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Title:
BACKLIGHT DEVICE AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/096470
Kind Code:
A1
Abstract:
The backlight device (100) includes a case (1), a plurality of LED modules (2) arranged in parallel on the bottom surface (1a) of the case (1), a reflection sheet (3), a diffuser plate (4) and an optical sheet (5). Four groove sections (10) having a U-shaped cross-section are arranged on the bottom surface (1a) of the case (1) in a direction horizontal to the screen, and each LED module (2) is fixed in the groove section (10) with a screw (11). At the both ends of the groove section (10), opening sections (10a, 10b) having cover members (13) are formed, and the LED modules (2) can be attached/removed without disassembling the backlight device (100).

Inventors:
HAMADA TETSUYA
Application Number:
PCT/JP2007/067643
Publication Date:
August 14, 2008
Filing Date:
September 11, 2007
Export Citation:
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Assignee:
SHARP KK (JP)
HAMADA TETSUYA
International Classes:
F21S2/00; G02F1/13357; F21Y101/02
Foreign References:
JP2006302581A2006-11-02
JP2007005302A2007-01-11
JP2003141906A2003-05-16
JP2006024615A2006-01-26
JP2005115131A2005-04-28
JP2006278077A2006-10-12
JP2005340065A2005-12-08
Other References:
See also references of EP 2116757A4
Attorney, Agent or Firm:
SANO, Shizuo (2-6 Tenmabashi-Kyomachi, Chuo-Ku, Osaka-Sh, Osaka 32, JP)
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Claims:
  複数の光源を実装基板上に配列して成る光源モジュールと、
 前記光源モジュールが複数配置される第1の溝部が複数形成された金属板から成る底面部分を有する筐体と、
を備えることを特徴とするバックライト装置。
  請求項1に記載のバックライト装置において、  
前記底面部分の外表面には、放射率を高める処理が施されている。
  請求項1に記載のバックライト装置において、
前記底面部分には、前記光源モジュールが配置されない第2の溝部が形成されている。
  請求項1に記載のバックライト装置において、
前記第1の溝部の少なくとも一端には、開閉可能な蓋部材を有する開口部が設けられている。
  請求項4に記載のバックライト装置において、 
上記光源モジュールは、前記第1の溝部1箇所につき直列に複数個配置される。
  請求項5に記載のバックライト装置において、
前記開口部を前記第1の溝部の両端に設けるとともに、前記光源モジュールが前記第1の溝部1箇所につき直列に2個配置されている。
  請求項5に記載のバックライト装置において、
複数個の前記光源モジュールが連結機構により連結されている。
  請求項4に記載のバックライト装置において、
前記第1の溝部の深さは、前記光源モジュールの厚みよりも大きい。
  請求項1に記載のバックライト装置において、
前記光源は、LEDである。
  請求項1乃至請求項9のいずれかに記載のバックライト装置が搭載された液晶表示装置。
Description:
バックライト装置及びそれを用 た液晶表示装置

 本発明は、表示装置の照明に用いられる ックライト装置及びそれを備えた液晶表示 置に関し、特にバックライト筐体の底面に 源モジュールを複数本設置した直下型バッ ライト装置に関するものである。

 近年、ディスプレイ装置として従来使用 れてきたブラウン管(Cathode Ray Tube)に代わ 、いわゆるフラットパネルディスプレイが 流となって市場を拡大しつつある。中でも 液晶表示装置(Liquid Crystal Display)は、薄型、 軽量、低消費電力、高精細を特徴としており 、テレビやパソコン、デジタルカメラ、携帯 電話等の広い分野に用いられている。液晶表 示装置は、対向する一対の電極基板の間に液 晶を封入した液晶パネルと、液晶パネルを裏 面から照明するバックライト装置と、液晶パ ネルの駆動に用いられる各種の回路基板とか ら構成される。

 従来は、大画面の液晶表示装置に組み込 れるバックライト装置として、液晶モジュ ルの直下に複数の冷陰極管(CCFL;Cold Cathode F luorescent Lamp)を並べて構成された直下型バッ ライト装置が用いられていた。しかし、冷 極管は駆動用インバータに高電圧が必要で ること、水銀を使用していること、色再現 囲が小さいこと等の問題を有しており、近 、特許文献1及び2に示すような、発光ダイ ード(Light Emitting Diode;以下、LEDという)を光 として用いた直下型バックライト装置が開 されている。

