JP2012059372A - 面光源装置及び当該面光源装置に用いるフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の外周面から漏れた光をフレームで反射させて導光板内に戻すことができ、しかも、フレームを透過して漏れる光を低減できるようにする。
【解決手段】フレーム２３の下面には反射シート２２が配置され、フレーム２３内には導光板２４や光源２６などが納められる。フレーム２３は、白色樹脂からなる角枠状の内側フレーム部２３ａの外周面を、黒色樹脂からなる角枠状の外側フレーム部２３ｂで覆うようにして形成されている。また、この内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂは２色成形法などによって一体成形されている。
【選択図】図７

Description

本発明は面光源装置及び当該面光源装置に用いるフレームに関する。本発明は、たとえば液晶パネルを照明するバックライトとして用いられる面光源装置に関し、また、その面光源装置において導光板等を囲むフレームに関するものである。

［従来例１］
携帯電話の液晶表示部は、液晶パネルの背後に照明用の面光源装置（バックライト）を配置して構成されている。図１は、このような液晶表示部に用いられる面光源装置の一般的な構造を示す分解斜視図である。また、図２（Ａ）は、組み立てられた面光源装置の平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。

図１、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、この面光源装置１１にあっては、角枠状をした白色樹脂からなるフレーム１３の下面に反射シート１２を貼り付けてフレーム１３の下面を覆っている。そして、導光板１４の光出射側の面（上面）に拡散シートその他の光学シート１７を複数枚重ねたものをフレーム１３内に納めている。フレキシブルプリント基板１５の下面に実装された複数個の光源１６もフレーム１３内に納められており、各光源１６は導光板１４の端面に対向している。さらに、フレーム１３の上面に黒色樹脂シートからなる額縁状の遮光シート１８を貼り付け、遮光シート１８と反射シート１２の間に導光板１４等を保持するとともに導光板１４等の縁を遮光シート１８で覆っている。なお、白色樹脂からなるフレームを用いた面光源装置としては、たとえば特許文献１の図８に開示されたものがある。また、特許文献１の図１及び図２には、フレームの側面部を白色樹脂で成形するとともにフレームの上面部を黒色樹脂で成形した面光源装置が開示されている。

上記フレーム１３は、導光板１４や光学シート１７などを納めるためのケースの機能を有しているが、そればかりでなく、光の利用効率を向上させる働きも有している。すなわち、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に実線矢印で示すように、導光板１４内を導光する光が導光板１４の側面から漏れると、その漏れ光はフレーム１３（反射率を高めるため、白色樹脂中に酸化チタン等を添加している場合もある。）の内面で反射して戻り、導光板１４の側面から再入射する。そのため、一旦導光板１４から漏れた光を再利用することができて光の利用効率が向上する。

しかし、白色樹脂からなるフレーム１３を用いた場合、導光板１４から漏れた光をすべてフレーム１３で反射させることはできず、その一部は図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に破線矢印で示すように、フレーム１３を透過して外部へ漏れる。特に、近年においては液晶表示部の薄型化とともに表示画面の大型化が進んでおり、たとえばタッチパネルを備えた大画面の液晶表示装置ではその表示画面の幅が携帯電話の幅とほとんど等しくなるに至っている。こうして面光源装置の外形寸法が制約され、しかも有効発光領域の面積が大きくなる結果、面光源装置の狭額縁化は避けられないものとなり、フレーム１３の肉厚はますます薄くなってきている。その結果、フレーム１３を透過して外部に漏れる光量はしだいに増加しつつある。

上記のようにしてフレーム１３を透過して面光源装置１１から漏れる光が増加すると、面光源装置１１の外周面が光って液晶表示部の見栄えが悪くなるという不具合が起きる。また、面光源装置１１の外周面から漏れる光は、面光源装置１１が携帯電話に組み込まれたときに、面光源装置１１の近傍に光センサや赤外線通信用の受光部が設置されていたりすると、これら光センサや受光部が誤動作を起こす要因にもなる。

［従来例２］
また、特許文献１の図９には、フレームを黒色樹脂で成形した面光源装置が開示されている。このようなフレームを用いた面光源装置では、導光板の側面から漏れた光は黒色樹脂からなるフレームの側面部で吸収されるため、面光源装置の側面から外部へ漏れにくくなる。

しかし、この面光源装置では、導光板の側面から漏れた光をフレームの側面部で反射させて導光板内へ再入射させることができないので、面光源装置の光利用効率が低下する。その結果、面光源装置の有効発光領域から出射する光が少なくなって発光輝度が低下するという問題がある。

この発光輝度の低下を確認するため、実験及びシミュレーションを行った結果、つぎのような結果が得られた。４辺が白色樹脂のフレームを用いたある面光源装置において、発光面の２５点（計測ポイント数）で輝度を計測したときの平均輝度を１００％とすると、４辺が黒色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、２５点で計測したときの平均輝度は９２〜９３％であった。また、４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ面光源装置において、発光面の２８９点で輝度を計測したときの平均輝度を１００％とすると、４辺が黒色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、２８９点で計測したときの平均輝度は９０〜９２％であった。さらに、４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ面光源装置において、発光面の２５点で輝度をシミュレーションしたときの平均輝度を１００％とすると、４辺が黒色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、シミュレーションにより計算した２５点の輝度の平均は９０％であった。よって、黒色樹脂フレームを用いた場合には、白色樹脂フレームを用いた面光源装置において発光面から出射する光量の約１０％が、黒色樹脂フレームで吸収されていることが分かる。

特開平１１−５２１４０号公報

本発明は、上記のような技術的課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、導光板の側面から漏れた光をフレームで反射させることによって導光板内に再入射させることができ、しかも、フレームを透過しようとする光をフレームで吸収して低減させることができ、光利用効率の向上と光の漏れ防止性能の向上を両立させることができる面光源装置を提供することにある。また、当該面光源装置に用いるフレームを提供することにある。

