本发明涉及作为照明设备及影像显示装置被用于显示器的背照灯等的面光源装置，涉及能够稳定地保持配光控制元件的技术。
背景技术：
近年来，在主要被用于背照灯的面光源装置中，光源采用led(lightemittingdiode)成为主流。在将安装了多个led的基板排列于产品的背面的直下式的面光源装置中，通过在led上设置配光控制元件，使光扩散并照射液晶面板。
另外，配光控制元件大致划分为：以逐个地覆盖呈直线状排列配置的多个led的方式配置配光控制元件的圆形的透镜方式，和以整体覆盖多个led的方式配置配光控制元件的圆柱形透镜方式。
无论是上述的哪种方式，在led和配光控制元件的位置关系被破坏时，都将造成亮度劣化及颜色不均，因而面光源装置具有双方的位置关系不被破坏的配光控制元件的保持构造非常重要。为了在不破坏led和配光控制元件的位置关系的情况下可靠地获得与基板的接合强度，使用专用的夹具将配光控制元件粘接于基板上的方法比较普遍。
例如，在专利文献1中公开了以逐个地覆盖多个led的方式配置配光控制元件的方式。在该方式中公开了这样的例子：在配光控制元件设有圆棒状的腿部，使用粘接剂将腿部固定于基板。
例如，在专利文献2中公开了使用以整体覆盖多个led的方式配置的圆柱形状的配光控制元件的方式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011－44411号公报
专利文献2：日本特开2006－286608号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
在专利文献1所记载的技术中，利用粘接剂将基板和光束控制部件固定。但是，由于用铝或cem-3等制作的基板和用pmma(polymethylmethacrylate)或pc(polycarbonate)等制作的光束控制部件的线膨胀系数不同，因而在使用形成为长条状的光束控制部件、即配光控制元件时，由于因温度引起的伸缩的影响而导致粘接剂剥离。因此，在使用形成为长条状的配光控制元件时，粘接剂不适合于基板和配光控制元件的固定。
在专利文献2中公开了形成为长条状的配光控制元件的光学性能，但对于安装了led的基板和配光控制元件的保持构造未做公开。
因此，本发明的目的在于，提供能够稳定地保持安装了光源的基板和配光控制元件的技术。
用于解决问题的手段
本发明的面光源装置射出面状光，该面光源装置具有：多个光源，它们射出光；基板，在该基板上安装有多个所述光源；配光控制元件，其配置在所述基板上，而且对从多个所述光源射出的光进行配光；反射部，其将通过所述配光控制元件进行了配光的光的一部分向所述面光源装置的显示面侧反射；壳体，在该壳体中收纳多个所述光源、所述基板、所述配光控制元件及所述反射部；以及保持部件，其以与所述配光控制元件的和所述基板接触的面的相反侧的面接触的状态保持所述配光控制元件和所述基板。
发明效果
根据本发明，面光源装置具有保持部件，该保持部件以与配光控制元件的和基板接触的面的相反侧的面接触的状态保持配光控制元件和基板，因而能够用保持部件稳定地保持安装了多个光源的基板和配光控制元件。
附图说明
图1是实施方式1的液晶显示装置的立体图。
图2是液晶显示装置的背面立体图。
图3是液晶显示装置的分解立体图。
图4是液晶显示部及面光源装置的分解俯视图。
图5是液晶显示装置的概略框图。
图6是面光源装置及后罩的立体图。
图7是将反射板卸下后的状态的面光源装置及后罩的立体图。
图8是图7中的区域a的放大图。
图9是第1保持部件及其周边的立体图。
图10是第1保持部件及其周边的放大图。
图11是第1保持部件及其周边的分解立体图。
图12是用于说明在配光控制元件内折射的光的说明图。
图13是用于说明在配光控制元件内反射的光的说明图。
图14是沿图7中的b-b线的剖视图。
图15是沿图7中的c-c线的剖视图。
图16是罩部件的立体图。
图17是第1保持部件及其周边的主视图。
图18是配光控制元件保持部的立体图。
图19是基板保持部的立体图。
