JP2008016197A - Light-emitting diode mounting board, backlight equipped with light-emitting diode mounting board and light-emitting diode mounting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(LED)の実装技術に関するものである。 The present invention relates to a technology for mounting a light emitting diode (LED).
これまでLEDを光源とするエッジライト型バックライトのLED実装技術には、次のようなものがあった。
(1)特許文献1は、複数のLEDがガラスエポキシ製基板に一定間隔のピッチで実装され、基板の表面には可視域の光を反射するように白色塗料が印刷されているとともに、基板は導光板の一側面に近接するようにホルダーに着脱可能に取り付けられており、LEDの側方に出射された光を導光板に反射させるための反射板が基板の両側に配設されているものである(同明細書[0030])。
(2)特許文献2は、光源(LED)32と導光体27の入射面29との間に設けられた屈折集光板(レンズ体)33により、LED32a、32bから平面放射状に出た光を屈折集光させて平行光とし、この平行光を導光体27の入射面29に入射させているので、点光源であるLED32a、32bを用いても、導光体27の出射面28から出射される光の輝度分布を均一にすることができ、この技術を備えた液晶表示装置では、液晶表示パネル21の表面から出射される光の輝度分布を均一にすることができ、表示品質を向上することができるものである(同明細書[0013])。
(3)特許文献3は、光源である複数のLEDと、該LEDを実装するLED基板と、側面の入射面から入射した光源の光を前面の照射面から面光源とし照射する導光板と、LED、LED基板及び導光板を収容する表示板ケースとを備えた面光源装置であって、LED基板の少なくとも一部が表示板ケースの内面と密着し、また、LEDが導光板の側面の入射面に対向するように、LED基板を配設したものであり、LEDの発生熱が、LED基板と表示板ケースを密着させることにより表示板ケースから外部に効率良く放熱されるので、LEDが高温となるのが防止でき、性能が損なわれることがなく、明るい表示の表示装置を得ることができるものである(同明細書[0005]及び[0006])。
Until now, the LED mounting technology of the edge light type backlight using LED as a light source has been as follows.
(1) In
(2) In
(3)
上記特許文献1ないし3のようなLEDを光源とするエッジライト型バックライトのLED実装技術には、次のような課題があった。
(1)複数のLEDを基板に実装して光源とした場合、光源と被光源体(導光板またはレンズ体など)との距離をどのように調整するのか?例えば、従来、連続して配置されるLEDとそれに対向して設けられる長尺なレンズ体とを確実に当接又は均一近接可能とするシステマチックな実装技術は存在していなかった。
(2)複数のLEDを基板に実装して光源とした場合、LEDの発生熱をどのように放熱するのか?すなわち、LEDは発生熱によりその寿命を著しく低下させるとともに故障の原因ともなるので、これを防止する放熱技術(低温での使用技術)はこれまで実用化になっていなかった。
The LED mounting technology of the edge light type backlight using the LED as the light source as in
(1) When a plurality of LEDs are mounted on a substrate as a light source, how is the distance between the light source and the light source body (light guide plate or lens body) adjusted? For example, conventionally, there has not been a systematic mounting technique that can reliably contact or uniformly approach a continuously disposed LED and a long lens body provided facing the LED.
(2) When a plurality of LEDs are mounted on a substrate and used as a light source, how is the heat generated by the LEDs radiated? That is, since the life of the LED is remarkably reduced due to the generated heat and also causes a failure, a heat dissipation technique (a technique used at a low temperature) for preventing this has not been put into practical use.
上記課題を解決するため、本願発明者らは鋭意試験・研究を行い、これまでにない新規な技術を開発し、本願発明を完成させたものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present application have conducted intensive studies and research, developed a novel technique that has not been made so far, and completed the present invention.
