JP2008060204A - Ledバックライトユニットおよびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 LEDバックライトユニットにおいてLED実装基板を放熱板にネジなしで固定する。
【解決手段】LEDバックライトユニット40において、表面に発光ダイオード(LED)5bが実装された基板5aを放熱板2に取り付ける場合、放熱板2に逆テーパー状の側壁を有する溝18を設ける。そして、この溝18内にLED5bが実装された基板5aを収納する。ネジを使用しなくても、LED発光時に基板5aが熱膨張して放熱板2の溝18の側壁と接触して基板5aを溝18内に固定できる。
【選択図】 図1
【解決手段】LEDバックライトユニット40において、表面に発光ダイオード(LED)5bが実装された基板5aを放熱板2に取り付ける場合、放熱板2に逆テーパー状の側壁を有する溝18を設ける。そして、この溝18内にLED5bが実装された基板5aを収納する。ネジを使用しなくても、LED発光時に基板5aが熱膨張して放熱板2の溝18の側壁と接触して基板5aを溝18内に固定できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を光源とするバックライトユニット(以下、LEDバックライトユニットという)とそれを用いた液晶表示装置に関し、特にLEDバックライトユニットの放熱構造およびそれを用いた液晶表示装置に関するものである。
従来、液晶表示装置の光源には、冷陰極管が使用されてきた(例えば、特許文献1参照)。冷陰極管を使用する液晶表示装置の光源には、直下型バックライト及びサイド型バックライトがある。そして、直下型バックライトが組み込まれた液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側に冷陰極管が配置されており、この冷陰極管から出射した白色光が液晶パネルを透過することにより、画像が表示される。また、サイド型バックライトが組み込まれた液晶表示装置においては、液晶パネルの背面側の側方に冷陰極管が配置されており、この冷陰極管から出射した白色光が、導光板により液晶パネルの全面に供給され、この光が液晶パネルを透過することにより、画像が表示される。
これに対して、画像の色再現性を向上させるために、光源として、赤色LED、緑色LED及び青色LEDを使用するLEDバックライトユニットが開発されている(例えば、特許文献2、特許文献3)。この技術は、液晶パネルの背面側に、赤色LED、緑色LED及び青色LEDを1列に配置し、光ガイド(導光板)によりこれらの光を混色し、白色光として液晶パネルに照射するものである。
LEDはガラスエポキシ基板、アルミニウム等の金属基板またはセラミック基板等に実装されて液晶表示装置等に使用される。LEDは発熱するので、LEDが高温になるのを防止するためにLEDを実装した基板(以下、LED実装基板という)を放熱板に固定することが行われている。
図9は、特許文献3に開示される液晶表示装置の例を示す、LEDの配列方向に平行な断面図である。図9を参照すると、液晶表示装置100においては、LEDバックライトユニット200は、アルミニウム等からなる放熱板102と、その上にLED105bが一列に搭載された基板105aと、を備える。基板105aは、LED105bの配列方向に延びる板状の部材である。そして、基板105aは、ネジ116により放熱板102に連結されている。LEDバックライトユニット200は、放熱板102の後方にさらにフィン部103を備える。フィン部103は、板状の基材103aと、この基材103aから後方に向けて立設した複数のフィン103bとから構成されている。フィン103bは基材103aの後面にマトリクス状に配列されている。フィン部103の基材103aは放熱板102に複数のネジ121により連結されている。ネジ121は、ナット122で固定されている。これにより、フィン部103は放熱板102に密着している。一方、放熱板102の前方には、リアカバー104が設けられている。リアカバー104は2つに分割されており、それらの間は隙間117となっている。
更に、LED105bの前方には、入射した光の方向を90°曲げて出力するリフレクタ106が設けられている。リフレクタ106は、LED105bから前方に出射した光が入射され、この光を側方に向けて出射する。更にまた、リフレクタ106から出射した光が入射する位置に、混色用導光板107が設けられている。混色用導光板107から見て、リフレクタ106が配置されている側の反対側に、入射した光の方向を180°曲げて出射するリフレクタ108が設けられている。リフレクタ108は、混色用導光板107から側方に出射した光が入射され、この光を折り返して側方に向けて出射する。混色用導光板107の前方に、混色用導光板107と平行に照光用導光板109が設けられている。照光用導光板109は、リフレクタ108によって折り返された光が入射するようになっている。混色用導光板107と照光用導光板109との間には、両導光板間における光の漏洩を防止するために、反射シート110が設けられている。照光用導光板109の前方には、光学シート111が設けられている。
