JP2006308738A

JP2006308738A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2006308738A
Application number: JP2005129315A
Authority: JP
Inventors: Hisao Kondo; 久雄近藤; Katsumi Tsuchida; 克巳土田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2005-04-27
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-04-27
Also published as: JP4903393B2

Abstract

【課題】バックライトを構成するＬＥＤユニットを実装基板にフレキシブルプリント基板を用いて、ＬＥＤチップから発生した熱をフレキシブルプリント基板を介して確実に、且つ安定的に放熱ができる液晶表示装置を提供するものである。
【解決手段】
本発明の液晶表示パネル１と、ＬＥＤユニット７が一方主面に実装された実装基板を有する光源体とからなるバックライト２と、前記液晶表示パネル１とバックライト２とを収容するとともに外装部材Ｇ１、Ｇ２とから構成される液晶表示装置である。
前記実装基板８は、裏面側から銅箔層８ｃ、絶縁フィルム層８ａを積層した可撓性樹脂基板８からなり、前記実装基板８と前記外装部材Ｇ２とを、前記裏面側の銅箔層８ｃと該外装部材Ｇ２（ヒートシンク金属板１９）との間に介在させた熱伝導性粘着部材１７によって接着固定した。
【選択図】図６

Description

この発明は、液晶表示装置に関し、詳しくは、バックライトの光源体にＬＥＤユニット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と導光板とからなり、光源としてはＣＣＦＬ（冷陰極管）や発光ダイオード（ＬＥＤ）などを使用している。

ＣＣＦＬを光源とする場合には、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を点灯させるためには、高電圧高周波点灯回路が必要となる。この高電圧高周波点灯回路を用いることから、高周波ノイズが発生し、別途、ノイズ対策が必要となり、さらに低温点灯しにくい等の問題があった。

また、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする場合には、ＬＥＤチップを、実装端子が形成された容器体に収容したＬＥＤユニットを用いていた。このようなＬＥＤチップを用いた光源の欠点はＬＥＤチップ自身の発光効率や寿命が問題となる。すなわち、ＬＥＤチップは最近の改善により発光効率が向上しているものの、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。この放出された熱をＬＥＤチップまたはＬＥＤユニットを如何に放熱して、ＬＥＤチップ自身に悪影響（発光効率の低下や寿命の短命化）を与えないようにすするかが重要となる。尚、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チップ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、ＬＥＤ光源は、ＣＣＦＬに比較して、発光指向性を有しているため、液晶表示パネルの大きさによって、導光板とＬＥＤとの取付け構造が相違することになる。例えば、大型の液晶表示パネルに用いるＬＥＤ光源は、導光板の裏面（光の放出側と反対の面）に、複数、配列させていた。すなわち、光の入射側を導光板の主面で行っていた。また、中型の液晶表示パネルに用いるＬＥＤ光源は、導光板の４つの端面のうち、１つの端面に、その長さ方向にそって複数配置させていた。さらに、小型の液晶表示パネルに用いるＬＥＤ光源は、導光板の端面のうち、角部付近に配置させていた。

上述の導光板の端面にＬＥＤ光源を配置した液晶表示装置としては、特開２００４−１８６００４号に記載されている。このＬＥＤ光源を構成するＬＥＤユニットは、フレキシブルプリント基板に実装されており、このＬＥＤユニットの発光面を、導光板の所定端面に位置させていた。そして、液晶表示パネルとバックライトとの間、具体的には液晶表示パネルのバックライト側主面の周囲部分で両面テーブを用いて固定していた。

そして、ＬＥＤチップで発生した熱は、ＬＥＤチップを液晶表示装置の外装部材である金属シャーシに直接接触させたり、熱伝導導体を介在させて放熱していた。
特開２００４−１８６００４号公報

