液晶显示装置

摘要

本发明提供一种液晶显示装置，将发光二极管用作光源，考虑发光二极管的散热且即使基板面积增加也能有效地收容。在金属基板上配置发光二极管来形成板状光源部，该板状光源部形成为面积比导光板入光面大，以与导光板入光面相对的方式进行配置。将导光板与板状光源部收容在收容壳体内部，收容壳体中收容板状光源部的部分的厚度形成得比收容导光板的部分厚。在导光板与收容壳体之间设置缓冲材料，以防止导光板由于振动而发生移动的情况。

权利要求

1.一种液晶显示装置，其特征在于，包括显示面板；

向显示面板照射光的背光源；

设置在背光源上的多个发光元件；

配置有发光元件的电路基板；

发光元件的光射入的导光板；

设置在导光板的下侧的反射片；以及收容导光板的收容壳体，其中，电路基板的安装有发光元件的面被设置为使其与导光板的入射面相对，电路基板的宽度大于导光板的入射面的厚度，电路基板的下端位于导光板的底面和反射片的下侧，入射面附近的收容壳体形成得较厚，以使其覆盖电路基板，在导光板与收容壳体之间设置有缓冲材料。

2.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：上述发光元件是LED。

3.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：上述缓冲材料具有反射率高的表面。

4.根据权利要求1所述的液晶显示装置，其特征在于：上述电路基板在金属板上重叠挠性基板而设置。

5.一种液晶显示装置，其特征在于，包括液晶面板；

向液晶面板照射光的面状光源装置；

在面状光源装置内呈线状配置的发光二极管；

电连接发光二极管的电路基板；

具有发光二极管的光射入的入射面的导光板；

设置在导光板的下侧的反射片；以及收容导光板的收容部，

其中，电路基板被配置为使其与导光板的入射面相对，电路基板的下端位于导光板的底面和反射片的下侧，收容部的下表面在上述导光板的入射面侧沿着电路基板而向下侧弯曲，从导光板的入射面面向电路基板而形成有突出部，在突出部与电路基板之间设置有缓冲材料。

6.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：上述电路基板的宽度大于上述导光板的入射面的厚度。

7.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：上述缓冲材料具有反射率高的表面。

8.根据权利要求5所述的液晶显示装置，其特征在于：上述电路基板在金属板上重叠挠性基板而设置。

9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括液晶面板；

向液晶面板照射光的背光源；以及控制液晶面板的控制部，其中，背光源具有导光板和沿着导光板的一边而形成的板状光源部，板状光源部具有安装有发光二极管的光射出侧的面，光射出侧的面的宽度大于导光板的厚度，在导光板的下方形成有反射片，在光射出侧的面上，在反射片的上侧形成有发光二极管，光射出侧的面的下端位于导光板的底面和反射片的下侧，在光射出侧的面的反射片的下侧设置有布线，导光板和板状光源部被收容在收容壳体中，收容壳体的厚度为收容板状光源部的部分比收容导光板的部分厚。

10.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：上述发光二极管呈线状配置。

11.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：在上述收容壳体与上述导光板之间具有缓冲材料。

12.根据权利要求9所述的液晶显示装置，其特征在于：上述板状光源部在金属板上设置有挠性基板。

说明书

液晶显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及非自发光型显示装置的光源，特别涉及具有将LED(发光二极管)用作光源的背光源的液晶显示装置。

背景技术

[0002] 近年来，液晶显示装置被广泛用作显示装置。特别是由于液晶显示装置较薄较轻且省电，因此被用作便携设备的显示部。

[0003] 但是，由于液晶显示装置并非自发光型，因而需要照明单元。通常在液晶显示装置的照明装置之中，普遍使用被称为背光源的面状照明装置。对于以往的背光源的发光元件(也被称为光源)，使用冷阴极放电管，但近年来，使用LED的元件也被应用在便携设备之中。

[0004] 将LED用作光源的液晶显示装置例如已被日本特开昭64-88426号公报等所公开。另外，在日本特开2005-077753号公报中也记载有关于具有使用了LED的导光板的背光源的结构。

