(57)【要約】【課題】発光素子パッケージ及びそれを用いた液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供する。【解決手段】本発明は金属基板と、該基板の上部に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の上部に形成された複数個の電極ラインと、該電極ラインの上部に電気的にボンディングされ、列と行に配列された発光素子と、前記基板の下部に一面が固定されており、相互離隔されたストライプ状の突出部と、該突出部の他面に固定されているガイド部材と、吸込口を通じて空気を吸い込むファンが内部に装着されており、前記突出部間の空間に吸い込まれた空気を流通させるように前記基板とガイド部材の側面に装着されたファンケースとから構成される。これにより、ファンを用いて発光素子パッケージ及び液晶ディスプレイ用バックライトユニットを強制に冷却させ熱放出効率を高めることによって、素子の劣化を防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、
該金属基板の上部に形成された絶縁膜と、
該絶縁膜の上部に形成された複数本の電極ラインと、
該複数本の電極ラインの上部に電気的にボンディングされ、列と行に配列された発光素子と、
前記金属基板の下部に一面が固定されており、相互離隔されたストライプ状の突出部と、
該突出部の他面に固定されているガイド部材と、
吸込口を通じて空気を吸い込むファンが内部に装着されており、前記突出部間の空間に前記吸い込まれた空気を流通させるように前記金属基板とガイド部材の側面に装着されたファンケースと
を含んで構成される発光素子パッケージ。
【請求項２】
空気を冷却させ、冷却された空気を前記ファンケースの吸込口に供給する冷却部がさらに具備されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項３】
前記突出部間の空間から排出された空気を前記冷却部に供給する循環管がさらに具備されることを特徴とする請求項２に記載の発光素子パッケージ。
【請求項４】
前記ファンは横流ファンであることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項５】
前記金属基板と突出部は一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項６】
前記ガイド部材と突出部は一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光素子パッケージ。
【請求項７】
上部に発光素子がアレイされて装着されており、下部にストライプ状に相互離隔された複数個の突出部が形成されたボディと、
該ボディの下部及び複数個の突出部を冷却させるために、空気を吸い込んで前記複数個の突出部の間に空気を注入する吸込ファンとを含んで構成される発光素子パッケージ。
【請求項８】
前記吸込ファンは前記ボディの一側面に形成されており、
前記ボディの他側面には前記複数個の突出部の間に注入された空気を吸い込んで排出させる排出ファンがさらに具備されることを特徴とする請求項７に記載の発光素子パッケージ。
【請求項９】
前記吸込ファンで吸い込まれた空気は前記複数個の突出部の間を通じて前記排出ファンにより排出され再び吸込ファンに吸い込まれるように、
前記吸込ファン、複数個の突出部の間及び排出ファンは外部から密閉されていることを特徴とする請求項８に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１０】
前記吸込ファンと排出ファンとの間には、
前記排出ファンにより排出された空気を冷却させ、該冷却された空気を前記吸込ファンに供給する冷却部がさらに設けられていることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１１】
前記ファンは横流ファンであることを特徴とする請求項９に記載の発光素子パッケージ。
【請求項１２】
前面と背面を有する液晶ディスプレイの背面に位置された拡散板と、
前記拡散板の背面に位置され、複数個の発光ダイオードが前面に配列されている基板と、ファンに吸い込んだ空気を前記基板の背面に排出して前記基板を冷却させる冷却装置とを含んで構成される液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項１３】
前記冷却装置は、
複数個の発光ダイオードが前面に配列されている基板の背面に一面が付着され、裏面に相互離隔された複数個のフィンが突出されている背面板と、
前記複数個のフィンの先端に付着され、フィンとフィンとの間に空間を形成させるガイド部材と、
前記背面板とガイド部材との間に吸い込まれた空気を排出させるよう、前記基板の下部に位置されたファンと、
前記液晶ディスプレイとガイド部材の下部に固定され、空気を吸い込む吸込口を有し、前記ファンが内部に装着されたファンケースと
