WO2012035898A1 - 照明装置およびこれを備えた液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
LEDなどの発光素子で発生した熱を効率良く放熱することが可能な照明装置を提供すること。 板形状を有する導光板11と、導光板11が載置される底板14aと底板14aの外周縁から立設された側板14bとを有するシャーシ14と、導光板11の側端面11aに光を照射する発光素子21が一方の面に実装され横長の長方形状を有する配線基板20とを備えた照明装置4において、シャーシ14の側板14bには、発光素子21が配置される側板開口部14fが形成されると共に、その側板開口部14fを塞ぐように側板14bの外側に配線基板20が配置されている。
Description
本発明は、照明装置、この照明装置が液晶表示パネルの背面に配された液晶表示装置に関する。
光透過型の液晶表示パネルを備える液晶表示装置は、液晶表示パネルと、その液晶表示パネルに光を照射するようにその背面側に配設される照明装置を備えている。この種の照明装置としては、アクリル樹脂などの透明材料からなる板状の導光板と、この導光板の一辺または複数の辺に沿って配置されるLED(発光ダイオード)からなる光源を備えるサイドライト型(エッジライト型)のものが知られている。このようなサイドライト型の照明装置(バックライト装置)は、光源が液晶表示パネルの背面に配設される直下型の照明装置と比べて、薄型化し易い等の利点を有している。
特に、このようなサイドライト型の照明装置の光源としてLEDを用いたものは、長寿命、高発光効率の利点を有しているため、特に注目されている。図10および図11は、このようなLEDを用いたサイドライト型の照明装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示した分解斜視図および要部の断面図である。
図示されるように液晶表示装置100は、ベゼル102、液晶表示パネル103、および照明装置104を備える。
ベゼル102は、液晶表示パネル103の周縁に被せられる額縁形状を有しており、シャーシ114と共に液晶表示装置100全体の強度を確保するものである。液晶表示パネル103は、2枚のガラスを貼り合わせてその間に液晶を封止したもので、前面に画像を表示することができるようになっている。
照明装置104は、浅底の箱形状を有するシャーシ114を備えており、このシャーシ114の内部には、光学シート107~109、導光板111、反射シート110および複数のLED121が実装された配線基板120が収納可能とされている。
図11に示されるように、導光板111は、配線基板120が備えるLED121からの光を導入するための光入射面111aと、その光入射面111aから導入された光を上方向(照射方向)に出射するための光出射面111bとを有している。光入射面111aは、導光板111の所定の側端面によって構成されると共に、光出射面111bは導光板111の前面によって構成されている。
反射シート110は、導光板111の光出射面111bとは反対側の背面111cを覆うように配置されている。また、光学シート107~109は、拡散シートやレンズシートなどを含んでおり、導光板111の光出射面111bの上に配置されている。
これら、光学シート107~109、導光板111、反射シート110は、フレーム105によってシャーシ114の底板114a上に、積層された状態で固定されている。
また、配線基板120に備えられた複数のLED121は、導光板111の光入射面111aの近傍に配置されている。更に、LED121の発光面121aが導光板111の光入射面111aに対向するように、その光入射面111aに沿って所定の間隔を隔てて配置されている。この場合、配線基板120は、シャーシ114の側板114b近傍の底板114a上に設けられた支持部材115によって、底板114aに対して垂直に起立した状態になるように保持されている。
この支持部材115は、いわゆるブラケット(L字形の取り(据え)付け用金具)のような形状を有しており、アルミ材の切削加工等によって成形されている。この場合、支持部材115は、配線基板120が取り付けられる部分である長尺形状を有する配線基板取付用板部115aと、シャーシ114の底板114aに固定される長尺形状を有するシャーシ固定用板部115bとが、略L字形に配された構成となっている。
配線基板120の中央および左右両側の三箇所には取付孔120aが形成されている。また、この取付孔120aに対応して、支持部材115の配線基板取付用板部115aの中央および左右両側の三箇所には、ネジ孔115dが形成されている。したがって、配線基板120の取付孔120aに固定ネジ116を通して、配線基板取付用板部115aのネジ孔115dにその固定ネジ116を螺合させることで、配線基板120は支持部材115に取り付けられるようになっている。
