CN102200658A - 液晶显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种液晶显示装置，包括：具有从背面对液晶板进行照明的光源的背光源；和保持上述背光源的底盘，上述液晶显示装置的特征在于，上述背光源包括：将沿着与上述液晶板的显示面平行的方向射出光的LED、安装有上述LED的布线基板、以及用于将上述LED的光导向上述液晶板方向的具有透光性的导光板组合在一起而形成的多个光源组件；支承上述光源组件的金属底盘；以及无间隙地插入到上述布线基板的安装上述LED的面的背面与上述金属底盘之间的散热片，在上述布线基板的上述背面形成有布线图案，通过上述散热片将形成在距上述LED外周的距离为预定距离以内的上述布线图案和上述金属底盘连接在一起。本发明能够实现液晶显示装置的薄型化，并提高散热性能。

Description

液晶显示装置
技术领域
本发明涉及液晶显示装置，尤其涉及能对底盘内部产生的热进行有效排散的液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为显示装置，广泛使用发光型的等离子体显示装置或非发光型的液晶显示装置来代替CRT(Cathode Ray Tube)。
其中，液晶显示装置采用液晶板作为透射型的光调制元件，在其背面具有照明装置(以下称为背光源)，使光照射到液晶板。并且，液晶板通过控制从背光源照射的光的透射率而形成图像。
作为用于向液晶板照射光的背光源的类型，已知主要有以下两种类型。
一种是侧光型，在液晶板的左右端部或上下端部配置光源，通过用于使从侧面射入的光向平面方向射出的导光板进行照射。另一种是从液晶板的背面照射光的直下型。
液晶显示装置的特征之一是能够使外形形成得很薄，但近年来期望更薄且功耗少的液晶显示装置。当使液晶显示装置变薄时，难以确保用于将在构成液晶显示装置的外形的底盘内部产生的热进行排散的空气流路，因此产生不能有效地散热、从而导致不耐热的部分的温度上升这样的问题。
因此，例如专利文献1公开了如下结构：在侧光型的液晶显示装置中，使用LED(Light Emitting Diode)作为背光源的光源，为了除去由LED产生的热，将光源安装基板(LED安装基板)与散热部件连接而从光源安装基板的两面进行散热。
专利文献1：日本特开2006-235399号公报
发明内容
对于用于向液晶板照射光的背光源的类型中的侧光型，由于光源集中配置在画面的端部，所以与直下型相比，很难进行来自光源的热的排散或冷却。
而对于直下型而言，与侧光型相比，使用的光源数量较多，因此成本和功耗增加。另外，对于直下型，为了降低在液晶板上显示的图像的亮度不均，需要增大从光源到液晶板的距离(即液晶板的厚度方向的距离)，这不利于液晶显示装置的薄型化。而且，还存在通过取得从光源到液晶板的距离而难以得到基于光源控制的高对比率这样的缺点。
本发明是鉴于上述现有技术的问题而完成的，其目的在于提供一种适于在例如将多个LED作为光源的液晶显示装置中提高散热性能和画质的技术。
为了解决上述问题，本发明的液晶显示装置包括：具有从背面对液晶板进行照明的光源的背光源；和保持上述背光源的底盘，上述液晶显示装置的特征在于，上述背光源包括：将沿着与上述液晶板的显示面平行的方向射出光的LED、安装有上述LED的布线基板、以及用于将上述LED的光导向上述液晶板方向的具有透光性的导光板组合在一起而形成的多个光源组件；支承上述光源组件的金属底盘；以及无间隙地插入到上述布线基板的安装上述LED的面的背面与上述金属底盘之间的散热片，在上述布线基板的上述背面形成有布线图案，通过上述散热片将形成在距上述LED外周的距离为预定距离以内的上述布线图案和上述金属底盘连接在一起。
优选的是，上述布线基板具有基材、形成在该基材的两面上的布线图案、使上述布线图案的预定部分电绝缘的保护层、以及使上述两面的布线图案之间电连接的通孔。
另外，优选的是，上述预定距离为20mm以内。
