JP2006023654A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＬＥＤの発光効率低下を抑制するとともに、ＬＥＤの損傷を防ぎ、明るい長寿命の液晶表示ができるＬＥＤバックライトを有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
本発明の液晶表示装置は液晶表示パネル１と、導光板４、導光板４の端面に配置した光源体とを備えたバックライトとから構成される。光源体は、絶縁基板８と、該絶縁基板８の一方主面に複数配列実装され且つ発光ダイオードチップ７ａが収容された発光ダイオードモジュール７と、絶縁基板８の他方主面側に配置されたヒートシンク基板１０と、絶縁基板８の一方主面（表面）と他方主面（裏面）と両主面と直角を成す下面に接触する断面コ字状の放熱シート９とからなる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示パネルとバックライトからなる液晶表示装置に関し、特に、バックライトの光源体に発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した液晶表示装置に関するものである。

従来、液晶表示装置の表示方式のうち、透過型、半透過型の液晶表示装置は、液晶表示パネルと液晶表示パネルに透過する光を供給するバックライトが配置されて構成されている。一般に、バックライトは、光源体と導光板とからなり、光源体としてはＣＣＦＬ（冷陰極管）と称される小型の蛍光管を使用している。また、導光板は液晶表示パネル側の主面（表面）は、液晶表示パネルの表示領域に対応するように対向し、この主面の反対側の主面（裏面）側には、光を表面側に拡散・反射する拡散部が形成されて構成されている。ＣＣＦＬ光源は導光板の端面に配置され、導光板の端面から入射されたＣＣＦＬの光は、導光板内に伝達され、導光板の裏面側で拡散・反射され、導光板から液晶表示パネルに向けて出射され、線光源から均一な面状光源へと変換し、液晶表示装置の光源として利用されている。

しかしこのＣＣＦＬ光源は、放電管の中にＨｇ（水銀）を封入し、放電により励起された水銀から放出される紫外線がＣＣＦＬ管壁の蛍光体にあたり可視光に変換させている。このため、環境面を考慮すると、有害な水銀の使用抑制により、代替光源の使用が求められている。またＣＣＦＬを点灯させる為には、高電圧高周波点灯回路が必要であり、高周波ノイズが発生する為、ノイズ対策が別途必要なばかりでなく、低温点灯しにくい等の問題があった。

一方、新たな光源体として、点光源という特徴を持つ発光ダイオード（ＬＥＤ）チップが収容された発光ダイオードモジュール（ＬＥＤ光源）を光源に利用したバックライトが開発されている。このＬＥＤ光源を利用したバックライト（ＬＥＤバックライト）は、低価格化と発光効率向上、環境規制に伴い、液晶表示パネルのバックライトとして普及しつつある。同時に、液晶表示装置の高輝度化・大型化（表示領域の大型化）に伴い、ＬＥＤ光源を複数構成することの要求がますます高まりを見せている。

従って、高輝度・大型液晶表示パネルに用いられるＬＥＤバックライトとするために、点光源であるＬＥＤ光源を変換して、均一に発光する面状光源（導光板の出射表面で均一な光に変換された光源）とする必要があり、たとえば、導光板の裏面の拡散部の材料、構造を制御するとともに、ＬＥＤ光源の指向性に合わせて、最適な位置にＬＥＤ光源を配置するなどの必要がある。

ここで最も大きな課題は、ＬＥＤ光源の発熱によりＬＥＤ光源及びその周辺温度が上昇することで、ＬＥＤ光源のＬＥＤチップの発光効率や寿命が低下することである。ＬＥＤ光源は最近の改善により発光効率の向上はなされているものの、発光効率は現状で約１０％程度であり、残りの９０％は熱として放出されることになる。即ち、ＬＥＤを光源としたバックライトにおいては、この発生熱がＬＥＤ光源及びＬＥＤ光源を実装した絶縁基板に蓄熱され、ＬＥＤ光源やその周辺温度の上昇に伴い、ＬＥＤ自身の発光効率の低下を招くことになる。また寿命に関しては、たとえば、日亜化学製のトップビュー型ＬＥＤ（ＮＳＣＷ４５５）の順電流ＩＦ＝２０ｍＡにおける推定寿命データ（輝度半減期）は、周囲温度が２５℃において寿命は約１２０００時間であるのに対し、５０℃では約５５００時間しかなく、ＬＥＤの周辺温度の上昇に伴って、寿命が短くなることが分かる。さらにはＬＥＤで発生する熱はＬＥＤやそのＬＥＤを実装した絶縁基板の配線などを破損させる原因にもなりえる。しかも、バックライトの高輝度化のために、ＬＥＤ実装数を増加させると、その発熱量が増大することから、一層、この発熱を無視することが出来ない。