图20是实施方式2的面光源装置及后罩的立体图。
图21是沿图20中的d-d线的剖视图。
图22是沿图20中的e-e线的剖视图。
图23是实施方式3的面光源装置及后罩的立体图。
图24是沿图23中的f-f线的剖视图。
标号说明
1：液晶面板；20：led；21：基板；21b：贯通孔；22：反射板；23：配光控制元件；23a、23b：凹部；24：配光控制元件保持部；24c：凸部；25：基板保持部；25a、25b：销；30：第1保持部件；32：第2保持部件；32a：抵接部；32b：固定部；91、91a、91b：面光源装置；96、96a、96b：壳体；96a：凹部；96b：贯通孔；100：液晶显示装置。
具体实施方式
<实施方式1>
下面，使用附图说明本发明的实施方式1。图1是实施方式1的液晶显示装置100的立体图。图2是液晶显示装置100的背面立体图。图3是液晶显示装置100的分解立体图。
如图1～图3所示，液晶显示装置100例如是直下式led液晶电视机。液晶显示装置100具有液晶显示部90、面光源装置91、电气部92、边框94、后罩97、及基座95。
液晶显示部90从正面观察形成为矩形形状，用于显示影像。边框94形成为矩形框形状。边框94安装于液晶显示部90的周缘部，用于保持液晶显示部90。
面光源装置91例如是背照灯。面光源装置91设于液晶显示部90的背面侧，从背面侧照明液晶显示部90。如图2所示，面光源装置91具有壳体96。壳体96构成液晶显示装置100的背面的+x侧部分。后罩97设于壳体96的-x侧，并构成液晶显示装置100的背面的-x侧部分。
电气部92设于液晶显示部90和后罩97之间，控制液晶显示部90和面光源装置91。基座95安装于后罩97的-x侧端部，支撑液晶显示部90、面光源装置91、电气部92、边框94及后罩97。
下面，使用图4简单说明液晶显示部90及面光源装置91的构造。图4是液晶显示部90及面光源装置91的分解俯视图。
如图4所示，液晶显示部90具有液晶面板1、光学薄膜2及扩散板3。扩散板3配置在面光源装置91的壳体96的+z方向上，光学薄膜2配置在扩散板3的+z侧。光学薄膜2及扩散板3使从面光源装置91射出的面状光均匀地扩散。液晶面板1配置在光学薄膜2的+z侧，将通过光学薄膜2及扩散板3而均匀地扩散的面状光转换成图像光。
在壳体96的内部收纳了作为光源的led20(参照图5)及反射板11(参照图6)等。关于壳体96的内部的详细情况在后面进行说明。
下面，使用图5说明液晶显示装置100的电气结构。图5是液晶显示装置100的概略框图。
液晶显示装置100主要由液晶显示部90、面光源装置91、电气部92及输入输出部93构成。面光源装置91具有配光控制元件23、led20及冷却器31。电气部92具有图像控制基板40、光源控制基板41、控制基板42及电源基板43。电源基板43与ac100v的电源44连接。
输入输出部93具有声音处理部50、ir(infrared)受光部51、输入输出i/f(interface)部52、及hdd(harddiskdrive)/bd(blu-raydisc(注册商标))53。ir受光部51接受从遥控器54输出的红外线信号。并且，红外线信号中包含的控制信号被从输入输出部93向电气部92、面光源装置91及液晶显示部90输出。
下面，使用图6～图18说明面光源装置91的详细情况。图6是面光源装置91及后罩97的背面立体图。图7是将反射板11卸下后的状态的面光源装置91及后罩97的立体图。图8是图7中的区域a的放大图。图9是第1保持部件30及其周边的立体图。图10是第1保持部件30及其周边的放大图。图11是第1保持部件30及其周边的分解立体图。图12是用于说明在配光控制元件23内折射的光的说明图。图13是用于说明在配光控制元件23内反射的光的说明图。图14是沿图7中的b-b线的剖视图。图15是沿图7中的c-c线的剖视图。图16是罩部件27的立体图。图17是第1保持部件30及其周边的主视图。图18是配光控制元件保持部24的立体图。图19是基板保持部25的立体图。
