CN101194205B - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种将发光二极管(LED)模组用于背光的光源体的液晶显示装置，在构成背光灯的导光板(21)的与发光二极管模组(25)相面对的位置设置收置部(21a)～(21e)，并在所述收置部(21a)～(21e)中，插入所述发光二极管模组(25)。并且，在利用按压板(28)对安装有所述发光二极管模组(25)的绝缘基板(26)进行按压的状态中，将所述按压板(28)相对于热沉基板(27)拆卸自如地安装。背光灯具有能够更换发光二极管模组(25)的构造。并且，能够效率更高地将由发光二极管模组(25)所产生的热散失到热沉基板(27)，因此，能够抑制发光二极管模组(25)的温度上升，并能够实现长寿命化，且对发光效率降低进行抑制。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及由液晶显示面板和背光灯构成的液晶显示装置，特别是涉及在背光的光源体上使用发光二极管(LED)模组的液晶显示装置。
背景技术
以往以来，透过型、半透过型的液晶显示装置，通过配置液晶显示面板和向液晶显示面板上供给透过的光的背光灯而构成。
通常，背光灯由光源体和导光板构成，作为光源体，使用被称作为CCFL(冷阴极荧光管)的小型的荧光管。另外，导光板的液晶显示面板侧的主面(表面)，以与液晶显示面板的显示区域相对应的方式而相面对，在该主面的相反侧的主面(里面)侧，形成将光向表面侧扩散/反射的扩散部而构成。
CCFL光源配置于导光板的端面，从导光板的端面入射的CCFL的光，被传递到导光板内，并被导光板的里面侧所扩散·反射，并从导光板向液晶显示面板出射，并从线光源变换为均一的面状光源，作为液晶显示装置的光源而被利用。
可是，该CCFL光源，将Hg(汞)封入到放电管中，从因放电而被激发的水银放出的紫外线撞击到CCFL管壁的荧光体，而被变换为可见光。为此，若考虑到环境方面，则由于有害水银的使用抑制，而寻求替代光源的使用。另外，存在如下问题：即为了使CCFL点灯而需要高电压高频点灯电路，由于产生高频噪声因而不仅需要另外地对付噪声而且难于在低温点点灯等。
另一方面，作为新的光源体，已经提案了一种背光灯，所述背光灯在光源中利用发光二极管模组，所述发光二极管模组收置有具有所谓的点光源特征的发光二极管(LED)芯片。
伴随着低价格化和发光效率提高、以及环境限制，使用了该发光二极管模组的背光灯(LED背光灯)，作为液晶显示面板的背光灯正在普及。
伴随着液晶显示装置的高亮度化、大型化(显示区域的大型化)，而考虑多个地排列发光二极管模组而构成。
因此，为了成为用于高亮度·大型液晶显示面板的LED背光灯，而有必要对作为点光源的发光二极管模组的光源进行变换，从而成为均一地发光的面状光源(在导光板的出射表面被变换为均一的光的光源)，为此，例如，有必要对导光板的里面的扩散部的材料、构造进行控制，并根据发光二极管模组的光学特性而配置于最适当的位置。
这里，最大的课题是发光二极管模组的寿命。以往的一般的CCFL的管电流5mA中的保证寿命(亮度半衰期)在周围温度25℃中为50000小时、在周围温度60℃中为45000小时，与此相对，关于LED芯片的寿命，例如日亚化学制的顶视型LED(NSCW455)的前向电流IF＝20mA中的推定寿命数据(亮度半衰期)，在周围温度为25℃时寿命为12000小时，在50℃中也只有5500小时，明显可知，发光二极管模组的寿命相对于CCFL寿命变短。
在发光二极管模组中寻求与CCFL同等的寿命在技术上课题较多，在当前可以说是不太现实的。
因此，在液晶显示装置中有必要做成可对作为背光灯而使用的发光二极管模组进行更换的构造。
作为与发光二极管模组的安装相关的以往技术，提案了例如在特开2001-184924号公报中公开的面光源装置。
专利文献1：特开2001-184924号公报
发光二极管模组如前所述，因周围温度上升而表现出显著的寿命降低。
