JP2014164057A - 映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストかつ冷却性能の高いヒートシンクを有し、光源から発する熱が他部に伝わることを抑制することが可能な映像表示装置を得る。
【解決手段】平板状の基部を持つヒートシンクの基部となる平板部に、平板部を貫通する孔部を設け、その孔部に半導体レーザを嵌め込んで保持し、ヒートシンクの一主面から画面側にレーザ光を出射するように構成するとともに、ヒートシンクの裏面側に、半導体レーザと電気的接続を行う電気接続部を配置する。ヒートシンクの平板部の裏面は、電気接続部の配置領域と、基部と一体形成されるフィン部の形成領域によって占められる。
【選択図】図5
【解決手段】平板状の基部を持つヒートシンクの基部となる平板部に、平板部を貫通する孔部を設け、その孔部に半導体レーザを嵌め込んで保持し、ヒートシンクの一主面から画面側にレーザ光を出射するように構成するとともに、ヒートシンクの裏面側に、半導体レーザと電気的接続を行う電気接続部を配置する。ヒートシンクの平板部の裏面は、電気接続部の配置領域と、基部と一体形成されるフィン部の形成領域によって占められる。
【選択図】図5
Description
本発明は、光源として半導体レーザを用いる映像表示装置に関する。
近年、液晶テレビやプロジェクタなど映像表示装置の光源として、発光ダイオード(以下、LED(Light Emitting Diode)という。)や半導体レーザ、有機EL、蛍光体などの固体光源が用いられ、また、複数の固体光源を組み合わせた商品が発売されている。
液晶テレビは、液晶パネルの背面を均一に照明するバックライト光源を備えて、画像を表示させる映像表示装置である。また、プロジェクタは、光源から射出された光をDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる映像表示装置である。
液晶テレビは、液晶パネルの背面を均一に照明するバックライト光源を備えて、画像を表示させる映像表示装置である。また、プロジェクタは、光源から射出された光をDMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させる映像表示装置である。
このような映像表示装置において、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、省エネや、小型化などを背景として、電気−光変換効率が高く、低消費電力化が可能な固体光源に置き換わってきている。
しかし、固体光源の一つである半導体レーザは、LEDなど他の固体光源と比較して熱に弱く、素子の温度が上昇するに従い、電気−光変換効率が著しく低下する傾向がある。また、高温状態で高出力の光を出射し続けると劣化が加速し、素子の寿命も短くなりやすい。半導体レーザを用いる場合は、環境温度が高温時にも所望の光量を得るために、他の固体光源よりも冷却性能の高い放熱構造が必要になる。
しかし、固体光源の一つである半導体レーザは、LEDなど他の固体光源と比較して熱に弱く、素子の温度が上昇するに従い、電気−光変換効率が著しく低下する傾向がある。また、高温状態で高出力の光を出射し続けると劣化が加速し、素子の寿命も短くなりやすい。半導体レーザを用いる場合は、環境温度が高温時にも所望の光量を得るために、他の固体光源よりも冷却性能の高い放熱構造が必要になる。
また、従来のプロジェクタでは、青色には半導体レーザを、緑色には蛍光体ホイールに青色のレーザ光を照射して蛍光体を励起し、この蛍光体から発した光を利用しており、また、赤色にはLEDを用いて、プロジェクタの光源を構成している。このとき、半導体レーザと半導体レーザを電気的に接続するフレキシブル基板を、伝熱部材もしくはヒートシンクの基部に埋設して、半導体レーザを放熱している(例えば、特許文献1参照。)。
従来の映像表示装置においては、半導体レーザを電気的に接続するフレキシブル基板を配置するには、伝熱部材とヒートシンクの基部を別部材にして、伝熱部材にフレキシブル基板を配置する形状を加工する必要がある。しかし、伝熱部材とヒートシンクの基部を別部材にすると、伝熱部材とヒートシンクの基部の接触部で熱抵抗が発生するため、冷却性能が低下するという問題点があった。
また、従来の映像表示装置においては、LEDと半導体レーザなど、2種類以上の光源を使用した場合、光源の配置の仕方によっては、LEDの発熱が半導体レーザに伝熱されることが考えられる。上述したように、半導体レーザは他の固体光源と比較して熱の影響を受けやすく、素子の温度により電気−光変換効率が変化し、また素子の寿命も低下しやすいため、半導体レーザの光出力が安定せずに色むらが発生し、素子の寿命が短くなるという問題点もあった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、冷却性能の高
い冷却構造を実現することで、半導体レーザにおいて発生する熱を、冷却器であるヒートシンク側に伝熱させやすくし、半導体レーザから他部への伝熱を抑制する冷却性能が高い映像表示装置を提供することを目的とする。
い冷却構造を実現することで、半導体レーザにおいて発生する熱を、冷却器であるヒートシンク側に伝熱させやすくし、半導体レーザから他部への伝熱を抑制する冷却性能が高い映像表示装置を提供することを目的とする。
この発明に係わる映像表示装置は、映像を表示する表示パネル、上記表示パネルの背面を照らす半導体レーザ、上記半導体レーザが発する熱を放散するヒートシンクを備え、上記ヒートシンクは、基部となる平板部と、上記平板部の背面側に設けられたフィン部により構成され、上記半導体レーザは、レーザ光が上記ヒートシンクの上記平板部の一主面側から射出されるように、上記平板部を貫通する孔部に保持されたものである。
