ＬＥＤ線状光源およびバックライト
【課題】放熱性が高く、且つ、反り量を低減することのできるＬＥＤ線状光源およびＬＥＤ線状光源を用いたバックライトを得ることができる。
【解決手段】 本発明のＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）は、細長い金属ベース基板（１０）と、金属ベース基板（１０）上に列状に搭載した複数のＬＥＤチップ（６）と、ＬＥＤチップ（６）を覆う透光性の封止樹脂（８）、を備えたＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）であって、前記封止樹脂（８）は、金属ベース基板（１１）の長手方向に沿って前記積層構造層上に島状に、且つ等ピッチで配設する島状封止部（２０）を構成し、各々の前記島状封止部（２０）は、前記導体箔層（１３）と電気的に接続した複数のＬＥＤチップ（６）からなるＬＥＤチップ群（１６，２１６）を覆っており、島間部（３０）のネジ（２）にて放熱部材に固定する。これにより、ＬＥＤ線状光源の反りが防止される。
【解決手段】 本発明のＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）は、細長い金属ベース基板（１０）と、金属ベース基板（１０）上に列状に搭載した複数のＬＥＤチップ（６）と、ＬＥＤチップ（６）を覆う透光性の封止樹脂（８）、を備えたＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）であって、前記封止樹脂（８）は、金属ベース基板（１１）の長手方向に沿って前記積層構造層上に島状に、且つ等ピッチで配設する島状封止部（２０）を構成し、各々の前記島状封止部（２０）は、前記導体箔層（１３）と電気的に接続した複数のＬＥＤチップ（６）からなるＬＥＤチップ群（１６，２１６）を覆っており、島間部（３０）のネジ（２）にて放熱部材に固定する。これにより、ＬＥＤ線状光源の反りが防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルのバックライト光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した線状光源および線状光源を用いたバックライト光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートＰＣ、液晶テレビ、モニター等における液晶表示パネルのバックライト光源として、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）に替わって発光ダイオードが主流となりつつある。発光ダイオードは光に指向性があり、特にサイドビュータイプの面実装ＬＥＤでは導光板の板厚面に向かって光を照射できるため、従来の蛍光管方式の構造とは異なり、リフレクタ等の反射板の必要もなく光のロスも少ない。そこで、携帯電話やＰＤＡ、ノートＰＣ等の小型液晶表示パネルのエッジライト型のバックライトとして極めて好適である。
【０００３】
バックライトは、光源を配置する位置により大別して直下型とエッジライト型に分類される。薄型化に適したエッジライト型の構造は、液晶表示パネルの背面に配置した導光板の側面からＬＥＤ光を入光させ、導光板の表面側から出射させる。しかしエッジライト型の構造の場合には、光源からの距離により明るさが異なる。そのため導光板の全面において均一照度を実現するためには、複雑な反射構造、例えば、三角柱形状または三角錐形状の凹部溝を所定の分布で導光板裏面に形成する反射構造等、を形成しなければならない。
【０００４】
一方、直下型の構造は、エッジライト型の場合のような複雑な反射構造は必要ないものの、均一な照度を実現するためには、液晶表示パネルの背面には、拡散板および光源を配設しなければならないため、エッジライト型の場合に比べて厚くなる。
【０００５】
光源として発光ダイオードを用いる場合には、複数の発光ダイオードをライン状に並べて接続した線状光源が好適である。この種のＬＥＤ線状光源として、例えば、特許文献１に示す線状光源が知られている。
特許文献１には、配線パターンおよび開口した貫通孔が形成されているフィルム基板に列状にマウントした複数の発光ダイオードと、フィルム基板の裏面に設けた金属材からなる光源支持フレームから成り、発光ダイオードの背面側に達するように前記孔内に熱伝導性接着剤を充填した線状光源が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の線状光源の場合、発光ダイオードからの発熱は、貫通孔に充填した熱伝導性接着剤を介してフィルム基板および光源支持フレームを通して放熱させることができる。より放熱性を高めて光源チップへ流せる電流量を増やすことができれば、光源チップの輝度をより高めることができる。
【０００８】
そこで、熱伝導性接着剤充填層の厚みをより薄くすること、およびＬＥＤパッケージを介さずにＬＥＤチップから直接放熱することによって、放熱性を高めることが考えられる。ＬＥＤチップを搭載する基板を回路配線層が熱伝導性材料が充填された絶縁層を介して金属基板上に形成された金属ベース基板を用いて、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤ光源を検討した。しかしながら、ベース金属層と熱伝導性材料が充填された絶縁層の熱膨張係数が異なることから、ＬＥＤ光源の点灯時に、温度上昇に伴い基板の反りが発生する、という問題が生じた。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、発光ダイオード裏面の熱伝導性接着剤充填層を介して光源支持フレームに放熱するよりも放熱性が高く、且つ、金属ベース基板の反りによる放熱性の低下を防止することのできるＬＥＤ線状光源およびＬＥＤ線状光源を用いたバックライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）は、細長い金属ベース基板（１０）と、金属ベース基板（１０）上に列状に搭載した複数のＬＥＤチップ（６）と、ＬＥＤチップ（６）を覆う透光性の封止樹脂（８）、を備えたＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）であって、
前記金属ベース基板（１０）は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの金属材料を主成分とする合金からなるベース金属層（１１）と、ベース金属層（１１）の一方の表面側に形成された熱伝導性材料が充填された絶縁層（１２）および導体箔層（１３）を有する積層構造層を有し、前記ベース金属層（１１）の厚みが前記積層構造層の厚みよりも厚く形成されており、
前記封止樹脂（８）は、金属ベース基板（１１）の長手方向に沿って前記積層構造層上に島状に、且つ等ピッチで配設する島状封止部（２０）を構成し、
前記金属ベース基板（１０）には、複数の島状封止部（２０）および島間部（３０）が交互に整列しており、
各々の前記島状封止部（２０）は、前記導体箔層（１３）と電気的に接続した複数のＬＥＤチップ（６）からなるＬＥＤチップ群（１６，２１６）を覆っており、
前記金属ベース基板（１０）の島間部（３０）に機械的固定手段締結部（２）および給電部（３）が形成されており、
前記機械的固定手段（２）、島状封止部（３０）および給電部（３）が直線上に並んで配設する、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、金属ベース基板の反りを防止した放熱性の高いＬＥＤ線状光源を低コストで提供することができ得る、という利点がある。
【００１２】
さらに、ＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）は、
前記封止樹脂（８）に覆われる複数のＬＥＤチップ（６）が、２個から２０個の間であり、金属ベース基板（１０）長手方向において、等しいピッチで整列しており、
各々の前記島状封止部の内部に存在するＬＥＤチップ数が、すべて等しいことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、さらに、照度ムラを低減できる、という利点がある。
【００１４】
また、本発明のバックライト（３００，４００）は、
