WO2013069142A1

WO2013069142A1 - 照明装置及びこれを用いた表示装置

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Publication number: WO2013069142A1
Application number: PCT/JP2011/076000
Authority: WO
Inventors: 美佳谷村; 白石　幹夫; 山本　拓; 克明東
Original assignee: 日立コンシューマエレクトロニクス株式会社
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-16

Abstract

　本発明は、ＬＥＤと導光板の位置、特に、ＬＥＤの出射面と導光板の入射面との位置関係を正確に保持することが可能な照明装置及びこれを使った表示装置を提供することにある。このために、本発明の照明装置は、導光板と、複数の発光素子が一列に並んで実装された照明基板と、前記導光板に前記照明基板を取り付けて構成された照明ユニット、該照明ユニットの前面に設けた拡散板、及び前記照明ユニット及び前記拡散板を固定する下シャーシを少なくとも含む照明装置において、前記導光板は、光の出射面と反対側に溝部を有し、前記照明基板は、さらに位置決め部品を実装し、前記導光板の前記溝部に、前記照明基板の前記位置決め部品を嵌合して前記導光板に前記照明基板を取り付けたものである。

Description

照明装置及びこれを用いた表示装置

　本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源とした照明装置及びこれを用いた表示装置に関する。

　光源としてＬＥＤを用いたバックライト装置等の照明装置は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Device）などの透過型表示装置の照明として用いられることが多く、広く実用に供されている。

　また、バックライト装置等の照明装置を構成する照明ユニットには、光源であるＬＥＤとＬＥＤから出射された光をＬＣＤ側（液晶パネル）に導き、広い面積に一様な面光源が形成されるように、光を照射するための導光板が用いられることが多い。この導光板の材料としては、主として、透明なプラスチック樹脂が使用されている。

　照明ユニットにおいては、ＬＥＤから出た光を取り込む部分の光利用効率が重要である。光利用効率に関して、特にＬＥＤの出射面と導光板の入射面との間の相対的な位置関係が支配的であり、このＬＥＤと導光板との位置関係を正確に保持することが重要であることが判ってきた。

　導光板にＬＥＤを取り付けるための従来技術としては、例えば下記特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、ＬＥＤを搭載したプリント基板を導光板に取り付けることが開示されている。

国際公開第２０１０／０４１４９９号

　本発明の目的は、ＬＥＤと導光板の位置、特に、ＬＥＤの出射面と導光板の入射面との位置関係を正確に保持することが可能な照明装置及びこれを使った表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、照明装置の支持部材や位置決め部材が出射面からできるだけ見えない照明装置及びこれを使った表示装置を提供することにある。

　上記の目的を達成するために、本発明の照明装置は、導光板と、複数の発光素子が一列に並んで実装された照明基板と、前記導光板に前記照明基板を取り付けて構成された照明ユニット、該照明ユニットの前面に設けた拡散板、及び前記照明ユニット及び前記拡散板を固定する下シャーシと、を少なくとも含む照明装置において、前記導光板は、光の出射面と反対側に、前記照明基板に実装された複数の光源を収納するための溝部を有し、前記照明基板は、さらに位置決め部品を実装し、前記導光板の前記溝部に、前記照明基板の前記位置決め部品を嵌合して前記導光板に前記照明基板を取り付けたことを第１の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記発光素子は、ＬＥＤであることを本発明の第２の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記照明基板への位置決め部品の取り付けが、半田付けによりなされることを本発明の第３の特徴とする。

　本発明の第３の特徴の照明装置において、前記照明基板への発光素子と位置決め部品の取り付けの双方が半田付けによりなされることを本発明の第４の特徴とする。

　本発明の第３の特徴または第４の特徴の照明装置において、前記照明基板においては、レジスト面が設けられており、半田付けの範囲はレジストの設けられていない部分で実施されていることを本発明の第５の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記位置決め部品と嵌合される前記溝部の片面を、前記発光素子の光が前記導光板に入射する入射面としたことを本発明の第６の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記溝部に嵌合される前記位置決め部品は、前記導光板の出射面側に非貫通であり、導光板の厚み方向の高さを保持可能であることを本発明の第７の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記位置決め部品は、前記照明基板の横方向の端部より前記照明基板の全長の略１／４～１／８の間に設けたことを本発明の第８の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記照明基板と前記導光板とを保持するための取付穴が、前記導光板、前記照明基板及び前記下シャーシに設けられ、前記照明基板に設けられた取付穴は、中央部の穴径に対して他の穴径が３０％以上大きく設けたことを本発明の第９の特徴とする。

　本発明の第９の特徴の照明装置において、前記取付穴は、前記発光素子の光が入射面より前記導光板に入射して前進する方向にあり、隣接する２つの前記発光素子からの出射光束の半値範囲の交点付近若しくは個の交点より前記前進する方向の前方にあることを本発明の第１０の特徴とする。
　また、本発明の第１０の特徴の照明装置において、前記取付穴は、前記照明基板の幅寸法より小さいことを本発明の第１１の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記溝部は前記導光板に複数設けられ、該複数設けられた溝部は、１枚の前記導光板の対向する２辺にそれぞれ１本ずつ設け、該溝部それぞれに前記照明基板を取り付けたことを本発明の第１２の特徴とする。

　本発明の第１の特徴の照明装置において、前記溝部は前記導光板に複数設けられ、該複数設けられた溝部は、１枚の前記導光板の１辺に１本設け、該溝部に前記照明基板を取り付けたことを本発明の第１３の特徴とする。

