CN101430068B - 液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种液晶显示装置和光源装置,光源装置具有背光源和传递来自该背光源的热的散热基板,所述背光源包含:导光板、在该导光板的端面配置的LED光源、和安装该LED光源且具有绝缘性的安装基板;在所述安装基板和所述散热基板之间介入传导热的弹性薄片。
Description
本申请是申请号为“200510081483.3”,申请日为2005年6月29日,发明名称为“液晶显示装置”之申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种具有液晶显示屏和背光源的液晶显示装置,尤其涉及利用发光二极管(以下简称LED)作为光源的液晶显示装置。
背景技术
以往,在液晶显示装置的显示方式中,透射型或者半透射型的液晶显示装置,其结构为配置液晶显示屏、和向液晶显示屏提供透射光的背光源。
一般地,背光源,由光源和导光板组成,作为光源可使用被称作CCFL(冷阴极管)的小型荧光管。并且,让导光板的一方主面按照与液晶显示屏的显示区域对应的方式相面对,在该一方主面和相反侧的主面(叫做外面),形成使光在表面侧散射与反射的散射部。
CCFL光源,配置在导光板的端面,从导光板的端面入射的CCFL光,到达导光板内,在导光板的外侧散射与反射,从导光板的表面向液晶显示屏发射。这样,从线性光源变换成均匀的面状光源,就可作为液晶显示装置的光源而被利用。
但是,该CCFL光源,将Hg(水银)封入进放电管中,将从因放电激励的水银所释放的紫外线照射到CCFL管壁的荧光体上变换成可视光。
为此,若考虑环境问题,则为抑制有害水银的使用,而追求使用替代光源。
并且,为点亮CCFL,需要高压高频点亮电路,由于产生高频噪音,不仅仅需要另外应对噪音问题,还存在低温下难以点亮的问题。
另一方面,作为新的光源,已研发了一种利用容纳具有点光源特征的发光二极管芯片的发光二极管模块(LED光源)作为光源的背光源。
随着价格的降低和发光效率的提高、以及环境上的限制,利用该LED光源的背光源,作为液晶显示屏的背光源也逐渐得到普及了。
同时,随着液晶显示装置的高亮度化、显示区域的大型化,可见具备多个LED光源的需求也越来越高了。
因此,要成为高亮度、大型液晶显示屏中采用的LED背光源,需要将作为点光源的LED光源,变换成均匀发光的面光源(在导光板的发射表面转换成均匀的光的光源)。因此,需要对导光板外面的散射部的材料、结构进行控制,同时配合LED光源的方向性,在最佳位置配置LED光源。
作为课题之一,存在的问题是因LED光源的发热使LED光源以及其周围温度上升,导致LED光源的发光效率和寿命低下。
通过最近的改善,LED光源的发光效率得到了提高,目前状况下,发光效率大约在10%的程度,而剩余的90%被作为热量释放。
在将LED作为光源的背光源中,所发出的热量蓄积在LED以及安装LED的基板上,随着LED和其周边温度的上升,会导致LED自身的发光效率降低。
并且关于寿命,顶视图型LED的正向电流IF=20mA时的推定寿命数据(亮度半衰期)如图25所示。从图25可看出,周围温度在25℃时,寿命为约12000小时,相对,在50℃时只有约5500小时,随着LED的周边温度的上升,寿命会变短。
还有,LED中产生的热量,也会成为LED或安装该LED的安装基板的布线等损伤的原因。
并且,为实现背光源的高亮度化,若增加LED的安装数量,则其发热量增大,所以进一步更加不能忽视。
专利文献1:特开2002—75038号公报;
专利文献2:特开2003—281924号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有LED背光源的液晶显示装置,通过减少安装LED光源的安装基板中的蓄积热量,使LED光源的温度上升变小,能够抑制LED光源的发光效率降低,同时防止发光二极管芯片的损 伤,能够长寿命且鲜明地进行液晶显示。
本发明的一种背光源装置,包含:导光板、在该导光板的光入射面一侧配置且具有端子部的LED光源、安装该LED光源的安装基板、和传递所述LED光源产生的热的散热基板;所述安装基板包含:安装所述LED光源的安装金属膜、用于向所述LED光源的所述端子部提供驱动电流的金属驱动布线、位于所述LED光源的安装面的相反面的散热用金属膜、和在所述安装基板的厚度方向连接所述安装金属膜与所述散热用金属膜的金属过孔导体;还包含:第1热传导性弹性部件,其位于所述安装基板和所述散热基板之间,并且与所述安装基板的所述散热用金属膜以及与该散热用金属膜面对的部位的所述散热基板接触;和第2热传导性弹性部件,其位于所述导光板和所述安装基板之间,并且与所述LED光源的所述端子部以及所述安装基板的所述金属驱动布线接触。
本发明的液晶显示装置包含:液晶显示屏,其在具有显示电极以及定向膜的一对基板之间介入液晶,构成由多个像素区域组成的显示区域;背光源,其含有配置在所述液晶显示屏一方基板外侧且与所述显示区域对应的导光板、和在该导光板的端面配置的LED光源阵列;和散热基板。所述LED光源阵列含有安装基板、和在该安装基板的LED安装面配置安装多个且容纳发光二极管芯片的LED容器,并且在所述安装基板和所述散热基板之间介入热传导性部件。
该液晶显示装置中,在安装构成LED光源阵列的LED光源的安装基板和散热基板之间,通过介入热传导性部件,就能够从安装基板向散热基板之间高效率传导热量,且向外部高效率地扩散散热。
因此,通过降低安装LED光源的安装基板的蓄积热量,减小LED光源的温度上升,就能够抑制LED光源的发光效率降低。其结果,能够提供一种防止LED光源损伤,且明亮而长寿命地进行液晶显示的液晶显示装置。
优选所述热传导性部件由弹性高的热传导性薄片组成。
在压接热传导性部件时,根据热传导性薄片的弹性,使之与安装基板和散热基板的接触面的细微凹凸相对应,就能够使热传导性薄片与之吻合,排除接触面的空气层,且能够高效率地从LED光源向散热基板传导热量。
优选所述热传导性薄片,通过流动性高的胶粘剂与散热基板粘接。
通过在安装基板和散热基板之间介入流动性高的胶粘剂,就能够在安装基板和散热基板之间高效率地进行热传导。这样,就不会像以往的导电性树脂那样,在树脂内存在气泡,因而妨碍热传导。并且,在胶粘剂的供给作业中,也能够利用毛细管现象简单而可靠地提供胶粘剂,能够将LED容器牢固地固定在安装基板上。
所述热传导性部件也可以通过流动性低的流体与散热基板紧贴。
通过采用流动性低的流体,在安装基板的背面(LED安装面相反的面)与热传导性部件的接触面、以及热传导性部件与散热基板的接触面存在的细微的凹凸处,有流动性低的流体流入,提高安装基板和热传导性部件之间、热传导性部件和散热基板之间的吻合度。因此,能够排除空气层,提高从安装基板到散热基板的散热效率。
