JP2021144920A - バックライト - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、高輝度の線状光源を用いた場合でも、導光板及び光学シートが劣化することを防止することが可能なバックライトを提供することを目的とする。【解決手段】バックライトは、ケースの内側の側面に沿って配置された線状光源と、発光領域から出射する光を入光する入光面、入光面に入光した光を出光する出光面、及び入光面に設けられ複数の発光素子の発熱に応じて線状光源に向けて伸長する凸部を有し、入光面を線状光源に対向させて、出光面を上にしてケースに配置された導光板と、出光面を覆うように配置された光学シートと、線状光源と光学シートの間に配置され、線状光源に向いた遮光面を有する遮光部材と、を備え、複数の発光素子が発光していない非発光状態における導光板の凸部の長さが、入光面から発光領域の表面までの発光面離隔距離以上、且つ、入光面から線状光源の基板までの基板離隔距離以下である。【選択図】図６

Description

本発明は、バックライトに関する。

液晶ディスプレイ等の表示装置用、又はシーリングライト等の照明装置用の光源として、面状に光を照射するバックライトが用いられる。バックライトは、ケースの側面に配置された線状光源が出射する光を、導光板を用いて面状の光に変換してバックライトの主面から照射する、いわゆるエッジライト型のバックライトとして構成されることが一般的である。

エッジライト型のバックライトでは、線状光源がケースの内側の側面の狭い領域に配置されるため、線状光源の発光に伴う熱を放熱することが難しい。そこで、例えば、特許文献１のバックライトでは、ＬＥＤ基板の少なくとも一部が表示板ケースの内面と密着し、また、ＬＥＤが導光板の側面の入光面に対向するように配設して、放熱効率を向上させている。

特開２００５−３８７７１号公報

線状光源は年々高輝度化している。このため、線状光源の発熱も大きくなっており、特許文献１に記載の技術を利用して放熱効率を向上させても、線状光源が高温化することが避けられなくなっている。その結果、線状光源の発光面に対向して配置された導光板が線状光源の熱又は光によって変形して、導光板の導光性能が低下してしまう。

また、一定輝度（４５０００ｎｉｔ）を超えるような高輝度の光を出射する線状光源を用いる場合、線状光源から出射する直接光によって拡散シート等の光学シートが短時間で変色して劣化してしまうことを本発明の発明者は発見した。これは、従来の（３００００ｎｉｔ）未満の輝度の光を出射する一般的な線状光源を用いる場合には見られなかった現象である。光学シートが劣化すると、光学シートの光学性能が低下してしまう。

本発明は、高輝度の線状光源を用いた場合でも、導光板及び光学シートが劣化することを防止することが可能なバックライトを提供することを目的とする。

本発明に係る一実施形態のバックライトは、ケースと、発光領域を有する線状の基板、及び発光領域に実装された複数の発光素子を有し、ケースの内側の側面に沿って配置された線状光源と、発光領域から出射する光を入光する入光面、入光面に入光した光を出光する出光面、及び入光面に設けられ複数の発光素子の発熱に応じて線状光源に向けて伸長する凸部を有し、入光面を線状光源に対向させて、出光面を上にしてケースに配置された導光板と、出光面を覆うように配置された光学シートと、線状光源と光学シートの間に配置され、線状光源に向いた遮光面を有する遮光部材と、を備え、複数の発光素子が発光していない非発光状態における導光板の凸部の長さが、入光面から発光領域の表面までの発光面離隔距離以上、且つ、入光面から線状光源の基板までの基板離隔距離以下であることを特徴とする。

上記のバックライトにおいて、遮光部材は、導光板の入光面に向いて又は入光面に当接して基板離隔距離を所定の第１距離以上に保持するストッパ部を更に有し、非発光状態における導光板の凸部の長さが、第１距離以下であることが好ましい。

上記のバックライトにおいて、導光板は、線状光源に向いた側面に入光面よりも後退した後退面を有し、遮光部材は、導光板の後退面に向いて又は後退面に当接して基板離隔距離を所定の第１距離以上に保持するストッパ部を更に有し、非発光状態における導光板の凸部の長さが、第１距離以下であることが好ましい。

上記のバックライトにおいて、導光板の凸部の温度が８５℃以上であるときの導光板の凸部の長さが、第１距離よりも大きいことが好ましい。

上記のバックライトにおいて、ケースの線状光源が配置された側面と対向する反対側の側面と、導光板の入光面と反対側の側面との間に配置され、導光板を線状光源へ押圧する弾性部材を更に有することが好ましい。

上記のバックライトにおいて、線状光源は、発光領域と隣接する位置に、導光板の凸部と対向する当接領域を有することが好ましい。

上記のバックライトにおいて、導光板の凸部は、入光面の両端に位置する第１凸部及び第２凸部、並びに入光面の中央に位置する第３凸部を含み、当接領域は、第１凸部に対向する第１当接領域、第２凸部に対向する第２当接領域、及び第３凸部に対向する第３当接領域を含むことが好ましい。