发明内容

[0005] 当要使用多个LED来进行高亮度化时，产生工作温度上升、发光效率降低的问题。因此，尝试在电路基板上使用金属板等构成考虑到散热的结构。但是金属板无法灵活地变形，因而其安装方式受到限制。

[0006] 另外，当要实现更高亮度的液晶显示装置时，发光元件的数量就会增加，将导致向发光元件提供电压的布线数量也随之增加，形成布线的电路基板的面积也随之增加。

[0007] 本发明就是鉴于这样的情况而完成的，其目的在于实现一种背光源，在具有包括多个发光元件的背光源的液晶显示装置中，即使电路基板的面积增加，也能以高可靠性且有效地收容电路基板。

[0008] 本发明的液晶显示装置包括：液晶面板；向液晶面板照射光的背光源；设置在背光源上的多个发光元件；配置有发光元件的电路基板；发光元件的光射入的导光板；以及收容导光板的收容壳体，其中，使收容壳体的上表面和底面之间在电路基板附近形成得比其他位置厚。在导光板与收容壳体之间配置有缓冲材料。

[0009] 本发明的特征在于，在液晶显示装置中考虑到背光源的散热，在将LED用作发光元件的背光源中，能够有效地收容面积有所增加的电路基板。

[0010] 根据本发明，能够在将LED用作发光元件的液晶显示装置中获得可靠性高的LED光源。另外，能够有效地收容LED光源。

附图说明

[0011] 图1是表示本发明实施方式的液晶显示装置的概要结构的框图。

[0012] 图2A和图2B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的发光二极管的概要图。

[0013] 图3A和图3B是表示将本发明实施方式的液晶显示装置的发光二极管安装在金属基板上的状态的概要图。

[0014] 图4A、图4B和图4C是表示本发明实施方式的液晶显示装置的板状光源部的概要图。

[0015] 图5是表示本发明实施方式的液晶显示装置的背光源的结构的概要图。

[0016] 图6是表示本发明实施方式的液晶显示装置的背光源的结构的概要俯视图。

[0017] 图7是表示本发明实施方式的液晶显示装置的背光源的结构的概要图。

[0018] 图8是表示本发明实施方式的液晶显示装置的背光源的结构的概要图。

[0019] 图9A和图9B是表示本发明实施方式的液晶显示装置的背光源的结构的概要图。

[0020] 图10是表示本发明实施方式的液晶显示装置的背光源的结构的概要图。

[0021] 附图标记

[0022] 1…液晶面板；2…TFT基板；5…驱动电路；6…驱动电路；8…像素部；9…显示区域；10…开关元件；12…像素电极；21…栅极布线(扫描信号线)；22…图像信号线；70…FPC；71…布线；75…端子；80…控制电路；110…背光源；120…导光板；130…板状光源部；150…LED；151…LED芯片；152…电线；153…芯片端子；154…芯片安装部；155…圆锥状反射面；156…荧光发光部；157…芯片基板；158…P电极；159…n电极；160…安装基板；161…金属基板；162…绝缘层；163…布线；164…表面绝缘层；165…焊盘；166…标记；167…标记；173…外部连接布线；180…背光源；181…上侧收容壳体；182…下侧收容壳体；
183…窗口；184…卡定部；185…卡定部；186…收容部；187…导光板收容部；190…缓冲材料。

具体实施方式

[0023] 液晶显示装置包括液晶面板和向液晶面板照射光的背光源，背光源具有导光板、沿着导光板的一边形成的板状光源部、以及收容导光板与板状光源部的收容壳体，导光板具有射入来自板状光源部的光的入射面、光射出的射出面以及与射出面相对的底面，射出面与底面具有一定的厚度，板状光源部具有安装了发光元件的光射出面，使光射出面与导光板的入射面相对而配置。

[0024] 板状光源部在导光板厚度方向上的宽度形成得比导光板的厚度宽，收容壳体的上表面与下表面之间的间隔在导光板射入面附近形成得比其他部分厚，以收容宽度大于导光板的厚度的板状光源部。导光板的入射面的一部分朝着板状光源部侧突出来，在导光板的突出部与板状光源部之间设置缓冲材料。

