JP2009224051A - Ｌｅｄバックライト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高温領域となるボトムシャーシの中央上部領域を対象として効率的な放熱を行って全体を均熱化する。
【解決手段】ボトムシャーシ７のＬＥＤを搭載したライトソース基板を組み合わせた第１主面対向する第２主面７Ｂ側に、中央部領域Ｈと周辺部領域ＬＬ、ＬＲに跨って取付プレート１７とヒートパイプ１８を取り付け、ボトムシャーシ７の周辺部領域ＬＬ、ＬＲにヒートパイプ１８の端部を結合した放熱フィン１９とから構成される放熱部１６を設けて中央部領域Ｈの放熱を行い全体に亘って温度分布を均一化する。
【選択図】図３

Description

本発明は、多数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を光源とするＬＥＤバックライト装置に関する。

ＬＥＤバックライト装置は、例えば液晶表示パネル等の表示パネルに組み合わされて各ＬＥＤから出射した照明光を表示パネルユニットに供給して表示装置を構成する。ＬＥＤバックライト装置は、光源として従来一般に用いられている例えばＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極管）と比較して小型・軽量、低消費電力、長寿命、或いは高輝度等の様々な特性を有しかつ廉価で提供されるようになってきた多数個のＬＥＤを備えることにより、大型の表示装置でも高輝度の画像表示が行われるようにする。

ところで、ＬＥＤバックライト装置においては、各ＬＥＤの改良に伴って高輝度化とともに個々の発熱量も小さくなってはいるが、表示装置の大型化に伴ってさらに多数個のＬＥＤを備えることにより全体としての発熱量も大きい。また、ＬＥＤバックライト装置においては、表示パネルユニットの背面側に外部と遮光された導光空間部を構成して組み合わされることから、各ＬＥＤからの発生熱が密閉状態の導光空間部内に籠ることにより全体として高温状態となる。

ＬＥＤバックライト装置においては、各ＬＥＤが、高温環境下において発光特性が不安定となって色度不良を生じたり寿命の低下といった問題を生じることがある。ＬＥＤバックライト装置においては、特に高温環境下での赤色ＬＥＤの発光効率が低下することにより、色再現性を低下させる。なお、表示装置における高温化の影響は、かかるＬＥＤバックライト装置の問題ばかりでなく、種々の回路ユニット基板に搭載した電子部品や集積回路素子等の特性や寿命を低下させたりする問題も生じさせる。

本出願人は、かかるＬＥＤバックライト装置の課題について、熱搬送効率が極めて高いヒートパイプを用いることにより各ＬＥＤからの発生熱或いは回路ブロック等からの発生熱を効率よく放熱して装置全体の温度上昇を抑制する放熱装置を提供した（例えば特許文献１、特許文献２を参照）。

上記各先願放熱装置は、多数個のＬＥＤをライン配置して実装した配線基板の背面にアルミ製の放熱プレートを取り付けるとともにこの放熱プレートにヒートパイプを取り付けて発生熱の熱搬送手段を構成し、この熱搬送手段をボトムシャーシの側方に設けたヒートシンクと冷却ファンとからなる放熱手段と結合して構成する。かかる先願放熱装置においては、各ＬＥＤ等からの発生熱を放熱プレートを介してヒートパイプにより効率よく側方部へと熱搬送して、ヒートシンクと冷却ファンとにより外部へと効率的に放熱、冷却することにより全体の温度上昇を低減して各ＬＥＤが安定して駆動されるようにする。

特開２００５−３１７４８０号公報 特開２００６−５８４８７号公報

上記先願放熱装置においては、上述したようにＬＥＤバックライト装置が発生熱の大きな多数個のＬＥＤを備え、熱発生源である各ＬＥＤを実装したライトソース基板の背面側に各ＬＥＤの実装領域に対向して放熱プレートとヒートパイプからなる熱搬送手段を配置する。かかる先願放熱装置においては、熱発生源であるＬＥＤの実装領域から直接発生熱を放熱手段へと熱搬送して効率的な冷却を行うことにより、全体の温度上昇が抑制されるようにする。

先願放熱装置においては、ヒートパイプにより熱搬送された発生熱をヒートシンクと大型部品である冷却ファンにより外部へ効率よく放熱する。先願放熱装置においては、比較的高価な多数本のヒートパイプや大型で重量も大きくかつ高価なヒートシンクや冷却ファンを備えることによりコスト高となるとともに大型で重量も大きくなっていた。

ＬＥＤバックライト装置においては、技術進歩によって回路ブロック等とともにＬＥＤも、上述した低消費電力特性や長寿命化或いは高輝度特性等とともに発生熱も小さなものが開発されたことにより、放熱手段の小型化が可能となっている。ＬＥＤバックライト装置においては、本体装置（表示装置）の低価格化に伴って大幅なコスト低減が要求されており、放熱手段の小型軽量化と低コスト化が重要な課題となっている。

ところで、発明者等は、ＬＥＤバックライト装置について鋭意検討を重ねた結果、各ＬＥＤの駆動状態（点灯状態）における温度分布がサイズにかかわらずボトムシャーシのある特定部位、すなわち中央部領域のやや上部が高温領域となるとともに各コーナ部位近傍の周辺部領域では比較的温度が低く、全体として温度分布が均一化していない状態にあることにも着目した。ＬＥＤバックライト装置においては、各ＬＥＤや回路ブロックの電子部品等からの発生熱により内部で対流が生じ、中央部領域に熱い空気が流れ込んで高温領域となる。ＬＥＤバックライト装置においては、外部に面した周辺部領域では自然放熱が行われて温度上昇が抑制されることにより、比較的温度が低い領域となる。ＬＥＤバックライト装置においては、特にコーナ部位では２方向の放熱が行われることにより、さらに温度が低い領域となる。

