JP5396607B2 - 発光装置、面光源装置、及び表示装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明が適用可能な表示装置1、面光源装置2及び発光装置3の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1乃至図3は、本実施の形態に係る表示装置1、この表示装置1を構成する面光源装置2及び面光源装置2を構成する発光装置3を示すものである。なお、図1は、被照明部材(例えば、液晶表示パネル)4と光拡散部材11を取り外して示す表示装置1の平面図(面光源装置2の平面図)である。また、図2は、表示装置1の概略を示す断面図であり、図1のX1−X1線に沿って切断して示す表示装置1の断面図である。また、図3(a)は、実施形態1に係る発光装置3の平面図である。図3(b)は、図3(a)のX2−X2線に沿って切断して示す発光装置3の断面図である。
図1乃至図2を用いて基板5について説明する。基板5は、図1に示す通り略矩形形状となっている。基板5は、その表面に配線パターン(不図示)が形成されている。そして、この配線パターンは、基板5の表面に実装される発光素子6の各電極に接続されるようになっている。また、基板5の裏面には、発光素子6を制御する制御回路(不図示)等が取り付けられるようになっている。本実施形態においては、基板5のうち、線膨張係数が1.2×10-5[1/℃]である基板5を使用した。
図2を用いて発光素子6について説明する。図2に示す通り本実施形態において、発光素子6は、表面実装型のLEDが使用される。この発光素子6は、その端子電極(不図示)が基板5の配線パターン上に半田付けされることにより電気的に接続されるようになっている。基板5の表面には、複数の発光素子6がほぼ等間隔で且つマトリックス状に取り付けられる。そして、この複数の発光素子6は、発光素子6を制御する制御回路によりON・OFFされるようになっている。ここで、便宜上、発光素子6からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向を発光素子6の光軸L1と定義する。
図4を用いて光束制御部材7について説明する。図4(a)は、実施形態1に係る発光装置3を構成する光束制御部材7の平面図を示す図である。図4(b)は、図4(a)のX3ーX3線に沿って切断して示す光束制御部材7の断面図である。図4(c)は、光束制御部材7の裏面図である。
図2乃至図3を用いて、シート部材10について説明する。図2に示す通り、シート部材10は発光素子6を取り囲み且つ光束制御部材7の裏面8に対向するように基板5の表面に載置される。
図2を用いて光拡散部材11について説明する。図2に示す通り、光拡散部材11は、光束制御部材7の光制御出射面13に対向し、且つ、基板5及びシート部材10に対して平行となるように配置される。この光拡散部材11は、光透過性に優れたPMMAやPC等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、被照明部材4の平面形状とほぼ同様の大きさ(面積)に形成されている。
図3、図5、図7、図8を用いて発光装置3について説明する。図5(a)は、光束制御部材7の裏面8に不等間隔で形成された支持脚15が、熱膨張により変位する様子を模式的に示した図である。図5(b)は、光束制御部材7の裏面8に等間隔で形成された支持脚15が、熱膨張により変位する様子を模式的に示した図である。図7は、発光装置3の使用により、光束制御部材7及びシート部材10が熱膨張した様子を示す図である。図7において点線で示す形状は、膨張後の光束制御部材7とシート部材10の様子を模式的に示したものである。図8は、本実施形態に使用される各部材と線膨張係数との関係を示した図である。
本実施形態に係る光束制御部材7の三本の支持脚15は、支持脚15(15a)が、基板5と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い線膨張係数のシート部材10に対して接着される。このシート部材10は、熱膨張することにより、シート部材10に接着された支持脚15(15a)と基板5に接着される支持脚15(15b、15c)との支持脚間距離の増大を吸収するように基板5に対して変位し、支持脚15(15a、15b、15c)のひずみを緩和することができる。
図9乃至図10を用いて、実施形態2に係る発光装置3について説明する。なお、実施形態2は、光束制御部材7の支持脚15とシート部材10の係合穴17とが隙間を持って遊嵌することを除き、その基本的構成が上記実施形態1と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図9(a)は、実施形態2に係る発光装置3の平面図を示すものである。図9(b)は、実施形態2に発光装置3を図9(a)のX4ーX4線に沿って切断して示す断面図である。図10は、シート部材10が、基板5に対してスライド移動し、支持脚15の変位量を緩和する様子を模式的に示した図である。図10において、点線で示す形状は、膨張後の光束制御部材7と基板5に対してスライド移動したシート部材10の様子を模式的に示しものである。
