JP2007183381A - 液晶パネルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】インバータトランスからの漏れ磁束による液晶パネルの温度上昇を抑え、液晶パネルの最大輝度値まで制御可能な液晶パネルユニットを提供する。
【解決手段】液晶パネルユニットを駆動処理する主たる駆動処理ユニットとして、バックライトを駆動・制御するインバータユニットと、液晶の制御を行うメインユニットと、音声映像処理のＡＶユニットと、電源とが配置されて、インバータユニットには、バックライトを点灯させるための電流を供給するインバータトランスが搭載されている。インバータトランスの中心の直下に、アルミ板の中心が来るように、液晶パネルユニットのバックライトシャーシ上に配置する。このような対称的な配置にすることにより、インバータトランスからの対称的な広がりを有する漏れ磁束をできるだけアルミ板で受け止め、バックライトシャーシへの直接の到達を少なくなるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックライトを点灯させるインバータトランスからの漏れ磁束によるバックライトシャーシの発熱を抑えた液晶パネルユニットに関する。

従来の液晶パネルユニット及びこの液晶パネルユニットと離隔して設置されている液晶パネルユニットのバックライトを駆動するインバータユニット等の駆動処理ユニットの概略構成について、図６及び図７を用いて説明する。

図６は、液晶パネルユニットの概略構成図である。

図６に示すように、液晶パネルユニット６０は、液晶パネル６１と、液晶パネル６１を保持する液晶パネルホルダー６２と、バックライト６３と、バックライト６３を保持する鉄製の強磁性体のバックライトシャーシ６４とから概略構成されている。

液晶パネルユニット６０は、上記液晶パネルホルダー６２からバックライトシャーシ６４までの構成物を矢印Ａから矢印Ｂの方向に重ね合わせて組み立てられている。

なお、ａ及びｂ間に含まれる各種のシート類については、図示していない。

図７は、液晶パネルユニットを駆動する駆動処理ユニット群を示す図である。

図７（ａ）は、図６に示す矢印Ｄ方向から見たバックライトシャーシ６４の裏面の駆動処理ユニット群を含めた構成を示す図であり、（ｂ）は、図６の矢印Ｃ方向から見たインバータユニットを含めた駆動処理ユニットの配置関係を示す図である。

さらに、（ｃ）は、図６の矢印Ｅ方向から見たバックライトシャーシ６４の裏面の駆動処理ユニットの内のインバータユニット７１と液晶パネルユニット６０との位置関係を示す図である。

図７（ｂ）には、液晶パネルユニット６０を駆動するための主な駆動処理ユニットである、バックライト６３を駆動・制御するインバータユニット７１と、液晶の制御を行うメインユニット７２と、音声映像処理のＡＶユニット７３と、電源７４とが配置されていることを示している。特に、インバータユニット７１には、バックライト６３を点灯させるための電流を供給するインバータトランス７５が搭載されている。

図７（ｃ）に示すように、液晶パネルユニット６０のバックライト６３を駆動するインバータユニット７１は、バックライトシャーシ６４に取り付けられている支柱７６に、所定の間隔ｄを隔てて、ビス７７等で固定されている。

このように、インバータユニット７１が、液晶パネルユニット６０から所定の間隔ｄだけ離隔して、設置する構造にしている理由は、インバータトランス等の内部に含まれている高圧部に対して絶縁を施す必要があり、安全設計上の観点からである。
この高圧部の絶縁は、耐電圧の確保のために必要な空間距離（間隔ｄ）や沿面距離を置くことによって行われる。
また、バックライト６３を駆動・制御するインバータユニット７１を含むその他のユニットについては、バックライトシャーシ６４からの熱放射によるユニット内の部品の温度上昇を抑え、信頼性設計上の観点から、液晶パネルユニット６０から所定の間隔ｄだけ離隔して、設置されている。

なお、間隔ｄが、参考値例として、１２ｍｍ程度に設計された液晶パネルユニットの例がある。この間隔ｄは、絶縁耐電圧の安全設計上、最小の距離にα（マージン）を加えたものであり、バックライトシャーシ６４とこのバックライトシャーシ６４に取り付けられている支柱７６間にポリカーボネート等の絶縁材を挿入した場合には、さらに、間隔ｄを狭めることが可能である。この場合、コストＵＰとはなるが、液晶パネルユニットの薄型化を図ることができる。

