JP2008166304A - バックライト装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤが実装された配線基板とアレイベースとを容易に固定して生産性を向上させるとともに、ＬＥＤから発生する熱を均一に効率よく放熱することが可能なバックライト装置及び液晶表示装置を提供すること。
【解決手段】バックライト装置１０の光源アレイ７は、複数のＬＥＤ２１が実装された樹脂製の配線基板２２と、この配線基板２２を保持する金属製のアレイベース１６と、それらの間に設けられた粘着材２３とを有し、粘着材２３は熱伝導体かつ絶縁体からなる。ＬＥＤ２１から発生した熱は配線基板２２のサーマルビア５２から粘着材２３を介してアレイベース１６及びバックシャーシ８へ伝わることで放熱される。配線基板２２とアレイベース１６とを粘着材２３で密着固定したことで、絶縁性を保ちながら、ＬＥＤ２１からの熱をアレイベース１６へ均一に伝えることができ、配線基板２２をねじ等で固定する場合に比べて取り付けも容易となる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いたバックライト装置及び当該バックライト装置を搭載した透過型の液晶表示装置に関する。

従来から、液晶テレビやＰＣ（Personal Computer）等の電子機器に搭載される透過型のＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）においては、ＬＣＤの背面側にバックライトを配置し、当該バックライトによりＬＣＤの背面を照明することで画像を表示させている。このバックライトの光源としては、従来からＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lighting）が用いられていたが、近年、このＣＣＦＬに変わる光源として、ＬＥＤが有望視されている。ＬＥＤを用いることで、高効率化及び高色域化が可能であり、かつ、ＣＣＦＬのように水銀を用いることがないため、環境への悪影響も失くすことができる。

しかし、ＬＥＤはＣＣＦＬに比べて消費電力が大きく、その分発熱量も大きくなるため、その放熱対策が重要となる。ＬＥＤからの発熱の放熱対策を施したバックライト装置としては、例えば下記特許文献１に記載のものが挙げられる。このバックライト装置においては、複数のＬＥＤを実装した複数の配線基板を長尺状の放熱プレート（アレイベース）で保持し、このアレイベースをバックパネルに複数並べて固定している。この配線基板及びアレイベースはアルミニウム等の金属製であるため、ＬＥＤから発生した熱は、配線基板からアレイベースへ伝わり、更にこのアレイベースに設けられたヒートパイプによりバックパネルやアレイベース周辺の空気へ伝わることで放熱される。

また、この特許文献１には記載されていないが、従来のバックライト装置では、配線基板とアレイベースとの間に弾力性及び粘着性のある熱伝導シートを設けて、ＬＥＤの熱がアレイベースへ均一に伝わるようにしたものもある。
特開２００５−３５２４２７号公報（図７等）

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においては、配線基板にアルミニウムを用いているため、配線基板自体が高価となってしまう。また、配線基板とアレイベースとをねじで固定しているため、その分工数及び部品点数が多くなってしまう。

更に、配線基板とアレイベースとの間に熱伝導シートを挟む場合、まず熱伝導シート自体が高価であるため、アルミニウム製の配線基板と合わせるとコスト面で更に不利になる。また、熱伝導シートには弾力性及び粘着性があるため、熱伝導シートに所定の圧力をかけてある程度潰して管理する必要がある。この場合、配線基板をねじで締め付けた部分の近傍は熱伝導シートの潰し量も大きくなり配線基板とアレイベースに密接するため効率よく熱を伝えることができるが、その部分から遠ざかるにしたがって潰し量も小さくなり、この潰し量の差が熱伝導のむらに繋がってしまう。更に、そのような熱伝導シートをアレイベースへ取り付ける事自体が容易ではないため、その分手間がかかってしまう。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ＬＥＤが実装された配線基板とアレイベースとを容易に固定して生産性を向上させるとともに、ＬＥＤから発生する熱を均一に効率よく放熱することが可能なバックライト装置及び液晶表示装置を提供することにある。

また本発明の別の目的は、放熱効率及び信頼性が高いバックライト装置及び液晶表示装置を安価な構成で提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明の主たる観点に係るバックライト装置は、筐体と、複数の発光ダイオード及び当該各発光ダイオードから発生する熱を伝導するための伝熱路を有する複数の配線基板と、前記筐体へ固定されるとともに前記各配線基板を保持する金属製の保持部材と、前記各配線基板と前記保持部材との間に設けられ、前記各配線基板の前記伝熱路から伝導された熱を前記保持部材へ伝導可能な粘着材とを具備する。

ここで伝熱路とは、例えばサーマルビア等の放熱用の貫通孔であってもよいし、例えば金属等の熱伝導体で形成された配線基板自体であってもよい。また粘着材としては、例えばアクリル系やゴム系のものが用いられる。この構成により、配線基板と保持部材とが粘着材を介して両者の全面に亘って均一に固定されることとなる。したがって、発光ダイオードから発生する熱を配線基板から粘着材を介して均一に保持部材へ伝え、保持部材に接する空気中や筐体を介して効率よく均一に放熱することができ、発光ダイオードの温度のばらつきを低減することができる。また、配線基板と保持部材とをねじ等の他の部品で固定する場合に比べて、製造時の工数及び部品点数を低減し、生産性を向上させることができる。

