JP2009152146A - Surface light source device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源から発せられた光を対象物に照射する面光源装置、および当該面光源装置を備えた表示装置に関する。 The present invention relates to a surface light source device that irradiates an object with light emitted from a light source, and a display device including the surface light source device.
透過型の液晶パネルを用いた表示装置は、テレビおよびPC(パーソナルコンピュータ)用のモニタなどとして広く用いられている。透過型の液晶パネルは、液晶が2枚のガラス板の間に挟まれた構造を有している。上記ガラス板の上には、多数の画素がマトリクス状に形成されている。上記画素のそれぞれが有するトランジスタスイッチは、外部から入力された映像情報に対応する信号に応じて駆動して、液晶分子の配列方向を変化させる。これによって、画素のそれぞれにおける光の透過率が変化する。このとき、バックライト装置が液晶パネルの背面側から光を照射することによって、表示装置の透過型の液晶パネルには、入力された信号に対応する映像が表示される。 Display devices using transmissive liquid crystal panels are widely used as monitors for televisions and PCs (personal computers). A transmissive liquid crystal panel has a structure in which liquid crystal is sandwiched between two glass plates. A large number of pixels are formed in a matrix on the glass plate. The transistor switch included in each of the pixels is driven according to a signal corresponding to video information input from the outside to change the alignment direction of the liquid crystal molecules. This changes the light transmittance in each of the pixels. At this time, the backlight device emits light from the back side of the liquid crystal panel, whereby an image corresponding to the input signal is displayed on the transmissive liquid crystal panel of the display device.
従来、透過型の液晶パネルを有する表示装置のバックライト装置の光源として、通常、CCFL(冷陰極管)が使用されている。しかし、近年、光源としてLED(発光ダイオード)を備えるバックライト装置(LEDバックライト装置)が普及し始めている。LEDバックライト装置は、広い色再現の範囲、高い信頼性、および水銀フリーなどという利点を有している。このため、特に中小型の表示装置を中心にして、CCFLバックライト装置からLEDバックライト装置への置き換えが進みつつある。 Conventionally, a CCFL (cold cathode tube) is normally used as a light source of a backlight device of a display device having a transmissive liquid crystal panel. However, in recent years, a backlight device (LED backlight device) including an LED (light emitting diode) as a light source has begun to spread. The LED backlight device has advantages such as a wide color reproduction range, high reliability, and mercury-free. For this reason, the replacement of the CCFL backlight device with the LED backlight device is progressing, particularly in the small and medium display devices.
LEDバックライト装置は、導光板の側面にLEDを配置して導光板に光を入射させるサイドエッジ方式と、画面直下の2次元平面上に対してマトリクス状にLEDを配置して、LEDからの光を直接に利用する直下方式の2種類の方式に分類される。サイドエッジ方式よりも直下方式の方が輝度を向上させ易いため、大型の液晶表示素子を用いた表示装置においては直下方式が主流となっている。 The LED backlight device has a side edge method in which LEDs are arranged on the side of a light guide plate and light is incident on the light guide plate, and LEDs are arranged in a matrix on a two-dimensional plane immediately below the screen. It is classified into two types, a direct type that uses light directly. Since the direct method is easier to improve the luminance than the side edge method, the direct method is the mainstream in display devices using large liquid crystal display elements.
LEDバックライト装置の光源であるLEDに電流を供給して発光させると、LEDが発熱してLEDの内部温度が上昇する。ここで、LEDの放熱が不十分である場合には、LED内部の温度が過度に上昇して、発光効率の低下または素子自体の劣化などを引き起こすおそれがある。LEDは、CCFLよりも小さい光源であるため、消費電力が同じであっても、LEDにおいては熱がより狭い領域に集中する。つまり、LEDは、単位面積あたりにおける温度が上昇し易い。これらのことから、光源としてLEDを用いる場合には、LEDからの熱を外部へ効率よく放出する技術(方法または構造)が求められる。 When a current is supplied to the LED, which is a light source of the LED backlight device, to emit light, the LED generates heat and the internal temperature of the LED increases. Here, when the heat radiation of the LED is insufficient, the temperature inside the LED excessively increases, which may cause a decrease in light emission efficiency or deterioration of the element itself. Since the LED is a light source smaller than the CCFL, even if the power consumption is the same, the heat is concentrated in a narrower region in the LED. That is, the LED tends to increase in temperature per unit area. For these reasons, when an LED is used as a light source, a technique (method or structure) for efficiently releasing heat from the LED to the outside is required.
LEDからの熱を外部へ効率よく放出する構造が、特許文献1が開示されている。特許文献1に記載の表示装置は、発光ダイオードに連結された放熱板を備えている。上記表示装置の構成において、発光ダイオードが放熱板と連結しているため、発光ダイオードからの熱は、放熱板から効率よく放出される。なお、発光ダイオードの発光部からの熱は、基材および放熱板を介して、外部の空気に空気に放出される。 Patent Document 1 discloses a structure that efficiently releases heat from an LED to the outside. The display device described in Patent Document 1 includes a heat sink connected to a light emitting diode. In the configuration of the display device, since the light emitting diode is connected to the heat sink, heat from the light emitting diode is efficiently released from the heat sink. In addition, the heat from the light emission part of a light emitting diode is discharge | released to air to external air through a base material and a heat sink.
また、LEDからの熱を外部へ効率よく放出する方法として、両面に配線を有する基板(以下、単に両面基板と記載する)を用いる方法が挙げられる。より詳細には、表面(LEDが実装された面)のパターンと裏面の放熱用のパターンとを、サーマルビアを介して接続する方法である。さらに、非常に高い放熱性が求められる場合には、金属ベース基板を用いる方法が挙げられる。例えば、アルミニウムなどのベース材の上に、絶縁層を介して配線パターンを形成する金属ベース基板を用いる方法などである。
特許文献1に記載の表示装置において、LEDからの熱は、基材の厚さ方向に伝わって放熱板に達する。放熱板がアルミニウムなどの金属から形成されているため、通常、基材を構成する材料として樹脂が用いられる。つまり、上記構成において、発光ダイオードからの熱は、熱伝導率が極めて低い樹脂から構成される基材を、厚さ方向に伝わる。よって、特許文献1に記載の構造は、発光ダイオードから放熱板へ十分に効率よく熱が伝わるとは言えない。 In the display device described in Patent Document 1, heat from the LED is transmitted in the thickness direction of the base material and reaches the heat sink. Since the heat sink is made of a metal such as aluminum, a resin is usually used as a material constituting the base material. That is, in the above configuration, the heat from the light emitting diode is transmitted in the thickness direction through the base material composed of a resin having extremely low thermal conductivity. Therefore, the structure described in Patent Document 1 cannot be said to transfer heat from the light emitting diode to the heat sink sufficiently efficiently.
