JP5098778B2 - 照明装置、液晶表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、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、ＣＣＦＬ（冷陰極蛍光ランプ）やＬＥＤ（発光ダイオード）などの光源の輝度を高める必要がある。ところが、光源の輝度を高めようとすると、当該光源からの発熱量が大きくなるために光源ユニット内部の温度が上昇し、その結果、光源の発光効率が低下してしまう。

そこで、光源の直下に外部と通じる放熱穴を設け、ケース（光源ユニット）内に外気を挿引することで光源を冷却するバックライト装置および液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−１５５５２７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のバックライト装置および液晶表示装置にあっては、放熱穴を光源の直下に設ける構造であるため、光源として一般的な直径３ｍｍ程度のＣＣＦＬを用いた場合、放熱穴を十分に開けることが困難である。
また、放熱穴が小さいと流れる空気の量も制限され、結果冷却効率が低下してしまう。ところが、放熱穴の面積を確保する目的で表示領域の中心付近にまで放熱穴を拡大した場合、表示面中心の輝度が低下してしまう。

そこで、本発明は、表示品位を低下させることなく、光源により発生する熱を効率良く放熱させることができる照明装置、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、光源を有して面状に光を照射するバックライトユニットと、前記バックライトユニットを収容する底面を有した筐体と、を備える照明装置において、前記筐体は、前記底面の外周部に、前記底面の内側に向けて開口面積が小さくなる放熱穴を有することを特徴としている。

このように、バックライトが面状に光を照射する領域とは反対側に配される筐体の底面に放熱穴を設けるので、この放熱穴を介して光源から発生した熱を外部に排出することができると共に、外部から冷却された空気を筐体内に導入することができ、光源を冷却することができる。その結果、光源の発光効率の低下を抑制して、適正に輝度を確保することができる。

また、放熱穴の形状を、筐体底面の内側に向けて開口面積が小さくなる形状とするので、放熱穴部分での光源からの光の反射ロス量を、筐体底面の内側に向けて傾斜的に小さくすることができる。そのため、単純な矩形状の穴を設けた場合と比較して、表示面において表示が暗くなる部分を目立ちにくくすることができ、表示品位の低下を抑制することができる。

また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記放熱穴は、前記光源と平面的に重ならない位置に形成されていることを特徴としている。
これにより、光源を間接的に冷却することができる。したがって、例えば光源として線状光源（ＣＣＦＬ）を適用した場合に、直接光源が冷却されることに起因する管内の水銀の偏りを抑制することができる。このように、光源に不具合が生じるのを抑制しつつ、筐体の内部温度を低下させることができる。

さらに、本発明に係る照明装置は、上記において、前記放熱穴は、前記光源と平面的に重なる位置に形成されていることを特徴としている。
これにより、特に発熱量の大きい光源の電極部を効果的に冷却することができる。
また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記光源は、線状光源であることを特徴としている。

このように、線状光源としてＣＣＦＬ等を用いることにより、一般的な点状光源としてのＬＥＤを用いる場合と比較して、同じ消費電力でも高い輝度を得ることができる。
さらにまた、本発明に係る照明装置は、上記において、前記放熱穴は、前記線状光源の長手方向端部近傍に配置され、前記線状光源の長手方向中央部に向けて開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴としている。

これにより、光源からの熱をより効果的に放熱させることができると共に、放熱穴を開けたことに起因する表示面への悪影響を抑制することができる。
また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記光源は、点状光源であることを特徴としている。

このように、点状光源としてＬＥＤ等を用いることにより、一般的な線状光源としてのＣＣＦＬ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。
さらに、本発明に係る照明装置は、上記において、前記バックライトユニットが面状に光を照射する領域に対応して重ねて配置される拡散板を備え、前記放熱穴は、当該放熱穴の少なくとも一部が前記拡散板の外側に位置するように形成されていることを特徴としている。

これにより、直下型の照明装置において、輝度ムラ等の表示面への悪影響を抑制しつつ、光源からの熱を適正に放熱させることができる。
また、本発明に係る照明装置は、上記において、前記バックライトユニットは、前記光源と、端面が該光源に対向して配置されて前記光源からの光を所定の出射方向へ導く導光板と、を備え、前記放熱穴は、前記導光板と平面的に重ならない位置に形成されていることを特徴としている。

これにより、エッジライト型の照明装置において、輝度ムラ等の表示面への悪影響を抑制しつつ、光源からの熱を適正に放熱させることができる。
さらに、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、放熱穴を開けたことに起因する表示面への悪影響を抑制することができる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、表示品位の低下を抑制しつつ、光源により発生する熱を効率良く放熱させることができる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に対して面状に光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、板金（例えば、アルミニウム）からなり線状光源としての複数の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）３１を保持する筐体（ケース）１１を有する。ケース１１は、上面（光の出射面側）が開口された箱状に形成されている。そして、ケース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、ケース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。
図２は、バックライト１０の構造を示す図であり、（ａ）はバックライト１０の側断面図、（ｂ）はバックライト１０を図１における下方から見た図である。
この図２に示すように、ＣＣＦＬ３１は、ケース１１と拡散板１２とによって定義される密閉空間に、ケース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本（ここでは４本）配置されている。

