JP2012032722A - Liquid crystal display - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置に関する。例えば、筐体内部に発生する熱を効率よく排熱できる液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device. For example, the present invention relates to a liquid crystal display device that can efficiently exhaust heat generated in a housing.
近年、表示装置として、CRT(Cathode Ray Tube)に代わって、発光型のプラズマディスプレイ表示装置や非発光型の液晶表示装置の使用が多くなっている。 In recent years, as a display device, a light-emitting plasma display device or a non-light-emitting liquid crystal display device is increasingly used in place of a CRT (Cathode Ray Tube).
このうち、液晶表示装置は、透過型の光変調素子として液晶パネルを用い、その背面に照明装置(以下、バックライト装置と称する)を備えて光を液晶パネルに照射する。そして、液晶パネルはバックライト装置から照射された光の透過率を制御することにより画像を形成する。 Among these, a liquid crystal display device uses a liquid crystal panel as a transmissive light modulation element, and includes a lighting device (hereinafter referred to as a backlight device) on the back thereof to irradiate the liquid crystal panel with light. The liquid crystal panel forms an image by controlling the transmittance of the light emitted from the backlight device.
液晶パネルに光を照射するためのバックライト装置の方式として、主として次の二つの方式が知られている。一つは、液晶パネルの左右または上下端部に光源を配置し、側面から入射した光を平面方向に出射させるための導光板を介して照射するサイドライト方式であり、もう一つは、液晶パネルの背面から光を照射する直下方式である。液晶表示装置は、外形を薄く構成できることが特徴の一つとなっているが、近年はより薄く、消費電力の少ない液晶表示装置が望まれている。液晶表示装置を薄くすると、液晶表示装置の外形を構成する筺体内部に発生する熱を排熱するための空気流路の確保が困難になるため効率よく排熱できず、熱に弱い部分が温度上昇してしまうという課題が生じる。 The following two systems are mainly known as a backlight device system for irradiating a liquid crystal panel with light. One is a sidelight system in which light sources are arranged on the left and right or upper and lower ends of the liquid crystal panel, and light is incident through a light guide plate for emitting light incident from the side surface in a plane direction. This is a direct system that irradiates light from the back of the panel. One feature of the liquid crystal display device is that the outer shape can be thinned. In recent years, a liquid crystal display device that is thinner and consumes less power is desired. If the liquid crystal display device is made thin, it will be difficult to secure an air flow path for exhausting heat generated inside the housing that forms the outer shape of the liquid crystal display device. The problem of rising will arise.
そこで、例えば特許文献1には、サイドライト方式の液晶表示装置においてバックライト装置の光源としてLED(Light Emitting Diode)を用い、LEDが発生させた熱が駆動回路基板から一対の伝熱部材を経て速やかに放散される構成が記載されている。 Therefore, for example, in Patent Document 1, an LED (Light Emitting Diode) is used as a light source of a backlight device in a sidelight type liquid crystal display device, and heat generated by the LED passes through a pair of heat transfer members from a drive circuit board. A configuration that is quickly dissipated is described.
一方、直下型の冷却構造として特許文献2には、蛍光管式光源を液晶パネルの奥側に配置し、裏面壁面を放熱面として利用し、さらにその背面の空気の流動で冷却する構造が記載されている。
On the other hand, as a direct cooling structure,
液晶パネルに光を照射するためのバックライト方式のうち、直下方式とした場合、特許文献2のように、バックライト裏面の壁面となるシャーシは面積が広く放熱面として利用できる。点光源であるLEDを用いた場合、発熱が集中するLEDから、いかに広い面積に広げて空気に放熱できるかが課題として重要となる。そこで、基板上に実装したLEDからの放熱を行うため、LEDを実装した基板を熱伝導性シート等を介してシャーシに固定接触させ放熱する構造が考えられる。しかしながら、LEDの発熱と共にシャーシと基板には温度差が生じる。この温度差により、シャーシと基板は各々の線膨張係数の差により反りが生じてしまう。この反りにより、シャーシと基板との密着性が部分的に悪くなる課題がある。また、基板の反りは実装したLEDの傾きを変えてしまう。その結果、LEDから照射光の所定の光軸がずれ画面輝度の低下を招いてしまう課題がある。
Among the backlight methods for irradiating the liquid crystal panel with light, when the direct method is adopted, as in
さらに、金属製のプレス加工品のシャーシ等では、基板との密着性を良くするため広い面積で面の平坦度を確保することは、シャーシ自体の低コスト化の妨げとなる課題がある。 Further, in the case of a metal press-processed chassis or the like, securing the flatness of the surface with a large area in order to improve the adhesion to the substrate has a problem that hinders cost reduction of the chassis itself.
