(57)【要約】【課題】発光素子で発生する熱を効率良くフレームに伝導して放熱させることができるバックライト及び液晶表示装置を提供する。【解決手段】液晶表示装置１におけるバックライト装置１０であって、複数のＬＥＤ１１１（発光素子）が二次元的に配置され、複数のＬＥＤ１１１に給電するための配線が両面に形成された基板１１０と、フレーム１２０と、基板１１０及びフレーム１２０に挟持された放熱シート１３０とを備え、基板１１０は、放熱シート１３０に形成された第１の開口部１３１を介してネジ１４０によりフレーム１２０に固定されている。【選択図】図４
2018041601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示装置におけるバックライト装置であって、
複数の発光素子が二次元的に配置され、前記複数の発光素子に給電するための配線が両面に形成された基板と、
フレームと、
前記基板及び前記フレームに挟持された放熱シートとを備え、
前記基板は、前記放熱シートに形成された開口部を介してネジにより前記フレームに固定されている、
バックライト装置。
【請求項２】
前記フレームは、前記放熱シートの前記開口部を介して前記基板に向かって突出する突出部を有し、
前記基板は、前記突出部に載置され、
前記突出部には、前記ネジがねじ込まれるネジ穴が形成されている、
請求項１に記載のバックライト装置。
【請求項３】
前記放熱シートは、エラストマーによって構成されており、
前記基板及び前記フレームに挟持されていないときの前記放熱シートの厚さは、前記突出部の高さよりも大きい、
請求項１又は２に記載のバックライト装置。
【請求項４】
前記複数の発光素子は、１５ｍｍ以下のピッチで配列されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のバックライト装置。
【請求項５】
前記配線は、前記複数の発光素子をローカルディミングによって発光制御可能なパターンで形成されている、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のバックライト装置。
【請求項６】
前記基板における前記複数の発光素子が配置された面とは反対側の面には、前記配線と電気的に接続されたコネクタが設けられている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のバックライト装置。
【請求項７】
前記フレームは、前記基板に対向して配置された背面プレートを有し、
前記基板と前記背面プレートとの間に前記放熱シートが配置されている、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のバックライト装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライト装置と、
前記バックライト装置の光出射側に配置された液晶パネルとを備える、
液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バックライト装置及び液晶表示装置に関し、特に、直下型のバックライト装置及びこのバックライト装置を備える液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルを用いた液晶表示装置は、低消費電力で画像を表示することができるため、テレビ又はモニタ等のディスプレイとして利用されている。液晶表示装置では、液晶パネルの背面にバックライト装置が配置されている。近年、バックライト装置の光源として、高効率及び高寿命等の理由により、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）が採用されている。
【０００３】
バックライト装置には、エッジ型や直下型が知られている。直下型のバックライト装置は、液晶パネルの背面の直下に複数のＬＥＤが二次元的に配置された構造を有する。これにより、高輝度かつ面内の輝度ムラが低減された平面発光を実現することができる。このような直下型のバックライト装置を備える液晶表示装置が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２４２４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直下型のバックライト装置は、例えば、金属製のフレームと、フレームに支持された基板と、基板に実装された複数のＬＥＤとを備える。
【０００６】
ＬＥＤ等の半導体発光素子は、発光することで半導体発光素子自身から熱が発生し、これにより、半導体発光素子の温度が上昇して光出力が低下する。つまり、ＬＥＤ等の半導体発光素子は、自身が発する熱によって、発光効率が低下する。このため、バックライト装置においては、ＬＥＤで発生する熱を効率良く放熱させることが重要である。
【０００７】
しかしながら、従来のバックライト装置の構造では、ＬＥＤの実装密度が高くなった場合等には、ＬＥＤで発生する熱を基板を介してフレームに効率良く伝導して放熱させることが難しい。
【０００８】
本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、発光素子で発生する熱を効率良くフレームに伝導して放熱させることができるバックライト及び液晶表示装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示に係るバックライトの一態様は、液晶表示装置におけるバックライト装置であって、複数の発光素子が二次元的に配置され、前記複数の発光素子に給電するための配線が両面に形成された基板と、フレームと、前記基板及び前記フレームに挟持された放熱シートとを備え、前記基板は、前記放熱シートに形成された開口部を介してネジにより前記フレームに固定されている。