ＬＥＤバックライト装置においては、画面全体に亘って均一な色再現性を実現するために、多数個のＬＥＤの色温度が全体に亘って均一化されることが必要である。ＬＥＤバックライト装置においては、従来熱発生源であるＬＥＤの実装領域から直接効率的な放熱を行うことによる全体の温度上昇を抑制する対策を講じていた。ＬＥＤバックライト装置においては、上述した中央部領域と周辺部領域とで生じる温度分布のバラツキを低減することにより全体に亘って温度分布の均一化を図ることが可能となる。

したがって、本発明は、簡易な構造の放熱構造によって温度分布のバラツキに応じた効率的な放熱を行うことにより、コスト低減を図って画面全体に亘り均一な色再現性を実現するＬＥＤバックライト装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成する本発明にＬＥＤバックライト装置は、多数個のＬＥＤを実装したライトソース基板と、このライトソース基板を第１主面側に取り付けたボトムシャーシとを備え、表示パネルユニットに対してライトソース基板の各ＬＥＤから出射した照明光を供給する。ＬＥＤバックライト装置は、ボトムシャーシの背面側に、全体に亘って温度分布の均一化を図る放熱手段が設けられる。ＬＥＤバックライト装置は、放熱手段が、ボトムシャーシに対して少なくとも例えば中央部領域の高温部領域に取り付けた取付プレートと、高温部領域と例えば周辺部領域の低温部領域との間に跨って配置され取付プレートに取り付けたヒートパイプと、低温部領域に取り付けるとともにヒートパイプの端部を結合した放熱フィンとから構成される。

ＬＥＤバックライト装置においては、多数個のＬＥＤや電子部品等からの発生熱によって生じる内部対流による熱集中によりボトムシャーシの高温部領域となる例えば中央部領域から取付プレートとヒートパイプを介して例えば低温部領域である例えば周辺部領域へと効率的な熱搬送を行い、この低温部領域に設けた放熱効率の高い放熱フィンから放熱することにより高温部領域の冷却を行う。ＬＥＤバックライト装置においては、放熱手段が最も効果的な部位の部分的な放熱を行うことから、ヒートパイプの本数が削減されるとともに大型で高価な冷却ファンやヒートシンクを不要として廉価で放熱効率が高い放熱フィンのみによって所定の放熱が行われるようになる。したがって、ＬＥＤバックライト装置においては、温度分布のバラツキが低減されて各ＬＥＤの色温度が全体に亘って均一化され、高色再現性の画像表示が行われるようにする。

本発明にかかるＬＥＤバックライト装置によれば、取付プレートとヒートパイプを介してボトムシャーシの高温部領域から低温部領域へと効率的な熱搬送を行うとともに、低温部領域において放熱フィンから効率的な放熱を行うことにより温度分布のバラツキを低減して各ＬＥＤが全体に亘って色温度を均一化されて高色再現性の画像表示を行うことが可能となる。ＬＥＤバックライト装置によれば、ヒートパイプの本数を削減し薄型かつ軽量でも放熱効率が高い放熱フィンから構成した放熱手段により効率的な放熱を行うことにより大幅なコスト低減と薄型、軽量化を図ることが可能となる。

以下、本発明にかかるＬＥＤバックライト装置の実施の形態として示すＬＥＤバックライトユニット（以下、バックライトユニットと略称する。）１を備えた大型の液晶カラー表示装置（以下、液晶表示装置と略称する。）２について、図面を参照して詳細に説明する。液晶表示装置２は、例えばテレビジョン受像機や各種表示モニタ装置に用いられ、図１に示すように液晶パネルユニット３に対してその前面側に前面シャーシ（ベゼル）４が組み合わされるとともに、液晶パネルユニット３の背面側に、照明光を供給するバックライトユニット１が組み合わされる。

液晶表示装置２は、上述した液晶パネルユニット３とバックライトユニット１がミドルシャーシ５を介して積層状態に組み合わされるとともに、この積層体をボトムシャーシ７に組み合わせ、さらにこれらの積層体を覆って外周縁部をベゼル４と突き合わされるバックキャビネット８が組み合わされる。液晶表示装置２は、ボトムシャーシ７の背面側に回路基板１５（図３参照）が取り付けられるとともに、バックキャビネット８に詳細を省略するが電源コードやアンテナケーブル或いは外部接続ケーブル等を接続するコネクタ部やコントロールボックスの操作部等を外方に臨ませる開口部や放熱用のスリットが形成されており、ベゼル４とにより液晶表示装置２の外装体を構成する。

液晶表示装置２は、回路基板１５が、電源回路ユニットや制御回路ユニット或いは送受信回路ユニットや駆動回路ユニット等により構成される。なお、液晶表示装置２は、図示を省略するがステーを介してその底部に適宜の構造のスタンドが組み合わされて床面等に設置されるようにする。液晶表示装置２には、液晶パネルユニット３を挟んで左右一対の内蔵スピーカユニットも組み付けられる。

