JP2006039349A - Liquid crystal display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a liquid crystal display device having an LED backlight, which brings about a bright and long-life liquid crystal display by suppressing lowering of light emission efficiency of the LED and preventing the LED from being damaged. <P>SOLUTION: In the liquid crystal display device constructed with a liquid crystal display panel 1, and the backlight placed on the outside of the liquid crystal display panel 1 and equipped with a light guide plate 4 arranged so as to correspond to a display region and an LED light source 7 arranged on an end face of the light guide plate 4, the light source body comprises an insulating substrate 8, light emitting diode modules 7, a plurality of which are aligned and mounted on one principal surface of the insulating substrate 8 and each of which contains a light emitting diode chip 7a, a heat sink substrate 10 arranged on the other principal surface of the insulating substrate 8, and a heat radiating sheet 9 arranged between the other principal surface of the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10, wherein a fluid 17 with low fluidity is made to exist in a gap between the insulating substrate 8 and the heat radiating sheet 9 and in a gap between the heat radiating sheet 9 and the heat sink substrate 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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。   The present invention relates to a liquid crystal display device including a liquid crystal display panel and a backlight, and more particularly to a liquid crystal display device using a light emitting diode (LED) as a light source of the backlight.

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、光源と導光板とからなり、光源としては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。   2. Description of the Related Art Conventionally, among transmissive and transflective liquid crystal display devices among liquid crystal display device display methods, a liquid crystal display panel and a backlight that supplies light transmitted to the liquid crystal display panel are arranged. In general, a backlight includes a light source and a light guide plate, and a small fluorescent tube called CCFL (cold cathode tube) is used as the light source. In addition, the main surface (front surface) of the light guide plate on the side of the liquid crystal display panel is opposed to correspond to the display area of the liquid crystal display panel, and light is transmitted to the main surface (back surface) opposite to the main surface. A diffusion part that diffuses and reflects is formed on the surface side. The CCFL light source is disposed on the end face of the light guide plate, and the CCFL light incident from the end face of the light guide plate is transmitted into the light guide plate, diffused and reflected on the back side of the light guide plate, and directed from the light guide plate to the liquid crystal display panel. And is converted from a linear light source to a uniform planar light source and used as a light source for a liquid crystal display device.

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。   However, in this CCFL light source, Hg (mercury) is sealed in a discharge tube, and ultraviolet rays emitted from mercury excited by discharge strike the phosphor on the CCFL tube wall and convert it into visible light. For this reason, in consideration of the environment, the use of an alternative light source is required by suppressing the use of harmful mercury. Further, in order to light the CCFL, a high-voltage high-frequency lighting circuit is required, and high-frequency noise is generated. Thus, there is a problem that not only a countermeasure against noise is separately required but also low-temperature lighting is difficult.

一方、新たな光源として、点光源という特徴を持つ発光ダイオードチップ(LED)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た。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。   Meanwhile, as a new light source, a backlight using a light emitting diode module (LED light source) containing a light emitting diode chip (LED) having a feature of a point light source as a light source has been developed. Backlights using this LED light source (LED backlights) are becoming widespread as backlights for liquid crystal display panels due to lower prices, improved luminous efficiency, and environmental regulations. At the same time, with the increase in brightness and size of liquid crystal display devices (increase in display area), there is an increasing demand for a plurality of LED light sources.

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光源を配置する必要がある。   Therefore, in order to obtain an LED backlight for use in high-brightness and large-sized liquid crystal display panels, the LED light source, which is a point light source, is converted into a planar light source that emits light uniformly (converted into uniform light on the light exit surface of the light guide plate). For example, it is necessary to control the material and structure of the diffusion part on the back surface of the light guide plate and to arrange the LED light source at an optimum position in accordance with the directivity of the LED light source.

