JP2012014947A - Lighting system and image display device equipped with it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置などの画像表示装置に用いられる照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device used in an image display device such as a liquid crystal display device.
液晶表示装置などの画像表示装置は、一般的に、画素の明度、色度などを制御するための表示パネルと、当該表示パネルに向けて光を照射するバックライト装置(照明装置)と、これらを制御するための制御回路及び回路基板とからなる。 In general, an image display device such as a liquid crystal display device includes a display panel for controlling brightness, chromaticity, and the like of a pixel, a backlight device (illumination device) that emits light toward the display panel, and these It consists of a control circuit and a circuit board for controlling.
バックライト装置は、画像表示装置内で光線を拡散させて、上記表示パネルに向け面発光を行うものである。バックライト装置には、光源がバックライト装置の裏面に分布させて設置される直下型方式と、光源がバックライト装置の側面から入光を行うべく設置されるエッジライト方式(「サイドライト方式」ともいう)とがある。エッジライト方式は、直下型方式に比べてバックライト装置の厚さを薄くすることができ、商品価値を高めることができるというメリットがある。 The backlight device diffuses light rays in the image display device and emits light toward the display panel. There are two types of backlight devices: a direct-light type in which light sources are distributed on the back side of the backlight device, and an edge light method in which the light source is installed to allow light to enter from the side of the backlight device (“side light method”). Also called). The edge light method has an advantage that the thickness of the backlight device can be reduced compared with the direct type and the commercial value can be increased.
画像表示装置に用いられる光源の種類としては、従来、冷陰極管が用いられてきた。近年では、発光ダイオード(以下、「LED」という)などの点状光源も用いられている。一般的に光源は、光と共に熱を発生させる。LEDの場合においても、電流を流して発光させることによって熱が発生する。その熱によってLEDが高温になると、発光効率が低下するほか、画像表示装置における素子の寿命が短くなり、最悪の場合、素子が破壊されて発光しなくなる恐れもある。 Conventionally, cold cathode fluorescent lamps have been used as types of light sources used in image display apparatuses. In recent years, point light sources such as light-emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) have also been used. In general, a light source generates heat together with light. Even in the case of an LED, heat is generated by causing a current to flow to emit light. When the LED becomes high temperature due to the heat, the luminous efficiency is lowered, and the lifetime of the element in the image display device is shortened. In the worst case, the element is destroyed and there is a possibility that the element does not emit light.
特にエッジライト方式においては、熱源となる光源がバックライト装置の裏面に分布しておらず、バックライト装置の周囲のエッジ部分に固まって設置されるため、放熱の観点から不利な構成となっている。なぜなら、熱は均一な分布を持つときが最も伝導及び放出しやすく、不均一な分布を持つほど伝導及び放出しにくくなるからである。 In particular, in the edge light system, the light source serving as a heat source is not distributed on the back surface of the backlight device, and is installed in the edge portion around the backlight device, which is a disadvantageous configuration from the viewpoint of heat dissipation. Yes. This is because heat is most likely to be conducted and released when it has a uniform distribution, and heat and conduction are less likely to occur when it has a non-uniform distribution.
さらに近年、携帯電話のような小型の画面(ディスプレイ)ではなく、テレビのような大型の画面(ディスプレイ)でもエッジライト方式が用いられるようになってきている。画面の大型化を図っていく場合には、通常、画面上の輝度を落とすわけにはいかないため、光源に求められる光量の総和を面積に比例させて増大させなければならない。すなわち、画面における縦方向または横方向の長さの2乗に比例させて光量を増やす必要が生じる。 Further, in recent years, the edge light system has been used not only on a small screen (display) such as a mobile phone but also on a large screen (display) such as a television. In order to increase the size of the screen, the luminance on the screen cannot usually be reduced. Therefore, the total amount of light required for the light source must be increased in proportion to the area. That is, it is necessary to increase the amount of light in proportion to the square of the length in the vertical direction or the horizontal direction on the screen.
その一方で、エッジライト方式の場合には、光源が設置できるスペースの増加量は画面(ディスプレイ)周囲の長さに比例する。すなわち、画面における縦方向または横方向の長さの1乗に比例した増加しか得られない。そのため、原理的に1つのLEDあたりに求められる光量は多くなり、発熱量は増加する。 On the other hand, in the case of the edge light system, the amount of increase in the space where the light source can be installed is proportional to the length of the periphery of the screen (display). That is, only an increase proportional to the first power of the length in the vertical or horizontal direction on the screen can be obtained. Therefore, in principle, the amount of light required per LED increases, and the amount of heat generation increases.
この状況は、直下型方式からエッジライト方式に移行して、画面の大型化を図る場合の光源に関わる一般法則である。しかし、画面周囲4辺からの入光方式よりも、画面の上下2辺または左右の2辺からの入光方式において、光源からの発熱がより大きくなる。特に、液晶テレビ、パソコンのディスプレイなどは、一般的に横長形状で用いられることから、上下2辺ではなく左右2辺からの入光の場合に発熱がより大きくなり、従来の放熱手法では対処できない状況が生じている。 This situation is a general rule relating to the light source when the screen size is increased from the direct type to the edge light method. However, heat generation from the light source is larger in the light incident method from the upper and lower two sides or the left and right sides of the screen than the light incident method from the four sides of the screen. In particular, LCD TVs, personal computer displays, etc. are generally used in a horizontally long shape, so that heat generation is greater when light enters from the left and right sides instead of the upper and lower sides, and conventional heat dissipation methods cannot cope with it. A situation has arisen.
