JP2009245882A - バックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルの大画面化を実現することができ、しかも光源ユニットの発光動作に起因する表示パネルの画像表示斑を減少することができるバックライトユニットを提供する。
【解決手段】バックライトユニット１において、光出力面となる第1の主面３Ａと第1の主面３Ａと対向する第２の主面３Ｃとを有する導光体３と、導光体３の第１及び第２の主面３Ａ、３Ｃと異なる導光体３の側面に配設された光源ユニット４と、導光体３を保持し、光源ユニット４と熱的に接続されているシャーシ１１とを備えたバックライトユニットにおいて、シャーシ１１は、光源ユニット４の熱を光源ユニット４から遠い導光体３の領域１１Ｃに伝達して光源ユニット４から遠い導光体３の第２の主面３Ｃの領域を加熱する加熱手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、導光体と、前記導光体の側面に配設された光源ユニットと、導光体を保持し光源ユニットに熱的に接続されたシャーシとを有するバックライトユニットに関する。

エッジライト型の液晶バックライトユニット等のバックライトユニットは、表示パネルの裏面に配設された導光体と、この導光体の側面に配設された光源ユニットとを備える。この光源ユニットから照射された光は導光体の側面から入射される。導光体は、光源ユニットから照射された光を内部において均等に拡散し、この拡散光を表示面の全域に斑を生じないように均等に出力する。光源ユニットとしては冷陰極放電管（ＣＣＦＬ）やその他に発光ダイオード（ＬＥＤ）、無機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）、有機ＥＬ等が使用され、これらの光源ユニットが組み込まれたバックライトユニットが開発されている。

なお、この種のバックライトユニットとしては例えば下記特許文献１に記載されている。
特許２００７−２６９１６号公報

前述の光源ユニットが組み込まれたバックライトユニットにおいては、以下の点について配慮がなされていなかった。

バックライトユニットにおいて、光源ユニットが導光体の側面に対向して配設されると、この光源ユニットの発光動作により発生する熱が光源ユニットの近傍に集中する。光源ユニットから発せられる熱により光源ユニットの配設領域に対応する表示パネルの側面領域が光源ユニットから遠く離れた表示パネルの領域（例えば両側面に光源ユニットが配置された場合、中央領域）に比べて加熱される。このため、表示パネルにおいては、光源ユニットから発せられる熱によって加熱された側面領域の画素を構築する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や液晶等の特性が光源ユニットから遠い領域に比べて変化し、その結果、表示パネルに画像表示斑が生じる。特に、表示パネルの大きい（大画面を有する）バックライトユニットにおいては、光源ユニットが配設された表示パネルの側面領域と中央領域との間の距離が大きくなり、表示パネルの画像表示斑が顕著に現れる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、表示パネルの大画面化を実現することができ、しかも光源ユニットの発光動作に起因する表示パネルの画像表示斑を減少することができるバックライトユニットを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の実施の形態に係る特徴は、バックライトユニットにおいて、光出力面となる第１の主面と第１の主面と対向する第２の主面とを有する導光体と、導光体の第１及び第２の主面と異なる導光体の側面に配設された光源ユニットと、導光体を保持し、光源ユニットと熱的に接続されているシャーシと、を備えたバックライトユニットにおいて、シャーシは、光源ユニットの熱を光源ユニットから遠い導光体の領域に伝達して光源ユニットから遠い導光体の第２の主面の領域を加熱する加熱手段を備える。

また、本発明の実施の形態に係る特徴は、バックライトユニットにおいて、光出力面となる第１の主面と光出力面と対向する第２の主面とを有する導光体と、導光体の第１及び第２の主面と異なる導光体の第１の側面と第１の側面に対向する第２の側面に配設された一対の光源ユニットと、導光体を保持し、光源ユニットと熱的に接続されているシャーシと、を備えたバックライトユニットにおいて、シャーシは、光源ユニットの熱を一対の光源ユニットから遠い導光体の中央領域に伝達して導光体の中央領域を加熱する加熱手段を備える。

更に、導光体は第２の主面に反射板を備え、シャーシは導光体の第２の主面と当接している事が好ましい。

更に、光源ユニットは半導体発光装置により構成されている事が好ましい。

更に、第１の主面上には熱的に接続された液晶を配設している事が好ましい。

更に、加熱手段は前記導光体の前記第２の主面に突出する突出領域によって構成されている事が好ましい。

本発明によれば、表示パネルの大画面化を実現することができ、しかも光源ユニットの発光動作に起因する表示パネルの画像表示斑を減少することができるバックライトユニットを提供することができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

