JP2009266624A - 照明装置、液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光源により発生する熱を効率良く放熱させると共に、小型化・薄型化を図った照明装置、液晶表示装置及び電子機器を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ実装基板３２にＬＥＤチップ３１の実装位置に対応した挿入孔３２ａを設け、ＬＥＤチップ３１をＬＥＤ実装基板３２の裏面側から当該挿入孔３２ａに挿入し、ＬＥＤ端子部３１ｂをＬＥＤ実装基板３２の裏面に表出させた状態で実装する。また、筐体１１の底部及び白色反射シート１７に、ＬＥＤチップ３１の配設位置に対応した挿入孔１１ａ及び１７ａをそれぞれ設け、ＬＥＤチップ３１を筐体１１の背面側からこれら挿入孔１１ａ及び１７ａに挿入し、光源ユニット３０を筐体１１の外側に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、点状光源を有する照明装置、この照明装置を備えた液晶表示装置及び電子機器に関する。

液晶表示装置は、自分自身が発光する自発光素子ではなく、外部からの何らかの光によって映像を表示する受動型素子であるため、フロントライトや、バックライトなどの照明装置が用いられる。
このような液晶表示装置において輝度を高めようとする場合、光源としてＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）やＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた直下型バックライトが用いられるのが一般的である。

このような直下型バックライトとしては、複数のＬＥＤを２次元マトリクス状に配列させる際に、ＬＥＤの配列位置を調整することで色度ムラや輝度ムラを抑制するというものが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開２００６−１３３７０８号公報 特開２００６−３０１２０９号公報 特開２００７−７３２９５号公報

ところで、直下型バックライトは、一般的に樹脂や金属からなる筐体中に光源ユニットが配置された構造となっており、光源の輝度を高めようとする場合、光源からの発熱量が大きくなるために筐体内の温度が上がり、その結果、光源の発光効率が低下するという現象が生じてしまう。
特に光源としてＬＥＤを用いた場合、輝度を高めるためには必要とする光源の個数が多くなるため、発熱量も大きくなる。したがって、ＬＥＤの冷却構造の工夫やＬＥＤに流す電流量の制約を行う必要がある。

さらに、直下型バックライトは、小型化・薄型化が困難であるというデメリットもある。
そこで、本発明は、光源により発生する熱を効率良く放熱させると共に、小型化・薄型化を図った照明装置、液晶表示装置及び電子機器を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、点状光源と、該点状光源が実装される実装基板とを有する光源ユニットと、前記光源ユニットを保持する筐体と、を備える照明装置において、前記実装基板は、前記点状光源の実装位置に対応して形成された挿入孔を有しており、前記点状光源の発光面は、前記挿入孔を介して前記実装基板の一方の面側から露出していると共に該実装基板の一方の面の表面から突出しており、前記点状光源の前記発光面とは反対側の底部が前記実装基板の他方の面上の前記挿入孔の端部に表出した状態で固定されていることによって、前記点状光源が前記実装基板に実装されていることを特徴としている。

このように、点状光源の底部が実装基板の裏面に表出するので、実装基板の裏面側に外気や冷却効果のある部材等を当てることができ、点状光源から発生した熱を放熱させる効果を高めることができる。
また、点状光源を、挿入孔に挿入した状態で実装基板に実装するので、光源ユニット自体の厚さを薄くすることができ、照明装置の薄型化が図れる。

さらに、点状光源の底部が実装基板の裏面に表出するので、実装基板の裏面側で光源端子部と基板端子部とを接続することができる。その結果、実装基板の表面を平らにすることができ、実装基板の表面に点状光源の光を反射させる反射シートを貼り付ける場合や、実装基板の表面を筐体の背面に当接させた状態で光源ユニットを筐体に対して固定する場合などにおいて不具合が生じない。

また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記筐体は、前記点状光源の配設位置に対応して形成された挿入孔を有しており、前記実装基板の前記一方の面が前記筐体と対向して配置され、前記点状光源の前記発光面が、前記筐体の前記実装基板の前記一方の面と対向する表面とは反対側の表面から突出した状態で前記筐体の前記挿入孔に挿入されて、前記実装基板が前記筐体に固定されていることを特徴としている。

これにより、点状光源の底部及び実装基板を筐体の外部に配置して直接外気を当てることができるので、点状光源の放熱効果をより高めることができると共に、より光源ユニットの薄型化を図ることができる。
また、筐体の背面側から光源ユニットの取り付けが可能となるので、容易に照明装置の組み立て作業を行うことができる。さらに、光源ユニットを筐体に対して着脱可能な構造とすれば、簡易に光源ユニットの交換作業を行うことができる。