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みて為されたものであり、液晶表示装置の薄型化を可能としつつ、シャーシと基板が熱変形を生じた場合においても画質低下がなく安定に冷却が可能な構造を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and enables stable cooling without causing deterioration in image quality even when the chassis and the substrate are thermally deformed while enabling the liquid crystal display device to be thinned. It provides a possible structure.
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、液晶パネル、当該液晶パネルを背面から照明する光源を備えたバックライト装置、前記バックライト装置を保持するシャーシを備え、前記バックライト装置は、液晶パネルの表示面と平行な方向に光を放出する光源と前記光源を搭載した配線基板と前記光源の光を前記液晶パネル方向へ導くための透光性を有する導光板とを組み合わせた複数の光源ユニットとを有する液晶表示装置において、前記光源を搭載した配線基板の光源搭載面と反対側の面に設けられた熱拡散板を有し、前記熱拡散板と前記シャーシとの間に間隙を設けることを特徴とする。 In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, a liquid crystal panel, a backlight device including a light source that illuminates the liquid crystal panel from the back, and a chassis that holds the backlight device are provided. And the backlight device has a light source that emits light in a direction parallel to a display surface of the liquid crystal panel, a wiring board on which the light source is mounted, and translucency for guiding the light of the light source toward the liquid crystal panel. In a liquid crystal display device having a plurality of light source units combined with a light guide plate, the liquid crystal display device includes a heat diffusion plate provided on a surface opposite to a light source mounting surface of a wiring board on which the light source is mounted, and the heat diffusion plate A gap is provided between the chassis and the chassis.
さらに、例えば、熱拡散板は配線基板の平面の全面、もしくは、個々の光源搭載面近傍の部分的に配置するものである。 Further, for example, the heat diffusing plate is arranged on the entire plane of the wiring substrate or partially in the vicinity of the individual light source mounting surface.
さらに、例えば、金属シャーシは、全面、もしくは、部分的に前記配線基板に設けられた熱拡散板と微小な間隙を構成するものである。 Further, for example, the metal chassis constitutes a minute gap with the heat diffusion plate provided on the entire or part of the wiring board.
さらに、例えば、配線基板に設ける熱拡散板は、アルミや鉄、グラファイトシート等の配線基板の熱伝導率よりも高い板材とするものである。 Furthermore, for example, the heat diffusion plate provided on the wiring board is a plate material having a higher thermal conductivity than the wiring board such as aluminum, iron, or graphite sheet.
さらに、例えば、配線基板は、紙基材フェノール樹脂製のプリント配線基板か、ガラス布基材エポキシ樹脂製の積層配線プリント基板とするものである。 Further, for example, the wiring board is a printed wiring board made of paper base phenolic resin or a laminated wiring printed board made of glass cloth base epoxy resin.
さらに、例えば、前記熱拡散板と前記シャーシとの間に設ける間隙は、配線基板の熱変形量よりも大きいものである。 Further, for example, the gap provided between the heat diffusion plate and the chassis is larger than the amount of thermal deformation of the wiring board.
本発明によれば、液晶表示装置の薄型化を可能としつつ、画質低下がなく安定に冷却が可能な構造を提供できる。例えば液晶表示装置の光源ユニットの点光源の発熱により、実装した配線基板が熱変形した場合にも、光源を安定に冷却できる構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a structure in which a liquid crystal display device can be thinned and can be stably cooled without deterioration in image quality. For example, it is possible to provide a structure capable of stably cooling a light source even when a mounted wiring board is thermally deformed due to heat generated by a point light source of a light source unit of a liquid crystal display device.
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
本発明を適用した液晶表示装置の一実施例である液晶テレビを図1および図2に示す。 A liquid crystal television which is an embodiment of a liquid crystal display device to which the present invention is applied is shown in FIGS.
図1は、第一実施形態の液晶テレビの映像を表示する側の正面図である。また、図2は図1におけるA−A断面図の一部であり、図2の紙面右側が液晶テレビの映像を表示する側である。 FIG. 1 is a front view on the side of displaying an image of the liquid crystal television of the first embodiment. FIG. 2 is a part of a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and the right side of FIG.
