JP2012014947A - 照明装置及びそれを備えた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができる照明装置及びそれを備えた画像表示装置を提供する。
【解決手段】光源保持部材４は、放熱部材５に対向する面が、放熱部材５の、導光部材２２に対向する面と接続されており、熱伝導性部材６は、光源保持部材４の、導光部材２２に対向している面と接する第一板状部、および、放熱部材５の、導光部材２２に対向している面と接する第二板状部を有しており、光源７は、光源保持部材４の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、光源保持部材４は、第一板状部の、導光部材２２に対向している面の背面と接する第三板状部、および、放熱部材５の、導光部材２２に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置などの画像表示装置に用いられる照明装置に関するものである。

液晶表示装置などの画像表示装置は、一般的に、画素の明度、色度などを制御するための表示パネルと、当該表示パネルに向けて光を照射するバックライト装置（照明装置）と、これらを制御するための制御回路及び回路基板とからなる。

バックライト装置は、画像表示装置内で光線を拡散させて、上記表示パネルに向け面発光を行うものである。バックライト装置には、光源がバックライト装置の裏面に分布させて設置される直下型方式と、光源がバックライト装置の側面から入光を行うべく設置されるエッジライト方式（「サイドライト方式」ともいう）とがある。エッジライト方式は、直下型方式に比べてバックライト装置の厚さを薄くすることができ、商品価値を高めることができるというメリットがある。

画像表示装置に用いられる光源の種類としては、従来、冷陰極管が用いられてきた。近年では、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）などの点状光源も用いられている。一般的に光源は、光と共に熱を発生させる。ＬＥＤの場合においても、電流を流して発光させることによって熱が発生する。その熱によってＬＥＤが高温になると、発光効率が低下するほか、画像表示装置における素子の寿命が短くなり、最悪の場合、素子が破壊されて発光しなくなる恐れもある。

特にエッジライト方式においては、熱源となる光源がバックライト装置の裏面に分布しておらず、バックライト装置の周囲のエッジ部分に固まって設置されるため、放熱の観点から不利な構成となっている。なぜなら、熱は均一な分布を持つときが最も伝導及び放出しやすく、不均一な分布を持つほど伝導及び放出しにくくなるからである。

さらに近年、携帯電話のような小型の画面（ディスプレイ）ではなく、テレビのような大型の画面（ディスプレイ）でもエッジライト方式が用いられるようになってきている。画面の大型化を図っていく場合には、通常、画面上の輝度を落とすわけにはいかないため、光源に求められる光量の総和を面積に比例させて増大させなければならない。すなわち、画面における縦方向または横方向の長さの２乗に比例させて光量を増やす必要が生じる。

その一方で、エッジライト方式の場合には、光源が設置できるスペースの増加量は画面（ディスプレイ）周囲の長さに比例する。すなわち、画面における縦方向または横方向の長さの１乗に比例した増加しか得られない。そのため、原理的に１つのＬＥＤあたりに求められる光量は多くなり、発熱量は増加する。

この状況は、直下型方式からエッジライト方式に移行して、画面の大型化を図る場合の光源に関わる一般法則である。しかし、画面周囲４辺からの入光方式よりも、画面の上下２辺または左右の２辺からの入光方式において、光源からの発熱がより大きくなる。特に、液晶テレビ、パソコンのディスプレイなどは、一般的に横長形状で用いられることから、上下２辺ではなく左右２辺からの入光の場合に発熱がより大きくなり、従来の放熱手法では対処できない状況が生じている。

