JP4650075B2 - 発光ユニットの放熱装置、バックライト装置及び画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば透過型の液晶パネルを用いる画像表示装置（LCD:Liquid Crystal Display）、これに用いるバックライト装置及びこのバックライト装置に付設される放熱装置に関する。

液晶表示装置は、陰極線管（CRT:Cathode-Ray Tube）と比較して大型表示画面化、軽量化、薄型化、低電力消費化等が図られることから、例えば自発光型のＰＤＰ（Plasma Display Panel）等とともにテレビジョン受像機や各種のディスプレィ用に用いられるようになっている。液晶表示装置は、各種サイズの２枚の透明基板の間に液晶を封入し、電圧を印加することにより液晶分子の向きを変えて光透過率を変化させて所定の画像等を光学的に表示する液晶パネルを備える。

液晶表示装置は、液晶自体が発光体ではないために、例えば液晶パネルの背面部に光源として機能するバックライトユニットが備えられる。バックライトユニットは、例えば一次光源、導光板、反射フィルム、レンズシート或いは拡散フィルム等を備え、液晶パネルに対して全面に亘って表示光を供給する。バックライトユニットには、従来一次光源として水銀やキセノンを蛍光管内に封入した冷陰極蛍光ランプ（CCLF:Cold Cathode Fluorescent Lamp）が用いられているが、冷陰極蛍光ランプの発光輝度が十分でないことや寿命或いは陰極側の低輝度領域の存在による均彩度等の問題がある。

ところで、大型サイズの液晶表示装置においては、一般に拡散板の背面に複数本の長尺な冷陰極蛍光ランプを配置して表示光を液晶パネルに供給するエリアライト型バックライト（ Area Litconfiguration Backlight）装置が備えられている。かかるエリアライト型バックライト装置においても、上述した冷陰極蛍光ランプの課題解決が求められており、特に４０インチを超えるような大型テレビジョン受像機においては、高輝度化や高均彩度化の問題がより顕著となっている。

一方、エリアライト型バックライト装置においては、上述した冷陰極蛍光ランプに代えて、拡散フィルムの背面側に多数個の発光ダイオード（LED:Light Emitting Diode ）を２次元配列して白色光を得るＬＥＤエリアライト型のバックライトが注目されている（特許文献１）。かかるＬＥＤバックライト装置は、ＬＥＤの低コスト化に伴ってコスト低減が図られるとともに、低消費電力で大型の液晶パネルに高輝度の画像等の表示を行なうようにする。
特開平７−１９１３１１号

ところで、ＬＥＤバックライト装置においては、多数個のＬＥＤを備えることによってこれらＬＥＤから大量の熱が発生する。ＬＥＤバックライト装置は、液晶パネルの背面に密閉空間部を構成して組み合わされることから、上述した発生熱がこの密閉空間部内にこもって表示装置を高温化させ、その結果として表示パネルで正常な表示ができなくなる。また、ＬＥＤバックライト装置には、上述したように拡散フィルムや反射フィルムが備えられており、高温化によってこれらの光学フィルムに変形や変質等が生じることにより表示精度を劣化させるといった問題があった。

したがって、ＬＥＤバックライト装置においては、ＬＥＤからの発生熱を放熱するための放熱手段が設けられる。ＬＥＤバックライト装置においては、例えば冷却ファンにより冷却風を送り込んで、発生熱を放熱する対策を図ることも可能であるが、振動やブレが発生することが原因で光源であるＬＥＤに冷却風を直接吹き付ける構成を採用することはできない。

したがって、ＬＥＤバックライト装置においては、密閉空間部から適宜の熱伝導部材によって例えばアルミ材等によって形成したヒートシンクに発生熱を伝導して放熱を行う放熱構造が採用される。ＬＥＤバックライト装置においては、表示光を遮蔽してしまうために密閉空間部内に熱伝導部材を直接配置することはできないこと、密閉空間部内を効率よくかつ均一に放熱すること、ヒートシンクと最短経路で連結して放熱が効率よく行われること等の条件が必要であり、これらの条件を実現するためには装置の構造が複雑化するといった問題があった。また、ＬＥＤバックライト装置においては、放熱が的確に行われずに液晶パネルが全面に亘って不均一な温度分布となっている場合には色むら等の現象が生じてしまう。

