JP5657727B2

JP5657727B2 - 液晶表示装置及びテレビ受信装置

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Publication number: JP5657727B2
Application number: JP2013059289A
Authority: JP
Inventors: 秀之近澤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2033-03-22
Also published as: WO2014148617A1; JP2014186069A

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、より詳細には、エッジライト方式のバックライト光源により液晶パネルを照明する構造を備えた液晶表示装置、及びその液晶表示装置を備えたテレビ受信装置に関する。

近年、薄型テレビ等の液晶表示装置の大画面化が進み、例えば６０型、７０型、８０型といった画面サイズの製品が販売されている。このような液晶表示装置では、従来の蛍光管に代わり、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）をバックライトの光源としたものが主流になっている。また、液晶表示装置の用途は、テレビに限らず、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）のモニタや、デジタルサイネージ（電子看板）など、多様化しており、これに伴い、ＬＥＤについてもより高輝度（高出力）のものが要求されている。

バックライトのシステム構成としては、光源を導光板のエッジ部に設けるエッジライト方式のバックライトと、光源を表示画面の直下に設ける直下型のバックライト方式のものとがある。エッジライト方式のバックライトは、液晶パネルの直下に光源を配置しないため、直下型のものに比べて液晶表示装置の厚さを薄くすることができ、薄型化を促進する点で有利である。また、液晶パネルの上下両側、あるいは左右両側に光源を配置した所謂２辺エッジ方式のバックライトだけでなく、液晶パネルの上下、あるいは左右のいずれか１方側に光源を配置した所謂１辺エッジ方式のバックライトも多く用いられている。

バックライトの光源は、例えば複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を線状に並べたものにより構成され、光源基板上に配置される。そしてエッジライト方式のバックライトでは、ＬＥＤの発光部が導光板の側端面と対向するように配置される。ＬＥＤは、一般に色純度が高く、調光安定性や高速応答性に優れている等からバックライト光源として多く用いられている。また、ＬＥＤとしては、１つのＬＥＤで白色を発光する白色ＬＥＤや、ＲＧＢの個々の単色光を発光するＬＥＤが用いられる。ＲＧＢの単色発光のＬＥＤを用いることで広い色域性能が得られる。また、白色ＬＥＤは低コストで、必要とするＬＥＤの個数の関係からトータルの消費電力を抑えることができる等の利点がある。

各ＬＥＤから出射した光は、導光板の入射面である側端面から導光板の内部に入光し、導光板の内部で拡散しながら導光され、前面側（液晶パネル側）の出射面から出射する。導光板の背面側（液晶パネルと反対側）には反射シートが設置され、導光板の背面側の面から漏れ出た光を反射させて前面側に戻し、光の利用効率を高める。反射シートのさらに背面側には、バックライトの構成部材を一体的に支持する支持部材としてバックライトシャーシ（背面シャーシ）が設けられている。

例えば特許文献１には、バックライトシャーシの強度を向上させると共に、バックライトシャーシの軽量化を図ることを目的としたバックライト装置が開示されている。このバックライト装置は、発光管を支持する支持板と、その支持板に対向する板状のシャーシとを設けている。そして支持板とシャーシとの間にハニカム構造の補強部材を設けてバックライトシャーシを形成し、バックライトシャーシの一部を表示パネルを支持するフロントキャビネットに固定している。

また、特許文献２には、液晶パネルと、液晶パネルの背面に設けられた少なくとも一つの発光素子を備えたバック照明装置と、これらの液晶パネル及びバック照明装置を気密的に包囲する筐体とからバック照明装置が構成され、このバック照明装置が基板上に実装された少なくとも一つの発光素子を有する構成の液晶表示装置が開示されている。この液晶表示装置は、バック照明装置の基板に隣接して、中空状の熱伝導性の高い材料から成る平板が設けられ、バック照明装置の基板が、中空状の平板の中空部と熱的に接続される。そして平板内の中空部が、筐体の内部空間に対して気密的に遮断されると共に、中空部にダイヤフラムポンプを備えるようにする。これにより、高効率で冷却を行なうことができると共に、薄型に構成することができるとされている。

