(57)【要約】【課題】液晶表示装置のランプ型直下バックライトの後方に、上下方向に延びる凹凸パターンを持つ金属板を取り付けると、凹凸に生ずる通気による放熱ができるが、これを改良しさらに高い放熱効率を持つ構成を提供する。【解決手段】バックライトユニット３は、金属板８の凸条部９の液晶表示パネル２の側に配置された複数の発光ダイオード４と、金属板８を収容する筐体であって、天板１４と底板１３とを有し、そのそれぞれに、隣り合う２つの凸条部９の間の凹条部１１内の空間に連通する開口１４ａ・１３ａを持つ筐体１２と、を含む。この構成により発光素子４から金属板８へ熱伝導が生じ、また金属板８の熱により底板１３の開口を入口とし、凹条部９内の空間を通り、天板１４の開口１４ａを出口とする通気が生じ、金属板８が冷却される。このような二重の作用により、バックライトユニット３全体が効率的に冷却される。【選択図】図１
2015018133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示パネルと、
バックライトユニットと、
を備え、
前記バックライトユニットは、
前記液晶表示パネルの後背面に対向するよう配置される金属板であって、前記液晶表示パネルの方向に隆起し、かつその裏側に凹溝を形成するように折れ曲り、上辺から下辺まで垂直に延在している複数の凸条部を有した金属板と、
前記金属板の前記凸条部の、前記液晶表示パネルに対向する側に配置された複数の発光素子と、
前記金属板を収容する筐体であって、天板と底板とを有し、前記天板と前記底板のそれぞれには、隣り合う２つの前記凸条部の間に形成された凹条部内の空間に連通する開口が形成されている筐体と、
を含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
それぞれの前記凸条部の前記液晶表示パネルに対向する側に取り付けられた、前記発光素子が実装された照明基板をさらに備えた、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
隣り合う２つの前記凸条部の間に形成された凹条部を覆う反射シートをさらに備えた、
請求項２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記金属板の前記液晶表示パネルに対向する側に取り付けられ、前記凹条部を覆う照明基板をさらに備え、
前記発光素子は前記照明基板上で前記凸条部に対応する領域に配置されている、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記天板と前記底板のそれぞれには前記凸条部の裏側の前記凹溝内の空間に連通する開口が形成されている、
請求項３又は請求項４に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記発光素子を制御する制御基板をさらに備え、前記制御基板は前記凹溝内に配置されている、
請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記天板と前記底板のいずれにも、前記制御基板が配置され前あ記凹溝内の空間に連通する開口が形成されていない、
請求項６に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記凸条部の裏側の前記凹溝内の空間が、前記金属板と前記筐体とにより外部から隔てられた、請求項１に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、バックライトユニットを有する液晶表示装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、液晶表示装置のランプ型直下バックライトの放熱のために、液晶表示パネルから見てバックライトのさらに後方に、上下方向に延びる凹凸の繰り返しを持つ金属板を取り付けている。この凹凸に空気の流れを生じさせることで、装置を効果的に冷やすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１２１８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１で開示の構造の問題点として、バックライトより発せられる熱が高温であった場合、空気の流れのみでは放熱効果として十分でなくなることが挙げられる。