可以采用如下构成:所述LED光源阵列的安装基板,配置在相对所述导光板的主面为实质上垂直的方向,所述LED容器,由具有将所述发光二极管芯片所放出的光发出的发光面、和与该发光面对向的背面以及4个侧面的筐体状LED容器构成,将所述LED容器的背面作为LED安装面安装在所述安装基板上。
将该安装基板配置成相对所述导光板实质上垂直的结构,具体如图1、图11、图12、图15、图18所示。
该结构中,所述LED容器,由于将所述LED容器的背面作为LED安装面安装在所述安装基板上,因此所述安装基板,其配置为相对所述导光板的光入射方向为基本垂直的方向。
所述散热基板也可以具有弯曲成L字状的至少2个面,各个面被配置成与所述安装基板的背面以及所述导光板的外面相面对。
根据这样的配置,在与所述导光板的外面对应的截面为L字状所配置的散热基板上,通过热传导性部件,就能够从安装基板的背面一侧,将蓄积在安装基板上的热量有效地向散热基板传导。
所述热传导性部件也可以包含:第1热传导性部件,其覆盖所述安装基板的LED安装面的背面;和第2热传导性部件,其让至少所述LED容器的发光面露出,覆盖所述安装基板的LED安装面以及所述LED容器。
这样,将由LED光源产生的热,其中从LED容器向安装基板传递的热,向第1、第2热传导性部件传递,能够高效率地向散热基板释放热量。而且,由于第2热传导性部件中,形成使在安装基板上安装的LED容器露出的开口部,因此不会妨碍从LED容器到导光板为止的导光。该“第1热传导性部件”相当于后述例示中的热传导性弹性部件31,“第2热传导部件”,相当于后述例示中的热传导性弹性部件20、32、34。
所述第2热传导性部件如果被配置成与所述导光板的端面和安装基板的LED安装面紧贴,则能够使由LED光源产生的、蓄积在安装基板的LED安装面一侧的热量,通过导光板一侧有效逃散。该“第2热传导性部件,与所述导光板的端面和安装基板的LED安装面紧贴而配置”的结构,后面采用图12、图18说明。
所述第1热传导性部件和所述第2热传导性部件也可以成一体化。该一体化的热传导性部件,后面在图15~图18中作为热传导性弹性部件32例示。
本发明的液晶显示装置,也可以将所述LED光源阵列的安装基板配置在相对所述导光板的主面实质上平行的方向,所述LED容器,由具有将所述发光二极管芯片所放出的光发出的发光面;和与该发光面对向的背面以及4个侧面的筐体状LED容器构成,将所述LED容器的4个侧面中的1个作为LED安装面安装在所述安装基板上。
该液晶显示装置中,将旁侧型LED容器,即,相对安装基板的LED安装面为正交的1个侧面作为发光面的LED容器安装在安装基板上,然后,使安装基板的里面紧贴散热基板或筐体。
在该液晶显示装置中,所述散热基板实质性上为平面状,被配置成与所述安装基板的背面以及所述导光板的外面相面对。该结构,后述如图19所示。
所述热传导性部件至少让所述LED容器的发光面露出,覆盖所述安装基板的LED安装面以及所述LED容器的侧面。这种情况下,在所述安装基板和所述散热基板之间介入的热传导性部件,作为热传导性弹性部件34例示。
本发明的液晶显示装置,包含:液晶显示屏,其在具有显示电极以及定向膜的一对基板之间介入液晶,构成由多个像素区域组成的显示区域;背光源,其含有配置在所述液晶显示屏一方基板外侧且与所述显示区域对应的导光板、和在该导光板的端面配置的LED光源阵列;和散热基板。所述LED光源阵列含有安装基板、和在该安装基板的LED安装面配置安装多个且容纳发光二极管芯片的LED容器,所述安装基板,按照至少让所述LED容器的发光面露出,而由热传导性部件覆盖其LED安装面以及 背面,并且所述热传导部件与所述散热基板接触或者粘接。
本液晶显示装置中,安装基板的LED安装面及其背面被一体化的热传导性部件所覆盖。因此,由LED容器产生的热,通过热传导性部件,再从安装基板的两面通过散热基板而散热。
该结构中,安装LED光源阵列的长条状安装基板,由将安装基板的长轴方向的4个面(1对主面,1对长轴方向的端面)中的3个面覆盖的截面为(U)字状的热传导性部件而覆盖。将该LED安装面及其背面覆盖的截面为(U)字状的热传导性部件,相当于图15、图18所示的热传导性弹性部件32。由于在截面为(U)字状的热传导性部件的一个面,形成使LED容器的发光面露出的欠缺部,因此不会妨碍将从LED容器发出的光可靠地提供给导光板。
优选所述热传导性部件由具有弹性的材料构成。
根据热传导性部件的弹性,与安装基板和散热基板的接触面的细微凹凸相对应,通过压接热传导性部件,能够使热传导性薄片与之吻合,排除接触面的空气层。并且,通过使安装基板由所述3个面覆盖,冲击吸收方面也会很好。
优选所述热传导性部件,通过流动性高的胶粘剂与散热基板粘接。通过在安装基板和散热基板之间介入流动性高的胶粘剂,就能够在安装基板和散热基板之间高效进行热传导。
所述热传导性部件也可以通过流动性低的流体与散热基板紧贴。通过采用流动性低的流体,使安装基板的背面与热传导性部件的接触面以及热传导性部件与散热基板的接触面存在的细微的凹凸处,有流动性低的流体进入,提高安装基板与热传导性部件之间,热传导性部件与散热基板之间的吻合度。因此,能够排除空气层,提高从安装基板向散热基板的散热效率。
根据以上所述,本发明的液晶显示装置的作用在于,使液晶显示屏1的显示区域大型化,导光板3的形状大型化,给大型化的导光板3提供充足的光,在安装基板21上搭载越多的LED光源2,则效果越好。
本发明的上述或者其它其他优点、特征以及效果,参照附图通过说明以下所述的实施方式便可明白。
附图说明
图1表示本发明一实施方式的液晶显示装置的剖视图。
图2表示本发明的液晶显示装置的概略斜视图。
图3表示本发明的液晶显示装置中采用的液晶显示屏的结构剖视图。
图4表示从LED安装面一侧看LED光源的安装基板的概略斜视图。
图5表示从背面一侧看LED光源的安装基板的概略斜视图。
图6表示本发明的LED光源的安装基板的概略剖视图。
图7表示图6的A部分的放大剖视图。
图8表示在安装基板上搭载多个LED光源的LED光源阵列的概略斜视图。
图9表示为LED光源的结构的示意图。
图10表示为L字型热传导性部件的斜视图。
图11表示本发明另一实施方式的液晶显示装置的概略剖视图。
图12表示本发明又一实施方式的液晶显示装置的概略剖视图。
图13表示第2热传导性部件的斜视图。
图14表示采用第2热传导性部件的LED光源阵列的概略分解斜视图。
图15表示本发明又一实施方式的液晶显示装置的概略剖视图。
图18表示本发明又一实施方式的液晶显示装置的概略剖视图。
图19表示本发明又一实施方式的液晶显示装置的概略剖视图。
图20表示图19的液晶显示装置中采用的LED光源阵列的概略斜视图。
图21表示图19的液晶显示装置中采用的热传导性部件的斜视图。
图22为表示安装基板的实施例的概略剖视图。
图23为表示安装基板的另一实施例的概略剖视图。
图24为LED光源阵列的概略斜视图。
图25为表示LED芯片的周围温度和寿命的关系的特性图。
