JP2015092235A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッジ型のバックライトを有する液晶表示装置において、バックライトの放熱特性、表示品位を所望に維持しつつ及び筐体強度及びコスト上昇を最小限に抑える技術を提案する。【解決手段】液晶テレビ１０は、表示パネル２０と、フロントキャビネット１２と、リアキャビネット１４と、表示パネル２０を保持するためのＰシャーシ１９と、エッジ型ＬＥＤバックライトを構成するＬＥＤ基板３０と、ヒートシンク４０と、バックライトシャーシ１６と、導光板支持部材５０とを備える。ヒートシンク４０は、ＬＥＤ基板３０の背面に取り付けられる基板配置面４２と、反射シート２５と所定間隔離間する支持部材配置面４４とから構成されている。支持部材配置面４４と反射シート２５の間の空間の所定の位置に、導光板支持部材５０が配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、液晶表示装置に係り、特にエッジ型バックライトを有する液晶表示装置に関する。

一般的に、エッジ型バックライト、特に光源にＬＥＤを用いるエッジ型バックライトを採用する液晶テレビやモニターにおいて、高付加価値機種では、よりデザインを重視する傾向にあり、薄型化、狭額縁化が進んでいる。また一方で、ＬＥＤチップ１個当たりの投入電力を増やすことで輝度を確保し、ＬＥＤチップ数を削減するコストダウン設計も進められている。これに伴い、ＬＥＤバックライトから発せられる熱を効率的に放熱する構造が必須となっている。

図１は、背景技術に係る液晶表示装置５１０ａの断面構造を示している。ここでは、バックライトが配置される領域に着目して示している。表示パネル５２０のエッジ部分にＬＥＤチップ５３２が搭載されたバックライト基板５３０が配置されている。ここで、表示パネル５２０は上からＬＣＤパネル５２１、光学シート５２２、５２３、ＬＧＰ（導光板）５２４、反射シート５２５を積層して構成されている。そして、バックライト基板５３０の背面にはヒートシンク５４０（ヒートスプレッダー又は放熱板ともいう）が取り付けられており、ヒートシンク５４０は反射シート５２５の下側部分に延びている。そして、ヒートシンク５４０の外側側面と背面側に箱型のバックライトシャーシ５１６が取り付けられている。バックライトシャーシ５１６の所定の領域にテレビ用電源基板５１７が取り付けられている。

図２は、背景技術に係る別の液晶表示装置５１０ｂの断面構造を示している。この例では、バックライトシャーシ５１６が箱型形状から平板形状に変更されている。ヒートシンク５４０と光学シート５２２，５２３との距離を確保するために、ヒートシンク５４０はバックライトシャーシ５１６より外側に配置されている。光学シート５２２，５２３との距離は確保でき、かつ、ヒートシンク５４０自体の放熱効果が向上する。

このような技術として各種の技術が提案されている。例えば、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができる照明装置及びそれを備えた画像表示装置を提供する技術がある（例えば、特許文献１参照）。具体的には、Ｔ字型の角柱フレーム（押出し成形、ネジ穴後加工）のコストが高い課題に対して、平板を曲げ加工（板金加工）して形成されたフレームを用いて、当該フレームを放熱部材および熱伝導性部材と接触させることによって、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができる表示装置を実現している。また、薄型で、光源の発熱を充分に放熱可能な構造を提供することにより、薄型かつ大画面の液晶表示装置の実現を図った技術がある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−１４９４７号公報 特開２０１０−９７９２４号公報

ところで、図１の液晶表示装置５１０ａでは、ＬＥＤチップ５３２からの放熱を高めると、熱伝導が大きく、近接する光学シート５２２、５２３の領域Ｘ等において熱変形（シワ）等を引き起こし表示品位が劣化する場合がある。このように、ＬＥＤチップ５３２の放熱と表示品位のトレードオフとなっており、別の技術が求められていた。図２の構成では、光学シート５２２、５２３とヒートシンク５４０との距離を十分に確保できる。しかし、バックライトシャーシ５１６が平板型になっているため、筐体全体の強度が低下してしまい、補強用アングル部品等が必要になり、コストの増加等の課題が生じてしまい、別の技術が必要とされていた。

