WO2012157485A1

WO2012157485A1 - 照明装置および表示装置

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Publication number: WO2012157485A1
Application number: PCT/JP2012/061856
Authority: WO
Inventors: 正人尾上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-05-16
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2013-11-16

Abstract

　導光板が光源に当接して光源が損傷するのを抑制することが可能な照明装置を提供する。この照明装置（１０）は、光出射面（１１ａ）を有する光源（１１）と、光が入射される入射面（１４ａ）を有する導光板（１４）と、光源が実装される実装面（１２ａ）を有する実装基板（１２）と、実装面および入射面の間に配置されるとともに導光板と光源との接触を阻止するネジ頭（１７ａ）を含む基板固定用ネジ（１７）と、を備える。

Description

照明装置および表示装置

　この発明は、照明装置および表示装置に関し、特に、光源および導光板を備えた照明装置および表示装置に関する。

　非発光型の表示パネルを搭載する液晶表示装置（表示装置）には、通常、表示パネルに対して光を照射するバックライト装置（照明装置）も搭載される。このようなバックライト装置として、複数のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）（光源）と、ＬＥＤからの光を導光する導光板とを備えたバックライト装置が知られている。

　図９は、ＬＥＤおよび導光板を備えた従来の一例によるバックライト装置の構造を示した断面図である。バックライト装置１００１は、ＬＥＤ（光源）１００２と、ＬＥＤ１００２が実装される実装基板１００３と、実装基板１００３が固定される固定部材１００４と、ＬＥＤ１００２からの光を導光する導光板１００５と、導光板１００５の背面側に配置される反射シート１００６と、これらを収納するバックライトフレーム（フレーム）１００７とを備える。導光板１００５は平板状に形成されており、一側面に設けられた光入射面１００５ａと、最も広い面である光出射面１００５ｂとを有する。固定部材１００４はバックライトフレーム１００７に固定されている。このバックライト装置１００１では、ＬＥＤ１００２から出射した光は導光板１００５の入射面１００５ａに入射し、導光板１００５の出射面１００５ｂから図示しない表示パネルに向かって出射する。

　また、従来、ＬＥＤおよび導光板を備えたバックライト装置が知られている（例えば特許文献１参照）。上記特許文献１には、導光板を用いるバックライトユニット（照明装置）において、ばね性を有する突起部材により、導光板を金属フレーム内にがたつきなく固定する構造が開示されている。

特開２００８－２７７３６号公報

　図９に示したバックライト装置１００１では、導光板１００５は樹脂により形成されており、バックライト装置１００１の使用時に発生する熱により膨張する。導光板１００５が熱により膨張すると、導光板１００５がＬＥＤ１００２に当接してＬＥＤ１００２が損傷する場合がある。このため、導光板１００５と光源１００２との間に隙間を設ける必要がある。ところが、ＬＥＤ１００２から出射する光は所定の広がり角を有した状態で光出射面１００２ａから出射するので、導光板１００５への入光ロスを少なくするためには、上記隙間を小さくする必要がある。このため、導光板１００５と光源１００２との間の隙間は例えば数ｍｍ程度に設定される。なお、この隙間は、６０インチクラスの表示装置で約３ｍｍ程度である。

　しかしながら、バックライト装置１００１では、導光板１００５が熱により想定以上（隙間以上）に膨張した場合、導光板１００５がＬＥＤ１００２に当接する。ＬＥＤ１００２は発光チップをレンズとなる透明樹脂でモールドしたものであり、破損しやすい。このため、導光板１００５がＬＥＤ１００２に当接すると、ＬＥＤ１００２が損傷する場合があるという問題点がある。

　上記特許文献１では、バネ性を有する突起部材により、導光板がＬＥＤに当接するのをある程度は抑制することが可能である。しかしながら上記特許文献１では、突起部材はバネ性を有するので、導光板が熱により膨張すると突起部材を圧縮変形してＬＥＤに当接する場合がある。このため、バックライト装置１００１と同様、ＬＥＤが損傷する場合があるという問題点がある。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、導光板が光源に当接して光源が損傷するのを抑制することが可能な照明装置および表示装置を提供することである。