特開２００８−２８８０４７号公報特開２０１１−１５４２４１号公報

図５は、従来のエッジライト方式の液晶表示装置の一例を示す図で、液晶表示装置の断面概略構成を示すものである。液晶表示装置１０１は、光源であるＬＥＤ１０９を配置した光源基板１０８が、導光板１０４の側面近傍に設けられ、ＬＥＤ１０９が導光板１０４の側面に対向して設けられる。
導光板１０４に入射した光源光は、導光板１０４内で拡散しながら導光され、前面側（液晶パネル１０２側）の出射面から出射する。導光板１０４の背面側には反射シート１０５が設けられ、導光板１０４の面から漏れ出た光を反射させて前面側に戻し、光の利用効率を高める。導光板１０４の背後には、バックライトの構成部材を一体的に支持する支持部材としてバックライトシャーシ１０６が設けられる。また、液晶パネル１０２と導光板１０４との間には、光路を調整して液晶パネル１０２への照明効率を上げるための各種の光学シート１０３が配置される。キャビネット１２０は、液晶表示装置１０１の周囲を覆うように設けられる。

従来から、液晶表示装置１０１の狭額縁化、つまり表示画面周囲のキャビネット１２０の狭幅化を実現するために、エッジライト方式で配置された光源基板１０８からの発熱を放熱するために放熱板１０７を設け、その放熱板１０７を介してバックライトシャーシ１０６に熱を逃がす構成をとる手法が一般的に採られる。
また、特許文献２のように、発光素子からの発熱を高効率で冷却するために中空状の平板を設けた構成においても、発光素子からの発熱の一部は筐体に伝達され、筐体から外部に放熱される。

液晶表示装置１０１では、バックライトシャーシ１０６の前面側に、反射シート１０５、導光板１０４、各種の光学シート１０３が積層され、その前面側に配置される液晶パネル１０２への入射光を均一化するようにしている。しかしながら、光源基板１０８で発熱した熱が放熱板１０７を介してバックライトシャーシ１０６に伝えられたときに、バックライトシャーシ１０６の面内に、光源基板１０８から遠ざかるに従って熱が低減する熱分布が生じる。そしてこれにより、光学シート１０３に不均一に熱が伝わって光学シート１０３に部分的な熱収縮が発生し、面内のみかけ上の光学特性が変化してしまい、この結果、画面上に光学むらが生じて画像品位を低下させる。特に近年のバックライト光源の高輝度化に伴う発熱量の増大により、光学シート１０３が熱的影響を受けないような構造を採る必要がある。また、特許文献２のように筐体に熱を伝えて放熱させる構成においても、この筐体はバックライトシャーシに相当するものであり、筐体の熱分布により上記と同様の問題が生じる可能性がある。

一方、バックライトシャーシの剛性向上に関して、従来のエッジライト方式のバックライトを備える液晶表示装置１０１では、バックライトシャーシ１０６の剛性を向上させるため、バックライトシャーシ１０６を構成する金属板自体に絞り加工を行って凹凸形状１１０を形成したり、金属板に図示しない補強金具を追加して取り付け、さらに矩形のバックライトシャーシ１０６の周囲４辺を折り曲げた形状としている。このため液晶表示装置１０１の大型化に伴い、バックライトシャーシ１０６の厚さが増大し、また補強金具等の追加が必要となって液晶表示装置１０１全体の重量が増加する傾向にある。

