WO2013069553A1 - 照明装置およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

Abstract

　放熱性を向上させながら、被照明部材の輝度ムラ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、複数の発光素子（１１）が実装される実装面（１２ａ）を有する実装基板（１２）と、実装基板の実装面とは反対側の取付面（１２ｂ）が取り付けられる放熱部材（１３）と、を備える。放熱部材にはネジ（５０）が挿入される貫通穴（１３ｃ）が形成されており、実装基板の取付面には、実装基板を貫通しない深さを有するとともにネジが取り付けられるネジ穴（１２ｃ）が形成されている。

Description

照明装置およびそれを備えた表示装置

　この発明は、照明装置およびそれを備えた表示装置に関し、特に、発光素子が実装される実装基板を含む照明装置およびそれを備えた表示装置に関する。

　液晶表示装置（表示装置）は、表示パネル（被照明部材）が非発光型なので、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）が搭載される。このようなバックライト装置として、複数のＬＥＤ（発光素子）と、ＬＥＤが実装される実装基板と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、バックライト装置（照明装置）を備えた液晶表示装置が開示されている。このバックライト装置は、複数のＬＥＤ（発光素子）と、複数のＬＥＤが実装された光源基板（実装基板）と、ＬＥＤからの光が入射される導光板とを含んでいる。導光板は、最も広い面であるとともに液晶パネル側に設けられた光出射面と、光出射面に対して交差して設けられるとともにＬＥＤからの光が入射される一側面（光入射側面）とを含んでいる。光入射側面には凹部が形成されており、凹部内にＬＥＤが配置された状態で光源基板が光入射側面に取り付けられている。

　上記特許文献１に記載されたバックライト装置と同様構造のバックライト装置であって、従来使用されたものの一例を図８および図９を参照して説明する。表示装置１００１は図８に示すように、液晶パネル（被照明部材）１００２と、液晶パネル１００２を照明するバックライト装置（照明装置）１０１０とを備えている。バックライト装置１０１０は、複数のＬＥＤ（発光素子）１０１１と、複数のＬＥＤ１０１１が実装された実装基板１０１２と、実装基板１０１２が取り付けられる放熱部材１０１３と、ＬＥＤ１０１１からの光が入射される導光板１０１４と、これらを収納するシャーシ１０１５とを含んでいる。

　導光板１０１４は図８および図９に示すように、最も広い面であるとともに液晶パネル１００２側に設けられた光出射面１０１４ａと、光出射面１０１４ａに対して交差して設けられるとともにＬＥＤ１０１１からの光が入射される光入射側面１０１４ｂとを有する。

　図９に示すように、実装基板１０１２にはネジ１０５０が挿入される貫通穴１０１２ａが形成されている。この貫通穴１０１２ａは、実装基板１０１２のうちのＬＥＤ１０１１が実装されない領域に形成されている。放熱部材１０１３にはネジ１０５０が取り付けられるネジ穴１０１３ａが形成されている。そして、実装基板１０１２はネジ１０５０を用いて放熱部材１０１３に取り付けられている。ネジ１０５０は導光板１０１４側から実装基板１０１２の貫通穴１０１２ａに挿入されており、ネジ１０５０のネジ頭は導光板１０１４側に露出している。

　この表示装置１００１では、ＬＥＤ１０１１で発生した熱は実装基板１０１２を介して放熱部材１０１３に放熱される。これにより、ＬＥＤ１０１１や導光板１０１４などが高温になるのを抑制することが可能である。

特開２００８－５３０１３号公報

　しかしながら、従来の表示装置１００１では、ネジ１０５０の正面部分が画面（被照明部材）上で暗く見えるので、画面に輝度ムラが発生するという問題点がある。具体的には、ＬＥＤ１０１１同士の間にネジ１０５０を配置しているので、ネジ１０５０近傍におけるＬＥＤ１０１１の配置間隔が大きくなる。また、ＬＥＤ１０１１から出射した光の一部は、導光板１０１４の光入射側面１０１４ｂで反射され、反射率の低いネジ１０５０で吸収される。このため、ネジ１０５０の正面部分（導光板１０１４の周縁部においてネジ１０５０のネジ頭に対向する部分）が他の部分に比べて画面上で暗く見え、画面に輝度ムラが発生する。