しかしながら、上述の液晶表示装置では、ＬＥＤユニットが実装されたフレキシブルプリント基板は、液晶表示パネル側に両面テープを介して固定されているため、外装部材である金属シャーシに位置決め固定される導光板と、この導光板の端面にＬＥＤユニットの発光部分の位置あわせを行うことが非常に困難であった。しかも、ＬＥＤユニットの放熱を、実装基板側と反対のＬＥＤユニットの上面との接触で行っており、この接触状態がＬＥＤチップの放熱に大きく左右する。すなわち、ＬＥＤユニットと金属シャーシとの接触部分に微細な凹凸の存在する場合や面接触は不十分である場合には、その間に空気層が介在することになり、放熱効果が大幅に低下してしまう。

しかもＬＥＤチップの上面と金属シャーシとの接触部分を、組み立て工程中で目視確認しようとしても、この接触部を隠蔽するようにフレキシブルプリント基板や液晶表面パネルなどが存在するため、その接触状態を確実に把握することが困難であり、結果として、放熱信頼性が大きく低下してしまう。

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ユニットを実装基板にフレキシブルプリント基板を用いて、ＬＥＤチップから発生した熱をフレキシブルプリント基板を介して確実に、且つ安定的に放熱ができる液晶表示装置を提供するものである。

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なる液晶表示パネルと、
導光板と、ＬＥＤユニットが一方主面に実装された実装基板を有する光源体とからなり、且つ該液晶表示パネルの一方の基板の外側に配置されるバックライトと
前記液晶表示パネルとバックライトとを収容するとともに、外装部材とから構成される液晶表示装置において、
前記実装基板は、裏面側から銅箔層、絶縁フィルム層を積層した可撓性樹脂基板からなり、前記実装基板と前記外装部材とを、前記裏面側の銅箔層と該外装部材との間に介在させた熱伝導性粘着部材によって接着固定したことを特徴とする。

また、前記銅箔層は、ＬＥＤユニットと接続する信号導体と、信号導体を囲むように配置された熱伝導導体とからなることを特徴とする。

前記絶縁フィルムは、ＬＥＤユニットが電気的に接続する部位に、前記信号導体となる銅箔層を露出する貫通孔が形成されていることを特徴とする。

前記熱伝導性粘着部材は絶縁特性を有することを特徴とする。

前記可撓性樹脂基板は、複数の銅箔層、複数の絶縁フィルム層が積層して構成されるとともに、少なくとも基板裏面には銅箔層が配されていることを特徴とする。

前記可撓性樹脂基板は、銅箔層、複数の絶縁フィルム層が積層して構成されるとともに、少なくとも基板裏面には銅箔層が配されていることを特徴とする。

本発明では、バックライトの光源体であるＬＥＤユニットを実装した実装基板が、銅箔層、絶縁フィルム層を積層した可撓性樹脂基板（フレキシブルプリント基板）から構成されている。また、この基板に放熱作用のある外装部材に熱伝導性が良好な粘着部材（熱伝導性粘着部材）によって接着固定されている。しかも、このフレキシブルプリント基板の裏面は銅箔層であり、この銅箔層が熱伝導性粘着部材を介して外装部材に接着されている。

したがって、ＬＥＤユニットが実装される基板を、銅箔層、絶縁フィルム層を有するフレキシブルプリント基板で構成しているため、その厚みを非常に薄くすることができる。このため、ＬＥＤユニットからフレキシブルプリント基板を介して外装部材に効率よく、ＬＥＤチップで発生した熱を放熱することができる。

しかも、フレキシブルプリント基板で外装部材に接着される裏面には、熱伝導効率が良好な金属である銅箔層が存在するため、フレキシブルプリント基板から外装部材への熱伝導効率が非常に高まることになる。

さらに、フレキシブルプリント基板が、外装部材に熱伝導性接着部材を介して接着固定されるため、銅箔層の接着面や外装部材の接着面に微小な凹凸が存在していても、その凹凸を熱伝導性粘着部材が吸収することになるため、接着状態が安定して、熱伝導性が向上する。

また、フレキシブルプリント基板が、直接外装部材に配置されており、従来のように、フレキシブルプリント基板に実装されたＬＥＤユニットの上面を外装部材に接触させる構造ではないため、フレキシブルプリント基板を熱伝導性粘着部材を介在して確実に外装部材に接着することができ、しかも、接着状態を目視で確認できるため、熱伝導信頼性を高めることができる。