本発明に係る面光源装置は、導光板の外周面をフレームで囲むようにして光源及び前記導光板が前記フレーム内に納められ、前記光源から出た光が前記導光板の端面から前記導光板内に入射し、前記導光板内を導光する光が前記導光板の光出射面から出射する面光源装置において、前記フレームは、少なくともその一辺が、前記フレームの内周面をなすと共に光反射性材料（たとえば、白色樹脂）からなる第１フレーム部と、前記第１フレーム部の外周面を覆う光吸収性材料（たとえば、黒色樹脂）からなる第２フレーム部とによって構成されていることを特徴としている。

本発明の面光源装置によれば、フレームの少なくとも一辺の内周面が光反射性材料、たとえば白色材料からなる第１フレーム部材で形成されているので、その辺では導光板の外周面から漏れた光を第１フレーム部で反射して導光板内に再入射させることができる。よって、面光源装置の光利用効率を向上させ、発光輝度を高めることができる。さらに、本発明の面光源装置では、第１フレーム部の外周面を光吸収性材料、たとえば、黒色樹脂からなる第２フレーム部によって覆っているので、第１フレーム部を透過した光を第２フレーム部で吸収してフレームの外側へ漏れにくくすることができる。よって、導光板の外周面から漏れた光が、さらにフレームを透過して面光源装置の外へ漏れ、面光源装置の発光時に見栄えが低下させるのを防ぐことができる。また、フレームを透過して漏れた光により面光源装置の近傍に設置されている光センサや受光部を誤動作させるのを防ぐことができる。

本発明に係る面光源装置のある実施態様は、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部が一体成形されていることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、第１フレーム部と第２フレーム部を一体成形しているので、第１フレーム部と第２フレーム部を組み立てる工程が必要なくなり、またその後の工程でフレームが分解するおそれもなく、面光源装置の組立て作業が簡略化される。すなわち、第１フレーム部と第２フレーム部が別個の成形品である場合には、第１フレーム部と第２フレーム部をを組み立てなければならず、また、フレームを組み立てた後、そこに導光板等を納めるときにフレームが分解するおそれがあるが、本実施態様によれば、このような不具合を避けることができる。

本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、第１フレーム部と第２フレーム部が一体成形された面光源装置において、前記第１フレーム部の外周面と前記第２フレーム部の内周面とが接する接合面が、前記フレームの下面に垂直な面から傾いていることを特徴としている。かかる実施態様によれば、第１フレーム部と第２フレーム部の接する接合面の面積を、当該接合面がフレームの下面に垂直である場合よりも大きくできるので、第１フレーム部と第２フレーム部の接合強度を高めることができ、フレームの高さが薄い場合でも両フレーム部どうしが剥離しにくくなる。

本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、第１フレーム部と第２フレーム部が一体成形された面光源装置において、前記光源及び前記導光板の周囲を覆うための遮光シートを前記光源及び前記導光板の上方に配置し、前記第１フレーム部の外周面と前記第２フレーム部の内周面とが接する接合面を跨ぐようにして前記第１フレーム部の上面及び前記第２フレーム部の上に前記遮光シートを接着したことを特徴としている。かかる実施態様にあっては、第１フレーム部と第２フレーム部の上面に接着された遮光シートによって第１フレーム部と第２フレーム部が保持されるので、両フレーム部の接合面強度を高めることができ、フレームの高さが薄い場合でも両フレーム部どうしが剥離しにくくなる。

本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、第１フレーム部と第２フレーム部が一体成形された面光源装置において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部の接している接合面の少なくとも一部が、当該接合面の位置する辺の長さ方向に沿って屈曲又は湾曲していることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、接合面が屈曲又は湾曲しているので、第１フレーム部と第２フレーム部の接している接合面の面積を大きくして両フレーム部どうしの接合強度を高めることができ、フレームの高さが薄い場合でも両フレーム部どうしが剥離しにくくなる。

本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、第１フレーム部と第２フレーム部が一体成形された面光源装置において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部の接している接合面において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部のうちいずれか一方の接合面に突起が形成され、いずれか他方の接合面に窪みが形成されていて当該窪み内に前記突起が嵌り込んでいることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、第１フレーム部と第２フレーム部の各接合面に設けた突起と窪みを嵌め合わせているので、一体成形された第１フレーム部と第２フレーム部が接合面で剥離しにくくなる。よって、フレームの高さが薄い場合でも、面光源装置の組立て作業中にフレーム部どうしが剥離しにくく、面光源装置の製造工程を容易にすることができる。

本発明に係る面光源装置のさらに別な実施態様は、前記フレームの全周が、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部を接合させて構成されていることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、フレームの全周が第１フレーム部と第２フレーム部で構成されているので、面光源装置における光利用効率をもっとも高くでき、また、フレームを透過して漏れる光量をもっとも小さくできる。

本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、前記フレームが矩形枠状となっており、前記フレームのうち前記光源にもっとも近い辺を除くすべての辺が、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部を接合させて構成されていることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、フレームのうち光源にもっとも近い辺が第１フレーム部と第２フレーム部の複合構造となっていないが、導光板の外周面のうち光源に対向する面（光入射端面）からの光の漏れは小さいので、面光源装置における光利用効率を高くでき、また、フレームを透過して漏れる光量も小さくできる。

本発明に係る面光源装置の別な実施態様は、別個に成形された前記第１フレーム部と前記第２フレーム部を組み合わせることによって前記フレームを形成したことを特徴としている。かかる実施態様にあっては、第１フレーム部と第２フレーム部が別個の成形品となっているので、成形機や成形金型のコストを安価にすることができる。