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。   The biggest problem here is that the LED light source and its surrounding temperature rise due to the heat generated by the LED light source, thereby reducing the light emission efficiency and life of the LED chip of the LED light source. Although the LED light source has been improved in luminous efficiency due to recent improvements, the luminous efficiency is about 10% at present, and the remaining 90% is released as heat. That is, in a backlight using an LED as a light source, the generated heat is stored in an LED light source and an insulating substrate on which the LED light source is mounted, and as the LED light source and its surrounding temperature rise, the light emission efficiency of the LED itself decreases. It will be. Regarding the lifetime, for example, the estimated lifetime data (luminance half-life) of Nichia Top View LED (NSCW455) at forward current IF = 20 mA is about 12000 hours at an ambient temperature of 25 ° C. On the other hand, it is only about 5500 hours at 50 ° C., and it can be seen that the lifetime decreases as the ambient temperature of the LED increases. Furthermore, the heat generated in the LED may cause damage to the LED and the wiring of the insulating substrate on which the LED is mounted. In addition, if the number of LEDs mounted is increased to increase the brightness of the backlight, the amount of heat generation increases, so this heat generation cannot be ignored further.

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
As a conventional technique related to heat generated in an LED, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-281924, a light emitting diode generally has a disadvantage that the luminous efficiency decreases when the junction temperature rises. When the junction temperature increases by 1 ° C., the luminous efficiency may decrease by about 1%. In order to suppress the temperature rise of the light emitting diode, the light emitting diode is mounted on one side of the wiring board, which is a linear light source substrate having a power supply terminal, and covers the electrode of the insulating substrate disposed in the box-shaped metal case. 2. Description of the Related Art There is known a radiation device having a heat radiation structure in which a conductive adhesive is filled in a box-shaped metal case except for a light emitting element light emitting surface on a heat radiation insulating resin layer provided.
JP2003-281924

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。   However, the LED backlight used in the liquid crystal display device and disposed on the back side of the liquid crystal display panel has a light guide plate and an insulating substrate on which a light source body is mounted in a casing that also serves as a heat sink function of the liquid crystal display device. It was fixed. As a fixing method, a support protrusion or the like is formed inside the housing in accordance with the shape of the backlight, and the support protrusion is used for fixing, or the backlight is attached to the housing with a double-sided adhesive tape. It adhered to a predetermined site.

しかし、この絶縁基板の裏面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においては、その表面の微細な凹凸のために面接触は不十分で、熱伝導が極めて小さい空気層が介在することになっている。また、両面接着テープ固定の場合も、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。   However, in the surface contact between the back surface of the insulating substrate and the housing of the liquid crystal display device or the heat sink substrate, the surface contact is insufficient due to fine irregularities on the surface, and an air layer with extremely small heat conduction is interposed. It is supposed to be. Also, in the case of fixing double-sided adhesive tape, since the thermal conductivity of double-sided adhesive tape is small, heat conduction from the insulating substrate to the heat sink substrate is insufficient, and heat is stored in the LED light source or its insulating substrate. Due to the rise, there arises a problem that the light emission efficiency of the LED light source is lowered, and further, the light emitting diode chip is damaged in a short time.

また、LED光源を実装した絶縁基板の表面に熱伝導性樹脂を充填して、LED光源の温度上昇を抑制する技術が開示されているが、絶縁基板からヒートシンク基板への放熱が不十分であったため、絶縁基板に熱が蓄熱される。このため、LED光源での温度上昇により、LED光源の発光効率の低下する問題が発生する。また、熱伝導性樹脂となる樹脂ペーストを非常に狭い領域に充填するという工程が非常に困難となり、しかも、樹脂ペーストの硬化処理になり、内部に気泡を取り込んで硬化されることが多く、これによっても熱の伝導を阻害してしまうことになる。   In addition, a technique for suppressing the temperature rise of the LED light source by filling the surface of the insulating substrate on which the LED light source is mounted with thermal conductive resin has been disclosed, but heat radiation from the insulating substrate to the heat sink substrate is insufficient. Therefore, heat is stored in the insulating substrate. For this reason, the problem that the luminous efficiency of a LED light source falls by the temperature rise in a LED light source generate | occur | produces. In addition, the process of filling a resin paste, which is a heat conductive resin, in a very narrow region becomes very difficult, and the resin paste is hardened by taking in air bubbles inside and is often hardened. Will also impede heat conduction.

