(57)【要約】【課題】液晶表示装置で発生した熱をリサイクルすることができる液晶表示装置、画像形成装置、及び製造方法を提供する。【解決手段】バックライトユニット１１１の液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材１０８と熱電変換装置１０９とが積層されていることにより、熱電変換装置１０９の薄型化が可能となり、熱電変換装置１０９を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能となる。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。【選択図】図１
2007127706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶表示素子と、該液晶表示素子を照光するバックライトユニットとを有する液晶表示装置であって、このバックライトユニットの前記液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とが積層されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記熱電変換装置は、熱の伝導方向が前記バックライトユニットの発熱面と平行となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記熱電変換装置は、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記熱電変換装置は、少なくとも２層からなる積層構成であると共に絶縁層で離隔され、各層での前記熱電半導体素子の位置がずれていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記熱伝導部材は、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層が形成されたアルミニウムからなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記電気絶縁層は、アルミニウム酸化物からなる板状部材に形成された孔に炭素が充填されていることを特徴とする請求項５記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の液晶表示装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項記載の熱電変換装置を具備した液晶表示装置を操作表示パネルに用いた画像形成装置であって、
前記熱電変換装置で蓄電した電力が電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
液晶表示素子に、該液晶表示素子を照光するバックライトユニットを積層する液晶表示装置の製造方法において、
前記バックライトユニットの前記液晶表示素子の反対側に、熱伝導部材、及び熱電変換装置を積層することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記熱電変換装置を、熱の伝導方向が前記バックライトユニットの発熱面と平行となるように構成することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記熱電変換装置として、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置することを特徴とする請求項９または１０記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１２】
前記熱電変換装置を、少なくとも２層からなる積層構成とすると共に絶縁層で離隔し、かつ各層での前記熱電半導体素子の位置がずれるように配置することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１３】
前記熱伝導部材として、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層を形成したアルミニウムを用いることを特徴とする請求項９から１２記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記電気絶縁層として、アルミニウム酸化物からなる板状部材に孔を形成し、その孔に炭素を充填することを特徴とする請求項１３記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１５】
前記熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備することを特徴とする請求項１４記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１から７のいずれか１項の液晶表示装置を操作表示パネルに用いる画像形成装置の製造方法であって、
前記熱電変換装置で蓄電した電力を電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いることを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置、画像形成装置、及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、パーソナルコンピュータやテレビ受像機などの軽量化、薄形化によってディスプレイ装置も軽量化、薄形化が要求されている。このような要求に従って陰極線管（ＣＲＴ）の代わりに液晶表示装置（ＬＣＤ）等のフラットパネル型ディスプレイが開発されている。
【０００３】
