JP2009245884A - 面光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示面からの光取出し効率を確保しつつ、熱又は吸湿による導光体の寸法の変化で光源ユニットの損傷や特性劣化を生じることがない面光源装置を提供する。
【解決手段】面光源装置１において、半導体発光素子が透明樹脂部により覆われた光源ユニット４Ｂと、光源ユニット４Ｂと対向する側面３Ｂを有する導光体３と、一方の側に光源ユニット４Ｂが固定され、他方の側に導光体３が固定され、透明樹脂部と側面３Ｂとの間に隙間を有し、光源ユニット４Ｂと導光体３との間を連結する保持体５Ｂとを備え、光源ユニット４Ｂは導光体３の伸縮に対して可動し、保持体５Ｂは導光体３の伸縮に対して光源ユニット４Ｂの透明樹脂部と導光体３の側面３Ｂとの間の距離を一定に保持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、面光源装置に関し、特に光源ユニットから出射される光を導光体を通して出力する面光源装置に関する。

液晶面光源装置の面光源装置は、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ている。この光源ユニットから出射された光は導光体の側面から入射される。導光体は、光源ユニットから出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）の他に半導体発光素子の光取り出し面側を透明樹脂（半導体発光素子から出射する光に対して波長変換させる蛍光体を含んでも良い。）で覆われた半導体発光装置があり、このような光源ユニットを組み込んだ面光源装置が開発されている。

なお、この種の液晶面光源装置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

前述の半導体発光装置を光源ユニットとして組み込んだ面光源装置においては、以下の点について配慮がなされていなかった。

光源ユニットとこの光源ユニットから出射される光を入射する導光体の側面との間は常に一定の間隔において維持される必要がある。半導体発光装置の光取り出し面と導光体の側面との間隔が大きい場合、半導体発光装置から照射される光が導光体の側面に入射される前に光漏れを生じ、導光体に効率良く光を入射することができないので、面光源装置の全体の輝度が低下する。

また、半導体発光装置の光取り出し面と導光体の側面との間隔が小さい場合、光源ユニットの発光動作に伴う発熱、使用環境温度の変化や吸湿により導光体に伸張が生じ、光源ユニットに導光体の側面が接触し、光源ユニットに不必要な応力が加わる。特に、半導体発光装置は冷陰極放電管に比べて発熱するため、導光体から受ける不必要な応力は冷陰極放電管に比べて顕著になる。更に、この応力は半導体発光装置の透明樹脂若しくは半導体発光装置内部の半導体発光素子の電極と半導体発光装置の外部の電極とを電気的に接続するワイヤや半導体発光素子そのものに伝達され、光源ユニットの損傷若しくは特性劣化が生じる。導光体は光透過性を有する樹脂により製造されており、線膨張率が大きく、特に板厚が薄く光出力面（光取り出し面）が大きな導光体においては光出力面方向の熱又は吸湿による伸張率が非常に大きい。

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、表示面からの光取出し効率を確保しつつ、熱又は吸湿による導光体の寸法の変化で光源ユニットの損傷や特性劣化を生じることがない面光源装置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面光源装置は、半導体発光素子が透明樹脂部により覆われた光源ユニットと、光源ユニットの透明樹脂部と対向する側面を有する導光体と、一方の側に光源ユニットが固定され、他方の側に導光体が固定され、透明樹脂部と側面との間に隙間を有し、光源ユニットと導光体との間を連結する保持体と、を備え、光源ユニットは導光体の伸縮に対して可動し、保持体は導光体の伸縮に対して光源ユニットの透明樹脂部と導光体の側面との間の距離を一定に保持することを特徴とする。

実施の形態に係る面光源装置は、半導体発光素子が透明樹脂部により覆われた光源ユニットと、光源ユニットの透明樹脂部と対向する側面を有する導光体と、一方の側に光源ユニットが固定され、他方の側に導光体が固定され、透明樹脂部と前記側面との間に隙間を有し、光源ユニットと導光体との間を連結する保持体と、光源ユニット及び導光体の外側に配設され、導光体の光出力面に対向する内面を有するシャーシとを備え、光源ユニット及び保持体は前記シャーシに固着されておらず可動するように光源ユニットの導光体との反対側はシャーシとの間に空間が設けられていることを特徴とする。

また、実施の形態に係る特徴の面光源装置において、光出力面に対向する内面を有するシャーシの主面に一端が熱的に接触され、前記光源ユニットに他端が熱的に接触され、前記光源ユニットに固着された放熱体を更に備えることが好ましい。

実施の形態に係る特徴の面光源装置において、導光体と保持体とが導光体の光出力面又はこの光出力面に対向する裏面の中央で固定されていることが好ましい。

実施の形態に係る特徴の面光源装置において、保持体は、導光体の光出力面又はこの光出力面に対向する裏面の中央に対して対称に複数配設されていることが好ましい。

実施の形態に係る特徴の面光源装置において、導光体の光出力面に対向する表示パネルを更に備え、保持体は、表示パネルの非有効領域において導光体の光出力面の少なくとも一部と光出力面に対向する裏面の少なくとも一部との両面を挟持していることが好ましい。

実施の形態に係る特徴の面光源装置において、保持体の線膨張係数は導光体の線膨張係数と同じであることが好ましい。

実施の形態に係る特徴の面光源装置において、保持体と導光体との固定は、いずれか一方に配設された突起といずれか他方に配設された穴との嵌合により行われることが好ましい。

