JP2007220663A - 面状光源装置およびこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂フレームと下ケースを有する面状光源装置において、部品点数を増やすことなく、高温時においても樹脂フレームに歪みを減少させ、機械的な信頼性を向上させた面状光源装置およびこれを用いた画像表示装置を提供する
【解決手段】 ＬＥＤ３と面状光源装置の反出射面側に配置される下ケース１０と、この下ケース１０の内側に配置された樹脂フレーム８を備えた面状光源装置２１であって、この面状光源装置２１の前記樹脂フレーム８の反出射面側にＬ字爪Ａ（１３）を形成し、前記下ケース１０に前記Ｌ字爪Ａ（１３）を貫通するための孔１４を有し、下ケース１０と樹脂フレーム８を組み付けた後に、樹脂フレーム８のＬ字爪Ａ（１３）と下ケース１０の反出射面側との隙間に回路基板１１の端部を挿入した構成。
【選択図】 図１

Description

本発明は、面状光源装置及びこれを用いた画像表示装置に係る発明であって、特に、部品点数を増やすことなく、広範囲の温度範囲においても信頼性が高い樹脂フレームと下ケースとの機械的締結方法を備えた面状表示装置およびこれを用いた画像表示装置に関する。

液晶表示装置や看板、誘導灯などは画像表示部そのものが発光する自発光型表示装置ではない。これら非自発光型表示装置では、画像表示部の反出射側（裏面）にバックライトなどの面状光源装置を取り付ける必要がある。以下、画像表示装置の代表例として、液晶パネルの背面に設置する面状光源装置について述べる。

面状光源装置には、光源の配置位置によりサイドライト方式のものや直下型のものがある。サイドライト方式（エッジライト方式ともいう）の面状光源装置は、光源を筐体の側面に配置し、直下型の面状光源装置は、光源を液晶パネルに対向させて筐体の反出射側に配置している。さらに、サイドライト方式の面状光源装置には、光源からの光を筐体の開口部に導光するために導光板を用いるものがある。導光板を用いる面状光源装置は、冷陰極管（ＣＣＦＬ：Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの線光源または発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode、以下ＬＥＤと称す）などの点光源からなるサイドライト部から入射された光を導光板内において反射させ、導光板内に設けられる拡散パターンで拡散させることによって、開口部から面状に光を取り出している。

従来の面状光源装置では上ケース（上フレームとも言う）の周縁の複数部に固定爪がプレス加工等で形成され、この固定爪を下ケース（下フレームとも言う）の周辺の爪受け部に屈曲カシメを施すことで上ケースと下ケースを固定していた（特許文献１、図２１）。

近年、液晶表示装置の表示画面の拡大に伴い、ケースの額縁がますます狭くなる傾向にあり、機械的強度を保持することが困難になってきた。

そこで、特許文献１では液晶表示装置の上ケースの周縁に、下ケースの周縁面上に折り曲げてカシメを施すことにより、上下ケースを固定するための固定爪を複数個有し、固定爪が下ケースの周縁面上に折り曲げてカシメた状態では面状光源装置の導光板を取り付けた後に、下ケースを介して保持する位置まで延在する長さを有することで、機械的強度を保持していた。（特許文献１、図１、図３）

特開平１１−１４３３８３

しかし、面状光源装置の構成部材として導光板の保持、光学シートの保持、導光板側面から出射された光を再び導光板に反射する機能、面状光源装置と外部の筐体を連結するネジ・マウント等の機能を有する樹脂フレームを上ケースと下ケース間に保持する場合は、特許文献１による機械的な締結方法では充分な強度と信頼性を得られない。即ち、光源としてＬＥＤなど比較的大量に熱を発する光源を採用し、広温度範囲における使用を達成するためには、その放熱のため下ケースを大型化して、筐体の反出射側の全面を覆う必要が有り、この場合、特に高温時に光源から発生した熱が下ケースに発散され、更に樹脂フレームにも及ぶため、樹脂フレームが比較的高温になる。ここで、金属ケースやプリント基板など、樹脂フレームの材質と熱膨脹係数が大きく異なる部材を樹脂フレームに強固に固着すると夫々の熱膨脹係数の差から樹脂フレームに歪みが生じ、この歪が大きくなると反射シートや導光板に機械的な影響を及ぼし、輝度むらの原因となる。

そこで、本発明は、温度に起因する樹脂フレームの歪みを減少させ、機械的な信頼性を向上させた面状表示装置、およびこれを用いた表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る面状光源装置は、光源と、この光源からの光を出射する開口部を有する上ケースと、前記上ケースと嵌合し孔を有する下ケースと、前記上ケースと前記下ケースの内側に配置された導光板と、この導光板を保持する第一の面と、この第一の面と反対側の第二の面とを有し、前記ケースの孔を貫通する第一の制限部材を有し、この第一の制限部材は前記第二の面から略垂直に延在する第一の部分と、この第一の部分の一部に接し、前記第二の面に対抗する第三の面を有する第二の部分とを有する樹脂フレームと、前記第二の面と、前記第一の部分と、前記第三の面とで定義される間隙に一部が挿入された第一の部材とを備える。

また、本発明に係る画像表示装置は上記面状光源装置を用いた表示装置である。

本発明の面状光源装置は、温度変化による部材の膨脹、収縮に影響を受け難い表示装置が実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図における同一または相当する機能を有する要素には同一の符号を付してある。