ＬＣＤは二つの基板の間に注入されている異方性誘電率を有する液晶層に電界を印加し、この電界の強さを調節して基板を透過する光の量を調節することによって所望の画像信号を得る表示装置である。
このようなＬＣＤは携帯の簡便なフラットパネル型ディスプレイのうちの代表的なものであり、この中でも薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）をスイッチング素子として用いたＴＦＴＬＣＤが主に用いられている。
【０００４】
近年、省スペース・省電力の特徴に加え、視野角・コントラスト・色再現性等の性能が向上してきたこともあり、フラットパネルディスプレイが普及してきている。その中でも液晶表示装置がＣＲＴにとって代わろうとしている。
【０００５】
液晶表示装置では、液晶そのものは発光しないので、バックライトからの透過光や液晶側からの外部光（照射光）を液晶で構成される表示領域に透過もしくは照射するとともに、液晶の配向を駆動回路によって制御して液晶を通過する光量を制御することで、画像表示を行っている。近年のフラットパネルディスプレイの大面積化でますます省電力化が望まれている。
【０００６】
例えば、液晶プロジェクタ装置のランプの外壁部に吸熱材を介して熱電変換モジュールを取り付け、ランプの排熱を利用して熱電変換モジュールが発生する電力をペルチェ素子に供給して、ペルチェ素子を作動することによりデジタルミラーデバイスからなる表示素子を冷却することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、例えば、表示体と表示体を取り付けるキャビネットとを熱電変換装置を介して熱的に接続し、この熱電変換装置により省エネルギーをはかることが行われている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００４−３１２９８６号公報
【特許文献２】特開平１１−３８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の熱電変換装置は熱発生面に対し吸熱面と放熱面とが垂直になるよう構成しており、温度差を確保するため垂直方向の距離を大きくとる必要があり、結果として、熱電変換装置の高さが高くなり（厚くなり）、小型化する場合に熱のリサイクルが困難である。
また、特許文献２に記載の熱電変換装置は熱発生面に対し吸熱面と放熱面とが垂直になるよう構成しており、温度差を確保するためこの距離を大きくとる必要があり、結果として、熱電変換装置高さが高くなり、フラットパネルディスプレイの薄型化をする場合熱のリサイクルが困難である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、液晶表示装置で発生した熱をリサイクルすることができる液晶表示装置、画像形成装置、及び製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、液晶表示素子と、該液晶表示素子を照光するバックライトユニットとを有する液晶表示装置であって、このバックライトユニットの前記液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とが積層されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、バックライトユニットの液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とが積層されていることにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能となる。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱電変換装置は、熱の伝導方向が前記バックライトユニットの発熱面と平行となるように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、熱電変換装置を、熱の伝導方向がバックライトユニットの発熱面と平行となるように構成されていることにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能である。液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記熱電変換装置は、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明によれば、熱電変換装置は、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置されていることにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能である。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記熱電変換装置は、絶縁層で離隔され、少なくとも２層からなる積層構成であって、各層での前記熱電半導体素子の位置がずれていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、熱電変換装置は、熱電変換装置は、絶縁層で離隔され、少なくとも２層からなる積層構成であって、各層での熱電半導体素子の位置がずれていることにより、液晶表示素子動作時に発熱するバックライトの熱が低温度側に伝導する熱を洩れなく熱電変換装置の吸熱側に伝導することができるようになり、廃熱の利用効率向上が期待できる。