JP6079409B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーザー光源とレーザー光源を冷却する放熱器とを備えた液晶表示装置に関するものである。

液晶表示装置が備える液晶パネルは、自ら発光しない。このため、液晶表示装置は液晶パネルを照明する光源として、液晶パネルの背面にバックライト装置を備えている。近年では、青色発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）という。）の性能が飛躍的に向上したことに伴い、光源に青色ＬＥＤを利用したバックライト装置が広く採用されている。

この青色ＬＥＤを利用した光源は、青色のＬＥＤと、青色ＬＥＤから発される光を吸収し青色の補色となる光を発光する蛍光体とを構成要素としている。このようなＬＥＤを白色ＬＥＤと呼ぶ。青色の補色とは、すなわち、緑色と赤色を含む色で黄色である。

白色ＬＥＤは、電気−光変換効率が高く、低消費電力化に有効である。しかしながら一方で、白色ＬＥＤはその波長帯域幅が広く、色再現範囲が狭いという問題を有する。液晶表示装置は、その液晶パネルの内部にカラーフィルタを備えており、液晶表示装置は、このカラーフィルタによって赤色、緑色および青色のスペクトル範囲だけを取り出して、色表現を行っている。白色ＬＥＤのように波長帯域幅の広い連続スペクトルを有する光源は、色再現範囲を広げるために、カラーフィルタの表示色の色純度を高める必要がある。つまり、カラーフィルタを透過する波長帯域は狭く設定される。しかし、カラーフィルタを透過する波長帯域を狭く設定すると、光の利用効率が低下する。なぜなら、液晶パネルの画像表示に用いられない不要な光の量が多くなるからである。また、液晶パネルの表示面の輝度の低下、さらには液晶表示装置の消費電力の増大につながるという問題が発生する。

このような問題点の改善策として、白色ＬＥＤに変え、より色純度の高い単色ＬＥＤを採用したバックライト装置が提案されている。単色ＬＥＤの色は、赤色、緑色および青色である。また、単色ＬＥＤよりもさらに色純度の高いレーザーを用いたバックライト装置が提案されている。レーザーの色は、赤色、緑色および青色である。色純度が高いということは、波長幅が狭く単色性に優れていることである。これらの光源をバックライト装置に採用することで、液晶表示装置の色再現範囲を広げることが可能となる。

しかし、３原色の単色ＬＥＤやレーザーで構成される光源には、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ものがある。特に赤色レーザーは高温状態で高出力の光を出射すると光出力が大きく低下する。その為、複数のレーザー発光素子を有する液晶表示装置の場合、内部の複数のレーザー発光素子の温度差が大きくなると、光出力も大きく変化し、色度差が生じやすくなる。これにより、液晶パネルに表示される映像に色むらが生じる。

一般的なバックライト装置を備えた液晶表示装置においては、色むらが発生した場合、色むらを抑制するため、導光板の吸収スペクトル外の光の透過率が端面から遠ざかるに従って低下するように、導光板の上面に形成された拡散シートを着色することによって、液晶パネルに照射される光における色度差を抑制する方法などが提案されている。（例えば特許文献１）。

特開２０１０−０３９２２１号公報

しかしながら、例えば温度による変換効率の変化が大きい場合、画像表示装置が配置される周囲の温度によっても内部の複数のレーザー発光素子の温度差は一定でなくなり、色度差が一定でなくなる。このため、拡散シートを着色する方法では色むらを十分に吸収できなくなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、複数のレーザー光源を有する液晶表示装置において、色むらを抑制する液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の液晶表示装置は、透過型の液晶パネルと、前記液晶パネルの光源として複数のレーザー光源およびＬＥＤ光源と、前記複数のレーザー光源を冷却する複数の独立した放熱器とを備え、前記ＬＥＤ光源に近い位置にある放熱器の熱抵抗が、前記ＬＥＤ光源から遠い位置に配置された放熱器の熱抵抗よりも小さい。
または、本発明の液晶表示装置は、透過型の液晶パネルと、前記液晶パネルの光源として複数のレーザー光源およびＬＥＤ光源と、前記複数のレーザー光源を冷却する複数の独立した放熱器とを備え、前記液晶パネルの裏面側に背面板金が設置され、前記複数の独立した放熱器が前記背面板金の裏面側に伝熱部材を介して固定されて、前記ＬＥＤ光源に近い位置にある放熱器と前記背面板金との間の伝熱部材の熱抵抗が、前記ＬＥＤ光源から遠い位置に配置された放熱器と前記背面板金との間の伝熱部材の熱抵抗よりも小さい。