この発明の映像表示装置によれば、ヒートシンクの孔部に半導体レーザを保持させることで、半導体レーザにおいて発生した熱を直接ヒートシンクに導くことができる。
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の映像表示装置について、図1〜図9を用いて説明する。本発明の実施の形態1による映像表示装置100は、映像を表示する液晶パネル32(表示パネ
ルに相当する。)、その液晶パネル32の背面を照らす半導体レーザ1、半導体レーザ1が発する熱を放熱するヒートシンク2を備え、ヒートシンク2は、基部となる平板部23と、その平板部23の背面側に設けられたフィン部24により構成され、半導体レーザ1は、レーザ光がヒートシンク2の平板部23の一主面側から射出されるように、平板部23を貫通する孔部に保持(例えば嵌合保持)され、ヒートシンク2の平板部23の背面には電気接続部21を配置するための配置領域が設けられたという特徴を持っている。
本発明の実施の形態1の映像表示装置について、図1〜図9を用いて説明する。本発明の実施の形態1による映像表示装置100は、映像を表示する液晶パネル32(表示パネ
ルに相当する。)、その液晶パネル32の背面を照らす半導体レーザ1、半導体レーザ1が発する熱を放熱するヒートシンク2を備え、ヒートシンク2は、基部となる平板部23と、その平板部23の背面側に設けられたフィン部24により構成され、半導体レーザ1は、レーザ光がヒートシンク2の平板部23の一主面側から射出されるように、平板部23を貫通する孔部に保持(例えば嵌合保持)され、ヒートシンク2の平板部23の背面には電気接続部21を配置するための配置領域が設けられたという特徴を持っている。
図1は、本発明の実施の形態1の映像表示装置(液晶テレビ)100の概略的な正面図である。映像表示装置100の正面は、縦横に広がる表示画面となる液晶パネル(表示パネルに相当する。)32と、この液晶パネル32を保持する額縁であるベゼル31と、音声を出力するスピーカ部33よりなる表示部30、映像を保存や再生をするレコーダ部(HDD/BD)37、これらを保持して設置するためのスタンド34によって主に構成されている。
図2は、本発明の実施の形態1の映像表示装置100の概略的な背面図である。映像表示装置100は、液晶パネル32の裏面側が背面側筐体35に覆われた状態であり、背面側筐体35には、表示部30の内部の発熱体から発せられる熱を外気に放熱(排熱)するための吸排気孔36が設けられている。
図2は、本発明の実施の形態1の映像表示装置100の概略的な背面図である。映像表示装置100は、液晶パネル32の裏面側が背面側筐体35に覆われた状態であり、背面側筐体35には、表示部30の内部の発熱体から発せられる熱を外気に放熱(排熱)するための吸排気孔36が設けられている。
図3は、本発明の実施の形態1の映像表示装置100のシステム構成図である。映像表示装置100は、映像を表示する画像表示部90、液晶パネル32の背面を照らすバックライト部80、画像表示部90およびバックライト部80を制御する電気系70、外部との入出力を行う入出力系60によって主に構成される。
入出力系60は、音声処理部61、Ir(Infrared)受光部62、入出力I/F(interface)63、HDD/BD64の機能を含む構成であり、リモコン65から出力された赤外線信号がIr受光部62において受光され、他の各構成部に制御信号が出力される。
入出力系60は、音声処理部61、Ir(Infrared)受光部62、入出力I/F(interface)63、HDD/BD64の機能を含む構成であり、リモコン65から出力された赤外線信号がIr受光部62において受光され、他の各構成部に制御信号が出力される。
電気系70は、画像制御基板71、光源制御基板72、制御基板73、電源基板74の機能を含む構成であり、単相交流電源75からAC100Vが供給され、入出力系60からの出力信号を受信し、バックライト部80および画像表示部90に制御信号を出力する。
バックライト部80は、例えばLED光源81およびその冷却器82と、半導体レーザ光源83およびその冷却器84、二つの光源から射出される光が導かれる光学系85とを含む構成であり、表示パネルを均一に照明する機能を持つ。
画像表示部90は、電気系70からの画像制御信号を受けて、バックライト部80からの光によって画像が映し出される液晶パネル91の機能を含む構成である。
バックライト部80は、例えばLED光源81およびその冷却器82と、半導体レーザ光源83およびその冷却器84、二つの光源から射出される光が導かれる光学系85とを含む構成であり、表示パネルを均一に照明する機能を持つ。
画像表示部90は、電気系70からの画像制御信号を受けて、バックライト部80からの光によって画像が映し出される液晶パネル91の機能を含む構成である。
図4に、本発明の実施の形態1の映像表示装置100の表示部30の分解背面図を示す。図2で示した背面側筐体35を取り外した状態では、バックカバー8が液晶パネル32の裏面側に広がった状態に配置されており、バックカバー8の下方部には、下端側に沿って、横(水平)方向に冷却器であるヒートシンク2が複数個並べられて配置されている。このヒートシンク2は、バックライトとして用いられる半導体レーザ1(後述する)から発せられる熱を放熱させるための冷却器である。
図5に、本発明の実施の形態1の映像表示装置100の表示部30の画面縦方向に沿った要部分解断面図を示す。この断面図に例示するように、液晶パネル32は、ベゼル上部31aとベゼル下部31bに保持された画面の縦方向が、鉛直方向に沿った上下方向となるように、画面の横方向が、水平方向に沿った左右方向(正面図および背面図において)となるように、表示部30が設置されるものとする。