ＬＥＤで発生する熱に関する従来技術として、例えば特開２００３−２８１９２４号に開示されているように発光ダイオードは一般的には、ジャンクション温度が上昇すると、この発光効率が低下する不都合があり、たとえばＧａＮのジャンクションの温度が１℃上昇すると発光効率が１％程度低下することがある。発光ダイオードの温度上昇を抑制するため、電源供給端子を有する線状光源用基板である配線基板の片面に発光ダイオードを実装し、箱状金属ケース内に配された絶縁基板の電極を覆うが如く設けた放熱用絶縁樹脂層と該放熱用絶縁樹脂層上に、発光素子発光面を除いて導電性接着剤を箱状金属ケース内に充填した放熱構造の照明装置が知られている。
特開２００３−２８１９２４号公報

しかしながら、液晶表示装置に用いられ、液晶表示パネルの裏面側に配置されるＬＥＤバックライトは、導光板と、光源体を実装した絶縁基板とを液晶表素装置のヒートシンク機能を兼ねた筐体に固定していた。尚、固定方法としては、バックライトの形状に合わせて筐体の内部に支持突起部などを形成し、その支持突起部を用いて固定したり、また、バックライトを両面接着テープで筐体の所定部位に接着していた。

ここで、絶縁基板は、ポリイミドまたはポリエステルからなるフレキシブル基板又はガラスエポキシからなる基板の一方主面（光源体の実装面）に銅等の金属配線を設け、その配線上にＬＥＤ光源を実装し、その絶縁基板の他方主面（基板の裏面）を筐体などに接触させていた。

しかし、この絶縁基板の裏面と液晶表示装置の筐体は、面接触するものの、実際にはその表面の微細な凹凸のために面接触は不十分で、例えば、絶縁基板側の熱を筐体側に熱伝導させるにあたり、凹凸に起因する極めて小さい空気層が介在することになってしまう。また、両面接着テープで接着固定の場合も、両面接着テープの熱伝導率が小さいため、絶縁基板からヒートシンク基板への熱伝導が不十分であり、ＬＥＤ光源またはその絶縁基板に蓄熱され、ＬＥＤ光源の温度上昇により、ＬＥＤ光源の発光効率の低下、さらには、発光ダイオードチップが短時間で損傷するという問題が発生してしまう。

また、ＬＥＤ光源を実装した絶縁基板の一方主面に熱伝導性樹脂を充填しＬＥＤ光源の温度上昇を抑制する技術が開示されているが、熱伝導性樹脂を充填する作業が繁雑となり、さらに樹脂硬化の処理中に空気が入り込むことが多く、熱の伝導が不十分となってしまうことがある。

本発明は上述の問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的はＬＥＤバックライトを備えた液晶表示装置であって簡単で安価な構造によりＬＥＤ光源を実装する絶縁基板と液晶表示装置の筐体またはヒートシンク基板との面接触熱伝導を改善し、ＬＥＤ光源の発生熱をヒートシンク基板へ効率よく熱伝導させ、絶縁基板の蓄熱を低減し、ＬＥＤ光源の温度上昇を小さくすることにより、ＬＥＤ光源の発光効率低下を抑制するとともに、発光ダイオードチップの損傷を防ぎ、明るい長寿命の液晶表示ができ、また、耐衝撃性に優れた発光ダイオード素子を有する液晶表示装置を提供することを目的としている。

本発明の液晶表示装置は、表示電極、配向膜を有する１対の基板間に液晶を介在させて、複数の画素領域で表示領域を構成してなる液晶表示パネルと、該液晶表示パネルの一方の基板の外側に配置されるとともに、表示領域に対応するように配置された導光板、該導光板の端面に配置した光源体とを備えたバックライトとから構成される液晶表示装置において、前記光源体は、絶縁基板と、該絶縁基板の一方主面に複数配列実装され且つ発光ダイオードチップが収容された発光ダイオードモジュールと、前記絶縁基板の他方主面側に配置されたヒートシンク基板と、前記絶縁基板の一方主面と他方主面及び該両主面と直角を成す該絶縁基板の下面の少なくとも３つの面を覆う断面コ字状の放熱シートとからなることを特徴とする。