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、バックライトを構成するLED光源を実装する絶縁基板および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状態を改善し、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、さらに、液晶表示パネルの裏面全体に一体に繋がったヒートシンク基板から効率よく放熱することにより、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できるLED光源を有する液晶表示装置を提供するものである。   The present invention has been devised in view of the above-described problems, and its purpose is to provide a surface contact state between an insulating substrate on which an LED light source constituting a backlight is mounted and a casing or a heat sink substrate of a liquid crystal display device. Improved heat conduction of the heat generated from the LED light source to the heat sink substrate, and further heat dissipation from the heat sink substrate integrally connected to the entire back surface of the liquid crystal display panel, thereby heat storage of the insulating substrate mounted with the LED light source The present invention provides a liquid crystal display device having an LED light source that can suppress a decrease in luminous efficiency of the LED light source by reducing the temperature rise of the LED light source.

本発明は、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、前記絶縁基板の他方主面と前記ヒートシンク基板との間に配置した放熱シートとからなるとともに、前記放熱シートと前記絶縁基板の他方主面との間隙及び放熱シートとヒートシンク基板との隙間に流動性の低い流体を介在させたことを特徴とするものである。
The present invention provides a liquid crystal display panel in which a liquid crystal is interposed between a pair of substrates having a display electrode and an alignment film, and a display region is configured by a plurality of pixel regions;
The liquid crystal display panel is disposed outside one substrate, and includes a light guide plate disposed so as to correspond to the display region, and a backlight including a light source body disposed on an end surface of the light guide plate. In liquid crystal display devices,
The light source body includes an insulating substrate, a light emitting diode module in which a plurality of arrays are mounted on one main surface of the insulating substrate and accommodates a light emitting diode chip, a heat sink substrate disposed on the other main surface side of the insulating substrate, The heat dissipation sheet is disposed between the other main surface of the insulating substrate and the heat sink substrate, and is fluid in the gap between the heat dissipation sheet and the other main surface of the insulating substrate and between the heat dissipation sheet and the heat sink substrate. It is characterized by interposing a low fluid.

前記流体は絶縁性を有する油脂成分に、熱伝導性に優れたセラミック微粒子を含有していることを特徴とする。   The fluid contains ceramic fine particles having excellent thermal conductivity in an oil and fat component having insulating properties.

本発明の液晶表示装置では、LED光源を実装した絶縁基板とヒートシンク基板間に熱伝導率の大きい放熱シートを挟持して、絶縁基板とヒートシンク基板との間の熱の伝導効率を向上されている。しかも、さらに、絶縁基板と放熱シートとの間および放熱シートとヒートシンク基板との間の隙間に流動性の低い流体を介在させている。これにより、放熱シートでは十分に対応しきれない絶縁基板の裏面と放熱シートとの当接面及び放熱シート当接面とヒートシンク基板の表面との当接面での微細な凹凸に、流動性の低い流体が入り込み、例えば絶縁基板と放熱シート、放熱シートとヒートシンク基板との馴染みが向上し、絶縁基板からヒートシンク基板への放熱効率を向上せることができ、結果として、LED光源の温度上昇を低減することができる。この結果、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。   In the liquid crystal display device of the present invention, the heat conduction efficiency between the insulating substrate and the heat sink substrate is improved by sandwiching a heat dissipation sheet having a high thermal conductivity between the insulating substrate on which the LED light source is mounted and the heat sink substrate. . In addition, a fluid with low fluidity is interposed between the insulating substrate and the heat radiating sheet and between the heat radiating sheet and the heat sink substrate. As a result, fluidity can be reduced to the contact surface between the back surface of the insulating substrate and the heat dissipation sheet that cannot be adequately accommodated by the heat dissipation sheet, and to the fine irregularities at the contact surface between the heat dissipation sheet contact surface and the heat sink substrate surface. Low fluid enters, for example, the familiarity between the insulating substrate and the heat dissipation sheet, the heat dissipation sheet and the heat sink substrate can be improved, and the heat dissipation efficiency from the insulating substrate to the heat sink substrate can be improved. As a result, the temperature rise of the LED light source is reduced can do. As a result, it is possible to provide a liquid crystal display device having an LED backlight capable of suppressing a decrease in light emission efficiency of the LED light source, preventing damage to the LED light source, and performing a bright and long-life liquid crystal display.

