JP2007183436A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を向上させることができる液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶パネル１２とバックライト１４とＰＣ基板１６とをフレーム１８に収納した液晶表示装置１０において、バックライト１４とＰＣ基板１６とを所定間隔を開けて配し、ＰＣ基板１６に取り付けられたトランス２４側に冷却ファン２６を設けたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液晶パネルの裏面にバックライトが配された液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置は、液晶パネルを照明するためにその裏面にバックライトを配し、この液晶パネルとバックライトとプリント配線基板が、フレームに収納されている。

従来より、この液晶表示装置のフレーム内部を冷却するために、フレームの空気取入口近傍に冷却ファンを設けたり（例えば、特許文献１参照）、プリント配線基板（以下、ＰＣ基板という）とフレームとの間に熱遮蔽手段を設けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００４−１０９３０６公報 特開２００２−３５０８０７公報

最近の大型液晶表示装置においては、液晶パネルをバックライトと一体化したものが提案されている。この場合に、バックライトのインバータ回路のトランスの熱により、バックライトの温度が上昇し、バックライトに接する液晶パネルや偏光板が不均一な変化をして表示ムラが発生するという問題点が出てきた。この問題点は、上記の特許文献１や特許文献２の方法を用いても解決できなかった。

図７は、従来のＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）モードの液晶表示装置１００の縦断面図である。なお、ＯＣＢモードとは、液晶分子が曲がって配列されたベンド配向状態を維持して映像を表示するものであり、応答速度が速くしかも視野角が広がるモードである。

この液晶表示装置１００は、液晶パネル１０２の裏面にバックライト１０４が配され、このバックライト１０４の裏面側にＰＣ基板１０６が配されている。バックライト１０４は、液晶パネル１０２の裏面直下を照明するためにランプ１０８を複数有する直下型バックライトである。ＰＣ基板１０６には、液晶パネル１０２の駆動回路及びバックライト１０４を点灯させるためのインバータ回路が設けられている。インバータ回路には、インバータ制御を行うために複数のトランス１１０が設けられている。

ＯＣＢモードの液晶は複屈折モードであり、例えば、δｎ＝０．１６の比較的大きな液晶材料を用いている。このような複屈折の大きな液晶材料では温度依存が大きくムラが発生し易い。本発明者の実験では、δｎが０．１５以上の複屈折の液晶材料を使用した場合に表示ムラが発生し易いことが確認されている。特に白表示の際に、表示領域における輝度ムラの分布が発生する。

また、テレビ等に用いられる大型の液晶表示装置においては、バックライト１０４の輝度を高くして明るさをかせぐため、多数のランプ１０８を使用し、このため発熱電子部品であるインバータ制御用のトランス１１０も多数配置されている。それに伴いランプ１０８やトランス１１０からの発熱量が増加し、より放熱が問題となる。

さらに、サイド型のバックライトよりも、上記のような直下型のバックライト１０４では、液晶パネル１０２の裏面全面に亘ってバックライト１０４やＰＣ基板１０６が配されるために、その放熱の問題がより大きくなるばかりでなく、液晶パネル１０２に加わる温度分布の不均一性が問題となっている。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、放熱効率を向上させると共に、液晶パネルに加わる温度分布をより均一化することができる液晶表示装置を提供する。

請求項１に係る発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるための発熱電子部品を備えるインバータ回路を有する配線基板と、前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、を具備する液晶表示装置において、前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、前記発熱電子部品が存在する空隙部分に送風する冷却ファンを配したことを特徴とする液晶表示装置である。

請求項２に係る発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるための発熱電子部品を備えるインバータ回路を有する配線基板と、前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、を具備する液晶表示装置において、前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、前記発熱電子部品に非導電性の伝熱シートを接触させ、前記伝熱シートを前記フレームに接触させたことを特徴とする液晶表示装置である。

請求項３に係る発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるための発熱電子部品を備えるインバータ回路を有する配線基板と、前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、を具備する液晶表示装置において、前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、前記配線基板に取り付けられた発熱電子部品が存在する空隙部分に送風する冷却ファンを配し、前記発熱電子部品に伝熱シートを接触させ、前記伝熱シートを前記フレームに接触させたことを特徴とする液晶表示装置である。

請求項５に係る発明は、液晶パネルと、前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるためのインバータ回路を有する配線基板と、前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、を具備する液晶表示装置において、前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、前記バックライトと前記配線基板との間に放熱板を配し、前記配線基板からの熱を前記放熱板に伝える伝熱部材を設けたことを特徴とする液晶表示装置である。