关于来自对利用了发光二极管模组的液晶显示装置进行使用的用户的要求，可以列举出：与CCFL同等的寿命，或者若不能够满足与CCFL同等的寿命则是发光二极管模组可以更换的构造。由于技术上不能够利用发光二极管模组实现与CCFL同等的寿命，因此有必要通过提供使成为发光二极管模组可更换的液晶显示装置而满足用户的需要。
即便是可更换的发光二极管模组，当然也不希望数千小时就需要更换发光二极管模组。即使不能够满足与CCFL同等的寿命，为了减少更换次数而需要极力延长寿命。
存在如下课题，即要求：发光二极管模组是可更换的构造且通过降低温度上升而寻求长寿命化，并且相对于导光板入射面成为最佳配置。
本发明的目的是提供一种将可更换的发光二极管模组作为光源体而使用的液晶显示装置。
本发明的液晶显示装置，备有：液晶显示面板，其具有由多个像素区域构成的显示区域；导光板，其配置于所述液晶显示面板的一个主面的外侧，并以与所述显示区域相对应的方式配置；热沉基板，其配置于所述导光板的一个主面上；光源体，其由绝缘基板和多个地排列安装于所述绝缘基板的一个主面并将光入射到所述导光板的发光二极管模组构成，所述光源体，被固定于按压板，并且该按压板相对于所述热沉基板装卸自如地安装。
另外，在导光板的端部，形成用于收置发光二极管的收置部。
在该构造的液晶显示装置中，对于安装发光二极管模组的绝缘基板的安装面，把将与这些面垂直的侧面的一个作为发光面的发光二极管模组，安装于绝缘基板的一方主面(侧型发光二极管模组)。
此外，在导光板的光源体侧的侧端部，在与发光二极管模组的相面对的位置设置收置部，并将发光二极管模组收置于此。
这样，安装有发光二极管模组的绝缘基板，与例如由金属构成的按压板相连接，该按压板和热沉基板以面接触状态被固定。由此能够将按压板拆下而对安装于绝缘基板上的发光二极管模组进行变更·替换。另外，能够在将具有发光二极管的光源体和导光板的位置关系调整为规定关系的同时稳定地进行固定。
另外，在对安装有发光二极管模组的绝缘基板进行更换时，通过更换为安装有光学特性不同的发光二极管模组的绝缘基板，能够简单地、自如地变更背光灯的亮度等。
另外，若将设置于导光板的收置部，构成为能够插入以一列配置于绝缘基板上的多个发光二极管模组这样的收置部，例如长孔状，则能够对安装于绝缘基板上的发光二极管模组的安装数量进行设计变更，从而提高更换的通用性。
另外，从发光二极管模组传递到绝缘基板的里面侧的热，通过按压板被放热到热沉基板，因此能够使热稳定地散失。
此外，在绝缘基板和按压板之间以密接状态夹置热传递性高的连接材料，因此能够更稳定地使热散失到热沉基板。
在本发明中，发光二极管模组相对于导光板的端部的收置部而被定位，并且就光学特性来说配置于最佳位置，因此抑制了发光效率降低，同时利用热传导性高的连接材料和按压板将绝缘基板和热沉基板密接固定，由此能够确实地将发光二极管模组所产生的热确实地传递到热沉基板，从而能够极力地抑制发光二极管模组的温度上升。
也就是说，在本发明中，能够提供一种液晶显示装置，其具有能够根据需要更换发光二极管模组的LED背光灯。
并且，除了能够更换发光二极管模组外还能够高效率地使由发光二极管模组所产生的热从绝缘基板散热到热沉基板，因此能够抑制发光二极管模组的温度上升，并能够抑制发光效率降低，从而实现明亮、长寿命的液晶显示装置。
本发明上述的、或者乃至其他的优点、特征和效果，参照附图通过下述的实施方式的说明将会明了。
附图说明
图1是表示本发明的液晶显示装置的概略剖面图。
图2是表示本发明的液晶显示装置的A部分的局部放大图。
图3是表示本发明的液晶显示装置的概略分解立体图。
图4是用于说明本发明的液晶显示装置的发光二极管模组的拆卸构造的概略图。
图5是从显示面观察本发明的液晶显示装置的外观立体图。
图6是本发明的液晶显示装置的液晶显示面板的概略剖面构造图。
图7是本发明的液晶显示装置中所使用的LED模组的概略俯视图。
图8是表示本发明的液晶显示装置的其他实施例的概略分解立体图。
