JP2007193946A

JP2007193946A - 発光装置

Info

Publication number: JP2007193946A
Application number: JP2006008115A
Authority: JP
Inventors: Takuo Hirokawa; 拓郎広川
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2006-01-17
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】良好な放熱を行い、発光効率の良い発光装置を提供する。
【解決手段】発光ダイオードからなる光源７と、この光源７からの光を導入する受光面４３ａとこの受光面４３ａから導入した光で面発光する照射面４１とを有する導光板４と、光源７に電力供給を行う回路基板６と、光源７と導光板４とを収納するフレーム１とを備えた発光装置において、フレーム１の周辺部に接するとともに、フレーム１の中央部から離間し空間部を形成する放熱部材８とを設けたものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば液晶パネルからなる受光式表示パネルを照明する発光装置に関するもので、特に光源として発光ダイオードを用いた発光装置に係わる。

この種の光源装置は、受光式表示パネルを背後から照らすバックライト装置あるいは受光式表示パネルを表面から照らすフロントライト装置と称され、種々のものが提案されている。

例えばバックライト装置の例として下記特許文献１に記載のものが知られている。このバックライト装置は、液晶パネルに沿って延在する導光板と、この導光板の側端面（受光面）に沿って対向配置される複数の発光ダイオードと、これら複数の発光ダイオードを支持すると共に電力供給を行う回路基板とを備えている。そして、前記発光ダイオードを実装した回路基板の面に対して反対の面に、軟質金属シートを備えている。前記回路基板と前記軟質金属シートに、熱伝導率が高い金属を使用し、前記発光ダイオードで発生する熱を放熱している。
特開２００２−２２９０２２号公報

ところで、光源として発光ダイオードを用いた発光装置にあっては、その発光効率や寿命を確保するために発光ダイオードの熱対策が必要であり、従来のような放熱対策が成されてきた。しかし、このような熱対策を行っても、さらに輝度ムラが少なく、かつ高い輝度を得ようとする場合、発光ダイオードの数を増やしたり、消費電力の大きい発光ダイオードを使用することとなる。すると、従来の熱対策では充分な放熱が行われず、発光ダイオードの発光効率の低下、発光装置の導光板などの熱による変形などの新たな問題が生じてしまう。

そこで本発明は、良好な放熱を行い、発光効率の良い発光装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、
発光ダイオードからなる光源と、
この光源からの光を導入する受光面とこの受光面から導入した光で面発光する照射面とを有する導光板と、
前記光源に電力供給を行う回路基板と、
前記光源と前記導光板とを収納するフレームとを備えた発光装置において、
前記フレームの一部に接するとともに、前記フレームとの間に空間部を形成する放熱部材を設けた
ものである。

また本発明は、
前記空間部につながる通気部を設けた
ものである。

また本発明は、
前記フレームの一部の前記光源に対応する部分に前記放熱部材を接した
ものである。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、良好な放熱を行い、発光効率の良い発光装置を提供することを目的とすることができる。

以下、図面に基づいて本発明による発光装置を適用した表示装置を例に実施形態を説明する。

本実施形態による表示装置は、フレーム１と、表示パネル２と、光学フィルム３と、導光板４と、反射フィルム５と、回路基板６と、光源７と、放熱部材８と、熱伝導シート（熱伝導体）９、１０を備えている。

フレーム１は、上フレーム１ａと下フレーム１ｂとからなり、上フレーム１ａは、遮光性の合成樹脂からなり、表示パネル２と光学フィルム３のそれぞれを位置決め支持する。

下フレーム１ｂは、金属材料からなり、ほぼ十の字形状の板材の各端部を断面形状が略Ｌ字状となるように折り曲げて折り曲げ部１ｂ１を形成してなり、上記のようにフレーム１と組み合わされることにより、光学フィルム３、導光板４、反射フィルム５、光源７及び熱伝導シート（熱伝導体）９の各構成要素を収納するハウジング（筐体）を構成するものであり、また、これら各構成要素を裏側から支持する裏カバーまたはシャーシとして機能する。また、導光板５と光源７との間に空間（空気層）を形成するように、導光板５の位置決めを行う係止片１ｂ２を、複数の光源７が並んだ方向に対して垂直方向に延びる各折り曲げ部１ｂ１に備えている。本実施形態では、この係止片１ｂ２は、複数の光源７が並んだ方向に対して垂直方向に延びる各折り曲げ部１ｂ１の光源７側の側端部を折り曲げて形成したものである。

表示パネル２は、例えばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示パネルからなり、光源７の点灯に伴って所定情報を表示する。

光学フィルム３は、例えば断面三角形状のプリズム列が一定間隔で形成された輝度上昇用フィルムを２枚、各プリズム列が直交するように、表示パネル２の裏側であって導光板４上に配置されている。

導光板４は、例えば光透過率が良好な透明樹脂（例えばアクリル樹脂）によって、照射面４１と、この照射面に対向する対向面４２と、これら対向面４２と照射面４１とをつなぐ４つの側端面４３とを備えた長方体状の板材に形成され、光学フィルム３を間に介して表示パネル２の裏側に配置されている。