そして、上述の混色用導光板107、リフレクタ108、反射シート110、照光用導光板109及び光学シート111を収納する枠状のシャーシ112が設けられている。シャーシ112はリアカバー104の内部に配置されており、シャーシ112とリアカバー104とにより、混色用導光板107、反射シート110、照光用導光板109及び光学シート111を挟持している。光学シート111及びシャーシ112の前方に、液晶パネル113が設けられている。
液晶パネル113の前方には、フロントカバー114が設けられている。これにより、フロントカバー114とシャーシ112とにより、液晶パネル113が挟持されている。
上述のように、従来の液晶表示装置のLEDバックライトユニット200においては、LED実装基板は、ネジにより放熱板102に取り付けられている。しかし、このような従来技術では、LED実装基板の長尺化に伴い固定用のネジが多く必要になっている。そのために、LED実装基板の放熱板への固定する時間が増加する問題がある。
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、LED実装基板を放熱板にネジを使用しないで固定する構造のLEDバックライトユニットおよびそれを用いた液晶表示装置を提供する。
本発明は、LEDバックライトユニットにおいて、LED実装基板に取り付ける放熱板に逆テーパー状の側壁を有する溝を設け、この溝内にLED実装基板を収納したことを特徴とする。
上記の本発明の構成において、LED実装基板を溝内に収納保持する保持バネを上記の溝の側壁の所定位置から該溝内部に突出して設け、上記のLED実装基板の両側面には、上記の保持バネが嵌合する凹部が設けることができる。そして、上記の保持バネに上記の凹部を嵌合することによって、上記LED実装基板は溝内に位置決めすることができる。
上記の本発明のLEDバックライトユニットにおいて、上記の放熱板の上記の溝が形成された面と反対側の面に放熱フィンを設けることができる。
上記の本発明のLEDバックライトユニットにおいて、上記のLED実装基板は、熱膨張率の異なる第1の基板と第2の基板から構成することができる。そして、上記のLED実装側の基板を上記の第2の基板とし、この第2の基板の熱膨張率を上記の第1の基板よりも熱膨張率が小さくする。
上記の本発明のLEDバックライトユニットにおいて、LEDの消灯時には、上記のLED実装基板が上記の溝の側壁に接触しないように上記の溝の開口寸法を設定する。そして、LEDの発光時には、該LEDの発熱によって上記のLED実装基板が熱膨張し、該基板の側面が上記の溝の側壁に接触するような開口寸法とする。
上記の本発明のLEDバックライトユニットは、液晶表示装置に適用できる。
本発明は、LED実装基板を放熱板に取り付けた構造を備えるLEDバックライトユニットにおいて、放熱板に逆テーパー状の溝を設け、その中にLED実装基板を収納した。この構造により、LED実装基板を放熱板にネジを使用しないで固定できる。
本発明のLEDバックライトユニットにおいては、放熱板の逆テーパー状の溝は、LEDの消灯時には、LED実装基板が溝の側壁に接触しない開口寸法とし、そして、LEDの発光時には、LEDの発熱によってLED実装基板が熱膨張し、該基板の側面が溝の側壁に接触するような開口寸法とした。これによりLEDの発光時にLED実装基板と放熱板との密着性があがり、放熱効果が増加する。
本発明のLEDバックライトユニットにおいては、LED実装基板は、熱膨張率の異なる2つの基板から構成し、LED実装側の基板の熱膨張率を他の基板よりも小さくした。これによってLEDの発光時にLED実装基板が放熱板実装面側に反るために基板と放熱板の密着性があがる。その結果、放熱効果がさらに増加する。
本発明のLEDバックライトユニットにおいては、放熱板の溝内にLED実装基板を収納するために、LED実装基板の放熱板に対する位置決めが容易である。また、放熱板の溝の側壁の所定の位置から溝内に突出するLED実装基板の保持バネを設けることによってLED実装基板の溝内での位置決めがより容易となる。
本発明のLEDバックライトユニットは、LEDを光源とする液晶表示装置に適用でき、液晶表示装置のLED実装基板組み立て工数の低減が可能である。