そこで、図１１に示すようなＬＥＤ１１２が実装された発光ブロック１１１を有するＬＥＤバックライト装置において、高伝熱デバイスとしてヒートパイプ１２５を用い、ＬＥＤ１１２で発生した熱をヒートパイプ１２５を介し、放熱手段であるヒートシンク１２６へ伝導して放熱を行う構造が採用されている。しかし、このような構造では、ヒートパイプ１２５を所定の位置に保持させるための保持部材１２４が必要となる。また、ＬＥＤ１１２で発生した熱は、保持部材１２４を介してヒートパイプ１２５へ伝導することになるので、保持部材１２４の熱抵抗により熱伝導が円滑に行われなくなるという問題が生じる。さらに、ＬＥＤ１１２とバックパネル１０９との間に、ヒートパイプ１１２とその保持部材１２４が存在しているため、ＬＥＤバックライト装置を薄くすることができないという問題がある。

したがって、本発明は、発光ダイオードからの発生熱を効率的に放熱する薄型構造の放熱装置を提供することを目的とする。また、本発明は、多数個の発光ダイオードを備えることによって表示パネルの高輝度化を図るとともに、発光ダイオード群からの発生熱を効率的に放熱して表示パネルの全面に亘って温度分布の均一化を図り、かつ薄型化を図るバックライト装置及び画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る発光ユニットの放熱装置は、発光体を実装してなる発光ユニットと、発光ユニットを取り付けるための筐体と、熱を放出するための放熱手段と、発光体からの熱を放熱手段へ熱伝導するための高伝熱デバイスとを備え、筐体に、高伝熱デバイスを収めるための凹み部を設ける構成とする。
好ましくは、放熱手段に高伝熱デバイスを収めるための凹み部を設ける構成とする。
好ましくは、放熱手段に設けられた凹み部の長手方向に沿った向きと、放熱手段に設けられている放熱用の溝の向きとが同じ方向である構成とする。

本発明に係るバックライト装置は、透過型表示パネルと組み合わされて、この表示パネルの背面側から表示光を供給するものであって、配線基板に多数個の発光ダイオードを実装してなる発光ユニットと、発光ユニットを取り付けるためのバックパネルと、熱を放出するための放熱手段と、発光体からの熱を放熱手段へ熱伝導するための高伝熱デバイスとを備え、バックパネルに高伝熱デバイスを収めるための凹み部を設ける構成とする。

本発明に係る画像表示装置は、透過表示パネルと、配線基板に多数個の発光ダイオードを実装してなる発光ユニットと、発光ユニットを取り付けるためのバックパネルと、熱を放出するための放熱手段と、発光ダイオード群からの熱を放熱手段へ熱伝導するための高伝熱デバイスとを備え、バックパネルに高伝熱デバイスを収めるための凹み部を設ける構成とする。

本発明に係る発光ユニットの放熱装置によれば、筐体部で高伝熱デバイスを保持するので、装置の薄型化、軽量化が図れるとともに、装置を安く製造することができる。また、発光体からの熱を効率よく放熱することができる。

本発明に係るバックライト装置によれば、筐体部で高伝熱デバイスを保持するので、バックライト装置の薄型化を図ることができる。また、ＬＥＤからの発生熱を効率よく放熱できるので、透過表示パネルに対して、全面に亘ってほぼ均一な表示光を供給できる。

本発明に係る画像表示装置によれば、筐体部で高伝熱デバイスを保持するので、画像表示装置の薄型化を図ることができる。また、ＬＥＤからの発生熱を効率よく放熱できるので、透過表示パネルを全面に亘ってほぼ均一な温度とすることにより、色むら等の発生を防止し、安定した画像の表示を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態として図面に示した透過型液晶表示パネル１について、詳細に説明する。透過型液晶表示パネル１は、例えば４０インチ以上の大型表示画面を有するテレビジョン受像機の表示パネルに用いられる。

図１及び図２に示すように、透過型液晶表示パネル１は、液晶パネルユニット２と、この液晶パネルユニット２の背面側に組み合わされて表示光を供給するバックライトユニット３とを備えている。液晶パネルユニット２は、枠状の前面フレーム部材４と、液晶パネル５と、この液晶パネル５の外周縁部を前面フレーム部材４とで保持する枠状の背面フレーム部材６とから構成される。

液晶パネル５は、詳細を省略するが、スペーサビーズ等によって対向間隔を保持された第１ガラス基板と第２ガラス基板との間に液晶を封入し、この液晶に対して電圧を印加して液晶分子の向きを変えて光透過率を変化させる。液晶パネル５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、配向膜とが形成される。液晶パネル５は、第２ガラス基板の内面に、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、配向膜とが形成される。液晶パネル５は、第１ガラス基板と第２ガラス基板の表面に偏向フィルムと位相差フィルムとが接合される。