またさらに、本発明に係る照明装置は、上記において、前記点状光源はＬＥＤで構成されていることを特徴としている。
このように、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いるので、一般的な光源としてのＣＦＬ（陰極蛍光ランプ）を用いる場合と比較して、光源ユニットの小型化を図ることができる。

また、本発明に係る液晶表示装置は、上記の何れか１つの照明装置と、前記照明装置により光が照射される液晶パネルとを備えることを特徴としている。
これにより、光源により発生する熱を効率良く放熱し、光源の発光効率の低下を抑制することができると共に、小型化・薄型化を実現した照明装置を搭載した液晶表示装置とすることができる。

さらにまた、本発明に係る電子機器は、上記液晶表示装置を備えることを特徴としている。
これにより、光源により発生する熱を効率良く放熱し、光源の発光効率の低下を抑制することができると共に、小型化・薄型化を実現した照明装置を搭載した電子機器とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の液晶表示装置を構成する液晶モジュール１の分解斜視図である。
この液晶モジュール１は、バックライト１０と、液晶パネル２０とを備え、液晶表示装置は、当該液晶モジュール１と、前記液晶パネル２０を駆動するドライバＩＣ及びその信号制御回路（図示せず）とを備える。

バックライト１０は、液晶パネル２０の背面に配置されて該液晶パネル２０を照射するものであり、本実施形態では液晶パネルに光を照射する光源を液晶パネルの真下に配置した直下型バックライトを適用する。
この図１に示すように、バックライト１０は、樹脂又は金属板からなり上面が開口された箱状に形成されて光源ユニット３０を保持する筐体１１を有する。そして、筐体１１の上側には、拡散板１２と、拡散シート１３と、２枚のレンズシート１４，１５と、反射偏光シート１６とがこの順番で配置される。また、ここでは図示しないが、筐体１１の内壁には白色反射シートが貼り付けられている。

このような構成により、光源ユニット３０から照射された光は、直接又は上記白色反射シートによって上方（液晶パネル２０側）に反射され、拡散板１２によって拡散される。このようにして導かれた光は、拡散シート１３でさらに散乱されて均一にされると共に、レンズシート１４，１５、反射偏光シート１６によって作用を受けて、これが液晶パネル２０の背面に導かれる。

なお、拡散シート及びレンズシートは、液晶パネル２０に充分な明るさを得られるのであれば、シートの枚数や重ねる順番もこれに限られるものではない。
液晶パネル２０は、透明な絶縁性を有する材料、例えばガラス基板からなり、２枚の基板を所定の間隔で対向させ、表示領域外周をシール材で接着すると共に液晶を封入した構成となっている。

この液晶パネル２０は、図１に示すように、バックライト１０の上側に配置される。
なお、以下の説明では、図１の上側（液晶パネル側２０）を液晶モジュール１の前面といい、下側を背面という。
図２は、バックライト１０の構造を示す図であり、（ａ）は筐体１１内部を図１における上方から見た図、（ｂ）はバックライト１０の側断面図である。

光源ユニット３０は、点状光源としての複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ３１と、複数のＬＥＤチップ３１が半田着け等により実装されたＬＥＤ実装基板（ＦＰＣ又はＰＷＢ）３２とで構成されている。ＬＥＤ実装基板３２は、ＬＥＤチップ３１が多数配列して実装される方向に長辺を有した短冊（帯状）形状のものとされ、バックライト１０の長辺方向に、ＬＥＤ実装基板３２の長辺方向が対応するように複数のＬＥＤ実装基板３２が４行１列に筐体１１の底面部に配置されている。

ＬＥＤチップ３１は、例えば赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色をそれぞれ発光する３種類のＬＥＤにより構成されており、光を発光する発光部３１ａと、発光部３１ａとは反対側の底部に相当するＬＥＤ実装基板３２と接続するための端子部３１ｂとを有する構成となっている。この場合、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色が混色して白色化されることになる。また、ＬＥＤチップ３１は、複数色のＬＥＤから構成されるものでなく、白色（擬似白色）タイプのものであってもよい。