【発明の効果】
【００１０】
発光素子で発生する熱を効率良くフレームに伝導して放熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態に係る液晶表示装置の模式的な断面図である。
【図３】実施の形態に係る液晶表示装置の平面図である。
【図４】図３のIV−IV線における実施の形態に係る液晶表示装置の断面図である。
【図５】実施の形態に係るバックライト装置の一部分の分解斜視図である。
【図６】実施の形態に係るバックライト装置における基板及び放熱シートを斜め上方から見たときの斜視図である。
【図７】実施の形態に係るバックライト装置における基板及び放熱シートを斜め下方から見たときの斜視図である。
【図８】実施の形態に係るバックライト装置におけるフレームの斜視図である。
【図９】実施の形態に係るバックライト装置における放熱シートの斜視図である。
【図１０Ａ】実施の形態に係るバックライト装置におけるフレーム及び放熱シートの部分拡大斜視図である。
【図１０Ｂ】実施の形態に係るバックライト装置におけるフレーム及び放熱シートの部分拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、及び、構成要素の配置位置や接続形態などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１３】
各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。なお、本明細書において、「略」又は「約」とは、製造誤差や寸法公差を含むという意味である。
【００１４】
（実施の形態）
［液晶表示装置の構成］
まず、実施の形態に係る液晶表示装置１の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る液晶表示装置１の概略構成を模式的に示す図である。
【００１５】
図１に示すように、液晶表示装置１は、バックライト装置１０と、液晶パネル２０と、バックライト駆動回路３０と、液晶パネル駆動回路４０と、制御装置５０とを備える。
【００１６】
バックライト装置１０は、液晶パネル２０の背面側に配置された光源ユニットであり、液晶パネル２０に向けて光を照射する。バックライト装置１０は、平面状の均一な散乱光（拡散光）を照射する面発光ユニットである。
【００１７】
本実施の形態において、バックライト装置１０は、直下型であり、液晶パネル２０の背面側にＬＥＤが二次元的に配置されている。また、本実施の形態におけるバックライト装置１０は、ローカルディミングにより制御される。ローカルディミングは、液晶表示装置１（液晶パネル２０）の画面全体を複数の表示領域に区画し、区画された各表示領域に表示される画像に応じてバックライト装置１０の明るさを部分的に調整する技術である。具体的には、区画された各表示領域に対応するように、二次元配列されたＬＥＤを複数の発光領域に区画し、表示される画像に応じて各発光領域におけるＬＥＤの発光量を調整して輝度を変化させる。つまり、バックライト装置１０における複数のＬＥＤは、液晶パネル２０の各画素への映像データの書き込みに同期して部分的に発光可能となっている。なお、バックライト装置１０の詳細な構成は後述する。
【００１８】
液晶パネル２０は、バックライト装置１０の光出射側に配置される。液晶パネル２０は、例えばカラー画像を表示する表示パネルである。液晶パネル２０の駆動方式は、例えばＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式であるが、これに限るものではなく、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式又はＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）方式等であってもよい。
【００１９】
液晶パネル２０は、例えば、透明な一対の透明基板と、一対の透明基板の間に挟まれた液晶層と、一対の透明基板のそれぞれの外表面に貼り付けられた偏光板とを有する。透明基板としては、ガラス基板又は透明樹脂基板等を用いることができる。また、液晶層の液晶材料は、駆動方式に応じて適宜選択することができる。
【００２０】
一対の透明基板のうちバックライト装置１０側の透明基板は、マトリクス状に配列された画素の各々に対応して設けられた薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を有するＴＦＴ基板である。一方、一対の透明基板のうち表示面側の透明基板は、カラーフィルタ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ：ＣＦ）が形成されたＣＦ基板である。
【００２１】
ＴＦＴ基板には、複数の映像信号線と複数の走査信号線とが互いに直交して形成されている。走査信号線は、画素の水平列ごとに設けられ、各画素のＴＦＴのゲートに共通に接続されている。映像信号線は、画素の垂直列ごとに設けられ、各画素のＴＦＴのソースに共通に接続されている。また、各画素のＴＦＴのドレインには画素領域に形成された画素電極が接続されている。
【００２２】
