JP2010097924A - 液晶表示装置 - Google Patents

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芳春 山下
Shigeo Ohashi
繁男 大橋
Akitoshi Morishima
彰俊 森島
Katsunari Sato
克成 佐藤
Takeshi Miitsu
健 三井津
Hiroyoshi Ogura
弘善 小椋
Hiroki Hosono
宏樹 細野
Koichi Sato
公一 佐藤
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Abstract

【課題】
薄型で、光源の発熱を充分に放熱可能な構造を提供することにより、薄型かつ大画面の液晶表示装置を提供する。
【解決手段】
液晶表示装置1は、液晶パネル101と、その背面側に設置された導光板121と、その左右側面に対向して配置された1対の光源搭載基板132、光源搭載基板132に実装された光源131と、光源搭載基板132の導光板121側と反対側に接続された金属フレーム133、導光板121および反射シート群150を支持するシャーシ部材111シャーシ部材111とともに金属フレーム133に固定される熱拡散部材161とを含む。シャーシ部材111は、光源131近傍に段差部111aを有する。その段差部111aと反射シート群150との間には、断熱部材112を有する。
【選択図】 図3

Description

本発明は、エッジライト(サイドライト)方式のバックライトを備えた液晶表示装置に関する。
液晶パネルの左右もしくは上下端部側から光を照射するエッジライト(サイドライト)方式のバックライトの光源として、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を用いたものが知られている。例えば特許文献1には、かかるバックライトの従来技術として、液晶パネルの背面側に導光板を配置し、その導光板の側面位置にLEDを配置することが記載されている。さらに特許文献1には、LEDにて生じた熱を光源搭載基板(光源固定部材)からL型熱伝導部材により液晶表示装置の背面側に伝導させ、さらにヒートシンクに伝導させて放熱する構成が記載されている。
特開2006−156324号公報(図39〜図41参照)。
近年、液晶表示装置においては薄型化、大画面化のニーズが高まっている。上記特許文献1に記載された構成においては、放熱手段であるヒートシンクが液晶表示装置の背面側に配置されているため、液晶表示装置の薄型化することは困難である。
また、所定の輝度を確保し、かつ大画面化に対応するためには、より多くの光源(LED)が必要となり、それによりLEDにて生じる発熱も増加する。そのため、より高い放熱性能を得るためにヒートシンクの大型化が必要となる。よって、特許文献1に記載のものは、表示装置を大画面化する場合に、より薄型化に不利となる。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、液晶表示装置を薄型化かつ大画面化するのに好適な技術を提供する。
本発明は、液晶パネルを備えた液晶表示装置において、前記液晶パネルの端部側から中央部へ向けて光を照射するために、前記液晶パネルの端部側に配置された光源と、前記液晶パネルの背面側に配置され、前記光源からの光を前記液晶パネルの表示面側に導くための導光板と、前記導光板の背面側に配置され、該導光板を支持するためのシャーシ部材と、前記光源の熱を前記シャーシ部材へ伝達するための熱伝導体とを備え、前記シャーシ部材の端部側の所定領域と前記導光板との間に、断熱部材を設けたことを特徴とする。
このような構成により本発明は、断熱部材によって、光源からシャーシ部材に伝達された熱から導光板を良好に保護することができる。
本発明によれば、薄型で、かつ大画面に対応した液晶表示装置を提供する事が出来る。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態に関する液晶表示装置の斜視図である。かかる液晶表示装置1は、液晶パネル101と、その周囲を囲う筐体である外観フレーム200を備えている。ここで、説明上液晶パネル101の表示画面を基準として上下左右及び前背面を定義する。つまり、液晶表示装置1を観る使用者が液晶パネル101の表示画面に正対したときに、手前側である表示画面側を「前面」、奥側を「背面」とし、使用者に向かって液晶パネルの水平方向右側を「右」、左側を「左」と定義する。また、使用者に向かって液晶パネルの垂直方向上側を「上」、下側を「下」と定義する。液晶パネル101の背面側には背面カバー(図示せず)が配置されている。