ここで、従来の放熱手法としては、携帯電話、カーナビゲーションシステムなどの中小型の画面（ディスプレイ）を備えたバックライト装置においては、従来、素子の発熱による熱を逃がし、放熱する手法が行われている。例えば、特許文献１には、図７に示すように、導光板１２２の一端面、フレーム１０４、及び、放熱板１０５によって形成された筒状の収容部が、光源ユニット（バックライト装置）１０１を第１方向に抜き差し可能に構成され、光源ユニット１０１が、発光ダイオード１０２と、複数の発光ダイオード１０２が第１方向に並んで実装されたフィルム基板１０３と、フィルム基板１０３を支持する支持部及び当該支持部から第１方向に直交する第２方向に延出した反射部を有する放熱部材１０６と、フィルム基板１０３を支持部に接着するとともに放熱性を有する接着テープとを備え、収容部に差し込まれた状態において発光ダイオード１０２の発光面が導光板１２２の一端面と対向するとともに放熱部材１０６の反射部と放熱板１０５とが接触する光源ユニット１０１を備えた液晶表示装置１１０が示されている。また、特許文献２には、放熱フィンを備えたバックライト装置が示されている。

特開２０１０−９７８７号公報（２０１０年１月１４日公開） 特開２００１−４４５１７号公報（２００１年２月１６日公開）

しかしながら、上記特許文献１に示されている液晶表示装置では、コストを低減することができないという問題がある。また、上記特許文献２に示されているバックライト装置では、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができないという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができる照明装置及びそれを備えた画像表示装置を提供することにある。

本発明者らは、上記課題に鑑み、上記特許文献１に示される液晶表示装置において、コストを低減することができない理由を鋭意検討した。その結果、上記特許文献１に示される液晶表示装置では、断面の形状がＴ字型の角柱フレームを備えているため、当該角柱フレームの製造には押出し成型が必要となり、ネジ穴を開けるのが後加工となるので、製造コストが高くなることを見出した。

そして、本発明者らは、平板を曲げ加工（板金加工）して形成されたフレームを用いて、当該フレームを放熱部材および熱伝導性部材と接触させることによって、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、かつコストを低減することができるということを独自に見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の照明装置では、上記の課題を解決するために、光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、熱伝導性部材によって熱が拡散されるため、光源保持部材及び放熱部材における熱分布が均一となり、放熱部材に効率よく熱を伝えることができる。これにより、当該照明装置全体において、光源から放熱部材までの熱伝導が良好になる。その結果、本発明の照明装置は、放熱性能を向上させることができる。

また、上記の構成によれば、放熱部材や光源保持部材とは別に熱伝導性部材を備えているので、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができる。

また、上記の構成によれば、熱伝導性部材によって熱が拡散されるため、光源における熱分布が均一となり、光源における温度のばらつきを低減することができる。その結果、本発明の照明装置は、光源の輝度ムラを抑制することができる。

また、上記の構成によれば、熱伝導性部材において、第二板状部が曲げ加工によって第一板状部と隣接して形成されており、光源保持部材において、第四板状部が曲げ加工によって第三板状部と隣接して形成されている。その結果、本発明の照明装置は、コストを低減することができる。

また、本発明の照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記光源保持部材の断面の形状が、Ｌ字型またはコの字型であることが好ましい。

これにより、本発明の照明装置は、構造的な強度を保持しつつ光源保持部材の体積を減少させることができる。その結果、本発明の照明装置は、軽量化及びさらなるコスト削減を図ることができる。さらに、本発明の照明装置は、Ｌ字型またはコの字型の空間部分によって、放熱性能をより一層向上させることができる。

また、本発明の照明装置は、第三板状部が上記光源と接触していることが好ましい。

これにより、本発明の照明装置は、光源における複数の面から熱を伝導させることができ、光源から放熱部材までの熱伝導を良好にすることができる。

また、本発明の照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記熱伝導性部材の断面の形状が、Ｌ字型またはコの字型であることが好ましい。

これにより、本発明の照明装置は、軽量化及びさらなるコスト削減を図ることができる。

また、本発明の照明装置は、上記熱伝導性部材の熱伝導率が、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲内であることが好ましい。

これにより、本発明の照明装置は、上記熱伝導性部材によって効率的に熱を拡散することができる。その結果、本発明の照明装置は、放熱部材に対してより一層効率よく熱を伝えることができる。