また、直下方式のLEDバックライト装置において、液晶パネルのほぼ全体に光を照射するために、表示画面である液晶パネルの直下に複数のLEDが敷き詰められる。よって、LEDを実装する基板は、表示画面とほぼ同程度の面積を有している必要がある。通常、基板の価格は面積に比例するため、大画面の表示装置に使用するものほどLEDバックライト装置の価格が上昇する。さらに、両面基板の形成には、ビアホールを形成するめっき工程が必要である。よって、LEDバックライト装置において、光源を実装する基板として両面基板を採用すると、工程数の増加および製造コストの上昇が避けられない。よって、大面積の表示装置に使用するバックライト装置の製造において、両面基板は金属ベース基板よりも安価であるが、面積の増大に伴うコストの上昇は無視できない。また、上述のような、金属ベース基板は、通常の基板と比較して極めて高価である。基板のコストが高いことは、大画面の表示装置にLEDバックライト装置を適用することを阻害する要因の一つである。 Further, in a direct-type LED backlight device, a plurality of LEDs are laid directly under a liquid crystal panel as a display screen in order to irradiate light to almost the entire liquid crystal panel. Therefore, the substrate on which the LED is mounted needs to have an area substantially the same as the display screen. Usually, since the price of a board | substrate is proportional to an area, the price of an LED backlight apparatus rises, so that it is used for the display apparatus of a big screen. Furthermore, the formation of the double-sided substrate requires a plating process for forming via holes. Therefore, in a LED backlight device, when a double-sided substrate is adopted as a substrate for mounting a light source, an increase in the number of processes and an increase in manufacturing cost are inevitable. Therefore, in the manufacture of a backlight device used in a large-area display device, a double-sided substrate is less expensive than a metal base substrate, but an increase in cost due to an increase in area cannot be ignored. Further, the metal base substrate as described above is extremely expensive as compared with a normal substrate. The high cost of the substrate is one of the factors that hinder the application of the LED backlight device to a large-screen display device.
図9は、片面基板を用いたバックライト光源を含む、従来の液晶ユニット4の断面図である。液晶ユニット4は、液晶パネル41、前シャーシ42、光学シート43、バックライト光源、および後シャーシ44を備えている。バックライト光源は、液晶パネル41、前シャーシ42および後シャーシ44によって密閉された空間内に保持されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional liquid crystal unit 4 including a backlight light source using a single-sided substrate. The liquid crystal unit 4 includes a
バックライト光源は、光源であるLED51が2次元平面上に敷き詰められて構成されている。個々のLED51は片面基板52上に実装されており、片面基板52上のLED51の近傍には、LEDの光出射方向と同じ側に放熱部材53が設置されている。放熱部材53はアルミニウム合金などの金属製であり、その上部には放熱効果を高めるためのフィン形状が設けられている。放熱部材53と片面基板52との間には、密着性を高めるための熱伝導シート54が挟み込まれている。
The backlight light source is configured by laying
バックライト光源の動作時においては、図示しない外部の電源から片面基板52を経由してLED51に電流が供給され、LED51が発光する。LED51から発生する熱は、片面基板52上の配線パターンおよび熱伝導シート54を経由して放熱部材53に達し、周囲の空気に放出される。
During operation of the backlight light source, current is supplied to the
しかし、本構造では、放熱部材53が液晶ユニット4内部に存在しているため、光源であるLED51から発生した熱は全て液晶ユニット4内部に放出されることになる。液晶ユニット4は、通常外部からの埃や異物の侵入を防ぐため密閉されており、内部の空間は外部との空気の出入りがないため温度が上昇しやすい。そのため、本構造では液晶ユニット4の内部温度が過度に上昇する危険が存在する。通常、液晶ユニット4の動作温度の上限は、一般には60℃程度に規定されており、この温度を超えると表示に乱れが生じるなど、製品としての信頼性が低下する恐れがある。
However, in this structure, since the
また、特に近年は映像表示装置に対する薄型化の要求が強いため、液晶ユニット自体も薄型化が求められている。液晶ユニットを薄型化すると、光源と液晶ユニットとの距離が狭まることにより、LEDが発する熱が直に液晶パネルに伝わり、液晶ユニットの温度上昇がさらに増大してしまう恐れがある。 In particular, in recent years, since there is a strong demand for thinning the video display device, the liquid crystal unit itself is also required to be thin. When the liquid crystal unit is thinned, the distance between the light source and the liquid crystal unit is narrowed, so that the heat generated by the LED is directly transmitted to the liquid crystal panel, which may further increase the temperature of the liquid crystal unit.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、優れた性能、および高い放熱効率を有し、かつ安価な面光源装置および表示装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an inexpensive surface light source device and display device having excellent performance and high heat dissipation efficiency.
上記課題を解決するために、本発明の面光源装置は、
光源からの光を対象物に照射する面光源装置であって、
上記光源と電気的に接続された配線が片面に形成されている基板と、
上記光源から伝わる熱を放散する放熱部材と、
上記基板の配線と上記放熱部材とに挟まれた熱伝導シートと、
上記放熱部材における上記熱伝導シートとの接触面とは反対の面に形成された断熱部材と、
を備え、
上記放熱部材は、上記基板上に設けられた第1の部分と上記基板の外部に延長された第2の部分とを有し、
上記第2の部分は、上記第1の部分における上記断熱部材の形成面よりも上記基板側に位置していることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the surface light source device of the present invention is:
A surface light source device that irradiates an object with light from a light source,
A substrate on one side of which is electrically connected to the light source;
A heat dissipating member that dissipates heat transmitted from the light source;
A heat conductive sheet sandwiched between the wiring of the substrate and the heat dissipation member;
A heat insulating member formed on a surface opposite to the contact surface with the heat conductive sheet in the heat radiating member;
With
The heat dissipation member has a first portion provided on the substrate and a second portion extended to the outside of the substrate,
The second part is located on the substrate side with respect to the surface of the first part where the heat insulating member is formed.
