JP2012164507A

JP2012164507A - バックライト装置および液晶表示装置

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Publication number: JP2012164507A
Application number: JP2011023605A
Authority: JP
Inventors: Shiro Iida; 史朗飯田; Atsunobu Ishimori; 淳允石森
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-30

Abstract

【課題】ＬＥＤ光源からの光取り出し効率を損なうことなく、点灯時の導光板の膨張による不具合を解消しうるバックライト装置および液晶表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示装置は液晶パネルやバックライト装置などを備える。このバックライト装置は、筐体内に設置され、導光板を位置決めするための支持部材と、を有し、導光板は、光源の長手方向両側にあたる導光板の側面を含む面に、支持部材と嵌合させるための切り欠きが少なくとも２つ以上形成されており、切り欠きと前記支持部材とを嵌め合わせることにより、導光板の一端が変動自在なように開放された状態で筐体に収納されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光体を有する光源が導光板の側面に対向して近接して配置されたエッジタイプのバックライト装置、および当該バックライト装置を含む液晶表示装置に関する。

近年、ＬＥＤ素子などの半導体発光素子を発光体とした光源を利用したエッジタイプのバックライト装置が開発されている。光源としてＬＥＤ素子を利用すれば、従来の冷陰極ランプを利用した場合と比べて、省電力化および薄型化を図ることができる。なお、本発明では、ＬＥＤ素子を利用した光源を、単に、「ＬＥＤ光源」とも称する。

上記バックライト装置は、矩形状の導光板と、導光板の所定の側面（例えば下側面や上側面である）に沿って配されたヒートシンクと、導光板の所定の側面に対向する状態でヒートシンクに搭載されたＬＥＤ光源と、導光板の前面に配された光学シート類とを、前面が開口した筐体内に備える（例えば、特許文献１参照）。

ＬＥＤ光源は、例えば、基板と、当該基板に実装された複数のＬＥＤ素子と、複数のＬＥＤ素子の各々を覆って封止する封止体とを備え、封止体により封止されたＬＥＤ素子を発光体とする。

通常、バックライト装置において、導光板とＬＥＤ光源とは近接して配置されている。本構成を採用すれば、バックライト装置の薄型化が実現できるだけでなく、ＬＥＤ光源からの光の多くをロスなく導光板に入射させて有効的に利用することができるためである。なお、光源からの光をロス（漏れ）なく有効に利用することを、光の有効利用とも称する。

しかし、導光板とＬＥＤ光源とを近接して配置した状態でＬＥＤ光源を点灯させると、点灯時にＬＥＤ光源から熱が生じたり、導光板が吸湿したりして、導光板がＬＥＤ光源側に膨張することがある。そうすると、膨張した導光板によって、ＬＥＤ光源を構成するＬＥＤ素子が押し潰されたり、損傷したりする点が懸念されるほか、さらに導光板に対して熱が加わり、変色するなどの新たな問題が生じる可能性がある。

そこで、導光板とＬＥＤ光源とを近接に配置しつつ、ＬＥＤ光源の破損などを抑制する方法として、例えば、導光板とＬＥＤ光源との位置関係を一定に保持するための部材を採用する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２２７４２３号公報特開２００４−２５３１８７号公報

ところで、近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）の大型化が検討されており、本検討に伴って、導光板の大型化もまた盛んに検討されている。

しかし、導光板の大型化が進むほど、熱変形時における導光板への応力負荷が増大しており、従来の技術では、導光板自体の動きを規制することが困難であるため、結果として、ＬＥＤ光源の破損などを抑制することが難しい。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、液晶表示装置の薄型化、および光の有効利用を図りつつ、導光板の膨張などによるＬＥＤ光源の破損を抑制しうるバックライト装置、および液晶表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者らは、導光板を支持する際の導光板に負荷される拘束力に着目し、本発明を見出すに至った。すなわち、本発明は、導光板の切り欠きと、温度条件に応じた導光板の伸び量に基づく最適な相関に基づき、発光体を有する光源が導光板の側面に対向して近接配置されてなるエッジタイプであり、導光板を支える支持部材と当該支持部材に対応した位置に設けられる導光板に切り欠きが存在し、ＬＥＤ光源と対向する導光板入光面、および、導光板の左右側面中央部と、入光面と側面中央部の間に切り欠きを設けることを特徴としている。

また、本発明に係るバックライト装置において、導光板は、光源の長手方向両側にあたる導光板の側面を含む面に、支持部材と嵌合させるための切り欠きが少なくとも２つ以上形成されており、切り欠きと支持部材とを嵌め合わせることにより、導光板の一端が変動自在なように開放された状態で筐体に収納されている、ことが好ましい。