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態の液晶表示装置用のLEDバックライトユニットの構造を示す断面図である。図2は、図1のLEDバックライトユニットの要部の平面図である。また、図3は、図1のLED実装基板の平面図である。図1のように、LEDバックライトユニット40は、LED実装基板5と、表面に逆テーパー状の溝18が形成された放熱板2と、放熱板2の裏面に設けられたフィン部3と、を備える。LED実装基板5は、放熱板2の溝内に収納されている。LED実装基板5は、図3のように、長尺状の基板5aにLED5bが実装されて構成される。LED実装基板5の基板5aの側壁には、凹部5cが形成されている。そして、図2のように、溝18の側壁底部に配設された保持バネ23の凸部が基板5aの凹部5cに嵌合するようにLED実装基板5を溝18内に配置されている。LED実装基板5は、凹部5cを保持バネ23によって基板5aの両側面から挟持することによって、溝18内での長尺方向の固定位置が調節される。本実施の形態のLEDバックライトユニットでは、LED実装基板5は放熱板2に保持バネ23によって固定されているだけであり、従来技術のように、固定用のネジは使用されていない。従って、LED実装基板5の基板5aの長さが長くなっても、LED実装基板5の放熱板2の取り付け工数の増加を抑制できる。
図1のように、フィン部3は、板状の基材3aと、この基材3aから後方に向けて立設した複数のフィン3bとから構成されている。フィン3bは基材3aの後面にマトリクス状に配列されている。フィン部3の基材3aは放熱板2に複数のネジ21により連結されている。ネジ21は、ナット22で固定されている。これにより、フィン部3は放熱板2に密着している。
LED実装基板5の基板5aの材料としては、ガラスエポキシ基板、アルミニウム等の金属板、セラミック基板等が使用される。また、放熱板2やフィン部3の材料としては、鋼板、アルミニウム、ステンレス等の金属板が使用される。
放熱板2の逆テーパー状の溝18は、次のように形成することができる。放熱板2を2枚の放熱板(図1の第1の放熱板2aと第2の放熱板2bから構成する。第1の放熱板2aに切削加工、金型加工またはエッチングによって順テーパー状の壁を有する開口を形成し、この第1の放熱板2aを裏返して第2の放熱板2bに重ねる。重ねた第1の放熱板2aと第2の放熱板2bは、ネジ止め等によって固定する。第1の放熱板2aに順テーパー状の壁を有する開口した後、第1の放熱板2aの第2の放熱板2bとの重ね面に保持バネ23の装着用溝を形成する。
図4に、図1の第1の放熱板2aの第2の放熱板2bとの接続面からら見た平面図を示す。図4(a)は、第1の放熱板2aに形成された保持バネ装着用溝24a,24bに保持バネ23を装着する前の平面図である。図4(b)は、第1の放熱板2aに形成された保持バネ装着用溝24a,24bに保持バネ23を装着後、LED実装基板5を溝18内に収納した状態を示す平面図である。なお、符号19は、溝18の開口部を示す。
次に、図5を参照して、本実施形態のLEDバックライトユニットに動作について説明する。図5(a)は、LEDバックライトユニットにおけるLED5bの消灯時のLED実装基板の溝18内の状態を示す断面図である。また、図5(b)は、LEDバックライトユニットにおけるLED5bの発光時のLED実装基板の溝18内の状態を示す断面図である。図5(a)を参照すると、LED5bの消灯時では、LED実装基板5の基板5aは溝18の側壁に接触していない。LED5bを発光すると、図3(b)のように、LED5bの発熱によって基板5aが熱膨張し、溝18の側壁と接触し、基板5aは保持バネ23(図2参照)と溝18の側壁によって固定されることになる。本発明では、溝18の開口寸法は、LED5bの発熱によって基板5aが熱膨張した場合に、基板5aが溝18の側壁に接触するような寸法とすることが重要である。
次に、本実施の形態のLEDバックライトユニットの液晶表示装置への第1の適用例について、図6を参照して説明する。なお、図6において、図1と同じ符号のものは、図1と同じものを示す。図6を参照すると、液晶表示装置1は、LEDバックライトユニット40を備える。LEDバックライトユニット40は、LED実装基板5と、表面に逆テーパー状の溝18が形成されたた放熱板2と、放熱板2の裏面に設けられたフィン部3と、を備える。LED実装基板5は、放熱板2の溝内に収納されている。放熱板2は、アルミニウム等の金属材料からなる。放熱板2は、第1の放熱板2aと第2の放熱板2bの積層構造からなる。フィン部3は、板状の基材3aと、この基材3aから後方に向けて立設した複数のフィン3bとから構成されている。フィン3bは基材3aの後面にマトリクス状に配列されている。フィン部3の基材3aは放熱板2に複数のネジ21により連結されている。ネジ21は、ナット22で固定されている。これにより、フィン部3は放熱板2に密着している。