これを回避する為にはヒートシンクを光学シートから離し十分な距離を確保することが理想である。しかし、現状では薄型・狭額縁化の制約の中で構造上、十分な距離を確保することが困難になっており対策技術が求められていた。

この対策の一つとして、従来、箱型の筺体（バックライトシャーシ）内に収まっていたヒートシンクを筺体外に露出させることで光学シートからの距離を確保し、尚且つヒートシンク自体の放熱効果を高める対応が提案されていた。しかし、この場合、構造上、筺体を単体で箱型にすることができなくなり、結果的に従来構造に比べ筺体全体の強度が低下するという課題があった。この強度低下を回避する為、補強部品等が必要になり、結果的にコスト上昇に繋がってしまい、別の技術が必要とされていた。

特許文献１に開示の技術では、熱変形（シワ）については考慮されておらず別の技術が必要であった。特許文献２に記載の技術では、導光板支持部材について柔軟性、弾性を持つ部材を採用しているが、その結果、入光部の光軸が不安定となるおそれがあり、安定し光学特性を得るため追加構造が必要であり、コスト等の観点から別の技術が必要とされていた。

図３は、背景技術に係るさらに別の液晶表示装置５１０ｃの断面構造を示している。ここでは、バックライトシャーシ５１６の所定の切り欠きが形成されヒートシンク５４０による支持構造が無い状態を示している。この場合、反射シート５２５は、図示の破線で示す反射シート５２５ａのように落ち込みが発生してしまうことがある。その場合、何ら対策を施さないと光漏れが発生してしまうという課題があった。

本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決する技術を提供することを目的とする。

本発明は、導光部材と前記導光部材の背面側の面に配置された反射シートとを備える表示パネルと、エッジ型バックライトと、前記エッジ型バックライトの光源が設けられた基板に取り付けられるヒートシンクとを備える液晶表示装置であって、前記ヒートシンクは、前記反射シートと対向する面を有し、前記ヒートシンクの前記対向する面と前記反射シートとの間に樹脂製の支持部材を有し、前記支持部材は、断面が台形であって、前記台形の前記ヒートシンク側の底辺側が開口の中空構造となっており、他方の底辺側が前記反射シートに略面一で当接する。
前記支持部材は、前記ヒートシンクに固定するための一体成形されたツメ形状の固定手段を備えてもよい。
また、前記ヒートシンクは、バックライトシャーシに接する領域を有してもよい。
また、前記支持部材は、前記中空構造の領域に、補強用リブを備えてもよい。
また、前記支持部材は、前記基板と当接する突起構造を備えてもよい。

本発明によれば、エッジ型のバックライトを有する液晶表示装置において、バックライトの放熱特性、表示品位を所望に維持しつつ及び筐体強度及びコスト上昇を最小限に抑える技術を提案することができる。

背景技術に係る、液晶表示装置の一部断面構造を示す図である。 背景技術に係る、液晶表示装置の一部断面構造を示す図である。 背景技術に係る、液晶表示装置の一部断面構造を示す図である。 第１の実施形態に係る、液晶テレビの一部断面構造を示す図である。 第１の実施形態に係る、導光板支持部材の斜視図である。 第１の実施形態に係る、バックライトシャーシへ取り付けた状態の導光板支持部材を示す一部斜視図である。 第１の実施形態に係る、バックライトシャーシへ取り付けた状態の導光板支持部材を示す断面図である。 第１の実施形態に係る、液晶表示装置の一部断面構造を示す図である。 第１の実施形態に係る、液晶テレビのバックライトシャーシを露出させた状態の背面図である。 第２の実施形態に係る、バックライトシャーシへ取り付けた状態の導光板支持部材を示す断面図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
本実施形態の概要は次の通りである。すなわち、導光板、ＬＥＤ基板、ＬＥＤ放熱用のヒートシンク、ヒートシンクを固定するＢＬシャーシから構成される、エッジ型ＬＥＤバックライト表示装置構造にて熱源（ＬＥＤチップ）の近傍に樹脂成型材の導光板支持部品を設け熱源と光学シートの空間距離を確保する。

