JP6647026B2 - Light distribution control element holding structure and surface light source device - Google Patents
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Description
本発明は、照明機器および映像表示としてディスプレイのバックライト光源等に用いられる面光源装置に関し、特に面光源装置が備える配光制御素子を安定して保持することのできる技術に関するものである。 The present invention relates to a surface light source device used as a lighting device and a backlight light source of a display as an image display, and more particularly to a technique capable of stably holding a light distribution control element provided in the surface light source device.
近年、主にバックライト光源に用いられる面光源装置では、LED素子を光源とすることが主流である。複数のLED素子を筐体の底面(製品としては背面にあたる)に並べた直下型方式の面光源装置では、LED素子上に配光制御素子を設けることにより光を拡散させ、液晶パネルを照射している。 In recent years, in a surface light source device mainly used as a backlight light source, an LED element is mainly used as a light source. In a direct-type surface light source device in which a plurality of LED elements are arranged on the bottom surface of a housing (corresponding to the rear surface), a light distribution control element is provided on the LED elements to diffuse light and irradiate a liquid crystal panel. ing.
また、発光制御素子は、大別すると直線状に並べて配置された複数のLED素子の1つ毎に覆うように配置される方式と、複数のLED素子全体を覆うように配置される方式がある(例えば特許文献1〜3参照)。
The light emission control elements are roughly classified into a method in which the light emission control elements are arranged so as to cover each one of the plurality of LED elements arranged in a straight line, and a method in which the light emission control elements are arranged so as to cover the entirety of the plurality of LED elements. (See, for example,
上記のいずれの方式においてもLED素子と発光制御素子との位置関係が崩れることにより、輝度劣化および色ムラにつながるため、双方の位置関係が崩れない保持構造を設けることが重要である。LED素子と発光制御素子との位置関係を崩さずかつ筐体に対する接合強度を確実に得るため、専用の治具を用いて発光制御素子を実装基板に接着する方法が一般的である。 In any of the above methods, since the positional relationship between the LED element and the emission control element is broken, which leads to luminance degradation and color unevenness, it is important to provide a holding structure that does not break the positional relationship between the two. In order to surely obtain the bonding strength to the housing without breaking the positional relationship between the LED element and the light emission control element, a method of bonding the light emission control element to the mounting board using a dedicated jig is generally used.
例えば特許文献4に記載の技術では、発光制御素子にフランジ形状を設け、ネジを用いて実装基板に固定する例と、発光制御素子に爪部を設け、穴を設けた実装基板に固定する例が開示されている。また、位置決めとしてLED素子の外形を覆うような凸形状を設けている。
For example, in the technology described in
例えば特許文献5に記載の技術では、ネジまたは接着材等の部材を使用せずに押出し成形により、配光制御素子自身に実装基板を抱え込む形状を有することで保持している。また、射出成型においても成形可能であるが、押出し成形の場合、大型および小型バックライトにおいても同断面を使用することが可能である。
For example, in the technology described in
特許文献1および特許文献2に記載の技術では、直線状に長く伸ばした配光制御素子の光学的性能のみを開示しており、LED素子が実装される実装基板と配光制御素子との保持構造は開示されていない。
The technologies described in
特許文献3に記載の技術では、接着にて保持する場合、LED素子を有する実装基板と配光制御素子との位置決めを行うための治具が必要になる上、接着後に実装基板の交換が困難であり、修理する際に高コストとなる。
According to the technique described in
特許文献4および特許文献5に記載の技術では、保持構造を配光制御素子自身に設けることにより、接着およびネジ止めの必要性をなくし、工数を削減できる効果がある。しかし、配光制御素子が光学特性のみを考慮した形状ではなく、配光制御素子に保持構造を設けているため光の拡散経路が複雑化し光学的にロスが生じる。そのため、輝度劣化または色ムラに繋がる可能性が高い。
In the techniques described in
そこで、本発明は、光源が実装される基板と配光制御素子とを接着したり、配光制御素子に保持構造を設けたりすることなく、基板と配光制御素子とを安定して保持することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention stably holds the substrate and the light distribution control element without bonding the light distribution control element to the substrate on which the light source is mounted, or providing the light distribution control element with a holding structure. The aim is to provide a technology that can.
