(57)【要約】【課題】表示装置の厚みを抑えながらバックライト部を冷却できると共に、バックライト部の熱による表示パネルの特性変化を抑制できるようにする。【解決手段】表示パネル２の背面２ｂ側に配される照明装置１０は、板状に形成され、表示パネル２の背面２ｂに対向する対向面１１ａから光を出射するバックライト部１１と、透明な中空体１５、及び、中空体１５の内部に充填された透明な冷却用液体１６を有し、バックライト部１１の対向面１１ａに配される液体充填部１２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示パネルの背面側に配される照明装置であって、
板状に形成され、前記表示パネルの背面に対向する対向面から光を出射するバックライト部と、
透明な中空体、及び、前記中空体の内部に充填された透明な冷却用液体を有し、前記バックライト部の前記対向面に配される液体充填部と、を備える照明装置。
【請求項２】
前記液体充填部が、前記バックライト部から前記表示パネルに向かう光を前記対向面に沿う方向に拡げる機能を有する請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記バックライト部が、前記対向面に配された発光素子を有し、
前記液体充填部は、前記対向面に対向する前記中空体の第一面から窪む球面状の窪み部と、前記第一面と反対側に向く前記中空体の第二面から膨らみ、前記窪み部に対応する位置に配された球面状の膨らみ部と、前記窪み部と前記膨らみ部との間に介在する前記冷却用液体と、からなる凹レンズ部を含み、
前記発光素子が前記凹レンズ部の前記窪み部に収容される請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記液体充填部の上部に配され、前記冷却用液体の温度を検出する温度センサと、
前記液体充填部の下部に配され、前記冷却用液体を加熱するヒータと、
前記温度センサにおいて検出される前記冷却用液体の温度が所定の温度となるように前記ヒータの温度を制御する制御部と、を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項５】
表示面を有する表示パネルと、
前記表示面と反対側に向く前記表示パネルの背面側に配される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明装置と、を備える表示装置。
【請求項６】
表示パネルの背面側に配され、前記表示パネルに向けて光を出射するバックライト部を備える照明装置における光源冷却方法であって、
透明な中空体、及び、前記中空体の内部に充填された透明な冷却用液体を有する液体充填部を、前記表示パネルの背面に対向する前記バックライト部の対向面に配し、
前記冷却用液体が前記中空体の内部で流動することで前記バックライト部を冷却する光源冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、表示装置及び光源冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示装置には、正面から光を出射するバックライト部と、バックライト部の正面側に配された液晶パネル等の表示パネルと、を備えたものがある。この種の表示装置では、バックライト部が発光に伴って発熱する。
特許文献１〜３には、バックライト部の背面側に中空の構造体を設け、当該構造体の内部に液体を流すことで、バックライト部を冷却する照明装置やこれを含む表示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−６９２３０号公報
【特許文献２】特開２００６−３１００４４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０８９７７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３の構成では、中空の構造体をバックライト部の背面側に重ねて配される。このため、中空の構造体がバックライト部の背面側に配される分だけ、表示装置の厚みが大きくなってしまう、という問題がある。
また、バックライト部の熱が表示パネルに影響して表示パネルの特性が変化してしまう、という問題もある。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、表示装置の厚みを抑えながらバックライト部を冷却できると共に、バックライト部の熱による表示パネルの特性変化を抑制できる照明装置、表示装置及び光源冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、表示パネルの背面側に配される照明装置であって、板状に形成され、前記表示パネルの背面に対向する対向面から光を出射するバックライト部と、透明な中空体、及び、前記中空体の内部に充填された透明な冷却用液体を有し、前記バックライト部の前記対向面に配される液体充填部と、を備える照明装置である。
【０００７】
本発明の一態様は、表示面を有する表示パネルと、前記表示面と反対側に向く前記表示パネルの背面側に配される前記照明装置と、を備える表示装置である。
【０００８】