これに対して特許文献１では、バックライトシャーシの補強のために発光管を支持する支持板と、その背面側のシャーシとの間にハニカム構造の樹脂製の補強部材を設けている。しかしながら、特許文献１のものは、シャーシの補強を行うために付加されたものであり、上記のような光源からの発熱を液晶パネル側の光学シートに伝えないようにするものではなく、バックライトシャーシの熱分布の問題を解消できるものではない。
また、ハニカム構造の補強部材を成形する場合、金型内の形状の複雑さに起因して、ハニカム構造を構成する正六角形柱の一部にショートショットが生じたり、ガス焼けが発生して成形不良となりやすい。成形不良が発生すると、外観上の品位が低下するのみならず、機械的強度や剛性の低下が発生するおそれが生じる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、背面シャーシの軽量化と剛性の向上を両立し、かつ画面上の光学ムラを発生させることなく光源からの発熱を効率的に放熱する構成を備えた液晶表示装置及びテレビ受信装置を提供すること目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、光源と、該光源からの光を内部で拡散して出射させる導光板と、該導光板の前面側に配置され該導光板から出射した光を変調して表示を行う液晶パネルと、前記導光板の背面側に配置される背面シャーシとを備える液晶表示装置において、前記背面シャーシの周囲に取り付けられた金属製の枠部材を有し、前記枠部材に前記光源を配置した基板が取り付けられ、前記背面シャーシは、少なくとも樹脂部材と、該樹脂部材の背面側に固定された板状の金属部材とを有し、前記枠部材と前記背面シャーシの金属部材とが接触し、前記樹脂部材は、所定の厚さを有する板状部材であって、該板状部材の表面側と裏面側に所定の深さの凹部が市松形状に形成され
ていることを特徴としたものである。

第２の技術手段は、第１の技術手段において、前記枠部材は、矩形の前記背面シャーシの周囲の４辺にそれぞれ取り付けられた４つの部材からなり、前記枠部材の４つの前記部材は、前記背面シャーシの背面側に固定された前記金属部材の外周部と前記背面シャーシの周囲側面とに接触可能に曲折した形状を有し、さらに前記４つの部材の少なくとも一つは、前記光源を配置した光源基板を取り付ける壁部を備え、前記光源基板に配置される前記光源が前記導光板の側面に対向して設けられていることを特徴としたものである。

第３の技術手段は、第１または第２の技術手段において、前記表面側の凹部と前記裏面側の凹部とは、前記板状部材の表面及び裏面の面方向に互いにずれた位置に設けられていることを特徴としたものである。

第４の技術手段は、第１〜３のいずれか１の技術手段の液晶表示装置を備えたテレビ受信装置である。

本発明によれば、背面シャーシの軽量化と剛性の向上両立し、かつ画面上の光学ムラを発生させることなく光源からの発熱を効率的に放熱する構成を備えた液晶表示装置及びテレビ受信装置を提供することができる。

本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。図１の構成のバックライトシャーシと外周枠の組み立て構成を説明する図である。本発明による液晶表示装置に適用する樹脂部材の構成例を示す図である。従来のハニカム構造の樹脂部材の形状とその成形性を説明する図である。従来のエッジライト方式の液晶表示装置の一例を示す図である。

図１は、本発明に係る液晶表示装置の構成例を示す図である。図１（Ａ）は、液晶表示装置の背面側から見たときの構成要素の配置位置を説明する図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）液晶表示装置のＡ−Ａ位置における断面概略構成図である。なお図１（Ａ）では、説明のため図１（Ｂ）に記載された前枠１０の記載を省略している。
液晶表示装置１は、光源であるＬＥＤ９を配置した光源基板８が、導光板４の下方の側面近傍に設けられる。光源基板８には、光源として複数のＬＥＤ９が配列して配置され、ＬＥＤ９が導光板４の側面に対向するように設置される。ＬＥＤ９から発光された光は導光板４に入射し、導光板４内で拡散しながら導光され、前面側（液晶パネル２側）の出射面から出射する。導光板４は、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、シクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）などの材料で作成される。

導光板４の背面側には反射シート５が設けられ、導光板４の面から漏れ出た光を反射させて前面側に戻し、光の利用効率を高める。反射シート５としては例えば微発泡のＰＥＴシートが用いられる。導光板４の前面側には、光路を調整して液晶パネル２への照明効率を上げるための各種の光学シート３が配置される。
光学シート３としては、例えば、液晶パネル２に対してできるだけ垂直な光を入射させ、液晶パネル２の正面輝度を向上させるマイクロレンズシートや、マイクロレンズシートと同様に光を集光して液晶パネルに向け照射するプリズムシート（輝度向上シートなどと呼ばれる）などが使用される。光学シート３で作用を受けた光は、液晶パネル２を照明し、液晶パネル２で変調されて画像表示を行う。