各画素のＴＦＴは、走査信号線を介してゲートに印加される走査信号に応じて水平列単位でオンオフ制御される。ＴＦＴがオン状態になると、当該ＴＦＴに対応する画素電極には、映像信号線に印加される映像信号に応じた電位が設定される。液晶パネル２０は、各画素の画素電極に設定された電位により画素毎に液晶の配向が制御されて、バックライト装置１０から液晶パネル２０に入射した光に対する透過率を変えることにより表示面に画像を表示する。
【００２３】
ＴＦＴ基板の基板端には、液晶パネル駆動回路４０（走査線駆動回路４１、映像線駆動回路４２）と接続するために端子が設けられている。この端子には、フレキシブル配線基板であるＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｌａｔ  Ｃａｂｌｅ）又はＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃａｂｌｅ）が接続される。つまり、ＴＦＴ基板の端子と液晶パネル駆動回路４０とはフレキシブル配線基板を介して接続される。
【００２４】
バックライト駆動回路３０は、制御装置５０から入力される発光制御信号に応じたタイミング及び輝度でバックライト装置１０に配列される複数のＬＥＤを発光させる。バックライト駆動回路３０は、ＬＥＤを発光させるための駆動電流をＬＥＤに供給するＬＥＤ駆動回路としてドライバＩＣを備える。このドライバＩＣは、例えば、プリント配線基板に実装される。
【００２５】
本実施の形態において、バックライト装置１０のＬＥＤはローカルディミングにより制御可能であるので、バックライト駆動回路３０は、複数のＬＥＤの各々を制御するためのＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の制御素子を有する。例えば、全てのＬＥＤを個々に制御する場合、バックライト駆動回路３０は、ＬＥＤの個数と同数の制御素子を有する。
【００２６】
なお、バックライト駆動回路３０は、ＬＥＤに供給される駆動電流が発光制御信号で指示された輝度に応じた大きさであるか否かをモニタしフィードバック制御する回路を含んでいてもよい。
【００２７】
液晶パネル駆動回路４０は、液晶パネル２０に画像を表示するために液晶パネル２０を駆動する。液晶パネル駆動回路４０は、走査線駆動回路４１と映像線駆動回路４２とを含む。走査線駆動回路４１及び映像線駆動回路４２は、ドライバＩＣであり、プリント配線基板に実装される。
【００２８】
走査線駆動回路４１は、液晶パネル２０のＴＦＴ基板に形成された複数の走査信号線に接続されている。走査線駆動回路４１は、制御装置５０から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線を選択し、選択した走査信号線にＴＦＴをオンする電圧を印加する。
【００２９】
映像線駆動回路４２は、液晶パネル２０のＴＦＴ基板に形成された複数の映像信号線に接続されている。映像線駆動回路４２は、走査線駆動回路４１による走査信号線の選択に合わせて、選択された走査信号線に接続されるＴＦＴのそれぞれに、各画素の階調値を表す映像信号に応じた電圧を印加する。これにより、選択された走査信号線に対応する画素に映像信号が書き込まれる。
【００３０】
制御装置５０は、ＣＰＵ等の演算処理回路と、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリとを備えている。制御装置５０には映像データが入力される。制御装置５０は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを読み出して実行することにより各種の処理を実行する。具体的には、制御装置５０は、映像データに対して色調整等の各種の画像信号処理を行って各画素の階調値を示す映像信号を生成し、当該映像信号を映像線駆動回路４２に出力する。
【００３１】
本実施の形態において、バックライト装置１０はローカルディミングにより制御可能である。この場合、制御装置５０は、入力された映像データに基づいて、バックライト駆動回路３０及び液晶パネル駆動回路４０（走査線駆動回路４１、映像線駆動回路４２）が同期を取るためのタイミング信号を生成し、バックライト駆動回路３０及び液晶パネル駆動回路４０に向けて出力する。なお、制御装置５０は、バックライト駆動回路３０への発光制御信号としてのタイミング信号の他に、入力された映像データに基づいてＬＥＤの輝度を制御するための信号を生成してもよい。
【００３２】
次に、液晶表示装置１の断面構造について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態に係る液晶表示装置１の模式的な断面図である。
【００３３】
図２に示すように、液晶表示装置１は、バックライト装置１０と、液晶パネル２０と、フレーム６０とを備える。フレーム６０は、液晶パネル２０を支持する枠状の上フレームである。バックライト装置１０は、液晶パネル２０と所定の間隔をあけて液晶パネル２０と重なり合う位置でフレーム６０に固定される。
【００３４】
バックライト装置１０は、基板１１０と、フレーム１２０と、放熱シート１３０と、ネジ１４０（ビス）と、光学部材１５０と、反射シート１６０とを備える。
【００３５】
基板１１０は、複数のＬＥＤ１１１が配置された光源基板である。フレーム１２０は、基板１１０を支持する支持部材である。フレーム１２０は、下フレームであり、上側のフレームであるフレーム６０に固定される。放熱シート１３０は、ＬＥＤ１１１で発生する熱を放熱するためのシートである。
【００３６】
光学部材１５０は、複数のＬＥＤ１１１から出射する光を拡散（散乱）させる拡散シート等を含む光学シート群である。反射シート１６０は、表面が光反射性を有するシート状の反射部材であり、基板１１０のＬＥＤ１１１の実装面に載置又は貼り付けられる。反射シート１６０には、複数のＬＥＤ１１１の各々に対応する矩形状の複数の開口部が形成されている。