また、バックライト１０の光の出射面とは反対側の背面に相当するケース１１の底面１１ａには、複数の放熱穴４１が形成されている。放熱穴４１は、底面１１ａの内側に向かって開口面積が小さくなるような、例えば三角形を成している。

これら放熱穴４１は、ＣＣＦＬ３１の長手方向両端部に形成された電極部近傍に、長手方向中央部に向けて開口面積が小さくなるように配置されるものとする。すなわち、放熱穴４１は、底面１１ａの外周辺における対向する一対の辺（ここでは短辺）に配置される。また、このとき放熱穴４１は、それぞれＣＣＦＬ３１と平面的に重ならない位置に形成されるようになっている。

また、ケース１１の内壁に貼り付けられた白色反射シートにも、放熱穴４１の形成位置に対応した穴が設けられており、これにより、ケース１１内部は放熱穴４１を介して外部と連通可能となっている。
このように、ＣＣＦＬ３１の光を反射する白色反射シートに穴が形成されているため、放熱穴４１が形成された箇所では、ＣＣＦＬ３１の光の反射ロスが生じることになる。

ところで、光源としてＣＣＦＬを適用した直下型バックライトにおいて、ＣＣＦＬの輝度を高めようとする場合、ＣＣＦＬからの発熱量が大きくなるために、ＣＣＦＬを保持するケース内の温度が上昇し、結果ＣＣＦＬの発光効率が低下するという現象が生じる。
そこで、ケースの底面に外部と通じる放熱穴を形成し、この放熱穴を介して外部の冷却された空気をケース内に導入することでＣＣＦＬを冷却することが考えられるが、図３に示すように、放熱穴１４１を単純な矩形状とすると、放熱穴１４１の付近で反射ロス量が局所的に変化し、この放熱穴１４１の付近で輝度変化量が大きくなる。そのため、このようなバックライト１００を適用した液晶表示装置にあっては、図４に示すように、表示面において放熱穴１４１を設けた部分が帯状に暗くなり、表示品位が著しく低下してしまう。

これに対して本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、ケース１１の底面１１ａの両端に、底面１１ａの内側に向かって開口面積が小さくなる形状の放熱穴４１を設けることで、底面１１ａの内側に向けて反射ロス量を傾斜的に変化させるようにしている。
これにより、図３に示すバックライト１００の放熱穴１４１と同じ面積の放熱穴４１を、当該バックライト１００と同じ個数、同じ位置に配置した場合、図５に示すように、表示面において暗くなる部分が目立ちにくくなり、図４と比較して表示品位を向上させることができる。

さらに、放熱穴４１は光源の直下に設ける必要がなく、放熱穴４１の面積、ひいては空気の循環量を比較的自由に調整することができる。そのため、ＣＣＦＬ３１で発生した熱によってバックライト１０内の温度が上昇したとき、バックライト１０内の熱気を、放熱穴４１を介して効果的にバックライト１０外部に排出することができると共に、外部の冷気を当該放熱穴４１からバックライト内に戻すことができる。

このように、上記第１の実施形態では、筐体の底面の外周部に、当該底面の内側に向けて開口面積が小さくなる放熱穴を設けるので、この放熱穴を介して外部から冷却された空気を筐体内に導入することができ、光源を冷却することができる。その結果、光源の発光効率の低下を抑制して、適正に輝度を確保することができる。

また、放熱穴の形状を、筐体底面の内側に向けて開口面積が小さくなる形状とするので、放熱穴部分での光源からの光の反射ロス量を、筐体底面の内側に向けて傾斜的に小さくすることができる。そのため、単純な矩形状の穴を設けた場合と比較して、表示面において表示が暗くなる部分を目立ちにくくすることができ、表示品位の低下を抑制することができる。

さらに、放熱穴と光源とを平面的に重ならないように配置するので、光源を間接的に冷却することができる。したがって、光源としてＣＣＦＬを適用した場合に、直接ＣＣＦＬが冷却されることに起因して管内の水銀が偏るのを抑制することができる。このように、光源を直接冷却することに起因して発生する不具合を抑制しつつ、筐体の内部温度を低下させることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、放熱穴４１をＣＣＦＬ３１と平面的に重ならないように、当該ＣＣＦＬ３１の間に配置する場合について説明したが、図６に示すように、ＣＣＦＬ３１と平面的に重なるように配置することもできる。ＣＣＦＬ３１からの発熱部は、主にＣＣＦＬ３１の長手方向両端の電極部である。したがって、放熱穴４１をＣＣＦＬ３１の電極部と重なるように配置することで、ＣＣＦＬ３１の放熱効果を向上させることができる。

