JP5848631B2 - 照明装置およびそれを備えた表示装置 - Google Patents

Description

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、反射シート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から出射した光を表示パネル側に反射する反射シートとを備えた直下型のバックライト装置が知られている。

図７は、複数のＬＥＤおよび反射シートを含む直下型のバックライト装置を備えた従来の表示装置の構造の一例を概略的に示した断面図である。図８および図９は、図７に示した従来の表示装置のＬＥＤ周辺の構造を示した断面図である。表示装置１００１は図７に示すように、液晶表示パネル１００２と、液晶表示パネル１００２を照明するバックライト装置１０１０とを備えている。バックライト装置１０１０は、複数のＬＥＤ１０１１と、複数のＬＥＤ１０１１が実装される実装基板１０１２と、ＬＥＤ１０１１から出射した光を拡散する複数の拡散レンズ１０１３と、ＬＥＤ１０１１から出射した光を液晶表示パネル１００２側に反射する反射シート１０１４と、拡散レンズ１０１３の前方（液晶表示パネル１００２側）に配置された拡散板１０１５および複数の光学シート１０１６と、ＬＥＤ１０１１および実装基板１０１２などを収納するシャーシ１０１７とを含んでいる。

拡散レンズ１０１３は図８に示すように、ＬＥＤ１０１１上を覆うように実装基板１０１２に固定されている。反射シート１０１４は、拡散レンズ１０１３が内部に配置される貫通穴１０１４ａを有するとともに、実装基板１０１２上に配置されている。また、反射シート１０１４はリベット１０２０または図示しない接着層（両面テープなど）を用いて実装基板１０１２に固定される。

リベット１０２０を用いる場合、リベット１０２０は照明光の妨げにならないようにＬＥＤ１０１１から離れた位置に配置されることが多い。このため、図９に示すように、ＬＥＤ１０１１周辺では、反射シート１０１４が実装基板１０１２から浮く場合がある。この場合、ＬＥＤ１０１１から出射した光の一部が反射シート１０１４下に入り込むことによって、輝度ムラが生じやすくなるとともに光のロスが発生する、という不都合がある。

上記不都合を改善するために、拡散レンズにより反射シートの浮きを抑制する照明装置が提案されている（例えば特許文献１および２参照）。

特許文献１には、複数の発光ダイオード（発光素子）と、複数の発光ダイオードが実装される発光ダイオード基板（実装基板）と、発光ダイオードから出射した光を拡散する拡散レンズと、拡散レンズが内部に配置される貫通孔（貫通穴）を有するとともに、発光ダイオード基板上に配置される反射シートとを備えた光源装置（照明装置）が開示されている。

拡散レンズは、発光ダイオードから出射した光を拡散するレンズ部と、レンズ部から発光ダイオード基板側に突出して発光ダイオード基板に固定される位置決め突起（固定部）とを含む。レンズ部には、発光ダイオード基板の面と平行に突出する凸部が形成されている。この凸部は、発光ダイオード基板との間で反射シートを挟み込み、反射シートの浮きを抑制する。

特許文献１の光源装置では、拡散レンズにより反射シートの浮きを抑えるので、発光ダイオード周辺において反射シートが発光ダイオード基板から浮くのをある程度抑制することが可能である。このため、発光ダイオードから出射した光が反射シート下に入り込むのをある程度抑制することが可能であり、輝度ムラや光のロスをある程度抑制することが可能である。

特許文献２には、複数の発光素子と、複数の発光素子が実装される基板（実装基板）と、発光素子から出射した光を拡散する光束制御部材（拡散レンズ）と、基板上に配置される反射シートとを備えた発光装置（照明装置）が開示されている。

光束制御部材は、発光素子から出射した光を拡散するレンズ部と、レンズ部から基板側に突出する３本の支持脚とを含む。２本の支持脚は基板に固定される。残り１本の支持脚は、２本の支持脚よりも短く形成されているとともに、反射シート上に配置される。この１本の支持脚は、基板との間で反射シートを挟み込み、反射シートの浮きを抑制する。