本発明によれば、表示面からの光取出し効率を確保しつつ、熱又は吸湿による導光体の寸法の変化で光源ユニットの損傷や特性劣化を生じることがない面光源装置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、面光源装置として大画面を有する薄型液晶表示装置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液晶表示装置用の面光源装置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膜液晶面光源装置、又は３２インチ未満の画面サイズを有する薄型液晶面光源装置にも適用することができる。

（第１の実施の形態）
［面光源装置の全体構成］
図１及び図２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る面光源装置１は、表示パネル２と、表示パネル２の表示面２Ａと反対の一表面（裏面）２Ｂに対向して光出力面（表面）３Ａが配設された導光体３と、導光体３の光出力面３Ａと反対の裏面３Ｃに対向する主面（底面）１１Ｔが配設されたシャーシ（バックシャーシ）１１と、シャーシ１１の主面１１Ｔ上において導光体３の一側面（図１中、左側側面。図２中、下側低面。）３Ｂに対向する面が光取り出し面側となるように配設され、導光体３の一側面３Ｂに光を入射させる第１の光源ユニット４Ｂと、導光体３と第１の光源ユニット４Ｂとの間を機械的に連結し、第１の光源ユニット４Ｂがシャーシ１１に固着されておらずシャーシ１１に対して可動することができ、第１の光源ユニット４Ｂの被連結部から導光体３の被連結部との間の距離を一定に保持する第１の保持体５Ｂとを備える。

更に、面光源装置１は、シャーシ１１の主面１１Ｔ側において、導光体３の一側面３Ｂと反対の他側面（図１中、右側側面。図２中、上側上面）３Ｔに対向する面が光取り出し面側となるように配設され、導光体３の他側面３Ｔに光を入射させる第２の光源ユニット４Ｔと、導光体３と第２の光源ユニット４Ｔとの間を機械的に連結するとともにシャーシ１１に固着されておらずシャーシ１１に対して可動することができ、第２の光源ユニット４Ｔの被連結部から導光体３の被連結部との間の距離を一定に保持する第２の保持体５Ｔとを備える。

［導光体の構成］
導光体３は、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、短手方向の縦（側面３Ｒ，側面３Ｌ）が４２０ｍｍ−４４０ｍｍ、長手方向の横（側面３Ｔ，側面３Ｂ）が７１０ｍｍ−７３０ｍｍ、厚さ４．０ｍｍ−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から照射された光を導光体３の長手方向の一側面３Ｂから入射し及び第２の光源ユニット４Ｔから照射された光を他側面３Ｔから入射し、導光体３の内部において入射された光を表示パネル２において均等になるように光を拡散し、導光体３の光出力面３Ａから均等に拡散された光を表示パネル２の表示面２Ａに出力する。導光体３は、高い光透過性を有し、耐熱性に優れ、透明熱可塑性樹脂として例えばポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭA）、スチレン−メタクリル酸メチル共重合樹脂等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂が好ましく、その中でも光透過率、耐熱性、力学特性、成形性の面からアクリル系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂を実用的に使用することが好ましい。

導光体３の光出力面３Ａの一側面３Ｂの近傍には第１の被連結部３１、他側面３Ｔの近傍には第２の被連結部３２が配設されている。ここで、第１及び第２の被連結部３１、３２が配設された一及び他側面３Ｂ、３Ｔの近傍とは、表示パネル２の画像表示領域（有効領域）の外側に相当する領域（非有効領域）であってベゼル１０の窓１０Ｗから導光体３の一及び他側面３Ｂ、３Ｔまでの間の領域内である。

図２に示すように、第１の被連結部３１は導光体３の一側面３Ｂの近傍において光出力面３Ａの中央線Ａ−Ａ（導光体３の短手方向に平行な中央線）上に配設されている。また、第２の被連結部３２は導光体３の一側面３Ｔの近傍において光出力面３Ａの中央線Ａ−Ａ上に配設されている。この第１の被連結部３１及び第２の被連結部３２は、導光体３の中央線Ａ−Ａと第１及び第２光源ユニット４Ｂ、４Ｔの中央との位置合わせのために設けられている。ここで、第１の被連結部３１及び第２の被連結部３２は図２に示すように導光体３の水平方向（導光体３の長手方向）Ｈの伸縮の起点として作用する。つまり、第１及び第２の被連結部３１、３２は、それを基準として、導光体３の図２中左側半分の水平方向Ｈの伸縮を制御するとともに、導光体３の図２中右側半分の水平方向Ｈの伸縮を制御するようになっている。ここで、導光体３の伸縮とは、面光源装置１が使用される環境温度の変化や湿度の変化、第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの発光動作に伴う温度変化等によって導光体３に体積膨張が生じ又は体積収縮が生じ、導光体３が伸び縮みするという意味で使用される。

更に、導光体３の第１の被連結部３１及び第２の被連結部３２は、導光体３の垂直方向（導光体３の短手方向）Ｖの伸縮による第１又は第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの発光面と導光体３の間の距離の変化を吸収し、かつ双方の間を機械的に連結する被位置決め部である。第１の実施の形態において、第１及び第２の被連結部３１、３２は、光出力面３Ａの表面から導光体３の厚さ方向に掘り下げた凹部により構成されている。この凹部の開口形状は第１の実施の形態において真円である。