また、以下に示す実施の形態はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態は、バックライトユニットとして大画面を有するエッジライト型の液晶バックライトユニットに本発明を適用した例を説明するものである。なお、以下の説明においては、３２インチの大画面を有する薄型液晶バックライトユニットに本発明を適用した例を説明するが、本発明はこの画面サイズに限定されるものではなく、３２インチの画面サイズを越える薄型液晶バックライトユニット、又は３２インチ未満の画面サイズを有する薄型液晶バックライトユニットにも適用することができる。

（実施の形態）
［バックライトユニットの全体構成］
図１及び図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るバックライトユニット１は、表示パネル２と、表示パネル２の一表面（裏面）２Ｂに対向して配設された導光体３と、表示パネル２及び導光体３を内部に配設するシャーシ（バックシャーシ）１１と、シャーシ１１の内部において導光体３の一側面３Ｂに対向して配設され、導光体３の一側面３Ｂに光を照射する第１の光源ユニット４Ｂと、シャーシ１１内部において導光体３の一側面３Ｂに対向する他側面３Ｔに対向して配設され、導光体３の他側面３Ｔに光を照射する第２の光源ユニット４Ｔと、放熱体６とを備える。

［導光体の構成］
導光体３は、図１及び図２に示すように、表示パネル２の一表面２Ｂに適度の間隔例えば１ｍｍ−２ｍｍの間隔を持って対向する光出力面（表面）３Ａの面法線方向から見て（平面的に見て）表示パネル２の平面形状と同様に方形状の平面形状を有するフラットな板材である。また、導光体３の平面サイズは表示パネル２の平面サイズに比べて若干一回り大きく構成される。例えば３２インチの場合、縦４２０ｍｍ−４４０ｍｍ、横７１０ｍｍ−７３０ｍｍ、厚さ８．０ｍｍ−１３．０ｍｍのサイズを有する導光体３が使用される。

この導光体３は、第１の光源ユニット４Ｂから出射された光を一側面３Ｂから入射し及び第２の光源ユニット４Ｔから出射された光を他側面３Ｔから入射し、導光体３内部において入射された光を均等に拡散し、光出力面３Ａから均等に拡散された光を表示パネル２に出力する。導光体３は、このように光透過性を有し、耐熱性に優れ、かつ第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔから出射された光に対して反射率が低い、例えばアクリル樹脂を実用的に使用することができる。

［光源ユニットの構成］
第１の光源ユニット４Ｂ、第２の光源ユニット４Ｔはいずれも半導体発光素子（発光ダイオード）４２を備えている。すなわち、図１に示すように、第１の光源ユニット４Ｂは、半導体発光素子４２の土台となり、半導体発光素子４２の発光時の熱を伝達し、絶縁性を有する材料からなる基板４１と、基板４１上の半導体発光素子４２とを備えて構成されている。本実施の形態においては、１つの基板４１に数個−十数個の半導体発光素子４２が実装され、第１の光源ユニット４Ｂが構成されている。第２の光源ユニット４Ｔは、第１の光源ユニット４Ｂと同様に、基板４１と、第１の光源ユニット４Ｂと同数の半導体発光素子４２とを備えて構成されている。

［放熱体］
図１に示すように、放熱体６は第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの基板４１の裏面に取り付けられ、放熱体６はこの第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔとの間で熱伝達可能な状態となっている。また、放熱体６はシャーシ１１の後述する非突出領域１１ＮＣへと延伸しており、放熱体６の少なくとも一部がシャーシ１１の底面と熱的に接続し、放熱体６を介して第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔとシャーシ１１の底面との間で熱伝達可能な状態になっている。つまり、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔとシャーシ１１とは放熱体６を介して熱的に接続されている。

放熱体６の断面形状は、図１に示すように、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの基板４１の裏面に平行な部分と、それに直交するシャーシ１１の後述する非突出領域１１ＮＣに平行な部分とを有するＬ字形状である事が好ましい。放熱体６は、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの発光動作により発生した熱をシャーシ１１に効率良く伝達する。

本実施の形態において、放熱体６には、熱伝導性に優れかつ成型加工を容易に行える材料を使用することができる。例えば、放熱体６には板状の銅合金を実用的に使用することができる。また、放熱体６と第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの基板４１の裏面との間は例えば絶縁性、熱伝導性、及び接着性を有する粘着性テープにより機械的にかつ熱的に接続しても良いし、板バネなどの弾性部材でシャーシ１１と第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔとを熱的に接続しても良い。