特開２０１１−３５３５号公報 特開２０１１−８６５６９号公報

しかしながら、特許文献１では、反射シートの浮きを抑える凸部が拡散レンズのレンズ部に設けられているので、発光ダイオード基板から反射シートの浮きを抑える部分（凸部）までの距離が長くなる。このため、反射シートと反射シートの浮きを抑える部分（凸部）との隙間が大きくなるので、反射シートの浮きを十分に抑えることが困難であるという問題点がある。

特許文献２の発光装置では、光束制御部材の支持脚により反射シートの浮きを抑える。このため、レンズ部により反射シートの浮きを抑える場合（特許文献１の場合）に比べて、基板から反射シートの浮きを抑える部分（１本の支持脚）までの距離を短くすることが可能である。これにより、反射シートと反射シートの浮きを抑える部分（１本の支持脚）との隙間を小さくすることが可能である。このため、発光素子周辺において反射シートが基板から浮くのをより抑制することが可能である。これにより、発光素子から出射した光が反射シート下に入り込むのをより抑制することが可能であり、輝度ムラや光のロスをより抑制することが可能である。

しかしながら、特許文献２では、１本の支持脚は基板に固定されないので、拡散レンズの固定が不安定になるという問題点がある。また、特許文献２では、反射シートを基板上に配置した後で拡散レンズを固定する必要がある。このため、拡散レンズを固定するまで反射シートを接着層などにより基板に固定する必要があるので、製造工程が煩雑になる。また、例えば実装基板をリワークする場合、反射シートを取り外す前に全ての拡散レンズを取り外す必要があるので、実装基板等のリワークが困難である。

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、拡散レンズの固定が不安定になるのを抑制しながら、発光素子周辺における反射シートの浮きを抑え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、発光素子と、発光素子が実装される実装基板と、発光素子の光出射側を覆うように配置され、発光素子から出射した光を拡散する拡散レンズと、拡散レンズが内部に配置される貫通穴を有するとともに、実装基板上に配置される反射シートと、を備え、拡散レンズは、発光素子から出射した光を拡散するレンズ部と、レンズ部から実装基板側に突出して実装基板に固定される固定部とを含み、固定部には、実装基板との間で反射シートを挟み込む係合部が形成されている。

この照明装置では、上記のように、拡散レンズはレンズ部と固定部とを含み、固定部には、実装基板との間で反射シートを挟み込む係合部が形成されている。すなわち、拡散レンズにより反射シートの浮きを抑える。これにより、発光素子周辺において反射シートが実装基板から浮くのを抑制することができる。また、拡散レンズの固定部に形成した係合部により反射シートの浮きを抑えるので、拡散レンズのレンズ部により反射シートの浮きを抑える場合に比べて、実装基板から反射シートの浮きを抑える部分（固定部の係合部）までの距離を短くすることができる。これにより、反射シートと反射シートの浮きを抑える部分（固定部の係合部）との隙間を十分に小さくすることができる。このため、発光素子周辺において反射シートが実装基板から浮くのを十分に抑制することができる。その結果、発光素子から出射した光が反射シート下に入り込むのを十分に抑制することができるので、輝度ムラや光のロスを十分に抑制することができる。

また、上記のように、実装基板に固定される固定部に、反射シートの浮きを抑える係合部を形成する。これにより、拡散レンズの固定が不安定になるのを防止しながら、反射シートの浮きを抑制することができる。

また、上記のように、反射シートに、拡散レンズが内部に配置される貫通穴を設け、固定部に、実装基板との間で反射シートを挟み込む係合部を形成する。これにより、拡散レンズを実装基板に固定した後で反射シートを実装基板上に配置して係合部に係合させることができる。このため、反射シートを接着層などにより実装基板に固定する必要がないので、製造工程が煩雑になるのを抑制することができる。また、例えば実装基板をリワークする場合、拡散レンズを取り外すことなく反射シートを取り外すことができるので、実装基板等のリワークを容易に行うことができる。

上記照明装置において、好ましくは、係合部は凹状に形成されている。このように構成すれば、反射シートの貫通穴が大きくなるのを抑制することができるので、光のロスが増加するのを抑制することができる。なお、特許文献１のように実装基板の面と平行に突出する凸部を拡散レンズに設けた場合、反射シートの貫通穴を大きく形成する必要があるので、光のロスが増加する。

