 변환되는 것이다.

이 때문에, 환경면을 고려하면, 유해한 수은의 사용 억제에 의해, 대체 광원의 사용이 요청되고 있다.

또한 CCFL을 점등시키기 위해서는, 고전압 고주파 점등회로가 필요하고, 고주파 노이즈가 발생하기 때문에, 노이즈 대책이 별도 필요할 뿐만 아니라, 저온에서 점등하기 어려운 등의 문제가 있었다.

한편, 새로운 광원으로서, 점광원이라는 특징을 가지는 발광다이오드 칩이 수용된 발광다이오드 모듈(LED 광원)을 광원에 이용한 백라이트가 개발되었다.

이 LED 광원을 이용한 백라이트는, 저가격화와 발광효율향상, 환경규제에 따라, 액정표시패널의 백라이트로서 보급되고 있다.

동시에, 액정표시장치의 고휘도화ㆍ표시영역의 대형화에 따라, LED 광원을 복수 장착하는 것의 요구가 점점더 높아지고 있다.

따라서, 고휘도ㆍ대형 액정표시패널에 이용되는 LED 백라이트로 하기 위해서, 점광원인 LED 광원을, 균일하게 발광하는 면광원(도광판의 출사 표면에서 균일한 광으로 변환된 광원)으로 변환할 필요가 있다. 이를 위해서, 도광판의 외면의 확산부의 재료, 구조를 제어함과 아울러, LED 광원의 지향성에 맞추어서, 최적의 위치에 LED 광원을 배치할 필요가 있다.

여기서 하나의 과제는, LED 광원의 발열에 의해 LED 광원 및 그 주변온도가 상승하여, LED 광원의 발광효율이나 수명이 저하하는 것이다.

LED 광원은 최근의 개선에 의해 발광효율의 향상은 되어 있지만, 발광효율은 현재의 상태에서 약 10%정도이며, 나머지 90%은 열로서 방출된다.

LED를 광원으로 한 백라이트에 있어서는, 이 발열이 LED 및 LED를 실장한 기판에 축열되어, LED나 그 주변온도의 상승에 따라, LED자신의 발광효율의 저하를 초대하게 된다.

또한 수명에 관해서는, 탑 뷰형 LED의 순전류 IF=20㎃에 있어서의 추정 수명 데이터(휘도 반감기)를 도 25에 나타낸다. 도 25로부터, 주위온도가 25℃에 있어서, 수명은 약 12000시간인 것에 대해, 50℃에서는 약 5500시간밖에 없고, LED의 주변온도의 상승에 따라, 수명이 짧아지는 것을 알았다.

또한 LED에서 발생하는 열은, LED나 그 LED를 실장한 실장기판의 배선 등을 손상시키는 원인으로도 될 수 있다.

또한, 백라이트의 고휘도화를 위해서, LED 실장수를 증가시키면, 그 발열량이 증대하는 것 때문에, 한층, 이 발열을 무시할 수 없다.

본 발명은, LED 백라이트를 구비한 액정표시장치에 있어서, LED 광원을 실장한 실장기판의 축열을 저감하고, LED 광원의 온도상승을 작게 함으로써, LED 광원의 발광효율저하를 억제함과 아울러, 발광다이오드 칩의 손상을 방지하고, 밝은 장수명의 액정표시가 가능한 액정표시장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 액정표시장치는, 표시전극 및 배향막을 갖는 1쌍의 기판 사이에 액정을 개재시켜서, 복수의 화소영역으로 이루어지는 표시영역을 구성해서 이루어지는 액정표시패널과, 상기 액정표시패널의 한쪽의 기판의 외측에 상기 표시영역에 대응하도록 배치된 도광판과, 상기 도광판의 끝면에 배치된 LED 광원 어레이를 포함하는 백라이트와, 상기 액정표시패널 및 상기 백라이트를 수용함과 아울러 히트 싱크 기판을 구비하는 액정표시장치에 있어서, 상기 LED 광원 어레이는, 실장기판과, 그 실장기판의 LED 실장면에 복수 배열로 실장되고 또한 발광다이오드 칩이 수용된 LED 용기를 포함함과 아울러, 상기 실장기판과 상기 히트 싱크 기판 사이에는, 열전도성 부재가 개재되어 있다.

이 액정표시장치에서는, LED 광원 어레이를 구성하는 LED 광원을 실장한 실장기판과 히트 싱크 기판 사이에, 열전도성 부재를 개재시킴으로써, 실장기판으로부터 히트 싱크 기판에, 열을 효율 좋게 전도시켜, 외부에 효율 좋게 확산 방열시킬 수 있다.

따라서, LED 광원을 실장한 실장기판의 축열을 저감하고, LED 광원의 온도상승을 작게 함으로써, LED 광원의 발광효율저하를 억제할 수 있다. 이 결과, LED 광원의 손상을 방지하고, 밝은 장수명의 액정표시를 할 수 있는 액정표시장치를 제공할 수 있다.

상기 열전도성 부재는 탄성이 높은 열전도성 시트로 이루어지는 것이 바람직하다.

열전도성 부재를 압접시켰을 때, 열전도성 시트의 탄성에 의해 실장기판과 히트 싱크 기판의 접촉면의 미세한 요철에 대응하고, 열전도성 시트를 잘 융합시켜, 접촉면의 공기층을 배제할 수 있어, LED 광원으로부터 히트 싱크 기판에 효율 좋게 열전도시킬 수 있다.

상기 열전도성 시트는, 유동성이 높은 접착제에 의해 히트 싱크 기판에 접착되어 있는 것이 바람직하다.

실장기판과 히트 싱크 기판 사이에 유동성이 높은 접착제를 개재시킴으로써, 실장기판과 히트 싱크 기판 사이의 열전도를 효율적으로 행할 수 있다. 이것은, 종래의 도전성 수지와 같이, 수지 내에 기포가 존재하여, 열전도의 방해가 될 일이 없기 때문이다. 또한, 접착제의 공급작업에 있어서도, 모세관현상을 이용해서 간단하고 확실하게 접착제를 공급할 수 있고, 실장기판에 LED 용기를 견고하게 고정할 수 있다.

상기 열전도성 부재는, 유동성이 낮은 유체를 통해서 히트 싱크 기판에 밀착되어 있는 것이어도 좋다.

유동성이 낮은 유체를 사용함으로써, 실장기판의 이면(LED 실장면과 반대인 면을 말함)과 열전도성 부재와의 접촉면, 및 열전도성 부재와 히트 싱크 기판의 접촉면에서의 미세한 요철에, 유동성이 낮은 유체가 들어가고, 실장기판과 열전도성 부재, 열전도성 부재와 히트 싱크 기판의 융합성이 향상한다. 따라서, 공기층을 배제할 수 있고, 실장기판으로부터 히트 싱크 기판에의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

상기 LED 광원 어레이의 실장기판은, 상기 도광판의 주면에 대해서 실질적으로 수직방향으로 배치되고, 상기 LED 광원을 구성하는 LED 용기는, 상기 발광다이오드 칩으로부터 나오는 광을 발산하는 발광면과, 그 발광면에 대향하는 배면 및 4개의 측면을 갖는 케이스체형상 LED 용기로 이루어지고, 상기 LED 용기의 배면을 LED 실장면으로 하여 상기 실장기판에 실장되어 있는 구성을 채용할 수 있다.

이 실장기판이 상기 도광판에 대해서 실질적으로 수직으로 배치된 구조는, 구체적으로 도 1, 도 11, 도 12, 도 15, 도 18에 나타내어져 있다.

이 구성에서는, 상기 LED 용기는, 상기 LED 용기의 배면을 LED 실장면으로 하여 상기 실장기판에 실장되어 있는 것이므로, 상기 실장기판은, 상기 도광판의 광입사 방향에 대하여 거의 수직인 각도로 배치되게 된다.

상기 히트 싱크 기판은, L자형상으로 굴곡한 2개이상의 면을 갖고, 각 면은, 상기 실장기판의 이면 및 상기 도광판의 외면에 대향하도록 배치되어 있어도 된다.

이 배치에 의해, 상기 도광판의 외면에 대응하도록 단면 L자형상으로 배치된 히트 싱크 기판에, 열전도성 부재를 개재하여, 실장기판의 이면측으로부터, 실장기판에 축적한 열을 유효하게 히트 싱크 기판에 전달할 수 있다.

상기 열전도성 부재는, 상기 실장기판의 LED 실장면의 이면을 피복하는 제 1 열전도성 부재와, 적어도 상기 LED 용기의 발광면을 노출하게 하여 상기 실장기판의 LED 실장면 및 상기 LED 용기를 피복하는 제 2 열전도성 부재를 포함하는 것이어도 된다.

이것에 의해, LED 광원에서 발생한 열 중, LED 용기로부터 실장기판에 전달된 열은, 제 1, 제 2 열전도성 부재에 전달되어, 효율 좋게 히트 싱크 기판에 방열할 수 있다. 또한, 제 2 열전도성 부재에는, 실장기판에 실장한 LED 용기를 노출하는 개구가 형성되어 있기 때문에, LED 용기로부터 도광판까지의 도광을 방해하는 일도 없다. 이 「제 1 열전도성 부재」는, 뒤에 예시하는 열전도성 탄성부재(31)에 상당하고, 「제 2 열전도성 부재」는, 뒤에 예시하는 열전도성 탄성부재(20,32,34)에 상당한다.

상기 제 2 열전도성 부재를, 상기 도광판의 끝면과 실장기판의 LED 실장면에 밀착해서 배치하면, LED 광원으로부터 발생하고, 실장기판의 LED 실장면측에 축적되는 열을, 도광판측을 통해, 효율적으로 빠져나가게 할 수 있다. 이 「제 2 열전도성 부재를, 상기 도광판의 끝면과 실장기판의 LED 실장면에 밀착해서 배치」한 구조는, 뒤에 도 12, 도 18을 이용하여 설명된다.

상기 열전도성 부재와 제 2 열전도성 부재가 일체화되어 있는 것이어도 된다. 이 일체화된 열전도성 부재는, 뒤에 도 15~도 18에 열전도성 탄성부재(32)로서 예시되어 있다.

