JP2015041437A - 照明装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示パネルに輝度ムラ及び色度ムラを生じにくくする。
【解決手段】ＬＥＤが実装された基板２２と、ＬＥＤに対向して配置され、ＬＥＤから出射する光の配光角を広げるレンズとを備え、レンズは、接着剤２４により基板２２に接着される複数の脚部を有し、各脚部の基板２２との接触面２５は全体的に凸状に湾曲している。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、照明装置及び表示装置に関し、特に、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）から出射する光の配光角を広げるレンズの構造に関する。

従来、液晶表示装置などの表示装置において、表示パネルに光を照射する直下型のバックライトが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。バックライトには、ＬＥＤと、ＬＥＤから出射する光の配光角を広げるレンズとが用いられるが、ＬＥＤとレンズとの位置関係がバックライトの光学特性に影響する。このため、ＬＥＤとレンズとの位置関係が設計値どおりなるように、レンズの位置決めをする必要がある。

レンズは、ＬＥＤが実装された基板に接着剤により接着される。たとえば、マウンタが、画像処理によりレンズの外形からレンズの中心を求め、基板に設けられた認識マークの位置からレンズの実装位置を求め、求めた実装位置に、レンズをマウントすることにより、レンズが基板に実装される。

特開２０１２−２０４０２５号公報

しかしながら、接着剤の影響により、レンズが基板に接触せず、基板から浮いた状態になる場合がある。このため、ＬＥＤから出射する光の配光角が、設計値と一致せず、その光が表示パネルに照射された際に、表示パネルに輝度ムラ及び色度ムラが生じるという課題がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、表示パネルに輝度ムラ及び色度ムラを生じにくくする照明装置及び表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が実装された基板と、前記ＬＥＤに対向して配置され、前記ＬＥＤから出射する光の配光角を広げるレンズとを備え、前記レンズは、接着剤により前記基板に接着される複数の脚部を有し、各脚部の前記基板との接触面は全体的に凸状に湾曲している。

この構成によると、脚部の接触面が凸状に湾曲しているため、レンズの脚部を基板に押し当てる際に、接着剤を脚部の脇に流しやすくなる。これにより、レンズの脚部と基板とを確実に接触させることができ、ＬＥＤとレンズとの位置関係が設計値どおりになるように、レンズを位置決めすることができる。よって、照明装置を表示装置のバックライトとして用いた場合に、表示パネルに輝度ムラ及び色度ムラを生じにくくなる。

例えば、前記各脚部の前記接触面の形状は、球冠形状であっても良い。

この構成によると、レンズの脚部を基板と点で接触させやすくなる。これにより、ＬＥＤとレンズとの位置関係が設計値どおりになるように、レンズを位置決めすることができる。よって、照明装置を表示装置のバックライトとして用いた場合に、表示パネルに輝度ムラ及び色度ムラが生じにくくなる。

また、前記各脚部の前記接触面は、溝部を有しても良い。

この構成によると、レンズの脚部を基板に押し当てる際に、接着剤が溝部を伝って脚部の脇に流れやすくすることができる。

また、前記各脚部の前記接触面は、当該接触面の中央部から放射状に延びる前記溝部を有しても良い。

この構成によると、レンズの脚部を基板に押し当てる際に、接着剤が脚部の中心から溝を伝って脚部の脇に流れやすくすることができる。

また、前記各脚部の側面の形状は、凹凸形状であっても良い。

この構成によると、レンズの脚部の側面の表面積を大きくすることができる。よって、レンズの脚部の側面に凹凸が無い場合に比べて、レンズの脚部と接着剤との間に発生するせん断強度を高めることができる。これにより、レンズが基板から剥離するのを防止することができる。