前記放熱シートの前記絶縁基板の一方主面側には、前記発光ダイオードモジュールを露出する開口が形成されている。

前記放熱シートは、前記絶縁基板の他方主面と前記ヒートシンク基板との間で圧接挟持されて固定されていることを特徴とする。

前記放熱シートは、前記絶縁基板の一方主面と前記導光板端面との間で圧接挟持されて固定されていることを特徴とする。

前記ヒートシンク基板は、前記絶縁基板の他方側主面から前記導光板の裏面側に延びる屈曲する断面Ｌ字状をなし、前記絶縁基板から前記導光板に延びる間に前記絶縁基板の下面に位置する前記放熱シートと圧接することを特徴とする。

前記断面Ｌ字状のヒートシンク基板の屈曲部に対応する放熱シートの折り曲げ部は、その稜線がＣ面取りされたことを特徴とする。

尚、上述のヒートシンク基板とは、液晶表示装置の筐体の一部で兼用したり、また、筐体とは別体にヒートシンク基板を用いてもよい。

本発明の液晶表示装置では、発光ダイオードモジュールであるＬＥＤ光源を実装した絶縁基板の一方主面である表面と他方主面である裏面及びこの両主面と直角をなす下面とヒートシンク基板に接触するように熱伝導率の大きいゴム弾性の熱伝導シートを用いている。

これにより、ＬＥＤ光源で発生した熱のうち、例えば絶縁基板の表面側に放出される熱は、表面側に配置した放熱シートを通じて、導光板や絶縁基板の下面とヒートシンク基板との間に配置された放熱シートを通じて逃がすことができる。

また、ＬＥＤ光源から絶縁基板に伝達された熱は、絶縁基板の裏面は勿論のこと、絶縁基板の下面から放熱シートを通じてヒートシンク基板に安定して逃がすことができる。

即ち、絶縁基板の表面側の熱や絶縁基板に伝達された熱を、効率的に絶縁基板から逃がすことができる。

また、絶縁基板とヒートシンク基板との間の放熱シートが、両基板に圧接挟持されている。即ち、絶縁基板の表面状態やヒートシンク基板の表面状態が、微小な凹凸が存在していても、放熱シートの圧接によって、その凹凸内に放熱シートの一部を食い込ませるようになり、絶縁基板とヒートシンク基板との間の熱伝導率を低下させる空気の層の形成を有効に抑えることができる。これにより、絶縁基板からヒートシンク基板へ効率よく熱伝導させることができる。

また、導光板は、液晶パネルの表示領域に合致させて固定する必要がある。具体的には、液晶表示装置の筐体の内側に、導光板や絶縁基板を所定位置に位置決めするための固定手段、例えば複数の支持突起部などが形成されている。また、筐体の内部壁と導光板や絶縁基板との間に両面接着材で接着固定していた。本発明では、絶縁基板と筐体（ヒートシンク基板）に放熱シートが圧接するようにして介在して、絶縁基板が位置決めされている。このため、外部衝撃を受けてもその衝撃が絶縁基板に印加されることないため、絶縁基板の破損や絶縁基板の所定位置からのずれ発生がなく、耐衝撃性を優れた安定した固定が可能となる。即ち、ＬＥＤ光源を実装した絶縁基板の蓄熱を低減し、ＬＥＤ光源の温度上昇を小さくすることにより、ＬＥＤ光源の発光効率低下を抑制するとともに、ＬＥＤ光源の損傷を防ぎ、明るい長寿命の液晶表示ができるとともに、耐衝撃性に優れたＬＥＤバックライトを有する液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の液晶表示装置を図面に基づいて詳説する。

図１は、本発明の液晶表示装置の概略断面図を示し、図２に液晶表示装置の表示面から見た外観斜視図を示し、図３に液晶表示パネルの概略断面構造を示し、図４にＬＥＤ光源を搭載した絶縁基板の斜視図を示し、図５に断面コ字状の放熱シートの斜視図を示す。図６はＬＥＤ光源を説明する概略断面図である。

本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネル１、ＬＥＤバックライト、液晶表示装置の筐体６、ヒートシンク基板１０とから主に構成されている。尚、図の筐体６は主に液晶表示パネル１を保護する上側筐体であり、ヒートシンク基板１０は主にＬＥＤバックライトを保護する筐体であるとともに、外部に熱を放出するヒートシンク機能を有するヒートシンク基板を兼ねるものである。

