JP2004193002A - 面状光源装置および表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＬＥＤの放熱を簡単な構造で充分に行え、しかも薄型が要求される表示装置および表示装置に設置される面状光源装置を提供する。
【解決手段】基板上に実装された点光源と、
少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板
とを備えた面状光源装置であって、
前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなる面状光源装置。
【選択図】 図１
【解決手段】基板上に実装された点光源と、
少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板
とを備えた面状光源装置であって、
前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなる面状光源装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面状光源装置に関する。さらに詳しくは、基板上に複数個の発光ダイオードチップを備えた表示装置などに配置される面状光源装置および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）などを多数配置した面状光源装置は、表示装置のバックライトや顕微鏡の照明などに用いられている。
【０００３】
前記のような面状光源装置（照明装置）においては、ＬＥＤの放熱をリードおよび放熱シートを介して放熱器に放熱するとともに強制風冷の風をボディとともにリードにも当てて放熱している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１３３６０８号公報（第３〜４頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにＬＥＤを配置した面状光源装置を構成する場合、ＬＥＤの発熱量が上昇するに従いＬＥＤ自体の発光効率が低下したり、ジャンクション部分の耐久性もわるくなる。たとえば、特許文献１に記載されている面状光源装置（照明装置）ではＬＥＤを設置したプリント基板の背面に設置した放熱シートおよび放熱器によってリードの熱を放熱させる。さらに、リードから伝わった熱を放熱させるためにさらに背面に配置したファンによる送風をフィンを介して送り、風の一部を排出、さらに一部をプリント基板の表面に伝えボディとプリント基板の表面にも流れるようにしている。しかしながら、この構成の面状光源装置（照明装置）では、ファンから送風された風はフィンおよび放熱器を介して放熱シートを放熱するため、放熱シートの放熱効果が充分ではなかった。このため、放熱シートの放熱のために多くの部品で放熱手段を構成しているが、表示装置で昨今求められている薄型の表示装置を作製することができない。
【０００６】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤの放熱を簡単な構造で充分に行え、しかも薄型が要求される表示装置および表示装置に設置される面状光源装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の面状光源装置は、
基板上に実装された点光源と、
少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板
とを備えた面状光源装置であって、
前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の表示装置は、
表示パネルと、
前記表示パネルの表示面とは反対側の面に配置された基板上に実装された点光源と、
前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持し、かつ少なくとも１個の孔を有する放熱板と、
前記表示パネルと前記放熱板とを囲むように形成され、前記放熱板の支持面に前記少なくとも１個の孔を介して空気を送風する送風機を備えた枠体
とを備えた表示装置であって、
前記少なくとも１個の孔が前記放熱板の支持面に送風された空気を前記支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
以下図面を用いて本発明の実施の形態にかかわる面状光源装置の構造について詳細に説明する。本発明の一実施の形態にかかわる面状光源装置の斜視図を図１に、図１のＡ−Ａ線断面図を図２に示す。図において、１はＬＥＤ、２はＭＣＰＣＢなどの基板、３は第１リフレクタ、４は第１導光板、５は第２リフレクタ、６はリアメタル、７はモールドフレーム、８は第２導光板、９は反射シート、１０は光学シート、１１は放熱板、１２は送風機であり、以上により面状光源装置が構成されている。１３は液晶パネルであって、面状光源装置を表示面とは反対側の面に配置して液晶表示装置を形成する。
【００１０】
ＬＥＤ１が基板２上に実装されたＬＥＤユニット３１は放熱板１１によって支持されている。ＬＥＤ１から発光した光は第１導光板４に入射させるように内面が鏡面加工された第１リフレクタ３をＬＥＤ１近傍に配置する。第１導光板４はＬＥＤ１から発生する複数の光を入射面４ａから入射し、上下左右面で全反射を繰り返しながら光を混合し、ムラのない白色を生成し、入射面４ａと対峙する出射面４ｂより出射する。本発明で使用する導光板は全反射をなすために表面は全面鏡面加工で、屈曲率はｎ＝１．４１以上必要である。第１導光板４の材質は主に光透過性が高く、軽くて安価なメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボ樹脂などがよく用いられる。第１導光板４の出射面４ｂより出射した光は内面が鏡面加工された第２リフレクタ５を湾曲した略半円形状などに配置して光路を１８０度転換し、第２導光板８の入射面８ａに入射する。第２導光板８に入射した光は第１導光板４と同様に全反射を繰り返し、出射面８ｂへ光を出射する。また、第２導光板８は出射面８ｂと対向する対出射面８ｃにインクドットを施したり、凹凸形状などに形成しており、インクドットまたは凹凸形状などに光をあて、拡散させて出射面８ｂ全体に光を出射させる。また、入射面８ａと対向する対入射面８ｄに出射した光は反射シート９で反射されて再び第２導光板８に入射される。さらに第２導光板８の出射面８ｂより出射した光は、透過して液晶パネル１３に入射するよう拡散シート、保護シート、レンズシート、プリズムシートなどからなる光学シート類１０を配置して面状光源装置が完成する。
【００１１】
液晶パネル１３は液晶層を挟持するカラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板とから構成される。カラーフィルタ基板はＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の着色層、遮光層を備えている。また、ＴＦＴアレイ基板はスイッチング素子、および画素電極などを備えている。カラーフィルタ基板、ＴＦＴアレイ基板の外側に偏光板を貼りつけた液晶パネル１３はスイッチング素子による電圧のＯＮ、ＯＦＦによって、液晶層が配向される。