基板5に接着された支持脚15は、シート部材10の係合穴17と隙間を持って遊嵌しシート部材10に接着された支持脚15(15a)の変位に伴い基板5の表面を支持脚15(15a)と係合穴17との隙間分だけスライド移動することができる。これにより、シート部材10に接着される支持脚15(15a)と基板5に接着される支持脚15(15b、15c)との支持脚間距離の増加を吸収(支持脚15のひずみ量を緩和)することができる。すなわち、シート部材10と光束制御部材7との線膨張率の差に起因する応力を実施形態1と比較してより小さくすることができる。以上により、実施形態1と比較して、支持脚15がより基板5の表面から外れ難くなる。
図11を用いて、実施形態3について説明する。なお、本実施形態は、光束制御部材7の支持脚15と基板5とを除き、その基本的構成が上記実施形態1の発光装置3と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図11(a)は、実施形態3に係る発光装置3の平面図を示すものである。図11(b)は、実施形態3に係る発光装置3を図11(a)のX5ーX5線に沿って切断して示す断面図である。
本実施形態に係る発光装置3は、シート部材10が支持脚15(15b、15c)の平坦面24と基板5の表面とで挟み込まれる。そして、シート部材10の四隅は、コーナー押さえ部22により基板5の表面から離れないように押さえられる。よって、シート部材10が基板5の表面から離れるのを防止することができる。また、本実施形態においても先の実施形態1と同等の効果を奏する。
図12を用いて、実施形態4に係る発光装置3について説明する。なお、本実施形態は、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15の本数を除き、その基本的構成が実施形態1と同様であるため、実施形態1の発光装置3と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。図12(a)は、実施形態4に係る発光装置3の平面図を示すものである。図12(b)は、実施形態4に係る発光装置3を図12(a)のX6ーX6線に沿って切断して示す断面図である。
本実施形態に係る光束制御部材7の支持脚15は、熱膨張に伴う支持脚15の一本あたりに発生する応力を分担し減らすことができる。これにより先の実施形態1と比較して、さらに基板5に接着された支持脚15が、基板5の表面から外れ難くすることができる。
図13を用いて、実施形態5に係る発光装置3について説明する。なお、本実施形態は、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15の間隔、シート部材10に形成される穴部26及び切り込み部27を除き、その基本的構成が実施形態1と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図13(a)は、実施形態5に係る発光装置3の平面図を示すものである。図13(b)は、実施形態5に係る発光装置3を図13(a)のX7ーX7線に沿って切断して示す断面図である。
本実施形態は、光束制御部材7と比較して線膨張係数が大きく異なる基板5に対して、支持脚15をひとつしか接着しない構成となっている。これにより、支持脚15には、線膨張係数の大きく異なる基板5に複数支持脚15を接着することに伴う支持脚間距離の増加によって、応力がかかることがない。
図14を用いて、実施形態6に係る発光装置3について説明する。なお、本実施形態は、シート部材10に形成される穴部26と切り込み部27、そして、光束制御部材7の支持脚15の全てがシート部材10に接着されることを除き、その基本的構成が実施形態1と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図14(a)は、実施形態6に係る発光装置3の平面図を示すものである。図14(b)は、実施形態6に係る発光装置3を図14(a)のX8ーX8線に沿って切断して示す断面図である。
本実施形態に係る光束制御部材7は、支持脚15(15a、15b、15c)が基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近いシート部材10に接着されていることにより、支持脚間距離の増加を緩和することができる。さらに、隣接する支持脚15の間には、切り込み部27が形成されていることにより、光束制御部材7の線膨張係数とシート部材10の線膨張係数との違いから発生する支持脚間距離の増加も、切り込み部27が開口することにより吸収することができる。
図15を用いて、参考例1に係る発光装置3について説明する。なお、参考例1に係る発光装置3は、その基本的構成が上記実施形態1と同様であるため、上記実施形態1に対応する構成には同一の符号を付し、上記実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図15(a)は、参考例1に係る発光装置3の平面図を示すものである。図15(b)は、参考例1に係る発光装置3を図15(a)のX9ーX9線に沿って切断して示す断面図である。
