(57)【要約】【課題】白色発光ダイオードのような基板実装タイプの光源を用いて、被照明体をその背後から照明する面発光式の照明装置を構成する際に、被照明体に向けて導光板の前面から出射される照明光の光量をその全体に亘って均一に分布させる上で重要な、光源と、この光源からの照明光が端面側から入射される導光板との寸法管理を確実に実現すること。【解決手段】白色発光ダイオード３の発光面３ａから出射された照明光を入射させる導光板５の上端面５ａに、白色発光ダイオード３の間隔に合わせて複数の凹部５ｂを形成し、白色発光ダイオード３を実装する基板７の実装面７ａのうち白色発光ダイオード３の両脇の実装面７ａ部分を、凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分にそれぞれ当接させて、各白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する各凹部５ｂの底面５ｃとの間に、導光板５が熱による膨張変形を生じてもほぼ一定の間隔αを持たせる構成とした。【選択図】図２
2007242385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の光源からの照明光を端面側から入射させて、該端面に連なりこの端面と交わる方向に延在する正面からその前方の被照明体に出射させる樹脂製の導光板において、
前記端面には、前記前面から見て凹状を呈する切欠部が形成されており、
前記切欠部の両脇の端面部分が前記光源の両脇の基板部分に当接して配置されると共に、
前記切欠部の底面が前記光源から所定の間隔をおいて該光源に対向して配置される、
ことを特徴とする導光板。
【請求項２】
前記前面から見て連続した凹凸状を呈するように、前記端面に前記切欠部が連続して複数形成されている請求項１記載の導光板。
【請求項３】
被照明体の背後から該被照明体を照明する照明光を照射する面発光式の照明装置であって、
基板に実装された光源と、
請求項１又は２記載の導光板と、
を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
前記基板の前記光源が実装される実装面とは反対側の面に、弾性を有する熱伝導材を介して放熱部材が取着されており、前記導光板の膨張変形に伴う前記切欠部の両脇の端面部分及び前記光源の両脇の基板部分の変位が、前記熱伝導材の収縮によって吸収されることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト等の、面発光する照明装置と、そのような照明装置で使用され光源からの照明光を面発光の照明光に変換する導光板とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのバックライトやディスプレイスタンド、表示サインのような、被照明体をその背後から照明する面発光式の照明装置では、光源からの照明光を透明樹脂製の導光板の端面から内部に入射させ、その端面に連なる導光板の前面から被照明体に向けて照明光を出射させることが多い。
【０００３】
この場合、導光板においては、被照明体に向けて前面から出射される照明光の光量が前面の全体に亘って均一に分布するように、様々な工夫が凝らされるが、その一つとして、光源と導光板の端面との間の寸法管理がある。
【０００４】
つまり、樹脂製の導光板は光源が発光に伴って発する熱によって膨張変形することがあり、この膨張変形によって導光板の端面と光源との距離に変化が生じると、正規の距離に合わせて前面から出射される照明光の分布を均一とするように設計された導光板が、均一な分布の照明光を被照明体に向けて出射できなくなって、被照明体の照明光の明るさにムラが生じてしまう。
【０００５】
そこで、直管型の蛍光ランプを光源として用いる照明装置において、蛍光ランプのソケット台ごと導光板の端面にバネで付勢して当接させることで、導光板の収縮に拘わらず蛍光ランプと導光板の端面との寸法が一定に保たれるようにした照明装置が、従来から提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−２０３４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年では、青色発光ダイオードの開発に伴い、黄色との混色により白色発光させることのできる白色発光ダイオードが登場しており、省電力高輝度であることから、蛍光ランプに代わる白色光源として期待が寄せられている。
【０００７】