この構成により、放熱器の位置により周囲温度が異なる場合であっても、前記複数の光源素子の温度分布を平準化することができ、画像表示装置に表示される画像の色むらを抑制することができる。

本発明の実施の形態１による液晶表示装置の構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の構成を示す背面図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１による放熱器の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の放熱経路を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に関連する液晶表示装置の放熱器の形状、配置を示す上面図である。 本発明の実施の形態１に関連する液晶表示装置の素子温度分布の説明図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の別の構成の放熱器の形状、配置を示す上面図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の素子温度分布の説明図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の別の構成の放熱器の形状、配置を示す上面図である。 本発明の実施の形態１による液晶表示装置の別の構成の放熱器の形状、配置を示す上面図である。 本発明の実施の形態２による液晶表示装置の放熱器の形状、配置を示す上面図である。 本発明の実施の形態２による水平方向左右両端のレーザー光源の放熱器の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２による水平方向中央部のレーザー光源の放熱器の構成を示す断面図である。

以下に、本発明にかかる液晶表示装置の実施の形態を図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。さらに、実施の形態において同じ構成要素は同じ符号を付し、ある実施の形態において説明した構成要素については、別の実施の形態においてその詳細な説明を略すものとする。また、各実施の形態においては、「中心」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いて説明する場合がある。その場合に、略中心など「略」または「ほぼ」などの用語をつけた表現を用いる場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。「略」を記載しない場合であっても製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものとする。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１の液晶表示装置１００の内部構造を表示面側から見た正面図である。また、図２は、本実施の形態１の液晶表示装置１００の構成を示す背面図である。また、図３は、本実施の形態１の液晶表示装置１００構成を示す断面図である。液晶表示装置１００は表示画面部分が開口された筐体に透過型の液晶パネル１３と、その背後に光源とが入れられて、光源の光を液晶パネル１３で変調することにより、表示画面に明暗や色分布を形成して表示を行うものである。これらの図では筐体部分を省略している。また、主に光源部分のみの構成を説明するため、図１の正面図では液晶パネル１３、光学シート１２、拡散板１１を省略し、図２の背面図では液晶表示装置１００を駆動するための回路基板等を省略している。図３において左側が正面側であり、右側が背面側である。

一般に液晶表示装置１００の表示領域は長辺と短辺とを有する矩形の形状であり、長辺方向を水平、短辺方向を鉛直方向に沿って設置される。以下では、図の説明を容易とするため、液晶表示装置１００の表示領域の長辺方向をＸ軸方向とし、短辺方向をＹ軸方向とし、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。液晶表示装置１００の表示面側を＋Ｚ方向とし、液晶表示装置１００の鉛直上側を＋Ｙ方向とする。液晶表示装置１００の表示面を見て（対向して）左側を＋Ｘ方向とする。ただし、実際の使用時においては、短辺方向を鉛直方向から傾斜して配置したり、短辺方向を水平に配置したりしてもよい。

図１のように、本実施の形態１の液晶表示装置１００は、分散配置された複数のレーザー光源５を光源として備えている。そして、さらに複数のＬＥＤ光源３を備える。このように、液晶表示装置１００は、ＬＥＤ光源３とレーザー光源５とを組み合わせた光源を有している。これらの光源は表示領域の周辺に配置されている。ＬＥＤ光源３は、ＬＥＤ基板４上に鉛直方向（Ｙ軸方向）に一列に配置され、液晶表示装置１００の左右にそれぞれ一列ずつ配置されている。