【００１２】
液晶パネル１３には電圧のＯＮ、ＯＦＦ信号を入力するためにソース基板（図示せず）が備えられ、ソース基板はフレキシブルに屈曲可能なＴＣＰ（Tape Carrier Package）によって液晶パネルに接続されている。ソース基板は放熱板１１にボルトおよびナットなどによって固定され、外部からの映像信号を入力するためにコネクタが装着される。この液晶パネル１３をリアメタル６、モールドフレーム７で支持および固定し、液晶パネル１３の片方の基板側に前記面状光源装置を配置し、液晶表示装置が形成される。このような構成によって、液晶パネル１３に到達した面状光源装置からの光は映像信号に合わせて変調され、ＲＧＢ各色を表示する。
【００１３】
図４はＬＥＤユニット３１の斜視図である。図に示すように基板２上にＲＧＢ各々のＬＥＤ１が複数個一直線状に高密度に実装されている。ＬＥＤ１から発光されたＲＧＢ色を図１の第１導光板４にて混色することで白色を生成する。ＲＧＢのＬＥＤ１を用いる利点としては、白色のＬＥＤに比べて、ＲＧＢの混色による白色を生成する方法は発光効率（＝光束量／投入電力）が高い。また、ＲＧＢの発光スペクトルと液晶パネルのカラーフィルタＲＧＢ（図示せず）の透過特性を近似にさせることで、色再現性が高い液晶表示装置が実現できる。
【００１４】
図５に図４のＢ−Ｂ断面図を示す。１４はＬＥＤチップ、１５はダイ、１６はレンズ、１７は電極である。レンズ１６はＬＥＤチップ１４の保護と配向特性の調整のために備えられている。ＬＥＤチップ１４は熱伝導用のダイ１５上に配置されており、ＬＥＤチップ１４で発生する熱を基板２に伝導するため熱伝導性の高い接着剤で実装されている。ＬＥＤチップ１４と電極１７は金ワイヤ１７ａで電気的に接続されており、ＬＥＤ１を構成している。また、電極１７は半田などで基板２に接続されている。
【００１５】
ＬＥＤチップ１４は現在のところ消費電力の８５％から９５％が熱として発生し、残りの５％から１５％が光として発生しレンズ１６を透過して発光する。発生した熱量の一部はＬＥＤのレンズ１６に伝わるものの、多くの熱量がダイ１５および電極１７を介して基板２へと伝熱される。
【００１６】
また、図４に示す高密度にＬＥＤを実装すると、ＬＥＤチップの発熱部の温度であるＬＥＤジャンクション温度が上昇するため、面状光源装置の輝度が低下してしまう。ＬＥＤジャンクション温度はＬＥＤの寿命、安定性に大きく影響を及ぼす。
【００１７】
基板２は、ガラスエポキシ基板１８とアルミニウム板１９からなる。ガラスエポキシ基板１８には各ＲＧＢごとの複数のＬＥＤ１に電力を投入するために銅のパターンを形成させる。また、ガラスエポキシ基板は材質がガラスおよびエポキシ樹脂であり、金属材料と比較して熱伝導率が１／１０００であるため、厚く形成することができない。このため、一般的にはガラスエポキシ基板１８を極力薄くし、裏面に強度をもたせ、熱伝導率を向上させるためにアルミニウム板１９を配置している。アルミニウム板１９はアルミ材の中でも熱伝導率がさらに高い純アルミ（Ａ１０５０、Ａ１１００）を使用することが望ましい。また、基板２にはＬＥＤ１に電気信号を入力するためのコネクタ（図示せず）、基板２の温度の測定を行う温度センサー（図示せず）などが装着されている。
【００１８】
図２に示すようにＬＥＤユニット３１は基板２のＬＥＤ１を実装した面とは反対の面を放熱板１１によって支持し、放熱板１１に複数のネジ（図示せず）を用いて取り付けられている。放熱板１１はＬＥＤユニット３１を支持するほか、ＬＥＤ１からの熱を拡散させる。また、放熱板１１は面状光源装置で用いられる他の部品の位置決め、固定、面状光源装置全体の強度を確保している。
【００１９】
また、ＬＥＤユニット３１と放熱板１１との接触部には熱を伝導する際の抵抗である接触熱抵抗が存在する。熱源であるＬＥＤユニット３１から放熱板１１へ熱を伝わりやすくするために接触熱抵抗を小さくすることが重要である。接触熱抵抗を小さくするとＬＥＤジャンクション温度が低下する。接触熱抵抗を小さくするためには接触面の表面積を大きくし、接触面の表面を平滑にし、接触圧を増加させる必要がある。ＬＥＤユニット３１と放熱板１１の接触面の面積を大きく、接触面を平滑に形成する。接触圧を増加させるためにはＬＥＤユニット３１を放熱板１１に取り付ける際にネジによる複数箇所取り付ける方法が好ましいが，熱伝導性が高い両面テープなどを用いてもよい。放熱板１１は熱伝導性が高い純アルミ（Ａ１０５０，Ａ１１００など）がよく用いられる。
【００２０】
ところで、熱の流れ（伝熱）には３つの形態があり、温度が高温の部分から低温の部分へ移動する熱伝導のほか熱放射、対流熱伝達がある。対流熱伝達は空気と放熱板１１の温度差がある場合に発生する対流である。また、熱放射は高温物体内での分子の運動によって発生した熱エネルギーの一部の放射エネルギーが電磁波間の空間を伝わる現象である。このため、熱伝導だけではなく、熱放射率を高めることで、放熱板１１の伝熱量を増加させる。放熱板１１の放熱板１１表面を酸化処理、または有機物を塗布することで熱放射率を高めることができる。
【００２１】
さらにＬＥＤユニット３１の放熱のために、本実施の形態１では放熱板１１に送風機１２を取り付ける。送風機１２から強制的に対流を発生させ放熱板１１の放熱を促す。図１、図２に示すように送風機１２は、たとえば、ＬＥＤユニット３１を配置した近傍であって、放熱板１１の側面１１ｃの近傍に取り付けられる。このため、送風機１２より送風された空気はＬＥＤ１の隙間を通り、放熱板１１の支持面１１ａに沿って流れ、放熱板１１の支持面１１ａと第１導光板４の４ｃ面のあいだを流れる。さらに放熱板１１の支持面との反対の面である裏面１１ｂにこの空気を排出するために、少なくとも１個の孔２１を設ける。孔２１は放熱板１１の熱伝導方向３２にほぼ垂直に設ける。孔２１には送風機１２から送風され放熱板１１の支持面１１ａに沿って流れた空気を排出させるだけでなく、放熱板１１の支持面１１ａの裏面１１ｂに向かわしめることができるように、少なくとも１個の孔２１に風向変更手段を設ける。放熱板の支持面１１ａ全体に空気が流れ、支持面１１ａに沿って流れた空気を全て裏面１１ｂに向かわしめることができるように、孔２１は送風機１２から離れた位置であって、可能な限り放熱板１１の側面１１ｄの端部に設ける。
【００２２】
孔２１を端部に設けられない場合は、図３に示したように風向変更がしやすいように突起部２０ａを設けてもよい。なお、図１に示される熱伝導方向３２ａについては、本実施の形態においては送風機１２の近傍であり、放熱が促されるため、本実施の形態においては考慮していない。
【００２３】
送風機１２については本発明においてとくに限定されるものではないが、ＬＥＤ１の発熱量や放熱量を考慮することにより、送風機１２の数、大きさ、プロペラの回転数、風量、風圧が任意に設定され得る。基板２上に取り付けられた温度センサーの情報を元に回転のＯＮ、ＯＦＦまたは回転数を調整し放熱量を加減することもできる。
【００２４】