如图6～图8所示，面光源装置91具有一个组装体10、反射板11及壳体96。面光源装置91是2k用的液晶显示装置所采用的装置。另外，在图6及其以后的附图中未图示图5所示的冷却器31。
壳体96及后罩97形成为向外侧鼓出的形状，使得在将它们组合好的状态下能够在内部收纳各部件。反射板11被设置为遍及壳体96及后罩97的整个内表面。在反射板11的配置组装体10的位置设有比组装体10的正面观察时的轮廓大的孔，组装体10从反射板11露出。
如图9～图11所示，组装体10具有多个led20、基板21、反射板22、配光控制元件23、第1保持部件30及双面胶26。
基板21形成为长条状，在基板21的正面安装有多个led20。更具体地讲，在基板21上隔开规定的间隔设有多个贯通孔21b。基板21被配置为在多个贯通孔21b中的一部分贯通孔内多个led20从多个贯通孔21b分别突出的状态。
配光控制元件23形成为长条状，配置在基板21上。配光控制元件23形成为长边方向的长度比基板21短、而且宽度比基板21长。因此，基板21的除长边方向的两端部以外的部分被配光控制元件23覆盖。配光控制元件23对从多个led20射出的光进行配光。具体地讲，配光控制元件23使从多个led20射出的光折射并扩散。
另外，如图12和图13所示，配光控制元件23在与基板21接触的面上具有能够收纳多个led20的作为第1凹部的凹部23a。配光控制元件23在与形成有凹部23a的面相反的一侧的面上具有作为第2凹部的凹部23b。凹部23a、23b都被设置为遍及配光控制元件23的长边方向。多个led20沿着凹部23a的长边方向而设置。配光控制元件23通过挤出成型而制得。因此，能够低成本地制作配光控制元件23。
如图10和图11所示，反射板22与配光控制元件23一样形成为长条状，配置在配光控制元件23和基板21之间。反射板22使通过配光控制元件23进行了配光的光的一部分向在面光源装置91的显示面侧配置的扩散板3反射。通常，配光控制元件23的宽度大于基板21的宽度。因此，反射板22的宽度形成为大于基板21的宽度、而且与配光控制元件23的宽度同等或在其之上的尺寸。另外，在反射板22上，在与后述的基板保持部25的销25a对应的位置设有多个孔22a，使得不与销25a发生干涉。销25a贯穿插入于孔22a。另外，在反射板22上还设有led20用的孔22b。
第1保持部件30具有基板保持部25及配光控制元件保持部24。第1保持部件30是以与配光控制元件23的和基板21接触的面的相反侧的面接触的状态来保持配光控制元件23、反射板22及基板21的保持部件。另外，关于第1保持部件30的详细情况在后面进行说明。双面胶26与基板21一样形成为长条状。双面胶26粘贴在基板21的背面，将基板21固定于壳体96。
下面，对壳体96进行说明。如图7所示，壳体96具有多个凹部96a及多个贯通孔96b。
多个凹部96a例如是两个，分别形成于壳体96的内表面的-y侧部分和+y侧部分。另外，两个凹部96a形成为在x轴方向上从壳体96的+x侧端部一直延伸到-x侧端部。
多个贯通孔96b例如是三个，分别形成于壳体96的内表面的-y侧端部、中央部和+y侧端部。并且，三个贯通孔96b形成为在x轴方向上从壳体96的中段部一直延伸到-x侧端部。
组装体10以与两个凹部96a及三个贯通孔96b大致垂直的方式、即以沿y轴方向延伸的方式配置在壳体96的内表面的-x侧端部附近。
下面，说明第1保持部件30的详细情况。如图14和图15所示，第1保持部件30配置在两个凹部96a及三个贯通孔96b中，以避免与壳体96的内表面发生干涉。在三个贯通孔96b处，从壳体96的外表面侧分别安装有三个罩部件27，抑制从led20射出的光从三个贯通孔96b泄漏。
如图16所示，罩部件27形成为从正面观察呈长方形状且比贯通孔96b的从正面观察时的轮廓大的形状，以便能够从壳体96的外表面侧封堵贯通孔96b。罩部件27具有凹部27b及多个卡合部27a。凹部27b设于罩部件27的内表面的除周缘部以外的部分。