另外，优选的是，在上述背面的布线图案上堆上焊锡，隔着上述散热片与堆上了上述焊锡的部分贴紧而安装在上述金属底盘上。
另外，优选的是，在上述布线基板的背面安装有用于与其他电路基板连接的连接器。
更优选的是，上述布线基板在与上述液晶板的显示面平行的水平方向和与上述液晶板的显示面垂直的垂直方向中的至少一个方向上配置有多行或多列。
根据本发明，能够提供一种可使液晶显示装置薄型化、并且提高散热性能的液晶显示装置。
附图说明
图1是表示液晶显示装置的第一实施例的图，其是从正面观察内部的图。
图2是图1中的A-A剖视图和B-B剖视图。
图3是第一实施例中使用的布线基板的部件图。
图4是用于说明在LED基板上安装有侧面型LED的实施例的图。
图5是将参照的布线基板的剖视图延长至LED的安装部分而示出的图。
图6是将本发明一实施例的布线基板的剖视图延长至LED的安装部分而示出的图。
图7是用于说明针对本发明的液晶显示装置中使用的布线基板的一实施例的结构的温度分析结果的图。
图8是用于说明针对本发明的液晶显示装置中使用的布线基板的一实施例的结构用实验用基板实际测量温度时的测量条件的图。
图9是使用了侧面型LED时的图1中的B-B剖面的部分放大图。
图10是表示本发明的将LED作为光源而安装的布线基板的一实施例的图。
图11是本发明的从LED安装面的背面观察布线基板的一实施例的图。
标号说明：
1：液晶显示装置
2：液晶板
3：背光源组件
4：光学片
5：底盘
6：电路基板
7：后盖
8：LED
9：布线基板
10、16：散热器
11：导光板
11e：导光板凸部
12：光源组件、
13：副底盘、
14：切起片(定位部件)
15：挠性布线基板
18：第二散热器
401、401’：布线基板
403～408：通孔
421：保护层
422：铜布线图案
423：保护层
424：基材
425：通孔
441：无保护层的部分
501：散热片
502：LED
905：固定配件
906：反射片
911：导光板
1006：部件安装面
1041：无保护层区域
具体实施方式
以下，参照适当的图来详细说明用于实施本发明的最佳方式。
图1和图2示出作为应用了本发明的液晶显示装置的一例的液晶显示装置。
图1是第一实施方式的液晶显示装置1内部的主视图。
图2(a)是图1的A-A剖面的部分放大图。
图2(b)是图1的B-B剖面的部分放大图。
如图2(a)所示，本实施例的液晶显示装置包括：作为无源显示设备的液晶板2；用于向该液晶板2照射光的背光源组件3；以及配置在液晶板2与背光源组件3之间，用于使背光源组件3的光发生漫射的光学片4。液晶板2既可以附带滤色器，还可以是单色的，IPS方式、VA方式均可。背光源组件3被组装在例如用铝板或钢板等金属形成箱型的底盘5的内部。另外，在底盘5的背面安装信号控制电路、电源电路、面板驱动电路等的电路基板6，并包括收纳这些要素的后盖7等。另外，光学片4在图2(a)中示意地设为1张，但实际上组合漫射片、棱镜片、漫射板、偏振选择性的反射膜等中的任意一个而构成。这些片反射从光源8射出的一部分光，并使光反射到背光源组件3侧，因此从背光源组件3再次反射的光发生透射、漫射，具有提高亮度均匀性的效果。
另外，如图1所示，背光源组件3被分为多行(水平方向：C方向)和多列(垂直方向：A方向)的导光板块20(在图1的实施例中为8列9行)。
如图2(b)所示，背光源组件3包括将安装有发光二极管(LED)作为光源的布线基板9、设置在布线基板9上的将铝等热传导性的材料形成为L字形状的散热器10以及导光板11组合在一起而形成的光源组件12，导光板11被射入从该光源8向箭头A的方向(即与液晶板2平行的方向)射出的光，导光板11用于使被射入的光向箭头B的方向(即与液晶板2的显示面正交的方向)折弯并将其导向呈面状射出的配置在背光源组件3的前面的液晶板2。该光源组件12如图1所示那样，在箭头A的方向和箭头C的方向、即与液晶板2的显示面平行的方向配置有多个。
