(57)【要約】【課題】  ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造にあって、連続して配置されるＬＥＤとそれに対向して設けられる長尺なレンズ体とを確実に当接又は均一近接可能とする実装技術、および、ＬＥＤの発生熱を放熱する放熱技術を提供するものである。【解決手段】  複数のＬＥＤ２，２，…がヒートシンク（放熱板）機能を有するＬＥＤ固定板３に固定されながら、ＬＥＤ実装基板４に実装されている。そして、ＬＥＤ２，２，…はレンズ体１に当接されている。この時、ＬＥＤ２はＬＥＤ実装基板４の厚さ方向に形成された穿孔部１３に挟持され、ＬＥＤ２のＬＥＤ端子部１０とＬＥＤ実装基板４の基板端子部１１をハンダ付けして実装される。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造のＬＥＤと導光板の間に介在させるレンズ体へＬＥＤを当接又は均一近接可能に実装することを特徴とするＬＥＤ実装基板。
【請求項２】
ＬＥＤの底面部を基板裏面に表出させつつＬＥＤを実装させたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項３】
ＬＥＤ実装基板の長手方向側面に形成された凹部にＬＥＤを実装させたことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項４】
ＬＥＤ実装基板の厚さ方向に形成された穿孔部にＬＥＤを実装させたことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項５】
基板に折曲自在な材質を用いたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項６】
折曲自在な材質としてポリイミドを用いたことを特徴とする請求項５記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項７】
基板に鏡面を備えたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項８】
基板に金属材料を用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項９】
金属材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とする請求項８記載のＬＥＤ実装基板。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のＬＥＤ実装基板を備えたバックライト。
【請求項１１】
ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造のＬＥＤと導光板の間に介在させるレンズ体へＬＥＤを当接又は均一近接可能に実装するために、ＬＥＤの底面部を基板裏面に表出させて、基板裏面側からの実装作業を可能としたことを特徴とするＬＥＤ実装方法。
【請求項１２】
ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造のＬＥＤと導光板の間に介在させるレンズ体へＬＥＤを当接又は均一近接可能に実装するために、ヒートシンク機能を有するＬＥＤ固定板のＬＥＤ固定部にＬＥＤを組み込む第１工程と、ＬＥＤの組み込まれたＬＥＤ固定板とＬＥＤ実装基板をセットし、ＬＥＤ端子部と基板端子部をハンダ付けしてＬＥＤユニットを構成する第２工程と、ＬＥＤユニット体とレンズ体とを当接又は均一近接させた第３工程とからなることを特徴とするＬＥＤ実装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）の実装技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまでＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライトのＬＥＤ実装技術には、次のようなものがあった。
（１）特許文献１は、複数のＬＥＤがガラスエポキシ製基板に一定間隔のピッチで実装され、基板の表面には可視域の光を反射するように白色塗料が印刷されているとともに、基板は導光板の一側面に近接するようにホルダーに着脱可能に取り付けられており、ＬＥＤの側方に出射された光を導光板に反射させるための反射板が基板の両側に配設されているものである（同明細書［００３０］）。
（２）特許文献２は、光源（ＬＥＤ）３２と導光体２７の入射面２９との間に設けられた屈折集光板（レンズ体）３３により、ＬＥＤ３２ａ、３２ｂから平面放射状に出た光を屈折集光させて平行光とし、この平行光を導光体２７の入射面２９に入射させているので、点光源であるＬＥＤ３２ａ、３２ｂを用いても、導光体２７の出射面２８から出射される光の輝度分布を均一にすることができ、この技術を備えた液晶表示装置では、液晶表示パネル２１の表面から出射される光の輝度分布を均一にすることができ、表示品質を向上することができるものである（同明細書［００１３］）。