面光源装置１の画面サイズが３２インチにおいて、導光体３の厚さが例えば４．５ｍｍの場合、第１及び第２の被連結部３１、３２の開口寸法は例えば直径２．０ｍｍ−１０．０ｍｍ好ましくは３．０ｍｍ−８．０ｍｍに設定される。第１及び第２の被連結部３１、３２の開口寸法が２ｍｍ未満であると、第１及び第２の被連結部３１、３２に嵌合される第１及び第２の保持体５Ｂ、５Ｔの第１及び第２の連結部５５、５６の機械的強度が不足し、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔと導光体３との位置決めが不十分となり、一方、第１及び第２の被連結部３１、３２の開口寸法が１０ｍｍを越えると、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔから入射された光が第１及び第２の被連結部３１、３２で乱反射して、導光体３の中央側（第１の被連結部３１における第１の光源ユニット４Ｂと反対側であって第２の被連結部３２における第２の光源ユニット４Ｔと反対側）の領域に発生する暗部が容易に視認されるようになり、好ましくない。

また、第１及び第２の被連結部３１、３２の深さは例えば１．０ｍｍから導光体３の板厚の２／３であり、好ましくは１．０ｍｍから導光体３の板厚の１／２に設定される。第１及び第２の被連結部３１、３２の深さが導光体３の板厚の２／３を越えると、導光体３の中央側に発生する暗部が容易に視認されるようになり、好ましくない。なお、上記の点が問題にならない場合、第１の被連結部３１、第２の被連結部３２は、いずれも凹部に限定されるものではなく、通し穴であってもよい。

第１の実施の形態において、図２に示すように、第１の被連結部３１は導光体３の光出力面３Ａの下辺中央に１個配設され、同様に第２の被連結部３２は導光体３の光出力面３Ａの上辺中央に１個配設されているが、本発明はこの配設個数に限定されるものではない。これについては、本発明の第３の実施の形態において説明する。

なお、図２において、符号３Ｌは導光体３の左側面であり、符号３Ｒは導光体３の右側面である。

また、第１の実施の形態において、導光板３は平坦な平板でなくても良く、導光板３の表面にドット印刷を施したものであっても、光出力面３Ａ及び裏面３Ｃ表面に微細パターンの溝を有するものであっても良い。光出力面３Ａ及び裏面３Ｃ表面に微細なパターンの溝を配設して光を制御すると、光の利用効率が高くより好ましい。例えば、光出力面３Ａ表面に等間隔で複数並んだ導光体３の短手方向に平行な溝、裏面３Ｃに等間隔で複数並んだ導光体３の長手方向に平行な溝を形成しても良い。

止め穴の加工は特に限定されないが、ＮＣルーター、ボール盤等の加工機により後加工で賦形しても、押出し成形や射出成形の型に凸部を設け成形時に同時に賦形しても良い。

［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装置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、半導体発光装置４２の土台となる基板４１と、基板４１上の半導体発光装置４２とを備えて構成されている。半導体発光装置４２は、カップ形状の反射を有する土台４５と、カップ形状の土台４５内に１つ又は複数配設された半導体発光素子（半導体発光チップ）４３と、この半導体発光素子４３を被覆し少なくとも半導体発光素子４３から出射する光に対して光透過性を有する透明樹脂部４４と、外部へ導出された外部端子４６と、半導体発光素子４３の電極と外部端子４６との間を電気的に接続する配線導体とを備えている。なお、本発明では半導体発光装置４２の透明樹脂部４４とその外側との界面が発光面となる。第１の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装置４２が実装され（モジュール化され）、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、半導体発光装置４２とを備えて構成されている。

［保持体の構成］
図１に示すように、第１の保持体５Ｂは、第１の実施の形態において、一方の側（図１中左側）を第１の光源ユニット４Ｂに固定し、他方の側（図１中右側）を導光体３の一側面３Ｂの近傍に固定している。第１の保持体５Ｂは、表示パネル２の非有効領域において導光体３の光出力面３Ａの少なくとも一部と光出力面３Ａに対向する裏面３Ｃの少なくとも一部との両面を挟持し、第１の光源ユニット４Ｂと導光体３との間を機械的に連結する。

図３に示すように、第１の保持体５Ｂの第１の光源ユニット４Ｂ側の一端には位置決め部５１が配設されている。この位置決め部５１は第１の光源ユニット４Ｂの基板４１に配設された被位置決め部４５に嵌合し、第１の光源ユニット４Ｂに対する第１の保持体５Ｂの位置決めがなされる。第１の実施の形態において、第１の保持体５Ｂの位置決め部５１は基板４１側に突出する位置決め用突起により構成され、第１の光源ユニット４Ｂの基板４１に配設された被位置決め部４５は位置決め用穴により構成されている。ここでは、位置決め用穴は、通し穴であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、止め穴により構成してもよい。