図5に示すように、バックライトは、半導体レーザ1およびLED(別の光源に相当す
る。)4という2種類の光源を含んでおり、半導体レーザ1は、レーザ用導光板10を用いて、液晶パネル32の裏面に、光を均一に拡散し、半導体レーザ1で発生した熱はヒートシンク2から放熱される。LED4は、LED用基板25上に配置され、出射された光は、LED用導光板11を用いて、液晶パネル32の裏面に、光を均一に拡散し、LED4で発生した熱は、LED用基板25およびLED用放熱部材5を介してベゼル下部31bの前面側から放熱される。レーザ用導光板10および、LED用導光板11で拡散した光は、拡散シート12、BEF(Brightness Enhancement Film)13、DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)14を通過して、液晶パネル32の裏面側を均一に照ら
し、映像を表示する。
液晶パネル32の背面側には、上述のとおり、バックカバー8が取り付けられており、バックカバー8の内面側にはリフレクタ9が配置され、バックライトから射出される光を液晶パネル32の裏面側へ反射させるように構成されている。なお、LED4と半導体レーザ1の間には断熱層3が配置されている。
る。)4という2種類の光源を含んでおり、半導体レーザ1は、レーザ用導光板10を用いて、液晶パネル32の裏面に、光を均一に拡散し、半導体レーザ1で発生した熱はヒートシンク2から放熱される。LED4は、LED用基板25上に配置され、出射された光は、LED用導光板11を用いて、液晶パネル32の裏面に、光を均一に拡散し、LED4で発生した熱は、LED用基板25およびLED用放熱部材5を介してベゼル下部31bの前面側から放熱される。レーザ用導光板10および、LED用導光板11で拡散した光は、拡散シート12、BEF(Brightness Enhancement Film)13、DBEF(Dual Brightness Enhancement Film)14を通過して、液晶パネル32の裏面側を均一に照ら
し、映像を表示する。
液晶パネル32の背面側には、上述のとおり、バックカバー8が取り付けられており、バックカバー8の内面側にはリフレクタ9が配置され、バックライトから射出される光を液晶パネル32の裏面側へ反射させるように構成されている。なお、LED4と半導体レーザ1の間には断熱層3が配置されている。
図6は、この発明の実施の形態1の映像表示装置100の表示部30の分解正面図であり、バックライト配置を示している。上述した図5の表示部30の断面図からも分かるように、表示部30の下端部に、横方向に、一列に、複数の半導体レーザ1が並べられて配置された半導体レーザ配置領域1aが位置しており、表示部30の下端部で、半導体レーザ配置領域1aよりも高い位置に、LED配置領域4aが位置し、このLED配置領域4aは、表示部30の横一列に、複数のLED4が並べられて配置された状態となっている。
半導体レーザ1とLED4とでは、LED4の方が熱に強い特性を持っており、相対的に、熱によって表示特性に悪影響を受けやすい半導体レーザ1は、LED4よりも低い位置に配置することで、LED4での発熱の影響を半導体レーザ1が受けないように構成している。
半導体レーザ1とLED4とでは、LED4の方が熱に強い特性を持っており、相対的に、熱によって表示特性に悪影響を受けやすい半導体レーザ1は、LED4よりも低い位置に配置することで、LED4での発熱の影響を半導体レーザ1が受けないように構成している。
上述のとおり、本発明の実施の形態1の映像表示装置100は、LED4と半導体レーザ1とを組み合わせたバックライトを有している。LED4は、光源に青色LEDおよび蛍光体を有している。具体的には、光源であるLED4は、青色の光を発する青色LEDチップを備えたパッケージに、この青色の光を吸収して主に緑色の光を発する蛍光体を充填している。一方、半導体レーザ1は、赤色に直接発光する。また、複数のLED4はLED用基板25(図5参照。)上に一列に並べて配置され、LED用基板25は、細長い矩形形状をしている。
図7に、半導体レーザ1の冷却器であるヒートシンク2の正面図(図7(a))、上面図(図7(b))、背面図(図7(c))を示す。ヒートシンク2は、例えば押し出し成型によって形成され、ヒートシンク2の基部となる平板部23と、この平板部23の裏面側から外側に向かって突出するフィン部24で構成されており、ヒートシンク2の平板部23は、レーザ光の射出方向に対して略垂直な面に広がりを持つように設置される。図7(a)のヒートシンク2の正面図に示すように、ヒートシンク2の一主面の下方部中心に、半導体レーザ1のレーザ光射出部が露出した状態であり、半導体レーザ1は、ヒートシンク2の平板部23を貫通する孔部に嵌合保持された状態となり、外周面がヒートシンク2の孔部内壁に接している。
図7(b)、図7(c)に示すように、半導体レーザ1は、ヒートシンク2の裏面側に配置された半導体レーザ用基板である平板状の電気接続部21に電気的に接続され、電気接続部21が配置されないヒートシンク2の平板部23背面側には、フィン部24が配置形成された状態となっている。言い換えると、ヒートシンク2の平板部23背面側の電気接続部配置領域上に位置するフィン部24は、電気接続部21の平面を密着させられるように加工され、ヒートシンク2の平板部23のフィン形成領域の一部(電気接続部配置領
域)に電気接続部21が配置されている。また、電気接続部21にはコネクタ22が、ヒートシンク2の裏面側に突き出すように設けられ、半導体レーザ1の接続端子が配置される貫通孔が設けられている。