第１の上記ＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）と、第２の上記ＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）と、第１および第２のＬＥＤ線状光源が隣接して取り付けられた放熱部材（４）を備えたバックライトであって、
前記第１の線状光源における前記島状封止部（３０）のピッチと、前記第２の線状光源における前記島状封止部（３０）のピッチが同一ピッチであり、隣接基板間継ぎ目部における島状封止部（３０）のピッチも同一ピッチであることを特徴とする
【００１５】
このバックライトの発明によれば、ＬＥＤ線状光源基板が反ることによる裏面放熱部材あるいは金属性光源支持フレームとの密着不均一に起因するLEDチップ温度ムラとそれに起因する発光光度ムラが低減し、ＬＥＤが点灯して温度が上昇したとしても、バックライト全体の照度パターンが大きく変化しないバックライトを得ることができ得る、という利点がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＬＥＤチップからの発熱を金属ベース基板に伝え、金属ベース基板を介して効果的に放熱させることができるようになる。ＬＥＤチップの周辺への熱による影響を回避することかできる。また、金属ベース基板の反り量を低減することのできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態であるＬＥＤ線状光源を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）の部分拡大図である。
【図３】図３は、第２の実施態様に係るＬＥＤ線状光源を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施態様に係るＬＥＤ線状光源を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図５】図５は、図４の部分拡大図で、（ａ）が平面拡大図、（ｂ）が側面拡大図である。
【図６】図６は、本発明に係るＬＥＤ線状光源を用いた液晶表示パネルのバックライトの構成を示す概略斜視図であり、（ａ）が直下型バックライト、（ｂ）がエッジライト型バックライトである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態である灯具について図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施態様に係るＬＥＤ線状光源１を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。図２は図１（ａ）の部分拡大図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。本実施形態のＬＥＤ線状光源１は、金属ベース基板１０の一方の表面１０ａ上に島状の封止樹脂部２０と島間部３０とが交互に列状に並んでおり、封止樹脂部２０内に、ＬＥＤチップ６が搭載されている。また、ＬＥＤ線状光源１は、金属ベース基板１０の裏面１０ｂが放熱部材４に当接するようにしてネジ２にて取り付けて固定している。符号３は、ＬＥＤチップ６に電気的に接続する給電電線である。
【００２０】
金属ベース基板１０は、細長い線状基板とした片面パターン基板とされ、一方の表面側１ａにＬＥＤチップ６を搭載してＣＯＢ構造を構成する。金属ベース基板１０は、ベース金属層１１の上に絶縁層１２および所定パターンとした導体箔層１３を積層した積層構造とし、裏面１０ｂは、ベース金属１１が露出している。ベース金属層１１は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの金属材料を主成分とする合金から成る。これらの金属材料を用いることで熱伝導性を高めると共に、加工性を高めコストを低減できるからである。なお、熱伝導率（λW/（m・K））は、純粋アルミニウムが２５６、鉄が７５、銅が３５０〜３７２であり、鋼（炭素鋼 ＳＣ）の４１に対し５倍以上の熱伝導率を有するアルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）が特に好適である。
【００２１】
絶縁層１２は、金属ベース基板１０の表面に絶縁性高分子、例えばエポキシ樹脂を塗布して形成する。熱伝導性を高めるために内部に熱伝導性材料、例えば窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの高熱伝導性セラミックスを分散させたものを用いるのが好ましい。なお、熱伝導率（λW/（m・K））は、窒化アルミナ（ＡｌＮ）が１５０、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が６０であり、鋼（炭素鋼 ＳＣ）の４１よりも高い熱伝導率を有するからである。
【００２２】
金属箔層１３は、絶縁層１２上に形成し、ＬＥＤチップ６に給電するための配線パターンをなす。低抵抗且つ熱伝導性に優れた金属箔材料により形成し、例えば銅箔を用いる。
また、金属箔層１３の表面は、ＬＥＤチップ６と電気的に接続する箇所を除き、白色絶縁膜１４が塗布形成されている。白色絶縁膜１４はＬＥＤチップ６から照射された光を反射する。
【００２３】
ベース金属層１１の厚みは、線状光源としてＬＥＤチップ６を実装してハンドリングできる剛性を有するため０．５ｍｍ以上とし、軽量化のためには２ｍｍを超えないことが実用上好ましい。また、ベース金属層１１の厚みを表面１０ａ側の積層層の総厚み（絶縁層１２＋金属箔層１３＋白色絶縁層１４）よりも厚く形成することで、熱伝導率と剛性の双方の特性を良好なものとする組合せとすることができる。また、ベース金属層１１の厚みをフィルムよりも厚くしているので、背景技術にて説明したフィルム基板の裏面に設けた金属材からなる光源支持フレームよりも放熱性を高することができる。
【００２４】
金属ベース基板１０としては、例えば、電気化学工業株式会社製の高熱伝導性アルミニウム基板を用いることができる。熱伝導性絶縁層１２の熱膨張係数は、一般にベース金属層１１の熱膨張係数よりも大きい。例えば、電気化学工業株式会社製のＫ−１（汎用タイプ絶縁層）の熱膨張係数は７．８×１０−５／℃、ＴＨ−１（高熱伝導タイプ絶縁層）は６．７×１０−５／℃である。一方、金属アルミニウム、アルミニウム合金の熱膨張係数が２．２〜２．４×１０−５／℃、銅、銅合金の熱膨張係数は１．６〜２．０×１０−５／℃である。
【００２５】
また、金属ベース基板１０の一方の表面１０ａ上には、複数のＬＥＤチップ６が搭載固定され、金属箔層１３に電気的に接続されている。ＬＥＤチップ６としては例えば、窒化ガリウム系の発光ダイオードチップを用いることができる。図２はサファイア基板上に成長した窒化ガリウム系の発光ダイオードチップ６を、ワイヤー７により白色絶縁膜１４にて覆っていない部分の金属箔層１３に接続している。
【００２６】
図２においてＬＥＤチップ６は、２個のＬＥＤチップ６によりＬＥＤチップ群１６を構成する。図２では８個のＬＥＤチップ６と４個のＬＥＤチップ群１６を示す。各ＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップ６は同数とし、各々のＬＥＤチップ群１６に含まれるＬＥＤチップ６の配列も同一とされる。
【００２７】
封止樹脂層８は、ＬＥＤチップ群１６、ワイヤー７およびベース金属層表面１１ａの一部を覆う立方体形状をなす。封止樹脂層８は、ＬＥＤチップ６からの発光色を透過可能な材料よりなる。封止樹脂層８は、金属ベース基板１０上に複数のＬＥＤチップ６，６・・．６を搭載し、金ワイヤー７にてワイヤーボンディングした後に、エポキシ樹脂もしくはシリコーン樹脂などの光透過性樹脂を、印刷などの手段で形成する。
【００２８】
封止樹脂層８により覆われたＬＥＤチップ群１６は、島状に金属ベース基板１０上に整列する。本明細書において、島状に整列している封止樹脂層８の部分を「島状封止部」、隣接する島状封止部間の、ＬＥＤチップ６および封止樹脂層８の存在しない部分を「島間部」と呼ぶ。島状封止部２０および島間部３０は、金属ベース基板表面１０ａ上にて長手方向に沿って交互に、一列に整列して配置する。島状封止部２０、２０は全て同一ピッチＡとなるように整列する。隣接する島状封止部２０間のピッチＡは、各々の島状封止部の金属ベース基板２０の長手方向の中心間の距離である。
【００２９】