開放された導光板の一端と対向する側面に面するように光源が設置されている、ことが好ましい。

切り欠きが、導光板の４辺のうち、光源と近接して対向する光入射面と並列して存在する一端側に形成されている、ことが好ましい。

切り欠きが、導光板の４辺のうち、光入射面と垂直方向に沿って形成される２つの側面において線対象に形成されている、ことが好ましい。

導光板の熱膨張係数をａ、光源と対向する導光板の側面から前記導光板の切り欠きまでの距離をｈ、光源と対向する導光板の側面と光源までの距離をＣ、導光板の温度変化による伸び量をΔＬ、伸び量ΔＬの場合の温度変化をΔＴ、とするとき、導光板の切り欠きの位置が、下記２式を満たすことが好ましい。

式１：ａ×ｈ×ΔＴ＝ΔＬ
式２：ΔＬ＜Ｃ
また、本発明における液晶表示装置は、上記いずれかひとつ記載のバックライト装置を搭載したことを特徴とする。

本発明に係るバックライト装置は、光源方向への導光板の熱膨張による伸びが小さくなるように、導光板に対して最適な位置に切り欠きを設ける点を特徴とする。これにより、導光板に対する拘束力を最適化し、熱変形時の導光板の動きを制御することができる。そうすると、仮に、点灯時における発熱により、ＬＥＤ光源側に向かって導光板が熱膨張しても、ＬＥＤ光源側に向かって発生する導光板の伸びが規制され、結果として、導光板とＬＥＤ光源との接触が抑制される。

また、本発明のバックライト装置を採用すれば、導光板とＬＥＤ光源との間を保持するような付属品が不要であるため、装置自体の薄型化が実現できる。よって、最終的には、光の有効利用を図りつつ、導光板の熱変形などに伴うＬＥＤ光源の破損が抑制された液晶表示装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図本発明の実施形態に係るバックライト装置の分解斜視図本発明の実施形態に係るヒートシンクにＬＥＤ光源が装着された状態を示す図図１における、導光板入光面周辺を拡大した図（ａ）本実施形態における切り欠きの一例を示す概略図、（ｂ）本発明の第二の実施形態に係る切り欠きを設けた導光板の概略図本発明に係る切り欠きを設けた導光板の一例を示す図大画面の場合、更に耐加重およびバランス性を向上させた場合の図本発明の実験例に係る導光板の伸び量を示す図

以下、本実施の形態に係るバックライト装置および液晶表示装置について、図面を参照しながら説明する。
＜実施の形態＞
１．構成
図１は、実施の形態に係る液晶表示装置の概略構成を示す断面図である。以下の説明では、４２インチ用の液晶表示装置１を具体例として説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係る液晶表示装置１は、液晶パネル３、エッジタイプのバックライト装置５、それらを収容する筐体７を備える。

また、液晶表示装置１の前方、すなわち、液晶パネル３とは反対側の筐体７背面には、液晶パネル３を駆動させるための点灯回路２０が搭載されている。

液晶パネル３は、液晶を表示させるパネルである。液晶パネル３の仕様・形態は、特に限定されず、公知のものを使用してよい。本実施形態では、アクティブマトリックスタイプを採用し、詳細には図示しないが、パネルの画面側から、表側偏光板、ガラス基板、カラーフィルター、液晶層、ガラス基板、裏側偏光板、駆動モジュールを備える。

バックライト装置５は、液晶パネル３を表示させるためにパネルに対して光を照射するための装置である。本実施形態のバックライト装置５は、筐体９、光学シート群１１、導光板１３、反射シート１５、ヒートシンク１７、ＬＥＤ光源１９を備える。

筐体９は、例えば、亜鉛メッキ鋼板などからなる金属製の部材である。筐体９は、バックライト装置の外郭となる部材であって、その内部には、導光板１３、光学シート群１１などを収納する。

筐体９は、その内部において、反射シート１５、導光板１３、光学シート群１１が筐体本体２１の底面側から順に積層されている。また、筐体本体２１に対して、筐体９の前面枠２３がネジ部材２４により固定されており、これでバックライト装置５の外郭が形成される。なお、本発明に係るバックライト装置５の詳細な構成は、後ほど、図２を用いて説明する。

光学シート群１１は、所望の光学シートを複数組み合わせた集合体である。本実施形態では、導光板１３に近い側からパネル側に向かって、順に、拡散シート２５、プリズムシート２７、偏光シート２９が積層されている。光学シート群１１を構成する光学シートの種類、および枚数などは特に限定されず、液晶表示装置、ＰＤＰなどのフラットパネルディスプレイの構成材料として使用可能な光学シート（例えば、反射防止シートなど）を適宜使用すればよい。

