(57)【要約】【課題】光源にＬＥＤを使用した液晶表示装置において、ＬＥＤからの熱を効率よく放散し、ＬＥＤの温度上昇を抑え、ＬＥＤの輝度劣化を抑え、かつ消費電力を抑制する。【解決手段】金属で形成された下フレーム５０の底面内側にＬＥＤ３０が配置されている。ＬＥＤ３０からの光は上に向かって出射し、反射板６０によって反射されて導光板２０の側面に入射する。ＬＥＤ３０は金属である下フレーム５０に密着して配置されるので、ＬＥＤ３０で発生する熱は、下フレーム５０を介して効率的に放散される。ＬＥＤ３０からの光の光路は、反射板６０によって制御することが出来るので、ＬＥＤ３０は、熱放散の効率を主眼にして配置することが出来るため、ＬＥＤ３０の温度上昇を効率的に抑制することが出来る。【選択図】図２
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【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を有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、金属で形成された下フレーム中に導光板と光源としてのＬＥＤと反射板を有し、
前記ＬＥＤは下フレームの底面の内側に配置され、
前記ＬＥＤからの光は前記液晶表示パネル方向に出射し、前記反射板で反射されて前記導光板の側面に入射することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記下フレームの一部は外側に凸形状となっており、
前記ＬＥＤは、前記下フレームの前記外側に凸形状となった場所に対応する凹部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記下フレームの内側に配置されたＬＥＤに対応する前記下フレームの外側にはフィンが形成されていることを特徴とする請求項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ＬＥＤをバックライトとした液晶表示装置に係り、特に、光源からの放熱作用が優れ、かつ、消費電力の少ない液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、ＴＦＴ基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が設置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶は自身では発光しないので、液晶表示パネルの背面にバックライトを配置している。テレビ等、比較的大画面の液晶表示装置には、バックライトとして蛍光管が使用されてきた。しかし、蛍光管は内部に水銀の蒸気が封入されているので地球環境への負荷が大きく、特にヨーロッパ等においては、使用が禁止される傾向にある。
【０００４】
そこで、蛍光管に替わってＬＥＤ（発光ダイオード）をバックライトの光源に使用することが行われ、ＬＥＤ光源を用いた液晶表示装置は、ＴＶ等の大型の表示装置においても、年々増加している。ＬＥＤ方式のバックライトは、拡散板等の直下にＬＥＤを配置する直下型と、導光板の側面から光を入射させるサイドライト方式とがある。サイドライト方式では、ＬＥＤからの光をいかに効率よく導光板内に導き、液晶表示パネル方向に光を出射するかが課題となっている。
【０００５】
特許文献１では、導光板において、ＬＥＤが配置される側面の高さを大きくするとともに、傾斜面を形成して、液晶表示パネルが配置される部分の導光板の厚さを小さくすることによって、ＬＥＤからの光を多く導光板内に取り込むとともに、バックライトを含む液晶表示装置の全体の厚さを小さくしている。
【０００６】
特許文献２では、導光板を収容する枠体の底部に切り欠きを形成し、この部分にＬＥＤを配置し、ＬＥＤを搭載した回路基板を枠体の外側に配置し、ＬＥＤからの光を導光板の下側から導入し、導光板とＬＥＤを密着させるために、弾性部材を回路基板とＬＥＤとの間に配置する構成が記載されている。そして、導光板の上面のサイドに傾斜を形成し、このサイドにおいて、ＬＥＤからの光を反射させて、導光板内部に光を導入する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１２１８４０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１に記載の技術は、導光板のサイドから取り込むＬＥＤからの光の量を多くすることが出来るという利点はあるが、ＬＥＤからの放熱については、記載されていない。すなわち、特許文献１では、ＬＥＤおよび回路基板は、上方に配置された遮光板に接着して、懸架されている状態であり、ＬＥＤからの熱伝導については、配慮されていない。
【０００９】