　上記目的を達成するために、この発明の照明装置は、光出射面を有する光源と、光出射面から光出射方向に所定の間隔を隔てて配置されるとともに光出射面から出射した光が入射される入射面を有する導光板と、光源が実装されるとともに入射面に対向配置される実装面を有する実装基板と、実装面および入射面の間に配置されるとともに導光板と光源との接触を阻止する規制部を含む規制部材と、を備える。

　この照明装置では、上記のように、実装面および入射面の間に配置されるとともに導光板と光源との接触を阻止する規制部を含む規制部材を設ける。これにより、導光板と光源との接触を阻止することができる。

　上記照明装置において、好ましくは、規制部は、導光板からの押圧力によっては圧縮変形されない非弾性体からなり、規制部の光出射方向の厚みは実装面から光出射面までの距離よりも大きい。このように構成すれば、導光板と規制部との間の距離は、導光板と光源との間の距離よりも小さくなる。このため、照明装置の使用時に発生する熱により導光板が膨張した場合、光源が導光板に当接する前に、規制部が導光板に当接する。これにより、導光板と光源との接触を容易に阻止することができる。

　上記規制部が非弾性体からなる照明装置において、好ましくは、規制部材は金属製である。このように構成すれば、導光板からの押圧力により規制部が圧縮変形されるのを容易に抑制することができる。

　上記照明装置において、実装基板が固定される固定部材をさらに備えてもよい。

　上記固定部材を備える照明装置において、好ましくは、規制部材は実装基板を固定部材に固定する基板固定用ネジを含み、規制部は基板固定用ネジのネジ頭を含む。このように構成すれば、１つの部材（規制部材）に、導光板と光源との接触を阻止する機能と、実装基板を固定部材に固定する機能とを持たせることができるので、部品点数が増加するのを抑制することができる。また、規制部をネジ頭により構成することによって、規制部が圧縮変形されるのを容易に抑制することができる。

　上記固定部材を備える照明装置において、好ましくは、導光板を収納するとともに、固定部材が取り付けられるフレームと、固定部材をフレームに取り付けるための取付用ネジと、をさらに備え、固定部材には、取付用ネジが挿入されるとともに光出射方向に延びる挿入穴が形成されている。このように構成すれば、固定部材をフレームに取り付けた状態で、固定部材を光出射方向に移動させることができる。これにより、導光板が熱により膨張して規制部材に当接すると、規制部材、実装基板および固定部材が光出射方向に移動する。すなわち、導光板が規制部材に当接した後でさらに膨張した場合に、規制部材が外側に移動する。このため、導光板が撓むのを抑制することができるので、導光板から均一な面状光が出射しなくなるのを抑制することができる。

　上記照明装置において、好ましくは、光源は導光板の入射面と平行な方向に沿って複数設けられており、規制部は光源同士の間に配置されている。

　この発明の表示装置は、上記の構成の照明装置と、照明装置に照明される表示パネルとを備える。

　以上のように、本発明によれば、実装面および入射面の間に配置されるとともに導光板と光源との接触を阻止する規制部を含む規制部材を設けることによって、導光板と光源との接触を阻止することができる。これにより、導光板が熱により想定以上に膨張した場合であっても、光源に導光板が当接するのを阻止することができ、光源が損傷するのを抑制することができる。また、このため、導光板が熱により想定以上に膨張する場合を考慮して、光源と導光板との間の距離を必要以上に大きくしなくてもよい。これにより、導光板への入光ロスが多くなるのを抑制することができ、光の利用効率を向上させることができる。

本発明の第１実施形態の表示装置の構造を示した断面図である。本発明の第１実施形態の照明装置の構造を示した平面図である。図２の１００－１００線に沿った拡大断面図である。本発明の第１実施形態の照明装置の構造を示した拡大斜視図である。図２の１５０－１５０線に沿った拡大断面図である。本発明の第２実施形態の照明装置の構造を示した拡大斜視図である。本発明の第２実施形態の照明装置の構造を示した拡大断面図である。本発明の照明装置の変形例の構造を示した平面図である。ＬＥＤおよび導光板を備えた従来の一例によるバックライト装置の構造を示した断面図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、理解を容易にするために、断面図であってもハッチングを施さない場合がある。

（第１実施形態）
　図１～図５を参照して、本発明の第１実施形態による表示装置１の構造について説明する。

　本発明の第１実施形態による表示装置１は例えばテレビジョン受像機に用いられるものである。また、表示装置１は図１に示すように、表示パネル２と、表示パネル２の背面側に配置され、表示パネル２を照明する照明装置１０とによって構成されている。なお、「表示パネル２の背面側」の「背面側（図１では下側）」は、他の構成要素にも適用される方位概念である。