フレキシブルプリント基板の表面側が絶縁フィルム層であり、裏面側が銅箔層で構成する場合、銅箔層をパターンニングして、ＬＥＤユニットと接続する信号導体と、信号導体を囲むように配置された熱伝導導体とに分ける。この時、信号導体と熱伝導導体とが短絡しないようにパターンニングするとともに、熱伝導性粘着部材として絶縁材料を用いる。なお、ＬＥＤユニットと信号導体との接続は、表面側の絶縁フィルム層に、ＬＥＤユニットの実装端子が電気的に接続するように、信号導体が露出する貫通穴を形成し、信号導体と実装端子とを半田接合する。

このようなフレキシブルプリント基板では、非常に少ない積層数とすることができ、厚みを極小化することができ、熱伝導性を向上させることができる。

また、フレキシブルプリント基板を表面側の銅箔層、裏面側の銅箔層を形成して、表面側の銅箔層を信号導体とし、裏面側の銅箔層を熱伝導のための接着面層とすることができる。このようにすれば、表面側の銅箔層のパターンニングをＬＥＤユニットへの信号供給として、裏面銅箔層を外装部材に熱伝導性粘着部材を介して接触するための層と、機能を分けることができる。すなわち、信号導体の配線設計に自由度が向上する。

これらによって、バックライトを構成するＬＥＤユニットを実装する実装基板としてフレキシブルプリント基板を用い、このフレキシブルプリント基板と液晶表示装置の外装部材との接着構造を改善して、接着の安定性が得られるとともに、ＬＥＤチップの温度上昇を小さくして発光効率の低下を抑制できる液晶表示装置を提供する。

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す。

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２、液晶表示装置の外装部材の上側部材Ｇ１、ヒートシンク金属板１９を含む下側部材Ｇ２とから主に構成されている。尚、上側部材Ｇ１は主に液晶表示パネル１を保護する上側筐体である。また、下側部材Ｇ２は主にＬＥＤバックライト２を収容するとともに、保護する下側筐体であり、外部に熱を放出するヒートシンク機能を有するものである。

液晶表示パネル１は、図３に示すように、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１１の内面の構造物を単に符号１５で示し、また、上部透明基板１２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１５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である上部透明基板１２の外周領域には、上部透明基板１２の内面構造体１６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、下部透明基板１１の表示電極は、両基板１１、１２間の間隔に配置した導電性粒子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２が配置されている。

ＬＥＤバックライト２は、主に導光板４及び導光板４の端面に配置した光源体６とからと構成される。尚、導光板４には、レンズシートや拡散シート、反射シート５が形成され、光源体６は、ＬＥＤユニット７、可撓性樹脂基板（フレキシブルプリント基板）８を含んでいる。

そして、バックライトの導光板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。この導光板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の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ユニット７が配置される端面を除く端面にも形成してもよい。

光源体６を構成するフレキシブルプリント基板８には、図４に示すように、その実装面（表面）には複数のＬＥＤユニット７が一定間隔で配列されて実装される基板である。そして、フレキシブルプリント基板８は、ポリイミド等からなる絶縁フィルム層８ａ、接着層８ｂ、銅箔層８ｃが積層されて構成されている。

また、ＬＥＤユニット７は、図５に示す平面図のように、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の光出射面以外の側面に形成した実装端子７ｃに接続されている。尚、すり鉢状のキャビティー７ｄ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。このＬＥＤユニット７の容器において、この発光面に対向する背面と４つの側面を有しており、特に、フレキシブルプリント基板８の一方主面に実装される側面を実装面という。そして、図５においては、実装端子７ｃは、実装面と実装面に隣接する側面に跨がるＬ字状に形成されている。

