(57)【要約】【課題】携帯型パソコン等において液晶ディスプレイのバックライト光源として発光ダイオードが用いられるようになってきた。屋外使用では明るいディスプレイが要求される。そのため発光ダイオードも光出力を上げるため過酷な駆動状態となり猛烈な発熱が起こる。この熱を速やかに放熱し温度上昇を抑えることが必須である。【解決手段】多数の発光ダイオードチップが実装された配線基板３１と金属筺体６１との隙間にバネ性を有する金属板で造った弾性変形する熱伝導部材７１を挿置し、そのバネ弾性復元力を利用して両者に押接させることで、伝熱経路を形成する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光体が配置された配線基板と、
金属筺体または金属で造られた放熱体と、
バネ性を有する金属板で造られ、前記配線基板と前記金属筺体または金属で造られた放熱体との間に弾性圧縮変形させて介在させた熱伝導部材と
を備える表示装置。
【請求項２】
前記配線基板の電気配線回路は、銅，アルミニウム等の金属板の表面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記熱伝導部材は、断面が概Ｕ字形をしていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記発光体は発光ダイオードチップである請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の情報表示に用いられる液晶ディスプレイ等の表示装置に関するものであり、バックライト光源の発生する熱を効率的に拡散放熱することを目的にしたものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型パーソナルコンピュータ(以下、携帯型パソコンと表記)は、携行性を良くするために軽量化が成されている。したがってそれに用いられる液晶ディスプレイも大幅な軽量化、小形化、薄型化が図られている。一方で、薄型軽量化を進展させても、屋外での使用を考慮しディスプレイの視認性を確保するためにも、ディスプレイの明るさを低下させることは出来ない。むしろ明るさを向上させなければならない。
【０００３】
発光源からの光を有効に活用するため、導光板、反射フィルム、拡散フィルムには数々の工夫工作がなされている。
【０００４】
携帯型パソコンの携行使用においては電池駆動が前提となるので、より長時間駆動を実現するためには、消費電力を抑えることが何よりも重要である。しかしディスプレイを明るくするには光出力を上げる必要があり、消費電力を抑えることとは相反する条件となる。
【０００５】
従来より携帯型パソコンのディスプレイ照明光源として、冷陰極線管が常用されている。しかし冷陰極線管は最近長寿命化が成されているとはいえ、一万時間以上駆動すると急激に輝度が低下してくる。また細く長いガラス管で造られているため、携行中の衝撃によって壊れやすいという課題を抱えている。
【０００６】
一方、近年発光ダイオード(以下ＬＥＤと表記)の輝度向上と省電力化は目覚しく進歩し現在も発展途上にある。また光の三原色である赤、緑、青のＬＥＤも出揃い演色性も向上し、カラーディスプレイの照明光源として充分実用域に達した。
【０００７】
昨今、上記したようにＬＥＤの輝度向上、演色性の向上、低コスト化が進展したので、ＬＥＤが液晶ディスプレイ等の照明光源として用いられるようになって来た。携帯電話では既にＬＥＤによる照明が一般的となっている。
【０００８】
携帯型パソコンの液晶ディスプレイのバックライト光源として、ＬＥＤを多数個直線状に配列して、冷陰極線管の如く線状光源化し、バックライト光源として冷陰極線管の替わりに用いることが可能である。
【０００９】
冷陰極線管は管体自体の温度が上昇しても発光効率が落ちることはなく、管体はガラスで造られているので、別段放熱に配慮する必要はない。
【００１０】
しかしＬＥＤは、ＬＥＤチップの温度が上昇すると発光効率が低下するので温度上昇を極力抑える必要がある。８０℃を超えると発光効率の低下が顕著になるので、温度上昇はそれ以下に抑えることが必須である。
【００１１】
ＬＥＤは点光源であり、微小な空間から高密度な光が放射される。このため光源の温度は極めて高温となる。したがって効率のよい発光を持続するためには、ＬＥＤの発する熱を速やかに放熱する必要がある。
【００１２】
特にＬＥＤを線状配置，角状配置，円状配置など様々なパターンで配置して、多数個駆動する場合は熱が籠らないよう放熱に工夫する必要がある。
【００１３】
そこでＬＥＤチップの発する熱を、アルミニウムやマグネシウム等の金属で出来た（携帯型パソコンの）筺体に伝熱し放熱することが考えられる。その一例が特許文献１に開示されている。
【００１４】