上記照明装置において、好ましくは、係合部は、反射シートの貫通穴の内面に係合する第１係合面と、反射シートの実装基板とは反対側の面に係合する第２係合面とを含む。このように構成すれば、反射シートの面方向（面と平行な方向）への移動と厚み方向への移動（反射シートの浮き）とを、係合部により規制することができる。

上記照明装置において、好ましくは、拡散レンズは複数設けられ、拡散レンズの各々には、同一方向側の部分に係合部が設けられている。このように構成すれば、反射シートを実装基板上に配置して所定の方向（係合部が形成される方向とは反対側）にスライドさせることにより、反射シートを各係合部に容易に係合させることができる。

この場合、好ましくは、拡散レンズは複数の固定部を含み、係合部は全ての固定部に形成されている。このように構成すれば、拡散レンズを実装基板に固定する際に拡散レンズの向き（取付方向）を揃える必要がなくなるので、拡散レンズの取付作業性を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、照明装置からの光を利用して表示を行う表示パネルとを備える。このように構成すれば、拡散レンズの固定が不安定になるのを抑制しながら、発光素子周辺における反射シートの浮きを抑え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、拡散レンズの固定が不安定になるのを抑制しながら、発光素子周辺における反射シートの浮きを抑え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実施形態の照明装置を備えた表示装置の構造を概略的に示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の照明装置の拡散レンズ周辺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実施形態の照明装置の拡散レンズおよび発光素子の構造を示した拡大断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の照明装置の反射シートを実装基板上に配置した状態を示した断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態の照明装置の反射シートをスライドさせた状態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態の拡散レンズの構造を示した拡大断面図である。 複数のＬＥＤおよび反射シートを含む直下型のバックライト装置を備えた従来の表示装置の構造の一例を概略的に示した断面図である。 図７に示した従来の表示装置の拡散レンズ周辺の構造を示した断面図である。 図７に示した従来の表示装置の拡散レンズ周辺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実施形態による照明装置１０を備えた表示装置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。

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からの光を利用して画像を表示する。

照明装置１０は直下型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、発光素子１１の光出射側（表示パネル２側）を覆うように配置された複数の拡散レンズ１３と、実装基板１２上に配置された反射シート１４と、発光素子１１および拡散レンズ１３を覆うように配置された拡散板１５と、拡散板１５の前面（表示パネル２側の面）上に配置された複数の光学シート１６と、発光素子１１や実装基板１２を収納するシャーシ１７とを含んでいる。

複数の発光素子１１はマトリクス状に配置されている。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。

反射シート１４には図２に示すように、拡散レンズ１３が内部に配置される貫通穴１４ａが複数形成されている。反射シート１４は、発光素子１１から出射した光を表示パネル２側に反射する機能を有する。

拡散レンズ１３は、光を透過する材料（例えば樹脂やガラス）により形成されており、発光素子１１からの光を拡散して表示パネル２側に透過する機能を有する。拡散レンズ１３は、発光素子１１を覆うように配置されているとともに、１つの発光素子１１に対して１つずつ設けられている。拡散レンズ１３は実装基板１２の所定の位置に固定されている。

拡散レンズ１３は図３に示すように、発光素子１１から出射した光を拡散するレンズ部１３ａと、レンズ部１３ａから実装基板１２側に突出する複数（例えば３個）の固定部１３ｂとを含む。レンズ部１３ａは発光素子１１から出射した光が入射される凹状の光入射面１３ｃと、光を出射する光出射面１３ｄとを含む。なお、図では光出射面１３ｄが略半球面状に形成される例について示しているが、光出射面１３ｄは例えば凸形状と凹形状とを組み合わせたような他の形状に形成されていてもよい。

固定部１３ｂは例えば円柱形状に形成されているとともに、平面的に見てレンズ部１３ａの輪郭からはみ出さないように形成されている。固定部１３ｂは拡散レンズ１３に例えば３個ずつ設けられており、レンズ部１３ａの中心に対して１２０度間隔で配置されている。