から構成されることを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項１４】
前記吸込口は前記ファンケースの下部に形成されているか、前記液晶ディスプレイの前面と平行に前記ファンケースの前面に形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項１５】
前記ファンは、横流ファンであることを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項１６】
前記基板は、金属よりなることを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
【請求項１７】
前記複数個のフィン、背面板とガイド部材は、金属よりなることを特徴とする請求項１３に記載の液晶ディスプレイ用バックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光素子パッケージ及びそれを用いた液晶ディスプレイ用バックライトユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオードは二つの異種半導体よりなる接合に特定方向(順方向)に電流を流すと接合領域で電子と正孔が結合しつつ光が発生することを用いて電気を光に変える素子である。
【０００３】
このような発光素子の長所は機械的に衝撃に強く、特定条件下では寿命がほぼ永久的であるとの長所がある。
【０００４】
近年、白熱電球の効率を越える発光ダイオードが開発されている。
【０００５】
そして、最近は高効率の発光ダイオードを照明として用いようとする努力がなされつつある。
【０００６】
但し、現在の技術を持っては蛍光灯の効率に及ばず、短時間内に蛍光灯の効率を乗り越えるには容易でないと見られる。
【０００７】
たとえ効率は蛍光灯に及ばないとしても、発光ダイオードは蛍光灯のように環境汚染を引き起こす水銀を含まなくて環境保護的な側面から発光ダイオード照明に関する研究は活発になされている。
【０００８】
一方、液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)のバックライトユニット(ＢＬＵ)は今のところ殆どＣＣＦＬ(Cold cathode fluorescentlight)を使用しているが、これは水銀を含むのみならず完全白色光ではないことから、液晶ディスプレイの色表現に限界を抱えている。
【０００９】
ところが、発光ダイオードは単色光源であるが、赤色(Red)、緑色(Green)、青色(Blue)の３つの発光ダイオードを組合わせると多くの色温度を表現することができて、極めて優れた発光ダイオードディスプレイを作製することができる。
【００１０】
そして、発光素子の一つの問題点は、光変換過程で発生する熱により素子の温度、特に接合における温度が一定水準以上に高ければ効率が劣化するのみならず、素子の寿命が急激に縮まるという点である。
【００１１】
従って、発光ダイオードは温度上昇に致命的なので、約９０℃以下の低温を維持すべきであるが、こうすれば高温部から低温部への熱の流れが温度差に比例することから放熱効率または放熱密度が低下する。
【００１２】
それで、高効率の照明またはバックライトユニット用発光ダイオードの応用のためには特別な放熱設計が求められる。
【００１３】
特に、発光ダイオードを用いた液晶ディスプレイのバックライトの場合は液晶ディスプレイの長所である軽薄の特徴を生かせるべきであるが、このような条件を満たす放熱設計が必要である。
【００１４】
現在の素子効率水準では２０インチ以上の液晶ディスプレイから求められる明るさレベルを満たすためには３００Ｗ/ｍ２以上の放熱能力が求められる。
【００１５】
図１は従来の技術によるバックライトユニットを有する液晶ディスプレイの概略的な断面図であって、前面と背面を有する液晶ディスプレイ１０と、該液晶ディスプレイ１０の背面に位置された拡散板２０と、該拡散板２０の背面に位置され、複数個の発光ダイオードが前面に配列された基板３０と、該基板３０の背面に前面が接着され、背面に複数個の冷却フィン４１が形成されている背面板４０とから構成される。
【００１６】
ここで、前記複数個の発光ダイオードは液晶ディスプレイ１０のバックライト光源であり、前記冷却フィン４１が形成されている背面板４０はバックライト光源を冷却させる冷却手段である。
【００１７】
このような従来の発光ダイオードを用いたバックライトユニットの液晶ディスプレイは背面板を通じた自然対流と熱輻射(Thermal radiation)だけでも約８-９Ｗ/ｍ２Ｋほどの自然放熱だけが可能である。
【００１８】
