JP2013041729A

JP2013041729A - 光源ユニット、及び光源ユニットを備えた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2013041729A
Application number: JP2011177217A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kodama; 正明児玉; Takuya Ishizaka; 卓也石坂
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】接着剤のはみ出しに起因する光漏れやムラをなくし良好な発光面品位を実現する。
【解決手段】ボス３５ａは、ボス用穴２８ａを閉塞するボス本体部３５ａ_１と、ボス本体部３５ａ_１に連結されボス用穴２８ａの側壁と離間して挿入されるボス挿入部３５ａ_２とで構成された段差構造を有している。
【選択図】図１３

Description

本発明は、光源ユニット、及び光源ユニットを備えた液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、薄型、軽量に出来ることから色々な分野に使用されている。液晶テレビをはじめとする液晶表示装置においては、光源からの光を導光板によって面状に出射させる導光板を備えたバックライトが多用されている。また、バックライトの光源として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）が使用されている。このようなバックライトとしては、複数のＬＥＤを２次元マトリクス状に配置させ、これら複数のＬＥＤの上に導光板を配置した導光板直下型のバックライトが知られている。

例えば、特許文献１には、マトリクス状の複数のバックライトサブユニットを有するバックライトアセンブリが開示されている。そして、このバックライトアセンブリにおいて、複数のバックライトサブユニットの各々は、ＬＥＤユニット、及びＬＥＤユニットを囲む隔壁を備えている。上記ＬＥＤユニットは、所定の配置パターンでは位置された所定の発光色の少なくとも１つのＬＥＤを含む。

これにより、特許文献１の技術では、一部のＬＥＤの故障や破損時に最小限のＬＥＤだけを選択的に修理および交換できるようにしている。また、ユーザーの目的によって全体または一部のＬＥＤに対し、任意の位置変化が自在になる。

特開２００７−１８３５６０号公報（２００７年７月１９日公開）

特許文献１の技術では、マトリクス状の複数のバックライトサブユニットの各々にＬＥＤが設けられているため、液晶表示装置自体が厚型化及び重量化する。それゆえ、特許文献1の技術は、このような液晶表示装置の厚型化及び重量化を許容する用途では適用可能である。しかしながら、特許文献１の技術は、薄型化および軽量化のニーズに応えるべく、液晶表示装置およびバックライトに適用することができない。

本願発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶表示装置の薄型化に対応して薄型化が可能な光源ユニット、及び光源ユニットを備えた液晶表示装置を提供することにある。

本発明の光源ユニットは、上記の課題を解決するために、複数の光源が配列して実装された光源基板と、上記光源基板の上に配され上記光源からの光を光学部材へ光結合するための光結合部材と、上記光源基板と上記光結合部材とを固定するための光源基板用ボス部材とを備え、上記光源基板に、上記光源基板用ボス部材が挿入されるボス用穴が形成された光源ユニットであって、上記光源基板用ボス部材は、上記ボス用穴を閉塞する本体部と、該本体部に連結され上記ボス用穴の側壁と離間して挿入される挿入部とで構成された段差構造を有していることを特徴としている。

上記の構成によれば、光学部材、光結合部材及び光源がこの順に配設されることとなる。すなわち、光学部材及び光源基板の間に、光源からの光を光学部材へ光結合する光結合部材が配されている。上記光学部材として導光板を用いた場合、導光板の下方の光源から出射された光は光結合部材を介して導光板に結合して斜めに入射され、導光板の内部を全反射しながら導光板の端部まで移動し、その途中で導光板の正面から光が出射することになる。すなわち、上記の構成は、導光板直下型の光源ユニットであって、光源からの光を導光板に所望の角度で入射させるために、光源を搭載した光源基板と導光板（光学部材）との間に様々な形状の光結合部材（レンズ）が配置されている。液晶表示装置の薄型化及び軽量化のニーズにより、光源からの光を導光させる導光板（光学部材）についても、自ずと薄型化が要求される。上記の構成は、このような液晶表示装置の薄型化及び軽量化に伴う導光板（光学部材）の薄型化に対応できる構成である。よって、上記の構成によれば、晶表示装置の薄型化に対応して薄型化が可能な光源ユニットを実現できる。

そして、このような薄型化した導光板（光学部材）への光入射技術についても、高精度化が要求される。光源基板と光学部材としての導光板との間に光結合部材が配置された光源ユニットについて、光入射技術を高精度化するためには、取り付け調整による光結合部材と光源基板との位置精度が求められる。このため、取り付け調整後に、振動や環境変化等が要因で、光結合部材とＬＥＤ基板との相対位置が動かないように、ボス部材により光結合部材と光源基板とを接着固定し位置決めする必要がある。しかし、ボス部材による光結合部材と光源基板との接着固定について、以下の課題が残されている。

すなわち、光源基板のボス用穴にボス部材を挿入し接着剤で固定するに際し、接着剤がボス用穴からはみ出し、光源や光結合部材に付着してしまう。この接着剤の硬化物は、光源からの光を遮断したり、光結合部材への入光量を低下させたり、光を不要な方向に散乱させたり、迷光を発生させる原因となる。その結果、バックライトにおいて光漏れやムラが発生し、発光面品位が低下するおそれがある。

上記の構成によれば、上記光源基板と上記光結合部材とを固定するための光源基板用ボス部材は、上記ボス用穴を閉塞する本体部と、該本体部に連結され上記ボス用穴の側壁と離間して挿入される挿入部とで構成された段差構造を有しているので、光源基板に光源基板用ボス部材を接着剤で固定するに際し、上記本体部は、接着剤のはみ出しを防止するふたの役割を果たす。すなわち、接着剤は、ボス用穴の側壁面、本体部におけるボス用穴の閉塞面、及び挿入部の側面により形成された空間内に留まる。その結果、上記の構成によれば、ボス用穴から接着剤がはみ出すことが防止されるので、光漏れやムラがない発光面品位が良好な光源ユニットを実現することができる。

また、本発明の光源ユニットでは、上記光結合部材は、上記光学部材と平行な面で当接する頂部平坦面と、上記光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く曲面とを有していてもよい。これにより、光源からの光を効率的に光学部材へ結合することができる。

また、本発明の光源ユニットでは、上記光源基板用ボス部材を複数備え、該光源基板用ボス部材は、上記光源基板に接着固定された第１の光源基板用ボス部材と、上記光源基板に非固定状態で取り付けられている第２の光源基板用ボス部材とに割当てられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記光源基板と上記光結合部材とを固定するための複数の光源基板用ボス部材について、上記光源基板に接着固定された第１の光源基板用ボス部材と、上記光源基板に非固定状態で取り付けられている第２の光源基板用ボス部材とに割当てられている。それゆえ、光源ユニット組立後、光源ユニットを分解したとき、リワーク作業を行うことにより良品部材の再利用が可能になるという効果を奏する。

また、本発明の光源ユニットでは、上記光源基板と上記光結合部材との位置決めを行うための位置決め用ボス部材が設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、上記光源基板と上記光結合部材との位置決めを行うための位置決め用ボス部材が設けられているので、上記光源基板と上記光結合部材とを接着固定するに際し、光源基板に形成されたアライメントマークではなく、上記位置決め用ボスを用いて位置合わせすることになる。すなわち、上記の構成によれば、アライメントマークが形成された光源基板に加え、アライメントマークが形成されていない光源基板にも適用することができる。

本発明の液晶表示装置は、上記の課題を解決するために、上述の光源ユニットをバックライトとして備えたことを特徴としている。

これにより、上記の構成によれば、液晶表示装置の薄型化に対応した光源ユニットの薄型化が可能になる。

本発明の光源ユニットは、以上のように、上記光源基板用ボス部材が、上記ボス用穴を閉塞する本体部と、該本体部に連結され上記ボス用穴の側壁と離間して挿入される挿入部とで構成された段差構造を有している構成である。

