JP2009014900A - 半導体素子の放熱構造およびこれを備えた表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】熱伝導ラバーを用いることなくフレキシブル配線基板に実装されたドライバICなどの半導体素子の熱を放熱させる放熱構造およびこれを備えた表示装置を提供すること。
【解決手段】多数の絵素電極が配列された画像表示領域を有する表示パネルに形成された絵素電極への電極配線と該電極配線に印加する電圧を供給する回路基板との間を電気的に接続するフレキシブル配線基板に実装された半導体素子が、表示パネルを保持する熱伝導性のパネル保持部材に直接的にまたは間接的に接触されている。
【選択図】図3
【解決手段】多数の絵素電極が配列された画像表示領域を有する表示パネルに形成された絵素電極への電極配線と該電極配線に印加する電圧を供給する回路基板との間を電気的に接続するフレキシブル配線基板に実装された半導体素子が、表示パネルを保持する熱伝導性のパネル保持部材に直接的にまたは間接的に接触されている。
【選択図】図3
Description
本発明は、表示パネルに接続されるフレキシブル配線基板に実装されたドライバICなどの半導体素子の過熱による動作不良を防止する放熱構造およびこれを備えた表示装置に関する。
近年、コンピュータやテレビなどの家電製品の表示部として液晶表示装置が用いられている。一般的な液晶表示装置が備える液晶表示パネルは、薄膜トランジスタ(TFT)基板とカラーフィルタ(CF)基板とからなる一対のガラス基板が所定の間隙をおいて平行に対向配置され、その間隙に液晶が充填された構成をなしている。TFT基板側のガラス基板には、液晶を駆動するためのゲート配線やソース配線などの電極配線が形成されている。
このような液晶表示パネルの周縁部には、TFT基板側のガラス基板に形成された電極配線、特にソース配線に電圧を印加するプリント回路基板が備えられており、このプリント回路基板とソース配線との間の電気的な接続には可撓性を有するフレキシブル配線基板が用いられている。通常、このフレキシブル配線基板には半導体素子であるドライバICが実装されている。
このようなフレキシブル配線基板の中でもドライバICの実装がCOF(Chip on Film)方式のものは、ドライバICを実装するためのデバイスホールがなく配線のピッチを狭く設計することが容易であることから、広く採用されている。図5は、従来から用いられているCOF方式のフレキシブル配線基板の接続構造を示した図である。
図示されるフレキシブル配線基板51は、可撓性のフィルム基材51a上に配線パターン52が形成され、ドライバイIC53がCOF方式により実装された構成となっている。この配線パターン52は、その引き出し部52a、52bがフィルム基材51aの端部から相互に並行になるように引き出されている。そして、異方性導電膜54を介して、引出部52aは液晶表示パネル57のソース配線57aに、引き出し部52bは画像信号やこの画像信号に基づいた電圧が伝送されるプリント回路基板55のパッド部55aに、それぞれ接続されている。
そして、図示されるようにフレキシブル配線基板51を折り曲げて、プリント回路基板55をバックライトユニット56の側面などの空きスペースに移載することで、液晶表示パネル57を保持する額縁形状のベゼル58を小さく形成することができるようになっている。
近年の液晶表示パネルの大型化等に伴い、ドライバICの消費電力が増加してきており、これに伴いドライバICの発熱量も増加している。その一方で、液晶表示装置の製造コスト削減などのために、ドライバICの小型化が図られており、小型化によるドライバICの表面積の減少により発熱するドライバICの放熱が十分になされず、温度上昇しやすいことになっていた。ドライバICの温度が正常に動作する温度を超えると動作不良を起こすことになる。
そこで、下記特許文献1には、ドライバICの温度上昇による動作不良を防止するために、図5に示すような熱伝導ラバー59を用いた構成が開示されている。図示されるようにベゼル58の側壁部58aに熱伝導ラバー59を貼り付け、この熱伝導ラバー59をドライバIC53位置のフレキシブル配線基板51に接触させることで、ドライバIC53の熱を熱伝導ラバー59を介してベゼル58の側壁部58aに熱伝導させることで、ドライバIC53の熱が放熱されるようになっている。