液晶パネルユニット３は、周知のように外周部に沿った所定幅の外周領域が電極引出し領域とされることにより非画像表示領域を構成し、この非画像表示領域に囲まれた領域が画像有効表示領域として構成される。液晶パネルユニット３は、外周領域に構成部材を積層状態に保持するフレーム枠３Ａがはめ合わされ、このフレーム枠３Ａをベゼル４側の前面フレームに固定するとともに画像有効表示領域を外方に臨ませて外周部を縁取られる。

液晶パネルユニット３は、周知のようにスペーサビーズ等により所定の対向間隔に保持された第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に液晶を封入する。液晶パネルユニット３は、第１ガラス基板の内面にストライプ状の透明電極と絶縁膜と配向膜を形成し、第２ガラス基板の内面に光３原色のカラーフィルタとオーバコート層とストライプ状の透明電極と配向膜を形成する。液晶パネルユニット３には、第１ガラス基板と第２ガラス基板の表面に、それぞれ偏向フィルムと位相差フィルムが接合される。

液晶パネルユニット３は、後述するボトムシャーシ７に搭載した駆動用コントロールユニット９から各透明電極を介して液晶に駆動電圧を印加して液晶分子の向きを変えてバックライトユニット１から供給される照明光の光透過率を変化させる。液晶パネルユニット３は、ポリイミドからなる配向膜が液晶分子を界面にして水平方向に配列されており、偏向フィルムと位相差フィルムが波長特性を無彩色化、白色化してカラーフィルタによるフルカラー化を図って画像等をカラー表示する。なお、液晶パネルユニット３は、かかる構成に限定されないことは勿論である。

バックライトユニット１は、導光ユニットを備え、この導光ユニットにより液晶パネルユニット３に対して後述するライトソース基板６に実装したＬＥＤ１１から出射された照明光を効率よく供給する。導光ユニットは、図２に示すようにボトムシャーシ７に設けた多数個のスタッド部材１０が突き当てられることにより上述した液晶パネルユニット３の背面側に全面に亘って所定の間隔を保持されて対向するとともにバックライトユニット１との間に導光空間部を構成して組み合わされる。

導光ユニットは、例えば積層状態に組み合わされる光学機能シート体１２と、拡散板１３と、反射シート１４とから構成される。導光ユニットは、反射シート１４が、液晶パネルユニット３とほぼ同等の大きさを有し、図２に示すように開口部を介して各ＬＥＤ１１を導光空間部内へと臨ませ、これら各ＬＥＤ１１から出射された照明光の周囲への漏れを防止するとともに反射させて拡散板１３へと効率よく供給する。

導光ユニットは、拡散板１３が、照明光を全面に亘って拡散してほぼ均一な輝度にした状態で光学機能シート体１２に供給する。導光ユニットは、光学機能シート体１２が、供給された照明光に対して所定の光学処理を施して液晶パネルユニット３へと供給する。光学機能シート体１２は、例えば照明光を直交成分に分解する光学機能シート体や照明光の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る光学機能シート体或いは照明光を拡散する拡散シート体や反射シート体等を積層してなる。なお、光学機能シート体１２は、上述した光学機能シート体の積層体に限定されず、その他の光学シート体として例えば輝度向上フィルム、位相差フィルム或いはプリズムシートを挟む２枚の光拡散シート等を備えるようにしてもよい。導光ユニットは、照明光を全面に亘って拡散してほぼ均一な輝度にした状態で液晶パネルユニット３に供給する。

バックライトユニット１は、ライトソース基板６が、液晶パネルユニット３の大きさに合わせて複数枚に分割されてなり、液晶パネルユニット３と対向する第１主面６Ａに赤色ＬＥＤ１１Ｒと緑色ＬＥＤ１１Ｇと青色ＬＥＤ１１Ｂを適宜組み合わせた多数個のＬＥＤ１１を搭載するとともに図示を省略する入出力コネクタ等を備える。ライトソース基板６には、第１主面６Ａに図示を省略するが多数個のＬＥＤ実装ランドが所定の配置構造を以って形成されており、これらＬＥＤ実装ランドにＬＥＤ１１がそれぞれに実装される。ライトソース基板６には、第２主面６Ｂ側に詳細を省略するが所定の配線パターンやランドが形成されて各種の電子部品等が搭載されるとともに、各基板に跨ってＬＥＤ１１の駆動回路基板１５Ａが実装される。

バックライトユニット１は、各ＬＥＤ１１が駆動回路から駆動電圧を印加されることにより駆動されて照明光を出射し、導光空間部を介して導光ユニットに供給する。なお、バックライトユニット１は、図２に示すようにライトソース基板６に赤色ＬＥＤ１１Ｒと緑色ＬＥＤ１１Ｇと青色ＬＥＤ１１Ｂを環状に配列して実装するが、かかる配列構造に限定されないことは勿論であり、また液晶パネルユニット３のサイズに応じてＬＥＤ１１の搭載個数も適宜設定される。

液晶表示装置２は、上述したバックライトユニット１や液晶パネルユニット３等の構成各部を支持して機械的構造体を構成するボトムシャーシ７が、例えば熱伝導率が大きく、機械的加工性がよく、軽量で機械的剛性を有するアルミ板金或いは同等の特性を有する金属材により形成される。ボトムシャーシ７は、詳細を省略するがスタンドを基準としてステーを介してその中央部位が支持され、トップブラケット部材を介してその上辺部位をベゼル４の上方枠部に位置決め固定される。

