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【発明の名称】 光源装置、光源装置の製造方法、面照明装置及び液晶表示装置
【発明者】 【氏名】吉野 功高
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内

【氏名】中吉 浩和
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内

【氏名】五十川 俊明
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内

【氏名】橋本 一雄
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号 ソニー株式会社内
【要約】 【課題】発光素子の特性を最大限引き出すようにすることを目的とする。

【解決手段】導光板１の一側面１ａに配した光源装置２よりの光をこの導光板１より面状に出射するようにした面照明装置において、この光源装置２は複数の発光素子４を列状に配した所定の配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板３と、このフレキシブル配線基板３の複数の発光素子４の列状部を配する箱状金属ケース５と、この箱状金属ケース５内に配されたこのフレキシブル配線基板３の電極３ａを被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層７と、この放熱用絶縁樹脂層７上に少なくともこの発光素子４の発光面４ａを除いて、この箱状金属ケース５内に充填された導電性接着剤８とを有するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板と、該配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、該箱状金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、該放熱用絶縁樹脂層上に少なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前記箱状金属ケース内に充填された導電性接着剤とを有することを特徴とする光源装置。
【請求項２】 請求項１記載の光源装置において、前記発光素子は発光ダイオードであることを特徴とする光源装置。
【請求項３】 請求項１記載の光源装置において、前記導電性接着剤はエポキシ樹脂にＣｕ，Ａｇ，Ｎｉ等の金属フィラーが混入されたものであることを特徴とする光源装置。
【請求項４】 複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板の前記複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に固定し、その後前記箱状金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く放熱用絶縁樹脂層を形成し、その後、前記放熱用絶縁樹脂層上に少なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前記箱状金属ケース内に導電性接着剤を充填したことを特徴とする光源装置の製造方法。
【請求項５】 導光板の一側面に配した光源装置よりの光を前記導光板より面状に出射するようにした面照明装置において、前記光源装置は複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板と、該配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、該箱状金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、該放熱用絶縁樹脂層上に少なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前記箱状金属ケース内に充填された導電性接着剤とを有することを特徴とする面照明装置。
【請求項６】 導光板の一側面に配した光源装置よりの光を前記導光板より面状に出射するようにし、該面状出射光により液晶表示素子を照光するようにした液晶表示装置において、前記光源装置は複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板と、該配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、該箱状金属ケース内に配された前記配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、該放熱用絶縁樹脂層上に少なくとも前記発光素子の発光面を除いて、前記箱状金属ケース内に充填された導電性接着剤とを有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の発光素子例えば発光ダイオードを使用した光源装置、この光源装置の製造方法、この光源装置を使用した面照明装置及び液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示素子のバックライトとしての光源装置として複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したものが提案されている。
【０００３】このバックライトとしては楔形導光板の一側面に複数の発光ダイオードを列状に配した光源装置よりの光をこの導光板より面状に出射するようになし、この面状出射光により液晶表示素子を照光するようにしたものである。