液晶パネル５は、ポリイミドからなる配向膜が液晶分子を界面に水平方向に配列し、偏向フィルムと位相差フィルムと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り、受信画像等をカラー表示する。なお、液晶パネル５については、かかる構造に限定されるものではなく、従来提供されている種々の構成を備える液晶パネルであってもよい。

バックライトユニット３は、上述した液晶パネルユニット２の背面側に配置されて表示光を供給する発光ユニット７と、この発光ユニット７内に発生した熱を放熱する放熱装置としての放熱ユニットと、これら発光ユニット７と放熱ユニットとを保持するとともに前面フレーム部材４や背面フレーム部材６に組み合わされる筐体としてのバックパネル９とを備える。バックライトユニット３は、液晶パネルユニット２の背面に対して全面に亘って対向する外形寸法を有しており、相対する対向空間部を光学的に密閉した状態で組み合わされる。

バックパネル９の液晶パネル５側に対向する第１主面９ｄには、高伝熱デバイスとしてのヒートパイプ２５と、発光体であるＬＥＤ１２が実装されている複数の発光アレイ１１が設けられている。また、バックパネル９の第１主面９ｄに対向する面には、放熱手段としてのヒートシンク２６が設けられ、ヒートシンク２６は、バックパネル９の長手方向の両端に設けられている。

放熱装置としての放熱ユニットは、高伝熱デバイスとしてのヒートパイプと、これらヒートパイプ２５の両端部が接続されているヒートシンク２６と、ヒートシンク２６の冷却機能を促進する冷却ファン２７等によって構成される。なお、高伝熱デバイスは、熱を効率良く伝導できるものであればヒートパイプに限られるものではない。

ヒートパイプ２５は、各種の電子機器等において高温となる電源部等から放熱手段へと熱伝導を行うために一般的に採用される部材であり、熱伝導率に優れた銅やアルミ等の金属製パイプ材内を排気した状態で所定の温度で気化する水等の伝導媒体を封入して構成され、高能率の熱伝導能力を有している。

バックライトユニット３は、光学シートブロック１０と、発光体としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する。）１２を実装した発光ブロック１１を有する発光ユニット７とから構成される。光学シートブロック１０は、液晶パネル５の背面側に対向して設置され、詳細を省略するが、例えば偏光フィルム、位相差フィルム、プリズムシート或いは拡散フィルム等の各種の光学機能シートを積層してなる光学シート積層体１３や、拡散導光プレート１４或いは拡散プレート１５や反射シート１６等から構成される。

光学シート積層体１３は、詳細を省略するが発光ユニット７から供給されて液晶パネル５に入射される表示光を直交する偏光成分に分解する機能シート、光波の位相差を補償して広角視野角化や着色防止を図る機能シート或いは表示光を拡散する機能シート等の種々の光学機能を奏する複数の光学機能シートが積層されて構成される。なお、光学シート積層体１３は、上述した光学機能シートに限定されるものではなく、例えば輝度向上を図る輝度向上フィルムや、位相差フィルムやプリズムシートを挟む上下２枚の拡散シート等を備えてもよい。

光学シートブロック１０は、拡散導光プレート１４が、光学シート積層体１３の液晶パネル５と対向する主面側に配置され、発光ブロック１１から供給された表示光が背面側から入射される。拡散導光プレート１４は、導光性を有する透明な合成樹脂材、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等によって成形されたやや厚みのあるプレート体からなる。拡散導光プレート１４は、一方の主面側から入射された表示光を内部において屈折、反射させることによって拡散させながら導光し、他方の主面側から光学シート積層体１３へと入射させる。拡散導光プレート１４は、図２に示すように光学シート積層体１３に積層され、ブラケット部材を介してバックパネル９の外周壁部に取り付けられる。

光学シートブロック１０においては、多数個の光学スタッド部材１７により、拡散プレート１５と反射シート１６との相互の対向間隔と、拡散プレート１５と拡散導光プレート１４との対向間隔と、が所定の間隔に保持されてバックパネル９に取り付けられる。拡散プレート１５は、乳白色の導光性を有する合成樹脂材料、例えばアクリル樹脂等によって成形されたプレート材であり、発光ブロック１１から供給された表示光が入射される。拡散プレート１５には、詳細を後述するようにアレイ配置された発光ブロック１１の多数個のＬＥＤ１２にそれぞれ対向して、アレイ配置された多数個の調光ドット１５ａが形成されている。