また、近年の液晶表示画面の大型化に伴って、図８のバックライトインバータ回路図に示すように、バックライト６３のランプ管電流の均一化及び部品点数の削減化によるコスト低減化を図る多灯点灯回路である１トランス型のインバータユニット７１が主流となっており、そのために、特に、高出力の大型のインバータトランス７５が搭載されているインバータユニット７１が通例となりつつある。
特開２００３−２８２３３５号公報

しかしながら、上述したように、上記インバータユニット７１とバックライトシャーシ６４間に間隔ｄの距離があったとしても、上記インバータユニット７１に搭載されている大型のインバータトランス７５から強力な漏れ磁束（矢印９０ａ、９１ｂ）が発生しており、この漏れ磁束が鉄製の強磁性体であるバックライトシャーシ６４を通過することになる。

上記漏れ磁束は、所定の周波数で変動する変動磁束であるから、バックライトシャーシ内部をこの変動磁束が通過すると、変動磁束の進行方向に対して、反時計回りに渦電流（９１ａ、９１ｂ）がバックライトシャーシ６４の表面に発生してしまい、以下のような問題点が発生していた。

図９は、インバータトランスから発生する漏れ磁束とこの漏れ磁束による渦電流の関係を示した概念図である。

図９に示すように、インバータトランス７５から例えば、Ａ方向から出た漏れ磁束がインバータユニット７１の基板を貫通して、バックライトシャーシ６４に到達し、このバックライトシャーシ内部を通過した後、Ｂ方向に戻る際に、上述したように、このバックライトシャーシ内部に渦電流が発生する。

この渦電流によって、移動する自由電子が導体（鉄製のバックライトシャーシ）内の分子と衝突することによるジュール熱が発生し、導体Ｒの温度上昇に消費されて、バックライトシャーシ６４の一部の渦電流が発生している領域が異常に温度上昇することになる。

この温度上昇に従い、結果として、液晶パネル６１の一部の領域の温度上昇を招き、液晶パネルの上限温度保証により、液晶パネルの全体の輝度を最大限に上げられず（即ち、バックライトの調光において、インバータの駆動パルスのデューティを上げ、輝度を上げるほど、液晶パネルの温度が上昇（損失が増える）し、上限温度保証に達してしまうため、デューティを１００％にすることができず、輝度を最大限に上げられない）、輝度制限を設けなければならないという重大な問題点が発生する。

そこで、本発明は、斯かる実情に鑑みて、提案されたもので、インバータトランスからの漏れ磁束による液晶パネルの温度上昇を抑え、液晶パネルの最大輝度値まで制御可能な液晶パネルユニットを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る液晶パネルユニットは、以下の特徴を備えている。

本発明に係る液晶パネルユニットは、液晶と、該液晶を保持するパネルホルダーと、バックライトと、該バックライトを収納するバックライトシャーシと、とを備え、前記バックライトシャーシと平行して所定の距離だけ離隔して設置された前記バックライトを駆動するインバータユニットの構成要素であるインバータトランスから発生する漏れ磁束が直下の前記バックライトシャーシを通過するような環境条件下における液晶パネルユニットであって、前記インバータトランスから発生する前記漏れ磁束により、直下の前記バックライトシャーシに渦電流が生じさせないようにするための所定の大きさを有する金属板を備え、前記金属板は、前記漏れ磁束が前記バックライトシャーシを通過した場合に、発生する渦電流損による発熱のために液晶パネルの温度が上昇するのを防ぐようにしたことを特徴とする。

本発明に係る液晶パネルユニットにおいて、前記インバータトランスから発生する漏れ磁束に広がりがあるため、前記金属板の大きさは、前記バックライトシャーシに直接飛び出した前記漏れ磁束による前記液晶パネルの温度上昇が許容値内に収まるような大きさとし、前記インバータトランスの中心点から略直下の位置と該金属板の中心位置とが略一致するようにしたことを特徴とする。
前記インバータトランスから発生する漏れ磁束は、ほぼ対称的に広がって放射することから、インバータトランスの略直下の位置に前記金属板の中心点を持ってくることにより、金属板の形状も対称的にすることができ、かつ、最小の面積にすることが可能である。

本発明に係る液晶パネルユニットにおいて、前記金属板の厚さは、前記インバータトランスから発生する漏れ磁束が前記金属板を通過する際に、発生する渦電流による発熱を抑え、前記液晶パネルの温度上昇が許容値内に収まるような厚さであることを特徴とする。