本発明の一態様は、表示パネルの背面側に配され、前記表示パネルに向けて光を出射するバックライト部を備える照明装置における光源冷却方法であって、透明な中空体、及び、前記中空体の内部に充填された透明な冷却用液体を有する液体充填部を、前記表示パネルの背面に対向する前記バックライト部の対向面に配し、前記冷却用液体が前記中空体の内部で流動することで前記バックライト部を冷却する光源冷却方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表示装置の厚みを抑えながらバックライト部を冷却できる。また、バックライト部の熱による表示パネルの特性変化も抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る表示装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１の表示装置のバックライト部及び液体充填部の要部を示す断面図である。
【図３】図１の表示装置に備える液体充填部、温度センサ、ヒータ及び制御部を模式的に示す平面図である。
【図４】図３の液体充填部における冷却用液体の流れを示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る表示装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１〜４を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る表示装置１は、表示パネル２と、照明装置１０と、を備える。また、本実施形態の表示装置１は、ケース４を備える。
【００１２】
表示パネル２は、板状に形成され、前側に表示面２ａを有する。表示面２ａには、各種の映像信号を表示することができる。本実施形態における表示パネル２は、後述する照明装置１０からの光を適宜透過させる光透過素子である。具体的に、本実施形態の表示パネル２は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ；liquid crystal display）である。
【００１３】
ケース４は、照明装置１０が位置する表示パネル２の背面２ｂ側の空間を覆う。すなわち、ケース４内には照明装置１０が収容される。
図示例のケース４は、底壁部４Ａと側壁部４Ｂとを有する。底壁部４Ａは、板状に形成され、表示パネル２の背面２ｂに対向するように表示パネル２の板厚方向に間隔をあけて配される。側壁部４Ｂは、底壁部４Ａの周縁から表示パネル２に向けて延びている。底壁部４Ａは、例えば表示パネル２や照明装置１０の背面側を覆うバックカバーによって構成されてよい。また、側壁部４Ｂは、例えば表示パネル２や照明装置１０の側面を覆うベゼルによって構成されてよい。
【００１４】
照明装置１０は、表示面２ａと反対側に位置する表示パネル２の背面２ｂ側に配される。照明装置１０は、バックライト部１１と、液体充填部１２と、を備える。
【００１５】
バックライト部１１は、板状に形成され、表示パネル２の背面２ｂに対向する対向面１１ａから光を出射する。バックライト部１１は、その対向面１１ａに光源を有する。図２に示すように、本実施形態のバックライト部１１は、その対向面１１ａを構成する基板１３と、対向面１１ａに配された発光素子１４と、を備える。基板１３は、表示パネル２に対応する矩形状に形成されている。基板１３の大きさは表示パネル２に対応する。発光素子１４は、例えば蛍光管などであってもよいが、本実施形態では発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）である。
【００１６】
発光素子１４は、基板１３の対向面１１ａに沿って複数配列されている。複数の発光素子１４は、図３に示す液体充填部１２の複数の凹レンズ部１７の配列に対応するように配列される。すなわち、複数の発光素子１４は、対向面１１ａに沿って基板１３の縦横に格子状に配列される。
【００１７】
図１，２に示すように、液体充填部１２は、バックライト部１１の対向面１１ａに配される。すなわち、液体充填部１２は表示パネル２とバックライト部１１との間に配される。液体充填部１２は、透明な中空体１５と、中空体１５の内部に充填された透明な冷却用液体１６と、を有する。
【００１８】
中空体１５は、概ね板状の外観を有し、バックライト部１１の対向面１１ａに重ねて配される。中空体１５は、前述したバックライト部１１（基板１３）の形状や大きさに対応する矩形状に形成されている。このため、中空体１５はバックライト部１１の対向面１１ａの全体を覆うように配される。中空体１５は、その内部で冷却用液体１６が流れても変形しない程度の剛性を有するとよい。
冷却用液体１６は、空気（泡）の混入が無いように中空体１５の内部に充填される。冷却用液体１６の屈折率は、中空体１５の屈折率と互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。
【００１９】
液体充填部１２は、少なくともバックライト部１１から出射された光を透過させる機能を有する。すなわち、バックライト部１１から出射された光は、液体充填部１２を透過して表示パネル２まで到達できる。