図2は液晶表示装置1の分解斜視図である。本実施形態の液晶表示装置1は、外観フレーム200、第1のパネル支持部170、液晶パネル101、第2のパネル支持部180、光源部130、光学シート群140、導光板121、反射シート群150、導光板支持部110、放熱機構160、背面カバー211により構成される。各部材の機能、作用等は後述する。なお、放熱機構160は図に示す様に、左右に分割されている。
本実施形態に係る液晶表示装置1は、エッジライト方式のバックライトを備えており、本実施形態に係るバックライトの一具体例を図3に示す。図3は図1のX−X線断面図である。導光板支持部110は、シャーシ部材111および断熱部材112を有し、光源部130は、光源131、光源搭載基板132、熱伝導体である金属フレーム133、熱伝導接着部剤134を有する。また、反射シート群150は、第1の反射シート151および第2の反射シート152、放熱機構160は、熱拡散部材161、フィン162、放熱フレーム163を有し、第1のパネル支持部170は、第1のフレーム171および、第1のクッション172、第2のパネル支持部180は、第2のフレーム181、第2のクッション182、第3の反射シート183を有する。
本実施例において、光源部130は、図示されるように液晶パネル101の左右両端部に配置されている。また光源部130の光源131は、複数の発光ダイオード(LED)であり、例えば赤、青、緑のLEDの組を複数個上下方向(紙面奥行き方向)に配列して構成されている。またLEDは白色LEDでもよく、また2つの異なる色(例えば黄色、青)で白色光を放出する構成であってもよい。尚、図3では、液晶表示装置1の一方側の断面しか示していないが、他方側の断面も対称な構成となっている。また、本実施例では、光源部130を液晶パネル101の左右両端部に配置した例を示しているが、左右端部の一方のみに配置したものでも本発明を適用できる。また、上下端部の両方または一方に光源部130を配置した構成のバックライトにも同様に適用できる。
次に、前面側から各構成要素の配置と機能を説明する。外観フレーム200は液晶パネル101の前面から側面にわたって配置され、液晶表示装置1の前面カバーとしての機能を有する。また、外観フレーム200は液晶パネル101の表示エリア部が開口された形状となっている。さらに、外観フレーム200の背面側の縁部において、シャーシ部材111を固定ネジ113にて固定保持している。
液晶パネル101は2枚の基板間に液晶を挟持した構成をしており、液晶のオン/オフにより導光板121から出射した光の透過/遮断を制御する光シャッタとしての機能を有する。
さらに、液晶パネル101は、四角枠状の第1のパネル支持部170と四角枠状の第2のパネル支持部180とで挟持した構成である。
第1のパネル支持部170は液晶パネル101の前面側に配置され、四角枠状の第1のフレーム171および四角枠状の第1のクッション172により構成され、第2のパネル支持部180は液晶パネル101の背面側に配置され、四角枠状の第2のフレーム181および四角枠状の第2のクッション182、第2のフレーム181の背面側に貼り付けられた第3の反射シート183により構成される。
したがって、第1のフレーム171の開口縁部背面側と、液晶パネル101の前面の縁部との間に、第1のクッション172が介設され、同様に、液晶パネル101の背面の縁部と、第2のフレーム181前面の縁部との間に、第2のクッション182が介設され、液晶パネル101を前面側と背面側との両方から弾性的に押圧して、第1のフレーム171と第2のフレーム181とで支持する。
また、第1のフレーム171および第2のフレーム181は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム(Al)等の金属板からなり、後述する金属フレーム133に固定ネジ173により固定保持される。このとき、第1のクッション172および第2のクッション182は緩衝材としての機能も有する。
次に、図4、図5を用いて光源部130近傍について説明する。図4は導光板および光源部の斜視図であり、導光に影響の少ない構造部材は便宜上省略している。図5は図4のY−Y線断面図である。
光源部130は光源(LED)131および光源搭載基板132、金属フレーム133、熱伝導接着部材134により構成される。