上記バックライト装置において、前記配線基板は樹脂製であり、前記伝熱路は、前記配線基板を前記発光ダイオード側から前記保持部材側へ貫通するサーマルビアであり、前記粘着材は絶縁体であってもよい。

これにより、配線基板の材質を樹脂とすることで、金属等の他の材質とした場合よりも配線基板のコストを下げることができる。また、サーマルビアを設けることで発光ダイオードから保持部材へ熱を均一に効率よく伝えることができるとともに、粘着材を絶縁体とすることで、導電体であるサーマルビア及び保持部材との間を絶縁することができる。すなわち、放熱効率及び信頼性の高いバックライト装置を安価な構成で提供することができる。

上記バックライト装置において、前記配線基板を前記保持部材へ係止するための係止部材を更に具備していてもよい。

ここで係止部材とは、例えばねじやピン、フック、ばね等である。これにより、上記粘着材による配線基板の保持力を補強して、配線基板が保持部材から万が一脱落するのを防止することができる。なお、この係止部材は、単なる脱落防止のために設けられるものであるため、配線基板を保持部材側へきつく締め付けて押圧する必要はない。したがって、この係止部材は１箇所のみ設けられれば十分であり、この係止部材を設けることによる工数やコスト等の増加を最小限に抑えることができる。

本発明の他の観点に係る液晶表示装置は、筐体と、複数の発光ダイオード及び当該各発光ダイオードから発生する熱を伝導するための伝熱路をそれぞれ有する複数の配線基板と、前記筐体へ固定されるとともに前記各配線基板を保持する金属製の保持部材と、前記各配線基板と前記保持部材との間に設けられ、前記各配線基板の前記伝熱路から伝導された熱を前記保持部材へ伝導可能な粘着材とを有するバックライト装置と、前記発光ダイオードユニットから出射される光の透過率を変化させることで映像を表示可能な液晶パネルとを具備する。

上記液晶表示装置において、前記配線基板は樹脂製であり、前記伝熱路は、前記配線基板を前記発光ダイオード側から前記保持部材側へ貫通するサーマルビアであり、前記粘着材は絶縁体であってもよい。

以上のように、本発明によれば、配線基板とアレイベースとを容易に固定して生産性を向上させるとともに、発光ダイオードから発生する熱を均一に効率よく放熱することが可能なバックライト装置及び液晶表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るバックライト装置を有する液晶表示装置の概略分解斜視図であり、図２は、図１の液晶表示装置のＺ方向の一部断面図である。また、図３は、図１及び図２に示した液晶表示装置のバックライト装置の構成を示す一部切り欠き平面図である。

この液晶表示装置は、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ものであり、液晶パネルを背面側からバックライト装置によって照明する事で画像を表示させる透過型の液晶表示装置である。

両図に示すように、液晶表示装置１００は、フロントシャーシ１とバックシャーシ８とによって、液晶パネル２、ミドルフレーム３、光学シート積層体４、拡散板５、反射板６及び光源アレイ７を挟み込んで保持することで構成される。フロントシャーシ１、ミドルフレーム３及びバックシャーシ８は例えばアルミニウム等の金属製である。これらは樹脂製でもよいが、液晶表示装置１００の液晶パネル２が大型であるため、強度及び熱膨張率差等を考慮すると金属性が好ましい。
光学シート積層体４、拡散板５、反射板６、光源アレイ７及びバックシャーシ８はバックライト装置１０を形成し、液晶パネル２の背面側から表示光を供給する。

図２に示すように、液晶パネル２は、その外周縁部を、フロントシャーシ１の下面とミドルフレーム３の上面３ａとの間に例えばスペーサ１１やガイド部材１２等を介して支持される。液晶パネル２は、詳細は省略するが、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ることで光透過率を変化させる。第１ガラス基板の内面には、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ており、第２ガラス基板の内面には、赤、緑、青（ＲＧＢ）の光３原色のカラーフィルタと、オーバーコート層と、ストライプ状の透明電極と、配向膜とが形成されている。また両ガラス基板の表面には、偏光フィルム及び位相差フィルムがそれぞれ接合される。

液晶パネル２においては、ポリイミドからなる配向膜が液晶分子を界面にして水平方向（両図Ｘ及びＹ方向）に配列されており、偏光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って画像をカラー表示する。なお、液晶パネル２はこのような構成に限定されるものではなく、従来から存在する種々の構成を備える液晶パネルを適用することができる。

また図１及び図２に示すように、ミドルフレーム３の上面３ａには矩形の開口４１が形成され、ミドルフレーム３の下面３ｂには同じく矩形の開口４２が形成されている。開口４２の面積は、開口４１の面積よりも大きく形成されている。