支持部材115のシャーシ固定用板部115bの左右両側の二箇所には取付孔115cが形成されている。この取付孔115cに対応して、シャーシ114の底板114aの側板114b近傍の左右両側の二箇所には、ネジ孔114cが形成されている。したがって、支持部材115の取付孔115cに固定ネジ116を通して、底板114aのネジ孔114cにその固定ネジ116を螺合させることで、支持部材115は底板114a上に取り付けられるようになっている。
図11に示されるように、配線基板120と配線基板取付用板部115aとの間には、熱伝導シート125が介在されている。点灯によりLED121で発生した熱は、配線基板120、熱伝導シート125および支持部材115を介して外気に晒されているシャーシ114の底板114aに熱伝導することで、LED121の温度が上昇し過ぎないようにされている。LED121の温度が上昇し過ぎると、それによりLED121が破損してしまうので、このような放熱構造が採用されている。尚、本発明に関連する先行技術文献としては下記特許文献が挙げられる。
しかしながら、上述した照明装置100では、LED121で発生した熱を、配線基板120、支持部材115、シャーシ114の底板114aを介して外気へと、複数の部材を介在させて放熱する構成になっているため、LED121の熱を効率良く放熱することができないという問題があった。そこで、本発明が解決する課題は、LEDなどの発光素子で発生した熱を効率良く放熱することが可能な照明装置およびこれを備えた液晶表示装置を提供することである。
上記課題を解決するため本発明は、板形状を有する導光板と、前記導光板が載置される底板と該底板の外周縁から立設された側板とを有するシャーシと、前記導光板の側端面に光を照射する発光素子が一方の面に実装され横長の長方形状を有する配線基板とを備えた照明装置であって、前記配線基板または前記配線基板から延設された放熱部が、前記シャーシの外側に配置されていることを要旨とするものである。
このような構成によれば、発光素子で発生した熱は、シャーシの外側に配置(露出)されることにより外気に晒された配線基板または配線基板から延設された放熱部から直接外気へと放熱されるので、従来のような配線基板と外気との間に支持部材やシャーシなどの複数の部材が介在している構成と比べて、効率良く放熱することができる。
この場合、シャーシの側板には、発光素子が配置される側板開口部が形成されると共に、該側板開口部を塞ぐように前記側板の外側に配線基板が配置されている構成にすると良い。このような構成によれば、シャーシの側板の外側に配線基板が配置(露出)されているので、放熱性が良く、更には、側板開口部を介して発光素子をシャーシ内部に挿入して配置することができるので、配線基板のシャーシへの取り付けやシャーシからの取り外しが簡便であるため、配線基板の交換が行いやすい。
また、配線基板の他方の面には、放熱用フィンが設けられている構成にすれば良い。このような構成によれば、シャーシの外側で露出された配線基板の外気との接触面積、つまり外気に晒されている表面積を増大させることができるので、放熱性を向上させることができる。このような配線基板の他方の面に放熱フィンを設ける構成としては、放熱用フィンが設けられた放熱部材を別途用意し、この放熱部材を両面に粘着層を有した熱伝導シートによって配線基板の他方の面に貼り付けた構成にしても良い。
また、配線基板にその配線基板から延設された放熱部が設けられている場合において、シャーシの底板には底板開口部が形成されると共に、該底板開口部を塞ぐように前記底板の外側に配線基板の放熱部が配置されている構成にしても良い。このような構成によれば、シャーシの底板の外側に配線基板から延設された放熱部が配置(露出)されているので、放熱性が良く、更には、底板開口部を介して配線基板をシャーシ内部に挿入して配置することができるので、配線基板のシャーシへの取り付けやシャーシからの取り外しが簡便であるため、配線基板の交換が行いやすい。
この場合も、配線基板の放熱部には、放熱用フィンが設けられている構成にすれば、シャーシの外側で露出された配線基板の放熱部の外気との接触面積、つまり外気に晒されている表面積を増大させることができるので、放熱性を向上させることができる。このような配線基板の放熱部に放熱フィンを設ける構成としては、放熱用フィンが設けられた放熱部材を別途用意し、この放熱部材を両面に粘着層を有した熱伝導シートによって配線基板の放熱部に貼り付けた構成にしても良い。
