JP4683874B2 - Light source device and liquid crystal display device - Google Patents
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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 liquid crystal display device display methods, transmissive and transflective liquid crystal display devices are configured with a liquid crystal display panel and a backlight that supplies light transmitted to the liquid crystal display panel. 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. 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 portion on the back surface of the light guide plate and to arrange the LED light source at an optimal 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及びLEDを実装した基板に蓄熱されLED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光源(NSCW455)の順電流IF=20mAにおける推定寿命(輝度半減期)は、周囲温度が25℃において、寿命は約12000時間であり、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 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 the LED and the substrate on which the LED is mounted, and as the temperature of the LED and its surroundings rises, the luminous efficiency of the LED itself decreases. As for the lifetime, for example, the estimated lifetime (luminance half-life) at a forward current IF = 20 mA of a top view type LED light source (NSCW455) manufactured by Nichia is about 12000 hours at an ambient temperature of 25 ° C. It can be seen that there is only about 5500 hours at 50 ° C., and that the lifetime becomes shorter as the ambient temperature of the LED increases. Furthermore, the heat generated in the LED can 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(特許文献1)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。
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、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絶縁基板の片面上に銅等の金属配線を設け、その配線上にLED光源を実装し、その絶縁基板の裏面(LED光源を実装する面の裏面)を液晶表示装置の筐体またはヒートシンク基板に面接触載置、または両面接着テープ固定した構造をしていた。 However, the LED backlight used in the liquid crystal display device and disposed on the back side of the liquid crystal display panel is provided with a metal wiring such as copper on one side of a flexible substrate made of polyimide or polyester or an insulating substrate made of glass epoxy, The LED light source is mounted on the wiring, and the back surface of the insulating substrate (the back surface of the surface on which the LED light source is mounted) is placed in surface contact with the housing or heat sink substrate of the liquid crystal display device, or double-sided adhesive tape is fixed. It was.
しかし、表面実装型のLED光源の場合はLED光源の両側に設けた金属接続端子と絶縁基板の配線接続端子とを、所定位置合わせし、半田リフロー方法等により接続しており、端子間を密着させるべく、LED光源のLEDチップを収納する収納ケースと絶縁基板間には空洞が発生してしまい、この収納ケースと絶縁基板間の熱伝導が悪いため、主にLEDチップで発生した熱は、前記接続端子を通し、絶縁基板に放熱されていた。また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 case of a surface mount type LED light source, the metal connection terminals provided on both sides of the LED light source and the wiring connection terminals of the insulating substrate are aligned in a predetermined position and connected by a solder reflow method, etc. Therefore, since a cavity is generated between the storage case for storing the LED chip of the LED light source and the insulating substrate, and heat conduction between the storage case and the insulating substrate is poor, the heat generated mainly by the LED chip is Heat was radiated to the insulating substrate through the connection terminal. In addition, 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 the minute unevenness on the surface, and an air layer with extremely low heat conduction is interposed. It has become. 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光源を実装した実装基板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、LEDチップを収納する収納ケースから絶縁基板への熱伝導、及び絶縁基板からヒートシンク基板からの放熱が不十分であることから、LED光源の温度上昇により、まだLED光源の発光効率の低下する問題が発生していた。特に、上述のように導電性樹脂を充填する場合には、熱伝導性樹脂の充填工数が多く、しかも、内部に気泡をかみ込むこと無く充填し、硬化することは非常に困難であった。 In addition, a technique for suppressing the temperature rise of the LED light source by filling the mounting substrate surface on which the LED light source is mounted with a heat conductive resin has been disclosed. Since heat radiation from the substrate to the heat sink substrate is insufficient, there is still a problem that the luminous efficiency of the LED light source is lowered due to the temperature rise of the LED light source. In particular, in the case where the conductive resin is filled as described above, the number of man-hours for filling the heat conductive resin is large, and it is very difficult to fill and cure without entrapment of bubbles inside.
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において、簡単で安価な構造によりLEDチップを収納する収納ケースからなる発光ダイオードモジュールと絶縁基板の熱伝導を改善し、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チップの損傷を防ぎ、明るい長寿命の液晶表示ができるLED光源を有する液晶表示装置を提供する。 The present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a light emitting diode comprising a housing case for housing an LED chip with a simple and inexpensive structure in a liquid crystal display device having an LED backlight. An LED light source that improves the heat conduction between the module and the insulating substrate and reduces the temperature rise of the LED light source, thereby suppressing a decrease in the luminous efficiency of the LED light source, preventing damage to the LED chip, and providing a bright and long-lived liquid crystal display A liquid crystal display device is provided.