域)に電気接続部21が配置されている。また、電気接続部21にはコネクタ22が、ヒートシンク2の裏面側に突き出すように設けられ、半導体レーザ1の接続端子が配置される貫通孔が設けられている。
本実施の形態によれば、ヒートシンク2の基部となる平板部23に半導体レーザ1を保持する構造を備え、半導体レーザ1の発熱を効率よくヒートシンク2から放熱することができ、また、電気接続部21を配置するための電気接続部配置領域を、ヒートシンク2の平板部23を加工することなく、フィン部24の加工のみで形成することができ、加工費を削減できる。
また、ヒートシンク2に直接、半導体レーザ1を保持させるため、別部材(伝熱部材)を用いる必要がなく、低コストである。
ここで、図7では1つのヒートシンク2に1つの半導体レーザ1を配置した状態を例示している。しかし、映像表示装置100の表示性能に合わせて、1つのヒートシンク2に複数の半導体レーザ1を配置することも可能である。
また、ヒートシンク2に直接、半導体レーザ1を保持させるため、別部材(伝熱部材)を用いる必要がなく、低コストである。
ここで、図7では1つのヒートシンク2に1つの半導体レーザ1を配置した状態を例示している。しかし、映像表示装置100の表示性能に合わせて、1つのヒートシンク2に複数の半導体レーザ1を配置することも可能である。
次に、図8に、半導体レーザ1とヒートシンク2の嵌合部における要部拡大断面図を示す。半導体レーザ1は、赤色の光を発光するチップ51と、チップ51の発熱を放熱するマウント52と、これらを封止するCAN53と、チップ51に電気を導通するピン54によって構成される。チップ51から発する熱は上昇する傾向があるため、図8の例では、チップ51は、ヒートシンク2の一主面から突き出したCAN53内にて、熱を伝導させるマウント52下部に取り付けられた状態で配置されている。
ヒートシンク2は、電気接続部21およびコネクタ22を配置するために、ヒートシンク2の平板部23の裏面側全面をフィン形成領域とするのではなく、平板部23の裏面側の一部にフィンを形成せず、電気接続部21の平面部をヒートシンク2の平板部23裏面側に密着させて配置できる構成としている。
ヒートシンク2は、電気接続部21およびコネクタ22を配置するために、ヒートシンク2の平板部23の裏面側全面をフィン形成領域とするのではなく、平板部23の裏面側の一部にフィンを形成せず、電気接続部21の平面部をヒートシンク2の平板部23裏面側に密着させて配置できる構成としている。
図8に、半導体レーザ1から発する熱の放熱経路(排熱経路)Aを矢印で示すように、チップ51から発する熱の大部分は、マウント52内を伝導して、マウント52の外周から、ヒートシンク2の孔部内壁を伝わって上方向に放熱される。よって、効率の良い放熱のために、マウント52側のヒートシンク2の体積が大きくなるように、ヒートシンク2の平板部23上における半導体レーザ1の保持位置は、平板部23の中心よりも低い位置とする。つまり、半導体レーザ1を保持するためにヒートシンク2の平板部23に設ける孔部は、平板部23の中心よりも低い位置に開孔している。
なお、半導体レーザ1を構成するマウント52は、ヒートシンク2の一主面側に突出してチップ51を保持するチップ保持部とヒートシンク2の平板部23内に嵌合保持される基部によって構成されるが、マウントの52の基部は、ヒートシンク2の平板部23に形成された孔部に圧入するか、または、接着剤などで固定することで、半導体レーザ1をヒートシンク2に嵌合保持させている。
また、図8に示すように、ピン54の周囲には、組み立て時にヒートシンク2の平板部23と接触することを防ぐため、絶縁性を有するキャップ55を被せている。つまり、ヒートシンク2の平板部23の背面側に配置された電気接続部21に接続されるピン54は、ヒートシンク2の平板部23の孔部に挿入配置されるとともに、平板部23の背面側に突出し、孔部内に配置されるピン54の周囲は絶縁部材であるキャップ55によって覆われた状態となっている。キャップ55としては、例えば絶縁性のチューブを所定長さに切ったものを用いることができる。
図9は、実施の形態1の映像表示装置の熱の流れを示す表示部30の要部拡大側断面図である。半導体レーザ1の発熱はヒートシンク2を通過して、上方に放熱される(放熱経
路B)。LED4の発熱は、LED用放熱部材5を通過して、正面側に放熱する(放熱経路C)。
図9に示したように、半導体レーザ1とLED4の間には、断熱層(断熱材)3を配置している。この結果、半導体レーザ1とLED4の発熱は、異なる経路で放熱することができる。ここでいう断熱層3とは、その熱伝導率が、背面板金となる電気接続部21や放熱器となるヒートシンク2の熱伝導率よりも著しく低いものであれば良く、例えば、断熱層3に配置する断熱材としては、樹脂材やゴム材を用いることができる。また、断熱層3は、数mm程度の空気層(隙間)とすることも可能である。
路B)。LED4の発熱は、LED用放熱部材5を通過して、正面側に放熱する(放熱経路C)。
図9に示したように、半導体レーザ1とLED4の間には、断熱層(断熱材)3を配置している。この結果、半導体レーザ1とLED4の発熱は、異なる経路で放熱することができる。ここでいう断熱層3とは、その熱伝導率が、背面板金となる電気接続部21や放熱器となるヒートシンク2の熱伝導率よりも著しく低いものであれば良く、例えば、断熱層3に配置する断熱材としては、樹脂材やゴム材を用いることができる。また、断熱層3は、数mm程度の空気層(隙間)とすることも可能である。
上述のように、半導体レーザ1は、LED4など他の固体光源と比較して熱に弱く、そのため、素子の温度が上昇するに従い、電気−光変換効率が著しく低下するという傾向があり、人間は赤色の色差に対する感度が高いことから、人間の視覚には赤色の明るさの変化がより顕著な差となって感じられ、高温状態で高出力の光を出射し続けると劣化が加速し、素子の寿命も短くなりやすいというものであった。