本発明の液晶表示装置は、以上のように、上記光源ユニットをバックライトとして備えた構成である。

それゆえ、液晶表示装置の薄型化に対応して薄型化が可能な光源ユニット、及び光源ユニットを備えた液晶表示装置を提供することが可能になる。

本発明における液晶表示装置の実施の一形態を示し、液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。図１の液晶表示装置の構成を示す断面図であり、（ａ）は、液晶表示装置全体を示し、（ｂ）は、（ａ）に示すバックライト近傍Ｕの液晶表示装置の構成を示す。バックライトユニットの構成を示す斜視図である。上記バックライトユニットが備えるＬＥＤ基板を示す上面図である。上記バックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。上記バックライトユニットにおける単位導光板を取り除いた構成を示す斜視図である。図６の構成を切断面Ｓで切断したときの断面図である。図７の構成のＡ側の要部構成を拡大して示した断面図である。図６の構成をＺ方向上側から示した上面図である。変形例１のバックライトユニットに備えられた光結合部材の構成を示す斜視図である。変形例２のバックライトユニットに備えられた光結合部材の構成を示す斜視図である。バックライトユニットにおいて接着剤がはみ出た状態を示し、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は斜視図である。ボスの特徴的構造を示し、（ａ）は、光結合部材に固定されたボスの外観を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）における点線で囲んだ部分を拡大した斜視図であり、（ｃ）は、断面図である。本発明の液晶表示装置の他の構成を示し、（ａ）は、分解斜視図であり、（ｂ）は、バックライト近傍部分を示す断面図である。本発明の液晶表示装置のさらに他の構成を示し、バックライト近傍部分を示す断面図である。２つのＬＥＤチップから出射した光が放物面又は楕円面を有する光結合部材を介して導光板に入射するときの光路を示す断面図である。（ａ）は液晶表示装置の構成を示す正面図であり、（ｂ）はその側面図である。上記液晶表示装置の端部の構成を示す要部断面図である。（ａ）及び（ｂ）は、シャーシの導光板保持面よりも下方に位置している光結合部材及び光源を示す断面図である。

（１）液晶表示装置の全体構成
本発明の一実施形態について図１〜図１９に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は、本実施形態の液晶表示装置の構成を示す分解斜視図である。

本実施形態の液晶表示装置１は、図１に示されるように、バックライト（光源モジュール）１０、拡散板２Ａ、プリズムシート３、拡散シート２Ｂ、液晶パネル４及びべゼル５がこの順に重ねられて配置されている。液晶表示装置１においては、バックライト１０から出射された光が、拡散板２Ａ、プリズムシート３、及び拡散シート２Ｂを通過して液晶パネル４に入射する。そして、液晶パネル４において光透過率を部分的に変化させることにより、所望の画像が表示されることになる。なお、液晶パネル４は、矩形の平板状であり、拡散板２Ａ、プリズムシート３、及び拡散シート２Ｂも液晶パネル４と略同じ形状を有している。なお、ここでは、液晶パネル４の長辺に平行な方向をＸ方向とし、液晶パネル４の短辺に平行な方向をＹ方向とし、Ｘ方向及びＹ方向の両方に垂直な方向をＺ方向とする。Ｘ方向は、長手方向ともいう。また、Ｚ方向は、液晶パネル４の法線方向ともいえる。

（２）バックライトの構成
バックライト１０は、下から順に（すなわち、液晶パネル４に対して遠い順に）、光源ユニット２０、一筋の開口１１ａを有するシャーシ１１、シャーシ１１と同様に一筋の開口１２ａを有する反射シート１２、及び導光板１３にて構成されている。シャーシ１１は、例えば鉄などの材質により形成されており、バックライト１０の強度を高めるものである。シャーシ１１は、液晶パネル４と略同じサイズである。

光源ユニット２０は、凹部２１ａを有する光源ホルダー２１を備えている。凹部２１ａがＸ方向に伸びた長尺状（帯状）の溝である。光源ホルダー２１は、凹部２１ａが液晶パネル４における短辺方向（Ｙ方向）の端部に対向するように配置されている。凹部２１ａの底面には、複数のバックライトユニット（不図示）が、凹部１１ａの長手方向に沿って配列して配置されている。

反射シート１２は、導光板１３からもれ出た光を反射し、導光板１３に戻すために設けられている。反射シート１２は、光源ユニット２０内の図示しない光結合部材が導光板１３に当接する部分で２つの区切られており、区切られた２つの反射シート間に一筋の開口１２ａが形成されている。すなわち、導光板１３における光源ユニット２０側の下面には、光結合部材と当接する領域、反射シート１２が設けられた領域が存在する。そして、光は、光結合部材と当接する領域を介して導光板１３へ入射することとなる。

導光板１３は、入射してくる光を液晶パネル側へ導くためのものであり、平板状である。

（３）光源ユニットの構成
次に、光源ユニット２０の構成について説明する。図２は、本実施形態の液晶表示装置（電子機器）の構成を示す断面図であり、図２（ａ）は、液晶表示装置全体を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すバックライト近傍Ｕの液晶表示装置の構成を示す。図３は、バックライトユニットの構成を示す斜視図である。図５は、バックライトユニットの構成を示す分解斜視図である。なお、図５では、図面の煩雑さを防ぐため、導光板１３を省略している。

まず、図３に示されるように、光源ユニット２０は、図２〜図４に示されるように、光源としてのＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）チップを搭載したＬＥＤ基板２４ａと、長尺状の光結合部材３０と、ヒートシンク２２とを備えている。光結合部材３０は、ＬＥＤチップから発せられた光を結合させ、導光板１３に対して所定の角度で入射させるための光学素子である。また、板状部材としてのヒートシンク２２には、ＬＥＤ基板２４ａおよび光結合部材３０が搭載されている。導光板１３には、複数の光源ユニット２０それぞれの光結合部材３０がＸ方向に並んで接着固定されている。なお、半導体のＬＥＤチップは非常に微細なサイズであるため、図２〜図４では、図面の煩雑さを防ぐための記載を割愛する。

ここで、図３に示す構成では、１枚の導光板１３に複数の光源ユニット２０が接着固定された構成であった。しかし、導光板１３は、光源ユニット２０毎に分割された単位導光板で構成されていてもよい。このような単位導光板を備えたバックライトは、画面領域毎に輝度制御が必要な場合に採用され得る。

光源ユニット２０において、光結合部材３０は、Ｘ方向の断面が二股形状である透光部材である。そして、この二股形状の一方側がＬＥＤ基板２４ａ上に配置されている。また、光結合部材３０は、ＬＥＤ基板２４ａと反対側に頂部平坦面を有し、この頂部平坦面に導光板１３が固定されている。

ＬＥＤ基板２４ａ上のＬＥＤチップから発した光は、光結合部材３０の二股形状の一方の入光面から入光し、光結合部材３０内部を伝搬し、導光板１３との固定部分（頂部平坦面）で、導光板１３と光結合する（導光板１３に入射する）。導光板１３に入射した光は、導光板１３内部を全反射しながらＹ方向に伝搬しつつ、その光の一部は、導光板１３の裏面に形成された光取り出し手段としての光散乱体により全反射条件が破られ、単位導光板１３表面からＺ方向上方（矢印Ｌａ）に出射する。なお、上記光散乱体は、導光板１３裏面に印刷等で形成された微小パターンである。このように光源ユニット２０は、ＬＥＤチップからの光を導光板１３の凡そ全面から出射することができるので、面発光装置として利用することができる。光源ユニット２０におけるＬＥＤチップから導光板１３までの光の挙動については、後述する。

本実施の形態では、光源としてＬＥＤチップを用いているが、これは、半導体チップ状のＬＥＤは形状がさらに小さくかつ狭い領域に配置できるので、安価な低出力のＬＥＤチップを用いた場合にも、間隔を詰めて多くのＬＥＤを配置することで照度も向上し、高機能の、バックライトの光源として利用できる点で好ましいためである。ただし、これに限るものではなく、例えば、パッケージに収納されたＬＥＤでもよく、有機ＥＬ発光素子又は無機ＥＬ発光素子を用いることも可能である。

図４は、ＬＥＤ基板２４ａの構成を示す上面図である。図４及び図５に示されるように、ＬＥＤ基板２４ａの主表面には、白色系樹脂からなるダム２６ａが形成されている。図５に示されるように、ダム２６ａは、液晶表示装置１の幅方向（長手方向）に長尺に形成されている。また、ダム２６ａは、環状に形成されている。そして、ダム２６ａ内には、ＬＥＤチップ２３ａが、ダム２６ａの長手方向に間隔（例えば数ｍｍ）をあけて列状に配置されている。ダム２６ａの外周には、光結合部材３０との位置調整のためのアライメントマーク２７ａが設けられている。アライメントマーク２７ａは、ＬＥＤチップ２３ａの実装位置を規定するために予めＬＥＤ基板２４ａに準備されたものである。また、ＬＥＤ基板２４ａは、いわゆるプリント配線基板であり、アルミナ、セラミック、ガラスエポキシ（ガラエポ）樹脂等の材料から構成される。ＬＥＤ基板２４ａの厚さは、例えば２ｍｍである。