　本発明の第１２の特徴の照明装置において、前記対向する２辺の溝部にそれぞれ取り付けた前記照明基板の前記発光素子の光の出射方向は、互いに対向する方向としたことを本発明の第１４の特徴とする。

　本発明の第３の特徴の照明装置において、前記溝部の前記入射面と反対側の面の直上の出射面付近に、減光パターンを設けたことを本発明の第１５の特徴とする。

　表示装置において、液晶パネルと、本発明の第１の特徴乃至第１５の特徴のいずれか１つの特徴の照明装置を用いたことを本発明の第１６の特徴とする。

　本発明によれば、ＬＥＤと導光板の位置、特に、ＬＥＤの出射面と導光板の入射面との位置関係を正確に保持することが可能となり、その結果、光源からの光の利用効率を向上させて、高画質で輝度ムラが小さい照明装置及びこれを使った表示装置を実現できる。
また本発明によれば、照明装置の支持部材や位置決め部材が出射面からできるだけ見え難くすることが可能となりその結果、光源からの光の利用効率を向上させて、高画質で輝度ムラが小さい照明装置及びこれを使った表示装置を実現できる。

本発明が適用される表示装置６の一実施例の外観を示す斜視図である。図１に示された表示装置６の表示部６１０における主要部品の一実施例の配置構成を示す分解斜視図である。図２に示された照明ユニット５の一構成例を示す断面図である。図２に示された照明ユニット５の一構成例を示す断面図である。照明基板１０の一構成例を示す斜視図である。導光板１の溝部１０１の拡大図を示す斜視図である。導光板１の背面側（溝部１０１が形成される側）を示す斜視図である。図４に示された照明基板１０の内部構成を示す断面図である。図６のようにして製作した照明基板１０と、導光板１とを組み合わせた構成の一部を示す断面図である。本発明の導光板１の光出射面１１０側の概略構成を示す図である。本発明の導光板１の光出射面１１０面に形成された導光パターン及び減光パターンの一実施例を示す図である。本発明の導光板１の光出射面１１０面に形成された導光パターン及び減光パターンの一実施例を示す図である。本発明の導光抜穴９３２の位置の算出の一実施例について説明するための図である。本発明の照明装置の一実施例の照明基板１０のボス部品３の配置を説明するための平面図である。本発明の照明装置の一実施例の光源（ＬＥＤ）の配置と出射方向を示す図である。本発明の照明装置の一実施例の光源（ＬＥＤ）の配置と出射方向を示す図である。本発明の照明装置の一実施例のモールドピン７０を通す照明基板穴９３０について説明するための図である。本発明の照明装置の一実施例で、図１４Ａの中央部の穴７０－１を説明するための図ある。本発明の照明装置の一実施例で、図１４Ａの両端の穴７０－２を説明するための図ある。本発明の導光板１の光出射面１１０側の概略構成を示す図である。

　以下に本発明の一実施形態を、図面等を用いて説明する。なお、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
なお、本書では、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明の重複をできるだけ避ける。

　まず、本実施形態に係る照明装置を適用した表示装置の全体構成について、図１～図２を参照しながらその概略を説明し、その後、図１及び図２並びに他の図面を使って、本発明の実施形態について説明する。

　図１は、本発明が適用される表示装置の一例の外観を示す斜視図である。図１において、表示装置の例として、テレビジョン受像機を例としてあげている。図１において、表示装置６は、表示部６１０及びこれを支持しているスタンド部６２０とにより構成されている。表示部６１０の内部には、後述するように、表示部である液晶表示パネルや照明装置が設けられている。
また、本明細書では、テレビジョン受像機の映像が出射する面をＺ方向の前面とし、逆方向をその背面と称する。同様に、テレビジョン受像機を床面等においた時の左右（横）方向をＸ方向とし、また、上下方向をＹ方向としている。

　図２は、本発明の第１実施例に係る表示装置の表示部内部における主要部品配置を示す分解斜視図である。図２において、表示部を構成している主要要素は、液晶パネル８及び照明装置７である。また、照明装置７は、照明ユニット５、下シャーシ７６０、及び光学シート類で構成されている。
照明装置７において、照明ユニット５には、その背面側に、例えば金属製で枡形の形状を為す下シャーシ７６０に取り付けられる。また、照明ユニット５の前面には、拡散板９０１やプリズムシート９０２等の光学シート類が取り付けられている。
照明ユニット５から出た光は、矢印Ａ７１０のように進み、拡散板９０１、プリズムシート９０２などの光学シート類を経て矢印Ｂ７２０のように液晶パネル８に至る。矢印Ｂ７２０に従って液晶パネル８に入射された光は、液晶パネル８により映像信号に応じて画素毎に空間的に変調されて、表示面８０１に画像として表示される。すなわち、同パネルに入射した光は液晶パネル８で変調されて矢印Ｃ７３０のように出射する。

　引き続き図３Ａと図３Ｂを参照して、以下に照明ユニット５の内部構成を説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、図２に示された照明ユニット５の一構成例を示す断面図である。