また、熱電変換装置の数に応じた熱起電力を得ることが可能となる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱伝導部材は、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層が形成されたアルミニウムからなることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明によれば、熱伝導部材は、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層が形成されたアルミニウムからなることにより、直接熱電変換素子を接合することが可能となり、熱伝導性が向上し、その結果、大きな熱起電力を得ることが可能となる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記電気絶縁層は、アルミニウム酸化物からなる板状部材に形成された孔に炭素が充填されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明によれば、電気絶縁層は、アルミニウム酸化物からなる板状部材に形成された孔に炭素が充填されていることにより、熱伝導性が向上し、その結果、大きな熱起電力を得ることが可能となる。
【００２２】
請求項７記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備したことを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明によれば、熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備したことにより、電力を蓄電することが可能となるので、電力の有効利用が可能となる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の熱電変換装置を具備した液晶表示装置を操作表示パネルに用いた画像形成装置であって、前記熱電変換装置で蓄電した電力が電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いられることを特徴とする。
【００２５】
請求項８記載の発明によれば、熱電変換装置で蓄電した電力が電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いられることにより、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して再利用できる。また、内蔵した蓄電装置に蓄電した電力を画像形成装置のＩＣ駆動電力の補助電源として用いることができ、画像形成装置の省電力化が可能となる。
【００２６】
請求項９記載の発明は、液晶表示素子に、該液晶表示素子を照光するバックライトユニットを積層する液晶表示装置の製造方法において、前記バックライトユニットの前記液晶表示素子の反対側に、熱伝導部材、及び熱電変換装置を積層することを特徴とする。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、バックライトユニットの液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とを積層することにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能となる。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００２８】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記熱電変換装置を、熱の伝導方向が前記バックライトユニットの発熱面と平行となるように構成することを特徴とする。
【００２９】
請求項１０記載の発明によれば、熱電変換装置を、熱の伝導方向がバックライトユニットの発熱面と平行となるように構成することにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能である。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、請求項９または１０記載の発明において、前記熱電変換装置として、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置することを特徴とする。
【００３１】
請求項１１記載の発明によれば、熱電変換装置として、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置することにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能である。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００３２】
請求項１２記載の発明は、請求項９から１１のいずれか１項記載の発明において、前記熱電変換装置を、少なくとも２層からなる積層構成とすると共に絶縁層で離隔し、かつ各層での前記熱電半導体素子の位置がずれるように配置することを特徴とする。
【００３３】
請求項１２記載の発明によれば、熱電変換装置を、少なくとも２層からなる積層構成とすると共に絶縁層で離隔し、かつ各層での熱電半導体素子の位置がずれるように配置することにより、液晶表示素子動作時に発熱するバックライトの熱が低温度側に伝導する熱を洩れなく熱電変換装置の吸熱側に伝導することができるようになり、廃熱の利用効率向上が期待できる。また、熱電変換装置の数に応じた熱起電力を得ることが可能となる。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求固９から１２のいずれか１項記載の発明において、前記熱伝導部材として、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層が形成されたアルミニウムを用いることを特徴とする。
【００３５】
