JP4828253B2 - 液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット - Google Patents

Description

本発明は、液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットに関する。

従来、液晶ディスプレイ用のバックライト光源としては、冷陰極管を筐体の端面に配置したいわゆるエッジライト型のものが主流であった。しかしながら、エッジライト型では、輝度の向上および輝度の均一化を図る上で限界があるとともに、表示画面の大型化の要求に答えることが困難であることから、近年の大型液晶ディスプレイとしては、直下型ライトの採用が検討されている。

一方、近年、発光効率が著しく向上し照明への応用が進んでいる発光素子の中で、特に発光ダイオード（「ＬＥＤランプ」ともいう）を直下型の液晶ディスプレイ用のバックライト光源（面光源）として用いることも検討されている。

このような発光ダイオードを液晶ディスプレイ用のバックライト光源として用いれば、表示画面の大型化の要求にも答えることができるとともに良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を達成することが期待されている。

図３は、このような発光ダイオードを直下型ライトとして使用した従来のバックライト光源の一部分を示したものである（特許文献１）。
このバックライト光源の構成要素３０では、ＬＥＤランプ１２が配線基板１９の上に直線状に配列されている。また構成要素３０では、多数個のＬＥＤランプ１２を備えることによって大容量の熱が発生するため、配線基板１９の裏面側に放熱板２４を配置し、この放熱板２４を介して外部に放熱することが行なわれている。

ところで、このように多数のＬＥＤランプ１２を具備した配線基板１９を放熱板２４に取付けるには、多数の取付けねじ２８が用いられている。そして、さらに図示しない導光板、フレーム部材などが組付けられて、バックライトの面光源装置が構成される。

このような従来のバックライト光源の構成要素３０では、配線基板１９と放熱板２４とを多数の取付けねじ２８を用いて一体化しているため、表示装置が大型になる程作業工数が多くなり、また重量増になるという問題があった。

さらに、配線基板１９の肉厚が薄くなった場合はトルク管理の元に締付作業を行なわないと、取付けねじ２８により配線基板１９が欠けてしまったり、あるいは取付け作業中に配線基板１９がねじ２８の重さで変形してしまうという問題があった。

また、ＬＥＤランプ１２を所定間隔離して並べようとした場合には、ＬＥＤランプ１２の正確な位置決めが必要で、組立作業性が煩雑になってしまうという問題があった。
特開２００５−３１６３３７号公報

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、例えば、発光素子のパッケージと配線基板との取付け作業性が容易で、かつ重量増になることのない液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットを提供することを一つの目的としている。

本発明者らは、上記課題を解決するため本発明の液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットを見出した。

すなわち、本発明は例えば以下の（１）〜（３）の態様を含む。
（１）板体の一方の主面に凹部を形成し、該凹部内に発光素子のパッケージを収容することにより、前記板体と前記パッケージとを一体的に組付けた液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットであって、
前記凹部は、前記パッケージと略相補的な形状であるとともにそれ自身の外形が非点対称の形状であり、かつ前記板体に縦横に所定間隔置きに複数形成され、さらに、この凹部には、前記板体の他方の主面に貫通した孔が形成されていることを特徴とする液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット。
（２）前記発光素子のパッケージは、赤色、緑色、青色の３ 種類の発光素子を１つに組み合せたスリーインワンタイプの発光素子のパッケージであることを特徴とする前記（１）に記載の液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット。
（３）前記発光素子のパッケージは、赤色、緑色、青色の３ 種類の発光素子を、それぞれ一つ以上組み合わせてなるものであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット。

本発明の液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットによれば、発光素子のパッケージと板体との取付け作業性が容易となり、重量増になることもない。また、板体に接するように導光板などを配置すれば、大容量の液晶表示装置のバックライト光源として好ましく適用できる。

以下、本発明に係る液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットについて図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係る発光ユニット１０の概略を示した平面図である。