そこで、本発明の実施の形態1に示した半導体レーザ1の冷却構造とすることで、環境温度が高温時にも所望の光量を確保した上で、他の固体光源よりも冷却性能の高い放熱構造を得ることが可能となる。
また、半導体レーザ1とLED4の間に断熱層3を設けて、二つの光源が、それぞれ異なる放熱経路を持つように構成することで、半導体レーザ1は、LED4の発熱の影響を受けることなく、良好な表示特性を得ることができる。
そこで、本発明の実施の形態1に示した半導体レーザ1の冷却構造とすることで、環境温度が高温時にも所望の光量を確保した上で、他の固体光源よりも冷却性能の高い放熱構造を得ることが可能となる。
また、半導体レーザ1とLED4の間に断熱層3を設けて、二つの光源が、それぞれ異なる放熱経路を持つように構成することで、半導体レーザ1は、LED4の発熱の影響を受けることなく、良好な表示特性を得ることができる。
また、実施の形態1において、半導体レーザ1およびLED4を、それぞれ地面と平行な横方向に複数個並べて、上方に放熱することで、液晶パネル32の全面の温度を比較的均一にすることができる。この結果、光学性能が劣化しにくくなり、長期にわたって性能を維持することが可能な映像表示装置100が得られる。
なお、本発明の冷却構造を用いること、つまり、ヒートシンク2に半導体レーザ1を嵌合保持させ、半導体レーザ1で生じる熱を積極的にヒートシンク2側へ伝導させる構造とすることで、冷却効率を向上させれば、半導体レーザ1の配置を、表示部30の下端側に限定することなく他の領域に配置することもできる。また、バックライトとしてLED4を用いず、半導体レーザ1のみを用いた場合でも、冷却効率を向上させることが可能であることは言うまでもない。
なお、本発明の冷却構造を用いること、つまり、ヒートシンク2に半導体レーザ1を嵌合保持させ、半導体レーザ1で生じる熱を積極的にヒートシンク2側へ伝導させる構造とすることで、冷却効率を向上させれば、半導体レーザ1の配置を、表示部30の下端側に限定することなく他の領域に配置することもできる。また、バックライトとしてLED4を用いず、半導体レーザ1のみを用いた場合でも、冷却効率を向上させることが可能であることは言うまでもない。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について図10〜図12を用いて説明する。
図10は、本発明の実施の形態2の映像表示装置100の表示部30の、バックライトおよび液晶パネル32の画面縦方向の要部拡大断面図である。上述の実施の形態1では、バックライトとしてLED4を表示部30の下方部に横一列に複数個を並べて配置し、LED4の光をLED用導光板11によって均一に拡散させることを示したが、この実施の形態2では、LED4は所定間隔を空けて、表示部30のほぼ全面に配置し、個々のLED4にLED用レンズ26を装着して光を均一に拡散させる構造を例示する。
次に、この発明の実施の形態2について図10〜図12を用いて説明する。
図10は、本発明の実施の形態2の映像表示装置100の表示部30の、バックライトおよび液晶パネル32の画面縦方向の要部拡大断面図である。上述の実施の形態1では、バックライトとしてLED4を表示部30の下方部に横一列に複数個を並べて配置し、LED4の光をLED用導光板11によって均一に拡散させることを示したが、この実施の形態2では、LED4は所定間隔を空けて、表示部30のほぼ全面に配置し、個々のLED4にLED用レンズ26を装着して光を均一に拡散させる構造を例示する。
実施の形態2のバックライトを構成する半導体レーザ1は、実施の形態1の場合と同様に、ヒートシンク2に嵌合保持された状態で、表示部30のバックカバー8裏面側に、横方向一列に配設される。半導体レーザ1から射出されるレーザ光は、補助導光板27を介して、レーザ用導光板10に導かれ、均一に拡散される。
もう一つのバックライトであるLED4は、表示部30において、半導体レーザ1よりも高い位置に複数個が配置され、表示部30のほぼ全面に広がるレーザ用導光板10の裏面側、かつリフレクタ9の前面に、ほぼ全面にわたって、所定間隔を空けて、多数列に配置される。この例では、LED4から発せられた光は、LED4に被せられたLED用レンズ26を用いて、均一に拡散するように構成されており、実施の形態1のようなLED
用導光板を省略することもできる。レーザ用導光板10およびLED用レンズ26によって拡散された光は、拡散シート12、BEF13、DBEF14を通過して、液晶パネル32の裏面側を均一に照明し、映像を表示する。なお、ヒートシンク2の一主面とバックカバー8の間には、断熱層3aが介在する構成となり、二つの光源が熱的な影響を受けないよう構成されている。
もう一つのバックライトであるLED4は、表示部30において、半導体レーザ1よりも高い位置に複数個が配置され、表示部30のほぼ全面に広がるレーザ用導光板10の裏面側、かつリフレクタ9の前面に、ほぼ全面にわたって、所定間隔を空けて、多数列に配置される。この例では、LED4から発せられた光は、LED4に被せられたLED用レンズ26を用いて、均一に拡散するように構成されており、実施の形態1のようなLED
用導光板を省略することもできる。レーザ用導光板10およびLED用レンズ26によって拡散された光は、拡散シート12、BEF13、DBEF14を通過して、液晶パネル32の裏面側を均一に照明し、映像を表示する。なお、ヒートシンク2の一主面とバックカバー8の間には、断熱層3aが介在する構成となり、二つの光源が熱的な影響を受けないよう構成されている。