本参考例は、光束制御部材7の弾性変形部31が、光束制御部材7の径方向内方へ向かって弾性変形することができるようになっている。これにより、光束制御部材7の弾性変形部31は、基板5と光束制御部材7との線膨張係数の違いにより光束制御部材7の支持脚15にひずみが発生したとしても、弾性変形部31が弾性変形して撓むことによりひずみを緩和することができる。以上により、本参考例においても、先の実施形態1と同等の効果を奏する。
図16を用いて、参考例2に係る発光装置3について説明する。なお、参考例2に係る発光装置3は、光束制御部材7に形成される弾性変形部31を除き、その基本的構成が上記参考例1と同様であるため、上記参考例1と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。図16(a)は、参考例2に係る発光装置3の平面図を示すものである。図16(b)は、参考例2に係る発光装置3を図16(a)のX10ーX10線に沿って切断して示す断面図である。
本参考例は、参考例1と同様に光束制御部材7に弾性変形部31が形成されている。これにより、先の参考例1と同等の効果を奏する。
図17を用いて、参考例3に係る発光装置3について説明する。なお、参考例3に係る発光装置3は、光束制御部材7の裏面に形成される支持脚15の形状及び形成位置と光束制御部材7の支持脚15の全てが基板5に接着されることを除き、その基本的構成が上記参考例1と同様であるため、上記参考例1と同様の構成には同一の符号を付し、上記参考例1の説明と重複することになる説明を省略する。図17(a)は、参考例3に係る発光装置3の平面図を示すものである。図17(b)は、参考例3に係る発光装置3を図17(a)のX11ーX11線に沿って切断して示す断面図である。
本参考例は、支持脚15が光束制御部材7の裏面8における径方向内方側へ形成される。これにより、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15の支持脚間距離は、先の参考例1と比較して、変位量を小さくすることができる。
なお、発光素子6について、表面実装型LEDを例示して説明したが、点状に発光するものであれば良く、これに限定されるものではない。例えば、砲弾型LEDでも良い。
以下、発光装置の参考例4を図面に基づき詳述する。
図18は、参考例4に係る発光装置41の概略構成を示すものである。なお、図18(a)は、発光装置41の平面図である。また、図18(b)は、図18(a)のA1−A1線に沿って切断して示す発光装置41の断面図である。
図19は、基板42を説明するための図である。なお、図19(a)が基板42の外縁を省略して示す発光素子44近傍の平面図であり、図19(b)が図19(a)のA2−A2線に沿って切断して示す基板42の断面図である。
図18に示すように、シート部材43は、PETシート(ポリエチレンテレフタレートシート)等の光反射特性に優れた樹脂製の反射シートや、樹脂製シートの表面に銀蒸着された反射シートであり、一様の厚さになるようにフィルム状又は薄板状に形成されている。
図18に示すように、発光素子44は、表面実装型のLEDが使用される。この発光素子44は、その端子電極(不図示)が基板42の配線パターン上に半田付けされることにより、図示しない外部の電源に電気的に接続され、制御回路によりON・OFF制御されるようになっている。
図20は、光束制御部材45を示す図である。なお、図20(a)は、光束制御部材45の平面図である。図20(b)は、図20(a)のA3−A3線に沿って切断して示す光束制御部材45の断面図である。図20(c)は、光束制御部材45の裏面図である。
図21〜図23は、スリーブ46を示す図である。このうち、図21(a)がスリーブ46の平面図、図21(b)がスリーブ46の正面図、図21(c)がスリーブ46の裏面図である。また、図22は、図21(a)のA4−A4線に沿って切断して示すスリーブ46の断面図である。また、図23は、図21(b)のA5−A5線に沿って切断して示すスリーブ46の胴部63の断面図である。
図24(a)〜(c)は、発光装置41の組立手順を示すものである。
以上のように、参考例4の発光装置41によれば、一対の固定用支持脚48,48及び一対の高さ規制ボス57,57が、光束制御部材45のうちの光の出射に悪影響を与えない裏面56側に形成されている。しかも、参考例4の発光装置41によれば、光束制御部材45の裏面56側に突出形成された一対の固定用支持脚48,48が基板42に固定されたスリーブ46,46によって弾性的に保持されるようになっており、光束制御部材45を基板42に保持するための保持手段が光束制御部材45の光制御出射面54側に配置されることがなく、保持手段によって光束制御部材45からの出射光を妨げるようなことがないため、照明品質の低下を招くことなく、光束制御部材45を基板42に固定することができる。
以上のように構成された参考例4に係る発光装置41は、、光拡散部材を介して面状の照明光を出射する面光源装置の構成部分として、単独で使用されるか、又はマトリックス状に複数配置されて使用される。また、参考例4に係る発光装置41は、面光源装置によって被照明物(液晶表示パネルや広告表示パネル等)が面状に照明される表示装置の構成部分として使用される。
以下、参考例5に係る発光装置41を図面に基づき詳述する。