　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、放熱性を向上させながら、被照明部材の輝度ムラを抑制することが可能な照明装置およびそれを備えた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、被照明部材を照明する照明装置であって、複数の発光素子と、複数の発光素子が実装される実装面を有する実装基板と、実装基板の実装面とは反対側の取付面が取り付けられる放熱部材と、を備え、放熱部材にはネジが挿入される貫通穴が形成されており、実装基板の取付面には、実装基板を貫通しない深さを有するとともにネジが取り付けられるネジ穴が形成されている。

　この照明装置では、上記のように、実装基板が取り付けられる放熱部材を設けることによって、発光素子で発生した熱を実装基板を介して放熱部材に放熱させることができるので、照明装置の放熱性を向上させることができる。

　また、上記のように、放熱部材には、ネジが挿入される貫通穴が形成されており、実装基板の取付面には、実装基板を貫通しない深さを有するとともにネジが取り付けられるネジ穴が形成されている。これにより、放熱部材の貫通穴を介してネジを実装基板のネジ穴に取り付けた状態で、ネジは導光板や拡散板側に露出しない。このため、発光素子同士の間にネジを配置する必要がないので、発光素子の配置間隔が大きくなるのを抑制することができる。また、発光素子から出射して導光板や拡散板などの表面で反射された光がネジにより吸収されるのを防止することができる。その結果、ネジの正面部分が他の部分に比べて被照明部材上で暗く見えるのを防止することができるので、被照明部材に輝度ムラが発生するのを抑制することができる。

　また、実装基板を貫通しないようにネジ穴を形成することによって、実装基板の実装面に形成する配線パターンを、ネジ穴を避けるように設計する必要がない。これにより、配線パターンの設計自由度や発光素子の配置ピッチの設計自由度を大幅に向上させることができる。

　上記照明装置において、好ましくは、発光素子から出射した光が入射される導光板をさらに備える。

　上記照明装置において、被照明部材の背面側にレンズシートを配置した場合に、被照明部材上の明暗が視認されやすくなり、被照明部材に輝度ムラが発生しやすくなる。このため、被照明部材の背面側にレンズシートが配置されている場合に、本発明は特に有効である。

　上記照明装置において、好ましくは、複数の発光素子は所定の方向に沿って等ピッチで配置されている。このように構成すれば、被照明部材に輝度ムラが発生するのをより抑制することができる。なお、従来のようにネジが導光板側に露出した構造では、ネジを避けるように発光素子を配置する必要があるため、複数の発光素子を等ピッチで配置できない場合が多い。

　上記照明装置において、好ましくは、ネジ穴は、実装基板の取付面のうちの発光素子の真裏の位置に形成されている。このように構成すれば、発光素子とネジとの距離が近くなるので、ネジの熱伝導性により、放熱性をより向上させることができる。

　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。このように構成すれば、放熱性を向上させながら、表示パネル（被照明部材）の輝度ムラを抑制することが可能な表示装置を得ることができる。

　以上のように、本発明によれば、放熱性を向上させながら、被照明部材の輝度ムラを抑制することが可能な照明装置およびそれを備えた表示装置を容易に得ることができる。

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。 図１に示した本発明の第１実施形態の発光素子および実装基板周辺の構造を表示パネル側から示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の発光素子および実装基板の構造を示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の放熱部材の構造を示した断面図である。 本発明の第２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３実施形態の表示装置の構造を示した断面図である。 図６に示した本発明の第３実施形態の発光素子および実装基板周辺の構造を示した断面図である。 従来の表示装置の一例の構造を示した断面図である。 図８に示した従来の表示装置の発光素子および実装基板周辺の構造を表示パネル側から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４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など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（被照明部材）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とを備えている。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、複数の発光素子１１と、複数の発光素子１１が実装された実装基板１２と、実装基板１２が取り付けられる金属製の放熱部材１３と、発光素子１１からの光を導く導光板１４と、これらを収納する金属製のシャーシ１５とを含んでいる。