しかしながら、上述した熱伝導ラバーを用いたドライバICの放熱構造は、液晶表示装置を構成する部品点数の増加や熱伝導ラバーをベゼルに貼り付ける作業の増加などにより、液晶表示装置の製造コストが増加してしまっていた。
そこで、本発明が解決する課題は、熱伝導ラバーを用いることなくフレキシブル配線基板に実装されたドライバICなどの半導体素子の熱を放熱させる放熱構造およびこれを備えた表示装置を提供することである。
上記課題を解決するため本発明は、多数の絵素電極が配列された画像表示領域を有する表示パネルに形成された前記絵素電極への電極配線と該電極配線に印加する電圧を供給する回路基板との間を電気的に接続するフレキシブル配線基板に実装された半導体素子が、前記表示パネルを保持する熱伝導性のパネル保持部材に直接的にまたは間接的に接触されていることを要旨とするものである。この間接的と接触するとは、具体的には半導体素子がフレキシブル配線基板を介してパネル保持部材に接触されている状態をいう。
この場合、パネル保持部材は表示パネルの周縁に被着される金属製のベゼルである構成にすると良い。また、電極配線は画像信号に基づいた電圧を絵素電極に供給する配線である構成にすると良い。更に、パネル保持部材には、半導体素子との接触部がフレキシブル配線基板側に向けて突出状に形成されている構成にすると良い。そして、パネル保持部材に形成された接触部の半導体素子との接触面が円弧状に形成されている構成にすると良い。また、パネル保持部材に形成された接触部の半導体素子との接触面が鏡面状に形成されている構成にすると良い。
上記構成を有する本発明によれば、フレキシブル配線基板に実装されたドライバICなどの半導体素子が、表示パネルの周縁に被着される金属製のベゼルなどの熱伝導性のパネル保持部材に直接的にまたは間接的に接触されているので、半導体素子の熱がパネル保持部材を介して熱伝導により放熱され、半導体素子の温度が正常に動作する温度を超えることが防止される。その結果、半導体素子の過熱により動作不良が防止される。
また、従来技術のような熱伝導ラバーを用いない構成なので、表示装置を構成する部品点数の増加や熱伝導ラバーをパネル保持部材に貼り付ける作業の増加がなくなり、液晶表示装置の製造コストが増加してしまうことが防止される。
この場合、パネル保持部材には、半導体素子との接触部がフレキシブル配線基板側に向けて突出状に形成されている構成にすれば、熱伝導性のパネル保持部材を半導体素子と接触させやすくなる。また、パネル保持部材に形成された接触部の半導体素子との接触面が円弧状に形成されている構成にすれば、確実に熱伝導性のパネル保持部材を半導体素子と接触させることができる。更に、パネル保持部材に形成された接触部の半導体素子との接触面が鏡面状に形成されている構成にすれば、半導体素子またはフレキシブル配線基板に傷が付いてしまうことが防止される。
以下に、本発明に係る半導体素子の放熱構造およびこれを備えた表示装置の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態である液晶表示装置の概略構成を示した分解斜視図、図2液晶表示パネルの構造を模式的に示した図、図3は液晶表示装置の内部構造を示した断面図である。尚、以下において前面側とは図1に示される液晶表示装置の上方を、背面側とは図1に示される液晶表示装置の下方を指している。
図1に示されるように、液晶表示装置1には、液晶表示パネル2の背面側に配置されるバックライトユニット3が備えられている。液晶表示パネル2は、薄膜トランジスタ(TFT)基板とカラーフィルタ(CF)基板からなる一対の基板が所定の間隙をおいて平行に対向配置され、その間隙に液晶が充填された構成をなしており、その背面側にはバックライトユニット3から光が照射されるようになっている。照射された光は、液晶表示パネル2を透過することにより、液晶表示パネル2の前面側に画像が可視状態に表示される。
液晶表示パネル2に光を照射するバックライトユニット3は、浅底の箱形状のバックライトシャーシ4を備えており、その内部のランプ収容面4aには光源ランプとして直管型のCCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp:冷陰極型蛍光ランプ)5が複数本配列されている。各CCFL5は、両端部に装着される電極部ホルダ6,6と、中間部を把持するランプクリップ7によってバックライトシャーシ4に固定される。