また、フレキシブルプリント基板８は、図６のように、表面側から絶縁フィルム層８ａ、接着層８ｂ、銅箔層８ｃが積層されて構成されている。そして、ＬＥＤユニット７の実装端子７ｃに対応する部分には、絶縁フィルム層８ａを貫通するプリパンチ孔８ｄが設けられ、プリパンチ孔８ｄから露出する銅箔層８ｃには、半田メッキまたは金メッキが施され、その上に半田１８が積層されて、ＬＥＤユニット７と電気的に接続されて、且つ機械的に接合されている。これにより、ＬＥＤユニット７は銅箔層８ｃを介して電源が供給され、ＬＥＤユニット７が点灯駆動される。
尚、ＬＥＤユニット７とフレキシブルプリント基板８の絶縁フィルム層８ａの表面との間には実装固定用接着剤等を介し接合しても構わない。

図６においては、フレキシブルプリント基板８の裏面には、銅箔層８ｃが露出していることが構造的に重要である。これによりＬＥＤユニット７のＬＥＤチップ７ａから発生した熱が、フレキシブルプリント基板８側に伝わり、このフレキシブルプリント基板８の裏面に露出した銅箔層８ｃから外装部材Ｇ２へと放熱されることになる。また、銅箔層８ｃには2つの機能を有する。即ち、１つの機能は、ＬＥＤユニット７に所定信号（電源）を供給する信号動体となる。今、１つは熱を放熱するための熱伝導導体である。尚、図では、２種類の信号動体と、図中、信号動体にはさまれて形成された熱伝導体を有しているが、一方の信号導体と熱伝導体を共用しても構わない。

このようなＬＥＤユニット７が実装されたフレキシブルプリント基板８は、外装部材Ｇ２に熱伝導性粘着部材１７を介して粘着固定される。ここで、外装部材Ｇ２とは、ヒートシンク機能を有する下部筐体であり、図１の断面図では外装部材Ｇ２の一部にヒートシンク金属板１９が組み込まれている。具体的には、外装部材Ｇ２を成型する際に、ヒートシンク金属板１９をモールド成型して一体化したり、外装部材Ｇ２の一部に機械的にヒートシンク金属板を固定して一体化する。

そして、外装部材Ｇ２の一部であるヒートシンク金属板１９には、フレキシブルプリント基板８が熱伝導性粘着部材１７を介して接着されている。ここで、熱伝導性粘着部材１７としては絶縁性が要求される。これはフレキシブルプリント基板８の裏面に露出する銅箔層８ｃは、互いに短絡してはならない信号導体が存在するためである。

この構造により、ＬＥＤユニット７で発生した熱は、主に実装端子７ｃ、半田１８を介して銅箔層８ｃに伝わり、さらに、熱伝導性粘着部材１７を介して良好にヒートシンク金属板１９に伝わり、ヒートシンク金属板１９から外部に放熱されることなる。

ここで、ヒートシンク金属板１９で、効率よく放熱が達成できるように、ヒートシンク金属板１９は、導光板４の裏面側に延出する比較的大きい形状となっている。また、下部部材Ｇ２の一部、例えば裏面側の一部からヒートシンク金属板１９の一部が露出している。

以上の液晶表示装置では、ＬＥＤユニット７を実装する基板８の厚みを薄くして、外装部材Ｇ２の一部あるヒートシンク金属板１９に接着する裏面に銅箔層８ｃを設け、熱伝導を改善し、ＬＥＤユニット７の発生熱をヒートシンク金属板１９へ効率よく熱伝導放熱させることにより、厚みの薄いフレキシブルプリント基板８の蓄熱を低減し、ＬＥＤユニット７の温度上昇、ひいてはＬＥＤチップ７ａの温度上昇を小さくすることにより、ＬＥＤチップ７ａの発光効率低下を抑制するとともに、ＬＥＤチップ７ａの損傷を防ぎ、明るい長寿命の液晶表示ができるバックライトＢＬを有する液晶表示装置となる。