上記のバックライトにおいて、遮光面は、線状光源から出射する直接光を導光板へ反射することが好ましい。

上記のバックライトにおいて、遮光部材は、ケースと一体化しており、ケースの側面から起立することが好ましい。

上記のバックライトにおいて、遮光部材は、導光板と光学シートの間へ伸延した延長部を線状光源と反対の方向に更に有することが好ましい。

上記のバックライトにおいて、遮光部材は、導光板の入光面の側の端部を、導光板の凸部の上方も含めて完全に覆うように配置されることが好ましい。

上記のバックライトにおいて、導光板と光学シートの間に配置された第２遮光部材を更に有することが好ましい。

上記のバックライトにおいて、導光板の凸部の線膨張係数αが、５０（１０^-6／Ｋ）以上であることが好ましい。

本発明によれば、高輝度の線状光源を用いた場合でも、導光板及び光学シートが劣化することを防止することが可能なバックライトが提供される。

本発明に係る一実施形態のバックライトを模式的に示した斜視図である。 図１に示したバックライトの分解斜視図である。 線状光源の構成を模式的に示した図である。 バックライトの構成を模式的に示した平面図である。 図４に示したバックライトのＣ−Ｃ’’線に沿った断面図である。 図４に示したバックライトのＣ−Ｃ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った拡大断面図である。 線状光源の発熱によって導光板の凸部が伸長した様子を模式的に示した拡大平面図である。 図６に示した導光板の凸部が伸長した様子を示した拡大断面図である。 図６に示した遮光部材のストッパ部、及び導光板の変形例を示した図である。 バックライトの他の構成を模式的に示した平面図である。 図１０に示したバックライトのＣ−Ｃ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った拡大断面図である。 図１１に示した遮光部材の変形例を示した拡大断面図である。 遮光部材の更に他の構成を模式的に示した拡大断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。

図１は、本発明に係る一実施形態のバックライト１を模式的に示した斜視図である。バックライト１は、不図示の外部電源からケーブル２３を介して電力を供給され、ケース６上の発光面１０から面状に光を照射する。バックライト１は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置用、又はシーリングライト等の照明装置用の光源として用いられる。図１に示すバックライト１は、所定の方向に伸延した扁平な直方体の形状を有しているが、バックライト１の形状は用途に合わせて適宜決定されてよい。バックライト１の発光面１０の形状も適宜決定されてよく、発光面１０は、矩形状以外に、５角形以上の多角形又は楕円形等の形状を有してもよい。

図２は、図１に示したバックライト１の分解斜視図である。バックライト１は、線状光源２、導光板３、反射シート４、及び光学シート５等と、これらを収納するケース６（図１参照）を構成する上ケース６ａ及び下ケース６ｂを備える。まず、これらのバックライト１の構成要素について、図２を参照して簡単に説明した後、図３以降を参照してより詳細に説明する。

線状光源２は、その長手方向が下ケース６ｂの長手方向と一致するように、下ケース６ｂの一つの内側の側面に沿って配置される。線状光源２は、基板２０の長手方向にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等が密集して並べて実装された発光領域２１を有する。線状光源２は、ケーブル２３を介して電力を供給され、各発光領域２１から線状に光を出射する。図２に示す線状光源２は、２つの発光領域２１を有しているが、線状光源２は、３以上の発光領域２１を有してもよいし、ただ１つの発光領域２１を有してもよい。

導光板３は、一つの主面を出光面３２とし、また、少なくとも一つの側面を入光面３１として、出光面３２を上にして下ケース６ｂに配置される。線状光源２の発光領域２１から出射した光は、入光面３１から導光板３内へ入光する。導光板３の出光面３２と反対側の下面には微細な凹凸構造が設けられており、入光面３１から導光板３内へ入射した光は、この凹凸構造により進行方向を変えられて、出光面３２から導光板３外へ出射する。導光板３は、例えば、ポリカーボネート又はアクリル等の樹脂、又は耐光性の高いガラス等を用いて形成される。

反射シート４は、導光板３と下ケース６ｂの間に配置される。導光板３の出光面３２と反対側の下面から導光板３外へ出射した光は、反射シート４で反射して導光板３内へ戻される。これにより、線状光源２が出射する光の利用効率が向上する。反射シート４は、例えば、アルミニウム、銀等の光反射率の高い金属を、ナイロン、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂に蒸着又は塗装して形成される。反射シート４の表面には、更に、増反射膜等がコーティングされてもよい。また、反射シート４として、光を反射しやすい白色のシート等が用いられてもよい。

光学シート５は、拡散シート、集光シート、偏光シート等、或いはこれらのシートの組み合わせで構成され、導光板３の出光面３２の側に配置される。導光板３の出光面３２から出射した光は、光学シート５によって各種の光学的効果が加えられた後、バックライト１の発光面１０（図１参照）となる上ケース６ａの窓６１から面状に照射される。