本発明であると、放熱効率を上げ、かつ、液晶パネルに加わる熱分布状態をより均一化することにより、熱分布変動による表示ムラが発生することがない。

以下、本発明の各実施形態の液晶表示装置１０について説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の液晶表示装置１０について図１、図８に基づいて説明する。

（１）液晶表示装置１０の構成
液晶表示装置１０の構成について図１に基づいて説明する。

ＯＣＢ型の液晶パネル１２の裏面にバックライト１４が配されている。バックライト１４の裏面側にはＰＣ基板１６が配されている。これら液晶パネル１２とバックライト１４とＰＣ基板１６とが金属製のフレーム１８に収納されている。

バックライト１４は、直下型のバックライトであり、液晶パネル１２の裏面直下に複数のランプ２０が配され、バックライトフレーム２２に収納されている。

ＰＣ基板１６は、バックライト１４と所定間隔Ａを開けて配されており、液晶パネル１２の駆動回路及びバックライト１４を点灯させるインバータ回路２４が配線されている。このＰＣ基板１６の裏面側、即ち、図１においてはＰＣ基板１６の上面にインバータ回路を駆動させるための複数のトランス２４が配置されている。

ＰＣ基板１６とフレーム１８との間には、少なくとも１個の冷却ファン２６が設けられ、また、ＰＣ基板１６とフレーム１８との間は間隔Ｂが設けられている。

（２）液晶表示装置１０の放熱効果
液晶表示装置１０においては、ＰＣ基板１６のトランス２４側の位置に冷却ファン２６を設けると共に、バックライト１４とＰＣ基板１６との間を間隔Ａ、ＰＣ基板１６とフレーム１８との間を間隔Ｂにすることによって、トランス２４からの熱による表示ムラが発生することがない。

この理由は、最も発熱が多いトランス２４側に冷却ファン２６を配して強制冷却し、ＰＣ基板１６からの熱がバックライト１４に伝わらないようにするために間隔Ａと間隔Ｂを開けることにより熱が分散する。換言すれば、発熱電子部品であるトランス１４にて発生した熱分は、冷却ファン２６によってトランス１４が存在する間隔Ｂの空隙部分に対し送風されるため、液晶表示装置１０のフレーム１８内において分散され、熱分が集中的に不均一に液晶パネル１２に印加されることがない。そのため、バックライト１４に接している液晶パネル１２や偏光板が不均一にトランス２４の発熱によって加熱されることがなく、熱分の不均一性に起因する表示ムラが発生しない。

更に、液晶表示装置１０自体で自己完結型形態として表示ムラ対策を実施しているために、効率的且つ効果的に表示ムラの改善を図ることができ、本液晶表示装置１０を組込む最終製品となるテレビ等の製品ユーザーサイドでの特別な対策も不要にすることが可能となり、製品ユーザーサイドの仕様に影響されることが少ないので、より汎用性のある液晶表示装置１０とすることができる。

（３）実験結果
本発明者が、間隔Ａと間隔Ｂ及び冷却ファン２６の個数ａとを替えて実験したところ、図８に示すような結果となった。

冷却ファン２６を１個設けた場合には、間隔Ａと間隔Ｂを５ｍｍ開けると、液晶パネル１２に表示ムラが発生しない。特に、テレビ等に用いられるバックライトの輝度が１００００カンデラ／ｃｍ^２以上でも表示ムラが発生しなかった。これは、液晶表示装置１０のフレーム１８内に配置されている発熱源であるトランス２４を直接冷却ファン２６を用いて空冷冷却していることと、トランス２４が存在している空隙内に送風して気流を発生させ、空気を循環させることで熱分布を均一化している効果が大きく寄与しているものと考えられる。また、放熱させた熱分がフレーム１８内にこもらないように、フレーム１８に放熱用の透孔（図示せず）を設けることによって、更に放熱効果を高めることも可能である。

また、フレーム１８の大きさを考慮すると、間隔Ａと間隔Ｂが３０ｍｍ、冷却ファン２６の個数を５個設けると有効であることが分かった。

なお、図８における「効果的な範囲」とは、肉眼で液晶パネル１２を監視して、表示ムラが発生しない範囲をいう。

（第１の実施形態の変更例）
第２の実施形態の液晶表示装置１０について図２、図９に基づいて説明する。

第１の実施形態では、ＰＣ基板１６のトランス２４がフレーム１８側に配されていたため、冷却ファン２６をフレーム１８とＰＣ基板１６との間に設けた。

しかしながら、トランス２４がバックライト１４側に設けられている場合には、図２に示すように冷却ファン２６をバックライト１４とＰＣ基板１６との間に設けることで、同様の効果を達成し得る。