表示画面とほぼ平行に、背面板金１と、レーザー導光板８、ＬＥＤ導光板１０が背面側から正面側にかけて順に重なりあって配置される。複数のレーザー光源５は液晶表示装置１００の下部に配列されて、レーザー導光板８の底面に光を入射する。入射された光はレーザー導光板８の面内に導光された後に、正面側に向けて反射される。また、複数のＬＥＤ光源３の光はＬＥＤ導光板１０の側面から入射される。入射された光はＬＥＤ導光板１０の面内に導光された後に、正面側に向けて反射される。背面側のレーザー導光板８から正面側に出射する光はＬＥＤ導光板１０を透過したのちＬＥＤ導光板１０の正面側表面からＬＥＤ光源３の光とともに正面側に出射する。図においてＬＥＤ光源３の周りの破線は後述する放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが背面板金１の裏面側にあることを示している。

なお、ＬＥＤ光源３は、水平方向（Ｘ軸方向）に並べても良い。また、ＬＥＤ基板４は複数に分割されていても良い。例えば、ＬＥＤ基板４がＹ軸方向の中央部分で２つに分割されていても良い。更に、ＬＥＤ光源３は、図２に示すように片側１４個に限ったものでもない。ＬＥＤ光源３の数は、例えば液晶パネル１３の大きさに応じて任意に設定できる。

図２のように背面板金１の裏面側（−Ｚ方向側）にはレーザー光源５を冷却する放熱器２が配置されている。放熱器２はレーザー光源５のそれぞれに対し２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅのように独立したものとなっている。この図ではこれらの放熱器２は同じ形状として示したが、後述するようにこれらの放熱器２の形状を異なるようにするとよい。

背面板金１は板材である。背面板金１は、例えば熱伝導が良好なアルミニウム合金等をプレス加工によって形成される。放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅは、背面板金１の鉛直方向下端付近に配置されている。放熱器２ａと２ｅ、放熱器２ｂと２ｄとは、背面板金１の裏面側に左右対称に配置されている。放熱器２ｃは、背面板金１の裏面のＸ軸方向の略中心に配置されている。各放熱器２は鉛直方向（Ｙ軸方向）に溝やフィンが形成され、放熱時に空気の対流によって冷却が容易となるように、風路が鉛直方向である。また、液晶駆動用のタイミングコントローラ回路基板、駆動電源基板及び映像信号処理回路基板等の周辺機器が背面板金１上の周辺機器配置位置１９に配置される。

なお、レーザー光源５の数とともに放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの数も、図２に示すように５個に限ったものでもない。レーザー光源５の個数は偶数でもよい。放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの数も、例えば液晶パネル１３の大きさに応じて任意に設定できる。レーザー光源５は左右対称な位置に配置されるため、個数が偶数である場合に中央にレーザー光源５がないが、以下の説明において、中心に最も近いレーザー光源５の放熱器の一つを中央の放熱器として考えるものとする。

図３の断面図は、図１の正面側にさらに、拡散板１１、光学シート１２、液晶パネル１３を背面側から正面側に重ね合わせた構造を示している。この図は、本実施の形態１の液晶表示装置１００を、レーザー光源５の中心を通るＹ−Ｚ平面で切断し、−Ｘ方向から見た断面図である。液晶パネル１３、光学シート１２、拡散板１１およびＬＥＤ導光板１０、レーザー導光板８は、Ｘ−Ｙ平面に平行に配置されている。これらの構成要素８、１０、１１、１２、１３は、＋Ｚ方向から−Ｚ方向に向けて、液晶パネル１３、光学シート１２、拡散板１１、ＬＥＤ導光板１０、レーザー導光板８の順に配置されている。図３では、液晶表示装置１００の左右両端に一列で設置されているＬＥＤ光源３の位置をＬＥＤ導光板１０の側面部に破線で示している。

レーザー導光板８の鉛直下側（−Ｙ方向側）には、レーザー光源５が配置されている。レーザー光源５は、レーザー入射面９に対向して配置されている。レーザー光源５から出射した光は、レーザー導光板８の底面にあるレーザー入射面９からレーザー導光板８の中に入射する。入射した光は、レーザー導光板８内で反射を繰り返して＋Ｙ方向に進む。反射した光の一部は、レーザー導光板８の正面側の表面から外部に出射する。レーザー光源５から出射した直後のレーザー光は点状の光であるが、レーザー光がレーザー導光板８の内部を進みながら、一部の光を側面から出射することにより、点状の光から面状の光に変わる。