[0025] 在导光板和底面以及收容壳体的下表面之间设置反射片。由于板状光源部的宽度大于导光板的入射面的厚度，所以板状光源部被配置有反射片的面划分为上侧和下侧，在反射片面的上侧设置有发光元件，在其下侧设置有用于布线和电路的电子元件。

[0026] 图1是表示本发明的液晶显示装置100的俯视图。液晶显示装置100由液晶面板1、背光源110和控制电路80构成。从控制电路80提供液晶面板1进行显示所需的信号和电源电压。控制电路80被安装在挠性基板70上，信号通过布线71、端子75传输到液晶面板1。另外，也通过布线173提供背光源110所需的电压。

[0027] 背光源110由导光板120、光源130和收容壳体180构成。设置背光源110的目的在于向液晶面板1照射光。在液晶面板1中，控制从背光源110所照射的光的透射量或者反射量来进行显示。相对于观察者而言，背光源110与液晶面板1的背面侧或者前面侧重叠而设置，但为了在图1中便于理解，与液晶面板1并列显示。后面将详细叙述背光源110。

[0028] 在液晶面板1的像素部8上设置有像素电极12。液晶面板1具有呈矩阵状的多个像素部8，但是为避免附图变得复杂，在图1中仅示出1个像素部8。呈矩阵状配置的像素部8形成显示区域9，各像素部8作为显示图像的像素发挥作用，在显示区域9显示图像。

[0029] 在液晶面板1上设置有在图中x方向上延伸且在y方向上并列设置的栅极信号线(也被称作扫描线)21、和在y方向上延伸且在x方向上并列设置的漏极信号线(也被称作图像信号线)22，在用栅极信号线21和漏极信号线22所包围的区域上形成有像素部8。

[0030] 在像素部8中设置有开关元件10。从栅极信号线21提供控制信号，控制开关元件10的导通/截止。通过开关元件10变为导通状态，经由漏极信号线22传输而来的图像信号被提供给像素电极12。

[0031] 漏极信号线22与驱动电路5连接，从驱动电路5输出图像信号。栅极信号线21与驱动电路6连接，从驱动电路6输出控制信号。栅极信号线21、漏极信号线22、驱动电路5、以及驱动电路6都形成在相同的TFT基板2上。

[0032] 接着，图2A和图2B表示作为发光元件的LED150概要图。图2A表示概要剖视图，图2B表示光射出侧主视图。

[0033] LED 150是在芯片基板157上安装了作为发光部的LED芯片151的结构。LED芯片151具有pn结，当对pn结施加电压时就会射出特定波长的光。在形成pn结的p型半导体层上设置有p电极(阳极)158，在n型半导体层上设置有n电极(阴极)159。

[0034] 在各p电极158和n电极159上连接有电线152。电线152将用于使LED150与外部进行连接而设置的芯片端子153、和p电极158以及n电极159进行电连接。

[0035] 在LED芯片151的射出面侧有时设置荧光发光部156。荧光发光部156具有变换从LED芯片151发出的光的波长的功能。符号157表示在圆锥状反射面上将横向行进的光反射到射出面侧。符号166是显示阴极(或者阳极)位置的标记。

[0036] 芯片端子153在芯片基板157的背面与外部布线等连接，从芯片基板157的背面经过侧面延伸到射出面侧而形成了芯片安装部154。在使用光反射率较高的金属形成了芯片端子153和芯片安装部154的情况下，可将芯片安装部154用作光反射面。另外，当使用导热率较高的金属(也可以是导电部件)形成芯片端子153和芯片安装部154时，可将在LED芯片151上产生的热散热到芯片基板157的背面侧。

[0037] 接着，使用图3A和图3B说明安装LED芯片151的基板。图3A是表示在金属基板161上安装了LED芯片151时的概要剖视图。图3B是安装LED芯片151的一部分的概要主视图。