光源131は、本実施形態においては、上下方向に複数個配列されており、液晶パネル101の左右端部から中央側へ向けて、液晶パネル101の水平方向(左右方向)に映像表示のための光を放出するように構成または配置されている。また、上下方向に1列に配列された光源131は、透明の樹脂により略半円柱状にモールドされ、この成形された略半円柱状の透明樹脂がレンズを構成する。
光源搭載基板132は、液晶表示装置1左右側面に配置され、基板上には複数個の光源131が光源搭載基板132の長手方向(上下方向)に一列に複数個搭載される。
また、光源搭載基板132は、例えば、セラミック基板からなり、光源131を搭載するとともに、光源搭載基板132上に形成した配線パターンを介して光源に電流/電圧を供給する。さらに、光源搭載基板132は光源131から出射した光を効率よく導光板121に導くための反射板としての機能も併せ持つ。なお、光源搭載基板132はセラミックに限定されず、光の反射効率が良く、熱伝導性及び電気絶縁性が高いものであれば、樹脂でも良い。
熱伝導体としての金属フレーム133は例えばアルミニウム製であり、熱伝導接着部材134(例えば、熱伝導性接着剤や銀ペースト等)を用いて光源搭載基板132と接着されている。
導光板121はアクリル等の透明な樹脂からなり、光源131から出た光を面光源に変換する機能を有する。導光板121の入射面121aに入射した光は、導光板121内を全反射して伝播し、導光板121の背面に印刷された反射ドットにより散乱され、導光板121の出射面121bから液晶表示装置1の前面側に向けて出射される。導光板121の入射面121aと光源131との間には、横方向の空間が設けてあり、導光板121が光源131により発生する熱で膨張した場合においても両者が接触しないようにしている。
光学シート群140は、1枚以上の光学シート(拡散シート、反射シート等)からなり、第2のフレーム181の背面側に配置され、導光板121から出射した光の更なる面内均一化、または、前面側方向の輝度を向上させる指向性付与機能を有する。
反射シート群150は、第1の反射シート151および第2の反射シート152により構成され、前記反射シートは、光源131より発せられた光のうち、直接に導光板121の入射面121aに入射しない光を反射して入射させることにより、光利用効率を高める機能とともに、前記反射ドットにより散乱され全反射条件から外れて導光板121の背面側に出た光を再び導光板121に戻す機能を有する。そのために、導光板121の背面側に隣接して配置される。導光板121と
また、同様に第3の反射シート183は、光源131より発せられた光のうち、直接に導光板121の入射面121aに入射しない光を反射して入射させる機能を有する。なお、第3の反射シート183は第2のフレーム181の背面側に貼り付けられているが、ここでは、説明のため第2のフレーム181は図示していない。
図3に戻り、導光板支持部110について説明する。
導光板支持部110は、シャーシ部材111および断熱部材112により構成される。シャーシ部材111は、反射シート群150の背面側に配置され、例えば、銅、アルミニウム(Al)等の金属板からなり、外観フレーム200に固定ネジ113により固定保持される。さらに、シャーシ部材111は、放熱フレーム163とともに金属フレーム133に固定ネジ114により固定保持される。また、シャーシ部材111は、第1の反射シート151および導光板121を背面側から支持し、第1の反射シート151および導光板121の反り返りを防止する。
本実施形態においては、図3に示されるように、シャーシ部材111の、光源130近傍の部分、すなわちシャーシ部材の端部から所定領域(ここでは、領域Aとする)は、液晶表示装置1の背面側に突出するように凸部190が形成されており、この凸部により導光板121(及び反射シート群150)とシャーシ部材111との間に空間191が形成されている。そして本実施形態は、この空間191に断熱部材112を配置し、図3に示す領域Aにおいては、シャーシ部材111が直接反射シート群150に接触しないようにしている。これによって、光源130からシャーシ部材111に伝わった熱が導光板121及び反射シート群150に伝達することを抑制し、光源130の熱から導光板121及び反射シート群150を保護するようにしている。さらに、シャーシ部材111に段差部111aを設けることにより、シャーシ部材111の中央部を含む領域Bにおいては、シャーシ部材111が導光板121と反射シート群150を直接保持するようになっている。ここで領域Aは、導光板121と反射シート群150の光源130側の部分(端部)を含むものとする。