たとえば、前記各脚部の側面には、シボ加工が施されていても良い。

この構成によると、簡易な製造方法により、レンズの脚部の側面の表面積を大きくすることができる。

本発明の他の一態様に係る表示装置は、表示パネルと、前記表示パネルに光を照射する上述の照明装置とを備える。

この構成によると、上述の照明装置と同様の作用、効果を奏することができる。

本発明によると、表示パネルに輝度ムラ及び色度ムラを生じにくくする照明装置及び表示装置を提供することができる。

表示装置の一例である液晶ディスプレイの外観図である。 図１Ａに示す液晶ディスプレイの分解斜視図である。 バックライトユニットの周辺を拡大した図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図３Ａに示す脚部の拡大図である。 脚部の拡大斜視図である。 図３Ａに示すレンズを裏面側（基板の側）から見た図である。 各脚部の接触面が平面状の場合の、レンズの設置例について説明するための図である。 各脚部の接触面が平面状の場合の、レンズの設置例について説明するための図である。 図３Ａに示す脚部の拡大図である。 脚部の拡大斜視図である。 図３Ａに示す脚部の拡大図である。 レンズの脚部の拡大斜視図である。 脚部の正面図である。 脚部の右側面図である。 脚部の斜視図である。 脚部の他の正面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る表示装置について、図面を参照しながら説明する。

［１−１．液晶ディスプレイ（表示装置）の全体構成］
まず、図１Ａ及び図１Ｂを参照しながら、表示装置の全体構成について説明する。図１Ａは、表示装置の一例である液晶ディスプレイ１０の外観図である。図１Ｂは、図１Ａに示す液晶ディスプレイ１０の分解斜視図である。

液晶ディスプレイ１０は、筐体１８を備えており、筐体１８は、フロントキャビネット１１及びリアフレーム１７が相互に組み合わされることにより構成されている。

フロントキャビネット１１は、枠状に構成されており、後述する液晶セル１３（表示パネルを構成する）の外周部を覆っている。なお、フロントキャビネット１１は、例えば樹脂で形成されている。

リアフレーム１７は、液晶セル１３の背面側を覆うようにして配置されている。

［１−２．液晶ディスプレイ（表示装置）の内部構成］
筐体１８の内部には、ベゼル１２、液晶セル１３、セルガイド１４、光学シート１５、反射シート１６及びバックライトユニット１９が配置されている。

ベゼル１２は、セルガイド１４の表面側（すなわち、液晶セル１３が配置されている側）に配置され、液晶セル１３の正面側における外周部を覆っている。

液晶セル１３は、矩形状のパネル状に構成されている。液晶セル１３の外周部は、枠状のセルガイド１４によって支持される。バックライトユニット１９からの光が液晶セル１３の背面に照射されることにより、液晶セル１３に画像が表示される。

光学シート１５は、拡散板等、複数の部材で構成されている。光学シート１５は、例えば、バックライトユニット１９からの光を拡散する機能を有している。

反射シート１６は、リアフレーム１７の内面（すなわち、液晶セル１３が配置されている側の面）を覆うようにして配置されている。反射シート１６は、バックライトユニット１９からの光を、液晶セル１３の背面に向けて反射する機能を有している。

バックライトユニット１９は、直下型方式の照明装置であり、液晶セル１３の背面に向けて光を照射する。バックライトユニット１９は、１以上のＬＥＤバー２０（照明装置を構成する）を有する。

図２は、バックライトユニット１９の周辺を拡大した図である。バックライトユニット１９は、例えば６つのＬＥＤバー２０により構成される。ただし、ＬＥＤバー２０の数はこれに限定されるものではない。ＬＥＤバー２０は、基板２２と、基板２２に実装された複数のＬＥＤユニット２８とを有している。基板２２は、長尺状の板状に構成されている。複数のＬＥＤユニット２８は、基板２２の長手方向に沿って一列に且つ間隔を置いて配置されている。基板２２は、熱伝導性を有する両面テープ（図示せず）によりリアフレーム１７の内面に取り付けられている。なお、基板２２は、熱伝導性の高い金属、例えばアルミニウム等で形成されている。

［２．ＬＥＤバー（照明装置）の構成］
図３Ａは、図２のＡ−Ａ線断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す脚部２１ａの拡大図である。図３Ｃは、脚部２１ａの拡大斜視図である。図４は、図３Ａに示すレンズ２１を裏面側（基板２２の側）から見た図である。

図３Ａに示すように、ＬＥＤバー２０に配置されている複数のＬＥＤユニット２８の各々は、ＬＥＤ２３と、レンズ２１とを含む。ＬＥＤ２３は、基板２２上に実装され、レンズ２１は、ＬＥＤ２３に対向して配置される。レンズ２１は、ＬＥＤ２３から出射する光の配光角を広げる役割を果たす。図４に示すように、レンズ２１には、レンズ２１の裏面の周縁部に４本の脚部２１ａ〜２１ｄが形成されている。４本の脚部２１ａ〜２１ｄは、基板２２に接着剤２４により接着される。なお、図３Ａでは、脚部２１ｂ及び脚部２１ｄの図示を省略している。また、レンズ２１の脚部の本数は４本に限定されるものではなく、３本以上であればよい。

