JP2009064656A

JP2009064656A - 面状照明装置

Info

Publication number: JP2009064656A
Application number: JP2007231306A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Terada; 直行寺田; Motoji Egawa; 元二江川; Akinobu Sano; 章信佐野
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-26

Abstract

【課題】導光板とハウジングフレームとを一体成形してなる透明基板へのリフレクタの組み付け作業が容易に行えるとともに、透明基板からの光の漏れを確実に抑えることができる面状照明装置を提供する。
【解決手段】透明基板２の、導光板に相当する部分２Ａとハウジングフレームに相当する部分２Ｂとの境界に、リフレクタの折り曲げ部を挿通するためのスリット３６が設けられている。一方、透明基板２の裏面側に配置されるリフレクタ６は、本体部６Ａと、本体部６Ａの外周に沿って本体部６Ａと一体に形成された折り曲げ部６Ｄとからなる。折り曲げ部６Ｄは、本体部６Ａとの境界に施されたミシン目６Ｇを基準に所定の角度に折り曲げ加工され、スリット３６に挿通される。これにより、リフレクタ６の透明基板２への組み付け作業が容易に行えるとともに、漏れ光の発生を確実に抑制することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、導光板とハウジングフレームとが一体成形された面状照明装置に関するものである。

薄型であること等に特徴を有する液晶表示パネルは、自ら発光しないことから、画像を表示するには照明手段が必要となる。この照明手段としては、光源を導光板の側面に配置した所謂サイドライト方式の面状照明装置が、薄型化に有利であることから、携帯電話等の小型携帯情報機器の分野を中心に広く採用されている。そして、導光板の側面に配置される光源としては、小型化および低消費電力化等に優れたＬＥＤ（発光ダイオード）が多用されている。

この種の面状照明装置は、ＬＥＤと導光板以外にも、導光板の裏面に配置されるリフレクタと、導光板の表面に配置されるプリズムシート等の光学シート類とを備えている。そして、これらの光学部材は白色樹脂からなるハウジングに位置決め固定されている。ハウジングが白色樹脂を用いて成形されるのは、導光板の側面から漏れる光を反射して導光板内に戻し、照明光として有効活用するためである。したがって、ハウジングは、光学部材を位置決め固定する機能と、導光板からの漏れ光を抑制する機能とを有している（例えば、特許文献１参照）。

導光板とは別体に成形された白色樹脂からなるハウジングが使用される一方で、面状照明装置の更なる薄型化および低コスト化の要求に対応するために、白色樹脂からなるハウジングを使用しない構成も検討されている。例えば、図９に示すように、導光部（導光板に相当する部分）４２１と側壁部（ハウジングに相当する部分）４２２とを、透過率の良い樹脂を用いて一体成形した構造が提案されている。（特許文献２）。

特開２００５−３０２４８５号公報特開２００６−２８５１７１号公報

ところで、図９の例では、側壁部４２２が、導光部４２１と同一の透明樹脂材料を用いて成形されることから、側壁部４２２の側面（外周側面）から外部に光が漏れてしまう。そこで、導光部４２１には、側壁部４２２の近傍に、光漏れ防止溝４２５が形成されている。第２光源ユニット（ＬＥＤ）４１０から出射した光のうち、導光部４２１を進行して側壁部４２２に向かう光は、光漏れ防止溝４２５で全反射されることとなり、これにより光漏れが防止される。
ところが、導光板を構成する透明材料として一般的に使用されるポリカーボネートやポリメチルメタアクリレートの屈折率は１．５前後であり、空気に対する臨界角が比較的大きい。したがって、各部の設計如何によっては、臨界角よりも小さな角度で光漏れ防止溝４２５に向かって進行する光の割合が多くなり、光漏れ防止溝４２５による光漏れ防止効果が十分に得られず、光の損失が生じてしまう場合がある。