光学シート積層体４と拡散板５とは、両者が積層された状態で、ミドルフレーム３の下面３ｂと、バックシャーシ８に取り付けられたブラケット部材１５とによって挟み込まれるように支持される。ミドルフレーム３と光学シート積層体４との間には例えばスペーサ１１が介挿される。またブラケット部材１５と拡散板５との間には後述する反射板６のエッジ部６ｃが介挿される。

光学シート積層体４は、詳細は省略するが、例えば光源アレイ７側から出射され液晶パネル２に供給される表示光を直交する偏光成分に分解するための偏光変換シートや、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ための位相差シート（フィルム）、表示光を拡散させて輝度の均一化を図るための拡散シートやプリズムシート等の所定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。

拡散板５は、一方の主面側（光源アレイ７側）から入射した表示光の一部を光源アレイ７側へ反射させるとともに、表示光の一部を透過させて内部において屈折、反射させて拡散させることにより、他方の主面側から全面に亘って均一な状態で光学シート積層体４へと入射させる。

ところで、液晶表示装置１００においては、観察者が液晶パネル２の中心から周縁部を斜めの角度（例えば４５度）から観察した場合にその周縁部の映像が暗くなってしまうのを防ぐ必要がある。本実施形態の液晶表示装置１００のように表示画面が大型化するほどその必要性は高まる。そのため、上記ミドルフレーム３には、その上面３ａの開口４１と下面３ｂの開口４２とを繋ぐ内面が、観察者の観察角度に沿って奥へ向かうにしたがって広がるように、段差部１３が設けられており、観察者がどの角度から液晶パネル２を観察してもバックライト装置１０の照明光を得て映像が観察できるようにしている。

この段差部１３は、液晶パネル２の主面と略平行な平面部１３ａと、この平面部１３ａと上面３ａの開口４１とを繋ぐ側面部１３ｂと、この平面部１３ａと下面３ｂの開口４２とを繋ぐ側面部１３ｃで構成される。しかしながら、この平面部１３ａにバックライト装置１０から拡散板５及び光学シート積層体４を介して出射した光が反射すると、その反射光が光学シート積層体４に当たることで、ハレーション（ミドルフレーム３の形状に沿った額縁状の反射）が生じてしまう場合がある。

例えば、図２に示すように、観察者が観察角度ａにより液晶パネル２の周縁部を観察する場合には、液晶パネル２の主面に対して垂直方向からの観察であるため、上記のようなハレーションは観察者からは視認できないが、観察者が観察角度ｂのように、液晶パネル２の周縁部を斜めの角度から観察する場合には、上記ハレーションが観察者から視認されてしまう。このようなハレーションは、不自然な画像を映し出し、液晶表示装置１００としての品位を落としてしまうことになる。

そこで、本実施形態においては、上記平面部１３ａに、つや消し加工された黒色テープ１４を貼付している。これにより、光学シート積層体４から段差部１３側へ入射した光が黒色テープ１４により吸収され、光学シート積層体４へ当たることがないため、ハレーションの無い高品位の液晶表示装置１００を提供することができる。

なお、黒色テープ１４を貼付する代わりに、ミドルフレーム３の段差部１３またはテーパ部６３を黒色に塗装処理してもよい。本実施形態のように、ミドルフレーム３がアルミニウム製である場合には、黒アルマイト加工するのが好ましい。また、本実施形態においては、液晶表示装置１００が大型化した場合の強度や熱膨張率差等の影響を考慮してミドルフレーム３を金属製（アルミニウム製）としているが、それらの影響が解決できればミドルフレーム３自体を黒色樹脂で成形しても構わない。

図３に示すように、光源アレイ７は、水平方向（同図Ｘ方向）に向かう長尺状を有し、バックシャーシ８の底面に、同図Ｙ方向に沿って所定間隔を置いて複数行並べられている。本実施形態においては、光源アレイ７は１２行設けられるが、もちろんこの数に限られるものではない。なお、図３においては、バックライト装置１０のうち、ミドルフレーム３、光学シート積層体４及び拡散板５を除いた状態を示している。

図２及び図３に示すように、各光源アレイ７は、金属製のアレイベース１６と、このアレイベース１６の凹部１６ａに複数並べられた光源装置２０とを有する。１つのアレイベース１６に並べられる光源装置２０の数は例えば４個であるがこの数に限られない。光源装置２０と、アレイベース１６及びバックシャーシ８とが例えば螺着されることで、光源アレイ７がバックシャーシ８の底面に固定される。

各光源装置２０は、配線基板２２と、この配線基板２２上に実装された複数のＬＥＤユニット２５、入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９を有する。配線基板２２の材料としては、コストダウンのため、アルミ等の金属ではなく、例えばガラスエポキシ樹脂等の樹脂を用いている。