本発明者が、間隔Ａと間隔Ｂ及び冷却ファン２６の個数ａとを替えて実験したところ、図９に示すような結果となった。

この変更例であっても、間隔Ａ及び間隔Ｂについては第１の実施形態と同様に５〜３０ｍｍ開け、冷却ファン２６も１個〜５個にすることにより放熱効果があり、表示ムラが発生しない。また、この場合には、冷却ファン２６によってトランス２４とバックライト１４のバックライトフレーム２２とを同時に冷却させることが可能となるため、２つの発熱源を効率良く冷却することができ、液晶表示装置１０全体としての放熱効果の向上が期待できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態の液晶表示装置１０について図３、図１０に基づいて説明する。

本実施形態と第１の実施形態の異なる点は、図３に示すように、冷却ファン２６に代えて、放熱を促進させるために非導電性の伝熱シートを設けた点にある。非導電性の伝熱シートであるシリコンゴムシート２８の一方の面をトランス２４に面接触させると共に、シリコンゴムシート２８の他方の面をフレーム１８に密着させている。このシリコンゴムシート２８の大きさは、トランス２４より大きくすればよく、例えば、ＰＣ基板１６と同じ大きさに形成すれば、トランス２４から発生した熱を広い面積を有するシリコンゴムシート２８面を介してフレーム１８に伝導させることが可能となり放熱効果を向上させられるが、トランス２４個々に個別に設けるような構成でもよい。また、バックライト１４とＰＣ基板１６との間には間隔Ａが設けられている。

これにより、トランス２４から放熱された熱がシリコンゴムシート２８を伝ってフレーム１８に伝わり、広い面積を有する金属製のフレーム１８から放熱される。

本発明者が、間隔Ａ及びシリコンゴムシート２８の枚数ｃとを替えて実験したところ、図１０に示すような結果となった。

本実施形態であっても、間隔Ａについては第１の実施形態と同様に５ｍｍ〜３０ｍｍ開け、また、シリコンゴムシート２８も１枚〜５枚にすることにより放熱効果があり、表示ムラが発生しない。

（第２の実施形態の変更例）
第２の実施形態の変更例の液晶表示装置１０について図４、図１１に基づいて説明する。

図４は、第２の実施形態の変更例であって、第２の実施形態と異なる点は、トランス２４がバックライト１４側に設けられている点にある。そのため、シリコンゴムシート２８をＰＣ基板１６の裏面側に密着させ、かつ、フレーム１８にも密着させる。これによって、トランス２４からの熱がＰＣ基板１６を伝って間接的にシリコンゴムシート２８及びフレーム１８に伝えられ放熱効果が促進される。この際、ＰＣ基板１６に熱伝導率の高い材質を採用すれば、放熱効果も高めることが可能となる。

また、トランス２４とバックライト１４とは、間隔Ａだけ開けられているため、トランス２４からの熱がバックライト１４に直接的には伝わらない。

本発明者が、間隔Ａ及びシリコンゴムシート２８の枚数ｃとを替えて実験したところ、図１１に示すような結果となった。

本実施形態であっても、間隔Ａについては第２の実施形態と同様に５ｍｍ〜３０ｍｍ開け、また、シリコンゴムシート２８も１枚〜５枚にすることにより放熱効果があり、表示ムラが発生しない。

（第３の実施形態）
第３の実施形態の液晶表示装置１０について図５、図１２に基づいて説明する。

第３の実施形態は、第１の実施形態の変更例と第２の実施形態の変更例を組み合わせ、さらに赤外線を反射する反射板（断熱板）３０をバックライト１４とＰＣ基板１６との間に配したものである。

本実施形態の液晶表示装置１０であると、冷却ファン２６及びシリコンゴムシート２８の作用によりトランス２４からの熱が放熱され、さらに、トランス２４からの熱が反射板３０によって反射されるため、バックライト１４に熱が伝わり難い。したがって、熱による表示ムラが発生しない。

本発明者が、間隔Ａ−１と間隔Ａ−２、冷却ファン２６の個数ａ、反射板３０の枚数ｂ、シリコンゴムシート２８の枚数ｃとを替えて実験したところ、図１２に示すような結果となった。なお、間隔Ａ−１は反射板３０とバックライト１４の距離であり、間隔Ａ−２は反射板３０とＰＣ基板１６の距離である。

本実施形態であっても、間隔Ａ−１、Ａ−２について５ｍｍ〜３０ｍｍ開け、また、冷却ファン２６の個数が１〜５個、反射板３０の枚数が１〜５枚、シリコンゴムシート２８も１枚〜５枚にすることにより放熱効果があり、表示ムラが発生しない。

