(57)【要約】【課題】タンデム配列された導光板の構成において、薄型化を維持して冷却効率の優れたタンデム型面光源装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供すること。【解決手段】導光板２０５を複数個連結したタンデム型面光源装置において、光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）２０４が複数個実装された断面が略Ｌ字型のＬＥＤ基板２０３と、ＬＥＤ基板２０３のうちＬＥＤの実装される面と反対側の面に接合される断面が略Ｌ字型の放熱板２０７と、ＬＥＤ基板２０３及び放熱板２０７を支持する背面フレーム２０１とを備え、ＬＥＤ基板２０３からの熱を放熱板２０７を介して背面フレーム２０１に伝達する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が略楔状の複数の導光板をそれらの端部が互いに重なるように連結し、各導光板の端部に光源を設け、該光源から発光された光を上記導光板の主面から拡散板を介して出射するタンデム型面光源装置において、
上記光源である発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）が複数個実装された断面が略Ｌ字型のＬＥＤ基板と、
該ＬＥＤ基板のうち上記ＬＥＤの実装される面と反対側の面に接合される断面が略Ｌ字型の放熱板と、
上記導光板、上記拡散板、上記ＬＥＤ基板及び上記放熱板を支持する背面フレームとを備え、
上記ＬＥＤ基板からの熱を上記放熱板を介して上記背面フレームに伝達する構成としたことを特徴とするタンデム型面光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載のタンデム型面光源装置において、
前記導光板及び前記ＬＥＤ基板を支持するサブシャーシを前記背面フレームとの間に設け、
前記ＬＥＤ基板からの熱を前記放熱板と該サブシャーシを介して前記背面フレームに伝達する構成としたことを特徴とするタンデム型面光源装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のタンデム型面光源装置と、
該タンデム型面光源装置から出射された光を背面から照射して映像を表示する液晶パネルと、
を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンデム型面光源装置に係わり、特に発光ダイオードを用いて照明光をサイドから出力する方式のタンデム型面光源装置をバックライト装置として備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビジョン放送のデジタル化や高精細化が進んで、テレビ受信機として、大型（大画面）でかつ薄型の画像表示装置ＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が要求されている。大型でかつ薄型の画像表示装置の１つとして、液晶表示装置ＬＣＤ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）が製品化されている。薄型の液晶表示装置を実現するためには、それに組み込むバックライト装置（面光源装置）も薄型化せねばならない。
【０００３】
面光源装置では、発光ダイオード（ＬＥＤ）や冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）などの一次光源と、一次光源からの光束を画面発光に変換する導光板を利用している。その構成として、側方から光供給される導光板を用いた面光源装置と、背後から光供給が行われる導光板を用いた面光源装置とがある。前者はサイドエッジ型の面光源装置、後者は直下型の面光源装置とも呼ばれ、サイドエッジ型は直下型よりも薄型化に有利とされている。
【０００４】
特許文献１には、液晶表示装置等の薄型化を目的に、複数の導光板をタンデム配列したサイドエッジ型の発光装置の構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２８６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、面光源装置もしくはバックライト装置は、薄型化とともに大画面化が進行している。しかし、面光源装置に使用する一次光源（例えばＬＥＤ）から出力される光量は、ＬＥＤからの距離の２乗に反比例して小さくなる。面光源もしくはバックライト装置が供給可能な画面の広さに対して、単位面積当りの一次光源の数は、直下型よりサイドエッジ型の方が少なくて済み、かつ、厚みを薄くすることができる。