図３Ｂ及び図３Ｃに示すように、脚部２１ａの接触面２５は、全体的に凸状に湾曲している。具体的には、接触面２５は円形形状をしており、接触面２５の周縁部は平面状になっており、周縁部の内側の形状は球冠形状である。なお、他の脚部２１ｂ〜２１ｄの接触面も接触面２５と同様の形状を有する。なお、全体的に凸状に湾曲とは、理想的には、接触面２５の９０％以上の部分が凸状に湾曲していることを指す。

レンズ２１は、以下のようにして基板２２に固定される。つまり、基板２２上の脚部２１ａ〜２１ｄが接触する位置には、接着剤２４が予め塗布されている。マウンタは、接着剤２４が塗布された基板２２に、レンズ２１の脚部２１ａ〜２１ｄの接触面２５を押し当てることにより、レンズ２１を基板２２に固定する。

脚部２１ａ〜２１ｄの接触面２５は、凸状に湾曲している。このため、図３Ｂに示すように、レンズ２１の脚部２１ａを基板２２に押し当てる際に、接触面２５の先端がまず接着剤２４に接触し、接触面２５が接着剤２４を脚部２１ａの脇（矢印の方向）に押しのけながら、接触面２５が基板２２に押し当てられる。つまり、接着剤２４を脚部２１ａの脇（矢印の方向）に流しやすくなる。他の脚部２１ｂ〜２１ｄについても同様に、接着剤２４を各脚部の脇に流しやすくなる。これにより、レンズ２１の各脚部と基板２２とを確実に接触させることができる。特に、脚部２１ａ〜２１ｄの接触面２５の形状は、球冠形状であるため、各脚部を基板２２と点で接触させやすくなる。これにより、ＬＥＤ２３とレンズ２１との位置関係が設計値どおりになるように、レンズ２１を位置決めすることができる。よって、ＬＥＤバー２０を液晶ディスプレイ１０のバックライトとして用いた場合に、液晶セル１３に輝度ムラ及び色度ムラを生じにくくする。

［３．比較構成］
これに対して、各脚部の接触面が平面状の場合について説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、各脚部の接触面が平面状の場合の、レンズ２１の設置例について説明するための図である。接触面が平面状の場合には、マウンタが、接着剤２４が塗布された基板２２に、レンズ２１の脚部２１ａ〜２１ｄを押し当てた際に、接触面と接着剤２４とが接触開始時から面で接触するため、接着剤２４を各脚部の脇に流すことが困難である。このため、図５Ａに示すように、各脚部の接触面を基板２２に接触させることができず、基板２２から浮いた状態で固定される場合がある。この場合、基板２２からレンズ２１の先端までの距離ｄ２が設計値で定められた距離ｄ１よりも大きくなってしまう。このように、レンズ２１の位置決めを正確に行うことができず、液晶セル１３に輝度ムラ及び色度ムラが生じてしまう。また、図５Ｂに示すように、脚部２１ｃは基板２２に接触するが、脚部２１ａが基板２２から浮いた状態で固定される場合もある。この場合には、レンズ２１の光軸２１ｍが設計値で定められた光軸２１ｎに対して傾いてしまう。このため、レンズ２１の位置決めを正確に行うことができず、液晶セル１３に輝度ムラ及び色度ムラが生じてしまう。

［４．効果］
以上説明したように、実施の形態１によると、レンズ２１を確実に基板２２に接触させることができる。このため、液晶セル１３に輝度ムラ及び色度ムラを生じにくくすることができる。

（実施の形態１の変形例）
実施の形態１では、レンズ２１の各脚部の接触面２５の周縁部に、一部平面状の部分があるが、接触面２５の全部が湾曲していても良い。図６Ａは、図３Ａに示す脚部２１ａの拡大図である。図６Ｂは、脚部２１ａの拡大斜視図である。脚部２１ｂ〜２１ｄの形状も同様である。

