(57)【要約】【課題】LEDチップからの熱は導光板の入光端面部分でヒートスポットを構成し、放熱効果が不充分であった。【解決手段】導光板１の出光面１ｃ側に拡散板１１を配置し、反出光面１ｄ側に反射シート１２と共に配光性グラファイトシート１３を配置する。導光板１の入光端面１a、１ｂに線状発光ユニット２，３を配置する。導光板１等及び線状発光ユニット２，３は金属板４を介して筺体５に固定される。線状発光ユニット２，３のLEDチップ２１，３１からの熱は配光性グラファイトシート１３全体に迅速に拡散し、金属板４を介して筺体５に効率的に放熱される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明部材よりなる導光板と、
該導光板の入光端面に設けられた線状発光ユニットと、
該線状発光ユニットに接触しかつ前記導光板の出光面に対向する反出光面
全体に設けられた配光性グラファイトシートと
を具備するサイドエッジ型面状発光装置。
【請求項２】
さらに、前記導光板と前記配光性グラファイトシートとの間に設けられた反射シートを具備する請求項１に記載のサイドエッジ型面状発光装置。
【請求項３】
さらに、前記配光性グラファイトシートの前記導光板と反対側面に設けられた金属板を具備する請求項１に記載のサイドエッジ型面状発光装置。
【請求項４】
前記金属板の前記配光性グラファイトシートに対向する部分が凸状になっている請求項３に記載のサイドエッジ型面状発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は線状の発光素子パッケージたとえば発光ダイオード（LED）パッケージよりなる線状発光ユニットを導光板と組合わせたサイドエッジ型面状発光装置に関する。サイドエッジ型面状発光装置は液晶表示（LCD）装置のバックライト光源として用いられる。
【背景技術】
【０００２】
LCD装置のバックライト光源として用いられる面状発光装置は冷陰極蛍光ランプ（CCFL）の代りにLEDチップを用いたものが主流となっている。これにより、薄型化、軽量化、省電力化等を図っている。LEDチップを用いた面状発光装置はサイドエッジ型と直下型とに大別されるが、サイドエッジ型面状発光装置は直下型面状発光装置に比較して薄型化の点で特に優れている。
【０００３】
一般に、LCD装置に用いられるサイドエッジ型面状発光装置は、LCDパネルの背面に設けられた導光板と、導光板の入光端面に設けられた複数のLEDチップよりなる線状発光ユニットと、導光板の背面に設けられた反射板と、導光板、線状発光ユニット及び反射板を覆う黒色樹脂よりなる筺体とにより構成されている。この場合、高出力化したLEDチップの発熱により導光板特に入光端面部分に熱が滞り、ヒートスポットとなる。この結果、LEDチップ子自体の温度上昇と共に導光板の入光端面部分の熱膨張による変形を招く。従って、LEDチップの温度上昇を抑制しかつ導光板の変形を抑制するために、LEDチップの電流を制限しなければならず、LEDチップの輝度の低下を招くことになる。このため、LEDチップの温度上昇及び導光板の変形を抑制するためにLEDチップの放熱対策が必要である。
【０００４】
第１の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LEDチップ及び導光板の入光端面部分に高熱伝導率の放熱板を接触させてLEDチップの熱を放熱させている（参照：特許文献１）。
【０００５】
また、第２の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LEDチップの背面及び導光板の出光面に対向する反出光面全体に導体配線が施された可撓性放熱基板を設けてLEDチップの熱を放熱させている（参照：特許文献２）。
【０００６】
さらに、第３の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LEDチップ直下にリードフレームを介して放熱性樹脂層を設け、さらに、その直下に面方向に高い熱伝導率の配向性グラファイトシートを設け、LEDチップの熱を放熱させている（参照：特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４５８１号公報
【特許文献２】特開２００８−１７１７９７号公報
【特許文献３】特開２００７−１８４２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の第１の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、ヒートスポット、つまり、導光板の入光端面部分に滞った熱は導光板と放熱板との小さな接触部分のみで放熱されるので、導光板の入光端面部分の熱の放熱は不充分である課題がある。尚、特許文献１には、ペルチェ素子による熱引きも開示しているがこれは製造コストの上昇を招く。