また、本発明の画像表示装置は、上記照明装置を備えていることを特徴としている。

これにより、本発明の画像表示装置は、光源の輝度ムラを抑制することができ、かつ構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させるので、光源の温度を下げることができ発光効率を向上させることができる。また、本発明の画像表示装置は、大画面を照射するために高輝度にて動作させた場合でも素子の温度上昇を抑制することができ、サイド入光による大型かつ薄型の画像表示装置の動作を可能にする。

本発明の照明装置は、以上のように、光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されているものである。

それゆえ、本発明の照明装置は、構造的な強度を保持しつつ放熱性能を向上させることができ、光源の輝度ムラを抑制することができ、かつコストを低減することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態におけるバックライト装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態におけるバックライト装置の光源付近の構成を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態におけるバックライト装置の光源付近の構成を示す断面図である。 従来のバックライト装置の光源付近の構成を示す断面図である。 従来のバックライト装置の光源付近の構成を示す断面図である。 （ａ）・（ｂ）は、熱源の大きさが異なる場合の熱伝導性能の相違を説明するための模式的な断面図である。 従来のバックライト装置を備えた液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。

本発明の一実施形態について、以下に詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。

（Ｉ）本実施形態における照明装置の構成
本実施形態における照明装置では、光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されている。ここで、導光部材は、該導光部材内部へ向けて該光源保持部材上に配置された該光源からの光を、該導光部材の光入射面より入射させて、該導光部材の光出射面より光を出射させる。

すなわち、本実施形態における照明装置は、光源および導光部材を備えており、光源からの光を導光部材の光入射面より入射させて、導光部材の光出射面より光を出射させる。光出射面側からみた導光部材の背面には、光源にて生成された熱量を装置外部へ放出する機能を有している。光源は、導光部材の、光出射面に垂直な面を有している、放熱部材と接続された光源保持部材上に熱伝導性部材を介して設けられており、その光軸が該導光部材内部へ向けられている。ここで、上記光源が熱伝導性部材を介して該光源保持部材上に配置されていることによって、該光源にて生成された熱量が首尾よく放熱部材へ伝えられて、放熱部材から装置外部へその熱量を放出する。また、上記熱伝導性部材は、上記放熱部材と結合する第二板状部、および第二板状部から曲げ加工によって立ち上げられた第一板状部を有している。また、上記光源保持部材は、上記放熱部材と結合する第四板状部、および第四板状部から曲げ加工によって立ち上げられた第三板状部を有している。

本実施形態における照明装置は、放熱部材からなる筐体を備えていてもよい。また、本実施形態における照明装置において、光源保持部材は、構造補強部として放熱部材上に配置されている。

また、本実施形態における照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記光源保持部材の断面の形状が、Ｌ字型またはコの字型であることが好ましい。また、本実施形態における照明装置は、第三板状部は、上記光源と接触されていることが好ましい。また、本実施形態における照明装置は、上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記熱伝導性部材の断面の形状が、Ｌ字型またはコの字型であることが好ましい。

具体的には、図１〜６を参照しながら具体的に説明する。図１は、本実施形態におけるバックライト装置（照明装置）１を備えた液晶表示装置（画像表示装置）１０の構成を示す模式的な断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）及び図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態におけるバックライト装置１の光源７付近の構成を示す断面図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態におけるバックライト装置１は、主として、光源７（複数の点状光源（発光素子）２及び点状光源２を実装する基板３）、光源７を固定するフレーム（光源保持部材）４、フレーム４に接続されるシャーシ（放熱部材）５、光源７とフレーム４との間に配置されかつシャーシ５と接続されている熱伝導板６、光源７から入射された光を出射する導光板（導光部材）２２を備えている。なお、各部材（部品）の接続の手段としては、ネジ止めのほかに、例えば、粘着テープ、接着剤等による固定；勘合；圧接；などの方法が考えられる。