次に、フレキシブルプリント基板８について、さらに詳細に説明する。

ＬＥＤ実装基板であるフレキシブルプリント基板８は、ベースフィルムである絶縁フィルム層８ａ（たとえば、材質がポリイミド樹脂、厚みが２５μm）、接着層８ｂ（たとえば、材質が熱硬化性ポリイミド樹脂、厚みが２０μｍ）、裏面側の銅箔層８ｃ（たとえば、材質が電解銅箔、厚みが３５μｍ）から構成されている。そして、絶縁フィルム層８ａの一部には、ＬＥＤユニット７の実装端子７ｃの接続部を設けられている。例えば、絶縁フィルム層８ａ、接着層８ｂに、プリパンチ孔８ｄを設け、プリパンチ孔８ｄから露出すける銅箔層８ｃの露出部には半田メッキまたは金メッキを行っている。ポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルム層８ａと電解銅からなる銅箔層１８ｃをポリイミド樹脂からなる熱可塑性接着剤等の接着層８ｂで接着した構造では、プリパンチ孔８ｄを絶縁フィルム層８ａと接着層８ｂの積層体を金型で所定の寸法で打ち抜き形成し、銅箔層８ｃを貼り合わせ、その後加熱硬化することにより、ＬＥＤユニット７を実装するフレキシブルプリント基板８が出来る。その後、プリパンチ孔部８ｄに半田メッキまたは金メッキを施し、スクリーン印刷技術を用い、クリーム半田（半田１８）を塗布、ＬＥＤユニット７を搭載し、半田リフローすることにより、ＬＥＤ光源が実現出来る。またフィルム状の熱可塑性ポリイミド樹脂等からなる絶縁フィルム層８ａと電解銅からなる銅箔層８ｃを直接貼り合わせる場合は、フィルム状の熱可塑性樹脂の接着層８ｂに金型でプリパンチ孔を形成し、銅箔層８ｃを貼り合わせ、その後加圧加熱、冷却しても構わない。

ここで各使用材料の熱伝導率は、ポリイミドからなる絶縁フィルム層８ａ及び接着層８ｂが０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ、銅箔層８ｃが４０３Ｗ／ｍ・Ｋ、ヒートシンク金属板（アルミニウム）が２３６Ｗ／ｍ・Ｋ、熱伝導性粘着剤が０．６Ｗ／ｍ・Ｋ、半田が６２Ｗ／ｍ・Ｋである。

ＬＥＤユニット７の発光に伴い発生する熱は、ＬＥＤユニット７内の配線、ＬＥＤ実装端子７ｃ、半田１８、銅箔層８ｃを通し、熱伝導性粘着部材１７を介してアルミニウムからなるヒートシンク基板９に熱伝導放熱される。また一部の熱はＬＥＤユニット７の容器体７ｂから絶縁フィルム層８ａ、接着層８ｂ、銅箔層８ｃを通し、熱伝導性粘着部材１７を介し、ヒートシンク基板９に熱伝導放熱される。

参考例として、フレキシブルプリント基板の裏面に、銅箔層を被覆する裏面側絶縁フィルム層を配置した構造では、厚みが増加するとともに、裏面側絶縁フィルム層が熱伝導の障害となり、熱伝導効率の大幅な改善は望めない。

これに対して、上述の実施例では、住友スリーエム（株）製の熱伝導率が０．６０Ｗ／ｍＫの熱伝導粘着材料（Ｎｏ．８８０５）を用いた熱伝導粘着部材１４を対して、フレキシブルプリント基板８の銅箔層８ｃをヒートシンク金属板１９に熱伝導を効率よく行うようにした。なお、ＬＥＤユニット７の実装数量または、使用条件等により、放熱量が少ない場合は、熱伝導率の低い一般の粘着材料、例えば住友スリーエム（株）製のＮｏ．４６７（熱伝導率０．２Ｗ／ｍＫ）を使用しても、フレキシブルプリント基板８の厚みを薄くして、裏面側に銅箔層８ｃを配置しているため、十分熱伝導、放熱が可能であることを確認した。