また、この実施態様においては、別個の第１フレーム部と第２フレーム部を組み立て、その下面に粘着テープを貼り付けておけば、第１フレーム部と第２フレーム部が一体に保持でき、その後の組立て工程で第１フレーム部と第２フレーム部が分離しにくくなる。さらに、この粘着テープとして反射シートをフレームの下面に接着するための粘着テープを用いれば、部材点数を減らしてコスト上昇を防ぐことができる。

本発明に係るフレームは、導光板の外周面が囲まれるようにして光源及び前記導光板を納めるための面光源装置用のフレームであって、少なくともその一辺が、前記フレームの内周面をなすと共に光反射性材料からなる第１フレーム部と、前記第１フレーム部の外周面を覆う光吸収性材料からなる第２フレーム部とによって構成されていることを特徴としている。

本発明のフレームによれば、フレームの少なくとも一辺の内周面が光吸収性材料、たとえば白色材料からなる第１フレーム部材で形成されているので、面光源装置に組み込まれたとき、その辺では導光板の外周面から漏れた光を第１フレーム部で反射して導光板内に再入射させることができる。よって、面光源装置の光利用効率を向上させ、発光輝度を高めることができる。さらに、本発明のフレームでは、第１フレーム部の外周面を光吸収性材料、たとえば、黒色樹脂からなる第２フレーム部によって覆っているので、第１フレーム部を透過した光を第２フレーム部で吸収してフレームの外側へ漏れにくくすることができる。よって、導光板の外周面から漏れた光が、さらにフレームを透過して面光源装置の外へ漏れ、面光源装置の発光時に見栄えが低下させるのを防ぐことができる。また、フレームを透過して漏れた光により面光源装置の近傍に設置されている光センサや受光部を誤動作させるのを防ぐことができる。

本発明に係るフレームの別な実施態様は、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部が一体成形されていることを特徴としている。かかる実施態様にあっては、第１フレーム部と第２フレーム部を一体成形されているので、第１フレーム部と第２フレーム部を組み立てる工程が必要なくなり、またその後の面光源装置の組立て工程でフレームが分解するおそれもなく、面光源装置の組立て作業が簡略化される。

なお、本発明における前記課題を解決するための手段は、以上説明した構成要素を適宜組み合せた特徴を有するものであり、本発明はかかる構成要素の組合せによる多くのバリエーションを可能とするものである。

図１は、従来の面光源装置の構造を示す分解斜視図である。 図２（Ａ）は、図１に示した面光源装置の平面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。 図３は、本発明の実施形態１に係る面光源装置の分解斜視図である。 図４（Ａ）は、図３のＹ部（すなわち、フレームの一部）を示す拡大斜視図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＺ部を異なる方向から見た斜視図である。 図５（Ａ）は、実施形態１の面光源装置の平面図である。図５（Ｂ）は、遮光シートと光学シートを除いた状態の面光源装置を示す平面図である。 図６は、図５（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。 図７は、図５（Ａ）のＷ−Ｗ線に沿った拡大断面図である。 図８は、フレームを成形するための２色成形機の概念図である。 図９は、本発明の実施形態２に係る面光源装置の一部を拡大して示す断面図である。 図１０（Ａ）は、本発明の実施形態３に係る面光源装置の一部を拡大して示す断面図である。図１０（Ｂ）は、実施形態３に係る面光源装置の変形例を示す断面図である。 図１１（Ａ）は、本発明の実施形態４に係る面光源装置に用いられるフレームの一部を示す斜視図である。図１１（Ｂ）は、当該フレームの一部を示す分解斜視図である。図１１（Ｃ）は、当該フレームの一部を示す平面図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態５に係る面光源装置の部分断面図である。 図１３は、実施形態５に係る面光源装置に用いられているフレームの一部を分解して示した斜視図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、実施形態５のフレームの成形方法を説明する図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、実施形態５に係る面光源装置の変形例を示す部分断面図である。 図１６は、実施形態５の変形例に用いられているフレームの一部を分解して示した斜視図である。 図１７は、本発明の実施形態６に係る面光源装置に用いられるフレームの平面図である。 図１８は、本発明の実施形態７に係るフレームの斜視図である。 図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）及び図１９（Ｃ）は、実施形態７のフレームを用いて面光源装置が組み立てられる様子を説明する断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々設計変更することができる。

［第１の実施形態］
図３は本発明の実施形態１による面光源装置２１の分解斜視図である。面光源装置２１は、反射シート２２、フレーム２３、導光板２４、フレキシブルプリント基板２５の下面に実装された複数個の光源２６、拡散シート２７ａ、プリズムシート２７ｂ、２７ｃ（拡散シート２７ａ及びプリズムシート２７ｂ、２７ｃを光学シートと総称することがある。）、遮光シート２８からなる。

反射シート２２は、光反射率の高い白色樹脂シートや金属箔などからなる平らなシートである。

フレキシブルプリント基板２５は、光源２６を実装するための光源実装部２５ａと、光源実装部２５ａを外部回路（電源回路）につなぐための配線引出部２５ｂとからなり、配線引出部２５ｂは光源実装部２５ａから引き出されている。複数個の光源２６は、一定の間隔をあけて光源実装部２５ａの下面に実装されている。光源２６は白色光を出射するＬＥＤ白色光源であって、一般には青色ＬＥＤと黄色蛍光体とを組み合わせた白色光源が用いられるが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ及び青色ＬＥＤを組み合わせた３色ＬＥＤ方式の白色光源などを用いてもよい。また、光源２６は、透明樹脂内にＬＥＤチップが封止されており、さらに透明樹脂の前面を除く全面が白色樹脂で覆われており、白色樹脂で覆われていない透明樹脂の前面（発光窓）からのみ白色光が出射される。

導光板２４は、ポリカーボネイト樹脂やポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）などの、屈折率が高くて透光性を有する樹脂によって成形されたほぼ均一な厚みのプレートである。前記光源２６は、その発光窓が導光板２４の一端面（光入射端面２４ａ）に微小間隙を隔てて、あるいは密着して対向するように配置される。導光板２４の下面（光出射面２４ｂと反対面）には、後述のように多数の微小な光学パターン３２が形成されている（図６参照）。