図４に示すように、第１の保持体５Ｂの第１の光源ユニット４Ｂ側の一端には更に取り付け部５２が配設されている。この取り付け部５２は、第１の光源ユニット４Ｂの導光体３の光出力面３Ａ側とこの光出力面３Ａに対向する裏面３Ｃ側との双方に配設されている。取り付け部５２は第１の実施の形態において第１の光源ユニット４Ｂの基板４１の裏面側に噛み合う爪により構成されている。第１の保持体５Ｂは適度な弾性変形が可能な材料により構成されている。そして、取り付け部５２は、この弾性変形の範囲内において基板４１の幅より大きく押し広げられ、基板４１の裏面に引っ掛けることにより、基板４１に簡易に装着される。

そして、図５に示すように、第１の保持体５Ｂの位置決め部５１、取り付け部５２のそれぞれを、適度な間隔を有し、導光体３の一側面３Ｂに沿って交互に配設されている。

第１の保持体５Ｂには、第１の光源ユニット４Ｂの発光動作によって発生する熱や環境温度に対して導光体３の材料とほぼ同じ線膨張係数（線膨張率）を有している事が望ましい。更に、第１の光源ユニット４Ｂから照射される光を導光体３の一側面３Ｂに効率良く伝達することができる高い反射率を有し、かつ成型加工が容易に行える高い加工性を有する材料により構成されている事が好ましい。第１の実施の形態において、導光体３には例えばＰＭＭＡを、第１の保持体５Ｂには、例えばポリカーボネート樹脂を実用的に使用することができる。

図１及び図２に示すように、更に、第１の保持体５Ｂには、導光体３の第１の被連結部３１に対応する領域に第１の連結部５５が配設されている。この第１の連結部５５は、第１の被連結部３１に嵌合し、第１の光源ユニット４Ｂと導光体３との間を機械的に連結する。第１の連結部５５は、第１の実施の形態において第１の被連結部３１が止め穴により構成されているので、第１の被連結部３１に嵌合する突起により構成されている。

第２の保持体５Ｔは、第１の実施の形態において、一方の側（図１中右側を第２の光源ユニット４Ｔに固定し、他方の側（図１中左側）を導光体３の他側面３Ｔの近傍に固定している。第２の保持体５Ｔは、第１の保持体５Ｂと同様の構成を有しているので、ここでは説明を省略する。

図６は第１の光源ユニット４Ｂの透明樹脂部４４と導光体３の一側面３Ｂとの間の距離（ＧＡＰ）と導光体３の光出力面３Ａにおける輝度との関係、並びに第２の光源ユニット４Ｔの透明樹脂部４４と導光体３の他側面３Ｔとの間の距離（ＧＡＰ）と導光体３の光出力面３Ａにおける輝度との関係を示す。図６中、横軸は導光体３の一側面３Ｂ（０ｍｍ）から導光体３の他側面３Ｔまでの距離を示し、縦軸は輝度（ｃｄ／ｍ²）を示す。

図６に示すように、第１の光源ユニット４Ｂから出射された光は導光体３の一側面３Ｂから入射され、第２の光源ユニット４Ｔから出射された光は導光体３の他側面３から入射される。導光体３の中央部分においては、第１の光源ユニット４Ｂから出射された光と第２の光源ユニット４Ｔから出射された光とが合成され、光出力面３Ａから出力される光の輝度が最も高くなる。ここで、第１の光源ユニット４Ｂの透明樹脂部４４から導光体３の一側面３Ｂまでの距離（ＧＡＰ）並びに第２の光源ユニット４Ｔの透明樹脂部４４から導光体３の他側面３Ｔまでの距離（ＧＡＰ）が小さいほど光出力面３Ａから出力される光の輝度は大きく、逆に距離（ＧＡＰ）が大きいほど光漏れにより光出力面３Ａから出力される光の輝度は小さくなる。すなわち、距離（ＧＡＰ）が変化することにより光出力面３Ａから出力される光の輝度が大きく変化する。具体的には、距離（ＧＡＰ）が１ｍｍ変化すると、光出力面３Ａから出力される光の輝度が数十ｃｄ／ｍ²−数百ｃｄ／ｍ²の幅で変化する。従って、光出力面３Ａから出力される光の輝度を高く保つためには、第１の光源ユニット４Ｂの透明樹脂部４４から導光体３の一側面３Ｂまでの距離（ＧＡＰ）並びに第２の光源ユニット４Ｔの透明樹脂部４４から導光体３の他側面３Ｔまでの距離（ＧＡＰ）を出来る限り近くすることが必要である。その意味では、距離（ＧＡＰ）を０ｍｍに設定すれば最も大きな光の輝度を得ることができる。ところが、導光体３は熱若しくは吸水による伸縮が生じるので、この導光体３の伸張によって第１の光源ユニット４Ｂ並びに第２の光源ユニット４Ｔに損傷を与えないためには、第１の光源ユニット４Ｂの透明樹脂部４４から導光体３の一側面３Ｂまでの十分な距離（ＧＡＰ）並びに第２の光源ユニット４Ｔの透明樹脂部４４から導光体３の他側面３Ｔまでの十分な距離（ＧＡＰ）を設定する必要がある。

例えば、３２インチの画面サイズにおいて導光体３としてＰＭＭＡを用いた場合、室温２０度から７０度に温度が上昇すると、導光体３は、長辺において約２．７ｍｍ、短辺において約１．５ｍｍの伸びを生じる。また、導光体３は２％の吸水によって長辺において約３．１ｍｍ、短辺において約１．８ｍｍの伸びを生じる。つまり、線膨張係数及び吸水率を考慮すると、導光体３は、長辺において約５．８ｍｍ、短辺において約３．３ｍｍの伸びを生じる。