【０００４】斯る発光ダイオードをバックライトの光源装置として使用したときには、冷陰極線管をバックライトの光源装置として使用したものに比し、高圧を必要とせず、また暗い所で発光しない暗黒不点灯が生ずることがなく、また薄型化でき、更に冷陰極線管の交換等のメンテナンスが削減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、発光ダイオードは一般的には、ジャンクション温度が上昇するとこの発光効率が低下する不都合があり、例えばＧａＮのジャンクションの温度が１℃上昇するとこの発光効率が１％程度低下する事がある。
【０００６】また、この発光ダイオード自体の発光効率もあまり良くないため、流す電流のほとんどが熱に交換され、そのため電流を流せば流すほど発熱し、光量もそれほど増大しない不都合があった。
【０００７】本発明は、斯る点に鑑み、発光素子の特性を最大限引き出すようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明光源装置は、複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板と、この配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、この箱状金属ケース内に配されたこの配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、この放熱用絶縁樹脂層上に少なくともこの発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケース内に充填された導電性接着剤とを有するものである。
【０００９】斯る本発明によれば、複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に配すると共にこの箱状金属ケース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したので、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂層、導電性接着剤及び箱形金属ケースを介して効率良く放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケースが熱バスを構成し良好に熱拡散され、この発光素子の特性を最大限引き出すことができる。
【００１０】本発明光源装置の製造方法は、複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板のこの複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に固定し、その後この箱状金属ケース内に配されたこの配線基板の電極を被う如く放熱用絶縁樹脂層を形成し、その後この放熱用絶縁樹脂層上に少なくともこの発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケース内に導電性接着剤を充填したものである。
【００１１】斯る本発明によれば、複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に配すると共にこの箱状金属ケース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したので、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂層、導電性接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケースが熱バスを構成し良好に熱拡散され、この発光素子の特性を最大限引き出すことができる。
【００１２】本発明面照明装置は、導光板の一側面に配した光源装置よりの光をこの導光板より面状に出射するようにした面照明装置において、この光源装置は複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板と、このフレキシブル配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、この箱状金属ケース内に配されたこの配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、この放熱用絶縁樹脂層上に少なくともこの発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケース内に充填された導電性接着剤とを有するものである。
【００１３】斯る本発明によれば複数の列状に配した発光素子より面状の光源が得られると共に複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に配し、この箱状金属ケース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したので、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂層、導電性接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケースが熱バスを構成し、良好に熱拡散され、この発光素子の特性を最大限引き出すことができる。
【００１４】また、本発明液晶表示装置は導光板の一側面に配した光源装置よりの光をこの導光板より面状に出射するようにし、この面状出射光により液晶表示素子を照光するようにした液晶表示装置において、この光源装置は複数の発光素子を列状に配した所定の配線パターンが形成された配線基板と、この配線基板の複数の発光素子の列状部を配する箱状金属ケースと、この箱状金属ケース内に配されたこの配線基板の電極を被う如く設けた放熱用絶縁樹脂層と、この放熱用絶縁樹脂層上に少なくともこの発光素子の発光面を除いて、この箱状金属ケース内に充填された導電性接着剤とを有するものである。