上述した面発光式の照明装置においても、光源として白色発光ダイオードを使用するケースが増えつつあり、その場合には、上述した蛍光ランプを光源とする照明装置のようなソケット台方式を採ることができないので、光源と導光板の端面との寸法管理に、新たな方法を考える必要がある。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、白色発光ダイオードのような基板実装タイプの光源を用いて、被照明体をその背後から照明する面発光式の照明装置を構成する際に、被照明体に向けて導光板の前面から出射される照明光の光量をその全体に亘って均一に分布させる上で重要な、光源と、この光源からの照明光が端面側から入射される導光板との寸法管理を確実に実現することのできる構造の導光板と、この導光板を用いて好適な照明装置とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成する請求項１及び請求項２記載の本発明は導光板に関するものであり、請求項３及び請求項４記載の本発明は照明装置に関するものである。
【００１０】
そして、請求項１に記載した本発明の導光板は、基板上の光源からの照明光を端面側から入射させて、該端面に連なりこの端面と交わる方向に延在する正面からその前方の被照明体に出射させる樹脂製の導光板において、前記端面に、前記前面から見て凹状を呈する切欠部が形成されており、前記切欠部の両脇の端面部分が前記光源の両脇の基板部分に当接して配置されると共に、前記切欠部の底面が前記光源から所定の間隔をおいて該光源に対向して配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載した本発明の導光板は、請求項１に記載した本発明の導光板において、前記前面から見て連続した凹凸状を呈するように、前記端面に前記切欠部が連続して複数形成されている構成とした。
【００１２】
さらに、請求項３に記載した本発明の照明装置は、被照明体の背後から該被照明体を照明する照明光を照射する面発光式の照明装置であって、基板に実装された光源と、請求項１又は２記載の導光板とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載した本発明の照明装置は、請求項３に記載した本発明の照明装置において、前記基板の前記光源が実装される実装面とは反対側の面に、弾性を有する熱伝導材を介して放熱部材が取着されており、前記導光板の膨張変形に伴う前記切欠部の両脇の端面部分及び前記光源の両脇の基板部分の変位が、前記熱伝導材の収縮によって吸収される構成とした。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載した本発明の導光板によれば、切欠部の両脇の端面部分の位置とここに当接する光源の両脇の基板部分の位置とが一致することから、光源と導光板との間隔は、切欠部の両脇の端面部分と切欠部の底面との間隔から、光源の高さ寸法を差し引いた値ということになる。
【００１５】
このうち、切欠部の両脇の端面部分と切欠部の底面との間隔については、導光板が光源の発する熱や導光板のレイアウトされた空間の温度上昇によって膨張変形した際の変位量が、切欠部の深さ方向において、切欠部の両脇の端面部分と切欠部の底面とで基本的に同じであるので、膨張変形の前後で切欠部の両脇の端面部分と切欠部の底面との相対位置関係が変化することはほぼなく、一方、光源の高さ寸法は、光源が自身の発する熱や導光板のレイアウトされた空間の温度上昇によって膨張、収縮することは少ないので、常にほぼ一定である。
【００１６】
そのため、切欠部の両脇の端面部分と切欠部の底面との間隔から、光源の高さ寸法を差し引いた値で表される光源と導光板との間隔は、光源自身の発する熱や導光板のレイアウトされた空間の温度上昇による導光板の膨張変形の前後でほぼ変化することがなく、よって、基板に実装される光源と、この光源からの照明光が端面側から入射される導光板との寸法管理を確実に実現することができる。
【００１７】
また、請求項２に記載した本発明の導光板によれば、請求項１に記載した本発明の導光板において、導光板と基板とが複数箇所で接触するので、導光板の膨張変形時に導光板から基板に与えるストレスを分散して基板の損傷をより抑制することができる。
【００１８】
尚、請求項３に記載した本発明の照明装置によれば、請求項１又は２に記載した導光板によって発揮される効果を有する照明装置を得ることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載した本発明の照明装置によれば、請求項３に記載した本発明の照明装置において、光源自身の発する熱や導光板がレイアウトされた空間の温度上昇に伴う熱を放散させるための放熱部材と基板とを結合させる熱伝導材が、自らの弾性による収縮で、導光板の膨張変形に伴う切欠部の両脇の端面部分や光源の両脇の基板部分の変位を吸収することから、導光板の膨張変形によるストレスが照明装置の周辺の部材や部分に及ぶのを、それ専用の構成を用いることなく防ぐことができる。