請求項１３記載の発明によれば、熱伝導部材として、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層が成されたアルミニウムを用いることにより、直接熱電変換素子を接合することが可能となり、熱伝導性が向上し、その結果、大きな熱起電力を得ることが可能となる。
【００３６】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の発明において、前記電気絶縁層として、アルミニウム酸化物からなる板状部材に孔を形成し、その孔に炭素を充填することを特徴とする。
【００３７】
請求項１４記載の発明によれば、電気絶縁層として、アルミニウム酸化物からなる板状部材に孔を形成し、その孔に炭素を充填することにより、熱伝導性が向上し、その結果、大きな熱起電力を得ることが可能となる。
【００３８】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の発明において、前記熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備することを特徴とする。
【００３９】
請求項１５記載の発明によれば、熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備することにより、電力を蓄電することが可能となるので、電力の有効利用が可能となる。
【００４０】
請求項１６記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項の液晶表示装置を操作表示パネルに用いる画像形成装置の製造方法であって、前記熱電変換装置で蓄電した電力を電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いることを特徴とする。
【００４１】
請求項１６記載の発明によれば、熱電変換装置で蓄電した電力を電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いることにより、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して再利用できる。また、内蔵した蓄電装置に蓄電した電力を画像形成装置のＩＣ駆動電力の補助電源として用いることができ、画像形成装置の省電力化が可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、バックライトユニットの液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とが積層されていることにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能となる。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明に係る液晶表示装置の一実施形態は、液晶表示素子と、液晶表示素子を照光するバックライトユニットとを有する液晶表示装置であって、このバックライトユニットの液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とが積層されていることを特徴とする。
【００４４】
液晶表示素子としては、スメクティック液晶、ネマティック液晶、コレステリック液晶、ディスコティック液晶のいずれを用いた液晶表示素子であってもよい。バックライトユニットの光源としては、直管、Ｕ字管、Ｗ字管等の冷陰極放電ランプが好ましいが、光と共に熱を発するものであればよい。
【００４５】
また、本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態は、上記構成に加え、熱電変換装置は、熱の伝導方向がバックライトユニットの発熱面と平行となるように構成されていてもよく、熱電変換装置は、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置されていてもよい。
ｐ型及びｎ型の熱電半導体素子としては、Ｂｉ−Ｔｅ系の合金が挙げられるが、Ｐｂ−Ｔｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｃｒ−Ｓｉ系の合金が挙げられる。
【００４６】
また、本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態は、上記構成に加え、熱電変換装置は、少なくとも２層からなる積層構成であると共に絶縁層で離隔され、各層での熱電半導体素子の位置がずれていてもよく、熱伝導部材は、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層が形成されたアルミニウムからなっていてもよい。
【００４７】
また、本発明に係る液晶表示装置の他の実施形態は、上記構成に加え、電気絶縁層は、アルミニウム酸化物からなる板状部材に形成された孔に炭素が充填されていてもよく、熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備してもよい。
【００４８】
本発明に係る画像形成装置の一実施の形態は、上記構成の熱電変換装置を具備した液晶表示装置を操作表示パネルに用いた画像形成装置であって、熱電変換装置で蓄電した電力が電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いられるのが好ましい。
【００４９】
本発明に係る液晶表示装置の製造方法の一実施の形態は、液晶表示素子に、液晶表示素子を照光するバックライトユニットを積層する液晶表示装置の製造方法において、バックライトユニットの液晶表示素子の反対側に、熱伝導部材、及び熱電変換装置を積層することを特徴とする。
