JP5949259B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、２種類の光源を有する液晶表示装置の冷却構造に関するものである。

液晶表示装置が備える液晶表示素子は、自ら発光しない。このため、液晶表示装置は液晶表示素子を照明する光源として、液晶表示素子の背面にバックライト装置を備えている。近年では、青色発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ））の性能が飛躍的に向上したことに伴い、光源に青色ＬＥＤを利用したバックライト装置が広く採用されている。

この青色ＬＥＤを利用した光源は、青色のＬＥＤと、青色ＬＥＤから発される光を吸収し青色の補色（すなわち、緑色と赤色を含む色、黄色）となる光を発光する蛍光体とを構成要素としている。このようなＬＥＤを白色ＬＥＤと呼ぶ。

白色ＬＥＤは、電気−光変換効率が高く、低消費電力化に有効である。しかしながら一方で、白色ＬＥＤはその波長帯域幅が広く、色再現範囲が狭いという問題を有する。液晶表示装置は、その液晶表示素子の内部にカラーフィルタを備えている。液晶表示装置は、このカラーフィルタによって赤色、緑色および青色のスペクトル範囲だけを取り出して、色表現を行っている。白色ＬＥＤのように波長帯域幅の広い連続スペクトルを有する光源は、色再現範囲を広げるために、カラーフィルタの表示色の色純度を高める必要がある。つまり、カラーフィルタを透過する波長帯域は狭く設定される。しかし、カラーフィルタを透過する波長帯域を狭く設定すると、光の利用効率が低下する。なぜなら、液晶表示素子の画像表示に用いられない不要な光の量が多くなるからである。また、液晶表示素子の表示面の輝度の低下、さらには液晶表示装置の消費電力の増大につながるという問題が発生する。

このような問題点の改善策として、白色ＬＥＤに変え、より色純度の高い単色ＬＥＤを採用したバックライト装置が提案されている。単色ＬＥＤの色は、赤色、緑色および青色である。また、単色ＬＥＤよりもさらに色純度の高いレーザーを用いたバックライト装置が提案されている。レーザーの色は、赤色、緑色および青色である。色純度が高いということは、波長幅が狭く単色性に優れていることである。これらの光源をバックライト装置に採用することで、液晶表示装置の色再現範囲を広げることが可能となる。

しかし、３原色の単色ＬＥＤやレーザーで構成される光源には、素子の温度が上昇するに従い電気−光変換効率が著しく低下するものがある。特に赤色レーザーは高温状態で高出力の光を出射し続けると劣化が加速し、素子の寿命が短くなってしまう。その為、環境温度が高温時にも所望の光量を得るためには一般的には放熱機構が必要になる。

特許文献１には、液晶表示パネル３の２つの長辺に沿って、光源であるＬＥＤモジュールが配置された液晶表示装置１が示されている。ＬＥＤモジュールは、背面フレーム７の立ち上がり部８に取り付けられている（段落０００９、図２）。ヒートシンク２７は背面フレーム７の裏面側のＬＥＤ駆動電源３１および制御基板２９の部分を除く、ほぼ全体に熱的に接触して取り付けられている（図１）。

特開２００６−２６７９３６（段落０００９、段落００１２、図１、図２）

しかしながら、背面フレーム７は、一般的にアルミニウムなどの相対的に熱伝導率の大きな材料の板材を加工している（段落００１２、図２）。そのため背面フレーム７の板厚はそれほど大きなものでは無く、発熱源である光源から離れた位置のヒートシンク２７は、放熱に対する寄与率が低いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みて成されたものであって、２種類の光源の間に光学部品を配置して、他の光源の発する熱の影響を抑えるとともに、２種類の光源の熱を１つの放熱器で放熱する液晶表示装置を得ることを目的とする。

本願発明に係る液晶表示装置は、第１の光を発する第１の光源と、第２の光を発する第２の光源と、前記第１の光および前記第２の光を同一の端面から入射する入射面を有し、面状の光を出射する出射面を有する導光板と、前記第１の光を前記導光板に導く導光素子と、前記第１の光源の発する熱および前記第２の光源の発する熱を放熱する放熱器と、前記第１の光源、前記第２の光源および前記放熱器を保持する板金とを備え、前記第１の光源は、前記導光板に対して前記出射面と反対側に配置され、前記第２の光源は、前記入射面と対向して配置され、前記放熱器は、前記第１の光源が前記板金に取り付けられた面の反対側の面に取り付けられ、前記第１の光源とともに前記板金を挟む位置に配置され、前記導光素子は、前記第１の光の進行方向を変更する反射部を有し、前記反射部が前記第１の光源と前記第２の光源との間をさえぎる。

２種類の光源の発する熱が他の光源に及ぼす影響を抑えて、２種類の光源の発する熱を、１つの放熱器で放熱できる。

実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す斜視図である。 実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す部分斜視図である。 実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す部分斜視図である。 実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す構成図である。 実施の形態１の放熱器の構成を示す斜視図である。 実施の形態１の放熱器の構成を示す斜視図である。 実施の形態１の液晶表示装置の構成を示す構成図である。

実施の形態１．
以下、図の説明を容易にするために液晶表示装置１００の短辺方向をＹ軸方向とし、長辺方向をＸ軸方向とし、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸方向とする。液晶表示装置１００の表示面側を＋Ｚ軸方向とする。また、液晶表示装置の上方向を＋Ｙ軸方向とする。液晶表示装置１００の表示面を見て（対向して）左側を＋Ｘ軸方向とする。

図１は、本発明に係る実施の形態１の液晶表示装置１００の背面斜視図である。背面板金１は、板材である。背面板金１は、例えばアルミニウムをプレス加工によって成形している。放熱器２ａ，２ｂは、背面板金１の裏面側（−Ｚ軸方向側）に配置されている。放熱器２ａ，２ｂは、背面板金１のＸ軸方向の両端付近に配置されている。放熱器２ａ，２ｂは、背面板金１の裏面に左右対称に配置されている。放熱器２ａ，２ｂの風路は、鉛直方向（＋Ｙ軸方向）に設けられている。つまり、放熱フィン２１はＹ−Ｚ平面に略平行に配置されている。放熱器２ａ，２ｂの放熱フィン２１の＋Ｙ軸方向の端部は、斜めにカットされている。斜めにカットされた部分を放熱フィンカット部９と呼ぶ。放熱器２ａの−Ｙ軸方向の端部には、送風器３ａが取り付けられている。また、放熱器２ｂの−Ｙ軸方向の端部には、送風器３ｂが取り付けられている。