本実施形態の液体充填部１２は、バックライト部１１から表示パネル２に向かう光をバックライト部１１の対向面１１ａに沿う方向に拡げる機能をさらに有する。言い換えれば、液体充填部１２は、各発光素子１４から出射されて表示パネル２に向かう光の光束をバックライト部１１の対向面１１ａに沿う方向に拡大する機能を有する。本実施形態において、当該機能は液体充填部１２の凹レンズ部１７によって構成される。
【００２０】
図２に示すように、凹レンズ部１７は、中空体１５の窪み部１８及び膨らみ部１９を含む。窪み部１８は、バックライト部１１の対向面１１ａに対向する中空体１５の第一面１５ａから窪む球面状に形成されている。膨らみ部１９は、第一面１５ａと反対側に向く中空体１５の第二面１５ｂから膨らむ球面状に形成されている。膨らみ部１９は、窪み部１８に対応する位置に配される。すなわち、中空体１５の板厚方向に延びる窪み部１８及び膨らみ部１９の中心線が互いに一致する。そして、凹レンズ部１７は、これら窪み部１８と膨らみ部１９との間に介在する冷却用液体１６をさらに含む。
凹レンズ部１７の窪み部１８には、バックライト部１１の発光素子１４が収容される。
【００２１】
図１，３に示すように、凹レンズ部１７は、中空体１５の第一面１５ａや第二面１５ｂに沿って複数配列されている。複数の凹レンズ部１７の配列は、前述したバックライト部１１の複数の発光素子１４の配列に対応する。このため、本実施形態では、図２に示すように発光素子１４が複数の凹レンズ部１７の窪み部１８に一つずつ収容されている。
【００２２】
本実施形態の照明装置１０は、図３に示すように、温度センサ２１と、ヒータ２２と、制御部２３とをさらに備える。
温度センサ２１は、液体充填部１２の上部に配され、冷却用液体１６の温度を検出する。ヒータ２２は、液体充填部１２の下部に配され、冷却用液体１６を加熱する。液体充填部１２の上部及び下部は、それぞれ鉛直方向（上下方向）における液体充填部１２の上側の部位及び下側の部位である。制御部２３は、温度センサ２１において検出される冷却用液体１６の温度が所定の温度となるようにヒータ２２の温度を制御する。
ヒータ２２は、例えば液体充填部１２の下部の一部にのみ配されてもよいが、図３に例示するように液体充填部１２の下部全体に配されることが好ましい。
【００２３】
本実施形態に係る光源冷却方法は、上記した本実施形態の照明装置１０において、液体充填部１２をバックライト部１１の対向面１１ａに配し、冷却用液体１６が中空体１５の内部で流動することでバックライト部１１の発光素子１４を冷却する方法である。
発光素子１４の冷却は、冷却用液体１６が発光素子１４の熱を吸収することで行われる。ここで、発光素子１４の近くに位置して熱を吸収した冷却用液体１６の比重は、発光素子１４から遠くに位置する冷却用液体１６の比重よりも小さくなる。このため、中空体１５の内部では、図４に示すように、冷却用液体１６の対流（自然対流）が発生する。具体的には、熱を吸収した冷却用液体１６が上昇し、冷えた冷却用液体１６が下降することで、冷却用液体１６の自然対流が発生する。
【００２４】
図４における矢印は、中空体１５の内部における冷却用液体１６の流れ方向の一例を示している。図４においては、液体充填部１２のうち複数の発光素子１４（凹レンズ部１７）が上下方向に並ぶ領域で、発光素子１４の熱を吸収した冷却用液体１６が上昇する。また、液体充填部１２のうち左右方向において発光素子１４（凹レンズ部１７）が配されていない領域で、冷えた冷却用液体１６が下降する。
上記した冷却用液体１６の自然対流によって、発光素子１４の近くでは熱を吸収した冷却用液体１６から冷えた冷却用液体１６に入れ替わる。すなわち、冷却用液体１６が中空体１５の内部で流動することで、バックライト部１１を冷却することができる。そして、冷却用液体１６の自然対流が所定時間続くことで、冷却用液体１６の温度が飽和状態となり均一化される。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の照明装置１０、これを備える表示装置１、及び、光源冷却方法によれば、液体充填部１２がバックライト部１１の対向面１１ａに配される。このため、液体充填部１２が対向面１１ａと反対側に位置するバックライト部１１の背面１１ｂ（図１，２参照）に配される場合と比較して、バックライト部１１の対向面１１ａに配された発光素子１４（光源）を効率よく冷却することができる。
【００２６】
また、本実施形態の照明装置１０、表示装置１、及び、光源冷却方法によれば、液体充填部１２が、バックライト部１１の対向面１１ａ側に配される、すなわち、表示パネル２とバックライト部１１との間の隙間（エアギャップ）に配される。このため、液体充填部１２の追加に伴う表示装置１の厚さの増加を抑制又は防止することができる。
【００２７】
また、本実施形態の照明装置１０、表示装置１、及び、光源冷却方法によれば、液体充填部１２が表示パネル２とバックライト部１１との間に配される。このため、バックライト部１１の熱が表示パネル２に伝わることを抑制できる。すなわち、表示パネル２の特性がバックライト部１１の熱の影響を受けて変化することを抑制できる。なお、表示パネル２の特性は、例えば表示パネル２に光を透過させる特性（光透過特性）である。
【００２８】