実施の形態１．
図１に、本実施の形態に係る液晶表示装置１の分解斜視図を、図２に、平面図（概念図）をそれぞれ示す。図１に示す液晶表示装置１は、液晶表示部２と面状光源装置２１とで構成され、この面状光源装置２１内に複数のＬＥＤ３が１列に配列され、光源基板４に接続されている。また、ＬＥＤ３は、導光板５の一方の側面（以下、光源からの光が入光する側面を入光面Ａという）の近傍に配置され、入光面Ａから入光したＬＥＤ３の光は、導光板５の出射面Ｂから出射される。（ここで、出射面とは導光板５の液晶表示部２に対向する平面のことを言う。以下、「出射面」を導光板５、反射シート７、下ケース１０等の表裏を指定する場合に記述する。）

導光板５の出射面Ｂ側には光学シート類６が設けられ、反出射面Ｃ側には反射シート７が設けられている。（ここで、反出射面とは導光板５の液晶表示部２に対向する面とは反対の面のことを言う、以下、「反出射面」を導光板５や反射シート７、下ケース１０等の表裏を指定する場合に記述する。）なお、反射シート７は入光面Ａ側にも延在して設けられており、ＬＥＤ３に対応する部分は取り除かれている。そして、図１に示す面状光源装置２１では、ＬＥＤ３および光源基板４、導光板５、光学シート類６、反射シート７、樹脂フレーム８を上ケース９と下ケース１０とで挟持している。

なお、上ケース９には開口部が設けられており、当該開口部は導光板５の出射面Ｂと対応している。そのため、面状光源装置２１は、前記開口部からの面状の光が出射される。図２に示す平面図からわかるように、前記開口部は導光板５よりも内側になるように設計されている。（図２は概念図であり図面上で上下方向に約１／２に圧縮して記載している。）

次に、図１に示すようにＬＥＤ３は所定の間隔で光源基板４に実装されている。ＬＥＤ３が実装された光源基板４は、導光板５の入光面Ａに対峙するように粘着材１９（図示せず）で下ケース１０に固着される。なお、図１では導光板５の１つの側面にのみＬＥＤ３及び光源基板４を設けているが、本発明はこれに限らず導光板の２つの側面以上にＬＥＤ及び光源基板を設けても良い。

ここで光源基板４は、ＬＥＤ３を列状に保持するとともに、ＬＥＤ３を駆動するための回路パターン（図示しない）が形成されている。さらに、光源基板４にメタルコア（Metal Core）基板を用いることで、実装されるＬＥＤ３から発せられる熱を効率よく周囲に逃がすことができる。また、光源基板４に厚さの薄いＦＰＣ（Flexible Printing Circuit）を用いてＬＥＤ３を実装することで、ＬＥＤ３からの熱をさらに効率よく周囲に発散することが出来る。ＦＰＣを光源基板４に用いる場合はさらに、面状光源装置２１の外形サイズを小さくすることができる別の効果を有する。

本実施の形態では導光板５を透明なアクリル樹脂で構成したが、導光板５は例えばポリカーボネート樹脂、ガラスなどで構成することもできる。また、導光板５の反出射面Ｃには、光の伝播方向を乱して出射面Ｂに光を導くための図示しない光散乱部が形成されている。この光散乱部は、光を導光板５の内部に向かって反射する手段として機能する。さらに具体的に例示すれば、前記反射する手段として、導光板５の反出射面Ｃにドットパターンを印刷する方法や、反出射面Ｃを粗面にする方法、微小な球面やプリズムなどの光の伝播方向を変化させる凹凸を反出射面Ｃに形成する方法等がある。

また、導光板５の反出射面Ｃに光散乱部を設けずに、出射面Ｂに梨地処理を施し表面に凹凸をつける場合も同様の効果が得られる。すなわち、導光板５の出射面Ｂに凹凸を設けた場合、当該出射面Ｂから出射される光は、出射面Ｂに設けられた凹凸によって光の伝播方向が散乱される。その結果、出射面Ｂから出射される光の内、いくらかの光が導光板５の内部に向かって反射され、残りの光が出射面Ｂから導光板５の外部に出射される。

従って、仮に導光板５の出射面Ｂのみに梨地処理を施せば、その他の面に反射手段を設けなくても良い。出射面Ｂに施した梨地処理は、例えば反出射面Ｃに施したドットパターン印刷等と同様の作用効果を奏し、反射手段として機能する。

また、導光板５上には、複数の光学シートからなる光学シート類６が配置される。光学シート類６は、例えばレンズシートを拡散シートで挟み込む構成が採られる。また、面状光源装置２１の輝度を向上させる場合は、前記レンズシートの表面に形成されるプリズム方向を考慮して、複数枚のレンズシートを組み合わせても良い。また、前記拡散シートは拡散性を向上させるために、２枚以上を組み合わせて用いることも可能である。

さらに、前記レンズシートの配光特性によっては、光学シート類６の構成例としてレンズシートを１枚とする構成でも良いし、また使用しない構成でも良い。また、光学シート類６は、保護シート、レンズシート又は偏光反射シートを組み合わせても良い。なお、光学シート類６の使用については、求める輝度や配光特性等を鑑みて最適化することが好ましい。