ボトムシャーシ７は、バックライトユニット１の取付面を構成する第１主面７Ａに上述したように多数個のスタッド部材１０が設けられるとともに、バックライトユニット１のライトソース基板６を取り付ける。ボトムシャーシ７は、ライトソース基板６を例えば複数個の金属製止めネジにより適宜の位置において固定することにより、強固な取り付けを行うとともにライトソース基板６からの熱伝達が行われるようになる。ボトムシャーシ７には、図３に示すように電源コネクタや外部接続コネクタ等の各種コネクタ或いは各種スイッチ等を搭載した電子部品取付基板や各種の制御回路基板等の回路基板１５が取り付けられる。

なお、液晶表示装置２においては、液晶パネルユニット３が、上述したように上端部や下端部に沿って多数個の引出し電極を有する電極引出し領域を形成し、これら引出し電極を介して駆動用コントロールユニット９から出力される入出力信号（駆動電圧）の授受が行われる。したがって、液晶表示装置２においては、駆動用コントロールユニット９が液晶パネルユニット３に対して電極引出し領域に近接した上方縁又は下方縁に沿った部位に対向してボトムシャーシ７に取り付けられることにより、配線部を短縮して配線部におけるノイズの重畳等を抑制するように構成される。また、液晶表示装置２においては、残像制御等の液晶パネルユニット３の高機能化により駆動用コントロールユニット９も大型化して発熱量も大きくなっており、各ＬＥＤ１１からの発熱量とともに設置位置が制限された駆動用コントロールユニット９の効率的な放熱も重要な課題となっている。

液晶表示装置２においては、バックライトユニット１のライトソース基板６に搭載された各ＬＥＤ１１や各回路基板１５に搭載した電子部品或いは駆動用コントロールユニット９等からの発生熱により内部対流が発生し、ボトムシャーシ７の中央部領域Ｈにおいて熱集中現象が生じて高温領域となる。液晶表示装置２においては、ボトムシャーシ７の外部に面した例えば左右の周辺部領域ＬＬ、ＬＲ（以下、周辺部領域Ｌと略称する。）では自然放熱が行われることにより温度上昇が抑制され、比較的温度が低い領域となっている。液晶表示装置２においては、上述したようにこの現象がサイズにかかわらず共通して生じる。

液晶表示装置２においては、詳細には発熱量によって範囲が異なるがボトムシャーシ７の中央部領域Ｈと周辺部領域Ｌにおいて例えば４６インチサイズで約２０℃前後の差異となる。バックライトユニット１においては、ボトムシャーシ７に詳細を後述する放熱部１６を設けて中央部領域Ｈからの効率的な放熱を行うことにより、全体に亘って温度分布のバラツキを低減して各ＬＥＤ１１が全体に亘って色温度を均一化されることで高色再現性の画像表示を行うことが可能となる。バックライトユニット１においては、ボトムシャーシ７が、放熱部１６による中央部領域Ｈからの効率的な放熱により全体の内部温度も低下し、各ＬＥＤ１１や各種電子部品の特性安定化や長寿命化が図られるようにもなる。

なお、液晶表示装置２においては、ボトムシャーシ７が、上述したように内部対流による熱集中現象により中央部領域Ｈが高温部領域となるが、発熱量の大きな電子部品等を搭載した駆動用コントロールユニット９や回路基板１５の対応領域においても部分的に高温部領域となる。バックライトユニット１においては、後述する放熱部１６により中央部領域Ｈとともにこの高温部領域の放熱を部分的に行うことも可能である。

バックライトユニット１は、放熱部１６が、図３に示すようにボトムシャーシ７の第２主面７Ｂ側に取り付けた複数個の取付プレート１７及びヒートパイプ１８と左右の放熱フィン１９Ｌ、１９Ｒ（以下、放熱フィン１９と総称する。）とから構成され、中央部領域Ｈを挟んで左右一対の放熱部１６Ｌ、１６Ｒ（以下、放熱部１６と総称する。）を配置する。放熱部１６は、詳細を後述するように各取付プレート１７にそれぞれヒートパイプ１８が取り付けられるとともに各ヒートパイプ１８の先端が放熱フィン１９と結合され、各ヒートパイプ１８により熱搬送した熱を放熱フィン１９により放熱する。

放熱部１６は、各取付プレート１７が、上述したボトムシャーシ７と同様に、熱伝導率が大きなアルミ材を素材とするアルミ押出部品或いは同等の特性を有する金属材を素材にして形成される。各取付プレート１７は、ボトムシャーシ７の中央部から周辺部に亘る長さを有する横長矩形の板状に形成される。なお、取付プレート１７は、例えばアルミ合金材、マグネシウム合金材、銀合金材或いは銅材等により形成することも可能であり、また板金、プレス加工、切出し加工等の適宜の加工方法により形成することも可能である。取付プレート１７は、図３に示すようにボトムシャーシ７に対して、それぞれ複数箇所を金属製止めネジにより固定されて中央部領域Ｈから左右側方の周辺部領域Ｌ（ＬＬ、ＬＲ）に跨り互いに平行状態で水平方向に取り付けられる。