【０００７】
このため、上記サイドエッジ型の面光源装置もしくはバックライト装置において、光源を構成するＬＥＤそれぞれについて、輝度を上げてその光が届く距離を大きくする（即ち、有効照明面積を増加させる）必要があるので、全光束の大きいＬＥＤを使用しなければならない。しかしこれによって、ＬＥＤ自体及び面光源装置及びバックライト装置の発熱量も増加する。ＬＥＤや面光源装置の温度が上昇すると、発光効率が低下するとともに画像表示装置の性能にも悪影響を与えることになる。
【０００８】
このような光源（ＬＥＤ）やバックライト装置の発熱に対して、特許文献１では、ヒートシンクなどの熱発散素子を設けて冷却する構成が開示されている。ここに示される熱発散素子は、複数のフィンを有するブロック状のヒートシンクで、タンデム配列した導光板を支持する基板の平坦部分や階段部分の背面側に取り付けている。そして、フィンからの熱対流と熱放射により冷却する構成である。しかしながら、このようなブロック状のヒートシンクにおいてその放熱量を高めるためには、その表面積（または体積）を大きくせねばならず、バックライト装置の薄型化が困難になる。特に、タンデム配列された導光板では、光源近傍の装置厚み方向のスペースが小さく、十分な放熱効果のあるブロックを設置することが困難である。
【０００９】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、タンデム配列された導光板の構成において、薄型化を維持して冷却効率の優れたタンデム型面光源装置及びそれを用いた液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、断面が略楔状の複数の導光板をそれらの端部が互いに重なるように連結し、各導光板の端部に光源を設け、該光源から発光された光を上記導光板の主面から拡散板を介して出射するタンデム型面光源装置において、上記光源である発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）が複数個実装された断面が略Ｌ字型のＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板のうち上記ＬＥＤの実装される面と反対側の面に接合される断面が略Ｌ字型の放熱板と、上記導光板、上記拡散板、上記ＬＥＤ基板及び上記放熱板を支持する背面フレームとを備え、上記ＬＥＤ基板からの熱を上記放熱板を介して上記背面フレームに伝達する構成とした。
【００１１】
また、本発明の液晶表示装置は、上記タンデム型面光源装置と、該タンデム型面光源装置から出射された光を背面から照射して映像を表示する液晶パネルとを備える構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導光板をタンデム配列した構成のタンデム型面光源装置及びそれを用いた液晶表示装置において、温度上昇を抑え、装置の性能及び信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のタンデム型面光源装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す部分断面図である。
【図３】タンデム型面光源装置のＬＥＤユニット近傍の詳細を示す断面図である。
【図４】放熱板の形状の一例を示す斜視図である。
【図５】本発明の液晶表示装置の一実施例を示す全体組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明のタンデム型面光源装置もしくはバックライト装置（以降、タンデム型面光源装置と称する）の一実施例を示す部分断面図である。なお、図１では、例えば面光源装置を設置した場合の水平方向の断面を示し、紙面奥行き方向は、装置の上下方向もしくは重力方向となる。
【００１６】