また、金属ベース基板１０を放熱部材４に固定する。金属ベース基板１０および放熱部材４にはネジ２に対応するネジ孔を設ける。放熱部材４は、金属ベース基板１０を固定した側と反対側に図示しない放熱フィンなどを設けたアルミダイキャストや放熱性樹脂からなる。放熱部材４に固定する際には、ネジ２を用いる。島間部３０を使用して、ネジ２で金属ベース基板１０と放熱部材４とのネジ止め固定を行う。島間部３０はネジ２よりも大きな間隔を設ける。島間部３０の長手方向の大きさ、すなわち島状封止部２０間の距離が、他の島間部３０の長手方向の大きさに比べて大きくなってしまうと、バックライトに適用したときに輝度ムラとなって現われる。したがって、ネジ２を設けない部分の間隔とネジを設ける部分の間隔を揃えるようにする。なお、図２（ａ）において放熱部材４は図面を判り易くするために図示を省略している。
【００３０】
ネジ２による固定は、金属ベース基板１０の長手方向において対称位置に設け、且つ、端部よりの位置のネジ２ａ、２ｂおよび中央部のネジ２ｃ，２ｄにて放熱部材４に固定する。このようにすることで、ＬＥＤチップ６の点灯により金属ベース基板１０が温度上昇した時に、ベース金属層１１と絶縁層１２の熱膨張係数が異なることによって発生する反り力を抑えて、金属ベース基板裏面１０ｂを放熱部材４に全面均一密着させることができる。
【００３１】
さらに、島間部３０のスペースを使用して、複数のＬＥＤチップ６への給電を行なうための給電電線３を設ける。島間部３０の金属ベース基板１０の側面から切り欠き部１４を設け、他方の側面側に給電電極パッド５を設ける。給電電極パッド５は、前記導体箔層１３の露出面でも良いし、導体箔層１３上に設けたメッキ層でも良い。放熱部材４にも切り欠き部が形成されており、金属ベース基板１０および放熱部材４の切り欠き部１４に被覆金属導体線からなる給電電線３を設け、その一端を給電電極パッド５にハンダにて接続している。切り欠き部１４を側面から設けているので、加工が容易で、且つ、給電電線３の設置を容易に行なうことができ、総じてコストを低減することができる。
【００３２】
給電電線３を設ける位置は、金属ベース基板の長手方向最端部寄りのネジ２による機械的固定手段を設けた島間部３０に隣接する島間部３０とする。金属ベース基板が温度変化によりその長手方向の寸法が膨張もしくは収縮した場合でも、ネジ２にて固定されているので、移動量が抑制される。したがって、かかる場所に設けることで、給電電線３に加わる応力を低減することができる。
また、金属ベース基板の反りを低減することで、金属ベース基板を通して放熱する熱量を増加することができる。これにより、ＬＥＤチップへ流せる電流量を増やすことができ、ＬＥＤチップの輝度をより高めることができる。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
図３は本発明の第２の実施態様に係るＬＥＤ線状光源１００を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。第２の実施の形態においては、放熱部材４に、第１の実施の形態にて説明したＬＥＤ線状光源１０を２個固定している。尚、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、ここでの詳細な説明を省略する。
【００３４】
第１のサブＬＥＤ線状光源１ａと、これに隣接して設置する第２のサブＬＥＤ線状光源１ｂを、１枚の放熱部材４に当接するようにネジ２にて機械的に固定する。第１のサブＬＥＤ線状光源１ａおよび第２のサブＬＥＤ線状光源１ｂの各々は、第１の実施の形態で説明したＬＥＤ線状光源１と同一の構造のものとされ、島状封止部２０、２０間のピッチＡは全て同一とされている。ピッチＡは、具体的には２ｍｍ以上、４０ｍｍ以下とする。ピッチが２ｍｍよりも短いとＬＥＤチップ６からの発熱の影響が大きくなり線状光源に生じる反り量が増加して好ましくない。一方、４０ｍｍよりも長いと、島間部の大きさが大きくなり、島状封止部間と島間部との輝度差が目立つものとなり、バックライトに用いたときに輝度ムラを生じ好ましくないからである。
【００３５】
第１のサブＬＥＤ線状光源１ａと第２のサブＬＥＤ線状光源１ｂとの間の継ぎ目部における隣接する島状封止部２０、２０間のピッチＣも、前記したピッチＡと同一になるように配置する。図３では２枚の基板を示したが、サブＬＥＤ線状光源が３個以上の場合でも継ぎ目部での封止樹脂配置ピッチＣがすべてピッチＡと同一となるように設計する。このような設計を行うことによって、サブＬＥＤ線状光源を複数使用して１つのＬＥＤ線状光源を構成する場合においても、ＬＥＤ線状光源全体内での島状封止部間のピッチがすべて同一値Ａとなるようにすることができる。
【００３６】
＜第３の実施の形態＞
図４は本発明の第３の実施態様に係るＬＥＤ線状光源２００を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。図５は図４の部分拡大図で、（ａ）が平面拡大図、（ｂ）が側面拡大図である。第３の実施の形態においては、放熱部材４に、第１の実施の形態にて説明したＬＥＤ線状光源１０におけるＬＥＤチップ群１６に代えて、ＬＥＤチップ群２１６としている点としている。また、島状封止部２０、２０間のピッチはピッチＡに代えてピッチＢとしている。他の点は基本的に第１の実施の形態と同一の構成であり、同一の構成については同一の符号を付し、ここでの詳細な説明を省略する。
【００３７】
ＬＥＤチップ群２１６は、４個のＬＥＤチップ６からなる。各々のＬＥＤチップ６は、近接配置したＬＥＤチップ群２１６における両端、図５紙面における１つのＬＥＤチップ群２１６の４個のＬＥＤチップのうち最も右端および左端、のＬＥＤチップの片側電極が導体箔層１３へ電気的接続するようにワイヤボンディングを行う。また、ＬＥＤチップチップ群２１６内における隣接するＬＥＤチップ６間の電極同士が、電気的接続するように金ワイヤー７にて直接接続されている。
【００３８】
このようなワイヤボンディング接続を行うことによって、第１の実施の形態に比べてより高密度に１チップ群内のＬＥＤチップ配置を行うことが可能となる。したがって、より大光束のＬＥＤチップ群２１６を得ることができ、例えば大型テレビ用バックライト等の高照度が求められる用途に適したＬＥＤ線状光源２００を得ることができる。
なお、ＬＥＤ線状光源２００においても、夫々の島状封止部２０間のピッチは全て同一のピッチＢとなるように配置され、島間部３０を使用して、ネジ止め固定、給電電線接続を行う。
【００３９】
また、図４および図５に示したＬＥＤ線状光源２００をサブＬＥＤ線状光源として、サブＬＥＤ線状光源間の継ぎ目部における隣接する島状封止部２０、２０間のピッチをピッチＢとすることで、すべての島状封止部間のピッチが同一値Ｂとなるようにして、第２の実施の形態のように、より長いＬＥＤ線状光源とすることもできる。なお、図５（ａ）において放熱部材４は図面を判り易くするために図示を省略している。
【００４０】
ＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップの数はこれに限るものではない。また、１列に限定するものでもない。一つのＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップは２個から２０個が好適である。これよりも数が多くなると、一つの島状封止部の大きさが大きくなり、封止樹脂層と金属ベース基板との間の剥離が生じやすくなるからである。
【００４１】
＜第４の実施の形態＞
図６は本発明の第２の実施態様に係るＬＥＤ線状光源１００を用いた液晶表示パネルのバックライトの構成を示す概略斜視図であり、（ａ）が直下型バックライト、（ｂ）がエッジライト型バックライトである。
【００４２】
直下型バックライト３００は、上面が開放した箱状の筐体３１０と、その底面に設けた複数のＬＥＤ線状光源１と、筐体３１０内に設けた拡散板３２０と、筐体３１０内に設けた図示しない液晶表示パネル駆動装置およびＬＥＤ線状光源点灯装置を備える。また、筐体３１０の開放面には液晶表示パネル３３０を設ける。なお、ＬＥＤ線状光源１は先に説明した第１実施の形態と同一の構成とされ、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４３】
ＬＥＤ線状光源１の照射方向が筐体の開放した面、すなわち液晶表示パネルを取り付ける面に向くように配置する。ＬＥＤ線状光源１と筐体３１０は直接固定する。このとき、ＬＥＤ線状光源１の金属ベース基板１０の裏面１０ｂのほぼ全面が筐体３１０に面接触するように固定し、筐体３１０は放熱部材の一種として機能する。固定には第１の実施の形態と同様にネジを用いる。また、筐体３１０に取り付ける際に、第１の実施の形態にて説明した放熱部材４を介して固定しても良い。