ここで、従来の放熱手法としては、携帯電話、カーナビゲーションシステムなどの中小型の画面(ディスプレイ)を備えたバックライト装置においては、従来、素子の発熱による熱を逃がし、放熱する手法が行われている。例えば、特許文献1には、図7に示すように、導光板122の一端面、フレーム104、及び、放熱板105によって形成された筒状の収容部が、光源ユニット(バックライト装置)101を第1方向に抜き差し可能に構成され、光源ユニット101が、発光ダイオード102と、複数の発光ダイオード102が第1方向に並んで実装されたフィルム基板103と、フィルム基板103を支持する支持部及び当該支持部から第1方向に直交する第2方向に延出した反射部を有する放熱部材106と、フィルム基板103を支持部に接着するとともに放熱性を有する接着テープとを備え、収容部に差し込まれた状態において発光ダイオード102の発光面が導光板122の一端面と対向するとともに放熱部材106の反射部と放熱板105とが接触する光源ユニット101を備えた液晶表示装置110が示されている。また、特許文献2には、放熱フィンを備えたバックライト装置が示されている。
Here, as a conventional heat dissipation method, in a backlight device equipped with a small and medium-sized screen (display) such as a mobile phone and a car navigation system, conventionally, a method of releasing heat by releasing heat due to heat generated by the element has been performed. ing. For example, in
しかしながら、上記特許文献1に示されている液晶表示装置では、コストを低減することができないという問題がある。また、上記特許文献2に示されているバックライト装置では、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができないという問題がある。
However, the liquid crystal display device disclosed in
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができる照明装置及びそれを備えた画像表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide a lighting device capable of improving heat dissipation performance while maintaining structural strength and reducing cost. And providing an image display apparatus including the same.
本発明者らは、上記課題に鑑み、上記特許文献1に示される液晶表示装置において、コストを低減することができない理由を鋭意検討した。その結果、上記特許文献1に示される液晶表示装置では、断面の形状がT字型の角柱フレームを備えているため、当該角柱フレームの製造には押出し成型が必要となり、ネジ穴を開けるのが後加工となるので、製造コストが高くなることを見出した。
In view of the above problems, the present inventors have intensively studied the reason why the cost cannot be reduced in the liquid crystal display device disclosed in
そして、本発明者らは、平板を曲げ加工(板金加工)して形成されたフレームを用いて、当該フレームを放熱部材および熱伝導性部材と接触させることによって、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができるということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors of the present invention use a frame formed by bending a flat plate (sheet metal processing) to bring the frame into contact with a heat radiating member and a heat conductive member while maintaining structural strength. The inventors have found that the heat dissipation performance can be improved and the cost can be reduced, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明の照明装置では、上記の課題を解決するために、光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されていることを特徴としている。 That is, in the illumination device of the present invention, in order to solve the above problems, a light source, a light guide member having a light incident surface and a light emitting surface perpendicular to the light incident surface, and the light source as a light incident surface. A light source holding member to be disposed toward the heat radiation member, a heat radiating member disposed on the back surface of the light guide member to face the light emitting surface, and heat in contact with the light source holding member and the heat radiating member. The light source holding member has a surface facing the light guide member and a surface facing the heat radiating member, and the surface facing the heat radiating member is the heat radiating member. The heat conductive member is connected to a surface facing the light guide member, and the heat conductive member is a first plate-like portion in contact with the surface facing the light guide member of the light source holding member, and It has a second plate-like portion that contacts the surface of the heat dissipation member facing the light guide member. The light source is disposed on a surface of the light source holding member facing the light incident surface via a first plate-like part, and the light source holding member is arranged on the first plate-like part. A third plate-shaped portion in contact with the back surface of the surface facing the optical member, and a fourth plate-shaped portion in contact with the surface of the heat dissipation member facing the light guide member, The plate-like portion and the fourth plate-like portion are formed adjacent to the first plate-like portion and the third plate-like portion, respectively, by bending.
上記の構成によれば、熱伝導性部材によって熱が拡散されるため、光源保持部材及び放熱部材における熱分布が均一となり、放熱部材に効率よく熱を伝えることができる。これにより、当該照明装置全体において、光源から放熱部材までの熱伝導が良好になる。その結果、本発明の照明装置は、放熱性能を向上させることができる。 According to said structure, since heat is spread | diffused by a heat conductive member, the heat distribution in a light source holding member and a heat radiating member becomes uniform, and heat can be efficiently transmitted to a heat radiating member. Thereby, in the whole said illuminating device, the heat conduction from a light source to a heat radiating member becomes favorable. As a result, the lighting device of the present invention can improve the heat dissipation performance.
また、上記の構成によれば、放熱部材や光源保持部材とは別に熱伝導性部材を備えているので、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができる。 Moreover, according to said structure, since the heat conductive member is provided separately from the heat radiating member and the light source holding member, the heat radiating performance can be improved while maintaining the structural strength.
また、上記の構成によれば、熱伝導性部材によって熱が拡散されるため、光源における熱分布が均一となり、光源における温度のばらつきを低減することができる。その結果、本発明の照明装置は、光源の輝度ムラを抑制することができる。 Moreover, according to said structure, since heat is diffused by a heat conductive member, the heat distribution in a light source becomes uniform, and the dispersion | variation in the temperature in a light source can be reduced. As a result, the illumination device of the present invention can suppress uneven brightness of the light source.