本願発明の第1の発明は、LEDを光源とするエッジライト型バックライト構造のLEDと導光板の間に介在させるレンズ体へLED(チップLED用パッケージ)を当接又は均一近接可能に実装することを特徴とするLED実装基板である。
第2の発明は、LED(チップLED用パッケージ)の底面部を基板裏面に表出させつつLEDを実装させたことを特徴とするLED実装基板である。
第3の発明は、LED実装基板の長手方向側面に形成された凹部にLED(チップLED用パッケージ)を実装させたことを特徴とするLED実装基板である。
第4の発明は、LED実装基板の厚さ方向に形成された穿孔部にLED(チップLED用パッケージ)を実装させたことを特徴とするLED実装基板である。
第5の発明は、基板に折曲自在な材質を用いたことを特徴とするLED実装基板である。
第6の発明は、折曲自在な材質としてポリイミドを用いたことを特徴とするLED実装基板である。
第7の発明は、基板に鏡面を備えたことを特徴とするLED実装基板である。
第8の発明は、基板に金属材料を用いたことを特徴とするLED実装基板である。
第9の発明は、金属材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするLED実装基板である。
第10の発明は 以上のようなLED実装基板を備えたバックライトである。
第11の発明は、LEDを光源とするエッジライト型バックライト構造のLEDと導光板の間に介在させるレンズ体へLED(チップLED用パッケージ)を当接又は均一近接可能に実装するために、LED(チップLED用パッケージ)の底面部を基板裏面に表出させて、基板裏面側からの実装作業を可能としたことを特徴とするLED実装方法である。
第12の発明は、LEDを光源とするエッジライト型バックライト構造のLEDと導光板の間に介在させるレンズ体へLED(チップLED用パッケージ)を当接又は均一近接可能に実装するために、ヒートシンク機能を有するLED固定板のLED固定部にLED(チップLED用パッケージ)を組み込む第1工程と、LED(チップLED用パッケージ)の組み込まれたLED固定板とLED実装基板をセットし、LED端子部と基板端子部をハンダ付けしてLEDユニットを構成する第2工程と、LEDユニット体とレンズ体とを当接又は均一近接させた第3工程とからなることを特徴とするLED実装方法である。
According to a first aspect of the present invention, an LED (chip LED package) is mounted on a lens body interposed between a light guide plate and an LED having an edge light type backlight structure using the LED as a light source so that the LED can be contacted or uniformly approached. It is the LED mounting board | substrate characterized by these.
The second invention is an LED mounting board in which the LED is mounted while the bottom surface of the LED (chip LED package) is exposed on the back surface of the board.
A third invention is an LED mounting board in which an LED (chip LED package) is mounted in a recess formed on a side surface in the longitudinal direction of the LED mounting board.
A fourth invention is an LED mounting board in which an LED (chip LED package) is mounted in a perforated portion formed in the thickness direction of the LED mounting board.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an LED mounting board characterized in that a flexible material is used for the board.
6th invention is the LED mounting board | substrate characterized by using a polyimide as a foldable material.
7th invention is the LED mounting board | substrate characterized by providing the board | substrate with the mirror surface.
An eighth invention is an LED mounting board characterized in that a metal material is used for the board.
A ninth invention is an LED mounting board characterized by using aluminum as a metal material.
A tenth aspect of the invention is a backlight including the LED mounting substrate as described above.
In an eleventh aspect of the present invention, an LED (chip LED package) is mounted on a lens body interposed between an LED having an edge light type backlight structure having an LED as a light source and a light guide plate so that the LED can be contacted or uniformly approached. The LED mounting method is characterized in that the bottom surface portion of the (chip LED package) is exposed on the back surface of the substrate to enable mounting work from the back surface side of the substrate.
A twelfth aspect of the present invention is a heat sink for mounting an LED (chip LED package) on a lens body interposed between an LED having an edge light type backlight structure using an LED as a light source and a light guide plate so that the LED can be contacted or uniformly approached. First step of incorporating LED (chip LED package) into LED fixing portion of LED fixing plate having function, LED fixing plate and LED mounting board incorporating LED (chip LED package) are set, LED terminal portion And a second step of soldering the board terminal portion to form the LED unit, and a third step of bringing the LED unit body and the lens body into contact or uniform proximity to each other. .