次に、反射シート７には、ＰＰ（ポリプロピレン：polypropylene）又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート：polyethylene terephthalate）に硫酸バリウムもしくは酸化チタンを混ぜ合わせた材料を用いる。また、反射シート７には、樹脂に微細な気泡を形成した材料や、金属板に銀を蒸着した材料、金属板に酸化チタン等を含む塗料を塗布した材料等を用いても良い。なお、反射シート７としては、反射率が９０％以上であることが望ましい。そのため、反射シート７を複数枚重ねることで反射率を上げても良い。反射シート７の反射率を上げることで、開口部での輝度が上昇する。

また、反射シート７の出射面側又は反出射面側に、ドットパターン印刷を施すことで導光板５の出射面Ｂでの輝度均一性を改善する事ができる。さらに、反射シート７に有色の印刷を施すことで、導光板５の光の吸収、又は反射シート７の光の吸収により生じる出射面Ｂでの色変化を相殺することができる。即ち、反射シート７の反出射面側に印刷を施すことで出射面Ｂへの影響を鈍化させることができるため、出射面Ｂでの微妙な輝度ムラや色ムラを補正することができるのである。

本実施の形態では、図１に示すように反射シート７は、導光板５の反出射面Ｃ側に配置されるとともに、ＬＥＤ３側に導光板５の側面（入光面Ａ）まで延在されている。そして、反射シート７は、光源基板４と平行に配置されている。但し、反射シート７は、ＬＥＤ３の部分を避けて配置されている。また、反射シート７を導光板５の側面に配置することで、導光板５の側面から出射された光を再び導光板５に入光させることができる。そのため、この場合、光を効率よく利用することができ、出射面Ｂでの輝度を向上させることができる。また、図１では示していないが、入光面Ａ以外の側面においても反射シート７を配置することで、側面から出射される光を導光板５に戻すことができ、出射面Ｂでの輝度を向上させることができる。

次に、上ケース９は開口部を有し、当該開口部から光を出射させるが、それ以外の部分からは出来る限り外部に光が漏れないように構成されている。本実施の形態では、上ケース９としてアルミニウムを用いたが、ステンレス、鉄等の金属材料や、ＰＣ（ポリカーボネート：polycarbonate）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン：acrylonitrile-butadiene-styrene）等の樹脂材料を用いることができる。

次に、下ケース１０はＬＥＤ３から放出される熱を伝導させ周囲に放出する機能を有している。このため、下ケース１０は強度が強く、熱伝導性が高い金属を使用する。特に熱伝導性が高いアルミニウム筐体を下ケース１０に用いることで、効率よくＬＥＤ３からの熱を筐体に拡散でき、ＬＥＤ３の温度を下げることが出来る。また、下ケース１０に広がった熱を効率よく大気に発散させるためには、下ケース１０を面状光源装置２１の最外周に設ける事が特に好ましい。

樹脂フレーム８は導光板５、反射シート７、光学シート類６を所望の位置に保持し、また、導光板５の側面から出射された光を反射して再び導光板５の側面に入光させるリフレクタとしての機能も有している。導光板５の側面に設けられた凸部は樹脂フレーム８の凹部と嵌合し、導光板５の長辺方向のずれを防止する。また、液晶表示装置１と筐体を取り付ける際のマウンティング用ネジ穴１５や位置決め用ピン等を形成する事ができる。そのため、樹脂フレーム８はＰＣやＡＢＳに酸化チタンを混ぜた白色樹脂材料が好ましい。

図１に示す液晶表示装置１では、面状光源装置２１の開口部上に液晶表示部２が配置されている。つまり、液晶表示部２は、面状光源装置２１の導光板５の出射面Ｂ上に光学シート類６を介して配置されている。面状光源装置２１の上部に配置される液晶表示部２は、液晶の複屈折性を応用した画像表示部である。前述したように、面状光源装置２１上に配置される画像表示部には、文字や絵などの画像を透明板に印刷した看板等でも良い。

液晶表示部２は、基板上に着色層（カラーフィルタ）、遮光層（ブラックマトリクス）、対向電極等が形成された対向基板と、基板上にスイッチング素子となる薄膜トランジスタ（以後ＴＦＴ：Thin Film Transistorと称す）、画素電極等が形成されたＴＦＴアレイ基板とを備えている（図示せず）。そして、液晶表示部２は、対向基板とＴＦＴアレイ基板との間隔を保持するためのスペーサを、対向基板とＴＦＴアレイ基板とを張り合わせるためのシール材と、対向基板とＴＦＴアレイ基板との間に狭持させる液晶と、液晶を注入する注入口の封止材と、液晶を配光させる配向膜と、偏光板とにより構成されている（図示せず）。なお、本発明では、既存の液晶表示部を用いるため、詳細な説明は省略する。

さらに液晶表示装置１には、液晶表示部２やＬＥＤ３を駆動するための回路基板１１（第一の部材）を備えている。回路基板１１はガラスエポキシ（Glass epoxy）等に銅箔パターンが形成されており、複数の電子部品がはんだ（solder）実装されている。回路基板１１は面状光源装置２１の裏面側に主に配置され、ネジ１８にて面状光源装置２１と機械的に締結されている。