光学シート５の例を挙げると、例えば、拡散シートは、導光板３の出光面３２から出射する光を拡散させる。拡散シートは、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート又はアクリル等の樹脂に、シリカ粒子等を分散させて形成される。また、集光シートは、導光板３の出光面３２から出射する光の配光分布を調整する。集光シートは、例えば、アクリル等の樹脂からなるプリズムシートが用いられる。また、偏光シートは、導光板３の出光面３２から出射する光の互いに直交する偏光成分のうちの一方を透過し、他方を吸収又は反射する。偏光シートは、例えば、樹脂等により形成される多層膜構造を有する。光学シート５は、これらのシートがどの順で配置されてもよく、これら以外のシートを更に有してもよい。

上ケース６ａ及び下ケース６ｂは、プラスチック又は金属等で形成され、上記の線状光源２、導光板３、反射シート４、及び光学シート５等を収納する。下ケース６ｂの少なくとも一つの内側の側面には、線状光源２が配置され、下ケース６ｂの内側の底面には、反射シート４、導光板３、及び光学シート５が、概ね輪郭を一致させてこの順に配置される。そして、上ケース６ａが下ケース６ｂを覆うように配置されて、バックライト１が形成される。上ケース６ａは、大きな窓６１を有しており、この窓６１から光学シート５が露出する。また、下ケース６ｂは、四隅の一つに孔６２を有しており、この孔６２から、線状光源２と接続されたケーブル２３が外部へ引き出される。

弾性部材７は、ゴム等の樹脂からなり、下ケース６ｂの線状光源２が配置された側面と対向する反対側の側面と、導光板３の入光面３１と反対側の側面との間に配置され、導光板３を線状光源２へ押圧する。これにより、線状光源２及び導光板３が下ケース６ｂ内で弾性的に固定される。弾性部材７は、通常、黒色等の遮光性を有した材料であるが、反射性能を持つ白色の材料が好ましい。これにより、弾性部材７と導光板３が接触していても暗部にならず、バックライト１の狭額縁化が可能となる。

遮光部材８は、線状光源２と光学シート５の間に配置され、線状光源２から光学シート５へ出射する直接光を遮光する。これにより、線状光源２から出射する直接光によって光学シート５が変色して劣化することが防止される。

図３（ａ）は、線状光源２の構成を模式的に示した平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示した線状光源２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。線状光源２は、ＬＥＤ等の発光素子２４が所定の方向に並べて配置された基板２０を有する。

基板２０は、互いに貼り合わされた実装基板２０ａ及び回路基板２０ｂを有する。実装基板２０ａ及び回路基板２０ｂは、ともに細長い矩形の形状を有する。実装基板２０ａ及び回路基板２０ｂの長手方向は、線状光源２の長手方向と一致し、実装基板２０ａ及び回路基板２０ｂの幅方向は、線状光源２の幅方向と一致する。また、回路基板２０ｂは、開口部２９を有し、開口部２９の長手方向は線状光源２の長手方向と一致し、開口部２９の幅方向は線状光源２の幅方向と一致する。

実装基板２０ａは、アルミニウム若しくは銅等の金属、又はセラミックスを主成分とする熱伝導率の高い材料で形成される。実装基板２０ａは平坦な表面を有し、回路基板２０ｂの開口部２９に露出した実装基板２０ａの平坦な表面上に、複数の発光素子２４が直接配置される。これにより、複数の発光素子２４が発光している発光状態において、発光素子２４が発する熱が、熱伝導率の高い実装基板２０ａを伝導して効率よく放熱される。

回路基板２０ｂは、フェノール、エポキシ、ポリイミド、又はポリエステル等の樹脂を主成分とする絶縁性の高い樹脂で形成される。回路基板２０ｂの表面には、一対の配線２５ａ、２５ｂが、回路基板２０ｂの開口部２９を挟むように幅方向に間隔を開けて、回路基板２０ｂの長手方向に伸延するように形成される。配線２５ａ、２５ｂの長手方向の少なくとも一方の端部には、コネクタ２２ａ、２２ｂが形成される。コネクタ２２ａ、２２ｂは、ケーブル２３を介して供給される正負の電位を、配線２５ａ、２５ｂを介して発光素子２４にそれぞれ供給する。配線２５ａ、２５ｂ及びコネクタ２２ａ、２２ｂは、例えば、回路基板２０ｂ上に金又は銅等の金属がパターニングされて形成される。配線２５ａ、２５ｂ及びコネクタ２２ａ、２２ｂは、更に、絶縁性膜であるソルダレジスト等により覆われて保護されてもよい。また、回路基板２０ｂは、後で詳しく説明するが、下ケース６ｂと導光板３の間に線状光源２を固定するための、導光板３と当接する当接領域２８を有する。