このような観点から、第１及び第２の保持体５Ｂ、５Ｔで熱又は吸湿で導光体３が伸張したことによる第１の光源ユニット４Ｂと導光体３の一側面３Ｂとの間の距離（ＧＡＰ）並びに第２の光源ユニット４Ｔと導光体３の他側面３Ｔとの間の距離（ＧＡＰ）を吸収しつつ、これらの距離（ＧＡＰ）が０．１ｍｍ−１．０ｍｍの範囲内に設定されることが好ましい。第１の実施の形態に係る面光源装置１においては、これらの距離（ＧＡＰ）は０．５ｍｍに設定されている。

なお、第１の保持体５Ｂと第１の光源ユニット４Ｂとの固定、第２の保持体５Ｔと第２の光源ユニット４Ｔとの固定、第１の保持体５Ｂと導光体３との固定、並びに第２の保持体５Ｔと導光体３との固定には、ビス止め、ねじ止め、粘着テープ等を使用してもよい。

［放熱体の構成］
図１、図３及び図４に示すように、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔとシャーシ１１との間には第１及び第２の放熱体６Ｂ、６Ｔが配設されている。第１の放熱体６Ｂはシャーシ１１の主面（面光源装置１の底面）１１Ｔとの間に主面１１Ｔに平行な第１の部分６Ｂ１と、第１の部分６Ｂ１から第１の光源ユニット４Ｂの基板４１の裏面（基板４１に実装された第１の光源ユニット４Ｂとは反対側）へと延伸している第２の部分６Ｂ２とで構成され、放熱体６Ｂの断面はＬ字形状を有している。第２の放熱体６Ｔはシャーシ１１の主面（面光源装置１の底面）１１Ｔとの間に主面１１Ｔに平行な第１の部分６Ｔ１と、第１の部分６Ｔ１から第２の光源ユニット４Ｔの基板４１の裏面（基板４１に実装された第２の光源ユニット４Ｔとは反対側）へと延伸している第２の部分６Ｔ２とで構成され、放熱体６Ｔの断面はＬ字形状を有している。さらに、第１の放熱体６Ｂの第２の部分６Ｂ２、第２の放熱体６Ｔの第２の部分６Ｔ２のそれぞれとシャーシ１１との間には、導光体３が加熱又は吸湿により伸張した際に可動出来るように空間７０が設けられており、放熱体６とシャーシ１１とは固着されておらず可動自在であり、放熱体６は導光体３の伸縮に対してシャーシ１１内面を摺動（スライド）することができる。第１及び第２の放熱体６Ｂ、６Ｔ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。

第１の実施の形態において、第１及び第２の放熱体６Ｂ、６Ｔ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、第１及び第２の放熱体６Ｂ、６Ｔ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、第１及び第２の放熱体６Ｂ、６Ｔ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を有し、熱伝導性を有しかつ接着性を有する粘着性テープにより絶縁性を確保しつつ機械的にかつ熱的に接続される。なお、図７に示すように、第１の放熱体６Ｂの第１の部分６Ｂ１はシャーシ１１の主面１１Ｔに沿って導光体３の一側面３Ｂ側から導光体３の中央部分付近まで延伸させ、第２の放熱体６Ｔの第１の部分６Ｔ１はシャーシ１１の主面１１Ｔに沿って導光体３の他側面３Ｔ側から導光体３の中央部分付近まで延伸させても良い。但し、図１に示すように、導光体３の中央部分付近まで延伸した第１の放熱体６Ｂの第１の部分６Ｂ１と第２の放熱体６Ｂの第２の部分６Ｔ１とは接触しておらず、相互間に隙間（空間）を有する事によって、第１及び第２のの放熱体６Ｂ、６Ｔがシャーシ１１の主面１１Ｔに対して可動しながら熱又は吸湿による導光体３の変化による第１の光源ユニット４Ｂと導光体３の一側面３Ｂとの間の距離（ＧＡＰ）並びに第２の光源ユニット４Ｔと導光体３の他側面３Ｔとの間の距離（ＧＡＰ）を吸収する事ができる。

［筐体の構成］
図１乃至図４に示すように、面光源装置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、第１の保持体５Ｂ、第２の保持体５Ｔ及び放熱体６が少なくとも配設されている。

第１の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、熱伝導性に優れ、成型加工が容易に行なえ、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等の金属材料により構成されている。

［面光源装置の特徴（動作）］
次に、第１の実施の形態に係る面光源装置１の動作について、図１乃至図４を用いて簡単に説明する。

まず最初に、面光源装置１において、例えば表示パネル２の表示動作の開始に伴い、第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの発光動作が開始される。この第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの発光動作によって、第１の光源ユニット４Ｂから照射された光は導光体３の一側面３Ｂから導光体３の内部に拡散され、第２の光源ユニット４Ｔから照射された光は導光体３の他側面３Ｔから導光体３の内部に拡散される。これらの光は導光体３の光出力面３Ａから出力され、この出力された光は表示パネル２の裏面２Ｂから表示パネル２を透過して出力される。この結果、表示パネル２の画像表示面２Ａにおいては、均一かつ鮮やかな輝度を有する光を表示することができる。