また、特許文献２に記載の構成は、導光板の辺部の下側に、ＬＥＤを弾性部材を用いて密着させる構成であるが、ＬＥＤの放熱については、記載も示唆も無い。すなわち、ＬＥＤは回路基板とＬＥＤとの間の弾性体によって導光板の下部に密着させられるが、ＬＥＤから発する熱は、金属等の筐体に伝導するような構成とはなっていない。すなわち、特許文献２では、ＬＥＤは閉空間に配置され、導光板の下面および、弾性体を介して回路基板に載置されているので、ＬＥＤからの放熱を十分に行うことが出来ない。
【００１０】
本発明の課題は、ＬＥＤを用いたサイドライト方式のバックライトにおいて、ＬＥＤからの光を導光板内に十分に取り込むことができ、かつ、ＬＥＤからの放熱を十分に行うことが出来る構成を実現することである。また、このような構成を、液晶表示装置の額縁の大きさを大きくすること無く、言い換えれば、液晶表示装置の平面サイズを大きくすることなく実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１２】
（１）液晶表示パネルとバックライトを有する液晶表示装置であって、
前記バックライトは、金属で形成された下フレーム中に導光板と光源としてのＬＥＤと反射板を有し、前記ＬＥＤは下フレームの底面の内側に配置され、前記ＬＥＤからの光は前記液晶表示パネル方向に出射し、前記反射板で反射されて前記導光板の側面に入射することを特徴とする液晶表示装置。
【００１３】
（２）前記下フレームの一部は外側に凸形状となっており、前記ＬＥＤは、前記下フレームの前記外側に凸形状となった場所に対応する凹部に配置されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【００１４】
（３）前記下フレームの内側に配置されたＬＥＤに対応する前記下フレームの外側にはフィンが形成されていることを特徴とする（１）に記載の液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ＬＥＤからの導光板への入射光を多くすることが出来、かつ、ＬＥＤからの熱放散を効率よく行うことができるので、ＬＥＤの発光効率を低下させないため、輝度の大きい液晶表示装置を実現することが出来る。また、発光効率の低下を防止することが出来るので、消費電力を節減することが出来る。さらに、以上のような効果を液晶表示装置の平面外形サイズを大きくすることなく実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】液晶表示装置の分解斜視図である。
【図２】本発明によるバックライトの断面図である。
【図３】本発明によるバックライトの平面図である。
【図４】反射板の斜視図である。
【図５】反射板の取り付け方法の例を示す断面図である。
【図６】反射板の取り付け方法の他の例を示す断面図である。
【図７】反射板の取り付け方法のさらに他の例を示す断面図である。
【図８】実施例２によるバックライトの断面図である。
【図９】実施例３によるバックライトの断面図である。
【図１０】比較例のバックライトの断面図である。
【図１１】比較例のバックライトの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の内容を実施例を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は液晶表示装置の分解斜視図である。図１は液晶表示パネル１０とバックライトに分かれている。図１において、ＴＦＴや画素電極がマトリクス状に配置された表示領域、走査線、映像信号線等が形成されたＴＦＴ基板１１とカラーフィルタ等が形成された対向基板１２とが図示しない接着材を介して接着している。ＴＦＴ基板１１と対向基板１２との間には図示しない液晶が挟持されている。
【００１９】
ＴＦＴ基板１１の下側には下偏光板１４が、対向基板１２の上側には上偏光板１３が貼り付けられている。ＴＦＴ基板１１、対向基板１２、下偏光板１４、上偏光板１３が接着された状態のものを液晶表示パネル１０と称する。液晶表示パネル１０の背面にはバックライトが配置されている。バックライトは光源部と種々の光学部品とから形成されている。
【００２０】
図１において、バックライトは液晶表示パネル１０に近い順に光学シート群１６、導光板２０、導光板等を収容する下フレームから構成されている。図１における光学シート群１６は、拡散シート１５が３枚用いられている。光学シート群１６は、いわゆるプリズムシートを含む場合もある。拡散シート１５は１枚の場合もあるし、２枚の場合もある。また、光学シート群１５と光学シート群１６の枚数は、必要な特性に合わせて任意の枚数を用いる。光学シート群１６は、導光板２０の上に載置される。導光板２０は、多数のＬＥＤ３０からの光を均一な面光源として液晶表示パネル１０側に向ける役割を有する。導光板２０の形状は薄い平板状である。