さらに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、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、明るい長寿命の液晶表示ができるLED光源を有する液晶表示装置を提供する。 Furthermore, surface contact heat conduction between the insulating substrate and the LCD panel housing or heat sink substrate is improved, heat generated from the LED light source is efficiently conducted to the heat sink substrate, and heat storage of the insulating substrate mounted with the LED light source is reduced. Provided is a liquid crystal display device having an LED light source capable of performing a bright and long-life liquid crystal display by reducing the temperature rise of the LED light source.
本発明の光源装置は、光出射面、および該光出射面の反対側に位置する底面を有したLED光源と、該LED光源の前記光出射面から出射された光が入射する導光板と、前記LED光源が実装される一方主面、および該一方主面の反対側に位置する他方主面を有した実装基板と、前記LED光源の前記底面と前記実装基板の前記一方主面との間に位置し、かつ前記LED光源の前記底面と前記実装基板の前記一方主面とを接着させる接着剤と、を備え、該接着剤の一部は、外部に露出しかつ前記LED光源の外側にはみ出して設けられており、外部に露出しかつ前記LED光源の外側にはみ出した前記接着剤は、平面視し
て円弧状をなしている。
The light source device of the present invention includes an LED light source having a light emitting surface and a bottom surface located on the opposite side of the light emitting surface, a light guide plate on which light emitted from the light emitting surface of the LED light source is incident, Between the one main surface on which the LED light source is mounted and the other main surface located on the opposite side of the one main surface, between the bottom surface of the LED light source and the one main surface of the mounting substrate And an adhesive that adheres the bottom surface of the LED light source and the one main surface of the mounting substrate, and a part of the adhesive is exposed to the outside and outside the LED light source. provided by out lamina, the adhesive protruding on the outside of the exposed outside and the LED light source is viewed from
It has an arc shape .
本発明の液晶表示装置は、上記の光源装置と、該光源装置における前記導光板の前記一方主面と対向して配置された液晶表示パネルと、を備える。The liquid crystal display device of the present invention includes the light source device described above and a liquid crystal display panel disposed to face the one main surface of the light guide plate in the light source device.
本発明の液晶表示装置では、LEDチップを収納する収納ケースと絶縁基板間に流動性の高い接着剤を介在させる。即ち、LEDモジュールと絶縁基板との間の熱伝導を効率的に行うことができる。これは、従来の導電性樹脂のように、樹脂内に気泡が存在して、熱伝導の妨げとなることがないためである。また、接着剤の供給作業においても、接着剤の毛細管現象を利用して簡単に確実に供給することができ、しかも、絶縁基板に発光ダイオードモジュールを強固に固定することができる。 In the liquid crystal display device of the present invention, a highly fluid adhesive is interposed between the housing case for housing the LED chip and the insulating substrate. That is, heat conduction between the LED module and the insulating substrate can be efficiently performed. This is because, unlike conventional conductive resins, bubbles exist in the resin and do not hinder heat conduction. In addition, the adhesive can be supplied easily and reliably using the capillary action of the adhesive, and the light emitting diode module can be firmly fixed to the insulating substrate.
これにより、LED光源及び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。 As a result, the heat storage of the LED light source and the insulating substrate on which the LED light source is mounted is reduced, and the temperature rise of the LED light source is reduced, thereby suppressing a decrease in the luminous efficiency of the LED light source and preventing damage to the LED light source. A liquid crystal display device having an LED backlight capable of long-life liquid crystal display can be provided.
また、絶縁基板の裏面側にヒートシンク基板へ効率よく熱伝導させるための放熱シートを配置しているため、液晶表示装置の全裏面領域に設けられたヒートシンク基板または筐体に効率良く拡散放熱させることができる。この放熱シートとして熱伝導率の大きいゴム弾性の放熱シートを圧接挟持することにより、放熱シートにより絶縁基板とヒートシンク基板の当接面の微細な凹凸に対応し、放熱シートをなじませ、当接面の熱伝導が極めて小さい空気層を排除することができ、LED光源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。 In addition, since a heat dissipation sheet for efficiently conducting heat to the heat sink substrate is arranged on the back side of the insulating substrate, it is possible to efficiently diffuse and dissipate heat to the heat sink substrate or case provided in the entire back surface area of the liquid crystal display device. Can do. By pressing and holding a rubber elastic heat dissipation sheet with high thermal conductivity as this heat dissipation sheet, the heat dissipation sheet can be used to deal with minute irregularities on the contact surface of the insulating substrate and the heat sink substrate. Therefore, it is possible to eliminate an air layer with extremely small heat conduction, and to efficiently conduct heat from the LED light source to the heat sink substrate.