また、ＬＥＤ１は高密度に配置されているため、ＬＥＤ１間の隙間が狭くなりＬＥＤ１自体が送風機１２から送風された空気の抵抗となるため、ＬＥＤ１周辺に渦流を発生させる。このように、ＬＥＤ１がタービューランスプロモート（乱流促進体）となり、ＬＥＤ１周辺の放熱量が増加する。本実施の形態においては、ＬＥＤ１間の隙間が送風機から送風された空気の抵抗となり、送風機１２からの送風される風量が低下するが、乱流による空気への放熱量が増加するため、放熱効果が大きくなる。
【００２５】
孔２１に設ける風向変更手段は図１、図２に示すように、たとえば、ダクト２０などを放熱板１１に一体に形成する。送風機１２によって送風される空気を放熱板１１の支持面１１ａに送風したのち、ダクト２０によって放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに向かうように形成する。ダクト２０は孔２１を覆うよう放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに突出しており、空気（風向）を１８０度転換させて、放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに向かうように、湾曲や角度を有した形状をもつようにする。本実施の形態１においては、送風機は３個、孔２１および風向変更手段２０は２個形成した。
【００２６】
本実施の形態１の構成とすることで送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また図１〜３に示すように風向変更手段であるダクト２０は放熱板１１と一体成型加工で実現可能なため、別部材を必要とせず、安価で信頼性の高い放熱機構を実現できる。
【００２７】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００２８】
実施の形態２
実施の形態１ではダクト２０を熱伝導方向３２に垂直に配置したが、実施の形態２においては、図６に示すようにダクト２０を熱伝導方向３２にほぼ平行に設けた。ダクト２０を熱伝導方向３２にほぼ平行に設けることで、発熱温度が高いＬＥＤユニット３１付近の放熱板１１の裏面１１ｂに送風機１２からの空気を向かわせて放熱板１１の放熱をさせることができるため、実施の形態１に比べて放熱板１１の裏面１１ｂの放熱が効率良くできる。その他の構成は実施の形態１と同様である。このように、ダクト２０の数、位置、形状については放熱板１１の熱分布を元に任意に設定することができる。
【００２９】
本実施の形態２において説明した構成とすることで実施の形態１と同様に、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また図６に示すよう風向変更手段であるダクト２０は放熱板１１と一体成型加工で実現可能なため、別部材を必要とせず、安価で信頼性の高い放熱機構を実現できる。また、ダクト２０を熱伝導方向３２にほぼ平行に設けることで、実施の形態１に比べて発熱温度が高いＬＥＤ１付近の放熱板１１の裏面１１ｂの放熱が効率良くできる。
【００３０】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００３１】
実施の形態３
本実施の形態１、２では風向変更手段であるダクト２０を放熱板１１と一体に形成したが、実施の形態３においては、孔２１に風向変更手段を別部材２２で形成した。図７に示すように別部材２２は孔２１を形成した近傍であって、放熱板１１の支持面の裏面１１ｂ側にピン２３ａなどで一定の隙間を設けてネジなど（図示せず）で固定する。また、図８（ａ）、（ｂ）に示すようにピンを用いず、放熱板１１に絞り加工によって形成した絞り２３ｂ、２３ｃにネジなど（図示せず）で別部材２２を固定することもできる。
【００３２】
孔２１の付近に風向変更手段として、別部材２２を設けることによって、送風機１２から送風される空気を放熱板１１の支持面１１ａに送風したのち、放熱板１１の裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめる。別部材２２は放熱板１１の裏面１１ｂ側に固定し、風向を転換させるように形成する。
【００３３】
また、風向変更手段である別部材２２を回路基板にて形成してもよい。たとえば回路基板には、ＬＥＤドライバーや、ＬＥＤドライバー以外の基板であるソース基板、ゲート基板、制御基板、電源基板などを搭載する。
【００３４】
ＬＥＤ１の駆動はＬＥＤドライバーによって行われ、ＬＥＤ１にＲＧＢごとに定電流を供給し、ＲＧＢ各色毎にデューティー比を制御し、各々の色の光量を任意に調整をすることができる。第２導光板８の三刺激値をセンサー（図示せず）でモニターすることでＲＧＢごとのデューティー比を調整し、表示面のホワイトポイントを一定に保つ機能を備えることもできる。ＬＥＤドライバーは一般的にコイルなどの高発熱部材が実装されており、これらの部品の熱を放熱することで、ＬＥＤドライバーの信頼性や効率が向上するため消費電力を抑えることができる。コイルなどの高発熱部材を実装したＬＥＤドライバーを放熱板１１の裏面１１ｂと対向する面２２ａ（図７参照）に実装した場合、タービュランスプロモート（乱流促進体）となり、さらにＬＥＤドライバーの放熱効率が上がる。また、ＬＥＤドライバーの効率も上昇する。
【００３５】
本実施の形態３で説明した構成とすることで、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段２２によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また、図７〜８に示すように風向変更手段を別部材２２にて構成するため、別部材の放熱も可能となり、さらに液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００３６】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００３７】
実施の形態４
実施の形態４においては図９に示すように実施の形態１、２で説明した風向変更手段であるダクト２０と、実施の形態３で説明した別部材２２を併用して形成する。放熱板１１に設けたダクト２０の開口部２０ｂ付近に別部材２２を隣接して固定する。固定の方法は実施の形態３と同様とする。
【００３８】
孔２１に設けたダクト２０は、送風機１２によって送風される空気を放熱板１１の支持面１１ａに送風させたのち、裏面に向かわせる。この風向変更を行なった空気はダクト２０の開口部２０ｂ付近に固定された別部材２２によって、空気の流路を設定することできるために無駄な空気の流れが生じず、また、局所的に風速を上げることができるために、別部材２２やＬＥＤユニット３１付近の放熱板１１の裏面１１ｂの放熱を効果的に行うことができる。
【００３９】
本実施の形態４で説明した構成とすることで、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また、図９に示すようにダクト２０と別部材の両方を併用する構成するため、別部材の放熱も可能となるとともに空気の流路（方向）を確保し、風速を上げることができるため、より放熱板１１の放熱量を増加することができる。