또한, 본 발명의 액정표시장치는, 상기 LED 광원 어레이의 실장기판을, 상기 도광판에 대해서 실질적으로 평행한 방향으로 배치하고, 상기 LED 용기는, 상기 발광다이오드 칩으로부터 나오는 광을 발산하는 발광면과, 그 발광면에 대향하는 배면 및 4개의 측면을 갖는 케이스체형상 LED 용기로 이루어지고, 상기 LED 용기의 4개의 측면 중 1개를 LED 실장면으로 하여 상기 실장기판에 실장한 것이어도 된다.

이 액정표시장치에서는, 사이드형 LED 용기, 즉, 실장기판의 LED 실장면에 대해서, 직교하는 측면의 1개를 발광면으로 하여 LED 용기를 실장기판에 실장하고 있다. 그리고, 실장기판의 이면이 히트 싱크 기판이나 케이스체에 밀착시켜져 있다.

이 액정표시장치에서는, 상기 히트 싱크 기판은 실질적으로 평면상을 이루고, 상기 실장기판의 이면 및 상기 도광판의 외면에 대향하도록 배치된다. 이 구조는, 뒤에 도 19에 나타내지는 것이다.

상기 열전도성 부재는, 적어도 상기 LED 용기의 발광면을 노출되게 하여, 상기 실장기판의 LED 실장면 및 상기 LED 용기의 측면을 피복하는 것이어도 된다. 이 경우, 상기 실장기판과 상기 히트 싱크 기판 사이에 개재되는 열전도성 부재는, 열전도성 탄성부재(34)로서 예시된다.

또한, 본 발명의 액정표시장치는, 표시전극 및 배향막을 갖는 1쌍의 기판 사이에 액정을 개재시켜서, 복수의 화소영역으로 이루어지는 표시영역을 구성해서 이루어지는 액정표시패널과, 상기 액정표시패널의 한쪽의 기판의 외측에, 상기 표시영역에 대응하도록 배치된 도광판과, 그 도광판의 끝면에 배치된 LED 광원 어레이를 포함하는 백라이트와, 상기 액정표시패널 및 상기 백라이트를 수용함과 아울러, 히트 싱크 기판을 구비하는 액정표시장치에 있어서, 상기 LED 광원 어레이는, 실장기판과, 그 실장기판의 LED 실장면에 복수 배열로 실장되고 또한 발광다이오드 칩이 수용된 LED 용기를 포함하고, 상기 실장기판은, 그 LED 실장면 및 그 이면이, 적어도 상기 LED 용기의 발광면을 노출하게 하여 열전도성 부재에 의해 덮여지고, 또한 상기 열전도부재가 상기 히트 싱크 기판에 접촉 또는 접착되어 있는 것이다.

이 액정표시장치에서는, 실장기판의 LED 실장면 및 그 이면이 일체화된 열전도성 부재로 덮어져 있다. 따라서, LED 용기로부터 발생한 열을, 열전도성 부재를 통해서, 실장기판의 양면으로부터 히트 싱크 기판을 통해서 방열할 수 있다.

상기 열전도부재는, 단면 コ(U)자형상을 이루고, 상기 LED 용기의 발광면을 노출시키기 위한 노치부를 갖는 것이 된다.

이 구성에서는, LED 광원 어레이를 실장한 길이가 긴 형상의 실장기판이, 실장기판의 길이방향의 4개면(1쌍의 주면, 1쌍의 길이방향의 끝면) 중 3개의 면을 덮는 단면 コ(U)자형상의 열전도성 부재로 피복되어 있다. 이 LED 실장면 및 그 이면을 덮는 단면 コ(U)자형상의 열전도성 부재는, 도 15, 도 18에 나타내지는 열전도성 탄성부재(32)에 상당한다. 단면 コ(U)자형상의 열전도성 부재의 일면에, LED 용기의 발광면을 노출하는 노치부가 형성되어 있는 것이므로, LED 용기로부터 발광한 광을 확실하게 도광판에 공급하는 것을 방해하는 일도 없다.

상기 열전도성 부재는 탄성을 갖는 재질로부터 이루어지는 것이 바람직하다.

열전도성 부재의 탄성에 의해, 실장기판과 히트 싱크 기판의 접촉면의 미세한 요철에 대응하고, 열전도성 부재의 압접에 의해서, 열전도성 시트를 잘 융합시켜, 접촉면의 공기층을 배제할 수 있다. 또한, 실장기판을 상기 3개의 면으로부터 덮음으로써, 충격흡수에도 뛰어난 것이 된다.

상기 열전도성 부재는, 유동성이 높은 접착제에 의해 히트 싱크 기판에 접착되어 있는 것이 바람직하다. 실장기판과 히트 싱크 기판 사이에 유동성이 높은 접착제를 개재시킴으로써, 실장기판과 히트 싱크 기판 사이의 열전도를 효율적으로 행할 수 있다.

상기 열전도성 부재는, 유동성이 낮은 유체를 통해서 히트 싱크 기판에 밀착 되어 있어도 된다. 유동성이 낮은 유체를 이용함으로써, 실장기판의 이면과 열전도성 부재의 접촉면 및 열전도성 부재와 히트 싱크 기판의 접촉면에서의 미세한 요철에, 유동성이 낮은 유체가 들어가서, 실장기판과 열전도성 부재, 열전도성 부재와 히트 싱크 기판의 융합성이 향상한다. 따라서, 공기층을 배제할 수 있고, 실장기판으로부터 히트 싱크 기판에의 방열 효율을 향상시킬 수 있다.

이상에 서술한 본 발명의 액정표시장치의 작용은, 액정표시패널(1)의 표시영역을 대형화하고, 도광판(3)의 형상을 대영화하여, 대형화한 도광판(3)에 충분한 광을 공급하기 위해, 실장기판(21)에 다수의 LED 광원(2)을 탑재하게 되면 될수록, 그 효과가 커진다.

본 발명의 액정표시장치에 의하면, LED 백라이트를 구비한 액정표시장치에 있어서, LED 광원을 실장한 실장기판의 축열을 저감하고, LED 광원의 온도상승을 작게 함으로써, LED 광원의 발광효율저하를 억제함과 아울러, 발광다이오드 칩의 손상을 방지하고, 밝은 장수명의 액정표시가 가능한 효과를 가지고 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 액정표시장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 액정표시장치의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 액정표시장치에 이용되는 액정표시패널의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 LED 광원의 실장기판을 LED 실장면측에서 바라본 개략 사시도이다.
도 5는 LED 광원의 실장기판을 이면측에서 바라본 개략 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 LED 광원의 실장기판의 개략 단면도이다.
도 7은 도 6의 A부분의 확대 단면도이다.
도 8은 실장기판에 복수의 LED 광원을 탑재한 LED 광원 어레이의 개략 사시도이다.
도 9는 LED 광원의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 10은 L자형 열전도성 부재의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정표시장치의 개략 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 액정표시장치의 개략 단면도이다.
도 13은 제 2 열전도성 부재의 사시도이다.
도 14는 제 2 열전도성 부재를 이용하는 LED 광원 어레이의 개략 분해사시도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 액정표시장치의 개략 단면도이다.
도 16(a)~(c)은, 각각 도 15의 액정표시장치에 이용하는 단면 コ(U)자형상의 열전도성 부재의 사시도이다.
도 17(a)~(c)은, 각각 단면 コ(U)자형상의 열전도성 부재에 이용하는 금속 케이스의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 액정표시장치의 개략 단면도이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 액정표시장치의 개략 단면도이다.
도 20은 도 19의 액정표시장치에 이용하는 LED 광원 어레이의 개략 사시도이다.
도 21은 도 19의 액정표시장치에 이용하는 열전도성 부재의 사시도이다.
도 22는 실장기판의 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 23은 실장기판의 다른 실시예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 24는 LED 광원 어레이의 개략 사시도이다.
도 25는 LED 칩의 주위온도와 수명의 관계를 나타내는 특성도이다.

본 발명에 있어서의 상술의, 또는 또 다른 이점, 특징 및 효과는, 첨부도면을 참조해서 다음에 서술하는 실시형태의 설명에 의해 명확하게 된다.

<전체구조>

도 1은, 본 발명의 액정표시장치의 개략 단면도이며, 도 2는 액정표시장치의 사시도이다.

도 3은, 본 발명의 액정표시장치에 이용되는 액정표시패널의 단면도이다.

본 발명의 액정표시장치는, 액정표시패널(1)과, 도광판(3) 및 LED 광원(2)을 포함하는 백라이트(BL)와, 양자를 수용하는 상측 케이스체(4), 하측 케이스체(5)로 주로 구성되어 있다.

상측 케이스체(4)는 액정표시패널(1)을 보호하는 것이며, 하측 케이스체(5)는 백라이트(BL)를 보호함과 아울러, 열을 외부에 방출하는 히트 싱크 기판을 겸하는 것이다. 이 방열 기능에 주목하여, 하측 케이스체(5)을 「히트 싱크 기판(5)」이라고 한다.

<액정표시패널>

액정표시패널(1)은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 한쪽의 기판인 상부측의 투명기판(12), 다른쪽의 기판인 하부측의 투명기판(11), 양 투명기판(11,12)의 사이에 끼워진 액정층(13)을 갖고 있다. 액정층(13)은, 밀봉부(14)에 의해 주위가 둘러싸여져 있다.

또한, 하부측 투명기판(11)의 내면에는, 표시전극(15), 배향막 등이 형성되고 있고, 또한, 상부측 투명기판(12)의 내면에도 표시전극(16), 배향막 등이 형성되어 있다.

이 하부측 투명기판(11)의 표시전극(15)과 상부측 투명기판(12)의 표시전극(16)에 의하여, 매트릭스상으로 배열된 표시화소영역을 형성하고 있다.

또한, 하부측 투명기판(11) 및 상부측 투명기판(12)에는, 도면에서는 생략하고 있지만, 편광판, 위상차 필름, 필요에 따라서 확산 필름 등이 배치되어 있다.

또한, 이 액정표시장치가 투과형 액정표시장치인 경우에 있어서는, 표시전극은, 모두 투명전극으로 구성되어, 표시화소영역은, 백라이트(BL)로부터의 광을 표시면측에 투과시킨다.