　表示パネル２は液晶表示パネルからなり、図示しない液晶層を挟み込む２枚のガラス基板を有する。また、表示パネル２は照明装置１０に照明されることにより画像を表示する。

　照明装置１０はエッジライト型（サイドライト型とも言う）のバックライト装置である。また、照明装置１０は図１および図２に示すように、複数の光源１１と、複数の光源１１が実装される実装基板１２と、実装基板１２が固定される固定部材１３と、光源１１からの光を導光する導光板１４と、導光板１４の背面１４ｃ側（図１の下側）に配置される反射シート１５（図１参照）と、これらを収納するバックライトフレーム１６（フレーム）と、実装基板１２を固定部材１３に固定するための基板固定用ネジ１７（規制部材）と、固定部材１３をバックライトフレーム１６に取り付けるための取付用ネジ１８とを備えている。なお、図２では反射シート１５を省略している。

　複数の光源１１は導光板１４の側方に配置されているとともに、Ａ方向（導光板１４の入射面１４ａと平行な方向）に互いに所定の間隔を隔てて配列されている。光源１１の光出射面１１ａは導光板１４の入射面１４ａに対向配置されているとともに、導光板１４からＢ方向（光源１１の光出射方向）に所定の距離（例えば数ｍｍ）を隔てて配置されている。光源１１は例えばＬＥＤにより構成されており、白色光を出射する。光源１１は図示しない半田層などを用いて実装基板１２の実装面１２ａに実装されている。

　この実装基板１２の実装面１２ａは導光板１４の入射面１４ａに対向配置されている。実装基板１２は金属（非弾性体）からなる基板固定用ネジ１７により固定部材１３に固定されている。具体的には図３に示すように、実装基板１２にはネジ挿入穴１２ｂが形成されており、固定部材１３には後述するネジ穴１３ｃが形成されている。そして、基板固定用ネジ１７が実装基板１２のネジ挿入穴１２ｂを介して固定部材１３のネジ穴１３ｃにネジ止めされることによって、実装基板１２が固定部材１３に固定されている。なお、本明細書中において「非弾性体」とは、バネ性を有しないものを意味しており、ゴムおよびスポンジなどを除く樹脂や金属を含む概念である。また、「ネジ」とは、ナットと組み合わせて用いる「ボルト」や「ビス」を含む概念であり、基板固定用ネジ１７はナットを用いて実装基板１２および固定部材１３を締め付ける構成であってもよい。

　基板固定用ネジ１７のネジ頭１７ａ（規制部）は図２に示すように、実装基板１２の実装面１２ａと導光板１４の入射面１４ａとの間に配置されているとともに、光源１１同士の間に配置されている。また、ネジ頭１７ａは、導光板１４と光源１１との接触を阻止する機能を有する。具体的には、ネジ頭１７ａは、Ｂ方向の厚みが光源１１よりも大きくなるように形成されている。すなわち、図３に示すように、実装基板１２の実装面１２ａからネジ頭１７ａの頭頂部までの距離（ネジ頭１７ａのＢ方向の厚み）Ｌ１は、実装面１２ａから光源１１の光出射面１１ａまでの距離Ｌ２よりも大きい。これにより、導光板１４とネジ頭１７ａとの間の距離は、導光板１４と光源１１との間の距離よりも小さくなる。このため、導光板１４が熱により膨張した場合（導光板１４の入射面１４ａが光源１１側に移動した場合）、光源１１が導光板１４に当接する前に、ネジ頭１７ａが導光板１４に当接する。なお、ネジ頭１７ａのＢ方向の厚みＬ１と実装面１２ａから光出射面１１ａまでの距離Ｌ２との差は、小さいほど好ましい。

　固定部材１３は断面Ｌ字状に形成されており、実装基板１２が固定される基板固定部１３ａと、導光板１４の面方向（Ａ方向およびＢ方向）に対して平行な取付部１３ｂとを含んでいる。基板固定部１３ａには、基板固定用ネジ１７がネジ止めされるネジ穴１３ｃが設けられている。