［筐体の構成］
図１乃至図３に示すように、バックライトユニット１においては、表示パネル２側に配設されたベゼル１０及び導光体３側に配設されたシャーシ１１により装置全体の筐体が構築され、このベゼル１０及びシャーシ１１により構築された筐体の内部に前述の表示パネル２、導光体３、第１の光源ユニット４Ｂ、第２の光源ユニット４Ｔ、放熱体６が少なくとも配設されている。本実施の形態において、ベゼル１０は、成型加工が容易に行なえる、例えば樹脂材料又はアルミニウム等の金属材料により構成されている。また、シャーシ１１は、導光体３よりも熱伝導性に優れ、成型加工を容易に行うことができ、機械的強度に優れかつ安価な材料である、例えばアルミニウム（Ａｌ）又はその合金等の金属材料により構成されている。

シャーシ１１には、導光体３の光出力面３Ａに対向する裏面３Ｃの中央領域に接触する突出領域１１Ｃ及び導光体３の裏面３Ｃの周辺領域に接触しない非突出領域１１ＮＣを備えている。

本実施の形態において、突出領域１１Ｃは導光体３の裏面３Ｃ側に非突出領域１１ＮＣよりも突出してシャーシ１１の突出領域１１Ｃから導光体３に熱が良好に伝達されるように加熱手段を有し、シャーシ１１の突出領域１１Ｃ及び非突出領域１１ＮＣが配設された底面をその面法線方向から見て、突出領域１１Ｃの形状は第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔと対向する導光体３の一側面３Ｂ及び他側面３Ｔ（導光体３の長手方向）に平行な方向に細長い方形形状により構成される。なお、シャーシ１１の突出領域１１Ｃは必ずしも導光体３の裏面３Ｃに接触しなくても良く、突出領域１１Ｃが突出領域１１ＮＣよりも導光体３の裏面３Ｃに近い等、熱伝達が良好であって突出領域１１Ｃに対向する導光体３の領域を加熱できれば良い。

突出領域１１Ｃには、第１の光源ユニット４Ｂの発光動作により発生する熱が、図３中矢印ｈ１に示すように、放熱体６の接触したシャーシ１１の非突出領域１１ＮＣから突出領域１１Ｃと第１の光源ユニット４Ｂとの間のシャーシ１１の非突出領域１１ＮＣを通して突出領域１１Ｃへと伝達される。更に、突出領域１１Ｃには、第２の光源ユニット４Ｔの発光動作により発生する熱が、図３中矢印ｈ２に示すように、放熱体６の接触したシャーシ１１の非突出領域１１ＮＣから突出領域１１Ｃと第２の光源ユニット４Ｔとの間のシャーシ１１の非突出領域１１ＮＣを通して突出領域１１Ｃへと伝達される。この伝達された熱は突出領域１１Ｃから導光体３を通して表示パネル２の中央領域に伝達されて表示パネル２の突出領域１１Ｃに対応する領域の温度が上昇する。また、表示パネル２の第１の光源ユニット４Ｂ近傍の領域は第１の光源ユニット４Ｂの発光動作により発生する熱により加熱され、表示パネル２の第２の光源ユニット４Ｔ近傍の領域は第２の光源ユニット４Ｔの発光動作により発生する熱により温度が上昇する。つまり、表示パネル２の面内の温度分布のばらつきを減少することができる。従って、表示パネル２の画像表示斑を減少することができる。

以上説明したように、このように構成される本実施の形態に係るバックライトユニット１においては、シャーシ１１に突出領域１０Ｃ及び非突出領域１１ＮＣを備え、第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの発光動作に伴う熱をシャーシ１１の非突出領域１１ＮＣ、突出領域１１Ｃのそれぞれを通して表示パネル２の中央領域に伝達し、表示パネル２の全体の温度分布の均一化を図ることができるので、液晶表示パネル２の画像表示斑を減少することができ、この結果、表示パネル２の大画面化を実現することができる。

［変形例：シャーシの変形例］
本実施の形態の変形例に係るバックライトユニット１は、導光体３の光出力面３Ａに対向する裏面３Ｃの中央領域に接触するシャーシ１１の突出領域１１Ｃの平面形状を図４に示すように円形状により構成している。突出領域１１Ｃは導光体３の側面３Ｂ及び側面３Ｔに平行な方向に一定間隔において複数配設されている。シャーシ１１の突出領域１０Ｃと第１の光源ユニット４Ｂ側の側面との間並びに突出領域１０Ｃと第２の光源ユニット４Ｔ側の側面との間には非突出領域１１ＮＣが配設されている。

この変形例に係るバックライトユニット１においては、突出領域１１Ｃを備えているので、前述の本実施の形態に係るバックライトユニット１により得られる効果と同様の効果を奏することができる。