また、図１に示すように、本実施形態における液晶表示装置１０は、主として、バックライト装置１、反射シート２１、光学シート２３、液晶パネル２４及びベゼル（外枠）２５を備えている。なお、図１では、図２（ｂ）に示すバックライト装置１を用いて説明しているが、「図２（ｂ）に示すバックライト装置１」に代えて、「図２（ａ）・（ｃ）または図３（ａ）〜（ｃ）に示すバックライト装置１」を用いても本実施形態に含まれる。

本実施形態におけるバックライト装置１は、光源７からの発熱を放熱部材５に伝えるにあたって、熱伝導の性能を向上させるという目的を、熱経路中にて熱を拡散させ熱分布を均一化させることができる構成を用いることによって実現している。各部材の詳細については、以下に説明する。

＜光源（発光素子及び基板）＞
本実施形態のバックライト装置１に用いられる光源７は、点状光源（発光素子）２のみでもよいし、点状光源２を基板３に担持させたものでもよい。図１〜図６では、光源７は、点状光源２を基板３に担持させたものとして示している。

なお、本実施形態のバックライト装置１において、光源７が熱源となり、放熱の必要性が生じる。

本実施形態のバックライト装置１に用いられる点状光源２としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極管（ＣＣＦＬ）などが挙げられる。発光ダイオード（ＬＥＤ）としては、白色ＬＥＤ光源、ＲＧＢ−ＬＥＤ（Ｒ、Ｇ、Ｂのチップがそれぞれ１つのパッケージ内にモールドされている発光ダイオード）光源、マルチカラーＬＥＤ光源、レーザー光源のいずれも好ましく用いうる。

本実施形態のバックライト装置１に用いられる基板（光源基板、発光基板）３としては、点状光源２を実装することができるものであれば特に限定されない。例えば、熱伝導率の高いアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等を基材とするメタル基板などを好ましく用いうる。

本実施形態において、「実装」とは、光源などの電子部品を基板の上に取り付けることをいう。本実施形態において、光源などを基板の上に取り付ける方法は特に限定されず、例えば、はんだ付けによって取り付ける方法などが挙げられる。

＜フレーム（光源保持部材）＞
本実施形態のバックライト装置１に用いられるフレーム４の材料としては、構造的強度を有しているものであれば特に限定されない。また、本実施形態のバックライト装置１に用いられるフレーム４としては、例えば、アルミ合金、鋼板、ステンレスなどを好ましく用いうる。アルミ合金としては、Ａ５０５２（引っ張り強さ１９５Ｎ／ｍｍ^２、熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ)、Ａ６０６３（引っ張り強さ１８５Ｎ／ｍｍ^２、熱伝導率２０９Ｗ／ｍ・Ｋ)などの材料が挙げられる。鋼板としては、ＳＥＣＣ（熱伝導率７０Ｗ／ｍ・Ｋ)などの材料が挙げられる。ステンレスとしては、ＳＵＳ（熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ)などの材料が挙げられる。

本実施形態のバックライト装置１に用いられるフレーム４は、熱伝導板６における第一板状部の、導光板２２に対向している面の背面と接する第三板状部、および、シャーシ５の、導光板２２に対向している面と接する第四板状部を有しており、第四板状部が曲げ加工によって第三板状部と隣接して形成されている。また、本実施形態のバックライト装置１に用いられるフレーム４は、導光板２２の光入射面および光出射面の両方に垂直な平面における断面（図２及び図３に示す面）の形状が、図２（ｃ）及び図３（ｃ）に示すようなＬ字型、または図２（ａ）・（ｂ）及び図３（ａ）・（ｂ）に示すようなコの字型であることが好ましい。すなわち、本実施形態のバックライト装置１に用いられるフレーム４は、当該断面の形状が、図４に示す形状から一部が切り取られていることが好ましい。