【００１５】斯る本発明によれば複数の列状に配した発光素子より面状の光源が液晶表示素子を照光すると共に複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に配し、この箱状金属ケース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したので、複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂層、導電性接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケースが熱バスを構成し、良好に熱拡散され、この発光素子の特性を最大限引き出すことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明光源装置、光源装置の製造方法、面照明装置及び液晶表示装置の実施の形態の例につき説明する。
【００１７】図１は、本例の光源装置を使用した面照明装置の例を示す断面図、図２はその正面図である。図１において、１は導光板を示し、この導光板１は側面形状が楔形状をした透明度の高いアクリル樹脂板からなる。
【００１８】この導光板１の矩形幅広側である一側面１ａは、平坦面にカットされ、光入射面となる。この導光板１の背面は横溝のパターンが形成されており、この導光板１を透過した光をこの横溝のパターンで表面方向に反射する光反射面を構成し、この導光板１の表面は鏡面とされ光反射面で反射された光を面状に出射する光出射面となる。
【００１９】本例においてはこの導光板１の矩形幅広側である一側面１ａに光を入射する図３〜図６に示す如き光源装置２を設ける如くする。この光源装置２の製造方法としては、まず図３に示す如く、所定の配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板３に複数個例えば５個の発光ダイオード（ＬＥＤ）４を所定位置にリフロー半田付け等により、等間隔に一列に取り付ける。また、このフレキシブル配線基板３に図示しないサーミスタ、静電破壊防止抵抗器も同様に取り付ける。この図３において、３ａはこのフレキシブル配線基板３の表面に露出している発光ダイオード４を接続するための電極である。また、３ｂはこのフレキシブル配線基板３から導出された所定の接続端子である。
【００２０】次にこのフレキシブル配線基板３のこの５個の発光ダイオード４を一列に取り付けた部分を例えば真鍮、ステンレススチール等の金属より成る図４に示す如き箱状金属ケース５内に配する如くする。
【００２１】この場合、図５、図６に示す如く、箱状金属ケース５内の底部とフレキシブル配線基板３の５個の発光ダイオード４を一列に取り付けた部分の背面とを両面接着テープ６で貼り付け固定する如くする。このとき、このフレキシブル配線基板３の接続端子３ｂをこの箱状金属ケース５に形成した孔等を介して外部に導出する如くする。
【００２２】その後、この箱状金属ケース５内に配されたフレキシブル配線基板３の表面に露呈している電極３ａを被う如く放熱用絶縁樹脂例えば東芝ＧＥシリコン（株）製ＴＳＥ３２８０−Ｇのシリコン樹脂を塗布し、１５０℃のオーブンで３０分間加熱硬化し、シリコーン樹脂層７を形成する。このシリコーン樹脂層７の熱伝導率は０．８８Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００２３】この場合、このフレキシブル配線基板３の電極３ａ及び発光ダイオード４の電極はこのシリコーン樹脂層７により被覆され絶縁される。
【００２４】その後、この箱状金属ケース５内のシリコーン樹脂層７上に発光ダイオード４の発光面４ａを除いて、半田代替用に開発されたＣｕ，Ａｇ，Ｎｉ等の金属フィラーが混入された導電性接着剤８例えばナミックス（株）製ＸＨ９６２６Ｄを図６に示す如く発光ダイオード４の発光面４ａまで充填し、１５０℃のオーブンで３０分間加熱硬化させた。この導電性接着剤８の熱伝導率は約４０Ｗ／ｍ・Ｋであり、この導電性接着剤８の熱伝導率は放熱用絶縁樹脂例えばシリコーン樹脂の熱伝導率よりも４０倍もの高放熱である。
【００２５】本例においては、斯る図５に示す如き光源装置２の箱状金属ケース５の開放部即ち発光ダイオード４の発光面４ａをこの導光板１の一側面１ａに対向接触する如く係合固定する。
【００２６】また図１に示す如くこの導光板１の背面の光反射面に光の反射効率の高い反射シート９を面接触する如く設ける。この反射シート９としては例えばポリエステルやポリオレフィン等の樹脂シートやＰＥＴ等の樹脂フィルムに銀等を蒸着したものである。
【００２７】この光源装置２が係合固定された導光板１を拡散シート１０、縦プリズムシート１１、横プリズムシート１２と共にステンレス等の金属材からなるフレーム１３に組み込む如くする。更に本例においてはアルミニウムシート１４にて導光板１と箱状金属ケース５内の発光ダイオード４とを密着するためにお互いのガタを吸収する如く巻き付け固定する。
【００２８】斯る図１、図２に示す如き面照明装置は、光源装置２に一列に配された例えば５個の発光ダイオード４よりの光を楔形導光板１の光入射面である一側面１ａより入射し、この導光板１の背面及び反射シート９で表面方向に反射し、この導光板１の表面より拡散シート１０、縦プリズムシート１１及び横プリズムシート１２を介して面状の光を出射する。
【００２９】また、本例の面照明装置に用いられている光源装置はフレキシブル配線基板３の５個の発光ダイオード４の列状部を箱状金属ケース５内に配すると共にこの箱状金属ケース５内に放熱用絶縁樹脂層であるシリコーン樹脂層７及び導電性接着剤８を充填したので、この５個の発光ダイオード４より発生する熱はこのシリコーン樹脂層７、熱伝導性の良い導電性接着剤８及び箱状金属ケース５を介して効率良く放熱されると共に導電性接着剤８及び箱状金属ケース５が熱バスを構成し、良好に熱拡散され、この発光ダイオード４の特性を最大限引き出すことができる。
【００３０】従って本例によれば、この発光ダイオード４に従来よりも大きな電流を流すことができ、同じ明るさを得るのにこの光源装置２の発光ダイオード４の数を従来に比し削減することができる。