同様に、ＬＥＤ光源３から出射した光は、液晶表示装置１００の左右両端から中央に向かってＬＥＤ導光板１０の中に入射する。ＬＥＤの光もＬＥＤ導光板１０の内部を進みながら、一部の光を正面側の表面から出射することにより、点状の光から面状の光に変わる。

レーザー光源５とＬＥＤ光源３とは矩形の表示領域の異なる辺の外側に配置されているので、各光源間の相互の熱的な干渉もある程度防ぐことができる。ＬＥＤ光源３は矩形の表示領域の対向する２辺の外側に配列して設置されている。また、レーザー光源５はＬＥＤ光源３が配置されていない表示領域の長辺の下側に配置されている。

レーザー光とＬＥＤ光とは、それぞれ面状の光となって拡散板１１に入射する。拡散板１１は、レーザー光とＬＥＤ光とをさらに均一化する。レーザー光とＬＥＤ光とは、拡散板１１から均一化された白色の面状の光として光学シート１２や液晶パネル１３に向けて出射される。

光学シート１２はたとえば光の利用効率を向上させる表面にプリズムパターンが形成された透明樹脂のフィルム、視野角を調整する機能を有するフィルム、などである。また、液晶パネル１３は光学シート１２からの光を部分的に遮ったり透過させたりすることによって表示を行う透過型の液晶パネルである。透過型液晶パネルは表示面に多数の画素を有し、画素ごとの透過率を変化させて画像表示を行うものである。画素は偏光フィルタと液晶層と、液晶層の偏光方向を制御する電極とで構成される。液晶駆動用の回路基板が各画素の電極に印加する電圧を変化させ、液晶層の偏光方向を変化させることにより画素ごとの透過率を変える。

レーザー光源５を冷却する放熱器２は背面板金１の裏面側に固定される。レーザー光源５からの熱は背面板金１の正面側から裏面側に伝わるように構成される。レーザー光源５から裏面側への熱伝導を良好とするため、放熱器２はレーザー素子が取り付けられる取付部と放熱フィン部とを一体にして、背面板金１の開口部を介して熱が伝わるようにした。なお、背面板金１が熱伝導に優れたアルミ合金であるので、正面側のレーザー素子の取付部と背面側の放熱フィン部とを分離し、背面板金１の両面に取付部と放熱フィン部とを固定して、背面板金１を介して放熱フィン部に熱が伝わるようにしてもよい。放熱フィン部を背面板金１の裏面側としたことにより、放熱能力を高めるために放熱フィン部大きくしても正面側の光学系と干渉することがなく、また、光源側に熱が滞留することも防げる。

図４は、本実施の形態１の放熱器２の形状を示す斜視図である。後述するように、本実施の形態１では、この放熱器２の性能に変化を持たせることを特徴としているが、ここでは典型的な形状について示す。放熱器２は、放熱フィン部２１、ベース板部２４、レーザー光源５の取付部２２で構成されている。また、放熱器２は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料で作られている。ベース板部２４は、Ｘ−Ｙ平面に平行な板形状をしている。放熱フィン部２１は、ベース板部２４の−Ｚ方向の面に、ベース板部２４に対して垂直になるよう形成されており、風路は鉛直方向（Ｙ軸方向）に向くように配置されている。一方、レーザー光源５の取付部２２は、ベース板部２４の＋Ｚ方向の面に形成されている。また、取付部２２には、レーザー光源５設置用の穴２３が形成されている。穴２３はＹ軸方向に開けられており、レーザー光源５は光線が＋Ｙ軸方向に出射されるように穴２３の中に取り付けられる。図４では、取付部２２は矩形形状としているが、これに限らない。取付部２２は、円弧形状など、他の形状でも良い。

図４では、放熱フィン部２１、取付部２２、ベース板部２４と一体で成形されているが、取付部２２とベース板部２４、放熱フィン部２１とはそれぞれ別部品で構成されていてもよい。取付部２２を別部品で構成すると、放熱器２の製造を容易にでき、製造コストを抑えられる可能性がある。また、図４では１つの放熱器２に１つのレーザー光源５を配置する構成とした。１つの放熱器２に複数のレーザー光源５を配置しても良い。