フレーム４の形状をＬ字型またはコの字型の断面を有する多角柱形状とすることによって、長方形もしくは正方形の断面を有する四角柱形状と比べて、材料費が削減できるほか、コの字型、Ｌ字型などのように平板を折り曲げることによって機械的強度を高めることができる。

本実施形態のバックライト装置１に用いられるフレーム４は、波状の加工が施されていてもよい。これにより、強度をアップさせることができる。

フレーム４は、導光板２２の光出射面に垂直な面を有している。また、フレーム４は、当該光出射面に垂直な面にて導光板２２を囲んでいてもよいし、囲んでいなくてもよい。また、フレーム４は、導光板２２の隣り合わない２面に対向して、シャーシ５の両端に構造補強柱として配置されていることが好ましい。

＜シャーシ（放熱部材）＞
本実施形態のバックライト装置１に用いられるシャーシ５の材料としては、放熱性能及び構造的強度を有しているものであれば特に限定されない。また、本実施形態のバックライト装置１に用いられるシャーシ５としては、例えば、アルミ合金、鋼板、ステンレスなどを好ましく用いうる。アルミ合金としては、Ａ５０５２（引っ張り強さ１９５Ｎ／ｍｍ^２、熱伝導率１３８Ｗ／ｍ・Ｋ)、Ａ６０６３（引っ張り強さ１８５Ｎ／ｍｍ^２、熱伝導率２０９Ｗ／ｍ・Ｋ)などの材料が挙げられる。鋼板としては、ＳＥＣＣ（熱伝導率７０Ｗ／ｍ・Ｋ)などの材料が挙げられる。ステンレスとしては、ＳＵＳ（熱伝導率１５Ｗ／ｍ・Ｋ)などの材料が挙げられる。

＜熱伝導板（熱伝導性部材）＞
本実施形態のバックライト装置１に用いられる熱伝導板６としては、熱伝導率が高いものを用いる。熱伝導板６の熱伝導率は、好ましくは２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲内である。熱伝導板６の熱伝導率が２００Ｗ／ｍ・Ｋ未満である場合には、熱伝導が不十分になり熱が放熱部材に広がらないため、放熱に寄与する面積が小さくなり、放熱性能が不足するという理由から好ましくない。一方、熱伝導板６の熱伝導率が１０００Ｗ／ｍ・Ｋよりも大きい場合には、値段が高い、柔らかくて使いづらい、経年劣化を生じるなどという理由から好ましくない。

本実施形態において、「熱伝導率」とは、熱伝導において、熱の流れに垂直な単位面積を通って単位時間に流れる熱量を、単位長さあたりの温度差（温度勾配）で割った値（Ｗ／ｍ・Ｋ）を意味する。

また、本実施形態において、「熱抵抗」とは、温度の伝え難さを表す値であり、単位時間あたりの発熱量に対する温度上昇量（℃／Ｗ）を意味する。

また、本実施形態のバックライト装置１に用いられる熱伝導板６としては、構造的強度は要求されないので、熱伝導率が高い材料を選べばよい。例えば、アルミニウム、銅、カーボン、銀などを好ましく用いうる。純アルミとしては、Ａ１０５０（熱伝導率２２５Ｗ／ｍ・Ｋ）などの材料が挙げられる。純銅としては、Ｃ１１００（熱伝導率３９１Ｗ／ｍ・Ｋ）などの材料が挙げられる。それ以外に、カーボン、銀等のフィラーを含むシート、ヒートパイプ内蔵の金属平板などの材料も用いることができる。

本実施形態のバックライト装置１に用いられる熱伝導板６の熱伝導率は、フレーム４及びシャーシ５の熱伝導率よりも大きい。また、熱伝導板６の厚さとしては、０．５〜２ｍｍ程度が好ましい。