上記発明によれば、以下のような効果を有する。
(1)LEDをレンズ体に当接又は均一近接可能に実装できるLED実装基板を有することで、バックライトの性能・生産効率が極めて向上する。また、レンズ体を介在させることで、LEDから導光板への集光及び/又は拡散効果が得られ、バックライトの性能を向上させる。
(2)LED(チップLED用パッケージ)の底面部が基板裏面に表出していることで、基板裏面側からの実装作業(ハンダ付け等)が可能となり、LED(チップLED用パッケージ)をレンズ体へ確実(誤差の減少)に当接又は均一近接させることができる。また、LED(チップLED用パッケージ)の底面部が基板裏面に表出していることで、基板の裏面側に熱を逃がす放熱効果を有する。
(3)LED実装基板に形成された凹部及び穿孔部によって、LED(チップLED用パッケージ)の底面部を基板裏面に表出させつつLED(チップLED用パッケージ)を確実に実装できる。
(4)基板に折曲自在な材質を用いたことで、基板側が柔軟に折曲し、LED(チップLED用パッケージ)をレンズ体へ確実に当接又は均一近接させることができる。
(5)LED(チップLED用パッケージ)にリフレクター(反射面)を構成しない場合でも、基板に鏡面を備えることで、高輝度が得られる。
(6)基板の短手方向の長さを液晶画面(導光板)の厚さに合わせる為、寸法的には極端に短くなる場合がある。基板は熱を加えると「反り」が発生するものだが、放熱板を実装することにより「反りにくい」構造とすることができる。すなわち、一般的に基板は長手方向が長く短手方向が短いほど反りやすくなる。そのため、製造工程で基板が反ってしまった場合、その反りを強制的に戻そうとすると、半田クラックや部品破損の危険性がある。基板にLEDを先に半田を行うと「反り」が生じ、それから放熱板へセットすると「反りから平ら」に戻そうとすることになるが、本件発明の場合、先に放熱板とLEDをセットしてから基板に半田付けするため放熱板(金属でL字型等の物)で基板が反らないようにできる。
(7)LED固定板のLED固定部にLED2を組み込む又は嵌め込む場合、LEDを熱伝導性接着剤(硬化性、非硬化性)、熱伝導性シート、熱伝導ゴム、熱伝導ゲル等を使用し接着固定することで、熱伝導効率を上げることができる。
According to the said invention, it has the following effects.
(1) By having the LED mounting substrate on which the LED can be mounted on the lens body so as to be in contact with or uniformly approachable, the performance and production efficiency of the backlight are greatly improved. Further, by interposing the lens body, a condensing and / or diffusing effect from the LED to the light guide plate is obtained, and the performance of the backlight is improved.
(2) Since the bottom surface portion of the LED (chip LED package) is exposed on the back surface of the substrate, mounting work (soldering etc.) from the back surface side of the substrate becomes possible, and the LED (chip LED package) is a lens body. It is possible to make contact (uniform reduction) with certainty (decrease in error). Moreover, since the bottom surface portion of the LED (package for chip LED) is exposed on the back surface of the substrate, it has a heat radiation effect to release heat to the back surface side of the substrate.
(3) The LED (chip LED package) can be reliably mounted while the bottom surface of the LED (chip LED package) is exposed on the back of the substrate by the recesses and the perforated portions formed on the LED mounting substrate.
(4) By using a foldable material for the substrate, the substrate side can be flexibly bent, and the LED (chip LED package) can be reliably brought into contact with or evenly close to the lens body.
(5) Even when a reflector (reflecting surface) is not formed in an LED (chip LED package), high brightness can be obtained by providing a mirror surface on the substrate.