반투과형 액정표시장치인 경우에 있어서는, 표시화소영역은, 일부가 반사 금속막으로 구성된 광반사부와, 일부가 백라이트(BL)의 광을 투과할 수 있는 광투과부를 병설되어 있다.

이 반투과형 액정표시장치에서는, 표시면측으로부터 입사한 외부의 광을, 화소영역의 광반사부에서 반사하고, 표시면측에 되돌림과 아울러, 백라이트(BL)의 광을 광투과부에서 투과시킨다.

이것에 의해, 외광이 강한 경우에는, 반사형 모드로 표시하고, 외광이 약한 때에는, 투과형 모드로 표시를 행할 수 있다.

또한, 컬러 표시를 달성하기 위해서, 하부측 투명기판(11), 또는 상부측 투명기판(12) 중 어느하나의 화소영역에, 칼라필터를 형성해도 된다.

또한, 본 발명의 액정표시장치에서는, 하부측 투명기판(11) 또는 상부측 투명기판(12)의 어느 하나의 각 화소영역에 스위칭소자를 형성하여, 화소영역마다 표시를 제어해도 된다.

또한, 상부 투명기판(12)이나 하부 투명기판(11)의 어느 한쪽의 기판, 예컨대 상부 투명기판(12)의 표시영역의 외주에, 표시전극(15)이나 상기 스위칭소자에 접속하는 배선패턴을 설치하고, 이 배선패턴에 소정 신호, 소정 전압을 공급하는 구동회로(19)를 설치하거나, 외부의 구동회로에 접속하는 입력단자를 설치하거나 해도 상관없다.

또한, 배선패턴을 형성하지 않는 측의 기판, 예컨대 하부 투명기판(11)의 표시전극은, 양 기판(11,12) 사이의 외주에 배치한 도전성 필터를 통해서, 상기 배선패턴에 접속해도 상관없다.

하부측 투명기판(11)이나 상부측 투명기판(12)의 재질은, 유리, 투광성 플라스틱 등을 예시할 수 있다. 표시전극(15,16)은, 투명 도전재료인 ITO나 산화 주석 등으로 형성된다. 또한, 광반사부를 구성하는 반사 금속막은 알루미늄이나 티타늄 등으로 구성된다. 또한, 배향막은 러빙(rubbing) 처리한 폴리이미드 수지로 이루어진다. 칼라필터를 설치하는 경우에는, 수지에 염료나 안료 등을 첨가하야, 화소영역마다 빨강, 초록, 파랑의 각 색의 필터를 형성한다. 또한 각 필터간이나 화소영역의 주위에는, 차광할 목적으로 흑색수지를 사용해도 된다.

이러한 하부측 투명기판(11)과 상부측 투명기판(12)을, 밀봉부(14)를 통해 맞붙여서 압착하고, 그 밀봉부(14)의 일부의 개구보다 네마틱(nematic) 액정 등으로 이루어지는 액정재를 주입하고, 그런 뒤에, 그 주입구를 봉지한다.

이 맞붙임에 있어서, 양 투명기판(11,12)에 배열한 쌍방의 표시전극(15,16)을, 양자가 직교하도록 한다. 표시전극의 교차 부분이 각 화소영역으로 되고, 이 화소영역이 집합해서 표시영역으로 된다.

이와 같이 하여, 액정표시패널(1)이 구성된다.

<백라이트>

이 액정표시패널(1)의 하부 투명기판(11)의 외부(도면에서는 하측)에는, 백라이트(BL)가 배치되어 있다.

백라이트(BL)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, LED 광원(2), 도광판(3), 렌즈 시트(3a), 확산 시트(3b), 반사 시트(3c), 도광판(3)과 평행하게 배치된 길이가 긴 형상의 실장기판(21), 열전도성 부재인 열전도성 시트(31)를 구비하고 있다.

이 열전도성 시트(31)는, 고무등 탄성을 갖는 부재로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 이하 「열전도성 탄성시트(31)」라고 한다.

도광판(3)은, 액정표시패널(1)의 표시영역에 대응한 형상을 갖고 있다. 도광판(3)의 한쪽의 주면(광이 출사되는 면)은, 하부 투명기판(11)에 대향하도록 배치되어 있다.

도광판(3)은 투명수지판으로 이루어진다. 그 수지성분 중에 광산란부재를 함유시켜도 된다. 도광판(3)의 한쪽의 주면에는, 렌즈 시트(3a), 확산 시트(3b)가 배치되고, 도광판(3)의 다른쪽의 주면(외면이라 함)에는, 도광판(3) 중을 전파하는 광을 한쪽 주면측에 방사시키기 위한 반사 시트(3c)가 배치되어 있다.

반사 시트(3c) 대신에 도광판(3)의 외면에, 광을 직접, 확산ㆍ반사시키기 위한 홈을 형성하거나, 또한, 확산ㆍ반사기능을 갖는 도포막을 형성해도 상관없다.

또한, 이 반사 시트(3c)는, 도광판(3)의 4개의 끝면 중, LED 광원(2)이 배치되는 끝면을 제외한 3개의 끝면에 형성해도 된다.

LED 광원(2)은, 도 4~도 8에 나타내는 바와 같이, 실장기판(21)에 실장되어 있다.

LED 광원(2)은, 도 9에 나타내는 단면도와 같이, 반도체재료로 이루어지는 발광부, 애노드 전극, 캐소드 전극을 갖는 LED 칩(23a)와, 내열수지재료나 세라믹 재료 등으로 이루어지는 LED 용기(23b)로 구성되어 있다.

이 LED 광원(2)의 LED 용기(23b)는, 발광면과, 이 발광면에 대향하는 배면과, 4개의 측면을 갖고 있고, LED 용기(23b)의 발광면은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 도광판(3)의 끝면부에 대향하도록, 배치된다.

LED 용기(23b)의 발광면에는, 절구형상 캐비티(23d)가 형성되고 있고, 이 캐비티(23d)의 바닥에 LED 칩(23a)이 배치ㆍ수용되어 있다.

이 LED 칩(23a)의 애노드 전극, 캐소드 전극은, LED 용기(23b)의 발광면 이외의 외면에 형성한 단자부(23c)에 접속되어 있다.

또한, 절구형상의 캐비티의 내벽면에는 반사 도료가 도포되어 있어도 된다. 또한, 캐비티 내에는 LED 칩(23a)을 매설하도록 투광성수지가 충전되어 있어도 된다.

이러한 구조의 LED 광원(2)은, 도 8에 나타내는 바와 같이, 직척의 실장기판(21)에, 소정 간격을 두고 복수개 실장되어 있다. 이렇게 복수개 실장된 LED 광원(2) 및 실장기판(21)을 「LED 광원 어레이」라고 한다.

실장기판(21)은, 유리 포기재 에폭시수지기판이나 세라믹 기판으로 이루어진다.

실장기판(21)의 LED 실장면에는, LED 광원(2)을 실장하기 위한 실장 금속막(22), LED 칩(23a)에 소정 구동 전류를 공급하는 금속구동배선(24), 금속구동배선(24)에 이간하는 금속막 패턴(25)이 형성되어 있다.

또한, LED 실장면과 대향하는 면, 즉 기판의 이면에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 대략 전면에 걸쳐 방열용 금속막(26)이 형성되어 있다.

또한, 실장기판(21)의 두께방향으로, 실장 금속막(22)과 방열용 금속막(26)을 접속하는 복수의 금속 비어홀 도체(27)가 형성되어 있다.

또한, LED 광원(2)의 단자부(23c)가, 금속구동배선(24)에 땜납 등의 도전 접합 부재를 통해서 접속된다.

각 실장 금속막(22), 금속구동배선(24), 금속막 패턴(25), 방열용 금속막(26), 금속 비어홀 도체(27)는, 구리 또는 구리계 금속재료(구리재료나 구리도금)등에 의해 형성되고, 그 중 특히 금속구동배선(24)의 일부나 실장 금속막(22), 방열용 금속막(26), 금속 비어홀 도체(27)는, 도 6의 둥글게 둘러싸여진 A영역의 확대도인 도 7에 나타내는 바와 같이, 땜납층(28)에 의해 덮어져 있다.

또한, 금속막 패턴(25)의 표면은, 수지 레지스트막(29)에 의해 덮여져 있다. 이 레지스트막(29)은 백색이면 LED 광원(2)으로부터 누설된 광을 효율적으로 도광판(3)에 공급할 수 있다.

<열전도성 부재>

다음에, LED 광원(2)으로부터 발생하는 열을 방열하는 구조에 대해서 설명한다.

액정표시장치의 백라이트(BL)를 구동[LED 광원(2)을 점등]시켰을 때, 그 발광과 함께, 열이 발생한다.

LED 광원(2) 내의 LED 칩(23a)에서 발생한 열은, LED 용기(23b), 실장기판(21)을 통해서, 보다 넓은 면적을 갖는 부재에 전달하고, 이 부재로부터 외기에 열을 방출할 필요가 있다.

이 방열 대책으로서, 본 실시형태에서는, 도광판(3)의 외면과, 실장기판(21)의 방열용 금속막(26)을 형성한 면(이면이라 함)에 서로 대향하도록, L자형상으로 굴곡된 금속제 부재인 히트 싱크 기판(5)을 구비하고 있다.

히트 싱크 기판(5)의 평판영역, 즉 도광판(3)의 외면에 대향하는 영역에는, 필요에 따라서 외기와의 접촉을 증가시키기 위해서, 열전도성 구멍을 형성해도 된다.

또한, 히트 싱크 기판(5)의 L자형상으로 굴곡된 영역은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 열전도성 탄성시트(31)를 통해서, 실장기판(21)의 방열용 금속막(26)에 밀착시켜져 있다.

도 10에, 이 L자형 열전도성 탄성시트(31)의 사시도를 나타낸다.

열전도성 탄성시트(31)는, 실장기판(21)의 이면과, 그 면과 직각을 이루는 실장기판(21)의 하단면에 접촉하도록, 단면 L자형상으로 형성되어 있다.

이 단면 L자형상의 열전도성 탄성시트(31)의 외면과, 단면 L자형상의 금속제의 히트 싱크 기판(5)이 면접촉한다.

열전도성 탄성시트(31)는, 얇은 판형상의 열전도가 양호한 탄성고무 등의 재료로 이루어져 있고, 그 형상은 평판형상으로 되어 있다.