【０００５】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、より効果の高い放熱を実現できる液晶表示装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る液晶表示装置は、液晶表示パネルと、バックライトユニットと、を備え、前記バックライトユニットは、前記液晶表示パネルの後背面に対向するよう配置される金属板であって、前記液晶表示パネルの方向に隆起し、かつその裏側に凹溝を形成するように折れ曲り、上辺から下辺まで垂直に延在している複数の凸条部を有した金属板と、前記金属板の前記凸条部の、前記液晶表示パネルに対向する側に配置された複数の発光素子と、前記金属板を収容する筐体であって、天板と底板とを有し、前記天板と前記底板のそれぞれには、隣り合う２つの前記凸条部の間に形成された凹条部内の空間に連通する開口が形成されている筐体と、を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明の一態様では、それぞれの前記凸条部の前記液晶表示パネルに対向する側に取り付けられた、前記発光素子が実装された照明基板をさらに備えるようにしてもよい。
【０００８】
また、本発明の一態様では、隣り合う２つの前記凸条部の間に形成された凹条部を覆う反射シートをさらに備えるようにしてもよい。
【０００９】
また、本発明の一態様では、前記金属板の前記液晶表示パネルに対向する側に取り付けられ、前記凹条部を覆う照明基板をさらに備え、前記発光素子は前記照明基板上で前記凸条部に対応する領域に配置されているようにしてもよい。
【００１０】
また、本発明の一態様では、前記天板と前記底板のそれぞれには前記凸条部の裏側の前記凹溝内の空間に連通する開口が形成されているようにしてもよい。
【００１１】
また、本発明の一態様では、前記発光素子を制御する制御基板をさらに備え、前記制御基板は前記凹溝内に配置されているようにしてもよい。
【００１２】
また、本発明の一態様では、前記天板と前記底板のいずれにも、前記制御基板が配置され前記凹溝内の空間に連通する開口が形成されていないようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明の一態様では、前記凸条部の裏側の前記凹溝内の空間が、前記金属板と前記筐体とにより外部から隔てられているようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上の構成によれば、まず発光素子から金属板へと至る熱伝導が生じる。さらに金属板に伝導された熱によって、筐体の底板の開口を入口とし、金属板の下辺から上辺に至る凹条部内の空間を通り、筐体の天板の開口を出口とする空気の流れが生じ、金属板が冷却される。このような、熱伝導とそれによって発生する空気の流れの二重の作用により、バックライトユニット全体が効率的に冷却される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る液晶表示パネル及びバックライトユニットの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る、光学シートと筐体を除いたバックライトユニットの正面図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る、光学シートと筐体を除いたバックライトユニットの上面図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係るバックライトユニットの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係るバックライトユニットの断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る液晶表示パネル及びバックライトユニットの分解斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施例に係る、光学シートと筐体を除いたバックライトユニットの正面図である。
【図８】本発明の第２の実施例に係る、光学シートと筐体を除いたバックライトユニットの上面図である。
【図９】本発明の第２の実施例に係るバックライトユニットの断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例に係るバックライトユニットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
[実施例１]
本発明の実施例１を、図１乃至図５を用いて以下に説明する。まず、図１は第１の実施例に係る液晶表示装置の分解斜視図である。図２乃至図５はいずれもバックライトユニットの構造を示す図であり、図２は筐体と光学シートを除いた正面図、図３は筐体と光学シートを除いた上面図、図４と図５はそれぞれ図３の切断線I及び切断線IIに対応する筐体と光学シートも含む断面図である。
【００１７】
図１が示す通り、本実施例に係る液晶表示装置１は、液晶表示パネル２とバックライトユニット３とを含む。液晶表示パネル２は、対向する２枚の光透過型基板の間に液晶材を封じ込めたものであり、バックライトユニット３は、複数の発光ダイオード４を搭載した照明基板５、光学シート６、反射シート７、金属板８、筐体１２及び制御基板１６などを含む。