本実施形態のバックライト装置１に用いられる熱伝導板６は、フレーム４の、導光板２２に対向している面と接する第一板状部、および、シャーシ５の、導光板２２に対向している面と接する第二板状部を有している。また、本実施形態のバックライト装置１に用いられる熱伝導板６は、導光板２２の光入射面および光出射面の両方に垂直な平面における断面（図２及び図３に示す面）の形状が、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなＬ字型または図３（ａ）〜（ｃ）に示すようなコの字型であることが好ましい。なお、図３（ａ）〜（ｃ）に示す熱伝導板６におけるコの字型の形状において、上側（液晶パネル２４側）の部分の長さは、下側（シャーシ５側）の部分の長さと比較して、短くてもよいし、同じであってもよい。

本実施形態のバックライト装置１に用いられる熱伝導板６は、波状の加工が施されていてもよい。これにより、強度をアップさせることができる。

＜導光板（導光部材）＞
本実施形態のバックライト装置１に用いられる導光板２２としては、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有しており、光源７から入射された光を出射することができるものであれば特に限定されない。

＜その他の部材＞
本実施形態における液晶表示装置１０において、反射シート２１、光学シート２３、液晶パネル２４及びベゼル２５は、従来公知の液晶表示装置に備えられるものを用いることができる。

＜各部材の関連性＞
本実施形態のバックライト装置１における各部材の関連性について、図５を参照しながら以下に具体的に説明する。

図５に示すように、フレーム４に熱伝導板６の機能を併せ持たせて熱伝導板６を省略しようとすると、フレーム４に構造的強度と熱伝導性との両方の性能を併せ持たせなければならなくなる。しかし一般的に、その２つの性能を両立させることは難しい。例えば、構造部材として一般的な（構造的強度に優れた）アルミ合金であるＡ５０５２の熱伝導率は、ＳＵＳなどに比べると高いものの、純銅であるＣ１１００の半分以下である。その一方、熱伝導性に優れた純アルミであるＡ１０５０では、構造部材として用いるには強度が不足している（構造的強度に劣っている）。Ａ１０５０は、ひっぱり強さ、せん断強さ及び耐力という全ての点においてＡ５０５２よりも劣っている。また、Ａ１０５０は、硬度も劣るため、ネジ締結のためにタッピングを行っても、実際には容易にタッピングの効果がなくなるという問題がある。よって、構造的強度と熱伝導性との両方の性能を併せ持たせるためには、フレーム４とは別に熱伝導板６が必須となる。

逆に、フレーム４を省略して構造的強度をシャーシ５に担保させ、熱伝導性の観点から熱伝導板６のみを採用しようとすると、携帯電話及びカーナビゲーションシステム程度の中小型パネルであれば、光源に必要な総光量が小さいため、その２つの性能を両立させることができる可能性はある。しかし、液晶テレビ、デジタルサイネージ用ディスプレイなどのような大型ディスプレイでは、その重量は面積的に増加するため、シャーシ５のみで構造的強度を保たせるなら、大型化に比例してシャーシ５の厚みを増加させる必要がある。その場合、重量、材料費、加工性などの面で現実的ではない。よって、シャーシ５を現実的な厚みである２ｍｍ程度以下にして構造的強度を成り立たせるには、シャーシ５とは別にフレーム４が必須となる。

従って、構造的強度はフレーム４に、熱伝導性は熱伝導板６に、それぞれ役割分担を行い、それぞれに最適な部材を用いることによって、トータルとして最も優れた性能を発揮させることができる。

また、同じエッジライト式のバックライトであっても、大型化が進んだ上で、さらに４辺入光から２辺入光、２辺入光の中でも長辺である上下入光から短辺である左右入光と形態が変われば、熱源が密集することによって熱的な条件が厳しくなる。そのため、上記のような構造的強度部材と熱伝導性部材とを役割分担しそれぞれの性能を最大限に発揮させることがより一層重要となる。

＜熱伝導の手法＞
本実施形態のバックライト装置１における熱伝導の手法について、図６（ａ）・（ｂ）を参照しながら以下に具体的に説明する。なお、以下の説明では、光源７が点状光源２を基板３に担持させたものである場合を例に挙げて説明している。