また、上記の構成によれば、熱伝導性部材において、第二板状部が曲げ加工によって第一板状部と隣接して形成されており、光源保持部材において、第四板状部が曲げ加工によって第三板状部と隣接して形成されている。その結果、本発明の照明装置は、コストを低減することができる。 Further, according to the above configuration, in the heat conductive member, the second plate-shaped portion is formed adjacent to the first plate-shaped portion by bending, and the fourth plate-shaped portion is bent in the light source holding member. It is formed adjacent to the third plate-like part by processing. As a result, the lighting device of the present invention can reduce the cost.
また、本発明の照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記光源保持部材の断面の形状が、L字型またはコの字型であることが好ましい。 In the illuminating device of the present invention, it is preferable that a cross-sectional shape of the light source holding member in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emitting surface is L-shaped or U-shaped.
これにより、本発明の照明装置は、構造的な強度を保持しつつ光源保持部材の体積を減少させることができる。その結果、本発明の照明装置は、軽量化及びさらなるコスト削減を図ることができる。さらに、本発明の照明装置は、L字型またはコの字型の空間部分によって、放熱性能をより一層向上させることができる。 Thereby, the illuminating device of this invention can reduce the volume of a light source holding member, hold | maintaining structural intensity | strength. As a result, the lighting device of the present invention can achieve weight reduction and further cost reduction. Furthermore, the illuminating device of the present invention can further improve the heat dissipation performance by the L-shaped or U-shaped space portion.
また、本発明の照明装置は、第三板状部が上記光源と接触していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the 3rd plate-shaped part is contacting the said light source in the illuminating device of this invention.
これにより、本発明の照明装置は、光源における複数の面から熱を伝導させることができ、光源から放熱部材までの熱伝導を良好にすることができる。 Thereby, the illuminating device of this invention can conduct heat from the several surface in a light source, and can make favorable heat conduction from a light source to a thermal radiation member.
また、本発明の照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記熱伝導性部材の断面の形状が、L字型またはコの字型であることが好ましい。 In the illumination device of the present invention, it is preferable that a cross-sectional shape of the thermally conductive member in a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emitting surface is an L shape or a U shape. .
これにより、本発明の照明装置は、軽量化及びさらなるコスト削減を図ることができる。 Thereby, the illuminating device of this invention can aim at weight reduction and the further cost reduction.
また、本発明の照明装置は、上記熱伝導性部材の熱伝導率が、200W/m・K以上、1000W/m・K以下の範囲内であることが好ましい。 In the lighting device of the present invention, it is preferable that the thermal conductivity of the thermal conductive member is in a range of 200 W / m · K or more and 1000 W / m · K or less.
これにより、本発明の照明装置は、上記熱伝導性部材によって効率的に熱を拡散することができる。その結果、本発明の照明装置は、放熱部材に対してより一層効率よく熱を伝えることができる。 Thereby, the illuminating device of this invention can diffuse a heat | fever efficiently with the said heat conductive member. As a result, the lighting device of the present invention can transfer heat to the heat dissipation member more efficiently.
また、本発明の画像表示装置は、上記照明装置を備えていることを特徴としている。 In addition, an image display device of the present invention includes the above-described illumination device.
これにより、本発明の画像表示装置は、光源の輝度ムラを抑制することができ、かつ構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させるので、光源の温度を下げることができ発光効率を向上させることができる。また、本発明の画像表示装置は、大画面を照射するために高輝度にて動作させた場合でも素子の温度上昇を抑制することができ、サイド入光による大型かつ薄型の画像表示装置の動作を可能にする。 As a result, the image display apparatus of the present invention can suppress the uneven brightness of the light source and improve the heat dissipation performance while maintaining the structural strength, so the temperature of the light source can be lowered and the luminous efficiency can be improved. Can be made. In addition, the image display device of the present invention can suppress the temperature rise of the element even when operated at high brightness to illuminate a large screen, and the operation of a large and thin image display device due to side incident light. Enable.
本発明の照明装置は、以上のように、光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されているものである。 As described above, the illuminating device of the present invention has a light source, a light guide member having a light incident surface and a light emitting surface perpendicular to the light incident surface, and the light source disposed toward the light incident surface. A light source holding member, a heat radiating member disposed on the back surface of the light guide member to face the light emitting surface, and a heat conductive member in contact with the light source holding member and the heat radiating member. The light source holding member has a surface facing the light guide member and a surface facing the heat radiating member, and the surface facing the heat radiating member is the light guide member of the heat radiating member. The heat conductive member is connected to a surface of the light source holding member in contact with a surface of the light source holding member facing the light guide member, and The second light source has a second plate-like portion in contact with the surface facing the optical member, and the light source is The light source holding member is disposed on the surface facing the light incident surface via the first plate-like portion, and the light source holding member is the surface of the first plate-like portion facing the light guide member. A third plate-shaped portion in contact with the back surface of the heat-dissipating member, and a fourth plate-shaped portion in contact with the surface of the heat radiating member facing the light guide member. The portions are formed adjacent to the first plate portion and the third plate portion by bending.
それゆえ、本発明の照明装置は、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、光源の輝度ムラを抑制することができ、かつコストを低減することができるという効果を奏する。 Therefore, the lighting device of the present invention can improve the heat dissipation performance while maintaining the structural strength, can suppress the luminance unevenness of the light source, and can reduce the cost. .
本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。 One embodiment of the present invention will be described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these explanations, and modifications other than the following exemplifications are made as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Can be implemented.