【００１８】
図２及び図３は、筐体１２と光学シート６を除いたバックライトユニット３のそれぞれ正面図と上面図である。上面図である図３が示すように、バックライトユニット３は、板金加工によって短冊状の凹凸の繰り返しのパターンが形成された金属板８を備えている。金属板８は、軽量で、熱伝導性が高く、加工の容易なアルミなどを材質としている。金属板８の凹凸形状は、上下方向に延びる短冊状の４種類の板成分である、板８ａ、板８ｂ、板８ｃ及び板８ｄが繰り返し並ぶことで形成されている。板８ｂと板８ｄは共に液晶表示パネル２に対して平行であるが、前者は液晶表示パネル２に近い側、後者は遠い側にある。また、板８ａと板８ｃは、液晶表示パネル２の側に向かうにつれ、互いが接近する向きに形成されている。
【００１９】
板８ａ、板８ｂ、板８ｃを順につなげた部分は、全体が液晶表示パネル２側に突出しているため、凸条部９と呼ぶ。この凸条部９は図３の上面図を上下逆、即ち液晶表示パネル２側が上になるように見ると、板８ａと板８ｃを両脚とし、板８ｂを上辺とした、液晶パネル２に向かって突き出る隆起をなしている。この凸条部９は背面側から見ると、逆に溝状に凹んでおり、この構造を凹溝１０と呼ぶ。また、２つの凸条部９の間には、液晶表示パネル２側から見ると、板８ｃ、板８ｄ、板８ａが順に連なってできた長い凹みが形成されており、これを凹条部１１と呼ぶ。この凹条部１１も図３の上面図で見ると、凸条部９と向きはちょうど逆であるが、板８ｃと板８ａとを両脚とし、板８ｄを上辺とした隆起をなしている。後に説明するように、凹溝１０内の空間と凹条部１１内の空間は、バックライトユニット３の冷却を目的とした通気のためのスペースである。
【００２０】
さらに、図２が示すように、金属板８の各凸条部９には、該凸条部９をなす３枚の板のうち液晶表示パネル２に平行な平面である板８ｂをほぼ覆うように、長方形の照明基板５が取り付けられている。この取り付けにはスポット溶接やねじ止め、接着剤などが用いられ、照明基板５は面全体で板８ｂに接着するよう、固定されている。また、各照明基板５には、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）４が、照明基板５の長手方向に沿うように、並んで配置されている。照明基板５は表面に絶縁被覆などを施しその上に回路を設けているが、基板自体の材料には金属板８と同様に、アルミなどの熱伝導性の良い金属が使用される。このような構成によって、熱源である発光ダイオード４から、熱伝導を利用して照明基板５・金属板８までうまく熱を放散させることができる。
【００２１】
また、図３に示す通り、照明基板５と金属板８の全体を液晶表示パネル２のある側から覆う反射シート７が存在する。反射シート７には、発光ダイオード４がある部分に穴がくり抜かれているため、反射シート７は、照明基板５の凸条部９の中で液晶表示パネル２に平行な成分である板８ｂに、面同士を重ね合わせるように接着させることができる。反射シート７は金属板８の凹条部１１も覆うため、発光ダイオード４から出た光を有効利用することができる。
【００２２】
金属板８の凸条部９の背面に形成された空間、即ち凹溝１０内の空間には、発光ダイオード４への電源供給用の制御基板１６が収納されている。本実施例では、制御基板１６は各照明基板５に対して一つずつ用意されており、対応する照明基板５の裏の凹溝１０にそれぞれ配備される構成を取っている。凸条部９を垂直に切断した断面図である図４が示す通り、制御基板１６の下部には電源端子１６ａが設置されており、ここから発する接続ケーブル１７が照明基板５に向かって伸びている。図２および図４に示す通り、該ケーブル１７は金属板８と照明基板５の下部にそれぞれ設けられた切欠き５ｂと切欠き８ｅの下を通り、照明基板５の下端部に設けられた電源端子５ａに接続される。このように、各照明基板５に対し、その裏、即ち凹溝１０の中に制御基板１６が一つずつ存在し、照明基板５の上にある発光ダイオード４に対して、接続ケーブル１７を介して電力を供給している。即ち、金属板８の背後に制御基板１６を設置するためのスペースを設けておらず、装置全体はその分薄型化されている。
【００２３】
図４、図５はそれぞれ、凸条部９及び凹条部１１を液晶表示パネル２の側から平面側に向かって切った断面図であり、それぞれ図３の切断線Ｉ及び切断線IIによる切断面に相当している。図２の正面図と図３の上面図では描かれていないが、バックライトユニット３は、その外装部として筐体１２を有する。この筐体１２は、液晶表示パネル２の側から見て、上下左右にそれぞれ対応する４つの板材で構成されており、金属板８や照明基板５などの部材を収納し、保持する役目を持つ。下面、上面にそれぞれ対応する板材を以下、底板１３、天板１４と呼ぶ。筐体１２の正面側、即ち液晶表示パネル２がある側には板材がなく、ここには大きな開口が形成されている形となっている。この開口の上から、発光ダイオード４からの光を均一化するための拡散シートやプリズムシート、また偏光シートなどで構成される光学シート６を被せると、バックライトユニット３は言わば蓋を閉じられたような恰好となり、中の部材は外部からは閉ざされ、バックライトユニットとして一つにまとまった形となる。