【００４０】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００４１】
また、前記の実施の形態１〜４で説明した送風機１２は、図１〜９に示したように放熱板１１の裏面１１ｂ側に取り付けたが、支持面１１ａ側に取り付ける構成でも同様の効果を奏することができる。
【００４２】
実施の形態５
実施の形態１〜４では送風機を放熱板１１に形成したが、本実施の形態５の表示装置では図１０に示すように面状光源装置と液晶パネル１３を囲むように形成した枠体２９に送風機１２を取り付ける。枠体２９は表示装置を所望の位置に固定する金属製の板金枠である金属枠２４と、上ケース２６と、下ケース２５とから構成されている。金属枠２４は放熱板１１を固定し、孔２１から排出された空気をさらに外部に排出させるために孔２４ａを形成する。上ケース２６と、下ケース２５で液晶パネル１３を囲むとともに表示装置の外部を保護している。また下ケース２５、上ケース２６は、ともに審美性が要求される意匠部品であり樹脂や、ダイキャストで成型された金属が使用されている。下ケース２５には孔２４ａから排出された空気を液晶表示装置外へ排出させるため、孔２５ａを形成している。送風機１２は板金枠２４または、下ケース２５に取り付ける。
【００４３】
また、孔２１の付近に設置した風向変更手段は実施の形態１〜４と同様のものを使用することができる。
【００４４】
実施の形態５で説明した構成とすることで、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００４５】
また図１０のように、枠体２９に送風機１２を取り付けたため、外気を表示装置内に取り込むことが可能となり、長時間使用しても、送風機１２によって送風させた空気の温度をほぼ一定に保つことができる。また、枠体２９に設置される発熱体も同時に放熱することができ、枠体２９と面状光源装置の送風機１２を共有することができるため、送風機１２の数を減らすことも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状光源装置は、基板上に実装された点光源と、少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板とを備えた面状光源装置であって、前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴としたので、送風機によって送風された空気は放熱板の支持面、および支持面の裏面の両面を放熱させることができる。これによって、送風機による強力な送風を利用してＬＥＤから空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板の支持面から裏面に沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００４７】
また、本発明の表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの表示面とは反対側の面に配置された基板上に実装された点光源と、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持し、かつ少なくとも１個の孔を有する放熱板と、前記表示パネルと前記放熱板とを囲むように形成され、前記放熱板の支持面に前記少なくとも１個の孔を介して空気を送風する送風機を備えた枠体とを備えた表示装置であって、前記少なくとも１個の孔が前記放熱板の支持面に送風された空気を前記支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴としたので、送風機による強力な送風を利用してＬＥＤから空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板の支持面から裏面に沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００４８】
また、外気を表示装置内に取り込むことが可能となり、長時間使用しても、送風機によって送風させた空気の温度をほぼ一定に保つことができる。
【００４９】
また、枠体に設置される発熱体も同時に放熱することができ、枠体と面状光源装置の送風機を共有することができるため、送風機の数を減らすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる面状光源装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態であって、図２の面状光源装置にさらに突起部２０ａを設けた場合の断面説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態にかかわる面状光源装置に搭載するＬＥＤユニットの斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかわる面状光源装置の斜視図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに他の実施の形態であって、図７のピンの代わりに放熱板を絞り加工して形成された絞りを用いた場合の断面説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態にかかわる表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ
２ 基板
３ 第１リフレクタ
４ 第１導光板
５ 第２リフレクタ
６ リアメタル
７ モールドフレーム
８ 第２導光板
９ 反射シート
１０ 光学シート類
１１ 放熱板
１２ 送風機
１３ 液晶パネル
１４ ＬＥＤチップ
１５ ダイ
１６ レンズ
１７ 電極
１７ａ 金ワイヤ
１８ ガラスエポキシ基板
１９ アルミニウム板
２０ ダクト
２０ｂ 開口部
２１ 孔
２２ 風向変更手段
２３ａ ピン
２３ｂ 絞り
２４ 金属枠
２４ａ 孔
２５ 下ケース
２６ 上ケース
２９ 枠体
３１ ＬＥＤユニット
３２ 熱伝導方向
３２ａ 熱伝導方向
【発明の属する技術分野】
本発明は面状光源装置に関する。さらに詳しくは、基板上に複数個の発光ダイオードチップを備えた表示装置などに配置される面状光源装置および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）などを多数配置した面状光源装置は、表示装置のバックライトや顕微鏡の照明などに用いられている。
【０００３】
