JP2017212149A - 面状照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ラトル音の発生を抑制しつつ、高い信頼性を有する面状照明装置を提供すること。【解決手段】実施形態に係る面状照明装置は、側面から入射された光を出射面から出射する導光板と、前記導光板を囲む枠を有するフレームと、前記導光板と前記枠との間に設けられ、前記導光板を第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に押圧する板ばねと、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、面状照明装置に関する。
導光板の側面を押圧して、フレームの内側に配置される導光板を支持する面状照明装置がある。例えば、フレームのコーナーの各々に配置されたゴム製の支持部により導光板を支持し、板状の湾曲形状である押え部により導光板の３つの側面のそれぞれを押圧する従来の面状照明装置がある。この従来の面状照明装置によれば、押え部があることから、運搬時の導光板の移動が抑制されるため、ラトル音の発生を抑制することができる。
特開２０１４−４９４０４号公報
しかしながら、上述した従来の面状照明装置では、ゴム製の支持部が、熱により、導光板の発光面に垂直な方向に膨張する。支持部が、導光板の発光面に垂直な方向に膨張した場合には、導光板の発光面側に配置されている光学シートを支持部が押し上げ、光学シートにしわが発生することがある。光学シートにしわが発生すると、例えば、面状照明装置をバックライトとして用いる液晶表示装置の画面に輝度むらが生じてしまうという問題がある。すなわち、熱に対する信頼性が低いという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラトル音の発生を抑制しつつ、高い信頼性を有する面状照明装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、側面から入射された光を出射面から出射する導光板と、前記導光板を囲む枠を有するフレームと、前記導光板と前記枠との間に設けられ、前記導光板を第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に押圧する板ばねと、を備える。
本発明の一態様によれば、ラトル音の発生を抑制しつつ、高い信頼性を有することができる。
図１は、実施形態に係る面状照明装置の外観の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る面状照明装置の一例について説明するための図面である。 図３は、図２の例に示す面状照明装置の部分の拡大図である。 図４は、図２の例に示す面状照明装置の部分の断面図である。 図５は、図２の例に示す面状照明装置の２つの部分の拡大図である。 図６は、実施形態に係る面状照明装置の部分に対応する比較例に係る面状照明装置の部分の拡大図である。 図７は、実施形態に係る面状照明装置の部分に対応する比較例に係る面状照明装置の部分の断面図である。 図８は、比較例に係る面状照明装置において、導光板が熱により膨張した状態の一例を示す図である。 図９は、比較例に係る面状照明装置において、導光板が熱により膨張した状態の一例を示す図である。 図１０は、実施形態に係る面状照明装置において、導光板が熱により膨張した状態の一例を示す図である。 図１１は、本実施形態に係る面状照明装置において、導光板が熱により膨張した状態の一例を示す図である。 図１２は、実施形態の第１の変形例に係る面状照明装置の一例の平面図である。 図１３は、導光板の形状が矩形以外の形状である場合の一部分を示す図である。 図１４は、導光板の形状が矩形以外の形状である場合の一部分を示す図である。
以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施形態）
図１は、実施形態に係る面状照明装置の外観の一例を示す斜視図である。図１の例に示すように、実施形態に係る面状照明装置１０は、上フレーム１１と、下フレーム１２と、光学シート１３とを備える。なお、実施形態に係る面状照明装置１０は、更に、図１では図示されていないが、後述する導光板１４と、板ばね２０と、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）３０も備える。ここで、上フレーム１１は、面状照明装置１０を平置きにした状態での上側に位置するフレームであり、下フレーム１２は、下側に位置するフレームである。