以下、本発明の液晶表示装置を図面に基づいて詳説する。   Hereinafter, the liquid crystal display device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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に帯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。   1 is a schematic cross-sectional view of a liquid crystal display device of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of an external appearance seen from the display surface of the liquid crystal display device, FIG. 3 is a schematic cross-sectional structure of a liquid crystal display panel, and FIG. Fig. 5 shows a perspective view of an insulating substrate on which an LED light source is mounted, and Fig. 5 shows a perspective view of a belt-like heat dissipation sheet. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating an LED light source.

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。   The liquid crystal display device of the present invention is mainly composed of a liquid crystal display panel 1, an LED backlight, a housing 6 of the liquid crystal display device, and a heat sink substrate 10. In addition, the housing 6 in the figure is an upper housing that mainly protects the liquid crystal display panel 1, and the heat sink substrate 10 is a housing that mainly protects the LED backlight and has a heat sink function for releasing heat to the outside. It also serves as a heat sink substrate.

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。   The liquid crystal display panel 1 is surrounded by a seal portion 14 between a lower transparent substrate 11 which is the other substrate shown in FIG. 3, an upper transparent substrate 12 which is one substrate, and both transparent substrates 11 and 12. A liquid crystal layer 13 is disposed. Further, for example, a display electrode and an alignment film are formed on the inner surface of the lower transparent substrate 11, and a display electrode and an alignment film are also formed on the inner surface of the upper transparent substrate 12. In FIG. 3, the structure on the inner surface of the lower transparent substrate is simply indicated by reference numeral 15, and the structure of the upper transparent substrate is simply indicated by reference numeral 16.

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。   The display electrodes constituting the internal structure of the lower transparent substrate 11 and the display electrodes constituting the internal structure 16 of the upper transparent substrate 12 form display pixel regions arranged in a matrix so as to face each other.

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。   One pixel constituting each display pixel area is a translucent liquid crystal display device in which, for example, in a transmissive liquid crystal display device, the display electrodes are all formed of transparent electrodes and serve as a light transmissive portion that can transmit the light of the backlight. In the display device, a light reflecting portion, part of which is made of a reflective metal film, and a light transmitting portion, which is partly capable of transmitting light from the backlight, are provided side by side. That is, in this transflective liquid crystal display device, external light incident from the display surface side is reflected by the light reflecting portion of the pixel area and returned to the display surface side, and the backlight light is transmitted. The light is given to the display surface side. As a result, when the external light is strong, the display is performed in the reflective mode, and when the external light is weak, the display is performed in the transmissive mode.

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。   Further, although not shown in the drawing, a polarizing plate, a retardation plate, and, if necessary, a scattering plate are arranged on the outer surface of the lower transparent substrate 11 and the outer surface of the upper transparent substrate 12.

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。   In order to achieve color display, a color filter corresponding to each pixel region of either the internal structure 15 of the lower transparent substrate 11 or the internal structure 16 of the upper transparent substrate 12 may be formed.

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。   Further, depending on the display driving method, switching means may be formed in each pixel region of the internal structure 15 of the lower transparent substrate 11 to control display for each pixel region.

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。   In addition, in one of the upper transparent substrate 12 and the lower transparent substrate 11, for example, a substrate having a large shape, for example, the outer peripheral region of the lower transparent substrate 11, display electrodes and switching among the inner surface structures 15 of the lower transparent substrate 11. A wiring pattern connected to the element may be provided and an input terminal connected to a driving circuit for supplying a predetermined signal and a predetermined voltage to the wiring pattern or an external driving circuit may be provided. Note that the substrate on the side where the wiring pattern is not formed, for example, the display electrode of the upper transparent substrate 12 is connected to the wiring pattern on the lower transparent substrate side via a conductive filler disposed in the space between the substrates 11 and 12. It doesn't matter.

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。   Examples of the lower transparent substrate 11 and the upper transparent substrate 12 include glass and translucent plastic. The display electrodes constituting the internal structures 15 and 16 are made of, for example, ITO or tin oxide which is a transparent conductive material, and the reflective metal film constituting the reflecting portion is made of aluminum or titanium. . The alignment film is made of a rubbed polyimide resin. In addition, when forming color filters, dyes or pigments are added to the resin to form red, green, and blue color filters for each pixel area, and between the filters and around the pixel area for light shielding purposes. A black resin may be used.

