JP2009117348A - 液晶表示用バックライト及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】液晶表示パネル用の照明光を一方の面から出射する出射用導光板11と、この出射用導光板11の他方の面に装着された一方と他方の混色用導光板15,16と、この各混色用導光板15,16の相互間に設置された放熱用空間領域22と、この放熱用空間領域22内に配置された複数個の発光素子17,18と、前記各混色用導光板15,16内を伝搬してくる各出力光を各混色用導光板15,16の外側端面から対応する前記出射用導光板11の各端面に案内する一方と他方のリフレクタ19,20とを備え、前記各発光素子17,18を保持する保持プレート21を設けると共に、この保持プレート21を、各混色用導光板15,16に対向して且つ通気用の間隙cを隔てて配置したこと。
【選択図】図1
Description
ここで、図10における各符号は、特許文献1の図3Bに付せられた符号に100を加えた符号であり、その構成はまったく同じである。ただし、光コリメーティング161A、162Aについては、特許文献1における元の符号161,162に、A,Bのみを付加した番号とした。
これは、2倍のLEDを取り付けることで、増大した明るさを実現するために二列の光源セクション161,162を設けたものであるが、光源セクション161,162が近接しているため、互いの発する熱の影響等により、耐久性が著しく損なわれるばかりでなく明るさも単純には2倍となるものではない。この発熱の影響を軽減し除去するためには、放熱手段が必要である。
本発明では、上記関連技術が備えている不都合を改善し、簡単な構成で放熱効果の向上を図ると共に、同時に薄型化および軽量化を可能とした液晶表示用バックライトおよび液晶表示装置を提供することを、その目的とする。
このようにすると、放熱空間が徐々に広くなる様に設定されているので、空気の自然対流の上昇方向に障害物が無いだけでなく、複数個の発光素子から生じ、上昇してくる熱を広い空間で受けることになるため、より効率良く放散することができる。
このようにすると、放熱空間が屈曲していることで、発光素子の数を減らすことなく、屈曲点を境に各々の領域で熱を効率よく放散させることができる。
このようにすると、混色用導光板に向けてガイド用リフレクタにより各発光素子の出力光を案内できるので、各発光素子の有効出力光を高めることができる。
このようにすると、保持プレートの面を大面積とすることができ、大面積からの放熱が可能となるので、簡単な構成で放熱効果の向上を図ることができる。
D≧n×P/tan(θ/2) (n:近接同一色のLEDまでの個数)
を満足するように設定してもよい。
これにより、混色用導光板の大きさを最適に、必要最低限の寸法とすることで、放熱空間の極大化を図ることができる。
以下、本発明にかかる液晶表示用バックライトの第1の実施形態を図1乃至図2に基づいて説明する。
ここで、図lは本第l実施形態における液晶表示用バックライトを示す正面図、図2は図lのII−II線に沿った縦断面図である。
この内、液晶表示用バックライト10は、液晶表示パネル5用の照明光を一方の面(液晶表示パネル5に面する表面)から液晶表示パネル5に向けて出射する出射用導光板11と、この出射用導光板11の他方の面(背面)にスペーサ部材である光隔離板12を介して重ね合わせるようにして装着された混色用導光板13とを備えている。この混色用導光板13は、図2に示すように、同一面上にそれぞれ所定間隔(後述する放熱用空間領域部分)を隔てて装着された一方と他方の各混色用導光板15,16により構成されている。この一方と他方の混色用導光板15,16は、本実施形態では同一の大きさのものが使用されている。
これにより、各混色用導光板15,16内を伝搬してきた各LEDl7,18からの出力光は、円弧状小矢印に示すように、一方と他方のリフレクタ19,20内を反射伝搬して、出射用導光板11の各外側端面から出射用導光板11内へ伝搬されるようになっている。
ここで、本実施形態では、放熱用空間領域22も前述した各リフレクタ19,20に対して平行となるように、前述した一方と他方の各混色用導光板15,16が形成されて前述した出射用導光板llに装着されている。
このため、放熱用空間領域22の長さが出射用導光板llの長辺の長さを同等の長さに設定されるので、各LED17,18の数を短辺に放熱用空間領域22を設ける場合に比較して多く装備することができ、このため、出射用導光板llから液晶表示パネル5に向けて出力される出カ光の明るさを増大させることができるという利点がある。
そして、これらのガイド用リフレクタ(光反射ガイド)23,24としては、光損失の少ない材料(銀蒸着フィルム、樹脂の多層膜フィルム、或いはこれらを金属板に貼り合わせた物など)が素材として使用されている。
このように、各列のLEDl7,18部分にそれぞれガイド用リフレクタ23,24を装備することにより、このガイド用リフレクタによって各LED17,18の出力光を案内できるので、各LEDl7,18から周囲に向けて出力される全体の出力光を効率よく利用できる。