図２および図３は、液晶表示装置１００の内部構造を液晶表示面側から見た斜視図である。図２および図３では、液晶表示素子１８、拡散シート１６，１７、ＬＥＤ用導光板１５、レーザー用導光板１４、反射シート１３およびレーザー用導光素子１２を外した状態の図である。図２は、液晶表示装置１００の＋Ｘ軸方向端部の下部（−Ｙ軸方向の部分）を拡大した斜視図である。図３は、液晶表示装置１００の＋Ｘ軸方向端部の上部（＋Ｙ軸方向の部分）を拡大した斜視図である。図２では、背面板金１の裏面側（−Ｚ軸方向側）に配置されている放熱器２ａおよび送風器３ａを破線で示している。図３では、背面板金１の裏面側（−Ｚ軸方向側）に配置されている放熱器２ａを破線で示している。

背面板金１の＋Ｘ軸方向の端部には、ＬＥＤ保持部材１１が配置されている。ＬＥＤ保持部材１１は、Ｌ字形状に曲げられた形状をしている。ＬＥＤ保持部材１１は、Ｘ−Ｙ平面に平行な面とＹ−Ｚ平面に平行な面とで構成されている。ＬＥＤ保持部材１１のＹ−Ｚ平面に平行な面の−Ｘ軸方向の面には、ＬＥＤ基板１０が取り付けられている。ＬＥＤ基板１０は、Ｙ軸方向に長い矩形状をしている。ＬＥＤ基板１０の−Ｘ軸方向の面には、ＬＥＤ光源７が取り付けられている。ＬＥＤ光源７は、Ｙ軸方向に１列に複数配置されている。各々のＬＥＤ光源７は、−Ｘ軸方向に光Ｌ７を出射する。

背面板金１の＋Ｚ軸方向の面には、ＬＤ保持部材４が取り付けられている。ＬＤ保持部材４は、四角柱形状をしている。ＬＤ保持部材４の長手方向は、Ｙ軸方向と略平行である。ＬＤ保持部材４は、Ｙ軸方向に１列に複数配置されている。ＬＤ保持部材４には２個のレーザー発光素子５が取り付けられている。ＬＤ保持部材４にはレーザー発光素子５を取り付けるための孔が開けられている。孔はＸ軸方向に平行に開けられている。レーザー発光素子５は、−Ｘ軸方向からＬＤ保持部材４に開けられた孔に挿入されて保持される。背面板金１の−Ｚ軸方向の面には、放熱器２が取り付けられている。放熱器２は、効率良くＬＤ保持部材４からの熱を放熱するため、ＬＤ保持部材４の−Ｚ軸方向の位置に配置されている。つまり、放熱器２は、ＬＤ保持部材４とともに背面板金１を挟むように配置されている。

本実施の形態１の液晶表示装置１００は、ＬＥＤ光源７とレーザー発光素子５とを組み合わせた光源を有している。ＬＥＤ光源アレイ８は、複数のＬＥＤ光源７を一列に並べたものである。実施の形態１では、Ｙ軸方向に複数のＬＥＤ光源７を並べている。レーザー光源アレイ６は、複数のレーザー発光素子５をＬＤ保持部材４で保持し、そのＬＤ保持部材４を複数並べたものである。実施の形態１では、Ｙ軸方向にレーザー発光素子５を保持した複数のＬＤ保持部材４を並べている。

ＬＥＤ光源７は、光源に青色ＬＥＤおよび蛍光体を有している。具体的には、ＬＥＤ光源７は、青色の光を発する青色ＬＥＤチップを備えたパッケージに、この青色の光を吸収して緑色の光を発する緑色蛍光体を充填している。上述のように、ＬＥＤ光源アレイ８は、ＬＥＤ光源７をアレイ状に配置している。ＬＥＤ光源アレイ８は、ＬＥＤ光源７を鉛直方向（Ｙ軸方向）に配置している。このような光源を用いることで、液晶表示装置１００は、広い色再現範囲と低消費電力を共に兼ね備えることができる。

ＬＥＤ光源アレイ８は、青色の単色ＬＥＤと青色の光を吸収して緑色を発光する蛍光体とを備えた青緑色ＬＥＤを採用している。これは、緑色の光を発する単色ＬＥＤや緑色の光を発するレーザーが、ディスプレイに適用可能な簡易で小型なものにおいて、青緑色ＬＥＤより低消費電力の点および高出力の点で劣るためである。

人間は赤色の色差に対する感度が高い。そのため、赤色における波長帯域幅の差は、人間の視覚にはより顕著な差となって感じられる。ここで、波長帯域幅の差は色純度の差である。従来、液晶表示装置に光源として使用されている白色ＬＥＤは、特に６００ｎｍから７００ｎｍまでの波長帯の赤色のスペクトルのエネルギー量が少ない。つまり、波長域幅の狭いカラーフィルタを用いて純赤として好ましい６３０〜６４０ｎｍの波長領域で色純度を高めようとすると、極めて透過光量が減少し、光の利用効率が低下する。従って、著しく輝度が低下するという問題が発生する。

一方で、レーザー発光素子５は波長帯域幅が狭く、光を損失することなしに高い色純度の光が得られる。３原色の色の中でも特に、赤色の光を非常に単色性の高いレーザー発光素子５とすることによる低消費電力化に対する効果が高く、色純度向上に対する効果も高い。そこで、本実施の形態１の液晶表示装置１００においては、レーザー発光素子５は赤色の光を発する光源を採用する。

また、従来の白色ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置は、緑色の色純度も低下させていた。なぜなら、赤色の光の波長帯域幅が広いため、赤色の光の一部がスペクトルの隣接する緑色のフィルタを透過するためである。しかしながら、本実施の形態１の液晶表示装置１００は、緑色の色純度を向上させることが可能となる。なぜなら、赤色の色純度が増すため、緑色フィルタを透過する赤色の光量が低減されるからである。