图中：1-液晶显示面板，2-背光灯，21-导光板，25-发光二极管模组，21a～21f-收置部，26-绝缘基板，27-热沉基板，28-金属按压板。
实施方式
以下，基于附图详细说明本发明的液晶显示装置。
图1表示本发明的液晶显示装置的概略剖面图。图2表示图1的发光二极管模组近边A的放大图。
本发明的液晶显示装置，若大致区分，则由液晶显示面板1、LED背光灯2、以及对液晶显示面板1和LED背光灯2进行支撑固定的框架3构成。
图6中示处了液晶显示面板1的概略剖面构造。
液晶显示面板1，具有：下部透明基板(另一方的基板)11和上部透明基板(一方的基板)12，在两透明基板11、12之间，配置有周围被密封部14所围绕的液晶层13。
另外，在下部透明基板11的上表面(内表面)形成内部构造物15，在上部透明基板12的下表面(内表面)形成内部构造物16。内部构造物15、16，分别通过包含显示电极和取向膜而构成。
构成内部构造物15的显示电极和构成内部构造物16的显示电极，相互相面对而排列为矩阵状，由此形成显示像素区域。
例如，在透过型液晶显示装置中，显示电极全部由透明电极构成，构成各显示像素区域的1个像素，成为透过背光灯的光的光透过部。
在半透过型液晶显示装置中，1像素中并列设置：光反射部，其一部分由反射金属膜构成；和光透过部，其一部分透过背光灯的光。也就是说，在该半透过型液晶显示装置中，在反射型模式中，从显示面侧入射的外部的光被像素区域的光反射部所反射，并返回到显示面侧而进行显示，在透过型模式中，背光灯的光透过光透过部且其光出射到显示面侧而进行显示。由此，在外光较强的情况下，以反射型模式显示，在外光较弱时以透过型模式显示。
另外，在下部透明基板11的下表面(外表面)和上部透明基板12的上表面(外表面)，虽然在图中省略了，但是根据需要而配置有偏振板、相位差板、散光板等。
另外，为了实现彩色显示，也可以在下部透明基板11的内部构造物15或上部透明基板12的内部构造物16的其中一方，在各像素区域的对应位置形成彩色滤光器。
另外，也可以根据显示驱动方式，在下部透明基板11的内部构造物15的各像素区域上形成开关机构，并对每个像素区域控制显示。
另外，也可以将上部透明基板12、下部透明基板11的其中一方作为俯视面积相对较大的基板(例如上部透明基板12)，并在该俯视形状较大的基板的外周区域，设置与显示电极和开关元件连接的布线图案。在该情况下，在布线图案上设置与供给规定信号、规定电压的驱动电路或外部的驱动电路相连接的输入端子。
另外，没有形成布线图案的一侧的基板(例如，下部透明基板11)的显示电极，也可以通过配置于两基板11、12之间的导电性粒子而与上部透明基板12侧的布线图案连接。
下部透明基板11或上部透明基板12的材料，可以例示出玻璃、透光性塑料等。另外，构成内部构造物15、16的显示电极，例如由作为透明材料的ITO或氧化锡等所形成，并且，构成反射部的反射金属膜由铝或钛等构成。另外，取向膜由研磨处理后的聚(酰)亚胺树脂构成。另外，在形成彩色滤光器的情况下，在树脂中添加燃料或颜料等，并在每个像素区域形成红、绿、蓝这样的各色滤光器，并且也可以为了对各滤光器之间和像素区域的周围进行遮光而使用黑色树脂。
这种下部透明基板11和上部透明基板12，通过密封部14而贴合压接，并借助于其密封部14的一部分的开口注入由向列型液晶等构成的液晶剂，此后，对该注入口进行密封。在该贴合时，以两者垂直的方式形成排列于两透明基板11、12的双方的显示电极。显示电极的交叉部分成为各像素区域，该像素区域集合而成为显示区域。
如以上那样，构成液晶显示面板1。
在该液晶显示面板1的下部透明基板11的下方侧(外侧)，配置LED背光灯2。
LED背光灯2，如图1所示那样，通过包含导光板21和配置于导光板21的侧端部的光源体而构成。
另外，在导光板21的一方主面(光出射面)顺次积层配置透镜薄板22和扩散薄板23，并在其相反的另一方的主面配置反射薄板24a。