図４は本実施形態に係る液晶テレビ１０の一部断面構造を示している。ここではエッジ型ＬＥＤバックライトが配置される領域の断面構造を示している。図示のように、液晶テレビ１０は、表示パネル２０と、フロントキャビネット１２と、リアキャビネット１４と、表示パネル２０を保持するためのＰシャーシ１９と、エッジ型ＬＥＤバックライトを構成するＬＥＤ基板３０と、ヒートシンク４０と、箱型のバックライトシャーシ１６と、導光板支持部材５０とを備える。

表示パネル２０は、一般的な構成となっており、外側（図では上側）から順に、ＬＣＤパネル２１、光学シート２２、２３、導光板２４及び反射シート２５とを備えている。

エッジ型ＬＥＤバックライトを構成するＬＥＤ基板３０には、ＬＥＤチップ３２が所定数直線状に配置されている（図６参照）。ここでは、ＬＥＤチップ３２は導光板２４の側端部２４ａ（エッジ部分）に対向するように配置されている。ＬＥＤチップ３２から出射した光は、導光板２４の側端部２４ａから内部に入射し、図下側に向かう光は反射シート２５で反射する。

ＬＥＤ基板３０の背面（ＬＥＤチップ３２が配置されない側の面）にはヒートシンク４０が取り付けられている。具体的には、ヒートシンク４０は、図示のように断面Ｌ字形状を有しており、図示で垂直に配置されＬＥＤ基板３０の背面に取り付けられる基板配置面４２と、図示で水平に配置され表示パネル２０（反射シート２５）と所定間隔離間する支持部材配置面４４とから構成されている。ここで、基板配置面４２は、例えば、ＬＥＤ基板３０の基板面と略同一の大きさに設定されており、支持部材配置面４４は放熱に十分な面積に設定されている。

支持部材配置面４４と反射シート２５の間の空間の所定の位置、具体的には表示パネル２０の外縁下側の位置に、導光板支持部材５０が配置される。導光板支持部材５０については図５で後述する。

支持部材配置面４４の下側には略箱形のバックライトシャーシ１６が取り付けられている。ここでは、箱形の底面に相当する面に支持部材配置面４４が取り付けられている。

また、ＬＥＤ基板３０の背面に取り付けられた基板配置面４２の外側（図では右側）には、Ｐシャーシ１９の一部構造が配置され、さらにその外側にはバックライトシャーシ１６の箱形の側面が設けられている。つまり、ＬＥＤ基板３０の背面から、基板配置面４２、Ｐシャーシ１９の一部構造及びバックライトシャーシ１６の側面部分が重なって配置されている。

図５は導光板支持部材５０の斜視図である。また、図６はバックライトシャーシ１６へ取り付けた状態の導光板支持部材５０を示す一部斜視図である。図６（ａ）は導光板支持部材５０の端部部分を示しており、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ’断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。また、図７は、バックライトシャーシ１６へ取り付けた状態の導光板支持部材５０を示す断面図である。図７（ａ）は、図６（ｂ）に対応する断面図であり、図７（ｂ）は図６（ｃ）に対応する断面図である。

導光板支持部材５０は、例えば図５に示すように、外形が略直方体の樹脂成形品であって、一定の強度を有する。具体的には、導光板支持部材５０は、反射シート２５と接する側が略面一の支持部材ベース部５２と、ヒートシンク４０への固定手段である係止爪５４及び係止部５８（図７（ｂ）参照）を備える。係止部５８がＬＥＤ基板３０側に形成され、対向する側に係止爪５４が形成されている。