CCFL5の上側には、光学シート8が配置されている。この光学シート8は、液晶表示パネル2にCCFL5から入射される光および反射シート9から反射される光の特性を調整するために、拡散板、拡散シート、レンズシート、偏光反射フィルムなどの板状あるいはシート状の光学部材が積み重ねられたものである。光学シート8は、額縁形状を有したフレーム10によって、バックライトシャーシ4の載置面4f,4gに保持される。このフレーム10は、開口した四辺形に形成される金属製または樹脂製の部材である。フレーム10の外周縁には、背面側に向かって起立する側壁部10aが設けられており、各辺は略L字形状の断面を有している。
バックライトシャーシ4は、ランプ収容面4aとなる底板部4bと長辺の側壁部4c,4cが金属製板材の板金加工によって形成された部材11と、短辺の側壁部4d,4dが樹脂成型によって形成された部材12,12とで構成されている。このバックライトシャーシ4は、底板部4bにより形成されるランプ収容面4aと、側壁部4c,4dの上端に形成された載置面4f,4gを有している。この載置面4f,4gには、光学シート8が載置されてフレーム10により保持される。
また、CCFL5の背面側には白色の反射シート9が布設されており、この反射シート9によりCCFL5から反射シート9側に照射される光が液晶表示パネル2側に反射させられる。尚、バックライトシャーシ4の背面には、CCFL5を駆動する高圧パルス電圧を発生させるインバータ回路基板14と、液晶表示パネル2を制御するコントロール回路基板15が取り付けられている。これらのインバータ回路基板14とコントロール回路基板15は、それぞれインバータ回路基板カバー16とコントロール回路基板カバー17に覆われる。
このような構成のバックライトユニット3のフレーム10の前面側には、液晶表示パネル2が載置されて額縁形状のベゼル13により保持される。
図2の模式図に示されるように液晶表示パネル2は、ガラス基板からなるTFT基板21とCF基板22とが液晶を介して所定の間隔で対向して設けられている。
CF基板22には、ほぼ全面に図示しない共通電極が形成されている。TFT基板21には、垂直方向に延ばされ平行に配設された複数の電極配線であるソース配線Sと、水平方向に延ばされ平行に配設された同じく複数の電極配線であるゲート配線Gとが互いに交差するように形成されている。また、これら両電極配線でマトリクス状に区切られた絵素領域には絵素電極23がそれぞれ形成されている。そして、両電極配線の交差部近傍にはスイッチング素子としての薄膜トランジスタのTFT24が配置されている。この場合、ソース配線Sは画像信号に基づいた電圧を絵素電極23に供給する電極配線であり、ゲート配線GはTFT24をON状態に動作させる電極配線である。
また、TFT24のソース電極はソース配線Sに接続され、TFT24のゲート電極はゲート配線Gに接続されている。そして、TFT24のドレイン電極は補助容量25と液晶26に面した絵素電極23に接続されている。
ソース配線Sは、ドライバIC27に接続され、ゲート配線GはドライバIC28に接続されている。これらドライバIC27,28は、コントロール基板15に接続されて、各々制御される。ソース配線Sに接続されるドライバIC27には、コントロール基板15により画像信号とその画像信号に基づいた電圧が供給される。また、ゲート配線Gに接続されるドライバIC28には、コントロール基板15により走査信号が走査方向40に従って供給される。
図1に示すように、液晶表示パネル2には、上述したソース配線Sに画像信号に基づいた電圧を供給するドライバIC27がCOF方式で実装されたフレキシブル配線基板29が複数接続されている。図示されるフレキシブル配線基板29には、可撓性のフィルム基材29a上に図示しない配線パターンが形成されており、この配線パターンにドライバIC27は接続されている。また、フレキシブル配線基板29には、プリント回路基板30が接続されている。そして、プリント回路基板30は、図示しないフレキシブル配線基板からなるケーブルを介してコントロール基板15に接続されている。
プリント回路基板30は、細長い形状、例えば図示されるような長方形に形成されており、液晶表示パネル2の周縁部に沿うように配設される。プリント回路基板30の表面や内部の層には配線パターンが長手方向に沿って形成されている。図示されるように、一枚のプリント回路基板30に対して複数のドライバIC27が接続されており、接続された各ドライバIC27に対して画像信号に基づいた電圧を分配できるようになっている。