純赤色として好ましい６３０〜６４０ｎｍの赤色のレーザー発光素子５は素子温度が上昇するに従い電気−光変換効率が著しく低下する。純赤色とは、波長幅の狭い純度の高い赤色で、深い色の赤色のことである。深い赤色としては、６３０〜６４０ｎｍの波長が好ましい。また、レーザー発光素子５が高温の状態で高出力の光を出射し続けると、素子の劣化が加速し寿命が短くなってしまう。このため、強制空冷を含む効率よい冷却システムの導入が必要となる。

一方、ＬＥＤ光源７の温度に対する電気−光変換効率の変化は、レーザー発光素子５と比較すると極めて少ない。しかし、発熱をレーザー発光素子５側に伝えないように効率よく放熱させる必要がある。

レーザー発光素子５から出力される光は指向性が高い。このため、面発光装置としての光の均一性を得るためには、レーザー発光素子５には高い位置決め精度が求められる。一般的に使われているレーザー発光素子５は、直径が約６ｍｍの円筒形のパッケージ形状をしている。レーザー発光素子５は、パッケージをＬＤ保持部材４に圧入して固定される。レーザー発光素子５は、レーザーが出射する発光側からＬＤ保持部材４に圧入される。ＬＤ保持部材４は、レーザー発光素子５を固定する部品である。パッケージをＬＤ保持部材４に固定する方法は伝熱効率の点において優れている。なぜなら、パッケージの熱が熱伝導によりＬＤ保持部材４に伝わるためである。

ＬＤ保持部材４は、レーザー発光素子５を挿入するための孔等を有する複雑な形状をしている。そのため、ＬＤ保持部材４を安価に精度良く製造するためには、ＬＤ保持部材４は小型である方が望ましい。なぜなら、ＬＤ保持部材４を小型にすることで、加工の際の取り扱いが向上して、精度の良い部品加工が容易になるからである。ここでは、一例としてレーザー発光素子５を２個ずつＬＤ保持部材４に固定する方法を例として示している。しかし、ＬＤ保持部材１個に対して、レーザー発光素子５を１個ずつ固定する方法でも良い。また、３個以上のレーザー発光素子５を固定する方法でも良い。

レーザー発光素子５が圧入されたＬＤ保持部材４は、背面板金１に取り付けられる。ＬＤ保持部材４は、レーザー用導光板１４の−Ｚ軸方向（背面側）の面に配置されている。ＬＤ保持部材４が背面板金１に取り付けられる位置は、放熱器２の中心線上に対向した位置である。中心線は、Ｙ軸に平行である。つまり、放熱器２は、レーザー発光素子５が圧入されたＬＤ保持部材４が背面板金１の上に配置された領域に対応した背面板金１の反対の面の領域に取り付けられている。

ＬＤ保持部材４は、比較的熱伝導率の高い部材で作製される。熱伝導率の高い部材とは、例えばアルミニウムである。レーザー発光素子の発した熱は、放熱器２に伝えられ、空気中に拡散されて放熱される。

全てのレーザー発光素子５は、背面板金１を挟んで放熱器２に対向した領域に配置されている。この構成により、各レーザー発光素子５と外気との熱抵抗を最小限にできる。そして、レーザー発光素子５で発生した熱を効率よく外気に放熱できる。

一方、レーザー発光素子５と比較して、ＬＥＤ光源７は使用可能な温度範囲が広い。そのため、レーザー発光素子５と比較して、冷却には余裕がある。そこで、ＬＥＤ光源７は、レーザー光源アレイ６や放熱器２から離れた位置の背面板金１の上に配置している。

背面板金１は、ＬＥＤ用導光板１５の端面（入射面）に対向するように折り曲げられている。背面板金１の折り曲げられた位置は、Ｘ軸方向の両方の端部である。この背面板金１の折り曲げられた位置に、ＬＥＤ光源７は取り付けられている。

ＬＥＤ光源７は、アルミ基板１０の上に表面実装されている。アルミ基板１０は、ＬＥＤ保持部材１１に取り付けられている。ＬＥＤ保持部材１１は、背面板金１の折り曲げられた部分に取り付けられている。ＬＥＤ光源７は、ＬＥＤ用導光板１５の＋Ｘ軸方向の端面（入射面）に対向して配置されている。

図４は、液晶表示装置１００を−Ｙ軸方向から見た構成図である。液晶表示素子１８、拡散シート１６，１７、ＬＥＤ用導光板１５、レーザー用導光板１４および反射シート１３は、Ｘ−Ｙ平面に平行に配置されている。各々、＋Ｚ軸方向から−Ｚ軸方向に向けて、液晶表示素子１８、拡散シート１７、拡散シート１６、ＬＥＤ用導光板１５、レーザー用導光板１４、反射シート１３の順に配置されている。

レーザー用導光素子１２の導光部分は、レーザー用導光板１４の−Ｚ軸方向側に配置されている。また、レーザー用導光素子１２の反射部１２ａは、レーザー用導光板１４の＋Ｘ軸方向側に配置されている。レーザー用導光板１４の−Ｚ軸方向に配置されたレーザー用導光素子１２の部分は、光Ｌ５が隣接する光Ｌ５と重なることで、点状の光から線状の光に変換される部分である。光Ｌ５は、レーザー用導光素子１２の内部をＸ軸方向に進行する間に、自己の発散角でＹ軸方向に広がる。光Ｌ５は、Ｙ軸方向に広がることで、Ｙ軸方向に隣接する他の光Ｌ５と重なる。レーザー用導光板１４の＋Ｘ軸方向に配置されたレーザー用導光素子１２の部分は、光Ｌ５の進行方向を変更する反射部１２ａである。