上述光源体，包含发光二极管模组即LED光源25和绝缘基板26而构成。另外，LED背光灯2包含具有热沉功能的热沉基板27，导光板27的一方主面(光出射面)以与液晶显示面板1的显示区域相面对的方式而配置。
构成LED背光灯2的导光板21，由例如透明树脂基板而构成。也可以在该树脂成份中含有光散射构件。
在导光板21的另一方主面，如图2中放大所示的那样，配置对光进行扩散·反射的反射薄板24a。该反射薄板24a，用于使得在导光板21中传输的光被一方主面侧所反射。另外，也可以，作为反射薄板24a的替代在导光板21的另一方主面本身形成用于扩散·反射的沟槽，或在导光板21的另一方主面上形成具有扩散·反射功能的涂膜。另外，该反射薄板24a，也可以不仅在导光板21的另一方主面而且在四个侧端面形成。另外，也可以在LED光源25的上方形成反射薄板24b以便使光不漏散。
构成绝缘体的绝缘基板26，由玻璃布基材环氧树脂基板、陶瓷基板或柔性基板(例如由聚(酰)亚胺树脂等薄膜基材等构成的铜张板)构成，并在其上面安装LED光源25。
在该绝缘基板26的LED光源25的安装面上，形成用于对LED光源25供给规定驱动电流的金属布线。并且，在该金属布线上隔着导电构件以规定间隔安装多个LED光源25。
LED光源25，如图7所示的俯视图那样，备有：由半导体材料构成的发光部、具有阳极电极和阴极电极的LED芯片25A、由耐热树脂材料或陶瓷材料等构成容器25B。
在容器25B中形成腔体25D。在本实施方式中腔体25D形成为研钵状，在其底部配置LED芯片25A。该LED芯片25A的阳极电极和阴极电极，与在容器25B中的腔体25D的表面(光反射面)以外的表面形成的电压供给端子25C相连接。
另外，在腔体25D的表面为了提高光反射性而涂布反射涂料。另外，在腔体25D中以埋设LED芯片25A的方式填充透光性树脂和荧光性树脂。
该LED光源25的容器，具有与光出射面(图7中的上表面)相反的背面(图7中的下表面)和四个侧面，特别是，把被安装于绝缘基板26的一方主面上的侧面称为“安装面”。在图7中，安装面是纸面的向里侧的面。
电压供给端子25C，以跨度安装面和与安装面相邻接的侧面的方式，形成为L字状。
接下来，说明用于在导光板21的规定位置配置LED光源25的构造。
图3是表示LED背光灯2的光源体侧的侧端部的概略分解立体图。
如图3所示，在绝缘基板26上安装多个LED光源25a～25e。
在导光板21上，在与绝缘基板26上安装的LED光源25a～25e相对应的位置形成由标记21a～21e表示的收置部。
该收置部21a～21e，如图3所示由贯通孔形成。另外，该收置部21a～21e，也可以与导光板21的侧端面连通，但是从将由LED光源25a～25e产生的热更有效地传输到热沉基板27方面考虑，贯通孔型较为优选。
另外，关于收置部21a～21e，也可以不是贯通孔，而仅在导光板21的下表面(里面)侧形成为具有开口部的凹部(LED光源25a～25e收置深度比导光板21的厚度浅的形状)。
设置于导光板21的收置部21a～21e的平面形状，为如下构造：即通过设计为与LED光源25的最外形(参照图7)大致一致的形状或若干大的形状而能够将LED光源25配置于规定的位置。
另外，在LED光源25的上表面(导光板21的光出射面侧)，配置反射薄板24b以便使从LED光源25发出的光不漏散。
此外，在导光板21的下表面，隔着反射薄板24a而设置热沉基板27。热沉基板27优选为由热传导率高的金属构成。
在该热沉基板27上，形成用于穿通安装有LED光源25a～25e的绝缘基板26的较长的贯通孔27a。
另外，在绝缘基板26的下表面，隔着热传导性高的连接材料30而配置金属按压板28。
金属按压板28，将与绝缘基板26的形状相对应的部举起规定距离。以28a表示该被举起的部。在该举起部28a上载置并密接固定绝缘基板26。
在金属按压板28的所述举起部28a周边，形成螺纹孔28b，所述螺纹孔28b螺纹连接用于将金属按压板28固定于热沉基板27的螺丝29。关于金属按压板28和热沉基板27，使用螺丝29通过螺纹孔28b将金属按压板28固定于热沉基板27。