【００３７】
［バックライト装置の詳細構成］
次に、バックライト装置１０における、基板１１０、フレーム１２０、放熱シート１３０及びネジ１４０の詳細な構成及び接続関係について、図２を参照しながら、図３〜図１０Ｂを用いて説明する。
【００３８】
図３は、実施の形態に係る液晶表示装置１の平面図であり、図４は、図３のIV−IV線における断面図である。図５は、実施の形態に係るバックライト装置１０の一部分の分解斜視図である。なお、図３〜図５では、液晶パネル２０、光学部材１５０及び反射シート１６０を省略している。
【００３９】
また、図６及び図７は、実施の形態に係るバックライト装置１０における基板１１０及び放熱シート１３０を示す図であり、図６は斜め上方から見たときの斜視図、図７は斜め下方から見たときの斜視図を示している。図８は、同バックライト装置１０におけるフレーム１２０の斜視図である。図９は、同バックライト装置１０における放熱シート１３０の斜視図である。図１０Ａ及び図１０Ｂは、同バックライト装置１０におけるフレーム１２０及び放熱シート１３０の部分拡大図であり、図１０Ａは斜視図、図１０Ｂは平面図を示している。
【００４０】
図３〜図６に示すように、基板１１０は、複数のＬＥＤ１１１を実装するための実装基板である。本実施の形態において、基板１１０は、複数のＬＥＤ１１１に給電するための配線（給電配線）が両面に形成された両面配線基板である。
【００４１】
基板１１０は、例えば、樹脂基材をベースとする樹脂基板である。樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板（ＣＥＭ−３、ＦＲ−４等）、紙フェノールや紙エポキシからなる基板（ＦＲ−１等）、又は、ポリイミド等からなる基板を用いることができる。本実施の形態では、基板１１０として、ＣＥＭ−３の両面配線基板を用いている。なお、基板１１０は、リジッド基板及びフレキシブル基板のいずれであってもよい。
【００４２】
また、図３に示すように、本実施の形態において、光源基板は４つに分割されている。つまり、フレーム１２０には、光源基板として４つの基板１１０が配置されている。光源基板を分割して複数の基板１１０に分けることで、基板１１０をフレーム１２０に取り付ける際の作業性を向上させることができる。
【００４３】
各基板１１０の両面に形成された給電配線（不図示）は、複数のＬＥＤ１１１をローカルディミングによって発光制御可能なパターンで形成されている。つまり、各基板１１０の給電配線は、複数のＬＥＤ１１１を個々に駆動できるように、又は、複数のＬＥＤ１１１の二次元配列を複数の領域に区画してこの領域毎にＬＥＤ１１１を駆動できるように、所定の形状で形成されている。
【００４４】
具体的には、各基板１１０の第１の面（液晶パネル２０側の面）１１０ａには、給電配線として第１の配線パターンが形成されている。一方、各基板１１０におけるＬＥＤ１１１が配置された面とは反対側の面である第２の面（フレーム１２０側の面）１１０ｂには、給電配線として第２の配線パターンが形成されている。第１の配線パターンと第２の配線パターンとは、基板１１０に設けられたビアホールによって電気的に接続されている。
【００４５】
図３に示すように、基板１１０の第１の面１１０ａ（ＬＥＤ実装面）には、複数のＬＥＤ１１１が二次元的に配置されている。具体的には、複数のＬＥＤ１１１は、画素の水平列（行方向）及び垂直列（列方向）に沿ってマトリクス状に配列されている。本実施の形態において、バックライト装置１０に使用されているＬＥＤ１１１の総数は、２０４８個であり、４つの基板１１０の各々には、図３及び図６に示すように、５１２個のＬＥＤ１１１が実装されている。
【００４６】
複数のＬＥＤ１１１は、高密度で実装されている。具体的には、複数のＬＥＤ１１１は、１５ｍｍ以下のピッチで略等間隔で配列されている。つまり、行方向及び列方向において隣り合う２つのＬＥＤ１１１の間隔は、１５ｍｍ以下である。本実施の形態において、全てのＬＥＤ１１１は、約１０ｍｍの一定のピッチで配列されている。なお、ＬＥＤ１１１は、基板１１０の第１の面１１０ａにのみ実装されている。
【００４７】
ＬＥＤ１１１は、バックライト装置１０の光源として用いられる発光素子の一例である。本実施の形態において、ＬＥＤ１１１は、例えばパッケージ化された表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）型のＬＥＤ素子である。一例として、ＬＥＤ１１１は、凹部を有する白色樹脂製のパッケージ（容器）と、パッケージの凹部の底面に一次実装されたＬＥＤチップ（ベアチップ）と、パッケージの凹部内に封入された封止部材とを有している。封止部材は、例えばシリコーン樹脂等の透光性樹脂材料で構成されている。
【００４８】
ＬＥＤチップは、所定の直流電力により発光する半導体発光素子の一例であって、単色の可視光を発するベアチップである。ＬＥＤチップは、例えば、通電されれば青色光を発する青色ＬＥＤチップである。青色ＬＥＤチップとしては、例えばＩｎＧａＮ系の材料によって構成された、中心波長が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。
【００４９】