　固定部材１３は取付用ネジ１８によりバックライトフレーム１６の背面部１６ａに取り付けられている。具体的には図４および図５に示すように、固定部材１３の取付部１３ｂにはネジ挿入穴１３ｄが形成されており、バックライトフレーム１６の背面部１６ａにはネジ穴１６ｂ（図５参照）が形成されている。そして、取付用ネジ１８が固定部材１３のネジ挿入穴１３ｄを介してバックライトフレーム１６のネジ穴１６ｂにネジ止めされることによって、固定部材１３がバックライトフレーム１６に取り付けられている。なお、取付用ネジ１８はナットを用いて固定部材１３およびバックライトフレーム１６を締め付ける構成であってもよい。

　導光板１４は図１および図２に示すように、光源１１の光出射面１１ａから出射した光が入射される入射面１４ａと、表示パネル２に向かって面状光を出射する出射面１４ｂと、背面１４ｃ（図１参照）とを含んでいる。導光板１４は、入射面１４ａに入射した光を導光し、光の進行方向を変更して表示パネル２側に出射する機能を有する。導光板１４は樹脂により形成されている。

　導光板１４の出射面１４ｂ側（表示パネル２側）には、図示しない複数の光学シートが配置されている。この複数の光学シートは拡散板、プリズムシートおよびレンズシートなどにより構成されており、導光板１４からの光を拡散させたり所定の視野角に集光する機能を有する。なお、拡散板、プリズムシートおよびレンズシートなどは、必要に応じて設けられるものであり、無くてもよい。

　反射シート１５は、導光板１４の背面１４ｃから出射した光を反射して導光板１４に再度入射させる機能を有する。バックライトフレーム１６は金属板を例えば折り曲げることにより形成されていてもよい。また、バックライトフレーム１６は枠状に形成されていてもよい。

　本実施形態では、上記のように、ネジ頭１７ａのＢ方向の厚みＬ１を実装面１２ａから光出射面１１ａまでの距離Ｌ２よりも大きくする。これにより、導光板１４とネジ頭１７ａとの間の距離は、導光板１４と光源１１との間の距離よりも小さくなる。このため、照明装置１０の使用時に発生する熱により導光板１４が膨張した場合、光源１１が導光板１４に当接する前に、ネジ頭１７ａが導光板１４に当接する。ネジ頭１７ａは金属からなるので、導光板１４から押圧力を受けても圧縮変形しない。このため、導光板１４が熱により想定以上に膨張した場合であっても、光源１１に導光板１４が当接するのを阻止することができ、光源１１が損傷するのを抑制することができる。また、このため、導光板１４が熱により想定以上に膨張する場合を考慮して、光源１１と導光板１４との間の距離を必要以上に大きくしなくてもよい。これにより、導光板１４への入光ロスが多くなるのを抑制することができ、光の利用効率を向上させることができる。

　また、上記のように、１つの部材（基板固定用ネジ１７）に、導光板１４が光源１１に当接するのを阻止する機能と、実装基板１２を固定部材１３に固定する機能とを持たせることによって、部品点数が増加するのを抑制することができる。

（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態の照明装置１０では図６および図７に示すように、取付用ネジ１８が挿入される固定部材１３のネジ挿入穴１１３ｄ（挿入穴）はＢ方向に延びる長穴形状に形成されている。そして、固定部材１３は、導光板１４からの押圧力によりＢ方向の外側に移動するように、取付用ネジ１８によりバックライトフレーム１６に取り付けられている。

　第２実施形態のその他の構造は、上記第１実施形態と同様である。

　本実施形態では、上記のように、固定部材１３のネジ挿入穴１１３ｄをＢ方向に延びる長穴形状に形成することによって、固定部材１３をバックライトフレーム１６に取り付けた状態で、固定部材１３をＢ方向に移動させることができる。これにより、導光板１４が熱により膨張して基板固定用ネジ１７に当接すると、基板固定用ネジ１７、実装基板１２および固定部材１３がＢ方向に移動する。すなわち、導光板１４が基板固定用ネジ１７に当接した後でさらに膨張した場合に、基板固定用ネジ１７が外側に移動する。このため、導光板１４が撓むのを抑制することができるので、導光板１４から均一な面状光が出射しなくなるのを抑制することができる。

　第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

　なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

　例えば、上記実施形態では、表示パネルを液晶表示パネルに適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、液晶表示パネル以外の表示パネルに適用してもよい。