図４は、上記バックライト装置１０の、上記図３の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。同図及び図３に示すように、各ＬＥＤユニット２５は、複数のＬＥＤ２１が一ユニットとして非線状（十字状）に近接して構成され、１つの光源装置２０にはこのＬＥＤユニット２５が複数設けられる。各ＬＥＤユニット２５の各ＬＥＤ２１は、配線基板２２の表面からＺ方向に突出するように設けられる。具体的には、例えばＸ方向にそれぞれ一つ設けられた赤色ＬＥＤ２１ａ及び青色ＬＥＤ２１ｂと、Ｙ方向に設けられた２つの緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄとが十字状に配置されることで１つのＬＥＤユニット２５が構成される。ただし、左端及び右端のＬＥＤユニット２５については、ＸＹ方向における十字状ではなく斜め方向にずれて配置され、また左右のＬＥＤユニット２５でその配置は対称的となっている。そして、このＬＥＤユニット２５が１つの光源装置２０の配線基板２２上の長手方向（Ｘ方向）に所定間隔（例えば６０ｍｍ）を置いて例えば６ユニット並べられる。したがって、本実施形態のバックライト装置１０においては、ＬＥＤユニット２５は６×４×１２＝２８８ユニット設けられ、ＬＥＤ２１は４×２８８＝１１５２個設けられることとなる。なお、ＬＥＤユニット２５及びＬＥＤ２１の数や配置間隔は、上述しまたは図示したものに限られるものではなく、液晶パネル２のサイズやＬＥＤ２１の発光能力等によって適宜変更可能である。

図５は、上記図４で示したバックライト装置１０のＡ−Ａ´断面図である。同図に示すように、各ＬＥＤ２１は、発光素子（図示せず）及び当該発光素子を保持する発光素子保持台２７を内部に保持する樹脂ホルダ２４と、当該発光素子に接続されて樹脂ホルダ２４から引き出されたリード線２６とを有する。各ＬＥＤ２１には、出射光の主成分を発光素子の外周方向に出射する指向性を有するいわゆるサイドエミッション型のＬＥＤが用いられている。

各光源装置２０の配線基板２２は例えばガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）等の樹脂製の材料からなる。配線基板２２を樹脂製とすることで、従来のようにアルミニウム等の金属製の場合に比べてコストダウンを図ることができる。各配線基板２２には、各ＬＥＤユニット２５の各色のＬＥＤ２１をシリーズで接続する配線パターンや各ＬＥＤ２１の端子を接続するランド等（図示せず）が形成されている。また配線基板２２には、各ＬＥＤ２１の発光素子保持台２７やリード線２６を半田付けするために、例えば銅等の金属製のソルダーパッド２８が形成されている。このソルダーパッド２８によりＬＥＤ２１の発光素子及びリード線と、配線基板２２上の配線パターンが電気的に接続される。

また、配線基板２２には、各ＬＥＤ２１の発光素子保持台２７に半田付けされたソルダーパッド２８からＺ方向に配線基板２２を貫通するサーマルビア５２が設けられている。このサーマルビア５２には例えば銅や銀等の金属めっき層５３が施され、この金属めっき層５３は配線基板２２の下面に亘っても形成されている。このサーマルビア５２により、配線基板２２が熱伝導性の低い樹脂製の場合でも、各ＬＥＤから発生する熱をアレイベース１６へ伝導して、バックシャーシ８や周囲の空気等を介して放熱することが可能となっている。

そして、配線基板２２とアレイベース１６との間には、板状の粘着材２３が設けられている。この粘着材２３は例えばアクリル系やゴム系の粘着材をベースとした、熱伝導性の高い材料からなり、その両面が粘着性を有している。この粘着材２３を介して配線基板２２をアレイベース１６側へ規定荷重で押し付けることで両者がそれらの全面に亘って密着固定される。これにより、ＬＥＤ２１から発生する熱をアレイベース１６にむら無く均一に伝導させ、効率よく放熱することができ、各ＬＥＤ２１間の温度差を低減することができる。また、従来のように配線基板２２とアレイベース１６との間に熱伝導シート等を介してねじ等の他の部品で固定する場合に比べて、取り付けが非常に容易になり、製造時の工数及び部品点数を低減し、生産性を向上させることができる。またこの熱伝導シート自体も高価であるため、その代わりに粘着材２３を用いることで更なるコストダウンも図ることができる。

また、この粘着材２３は絶縁体材料からなる。上述のようにサーマルビア５２は金属めっき層５３を有し、この金属めっき層５３が熱伝導体としてのみならず導電体としても機能する。しかし、粘着材２３を絶縁体とすることで、サーマルビア５２（ＬＥＤ２１）とアレイベース１６との間を確実に絶縁し、信頼性を向上させることができる。

以上のように、配線基板２２とアレイベース１６とを熱伝導体かつ絶縁体の粘着材２３により固定することで、製造時のコスト、工数及び手間を低減しながら、ＬＥＤ２１の熱を均一に効率よく放熱可能なバックライト装置１０を提供することができる。