本実施の形態において、ＬＥＤ１１１は、白色光を発する白色ＬＥＤ素子である。この場合、封止部材としては、透光性樹脂材料に蛍光体等の波長変換材が含有された蛍光体含有樹脂を用いることができる。具体的には、ＬＥＤチップとして青色ＬＥＤチップが用いられているので、白色光を得るために、封止部材には、青色ＬＥＤチップからの青色光を励起光として蛍光発光するＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）等の黄色蛍光体が含有される。これにより、封止部材に含有される黄色蛍光体は、青色ＬＥＤチップからの青色光の一部を吸収することにより励起されて黄色光を放出する。この放出された黄色光と黄色蛍光体に吸収されなかった青色光とが混ざることにより、白色光が生成される。
【００５０】
なお、色再現性を向上させるために、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体を加えてもよい。また、黄色蛍光体を用いるのではなく、青色ＬＥＤチップと赤色蛍光体及び緑色蛍光体との組み合わせによって白色光を生成してもよい。あるいは、波長変換材として、ＹＡＧ蛍光体等の無機蛍光体を用いるのではなく、量子ドットを用いてもよい。この場合、ＬＥＤ１１１の封止部材に量子ドットを含有させてもよいが、量子ドットを含有させた光学シート（ＱＤＥＦ（Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ．  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  Ｆｉｌｍ）等）を用いて、青色光を発するＬＥＤ１１１の前方にこの光学シートを光学部材１５０とともに配置してもよい。なお、量子ドットとしては、青色光を緑色光及び赤色光の各々に変換する種類のものを用いることができる。例えば、粒径の異なる２種類の量子ドットを用いることができる。
【００５１】
また、図７に示すように、各基板１１０の第２の面１１０ｂには、給電配線と電気的に接続されたコネクタ１１２が設けられている。コネクタ１１２は、ＬＥＤ１１１と給電配線を介してＬＥＤ１１１と電気的に接続されている。
【００５２】
コネクタ１１２は、例えばＦＦＣ用又はＦＰＣ用のコネクタである。コネクタ１１２は、ＦＦＣ又はＦＰＣ等のフレキシブル配線基板を介して上述のバックライト駆動回路３０と電気的に接続される。コネクタ１１２には、バックライト駆動回路３０からフレキシブル配線基板を介して各基板１１０の複数のＬＥＤ１１１の発光を制御するための駆動電流（信号）が供給される。例えば、コネクタ１１２には、複数のＬＥＤ１１１をローカルディミングにより制御するための信号が供給される。
【００５３】
本実施の形態において、各基板１１０には、８つのコネクタ１１２が実装されている。各基板１１０には５１２個のＬＥＤ１１１が実装されているので、各コネクタ１１２からは、６４個のＬＥＤ１１１にＬＥＤ１１１を発光させるための駆動電流が供給される。
【００５４】
図４及び図５に示すように、各基板１１０は、開口部１１３を有する。開口部１１３には、ネジ１４０が挿入される。開口部１１３は、例えば貫通孔である。
【００５５】
図８に示すように、フレーム１２０は、基板１１０及び放熱シート１３０を支持する箱形の筐体である。フレーム１２０は、基板１１０に対向して配置された背面プレート１２０ａを含み、背面プレート１２０ａに基板１１０及び放熱シート１３０が配置される。フレーム１２０は、ＬＥＤ１１１で発生する熱を効率良く放熱するために、アルミニウムや鉄等の金属材料又は熱伝導性の高い樹脂材料で構成されているとよい。本実施の形態において、フレーム１２０は、アルミニウムによって構成されている。
【００５６】
また、フレーム１２０は、例えば、金属板に板金加工等を施すことで所定の形状に形成することができるが、これに限るものではない。
【００５７】
図４、図５及び図８に示すように、フレーム１２０、とりわけ図示する例では背面プレート１２０ａは、放熱シート１３０の第１の開口部１３１を介して基板１１０に向かって突出する突出部１２１を有する。突出部１２１の上面（基板１１０側の面）は平坦面であり、突出部１２１の上面には基板１１０が載置される。つまり、突出部１２１の上面には、基板１１０の第２の面１１０ｂ（第２の配線パターン）が接する。突出部１２１は、例えば、ハーフパンチ等による絞り加工によって形成することができる。突出部１２１は、例えば平面視形状が円形であり、側壁面はテーパ状となっている。
【００５８】
図４及び図５に示すように、突出部１２１には、ネジ１４０がねじ込まれるネジ穴１２１ａが形成されている。ネジ穴１２１ａは、全ての突出部１２１に形成されている。ネジ穴１２１ａは、例えば貫通孔であるが、底部を有する凹部であってもよい。
【００５９】
図８に示すように、フレーム１２０には、開口部１２２が形成されている。開口部１２２は、基板１１０に実装されたコネクタ１１２に対応する位置に形成されている。したがって、基板１１０をフレーム１２０に載置した際、基板１１０のコネクタ１１２は、フレーム１２０の開口部１２２に挿入される。
【００６０】
基板１１０とフレーム１２０の背面プレート１２０ａとの間に放熱シート１３０が配置されている。放熱シート１３０は、ＬＥＤ１１１で発生して基板１１０に伝導した熱をフレーム１２０に伝導するための放熱部材である。放熱シート１３０は、ＬＥＤ１１１で発生した熱を熱引きできる材料によって構成されている。本実施の形態において、放熱シート１３０は、熱伝導率の高い絶縁性樹脂材料によって構成された絶縁性の高熱伝導シートである。放熱シート１３０の熱伝導率は、例えば、１．０〜５．０Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００６１】