また、側壁部４２２からの光漏れ防止対策として、光漏れ防止溝４２５を設ける方法以外に、側壁部４２２の側面に反射フィルムを配置する方法が特許文献２の段落００３８に開示されている。しかしながら、この場合には、何らかの手法によって反射フィルムを側面に固定することが必要となる。例えば、両面テープを用いて固定する場合には、両面テープの粘着層による光の吸収損失が生じてしまうこととなる。また、両面テープを用いることなく側壁部４２２の側面に反射フィルムを固定できたとしても、側壁部４２２を光が通過することによる光の吸収損失を回避することはできない。
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、サイドライト方式の面状照明装置において、導光板とハウジングとを透明材料を用いて一体成形した場合であっても、光損失が極めて小さく、かつ、組立作業性に優れた面状照明装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の面状照明装置は、透明基板と、前記透明基板の裏面側に配置されるリフレクタとを備え、前記リフレクタは、平板状の本体部と、該本体部の外周に沿って起立する折り曲げ部とからなり、前記透明基板の外周側面よりも内側の部位に、前記リフレクタの折り曲げ部を前記透明基板の裏面側から表面側に向かって挿通するためのスリットが設けられ、前記リフレクタの平板状の本体部と前記折り曲げ部との境界には、切り込み加工が施されていることを特徴とするものである。
本項に記載の面状照明装置は、透明基板の外周側面よりも内側の部位に設けたスリットに、リフレクタの折り曲げ部を挿通させる構成としたことから、導光板に相当する部分側からあらゆる角度でスリットに入射する光を、導光板に相当する部分側に反射させることができる。したがって、導光板とハウジングとを透明材料を用いて一体成形した場合であっても、部品点数を増やすことなく、ハウジングに相当する部分（透明基板）の外周側面からの漏れ光を確実に抑制することができる。また、リフレクタの平板状の本体部と折り曲げ部との境界に切込み加工を施したことから、折り曲げ位置および折り曲げ角度が定まり易くなり、面状照明装置の組立作業性が向上する。

また、本発明の請求項２に記載の面状照明装置は、本発明の請求項１に記載の面状照明装置において、前記切込み加工としてミシン目が施されていることを特徴とするものであり、切込み加工として好適な形態を示すものである。ここで、本発明におけるミシン目とは、破線状に打ち抜き加工を行なってなるものはもちろんのこと、打ち抜かずに底部を有する凹部を破線状に形成してなるものも含むものである。

本発明の請求項３に記載の面状照明装置は、本発明の請求項１に記載の面状照明装置において、前記切込み加工としてハーフカットが施されていることを特徴とするものであり、切込み加工として他の好適な形態を示すものである。ここで、本発明におけるハーフカットとは、線状に切り込み加工を行なってなるものである。

本発明の請求項４に記載の面状照明装置は、請求項１から３に記載の面状照明装置において、前記透明基板に設けられたスリットの短手方向の幅が、前記透明基板の表面側よりも裏面側の方が広く形成されていることを特徴とするものである。
本項に記載の面状照明装置は、透明基板に設けられたスリットの裏面側の幅を広く形成したことから、スリットへのリフレクタの折り曲げ部の挿通作業がより容易となり、組立作業性が更に向上する。

本発明の請求項５に記載の面状照明装置は、請求項４に記載の面状照明装置において、前記透明基板に設けられたスリットを構成する長手方向の壁面のうち、前記透明基板の外周側面側とは反対側の壁面が、前記透明基板の裏面側から表面側へ向かうにつれて外周側面側に傾斜する傾斜面として構成されていることを特徴とするものである。
本項に記載の面状照明装置は、透明基板に設けられたスリットの長手方向の壁面を、リフレクタの折り曲げ部が傾き易い方向に傾けて構成したことから、壁面とリフレクタの折り曲げ部との間隔がより小さくなる。この結果、リフレクタの折り曲げ部の実効的な反射機能がより向上し、より光損失を小さくすることができる。

初めに、本発明の実施の形態に係る面状照明装置１の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る面状照明装置１の一構成例を示す分解斜視図である。
面状照明装置１は、略矩形形状をした透明基板２と、ＦＰＣ５に実装されたＬＥＤ４とを備えている。透明基板２の裏面（出射面の反対面）側には、透明基板２から裏面側に漏れる光を透明基板２側に戻すためのリフレクタ６が配置されている。リフレクタ６は、粘着テープ８を用いて透明基板２に固定されている。

透明基板２の表面（出射面）側には、拡散シート１０、２枚のプリズムシート１２、１４、遮光シート１６および保護フィルム１８が、その順番で重ねられている。なお、保護フィルム１８は、遮光シート１６上に図示していない液晶パネルが重ねられる際に、遮光シート１６から剥がされるものである。

また、ＬＥＤ４の裏面側および表面側の双方にＬＥＤ用の反射板２０、２２がそれぞれ配置され、表面側のＬＥＤ用の反射板２２には、ＬＥＤ４近傍の輝度むら対策として黒スペーサ２４が重ねて配置されている。