ＬＥＤ実装基板３２には、ＬＥＤチップ３１の実装位置に対応して、ＬＥＤチップ３１の発光部３１ａが挿入される挿入孔３２ａが複数形成されている。そして、ＬＥＤチップ３１の発光部３１ａがＬＥＤ実装基板３２の表面（筐体１１と対向する一方の主面）側（図２（ｂ）の上側）から突出しており、ＬＥＤチップ３１がＬＥＤ実装基板３２の裏面（筐体１１側とは反対側となる他方の主面）側（図２（ｂ）の下側）から挿入され、当該ＬＥＤ実装基板３２の裏面（筐体１１側とは反対側となる他方の主面）に形成された図示しないＬＥＤ端子部とＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂとが接続されることで、ＬＥＤチップ３１の実装がなされる。

すなわち、ＬＥＤチップ３１は、当該ＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂがＬＥＤ実装基板３２の裏面上に表出するようにＬＥＤ実装基板３２の外形から突出して設けられて、ＬＥＤ実装基板３２に実装される。
したがって、上記の構造から判るように、ＬＥＤ実装基板３２の厚みがＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂの表面から発光部３１ａの表面（拡散板側に露出された表面）までの高さ内に収められるように、ＬＥＤチップ３１がＬＥＤ実装基板３２の挿入孔３２ａ内に配置されている。

また、筐体１１の底面及び白色反射シート１７には、ＬＥＤチップ３１の配設位置に対応して複数の挿入孔１１ａ及び１７ａがそれぞれ形成されている。
そして、ＬＥＤ実装基板３２に実装された各ＬＥＤチップ３１が、挿入孔１１ａ及び１７ａを介して筐体１１及び白色反射シート１７の背面側から前面側に挿入され、ＬＥＤ実装基板３２の表面が筐体１１の背面に当接した状態で固定されることで、筐体１１に光源ユニット３０が配設される。

したがって、上記の構造から判るように、ＬＥＤチップ３１の発光部３１ａのＬＥＤ実装基板３２の表面（筐体１１と対向する一方の主面）からの高さの中に、積層された筐体１１の底面部及び白色反射シート１７の厚みが収まるように配置されており、ＬＥＤチップ３１の発光部３１ａは白色反射シート１７の表面から拡散板１２側に突出している。

このとき、ＬＥＤチップ３１の発光部３１ａは、筐体１１の底部から筐体１１内部に突出され、白色反射シート１７は、筐体１１の挿入孔１１ａを除く内面全体（底部および底部の周囲に配置される傾斜側部）を覆うことになる。
本実施形態では、複数のＬＥＤチップ３１がＬＥＤ実装基板３２上に一列に実装された光源ユニット３０を用い、この光源ユニット３０が、図２（ａ）に示すように、筐体１１における所定方向に所定間隔をおいて互いに平行となるように複数配置されることで、複数のＬＥＤチップ３１がアレイ状に配設されるようになっている。

図３は、一般的な直下型バックライト１００の構造を示す側断面図である。
図中符号１３０は光源ユニットであり、ＬＥＤ実装基板１３２の表面（図３の上側）に形成された図示しないＬＥＤ端子部とＬＥＤチップ１３１の端子部とが半田固定されることで、ＬＥＤ実装基板１３２上にＬＥＤチップ１３１が実装された構成となっている。
この図３に示すように、直下型バックライト１００は、樹脂や金属からなる筐体１１１の底部上に光源ユニット１３０を配置することで、筐体１１１内部に光源ユニット１３０が配置された構造となっている。

白色反射シート１１７には、ＬＥＤチップ１３１の配設位置に対応した複数の挿入孔１７１ａが形成されており、これら挿入孔１７１ａにＬＥＤチップ１３１を挿入することで、ＬＥＤ実装基板１３２の表面に白色反射シート１１７が貼り付けられる構成となっている。
ところで、光源の輝度を高めようとする場合、光源からの発熱量が大きくなるために筐体内部の温度が上がり、その結果、光源の発光効率が低下するという課題がある。

特に光源としてＬＥＤを用いた場合、輝度を高めるためには必要とする光源の個数が多くなるため、発熱量も大きくなる。したがって、発熱量およびＬＥＤ単体の材料の温度耐久性を考慮した場合、ＬＥＤの冷却構造に対する工夫やＬＥＤに流す電流量の制約が必要となる。さらに、直下型バックライトは小型化・薄型化が困難であるというデメリットもある。