なお、図４に示すように、各配線基板２２の長手方向（Ｘ方向）の略中央部かつ短手方向（Ｙ方向）の一端側には、各配線基板２２を粘着材２３を介してアレイベース１６に係止するためのねじ３２が１本設けられている。これにより、上記粘着材２３による配線基板２２の保持力を補強して、配線基板２２がアレイベース１６から万が一脱落するのを防止することができる。このねじ３２は、あくまで配線基板２２の脱落防止を目的としており、従来のように配線基板２２からアレイベース１６への均一な熱伝導のための固定用ねじとはその目的を異にしている。したがって、このねじ３２は、配線基板２２をアレイベース１６側へきつく締め付けて押圧する必要はなく、設ける場所も一箇所のみで十分である。よって、ねじ３２を設けることによる工数やコスト等の増加を最小限に抑えることができる。

図２及び図５に示すように、各配線基板２２の表面には、白色ソルダーレジスト６１が塗布されている。この白色ソルダーレジスト６１には、光を効率よく反射する高光反射性材料が含まれる。高光反射性材料としては、例えば微細な酸化チタン（ＴｉＯ_２）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）等の無機材料や、光散乱のための無数の穴を有する微細な多気質アクリル、ポリカーボネート等の有機材料等が好適に用いられる。

従来の配線基板では、緑色や黄色、黒色等のソルダーレジストが塗布されているのが一般的である。しかし、上述のように、上記反射板６に設けられた各開口６ｄの径ｄ２は、各ＬＥＤ２１の径ｄ１に比べて一回り大きく形成されているため、配線基板のソルダーレジストを緑色や黄色及び黒色等にした場合、各ＬＥＤ２１と各開口６ｄとの間のクリアランス７１に光が入射してしまうと、ソルダーレジスト部分にその光が吸収されてしまい、結果としてＬＥＤ２１からの光を損失してしまうことになる。

そこで、本実施形態においては配線基板２２に高光反射性材料を含む白色ソルダーレジスト６１を塗布することで、ＬＥＤ２１から出射され拡散板５から反射板６側に反射してきた光や、反射板６で反射され再度拡散板５から反射板６側へ反射してきた光が、ＬＥＤ２１と開口６ｄとの間のクリアランス７１に入射しても、白色ソルダーレジスト６１によりその光を拡散板５側へ反射させるようにしている。これにより、光の損失による輝度むらを最小限に抑えることができる。

図３及び図４に示すように、各配線基板２２には、短手方向（Ｙ方向）の一側部でかつ長手方向（Ｘ方向）の一方側端部に入力用コネクタ１８が実装されるとともに、他方側端部に出力用コネクタ１９が実装されている。

また、各光源アレイ７は、上述したように、各光源装置２０が各アレイベース１６上に配線基板２２を同じ向き並べて形成される。また各光源アレイ７のうち、第１行目、第３行目、第５行目、・・・第１１行目の奇数行目の光源アレイ７は、各配線基板２２がそれぞれ入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９を実装した一側部が下向きになるように各光源装置２０が配置される。一方、第２行目、第４行目、第６行目、・・・第１２行目の偶数行目の光源アレイ７は、各配線基板２２がそれぞれ入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９を実装した一側部が上向きになるように各光源装置２０が配置される。

すなわち、各光源アレイ７は、一の光源装置２０に対して、それにＹ方向において隣接する他の光源装置２０が、ＸＹ平面において１８０度反転した状態となるように設けられている。したがって、一の光源装置２０の入力用コネクタ１８と、それにＹ方向において隣接する他の光源装置２０の出力用コネクタとが対向し、一の光源装置２０の出力用コネクタ１９と他の光源装置２０の入力用コネクタ１８とが対向することとなる。これにより、行の異なる各光源装置２０間で最短の配線を行うことができる。

また、図４に示すように、各光源装置２０の上記２つの緑色ＬＥＤ２１ｃ（Ｇ１）及び２１ｄ（Ｇ２）は、互いに色度が異なり、両者の平均色度が所定の色度となるように構成されている。すなわち、平均色度が所定の色度になりさえすれば、どのような色度の緑色ＬＥＤでも組み合わせることができる。このように構成することで、各色ＬＥＤの中でも特に大きい緑色ＬＥＤのばらつきを吸収することができる。

そして、各緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄ（Ｇ１及びＧ２）は、それぞれＸ方向に沿ってジグザグ状となるように配置されている。すなわち、各ＬＥＤユニット２５において各緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄは上下の位置がＸ方向に行くにしたがって交互に入れ替わっている。

上述したように、バックライト装置１０においては、Ｙ方向において隣接する各光源装置２０が１８０度反転して配置されることから、仮に、色度の異なる各緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄをＸ方向に沿って直線状に配置すると、Ｙ方向において隣接する光源装置２０間で、同一の色度を有する緑色ＬＥＤ２１ｃ同士及び２１ｄ同士（Ｇ１同士及びＧ２同士）が近接してしまい、これにより色むら及び輝度むらが生じてしまう。しかしながら、本実施形態のように緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄをそれぞれジグザグ状に配置することで、Ｙ方向で隣接する光源装置２０間でＧ１同士及びＧ２同士の距離が近接することなく均一に配置されることとなるため、色むら及び輝度むら発生を抑えることができる。