【００２１】
導光板２０等を収容する下フレーム５０の内側長辺部には、ＬＥＤ３０およびＬＥＤからの光を反射して導光板２０の側壁に導く反射板６０が配置している。図１においては、ＬＥＤ３０および反射板６０は、下フレーム５０の両方の内側長辺部に配置されているが、片方の長辺部にのみに配置される場合もある。
【００２２】
図２は、図１におけるＬＥＤ３０が配置された側の断面模式図である。図２において、下フレーム５０の内側端部にはＬＥＤ３０が配置している。ＬＥＤ３０はＬＥＤ回路基板３１に載置されているが、ＬＥＤ回路基板３１は下フレーム５０に密着して配置している。下フレーム５０はＡｌ等の金属で形成されているので、熱伝導は良く、ＬＥＤ３０で発生した熱を効率よく、伝導し、放散することが出来る。
【００２３】
図２において、ＬＥＤ３０からの光は上方に出射する。上方に出射した光は、反射板６０によって反射され、導光板２０の側面に導かれる。導光板２０の下には反射シート４０が配置し、導光板２０からの光を反射して、図２における光学シート群１６側に導く。光学シート群１６は導光板２０の上に載置される。光学シート群１６の上には、図示しない液晶表示パネルが配置される。
【００２４】
図２の特徴は、ＬＥＤ３０およびＬＥＤ回路基板３１が下フレーム５０の下面に密着して配置されていることである。これによって、ＬＥＤ３０からの熱を効率的に下フレーム５０に伝導させ、ＬＥＤ３０の温度上昇を抑えることが出来る。ＬＥＤの温度上昇を抑えることが出来れば、ＬＥＤの発光効率の低下を抑え、ひいては、消費電力を抑制することが出来る。本発明は、反射板６０を用いることによってこの構成を可能としている。また、反射板６０を用いることによって、ＬＥＤ３０を導光板２０に密着させなくとも、ＬＥＤ３０からの光を効率的に導光板２０の側面に導くことが出来る。
【００２５】
また、ＬＥＤ３０は高温になるために、光学部品と密着すると光学部品が熱膨張による歪を生じ、これによって、光の利用効率を低下させる危険がある。本発明の構成によれば、ＬＥＤ３０は金属である下フレーム５０にのみ密着するので、熱は、下フレーム５０に効率的に伝導し、光学部品に歪が生ずることを防止することが出来る。さらに、導光板２０への、光の入射経路等は、反射板６０を微調整することによって行うことが出来るので、ＬＥＤ３０の配置は、熱伝導を主眼にして配置し、ＬＥＤ２０の温度上昇を効率的に抑えることが可能である。
【００２６】
図３は、バックライトにおいて、下フレーム５０内に配置された導光板２０、反射板６０、ＬＥＤ３０等の位置を示した平面模式図である。図３において、導光板２０は下フレーム５０内に配置され、下フレーム５０の長辺内側には、反射板６０が取り付けられている。反射板６０の下側には、ＬＥＤ３０が配置しているので、ＬＥＤ３０は点線で示している。
【００２７】
図４は、反射板６０の斜視図である。反射板６０は、ベース樹脂６１に反射面６２が形成されたものである。反射面６２は、Ａｌ等の反射率の高い金属等を貼り付けて形成される。ベース樹脂６１としては、ＰＥＴ等を用いることが出来る。図５は、実際の反射板６０を取り付ける構成を示す断面図である。図５において、下フレーム５０の上部に樹脂モールド７０が取り付けられ、樹脂モールド７０の傾斜面に反射板６０が取り付けられている。また、反射板６０は、ベース樹脂に反射率の高い金属等を塗布する場合や反射率の高い材料等で形成する場合もある。また、樹脂モールド７０に反射率の高い金属等を貼り付ける場合や塗布する場合もある。また、樹脂モールド７０を反射率の高い材料等で形成する場合もある。図５において、ＬＥＤ３０は省略されているが、ＬＥＤ３０は下フレーム５０に密着して取り付けられる。
【００２８】
図６は、反射板６０を取り付ける構成の他の例である。図６において、反射板６０を取り付けるモールド７０を下フレーム５０の側壁内側に貼り付け、モールド７０の傾斜面に反射板６０を貼り付けている。図６において、モールド７０には段部が形成されており、この段部に光学シート群１６を載置している。図６において、ＬＥＤ３０は省略されているが、ＬＥＤ３０は下フレーム５０に密着して取り付けられる。
【００２９】
図７は、反射板６０を取り付ける構造のさらに他の例である。図７において、下フレーム５０の側壁に形成された孔を通して金属で形成されたスナップフィット８０が下フレーム５０の内側に挿通している。スナップフィット８０の傾斜面に反射板６０を取り付ける。この方法は、モールド７０を形成する必要が無いので、簡易であり、製造コストを低減することが出来る。図７においてもＬＥＤ３０は省略されているが、ＬＥＤ３０は下フレーム５０に密着して取り付けられる。
【実施例２】
【００３０】