　複数の発光素子１１は図２に示すように、導光板１４の光入射側面１４ｃに対向配置されている。言い換えると、複数の発光素子１１は導光板１４の１辺に沿って配置されている。また、複数の発光素子１１は光入射側面１４ｃに沿って等ピッチで配列されている。発光素子１１は例えばＬＥＤにより構成されており、白色光を出射する。

　導光板１４は図１に示すように、平板状に形成されている。導光板１４は、最も広い面であるとともに表示パネル２に向かって面状光を出射する光出射面１４ａと、光出射面１４ａとは反対側に設けられた背面１４ｂと、発光素子１１からの光が入射される光入射側面１４ｃと、３つの側面１４ｄとを有する。導光板１４は、光入射側面１４ｃ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に向かって面状光を出射する機能を有する。

　導光板１４の背面１４ｂには、光入射側面１４ｃに入射した光の進行方向を変更して、光を光出射面１４ａから表示パネル２側に出射させる多数の散乱ドットなど（図示せず）が形成されている。

　実装基板１２は図２および図３に示すように、複数の発光素子１１が実装される実装面１２ａと、実装面１２ａとは反対側に配置される取付面１２ｂとを含む。実装基板１２の実装面１２ａには、発光素子１１に電力を供給する配線パターン（図示せず）が形成されている。

　実装基板１２の取付面（放熱部材１３側の面）１２ｂには、実装基板１２を貫通しない深さを有するとともに金属製のネジ５０が取り付けられる複数のネジ穴１２ｃが形成されている。また、ネジ穴１２ｃは実装基板１２に等ピッチで形成されている。ネジ穴１２ｃの配置ピッチは発光素子１１の配置ピッチと同じであってもよいし、異なっていてもよい。すなわち、ネジ穴１２ｃの配置ピッチは発光素子１１の配置ピッチに関係なく設定されている。複数のネジ穴１２ｃのうちの少なくとも一部は、実装基板１２の取付面１２ｂのうちの発光素子１１の真裏の位置に形成されている。

　放熱部材１３は図１に示すように、金属板を折り曲げることにより形成されており、Ｌ字状の断面を有する。放熱部材１３は、実装基板１２が取り付けられる取付部１３ａと、取付部１３ａに繋がるとともにシャーシ１５に固定される固定部１３ｂとを含んでいる。固定部１３ｂは図示しないネジなどの固定部材を用いてシャーシ１５に固定されている。

　放熱部材１３の取付部１３ａには図２および図４に示すように、ネジ５０が挿入される複数の貫通穴１３ｃが形成されている。この貫通穴１３ｃは実装基板１２のネジ穴１２ｃに対応する位置に形成されている。そして、貫通穴１３ｃを介してネジ５０を実装基板１２のネジ穴１２ｃに取り付けることにより、実装基板１２は放熱部材１３に取り付けられている。なお、ネジ５０は実装基板１２から導光板１４側に露出していない。

　この表示装置１では、発光素子１１で発生した熱は実装基板１２を介して放熱部材１３やシャーシ１５に放熱される。これにより、発光素子１１や導光板１４が高温になるのを抑制することが可能である。

　本実施形態では、上記のように、実装基板１２が取り付けられる放熱部材１３を設けることによって、発光素子１１で発生した熱を実装基板１２を介して放熱部材１３やシャーシ１５に放熱させることができるので、照明装置１０の放熱性を向上させることができる。