図示されるベゼル13は、液晶表示パネル2を保持する機能や保護する機能を有する部材である。このベゼル13は、開口した四辺形の額縁形状を有しており、熱伝導性の良いステンレスなどの金属製の板材からプレス加工等により形成されている。このベゼル13の外周縁には、背面側に向かって起立した側壁部13aが形成されており、ベゼル13の各辺は略L字形状の断面を有している。
また、ベゼル13の側壁部13aには、プレス加工等により内側に向けて突出状に形成された突出部13bが複数形成されている。図3に示されるようにベゼル13の側壁部13aに形成された突出部13bは、フレキシブル配線基板29に実装されたドライバIC27にフレキシブル配線基板29、つまりフィルム基材29aを介して接触される。
このような構成の液晶表示装置1の組み立ての手順について説明する。先ず、バックライトシャーシ4のランプ収容面4aに反射シート9を布設し、その反射シート9の前面側にCCFL5を電極部ホルダ6とランプクリップ7を用いて固定する。次に、部材12をバックライトシャーシ4の各短辺に沿わせると共に、CCFL5の両端部を覆うように装着する。そして、バックライトシャーシ4の載置面4f,4gに光学シート8を載置し、その光学シート8の前面側からフレーム10を装着する。
次に、フレキシブル配線基板29によってプリント回路基板30が接続された液晶表示パネル2を、フレーム10の前面側に載置する。その際、ドライバIC27が実装されたフレキシブル配線基板29を背面側に向かって折り曲げ、プリント回路基板30をフレーム10の側壁部10aの外面に固定する。その後、液晶表示パネル2の前面側にベゼル13を装着する。このとき、ベゼル13の側壁部13aに形成された突出部13bが、ドライバIC27が実装されたフレキシブル配線基板29に接触される。
次に、インバータ回路基板14とコントロール回路基板15を、バックライトシャーシ4の背面側に固定し、それぞれの回路基板を覆うようにインバータ回路基板カバー16とコントロール回路基板カバー17を装着する。そして、インバータ回路基板14とCCFL5を図示しないケーブルで接続し、更に、コントロール回路基板15とプリント回路基板30を同じく図示しないケーブルで接続する。
このように組み立てられた液晶表示装置1の動作について説明する。インバータ回路基板14は高圧パルス電圧を生成し、これを各CCFL5に供給する。これにより各CCFL5が発光する。各CCFL5が発光した光は、反射シート9により反射された光と共に、光学シート8により特性が調整されて光学シート8を透過する。そして、光学シート8を透過した光は、液晶表示パネル2の背面側から前面側に向かって透過される。
このとき、コントロール回路基板15は、ドライバIC27を制御する信号を生成し、生成された制御信号はプリント回路基板30を介してフレキシブル配線基板29に実装されたドライバIC27に供給される。そして各ドライバIC27は、制御信号に基づいて液晶表示パネル2を駆動する。これにより液晶表示パネル2の前面側に表示画像が可視状態にされる。
次に、このような構成の液晶表示装置1におけるドライバIC27の放熱構造について説明する。図3は、上述のようにして組み立てられた液晶表示装置1の内部構造の一部を示した断面図であり、更に詳しくは、ドライバIC27が実装されるフレキシブル配線基板29、このフレキシブル配線基板29に接続されるプリント回路基板30、およびこれらの外側に配置されるベゼル13の側壁部13aを示した断面図である。
図示されるように、液晶表示パネル2がフレーム10の前面側に配置され、液晶表示パネル2に接続されたフレキシブル配線基板29はフレーム10の前面壁部10bから側壁部10aに沿うように折り曲げられており、フレキシブル配線基板29に接続されたプリント回路基板30はフレーム10の側壁部10aの外面に固定されている。そしてこれらの前面側にはベゼル13が配置されている。また、ドライバIC27は、フレキシブル配線基板29のフレーム10に対向する面に実装されている。
フレキシブル配線基板29とベゼル13の側壁部13aとの間には、内側に向かって突出状に形成された突出部13bが側壁部13aに設けられており、この突出部13bが、ドライバIC27が実装された位置のフレキシブル配線基板29に接触している。つまりドライバIC27がフレキシブル配線基板29のフィルム基材29aを介して間接的に突出部13bに接触している状態なので、ドライバIC27が発した熱が、フィルム基材29aおよび突出部13bを介してベゼル13の側壁部13aに熱伝導される。