液晶表示パネル１は、図３に示す他方の基板である下部透明基板１１、一方の基板である上部透明基板１２、両透明基板１１、１２との間には、シール部１４によって周囲が囲まれた液晶層１３が配置されている。また、下部透明基板１１の内面には、例えば、表示電極、配向膜などが形成されており、また、上部透明基板１２内面にも表示電極、配向膜が形成されている。尚、図３では下部透明基板の内面の構造物を単に符号１５で示し、また、上部透明基板の構造物を単に符号１６で示している。

この下部透明基板１１の内部構造物を構成する表示電極と上部透明基板１２の内部構造物１６を構成する表示電極は、互いに対向してマトリックス状に配列された表示画素領域を形成している。

なお、各表示画素領域を構成する１画素は、たとえば透過型液晶表示装置においては、表示電極が全て透明電極で構成されてバックライトの光を透過しえる光透光部となり、半透過型液晶表示装置においては、一部が反射金属膜で構成された光反射部と、一部がバックライトの光を透過しえる光透過部を並設している。即ち、この半透過型液晶表示装置では、表示面側から入射した外部の光を利用して、画素領域の光反射部で反射し表示面側に戻すとともに、また、バックライトの光を透過させてその光を表示面側に与えている。これにより、外光が強い場合には、反射型モードで表示して、外光が弱い時には、透過型モードで表示を行っている。

また、下部透明基板１１の外面および上部透明基板１２の外面には、図では省略しているが、偏光板、位相差板、必要に応じて散乱板が配置されている。

また、カラー表示を達成するために、下部透明基板１１の内部構造物１５または上部透明基板１２の内部構造物１６のいずれかの各画素領域に対応したカラーフィルタを形成してもよい。

また、表示駆動方式によっては、下部透明基板１１の内部構造物１５の各画素領域にスイッチング手段を形成し、画素領域ごとに表示を制御するようにしてもよい。

また、上部透明基板１２や下部透明基板１１のいずれか一方の基板、たとえば形状の大きい基板、たとえば下部透明基板１１の外周領域には、下部透明基板１１の内面構造体１５のうち表示電極やスイッチング素子に接続する配線パターンを設け、この配線パターンに所定信号、所定電圧を供給する駆動回路や外部の駆動回路に接続する入力端子を設けても構わない。なお、配線パターンを形成しない側の基板、たとえば、上部透明基板１２の表示電極は、両基板１１、１２間の間隔に配置した導電性フィラーを介して下部透明基板側の配線パターンに接続しても構わない。

下部透明基板１１や上部透明基板１２は、ガラス、透光性プラスチックなどが例示できる。また、内部構造物１５、１６を構成する表示電極は、たとえば透明導電材料であるＩＴＯや酸化錫などで形成され、また、反射部を構成する反射金属膜はアルミニウムやチタンなどで構成されている。また、配向膜はラビング処理したポリイミド樹脂からなる。また、カラーフィルタを形成する場合には樹脂に染料や顔料など添加して、画素領域ごとに赤、緑、青の各色のフィルタを形成し、さらに各フィルタ間や画素領域の周囲を遮光目的で黒色樹脂を用いてもよい。

このような下部透明基板１１や上部透明基板１２は、シール部１４を介して貼り合わせ圧着し、そのシール部１４の一部の開口よりネマチック液晶などからなる液晶材を注入し、しかる後に、その注入口を封止する。この貼り合わせに際し、両透明基板１１、１２に配列した双方の表示電極を両者が直交するようになし、表示電極の交差部分が各画素領域となり、この画素領域が集合して表示領域となる。

このようにして、液晶表示パネル１が構成されている。この液晶表示パネル１の他方の透明基板である下部基板１１の外部側には、ＬＥＤバックライトが配置されている。

ＬＥＤバックライトは、図１に示すように、ＬＥＤモジュールであるＬＥＤ光源７、導光板４、レンズシート２、拡散シート３、反射シート５、絶縁基板８、断面コ字状放熱シート９、ヒートシンク基板１０とからなっている。