レーザー発光素子５は、レーザー用導光板１４の−Ｚ軸方向に配置されている。図４では、反射シート１３が、レーザー発光素子５とレーザー用導光板１４との間に配置されている。光Ｌ５は、レーザー発光素子５から＋Ｘ軸方向（ＬＥＤ光源７側）に出射する。光Ｌ５は、レーザー用導光素子１２の中を＋Ｘ軸方向に伝播して、反射部１２ａで、反射により＋Ｚ軸方向に進路を変え、その後反射により−Ｘ軸方向に進路を変える。その後光Ｌ５は、レーザー用導光板１４に入射面から入射する。

ＬＥＤ光源７は、ＬＥＤ用補助導光板１５の端面（入射面）に対向して配置されている。光Ｌ７は、ＬＥＤ光源７から−Ｘ軸方向に出射した後、ＬＥＤ用補助導光板１５に入射面から入射する。

ＬＥＤ光源７は、ＬＥＤ基板１０に取り付けられている。ＬＥＤ基板１０は、ＬＥＤ保持部材１１に取り付けられている。ＬＥＤ保持部材１１は、背面板金１に取り付けられている。

ＬＥＤ保持部材１１は、Ｙ−Ｚ平面に平行な面と、Ｘ−Ｙ平面に平行な面とを有している。つまり、ＬＥＤ保持部材１１は、Ｌ字形状に曲げられた板部材である。背面板金１は、Ｙ−Ｚ平面に平行な面と、Ｘ−Ｙ平面に平行な面とを有している。つまり、背面板金１は、Ｌ字形状に曲げられた板部材である。

ＬＥＤ光源７は、ＬＥＤ基板１０の−Ｘ軸方向側に配置されている。ＬＥＤ基板１０は、ＬＥＤ保持部材１１のＹ−Ｚ平面に平行な面の−Ｘ軸方向側に配置されている。ＬＥＤ保持部材１１のＹ−Ｚ平面に平行な面は、背面板金１のＹ−Ｚ平面に平行な面の−Ｘ軸方向側に配置されている。ＬＥＤ保持部材１１のＸ−Ｙ平面に平行な面は、背面板金１のＸ−Ｙ平面に平行な面の＋Ｚ軸方向側に配置されている。ＬＥＤ保持部材１１は、ＬＥＤ保持部材１１の折り曲げ部分が背面板金１の折り曲げ部分に重なるように、背面板金１に取り付けられている。つまり、ＬＥＤ保持部材１１の折り曲げ部分の外側は、背面板金１の折り曲げ部分の内側に接している。

放熱器２は、背面板金１のＸ−Ｙ平面に平行な面の−Ｚ軸方向側に配置されている。レーザー発光素子５は、ＬＤ保持部材４に取り付けられている。ＬＤ保持部材４は、背面板金１のＸ−Ｙ平面に平行な面の＋Ｚ軸方向側に配置されている。放熱器２は、ＬＤ保持部材４が背面板金１に取り付けられた位置の反対側の面の対応する位置に取り付けられている。つまり、放熱２は、レーザー発光素子５が背面板金１に取り付けられた面の反対側の面に取り付けられ、レーザー発光素子５とともに背面板金１を挟む位置に配置されている。

放熱フィン２１は、Ｙ−Ｚ平面に平行な板形状をしている。放熱フィン２１は、Ｘ軸方向に、等間隔で複数配置されている。ダクトカバー２０は、放熱器２の−Ｚ軸方向に配置されている。ダクトカバー２０は、放熱器２の−Ｚ軸方向、＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向を囲むように配置されている。

レーザー用導光板１４は、入射面から入射した光Ｌ５を面状の光として＋Ｚ軸方向に出射する。レーザー用導光板１５は、入射面から入射した光Ｌ７を面状の光として＋Ｚ軸方向に出射する。面状の光となった光Ｌ５は、レーザー用導光板１５を透過する際に、面状の光となった光Ｌ７と混合する。光Ｌ５と光Ｌ７とは混合した白色の面状の光となって、＋Ｚ軸方向に進む。

レーザー用導光板１４は、端面（入射面）から入射した光Ｌ５を面上の光に変換する。ＬＥＤ用導光板１５は、端面（入射面）から入射した光Ｌ７を面上の光に変換する。ＬＥＤ用補助導光板１５は、レーザー用導光板１４の＋Ｚ軸方向に配置されている。液晶表示素子１８は、ＬＥＤ用導光板１５の＋Ｚ軸方向に配置されている。青緑色の光Ｌ７は、ＬＥＤ光源７から出射する。赤色の光Ｌ５は、レーザー発光素子５から出射する。青緑色の光Ｌ７と赤色の光Ｌ５とは合成されて白色の光となる。合成された白色の光は、拡散シート１６，１７を透過して液晶表示素子１８に照射される。

なお、図４では、光Ｌ５がレーザー用導光板１４の＋Ｘ軸方向の端面からのみ入射し、光Ｌ７がＬＥＤ用導光板１５の＋Ｘ軸方向の端面からのみ入射する構成となっている。しかし、図４は、−Ｘ軸方向からの光Ｌ５，Ｌ７の入射を省いて説明している。実施の形態１では、光Ｌ５はレーザー用導光板１４の＋Ｘ軸方向の端面および−Ｘ軸方向の端面から入射する。また、光Ｌ７はＬＥＤ用導光板１５の＋Ｘ軸方向の端面および−Ｘ軸方向の端面から入射する。このため、放熱器２ａ，２ｂは、背面板金１のＸ軸方向の両端部に設けられている。

レーザー発光素子５で発生した熱は、ＬＤ保持部材４に熱伝導により伝わる。その後、レーザー発光素子５の熱は背面板金１に熱伝導により伝わり、放熱器２に熱伝導により伝わり、空気中に放熱される。放熱器２は、背面板金１を介してレーザー発光素子５と対向した位置に配置されている。このため、レーザー発光素子５の熱は、背面板金１の中をＸ−Ｙ平面上の方向に伝わることなく放熱器２に伝わることができる。つまり、レーザー発光素子５の熱は、背面板金１の厚み方向（Ｚ軸方向）を伝わって放熱器２に伝わることができる。このため、レーザー発光素子５の熱は、効率よく放熱器２から放熱される。なぜなら、背面板金１は厚みの薄い板材でできているため、多くの熱を背面板金１の中をＸ−Ｙ平面上の方向に伝えることができないからである。