 従来のLEDを用いた直下型バックライト装 の構成について説明する。図11Aは直下型バ クライト装置を用いた液晶表示装置の側面 面図であり、図11Bは直下型バックライト装 の内部を光出射面側(図11Aの左側)から見た 面図である。図11A及び図11Bに示すように、 ックライト装置100は、筐体1と、筐体1の底面 1aに並列に設置された複数のLEDモジュール2と 、反射シート3と、拡散板4と、光学シート5と を含む構成である。なお、図11Bでは反射シー ト3、拡散板4、及び光学シート5は記載を省略 している。

 LEDモジュール2は、複数のLED6をLED実装基 7上に一列に配列したものであり、LEDモジュ ル2を画面水平方向(長辺方向)に複数(ここで は5本)配置することにより、液晶パネル9の表 示部分全域を照明する面光源としている。反 射シート3は、各LED6間のスペースを埋めるよ に底面1aの全域に設置されており、LED6から 出される光を液晶パネル9方向(図11Aの左方 )へ効率良く反射させる。

 拡散板4及び光学シート5はLED6からの光の 度分布を均一にするものであり、筐体1の前 面を覆うように配置されている。拡散板4と ては、例えば透明なアクリル系樹脂板の表 に光を散乱する凹凸を設けたものや、アク ル系樹脂に光を散乱する粒子を含有させて 状に成型したものが用いられる。この拡散 4の前方(図11Aの左方向)に、プリズムシート( 光シート)などの光学シート5を挟んで液晶 ネル9を設置することにより、所望の画像表 を行うことができる。

 このような直下型バックライト装置を大 面の液晶パネルの照明に用いる場合、数百m A以上の大電流を投入する高輝度LEDを使用す 必要がある。この電流によるLEDの発熱が装 外部へ放出されずに蓄積すると、LEDの発光 性が低下して輝度むらや色むらが発生した 、場合によってはLED自体が破損したりする それがあった。そこで、図11Aのように筐体1 裏面に放熱フィン8を設け、さらに放熱フィ ン8に送風する冷却ファン(図示せず)を設けて 放熱効率を高め、LEDモジュール2の温度上昇 防止している。

 また、放熱フィンや冷却ファンによるバッ ライト装置の大型化を解消する方法も提案 れており、特許文献3には、LED実装基板の裏 面に一端を結合された熱輸送装置と、熱輸送 装置の他端に結合された放熱部を冷却する扁 平送風ファンとを備え、1つのファンを用い 横長に配列されたLED全体を均一に冷却可能 サイドライト型のバックライト装置が開示 れている。

特開2005-115131号公報

特開2006-278077号公報

特開2005-340065号公報

 しかしながら、製品出荷時の検査工程に いてLEDの発光特性にばらつきが発見された 合、或いはユーザの使用中にLEDが破損した 合、従来の構成ではLEDモジュールがバック イト装置の筐体底面に固定されているため LED或いはLEDモジュール全体を交換する際に ックライト装置を分解しなければならず、 換作業が煩雑となっていた。

 また、図11の構成では、放熱フィン8を筐 1の裏面全域に設ける必要があり、さらに放 熱フィン8全体に送風するために冷却ファン 複数、或いは大型のものを用いる必要があ 、バックライト装置の薄型化、コンパクト の妨げとなっていた。また、特許文献3の方 を複数のLED実装基板を備えた直下型バック イト装置に適用した場合、熱輸送装置の構 が複雑化するという問題点があった。また 依然として熱輸送装置やファンの配置スペ スが必要であり、液晶表示装置の小型化、 型化の面で支障となっていた。

 本発明は上記問題点に鑑み、光源から発 られる熱の放熱効果に優れるとともに、光 或いは光源モジュールの交換作業も容易に える薄型でコンパクトな直下型バックライ 装置及びそれを備えた液晶表示装置を提供 ることを目的とする。