具体实施方式
(整体结构)
图1为本发明的液晶显示装置的剖视图,图2为液晶显示装置的立体图。
图3为本发明的液晶显示装置中采用的液晶显示屏的剖视图。
本发明的液晶显示装置,其主要由液晶显示屏1;含有导光板3以及LED光源2的背光源BL;和容纳两者的上侧筐体4、下侧筐体5构成。
上侧筐体4,用于保护液晶显示屏1,下侧筐体5,用于保护背光源BL,同时兼作为将热量释放到外面的散热基板。若着重该散热功能,则下侧筐体5叫做“散热基板5”。
(液晶显示屏)
液晶显示屏1,如图3所示,具有:作为一方基板的上侧的透明基板12,作为另一方基板的下侧的透明基板11、在两个透明基板11、12之间挟持的液晶层13。液晶层13由密封部14将周围包住。
而且,在下侧透明基板11的内面,形成显示电极15、定向膜等。并且,在上侧透明基板12的内面,也形成显示电极16、定向膜等。
通过在该下侧透明基板11的显示电极15和上侧透明基板12的显示电极16,形成矩阵状排列的显示像素区域。
并且,在下侧透明基板11以及上侧的透明基板12上,图中虽然省略了,配置有偏光板、相位差薄膜、根据需要配置散射薄膜。
另外,在该液晶显示装置为透射型液晶显示装置的情况下,显示电极,全部由透明电极构成,显示像素区域,使来自背光源BL的光从显示面一侧穿透。
在作为半透射型液晶显示装置的情况下,在显示像素区域,并排设置 有:一部分由反射金属膜构成的光反射部;一部分使背光源BL的光能透射的光透射部。
在该半透射型液晶显示装置中,使从显示面一侧入射的外部光,通过像素区域的光反射部进行反射,并返回显示面一侧,同时使背光源BL的光经光透射部被透射。
这样,在外光较强的情况下,通过反射型模式能够进行显示,在外光较弱时,通过透射型模式能够进行显示。
并且,为实现彩色显示,可在下侧透明基板11、或者上侧透明基板12的任何一方的像素区域,设置滤色器。
还有,本发明的液晶显示装置中,可在下侧透明基板11,或者上侧透明基板12的任何一个像素区域形成开关元件,对每个像素区域中的显示进行控制。
加之,上侧透明基板12或下侧透明基板11中任何一方的基板,例如在上侧透明基板12的显示区域的外围,可设置与显示电极15或上述开关元件连接的布线图案,或者设置向该布线图案提供给定信号、给定电压的驱动电路19;或者设置与外部的驱动电路连接的输入端子。
另,未形成布线图案一侧的基板,例如下侧透明基板11的显示电极,可通过在两个电极11、12之间的外围配置的导电性填料,与上述布线图案连接。
下侧透明基板11或上侧透明基板12的材料,例如有玻璃、透光性塑料等。显示电极15、16,由作为透明导电材料的ITO或氧化锡等形成。并且,构成光反射部的反射金属膜由铝或钛等构成。还有,定向膜由研磨处理后的聚酰亚胺树脂构成。在设置滤色器的情况下,向树脂中添加染料或颜料等,在每个像素区域形成红、绿、蓝各种颜色的滤光器。进而,可在各个滤光器之间或像素区域的周围内,因遮光目的采用黑色树脂。
这样的下侧透明基板11和上侧透明基板12,通过密封部14粘贴而压接,通过该密封部14的一部分开口注入由向列型液晶组成的液晶材料,然后,封住该注入口。
在贴合时,在两个透明基板11、12中配置的显示电极15、16双方,两者为正交。显示电极的交差部分为各个像素区域,该像素区域集合一起 成为显示区域。
这样,就构成了液晶显示屏1。
(背光源)
在该液晶显示屏1的下侧透明基板1的外部(图中为下侧),配置背光源BL。
背光源BL,如图1所示,具有LED光源2、导光板3、透镜片3a、散射片3b、反射片3c、与导光板3平行配置的长条状的安装基板21、作为热传导性部件的热传导性薄片31。
优选该热传导性薄片31,由橡胶等具有弹性的部件形成。因此,以下称作“热传导性弹性片31”。
导光板3,具有与液晶显示屏1的显示区域对应的形状。导光板3的一方主面(射出光的一面),与下侧透明基板11,面对而配置。
导光板3由透明树脂板组成。在该树脂成分中可含有光散射部件。在导光板3的一方主面,配置有透镜片3a、扩散片3b,在导光板3的另一方主面(称作外面),配置有用于使导光板3中传播的光向一方主面侧发射的反射片3c。
代替反射片3c的结构,可以在导光板3c的外面形成用于使光直接散射与反射的沟,进而,也可以是形成具有散射与反射功能的镀膜。
并且,该反射片3c,还可以在导光板3的4个端面,除去配置LED光源2的端面的3个端面形成。
LED光源2,如图4~图8所示,安装在安装基板21上。
LED光源2,如图9的剖视图所示,其构成包含LED芯片23a、和由耐热树脂材料或陶瓷材料等组成的LED容器23b,该LED芯片23a具有由半导体材料组成的发光部、阳电极以及阴电极。
该LED光源2的LED容器23b,具有发光面;和与该发光面相反的背面;4个侧面,LED容器23b的发光面,如图1所示,配置为与导光板3的端面部面对。
在LED容器23b的发光面,形成研钵状空腔23d,在该空腔23d的底部配置、容纳LED芯片23a。
该LED芯片23a的阳电极、阴电极,与在LED容器23b的发光面以外的外面形成的端子部23c连接。
另,在研钵状空腔的内壁面也可以涂敷反射涂料。而且,在空腔内还可以填充透光性树脂以埋设LED芯片23a。
这样结构的LED光源2,如图8所示,在直尺状安装基板21上,以给定的间隔安装多个该LED光源2。这样安装的多个LED光源2以及安装基板21叫做LED光源阵列。
安装基板21,由玻璃布环氧树脂基板或陶瓷基板组成。
在该安装基板21的LED安装面,形成用于安装LED光源2的安装金属膜22、向LED芯片23a提供给定驱动电流的金属驱动布线24、使金属驱动布线24分开的金属膜图案25。
而且,与LED安装面相面对的面、即基板背面,如图5所示,在几乎整个面形成散热用金属膜26。
并且,在安装基板21的厚度方向,形成使安装金属膜22和散热用金属膜26连接的多个金属过孔导体27。
还有,LED光源2的端子部23c,通过焊锡等导电结合材料与金属驱动布线24连接。
各安装金属膜22、金属驱动布线24、金属膜图案25、散热用金属膜26、金属过孔导体27,由铜或铜系金属材料(铜材料或镀铜)等形成。其中尤其金属驱动布线24的一部分或安装金属膜22、散热用金属膜26、金属过孔导体27,如将图6中圆圈所包围的A区域放大后的图7所示,被焊锡层28覆盖。
并且,在金属膜图案25的表面,被树脂抗蚀膜29覆盖。假如该抗蚀膜29为白色则能够将从LED光源2泄漏的光有效提供给导光板3。
(热传导性部件)
接着,关于将由LED光源2产生的热量释放的结构进行说明。
当使液晶显示装置的背光源BL驱动(LED光源2点亮)时,其发光的同时,还会产生热量。
LED光源2内的LED芯片23a所产生的热量,需要通过LED容器23b、 安装基板21,向具有更宽面积的部件传导,且将热量从该部件向外界释放。