上記構成において、基板上には光源および熱伝導シートが形成されており、かつ基板とともに熱伝導シートを挟む放熱部材上には断熱部材が形成されている。つまり、面光源装置の一部において、光源からの光の出射方向(対象物の方向)に向かって順番に、光源が形成された基板およびその配線、熱伝導シート、放熱部材ならびに断熱部材の積層構造が形成されている。よって、光源の発光に伴って生じた熱(以下、単に“熱”と記載する)は、基板の配線、熱伝導シート、および放熱部材の順に伝わる。 In the above configuration, the light source and the heat conductive sheet are formed on the substrate, and the heat insulating member is formed on the heat dissipation member that sandwiches the heat conductive sheet with the substrate. That is, in a part of the surface light source device, the substrate on which the light source is formed and its wiring, the heat conductive sheet, the heat radiating member, and the heat insulating member are sequentially laminated in the light emitting direction (the direction of the object) from the light source. A structure is formed. Therefore, heat generated with light emission from the light source (hereinafter simply referred to as “heat”) is transmitted in the order of the wiring on the substrate, the heat conductive sheet, and the heat dissipation member.
放熱部材の上に断熱部材が形成されているため、熱のほとんどは、放熱部材よりも対象物の方向に伝わらない。これにより、放熱部材に伝わった熱は、放熱部材の内、断熱部材が形成されていない部分から、他の部材または空気中に伝わる。 Since the heat insulating member is formed on the heat dissipating member, most of the heat is not transmitted to the direction of the object than the heat dissipating member. Thereby, the heat transmitted to the heat radiating member is transmitted to other members or air from the portion of the heat radiating member where the heat insulating member is not formed.
ここで、放熱部材は、断熱部材および熱伝導シートに接している第1の部分と、基板の外側に延長された第2の部分とを有している。第2の部分は、第1の部分における断熱部材の形成面よりも基板側に位置している。例えば、第2の部分は、第1の部分と平行に、第1の部分よりも対象物の方向とは反対に、または基板を回り込むように、延長されている。 Here, the heat dissipation member has a first part in contact with the heat insulating member and the heat conductive sheet, and a second part extended to the outside of the substrate. The second part is located closer to the substrate than the surface on which the heat insulating member is formed in the first part. For example, the second part is extended parallel to the first part, opposite to the direction of the object than the first part, or around the substrate.
第2の部分が、第1の部分と平行に、または第1の部分よりも対象物の方向とは反対に延長されているとき、放熱部材の内、断熱部材の形成面とは反対側から他の部材または空気中に熱が伝わる。また、第2の部分が基板を回り込むように延長されているとき、放熱部材の内、基板を回り込んで延長された部分から他の部材または空気中に熱が伝わる。 When the second part is extended in parallel with the first part or in the direction opposite to the direction of the object than the first part, from the opposite side of the heat radiating member to the surface on which the heat insulating member is formed. Heat is transferred to other members or air. Further, when the second portion is extended so as to go around the substrate, heat is transmitted from the portion extended around the substrate to the other member or air in the heat dissipation member.
このように本面光源装置では、光を照射する方向と、熱が伝わって行く方向とが逆向きである。これにより対象物に熱を伝えることなく光を照射できるので、放熱効率を高めることができる。さらに、光源を形成する基板として、配線が片面に形成された基板を用いて放熱効率の高い面光源装置を実現できる。配線が片面に形成された基板は、安価な上に、煩雑な製造工程を省いて作製できる。 Thus, in this surface light source device, the direction in which light is irradiated and the direction in which heat is transmitted are opposite to each other. Thereby, since light can be irradiated without transferring heat to the object, the heat radiation efficiency can be increased. Furthermore, a surface light source device with high heat dissipation efficiency can be realized using a substrate on which wiring is formed on one side as a substrate for forming a light source. A substrate on which wiring is formed on one side is inexpensive and can be manufactured without complicated manufacturing processes.
以上のように、本面光源装置は、優れた性能、および高い放熱効率を有し、かつ安価に実現できる提供できるという効果を奏する。 As described above, this surface light source device has an excellent performance and high heat dissipation efficiency, and can be provided at low cost.
また、本発明の面光源装置では、上記第2の部分と接するシャーシ部材を、さらに備えていることが好ましい。 Moreover, in the surface light source device of this invention, it is preferable to further provide the chassis member which contact | connects the said 2nd part.
上記構成によって、第2の部分は、外部の空気と接しているシャーシ部材に熱を伝えることができる。つまり、対象物または対象物が収納されている空間に熱を伝えることなく、シャーシ部材から効率的に熱を放散できる。 With the above configuration, the second portion can transfer heat to the chassis member in contact with the external air. That is, heat can be efficiently dissipated from the chassis member without transferring heat to the object or the space in which the object is stored.
また、本発明の面光源装置では、さらに、上記光源が発光ダイオードであることが好ましい。 In the surface light source device of the present invention, it is preferable that the light source is a light emitting diode.
発光ダイオードは、表示装置用の面光源装置の光源として、広い色再現の範囲、高い信頼性、および水銀フリーなどの利点を有している。よって、面光源装置の性能を向上させることができる。 A light emitting diode has advantages such as a wide color reproduction range, high reliability, and mercury-free as a light source of a surface light source device for a display device. Therefore, the performance of the surface light source device can be improved.
また、本発明の面光源装置では、さらに、上記基板および上記放熱部材によって、上記光源の配置される空間が密閉されていることが好ましい。 In the surface light source device of the present invention, it is preferable that a space in which the light source is disposed is sealed by the substrate and the heat dissipation member.