拡散プレート１５は、調光ドット１５ａが、例えば酸化チタンや硫化バリウム等の遮光剤やガラス粉末や酸化ケイ素等の拡散剤を混合したインクを用いてスクリーン印刷等によりプレート表面に円形のドットパターンを印刷して形成される。拡散プレート１５は、発光ブロック１１から供給される表示光を調光ドット１５ａで遮光して入射させる。拡散プレート１５は、内部において入射された表示光を拡散して拡散導光プレート１４へと出射する。拡散プレート１５は、調光ドット１５ａが各ＬＥＤ１２に対向して形成されることにより、各ＬＥＤ１２から直射表示光が入射されて部分的に輝度が大きくなることを抑制して入射光の均一化を図って光学シート積層体１３へと出射する。

光学シートブロック１０においては、上述したように各ＬＥＤ１２から出射される表示光を周囲へと放射させることにより、表示光が拡散導光プレート１４に対して直接入射されて部分的に輝度が大きくならないように構成されている。光学シートブロック１０においては、周囲へと放射された表示光を反射シート１６によって拡散導光プレート１４側へと反射させることにより光効率の向上を図っている。反射シート１６は、例えば蛍光剤を含有した発泡性ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）材によって成形される。発泡性ＰＥＴ材は、約９５％程度の高反射率特性を有しており、金属光沢色と異なる色調で反射面の傷が目立たないといった特徴を有している。なお、反射シート１６については、例えば鏡面を有する銀、アルミニウム或いはステンレス等によっても形成される。

光学シートブロック１０は、各ＬＥＤ１２から出射される表示光の一部が拡散プレート１５に対して臨界角を超えて入射されると、この拡散プレート１５の表面で反射されるようにする。光学シートブロック１０は、拡散プレート１５の表面からの反射光や各ＬＥＤ１２から周囲に放射されて反射シート１６によって反射された表示光の一部が、これら拡散プレート１５と反射シート１６との間で反復反射されることによって、増反射原理による反射率の向上が図られるようにする。

光学シートブロック１０においては、多数個の光学スタッド部材１７を備え、これら光学スタッド部材１７により拡散プレート１５と反射シート１６とが相対する主面間の平行度を全面に亘って精度よく保持されるとともに、拡散プレート１５と拡散導光プレート１４とが相対する主面間の平行度を全面に亘って精度よく保持されるように構成されている。光学スタッド部材１７は、例えばポリカーボ樹脂等の導光性と機械的剛性及びある程度の弾性を有する乳白色の合成樹脂材によって一体に成形された部材であり、バックパネル９に一体に形成した取付部に取り付けられる。

バックライトユニット３においては、上述した光学シートブロック１０を備えることによって、発光ブロック１１の各ＬＥＤ１２から出射された表示光が、液晶パネルユニット２に対して安定した状態で効率よく入射されるようにする。発光ブロック１１は、図３に示すように、バックパネル９の第１主面９ｄにそれぞれ横方向に配列された複数の発光アレイ１１Ａ〜１１Ｆによって構成される。また、各発光アレイ１１は、それぞれ長さ方向に並べて配置された詳細を後述する発光ブロック体（１８Ａ〜１８Ｃ）Ａ〜（１８Ａ〜１８Ｃ）Ｆによって構成される。なお、発光ブロック体（１８Ａ〜１８Ｃ）Ａ〜（１８Ａ〜１８Ｃ）Ｆについては、以下の説明において個別に表現する場合を除いて発光ブロック体１８と総称する。

図３に示すように、発光ユニット７における発光ブロック１１は、第１列目の発光アレイ１１に、発光ブロック体１８ＡＡ〜１８ＡＣが長さ方向に並べられて配列される。発光ブロック１１は、他の各発光アレイ１１についても、同様にして互いに配線基板１９の向きを交互に変えてそれぞれ発光ブロック体１８が長さ方向に並んで配列される。発光ブロック体１８には、配線基板１９の第１主面１９ａ上に適宜の個数を組み合わした赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを同一軸線上に配列して、多数のＬＥＤ１２が実装されている。

各発光ブロック体１８は、図６に示すように、複数個の赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤ（ＬＥＤ１２と総称する。）と、これらＬＥＤ１２を第１主面１９ａ上に長さ方向に所定の順序に並べて実装する長方形状の配線基板１９とから構成される。各発光ブロック体１８は、それぞれの配線基板１９に、適宜の個数の赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを組み合わせて多数のＬＥＤ１２が実装されている。したがって、発光ブロック１１は、各発光アレイ１１毎に実装されたＬＥＤを足し合わせたＬＥＤ１２が備えられる。なお、発光ブロック１１は、表示画面の大きさや各ＬＥＤ１２の発光能力等によって各発光ブロック体１８の個数及びそれぞれに実装するＬＥＤ１２の個数が適宜決定される。