また、上記第１の実施形態においては、光源としてＣＣＦＬ３１を適用する場合について説明したが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を適用することもできる。
図７は、点状光源（ＬＥＤ）を適用した直下型バックライトにおける放熱穴の配置例を示す図である。

この図７に示すように、複数のＬＥＤ３２がアレイ状に配置された直下型バックライトにおいては、放熱穴４１を、ケース１１の底面の両端に、内側に向けて開口面積が小さくなるように形成する。このとき、放熱穴４１はＬＥＤ３２と重ならないように配置する。この場合にも、放熱穴を開けたことによる表示面への悪影響を抑制しつつ、光源からの熱を外部に放出することができる。

なお、ここでは放熱穴４１とＬＥＤ３２とが重ならないように配置する場合について説明したが、放熱穴４１をＬＥＤ３２と重なるように配置することもできる。
また、ここでは放熱穴４１をケース１１の底面の両端に形成する場合について説明したが、ケース１１の底面の外周部（全周）に形成することもできる。
さらに、ケース１１の底面の外周部において、液晶パネル２０のガラス基板上に実装されるドライバＩＣが配置される辺に放熱穴４１を形成することもできる。この場合、光源からの熱に起因するドライバＩＣの不具合の発生を抑制することができる。

またさらに、上記第１の実施形態においては、例えば図２に示すように、放熱穴４１を整然と配置する場合について説明したが、図８に示すように、放熱穴４１の頂点がランダムな方向を向くように形成しても同様の効果が得られる。
また、上記第１の実施形態においては、放熱穴４１の少なくとも一部を拡散板１２の外側に配置することが望ましい。例えば、三角形を成す放熱穴４１の場合、開口面積の大きい底辺部を拡散板１２の外側に配置することで、輝度ムラ等の表示面への悪影響を大幅に抑制することができる。

次に、本発明における第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、直下型バックライトを適用しているのに対し、エッジライト型バックライトを適用するようにしたものである。
第２の実施形態における液晶表示装置を構成する液晶モジュールは、エッジライト型のバックライトと、液晶パネルとを備え、液晶表示装置は、当該液晶モジュールと、前記液晶パネル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。本実施形態では、光源としてＣＣＦＬを適用する。

図９は、第２の実施形態におけるエッジライト型のバックライト５０の要部断面図である。
バックライト５０は、ＣＣＦＬ３１と、リフレクタ５２と、反射シート５３、導光板５４、拡散シート５５及びレンズシート５６，５７等の光学シートとを備えており、これらが筐体（ケース）５１によって保持されている。

ケース５１は、前述した第１の実施形態におけるケース１１と同様に、板金（例えば、アルミニウム）からなり上面（光の出射面側）が開口された箱状に形成されている。なお、ケース５１は、枠状に形成されたフレームで構成することもできる。
ＣＣＦＬ３１は、液晶パネル２０の背面側に位置する導光板５４の側面に対向配置され、導光板５４の側面に光を供給する。

リフレクタ５２は、例えばアルミニウム等からなり、ＣＣＦＬ３１の光出射方向に開口した断面コの字状に形成されている。このような構成により、ＣＣＦＬ３１から四方に照射された光は、リフレクタ５２によって反射され、リフレクタ５２の開口部側に出射される。すなわち、リフレクタ５２の開口部は、導光板５４の上記端面に向けて設けられている。

導光板５４は、ＣＣＦＬ３１からの光を導光板上面から出射する。導光板５４としては、アクリル樹脂など、透明なプラスティック樹脂が用いられる。反射シート５３は、導光板入射面から入射した光が導光板上面以外の面から出射しないように、導光板５４の下面に配置される。
拡散シート５５は、導光板５４の拡散パターンで均一にできなかった光をさらに散乱して均一にすると共に、光源の直接光を見え難くする役割も果たす。

このようにして導かれた光はレンズシート５６，５７によって集光され、これが液晶パネル２０の背面に導かれる。
また、ケース５１の底面５１ａ及びリフレクタ５２には、放熱穴４２が形成されている。
図１０は、放熱穴４２の配置例を示す図であり、バックライト５０の背面視を示している。

この図１０に示すように、放熱穴４２は、ＣＣＦＬ３１の長手方向両端部の近傍に、ＣＣＦＬ３１の電極部と平面的に重なるように形成されている。また、放熱穴４２は、ＣＣＦＬ３１の長手方向中央部に向けて開口面積が小さくなるような、例えば三角形を成している。
このとき、放熱穴４２は、図１０の背面視において導光板５４と重ならない位置に配置するものとする。