特許文献１では、実装基板に搭載された発光体が発する熱を、金属フィルム（あるいは箔）を用いて、前記実装基板の発光体が搭載された面とは反対面に、上記金属フィルムを接触させると共に他の部分を筺体に接触させ、上記金属フィルムを介して発光体から筺体に伝熱し放熱を行うというものである。
【特許文献１】特開２００３−３６７１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし開示例では、伝熱体として金属フィルムを用いており伝熱路として極めて非効率である。また実装基板及び筺体に金属フィルムを接触させている状態では接触面での伝熱抵抗が大きく、効率的な熱伝達および放熱が行われるとはいえない。
【００１６】
さらに金属フィルムという少しの力で変形し、且つ形状の定まらない部材で構成しているため、筺体への組み込みに難作業が伴うと考えられる。
【００１７】
本発明は上記したような問題点を解消するためのものであり、伝熱効率が高くかつ組み立ての容易な伝熱構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するため、伝熱材料としてバネ性のある銅合金などの金属材料を用いる。上記の金属材料で板材のものを、断面が概Ｕ字型を呈する長尺部材に加工を行い、発熱体と金属筺体との間隙に押し込み、それが持っているバネ弾性力を利用して、発熱体と金属筺体とに押圧接触させ、熱伝達および放熱を行う。
【発明の効果】
【００１９】
高温側となる配線基板と放熱側となる金属筺体との熱的橋渡しを担う部材としてバネ性を有する金属合金（例えばリン青銅板）を用いているので、金属フィルムで熱的結合を行うのと比べると遥かに熱伝導容量が大きく、効率的な放熱が行える。その結果ＬＥＤチップの温度上昇が低く抑えられ、ＬＥＤチップを封止している樹脂材料の劣化がゆるやかとなり、バックライト光源としての寿命も長く保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２１】
図１は、多数個のＬＥＤチップ２が配線基板３の表面に直列搭載されたＬＥＤ光源体１を示したものである。個々のＬＥＤチップ２は透明樹脂４でポッティング封止されている。図１に示すように直接配線基板３にＬＥＤチップ２を搭載しただけでは、放射光の利用効率は極めて低いものとなる。
【００２２】
より明るくディスプレイを照明するには、発光源から放射された光を、可能な限り多く導光板に導入することが必要である。そのためにはＬＥＤチップから放射された光を、極力導光板の光線入射部へと導く必要がある。
【００２３】
また図１に示すように、一定の間隔で並べられたＬＥＤから放射された光は、ＬＥＤが点光源であるため、ＬＥＤチップの近傍部分が明るく照明されるいわゆる「目玉現象」という現象が発生する。これを低減するためには、ＬＥＤチップの並び方向に光を拡散させ、冷陰極線管の如く線状光源に近づけることが望ましい。
【００２４】
以下光線利用効率を高め光源を線状化するための一例を説明する。
【００２５】
図２は、ＬＥＤ直列モジュール２１を示している。セラミック(アルミナ等)素材で造られた長四角柱状を成したチップ基台２２に、複数のＬＥＤチップ２３が搭載されている。チップ基台２２には両側に斜面を持った凹部２４が複数箇所形成されており、その底部該中央にＬＥＤチップ２３がボンディングされている。チップ基台２２には各ＬＥＤチップ２３を電気的に結合する配線回路が形成されている。
【００２６】
なお凹部２４の空間は、ＬＥＤチップ封止用の透明な樹脂で充たされている。透明樹脂として、屈折率が約Ｎｄ＝１．５５のものを用いた。
【００２７】
次に、上記のように構成されたＬＥＤチップ２３の光線出射状態を説明する。
【００２８】
図３は、ＬＥＤ直列モジュール２１を横方向から観た時の凹部２４を拡大して示した図である。チップ基台２２はアルミナ素材のセラミックで造られているので反射率の高い白色を呈している。したがってＬＥＤチップ２３から射出された光は、凹部２４内壁で反射されて、図３において矢印で示しているような各方向に分散出射される。なお、図において矢印は代表的な光線を示している。バックライトとして用いる場合には、光線の進路前方には導光板の光線入射部が位置しており、チップ基台２２を用いることで導光板に多くの光を導くことができ、光を有効に利用することが可能となる。また光がＬＥＤチップ２３の両翼方向に適度に分散するので、冷陰極線管の如き線状光源に近づく。
【００２９】
図４は、ＬＥＤ直列モジュール２１を複数個、配線基板３１に一列に配置搭載して長尺化したバックライト光源５１を示す図であり、大型サイズの液晶ディスプレイ用バックライト光源としての使用展開を目論んだものである。
【００３０】