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。   The lower transparent substrate 11 and the upper transparent substrate 12 are bonded and pressure-bonded via the seal portion 14, and a liquid crystal material made of nematic liquid crystal or the like is injected from a part of the opening of the seal portion 14. Seal the inlet. At the time of bonding, both display electrodes arranged on the transparent substrates 11 and 12 are made to be orthogonal to each other, and the intersection of the display electrodes becomes each pixel region, and this pixel region is aggregated to become a display region.

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。   In this way, the liquid crystal display panel 1 is configured. An LED backlight is disposed outside the lower substrate 11 which is the other transparent substrate of the liquid crystal display panel 1.

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、帯状の放熱シート9、ヒートシンク基板10とからなっている。   As shown in FIG. 1, the LED backlight includes an LED light source 7, which is an LED module, a light guide plate 4, a lens sheet 2, a diffusion sheet 3, a reflection sheet 5, an insulating substrate 8, a belt-shaped heat dissipation sheet 9, and a heat sink substrate 10. It is made up of.

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。   Then, one main surface (surface from which light is emitted) of the light guide plate 4 is disposed so as to face the display area of the liquid crystal display panel 1.

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。   The light guide plate 4 constituting the LED backlight is made of a transparent resin substrate, and a light scattering member may be contained in the resin component. On the other main surface of the light guide plate 4, a reflection sheet 5 for diffusing and reflecting light is disposed. The reflection sheet 5 is for radiating light propagating through the light guide plate 4 to one main surface side. Instead of the reflection sheet 5, a groove for diffusing and reflecting directly may be formed on the other main surface, or a coating film having a diffusing and reflecting function may be formed on the other main surface. The reflection sheet 5 may also be formed on three end surfaces of the four end surfaces of the light guide plate 4 except for the end surface on which the LED light source 7 is disposed.

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。   The insulating substrate 8 is made of a glass cloth base epoxy resin substrate or a ceramic substrate, and the LED light source 7 is mounted thereon. On the mounting surface of the LED light source 7, metal wiring for supplying a predetermined driving current to the LED light source 7 is formed. A plurality of LED light sources 7 are mounted on the metal wiring at a predetermined interval via a conductive member.

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。   As shown in the cross-sectional view of FIG. 6, the LED light source 7 includes an LED chip 7a having a light emitting portion made of a semiconductor material, an anode electrode, and a cathode electrode, and a container 7b made of a heat-resistant resin material or a ceramic material. Yes. A mortar-shaped cavity 7d is formed on the surface of the container 7b where light is emitted, and the LED chip 7a is disposed and accommodated at the bottom of the cavity 7d. The anode electrode and cathode electrode of the LED chip 7a are connected to a terminal portion 7c formed on the outer surface other than the light emitting surface of the container 7b. A reflective paint is applied to the inner wall surface of the mortar-shaped cavity, and the cavity is filled with a translucent resin or a fluorescent resin so as to embed the LED chip 7a.

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。   Next, a heat dissipation structure for heat generated from the LED light source 7 will be described.

まず、上述の構造のLED光源7は絶縁基板8の金属配線上に所定間隔をおいて、列状に複数配置実装されている。そして、この絶縁基板8は、実装したLED光源7の発光面が導光板4の端面に対向する位置関係となるように設置されている。即ち、絶縁基板8の表面は、導光板4側に位置する。そして、絶縁基板8の裏面は金属製のヒートシンク基板10またはヒートシンク機能を有する筐体(本件ではヒートシンク基板という)に対向することになる。この絶縁基板8の裏面とヒートシンク基板10との間には、両者の間で熱の伝導を高める帯状の放熱シート9が配置されている。   First, a plurality of LED light sources 7 having the above-described structure are arranged and mounted in rows on the metal wiring of the insulating substrate 8 at a predetermined interval. The insulating substrate 8 is installed so that the light emitting surface of the mounted LED light source 7 faces the end surface of the light guide plate 4. That is, the surface of the insulating substrate 8 is located on the light guide plate 4 side. The back surface of the insulating substrate 8 faces the metal heat sink substrate 10 or a housing having a heat sink function (referred to as a heat sink substrate in this case). Between the back surface of the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10, a belt-shaped heat dissipation sheet 9 is disposed to enhance heat conduction between the two.