(6) Since the length of the substrate in the short direction is matched with the thickness of the liquid crystal screen (light guide plate), the dimension may be extremely shortened. The substrate is “warped” when heat is applied, but it can be made “hard to warp” by mounting a heat sink. That is, generally, the substrate is more likely to warp as the longer direction is longer and the shorter direction is shorter. For this reason, if the substrate is warped during the manufacturing process, there is a risk of solder cracks or component damage if the warp is forced to return. If the LED is soldered to the board first, "warping" will occur, and if it is set to the heat sink, it will try to return to "flat from warpage", but in the case of the present invention, the heat sink and LED are set first. Then, since it is soldered to the substrate, the substrate can be prevented from warping with a heat radiating plate (a metal L-shaped object).
(7) When LED2 is incorporated or fitted into the LED fixing part of the LED fixing plate, the heat conductive adhesive (curable, non-curable), heat conductive sheet, heat conductive rubber, heat conductive gel, etc. are used for the LED. Then, the heat conduction efficiency can be increased by bonding and fixing.
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本願発明に係るLED実装構造を示す説明図である。図1に示すように、複数のLED(本実施形態では、LEDとして「チップLED用パッケージ」を使用する。以下同じ)2,2,…がヒートシンク(放熱板)機能を有するLED固定板3に固定されながら、LED実装基板4に実装されている。そして、LED2,2,…はレンズ体1に当接されている。なお、符号5は抵抗である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an LED mounting structure according to the present invention. As shown in FIG. 1, a plurality of LEDs (in this embodiment, a “chip LED package” is used as an LED. The same applies hereinafter) 2, 2,... Are formed on an
また、図1に示すLED実装構造を外装する外装部材(図示省略)をヒートシンクとして利用する場合、上記LED固定板3はその外装部材との接合性を高め、それによって放熱効果を向上させることになる。
In addition, when the exterior member (not shown) for packaging the LED mounting structure shown in FIG. 1 is used as a heat sink, the
次に、上記LED実装構造の実装工程を説明する。
図2は、LED実装工程の第1工程を示す。(a)に示すように、断面略コ字形のLED固定板3は穿孔された複数のLED固定部6,6,…を長手方向に備え、そのLED固定部6にLED2を組み込む又は嵌め込む。この時LED2は、熱伝導効率を上げる為、熱伝導性接着剤(硬化性、非硬化性)、熱伝導性シート、熱伝導ゴム、熱伝導ゲル等を使用し接着固定してもよい。但し、接着剤を使用する場合、基板実装後に作業する場合もあり得る。また、この時、(b)及び(c)に示すように、LED固定板3の平滑面7とLED2の発光面8を一致させる。全てのLED発光面とレンズとの隙間を極力無くし、レンズへの入光率を高める為である。
Next, the mounting process of the LED mounting structure will be described.
FIG. 2 shows a first step of the LED mounting step. As shown in (a), the
図3は、LED実装工程の第2工程を示す。(a)及び(b)に示すように、LED2の組み込まれたLED固定板3とLED実装基板4をセットする。そして、(c)に示すようにLED2のLED端子部10とLED実装基板4の基板端子部11をハンダ付け(リフロー,手半田など)する。これでLEDユニット9を構成する。
FIG. 3 shows a second step of the LED mounting step. As shown in (a) and (b), the
図4は、LED実装工程の第3工程を示す。(a)及び(b)に示すように、LEDユニット9とレンズ体1とを当接させて、LEDの実装を完了する。LED固定板3とレンズ体の当接固定は、例えば、接着剤、又は、樹脂固定(リブ等)、ネジ固定、LED固定板での挟み込みなどがあげられる。この時、LEDユニット9は、LED固定板3の平滑面7側をレンズ体1に当接する。