図26〜図28は、参考例5の発光装置41に使用されるスリーブ46を示す図である。このうち、図26(a)がスリーブ46の平面図、図26(b)がスリーブ46の正面図、図26(c)がスリーブ46の裏面図である。また、図27は、図26(a)のA7−A7線に沿って切断して示すスリーブ46の断面図である。また、図28は、図26(b)のA8−A8線に沿って切断して示すスリーブ46の胴部63の断面図である。なお、これらの図に示すスリーブ46は、フランジ部64と基板押さえ爪67との間の間隔及び光束制御部材保持爪60の形状を除き、他の構成が参考例4のスリーブ46と同様であるので、参考例4のスリーブ46に対応する部分には同一符号を付し。参考例4のスリーブ46の説明と重複する説明を省略する。
図29(a)〜(c)は、参考例5に係る発光装置の組立手順を示すものである。
参考例5に係る発光装置41は、参考例4に係る発光装置41と同様の効果を得ることができる。
なお、参考例5に係る発光装置41は、図30に示すように、シート部材43の係合穴52をスリーブ46のフランジ部64の外径よりも大きく形成し、スリーブ46のフランジ部64と基板押さえ爪67とで基板42を挟持するように変形してもよい。
Claims (6)
- 基板と、
前記基板に取り付けられて点状に発光する発光素子と、
前記基板とは異なる材料で形成され、前記発光素子からの光を取り込んで前記光を拡げて出射する光束制御部材と、
前記発光素子を取り囲み且つ前記光束制御部材の裏面に対向するように前記基板上に載置されたシート部材と、を備えた発光装置であって、
前記光束制御部材は、その裏面に複数の支持脚が突出形成され、
前記複数の支持脚のうちの少なくとも一つの支持脚である第1の支持脚が前記基板に固定され、前記複数の支持脚のうちの前記第1の支持脚以外の少なくとも一つの支持脚である第2の支持脚が前記シート部材に固定されるようになっており、
前記シート部材は、前記基板の線膨張係数と比較して前記光束制御部材の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成され、前記第1の支持脚に係合する係合穴を有しており、
前記光束制御部材の前記第1の支持脚が前記シート部材の前記係合穴に係合されて前記基板に固定され、前記光束制御部材の前記第2の支持脚が前記シート部材に固定されることにより、前記光束制御部材が前記発光素子に対して位置決めされ、
前記光束制御部材の前記第1の支持脚が前記シート部材の前記係合穴に係合されて前記基板に固定され、且つ、前記光束制御部材の前記第2の支持脚が前記シート部材に固定された状態で、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記シート部材のうちの少なくとも前記第1の支持脚と前記第2の支持脚との間の部分が前記基板に対して変位する、
ことを特徴とする発光装置。 - 基板と、
前記基板に取り付けられて点状に発光する発光素子と、
前記基板とは異なる材料で形成され、前記発光素子からの光を取り込んで前記光を拡げて出射する光束制御部材と、
前記発光素子を取り囲み且つ前記光束制御部材の裏面に対向するように前記基板上に保持されたシート部材と、を備えた発光装置であって、
前記光束制御部材は、その裏面に複数の支持脚が突出形成され、
前記シート部材は、前記基板の線膨張係数と比較して前記光束制御部材の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成され、
前記光束制御部材の前記複数の支持脚が前記シート部材上に固定されることにより、前記光束制御部材が前記発光素子に対して位置決めされ、
前記光束制御部材の前記複数の支持脚が前記シート部材に固定された状態で、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記シート部材のうちの少なくとも前記複数の支持脚の間の部分が前記基板に対して変位する、
ことを特徴とする発光装置。 - 前記シート部材は、少なくとも前記第1の支持脚と前記第2の支持脚との間の部分に切り込み部が形成され、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記切り込み部が開口する、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記シート部材は、前記複数の支持脚のうちの少なくとも隣り合う一組の支持脚の間の部分に切り込み部が形成され、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記切り込み部が開口する、
ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置。 - 前記基板の表面には、前記発光素子が複数隣接配置された前記請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置と、
前記発光装置からの光が拡散透過される光拡散部材と、
を備えたことを特徴とする面光源装置。 - 前記請求項4に記載の面光源装置と、
前記面光源装置からの光が照射される被照明部材と、
を備えたことを特徴とする表示装置。
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