拡散シート２５は、例えば、ＰＥＴまたはＰＣ樹脂製の略方形のシート（フィルムあるいは板）であって、光を散乱・拡散させるためのものである。拡散シート２５は、導光板１３の光取出し主面１３ｃに略密着した状態で積層されている。

プリズムシート２７は、例えば、ポリエステル樹脂からなる面材の一方の表面にアクリル樹脂で均一なプリズムパターンを成形してなる略方形の光学シートであって、前方への集光効果を持たせるためのものである。プリズムシート２７は、拡散シート２５に密着した状態で積層されている。

偏光シート２９は、例えば、ＰＣフィルムとポリエステルフィルムとアクリル系樹脂とを接合させたもの、またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）製の略方形の光学シートであって、一定方向に振動する光だけを透過させるためのものである。偏光シート２９は、プリズムシート２７に密着した状態で積層されている。

筐体９の内部において、光学シート群１１、導光板１３および反射シート１５は、公知の手段、例えば、各部材に切り欠きを設け、この切り欠きを筐体本体２１の底部（底壁）より液晶パネル３側に突出させた支持部材と組み合わせることにより固定されている。

導光板１３は、光源からの光を導光させて液晶パネル側へ取り出すための部材であって、例えば、ＰＣ樹脂製の矩形状の部材が用いられる。例えば、４２インチ用の液晶表示装置１を準備する場合は、縦×横の寸法が５３８（ｍｍ）×９５３（ｍｍ）であり、厚みが４（ｍｍ）のＰＣ樹脂製の導光板１３を好適に用いることができる。なお、導光板１３の材質は特に限定されず、耐熱性などが良好なものであればよく、例えば、アクリル系樹脂なども好適に使用される。

導光板１３は、その光出射面に対向する反射シート１５側の主面（つまり導光板１３の裏面）に、入射した光を光出射面から出射させるための採光要素であるドットパターン（図示しない）が形成されている。ＬＥＤ光源１９から放射された光は、導光板１３の下側面１３ｂ（光入射面）より入射し、その内部を伝播しながら導光板１３を透過する際に混色および平均化されて光取出し主面１３ｃから出射する。

上記採光要素の種類・形状などは特に限定されない。本発明で好適に使用しうる採光要素の例には、導光板の光出射面とは対向する主面に対して、印刷、成形などによって形成された光散乱構造体などの光散乱要素およびプリズム形状、または導光板の内部に形成された光散乱要素などが挙げられる。この他にも、光の導光方向を変化させる光学要素を採光要素として用いてもよい。

反射シート１５は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の略方形のシートであって、液晶パネルとは反対方向に出された光を反射させて液晶パネル側に送り返すことにより光の漏れ（ロス）を低減し、液晶パネルの輝度を向上させるためのものである。反射シート１５は、導光板１３の背面側に配置されており、導光板１３の背面に到達した光を光取出し主面１３ｃへ向けて反射する。反射シート１５は、光の反射機能を発揮する部材であればよく、例えば、金属光沢を有する金属箔やＡｇシートなどでもよい。

ヒートシンク１７は、例えば、アルミニウム材料などで形成された板状の部材であって、光源から発せられる熱量を効率よく低減するためのものである。ただし、本発明では、ヒートシンク１７の形状、材質などは特に限定されず、アルミニウム材料のような放熱性の高い材料で形成された部材であれば好適に用いることができる。

ＬＥＤ光源１９は、液晶パネルを表示させるために必要な光を出射するためのものである。ＬＥＤ光源１９は、導光板１３の下側面１３ｂに配置され、ヒートシンク１７に装着されている。ＬＥＤ光源１９から出射された光は、導光板１３の下側面１３ｂ、つまり、光入射面から導光板１３内に入射し、導光板１３の前面である光取出し主面１３ｃ、つまり、光出射面から出射する。そして、出射した光はその後、拡散シート２５、プリズムシート２７および偏光シート２９を透過し、前面枠２３の開口２３ａからバックライト装置５の外部へ出射し、さらに液晶パネル３に入射する。なお、本実施形態では、バックライト装置５の光源としてＬＥＤ素子を使用する形態を示したが、本発明は限定されず、例えば、冷陰極ランプなどを光源として使用してもよい。

図２に示すように、バックライト装置５は、前面に相当する位置に開口を有する箱形の筐体本体２１と、当該筐体本体２１の前面側に取り付けられる略方形の前面枠２３とを備える。前記前面枠２３の開口２３ａは、ＬＥＤ光源１９から出射され、かつ導光板１３を伝播した光の取出口となっている。筐体本体２１の底壁の中央部には、パネルと組合わせた際、液晶パネル３側へ凹入する凹入部２１ａが形成されている。