各取付プレート１７には、それぞれヒートパイプ１８が主面に密着した状態で取り付けられている。ヒートパイプ１８は、周知のように熱伝導率の大きな銅等を素材とし内壁に毛細管構造（ウイック）を形成したパイプ体からなり、このパイプ体の内部を略真空状態として作動液が封入される。ヒートパイプ１８は、各種電子機器に備える放熱構造において効率的な熱伝導部材として用いられている。ヒートパイプ１８は、高温側において作動液が気化して低温側へと移動し、低温側において作動液が液化することで熱放出を行い、液化した作動液がウイック内を毛細管現象により再び高温側へと移動する動作を繰り返すことによって高能率の熱伝導作用を奏する。ヒートパイプ１８は、温度差が±１℃程度あっても、熱伝導作用を奏することが可能である。

放熱部１６は、放熱フィン１９が上述したボトムシャーシ７や取付プレート１７と同等の特性を有するアルミ板金をプレス加工等により打ち抜いて形成した多数枚の短冊状板のフィンを、図４に示すように例えばアルミ板金等により形成したフィン取付板２０に組み付けて構成する。放熱フィン１９は、詳細を省略するがフィン取付板２０に対して多数枚のフィンを厚み方向に対して互いに所定間隔を以って対向するようにして一側端を主面上に組み付けて一体化してなる。放熱フィン１９は、簡易な加工により形成した多数枚のフィンを積層して構成することにより、厚みの大きなアルミダイキャスト品或いはアルミ板金品と比較して全体として大きな表面積を構成して良好な放熱特性を有するとともに廉価かつ軽量である。

放熱フィン１９は、ボトムシャーシ７の中央部領域Ｈから取付プレート１７とヒートパイプ１８により熱搬送を行って放熱を行うが、必要とする放熱量に基づいて各フィンの厚さと間隔（ピッチ）が決定される。フィンは、高さを一定とした場合の厚さ（ｍｍ）と放熱熱量の最高温度（℃）との関係が図５（Ａ）に示すようになる。同様に、フィンは、高さを一定とした場合のピッチ（ｍｍ）と放熱熱量の最高温度（℃）との関係が図５（Ｂ）に示すようになる。同図から明らかなように、放熱フィン１９は、放熱熱量の最高温度が大きくなるにしたがって各フィンに厚さが大きなものを使用することが有効であり、また各フィンのピッチもある程度確保することが好ましい。放熱フィン１９は、各フィンについて、厚さを大きくすると重量が増加しかつピッチを大きくすると大型となることから、必要とする放熱熱量に応じて最適に設定される。

なお、フィン取付板２０は、図４に示すようにフィン積層体の上端部と下端部とをそれぞれ一体化するとともにボトムシャーシ７への取付部位を構成する部材と、各フィンの中央部位を一体化する部材とにより構成することで、軽量化が図られるようにする。フィン取付板２０については、その素材特性によりボトムシャーシ７からの良好な熱伝導作用も奏することから、一体に形成した部材であってもよく、またフィン積層体の両側に組み合わされる断面Ｌ字状の部材等であってもよい。放熱フィン１９には、各フィンに、詳細を省略するがこれらをフィン取付板２０に一体化した状態で互いに軸線を一致される嵌合孔が形成され、これら嵌合孔に先端部をきつく嵌合した状態で貫通することによりヒートパイプ１８が直交状態で結合される。

放熱部１６は、図３及び図４に示すようにボトムシャーシ７の第２主面７Ｂに対して、各取付プレート１７が中央部においてそれぞれの先端部を互いに対向させ中央部領域Ｈから左右の周辺部領域ＬＬ、ＬＲ（以下、周辺部領域Ｌと略称する。）に跨って高さ方向に並んで水平姿勢で取り付けられる。すなわち、放熱部１６は、各取付プレート１７を介してヒートパイプ１８が、中央部領域Ｈと左右の周辺部領域Ｌに跨ってボトムシャーシ７の第２主面７Ｂに配置される。放熱部１６は、ボトムシャーシ７の第２主面７Ｂに対して、左右のフィン取付板２０が中央部領域Ｈを挟む左右の周辺部領域Ｌに高さ方向に対向して取り付けられる。すなわち、放熱部１６は、フィン取付板２０に組み付けた放熱フィン１９が、各フィンを高さ方向に並べて積層した状態でボトムシャーシ７の第２主面７Ｂの左右の周辺部領域Ｌに配置される。

以上のように構成された放熱部１６は、上述したように多数個のＬＥＤ１１や駆動用コントロールユニット９或いは回路基板１５からの発生熱による対流に発生する熱集中現象により高温となるボトムシャーシ７の中央部領域Ｈからの放熱を効率的に行うことによりこの中央部領域Ｈを所定温度まで冷却する。放熱部１６においては、高温となったボトムシャーシ７の中央部領域Ｈから取付プレート１７を介してヒートパイプ１８の一端側に熱搬送が行われる。放熱部１６においては、ヒートパイプ１８が、熱伝導を受けた一端側において作動液が気化して他端側へと移動することで効率的な熱搬送を行う。

放熱部１６においては、ヒートパイプ１８によりボトムシャーシ７の中央部領域Ｈから周辺部領域Ｌへと熱搬送を行い、この周辺部領域Ｌにおいてヒートパイプ１８の先端部に結合した放熱フィン１９により放熱する。放熱部１６においては、ヒートパイプ１８から熱搬送された熱を、放熱フィン１９の各フィンの表面から効率よく放熱する。放熱部１６においては、ヒートパイプ１８により中央部領域Ｈから周辺部領域Ｌへの効率的な熱搬送を行って中央部領域Ｈを冷却することにより、ボトムシャーシ７を全体に亘って温度分布の均一化が図られるようにする。