そして、導光板４の一方の主面（光が出射される面）が、液晶表示パネル１の表示領域に対向するように配置されている。

ＬＥＤバックライトを構成する導光板４は、透明樹脂基板からなり、その樹脂成分中に光散乱部材を含有させても構わない。導光板４の他方の主面には、光が拡散・反射される反射シート５が配置されている。この反射シート５は、導光板４中を伝搬する光を一方主面側に放射させるためのものである。尚、反射シート５の代わりに他方の主面に直接、拡散・反射させるための溝を形成したり、さらに、他方主面に拡散・反射機能を有する塗膜を形成して構わない。また、この反射シート５は、導光板４の４つの端面のうちＬＥＤ光源７が配置される端面を除く３つの端面にも形成してもよい。

絶縁基板８は、ガラス布基材エポキシ樹脂基板やセラミック基板からなり、ＬＥＤ光源７が実装される。このＬＥＤ光源７の実装面には、ＬＥＤ光源７に所定駆動電流を供給する金属配線が形成されている。そして、この金属配線に導電部材を介して、ＬＥＤ光源７が複数、所定間隔をおいて実装されることになる。

ＬＥＤ光源７は、図６に示す断面図のように、半導体材料からなる発光部、アノード電極、カソード電極を有するＬＥＤチップ７ａと、耐熱樹脂材料やセラミック材料などからなる容器７ｂとから構成されている。容器７ｂの光が出射される面には、すり鉢状キャビティー７ｄが形成されており、このキャビティー７ｄの底部にＬＥＤチップ７ａが配置・収容されている。このＬＥＤチップ７ａのアノード電極、カソード電極は、容器７ｂの光出射面以外の外面に形成した端子部７ｃに接続されている。尚、すり鉢状のキャビティーの内壁面に反射塗料が塗布されており、また、キャビティー内にはＬＥＤチップ７ａを埋設するように透光性樹脂や蛍光性樹脂が充填されている。

次に、ＬＥＤ光源７から発生する熱の放熱構造について説明する。

ＬＥＤ光源７に発生する熱は、容器７ｂに伝わり、一部が容器７ｂの周囲に放熱され、一部が絶縁基板８に伝わる。尚、容器７ｂの周囲に放熱された熱も、容器７ｂの絶縁基板８側においては絶縁基板８に伝わることになる。

まず、ＬＥＤ光源７が実装された絶縁基板８が、導光板４の端面とＬＥＤ光源７の発光面が対向するように設置されている。さらに、絶縁基板８のＬＥＤ光源７が実装されている面と、その面に対向する面と、さらにそれらの面に直角を成す下面に接触するように、断面コ字状の放熱シート９が設置されている。断面コ字状の放熱シート９は、図５（ａ）に示すように絶縁基板８の他方主面（裏面）とヒートシンク基板１０とに挟持される第１の部位９ａと、絶縁基板８の一方主面（実装面）と導光板４とに挟持されている第２の部位９ｂと、絶縁基板８の下面とヒートシンク基板１０との間に配置される第３の部位９ｃとからなっている。即ち、第１の部位９ａ、第２の部位９ｂ及び第３の部位９ｃとによって、図面の左右側から見て上部に開口している断面コ字状となっている。そして、第２の部位９ｂには、絶縁基板８の実装面に実装されたＬＥＤ光源７の実装位置に対応して開口部９ｄが形成されている。

図５（ａ）の放熱シートにおいて、ＬＥＤ光源７の周囲及び絶縁基板８の表面側に放熱シート９の第２の部位９ｂが存在することになるため、ＬＥＤ光源７の周囲に放出された熱や絶縁基板７の表面側の熱は、放熱シート９の第２の部位９ｂに伝わり、第２の部位９ｂから導光板４や第３の部位９ｃを通じてヒートシンク基板１０に逃がすことができる。また、ＬＥＤ光源７から絶縁基板８に伝わった熱は、絶縁基板８の裏面側においては放熱シート９の第１の部位９ａから、絶縁基板８の下面側においては放熱シート９の第３の部位９ｃからヒートシンク基板１０に逃がすことができる。尚、ヒートシンク基板１０が導光板４の裏面と絶縁基板８の下面に延びる金属製の平板状とし、バックライト及びヒートシンク基板１０を収容する下部側のヒートシンクとして作用する筐体を用いた場合、放熱シート９に伝達した熱を、放熱シート９の第３の部位９ｃからヒートシンク基板１０に、第１の部位９ａから筐体に逃がすことができる。