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す。図2に、液晶表示パネル面から見た表面斜視図を示す。図3に、液晶表示パネル裏面から見た裏面斜視図を示す。図4に、絶縁基板にLED光源を搭載した絶縁基板斜視図を示す。図5に、放熱シート斜視図を示す。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a liquid crystal display device of the present invention. FIG. 2 is a front perspective view as seen from the liquid crystal display panel surface. FIG. 3 shows a back perspective view seen from the back side of the liquid crystal display panel. FIG. 4 shows a perspective view of an insulating substrate in which an LED light source is mounted on the insulating substrate. FIG. 5 shows a perspective view of the heat dissipation sheet.
図6に、本発明のLEDモジュールであるLED光源の概略断面図を示す。図7に、本発明の他の液晶表示装置の概略断面図を示す。図8に、液晶表示パネルの概略断面図を示す。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an LED light source that is the LED module of the present invention. FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of another liquid crystal display device of the present invention. FIG. 8 is a schematic sectional view of a liquid crystal display panel.
本発明の液晶表示装置は、液晶表示パネル1、フレーム6、LEDバックライト(2〜5、7〜10、18)とから主に構成されている。 The liquid crystal display device of the present invention is mainly composed of a liquid crystal display panel 1, a frame 6, and LED backlights (2-5, 7-10, 18).
液晶表示パネル1は、他方の基板である下部側透明基板11、一方の基板である上部側透明基板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8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 includes a lower
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
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
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
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
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
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
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
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
LEDバックライトは、図1に示すように、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、放熱シート9、ヒートシンク基板10、接着剤18 とからなっている。
As shown in FIG. 1, the LED backlight includes an
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・反射される反射部が形成されている。この反射部は、導光板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り、他方主面に直接、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。 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 part is formed that diffuses and reflects light. This reflection part is for radiating light propagating in the light guide plate to one main surface side, and a groove for diffusing and reflecting directly on the other main surface is formed, and further, on the other main surface A coating film having a diffusion / reflection function may be formed.
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の実装面には、LED光源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(の電極)が複数、所定間隔をおいて実装されることになる。
The insulating
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収納ケース7bとから構成されている。収納ケース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、収納ケース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
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
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。このとき、表面実装型のLED光源7の場合は、例えば、LED光源7の両側に設けた端子部7c、7cと絶縁基板8の所定の配線接続端子とを、所定位置に位置合わせし、半田リフロー方法等により接続される。即ち、LED光源7のLEDチップ7aを収納する収納ケース7bと絶縁基板8間には熱伝導率が悪い空気の空洞が発生してしまう。本発明では、この空洞部にディスペンサー塗布方法等により、流動性の高い(粘度の低い)接着剤18が供給される。例えば、LED収納ケースの片側から塗布含浸させている。この流動性の高い接着剤18は、金属配線等を腐食させない材料であることが好ましい。
First, a plurality of
このような構造となっているため、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、熱が発生するものの、LED光源7で発生した熱は、LED光源7のLEDチップ7aを収納ケース7bと絶縁基板8の間隙の接着剤18および端子部7cを通じて効率よく絶縁基板8に熱伝導することができる。これは、流動性の高い接着剤18であるため、収納ケース7bと絶縁基板8の間隙の接着剤18には、気泡などの空気の層が一切形成されることのないため、この部分での熱伝導が飛躍的に向上する。
Because of such a structure, when the backlight of the liquid crystal display device is driven (the LED
しかも、LED光源7と絶縁基板8との機械的な接合が、端子部7cの接合のみならず、収納ケース7bと絶縁基板8との間に配置した接着剤18によっても達成されるため、LED光源7と絶縁基板8との機械的な接合強度も向上し、耐衝撃性に優れた液晶表示装置となる。
Moreover, since the mechanical joining of the LED
さらにLED光源7の熱を、効率よくヒートシンク基板10や筐体などに伝導させるため、絶縁基板8の他方主面側とヒートシンク基板10や筐体との間に熱伝導率の大きいゴム弾性の放熱シート9に配置することが望ましい。尚、放熱シート9の厚みについては、絶縁基板8とヒートシンク基板10の間隙より少し厚くにしておくことが重要である。また絶縁基板8はフレーム6に設けられた突起により、LED光源7が実装された絶縁基板8が固定されている。
Further, in order to efficiently conduct the heat of the LED
このように放熱シート9を絶縁基板8とヒートシンク基板10で圧接挟持することにより、絶縁基板8とヒートシンク基板10の当接面の微細な凹凸に対応し、放熱シート9をなじませ、当接面の熱伝導が極めて小さい空気層(凹凸に起因する空気の層)を排除することができ、LED光源7からヒートシンク基板10へ効率よく熱伝導させるとともに、例えば、液晶表示装置の全裏面領域に設けられたヒートシンク基板10または筐体を通して効率良く拡散放熱させることができる構造になっている。