導光板１３の６つの側面のうち、パネル側（上側）の側面を上側面１３ａ、導光板１３を外周する４つの側面１３ｂ、および反パネル側（下側）の側面を下側面１３ｃとするとき、下側面１３ｃには、図１および図２に示すように、当該側面１３ｃに沿って、動作時（点灯時）のＬＥＤ光源１９からの熱を放出するヒートシンク１７が配置される。

ヒートシンク１７にＬＥＤ光源１９が装着され、バックライト装置５を構成する。なお、本実施の形態では、ＬＥＤ光源１９およびヒートシンク１７は、複数（具体的には２個）あるが、説明において区別する必要がない場合、符号「１９」、「１７」を使用する。

ヒートシンク１７にＬＥＤ光源１９が載置された構成をより詳細に説明する。

図３に示すように、ＬＥＤ光源１９は、横断面がＬ字状のヒートシンク１７に対して、封止体で覆われた発光体の出射面（図３中、ＬＥＤ光源１９の長手方向に対して垂直上側）が、図示しない導光板１３の入光面１３ｂに対向するようにネジ部材４５で装着されている。

ヒートシンク１７に固定する際、ＬＥＤ光源１９は、導光板１３の下側面１３ｂおよび下端部の裏面に沿うように、ヒートシンク１７のうちＬ字を構成している２本の一方の辺３１の内面３１ａに対して密着させてＬＥＤ光源１９が装着することが好ましい。本発明において、内面３１ａとは、ヒートシンク１７において、導光板１３と対向する面であり、詳細には、ヒートシンク１７においてＬ字（略９０度で組み合わされた状態）を構成する２本の辺３１，３３のうち、ＬＥＤ光源１９の受け皿となりうる辺３１の内面をいう。

ヒートシンク１７は、ＬＥＤ光源１９などから発せられる熱を効率よく放熱させるという観点から、熱伝導度の高い材料（例えば、アルミなどの金属材料）から形成されたものが好適に利用できる。より高い放熱性を発現させる観点からは、ＬＥＤ光源１９とヒートシンク１７の側壁面とを密着するように配置することが好ましいが、密着させる手段は、両部材を直接的に密着させてもよいし、粘着シートなどを介して両者を熱的に接続させてもよい。

より放熱性を向上させるという観点から、ＬＥＤ光源１９からの発熱をより筐体外へ放熱させるために、ヒートシンク１７をＬＥＤ光源１９の短手方向で切断した横断面において、そのＬ字を構成する辺３３は、Ｌ字を構成する境から辺３１が存在する側と反対の端までが、厚肉部３５となっていることが好ましい。

ＬＥＤ光源１９は、長尺状の基板３７と、基板３７の主面に実装された複数の発光体４２とを有する。発光体４２は、ＬＥＤ素子（図示しない）が透光性の封止体４１によって被覆されたものである。封止体４１は、透光性材料と、ＬＥＤ素子からの光の波長を変換する必要がある場合は所望の波長に変換する波長変換材料とを含む。

ＬＥＤ素子は、白色の光を出射するものを採用することが好ましい。本実施形態においては、青色光を出射するＧａＮ系のＬＥＤ素子を複数採用した線状光源が用いられている。ただし、ＬＥＤ素子の種類は特に限定されず、用途に応じて適宜変更してよい。

封止体４１を形成する透光性材料の例には、シリコーン樹脂などが含まれるが、特に限定されるものではない。また、この封止体４１と混合され、白色光を実現するために用いられる波長変換材料の例には、ＹＡＧ蛍光体（（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂：Ｃｅ³⁺）、珪酸塩蛍光体（（Ｓｒ，Ｂａ）₂ＳｉＯ₄：Ｅｕ²⁺）、窒化物蛍光体（（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉＮ₃：Ｅｕ²⁺）、酸窒化物蛍光体（Ｂａ₃Ｓｉ₆Ｏ₁₂Ｎ₂：Ｅｕ²⁺）が含まれるが、特に限定されない。

発光体４２は、バックライト装置の光源として光を出射するものであればよい。本実施形態では、発光体４２として、基板３７の表面に直接的にＬＥＤ素子が実装された形態を示したが特に限定されず、樹脂あるいはセラミック製のケース内にＬＥＤ素子が実装された状態で封止されたＳＭＤタイプであってもよい。このほかにも、発光体４２の例には、半導体発光素子と当該半導体素子を封止する封止体とから構成されたもの、複数の半導体発光素子と当該複数の半導体発光素子をすべて封止する封止体とから構成されたものが含まれる。なお、半導体発光素子には、ＬＥＤ素子やＬＤ素子などがある。