本発明に係る配光制御素子の保持構造は、光源が実装される基板と、前記光源上に配置され、かつ、入光部に凹部を有する配光制御素子と、前記基板が配置される配置面を有する筐体と、前記筐体の前記配置面に対する前記基板および前記配光制御素子の水平方向の位置決めを行い、前記配光制御素子の前記凹部に沿う形状を有する凸部と、前記筐体の前記配置面から前記基板が配置される側に突出し、かつ、前記基板および前記配光制御素子を保持する保持部とを備えるものである。
A light distribution control element holding structure according to the present invention includes a substrate on which a light source is mounted, a light distribution control element disposed on the light source, and having a concave portion in a light incident portion, and an arrangement on which the substrate is disposed. A housing having a surface, a horizontal portion of the substrate and the light distribution control element with respect to the arrangement surface of the housing , and a convex portion having a shape along the concave portion of the light distribution control element; And a holding portion projecting from the arrangement surface of the body to the side where the substrate is arranged, and holding the substrate and the light distribution control element.
本発明によれば、配光制御素子の保持構造は、光源が実装される基板と、光源上に配置され、かつ、入光部に凹部を有する配光制御素子と、基板が配置される配置面を有する筐体と、筐体の配置面から基板が配置される側に突出し、かつ、基板および配光制御素子を保持する保持部とを備える。 According to the present invention, the light distribution control element holding structure includes a substrate on which the light source is mounted, a light distribution control element that is disposed on the light source, and has a concave portion in the light incident portion, and an arrangement in which the substrate is disposed. A housing having a surface, and a holding portion that protrudes from the arrangement surface of the housing to a side on which the substrate is arranged, and that holds the substrate and the light distribution control element.
したがって、光源が実装される基板と配光制御素子とを接着したり、配光制御素子に保持構造を設けたりすることなく、基板と配光制御素子とを安定して保持することができる。また、配光制御素子に保持構造を設ける必要がないため、光学特性のみを考慮した配光制御素子を製作することができる。 Therefore, the substrate and the light distribution control element can be stably held without adhering the substrate on which the light source is mounted and the light distribution control element or providing a holding structure in the light distribution control element. Further, since it is not necessary to provide a holding structure in the light distribution control element, it is possible to manufacture a light distribution control element in consideration of only optical characteristics.
<実施の形態1>