(I)本実施形態における照明装置の構成
本実施形態における照明装置では、光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されている。ここで、導光部材は、該導光部材内部へ向けて該光源保持部材上に配置された該光源からの光を、該導光部材の光入射面より入射させて、該導光部材の光出射面より光を出射させる。
(I) Configuration of Illumination Device in the Present Embodiment In the illumination device in the present embodiment, a light source, a light guide member having a light incident surface and a light emitting surface perpendicular to the light incident surface, and light incident on the light source. A light source holding member to be arranged toward the surface, a heat radiating member arranged to face the light emitting surface on the back surface of the light guide member, and the light source holding member and the heat radiating member in contact with each other. A heat conductive member is provided, and the light source holding member has a surface facing the light guide member and a surface facing the heat dissipation member, and the surface facing the heat dissipation member is the heat dissipation member. A first plate-like portion that is connected to a surface of the member facing the light guide member, and the heat conductive member is in contact with a surface of the light source holding member facing the light guide member; and A second surface of the heat dissipating member in contact with the surface facing the light guide member; The light source is disposed on a surface of the light source holding member facing the light incident surface via a first plate portion, and the light source holding member is a first plate. A third plate-shaped portion in contact with the back surface of the surface facing the light guide member, and a fourth plate-shaped portion in contact with the surface of the heat dissipation member facing the light guide member. The second plate portion and the fourth plate portion are formed adjacent to the first plate portion and the third plate portion by bending, respectively. Here, the light guide member causes light from the light source disposed on the light source holding member to enter the light guide member from the light incident surface of the light guide member, and enters the light guide member. Light is emitted from the light exit surface.
すなわち、本実施形態における照明装置は、光源および導光部材を備えており、光源からの光を導光部材の光入射面より入射させて、導光部材の光出射面より光を出射させる。光出射面側からみた導光部材の背面には、光源にて生成された熱量を装置外部へ放出する機能を有している。光源は、導光部材の、光出射面に垂直な面を有している、放熱部材と接続された光源保持部材上に熱伝導性部材を介して設けられており、その光軸が該導光部材内部へ向けられている。ここで、上記光源が熱伝導性部材を介して該光源保持部材上に配置されていることによって、該光源にて生成された熱量が首尾よく放熱部材へ伝えられて、放熱部材から装置外部へその熱量を放出する。また、上記熱伝導性部材は、上記放熱部材と結合する第二板状部、および第二板状部から曲げ加工によって立ち上げられた第一板状部を有している。また、上記光源保持部材は、上記放熱部材と結合する第四板状部、および第四板状部から曲げ加工によって立ち上げられた第三板状部を有している。 That is, the illuminating device in the present embodiment includes a light source and a light guide member. Light from the light source is incident from the light incident surface of the light guide member, and light is emitted from the light output surface of the light guide member. The back surface of the light guide member viewed from the light emitting surface side has a function of releasing the amount of heat generated by the light source to the outside of the apparatus. The light source is provided on the light source holding member connected to the heat radiating member, which has a surface perpendicular to the light emitting surface of the light guide member, and the optical axis thereof is guided. It is directed to the inside of the optical member. Here, since the light source is disposed on the light source holding member via the heat conductive member, the amount of heat generated by the light source is successfully transmitted to the heat radiating member, and from the heat radiating member to the outside of the apparatus. The amount of heat is released. Moreover, the said heat conductive member has the 1st plate-shaped part raised by the bending process from the 2nd plate-shaped part couple | bonded with the said heat radiating member, and a 2nd plate-shaped part. The light source holding member includes a fourth plate-like portion that is coupled to the heat dissipation member, and a third plate-like portion that is raised from the fourth plate-like portion by bending.
本実施形態における照明装置は、放熱部材からなる筐体を備えていてもよい。また、本実施形態における照明装置において、光源保持部材は、構造補強部として放熱部材上に配置されている。 The illuminating device in this embodiment may be provided with the housing | casing which consists of a heat radiating member. Moreover, in the illuminating device in this embodiment, the light source holding member is arrange | positioned on the heat radiating member as a structural reinforcement part.
また、本実施形態における照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記光源保持部材の断面の形状が、L字型またはコの字型であることが好ましい。また、本実施形態における照明装置は、第三板状部は、上記光源と接触されていることが好ましい。また、本実施形態における照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記熱伝導性部材の断面の形状が、L字型またはコの字型であることが好ましい。 In the illumination device according to this embodiment, the shape of the cross section of the light source holding member on a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emitting surface is preferably L-shaped or U-shaped. . Moreover, as for the illuminating device in this embodiment, it is preferable that the 3rd plate-shaped part is contacting the said light source. In the illumination device according to the present embodiment, the cross-sectional shape of the thermally conductive member on a plane perpendicular to both the light incident surface and the light emitting surface is L-shaped or U-shaped. preferable.