ＬＥＤ光源３は、光源に青色ＬＥＤおよび蛍光体を有している。具体的には、ＬＥＤ光源３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。

人間は赤色の色差に対する感度が高い。そのため、赤色における波長帯域幅の差は、人間の視覚にはより顕著な差となって感じられる。ここで、波長帯域幅の差は色純度の差である。従来、液晶表示装置に光源として使用されている白色ＬＥＤは、特に６００ｎｍから７００ｎｍまでの波長帯の赤色のスペクトルのエネルギー量が少ない。つまり、波長域幅の狭いカラーフィルタを用いて純赤として好ましい６３０〜６４０ｎｍの波長領域で色純度を高めようとすると、極めて透過光量が減少し、光の利用効率が低下する。従って、著しく輝度が低下するという問題が発生する。

一方で、レーザー光源は波長帯域幅が狭く、光を損失することなしに高い色純度の光が得られる。３原色の色の中でも、赤色の光を非常に単色性の高いレーザー光源とすることによって、低消費電力化に対する効果が高く、色純度向上に対する効果も高い。そこで、本実施の形態１の液晶表示装置１００においては、赤色の光源として、レーザー光源５を採用する。

純赤色として好ましい６３０〜６４０ｎｍの赤色のレーザー光源５は素子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。つまり赤色のレーザー光源５は、熱の影響を受けやすい光源である。純赤色とは、波長幅の狭い純度の高い赤色で、深い色の赤色のことである。深い赤色としては、６３０〜６４０ｎｍの波長が好ましい。また、レーザー光源５が高温の状態で高出力の光を出射し続けると、素子の劣化が加速し寿命が短くなってしまう。このため効率よい冷却システムの導入が必要となる。

一方、ＬＥＤ光源３の温度に対する電気−光変換効率の変化は、レーザー光源５と比較すると極めて少ない。つまり、ＬＥＤ光源３は熱の影響を受けにくい光源である。

レーザー光源５から出力される光は指向性が高い。このため、面発光装置としての光の均一性を得るためには、レーザー光源５には高い位置決め精度が求められる。一般的に使われているレーザー光源５は、半導体レーザーが直径約６ｍｍの円筒形状のパッケージなどに納められた発光素子である。レーザー光源５は、パッケージを放熱器２の取付部２２の穴２３に圧入して固定される。

取付部２２にレーザー光源５が圧入された放熱器２のそれぞれは、背面板金１に取り付けられる。このとき、放熱フィン部２１およびベース板部２４は背面板金１の外側面（−Ｚ方向）に出ている必要がある。また、ベース板部２４と背面板金１の間には、熱伝導シートや熱伝導グリースなどの伝熱部材１４が介在している。これにより背面板金１にも熱が伝わるので、背面板金１も放熱板として利用することができる。

図５は、図３と同様、本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置１００を、レーザー光源５の中心を通るＹ−Ｚ平面で切断し、−Ｘ方向から見た断面図である。図５は、レーザー光源５から出た熱の流れを説明する図である。図５は、液晶パネル１３、光学シート１２および拡散板１１は除いている。液晶パネル１３は、主にガラスで構成されている。また、拡散板１１、光学シート１２は主に樹脂で構成されている。樹脂やガラスで構成されるこれら材料は、熱伝導率が低い。

レーザー光源５で発生した熱１８は、放熱器２の取付部２２から放熱フィン部２１に伝わり、外気１６に放出される。放熱器２は液晶表示装置１００の最も底面側（−Ｙ方向）に配置されている。放熱フィン部２１から熱１８を受け取った外気１６は、周りの空気より軽いため上昇しようとする。このため、放熱フィン部２１には、−Ｙ方向または−Ｚ方向から新鮮な空気が取り込まれる。新鮮な空気とは、放熱フィン部２１からの熱１８を受け取っていない空気である。固体表面から空気への伝熱量は、固体表面の温度と空気の温度との差が大きいほど多くなる。つまり、放熱器２に流入する空気の温度が低いほど、冷却器２は効率よく熱を放出できる。