前記のような面状光源装置（照明装置）においては、ＬＥＤの放熱をリードおよび放熱シートを介して放熱器に放熱するとともに強制風冷の風をボディとともにリードにも当てて放熱している（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１３３６０８号公報（第３〜４頁、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにＬＥＤを配置した面状光源装置を構成する場合、ＬＥＤの発熱量が上昇するに従いＬＥＤ自体の発光効率が低下したり、ジャンクション部分の耐久性もわるくなる。たとえば、特許文献１に記載されている面状光源装置（照明装置）ではＬＥＤを設置したプリント基板の背面に設置した放熱シートおよび放熱器によってリードの熱を放熱させる。さらに、リードから伝わった熱を放熱させるためにさらに背面に配置したファンによる送風をフィンを介して送り、風の一部を排出、さらに一部をプリント基板の表面に伝えボディとプリント基板の表面にも流れるようにしている。しかしながら、この構成の面状光源装置（照明装置）では、ファンから送風された風はフィンおよび放熱器を介して放熱シートを放熱するため、放熱シートの放熱効果が充分ではなかった。このため、放熱シートの放熱のために多くの部品で放熱手段を構成しているが、表示装置で昨今求められている薄型の表示装置を作製することができない。
【０００６】
本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤの放熱を簡単な構造で充分に行え、しかも薄型が要求される表示装置および表示装置に設置される面状光源装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の面状光源装置は、
基板上に実装された点光源と、
少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板
とを備えた面状光源装置であって、
前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の表示装置は、
表示パネルと、
前記表示パネルの表示面とは反対側の面に配置された基板上に実装された点光源と、
前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持し、かつ少なくとも１個の孔を有する放熱板と、
前記表示パネルと前記放熱板とを囲むように形成され、前記放熱板の支持面に前記少なくとも１個の孔を介して空気を送風する送風機を備えた枠体
とを備えた表示装置であって、
前記少なくとも１個の孔が前記放熱板の支持面に送風された空気を前記支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
以下図面を用いて本発明の実施の形態にかかわる面状光源装置の構造について詳細に説明する。本発明の一実施の形態にかかわる面状光源装置の斜視図を図１に、図１のＡ−Ａ線断面図を図２に示す。図において、１はＬＥＤ、２はＭＣＰＣＢなどの基板、３は第１リフレクタ、４は第１導光板、５は第２リフレクタ、６はリアメタル、７はモールドフレーム、８は第２導光板、９は反射シート、１０は光学シート、１１は放熱板、１２は送風機であり、以上により面状光源装置が構成されている。１３は液晶パネルであって、面状光源装置を表示面とは反対側の面に配置して液晶表示装置を形成する。
【００１０】
ＬＥＤ１が基板２上に実装されたＬＥＤユニット３１は放熱板１１によって支持されている。ＬＥＤ１から発光した光は第１導光板４に入射させるように内面が鏡面加工された第１リフレクタ３をＬＥＤ１近傍に配置する。第１導光板４はＬＥＤ１から発生する複数の光を入射面４ａから入射し、上下左右面で全反射を繰り返しながら光を混合し、ムラのない白色を生成し、入射面４ａと対峙する出射面４ｂより出射する。本発明で使用する導光板は全反射をなすために表面は全面鏡面加工で、屈曲率はｎ＝１．４１以上必要である。第１導光板４の材質は主に光透過性が高く、軽くて安価なメタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボ樹脂などがよく用いられる。第１導光板４の出射面４ｂより出射した光は内面が鏡面加工された第２リフレクタ５を湾曲した略半円形状などに配置して光路を１８０度転換し、第２導光板８の入射面８ａに入射する。第２導光板８に入射した光は第１導光板４と同様に全反射を繰り返し、出射面８ｂへ光を出射する。また、第２導光板８は出射面８ｂと対向する対出射面８ｃにインクドットを施したり、凹凸形状などに形成しており、インクドットまたは凹凸形状などに光をあて、拡散させて出射面８ｂ全体に光を出射させる。また、入射面８ａと対向する対入射面８ｄに出射した光は反射シート９で反射されて再び第２導光板８に入射される。さらに第２導光板８の出射面８ｂより出射した光は、透過して液晶パネル１３に入射するよう拡散シート、保護シート、レンズシート、プリズムシートなどからなる光学シート類１０を配置して面状光源装置が完成する。
【００１１】
液晶パネル１３は液晶層を挟持するカラーフィルタ基板とＴＦＴアレイ基板とから構成される。カラーフィルタ基板はＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の着色層、遮光層を備えている。また、ＴＦＴアレイ基板はスイッチング素子、および画素電極などを備えている。カラーフィルタ基板、ＴＦＴアレイ基板の外側に偏光板を貼りつけた液晶パネル１３はスイッチング素子による電圧のＯＮ、ＯＦＦによって、液晶層が配向される。
【００１２】
液晶パネル１３には電圧のＯＮ、ＯＦＦ信号を入力するためにソース基板（図示せず）が備えられ、ソース基板はフレキシブルに屈曲可能なＴＣＰ（Tape Carrier Package）によって液晶パネルに接続されている。ソース基板は放熱板１１にボルトおよびナットなどによって固定され、外部からの映像信号を入力するためにコネクタが装着される。この液晶パネル１３をリアメタル６、モールドフレーム７で支持および固定し、液晶パネル１３の片方の基板側に前記面状光源装置を配置し、液晶表示装置が形成される。このような構成によって、液晶パネル１３に到達した面状光源装置からの光は映像信号に合わせて変調され、ＲＧＢ各色を表示する。
【００１３】
図４はＬＥＤユニット３１の斜視図である。図に示すように基板２上にＲＧＢ各々のＬＥＤ１が複数個一直線状に高密度に実装されている。ＬＥＤ１から発光されたＲＧＢ色を図１の第１導光板４にて混色することで白色を生成する。ＲＧＢのＬＥＤ１を用いる利点としては、白色のＬＥＤに比べて、ＲＧＢの混色による白色を生成する方法は発光効率（＝光束量／投入電力）が高い。また、ＲＧＢの発光スペクトルと液晶パネルのカラーフィルタＲＧＢ（図示せず）の透過特性を近似にさせることで、色再現性が高い液晶表示装置が実現できる。
【００１４】
図５に図４のＢ−Ｂ断面図を示す。１４はＬＥＤチップ、１５はダイ、１６はレンズ、１７は電極である。レンズ１６はＬＥＤチップ１４の保護と配向特性の調整のために備えられている。ＬＥＤチップ１４は熱伝導用のダイ１５上に配置されており、ＬＥＤチップ１４で発生する熱を基板２に伝導するため熱伝導性の高い接着剤で実装されている。ＬＥＤチップ１４と電極１７は金ワイヤ１７ａで電気的に接続されており、ＬＥＤ１を構成している。また、電極１７は半田などで基板２に接続されている。
【００１５】
ＬＥＤチップ１４は現在のところ消費電力の８５％から９５％が熱として発生し、残りの５％から１５％が光として発生しレンズ１６を透過して発光する。発生した熱量の一部はＬＥＤのレンズ１６に伝わるものの、多くの熱量がダイ１５および電極１７を介して基板２へと伝熱される。
【００１６】