이 열전도성 탄성시트(31)에는 탄성이 있기 때문에, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 표면의 미세한 요철형상은 흡수되고, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)은, 거의 공기층을 개재시키는 일없이 확실하게 면접촉되게 된다. 이러한 구조에 의해서, LED 광원(2)으로부터 발생하는 열은, LED 용기(23b)로부터 실장기판(21)에 전달되고, 열전도성 탄성시트(31)를 통해서 히트 싱크 기판(5)에 안정하게 방열된다. 이것에 의해, LED 칩(23a)에서 발생한 열을 히트 싱크 기판(5)에 빠져나가게 할 수 있고, 그 결과, LED 광원(2) 및 그 주위의 온도를 저하시킬 수 있다.

특히, 열전도성 탄성시트(31)를 단면 L자형상으로 형성하고 있고, 실장기판(21)의 이면뿐만 아니라, 실장기판(21)의 하단면으로부터의 열도 열전도성 탄성시트(31)를 통해 빠져나가게 할 수 있으므로, 실장기판(21)에 축적된 열을, 효율 좋게, 히트 싱크 기판(5)에 열을 전달할 수 있다.

여기서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 열전도성 탄성시트(31)의 세로부분의 두께(w)에 대해서는, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 간격보다 조금 두껍게 해 둔다. 그렇게 함으로써, 열전도성 탄성시트(31)의 세로부분은, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5) 사이에서, 간극 없이 압접 끼움지지되게 된다.

한편, 열전도성 탄성시트(31)의 가로부분의 두께(h)에 대해서도, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 가로부분의 간격보다 조금 두껍게 해 둔다. 그렇게 함으로써, 열전도성 탄성시트(31)의 가로부분은, 실장기판(21)의 하단면과 히트 싱크 기판(5)의 가로부분 사이에서, 간극 없이 압접 끼움지지되게 된다.

또한, 실장기판(21)의, 적어도 하단면을 연마 절삭가공하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 실장기판(21)의 하단면의 요철을 거의 없게 할 수 있어, 열전도성 탄성시트(31)에 밀착시킬 수 있다.

특히 연마에 의해, 실장기판(21)의 하단면의 능선부분에서 발생하는 유리 찌꺼기, 수지 찌꺼기를 배제할 수 있기 때문에, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31) 사이의 공기층의 발생을 방지하고, 방열을 효율 좋게 행할 수 있다.

또한, 실장기판(21)의 절단면으로부터 발생하는 유리 찌꺼기, 수지 찌꺼기가, LED 광원(2)의 발광면에 부착되는 것에 의한 차광 효과를 방지하여, LED 광원(2)의 광을 최대한 이용할 수 있다.

다음에, 상기 열전도성 탄성시트(31)와 함께 사용하면 효과적인, 또 다른 열전도성 부재의 구조를 설명한다.

도 11에, 본 발명의 액정표시장치의 개략 단면도를 나타낸다. 도 1과 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 있다. 이하, 도 1과 다른 부분을 설명한다.

상기 열전도성 탄성시트(31)는, 탄성을 갖는 고무상의 시트재를 이용하고, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)으로 열전도성 탄성시트(31)를 끼움지지하는 압접 상태로 하였더라도, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31)의 접촉면 및 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)의 접촉면에서 공기의 층이 발생해 버릴 우려가 있다.

이것은, 실장기판(21)이나 히트 싱크 기판(5)이 열전도성 탄성시트(31)와 접촉하는 접촉면이 완전한 평탄한 면이 아니고, 미소한 요철이 피해지지 않는 것, 또한, 열전도성 탄성시트(31)의 끼움지지 상태가 외부의 충격 등에 의해 변화되어 버리기 때문이다.

이러한 것에 의한 공기의 층의 발생을 방지하기 위해서, 열전도성 탄성시트(31)와 실장기판(21)의 접촉면 및 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)의 접촉면에, 유동성이 높은 접착제(17), 또는 유동성이 낮은 유체(17)를 개재시키고 있다.

유동성이 높은 접착제(17)에 의해, 열전도성 탄성시트(31)와 실장기판(21)의 접촉면 및 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)의 접촉면을 고정하면, LED 광원(2)의 열이 히트 싱크 기판(5)에 전달되기 쉽다.

유동성이 높은 접착제(17)로서, 예컨대, 열전도성의 높은 접착제[예컨대 도레이 다우코닝 실리콘(주)제작의 열전도성 접착제 SE4420] 혹은 점착테이프[예컨대 스미토모 쓰리엠(주)제작의 열전도 점착테이프 No.8805]를 사용하면 좋다.

또한, 유동성이 낮은 유체(17)은, 예컨대 유지성분과 열전도성이 높은 세라믹의 미립자로 이루어지는 것이다(열전도 컴파운드라 함).

유체(17)의 존재에 의해, 실장기판(21) 및 히트 싱크 기판(5)의 미소요철에 대응하여, 유체(17)의 유지성분이 함침되어, 미소한 공기층을 배제한다. 이것에 의해, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31)의 접촉상태 및 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)의 접촉상태를 확실하게 개선하고, 실장기판(21)로부터 열전도성 탄성시트(31)를 통해서 히트 싱크 기판(5)에 효율 좋게 열전도시킬 수 있다.

따라서, LED 광원(2)에서 발생한 열은 외부에 유효하게 방열되게 되고, LED 광원(2)이나 실장기판(21)에 축열되기 어렵기 때문에, LED 광원(2)이나 그 주변의 온도상승을 유효하게 억제할 수 있다.

다음에, 열전도성 탄성시트(31)와 함께 사용하는 것이 바람직한 또 다른 부재를 설명한다.

도 12는, 다른 실시형태에 따른 본 발명의 액정표시장치의 개략 단면도를 나타낸다. 도 1과 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 있다. 이하, 도 1과 다른 부분을 설명한다.

이 실시형태에서는, 실장기판(21)의 LED 광원(2)의 실장면에 접촉하는 상태에서, 열전도성 탄성부재(20)가 설치되어 있다.

도 13에 열전도성 탄성부재(20)의 사시도를 나타낸다.

열전도성 탄성부재(20)는, 실장기판(21)에 거의 대응한, 가늘고 긴 판형상을 이루고 있다.

열전도성 탄성부재(20)에는, 실장기판(21)에 실장된 LED 광원(2)을 수용하기 위한 창형상의 개구부(20a)가 형성되어 있다.

이러한 형상의 열전도성 탄성부재(20)를 실장기판(21)의 LED 실장면에 배치한다. 이것에는, 실장기판(21)에 실장한 LED 광원(2)을 개구부(20a)에 위치시켜서 압입하면 된다.

도 14에, 열전도성 탄성부재(20)를 적용한 LED 광원 어레이를 탑재한 실장기판(21)의 사시도를 나타낸다.

열전도성 탄성부재(20)는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 실장기판(21)과 도광판(3)의 광입사측 단면 사이에 끼움지지된다.

LED 광원(2)의 주위에는, 실질적으로 열전도성 탄성부재(20)가 존재하는 것이기 때문에, LED 광원(2)으로부터 LED 광원(2)의 주위 및 실장기판(21)의 실장면측에 방출된 열을 모두 열전도성 탄성부재(20)에서 받고, 도광판(3)이나 실장기판(21)에 빠져나갈 수 있다.

특히, LED 광원(2)의 열은, LED 용기(23b)에 형성한 단자부(23c)로부터, 실장기판(21)에 형성된 금속구동배선(24)을 통해서 가장 빠르게 전달되기 때문에, 열전도성 탄성부재(20)를, 실장기판(21)의 금속구동배선(24), 금속 패턴이나, 또한 단자부(23c)와 직접 접촉시키면 방열의 효과가 커진다.

또한, 히트 싱크 기판(5)에는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 열전도성 탄성부재(20)의 하측의 끝면을 통해서, 직접 방열할 수 있으므로, 방열의 효과가 크다.

따라서, LED 광원(2)에서 발생한 열은 외부에 유효하게 방열되게 되고, LED 광원(2)이나 실장기판(21)에 축열되기 어려워지기 때문에, LED 광원(2)이나 그 주변의 온도상승을 유효하게 억제할 수 있다.

여기서, 열전도성 탄성부재(20), 열전도성 탄성시트(31)의 두께에 대해서 서술한다.

열전도성 탄성부재(20)의 두께는, 실장기판(21)과 도광판(3)의 끝면의 설계 간격, 즉 LED 광원(2)의 실장 높이보다 약간 두껍게 해 두는 것이 중요하다.

또한, 열전도성 탄성시트(31)의 두께도, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 설계 간격보다 약간 두껍게 한다.

이렇게 두께를 설정함으로써, 양 열전도성 탄성부재(20 및 31)는 탄성을 갖으므로, LED 광원(2)이 실장된 실장기판(21)은, 도광판(3)이나 히트 싱크 기판(5) 사이에 압접 끼움지지되어, 실장기판(21)을 안정되게 유지할 수 있다.

또한, 도광판(3)의 끝면, 실장기판(21)의 표리면, 히트 싱크 기판(5)의 표면에, 미세한 요철형상이 존재한 상태이여도, 미세한 요철은 흡수된다.

이것에 의해, 도광판(3), 열전도성 탄성부재(20), 실장기판(21), 열전도성 탄성시트(31), 히트 싱크 기판(5)의 접촉부분에는, 거의 공기층은 개재시키지 않고, 확실하게 면접촉시킬 수 있다.

동시에, 이와 같이, 열전도성 탄성부재(20,31)에 탄성을 가지게 함으로써, 액정표시장치에 외부로부터의 충격이 인가되어도, 그 충격은, 열전도성 탄성부재(20,31)로 흡수할 수 있다. 따라서, 충격이 실장기판(21)에 직접 전달되지 않고, 실장기판(21)의 위치 어긋남이 발생하거나, 또한, 실장기판(21) 자신이 파손되거나, LED 광원(2)이 이탈한다는 것이 없게 된다.

도 15는, 다른 실시형태에 따른 본 발명의 액정표시장치의 개략 단면도를 나타낸다. 도 1과 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 있다. 이하, 도 1과 다른 부분을 설명한다.