一方、ＬＥＤ光源７で発生した熱は、ＬＥＤ基板１０に熱伝導により伝わる。その後、ＬＥＤ光源７の熱は、ＬＥＤ保持部材１１に熱伝導により伝わり、背面板金１に熱伝導により伝わる。ＬＥＤ光源７の熱は、背面板金１から放熱器２に熱伝導により伝わり、空気中に放熱される。ＬＥＤ光源７の熱の放熱は、レーザー発光素子５の熱の放熱より効率は劣る。しかし、ＬＥＤ光源７の熱は、放熱器２以外に、ＬＥＤ基板１０の表面およびＬＥＤ保持部材１１の表面からも空気中に放熱される。このため、放熱器２に伝わるＬＥＤ光源７の熱は、ＬＥＤ光源７の発熱量の一部となる。

上述のように、ＬＥＤ光源７は、レーザー発光素子５と離れた位置に配置されている。つまり、ＬＥＤ光源７は液晶表示装置１００の側面（＋Ｘ軸方向および−Ｘ軸方向）に配置されており、レーザー発光素子５は、液晶表示装置１００の裏面（−Ｚ軸方向）に配置されている。このため、ＬＥＤ光源７とレーザー発光素子５との間に断熱板等の断熱部材を配置できる。このような断熱部材を配置することで、ＬＥＤ光源７の周辺の暖かい空気をレーザー発光素子５から分離することが容易となる。図４では、レーザー用導光素子１２の反射部１２ａが断熱部材の機能を有している。

また、熱伝導により、ＬＥＤ光源７の熱は、放熱器２に伝わり放熱される。このため、放熱器２は、レーザー発光素子５とＬＥＤ光源７との両方の熱を放熱する。このため、ＬＥＤ光源７は、レーザー発光素子５の放熱器と別に放熱器を持つ必要がなく、液晶表示装置１００の軽量化を実現できる。

このように、レーザー発光素子５を液晶表示装置１００の裏面側に配置し、ＬＥＤ光源７を液晶表示装置１００の側面側に配置する構成は、レーザー発光素子５の熱とＬＥＤ光源７の熱を容易に分離できるとともに、放熱器２を共通化するのに有効である。

この効果は、レーザー発光素子５を液晶表示装置１００の裏面側でＬＥＤ光源７の近くに配置することで、より有効となる。なぜなら、より多くのＬＥＤ光源７の熱が背面板金１を伝わって放熱器２から放熱されるからである。

また、光Ｌ７をＬＥＤ用導光板１５に入射させる端面とレーザー用導光素子１２を用いて光Ｌ５をレーザー用導光板１４に入射させる端面とを同じ方向の端面とする構成により、断熱効果はより有効となる。なぜなら、レーザー用導光素子１２の反射部１２ａに断熱板の機能を持たせることができるからである。

上記の構成で、レーザー発光素子５とＬＥＤ光源７とを入れ替えることは可能である。しかし、次の理由により、実施の形態１で示した構成の方が望ましい。第１の理由は、レーザー発光素子５の放熱をＬＥＤ光源７の放熱より優先できることである。第２の理由は、レーザー用導光素子１２により指向性の強い光Ｌ５を容易に線状の光とできることである。レーザー発光素子５は、出射直後はほぼ点状の光である。また、レーザー発光素子５は、指向性の強い光であるため、隣接する光Ｌ５と重ねて線状の光とするまでに、一定の光学距離が必要である。一方、光Ｌ７は発散角の大きな光であるため、光Ｌ５より短い光学距離で線状の光とすることができる。このため、光Ｌ５をレーザー用導光素子１２の中を伝播させて光学距離を確保する。また、光Ｌ７は短い光学距離でＬＥＤ用導光板１５に入射できるため、ＬＥＤ光源７はＬＥＤ用導光板１５の端面（入射面）に対向して配置される。

また、ＬＥＤ光源７を放熱器２から離れた位置に配置することにより、ＬＥＤ光源７の放熱性は低下する。このため、ＬＥＤ光源７を、背面板金１を介して放熱器２と対向する位置に配置した場合と比較して、ＬＥＤ光源７の温度は高くなる。しかし、ＬＥＤ光源７の熱の一部が放熱器２に伝わる過程で、背面板金１の表面から放熱されるため、ＬＥＤ光源７から放熱器２に伝わる熱量が減る。このため、放熱器２に送り込む外気の量（風速）を少なく抑えることが可能になる。

また、実施の形態１の構成は、ＬＥＤ光源７の放熱器をレーザー発光素子５の放熱器と共用している。これにより、ＬＥＤ光源７の放熱器を液晶表示装置１００の左右方向の端部（Ｘ軸方向の端部）に配置する必要がなくなる。このため、液晶表示装置１００の左右方向（Ｘ軸方向）の寸法を小さくできる。

なお、図示はしていないが、ＬＥＤ保持部材１１と背面板金１との接触面に熱伝導シートを挟んでもよい。また、ＬＥＤ保持部材１１と背面板金１との接触面に熱伝導グリスを塗布しても良い。同様に、ＬＤ保持部材４と背面板金１との接触面に熱伝導シートを挟んでもよい。また、ＬＤ保持部材４と背面板金１との接触面に熱伝導グリスを塗布しても良い。同様に、放熱器２と背面板金１との接触面に熱伝導シートを挟んでもよい。また、放熱器２と背面板金１との接触面に熱伝導グリスを塗布しても良い。

また、実施の形態１では、レーザー発光素子５の発する光Ｌ５はレーザー用導光板１４により面状の光となり、ＬＥＤ光源７の発する光Ｌ７はＬＥＤ用導光板１５により面状の光となる。しかし、本願発明の特徴は、レーザー発光素子５とＬＥＤ光源７とを離れた位置に置き、ＬＥＤ光源７の発する熱がレーザー発光素子５に伝わることを抑えることにある。このため、レーザー用導光板１４とＬＥＤ用導光板１５とを一体の導光板として、光Ｌ５と光Ｌ７とを一体となった導光板の同一の端面（入射面）から入射する構成でも良い。