放熱部１６においては、上述したように各フィンを高さ方向に重ね合わせ状態で並べて構成した放熱フィン１９をボトムシャーシ７の周辺部領域Ｌに配置する。放熱部１６においては、放熱フィン１９が、液晶表示装置２の内部で生じる高温空気の対流方向に沿って配置されることにより、高温空気に対しても効率的な放熱作用を奏する。

ボトムシャーシ７には、上述したように中央部領域Ｈの上方縁に対向位置して液晶パネルユニット３の駆動用コントロールユニット９が配置された構造となる。放熱部１６は、駆動用コントロールユニット９に対して、その下方領域に取付プレート１７とヒートパイプ１８が延在するとともに左右の周辺部領域Ｌに放熱フィン１９が配置されてこれを取り囲んだ構成となる。したがって、放熱部１６においては、駆動用コントロールユニット９からの発生熱の装置内部への拡散を抑制する。なお、放熱部１６においては、駆動用コントロールユニット９が例えば放熱シート等の熱伝導構造を介してボトムシャーシ７と直接結合した構造とすることにより、その冷却も行う作用を奏する。

液晶表示装置２においては、上述したように液晶パネルユニット３の背面側にバックライトユニット１を組み合わせる。液晶表示装置２においては、バックライトユニット１をボトムシャーシ７の第１主面７Ａに組み合わせるとともに、ボトムシャーシ７の第２主面７Ｂに放熱部１６を設ける。液晶表示装置２においては、上述したように放熱部１６が、中央部領域Ｈと側方の周辺部領域Ｌに跨って取り付けた取付プレート１７と、この取付プレート１７にそれぞれ取り付けたヒートパイプ１８と、ボトムシャーシ７の周辺部領域Ｌにフィン取付板２０を介して取り付けるとともにヒートパイプ１８の端部を結合した多数枚のフィンを積層状態で一体化した放熱フィン１９とから構成する。

液晶表示装置２においては、各部に電源を供給した稼働状態において、ライトソース基板６に搭載した各ＬＥＤ１１或いは回路基板１５や駆動用コントロールユニット９に搭載した各種の電子部品等から熱が発生し、内部の温度が上昇する。また、液晶表示装置２においては、内部において上述した各部からの発生熱による高温空気の対流によりボトムシャーシ７の中央部領域Ｈに熱集中現象が生じて高温領域となるとともに、外方に近い周辺部領域Ｌが自然放熱により低温領域となって温度分布にバラツキが生じる。

液晶表示装置２においては、上述したように放熱部１６が、ボトムシャーシ７の中央部領域Ｈの熱を取付プレート１７とヒートパイプ１８とにより周辺部領域Ｌへと効率的に熱搬送するとともに、この周辺部領域Ｌにおいて放熱フィン１９の各フィンから放熱が行われる。液晶表示装置２においては、放熱部１６によりボトムシャーシ７の中央部領域Ｈと周辺部領域Ｌの温度差が低減されて均一化が図られるとともに、全体の温度低下も図られる。

液晶表示装置２においては、これによりバックライトユニット１の各ＬＥＤ１１の特性変化が抑制されて全体に亘って安定かつ効率的な照明光が液晶パネルユニット３に供給されるようになる。したがって、液晶表示装置２においては、液晶パネルユニット３において色温度を均一化されて高色再現性の画像表示を行うことが可能となる。また、液晶表示装置２においては、各ＬＥＤ１１や電子部品等の安定動作とともに長寿命化が図られる。

図６は、上述した構成の放熱部１６を実装した実験モデル３０について、各領域の温度分布を実測した結果を示した図である。実験モデル３０においては、取付プレート１７とヒートパイプ１８のユニット３１を左右一対かつ上下２段でボトムシャーシ７の中央部領域Ｈのやや上方に配置し、各ヒートパイプ１８の側方端を結合して左右一対の放熱フィン１９を周辺部領域Ｌに配置する。この実験モデル３０について、各部位の温度を実測した結果、中央部領域Ｈにおいて、上部ユニット３１Ｕを配置した部位が５３．４℃、下部ユニット３１Ｌを配置した部位が５５．８℃であるとともに、ユニット３１を配置していない下部ユニット３１Ｌから下方部に向かう部位がそれぞれ５９．４℃、５９．６℃、５１．５℃の測定値を得た。

また、実験モデル３０について、周辺部領域Ｌに配置した放熱フィン１９の各部位の温度を実測した結果、上部ユニット３１Ｕとの対向部位で５３．９℃、下部ユニット３１Ｌとの対向部位で５７．３℃、ユニット３１を配置していない上述した中央部領域Ｈの測定部位との対向部位がそれぞれ５７．３℃、５４．４℃、４９．３℃の測定値を得た。さらに、実験モデル３０について、外周縁に沿った上述した各測定部位との対向部位の温度を実測した結果、それぞれ４７．７℃、５１．８℃、５１．２℃、５１．５℃、４３．０℃の測定値を得た。実験モデル３０においては、上述した実測結果から明らかなように、放熱部１６を設けることにより、ボトムシャーシ７が全体に亘ってほぼ±１０℃の温度差の範囲となり中央部領域Ｈの冷却とともに中央部領域Ｈと周辺部領域Ｌの均熱化が図られたことが確認される。