此时，通过将所述举起部28a嵌合于热沉基板27的贯通孔27a，而能够使LED光源25a～25e相对于热沉基板27定位。
由此，如图2所示，绝缘基板26的安装有LED光源25的区域的表面(图2中的上表面)与导光板21的另一方的主面(下表面)的一部分(例如收置部21a～21e的周围)相抵接。
如此，绝缘基板26从下方被金属按压板按压从而相对于导光板21被固定。
如上述那样，能够将安装LED光源25的绝缘基板26通过贯通孔27a配置于固定位置，并能够以导光板21的收置部21a～21e的侧端面(导光板的厚度面)和LED光源25的发光面相面对的方式而配置(参照图2)。
另外，若收置部21a～21e的侧端面(导光板的厚度面)和LED光源25的发光面以接触的方式而设置，则能够提高光的透过性，因此更为优选。
另外，在该实施例中金属按压板28，相对于热沉基板27由螺丝29所固定，但是只要金属按压板28和热沉基板27面接触即可，而不限于该固定方法。例如，也可以是，使用螺丝29将金属按压板28相对于构成外装壳体的框架固定。
这里，对由LED光源25产生的热的放热构造进行说明。
具体来说，LED芯片25A中所产生的热，在容器25B中传输并向容器25B的周围放热，并主要通过布线导体和电压供给端子25C，传输到绝缘基板26。传输到绝缘基板26的热，主要通过热传导性高的连接材料30和金属按压板28而传输到热沉基板27。
因此，由LED光源25所产生的热，通过热沉基板27而有效地放热到外部，因此在LED光源25和绝缘基板26中不易蓄积热量，从而能够有效地抑制LED光源25及其周边的温度上升。
随着液晶显示面板1的显示区域的大型化、导光板21的形状的大型化、以及为了对大型化后的导光板21上供给充分的光而向绝缘基板26安装更多所述的LED光源25，该放热作用的效果将变得更大。
另外，也可以如图8所示那样，在导光板21的侧端部，在与配置于绝缘基板26上的LED光源25a～25e相对应的位置，设置能够总括地收置多个LED光源25a～25e的收置部21f。作为该收置部21f的形状，可以例示出贯通孔形状或凹部形状等。收置部21f，也可以与导光板21的侧端面相连通，但是从更有效地将从LED光源25a～25e产生的热传输到热沉方面考虑，优选为是贯通孔形状。
使设于导光板21上的收置部21f的形状，是与多个的配置于一列的LED光源25的排列形状的最外形大致一致的形状或比其若干大的形状，而能够将LED光源25的列配置于规定的位置。并且，为了变更LED背光灯2的亮度，而将安装于绝缘基板上的发光二极管模组的安装数目进行变更，能够在不变更导光板21自身的设计的情况下完成，因此是较为有利的。
另外，也可以在收置部21f中在其内表面形成凸部，所述凸部有助于LED光源25的位置配合。
如此，通过降低安装了发光二极管模组后的绝缘基板的蓄积热量，而能够减小发光二极管模组的温度上升，由此能够抑制发光二极管模组的发光效率降低，从而能够实现明亮且长寿命的液晶显示。
此外，如图4所示那样，能够提供一种液晶显示装置，其具有可更换发光二极管模组的LED背光灯2。
实施例
在热沉基板27和按压板28上使用厚度1.2mm的铝，并在热传导性高的连接材料30上使用住友3M株式会社制的热传导粘着带，No.8805、厚度0.125mm，并通过热传导性高的连接材料30将绝缘基板26和金属按压板28粘接固定，热沉基板27和金属按压板28以面接触的方式固定。
这里，关于各使用材料的热传导率，由玻璃环氧树脂构成的绝缘基板为0.45W/m·K，作为热沉基板和按压板的铝是236W/m·K，作为热传导高的连接材料的热传导性粘接带是0.6W/m·K。
与LED光源25的发光相伴而产生的热，经由绝缘基板26、热传导性高的连接材料30、由铝构成的按压板28，而被热传导到由铝构成的热沉基板27而放热。