ただし、ＬＥＤ光源３はレーザー光源５に比べ、１個あたりの発熱量は小さいが、数を多く配置するため、単位面積当たりの発熱密度は非常に大きい。このため、液晶表示装置１００のＬＥＤ光源３が配置される左右両端は非常に温度が高くなる。また、ＬＥＤ光源３が配置されたＬＥＤ基板４も熱伝導率の高い背面板金１に熱的に接続されているため、左右の両端に近いレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅの温度も高くなる。ゆえに、放熱器２ａ、２ｅに取り付けられているレーザー光源５の温度は他の放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄに取り付けられているレーザー光源５の温度よりも高くなる。レーザー光源５は温度の影響を受けやすいため、放熱器２ａ、２ｅに取り付けられているレーザー光源５の電気−光変換効率は著しく低下し、液晶表示装置１００に表示される映像に水平方向の色むらが発生する。

図６は、本実施の形態１に関連する液晶表示装置１００の放熱器２の形状、配置を示す上面図である。レーザー光源５に対応する放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの形状はいずれも同一であるため、熱抵抗も同じとなっている。このため、ＬＥＤ光源３より受ける熱の違いによって、レーザー光源５の中でも温度差が生じる。よって、液晶表示装置１００の左右両端と中央部で色度差が生じる。このため、導光板の上面に形成された拡散シートの着色等の対策が必要となる。

図７は、図６の構造の液晶表示装置１００の素子温度分布を説明する図である。縦軸を温度として、水平方向に配置されたレーザー光源５の素子温度と放熱器２の周囲温度の分布を示している。レーザー光源５の素子は、その熱が放熱器２に伝わり、さらに放熱器２から裏面側の周囲に放熱されることで冷却される。放熱能力は熱抵抗として表わすことが一般であり、図では放熱器２を素子と周囲との熱抵抗として示している。熱抵抗（Ｋ／Ｗ）とは、温度の伝えにくさを表す値で、素子発熱量（Ｗ）あたりの素子温度から周囲温度までの温度上昇量（Ｋ）を示している。熱抵抗の値が小さいほど放熱性能が高い。放熱器５が同じ材質で同様の形状であれば、表面積が大きいものほど熱抵抗が小さい。図６の構成では、複数のレーザー素子から発生する熱量はほぼ同じであり、各放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの熱抵抗も同じである。しかし、ＬＥＤ光源３から近い位置に配置された放熱器２ａ、２ｅの周辺温度は遠い位置に配置された放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄにくらべて高い。その結果、ＬＥＤ光源３から近い位置に配置された左右両端近傍レーザー光源５の素子温度は中央付近に比べて高くなる。

一方、図８は、本実施の形態１の液晶表示装置１００の構成を示す上面図である。図のように、水平方向の左右両端に配置されているレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅのフィン枚数を、水平方向の中央部に配置されている放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄのフィン枚数よりも多くした。これにより、水平方向の左右両端に配置された放熱器２ａ、２ｅは中央側の２ｂ、２ｃ、２ｄに比べて放熱能力が大きく、つまり、熱抵抗が小さくなる。

図９は、本実施の形態１の液晶表示装置１００の素子温度分布を説明する図である。縦軸を温度として、水平方向に配置されたレーザー光源５の素子温度と周囲温度の分布を示している。図８の構成においても放熱器２ａ、２ｅの周囲温度はＬＥＤ光源３の影響により放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄに比べて高くなっている。しかしながら、ＬＥＤ光源３から近い位置にある水平方向左右両端のレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅの熱抵抗をＬＥＤ光源３から遠い位置にある水平方向の中央部の放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄの熱抵抗よりも小さくしたことにより、レーザー光源５の素子間の温度差を小さくできる。

このように、水平方向の左右両端と中央部で周囲温度の差が発生した場合でも、放熱構造の熱抵抗を変化させることにより、水平方向の中央部と周辺部のレーザー光源５の素子温度の差を緩和できる。よって、液晶パネルに表示される映像の色むらを抑制できる。