 上記目的を達成するために本発明は、複 の光源を実装基板上に配列して成る光源モ ュールと、該光源モジュールが複数配置さ る筐体と、を備えたバックライト装置にお て、前記筐体の底面部分は、前記光源モジ ールが配置される第1の溝部が複数形成され た金属板から成ることを特徴としている。

 この構成によれば、筐体底面の表面積が 加して放熱フィンや冷却ファンを用いるこ なく放熱効果が高められる。また、プレス 工を用いて第1の溝部を容易に形成すること ができる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記底面部分の外表面には、 射率を高める処理が施されることを特徴と ている。なお、本明細書中において放射率 は、物体からの熱(赤外線)放射のし易さを 値で表したものをいう。

 この構成によれば、底面からの放熱効率 向上させることができる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記底面部分には、前記光源 ジュールが配置されない第2の溝部が形成さ れることを特徴としている。

 この構成によれば、底面の表面積を更に 大させて放熱効果を一層高めることができ 。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記第1の溝部の少なくとも一 端には、開閉可能な蓋部材を有する開口部を 設けたことを特徴としている。

 この構成によれば、バックライト装置を 解することなく装置外部から光源或いは光 モジュールの交換が可能となるため、交換 業の効率が格段に向上する。さらに、蓋部 により開口部からの光漏れや筐体内へのゴ 等の侵入も防止できる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記光源モジュールは、前記 1の溝部1箇所につき直列に複数個配置され ことを特徴としている。

 この構成によれば、不具合の生じた光源 含む光源モジュール全体を交換する場合、 換対象となる光源モジュールを小型化でき ため、メンテナンスコストも低減可能とな 。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記開口部を前記第1の溝部の 両端に設けるとともに、前記光源モジュール を前記第1の溝部1箇所につき直列に2個配置し たことを特徴としている。

 この構成によれば、2個の光源モジュール をそれぞれ近い方の開口部から着脱すること ができ、光源の交換作業が容易となる。また 、光源モジュールごと交換する際には光源モ ジュールを半分ずつ交換できるため、メンテ ナンスコストも低減可能となる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、複数個の前記光源モジュール 連結機構により連結されることを特徴とし いる。

 この構成によれば、大型のバックライト 置において溝部の中央付近に配置される光 モジュールの引き出し及び挿入作業が容易 なる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記第1の溝部の深さは、前記 光源モジュールの厚みよりも大きいことを特 徴としている。

 この構成によれば、光源モジュールを円 に着脱することができる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置において、前記光源は、LEDであることを 徴としている。

 この構成によれば、大電流を投入する高 度LEDを使用する場合でもコンパクトな構成 放熱効果を高め、LEDを長寿命化できる。

 また本発明は、上記構成のバックライト 置が搭載された液晶表示装置である。

 この構成によれば、製造やメンテナンス 容易で光源の熱による劣化にも強く、且つ 型化、コンパクト化の要望にも応えた、優 た液晶表示装置を提供する。

本発明の第1実施形態に係るバックライ ト装置の内部平面図である。 第1実施形態のバックライト装置の背面 図である。 第1実施形態のバックライト装置の水平 断面図である。 第1実施形態のバックライト装置の垂 断面図である。 図4AにおけるLEDモジュール付近の部分 大図である。 第1実施形態のバックライト装置に用い られる反射シートの一例を示す平面図である 。 本発明の第2実施形態に係るバックライ ト装置の内部平面図である。 第2実施形態のバックライト装置の水平 断面図である。 本発明の第3実施形態に係るバックライ ト装置の背面図である。 第3実施形態のバックライト装置の水平 断面図である。 本発明の第4実施形態に係るバックラ ト装置の水平断面図である。 従来の直下型バックライト装置の側 断面図である。 従来の直下型バックライト装置の内 平面図である。

符号の説明

   1        筐体
   1a       底面
   2        LEDモジュール
   3        反射シート
   4        拡散板
   5        光学シート
   6        LED(発光ダイオード)
   7        LED実装基板
   9        液晶パネル
   10       溝部(第1の溝部)
   10a、10b  開口部
   11       ビス
   13       蓋部材
   15       放熱用溝部(第2の溝部)
   100      バックライト装置