また、各混色用導光板15,16から出射した光は、上述したように、上側リフレクタ19および下側リフレクタ20で反射されるとともに、その進行方向を略180。変換され、前述したようにそれぞれ出射用導光板llへと導かれるようになっている。
上記LEDl7,18としては、レンズ付き表面実装型(例えば、Lumileds製Luxeon Emitter,Lambertian)が使用され、それぞれRGBの単色を発光する複数のLEDの集合体とし、図lに示すように横方向に適当な配列でそれぞれ配置され、全体として図lでは水平方向に所定間隔を隔てて二列に配列されている。
これにより、保持プレート21に伝達された熱は、放熱手段としても機能する当該保持プレート21によって、大気中に有効に放散されることになる。
図2に示すように、それぞれのLEDl7,18に通電されて発光した光は、ガイド用リフレクタ23,24で反射して、それぞれ一方の混色用導光板15および他方の混色用導光板16に導かれ、これらの混色用導光板15,16を通過した光は、リフレクタ19,20で180度方向を変えられ、出射用導光板llに導かれ、そこで均一な面発光となって、前述した光学シート27から液晶表示パネル30に向かって照射される。
一方、保持プレート21の裏面側と、保持プレート21の表面側と、前述した通気用の間隙22A,22B、及び放熱用空間領域22には、空気の流れが生じているので、保持プレート21が熱交換により放熱され、冷却される。その結果、保持プレート21の全面が冷却されるので、例えばヒートシンクを取り付けなくてよく、これにより、簡単な構成で放熱効果の向上を図ることができ、同時に熱放散機能を備えた保持プレート21を装備したので、液晶表示用バックライト10の全体の薄型化および軽量化を図ることができる。
この第1の実施形態において、図2(A)に開示した放熱用空間領域22は、各混色用導光板15,16を分けて成る切除部によって形成された空間領域であり、出射用導光板31と、混色用導光板15,16の各側端面(相互に対向する面)15A,16Aと、所定寸法の間隔Cをおいて配置された保持プレート21とによって、構成されている。
そして、この放熱空間22を極力広くすることができれば、LEDから生ずる熱を効率よく放散させることができる。
まず、図2(B)において、混色用導光板15のガイド用リフレクタ23側の側端面15Aと、混色用導光板15の前記リフレクタ上側19側の側端面15Bとの間の距離をD、LED17の配列ピッチをP、LED17の配光角度(半値角)をθとする。
これは、使用するLEDの半値角等の特性に関わらず、次の式(a)で表すことができる。
D≧n×P/tan(θ/2) ‥‥(a)
ここで、nは隣接する同一色のLEDまでの個数を表す。
(l).複数の各LEDl7,18が保持プレート21に保持され、この保持プレート21が、一方と他方の各混色用導光板15,16との間に通気用の間隙22A,22Bを介して配置されているので、通気用の間隙22A,22B内および放熱用空間領域22内を流動する空気により、保持プレート21が冷却され、各LED17,18から発生する熱を大気中に放散することができる。その結果、簡単な構成で放熱効果の向上を図ることができるので、新たに冷却用としての機構を設けなくてもよく、装置全体の薄型化及び軽量化を期待することができる。
次に、本発明の第2実施形態を、図3乃至図4に基づいて説明する。
ここで、前述した第l実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
この第2実施形態において、液晶表示用バックライト10Aは、前述した放熱用空間領域32を、互いに平行に、かつ土下方向に延在して配置された右側リフレクタ29と左側リフレクタ30に対して垂直方向に平行状態で設定したものである。
その他の構成およびその作用効果は前述した第lの実施形態と同一となっている。
(8).LED17,18が図3の左右方向に対して上下方向に配列され、放熱用空間領域32が、図中、上下方向に延びた右側リフレクタ29および左側リフレクタ30と平行状態に設定されているので、空気の自然対流の上昇方向に障害物がなく、これにより、複数個のLED17,18から生じる熱を、空気の自然対流により、より効率よく放散することができる。
次に、本発明の第3実施形態を、図5に基づいて説明する。
ここで、前述した第2の実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
この第3実施形態の液晶表示用バックライト10Vは、前述した第2実施形態において、LED17,18と、ガイド用リフレクタ43,44と、保持プレート21と、光隔離板12とで囲まれた放熱用空間領域32Aの形状を、図5中における下側よりも上側の方が広がった形状、即ち、逆台形状としたものである。
このような構成の第3実施形態によれば、前述した第2実施形態と同一の作用効果を有するほか、更に、次に示すような効果を得ることができる。
次に、本発明の第4実施形態を、図6に基づいて説明する。
ここで、前述した第l実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
この第4実施形態において、液晶表示用バックライト10Bは、放熱用空間領域22を、前記上側リフレクタ19および下側リフレクタ20に対して、所定角度α°傾斜して設定した点に特徴を有する。