発光ブロック体１８は、図示を省略するが配線基板１９の第１主面１９ａに、各ＬＥＤ１２をシリーズで接続する配線パターンや各ＬＥＤ１２の端子を接続するランド等が形成されている。各配線基板１９は、全て同一仕様で形成されており、長手方向の両側に位置されて信号出力側の第１コネクタ２０Ａと信号入力側の第２コネクタ２０Ｂとが実装されている。第１コネクタ２０Ａは、信号出力用のコネクタであり、詳細を省略するが例えば６ピン構造を有している。また、第２コネクタ２０Ｂは、信号入力用のコネクタであり、詳細を省略するが例えば５ピン構造を有している。

図４は、図３に示した発光ユニット７における光学ブロック１１を構成する発光アレイ１１Ａ、１１Ｂの端部付近の拡大図である。
発光ブロック体１８の配線基板１９の第1主面１９ａに対向する面側（裏側）には、ヒートパイプ２５とヒートシンク２６が設けられている。ヒートシンク２６の一部に形成された嵌合部としての裾部２６ａが、バックパネル９の第1主面９ｄに設けられた嵌合用の孔９ｂに嵌め込まれている。また、ヒートシンク２６に形成されているヒートパイプ２５を収めるための凹部２６ｂには、ヒートパイプ２５が収められており、ヒートパイプ２５は、凹部２６ｂの開口側端部に形成された係合部としての突起２６ｃによってヒートシンク２６の凹部２６ｂ内に保持されている。

図５は、図４に示した発光アレイ１１ＢのＹＹ断面図である。
配線基板１９の第1主面１９ａ上には、ＬＥＤ１２が実装されており、発光素子１２ａが樹脂ホルダ１２ｂに保持されるとともに、樹脂ホルダ１２ｂから端子１２ｃが引き出されている。配線基板の第１主面１９ａに対向する第２主面１９ｃ側には、バックパネル９、ヒートパイプ２５及びヒートシンク２６が設けられている。

バックパネル９には、ヒートシンク２６を嵌め合わせるための嵌合部としての孔９ｂが形成されている。ヒートシンク２６は、ヒートパイプ２５から伝導された熱を効率よく冷却するためのフィン２６ｅを多数有しており、各フィン２６ｅの間には通気路としての溝２６ｄが形成されている。ヒートシンク２６のフィン２６ｅを有している側と反対側には、バックパネル９に設けられた孔９ｂに嵌め合わされる裾部２６ａが一体に形成されている。さらに、ヒートパイプ２５を収めるための凹部２６ｂが形成されており、この凹部の開口側の端部に沿って収納されたヒートパイプを保持するための突起状の係合部２６ｃが設けられている。

ヒートパイプ２５は、ヒートシンク２６に設けられた凹み部２６ｂに収納され、凹み部の開口側の端部に沿って設けられた係合用の突起２６ｃによって、ヒートシンクの凹み部２６ｂ内に保持される。ここでは、ヒートシンク２６に設けられた裾部２６ａの主面と、バックパネル９の第１主面９ｄが略同じ高さになるように、ヒートシンクの裾部２６ａがバックパネル９に設けられている孔９ｂに嵌め込まれている。

ヒートシンク２６のフィン２６ｅが設けられている側と反対側の面と、バックパネル９の第２主面９ｅとが接触するとともに、ヒートシンク２６の裾部２６ａと配線基板１９の第２主面１９ｃとが接触するように組みあわされる。同時に、ヒートシンクの凹み部２６ｂに保持されているヒートパイプ２５の上部も配線基板の第２主面１９ｃに接触するように組あわされている。このようにヒートパイプ２５の一部が、ＬＥＤ１２が実装されている配線基板１９に直接接触しているので、ＬＥＤ１２で発生した熱を効率よくヒートパイプ２５へ伝導することができる。なお、複数のＬＥＤ１２が実装された配線基板１９は、上述した配置状態で、図示しないネジ等によって、バックパネル９に対して取り付けられる。