また、放熱シート１３０は、弾性変形可能な柔軟性を有するとよく、例えばエラストマーによって構成される。放熱シート１３０を構成する樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂又はアクリル樹脂等を用いることができる。
【００６２】
なお、放熱シート１３０は、粘着性を有していてもよいし、粘着性を有していなくてもよいが、放熱シート１３０にわずかな粘着性を持たせることで、放熱シート１３０をフレーム１２０に保持させることができるとともに、放熱シート１３０をフレーム１２０に貼り合わせた際に位置がずれたときに何度でも簡単に放熱シート１３０を貼り直しすることができる。
【００６３】
１つの放熱シート１３０の大きさは、１つの基板１１０の大きさと略同じであり、放熱シート１３０は、基板１１０と同数でフレーム１２０に配置される。本実施の形態では、４つの基板１１０が配置されているので、放熱シート１３０も４つ配置される。
【００６４】
図９に示すように、各放熱シート１３０は、第１の開口部１３１を有する。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第１の開口部１３１は、フレーム１２０に形成された突出部１２１に対応する位置に形成されている。つまり、ネジ１４０によって基板１１０とフレーム１２０とをネジ止めする際、第１の開口部１３１には、フレーム１２０の突出部１２１が挿入される。第１の開口部１３１は、例えば貫通孔である。
【００６５】
なお、第１の開口部１３１は、第１の開口部１３１の上方にＬＥＤ１１１が存在しない位置に形成するとよい。つまり、ＬＥＤ１１１の下方には放熱シート１３０の構成部材が存在するとよい。これにより、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱を放熱シート１３０を介して効率良くフレーム１２０に伝導させることができる。
【００６６】
また、本実施の形態において、放熱シート１３０を平面視した場合に、第１の開口部１３１の開口形状は、フレーム１２０の突出部１２１の外形と同じ形状である。具体的には、突出部１２１の外形が円形であるので、第１の開口部１３１の開口形状は円形となっている。なお、各放熱シート１３０には、９個の第１の開口部１３１が形成されている。
【００６７】
また、放熱シート１３０は、第２の開口部１３２を有する。第２の開口部１３２は、基板１１０に実装されたコネクタ１１２に対応する位置に形成されている。つまり、ネジ１４０によって基板１１０とフレーム１２０とをネジ止めする際、第２の開口部１３２には、基板１１０のコネクタ１１２が挿入される。第２の開口部１３２は、例えば平面視形状が矩形状の切り欠きである。各放熱シート１３０には、８個の第２の開口部１３２が形成されている。
【００６８】
図４に示すように、放熱シート１３０は、基板１１０及びフレーム１２０に挟持されている。つまり、放熱シート１３０の一方の面は、基板１１０の第２の面１１０ｂに密着しており、放熱シート１３０の他方の面は、フレーム１２０の背面プレート１２０ａに密着している。
【００６９】
各基板１１０は、放熱シート１３０に形成された第１の開口部１３１を介してネジ１４０によりフレーム１２０に固定されている。具体的には、各基板１１０は、放熱シート１３０の第１の開口部１３１に挿入されたフレーム１２０の突出部１２１に載置された状態で、ネジ１４０によって突出部１２１に固定されている。つまり、基板１１０とフレーム１２０とは、放熱シート１３０を挟持した状態でネジ１４０によってネジ止めされる。ネジ１４０は、基板１１０をフレーム１２０に取り付けるための締結部材であり、例えばＭ２ネジである。各基板１１０は、９本のネジ１４０によってフレーム１２０に固定されている。
【００７０】
本実施の形態において、基板１１０及びフレーム１２０に挟持されていないときの放熱シート１３０の厚さは、突出部１２１の高さよりも大きくしている。つまり、突出部１２１の高さ（つまり、フレーム１２０の背面プレート１２０ａと基板１１０との間の隙間）は、放熱シート１３０の厚み（フレーム１２０及び基板１１０で挟む前の厚み）よりも小さくしている。
【００７１】
これにより、放熱シート１３０を基板１１０とフレーム１２０との間に挿入してネジ１４０で基板１１０とフレーム１２０をネジ止めすることで、エラストマーで構成された放熱シート１３０の全体が圧縮されて厚みが小さくなるように均一に弾性変形する。この結果、放熱シート１３０の両面全面を基板１１０とフレーム１２０とに密着させることができる。これにより、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱を、放熱シート１３０を介して効率良くフレーム１２０に伝導させることができる。一例として、突出部１２１の高さが０．５ｍｍで、放熱シート１３０の厚みが０．８５ｍｍである。
【００７２】
なお、フレーム１２０及び基板１１０で挟む前の放熱シート１３０の厚さ及び突出部１２１の高さは、基板１１０及びフレーム１２０をネジ１４０でネジ止めしたときに、基板１１０が突出部１２１から浮くことなく基板１１０と突出部１２１とが接触する状態の寸法であるとよい。例えば、放熱シート１３０の厚さと突出部１２１の高さとの差は、０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度にするとよい。
【００７３】
また、放熱シート１３０と基板１１０との間及び放熱シート１３０とフレーム１２０との間に、シリコーンオイル等の放熱用のグリースを挿入してもよい。
【００７４】