また、図５では示されていないが、ダム２６ａ内には、複数のＬＥＤチップ２３ａを封止する透明樹脂が充填されている。そして、この透明樹脂には、蛍光体が含まれている。なお、蛍光体は、個々のＬＥＤチップ２３ａに対し同一の種類のものが用いられている。

また、ＬＥＤ基板２４ａには、ボス用穴２８ａ及び２８ａが形成されている。このボス用穴２８ａ及び２８ａは、後述するボス３５ａ及び３５ａ’（図６参照）を挿入するための穴である。

光結合部材３０は、図３及び図５に示されるように、Ｘ方向に垂直な断面形状が略Ｕ字形状（トンネル状）であり、Ｘ方向に長尺な棒状体である。そして、導光板１３とＬＥＤチップ２３ａとの間に設けられている。

この結果、本実施の形態の液晶表示装置１は、液晶パネル４と、液晶パネル４に光を照射する導光板１３と、導光板１３に光を結合する光学部材としての光結合部材３０と、上記光結合部材３０に入射光を発するＬＥＤチップ２３ａとを備え、上記液晶パネル４、導光板１３、光結合部材３０、ＬＥＤチップ２３ａがこの順に並んで配設された構成になっている。そして、液晶表示装置１におけるバックライト１０は、ＬＥＤチップ２３ａが導光板１３の下方に設けられた光源直下型のバックライト１０となっている。そして、これらＬＥＤチップ２３ａは、出射光の光軸方向つまり入射光における最も輝度の高い方向が、平板状の導光板１３に対して直交するように配置されている。

また、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、光源ユニット２０は、液晶表示装置１の裏面側の端部に、突出部として設けられている。そして、光源ユニット２０の内部に光結合部材３０とＬＥＤチップ２３ａとが格納されている。また、光源ユニット２０は、液晶表示装置１の長手方向（Ｘ方向）に帯状に形成されており、内部に格納されている光結合部材３０もＸ方向に帯状に形成されている。つまり、「突出部」は、光源ユニット２０を構成する部材のうち、光結合部材３０、ＬＥＤチップ２３ａ及びそのカバー等で構成されると換言できる。

本実施の形態では、突出部である光源ユニット２０がシャーシ１１の平坦面から突出した断面長方形状にて形成されているが、これに限定されるものではなく、断面が半円形、半楕円形、三角形等の四角形以外の多角形であっても構わない。つまり、突出部とは、断面が四角形の凸部形状である構成のみを意図するものではなく、内部に光結合部材又は光源等を格納できる機能を有する限り、種々の形状・大きさが許容される。

また、本実施の形態では、液晶表示装置１は、導光板の加工という技術思想を伴うことなく、光源としてのＬＥＤチップ２３ａから導光板１３への光結合効率を高め、光利用効率を向上し得る。以下、光結合部材３０の詳細構造及び光路について説明する。

光結合部材３０は、上述したように、導光板１３とＬＥＤチップ２３ａとの間に設けられた断面略Ｕ字形状の帯状体つまり棒状体からなっている。光結合部材３０の材質は、導光板１３の材質と同じ樹脂からなっている。同じ材質であれば、屈折率を同じにすることができるので、光結合部材３０から導光板１３への光の入射が円滑に行われる。導光板１３の屈折率が光結合部材３０の屈折率より僅かに高い構成でも構わない。また樹脂に限るものではなく硝子等の材質でも構わない。

（４）ＬＥＤ基板と光結合部材との固定について
次に、ＬＥＤ基板と光結合部材との固定について、説明する。図６は、光源ユニット２０における導光板１３を取り除いた構成を示す斜視図である。図７は、図６の構成を切断面Ｓで切断したときの断面図を示す。図８は、図７の構成のＡ側の要部構成を拡大して示した断面図である。

図６〜図８に示されるように、光結合部材３０は、Ｘ方向に長尺であり、Ｘ方向に垂直な断面が頂部平坦面３１を根元とした二股形状（断面略Ｕ字形状）の帯状体である。頂部平坦面３１からＡ側（一方の側）に延びる股部は、ＬＥＤ基板２４ａ上に配置されている。ＬＥＤ基板２４ａは、ビス３４ａによりヒートシンク２２に螺合されている。

光結合部材３０におけるＬＥＤ基板２４ａと対向する部分には、光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとを固定するための２つのボス（ボス部材）３５ａ及び３５ａ’が設けられている。これらボス３５ａ及び３５ａ’は、ＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８ａに挿入される。そして、これらボス３５ａ及び３５ａ’は、ＬＥＤ基板２４ａに接着固定されたボス３５ａ（第１の光源基板用ボス部材）、及びＬＥＤ基板２４ａに対し取り外し可能に取り付けられたボス３５ａ’（第２の光源基板用ボス部材）に割当てられている。すなわち、ボス３５ａ及び３５ａ’のうちボス３５ａのみが、ＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８に挿入されるとともに、接着剤等で固定されている。一方、ボス３５ａ’は、ＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８に挿入されているだけであり、ＬＥＤ基板２４ａに固定されていない（非固定状態で取り付けられている）。

さらに、図７に示されるように、ヒートシンク２２には、その上のＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８ａと連通する貫通穴（逃げ穴）２２ａが設けられている。この貫通穴２２ａは、ＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８ａを貫通するボス３５ａ及び３５ａ’を収容するための穴であるとともに、余分な接着剤が溜まる部分になっている。また、この貫通穴２２ａは、ヒートシンク２２を貫通しており、リワークの際に利用される。

頂部平坦面３１に対しＢ側（他方の側）には、ＬＥＤ基板が配置されていない。頂部平坦面３１からＢ側に延びる股部には、ヒートシンク２２と対向する部分に、光結合部材３０とヒートシンク２２とを固定するための２つのボス３５ｂ及び３５ｂ’が設けられている。図７に示されるように、ヒートシンク２２には、これらボス３５ｂ及び３５ｂ’を挿入するための貫通穴２２ｂが設けられている。そして、これらボス３５ｂ及び３５ｂ’は、ヒートシンク２２に接着固定されたボス３５ｂ（第１の板状部材用ボス部材）、及びヒートシンク２２に対し取り外し可能に取り付けられたボス３５ｂ’（第２の板状部材用ボス部材）に割当てられている。すなわち、ボス３５ｂ及び３５ｂ’のうちボス３５ｂのみが、ヒートシンク２２の貫通穴２２ｂに挿入されるとともに、接着剤で固定されている。一方、ボス３５ｂ’は、ヒートシンク２２の貫通穴２２ｂに挿入されているだけであり、ヒートシンク２２に固定されていない（非固定状態で取り付けられている）。ヒートシンク２２の貫通穴２２ｂは、リワークの際に利用される。なお、ヒートシンク２２とボス３５ｂとの接着に用いられる接着剤は、例えば東亜合成製２７３ＦＴＸが挙げられる。

また、光結合部材３０における導光板１３と対向する部分には、頂部平坦面３１が形成されている。導光板１３は、この頂部平坦面３１で接触固定されている。この頂部平坦面３１が、ＬＥＤ基板２４ａからの光を導光板１３へ光を結合する部分となっている。

また、図６に示されるように、光結合部材３０における、頂部平坦面３１からＡ側に延びる股部には、スペーサ２５ａが設けられている。このスペーサ２５ａは、光結合部材３０の入光面３３ａとＬＥＤ基板２４ａとのクリアランスを保つために設けられている。また、頂部平坦面３１からＢ側に延びる股部には、ヒートシンク２２と当接するスペーサ２５ｂが設けられている。光結合部材３０の入光面３３ａとＬＥＤ基板２４ａとの平行度を保つ必要があるため、スペーサ２５ｂは、スペーサ２５ａよりも、ＬＥＤ基板２４ａの厚さ分だけ高さが大きくなっている。