本発明の実施の形態1について、図面を用いて以下に説明する。図1は、実施の形態1に係る配光制御素子1の保持構造の分解斜視図であり、図2は、配光制御素子1の保持構造の斜視図であり、図3は、LED素子2aが実装された実装基板2および配光制御素子1の断面図である。なお、説明を容易にするため、適宜、図中にXYZの座標軸を示す。ここで、+X方向と−X方向とをまとめてX軸方向、+Y方向と−Y方向とをまとめてY軸方向、+Z方向と−Z方向とをまとめてZ軸方向ということとする。
<First Embodiment>
図1と図2に示すように、主にバックライト光源に用いられる面光源装置は、配光制御素子1の保持構造を備えている。配光制御素子1の保持構造は、実装基板2(基板)、配光制御素子1、筐体4および保持部品3を備えている。図3は、LED素子2aが実装された実装基板2および配光制御素子1の断面図であり、配光制御素子1の凹部1aと、LED素子2aが実装された実装基板2との位置関係を示している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a surface light source device mainly used for a backlight light source includes a structure for holding a light
図1〜図3に示すように、配光制御素子1は、棒状に形成され、LED素子2a(光源)が実装された実装基板2の上側(+Z方向)を覆うようにLED素子2a上に配置されている。配光制御素子1は、LED素子2aから出射される光を拡散させるために入光部に凹部1aを有し、凹部1aは、配光制御素子1の長手方向(X軸方向)に渡って形成されている。なお、図3では、図面を見やすくするために保持部品3を図示していない。
As shown in FIGS. 1 to 3, the light
次に、図1と図4を用いて、実装基板2について説明する。図4は、実装基板2の拡大斜視図である。実装基板2は、X軸方向に延びるように形成され、実装基板2上に、複数(例えば4つ)のLED素子2aが所定の間隔をあけて配置されている。実装基板2の長手方向の両端部には、端側から順に穴2b,2cが一組ずつ形成されている。
Next, the
次に、図1、図2および図5を用いて、保持部品3について説明する。図5は、保持部品3の斜視図である。保持部品3の保持部3bは、筐体4の配置面から実装基板2が配置される側に突出し、かつ、実装基板2および配光制御素子1を保持する。保持部品3は、例えば樹脂により形成され、平面視にて円形状の意匠部3a、一対の保持部3b、および凸部3e,3f,3gを備えている。一対の保持部3b、および凸部3e,3f,3gは、意匠部3aから+Z方向に突出するように、意匠部3aに一体成型されている。意匠部3aは、筐体4における実装基板2が配置される側の面とは反対側の面に取り付けられる。意匠部3aは、筐体4に形成された開口4bを覆うことが可能に開口4bよりも大きな形状に形成され、かつ、筐体4と同系色が施されている。
Next, the holding
一対の保持部3bは、U字状に形成され、互いに対向するように配置されている。一対の保持部3bは、対向する側に形成された爪部3c、および爪部3cの反対側に突出する係合部3dを共に備えている。一対の保持部3bにおいて、係合部3dが形成された側は意匠部3aに接続されており、爪部3cが形成された側は意匠部3aから所定の隙間を有しており、爪部3cがY軸方向に弾性変形可能に構成されている。
The pair of holding
次に、図1、図2および図6を用いて、筐体4について説明する。図6は、筐体4の斜視図である。筐体4は、実装基板2の放熱機能を持たせるために例えば金属により形成されている。筐体4は、X軸方向に延びるように、かつ、+Z方向に開放する形状に形成され、実装基板2が配置される配置面を有している。筐体4の配置面の両端部には、端側から順に長穴4e、穴4c,4dが一組ずつ形成され、さらに、穴4cを挟むようにして一対の被係合部4aおよび一対の開口4bが一組ずつ形成されている。一対の被係合部4aは、一対の開口4bに隣接する位置に形成されている。
Next, the
保持部品3は、配光制御素子1の長手方向の両端部にそれぞれ配置されることから、一対の保持部3bおよび凸部4cは、意匠部3aにおいて、配光制御素子1の長手方向の両端部に対応する位置に配置される。筐体4の一対の開口4bは、保持部品3の一対の保持部3bが挿通した状態で水平方向に回転可能に一対の保持部3bの平面視輪郭よりも大きな形状に形成されている。一対の保持部3bの係合部3dは、意匠部3aにおいて、筐体4の一対の被係合部4aに係合可能な位置に配置される。筐体4の長穴4e、穴4c,4dは、保持部品3の凸部3f,3e,3gがそれぞれ挿通可能に、凸部3f,3e,3gよりも大きな形状に形成されている。
Since the holding
次に、図7、図8および図9を用いて、保持部品3による配光制御素子1および実装基板2の保持について説明する。図7は、配光制御素子1の保持構造の平面図であり、図8は、図7のA-A線断面図であり、図9は、図7のB-B線断面図である。
Next, holding of the light
保持部品3は筐体4の−Z側から取り付けられ、筐体4に対して穴4cおよび凸部3eを中心に保持部品3を水平方向に回転させることで、一対の保持部3bの係合部3dが、筐体4の一対の被係合部4aに係合し、保持部品3が装着される。また、穴4dおよび凸部3gにより、保持部品3の回転戻り防止の機能を果たしている。