なお、光源として冷陰極線管を用いる場合には、くさび状に厚みの変化した導光板を用いても差し支えない（特許文献１を参照）。

拡散シート２７ａは、導光板２４の上面（光出射面２４ｂ）から出射する光を拡散させて照明光の指向特性（視野角）を広げるための半透明な樹脂フィルムである。プリズムシート２７ｂ、２７ｃは、上面に三角プリズム状の微細なパターンを形成された透明な樹脂フィルムであって、垂直な方向から見たとき各パターンの方向が互いに直交している。遮光シート２８は、上下両面が粘着面となった柔軟な黒色の粘着シート（リムシート）である。遮光シート２８は額縁状となっていて、導光板２４の有効発光領域に対応する領域（発光面）に開口窓３１を有している。

フレーム２３は、導光板２４や光学シート２７ａ、２７ｂ、２７ｃの周囲を囲む部材であって、反射シート２２及び遮光シート２８とともに面光源装置２１のケーシングの働きをしている。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）はフレーム２３の構造を示す斜視図であって、図４（Ａ）は図３のＹ部を拡大して表し、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＺ部を異なる方向から見た様子を表している。このフレーム２３は、枠状をした内側フレーム部２３ａ（第１フレーム部）の外周面に外側フレーム部２３ｂ（第２フレーム部）を枠状に一体成形したものである。内側フレーム部２３ａは、光反射率の高い樹脂材料、すなわち白色樹脂（酸化チタンの微粉末を添加してあってもよい。）によって角枠状に成形されている。外側フレーム部２３ｂは、光吸収率の高い樹脂材料、すなわち黒色樹脂によって角枠状に形成されている。したがって、フレーム２３の４辺において、フレーム２３は白色樹脂からなる内側フレーム部２３ａと黒色樹脂からなる外側フレーム部２３ｂの複合構造となっている。

内側フレーム部２３ａは、光源配置側の辺を除く３辺においては、その上面４２の内周縁を一段低くして段部４１を形成されている。また、内側フレーム部２３ａの光源配置側の辺は、その上面全体が段部４１と同じ高さとなっている。外側フレーム部２３ｂは、その上面４３の外周側の縁に沿って４辺にリブ４４が突出している。外側フレーム部２３ｂの下面から上面４３までの高さと、内側フレーム部２３ａの下面から上面４２までの高さは等しくなっており、外側フレーム部２３ｂの上面４３と内側フレーム部２３ａの上面４２は面一になっている。また、外側フレーム部２３ｂの光源配置側の辺には、フレキシブルプリント基板２５の配線引出部２５ｂを通過させるための切欠部３０が設けられており、切欠部３０の底面は内側フレーム部２３ａの段部４１と面一になっている。

このフレーム２３は、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂを２色成形法によって一体成形されている。図８は、フレーム２３を２色成形するための２色成形機５１の構造を説明するための概念図である。この２色成形機５１は、回転軸５２を中心として回転可能で、かつ、昇降可能となった下金型５３と、下金型５３の上面に対向するように配置された２種の上金型５４、５５によって構成されている。下金型５３には、フレーム２３すなわち内側フレーム部２３ａ及び外側フレーム部２３ｂを成形するためのキャビティ５６が複数箇所に形成されている。一方の上金型５４は、下金型５３のキャビティ５６のうち内側フレーム部２３ａを成形するための空間を埋めて塞ぐための型部５７を有している。また、上金型５４は、外側フレーム部２３ｂを成形するための空間（キャビティ５６のうち型部５７で塞がれていない成形空間）へ黒色樹脂を注入するための湯道５８を備えている。他方の上金型５５は、キャビティ５６のうち内側フレーム部２３ａを成形するための空間へ白色樹脂を注入するための湯道５９を備えている。

フレーム２３は、この２色成形機５１を用いて次のようにして成形される。まず、図８の向かって左側の成形位置では、上金型５４が下降して下金型５３のキャビティ５６が閉じられると、型部５７によって内側フレーム部２３ａの成形空間が塞がれる。よって、湯道５８からキャビティ５６内に流動状態の黒色樹脂が注入されると、黒色樹脂によって外側フレーム部２３ｂが射出成形される。下金型５３が下降して型開きされると、キャビティ５６内には外側フレーム部２３ｂが成形されており、またその内側には内側フレーム部２３ａを成形するための空間が空いている。

ついで、下金型５３を回転させ、外側フレーム部２３ｂを保持したキャビティ５６を図８の向かって右側の成形位置へ移動させる。この位置で下金型５３を上昇させてキャビティ５６を閉じ、湯道５９からキャビティ５６内に流動状態の白色樹脂を注入すると、白色樹脂によって内側フレーム部２３ａが外側フレーム部２３ｂと一体成形される。なお、このとき同時に、反対側の位置では、上金型５４によって外側フレーム部２３ｂが成形されている。

ついで、下金型５３が下降して型開きされ、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが硬化してフレーム２３が一体成形されると、下金型５３からイジェクトピン（図示せず）が突出してフレーム２３がキャビティ５６から取り出される。こうして空になったキャビティ５６は、下金型５３を回転させることによって始めの位置に戻される。

なお、図８の２色成形機５１では、外側フレーム部２３ｂを成形した後に内側フレーム部２３ａを成形する構造となっていたが、内側フレーム部２３ａを成形した後で外側フレーム部２３ｂを成形するようになっていてもよい。

つぎに、上記面光源装置２１の組立て時の構造を図５〜図７により説明する。図５（Ａ）は組み立てられた面光源装置２１の平面図、図５（Ｂ）は遮光シート２８及び光学シート２７ａ、２７ｂ、２７ｃを除いた状態の平面図である。また、図６は図５（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿った断面の拡大図、図７はＷ−Ｗ線に沿った断面の拡大図である。