(10).空間領域22をリフレクタ19,20に対して平行にした場合と比較して、空間領域22の全長を長くすることができるので、その結果、二列に配置する各LED17,18を多く配置することができ、明るさを増大させることができる。
次に、本発明の第5実施形態を図7に基づいて説明する。
ここで、前述した第4実施形態と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
このような構成の第5実施形態によれば、前記第4実施形態の同一の作用効果を有するほか、更に、次に示すような効果を得ることができる。
(11).放熱用空間領域22が上述したように屈曲していることで、LED17,18の数を減らすことなく、屈曲点Wを境に各々の領域で熱を効率よく放散させることができる。
次に、本発明の第6実施形態を、図8乃至図9に基づいて説明する。
ここで、前述した第2実施形態(図3乃至図4)と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
ヒートシンク65は、本実施形態では、上下方向に連続する台部65A上に図8中の上下方向に連続する複数枚のフィン65Bを設けた形状のものが使用されている。そして、このヒートシンク65は、熱伝導率に優れ且つ比重の小さなアルミニウム等で形成されている。このため、LEDl7,18から保持プレート21に伝わった熱は、そこからヒートシンク65に伝わることで、各LEDl7,18で生じた発熱がヒートシンク65を介して外部に有効に放散されることになる。
その他の構成及びその作用効果は前述した第2実施形態(図3乃至図4参照)の場合と同一となっている。
(12).放熱用空間領域32内に、ヒートシンク65を上述したように装備したので、保持プレート21を、放熱用空間領域32内を流動する空気により冷却することで放熱効果の向上を図ることができるほか、ヒートシンク65の放熱による放熱効果も得ることができ、より一層の放熱効果の向上を図ることができる。
また、ヒートシンク65が、保持プレート21のLEDl7,18等が配置された面とは同一の内面側に配置される構成としたので、装置の薄型化を阻害することもない。
次に、本発明の第7実施形態を、図10に基づいて説明する。
ここで、前述した第2実施形態(図3乃至図4参照)と同一の構成部材については同一の符号を用いるものとする。
(13).保持プレート21を、放熱用空間領域32内に装備した冷却ファン75により、放熱用空間領域32内の加熱空気を強制的に外部へ放出するばかりでなく、保持プレート21が上記強制的に空冷の対象として熱交換されるので、従来に増してより一層の放熱効果の向上を図ることができる。
例えば、前記第2実施形態の液晶表示用バックライト10Aの放熱用空間領域22内にヒートシンク65を装備した構造を前記第4実施形態とし、また、第2実施形態の液晶表示用バックライト10Aの放熱用空間領域22内に冷却ファン75を装備した構造を前記第7実施形態としたが、ヒートシンク65及び冷却ファン75の装備については、第2実施形態の液晶表示用バックライト10Aに必ずしも限定するものいではない。
更に、冷却ファン75を、第l実施形態の液晶表示用バックライト10の放熱用空間領域22内、或いは第4実施形態の液晶表示用バックライト10Bの放熱用空間領域22内に装備してもよい。
即ち、図11(A)に示すように、上述した各実施形態において、保持プレート21の一方の面としての表面に、断面鋸刃状の凹凸80を形成してもよく、また図11(B)に示すように、l保持プレート21の表面に、断面波形状の凹凸80を形成してもよい。
このようにすれば、保持プレート21の表面積(放熱面積)を大きくすることができ、かかる点において放熱効果の向上を図ることができる。
5 液晶表示パネル
10,10A乃至10D 液晶表示用バックライト
11 出射用導光板
12 スペーサ部材(遮光板)
13 混色用導光板
15,35 一方の混色用導光板
15A,16A,35A,36A 側端面
15B,16B,35B,36B 反対側端面
16,36 他方の混色用導光板
17,18 発光素子(LED)
19 上側リフレクタ(リフレクタ)
20 下側リフレクタ(リフレクタ)
22,32 放熱用空間領域
22A,22B,32A,32B 通気用の間隙
23,24 ガイド用リフレクタ(光反射ガイド)
29 右側リフレクタ(リフレクタ)
30 左側リフレクタ(リフレクタ)
65 ヒートシンク
75 冷却ファン
80 凹凸
Claims (15)
- 液晶表示パネル用の照明光を一方の面から出射する出射用導光板と、この出射用導光板の他方の面にスペーサ部材を介して同一面上にそれぞれ装着された一方と他方の混色用導光板と、この一方と他方の混色用導光板の相互間に設置された放熱用空間領域と、この放熱用空間領域内に配置された複数個の発光素子と、前記一方と他方の混色用導光板内を伝搬してくる前記各発光素子からの出力光を前記各混色用導光板の外側端面から対応する前記出射用導光板の各端面に向けて案内する一方と他方のリフレクタとを備え、