しかし、最近大面積のディスプレイ装置において求められる明るさはこれより４倍ほど多量の発熱を伴うようになって、背面板の温度が外気温度３０℃の時７０℃レベルに極めて高くなる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は前述したような問題点を解決するために案出されたもので、その目的はファン(Fan)を用いて発光素子パッケージ及び液晶ディスプレイのバックライトユニット(Back light unit)を強制に冷却させ熱放出効率をアップすることによって素子の劣化を防止できる発光素子パッケージ及びそれを用いた液晶ディスプレイ用バックライトユニットを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前述した本発明の目的を達成するための望ましい様態は、金属基板と、該金属基板の上部に形成された絶縁膜と、該絶縁膜の上部に形成された複数本の電極ラインと、該複数本の電極ラインの上部に電気的にボンディングされ、列と行に配列された発光素子と、前記金属基板の下部に一面が固定されており、相互離隔されたストライプ状の突出部と、該突出部の他面に固定されているガイド部材と、吸込口を通じて空気を吸い込むファンが内部に装着されており、前記突出部間の空間に前記吸い込まれた空気を流通させるように前記金属基板とガイド部材の側面に装着されたファンケースとを含んで構成された発光素子パッケージが提供される。
【００２１】
前述した本発明の目的を達成するための望ましい他の様態は、上部に発光素子がアレイされ装着されており、下部にストライプ(Stripe)状に相互離隔された複数個の突出部が形成されあボディ(Body)と、前記ボディの下部及び複数個の突出部を冷却させるため、空気を吸い込んで前記複数個の突出部の間に空気を注入する吸込ファンとを含んで構成された発光素子パッケージが提供される。
【００２２】
前述した本発明の目的を達成するための望ましいさらに他の様態は、前面と背面を有する液晶ディスプレイの背面に位置された拡散板と、該拡散板の背面に位置され、複数個の発光ダイオードが前面に配列されている基板と、ファンに吸い込んだ空気を前記基板の背面に排出して前記基板を冷却させる冷却装置とを含んで構成された液晶ディスプレイ用バックライトユニットが提供される。
【発明の効果】
【００２３】
以上述べたように、本発明はファンを用いて発光素子パッケージ及び液晶ディスプレイ用バックライトユニットを強制に冷却させ熱放出効率を高めることによって、素子の劣化を防止することができる優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面に基づき本発明の望ましい実施例を説明すれば次の通りである。
【００２５】
図２は本発明に係る発光素子パッケージの概略的な斜視図であって、金属基板１５０と、該金属基板１５０の上部に形成された絶縁膜１５１と、該絶縁膜１５１の上部に形成された複数本の電極ライン１５２ａ、１５２ｂと、該複数本の電極ライン１５２ａ、１５２ｂの上部に電気的にボンディングされ、列と行に配列された発光素子１６０と、前記金属基板１５０の下部に一面が固定されており、相互離隔されたストライプ状の突出部３０１と、該突出部３０１の他面に固定されているガイド部材３１０を含んで発光素子パッケージが構成される。
【００２６】
この際、図３に示したように、発光素子パッケージには吸込口３２１を通じて空気を吸い込むファン３２２が内部に装着されており、前記突出部３０１間の空間に前記吸い込まれた空気を流通させるように前記金属基板１５０とガイド部材３０１の側面に装着されたファンケース３２０をさらに具備する。
【００２７】
ここで、前記ファン３２２は横流ファンであることが望ましい。
【００２８】
このように構成された発光素子パッケージは、ファン３２２を動作させ、吸込口３２１を通じて空気を吸い込み、この吸い込まれた空気が前記突出部３０１間の空間に流通されながら前記発光素子１６０から発生された熱を強制に冷却させられて冷却効率を向上させ、素子の劣化を防止できるようになる。
【００２９】
この際、前記発光素子１６０から発生された熱は前記金属基板１５０に伝達され、前記金属基板１５０の底面に沿って流通される空気により冷却される。
【００３０】
従って、図３に示したように、ファンケース３２０の吸込口３２１を通じた‘Ａ'方向に吸い込まれた空気は前記金属基板１５０を冷却させ‘Ｂ'方向に排出される。
【００３１】
そして、前記金属基板１５０から放出される熱は前記突出部３０１にも伝達され、前記突出部３０１は接触された空気により冷却されることによって、フィン(Fin)機能を果たす。
【００３２】
図４は本発明により追加的な構成要素がさらに具備された発光素子パッケージにおいて空気が循環されることを説明するための概略的なブロック図であって、ファンケース３２０のファンで吸い込む空気は冷却部４００で冷却された空気であり、この冷却された空気が金属基板の底面１５０ａに沿って流れると、発光素子パッケージの放熱効率はさらに向上される。
【００３３】
すなわち、図２及び図３の発光素子パッケージは空気を冷却させ、冷却された空気を前記ファンケース３２０の吸込口に供給する冷却部４００がさらに具備されることが望ましい。