本実施例に係る液晶テレビ1は、図2に示されるように、パッシブ表示デバイスとしての液晶パネル2と、この液晶パネル2に光を照射するためのバックライトユニット3と、液晶パネル2とバックライトユニット3との間に配置され、バックライトユニット3の光を拡散させるための光学シート4を備えている。液晶パネル2は、カラーフィルタ付きでも、モノクロでもよく、IPS方式、VA方式でもよい。バックライトユニット3は、たとえば、アルミ板や鋼板などの金属で箱型に成形された金属シャーシ5の内部に組み付けられる。また、金属シャーシ5の背面には、信号制御回路、電源回路、パネル駆動回路などの回路基板6又は回路基板6′が搭載され、これらの要素を収納する筐体7などを含んで構成されるものとする。また光学シート4は、図2では模式的に1枚としているが、実際は、拡散シート、プリズムシート、拡散板、偏光選択性の反射フィルムなどのいずれかを組み合わせて構成されている。これらのシートは、光源8から出射された光の一部を反射し、バックライトユニット3側に光を反射させるため、バックライトユニット3から再度反射された光が透過、拡散し、輝度均一性を高める効果がある。
As shown in FIG. 2, the liquid crystal television 1 according to the present embodiment includes a
バックライトユニット3は、図2に示すように、例えば発光ダイオード(LED)などの複数の発光素子を含む光源8を搭載した配線基板9と、配線基板9の発光素子実装面と反対側の面に設けられた熱拡散板10とから構成される。該光源8から矢印Bの方向(すなわち液晶パネル2と平行な方向)に放出された光が入射され、これを矢印Cの方向(すなわち液晶パネル2の表示面と直交する方向)に折り曲げてバックライトユニット3の前面に配置される液晶パネル2に導くための導光板11とを組み合わせている。
As shown in FIG. 2, the
図1の正面図に格子状に示すように、このバックライトユニット3は、光源ユニット12として複数のエリアに分割されている。図1及び図2に示されるように矢印Bの方向、および矢印Cの方向、すなわち液晶パネル2の表示面と平行な方向に複数個配列されている。上記光源8の照度(光源8から放出される光の強度)を、回路基板6を介して、例えば映像信号の輝度情報を用いて、各光源ユニット12の光源を単位として光源ユニット12毎に制御するようにしてもよい。この場合、光源ユニット12に対応して液晶パネル2上の表示映像の明るさや色を局所的に制御することができる。その結果、係る表示映像のコントラストや色純度を向上させることができる。光源ユニット12の数が多いほどきめ細かい制御を行うことができる。例えば図1に示されるように、光源ユニット12を上下方向に6個、横方向に16個配置する場合は、各光源ユニット12に対応して液晶パネル2の表示領域が96領域に分割され、その分割領域毎にその明るさや色などを制御することができる。勿論、光源ユニット12の数(表示領域の分割数)はこれに限られるものではない。上述のように、光源ユニット12の数が多いほど決め細かい制御が可能となるが、多すぎると部品点数やコストの大幅な上昇になるので、液晶パネル2のサイズに応じて適切な数を設定することが望ましい。
As shown in a lattice shape in the front view of FIG. 1, the
本実施例で特徴となる点は、光源8を実装した配線基板9の裏面に熱拡散板10を設けている点である。この熱拡散板により局所的な発熱が広い面積に広げられる。そして、熱拡散板10と金属シャーシ5との間には、1mm以下程度の微小な間隙dを、スペーサ13を介して設けている。
A feature of this embodiment is that a
次に、本実施例構造の動作を説明する。液晶表示装置である液晶テレビ1への給電により、発光ダイオード(LED)などの発光素子を含む光源8に電流が通電されると同時に光源8は発光を開始する。発光と共に、光源8内部にジュール熱が発生し温度上昇が始まる。次に、熱伝導経路となる配線基板9に熱が伝わる。配線基板9の裏面には、アルミ等の熱伝導率の比較的高い材料で作られた熱拡散板10が貼り付けられている。そのため、熱拡散板10の面方向に広く熱が広げられる。スペーサ13により一定の間隙dが設けられた金属シャーシ5に、間隙d内に存在する空気の熱伝導と、熱放射によって熱が伝わる。金属シャーシ5に伝わった熱は、その背面側に設けられた空間が空気の通風路14となって空気の密度差による自然対流が発生し、液晶テレビ1内への空気の流入、排出が行われ、最終的にLEDの熱は液晶表示装置の外部に排出される。
Next, the operation of the structure of this embodiment will be described. By supplying power to the liquid crystal television 1 which is a liquid crystal display device, a current is supplied to the
上記の間隙dがなく配線基板9と金属シャーシ5をピン等で固定した場合については、光源8への給電により発熱が生じ、金属シャーシ5と配線基板9材料との線膨張係数の違いから、熱変形によって湾曲の反りを生じる。配線基板9と金属シャーシ5との固定具合によっては、金属シャーシ5側から強制力が働き配線基板9に必要以上の変形が生じてしまう。この変形が著しい場合には、発光素子の半田等接続部の疲労強度の低下を招いてしまう。配線基板9の変形により、実装した光源8の発光素子の実装角度にずれが生じ、導光板11への照射光角度がずれてしまう。その結果、最終的に液晶表示装置画面の輝度の均一性が悪化し画質の低下を招いてしまう。
When the