このように、上記第２の実施形態では、線状光源を適用したエッジライト型バックライトにおいて、放熱穴を、線状光源の長手方向両端部に重なる位置に形成するので、表示面への悪影響を抑制しつつ、線状光源からの熱を効果的に外部へ放出することができる。
また、放熱穴を、導光板と平面的に重ならない位置に形成するので、輝度ムラ等の表示面への悪影響を効果的に抑制することができる。

なお、上記第２の実施形態においては、光源としてＣＣＦＬ３１を適用する場合について説明したが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を適用することもできる。
図１１は、点状光源（ＬＥＤ）を適用したエッジライト型バックライトにおける放熱穴の配置例を示す図である。

この図１１に示すように、複数のＬＥＤ３２が直線状に配置されたエッジライト型バックライトにおいては、放熱穴４２を、ケース５１の底面におけるＬＥＤ３２が配置されている側の辺に、当該底面の内側に向けて開口面積が小さくなるように形成する。このとき、放熱穴４２はＬＥＤ３２と平面的に重ならないように配置すると共に、導光板５４とも平面的に重ならないように配置する。この場合にも、放熱穴を開けたことによる表示面への悪影響を抑制しつつ、光源からの熱を外部に放出することができる。

また、ここでは放熱穴４２とＬＥＤ３２とが重ならないように配置する場合について説明したが、放熱穴４２をＬＥＤ３２と重なるように配置することもできる。
なお、上記各実施形態においては、光源としてＣＣＦＬを適用する場合、棒状のＣＣＦＬを用いる場合について説明したが、Ｕ字状のＣＣＦＬ等を用いることもできる。

さらに、上記各実施形態においては、放熱穴の形状を、図１２（ａ）に示すように、三角形とする場合について説明したが、例えば図１２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、光源の光の反射ロス量が、発光領域の内側に向けて傾斜的に小さくなる形状であればよい。

また、上記各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１３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１３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、液晶表示部２１０の輝度を高めるために光源の輝度を高め、光源からの発熱量が大きくなった場合であっても、効果的にその熱を放熱させることができる。その結果、光源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。さらに、このとき、放熱穴を開けたことに起因する表示面の表示品位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１３に示す液晶テレビの他にも、携帯電話や、デジタルスチルカメラ、ノートパソコン、ビューファインダ型（またはモニタ直視型）のビデオレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

第１の実施形態における液晶モジュールの分解斜視図である。 第１の実施形態におけ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における放熱穴の一例を示す図である。 一般的なバックライトにおける表示面のイメージを示す図である。 第１の実施形態における表示面のイメージを示す図である。 線状光源を適用した直下型バックライトにおける放熱穴の配置例を示す図である。 点状光源を適用した直下型バックライトにおける放熱穴の配置例を示す図である。 第１の実施形態における放熱穴の他の例を示す図である。 第２の実施形態におけるバックライトの要部断面図である。 第２の実施形態における放熱穴の配置例を示す図である。 点状光源を適用したエッジライト型バックライトにおける放熱穴の配置例を示す図である。 放熱穴の形状の例を示す図である。 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…直下型バックライト、２０…液晶パネル、１１…ケース、１１ａ…底面、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、３１…ＣＣＦＬ、３２…ＬＥＤ、４１，４２…放熱穴、５０…エッジライト型バックライト、５１…ケース、５２…リフレクタ、５３…反射シート、５４…導光板、５５…拡散シート、５６，５７…レンズシート、２００…液晶テレビ、２１０…液晶表示部

Claims (10)

1. 光源を有して面状に光を照射するバックライトユニットと、前記バックライトユニットを収容する底面を有した筐体と、を備える照明装置において、
   前記筐体は、前記底面の外周部に、前記底面の内側に向けて開口面積が小さくなる放熱穴を有することを特徴とする照明装置。
2. 前記放熱穴は、前記光源と平面的に重ならない位置に形成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. 前記放熱穴は、前記光源と平面的に重なる位置に形成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。
4. 前記光源は、線状光源であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明装置。
5. 前記放熱穴は、前記線状光源の長手方向端部近傍に配置され、前記線状光源の長手方向中央部に向けて開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
6. 前記光源は、点状光源であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明装置。
7. 前記バックライトユニットが面状に光を照射する領域に対応して重ねて配置される拡散板を備え、
   前記放熱穴は、当該放熱穴の少なくとも一部が前記拡散板の外側に位置するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明装置。
8. 前記バックライトユニットは、前記光源と、端面が該光源に対向して配置されて前記光源からの光を所定の出射方向へ導く導光板と、を備え、
   前記放熱穴は、前記導光板と平面的に重ならない位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の照明装置。
9. 前記請求項１乃至８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。
10. 前記請求項９に記載の液晶表示装置を備える電子機器。

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