尚、図５（ａ）に示す放熱シート９の開口部９ｄは、上部側が開口しているが、このような放熱シート９に絶縁基板８を配置する場合には、第１の部位９ａと第２の部位９ｂとの間の上部側から、ＬＥＤ光源体７を開口部９ｄに位置させて圧入すればよい。

このような放熱シート９を用いることにより、放熱シート９は、例えば断面Ｌ字状のヒートシンク基板１０の折り曲げ部を構成する２つの面に面接触する。

ここで、放熱シート９の第１の部位９ａの厚みについては、絶縁基板８とヒートシンク基板１０の設計値の間隔より少し厚くしておく。そうすることで、放熱シート９の第１の部位９ａが、絶縁基板８とヒートシンク基板１０との間で確実に圧接狭持されることになる。また、放熱シート９の第２の部位９ｂ、即ち、絶縁基板８と導光板４の端面との間に位置する部位についても同様に設定すれば、絶縁基板８と導光板４の端面との間で確実に圧接狭持されることになる。さらに、放熱シート９の第３の部位９ｃの厚みについても、絶縁基板８の下面とヒートシンク基板１０の内側底面との間隔より少し厚めにしておく。そうすることで、放熱シート９の高さ方向についても、絶縁基板８の下面とヒートシンク基板１０の内側底面との間で圧接狭持されることになる。

ここで、放熱シート９には弾性を有することが重要となる。これは、上述のように圧接挟持が絶縁基板８の安定の固定だけでなく、絶縁基板８とヒートシンク基板１０の表面の微細な凹凸形状は吸収され、絶縁基板８と放熱シート９とヒートシンク基板１０は、ほとんど空気層を介在させることなく確実に密着されて面接触するためである。同時に、このように、放熱シート９に弾性をもたせることにより、液晶表示装置に外部からの衝撃が印加されても、その衝撃は、放熱シート９で吸収でき、衝撃が絶縁基板８に直接伝わらず、位置ずれが発生したり、また、絶縁基板自身が破損するということがなくなる。

尚、放熱シート９と断面Ｌ字状のヒートシンク基板１０との面接触状態を確保するために、放熱シート９の第１の部位９ａと第３の部位９ｃとで構成される角部の稜線を除去したＣ面加工（Ｒ面加工を含む）を行うことが重要である。このように、角部の稜線を除去しておけば、ヒートシンク基板１０のＬ字状の加工（金属曲げや金属プレス加工）において、折り曲げ部に円弧（Ｒ）が発生しても、放熱シート９とヒートシンク基板１０は、確実に密着されて面接触されることになる。

図５（ｂ）〜（ｃ）は放熱シート９の他の例を示している。例えば、図５（ｂ）の放熱シート９では、ＬＥＤ光源７に対応して第２の部位９ｂに形成された開口部９ｄが、窓状をなしている例である。この場合には、ＬＥＤ光源７の周囲には、実質的に放熱シート９の第２の部位９ｂが存在することになるため、ＬＥＤ光源７の周囲、具体的には絶縁基板８の一方主面側に放出された熱をすべて放熱シート９で受け、ヒートシンク基板１０や導光板４に逃がすことができる。尚、放熱シート９に絶縁基板８を配置するにあたり、第１の部位９ａと第２の部位９ｂとの間の隙間を上部側から広げて、この状態で絶縁基板８を配置して、放熱シート９の広げた状態の隙間を初期状態に戻せばよい。

例えば、図５（ｃ）の放熱シート９は、さらに上面側の第４の部位９ｅを設けている。そして、ＬＥＤ光源７が露出する開口部９ｅは、第２の部位９ｂを高さ方向に２分する開口を形成する。この場合、実質的に絶縁基板８の４つ面を放熱シート９で覆うことになるため、熱の伝導効率が向上させることができ、また、液晶表示装置の筐体部分で放熱シート９の上面側からも挟持することができる。また、放熱シート９によって絶縁基板８の４つ面で覆われているため、耐衝撃性に優れたものとなる。尚、放熱シート９に絶縁基板８を配置するにあたり、第２の部位９ｂに形成された開口部９ｄを上下方向にひらき、この状態で絶縁基板８を配置して、放熱シート９の広げた状態の開口部９ｅを初期状態に戻したり、また、側面側から絶縁基板８を圧入してもよい。