発光素子２４は、例えば、ＬＥＤのダイ等がダイボンドによって実装基板２０ａの表面上に接着された後、ＬＥＤのカソード端子及びアノード端子がワイヤ等により配線２５ａ、２５ｂに電気的に接続されて形成される。なお、図３（ａ）に示す複数の発光素子２４は、その辺同士が対向するように配置されているが、発光素子２４を４５度回転させて、その頂点同士が対向するように配置されてもよい。複数の発光素子２４は、その上面が実装基板２０ａの表面と平行となるように配置されることが好ましい。発光素子２４は、例えば、紫、青、緑、赤などの可視光を発するが、赤外線のような不可視光を含んでもよいし、これらの組み合わせの光を含んでもよい。

複数の発光素子２４は、ワイヤにより互いに電気的に接続されて一つの列を形成する。なお、図３（ａ）に示す例では、一つの列に８個の発光素子２４が直列に接続されているが、一つの列に接続される発光素子２４の数は、ケーブル２３を介して供給される電圧等に応じて適宜決定されてよい。例えば、順電圧が約３Ｖの発光素子２４が８個直列に接続されて一つの列が形成される場合、少なくとも２４Ｖを超える電源電圧が供給されることが好ましい。各列の両端に位置する発光素子２４は、ワイヤを介して配線２５ａ又は配線２５ｂに電気的に接続される。なお、図３（ａ）では、便宜上、封止材２７により封止された発光素子２４及びワイヤを、破線でなく実線で示している。発光素子２４は、ケーブル２３から、コネクタ２２ａ、２２ｂ、配線２５ａ、２５ｂ、及びワイヤを介して電圧を供給されて発光する。配線２５ａと配線２５ｂの間には、発光素子２４に過電圧が印加されることを防止するツェナーダイオード等が接続されてもよい。

枠体２６は、ダム材等の連続体が回路基板２０ｂの開口部２９を囲むように環状又は矩形状に配置されて形成される。枠体２６は、例えば、シリコン樹脂又はエポキシ樹脂で形成される。枠体２６は、光を反射しやすい酸化チタン等の微粒子が分散された白色の樹脂で形成されることが好ましい。これにより、発光素子２４から出射する光が線状光源２の上方へ反射するため、発光素子２４から出射する光の利用効率が向上する。

封止材２７は、枠体２６によって囲まれた実装基板２０ａの開口部２９を封止して発光素子２４を保護する。封止材２７によって封止された領域は、線状光源２の発光領域２１（図２参照）として機能する。封止材２７は、発光素子２４が発する光に対して透光性を有するエポキシ又はシリコン等の樹脂で形成される。封止材２７は、発光素子２４が発する光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を含有してもよい。この蛍光体は、例えば、発光素子２４が発する青色光を吸収して黄色光を発するＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）等の粒子状の蛍光体材料とすることができる。発光素子２４の発する青色光と、蛍光体によって波長変換された黄色光とが混合されて、白色光が得られる。封止材２７は、青色光を黄色光以外の例えば赤色光又は緑色光に波長変換する蛍光体を有していてもよいし、蛍光体を全く有していなくてもよい。なお、封止材２７を形成してから、枠体２６を取り除き、封止材２７のみとしてもよい。

図４（ａ）は、バックライト１の構成を模式的に示した平面図であり、図４（ｂ）は、導光板３の凸部３３の拡大平面図である。また、図５は、図４（ａ）に示したバックライト１のＣ−Ｃ’’線に沿った断面図であり、図６（ａ）、図６（ｂ）は、それぞれ、バックライト１のＣ−Ｃ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った拡大断面図である。

線状光源２は、その長手方向が下ケース６ｂの長手方向と一致するように、下ケース６ｂの一つの内側の側面に沿って配置される。線状光源２は、発光領域２１と反対側の裏面において、下ケース６ｂの側面に、接着シート、接着テープ、又は接着剤等によって接着される。或いは、線状光源２は、位置決めの精度を向上させるために、下ケース６ｂにねじ止めされてもよいし、線状光源２の基板２０又は下ケース６ｂの側面に形成された貫通孔を介してピン等により固定されてもよい。

導光板３は、線状光源２に向いた凸部３３を入光面３１に有する。例えば、図４（ａ）に示す導光板３の凸部３３は、入光面３１の両端に位置する第１凸部及び第２凸部、並びに入光面３１の中央に位置する第３凸部を含む。導光板３は、弾性部材７により押圧されて、凸部３３において線状光源２の基板２０を下ケース６ｂの内側の側面へ押圧する。よって、弾性部材７は、図４（ａ）に示されるように、導光板３の凸部３３が設けられた箇所と反対側の側面にそれぞれ配置されることが好ましい。これにより、弾性部材７による押圧力が、凸部３３を介して線状光源２の基板２０に効率よく伝わる。

導光板３の凸部３３は、発光領域２１外の非発光領域において線状光源２と当接するように導光板３の入光面３１に設けられていることが好ましい。これにより、発光領域２１に存在する樹脂等からなる枠体２６及び封止材２７が、凸部３３と接触して傷つくことが防止される。例えば、図３に示した線状光源２は、発光領域２１と隣接する位置に、凸部３３と対向する当接領域２８を有し、この当接領域２８は、第１凸部に対向する第１当接領域、第２凸部に対向する第２当接領域、及び第３凸部に対向する第３当接領域を含む。それぞれの当接領域２８は、実装基板２０ａに設けてもよいし、回路基板２０ｂに設けてもよい。