また、ＬＥＤ実装基板３２が筐体１１の底面部と拡散板１２との間に配置されているため、底面部上においてＬＥＤ実装基板３２が配置された部分と配置されていない部分とが存在することから、その上に接着或いは固定によって配置される白色反射シート１１７の表面に撓みや反りが生じてしまい、均一な輝度を得ることが困難となる。
これに対して本実施形態では、光源から発生する熱を効率良く放熱させることができると共に、光源ユニットの薄型化を図ることができる。

すなわち、ＬＥＤチップ３１をＬＥＤ実装基板３２の裏面側から挿入することで、ＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂをＬＥＤ実装基板３２の裏面に表出した状態とするので、例えば、筐体の内側に光源ユニットを配置する場合であっても、ＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂと筐体とを直接接触させることができる。通常、筐体は外気によって冷却されているため、当該端子部３１ｂと筐体とを直接接触させることで、ＬＥＤチップ３１の放熱効果が得られる。

また、図２に示すように、ＬＥＤ実装基板３２を筐体１１の外側に配置すれば、ＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂが直接外気に触れる構造となり、ＬＥＤチップ３１の放熱効果をより一層高めることができる。
さらに、光源ユニット３０の薄型化も図ることができる。このとき、図２に示すようにＬＥＤ実装基板３２を筐体１１の外側（筐体１１の底面部の拡散板側とは反対の側）に配置すれば、バックライト１０の更なる薄型化を実現することができると共に、筐体１１の底面部の拡散板側の表面において、該表面に沿って平坦な状態で白色反射シート１７を配置することができるので輝度の均一性が確保できるものである。

次に、液晶モジュール１の組立て方法について説明する。
先ず、ＬＥＤ実装基板３２に設けられた挿入孔３２ａに、ＬＥＤチップ３１の発光部３１ａをＬＥＤ実装基板３２の裏面側から挿入し、ＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂをＬＥＤ実装基板３２の裏面に形成されたＬＥＤ端子部に接続する。これにより、光源ユニット３０が完成する。

次に、この光源ユニット３０を筐体１１に配置する。このとき、ＬＥＤ実装基板３２に実装された各ＬＥＤチップ３１を、筐体１１の底部の背面側から、各ＬＥＤチップ３１の配設位置に対応して設けられた挿入孔１１ａにそれぞれ挿入し、さらにこれらＬＥＤチップ３１を白色反射シート１７の挿入孔１７ａに挿入する。そして、ＬＥＤ実装基板３２の表面側と筐体１１の底部の背面側とを当接した状態で接着することで、光源ユニット３０を筐体１１に固定する。

次に、拡散板１２、拡散シート１３、レンズシート１４，１５及び反射偏光シート１６を、この順番で筐体１１の開口部に配置し、その上から図示しないカバー（樹脂フレーム）等を被せることでバックライト１０が完成する。
最後に、上記カバーの上に液晶パネル２０の背面を貼り付ける。これにより、液晶パネル２０の背面にバックライト１０が配置された状態で、バックライト１０と液晶パネル２０とが固定されて液晶モジュール１が完成する。

このように、上記本実施形態では、ＬＥＤ実装基板にＬＥＤの配設位置に対応した挿入孔を設け、各ＬＥＤを、ＬＥＤの発光面がＬＥＤ実装基板の表面から突出し、ＬＥＤ端子部がＬＥＤ実装基板の裏面に表出するように挿入孔に挿入された状態で、ＬＥＤ実装基板に実装する。
したがって、実装基板の裏面側に外気や冷却効果のある部材（筐体等）を当てることで、ＬＥＤ端子部を直接冷却することができ、放熱効果を高めることができる。その結果、筐体の内部温度が上昇することに起因してＬＥＤの発光効率が低下するのを抑制することができる。

また、ＬＥＤを、挿入孔に挿入した状態でＬＥＤ実装基板に実装するので、光源ユニット自体の厚さを薄くすることができ、その結果、照明装置の薄型化が図れる。
さらに、ＬＥＤ端子部がＬＥＤ実装基板の裏面に表出するので、ＬＥＤ実装基板の裏面側でＬＥＤ端子部を接続することができ、ＬＥＤ実装基板の表面を平らにすることができる。そのため、ＬＥＤ実装基板の表面に白色反射シートを貼り付ける場合には、光を均一に拡散させることができ、ＬＥＤ実装基板の表面を筐体の背面に当接させた状態で光源ユニットを筐体の外側に配置する場合には、光源ユニットを安定して筐体に固定することができる。