なお、上記緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄには、色度のみならず輝度も異なるものを採用しても構わない。この場合、緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄの平均輝度が所定の輝度となりさえすればどのような輝度の緑色ＬＥＤでも組み合わせることができる。

また、ＬＥＤユニット２５に、緑色ＬＥＤ２１ｃ及び２１ｄのみならず、赤色ＬＥＤ２１ａまたは青色ＬＥＤ２１ｂも複数実装して、その複数の赤色ＬＥＤ２１ａまたは青色ＬＥＤ２１ｂの平均色度（または平均色度）が所定の色度（または輝度）となるようにしても構わない。

図２〜図５に示すように、各光源アレイ７の上方（Ｚ方向）には、それら光源アレイ７を全て覆うように、反射板６が設けられている。この反射板６は、例えばアルミプレートやステンレスプレートを基材として、その表面に蛍光材を含有した発泡性ＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）等からなる反射材を接合して形成される。光源装置２０の各ＬＥＤユニット２５から出射された光のうち、上記拡散板５で反射された光はこの反射板６で反射され、再び拡散板５へ入射する。各色のＬＥＤ２１からの出射光を拡散板５と反射板６との間で反復反射させることで、増反射原理による反射率及び混色性の向上が図られている。

図２に示すように、反射板６は、平面部６ａと、この平面部６ａと略平行に反射板６の周縁に形成されたエッジ部６ｃと、平面部６ａとエッジ部６ｃとの間（平面部６ａの周囲）に、拡散板５側から光源装置２０側にかけて形成された傾斜部６ｂとからなる。平面部６ａには、各ＬＥＤユニット２５の各ＬＥＤの数及び形状に合わせて複数（１１５２個）の円形の開口６ｄが設けられており、反射板６は、当該開口６ｄから各ＬＥＤ２１を貫通させるようにして、各光源アレイ７のアレイベース１６の上面に平面部６ａが例えば接着等により固定されるように設けられる。

図４に示すように、各開口６ｄは、その径ｄ２（及び外周長）が、各ＬＥＤ２１の各樹脂ホルダのＸＹ平面における径ｄ１（及び外周長）に比べて一回り大きく形成されている。これにより、各ＬＥＤ２１と各開口６ｄとの間にクリアランス７１が形成されるため、各ＬＥＤ２１の寸法公差や、各ＬＥＤ２１を各配線基板２２に実装する場合の実装精度等のばらつきを吸収して、反射板６を容易に組み付けることができる。また、上述したように反射板６は全ての光源装置２０を覆うように一枚のみ設けられ、またアルミ等の可撓性材料で設けられるため、その組み付け時には、バックライト装置１０の中央部に向かって撓んでしまい、上記各開口６ｄと各ＬＥＤ２１との間に位置ずれが生じる場合も考えられるが、上記クリアランス７１により、その撓みにも対応して反射板６を容易に組み付けることができる。なお、このクリアランス７１のＸＹ平面における幅ｃは例えば１ｍｍ〜２ｍｍ程度であるが、これに限られるものではない。

また、反射板６は、上述したように、エッジ部６ｃが、拡散板５と、バックシャーシ８に設けられたブラケット部材１５との間に介挿されることによって保持される。更に反射板６は、後述する光学スタッド１７によっても保持される。

図２〜図４に示すように、拡散板５と反射板６との間には、複数個の光学スタッド１７が設けられている。図２に示すように、光学スタッド１７は、突起部１７ａ、基底部１７ｃ及びそれらを繋ぐ軸部１７ｂで構成され、例えばバックシャーシ８の凹部８ｂと反射板６に設けられた嵌合孔（図示せず）を軸部１７ｂが貫通して、凹部８ｂ及び反射板６を突起部１７ａと基底部１７ｃとが挟み込むように固定される。光学スタッド１７は、例えばポリカーボネート樹脂等の、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る。光学スタッド１７を設けることで、拡散板５の底面が光学スタッド１７の突起部１７ａの先端に突き当てられるように保持され、拡散板５と反射板６との間隔及び平行度が保持されるため、拡散板５や反射板６の撓み等による色むら等の発生が防止される。