　図３Ａにおいて、導光板１には、照明基板１０を介してＬＥＤ２等の発光素子が所定の方向に沿って複数個、所定の間隔で配列されるように取り付けられている。ここで、ＬＥＤ２は、その光放出方向が導光板１の光出射面と平行な方向、すなわちＬＥＤ２の光軸が導光板１の光出射面１１０と平行な方向とされるように設けられている。ＬＥＤ２から出射された光は、導光板１の光入射面１０２に入射して導光板１内部を進み、導光板１の出射面１１０から適宜照射されて、拡散板９０１、プリズムシート９０２などの光学シート類を経由して、液晶パネル８へと至る。ここで、ＬＥＤ２は、本実施例では側面発光型（サイドビュー型）のＬＥＤであり、白色光を放出するものとする。
　本実施例では、導光板１の光出射面１１０と反対側の面（背面）には、凹部１０１が形成されており、照明基板１０に実装された複数のＬＥＤ２は、この導光板１背面に形成された凹部１０１内に収納され配置されている。ここで、凹部１０１は、本実施例では導光板１の左右方向（紙面奥行き方向で、液晶表示パネル８の水平方向（横方向）に平行な方向）に伸びる溝で構成されているため、以下では、この凹部を溝部と呼ぶこととする。この溝部１０１は、導光板１の左右（Ｘ）方向に連続的に形成されたものである。溝部１０１の一側面は上述した光入射面１０２を兼ねており、ＬＥＤ２から出射された光は溝部１０１の一側面である入射面１０２から導光板１内部に取り込まれる。

　図３（ｂ）は、照明ユニット５の分解図を示している。導光板１とＬＥＤ２が実装される照明基板１０との間には、反射シート９２０が設けられている。すなわち、反射シート９２０は、導光板１の背面側に配置されるように、導光板１背面と照明基板１０とによって狭持されて保持される。この反射シート９２０によって、導光板１の背面側から外部へ透過した光が反射されて導光板１内部に戻される。これによって光の利用効率を向上させる。そして、反射シート９２０に設けたＬＥＤ穴９２１からＬＥＤ２が突出し、その発光部分が導光板１の溝部１０１に差し込まれている。照明基板１０の導光板１への保持構造は、導光板１の厚さ方向（Ｚ方向前面）に突出する、液晶表示パネル８側に向けて先細りの形状となっているモールドピン７０を用いて取り付けられている。本実施例では、モールドピン７０は、樹脂で構成されて所定の弾性を有しており、更に前方爪７１と後方爪７２とを有している。そして、モールドピン７０が照明基板穴９３０、反射シート穴９３１、導光抜穴９３２を貫通した後に、照明基板１０、反射シート９２０及び導光板１を前方爪７１と後方爪７２とで挟み込んで保持する構成となっている。
また、モールドピン７０の上部（Ｚ方向前側）は、先端が細くなった略円錐形状にしており、導光板１と光学シート類の下面（Ｚ方向背面）側の拡散板９０１と接し、導光板と光学シート類との間のスペーサとして機能する。

　図４は、照明基板１０の一構成例を示す斜視図である。図４に示されるように、照明基板１０は導光板１の左右（Ｘ）方向を長手方向とした長方形を有している。照明基板１０の長手方向に沿ってＬＥＤ２が複数個所定間隔を空けて配列され、半田付けなどにより照明基板１０に取り付けられている。また、照明基板１０の長手方向に平行に円筒形のボス部品３が２個所定所定の位置に並べて配列され、半田付けなどにより照明基板１０に取り付けられている。
照明基板１０上には、ＬＥＤ２とボス部品３を半田付けするために、半田付け用のパッド（銅箔層４３０の開口部分）が設けられる。この半田付け用の銅箔層４３０の開口部分（すなわち、レジスト層のない部分）は、レジスト印刷に使用するレジストパターンを同一の印刷マスクに作成し、同一の印刷工程で形成する。このため、ＬＥＤ２の取り付け位置とボス部品３の取り付け位置とが相対的にずれないようにしている。この結果、ＬＥＤ２と位置決め用のボス部品３とは、レジスト層の印刷形状の精度に従って取り付け位置が管理され、これらの素子や部品を所定の精度の範囲内にそれぞれ取り付けることができる。
なお、照明基板１０には、照明基板穴９３０が複数個設けてあり、図３で説明したように、モールドピン７０が挿入されて反射シート９２０を挟み込んで導光板１に取り付けられ、固定される。

　図５Ａ及び図５Ｂは、図３に示した導光板１の外形の一例を示す斜視図である。図５Ａは、導光板１の溝部１０１の拡大図を示し、図５Ｂは、導光板１の背面側（溝部１０１が形成される側）を示している。
  図５Ｂに示されるように、本実施例に係る導光板１は、液晶表示パネルの表示面とほぼ同じ大きさを有する平板状の１枚の導光板で構成されている。またその背面側には、図５Ａに示されるように、導光板１の左右一方の端部１０５から他方の端部にわたって連続して形成された溝部１０１が複数本、平行して設けられている。この例では、７本の溝部１０１が設けられ、７列のＬＥＤが設けられる構成である。ここでは、導光板１の最下端にも溝部１０１が形成されるものとする。各溝部１０１には複数のＬＥＤ２が挿入され、各溝部１０１のＬＥＤ２は、それぞれ個別にその光強度が制御されるように構成される。また各溝部１０１に挿入された複数のＬＥＤ２も複数のグループに分割される。
  たとえば１つの溝部１０１に挿入されるＬＥＤの個数が４２個の場合、これを３個１グループとして１０のグループに分割され、各グループのＬＥＤが個別に制御されるように構成される。従って、この例では、導光板１が７×１４の計９１個の（仮想的な）領域に分割される。この領域は光の強度が制御される最小単位であり、各領域の光強度（すなわち各領域に対応するＬＥＤで、この場合では３個のＬＥＤ）が、その領域に対応する映像信号の輝度に応じて制御される。これによって、いわゆるエリア制御（ローカルーディミング）が可能となる。なお、ＬＥＤ２は、図４で説明した照明基板１０に実装され、導光板１の溝部には、実装されたＬＥＤ２とボス部品３が差し込まれる。照明基板１枚には、２１個のＬＥＤが所定の間隔で並べられて実装される。
  また、導光板１には照明基板１０を取り付けるためのモールドピン７０が挿入される複数の導光板穴９３２が設けられている。
  また図５Ｂでは、１本の溝部１０１に、横（Ｘ）方向に２枚の照明基板１０が並べて取り付けられるが、１枚または複数枚の照明基板が１本の溝部１０１に取り付けられるようにしてもよい。