【００２４】
筐体１２の天板１４と底板１３には、バックライトユニット３の下から上へ、凹溝１０内の空間と凹条部１１内の空間を通り抜ける通気路の入口と出口となる開口が設けられている。図３の上面図は、バックライトユニット３の部材を、筐体１２と光学シート６を除いて図示したものであるが、底板１３の開口１３ａと開口１３ｂ、及び天板１４の開口１４ａと開口１４ｂがある箇所を二点鎖線で示している。底板１３において凹条部１１と凹溝１０に対応する位置にあるのがそれぞれ開口１３ａと開口１３ｂであり、天板１４において凹条部１１と凹溝１０に対応する位置にあるのがそれぞれ開口１４ａと開口１４ｂである。これらの開口の形状は、図３では例として円と楕円を示しているが、実施にあたってはこれらに限定されず、上で述べた通気口としての機能を十分に発揮できるようなものであれば、大きさも含めどのようなものでもよい。正方形や長方形であってもよいし、面積を広く取るためには金属板８の凹凸に合わせ台形状にしてもよい。また、凹溝１０の中に配置する制御基板１６が下に落ちないよう配慮して、大きさや形状を定めてもよく、目的や状況に応じて適宜設計することが望まれる。
【００２５】
バックライトユニット３において熱源となるのは、複数の発光ダイオード４である。この発光ダイオード４は照明基板５の上に配置されており、さらに照明基板５は金属板８に直に接している。金属板８と照明基板５は共に熱伝導性が高いため、金属板８には発光ダイオード４からの熱が効率よく移動する。つまり、発光ダイオード４の点灯に伴い、そこから発せられる熱は照明基板５を通じて金属板８に素早く吸収される。これに加え、上述のように底板１３の開口１３ａ・１３ｂからそれぞれ金属板８の凹条部１１と凹溝１０を通り、天板１４の開口１４ａ・１４ｂへと至るスペースが存在するため、金属板８によって熱せられた空気がこれらを通気路として下から上へと流れることになる。この空気の流れが金属板８から熱を奪い、バックライトユニット３の熱を外部へ排出する。
【００２６】
本実施例では、制御基板１６は各照明基板５に対して一つずつ用意されているが、実施に際してはこの様な構成に限定されない。複数の照明基板５に対して、一つの制御基板を設ける構成であっても良い。また、筐体１２の天板１４と底板１３には、凹溝１０内の空間を通り抜ける通気路の入口と出口となる開口１３ｂ、１４ｂが設けられているが、実施に際してはこの様な構成に限定されない。特に、制御基板１６が設けられた凹溝１０の空間に通じる開口を設けないことによって、空気の流れに伴って流入する水分による制御基板１６の腐食を防止することができる。
【００２７】
本実施例の効果をまとめると、本実施例では放熱に、熱源となる発光ダイオード４から金属板８への熱伝導と、それによって金属板８の周囲に生じる空気の流れの２つを利用しており、この二重の作用によってバックライトユニット３は効率的に冷却されることとなる。
【００２８】
[実施例２]
次に、本発明の第２の実施例を、図６乃至図１０を用いて以下に説明する。まず、図６は第２の実施例に係る液晶表示装置の分解斜視図である。図７乃至図１０はいずれもバックライトユニットの構造を示す図であり、図７は筐体と光学シートを除いた正面図、図８は筐体と光学シートを除いた上面図、図９と図１０はそれぞれ図８の切断線I及び切断線IIに対応する筐体と光学シートも含む断面図である。以下、実施例１と相違する部分について説明を行う。以下で言及されていない部分は、基本的に実施例１と同様の構成を持つ。
【００２９】
図６が示す通り、本実施例に係る液晶表示装置１は、液晶表示パネル２とバックライトユニット３とを含む。構成部材において前出の第１の実施例と異なる点は、照明基板５は金属板８の凸条部９ごとに分かれてはおらず、凹条部１１も覆っている点であり、本実施例では照明基板５は全体で一枚としている。照明基板５が凹条部１１を覆っているため、実施例１とは違い反射シートを別途設けてはおらず、代わりに照明基板５自身が反射シートとしても機能している。また、制御基板１６も本実施例では全体で一枚としており、分割して凹溝１０に収納する構成はとっていない。さらに、腐食の防止を目的として制御基板１６を外気から隔離するために、筐体１２の後背部に後背板１５を設けている。
【００３０】