上記構成によれば、光源の配置される空間は、基板および放熱部材により密閉されている。これにより、光源の配置される空間内への埃や異物の進入を防ぐことができるので、当該空間に内にある各部材への埃や異物の付着を防止できる。 According to the said structure, the space where a light source is arrange | positioned is sealed with the board | substrate and the heat radiating member. Accordingly, dust and foreign matter can be prevented from entering the space in which the light source is arranged, so that dust and foreign matter can be prevented from adhering to each member in the space.
また、本発明の面光源装置では、さらに、上記第2の部分の内、上記断熱部材の形成面とは反対の面の一部が、フィン形状を有していることが好ましい。 In the surface light source device of the present invention, it is preferable that a part of the surface opposite to the surface on which the heat insulating member is formed has a fin shape in the second portion.
上記構成によれば、第2の部分と空気または他の部材との接触面積が増大する。よって、第2の部分から熱が放散される効率が、さらに向上する。 According to the said structure, the contact area of a 2nd part and air or another member increases. Therefore, the efficiency with which heat is dissipated from the second portion is further improved.
また、本発明の面光源装置では、さらに、上記断熱部材が、上記光源からの光を反射して拡散させる材料によって構成されていることが好ましい。 In the surface light source device of the present invention, it is preferable that the heat insulating member is made of a material that reflects and diffuses light from the light source.
上記構成よって、光源からの光を、無駄なく、より均一に対象物へ照射できる。つまり、光源からの光の利用効率を向上し、かつ輝度むらを低減した面光源装置を提供できる。 With the above configuration, the light from the light source can be irradiated onto the object more uniformly without waste. That is, it is possible to provide a surface light source device that improves the utilization efficiency of light from the light source and reduces luminance unevenness.
また、本発明の面光源装置では、さらに、上記熱伝導シートが、上記光源の周囲を取り囲むリング状の形状を有していることが好ましい。 Moreover, in the surface light source device of this invention, it is preferable that the said heat conductive sheet has a ring-shaped shape surrounding the circumference | surroundings of the said light source.
熱伝導シートが光源を取り囲むリング状を有していれば、配線との接触面積を大きくできる。これによって、光源から生じた熱は、配線を介して熱伝導シートに伝わるので、熱伝導シートは、配線から効率よく熱を受け取って、放熱部材に熱を伝えることができる。つまり、上記構成によって、さらに放熱効率が向上する。 If the heat conductive sheet has a ring shape surrounding the light source, the contact area with the wiring can be increased. As a result, the heat generated from the light source is transmitted to the heat conductive sheet via the wiring, so that the heat conductive sheet can efficiently receive heat from the wiring and transmit the heat to the heat radiating member. That is, the heat dissipation efficiency is further improved by the above configuration.
また、本発明の面光源装置では、さらに、上記光源が有する光の出射部には、上記光源からの光を拡散する光学部材が形成されていることが好ましい。 In the surface light source device of the present invention, it is preferable that an optical member for diffusing the light from the light source is further formed in the light emitting portion of the light source.
上記構成において、光学部材とは、例えば、光を拡散するレンズなどである。この光学部材が形成されていることによって、個々の光源からの光を、効率的に拡散させることができる。したがって、より少ない数の光源を用いて、対象物に対して均一に光を照射できる。その結果、さらに安価な面光源装置を提供できる。一方、光源の数が同じであれば、面光源装置の輝度むらが低減する。したがって、面光源装置をさらに安価または高性能にできる。 In the above configuration, the optical member is, for example, a lens that diffuses light. By forming this optical member, the light from each light source can be efficiently diffused. Therefore, it is possible to irradiate the object uniformly with a smaller number of light sources. As a result, a more inexpensive surface light source device can be provided. On the other hand, if the number of light sources is the same, the luminance unevenness of the surface light source device is reduced. Therefore, the surface light source device can be made more inexpensive or high performance.
上記の課題を解決するために、本発明の表示装置は、上述したいずれかの面光源装置を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a display device of the present invention is characterized by including any of the surface light source devices described above.
上述した各面光源装置は、優れた性能、および高い放熱効率を有する上に、安価である。したがって、優れた性能、および高い放熱効率を有し、かつ安価な表示装置を提供できる。 Each surface light source device described above has excellent performance and high heat dissipation efficiency, and is inexpensive. Therefore, an inexpensive display device having excellent performance and high heat dissipation efficiency can be provided.
以上のように、本発明に係る面光源装置では、放熱部材は、上記基板上に設けられた第1の部分と上記基板の外部に延長された第2の部分とを有し、上記第2の部分は、上記第1の部分における上記断熱部材の形成面よりも上記基板側に位置しているため、優れた性能、および高い放熱効率を有し、かつ安価な面光源装置を提供することができる。 As described above, in the surface light source device according to the present invention, the heat dissipation member has the first portion provided on the substrate and the second portion extended to the outside of the substrate, and the second portion. Since the portion is located on the substrate side with respect to the formation surface of the heat insulation member in the first portion, an inexpensive surface light source device having excellent performance and high heat dissipation efficiency is provided. Can do.
〔第1の実施形態〕
本発明の一実施形態に係る映像表示装置1および面光源装置の構成および基本的な動作について、図1から図3を参照して以下に説明する。なお、以下の映像表示装置1の説明においては、映像表示装置1における視聴者に近い側を前面側、その反対側を背面側と定義する。
[First Embodiment]
The configurations and basic operations of the video display device 1 and the surface light source device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the following description of the video display device 1, the side close to the viewer in the video display device 1 is defined as the front side, and the opposite side is defined as the back side.