ここで、第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの発光動作が開始されると、この第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔを中心としてその周囲に発光動作に伴う熱が発生する。この熱の発生により、導光体３に体積膨張が生じる。

導光体３の中央線Ａ−Ａ上の第１の被連結部３１、第２の被連結部３２が第１の保持体５Ｂの第１の連結部５５、第２の保持体５Ｔの第１の連結部５６と嵌合されているので、第１の被連結部３１、第２の被連結部３２が導光体３の水平方向Ｈの伸びの起点となる。よって、導光体３の体積膨張による伸張が生じても、導光体３の中央線Ａ−Ａと第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔそれぞれの中央とがずれる事なく、さらに、第１及び第２の保持体５Ｂ、５Ｔが導光体３の垂直方向Ｖの伸びによる第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔのそれぞれの透明樹脂部４４から導光体３の一側面３Ｂ及び他側面３Ｔまでの距離（ＧＡＰ）が小さくなることを第１及び第２の光源ユニット４Ｂがシャーシ１１内面を可動（摺動）することにより抑制する事ができる。

更に、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する熱は、放熱体６を通じてシャーシ１１側に伝達される。従って、導光体３の第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔ近傍の温度上昇を減少することができる。更に、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔとともに放熱体６も移動する事によって、第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔの移動に伴う放熱性の低下を抑制する事ができる。以上のように温度上昇を抑制することができるので、導光体３の全体の温度分布を均一化することができ、光照射面３Ａから出力される光斑の発生を防止することができる。

ここでは、面光源装置１の温度上昇に伴う導光体３の伸びの場合の動作について説明したが、第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの発光動作が終了し、温度降下により導光体３に縮みが生じる場合の動作は上記の説明と逆の動作であるので、この逆の動作の説明は省略する。また、導光体３が吸水に伴い伸縮する場合の第１及び第２の光源ユニット４Ｂ、４Ｔ及び放熱体６の動作は上記と同様であるので、ここでの説明は省略する。

以上説明したように、このように構成される第１の実施の形態に係る面光源装置１においては、表示面からの光取り出し効率を確保しつつ、過熱又は吸湿による導光体３の寸法変化で第１の光源ユニット４Ｂ及び第２の光源ユニット４Ｔの損傷や特性劣化を生じることがない。

更に、第１の実施の形態に係る面光源装置１においては、第１の光源ユニット４Ｂの発光動作により発生する熱をシャーシ１１に伝達する放熱体６を備えたので、光斑の発生を防止することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、前述の第１の実施の形態に係る面光源装置１の導光体３の側面３Ｌ、３Ｒにも光源ユニット４Ｌ、４Ｒを配設し、放熱体６の構成を代えた例を説明するものである。

［放熱体の第２の構成］
図８に示すように、第３の実施の形態に係る面光源装置１は、第１の光源ユニット４Ｂ（図８中下）側の一端に第１の光源ユニット４Ｂを固定し、他端をシャーシ１１の主面１１Ｔに沿って導光体３の一側面３Ｂから中央部分（図８中中央）まで延伸させた第１の放熱体６Ｂと、第２の光源ユニット４Ｔ（図８中上）側の一端に第２の光源ユニット４Ｔを固定し、他端をシャーシ１１の主面１１Ｔに沿って導光体３の他側面３Ｔから中央部分（図８中中央）まで延伸させた第２の放熱体６Ｔとを備え、更に第３の光源ユニット４Ｌ（図８中左）側の一端に第３の光源ユニット４Ｌを固定し、他端をシャーシ１１の主面１１Ｔに沿って導光体３の左側面３Ｌから中央部分（図８中中央）まで延伸させた第３の放熱体６Ｌと、第４の光源ユニット４Ｒ（図８中右）側の一端に第４の光源ユニット４Ｒを固定し、他端をシャーシ１１内面に沿って導光体３の右側面３Ｒから中央部分（図８中中央）まで延伸させた第４の放熱体６Ｒとを備えている。つまり、１つの放熱体が導光体３の一側面３Ｂ側、他側面３Ｔ側、左側面３Ｌ側、右側面３Ｒ側に、対角線に沿って４分割されている。

第１の放熱体６Ｂは第１の光源ユニット４Ｂ及び第１の保持体５Ｂを介して導光体３の一側面３Ｂに固定され、第２の放熱体６Ｔは第２の光源ユニット４Ｔ及び第２の保持体５Ｔを介して導光体３の他側面３Ｔに固定されている。

第１の放熱体６Ｂは、第１の光源ユニット４Ｂの発光動作に伴う熱をシャーシ１１に伝達するとともに、熱又は吸水による導光体３の伸縮に対してシャーシ１１内面を摺動する。同様に、第２の放熱体６Ｔは、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に伝達するとともに、熱又は吸水による導光体３の伸縮に対してシャーシ１１内面を摺動する。第３の放熱体６Ｌは、第３の光源ユニット４Ｌの発光動作に伴う熱をシャーシ１１に伝達するとともに、熱又は吸水による導光体３の伸縮に対してシャーシ１１内面を摺動する。第４の放熱体６Ｒは、第４の光源ユニット４Ｒの発光動作に伴う熱をシャーシ１１に伝達するとともに、熱又は吸水による導光体３の伸縮に対してシャーシ１１内面を摺動する。つまり、第２の構成に係る放熱体においては、導光体３の一側面３Ｂ側の第１の光源ユニット４Ｂ、他側面３Ｔ側の第２の光源ユニット４Ｔ、左側面３Ｌ側の第３の光源ユニット４Ｌ、右側面３Ｒ側の第４の光源ユニット４Ｒのいずれもが可動自在に構成されている。