導光板３の凸部３３が、線状光源２の発光領域２１と隣接した当接領域２８に当接することで、発光素子２４の発する熱が凸部３３に伝わりやすくなる。これにより、後で詳しく説明するが、凸部３３の長さが、線状光源２の発熱に応じて伸縮しやすくなる。この当接領域２８が設けられる線状光源２上の位置は、発光素子２４の発する熱が凸部３３に伝わりやすい位置として、予め実測等により決定されてよい。凸部３３は、発光素子２４が発光していない非発光状態において、例えば長さｘ１≒５．００ｍｍを有する。凸部３３は、非発光状態において、必ずしも線状光源２と当接していなくてよく、凸部３３の先端部と基板２０との間に（例えば０．０１ｍｍ程度の）隙間が存在してもよい。

遮光部材８は、線状光源２に向いた遮光面を有し、線状光源２から光学シート５へ出射する直接光を遮光する。この遮光面は、線状光源２から出射する直接光を導光板３へ反射してもよい。これにより、線状光源２から出射する光の利用効率が向上する。例えば、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す遮光部材８は、下ケース６ｂと一体化している。このような遮光部材８は、例えば、下ケース６ｂの側面がプレス加工等によって折り曲げられて、下ケース６ｂの側面から起立するように形成される。この場合、遮光部材８は、下ケース６ｂと同じプラスチック又は金属等で形成される。

図４（ａ）に示す遮光部材８は、線状光源２の発光領域２１から光学シート５へ出射する直接光を、線状光源２の発光領域２１の上方でのみ遮光している。これにより、線状光源２の発光領域２１外の非発光領域の上方では光が遮光されないため、線状光源２が非発光領域において暗くなることが抑制される。なお、遮光部材８は線状光源２の非発光領域の上方に配置されてもよく、この場合、遮光部材８は、線状光源２の非発光領域の上方において光を通過又は拡散させるように構成されてもよい。このような遮光部材８は、例えば、一枚の透光シートに複数の遮光シートを貼り合わせて構成される。

遮光部材８は、また、導光板３の入光面３１に向いた一つの端辺であるストッパ部８１を有する。このストッパ部８１は、入光面３１に向いて又は入光面３１に当接して導光板３が線状光源２の発光領域２１に接近することを防止するためのストッパとして機能する。これにより、図６（ａ）に示すように、導光板３の入光面３１と線状光源２の基板２０との間には、少なくとも第１距離ｄ１の基板離隔距離が確保される。この結果、導光板３の入光面３１と線状光源２の発光領域２１の表面との間には、少なくとも発光面離隔距離ａ１が確保されて、線状光源２の発する熱又は光によって導光板３が劣化することが防止される。遮光部材８のストッパ部８１は必ずしも常に導光板３と当接していなくてもよく、ストッパ部８１と導光板３の間に一時的に隙間が生じてもよい。

この第１距離ｄ１は、例えば、線状光源２が発光状態となってから所定の第１期間ｔ１（例えば１分）が経過するまでは、線状光源２の発熱によって導光板３が劣化することが防止される基板離隔距離の最小値として、予め実測等によって決定される。或いは、この第１距離ｄ１は、導光板３の温度が所定の第１温度Ｔ１（例えば８５℃）未満であるときは、線状光源２の発熱によって導光板３が劣化することが防止される基板離隔距離の最小値として、予め実測等によって決定されてもよい。

図７は、線状光源２の発熱によって導光板３の凸部３３が伸長した様子を模式的に示した拡大平面図である。また、図８（ａ）、図８（ｂ）は、それぞれ、図６（ａ）、図６（ｂ）に示した導光板３の凸部３３が伸長した様子を示した拡大断面図である。

線状光源２に電力が供給されて発光素子２４が発光状態になると、線状光源２の発する熱又は光によって導光板３の凸部３３の温度が上昇する。これにより、導光板３の凸部３３は、図７に示すように、線状光源２の発熱によって長さｘ２に伸長する。凸部３３が伸長する一方で、弾性部材７が凸部３３の伸長に合わせて収縮するため、導光板３は全体として下ケース６ｂ内を線状光源２から離れるように変位する。

この結果、図８（ａ）に示すように、導光板３の入光面３１から線状光源２の基板２０までの基板離隔距離は、線状光源２の発光状態において、第１距離ｄ１よりも大きい第２距離ｄ２以上に保持される。これにより、例えば、線状光源２が発光状態となってから所定の第１期間ｔ１が経過しても、或いは、導光板３の温度が所定の第１温度Ｔ１以上となっても、線状光源２の発熱によって導光板３が劣化することが抑制される。