【００５０】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の他の実施の形態は、上記構成に加え、熱電変換装置を、熱の伝導方向がバックライトユニットの発熱面と平行となるように構成してもよく、熱電変換装置として、ｐ型及びｎ型の薄膜状の熱電半導体素子を交互に少なくとも一対配置してもよく、熱電変換装置を、少なくとも２層からなる積層構成とすると共に絶縁層で離隔し、かつ各層での熱電半導体素子の位置がずれるように配置してもよい。
【００５１】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の他の実施の形態は、上記構成に加え、熱伝導部材として、表面に陽極酸化処理で電気絶縁層を形成したアルミニウムを用いてもよく、電気絶縁層として、アルミニウム酸化物からなる板状部材に孔を形成し、その孔に炭素を充填してもよい。
【００５２】
また、本発明に係る液晶表示装置の製造方法の他の実施の形態は、上記構成に加え、熱電変換装置で発生した電力を蓄電する蓄電装置を具備してもよい。
蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池、金属リチウム二次電池、アルカリ蓄電池、鉛酸系電池、リチウムポリマー電池等の二次電池が挙げられるが、電気二重層コンデンサを用いてもよい。
【００５３】
本発明に係る画像形成装置の製造方法の一実施の形態は、上記構成の液晶表示装置を操作表示パネルに用いる画像形成装置の製造方法であって、熱電変換装置で蓄電した電力を電子部品の駆動電源もしくは駆動補助電源として用いることを特徴とする。
上記の実施形態によれば、バックライトユニットの液晶表示素子の反対側に薄膜状の熱伝導部材と熱電変換装置とが積層されていることにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能となる。また、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００５４】
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
【実施例１】
【００５５】
本発明に係る実施例１について説明する。
本実施例の液晶表示装置は、バックライトユニットを具備した液晶表示素子からなり、そのバックライトユニットのバックフレームに、熱伝導部材と、熱電変換装置と、ジルコニア板とを取り付けたことを特徴とする液晶表示装置であって、熱による発電を可能にする。
【００５６】
図１は本発明に係る液晶表示装置における熱電変換装置を搭載したバックライトユニットの一実施例を示す拡散分解斜視図である。
液晶表示装置１００に用いられるバックライトユニット１１１は、発光面（図では上面）の真下に複数の直管もしくはＵ字管やＷ字管などの冷陰極放電ランプ（以下ＣＣＦＬ：cold  cathode  fluorescent lamp）１０５を配置して、そのＣＣＦＬ１０５の上面に輝度ムラを低減するために拡散板１０４を取り付けたものである。
本液晶表示装置１００は図示しない液晶ユニットと同図に示したバックライトユニット１１１とからなっている。
バックライトユニット１１１は、上部から概略フロントフレーム１０１、レンズシート１０２、拡散フィルム１０３、拡散板１０４、ＣＣＦＬ１０５、反射板１０６、及びバックフレーム１０７を順次積層して構成したものである。
このバックライトユニット１１１を構成するバックフレーム１０７に熱伝導部材１０８を接合し、この熱伝導部材１０８に、熱電変換装置１０９を、その吸熱側が熱伝導部材１０８の領域内（接触部）に位置し、その放熱側が熱伝導部材１０８の領域外（非接触部）に位置するように配置した。さらに熱電変換装置１０９に放熱防止板１１０を取り付けた。熱電変換装置１０９は、後述するように一層目の熱電変換装置２００と二層目の熱電変換装置３００との二層構造となっている。
【００５７】
熱伝導部材１０８の寸法は、バックフレーム１０７より小さくした。例えば、形状寸法１００×５０ｍｍで、厚みが５ｍｍの銅板を熱伝導部材１０８としてバックライトユニット１１１のバックフレーム１０７に密着するよう図示しないネジで固定した。
【００５８】
次に、図２に図１に示した熱電変換装置１０９を構成する一層目の熱電変換装置２００の平面図を示す。
この熱電変換装置２００は、形状寸法が１２０×７０ｍｍで、厚みが０．３ｍｍのアルミナセラミック基板に、厚みが０．１ｍｍで、幅が２ｍｍで、長さが１０ｍｍとした、厚み（素子高さ）がもっとも小さくなる関係に加工したＢｉ-Ｔｅ系のｐ型半導体素子２０４とｎ型半導体素子２０５とを一対とした熱電変換素子を例えば４２対形成した後、これらの熱電変換素子をアルミニウムや銅などの電極配線２０６で直列接続し、端部に電力取り出し用電極２０１と、二層目電極と接続するためのコンタクト電極２０２とを設けることにより、一層目の熱電変換装置２００とした。
すなわち、この熱電変換装置２００は、アルミナセラミック基板（形状寸法：１２０×７０ｍｍ、厚み：０．３ｍｍ）に、Ｂｉ-Ｔｅ系のｐ型半導体素子２０４とｎ型半導体素子２０５とを一対とした熱電変換素子（各形状寸法：２×１０ｍｍ、厚み：０．３ｍｍ：サブモジュール）を４２対形成した後、これらの熱電変換素子をアルミニウムや銅などの電極配線２０６で直列接続し、電極配線２０の端部に電力取り出し用電極２０１と、二層目電極と接続するためのコンタクト電極２０２とを設けたモジュールである。
尚、同図に示す一点鎖線は熱伝導部材１０８との接触範囲である。
【００５９】
次に、この一層目の熱電変換装置２００の上に高耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）５０１（図５参照）を０．１ｍｍ程度の厚さになるようにスクリーン印刷で形成した。この高耐熱性樹脂の印刷時に、電力取り出し電極部２０１が印刷されないようにマスキングを施した。