また、ＬＥＤ光源７を実装する絶縁基板８の少なくとも下面が切削加工することにより、下面の凹凸が殆どなくすことができ、放熱シート９に密着することができるとともに、絶縁基板８の端面から発生するガラス屑、樹脂屑による絶縁基板８と放熱シート９間の空気断熱層の発生を防止することができるとともに、絶縁基板８端面から発生するガラス屑，樹脂屑のＬＥＤ光源７の発光面に付着することによる遮光を防止し、熱伝導放熱を効率よく行うとともに、ＬＥＤ光源７の光を最大限利用することができる。さらに、上記絶縁基板８の上下面を、ＬＥＤ光源７を実装する金属配線から所定寸法位置になるように研磨切削加工することにより、ＬＥＤ光源７が配置される導光板４の端面の厚み方向の中央部に、絶縁基板８に直線状に配列されたＬＥＤ光源７の配列を容易に配設できる。

ここで、液晶表示パネル１の表示情報の視認性を向上させるため、液晶表示装置のバックライトを駆動（ＬＥＤ光源７が点灯駆動）させた時、その発光とともに、熱が発生する。この発生した熱は、ＬＥＤ光源７から絶縁基板８に伝わり、絶縁基板８と放熱シート９とヒートシンク基板１０がほとんど空気層を介在させることなく面接触されることにより、絶縁基板８、放熱シート９を経由し、ヒートシンク基板１０に効率よく達することになる。

したがって、ＬＥＤ光源７で発生した熱は外部に有効に放熱されることになり、ＬＥＤ光源７や絶縁基板８に蓄熱されにくくなるため、ＬＥＤ光源７やその周辺の温度上昇を有効に抑えることができる。

なお、ＬＥＤ光源７の熱はＬＥＤの端子部７ｃから絶縁基板８に形成された金属配線を通じて最も多く伝わるため、放熱シート９は絶縁基板８の金属配線に接触、さらにはＬＥＤの端子部７ｃと接触すると放熱の効果が大きい。

これらの作用は、液晶表示パネル１の表示領域が大型化して、導光板４の形状が大型化して、大型化した導光板４に十分な光を供給すべく、絶縁基板８に多数のＬＥＤ光源７を搭載するようになればなるほど、その効果が大きくなる。

放熱シート９に、放熱特性を有する断面コ字状の弾性シート（住友スリーエム（株）の型番Ｎｏ.５５０９）を使用し、ヒートシンク基板１０に、厚み２ｍｍのアルミニウムを使用し、絶縁基板８と放熱シート９とヒートシンク基板１０が面接触するように固定した。

ここで各使用材料の熱伝導率は、ガラスエポキシからなる絶縁基板が０．４５Ｗ／ｍ・Ｋ、放熱シートが５Ｗ／ｍ・Ｋ、ヒートシンク基板であるアルミニウムが２３６Ｗ／ｍ・Ｋである。

ＬＥＤ光源７で発光とともに発生する熱は、絶縁基板８、放熱シート９を経由し、アルミニウムからなるヒートシンク基板１０に熱伝導されて放熱される。しかも、絶縁基板８からヒートシンク基板１０に伝わる熱は、絶縁基板８の表面側と裏面側、及び下面側の３つの系統から放熱されることになる。

ここで、絶縁基板８や放熱シート９の熱伝導率はヒートシンク基板であるアルミニウムに比べて非常に小さいため、熱伝導を改善するためには、絶縁基板８と放熱シート９の厚みを限り無く薄くする方法が有効である。また、ヒートシンク基板１０としては、マグネシウム、鉄であってもよい。ちなみに、マグネシウムの熱伝導率は、１５７Ｗ／ｍ・Ｋ，鉄の熱伝導率は８３．５Ｗ／ｍ・Ｋであり、放熱性が悪い場合は、板厚を増すか、放熱フィンを設ければよい。

そして、表示領域の大きさとして４．７インチサイズの液晶表示パネル１を用い、ＬＥＤ光源７を絶縁基板８に１６個配列実装し、常温（２５℃）状態にて各ＬＥＤ光源７に電流を２０ｍＡ流し、バックライト内のＬＥＤ光源７周辺温度の測定を行った。その結果、ＬＥＤ光源７の周辺温度は３６℃に抑えることができ、ＬＥＤ光源の推定寿命はおよそ８５００時間まで伸ばせることがわかった。また、ＬＥＤ光源の発光効率については、微小ではあるが改善の傾向が見られた。