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施形態に係る照明装置を採用した液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図であり、本実施形態に係る液晶表示装置は、被照明体である矩形の液晶ディスプレイ１と、その背後に配置される照明装置とを有しており、この照明装置は、複数の白色発光ダイオード３（光源に相当）と、各白色発光ダイオード３からの照明光を液晶ディスプレイ１にその背後から照射させる導光板５とを備えている。
【００２２】
前記各白色発光ダイオード３は、図２に平面図で示すように、ガラスエポキシや金属（例えばアルミや銅等）等の材料によって導光板５の上端面５ａに対応する形状、寸法で形成された、一般的なリジットタイプの基板７の実装面７ａ上に、等間隔をおいて実装されている。
【００２３】
前記導光板５は、前記液晶ディスプレイ１に対応する形状、大きさの矩形に形成されており、導光板５の上端面５ａには、白色発光ダイオード３の外形よりも一回り大きい凹部５ｂ（請求項中の切欠部に相当）が、基板７の実装面７ａ上における白色発光ダイオード３の実装間隔と同じ間隔を左右方向において複数連続して形成されている。
【００２４】
そして、導光板５の上端面５ａには、凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分に白色発光ダイオード３の両脇の実装面７ａ部分が当接し、各凹部５ｂの底面５ｃに白色発光ダイオード３の発光面３ａが間隔αをおいて対向するように、白色発光ダイオード３を実装した基板７が取り付けられている。
【００２５】
尚、基板７の実装面７ａとは反対側の取付面７ｂには、シリコン等の弾性を有する高熱伝導性材料による熱伝導シート９（請求項中の熱伝導材に相当）が貼着され、この熱伝導シート９に、複数の放熱フィン１１ａを有するアルミニウム製の放熱部材１１が取り付けられている。
【００２６】
前記熱伝導シート９は、その弾性による収縮力の半分程度の余荷重を加えられた状態で基板７と放熱部材１１との間に介設されており、前記放熱部材１１は、導光板５や液晶ディスプレイ１、白色発光ダイオード３を実装した基板７等が収容される不図示のハウジングの外部に露出して配置される。
【００２７】
このように構成された本実施形態の照明装置では、白色発光ダイオード３の発光面３ａから出射された白色の照明光が、凹部５ｂの専ら底面５ｃから導光板５の内部に入射して、液晶ディスプレイ１に対向する導光板５の正面５ｄとは反対側の背面（図示せず）に形成された不図示のシボや傾斜面等において反射された後、正面５ｄの全体から均一な分布で液晶ディスプレイ１の背後に照射される。
【００２８】
尚、導光板５の内部に入射した白色発光ダイオード３からの照明光を、液晶ディスプレイ１の背後から照射されるように正面５ｄ側に向かわせるための構成は、上述した導光板５の背面のシボや傾斜面に限らず、導光板中に散在させたビーズ等の拡散部材や、導光板５の片面又は両面に施したＶ字溝加工や、導光板５の正面５ｄ側に設置した、表面が拡散レンズ加工された拡散シートやプリズム加工された光方向制御シート等の光学シートを用いることができる。
【００２９】
そして、導光板５の凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分の位置と、ここに当接する基板７の白色発光ダイオード３の両脇の実装面７ａ部分の位置とが一致することから、白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する導光板５の凹部５ｂの底面５ｃとの間隔αは、凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分と凹部５ｂの底面５ｃとの間隔から、白色発光ダイオード３の、基板７の実装面７ａから発光面３ａまでの高さ寸法を差し引いた値ということになる。
【００３０】
ところで、各白色発光ダイオード３の点灯時に各白色発光ダイオード３が発する熱は、専ら基板７乃至熱伝導シート９を介して放熱部材１１に伝わり、その放熱フィン１１ａ等、放熱部材１１の表面からハウジング周辺の雰囲気中に放出される。
【００３１】
また、ハウジングの内部空間が白色発光ダイオード３以外の収容物による放射熱で温度上昇した場合にも、その熱は専ら、熱伝導シート９を介して放熱部材１１に伝わり、放熱フィン１１ａ等、放熱部材１１の表面からハウジング周辺の雰囲気中に放出される。
【００３２】
しかし、各白色発光ダイオード３やその他のハウジング収容物が発する熱の一部は、導光板５に伝わってこれを熱膨張させることになる。