反射シート５の背後には、バックライトの構成部材を一体的に支持する支持部材として矩形のバックライトシャーシ６が設けられる。バックライトシャーシ６の周囲には、外周枠７ａ〜７ｄが設けられる。また、外周枠７ａ〜７ｄのさらに外側には、前枠（キャビネット）１０が設けられ、液晶パネル２による表示画面の所謂額縁を形成する。

バックライトシャーシ６は、本発明の背面シャーシに相当するもので、樹脂成型物による板状の樹脂部材６３と、樹脂部材６３の両面に固定された金属平板（本発明の金属部材に相当）６１，６２とから構成されている。樹脂部材６３によって、バックライトシャーシ６を補強して剛性を付与するため、金属平板６１，６２は、従来よりも薄いものを用いることができる。また、金属平板６１，６２は、板状の樹脂部材６３の両面に固定されているが、背面側（金属平板６２）だけに設けた構成であってもよい。例えば、画面サイズが比較的小型で剛性を保つことができるものでは、前面側の金属平板６１を省略してもよい。

樹脂部材６３は、例えば矩形の凹部が市松状に配置された板状の形状を備えたもので、バックライトシャーシ６に剛性を付与するとともに、成形安定性、軽量性を備える。また、樹脂部材６３は、ＬＥＤ９からの発熱を断熱する断熱性を与える。樹脂部材６３の具体的形状の例は後述する。

外周枠７ａ〜７ｄは、本発明の枠部材に相当するもので、熱伝導性のよい例えばアルミニウム等の金属の押出成形により作成されている。そして装置下側の外周枠７ａには、光源基板８を取り付けるための壁部７１が設けられ、その壁部７１の内側に光源基板８が取り付けられる。これにより、導光板４の側面にＬＥＤ９が対向するように設けられる。
光源基板８からの発熱は、下側の外周枠７ａから放熱される。また、光源基板８を取り付けた下側の外周枠７ａは、バックライトシャーシ６の下側側面と背面外周部とに接触している。このため、光源基板８からの熱は、バックライトシャーシ６にも伝えられる。

ここでバックライトシャーシ６は、上記のように樹脂部材６３を金属平板６１，６２で挟んだ構成を有しているため、外周枠７ａからの熱は、背面側の金属平板６２に伝えられて放熱し、樹脂部材６３の存在により、光学シート３側への影響が抑えられる。つまり、光源基板８で発熱した熱が外周枠７ａを介してバックライトシャーシ６の金属平板６２に伝えられたときに、金属平板６２の面内に熱分布が生じたとしても、樹脂部材６３による断熱機能により光学シート３に不均一に熱が伝わることがなく、画面上に光学むらが生じないようにすることができる。

図２は、図１の構成のバックライトシャーシと外周枠の組み立て構成を説明する図で、図中、上側が液晶表示装置の前面側（画像表示側）となり、奥側が液晶表示装置の下側となる。
図２（Ａ）に示すように、矩形のバックライトシャーシ６の周囲４辺に取り付けるように、４つの外周枠７ａ〜７ｄが用意される。各外周枠７ａ〜７ｄは、バックライトシャーシ６の背面外周部と周囲側面とに接触可能に曲折した形状を有している。そして、外周枠７ａ〜７ｄの一つである下側の外周枠７ａは、さらにＬＥＤ９が配置された光源基板８を取り付ける壁部７１を備えている。

なお、ＬＥＤをバックライトシャーシ６の上側と下側の両方に配置する構成の場合には、上側の外周枠７ｂに対しても光源基板８を取り付けるための壁部を設けるようにする。また、液晶表示装置の左右に光源基板８を設ける場合にも、その光源基板８の位置に応じて同様の構成とすることができる。