前記複数個の各発光素子を一体的に保持する保持プレートを設けると共に、この保持プレートを、前記一方と他方との各混色用導光板に対向して且つ通気用の間隙を隔てて配置したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項1に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記保持プレートを、前記出射用導光板に対応した大きさとしたことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項1に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱用空間領域を、前記通気用の間隙に連通した状態に設定したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項3に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記一方と他方の各リフレクタを相互に平行状態に設置すると共に、前記放熱用空間領域を前記各リフレクタに対して平行となるように、前記一方と他方の各混色用導光板を形成し前記出射用導光板に装着したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項3に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱用空間領域を、前記リフレクタに対して非平行の状態に配設したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項5に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱用空間領域を、前記出射用導光板に沿った面内で一部曲折した状態に形成し配設したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項3に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱用空間領域を、前記リフレクタに対して所定角度α度傾斜した状態に設定したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項3に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記複数個の発光素子を前記一方と他方の混色用導光板に対応して少なくとも二つの列に分けて配置したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項8に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記各列の複数個の発光素子の出力光を対応する前記各混色用導光板の前記放熱用空間領域側の端面に向けて案内する光反射ガイドを、前記複数の発光素子の各列毎に装備したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項9に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱用空間領域内に、前記保持プレート用の放熱助成手段を装備したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項10に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱助成手段を放熱用のヒートシンクで構成すると共に、この放熱用のヒートシンクを、その底面部分を介して前記保持プレートに固着したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項11に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記放熱助成手段を冷却ファンで構成すると共に、この冷却ファンを、そのファン保持部を介して前記保持プレートに固着したことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項1乃至12の何れか一つに記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記保持プレートの一方の面または他方の面の少なくとも何れかの面に、多数の凹凸を設けたことを特徴とする液晶表示用バックライト。 - 請求項1乃至12に記載の液晶表示用バックライトにおいて、
前記混色用導光板の内側端面である光反射ガイド側の端面と前記リフレクタ側の端面との間の距離をD、LEDの配列ピッチをP、LEDの配光角度(半値角)をθとした時に、前記距離Dが、次式、
D≧n×P/tan(θ/2) (n:近接同一色のLEDまでの個数)
を満足する状態に設定されていることを特徴とした液晶表示用バックライト。 - 液晶表示パネルと、前記液晶表示パネルの後方に配置され当該液晶表示パネルに表示用照射光を供給するバックライトとを備え、
前記バックライトが、前記請求項1乃至14のいずれか一つに記載の液晶表示用バックライトであることを特徴とする液晶表示装置。
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