また、図１の面状光源装置２１の最下部には、回路基板１１を外部からの機械的圧力や静電気から保護するために保護ケース１２（第二の部材）が取り付けられている。保護ケース１２はアルミニウム材を使用したが、ステンレス、亜鉛めっき鋼板等を用いもよい。また、保護ケース１２の回路基板１１側には回路基板１１や回路基板１１上の電子部品との電気的接触を避けるためにＰＥＴ等の非導電性樹脂性シートが貼り付けられている。

保護ケース１２は面状光源装置２１の裏面にネジ（図示しない）で機械的に締結されているが、カシメ等の他の固定手段で面状光源装置２１と機械的に締結してもよい。また、保護ケース１２には保護ケース１２を取り付け後に回路基板１１上の可変抵抗を変化できるように可変抵抗の近傍に孔（図示しない）を有している。

保護ケース１２は外部からの機械的圧力等が比較的大きくない場合は、ＰＥＴシートで代用することもできる。この場合、回路基板１１との間に絶縁用のシートを張り付ける必要がないため、部品点数を減らす事ができ、コストを抑える事ができる。

次に、ＬＥＤ３から発せられた光が、導光板５の出射面より出射されるまでの光路について説明する。まず、ＬＥＤ３から発せられた光は直接又は、上ケース９または反射シート７で反射して導光板５の入光面Ａに入光する。

入光面Ａより導光板５に入光した光は、導光板５と空気層との境界で全反射を繰り返しながら導光板５内部を伝播する。導光板５の内部を伝播する光は、導光板５の反出射面Ｃに施された図示しないドットパターン印刷で拡散反射される。導光板５の反射面Ｃで光の伝播方向が変えられることで、導光板５と空気層との境界に対して臨界角を満たさない入光角を有する光を導光板５の出射面から出射させることができる。導光板５の出射面Ｂから出射された光は、光学シート類６を介して開口部から液晶表示部２へと入光する。

なお、一部の光は、導光板５の出射面Ｂ以外の面から出射されることになるが、導光板５の反出射面Ｃ及び入光面Ａに配設された反射シート７で反射される。導光板５の側面から出射された光は白色の樹脂フレーム８で反射される。そのため、前記光は、導光板５に再び入光し、導光板５の出射面Ｂ以外から出射されることはない。

本実施の形態では、図１に示すように導光板５の形状は平板状である。しかし、本発明はこれに限定されるわけではなく、導光板５の形状を、例えばＬＥＤ３から離れるにつれて導光板５の厚みが薄くなる楔形にすることで、入光した光を効率よく伝播することができ、前記光を出射面Ｂに効率よく導くことができる。また、導光板５を楔形にすることで、反出射面Ｃにおてい反射シート７で反射される光の量を減らすことができるため、反射シート７での反射ロスを減らし、出射面Ｂから出射される光の量を増加させることができる。

次に、本実施の形態に係る液晶表示装置１において、樹脂フレーム８と下ケース１０の組立及び機械的締結方法について説明する。液晶表示装置１の平面図である図２に記載のIII−III面における断面図を図３に示す。

まず、下ケース１０の出射面側に樹脂フレーム８を配設する。樹脂フレーム８は、導光板５を保持する出射面側の面（第一の面）と、反出射面側の面（第二の面）とを有する。樹脂フレーム８の反出射面側の面（第二の面）には回路基板１１の制限部材（第一の制限部材）としてＬ字形状のＬ字爪Ａ１３が一体形成されている。L字爪Ａ１３は、樹脂フレーム８の反出射面側から略垂直に延在する第一の部分と、この第一の部分から前記反出射面側の面（第二の面）に略平行に屈曲して突き出した第二の部分とを有する。従って、該第二の部分は前記反出射面側の面（第二の面）に対抗する面（第三の面）を有する。また、下ケース１０にはＬ字爪Ａ１３に対応する部分にＬ字爪Ａ用孔１４が形成されている。樹脂フレーム８上のＬ字爪Ａ１３は下ケース１０の反出射面から突き出す形で取り付けられ、樹脂フレーム８の反出射面と下ケース１０の出射面が密着する構成になる。Ｌ字爪Ａ１３以外に、樹脂フレーム８上に形成されたマウンティング用ネジ穴１５や位置決めピン（図示せず）等の面状光源装置２１の最外周に必要な形状についても、これら各箇所に対応する下ケース１０側に穴２０が形成されている。また、金属製の下ケース１０と樹脂フレーム８では熱線膨脹係数が大きく異なる。特に高温時には樹脂フレーム８が膨脹するため、下ケース１０の内側寸法と樹脂フレーム８の最外寸法が同等な場合、樹脂フレーム８が変形し表示品位等に不具合を生じる。このため、高温時でも不具合が生じないようにするため、樹脂フレーム８の最外寸法は下ケース１０の内側寸法より若干小さく製作することが好ましい。更に前記Ｌ字爪Ａ１３の箇所に貫通穴（図示せず）を形成することで、金型成型する際に、スライド金型が不要になり、金型構造が簡略されるため、好ましい。