支持部材ベース部５２の長さは、表示パネル２０の寸法に対応した長さ、具体的には、反射シート２５の幅と略同一の長さである。また、支持部材ベース部５２は、完全な直方体ではなく、断面が台形形状となっており、内部が所定のリブ構造を有する中空になっている。このような構造とすることで、導光板支持部材５０の強度確保とヒートシンク４０から反射シート２５への伝熱量の低減を図っている。より具体的には、支持部材ベース部５２の断面を図示のような「ハ字状」の台形形状とすることで、導光板２４に対する支持強度を向上させることができる。また、導光板支持部材５０を中空構造とすることで、断熱効果を向上させることができる。さらに、補強用のリブ構造を採用することで、支持部材ベース部５２が中空構造であっても導光板２４に対する支持強度を十分に向上させることができる。

係止爪５４は、図５に示すように、長手方向の両端部近傍に２つと、中央の１つ形成されている。係止爪５４は、ヒートシンク４０の支持部材配置面４４に形成された係止用開口４６に係止される。なお、バックライトシャーシ１６には、その係止した状態でバックライトシャーシ１６を取り付け可能とするための所定の開口１７ａが形成されている。なお、ここでは、係止爪５４が所定の撓み特性を有する構造とするために、支持部材ベース部５２の上面に開口５６が形成され、そこから係止爪５４が延出し、支持部材ベース部５２の下面を超える位置まで延出して形成されている。延出先端が外側向きのツメ形状となっている。

係止部５８は、所定の位置に所定数だけ、支持部材ベース部５２の下面から延出して形成されている。係止部５８の延出先端部分は外向きになっており、支持部材配置面４４に形成された係止用開口４７に係止される。なお、支持部材配置面４４には、その係止した状態でバックライトシャーシ１６を取り付け可能とするための所定の開口１７ｂが形成されている。

導光板支持部材５０をヒートシンク４０に取り付ける場合、作業者は、係止部５８を係止用開口４７に嵌め込み、つついて、係止爪５４を係止用開口４６に係止させる。

以上、本実施形態によると、導光板支持部材５０は、十分な剛性を有する樹脂成形品であるので、導光板２４を安定して支えることができる。その結果、ＬＥＤチップ３２の光の入光部の光軸が安定し、光学特性が向上する。また、導光板支持部材５０が樹脂成形品であるので、バックライトシャーシ１６への取り付け作業性が良好である。例えば、ゴムやクッション材を使用した場合には両面テープ等で貼付け必要であるが、樹脂成形部品である導光板支持部材５０の場合には、係止爪５４や係止部５８等のツメ引っかけ構造で対応でき、また、部品形状が安定しているので取り扱が容易である。また、取り付け用の両面テープ等不要で部品コストを抑えることができる。なお、導光板支持部材５０の材料としてガラス入り材料を用いた場合、熱変形、熱膨張に対して良好な特性を確保できる。

また、図１で示した従来の液晶テレビ５１０ａ等のヒートシンク５４０の形状にて導光板支持構造を形成し、ヒートシンク５４０自体の熱容量を高め放熱させていた場合と比較すると、本実施形態のようにヒートシンク４０の厚みを減らし、熱容量を減らしても、放熱効果を高めることができる。

さらに、ＬＥＤチップ３２の放熱と光学シート２２、２３への熱ストレス軽減を両立させ、部材コストも下げるとこができる。例えば、図８に示す液晶テレビ１０の断面構造のように、バックライトシャーシ１６に所定の絞り構造を採用することで放熱と表示パネル２０の固定構造を良好に両立できる。例えば、導光板支持部材５０が配置される領域では、ＬＥＤ基板３０が近いことから熱の影響を最大限に考慮する必要がある。そこで、その領域の周囲では、一旦表示パネル２０から離間する方向にバックライトシャーシ１６を膨らませる構造とする。一方、熱源であるＬＥＤチップ３２（ＬＥＤ基板３０）から十分に離れた領域Ａでは、バックライトシャーシ１６を表示パネル２０に近づけ当接・支持するように絞り形状を設ける。