そして図２（Ｂ）〜図２（Ｃ）に示すように、これら外周枠７ａ〜７ｄをバックライトシャーシ６の周囲に取り付ける。これにより、各外周枠７ａ〜７ｄは、バックライトシャーシ６の背面外周部と周囲側面に密着した構造となる。特にバックライトシャーシ６の背面側では、背面側の金属平板に外周枠７ａ〜７ｄが接触する。これにより、枠部材の製造及び組み立てを容易にし、さらに光源基板８の設置構造とバックライトシャーシ６への放熱構造を確実に付与することができる。
そして外周枠７ａ〜７ｄの内側に、図１に示すような反射シート５、導光板４、光学シート３、液晶パネル２を順次積層して組み立て、前枠１０をその周囲に装着することで液晶表示装置のモジュールが得られる。

本発明は、上記の液晶表示装置を備えたテレビ受信装置として構成することができる。このテレビ受信装置は、アンテナで受信した放送信号を選局して復調し、復号して再生用映像信号及び音声信号を生成する手段を有し、この再生用映像信号に適宜所定の画像処理を施して液晶パネル２に表示させるとともに、音声信号をスピーカから出力させることで、受信した放送信号を映像・音声にて出力させることができる。本発明は、液晶表示装置及びその液晶表示装置を備えたテレビ受信装置として実施することができる。

図３は、本発明による液晶表示装置に適用する樹脂部材の構成例を示す図で、図３（Ａ）は樹脂部材６３の斜視図、図３（Ｂ）は樹脂部材６３の成形性を説明する断面の要部概略図である。樹脂部材６３は、図示するように所定の厚さを有する板状の部材であり、その表面側と裏面側の所定の深さの凹部６３１が市松状に形成されている。そして、その板状の部材の表面側の凹部６３１と裏面側の凹部６３１とは、板状の部材の面方向に互いにずれた位置に設けられている。

このような構成の樹脂部材６３により、バックライトシャーシ６を軽量な構成で剛性が付与されるように補強することができる。また、樹脂部材６３によって、光源基板８から外周枠７ａ〜７ｄに伝えられた熱が光学シート３に影響することを防ぐことができ、画像品位を低下させないようにすることができる。

また、上記樹脂部材６３の構成により、成形時の成形安定性を得ることができる。この場合、図３（Ｂ）に示すように、金型内ではゲート２０から溶融樹脂Ｆが型の内部に注入され、樹脂部材６３の形状に沿って流動しながら金型内を満たす。この場合、市松状に凹部が配置された本実施形態の形状では、樹脂が表裏の凹部の間を順に流動していくため、金型内のショートショットやガス焼けが発生しにくく、所望の形状の樹脂部材６３を安定して成形することができる。

図４は、図３の樹脂部材との比較のために、従来のハニカム構造の樹脂部材の形状とその成形性を説明する図である。上記本発明に係る実施形態の樹脂部材に対して、図４（Ａ）に示すようなハニカム形状の補強部材１３０の場合、複雑な形状のハニカムの立壁（リブ）を順に隙間なく充填していくことは難しい。そこで図４（Ｂ）に示すように、金型内でゲート２０から注入された溶融樹脂Ｆを、一旦面方向に広げた上でハニカム構造の立壁（リブ）に充填するように構成することができるが、この場合にもゲート２０からの溶融樹脂Ｆが立壁の先端にまで充填される必要があるため、ショートショットやガス焼けが生じやすく、成形安定性を得るのが難しい。