但し、図８に示すように、導光体３の中央部分付近まで延伸した第１の放熱体６Ｂ、第２の放熱体６Ｂ、第３の放熱体６Ｌ、第４の放熱体６Ｒのそれぞれは互いに接触しておらず、相互間に隙間を有する事によって、第１乃至第４の放熱体６Ｂ、６Ｔ、６Ｌ、６Ｒのそれぞれがシャーシ１１の主面１１Ｔに対して可動し、熱又は吸湿による導光体３の伸縮に伴う第１の光源ユニット４Ｂと導光体３の一側面３Ｂとの間の距離（ＧＡＰ）、第２の光源ユニット４Ｔと導光体３の他側面３Ｔとの間の距離（ＧＡＰ）、第３の光源ユニット４Ｌと導光体３の右側面３Ｌとの間の距離（ＧＡＰ）、並びに第４の光源ユニット４Ｔと導光体４の左側面３Ｌとの間の距離（ＧＡＰ）を一定に保持することができる。

このように構成される第２の実施の形態に係る面光源装置１においては、前述の第１の実施の形態に係る面光源装置１により得られる作用効果と同様の作用効果を奏することができる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、前述の第１の実施の形態に係る面光源装置１の導光体３の構成並びに第１の保持体５Ｂ及び第２の保持体５Ｔの構成を代えた例を説明するものである。

［面光源装置及び導光体の構成］
第３の実施の形態に係る面光源装置１の導光体３は、図９に示すように、一側面３Ｂ側に配設される第１の被連結部３１に加えてこの一側面３Ｂ側に第１の被連結部３１Ｌ及び３１Ｒが配設され、他側面３Ｔ側に配設される第２の被連結部３２に加えてこの他側面３Ｔ側に第２の被連結部３２Ｌ及び３２Ｒが配設される。図９においては図示しないが、面光源装置１においては、第１の被連結部３１Ｌ及び３１Ｒに対応する領域に第１の保持体５Ｂの第１の連結部５５が配設され、第２の被連結部３２Ｌ及び３２Ｒに対応する領域に第２の保持体５Ｔの第２の連結部５６が配設される。

第１の被連結部３１Ｌは、第１の被連結部３１を中心として導光体３の第１の被連結部３１と左側面３Ｌとの間に配設されている。第１の被連結部３１Ｌは、水平方向Ｈの伸縮を勘案し、第１の実施の形態において、第１の被連結部３１よりも水平方向Ｈに長い長軸を有する長穴（又はスリット）により構成されている。この長穴は止め穴若しくは通し穴のいずれにより構成してもよい。第１の被連結部３１Ｒは、導光体３の第１の被連結部３１と右側面３Ｒとの間に配設されている。第１の被連結部３１Ｒは、第１の被連結部３１Ｌと同様に第１の被連結部３１よりも水平方向Ｈに長い長軸を有する長穴により構成されている。また、第１の被連結部３１Ｒは導光体３の中心線（第１の被連結部３１）に対して第１の被連結部３１Ｌと対称に構成されている。

第２の被連結部３２Ｌは、導光体３の第２の被連結部３２と左側面３Ｌとの間に配設されている。第２の被連結部３２Ｒは、導光体３の第２の被連結部３２と右側面３Ｒとの間に配設されている。第２の被連結部３２Ｌ及び３２Ｒは、第１の被連結部３１Ｌ及び３１Ｒと同様に第１の被連結部３１よりも水平方向Ｈに長い長軸を有する長穴により構成され、かつ対称に構成されている。

面光源装置１の画面サイズが例えば３２インチ又はそれ以上になると、導光体３の体積増加によって導光体３の自重が増加する。更に、第１の被連結部３１及び第２の被連結部３２の開口寸法を大きくすれば、導光体３の自重の増加に対応することはできるが、第１の光源ユニット４Ｂ、第２の光源ユニット４Ｔからの光の拡散の陰になり、光の出力斑が発生する。従って、第２の実施の形態に係る面光源装置１は、導光体３の可動側にできる限り開口サイズが小さな複数の第１の被連結部３１、３１Ｌ及び３１Ｒを備え、更に導光第３の固定側にできる限り開口サイズが小さな複数の第２の被連結部３２、３２Ｌ及び３２Ｒを備え、これらに対応する領域に複数の第１の連結部５５及び複数の第２の連結部５６を備える事が望ましい。

なお、第１の連結部５５、第１の被連結部３１、第２の連結部５６、第２の被連結部３２等の個数は限定されるものではなく、導光第３の自重と光出力斑との兼ね合いにより、本発明は適切な個数を配設すればよい。例えば、第２の実施の形態に係る面光源装置１の導光体３において、第１の被連結部３１を配設しないで、一側面３Ｂ側に第１の被連結部３１Ｌ及び３１Ｒの２個を配設し、第２の被連結部３２を配設しないで、他側面３Ｔに第２の被連結部３２Ｌ及び３２Ｒの２個を配設することができる。また、第２の実施の形態に係る面光源装置１の導光体３において、一側面３Ｂ側に例えば４個若しくはそれ以上の個数の第１の被連結部を配設し、他側面３Ｔ側に例えば４個若しくはそれ以上の個数の第２の被連結部を配設することができる。