 以下、図面を参照しながら本発明の実施 態について説明する。図1は本発明の第1実 形態に係るバックライト装置の内部構造を す平面図、図2はバックライト装置の背面図 図3はバックライト装置の水平断面図(図2のA A″断面)、図4Aはバックライト装置の垂直断 図(図2のBB″断面)、図4Bは図4AにおけるLEDモ ュール付近の部分拡大図、図5は反射シート 平面図である。従来例の図11と共通する部 には同一の符号を付して説明を省略する。

 LEDモジュール2は、LED実装基板7上に複数( こでは23個)のLED6が直線状に配列された構成 である。この例では筐体1の底面1aに、画面水 平方向(図1の左右方向)に沿って4本のLEDモジ ール2を並列配置することにより、92個のLED6 マトリクス状に配置された面光源を構成し いる。LED6としては、例えば赤色、青色、緑 色の3原色のLED素子を3個一組として各LED6を構 成しても良いし、赤色LED、青色LED、緑色LEDか ら成る3種類のLED6を各色の配列がほぼ対称と るような順序で繰り返し配列して白色面光 を構成しても良い。或いは、白色LEDのみを いた白色面光源とすることもできる。

 LED実装基板7は、LED6に電力や制御信号を 給するとともに、LED6から発生する熱を放熱 るための放熱板としての機能も有している LED実装基板7の材質としては、熱伝導率の高 いアルミニウム等の金属が好ましい。なお、 LED実装基板7には電源や制御回路からのケー ルが接続されるコネクタ等の他の部品や回 も存在するが、ここでは説明の便宜のため 載を省略している。

 反射シート3は、図5に示すように各LED6に 応する箇所に窓部3aが形成されており、各LE D6間を隙間なく覆うように底面1a上に配置さ る。反射シート3としては、アルミ板、光散 材を混入した白色ポリエステル板、ポリエ テル板にアルミニウムや銀等の金属を蒸着 たもの等が用いられる。

 また、筐体1の底面1aには断面コ字状の溝 10が画面水平方向に4本形成されており、各L EDモジュール2は4本のビス11により溝部10内に 定されている。なお、図3、4ではビス11は記 載を省略している。また、図3に示すように 溝部10の両端には開口部10a、10bが形成されて おり、各開口部10a、10bには蓋部材13が開閉可 に支持されている。

 蓋部材13は、筐体1の外部への光漏れや筐 1内へのゴミや埃等の侵入を防止するための ものである。蓋部材13の材質には特に制限は いが、LEDモジュール2からの発熱に耐えるだ けの耐熱性を有し、内面はLED6からの光を効 良く反射することが望ましい。例えば、液 表示ユニットの樹脂フレームに使用される 色ポリエステル樹脂や、冷陰極管の電極部 使用される白色のゴム材等が好適に用いら る。

 次に、何れかのLED6が破損したり、発光特 性にばらつきが生じたりした場合の交換作業 手順について説明する。先ず、交換の対象と なるLED6が配置されているLEDモジュール2を特 し、そのLEDモジュール2を固定しているビス 11を弛めて外す。次に、一方の蓋部材13を開 し、開口部10a(または10b)からLEDモジュール2 引き出す。そして、不具合の生じたLED6を新 いLED6と交換するか、或いはLEDモジュール2 体を新しいものに交換した後、再び開口部10 a(または10b)から筐体1内の所定位置に挿入し ビス11で固定した後、蓋部材13を閉鎖する。

 これにより、バックライト装置100を分解 ることなく、装置外部からLED6或いはLEDモジ ュール2の交換が可能となるため、交換作業 効率が格段に向上する。なお、ここではビ 11を用いてLEDモジュール2を固定しているが 他の固定手段を用いても良い。また、溝部10 の開口部10a、10bを塞ぐ蓋部材13を開閉可能と たが、何れか一方の蓋部材13のみを開閉可 としても良い。

 また、各溝部10の幅Wや深さH、及びピッチ Pは、LEDモジュール2の形状や配置間隔に応じ 適宜設定すれば良い。ここで、溝部10の深 HがLEDモジュール2の厚みT以下である場合は LEDモジュール2の引き出しまたは挿入時にLED6 が反射シート3の窓部3aに引っ掛かり、LEDモジ ュール2の円滑な着脱が困難となる上、LED6の 光面が破損するおそれもある。そのため、 4Bに示すように、溝部10の深さHはLEDモジュ ル2の厚みTよりも大きくしておくことが好ま しい。