液晶表示装置２においては、放熱部１６が、取付プレート１７とヒートパイプ１８の個数や放熱フィン１９の大きさ及びフィン数について、例えばシミュレーション結果に基づいて最適条件が設定される。液晶表示装置２においては、いずれの場合においても、放熱部１６が、中央部領域Ｈの放熱とともに全体の均熱化が図られるようにする。

上述した実施の形態においては、放熱部１６が、ヒートパイプ１８を取り付ける取付プレート１７と放熱フィン１９を取り付けるフィン取付板２０をそれぞれ別部材とするとともに、これらをボトムシャーシ７に対して独立して取り付けて構成する。放熱部１６においては、かかる構成により取付プレート１７や放熱フィン１９をシミュレーション結果に基づく最適条件によりボトムシャーシ７に対して位置調整を行って取り付けることも可能とする。本発明は、かかる構成に限定されないことは勿論である。

図７に第２の実施の形態として示した放熱部４０は、ボトムシャーシ７の中央部領域Ｈを跨いでそれぞれ放熱フィン４５Ｌ、４５Ｒ（以下、放熱フィン４５と略称する。）を配置した左右の周辺部領域ＬＬ、ＬＲに延在する長さを有する例えば２本のヒートパイプ４１Ｕ、４１Ｌが用いられるとともに、これらヒートパイプ４１Ｕ、４１Ｌをそれぞれ取付ブラケット片４３により取付プレート４２Ｕ、４２Ｌに取り付ける。なお、放熱部４０は、これらの構成部材が上述した放熱部１６の構成各部材と同等の部材であることから、それぞれの詳細について説明を省略する。

放熱部４０は、取付プレート４２Ｕがヒートパイプ４１Ｕよりもやや長い横長矩形に形成されており、両端部においてフィン取付部４２Ｕ１、４２Ｕ２を構成する。また、放熱部４０は、取付プレート４２Ｌも同等の長さを有する横長矩形に形成されるとともに、同図に示すように両端部においてそれぞれ放熱フィン１９の幅よりもやや大きな幅を有してＬ字状に折曲されてフィン取付部４２Ｌ１、４２Ｌ２を構成する。放熱部４０は、放熱フィン１９をボトムシャーシ７に取り付ける取付構造が、高さ方向の上方部位を固定するフィン取付板４４と、上述した取付プレート４２Ｕ、４２Ｌによって構成する。放熱フィン１９は、ボトムシャーシ７に対して、その上端部位をフィン取付板４４を介して取り付ける。

放熱フィン１９は、ボトムシャーシ７に対して、その途中部位が図示を省略する嵌合孔に相対するヒートパイプ４１Ｕの端部を結合して取付プレート４２Ｕのフィン取付部４２Ｕ１、４２Ｕ２に固定されることにより、取付プレート４２Ｕを介して取り付ける。放熱フィン１９は、ボトムシャーシ７に対して、その下端部位が図示を省略する嵌合孔に相対するヒートパイプ４１Ｌの端部を結合して取付プレート４２Ｌのフィン取付部４２Ｌ１、４２Ｌ２に固定されることにより、取付プレート４２Ｌを介して取り付ける。

以上のように構成した放熱部４０においては、上述したように取付プレート４２Ｕ、４２Ｌが、ヒートパイプ４１Ｕ、４１Ｌと放熱フィン１９の取付部材を兼用することにより、部品数や取付工数の削減が図られるとともに取り扱いも容易となる。放熱部４０においては、構成各部材を予め別工程で一体化した状態で供給してボトムシャーシ７に対して取り付けるようにすることにより、搬送等の工程でヒートパイプ４１の折れ曲がり等の発生が低減される。なお、放熱部４０においては、全体としてやや大型の部品となるが、上述した取付プレート４２Ｕ、４２Ｌとフィン取付板４４とを一体化してヒートパイプ４１と放熱フィン１９を取り付ける略Ｈ字状の取付部材を構成してもよい。

図８に第３の実施の形態として示した放熱部５０は、例えば液晶パネルユニット３の電極引出し領域に近接した中央部の下方縁に沿った部位に対向して駆動用コントロールユニット９を配置した液晶表示装置に適用する。液晶表示装置は、上述したように各ＬＥＤ１１や回路基板１５の電子部品等とともに高機能化を図った駆動用コントロールユニット９からも大きな熱が発生する。また、液晶表示装置は、駆動用コントロールユニット９からの発生熱が直接放射されることにより、ボトムシャーシ７の中央部領域Ｈがさらに高温となる。液晶表示装置においては、放熱部５０がボトムシャーシ７の中央部領域Ｈを効率的に放熱することにより全体に亘って温度分布の均一化が図られる。

液晶表示装置は、駆動用コントロールユニット９が、図示を省略するがボトムシャーシ７に対して例えば放熱シート等の熱搬送手段を介して結合した構造とする。液晶表示装置は、放熱部５０も、ボトムシャーシ７の第２主面７Ｂに、取付プレート５１に取り付けた複数本のヒートパイプ５２が中央部領域Ｈと周辺部領域ＬＬ、ＬＲに跨って水平方向に並んで配置され、高温の中央部領域Ｈから低温の周辺部領域ＬＬ、ＬＲへと熱搬送を行う。放熱部５０にも、アルミ板金をプレス加工等により打ち抜いて形成した多数枚の短冊状板のフィンを厚み方向に積層して一体化した放熱フィン５３が用いられる。