光Ｌ５および光Ｌ７は、一体となった導光板の中を−Ｘ軸方向に進み、光Ｌ５の一部の光および光Ｌ７の一部の光が順次＋Ｚ軸方向に出射することで面状の光を発する。ＬＥＤ光源７の−Ｚ軸方向側には、レーザー用導光素子１２の反射部１２ａがあるため、ＬＥＤ光源７の発する熱はレーザー発光素子５に伝わり難い。

図５は、液晶表示装置１１０を−Ｙ軸方向から見た構成図である。液晶表示装置１１０は、レーザー用導光板１４とＬＥＤ用導光板１５とを一体とした導光板３０を用いている。図５は、図４に対して、レーザー用導光板１４とＬＥＤ用導光板１５とを一体とした導光板３０を用いている点で異なる。また、レーザー用導光素子１２に対して導光素子３１を用いている。

図４の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付しその説明を省略する。同一の構成要素とは、液晶表示素子１８、拡散シート１６，１７、反射シート１３、ＬＤ保持部材４、レーザー発光素子５、ＬＥＤ光源７、ＬＥＤ基板１０、ＬＥＤ保持部材１１、背面板金１、放熱器２およびダクトカバー２０である。

導光素子３１は、光Ｌ５を導光板３０に導く機能を持つ点ではレーザー用導光素子１２と同じである。しかし、導光素子３１は、光Ｌ７を入射するためのＹ−Ｚ平面に平行な面を有している。つまり、導光素子３１は、Ｙ−Ｚ平面に平行な板形状の導光部分を有している。ＬＥＤ光源７は、導光素子３１のＹ−Ｚ平面に平行な面に対向して配置されている。また、ＬＥＤ光源７は、導光素子３１のＹ−Ｚ平面に平行な面を挟んで導光板３０の入射面に対向して配置されている。つまり、ＬＥＤ光源７は、導光素子３１のＹ−Ｚ平面に平行な導光部分を挟んで導光板３０の入射面に対向して配置されている。

導光板３０は、レーザー用導光板１４とＬＥＤ用導光板１５とを一体としている。つまり、光Ｌ５および光Ｌ７が同一の入射面から導光板３０に入射している。レーザー発光素子５から出射した光Ｌ５は、導光素子３１に入射する。導光素子３１に入射した光Ｌ５は、導光素子３１の中を伝播した後、導光素子３１の出射面から導光板３０の入射面に向けて出射する。つまり、光Ｌ５は、導光素子３１の出射面から−Ｘ軸方向に出射する。導光素子３１に入射した光Ｌ５は、導光素子３１の２つの反射面で反射する。導光素子３１に入射した光Ｌ５は、−Ｘ軸方向に進行した後、１つ目の反射面で進行方向を＋Ｚ軸方向に変える。その後、光Ｌ５は、２つ目の反射面で反射して進行方向を−Ｘ軸方向に変える。

ＬＥＤ光源７から出射した光Ｌ７は、まず導光素子３１の２つ目の反射面の近くに入射する。ＬＥＤ光源７は、導光素子３１の２つ目の反射面の＋Ｘ軸方向に配置されている。また、ＬＥＤ光源７は、導光板３０の入射面に導光素子３１を挟んで、対向して配置されている。光Ｌ７は、ＬＥＤ光源７から−Ｘ軸方向に出射する。その後、光Ｌ７は導光素子３１に入射する。つまり、光Ｌ７は導光素子３１のＹ−Ｚ平面に平行な板形状の導光部分に入射する。光Ｌ７は、導光素子３１の中を−Ｘ軸方向に進み、導光素子３１の出射面から導光板３０の入射面に向けて出射する。つまり、光Ｌ７は、導光素子３１の出射面から−Ｘ軸方向に出射する。

光Ｌ５が導光素子３１から出射する出射面は、光Ｌ７が導光素子３１から出射する出射面と同一の面である。このため、導光素子３１から出射する際、光Ｌ５は光Ｌ７と混合する。

図６は、放熱器２ａの部分を−Ｘ軸方向から見た構成図である。放熱器２ａの−Ｚ軸方向にダクトカバー２０が取り付けられている。送風器３ａは、放熱器２ａの−Ｙ軸方向の端部の−Ｚ軸方向に取り付けられている。つまり、送風器３ａは、放熱器２ａの下側方向の端部の放熱フィン２１の先端の位置に取り付けられている。送風器３ａの取り付けられた位置は、ダクトカバー２０が切り欠かれている。

送風器３は、制御により回転数を変えることができる。制御方法は、例えばＰＷＭ制御や電圧制御といった方法である。送風器３は、回転数に応じた量の外気を取り込み、放熱器２に風を送り込める。送風器３から送り込まれた外気は、ダクトカバー２０と放熱器２とで囲まれた空間を通り、ダクトカバー２０の上部（＋Ｙ軸方向の端部）に設けられた排気口メッシュ１９から外部に排気される。つまり、送風器３から送り込まれた外気は、放熱フィン２１の間を＋Ｙ軸方向に流れる。

外気は、ダクトカバー２０と放熱器２とで囲まれた空間を通る際、放熱器２に設けられた放熱フィン２１から熱を受け取り外部に排出する。排出される熱は、レーザー発光素子５の熱およびＬＥＤ光源７の熱である。このとき、放熱フィン２１が鉛直方向（Ｙ軸方向）に設けられていれば、空気の流れを乱す恐れがなく、風路の圧力損失を高めてしまう恐れもない。

放熱器２の大きさは、放出する熱量、外気との許容温度差および放熱フィン２１の間を通る際の風速で決まる。放熱器２の大きさとは、放熱フィンの厚みや高さ、放熱フィンの枚数のことである。

レーザー発光素子５は素子の温度が上昇するに従い電気−光変換効率が著しく低下する。またレーザー発光素子５が高温の状態で高出力の光を出射し続けると、素子の劣化が加速し寿命が短くなる。このため、レーザー発光素子５は最大でも５０℃以下で使用することが望ましい。