背面カバー211は液晶表示装置の最背面に配置され、液晶表示装置1の背面保護の役割をし、下側面には、吸気のための通気口を、上側面には、排気のための通気口を設けてある。また、背面カバー211は外観フレーム200にネジ等(図示せず)により固定保持される。
ここで、図6、図7、図8を用いて本実施形態に適用される放熱機構160の一構成例について説明する。図6は放熱機構の斜視図であり、図7は図6のZ−Z線断面図、図8は放熱機構の分解斜視図である。
放熱機構160は、図6に示されるように、熱拡散部材161、フィン162、放熱フレーム163により構成される。紙面左側は装置の端部であり、右側は装置の中央部である。すなわち、熱拡散部材161の入熱部161aは装置端部側に位置し、放熱部161bは装置中央側に位置している。また放熱機構160の装置中央側には、装置背面に凸のドライバカバー164が形成されており、このドライバカバー164の内側に、光源131であるLEDを駆動するための信号を、光源搭載基板132上に形成した配線パターンに供給するための図示しないLEDドライバ(駆動回路)が格納されている。尚、図3ではドライバカバー164は図示されていない。
ここで、熱拡散部材161は、熱伝導率が高い部材であり、例えば内部に水などの液体が流通されるヒートパイプで構成されている。本実施例では熱拡散部材161として複数本のヒートパイプを使用するものとする。このヒートパイプは、図6及び図8に示されるように、装置の端部から中央側のドライバカバー164に向かって、水平方向に所定距離伸びて形成されており、これが、放熱フレーム163の垂直方向(上下方向)に複数配列されている。これによって、金属フレーム133によりシャーシ部材111の端部に伝達された光源131の熱は、ヒートパイプである熱拡散部材161の入熱部161aに入り、装置の中央側に位置する放熱部161bに移送される。
放熱フレーム163は、図8に示されるように、複数の熱拡散部材161(ヒートパイプ)の位置に対応して形成された、熱拡散部材161が嵌め込まれる凹部165が形成されている。熱拡散部材161は、放熱フレーム163の凹部165に嵌め込まれ、熱拡散部材161両端部の入熱部161aおよび放熱部161bは、例えば半田やかしめ等によって物理的かつ熱的に放熱フレーム163と接合される。またフィン162は放熱フレーム163にネジ等(図示せず)により固定保持される。更に凹部165には開口166が形成されている。よって、図7の断面図に示されるように、この開口166において、熱拡散部材161は放熱フレーム163の金属部材を介さずに直接的にフィン162と熱的に接触されるように為されている。
次に、光源131から発生する熱の放熱方法について説明する。
光源131から発生する熱は、光源搭載基板132を介して、金属フレーム133に伝わる。光源搭載基板132には、低熱抵抗のセラミックを用いているため、光源131で発生した熱を伝熱させやすくなっている。更に、光源搭載基板132と金属フレーム133は熱伝導接着部剤134、たとえば銀ペーストにより接着されている。そのため、光源131から発生する熱は、金属フレーム133に効率よく伝熱される。
また、金属フレーム133には、放熱フレーム163および、シャーシ部材111が固定ネジ114により固定保持されている。そのため、金属フレーム133に伝達された熱は、シャーシ部材111および放熱フレーム163、そして放熱フレーム163と接合する熱拡散部材161へ伝達し、それぞれの部材において、装置の中心方向に熱伝導する。シャーシ部材111及び放熱フレーム163に比べ、熱拡散部材161の熱伝導率は非常に高いため、熱の大部分は熱拡散部材161を伝わることになる。さらに、熱は熱拡散部材161と接合する放熱フレーム163へ伝わる。ここで、フィン162が設けられているシャーシ部材11と放熱フレーム163との間の空間には液晶表示装置1の下方から上方に向かって空気が流通している。よって、放熱フレーム163及び熱拡散部材161に伝わった熱は、放熱フレーム163に固定保持されたフィン162により、効率よく放熱することが出来る。