이 실시형태에서는, 실장기판(21)의 LED 광원(2)이 실장되어 있는 실장면과, 그 면의 반대측의 이면과, 그 면과 직각을 이루는 실장기판(21)의 하단면에 접촉하도록, 단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32)가 설치되어 있다.

도 16에 열전도성 탄성부재(32)의 예를 사시도로 나타낸다.

열전도성 탄성부재(32)는, 도 16(a)에 나타내는 바와 같이, 실장기판(21)의 이면과 히트 싱크 기판(5)에 끼움지지되는 제 1 부위(32a)와, 실장기판(21)의 LED 실장면과 도광판(3)에 끼움지지되는 제 2 부위(32b)과, 실장기판(21)의 하단면과 히트 싱크 기판(5) 사이에 배치되는 제 3 부위(32c)로 이루어져 있다.

열전도성 탄성부재(32)는, 제 1 부위(32a), 제 2 부위(32b) 및 제 3 부위(32c)에 의해서, 도면의 좌우측에서 바라봐서, 상부에 개구한 단면 コ(U)자형상으로 되어 있다.

그리고, 제 2 부위(32b)에는, 실장기판(21)에 실장된 LED 광원(2)의 위치에 대응하여, 복수의 개구부(32d)가 형성되어 있다.

개구부(32d)는, 상부측이 개구되어 있지만, 이러한 열전도성 탄성부재(32)에 실장기판(21)을 배치하기 위해서는, 제 1 부위(32a)와 제 2 부위(32b) 사이의 상부측으로부터 아래로, LED 광원(2)을 개구부(32d)에 위치시켜 압입하면 된다.

이 때, 열전도성 탄성부재(32)와 실장기판(21)의 접촉면, 열전도성 탄성부재(32)와 히트 싱크 기판(5)의 접촉면 및 히트 싱크 기판(5)과 도광판(3)의 접촉면에는, 앞에 서술한 유동성이 높은 접착제(17), 또는 유동성이 낮은 유체(17)를 개재시키는 것이, 열의 전도성을 향상시키기 위해서 바람직하다.

도 16(b), 도 16(c)은 열전도성 탄성부재(32)의 다른 예를 나타내고 있다.

도 16(b)은, LED 광원(2)에 대응해서 제 2 부위(32b)에 형성된 개구부(32d)가, 창형상을 이루고 있는 예이다.

이 경우에는, LED 광원(2)의 주위 4개의 측면에, 실질적으로 열전도성 탄성부재(32)가 존재하게 되기 때문에, LED 광원(2)의 주위로부터 방출되는 열을 전부 열전도성 탄성부재(32)에서 받고, 히트 싱크 기판(5)이나 도광판(3)에 빠져나갈 수 있다.

또한, 이 열전도성 탄성부재(32)에 실장기판(21)을 배치함에 있어서, 제 1 부위(32a)와 제 2 부위(32b) 사이의 간극을 상부측으로부터 넓혀서, 이 상태에서 실장기판(21)을 위에서부터 삽입하면 된다.

또한, 열전도성 탄성부재(32)는, 도 16(c)과 같이, 실장기판(21)의 LED 실장면, 그 이면, 및 그들 면과 직각을 이루는 상하 끝면에 접촉하는 단면 コ(U)자형상 이어도 된다.

이 도 16(c)의 열전도성 탄성부재(32)는, 또한 상면측에 제 4 부위(32e)가 설치되어 있다.

또한, 제 2 부위(32b)를 높이방향으로 2분하는 위치에, LED광원(2)이 노출하는 개구부(32d)를 형성하고 있다.

이 경우, 실장기판(21)을, 옆으로부터 단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32) 내에 삽입한다.

또한, 열전도성 탄성부재(32)에 실장기판(21)을 배치함에 있어서, 제 2 부위(32b)에 형성된 개구부(32d)를 상하방향으로 개방하고, 이 상태에서 실장기판(21)을 배치한다. 또는, 열전도성 탄성부재(32)의 측면측으로부터 실장기판(21)을 압입해도 된다.

도 16(c)의 구조에서는, 실질적으로 실장기판(21)의 4개면을 열전도성 탄성부재(32)로 덮게 되기 때문에, 열의 전도효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 액정표시장치의 케이스체(4)(도 1 참조)에 의해, 열전도성 탄성부재(32)를 상면측으로부터도 끼움지지할 수 있다. 실장기판(21)은, 열전도성 탄성부재(32)에 의해 4개면으로 덮여져 있기 때문에, 방열성, 내충격성이 우수한 것으로 된다.

열전도성 탄성부재(32)의 두께에 대해서 서술한다. 열전도성 탄성부재(32)는, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)을 압접 끼움지지 하기 위해서, 열전도성 탄성부재(32)의 외부치수를 히트 싱크 기판(5)의 내부치수에 비교해서 약간 크게 하면 된다.

열전도성 탄성부재(32)에는 탄성이 있기 때문에, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 표면의 미세한 요철형상은 흡수되고, 실장기판(21)과 열전도성 탄성부재(32), 또한, 열전도성 탄성부재(32)와 히트 싱크 기판(5)은, 거의 공기층을 개재 시키지 않고 확실하게 밀착되어서 면접촉되게 된다.

또한, 열전도성 탄성부재(32)의 외면에 접촉하는 히트 싱크 기판(5)은, 그 내측 코너부에는, 금속 왜곡 또는 금속 프레스가공시에 곡면(R)이 발생할 경우가 있지만, 이 곡면은, 열전도성 탄성부재(32)의 탄성특성에 의해 흡수된다.

또한, 탄성특성에 의해 흡수할 수 없는 경우에는, 이 내측의 굽힘부에 접촉하는 열전도성 탄성부재(32)의 외측 코너부를 C모따기 함으로써, 이 곡면(R)을 빠져나가게 할 수 있어, 열전도성 탄성부재(32)와 히트 싱크 기판(5)은, 확실하게 밀착되어서 면접촉되게 된다.

이상으로 설명한 열전도성 탄성부재(32)의 외면에 금속 케이스를 설치해도 된다.

도 17(a)~도 17(c)은, 열전도성 탄성부재(32)를 포위하는 금속 케이스(33)의 형상을 나타내는 사시도이다.

앞에 서술한 단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32)는, 그 외면이, 이들 금속 케이스(33)에 의해 피복되어 있다.

단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32)와 금속 케이스(33)는, 접촉면에서 밀착되어 있다. 금속 케이스(33)에는, 열전도성 탄성부재(32)와 마찬가지로, LED 광원(2)의 발광면이 노출되는 노치부(33a)가 형성되어 있다.

또한, 금속 케이스(33)에는, LED 광원의 이용 효율을 향상시킨다라는 효과도 있다. 구체적으로는, 도광판(3)에 LED 광원(2)으로부터 광이 입사된 뒤, 도광판(3)으로부터 액정표시패널(1)측에 출사되지 않고, 도광판(3)의 끝면에 설치된 금속제의 반사판(R)에서 반사되어, LED 광원(2)의 끝면측으로 돌아오는 광이 있다(도 15 참조).

이 때, 만약 열전도성 탄성부재(32)가 그 도광판(3)의 끝면에 배치되어 있는 경우에는, 그레이로부터 블랙인 열전도성 탄성부재(32)가 이러한 광을 흡수해 버려, 광은 손실되 버린다.

그래서, 열전도성 탄성부재(32)의 외면에 금속 케이스(33)를 개재시킴으로써 금속 케이스(33)에 의해서, 광을 도광판(3)에 되돌릴 수 있고, 광의 유효이용을 할 수 있다.

또한, 도 17(a)~도 17(c)에서는, 금속 케이스(33)는 단면 コ(U)자형상으로 되도록 금속가공에 의해 형성되어 있지만, 예컨대 단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32)의 전체를 둘러싸는 구조, 단면 구(口)형상으로 하여도 상관없다.

또한, 열전도성 탄성부재(32)와 금속 케이스(33) 사이에 공기층이 들어가지 않도록, 밀착시키는 것이 바람직하다. 예컨대 점착제[예컨대 스미토모 쓰리엠(주)제작의 열전도 점착테이프 No.8805]를, 열전도성 탄성부재(32)와 금속 케이스(33) 사이에 충전하면 된다.

또한, 금속 케이스(33)는, 열전도성의 접착제을 이용하여 히트 싱크 기판(5)에 고정시키면 되고, 이렇게 하면 열전도성 탄성부재(32)의 열이 히트 싱크 기판(5)에 전달되기 쉽다. 또한 금속 케이스(33)와 히트 싱크 기판(5)을 일체화해서 만들면, 금속 케이스(33)의 열이 히트 싱크 기판(5)에 직접 전달된다.

상기 열전도성의 접착제로서, 예컨대 도레이 다우코닝 실리콘(주)제작의 열전도성 접착제 SE4420이 있다.

도 18은, 다른 실시형태에 따른 본 발명의 액정표시장치의 개략 단면도를 나타낸다. 도 15와 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 있다. 이하, 도 15와 다른 부분을 설명한다.

이 실시형태에서는, 열전도성 탄성부재(32)의 제 2 부위(32b)가, 도광판(3)의 끝면에 밀착되어 있다.

LED 광원(2)의 주위에 방출된 열이나 실장기판(21)의 실장면측의 열은, 열전도성 탄성부재(32)의 제 2 부위(32b)으로부터, 도광판(3)의 끝면에 직접 전달되므로, 도광판(3)에 빠져나갈 수 있다. 또한, 열은, 제 3 부위(32c)를 통해서, 히트 싱크 기판(5)에 빠져나갈 수 있다. 또한, 제 3 부위(32c)를 통해서 실장기판(21)과 도광판(3)의 끝면 사이에 위치하는 제 1 부위(32a)에 전달되고, 제 1 부위(32a)로부터 히트 싱크 기판(5)에 빠져나갈 수 있다.

여기서, 열전도성 탄성부재(32)의 제 1 부위(32a), 제 2 부위(32b)에 대해서는, 앞에 서술한 바와 마찬가지로, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 설계 간격, 실장기판(21)과 도광판(3)의 설계 간격보다, 약간 두껍게 해 둔다. 이것에 의해, 제 2 부위(32b), 실장기판(21)과 도광판(3)의 끝면 사이에서 확실하게 압접 끼움지지되게 되고, 사이에 공기층이 들어가지 않고 효율 좋게 열을 빠져나가게 할 수 있다.