このように半導体素子であるドライバIC27が発した熱が、液晶表示パネルを保持する部材である金属製のベゼル13の突出部13bを介して熱伝導により放熱されるので、ドライバIC27の温度が正常に動作する温度を超えることが防止される。その結果、ドライバIC27の過熱による動作不良が防止され、ドライバIC27の動作が安定する。また、このような構成は、従来技術のような熱伝導ラバーを用いない構成なので、液晶表示装置1を構成する部品点数の増加や熱伝導ラバーをベゼル13に貼り付ける作業の増加がなく、液晶表示装置1の製造コストが増加してしまうことが防止される。
この場合、ベゼル13の側壁部13aに形成された突出部13bのフレキシブル配線基板29との接触面13cを図示されるように円弧状に形成するのが好ましい。突出部13bの接触面13cを例えば平面状に形成する場合と比べて、確実にドライバIC27が実装された位置のフレキシブル配線基板29に接触させることができる。また、突出部13bの接触面13cを鏡面加工により鏡面状に形成しても良い。突出部13bの接触面13cを凸凹のない鏡面状にすることで、接触されるフレキシブル配線基板29に傷が付いてしまうことが防止される。
次に、上述したドライバICの放熱構造の第1の変形例について図4(a)を用いて説明する。尚、上述した実施の形態に係る液晶表示装置1と同一の構成については同符号を付して説明は省略し、異なる点を中心に説明する。図示されるように、液晶表示装置31は、ドライバIC27がベゼル13の側壁部13aに対向するフレキシブル配線基板29の面に実装された構成となっている。この場合、ベゼル13の側壁部13aに形成された突出部13bは、フレキシブル配線基板29に実装されたドライバIC27に直接的に接触している。これにより、ドライバIC27が発した熱が、突出部13bを介してベゼル13の側壁部13aに熱伝導される。
この場合も、突出部13bのドライバIC27との接触面13cを図示されるように円弧状に形成するのが好ましい。突出部13bの接触面13cを例えば平面状に形成する場合と比べて、確実にドライバIC27に接触させることができる。また、突出部13bの接触面13cを鏡面加工により鏡面状に形成しても良く、突出部13bの接触面13cを凸凹のない鏡面状にすることで、接触されるドライバIC27に傷が付いてしまうことが防止される。
次に、ドライバICの放熱構造の第2の変形例について図4(b)を用いて説明する。尚、上述した実施の形態に係る液晶表示装置1と同一の構成については同符号を付して説明は省略し、異なる点を中心に説明する。図示されるように、液晶表示装置32は、ドライバIC27がフレーム10の前面壁部10bに対向するフレキシブル配線基板29の面に実装される共に、ベゼル13の前面壁部13dとフレーム10の前面壁部10bとの間に配置されている構成となっている。したがって、このドライバIC27位置のフレキシブル配線基板29に接触される突出部13bは、ベゼル13の前面壁部13dに形成されている。これにより、ドライバIC27が発した熱が、フレキシブル配線基板29および突出部13bを介してベゼル13の前面壁部13dに熱伝導される。
この場合も、突出部13bのフレキシブル配線基板29との接触面13cを図示されるように円弧状に形成するのが好ましい。突出部13bの接触面13cを例えば平面状に形成する場合と比べて、確実にドライバIC27が実装された位置のフレキシブル配線基板29に接触させることができる。また、突出部13bの接触面13cを鏡面加工により鏡面状に形成しても良く、突出部13bの接触面13cを凸凹のない鏡面状にすることで、接触されるフレキシブル配線基板29に傷が付いてしまうことが防止される。
次に、ドライバICの放熱構造の第3の変形例について図4(c)を用いて説明する。尚、上述した実施の形態に係る液晶表示装置1と同一の構成については同符号を付して説明は省略し、異なる点を中心に説明する。図示されるように、液晶表示装置33は、ドライバIC27がベゼル13の前面壁部13dに対向するフレキシブル配線基板29の面に実装される共に、ベゼル13の前面壁部13dとフレーム10の前面壁部10bとの間に配置されている構成となっている。したがって、このドライバIC27に接触される突出部13bは、ベゼル13の前面壁部13dに形成されている。これにより、ドライバIC27が発した熱が、突出部13bを介してベゼル13の前面壁部13dに熱伝導される。