本発明に係る実施形態の形状の樹脂部材６３とすることにより、軽量な構成でバックライトシャーシ６の剛性を向上させるとともに、成形不良が発生しにくく、機械的強度や剛性の低下の発生を抑えることができる。なお、上記本発明の実施形態に係る樹脂部材６３は、その形状の一例を示すものであり、本発明の樹脂部材としては上記形状に限定されることはない。いずれにしても、空隙や空間を配置して軽量化と断熱を図り、金型内の樹脂の流動を配慮した形状とすることが好ましい。また、樹脂部材６３としては、射出成型のみならず、押出しシートに対するエンボス加工やプレス加工などにより形成するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の液晶表示装置は、光源と、光源からの光を内部で拡散して出射させる導光板と、導光板の前面側に配置され導光板から出射した光を変調して表示を行う液晶パネルと、導光板の背面側に配置される背面シャーシとを備える液晶表示装置において、背面シャーシの周囲に取り付けられた金属製の枠部材を有し、枠部材に光源を配置した基板が取り付けられ、背面シャーシは、少なくとも樹脂部材と、樹脂部材の背面側に固定された板状の金属部材とを有し、枠部材と背面シャーシの金属部材とが接触していることを特徴としている。これにより、背面シャーシの軽量化と剛性の向上両立し、かつ画面上の光学ムラを発生させることなく光源からの発熱を効率的に放熱する構成を備えた液晶表示装置を提供することができる。

また、本発明の液晶表示装置は、上記の枠部材が、矩形の背面シャーシの周囲の４辺にそれぞれ取り付けられた４つの部材からなり、枠部材の４つの部材は、背面シャーシの背面側に固定された金属部材の外周部と背面シャーシの周囲側面とに接触可能に曲折した形状を有し、さらに４つの部材の少なくとも一つは、光源を配置した光源基板を取り付ける壁部を備え、光源基板に配置される光源が導光板の側面に対向して設けられている。これにより、枠部材の製造及び組み立てを容易にし、さらに光源基板の設置構造と背面シャーシへの放熱構造を確実に付与することができる。

また、上記の樹脂部材は、所定の厚さを有する板状部材であって、板状部材の表面側と裏面側に所定の深さの凹部が市松形状に形成され、表面側の凹部と裏面側の凹部とは、板状部材の面方向に互いにずれた位置に設けられている。これにより、金型成形における成形の安定性を付与し、ショートショットやガスやけによる不良を抑えて、外観特性、軽量性、剛性、機械的強度等を確実に付与することができる。
また、本発明は、上記の液晶表示装置を備えたテレビ受信装置として構成することができる。

１…液晶表示装置、２…液晶パネル、３…光学シート、４…導光板、５…反射シート、６…バックライトシャーシ、７ａ〜７ｄ…外周枠、８…光源基板、９…ＬＥＤ、２０…ゲート、６１，６２…金属平板、６３…樹脂部材、７１…壁部、１０１…液晶表示装置、１０２…液晶パネル、１０３…光学シート、１０４…導光板、１０５…反射シート、１０６…バックライトシャーシ、１０７…放熱板、１０８…光源基板、１０９…ＬＥＤ、１１０…凹凸形状、１２０…キャビネット、６３１…凹部。

Claims

光源と、該光源からの光を内部で拡散して出射させる導光板と、該導光板の前面側に配置され該導光板から出射した光を変調して表示を行う液晶パネルと、前記導光板の背面側に配置される背面シャーシとを備える液晶表示装置において、
前記背面シャーシの周囲に取り付けられた金属製の枠部材を有し、前記枠部材に前記光源を配置した基板が取り付けられ、
前記背面シャーシは、少なくとも樹脂部材と、該樹脂部材の背面側に固定された板状の金属部材とを有し、前記枠部材と前記背面シャーシの金属部材とが接触し、
前記樹脂部材は、所定の厚さを有する板状部材であって、
該板状部材の表面側と裏面側に所定の深さの凹部が市松形状に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の液晶表示装置において、
前記枠部材は、矩形の前記背面シャーシの周囲の４辺にそれぞれ取り付けられた４つの部材からなり、前記枠部材の４つの前記部材は、前記背面シャーシの背面側に固定された前記金属部材の外周部と前記背面シャーシの周囲側面とに接触可能に曲折した形状を有し、さらに前記４つの部材の少なくとも一つは、前記光源を配置した光源基板を取り付ける壁部を備え、前記光源基板に配置される前記光源が前記導光板の側面に対向して設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１または２に記載の液晶表示相装置において、
前記表面側の凹部と前記裏面側の凹部とは、前記板状部材の表面及び裏面の面方向に互いにずれた位置に設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１〜３のいずれか１に記載の液晶表示装置を備えたテレビ受信装置。