具体的には、図1〜6を参照しながら具体的に説明する。図1は、本実施形態におけるバックライト装置(照明装置)1を備えた液晶表示装置(画像表示装置)10の構成を示す模式的な断面図である。図2(a)〜(c)及び図3(a)〜(c)は、本実施形態におけるバックライト装置1の光源7付近の構成を示す断面図である。
Specifically, it demonstrates concretely, referring FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device (image display device) 10 including a backlight device (illumination device) 1 according to the present embodiment. FIGS. 2A to 2C and FIGS. 3A to 3C are cross-sectional views showing a configuration in the vicinity of the
図1〜図3に示すように、本実施形態におけるバックライト装置1は、主として、光源7(複数の点状光源(発光素子)2及び点状光源2を実装する基板3)、光源7を固定するフレーム(光源保持部材)4、フレーム4に接続されるシャーシ(放熱部材)5、光源7とフレーム4との間に配置されかつシャーシ5と接続されている熱伝導板6、光源7から入射された光を出射する導光板(導光部材)22を備えている。なお、各部材(部品)の接続の手段としては、ネジ止めのほかに、例えば、粘着テープ、接着剤等による固定;勘合;圧接;などの方法が考えられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
また、図1に示すように、本実施形態における液晶表示装置10は、主として、バックライト装置1、反射シート21、光学シート23、液晶パネル24及びベゼル(外枠)25を備えている。なお、図1では、図2(b)に示すバックライト装置1を用いて説明しているが、「図2(b)に示すバックライト装置1」に代えて、「図2(a)・(c)または図3(a)〜(c)に示すバックライト装置1」を用いても本実施形態に含まれる。
As shown in FIG. 1, the liquid
本実施形態におけるバックライト装置1は、光源7からの発熱を放熱部材5に伝えるにあたって、熱伝導の性能を向上させるという目的を、熱経路中にて熱を拡散させ熱分布を均一化させることができる構成を用いることによって実現している。各部材の詳細については、以下に説明する。
The
<光源(発光素子及び基板)>
本実施形態のバックライト装置1に用いられる光源7は、点状光源(発光素子)2のみでもよいし、点状光源2を基板3に担持させたものでもよい。図1〜図6では、光源7は、点状光源2を基板3に担持させたものとして示している。
<Light source (light emitting element and substrate)>
The
なお、本実施形態のバックライト装置1において、光源7が熱源となり、放熱の必要性が生じる。
In the
本実施形態のバックライト装置1に用いられる点状光源2としては、例えば、発光ダイオード(LED)、冷陰極管(CCFL)などが挙げられる。発光ダイオード(LED)としては、白色LED光源、RGB−LED(R、G、Bのチップがそれぞれ1つのパッケージ内にモールドされている発光ダイオード)光源、マルチカラーLED光源、レーザー光源のいずれも好ましく用いうる。
Examples of the point
本実施形態のバックライト装置1に用いられる基板(光源基板、発光基板)3としては、点状光源2を実装することができるものであれば特に限定されない。例えば、熱伝導率の高いアルミニウム(Al)、銅(Cu)等を基材とするメタル基板などを好ましく用いうる。
The substrate (light source substrate, light emitting substrate) 3 used in the
本実施形態において、「実装」とは、光源などの電子部品を基板の上に取り付けることをいう。本実施形態において、光源などを基板の上に取り付ける方法は特に限定されず、例えば、はんだ付けによって取り付ける方法などが挙げられる。 In the present embodiment, “mounting” refers to mounting an electronic component such as a light source on a substrate. In this embodiment, the method of attaching a light source etc. on a board | substrate is not specifically limited, For example, the method of attaching by soldering etc. are mentioned.
<フレーム(光源保持部材)>
本実施形態のバックライト装置1に用いられるフレーム4の材料としては、構造的強度を有しているものであれば特に限定されない。また、本実施形態のバックライト装置1に用いられるフレーム4としては、例えば、アルミ合金、鋼板、ステンレスなどを好ましく用いうる。アルミ合金としては、A5052(引っ張り強さ195N/mm2、熱伝導率138W/m・K)、A6063(引っ張り強さ185N/mm2、熱伝導率209W/m・K)などの材料が挙げられる。鋼板としては、SECC(熱伝導率70W/m・K)などの材料が挙げられる。ステンレスとしては、SUS(熱伝導率15W/m・K)などの材料が挙げられる。
<Frame (light source holding member)>
The material of the
本実施形態のバックライト装置1に用いられるフレーム4は、熱伝導板6における第一板状部の、導光板22に対向している面の背面と接する第三板状部、および、シャーシ5の、導光板22に対向している面と接する第四板状部を有しており、第四板状部が曲げ加工によって第三板状部と隣接して形成されている。また、本実施形態のバックライト装置1に用いられるフレーム4は、導光板22の光入射面および光出射面の両方に垂直な平面における断面(図2及び図3に示す面)の形状が、図2(c)及び図3(c)に示すようなL字型、または図2(a)・(b)及び図3(a)・(b)に示すようなコの字型であることが好ましい。すなわち、本実施形態のバックライト装置1に用いられるフレーム4は、当該断面の形状が、図4に示す形状から一部が切り取られていることが好ましい。
The
フレーム4の形状をL字型またはコの字型の断面を有する多角柱形状とすることによって、長方形もしくは正方形の断面を有する四角柱形状と比べて、材料費が削減できるほか、コの字型、L字型などのように平板を折り曲げることによって機械的強度を高めることができる。
By making the shape of the