【００４４】
拡散板３２０は、ＬＥＤ線状光源１と液晶表示パネル３３０との間に設ける。ＬＥＤ線状光源１が図示しない点灯装置により点灯したとき、拡散板３２０を介して液晶表示パネルを照射することで、バックライトの均一性を向上させる。
【００４５】
また、複数のＬＥＤ線状光源１における各々の島状封止部２０のピッチは、全て同一とする。同一ピッチとすることで、バックライト３００の照度ムラを低減することができる。また、ＬＥＤチップが点灯したときの熱による影響を、複数のＬＥＤ線状光源１間でほぼ揃えることができ、全体としてＬＥＤ線状光源１の反りを抑制し、バックライトの照度がＬＥＤ線状光源１が反ることで生じる照度ムラを低減することができる。
【００４６】
エッジライト型バックライト４００は、アクリルなどの透明材料にて形成した導光板４１０と、その側面に配置したＬＥＤ線状光源１と、導光板４１０の背面側に設けた反射シート４２０と、図示しない液晶表示パネル駆動装置およびＬＥＤ線状光源点灯装置を備える。また、エッジライト型バックライト４００は筐体３１０内に収納され、筐体３１０の開放面には液晶表示パネル３３０を設ける。なお、ＬＥＤ線状光源１は先に説明した第１実施の形態と同一の構成とされ、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４７】
ＬＥＤ線状光源１の照射方向は導光板４１０の板面方向とする。ＬＥＤ線状光源１は、筐体内部の側面に、導光板４１０の側面を向いて配置する。ＬＥＤ線状光源１と筐体３１０は直接固定する。このとき、ＬＥＤ線状光源１の金属ベース基板１０の裏面１０ｂのほぼ全面が筐体３１０に面接触するように固定し、筐体３１０は放熱部材の一種として機能する。固定には第１の実施の形態と同様にネジを用いる。また、筐体３１０に取り付ける際に、第１の実施の形態にて説明した放熱部材４を介して固定しても良い。
【００４８】
導光板４１０の裏面側には所定の微小反射部が多数形成されており、導光板側面から入射した光を液晶表示パネル３３０を設ける側に向けて反射する。反射シート４２０は、導光板４１０の液晶表示パネル３３０を配設する側と反対の面、すなわち背面に導光板４１０に密接して設ける。
【００４９】
また、複数のＬＥＤ線状光源１における各々の島状封止部２０のピッチは、全て同一とする。同一ピッチとすることで、バックライト３００の照度ムラを低減することができる。また、ＬＥＤチップが点灯したときの熱による影響を、複数のＬＥＤ線状光源１間でほぼ揃えることができ、全体としてＬＥＤ線状光源１の反りを抑制し、バックライトの照度がＬＥＤ線状光源１が反ることで生じる照度ムラを低減することができる。
【００５０】
また、バックライトの光源として複数のＬＥＤ線状光源１を設ける例にて説明したが、ＬＥＤ線状光源１００およびＬＥＤ線状光源２００を用いても良い。
【００５１】
直下型バックライト３００およびエッジライト型バックライト４００において、ＣＯＢ構造のＬＥＤ線状光源１を筐体３１０あるいは放熱部材を介して筐体３１０への固定を行なう際、熱伝導性接着テープや熱伝導性接着剤のみで固定することも考えられる。しかし、接着テープや接着剤では、ＬＥＤ点灯時の基板の温度上昇に伴って発生する反り力で剥離する危険性が高いため、ネジ止め等の機械的な固定力にて設置することが好適である。
【００５２】
一般に、ネジ止め等の機械的固定を実施しようとする際の問題点として、金属ベース基板のネジ止めを行なうと、エッジライト型バックライトにおいては導光板４１０の厚み方向の基板幅を大きくして線状の発光部の両脇の幅方向のスペースにてネジ固定を行なう。そのため、ＣＯＢ構造によるバックライト全体の薄型化を図る効果が乏しくなる。一方、本実施の形態においては、図１および図２等に示したように、島状封止部２０間の島間部３０にてネジ止めを実施しているので、金属ベース基板幅を厚くしなくても良い、という効果がある。さらに、金属ベース基板１０に切り欠き部１５を設けて給電電線３を基板裏面側へ引き回すようにすることで、基板幅より給電電線がはみ出すこともない。したがって、バックライト全体の薄型化を図ることができる。
【００５３】
また、ネジは金属ネジを用いることが好ましく、より好適には、金属ベース基板のベース金属層と同一材料の金属ネジを用いる。ネジを金属ベース基板と同等の熱伝導性のものとすることで、ネジ孔を設けた箇所とネジ孔を設けない箇所とで生じる伝熱性および放熱性の差を最小限にすることができ、これにより、照度ムラが生じることを抑制することができる。
【００５４】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。例えば、実施の形態において説明したＬＥＤチップ６として青色光を発光するＬＥＤ、緑色光を発光するＬＥＤ、赤色光を発光するＬＥＤを組み合わせて使用することにより、白色光を発光する光源モジュールとすることも本発明に包含される。さらにまた、ＬＥＤチップ６に青色光を発光するＬＥＤを使用し、封止樹脂層８内に青色ＬＥＤにて励起発光する黄色発光蛍光体または緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有させることにより、白色光を発光するＬＥＤ線状光源としても良い。また、ＬＥＤチップ６に紫外光を発光するＬＥＤを使用し、封止樹脂層８内に青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有させることによっても、白色光を発光するＬＥＤ線状光源としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るＬＥＤ線状光源によれば、ライン状の発光を基板の反りを抑制することができるという効果が得られる。よって、反りによる配光特性の変化量を低減することでき、液晶表示素子パネルのバックライト用の光源に限らず、感光体のイレーサ光源、照明光源などを始めとする照明用途にも適用できる。また、液晶表示素子パネルのバックライトに限らず、看板照明などのバックライト光源にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１，１００，２００ ＬＥＤ線状光源
２ ネジ
３ 給電電線
４ 放熱部材あるいは金属筐体
５ 給電電極パッド
６ ＬＥＤチップ
７ ボンディングワイヤ
８ 封止樹脂層
１０ 片面パターン金属ベース基板
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ ベース金属層
１２ 絶縁層
１３ 導体箔層
１４ 白色絶縁膜
１５ 切り欠き部
１６ ＬＥＤチップ群
２０ 島状封止部
３０ 島間部
３００ 直下型バックライト
３１０ 筐体
３２０ 拡散板
３３０ 液晶表示パネル
４００ エッジライト型バックライト
４１０ 導光板
４２０ 反射シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネルのバックライト光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した線状光源および線状光源を用いたバックライト光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ノートＰＣ、液晶テレビ、モニター等における液晶表示パネルのバックライト光源として、冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）に替わって発光ダイオードが主流となりつつある。発光ダイオードは光に指向性があり、特にサイドビュータイプの面実装ＬＥＤでは導光板の板厚面に向かって光を照射できるため、従来の蛍光管方式の構造とは異なり、リフレクタ等の反射板の必要もなく光のロスも少ない。そこで、携帯電話やＰＤＡ、ノートＰＣ等の小型液晶表示パネルのエッジライト型のバックライトとして極めて好適である。
【０００３】
バックライトは、光源を配置する位置により大別して直下型とエッジライト型に分類される。薄型化に適したエッジライト型の構造は、液晶表示パネルの背面に配置した導光板の側面からＬＥＤ光を入光させ、導光板の表面側から出射させる。しかしエッジライト型の構造の場合には、光源からの距離により明るさが異なる。そのため導光板の全面において均一照度を実現するためには、複雑な反射構造、例えば、三角柱形状または三角錐形状の凹部溝を所定の分布で導光板裏面に形成する反射構造等、を形成しなければならない。