照射面４１は、表示パネル２のパネル面（裏面側）に沿って延在する平面からなり、対向面４２は、照射面４１と平行に延在する平面からなる。また４つの側端面４３のうち、所定（この場合一つ）の側端面４３は、光源７と空間を隔てて対向し、且つ光源７からの光を導光板４内に取り入れる受光面４３ａとして形成されている。そしてこの受光面４３ａから取り入れた光で照射面４１が面発光する構成である。

なお、下フレーム１ｂに係止片１ｂ２を設け、導光板４を光源７から隔てて、導光板４と光源７との間に空間（空気層）を設けたことによって、例えば、光源７自体の耐熱温度が高い場合、光源７の消費電力が大きいと、光源７の温度が非常に高温になることがあり、このような状況で、導光板４、特に受光面４３ａやその近傍の光学フィルム３の変形を抑制することができ、光源７の性能を充分に引き出すことができる。なお、下フレーム１ｂに設けた係止片１ｂ２は、下フレーム１ｂだけでなく、上フレーム１ａに設けてもよい。

反射フィルム５は、例えば白色の合成樹脂フィルムからなり、導光板４の裏側であって対向面４２に密着するように配置され、導光板４内の光を照射面４１側に反射する。

回路基板６は、その基材が柔軟性を備えている。基材としては、例えば、ポリイミドなどの柔軟性を有する合成樹脂からなる。そして、基材には、図示しない配線パターンが設けられている。前記配線パターンは、少なくとも光源７への給電路を形成するものである。また、本実施形態では、光源７を複数個使用するため、前記配線パターンが複雑であるが、前記配線パターンは多層ではなく単層であるために、平面的な面積が広くなり、下フレーム１ｂの折り曲げ部１ｂ１に沿って配設される回路基板６は、折り曲げ部１ｂ１の根元を過ぎ、さらに導光板５側に向かって下フレーム１ｂに沿って配設される。このように回路基板６を下フレーム１ｂの形状に沿うように、回路基板６の折り曲げ部分に、折り曲げ容易部として、貫通した切れ目６１を複数設けたものである。なお、回路基板６が下フレーム１ｂの形状に沿うように、折れ曲がりを容易にするためには、切れ目６１の他には、ミシン目のようなものとしても良い。この切れ目６１のような折れ曲げ容易部を設けたことで、回路基板６を下フレーム１ｂに密着させることができる。回路基板６を下フレーム１ｂに密着させることで、回路基板６に設けた光源７からの熱を下フレーム１ｂによりよく伝えることができる。また、回路基板６の前記配線パターンを単層としたことで、回路基板６の厚みを薄くすることができ、回路基板６が薄いことで、回路基板６が柔軟で下フレーム１ｂの形状に沿って配設しやすく、さらに、薄いことで、光源７の熱をよりよく下フレーム１ｂに伝えることができる。なお、回路基板６の基材としては、ポリイミドの他の合成樹脂を用いても良いし、アルミニウムなどの金属の箔を基材として用いてもよい。

光源７は、例えば発光面（後述）が導光板４の受光面４３ａを向き、発光面とは反対側が導通部（後述）となる、所謂、トップビュー型の面実装型発光ダイオードチップからなるもので、複数個は配置されている。これら光源７の各々は、一面に開口する凹部７１を備えた絶縁性合成樹脂材料からなるハウジング７２と、このハウジング７２の凹部７１内に配置された図示しない半導体発光素子（ベアチップ）と、この半導体発光素子への電力共通路となる図示しない配線部材とを備えており、凹部７１の解放側を発光面７３として、この発光面７３が導光板４の受光面４３ａに対向配置される。なお凹部７１内は、例えばエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の透光性樹脂によって封止されている。

放熱部材８は金属からなり、下フレーム１ｂの背面側（図２中下側）に設けられている。この放熱部材８は平板形状で、その一部、この場合、周辺部分（外周部分）８１が下フレーム１ｂの周辺部（底部外周部）に接し、他の一部、この場合、中央部分８２が下フレーム１ｂから離間し、下フレーム１ｂと中央部分８２との間に空間部（空気層）を形成しており、たとえて言えば、浅い皿のような形状である。また、放熱部材８がフレーム１の下フレーム１ｂに接する部分には、光源７が設けられている。また、中央部分８２には、下フレーム１ｂと放熱部材８との間の空間部と外部とつなぐ通気部となる貫通した孔８３を備えている。本実施形態では、この孔８３を複数個備えている。この孔８３を介して、下フレーム１ｂと放熱部材８との間に空間の空気が換気されて、放熱が良好に行われる。

熱伝導シート９、１０は、熱伝導効率の良い材料、例えばシリコーンエラストマーやアクリルエラストマーを基材とする粘着シートからなり、熱伝導シート９は、回路基板６の熱を下フレーム１ｂに良好に伝えるものであり、熱伝導シート１０は、下フレーム１ｂの熱を放熱部材８に良好に伝えるものである。