In this way, the heat dissipation sheet 9 is pressed and sandwiched between the insulating
さらに、絶縁基板8に伝わった熱は、上述のように放熱シート9を介して途中熱伝導の悪い空気層を介すること無く、ヒートシンク基板10に熱伝導し、放熱されることになる。
Furthermore, the heat transmitted to the insulating
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
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
図7は、本発明の他の液晶表示装置の断面構造図である。この実施例では、液晶表示装置のヒートシンク基板10である筐体が、概略直方体形状をなし、導光体4の厚みが略均一な平板を用いている。このように筐体の形状が完全な直方体形状とすることにより、筐体の一部をヒートシンク基板として兼用することが非常に容易となる。
FIG. 7 is a sectional structural view of another liquid crystal display device of the present invention. In this embodiment, the casing that is the
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、接着剤18に東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)のSE9176L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が密着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
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、接着剤が0.17W/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。空気の熱伝導率は0.024W/mKであり、例示する接着剤は空気に比べると大きな熱伝導効果がある。また接着剤はLEDチップ収納ケースと絶縁基板の間隙に接着剤が空気排除し含浸できる範囲で、絶縁微粒子材料等を含有し熱伝導率をさらに向上したほうが好ましい。 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, 0.17 W / mK for an adhesive, and aluminum as a heat sink substrate. 236 W / m · K. The thermal conductivity of air is 0.024 W / mK, and the exemplified adhesive has a larger thermal conductivity than air. The adhesive preferably contains an insulating fine particle material or the like to further improve the thermal conductivity as long as the adhesive can be removed from the gap between the LED chip storage case and the insulating substrate.
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
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の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40℃に抑えることができ、LED光源の推定寿命はおよそ7500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
一方で、接着剤18と放熱シート9を除いた場合には、LED光源7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 adhesive 18 and the heat radiating sheet 9 were removed, it was found that the ambient temperature of the LED
上記実験確認結果から、LED光源7のLEDチップ7aの収納ケース7bと絶縁基板8の間隙に接着剤18を塗布し、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 adhesive 18 is applied to the gap between the
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光源
8・・・・絶縁基板
9・・・・放熱シート
10・・・・ヒートシンク基板
18・・・・接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Liquid crystal display panel 2 ... Lens sheet 3 ... Diffusion sheet 4 ... Light guide plate 5 ... Reflection sheet 6 ...
Claims (3)
該LED光源の前記光出射面から出射された光が入射する導光板と、
前記LED光源が実装される一方主面、および該一方主面の反対側に位置する他方主面を有した実装基板と、
前記LED光源の前記底面と前記実装基板の前記一方主面との間に位置し、かつ前記LED光源の前記底面と前記実装基板の前記一方主面とを接着させる接着剤と、を備え、
該接着剤の一部は、外部に露出しかつ前記LED光源の外側にはみ出して設けられており、
外部に露出しかつ前記LED光源の外側にはみ出した前記接着剤は、平面視して円弧状をなしている、光源装置。 An LED light source having a light exit surface and a bottom surface located on the opposite side of the light exit surface;
A light guide plate on which light emitted from the light exit surface of the LED light source is incident;
A mounting substrate having one main surface on which the LED light source is mounted, and the other main surface located on the opposite side of the one main surface;
An adhesive that is positioned between the bottom surface of the LED light source and the one main surface of the mounting substrate, and that adheres the bottom surface of the LED light source and the one main surface of the mounting substrate;
Some of the adhesive is provided out look outside the exposed outside and the LED light source,
The light source device , wherein the adhesive that is exposed to the outside and protrudes outside the LED light source has an arc shape in plan view .
前記実装基板の前記他方主面と前記ヒートシンク基板との間に配置された放熱シートと、をさらに備えた、請求項1に記載の光源装置。 A heat sink substrate disposed on the other main surface side of the mounting substrate;
The light source device according to claim 1, further comprising: a heat dissipation sheet disposed between the other main surface of the mounting substrate and the heat sink substrate.
該光源装置における前記導光板に対向して配置された液晶表示パネルと、を備えた、液晶表示装置。 The light source device according to claim 1 or 2 ,
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal display panel disposed to face the light guide plate in the light source device.
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