図11は、この発明の実施の形態2の映像表示装置100のバックライト配置を示す表示部30の分解正面図である。この図に示すように、LED用基板25は、細長い矩形形状であり、水平方向が長手方向となるように配置され、その基板上にLED4が複数個並べられて配置されている。この実施の形態2では、LED用基板25をバックカバー8に、鉛直方向に等間隔を空けて、複数列に配置しており、表示部30のほぼ全面がLED配置領域4bとなっている。上述した通り、半導体レーザ1が水平方向に並ぶ半導体レーザ配置領域1bは、LED配置領域4bよりも下方部の、表示部30下端部に配置されている。なお、半導体レーザ1およびLED4は、例えば液晶パネル32の大きさに応じて個数を調整することができる。また、ヒートシンク2も、半導体レーザ1の個数に応じて、他の個数に設定できることは言うまでもない。
図12は、この発明の実施の形態2の表示部30のバックライトから発する熱の放熱経路を示す要部拡大側断面図である。半導体レーザ1の発熱はヒートシンク2を通過して、上方に放熱する(放熱経路D)。LED4の発熱は、LED用基板25およびバックカバー8を通過して、上方に放熱する(放熱経路E)。なお、リフレクタ9は、LED4の外周を覆うように配置されている。
図12に示すように、ヒートシンク2は、断熱層3を介して、バックカバー8に取り付けられる。このとき、半導体レーザ1は、バックカバー8に穿たれた取り付け孔(孔部)に差し込まれた形でヒートシンク2に固定される。ここで言う断熱層3とは、実施の形態1と同様に、その熱伝導率が、背面板金である電気接続部21やヒートシンク2の熱伝導率よりも著しく低いものであればよい。例えば、断熱層3は樹脂材やゴム材である。また、部分的に、断熱層3は数mm程度の空気層でも良い。また、断熱層3が、空気層以外の固体で構成されている場合、半導体レーザ1を保持する保持部材としての機能を持たせることができる。
図12に示すように、ヒートシンク2は、断熱層3を介して、バックカバー8に取り付けられる。このとき、半導体レーザ1は、バックカバー8に穿たれた取り付け孔(孔部)に差し込まれた形でヒートシンク2に固定される。ここで言う断熱層3とは、実施の形態1と同様に、その熱伝導率が、背面板金である電気接続部21やヒートシンク2の熱伝導率よりも著しく低いものであればよい。例えば、断熱層3は樹脂材やゴム材である。また、部分的に、断熱層3は数mm程度の空気層でも良い。また、断熱層3が、空気層以外の固体で構成されている場合、半導体レーザ1を保持する保持部材としての機能を持たせることができる。
図12のように、半導体レーザ1とLED4の間に断熱層3を配置して、異なる放熱経路を形成することで、半導体レーザ1は、LED4の発熱の影響を受けにくくなる。また、実施の形態2では、熱に強い光源であるLED4が、半導体レーザ1よりも上方に配置され、LED4と半導体レーザ1はともに、上方に放熱する構成となる。この結果、半導体レーザ1はLED4の発熱の影響をより受けにくくなる。この結果、半導体レーザ1の性能が劣化しにくくなり、長期にわたって性能を維持することができる映像表示装置100を提供することができる。
実施の形態3.
上述の実施の形態1では、映像表示装置100である液晶テレビにおいて、バックライトとなる複数の半導体レーザ1および複数のLED4が、表示部30の下方部に、それぞれ横一列に配置された例を示し、実施の形態2では、多数のLED4が、横一列に並んだLED4よりも高い位置に、表示部30のほぼ全面に配置された例を示した。この実施の形態3では、図13〜図16を用いて、複数の半導体レーザ1は、実施の形態1および2と同様に、表示部30の下端部に、横一列に複数個が並んで配置され、複数のLED4が、表示部30の両側端部に沿うように、縦方向に並べられて配置された場合について説明する。
上述の実施の形態1では、映像表示装置100である液晶テレビにおいて、バックライトとなる複数の半導体レーザ1および複数のLED4が、表示部30の下方部に、それぞれ横一列に配置された例を示し、実施の形態2では、多数のLED4が、横一列に並んだLED4よりも高い位置に、表示部30のほぼ全面に配置された例を示した。この実施の形態3では、図13〜図16を用いて、複数の半導体レーザ1は、実施の形態1および2と同様に、表示部30の下端部に、横一列に複数個が並んで配置され、複数のLED4が、表示部30の両側端部に沿うように、縦方向に並べられて配置された場合について説明する。
図13は、この発明の実施の形態3の映像表示装置100のバックライトおよび液晶パ
ネル32を含む表示部30の画面縦方向の要部分解断面図である。また、図14は、実施の形態3の表示部30におけるバックライト配置を示す分解正面図である。
図14にバックライトの配置を示すように、一つのバックライトである半導体レーザ1は、表示部30の下端側に複数個が一列に配設され、半導体レーザ配置領域1cを構成している。もう一つのバックライトであるLED4は、細長い矩形形状のLED基板25上に配置され、表示部30の両側端部にそれぞれ縦方向に一列に配設されて、LED配置領域4cを構成している。LED4は、表示部30内に設けられたLED用導光板11の両サイドから内部側に光を照射することで、光を均一に拡散させる。
ネル32を含む表示部30の画面縦方向の要部分解断面図である。また、図14は、実施の形態3の表示部30におけるバックライト配置を示す分解正面図である。
図14にバックライトの配置を示すように、一つのバックライトである半導体レーザ1は、表示部30の下端側に複数個が一列に配設され、半導体レーザ配置領域1cを構成している。もう一つのバックライトであるLED4は、細長い矩形形状のLED基板25上に配置され、表示部30の両側端部にそれぞれ縦方向に一列に配設されて、LED配置領域4cを構成している。LED4は、表示部30内に設けられたLED用導光板11の両サイドから内部側に光を照射することで、光を均一に拡散させる。