作为该散热方法,在本实施方式中,具有作为曲折成L字状的金属部件的散热基板5,使导光板3的外面和形成安装基板21的散热用金属膜26的面(背面)相互面对。
在散热基板5的平板区域,即与导光板3的外面面对的区域,根据需要为增加与外界的接触,可形成热传导性孔。
并且,散热基板5曲折成L字状的区域,如图1所示,通过热传导性弹性片31,与安装基板21的散热用金属膜26密切结合。
图10表示该L字状热传导性弹性片31的斜视图。
热传导性弹性片31,形成截面为L字状,使安装基板21的背面和与该面成直角的安装基板21的下端面接触。
该截面为L字状的热传导性弹性片31的外面和截面为L字状的金属散热基板5进行面接触。
热传导性弹性片31,由薄板状热传导性能良好的弹性橡胶等材料构成,其形状为平板形状。
由于该热传导性弹性片31具有弹性,安装基板21和散热基板5的表面细微的凹凸形状被吸收,安装基板21和热传导性弹性片31和散热基板5,几乎没有介入空气层而可靠地进行面接触。根据这样的结构,由LED光源2产生的热量,从LED容器23b传导向安装基板21,并通过热传导性弹性片31向散热基板5稳定的散热。这样,由LED芯片23a产生的热量能够到达散热基板5,其结果,就能够降低LED光源2及其周边的温度。
尤其,由于热传导性弹性片31其形成截面为L字状,且由于不仅从安装基板21的背面发出的热,还有从安装基板21的下端发出的热也能通过热传导性弹性片31散开,因此能够高效率将安装基板21中蓄积的热量,传递给散热基板5。
这里,如图10所示,关于热传导性弹性片31的纵轴部分的厚度w,比安装基板21和散热基板5之间的间隔稍微要厚一点。这样,热传导性弹性片31的纵轴部分,在安装基板21和散热基板5之间,被无缝隙压接夹持。
另一方面,关于热传导性弹性片31的横轴部分的厚度h,也比安装基 板21和散热基板5横轴部分之间的间隔稍微要厚。这样,热传导性弹性片31的横轴部分,在安装基板21的下端面和散热基板5之间,被无缝隙压接夹持。
并且,优选对安装基板21的至少下端面进行研磨切削加工。
这样,就能够使安装基板21的下端面几乎没有凹凸,与热传导性弹性片31密切结合。
尤其通过研磨,由于能够排除安装基板21的下端面的棱线部分所产生的玻璃屑、树脂层,因此能够防止安装基板21和热传导性弹性片31之间产生空气层,高效率地进行散热。
并且,可以防止由安装基板21的切断面产生的玻璃屑、树脂屑,通过附着在LED光源2的发光面而造成的遮光效果,使LED光源2的光最大限度被利用。
接着,说明与上述热传导性弹性片31一起使用而有效的其他热传导性部件的结构。
图11表示本发明的液晶显示装置的概略剖视图。与图1相同的部件采用同一标号。以下,就与图1的不同点进行说明。
上述热传导性弹性片31,采用具有弹性的橡胶状的薄片材料,即使在由安装基板21和散热基板5挟持并压接热传导性弹性片31的状态下,安装基板21和热传导性弹性片31的接触面以及热传导性弹性片31和散热基板5的接触面恐怕也会产生空气层。
这样,安装基板21或散热基板5与热传导性弹性片31所接触的接触面并非完全平坦的面,不可避免会有微小的凹凸,且热传导性弹性片31的挟持状态也会因外部的冲击等而产生变化。
这样为防止空气层的发生,在热传导性弹性片31和安装基板21的接触面以及热传导性弹性片31和散热基板5的接触面,介入流动性高的胶粘剂17,或者流动性低的流体17。
若通过流动性高的胶粘剂17,固定热传导性弹性片31和安装基板21的接触面以及热传导性弹性片31和散热基板5的接触面,则容易将LED光源2的热传递给散热基板5。
作为流动性高的胶粘剂17,可使用例如热传导性高的胶粘剂(例如日 本東レ·ダウコ—ニング·シリコ—ン(股份有限公司)生产的热传导性胶粘剂SE4420)或者粘接带例如(日本住友スリ—エム(股份有限公司)生产的热传导粘接带No.8805)
并且,流动性低的流体17,由例如油脂成分和热传导性高的陶瓷的微小颗粒组成(叫做热传导复合物)。
由于流体17的存在,与安装基板21以及散热基板5的微小凹凸对应,浸渗有流体17的油脂成分,并排除微小的空气层。这样,安装基板21与热传导性弹性片31的挡接状态以及热传导性弹性片31与散热基板5的挡接状态得到可靠地改善,且将安装基板21产生的热量通过传导性弹性片31有效地向散热基板5传递。
因此,由LED光源2产生的热量能有效释放到外界,且由于LED光源2或安装基板21中难以蓄积热量,因此能够有效抑制LED光源2或其周边温度的上升。
接着,进一步说明适合与热传导性弹性片31一起使用的其他部件。
图12表示其它实施方式中本发明的液晶显示装置的概略剖视图。与图1相同的部件采用相同的标号。以下,就与图1的不同点进行说明。
本实施方式中,在与安装基板21的LED光源2的安装面接触的状态下,设置热传导性弹性部件20。
图13表示热传导性弹性部件20的斜视图。
热传导性弹性部件20,为与安装基板21基本对应的细长的板状。
在热传导性弹性部件20中,形成用于容纳在安装基板21上安装的LED光源2的窗户状的开口部分20a。
将这种形状的热传导性弹性部件20配置在安装基板21的LED安装面。这样,也可以使在安装基板21上安装的LED光源2位于开口部分20a并压入。
图14表示适用热传导性弹性部件20的、搭载LED光源阵列的安装基板21的斜视图。
热传导性弹性部件20,如图12所示,挟持在安装基板21和导光板3的入射光端面之间。
由于在LED光源2的周围,实质性存在热传导性弹性部件20,因此 从LED光源2向LED光源2的周围以及安装基板21的安装面一侧释放的所有热量都能够由热传导性弹性部件20接受,并到达导光板3或安装基板21。
尤其,由于LED光源2的热量,从在LED容器23b中形成的端子部23c开始,通过在安装基板21上形成的金属驱动布线24最快传递,因此若使热传导性弹性部件20,与安装基板21的金属驱动布线24、金属图案,进而端子部23c直接接触,则散热效果更好。
并且,如图12所示,通过热传导性弹性部件20下侧的端面,向散热基板5,能够直接释散热量,因此散热效果更好。
因此,由LED光源2产生的热量能够有效释放到外界,且由于LED光源2或安装基板21中难以蓄积热量,因此能够有效抑制LED光源2及其周边温度的上升。
这里,对热传导性弹性部件20、热传导性弹性片31的厚度进行说明。
重要的是将热传导性弹性部件20的厚度设计成比安装基板21和导光板3的端面之间的设计间隔,即比LED光源2的安装高度稍微要厚。
进而,热传导性弹性片31的厚度,也比安装基板21和散热基板5的设计间隔稍微要厚。
通过设定这样的厚度,由于两个热传导性弹性部件20以及31具有弹性,安装LED光源2的安装基板21,被压接夹持在导光板3或散热基板5之间,因此能够稳定地维持安装基板21。
并,即使在导光板3的端面、安装基板21的表背面、散热基板5的外面,存在细微的凹凸形状的状态下,细微的凹凸也会被吸收。