以上のように、本実施例で設けた熱拡散板10と金属シャーシ5との間隙dにより、配線基板9が金属シャーシ5に近づく方向に熱変形した場合にでも、金属シャーシ5に配線基板9が当たり拘束されることがないので、配線基板9単体の熱変形以上の大きな光軸ずれを生じることがない。
As described above, even when the
また、画面サイズが37インチ以上等の大きな画面サイズの場合、金属シャーシ5の広い面積で面の平坦度をある程度の範囲で確保することは難しい。その点、本実施例のように熱拡散板との対向面部分の平坦度のみ管理すれば良い点は、金属シャーシのコストの上昇を抑えることができる。
Further, when the screen size is a large screen size such as 37 inches or more, it is difficult to ensure the flatness of the surface within a certain range with a large area of the
図3は、図1及び図2の実施例の配線基板9を裏面から見た図である。光源8を実装した配線基板9の面全体に広く熱拡散板10を設けている。なお、9′は配線基板がガラスエポキシ基材等で熱伝導率が小さい場合に熱拡散の目的で用いる銅層パターンである。銅層パターンは厚いほど熱拡散効果が大きい。なお、配線基板9と熱拡散板10は、熱伝導性テープ等粘着性のある材料で貼り付け固定することにより、より熱抵抗の小さい接続ができる。
FIG. 3 is a view of the
図4は、本発明の第二の実施例を示す。図4は、図2のバックライトユニット3相当部分から右側部分のみを描いている。図2の実施例では熱拡散板10を配線基板9の大きさとほぼ等しい大きさの図で示したが、図4の実施例では光源8の発光素子近傍の限られた部分のみに熱拡散板10を設ける構造のものである。このような構成により、熱拡散板10を小型化でき軽量化と共に、コストの上昇を抑えることができる。また、対向面積が小さいため、金属シャーシ5の平坦度の制約がさらに広げられる。その他の構成は、既に説明した図1及び図2に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有するので、それらの説明は省略する。
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. FIG. 4 shows only the right side portion from the portion corresponding to the
図5は、本発明の第三の実施例を示す。図5は、図2のバックライトユニット3相当部分から右側部分のみを描いている。図5の実施例においては、金属シャーシ5側にも熱拡散板5′を設けた構成である。このような構成により金属シャーシとしては鉄等の熱伝導率の比較的小さい材料であっても、熱拡散板5′にアルミ等の熱伝導率の比較的高い材料を選定することにより、所定の放熱量を得ることができる。これにより、広い面積には熱伝導率の低い安価な材料を用い、熱伝導率の高い高価な材料を少量用いることで、コストの上昇を抑えることができる。なお、金属シャーシ側熱拡散板5′と金属シャーシ5は、熱伝導性接着剤で固定することや、リベット固定することで達成される。さらに、金属シャーシ5は金属でなくて、ABS等の樹脂材料であってもその効果は達成される。その他の構成は、既に説明した図1及び図2に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有するので、それらの説明は省略する。
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. FIG. 5 depicts only the right side portion from the portion corresponding to the
図6は、本発明の第四の実施例を示す。図6は、図2のバックライトユニット3相当部分から右側部分のみを描いている。図4の実施例と異なる点は、図4の実施例では、配線基板9を上下方向に6枚で構成しているが、図5の実施例では3枚で構成している。このような構成においても、本発明は適用できる。その他の構成は、既に説明した図1及び図2に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有するので、それらの説明は省略する。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 depicts only the right side portion from the portion corresponding to the
図7は、図2から図5の構造における配線基板9と熱拡散板10の一部を平面的に示した図である。図2の構造では、図7(a)に示すように各配線基板の一部に光源8の発光素子を並べ、熱拡散板10を設けている。図4の構造では図7(b)、図6では図7(c)のような構造となる。
FIG. 7 is a plan view showing a part of the
図8は、第一実施例と第二の実施例と第四の実施例の配線基板の部品図である。図8において、既に説明した符号と同一の符号を付された構成は、同一の機能を有するので、それらの説明は省略する。 FIG. 8 is a component diagram of the wiring board of the first embodiment, the second embodiment, and the fourth embodiment. In FIG. 8, the configurations denoted by the same reference numerals as those already described have the same functions, and thus description thereof is omitted.