도 19는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 액정표시장치의 개략 단면도를 나타낸다. 도 1과 동일한 부재에는 동일한 번호를 붙이고 있다. 이하, 도 1과 다른 부분을 설명한다.

이 실시형태에서는, 히트 싱크 기판(5)은 실질적으로 평면상을 이루고, 실장기판(21)은, 히트 싱크 기판(5)의 수평면 위에 설치되어 있다.

또한, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)가, 그 측면의 1개를 LED 실장면으로 하여 실장기판(21)에 실장되어 있다.

따라서, LED 광원(2)의 발광 방향은, 도 20에 나타내는 바와 같이, 실장기판(21)의 실장면으로 평행한 방향이 된다.

그리고 LED 광원(2)은, 그 상면과 배면(발광면의 반대측의 면)이, 열전도성 탄성부재(34)에 의해 덮어져 있다.

이 열전도성 탄성부재(34)는, 도 21에 나타내는 바와 같이, LED 광원(2)을 수용하는 아래로 개방된 개구부(34a)를 형성한 형상을 이루고 있고, 실장기판(21)에 접합된 LED 광원(2)의 일측면 및 발광면을 제외한 4개의 면을 둘러싸도록 형성되어 있다.

열전도성 탄성부재(34)는, 상측 케이스체(4)에 의해서, 실장기판(21)을 향해서, 즉 도 19의 상측으로부터 압압 끼움지지된다.

또한, 동시에, 상측 케이스체(4) 및 히트 싱크 기판(5)에 의해, LED 광원의 배면측으로부터, 도광판(3)의 끝면을 향해 압압 끼움지지된다.

따라서, LED 광원(2)의 열은, LED 광원(2)의 주위에 존재하는 열전도성 탄성부재(34)의 볼록부위(32b)를 통해서, 상측 케이스체(4)나 히트 싱크 기판(5)에 빠져나갈 수 있다.

이와 같이, LED 광원(2)에서 발생한 열은 외부에 유효하게 방열되게 되고, LED 광원(2)이나 실장기판(21)에 축열 되기 어렵기 때문에, LED 광원(2)이나 그 주변의 온도상승을 유효하게 억제할 수 있다.

또한, 도 21에 나타내는 열전도성 탄성부재(34)의 개구부(34a)는, 복수의 LED 광원(2)에 대응해서 창형상의 개구가 형성되어 있지만, 이러한 열전도성 탄성부재(34)에 실장기판(21)을 배치하는 경우에는, 실장기판(21)에 실장한 LED 광원(2)을 개구부(34a)에 위치시켜 압입하면 된다.

여기서, 열전도성 탄성부재(34)의 두께에 대해서는, 실장기판(21)과 상측 케이스체(4)의 설계 간격보다 약간 두껍게 해 두고, 개구부(34a)는 LED 광원(2)의 실장 두께와 동등한 두께로 해 두면 된다.

열전도성 탄성부재(34)의 두께를 이렇게 적정화함으로써, 상기 실장기판(21)의 실장면 및 실장기판(21)에 실장된 LED 광원의 상면에, 열전도성 탄성부재(34)를 밀착 적재할 수 있다.

여기서, 열전도성 탄성부재(34)는, 탄성을 갖는 것이 중요하게 된다. 이것에 의해, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)의 휘어짐이나 요철형상을 흡수하고, 열전도성 탄성부재(34)와 실장기판(21), 히트 싱크 기판(5), 상측 케이스체(4)는, 거의 공기층을 개재시키지 않고 확실하게 밀착되어 면접촉시킬 수 있다.

또한, 열전도성 탄성부재(34)는, LED 광원(2)을 수용하는 개구부(34a)를 형성하고, 볼록부위(34b)를 실장기판(21)의 LED 실장면에 접촉시켜 있기 때문에, 도광판(3)의 끝면으로 나아가는 방향 이외의 광은 차광 반사되고, 광누설을 방지함과 아울러, 광이용효율을 높일 수 있다.

또한, LED 광원(2)의 열은, 접속단자부(23c)로부터 실장기판(21)에 형성된 금속구동배선(24)을 통해서 가장 많이 전달되기 때문에, 열전도성 탄성부재(34)를 실장기판(21)의 금속구동배선(24)에 접촉시키거나, 또는 접속단자부(23c)와 접촉시키면 방열의 효과가 크다.

다음에, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 설치할 경우에, LED 광원(2)으로부터 실장기판(21)에의 열전도성을 향상시키는 실시형태를 설명한다.

이 실시형태에서는, LED 광원(2)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 실장기판(21)의 실장 금속막(22)에, 방열성이 양호하고 또한 접착성을 갖는 방열 접합재(30)를 통해서, 설치할 수 있다.

이 방열 접합재(30)를 LED 광원(2)과 실장기판(21) 사이에 개재시킨 효과는, 다음과 같다.

통상, LED 광원(2)과 실장기판(21)은, 접속단자부(23c)의 2개소에서 도전성 부재, 땜납을 이용하여 접속된 것에 지나지 않는다.

따라서, LED 광원(2)의 LED 칩(23a)에서 발생한 열은, 종래에 있어서는 LED 용기(23b)로부터 접속단자부(23c)를 통해 실장기판(21)에 전달되고, 그 이외는 LED 용기주위의 외기에 방출되어 있었다.

이것에 대해서, 본 발명에서는LED 광원(2)의 LED 용기(23b)와 실장기판(21) 사이의 간극(공기층)을 배제하여, 방열 접합재(30)를 충전한다. 이것에 의해, LED 용기(23b)에 축적된 열을 효율적으로 실장기판(21)의 실장 금속막(22)에 전도시킬 수 있고, 복수의 금속 비어홀(27)을 통해서 효율적으로 방열용 금속막(26)에 전달할 수 있다.

또한, 실장 금속막(22)과 금속막 패턴(25)을 일체적으로 형성함으로써, 또한, 실장 금속막(22)과 금속막 패턴(25)이 각각 별도로 형성되어 있었더라도 방열 접합재(30)를 양자에 걸치도록 피복함으로써, LED 용기(23b)의 열을 유효하게 실장기판(21)측에 전달하고, 복수의 금속 비어홀(27)을 이용하여 방열용 금속막(26)에 전달할 수 있다.

이상과 같이, 방열 접합재(30)를 이용한 것, 실장기판(21)의 구조로 LED 실장면측으로부터 그 반대면에까지 금속 비어홀(27)을 형성한 것, 이들 금속 비어홀(27)의 전열효과를 높이기 위해서, LED 실장면측에 실장 금속막(22), 금속막 패턴(25)을 설치하고, 반대면에서는 방열용 금속막(26)을 이용한 것, 이들 금속막(22,26), 금속막 패턴(2), 금속 비어홀(27)에 구리계의 양열(良熱) 전도재료를 이용한 것에 의해, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)의 열을 확실하게, 또한 효율적으로 실장기판(21)의 방열용 금속막(26)측에 전달하여, LED 칩(21a)의 주위에서의 온도상승을 유효하게 억제할 수 있다.

또한, 이 방열 접합재(30)는, 상기한 바와 같이 방열성, 접착성을 갖는 것 외에, LED 광원(2)의 단자부(23c,23c) 사이의 단락을 방지하기 위해서, 절연성을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 방열 접합재(30)는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 단자부(23c,23c)가 접합하는 금속구동배선(24)의 영역을 제외하여, 실장 금속막(22)의 형성영역으로부터 연장시켜, 금속 비어홀(27)의 형성영역에 도달하도록 형성해도 된다.

이렇게 하면, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)에 축적된 열이, 방열 접합재(30)를 통해서 실장 금속막(22)뿐만 아니라, 직접, 금속막(25)에 열이 전달되고, 수많은 금속 비어홀(27)을 경유하여, 실장기판(21)의 이면측의 방열용 금속막(26)에 전달할 수 있다.

따라서, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)에 축적된 열을 효율적으로 실장기판(21)의 방열용 금속막(26)에 빠져나가게 할 수 있다.

동일한 효과를 얻기 위해서, 도 23에 나타내는 바와 같이, 실장 금속막(22)을 연장시켜 실질적으로 금속막 패턴(25)과 일체적으로 형성[실장 금속막(22)과 금속막 패턴(25)과 결합]해도 상관없다.

다음에, 방열 접합재(30)를 대신하는 다른 실시형태를 설명한다.

종래의 표면실장형의 LED 광원(2)의 경우에는, LED 광원(2)의 양측에 설치한 단자부(23c)와 실장기판(21)의 소정의 금속구동배선(24)을, 소정 위치에 위치 맞춤시키고, 땜납 리플로우 방법 등에 의해 접속된다.

LED 광원(2)의 LED 칩(23a)을 수납하는 LED 용기(23b)와 실장기판(21) 사이에는 열전도율이 나쁜 공기의 공동이 발생해 버린다.

본 발명에서는, 이 공동부에 디스펜서 도포방법 등에 의해, 유동성이 높은(점도의 낮은) 접착제(35)를 공급한다.

예컨대, LED 광원(2)을 실장기판(21) 상에 실장하고, 접착제(35)를 LED 수납 케이스의 편측으로부터 도포 함침시킨다. 이 유동성이 높은 접착제(35)는, 금속배선 등을 부식시키지 않는 유동성이 높은 재료인 것이 중요하다.

접착제(35)는, 유동성이 높기 때문에, LED 용기(23b)와 실장기판(21)의 간극에 들어가고, 기포 등의 공기의 층이 일체적으로 형성되는 일이 없으므로, 이 부분에서의 열전도가 향상된다.

따라서, LED 광원(2)에서 발생한 열은, 접착제(35) 및 단자부(23c)를 통해서 효율 좋게 실장기판(21)에 열전도할 수 있다.

또한, LED 광원(2)과 실장기판(21)의 기계적인 접합이, 단자부(23c)의 접합뿐만 아니라, LED 용기(23b)와 실장기판(21) 사이에 배치한 접착제(35)에 의해도 달성되기 때문에, LED 광원(2)과 실장기판(21)의 기계적인 접합강도도 향상하고, 내충격성이 우수한 액정표시장치가 된다.