この発光ユニット１０は、板体２と、この板体２に組み込まれるＬＥＤ発光素子のパッケージ４とから構成されている。
上記発光素子のパッケージ４としては、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、例えば、光の三原色である赤色、緑色、青色の光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを１パッケージに入れ、これらが混色されることによって白色を発光させる、いわゆるスリーインワンパッケージのＬＥＤランプが好適に使用できる。このようなスリーインワンパッ
ケージ４は、一例として外形が数ｍｍ角である略矩形状の発光素子実装用基板３１０の中心に、略１ｍｍ角の赤色に発光するＬＥＤチップ４２と、緑色に発光するＬＥＤチップ４４と、青色に発光するＬＥＤチップ４６とが、各々１つずつ略正三角形の各頂点に近接して配置されている。また、ＬＥＤチップ４２，４４，４６の外周域には、ＬＥＤチップ４２，４４，４６に向かって開口径が小さくなるように傾斜して形成された開口部５２を有するリフレクター枠体４８がその開口径の小さい面が発光素子実装用基板５０側に対向するように配置され、このリフレクター枠体４８の開口部５２内には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂に代表される封止樹脂５４が充填されている。

このようなスリーインワンパッケージ４は、ＬＥＤチップ４２，４４，４６より発光される３色の光の反射、混色がなされるリフレクター枠体４８が具備されることにより、効率良く白色光を得るようになっている。なお、本発明で使用される発光素子のパッケージ４としては、上記構成のスリーインワンタイプに限定されるものではない。

上記板体２は、凹部２ａを加工することができるものであれば特に限定はされないが、加工性、放熱性の点等から熱伝導率の大きい金属を用いることが好ましい。板体２を構成する金属としては、例えば、アルミニウム、銅、黄銅、鋼、ステンレスなどを例示することができる。その中でもアルミニウムを用いることが好ましい。アルミニウムを用いることにより、加工性が良好で、コスト的にも安価であるとともに、軽量化が図れ、かつ、熱を容易に外部に放熱することができる。

なお、金属以外の部材として、例えばエンジニアリングプラスチックや金属とプラスチックとの複合材料等を使用することもできる。

一方、板体２の一方の主面には、縦横に所定間隔置きに略矩形状の凹部２ａが形成されている。この凹部２ａは、板体２としてアルミニウム板等の金属を使用する場合は、略平板状の金属板をプレス加工することにより、複数個の凹部２ａが一度の加工で形成できる。また、凹部２ａを形成するには、プレス加工に限定されず、例えばダイキャストで形成しても良く、場合によっては切削加工で形成しても良い。また、肉厚が半分程度の薄い平板状の板体を２枚用意するとともに、一方の板体には孔を形成し、他方の板体には孔を形成せず、これらの板体を重ね合わせて一体化しても良い。しかしながら、プレス加工あるいはダイキャストで形成することがコスト的に安価である。

板体２としてエンジニアリングプラスチック等の樹脂を使用する場合は、成形加工することにより形成できる。

このような凹部２ａは、これに組み込まれる発光素子のパッケージ４と略相補的な形状に形成することが好ましい。そして、この実施例では、凹部２ａに対するパッケージ４の組み込み状態が一義的に決定されるように、パッケージ４および凹部２ａの１つの隅角部が斜めに切除されている。即ち、凹部２ａとパッケージ４の外形が非点対称の形状に形成されている。これにより、パッケージ４が回転することにより凹部２ａに誤った向きで組み込まれることが防止される。即ち、組み込み状態が一義的に決定されている。

本実施例では、予め形成された発光素子のパッケージ４を板体２の凹部２ａに組み込んでいくことにより、発光ユニット１０が構成される。また、発光素子のパッケージ４を板体２の凹部２ａに収容した後、その上に例えばアクリル樹脂などからなる導光板を積層すれば、平面状に広がる面光源装置が形成される。なお、発光素子のパッケージ４に配線６が具備されている場合には、この配線６を板体２の外部に取り出すために、凹部２ａの底部に孔８を設け、この孔８から配線６を取り出せば良い。

なお、図１に示したように板体２の他方の主面から凹部２ａの底部に孔８を設ける代わりに、凹部２ａの側面に外部（板体２の他方の主面等）に通じる貫通孔を設けることもできる。