図1は、本実施形態に係る映像表示装置1の内部構成を示す分解斜視図である。この図に示すように、本実施形態の映像表示装置1は、液晶ユニット2、映像回路基板12、電源回路基板13、およびスタンド14を備えている。映像回路基板12および電源回路基板13は、液晶ユニット2の背面側に存在し、図示しないネジによって液晶ユニット2に固定されている。液晶ユニット2、映像回路基板12、および電源回路基板13は、スタンド14によって、垂直に立った状態において支持されている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an internal configuration of a video display device 1 according to the present embodiment. As shown in this figure, the video display apparatus 1 of the present embodiment includes a
(液晶ユニット2)
図1に示すように、液晶ユニット2は、液晶パネル21、前シャーシ22、光学シート23、バックライト光源3(光源)、および後シャーシ24を備えている。
(Liquid crystal unit 2)
As shown in FIG. 1, the
液晶パネル21は、透過型の液晶パネルである。具体的には、2枚の透明ガラス基板の間に液晶層が配置され、各ガラス基板には図示しない偏光フィルムが貼り付けられている構造を有している。
The
液晶パネル21は、枠型の前シャーシ22の裏側に、周囲を固定された状態で取り付けられている。これにより、液晶パネル21の表面は外部から見えるようになっている。液晶パネル21の背面側には、光学シート23が存在する。光学シート23は樹脂製のシートであり、バックライト光源3からの光を拡散または集光等し、向上させる。なお、本実施形態においては、光学シート23の枚数は1枚のみであるが、必要に応じてその枚数や組合せを変えることができる。
The
液晶パネル21におけるガラス基板上には、マトリクス状に形成された多数の画素構造が存在する。また、外部から入力された映像信号に合わせて各画素に存在するトランジスタスイッチを駆動し、これにより液晶分子の配列方向を変化させて、各画素の光線透過率を変化させることができる。この状態において、バックライト光源3からのバックライト光を、液晶パネル21の背面側から照射することにより、映像回路基板12から入力された映像信号に応じた映像の表示が可能になる。
On the glass substrate in the
液晶ユニット2を構成する前シャーシ22および後シャーシ24は、いずれも、亜鉛めっき鋼板製である。また、図示しないネジによって両者が接触した状態で連結され、液晶ユニット2の全体を覆っている。このような構造により、液晶パネル21を外部衝撃から保護している。本実施形態では、後シャーシ24の一部に開口が設けられており、この開口部に後述するバックライト光源3が配置されている。
Both the
図2は、バックライト光源3を含む液晶ユニット2の断面図である。この図に示すように、バックライト光源3は、複数のLED31(発光ダイオード)およびLED基板32を備えている。LED31のセラミック製パッケージ内には、青色LED素子が搭載されている。また、LED素子の上部には、蛍光物質を含有する封止樹脂が配置されている。外部から電流が供給されると、LED素子は青色光を発する。発光の一部は封止樹脂内の蛍光物質を励起し、その結果、蛍光物質から黄色光が発せられる。映像表示装置1では、この黄色光と、元の青色光との混色によって白色光を得て、液晶パネル21のバックライト光として利用している。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
なお、LED31は、液晶ユニット2の光源3として、広い色再現の範囲、高い信頼性、および水銀フリーなどの利点を有している。よって、映像表示装置1の性能を向上させることができる。
The
(LED基板32)
LED31は、LED基板32上に実装されている。LED基板32は片面基板であり、LED31が実装されている面のみに配線層を有している。当該配線層は、銅箔を部分的にエッチングするサブトラクティブ法よって形成されている。また、配線層の表面には、電気絶縁用のレジスト層が設けられている。
(LED board 32)
The
一般に、表裏2層の配線層を有する両面配線基板においては、表裏間の配線層を接続するためのビアホールが必要である。そのため、ビアホールの穴あけ加工工程およびめっき工程が余分に必要となる結果、高価となる。 Generally, in a double-sided wiring board having two wiring layers, a via hole for connecting the wiring layers between the front and back surfaces is necessary. As a result, an extra drilling process and plating process for via holes are required, resulting in high costs.
一方、LED基板32のような片面基板では、これらの工程が不要になる分、同一面積での基板単価は、両面基板の1/2以下にできる。これにより、直下方式のバックライト光源3において画面直下にLED基板32を敷き詰める場合であっても、回路基板全体の価格を安価にできる。
On the other hand, in the case of a single-sided board such as the
(ランド)
LED基板32の配線パターンには、図示しない2つのランドが設けられている。これらのランドは、LED31のアノード端子およびカソード端子にそれぞれ接続されている。図3は、本実施形態における熱伝導シートの形状と取付形態を示す斜視図である。この図に示す配線パターン321には、LED素子において発生する熱が主に伝わる側の端子(本実施形態ではアノード端子)が接続されている。図3に示すように、LED31の近傍において、配線パターン321は、ベタパターンとなってLED31を取り囲むように広がっている。
(land)
Two lands (not shown) are provided in the wiring pattern of the
(熱伝導シート34)
LED基板32上にあるLED31の近傍において、LEDの光出射方向と同じ側に、アルミニウム合金製の放熱部材33が設置されている。また、放熱部材33とLED基板32との間には、熱伝導シート34が挟み込まれている。
(Thermal conduction sheet 34)
In the vicinity of the
熱伝導シート34は、シリコーン樹脂に無機フィラーを含有させた構造を有している。これにより、弾力性柔軟性に富むため、LED基板32と放熱部材との密着性を高めることができる。また、電気絶縁性を有するため、LED基板32の表面のレジストに傷などが存在しても、LED基板32の配線パターンと放熱部材33とのショート発生を防止できる。
The heat
熱伝導シート34の外形形状は、リング型(ドーナツ型、O字型)である。図3に示すように、熱伝導シート34は、LED31の周囲を囲うように取り付けられる。LED31から発生した熱は、LED31の周囲の配線パターン321から、熱伝導シート34を経由して放熱部材33に伝わる。熱伝導シート34をリング型とすることにより、LED基板32と熱伝導シートとの接触面積を大きくできるので、光源から発生する熱を放熱部材33に効率よく伝えることができる。
The outer shape of the heat