이상에서, 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 본 발명의 실시는, 상기 형태에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 지금까지의 많은 실시형태에서는, 도광판(3)은 LED 광원(2)을 배치한 측의 끝면의 두께에 비교해서, 대향하는 끝면의 두께가 얇게 되어 있었지만, 양 끝면의 두께가 동일한 평판부재로 해도 된다. 또한, 히트 싱크 기판(5)을 겸한 하측 케이스도 마찬가지로, 그 측면의 깊이방향의 치수를 동일하게 하여도 상관없다. 또한, 히트 싱크 기판(5)과 하측 케이스를 겸함으로써, 액정표시장치의 이면측에, 히트 싱크 기판(5)의 금속재료가 노출되어 있었지만, 상면측의 케이스체(4)와의 외관을 맞추기 위해서 히트 싱크 기판(5)과 하측 케이스체를 별도의 부재에서 구성해도 되고, 시트 싱크 기판(5)의 노출측의 면에만 수지를 몰드 성형해도 상관없다.

<실시예1>

열전도성 탄성시트(31)에, 방열특성을 갖는 단면 L자형상의 탄성시트[스미토모 쓰리엠(주)의 형번 No.5509]를 사용하고, 히트 싱크 기판(5)에, 두께2㎜의 알루미늄을 사용하고, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)이 면접촉하도록 고정했다.

여기서 각 사용재료의 열전도율은, 유리에폭시로 이루어지는 실장기판(21)이 0.45W/mㆍK, 열전도성 탄성시트(31)가 5W/mㆍK, 히트 싱크 기판(5)인 알루미늄이 236W/mㆍK이다.

또한, 히트 싱크 기판(5)으로서는, 마그네슘, 철이어도 된다. 덧붙여서 말하면, 마그네슘의 열전도율은, 157W/mㆍK, 철의 열전도율은 83.5W/mㆍK이며, 방열성이 나쁜 경우에는, 판두께가 증가하지만, 방열핀을 설치하면 된다.

LED 광원(2)에서 발광과 함께 발생하는 열은, 실장기판(21), 열전도성 탄성시트(31)를 경유하여, 히트 싱크 기판(5)에 열전도되어 방열된다. 또한, 실장기판(21)의 하단면으로부터도 히트 싱크 기판(5)에 전달되어, 방열되게 된다.

여기서, 실장기판(21)이나 열전도성 탄성시트(31)의 열전도율은 히트 싱크 기판(5)의 알루미늄에 비해서 매우 낮으므로, 열전도를 개선하기 위해서는, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31)의 두께를 한없이 얇게 하는 방법이 유효하다.

표시영역의 크기로서 4.7인치 사이즈의 액정표시패널(1)을 이용하고, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 16개 배열 실장하고, 상온(25℃)상태에서 각 LED 광원(2)에 전류를 20㎃ 흘리고, LED 광원(2)의 주변온도의 측정을 행하였다.

그 결과, LED 광원(2)의 주변온도는 40℃로 억제할 수 있고, LED 광원의 추정 수명은 약 7500시간까지 늘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, LED 광원의 발광효율에 대해서는, 미소하지만 개선의 경향이 보여졌다.

한편, 열전도성 탄성시트(31)를 제외한 경우에는, LED 광원의 주변온도는 44℃로 되고, LED 광원의 추정 수명은 약 6600시간에 머무는 것을 알았다.

상기 실험확인결과로부터, 열전도성 탄성시트(31)를 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)에 밀착시켜서, 열전도를 개선하고, LED 광원(2)의 발생열을 히트 싱크 기판(5)에 효율 좋게 방열시킴으로써, LED 광원(2) 및 실장기판(21)의 축열을 저감하고, LED 광원(2) 및 그 주변의 온도상승을 작게 할 수 있는 것을 알았다.

<실시예2>

실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31) 사이와, 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5) 사이에, 유체(17)(열전도 컴파운드)를 도포하여, 실시예1와 마찬가지의 온도측정을 행하였다.

열전도 컴파운드에는, 도레이 다우코닌구 실리콘(주)의 SC102를 사용하고, 실장기판(21)과 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)이 면접촉하도록 고정했다. 열전도 컴파운드의 열전도율은, 0.8W/mK이다.

열전도 컴파운드는, 점도가 높은 유지성분에, 열전도율이 높은 세라믹 미립자 등을 혼합한 점토상의 상태를 하고 있고, 함유 유지성분이 미소요철에 대응해서 잘 융합함과 동시에, 열전도율이 높은 세라믹 입자를 통해서, 열전도를 양호하게 한다.

표시영역의 크기로서 4.7인치 사이즈의 액정표시패널(1)을 이용하고, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 16개 배열 실장하고, 상온(25℃)상태에서 각 LED 광원(2)에 전류를 20㎃ 흘리고, LED 광원(2) 주변온도의 측정을 행하였다.

그 결과, LED 광원(2)의 주변온도를 39℃로 억제할 수 있고, LED 광원의 추정 수명은 약 7700시간까지 늘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, LED 광원의 발광효율에 대해서는, 미소하지만 개선의 경향이 보여졌다.

한편으로, 열전도성 탄성시트(31), 열전도 컴파운드를 제외한 경우에는, LED 광원의 주변온도는 44℃로 되고, LED 광원의 추정 수명은 약 6600시간에 머무는 것을 알았다.

상기 실험확인결과로부터, 열전도 컴파운드를, 열전도성 탄성시트(31)와 실장기판(21)의 접촉면, 및 열전도성 탄성시트(31)와 히트 싱크 기판(5)의 접촉면에 개재시켜서, 이들 면을 완전히 밀착시킴으로써, LED 광원(17)로부터 히트 싱크 기판(5)에의 열전도를 더욱 개선할 수 있는 것을 알았다.

<실시예3>

실시예1의 구성에 추가로, 열전도성 탄성부재(20)를 추가하여, 실시예1과 마찬가지의 온도측정을 행하였다.

열전도성 탄성부재(20)에는, 방열특성을 갖는 판형상의 탄성시트[스미토모 쓰리엠(주)의 형번 No.5509]를 사용하고, 실장기판(21)과 도광판(3)의 광입사측 단면이 면접촉하도록 고정했다.

LED 광원(2)에서 발광과 함께 발생하는 열은, 실장기판(21), 열전도성 탄성부재(20)를 경유하여, 도광판(3)으로도 방열된다. 따라서, 실장기판(21)으로부터 히트 싱크 기판(5)에 전달되는 열은, 실장기판(21)의 실장면측과 이면측, 및 하단면의 3개의 경로로부터 방열되게 된다.

표시영역의 크기로서 4.7인치 사이즈의 액정표시패널(1)을 이용하고, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 16개 배열 실장하고, 상온(25℃)상태에서 각 LED 광원(2)에 전류를 20㎃ 흘리고, 백라이트 내의 LED 광원(2) 주변온도의 측정을 행하였다.

그 결과, LED 광원(2)의 주변온도를 36℃로 억제할 수 있고, LED 광원의 추정 수명은 약 8500시간까지 늘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, LED 광원의 발광효율에 대해서는, 미소하지만 개선의 경향이 보여졌다.

한편으로, 열전도성 탄성부재(20), 열전도성 탄성시트(31)를 제외한 경우에는, LED 광원의 주변온도는 44℃로 되고, LED 광원의 추정 수명은 약 6600시간에 머무는 것을 알았다.

상기 실험확인결과로부터, 열전도성 탄성부재(20), 열전도성 탄성시트(31)를 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)에 밀착시켜서, 열전도를 개선하여, LED 광원(2)의 발생열을 도광판(3)과 히트 싱크 기판(5)에 효율 좋게 방열시키는 것을 알았다.

<실시예4>

열전도성 탄성부재(20)과 열전도성 탄성시트(31)가 일체화된 방열특성을 갖는 단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32)[스미토모 쓰리엠(주)의 형번 No.5509]를 사용하고, 실장기판(21)과 열전도성 탄성부재(32)와 히트 싱크 기판(5)이 면접촉하도록 고정하여, 실시예3과 마찬가지의 온도측정을 행하였다.

그리고, 표시영역의 크기로서 4.7인치 사이즈의 액정표시패널(1)을 이용하고, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 16개 배열 실장하고, 상온(25℃)상태에서 각 LED 광원(2)에 전류를 20㎃ 흘리고, LED 광원(2)의 주변온도의 측정을 행하였다.

그 결과, LED 광원(2)의 주변온도를 34℃로 억제할 수 있고, LED 광원 어레이의 추정 수명은 약 9000시간까지 늘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, LED 광원 어레이의 발광효율에 대해서는, 미소하지만 개선의 경향이 보여졌다.

한편으로, 열전도성 탄성부재(32)를 제외한 경우에는, LED 광원(2)의 주변온도는 45℃로 되고, LED 광원 어레이의 추정 수명은 약 6400시간에 머무는 것을 알았다.

상기 실험확인결과로부터, 단면 コ(U)자형상의 열전도성 탄성부재(32)를, 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)과 도광판(3)에 밀착시켜 이용함으로써, 열전도를 한층 더 개선할 수 있는 것을 알았다.

또한, 열전도성 탄성부재(32)를 히트 싱크 기판(5)의 내부에 끼움지지하고 있기 때문에, 매우 안정되게 실장기판(21)을 소정 위치에 유지할 수 있고, 또한, 케이스(6)의 외부로부터 충격이 인가되더라도, 열전도성 탄성부재(32)에서 충격을 흡수할 수 있기 때문에, LED 광원(2)의 위치가 벗어나거나, 파손되거나 하는 일이 없이 신뢰성의 높은 액정표시장치로 할 수 있었다.

<실시예5>

도 19에 나타낸 바와 같이, 실장기판(21)을 히트 싱크 기판(5)의 수평면 상에 설치하고, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)의 측면의 1개를 LED 실장면으로 하여 실장기판(21)에 실장한 액정표시장치에 대해서, 실시예1과 마찬가지의 온도측정을 행하였다.

열전도성 탄성부재(34)에, 방열특성을 갖는 판형상의 탄성시트[스미토모 쓰리엠(주)의 형번 No.5509]를 사용하고, LED 광원(2), 히트 싱크 기판(5), 상측 케이스체(4)에 면접촉하도록 고정했다.