　図６は、図４に示された照明基板１０の内部構成の一部を示す断面図である。プリント基板４の表面には、銅箔層４３０が設けられており、更にこの銅箔層４３０の上にレジスト層４１０が設けてある。該レジスト層４１０に設けられた開口部に半田層４２０を載せてＬＥＤ素子２などの部品を取り付ける。開口部に設けられた半田層４２０の上には、例えば位置決めボス部品３が取り付けられている。また別の半田層４２１にはＬＥＤ２が取り付けられている。

　このときのプリント基板４への部品の取り付け処理について次に説明する。先ず、クリーム状に練った半田（クリーム半田）を銅箔層４３０の開口部分すなわちレジスト層４１０の無い部分に盛り、さらのその上に面付け部品、例えば位置決めボス部品３とＬＥＤ２をマウントする。続いて、この状態で高温炉にて半田部分を溶融して接合、いわゆる半田付けを行って位置決めボス部品３をプリント基板４に接合する。レジスト層４１０と半田とは親和性がなく、半田が溶解した状態では逆に反発する性質を持っており、レジスト層４１０部分には半田は付かない。
なお、上記工程はそれぞれ周知の技術を用いて実現できる。例えば、クリーム半田の銅箔層４３０への盛り方は、たとえば、印刷機による半田印刷やディスペンサによる塗布等により、部品のマウントはチップマウンタにより、半田の溶融は半田リフロー方法等により、実現できる。

　半田付け処理時において、溶解した半田は、その上にマウントされた部品よりも大きな比重を有している（たとえば当該部品の比重を４．５とすると溶解した半田の比重は７となる）。このため、半田が溶解した状態では部品（例えば位置決めボス部品３）が半田に浮いた状態となる。従って、溶融半田の上にマウントされた部品は、溶融半田の表面張力により、レジスト層の無い部分のほぼ中心部に移動されることになる。このように部品の取付け処理をすることによって、プリント基板４に設けたレジスト層形状及び半田の量に応じて、実装する部品の位置を精度よくコントロールできる。
同様に、図６の半田層４２１にマウントされた部品、たとえばＬＥＤ２のような場合にも、半田溶融時に、溶融半田の表面張力により、レジスト層の無い部分のほぼ中心部に移動されることになる。このように部品の取付け処理をすることによって、プリント基板４に設けたレジスト層の形状に応じて、実装する部品の位置を精度よくコントロールできる。
すなわち、複数のＬＥＤ２及び位置決めボス部品３のそれぞれは、プリント基板４に設けたレジスト層４１０部の位置精度及び形状並びに半田量に応じて部品の位置が決定されることになる。図４で既に述べたように、このレジスト層の無い部分（半田付け用のパッド）は、レジスト印刷に使用するレジストパターンを同一の印刷マスクに作成し、同一の印刷工程で形成する。この結果、ＬＥＤ２の取り付け位置とボス部品３の取り付け位置とが相対的にずれず、さらに位置精度の良いないようにしている。

　図７は、図６のようにして製作した照明基板１０と、導光板１とを反射シート９２０を挟んで組み合わせた構成の一部を示す断面図である。
図７に示すように、照明基板１０のボス部品３のＹ方向の大きさ（例えば、ボス部品３が円筒形状の場合には、直径）を、導光板１の溝部１０１のＹ方向の内径よりわずかに小さくなるように設け、ボス部品３のＺ方向の大きさ（例えば、ボス部品３が円筒形状の場合には、円筒の高さ）は、導光板１の溝部１０１のＺ方向の内径よりわずかに小さくして嵌合するように設ける。このため、照明基板１０の上面の実装部分（ＬＥＤ２及びボス部品３）が溝部１０１に差し込まれて固定された時に、照明基板１０のボス部品３は、嵌合により、導光板１と精密な位置精度で組み立てることができる。また、ボス部品３とＬＥＤ２は、上述したように照明基板１０と位置精度が相対的に高くなるように実装されている。従って、ＬＥＤ２と導光板１との相対的位置精度も、必然的に高くなる。
また、ボス部品３は、導光板１の出射面側に非貫通であり、導光板１の厚み方向の高さを保持可能である。

　以上述べた本発明の照明装置７について、その組み立ての手順の一実施例を簡単に説明する。
まず、導光板１の背面側を上にして、反射シート９２０を重ねる。反射シート９２０は、必要部に穴や切り欠きを予め設けている。次にＬＥＤ２とボス部品３を実装した照明基板１０を、導光板１の溝部１０１に差し込む。その後、モールドピン７０を差し込み、照明基板１０、反射シート９２０、及び導光板１を固定し、照明ユニット５が形成される。
次に、下シャーシ７６０に、照明ユニット５の２つのコーナー部を固定して取付ける。そして、下シャーシ７６０の四辺の枠に、拡散板９０１、プリズムシート９０２等の光学シート類を取付け、照明装置７が形成される。