固定部１３ｂは例えば接着層（図示せず）を用いて実装基板１２に固定される。本実施形態では各拡散レンズ１３において、複数（例えば３個）の固定部１３ｂのうちの１個に、凹状の係合部１３ｅが形成されている。係合部１３ｅは反射シート１４の貫通穴１４ａの内面に係合する係合面１３ｆ（第１係合面）と、反射シート１４の前面（実装基板１２とは反対側の面）に係合する係合面１３ｇ（第２係合面）とを含んでいる。これにより、係合部１３ｅは実装基板１２との間で反射シート１４を挟み込むとともに、反射シート１４の貫通穴１４ａに係合する。

また、図２に示すように、複数の拡散レンズ１３が実装基板１２に固定された状態において、係合部１３ｅの各々は、拡散レンズ１３の同一方向側の部分（図では右側の部分）に設けられている。照明装置１０の組立工程では、実装基板１２に発光素子１１が実装された後、実装基板１２に拡散レンズ１３が固定される。このとき、各係合部１３ｅが同一方向（図では右側）を向くように、拡散レンズ１３の向き（取付方向）が揃えられる。そして、図４に示すように、反射シート１４が実装基板１２上に配置される。その後、反射シート１４が前記同一方向とは反対側（図では左側）にスライドされることによって、図５に示すように拡散レンズ１３の係合部１３ｅに反射シート１４の貫通穴１４ａが係合する。これにより、反射シート１４の前記同一方向とは反対側（図では左側）への移動と表示パネル２側への移動（反射シート１４の浮き）とが規制される。

図１に示すように、拡散板１５は樹脂製の板状部材からなっているとともに、シャーシ１７の表示パネル２側の開口を塞いでいる。また、拡散板１５は拡散レンズ１３からの光を拡散して表示パネル２側に透過する機能を有する。拡散板１５の背面は複数の支持ピン（図示せず）により支持されていてもよい。支持ピンは例えばシャーシ１７に固定されていてもよい。反射シート１４には、支持ピンを挿入するための挿入穴（図示せず）が設けられていてもよい。

複数の光学シート１６は拡散板１５よりも薄い樹脂製のシート状部材からなっており、拡散板１５の表示パネル２側に配置されている。光学シート１６は拡散板１５を透過した光の拡散や集光などを行う。なお、使用する光学シート１６の種類は用途に応じて変更可能である。

本実施形態では、上記のように、拡散レンズ１３には、実装基板１２との間で反射シート１４を挟み込む係合部１３ｅが形成されている。すなわち、拡散レンズ１３に設けられた係合部１３ｅにより反射シート１４の浮きを抑えるので、発光素子１１周辺において反射シート１４が実装基板１２から浮くのを抑制することができる。また、拡散レンズ１３の固定部１３ｂに設けられた係合部１３ｅにより反射シート１４の浮きを抑えるので、拡散レンズ１３のレンズ部１３ａにより反射シート１４の浮きを抑える場合に比べて、実装基板１２から反射シート１４の浮きを抑える部分（固定部１３ｂの係合面１３ｇ）までの距離を短くすることができる。これにより、反射シート１４と反射シート１４の浮きを抑える部分（固定部１３ｂの係合面１３ｇ）との隙間を十分に小さくすることができる。このため、発光素子１１周辺において反射シート１４が実装基板１２から浮くのを十分に抑制することができる。その結果、発光素子１１から出射した光が反射シート１４下に入り込むのを十分に抑制することができるので、輝度ムラや光のロスを十分に抑制することができる。

また、上記のように、実装基板１２に固定される固定部１３ｂに、反射シート１４の浮きを抑える係合部１３ｅを形成することによって、拡散レンズ１３の固定が不安定になるのを防止しながら、反射シート１４の浮きを抑制することができる。

