JP2008041638A - 平面ディスプレイのためのバックライト光源用熱放散デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】熱放散効率の高められた平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスを提供する。
【解決手段】平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスで、バックライトユニット１１、配線基板１２、熱放散基板３を含む。バックライトユニット１１は発光素子１１２と、発光素子によって生成された熱を吸収するためにそれに接続された熱伝導性部分１１４をもつ。配線基板１２は少なくとも一つの組み立て穴１２１をもち、バックライトモジュール１を形成するためにバックライトユニット１１に電気的に接続されている。前記熱放散基板３は前記配線基板１２の後方に取り付けられている。バックライトユニットの熱伝導性部分１１４は配線基板１２の組み立て穴１２１を通って伸び、熱放散基板３の後ろ側に直接接続しているので、熱放散基板３はバックライトモジュール１によって生成された熱を吸収し、放散することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は熱放散デバイスに関するものであり、より詳細には平面ディスプレイ（フラットパネルディスプレイ、flat panel display）のバックライト光源用熱放散デバイスに関する。

図1は従来の平面ディスプレイのバックライト光源用熱放散デバイスを示したものである。デバイスは複数のバックライトユニット６、配線基板７、補助フレーム８、及び熱放散基板９から成る。バックライトユニット６は配線基板７の一側面に取り付けられる。バックライトユニット６は電気的に配線基板７と接続され、配線基板７がバックライト光源を供給するためにバックライトユニット６を調節できるようにする。バックライトユニット６はそれぞれ、基部６１、発光素子６２、そして2つ以上の棒板６３より構成される。基部６１には発光素子６２と棒板６３を受け止め、配置するための仕切りがある。発光素子６２は十分な光源を得られるよう発光ダイオード（LED）から成る。棒板６３はそれぞれ伝導性のある金属から成り、基部６１の一側面を通して、発光素子６２と電気的に接続されている。

引き続き、図1における配線基板７はソフトプリント配線基板（soft printed circuit board）である。バックライトユニット６のそれぞれは棒板６３を通じて配線基板７の側面に電気的に接続されている。補助フレーム８にはバックライトユニット６と配線基板７を受けるための区画８０がある。熱放散基板９は熱伝導性に非常に優れたアルミニウムや銅などの金属から成る。熱放散基板９は、配線基板７が区画８０を通して熱放散基板９に密着するように、補助フレーム８の一側面と連結されている。

発光素子６２がバックライト光源を生成し平面ディスプレイ（図外）に映像を形成する際、発光素子６２によって生じた熱は配線基板７に伝導し、さらに熱放散基板９に伝導し熱エネルギーを吸収する。熱放散効率を周囲の空気との熱交換によって高めるため、フィン状の突起（番号表示なし）が熱放散基板９の一側面に構成されている。このようにして、迅速に温度を下げることを目的として、吸収された熱を迅速に逃がすことができる。

しかしながらバックライトユニット６に対しての熱放散効率は十分とは言えない。というのもバックライトユニット６によって生じた熱は配線基板７を通して間接的に熱放散基板９に伝導するためである。さらに配線基板７はソフトプリント配線基板であるため、しばしば熱伝導性の低い物質（例えばファイバガラスなど）から出来ている。配線基板７の熱伝導効果は低く、バックライトユニット６の熱放散効率を下げてしまう。

本発明の目的は熱放散効率の高められた平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスを提供し、それによって平面ディスプレイの寿命を延ばすことである。
また、もう一つの目的は信頼性のある組み立てによる平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスを提供することである。

本発明における平面ディプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスは少なくとも一つのバックライトユニット、配線基板、そして少なくとも一つの熱放散基板から構成される。バックライトユニットは、発光素子と、前記発光素子に接続されそれによって生じた熱を吸収するための熱伝導性部分（thermally conductive portion）を含む。配線基板は少なくとも一つの組み立て穴を含み、バックライトモジュールを形成するために電気的にバックライトユニットに接続される。前記熱放散基板は前記配線基板の後ろ側に取り付けられる。バックライトユニットの熱伝導性部分は配線基板の組み立て穴を通って伸び、熱放散基板の後ろ側に直接接触しているので、熱放散基板はバックライトモジュールによって生じた熱を吸収し放散することができる。