なお、ここでは突出領域１１Ｃの平面形状が円形状により構成されるが、楕円形状、三角形形状、方形形状又は五角形以上の多角形形状のいずれかを採用してもよい。

導光体３の光出力面３Ａに対向する裏面３Ｃの中央領域に、図１に示すように１列ではなく、複数の列からなる突出領域１１Ｃを配設しても良い。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を一実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。例えば、前述の実施の形態においては、バックライトユニット１として液晶バックライトユニットに適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、バックライトユニット１として例えばパーソナルコンピュータに接続される液晶表示モニタに本発明は適用することができる。

また、前述の実施の形態に係るバックライトユニット１においては、第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔに発光ダイオードが使用されているが、本発明はこれらの光源ユニットに蛍光管例えば冷陰極放電管を使用してもよい。ただし、発光ダイオードは、放電管よりも発熱しやすいので、本発明の効果を得られやすい。

また、導光体３はシャーシ１１の熱を表示パネル２へ伝達するための介在物であり、導光体３はなくても良いし、導光体３とシャーシ１１とが接触していなくても良い。更には、導光体３とシャーシ１１との間にシャーシ１１の熱を導光体３に伝達する事ができる反射板を導光体３とシャーシ１１との間に挟んでも良い。

また、光源ユニットは一対の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの両方が必要で無い場合、片側にのみ光源ユニットを配設しても良い。この場合、光源ユニットの近傍の導光体３の厚みは光源ユニットから遠く離れた導光体の厚みよりも厚く形成されるが、この場合も光源ユニットから遠く離れた領域が突出領域１１Ｃとなるように導光体３に近接する構成とする。また、光源ユニットは図２のシャーシ１１の右側側面（図２における右側側面）１１Ｒ及びシャーシ１１の右側側面（図２における左側側面）１１Ｌにも配置しても良い。この場合、光源ユニットから離れた突出領域１１Cは導光体３の中央部の領域となり、例えば突出領域１１Ｃは円形に形成される。

更に、本発明は、基本的にはバックライトユニット（バックライト装置）若しくは照明ユニット（照明装置）を有するバックライトユニットに適用することができ、例えば写真やポスターの裏面にバックライトユニットを装着したビューア（バックライトユニット付き看板）等に適用することができる。

本発明の一実施の形態に係るバックライトユニットの断面図である。 一実施の形態に係るバックライトユニットの平面図である。 一実施の形態に係るバックライトユニットのシャーシの概略斜視図である。 一実施の形態の変形例に係るバックライトユニットのシャーシの概略斜視図である。

符号の説明

１…バックライトユニット
２…表示パネル
３…導光体
３Ｂ…一側面
３Ｔ…他側面
３Ａ…光出力面
４Ｂ…第１の光源ユニット
４Ｔ…第２の光源ユニット
６…放熱体
４１…基板
４２…発光ダイオード
１０…ベゼル
１１…シャーシ
１１Ｃ…突出領域
１１ＮＣ…非突出領域

Claims (6)

1. 光出力面となる第１の主面と該第１の主面と対向する第２の主面とを有する導光体と、
   前記導光体の前記第１及び第２の主面と異なる前記導光体の側面に配設された光源ユニットと、
   前記導光体を保持し、前記光源ユニットと熱的に接続されているシャーシと、を備えたバックライトユニットにおいて、
   前記シャーシは、前記光源ユニットの熱を前記光源ユニットから遠い前記導光体の領域に伝達して前記光源ユニットから遠い前記導光体の前記第２の主面の領域を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするバックライトユニット。
2. 光出力面となる第１の主面と該光出力面と対向する第２の主面とを有する導光体と、
   前記導光体の前記第１及び第２の主面と異なる前記導光体の第１の側面と前記第１の側面に対向する第２の側面に配設された一対の光源ユニットと、
   前記導光体を保持し、前記光源ユニットと熱的に接続されているシャーシと、を備えたバックライトユニットにおいて、
   前記シャーシは、前記光源ユニットの熱を前記一対の光源ユニットから遠い前記導光体の中央領域に伝達して前記導光体の中央領域を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とするバックライトユニット。
3. 前記導光体は前記第２の主面に反射板を備え、前記シャーシは前記導光体の前記第２の主面と当接していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバックライトユニット。
4. 前記光源ユニットは半導体発光装置により構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のバックライトユニット。
5. 前記第1の主面上には熱的に接続された液晶を配設していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のバックライトユニット。
6. 前記加熱手段は前記導光体の前記第２の主面に突出する突出領域によって構成されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のバックライトユニット。

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