また、図８に示されるように、ＬＥＤ基板２４ａ及び光結合部材３０の接合部分では、環状のダム２６ａの内側に複数のＬＥＤチップ２３ａが配置されている。このＬＥＤチップは、スペーサ２５ａよりも外側に配置されている。また、ＬＥＤチップ２３ａは、スペーサ２５ａにより光結合部材３０と離間している。このスペーサ２３ａにより、ＬＥＤチップ２３ａと光結合部材３０との衝突によるＬＥＤチップ２３ａの破損を防いでいる。すなわち、このスペーサ２５ａのおかげで、ＬＥＤ基板２４ａと、光結合部材３０の入光面３３ａとの間にＬＥＤチップ２３ａを配置しかつＬＥＤチップ２３ａを破損させない隙間を設けることができる。

このように、ＬＥＤチップ２３ａは、ＬＥＤ基板２４ａ、スペーサ２５ａおよび接着剤を介して、光結合部材３０に固定されている。その結果、ＬＥＤチップ２３ａと光結合部材３０とは一体化する。

また、ＬＥＤチップ２３ａを封止する透明樹脂は、ダム２６により堰き止められており、その硬化物は、発光部２３ｃを構成する。ＬＥＤチップ２３ａから発した光は、この透明樹脂の硬化物により波長変換される。このため、発光部２３ｃ全体が発光する。発光部２３ｃと光結合部材３０の入光面３３ａとの間のクリアランスは、例えば０．１ｍｍで設定される。そして、このクリアランスは、上述のスペーサ２５ａにより確保される。また、ＬＥＤチップ２３ａから出射した光は、入光面３３ａに入光し光結合部材２０内部を伝搬して、曲面３２ａで全反射し頂部平坦面３１に到達し導光板１３に入射する。図８に示す矢印Ｌｂは、ＬＥＤチップ２３ａから導光板１３へ向かう代表的な光路の一例を示す。

また、ＬＥＤ基板２４ａ及び光結合部材３０の接合部分の寸法の一例として、次の寸法が挙げられる。すなわち、ＬＥＤ基板のＹ方向の幅が１５ｍｍ、ダム２６のＹ方向の幅が１．５ｍｍ、ＬＥＤ基板２４ａの厚さが２ｍｍ、発光部２３ｃのＹ方向の幅が０．６５ｍｍ、発光部２３ｃと光結合部材３０の入光面３３ａとの間のクリアランスが０．１ｍｍである。

ここで、図８を参照して、バックライト１０における光の光路を説明する。図８に示されるように、光結合部材３０における導光板１３側の表面は、平板状の導光板１３に当接する入射部としての頂部平坦面３１と、曲面３２ａ及び３２ｂとからなっている。曲面３２ａ及び３２ｂは、頂部平坦面３１から両端側にそれぞれ導光板１３から遠ざかるように伸びる反射面として形成されている。

曲面３２ａ及び３２ｂは、例えば、断面放物線とすることができる。すなわち、曲面３２ａ及び３２ｂは、液晶パネル４の長手方向（Ｘ方向）に垂直な光結合部材３０の断面形状において、放物線を構成する。ただし、必ずしもこれに限るものではなく、断面楕円、弓型等の湾曲形状、又は頂部平坦面３１から斜めに傾斜する平面であっても、導光板に光を有効に結合できる形状であれば構わない。これにより、光結合部材３０が、光源から出射された光を、光結合部材内部で曲げながら伝搬し、平板状の導光板１３に対して斜めに入射させるように機能する。このため、光源からの光の殆どを導光板１３に結合させることができる。

また、光結合部材３０における導光板１３側とは反対側の表面、つまり光結合部材３０の下端は、２つの下端平坦面となっている。この２つの下端平坦面のうち１つがＬＥＤチップ２３ａからの光を入光する入光面３３ａとなっている。ＬＥＤチップ２３ａは、入光面３３ａの真下に配置されている。そして、入光面３３ａの一部に高さ０．５ｍｍ程度のスペーサ２５ａが形成され、ＬＥＤチップ２３ａと光結合部材３０との衝突によるＬＥＤチップ２３ａの破損を防いでいる。ＬＥＤチップ２３ａは、ＬＥＤ基板２４ａにボンディングされている。すなわち、ＬＥＤチップ２３ａは、スペーサ２５ａ近傍に接着剤等を塗布することで、ＬＥＤ基板２４ａに接着固定される。

さらに、光結合部材３０の下端側の中央部には凹部３４が形成されている。ただし、必ずしもこれに限らず、凹部３４が存在しない断面かまぼこ状や断面半円状でもよい。すなわち、本実施の形態では、反射面３２ａ及び３２ｂにて反射する光の導光板１３への光路が確保できればよいので、光路とならない部分は凹部３４としてくり抜くことができる。これにより、コスト削減を図ることができる。尚、凹部３４に図示せぬ反射シート等の反射手段を設けることも可能である。これにより、頂部平坦面３１近傍で発生した迷光が発生する場合があっても迷光の一部を導光板１３側に反射させ液晶パネル４への照射を向上させることができる。

光結合部材３０の入光面３３ａの下側には、ＬＥＤ基板２４ａにボンディングされたＬＥＤチップ２３ａが近接して設けられている。ＬＥＤチップ２３ａは、例えば曲面３２ａが断面放物線からなる場合、断面放物線の焦点位置よりも端部側に存在することが好ましい。これにより、例えばＬＥＤチップ２３ａから出射された光Ｌｂは、光結合部材３０の入光面３３ａから入光し、断面放物線の曲面３２ａにて反射される。そして、その反射光が光結合部材３０の頂部平坦面３１に到達し、到達方向を維持して導光板１３に斜めに入射する。導光板１３に入射した光は、図８に示す導光板１３の右側の内部を全反射して進みつつ、図示しない光路変換部である光散乱体（導光板１３の裏面、すなわち反射シート１２側の面に設けられている）と衝突することにより、導光板１３中を進む角度が変わる。そして、進む角度に応じて、全反射条件が破られた光と全反射条件を満たす光とになる。全反射条件が破られた光は、導光板１３の液晶パネル４側表面から出射し、前記拡散シート２及びプリズムシート３を通して液晶パネル４に向かう。一方、全反射条件を満たす光は、導光板１３から出射せず、反射シート１２で反射し、導光板１３のさらに右側の内部（図３におけるＹ方向）を全反射して進みつつ、図示しない光路変換部である光散乱体と衝突することにより導光板１３中を進む角度が変わる。

すなわち、導光板１３に入射した光は、導光板１３内部を全反射し端部へ向かう光路中、導光板１３の裏面に設けられた光散乱体の作用により、導光板１３の液晶パネル４側表面に対する全反射条件が破れた光が生じ、この光が導光板１３から出射する。一方、全反射条件を満たす光は、導光板１３内部を全反射して端部へ向かい、この光路中、再び導光板１３の裏面に設けられた光散乱体の作用により、導光板１３から出射する光が生じる。このように、光源ユニット２０では、導光板１３内部において、入射光が全反射し端部へ向かう光路中に光散乱体を設けて入射光の進む角度を変えることにより、導光板１３外部へ光を出射させている。

このような光路は、光結合部材３０が断面楕円形状になっている場合でも同様である。そして、断面楕円の光結合部材３０においても、ＬＥＤチップ２３ａは、例えば断面楕円からなる曲面３２ａの焦点位置Ｆよりも端部側に存在することが好ましい。

ところで、光源ユニット２０において、ボス３５ａ及び３５ａ’は、ＬＥＤ基板２４ａに接着固定されたボス３５ａ、及びＬＥＤ基板２４ａに対し取り外し可能に取り付けられたボス３５ａ’に割当てられている。このような構成により、光源ユニット２０組立後光源ユニット２０を分解したとき、ボス３５ａが破壊しても、良品のＬＥＤ基板２４ａのみを用意してリワーク作業を行うことが可能になるという効果を奏する。以下、図９を参照して、この効果について、さらに詳述する。図９は、図６の構成をＺ方向上側から示した上面図である。なお、図９では、導光板１３を割愛している。