図６及び図７に示すように、反射シート２２は、その外周部を両面粘着テープ２９によってフレーム２３の下面に接着され、フレーム２３内の空間はその下面を反射シート２２によって塞がれる。導光板２４は、フレーム２３内に納めて反射シート２２の上に載置される。図６に示すように、光源２６は、発光窓を導光板２４の光入射端面２４ａに対向させるようにしてフレーム２３内に納められ、フレキシブルプリント基板２５の配線引出部２５ｂは、切欠部３０を通過してフレーム２３の外側へ引き出される。図５（Ｂ）はこのときの状態を示す。さらに、導光板２４の光出射面２４ｂの上には拡散シート２７ａとプリズムシート２７ｂ、２７ｃが重ねられる。プリズムシート２７ｃの上には遮光シート２８が重ねられ、遮光シート２８の下面がフレーム２３に貼り付けられる。導光板２４や拡散シート２７ａ、プリズムシート２７ｂ、２７ｃの周囲は遮光シート２８で覆われ、導光板２４の有効発光領域に対応する領域が開口窓３１から露出させられる。

遮光シート２８は、フレーム２３の光源配置側の辺では、図６に示すように、外側フレーム部２３ｂの上面４３に接着され、フレーム２３の光源配置側を除く３辺では、図７に示すように、外側フレーム部２３ｂの上面４３及び内側フレーム部２３ａの上面４２に接着される。

近年、面光源装置２１の薄型化によってフレーム２３の厚み（断面の幅）も薄くなっているので、薄型の面光源装置向けのフレーム２３では内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの接合面２３ｃ（成形時の接合面）の面積はかなり小さくなる。そのため、フレーム２３の接合面２３ｃは、外部からの負荷などによって剥がれるおそれがある。しかし、図７に示すように、接合面２３ｃを跨がせて内側フレーム部２３ａの上面４２と外側フレーム部２３ｂの上面４３に遮光シート２８を接着しておけば、遮光シート２８で内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂをつないで両フレーム部２３ａ、２３ｂどうしの剥離強度を高めることができる。同様に、反射シート２２を接着するための両面粘着テープ２９も、接合面２３ｃを跨がせて内側フレーム部２３ａの下面と外側フレーム部２３ｂの下面に接着しておけば、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの剥離強度をさらに高めることができる。

このようにして組み立てられた面光源装置２１では、フレーム２３内に納められた導光板２４、フレキシブルプリント基板２５及び光源２６、拡散シート２７ａ及びプリズムシート２７ｂ、２７ｃは遮光シート２８と反射シート２２の間に保持される。なお、図６及び図７では、遮光シート２８の下面とプリズムシート２７ｃやフレキシブルプリント基板２５との間に隙間が存在しているが、遮光シート２８の下面はプリズムシート２７ｃの縁やフレキシブルプリント基板２５に接着させて遮光シート２８によりプリズムシート２７ｃなどを固定することが好ましい。

こうして遮光シート２８をフレーム２３に貼り付けた状態では、遮光シート２８の上にリブ４４で囲まれた空間３３（凹所）ができている。液晶パネル（図示せず）は、この空間３３内に納めて保持させることができる。

このような構造の面光源装置２１にあっては、図６に矢印で示すように、光源２６から出射した光は、光入射端面２４ａから導光板２４内に入射する。導光板２４内に入射した光は、導光板２４の上面（光出射面２４ｂ）と下面で全反射しながら導光板２４内を導光し、導光板２４の全体に広がっていく。また、導光板２４の下面には、プリズム状をした微小な光学パターン３２（導光板２４の下面を窪ませた三角柱状の微小パターン、あるいは導光板２４の下面から突出した三角柱状の微小パターンなど）が多数形成されている。そのため、導光板２４内を導光する光が光学パターン３２に入射して光学パターン３２で全反射されると、反射した光は導光板２４の光出射面２４ｂから出射する。このようにして光出射面２４ｂから出射する光の指向特性は比較的狭いので、拡散シート２７ａを透過させることによって緩やかに光を拡散させ、指向特性を広げる。さらに、プリズムシート２７ｂ、２７ｃを透過させることによって光の方向を曲げ、最大輝度方向が光出射面２４ｂに垂直な方向に近くなるようにしている。

また、反射シート２２は、導光板２４の下面から漏れた光を反射させて導光板２４内に再入射させ、光の利用効率を高める働きをする。

本実施形態の面光源装置２１にあっては、光出射面２４ｂから出射しないで導光板２４の端面や両側面に達した光の一部は、図７に示すように導光板２４の端面や両側面から漏れるが、漏れた光は白色樹脂からなる内側フレーム部２３ａの内周面で反射され、導光板２４内へ再入射する。したがって、面光源装置２１の光利用効率を向上させることができ、光出射面２４ｂの発光輝度を高めることができる。しかも、内側フレーム部２３ａの内周面で反射されないで内側フレーム部２３ａを透過した光は、黒色樹脂からなる外側フレーム部２３ｂに吸収される。よって、内側フレーム部２３ａを透過した光がフレーム２３の外部へ漏れにくくなり、面光源装置２１の縁を光らせて面光源装置２１の品質を低下させにくくなり、また、近くに配置された光センサや受光部を誤動作させにくくなる。よって、面光源装置２１によれば、フレーム２３の厚みが薄くなった場合でも、光利用効率を高めて発光面の輝度を高くでき、しかも、周囲に光が漏れにくくなって、面光源装置２１の品質が向上する。