次に、樹脂フレーム８上に反射シート７、導光板５、光学シート類６の順に設置する。導光板５の側面側には凸形状が左右に形成されており、樹脂フレーム８において前記凸形状に対応する箇所に凹形状が形成され、樹脂フレーム８の凹形状に導光板５の凸形状が嵌め合うことで導光板５の位置が支持される。本形状により、面状光源装置２１に外部からの振動や衝撃が作用した場合にも、導光板５が動いてＬＥＤ３等の他部材が破損することを防いでいる。

光学シート類６は、樹脂フレーム８上に形成された凹形状や、ピン等に図示しない光学シートの凸形状や孔がはまり込むことで位置が支持される。これにより、面状光源装置２１に外部からの振動、衝撃が作用した場合でも、光学シート類６が移動し、光学シート類６同士が擦れて傷等が発生することを防いでいる。

次に、開口部を有する上ケース９を配設する。上ケース９は樹脂フレーム８、導光板５、光学シート類６が出射面方向の位置を支持する機能を有している。上ケース９には図示しない液晶表示部２の位置を支持するストッパー形状が形成されている。さらに、上ケース９と下ケース１０の側面には図示しない引掛け爪等が形成されている。これにより上ケース９と下ケース１０は機械的に締結されている。また引掛け爪の位置、数は面状光源装置２１のサイズ、下ケース１０と上ケース９間にある部材の重量により任意に決定される。

面状光源装置２１の出射面上には上ケース９上の図示しない位置決めストッパー形状にあわせて液晶表示部２が配設される。液晶表示部２には回路基板１１と接続するための図示しないＦＰＣ等が接続されている。

次に、回路基板１１を下ケース１０の反出射面側に取り付ける。下ケース１０の回路基板１１が配設される部分にはあらかじめ回路基板１１と金属製下ケース１０との電気的絶縁を確保するために図示しない樹脂シートを下ケース１０側に貼り付ける。樹脂シート材料にはＰＥＴ等の絶縁部材を用いて、出射面側には下ケース１０との接着のために図示しない粘着材を塗布している。また前記樹脂シートは回路基板１１の外形サイズより大きくすることが望ましい。

次に、回路基板１１の取り付け方法について説明する。前述した樹脂フレーム８の反出射面側に形成されたＬ字爪Ａ１３に設けられた前記第三の面と下ケース１０の反出射面側との間に形成された間隙に回路基板１１の端部をスライドして挿入する。このため、Ｌ字爪Ａ１３と下ケース１０間の間隙は回路基板１１の基板厚とほぼ同等以上が望ましい。ここで、前記間隙は、Ｌ字爪Ａ１３が樹脂フレーム８の反出射面側に形成され、下ケース１０に空いた孔を貫通しているので、回路基板１１の端部に対しては前記第三の面と前記第一の部分と樹脂フレーム８の反出射面側の面（第二の面）とで定義される。また、電子部品は回路基板１１上にＬ字爪Ａ１３が引っかかる部分を避けて実装する。回路基板１１においてＬ字爪Ａ１３の反対側端部は、ネジ１８で下ケース１０と機械的に締結する。最後に回路基板１１を保護する保護ケース１２を図示しないネジ等で締結する。

ここで、樹脂フレーム８にＬ字爪Ａ１３がない場合、樹脂フレーム８に形成されたマウント部２２に出射面と反出射面を結ぶ方向(以下、図１中に示したＺ方向という)の力が作用したとき、反射シート７、導光板５に圧力が作用して、導光板５のドットがつぶれて面状光源装置２１の表示に不具合を生じる。

一方、本実施の形態では、樹脂フレーム８にＬ字爪Ａ１３を形成して、回路基板１１を下ケース１０に組み付けることにより、下ケース１０と樹脂フレーム８のＺ方向が拘束され、これにより、樹脂フレーム８に形成されたマウント部２２にＺ方向に作用した力は、回路基板１１を介して強度が強い金属製の下ケース１０で支えられるために、反射シート７や導光板５への機械的圧力が緩和される。このため、本実施の形態で採用したＬ字爪Ａ１３を樹脂フレーム８に設けて回路基板１１を組み付ける構成は、上記不具合が生じることを防ぐ効果もある。

また、Ｌ字爪Ａ１３による締結ではＺ方向に作用する力のみを拘束し、Ｘ方向、Ｙ方向の力は拘束されない。これにより、特にＬＥＤ光源等、発熱が大きい光源を採用する面状光源装置２１において、前記光源から発生した熱が光源基板４および粘着材１９を通して下ケース１０に発散され、更に樹脂フレーム８にも及ぶため、周囲温度が高温時は樹脂フレーム８が比較的高温になる。その結果、樹脂フレーム８は金属製の下ケース１０やガラスエポキシ製の回路基板１１と比較してＸ方向、Ｙ方向への膨脹度合いが大きい。この場合でも樹脂フレーム８と回路基板１１、下ケース１０がネジ１８等によって両端がＸ方向およびＹ方向に拘束されることがないため、樹脂フレーム８がＸ方向、Ｙ方向に自由に収縮できるため、高温時においても、機械的歪みが少なく信頼性が高い面状光源装置２１を採用した画像表示装置を得る事ができる。

ところで本実施の形態ではＬ字爪Ａ１３は２箇所配置しているが、２箇所に限られるものではなく、１箇所以上で同様の効果を得る事ができることは明白である。また、本実施の形態１ではＬ字爪Ａ１３の断面は“Ｌ”の字型を採用したが、樹脂フレーム８の反出射面側の面と略平行な前記第三の面を持つことができれば、他の形状でもよく、例えば“Ｔ”字形状などでもよい。