図８は、本発明の第２の実施例である。図８において、下フレーム５０には、凹部が形成され、この凹部にＬＥＤ３０が配置している。ＬＥＤ３０は、下フレーム５０の凹部に密着し、ＬＥＤ３０からの熱を熱伝導によって効率よく放散させることは実施例１と同様である。
【００３１】
本実施例の特徴は、ＬＥＤ３０を配置する部分の下フレーム５０に凹部を形成するので、液晶表示装置の他の部分の厚さを小さくすることが出来る点である。ＬＥＤ３０から上方に出射する光は反射板６０によって反射し、導光板２０の側面に入射することは実施例１と同様である。また、高温となるＬＥＤ３０は、下フレーム５０とのみ密着し、他の光学部品とは密着する必要が無いので、熱膨張による歪による影響を抑制することが出来る。また、光の経路の微調整は反射板６０等によっておこなうことが出来るので、ＬＥＤ３０の配置は下フレーム５０への熱伝導を主眼にして設定することが出来る点も実施例１と同様である。
【実施例３】
【００３２】
図９は、本発明の第３の実施例である。図９において、下フレーム５０の外側底部で、ＬＥＤ３０の位置に対応する部分には、放熱効果を促進するヒートシンクとして、フィン９０が形成されている。このフィン９０によって、ＬＥＤ３０から下フレーム５０に伝導してきた熱は、効率的に放散され、ＬＥＤ３０の温度上昇をさらに効率的に抑制することが出来る。放熱フィン９０の材料としては、熱伝導のよいＡｌやＣｕ等が使用される。フィン９０による熱輻射を大きくするには、ＡｌやＣｕ等を黒化処理等するとよい。
【００３３】
図９において、ＬＥＤ３０は下フレーム５０の底部に配置されているので、下フレーム５０の底面に形成されたフィン９０によって熱を効率的に放散することが出来る。従来例のように、ＬＥＤ３０を下フレーム５０の側面に配置すると、効率的に熱を放散するためには、フィン９０も下フレーム５０の側面に配置する必要があるので、液晶表示装置の平面形状は大きくなってしまう。一方、本発明の構成では、液晶表示装置の厚さが一部において、フィン９０の分厚くなるだけであり、液晶表示装置の平面的な大きさに変化は無い。
【００３４】
高温となるＬＥＤ３０は、下フレーム５０とのみ密着し、他の光学部品とは密着する必要が無いので、光の経路に対する熱膨張による歪による影響を抑制することが出来る。また、光の経路の微調整は反射板６０等によっておこなうことが出来るので、ＬＥＤ３０の配置は下フレーム５０への熱伝導を主眼にして設定することが出来る点も実施例１と同様である。
【比較例】
【００３５】
図１０は、液晶表示装置のバックライトの比較例の構成を示す断面図である。図１１は、図１０に示すバックライトの平面図である。図１０において、下フレーム５０の内側に導光板２０が配置し、導光板２０の上側に拡散シート１５等の光学シート群１６が配置している。導光板２０の下には反射シート４０が貼り付けられている。ＬＥＤ３０は、下フレーム５０の側壁に取り付けられ、ＬＥＤ３０からの光は直接導光板２０の側面に入射する。図１１は、下フレーム５０内に導光板２０が配置され、下フレーム５０の側壁の内側に回路基板３１を介してＬＥＤ３０が配置されている状態を示している。
【００３６】
図１０および図１１の構成は、ＬＥＤ３０を下フレーム５０の側壁に直接取り付けるので、熱伝導の効率は確保することはできる。一方、図１０に示す導光板２０とＬＥＤ３０との距離ｄは、導光板２０への光の入射量に対して大きく影響する。仮に、下フレーム５０内において、導光板２０が一方にかたよって配置されると、表示画面の左右において輝度に分布が生ずることになる。
【００３７】
したがって、図１０のような構成によって、表示画面における輝度を均一にしようとすると、下フレーム５０、導光板２０、ＬＥＤ３０等の部品寸法精度を上げなければならず、コスト上昇の原因となる。また、ＬＥＤ３０からの熱放散をよりよくするために、実施例３に示したように、下フレーム５０の側壁に対してフィン９０をとりつけると、液晶表示装置の平面形状が大きくなってしまう。したがって、液晶表示装置の平面形状の大きさに制約のあるような表示装置の場合は不利である。
【符号の説明】
【００３８】
１０…液晶表示パネル、  １１…ＴＦＴ基板、  １２…対向基板、  １３…上偏光板、  １４…下偏光板、  １５…拡散シート、  １６…光学シート群、  ２０…導光板、  ２１…凹部、  ３０…ＬＥＤ、  ３１…ＬＥＤ配線基板、  ４０…反射シート、  ５０…下フレーム、  ６０…反射板、  ６１…ベース樹脂、  ６２…反射面、  ７０…モールド、  ８０…スナップフィット、  ９０…フィン
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2013218125.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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