并且，作为显示区域的大小使用4.7英寸大小的液晶显示面板1，并将16个LED光源25排列安装于绝缘基板26，在常温(25℃)状态中使各LED光源25中流过20mA电流，而进行背光灯内的LED光源25的周边温度的测定。
结果可知，能够将LED光源25的周边温度抑制到43℃，且LED光源的推定寿命延长到大约6600小时。并且可知，关于LED光源的发光效率，虽然很细微但是有一定的改善倾向。
根据所述实验确认结果，利用热传导性高的连接材料30将按压板28与绝缘基板26相密接，并将金属按压板28密接于热沉基板27，从而改善了热传导，并能够效率更高地将LED光源25产生的热传递到热沉基板27，由此能够降低LED光源25和绝缘基板26的蓄积热，并能够减小LED光源25及其周边的温度上升。由此，能够抑制LED光源25的寿命降低，能够实现长寿命、明亮、且具有能够更换发光二极管模组的构造的液晶显示装置。
另外，本发明的实施不限于前述的方式。例如，在图1的导光板21中相比于配置LED光源25一侧的端面的厚度，是相面对的端面厚度与之相同的平板构件，但是也可以是相面对的端面的厚度较薄的楔形构件。另外，也可以将热沉基板27作成与框架3一体的构成，并且仅在热沉基板27的露出侧的面将树脂模塑成型。
另外，也可以作为热传导性粘结带的替代，通过热传导性粘接剂(例如东·道考宁·硅股份有限公司：东レ·ダウコ一ニング·シリコ一ン(株)制的SE4420、热传导率0.92W/m·K)，将绝缘基板26和按压板28相连接。

Claims (10)

1.一种液晶显示装置，其特征在于，
备有：
液晶显示面板，其具有显示区域；
导光板，其朝向该液晶显示面板出射光；
热沉基板，其相对所述导光板被配置在与所述液晶显示面板相反侧；
光源体，其由将光入射到所述导光板的发光二极管模组和安装有该发光二极管模组的绝缘基板构成；
按压板，其固定于所述光源体的所述绝缘基板，且相对所述热沉基板的与所述导光板的相反侧的主面装卸自如地安装。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述导光板的端部，形成用于收置发光二极管模组的收置部。
3.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述收置部形成有多个，以便分别单独地收置多个所述发光二极管模组的每一个。
4.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述收置部按照将多个所述发光二极管模组一并收置的方式形成。
5.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述收置部以在所述导光板的厚度方向上贯通所述导光板的方式形成。
6.根据权利要求2所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述收置部形成在所述导光板的所述热沉基板侧，且所述收置部的收置深度比所述导光板的厚度小。
7.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述热沉基板具有可配置所述绝缘基板的贯通孔，所述按压板抵接于所述贯通孔的周围。
8.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
在所述光源体的所述绝缘基板和所述按压板之间，夹置热传导性高的连接材料。
9.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
还具备外装壳体，其收置所述导光板、所述光源体、所述热沉基板及所述按压板。
10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于，
所述外装壳体形成有可将所述光源体取出的贯通孔。
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