JP2007163620A - 液晶表示装置及びバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤを導光板に対して最適な位置に固定し、さらに効率的に放熱ができる構成のバックライト装置を有する液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル１と、バックライト装置２を有する液晶表示装置において、バックライト装置２は、導光板４と、導光板４の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源１３が実装され脚部１０を有して構成された回路基板５と、回路基板５の脚部１０及びＬＥＤ光源１３が実装された側と反対側に面する位置に金属製の下フレーム部材３を有して構成されており、回路基板５は金属部材をベースにした基板であり、下フレーム部材３は、回路基板５の脚部１０が挿入される穴部１１を有しており、回路基板５は脚部１０が下フレーム部材３の穴部１０に挿入され、ＬＥＤ光源１３が実装された側と反対側の面が両面テープ６により下フレーム部材３と固定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライト装置を有する液晶表示装置に関し、特にＬＥＤ等の点光源を具備したバックライト装置の点光源の固定構造若しくは放熱構造に関するものである。

透過型の液晶表示パネルの背面に配置するバックライト装置として、近年導光板の側面にＬＥＤ等の点光源を配置したサイドライト型のバックライト装置が使用されている。このサイドライト型のバックライト装置は、導光板の側面にフレキシブル基板に実装したＬＥＤ光源を配置しているが、このＬＥＤ光源を実装したフレキシブル基板をどのように固定するかについては、下記特許文献１に記載のように、ＬＥＤを搭載した回路基板の端部にＬＥＤ光源よりも小さい突出部及び回路基板の中央部にＬＥＤ光源よりも幅広のガイド突起を配置し、また枠体側に取付溝及びガイド溝を配置することにより固定及び位置決めを行っていた。

特開２００３−２７９９７３号公報

ＬＥＤ光源を実装する基板をフレキシブル基板とした場合、このフレキシブル基板の位置決めの他、ＬＥＤ光源の放熱をどのように行うかが重要な課題である。

本発明の目的は、ＬＥＤを光源とするサイドライト型のバックライト装置を使用する液晶表示装置において、ＬＥＤを導光板に対して最適な位置に固定し、さらに効率的に放熱ができる構成のバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することにある。

本発明の一つの実施態様によれば、液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置したバックライト装置を有する液晶表示装置において、前記バックライト装置は、導光板と、該導光板の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源が実装され脚部を有して構成された回路基板と、前記回路基板の脚部及び前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側に面する位置に金属製の下フレーム部材を有して構成されており、前記回路基板は、金属部材をベースにした基板であり、前記下フレーム部材は、前記回路基板の脚部が挿入される穴部を有しており、前記回路基板は、前記脚部が前記下フレーム部材の前記穴部に挿入され、前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面が両面テープにより前記下フレーム部材と固定されているというものである。

このような実施態様により、ＬＥＤ光源を実装した回路基板が下フレーム部材の正確な位置に誘導され、さらにはＬＥＤ光源の放熱も効率よく行うことができる。この両面テープは接着材で基板と下フレーム部材を固定する場合に比べて、接着剤のような長い硬化時間（硬化するまで２４時間程度）を必要としないので作業性も格段に向上するというものである。

尚、本実施態様のように回路基板に脚部を設けず、両面テープのみで基板を固定しようとする場合には、温度変化に伴う接着力の変化と熱膨張等により両面テープの剥がれが発生することが考えられ、その対策としても、本実施態様のような回路基板の脚部がフレーム部材の穴部に刺さることで、両面テープが剥がれる方向への反りを抑止して固定される構成が大変有効である。

さらには、回路基板の脚部が構成された側とは反対側の上側は、上側に配置される上フレーム部材に絞り加工（フレームに突起部等を構成する）をして回路基板の上部が導光板側に倒れないように固定する手段も大変有効である。