バックライトユニットの熱伝導性部は配線基板の組み立て穴を通って伸び、熱放散基板の後ろ側に直接接触しているため、優れた熱伝導性をもつ熱伝導性部分は、直接余分な熱を吸収し熱放散基板へと伝導させる。それゆえ、バックライトモジュールの熱放散効率は高まる。
さらに、バックライトユニットは発光素子と熱伝導性部分（thermally conductive portion）を受け配置するような基部をもつことが好ましい。

また、一つのバックライトユニットは少なくとも二つ以上の接触伝導部（ contact/conductive members）をもち、それぞれの一つめの端が発光素子と電気的に接続され、二つ目の端が配線基板と電気的に接続されて、配線基板が発光素子の発光を調節しバックライト光源を供給できることが好ましい。
また、前記熱伝導性部分はさらに、基部の底から外部に突出し、基部の底より高い位置の外側に露出した端を有することが好ましい。基部の底と熱伝導性部分の間の距離は、配線基板の組み立て穴の長さより短くないことが必要である。
また、組み立て穴の直径は熱伝導性部分のそれよりも大きいことが好ましく、それによって熱伝導性部分を、組み立て穴を通して伸ばすことができ、熱放散基板の後ろ側に接続することができる。

さらに、熱放散デバイスはバックライトモジュールを受け止める少なくとも一つの区画をもつ補助フレームを有することが好ましい。
前記配線基板は前記熱放散基板の後方に直接形成されることが好ましい。
溶接用フラックスの層が熱放散基板の取り付けられた熱伝導性部分の対応する側面に形成されても良い。
溶接用フラックスの層ははんだペーストを含むことが好ましい。
熱放散基板は前面に垂直方向に伸びた複数の熱放散フィンを有し、熱放散フィンの表面から熱を放散させるために垂直かつ上方にむかって空気を流動させることができるように、一組の熱放散フィンの間に熱放散溝を有することが好ましい。
配線基板はソフトプリント配線基板かあるいはハードプリント配線基板であることが好ましい。

発光素子は発光ダイオードであることが好ましい。
複数の熱放散扇が、熱放散基板の熱放散効率を高めるために、熱放散基板より下方に取り付けられることが好ましい。
熱伝導性部分は発光素子の一端に装着されることが好ましい。
熱伝導性部分はアルミニウム、銅、金、銀のいずれかより成ることが好ましい。
本発明の他の目的、利点、新しい特徴は、以下の詳細な説明とそれに伴う図面によってさらに明らかとなる。

図2及び4によれば、本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第一の実施例は、平面ディスプレイ（FPD）aの後ろ側に取り付けられることが好ましい。平面ディスプレイとしては、液晶ディスプレイ（LCD）やプラズマディスプレイ（PDP）が好ましい。熱放散デバイスは熱放散の間、バックライトを提供する。

図2及び3によれば、本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第一の実施例は、少なくとも一つのバックライトモジュール１、補助フレーム２、及び少なくとも一つの熱放散基板３から成る。バックライトモジュール１と補助フレーム２は平面ディスプレイaの熱放散を実行するため、熱放散基板３の後ろ側に密接に取り付けられる。バックライトモジュール１は少なくとも一つのバックライトユニット１１、前記バックライトユニット１１に電気的に接続された配線基板１２をもつ。配線基板１２はバックライトユニット１１の発光を調節しバックライト光源を提供する。配線基板１２はソフトプリント配線基板が好ましいが、ハードプリント配線基板（hard printed circuit board）でもよい。配線基板１２は少なくとも一つの組み立て穴１２１を有し、バックライトユニット１１はその中を通って熱放散基板３に接するまで伸びている。

引き続き、図2及び3によれば、補助フレーム２には少なくとも一つの区画２０がある。熱放散基板３は補助フレーム２の一側面に取り付けられ、一方、平面ディスプレイaは補助フレーム２の反対側に取り付けられる。さらに詳細には、補助フレーム２は優れた熱伝導性をもつ金属や合金、例えばアルミニウム、銅、金、銀、それらの合金などから成る。しかしながら、プラスチックや泡状の物質（foam）などの非金属材でもよい。区画２０はバックライトモジュール１の形に合わせてつくられているため、バックライトモジュール１を受け、バックライトモジュール１が補助フレーム２の外側に突出しないようになっている。

さらに図の2及び3に示すように、熱放散基板３は優れた熱伝導性をもつアルミニウム、銅、金、銀、あるいはそれらの合金などから作られる。複数の熱放散フィン３２は、垂直方向に、熱放散基板３の前面に取り付けられ、垂直方向に向かって伸び、一組の熱放散フィン３２には熱放散溝３１がある。熱放散フィン３２と熱放散溝３１は熱放散基板３と周囲の空気の間の熱変換面積を増大させる。そのため熱放散基板３から周囲への熱放散を高める。