また、本実施の形態での下ケース１０と樹脂フレーム８の機械的な締結は、従来の面状光源装置で用いられてきた側面での爪と引掛けによる締結方法より側面の厚みを低減することができ、面状光源装置を狭額縁化することが出来るので好ましい。

実施の形態２．
図４に、本実施の形態に係る液晶表示装置の断面図を示す。本実施の形態に係る液晶表示装置は、回路基板１１（第一の部材）の保護ケース１２（第二の部材）の下ケース１０への取り付け方法に特徴があるため、組立方法および構造に関して、回路基板１１の取り付けまでは基本的に前述の実施の形態１と同様であり、ここでは重複して冗長になるのを避けるため、詳細な説明は省略する。

本実施の形態では樹脂フレーム８には基板固定のＬ字爪Ａ１３以外に保護ケース１２の固定爪としてＬ字爪Ｂ１６（固定部材）が形成されている。また、保護ケース１２の側面には樹脂フレーム８のＬ字爪Ｂ１６が挿入できるＬ字爪Ｂ用孔１７が形成されている。

回路基板をＬ字爪Ａ１３に挿入した後、保護ケース１２を取り付ける際に、樹脂フレーム８のＬ字爪Ｂ１６に保護ケース１２に設けられたＬ字爪Ｂ用孔１７に挿入する。Ｌ字爪Ｂ１６は保護ケース１２を取り付ける際に変形できるように、保護ケース１２と最初に接触する部分にテーパーを形成し、取り付け中にはＬ字爪Ｂ１６が変形して、保護ケース１２が定位置に配設されるとＬ字爪Ｂ１６が保護ケース１２のＬ字爪Ｂ用孔１７に挿入される。その後、ネジ１８等により保護ケース１２の他端を下ケース１０及び樹脂フレーム８に機械的に締結する。これにより、保護ケース１２は面状光源装置２１と機械的に締結されると同時に、前述の実施の形態１同様に樹脂フレーム８と下ケース１０のＺ方向が締結される。保護ケース１２がネジ等の別部材を多用することなく簡単に組立てできる特徴以外の効果は実施の形態１と同様のために説明を省略する。

また、Ｌ字爪Ｂ１６による締結ではＺ方向に作用する力のみを拘束し、Ｘ方向、Ｙ方向の力は拘束されない。これにより、特にＬＥＤ光源等、発熱が大きい光源を採用する面状光源装置２１において、前記光源から発生した熱が光源基板４および粘着材１９を通して下ケース１０に発散され、更に樹脂フレーム８にも及ぶため、周囲温度が高温時は樹脂フレーム８が比較的高温になる。その結果、樹脂フレーム８は金属製の下ケース１０や保護ケース１２と比較してＸ方向、Ｙ方向により膨脹する。この場合でも樹脂フレーム８と下ケース１０、保護ケース１２がネジ１８等によって両端が拘束されることがないため、樹脂フレーム８がＸ方向、Ｙ方向に自由に収縮できるため、高温時においても、機械的歪みが少なく信頼性が高い面状光源装置２１を採用した画像表示装置を得る事ができる。

本実施の形態ではＬ字爪Ａ１３、Ｌ字爪Ｂ１６を併用しているが、Ｌ字爪Ｂ１６のみでも前述した効果を得る事ができる。また、それぞれのＬ字爪の位置、数、形状は全体の構造を鑑みて任意に決定する事ができる。

実施の形態３．
図５に、本実施の形態に係る液晶表示装置の断面図を示す。本実施の形態に係る液晶表示装置は、前述の実施の形態１および２におけるＬ字爪Ａ１３、Ｌ字爪Ｂ１６のL字形の爪状部材の代わりに、樹脂フレーム８の反出射面側から略垂直に延在した凸状部３０（第一の制限部材）の側面に溝を設けている。この溝に回路基板１１や保護ケース１２を挿入することにより、回路基板１１や保護ケース１２を樹脂フレーム８に締結している。その他の部材の組立方法および構造に関しては前述の実施の形態１と同様であり、ここでは重複して冗長になるのを避けるため、詳細な説明は省略する。

図５において、樹脂フレーム８の反出射面側から略垂直に延在した凸状部３０（第一の部分）の側面には、回路基板１１が嵌合し、回路基板１１の板厚や長さに対応して所定の幅と深さを持った溝（第二の部分）が形成されている。さらに詳しくは、前記溝は、回路基板１１を樹脂フレーム８に保持するため、樹脂フレーム８の反出射面側から略垂直の延在する凸状部３０の側面（第一の部分）に設けられており、樹脂フレーム８の反出射面側の面（第二の面）と対抗する面３１（第三の面）を有している。この面３１と下ケース１０の反出射面側との間に形成された間隙に回路基板１１の端部を嵌合する。このため、前記溝の幅および面３１と下ケース１０間の間隙は回路基板１１の基板厚とほぼ同等以上が望ましい。ここで、前記間隙は、凸状部３０が樹脂フレーム８の反出射面側に形成され、下ケース１０に空いた孔を貫通しているので、回路基板１１の端部に対しては前記第三の面と凸状部３０と樹脂フレーム８の反出射面側の面（第二の面）とで定義される。