本発明の別の実施態様によれば、液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置したバックライト装置を有する液晶表示装置において、前記バックライト装置は、導光板と、該導光板の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源が２個以上実装され、０.７ｍｍ以上３０.０ｍｍ以下の幅を有する脚部を２個以上５個以下有して構成された回路基板と、前記回路基板の脚部及び前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側に面する位置に一体的に構成された金属製の下フレーム部材を有して構成されており、前記回路基板は、金属部材をベースにした基板であり、前記下フレーム部材は、前記回路基板の脚部の位置に対応して穴部を有しており、前記回路基板は、前記脚部が前記下フレーム部材の前記穴部に挿入され、前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面が両面テープにより前記下フレーム部材と固定されているというものである。

このような実施態様によれば、上述した実施態様と同様の効果が得られるというものである。

本発明の別の実施態様によれば、導光板と、該導光板の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源が実装され脚部を有して構成された回路基板と、前記回路基板の脚部及び前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側に面する位置に金属製の下フレーム部材を有し、前記回路基板は、金属部材をベースにした基板であり、前記下フレーム部材は、前記回路基板の脚部が挿入される穴部を有しており、前記回路基板は、前記脚部が前記下フレーム部材の前記穴部に挿入され、前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面が両面テープにより前記フレーム部材と固定されているというものである。

このような実施態様によれば、上述した実施態様と同様の効果が得られるというものである。

本発明によれば、ＬＥＤを導光板に対して最適な位置に固定し、さらに効率的に放熱ができる構成のバックライト装置を有する液晶表示装置を提供することができる。

図１は、本発明の液晶表示装置の全体構成を示す図である。図１に示すように本発明の液晶表示装置は、液晶パネル１とバックライト装置２により構成されている。尚、液晶パネル１を保持する液晶パネルの保持フレームが実際の液晶表示装置には配置されるが本発明では特に発明の特徴部には関係しないので省略する。

バックライト装置２は、本発明においてはアルミニウム、ステンレス、鉄等の金属により構成された下フレーム３、この下フレームに保持されるように配置されている導光板４、この導光板４の一側面側に向けて配置されたＬＥＤ光源が実装され、脚部を有して構成されたアルミニウム、銅、鉄等の金属をベースとした回路基板５、この回路基板５のＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面と下フレームとを固定する両面テープと、導光板４の上方に配置されるプリズムシートや拡散シート等の光学シート７と、上フレーム８により構成されている。尚、下フレーム３と導光板４の間には反射シート１２が配置されている。

本発明の特徴点である回路基板５の周辺配置について図２から図５を用いてさらに詳しく説明する。

図２は、回路基板５を導光板４に向いた側から見た図及び側面図である。

回路基板５には、パッケージ化されたＬＥＤ光源１３が半田付けされて複数個固定されており、さらに回路基板５の下辺には脚部１０が設けてある。この脚部１０を、後述する下フレームに形成された穴部１１に挿入することにより所望の位置に正確に位置決めができるというものである。
図３は、バックライト装置２を実際に組み上げた場合の構造図である。図３に示すように、バックライト装置２は下フレーム３に上フレーム８が被さるようにして構成されるものである。

図４は、図３のａ−ａ'間の断面図である。本発明のバックライト装置２は図４に示すような断面図の状態で各部材が保持されており、特に回路基板５の周辺における下フレーム３、上フレーム８等との部材の結合関係が本発明の特徴部分である。

図５は図４における本発明の特徴部分を拡大した図面である。図５に示すように、回路基板５は、下フレーム３に形成された穴部１１に、回路基板５に形成した脚部１０を挿入して位置決めを行い、さらにこの回路基板５のＬＥＤ光源１３が実装された側と反対側の面に熱伝導性の両面テープ６を貼り付け下フレーム３と固定を行っている。