一方で、放熱シートを除いた場合には、ＬＥＤ光源の周辺温度は４４℃になり、ＬＥＤ光源の推定寿命はおよそ６６００時間にとどまることがわかった。

上記実験確認結果から、放熱シート９を絶縁基板８とヒートシンク基板１０に密着させて、熱伝導を改善し、ＬＥＤ光源７の発生熱をヒートシンク基板１０へ効率良く放熱させることにより、ＬＥＤ光源７及び絶縁基板８の蓄熱を低減し、ＬＥＤ光源７及びその周辺の温度上昇を小さくすることにより、ＬＥＤ光源７の寿命低下と発光効率低下を抑制でき、長寿命で明るい液晶表示装置を実現できる。

また、放熱シート９が断面コ字状に形成されて、絶縁基板８の表面と裏面と下面とに配置されている。したがって、たとえば導光板４の端面とヒートシンク基板１０との間にＬＥＤ光源７及び絶縁基板８を平面方向（図の左右方向）で挟持して固定し、同時に、上側の筐体６とヒートシンク基板である下側の筐体１０との間に絶縁基板８を上下方向から挟持する際に、非常に安定して絶縁基板８を所定位置に保持でき、しかも、外部衝撃が印加されてもその衝撃を吸収して、ＬＥＤ光源７の位置がずれたり、破損したりしにくい信頼性の高い液晶表示装置となる。

尚、図１の導光板４はＬＥＤ光源７を配置した側の端面の厚みに比較して、対向する端面の厚みが薄くなっているが、両端面の厚みが同一の平板部材としてもよい。また、ヒートシンク基板１０を兼ねた下側の筐体も同様に、その側面の深さ方向の寸法が同一の筐体を用いても構わない。さらに、ヒートシンク基板１０と筐体とを兼ねていることにより、液晶表示装置の裏面側がヒートシンク基板１０の金属材料が露出している。上面側の筐体６との外観を合わせるためにヒートシンク基板１０と筐体とを別部材で構成してもよいし、シートシンク基板１０の露出側の面のみに樹脂をモールド成型しても構わない。

本発明の液晶表示装置の概略断面図である。 本発明の液晶表示装置の表示面側から見た表面斜視図である。 本発明の液晶表示装置の液晶表示パネルの断面構造図である。 本発明の液晶表示装置の絶縁基板にＬＥＤ光源を搭載した絶縁基板の斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、いずれも本発明の液晶表示装置のコ字状放熱シート斜視図である。 本発明に用いるＬＥＤモジュール（ＬＥＤ光源）の概略断面図である。

符号の説明

１・・・・・液晶表示パネル
２・・・・・レンズシート
３・・・・・拡散シート
４・・・・導光板
５・・・・反射シート
６・・・・フレーム
７・・・・ＬＥＤモジュール（ＬＥＤ光源）
８・・・・絶縁基板
９・・・・放熱シート
１０・・・・ヒートシンク基板

Claims (6)

1. 表示電極、配向膜を有する１対の基板間に液晶を介在させて、複数の画素領域で表示領域を構成してなる液晶表示パネルと、
   該液晶表示パネルの一方の基板の外側に配置されるとともに、表示領域に対応するように配置された導光板、該導光板の端面に配置した光源体とを備えたバックライトとから構成される液晶表示装置において、
   前記光源体は、絶縁基板と、該絶縁基板の一方主面に複数配列実装され且つ発光ダイオードチップが収容された発光ダイオードモジュールと、前記絶縁基板の他方主面側に配置されたヒートシンク基板と、前記絶縁基板の一方主面と他方主面及び該両主面と直角を成す該絶縁基板の下面の少なくとも３つの面を覆う断面コ字状の放熱シートとからなることを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記放熱シートの前記絶縁基板の一方主面側には、前記発光ダイオードモジュールを露出する開口が形成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 前記放熱シートは、前記絶縁基板の他方主面と前記ヒートシンク基板との間で圧接挟持されて固定されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 前記放熱シートは、前記絶縁基板の一方主面と前記導光板端面との間で圧接挟持されて固定されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
5. 前記ヒートシンク基板は、前記絶縁基板の他方側主面から前記導光板の裏面側に延びる屈曲する断面Ｌ字状をなし、前記絶縁基板から前記導光板に延びる間に前記絶縁基板の下面に位置する前記放熱シートと圧接することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
6. 前記断面Ｌ字状のヒートシンク基板の屈曲部に対応する放熱シートの折り曲げ部は、その稜線がＣ面取りされたことを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。

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