【００６０】
次に、一層目の熱電変換装置２００の上に一層目の熱電変換装置２００を形成した方法と同様の方法で図３に示すような二層目の熱電変換素子（サブモジュール）を３８対形成してモジュール化して熱電変換装置３００を形成し、熱電変換装置２００と熱電変換装置３００との出力を直列接続し、計８０対の熱電変換装置１０９として電力を取り出せるようにした。
【００６１】
図３は図１に示した熱電変換装置１０９を構成する二層目の熱電変換装置３００の平面図である。
【００６２】
このとき、図４に示すように二層目の熱電変換装置３００のｐ型半導体素子３０３とｎ型半導体素子３０４との接合部（ｐｎ接合部）は一層目の熱電変換装置２００のｐｎ接合部の位置がずれるように形成した。尚、図４は図２に示した熱電変換装置２００と図３に示した熱電変換装置３００とを重ねたときの模式図である。
【００６３】
図５は図１に示した熱電変換装置１０９を具備したバックライトユニット１１１の断面図である。
図５において、熱電変換装置１０９を具備したバックライトユニット１１１は、上からバックライトユニット１１１、熱伝導部材１０８、熱伝導部材１０８としてのアルミナセラミック基板２０３、一層目の熱電変換装置２００、ポリイミド樹脂５０１、二層目の熱電変換装置３００、及び放熱防止板１１０としてのジルコニア板５０２を順次積層したものである。
【００６４】
この二層構造の熱電変換装置１０９の吸熱側が熱伝導部材としてのセラミック基板２０３の領域内（接触部）に位置し、熱電変換装置１０９の放熱側を熱伝導部材としてのセラミック基板２０３の領域外（非接触部）に位置するよう前述した熱伝導部材１０８に載置し、その上（図では下）に放熱防止板１１０として、形状寸法が１００×５０ｍｍで、厚みが０．５ｍｍのジルコニア板５０２を重ね、図示しないネジで固定した。
【００６５】
次に、熱電変換装置１０９の両端の電力取り出し電極２０１、３０１を図示しない配線により充電回路を通して図示しないリチウムイオン二次電池に接続した。
【００６６】
ここで、本実施例では、ｐ型半導体素子２０４、３０３と、ｎ型半導体素子２０５、３０４とをＢｉ−Ｔｅ系の合金を用いた場合で示したが、本発明はこれらの材料に限定されるものではなく、Ｐｂ−Ｔｅ系、Ｆｅ−Ｓｉ系、Ｃｒ−Ｓｉ系などの熱電半導体材料を用いてもよい。また、電極配線２０６、３０５の材料は金、銀、クロム、もしくはそれらにニッケルなど導電性材料であれば良く、またこれら単金属以外にアルミニウムに銅、シリコンを含む化合物やニッケル、クロム等の合金であっても良い。
【００６７】
本実施例では、熱伝導部材１０８として、銅板の場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アルミニウムや銀など他の良熱伝導部材であっても良い。本実施例では、リチウムイオン二次電池を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属リチウム二次電池、アルカリ蓄電池、鉛酸系電池、リチウムポリマー電池等の二次電池や電気二重層コンデンサ等のキャパシタ等を用いてもよい。
【００６８】
本実施例では放熱防止板１１０にジルコニア板５０２を用いた場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂などの板を用いてもよい。また、放熱防止板１１０は、熱電変換装置１０９と接触する部分を電気絶縁し、表面にアルミニウムなどの熱線反射膜を形成しても同様な効果が得られる。
【００６９】
本実施例の動作について、以下に説明する。
この液晶表示装置１００では、液晶表示動作時に発生するバックライトユニット１１１のＣＣＦＬ１０５の熱を銅等の熱伝導性の良い材料で、集熱し、この熱を熱電変換装置１０９の一層目の熱電変換装置２００の吸熱部に伝導させる。
二層目の熱電変換装置３００の放熱部は熱伝導部材１０８から離れた位置に形成されているため、熱電変換装置１０９の温度差を大きくとることが可能となり、大きな電力を得る事ができる。
【００７０】
また、集熱した熱はジルコニア板５０２で外気と熱絶縁されるため、熱伝導部材１０８からの放熱を低減でき、効率的に熱の利用が可能となる。取り出した電力は蓄電装置により、電気を蓄電することが可能になる。この蓄電した電気は他の装置の駆動電力としての利用が可能となり、さらには蓄電池の容量を変えることにより様々な利用法が可能になる。このときの熱の伝導は発熱体（本実施例では、バックライトユニット１１１）の熱を集熱した熱伝導部材１０８に対し、水平方向（並行方向）に熱伝導させる構成であるため、熱電変換装置１０９の高さ（厚み）を低く（薄く）することができる。
【実施例２】
【００７１】
次に実施例２について図１及び図６を参照して説明する。
図６は本発明に係る液晶表示装置の実施例２の断面図である。
本実施例の液晶表示装置６００は、図示しない液晶表示装置と、バックライトユニット１１１とからなるものであり、バックライトユニット１１１のバックフレーム１０７（図１参照）に取り付けた熱電変換装置１０９を陽極酸化したアルミニウム熱伝導部材と同一の基板に形成したことを特徴とする液晶表示装置であって、製造コストの低減と熱による発電とを可能にするものである。
【００７２】
バックライトユニット１１１は、上部から概略フロントフレーム１０１、拡散フィルム１０３、拡散板１０４、ＣＣＦＬ１０５、反射板１０６、バックフレーム１０７（以上図１参照）、図示しないインバーター、熱伝導部材１０８、及び熱電変換装置１０９で構成される。
【００７３】