なお、図８の構成では熱源であるＬＥＤ光源３に最も近い左右両端のレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅのみの形状を異なるようにしたので構成が簡単である。さらに中央側のレーザー光源５にもＬＥＤ光源３の熱の影響がある場合は放熱器２ａ、２ｅよりも中央側の放熱器２ｂ、２ｄの形状を中央の放熱器２ｃと変えてもよい。また、放熱能力が同じ中央側の放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄを一体の放熱器で構成し、両端の放熱器２ａ、２ｅのみを独立した構成としても組み立てが簡略化できるのでよい。

図１０は、本実施の形態１の液晶表示装置１００の別の構成を示す上面図である。水平方向左右両端に配置されているレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅのフィン高さを、水平方向中央部に配置されている放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄのフィン高さよりも大きくした。この構成によっても、水平方向左右両端に配置されている放熱器２ａ、２ｅの方が中央の放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄに比べて熱抵抗が小さくなるため、同様の効果が得られる。

図１１は、本実施の形態１の液晶表示装置１００のさらに別の構成を示す上面図である。水平方向左右両端に配置されているレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅのベース板部２４の厚みを、水平方向中央部に配置されている放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄのベース板部２４の厚みよりも大きくした場合の上面図である。ベース板部２４の厚みを大きくすると、ベース板部２４内での温度拡散が促進されるため、放熱フィン部２１へより多くの熱が移動する。これは、水平方向左右両端のレーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅの熱抵抗を小さくすることと等価であるため、同様の効果が得られる。

なお、レーザー光源５の放熱器２ａ、２ｅと放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄの材質を異なるものとしてもよい。放熱器２ａ、２ｅの材料として放熱器２ｂ、２ｃ、２ｄの材料よりも熱伝導率が高いものを用いても同様の効果がある。

以上述べたように、本実施の形態１の液晶表示装置１００は、透過型の液晶パネル１３と、液晶パネル１３の光源として複数のレーザー光源５と、複数のレーザー光源５を冷却する複数の独立した放熱器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとを備える。そして、レーザー光源５から放熱器２の周囲までの熱抵抗が、放熱器２が設置される位置により異なる構成としたものである。独立した放熱器２として熱抵抗を異なる構成としたことにより、特定の放熱器２の周囲温度が他の放熱器２の周囲温度と異なる場合でもレーザー光源５の素子の温度を均一化することが容易である。なお、上記で述べた異なる構成を組み合わせて、放熱器２どうしの熱抵抗を異なるようにしてもよい。

＜実施の形態２＞
図１２は、本発明に関わる実施の形態２の液晶表示装置１００の構成を示す上面図である。また、図１３は、本発明に関わる実施の形態２の放熱器２ａ、２ｅを、レーザー光源５の中心を通るＹ−Ｚ平面で切断し、−Ｘ方向から見た断面図である。図１４は、本発明に関わる実施の形態２の放熱器２ｃを、レーザー光源５の中心を通るＹ−Ｚ平面で切断し、−Ｘ方向から見た断面図である。本実施の形態２の液晶表示装置１００は実施の形態１と同様な構成であるが、複数の放熱器２の形状を同一とし、代わりに、放熱器２の背面板金１への取付構造を位置によって変えた点で実施の形態１と異なる。

図１３と図１４の違いは、背面板金１と放熱器２の界面に挿入している伝熱部材１４の厚みである。この伝熱部材１４は、熱伝導シートもしくは熱伝導グリースであるため、その厚みによって、熱抵抗が変化する。同じ素材の伝熱部材１４であれば、伝熱部材１４の厚みが小さいほど熱抵抗が小さくなる。放熱器２の熱は伝熱部材１４を介して背面板金１に伝わり、背面板金１の表面からも放熱される。つまり、伝熱部材１４も放熱器の一部として機能する。従って、伝熱部材１４の厚みによって放熱器の放熱能力（被冷却物であるレーザー素子から周囲温度までの熱抵抗）を変化させることができる。図１２の構成では、水平方向の中央部のレーザー光源５の周囲温度までの熱抵抗が大きくなり、水平方向の周辺部のレーザー光源５の周囲温度までの熱抵抗が小さくなる。これにより、水平方向の中央部と周辺部で周囲温度の差が発生した場合でも、水平方向の中央部と周辺部のレーザー光源５の素子温度の差を緩和できる。よって、液晶パネルに表示される映像の色むらを抑制できる。ここでは、伝熱部材１４の厚みを変えることで熱抵抗を変化させたが、伝熱部材１４の材質、あるいは熱伝導率を変化させることでも同様の効果が得られる。極端な場合、伝熱部材１４の一部を断熱材として、熱抵抗を変化させてもよい。また、伝熱部材１４のサイズを変化させるなどにより背面板金１と放熱器２とが熱交換する面積を変化させてもよい。