【０００９】
また、上述の第２の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LEDチップ及び導光板に設けられている可撓性放熱基板はその熱伝導率が1〜１０W/mkと小さいので、LEDチップ及び導光板の入光端面部分からの放熱は不充分である課題がある。
【００１０】
さらに、上述の第３の従来のサイドエッジ型面状発光装置においては、LEDチップと高熱伝導性の配向性グラファイトシートとの間に熱伝素率が1〜１０W/mkと小さい放熱性樹脂層を介在させているので、LEDチップの放熱は不充分であり、かつ、導光板には放熱構造がないので、ヒートスポットつまり導光板の入光端面部分の熱の放熱は不充分であるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の課題を解決するために、本発明に係るサイドエッジ型面状発光装置は、透明部材による導光板と、導光板の入光端面に設けられた線状発光ユニットと、線状発光ユニットに接触しかつ導光板の出光面に対向する反出光面全体に設けられた配向性グラファイトシートとを具備するものである。配向性グラファイトシートの面方向の熱伝導率は銅の熱伝導等の3倍から4倍、アルミニウムの熱伝導等の5倍から6倍と高いので、線状発光ユニットから配向性グラファイトシートへ直接伝達された熱及び線状発光ユニットから導光板の入光端面部分へ放射された熱は迅速に配向性グラファイトシート全体に拡散してヒートスポットを緩和する。
【００１２】
また、上述のサイドエッジ型面状発光装置は、配向性グラファイトシートの導光板と反対側面に設けられた金属板を具備し、さらに、導光板、線状発光ユニット及び金属板を覆う筺体を具備する。これにより、配向性グラファイトシート全体に拡散した熱は配向性グラファイトシートと金属板との広い接触面積を介して筺体に放熱される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、線状発光ユニットからの熱は配向性グラファイトシート全体に迅速に拡散するので線状発光ユニットの温度上昇を抑制でき、従って、その信頼性を確保できる。また、導光板の熱膨張も抑制でき、従って、導光板の変形を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るサイドエッジ型面状発光装置の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のサイドエッジ型面状発光装置の変更例を示す断面図である。
【図３】図１の配向性グラファイトシートの変更例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係るサイドエッジ型面状発光装置の実施の形態を示す断面図である。図１においては、透明部材たとえばアクリル樹脂、ポリカーボネートよりなる導光板１の２つの対向する入光端面１a、１bに線状発光ユニット２，３を設けてある。また、導光板１及び線状発光ユニット２，３の下側には薄いアルミニウム等よりなる金属板４が設けられている。この金属板４の中央部には凸状になっている。さらに、全体は黒い樹脂よりなる筺体５内に収納される。
【００１６】
導光板１は出光面１ｃ及び出光面１ｃに対向する反出光面１ｄを有し、出光面１ｃに側に拡散板１１が配置され、反出光面１ｄ側に反射シート１２が配置されている。さらに、導光板１の反出光面１ｄ側で反射シート１２の背面側に配向性グラファイトシート１３が設けられている。
【００１７】
配向性グラファイトシート１３においては、面方向の熱伝導率が１２００W/mkと銅の3倍以上、アルミニウムの5倍以上であり、他方、厚さ方向の熱伝導率が4〜６W/mkと非常に小さい。配向性グラファイトシート１３としては、たとえば株式会社カネカのカネカグラファイトシート（商標）あるいはパナソニック株式会社の“PGS”グラファイトシート（商標）がある。
【００１８】
線状発光ユニット２，３は同一構造をなしている。すなわち、線状発光ユニット２（３）は、複数のLEDチップ２１（３１）を線状に実装する実装基板２２（３２）、LEDチップ２１（３１）を封止する蛍光体入りの透明樹脂層２３（３３）、及びアルミニウムブロック２４（３４）よりなる。
【００１９】
実装基板２２（３２）は、アノード電極パターン及びカソード電極パターンが形成されたプリント配線基板、あるいはスリットでアノード、カソードが分けられたAl板材、Cu板材にAgめっきした安価かつ放熱性の高い金属板である。尚、LEDチップ２１（３１）を直列接続する場合、アノード電極パターン及びカソード電極パターンあるいはアノード、カソードは不要である。