図13で示す断面図では、LED4は図示されていないが、LED用導光板11の奥行側、手前側に縦方向に複数個が配置された状態である。また、LED用基板25は、カバー部材の側面部内側に断熱層(後述する。)を介して保持される。表示部30のカバー部材とはベゼル31(ベゼル上部31a、ベゼル下部31bを含む。)およびバックカバー8である。ベゼル31は、表示画面前面側の額縁部を主に構成しており、バックカバー8は、表示画面の背面部を主に構成しているが、その境界は、映像表示装置100のデザイン等によって変化が生じる。図13の例では、LED用基板25は、バックカバー8側の側面部内側に貼りつけられて保持されている。
また、半導体レーザ1から前方に照射されたレーザ光は、レーザ用導光板10の下端部に入射し、導光板内に均一に拡散される。レーザ用導光板10およびLED用導光板11を用いて拡散した光は、拡散シート12、BEF13、DBEF14を通過して、液晶パネル32に均一に光を照明し、映像を表示する。
なお、上述の実施の形態1および2と同様に、半導体レーザ1およびLED4は、例えば液晶パネル32の大きさに応じて他の個数に設定できる。また、ヒートシンク2も、半導体レーザ1の個数に応じて、他の個数に設定できることは言うまでもない。
なお、上述の実施の形態1および2と同様に、半導体レーザ1およびLED4は、例えば液晶パネル32の大きさに応じて他の個数に設定できる。また、ヒートシンク2も、半導体レーザ1の個数に応じて、他の個数に設定できることは言うまでもない。
実施の形態3の映像表示装置100のバックライトから発する熱の放熱経路を、図15の要部拡大側断面図を用いて示す。図15に示したように、半導体レーザ1の発熱はヒートシンク2を通過して、上方に放熱する(放熱経路F)。LED4の発熱は、バックカバー8を通過して外部に、かつ、上方に放熱する(放熱経路G。なお、Gは、放熱の方向のみを示すものであり、詳細は後述の図16に示す。)。
また、図16は、表示部30の画面横方向の要部分解断面図であり、ヒートシンク2とLED4とが水平方向の断面内に位置する高さ(表示部30の下方部)における断面図を示している。
LED用導光板11の両サイドに配置されたLED4は、図16のように表示部30の下方部においては、半導体レーザ1との距離が近いため、LED用基板25とバックカバー8との間に断熱層3bを設け、LED4において発せられた熱がバックカバー8を介して半導体レーザ1側に伝導しないように構成している。半導体レーザ1に熱的な影響を与えにくい表示部30の上方部において、断熱層3bは必要に応じた配置とでき、バックカバー8を介して外部に積極的に熱を排出する領域においては、断熱層3bを介することなくLED4の熱をバックカバー8側に伝える構成としてもよい。
また、表示部30の両サイドにLED4を配列した結果、LED4に比較的距離が近い、画面両サイドの半導体レーザ1は、LED4からの熱の影響を受けやすい。また、画面中央部に配置している半導体レーザ1は、両サイドの半導体レーザ1と比較して、LED4からの距離が遠くなるため、LED4からの発熱の影響を受けにくいというバックライトの構造になっている。
LED用導光板11の両サイドに配置されたLED4は、図16のように表示部30の下方部においては、半導体レーザ1との距離が近いため、LED用基板25とバックカバー8との間に断熱層3bを設け、LED4において発せられた熱がバックカバー8を介して半導体レーザ1側に伝導しないように構成している。半導体レーザ1に熱的な影響を与えにくい表示部30の上方部において、断熱層3bは必要に応じた配置とでき、バックカバー8を介して外部に積極的に熱を排出する領域においては、断熱層3bを介することなくLED4の熱をバックカバー8側に伝える構成としてもよい。
また、表示部30の両サイドにLED4を配列した結果、LED4に比較的距離が近い、画面両サイドの半導体レーザ1は、LED4からの熱の影響を受けやすい。また、画面中央部に配置している半導体レーザ1は、両サイドの半導体レーザ1と比較して、LED4からの距離が遠くなるため、LED4からの発熱の影響を受けにくいというバックライトの構造になっている。
この実施の形態3では、画面の両サイドに位置する半導体レーザ1を保持したヒートシンク2をバックカバー8に取り付ける際には、断熱層3aを介在させた配置としている。
また、LED4の熱の影響を受けにくい画面中央部の半導体レーザ1およびヒートシンク2は、バックカバー8に、断熱層3aを介さずに固定している。この結果、画面中央部に配置しているヒートシンク2はバックカバー8により放熱面積を拡大することができるため、両サイドと比較して体積を小さくできる。また、半導体レーザ1の放熱経路Fでは、断熱層3aの効果で、半導体レーザ1で発した熱がバックカバー8へ放熱される経路を遮断した状態となっているため、表示部30の両サイドに位置するヒートシンク2のサイズは、画.面中央部のヒートシンク2のサイズと比較して大きくなる。また、この実施の形
態3では、画面中央部のヒートシンク2の配置と両サイドのヒートシンク2の位置(背面側への突出状態)を同程度とするために、バックカバー8の背面を部分的に凹形状としている。
また、LED4の熱の影響を受けにくい画面中央部の半導体レーザ1およびヒートシンク2は、バックカバー8に、断熱層3aを介さずに固定している。この結果、画面中央部に配置しているヒートシンク2はバックカバー8により放熱面積を拡大することができるため、両サイドと比較して体積を小さくできる。また、半導体レーザ1の放熱経路Fでは、断熱層3aの効果で、半導体レーザ1で発した熱がバックカバー8へ放熱される経路を遮断した状態となっているため、表示部30の両サイドに位置するヒートシンク2のサイズは、画.面中央部のヒートシンク2のサイズと比較して大きくなる。また、この実施の形