ネジ部材４５は、ヒートシンク１７の一辺に対してＬＥＤ光源１９を固定する固定部材４３として作用する。固定部材４３は、バックライト装置５が動作（点灯）している際に、ＬＥＤ光源１９などの熱により導光板１３が膨張して発光体（正確には封止体４１である。）４２に接触するのを規制（防止）する機能を有するものであればよく、例えば、ヒートシンク１７の一辺とＬＥＤ光源１９の基板３７とを挟みこんだ状態で両者を固定するようなクリップも好適な例として含まれる。固定部材４３は、その形状・材質など特に限定されない。本実施形態で示した金属製の（平）ネジ部材４５のように、導光板１３の膨張時における発光体の接触を規制しうるような強度を有するものであれば好適に利用可能である。ネジ部材４５を固定部材４３として利用する場合、導光板１３の下側面１３ｂを基準にしたとき、導光板１３の下側面１３ｂとネジ部材４５の対向面４５ａとの距離の方が、導光板１３の下側面１３ｂと発光体４２の対向面４２ａとの距離よりも短くなっていることが好ましい。本構成により、導光板１３が熱膨張した際、伸びた導光板１３が発光体４２よりも先にネジ部材４５に接触するため、発光体４２、すなわちＬＥＤ光源１９の破損を抑制することができるためである。なお、距離Ｌ１，Ｌ２は、導光板１３の下側面１３ｂとネジ部材４５／発光体４２の各対向面との最短距離をいう。

図４に示すように、ヒートシンク１７に載置されたＬＥＤ光源１９は、導光板１３との間に隙間が形成されるように筐体２１内に配置されている。導光板１３とＬＥＤ光源１９との間に設けられた隙間Ｃ（ｍｍ）は、ＬＥＤ光源１９からの光の有効利用を行う（光の取出し効率を向上させる）という観点から、できる限り小さくする、すなわち導光板１３とＬＥＤ光源１９とを近接して配置することが好ましいが、近接して配置するほど、ＬＥＤ光源１９が破損するおそれが高くなる。そこで、本発明においては、光の有効利用を考慮しつつ、ＬＥＤ光源１９の破損を抑制しうるよう導光板１３を最適に筐体２１内にて固定するが、その固定方法などの詳細については後述する。

なお、本発明において、隙間Ｃとは、ＬＥＤ光源１９の最表面から導光板１３の入光面までの最短距離であり、導光板の入光面から光源に向かって引いた垂線と光源の最上部までの距離をいう。

発光体４２の高さは、ＬＥＤ素子３９を完全に被覆しうる封止体４１の厚みによって適宜変動するものであり、特に限定されない。また、発光体４２の短手方向の幅Ｗ１も特に限定されないが、バックライト装置自体の薄型化および光の有効利用の両立を図るという観点から、幅Ｗ１は導光板１３の厚みより略同等以下であることが好ましい。なお、本発明において、発光体４２の幅Ｗ１とは、図３に示すように、基板３７上に設けられた発光体４２のうち、基板３７の短手方向における幅をいう。

導光板１３の固定方法について説明する。

図５（ａ）に示すように、導光板１３は、ＬＥＤ光源１９と面する側面１３ｂに対して垂直方向に交差する両側面１３ｄ，１３ｅに、各辺に２つずつ切り欠き１０１，１０２が設けられている。また、筐体２１には、この切り欠き１０１，１０２に対応する位置に、パネル側に向かって突出させた支持部材１１１，１１２が設けられており、各切り欠き１０１，１０２が対応する支持部材１１１，１１２と適宜嵌合されることにより、導光板１３は筐体２１内に固定される。

汎用のバックライト装置では、軽量化・光学特性などの観点から、アクリル樹脂などで形成された導光板１３が採用されるが、樹脂製の導光板１３は、ＬＥＤ光源１９を点灯させると、ＬＥＤ光源１９と近接して配置されていることが災いし、ＬＥＤ光源１９からの熱の影響を受けて膨張しやすい。特に、液晶パネルの良好な表示特性を実現させるという観点から、光の取出し効率が最も重視される導光板１３は、各部材に比べてもＬＥＤ光源１９からもっとも近くに配置されている場合が多い。そのため、導光板１３のＬＥＤ光源に対する熱膨張の影響は、他の光学部材と比較しても大きい。また、液晶表示装置の薄型化に伴う導光板１３の薄型化が進むほど、熱膨張の影響はより顕著となり問題視されている。そのため、バックライト装置では、光の取出し効率を向上させつつ、ＬＥＤ光源の破損を抑制するという、相反する課題を解消することが望まれる。