本発明の場合、通常の両面テープだけでも回路基板５を固定できるという効果があるが、この両面テープを熱伝導性（熱伝導率０.２Ｗ／ｍ・ｋ以上）の両面テープとすることにより、ＬＥＤ光源１３から発せられる熱を効率よく放熱できるというさらなる効果が見込める。尚、通常の両面テープの熱伝導率は０.０９Ｗ／ｍ・ｋ〜０.１６Ｗ／ｍ・ｋ程度であり、空気の熱伝導率の０.０２６Ｗ／ｍ・ｋに比べて熱伝導性が良いので通常の両面テープを使用することでも放熱効果は得られるが、さらに熱伝導性の高い両面テープを使用すれば、さらなる放熱効果が期待できるので、本発明では０.２Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率の両面テープを用いることが効果的であることがわかる。さらに云えば、この両面テープの熱伝導率が０.４Ｗ／ｍ・ｋ以上のものを用いればさらに効果が期待でき、０.５Ｗ／ｍ・ｋ以上のものを用いれば尚の事効果が期待できる。

上フレーム８には回路基板５の固定をさらに強固なものとするために、突起部９を設けて、この突起部９と下フレーム３で回路基板５を挟み込むように構成することにより、回路基板５が導光板４側への倒れこむことを防止している。

次に、本発明の回路基板５に形成した脚部１０の幅、及び個数の関係について説明する。

ＬＥＤ光源１３の発熱は、回路基板５、熱伝導性の両面テープ６を経由して下フレーム３に伝達され、伝達された熱は下フレーム３全体に拡散することで、空気層の熱放射と空気の対流によって冷却されることになる。

ここで下フレーム３には、回路基板５の脚部１０が挿入される穴部１１が形成されているが、この穴部１１の形成箇所では熱の拡散がされないことになるので、大きな穴を明けてしまうと下フレーム３の放熱能力の低下を招いてしまう。即ち、特許文献１に記載のような大きな溝を形成してしまうと、回路基板５の下フレーム３への取付け、固定は容易になるが効率的に放熱が出来なくなるという問題が発生してしまうことになる。

この下フレーム３の穴部１１と放熱の関係について図６を用いて説明する。

図６に示す矢印は、ＬＥＤ光源１３から放出された熱を示しており、ＬＥＤ光源１３から回路基板５、さらには熱伝導性の両面テープ６を介して下フレーム３に伝達された状態を示している。

矢印に示すように熱は金属製の下フレーム３を伝わって拡散されるが、図６に示す穴部１１が大きく形成されている場合には、その穴部１１により熱の伝達がさえぎられることになり、熱が効率よく下フレーム３の全面に拡散されにくくなることになり、結果として放熱が十分に出来ないということになる。

従って、本発明では、放熱と、回路基板５の脚部１０、及びこの脚部１０に起因する下フレーム３の穴部１１とは所望の関係を満たさなければ効率よく放熱されないことを突き止め、放熱効果を得るための構成として回路基板５の脚部１０の幅と、ＬＥＤ光源１３の間隔、及び回路基板５の板厚の関係について所定の関係を得ることができた。

この点について、図７を用いて説明する。

図７には、回路基板５の板厚がｔであり、回路基板５の脚部１３の幅がＷ１であり、回路基板５に実装されたＬＥＤ光源１３の間隔がＷ２であることを示している。尚、図７においては、下フレーム３の１つの穴部１１を示しており、他の穴部及び構成については省略している。

本発明では、図７に示すような関係とした場合、Ｗ１をｔ以上Ｗ２以下とする構成にすることで熱が効率よく下フレーム３の全面に拡散されるというものである。即ち、回路基板５の脚部１３の幅Ｗ１を、ＬＥＤ光源１３の間隔Ｗ２以上にしてしまうと、図６に示したように、熱の拡散路が大きな穴部により遮断されてしまうことになり、放熱効果が得られ難くなるというものである。尚、脚部１０の幅Ｗ１は狭めれば狭めるほど放熱効果は上がるが、回路基板５を固定して支える機能が失われてしまうので、少なくとも回路基板５の板厚ｔ以上の幅は必要である。尚、一般的には板厚ｔ以上必要であるといえるが、以下のような実際に試作したのではこの板厚よりも少し薄い脚部の幅であっても許容できる場合がある。