図６に示すように、形状寸法が１２５×７５×５ｍｍのバックライトユニット１１１を構成するバックフレームに、熱伝導部材１０８に形成した熱電変換装置１０９の一層目の熱電変換装置２００の吸熱側をバックライトユニット１１１の領域内（接触部）に位置し、二層目の熱電変換装置３００の放熱側をバックライトユニット１１１の領域外（非接触部）に位置するように配置した。
【００７４】
熱伝導部材１０８は、例えば、形状寸法が１２５×７５×５ｍｍのアルミ板において、端部から１０ｍｍ内側まで、アルミ板の厚みを０．５ｍｍに薄くし、このアルミニウム基板を５％のグリセリンを添加した１０％濃度の硫酸を用いた電解液を用いて陽極酸化処理し、表面に酸化アルミニウムからなる１０μｍ程度の電気絶縁層、所謂、陽極酸化皮膜を形成した。
【００７５】
次に、このアルミニウム基板６０１に厚みが０．２ｍｍで、幅が４ｍｍで、長さが１０ｍｍに加工したＢｉ−Ｔｅ系のｐ型半導体素子とｎ型半導体素子とを一対とした熱電変換装置（サブモジュール）を４０対形成した後、これらをアルミニウムや銅などの電極配線で直列接続し、電極配線の端部に電力取り出し用電極を設け、一層目の熱電変換装置２００とした。
図に示す一点鎖線は熱伝導部材との接触範囲である。
【００７６】
次に、この熱電変換素子２００の上（図では下）に高耐熱性樹脂（例えば、ポリイミド樹脂）５０１を厚みが０．１ｍｍ程度となるようにスクリーン印刷で形成した。
このとき、電力取り出し電極部が印刷されないようにマスキングした。
【００７７】
次に、一層目の熱電変換装置２００の上に一層目の熱電変換装置２００と同じ方法で図３に示すような二層目の熱電変換装置３００を３８対形成し、熱電変換装置２００、３００の出力を直列接続し、８０対の熱電変換装置１０９として電力を取り出した。
【００７８】
このとき、図４に示すように二層目の熱電変換装置３００のｐｎ接合部は一層目の熱電変換装置２００のｐｎ接合部と位置がずれるように形成した。
この熱電変換装置１０９の吸熱側を熱伝導部材１０８としてのアルミニウム基板６０１の厚み１０ｍｍの部分にかかるように、放熱側を熱伝導部材１０８（アルミニウム基板６０１）の０．５ｍｍ側に形成される構成とした。
【００７９】
次に、その熱電変換装置１０９の上（図では下）に放熱防止板１１０として、形状寸法が１１０×６０×１ｍｍのポリカーボネート板６０２を重ね、図示しないネジで固定した。
【００８０】
その熱電変換装置１０９の両端の電力取り出し電極を図示しない電極配線により充電回路を通してリチウムイオン二次電池に接続した。
【００８１】
次に本実施例の動作について、以下に説明する。
この液晶表示装置６００では、液晶表示動作時に発生するバックライト１１１の熱をアルミニウム等の熱伝導性の良い材料を用いて集熱し、熱電変換装置１０９の支持部材からの放熱部への熱伝導を低減するために放熱部が形成される範囲のアルミニウム板の厚みを薄くし、熱抵抗エリヤを設けたことで熱電変換装置１０９の温度差を大きくとることが可能となり、大きな電力を得る事が可能となる。
【実施例３】
【００８２】
次に本発明に係る実施例３について説明する。
本実施例の液晶表示装置は、実施例２の液晶表示装置における熱伝導部材の陽極酸化処理したアルミ板の陽極酸化で形成された孔に３００ｎｍ程度の炭素微粒子を３０％含む溶液中に浸漬・煮沸し、酸化皮膜表面の孔へ炭素微粉末を充填するとともに、封孔処理を行ったものである。
【００８３】
孔の密度は処理方法にもよるが、およそ１０8／ｃｍ2程度であり、酸化皮膜と孔中の炭素の熱伝導性により、熱伝導性を有する電気絶縁皮膜を形成できた。炭素封孔処理の範囲は熱電変換装置より小さい範囲とした。
【００８４】
この実施例の動作について、以下に説明する。
この液晶表示装置では、熱伝導部材としてアルミニウムを陽極酸化した孔に炭素を充填したことで、液晶表示動作時に発生するバックライトの熱の集熱性が向上し、熱電変換装置の温度差を大きくとることが可能となり、大きな電力を得る事ができる。
【実施例４】
【００８５】
次に実施例４について図７を参照して説明する。
図７は本発明に係る液晶表示装置の実施例４の断面図である。
本実施例の液晶表示装置は、熱電変換装置を搭載した液晶表示装置であって、熱電変換装置にヒートシンクを接続した液晶表示装置である。
本液晶表示装置は、形状寸法が例えば１２５×７５×５ｍｍのバックライトユニット１１１の領域内（接触部）に熱電変換装置１０９のうちの一層目の熱電変換装置２００の吸熱側が位置し、二層目の熱電変換装置３００の放熱側がバックライトユニット１１１の領域外（非接触部）に位置するように熱伝導部材１０８としてのアルミニウム基板６０１上に形成し、熱電変換装置１０９の放熱側にヒートシンク７０１を配置したものである。
熱伝導部材１０８は、例えば１１０×４０×５ｍｍのアルミニウム板において、端部から１０ｍｍ内側の厚みを１ｍｍまで薄くしたアルミニウム基板を５％のグリセリンを添加した１０％濃度の硫酸を用いた電解液を用いて陽極酸化処理し、表面に酸化アルミニウムからなる１０μｍ程度の電気絶縁層、所謂、陽極酸化皮膜を形成したものである。
【００８６】
次に、この熱伝導部材１０８に、厚みが０．２ｍｍで、幅が３ｍｍで、長さが１０ｍｍに加工したＢｉ−Ｔｅ系のｐ型半導体とｎ型半導体とを一対とした熱電変換装置（サブモジュール）を３５対形成した後、これらサブモジュールをアルミニウムや銅などの電極配線で直列接続し、電極配線の端部に電力取り出し用電極を設け、一層目の熱電変換装置２００としたモジュールである。
【００８７】
次に、この熱電変換装置２００の上に高耐熱性樹脂５０１（例えば、ポリイミド樹脂）を０．１ｍｍ程度の厚さになるようにスクリーン印刷で形成した。このとき、電力取り出し電極部が印刷されないようにマスキングした。
【００８８】