態3では、画面中央部のヒートシンク2の配置と両サイドのヒートシンク2の位置(背面側への突出状態)を同程度とするために、バックカバー8の背面を部分的に凹形状としている。
この実施の形態3に示したように、LED4が、画面両サイドに配置され、画面下端部に配列された複数の半導体レーザ1に対する熱的影響が均一ではない場合においても、断熱層3a、3b、ヒートシンク2、バックカバー8等の配置や形状を調節した構成とすることで、表示部30の下方部に配置した半導体レーザ1の放熱特性を保持した上で、温度を均一に保つことができる。また、半導体レーザ1は、LED4の発熱の影響を受けにくくなる。この結果、半導体レーザ1はLED4の発熱の影響をより受けにくくなる。この結果、半導体レーザ1の性能が劣化しにくくなり、長期にわたって性能を維持することができる映像表示装置100を提供することができる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
1 半導体レーザ、1a、1b、1c 半導体レーザ配置領域、2 ヒートシンク、3、3a、3b 断熱層、4 LED、4a、4b、4c LED配置領域、5 LED用放熱部材、8 バックカバー、9 リフレクタ、10 レーザ用導光板、11 LED用導光板、12 拡散シート、13 BEF、14 DBEF、21 電気接続部(半導体レーザ用基板)、22 コネクタ、23 平板部(ヒートシンク)、24 フィン部(ヒートシンク)、25 LED用基板、26 LED用レンズ、27 補助導光板、30 表示部、31 ベゼル、31a ベゼル上部、31b ベゼル下部、32 液晶パネル(表示パネル)、33 スピーカ部、34 スタンド、35 背面側筐体、36 吸排気孔、
37 レコーダ部、51 チップ、52 マウント、53 CAN、54 ピン、55 キャップ、60 入出力系、61 音声処理部、62 Ir受光部、63 入出力I/F、
64 HDD/BD、65 リモコン、70 電気系、71 画像制御基板、72 光源制御基板、73 制御基板、74 電源基板、75 単相交流電源、80 バックライト部、81 LED光源、82、84 冷却器、83 半導体レーザ光源、85 光学系、90 画像表示部、91 液晶パネル、100、映像表示装置(液晶テレビ)。
37 レコーダ部、51 チップ、52 マウント、53 CAN、54 ピン、55 キャップ、60 入出力系、61 音声処理部、62 Ir受光部、63 入出力I/F、
64 HDD/BD、65 リモコン、70 電気系、71 画像制御基板、72 光源制御基板、73 制御基板、74 電源基板、75 単相交流電源、80 バックライト部、81 LED光源、82、84 冷却器、83 半導体レーザ光源、85 光学系、90 画像表示部、91 液晶パネル、100、映像表示装置(液晶テレビ)。
Claims (9)
- 映像を表示する表示パネル、上記表示パネルの背面を照らす半導体レーザ、上記半導体レーザが発する熱を放熱するヒートシンクを備え、上記ヒートシンクは、基部となる平板部と、上記平板部の背面側に設けられたフィン部により構成され、上記半導体レーザは、レーザ光が上記ヒートシンクの上記平板部の一主面側から射出されるように、上記平板部を貫通する孔部に保持されたことを特徴とする映像表示装置。
- 上記ヒートシンクの上記平板部は、上記レーザ光の射出方向に対して略垂直な面に広がりを持ち、上記背面側には、上記半導体レーザの電気接続部配置領域が設けられ、上記ヒートシンクの上記平板部上における上記半導体レーザの保持位置は、上記平板部の中心よりも低い位置であることを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。
- 上記半導体レーザは、上記ヒートシンクの上記平板部の背面側に配置された電気接続部に接続されるピンを有し、上記ピンは、上記ヒートシンクの上記平板部の上記孔部に挿入配置されるとともに、上記平板部の背面側に突出し、上記孔部内に配置される上記ピンの周囲は絶縁部材によって取り囲まれたことを特徴とする請求項1または請求項2記載の映像表示装置。
- 上記半導体レーザは、上記表示パネルの下端側に沿うように、水平方向に複数個が並べられて配置されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の映像表示装置。
- 上記表示パネルの背面を照らす別の光源、上記ヒートシンクと上記別の光源との間に設けられた断熱層を備え、上記半導体レーザと上記別の光源の放熱経路が、上記断熱層によって別々に隔てられたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載の映像表示装置。
- 上記半導体レーザは、上記別の光源よりも低い位置に配置されたことを特徴とする請求項5記載の映像表示装置。
- 上記別の光源は、水平方向に複数個が並べられて配置されたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の映像表示装置。
- 上記別の光源は、上記表示パネルの背面側の全面に、所定間隔を空けて複数個が配置されたことを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項記載の映像表示装置。
- 上記別の光源は、上記表示パネルの側端部に沿うように、上下方向に複数個が並べられて配置されたことを特徴とする請求項5または請求項6記載の映像表示装置。
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