また、上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、このような照明装置と、その照明装置からの光を利用して表示を行う液晶表示パネルとを備えることを要旨とするものである。このような液晶表示装置によれば、照明装置が備える発光素子で発生した熱が効率良く放熱されるので、照明装置(液晶表示装置)の長寿命化を実現することができる。
本発明によれば、発光素子で発生した熱は、シャーシの外側に配置されることにより外気に晒された配線基板または配線基板から延設された放熱部から直接外気へと放熱されるので、従来のような配線基板と外気との間に支持部材やシャーシなどの複数の部材が介在している構成と比べて、効率良く放熱することができ、その結果、照明装置の長寿命化を図ることが可能である。
以下に、本発明に係る照明装置およびこれを備えた液晶表示装置の実施の形態ついて、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る液晶表示装置を模式的に示した分解斜視図である。液晶表示装置1は、液晶表示パネル3と、この液晶表示パネル3に光を照射するための照明装置(バックライト装置)4とを備え、これらがベゼル2などにより一体的に保持されるようになっている。ベゼル2は、液晶表示パネル3の周縁に被せられる額縁形状を有しており、照明装置4が備えるシャーシ14と共に液晶表示装置1全体の強度を確保するものである。
液晶表示パネル3は、平面に視て横長の長方形状を有している。この液晶表示パネル3は、薄膜トランジスタ(TFT)アレイ基板とカラーフィルタ(CF)基板とからなる一対のガラス基板が所定の間隔を置いて平行に対向して貼り合わせられ、両ガラス基板間に液晶が封止された構成をなしている。
TFTアレイ基板には複数のTFTおよび画素電極がマトリクス状に形成され、CF基板には複数の着色パターンがマトリクス状に形成されると共に、そのほぼ全面に共通電極が形成されており、これら画素電極と共通電極との間に印加する電圧を変化させて液晶を配向制御することで、画像を表示することができるようになっている。尚、液晶表示パネル3の表面と背面にはそれぞれ偏光板が配されている。
照明装置4は、いわゆるサイドライト型(エッジライト型)の照明装置である。図示されるように照明装置4は、液晶表示パネル3側に向けて開口した開口部を有した略箱形のシャーシ14と、シャーシ14の開口部を覆うように配される光学シート7~9を備える。また、シャーシ14の内部には、光源であるLED(発光ダイオード)21が複数実装された配線基板20と、LED21からの光を液晶表示パネル3側へと導く導光板11と、この導光板11の背面側に配される反射シート10を備える。
フレーム5は、光学シート7~9、導光板11および反射シート10を、この順番で上から積層させた状態でシャーシ14に固定するためのものである。この場合、フレーム5は、導光板11の外周端部に沿って延在する枠状(額縁状)に形成されており、光学シート7~9および導光板11の外周端部をほぼ全周にわたって表側から押さえることが可能となっている。尚、フレーム5は、例えば黒色の合成樹脂製とされ、遮光性を有するものである。また、フレーム5は、液晶表示パネル3の外周端部の背面を、枠部5aの内側に形成された凹面5bで受けることが可能になっている。
シャーシ14は、アルミなどからなる金属製の板材を折り曲げ加工等によって浅底の箱形状に成形されており、その内部に光学シート7~9、導光板11、および反射シート10を収容することができるようなっている。シャーシ14は、平面に視て長方形状を有した底板14aと、この底板14aの四辺の外縁から立ち上がる側板14bとから構成される。また、側板14bには、上述したフレーム5およびベゼル2がネジ止め等によって固定可能とされている。
3枚の光学シート7~9は、平面に視て長方形状を有した薄い樹脂製のシートで構成される。光学シート7~9は、導光板11の表側(光出射側)に載せられて液晶表示パネル3と導光板11との間に介在して配される。これら光学シート7~9としては、上から順に例えば、厚さが0.1~0.5mm程度の偏向選択性反射シート7、レンズシート8、拡散シート9が用いられている。
この場合、拡散シート9は、導光板11から出射される光を拡散させることで、輝度分布を均一にするためのものである。レンズシート8は、拡散シート9から出射される光を集光することで、正面輝度を高めるためのものである。また、偏向選択性反射シート7は、レンズシート8から出射された光が液晶表示パネル3の背面に貼り付けられた図示しない偏向板に吸収されないように選択的に反射させるためのものである。