FIG. 4 shows a third step of the LED mounting step. As shown in (a) and (b), the
図5は、レンズ体1の形状を示す説明図である。レンズ体1は、LEDと導光板の間に介在されることで、LEDから導光板への集光及び/または拡散効果を得られ、バックライトの性能を向上させるものである。従って、バックライトの光度や実装されるLEDの数量などその仕様に応じて、適宜適切なレンズ体1を選択すればよい。レンズ体は、図3に示すものに限らず、例えば、非球面レンズ、フレーネルレンズ、レンチキュラレンズなどであってもよい。なお、レンズ体を使用しない方法もある。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the shape of the
図6は、LED実装基板4の形状を示す説明図である。
(a)は、従来からの平基板タイプのLED実装基板4である。LED2のLED端子部10とLED実装基板4の基板端子部11をハンダ付けして実装される。なお、抵抗5は、基本的に裏面側に設けられる(表面側も可能)。
(b)は、本発明に係るギザギザ(凹部)基板タイプのLED実装基板4である。LED実装基板4の長手方向側面に連続して形成された凹部12にLED2を挟持して、LED2のLED端子部10とLED実装基板4の基板端子部11をハンダ付けして実装される。LED2の側面一部と底面部が表出(開放)されているので、放熱効果を生じる。また、LED2の底面部が基板裏面に表出していることで、基板裏面側からの実装作業(ハンダ付け等)が可能となり、LEDをレンズ体へ確実(誤差の減少)に当接又は均一近接させることができる。さらに、LEDをLED実装基板4内に埋め込みことになるので、従来よりもLEDを実装した基板を薄くできる。このため、装置の小型化・薄型化を可能にする。
(c)は、本発明に係る穴あき基板タイプのLED実装基板4である。LED実装基板4の厚さ方向に形成された穿孔部13にLED2を挟持して、LED2のLED端子部10とLED実装基板4の基板端子部11をハンダ付けして実装される。LED2の底面部が表出(開放)されているので、放熱効果を生じる。また、LED2の底面部が基板裏面に表出していることで、基板裏面側からの実装作業(ハンダ付け等)が可能となり、LEDをレンズ体へ確実(誤差の減少)に当接又は均一近接させることができる。さらに、LEDをLED実装基板4内に埋め込みことになるので、従来よりもLEDを実装した基板を薄くできる。このため、装置の小型化・薄型化を可能にする。
FIG. 6 is an explanatory view showing the shape of the
(A) is a conventional flat substrate type
(B) is a jagged (concave) substrate type
(C) is a perforated board type
図7は、LED実装構造の本発明(穴あき基板タイプ)と従来例との比較を示す説明図である。
(a)は本発明の断面図、(b)は従来例の断面図である。
図示するように、本発明と従来例では、次のような差異がある。
(1)LEDとLED実装基板との接触面
本発明(側面4面) < 従来例(底面のみ)
(2)LEDと外装部材15との接触面
本発明(放熱板14+LED固定板3)< 従来例(放熱板14のみ)
FIG. 7 is an explanatory view showing a comparison between the present invention (perforated substrate type) of LED mounting structure and a conventional example.
(A) is sectional drawing of this invention, (b) is sectional drawing of a prior art example.
As shown in the figure, the present invention and the conventional example have the following differences.
(1) Contact surface between LED and LED mounting substrate The present invention (four side surfaces) <Conventional example (bottom surface only)
(2) Contact surface between LED and
以上のように、本発明は従来例と比較して、LEDとLED実装基板との接触面が極めて多く、また、外装部材との接触面も極めて大きい。従って、本発明の放熱性能は、従来例よりも飛躍的に高いものと言える。 As described above, in the present invention, the contact surface between the LED and the LED mounting substrate is extremely large and the contact surface with the exterior member is extremely large as compared with the conventional example. Therefore, it can be said that the heat dissipation performance of the present invention is significantly higher than that of the conventional example.
1 レンズ体
2 LED(チップLED用パッケージ)
3 LED固定板
4 LED実装基板
5 抵抗
6 LED固定部
7 LED固定板3の平滑面
8 LED2の発光面
9 LEDユニット
10 LED端子部
11 基板端子
12 凹部
13 穿孔部
14 放熱板(アルミブロック)
15 外装部材
1
3
15 Exterior member
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