これにより、放熱シート１３０と基板１１０との間及び放熱シート１３０とフレーム１２０との間の微小な隙間にグリースが充填されて微小な空気層をなくすことができる。したがって、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱をさらに効率良くフレーム１２０に伝導させることができる。
【００７５】
また、図４及び図１０Ｂに示すように、放熱シート１３０の第１の開口部１３１にフレーム１２０の突出部１２１を挿入した状態において、第１の開口部１３１の内側面と突出部１２１の外縁との距離ｄは、約０．５ｍｍ以下であるとよい。これにより、放熱シート１３０に第１の開口部１３１を形成したとしてもＬＥＤ１１１で発生する熱の放熱性を確保することができる。
【００７６】
［作用等］
次に、本実施の形態に係るバックライト装置１０及び液晶表示装置１の作用について、本開示の技術を得るに至った経緯も含めて説明する。
【００７７】
従来のバックライト装置では、ＬＥＤを実装する実装基板としてアルミニウム等の金属基材をベースとする金属基板を用いて、この金属基板をフレームの上に直接配置して、リベットによって金属基板及びフレームを固定していた。
【００７８】
近時、ＬＥＤを実装する実装基板としてＣＥＭ−３やＦＲ−４等の樹脂基板からなる両面配線基板を用いることが検討されているが、樹脂基板からなる両面配線基板は金属基板と比べて放熱性が悪い。このため、樹脂基板を用いると、ＬＥＤで発生する熱をフレームに効率良く伝導させることができなくなる。
【００７９】
特に、近年、液晶表示装置のコントラストを向上させる技術として、直下型のバックライト装置のＬＥＤをローカルディミングにより制御する技術が提案されている。ローカルディミングでは、表示される画像に応じて二次元配列されたＬＥＤを部分的に発光制御する必要があるので、ローカルディミングによってバックライト装置のＬＥＤを制御する液晶表示装置では、ＬＥＤで発生する熱を効率良く放熱させることが非常に重要である。
【００８０】
しかも、近年は、４Ｋ／８Ｋに対応したＨＤＲ（Ｈｉｇｈ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｇｅ）用の液晶表示装置も提案されている。このような液晶表示装置では、ＬＥＤの数が多くなり、ＬＥＤで発生する熱を効率良く放熱させることが益々重要となる。さらに、ＬＥＤの数が多くなるとＬＥＤの実装密度が高くなるが、高密度で基板に実装されたＬＥＤの熱を効率良くフレームに熱引きさせつつ、高密度でＬＥＤが実装された基板をフレームに取り付けることが難しい。例えば、ＬＥＤの配列ピッチが１５ｍｍを超えると、ＬＥＤ間にリベットを取り付けるためのスペースがなくなり、リベットによって基板をフレームに固定することが困難となる。
【００８１】
本開示の技術は、このような知見に基づいてなされたものであり、本願発明者らは、以下のようにバックライト装置を構成することによってＬＥＤが配置された基板として両面配線基板を用いた場合でもＬＥＤで発生する熱を効率良く放熱できることを見出した。
【００８２】
すなわち、本実施の形態に係るバックライト装置１０は、複数のＬＥＤ１１１が二次元的に配置され、複数のＬＥＤ１１１に給電するための配線が両面に形成された基板１１０と、フレーム１２０と、基板１１０及びフレーム１２０に挟持された放熱シート１３０とを備えており、基板１１０は、放熱シート１３０に形成された第１の開口部１３１を介してネジ１４０によりフレーム１２０に固定されている。
【００８３】
このように、基板１１０及びフレーム１２０で放熱シート１３０を挟持することで、基板１１０として両面配線基板を用いた場合でも、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱を、放熱シート１３０を介して効率良くフレーム１２０に伝導させることができる。この結果、基板１１０として金属基板を用いてフレーム１２０に直接基板１１０（金属基板）を配置した場合と比べて、ＬＥＤ１１１で発生した熱の放熱性を維持ないし向上させることができる。
【００８４】
特に、本実施の形態では、放熱シート１３０に形成された第１の開口部１３１を介して基板１１０とフレーム１２０とをネジ１４０によって固定しているので、ネジ１４０の周辺にまで放熱シート１３０を存在させることができる。これにより、基板１１０とフレーム１２０との固定を確保しつつ、ＬＥＤ１１１で発生した熱の放熱性を確保することができる。
【００８５】
また、本実施の形態において、フレーム１２０は、放熱シート１３０の第１の開口部１３１を介して基板１１０に向かって突出する突出部１２１を有している。そして、基板１１０は、突出部１２１に載置され、突出部１２１には、ネジ１４０がねじ込まれるネジ穴１２１ａが形成されている。
【００８６】
これにより、ネジ１４０の締め付けによる基板１１０の浮きを抑制できるので、基板１１０と放熱シート１３０との高い密着性を維持することができる。この点について、以下説明する。
【００８７】
仮にフレーム１２０に突出部１２１を形成せずに、放熱シート１３０の第１の開口部１３１を介して基板１１０とフレーム１２０とをネジ１４０でネジ止めすると、ネジ１４０の締め付けによるトルクによって第１の開口部１３１周辺の放熱シート１３０が圧縮されて、第１の開口部１３１の直上及びその周辺の基板１１０が落ち込む。この結果、基板１１０に反りが発生して、基板１１０の一部が浮いてしまう。これにより、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱が放熱シート１３０に伝導しにくくなる。
【００８８】