对第1保持部件30配置于贯通孔96b进行了说明，但实际上第1保持部件30配置在被安装于贯通孔96b处的罩部件27的凹部27b中。并且，多个卡合部27a设于罩部件27的内表面的周缘部。在壳体96的外表面中的贯通孔96b的周缘部分别设有与多个卡合部27a对应的多个卡合孔，罩部件27通过卡扣配合被固定于壳体96。
如图17～图19所示，第1保持部件30具有基板保持部25及配光控制元件保持部24。基板保持部25形成为俯视观察呈长方形状，被固定于基板21的背面。在此，基板21的背面是基板21的与配光控制元件23接触的面的相反侧的面。基板保持部25具有一个销25a、四个销25b及两个贯通孔25c。销25a设于基板保持部25的中央部。两个贯通孔25c分别设于基板保持部25的长边方向的两端部。四个销25b两个两个地设置在两个贯通孔25c的周边部的销25a侧。另外，销25a相当于第1凸部，销25b相当于第2凸部。
销25a形成为能够从基板21的背面侧贯穿插入于贯通孔21b的形状及长度。并且，销25a以贯穿插入于贯通孔21b的状态被收纳在凹部23a中。由于能够利用销25a进行基板21和配光控制元件23的定位，因而能够高精度地确定led20及配光控制元件23的位置。
在将基板21配置于基板保持部25的状态下，四个销25b两个两个地配置在基板21的短边方向的两端，以保持基板21。由此，能够抑制基板21的旋转。另外，销25b可以是其它的凸形状，在这种情况下，也能够抑制基板21的旋转。并且，销25b只要配置在基板21的短边方向的两端即可，销25b的个数不限定于四个，只要是两个以上即可。
配光控制元件保持部24形成为从正面观察呈m字形状，具有与配光控制元件23的凹部23b接触的抵接部24a、和从抵接部24a的两端延伸到基板21侧的固定部24b。基板保持部25和配光控制元件保持部24通过卡扣配合而固定。更具体地讲，固定部24b的末端部都向外侧弯折。并且，固定部24b在分别贯穿插入于基板保持部25的两个贯通孔25c的状态下，固定部24b的末端部与基板保持部25的背面中的两个贯通孔25c的周缘部接触。由此，基板保持部25和配光控制元件保持部24被固定。在此，配光控制元件保持部24从正面观察时的形状左右不对称，以便容易用手握持且容易固定于基板保持部25。
抵接部24a具有向配光控制元件23侧突出的凸部24c。凸部24c形成为与配光控制元件23的凹部23b对应的位置及形状，因而在基板保持部25和配光控制元件保持部24被固定的状态下，凸部24c与凹部23b抵接。
另外，配光控制元件保持部24优选用透明或白色系的树脂制作，以使从led20射出的光容易通过，抑制遮光。另外，基板保持部25也优选用透明或白色系的树脂制作。或者，在led20的散热性具有问题的情况下，基板保持部25优选用铝等钣金件制作。
如图7和图9所示，针对一个组装体10配置了五个第1保持部件30。五个第1保持部件30分别配置在多个led20中相邻的led20彼此的中央部。这是因为，在第1保持部件30的个数较少的情况下，保持基板21及配光控制元件23的力减弱，基板21和配光控制元件23有时不接触而浮起。另一方面，在第1保持部件30的个数较多的情况下，将遮挡从led20射出的光，从而液晶显示装置100的面内均匀性有可能降低。
本申请的发明人进行验证的结果是，期望相邻的第1保持部件30的间隔在100mm以上300mm以下。由此，能够抑制基板21和配光控制元件23不接触而浮起。并且，期望第1保持部件30和led20的间隔在15mm以上。由此，能够抑制从led20射出的光被配光控制元件保持部24遮挡。
下面，使用图12和图13说明配光控制元件23对光进行的配光。如图12所示，从led20射出的光20a的一部分通过配光控制元件23进行折射而扩散射出。并且，如图13所示，从led20射出的光20b的剩余部分被凹部23b反射，并被反射板22再次反射，光20b在z轴方向上扩散而射出。这样，从led20射出的光20a、20b通过反射板22高效地照射液晶显示部90。其中，反射板22相当于反射部。另外，光轴c是z轴方向。