線状光源２の非発光状態において温度Ｔ０であったときの凸部３３の長さｘ１と、線状光源２の発光状態において温度Ｔ２となった凸部３３の長さｘ２との差Δｘ＝（ｘ２−ｘ１）は、凸部３３の線膨張係数αを用いて、概ね下式（１）により求められる。
Δｘ＝α（ｘ１）（Ｔ２−Ｔ０） （１）

線状光源２が発光状態となってから所定の第１期間ｔ１が経過したとき、或いは、導光板３の温度が所定の第１温度Ｔ１以上となったときに、基板離隔距離が大きくなるためには、凸部３３の線膨張係数αが大きいことが好ましい。そのために、凸部３３は、例えば、線膨張係数αが５０（１０^-6／Ｋ）以上であるポリカーボネート等の樹脂を主成分とする材料からなることが好ましい。また、概ね８５℃のガラス転移温度を超えたときに、線膨張係数αが大きくなって凸部３３の伸長がより顕著になるＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）等を、凸部３３の材料として用いてもよい。

しかし、凸部３３として特別な材料を用いることはコスト高となる。このため、ポリカーボネート等の一般的な樹脂を凸部３３として用いた場合でも基板離隔距離が大きくなるように、線状光源２の発光状態において、凸部３３の先端部が線状光源２に接近又は当接していることが好ましい。そこで、非発光状態における導光板３の凸部３３の長さは、入光面３１から発光領域２１の表面までの発光面離隔距離ａ１以上、且つ、入光面３１から線状光源２の基板２０までの基板離隔距離以下となるように調整される。ここで、発光領域２１の表面とは、例えば、枠体２６の最も高い位置（すなわち導光板３に最も近い位置）を通る面として定義される。

例えば、遮光部材８のストッパ部８１によって、導光板３の入光面３１から線状光源２の基板２０までの基板離隔距離が、非発光状態において第１距離ｄ１＝５．００ｍｍに保持される場合、非発光時における凸部３３の長さｘ１は、４．９９ｍｍとされる。この凸部３３の長さｘ１は、発光面離隔距離ａ１（例えば４．９０ｍｍ）以上、且つ、基板離隔距離（５．００ｍｍ）以下という上述の条件を満たすように調整されており、凸部３３の先端部と線状光源２の基板２０との間隙は、０．０１ｍｍとなっている。この場合、線状光源２の発熱によって凸部３３の長さが０．０１ｍｍ伸長して５．００ｍｍとなると、凸部３３の先端部が基板２０の当接領域２８に当接する。更に、凸部３３の長さが０．０１ｍｍ伸長してｘ２＝５．０１ｍｍとなると、図８（ａ）に示すように、基板離隔距離も凸部３３の伸長によって拡大し、第１距離ｄ１よりも大きい第２距離ｄ２＝５．０１ｍｍ以上に保持される。

このような凸部３３の伸長幅Δｘ＝０．０２ｍｍは、例えば、上式（１）において、線膨張係数α＝５０（１０^-6／Ｋ）、非発光状態における凸部３３の長さｘ１≒５．００ｍｍ、及び温度上昇（Ｔ２−Ｔ０）＝８０Ｋ、とした場合に実現可能である。更に、ガラス転移温度を超えたときに線膨張係数αが大きくなるＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）のような特別な材料を用いることで、凸部３３の伸長幅Δｘをより大きくすることもできる。

実際には、導光板３の凸部３３の長さｘ１は、製造ばらつき等による誤差を有する。そこで、凸部３３の先端部と線状光源２の基板２０との間隙は、非発光状態において、例えば０．００〜０．０１ｍｍとなるように調整されてもよい。これにより、線状光源２の発熱によって凸部３３が少なくとも０．０１ｍｍ伸長すると、凸部３３の先端部が基板２０の当接領域２８に当接する。更に、凸部３３の長さが０．０１ｍｍ伸長すると、基板離隔距離は、第２距離ｄ２＝５．０１ｍｍ以上に保持される。

図９は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示した遮光部材８のストッパ部８１、及び導光板３の変形例を示した図である。図９は、線状光源２の発熱による基板離隔距離の拡大幅をより大きくすることが可能な構成を示している。図９の上部には、バックライト１の拡大平面図が示されており、図９の下部には、バックライト１のＣ−Ｃ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った拡大断面図が示されている。

図９に示す導光板３は、線状光源２に向いた側面に入光面３１よりも後退した後退面３４を有している。入光面３１と後退面３４との間には段差ｘ０が生じている。遮光部材８のストッパ部８１は、導光板３の後退面３４に向いて又は後退面３４に当接して、後退面３４から線状光源２の基板２０までの距離をｄ１＋ｘ０以上に保持することで、基板離隔距離を所定の第１距離ｄ１以上に保持する。遮光部材８のストッパ部８１は、例えば図９に示すように、入光面３１と後退面３４との間の境界面に配置されてもよい。入光面３１と後退面３４との間の境界面のステップ形状は、図９に示すように、角部が曲線であることが好ましい。これにより、導光板３の入光面３１から入射した光が後退面３４で向きを変えて導光板３の出光面３２（図５参照）に集中して輝線が生じることが抑制される。