另外，当例如将光源组件12在A方向配置8个、C方向配置16个时，与各光源组件12对应地将液晶板2的显示区域分割为128个区域，能够按每个分割区域控制其明亮度和颜色等。当然，光源组件12的数量(显示区域的分割数)不限于此。光源组件12的数量越多，越能够进行细致的控制，但当数量过多时，部件个数和成本就会大幅度上升，因此最好是根据液晶板2的尺寸设定适当的数量。
另外，如图2(b)所示，光源组件12向底盘5的组装，可以将1个或多个光源组件12预先固定在由铝等热传导性的金属构成的副底盘13上，将安装有光源组件12的副底盘13安装在底盘5上。由此，能够提高组装性。通过将背光源组件3分割为光源组件12并排列，即使画面尺寸改变也能实现光源组件12的共有化，能够以低成本谋求画面尺寸展开。
进而，使用图3来说明本实施例的光源组件的详细情况。
图3表示安装发光二极管(LED)作为光源8的布线基板9。
图3是LED安装前的状态，LED8焊锡连接在与LED的电极对应形成的布线焊盘部9a上。在布线基板9的LED安装面9b和背面上形成对LED8供电用的、例如使用了铜的布线图案9c。表面的布线图案9c与背面的布线图案(未图示)是指通过多个通孔9d电连接和热连接。由LED8产生的热以表面的布线图案9c在面方向上扩散，并且通过通孔9d热传导到背面，进而以背面的布线图案在面方向上扩散。
在表面和背面热扩散后，如后述那样，将热传递到图2(b)所示的散热器10和副底盘13。布线基板的背面整个面与散热器10连接，因此最好是通孔9d尽可能靠近安装LED8的图案部9a，以使LED8的热以尽量短的距离传递到背面。
LED8既可以设置例如RGB三色的发光元件的多个组，而且还可以使用RGB以外的颜色(例如氰、品红、黄)的组。使用多种颜色的发光元件时，可以将用于使来自这些不同颜色的发光元件的光混色的光学部件设置为光源8。而且，还可以设置多个单色(例如白色)的发光元件。
在图2的背光源组件3中，LED是顶视型的安装结构。但是，作为LED的安装结构，也可以考虑使用LED作为光源，在使光传导到导光板并以面状射出的背光源中，以与图3的布线基板9相同的图案不经过散热器10而直接组装在底盘5上的侧面型。在这种情况下，与顶视型相比，不需要散热器10，因此能够削减部件个数，而且具有易于通过底盘5向背面传导热的特点。
图9是将侧面型的LED用作光源时的图1的B-B剖面的部分放大图。
如图9所示，侧面型LED502通过焊锡、导电性粘结剂等与布线基板502热连接、电连接以及机械连接，布线基板401经由未图示的散热片(参照图6)与底盘5热连接和机械连接。
进而，使用图10说明图9所示的实施例的光源组件的详细情况。
图10示出将LED502作为光源安装的布线基板401。
图10是LED502安装前的状态，LED502通过焊锡或导电性粘结剂连接在与LED的电极对应形成的布线焊盘部9a上。在布线基板401的LED安装面9b和背面形成对LED502供电用的铜布线图案9c。表面的布线图案9c和背面的布线图案(未图示)通过多个通孔9d电连接和热连接。LED8产生的热以表面的布线图案9c在面方向上扩散，并且通过通孔9d向背面进行热传导，进而以背面的布线图案(参照图6)在面方向扩散。
布线基板401的背面的、LED502正下方的预定范围内没有保护层，因此LED502产生的热直接通过散热片501传导到底盘803上，其结果，能够提高散热性，改善冷却效率。
优选的是，在图4(c)、图6、图11等中，在无保护层的部分堆上焊锡。其结果，能够实现散热片与布线基板的背面的粘结面积的增大和热电阻的减少。
另外，优选的是，在图4(c)、图6、图11等中，在无保护层的部分涂敷热传导性粘结剂或热传导性树脂。其结果，能够实现散热片与布线基板的背面的粘结面积的增大和热电阻的减少。
LED502既可以设置例如RGB三色的发光元件的多个组，而且还可以使用RGB以外的颜色(例如氰、品红、黄)的组。使用多种颜色的发光元件时，可以将用于使来自这些不同颜色的发光元件的光混色的光学部件设置为光源8。而且，还可以设置多个单色(例如白色)的发光元件。