図７は、図３に示す発光ユニット７から発光ブロック１１を取り除いた状態を示す図である。
複数のヒートパイプ２５が、バックパネルの第1主面９ｄに設けられた凹み部９ａに収められた状態で、バックパネル９の長手方向に平行になるように等間隔で配置されている。バックパネル９の長手方向の両端部付近において、ヒートパイプ２５とヒートシンク２６とは、裾部２６ａを介して互いに接続されている。また、バックパネル９に設けられた各凹み部９ａには、ヒートシンク２６に接続された２本のヒートパイプ２５ａ、２５ｂが収められており、ヒートパイプ２５ａ、２５ｂは、バックパネル９の長手方向の中心線を基準にして左右対称になるように収められている。このように一つの凹み部９ａに収めるヒートパイプを複数本で構成することにより、ヒートパイプ２５をバックパネル９へ取り付ける作業の効率をよくすることができる。

図８は、図７に示すバックパネル９の長手方向における端部の拡大図である。
ヒートシンク２６に設けられた裾部２６ａの形状に合わせて形成された孔９ｂが、バックパネル９の第１主面９ｄに設けられている。また、第１主面９ｄには、ヒートパイプ２５を収めるための凹み部９ａが、孔９ｂに連接するように設けられている。凹み部９ａの形状は、ヒートパイプ２５の形状に合わせて形成されており、本実施の形態では、凹み部９ａの断面形状が、半球円状となるように形成されている。また、凹み部９ａの開口側の端部の一部には、収納されたヒートパイプ２５を凹み部９ａに保持するための係合部材として、舌片状の突起９ｃが所定の間隔で設けられている。

ヒートシンク２６には、上述したように、孔９ｂと嵌合するための裾部２６ａが設けられている。裾部２６ａは長方形の形状を有しており、その形状は、バックパネル９に設けられた孔９ｂの形状に合うように形成されている。ヒートシンク２６には、裾部２６ａの短手方向の中心線に沿ってヒートパイプ２５を収納するための凹み部２６ｂが設けられている。また、凹み部２６ｂの開口側の端部には、裾部２６ａの長手方向に沿うように、ヒートパイプ２５を凹み部２６ｂに保持するための突起２６ｃが形成されている。

ヒートシンク２６の裾部２６ａがバックパネル９に取り付けられた状態においては、バックパネル９に設けられた凹み部９ａとヒートシンクの裾部２６ａに設けられた凹み部２６ｂとが連接した状態となっており、ヒートパイプ２５は、凹み部９ａと凹み部２６ｂに跨って取り付けられている。

従って、本実施の形態の光学ユニットの放熱装置によれば、ＬＥＤ１２で発生した熱は、配線基板１９を通じて、ヒートパイプ２５に伝導し、ヒートパイプ２５に伝導された熱は、ヒートパイプの端部に接続されたヒートシンク２６へ直接伝熱され、ヒートシンク２６に設けられているフィン２６ｅによって放熱される。

次に、ヒートパイプ２５とヒートシンク２６を、バックパネル９へ取り付ける手順を説明する。
まず、ヒートパイプ２５の端部を、ヒートシンク２６に設けられた凹み部２６ｂに収め、ヒートシンク２６に設けられている係合部２６ｃをかしめることにより、ヒートパイプ２５の端部をヒートシンク２６へ取り付ける。次に、ヒートパイプ２５をヒートシンク２６に取り付け保持した状態で、ヒートパイプ２５のヒートシンク２６に取り付けられている以外の部分を、バックパネル９の第１主面９ｄに設けられている凹み部９ａに収めるとともに、ヒートシンク２６に形成されている裾部２６ａをバックパネル９に設けられている孔９ｂに嵌め合わせて、ヒートパイプ２５とヒートシンク２６をバックパネル９に取り付ける。そして、バックパネル９に設けられた係合部９ｃをかしめることにより、ヒートパイプ２５をバックパネルの凹み部９ａに保持し、ヒートパイプ２５とヒートシンク２６をバックパネル９へ固定する。

次に、この状態で、バックパネルの係合部９ｃ、ヒートシンクの係合部２６ｃ、ヒートパイプ２５全体に所定の圧力をかける。圧力をかけることにより、ヒートパイプ２５の上部に平面部分が形成されて、バックパネル９に取り付けられる発光ブロック体１８の配線基板１９と、ヒートパイプ２５との接触面積とが大きくなるので、配線基板１９に実装されている発光ダイオード１２で発生する熱がヒートパイプ２５へ伝わる際の伝導率が向上する。最後に、バックパネル９に取り付けられたヒートパイプ２５及びヒートシンクの裾部２６ａを覆うように、ネジ等により、発光ブロック１１を構成する各発光アレイ１１をバックパネル９に固定する。