这样,导光板3、热传导性弹性部件20、安装基板21、热传导性弹性片31、散热基板5的接触部分,几乎没有介入空气层,能够可靠地进行面接触。
同时,这样,通过让热传导性弹性部件20、31具有弹性,即使由外界向液晶显示装置施加冲击,该冲击也能够被热传导性弹性部件20、31吸收。因此,冲击没有直接传递给安装基板21,不会发生安装基板21产生错位,或者安装基板21本身产生破损,或者LED光源2脱离等情况:。
图15表示其他实施方式中本发明的液晶显示装置的概略剖视图。与 图1相同的部件采用相同的标号。以下,说明与图1的不同点。
本实施方式中,将截面为(U)字状的热传导性弹性部件32设置成与安装基板21的LED光源2所安装的安装面,和该面相反侧的背面,以及和该面成直角的安装基板21的下端面接触。
图16表示热传导性弹性部件32一例的斜视图。
热传导性弹性部件32,如图16(a)所示,包含:挟持在安装基板21的背面和散热基板5之间的第1部位32a;挟持在安装基板21的LED安装面和导光板3之间的第2部位32b;配置在安装基板21的下端面和散热基板5之间的第3部位32c。
然后,在第2部位32b,与在安装基板21上安装的LED光源2的位置对应,形成多个开口部分32d。
开口部分32d,为上侧开口,然而要在这样的热传导性弹性部件32上配置安装基板21,需要从第1部位32a和第2部位32b之间的上侧向下,使LED光源2位于开口部分32d并压入。
这时,优选在热传导性弹性部件32和安装基板21的接触面、热传导性弹性部件32和散热基板5的接触面以及散热基板5和导光板3的接触面,介入上述流动性高的胶粘剂17、或者流动性低的流体17,用于提高热传导性。
图16(b)、(c)表示热传导性弹性部件32的其它例。
图16(b)为与LED光源2对应在第2部位32b形成的开口部分32d,为窗户状的一例。
这种情况下,由于在LED光源2周围的4个侧面,实质性存在热传导性弹性部件32,因此从LED光源2的周围释放的热量全部由热传导性弹性部件32接受,能够到达散热基板5或导光板3。
另,在该热传导性弹性部件32上配置安装基板21时,第1部位32a和第2部位21b之间的间隙从上侧被扩大,这种状态下只要从上部插入安装基板21则可。
该图16(c)的热传导性弹性部件32,进而还在上侧设置第4部位32e。
还有,第2部位32b在其高度方向一半的位置,形成使LED光源2曝光的开口部分32d。
另,在热传导性弹性部件32中配置安装基板21时,在第2部位32b中形成的开口部分32d在上下两个方向上均打开,在该状态下配置安装基板21。并且,也可从热传导性弹性部件32的侧面一侧压入安装基板21。
图16(c)的结构中,由于安装基板21的4个面被热传导性弹性部件32实质上覆盖,因此能够提高热传导效率。
并且,通过液晶显示装置的筐体4(参照图1),从上侧也能挟持热传导性弹性部件32。安装基板21,由于被热传导性弹性部件32从4个面覆盖,因此散热性、耐冲击性都很优良。
下面关于热传导性弹性部件32的厚度进行说明。由于热传导性弹性部件32,为了与安装基板21和散热基板5压接夹持,因此热传导性弹性部件32的外部尺寸与散热基板5的内部尺寸相比较会稍微大一些。
由于热传导性弹性部件32有弹性,安装基板21和散热基板5的表面细微的凹凸形状会被吸收,因此安装基板21和热传导性弹性部件32、或者热传导性弹性部件32和散热基板5之间,几乎没有介入空气层,可靠地紧贴进行面接触。
并且,与热传导性弹性部件32的外面接触的散热基板5,在其内侧角落部,有些情况下,在金属扭曲或金属压力加工时会产生曲面(R),该曲面,被热传导性弹性部件32的弹性特性所吸收。
加之,在没有被弹性特性吸收的情况下,使与该内侧弯曲部接触的热传导性弹性部件32的外侧角落部倒角成为C面,刚好能够避开该曲面R,热传导性弹性部件32和散热基板5,便会可靠地紧贴进行面接触。
也可以在以上说明的热传导性弹性部件32的外面安装金属壳体。
图17(a)~图17(c)为表示包围热传导性弹性部件32的金属壳体 33的形状的斜视图。
另外,对于金属壳体33,具有提高LED光源的利用效率这样的效果。具体来说,在来自LED光源2的光入射向导光板3之后,有些光不是从导光板3发射向液晶显示屏1一侧,而是通过在导光板3的端面设置的金属反射板R反射后,返回到LED光源2的端面一侧(参照图15)。
这时,如果热传导性弹性部件32配置在其导光板3的端面时,作为灰色到黑色的热传导性弹性部件32会吸收这样的光,导致光损失。
这里,通过在热传导性弹性部件32的外面介入金属壳体33,通过金属壳体33,使光能够返回导光板3,且能有效利用光。
另,优选,按照热传导性弹性部件32和金属壳体33之间不会进入空气层,使其紧贴。例如将粘接剂(例如日本住友スリ—エム(股份有限公司)生产的热传导性粘接带No.8805)填充在热传导性弹性部件32和金属壳体33之间。
并且,金属壳体33,可采用热传导性胶粘剂固定在散热基板5上,这样热传导性弹性部件32的热量容易传递到散热基板5上。进而若金属壳体33和散热基板5成为一体化,则金属壳体33的热量直接传递向散热基板5。作为上述热传导性的胶粘剂,可采用例如日本東レ·ダウコ—ニング·シリコ—ン(股份有限公司)生产的热传导性胶粘剂SE4420。
图18表示其它实施方式中本发明的液晶显示装置的概略剖视图。与图15相同的部件采用同一标号。以下,就与图15的不同点进行说明。
本实施方式中,热传导性弹性部件32的第2部位32b,与导光板3的端面紧贴。
LED光源2的周围释放的热量或安装基板21的安装面一侧的热量,从热传导性弹性部件32的第2部位32b,向导光板3的端面直接传递,因此能够达到导光板3。并且,热量,通过第3部位32c,能够到达散热基板5。还有,通过第3部位32c向位于安装基板21和导光板3的端面之间的第1部位32a传递后,能够从第1部位32a到达散热基板5。
这里,关于热传导性弹性部件32的第1部位32a、第2部位32b,与上述同样,分别比安装基板21和散热基板5的设计间隔、安装基板21和导光板3的设计间隔稍微要厚。这样,第2部位32b在安装基板21和导光板3的端面之间被可靠地压接夹持,没有空气层进入其间,能够高效地释放热量。
图19为本发明的另外其它实施方式中液晶显示装置的概略剖视图。与图1相同的部件采用同一标号。以下,就与图1的不同点进行说明。
本实施方式中,散热基板5实质上为平面状,安装基板21,设置在散热基板5的水平面上。
还有,LED光源2的LED容器23b,将其1个侧面作为LED安装面安装在安装基板21上。
因此,LED光源2的发光方向,如图20所示,为与安装基板21的安装面平行的方向。
然后LED光源2,其上面和背面(发光面相反侧的面),被热传导性弹性部件34而覆盖。
该热传导性弹性部件34,如图21所示,具有容纳LED光源2的在下方开口的开口部分34a的形状,由将除去与安装基板21结合的LED光源2的一侧面以及发光面后剩下的4个面包围而形成。