ここで、内側フレーム部２３ａの厚みがあまり薄いと、内側フレーム部２３ａの内周面により光を反射させにくくなり、光の利用効率が低下する。また、外側フレーム部２３ｂの厚みがあまり薄いと、外側フレーム部２３ｂで光を吸収しにくくなり、光の漏れが増加する。したがって、内側フレーム部２３ａの厚みと外側フレーム部２３ｂの厚みは、いずれもあまり薄くなりすぎないようにして、適度の厚み比（たとえば、１：１）とすることが望ましい。しかし、好ましい厚み比は、内側フレーム部２３ａの材質（光反射率）や外側フレーム部２３ｂの材質（光吸収率）によって異なるうえ、光反射率の高い内側フレーム部２３ａや光吸収率の高い外側フレーム部２３ｂを用いれば、その許容範囲はかなり広くなる。よって、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの厚み（厚み比）は、それらの材質に応じて実験的に、あるいはシミュレーションにより決定すればよく、内側フレーム部２３ａの方が厚くてもよく、外側フレーム部２３ｂの方が厚くてもよい。

また、内側フレーム部２３ａは、コストを考慮したうえで、できるだけ光反射率の高い樹脂が好ましく、外側フレーム部２３ｂも、コストを考慮したうえで、できるだけ光吸収率の高い樹脂が望ましい。特に、フレーム２３の厚みが薄くなれば、できるだけ光反射率の高い材質の内側フレーム部２３ａと、光吸収率の高い材質の外側フレーム部２３ｂを用いることが望ましい。

本実施形態のフレーム２３では、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが一体成形されているので、面光源装置２１の組立工程において、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが分離するおそれがなく、そのため面光源装置２１の組立工程におけるトラブルが少なくなり、組立工程の効率化が図られる。

また、フレームで光を反射させるとともに光の漏れを防止する方法としては、黒色樹脂からなるフレームの内周面に金属の蒸着膜やメッキ被膜などを施す方法も考えられる。しかし、このような方法では、蒸着膜やメッキ被膜を形成するためのコストが高くつくうえに、蒸着膜やメッキ被膜が剥がれるおそれがあり、信頼性や品質に問題がある。これに対し、本実施形態１のフレーム２３では、光反射率の高い樹脂（内側フレーム部２３ａ）と光吸収率の高い樹脂（外側フレーム部２３ｂ）との２色形成によって構成されているので、コストを安価にすることができ、また、剥離などの問題がなく信頼性が高い。

また、図６及び図７に示すように、遮光シート２８を外側フレーム部２３ｂの上面４３に接着させて内側フレーム部２３ａが遮光シート２８で覆われるようにしてあれば、内側フレーム部２３ａ内に入った光が内側フレーム部２３ａの上面から漏れて迷光となるのを防ぐことができる。

［第２の実施形態］
図９は、本発明の実施形態２に係る面光源装置８１の一部を拡大して示す断面図である。実施形態１の面光源装置８１では、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの間の接合面２３ｃは、フレーム２３の下面に垂直な面となっていたが、実施形態２では、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの間の接合面２３ｃは、フレーム２３の下面に垂直な面から傾いている。図９では、接合面２３ｃは、上方にいくほど内側フレーム部２３ａの厚みが大きくなるように（あるいは、上方にいくほど外側フレーム部２３ｂの厚みが小さくなるように）傾斜しているが、これとは逆に、上方にいくほど内側フレーム部２３ａの厚みが小さくなるように（あるいは、上方にいくほど外側フレーム部２３ｂの厚みが大きくなるように）接合面２３ｃが傾斜していてもよい。また、フレーム２３の４辺すべてで接合面２３ｃが傾いていることが望ましいが、一部の辺だけで接合面２３ｃが傾いていても差し支えない。

フレーム２３の高さが小さい場合には、接合面２３ｃの面積を大きくとれないので、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが剥離しやすくなるが、フレーム２３の高さが同じであっても、接合面２３ｃを傾ければ接合面２３ｃの面積を大きくできる。したがって、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの接着強度が大きくなり、外部からの負荷などによって内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが剥離しにくくなる。また、図９のように傾いていれば、光学シート２７ａ、２７ｂ、２７ｃなどが乗っている内側フレーム部２３ａの重量を接合面２３ｃで受けることができ、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂがより剥離しにくくなる。

なお、この実施形態でも、遮光シート２８は、接合面２３ｃを跨いで内側フレーム部２３ａの上面４２と外側フレーム部２３ｂの上面４３に接着されていることが好ましい。

［第３の実施形態］
図１０（Ａ）は、本発明の実施形態３に係る面光源装置８２の一部を拡大して示す断面図である。この実施形態では、外側フレーム部２３ｂのリブ４４を無くして外側フレーム部２３ｂの上面４３を平坦にしている。このような実施形態によれば、リブ４４によって液晶パネルのサイズが制約されないので、面光源装置８２の用途が拡大する。

なお、図１０（Ｂ）に示す面光源装置８３のように、接合面２３ｃが傾いたフレーム２３において外側フレーム部２３ｂのリブ４４を無くしてもよい。

［第４の実施形態］
図１１（Ａ）は、本発明の実施形態４に係る面光源装置に用いられるフレーム２３の一部を示す斜視図である。図１１（Ｂ）は、当該フレーム２３の一部を示す分解斜視図である。図１１（Ｃ）は、当該フレーム２３の一部を示す平面図である。

この実施形態では、一体成形されたフレーム２３の一部、たとえば枠状をしたフレーム２３の両側部において、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの接合面２３ｃが、垂直上方から見たときに一直線とならないように屈曲または湾曲させている。図示例では、接合面２３ｃにおいて、内側フレーム部２３ａに矩形状の凸部６１を形成し、外側フレーム部２３ｂに凸部６１と噛み合う凹部６２を形成している。これとは反対に、接合面２３ｃにおいて、内側フレーム部２３ａに矩形状の凹部を形成し、外側フレーム部２３ｂに凸部を形成してもよい。また、この凸部や凹部は、Ｖ形（三角形状）や丸形（円弧状）など任意の形状とすることが可能である。