導光板11は、平面に視て長方形状を有して、例えば厚さが3~4mm程度の透明な樹脂製の板で構成される。導光板11は、LED21からの光を導入するための光入射面11aと、その光入射面11aから導入された光を上方向(照射方向)に出射するための光出射面11bとを有している。光入射面11aは、導光板11の所定の側端面によって構成されると共に、光出射面11bは導光板11の前面によって構成されている。
導光板11は、光入射面11aから入射した光を光出射面(前面)11bと、この光出射面11bとは反対側の背面11cとの間で繰り返し反射させて、その内部で平面状に広げることが可能になっている。図示しないが、導光板11の背面11cには、光入射面11aから入射した光を散乱させて光出射面11bから出射させるための複数個の散乱部が形成されている。このような散乱部としては、白色顔料等を含む塗料を導光板11の背面11cに斑点状に印刷して形成されたものなどが適用される。
反射シート10は、導光板11の光出射面11bとは反対側の背面11cを覆うように配置されており、この場合、シャーシ14の底板14a上に敷かれている。この反射シート10は、導光板11の背面11cから背面側へと出射される光を導光板11側に反射させるためのもので、例えば厚さが0.1~2mm程度の樹脂製のシートで構成される。この場合、反射シート10の前面は、例えば白色に塗装されており、導光板11の背面11cから出射される光を導光板11側に効率良く反射させその光の利用効率および導光板11の光出射面11bでの輝度を高めている。
このように照明装置4は、光学シート7~9、導光板11および反射シート10によって、LED21からの光を面状の光に変換して液晶表示パネル3の背面側に照射できるようになっている。尚、シャーシ4の背面には、配線基板20に電源を供給する電源基板18と、液晶表示パネル3を駆動するコントロール基板19が配設されている。
配線基板20に備えられた複数個のLED21は、導光板11の光入射面11aの近傍に配置されている。LED21は、例えば青色光を発生させるLEDチップを、黄色蛍光体が混合された透明樹脂で密封したパッケージ構造を有しており、LED21の発光面21aから白色光を放出することが可能となっている。このようなLED21は、その発光面21aが導光板11の光入射面11aに対向するように、その光入射面11aに沿って所定の間隔を隔てて配置されている。
この場合、配線基板20は、シャーシ14の側板14bに開口された側板開口部14cを塞ぐように側板14bの外側に配置される。側板開口部14cを外側から塞ぐように配置された配線基板20のLED21は、その側板開口部14c内に配置されて、導光板11の光入射面11aに光を照射することが可能になっている。
図2に示されるように、配線基板20は、アルミなどの金属製の基材22を備えている。この基材22(配線基板20)は、横長の帯形状を有している。また、基材22の前面には絶縁層23が形成されており、この絶縁層23の上には、その長手方向に沿って複数個のLED21,21,21,・・・が一直線に並ぶように等間隔で実装されている。これら複数個のLED21は、絶縁層23上に形成された図示しない配線パターンによって直列に接続されている。
この場合、配線基板20の基材22は、LED21の発熱による温度上昇を抑制する機能を有している。LED21で発生した熱は、基材22(配線基板20)を介して外気に熱伝導することで、LED21の温度が上昇し過ぎないように抑制されている。
配線基板20の上辺の中央および左右両端の三箇所には、板厚方向に貫通した取付孔20aが設けられている。また、配線基板20の下辺の中央および左右両端の三箇所にも、板厚方向に貫通した取付孔20bが設けられている。
このような配線基板20の上辺に設けられた取付孔20aに対応して、側板開口部14cの上部の中央および左右両端の三箇所には、ネジ孔14dが設けられている。また、配線基板20の下辺に設けられた取付孔20bに対応して、側板開口部14cの下部の中央および左右両端の三箇所には、ネジ孔14eが設けられている。
したがって、図2(b)に示されるように、配線基板20の取付孔20a,20bに固定ネジ16を通して、側板開口部14c上下の開口端部に設けられたネジ孔14d,14eにその固定ネジ16を螺合させることで、配線基板20は側板14bの外側に配置(露出)されるように固定される。
図2(b)に示されるように、側板開口部14cを介してLED21をシャーシ14内部に挿入して配置することができるので、配線基板20のシャーシ14への取り付けやシャーシ14からの取り外しが簡便であるため、配線基板20の交換が行いやすくなっている。