[0038] 对于安装基板160，在金属基板161上配置FPC162，用设置在FPC162上的铜箔等导电层形成了布线163。在布线163上设置绝缘层164，利用形成在导电层上的绝缘层164的开口部形成连接用焊盘165。

[0039] 通过以金属作为安装基板160的基材，能够有效地释放传递到芯片基板157背面侧的热。为了提高散热效率，优选的是，绝缘层164薄至不会产生短路和泄漏等问题的程度。在本实施例中，使用了绝缘层164的厚度为0.12mm、导热率为6.5W/m·k的绝缘层。

[0040] 在形成于布线端部上的连接用焊盘165上，电连接有LED芯片151的芯片端子153。如上所述，在安装基板160的表面涂敷有绝缘层164，防止布线在安装基板160的表面侧与其他构成物发生短路，确保了焊盘165之间的绝缘。在焊盘165上印刷涂敷有钎焊膏等，利用回流工序等将LED芯片151安装在安装基板160上。

[0041] 从使用钎焊回流工序的理由而言，对于绝缘层164，选择与钎焊的亲和性较低的部件，其形成在安装基板160的表面，所以优选无彩色的绝缘层。特别是考虑到光的利用率时，优选使用反射光较多的白色或者接近白色的颜色。作为反射率较高的材料，氧化钛等比较适合。167是表示阴极(或者阳极)位置的标记。为提高可视性，使用与绝缘层164所用颜色不同的颜色。

[0042] 下面，使用图4A、图4B和图4C示出在安装基板160上呈线状安装了LED150，形成了板状光源130的情况。图4A是概要主视图，图4B是概要剖视图，图4C是概要立体图。

[0043] 在图4A、图4B和图4C中，在安装基板160上排列有6个LED150来配置成线状光源。LED150根据二极管的特性而在pn结之间产生一定的电压差。该pn结之间的电压差因制造工序而不同，因此调整为将最佳的电压施加到pn结，但当并列连接n个LED150时就需要n个调整电路，产生用于调整的制造费用增加的问题。

[0044] 在图4A、图4B和图4C中，将每3个LED150串联连接，对每3个LED150调整电压。对电源电压使用用于车辆的12V电压，在各LED150中产生的电位差为4V左右的情况下，串联连接3个LED是有效的。即，当电源电压V、在LED150中产生的平均的电位差Vd、以及个数n满足V＞＝n×Vd的关系时，则效率良好。在各LED150中产生的电位差为3V左右、电源电压为12V的情况下，串联连接4个LED是有效的。另外，当在串联连接有n个LED150的最后一个LED150与接地电位之间插入电阻172来进行调整时，按照串联连接，需要电压供给用布线174和回流用布线175这两条布线。在本实施例中，布线为4条，各布线与外部连接布线173相连接。

[0045] 如图4C所示，布线174、175被设置在安装基板160上，但当LED150的数量增加时，则设置布线174、175的面积也会增加。在图中LED150的下侧，按照LED150的数量而设置有布线174、175。另外，在安装基板160上还设置有电路所需的电阻和电容等电子元件。

[0046] 接着，使用图5说明收容导光板120和板状光源部130的收容壳体180。收容壳体180将金属等形成为盒型，成为从上下侧夹入导光板120并收容的形状。

[0047] 导光板120具有出光面121和底面122，从板状光源部130射入的光从出光面121射出。出光面121和底面122具有一定的厚度D。当将板状光源部130的宽度W与导光板120的间隔D相比较时，则随着布线数量的增加，板状光源部130的宽度W变得大于导光板
120的间隔D。

[0048] 181是上侧壳体，设置有出光用的开口183。从开口183射出的光照射到液晶面板。在上侧壳体181之上设置有与下侧壳体182进行卡定的卡定部184。

[0049] 182是下侧壳体，具有板状光源部130的收容部186和导光板120的收容部187。由于板状光源部130的宽度W大于导光板120的厚度D，因而，板状光源部130的收容部186形成了比导光板120的收容部187还向下侧凹陷的形状。另外，下侧壳体182形成有与上侧壳体181进行卡定的卡定部185，与上侧壳体181的卡定部184进行卡定。