The holding
図1、図2、図7、図8および図9に示すように、保持部品3の凸部3eは、筐体4の配置面に対する実装基板2および配光制御素子1の水平方向の位置決めを行っている。より具体的には、凸部3eは、配光制御素子1の凹部1aに沿う形状を有しており、凸部3eを筐体4の穴4cと実装基板2の穴2cに挿通させた状態で配光制御素子1の凹部1aに挿入させることで、筐体4の配置面に対する実装基板2および配光制御素子1の水平方向の位置決めを行っている。これにより、実装基板2のX方向およびY方向の位置と、配光制御素子1のY方向の位置が保持される。また、LED素子2aに凸部3eが接近しないため、LED素子2aを傷つけることがない。さらに凸部3eは凹部1aに沿う形状を有するため、配光制御素子1のY軸方向の保持を確実にすることが可能である。
As shown in FIGS. 1, 2, 7, 8, and 9, the
また、図9に示すように、保持部品3の凸部3fを、穴2bおよび長穴4eに挿通させた状態で配光制御素子1の長手方向の端部に当接させることで、配光制御素子1のX軸方向の位置決めを行うことが可能である。
Further, as shown in FIG. 9, the light distribution is achieved by bringing the
一対の保持部3bの爪部3cは、筐体4の配置面に対する実装基板2および配光制御素子1の鉛直方向(Z軸方向)の位置決めを行う。より具体的には、保持部品3が装着されることで、一対の保持部3bの爪部3cは、配光制御素子1の幅方向端部に+Z方向から当接し、筐体4の配置面に対する実装基板2および配光制御素子1の鉛直方向の位置決めを行っている。爪部3cは弾性力を有するため、組み立て後の修理が容易であるとともに配光制御素子1が複雑な形状であっても保持することが可能である。
The
以上のように、実施の形態1に係る配光制御素子1の保持構造は、LED素子2aが実装される実装基板2と、LED素子2a上に配置され、かつ、入光部に凹部1aを有する配光制御素子1と、実装基板2が配置される配置面を有する筐体4と、筐体4の配置面から実装基板2が配置される側に突出し、かつ、実装基板2および配光制御素子1を保持する保持部3bとを備える。また、面光源装置は、配光制御素子1の保持構造を備える。
As described above, the holding structure of the light
したがって、LED素子2aが実装される実装基板2と配光制御素子1とを接着したり、配光制御素子1に保持構造を設けたりすることなく、実装基板2と配光制御素子1とを安定して保持することができる。また、配光制御素子1に保持構造を設ける必要がないため、光学特性のみを考慮した配光制御素子1を製作することができる。
Therefore, the mounting
筐体4の配置面に対する実装基板2および配光制御素子1の水平方向の位置決めを行う凸部3eをさらに備え、配光制御素子1は棒状に形成され、保持部3bおよび凸部3eは、配光制御素子1の長手方向の両端部に対応する位置に配置される。したがって、実装基板2および配光制御素子1の水平方向の位置を二か所でさらに安定して保持することができる。
The light
凸部3eは、配光制御素子1の凹部1aに沿う形状を有するため、配光制御素子1のY軸方向の保持を確実にすることが可能である。保持部3bは、筐体4の配置面に対する実装基板2および配光制御素子1の鉛直方向の位置決めを行う爪部3cを有するため、配光制御素子1の鉛直方向の位置の保持を確実に行うことができる。
Since the
また、図16に示すように、前提技術では、筐体103は実装基板102の放熱機能を持たせるため、金属で形成されることが一般的であり、筐体103側に配光制御素子を有する(接着等の従来技術で保持)実装基板102の保持部103aを設ける場合がある。この場合、切り起こし形状にて筐体103の意匠面に開口103bが形成されることで、筐体103の配置面側から光漏れが発生し、さらに意匠性が損なわれるという問題がある。図16は、前提技術に係る配光制御素子を有する(接着等の従来技術で保持)実装基板102の保持構造の斜視図である。
As shown in FIG. 16, in the base technology, the
これに対して、実施の形態1では、保持部3bは、筐体4における実装基板2が配置される側の配置面とは反対側の面に固定される意匠部3aに一体成型されるため、意匠部3aにより開口4bを覆うことができる。これにより、光漏れを防止することが可能である。また、意匠部3aは、筐体4に形成された開口4bを覆い、かつ、筐体4と同系色が施されるため、意匠性を損なわない面光源装置を実現できる。
On the other hand, in
<実施の形態2>
次に、実施の形態2に係る配光制御素子1の保持構造について説明する。図10は、実施の形態2に係る配光制御素子1の保持構造の分解斜視図であり、図11は、配光制御素子1の保持構造の斜視図であり、図12は、筐体5の拡大斜視図である。なお、実施の形態2において、実施の形態1で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
<
Next, a holding structure of the light