热传导性弹性部件34,通过上侧筐体4,向着安装基板21,即从图19的上侧被按压而保持。
而且,同时,通过上侧筐体4以及散热基板5,从LED光源的背面一侧,向导光板3的端面被按压而保持。
因此,LED光源2的热量,通过在LED光源2的周围存在的热传导性弹性部件34的凸起部位32b,能够到达上侧筐体4或散热基板5。
这样,由于由LED光源2产生的热量被有效释放到外界,LED光源 2或安装基板21中难以蓄积热量,因此能够有效地抑制LED光源2及其周边温度的上升。
另,如图21所示的热传导性弹性部件34的开口部分34a,设置有与多个LED光源2对应的窗户状开口,在这样的热传导性弹性部件34中配置安装基板21的情况下,只要使在安装基板21上安装的LED光源2位于开口部分34a则可。
这里,关于热传导性弹性部件34的厚度,可以是比安装基板21和上侧筐体4的设计间隔稍微要厚,开口部分34a也可以与LED光源2的安装厚度相等。
通过使热传导性弹性部件34的厚度这样达到最优化,则能够使上述安装基板21的安装面以及在安装基板21上安装的LED光源的上面,紧贴载置有热传导性弹性部件34。
这里,重要的是,热传导性弹性部件34具有弹性。这样,安装基板21和散热基板5的弯曲或凹凸形状被吸收,热传导性弹性部件34和安装基板21、散热基板5、上侧筐体4,几乎没有介入空气层而可靠地紧贴进行面接触。
热传导性弹性部件34,设置有容纳LED光源2的开口部分34a,由于凸起部位34b与安装基板21的LED安装面挡接,因此向导光板3的端面前进的方向以外的光发生遮光反射,防止光泄漏,同时提高光利用效率。
另外,由于通过从连接端子部23c到安装基板21形成的金属驱动布线24所传递的LED光源2的热量最多,因此使热传导性弹性部件34与安装基板21的金属驱动布线24接触,进而若与连接端子部23c连接则散热效果更好。
接着,就在安装基板21上安装LED光源2的情况下,提高从LED光源2向安装基板21的热传导性能的实施方式进行说明。
本实施方式中,LED光源2,如图6所示,通过散热性能良好且具有粘接性的散热粘接材料30,安装在安装基板21的安装金属膜22上。
将该散热粘接材料30介入LED光源2和安装基板21之间的效果如下。
通常,LED光源2和安装基板21,在连接端子23c的2个地方仅仅 采用导电性部件、焊锡连接而已。
因此,由LED光源2的LED芯片23a产生的热量,在以往从LED容器23b通过连接端子部23c向安装基板21传递,此外则向LED容器周围的外界释放。
对此,本发明中,排除LED光源2的LED容器23b和安装基板21之间的间隙(空气层)后,填充散热粘接材料30。这样,能够将LED容器23b中蓄积的热量有效地向安装基板21的安装金属膜22传递,且通过多个金属过孔27有效地向散热金属膜26传递。
并且,通过使安装金属膜22和金属膜图案25成一体化,并且,即使安装金属膜22和金属膜图案25作为分别单独形成,而通过使散热粘接材料30跨过两者并将其覆盖,则也能够将LED容器23b的热量有效地传递给安装基板21一侧,然后采用多个金属过孔27向散热用金属膜26传递。
如上,采用散热粘接材料30,以安装基板21的结构从LED安装面一侧到其反面为止形成金属过孔27,为提高这些金属过孔27的传热效果,可通过在LED安装面一侧设置安装金属膜22、金属膜图案25,在其反面采用散热用金属膜26,并采用铜类热传导性能良好的材料形成这些金属膜22、26、金属膜图案25、金属过孔27,就能够将LED光源2的LED容器23b的热量稳定地,且高效地传递给安装基板21的散热用金属膜26,并有效地抑制在LED芯片21a的周围的温度上升。
另外,优选该散热粘接材料30,除具有如上述的散热性、胶粘性之外,为了防止LED光源2的端子部23c、23c之间的短路,具有绝缘性。
另,散热粘接材料30,如图22所示,除去端子部23c、23c接合的金属驱动布线24区域之外,从安装金属膜22的形成区域开始延伸,到金属过孔27的形成区域为止而形成。
这样,LED光源2的LED容器23b中蓄积的热量,不仅通过散热粘接材料30向安装金属膜22传递,而是直接向金属膜25传递热量,并经过多数金属过孔27,向安装基板21的背面侧的散热用金属膜26传递。
因此,LED光源2的LED容器23b中蓄积的热量能够有效率地到达安装基板21的散热用金属膜26。
为获得同样的效果,如图23所示,也可以使安装金属膜22延伸至与 金属膜图案25实质上形成为一体化(安装金属膜22和金属膜图案25的结合)。
接着,就代替散热粘接材料30的其它实施方式进行说明。
在以往的表面安装型LED光源2的情况下,使在LED光源2的两侧设置的端子部23c和安装基板21的给定金属驱动布线24,对准给定位置,通过焊锡回流焊等方法连接。
容纳LED光源2的LED芯片23a的LED容器23b和安装基板21之间完全会产生热传导率恶劣的气泡空洞。
本发明中,通过在该空洞部采用分配涂敷方法,以提供流动性高的(粘度低的)胶粘剂35。
例如,将LED光源2安装在安装基板21上,从LED容器的一侧涂敷浸渗胶粘剂35。重要的是该流动性高的胶粘剂35,为不会腐蚀金属布线的流动性高的材料。
胶粘剂35,由于流动性较高,因此会进入LED容器23b和安装基板21之间的间隙;由于没有形成任何气泡等空气层,因此提高了该部分的热传导性能。
因此,由LED光源2产生的热量,能够通过胶粘剂35以及端子部23c有效地与安装基板21进行热传递。
并且,LED光源2与安装基板21的机械粘接,不仅可通过端子部23c进行粘接,通过在LED容器23b和安装基板21之间配置的胶粘剂35也能实现粘接,因此还能够提高LED光源2和安装基板21的机械粘接强度,成为一种耐振性良好的液晶显示装置。
以上,就本发明的实施方式作了说明,但本发明的实施,也不限定于上述实施方式。例如,到此为止的许多实施方式中,导光板3与配置LED光源2一侧的端面的厚度相比,相面对的端面的厚度较薄,然而两个端面也可以作为相同的平板元件厚度相同,而且,兼作散热基板5的下侧筐体也同样,其侧面的深度方向的尺寸也可以相同。进而,通过兼作散热基板5和下侧筐体,在液晶显示装置的背面侧,使散热基板5的金属材料露出,为配合上侧筐体4的外观,散热基板5和下侧筐体可由不同的部件构成,也可以在散热基板5的露出侧的面使树脂塑模成型。
(实施例1)
就热传导性弹性片31,可使用具有散热特性的截面为L字状的弹性片(日本住友スリ—エム(股份有限公司)生产的型号为No.5509),就散热基板5,可使用厚度为2mm的铝,安装基板21和热传导性弹性片31和散热基板5为面接触而固定。
这里各种使用材料的热传导率,由玻璃环氧树脂组成的安装基板21为0.45W/m·k,热传导性弹性片31为5W/m·k,作为散热基板5的铝为236W/m·k。