この光学スタッド１７は、図３に示すように、バックライト装置１０の全面に亘って複数設けられる。光学スタッド１７は、例えば、３行分のＬＥＤユニット２５が設けられる毎にＹ方向に所定間隔を置いて３つまたは４つ設けられ、バックライト装置１０の中心部においてはＹ方向に所定間隔を置いて５つ設けられ、バックライト装置１０全体では計２７個設けられる。この数はもちろん適宜変更可能である。また、この光学スタッド１７は、図３及び図４に示すように、互いに隣接する４つのＬＥＤユニット２５から略等しい距離となる位置に設けられる。仮に、Ｘ方向またはＹ方向において隣接する２つのＬＥＤユニット２５の中間の位置に光学スタッド１７を設けた場合、光学スタッド１７によりその２つのＬＥＤユニット２５間で各出射光の混色が妨げられて、赤色、青色、緑色のいずれかの色による色むらや輝度むらが発生してしまう。しかしながら、本実施形態においては、上述のように４つのＬＥＤユニット２５の略中央に光学スタッド１７を設けることで、この色むらや輝度むらの発生を抑えて高品位な液晶表示装置を提供することができる。

上述したように、反射板６は、ＬＥＤ２１を開口６ｄに貫通させて反射板６の表面に露出させるようにして設けられているが、このように設けると、各配線基板２２上に設けられた入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９と反射板６が干渉してしまうため、反射板６には、この入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９を貫通させて反射板６の表面に露出させるための開口（図示せず）も設ける必要がある。しかしながら、ＬＥＤ２１から出射された光がこの開口部分や入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９に当たると、光が拡散板５側へ反射せずに損失してしまい、結果としてバックライト装置１０の輝度の減少を招き、局所的な輝度むらが生じてしまう。

そこで、本実施形態においては、図３に示すように、露出した入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９を覆うように反射板６に反射シート３１を貼付している。この反射シート３１は、反射板６と同様に例えば発泡性ＰＥＴ等の反射性材料からなる。これにより、反射板６に入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９のための開口を設ける必要がある場合でも、光の損失をなくして高輝度で輝度むらの小さいバックライト装置１０を提供することができる。

また、配線基板２２上には、コネクタ以外にも、光源装置２０をバックシャーシ８に固定するためのビスも設けられており、反射板６には、このビスを貫通させて露出さえるための開口も設ける必要がある。これによっても、同様に光の損失の問題が生じる。そこで、反射板６上に、上記反射シート３１と同様に、ビスを覆う反射シート（図示せず）を設けるようにしても構わない。

なお、上記反射シート３１を設ける代わりに、入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９やビス自体に高反射材料を採用しても構わない。また、反射シート３１を設ける代わりに、入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９と開口との隙間を極力小さくして、入力用コネクタ１８及び出力用コネクタ１９やそれらの配線と反射板６とが干渉する場合には、反射板６にフラップ（切れこみ）をつけて、そのフラップ部分を浮かせるようにして干渉を防ぎながら、そのフラップ部分に光を反射させることで光の損失を防ぐようにしても構わない。

ところで、本実施形態のように、バックライト装置１０の光源としてＬＥＤユニット２５を採用した場合、ＬＥＤユニット２５を点灯し続けると、時間の経過とともに光源装置２０のバックシャーシ８等の温度が、例えば室温に対して約３０℃上昇する。これに伴い、フロントシャーシ１、ミドルフレーム３等を介して、液晶パネル２の温度も、例えば室温に対して約２０℃上昇する。その結果、フロントシャーシ１、ミドルフレーム３に保持されている液晶パネル２の周縁部と、該周縁部から離れた液晶パネル２の中央部分との間に温度差が生じる。これにより、液晶が封入されているガラス基板に応力が発生し、ガラス基板の屈折率が変わり、偏光特性が変わる現象が発生する。特に黒画面では、偏光特性が白く見える方向に変化し、これが輝度むらとなってしまう。

そこで、本実施形態においては、図３に示すように、反射板６の平面部６ａの四隅に例えば二等辺三角形状の黒色シート５１を貼付し、反射板６の四隅における反射率を低下させ、輝度むらを改善している。なお、この黒色シート５１の形状は、二等辺三角形状に限られるものではなく、例えばＬ字状等の他の形状にしてもよい。また、この黒色シート５１は、反射板６の平面部６ａの四隅ではなく傾斜部６ｂの四隅に設けられていてもよい。更に、黒色テープ５１を貼付する代わりに、黒色塗装または黒色印刷の処理を施してもよい。すなわち、反射板６の四隅の反射率を低下させる処理を施せればよい。

次に、上記液晶表示装置１００の駆動回路について簡単に説明する。図６は、その駆動回路を示したブロック図である。

同図に示すように、液晶表示装置１００は、映像を表示する上記液晶パネル２、該液晶パネル２の背面側に配置されたバックライト装置１０、該バックライト装置１０及び液晶パネル２に対して各種の制御を行う制御部４０、及び該制御部４０がアクセス可能なメモリ３６を備えている。制御部４０は、映像信号を検出する映像信号検出回路３９と、バックライト装置１０の点灯を制御するバックライト点灯制御回路３５と、液晶パネル２の駆動を制御する液晶パネル制御回路３４とを備えている。