図９は、バックパネル９の第１主面９ｄに対向する第２主面９ｅの状態を表したものである。
前述したように、バックパネル９の長手方向の両端部には、ヒートシンク２６が設けられている。ヒートシンク２６は、熱伝導率に優れたアルミ材等により多数のフィン２６ｅを一体に形成することで大きな表面積を有する部材である。ヒートシンク２６は、高温部側から熱伝導を受けて各フィン２６ｅの表面から放熱することにより高温部の冷却を行う。また、ヒートシンク２６には、適切な位置に冷却ファン２７が設けられている。冷却ファンは、外気を吸い込んでヒートシンク２６の各フィン２６ｅの間に存在する溝部２６ｄに空気を送風し、ヒートシンク２６の冷却を行う。また、第２主面の９ｅの両端部に設けられたヒートシンク２６の間には、保護カバー３２が設けられ、その上に各種の制御回路基板やそのパッケージ３１等が搭載されている。

本実施の形態による発光ユニットの放熱装置によれば、発光ダイオード１２が点灯動作を行うことで発生する熱量を、ヒートパイプ２５により別箇所に設けた放熱手段へと効率的に伝導することができる。また、発光部に放熱手段を直接設けることなく、光源としての多数個の発光ダイオード１２を備えていても安定した動作を維持し、高輝度で発光する発光ユニット７を得ることができる。また、熱抵抗の原因となる部材を減らし、多数個の発光ダイオード１２で発生する熱を効率よくヒートパイプ２５へ伝導することができるとともに、部材を減らすことで放熱装置を薄型にすることができる。さらに、ヒートパイプ２５を保持するための部材をなくしたので、装置の組み立ての作業効率をよくするとともに、コストを安く製造することができる。

本実施の形態に係る光学ユニットの冷却装置によれば、ヒートパイプ２５をバックパネル９に設けた凹み部９ａで保持するので、ヒートパイプ２５を冷却装置に保持するための特別な部材が不要となり、装置の重量が軽くなるとともに、装置を安く製造することができる。

また、本実施の形態のバックライト装置によれば、多数個の発光ダイオード群１２を光源として備えるバックライトユニットを用い、透過型表示パネル５に対して高容量の表示光を供給することにより高輝度の光学表示を行なうことを可能とする。また、ＬＥＤから発生する熱の伝導効率をあげることにより効率的な放熱を行い、透過型表示パネルが安定した状態で光学表示を行うようにする。また、ヒートパイプを保持するための特別な部材をなくしたので、放熱装置が薄型化され、バックライト装置全体の薄型化を図ることもできる。

本実施の形態の画像表示装置によれば、ヒートパイプ２５を保持するための特別な部材をなくすことによりバックライト装置を薄くできるので、画像表示装置全体の薄型化を図ることができる。また、透過型表示パネルを全面に亘ってほぼ均一な温度とすることにより、色むら等の発生が防止し、安定した表示をすることができる。また、本実施の形態に係る画像表示装置によれば、ヒートパイプ２５をバックパネル９に設けた凹み部９ａで保持するので、ヒートパイプ２５をバックライト装置に保持するための特別な部材が不要となり、装置の重量が軽くなるとともに、装置を安く製造することができる。

図１０は、図９に示すヒートシンク２６の一部を拡大したものである。
ヒートシンク２６に設けられた多数のフィン２６ｅの間には、放熱用の溝部２６ｄが形成されている。溝２６ｄの向きは、バックパネル９の第２主面９ｅの中央部に向いた方向、即ち、制御回路のパッケージ３１等が設けられている位置を向くように形成されている。なお、バックパネルの第２主面９ｅには、保護カバー３２が設けられている。

また、ヒートシンク２６に設けられている凹み部２６ｂの長手方向の向きは、バックパネルの第２主面９ｅの中央部を向くように形成されている。このように、ヒートシンク２６に設けられている溝部２６ｄの向きと、ヒートパイプを収納するための凹み部２６ｂの長手方向の向きとが同じ方向となるように形成されているので、金型に樹脂等を流し込んでヒートシンク２６を製造する際に、樹脂の押し出しが容易となり、ヒートシンクを製造する際の作業効率が向上する。

また、ヒートシンク２６の溝部２６ｄの向きが、バックパネルの第２主面９ｅに設けられた制御回路のパッケージ３１の位置に向いているので、ヒートシンク２６に設けられたファン２７により送られた空気３３が、図にしめすように、溝部２６ｄを通って制御回路パッケージ３１等が設けられている位置に向かうので、制御回路パッケージ３１等を効率よく冷やすことができる。