まず、光源ユニット２０を組立てるに際し、ボス３５ａ及び３５ａ’のうちボス３５ａを使用して、光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとを接着剤で固定する。すなわち、ボス３５ａを用いて光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとを接着固定する一方、ボス３５ａ’を未使用のままとする。ボス３５ａ’は、ＬＥＤ基板２４ａに対し取り外し可能になっている。すなわち、ボス３５ａ’は、ＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８及びヒートシンク２２の貫通穴２２ａに挿入されているが、ボス３５ａ’及びボス用穴２８は互いに拘束されない状態になっている。

なお、光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとの接着固定前の位置決め調整は、ＬＥＤ基板２４ａに設けられたアライメントマーク２７ａ（図４参照）を用いて行われる。すなわち、アライメントマーク２７ａをカメラ等を用いて光学的に画像認識して、ＬＥＤ基板２４ａと光結合部材３０との位置調整を行う。

次に、ボス３５ｂ及び３５ｂ’のうちボス３５ｂを使用して、光結合部材３０とヒートシンク２２とを接着剤で固定する。すなわち、ボス３５ｂを用いて光結合部材３０とヒートシンク２２とを接着固定する一方、ボス３５ｂ’を未使用のままとする。ボス３５ｂ’は、ヒートシンク２２に対し取り外し可能になっている。ボス３５ｂ’は、ヒートシンク２２の貫通穴２２ｂに挿入されているが、ボス３５ｂ’及び貫通穴は互いに拘束されない状態になっている。

光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとの固定は、ボス３５ａ及び３５ａ’の何れか一方の接着固定で、強度及び信頼性の面で問題がない。また、光結合部材３０とヒートシンクとの固定も、ボス３５ｂ及び３５ｂ’の何れか一方の接着固定で、強度及び信頼性の面で問題がない。

上述したように、光源ユニット２０を組立てることにより、リワークするに際し、次の効果を奏する。すなわち、光源ユニット２０を組立後（光結合部材３０と、ＬＥＤ基板２４ａ及びヒートシンク２２とを接着後）、使用段階で例えばＬＥＤの点灯不良等の不具合が発生した場合、接着剤で固定していたボス３５ａ及び３５ｂを外し、光結合部材３０、ＬＥＤ基板２４ａ、及びヒートシンク２２を分離させる。この後、良品のＬＥＤ基板２４ａを用意し光源ユニット２０を組立てるとき、未使用の（接着剤により固定していない）ボス３５ａ’及び３５ｂ’を、ＬＥＤ基板２４ａ及びヒートシンク２２の各部材に接着固定する。

このように、光源ユニット２０の構成によれば、光源ユニット２０の組立時、または組立後に、ＬＥＤ等の不良が発生したとしても、不良の原因となる部材（上記の例ではＬＥＤ基板２４ａ）を取替え、リワークにより良品部材（上記の例では光結合部材３０及びヒートシンク２２）を再利用することが可能である。その結果、歩留りの改善につながる。

リワークは、ヒートシンク２２における、ボス３５ａ及び３５ａ’、並びにボス３５ｂ及び３５ｂ’それぞれに対応する位置に形成された貫通穴２２ａ及び２２ｂを利用して、接着剤等をリダクション処理することで容易に対応できる。すなわち、ボス３５ａ及び３５ｂの接着固定の結果、ヒートシンク２２におけるボス３５ａ及び３５ｂが挿入される貫通穴２２ａ及び２２ｂでは、ボス３５ａ及び３５ｂが挿入されていない部分に接着剤が溜まり硬化する。そして、これら貫通穴２２ａ及び２２ｂに形成した接着剤の硬化物をリダクション処理（除去処理）することにより、容易にボス３５ａ及び３５ｂを取り除くことができる。

また、上記の構成によれば、光源ユニット２０を分解するに際し、ＬＥＤ基板２４ａ及び光結合部材３０に接着固定されたボス３５ａが破壊しても、ボス３５ａ’が取り外し可能になっているので、このボス３５ａ’を用いてＬＥＤ基板２４ａ及び光結合部材３０を接着固定することができる。

（変形例１）
光源ユニット２０の構成において、図９に示す構成の他の変形例について説明する。図１０は、この変形例１としての光源ユニット２０に備えられた光結合部材３０の構成を示す斜視図である。

図１０に示されるように、変形例１の光源ユニット２０においては、光結合部材３０の二股形状における２つの股部それぞれに、４つのボス３５ａ_１〜３５ａ_４、ボス３５ｂ_１〜３５ｂ_４が形成されている。

光結合部材３０の頂部平坦面３１からＡ側（ＬＥＤ基板２４ａ側）に延びる股部には、４つのボス３５ａ_１〜３５ａ_４が形成されている。そして、これらボス３５ａ_１〜３５ａ_４は、ＬＥＤ基板２４ａに接着固定された２つのボス３５ａ_１及び３５ａ_２（第１の光源基板用ボス部材）、及びＬＥＤ基板２４ａに対し取り外し可能に取り付けられた２つのボス３５ａ_３及び３５ａ_４（第２の光源基板用ボス部材）に割当てられている。そして、これら３５ａ_１〜３５ａ_４に対応するように、ＬＥＤ基板２４ａ及びヒートシンク２２にそれぞれ、ボス用穴及び貫通穴が４つ形成されている。

また、結合部材３０の頂部平坦面３１からＢ側（ＬＥＤ基板２４ａが設けられていない側）に延びる股部にも、４つのボス３５ｂ_１〜３５ｂ_４が形成されている。そして、これら３５ｂ_１〜３５ｂ_４は、ヒートシンク２２に接着固定された２つのボス３５ｂ_１及び３５ｂ_２（第１の板状部材用ボス部材）、及びＬＥＤ基板２４ａに対し取り外し可能に取り付けられた２つのボス３５ｂ_３及び３５ｂ_４（第２の板状部材用ボス部材）に割当てられている。そして、これら３５ｂ_１〜３５ｂ_４に対応するように、ヒートシンク２２に貫通穴が４つ形成されている。

このように変形例１の光源ユニット２０によれば、光結合部材３０の二股形状の両股部に、４つのボス３５ａ_１〜３５ａ_４、ボス３５ｂ_１〜３５ｂ_４が形成されているので、光結合部材３０と各種部材（ＬＥＤ基板２４ａ及びヒートシンク２２）との接着強度が増す。このような変形例１の構成は、振動等が大きい環境や環境劣化が厳しい箇所で光源ユニット２０を用いた場合に有効である。

また、ボス３５ａ_１〜３５ａ_４のうち、ＬＥＤ基板２４ａに接着固定された２つのボス（第１の光源基板用ボス部材）の割当ては、ＬＥＤ基板２４ａと光結合部材３０との接着強度を高めるという観点から、ボス間距離が広がらないボスの組合わせが好ましい。例えばボス３５ａ_１及び３５ａ_４をＬＥＤ基板２４ａに接着固定されたボスに割当てた場合、ボス間距離が広がるため好ましくない。好ましくは、ＬＥＤ基板２４ａに接着固定された２つのボスの距離と、ＬＥＤ基板２４ａに対し取り外し可能に取り付けられた２つのボスの距離とが同じになるように割当てることが好ましい。

なお、変形例１の光源ユニット２０の組立時においても、光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとの接着固定前の位置決め調整は、ＬＥＤ基板２４ａに設けられたアライメントマーク２７ａ（図４参照）を用いて行われる。

（変形例２）
光源ユニット２０の構成において、図９に示す構成のさらに他の変形例について説明する。図１１は、この変形例２としての光源ユニット２０に備えられた光結合部材３０の構成を示す斜視図である。

図１１に示されるように、変形例２の光源ユニット２０は、光結合部材３０の二股形状の両股部に位置決め用ボス３６ａ及び３６ｂが形成されている点で、変形例１の光源ユニット２０と異なる。

光結合部材３０の頂部平坦面３１からＡ側（ＬＥＤ基板２４ａ側）に延びる股部には、２つの位置決め用ボス３６ａが形成されている。そして、これら位置決め用ボス３６ａに対応するように、ＬＥＤ基板２４ａ及びヒートシンク２２にそれぞれ、位置決め用穴及び貫通穴が２つ形成されている。この位置決め用ボス３６ａは、ＬＥＤ基板２４ａの位置決め用穴に挿入されている。そして、この位置決め用穴を用いて、光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとの接着固定前の位置決め調整が行われる。それゆえ、変形例２の光源ユニット２０は、位置決めのためのアライメントマーク２７ａ（図４参照）が形成されていないＬＥＤ基板に対して適用することが可能である。