一方、LEDバックライトユニット40の放熱板2の前方には、リアカバー4が設けられている。リアカバー4は2つに分割されており、それらの間は隙間17となっている。また、リアカバー4間の隙間17には、LED5bが1列に配列されている。LED実装基板5は、基材5aとそれに実装されたLED5bを備えて構成される。基材5aは、LED5bの配列方向に延びる板状(長尺状)の部材である。LED5bは液晶表示装置1の光源として使用される。
更に、LED5bの前方には、入射した光の方向を90°曲げて出力するリフレクタ6が設けられている。リフレクタ6は、LED5bから前方に出射した光が入射され、この光を側方に向けて出射する。更にまた、フレクタ6から出射した光が入射する位置に、混色用導光板7が設けられている。混色用導光板7から見て、リフレクタ6が配置されている側の反対側に、入射した光の方向を180°曲げて出射するリフレクタ8が設けられている。リフレクタ8は、混色用導光板7から側方に出射した光が入射され、この光を折り返して側方に向けて出射する。混色用導光板7の前方に、混色用導光板7と平行に照光用導光板9が設けられている。照光用導光板9は、リフレクタ8によって折り返された光が入射するようになっている。混色用導光板7と照光用導光板9との間には、両導光板間における光の漏洩を防止するために、反射シート10が設けられている。照光用導光板9の前方には、光学シート11が設けられている。
そして、混色用導光板7、リフレクタ8、反射シート10、照光用導光板9及び光学シート11を収納する枠状のシャーシ12が設けられている。シャーシ12はリアカバー4の内部に配置されており、シャーシ12とリアカバー4とにより、混色用導光板7、反射シート10、照光用導光板9及び光学シート11を挟持している。光学シート11及びシャーシ12の前方に、液晶パネル13が設けられている。液晶パネル13の前方には、フロントカバー14が設けられている。これにより、フロントカバー14とシャーシ12とにより、液晶パネル13が挟持されている。
次に、本実施の形態のLEDバックライトユニットの液晶表示装置への第2の適用例について、図7を参照して説明する。図7に示すLEDバックライトユニット40aのLED実装基板5および放熱板2は図1と同様なものである。本実施例においては、LED実装基板5を放熱板2の逆テーパー状の溝18内に収納し、放熱板2をフロントカバー30の内面にネジ15で固定した。LED実装基板5は、基板5aとそれに実装されたLED5bとから構成される。LED実装基板5は、液晶表示装置1aの光源として使用される。本実施例では、LED5bから発生する熱は、基板5a、放熱板2を介してフロントカバー30に逃げるようにしている。なお、図7において、符号31は導光板を示し、符号13は液晶パネルを示す。また、符号32は、反射板であり、符号33は、リアカバーを示す。
上記の本発明のLEDバックライトユニットにおいては、LED実装基板5の基板5a材料としては一種類の材料が使用されたが、熱膨張率の異なる基板材料を積層して使用することもできる。図8は、LED5bを有機材料からなる第1の基板5eと第1の基板5eよりも熱膨張率の小さい金属板からなる第2の基板5dの積層基板35に実装した例である。この場合、第1の基板5eとしては、エポキシ樹脂基板等を例示でき、第2の基板5dとしてはアルミニウム基板が例示できる。この場合、LED5bの発光時には、第1の基板5eの熱膨張が大きくなるため、LED5bと反対側の第1の基板5eの面が凸になるような反りが発生し、積層基板35の溝18の底部に露出している第2の放熱板2b(図1参照)表面との密着性が増加する。なお、第1の基板5eのエポキシ樹脂基板としてはカーボン等を基板中に分散して熱伝導性を増加させた材料を使用することもできる。
1,1a,100 液晶表示装置
2,102 放熱板
2a 第1の放熱板
2b 第2の放熱板
3,103 フィン部
3a,103a,105a 基材
3b,103b フィン
4,104 リアカバー
5 LED実装基板
5a,105a 基板
5b,105b LED
5c 凹部
5d 第2の基板
5e 第1の基板
6,8,106,108 リフレクタ
7,107 混色用導光板
9,109 照光用導光板
10,110 反射シート
11,111 光学シート
12,112 シャーシ
13,113 液晶パネル
14,114 フロントカバー
15,21,116,121 ネジ
17,117 隙間
18 溝
19 開口部
22,122 ナット
23 保持バネ
24a,24b 保持バネ装着用溝
30 フロントカバー
31 導光板
32 反射板
33 リアカバー
35 積層基板
40,40a,200 LEDバックライトユニット
2,102 放熱板
2a 第1の放熱板
2b 第2の放熱板
3,103 フィン部