【００３３】
ここで、導光板５が熱膨張すると、その変位量が、導光板５が凹部５ｂの深さ方向において、凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分と凹部５ｂの底面５ｃとで基本的に同じであるので、膨張変形の前後で凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分と凹部５ｂの底面５ｃとの相対位置関係が変化することはほぼなく、一方、白色発光ダイオード３の高さ寸法は、白色発光ダイオード３が自身の発する熱や不図示のハウジングの内部空間の温度上昇によって膨張、収縮することは少ないので、常にほぼ一定である。
【００３４】
そのため、凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分と凹部５ｂの底面５ｃとの間隔から、白色発光ダイオード３の高さ寸法を差し引いた値で表される、白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する導光板５の凹部５ｂの底面５ｃとの間隔αは、白色発光ダイオード３自身の発する熱や不図示のハウジングの内部空間の温度上昇による導光板５の膨張変形の前後でほぼ変化することがない。
【００３５】
また、導光板５が熱により膨張した際には、導光板５の膨張に伴う基板７の変位が熱伝導シート９の残る収縮力によって吸収され、反対に、導光板５が熱により収縮した際には、導光板５の収縮分だけ熱膨張シート９が復元力（弾発力）により基板７を導光板５側に押圧する。
【００３６】
このため、基板７は常に導光板５に圧接された状態にあり、よって、基板７に実装された白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する導光板５の凹部５ｂの底面５ｃとの間隔αは、導光板５の収縮による導光板５と基板７との乖離により変化することはなく、常に一定に保たれる。
【００３７】
このように本実施形態の照明装置によれば、白色発光ダイオード３の発光面３ａから出射された照明光を入射させる導光板５の上端面５ａに、白色発光ダイオード３の間隔に合わせて複数の凹部５ｂをそれぞれ形成し、白色発光ダイオード３を実装する基板７の実装面７ａのうち白色発光ダイオード３の両脇の実装面７ａ部分を、凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分にそれぞれ当接させて、各白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する各凹部５ｂの底面５ｃとの間に、導光板５が熱による膨張変形を生じてもほぼ一定の間隔αを持たせる構成とした。
【００３８】
このため、白色発光ダイオード３の発光面３ａから導光板５の上端面５ａに入射させた照明光を導光板５の前面５ｄから液晶ディスプレイ１の背後に、正面５ｄの全体から均一な分布で照射させる上で重要な、白色発光ダイオード３の発光面３ａと導光板５の凹部５ｂの底面５ｃとの間隔を、白色発光ダイオード３自身の発する熱や不図示のハウジングの内部空間の温度上昇による導光板５の膨張変形によってもほぼ一定の間隔αに、確実に管理することができる。
【００３９】
しかも、導光板５の端面５ａと白色発光ダイオード３を実装面７ａに実装した基板７とが、凹部５ｂの両脇の端面５ａ部分と白色発光ダイオード３の両脇の実装面７ａ部分との複数箇所で当接することから、導光板５の膨張変形時に導光板５から基板７に加わるストレスを複数の当接地点に分散させて、ストレスによる基板７の損傷をより抑制することができる。
【００４０】
その上、その弾性による収縮力の半分程度の余荷重を加えられた状態で基板７と放熱部材１１との間に介設された熱伝導シート９の収縮力や復元力（弾発力）によって、膨張収縮する導光板５に追従して基板７が常に変位し導光板５に圧接することから、導光板５の熱膨張、収縮に対して、基板７に実装された白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する導光板５の凹部５ｂの底面５ｃとの間隔αの管理を、確実に行うことができる。
【００４１】
また、導光板５の熱膨張時に導光板５から基板７にかかるストレスを熱伝導シート９の収縮力で吸収して、基板７の破損を防止することもできる。
【００４２】
次に、図３を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図３は第２実施形態に係る照明装置を採用した液晶表示装置の導光板周りの概略構成を示す斜視図であり、図３中図１に示したのと同一の部材、部分には、同一の引用符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