　また、上記のように、放熱部材１３にはネジ５０が挿入される貫通穴１３ｃが形成されており、実装基板１２の取付面１２ｂには実装基板１２を貫通しない深さを有するとともにネジ５０が取り付けられるネジ穴１２ｃが形成されている。これにより、放熱部材１３の貫通穴１３ｃを介してネジ５０を実装基板１２のネジ穴１２ｃに取り付けた状態で、ネジ５０は導光板１４側に露出しない。このため、発光素子１１同士の間にネジ５０を配置する必要がないので、発光素子１１の配置間隔が大きくなるのを抑制することができる。また、発光素子１１から出射して導光板１４の光入射側面１４ｃで反射された光がネジ５０により吸収されるのを防止することができる。その結果、ネジ５０の正面部分が他の部分に比べて表示パネル２上で暗く見えるのを防止することができるので、表示パネル２に輝度ムラが発生するのを抑制することができる。

　また、実装基板１２を貫通しないようにネジ穴１２ｃを形成することによって、実装基板１２の実装面１２ａに形成する配線パターンを、ネジ穴１２ｃを避けるように設計する必要がない。これにより、配線パターンの設計自由度や発光素子１１の配置ピッチの設計自由度を大幅に向上させることができる。

　また、ネジ５０は導光板１４側に露出しないので、ネジ５０が導光板１４に接触するのを防止することができる。これにより、導光板１４の表面が傷つくのを抑制することができる。

　また、上記のように、複数の発光素子１１は所定の方向（光入射側面１４ｃの延びる方向）に沿って等ピッチで配置されている。これにより、表示パネル２に輝度ムラが発生するのをより抑制することができる。なお、従来のようにネジが導光板側に露出した構造では、ネジを避けるように発光素子を配置する必要があるため、複数の発光素子を等ピッチで配置できない場合が多い。

　また、上記のように、ネジ穴１２ｃの少なくとも一部は、実装基板１２の取付面１２ｂのうちの発光素子１１の真裏の位置に形成されている。これにより、発光素子１１とネジ５０との距離が近くなるので、ネジ５０の熱伝導性により、放熱性をより向上させることができる。

（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態の表示装置では図５に示すように、表示パネル２の背面側（表示パネル２の背面と導光板１４の光出射面１４ａとの間）に複数の光学シート１６が配置されている。複数の光学シート１６は複数のレンズが形成されたレンズシートを含んでおり、導光板１４からの光を所定の視野角に集光する機能を有する。なお、複数の光学シート１６はレンズシート以外に、例えば拡散シートおよびプリズムシートなどを含んでいる。

　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、表示パネル２の背面側にレンズシート（光学シート１６）が配置されている。表示パネル２の背面側にレンズシート（光学シート１６）を配置した場合、表示パネル２上の明暗が視認されやすくなり、表示パネル２に輝度ムラが発生しやすくなる。このため、表示パネル２の背面側にレンズシート（光学シート１６）が配置されている場合に、本発明は特に有効である。

　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。

（第３実施形態）
　この第３実施形態では図６および図７を参照して、上記第１および第２実施形態とは異なり、照明装置１１０が直下型のバックライト装置である場合について説明する。

　第３実施形態の表示装置１０１では図６に示すように、照明装置１１０は、複数の発光素子１１と、実装基板１２と、表示パネル２の背面側（表示パネル２と発光素子１１との間）に配置される拡散板１１１および複数の光学シート１６と、これらを収納する金属製のシャーシ１１５（放熱部材）とを含んでいる。

　シャーシ１１５には図７に示すように、ネジ５０が挿入される複数の貫通穴１１５ａが形成されている。この貫通穴１１５ａは実装基板１２のネジ穴１２ｃに対応する位置に形成されている。そして、ネジ５０を用いて、実装基板１２の取付面１２ｂがシャーシ１１５に取り付けられている。なお、ネジ５０は実装基板１２から拡散板１１１側に露出していない。