１０１は背面フレーム、１０２は光源であるＬＥＤユニット、１０３と１０４はアクリル樹脂等の透明な導光板であって、１０３はＬＥＤユニット１０２に近接する端部、１０４はＬＥＤユニット１０２から最遠端部、１０５は拡散板である。ここに導光板１０３〜１０４は、図面左右方向に徐々に厚みを薄くした略楔状の形状であって、その途中部分の表示を省略している。そして、各導光板の端部１０３，１０４では、隣接する導光板の端部と互いに重なるように連結し、いわゆるタンデム配列の構成としている。ＬＥＤユニット１０２より発光される光束は、導光板の端部１０３から入射し、導光板の裏面に設けた反射シートや、導光板に設けた拡散反射パターンによって反射し、導光板の主面（楔形状の長辺側）から拡散板１０２を通って面光源として出力する。上方の矢印は、拡散板１０５から出力する光を模式的に表している。
【００１７】
各部の構成について説明する。背面フレーム１０１には、アルミニウム等の熱伝導性と機械的強度が優れた金属を使用する。ＬＥＤユニット１０２は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの小型で消費電力が小さい点光源素子を配線基板（ＬＥＤ基板）上に実装したものである。その際ＬＥＤ基板上には、複数個のＬＥＤが図１中奥行き方向に所定の間隔で並べられる。各ＬＥＤの発光色は例えば白色とする。あるいは、赤、緑、青の３原色（もしくは補色３原色）の発光色を有するＬＥＤを交互に配置する。
【００１８】
ＬＥＤユニット１０２の出力光は、図１中で右横方向に配置した導光板の端部１０３に入射する。入射された線状の光は導光板内で反射し、導光板の最遠端部１０４に至る間に少しずつ上方向に出射され、拡散板１０５に入射する。拡散板１０５は入射された光を拡散し、より均一な面光源として矢印で示したように光を出力する。後述するように、ＬＥＤユニット１０２の背面側には、ＬＥＤユニット１０２からの発熱を背面フレーム１０１に伝導する放熱板を取り付けている。背面フレーム１０１には、ＬＥＤユニット１０２と導光板１０３，１０４とが対になった導光板ユニットが、複数個、水平方向に所定の間隔で配置される。
【００１９】
なお、図示しないが、背面フレーム１０１の背面（図１中の下側の面）には、面光源装置のＬＥＤを動作させるためのインバータ回路やその他の処理回路、及びこれらの回路に電源を供給する電源回路等を実装した回路配線基板が取り付けられる。
【００２０】
図２は、本発明の液晶表示装置の一実施例を示す部分断面図である。前記図１で示したタンデム型面光源装置の拡散板１０５の前面（図１中の上側の面）に、映像表示用の液晶パネル１０６を取り付けた構造である。液晶パネル１０６は、液晶素子、配向膜、電極、偏光フィルタ、カラーフィルタなどを含む。面光源装置の拡散板１０５から出力された光は、液晶パネル１０６を照射して映像を表示させる。図示しないが、背面フレーム１０１には液晶パネル１０６を駆動するための回路基板を取り付ける。さらに、拡散板１０５、液晶パネル１０６及び背面フレーム１０１を保持するために、周辺にフレームと呼ばれる金属製の枠を設けて、各部品をフレームに固定し、装置全体の機械的強度を保持する。
【００２１】
図３は、タンデム型面光源装置のＬＥＤユニット近傍の詳細を示す断面図である。
【００２２】
背面フレーム２０１の上には、サブシャーシ２０２を介してＬＥＤ基板２０３や導光板２０５を取り付ける。サブシャーシ２０２はアルミニウム等の熱伝導性の優れた薄板を折り曲げ成形したもので、ＬＥＤ基板２０３と導光板２０５を位置決めし、導光板２０５を傾斜させて支持する。導光板２０５の裏面（サブシャーシ２０２との間）には、反射シート２０６を挿入する。前記したように、各導光板２０５の端部２０５ａには、隣接する導光板の端部２０５ｂが重なるように配置される（タンデム型配列）。
【００２３】
ＬＥＤ基板２０３は断面が略Ｌ字型の高熱伝導性基板で、基板の直立面には光源であるＬＥＤ２０４を実装し、基板の底面はサブシャーシ２０２に接合している。ＬＥＤ２０４の発光方向は実装面に垂直な方向とするトップビュー型であり、導光板２０５に対してその端部（側面）２０５ａから入射するサイドエッジ型の面光源構造としている。さらにＬＥＤ基板２０３の背面（ＬＥＤ２０４が実装される面と反対側の面）には、熱伝導性の優れた放熱板２０７を取り付け、その底面をサブシャーシ２０２に接合する。このように、ＬＥＤ基板２０３の背面に放熱板２０７を設けることで、ＬＥＤ基板２０３からの発熱をサブシャーシ２０２や背面フレーム２０１に熱伝導により効率良く冷却する構成とした。