如上所述，实施方式1的液晶显示装置100具有面光源装置91、和将从面光源装置91射出的面状光转换成图像光的液晶面板1。并且，实施方式1的面光源装置91具有保持部件，该保持部件以与配光控制元件23的和基板21接触的面的相反侧的面接触的状态保持配光控制元件23和基板21。
因此，能够用保持部件稳定地保持安装了多个led20的基板21和配光控制元件23。
配光控制元件23在与基板21接触的面上具有能够收纳多个led20的凹部23a，基板21具有贯通孔21b，保持部件具有第1保持部件30，第1保持部件30具有销25a，销25a能够从基板21的与配光控制元件23接触的一侧的相反侧贯穿插入于贯通孔21b，在销25a贯穿插入于贯通孔21b且被收纳于凹部23a中的状态下，第1保持部件30被固定于基板21。
因此，能够用销25a进行安装了多个led20的基板21和配光控制元件23的定位，因而能够简单且高精度地进行led20和配光控制元件23的定位。
另外，长条状的配光控制元件23通过挤出成型而制得，因而能够低成本地制作配光控制元件23。因此，能够实现确保面内均匀性且低成本的面光源装置91及液晶显示装置100。
第1保持部件30具有：基板保持部25，其与基板21的和配光控制元件23接触的面的相反侧的面接触；以及配光控制元件保持部24，其与配光控制元件23的和基板21接触的面的相反侧的面接触。因此，能够用简单的结构实现第1保持部件30。由此，能够实现面光源装置91及液晶显示装置100的小型化。
配光控制元件保持部24和基板保持部25通过卡扣配合被固定，因而能够用简单的结构稳定地保持配光控制元件23和基板21。因此，能够提高在画面中显示的影像的均匀性。
配光控制元件保持部24由透明树脂构成，因而从led20射出的光容易通过配光控制元件保持部24，能够抑制遮光。由此，能够提高在画面中显示的影像的均匀性。
基板保持部25由钣金件构成，因而能够将led20产生的热量通过基板保持部25释放到外部。因此，能够提高led20的散热性。
配光控制元件23在与配光控制元件保持部24接触的面上具有凹部23b，配光控制元件保持部24在与配光控制元件23接触的面上具有与凹部23b对应的凸部24c，因而能够通过配光控制元件保持部24稳定地保持配光控制元件23。
基板21形成为长条状，基板保持部25具有分别保持基板21的短边方向的两端的多个销25b，因而能够抑制基板21的旋转。
配光控制元件23以覆盖多个led20的方式形成为长条状，第1保持部件30是多个，多个第1保持部件30沿着配光控制元件23的长边方向配置，因而能够对从多个led20射出的光高效率地进行配光。因此，能够提高在画面中显示的影像的均匀性。
多个第1保持部件30相互以100mm以上300mm以下的间隔配置，因而能够抑制基板21和配光控制元件23不接触而浮起。
多个第1保持部件30分别配置在多个led20中相邻的led20彼此的中央部，因而能够抑制从led20射出的光被配光控制元件保持部24遮挡。因此，能够提高在画面中显示的影像的均匀性。
在壳体96的内表面形成有凹部96a，第1保持部件30配置在凹部96a中，因而能够避免第1保持部件30和壳体96的内表面的干涉。
在壳体96形成有贯通孔96b，第1保持部件30配置在壳体96的贯通孔96b中，因而能够避免第1保持部件30和壳体96的内表面的干涉。
<实施方式2>
下面，对实施方式2的面光源装置91a进行说明。图20是实施方式2的面光源装置91a及后罩97的立体图。图21是沿图20中的d-d线的剖视图。图22是沿图20中的e-e线的剖视图。另外，在实施方式2中，对与在实施方式1中说明的构成要素相同的构成要素标注相同的标号并省略说明。