（３）特許文献３は、光源である複数のＬＥＤと、該ＬＥＤを実装するＬＥＤ基板と、側面の入射面から入射した光源の光を前面の照射面から面光源とし照射する導光板と、ＬＥＤ、ＬＥＤ基板及び導光板を収容する表示板ケースとを備えた面光源装置であって、ＬＥＤ基板の少なくとも一部が表示板ケースの内面と密着し、また、ＬＥＤが導光板の側面の入射面に対向するように、ＬＥＤ基板を配設したものであり、ＬＥＤの発生熱が、ＬＥＤ基板と表示板ケースを密着させることにより表示板ケースから外部に効率良く放熱されるので、ＬＥＤが高温となるのが防止でき、性能が損なわれることがなく、明るい表示の表示装置を得ることができるものである（同明細書［０００５］及び［０００６］）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１７９５１２号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９０２３号公報
【特許文献３】特開２００５−３８７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１ないし３のようなＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライトのＬＥＤ実装技術には、次のような課題があった。
（１）複数のＬＥＤを基板に実装して光源とした場合、光源と被光源体（導光板またはレンズ体など）との距離をどのように調整するのか？例えば、従来、連続して配置されるＬＥＤとそれに対向して設けられる長尺なレンズ体とを確実に当接又は均一近接可能とするシステマチックな実装技術は存在していなかった。
（２）複数のＬＥＤを基板に実装して光源とした場合、ＬＥＤの発生熱をどのように放熱するのか？すなわち、ＬＥＤは発生熱によりその寿命を著しく低下させるとともに故障の原因ともなるので、これを防止する放熱技術（低温での使用技術）はこれまで実用化になっていなかった。
【０００５】
上記課題を解決するため、本願発明者らは鋭意試験・研究を行い、これまでにない新規な技術を開発し、本願発明を完成させたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明の第１の発明は、ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造のＬＥＤと導光板の間に介在させるレンズ体へＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を当接又は均一近接可能に実装することを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第２の発明は、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）の底面部を基板裏面に表出させつつＬＥＤを実装させたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第３の発明は、ＬＥＤ実装基板の長手方向側面に形成された凹部にＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を実装させたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第４の発明は、ＬＥＤ実装基板の厚さ方向に形成された穿孔部にＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を実装させたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第５の発明は、基板に折曲自在な材質を用いたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第６の発明は、折曲自在な材質としてポリイミドを用いたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第７の発明は、基板に鏡面を備えたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第８の発明は、基板に金属材料を用いたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第９の発明は、金属材質としてアルミニウムを用いたことを特徴とするＬＥＤ実装基板である。
第１０の発明は  以上のようなＬＥＤ実装基板を備えたバックライトである。
第１１の発明は、ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造のＬＥＤと導光板の間に介在させるレンズ体へＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を当接又は均一近接可能に実装するために、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）の底面部を基板裏面に表出させて、基板裏面側からの実装作業を可能としたことを特徴とするＬＥＤ実装方法である。