図10、図11および図12に示すように、実施の形態2に係る配光制御素子1の保持構造は、実装基板2、配光制御素子1、および筐体5を備えている。実施の形態1では筐体4(図1参照)は、実装基板2の放熱機能を持たせるために金属製としたが、実施の形態2では、筐体5は樹脂製である。また、実施の形態2に係る配光制御素子1の保持構造は、保持部品3(図1参照)を備える代わりに、樹脂製の筐体5が一対の保持部5bおよび凸部5d,5eを備えている。
As shown in FIGS. 10, 11 and 12, the holding structure of the light
一対の保持部5bおよび凸部5d,5eは、筐体5の長手方向の両端部に配置され、一対の保持部5b、凸部5d,5eおよび筐体5は一体成型されている。一対の保持部5bは、U字状に形成され、互いに対向するように配置されている。一対の保持部5bは、対向する側に形成された爪部5cを共に備えている。一対の保持部5bにおいて、爪部5cが形成された側とは反対側は筐体5の配置面5aに接続されており、爪部5cが形成された側は筐体5の配置面5aから所定の隙間を有しており、爪部5cがY軸方向に弾性変形可能に構成されている。
The pair of holding
凸部5d,5eは、筐体5の配置面5aに対する実装基板2および配光制御素子1の水平方向の位置決めを行い、一対の保持部5bが有する爪部5cは、筐体5の配置面5aに対する実装基板2および配光制御素子1の鉛直方向の位置決めを行う。
The
以上のように、実施の形態2に係る配光制御素子1の保持構造では、保持部5bおよび筐体5は一体成型されるため、実施の形態1の場合よりも部品点数を削減することができ、面光源装置の製造コストを抑制することが可能となる。
As described above, in the holding structure of the light
<実施の形態3>
次に、実施の形態3に係る配光制御素子1の保持構造について説明する。図13は、実施の形態3に係る配光制御素子1の保持構造の分解斜視図であり、図14は、配光制御素子1の保持構造の斜視図であり、図15は、保持部品6の斜視図である。なお、実施の形態3において、実施の形態1,2で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
<
Next, a holding structure of the light
面光源装置が大型ディスプレイのバックライト光源として用いられる場合、配光制御素子1の長手方向(X軸方向)の長さが延長されるため、配光制御素子1の長手方向の両端部のみを保持するだけでは、適切な保持強度が得られない可能性がある。そのため、実施の形態3では、図13と図14に示すように、保持部品6は、配光制御素子1の長手方向の中央部に対応する位置にさらに配置されている。なお、図13では、保持部品3は3つ、保持部品6は1つのみが示されているが、実際には、図14に示すように、保持部品3は4つ、保持部品6は2つ用いられている。
When the surface light source device is used as a backlight light source for a large display, the length of the light
図15に示すように、保持部品6は、例えば樹脂により形成され、意匠部6a、一対の保持部6b、および凸部6e,6fを備えている。一対の保持部6b、および凸部6e,6fは、意匠部6aから+Z方向に突出するように、意匠部6aに一体成型されている。意匠部6aは、筐体4における実装基板2が配置される側の配置面とは反対側の面に固定される。
As shown in FIG. 15, the holding
一対の保持部6bは、U字状に形成され、互いに対向するように配置されている。一対の保持部6bは、対向する側に形成された爪部6c、および爪部6cの反対側に突出する係合部6dを共に備えている。一対の保持部6bにおいて、係合部6dが形成された側は意匠部6aに接続されており、爪部6cが形成された側は意匠部6aから所定の隙間を有しており、爪部6cがY軸方向に弾性変形可能に構成されている。
The pair of holding
保持部品6は、実施の形態1における保持部品3の凸部3fに対応する凸部を備えていない。これは、仮に保持部品3が配光制御素子1の長手方向の中央部に対応する位置に配置された場合、凸部3fが配光制御素子1の凹部1aよりもZ軸方向の寸法が大きいことから、配光制御素子1に干渉してしまい保持部品3の装着が不可能だからである。なお、実施の形態2における筐体5の長手方向の中央部に、一対の保持部、および2つの凸部を設けることも可能である。
以上のように、実施の形態3に係る配光制御素子1の保持構造では、保持部6bは、配光制御素子1の長手方向の中央部に対応する位置にさらに配置されるため、面光源装置が大型ディスプレイのバックライト光源として用いられる場合にも適切な保持強度を得ることができる。
As described above, in the holding structure of the light
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately modified or omitted within the scope of the invention.