LED31から発生する熱は、LED基板32の平面上にある配線パターンを経由して四方に広がってゆく。そのため反射シート35は、LED基板32の平面上のなるべくLED31から近い位置に配置され、かつLED31の周囲の広い範囲をカバーする必要がある。これにより、図3に示すように、リング型の熱伝導シート34のリング内にLED31が存在し、かつLED31のLED基板32平面上における全周360度が、全て熱伝導シート34で覆われている位置関係が、最も好ましい。
The heat generated from the
液晶ユニット2の組立作業性等を考慮すれば、熱伝導シート34のリング形状の一部に切欠きを設けることも可能である。しかしこの場合でも、全周360度のうち少なくとも180度以上をカバーする必要がある。また、熱伝導シート34の表面積が小さい場合、放熱部材33に熱が十分伝わらず伝熱上のボトルネックとなる恐れがある。そこで熱伝導シート34は、少なくともLED31の大きさよりも大きい表面積を有することが望ましい。
In consideration of the assembly workability of the
なお、熱伝導シート34は、図4に示す形態で製造することもできる。図4は、本実施形態における熱伝導シートの、製造時の多面取り配置の一例を示す図である。この図に示すように、熱伝導シート34は、組立作業性や製造時の多面取り配置効率を考慮して、2分割した形態(C字型)として製造してもよい。この場合、取り付け時には互いに貼り合せて、リング型とすることもできる。また、これ以外の分割形態や面付け形態とすることも可能である。
In addition, the heat
(放熱部材33と後シャーシ24との接触形態)
放熱部材33の背面側における一部領域は、後シャーシ24に機械的に接触している。これにより、放熱部材33に伝わった熱は、放熱部材33と後シャーシ24との接触部を経由して、後シャーシ24に伝導し、最終的には空気に放出される。放熱部材33と後シャーシ24とは、図示しないネジによって接続され、一定の接触圧が保たれている。なお、両者の接続にはネジの他、板バネなどの機構を用いてもよい。また、両者の間に合成ゴムやシリコーン樹脂などの熱伝導シートを配置したり、熱伝導グリスなどを塗布したりすることもできる。
(Contact form between the
A partial region on the back side of the
(反射シート35)
放熱部材33の前面側には、反射シート35が配置されている。反射シート35は、LED31からの光を拡散反射してバックライト光源の正面輝度を向上させるとともに、LED31からの熱を遮断する断熱効果を有する。このような反射シートとしては、レフホワイトRW188((株)きもと製)、MCPET(古河電気工業(株)製)などの、白色の発泡PET樹脂フィルムを用いることができる。他に、拡散反射効果および断熱効果を有する材質であれば、これら以外のものでも構わない。
(Reflection sheet 35)
A
(伝導する熱量)
放熱部材33から反射シート35側に伝導する熱量について、次に説明する。説明の簡単のために、境界面の影響を無視し、上下の空気の温度を等しいと仮定する。さらに、反射シート35および後シャーシ24の厚みをそれぞれ0.25mmおよび1.0mmとする。また、反射シート35および後シャーシ24の材料の熱伝導率を、それぞれ0.3W/(K・m)および40W/(K・m)とする。このとき、放熱部材33から反射シート35側に伝導する熱量は、後シャーシ24側に移動する熱量の3%程度と推測される。すなわち、LEDから放熱部材33に伝わった熱は、大部分が後シャーシ24を経由して、背面側の空気に放散されることが分かる。LEDの前面側には殆ど熱は伝わらないため、液晶ユニット2の内部における空気の温度上昇を抑えることができる。
(The amount of heat conducted)
Next, the amount of heat conducted from the
なお、本実施形態においては、上述のように後シャーシ24には開口が設けられているものの、開口部は、放熱部材33およびLED基板32によって液晶ユニット2の背面側が密閉される構造となっている。そのため、液晶ユニット2内への埃や異物の侵入は、従来技術と同様に防止されている。
In the present embodiment, although the
また、本実施形態におけるバックライト光源3は、光源であるLEDからアルミニウム合金製の放熱部材33に伝導した熱を、鋼鉄製のシャーシの背面側から放熱している。アルミニウム合金は鋼板と比較して曲げ剛性が低いため、例えば特許文献1のようにシャーシをすべてアルミニウム合金製にすると、液晶ユニットを支持するのに必要な強度を得るために板厚を極めて厚くせねばならない。そのため材料費が非常に高価となってしまう。ここで、実施形態の映像表示装置1のように、放熱に必要な部分にのみ熱伝導率が高い材質を使用することによって、シャーシの強度を確保しながら材料の使用量を抑え、面光源装置の価格を低減できる。
Moreover, the
(作用効果)
以上のように、実施形態の映像表示装置1によれば、反射シート35のバックライト光源3とは反対側の面に、反射シート35よりも熱伝導率の低い反射シート35が設けられている。これにより、光源から反射シート35に伝わった熱を、前面側ではなく背面側から逃がすことができる。したがって、安価な片面基板である映像回路基板12を使用しながら、液晶パネル41の温度上昇を抑えることができ、バックライト光源3の信頼性を向上させることができる。
(Function and effect)
As described above, according to the video display device 1 of the embodiment, the
より詳細には、放熱部材33は、反射シートおよび熱伝導シート34に接している第1の部分と、基板の外側に延長された第2の部分とを有している。第2の部分は、第1の部分における反射シートの形成面よりもLED基板32側に位置している。例えば、第2の部分は、第1の部分と平行に、第1の部分よりも対象物の方向とは反対に、またはLED基板32を回り込むように、延長されている。
More specifically, the
第2の部分が、第1の部分と平行に、まは第1の部分よりも対象物の方向とは反対に延長されているとき、反射シート35の内、反射シートの形成面とは反対側から他の部材または空気中に熱が伝わる。また、第2の部分がLED基板32を回り込むように延長されているとき、反射シート35の内、LED基板32を回り込んで延長された部分から他の部材または空気中に熱が伝わる。
When the second part is extended in parallel with the first part or opposite to the direction of the object than the first part, the
このように映像表示装置1では、光を照射する方向と、熱が伝わって行く方向とが逆向きである。これにより対象物に熱を伝えることなく光を照射できるので、放熱効率を高めることができる。 Thus, in the video display apparatus 1, the direction in which light is radiated is opposite to the direction in which heat is transmitted. Thereby, since light can be irradiated without transferring heat to the object, the heat radiation efficiency can be increased.