以上説明したように、このように構成される第２の実施の形態に係る面光源装置１及び導光体３においては、前述の第１の実施の形態に係る面光源装置１及び導光体３により得られる効果と同様の作業効果を奏することができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を第１の実施の形態乃至第３の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、導光体３の光出力面３Ａの上に拡散シート、輝度上昇フィルム、拡散シートを順番に配置し、その上に表示パネル２を配設しても良い。また、シャーシ１１の主面１１Ｔと導光板３との間に反射シートを設けても良い。

また、第２の実施の形態に係る面光源装置１においては、第１の光源ユニット４Ｂ、第２の光源ユニット４Ｔに半導体発光装置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、冷陰極放電管、無機ＥＬ、有機ＥＬ等を使用してもよい。また、本発明は、第１乃至第4の光源ユニット４Ｂ，４Ｔ，４Ｌ，４Ｒ全てに保持部材を設けてシャーシ１１に対して可動するように構成したが、少なくとも１つの光源ユニットに適応したものであっても良い。

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）を有する面光源装置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。

本発明の第１の実施の形態に係る面光源装置の断面図（図２に示すＦ１−Ｆ１切断線で切った断面図）である。 第１の実施の形態に係る面光源装置の平面図である。 第１の実施の形態に係る面光源装置の要部断面図（図２に示すＦ３−Ｆ３切断線で切った断面図）である。 第１の実施の形態に係る面光源装置の要部断面図（図２に示すＦ４−Ｆ４切断線で切った断面図）である。 第１の実施の形態に係る面光源装置の光源ユニット及び保持体の要部底面図である。 第１の実施の形態に係る面光源装置の光源ユニットと導光体との間の離間距離と輝度との関係を示す図である。 図１に示す面光源装置の放熱体の構成を説明する概略平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る面光源装置の、放熱体の第２の構成を説明する概略平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る面光源装置の導光体の平面図である。

符号の説明

１…面光源装置
２…表示パネル
３…導光体
３Ｂ…一側面
３Ｔ…他側面
３Ｌ…左側面
３Ｒ…右側面
３Ａ…光出力面
３１、３１Ｌ、３１Ｒ…第１の被連結部
３２、３２Ｌ、３２Ｒ…第２の被連結部
４Ｂ…第１の光源ユニット
４Ｔ…第２の光源ユニット
４Ｌ…第３の光源ユニット
４Ｒ…第４の光源ユニット
４１…基板
４２…半導体発光装置
４５…被位置決め部
５Ｂ…第１の保持体
５Ｔ…第２の保持体
５Ｌ…第３の保持体
５Ｒ…第４の保持体
５１…位置決め部
５２…取り付け部
５５…第１の連結部
５６…第２の連結部
６、６Ｂ、６Ｔ、６Ｌ、６Ｒ…放熱体
１０…ベゼル
１１…シャーシ

Claims (8)

1. 光源ユニットと、
   側面より入光した前記光源ユニットの光を前面へと導出する導光体とを備えた面光源装置において、
   一方の側に前記光源ユニットが固定され、他方の側に前記導光体が固定される保持体を備え、
   前記光源ユニットは前記導光体の側面方向への伸びに対し前記光源ユニットの発光面と前記導光体の前記側面との距離を一定に保持することを特徴とする面光源装置。
2. 前記光源ユニットは半導体発光素子が透明樹脂部により覆われており、前記保持体は前記封止樹脂部と前記側面との間に隙間を保持するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
3. 半導体発光素子が透明樹脂部により覆われた光源ユニットと、
   前記光源ユニットの前記透明樹脂部と対向する側面を有する導光体と、
   一方の側に前記光源ユニットが固定され、他方の側に前記導光体が固定され、前記光源ユニットと前記導光体との間を連結する保持体と、
   前記光源ユニット及び前記導光体の外側に配設され、前記導光体の光出力面に対向する内面を有するシャーシと、を備え、
   前記光源ユニット及び前記保持体は前記シャーシに固着されておらず可動するように前記光源ユニットの前記導光体との反対側は前記シャーシとの間に空間が設けられていることを特徴とする面光源装置。
4. 光出力面に対向する内面を有するシャーシの主面に一端が熱的に接触され、前記光源ユニットに他端が熱的に接触され、前記光源ユニットに固着された放熱体を更に備え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面光源装置。
5. 前記導光体と前記保持体とが前記導光体の前記光出力面又はこの光出力面に対向する裏面の中央で固定され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面光源装置。
6. 前記導光体の前記光出力面に対向する表示パネルを更に備え、前記保持体は、前記表示パネルの非有効領域において前記導光体の前記光出力面の少なくとも一部と前記光出力面に対向する裏面の少なくとも一部との両面を挟持していることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の面光源装置。
7. 前記保持体の線膨張係数は前記導光体の線膨張係数と同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の面光源装置。
8. 前記保持体と前記導光体との固定は、いずれか一方に配設された突起といずれか他方に配設された穴との嵌合により行われることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の面光源装置。

Images