また、上記のように、反射シート１４に、拡散レンズ１３が内部に配置される貫通穴１４ａを設け、固定部１３ｂに、実装基板１２との間で反射シート１４を挟み込む係合部１３ｅを形成する。これにより、拡散レンズ１３を実装基板１２に固定した後で反射シート１４を実装基板１２上に配置して係合部１３ｅに係合させることができる。このため、反射シート１４を接着層などにより実装基板１２に固定する必要がないので、製造工程が煩雑になるのを抑制することができる。また、例えば実装基板１２をリワークする場合、拡散レンズ１３を取り外すことなく反射シート１４を取り外すことができるので、実装基板１２等のリワークを容易に行うことができる。

また、上記のように、係合部１３ｅは凹状に形成されている。これにより、反射シート１４の貫通穴１４ａが大きくなるのを抑制することができるので、光のロスが増加するのを抑制することができる。なお、特許文献１のように実装基板の面と平行に突出する凸部を拡散レンズに設けた場合、反射シートの貫通穴を大きく形成する必要があるので、光のロスが増加する。

また、上記のように、係合部１３ｅは、反射シート１４の貫通穴１４ａの内面に係合する係合面１３ｆと、反射シート１４の前面（実装基板１２とは反対側の面）に係合する係合面１３ｇとを含む。これにより、反射シート１４の面方向（面と平行な方向）への移動と厚み方向への移動（反射シート１４の浮き）とを、係合部１３ｅにより規制することができる。

また、上記のように、拡散レンズ１３は複数設けられ、拡散レンズ１３の各々には、同一方向側の部分に係合部１３ｅが設けられている。これにより、反射シート１４を実装基板１２上に配置して前記同一方向とは反対側（係合部１３ｅが形成される方向とは反対側）にスライドさせることにより、反射シート１４を各係合部１３ｅに容易に係合させることができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態では図６に示すように、拡散レンズ１３は複数（例えば３個）の固定部１３ｂを含んでおり、係合部１３ｅは全ての固定部１３ｂの外側の部分（レンズ部１３ａの中心と反対側の部分）に形成されている。

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、係合部１３ｅは全ての固定部１３ｂに形成されている。これにより、拡散レンズ１３を実装基板１２に固定する際に拡散レンズ１３の向き（取付方向）を揃える必要がなくなるので、拡散レンズ１３の取付作業性を向上させることができる。

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特許請求の範囲によって示され、さらに特許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。例えば、パネル（被照明部材）を備えた天井照明装置や、看板の表示板（被照明部材）を背面側から照明する照明装置などにも適用可能である。

また、上記実施形態では、発光素子を、白色光を出射するように構成した例について示したが、本発明はこれに限らず、発光素子を、白色光以外の光を出射するように構成してもよい。

また、上記実施形態では、係合部を凹状に形成した例について示したが、本発明はこれに限らず、係合部を凸状に形成してもよい。

１ 表示装置
２ 表示パネル
１０ 照明装置
１１ 発光素子
１２ 実装基板
１３ 拡散レンズ
１３ａ レンズ部
１３ｂ 固定部
１３ｅ 係合部
１３ｆ 係合面（第１係合面）
１３ｇ 係合面（第２係合面）
１４ 反射シート
１４ａ 貫通穴

Claims (6)

1. 発光素子と、
   前記発光素子が実装される実装基板と、
   前記発光素子の光出射側を覆うように配置され、前記発光素子から出射した光を拡散する拡散レンズと、
   前記拡散レンズ全体が内部を通過可能な貫通穴を有するとともに、前記実装基板上に配置される反射シートと、
   を備え、
   前記拡散レンズは、前記発光素子から出射した光を拡散するレンズ部と、前記レンズ部から前記実装基板側に突出して前記実装基板に固定される固定部とを含み、
   前記固定部には、前記実装基板との間で前記反射シートを挟み込む係合部が形成されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記係合部は凹状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記係合部は、前記反射シートの貫通穴の内面に係合する第１係合面と、前記反射シートの前記実装基板とは反対側の面に係合する第２係合面とを含む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. 前記拡散レンズは複数設けられ、
   前記拡散レンズの各々には、同一方向側の部分に前記係合部が設けら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. 前記拡散レンズは複数の前記固定部を含み、
   前記係合部は全ての前記固定部に形成されていることを特徴とする請求項４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、
   前記照明装置からの光を利用して表示を行う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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