このように接合面２３ｃの全体又は一部をジグザグに形成すれば、接合面２３ｃの面積を増加させることができるので、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの接着強度が増して剥離が起こりにくくなる。また、この実施形態では、接合面２３ｃの水平断面は、フレーム２３の上面から下面まで同じ形状となっているので、フレーム２３を成形するための２色成形機の金型構造を単純にすることができる。

［第５の実施形態］
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、本発明の実施形態５に係る面光源装置８４の異なる位置における断面を示す図である。また、図１３は当該面光源装置８４に用いられているフレーム２３の一部を示す分解斜視図である。

この面光源装置８４に用いられているフレーム２３においては、その大部分で、図１２（Ｂ）に示すように接合面２３ｃが平らになっているが、一部の接合面２３ｃでは、図１２（Ａ）及び図１３に示すように、突起６３と窪み６４が形成されている。すなわち、図１３に示すように、外側フレーム部２３ｂの接合面２３ｃに上下一対の突起６３が形成され、内側フレーム部２３ａの接合面２３ｃに上下一対の窪み６４が形成され、各突起６３が各窪み６４に嵌り込むように内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが一体成形されている。

このような面光源装置８４では、外側フレーム部２３ｂの突起６３が内側フレーム部２３ａの窪み６４に嵌合しているので、フレーム２３が破損しないかぎり内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが分離することがなく、面光源装置組立作業が容易になり、フレーム２３の耐久性も向上する。

このような構造のフレーム２３を２色成形機によって一体成形するには、たとえば図１４（Ａ）に示すように、フレーム２３を成形するためのキャビティ５６のうち外側フレーム部２３ｂの成形空間を埋めておくための型部を２つの型部６５ａ、６５ｂに分けておく。そして、内側フレーム部２３ａを成形した後、図１４（Ｂ）に示すように、カム機構（図示せず）によって型部６５ａ、６５ｂをそれぞれ上下にスライドさせれば、キャビティ５６内に外側フレーム部２３ｂを成形するための空間を空けることができる。なお、この方式においては、型部６５ａを上金型５４の下面と一体に形成しておき、型部６５ｂだけをカム機構で動かすようにすれば、２色成形機の構造をより簡単にすることができる。また別な方式としては、内側フレーム部２３ａ又は外側フレーム部２３ｂを成形するための空間を埋める型部をスライド機構によって水平方向にスライドさせるようにしてもよい。

図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、実施形態５の変形例による面光源装置８５の異なる位置における断面を表している。この変形例では、図１６に示すように、外側フレーム部２３ｂに設けられた上の突起６３と下の突起６３の位置が、外側フレーム部２３ｂの長さ方向にずれている。同様に、内側フレーム部２３ａに設けられた上の窪み６４と下の窪み６４の位置も、内側フレーム部２３ａの長さ方向にずれている。

なお、図示例では、外側フレーム部２３ｂに突起６３を設け、内側フレーム部２３ａに窪み６４を設けているが、これとは反対に、外側フレーム部２３ｂに窪み６４を設け、内側フレーム部２３ａに突起６３を設けてもよい。

［第６の実施形態］
図１７は、本発明の実施形態６による面光源装置に用いるフレーム２３を示す平面図である。このフレーム２３では、白色樹脂の内側フレーム部２３ａは光源配置側から遠い側の辺と両側辺だけに設けられていて、フレーム２３の光源配置側の辺は黒色樹脂の外側フレーム部２３ｂだけで構成されている。したがって、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの複合構造も光源配置側から遠い側の辺と両側辺だけになっている。

この実施形態の効果を説明するため、まず、光源配置側における光の漏れを評価するために行った実験及びシミュレーションを説明する。光源配置側の辺を黒色樹脂のみで形成し、他の３辺を白色樹脂のみで形成したフレームを用意し、このフレームを用いた面光源装置において、発光面の２５点（計測ポイント数）で輝度を計測し、その平均輝度を求めたところ９７％であった。ただし、４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、発光面の２５点で輝度を計測したときの平均輝度を基準（１００％）とした。また、４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ面光源装置において、発光面の２８９点で輝度を計測したときの平均輝度を１００％とすると、光源配置側の辺を黒色樹脂のみで形成し、他の３辺を白色樹脂のみで形成したフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、２８９点で計測したときの平均輝度は９７％であった。さらに、４辺が白色樹脂のフレームを用いた同じ面光源装置において、発光面の２５点で輝度をシミュレーションしたときの平均輝度を１００％とすると、光源配置側の辺を黒色樹脂のみで形成し、他の３辺を白色樹脂のみで形成したフレームを用いた同じ構造の面光源装置において、シミュレーションにより計算した２５点の輝度の平均は９９％であった。よって、この実験及びシミュレーションによれば、導光板２４の外周面のうち、光源２６と対向している面（光入射端面２４ａ）から漏れる光はきわめて少ないことが分かる。

よって、図１７に示す実施形態６のフレーム２３のように、光源配置側では白色樹脂の内側フレーム部２３ａは省略していても光のロスは小さく、光の利用効率をほとんど低下しない。

なお、これとは反対に、部分的に黒色樹脂の欠けた部分があっても差し支えない場合もある。たとえば、面光源装置の右側には光センサや受光部などがなく、多少の光が漏れても差し支えないような場合には、フレームの右側の辺を白色樹脂のみで形成していてもよい（ここから漏れる光は、白色樹脂で反射される透過した光であるから、ここからの漏れ光は面光源装置の光利用効率には影響がない。）。また、光源側の辺を白色樹脂のみで形成することも可能である。

［第７の実施形態］
図１８は、本発明の実施形態７による面光源装置に用いるフレーム２３を示す分解斜視図である。このフレーム２３は、白色樹脂からなる内側フレーム部２３ａと黒色樹脂からなる外側フレーム部２３ｂによって構成されているが、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂは一体成形でなく、別々に成形されている。