また、結合部材３０の頂部平坦面３１からＢ側（ＬＥＤ基板２４ａが設けられていない側）に延びる股部にも、２つの位置決め用ボス３６ｂが形成されている。そして、これら位置決め用ボス３６ｂに対応するように、ヒートシンク２２に貫通穴が２つ形成されている。

ここで、上記の例では、光源ユニット２０は、導光板１３、光結合部材３０、ＬＥＤ基板２４ａ、及びヒートシンク２２がこの順に配設された構成としていた。しかし、光源ユニット２０は、少なくとも、光結合部材３０及びＬＥＤ基板２４ａを備えた構成であればよい。また、導光板１３は、複数の導光板１３からなる形態であっても、一枚板の形態であってもよい。

（５）本発明の特徴的構成：ボス３５ａ及び３５ａ’の構造
ところで、光源ユニット２０において、ＬＥＤ基板２４ａにボス３５ａを接着固定するに際し、接着剤が、ＬＥＤ基板２４ａのボス用穴２８ａからはみ出るという課題が残されている。図１２は、光源ユニット２０において接着剤がはみ出た状態を示し、図１２（ａ）は断面図であり、図１２（ｂ）は斜視図である。

図１２（ａ）に示されるように、ＬＥＤ基板２４ａにボス３５ａを接着剤３７で固定するに際し、製造上のばらつきで発生する接着剤３７の塗布ムラ等により、ボス用穴２８ａからはみ出る接着剤３７’が生じる。そして、図１２（ｂ）に示されるように、接着剤３７’は、ＬＥＤ基板２４ａと光結合部材３０との隙間に流れ込み、ＬＥＤ基板２４ａの発光部２３ｃや光結合部材３０の入光面３３ａに付着する。

このため、接着剤３７’の硬化物は、発光部２３ｃからの光を遮断したり、入光面３３ａへの入光量を低下させたり、光を不要な方向に散乱させたり、迷光を発生させる原因となる。その結果、光源ユニット２０では、光漏れやムラが発生し、発光面品位が低下するおそれがある。

本発明のバックライトユニットは、上述のボス用穴２８ａからはみ出る接着剤３７’の発生を防止すること目的としており、ボスの構造に特徴がある。図１３は、ボスの特徴的構造を示し、図１３（ａ）は、光結合部材３０に固定されたボスの外観を示す斜視図であり、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）における点線で囲んだ部分を拡大した斜視図であり、図１３（ｃ）は、断面図である。

図１３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ボス３８ａ及び３８ａ’はそれぞれ、ボス本体部３８ａ_１及び３８ａ_１’と、ボス本体部３８ａ_１及び３８ａ_１’に連結したボス挿入部３８ａ_２及び３８ａ_２’とで構成された段差構造を有している。ボス本体部３８ａ_１及び３８ａ_１’は、ボス用穴２８ａに挿入されない部分であり、ボス用穴２８ａを閉塞する構成となっている。一方、挿入部３８ａ_２及び３８ａ_２’は、ボス用穴２８ａに挿入される部分であり、ボス用穴２８ａの側壁と離間するように挿入されている。すなわち、ボス本体部３８ａ_１及び３８ａ_１’と挿入部３８ａ_２及び３８ａ_２’とは、互いに径が異なっている。そして、ボス本体部３８ａ_１及び３８ａ_１’の径は、ボス用穴２８ａの径よりも大きい。一方、挿入部３８ａ_２及び３８ａ_２’の径は、ボス用穴２８ａの径よりも小さい。

このような構成により、図１３（ｃ）に示されるように、ＬＥＤ基板２４ａにボス３８ａを接着剤３７で固定するに際し、ボス本体部３８ａ_１は、接着剤３７のはみ出しを防止するふたの役割を果たす。すなわち、接着剤３７は、ボス用穴２８の側壁面、ボス本体部３８ａ_１におけるボス用穴２８ａの閉塞面、及びボス挿入部３８ａ_２の側面により形成された空間内に留まる。その結果、図１３（ａ）〜（ｃ）に示される構成によれば、ボス用穴２８ａから接着剤３７がはみ出すことが防止されるので、光漏れやムラがない発光面品位が良好なバックライトユニットを実現することができる。

なお、図１３（ａ）〜（ｃ）に示される構成では、ボス３８ａ’は、ボス３８ａと同様に、ボス本体部３８ａ_１’とボス挿入部３８ａ_２’とで構成された段差構造を有している。ここで、ボス３８ａ’は、リワーク時の光結合部材３０とＬＥＤ基板２４ａとの固定に用いられるので、接着剤３７が塗布されていない。リワーク時にＬＥＤ基板２４ａにボス３８ａ’を接着剤３７で固定するに際し、ボス本体部３８ａ_１’は、接着剤３７のはみ出しを防止するふたの役割を果たす。このため、図１３（ａ）〜（ｃ）に示される構成では、リワーク時においても、光漏れやムラがない発光面品位が良好なバックライトユニットを組立てることができる。

（６）液晶表示装置への適用について
上述したように、本実施形態の光源ユニット２０は、図１に示す液晶表示装置１に適用することが可能である。この場合、図３に示す光源ユニット２０をＸ方向に並べて配置して使用する。そして、これにより、導光板１３も、Ｘ方向及びＹ方向の寸法が共に大きなものとして構成される。このような構成とすることにより、液晶表示装置の液晶パネル４の大面積化に対応して、導光板１３の面積を大きくし、大画面の液晶表示装置１の実用に適したバックライトを実現することができる。

例えば、長さ１１０ｍｍ、幅１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのヒートシンク２２を使用した場合、バックライト１０の組立ては、以下のとおりである。

まず、ヒートシンク２２、光結合部材３０、及びＬＥＤ基板２４ａの光源モジュールセット２０を８個Ｘ方向に並べて配置する。そして、上記光源モジュール２０の上（光結合部材３０の頂部平坦面３１）に導光板１３を固定する。このようにして組立てた光源モジュール本体は、液晶パネル４を背面から照射するバックライト方式の面発光装置として適用することができる。

また、バックライト１０を適用し得る液晶表示装置は、図１に示される構成に限定されるものではない。光源ユニット２０は、例えば図１４に示す液晶表示装置１’に適用可能である。図１４は、本発明の液晶表示装置の他の構成を示し、図１４（ａ）は、分解斜視図であり、図１４（ｂ）は、バックライト近傍部分を示す断面図である。

図１４に示される液晶表示装置１’は、バックライト１０が液晶パネル４の中央直下に配置されている点で、図１に示す液晶表示装置１と異なる。図１４に示されるように、液晶表示装置１’は、ＶＥＳＡフレーム４０、バックライト（光源モジュール）１０、拡散板２Ａ、プリズムシート３、拡散シート２Ｂ、液晶パネル４及びべゼル５がこの順に重ねられて配置されている。

また、バックライト１０は、下から順（すなわち、液晶パネル４に対して遠い順に）、光源ユニット２０が取り付けられたシャーシ１１’、反射シート１２、及び導光板１３にて構成されている。

シャーシ１１’は、バックライト１０の強度を高めるものである。シャーシ１１’は、液晶パネル４と略同じサイズであり、一部（凹部１１ａ’）を除きの平板状である。シャーシ１１’における平板状部分の導光板１３側の平面は、反射シート１２および導光板１３を保持する導光板保持面となる。そして、シャーシ１１’は、導光板保持面に対して導光板１３から離れる方向に段差が付けられた段差部として凹部１１ａ’を有している。この凹部１１ａ’は、シャーシ１１’に形成された溝とも表現できる。

凹部１１ａ’は、液晶パネル４の長辺に平行な方向に延びた長尺状（帯状）の溝であり、液晶パネル４における短辺方向の中央部分に対向する位置に形成されている。すなわち、凹部１１ａ’は、液晶パネル４の横方向（長手方向）に沿っており、かつ、液晶パネル４の縦方向（短手方向）における中心線に対向するように配置されている。

そして、図１４（ａ）に示されるように、段差部である凹部１１ａ’の底面には、複数（例えば８個）の光源ユニット２０が、凹部１１ａ’の長手方向に沿って列状に並んで設置される。