以上のように、本実施の形態２では背面板金１の裏面側に各放熱器２が固定され、放熱器２の取り付けられる構造を変えることによって放熱器２の放熱能力を変化させた構成である。このような構成であっても実施の形態１と同様にレーザー光源５から放熱器２の周囲までの熱抵抗を放熱器２が設置される位置により異ならせることができる。同じ放熱器２を用意して、背面板金１との伝熱部材１４の厚みや面積など取り付け構造の調整のみで熱抵抗を変化させることができるので、実施の形態１に比べて放熱器２の種類を少なくすることができ、生産性が良い。

本発明は液晶表示装置の性能向上に有用である。

１ 背面板金、２ 放熱器、３ ＬＥＤ光源、４ ＬＥＤ基板、５ レーザー光源、８ レーザー導光板、９ レーザー入射面、１０ ＬＥＤ導光板、１１ 拡散板、１２ 光学シート、１３ 液晶パネル、１４ 伝熱部材、１６ 外気、１８ 熱、１９ 周辺機器配置位置、２１ 放熱フィン部、２２ 取付部、２３ 穴、２４ ベース板部、１００ 液晶表示装置。

Claims (6)

1. 透過型の液晶パネルと、
   前記液晶パネルの光源として複数のレーザー光源およびＬＥＤ光源と、
   前記複数のレーザー光源を冷却する複数の独立した放熱器とを備え、
   前記ＬＥＤ光源に近い位置にある放熱器の熱抵抗が、前記ＬＥＤ光源から遠い位置に配置された放熱器の熱抵抗よりも小さい液晶表示装置。
2. 請求項１に記載の液晶表示装置であって、
   前記液晶パネルの裏面側に背面板金が設置され、前記複数の独立した放熱器が前記背面板金の裏面側に固定されている液晶表示装置。
3. 請求項１または２に記載の液晶表示装置であって、
   前記液晶表示装置の表示領域は矩形であり、
   前記ＬＥＤ光源は前記表示領域の矩形の対向する２辺の外側に複数のＬＥＤ光源が配列して設置され、
   前記複数のレーザー光源は前記ＬＥＤ光源が配列されない前記表示領域の矩形の他の辺の外側に配列して設置され、
   前記他の辺の外側に配列された複数のレーザー光源のうち最も両端に位置するレーザー光源を冷却する前記放熱器の熱抵抗が、前記両端よりも内側に位置するレーザー光源を冷却する前記放熱器の熱抵抗よりも小さい液晶表示装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
   前記放熱器の形状が異なることにより、前記ＬＥＤ光源に近い位置にある前記放熱器の熱抵抗が、前記ＬＥＤ光源から遠い位置に配置された前記放熱器の熱抵抗よりも小さい液晶表示装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置であって、
   前記放熱器の材料の熱伝導率が異なることにより、前記ＬＥＤ光源に近い位置にある前記放熱器の熱抵抗が、前記ＬＥＤ光源から遠い位置に配置された前記放熱器の熱抵抗よりも小さい液晶表示装置。
6. 透過型の液晶パネルと、
   前記液晶パネルの光源として複数のレーザー光源およびＬＥＤ光源と、
   前記複数のレーザー光源を冷却する複数の独立した放熱器とを備え、
   前記液晶パネルの裏面側に背面板金が設置され、前記複数の独立した放熱器が前記背面板金の裏面側に伝熱部材を介して固定されて
   前記ＬＥＤ光源に近い位置にある放熱器と前記背面板金との間の伝熱部材の熱抵抗が、前記ＬＥＤ光源から遠い位置に配置された放熱器と前記背面板金との間の伝熱部材の熱抵抗よりも小さい液晶表示装置。

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