并且,作为散热基板5,可以是镁、铁。再有,镁的热传导率为157W/m·k,铁的热传导率为83.5W/m·k,散热性较差的情况下,若增加板厚度,或者设置散热片也可。
由LED光源2发光同时产生的热量,经过安装基板21、热传导性弹性片31,向散热基板5热传递后被释放。并且,也从安装基板21的下端面向散热基板5传递热量并释放。
这里,由于安装基板21或热传导性弹性片31的热传导率与散热基板5的铝相比非常低,为改善热传导,有效的方法是使安装基板21和热传导性弹性片31的厚度无限变薄。
采用作为显示区域大小为4.7英寸的液晶显示屏1,将16个LED光源2排列安装在安装基板21上,在常温(25℃)状态下各个LED光源2中有20mA电流流动,并进行LED光源2的周边温度的测定。
其结果,可知LED光源2的周边温度能够抑制在40℃,LED光源的推定寿命可延伸至约7500小时。并且,关于LED光源的发光效率,虽然微小,但有改善的倾向。
另一方面,在除去热传导性弹性片31的情况下,LED光源的周边温度,为44℃,可知LED光源的推定寿命只有约为6600小时。
根据上述实验确认结果可知,通过使热传导性弹性片31与安装基板21和散热基板5密切结合,并改善热传导,使LED光源2产生的热量有效地向散热基板5释放,这样能够降低LED光源2以及安装基板21中蓄积的热量,并使LED光源2及其周边温度上升变小。
(实施例2)
安装基板21和热传导性弹性片31之间,热传导性弹性片31和散热基板5之间,涂敷有流体17(热传导复合物),并进行与实施例1同样的温度测定。
就热传导复合物,可使用日本東レ·ダウコ—ニング·シリコ—ン(股份有限公司)生产的SC102,安装基板21和热传导性弹性片31和散热基板5为面接触而固定的。热传导复合物的热传导率为0.8W/mk。
热传导复合物,在使热传导率高的陶瓷微小颗粒等,与粘度高的油脂成分混合而成粘土状的状态下,所含油脂成分与微小凹凸对应并结合的同时,介入热传导率高的陶瓷颗粒,使热传导性能变优良。
采用作为显示区域大小为4.7英寸的液晶显示屏1,将16个LED光源2排列安装在安装基板21上,在常温(25℃)状态下各LED光源2中有20mA电流流动,并进行LED光源2周边温度的测定。
其结果,可知能够抑制LED光源2的周边温度在39℃,LED光源的推定寿命延伸至约7700小时。并且,关于LED光源的发光效率,虽然微小,但有改善的倾向。
另一方面,可知在除去热传导性弹性片31、热传导复合物的情况下,LED光源的周边温度成为44℃,LED光源的推定寿命只有约6600小时。
根据上述实验确认结果可知,使热传导复合物,介入热传导性弹性片31与安装基板21的接触面,以及热传导性弹性片31与散热基板5的接触面,通过使这些面安全紧贴,能够使由LED光源17向散热基板5的热传递得到进一步的改善。
(实施例3)
除实施例1的结构之外加之,追加热传导性弹性部件20,并进行与实施例1同样的温度测定。
热传导性弹性部件20,可使用具有散热特性的板状弹性片(日本住友スリ—エム(股份有限公司)生产的型号No.5509),使安装基板21与导光板3的光入射侧端面为面接触而固定。
由LED光源2发光以及同时产生的热量,还经过安装基板21、热传导性弹性部件20,也向导光板3释放。因此,从安装基板21向散热基板5传递的热量,会从安装基板21的安装面和背面,以及下端面这3条线路散热。
采用作为显示区域大小为4.7英寸的液晶显示屏1,将16个LED光源2排列安装在安装基板21上,在常温(25℃)状态下各LED光源2中有20mA电流流动,并进行背光源内的LED光源2周边温度的测定。
其结果可知,能够抑制LED光源2的周边温度在36℃,LED光源的推定寿命延伸至约8500小时。并且,关于LED光源的发光效率,虽然微小,但有改善的倾向。
另一方面,可知在除去热传导性弹性部件20、热传导性弹性片31的情况下,LED光源的周边温度成为44℃,LED光源的推定寿命只有约6600小时。
根据上述实验确认结果,可知使热传导性弹性部件20、热传导性弹性片31,与安装基板21和散热基板5紧贴,能改善热传导率,使LED光源2产生的热量向导光板3和散热基板5有效释放。
(实施例4)
采用使热传导性弹性部件20和热传导性弹性片31成为一体化的,具有散热特性的截面为(U)字状的热传导性弹性部件32(日本住友スリ—エム(股份有限公司)生产的型号No.5509),使安装基板21和热传导性弹性部件32和散热基板5为面接触而固定,并进行与实施例3同样的温度测定。
然后,采用作为显示区域大小为4.7英寸的液晶显示屏1,将16个LED光源2排列安装在安装基板21上,在常温(25℃)状态下各LED光源2中有20mA电流流动,并进行LED光源2周边温度的测定。
其结果可知,能够抑制LED光源2的周边温度在34℃,LED光源阵列的推定寿命延伸到约9000小时。并且,关于LED光源阵列的发光效率,虽然微小,但有改善的倾向。
另一方面,可知在除去热传导性弹性部件32的情况下,LED光源2 的周边温度为45℃,LED光源阵列的推定寿命只有约6400小时。
并且,由于热传导性弹性部件32挟持在散热基板5的内部,因此能够非常稳定地将安装基板21保持在给定位置,并且,即使从筐体6的外部施加冲击,也能由热传导性弹性部件32将冲击吸收掉,因此不会产生LED光源2的错位,或者破损,成为一种可靠性高的液晶显示装置。
(实施例5)
如图19所示,关于将安装基板21设置在散热基板5的水平面,将LED光源2的LED容器23b的1个侧面作为LED安装面,并安装在安装基板21上的液晶显示装置,进行与实施例1同样的温度测定。
就热传导性弹性部件34,可使用具有散热特性的板状弹性片(日本住友スリ—エム(股份有限公司)生产的型号为No.5509),与LED光源2、散热基板5、上侧筐体4进行面接触而被固定。
由LED光源2发光以及同时产生的一部分热量,从LED容器23b通过热传导性弹性部件34,从上侧筐体4释放,也可以从散热基板5的侧面一侧释放。
采用作为显示区域大小为4.7英寸的液晶显示屏1,将16个LED光源2排列安装在安装基板21上,在常温(25℃)状态下各LED光源2中有20mA电流流动,并进行背光源内LED光源2周边温度的测定。其结果可知,能够使LED光源2的周边温度抑制在36℃,LED光源2的推定寿命延伸至约8500小时。并且,关于LED光源2的发光效率,虽然微小,但有改善的倾向。
另一方面,在除去热传导性弹性部件34的情况下,LED光源的周边温度成为44℃,LED光源2的推定寿命只有约6600小时。
根据上述实验确认结果可知,LED光源2产生的热量,通过热传导性弹性部件34,能够有效向上述筐体4以及散热基板5释放。
(实施例6)
如图6所示,安装基板21的厚度为0.1mm,在其两面配置各种金属膜22、26、金属膜图案25、金属驱动布线24,作为金属膜,使用厚度为35μm的铜箔。金属过孔27,设置直径为0.2mm的贯通孔,在贯通孔的内圈,进行作为电镀材料的厚度为2.5μm的镀铜。