図７にあるように、本実施例では照明基板５は一枚だけ存在し、金属板８の凸条部９の板８ｂに接する形で、金属板８の全体を覆っている。しかし、この場合でも発光ダイオード４は、照明基板５の凹条部１１に対応する位置に配置されることはなく、実施例１と同様、凸条部９に対応する位置に配置されている。従って、発光ダイオード４の金属板８に対する位置は、実施例１と基本的に同様である。このような配置によって、発光ダイオード４から照明基板５を介し、金属板８へ至る熱の移動が効率よくなされることとなる。このような効率的な熱伝導を念頭に置くと、照明基板５と金属板８の板８ｂは、重複部分において面同士が出来る限り広く接触していることが望まれる。この照明基板５の金属板８への取り付けには、実施例１の場合と同様、スポット溶接やねじ止め、接着剤などが用いられる。
【００３１】
照明基板５への電力供給は、金属板８の裏に置かれた制御基板１６につながる接続ケーブル１７によってなされる。本実施例では、照明基板５は一枚であり、実施例１と同様に発光ダイオード４は凸条部９に対応する位置に存在している。図７では、各凸条部９の発光ダイオード４の並びの下に一つずつ電源端子５ａがあり、そこにそれぞれ接続ケーブル１７が接続される。即ち、照明基板５には凸条部９の数と同じだけ電源端子５ａと、接続ケーブル１７を通すための切欠き５ｂが設けられており、またそのそれぞれに接続される接続ケーブル１７が別個存在している。なお、照明基板５全体に対して接続ケーブル１７を一本とする構成でもよい。この場合、電源端子５ａと切欠き５ｂは一つのみでよいが、全ての発光ダイオード４が電源端子５ａから電気的に接続されているよう、照明基板５上の回路を設計する必要がある。
【００３２】
本実施例では、金属板８の裏の制御基板１６は一枚からなる構成とした。また、図８が示す通り、筐体１２の底板１３と天板１４で凹条部１１に相当する位置には開口１３ａと開口１４ａがある（筐体１２を省略しているため、二点鎖線で図示）が、凹溝１０に相当する位置には開口を設けていない。さらに、図９と図１０の断面図にあるように、本実施例では、筐体１２の背面側にはその構成の一部となる板材である背面板１５を設けている。以上のような構成においては、まず、金属板８の背後には該制御基板１６のための十分な空間が設けられているため、バックライトユニット３はその分厚みが増している。また、筐体１２の底板１３と天板１４で凹溝１０に相当する位置には開口がないこと、並びに背面板１５が存在することによって、制御基板１６は筐体１２の中で外気から遮断されている。この構成により、制御基板１６を腐食から守ることができる。しかしながら、制御基板１６を外気から遠ざける必要が特にない場合、実施例１と同様に凹溝１０に相当する位置にも、開口を設けてもよい。また、実施例１と同様に、開口の形状は、通気口としての機能を果たすことができればよいので、開口は楕円であっても、長方形であっても、台形であってもよく、また大きさに関しても、特に限定はない。
【００３３】
本実施例と実施例１との差異は、（i）照明基板５が一枚となっていること、（ii）制御基板１６も一枚となっていること、（iii）筐体１２に背面板１５を設けていること、である。（i）に関しても、上で述べたように、接続ケーブル１７を一本とするか、凸条部９ごとに設けるかというバリエーションがある。制御基板を外気から隔離するか否かに関連して、（iii）で背面板１５を設けるか設けないか、というバリエーションが生じ、またこの時（ii）についても、筐体１２の底板１３と天板１４に設ける開口を、凹条部１１に対応する位置に加えて、凹溝１０に対応する位置にも設けるか否かというバリエーションがある。本実施例と実施例１で選択した構成はあくまで例示に過ぎず、これらのパターンの選択は、用途や状況に応じて自由になされてよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  液晶表示装置、２  液晶表示パネル、３  バックライトユニット、４  発光ダイオード、５  照明基板、５ａ  電源端子（照明基板）、５ｂ  切欠き（照明基板）、６  光学シート、７  反射シート、８  金属板、８ａ  板８ａ、８ｂ  板８ｂ、８ｃ  板８ｃ、８ｄ  板８ｄ、８ｅ  切欠き（金属板）、９  凸条部、１０  凹溝、１１  凹条部、１２  筐体、１３  底板、１３ａ  開口（底板・凹条部）、１３ｂ  開口（底板・凹溝）、１４  天板、１４ａ  開口（天板・凹条部）、１４ｂ  開口（天板・凹溝）、１５  背面板、１６  制御基板、１６ａ  電源端子（制御基板）、１７  接続ケーブル。
【図１】
2015018133.tif 000003
【図２】
2015018133.tif 000004
【図３】
2015018133.tif 000005
【図４】
2015018133.tif 000006
【図５】
2015018133.tif 000007
【図６】
2015018133.tif 000008
【図７】
2015018133.tif 000009
【図８】
2015018133.tif 000010
【図９】
2015018133.tif 000011
【図１０】
2015018133.tif 000012