このように内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂが別個になっていると、フレーム部２３ａ、２３ｂどうしを嵌め合わせるのが難しく、また、嵌め合わせた後も、導光板などの納入時に分離するおそれがあって、組立性が悪くなる。そのため、以下のようにして組み立てればよい。

まず、図１９（Ａ）に示すように、外側フレーム部２３ｂを裏返しにして置き、上から外側フレーム部２３ｂ内に内側フレーム部２３ａを納める。このとき、内側フレーム部２３ａの外周面２３ｄと外側フレーム部２３ｂの内周面２３ｅにテーパーを施しておけば、外側フレーム部２３ｂ内に内側フレーム部２３ａを嵌め込みやすくなり、また、テーパーによって内側フレーム部２３ａが外側フレーム部２３ｂ内に保持される。

ついで、図１９（Ｂ）に示すように、フレーム２３の下面全周にわたって内側フレーム部２３ａの下面と外側フレーム部２３ｂの下面に両面粘着テープ２９を接着し、両面粘着テープ２９によってフレーム２３の下面に反射シート２２の周囲を貼り付ける。この結果、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂは両面粘着テープ２９によって結合され、フレーム２３が一体に保持される。なお、内側フレーム部２３ａの外周面２３ｄと外側フレーム部２３ｂの内周面２３ｅを接着剤で接着することも考えられるが、この方法は接着剤の塗布が難しく、また、養生時間も必要になるが、反射シート２２を貼り付けるための両面粘着テープ２９により内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂを簡略な工程により一体化させることができる。

この後、フレーム２３を反転させて表向きに置き、フレーム２３内に導光板２４や光源２６、光学シート２７ａ、２７ｂ、２７ｃを納め、内側フレーム部２３ａの上面４２と外側フレーム部２３ｂの上面４３に遮光シート２８を接着し、遮光シート２８によりさらに内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂをさらに結合させる。

また、内側フレーム部２３ａと外側フレーム部２３ｂの結合強度が増すように、図１１に示したような凸部６１及び凹部６２や、図１３又は図１６に示したような突起６３及び窪み６４などを両フレーム部２３ａ、２３ｂに設けてもよい。

なお、上記各実施形態においては、携帯電話に用いられる面光源装置を説明したが、本発明の面光源装置は、電子辞書、携帯用音楽プレーヤ、タブレット型コンピュータなどの液晶表示部などにも用いることができる。

２１、８１〜８５ 面光源装置
２２ 反射シート
２３ フレーム
２３ａ 内側フレーム部
２３ｂ 外側フレーム部
２３ｃ 接合面
２４ 導光板
２５ フレキシブルプリント基板
２６ 光源
２７ａ 拡散シート
２７ｂ、２７ｃ プリズムシート
２８ 遮光シート
２９ 両面粘着テープ
６１ 凸部
６２ 凹部
６３ 突起
６４ 窪み

Claims (15)

1. 導光板の外周面をフレームで囲むようにして光源及び前記導光板が前記フレーム内に納められ、前記光源から出た光が前記導光板の端面から前記導光板内に入射し、前記導光板内を導光する光が前記導光板の光出射面から出射する面光源装置において、
   前記フレームは、少なくともその一辺が、前記フレームの内周面をなすと共に光反射性材料からなる第１フレーム部と、前記第１フレーム部の外周面を覆う光吸収性材料からなる第２フレーム部とによって構成されていることを特徴とする面光源装置。
2. 前記第１フレーム部と前記第２フレーム部が一体成形されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
3. 前記第１フレーム部の外周面と前記第２フレーム部の内周面とが接する接合面が、前記フレームの下面に垂直な面から傾いていることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
4. 前記光源及び前記導光板の周囲を覆うための遮光シートを前記光源及び前記導光板の上方に配置し、前記第１フレーム部の外周面と前記第２フレーム部の内周面とが接する接合面を跨ぐようにして前記第１フレーム部の上面及び前記第２フレーム部の上に前記遮光シートを接着したことを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
5. 前記第１フレーム部と前記第２フレーム部の接している接合面の少なくとも一部が、当該接合面の位置する辺の長さ方向に沿って屈曲又は湾曲していることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
6. 前記第１フレーム部と前記第２フレーム部の接している接合面において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部のうちいずれか一方の接合面に突起が形成され、いずれか他方の接合面に窪みが形成されていて当該窪み内に前記突起が嵌り込んでいることを特徴とする、請求項２に記載の面光源装置。
7. 前記光反射性材料は、白色樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
8. 前記光吸収性材料は、黒色樹脂であることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
9. 前記フレームの全周が、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部を接合させて構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
10. 前記フレームは矩形枠状となっており、
    前記フレームのうち前記光源にもっとも近い辺を除くすべての辺が、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部を接合させて構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
11. 別個に成形された前記第１フレーム部と前記第２フレーム部を組み合わせることによって前記フレームを形成したことを特徴とする、請求項１に記載の面光源装置。
12. 組み合わせた第１フレーム部及び第２フレーム部の下面に粘着テープを貼り付けることによって第１フレーム部と第２フレーム部を一体化したことを特徴とする、請求項１１に記載の面光源装置。
13. 前記粘着テープは、前記フレームの下面に反射シートを貼り付けるための粘着テープであることを特徴とする、請求項１２に記載の面光源装置。
14. 導光板の外周面が囲まれるようにして光源及び前記導光板を納めるための面光源装置用のフレームであって、
    少なくともその一辺が、前記フレームの内周面をなすと共に光反射性材料からなる第１フレーム部と、前記第１フレーム部の外周面を覆う光吸収性材料からなる第２フレーム部とによって構成されていることを特徴とするフレーム。
15. 前記第１フレーム部と前記第２フレーム部が一体成形されていることを特徴とする、請求項１４に記載のフレーム。

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