また、映像表示装置1は、上記第2の部分と接する後シャーシ24を備えている。第2の部分は、外部の空気と接している後シャーシ24に熱を伝えることができる。これにより映像表示装置1は、対象物または対象物が収納されている空間に熱を伝えることなく、後シャーシ24から効率的に熱を放散できる。
In addition, the video display device 1 includes a
また、映像表示装置1では、LED31、放熱部材33、および熱伝導シート34の組み合わせが、密着した板状の形状を有している。これにより、当該組み合わせた部品を、空気の出入りを遮断する部品として使用できる。例えば、対象物が収納されている空間を形成する後シャーシ24の開口部を、上記部品によって塞ぐことによって空間を密閉できる。つまり、上記部品を用いて、当該空間への埃または異物などの侵入を防ぐことができる。
In the video display device 1, the combination of the
(放熱部材33の材料)
なお、本実施形態において、放熱部材33として、アルミニウム合金から構成されたものを使用している。しかし、本発明の液晶ユニット2における放熱部材33の材料としては、熱伝導効率の高い材料であればよい。熱伝導効率の高い材料としては、例えば、純アルミニウム、純銅、または銅合金のような金属、窒化アルミニウムのような金属化合物、あるいはグラファイトのような非金属などが挙げられる。
(Material of heat dissipation member 33)
In the present embodiment, the
〔第2の実施形態〕
本発明に係る第2の実施形態について、図5を用いて説明する。なお、第1の実施形態と同一の概念については同一の記号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態においては、後シャーシの開口をなくし、バックライト光源3をシャーシの内側に収納したことを特徴とする。
[Second Embodiment]
A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The same concept as in the first embodiment is denoted by the same symbol, and detailed description is omitted. In the present embodiment, the opening of the rear chassis is eliminated, and the
本実施形態では、LED基板32は、後シャーシ24bの前面側に、接着剤やネジ等によって固定されている。アルミニウム合金製の放熱部材33bには、LED基板32および熱伝導シート34の厚みに相当する段差が設けられている。これにより放熱部材33bを、複数の熱伝導シート34および後シャーシ24bに同時に接触させることができる。放熱部材33bと後シャーシ24bとの接続は、第1の実施形態と同様にネジや板バネ等が用いられる。液晶ユニット2の背面側は、前シャーシ22と後シャーシ24bにより密閉されているため、液晶ユニット2内への埃や異物の侵入は防止される。
In the present embodiment, the
放熱部材33bの前面には、発泡PET樹脂製の反射シート35が配置されている。反射シート35は、LED光の拡散反射機能および断熱機能を有する。したがって、第1の実施形態と同様、LED31からの熱はLED基板32上の配線パターン、熱伝導シート34および放熱部材33bを経由して後シャーシ24bに伝えられ、最終的に後シャーシ24b背面の空気へ放出される。
A
本実施形態においては、後シャーシ24bに開口が存在しないため、後シャーシ24b背面側の空気に露出している面積は第1の実施形態と比較して大きくなる。これにより、後シャーシ24bと空気との間の熱抵抗が低くなり、放熱性能をさらに高めることができる。
In the present embodiment, since there is no opening in the
なお、後シャーシ24bの内、LED基板32、熱伝導シート34、反射シート35、および後シャーシ24bに囲まれた空間と接する部分には、後シャーシ24bを貫通する穴が設けられていてもよい。これによって、上記穴を通って、上記空間の空気と外部の空気とが交換される。結果として、放熱部材33bから上記空間に伝わった熱を、さらに放散することができる。ここで、後シャーシ24bは、液晶パネル21およびバックライト光源3を保護し、かつこれらの重量を支える役割を果たしている。したがって、上記穴の数および大きさは、後シャーシ24bが一定以上の強度を維持し得る範囲から、適宜、選択される。
In the
〔第3の実施形態〕
本発明に係る第3の実施形態について、図6を参照して以下に説明する。本実施形態では、第1の実施形態と同一の概念については同一の記号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態においては、放熱部材33cを180度曲げてLED基板32の周囲に取り付けることを特徴とする。
[Third Embodiment]
A third embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIG. In the present embodiment, the same concept as in the first embodiment is denoted by the same symbol, and detailed description thereof is omitted. The present embodiment is characterized in that the
図6は、本実施形態に係るバックライト光源3を含む液晶ユニット2の構造を示す断面図である。この図に示すように、アルミニウム合金製の放熱部材33cは、両端が180度折り返された形状をしている。放熱部材33のうちLED基板32の外部に延長された部分(下部)は、LED基板32の底面に、接触した状態で取り付けられている。一方、放熱部材33のうちLED基板32上にある部分(上部)は、リング型の熱伝導シート34に、接触した状態で取り付けられている。このようにLED基板32、熱伝導シート34および放熱部材33cは一体となった状態で、図示しないネジによって後シャーシ24cに取り付けられる。液晶ユニット2の背面側は、前シャーシ22および後シャーシ24cによって密閉されているため、液晶ユニット2内への埃や異物の侵入は防止される。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of the
放熱部材33cの前面には、発泡PET樹脂製の反射シート35が配置されている。反射シート35は、LED光の拡散反射機能および断熱機能を有する。したがって、第1の実施形態と同様、LED31からの熱はLED基板32上の配線パターン、熱伝導シート34、および放熱部材33cを経由して後シャーシ24cに伝えられ、最終的に後シャーシ24c背面の空気へ放出される。
A
本実施形態においては、LED基板32、熱伝導シート34および放熱部材33cを一体として取り扱えるため、組立時の作業性に優れるという利点が存在する。
In this embodiment, since the
なお、後シャーシ24cの内、反射シート35および後シャーシ24cに囲まれた空間と接する部分には、後シャーシ24cを貫通する穴が設けられていてもよい。これによって、上記穴を通って、上記空間の空気と外部の空気とが交換される。結果として、放熱部材33cから上記空間に伝わった熱を、さらに放散することができる。ここで、後シャーシ24cは、液晶パネル21およびバックライト光源3を保護し、かつこれらの重量を支える役割を果たしている。したがって、上記穴の数および大きさは、後シャーシ24cが一定以上の強度を維持し得る範囲から、適宜、選択される。
In the
〔第4の実施形態〕
本発明に係る第4の実施形態について、図7を用いて説明する。第1の実施形態と同一の概念については同一の記号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態においては、LED基板32および反射シート35と後シャーシとの間に空間を設けて放熱を行うことを特徴とする。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The same concept as in the first embodiment is denoted by the same symbol, and detailed description is omitted. This embodiment is characterized in that a space is provided between the
図7は、本実施形態におけるバックライト光源3を含む液晶ユニット2の構造を示す断面図である。この図に示すように、アルミニウム合金製の放熱部材33dは、熱伝導シート34を介してLED基板32と接している。放熱部材33dの一部は前シャーシ22に固定されており、前シャーシ22、放熱部材33d、およびLED基板32によって液晶ユニット2側の空間が密閉され、埃や異物の侵入が防止される。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the