配線基板３１には、各ＬＥＤ直列モジュール２１への配線回路と共にＬＥＤを点灯制御する駆動回路も構築されている。配線基板３１の基材には、ＬＥＤチップ２３の発熱を速やかに拡散するために熱伝導のよいアルミニウム板が使われている。
【００３１】
図５は、本実施の形態１に係る液晶ディスプレイユニット５０の断面図である。液晶ディスプレイユニット５０は、上記したバックライト光源５１に加え、導光板５２、反射シート５３、拡散シート５４、液晶パネル５５を備えている。
【００３２】
これらの各部材は、バックライトフレーム(図示せず)に搭載組付けされている。
【００３３】
反射シート５３と拡散シート５４は、配線基板３１に突き当たるように取付けられており、ＬＥＤ直列モジュール２１群は、この両者に挟み込まれている。反射シート５３は全面アルミ蒸着(または銀蒸着)が施され鏡面に仕上げられているか、または反射率が高く拡散性の良い白色のプラスチックシートが使用されている。また拡散シート５４は、導光板端面５２ａから配線基板３１に突当たるまでの領域に、鏡面反射テープ５４ａが貼り合わされている。なお、鏡面反射テープは無くてもよい。
【００３４】
ＬＥＤチップ２３から上下方向に放射される光線は、直接、または反射シート５３あるいは拡散シート５４の内面で反射されて、導光板５２の光線入射端面５２ａに入射する。
【００３５】
以上説明したように、反射シート５３と拡散シート５４を延長させ、ＬＥＤ直列モジュール２１群を挟み込むよう構成することで、極めて簡単な構造で光線利用効率の高い液晶ディスプレイユニット５０が実現できる。
【００３６】
なお、バックライト光源として、ＬＥＤ光源体１を用いてもよい。
【００３７】
図６は、本実施の形態１に係る液晶ディスプレイの断面図である。液晶ディスプレイユニット５０は本発明の表示装置の一例であり、液晶ディスプレイユニット５０を金属筺体６１に組み込んだときの状態を示したものである。
【００３８】
金属筐体６１は、アルミニウムあるいはマグネシウム合金等の金属からなる。
【００３９】
配線基板３１の下端辺は金属筺体６１の底面に当接するように挿置される。このようにして形成される配線基板３１と金属筺体６１とで囲まれる空間６２に、図７で示すような断面が概Ｕ字形状をした長尺の伝熱部材７１を弾性圧縮変形させて介在させる。伝熱部材７１は金属からなり、バネ性を有する。伝熱部材７１を所定位置まで押し込むと、Ｕ字形断面の片面が配線基板３１の裏面に押接し、他の片面が金属筺体内面に押接する。これによって配線基板３１から金属筺体６１への熱伝導路が形成される。
【００４０】
従来のように金属フィルムで熱伝達を行うのに較べると、金属板で行うほうがはるかに熱伝達容量が大きくなり放熱効率が向上するので、従来以上のＬＥＤの高輝度駆動が可能となる。
【００４１】
また液晶ディスプレイユニット５０を金属筺体６１に挿置した後、この両者で形成される細長い空間に、Ｕ字形をした伝熱部材７１を弾性圧縮変形させて介在させるだけで熱伝導路が構築できるので、極めて組み立てが簡単である。
【００４２】
また、伝熱部材は弾性圧縮変形させて介在させているため、取り付けた際の熱的接合効率が高い。さらに、Ｕ字形をした伝熱部材７１に熱伝導グリースを適量塗布しておけば、取り付けた際の熱的接合効率がさらに高まり、一段と放熱能力が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係る表示装置は、省電力、高輝度、耐衝撃性、長寿命が望まれるバックライト光源を用いる携帯型の液晶ディスプレイ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】多数個のＬＥＤチップが配線基板の表面に直列搭載されたＬＥＤ光源体を示す図
【図２】ＬＥＤ直列モジュールを示す図
【図３】ＬＥＤ直列モジュール２１を横方向から観た時の凹部２４を拡大して示した図
【図４】ＬＥＤ直列モジュール２１を複数個、配線基板３１に一列に配置搭載して長尺化したバックライト光源５１を示す図
【図５】実施の形態１に係る液晶ディスプレイユニット５０の断面図
【図６】実施の形態１に係る液晶ディスプレイの断面図
【図７】伝熱部材７１の斜視図
【符号の説明】
【００４５】
１  ＬＥＤ光源体
２  ＬＥＤチップ
３  配線基板
４  透明樹脂
２１  ＬＥＤ直列モジュール
２２  チップ基台
２３  ＬＥＤチップ
２４  凹部
３１  配線基板
５０  液晶ディスプレイユニット
５１  バックライト光源
５２  導光板
５３  反射シート
５４  拡散シート
５５  液晶パネル
６１  金属筺体
６２  空間
７１  伝熱部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006343541.tif 000008
【図７】
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