また、バックライトシャーシ１６を従来のような鉄材でなくアルミニウム材とすることでヒートシンク４０からバックライトシャーシ１６への熱拡散の向上及び熱容量アップを図ることができる。また、フロントキャビネット１２が例えばアルミニウム材で形成されることがあるが、そのような場合であっても、樹脂製のＰシャーシ１９がヒートシンク４０とフロントキャビネット１２の間に介装されるので、フロントキャビネット１２の温度が不適切に上昇してしまうことを防止できる。

また、樹脂成形部材である導光板支持部材５０による導光板支持構造は、熱伝導率が低く熱源（ＬＥＤチップ３２等）からの熱が伝わりにくく、かつ、ＬＥＤユニット取り付け後に取り付ける事になる為、ＬＥＤチップ３２の直近に導光板支持部材５０を配置可能になる。その際、ＬＥＤ基板３０を抑える為の突起を設けることで、ＬＥＤ基板３０の機械固定を兼ねることができ、ＬＥＤユニット固定用の専用ビス、リベットを削減できる。また、その結果、導光板２４と導光板支持部材５０の間に入る反射シート２５の変形・落ち込みによる光漏れの防止効果も得られる。

ここで光漏れの防止効果について図９を参照して詳細に説明する。図９は、液晶テレビ１０のバックライトシャーシ１６を露出させた状態の背面図である。図９（ａ）はバックライトシャーシ１６全体を示しており、図９（ｂ）は図９（ａ）の領域Ｃを従来構造で示した拡大図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）の領域Ｃを本実施形態の構造で示した拡大図である。なお、図９（ｂ）は、図３で上述した構造と実質同じである。

図９（ｂ）に示すように、従来構造では、ＬＥＤ電源コネクタ３６の関係から、バックライトシャーシ５１６の切欠部５１７ｃにはヒートシンク５４０の導光板支持構造が無い。その結果、反射シート５２５の落ち込みによる光漏れが発生することがあった。光漏れが発生すると、光路が乱れて以上発光の原因となり、表示品位の低下に繋がっていた。しかし、図９（ｃ）に示すように、本実施形態では、導光板支持部材５０が、バックライトシャーシ１６の切欠部１７ｃを塞ぐため、反射シート２５の落ち込みによる光漏れは発生しない。

＜第２の実施形態＞
図１０は、本実施形態に係る、バックライトシャーシ１６へ取り付けた状態の導光板支持部材５０を示す断面図であって、第１の実施形態の図７に示す構造の変形例である。すなわち、図１０（ａ）は、図６（ｂ）に対応する変形例の断面図であり、図１０（ｂ）は図６（ｃ）に対応する変形例の断面図である。

樹脂成形部材である導光板支持部材５０の近傍のＬＥＤ基板３０が、液晶テレビ１０に想定外の振動や落下によって、安定的な固定が出来なくなる懸念される。特に、液晶テレビ１０が大型サイズになるほど、その懸念が大きくなる。そこで本実施形態では、図示のように、導光板支持部材５０が基板固定用突起形成部８０を備える構造として。基板固定用突起形成部８０は、導光板支持部材５０の側面からＬＥＤ基板３０方向に延びる。基板固定用突起形成部８０の先端部は、ＬＥＤ基板３０に当接する。なお、ＬＥＤ基板３０に当接する部分に緩衝部材が配置されてもよい。

このような基板固定用突起形成部８０を設ける構成とすることで、ＬＥＤ基板３０の機械的な固定をより効果的に確保できる。すなわち、振動や落下等によるＬＥＤ基板３０のズレや脱落を回避できる。その結果、ＬＥＤ基板３０の機械的固定に固定用専用ビスや、スペーサ、リベット等の別部品が不要となる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、バックライトの光源としてＬＥＤチップ３２を例示したが、他のタイプの光源（例えばレーザー等）を用いたバックライトについても適用可能である。