　この表示装置１０１では、発光素子１１で発生した熱は実装基板１２を介してシャーシ１１５に放熱され、シャーシ１１５が放熱部材として機能する。

　第３実施形態のその他の構造は、上記第１および第２実施形態と同様である。

　本実施形態では、上記のように、発光素子１１で発生した熱を実装基板１２を介してシャーシ１１５に放熱させることができるので、照明装置１１０の放熱性を向上させることができる。

　また、上記のように、シャーシ１１５の貫通穴１１５ａを介してネジ５０を実装基板１２のネジ穴１２ｃに取り付けた状態で、ネジ５０は拡散板１１１側に露出しない。このため、発光素子１１同士の間にネジ５０を配置する必要がないので、発光素子１１の配置間隔が大きくなるのを抑制することができる。また、発光素子１１から出射して拡散板１１１の表面で反射された光がネジ５０により吸収されるのを防止することができる。その結果、ネジ５０の正面部分（真上の部分）が他の部分に比べて表示パネル２上で暗く見えるのを防止することができるので、表示パネル２に輝度ムラが発生するのを抑制することができる。

　また、ネジ５０は拡散板１１１側に露出しないので、ネジ５０が拡散板１１１に接触するのを防止することができる。これにより、拡散板１１１の表面が傷つくのを抑制することができる。

　第３実施形態のその他の効果は、上記第１および第２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、複数の発光素子を導光板の１辺に沿って配置させる例について示したが、本発明はこれに限らず、複数の発光素子を導光板の２辺または４辺に沿って配置させてもよい。

　また、上記第３実施形態では、照明装置が直下型のバックライト装置である場合に、表示パネルの背面側にレンズシートなどの光学シートを設けた例について示したが、本発明はこれに限らない。光学シートは必要に応じて設けられるものであるので、照明装置が直下型のバックライト装置である場合に、表示パネルの背面側にレンズシートを設けなくてもよい。

　また、上記第１および第２実施形態では、照明装置がエッジライト型のバックライト装置である場合に、実装基板を放熱部材に取り付け、放熱部材をシャーシ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。照明装置がエッジライト型のバックライト装置である場合に、上記第３実施形態と同様、実装基板を直接シャーシに取り付け、シャーシを放熱部材として機能させてもよい。逆に、照明装置が直下型のバックライト装置である場合に、実装基板を放熱部材に取り付け、放熱部材をシャーシに固定しても当然よい。

　また、上記実施形態では、シャーシの内側に通常配置される反射シートを省略して説明したが、シャーシの内側に反射シートを設けることが好ましい。このように構成すれば、光の利用効率を容易に向上させることができる。

　また、上述した実施形態および変形例の構成を適宜組み合わせて得られる構成についても、本発明の技術的範囲に含まれる。

　１、１０１　表示装置
　２　表示パネル（被照明部材）
　１０、１１０　照明装置
　１１　発光素子
　１２　実装基板
　１２ａ　実装面
　１２ｂ　取付面
　１２ｃ　ネジ穴
　１３　放熱部材
　１３ｃ　貫通穴
　１４　導光板
　１６　光学シート（レンズシート）
　５０　ネジ
　１１５　シャーシ（放熱部材）
　１１５ａ　貫通穴

Claims (6)

1. 　被照明部材を照明する照明装置であって、
   　複数の発光素子と、
   　前記複数の発光素子が実装される実装面を有する実装基板と、
   　前記実装基板の前記実装面とは反対側の取付面が取り付けられる放熱部材と、
   　を備え、
   　前記放熱部材には、ネジが挿入される貫通穴が形成されており、
   　前記実装基板の前記取付面には、前記実装基板を貫通しない深さを有するとともに前記ネジが取り付けられるネジ穴が形成されていることを特徴とする照明装置。
2. 　前記発光素子から出射した光が入射される導光板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 　前記被照明部材の背面側に配置されるレンズシートをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 　前記複数の発光素子は所定の方向に沿って等ピッチで配置されてい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。
5. 　前記ネジ穴は、前記実装基板の前記取付面のうちの前記発光素子の真裏の位置に形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 　請求項１～５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。

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