本実施形態のバックライト装置1に用いられるフレーム4は、波状の加工が施されていてもよい。これにより、強度をアップさせることができる。
The
フレーム4は、導光板22の光出射面に垂直な面を有している。また、フレーム4は、当該光出射面に垂直な面にて導光板22を囲んでいてもよいし、囲んでいなくてもよい。また、フレーム4は、導光板22の隣り合わない2面に対向して、シャーシ5の両端に構造補強柱として配置されていることが好ましい。
The
<シャーシ(放熱部材)>
本実施形態のバックライト装置1に用いられるシャーシ5の材料としては、放熱性能及び構造的強度を有しているものであれば特に限定されない。また、本実施形態のバックライト装置1に用いられるシャーシ5としては、例えば、アルミ合金、鋼板、ステンレスなどを好ましく用いうる。アルミ合金としては、A5052(引っ張り強さ195N/mm2、熱伝導率138W/m・K)、A6063(引っ張り強さ185N/mm2、熱伝導率209W/m・K)などの材料が挙げられる。鋼板としては、SECC(熱伝導率70W/m・K)などの材料が挙げられる。ステンレスとしては、SUS(熱伝導率15W/m・K)などの材料が挙げられる。
<Chassis (heat dissipation member)>
The material of the
<熱伝導板(熱伝導性部材)>
本実施形態のバックライト装置1に用いられる熱伝導板6としては、熱伝導率が高いものを用いる。熱伝導板6の熱伝導率は、好ましくは200W/m・K以上、1000W/m・K以下の範囲内である。熱伝導板6の熱伝導率が200W/m・K未満である場合には、熱伝導が不十分になり熱が放熱部材に広がらないため、放熱に寄与する面積が小さくなり、放熱性能が不足するという理由から好ましくない。一方、熱伝導板6の熱伝導率が1000W/m・Kよりも大きい場合には、値段が高い、柔らかくて使いづらい、経年劣化を生じるなどという理由から好ましくない。
<Heat conductive plate (thermal conductive member)>
As the heat
本実施形態において、「熱伝導率」とは、熱伝導において、熱の流れに垂直な単位面積を通って単位時間に流れる熱量を、単位長さあたりの温度差(温度勾配)で割った値(W/m・K)を意味する。 In the present embodiment, the “thermal conductivity” is a value obtained by dividing the amount of heat flowing in a unit time through a unit area perpendicular to the heat flow by a temperature difference (temperature gradient) per unit length in heat conduction. (W / m · K).
また、本実施形態において、「熱抵抗」とは、温度の伝え難さを表す値であり、単位時間あたりの発熱量に対する温度上昇量(℃/W)を意味する。 Further, in the present embodiment, “thermal resistance” is a value representing the difficulty of transmitting temperature, and means a temperature increase amount (° C./W) with respect to a heat generation amount per unit time.
また、本実施形態のバックライト装置1に用いられる熱伝導板6としては、構造的強度は要求されないので、熱伝導率が高い材料を選べばよい。例えば、アルミニウム、銅、カーボン、銀などを好ましく用いうる。純アルミとしては、A1050(熱伝導率225W/m・K)などの材料が挙げられる。純銅としては、C1100(熱伝導率391W/m・K)などの材料が挙げられる。それ以外に、カーボン、銀等のフィラーを含むシート、ヒートパイプ内蔵の金属平板などの材料も用いることができる。
Moreover, as the heat
本実施形態のバックライト装置1に用いられる熱伝導板6の熱伝導率は、フレーム4及びシャーシ5の熱伝導率よりも大きい。また、熱伝導板6の厚さとしては、0.5〜2mm程度が好ましい。
The heat conductivity of the heat
本実施形態のバックライト装置1に用いられる熱伝導板6は、フレーム4の、導光板22に対向している面と接する第一板状部、および、シャーシ5の、導光板22に対向している面と接する第二板状部を有している。また、本実施形態のバックライト装置1に用いられる熱伝導板6は、導光板22の光入射面および光出射面の両方に垂直な平面における断面(図2及び図3に示す面)の形状が、図2(a)〜(c)に示すようなL字型または図3(a)〜(c)に示すようなコの字型であることが好ましい。なお、図3(a)〜(c)に示す熱伝導板6におけるコの字型の形状において、上側(液晶パネル24側)の部分の長さは、下側(シャーシ5側)の部分の長さと比較して、短くてもよいし、同じであってもよい。
The heat
本実施形態のバックライト装置1に用いられる熱伝導板6は、波状の加工が施されていてもよい。これにより、強度をアップさせることができる。
The heat
<導光板(導光部材)>
本実施形態のバックライト装置1に用いられる導光板22としては、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有しており、光源7から入射された光を出射することができるものであれば特に限定されない。
<Light guide plate (light guide member)>
The
<その他の部材>
本実施形態における液晶表示装置10において、反射シート21、光学シート23、液晶パネル24及びベゼル25は、従来公知の液晶表示装置に備えられるものを用いることができる。
<Other members>
In the liquid
<各部材の関連性>
本実施形態のバックライト装置1における各部材の関連性について、図5を参照しながら以下に具体的に説明する。
<Relevance of each member>
The relevance of each member in the
図5に示すように、フレーム4に熱伝導板6の機能を併せ持たせて熱伝導板6を省略しようとすると、フレーム4に構造的強度と熱伝導性との両方の性能を併せ持たせなければならなくなる。しかし一般的に、その2つの性能を両立させることは難しい。例えば、構造部材として一般的な(構造的強度に優れた)アルミ合金であるA5052の熱伝導率は、SUSなどに比べると高いものの、純銅であるC1100の半分以下である。その一方、熱伝導性に優れた純アルミであるA1050では、構造部材として用いるには強度が不足している(構造的強度に劣っている)。A1050は、ひっぱり強さ、せん断強さ及び耐力という全ての点においてA5052よりも劣っている。また、A1050は、硬度も劣るため、ネジ締結のためにタッピングを行っても、実際には容易にタッピングの効果がなくなるという問題がある。よって、構造的強度と熱伝導性との両方の性能を併せ持たせるためには、フレーム4とは別に熱伝導板6が必須となる。