このような配線基板20のLED21が実装される側の面(前面)とは反対側の面(背面)には、複数の放熱フィン20cが側方に向かって立設されている。このように配線基板20に放熱フィン20cを設けることで、配線基板20の外気との接触面積、つまり外気に晒されている表面積を増大させることができるので、LED21で発生した熱の放熱性が良好になっている。
このような配線基板20に放熱フィンを設ける構成としては、図3に示されるような放熱用フィン31aが設けられた放熱部材31を別途用意し、この放熱部材31を両面に粘着層を有した熱伝導シート25によって配線基板20の背面に貼り付けた構成にしても良い。
次に、本発明の第2実施形態について図4~図6を用いて説明する。尚、上述した実施形態と同一の構成については同符号を付して説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
図示されるように、照明装置4が備えるシャーシ14には、配線基板20が配される側の側板14bがほぼ無いに等しいほどに開口された側板開口部14fが形成されている。この場合の配線基板20は、略L字形状を有しており、側板開口部14fを外側から塞ぐように配置される。側板開口部14fを外側から塞ぐように配置された配線基板20のLED21は、その側板開口部14f内に配置されて、導光板11の光入射面11aに光を照射することが可能になっている。
配線基板20の上端の中央および左右両端の三箇所には、ネジ孔20dが下方に向かって凹むように設けられている。また、配線基板20の下端には、シャーシ14側に向かって延出された延出部20eが設けられており、この延出部20eの中央および左右両端の三箇所には、上下に貫通する取付孔20fが設けられている。
このような配線基板20の上端に設けられたネジ孔20dに対応して、側板開口部14fの上側に配置されるバー形状を有する上板14gの中央および左右両端の三箇所には、板厚方向に貫通する取付孔14hが設けられている。また、配線基板20の延出部20eに設けられた取付孔20fに対応して、側壁開口部14fの下端部、つまり配線基板20が配される側の底板14aの端部の中央および左右両端にはネジ孔14iが設けられている。
したがって、図5(b)に示されるように、シャーシ14の上板14gの取付孔14hに固定ネジ16を通して配線基板20の上端のネジ孔20dにその固定ネジ16を螺合させ、更に、配線基板20の延出部20eの取付孔20fに固定ネジ16を通して底板14aの端部のネジ孔14iにその固定ネジ16を螺合させることで、配線基板20はシャーシ14の外側に配置(露出)されるように固定される。
このような配線基板20のLED21が実装される側の面(前面)とは反対側の面(背面)にも、複数の放熱フィン20cが側方に向かって立設されている。このように配線基板20に、放熱フィン20cを設けることで、配線基板20の外気との接触面積、つまり外気に晒されている表面積を増大させることができるので、LED21で発生した熱の放熱性が良好になっている。
このような配線基板20に放熱フィンを設ける構成としては、図6に示されるような放熱用フィン31aが設けられた放熱部材31を別途用意し、この放熱部材31を両面に粘着層を有した熱伝導シート25によって配線基板20の背面に貼り付けた構成にしても良い。
次に、本発明の第3実施形態について図7~図9を用いて説明する。尚、上述した実施形態と同一の構成については同符号を付して説明は省略し、異なる点を中心に説明する。
図示されるように、照明装置4が備えるシャーシ14の底板14aには、配線基板20を下方から挿入可能なスリット状に開口した底板開口部14jが設けられている。この場合、配線基板20は略逆T字形状を有しており、その下端から延設された放熱部20gが、その底板開口部14jを外側から塞ぐように配置される。
配線基板20には、その下端から前後方向に延出された板状の放熱部20gが設けられている。この放熱部20gのLED21側(前面側)に向かって延出された部分の中央および左右両端の三箇所には、上下に貫通した取付孔20hが設けられている。同様に、放熱部20gのLED21側とは反対側(背面側)に向かって延出された部分の中央および左右両端の三箇所には、上下に貫通した取付孔20iが設けられている。
このような配線基板20の放熱部20gの前面側の取付孔20hに対応して、底板開口部14jの導光板11側の開口端部の中央および左右両端の三箇所には、ネジ孔14kが設けられている。また、底板開口部14jの側板14b側の開口端部の中央および左右両端の三箇所には、ネジ孔14mが設けられている。また、図8(a)に示されるように、フレーム5の枠部5aの下面5cには、配線基板20の上端が嵌り込む嵌合部5dが下方に向かって突出するように設けられている。