3a,103a,105a 基材
3b,103b フィン
4,104 リアカバー
5 LED実装基板
5a,105a 基板
5b,105b LED
5c 凹部
5d 第2の基板
5e 第1の基板
6,8,106,108 リフレクタ
7,107 混色用導光板
9,109 照光用導光板
10,110 反射シート
11,111 光学シート
12,112 シャーシ
13,113 液晶パネル
14,114 フロントカバー
15,21,116,121 ネジ
17,117 隙間
18 溝
19 開口部
22,122 ナット
23 保持バネ
24a,24b 保持バネ装着用溝
30 フロントカバー
31 導光板
32 反射板
33 リアカバー
35 積層基板
40,40a,200 LEDバックライトユニット
Claims (12)
- 表面に発光ダイオードが実装された基板と、該基板に接触して設けられ、前記基板から伝達される前記発光ダイオードから発生した熱を放熱するための放熱板と、を備えるLEDバックライトユニットにおいて、前記放熱板は、表面に逆テーパー状の側壁を有する溝を備え、前記溝内に前記基板が収納されていることを特徴とするLEDバックライトユニット。
- 前記基板を前記溝内に収納保持する保持バネが、前記溝の前記側壁の所定位置から前記溝内部に突出して設けられ、前記基板の両側面には、前記保持バネが嵌合する凹部が設けられ、前記基板は前記保持バネに前記凹部を嵌合することによって前記溝内に位置決め収納されていることを特徴とする請求項1に記載のLEDバックライトユニット。
- 前記放熱板の前記溝が形成された面と反対側の面には、放熱フィンが設けられていることを特徴とする請求項1または2記載のLEDバックライトユニット。
- 前記基板は、熱膨張率の異なる第1の基板と第2の基板から構成され、前記発光ダイオードの実装側の基板が前記第2の基板であり、前記第2の基板は前記第1の基板よりも熱膨張率が小さいことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のLEDバックライトユニット。
- 前記第1の基板は有機材料からなり、前記第2の基板は、金属材料からなることを特徴とする請求項4に記載のLEDバックライトユニット。
- 前記発光ダイオードの消灯時には、前記基板が前記溝の側壁に接触せず、前記発光ダイオードの発光時には、前記発光ダイオードの発熱によって前記基板が熱膨張し、前記基板の側面が前記溝の前記側壁に接触するように前記溝の開口寸法が設定されていることを特徴とする請求項1に記載のLEDバックライトユニット。
- 液晶パネルと、前記液晶パネルを照光する光源装置と、を備える液晶表示装置において、前記光源装置は、表面に発光ダイオードが実装された基板と、該基板に接触して設けられ、前記基板から伝達される前記発光ダイオードから発生した熱を放熱するための放熱板と、を備えるLEDバックライトユニットを備え、前記放熱板は、表面に逆テーパー状の側壁を有する溝を備え、前記溝内に前記発光ダイオードが実装された前記基板が収納されていることを特徴とする液晶表示装置。
- 前記基板を前記溝内に収納保持する保持バネが、前記溝の前記側壁の所定位置から前記溝内部に突出して設けられ、前記基板の両側面には、前記保持バネが嵌合する凹部が設けられ、前記基板は前記保持バネに前記凹部を嵌合することによって前記溝内に位置決め収納されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
- 前記LEDバックライトユニットは、前記放熱板の前記溝が形成された面と反対側の面には、さらに放熱フィンを備えることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の液晶表示装置。
- 前記基板は、熱膨張率の異なる第1の基板と第2の基板から構成され、前記発光ダイオードの実装側の基板が前記第2の基板であり、前記第2の基板は前記第1の基板よりも熱膨張率が小さいことを特徴とする請求項7〜請求項9のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
- 前記第1の基板は有機材料からなり、前記第2の基板は、金属材料からなることを特徴とする請求項10に記載の液晶表示装置。
- 前記発光ダイオードの消灯時には、前記基板が前記溝の側壁に接触せず、前記発光ダイオードの発光時には、前記発光ダイオードの発熱によって前記基板が熱膨張し、前記基板の側面が前記溝の前記側壁に接触するように前記溝の開口寸法が設定されていることを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
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