このような構造によって、LED光源7に発生する熱は、容器7bに伝わり、容器7bから絶縁基板8に伝わる。そして、絶縁基板8から放熱シート9を介してヒートシンク基板10に伝わることにより、LEDチップ7aで発生した熱をヒートシンク基板10に逃がすことができ、その結果、LED光源7の周囲の温度を低下させることができる。   With such a structure, the heat generated in the LED light source 7 is transmitted to the container 7 b and is transmitted from the container 7 b to the insulating substrate 8. Then, the heat generated in the LED chip 7a can be released to the heat sink substrate 10 by being transmitted from the insulating substrate 8 to the heat sink substrate 10 through the heat dissipation sheet 9, and as a result, the temperature around the LED light source 7 is lowered. be able to.

ここで、放熱シート9は、弾性を有するゴム状のシート材を用いたとしても、絶縁基板8とヒートシンク基板10とで放熱シート9を挟持する圧接状態により、絶縁基板8と放熱シート9との接触面および放熱シート9とヒートシンク基板10との接触面で空気の層が発生してしまうことが多い。これは、絶縁基板8やヒートシンク基板10が放熱シート9と接触する接触面が完全な平坦な面ではなく、微小な凹凸が避けられないこと、また、放熱シート9の挟持状態が外部の衝撃などによって変化してしまうためである。このようなことによる空気の層の発生を防止するために、放熱シート9と絶縁基板8との当接界面部分及び放熱シート9とヒートシンク基板10との接触界面部分に、流動性の低い流体17を介在させて、放熱シート9を絶縁基板8とヒートシンク基板10とによって圧接している。この流体17は、例えば油脂成分と熱伝導性の高いセラミックの微粒子からなるものであり、流体17の存在により、絶縁基板8と放熱シート9の当接状態及び放熱シート9とヒートシンク基板10の当接状態を確実に面当接させることができる。即ち、ヒートシンク基板10や絶縁基板8の表面の微細な凹凸に対応して、流体17が安定的に入り込み、熱伝導が極めて小さい空気層を排除し、絶縁基板8から放熱シート9を介してヒートシンク基板10に効率よく熱伝導させることができる。   Here, even if an elastic rubber-like sheet material is used for the heat dissipation sheet 9, the insulation substrate 8 and the heat dissipation sheet 9 are brought into contact with each other due to the pressure contact state in which the heat dissipation sheet 9 is sandwiched between the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10. An air layer is often generated on the contact surface and the contact surface between the heat dissipation sheet 9 and the heat sink substrate 10. This is because the contact surface where the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10 are in contact with the heat radiating sheet 9 is not a completely flat surface, and minute irregularities are unavoidable. It is because it will change by. In order to prevent the generation of an air layer due to such a situation, a fluid 17 having low fluidity is provided at the contact interface portion between the heat dissipation sheet 9 and the insulating substrate 8 and the contact interface portion between the heat dissipation sheet 9 and the heat sink substrate 10. The heat dissipation sheet 9 is press-contacted by the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10. The fluid 17 is made of, for example, an oil / fat component and ceramic fine particles having high thermal conductivity. Due to the presence of the fluid 17, the contact state between the insulating substrate 8 and the heat radiating sheet 9 and the contact between the heat radiating sheet 9 and the heat sink substrate 10 are increased. The contact state can be reliably brought into surface contact. That is, the fluid 17 stably enters in accordance with minute irregularities on the surfaces of the heat sink substrate 10 and the insulating substrate 8, eliminates an air layer with extremely low heat conduction, and heat sinks from the insulating substrate 8 through the heat dissipation sheet 9. It is possible to efficiently conduct heat to the substrate 10.