　以上述べたように、図１～図７の実施例によれば、ＬＥＤ２と位置決め用のボス部品３とは、レジスト層の印刷形状の精度に従って取り付け位置が管理され、かつ、ボス部品３が導光板１の溝部１０１に機械的に精度良く嵌合されるため、ＬＥＤ２と導光板１とが所定の精度の範囲内に取り付けることができる。
また、ボス部品３が導光板１を貫通していないため、ボス部品３の部分から光が出射面８０１側に漏れない。このため、照明装置の位置決め部材であるボス部品を出射面から見えなくすることができる。

　図８は、本発明の第１実施例による導光板１の光出射面１１０側の概略構成を示す図である。図８に示されるように、導光板１の光出射面１１０側には、毬栗状の導光パターン３０と、微小ドット４１の集合体で構成された導光パターン４０が設けられている。導光パターン３０の位置は、導光板１の光入射面側に設けた溝部１０１に収納されたＬＥＤ２の位置に対応して設定されてある。導光パターン４０と導光パターン３０とは、光の透過率及び拡散性が異なる構成であり、印刷などにより設けられる。それぞれのパターンの詳細について、図８、図９Ａ及び図９Ｂを用いて、以下に説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の導光板１の光出射面１１０面に形成された導光パターン及び減光パターンの一実施例を示す図である。

　図８、図９Ａ及び図９Ｂにおいて、導光パターン３０は、平板状の導光板１の光出射面１１０において、溝部１０１内のＬＥＤ２の直上部分（Ｚ方向上）に設けられている。さらに減光パターン３０は、ＬＥＤ２の直上に位置しＬＥＤ２の中心をカバーする主部分３１０と、ＬＥＤ２中心からＬＥＤ２の光出射側に延びる放射状の出射側突起部分３１１と、更にＬＥＤ２の背面側（出射方向３３０とは反対側）に延びる放射状の背面側突起部分３１２とを有している。主部分３１０は、光の出射方向と直交する方向を長袖とする楕円形状を為しているので、以下では主部分３１０を楕円部分３１０と呼ぶこととする。しかしながら、主部分３１０は楕円ではなく光の出射方向と直交する方向を長袖とする長円形状でもよく、また円形でもよい。
また、出射側突起部分３１１及び背面側突起部分３１２は、ＬＥＤ２または楕円部分３１０から離れるに従い徐々に細くなる先細りの形状を有している。

　図８、図９Ａ及び図９Ｂの実施例においては、楕円部分３１０と出射側突起部分３１１、及び背面側突起部分３１２は互いに結合され一体化されている。また減光パターン３０は、後述のように該減光パターン３０に入射される光の一部を反射し、一部を透過する光学作用を有しており、これによって減光パターン３０を通過する光の強度を低減する。減光パターン３０の透過率は、例えば５％～１０％程度に、反射率は例えば８０％～９０％などに設定される。
上述のように、溝部１０１にはＬＥＤ２が設けてあり、ＬＥＤ２から出た光が導光板１の光入射面１０２に入射されて導光板１の内部を進む。ここで、ＬＥＤ２は上述のようにサイドビュー型のＬＥＤを使用しているが、サイドビュー型ＬＥＤであっても、ＬＥＤの外郭を構成するパッケージの上側を光が透過し、ＬＥＤ２の直上方向に向かう。また溝部１０１の光入射面１０２で反射した光がＬＥＤ２の直上方向に向かう。このような光によって、導光板１の光出射面１１０のＬＥＤ２直上部分は、他の部分に比べて光強度が局所的に強くなる。以下、この局所的に光強度が強くなる部分を「光スポット」と呼ぶ。またＬＥＤ２からの光はその光出射方向３３０に向かって放射状に拡がるので、光スポットも放射状に拡がる形状となる。

　そこで図８、図９Ａ及び図９Ｂの実施例では、導光板１の光入射面１０２において、特に光スポットが生じるＬＥＤ２の直上部分をカバーする楕円部分３１０と、更に、光出射方向に向かって放射状に延びる出射側突起部分３１１との組合せにより減光パターン３０を構成したものである。これによって、ＬＥＤ２の直上に向かって光入射面１０２から出射する光、及びそこから光放出方向に向かって放射状に広がる光の強度を弱めて光スポットの明るさを低減させるようにしている。
また、ＬＥＤ２の背面側（光教出面と反対側）にも光が回り込むため、ＬＥＤ２の背面方向においても若干光スポットが放射状に拡がる。このため本実施例では、減光パターン３０としてＬＥＤ２の背面側に延びる放射状の背面側突起部分３１２を更に設けることで、導光板１の光入射面１０２におけるＬＥＤ２の背面側部分の光強度を弱めることができる。