また、図４に示す高密度にＬＥＤを実装すると、ＬＥＤチップの発熱部の温度であるＬＥＤジャンクション温度が上昇するため、面状光源装置の輝度が低下してしまう。ＬＥＤジャンクション温度はＬＥＤの寿命、安定性に大きく影響を及ぼす。
【００１７】
基板２は、ガラスエポキシ基板１８とアルミニウム板１９からなる。ガラスエポキシ基板１８には各ＲＧＢごとの複数のＬＥＤ１に電力を投入するために銅のパターンを形成させる。また、ガラスエポキシ基板は材質がガラスおよびエポキシ樹脂であり、金属材料と比較して熱伝導率が１／１０００であるため、厚く形成することができない。このため、一般的にはガラスエポキシ基板１８を極力薄くし、裏面に強度をもたせ、熱伝導率を向上させるためにアルミニウム板１９を配置している。アルミニウム板１９はアルミ材の中でも熱伝導率がさらに高い純アルミ（Ａ１０５０、Ａ１１００）を使用することが望ましい。また、基板２にはＬＥＤ１に電気信号を入力するためのコネクタ（図示せず）、基板２の温度の測定を行う温度センサー（図示せず）などが装着されている。
【００１８】
図２に示すようにＬＥＤユニット３１は基板２のＬＥＤ１を実装した面とは反対の面を放熱板１１によって支持し、放熱板１１に複数のネジ（図示せず）を用いて取り付けられている。放熱板１１はＬＥＤユニット３１を支持するほか、ＬＥＤ１からの熱を拡散させる。また、放熱板１１は面状光源装置で用いられる他の部品の位置決め、固定、面状光源装置全体の強度を確保している。
【００１９】
また、ＬＥＤユニット３１と放熱板１１との接触部には熱を伝導する際の抵抗である接触熱抵抗が存在する。熱源であるＬＥＤユニット３１から放熱板１１へ熱を伝わりやすくするために接触熱抵抗を小さくすることが重要である。接触熱抵抗を小さくするとＬＥＤジャンクション温度が低下する。接触熱抵抗を小さくするためには接触面の表面積を大きくし、接触面の表面を平滑にし、接触圧を増加させる必要がある。ＬＥＤユニット３１と放熱板１１の接触面の面積を大きく、接触面を平滑に形成する。接触圧を増加させるためにはＬＥＤユニット３１を放熱板１１に取り付ける際にネジによる複数箇所取り付ける方法が好ましいが，熱伝導性が高い両面テープなどを用いてもよい。放熱板１１は熱伝導性が高い純アルミ（Ａ１０５０，Ａ１１００など）がよく用いられる。
【００２０】
ところで、熱の流れ（伝熱）には３つの形態があり、温度が高温の部分から低温の部分へ移動する熱伝導のほか熱放射、対流熱伝達がある。対流熱伝達は空気と放熱板１１の温度差がある場合に発生する対流である。また、熱放射は高温物体内での分子の運動によって発生した熱エネルギーの一部の放射エネルギーが電磁波間の空間を伝わる現象である。このため、熱伝導だけではなく、熱放射率を高めることで、放熱板１１の伝熱量を増加させる。放熱板１１の放熱板１１表面を酸化処理、または有機物を塗布することで熱放射率を高めることができる。
【００２１】
さらにＬＥＤユニット３１の放熱のために、本実施の形態１では放熱板１１に送風機１２を取り付ける。送風機１２から強制的に対流を発生させ放熱板１１の放熱を促す。図１、図２に示すように送風機１２は、たとえば、ＬＥＤユニット３１を配置した近傍であって、放熱板１１の側面１１ｃの近傍に取り付けられる。このため、送風機１２より送風された空気はＬＥＤ１の隙間を通り、放熱板１１の支持面１１ａに沿って流れ、放熱板１１の支持面１１ａと第１導光板４の４ｃ面のあいだを流れる。さらに放熱板１１の支持面との反対の面である裏面１１ｂにこの空気を排出するために、少なくとも１個の孔２１を設ける。孔２１は放熱板１１の熱伝導方向３２にほぼ垂直に設ける。孔２１には送風機１２から送風され放熱板１１の支持面１１ａに沿って流れた空気を排出させるだけでなく、放熱板１１の支持面１１ａの裏面１１ｂに向かわしめることができるように、少なくとも１個の孔２１に風向変更手段を設ける。放熱板の支持面１１ａ全体に空気が流れ、支持面１１ａに沿って流れた空気を全て裏面１１ｂに向かわしめることができるように、孔２１は送風機１２から離れた位置であって、可能な限り放熱板１１の側面１１ｄの端部に設ける。
【００２２】
孔２１を端部に設けられない場合は、図３に示したように風向変更がしやすいように突起部２０ａを設けてもよい。なお、図１に示される熱伝導方向３２ａについては、本実施の形態においては送風機１２の近傍であり、放熱が促されるため、本実施の形態においては考慮していない。
【００２３】
送風機１２については本発明においてとくに限定されるものではないが、ＬＥＤ１の発熱量や放熱量を考慮することにより、送風機１２の数、大きさ、プロペラの回転数、風量、風圧が任意に設定され得る。基板２上に取り付けられた温度センサーの情報を元に回転のＯＮ、ＯＦＦまたは回転数を調整し放熱量を加減することもできる。
【００２４】
また、ＬＥＤ１は高密度に配置されているため、ＬＥＤ１間の隙間が狭くなりＬＥＤ１自体が送風機１２から送風された空気の抵抗となるため、ＬＥＤ１周辺に渦流を発生させる。このように、ＬＥＤ１がタービューランスプロモート（乱流促進体）となり、ＬＥＤ１周辺の放熱量が増加する。本実施の形態においては、ＬＥＤ１間の隙間が送風機から送風された空気の抵抗となり、送風機１２からの送風される風量が低下するが、乱流による空気への放熱量が増加するため、放熱効果が大きくなる。
【００２５】
孔２１に設ける風向変更手段は図１、図２に示すように、たとえば、ダクト２０などを放熱板１１に一体に形成する。送風機１２によって送風される空気を放熱板１１の支持面１１ａに送風したのち、ダクト２０によって放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに向かうように形成する。ダクト２０は孔２１を覆うよう放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに突出しており、空気（風向）を１８０度転換させて、放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに向かうように、湾曲や角度を有した形状をもつようにする。本実施の形態１においては、送風機は３個、孔２１および風向変更手段２０は２個形成した。
【００２６】
本実施の形態１の構成とすることで送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また図１〜３に示すように風向変更手段であるダクト２０は放熱板１１と一体成型加工で実現可能なため、別部材を必要とせず、安価で信頼性の高い放熱機構を実現できる。
【００２７】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００２８】
実施の形態２
実施の形態１ではダクト２０を熱伝導方向３２に垂直に配置したが、実施の形態２においては、図６に示すようにダクト２０を熱伝導方向３２にほぼ平行に設けた。ダクト２０を熱伝導方向３２にほぼ平行に設けることで、発熱温度が高いＬＥＤユニット３１付近の放熱板１１の裏面１１ｂに送風機１２からの空気を向かわせて放熱板１１の放熱をさせることができるため、実施の形態１に比べて放熱板１１の裏面１１ｂの放熱が効率良くできる。その他の構成は実施の形態１と同様である。このように、ダクト２０の数、位置、形状については放熱板１１の熱分布を元に任意に設定することができる。