上述した実施の形態は、４０インチ以上の大型表示画面を有するテレビジョン受像機の表示パネル用の透過型液晶表示パネル１を示したが、本発明は大型画面を有する各種の画像表示装置に適用される。

図1は、本発明の一実施の形態として示す透過型液晶表示パネルの要部分解斜視図である。 図２は、本発明の一実施の形態として示す透過型液晶表示パネルの要部縦断面図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る発光ユニットの平面図である。 図４は、図３に示した発光ユニットにおける発光アレイの端部付近の拡大図である。 図５は、図４に示したＹ−Ｙ線で切断した発光アレイとヒートシンクの要部断面図である。 図６は、本発明の一実施の形態に用いる発光ブロック体の斜視図である。 図７は、図３に示す発光ユニット７の平面図から発光ブロック１１を取り除いた状態を示す図である。 図８は、図７におけるバックパネルの長手方向における端部の拡大図である。 図９は、本発明の一実施の形態として示す画像表示装置の背面側の要部斜視図である。 図１０は、図９に示す画像表示装置の背面側における端部の拡大図である。 図１１は、従来の画像表示装置に用いられる発光ブロック体とヒートパイプとの組立体の側面図である。

符号の説明

１・・透過型液晶表示パネル、２・・液晶パネルユニット、３・・バックライトユニット、４・・前面フレーム部材、５・・液晶パネル、６・・背面フレーム部材、７・・発光ユニット、９・・バックパネル、９ａ・・凹み部、９ｂ・・孔、９ｃ・・突起部、９ｄ・・第１主面、９ｅ・・第２主面、１０・・光学シートブロック、１１・・発光ブロック、１１Ａ〜Ｆ・・発光アレイ、１２・・発光ダイオード（ＬＥＤ）、１３・・光学シート積層体、１４・・拡散導光プレート、１５・・拡散プレート、１６・・反射シート、１７・・光学スタッド部材、１８・・発光ブロック体、１９・・配線基板、１９ａ・・第1主面、１９ｃ・・第２主面、２０・・コネクタ、２５・・ヒートパイプ、２６・・ヒートシンク、２６ａ・・裾部、２６ｂ・・凹み部、２６ｃ・・突起、２６ｄ・・溝、２６ｅ・・フィン、２７・・ファン、３１・・基板、３２・・カバー部材、３３・・風

Claims (3)

1. 発光体を実装してなる発光ユニットと、
   前記発光ユニットを取り付けるための筐体と、
   熱を放出するための放熱手段と、
   前記発光体からの熱を前記放熱手段へ熱伝導するための高伝熱デバイスと、
   前記筐体に、前記高伝熱デバイスを収めるための凹み部と、
   前記放熱手段に、前記高伝熱デバイスを収めるための凹み部と、を備え、
   前記放熱手段に設けられた凹み部の長手方向に沿った向きと、前記放熱手段に設けられている放熱用の溝の向きとが同じ方向であること
   を特徴とする発光ユニットの放熱装置。
2. 透過型表示パネルと組み合わされて、この表示パネルの背面側から表示光を供給するバックライト装置において、
   配線基板に多数個の発光ダイオードを実装してなる発光ユニットと、
   前記発光ユニットを取り付けるためのバックパネルと、
   熱を放出するための放熱手段と、
   前記多数個の発光ダイオードからの熱を前記放熱手段へ熱伝導するための高伝熱デバイスと、
   前記バックパネルに、前記高伝熱デバイスを収めるための凹み部と、
   前記放熱手段に、前記高伝熱デバイスを収めるための凹み部と、を備え、
   前記放熱手段に設けられた凹み部の長手方向に沿った向きと、前記放熱手段に設けられている放熱用の溝の向きとが同じ方向であること
   を特徴とするバックライト装置。
3. 透過表示パネルに対して表示光を供給することで光学表示を行う画像表示装置において、
   配線基板に多数個の発光ダイオードを実装してなる発光ユニットと、
   前記発光ユニットを取り付けるためのバックパネルと、
   熱を放出するための放熱手段と、
   前記多数個の発光ダイオードからの熱を前記放熱手段へ熱伝導するための高伝熱デバイスと、
   前記バックパネルに、前記高伝熱デバイスを収めるための凹み部と、
   前記放熱手段に、前記高伝熱デバイスを収めるための凹み部と、を備え、
   前記放熱手段に設けられた凹み部の長手方向に沿った向きと、前記放熱手段に設けられている放熱用の溝の向きとが同じ方向であること
   を特徴とする画像表示装置。

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