【００３１】また、この光源装置２に複数例えば５個の発光ダイオード４を使用する場合、本例によればこの導電性接着剤８及び箱状金属ケース５が熱バスとなり、効率良く放熱するので熱分散が良く、中央部の発光ダイオードの温度が他の発光ダイオードより特に高くなる不都合がない。
【００３２】また、上述の如く構成した面照明装置の光出射面側に図７に示す如く例えば透過型の液晶表示素子２０を配することで液晶表示装置を構成することができる。
【００３３】この液晶表示装置を図７に示す如く構成したときには、バックライトの光源装置２に使用する発光ダイオード４の数を少なくすることができると共に冷陰極線管をバックライトの光源装置として使用したものに比し高圧を必要とせず、また暗い所で発光しない暗黒不点灯が生ずることがなく、更に薄型化でき、更にまた冷陰極線管の交換等のメンテナンスが削減できる。
【００３４】ところで、図１、図２に示す如き楔形導光板を使用した面照明装置は、フレームが楔形に対応しているので、この面照明装置を受ける構造が取りにくく且つ外部衝撃に対応する強度が比較的弱い不都合があった。
【００３５】そこで本例においては、図９、図１０及び図１１に示す如くステンレススチール、鋼等の金属材料よりなる上フレーム３０及び下フレーム３１でこの楔形導光板３２等を挟む如く組み込むようにする。
【００３６】この図９、図１０及び図１１に示す面照明装置につき説明するに、楔形導光板３２は側面形状が楔形状をした透明度の高いアクリル樹脂板からなる。
【００３７】この楔形導光板３２の矩形幅広側である一側面３２ａは平坦面にカットされ光入射面となる。この楔形導光板３２の背面は横溝のパターンで表面方向に反射する光反射面を構成する。この楔形導光板３２の背面の光反射面に光の反射効率の高い反射シート３３を面接触する如く設ける。この反射シート３３としては例えばポリエステルやポリオレフィン等の樹脂シートに銀等を蒸着したものである。
【００３８】この楔形導光板３２の表面は鏡面とされ、この光反射面及び反射シート３３で反射された光を面状に出射する光出射面となる。この光出射面上に拡散シート、縦プリズムシート及び横プリズムシートを重畳した光学シート３４を面接触する如く設ける。
【００３９】本例においては、この楔形導光板３２の矩形幅広側である一側面３２ａに光を入射する図１２に示す如き光源ユニット３５を設ける。この光源ユニット３５は所定の配線パターンが形成されたフレキシブル配線基板３６に複数個例えば４個の発光ダイオード（ＬＥＤ）３７を所定位置にリフロー半田付け等により等間隔に一列に取り付けたものである。
【００４０】また、このフレキシブル配線基板３６に図示しない、サーミスタ、静電破壊防止抵抗器等も同様に取り付ける。この図１２において、３６ａはこのフレキシブル配線基板３６の表面に露出している発光ダイオード３７を接続するための電極である。また３６ｂはこのフレキシブル配線基板３６から導出された所定の接続端子である。
【００４１】また図１２において、電極３６ａと電極３６ａとの間より導出されているリード３６ｃはこの電極３６ａを電気メッキして形成するときのメッキリードであり、このフレキシブル配線基板３６のこのメッキリード３６ｃ部を円弧状にカットし、上フレーム３０の側面との電気的ショートを避ける如くしている。
【００４２】本例においてはこのフレキシブル配線基板３６の背面を上フレーム３０上側の所定位置に発光ダイオード３７の発光面３７ａを楔形導光板３２の一側面３２ａに対向接触する如く接着固定する如くする。
【００４３】この上フレーム３０は図９、図１０、図１１に示す如く例えばステンレススチール、鋼等の板金より成り、面出射光の窓部を有すると共に光源ユニット３５装着部を有し、側枠の下面は面一となる如く形成する。またこの上フレームの光源ユニット装着部のフレキシブル配線基板３６のメッキリード３６ｃの対応部に盛り上げ部３０ａを形成し、この盛り上げ部３０ａによりこのメッキリード３６ｃが電気的にショートするのを避ける如くしている。
【００４４】また、この上フレーム３０の側枠の下面を面一としたので、この面照明装置の背面をフラット面で受けることができるので、この面照明装置の強度が向上する。
【００４５】また本例においては、この反射シート３３の背面をステンレススチール、鋼等の金属材料の板金より成る下フレーム３１で支える如くする。この場合、この下フレーム３１のこの楔形導光板３２の他側面側に下方に向かって突出する所定個例えば３個の所定高さの突起３１ａを設け、上フレーム３０の内側に折曲げた右片３０ｂに当接固定する如くする。
【００４６】本例によれば板金より成る上フレーム３０及び下フレーム３１より反射シート３３、楔形導光板３２及び光学シート３４と、光源ユニット３５とを挟み込む構造としたので、この面照明装置の強度が向上すると共に上フレーム３０の下面を面一としたのでフラット面に取り付けることができる。
【００４７】尚本発明は上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】本発明によれば、複数の発光素子の列状部を箱状金属ケース内に配すると共にこの箱状金属ケース内に放熱用絶縁樹脂層及び導電性接着剤を充填したので、この複数の発光素子より発生する熱は放熱用絶縁樹脂層、導電接着剤及び箱状金属ケースを介して効率良く放熱されると共にこの導電性接着剤及び箱状金属ケースが熱バスを構成し良好に熱拡散され、この複数の発光素子の特性を最大限引き出すことができる。
【出願人】 【識別番号】０００００２１８５
【氏名又は名称】ソニー株式会社
【住所又は居所】東京都品川区北品川６丁目７番３５号
【出願日】 平成１４年３月２２日（２００２．３．２２）
【代理人】 【識別番号】１００１２２８８４
【弁理士】
【氏名又は名称】角田 芳末 （外２名）
【公開番号】 特開２００３−２８１９２４（Ｐ２００３−２８１９２４Ａ）
【公開日】 平成１５年１０月３日（２００３．１０．３）
【出願番号】 特願２００２−８１１７３（Ｐ２００２−８１１７３）