また、樹脂フレーム８の反出射面側から略垂直に延在した凸状部３２（固定部材）の側面には、保護ケース１２が嵌合するための溝が形成されている。保護ケース１２の端部３３は、前記溝に対応して内側に折り曲げられたＬ字形状をしている。前記溝は、前記端部３３がこの溝に嵌合するように所定の幅と深さを有している。

尚、凸状部３０および３２の位置や前記溝の幅と深さは、面状光源装置２１の周囲温度変化による樹脂フレーム８と回路基板１１の熱膨脹係数の違いや寸法バラつきを考慮して所定の値に設定される。

また、凸状部３０や凸状部３２に設けられた溝による嵌合では、凸状部の位置や上記溝の幅や深さを適切に設定することにより、回路基板１１や保護ケース１２に対するＺ方向に作用する力のみを拘束し、Ｘ方向、Ｙ方向の力が拘束されないようにすることができる。

実施の形態４．
図６に、本実施の形態に係る液晶表示装置の断面図を示す。本実施の形態に係る液晶表示装置では、回路基板１１が前述の実施の形態１乃至３におけるネジ１８の代わりに、樹脂フレーム８の反出射面側から突き出たＬ字爪Ｃ３４（第二の制限部材）によって、樹脂フレーム８に保持される。その他の部材の組立方法および構造に関しては前述の実施の形態１と同様であり、ここでは重複して冗長になるのを避けるため、詳細な説明は省略する。

図６において、樹脂フレーム８の反出射面側から突き出たＬ字爪Ｃ３４は、樹脂フレーム８の反出射面側から略垂直に延在する第三の部分３５と、この第三の部分から前記反出射面側の面（第二の面）に略平行に屈曲して突き出した第四の部分３６とを有する。従って、該第四の部分は前記反出射面側の面（第二の面）に対抗する面３７（第四の面）を有する。

次に、回路基板１１の取り付け方法について説明する。先ず、前述した実施の形態１と同様に樹脂フレーム８の反出射面側に形成されたＬ字爪Ａ１３に設けられた前記第三の面と下ケース１０の反出射面側との間に形成された間隙に回路基板１１の一端をスライドして挿入する。このため、Ｌ字爪Ａ１３と下ケース１０間の間隙は回路基板１１の基板厚とほぼ同等以上が望ましい。また、電子部品は回路基板１１上にＬ字爪Ａ１３が引っかかる部分を避けて実装する。
次に、例えば組立作業者の手作業によってＬ字爪Ｃ３４の前記第三の部分３５を一旦、少し外側に撓ませて、回路基板１１の他端（Ｌ字爪Ｃ側端部）とＬ字爪Ｃ３４との干渉を避け、前記他端を下ケース１０の反出射面側の面（第二の面）と前記面３７との間に形成された間隙に挿入する。その後、作業者がＬ字爪Ｃ３４から手を離すと回路基板１１の他端と下ケース１０とが機械的に締結する。このため、Ｌ字爪Ｃ３４と下ケース１０間の間隙は回路基板１１の基板厚とほぼ同等以上が望ましい。ここで、前記間隙は、Ｌ字爪Ｃ３４が樹脂フレーム８の反出射面側に形成され、下ケース１０に空いた孔を貫通しているので、回路基板１１の他端部に対しては前記第四の面と第三の部分３５と樹脂フレーム８の反出射面側の面（第二の面）とで定義される。
最後に回路基板１１を保護する保護ケース１２を図示しないネジ等で締結する。

また、Ｌ字爪Ｃ３４による締結では前記第三の部分の位置や前記第四の部分の寸法などを適切に設定することにより、回路基板１１や保護ケース１２に対するＺ方向に作用する力のみを拘束し、Ｘ方向、Ｙ方向の力が拘束されないようにすることができる。これにより、高温時においても、機械的歪みが少なく信頼性が高い面状光源装置２１を採用した画像表示装置を得る事ができる。
ところで本実施の形態ではＬ字爪Ｃ３４の個数は特に説明していないが、１箇所以上で同様の効果を得る事ができることは明白である。また、本実施の形態４ではＬ字爪Ｃ３４の断面は“Ｌ”の字型を採用したが、樹脂フレーム８の反出射面側の面と略平行な面３７（第四の面）を持つことができれば、他の形状でもよく、例えば“Ｔ”字形状などでもよい。

ところで、本実施の形態１乃至４に用いられている点光源は、ＬＥＤに限定されるものではない。さらに、ＲＥＤ（赤）、ＧＲＥＥＮ（緑）、ＢＬＵＥ（青）を混ぜて白色光を生成する光源を各実施の形態に適用できることは言うまでもない。また点光源でなく冷陰極管（Cold Cathode Fluorescent Lamp）などの線状光源を使用する事もできる。これまでの実施の形態では導光板を使用した面状光源装置２１について述べているが、導光板がない方式の、光源が出射面の直下に配置される直下型面状光源等でも同様の効果を奏することは言うまでもない。

また、前述の実施の形態１乃至４において、面状光源装置２１上に液晶表示部２を設けた液晶表示装置の例を示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示部２に替えて面状光源装置２１の光を利用して画像を表示する画像表示部（例えば、看板や誘導灯等）を用いても良い。