并且,安装基板21的散热用金属膜26,与LED安装面一侧的其他安装金属膜22、金属膜图案25相比,厚度为35μm至60μm,为容易进行热传导和扩散的结构。铜材料的金属膜的表面被厚度为20μm的焊锡层28覆盖。这样,不仅能提高上述散热效果,还在安装基板21上容易对LED光源2或其驱动部件等进行焊锡安装,同时能够防止各铜表面的氧化或铜的变色以及腐蚀。
由于安装基板21的热传导率,与金属膜22、26或金属膜图案25或散热基板5中使用的金属材料相比,为非常小,为改善散热基板5的热传导,有效的方法是使基板的厚度无限变薄。采用具有绝缘可靠性,削减成本的玻璃环氧基板。
作为散热基板5,使用厚度为2mm的材质为铝的矩形板,按照与安装基板21的散热用金属膜26进行面接触而弯曲成截面为L字状,螺钉固定在安装基板21上。这里各种使用材料的热传导率,由玻璃布基板环氧树脂组成的安装基板(安装基板的基体部分)为0.45W/m·k,铜为403W/m·k。铝为236W/m·k,焊锡为62.1W/m·k,散热粘接材料为0.92W/m·k。
LED光源2的LED芯片23a中发光的同时产生的热量,通过在LED光源2的LED容器23b和安装基板21之间填充配置的散热粘接材料30向安装基板21传递。
作为该散热粘接材料30,可采用散热树脂(日本東し·ダゥコ一ニング·シリコ一ン(股份有限公司)生产的SE4420)。
采用作为液晶显示装置的大小为5.7英寸的矩形液晶显示屏1,在安装基板21上以直线状安装5个LED光源2,各LED光源2中有250mA电流流动,并测定安装基板21的LED安装面的温度上升。
其结果,能够抑制温度上升在25℃以下,且,背面一侧的温度上升在18℃以下。与含有LED光源2的LED光源的常温发光效率相比只降低了 2%的发光效率,实现明亮显示。
这样,在具有LED背光源的液晶显示装置中,安装基板,尤其LED光源的周围温度上升变大,安装基板的LED安装面一侧的温度上升为50℃以上,则LED光源的发光效率降低4%以上,同时与液晶显示装置的使用环境为常温(25℃)相比较,如果为70℃,则安装基板的温度变成120℃,成为LED可以预想导发光元件的损伤的状态。
根据上述实验确认结果可知,根据LED光源2的安装结构(通过散热粘接材料30)、安装基板21的金属膜22、26、金属膜图案25、金属过孔导体27的各种结构,改善热传导,使LED光源2产生的热量有效的向散热基板5释放。
(实施例7)
代替散热粘接材料30,采用胶粘剂35,进行与实施例6同样的温度测定。并且,还采用与实施例4同样的热传导性弹性部件32。
就胶粘剂35,采用日本東レ·ダウコ—ニング·シリコ—ン(股份有限公司)生产的SE9176L。
空气的传导率为0.024W/mk,例示的胶粘剂35与空气相比具有较大的热传导效果。
并且,若胶粘剂35迅速浸渗LED容器23b和安装基板21的间隙,且在能够排除空气的范围内,则优选含有绝缘微小颗粒材料等,并进一步提高热传导率的胶粘剂。
采用作为显示区域大小为4.7英寸的液晶显示屏1,将16个LED光源2排列配置在安装基板21上,在常温(25℃)状态下,各LED光源2中有20mA电流流动,并进行背光源内LED光源2周边温度的测定。
其结果可知,能够将LED光源2的周边温度抑制在40℃,LED光源的推定寿命延伸到约7500小时。并且,关于LED光源的发光效率,虽然微小,但有改善的倾向。
另一方面,在除去胶粘剂35和热传导性弹性部件32的情况下,LED光源2的周边温度为44℃,LED光源的推定寿命只有约6600小时。
根据上述实验确认结果可知,在LED光源2的LED容器23b和安装 基板21之间的间隙涂敷胶粘剂35,使热传导性弹性部件32与安装基板21和散热基板5紧贴,能够改善热传导,使LED光源2产生的热量有效地向散热基板5释放。
Claims (11)
1.一种背光源装置,包含:导光板、在该导光板的光入射面一侧配置且具有端子部的LED光源、安装该LED光源的安装基板、和传递所述LED光源产生的热的散热基板;
所述安装基板包含:安装所述LED光源的安装金属膜、用于向所述LED光源的所述端子部提供驱动电流的金属驱动布线、位于所述LED光源的安装面的相反面的散热用金属膜、和在所述安装基板的厚度方向连接所述安装金属膜与所述散热用金属膜的金属过孔导体;
还包含:第1热传导性弹性部件,其位于所述安装基板和所述散热基板之间,并且与所述安装基板的所述散热用金属膜以及与该散热用金属膜面对的部位的所述散热基板接触;和
第2热传导性弹性部件,其位于所述导光板和所述安装基板之间,并且与所述LED光源的所述端子部以及所述安装基板的所述金属驱动布线接触。
2.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
在所述第1热传导性弹性部件的与所述安装基板相面对的一侧,存在传导热的胶粘剂。
3.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
在所述第1热传导性弹性部件的与所述散热基板相面对的一侧,存在传导热的胶粘剂。
4.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
所述安装基板还具有覆盖所述安装金属膜的白色的抗蚀膜。
5.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
所述散热用金属膜的厚度比所述安装金属膜的厚度大。
6.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
还具有介入在所述安装金属膜与所述LED光源之间的散热粘接材料。
7.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
还具有介入在所述安装金属膜与所述LED光源之间且流动性高的胶粘剂。
8.根据权利要求7所述的背光源装置,其特征在于:
所述胶粘剂含有绝缘微粒材料。
9.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
还具有覆盖所述安装金属膜、所述散热用金属膜、和所述金属过孔导体的焊锡层。
10.根据权利要求1所述的背光源装置,其特征在于:
所述散热基板,在与所述导光板面对的区域中具有热传导性孔。
11.一种液晶显示装置,其具有:
权利要求1所述的背光源装置,以及与该背光源装置面对配置的液晶显示屏。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Granted publication date: 20111005 Termination date: 20180629 |
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