ここで、放熱シート9には弾性があるため、絶縁基板8とヒートシンク基板10の表面の凹凸形状は吸収され、さらに流体17(熱伝導コンパウンド)により、絶縁基板8及びヒートシンク基板10の微小凹凸に対応し、流体17の油脂成分が含浸し、微小な空気層を排除し、絶縁基板8からヒートシンク基板10への熱伝導を良好にする。   Here, since the heat radiating sheet 9 has elasticity, the uneven shapes on the surfaces of the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10 are absorbed, and further, the minute unevenness of the insulating substrate 8 and the heat sink substrate 10 is absorbed by the fluid 17 (heat conduction compound). Correspondingly, the oil and fat component of the fluid 17 is impregnated to eliminate a minute air layer and to improve the heat conduction from the insulating substrate 8 to the heat sink substrate 10.

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、絶縁基板8と放熱シート9及び放熱シート9とヒートシンク基板10間に流体17を介在させることにより、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完全に密着されることになり、絶縁基板8、放熱シート9を経由し、ヒートシンク基板10に達することになる。   Here, in order to improve the visibility of display information on the liquid crystal display panel 1, when the backlight of the liquid crystal display device is driven (the LED light source 7 is turned on), heat is generated along with the light emission. The generated heat causes the insulating substrate 8, the heat dissipation sheet 9, and the fluid 17 to be interposed between the heat dissipation sheet 9 and the heat sink substrate 10, so that the insulating substrate 8, the heat dissipation sheet 9, and the heat sink substrate 10 have an air layer interposed therebetween. It will be completely in close contact, and will reach the heat sink substrate 10 via the insulating substrate 8 and the heat dissipation sheet 9.

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。   Therefore, the heat generated in the LED light source 7 is effectively radiated to the outside, and it is difficult for the LED light source 7 and the insulating substrate 8 to store heat. it can.

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。   These effects are that the display area of the liquid crystal display panel 1 is enlarged, the shape of the light guide plate 4 is enlarged, and a large number of LED light sources are supplied to the insulating substrate 8 in order to supply sufficient light to the enlarged light guide plate 4. The more the 7 is installed, the greater the effect.

放熱シート9に、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、熱伝導コンパウンドに東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)のSC102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。   Model No. 5509 of Sumitomo 3M Co. is used for the heat dissipation sheet 9, aluminum of 2mm thickness is used for the heat sink substrate 10, and SC102 of Toray Dow Corning Silicone Co. is used for the heat conduction compound. The insulating substrate 8, the heat radiation sheet 9, and the heat sink substrate 10 were fixed so as to be in surface contact.

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、熱伝導コンパウンドが0.8W/mK、ヒートシンク基板であるアルミニウムが236W/m・Kである。   Here, the thermal conductivity of each material used is 0.45 W / m · K for an insulating substrate made of glass epoxy, 5 W / m · K for a heat dissipation sheet, 0.8 W / mK for a heat conduction compound, and aluminum which is a heat sink substrate. Is 236 W / m · K.

流体17(熱伝導コンパウンド)は、粘度が高い油脂成分に、熱伝導率の高いセラミック微粒子等を混合した粘土状の状態をしており、含有油脂成分が微小凹凸に対応してなじむと同時に熱伝導率の高いセラミック粒子を介し、熱伝導を良好にする。   The fluid 17 (heat conduction compound) has a clay-like state in which high-viscosity oil and fat components are mixed with ceramic fine particles having high thermal conductivity, and the contained oil-and-fat components are adapted to the fine irregularities and heat is applied at the same time. Good heat conduction through ceramic particles with high conductivity.

LED光源7で発光とともに発生する熱は、絶縁基板8、流体17、放熱シート9、熱伝導コンパウンドを経由し、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。   The heat generated along with light emission from the LED light source 7 is thermally conducted to the heat sink substrate 10 made of aluminum through the insulating substrate 8, the fluid 17, the heat radiating sheet 9, and the heat conduction compound to be radiated.

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。   Here, since the thermal conductivity of the insulating substrate 8 and the heat radiating sheet 9 is very small as compared with aluminum which is a heat sink substrate, in order to improve the heat conduction, the insulating substrate 8 and the heat radiating sheet 9 are made as thin as possible. The method to do is effective. Further, the heat sink substrate 10 may be magnesium or iron. By the way, the thermal conductivity of magnesium is 157 W / m · K, the thermal conductivity of iron is 83.5 W / m · K, and if the heat dissipation is poor, increase the plate thickness or provide heat dissipation fins. Good.