【００２０】
LEDチップ２１（３１）の実装基板２２（３２）への実装はダイアタッチ剤（接着剤）を用いて行われる。ダイアタッチ剤としては、反射率が高い酸化チタン、酸化亜鉛及びアルミナのフィラーを添加した白いあるいは透明のシリコーン樹脂を用いる。熱抵抗を低下させるために銀（Ag)フィラーを添加したシリコーン樹脂を用いてもよい。尚、Agフィラー添加シリコーン接着剤は導電性を有するので、実装時に、隣接するLEDチップ、アノードカソードとの導通に注意が必要となる。LEDチップ２１（３１）が実装基板２２（３２）に実装された後に、必要なAuボンディングワイヤ（図示せず）を施す。
【００２１】
実装されたLEDチップ２１（３１）及びAuボンディングワイヤは蛍光剤入りの透明樹脂層２３（３３）によって封止される。この封止方法は、ポッティング法、印刷方法、圧縮成形法、あるいは射出成形法によって行われる。
【００２２】
樹脂封止された実装基板２２（３２）はアルミニウムブロック２４にピン（図示せず）等を用いて固定される。
【００２３】
アルミニウムブロック２４（３４）のLEDチップ２１（３１）の反対側は中空部となっており、その中空部にLEDチップ２１（３１）の通電用配線（図示せず）が設けられている。また、アルミニウムブロック２４（３４）はコの字断面形状をなしており、つまり、LEDチップ２１（３１）を覆う側壁を有している。この側壁の内面には、リフレクタ特性を上げるために、Ag蒸着等による反射層２４a（３４a）が設けられている。
【００２４】
次に、図１のサイドエッジ型面状発光装置の組立方法について説明する。
【００２５】
始めに筺体５上に薄いアルミニウム等よりなる金属板４を接着剤等を用いて接着する。次いで、線状発光ユニット２，３を金属板４及び筺体５にねじ固定する。
【００２６】
次に、配向性グラファイトシート１３、反射シート１２、導光板１、及び拡散板１１を順次配置する。この場合、金属板４の中央部は厚くなって凸状となっており、従って、反射シート１２及び配向性グラファイトシート１３は金属板４によって押圧され、この結果、反射シート１２、配向性グラファイトシート１３及び金属板４の間は隙間なく確実に密着することになる。
【００２７】
尚、中央部が凸状の金属板４はプレス加工等によって形成されるが、図２に示すごとく、板状の金属板を用い、折り曲げることにより金属板４と同様の金属板４’を形成できる。
【００２８】
次に、図１のサイドエッジ型面状発光装置の放熱効果について説明する。
【００２９】
LEDチップ２１（３１）からの熱は２つの経路によって放熱される。1つの経路は熱伝達であり、つまり、実装基板２２（３２）→アルミニウムブロック２４（３４）→配光性グラファイトシート１３である。他の１つは幅射であり、つまり、樹脂層２３（３３）→空気→導光板１の入光端面１a（１ｂ）部分→配光性グラファイトシート１３である。いずれの経路でも、配光性グラファイトシート１３に到達した熱は配光性グラファイトシート１３の面方向に迅速に拡散し、熱は配光性グラファイトシート１３全体に一時的に滞留する。そして、配光性グラファイトシート１３全体に滞留した熱は配光性グラファイトシート１３のほぼ全体に密着している金属板４あるいは４’に伝達され、さらに筺体５に伝達される。このように、LEDチップ２１（３１）からの熱は、ヒートスポットを構成することなく、筺体５に効率的に放熱される。
【００３０】
上述の実施の形態における配光性グラファイトシート１３の厚さは、通常、１０〜１００μｍと小さい。従って、図３に示すごとく、複数の配光性グラファイトシート１３−１、１３−２、…、１３−（n−１）、１３−nを、熱伝導率が約０．５W/mkのシリコーン接着剤１３aによって積層すると、面方向の放熱経路が増加し、放熱効果をさらに向上させることができる。
【００３１】
尚、上述の実施形態においては、２つの線状発光ユニット２、３を設けているが、本発明は１つの線状発光ユニットを有するサイドエッジ型面状発光装置にも適用し得る。
【符号の説明】
【００３２】
１：導光板
１a、１b：入光端面
１ｃ：出光面
１ｄ：反出光面
２、３：線状発光ユニット
４、４’：金属板
１１：拡散板
１２：反射シート
１３、１３−１、１３−２、…配光性グラファイトシート
１３a…シリコーン接着剤
２１、３１…LEDチップ
２２、３２…実装基板
２３，３３…樹脂層
２４，３４…アルミニウムブロック
【図１】
2011187312.tif 000003
【図２】
2011187312.tif 000004
【図３】
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