一方、液晶表示装置は３０℃以上の環境温度下での動作も求められる。このため、実施の形態１の放熱器２等の冷却系に求められる外気との許容温度差は１０〜２０Ｋ程度となる。例えば、５０型以上の大型の液晶表示装置１において、４００ｃｄ／ｍ^２や５００ｃｄ／ｍ^２といった一般的な輝度を得る場合、光源だけで片側２０Ｗ以上の発熱が生じる。片側２０Ｗ以上とは、１つの放熱器２ａ，２ｂの処理する熱量である。

この２０Ｗ以上の熱量を放熱させるために、フィンの高さが３０ｍｍで放熱器２ａ，２ｂのＸ軸方向の幅が１００ｍｍ程度の巨大な放熱器を用いても、放熱フィンの間の風速は１ｍ／ｓ以上必要となる。

送風器を用いた強制空冷を行う際の課題の１つは、静音化がある。一般的にパワーの弱い送風器のほうが静かである。パワーの弱い送風器を使い、所望の風速を得るためには、風路の圧力損失を低くする必要がる。

風路の圧力損失を高める要因の１つに排気口メッシュ１９の存在がある。排気口メッシュ１９は、埃の混入の防止や手の誤挿入の防止等のために設けられている。排気口メッシュ１９は、部品点数の低減やコストの低減のために、バックカバーなどと一体で樹脂成型されている場合が多い。また、メッシュ部の強度の点から、排気口メッシュ１９の開口率を大きくするには限界がある。

放熱器２は、放熱フィン２１の上部（＋Ｙ軸方向の端部）を斜めにカットしている。つまり、排気側の放熱フィンの高さは、吸気側の放熱フィンの高さよりも低い。

具体的には、レーザー発光素子５ｈ２に対向する部分の放熱フィン２１は斜めにカットしてある。レーザー発光素子５ｈ２は、レーザー光源アレイ６の最上部（＋Ｙ軸方向の最上部）に配置されている。更に、ダクトカバー２０は、放熱フィン２１が斜めにカットされている部分に排気口メッシュ１９を有している。

構造上、レーザー発光素子５のなかで最も冷却が困難なのは、レーザー光源アレイ８の最上部（＋Ｙ軸方向の端部）に配置されているレーザー発光素子５ｈ２である。なぜなら、外気がダクトカバー２０と冷却器２とで囲まれた空間を通る際、冷却器２に設けられた放熱フィン２１から熱を受け取るため、空気の流れ方向に進むに従い空気は暖められ、風路の最上部（＋Y軸方向の端部）で最も温度が高くなる。放熱フィンから空気への熱伝達量は、放熱フィンと空気の温度差に比例するので、レーザー発光素子５ｈ２付近（＋Y軸方向の端部付近）では、放熱フィンと流れる空気の温度差が小さくなり、放熱性能が低下するためである。

しかし、レーザー発光素子５ｈ２の発熱は、ＬＤ保持部材４ｈに熱伝導により伝わり、放熱器２に熱伝導により伝わる。実施の形態１では、放熱器２がレーザー発光素子５ｈ２に対向して配置されている。このため、たとえ放熱フィン２１の高さを低くしても、放熱のための構成としては最も適した構成をしている。

一方、放熱フィン２１の排気側を斜めにカットすることで、排気メッシュの開口面積を大きくすることができる。排気メッシュの開口は、放熱フィン２１を斜めにカットした部分に対向して設けられている。例えば、鉛直方向に対して３０度の角度でカットした場合、単に放熱器２の鉛直線上に排気口を設けた場合と比較して、開口面積を１．７倍にできる。放熱器２の鉛直線上に排気口を設けるとは、放熱器２の最上部（＋Ｙ軸方向の端部）にＺ−Ｘ平面に平行な排気口を設けることである。

例えば、樹脂成型の強度からくる制約から、開口率の限界が３０％であったとする。しかし、排気側の放熱フィンを鉛直方向に対して３０度の角度でカットすると、開口面積が１．７倍となる。このため、開口率を５１％とした場合と同等の排気口メッシュ１９を得ることができる。

このため、放熱フィン２１の高さを低くすることで放熱性能が低下したが、排気口メッシュ１９の開口面積を大きくすることで放熱性能を向上できる。また、ダクトへの埃の混入を防止し、手の誤挿入等を防止しながら、風路の圧力損失の増加を抑えられる。

なお、実施の形態１において、放熱器２ａ，２ｂは、鉛直方向に放熱フィン２１が設けられているくし型のものを記載した。しかし、放熱フィン２１が鉛直方向に設けられているものであれば、形状はこれに限ったものではない。例えば、図７は別の形の放熱器２４の例を示したものである。図１に示すくし型の放熱器２と同様に、放熱フィンを有する箱型の放熱器は、押し出し加工で作製できる。押し出し加工で得られた箱型の放熱器に放熱フィンカット部９および吸気部２２を追加工する。放熱器下端（−Ｙ軸方向の端部）を小さな板材で塞ぐことで、吸気部２２から放熱フィンカット部９に至る空間は囲まれた領域となる。このように、放熱器２４はダクトカバー２０を用いずに冷却風路を形成できる。

図８は、分割された放熱器２５を示した斜視図である。放熱器２５は、図１に示した放熱器２を分割部２３で上下方向（Ｙ軸方向）に２分割したものである。また、図９は、放熱器２５の部分を−Ｘ軸方向から見た構成図である。放熱器２５の−Ｚ軸方向側にダクトカバー２０を設けている。図９において、放熱器２５が分割部２３を有する以外は、図６と同様である。つまり、送風器３から送り込まれた外気は、放熱フィン２１の間を＋Ｙ軸方向に流れる。外気は、ダクトカバー２０と放熱器２とで囲まれた空間を通る際、放熱器２に設けられた放熱フィン２１から熱を受け取り外部に排出する。

放熱器を複数の部品に分割するメリットは、部品の大きさが小さくなるため、部品の加工が容易となる点や組み立て等のときに扱いやすくなる点である。一方、放熱器を分割することで懸念されるデメリットは、風路の圧力損失の増加と、放熱性能の低下である。