（第４の実施形態）
第４の実施形態の液晶表示装置１０について図６、図１３に基づいて説明する。

第１の実施形態から第３の実施形態においては、液晶パネル１２の温度上昇を防ぎ、あるいはまた、液晶パネル１２に加わる熱温度分布が均一となるようにすることを目的とした。しかし、表示ムラが発生するという問題は液晶パネル１２の温度上昇が直接的な原因ではなく、むしろ液晶パネル１２が不均一な温度状態になることにある。

したがって、本実施形態の液晶表示装置１０では、図６に示すように、ＰＣ基板１６の表面側に設けられたトランス２４にシリコンゴムシート２８を全面に接触させ、このシリコンゴムシート２８からの熱がバックライト１４に均一に伝わるようにバックライト１４の裏面側に放熱板３４を設け、トランス２４とバックライト１４とでシリコンゴムシート２８と放熱板３４とを挟む構成としている。

なお、放熱板３４としては金属板が好ましく、また、バックライト１４のバックライトフレーム２２を金属製として、放熱板３４を兼ねてもよい。

本実施形態の液晶表示装置１０であっても、ＰＣ基板１６からの熱がバックライト１４及び液晶パネル１２に均等に伝わるため、温度ムラによる不均一な表示ムラを防止することができる。

本発明者が、間隔Ｂ、シリコンゴムシート２８の枚数ｃ、放熱板３４の枚数ｄとを替えて実験したところ、図１３に示すような結果となった。なお、間隔ＢとはＰＣ基板１６とフレーム１８との間の距離である。

本実施形態であっても、間隔ＢについてＰＣ基板１６とフレーム１８とを密接させた状態０ｍｍ〜３０ｍｍ開け、また、シリコンゴムシート２８も１枚〜５枚、放熱板３４の個数ｄを１枚にすることにより放熱効果及び熱の分散均一化に効果があり、表示ムラが発生しない。

本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の縦断面図である。 第１の実施形態の変更例の液晶表示装置の縦断面図である。 第２の実施形態の液晶表示装置の縦断面図である。 第２の実施形態の変更例の液晶表示装置の縦断面図である。 第３の実施形態の液晶表示装置の縦断面図である。 第４の実施形態の液晶表示装置の縦断面図である。 従来の液晶表示装置の縦断面図である。 第１の実施形態における実験結果を示す表の図である。 第１の実施形態の変更例における実験結果を示す表の図である。 第２の実施形態における実験結果を示す表の図である。 第２の実施形態の変更例における実験結果を示す表の図である。 第３の実施形態における実験結果を示す表の図である。 第４の実施形態の変更例における実験結果を示す表の図である。

符号の説明

１０ 液晶表示装置
１２ 液晶パネル
１４ バックライト
１６ ＰＣ基板
１８ フレーム
２０ ランプ
２２ バックライトフレーム
２４ トランス
２６ 冷却ファン

Claims (6)

1. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、
   前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるための発熱電子部品を備えるインバータ回路を有する配線基板と、
   前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、
   を具備する液晶表示装置において、
   前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、
   前記発熱電子部品が存在する空隙部分に送風する冷却ファンを配した
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、
   前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるための発熱電子部品を備えるインバータ回路を有する配線基板と、
   前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、
   を具備する液晶表示装置において、
   前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、
   前記発熱電子部品に非導電性の伝熱シートを接触させ、
   前記伝熱シートを前記フレームに接触させた
   ことを特徴とする液晶表示装置。
3. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、
   前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるための発熱電子部品を備えるインバータ回路を有する配線基板と、
   前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、
   を具備する液晶表示装置において、
   前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、
   前記発熱電子部品が存在する空隙部分に送風する冷却ファンを配し、
   前記配線基板に取り付けられた発熱電子部品に伝熱シートを接触させ、
   前記伝熱シートを前記フレームに接触させた
   ことを特徴とする液晶表示装置。
4. 前記バックライトと前記配線基板との間に熱反射板を配した
   ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
5. 液晶パネルと、
   前記液晶パネルの裏面に配されたバックライトと、
   前記バックライトの裏面に配され、かつ、前記バックライトを点灯させるためのインバータ回路を有する配線基板と、
   前記液晶パネル、前記バックライト、前記配線基板を収納するフレームと、
   を具備する液晶表示装置において、
   前記バックライトと前記配線基板とを所定間隔を開けて配し、
   前記バックライトと前記配線基板との間に放熱板を配し、
   前記配線基板からの熱を前記放熱板に伝える伝熱部材を設けた
   ことを特徴とする液晶表示装置。
6. 前記バックライトが、前記液晶パネルの裏面直下にランプを配する直下型バックライトである
   ことを特徴とする請求項１〜５の少なくとも一項に記載の液晶表示装置。
   

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