引き続き、図2及び3によれば、バックライトユニット１１のそれぞれは、基部１１１、発光素子１１２、少なくとも2つの接触伝導部分１１３、及び熱伝導性部分１１４を有する。発光素子１１２と熱電導性部分１１４を受けて配置するための受領域（a receiving space）（図外）は、基部１１１の中心に位置決めされる。発光素子１１２は発光ダイオード（LED）が好ましく、白色発光ダイオードがさらに好ましい。接触伝導部分１１３は優れた伝導性をもつ銅、銀やそれらの合金によって作られる。接触伝導部分１１３のそれぞれは基部１１１の一側面を通って伸び、一つの端は基部１１１の発光素子１１２と電気的に接続される。接触伝導部分１１３のもう片方の端は電気的に配線基板１２に接続される。

熱伝導性部分１１４はアルミニウム、銅、金、銀、あるいはそれらの合金などの優れた熱伝導性をもつ金属から成る。熱伝導性部分１１４は基部１１１の底部に備え付けられ、一つの端は発光素子１１２と接触する。もう一方の熱伝導性部分１１４の端は基部１１１から突出し、それゆえ基部１１１の外部で、基部１１１の底よりも高い位置に露出する。基部１１１の底部と、熱伝導性部分１１４のもう一つの端の間の距離は配線基板１１２の組み立て穴１２１の長さより長くする。組み立て穴１２１の直径は熱伝導性部分１１４よりも大きくする。そうすることによって熱伝導性部分１１４は組み立て穴１２１を通って伸び、熱放散基板３の後ろ側に接触する。

引き続き、図2及び4によると、使用する際は、補助フレーム２の一側面は平面ディスプレイaの後ろ側に取り付けられる。バックライトユニット１１の発光素子１１２は、平面ディスプレイ上に映像を形成する際、余分な熱を生成する。 バックライトユニット１１の熱伝導性部分１１４はそれぞれの組み立て穴１２１を通って、直接熱放散基板３の後ろ側に密着に接触しているので、優れた熱伝導性をもつ熱伝導性部分１１４は直接余分な熱を吸収し、熱放散基板３へと熱を伝導させる。バックライトモジュール１の熱放散効率はそれゆえ高まる。

図5及び6に示すように、複数の熱放散扇bが、熱放散効率を高めるために配置される。熱放散フィン３２と熱放散溝３１は垂直方向に伸び、熱い空気が上昇するので、熱放散扇bは熱放散基板３より下方に取り付けられ、また、熱放散溝３１内の空気の流動を高めるよう、熱放散扇bの出口（番号表示なし）が熱放散溝３１と一直線に並んでいることが好ましい。このようにして熱放散効率はさらに高まる。

図7及び8は本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第二の実施例を示している。この実施例では配線基板１２は熱放散基板３の後ろ側に直接形成され、少なくとも一つの組み立て穴１２１をもつ。組み立てられたバックライトユニット１１の熱伝導性部分１１４は組み立て穴１２１を通って伸び、熱放散基板３の後ろ側と接触しているため、効果的に熱放散効率を高める。

第一あるいは第二の実施例で、バックライトユニット１１が組み立て穴１２１を通って熱放散基板３の後ろ側に接触するとき、溶接用フラックスの層（図外）を事前に、熱放散基板３に取り付けられた熱伝導性部分１１４の対応する側面に形成することができる。溶接用フラックスの層は表面実装技術（SMT）によって、温めて溶かすことが可能なので、安全にバックライトユニット１１を熱放散基板３の後ろ側に接着させることが可能である。バックライトモジュール１と熱放散基板３の間の組み立て信頼性はこのようにして高められる。溶接用フラックスの層の材料には優れた熱伝導性をもつはんだペーストなどを含む。それによりバックライトモジュール１と熱放散基板３の間の熱放散効率はさらに高められる。

先述に明らかなように、バックライト光源の熱放散効率は本発明の熱放散デバイスによって効果的に高められる。したがって平面ディスプレイの寿命は長くなる。

以上本発明の趣旨が具体的な実施例を用いて開示されてきたが、当該技術分野の当業者は、これらの記述が発明の範囲を限定するためのものではないこと、また、発明の趣旨及び範囲から逸脱しないいかなる修正や変形も、以下に添えられた特許請求の範囲のみにより定義される本発明の範囲内に含まれるよう意図されていることを理解するであろう。