　すなわち図８、図９Ａ及び図９Ｂの実施例は、ＬＥＤ２の光放出特性を考慮した形状の減光パターン３０を用いることで、光スポットを低減し輝度ムラを好適に抑制するものである。以下、減光パターン３０の光学的作用の詳細について説明する。
　減光パターン３０の中心の楕円部分３１０では、ＬＥＤ２から出た光に対して減光と反射を与える。周辺の放射状の出射側突起部分３１１付近において、突起が形成される部分ではＬＥＤ２から出た光に対して、上記の楕円部分と同様に減光と反射を与え、突起間の隙間、つまり突起の谷間にあたる突起が形成されない部分では、ＬＥＤ２からの光を透過して導光板１外に光を出射する。すなわち、放射状の出射側突起部分３１ｌ付近では減光・反射・透過の異なる光学的作用がそれぞれの場所により与えられ、全体として導光板１から出射される光の量を、出射側突起部分３１の形状により、徐々に変化させて制御する。また、ＬＥＤ２から出た光が回り込んで背面側に進んだ分については、放射状の背面側突起部分３１２によって、上記出射側突起部分１３１と同様に、減光・反射・透過の異なる光学的作用がそれぞれの場所により与えられ、導光板１より出射される光の量を徐々に変化させている。ここで、出射側突起部分３１１は背面側突起部分３１２よりも長く形成されているので、上述した減光・反射・透過の光学的作用を与える範囲が、出射側突起部分３１１の方（つまりＬＥＤ２の光放出方向側）が大きくなっている。

　なお、図９Ａの減光パターン３０の配置構成が示すように、複数の溝部１０１の長手方向に沿ってＬＥＤ２が列状に配置されており、減光パターン３０は、溝部１０１の長手方向に沿って、光出射面１０１のＬＥＤ２の位置と対応する部分に列状に配置されている。すなわち、ＬＥＤ２の配列ピッチと減光パターン３０の配列ピッチは一致している。

　図１０によって、本発明の別の実施例を説明する。図１０は、本発明の導光抜穴９３２の位置の算出の一実施例について説明するための図である。図１０は、Ｚ方向の前側から導光板１の光出射面１１０を見た図である。
  ＬＥＤは、その形状等によってそれぞれ異なるが、一般的にその配光特性は、図１０に示すように、放射状（平面的には扇状）に広がる。
  本発明のＬＥＤ２は、間隔ＡでＸ方向に並んで照明基板１０に取り付けられている。また、輝度が出射直後の輝度の半値となる範囲をその出射範囲とすると、ＬＥＤ２の光束は、ＬＥＤの光の出射方向３３０に角度２Ｂ［°］の範囲に広がって照射される。
  ＬＥＤ２の出射開始点から導光板１の入射面１０２までの光の前進方向の距離をＥとすると、隣接する２つのＬＥＤ２のそれぞれの光束が重なる位置までの光の前進方向の距離をＤは、次の式（１）のように算出することができる。
  Ｄ＝（Ａ／２）×ｔａｎ（９０－Ｂ）－Ｅ　・・・式（１）

　今、Ａ＝２４［ｍｍ］、Ｂ＝６７．５［°］、Ｅ＝１［ｍｍ］、とすると、式（１）より、
  Ｄ＝｛（２４／２）×ｔａｎ（９０－６７．５）｝－１
    ＝１２×ｔａｎ１２．５－１＝１２×０．４１－１
    ＝３．９７［ｍｍ］
  となる。従って、導光板抜穴９３２の位置は、隣接する２つのＬＥＤ２から等距離離れ、入射面１０２より光の前進方向３３０に向かってＤ（≒４ｍｍ）以上の位置に設ける。
  すなわち、導光板１に開けた照明基板１０の保持穴（導光板抜穴）９３２は、ＬＥＤ２から出射する光の入射面１０２より光線の進む方向（光の前進方向）３３０の前方で、かつ、隣接する２つのＬＥＤ２から出射する光束の輝度が半値範囲の交点付近若しくは個の交点より光の前進方向３３０の前方であって、照明基板１０の幅寸法（Ｙ方向の長さ）より小さい範囲に設ける。

　図１０の実施例によれば、導光板１、ＬＥＤ２を実装した照明基板１０、及び反射シート９２０を固定するモールドピン７０を、輝度ムラの小さくできる位置に設けることが可能となる。この結果、輝度ムラを低減した照明装置及びこれを用いた表示装置が実現できる。
また、モールドピン７０の部分から出射面８０１側に漏れる光を低減吸うことができる。このため、照明装置のモールドピンを出射面から見えなくすることができる。
なお、モールドピン７０は、たとえば、ナイロン６６等の樹脂でできたプッシュリベットである。その外面の色及び透過率は、何でもよい。しかし、好ましくは、モールドピン７０の外面の色は乳白色がとする。また好ましくは、モールドピン７０の透過率は、１０％～２０％とする。この結果、モールドピン７０が存在することによる光の反射や損失を抑制することができるため、輝度ムラの小さ照明装置及びこれを用いた表示装置が実現できる。