次に、一層目の熱電変換装置２００の上（図では下）に一層目の熱電変換装置２００の形成方法と同様の方法で図３に示すような二層目の熱電変換装置（サブモジュール）を３８対形成して熱電変換装置３００のモジュールを形成し、熱電変換装置２００、３００の出力を直列接続し、８０対の熱電変換装置１０９として電力を取り出せるようにした。このとき、図４に示すように２層目の熱電変換装置３００のｐｎ接合部は、１層目の熱電変換装置２００のｐｎ接合部と位置がずれるように配置した。
【００８９】
なお、この熱電変換装置１０９の吸熱側は熱伝導部材１０８（アルミニウム基板６０１）の内側（図では上側）に位置し、放熱側は熱伝導部材１０８（アルミニウム基板６０１）の端部側に位置するように配置した。
【００９０】
次に、熱伝導部材１０８（アルミニウム基板６０１）上にアルミニウムからなるヒートシンク７０１を熱電変換装置１０９の放熱側直近に熱伝導性エポキシ樹脂接着材で接着した。
【００９１】
次に、熱電変換装置１０９の放熱側に重なるように、熱伝導部材１０８との対面にアルミニウムをコーテイングしたアクリル板７０２を載置し、図示しないネジで固定した。ただし、熱電変換装置１０９と接する部分にコーテイングはしない。その熱電変換装置１０９の両端の電力取り出し電極を図示しない電極配線により充電回路を通してリチウムイオン二次電池に接続した。
この液晶表示装置７００を画像形成装置の操作パネルとして用い、充電されたリチウムイオン二次電池を画像形成装置のＩＣ駆動回路などの補助電源として利用した。
【００９２】
本液晶表示装置の動作について以下に説明する。
この液晶表示装置では、液晶表示装置の動作時にＣＣＦＬ１０５で発熱する熱をバックライトユニット１１１のバックフレーム１０７（図１参照）に設置した熱伝導部材１０８（アルミニウム基板６０１）で集熱した熱を熱電変換装置１０９の吸熱側に伝導させる。また、アルミニウムをコーテイングしたアクリル板７０２により、熱伝導部材１０８（アルミニウム基板６０１）からの放熱を低減でき、さらに、放熱側にヒートシンク７０１を設けたことで、放熱性が向上し、その結果、放熱側の温度が低くなり、吸熱側と放熱側との温度差が大きくなり、大きな熱起電力を得ることができる。この電力を、画像形成装置内部の他の機器の補助電源として供給し、または、充電可能な電池に充電用して再利用することができる。
【００９３】
〔作用効果〕
以上において、本発明によれば、バックライトを有する液晶表示素子に熱伝導部材と熱電変換装置内部での熱移動方向を発熱面に対し平行方向となるようにｐ型の熱電半導体とｎ型の熱電半導体とを少なくとも１対で構成することにより、熱電変換装置の薄型化が可能となり、熱電変換装置を有する液晶表示装置の小型化および、高出力化が可能となり、液晶表示装置の動作時のバックライトの熱を電気に変換して利用することができる。
【００９４】
また、本発明によれば、熱電変換装置を２層以上に積層し、さらに上下の層において、それぞれのｐｎ接合部がずれるように配置することで、液晶表示素子動作時に発熱するバックライトの熱が低温度側に伝導する熱を洩れなく熱電変換装置の吸熱側に伝導することができるようになり、廃熱の利用効率向上が期待できる。また、熱電変換装置の数に応じた熱起電力を得ることが可能となる。
【００９５】
また、本発明によれば、熱電導部材の母材を熱伝導性の良好なアルミニウムとし、表面のみ陽極酸化でアルミニウム酸化物を形成することで、直接熱電変換素子を接合することが可能となり、熱伝導性が向上し、その結果、大きな熱起電力を得ることが可能となる。
【００９６】
また、本発明によれば、アルミニウム酸化皮膜の孔に炭素からなる物質を充填することで、熱伝導性が向上し、その結果、大きな熱起電力を得ることが可能となる。
【００９７】
また、本発明によれば、熱電変換手段の出力側に、充電可能な蓄電池（バッテリー）を接続することにより、電力を蓄電することが可能となり、電力の有効利用が可能となる。
【００９８】
また、本発明によれば、熱電変換装置を具備した液晶表示意装置を画像形成装置に用いることで、液晶表示装置動作時のバックライトの熱を電気に変換して再利用することができる。また、内蔵した蓄電装置に蓄電した電力を画像形成装置のＩＣ駆動電力の補助電源として用いることができ、画像形成装置の省電力（省エネ）化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明に係る液晶表示装置における熱電変換装置を搭載したバックライトユニットの一実施例を示す拡散分解斜視図である。
【図２】図１に示した熱電変換装置１０９を構成する一層目の熱電変換装置２００の平面図である。
【図３】図１に示した熱電変換装置１０９を構成する二層目の熱電変換装置３００の平面図である。
【図４】図２に示した熱電変換装置２００と図３に示した熱電変換装置３００とを重ねたときの模式図である。
【図５】図１に示した熱電変換装置１０９を具備したバックライトユニット１１１の断面図である。
【図６】本発明に係る液晶表示装置の実施例２の断面図である。
【図７】本発明に係る液晶表示装置の実施例４の断面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１００    液晶表示装置
１０１    フロントフレーム
１０２    レンズシート
１０３    拡散フィルム
１０４    拡散板
１０５    ランプ（ＣＣＦＬ）
１０６    反射板
１０７    バックフレーム
１０８    熱伝導部材
１０９    熱電変換装置
１１０    放射防止板
【図１】
2007127706.tif 000003
【図２】
2007127706.tif 000004
【図３】
2007127706.tif 000005
【図４】
2007127706.tif 000006
【図５】
2007127706.tif 000007
【図６】
2007127706.tif 000008
【図７】
2007127706.tif 000009