放熱フィン５３は、取付部材としてヒートパイプ５２の取付プレート５１を兼用し、駆動用コントロールユニット９に対向して中央部領域Ｈの下方部位に位置して各フィンを高さ方向に並べた状態で配置される。放熱フィン５３は、図示を省略するが厚み方向に貫通して形成した嵌合孔にヒートパイプ５２を貫通させて結合する。なお、放熱部５０は、これらの構成部材が上述した放熱部１６の構成各部材と同等の部材であることから、それぞれの詳細について説明を省略する。

以上のように構成した放熱部５０においては、取付プレート５１とヒートパイプ５２と放熱フィン５３とにより構成され、これら構成部材が中央部領域Ｈの下方部位に配置しかつボトムシャーシ７と熱結合手段を介して結合された駆動用コントロールユニット９を取り囲むようにしてボトムシャーシ７に取り付けられる。放熱部５０においては、取付プレート５１とヒートパイプ５２とにより中央部領域Ｈからの周辺部領域ＬＬ、ＬＲへと熱搬送を行うとともに、中央部領域Ｈにおいて駆動用コントロールユニット９からの発生熱を放熱フィン５３により放熱する。したがって、放熱部５０においては、中央部領域Ｈにおける熱集中を抑制して駆動用コントロールユニット９や各回路基板１５の電子部品等の安定した動作が行われるようにするとともに各色ＬＥＤ１１が安定して駆動されるようにして全体に亘って色再現性の向上が図られるようにする。

なお、本発明は、上述した実施の形態として示した液晶テレビ１に限定されず、各種パネル型表示モニタ装置にも適用されることは勿論である。

本発明の実施の形態として示す液晶カラー表示装置の要部分解斜視図である。 バックライトユニットの内部構造を説明する要部斜視図である。 放熱部の構成を説明する液晶カラー表示装置の要部背面図である。 放熱部の構成を説明する要部透視斜視図である。 放熱フィンの特性図である。 放熱部を備えた実験モデルの説明図である。 第２の実施の形態として示す放熱部の要部背面図である。 第３の実施の形態として示す放熱部の要部背面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤバックライトユニット、２ 液晶カラー表示装置、３ 液晶パネルユニット、４ ベゼル、５ ミドルシャーシ、６ ライトソース基板、６Ａ 第１主面、６Ｂ 第２主面、７ ボトムシャーシ、８ バックキャビネット、９ 駆動用コントロールユニット、１１ ＬＥＤ、 １２ 光学機能シート体、１３ 拡散板、１４ 反射シート、１５ 回路基板、１６ 放熱部、１７ 取付プレート、１８ ヒートパイプ、１９ 放熱フィン、２０ フィン取付板、３０ 実験モデル、３１ 放熱部、４０ 放熱部、４１ ヒートパイプ、４２ 取付プレート、４４ フィン取付板、４５ 放熱フィン、５０ 放熱部、５１ 取付プレート、５２ ヒートパイプ、５３ 放熱フィン

Claims (5)

1. 多数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を実装したライトソース基板と、このライトソース基板を第１主面側に取り付けたボトムシャーシとを備え、表示パネルユニットに対して上記ライトソース基板の上記各ＬＥＤから出射した照明光を供給し、
   上記ボトムシャーシの背面側に、全体に亘って温度分布の均一化を図る放熱手段が設けられ、
   上記放熱手段が、上記ボトムシャーシに対して少なくとも高温部領域に取り付けた取付プレートと、上記高温部領域と低温部領域との間に跨って配置され上記取付プレートに取り付けたヒートパイプと、上記低温部領域に取り付けるとともに上記ヒートパイプの端部を結合した放熱フィンとから構成されるＬＥＤバックライト装置。
2. 上記放熱手段が、上記ボトムシャーシに対して少なくとも中央部領域に取り付けた上記取付プレートと、上記中央部領域と周辺部領域との間に跨って配置され上記取付プレートに取り付けた上記ヒートパイプと、上記ボトムシャーシの上記周辺部領域に取り付けるとともに上記ヒートパイプの端部を結合した上記放熱フィンとから構成される請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。
3. 金属板により形成した上記取付プレートに対して、上記ヒートパイプとともにその一端側に上記放熱フィンを取り付けて一体化した放熱ユニットを構成し、
   上記取付プレートを上記ボトムシャーシに取り付けることにより、上記放熱ユニットを組み付けた請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。
4. 上記放熱フィンが、多数枚の金属板を互いの間隔を保持して厚み方向に組み合わせてなり、
   上記ボトムシャーシの上記低温部領域に位置して高さ方向に配置するとともに、上記取付プレートを介して上記高温部領域と上記低温部領域に跨って延在される上記ヒートパイプの端部を厚み方向に貫通させて結合した請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。
5. 上記放熱手段を構成する上記取付プレートと上記ヒートパイプと上記放熱フィンとを、上記表示パネルユニットの長さ方向の中央部の上部或いは下部に搭載される駆動用コントロールユニットを囲んで対向配置した請求項１に記載のＬＥＤバックライト装置。

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