次に、本発明の特徴部分である透明基板２について説明する。透明基板２は、ポリカーボネートやポリメチルメタアクリレート等の透明材料を用いて成形される。透明基板２は、図２に示すように、導光板に相当する導光部２Ａ（以下、導光部２Ａという。）とハウジングに相当するハウジング部２Ｂ（以下、ハウジング部２Ｂという。）とが一体に成形されている。

透明基板２の外周側面寄りの部位には、ＬＥＤ４を位置決め固定するための入光部３０が形成されている。入光部３０は、透明基板２の厚み方向に貫通する貫通孔として形成されている。また、透明基板２の貫通孔３０が形成された側端側には、貫通孔３０を避けるようにして、リフレクタの折り曲げ部を挿通するためのスリット３２、３２（以下、単にスリットという。）が、外周側面に対してほぼ平行に形成されている。また、入光部３０が形成された側端側に対向する側端側には、外周側面と略平行に一条のスリット３４が形成されている。さらに、入光部３０が形成された側端側に直交する両側端には、外周側面と略平行に一条のスリット３６、３８が形成されている。各スリット３４〜３８は、導光部２Ａの外郭をほぼ画定するように、透明基板２の厚み方向に対して貫通して形成されている。

したがって、導光部２Ａとハウジング部２Ｂとは、スリット３２とスリット３６との端部間、スリット３２とスリット３８との端部間、スリット３４とスリット３６との端部間、スリット３４とスリット３８との端部間およびスリット３２と入光部３０との端部間で連結されている。
なお、ハウジング部２Ｂは、裏面側にリフレクタ６を配置するための段差が、表面側に拡散シート１０及びプリズムシート１２、１４を配置するための段差が、それぞれ形成されている。そのため、導光部２Ａに対して肉厚となっている（図３参照）。

次に、本発明の特徴部分であるリフレクタ６について説明する。リフレクタ６は、図４に示すように、平板状の本体部６Ａと、該本体部の外周に沿って起立することとなる折り曲げ部６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅとからなる。また、本体部６Ａと各折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとの境界には、切り込み加工としてのミシン目６Ｇが施されている。

リフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ、６Ｂは、リフレクタ６の本体部６Ａを透明基板２の導光部２Ａの裏面側に配置した際に、透明基板２のスリット３２、３２に対応する位置に設けられている。同様に、スリット３４に対応する位置に折り曲げ部６Ｃが、スリット３６に対応する位置に折り曲げ部６Ｄが、スリット３８に対応する位置に折り曲げ部６Ｅがそれぞれ設けられている。なお、図４の例では、透明基板２の入光部３０を裏面側から塞ぐ平板状の突起部６Ｆが、平板状の本体部６Ａの一端から突出している。

そして、リフレクタ６の本体部６Ａと同一平面状に予め形成された折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅは、図５に折り曲げ部６Ｄ、６Ｅを例として示すように、ミシン目６Ｇに沿って折り曲げ加工され、透明基板２の対応する各スリット３２〜３８にそれぞれ挿入される。折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの幅Ｗ（図４（ａ）参照）を、各スリット３２〜３８の深さに相当する長さに設定することにより、各スリット３２〜３８の壁面を反射材で覆うことができる。

次に、本発明の実施形態に係る面状照明装置の作用効果について説明する。
まず、透明基板２に形成された各スリット３２〜３８に、リフレクタ６の本体部６Ａと一体に形成された折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅをそれぞれ挿通させる構成としたことから、透明基板２にリフレクタ６を組み付ける際の位置決めが自動的に行なわれることになる。次に、透明基板２の導光部２Ａからハウジング部２Ｂに向かって進行する光を、スリット３２〜３８に配置されたリフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅによって反射させ、導光部２Ａに戻すことができる。この際、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅに入射する角度に依存せず、光を一律に反射させることができる。よって、透明基板２の外周側面からの光漏れを確実に防止することができる。

参考までに、本発明者らは、スリット３２〜３８にリフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅを備える場合（本発明の実施の形態）と、これらを備えず単にリフレクタ６を透明基板２の裏面側に重ねた場合とで、面状照明装置１の中心輝度、平均輝度および均一性を比較した。その結果、中心輝度は前者が２５０１ｃｄ/ｍ^２で後者が１９３８ｃｄ/ｍ^２、平均輝度は前者が２４４２ｃｄ/ｍ^２で後者が１８６２ｃｄ/ｍ^２、均一性は前者が７４．４％で後者が５７．９％であった。本発明の実施の形態における光漏れ防止および照明特性の向上効果が実証されている。