なお、凹部２ａの底面に接着シートなどを介在させ、この接着シートで金属製の板体２とＬＥＤパッケージ４とを接着させても良い。
このようにして本実施例の発光ユニット１０が構成されるが、この発光ユニット１０を用いた面光源装置は、大型液晶ディスプレイのバックライト光源として好適である。

本実施例の発光ユニット１０によれば、発光素子のパッケージ４の底面と金属製の板体２とが全面的に接触しているので、発光素子のパッケージ４が高温になるとしても、その熱を放熱板を兼ねた板体２により外部に積極的に放熱することができる。

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されるものではない。例えば、上記実施例では、発光素子のパッケージ４が略矩形状に形成されているが、この形状は矩形に限定されるものではない。丸、楕円などを基本形状としたものであっても良い。しかしながら、位置決めを考慮すれば、それ自体非点対称であるように設定することが好ましい。また、面光源装置において部分的にＬＥＤ発光素子のパッケージ４を交換する場合のことを考慮して、板体２の裏面（他方の主面）側から凹部２ａの底面に通じる小孔２ｂを設けておけば、この小孔２ｂを介して反対側からピンなどを挿入することにより、パッケージ４の取り出し交換を容易に行なうことができる。

また、本実施例では、発光色の異なるＬＥＤ素子（赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤ）を纏めて一つとした、いわゆるスリーインワンパッケージを使用した場合を例示しているが、本発明はこれに限定されず、単色のＬＥＤ素子であっても良い。また、赤色、緑色、青色の３種類の発光素子を、それぞれ一つ以上組み合せてなるものであっても良い。さらに、発光色の異なるＬＥＤ素子を使用する場合は、赤色、緑色、青色の３色の場合に限定されるものではない。

また、この凹部２ａ内は、ＬＥＤパッケージ４を収容したとしても若干の隙間が形成される場合には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などで樹脂封止することもできる。
さらに、上記実施例では、パッケージ４が縦横に所定間隔置きに配置されて面状に広がる例を示したが、これらは必ずしも直線上に配置されていなくても良い。千鳥状に配置されていたり、直線から多少ずらして設けることもできる。

また、上記実施例では、凹部２ａが所定間隔置きに個別に形成されているが、連続した直線的な溝を形成し、その溝の一部を凹部２ａとして構成することもできる。その場合には、１つのパッケージ４と隣接するパッケージ４との間に適宜なスペーサを介在させれば、所定間隔離して配置することができる。

図１は本発明の一実施例に係る発光ユニットの一部を示した分解組立斜視図である。 図２はスリーインワンパッケージの概略図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ線による断面図である。 図３は従来の発光ユニットが組み込まれた面光源装置の構成要素を示した斜視図である。

符号の説明

２ 板体
２ａ 凹部
２ｂ 小孔
４ ＬＥＤ発光素子のパッケージ
６ 配線
８ 小孔
１０ 発光ユニット
４２，４４，４６ ＬＥＤチップ
４８ リフレクター枠体
５０ 発光素子実装用基板
５２ 開口部

Claims (3)

1. 板体の一方の主面に凹部を形成し、該凹部内に発光素子のパッケージを収容することにより、前記板体と前記パッケージとを一体的に組付けた液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニットであって、
   前記凹部は、前記パッケージと略相補的な形状であるとともにそれ自身の外形が非点対称の形状であり、かつ前記板体に縦横に所定間隔置きに複数形成され、さらに、この凹部には、前記板体の他方の主面に貫通した孔が形成されていることを特徴とする液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット。
2. 前記発光素子のパッケージは、赤色、緑色、青色の３ 種類の発光素子を１つに組み合せたスリーインワンタイプの発光素子のパッケージであることを特徴とする請求項１に記載の液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット。
3. 前記発光素子のパッケージは、赤色、緑色、青色の３ 種類の発光素子を、それぞれ一つ以上組み合わせてなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の液晶用バックライトの光源として用いられる発光ユニット。

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