在图10的实施例的情况下，在区域1006部分安装有LED502以外的部件，但未图示部件、布线图案、保护层等。另外，优选的是，基板401按图1的各光源组件12在水平方向(箭头C)和垂直方向(箭头A)上排列。
图11是从LED安装面的背面9b观察布线基板401的一实施例的图。斜线框的区域1041表示从LED502的与LED电极焊盘发热部对应的布线焊盘部9a的背面9e到预定的距离存在无保护层(参照图4(c)或图6)的区域。另外，在包含区域1006e、背面9e的其他区域上，除必要部分以外需要保护层。优选的是，除了在区域1006e上安装用于与其他电路基板连接的连接器之外，没有要安装的部件。
在上述图11的实施例中，无保护层的区域为长方形。但其形状是任意的，与LED的距离也可根据情况自由设计。
进而，优选的是，无保护层的区域是距LED外周的距离为20mm以内。
图4是用于说明将侧面型LED安装在LED安装基板(布线基板)上的实施例的图。图4(a)是LED安装面的立体图，图4(b)和图4(c)是从视点C的方向观察图4(a)中的通孔403附近的C-C剖视图。另外，图4(c)是本发明的一实施例的剖视图，图4(b)表示参照的剖视图。
401和401’表示布线基板且为图3所示的布线基板9的一部分。502是侧面型のLED，403～408是通孔，421是保护层，422是形成布线图案的铜布线图案，423是保护层，424是布线基板的基材，425是通孔，441是无保护层的部分。基材424是例如由玻璃环氧树脂构成。
如参照图的图4(b)所示，通常，布线基板401的背面侧(与LED502的安装面相反一侧的面)的通孔425周边的保护层以与安装面侧大致同规模面积覆盖。但是，在本实施例中，如图4(c)所示，在背面侧的通孔425周边的预定范围内制成无保护层的布线基板401。
例如图4(c)中，铜布线图案422的厚度为35～100μm或90～100μm，保护层421、423的厚度为37～80μm。另外，基材424的厚度为1000～1600μm。
使用图5、图6、图7以及图8，说明图4(b)的参照图的布线基板401’和图4(c)的本发明的布线基板401的温度分析。图5是将布线基板401’的剖视图延伸到LED502的安装部分而示出的图，且是还示出了在图4(b)中省略未图示的底盘501的图。另外，图6是将本发明的液晶显示装置使用的布线基板401的剖视图延伸到LED502的安装部分而示出的图，且是还示出了图4(b)中省略未图示的散热片501的图。图7是用于说明针对本发明的液晶显示装置中使用的布线基板的一实施例的结构的通过机上计算得到的温度分析结果的图。另外，图8是用于说明针对本发明的液晶显示装置中使用的布线基板的一实施例的结构用实验用基板实际测量温度时的测量条件的图。
图5所示的参照的布线基板401’与图6所示的本发明的一实施例的布线基板401中，作为基材424，使用了厚度为1.5mm的玻璃环氧树脂、铜布线图案422的厚度为90～100μm、保护层421的膜厚为100μm、以及厚度为0.5mm的散热片501。另外，散热片501通过双面粘结材料与布线基板401’或401侧粘结，而且在背面与未图示的铁等金属板粘结。
在图5和图6中，作为机上计算的条件，将LED502的功率Q设为0.36W(120mA、3V)，布线基板的散热图案面积A(每1个LED)设为15mm×20mm，布线基板的散热图案尺寸的贡献率s设为50％，保护层421的厚度设为100μm，保护层421的热传导率λ设为0.2W/m·K，使用式(1)和式(2)计算出热电阻R和温度差ΔT，
R＝(1/λ)·(t/A/s)     …式(1)
ΔT＝R·Q              …式(2)
热电阻R＝3.32(℃/W)，作为改善效果，计算出温度差ΔT＝1.2℃。