【００２９】
本実施の形態２において説明した構成とすることで実施の形態１と同様に、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また図６に示すよう風向変更手段であるダクト２０は放熱板１１と一体成型加工で実現可能なため、別部材を必要とせず、安価で信頼性の高い放熱機構を実現できる。また、ダクト２０を熱伝導方向３２にほぼ平行に設けることで、実施の形態１に比べて発熱温度が高いＬＥＤ１付近の放熱板１１の裏面１１ｂの放熱が効率良くできる。
【００３０】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００３１】
実施の形態３
本実施の形態１、２では風向変更手段であるダクト２０を放熱板１１と一体に形成したが、実施の形態３においては、孔２１に風向変更手段を別部材２２で形成した。図７に示すように別部材２２は孔２１を形成した近傍であって、放熱板１１の支持面の裏面１１ｂ側にピン２３ａなどで一定の隙間を設けてネジなど（図示せず）で固定する。また、図８（ａ）、（ｂ）に示すようにピンを用いず、放熱板１１に絞り加工によって形成した絞り２３ｂ、２３ｃにネジなど（図示せず）で別部材２２を固定することもできる。
【００３２】
孔２１の付近に風向変更手段として、別部材２２を設けることによって、送風機１２から送風される空気を放熱板１１の支持面１１ａに送風したのち、放熱板１１の裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめる。別部材２２は放熱板１１の裏面１１ｂ側に固定し、風向を転換させるように形成する。
【００３３】
また、風向変更手段である別部材２２を回路基板にて形成してもよい。たとえば回路基板には、ＬＥＤドライバーや、ＬＥＤドライバー以外の基板であるソース基板、ゲート基板、制御基板、電源基板などを搭載する。
【００３４】
ＬＥＤ１の駆動はＬＥＤドライバーによって行われ、ＬＥＤ１にＲＧＢごとに定電流を供給し、ＲＧＢ各色毎にデューティー比を制御し、各々の色の光量を任意に調整をすることができる。第２導光板８の三刺激値をセンサー（図示せず）でモニターすることでＲＧＢごとのデューティー比を調整し、表示面のホワイトポイントを一定に保つ機能を備えることもできる。ＬＥＤドライバーは一般的にコイルなどの高発熱部材が実装されており、これらの部品の熱を放熱することで、ＬＥＤドライバーの信頼性や効率が向上するため消費電力を抑えることができる。コイルなどの高発熱部材を実装したＬＥＤドライバーを放熱板１１の裏面１１ｂと対向する面２２ａ（図７参照）に実装した場合、タービュランスプロモート（乱流促進体）となり、さらにＬＥＤドライバーの放熱効率が上がる。また、ＬＥＤドライバーの効率も上昇する。
【００３５】
本実施の形態３で説明した構成とすることで、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段２２によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また、図７〜８に示すように風向変更手段を別部材２２にて構成するため、別部材の放熱も可能となり、さらに液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００３６】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００３７】
実施の形態４
実施の形態４においては図９に示すように実施の形態１、２で説明した風向変更手段であるダクト２０と、実施の形態３で説明した別部材２２を併用して形成する。放熱板１１に設けたダクト２０の開口部２０ｂ付近に別部材２２を隣接して固定する。固定の方法は実施の形態３と同様とする。
【００３８】
孔２１に設けたダクト２０は、送風機１２によって送風される空気を放熱板１１の支持面１１ａに送風させたのち、裏面に向かわせる。この風向変更を行なった空気はダクト２０の開口部２０ｂ付近に固定された別部材２２によって、空気の流路を設定することできるために無駄な空気の流れが生じず、また、局所的に風速を上げることができるために、別部材２２やＬＥＤユニット３１付近の放熱板１１の裏面１１ｂの放熱を効果的に行うことができる。
【００３９】
本実施の形態４で説明した構成とすることで、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。また、図９に示すようにダクト２０と別部材の両方を併用する構成するため、別部材の放熱も可能となるとともに空気の流路（方向）を確保し、風速を上げることができるため、より放熱板１１の放熱量を増加することができる。
【００４０】
また、面状光源装置を前記の構造とすることで、孔２１から排出される空気は放熱板１１の支持面の裏面１１ｂに沿って面状光源装置外へ排気するため、直接排出された空気が使用者に不快感を与えない位置に任意に設定することができる。この面状光源装置を搭載した、ノートＰＣ、モニターなどで使用者に不快感を与えない位置に排気口を設けることができる。
【００４１】
また、前記の実施の形態１〜４で説明した送風機１２は、図１〜９に示したように放熱板１１の裏面１１ｂ側に取り付けたが、支持面１１ａ側に取り付ける構成でも同様の効果を奏することができる。
【００４２】
実施の形態５
実施の形態１〜４では送風機を放熱板１１に形成したが、本実施の形態５の表示装置では図１０に示すように面状光源装置と液晶パネル１３を囲むように形成した枠体２９に送風機１２を取り付ける。枠体２９は表示装置を所望の位置に固定する金属製の板金枠である金属枠２４と、上ケース２６と、下ケース２５とから構成されている。金属枠２４は放熱板１１を固定し、孔２１から排出された空気をさらに外部に排出させるために孔２４ａを形成する。上ケース２６と、下ケース２５で液晶パネル１３を囲むとともに表示装置の外部を保護している。また下ケース２５、上ケース２６は、ともに審美性が要求される意匠部品であり樹脂や、ダイキャストで成型された金属が使用されている。下ケース２５には孔２４ａから排出された空気を液晶表示装置外へ排出させるため、孔２５ａを形成している。送風機１２は板金枠２４または、下ケース２５に取り付ける。
【００４３】
また、孔２１の付近に設置した風向変更手段は実施の形態１〜４と同様のものを使用することができる。
【００４４】
実施の形態５で説明した構成とすることで、送風機１２によって送風された空気は放熱板１１の支持面１１ａ、支持面の裏面１１ｂの両面を放熱させることができる。これによって、送風機１２による強力な送風を利用してＬＥＤ１から空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板１１の支持面１１ａから裏面１１ｂに沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板１１を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００４５】