次に、リフレクタ６の本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとの境界に、切り込み加工の一形態としてミシン目６Ｇを施したことから、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅを折り曲げる際の折り曲げ位置が定まり易くなる。また、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの、本体部６Ａに対する折り曲げ角度θ（図４（Ｂ）参照）を制御し易くなる。

近時の薄型の面状照明装置に対応させるには、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの幅Ｗを０．５ｍｍ前後に設定する必要がある。したがって、折り曲げ加工用の金型４０Ａ、４０Ｂとリフレクタ６とを高精度に位置合わせすることは容易ではない（図６参照）。また、金型４０Ａ、４０Ｂにより折り曲げ角θを９０°としてリフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅを折り曲げることができたとしても、金型４０Ａ、４０Ｂからリフレクタ６を取り外した状態では、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅを折り曲げたことによって発生する弾性力に起因する復元力によって、折り曲げ角θが９０°よりも大幅に小さくなってしまう（図５（ｂ）、（ｃ）参照）。この折り曲げ角θは、本発明者の試行によると６０°程度まで小さくなることから、開口が細長い形状をしたスリット３２〜３８に折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅを挿入する作業には熟練と時間とを要することになる。

そこで、本発明の実施の形態に係るリフレクタ６には、本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜Ｅとの境界に、リフレクタを折り曲げる際に発生する弾性力を調整するためにミシン目６Ｇが設けられており、これにより折り曲げ位置を定まり易くするとともに、復元力により折り曲げ角θが９０°よりも大幅に小さくなることを抑制している。また、折り曲げ角θが９０°寄りの角度に維持される結果、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとスリットの壁面３６Ｗ（図８参照）との間隔が小さくなることから、リフレクタ６の実効的な反射率が向上することが期待できる。

また、リフレクタ６としてＥＳＲ（Enhanced Specular Reflector）のような積層構造を有するリフレクタを使用する場合には、リフレクタ６を折り曲げることにより、層間に剥離が生じることが懸念されるが、ミシン目６Ｇを施すことにより層間剥離が抑制され、リフレクタ６の反射機能が安定化することが期待できる。

次に、本発明における切り込み加工の他の実施形態について説明する。図７に示す例では、リフレクタ６の本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとの境界に、切り込み加工としてハーフカット６Ｈが施されている。
切り込み加工としてハーフカット６Ｈを施した場合であっても、ミシン目６Ｇを施した場合と同様の効果を得ることができる。また、切り込み加工として複数の貫通孔からなるミシン目６Ｇを施した場合には、貫通孔の大きさによっては貫通孔から光が漏れることが懸念されるが、ハーフカット２６Ｈを設けた場合には、本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとの境界からの光の漏れが生じないという利点を有する。
なお、図７の例では、ハーフカット６Ｈは、リフレクタ６の表面側（上面側）に施されているが、それとは反対側の面に施してもよいし、両面に施してもよい。

ところで、上述のミシン目６Ｇおよびハーフカット６Ｈはいずれも、リフレクタ６の本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの境界における、本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとの接続断面積を低減させて、折り曲げる際に発生する応力を調整するための、切り込み加工の一形態である。本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅとの接続断面積を調整することにより、折り曲げ加工後の折り曲げ角θを所定の範囲内に制御することが可能な形態であれば、他の加工形態であってもよい。例えば、ミシン目６Ｇを構成する隣接する貫通孔の間のつなぎ部分にハーフカット６Ｈを施した構成としてもよい。あるいは、ミシン目構造において、凹部を貫通させることなく、底部を有する構成としてもよい。また、本体部６Ａと折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの境界の一部にミシン目６Ｇを施し、その他の境界にハーフカット６Ｈを施してもよい。

次に、本発明に係るリフレクタ６の効果をより有効に発揮させるための、透明基板２のスリット３２〜３８の好ましい形態について説明する。スリット３２〜３８の短手方向の幅は、図５に示す例では、透明基板２の厚み方向に対して一定であるが、図８に示すように、透明基板２の表面側よりも裏面側の方が広くなるように形成してもよい。スリット３２〜３８の短手方向の幅を表面側よりも裏面側の方が広くすることにより、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの挿通作業をより容易に行うことができる。