 筐体1の底面1a部分の材質としては、アル ニウム、ステンレス(SUS)、亜鉛メッキ鋼板(S ECC)等の金属板が用いられる。これにより、LE D6の駆動に伴い発生する熱は底面1aを介して 熱されるため、LED6の劣化や破損を効果的に 制できる。また、プレス加工により溝部10 容易に形成することができる。中でも、特 熱伝導率が高く加工も容易なアルミニウム が好ましい。

 また、溝部10の形成により底面1aの表面積が 大きくなるため、底面1aの放熱効果が一層向 する。例えば、溝部10のピッチPを40mm、溝幅 Wを15mm、溝深さHを8mm、底面1aの長辺Lを400mmと ると、底面1aの概略表面積は、(8×2+15+40)×400 ×4=113,600mm 2 となる。一方、溝部10を設けない場合の底面1 aの概略表面積は、(15+40)×400×4=88,000mm 2 となる。即ち、溝部10の形成により底面1aの 面積は約30%増加する。

 従って、放熱フィンや冷却ファンを用い ことなく放熱効果を高めることができ、部 点数や組み立て工数も削減可能となる。な 、放熱効果をより一層向上させるために、 実施形態の構成に加えて放熱フィンや冷却 ァンを配置しても良い。その場合でも、従 に比べ小型の放熱フィンや冷却ファンで十 な冷却効果が得られるため、バックライト 置の薄型化、コンパクト化を実現すること できる。

 また、底面1aからの放熱効果をさらに高 るために、底面1aの外表面に放射率を高める 処理を施しても良い。放射率とは、物体から の熱(赤外線)放射のし易さを数値で表したも であり、最も多く熱放射する物体(黒体)の 射率は1で、自らは熱放射せず周囲からの熱 射を完全に反射する物体(鏡面体)の放射率 0である。一般の物体の放射率は0から1の間 あり、同一物質でも表面が粗いと放射率は くなる。

 放射率を高める処理としては、例えば底 1aの外表面に黒色の塗料を塗布する方法や 筐体1がアルミニウム製である場合は黒色の ルマイト処理を施す方法が挙げられる。ま 、底面1aの外表面を粗面化しても良い。

 図6は本発明の第2実施形態に係るバック イト装置の内部構造を示す平面図、図7はバ クライト装置の水平断面図(図6のAA″断面) ある。第1実施形態の図1及び図3と共通する 分には同一の符号を付して説明を省略する 本実施形態においては、LEDモジュール2を画 水平方向に2つに分割し、各溝部10に2個のLED モジュール2を直列に配置している。また、 7に示すように、ここでは弾性材料で形成さ た嵌め込み式の蓋部材13を用いている。バ クライト装置100を構成する他の部材の材質 構成、溝部10の形状、寸法及び形成方法等に ついては第1実施形態と同様である。

 この構成とすることにより、2個のLEDモジ ュール2をそれぞれ左右の開口部10a、10bから 脱することができ、第1実施形態に比べて不 合の生じたLED6の交換作業が容易となる。ま た、不具合の生じたLED6を含むLEDモジュール2 体を交換する場合、第1実施形態の半分のLED モジュール2を交換すれば良いため、メンテ ンスコストも低減可能となる。

 なお、大型のバックライト装置の場合、L EDモジュール2を2個に分割する構成では各LED ジュール2が非常に長いものとなり、製造面 び交換コスト面で不利となる。そこで、各 部10に配置されるLEDモジュール2を3個以上に 分割しても良い。これによりLEDモジュール2 より小型化されるため、部品コストは一層 減される。この場合、各LEDモジュール2を互 に連結するワイヤハーネス等の連結機構を けておけば、溝部10の中央付近に配置され LEDモジュール2の引き出し及び挿入も容易と る。