[0050] 在下侧壳体182和导光板120之间设置有缓冲材料190，防止由振动等引起的导光板120的移动或破坏。

[0051] 图6表示背光源110的出光面侧俯视图，说明缓冲材料190的配置。

[0052] 当导光板120的入光面123和LED150之间的距离发生变动时，就会产生射入的光量(入光率)发生变化的问题。因此，需要使得不会因振动等而使入光面123和LED150之间的距离容易发生变动。

[0053] 因此，LED150和入光面123以几乎要接触的距离进行配置。但是，在现有技术中，即使入光面123和LED150接触也不会产生问题，但当导光板120的面积增大时，则会发现通过由热膨胀引起的收缩和自重而导致LED150破损，或者导光板120发生变形这样的问题。

[0054] 当为了提高可靠性而增大入光面123和LED150之间的距离时，就会产生光入射率降低的问题。

[0055] 因此，形成在入光面123的两端形成突出部124，并在突出部124与板状光源部130的安装基板160之间夹着缓冲材料190的结构。另外，在与入光面123相对的面和收容壳体180之间也设置有缓冲材料190。

[0056] 图7表示导光板120的突出部124附近的放大图。在突出部124的板状光源部130侧设置有缓冲材料190。利用突出部124使入光面123与LED 150之间的距离保持为恒定。另外，能够利用缓冲材料190防止由突出部124引起的板状光源部130的破损。当选择反射率较高的白色或者接近白色的颜色作为缓冲材料190的颜色时，就能够防止LED
150的光从凹陷的收容部186泄漏的情况。

[0057] 板状光源部130的宽度W大于入光面123的高度D，同时，在下侧壳体182中形成有收容部186。下侧壳体182的下表面188用金属板形成，下表面188在板状光源部130的附近弯曲，使得向下侧凹陷，形成收容部186。

[0058] 接着，使用图8说明固定导光板120的结构。在下侧壳体182中形成有缓冲材料190和固定用突起194、支撑部件195。固定用突起194嵌合在设置于导光板120的槽部192来固定导光板120。固定用突起194由树脂形成，被保持在设置于下侧壳体182的孔197中。

[0059] 另外，在下侧壳体182上形成支撑部件195，其嵌合在导光板120的突起部193来固定导光板120。在支撑部件195上设置有用于配置于导光板120之上的光学片(未图示)等的定位的定位用突起196。

[0060] 图9A和图9B表示反射片115与缓冲材料190的位置关系。图9A是概要剖视图，图9B是突出部124附近的局部俯视图。导光板120配置在下侧壳体182的下表面188上，但在导光板120与下表面188之间设置有反射片115。反射片115在导光板120侧的面反射率较高，将从导光板120射出的光反射到出光用的开口183侧。

[0061] 板状光源部130的宽度W大于导光板120的厚度D，板状光源部130向导光板120的底面的下侧延伸，并配置于收容部186。LED150位于与导光板120大致相同的高度，以使向导光板120射入光。

[0062] 从LED150射出的光的一部分也射向收容部186，但反射片115从下表面188朝向LED150的下端延伸，将朝向收容部186的光反射到导光板120侧。

[0063] 另外，朝向突出部124的光的一部分也射向缓冲材料190侧，但通过使缓冲材料190成为高反射率的表面，从而能够再次使光反射到导光板120侧。另外，也可以使安装基板160的表面具有较高的反射率。

[0064] 进而，为了防止光的泄漏，缓冲材料190的下端延伸至反射片115形成的面的下侧。另外，在由板状光源部130的反射片115所划分出的上侧设置有LED150，而在下侧设置有电子元件172和布线(未图示)。即，收容部186被反射片115划分为设置LED150等光学元件的区域和设置电子元件172等的区域。

[0065] 图10表示从下侧壳体182取出外部连接布线173的方法。收容部186的端部设置有切口189，从切口189向下侧壳体182的外侧取出了外部连接布线173。而且，由于切口189被上侧壳体(未图示)所覆盖，因此不会产生光泄漏等问题。