後シャーシ24dは、放熱部材33dおよびLED基板32から数mm程度の距離を隔てて配置されている。これにより、隙間の空間において空気の自然対流による放熱が可能となっている。また、放熱部材33dのうちLED基板32の外部に延長された部分(第2の部分)の背面側(LED基板32側)には、フィン形状の部材が設けられているので、放熱部材から空気への放熱性能を高めている。
The
放熱部材33dの前面には、発泡PET樹脂製の反射シート35が配置されている。反射シート35は、LED光の拡散反射機能および断熱機能を有する。したがって、LED31からの熱はLED基板32上の配線パターン、熱伝導シート34、および放熱部材33dを経由し、最終的にLED基板32と後シャーシ24dとの間の空間へ放出される。
A
本実施形態においては、LED31からの熱が液晶ユニット2側だけでなく、後シャーシ24dにも直接伝わらない。したがって、後シャーシ24dの背面側に取り付けられた映像回路基板や電源回路基板との熱的な干渉を抑えることができる。
In the present embodiment, heat from the
なお、後シャーシ24dの背面側および側面には、後シャーシ24dを貫通する穴が設けられていてもよい。これによって、上記穴を通って、上記空間の空気と外部の空気とが交換される。結果として、放熱部材33dから上記空間に伝わった熱を、さらに放散することができる。ここで、後シャーシ24dは、液晶パネル21およびバックライト光源3を保護し、かつこれらの重量を支える役割を果たしている。したがって、上記穴の数および大きさは、後シャーシ24dが一定以上の強度を維持し得る範囲から、適宜、選択される。
A hole penetrating the
〔第5の実施形態〕
本発明に係る第5の実施形態について、図8を参照して説明する。第1の実施形態と同一の概念については同一の記号を付し、説明は省略する。本実施形態においては、第1の実施形態におけるLED31の直上に光拡散用レンズ36を搭載していることを特徴とする。
[Fifth Embodiment]
A fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The same concept as in the first embodiment is denoted by the same symbol, and the description is omitted. The present embodiment is characterized in that a
図8は、本実施形態におけるバックライト光源3を含む液晶ユニット2の構造を示す断面図である。この図に示すように、LEDから出射された光を光拡散用レンズ36が広げることにより、隣のLEDから出射された光との混合が促進される。これにより第1の実施形態に比べてより少ない個数のLEDによって、液晶ユニット2に均一な光を入射させることができる。したがって、第1の実施形態よりもさらに部材価格を低減することが可能になる。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of the
なお、第2から第4の実施形態における液晶ユニット2においても、光源であるLEDの直上に光拡散用レンズ36を搭載することによって、LEDの個数を削減し、部材価格を低減できる。また、光拡散効果を有する光学素子としては、レンズ以外に回折格子などを用いることも可能である。
In the
(その他の実施形態)
以上のように、第1から第5の実施形態においては、白色LEDを光源として用いるバックライト光および映像表示装置1について説明した。しかし本発明は、赤(R)緑(G)青(B)の三色のLED光の混合によって白色光を得る方式のバックライト光源や、LED以外の光源を用いたバックライト光源および映像表示装置にも容易に適用できる。
(Other embodiments)
As described above, in the first to fifth embodiments, the backlight and the video display device 1 using the white LED as the light source have been described. However, the present invention provides a backlight light source that obtains white light by mixing LED light of three colors of red (R), green (G), and blue (B), a backlight light source using a light source other than an LED, and an image display. It can be easily applied to devices.
本発明によれば、優れた性能、および高い放熱効率を有し、かつ安価な面光源装置を実現できる。このため、映像表示装置用の照明装置として適用可能である。特に、液晶表示装置に適用した場合、非常に有効である。 According to the present invention, an inexpensive surface light source device having excellent performance and high heat dissipation efficiency can be realized. Therefore, it can be applied as a lighting device for a video display device. In particular, when applied to a liquid crystal display device, it is very effective.
1 映像表示装置(表示装置)
2 液晶ユニット(面光源装置)
3 バックライト光源(光源)
12 映像回路基板
13 電源回路基板
14 スタンド
21 液晶パネル
22 前シャーシ
23 光学シート
24 後シャーシ(シャーシ部材)
31 LED(発光ダイオード)
32 LED基板(基板)
33 放熱部材
34 熱伝導シート
35 反射シート(断熱部材)
36 光拡散用レンズ(光学部材)
1 Video display device (display device)
2 Liquid crystal unit (surface light source device)
3 Backlight light source
12
31 LED (Light Emitting Diode)
32 LED substrate (substrate)
33
36 Light diffusion lens (optical member)
Claims (9)
上記光源と電気的に接続された配線が片面に形成されている基板と、
上記光源から伝わる熱を放散する放熱部材と、
上記基板の配線と上記放熱部材とに挟まれた熱伝導シートと、
上記放熱部材における上記熱伝導シートとの接触面とは反対の面に形成された断熱部材と、
を備え、
上記放熱部材は、上記基板上に設けられた第1の部分と上記基板の外部に延長された第2の部分とを有し、
上記第2の部分は、上記第1の部分における上記断熱部材の形成面よりも上記基板側に位置している
ことを特徴とする面光源装置。 A surface light source device that irradiates an object with light from a light source,
A substrate on one side of which is electrically connected to the light source;
A heat dissipating member that dissipates heat transmitted from the light source;
A heat conductive sheet sandwiched between the wiring of the substrate and the heat dissipation member;
A heat insulating member formed on a surface opposite to the contact surface with the heat conductive sheet in the heat radiating member;
With
The heat dissipation member has a first portion provided on the substrate and a second portion extended to the outside of the substrate,
The surface light source device, wherein the second part is located closer to the substrate than a surface on which the heat insulating member is formed in the first part.
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