【０００４】
一方、直下型の構造は、エッジライト型の場合のような複雑な反射構造は必要ないものの、均一な照度を実現するためには、液晶表示パネルの背面には、拡散板および光源を配設しなければならないため、エッジライト型の場合に比べて厚くなる。
【０００５】
光源として発光ダイオードを用いる場合には、複数の発光ダイオードをライン状に並べて接続した線状光源が好適である。この種のＬＥＤ線状光源として、例えば、特許文献１に示す線状光源が知られている。
特許文献１には、配線パターンおよび開口した貫通孔が形成されているフィルム基板に列状にマウントした複数の発光ダイオードと、フィルム基板の裏面に設けた金属材からなる光源支持フレームから成り、発光ダイオードの背面側に達するように前記孔内に熱伝導性接着剤を充填した線状光源が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６２６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の線状光源の場合、発光ダイオードからの発熱は、貫通孔に充填した熱伝導性接着剤を介してフィルム基板および光源支持フレームを通して放熱させることができる。より放熱性を高めて光源チップへ流せる電流量を増やすことができれば、光源チップの輝度をより高めることができる。
【０００８】
そこで、熱伝導性接着剤充填層の厚みをより薄くすること、およびＬＥＤパッケージを介さずにＬＥＤチップから直接放熱することによって、放熱性を高めることが考えられる。ＬＥＤチップを搭載する基板を回路配線層が熱伝導性材料が充填された絶縁層を介して金属基板上に形成された金属ベース基板を用いて、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ）構造のＬＥＤ光源を検討した。しかしながら、ベース金属層と熱伝導性材料が充填された絶縁層の熱膨張係数が異なることから、ＬＥＤ光源の点灯時に、温度上昇に伴い基板の反りが発生する、という問題が生じた。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、発光ダイオード裏面の熱伝導性接着剤充填層を介して光源支持フレームに放熱するよりも放熱性が高く、且つ、金属ベース基板の反りによる放熱性の低下を防止することのできるＬＥＤ線状光源およびＬＥＤ線状光源を用いたバックライトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）は、細長い金属ベース基板（１０）と、金属ベース基板（１０）上に列状に搭載した複数のＬＥＤチップ（６）と、ＬＥＤチップ（６）を覆う透光性の封止樹脂（８）、を備えたＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）であって、
前記金属ベース基板（１０）は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの金属材料を主成分とする合金からなるベース金属層（１１）と、ベース金属層（１１）の一方の表面側に形成された熱伝導性材料が充填された絶縁層（１２）および導体箔層（１３）を有する積層構造層を有し、前記ベース金属層（１１）の厚みが前記積層構造層の厚みよりも厚く形成されており、
前記封止樹脂（８）は、金属ベース基板（１１）の長手方向に沿って前記積層構造層上に島状に、且つ等ピッチで配設する島状封止部（２０）を構成し、
前記金属ベース基板（１０）には、複数の島状封止部（２０）および島間部（３０）が交互に整列しており、
各々の前記島状封止部（２０）は、前記導体箔層（１３）と電気的に接続した複数のＬＥＤチップ（６）からなるＬＥＤチップ群（１６，２１６）を覆っており、
前記金属ベース基板（１０）の島間部（３０）に機械的固定手段締結部（２）および給電部（３）が形成されており、
前記機械的固定手段（２）、島状封止部（３０）および給電部（３）が直線上に並んで配設する、ことを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、金属ベース基板の反りを防止した放熱性の高いＬＥＤ線状光源を低コストで提供することができ得る、という利点がある。
【００１２】
さらに、ＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）は、
前記封止樹脂（８）に覆われる複数のＬＥＤチップ（６）が、２個から２０個の間であり、金属ベース基板（１０）長手方向において、等しいピッチで整列しており、
各々の前記島状封止部の内部に存在するＬＥＤチップ数が、すべて等しいことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、さらに、照度ムラを低減できる、という利点がある。
【００１４】
また、本発明のバックライト（３００，４００）は、
第１の上記ＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）と、第２の上記ＬＥＤ線状光源（１，１００，２００）と、第１および第２のＬＥＤ線状光源が隣接して取り付けられた放熱部材（４）を備えたバックライトであって、
前記第１の線状光源における前記島状封止部（３０）のピッチと、前記第２の線状光源における前記島状封止部（３０）のピッチが同一ピッチであり、隣接基板間継ぎ目部における島状封止部（３０）のピッチも同一ピッチであることを特徴とする
【００１５】
このバックライトの発明によれば、ＬＥＤ線状光源基板が反ることによる裏面放熱部材あるいは金属性光源支持フレームとの密着不均一に起因するLEDチップ温度ムラとそれに起因する発光光度ムラが低減し、ＬＥＤが点灯して温度が上昇したとしても、バックライト全体の照度パターンが大きく変化しないバックライトを得ることができ得る、という利点がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＬＥＤチップからの発熱を金属ベース基板に伝え、金属ベース基板を介して効果的に放熱させることができるようになる。ＬＥＤチップの周辺への熱による影響を回避することかできる。また、金属ベース基板の反り量を低減することのできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態であるＬＥＤ線状光源を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】図２は、図１（ａ）の部分拡大図である。
【図３】図３は、第２の実施態様に係るＬＥＤ線状光源を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施態様に係るＬＥＤ線状光源を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。
【図５】図５は、図４の部分拡大図で、（ａ）が平面拡大図、（ｂ）が側面拡大図である。
【図６】図６は、本発明に係るＬＥＤ線状光源を用いた液晶表示パネルのバックライトの構成を示す概略斜視図であり、（ａ）が直下型バックライト、（ｂ）がエッジライト型バックライトである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態である灯具について図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００１９】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施態様に係るＬＥＤ線状光源１を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。図２は図１（ａ）の部分拡大図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。本実施形態のＬＥＤ線状光源１は、金属ベース基板１０の一方の表面１０ａ上に島状の封止樹脂部２０と島間部３０とが交互に列状に並んでおり、封止樹脂部２０内に、ＬＥＤチップ６が搭載されている。また、ＬＥＤ線状光源１は、金属ベース基板１０の裏面１０ｂが放熱部材４に当接するようにしてネジ２にて取り付けて固定している。符号３は、ＬＥＤチップ６に電気的に接続する給電電線である。
【００２０】