また、図８（ｂ）、（ｃ）にスリット３６を例に示すように、透明基板２のスリット３２〜３８を構成する壁面のうち、透明基板２の外周側面側とは反対側の壁面３６Ｗを、透明基板２の裏面側から表面側へ向かうにつれて外周側面側に傾斜する傾斜面としてもよい。傾斜面の傾斜方向と、リフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅが折り曲げ加工後の弾性応力によって傾き易い方向とが一致することから、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅと各スリット３２〜３８の壁面３２Ｗ〜３８Ｗとの隙間をより小さくすることができる。あるいは、折り曲げ角θによっては、折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅと各スリット３２〜３８の壁面３２Ｗ〜３８Ｗを密着させることができる。よって、リフレクタ６の実効的な反射率がより一層向上することが期待できる。

また、スリット３２〜３８の表面側の短手方向の幅を、リフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの厚みよりも若干小さくなるように構成してもよい。スリット３２〜３８の外側に存在するハウジング部２Ｂは、細長い形状をしていることから、幅方向（透明基板２の面内方向）の弾性変形が可能である。よって、リフレクタ６の折り曲げ部６Ｂ〜６Ｅの先端側をスリット３２〜３８にはめ込む構成とすることができ、これにより、リフレクタ６を透明基板２に機械的に固定することも可能となる。

なお、本発明の実施形態を説明するにあたり、ＬＥＤ４の数を一つとして説明したが、ＬＥＤ４の数は複数であってもよい。その場合には、隣接する入光部３０間にスリットを設け、そのスリットにリフレクタの折り曲げ部を挿入する構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係る面状照明装置の分解斜視図である。図１に示される本発明の実施の形態に係る面状照明装置を構成する透明基板の単体図であり、（ａ）は前方側面、（ｂ）は平面、（ｃ）は後方側面、（ｄ）は右側面、（ｅ）は裏面を示すものである。図２（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。図１に示される本発明の実施の形態に係る面状照明装置を構成するリフレクタの単体図であり、（ａ）は展開平面図、（ｂ）は外周側の折り曲げ部を折り曲げた状態における側面図、（ｃ）は外周側の折り曲げ部を折り曲げた状態における要部の斜視図である。図１に示される本発明の実施の形態に係る面状照明装置のリフレクタを透明基板に組み付けた状態における、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。リフレクタを折り曲げ加工する際の様子を模式的に示す断面図であり、（ａ）は折り曲げ加工前、（ｂ）は折り曲げ加工時、（ｃ）は折り曲げ加工後の状態である。（ａ）は、本発明の他の実施の形態に係るリフレクタの折り曲げる前の断面図であり、（ｂ）は破線Ａで囲んだ部分の拡大断面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、何れも、図１に示す本発明の実施の形態に係る面状照明装置の、透明基板のスリット形状の応用例を示すものである。従来の、導光板とハウジングフレームとが一体成形された面状照明装置の平面図である。

符号の説明

１：面状照明装置、２：透明基板、２Ａ：導光板に相当する部分（導光部）、２Ｂ：ハウジングフレームに相当する部分（ハウジング部）、４：ＬＥＤ、６：リフレクタ、６Ａ：本体部、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ：リフレクタの折り曲げ部、６Ｇ：ミシン目、６Ｈ：ハーフカット、３０：入光部、３２、３４、３６、３８：スリット、３６Ｗ：スリット３６の壁面

Claims

透明基板と、前記透明基板の裏面側に配置されるリフレクタとを備え、
前記リフレクタは、平板状の本体部と、該本体部の外周に沿って起立する折り曲げ部とからなり、
前記透明基板の外周側面よりも内側の部位に、前記リフレクタの折り曲げ部を前記透明基板の裏面側から表面側に向かって挿通するためのスリットが設けられ、
前記リフレクタの平板状の本体部と前記折り曲げ部との境界には、切り込み加工が施されていることを特徴とする面状照明装置。
前記切り込み加工として、ミシン目が施されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
前記切り込み加工として、ハーフカットが施されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
前記透明基板に設けられたスリットの短手方向の幅が、前記透明基板の表面側よりも裏面側の方が広く形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
前記透明基板に設けられたスリットを構成する長手方向の壁面のうち、前記透明基板の外周側面側とは反対側の壁面が、前記透明基板の裏面側から表面側へ向かうにつれて外周側面側に傾斜する傾斜面として構成されていることを特徴とする請求項４に記載の面状照明装置。