本発明に係る液晶パネルユニットにおいて、前記金属板の金属材料が、鉄に比較して低抵抗導体であるアルミであることを特徴とする。

本発明に係る液晶パネルユニットにおいて、前記金属板の金属材料が、鉄に比較して低抵抗導体である銅であることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の液晶パネルユニットによれば、アルミ板の表面に渦電流が漏れ磁束の進行方向に対して、半時計方向の回りに渦電流が発生するが、低抵抗導体のアルミ板の表面に発生するため、ジュール熱による発熱量が小さく、バックライトシャーシに高い温度上昇が生じる領域が発生しないため、液晶パネルの最大輝度まで制御することが可能となる特別な効果を奏する。

また、本発明の液晶パネルユニットによれば、アルミ板の適切な大きさを設定することにより、インバータトランスの出力能力の設計変更に対して、対処可能であり、設計コストの低減化を図ることができる。

以下、本発明に係る液晶パネルユニットの実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１〜図４は発明を実施形態の一例であって、図中、図６〜図９までの図と同一の符号を付した部分は同一物を表わすものとする。

図１は、本発明の液晶パネルユニットの概略構成図である。

図１に示すように、図７に示した従来の液晶パネルユニット６０のバックライトシャーシ６４上にアルミ板１０を設けた点を除き、他の構成要素は、同じであるため、概略構成についての説明は省略し、まず、上記アルミ板１０の形状及び配置位置について説明する。

図２は、上記アルミ板１０の形状とインバータトランス７５との位置関係を示す図である。

本発明の液晶パネルユニット１に設けられているアルミ板１０（大きさＷ１×Ｗ２、厚さｅ）は、インバータトランスの直下に、バックライトシャーシ上に取り付けられている。

上記アルミ板１０の大きさは、インバータトランスの大きさを例えば、５ｃｍ（Ｗ×Ｗ）の正方形であるとすると、例えば、Ｗ１が１４ｃｍ、Ｗ２が１２ｃｍ程度の大きさであり、その厚さｅは、２ｍｍ程度である。

ここで、Ｗａ、Ｗｂは、それぞれ上記の例では、４．５ｃｍ、３．５ｃｍとなる。

また、図１、２に示すように、インバータトランス７５の中心の直下に、アルミ板１０の中心が来るように、液晶パネルユニット１のバックライトシャーシ６４上に配置する。

このような対称的な配置にすることにより、インバータトランス７５からの対称的な広がりを有する漏れ磁束をできるだけアルミ板１０で受け止め、バックライトシャーシ６４への直接の到達を少なくなるようにしている。

但し、インバータトランスからの漏れ磁束は、その放射方向上に種々の物体が存在しているため、一概には、理想的な対称的な広がりとはならいと考えられるが、対称的広がりであった場合を基準として、位置及び大きさを設定しておけば、インバータトランス７５の出力等の変更にも対処可能である。

ここで、アルミ板１０をバックライトシャーシ６４に固定する構造について簡単に図３、図４を用いて説明する。

図３は、アルミ板１０をバックライトシャーシ６４に固定するための穴３０を表示した図である。

また、図４は、アルミ板１０をバックライトシャーシ６４に固定する構造図である。

図１（ｃ）では、インバータユニット７１をバックライトシャーシ７４から離隔させて固定させるカシメボス４１（２本）を利用して、このアルミ板１０を固定する例である。従って、図３には、カシメボスを通す２個の穴３０ａ、３０ｂを示している。

なお、アルミ板１０のインバータユニット側の表面には、インバータユニット７１と電気的に絶縁するために、絶縁材例えば、ポリカーボネート樹脂のシート３１が全面に貼られている。

図４に示すように、バックライトシャーシ７４に固定されたカシメボス４１にアルミ板固定用スペーサ４２を挿入した後、インバータユニット７１をビス４３で固定すると同時に、アルミ板固定用スペーサ４２の外周肉厚部分により、アルミ板１０をバックライトシャーシ７４に固定する。

上記の例では、アルミ板１０を２本のカシメボス４１で固定した例を示しているが、当然ながら、インバータユニット７１又はアルミ板１０の大きさにもより、カシメボスの数量は、２本に限らない。

次に、インバータトランス７５の直下及びその周辺領域の液晶パネルの温度上昇を防ぐアルミ板１０の働きについて説明する。

図５は、バックライトシャーシ上にアルミ板１０を設けた場合におけるインバータトランス７５から放射する漏れ磁束のルートを示した図である。

インバータユニット７１に搭載されているインバータトランス７５から、例えば、Ａ及びＡ‘方向に射出した漏れ磁束は、それぞれの矢印に示す方向に進行し、バックライトシャーシ６４上に固定された厚さｅ、幅Ｗ１のアルミ板１０に進入する。アルミ板１０に進入した漏れ磁束は、従来のバックライトシャーシ６４のみの場合と同様に、アルミ板１０の表面（アルミ板内部には基本的には発生しない）に渦電流が漏れ磁束の進行方向に対して、半時計方向の回りに渦電流が発生する。