図8(a)は、図2における熱拡散板10と金属シャーシ5との組み合わせの一部断面の拡大図を示す。熱拡散板10に金属シャーシ5の内面が平行に対向するように配置している。
FIG. 8A shows an enlarged view of a partial cross section of the combination of the
図8(b)では、他の実施例を示す。熱拡散板10と金属シャーシ5表面に、放射率を高める工夫をしたものである。具体的には、符号5′又は符号10′に示すように、黒色テープの貼り付けや、部分的、もしくは全面に黒体系塗料を塗布するものである。このような構成により、金属素面の場合に比べて、放射伝熱量を大きくすることができ、光源8の発光素子から金属シャーシ5までの伝熱量の増加を図ることができる。さらに、金属シャーシ5表面に樹脂5′をコーティングする等の処理によっても表面の放射率は高められる。例えば、表面の放射率に関しては、金属の場合、0.05(研磨面)〜0.95(黒色アルマイト処理)程度と広い範囲になりえるので、上記したような表面の放射率を高める構造が望ましい。
FIG. 8B shows another embodiment. The
図8(c)では、金属シャーシ5に絞り加工を施し、部分的に熱拡散板10に近接するように変形させるものである。このような構成により、表示面側からみて凸型になったW′の部位のみ、熱拡散板10と金属シャーシ5との間隙dを有するように構成することで、W′の部位のみ、金属シャーシ5の平坦度を確保すればよく、金属シャーシ5のコスト低減に有効である。
In FIG. 8 (c), the
図9は、本発明の効果の一例を説明する図である。熱拡散板10の材質をアルミ、鉄、樹脂と変え、鉄製のシャーシ5との間隙dと発光素子接続部の温度の関係を三次元熱流体解析によって計算した値である。図9中の「基準」で示す点から、熱拡散板10と金属シャーシ5との間隙dが広がることによって、空気が間隙dに介在するため熱抵抗が増え、発光素子の接続部の温度の上昇が見られる。しかし、熱拡散板10として、アルミ等の熱伝導率の比較的高い材料を用いることにより、樹脂シートや鉄板を用いる場合に比較して、温度上昇の度合いはある程度押さえられる。たとえば、熱拡散板10としてアルミ板を用いる場合、1mmの間隙dで数℃程度である。その結果、金属シャーシ5や配線基板9の熱変形量を間隙d内で吸収しながらの伝熱は可能となる。なお、熱拡散板10の材料としては、アルミの他、熱伝導率の高い銅やその合金、また、柔軟性のあるグラファイトシート等が有効な材料である。例えば、グラファイトシートは横方向の熱伝導率はアルミよりも高く左右方向の熱拡散に特に有効となる。なお、厚さ方向の熱伝導率は鉄と同等程度ゆえ、グラファイト部分は、所定の厚さを確保することが望ましい。また、グラファイトシートは部材自体の電気導電性材料であるためラミネート構造が望ましい。
FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the effect of the present invention. The
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1 液晶テレビ
2 液晶パネル
3 バックライトユニット
4 光学シート
5 金属シャーシ
6 回路基板
7 筺体
8 光源(LED)
9 配線基板
10 熱拡散板
11 導光板
12 光源ユニット
13 スペーサ
14 空気の通風路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
9 Wiring
Claims (7)
前記バックライト装置は、液晶パネルの表示面と平行な方向に光を放出する光源と前記光源を搭載した配線基板と前記光源の光を前記液晶パネル方向へ導くための透光性を有する導光板とを組み合わせた複数の光源ユニットとを有する液晶表示装置において、
前記光源を搭載した配線基板の光源搭載面と反対側の面に設けられた熱拡散板を有し、前記熱拡散板と前記シャーシとの間に間隙を設けることを特徴とする液晶表示装置。 A liquid crystal panel, a backlight device including a light source that illuminates the liquid crystal panel from the back, and a chassis that holds the backlight device;
The backlight device includes a light source that emits light in a direction parallel to a display surface of a liquid crystal panel, a wiring board on which the light source is mounted, and a light guide plate having translucency for guiding light from the light source toward the liquid crystal panel. In a liquid crystal display device having a plurality of light source units combined with
A liquid crystal display device comprising: a heat diffusion plate provided on a surface opposite to a light source mounting surface of a wiring board on which the light source is mounted, wherein a gap is provided between the heat diffusion plate and the chassis.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
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