本発明では、回路基板５の板厚を０.８ｍｍ、回路基板５に実装したＬＥＤ光源１３の間隔を１６．０ｍｍとした場合、回路基板５の脚部１０の幅を０.７ｍｍ以上３.０ｍｍ以下とした場合、最も効率よく放熱可能であることがわかった。さらに、同条件で、回路基板５の脚部１０の幅を０.７ｍｍ以上５.０ｍｍ以下とした場合でも効率よく放熱可能であることがわかった。また、同条件で回路基板５の脚部１０の幅を０.７ｍｍ以上１６.０ｍｍ以下とした場合でも許容できる放熱効果があることがわかった。

この場合、回路基板５の脚部１０の数は、５インチから１０インチのサイズでは、４個又は５個が最適である。その理由は、放熱との因果関係は勿論、回路基板５の脚部１０の機能として、回路基板５の反り防止があり、数が少なすぎると反りの防止機能が薄れ、数を多くすればするほど反り防止機能は高められるが放熱効果が低下してしまうから、このような個数が最適であるというものである。もっとも、この回路基板５の脚部１０の数は、２個以上１０個以下であれば所望の効果が得られる。しかしながら、５インチから１０インチのサイズでこれ以上回路基板５の脚部１０の数を増やしてしまうと、下フレーム３の穴部１１の数を増やすことになり、放熱効果が薄れてしまうことになる。

次に、図８を用いて本発明の回路基板５の層構造について説明する。

図８に示すように、本発明で用いるＬＥＤ光源を実装する回路基板５は、板状の金属層１５をベースとし、その上に第一の絶縁層１６、その上に導電層１７、その上に第二の絶縁１８を形成して構成した基板である。本発明の金属をベースにした回路基板５とは、このように少なくとも板状の金属層１５をベースにした基板を意味するものである。このような基板は、ガラスエポキシやポリイミドをベースにした回路基板に比べて熱の伝導性が良く、下フレームに効率よく熱を伝達する効果が期待できる。

本発明は、液晶表示装置及びバックライト装置の分野に利用できる。

本発明の液晶表示装置の全体構成を示す図である。 回路基板を導光板に向いた側から見た図及び側面図である。 バックライト装置を実際に組み上げた場合の構造図である。 図３のａ−ａ'間の断面図である。 図４における本発明の特徴部分を拡大した図面である。 本発明の下フレームの熱の伝わりを示す図である。 本発明の回路基板に形成した脚部の幅、及び個数についての説明図である。 本発明の回路基板の断面構造を示す図である。

符号の説明

１ 液晶パネル、２ バックライト装置、３ 下フレーム、４ 導光板、
５ 回路基板、６ 両面テープ、７ 光学シート、８ 上フレーム、
９ 上フレームの突起部、１０ 回路基板の脚部、１１ 下フレームの穴部、
１２ 反射シート、１３ ＬＥＤ光源、１４ 熱、１５ 金属層、
１６ 第一の絶縁層、１７ 導電層、１８ 第二の絶縁層。

Claims (20)