上記したように、光源131から発生する熱は大部分が熱拡散部材161に伝わるが、シャーシ部材111にも、ある程度は伝わるため温度が多少上昇する。この熱が導光板121に伝わらないように、上述したようにシャーシ部材111の光源部130近傍の領域Aにおいては、シャーシ部材111に凸部190を設けてシャーシ部材111と導光板121及び反射シート群150との間に空間191を形成し、その空間191に断熱部材112を収納している。すなわち、本実施形態は、光源131からの発熱の影響が大きい領域Aの部分については、シャーシ部材111と導光板121及び反射シート群150との間に断熱部材112を配置することにより、導光板121や反射シート群150への熱の影響を防いでいる。
ここで、断熱部材112は、シャーシ部材111、導光板121または反射シート群150よりも熱伝導率が低く(例えば熱伝導率0.2W/mK以下程度)、熱変形や熱膨張が生じづらく、かつシャーシ部材111と導光板121及び反射シート150との間に挟持されたときに、当該シャーシ部材111、導光板121及び反射シート150に対して与える力(上記挟持に対する反作用としての力、ストレス)が少なくなるような柔軟性もしくは弾性を持つ部材とすることが好ましい。かかる性質を持つ断熱部材112として、本実施例においては、難燃性のスポンジを用いるものとする。勿論、上記のような性質を持つものであれば他の材質の部材を用いてもよく、例えば板状のゴムを用いてもよい。
また、断熱部材112の厚さをシャーシ部材111の段差部111aと同等とすることにより、断熱部材112は、反射シート群150、導光板121を支持する部材として作用するため、反射シート群150、導光板121がシャーシ部材111側に変形することを防止する効果もある。
シャーシ部材111に伝わった熱は、放熱機構150によって液晶表示装置1の中央方向へ伝導する際に徐々に放熱する。シャーシ部材111の熱は領域Aにおいて充分放熱されているため、段差部111aより中央方向の領域Bにおけるシャーシ部材111のもつ熱量は僅かである。よって、反射シート群150および導光板121がシャーシ部材111から受ける熱の影響も僅かである。
本実施形態においては、断熱部材112の水平方向(図3の紙面左右方向)の寸法は、液晶パネル101が37インチの場合、25mm〜50mm程度とされ、また厚さ(図3の紙面上下方向の寸法)は、1.0〜2.0mm程度とされている。また領域Aの水平方向の寸法は、断熱部材112が収納できる程度の寸法とされ、例えば、シャーシ部材111の放熱及び導光板121の支持を考慮して、シャーシ部材111の水平方向の寸法に対し、おおよそ2%〜10%の大きさとされている。
また、シャーシ部材111から放熱フレーム163へは、主に固定ネジ114により熱が伝達される。一方、固定ネジ114以外の部分においては、シャーシ部材111と放熱フレーム163とは物理的に接触させているのみで、シャーシ部材111と放熱フレーム163の間には、熱伝達を促進するような部材(例えば弾性を有する熱伝導シート等)は介在させていない。従って、固定ネジ114以外に部分においては、シャーシ部材111と放熱フレーム163との間の熱伝達は少なくなり、固定ネジ114によってシャーシ部材111から放熱フレーム163へ伝達された熱が再びシャーシ部材111に戻ることが抑制される。このため、断熱部材112付近におけるシャーシ部材111(凸部190)の温度上昇が抑制され、より好適に導光板121及び反射シート群150を熱的に保護することができる。
以上より、本実施形態により、液晶表示装置の薄型かつ大画面化が実現できる。また本実施形態において反射シート群150は、第1の反射シート151および第2の反射シート152(左右方向片側1枚)という3枚の構成を用いたが、反射シート1枚の構成も可能であり、4枚以上用いた構成でもよい。
本発明の実施形態に関する液晶表示装置の斜視図である。 図1の分解図である。 図1のX−X線断面図である。 導光板および光源部の斜視図(便宜上、構造部材を一部省略)である。 図4のY−Y線断面図である。 放熱機構の斜視図である。 図6のZ−Z線断面図である。 図6の分解図である。
1 液晶表示装置
101 液晶パネル
110 導光板支持部
111 シャーシ部材
111a 段差部
112 断熱部材
121 導光板
121a 入射面
121b 出射面
130 光源部
131 光源(LED)
132 光源搭載基板
133 金属フレーム
134 熱伝導接着部剤
140 光学シート群
150 反射シート群
151 第1の反射シート
152 第2の反射シート
160 放熱機構
161 熱拡散部材
161a 入熱部
161b 放熱部
162 フィン
163 放熱フレーム
164 ドライバカバー
165 凹部