As shown in FIG. 5, if the
逆に、フレーム4を省略して構造的強度をシャーシ5に担保させ、熱伝導性の観点から熱伝導板6のみを採用しようとすると、携帯電話及びカーナビゲーションシステム程度の中小型パネルであれば、光源に必要な総光量が小さいため、その2つの性能を両立させることができる可能性はある。しかし、液晶テレビ、デジタルサイネージ用ディスプレイなどのような大型ディスプレイでは、その重量は面積的に増加するため、シャーシ5のみで構造的強度を保たせるなら、大型化に比例してシャーシ5の厚みを増加させる必要がある。その場合、重量、材料費、加工性などの面で現実的ではない。よって、シャーシ5を現実的な厚みである2mm程度以下にして構造的強度を成り立たせるには、シャーシ5とは別にフレーム4が必須となる。
Conversely, if the
従って、構造的強度はフレーム4に、熱伝導性は熱伝導板6に、それぞれ役割分担を行い、それぞれに最適な部材を用いることによって、トータルとして最も優れた性能を発揮させることができる。
Accordingly, the structural strength is assigned to the
また、同じエッジライト式のバックライトであっても、大型化が進んだ上で、さらに4辺入光から2辺入光、2辺入光の中でも長辺である上下入光から短辺である左右入光と形態が変われば、熱源が密集することによって熱的な条件が厳しくなる。そのため、上記のような構造的強度部材と熱伝導性部材とを役割分担しそれぞれの性能を最大限に発揮させることがより一層重要となる。 In addition, even with the same edge light type backlight, as the size of the backlight has increased, the long side of the four-sided incident light to the two-sided incident light and the two-sided incident light have a longer side from the upper and lower light incidents. If the left and right incident light and the form change, the thermal conditions become more severe due to the dense heat sources. For this reason, it is even more important to share the roles of the structural strength member and the heat conductive member as described above and to maximize the performance of each member.
<熱伝導の手法>
本実施形態のバックライト装置1における熱伝導の手法について、図6(a)・(b)を参照しながら以下に具体的に説明する。なお、以下の説明では、光源7が点状光源2を基板3に担持させたものである場合を例に挙げて説明している。
<Method of heat conduction>
A method of heat conduction in the
LEDなどの点状光源2から発生した熱は、まず基板3へと伝えられる。このとき、基板3の厚さは、メタル基板の場合では一般的に1〜2mm程度、基板3の長手方向の長さは画面の一辺の長さ分であるため、画面サイズにも依存するが、一般的に300mm〜1200mm程度である。そして、基板3の長手方向に複数の点状光源2が配列している。点状光源2の大きさとしては、一辺が3mm〜10mm程度の矩形(長方形、正方形など)が一般的である。
Heat generated from the point
その場合、基板3の厚さ方向への熱伝導は、点状光源2の大きさの範囲にて熱が伝達するため、比較的良好である。しかし、基板3の長手方向への熱伝導は、基板3の厚さ方向の範囲でしか進行しないため、厚さ方向への熱伝導と比べて劣る。このため、LEDの配置などによって熱に分布が生じる。
In that case, heat conduction in the thickness direction of the
具体的には、中央付近のLEDには、両隣に他のLEDが存在して密集しているため、熱がこもる。一方、端に配置されたLEDは、片隣に熱源が無いため、熱が拡散しやすい。その結果、点状光源2にて発生した熱は、基板3の長手方向に熱分布を持つことになる。また一般的に、LEDは温度によって発光効率が変化する。各LEDによって発熱状態に違いがある状態で全LEDを動作させると、発光状態が異なることからバックライト装置1における輝度ムラの発生につながり、このままの状態では好ましくない。本実施形態は、この状態を解消することができる。その原理は、以下の通りである。
Specifically, the LEDs near the center are densely populated with other LEDs on both sides, so heat is trapped. On the other hand, since the LED arranged at the end has no heat source next to it, heat is likely to diffuse. As a result, the heat generated by the point
本実施形態によれば、基板3は、熱伝導板6を介しフレーム4と接触している。熱伝導板6は、上述のとおり熱伝導率が高い材料で形成されている。また、フレーム4は、構造的強度を保つ部材であるため、基板3と比較して断面積が大きい。従って、フレーム4の長手方向への熱抵抗は基板3よりも小さく、熱伝導板6及びフレーム4内にて十分に熱拡散が行われる。その結果、基板3の温度を均一化する効果が生じ、LEDの動作温度のばらつきを低減するため、バックライト装置1における輝度ムラを抑制することができる。
According to the present embodiment, the
また、熱の均一化は、熱抵抗を低減する効果も持ち合わせている。熱の分布が不均一であるときに熱伝導が悪くなる仕組みは、以下のように説明される。 In addition, heat uniformity has the effect of reducing thermal resistance. The mechanism by which heat conduction deteriorates when the heat distribution is uneven is explained as follows.