　次に、図１１によって、本発明の他の実施例について説明する。図１１は、図４で説明した照明基板１０のボス部品３の配置を説明するための平面図である。図１１は、Ｚ方向の前側から導光板１の光出射面１１０を見た図である。また、Ｘ方向の長さは、Ｙ方向に比べてかなり短く描いている。
  照明ユニット５が組み立てられた後、導光板１の溝部１０１には、照明基板１０が背面側から差し込まれている。
  照明基板１０と、導光板１や反射シート９２０とは線膨張係数が異なる。このため、温度変化によって、相対的位置に変化が生ずる。さらにプリント基板４は、たとえば基材としてガラスエポキシ基板等を使ったプリント配線基板であり、温度変化によって、基板自体が、横方向（Ｘ）には伸び、縦（Ｙ）方向に反る等の変形が発生する。変形は、基板それぞれで異なる変形方向及び変形量を持つため、この変形を吸収するように設計する必要がある。ここで、横方向（Ｘ）の伸びは、ボス部品３の位置が溝１０１の中を移動して吸収している。
  また、反射シート９２０は、ほぼ導光板１の全面を覆っているが、溝部１０１に差し込まれるボス部品３やＬＥＤ２の部分は、貫通穴９２１及び９２１’等が開けられている。このボス部品３の貫通穴９２１’やＬＥＤ２の貫通穴９２１は、照明基板１０の変形に追随するように、貫通穴９２１及び９２１’をボス部品３やＬＥＤ２の貫通面よりかなり大目に設定している。
  また、照明基板１０が、図１１の下部に示す模式図のように、中心から上（Ｙ）方向に湾曲する形状を正弦波形状に近似する。その場合、両端部の変形量をＧとして、Ｇ／２に変形する位置を算出する。この位置は、両端からの距離をＦとすると、基板の長さをＬとして、次式（２）になると推定した。すなわち、
  Ｌ／４＜Ｆ＜Ｌ／８　・・・式（２）
  そして、式（２）の範囲内で、かつ、隣接する２つのＬＥＤ２と等距離にある位置を、ボス部品３の取り付け位置とするようにしている。本発明の一実施例の場合には、ボス部品３の位置は、照明基板１０の１枚当たりのＬＥＤ２の実装数が２１の時に、両端から４つめと５つめのＬＥＤの間に設定した。
　さらに、Ｚ方向の変形に関しては、図３にて説明したように、モールドピン７０のバネ性を持たせた前方爪７１と後方爪７２によってプリント基板４を挟み込み、前方爪７１と後方爪７２との間で押した状態にして複数箇所でプリント基板４を導光板１に押しつけて保持しており、変形を抑えている。

　図１１の実施例によれば、ボス部品３が、Ｙ方向には円筒形状の直径と導光板１の溝部１０１の溝の幅と嵌合するように、Ｘ方向には照明基板１０の変形を抑制する。この結果、照明基板１０の温度変化による変形を適度に抑制することができる。このため、照明基板１０上のＬＥＤ２の位置も導光板１に対して、温度変化による位置ずれを抑制でき、位置ずれによる輝度ムラを小さくすることができる。

　図１２と図１３によって本発明の第２の実施例について説明する。図１２は、上述の実施例１の照明装置及びこれを使った表示装置の光源（ＬＥＤ）の配置と出射方向を示す図である。また、図１３は、本発明の第２の実施形態の照明装置及びこれを使った表示装置の光源（ＬＥＤ）の配置と出射方向の一実施例を示す図である。図１２及び図１３は、出射面８０１若しくは液晶パネル８（図２参照）側から背面側を見た導光板とＬＥＤ配置を簡単に示した図である。

　図１２においては、一辺から、ＬＥＤ２－１、ＬＥＤ２－２、ＬＥＤ２－３、・・・がタンデムに、対向する辺まで光を出射していた。
  しかし、図１３に示すように、第２の実施例は、対向する２辺それぞれに、ＬＥＤ２－１を実装した照明基板及び２－２を実装した照明基板を１本ずつ配置している。
  この結果、エリア制御においても、輝度ムラを小さくすることができる。
  なお、ＬＥＤを実装した照明基板をいずれか一辺に配置するようにしてもよい。

　図１４Ａ～図１４Ｃによって本発明の第３の実施例について説明する。図１４Ａは、実施例１で説明した図１０のモールドピン７０を通す照明基板穴９３０について説明するための図である。また図１４Ｂは、図２と同様に照明ユニット５の一構成例を示す断面図であって、図１４Ａの中央部の穴７０－１を説明するための図ある。また、図１４Ｃは、図２と同様に照明ユニット５の一構成例を示す断面図であって、図１４Ａの両端の穴７０－２を説明するための図ある。
照明基板１枚あたりに設ける照明基板穴の数は、長手方向（本実施例では、Ｘ方向）の中央部と両端部にそれぞれ１つの計３つである。また、照明基板１０上に設ける照明基板穴９３０－１及び９３０－２の個々の位置は、図１０によって説明したように、ＬＥＤによって算出される。
そして、中央部の照明基板穴９３０－１は、図１４Ｂに示すように、モールドピン７０の相当部分の直径とほぼ同じくらいの穴径とし、両端部分の照明基板穴９３０ー２は、温度変化や、基板製作上の誤差を吸収可能な、大きな穴径としている。両端部分の取付穴（照明基板穴）の穴径は、たとえば、中央部の穴径より３０％以上大きくするように設ける。

　その結果、中央部の照明基板穴９３０－１で位置出しすることで、中央位置から右端との穴と穴との距離、及び中心位置から左端との穴と穴との距離、の分しか位置ずれが無い。そのため、照明基板１０は、中央部の照明基板穴９３０－１で、モールドピン７０により、精度良く固定される。
また、両端部の照明基板穴９３０－２では、穴径がモールドピン７０の外径よりかなり大きいため、温度変化による照明基板１０と、導光板１と及び反射シート９２０との組み立て後の位置ずれに対応して、移動可能であるので、照明基板１０に機械的荷重が加えられず、そりや変形を抑制することができる。