【００３４】
そして、前記金属基板の底面１５０ａに沿って流れた後、排出された空気を前記冷却部４００に供給する循環管４１０がさらに具備されることが一層望ましい。
【００３５】
勿論、前記冷却部４００とファンケース３２０の吸込口は管に連結され、前記冷却部４００の冷却された空気が管を通じて前記ファンケース３２０の吸込口に注入される。
【００３６】
図５の（ａ）及び図５の（ｂ）は本発明により金属基板またはガイド部材に突出部を形成した状態を説明するための概略的な断面図であって、図５の（ａ）は金属基板１５０を食刻して突出部３０１を形成したもので、突出部３０１と金属基板１５０は一体に形成したものである。
【００３７】
図５の（ｂ）はガイド部材３１０と突出部３０１を一体に形成した図である。
【００３８】
図６は本発明によって空気排出のためのファンケースがさらに具備された状態の空気の流れを説明する概念図であって、金属基板１５０の下部には空気吸込のためのファンケース３２０が装着されており、金属基板１５０の上部には空気排出のためのファンケース３５０が装着されている。
【００３９】
すなわち、前記空気吸い込みのためのファンケース３２０のファン３２２は吸込口３２１を通じて空気の吸込を円滑にするためであり、前記空気排出のためのファンケース３５０のファン３５２は排出口３５１を通じて空気の排出を円滑にするためである。
【００４０】
従って、前記空気排出のためのファンケース３５０のファン３２２により、空気は前記金属基板１５０に沿って迅速に流れながら、前記金属基板１５０をさらに効率的に冷却させられる。
【００４１】
一方、本発明に係る発光素子パッケージは上部に発光素子がアレイされ装着されており、下部にストライプ状に相互離隔された複数個の突出部が形成されたボディと、前記ボディの下部及び複数個の突出部を冷却させるため、空気を吸い込んで前記複数個の突出部間に空気を注入する吸込ファンを含んで構成することができる。
【００４２】
そして、前記吸込ファンは前記ボディの一側面に形成されていると、前記ボディの他側面には前記複数個の突出部間に注入された空気を吸い込んで排出させる排出ファンをさらに具備させる。
【００４３】
また、前記吸込ファンで吸い込まれた空気は前記複数個の突出部間を通じて前記排出ファンにより排出され、再び吸込ファンに吸込まれるように前記吸込ファン、複数個の突出部の間及び排出ファンは外部から密閉されていることが望ましい。
【００４４】
さらに、前記吸込ファンと排出ファンとの間には、前記排出ファンにより排出された空気を冷却させ、この冷却された空気を前記吸込ファンに供給する冷却部がさらに設けられる。
【００４５】
図７は本発明に係る液晶ディスプレイ用バックライトユニットの概略的な構成断面図であって、バックライトユニットは前面と背面を有する液晶ディスプレイ１００の背面に位置された拡散板１２０と、該拡散板１２０の背面に位置され、複数個の発光ダイオード１３１が前面に配列されている基板１３０と、ファン２５０に吸い込んだ空気を前記基板１３０の背面に排出して前記基板１３０を冷却させる冷却装置２００とを含んで構成される。
【００４６】
すなわち、本発明のバックライトユニットはファン２５０に空気を吸い込んで複数個の発光ダイオード１３１が配列された基板１３０を強制に冷却させることである。
【００４７】
この際、前記基板１３０が金属よりなっておれば、前記発光ダイオード１３１から発生された熱の放出効率がアップされる。
【００４８】
ここで、前記冷却装置２００は複数個の発光ダイオード１３１が前面に配列されている基板１３０の背面に一面が付着され、裏面に相互離隔された複数個のフィン２１１が突出されている背面板２１０と、前記複数個のフィン２１１の先端に付着され、フィンとフィンとの間に空間を形成させるガイド部材２２０と、前記背面板２１０とガイド部材２２０の間に吸い込まれた空気を排出させるように、前記基板１３０の下部に位置されたファン２５０と、前記液晶ディスプレイ１００とガイド部材２２０の下部に固定され、空気を吸い込む吸込口を有し、前記ファン２５０が内部に装着されたファンケース２７０で構成される。
【００４９】
前記複数個のフィン２１１、背面板２１０とガイド部材２２０は冷却効率をアップするために金属よりなることが望ましい。
【００５０】
図８の（ａ）及び図８の（ｂ）は本発明に係るバックライトユニットの冷却装置に形成された吸込口の形態を示した概略的な構成断面図であって、図８の（ａ）に示したように、冷却装置２００の吸込口２６１はファンケース２７０の下部に形成されているか、図８の（ｂ）のように液晶ディスプレイ１００の前面と平行なファンケース２７０の前面に吸込口２６２が形成されている。
【００５１】
図９は本発明に係るバックライトユニットに装着された冷却装置の概略的な斜視図であって、本発明に係るバックライトユニットの冷却装置２００に有する背面板２１０は、複数個の発光ダイオード１３１が前面に配列されている基板１３０の背面に付着される。
【００５２】