また、ヒートシンク金属板１９及び外装部材Ｇ２の材質は、一般的に使用される金属材料で、熱伝導率が比較的大きく、且つ安価な金属であるアルミニウム、マグネシウム、鉄とした。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、ＬＥＤユニット７を実装するフレキシブルプリント基板８との接着部分を除き、外装部材Ｇ２やヒートシンク金属板に放熱フィン等を設けるようにすればよい。

本発明者らは、液晶表示装置として５．７インチサイズの矩形状の液晶表示パネル１を用い、上記のＬＥＤユニット７をフレキシブルプリント基板８に線状に５個実装し、各ＬＥＤ電流を２５０ｍA流し、フレキシブルプリント基板８の表面の温度上昇を測定した。その結果、２４℃以下、ヒートシンク金属板１９の外表面の温度上昇を１６℃以下に押さえることができることを確認した。また、ＬＥＤユニット７の常温発光効率に比べても２％程度の発光効率低下にとどめ、明るい表示が可能となった。

一方、参考例の構造のフレキシブルプリント基板を同一条件でＬＥＤユニットを実装して、同一条件で点灯させた場合、フレキシブルプリント基板の温度上昇が大きく、その表面温度の温度上昇が５０℃以上になり、ＬＥＤ光源の発光効率が４％以上低下する。しかも、液晶表示装置の使用環境が常温（２５℃）から７０℃になったとするとフレキシブルプリント基板の表面温度が１２０℃以上となり、ＬＥＤ発光素子の損傷も予想される状態になった。

以上のことから、フレキシブルプリント基板８の裏面に銅箔層８ｃを露出させて、熱伝導性粘着部材１７を介して外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９に接着することにより、熱伝導を改善し、ＬＥＤユニット７の発生熱をヒートシンク金属板１９へ効率よく熱伝導放熱させることができる。これによりＬＥＤ実装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装置を実現することができる。

また、実装の工程を考慮すると、ＬＥＤユニット７を実装したフレキシブルプリント基板８は、外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９に接着固定し、同様に導光板４も、外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９に接着固定することができるため、両者を外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９を基準にして固定し、フレキシブルプリント基板８上のＬＥＤユニット７と導光板４の端面との位置関係を確実に制御できることになり、その位置決めが非常に簡単、且つ確実に行える。

また、フレキシブルプリント基板８が、外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９に直接接着固定できるため、その接着固定状態を、何の支障もなく目視できるため、熱放熱経路を組み立て工程中に確認でき、信頼性の高い放熱を行うことができる。

また、フレキシブルプリント基板８の銅箔層８ｃの表面や外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９の表面に、微小な凹凸などが存在していても、熱伝導性接着剤１４の介在によって、接着面の微小な凹凸にこの熱伝導性粘着部材１７によって吸収することができるため、熱伝導の効率を高めることができる。

図７は、本発明の他のフレキシブルプリント基板２０を示す外観斜視図であり、図８はその概略断面図である。

フレキシブルプリント基板２０は、少なくとも銅箔層を複数層有する積層基板となっている。フレキシブルプリント基板２０は、裏面側から銅箔層２０ｃ、接着層２０ｂ、ポリイミド等からなる絶縁フィルム層２０a、中間の接着層２０ｄ、表面側の銅箔層２０ｅ、表面側の接着層２０ｆ、表面側の絶縁フィルム層２０ｇが順次積層されている。

ここで、表面側の銅箔層２０ｅは、ＬＥＤユニット７に接続するための配線パターン化された信号導体と、この信号導体を取り囲む熱伝導導体とから構成されている。ＬＥＤユニット７を実装する部分には、プリパンチ孔１２ｈが設けられている。このプリパンチ孔１２ｈは、表面側の絶縁フィルム層２０ｇ及び表面側接着層２０ｆを貫くように形成され、表面側の銅箔層２０ｅが露出する。この露出部分には、半田メッキまたは金メッキが施され、その上に半田１８が充填されている。そして、プリパンチ孔１２ｈに積層された半田１８にＬＥＤユニット７の実装端子７ｃが半田リフロー実装される。そして、表面側銅箔層２０ｅのうち信号導体を介してＬＥＤユニット７が供給され、ＬＥＤユニット７光源が点灯駆動される。また、ＬＥＤユニット７の容器体７ｂは、実装固定用接着剤等を介して表面側の絶縁フィルム層２０ｇに実装されている。