1 配光制御素子、1a 凹部、2 実装基板、2a LED素子、3a 意匠部、3b 保持部、3c 爪部、3e 凸部、3f 凸部、4 筐体、4b 開口、5 筐体、5b 保持部、5c 爪部、5d 凸部、5e 凸部、6b 保持部、6c 爪部、6e 凸部。
Claims (8)
前記光源上に配置され、かつ、入光部に凹部を有する配光制御素子と、
前記基板が配置される配置面を有する筐体と、
前記筐体の前記配置面に対する前記基板および前記配光制御素子の水平方向の位置決めを行い、前記配光制御素子の前記凹部に沿う形状を有する凸部と、
前記筐体の前記配置面から前記基板が配置される側に突出し、かつ、前記基板および前記配光制御素子を保持する保持部と、
を備える、配光制御素子の保持構造。 A substrate on which the light source is mounted,
A light distribution control element disposed on the light source, and having a concave portion in the light incident portion,
A housing having an arrangement surface on which the substrate is arranged,
The horizontal position of the substrate and the light distribution control element with respect to the arrangement surface of the housing, and a convex portion having a shape along the concave portion of the light distribution control element,
A holder that projects from the arrangement surface of the housing to a side where the substrate is arranged, and that holds the substrate and the light distribution control element,
The light distribution control element holding structure, comprising:
前記保持部および前記凸部は、前記配光制御素子の長手方向の両端部に対応する位置に配置される、請求項1記載の配光制御素子の保持構造。 Before Symbol light distribution control element is formed into a rod,
2. The light distribution control element holding structure according to claim 1, wherein the holding section and the projection are arranged at positions corresponding to both ends in the longitudinal direction of the light distribution control element. 3.
前記光源上に配置され、かつ、入光部に凹部を有する配光制御素子と、
前記基板が配置される配置面を有する筐体と、
前記筐体の前記配置面から前記基板が配置される側に突出し、かつ、前記基板および前記配光制御素子を保持する保持部と、
を備え、
前記保持部は、前記筐体における前記基板が配置される側の前記配置面とは反対側の面に固定される意匠部に一体成型される、配光制御素子の保持構造。 A substrate on which the light source is mounted,
A light distribution control element disposed on the light source, and having a concave portion in the light incident portion,
A housing having an arrangement surface on which the substrate is arranged,
A holder that projects from the arrangement surface of the housing to a side where the substrate is arranged, and that holds the substrate and the light distribution control element,
With
The light distribution control element holding structure, wherein the holding portion is integrally molded with a design portion fixed to a surface of the housing on a side opposite to the arrangement surface on which the substrate is arranged.
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