これらの図に示すように、接触面２５の全体が凸状に湾曲していても良い。具体的には、接触面２５の全体が球冠形状をしていても良い。

（実施の形態２）
実施の形態１では、レンズ２１の各脚部の接触面２５を球冠形状とした。実施の形態２では、さらに、各脚部の側面の形状が凹凸形状である。

図７は、図３Ａに示す脚部２１ａの拡大図である。図７に示すように、脚部２１ａの側面２６の形状は、凹凸形状である。具体的には、側面２６には、シボ加工が施されている。脚部２１ｂ〜２１ｄの側面２６の形状も同様に凹凸形状である。

この構成によると、レンズ２１の脚部の側面２６の表面積を大きくすることができる。よって、レンズの脚部の側面に凹凸が無い場合に比べて、レンズ２１の脚部と接着剤２４との間に発生するせん断強度を高めることができる。これにより、レンズ２１が基板２２から剥離するのを防止することができる。また、側面２６をシボ加工することにより、簡易な製造方法により、側面２６の表面積を大きくすることができる。

なお、側面２６の形状は、図示したものに限定されるものではなく、凹凸形状であればどのような形状であっても良い。

（実施の形態３）
実施の形態１では、レンズ２１の各脚部の接触面２５を球冠形状とした。実施の形態３では、接触面２５が球冠形状をしており、かつ溝部を有する。

図８は、レンズ２１の脚部２１ａの拡大斜視図である。脚部２１ｂ〜２１ｄの形状も同様である。脚部２１ａの接触面２５には、溝部２７が設けられている。なお、溝部２７は、接触面２５の中央部から放射状に延びていてもよい。

この構成によると、レンズ２１の脚部を基板２２に押し当てる際に、接着剤２４が溝部２７を伝って脚部の脇に流れやすくすることができる。

（実施の形態４）
実施の形態１では、レンズ２１の各脚部の接触面２５は円形であったが、接触面２５の形状は円形には限定されない。図９Ａは、実施の形態４に係る脚部２１ａの正面図である。図９Ｂは、実施の形態４に係る脚部２１ａの右側面図である。図９Ｃは、脚部２１ａの斜視図である。脚部２１ｂ〜２１ｄの形状も同様である。

これらの図に示すように、脚部２１ａは、細長い楕円形状を有し、正面から見たときに凸状となるように湾曲している。

このような構成の場合には、レンズ２１の脚部２１ａを基板２２に押し当てると、図９Ａのように脚部２１ａを正面から見たときに、左右方向に接着剤２４を流しやすくすることができる。

なお、図１０に示すように、脚部２１ａの側面２６は凹凸形状を有していてもよい。具体的には、側面２６に、シボ加工が施されていてもよい。

以上、本発明の実施の形態に係る表示装置について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしても良い。たとえば、図８に示した実施の形態３に係る脚部２１ａの側面にシボ加工が施されていてもよい。

本発明は表示装置として、例えば、テレビ放送を再生または録画するテレビジョン受像機などに適用できる。

１０ 液晶ディスプレイ
１１ フロントキャビネット
１２ ベゼル
１３ 液晶セル
１４ セルガイド
１５ 光学シート
１６ 反射シート
１７ リアフレーム
１８ 筐体
１９ バックライトユニット
２０ ＬＥＤバー
２１ レンズ
２１ａ〜２１ｄ 脚部
２１ｍ、２１ｎ 光軸
２２ 基板
２３ ＬＥＤ
２４ 接着剤
２５ 接触面
２６ 側面
２７ 溝部
２８ ＬＥＤユニット

Claims (7)

1. ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が実装された基板と、
   前記ＬＥＤに対向して配置され、前記ＬＥＤから出射する光の配光角を広げるレンズとを備え、
   前記レンズは、接着剤により前記基板に接着される複数の脚部を有し、各脚部の前記基板との接触面は全体的に凸状に湾曲している
   照明装置。
2. 前記各脚部の前記接触面の形状は、球冠形状である
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記各脚部の前記接触面は、溝部を有する
   請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記各脚部の前記接触面は、当該接触面の中央部から放射状に延びる前記溝部を有する
   請求項３に記載の照明装置。
5. 前記各脚部の側面の形状は、凹凸形状である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
6. 前記各脚部の側面には、シボ加工が施されている
   請求項５に記載の照明装置。
7. 表示パネルと、
   前記表示パネルに光を照射する請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置と
   を備える表示装置。

Images