この場合も、突出部13bのドライバIC27との接触面13cが図示されるように円弧状に形成するのが好ましい。突出部13bの接触面13cを例えば平面状に形成する場合と比べて、確実にドライバIC27に接触させることができる。また、突出部13bの接触面13cを鏡面加工により鏡面状に形成しても良く、突出部13bの接触面13cを凸凹のない鏡面状にすることで、接触されるドライバIC27に傷が付いてしまうことが防止される。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施できることは勿論である。上述したように、ドライバIC27がフレキシブル配線基板29のいずれの面に実装されても、本発明に係る放熱構造を適用することができる。要は、ドライバIC27にベゼル13を直接的または間接的に接触させて、ドライバIC27が発した熱をベゼル13に熱伝導させる構成であれば良い。したがって、例えば上述した突出部13bを設けることなくドライバIC27をベゼル13に直接的または間接的に接触させる構成でも良い。
1 液晶表示装置
2 液晶表示パネル
4 バックライトシャーシ
10 フレーム
13 ベゼル
13a 側壁部
13b 突出部
13c 接触面
13d 前面壁部
27 ドライバIC
29 フレキシブル配線基板
30 プリント回路基板
2 液晶表示パネル
4 バックライトシャーシ
10 フレーム
13 ベゼル
13a 側壁部
13b 突出部
13c 接触面
13d 前面壁部
27 ドライバIC
29 フレキシブル配線基板
30 プリント回路基板
Claims (12)
- 多数の絵素電極が配列された画像表示領域を有する表示パネルに形成された前記絵素電極への電極配線と該電極配線に印加する電圧を供給する回路基板との間を電気的に接続するフレキシブル配線基板に実装された半導体素子が、前記表示パネルを保持する熱伝導性のパネル保持部材に直接的にまたは間接的に接触されていることを特徴とする半導体素子の放熱構造。
- 前記パネル保持部材は表示パネルの周縁に被着される金属製のベゼルであることを特徴とする請求項1に記載の半導体素子の放熱構造。
- 前記電極配線は画像信号に基づいた電圧を前記絵素電極に供給する配線であることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体素子の放熱構造。
- 前記パネル保持部材には、前記半導体素子との接触部がフレキシブル配線基板側に向けて突出状に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体素子の放熱構造。
- 前記パネル保持部材に形成された接触部の前記半導体素子との接触面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体素子の放熱構造。
- 前記パネル保持部材に形成された接触部の前記半導体素子との接触面が鏡面状に形成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の半導体素子の放熱構造。
- 多数の絵素電極が配列された画像表示領域を有して、前記絵素電極への電極配線が形成された表示パネルと、前記電極配線に印加する電圧を供給する回路基板と、前記電極配線と前記回路基板との間を電気的に接続するフレキシブル配線基板とを備えた表示装置において、前記表示パネルを保持する熱伝導性のパネル保持部材が設けられると共に、このパネル保持部材に前記フレキシブル配線基板に実装された半導体素子が直接的にまたは間接的に接触されていることを特徴とする表示装置。
- 前記パネル保持部材は表示パネルの周縁に被着される金属製のベゼルであることを特徴とする請求項7に記載の表示装置。
- 前記電極配線は画像信号に基づいた電圧を前記絵素電極に供給する配線であることを特徴とする請求項7または8に記載の表示装置。
- 前記パネル保持部材には、前記半導体素子との接触部がフレキシブル配線基板側に向けて突出状に形成されていることを特徴とする請求項7から9のいずれかに記載の表示装置。
- 前記パネル保持部材に形成された接触部の前記半導体素子との接触面が円弧状に形成されていることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
- 前記パネル保持部材に形成された接触部の前記半導体素子との接触面が鏡面状に形成されていることを特徴とする請求項10または11に記載の表示装置。
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