第１２の発明は、ＬＥＤを光源とするエッジライト型バックライト構造のＬＥＤと導光板の間に介在させるレンズ体へＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を当接又は均一近接可能に実装するために、ヒートシンク機能を有するＬＥＤ固定板のＬＥＤ固定部にＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を組み込む第１工程と、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）の組み込まれたＬＥＤ固定板とＬＥＤ実装基板をセットし、ＬＥＤ端子部と基板端子部をハンダ付けしてＬＥＤユニットを構成する第２工程と、ＬＥＤユニット体とレンズ体とを当接又は均一近接させた第３工程とからなることを特徴とするＬＥＤ実装方法である。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によれば、以下のような効果を有する。
（１）ＬＥＤをレンズ体に当接又は均一近接可能に実装できるＬＥＤ実装基板を有することで、バックライトの性能・生産効率が極めて向上する。また、レンズ体を介在させることで、ＬＥＤから導光板への集光及び／又は拡散効果が得られ、バックライトの性能を向上させる。
（２）ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）の底面部が基板裏面に表出していることで、基板裏面側からの実装作業（ハンダ付け等）が可能となり、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）をレンズ体へ確実（誤差の減少）に当接又は均一近接させることができる。また、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）の底面部が基板裏面に表出していることで、基板の裏面側に熱を逃がす放熱効果を有する。
（３）ＬＥＤ実装基板に形成された凹部及び穿孔部によって、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）の底面部を基板裏面に表出させつつＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）を確実に実装できる。
（４）基板に折曲自在な材質を用いたことで、基板側が柔軟に折曲し、ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）をレンズ体へ確実に当接又は均一近接させることができる。
（５）ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）にリフレクター（反射面）を構成しない場合でも、基板に鏡面を備えることで、高輝度が得られる。
（６）基板の短手方向の長さを液晶画面（導光板）の厚さに合わせる為、寸法的には極端に短くなる場合がある。基板は熱を加えると「反り」が発生するものだが、放熱板を実装することにより「反りにくい」構造とすることができる。すなわち、一般的に基板は長手方向が長く短手方向が短いほど反りやすくなる。そのため、製造工程で基板が反ってしまった場合、その反りを強制的に戻そうとすると、半田クラックや部品破損の危険性がある。基板にＬＥＤを先に半田を行うと「反り」が生じ、それから放熱板へセットすると「反りから平ら」に戻そうとすることになるが、本件発明の場合、先に放熱板とＬＥＤをセットしてから基板に半田付けするため放熱板（金属でＬ字型等の物）で基板が反らないようにできる。
（７）ＬＥＤ固定板のＬＥＤ固定部にＬＥＤ２を組み込む又は嵌め込む場合、ＬＥＤを熱伝導性接着剤（硬化性、非硬化性）、熱伝導性シート、熱伝導ゴム、熱伝導ゲル等を使用し接着固定することで、熱伝導効率を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本願発明に係るＬＥＤ実装構造を示す説明図である。図１に示すように、複数のＬＥＤ（本実施形態では、ＬＥＤとして「チップＬＥＤ用パッケージ」を使用する。以下同じ）２，２，…がヒートシンク（放熱板）機能を有するＬＥＤ固定板３に固定されながら、ＬＥＤ実装基板４に実装されている。そして、ＬＥＤ２，２，…はレンズ体１に当接されている。なお、符号５は抵抗である。
【０００９】
また、図１に示すＬＥＤ実装構造を外装する外装部材（図示省略）をヒートシンクとして利用する場合、上記ＬＥＤ固定板３はその外装部材との接合性を高め、それによって放熱効果を向上させることになる。
【００１０】
次に、上記ＬＥＤ実装構造の実装工程を説明する。
図２は、ＬＥＤ実装工程の第１工程を示す。（ａ）に示すように、断面略コ字形のＬＥＤ固定板３は穿孔された複数のＬＥＤ固定部６，６，…を長手方向に備え、そのＬＥＤ固定部６にＬＥＤ２を組み込む又は嵌め込む。この時ＬＥＤ２は、熱伝導効率を上げる為、熱伝導性接着剤（硬化性、非硬化性）、熱伝導性シート、熱伝導ゴム、熱伝導ゲル等を使用し接着固定してもよい。但し、接着剤を使用する場合、基板実装後に作業する場合もあり得る。また、この時、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ＬＥＤ固定板３の平滑面７とＬＥＤ２の発光面８を一致させる。全てのＬＥＤ発光面とレンズとの隙間を極力無くし、レンズへの入光率を高める為である。
【００１１】