例えば、ストッパ部８１によって、後退面３４から線状光源２の基板２０までの距離が、非発光状態においてｄ１＋ｘ０に保持される場合、凸部３３の長さｘ１が入光面３１を基準としてΔｘ伸長すると、導光板３及び凸部３３は、後退面３４を基準として（ｘ０＋ｘ１）／（ｘ１）Δｘ伸長する。したがって、線状光源２の発熱による基板離隔距離の拡大幅をより大きくすることができる。例えば、段差ｘ０が、凸部３３の長さｘ１とほぼ同じである場合、導光板３及び凸部３３の後退面３４を基準とした伸長幅は、凸部３３の入光面３１を基準とした伸長幅Δｘの約２倍となる。

このように、導光板３の凸部３３の温度が例えば所定の第１温度Ｔ１未満であるときは、基板離隔距離が第２距離ｄ２未満となるため、導光板３の入光面３１が線状光源２の発光領域２１に接近して、線状光源２から導光板３へ入光する光の入光効率が向上する。一方、導光板３の凸部３３の温度が例えば所定の第１温度Ｔ１以上になると、基板離隔距離が第２距離ｄ２以上となって、線状光源２の発熱によって導光板３が劣化することが抑制される。この所定の第１温度Ｔ１は、例えば、線状光源２の動作最高温度である８５℃、或いは、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル樹脂）のガラス転移温度である８５℃とされる。

図１０は、バックライト１の他の構成を模式的に示した平面図である。また、図１１（ａ）、図１１（ｂ）は、それぞれ、図１０に示したバックライト１のＣ−Ｃ’線、Ｂ−Ｂ’線に沿った拡大断面図である。

図４（ａ）に示したバックライト１では、線状光源２の発熱によって導光板３の凸部３３が伸長すると、図８（ａ）に示されるように、遮光部材８のストッパ部８１と導光板３の入光面３１との間に隙間が生じてしまう。この結果、前述のとおり、特に、一定輝度（４５０００ｎｉｔ）を超えるような高輝度の光を出射する線状光源２を用いる場合、この隙間から光学シート５へ出射する線状光源２からの直接光によって光学シート５が劣化するおそれがある。

そこで、図１０に示すバックライト１の遮光部材８は、図１１（ａ）に示すように、導光板３と光学シート５の間へ延長した延長部８２を更に有する。これにより、遮光部材８の延長部８２は、導光板３の凸部３３が伸長したときに生じる遮光部材８と導光板３の間の隙間から光学シート５へ出射する線状光源２からの直接光を遮光することができる。

また、図１０に示すバックライト１の遮光部材８は、一枚の大きなひさしの形状を有しており、導光板３の入光面３１の側の端部を、導光板３の凸部３３の上方も含めて完全に覆うように配置される。これにより、線状光源２から光学シート５へ出射する直接光が遮光部材８によって完全に遮光されるため、線状光源２から出射する直接光によって光学シート５が劣化することが更に防止される。

なお、延長部８２は遮光部材８と別体とし、延長部８２の代わりに、例えば、図１２の遮光部材８の変形例に示すように、導光板３と光学シート５の間に第２遮光部材８ｂを配置してもよい。このとき、第２遮光部材８ｂは、例えば、アルミニウム、銀等の光反射率の高い金属を、ナイロン、液晶ポリマー、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂に蒸着又は塗装して形成される。第２遮光部材８ｂの導光板３に対向する面には、更に、増反射膜等がコーティングされてもよい。また、第２遮光部材８ｂとして、光を反射しやすい白色のシート等が用いられてもよい。延長部８２を別体とすると、例えば、延長部８２をポリエチレンテレフタレート、下ケース６ｂを金属とそれぞれ異なる材料を使用できる。延長部８２に金属等のより柔らかい材料を用いることができるので、導光板３と光学シート５を傷つけることが防止される。遮光部材８と別体とされた第２遮光部材８ｂは、遮光部材８の上面に接着されてもよいし、光学シート５の導光板３に向いた下面に接着されてもよい。第２遮光部材８ｂも、導光板３の入光面３１の側の端部を、導光板３の凸部３３の上方も含めて完全に覆うように配置される。

図１３は、遮光部材８の更に他の構成を模式的に示した拡大断面図である。図６（ａ）に示した遮光部材８は、下ケース６ｂと一体化していたが、遮光部材８は、図１３に示すように、線状光源２の実装基板２０ａと一体化してもよい。図１３に示す遮光部材８は、例えば、線状光源２の実装基板２０ａがプレス加工等によって折り曲げられて、実装基板２０ａの側面から起立するように形成されてよい。この場合、遮光部材８は、線状光源２の実装基板２０ａと同じアルミニウム若しくは銅等の金属、又はセラミックスを主成分とする熱伝導率の高い材料で形成される。このような構成によっても、図６（ａ）に示した遮光部材８と同様の効果が得られる。