 図8は本発明の第3実施形態に係るバック イト装置の背面図であり、図9はバックライ 装置の水平断面図(図8のAA″断面)である。 実施形態においては、筐体1の底面1aに5本の 部10が画面垂直方向に形成されており、LED ジュール2を上下方向から引き出し及び挿入 能に構成されている。

 第3実施形態においても、第1実施形態と 様にバックライト装置100を分解することな 、LED6或いはLEDモジュール2の交換が可能とな るため、交換作業の効率が格段に向上する。 また、底面1aの表面積が増大するため、放熱 ィンや冷却ファン等を用いることなく放熱 果を高めることができる。

 図10は本発明の第4実施形態に係るバック イト装置の水平断面図である。第3実施形態 の図9と共通する部分には同一の符号を付し いる。本実施形態においては、底面1aに形成 された5本の溝部のうち、3箇所の溝部10にLED ジュール2が配置されており、他の2箇所はLED モジュール2が配置されない溝部(放熱用溝部) 15である。

 本実施形態では、放熱用溝部15は底面1aの 表面積を増大させる放熱フィンとして機能し ている。即ち、溝部を予めLEDモジュール2の 置に必要な数よりも多く形成しておき、そ 一部を放熱用溝部15とすることにより、第1 第2実施形態に比べて放熱効果を一層高める とができる。

 なお、放熱用溝部15は断面コ字状に限ら 、断面U字状、断面V字状等の任意の形状とす ることができる。また、図10では放熱用溝部1 5を各LEDモジュール2の間に一つずつ形成して るが、底面1aの表面積がより大きくなるよ に、各LEDモジュール2の間に放熱用溝部15を 数形成しても良い。

 上記各実施形態で説明したバックライト 置は、液晶パネル9(図11参照)と共に液晶テ ビやパソコン等の筐体内に搭載することが きる。これにより、LEDの交換が必要となっ 場合にはバックライト装置を分解すること く容易に交換可能となり、製品のメンテナ ス性が向上する。また、液晶表示装置の厚 を増加することなく、LEDの発熱による発光 性の劣化や破損が生じにくい液晶表示装置 提供でき、近年要望の強い液晶表示装置を えた各製品の薄型化、軽量化にも貢献する

 その他本発明は、上記各実施形態に限定 れず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種 の変更が可能である。即ち、用途及び目的 応じて各実施形態を適宜組み合わせて使用 きるのはもちろんである。例えば、画面水 方向にLEDモジュール2が配置される第1及び 2実施形態のバックライト装置100においても 第3実施形態のように放熱用溝部15を形成し も良いし、画面垂直方向にLEDモジュール2が 配置される第3、第4実施形態においても、第2 実施形態のようにLEDモジュール2を溝部10内に 直列に複数個配置しても良い。

 また、本発明のバックライト装置は、液 表示装置以外の他の画像表示装置の照明に いてもよい。また、光源モジュールに用い 光源は、LEDに限られず、発熱を伴う他の発 素子を用いてもよい。

 本発明は、複数の光源を実装基板上に配 して成る光源モジュールと、該光源モジュ ルが複数配置される筐体とを備え、筐体の 面部分を光源モジュールが配置される第1の 溝部が複数形成された金属板で構成したバッ クライト装置である。これにより、プレス加 工により溝部を容易に形成できるとともに、 放熱フィンや冷却ファンを用いることなく実 装基板の発熱をより効率良く放熱可能な薄型 でコンパクトな直下型バックライト装置を簡 便且つ低コストで提供することができる。こ のとき、底面の外表面に放射率を高める処理 を施したり、光源モジュールの配置されない 第2の溝部を形成したりすれば、放熱効果が り一層向上して光源の長寿命化に寄与する

 また、第1の溝部の少なくとも一端に開閉 可能な蓋部材を有する開口部を設けたので、 装置外部から光源或いは光源モジュールの交 換が可能な製造性及びメンテナンス性に優れ たバックライト装置となる。また、光源モジ ュールを複数個直列に配置することで、光源 の交換作業性が向上するとともにメンテナン スコストも一層低減される。

 また、本発明のバックライト装置を搭載 ることにより、製造性、メンテナンス性、 び耐久性に優れた液晶テレビや液晶モニタ 等の液晶表示装置を提供するとともに、装 の薄型化、軽量化にも貢献する。