このように構成された表示装置において、光源７が発する熱は、回路基板６へ伝わり、回路基板６から熱伝導シート９、下フレーム１ｂと伝わり、下フレーム１ｂから放熱される。さらに、下フレーム１ｂからの熱は、放熱部材８に伝わり、放熱部材８から放熱される。また、放熱部材８に通気部である孔８３を設けたことによって、下フレーム１ｂと放熱部材８との間の空間の空気が下フレーム１ｂと放熱部材８とからの放熱によって暖められるが、この暖められた空気が孔８３によって換気されて、放熱が良好に行われる。

また、放熱部材８を平板形状としたことで、発光装置の導光板４の背面側に設けることができ、従来のような放熱用の羽を複数枚並べて、長方体のような立体的形状の放熱部材に比べて、薄くコンパクトな放熱部材を得ることができる。なお本実施形態では放熱部材８を上記のごとく浅い皿のような形状に設定したが、フレーム１（下フレーム１ａ）と部分的に接触すると共に空間部を隔てて離間する箇所を有していればよく、波形形状や凹凸が連続するような形状であってもよい。

また、放熱部材８の周辺部分８１が下フレーム１ｂの周辺部に接しており、この下フレーム１ｂの放熱部材８との接触部となる周辺部に光源７を設けたことにより、光源７の光を放熱部材８に熱を良好に伝えることができる。さらに、本実施形態では、光源７が４つある側端面４３の一つにのみ設けていたが、例えば、相対する一対の側端面４３それぞれに複数の光源７を設けた場合では、各側端面４３毎に複数の光源７の放熱部材８を設ける必要がなく、部品点数の増加を抑えることができる。

なお、本発明の第２の実施形態として、良好に放熱を行うために、図７、８に示すものがある。なお、前記実施形態と同一及び相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

本実施形態では、上フレーム１ｃが第１実施形態の合成樹脂のものから金属製に変更されたものである。そして、この上フレーム１ｃの側面１ｃ１、特に光源７を設けた側の側面１ｃ１に放熱部材１１を備えている。この放熱部材１１は、側面１ｃ１に熱伝導シート１２を介して接触する基部１１１と、この基部１１１から延長形成された複数の放熱羽根１１２とを備えている。この放熱羽根１１２が延長形成する方向は、表示装置の導光板４の板面方向と同一方向に延びたように形成されている。このように形成したことによって、表示装置の導光板４の照射面４１に対して垂直方向の厚みを抑えながら、放熱部材１１を追加したことによって、下フレーム１ｂ、放熱部材８とともに、さらなる放熱を行うことができる。

また、第２実施形態では、表示装置の導光板４の照射面４１（板面）に対して垂直方向の厚みを抑えたものであったが、図９で示す第３実施形態のように、表示装置の導光板４の照射面４１（板面）と同じ水平方向の面積を抑える場合は、下フレーム１ｂの光源７を設けた配列方向にそって、導光板４の照射面４１（板面）に対して垂直方向に延びる放熱部材１３を設けたものである。この放熱部材１３は、第２実施形態の放熱部材１１と同一構造で、下フレーム１ｂの背面（図９中の下側の面）に熱伝導シート１４を介して接触する基部１３１と、この基部１３１から延長形成された複数の放熱羽根１３２とを備えている。この放熱羽根１３２が延長形成する方向は、表示装置の導光板４の板面方向に対して垂直方向に延びたように形成されている。このように形成したことによって、表示装置の導光板４の照射面４１と同じ水平方向の面積を抑えながら、放熱部材１１を追加したことによって、下フレーム１ｂとともに、さらなる放熱を行うことができる。また図９に示す構成において前記第１，第２実施形態で適用した放熱部材８を追加することでより放熱効率を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態による表示装置を示す正面図。図１のＡ−Ａ断面図。図２において光源付近を拡大して示す要部断面図。図２のＢ−Ｂ断面図。同実施形態の光源を実装した基板の正面図。同実施形態の表示装置の背面図。本発明の第２の実施形態による表示装置を示す正面図。図７のＣ−Ｃ断面図。本発明の第３の実施形態による表示装置を示す断面図。

符号の説明

１フレーム
１ａ、１ｃ上フレーム
１ｂ下フレーム
１ｂ１折り曲げ部
１ｂ２係止片
２表示パネル
３光学フィルム
４導光板
５反射フィルム
６回路基板
７光源
８、１１、１３放熱部材
９、１０、１２、１４熱伝導シート（熱伝導体）
４１照射面
４２対向面
４３側端面
４３ａ受光面
６１切れ目（折れ曲げ容易部）
７１凹部
７２ハウジング
７３発光面
８１周辺部分
８２中央部分
８３孔（通気部）

Claims

発光ダイオードからなる光源と、
この光源からの光を導入する受光面とこの受光面から導入した光で面発光する照射面とを有する導光板と、
前記光源に電力供給を行う回路基板と、
前記光源と前記導光板とを収納するフレームとを備えた発光装置において、
前記フレームの一部に接するとともに、前記フレームとの間に空間部を形成する放熱部材と設けたことを特徴とする発光装置。
前記空間部につながる通気部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記放熱部材と接した前記フレームの一部に前記光源を設けたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。