金属ベース基板１０は、細長い線状基板とした片面パターン基板とされ、一方の表面側１ａにＬＥＤチップ６を搭載してＣＯＢ構造を構成する。金属ベース基板１０は、ベース金属層１１の上に絶縁層１２および所定パターンとした導体箔層１３を積層した積層構造とし、裏面１０ｂは、ベース金属１１が露出している。ベース金属層１１は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの金属材料を主成分とする合金から成る。これらの金属材料を用いることで熱伝導性を高めると共に、加工性を高めコストを低減できるからである。なお、熱伝導率（λW/（m・K））は、純粋アルミニウムが２５６、鉄が７５、銅が３５０〜３７２であり、鋼（炭素鋼 ＳＣ）の４１に対し５倍以上の熱伝導率を有するアルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）が特に好適である。
【００２１】
絶縁層１２は、金属ベース基板１０の表面に絶縁性高分子、例えばエポキシ樹脂を塗布して形成する。熱伝導性を高めるために内部に熱伝導性材料、例えば窒化アルミナ（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などの高熱伝導性セラミックスを分散させたものを用いるのが好ましい。なお、熱伝導率（λW/（m・K））は、窒化アルミナ（ＡｌＮ）が１５０、炭化ケイ素（ＳｉＣ）が６０であり、鋼（炭素鋼 ＳＣ）の４１よりも高い熱伝導率を有するからである。
【００２２】
金属箔層１３は、絶縁層１２上に形成し、ＬＥＤチップ６に給電するための配線パターンをなす。低抵抗且つ熱伝導性に優れた金属箔材料により形成し、例えば銅箔を用いる。
また、金属箔層１３の表面は、ＬＥＤチップ６と電気的に接続する箇所を除き、白色絶縁膜１４が塗布形成されている。白色絶縁膜１４はＬＥＤチップ６から照射された光を反射する。
【００２３】
ベース金属層１１の厚みは、線状光源としてＬＥＤチップ６を実装してハンドリングできる剛性を有するため０．５ｍｍ以上とし、軽量化のためには２ｍｍを超えないことが実用上好ましい。また、ベース金属層１１の厚みを表面１０ａ側の積層層の総厚み（絶縁層１２＋金属箔層１３＋白色絶縁層１４）よりも厚く形成することで、熱伝導率と剛性の双方の特性を良好なものとする組合せとすることができる。また、ベース金属層１１の厚みをフィルムよりも厚くしているので、背景技術にて説明したフィルム基板の裏面に設けた金属材からなる光源支持フレームよりも放熱性を高することができる。
【００２４】
金属ベース基板１０としては、例えば、電気化学工業株式会社製の高熱伝導性アルミニウム基板を用いることができる。熱伝導性絶縁層１２の熱膨張係数は、一般にベース金属層１１の熱膨張係数よりも大きい。例えば、電気化学工業株式会社製のＫ−１（汎用タイプ絶縁層）の熱膨張係数は７．８×１０−５／℃、ＴＨ−１（高熱伝導タイプ絶縁層）は６．７×１０−５／℃である。一方、金属アルミニウム、アルミニウム合金の熱膨張係数が２．２〜２．４×１０−５／℃、銅、銅合金の熱膨張係数は１．６〜２．０×１０−５／℃である。
【００２５】
また、金属ベース基板１０の一方の表面１０ａ上には、複数のＬＥＤチップ６が搭載固定され、金属箔層１３に電気的に接続されている。ＬＥＤチップ６としては例えば、窒化ガリウム系の発光ダイオードチップを用いることができる。図２はサファイア基板上に成長した窒化ガリウム系の発光ダイオードチップ６を、ワイヤー７により白色絶縁膜１４にて覆っていない部分の金属箔層１３に接続している。
【００２６】
図２においてＬＥＤチップ６は、２個のＬＥＤチップ６によりＬＥＤチップ群１６を構成する。図２では８個のＬＥＤチップ６と４個のＬＥＤチップ群１６を示す。各ＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップ６は同数とし、各々のＬＥＤチップ群１６に含まれるＬＥＤチップ６の配列も同一とされる。
【００２７】
封止樹脂層８は、ＬＥＤチップ群１６、ワイヤー７およびベース金属層表面１１ａの一部を覆う立方体形状をなす。封止樹脂層８は、ＬＥＤチップ６からの発光色を透過可能な材料よりなる。封止樹脂層８は、金属ベース基板１０上に複数のＬＥＤチップ６，６・・．６を搭載し、金ワイヤー７にてワイヤーボンディングした後に、エポキシ樹脂もしくはシリコーン樹脂などの光透過性樹脂を、印刷などの手段で形成する。
【００２８】
封止樹脂層８により覆われたＬＥＤチップ群１６は、島状に金属ベース基板１０上に整列する。本明細書において、島状に整列している封止樹脂層８の部分を「島状封止部」、隣接する島状封止部間の、ＬＥＤチップ６および封止樹脂層８の存在しない部分を「島間部」と呼ぶ。島状封止部２０および島間部３０は、金属ベース基板表面１０ａ上にて長手方向に沿って交互に、一列に整列して配置する。島状封止部２０、２０は全て同一ピッチＡとなるように整列する。隣接する島状封止部２０間のピッチＡは、各々の島状封止部の金属ベース基板２０の長手方向の中心間の距離である。
【００２９】
また、金属ベース基板１０を放熱部材４に固定する。金属ベース基板１０および放熱部材４にはネジ２に対応するネジ孔を設ける。放熱部材４は、金属ベース基板１０を固定した側と反対側に図示しない放熱フィンなどを設けたアルミダイキャストや放熱性樹脂からなる。放熱部材４に固定する際には、ネジ２を用いる。島間部３０を使用して、ネジ２で金属ベース基板１０と放熱部材４とのネジ止め固定を行う。島間部３０はネジ２よりも大きな間隔を設ける。島間部３０の長手方向の大きさ、すなわち島状封止部２０間の距離が、他の島間部３０の長手方向の大きさに比べて大きくなってしまうと、バックライトに適用したときに輝度ムラとなって現われる。したがって、ネジ２を設けない部分の間隔とネジを設ける部分の間隔を揃えるようにする。なお、図２（ａ）において放熱部材４は図面を判り易くするために図示を省略している。
【００３０】
ネジ２による固定は、金属ベース基板１０の長手方向において対称位置に設け、且つ、端部よりの位置のネジ２ａ、２ｂおよび中央部のネジ２ｃ，２ｄにて放熱部材４に固定する。このようにすることで、ＬＥＤチップ６の点灯により金属ベース基板１０が温度上昇した時に、ベース金属層１１と絶縁層１２の熱膨張係数が異なることによって発生する反り力を抑えて、金属ベース基板裏面１０ｂを放熱部材４に全面均一密着させることができる。
【００３１】
さらに、島間部３０のスペースを使用して、複数のＬＥＤチップ６への給電を行なうための給電電線３を設ける。島間部３０の金属ベース基板１０の側面から切り欠き部１４を設け、他方の側面側に給電電極パッド５を設ける。給電電極パッド５は、前記導体箔層１３の露出面でも良いし、導体箔層１３上に設けたメッキ層でも良い。放熱部材４にも切り欠き部が形成されており、金属ベース基板１０および放熱部材４の切り欠き部１４に被覆金属導体線からなる給電電線３を設け、その一端を給電電極パッド５にハンダにて接続している。切り欠き部１４を側面から設けているので、加工が容易で、且つ、給電電線３の設置を容易に行なうことができ、総じてコストを低減することができる。
【００３２】
給電電線３を設ける位置は、金属ベース基板の長手方向最端部寄りのネジ２による機械的固定手段を設けた島間部３０に隣接する島間部３０とする。金属ベース基板が温度変化によりその長手方向の寸法が膨張もしくは収縮した場合でも、ネジ２にて固定されているので、移動量が抑制される。したがって、かかる場所に設けることで、給電電線３に加わる応力を低減することができる。
また、金属ベース基板の反りを低減することで、金属ベース基板を通して放熱する熱量を増加することができる。これにより、ＬＥＤチップへ流せる電流量を増やすことができ、ＬＥＤチップの輝度をより高めることができる。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
図３は本発明の第２の実施態様に係るＬＥＤ線状光源１００を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。第２の実施の形態においては、放熱部材４に、第１の実施の形態にて説明したＬＥＤ線状光源１０を２個固定している。尚、第１の実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、ここでの詳細な説明を省略する。
【００３４】