また、表示パネル２の最も背面に位置する構造として反射シート２５以外の部材が用いられる場合は、その部材とヒートシンク４０との間に導光板支持部材５０が配置されてもよい。また、エッジ型ＬＥＤバックライトを有する液晶テレビ１０に限る趣旨でもない。液晶テレビ１０のバックライトとして、例えば表示パネル２０の背面側に縦方向又は横方向にＬＥＤ基板３０を１本配置する構造がある。また、導光板支持部材５０として樹脂成形部材に限らず、熱伝導率が低い材料であればよく、例えば、木材であってもよいし、複合材料部材であってもよい。複合材料部材である場合、少なくとも表示パネル２０（反射シート４０）と接する領域が熱伝導率が低い材料であればよい。

１０ 液晶テレビ
１２ フロントキャビネット
１４ リアキャビネット
１６ バックライトシャーシ
１７ａ、１７ｂ 開口
１７ｃ 切欠部
１９ Ｐシャーシ
２０ 表示パネル
２１ ＬＣＤパネル
２２、２３ 光学シート
２４ 導光板
２５ 反射シート
３０ ＬＥＤ基板
３２ ＬＥＤチップ
３６ ＬＥＤ電源コネクタ
４０ ヒートシンク
４２ 基板配置面
４４ 支持部材配置面
４６、４７ 係止用開口
５０ 導光板支持部材（樹脂製の支持部材）
５２ 支持部材ベース部
５４ 係止爪（固定手段）
５６ 開口
５８ 係止部（固定手段）
８０ 基板固定用突起形成部

本発明は、導光部材と前記導光部材の背面側の面に配置された反射シートとを備える表示パネルと、エッジ型バックライトと、前記エッジ型バックライトの光源が設けられた基板に取り付けられるヒートシンクと、前記表示パネルの背面側を覆うバックライトシャーシとを備える液晶表示装置であって、前記ヒートシンクは、前記基板において前記光源とは反対側の面に接する面と、その面から屈曲して前記反射シートと対向する面を有し、前記ヒートシンクの前記対向する面と前記反射シートとの間に樹脂製の支持部材を有し、前記支持部材は、断面が台形であって、前記台形の前記ヒートシンク側の底辺側が開口の中空構造となっており、他方の底辺側が前記反射シートに略面一で当接し、前記ヒートシンクの前記反射シートと対向する面は、前記支持部材と前記バックライトシャーシとに挟まれて支持されている。
前記支持部材は、前記ヒートシンクに固定するための一体成形されたツメ形状の固定手段を備えてもよい。
また、前記支持部材は、前記中空構造の領域に、補強用リブを備えてもよい。
また、前記支持部材は、前記基板と当接する突起構造を備えてもよい。

Claims (5)

1. 導光部材と前記導光部材の背面側の面に配置された反射シートとを備える表示パネルと、エッジ型バックライトと、前記エッジ型バックライトの光源が設けられた基板に取り付けられるヒートシンクとを備える液晶表示装置であって、
   前記ヒートシンクは、前記反射シートと対向する面を有し、
   前記ヒートシンクの前記対向する面と前記反射シートとの間に樹脂製の支持部材を有し、
   前記支持部材は、断面が台形であって、前記台形の前記ヒートシンク側の底辺側が開口の中空構造となっており、他方の底辺側が前記反射シートに略面一で当接する
   ことを特徴とする液晶表示装置。
2. 前記支持部材は、前記ヒートシンクに固定するための一体成形されたツメ形状の固定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
3. 前記ヒートシンクは、バックライトシャーシに接する領域を有することを特徴とする請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記支持部材は、前記中空構造の領域に、補強用リブを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液晶表示装置。
5. 前記支持部材は、前記基板と当接する突起構造を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の液晶表示装置。

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