如图20～图22所示，在实施方式2中，面光源装置91a是4k用的液晶显示装置所采用的装置。面光源装置91a具有两个组装体10、反射板11(参照图6)、及壳体96a。
通常，液晶面板1(参照图4)对光的透射率是4k用的液晶显示装置比2k用的液晶显示装置低。并且，根据应用所要求的液晶显示装置的画面的亮度也不同。因此，壳体96a及罩部件27构成为能够配置多个组装体10。
如图20所示，壳体96a具有多个凹部96a及多个贯通孔96b。
多个凹部96a例如是两个，分别形成于壳体96a的内表面的-y侧部分和+y侧部分。另外，两个凹部96a形成为在x轴方向上从壳体96a的+x侧端部一直延伸到-x侧端部的近前处。
多个贯通孔96b例如是三个，分别形成于壳体96a的内表面的-y侧端部、中央部和+y侧端部。并且，三个贯通孔96b形成为在x轴方向上从壳体96a的中段部一直延伸到-x侧端部的近前处。
这样，实施方式2的两个凹部96a及三个贯通孔96b的长边方向的长度比实施方式1的两个凹部96a及三个贯通孔96b的长边方向的长度短。因此，罩部件27形成为与2k用的壳体96的贯通孔96b一致的尺寸，以便能够应对2k用和4k用双方的壳体96、96a。
如上所述，在实施方式2的面光源装置91a中，罩部件27形成为与2k用的壳体96的贯通孔96b一致的尺寸，以便能够应对2k用和4k用双方的壳体96、96a。
因此，能够简单地实现亮度不同的面光源装置91、91a及液晶显示装置100。
<实施方式3>
下面，对实施方式3的面光源装置91b进行说明。图23是实施方式3的面光源装置91b及后罩97的立体图。图24是沿图23中的f-f线的剖视图。另外，在实施方式3中，对与在实施方式1、2中说明的构成要素相同的构成要素标注相同的标号并省略说明。
如图23和图24所示，在实施方式3中，面光源装置91b是2k用的液晶显示装置所采用的装置。面光源装置91b具有一个组装体10、反射板11(参照图6)、及壳体96b。
如图23所示，壳体96b具有多个凹部96a，但不具有多个贯通孔96b。
多个凹部96a例如是两个，分别形成于壳体96b的内表面的-y侧部分和+y侧部分。另外，两个凹部96a形成为在x轴方向上从壳体96b的+x侧端部一直延伸到-x侧端部。
两个第1保持部件30分别配置于两个凹部96a中。在实施方式1、2中，剩余的三个第1保持部件30分别配置于三个贯通孔96b中，而在实施方式3中，在壳体96b的内表面配置有三个第2保持部件32，替代三个第1保持部件30。三个第2保持部件32配置在与配置三个第1保持部件30的位置相同的位置。
第2保持部件32是以与配光控制元件23的和基板21接触的面的相反侧的面接触的状态保持配光控制元件23、反射板22和基板21的保持部件。
第2保持部件32形成为从正面观察呈m字形状，具有与配光控制元件23的凹部23b接触的抵接部32a、和从抵接部32a的两端延伸到壳体96b侧的固定部32b。抵接部32a的除两端以外的部分形成为直线形状，抵接部32a的两端向+z方向突出。固定部32b形成为从正面观察呈l字形状，固定部32b的末端部形成为与壳体96b的内表面平行。固定部32b的末端部用粘接剂或双面胶固定于壳体96b的内表面，由此第2保持部件32被固定于壳体96b。
另外，第2保持部件32优选用透明或白色系的树脂制作，以使从led20射出的光容易通过，抑制遮光。
另外，在实施方式3中，也可以配置两个第2保持部件32，替代在两个凹部96a中配置的两个第1保持部件30。即，能够将保持部件全部设为第2保持部件32。
如上所述，在实施方式3的面光源装置91b中，保持部件具有第2保持部件32，第2保持部件32具有：抵接部32a，其与配光控制元件23的和基板21接触的面的相反侧的面接触；以及固定部32b，其从抵接部32a的两端延伸且固定于壳体96b。
因此，不需要在壳体96b上设置贯通孔96b，因而能够简化壳体96b的构造。并且，与实施方式1、2相比，能够简化第2保持部件32的构造。
另外，本发明能够在本发明的范围内自由组合各实施方式，或将各实施方式适当变形、省略。