また図１０のように、枠体２９に送風機１２を取り付けたため、外気を表示装置内に取り込むことが可能となり、長時間使用しても、送風機１２によって送風させた空気の温度をほぼ一定に保つことができる。また、枠体２９に設置される発熱体も同時に放熱することができ、枠体２９と面状光源装置の送風機１２を共有することができるため、送風機１２の数を減らすことも可能である。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の面状光源装置は、基板上に実装された点光源と、少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板とを備えた面状光源装置であって、前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴としたので、送風機によって送風された空気は放熱板の支持面、および支持面の裏面の両面を放熱させることができる。これによって、送風機による強力な送風を利用してＬＥＤから空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板の支持面から裏面に沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００４７】
また、本発明の表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルの表示面とは反対側の面に配置された基板上に実装された点光源と、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持し、かつ少なくとも１個の孔を有する放熱板と、前記表示パネルと前記放熱板とを囲むように形成され、前記放熱板の支持面に前記少なくとも１個の孔を介して空気を送風する送風機を備えた枠体とを備えた表示装置であって、前記少なくとも１個の孔が前記放熱板の支持面に送風された空気を前記支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなることを特徴としたので、送風機による強力な送風を利用してＬＥＤから空気への熱伝導を高め、風向変更手段によって放熱板の支持面から裏面に沿って空気を向かわしめ、空気の流れる方向を設定することで、強制的に空気の対流（空気の混合）を早めることができる。放熱板を放熱させることができるために、ＬＥＤジャンクション温度を低下させることができ、液晶表示面の輝度や信頼性が向上する。
【００４８】
また、外気を表示装置内に取り込むことが可能となり、長時間使用しても、送風機によって送風させた空気の温度をほぼ一定に保つことができる。
【００４９】
また、枠体に設置される発熱体も同時に放熱することができ、枠体と面状光源装置の送風機を共有することができるため、送風機の数を減らすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる面状光源装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態であって、図２の面状光源装置にさらに突起部２０ａを設けた場合の断面説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態にかかわる面状光源装置に搭載するＬＥＤユニットの斜視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかわる面状光源装置の斜視図である。
【図７】本発明のさらに他の実施の形態にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のさらに他の実施の形態であって、図７のピンの代わりに放熱板を絞り加工して形成された絞りを用いた場合の断面説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態にかかわる面状光源装置の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態にかかわる表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＥＤ
２ 基板
３ 第１リフレクタ
４ 第１導光板
５ 第２リフレクタ
６ リアメタル
７ モールドフレーム
８ 第２導光板
９ 反射シート
１０ 光学シート類
１１ 放熱板
１２ 送風機
１３ 液晶パネル
１４ ＬＥＤチップ
１５ ダイ
１６ レンズ
１７ 電極
１７ａ 金ワイヤ
１８ ガラスエポキシ基板
１９ アルミニウム板
２０ ダクト
２０ｂ 開口部
２１ 孔
２２ 風向変更手段
２３ａ ピン
２３ｂ 絞り
２４ 金属枠
２４ａ 孔
２５ 下ケース
２６ 上ケース
２９ 枠体
３１ ＬＥＤユニット
３２ 熱伝導方向
３２ａ 熱伝導方向
Claims (12)
- 基板上に実装された点光源と、
少なくとも１個の孔が形成され、前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持する支持面に空気を送風する送風機を備えた放熱板
とを備えた面状光源装置であって、
前記孔において前記支持面に送風された空気を前記放熱板の支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなる面状光源装置。 - 前記風向変更手段が前記放熱板に一体に形成されてなる請求項１記載の面状光源装置。
- 前記風向変更手段が前記放熱板の孔付近に別部材で形成されてなる請求項１記載の面状光源装置。
- 前記風向変更手段が前記放熱板の孔付近における回路基板で形成されてなる請求項１記載の面状光源装置。
- 前記点光源がＬＥＤである請求項１、２、３または４記載の面状光源装置。
- 前記点光源がＬＥＤであり、前記風向変更手段が前記放熱板の前記孔付近におけるＬＥＤドライバを搭載した回路基板で形成されてなる請求項１記載の面状光源装置。
- 表示パネルと、
前記表示パネルの表示面とは反対側の面に配置された基板上に実装された点光源と、
前記基板の点光源が実装された面とは反対の面を支持し、かつ少なくとも１個の孔を有する放熱板と、
前記表示パネルと前記放熱板とを囲むように形成され、前記放熱板の支持面に前記少なくとも１個の孔を介して空気を送風する送風機を備えた枠体
とを備えた表示装置であって、
前記少なくとも１個の孔が前記放熱板の支持面に送風された空気を前記支持面の裏面に向かわしめる風向変更手段を備えてなる表示装置。 - 前記風向変更手段が前記放熱板に一体に形成されてなる請求項７記載の表示装置。
- 前記風向変更手段が前記放熱板の孔付近に別部材で形成されてなる請求項８記載の表示装置。
- 前記風向変更手段が前記放熱板の孔付近における回路基板で形成されてなる請求項９記載の表示装置。
- 前記点光源がＬＥＤである請求項７、８、９または１０記載の表示装置。
- 前記点光源がＬＥＤであり、前記風向変更手段が前記放熱板の前記孔付近におけるＬＥＤドライバを搭載した回路基板で形成されてなる請求項７記載の面状光源装置。
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