　また、上記実施形態では、照明装置の一例として表示パネルを照明するバックライト装置について説明したが、本発明はこれに限らず、表示パネル以外の被照明部材を照明する照明装置にも適用可能である。

　また、上記実施形態では、金属からなる規制部材を用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。導光板からの押圧力により圧縮変形しなければ、規制部材は金属でなく例えば樹脂により形成されていてもよい。

　また、上記実施形態では、基板固定用ネジを用いて実装基板を固定部材に固定した例について示したが、本発明はこれに限らない。例えばリベットを用いて実装基板を固定部材に固定してもよい。この場合、リベットの頭部の厚みを大きくし、この頭部を規制部として用いてもよい。

　また、上記実施形態では、実装基板を固定部材に固定する基板固定用ネジを規制部材として用いた例について示したが、本発明はこれに限らない。例えば図８に示した本発明の変形例による照明装置のように、基板固定用ネジ２１７とは別に規制部材２２０を設けてもよい。この場合、基板固定用ネジ２１７のネジ頭２１７ａのＢ方向の厚みを光源１１の厚みよりも小さくしてもよい。規制部材２２０は実装基板１２の実装面１２ａ上に接着層など（図示せず）により接着されていてもよい。また、規制部材２２０は導光板１４に接着されていてもよい。

　また、基板固定用ネジを、ナットを用いて実装基板および固定部材を締め付ける場合、ナットを規制部としてもよいし、ナットから突き出たネジ軸を規制部としてもよい。

　また、上記実施形態では、実装基板を固定部材に固定した例について示したが、本発明はこれに限らず、実装基板を例えばバックライトフレームに固定してもよい。

　また、上記第２実施形態において、実装基板および固定部材がＢ方向に移動した後、元の位置に復帰するように構成してもよい。例えば固定部材の外側にコイルバネを配置し、導光板の押圧力により固定部材が移動した後で導光板からの押圧力がなくなると固定部材が元の位置に復帰するように構成してもよい。

　また、上記実施形態では、導光板が熱により膨張する場合であっても導光板が光源に当接するのを抑制することができ、光源が損傷するのを抑制できると説明したが、振動などにより導光板が光源側に移動する場合にも同様の効果が得られることは言うまでもない。

　１　表示装置
　２　表示パネル
　１０　照明装置
　１１　光源
　１１ａ　光出射面
　１２　実装基板
　１２ａ　実装面
　１３　固定部材
　１４　導光板
　１４ａ　入射面
　１６　バックライトフレーム（フレーム）
　１７　基板固定用ネジ（規制部材）
　１７ａ　ネジ頭（規制部）
　１８　取付用ネジ
　１１３ｄ　ネジ挿入穴（挿入穴）
　２２０　規制部材
　Ｌ１　厚み
　Ｌ２　距離

Claims

　光出射面を有する光源と、
　前記光出射面から光出射方向に所定の間隔を隔てて配置されるとともに前記光出射面から出射した光が入射される入射面を有する導光板と、
　前記光源が実装されるとともに前記入射面に対向配置される実装面を有する実装基板と、
　前記実装面および前記入射面の間に配置されるとともに前記導光板と前記光源との接触を阻止する規制部を含む規制部材と、
　を備えることを特徴とする照明装置。
　前記規制部は、前記導光板からの押圧力によっては圧縮変形されない非弾性体からなり、
　前記規制部の前記光出射方向の厚みは前記実装面から前記光出射面までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　前記規制部材は金属製であることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
　前記実装基板が固定される固定部材をさらに備えることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の照明装置。
　前記規制部材は前記実装基板を前記固定部材に固定する基板固定用ネジを含み、
　前記規制部は前記基板固定用ネジのネジ頭を含むことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
　前記導光板を収納するとともに、前記固定部材が取り付けられるフレームと、
　前記固定部材を前記フレームに取り付けるための取付用ネジと、
　をさらに備え、
　前記固定部材には、前記取付用ネジが挿入されるとともに前記光出射方向に延びる挿入穴が形成されていることを特徴とする請求項４または５に記載の照明装置。
　前記光源は前記導光板の入射面と平行な方向に沿って複数設けられており、
　前記規制部は前記光源同士の間に配置されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の照明装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載の照明装置と、
　前記照明装置に照明される表示パネルとを備えることを特徴とする表示装置。