166 開口
170 第1のパネル支持部
171 第1のフレーム
172 第1のクッション
180 第2のパネル支持部
181 第2のフレーム
182 第2のクッション
183 第3の反射シート
190 凸部
191 空間
200 外観フレーム
211 背面カバー

Claims (11)

  1. 液晶パネルを備えた液晶表示装置において、
    前記液晶パネルの端部側から中央部へ向けて光を照射するために、前記液晶パネルの端部側に配置された光源と、
    前記液晶パネルの背面側に配置され、前記光源からの光を前記液晶パネルの表示面側に導くための導光板と、
    前記導光板の背面側に配置され、該導光板を支持するためのシャーシ部材と、
    前記光源の熱を前記シャーシ部材へ伝達するための熱伝導体と、を備え、
    前記シャーシ部材の端部側の所定領域と前記導光板との間に、断熱部材を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
  2. 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記シャーシ部材の端部側の所定領域と前記導光板との間に前記断熱部材が収納される空間を形成するために、前記シャーシ部材に段差部が形成されることを特徴とする液晶表示装置。
  3. 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記導光板の背面側と前記断熱部材及び前記シャーシ部材との間に、前記光源もしくは前記導光板を透過した光を前記液晶パネル側に向けて反射するための反射シートが配置されることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 請求項1に記載の液晶表示装置において、更に、前記シャーシ部材を放熱するための放熱機構が、該シャーシ部材の背面に設けられ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において、前記放熱機構は、前記シャーシ部材端部側の所定領域の背面と接触する放熱フレームと、前記シャーシ部材の中央部の背面に設けられたフィンと、前記放熱フレーム及び前記フィンと接触する熱拡散部材を含むことを特徴とする液晶表示装置。
  6. 請求項5に記載の液晶表示装置において、前記熱拡散部材は、その内部を液体が流通するヒートパイプであり、前記シャーシ部材端部側の所定領域の熱が前記放熱フレームに伝達され、前記放熱フレームに伝達された熱が前記ヒートパイプを介して前記フィンに伝達されることにより、前記光源の熱が、前記ヒートパイプにより前記シャーシ部材の中央部へ拡散されることを特徴とする液晶表示装置。
  7. 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記光源は、複数の発光ダイオードであることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記光源は、前記液晶パネルの左右端部側の一方または両方に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
  9. 請求項1に記載の液晶表示装置において、前記光源は、前記液晶パネルの上下端部側の一方または両方に配置されることを特徴とする液晶表示装置。
  10. 液晶パネルを備えた液晶表示装置において、
    前記液晶パネルの左右両端から中央部へ向けて光を照射するために、前記液晶パネルの左右端部側に配置された光源と、
    前記液晶パネルの背面側に配置され、前記光源からの光を前記液晶パネルの表示面側に導くための導光板と、
    前記導光板の背面側に配置され、該導光板を支持するためのシャーシ部材と、
    前記光源の熱を前記シャーシ部材へ伝達するための熱伝導体と、を備え、
    前記シャーシ部材の、前記光源が配置される端部近傍の部分が、前記液晶表示装置の背面側へ突出した凸部とされており、該凸部により形成された前記シャーシ部材と前記導光板との間の空間に、前記光源から前記シャーシ部材の端部に伝達された熱が前記導光板に伝わるのを防止するための断熱部材を設けたことを特徴とする液晶表示装置。
  11. 請求項1または10に記載の液晶表示装置において、前記断熱部材がスポンジであることを特徴とする液晶表示装置。
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