1. 液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置したバックライト装置を有する液晶表示装置において、
   前記バックライト装置は、導光板と、該導光板の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源が実装され脚部を有して構成された回路基板と、前記回路基板の脚部及び前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側に面する位置に金属製の下フレーム部材を有して構成されており、
   前記回路基板は、金属部材をベースにした基板であり、
   前記下フレーム部材は、前記回路基板の脚部が挿入される穴部を有しており、
   前記回路基板は、前記脚部が前記下フレーム部材の前記穴部に挿入され、前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面が両面テープにより前記下フレーム部材と固定されている液晶表示装置。
2. 請求項１の液晶表示装置において、
   前記両面テープは、０．２Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導性の両面テープである液晶表示装置。
3. 請求項１又は２の液晶表示装置において、
   前記下フレーム及び前記導光板の上方に配置される上フレーム部材を有し、
   前記上フレーム部材には、前記回路基板の配置位置に対応して、突起部が構成されており、該突起部と前記下フレームの間に前記回路基板が配置されている液晶表示装置。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記下フレーム部材の脚部は、２個以上５個以内である液晶表示装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
   前記回路基板には、前記ＬＥＤ光源が２個以上実装されている液晶表示装置。
6. 請求項５の液晶表示装置において、
   前記回路基板の厚みをｔ、
   前記下フレーム部材の脚部の幅をＷ１、
   前記ＬＥＤ光源の配置間隔をＷ２とした場合、
   Ｗ１をｔ以上Ｗ２以下とする液晶表示装置。
7. 請求項５の液晶表示装置において、
   前記下フレーム部材の脚部の幅は、０.７ｍｍ以上１６．０ｍｍ以下である液晶表示装置。
8. 請求項７の液晶表示装置において、
   前記下フレーム部材の脚部の幅は、０.７ｍｍ以上５.０ｍｍ以下である液晶表示装置。
9. 請求項８の液晶表示装置において、
   前記下フレーム部材の脚部の幅は、０.７ｍｍ以上３.０ｍｍ以下である液晶表示装置。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記回路基板は、板状の金属をベースにし、その上に第一の絶縁層、導電層、第二の絶縁層を形成して構成された基板である液晶表示装置。
11. 液晶パネルと、該液晶パネルの背面に配置したバックライト装置を有する液晶表示装置において、
    前記バックライト装置は、
    導光板と、
    該導光板の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源が２個以上実装され、０.７ｍｍ以上１６.０ｍｍ以下の幅を有する脚部を２個以上５個以下有して構成された回路基板と、
    前記回路基板の脚部及び前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側に面する位置に一体的に構成された金属製の下フレーム部材を有して構成されており、
    前記回路基板は、金属部材をベースにした基板であり、
    前記下フレーム部材は、前記回路基板の脚部の位置に対応して穴部を有しており、
    前記回路基板は、前記脚部が前記下フレーム部材の前記穴部に挿入され、前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面が両面テープにより前記下フレーム部材と固定されている液晶表示装置。
12. 請求項１１の液晶表示装置において、
    前記両面テープは、０．２Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導性の両面テープである液晶表示装置。
13. 請求項１１又は１２の液晶表示装置において、
    前記下フレーム及び前記導光板の上方に配置される上フレーム部材を有し、
    前記上フレーム部材には、前記回路基板の配置位置に対応して、突起部が構成されており、該突起部と前記下フレームの間に前記回路基板が配置されている液晶表示装置。
14. 請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記下フレーム部材の脚部の幅は、０.７ｍｍ以上５.０ｍｍ以下である液晶表示装置。
15. 請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記下フレーム部材の脚部の幅は、０.７ｍｍ以上３.０ｍｍ以下である液晶表示装置。
16. 請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記回路基板は、板状の金属をベースにし、その上に第一の絶縁層、導電層、第二の絶縁層を形成して構成された基板である液晶表示装置。
17. 導光板と、該導光板の側面に向けて配置されたＬＥＤ光源が実装され脚部を有して構成された回路基板と、前記回路基板の脚部及び前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側に面する位置に金属製の下フレーム部材を有し、
    前記回路基板は、金属部材をベースにした基板であり、
    前記下フレーム部材は、前記回路基板の脚部が挿入される穴部を有しており、
    前記回路基板は、前記脚部が前記下フレーム部材の前記穴部に挿入され、前記ＬＥＤ光源が実装された側と反対側の面が両面テープにより前記フレーム部材と固定されているバックライト装置。
18. 請求項１７の液晶表示装置において、
    前記両面テープは、０．２Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導性の両面テープである液晶表示装置。
19. 請求項１６又は１７の液晶表示装置において、
    前記下フレーム及び前記導光板の上方に配置される上フレーム部材を有し、
    前記上フレーム部材には、前記回路基板の配置位置に対応して、突起部が構成されており、該突起部と前記下フレームの間に前記回路基板が配置されている液晶表示装置。
20. 請求項１６乃至１９の何れか一項に記載の液晶表示装置において、
    前記回路基板の厚みをｔ、
    前記下フレーム部材の脚部の幅をＷ１、
    前記ＬＥＤ光源の配置間隔をＷ２とした場合、
    Ｗ１をｔ以上Ｗ２以下とする液晶表示装置。

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