したがって、図8(b)に示されるように、底板開口部14jに配線基板20を下方から挿入して、その配線基板20の上端をフレーム5の嵌合部5dに嵌め込んだ後、放熱部20gの取付孔20h,20iに固定ネジ16を通してシャーシ14の底板14aのネジ孔14k,14mにその固定ネジ16を螺合させることで、配線基板20はシャーシ14の内部に配置されると共に、その放熱部20gが底板14aの外側に配置(露出)されるように固定される。
このような配線基板20の放熱部20gの下面には、複数の放熱フィン20cが下方に向かって立設されている。このように放熱部20gに、放熱フィン20cを設けることで、放熱部20gの外気との接触面積、つまり外気に晒されている表面積を増大させることができるので、LED21で発生した熱の放熱性が良好になっている。
このような放熱部20gに放熱フィンを設ける構成としては、図9に示されるような放熱用フィン31aが設けられた放熱部材31を別途用意し、この放熱部材31を両面に粘着層を有した熱伝導シート25によって放熱部20gの下面に貼り付けた構成にしても良い。
以上説明した本発明によれば、LED21で発生した熱は、シャーシ14の外側に配置(露出)されることにより外気に晒された配線基板20または配線基板20から延設された放熱部20gから直接外気へと放熱されるので、従来のような配線基板と外気との間に支持部材やシャーシなどの複数の部材が介在している構成と比べて、効率良く放熱することができる。
以上、本発明に係る照明装置および液晶表示装置の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何ら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、種々なる態様で実施できることは勿論である。
例えば、上述した実施の形態では、配線基板を、長方形を有する導光板の1つの長辺に対向するように配したものを示したが、配線基板の設置数は適宜変更可能である。例えば、導光板の対向する一対の長辺のそれぞれに対向するように配線基板を配しても良く、また、配線基板を導光板の1つの長辺および1つの短辺のそれぞれ対向するように配しても良く、更に、配線基板を導光板の四辺それぞれに対向するように配しても良く、上述した実施の形態には限定されない。
Claims (9)
- 板形状を有する導光板と、前記導光板が載置される底板と該底板の外周縁から立設された側板とを有するシャーシと、前記導光板の側端面に光を照射する発光素子が一方の面に実装され横長の長方形状を有する配線基板とを備えた照明装置であって、前記配線基板または前記配線基板から延設された放熱部が、前記シャーシの外側に配置されていることを特徴とする照明装置。
- 前記シャーシの側板には、前記発光素子が配置される側板開口部が形成されると共に、該側板開口部を塞ぐように前記側板の外側に前記配線基板が配置されていること特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記配線基板の他方の面には、放熱用フィンが設けられていることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記配線基板の他方の面には、放熱用フィンが設けられた放熱部材が両面に粘着層を有した熱伝導シートによって貼り付けられていることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記シャーシの底板には底板開口部が形成されると共に、該底板開口部を塞ぐように前記底板の外側に前記配線基板の放熱部が配置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。
- 前記配線基板の放熱部には、放熱用フィンが設けられていることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。
- 前記配線基板の放熱部には、放熱用フィンが設けられた放熱部材が両面に粘着層を有した熱伝導シートによって貼り付けられていることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。
- 前記発光素子がLEDであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の照明装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の照明装置と、その照明装置からの光を利用して表示を行う液晶表示パネルとを備えることを特徴とする液晶表示装置。
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