また、図１４（ｂ）に示されるように、光源ユニット２０は、光源としてのＬＥＤチップを搭載した２つのＬＥＤ基板２４ａ及び２４ｂと、長尺状の光結合部材３０と、導光板１３と、ヒートシンク２２とを備えている。

ＬＥＤ基板２４ａ及び２４ｂそれぞれに搭載されたＬＥＤチップは、２列に並んで互いに平行に複数個設けられている。それら複数のＬＥＤチップが搭載されたＬＥＤ基板２４ａ及び２４ｂの上側に、光結合部材３０が設けられている。すなわち、液晶表示装置１’においては、光結合部材３０の頂部平坦面から両側に延びる２つの股部それぞれに、ＬＥＤ基板２４ａ及び２４ｂが固定されている。それゆえ、液晶表示装置１’においては、光結合部材３０の二股形状における両股部が、ＬＥＤ基板２４ａ及び２４ｂから導光板１３への光結合部分（光を伝達する部分）として利用される。このような液晶表示装置１’であっても、上述した光源ユニット２０の構成を適用することが可能である。

また、光源ユニット２０は、例えば図１５に示す液晶表示装置１’にも適用可能である。図１５は、本発明の液晶表示装置のさらに他の構成を示し、バックライト近傍部分を示す断面図である。

図１５に示されるように、液晶表示装置１’’におけるバックライト１０は、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂが導光板１３の下方に設けられた光源直下型のバックライト１０となっている。そして、これらＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、出射光の光軸方向つまり入射光における最も輝度の高い方向が、平板状の導光板１３に対して直交するように配置されている。そして、光結合部材３０の頂部平坦面から両側に延びる２つの股部それぞれに、ＬＥＤ基板２４ａ及び２４ｂが固定されている。

図１５に示すように、液晶表示装置１’’の裏面側の端部には、突出部として光源ユニット２０が設けられており、その内部に光結合部材３０とＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂとが格納されている。また、光源ユニット２０は、液晶表示装置１’’の長手方向（図１５の紙面奥行方向）に帯状に形成されており、内部に格納されている光結合部材３０も液晶表示装置１の長手方向に帯状に形成されている。つまり、「突出部」は、源モジュール本体２０を構成する部材の中の光結合部材３０、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂ及びそのカバー等で構成されると換言できる。このような液晶表示装置１’’であっても、上述した光源ユニット２０の構成を適用することが可能である。

ここで、液晶表示装置１’’では、図１５に示されるように、光源ユニット２０は導光板１３の端部に設けられている。したがって、ＬＥＤチップ２３ａからの光は、図１６に示されるように、光結合部材３０を介して導光板１３の右側方向に入射され、そのまま導光板１３の内部で全反射しながら導光板１３の図示しない右端に向かう。一方、ＬＥＤチップ２３ｂからの光は、図１６に示されるように、光結合部材３０を介して導光板１３の左側方向に入射される。しかし、図１５に示されるように、導光板１３の左側は、位置決めピン１４が設けられており、直ちに導光板１３の下側端部１３ａとなる。このため、光結合部材３０を介して導光板１３の左側方向に入射した光は直ぐに導光板１３の下側端部１３ａに到達し、この下側端部１３ａにて反射される。この結果、導光板１３の下側端部１３ａにて反射された光は、ＬＥＤチップ２３ａからの光と同様に、導光板１３の内部で全反射しながら導光板１３の右端に向かうことになる。これにより、断面略Ｕ字形状の帯状体からなる光結合部材３０の入光面３３ａ及び３３ｂに沿って２列にＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂを配した場合には、２列に並んだＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂによって導光板１３の内部で光量を多くして導光させることができる。

この結果、液晶表示装置１’’におけるバックライト１０では、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、液晶表示装置１’’の画面の端部に横切って帯状の光源ユニット２０を設けることにより、前記液晶パネル４において、均一で滑らかな輝度分布を得ることが可能となる。

そして、バックライト１０では、導光板１３の下方からＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂの光を導入させる。この結果、従来のサイドエッジ型のバックライトの光利用効率は例えば約７５％であったのに対して、バックライト１０の光利用効率は約８８％となる。したがって、従来のサイドエッジ型のバックライトよりも光利用効率においても優れている。

また、バックライト１０では、従来のサイドエッジ型のバックライトとは異なり、液晶パネル４の端部に光源が存在しない。このため、図１８に示されるように、液晶パネル４の端部に、直接、フレーム６を設けることが可能である。この結果、額縁寸法を例えば６ｍｍ以下にすることが可能となり、狭額縁化を図ることができる。

なお、図１７（ａ）及び（ｂ）では、液晶パネルの寸法が６０型である場合が例示されているが、例えば６０型以上のサイズである７０型等といった６０型と異なる寸法であっても、６０型と略同程度に額縁寸法及び厚さを小さくすることが可能である。それゆえ、バックライト１０の構成によれば、狭額縁化及び光源配置部分以外の部分の薄型化を実現することができる。

このように、液晶表示装置１’’は、液晶パネル４、導光板１３、光結合部材３０、並びに、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂがこの順に配設されている。すなわち、液晶表示装置１’’では、導光板１３の下方にＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂを設けると共に、導光板１３とＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂとの間に、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから出射された光を、導光板１３の下面の頂部平坦面３１から光を入射させるように光を結合する光結合部材３０を設けている。このため、導光板１３の下方のＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから出射された光は、光結合部材３０を介して導光板１３に入射され、導光板１３の内部を全反射しながら導光板１３の端部まで移動しつつ、その途中で図示しない光路変換素子にて全反射条件が破られ、導光板１３から出射し、反射シート１２で反射し、更に導光板１３内を通過し、導光板１３の液晶パネル４側表面から出射し、上記拡散シート２及びプリズムシート３を通して液晶パネル４に向かう。

この結果、従来のサイドエッジ型導光板とは異なり、導光板直下型のバックライトとなっているので、額縁寸法を小さくすることができ、意匠効果も向上することができる。また、サイドエッジ型導光板においては必要であった熱膨張を回避するためのＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂと導光板１３との隙間が不要となるので、隙間から光が漏れることがない。すなわち、液晶表示装置１’’では、導光板１３の下方に光結合部材３０並びにＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂを配設するので、導光板１３の厚さ方向は長手又は短手の平面方向よりも熱膨張が小さい。それゆえ、導光板１３の伸縮が小さく、光結合部材３０とＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂとを近接できる。例えば、光結合部材３０とＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂとの隙間を例えば０．５ｍｍ以下にすることができる。尚、光結合部材３０は導光板１３に当接しているので、隙間はない。このため、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから導光板１３への結合効率を高め、光利用効率を向上することができる。

また、本実施形態では、導光板１３とは別体の光結合部材３０を設けることにより、平板状の導光板１３に対して斜めに光を入射させるので、導光板１３の内部では入射光が全反射しながら導光される。

すなわち、本実施形態では、光結合部材３０は、頂部平坦面３１が導光板１３に当接する断面略Ｕ字形状の帯状体つまり棒状体にてなっている。

この結果、導光板の加工をしなくてもＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂからの光結合部材３０を介した入射光を導光板１３の内部にて導光させることができる。このため、導光板１３自体は、単純な平板で足りるので、大型の導光板１３に対する加工が不要となる。また、導光板１３を加工するのは困難であるが、光結合部材３０の加工はそれに比べて容易であり、製造コストを削減することができる。

また、液晶表示装置１’’では、光結合部材３０は、導光板１３の端部に設けられている。この結果、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂからの光を導光板１３の端部にて入射させることになるので、導光板１３において一方向に向けて導光させ、導光板１３の全面から光を取出し、液晶パネル４の全面を照射することが可能となる。

したがって、導光板１３の加工を伴うことなく、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから導光板１３への結合効率を高め、光利用効率を向上し得るバックライト及び液晶表示装置を提供することができる。

また、本実施の形態のバックライト１０では、光結合部材３０は、導光板１３に対して斜めに光を入射させる。これにより、平板状の導光板１３に対して斜めに光を入射させるので、導光板１３の内部では入射光が全反射しながら導光される。この結果、導光板の加工をしなくても済み、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから導光板１３への結合効率を高め、光利用効率を向上し得ると共に、製造コストも軽減される。