図３は、ＬＥＤ実装工程の第２工程を示す。（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＬＥＤ２の組み込まれたＬＥＤ固定板３とＬＥＤ実装基板４をセットする。そして、（ｃ）に示すようにＬＥＤ２のＬＥＤ端子部１０とＬＥＤ実装基板４の基板端子部１１をハンダ付け（リフロー，手半田など）する。これでＬＥＤユニット９を構成する。
【００１２】
図４は、ＬＥＤ実装工程の第３工程を示す。（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＬＥＤユニット９とレンズ体１とを当接させて、ＬＥＤの実装を完了する。ＬＥＤ固定板３とレンズ体の当接固定は、例えば、接着剤、又は、樹脂固定（リブ等）、ネジ固定、ＬＥＤ固定板での挟み込みなどがあげられる。この時、ＬＥＤユニット９は、ＬＥＤ固定板３の平滑面７側をレンズ体１に当接する。
【００１３】
図５は、レンズ体１の形状を示す説明図である。レンズ体１は、ＬＥＤと導光板の間に介在されることで、ＬＥＤから導光板への集光及び／または拡散効果を得られ、バックライトの性能を向上させるものである。従って、バックライトの光度や実装されるＬＥＤの数量などその仕様に応じて、適宜適切なレンズ体１を選択すればよい。レンズ体は、図３に示すものに限らず、例えば、非球面レンズ、フレーネルレンズ、レンチキュラレンズなどであってもよい。なお、レンズ体を使用しない方法もある。
【００１４】
図６は、ＬＥＤ実装基板４の形状を示す説明図である。
（ａ）は、従来からの平基板タイプのＬＥＤ実装基板４である。ＬＥＤ２のＬＥＤ端子部１０とＬＥＤ実装基板４の基板端子部１１をハンダ付けして実装される。なお、抵抗５は、基本的に裏面側に設けられる（表面側も可能）。
（ｂ）は、本発明に係るギザギザ（凹部）基板タイプのＬＥＤ実装基板４である。ＬＥＤ実装基板４の長手方向側面に連続して形成された凹部１２にＬＥＤ２を挟持して、ＬＥＤ２のＬＥＤ端子部１０とＬＥＤ実装基板４の基板端子部１１をハンダ付けして実装される。ＬＥＤ２の側面一部と底面部が表出（開放）されているので、放熱効果を生じる。また、ＬＥＤ２の底面部が基板裏面に表出していることで、基板裏面側からの実装作業（ハンダ付け等）が可能となり、ＬＥＤをレンズ体へ確実（誤差の減少）に当接又は均一近接させることができる。さらに、ＬＥＤをＬＥＤ実装基板４内に埋め込みことになるので、従来よりもＬＥＤを実装した基板を薄くできる。このため、装置の小型化・薄型化を可能にする。
（ｃ）は、本発明に係る穴あき基板タイプのＬＥＤ実装基板４である。ＬＥＤ実装基板４の厚さ方向に形成された穿孔部１３にＬＥＤ２を挟持して、ＬＥＤ２のＬＥＤ端子部１０とＬＥＤ実装基板４の基板端子部１１をハンダ付けして実装される。ＬＥＤ２の底面部が表出（開放）されているので、放熱効果を生じる。また、ＬＥＤ２の底面部が基板裏面に表出していることで、基板裏面側からの実装作業（ハンダ付け等）が可能となり、ＬＥＤをレンズ体へ確実（誤差の減少）に当接又は均一近接させることができる。さらに、ＬＥＤをＬＥＤ実装基板４内に埋め込みことになるので、従来よりもＬＥＤを実装した基板を薄くできる。このため、装置の小型化・薄型化を可能にする。
【００１５】
図７は、ＬＥＤ実装構造の本発明（穴あき基板タイプ）と従来例との比較を示す説明図である。
（ａ）は本発明の断面図、（ｂ）は従来例の断面図である。
図示するように、本発明と従来例では、次のような差異がある。
（１）ＬＥＤとＬＥＤ実装基板との接触面
本発明（側面４面）                  ＜  従来例（底面のみ）
（２）ＬＥＤと外装部材１５との接触面
本発明（放熱板１４＋ＬＥＤ固定板３）＜  従来例（放熱板１４のみ）
【００１６】
以上のように、本発明は従来例と比較して、ＬＥＤとＬＥＤ実装基板との接触面が極めて多く、また、外装部材との接触面も極めて大きい。従って、本発明の放熱性能は、従来例よりも飛躍的に高いものと言える。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本願発明に係るＬＥＤ実装構造を示す説明図。
【図２】ＬＥＤ実装工程（第１工程）を示す説明図。
【図３】ＬＥＤ実装工程（第２工程）を示す説明図。
【図４】ＬＥＤ実装工程（第３工程）を示す説明図。
【図５】レンズ体の形状を示す説明図。
【図６】ＬＥＤ実装基板の形状を示す説明図。
【図７】ＬＥＤ実装構造の本発明と従来例の比較を示す説明図。
【符号の説明】
【００１８】
１  レンズ体
２  ＬＥＤ（チップＬＥＤ用パッケージ）
３  ＬＥＤ固定板
４  ＬＥＤ実装基板
５  抵抗
６  ＬＥＤ固定部
７  ＬＥＤ固定板３の平滑面
８  ＬＥＤ２の発光面
９  ＬＥＤユニット
１０  ＬＥＤ端子部
１１  基板端子
１２  凹部
１３  穿孔部
１４  放熱板（アルミブロック）
１５  外装部材
【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】
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【図７】
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