LED 광원(2)에서 발광과 함께 발생하는 일부의 열은, LED 용기(23b)로부터 열전도성 탄성부재(34)를 통해, 상측매체(4)로부터 방열되어, 히트 싱크 기판(5)의 측면측으로부터도 방열되게 된다.

표시영역의 크기로서 4.7인치 사이즈의 액정표시패널(1)을 이용하고, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 16개 배열 실장하고, 상온(25℃)상태에서 각 LED 광원(2)에 전류를 20㎃ 흘리고, 백라이트 내의 LED 광원(2) 주변온도의 측정을 행하였다. 그 결과, LED 광원(2)의 주변온도를 36℃로 억제할 수 있고, LED 광원(2)의 추정 수명은 약 8500시간까지 늘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, LED 광원(2)의 발광효율에 대해서는, 미소하지만 개선의 경향이 보여졌다.

한편으로, 열전도성 탄성부재(34)를 제외한 경우에는, LED 광원의 주변온도는 44℃로 되고, LED 광원(2)의 추정 수명은 약 6600시간에 머무는 것을 알았다.

상기 실험확인결과로부터, LED 광원(2)의 발생열을, 열전도성 탄성부재(34)를 통해서, 상측 케이스체(4) 및 히트 싱크 기판(5)에 효율 좋게 방열시킬 수 있는 것을 알았다.

<실시예6>

도 6과 같이, 실장기판(21)의 두께가 0.1㎜이고, 그 양면에 각종 금속막(22,26), 금속막 패턴(25), 금속구동배선(24)을 배치했다. 금속막으로서, 두께 35㎛의 구리박을 사용했다. 금속 비어홀(27)는, 직경 0.2㎜인 관통구멍을 형성하고, 관통구멍의 내주에 도금 재료로서, 25㎛의 두께의 구리 도금을 행하였다.

또한, 실장기판(21)의 방열용 금속막(26)은, LED 실장면측의 다른 실장 금속막(22), 금속막 패턴(25)에 비교해서 두께를 35㎛에서 60㎛으로 두껍게 함으로써, 열이 전도 확산하기 쉬운 구조로 하였다. 구리재료의 금속막의 표면을 20㎛정도의 두께의 땜납층(28)으로 피복하였다. 이것에 의해, 상술한 방열효과의 향상뿐만 아니라, 실장기판(21)에 LED 광원(2)이나 그 구동부품 등의 납땜 실장이 용이하게 됨과 아울러, 각 구리의 표면의 산화나 구리의 변색 및 부식을 방지할 수 있다.

실장기판(21)의 열전도율은, 금속막(22,26)이나 금속막 패턴(25)이나 히트 싱크 기판(5)에 사용되는 금속재료에 비해 매우 작으므로, 히트 싱크 기판(5)의 열전도를 개선하기 위해서는, 기판의 두께를 한없이 얇게 하는 방법이 유효하다. 절연 신뢰성, 비용 때문에 얇은 유리에폭시 기판을 이용하였다.

히트 싱크 기판(5)으로서, 두께가 2㎜이며 재질이 알루미늄인 직사각형상의 판을 사용하고, 실장기판(21)의 방열용 금속막(26)에 면접촉하도록 단면 L자형상으로 굴곡시켜, 실장기판(21)에 나사 고정했다. 여기서 각 사용재료의 열전도율은, 유리 포기재 에폭시수지로 이루어지는 실장기판(실장기판의 기체부분)이 0.45W/mㆍK, 구리가 403W/mㆍK, 알루미늄이 236W/mㆍK, 땜납이 62.1W/mㆍK, 방열 접합재가 0.92W/mㆍK이다.

LED 광원(2)의 LED 칩(23a)에서 발광과 함께 발생하는 열은, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)와 실장기판(21) 사이에 충전 배치한 방열 접합재(30)를 통해서 실장기판(21)에 전달된다.

이 방열 접합재(30)로서는, 방열 수지[도레이 다우코닝 실리콘(주)의 SE4420을 사용)를 이용하였다.

액정표시장치로서 5.7인치 사이즈의 직사각형상의 액정표시패널(1)을 이용하고, 실장기판(21)에 선상으로 LED 광원(2)을 5개 실장하고, 각 LED 광원(2)에 전류를 250㎃ 흘리고, 실장기판(21)의 LED 실장면에서의 온도상승을 측정했다.

그 결과, 온도상승을 25℃이하로, 또한, 이면측의 온도상승을 18℃이하로 억제할 수 있었다. LED 광원(2)을 포함하는 LED 광원의 상온발광효율에 비해서도 2%정도의 발광효율저하에 머물러, 밝은 표시가 가능하게 되었다.

이에 대해서 LED 백라이트를 구비한 액정표시장치에서는, 실장기판, 특히 LED 광원의 주위에서의 온도상승이 크고, 실장기판의 LED 실장면측에서의 온도상승에서 50℃이상으로 되고, LED 광원의 발광효율이 4℃이상 저하함과 아울러, 액정표시장치의 사용환경이 상온(25℃)과 비교하여, 70℃로 하면 실장기판의 온도가 120℃이상으로 되어, LED 발광소자의 손상도 예상되는 상태로 되었다.

상기 실험확인결과로부터, LED 광원(2)의 실장구조[방열 접합재(30)를 개재시키는], 실장기판(21)의 금속막(22,26), 금속막 패턴(25), 금속 비어홀 도체(27)의 각종 구조에 의해 열전도를 개선하여, LED 광원(2)의 발생열을 히트 싱크 기판(5)에 효율 좋게 방열시킬 수 있는 것을 알았다.

<실시예7>

방열 접합재(30) 대신에, 접착제(35)를 이용하여, 실시예6과 마찬가지의 온도측정을 행하였다. 또한, 실시예4와 마찬가지의 열전도성 탄성부재(32)도 사용했다.

접착제(35)에는, 도레이 다우코닝 실리콘(주)의 SE9176L을 사용했다.

공기의 열전도율은 0.024W/mK이며, 예시하는 접착제(35)는 공기에 비하면 큰 열전도효과가 있다.

또한 접착제(35)는 LED 용기(23b)와 실장기판(21)의 간극에 빠르게 함침하고, 공기를 배제할 수 있는 범위 내이면, 절연미립자재료 등을 함유시켜서, 열전도율을 더욱 향상시킨 쪽이 바람직하다.

표시영역의 크기로서 4.7인치 사이즈의 액정표시패널(1)을 사용하고, LED 광원(2)을 실장기판(21)에 16개 배열 실장하고, 상온(25℃)상태에서 각 LED 광원(2)에 전류를 20㎃ 흘리고, 백라이트 내의 LED 광원(2)의 주변온도의 측정을 행하였다.

그 결과, LED 광원(2)의 주변온도는 40℃로 억제할 수 있고, LED 광원의 추정 수명은 약 7500시간까지 늘릴 수 있는 것을 알았다. 또한, LED 광원의 발광효율에 대해서는, 미소하지만 개선의 경향이 보였다.

한편, 접착제(35)과 열전도성 탄성부재(32)를 제외한 경우에는, LED 광원(2)의 주변온도는 44℃로 되고, LED 광원의 추정 수명은 약 6600시간에 머무는 것을 알았다.

상기 실험확인결과로부터, LED 광원(2)의 LED 용기(23b)와 실장기판(21)의 간극에 접착제(35)를 도포하고, 열전도성 탄성부재(32)를 실장기판(21)과 히트 싱크 기판(5)에 밀착시켜서, 열전도를 개선하여, LED 광원(2)의 발생열을 히트 싱크 기판(5)에 효율 좋게 방열시킬 수 있는 것을 알았다.

Claims (10)

1. 도광판;
   상기 도광판의 광입사면측에 배치된 LED 광원;
   상기 LED 광원이 실장되는 실장기판;
   히트 싱크 기판; 및
   상기 실장기판과 상기 히트 싱크 기판 사이에 설치되는 제 1 열전도성 부재;를 구비하고,
   상기 실장기판과 상기 제 1 열전도성 부재 사이 및 상기 제 1 열전도성 부재와 상기 히트 싱크 기판 사이에 열을 전도하는 접착제 또는 유체가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 실장기판에는, 상기 LED 광원이 실장된 실장 금속막 및 상기 LED 광원의 LED 실장면에 대하여 반대측 면에 위치한 방열용 금속막이 형성되고,
   상기 실장 금속막과 상기 방열용 금속막이 전기적으로 접속되어 있는 광원 장치.
   
3. 제2항에 있어서, 상기 LED 광원과 상기 실장 금속막 사이에 방열 접합재가 형성되어 있는 광원 장치.
   
4. 제2항에 있어서, 상기 실장기판에는, 상기 실장기판의 두께방향으로 상기 실장 금속막과 상기 방열용 금속막을 접속하는 금속 비어홀 도체가 형성되어 있는 광원 장치.
   
5. 제1항에 있어서, 상기 실장기판의 LED 실장면에는, 백색의 막에 의해 피복된 금속막 패턴이 형성되어 있는 광원 장치.
   
6. 제1항에 있어서, 상기 실장기판의 LED 실장면에는, 상기 LED 광원에 구동 전류를 공급하기 위한 금속구동배선이 형성되고,
   상기 금속구동배선과 접촉하는 제 2 열전도성 부재를 더욱 구비하는 광원 장치.
   
7. 제6항에 있어서, 상기 LED 광원의 단자부는, 상기 금속구동배선과 도전 접합 부재를 통해서 접속되며,
   상기 제 2 열전도성 부재는, 상기 LED 광원의 상기 단자부와 접촉하는 광원 장치.
   
8. 제6항에 있어서, 상기 제 2 열전도성 부재는, 적어도 상기 LED 광원의 광출사면을 노출하게 하여, 상기 실장기판의 LED 실장면을 피복하는 광원 장치.
   
9. 제6항에 있어서, 상기 제 1 열전도성 부재와 상기 제 2 열전도성 부재는 일체화되어 있는 광원 장치.
   
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 광원 장치; 및
    상기 광원 장치의 상기 도광판에 대향 배치된 액정표시패널; 을 구비하는 액정표시장치.
    

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