これに対して、本実施の形態におけるバックライト装置１０では、基板１１０をフレーム１２０の突出部１２１に載置した状態で基板１１０と突出部１２１とをネジ１４０によってネジ止めしているので、放熱シート１３０が部分的に圧縮されてしまうことがない。このため、基板１１０が部分的に落ち込んで基板１１０の一部が浮いてしまうことを回避することができるので、基板１１０と放熱シート１３０との高い密着性を維持することができる。
【００８９】
したがって、基板１１０とフレーム１２０とをネジ１４０でネジ止めする場合でも、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱を効率良くフレーム１２０に伝導させることができる。特に、基板１１０の全てのＬＥＤ１１１の熱を均等に放熱することができる。
【００９０】
また、本実施の形態において、放熱シート１３０は、エラストマーによって構成されており、基板１１０及びフレーム１２０に挟持されていないときの放熱シート１３０の厚さは、フレーム１２０の突出部１２１の高さよりも大きい。
【００９１】
これにより、ネジ１４０で基板１１０とフレーム１２０をネジ止めすることで、放熱シート１３０が圧縮されて放熱シート１３０を基板１１０とフレーム１２０とに密着させることができる。これにより、基板１１０に伝導したＬＥＤ１１１の熱を、放熱シート１３０を介して効率良くフレーム１２０に伝導させることができる。
【００９２】
また、本実施の形態において、複数のＬＥＤ１１１は、１５ｍｍ以下のピッチで配列されている。
【００９３】
ＬＥＤ１１１の配列ピッチは１５ｍｍ以下になると、リベットによって基板１１０をフレーム１２０に固定することが困難となるが、本実施の形態によれば、ネジ１４０によって基板１１０とフレーム１２０とを固定しているので、ＬＥＤ１１１の配列ピッチが１５ｍｍ以下であっても、基板１１０とフレーム１２０とを容易に固定することができる。
【００９４】
また、本実施の形態において、基板１１０に形成された配線（給電配線）は、複数のＬＥＤ１１１をローカルディミングによって発光制御可能なパターンで形成されている。
【００９５】
複数のＬＥＤ１１１を個々に又は複数の発光領域ごとに駆動するローカルディミングでは、個々のＬＥＤ１１１の発光量を精度良く制御する必要があるため、ＬＥＤ１１１で発生する熱を効率良く放熱させることは非常に重要となるが、本実施の形態によれば、ＬＥＤ１１１で発生した熱を効率良く放熱することができるので、ローカルディミングにより複数のＬＥＤ１１１を精度良く制御することができる。
【００９６】
また、本実施の形態において、基板１１０における複数のＬＥＤ１１１が配置された面（第１の面１１０ａ）とは反対側の面である第２の面１１０ｂには、給電配線と電気的に接続されたコネクタ１１２が設けられている。
【００９７】
本実施の形態では、基板１１０として両面配線基板を用いているので、基板１１０の第２の面１１０ｂにコネクタ１１２を設けることができる。これにより、基板１１０の第１の面１１０ａに配置するＬＥＤ１１１の実装数を増やすことができるとともに、ＬＥＤ１１１のレイアウトの設計の自由度を大きくすることができる。
【００９８】
また、本実施の形態における液晶表示装置１は、バックライト装置１０と、バックライト装置１０の光出射側に配置された液晶パネル２０とを備える。
【００９９】
本実施の形態におけるバックライト装置１０では、ＬＥＤ１１１で発生する熱を効率良く放熱することができるので、基板１１０に配置された複数のＬＥＤ１１１をばらつきなく所望の発光量で発光させることができる。これにより、高画質の画像を表示することができる。
【０１００】
（変形例）
以上、本開示に係るバックライト装置及び液晶表示装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【０１０１】
例えば、上記実施の形態において、ネジ１４０のネジ頭は基板１１０の第１の面１１０ａに係止して基板１１０の第１の面１１０ａから露出するように構成されているが、これに限らず、基板１１０の開口部１１３が形成された部分にネジ１４０のネジ頭を収納する凹部を形成し、この凹部にネジ１４０のネジ頭を係止することで基板１１０とフレーム１２０とをネジ１４０でネジ止めしてもよい。
【０１０２】
その他に、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  液晶表示装置
１０  バックライト装置
２０  液晶パネル
３０  バックライト駆動回路
４０  液晶パネル駆動回路
４１  走査線駆動回路
４２  映像線駆動回路
５０  制御装置
６０  フレーム
１１０  基板
１１０ａ  第１の面
１１０ｂ  第２の面
１１１  ＬＥＤ
１１２  コネクタ
１１３  開口部
１２０  フレーム
１２１  突出部
１２１ａ  ネジ穴
１２２  開口部
１３０  放熱シート
１３１  第１の開口部
１３２  第２の開口部
１４０  ネジ
１５０  光学部材
１６０  反射シート
【図１】
2018041601.tif 000003
【図２】
2018041601.tif 000004
【図３】
2018041601.tif 000005
【図４】
2018041601.tif 000006
【図５】
2018041601.tif 000007
【図６】
2018041601.tif 000008
【図７】
2018041601.tif 000009
【図８】
2018041601.tif 000010
【図９】
2018041601.tif 000011
【図１０Ａ】
2018041601.tif 000012
【図１０Ｂ】
2018041601.tif 000013