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39℃に抑えることができ、LED光源の推定寿命はおよそ7700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。   Then, using the liquid crystal display panel 1 having a size of 4.7 inches as the size of the display area, 16 LED light sources 7 are arrayed and mounted on the insulating substrate 8, and a current is supplied to each LED light source 7 at room temperature (25 ° C.). The current around the LED light source 7 in the backlight was measured at a current of 20 mA. As a result, it was found that the ambient temperature of the LED light source 7 can be suppressed to 39 ° C., and the estimated lifetime of the LED light source can be extended to about 7700 hours. In addition, the luminous efficiency of the LED light source showed a tendency to improve although it was very small.

一方で、放熱シート9、流体17(熱伝導コンパウンド)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。   On the other hand, when the heat dissipation sheet 9 and the fluid 17 (heat conduction compound) were removed, the ambient temperature of the LED light source was 44 ° C., and the estimated lifetime of the LED light source was found to be only about 6600 hours.

上記実験確認結果から、流体17を放熱シート9と絶縁基板8との当接界面および放熱シート9とヒートシンク基板10との当接界面に介在されて、完全に密着させることにより、LED光源17からヒートシンク基板10への熱伝導を改善し、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。   From the above experimental confirmation results, the fluid 17 is interposed between the contact interface between the heat dissipation sheet 9 and the insulating substrate 8 and the contact interface between the heat dissipation sheet 9 and the heat sink substrate 10 so that the fluid 17 is completely brought into contact with the LED light source 17. The heat conduction to the heat sink substrate 10 is improved, the heat storage of the LED light source 7 and the insulating substrate 8 is reduced, and the temperature rise of the LED light source 7 and its surroundings is reduced, thereby reducing the lifetime of the LED light source 7 and the light emission efficiency. A long-life and bright liquid crystal display device can be realized.

本発明の液晶表示装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the liquid crystal display device of this invention. 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。It is the surface perspective view seen from the display surface side of the liquid crystal display device of this invention. 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。It is a cross-section figure of the liquid crystal display panel of the liquid crystal display device of this invention. 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。It is a perspective view of the insulated substrate which mounted the LED light source on the insulated substrate of the liquid crystal display device of this invention. 本発明の液晶表示装置の帯状放熱シートの斜視図である。It is a perspective view of the strip | belt-shaped heat dissipation sheet of the liquid crystal display device of this invention. 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。It is a schematic sectional drawing of the LED module (LED light source) used for this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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
17・・・流体(放熱コンパウンド)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display panel 2 ... Lens sheet 3 ... Diffusion sheet 4 ... Light guide plate 5 ... Reflection sheet 6 ... Frame 7 ... LED module (LED light source)
8 ... Insulating substrate 9 ... Heat dissipation sheet 10 ... Heat sink substrate 17 ... Fluid (heat dissipation compound)

Claims (2)

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、前記絶縁基板の他方主面と前記ヒートシンク基板との間に配置した放熱シートとからなるとともに、前記放熱シートと前記絶縁基板の他方主面との間隙及び放熱シートとヒートシンク基板との隙間に流動性の低い流体を介在させたことを特徴とする液晶表示装置。
A liquid crystal display panel in which a liquid crystal is interposed between a pair of substrates having a display electrode and an alignment film, and a display region is configured by a plurality of pixel regions;
The liquid crystal display panel is disposed outside one substrate, and includes a light guide plate disposed so as to correspond to the display region, and a backlight including a light source body disposed on an end surface of the light guide plate. In liquid crystal display devices,
The light source body includes an insulating substrate, a light emitting diode module in which a plurality of arrays are mounted on one main surface of the insulating substrate and accommodates a light emitting diode chip, a heat sink substrate disposed on the other main surface side of the insulating substrate, The heat dissipation sheet is disposed between the other main surface of the insulating substrate and the heat sink substrate, and is fluid in the gap between the heat dissipation sheet and the other main surface of the insulating substrate and between the heat dissipation sheet and the heat sink substrate. A liquid crystal display device characterized by interposing a low-fluid.
前記流体は絶縁性を有する油脂成分に、熱伝導性に優れたセラミック微粒子を含有していることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。   The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the fluid contains ceramic fine particles having excellent thermal conductivity in an oil and fat component having insulating properties.
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