　図１５によって本発明の第４の実施例について説明する。図１５は、本発明の導光板１の光出射面１１０側の概略構成を示す図である。図１５は、実施例１で説明した図８の減光パターンに、さらに減光パターン３１３を追加したものである。モールドピン７０を通す照明基板穴９３０について説明するための図である。
  溝部１０１には、ＬＥＤ２の出射面１０２と反対側の面１０９がある。この反対側の面１０９に、そのＬＥＤの下方に配置されたＬＥＤがある場合に、光が到達する。面１０９に到達した光は、面１０９で散乱し、出射面８０１方向に出射し、線状の光が漏れているように見える。すでに減光パターン３１２がある部分では、減光パターン３１２によって、この影響が小さいか無視できる。しかし、減光パターン３１０と減光パターン３１０との中間点では、このため、この部分では、出射面８０１に光スポットが発生する。
  そこで、本実施例では、この減光パターン３１０と減光パターン３１０との中間点にさらに減光パターン３０９を設けたものである。
  この結果、光スポットを低減し輝度ムラを好適に抑制するものである。

　上記実施例１～実施例４によれば、ＬＥＤと導光板の位置、特に、ＬＥＤの出射面と導光板の入射面との位置関係を正確に保持することが可能となり、その結果、光源からの光の利用効率を向上させて、高画質で輝度ムラが小さい照明装置及びこれを使った表示装置を実現できる。
また上記実施例１～実施例４によれば、照明装置の支持部材や位置決め部材が出射面からできるだけ見え難くすることが可能となりその結果、光源からの光の利用効率を向上させて、高画質で輝度ムラが小さい照明装置及びこれを使った表示装置を実現できる。

１：導光板、　２：ＬＥＤ、　３：ボス部品、　４：プリント基板、　５：照明ユニット、　６：表示装置、　７：照明装置、　８：液晶パネル、　１０：照明基板、　３０：減光パターン、　４０：導光パターン、　４１：微小ドット、　７０：モールドピン、　７１：前方爪、　７２：後方爪、　１０１：凹部（溝部）、　１０２：光入射面、　１０５：端部、　１１０：光出射面、　３１０：減光パターンの主部分、　３１１：出射側突起部分、　３１２：背面側突起部分、　３３０：ＬＥＤ２の光の出射方向、　４１０：レジスト層、　４２０、４２１：半田層、　４３０：銅箔層、　６１０：表示部、　６２０：スタンド、　７１０：矢印Ａ、　７２０：矢印Ｂ、　７２０：矢印Ｃ、　７６０：下シャーシ、　８１０：表示面、　９０１：拡散板、　９０２：プリズムシート、　９２０：反射シート、　９２１：ＬＥＤ穴、　９３０：照明基板穴、　９３１：反射シート穴、　９３２：導光抜穴。

Claims

　導光板と、複数の発光素子が一列に並んで実装された照明基板と、前記導光板に前記照明基板を取り付けて構成された照明ユニット、該照明ユニットの前面に設けた拡散板、及び前記照明ユニット及び前記拡散板を固定する下シャーシと、を少なくとも含む照明装置において、
　前記導光板は、光の出射面と反対側に、前記照明基板に実装された複数の発光素子が収納される溝部を有し、
　前記照明基板は、さらに位置決め部品を実装し、
　前記導光板の前記溝部に、前記照明基板の前記位置決め部品を嵌合して前記導光板に前記照明基板を取り付けたことを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記照明基板への位置決め部品の取り付けが、半田付けによりなされることを特徴とする照明装置。
　請求項３記載の照明装置において、前記照明基板への発光素子と位置決め部品の取り付けの双方が半田付けによりなされることを特徴とする照明装置。
　請求項３または請求項４のいずれかに記載の照明装置において、前記照明基板においては、レジスト面が設けられており、半田付けの範囲はレジストの設けられていない部分で実施されていることを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記位置決め部品と嵌合される前記溝部の片面を、前記発光素子の光が前記導光板に入射する入射面としたことを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記溝部に嵌合される前記位置決め部品は、前記導光板の出射面側に非貫通であり、導光板の厚み方向の高さを保持可能であることを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記位置決め部品は、前記照明基板の横方向の端部より前記照明基板の全長の略１／４～１／８の間に設けたことを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記照明基板と前記導光板とを保持するための取付穴が、前記導光板、前記照明基板及び前記下シャーシに設けられ、前記照明基板に設けられた取付穴は、中央部の穴径に対して他の穴径が３０％以上大きく設けたことを特徴とする照明装置。
　請求項９記載の照明装置において、前記取付穴は、前記発光素子の光が入射面より前記導光板に入射して前進する方向にあり、隣接する２つの前記発光素子からの出射光束の半値範囲の交点付近若しくは個の交点より前記前進する方向の前方にあることを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記溝部は前記導光板に複数設けられ、該複数設けられた溝部は、１枚の前記導光板の対向する２辺にそれぞれ１本ずつ設け、該溝部それぞれに前記照明基板を取り付けたことを特徴とする照明装置。
　請求項１記載の照明装置において、前記溝部は前記導光板に複数設けられ、該複数設けられた溝部は、１枚の前記導光板の１辺に１本設け、該溝部に前記照明基板を取り付けたことを特徴とする照明装置。
　請求項１１記載の照明装置において、前記対向する２辺の溝部にそれぞれ取り付けた前記照明基板の前記発光素子の光の出射方向は、互いに対向する方向としたことを特徴とする照明装置。
　請求項３記載の照明装置において、前記溝部の前記入射面と反対側の面の直上の出射面付近に、減光パターンを設けたことを特徴とする照明装置。
　液晶パネルと、請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の照明装置を用いたことを特徴とする表示装置。