その点、本発明では、筐体内における導光板１３の固定方法に工夫をこらし、上記のように、導光板１３を、ＬＥＤ光源１９から最も離れた側面を支持せず、拘束力なしの状態とし、少なくとも導光板１３の光入光面に直交する両側面において支持することを特徴とする。これにより、導光板１３の光入光面が伸びの起点となり、光源側への伸びがほとんど発生しないが、導光板１３の高耐荷重性を保持しながら、バランスを取った状態、すなわち平衡性を保持した状態で導光板を支持することができる。また、導光板１３が仮に光源側に膨張しても、導光板と光源とが接触することが抑制されるので、結果として、光源破損が生じる可能性を低減することができる。

導光板１３に設ける切り欠き１０１，１０２は、導光板１３入光面の少なくとも左右端２箇所に設けられていることが好ましい。これにより、導光板１３の左右端が固定された状態でありながら、光源側の一側面が変動自在なように開放された状態で筐体２１内に収納することができる。

光源破損の抑制および導光板１３の平衡性などを実現させるという観点から、導光板１３に設けられる切り欠き１０１，１０２の各位置は、下記２式を満たす位置に設けられていることが好ましい。

式１：ａ×ｈ×ΔＴ＝ΔＬ
式２：ΔＬ＜Ｃ
式１、式２において、ａは導光板の熱膨張係数、ｈは光源と対向する導光板の面１３ｂ（入光面）から入光面１３ｂに対向する面に向かって引いた垂線と導光板の切り欠きと支持部材が接触する面までの距離、ΔＬは、導光板の伸び量、ΔＴは、ΔＬの伸び量が発生する場合の温度変化（湿度変化を含んでも良い）、Ｃ（＝Ｌ２）は、導光板の入光面から光源に向かって引いた垂線と光源の最上部までの距離である。また、ΔＴは、予め、想定される導光板の使用温度範囲において、その最大値と最小値から算出される温度変化量として算出することが可能である。なお、ΔＴは、通常動作時で２５℃程度（動作前：２５℃〜動作中：５０℃）、信頼性試験（特に、高温通電や高温高湿試験など）の過酷な条件で、例えば、７５℃（試験前：２５℃〜試験中：１００℃）である。信頼性試験の条件については、メーカーによって異なり、使用環境にも依存するため、本実施形態では、ΔＴ≦１００℃とする。

上記のように、ａ×ｈ×ΔＴ＝ΔＬ＜Ｃを満たす位置に切り欠きを設け、かつこの切り欠きに対して、支持部材を左右対向させて設ければ、ｙ方向の伸びの基準線を決めることができるので、結果として、バックライト装置の設計時、すなわち、バックライト装置を実際に組立てる前に、光源方向に対する導光板の伸び量を任意に制御することが可能となる。このように本構成を採用し、事前に導光板の予測される使用環境下における伸び率を、導光板の熱膨張係数などに基づいて算出すれば、導光板が光源側に熱膨張しても、導光板と光源を構成するＬＥＤとが接触するのを抑制することができるバックライト装置を設計することが可能となる。一方で、上記の理論を逸脱した場合、熱膨張や吸湿膨張による導光板の光源側への伸びによって、導光板と光源が接触してしまい、光源の不点灯が発生し、最悪の場合には、光源の破損に至るおそれが高い。また、導光板１３を支えるための部材点数を増やすこともなく簡易に固定することができるから、装置自体の小型・薄型化も実現することが可能である。

平衡性を保ちつつ、光源側への導光板１３の伸び量を低減するという観点から、上記式１、式２を前提として、導光板の短辺方向の寸法（縦寸法）をＨとすると、ｈはｈ≦Ｈ／２を満たすことが好ましい。このように導光板１３の側面全長よりも半分以下の範囲にて切り欠きを設けた状態で導光板１３を支持すると、導光板１３の良好な平衡性が保持できるだけでなく、導光板の伸びの基準線が、短辺中心線よりも光源寄りになるため、光源側への伸び量を小さくすることができる。ここで、ｈは光源と対向する導光板の面（入光面）から入光面に対向する面に向かって引いた垂線と導光板の切り欠きと支持部材が接触する面までの距離であり、Ｈは導光板の短辺方向の寸法（縦寸法）である。

導光板に設ける切り欠きは、線対称となる位置に設けることが好ましい。支持部材にて導光板への負荷を均一化しながら導光板を支えることができるので、耐荷重性およびバランスの面で補強されたバックライト装置を得ることができる。なお、本発明における線対称とは、光源が配置された辺に対して、光源の略中心から垂直方向に伸ばした法線を基準としたときに、基準線に対して、左右対称であることを言う。また、光源の配置辺によって、左右対称ではなく、上下対称に切り欠きを設けることも、線対称に形成するという。