さらに、前述のように実施の形態１乃至４では光源としてＬＥＤを用いたが、ＬＥＤ以外にレーザーダイオード（Laser Diode）などの点光源を用いても良い。

さらに、ＬＥＤには、青色等の単色を発光する半導体発光素子や、半導体発光素子から発せられる青色光の一部を吸収し黄色の光を発する蛍光体からなる擬似白色ＬＥＤ等を用いる場合がある。また、前述のようにＬＥＤには、ＲＥＤ（赤）、ＧＲＥＥＮ（緑）、ＢＬＵＥ（青）の素子を備えて、３つの単色光に合成光で白色光を発するＬＥＤを用いる場合がある。なお、本実施の形態では擬似白色ＬＥＤをＬＥＤとして使用した。

また、実施の形態１乃至４においては、樹脂フレーム８の高温時の歪みを減少させる例について述べたが、逆に低温時における歪みに対しても実施の形態１および２に記載の方法で同様の効果を奏することは言うまでも無い。
また、実施の形態１乃至４においては、ネジやＬ字爪で回路基板１１を下ケースに固定したが、カシメなど、以外の他の固定手段で面状光源装置２１と機械的に締結してもよい。

さらに、上記実施の形態１乃至４の変形例を挙げる。実施の形態１乃至３においては、前述の様に下ケース１０と回路基板１１との間に図示しない樹脂シートを設置して電気的絶縁を確保した。しかし、下ケース１０の機械的強度が確保できれば、ネジ１８が貫通するネジ孔部を除く回路基板１１の略全体に対応するように下ケース１０の一部を切除して前記樹脂シート無しで絶縁を確保することも可能である。この場合、Ｌ字爪Ａ用孔１４は不要となる（切除部に含まれる）。実施の形態４の変形例では、ネジの代わりにＬ字爪Ｃで回路基板１１を樹脂フレーム８に締結するので、上記切除部は、回路基板１１全体に対応する部分となる。

この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の平面図である。 この発明の実施の形態１に係る液晶表示装置の断面図である。 この発明の実施の形態２に係る液晶表示装置の断面図である。 この発明の実施の形態３に係る液晶表示装置の断面図である。 この発明の実施の形態４に係る液晶表示装置の断面図である。

符号の説明

１ 液晶表示装置、２ 液晶表示部、３ ＬＥＤ、４ 光源基板、５ 導光板、８ 樹脂フレーム、９ 上ケース、１０ 下ケース、１１ 回路基板、１２ 保護ケース、１３ Ｌ字爪Ａ、１４ Ｌ字爪Ａ用孔、１６ Ｌ字爪Ｂ、１７ Ｌ字爪Ｂ用孔、１９ 粘着材、２１ 面状光源装置、３０、３２ 凸状部、３１ 面、３４ Ｌ字爪Ｃ、３７ 平行な面

Claims (9)

1. 光源と、
   該光源からの光を出射する開口部を有する上ケースと、
   前記上ケースと嵌合し、孔を有する下ケースと、
   前記上ケースと前記下ケースの内側に配置された導光板と、
   該導光板を保持する第一の面と、当該第一の面と反対側の第二の面とを有し、前記ケースの孔を貫通する第一の制限部材を有し、該第一の制限部材は前記第二の面から略垂直に延在する第一の部分と、前記第一の部分の一部に接し、前記第二の面に対抗する第三の面を有する第二の部分と、を有する樹脂フレームと、
   前記第二の面と、前記第一の部分と、前記第三の面とで定義される間隙に一部が挿入された第一の部材と、
   を備える面状光源装置。
2. 前記第一の部材は前記樹脂フレームの組成物と異なる熱線膨脹係数を有していることを特徴とする請求項１記載の面状光源装置。
3. 前記第一の部材は、液晶表示部または前記光源を駆動する回路基板であることを特徴とする請求項１または２に記載の面状光源装置。
4. 前記第一の部材を保護し、孔を有する第二の部材を更に備え、
   前記樹脂フレームは、前記第二の面から延在し、前記第二の部材の孔に係合する固定部材を有することを特徴とする請求項１または２に記載の面状光源装置。
5. 点光源と、該点光源を実装し、この点光源を駆動するための配線パターンが設けられた光源基板を有し、前記光源基板を下ケースの側面に密着保持したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の面状光源装置。
6. 前記光源基板を下ケースに粘着材を用いて保持したことを特徴する請求項５記載の面状光源装置。
7. 請求項５または６に記載の面状光源装置であって、前記点光源は発光ダイオードであることを特徴とする面状光源装置。
8. 前記樹脂フレームは、前記第二の面から略垂直に延在する第三の部分と、前記第三の部分の一部に接し、前記第二の面に対抗する第四の面を有する第四の部分とを備え、前記下ケースを貫通する第二の制限部材を有し、
   前記第二の面と、前記第一の部分と、前記第三の面とで定義される間隙に、その一端が挿入され、前記第二の面と、前記第三の部分と、前記第四の面とで定義される間隙に、他端が保持された第一の部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の面状光源装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか一つに記載の面状光源装置と、
   前記面状光源装置上に、面状光源から出射される光により画像を表示する画像表示部と、を備える画像表示装置。

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