また、筐体の底部及び筐体の内側表面に配される白色反射シートに、ＬＥＤの配設位置に対応した挿入孔をそれぞれ設け、光源ユニットを、各ＬＥＤが当該挿入孔に挿入された状態で筐体の外側に固定するので、ＬＥＤ端子部及びＬＥＤ実装基板を直接外気にあてることができ、より高い放熱効果が得られると共に、より光源ユニットの薄型化を図ることができる。

このように、比較的薄型化が困難な直下型バックライトの小型化、薄型化を実現することができる。
さらに、筐体の背面側から光源ユニットの取り付けが可能となるので、容易に照明装置の組み立て作業を行うことができる。
なお、上記実施形態においては、点状光源としてＬＥＤを適用する場合について説明したが、電球等にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態においては、光源ユニット３０を筐体１１の背面に接着する場合について説明したが、光源ユニット３０と筐体１１とをネジ止めするなど、光源ユニット３０を筐体３３に対して着脱可能な構造とすることもできる。これにより、光源（ＬＥＤチップ３１）の寿命時に、簡易に光源ユニット３０の交換作業を行うことができる。
さらに、上記実施形態においては、ＬＥＤチップ３１の端子部３１ｂをＬＥＤ実装基板３２の裏面に接続する場合について説明したが、ＬＥＤチップ３１の底部がＬＥＤ実装基板３２の裏面に表出する構造であればＬＥＤチップ３１の放熱効果が得られるため、ＬＥＤチップ３１の端子部とＬＥＤ実装基板３２のＬＥＤ端子部との接続方法はこれに限定されない。

また、上記実施形態においては、本発明に係る照明装置を液晶表示装置のバックライトに適用する場合について説明したが、サイドライトやフロントライトに適用することもできる。

次に、上述した液晶表示装置を適用した電子機器について説明する。
図４は、上述した液晶表示装置を適用した液晶テレビ２００の構成を示す斜視図である。
この図４に示すように、液晶テレビ２００には、上述した液晶表示装置を備える液晶表示部２１０が設けられている。このような液晶テレビ２００において、光源の輝度を高めるためにＬＥＤチップ３１の個数やＬＥＤチップ３１の電流量を増やし、ＬＥＤチップ３１からの発熱量が大きくなった場合であっても、効果的にこの熱を放熱させることができる。その結果、ＬＥＤチップ３１の発光効率が低下するのを抑制して、画像の表示品質の低下を抑制することができる。

なお、当該液晶表示装置が適用される電子機器としては、図４に示す液晶テレビの他にも、ノートパソコン等、各種電子機器が挙げられる。

本実施形態における液晶モジュールの分解斜視図である。 バックライトの構造を示す図である。 一般的なバックライトの構造を示す図である。 本発明の液晶表示装置を適用した液晶テレビを示す図である。

符号の説明

１…液晶モジュール、１０…バックライト、２０…液晶パネル、１１…筐体、１１ａ…挿入孔、１２…拡散板、１３…拡散シート、１４，１５…レンズシート、１６…反射偏光シート、１７…白色反射シート、１７ａ…挿入孔、３０…光源ユニット、３１…ＬＥＤチップ、３１ａ…発光部、３１ｂ…端子部、３２…ＬＥＤ実装基板、３２ａ…挿入孔、２００…液晶テレビ、２１０…液晶表示部

Claims (5)

1. 点状光源と、該点状光源が実装される実装基板とを有する光源ユニットと、前記光源ユニットを保持する筐体と、を備える照明装置において、
   前記実装基板は、前記点状光源の実装位置に対応して形成された挿入孔を有しており、
   前記点状光源の発光面は、前記挿入孔を介して前記実装基板の一方の面側から露出していると共に該実装基板の一方の面の表面から突出しており、前記点状光源の前記発光面とは反対側の底部が前記実装基板の他方の面上の前記挿入孔の端部に表出した状態で固定されていることによって、前記点状光源が前記実装基板に実装されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記筐体は、前記点状光源の配設位置に対応して形成された挿入孔を有しており、
   前記実装基板の前記一方の面が前記筐体と対向して配置され、
   前記点状光源の前記発光面が、前記筐体の前記実装基板の前記一方の面と対向する表面とは反対側の表面から突出した状態で前記筐体の前記挿入孔に挿入されて、前記実装基板が前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記点状光源はＬＥＤで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明装置と、前記照明装置により光が照射される液晶パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
5. 前記請求項４に記載の液晶表示装置を備える電子機器。

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