しかしながら、この渦電流は、鉄製のバックライトシャーシ６４に比較して、低抵抗導体のアルミ板１０の表面に発生するため、ジュール熱による発熱量が小さく、従来バックライトシャーシ６４の一部の領域の高い温度上昇が生じない。

なお、アルミ板１０の厚さｅを決定する上で、アルミ板１０とバックライトシャーシ６４との接触抵抗やバックライトシャーシ６４に発生する渦電流の量についてのさらなる解析が必要である。

上記説明したように、温度上昇が低く抑えることが可能なため、従来液晶パネルの最大輝度値まで上げられなかったが、最大輝度まで制御することが可能である。

尚、本発明の液晶パネルユニットは、上記した実施形態に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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の液晶パネルユニットの概略構成図である。 アルミ板１０の形状とインバータトランスとの位置関係を示す図である。 アルミ板をバックライトシャーシに固定するための穴を表示した図である。 アルミ板をバックライトシャーシに固定する構造図である。 バックライトシャーシ上にアルミ板を設けた場合におけるインバータトランスから放射する漏れ磁束のルートを示した図である。 液晶パネルユニットの概略構成図である。 （ａ）は、図６に示す矢印Ｄ方向から見たバックライトシャーシの裏面の駆動処理ユニット群を含めた構成を示す図であり、（ｂ）は、図２０の矢印Ｅ方向から見たインバータユニットを含めた駆動処理ユニットの配置関係を示す図である。さらに、（ｃ）は、図２０の矢印Ｃ方向から見たバックライトシャーシの裏面の駆動処理ユニットの内のインバータユニットと液晶パネルユニットとの位置関係を示す図である。 多灯点灯型のバックライトインバータを示す回路図である。 インバータトランスから発生する漏れ磁束とこの漏れ磁束による渦電流の関係を示した概念図である。

符号の説明

１ 液晶パネルユニット
１０ アルミ板
１１ アルミ板固定用スペーサ
３０、３０ａ、３０ｂ 穴
３１ シート
４１ カシメボス
４２ アルミ板固定用スペーサ
４３ ビス
６０ 液晶パネルユニット
６１ 液晶パネル
６２ 液晶パネルホルダー
６３ バックライト
６４ バックライトシャーシ
７１ インバータユニット
７２ メインユニット
７３ ＡＶユニット
７４ 電源
７５ インバータトランス
７６ 支柱
７７ ビス
９０ａ、９０ｂ 漏れ磁束
９１ａ、９１ｂ 渦電流

Claims (5)

1. 液晶と、該液晶を保持するパネルホルダーと、バックライトと、該バックライトを収納するバックライトシャーシと、とを備え、前記バックライトシャーシと平行して所定の距離だけ離隔して設置された前記バックライトを駆動するインバータユニットの構成要素であるインバータトランスから発生する漏れ磁束が直下の前記バックライトシャーシを通過するような環境条件下における液晶パネルユニットであって、
   前記インバータトランスから発生する前記漏れ磁束により、直下の前記バックライトシャーシに渦電流が生じさせないようにするための所定の大きさを有する金属板を備え、
   前記金属板は、前記漏れ磁束が前記バックライトシャーシを通過した場合に、発生する渦電流損による発熱のために液晶パネルの温度が上昇するのを防ぐようにしたことを特徴とする液晶パネルユニット。
2. 前記インバータトランスから発生する漏れ磁束に広がりがあるため、前記金属板の大きさは、前記バックライトシャーシに直接飛び出した前記漏れ磁束による前記液晶パネルの温度上昇が許容値内に収まるような大きさとし、前記インバータトランスの中心点から略直下の位置と該金属板の中心位置とが略一致するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の液晶パネルユニット。
3. 前記金属板の厚さは、前記インバータトランスから発生する漏れ磁束が前記金属板を通過する際に、発生する渦電流による発熱を抑え、前記液晶パネルの温度上昇が許容値内に収まるような厚さであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液晶パネルユニット。
4. 前記金属板の金属材料が、鉄に比較して低抵抗導体であるアルミであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液晶パネルユニット。
5. 前記金属板の金属材料が、鉄に比較して低抵抗導体である銅であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の液晶パネルユニット。

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