裏面側銅箔層２０ｃは、フレキシブルプリント基板２０のほぼ全面に広がって形成されている。そして、表面側の銅箔層２０ｅと裏面側の銅箔層２０ｃは、その間の絶縁フィルム層２０ａ、接着層２０ｂ、２０ｄを貫くスルーホールメッキ２０ｉにより導通されている。このように、裏面側の銅箔層２０ｃは、熱伝導性粘着部材１７を対して外装部材Ｇ２の一部であるヒートシンク金属板１９に粘着または接着固定されている。

このような構成では、表面側の銅箔層２０ｅを、信号導体とこの信号導体を取り囲む表面側の熱伝導導体を分けて形成できるため、表面側の銅箔層２０ｅの設計自由度が向上するとともに、裏面側の銅箔層２０ｃをフレキシブルプリント基板２０に蓄積する熱を確実にヒートシンク基板１９側に放熱のみを目的に形成できるため、この裏面側の銅箔層２０ｃの設計自由度が向上する。なお、スルーホールメッキ２０ｉの形成にあたって、表面側の銅箔層２０ｅのうち、信号導体となる銅箔層２０ｅが、他の信号導体に短絡しないように、裏面側の銅箔層２０ｃを分割して、分割した状態で所定の表面側の銅箔層２０ｅと導通させればよい。

以上のように、図７、図８に示すフレキシブルプリント基板２０であっても裏面側には、銅箔層２０ｃが配置されているため、熱伝導性粘着部材１７を介して外装部材Ｇ２であるヒートシンク金属板１９に接着することにより、熱伝導を改善し、ＬＥＤユニット７の発生熱をヒートシンク金属板１９へ効率よく熱伝導放熱させることができる。これによりＬＥＤ実装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装置を実現することができる。

本発明の液晶表示装置の断面図である。本発明の液晶表示装置の外観斜視図である。本発明の液晶表示装置の液晶表示パネルの断面図である。本発明の液晶表示装置に用いるバックライトの光源体の斜視図である。本発明の液晶表示装置に用いるバックライトの光源体を構成するＬＥＤモジュールの概念図である。本発明に用いるフレキシブルプリント基板の断面図である。本発明の液晶表示装置に用いる他のバックライトの光源体の斜視図である。本発明に用いる他のフレキシブルプリント基板の断面図である。

符号の説明

１・・・・・液晶表示パネル
２・・・バックライト
７・・・・・ＬＥＤユニット
４・・・・導光板
Ｇ１、Ｇ２・・外装部材
１９・・・・ヒートシンク金属板
８、２０・・・・・フレキシブルプリント基板

Claims

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なる液晶表示パネルと、
導光板と、ＬＥＤユニットが一方主面に実装された実装基板を有する光源体とからなり、且つ該液晶表示パネルの一方の基板の外側に配置されるバックライトと
前記液晶表示パネルとバックライトとを収容するとともに、外装部材とから構成される液晶表示装置において、
前記実装基板は、裏面側から銅箔層、絶縁フィルム層を積層した可撓性樹脂基板からなり、前記実装基板と前記外装部材とを、前記裏面側の銅箔層と該外装部材との間に介在させた熱伝導性粘着部材によって接着固定したことを特徴とする液晶表示装置。
前記銅箔層は、ＬＥＤユニットと接続する信号導体と、信号導体を囲むように配置された熱伝導導体とからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
前記絶縁フィルムは、ＬＥＤユニットが電気的に接続する部位に、前記信号導体となる銅箔層を露出する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
前記熱伝導性粘着部材は絶縁特性を有することを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
前記可撓性樹脂基板は、複数の銅箔層、複数の絶縁フィルム層が積層して構成されるとともに、少なくとも基板裏面には銅箔層が配されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。