ＬＥＤなどの点状光源２から発生した熱は、まず基板３へと伝えられる。このとき、基板３の厚さは、メタル基板の場合では一般的に１〜２ｍｍ程度、基板３の長手方向の長さは画面の一辺の長さ分であるため、画面サイズにも依存するが、一般的に３００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度である。そして、基板３の長手方向に複数の点状光源２が配列している。点状光源２の大きさとしては、一辺が３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の矩形（長方形、正方形など）が一般的である。

その場合、基板３の厚さ方向への熱伝導は、点状光源２の大きさの範囲にて熱が伝達するため、比較的良好である。しかし、基板３の長手方向への熱伝導は、基板３の厚さ方向の範囲でしか進行しないため、厚さ方向への熱伝導と比べて劣る。このため、ＬＥＤの配置などによって熱に分布が生じる。

具体的には、中央付近のＬＥＤには、両隣に他のＬＥＤが存在して密集しているため、熱がこもる。一方、端に配置されたＬＥＤは、片隣に熱源が無いため、熱が拡散しやすい。その結果、点状光源２にて発生した熱は、基板３の長手方向に熱分布を持つことになる。また一般的に、ＬＥＤは温度によって発光効率が変化する。各ＬＥＤによって発熱状態に違いがある状態で全ＬＥＤを動作させると、発光状態が異なることからバックライト装置１における輝度ムラの発生につながり、このままの状態では好ましくない。本実施形態は、この状態を解消することができる。その原理は、以下の通りである。

本実施形態によれば、基板３は、熱伝導板６を介しフレーム４と接触している。熱伝導板６は、上述のとおり熱伝導率が高い材料で形成されている。また、フレーム４は、構造的強度を保つ部材であるため、基板３と比較して断面積が大きい。従って、フレーム４の長手方向への熱抵抗は基板３よりも小さく、熱伝導板６及びフレーム４内にて十分に熱拡散が行われる。その結果、基板３の温度を均一化する効果が生じ、ＬＥＤの動作温度のばらつきを低減するため、バックライト装置１における輝度ムラを抑制することができる。

また、熱の均一化は、熱抵抗を低減する効果も持ち合わせている。熱の分布が不均一であるときに熱伝導が悪くなる仕組みは、以下のように説明される。

図６（ａ）・（ｂ）は、ある熱伝導体１１に大きさの違う熱源１２・１３それぞれを搭載した場合の断面図である。熱伝導体１１は、図６（ａ）・（ｂ）にて同じものであり、熱伝導率が同じであるため、単位面積あたりの熱抵抗も同じである。

熱源１２・１３それぞれに単位時間あたり同じだけの熱量を与えた場合において、それぞれ熱伝導体１１内を４５度則に従って熱が伝導される。しかし、熱伝導体１１におけるある断面Ａにおいて、図６（ａ）の場合と比較して図６（ｂ）の場合では、熱の伝導に寄与する領域が狭く、狭い面積に熱が集中する。熱伝導体１１における単位面積あたりの熱抵抗は等しいため、図６（ａ）の場合と比較して図６（ｂ）の場合では、熱の伝導に寄与する面積が少ないので熱抵抗が上がる。これにより、熱伝導体１１の上下での温度差は、図６（ａ）の場合と比較して図６（ｂ）の場合に大きくなり、熱伝導が悪くなることが分かる。

従って、単位時間あたりに同じ熱量を投入した場合の、熱伝導体１１の熱伝導を向上させようとすれば、熱を面積的に広げてから熱伝導を行う方が、熱伝導が良くなることがわかる。また、最も熱伝導が良くなるのは、熱の分布が均一であるときであることがわかる。