また、切り欠き１０１，１０２、あるいは支持部材１１１，１１２を形成する際には、嵌合時においてあそびが生じるように適宜大きさ・位置などを決定し、設けることが好ましい。あそびとは、支持部材と切り欠きと、を嵌合した際に各部材間に生じる動きの裕度をいう。導光板を筐体内にしっかりと固定するという観点からは、当該あそびは、できる限り小さくすることが好ましいが、一方、あそびが小さいほど、嵌合しづらくなり、組立作業性が低下するおそれがある。よって、あそびの大きさは特に限定されないが、組立作業性などを考慮の上、適宜決定する。

導光板に設けられる切り欠きの位置は、バックライト装置を構成する筐体に収納される導光板１３の状態が、導光板の一端に対して負荷がかからない、すなわち変動自在な状態となるものであれば、特に限定はされない。例えば、図５（ａ）に示すように、導光板１３の入光面１３ｂに限定するのではなく、その側面（入光面１３ｂと垂直方向に存在する面）の任意の位置に設けてもよい。また、図５（ｂ）のように、導光板１３の入光面１３ｂと側面とが交差する位置に切り欠き１３１，１３２を設けてもよい。この場合、両切り欠き１３１，１３２に対応する位置に支持部材１２１，１２２を設け、互いに組み合わせることで良好な平衡性を実現しつつ、光源側への導光板１３の伸び量を規制しながら導光板１３を支持することが可能となる。

導光板１３の入光面１３ｂと側面とが交差する位置に切り欠き１３１，１３２を設ける場合、当該交差位置での切り欠きに加え、図６（ａ）に示すように、導光板の左右側面（短手方向側辺）の中央部付近に切り欠き１５１，１５２を設けることが好ましい。本構成を採用すれば、導光板１３は、その側面の略中央付近において支持部材１６１，１６２にて固定されるので、十分に位置決めされる。加えて、入光面に近接するコーナー部において支持部材１２１，１２２によって拘束されているので、仮に、熱膨張などにより導光板１３が変形しても、光源側への伸びが抑制される。その結果、液晶表示装置などに組み込んで使用した場合でも、導光板１３と光源とは接触が抑制された状態で固定されているから、光源破損などのおそれがない。なお、新たに追加する切り欠きの数や位置は特に限定されず、導光板のサイズなどに応じて、少なくとも１箇所以上設ければよい。

また、導光板１３によりＬＥＤ光源１９への熱膨張時における伸びの影響をより低減する観点からは、図６（ｂ）に示すように、交差位置における切り欠き１３１，１３２に加えて、導光板１３の入光面１３ｂ側にも切り欠き１７１〜１７３を設けてもよい。なお、図示しないが、各切り欠き１７１〜１７３に対応する筐体内の所定の位置には、これらと嵌合するための支持部材が適宜設けられている。このように、交差位置に加えて、できる限り光源に近い入光面の任意の点に切り欠きを設け、導光板を固定すれば、よりいっそう導光板の伸びを規制することができるので、結果として、熱膨張などによる光源側への導光板１３の伸び量を低減することができる。ただし、入光面側に切り欠きを設ける場合、切り欠き付近で光の乱反射などが起こり、色ムラなどの原因となりうるため、注意が必要である。

このように、導光板１３の反光源側の側面をフリーにした状態で、光源側、および左右の側面を最適な位置で支持すれば、前述した通り、良好な平衡性で導光板を筐体内に支持することができるので、衝撃試験や落下試験時における耐衝撃性、耐落下性を向上させることができる。よって、小型の液晶表示装置に比べて、衝撃試験や落下試験に対する要求が非常に厳しい大型化が進む液晶表示装置において、特に有用である。なお、導光板の入光面に対して、切り欠きを２箇所以上設ける場合は、その入光面の中点を軸として点対称の位置に設けることが好ましい。
２．実験例
本発明の効果を把握するために行った検証について説明する。

本検証では、切り欠きの設ける位置を適宜変更したアクリル樹脂製の導光板を３枚準備し、各導光板を筐体に組み入れて固定した際の、高温高湿試験後における、導光板の伸び量を検証した。導光板の材質および外寸は同じものを使用した。
＜サンプル＞
準備した３枚の導光板は、（ａ）切り欠きを一切設けていないもの、（ｂ）導光板の４辺に切り欠きを設けたもの（図７参照）、および（ｃ）導光板の両側面の中央付近および両側面と光源側の側面とが交差する位置に切り欠きを設けたもの（図６（ａ））、である。