第１のサブＬＥＤ線状光源１ａと、これに隣接して設置する第２のサブＬＥＤ線状光源１ｂを、１枚の放熱部材４に当接するようにネジ２にて機械的に固定する。第１のサブＬＥＤ線状光源１ａおよび第２のサブＬＥＤ線状光源１ｂの各々は、第１の実施の形態で説明したＬＥＤ線状光源１と同一の構造のものとされ、島状封止部２０、２０間のピッチＡは全て同一とされている。ピッチＡは、具体的には２ｍｍ以上、４０ｍｍ以下とする。ピッチが２ｍｍよりも短いとＬＥＤチップ６からの発熱の影響が大きくなり線状光源に生じる反り量が増加して好ましくない。一方、４０ｍｍよりも長いと、島間部の大きさが大きくなり、島状封止部間と島間部との輝度差が目立つものとなり、バックライトに用いたときに輝度ムラを生じ好ましくないからである。
【００３５】
第１のサブＬＥＤ線状光源１ａと第２のサブＬＥＤ線状光源１ｂとの間の継ぎ目部における隣接する島状封止部２０、２０間のピッチＣも、前記したピッチＡと同一になるように配置する。図３では２枚の基板を示したが、サブＬＥＤ線状光源が３個以上の場合でも継ぎ目部での封止樹脂配置ピッチＣがすべてピッチＡと同一となるように設計する。このような設計を行うことによって、サブＬＥＤ線状光源を複数使用して１つのＬＥＤ線状光源を構成する場合においても、ＬＥＤ線状光源全体内での島状封止部間のピッチがすべて同一値Ａとなるようにすることができる。
【００３６】
＜第３の実施の形態＞
図４は本発明の第３の実施態様に係るＬＥＤ線状光源２００を放熱部材に取り付けた状態の一例を示す概略構成図で、（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図である。図５は図４の部分拡大図で、（ａ）が平面拡大図、（ｂ）が側面拡大図である。第３の実施の形態においては、放熱部材４に、第１の実施の形態にて説明したＬＥＤ線状光源１０におけるＬＥＤチップ群１６に代えて、ＬＥＤチップ群２１６としている点としている。また、島状封止部２０、２０間のピッチはピッチＡに代えてピッチＢとしている。他の点は基本的に第１の実施の形態と同一の構成であり、同一の構成については同一の符号を付し、ここでの詳細な説明を省略する。
【００３７】
ＬＥＤチップ群２１６は、４個のＬＥＤチップ６からなる。各々のＬＥＤチップ６は、近接配置したＬＥＤチップ群２１６における両端、図５紙面における１つのＬＥＤチップ群２１６の４個のＬＥＤチップのうち最も右端および左端、のＬＥＤチップの片側電極が導体箔層１３へ電気的接続するようにワイヤボンディングを行う。また、ＬＥＤチップチップ群２１６内における隣接するＬＥＤチップ６間の電極同士が、電気的接続するように金ワイヤー７にて直接接続されている。
【００３８】
このようなワイヤボンディング接続を行うことによって、第１の実施の形態に比べてより高密度に１チップ群内のＬＥＤチップ配置を行うことが可能となる。したがって、より大光束のＬＥＤチップ群２１６を得ることができ、例えば大型テレビ用バックライト等の高照度が求められる用途に適したＬＥＤ線状光源２００を得ることができる。
なお、ＬＥＤ線状光源２００においても、夫々の島状封止部２０間のピッチは全て同一のピッチＢとなるように配置され、島間部３０を使用して、ネジ止め固定、給電電線接続を行う。
【００３９】
また、図４および図５に示したＬＥＤ線状光源２００をサブＬＥＤ線状光源として、サブＬＥＤ線状光源間の継ぎ目部における隣接する島状封止部２０、２０間のピッチをピッチＢとすることで、すべての島状封止部間のピッチが同一値Ｂとなるようにして、第２の実施の形態のように、より長いＬＥＤ線状光源とすることもできる。なお、図５（ａ）において放熱部材４は図面を判り易くするために図示を省略している。
【００４０】
ＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップの数はこれに限るものではない。また、１列に限定するものでもない。一つのＬＥＤチップ群を構成するＬＥＤチップは２個から２０個が好適である。これよりも数が多くなると、一つの島状封止部の大きさが大きくなり、封止樹脂層と金属ベース基板との間の剥離が生じやすくなるからである。
【００４１】
＜第４の実施の形態＞
図６は本発明の第２の実施態様に係るＬＥＤ線状光源１００を用いた液晶表示パネルのバックライトの構成を示す概略斜視図であり、（ａ）が直下型バックライト、（ｂ）がエッジライト型バックライトである。
【００４２】
直下型バックライト３００は、上面が開放した箱状の筐体３１０と、その底面に設けた複数のＬＥＤ線状光源１と、筐体３１０内に設けた拡散板３２０と、筐体３１０内に設けた図示しない液晶表示パネル駆動装置およびＬＥＤ線状光源点灯装置を備える。また、筐体３１０の開放面には液晶表示パネル３３０を設ける。なお、ＬＥＤ線状光源１は先に説明した第１実施の形態と同一の構成とされ、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４３】
ＬＥＤ線状光源１の照射方向が筐体の開放した面、すなわち液晶表示パネルを取り付ける面に向くように配置する。ＬＥＤ線状光源１と筐体３１０は直接固定する。このとき、ＬＥＤ線状光源１の金属ベース基板１０の裏面１０ｂのほぼ全面が筐体３１０に面接触するように固定し、筐体３１０は放熱部材の一種として機能する。固定には第１の実施の形態と同様にネジを用いる。また、筐体３１０に取り付ける際に、第１の実施の形態にて説明した放熱部材４を介して固定しても良い。
【００４４】
拡散板３２０は、ＬＥＤ線状光源１と液晶表示パネル３３０との間に設ける。ＬＥＤ線状光源１が図示しない点灯装置により点灯したとき、拡散板３２０を介して液晶表示パネルを照射することで、バックライトの均一性を向上させる。
【００４５】
また、複数のＬＥＤ線状光源１における各々の島状封止部２０のピッチは、全て同一とする。同一ピッチとすることで、バックライト３００の照度ムラを低減することができる。また、ＬＥＤチップが点灯したときの熱による影響を、複数のＬＥＤ線状光源１間でほぼ揃えることができ、全体としてＬＥＤ線状光源１の反りを抑制し、バックライトの照度がＬＥＤ線状光源１が反ることで生じる照度ムラを低減することができる。
【００４６】
エッジライト型バックライト４００は、アクリルなどの透明材料にて形成した導光板４１０と、その側面に配置したＬＥＤ線状光源１と、導光板４１０の背面側に設けた反射シート４２０と、図示しない液晶表示パネル駆動装置およびＬＥＤ線状光源点灯装置を備える。また、エッジライト型バックライト４００は筐体３１０内に収納され、筐体３１０の開放面には液晶表示パネル３３０を設ける。なお、ＬＥＤ線状光源１は先に説明した第１実施の形態と同一の構成とされ、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４７】
ＬＥＤ線状光源１の照射方向は導光板４１０の板面方向とする。ＬＥＤ線状光源１は、筐体内部の側面に、導光板４１０の側面を向いて配置する。ＬＥＤ線状光源１と筐体３１０は直接固定する。このとき、ＬＥＤ線状光源１の金属ベース基板１０の裏面１０ｂのほぼ全面が筐体３１０に面接触するように固定し、筐体３１０は放熱部材の一種として機能する。固定には第１の実施の形態と同様にネジを用いる。また、筐体３１０に取り付ける際に、第１の実施の形態にて説明した放熱部材４を介して固定しても良い。
【００４８】
導光板４１０の裏面側には所定の微小反射部が多数形成されており、導光板側面から入射した光を液晶表示パネル３３０を設ける側に向けて反射する。反射シート４２０は、導光板４１０の液晶表示パネル３３０を配設する側と反対の面、すなわち背面に導光板４１０に密接して設ける。
【００４９】
また、複数のＬＥＤ線状光源１における各々の島状封止部２０のピッチは、全て同一とする。同一ピッチとすることで、バックライト３００の照度ムラを低減することができる。また、ＬＥＤチップが点灯したときの熱による影響を、複数のＬＥＤ線状光源１間でほぼ揃えることができ、全体としてＬＥＤ線状光源１の反りを抑制し、バックライトの照度がＬＥＤ線状光源１が反ることで生じる照度ムラを低減することができる。
【００５０】
また、バックライトの光源として複数のＬＥＤ線状光源１を設ける例にて説明したが、ＬＥＤ線状光源１００およびＬＥＤ線状光源２００を用いても良い。
【００５１】
直下型バックライト３００およびエッジライト型バックライト４００において、ＣＯＢ構造のＬＥＤ線状光源１を筐体３１０あるいは放熱部材を介して筐体３１０への固定を行なう際、熱伝導性接着テープや熱伝導性接着剤のみで固定することも考えられる。しかし、接着テープや接着剤では、ＬＥＤ点灯時の基板の温度上昇に伴って発生する反り力で剥離する危険性が高いため、ネジ止め等の機械的な固定力にて設置することが好適である。
【００５２】