図6(a)・(b)は、ある熱伝導体11に大きさの違う熱源12・13それぞれを搭載した場合の断面図である。熱伝導体11は、図6(a)・(b)にて同じものであり、熱伝導率が同じであるため、単位面積あたりの熱抵抗も同じである。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views when heat sources 12 and 13 having different sizes are mounted on a
熱源12・13それぞれに単位時間あたり同じだけの熱量を与えた場合において、それぞれ熱伝導体11内を45度則に従って熱が伝導される。しかし、熱伝導体11におけるある断面Aにおいて、図6(a)の場合と比較して図6(b)の場合では、熱の伝導に寄与する領域が狭く、狭い面積に熱が集中する。熱伝導体11における単位面積あたりの熱抵抗は等しいため、図6(a)の場合と比較して図6(b)の場合では、熱の伝導に寄与する面積が少ないので熱抵抗が上がる。これにより、熱伝導体11の上下での温度差は、図6(a)の場合と比較して図6(b)の場合に大きくなり、熱伝導が悪くなることが分かる。
When the same amount of heat is given to each of the
従って、単位時間あたりに同じ熱量を投入した場合の、熱伝導体11の熱伝導を向上させようとすれば、熱を面積的に広げてから熱伝導を行う方が、熱伝導が良くなることがわかる。また、最も熱伝導が良くなるのは、熱の分布が均一であるときであることがわかる。
Therefore, if the heat conduction of the
本実施形態によれば、基板3から熱伝導板6及びフレーム4に伝えられた熱は、均一な分布を持った状態でシャーシ5に伝えられる。このため、熱伝導の良い状態でシャーシ5まで熱伝導が行われる。そして、シャーシ5への熱伝導が良ければ、シャーシ5の温度が高くなり、大気温度との温度差が開くことから熱交換の効率が上がる。その結果、バックライト装置1の放熱性能が向上する。さらには、熱伝導板6の平面方向への熱抵抗が、シャーシ5の平面方向への熱抵抗よりも小さくなるような構成とすることによって、シャーシ5の平面方向での熱分布が均一化されるので、放熱の性能を上げることができるようになる。
According to the present embodiment, the heat transferred from the
なお、バックライト装置1における各部材の間には、樹脂シート、金属シート、グリースなどの熱伝導補助材が挿入されていると、界面の熱抵抗をさらに下げることができるため望ましい。
In addition, it is desirable that a heat conduction auxiliary material such as a resin sheet, a metal sheet, or grease is inserted between each member in the
(II)本実施形態における照明装置の製造方法
本実施形態における照明装置の製造方法は、光源7(点状光源2及び基板3)、熱伝導板6、フレーム4並びにシャーシ5を、順番に接続していく。その後、導光板22を配置する。各部材の接続の手段としては、ネジ止めのほかに、例えば、粘着テープ、接着剤等による固定;勘合;圧接;などの方法が挙げられる。
(II) Manufacturing method of lighting device in the present embodiment The manufacturing method of the lighting device in the present embodiment connects the light source 7 (the point
(III)本実施形態の変形例
なお、本実施形態の照明装置は、例えば、サイドライト式バックライトの発光基板を支える部材を、2つのL字状部材で構成するという構成であってもよい。
(III) Modified Example of the Present Embodiment The illumination device of the present embodiment may be configured such that, for example, a member that supports the light emitting substrate of the sidelight type backlight is configured by two L-shaped members. .
また、本実施形態の照明装置は、例えば、発光基板をL字状部材で挟んだ構成であってもよい。 Moreover, the structure which pinched | interposed the light emission board | substrate with the L-shaped member may be sufficient as the illuminating device of this embodiment, for example.
また、本実施形態の照明装置は、例えば、L字状部材が曲げ加工で作成されているという構成であってもよい。 Moreover, the structure by which the L-shaped member is produced by the bending process may be sufficient as the illuminating device of this embodiment, for example.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、携帯電話、ノートパソコン、テレビ等の液晶表示装置などに備えられる面発光バックライト装置、特に光源にLED等の点状光源を用いたサイドエッジ方式の大型バックライト装置に好適に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitably used for a surface emitting backlight device provided in a liquid crystal display device such as a mobile phone, a notebook personal computer, and a television, particularly a side edge type large backlight device using a point light source such as an LED as a light source. can do.
1 バックライト装置(照明装置)
2 点状光源(発光素子、光源)
3 基板
4 フレーム(光源保持部材)
5 シャーシ(放熱部材)
6 熱伝導板(熱伝導性部材)
7 光源
10 液晶表示装置(画像表示装置)
11 熱伝導体
12 熱源
13 熱源
21 反射シート
22 導光板(導光部材)
23 光学シート
24 液晶パネル
25 ベゼル(外枠)
1 Backlight device (lighting device)
2 Point light source (light emitting element, light source)
3
5 Chassis (heat dissipation member)
6 Thermal conductive plate (thermal conductive member)
7
DESCRIPTION OF
23
Claims (6)
上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、
上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、
上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、
上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、
第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されている
ことを特徴とする照明装置。 A light source, a light guide member having a light incident surface and a light exit surface perpendicular to the light incident surface, a light source holding member for disposing the light source toward the light incident surface, and a back surface of the light guide member A heat dissipating member disposed to face the light emitting surface, and a heat conductive member in contact with the light source holding member and the heat dissipating member,
The light source holding member has a surface facing the light guide member and a surface facing the heat radiating member, and a surface facing the heat radiating member faces the light guide member of the heat radiating member. Connected to the surface to be
The heat conductive member is in contact with a first plate-like portion that is in contact with a surface of the light source holding member that faces the light guide member, and a surface of the heat dissipation member that is opposed to the light guide member. Has a second plate-like part,
The light source is disposed on a surface of the light source holding member facing the light incident surface via a first plate-shaped portion,
The light source holding member includes a third plate-shaped portion that is in contact with the back surface of the first plate-shaped portion that faces the light guide member, and a surface of the heat dissipation member that faces the light guide member. Has a fourth plate-shaped part in contact with
The second plate-like portion and the fourth plate-like portion are formed adjacent to the first plate-like portion and the third plate-like portion, respectively, by bending.
An image display device comprising the illumination device according to claim 1.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20120207 |