そして、図３に示す本実施形態の液晶表示装置では、導光板５と、導光板５の凹部５ｂの両脇の上端面５ａ部分に白色発光ダイオード３の両脇の実装面７ａ部分が当接し、各凹部５ｂの底面５ｃに白色発光ダイオード３の発光面３ａが間隔αをおいて対向するように、導光板５の上端面５ａに取り付けた白色発光ダイオード３を実装した基板７と、基板７の取付面７ｂに貼着した熱伝導シート９とを、アルミニウム等の金属からなる側面略コ字状のホルダ１３の上片１３ａと下片１３ｂとの間に収容して、放熱部材１１を省略している。
【００４４】
詳しくは、導光板５の下端面５ｄをホルダ１３の下片１３ｂの内面に当接させることで、熱伝導シート９をホルダ１３の上片１３ａの内面に当接させており、これにより、各白色発光ダイオード３の点灯時に各白色発光ダイオード３が発する熱や、白色発光ダイオード３以外の収容物による放射熱で温度上昇したハウジングの内部空間の熱が、専ら、熱伝導シート９を介してホルダ１３の上辺１３ａに伝わり、ホルダ１３の表面からハウジング周辺の雰囲気中に放出される。
【００４５】
このように構成された本実施形態の照明装置では、第１実施形態の照明装置における放熱部材１１に代わって、ホルダ１３が請求項中の放熱部材に相当することになる。
【００４６】
このような構成による本実施形態の照明装置によっても、第１実施形態の照明装置と同様の効果を得ることができる。
【００４７】
尚、上述した第１及び第２の各実施形態において併用した、熱伝導シート９を介して基板７の取付面７ｂを放熱部材１１やホルダ１３に取り付ける構成は、省略してもよいが、この構成を併用すれば、導光板５の膨張変形時にその変位を熱伝導シート９が自らの弾性によって吸収することから、例えば放熱部材１１やホルダ１３を支持する周辺部材（図示せず）等、照明装置の周辺の部材や部分に導光板５の膨張変形に伴うストレスが及ぶのを、専用の緩衝材等を用いることなく防ぐことができ、有利である。
【００４８】
しかも、導光板５の収縮時には、熱伝導シート９の復元力（弾発力）によって、導光板５の収縮分だけ基板７が導光板５側に押圧されて常に導光板５に圧接することから、導光板５の熱膨張時に基板７の変位を熱伝導シート９の収縮力によって吸収することと相まって、導光板５の熱膨張、収縮に対して、基板７に実装された白色発光ダイオード３の発光面３ａとこれに対向する導光板５の凹部５ｂの底面５ｃとの間隔αの管理を、確実に行うことができ、有利である。
【００４９】
また、上述した第１及び第２の各実施形態の照明装置では、白色発光ダイオード３を導光板５の上端面５ａに複数配置する場合について説明したが、上端面５ａに配置する白色発光ダイオード３が単一である場合にも本発明は適用可能であり、かつ、白色発光ダイオード３を単一又は複数配置するのが導光板５の上端面５ａ以外の端面である場合にも、本発明は適用可能である。
【００５０】
さらに、上述した第１及び第２の各実施形態では光源が白色発光ダイオード３である場合を例に取って説明したが、本発明は、光源が蛍光ランプのような線光源ではなくチップ式の基板実装タイプのものである場合に、広く適用可能であることは言うまでもない。
【００５１】
また、上述した第１及び第２の各実施形態では、いわゆる液晶ディスプレイ１のバックライトとして用いられる照明装置を例に取って説明したが、本発明は、液晶ディスプレイのバックライトに限らずディスプレイスタンド、表示サインのような、被照明体をその背後から照明する面発光式の照明装置において、光源からの照明光を面発光の照明光に変換する導光板を使用する場合に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明装置を採用した液晶表示装置の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の照明装置の平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る照明装置を採用した液晶表示装置の導光板周りの概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  液晶ディスプレイ（被照明体）
３  白色発光ダイオード（光源）
５  導光板
５ａ  上端面
５ｂ  凹部（切欠部）
５ｃ  底面
５ｄ  前面
７  基板
７ａ  実装面
７ｂ  取付面（実装面とは反対側の面）
９  熱伝導シート（熱伝導材）
１１  放熱部材
１３  ホルダ（放熱部材）
【図１】
2007242385.tif 000003
【図２】
2007242385.tif 000004
【図３】
2007242385.tif 000005