また、本実施形態の照明装置１０、表示装置１、及び、光源冷却方法によれば、冷却用液体１６の自然対流が継続されることで、冷却用液体１６の温度が飽和状態となり均一化される。このため、バックライト部１１（複数の発光素子１４）の温度の均一化を図ることができる。また、表示パネル２の温度の均一化も図ることができる。例えば、バックライト部１１の対向面１１ａの中央領域に対応するバックライト部１１や表示パネル２の中央部位の温度が、バックライト部１１や表示パネル２の周縁部位の温度よりも高くなることを抑制できる。これにより、温度依存性があるバックライト部１１の特性（発光素子１４の発光特性や発色特性）、表示パネル２の光透過特性の均一化を図ることができる。したがって、表示パネル２の表示面２ａにおける色斑や輝度斑が発生することを抑制できる。
【００２９】
また、本実施形態の照明装置１０及び表示装置１によれば、液体充填部１２が、バックライト部１１から表示パネル２に向かう光（光束）をバックライト部１１の対向面１１ａに沿う方向に拡げる機能を有する。このため、バックライト部１１の光を拡げるための構造物を、液体充填部１２と表示パネル２との間に新たに設ける場合と比較して、表示装置１の厚みをさらに抑制できる。
【００３０】
また、本実施形態の照明装置１０及び表示装置１によれば、バックライト部１１から表示パネル２に向かう光（光束）をバックライト部１１の対向面１１ａに沿う方向に拡げる液体充填部１２の機能が、凹レンズ部１７によって構成されている。また、バックライト部１１の発光素子１４が凹レンズ部１７の窪み部１８に収容される。これにより、発光素子１４から出射する光（光束）を、凹レンズ部１７において確実に拡げることができる。
【００３１】
また、本実施形態の照明装置１０及び表示装置１は、液体充填部１２の下部に配されて冷却用液体１６を加熱するヒータ２２を備える。このため、液体充填部１２の下部に位置する冷却用液体１６がヒータ２２によって加熱されると、図４に例示するように、中空体１５の内部では、冷却用液体１６が下部から上部に向けて積極的に上昇する流れが生じる。また、中空体１５の内部では、冷えた冷却用液体１６が上部から下部に向けて下降する流れも生じる。すなわち、中空体１５の内部ではヒータ２２の熱による冷却用液体１６の積極的な対流が生じる。これにより、バックライト部１１の動作（発熱）の有無に関わらず、中空体１５の内部における冷却用液体１６の温度の均一化を図ることができる。
【００３２】
また、本実施形態の照明装置１０及び表示装置１は、ヒータ２２に加えて、液体充填部１２の上部に配された温度センサ２１、及び、温度センサ２１で検出される冷却用液体１６の温度が所定の温度となるようにヒータ２２の温度を制御する制御部２３をさらに備える。すなわち、温度センサ２１で検出される冷却用液体１６の温度が所定の温度となるように、制御部２３がヒータ２２の温度を制御するため、冷却用液体１６を所定の温度に保つことができる。
【００３３】
上記した所定の温度は、例えば、バックライト部１１の発熱によって飽和状態となる冷却用液体１６の温度（変化が小さい安定した温度）であるとよい。これにより、バックライト部１１の動作を開始した直後であっても、バックライト部１１の特性（発光素子１４の発光特性や発色特性）、表示パネル２の光透過特性を安定させることができる。すなわち、バックライト部１１の動作の開始時からの経過時間と共に、バックライト部１１や表示パネル２の特性が変化することを抑制できる。
【００３４】
また、本実施形態の照明装置１０及び表示装置１によれば、前述したようにバックライト部１１の動作の有無に関わらず、バックライト部１１や表示パネル２の温度を一定に保つことができる。このため、バックライト部１１の動作の開始時に、照明装置１０や表示装置１の周囲温度との関係で、バックライト部１１や表示パネル２に結露が発生することも抑制できる。
【００３５】
以上、本発明に係る照明装置、表示装置及び光源冷却方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００３６】
本発明において、凹レンズ部１７の窪み部１８には、例えば複数の発光素子１４が収容されてもよい。
【００３７】
本発明において、液体充填部１２の中空体１５は、例えば図５に示すように、単純な板状に形成されてよい。すなわち、液体充填部１２は、上記実施形態のような凹レンズ部１７（表示パネル２に向かう光を拡げる機能；図２等参照）を有さなくてもよい。
【００３８】
本発明の表示装置は、例えば、映像や画像などの信号を受信するチューナーと共にテレビ受信機を構成してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  表示装置
２  表示パネル
２ａ  表示面
２ｂ  背面
１０  照明装置
１１  バックライト部
１１ａ  対向面
１１ｂ  背面
１２  液体充填部
１３  基板
１４  発光素子
１５  中空体
１５ａ  第一面
１５ｂ  第二面
１６  冷却用液体
１７  凹レンズ部
１８  窪み部
１９  膨らみ部
２１  温度センサ
２２  ヒータ
２３  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2020194616.tif 000005
【図４】
2020194616.tif 000006
【図５】
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