【００２４】
図４は、放熱板の形状の一例を示す斜視図である。放熱板２０７はアルミニウム等の熱伝導性の優れた薄板で、ＬＥＤ基板２０３の背面に取り付けるため、ＬＥＤ基板２０３の高さに合わせた略Ｌ字型２０７ａに折り曲げた構造としている。また放熱板２０７の底面は、ＬＥＤ基板２０３とサブシャーシ２０２の両方に接合して放熱特性を良くするため幅広形状とし、途中に段差部２０７ｂを設けた。具体的な寸法例として、放熱板２０７の高さは約２ｍｍ、底面の幅は約２０ｍｍ、板厚は０．５ｍｍとする。ちなみに、ＬＥＤ基板２０３の高さは約２ｍｍ、底面の幅は約１０ｍｍ、板厚は０．２５ｍｍである。放熱板２０７とＬＥＤ基板２０３との接合には、熱伝導性両面テープを用いることで接合部の熱抵抗を小さくする。また放熱板２０７の穴２０７ｃは、放熱板２０７をサブシャーシ２０２と背面フレーム２０１にネジ止め固定するためのものである。
【００２５】
このような放熱板２０７を設けることで、例えばブロック状のヒートシンク等に比較して冷却性能を向上させることができる。まず、本実施例のようなタンデム型面光源装置では、装置薄型化のためにＬＥＤ基板２０３の高さが小さく（約２ｍｍ）、ＬＥＤ基板２０３の背面側からの放熱を行う場合そのスペースが狭くなっている。よって、ここにブロック状のヒートシンクを設置するにしても大きさが限られ、対流や放射により十分な放熱を行うことは困難である。これに対し本実施例では、ＬＥＤ基板２０３の背面に設けた放熱板２０７により、サブシャーシ２０２と背面フレーム２０１に熱伝導を行う構成であるから、狭いスペースでも容易に実現できる。放熱板２０７とサブシャーシ２０２との接合面積を大きくとることができるので、熱伝導時の熱抵抗が小さい。伝達された熱は、大面積のサブシャーシ２０２と背面フレーム２０１から外部空間に放熱することができ、冷却効率が優れるものとなる。また、放熱板２０７はスペースを取らないだけでなく、ブロック状のヒートシンクよりも軽量化の点で有利である。
【００２６】
図５は、本発明の液晶表示装置の一実施例を示す全体組立図である。３００は液晶モジュールであり、面光源装置と液晶パネルで構成する。この液晶モジュール３００は、例えば、アルミニウムなどの薄い金属板を底が浅くかつ大面積の箱状に加工したフレームに収納する。このフレームの底面側（図１もしくは図２では、背面フレーム１０１）に面光源装置を収納し、次に外形が略矩形の薄板状の液晶パネルを取り付けて、液晶パネルの背面方向から面光源装置の光が照射されるように組み立てる。
【００２７】
さらに、液晶モジュール３００において、３０１は面光源装置のそれぞれのＬＥＤを駆動するインバータ回路を実装したインバータ基板、３０２は液晶表示装置の電源ユニットを実装した電源基板、３０３は信号処理回路を実装した信号処理基板、３０５は液晶表示装置の支持部材である。また３５１はベゼル、３５２は背面カバー、３５３は支持部材３０５に取り付けるスタンドである。
【００２８】
本実施例の液晶表示装置では、薄型で冷却性能の優れた面光源装置を組み込んでいるので、液晶モジュール３００（面光源装置と液晶パネル）での温度上昇が抑えられ、その結果、装置の表示性能と信頼性が向上する。
【００２９】
以上、本発明によるタンデム型面光源装置と液晶表示装置の一実施例を説明したが、次のような変形が可能である。光源としてはＬＥＤ２０４に限らず、点光源素子を基板に実装したものであればよい。また、サブシャーシ２０２を省略して、背面フレーム２０１上に直接ＬＥＤ基板２０３、放熱板２０７及び導光板２０５を取り付ける構造でもよい。その場合でも、放熱板２０７により同様の冷却効果が得られる。
【符号の説明】
【００３０】
１０１，２０１…背面フレーム、
１０２…ＬＥＤユニット、
１０３，１０４，２０５…導光板、
１０５…拡散板、
１０６…液晶パネル、
２０２…サブシャーシ
２０３…ＬＥＤ基板
２０４…ＬＥＤ（光源）、
２０６…反射シート、
２０７…放熱板、
３００…液晶モジュール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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