以上のように、本発明に係る一実施形態のバックライトは、ケースと、発光領域を有する線状の基板、及び発光領域に実装された複数の発光素子を有し、ケースの内側の側面に沿って配置された線状光源と、発光領域から出射する光を入光する入光面、入光面に入光した光を出光する出光面、及び入光面に設けられ複数の発光素子の発熱に応じて線状光源に向けて伸長する凸部を有し、入光面を線状光源に対向させて、出光面を上にしてケースに配置された導光板と、出光面を覆うように配置された光学シートと、線状光源と光学シートの間に配置され、線状光源に向いた遮光面を有する遮光部材と、を備え、複数の発光素子が発光していない非発光状態における導光板の凸部の長さが、入光面から発光領域の表面までの発光面離隔距離以上、且つ、入光面から線状光源の基板までの基板離隔距離以下であることを特徴とする。

上記の実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。すなわち、本発明は、その技術思想又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。例えば、上記の実施形態及び変形例の構成は組み合わせて実施することもできる。

１ バックライト
２ 線状光源
３ 導光板
４ 反射シート
５ 光学シート
６ ケース
６ａ 上ケース
６ｂ 下ケース
７ 弾性部材
８ 遮光部材
８ｂ 第２遮光部材
１０ 発光面
２０ 基板
２０ａ 実装基板
２０ｂ 回路基板
２１ 発光領域
２２、２２ａ、２２ｂ コネクタ
２３ ケーブル
２４ 発光素子
２５ａ、２５ｂ 配線
２６ 枠体
２７ 封止材
２８ 当接領域
３１ 入光面
３２ 出光面
３３ 凸部
３４ 後退面
６１ 窓
６２ 孔
８１ ストッパ部
８２ 延長部

Claims (13)

1. ケースと、
   発光領域を有する線状の基板、及び前記発光領域に実装された複数の発光素子を有し、前記ケースの内側の側面に沿って配置された線状光源と、
   前記発光領域から出射する光を入光する入光面、前記入光面に入光した光を出光する出光面、及び前記入光面に設けられ前記複数の発光素子の発熱に応じて前記線状光源に向けて伸長する凸部を有し、前記入光面を前記線状光源に対向させて、前記出光面を上にして前記ケースに配置された導光板と、
   前記出光面を覆うように配置された光学シートと、
   前記線状光源と前記光学シートの間に配置され、前記線状光源に向いた遮光面を有する遮光部材と、を備え、
   前記複数の発光素子が発光していない非発光状態における前記導光板の凸部の長さが、前記入光面から前記発光領域の表面までの発光面離隔距離以上、且つ、前記入光面から前記線状光源の基板までの基板離隔距離以下であることを特徴とするバックライト。
2. 前記遮光部材は、前記導光板の前記入光面に向いて又は前記入光面に当接して前記基板離隔距離を所定の第１距離以上に保持するストッパ部を更に有し、
   前記非発光状態における前記導光板の凸部の長さが、前記第１距離以下である、請求項１に記載のバックライト。
3. 前記導光板は、前記線状光源に向いた側面に前記入光面よりも後退した後退面を有し、
   前記遮光部材は、前記導光板の前記後退面に向いて又は前記後退面に当接して前記基板離隔距離を所定の第１距離以上に保持するストッパ部を更に有し、
   前記非発光状態における前記導光板の凸部の長さが、前記第１距離以下である、請求項１に記載のバックライト。
4. 前記導光板の凸部の温度が８５℃以上であるときの前記導光板の凸部の長さが、前記第１距離よりも大きい、請求項２又は３に記載のバックライト。
5. 前記ケースの前記線状光源が配置された側面と対向する反対側の側面と、前記導光板の前記入光面と反対側の側面との間に配置され、前記導光板を前記線状光源へ押圧する弾性部材を更に有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のバックライト。
6. 前記線状光源は、前記発光領域と隣接する位置に、前記導光板の凸部と対向する当接領域を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のバックライト。
7. 前記導光板の凸部は、前記入光面の両端に位置する第１凸部及び第２凸部、並びに前記入光面の中央に位置する第３凸部を含み、
   前記当接領域は、前記第１凸部に対向する第１当接領域、前記第２凸部に対向する第２当接領域、及び前記第３凸部に対向する第３当接領域を含む、請求項６に記載のバックライト。
8. 前記遮光面は、前記線状光源から出射する直接光を前記導光板へ反射する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のバックライト。
9. 前記遮光部材は、前記ケースと一体化しており、前記ケースの側面から起立する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のバックライト。
10. 前記遮光部材は、前記導光板と前記光学シートの間へ伸延した延長部を前記線状光源と反対の方向に更に有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のバックライト。
11. 前記遮光部材は、前記導光板の前記入光面の側の端部を、前記導光板の凸部の上方も含めて完全に覆うように配置される、請求項１０に記載のバックライト。
12. 前記導光板と前記光学シートの間に配置された第２遮光部材を更に有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のバックライト。
13. 前記導光板の凸部の線膨張係数αが、５０（１０^-6／Ｋ）以上である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のバックライト。

Images