また、本実施の形態のバックライト１０では、光結合部材３０は、反射面である曲面３２ａ及び３２ｂを有し、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂからの入射光を曲面３２ａ及び３２ｂにて反射させて導光板１３に対して光を入射させる。これにより、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから出射された光は、光結合部材３０に入射し、曲面３２ａ及び３２ｂにて反射する。そして、曲面３２ａ及び３２ｂにて反射された光は、導光板１３の下面の頂部平坦面３１から導光板１３に入射するように結合される。

この結果、導光板１３の加工を伴うことなく、曲面３２ａ及び３２ｂを有する光結合部材３０にてＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂからの光を導光板１３へ効率よく結合して入射させることができる。

また、本実施の形態のバックライト１０では、光結合部材３０は、導光板１３内で全反射させるように導光板１３に光を入射させる。これにより、光利用効率を向上し得るバックライト１０を提供することができる。

さらに、本実施の形態では、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、光結合部材３０への入射光における光軸方向が平板状の導光板１３に対して直交するように配置されている。このため、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂの配置を平板状の導光板１３に対して斜めにする必要がないので、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂの配置も容易であり、構造や組み立て方法が単純である。

したがって、導光板１３の加工を伴うことなく、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂから導光板１３板への結合効率を高め、光利用効率を向上し得るバックライト及び液晶表示装置を提供することができる。

また、本実施の形態のバックライト１０では、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、光結合部材３０の長手方向に沿って２列に設けられている。具体的には、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、断面略Ｕ字形状の光結合部材３０における下端弦の両端部の直下に中心線に沿って平行に２列に設けられている。

これにより、導光板１３に入射させるときに、２列のＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂをそれぞれ反対方向に光出射させることによって、２列間の中点を通る線を軸対称として光結合部材３０の両側つまり導光板１３の両端側にそれぞれ導光させることができる。したがって、単純な構造にて、導光板１３において輝度分布の均一化を図ることができる。

また、本実施の形態のバックライト１０では、光源は、複数のＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂからなっている。ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは形状が小さく微少間隔で密に配列することができ、これにより、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは形状が小さくかつ照度も大きいので、バックライト１０の光源として適切である。

また、本実施の形態では、導光板１３を加工せずに済み、かつ下方から光入射するので、液晶表示装置の薄型化を図ることができる。具体的には、導光板１３の加工にはある程度の厚さが必要である。この場合、従来のエッジライト方式は光源の幅よりも導光板を薄くすると光結合率が低下するため薄型化に限界がある。この点、本実施の形態では、導光板１３を薄型化すれば、テレビの薄型化及び軽量化に繋がる。また、導光板１３の材料を節約できるので、加工が不要な点からも低コスト化を図ることができる。また、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂを上向きに実装すればよいので、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂを含め、液晶表示装置を構成する各部材群の組み立てにおいて、組み立て方向が１方向の組み込み方向で済む。その結果、組み立ての製造装置構成や、組み立て作業が簡単になる。すなわち、従来のエッジライトの場合は、側面から光源を取り付ける必要があるので、液晶表示装置全体として１方向の組込み方向ですまず、製造がやや困難となる。

また、本実施の形態では、光結合部材３０は、帯状に設けられている。さらに、この帯状に設けられた光結合部材３０は、方形平板状の導光板１３における長手方向に平行に設けられている。

これにより、光結合部材３０と複数のＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂとの関係を１：１にする必要がなくなり、複数のＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂを１つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂも光結合部材３０に沿って設けることができるので、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂの配線が容易となる。

また、上記光結合部材３０は、方形平板状の導光板１３における縦又は横方向つまり長手方向か短手方向に対し、一本の直線状の部材で構成されてもよく、また、いくつかに区切られた光結合部材の小片を帯状に連ね一直線上に配置しても構わない。

これにより、１つの光源に対し１の光学素子を設ける必要がなくなり、複数の光源を１つの光学部材にて覆うので、光学系の構造を単純化することができる。また、光源はパッケージに収納されたタイプのものでも良いが、半導体チップ状のものも適用できる。光源は、光結合部材に沿って配置され、光源の配線も容易となる。

ところで、バックライト１０では、図１５に示すように、導光板１３の下側には、導光板１３を平面で保持する平板状のシャーシ１１が設けられている。そして、シャーシ１１の導光板保持面は、光結合部材３０が導光板１３に当接する位置付近で開口（開口１１ａ）を有する。そして、光結合部材３０，並びにＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、シャーシ１１の導光板保持面よりも下方に位置している。すなわち、本実施の形態では、図１９（ａ）に示すように、開口１１ａを有するシャーシ１１に別体の光源ホルダー２１が接合されており、これにより、光結合部材３０及びＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、シャーシ１１の導光板保持面１１ｂよりも下方に位置している。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、図１９（ｂ）に示すように、シャーシ１１に凹部を設けてその凹部にＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂ、並びに光結合部材３０を搭載することも可能である。この場合においても、光結合部材３０並びにＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂは、シャーシ１１の導光板保持面１１ｂよりも下方に位置している。

このような構成とすることによって、導光板１３の背面側においては、光結合部材３０並びにＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂのみが突出していることになる。したがって、光結合部材３０並びにＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂ以外の部分を薄型化することが可能となる。このため、全体として薄型化を図ることができる。さらに、このような構成とすることによって、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂの放熱の面でも優れたものとなる。また、光源ユニット２０をシャーシ１１と接続しておくことによって、シャーシ１１が放熱板として機能するので、高い放熱性能を得ることができる。この結果、ＬＥＤチップ２３ａ及び２３ｂの発光効率も向上する。

また、本実施の形態では、バックライト１０を主に液晶表示装置１に適用していた。しかし、必ずしもこれに限らず、例えば、バックライト１０を照明装置に適用することが可能である。すなわち、本実施の形態のバックライト１０は、そのまま大型平面光源への適用が可能である。また、導光板１３の周辺に部材が不要であることから、シームレスに並べることにより、さらに、大きな平面光源への適用が可能である。

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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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、テレビ、モニター等の液晶表示装置のバックライトに用いることができ、特に、光源直下型のバックライトに適用可能である。また、そのバックライトは、大型平面光源として照明装置に適用することが可能である。

１液晶表示装置（電子機器）
１０バックライト（光源モジュール）
１３導光板
２２ヒートシンク
２０光源ユニット
２３ａ、２３ｂＬＥＤチップ（光源）
２４ａ、２４ｂＬＥＤ基板（光源基板）
２５ａ、２５ｂスペーサ
２６ａ、２６ｂダム
２８ａボス用穴
３０光結合部材
３１頂部平坦面
３２ａ、３２ｂ曲面
３３ａ、３３ｂ入光面
３５ａ、３５ａ_１、３５ａ_２ボス（光源基板用ボス部材）
３５ａ’、３５ａ_３、３５ａ_４ボス（光源基板用ボス部材）
３５ｂ、３５ｂ_１、３５ｂ_２ボス
３５ｂ’、３５ｂ_３、３５ｂ_４ボス
３８ａ、３８ａ’ ボス（光源基板用ボス部材）
３６ｂ位置決め用ボス
３７、３７’ 接着剤

Claims

複数の光源が配列して実装された光源基板と、上記光源基板の上に配され上記光源からの光を光学部材へ光結合するための光結合部材と、上記光源基板と上記光結合部材とを固定するための光源基板用ボス部材とを備え、上記光源基板に、上記光源基板用ボス部材が挿入されるボス用穴が形成された光源ユニットであって、
上記光源基板用ボス部材は、上記ボス用穴を閉塞する本体部と、該本体部に連結され上記ボス用穴の側壁と離間して挿入される挿入部とで構成された段差構造を有していることを特徴とする光源ユニット。
上記光結合部材は、上記光学部材と平行な面で当接する頂部平坦面と、上記光源からの光を反射し上記頂部平坦面へ導く曲面とを有することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
上記光源基板用ボス部材を複数備え、
該光源基板用ボス部材は、上記光源基板に接着固定された第１の光源基板用ボス部材と、上記光源基板に非固定状態で取り付けられている第２の光源基板用ボス部材とに割当てられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源ユニット。
上記光源基板と上記光結合部材との位置決めを行うための位置決め用ボス部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の光源ユニット。
請求項１〜４の何れか１項に記載の光源ユニットをバックライトとして備えたことを特徴とする液晶表示装置。