なお、図７において、符号１８０〜１８３は、導光板１３に設けられた各切り欠き（図示しない）に嵌合された支持部材を示す。

また、（ａ）〜（ｃ）のうち、（ａ）は、支持部材が一切使用されず、筐体内に導光板が固定された状態（単に、一切拘束力を作用させずに筐体内に導光板を載置した状態）を再現するものであり、（ｂ）は、支持部材と導光板の各切り欠きと、を組み合わせて、筐体内に導光板が固定された状態を再現するものであり、（ｃ）は、（ｂ）の変形例として、（ｂ）とは異なる拘束力で導光板を固定した状態を再現するものである。
＜高温高湿試験＞
本検証における高温高湿試験は、５０℃，９０％の高温高湿下にてサンプルを１０００時間放置した。ただし、サンプルを所定の高温高湿下に放置する時間は、１時間程度以上であれば、高温高湿下での導光板の伸び量を測定する上で問題ない。
＜検証結果＞
本試験前後での導光板の伸びを測定し、算出した伸び量のグラフを図８に示す。ここで、試験前とは、高温高湿試験前のことであり、試験後とは上記高温高湿試験後、すなわち、サンプルを高温高湿下にて１０００時間放置した時点をいう。また、伸び量は、導光板の短手方向（液晶表示装置として導光板を使用した場合、液晶表示装置の載置台に対して垂直方向）の長さのうち、試験前の短手方向中心線から、長手方向側面までの距離をＬ０とし、試験後の当該距離をＬ１とするとき、｜Ｌ１−Ｌ０｜から算出される値をいう。

図８から明らかなように、サンプル（ａ）では、約１．２ｍｍ程度、サンプル（ｂ）では、伸び量が１．０ｍｍ近傍となった。一般的に液晶表示装置では、その良好な表示特性を得るために、導光板は光源とできる限り近接させることが好ましく、具体的には、導光板と光源との隙間（距離）を０．５ｍｍよりも近接させて配置することが要求される。その点、サンプル（ａ），（ｂ）のように、１．０ｍｍを超えて伸び量が発生すると、導光板にて光源が押しつぶされてしまう可能性が極めて高いため、製品レベルを満足するものとはいいがたい。一方で、サンプル（ｃ）の伸び量は、０．１ｍｍ以下に抑えられていることから、本発明を採用すれば、導光板と光源とを近接して配置しながら、導光板の熱膨張による光源破損を抑制しうることが分かる。

本発明は、ＬＥＤ光源をバックライトとして採用した、バックライト装置、および液晶表示装置に有用である。

１液晶表示装置
３液晶パネル
５バックライト装置
７筐体
９筐体
１１光学シート群
１３導光板
１７ヒートシンク
１９ＬＥＤ光源
３７基板
３９ＬＥＤ素子
４１封止体
４３固定部材（対向部材）
４５ネジ部材
１５１支持部材
１５２切り欠き

Claims

筐体と、
前記筐体に収納され、全体的に方形状をした導光板と、
前記導光板の側面に対向して近接して配置された光源と、
前記筐体内に設置され、前記導光板を位置決めするための支持部材と、
を有し、
前記導光板は、
前記導光板の一端が変動自在なように開放された状態で前記筐体に収納されている、
ことを特徴とするバックライト装置。
前記導光板は、
前記光源の長手方向両側にあたる前記導光板の側面を含む面に、前記支持部材と嵌合させるための切り欠きが少なくとも２つ以上形成されており、
前記切り欠きと前記支持部材とを嵌め合わせることにより、前記導光板の一端が変動自在なように開放された状態で前記筐体に収納されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のバックライト装置。
前記開放された導光板の一端と対向する側面に面するように前記光源が設置されている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のバックライト装置。
前記切り欠きが、前記導光板の４辺のうち、前記光源と近接して対向する光入射面と並列して存在する一端側に形成されている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載のバックライト装置。
前記切り欠きが、前記導光板の４辺のうち、前記光入射面と垂直方向に沿って形成される２つの側面において線対称に形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかひとつに記載のバックライト装置。
前記導光板の熱膨張係数をａ、前記光源と対向する前記導光板の側面から前記導光板の切り欠きまでの距離をｈ、前記光源と対向する前記導光板の側面と前記光源までの距離をＣ、前記導光板の温度変化による伸び量をΔＬ、伸び量ΔＬの場合の温度変化をΔＴ、とするとき、
前記導光板の切り欠きの位置が、下記２式を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかひとつに記載のバックライト装置。
式１：ａ×ｈ×ΔＴ＝ΔＬ
式２：ΔＬ＜Ｃ
前記請求項１〜６のいずれかひとつ記載のバックライト装置を搭載したことを特徴とする液晶表示装置。