そして、前記背面板２１０に形成されている複数個のフィン２１１の先端にはガイド部材が付着され、フィンとフィンとの間に空間が形成される。
【００５３】
また、ファン２５０は基板１３０の下部に位置して吸い込まれた空気を背面板２１０とガイド部材との間に排出させると、吸い込まれた空気が背面板２１０に沿ってフィンとフィンとの間の空間を通過して排出口２６５に抜け出す。
【００５４】
ここで、前記ファンは横流ファン(Cross flow fan)が望ましい。
【００５５】
すなわち、軸流ファン(Axial flow fan)より横流ファンは騒音発生が少なく風量が多いことから本発明では横流ファンを採択する。
【００５６】
図１０は本発明に係るファンを用いてバックライトユニットを強制に冷却させる冷却効率を測定したグラフであって、図９を参照して説明すれば、まずフィン高さ(ｈ)と間隔(ｄ)が大きくなるほど基板温度は上昇し、フィン厚さ(Ｔ)の増減によって基板温度は変化がないが、本発明のようにファンの風量を増加させると基板の温度は急激に下がるようになる。
【００５７】
従って、従来のようにフィンでバックライトユニットを冷却させる構造よりは、本発明のようにファンを用いて強制に冷却させる構造が冷却効率に優れることが分かる。 
【００５８】
図１１は本発明によって各部位の温度変化を風量により測定したグラフであって、複数個の発光ダイオードが前面に配列されている基板温度と、排気口から吐き出される空気温度と背面板の最高温度は風量が増加するほど低くなる。
【００５９】
すなわち、本発明のようにファンを用いて強制に空気を送風させればバックライトユニットの冷却効率をアップさせることが分かる。
【００６０】
参考に、グラフにおいてバックライトユニットの発熱量は６８０Ｗ/ｍ２であり、各風量により各部位のデータ値が多数個に分布されることは該当部位を移動して測定して形成されたものである。
【００６１】
本発明は具体的な例についてだけ詳述されたが、本発明の技術思想の範囲内で多様な変形及び修正が可能なことは当業者にとって明らかであり、このような変形及び修正が添付された特許請求の範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】従来の技術に係るバックライトユニットを有する液晶ディスプレイの概略的な断面図である。
【図２】本発明に係る発光素子パッケージの概略的な斜視図である。
【図３】本発明に係る発光素子パッケージから発熱される熱が放出される経路を概略的に示した斜視図である。
【図４】本発明により追加的な構成要素がさらに具備された発光素子パッケージにおいて空気が循環されることを説明するための概略的なブロック図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明によって金属基板またはガイド部材に突出部を形成した状態を説明するための概略的な断面図である。
【図６】本発明によって空気排出のためのファンケースがさらに具備された状態の空気の流れを説明する概念図である。
【図７】本発明に係る液晶ディスプレイ用バックライトユニットの概略的な構成断面図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係るバックライトユニットの冷却装置に形成された吸込口の形態を示した概略的な構成断面図である。
【図９】本発明に係るバックライトユニットに装着された冷却装置の概略的な斜視図である。
【図１０】本発明によってファンを用いてバックライトユニットを強制に冷却させる冷却効率を測定したグラフである。
【図１１】本発明によって各部位の温度変化を風量に基づき測定したグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１００ : 液晶ディスプレイ、１２０ : 拡散板、１３０ : 基板、１３１ : 発光ダイオード、１５０ : 金属基板、１５１ : 絶縁膜、１５２ａ、１５２ｂ : 電極ライン、１６０ : 発光素子、２００ : 冷却装置、２１０ : 背面板、２１１ : フィン(Fin)、２２０ : ガイド部材、２６１、２６２ : 吸込口、２７０、３２２、３５２ : ファンケース、３０１ : 突出部、３１０ : ガイド部材、３２１ : 吸込口、４００ : 冷却部、４１０ : 循環管。
【図１】
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【図２】
2006114501.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006114501.tif 000008
【図７】
2006114501.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006114501.tif 000011
【図１０】
2006114501.tif 000012
【図１１】
2006114501.tif 000013