其结果，例如如图7的以曲线为粗略边界的温度差的区域(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、以及(7)那样进行热传导，由LED产生的热向底盘803的方向扩散，并散热。例如，将LED电极焊盘的发热量都设为0.32W时，区域(1)的温度t1大致为93≥t1＞91.5℃，区域(2)的温度t2大致为91.5≥t2＞91℃，区域(3)的温度t3大致为91≥t3＞90℃，区域(4)的温度t4大致为90≥t3＞88.5℃，区域(5)的温度t5大致为88≥t5＞87℃，区域(6)的温度t6大致为87≥t6＞86.5℃，区域(7)的温度t7大致为86.5≥t4＞86℃。
在区域(4)与区域(5)之间存在保护层，由于保护层而具有大致0.5℃的温度差。通过除去该保护层，能够提高散热性，使布线基板的温度降低0.5℃。
在图7中未图示通孔区域的温度。如果图示，则显然通孔区域的温度是至下方(布线基板背面方向)为止比周围高的温度。
接着，以图8所示的剖视图示出的结构进行了实际的温度测量。图8中，代替LED设为产生同样的热的加热器，将3216型的片型电阻器802安装在布线基板401上。另外，为了使之具有与液晶显示装置的背光源内部同样的封闭性，用聚氨酯泡沫等绝热材料801密封片型电阻器802、布线基板401、散热片501。
布线基板401的背面通过带有双面粘结材料的散热片501与底盘803热连接。除LED502取代片型电阻器802以外，与图5或图6的条件大致相同地测量了温度。
其结果，在参照的布线基板401’中，设周围温度为20.8℃、保护层厚为100μm，发热试验后变成30.1℃，上升9.3℃，与其相比，在本发明的布线基板401的情况下，发热试验后变成27.5℃，上升6.7℃。即，与参照的布线基板相比可知，本发明的布线基板通过在以LED为中心的预定范围内除去LED安装面的背面的保护层，能够使温度降低2.6℃，能改善散热性、冷却性。
根据本实施例，能够提供一种可使液晶显示装置薄型化、并且提高散热性能的液晶显示装置。

Claims (6)

1.一种液晶显示装置，包括：
具有从背面对液晶板进行照明的光源的背光源；和
保持上述背光源的底盘，
上述液晶显示装置的特征在于，
上述背光源包括：
将沿着与上述液晶板的显示面平行的方向射出光的LED、安装有上述LED的布线基板、以及用于将上述LED的光导向上述液晶板方向的具有透光性的导光板组合在一起而形成的多个光源组件；
支承上述光源组件的金属底盘；以及
无间隙地插入到上述布线基板的安装上述LED的面的背面与上述金属底盘之间的散热片，
在上述布线基板的上述背面形成有布线图案，通过上述散热片将形成在距上述LED外周的距离为预定距离以内的上述布线图案和上述金属底盘连接在一起。
2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述布线基板具有基材、形成在该基材的两面上的布线图案、使上述布线图案的预定部分电绝缘的保护层、以及使上述两面的布线图案之间电连接的通孔。
3.根据权利要求1或2所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述预定距离为20mm以内。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述背面的布线图案上堆上焊锡，隔着上述散热片与堆上了上述焊锡的部分贴紧而安装在上述金属底盘上。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
在上述布线基板的背面安装有用于与其他电路基板连接的连接器。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的液晶显示装置，其特征在于，
上述布线基板在与上述液晶板的显示面平行的水平方向和与上述液晶板的显示面垂直的垂直方向中的至少一个方向上配置有多行或多列。
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