分割された放熱器２５の隙間が大きい場合、分割部２３に渦が発生する。この渦により、風路の圧力損失が大きくなる。また、この渦により、騒音が発生する原因となる。しかし、分割された放熱器２５の隙間を小さくすることで、圧力損失の増大や騒音が発生を抑えられる。

しかし分割部２３の位置によって、放熱性能が低下する可能性がある。具体的には、放熱フィンカット部９およびその近傍に分割部２３を設けると、放熱性能が低下する。

一般的に、背面板金１の厚みは１．５ｍｍ程度である。このため、熱がＸ−Ｙ平面上に広がる熱拡散効果は低いと考えられる。一方、放熱器のベースの厚みは３〜５ｍｍ程度である。放熱器のベースとは、放熱フィン２１を並べる土台の部分である。放熱器のベースは、十分な厚みを有するため、熱がＸ−Ｙ平面上に広がる熱拡散効果は高いと考えられる。

分割部２３がＬＤ保持部材４ｈに対向した位置にある場合、冷却効果は低減する。ＬＤ保持部材４ｈは、放熱フィンカット部９に対向する位置に配置されている。放熱フィンカット部９は、他の放熱フィン２１の部分と比べて放熱性能が低い。このため、放熱フィンカット部９に分割部２３があることで、放熱フィン２１の表面積はさらに小さくなり、冷却効果は低減する。

放熱器を分割する場合、分割部２３はフィンカット部９以外の場所に配置する。これにより、放熱性能の低下を抑えて、放熱器の加工性を改善して、組み立て等のときの取り扱いを容易にできる。なお、実施の形態１では放熱器を上下方向（Ｙ軸方向）に２分割して説明した。しかし、フィンカット部９以外の場所で分割を行えば、３分割以上に分けても良い。

また、実施の形態１では、放熱器２ａ，２ｂの下方（−Ｙ軸方向）に軸流型の送風器３を配置している。しかし、多翼型などの別の形の送風器を用いても良い。また、送風器３ａ，３ｂは、放熱フィン２１の先端部に接して配置されている。しかし、放熱フィン２１と送風機３との間に隙間があっても良い。

以上のように、実施の形態１に記載した発明は、赤色のレーザー発光素子を光源とすることで広い色再現範囲を実現できる。また、実施の形態１に記載した発明は、送風能力の低い送風器を使用しても、光源の冷却性能を確保できる。また、実施の形態１に記載した発明は、厚みを抑えた液晶表示装置を得られる。

なお、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。

１００，１１０ 液晶表示装置、 １ 背面板金、 ２，２４ 放熱器、 ３ 送風器、 ４ ＬＤ保持部材、 ５ レーザー発光素子、 ６ レーザー光源アレイ、 ７ ＬＥＤ光源、 ８ ＬＥＤ光源アレイ、 ９ 放熱フィンカット部、 １０ ＬＥＤ基板、 １１ ＬＥＤ保持部材、 １２ レーザー用導光素子、 １２ａ 反射部、 １３ 反射シート、 １４ レーザー用導光板、 １５ ＬＥＤ用導光板、 １６，１７ 拡散シート、 １８ 液晶表示素子、 １９ 排気口メッシュ、 ２０ ダクトカバー、 ２１ 放熱フィン、 ２２ 吸気部、 ２３ 分割部、 導光板３０、 導光素子３１、 Ｌ５，Ｌ７ 光。

Claims (5)

1. 第１の光を発する第１の光源と、
   第２の光を発する第２の光源と、
   前記第１の光および前記第２の光を同一の端面から入射する入射面を有し、面状の光を出射する出射面を有する導光板と、
   前記第１の光を前記導光板に導く導光素子と、
   前記第１の光源の発する熱および前記第２の光源の発する熱を放熱する放熱器と、
   前記第１の光源、前記第２の光源および前記放熱器を保持する板金と
   を備え、
   前記第１の光源は、前記導光板に対して前記出射面と反対側に配置され、
   前記第２の光源は、前記入射面と対向して配置され、
   前記放熱器は、前記第１の光源が前記板金に取り付けられた面の反対側の面に取り付けられ、前記第１の光源とともに前記板金を挟む位置に配置され、
   前記導光素子は、前記第１の光の進行方向を変更する反射部を有し、前記反射部が前記第１の光源と前記第２の光源との間をさえぎる液晶表示装置。
2. 第１の光を発する第１の光源と、
   第２の光を発する第２の光源と、
   前記第１の光を入射する第１の入射面を端面に有し、面状の光を出射する第１の出射面を有する第１の導光板と、
   前記第２の光を入射する第２の入射面を端面に有し、面状の光を出射する第２の出射面を有する第２の導光板と、
   前記第１の光源から出射した前記第１の光を前記第１の導光板に導く導光素子と、
   前記第１の光源の発する熱および前記第２の光源の発する熱を放熱する放熱器と、
   前記第１の光源、前記第２の光源および前記放熱器を保持する板金と
   を備え、
   前記第１の出射面と前記第２の出射面とは平行に配置され、
   前記第１の光源は、前記第１の導光板に対して前記第１の出射面と反対側に配置され、
   前記第２の光源は、前記第２の入射面と対向して配置され、
   前記第１の入射面と前記第２の入射面とは、前記第１の導光板と前記第２の導光板との隣接した端面に設けられ、
   前記放熱器は、前記第１の光源が前記板金に取り付けられた面の反対側の面に取り付けられ、前記第１の光源とともに前記板金を挟む位置に配置され、
   前記導光素子は、前記第１の光の進行方向を変更する反射部を有し、前記反射部が前記第１の光源と前記第２の光源との間をさえぎる液晶表示装置。
3. 前記反射部は、前記第２の光源の発する熱が前記第１の光源に伝わることを抑え、前記第１の光源の発する熱が前記第２の光源に伝わることを抑える請求項１または２に記載の液晶表示装置。
4. 前記第１の光源はレーザーである請求項１から３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
5. 前記放熱器に風を送り込む送風器をさらに有し、
   前記放熱器は熱を放熱する放熱フィンを有し、
   前記放熱フィンの高さは、前記送風器の風を吸気する側が、前記送風器の風を排気する側よりも高い請求項１から４のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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