従来の平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスについての分解斜視図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの、第一の実施例の一部分の、拡大分解斜視図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第一の実施例の一部分の組み立て後の、拡大断面図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第一の実施例と平面ディスプレイの、分解斜視図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第一の実施例と熱放散扇の一部分の拡大分解斜視図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第一の実施例と熱放散扇の組み立て後の一部分の、拡大断面図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第二の実施例の一部分の、拡大分解斜視図である。 本発明による平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスの第二の実施例の組み立て後の一部分の、拡大断面図である。

符号の説明

ａ 平面ディスプレイ（FPD）
１ バックライトモジュール
１１ バックライトユニット
１２ 配線基板
１２１ 組み立て穴
２ 補助フレーム
２０ 区画
３ 熱放散基板
３１ 熱放散溝
３２ 熱放散フィン
１１１ 基部
１１２ 発光素子
１１３ 接触伝導部分
１１４ 熱伝導性部分
ｂ 熱放散扇

Claims (15)

1. 平面ディスプレイのバックライト光源用の熱放散デバイスであって、
   発光素子と、前記発光素子によって生成される熱を吸収するための熱伝導性部分を含む少なくとも一つのバックライトユニットと、
   少なくとも一つの組み立て穴を有し、バックライトモジュールを形成するために、前記の少なくとも一つのバックライトユニットに電気的に接続された配線基板と、
   後ろ側が前記配線基板に接続され、少なくとも一つの前記のバックライトユニットの熱伝導性部分が前記の少なくとも一つの配線基板の組み立て穴を通って伸び熱放散基板の後ろ側に直接接触していることにより、熱放散基板がバックライトモジュールによって生成された熱を吸収し放散することができる、少なくとも一つの熱放散基板と、
   から成る熱放散デバイス。
2. 前記少なくとも一つのバックライトユニットがさらに、発光素子と熱伝導性部分を受け配置するための基部を含む、請求項１記載の熱放散デバイス。
3. 前記少なくとも一つのバックライトユニットがさらに、少なくとも二つの接触伝導部を含み、それぞれの一つ目の端が発光素子に電気的に接続され、二つ目の端が配線基板に電気的に接続され、前記配線基板は発光素子の光を調節してバックライト光源を供給する、請求項１記載の熱放散デバイス。
4. 前記熱伝導性部分は、基部の底から突出し、基部の底の外でより高い位置に露出した端を有し、基部の底と熱伝導性部分の端の距離が前記の少なくとも一つの配線基板の組み立て穴の長さより短くない、請求項２記載の熱放散デバイス。
5. 前記の少なくとも一つの組み立て穴の直径が熱伝導性部分の直径よりも大きいことにより、熱伝導性部分が組み立て穴を通って伸び、熱放散基板の後ろ側に接触しているような請求項１記載の熱放散デバイス。
6. さらに、バックライトモジュールを受けるための少なくとも一つの区画を有する補助フレームをもつ、請求項１記載の熱放散デバイス。
7. 前記配線基板が、前記熱放散基板の後ろ側に直接形成されている、請求項１記載の熱放散デバイス。
8. 熱放散基板の取り付けられた熱伝導性部分の対応する側面に、さらに溶解フラックスの層を有する、請求項１記載の熱放散デバイス。
9. 前記溶解フラックスの層がはんだペーストを含む、請求項8記載の熱放散デバイス。
10. 熱放散基板がその前面に垂直方向に伸びる熱放散フィンを複数有し、いずれかの2つの隣接した熱放散フィンの間に、空気を垂直かつ上方に流動させ、熱放散フィンから熱を放散させるための熱放散溝を有する、請求項１記載の熱放散デバイス。
11. 前記配線基板が、ソフトプリント配線基板またはハードプリント配線基板の何れかから選択される、請求項１記載の熱放散デバイス。
12. 前記発光素子が発光ダイオードである、 請求項１記載の熱放散デバイス。
13. さらに、熱放散基板の熱放散効率を高めるための複数の熱放散扇が熱放散基板より下に取り付けられた、請求項６記載の熱放散デバイス。
14. 前記熱伝導性部分が発光素子の端に取り付けられた、請求項１記載の熱放散デバイス。
15. 前記熱伝導性部分が、アルミニウム、銅、金、銀のいずれかから成る請求項１記載の熱放散デバイス。

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