本実施形態によれば、基板３から熱伝導板６及びフレーム４に伝えられた熱は、均一な分布を持った状態でシャーシ５に伝えられる。このため、熱伝導の良い状態でシャーシ５まで熱伝導が行われる。そして、シャーシ５への熱伝導が良ければ、シャーシ５の温度が高くなり、大気温度との温度差が開くことから熱交換の効率が上がる。その結果、バックライト装置１の放熱性能が向上する。さらには、熱伝導板６の平面方向への熱抵抗が、シャーシ５の平面方向への熱抵抗よりも小さくなるような構成とすることによって、シャーシ５の平面方向での熱分布が均一化されるので、放熱の性能を上げることができるようになる。

なお、バックライト装置１における各部材の間には、樹脂シート、金属シート、グリースなどの熱伝導補助材が挿入されていると、界面の熱抵抗をさらに下げることができるため望ましい。

（ＩＩ）本実施形態における照明装置の製造方法
本実施形態における照明装置の製造方法は、光源７（点状光源２及び基板３）、熱伝導板６、フレーム４並びにシャーシ５を、順番に接続していく。その後、導光板２２を配置する。各部材の接続の手段としては、ネジ止めのほかに、例えば、粘着テープ、接着剤等による固定；勘合；圧接；などの方法が挙げられる。

（ＩＩＩ）本実施形態の変形例
なお、本実施形態の照明装置は、例えば、サイドライト式バックライトの発光基板を支える部材を、２つのＬ字状部材で構成するという構成であってもよい。

また、本実施形態の照明装置は、例えば、発光基板をＬ字状部材で挟んだ構成であってもよい。

また、本実施形態の照明装置は、例えば、Ｌ字状部材が曲げ加工で作成されているという構成であってもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、携帯電話、ノートパソコン、テレビ等の液晶表示装置などに備えられる面発光バックライト装置、特に光源にＬＥＤ等の点状光源を用いたサイドエッジ方式の大型バックライト装置に好適に利用することができる。

１ バックライト装置（照明装置）
２ 点状光源（発光素子、光源）
３ 基板
４ フレーム（光源保持部材）
５ シャーシ（放熱部材）
６ 熱伝導板（熱伝導性部材）
７ 光源
１０ 液晶表示装置（画像表示装置）
１１ 熱伝導体
１２ 熱源
１３ 熱源
２１ 反射シート
２２ 導光板（導光部材）
２３ 光学シート
２４ 液晶パネル
２５ ベゼル（外枠）

Claims (6)

1. 光源、光入射面と該光入射面に垂直な光出射面とを有している導光部材、上記光源を光入射面へ向けて配置するための光源保持部材、上記導光部材の背面にて上記光出射面に対向して配置されている放熱部材、ならびに、上記光源保持部材および上記放熱部材と接触している熱伝導性部材を備えており、
   上記光源保持部材は、上記導光部材に対向する面と、上記放熱部材に対向する面とを有しており、上記放熱部材に対向する面が、上記放熱部材の、上記導光部材に対向する面と接続されており、
   上記熱伝導性部材は、上記光源保持部材の、上記導光部材に対向している面と接する第一板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第二板状部を有しており、
   上記光源は、上記光源保持部材の、光入射面に対向する面に、第一板状部を介して配置されており、
   上記光源保持部材は、第一板状部の、上記導光部材に対向している面の背面と接する第三板状部、および、上記放熱部材の、該導光部材に対向している面と接する第四板状部を有しており、
   第二板状部および第四板状部は、曲げ加工によってそれぞれ第一板状部および第三板状部と隣接して形成されている
   ことを特徴とする照明装置。
2. 上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記光源保持部材の断面の形状が、Ｌ字型またはコの字型であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 第三板状部は、上記光源と接触していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
4. 上記光入射面および上記光出射面の両方に垂直な平面における、上記熱伝導性部材の断面の形状が、Ｌ字型またはコの字型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 上記熱伝導性部材の熱伝導率が、２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置を備えていることを特徴とする画像表示装置。
   

Images