一般に、ネジ止め等の機械的固定を実施しようとする際の問題点として、金属ベース基板のネジ止めを行なうと、エッジライト型バックライトにおいては導光板４１０の厚み方向の基板幅を大きくして線状の発光部の両脇の幅方向のスペースにてネジ固定を行なう。そのため、ＣＯＢ構造によるバックライト全体の薄型化を図る効果が乏しくなる。一方、本実施の形態においては、図１および図２等に示したように、島状封止部２０間の島間部３０にてネジ止めを実施しているので、金属ベース基板幅を厚くしなくても良い、という効果がある。さらに、金属ベース基板１０に切り欠き部１５を設けて給電電線３を基板裏面側へ引き回すようにすることで、基板幅より給電電線がはみ出すこともない。したがって、バックライト全体の薄型化を図ることができる。
【００５３】
また、ネジは金属ネジを用いることが好ましく、より好適には、金属ベース基板のベース金属層と同一材料の金属ネジを用いる。ネジを金属ベース基板と同等の熱伝導性のものとすることで、ネジ孔を設けた箇所とネジ孔を設けない箇所とで生じる伝熱性および放熱性の差を最小限にすることができ、これにより、照度ムラが生じることを抑制することができる。
【００５４】
上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。例えば、実施の形態において説明したＬＥＤチップ６として青色光を発光するＬＥＤ、緑色光を発光するＬＥＤ、赤色光を発光するＬＥＤを組み合わせて使用することにより、白色光を発光する光源モジュールとすることも本発明に包含される。さらにまた、ＬＥＤチップ６に青色光を発光するＬＥＤを使用し、封止樹脂層８内に青色ＬＥＤにて励起発光する黄色発光蛍光体または緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有させることにより、白色光を発光するＬＥＤ線状光源としても良い。また、ＬＥＤチップ６に紫外光を発光するＬＥＤを使用し、封止樹脂層８内に青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有させることによっても、白色光を発光するＬＥＤ線状光源としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係るＬＥＤ線状光源によれば、ライン状の発光を基板の反りを抑制することができるという効果が得られる。よって、反りによる配光特性の変化量を低減することでき、液晶表示素子パネルのバックライト用の光源に限らず、感光体のイレーサ光源、照明光源などを始めとする照明用途にも適用できる。また、液晶表示素子パネルのバックライトに限らず、看板照明などのバックライト光源にも適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１，１００，２００ ＬＥＤ線状光源
２ ネジ
３ 給電電線
４ 放熱部材あるいは金属筐体
５ 給電電極パッド
６ ＬＥＤチップ
７ ボンディングワイヤ
８ 封止樹脂層
１０ 片面パターン金属ベース基板
１０ａ 表面
１０ｂ 裏面
１１ ベース金属層
１２ 絶縁層
１３ 導体箔層
１４ 白色絶縁膜
１５ 切り欠き部
１６ ＬＥＤチップ群
２０ 島状封止部
３０ 島間部
３００ 直下型バックライト
３１０ 筐体
３２０ 拡散板
３３０ 液晶表示パネル
４００ エッジライト型バックライト
４１０ 導光板
４２０ 反射シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長い金属ベース基板と、金属ベース基板上に列状に搭載した複数のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆う透光性の封止樹脂、を備えたＬＥＤ線状光源であって、
前記金属ベース基板は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの金属材料を主成分とする合金からなるベース金属層と、ベース金属層の一方の表面側に形成された熱伝導性材料が充填された絶縁層および導体箔層を有する積層構造層を有し、前記ベース金属層の厚みが前記積層構造層の厚みよりも厚く形成されており、
前記封止樹脂は、金属ベース基板の長手方向に沿って前記積層構造層上に島状に、且つ等ピッチで配設する島状封止部を構成し、
前記金属ベース基板には、複数の島状封止部および島間部が交互に整列しており、
各々の前記島状封止部は、前記導体箔層と電気的に接続した複数のＬＥＤチップからなるＬＥＤチップ群を覆っており、
前記金属ベース基板の島間部に機械的固定手段締結部および給電部が形成されており、
前記機械的固定手段、島状封止部および給電部が直線上に並んで配設する、ことを特徴とするＬＥＤ線状光源。
【請求項２】
前記封止樹脂に覆われる複数のＬＥＤチップは、２個から２０個の間であり、金属ベース基板長手方向において、等しいピッチで整列しており、
各々の前記島状封止部の内部に存在するＬＥＤチップ数が、すべて等しいことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ線状光源。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の第１のＬＥＤ線状光源と、請求項１または請求項２に記載の第２のＬＥＤ線状光源と、第１および第２のＬＥＤ線状光源が隣接して取り付けられた放熱部材を備えたバックライトであって、
前記第１の線状光源における前記島状封止部のピッチと、前記第２の線状光源における前記島状封止部のピッチが同一ピッチであり、隣接基板間継ぎ目部における島状封止部のピッチも同一ピッチであることを特徴とするバックライト。
【請求項１】
細長い金属ベース基板と、金属ベース基板上に列状に搭載した複数のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを覆う透光性の封止樹脂、を備えたＬＥＤ線状光源であって、
前記金属ベース基板は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）またはこれらの金属材料を主成分とする合金からなるベース金属層と、ベース金属層の一方の表面側に形成された熱伝導性材料が充填された絶縁層および導体箔層を有する積層構造層を有し、前記ベース金属層の厚みが前記積層構造層の厚みよりも厚く形成されており、
前記封止樹脂は、金属ベース基板の長手方向に沿って前記積層構造層上に島状に、且つ等ピッチで配設する島状封止部を構成し、
前記金属ベース基板には、複数の島状封止部および島間部が交互に整列しており、
各々の前記島状封止部は、前記導体箔層と電気的に接続した複数のＬＥＤチップからなるＬＥＤチップ群を覆っており、
前記金属ベース基板の島間部に機械的固定手段締結部および給電部が形成されており、
前記機械的固定手段、島状封止部および給電部が直線上に並んで配設する、ことを特徴とするＬＥＤ線状光源。
【請求項２】
前記封止樹脂に覆われる複数のＬＥＤチップは、２個から２０個の間であり、金属ベース基板長手方向において、等しいピッチで整列しており、
各々の前記島状封止部の内部に存在するＬＥＤチップ数が、すべて等しいことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ線状光源。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の第１のＬＥＤ線状光源と、請求項１または請求項２に記載の第２のＬＥＤ線状光源と、第１および第２のＬＥＤ線状光源が隣接して取り付けられた放熱部材を備えたバックライトであって、
前記第１の線状光源における前記島状封止部のピッチと、前記第２の線状光源における前記島状封止部のピッチが同一ピッチであり、隣接基板間継ぎ目部における島状封止部のピッチも同一ピッチであることを特徴とするバックライト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１１９４３６（Ｐ２０１２−１１９４３６Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６８３６（Ｐ２０１０−２６６８３６）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００００２３０３）スタンレー電気株式会社 (2,684)
【Ｆターム（参考）】
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