液晶パネル２は、該液晶パネル２に対して駆動信号を送出するためのソースドライバ３７及びゲートドライバ３８を有している。また、上述したように液晶パネル２には、図示しない３原色（ＲＧＢ）のカラーフィルタが搭載されており、１つの画素が３つのＲＧＢに対応したサブ画素で構成されている。当該カラーフィルタの構成として、ＲＧＢ以外の色、例えばエメラルド、またはシアン等の色も含む４原色以上の構成であってもよい。

映像信号検出回路３９により検出された映像信号は、液晶パネル制御回路３４によりメモリ３６を介して所定のタイミングでソースドライバ３７及びゲートドライバ３８へ供給され、両ドライバの制御により液晶パネル２が駆動されることで映像が表示される。一方でバックライト点灯制御回路３５は、バックライト点灯信号を生成してバックライト装置１０の各光源装置２０の各ＬＥＤ２１を駆動する。

本発明は上述の実施形態にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上述の実施形態において、配線基板２２とアレイベース１６との間に設けられた粘着材２３は、それ自体を粘着体かつ絶縁体としていたが、弾力性を有する板状の非粘着体である絶縁体材料の両面に粘着材を塗布して構成してもよい。

上述の実施形態においては、配線基板２２がアレイベース１６から脱落するのを防止するための係止部材としてねじ３２を設けていたが、ねじ以外にも例えばピンやフック、ばね等を用いても構わない。すなわち、脱落防止という目的が達成できればどのようなものを用いてもよい。また、粘着材２３の粘着性能が高い場合には、ねじ３２等の係止部材を設けなくてもよい。

上述の実施形態において、配線基板２２は樹脂製としていたが、アルミニウム等の樹脂製としても構わない。また樹脂製基板と金属製基板とが多層化された構造の基板を用いても構わない。この場合、樹脂製基板部分にサーマルビアを設け、樹脂製基板と金属製基板との間または金属製基板とアレイベース１６との間に上記粘着材２３を設ければよい。

上述の実施形態において、アレイベース１６にヒートパイプやヒートシンク及び冷却ファン等を設けて放熱効率を更に高めるようにしても構わない。

本発明の一実施形態に係るバックライト装置を有する液晶表示装置の概略分解斜視図である。 図１の液晶表示装置のＺ方向の一部断面図である。 本発明の一実施形態に係るバックライト装置の構成を示す一部切り欠き平面図である。 本発明の一実施形態に係るバックライト装置の、上記図３の破線Ａで囲んだ部分の拡大図である。 図４に示したバックライト装置のＡ−Ａ´断面図である。 本発明の一実施形態における液晶表示装置の駆動回路を示したブロック図である。

符号の説明

１…フロントシャーシ
２…液晶パネル
３…ミドルフレーム
４…光学シート積層体
５…拡散板
６…反射板
７…光源アレイ
８…バックシャーシ
１０…バックライト装置
１６…アレイベース
１７…光学スタッド
２０…光源装置
２１…ＬＥＤ
２２…配線基板
２３…粘着材
２４…樹脂ホルダ
２５…ＬＥＤユニット
２６…リード線
２７…発光素子保持台
２８…ソルダーパッド
３２…ねじ
５２…サーマルビア
５３…金属めっき層
６１…白色ソルダーレジスト
１００…液晶表示装置

Claims (5)

1. 筐体と、
   複数の発光ダイオード及び当該各発光ダイオードから発生する熱を伝導するための伝熱路を有する複数の配線基板と、
   前記筐体へ固定されるとともに前記各配線基板を保持する金属製の保持部材と、
   前記各配線基板と前記保持部材との間に設けられ、前記各配線基板の前記伝熱路から伝導された熱を前記保持部材へ伝導可能な粘着材と
   を具備することを特徴とするバックライト装置。
2. 請求項１に記載のバックライト装置であって、
   前記配線基板は樹脂製であり、
   前記伝熱路は、前記配線基板を前記発光ダイオード側から前記保持部材側へ貫通するサーマルビアであり、
   前記粘着材は絶縁体である
   ことを特徴とするバックライト装置。
3. 請求項２に記載のバックライト装置であって、
   前記配線基板を前記保持部材へ係止するための係止部材を更に具備することを特徴とするバックライト装置。
4. 筐体と、複数の発光ダイオード及び当該各発光ダイオードから発生する熱を伝導するための伝熱路をそれぞれ有する複数の配線基板と、前記筐体へ固定されるとともに前記各配線基板を保持する金属製の保持部材と、前記各配線基板と前記保持部材との間に設けられ、前記各配線基板の前記伝熱路から伝導された熱を前記保持部材へ伝導可能な粘着材とを有するバックライト装置と、
   前記発光ダイオードユニットから出射される光の透過率を変化させることで映像を表示可能な液晶パネルと
   を具備することを特徴とする液晶表示装置。
5. 請求項４に記載の液晶表示装置であって、
   前記配線基板は樹脂製であり、
   前記伝熱路は、前記配線基板を前記発光ダイオード側から前記保持部材側へ貫通するサーマルビアであり、
   前記粘着材は絶縁体である
   ことを特徴とする液晶表示装置。

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