上フレーム１１は、開口部１１ａを有する。光学シート１３から出射された光は、開口部１１ａを通り、図示しない液晶表示装置に照射される。本実施形態に係る面状照明装置１０は、液晶表示装置のバックライトとして用いられる。かかる液晶表示装置は、例えば、車両に搭載されたカーナビゲーションシステムにおいて用いられる。なお、光学シート１３は、複数の種類の光学シートが積層されたものである。実施形態では、光学シート１３が、図１では図示しない３種類の光学シート１３ａ、１３ｂ、１３ｃがこの順で積層されたものである場合について説明する。
図２は、実施形態に係る面状照明装置１０の一例の平面図である。図３は、図２の例に示す面状照明装置１０の部分４０の拡大図である。図４は、図２の例に示す面状照明装置１０の部分４０の断面図である。
図２〜図４の例に示すように、下フレーム１２は、枠１２ａを有する。枠１２ａは、光学シート１３、導光板１４、及び、反射板１５を囲むように、下フレーム１２に形成されている。枠１２ａによって形成される空間内に、光学シート１３、導光板１４及び反射板１５が配置される。例えば、図４の例に示すように、枠１２ａによって形成される空間内に、反射板１５、導光板１４及び光学シート１３が、この順で積層されている。
導光板１４は、透明材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視矩形状に形成されている。導光板１４は、その外表面に、２つの主面と、ＬＥＤ３０を配置する側の側面である入光側面１４ａとを有する。入光側面１４ａには、ＬＥＤ３０が発した光が入射される。２つの主面のうち１つの主面１４ｂは、入光側面１４ａから入射された光（ＬＥＤ３０が発した光）が出射される出射面である。そのため、以下の説明では、「主面１４ｂ」を「出射面１４ｂ」と表記する場合がある。なお、出射面は、光が発光する面でもあるため、発光面とも称される。導光板１４の主面１４ｂとは反対側の面（２つの主面のうち主面１４ｂ以外の主面）側の部分には、例えば、複数のドットからなる光路変更パターンが形成されている。光路変更パターンを形成することにより、導光板１４内を進む光の進行方向が変更されて、出射面１４ｂから光が出射される。すなわち、実施形態に係る面状照明装置１０は、いわゆるエッジライト型の照明装置である。
反射板１５は、出射面１４ｂから漏れた光を反射して、再度導光板１４に戻す。反射板１５は、導光板１４の出射面１４ｂとは反対側の面に設けられている。
ＬＥＤ３０は、点状の光源（点状光源）である。ＬＥＤ３０は、例えば、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とからなる疑似白色ＬＥＤである。複数のＬＥＤ３０は、その発光面を、導光板１４の入光側面１４ａに対向させた状態で、入光側面１４ａの長辺方向に沿って、所定の間隔を空けて配置される。そして、複数のＬＥＤ３０は、入光側面１４ａに向けて光を発する。このように、複数のＬＥＤ３０は、入光側面１４ａに入射される光を発する。
板ばね２０は、導光板１４と、フレーム１２の枠１２ａとの間に設けられ、導光板１４を方向２１ａ及び方向２１ｂに押圧して導光板１４を支持する。例えば、板ばね２０は、ステンレス鋼を含んで構成されている。例えば、板ばね２０は、ステンレス鋼から構成される板状の部材が折れ曲がった弾性部材であり、側面から見た場合に概ねＬ字型の形状となる。
また、図２及び図３の例に示すように、板ばね２０は、折れ曲がった箇所２０ａから一方の端部までの部分２０ｂと、折れ曲がった箇所２０ａから他方の端部までの部分２０ｃとに分けられる。部分２０ｂ及び部分２０ｃのそれぞれの部分は、導光板１４側に凸となるように湾曲している。このため、部分２０ｂは、導光板１４の入光側面１４ａとは反対側の側面１４ｃを、側面１４ｃから側面１４ａに向かう方向２１ａに押圧し、部分２０ｃは、導光板１４の側面１４ｄを、側面１４ｄから側面１４ｅに向かう方向２１ｂに押圧する。なお、方向２１ａは、第１の方向の一例であり、方向２１ｂは、第２の方向の一例であり、第２の方向は、第１の方向とは異なる方向である。この結果、導光板１４には、方向２１ａに加えられた力と、方向２１ｂに加えられた力とが合成された力が新たな方向２１ｃに加えられることとなる。すなわち、導光板１４は、方向２１ｃに向かって押圧されることとなる。これにより、導光板１４は、フレーム１２の枠１２ａの内側の４つのコーナーのうち、板ばね２０が設けられているコーナー１２ｂに対して対角となるコーナー１２ｃに当接した状態で位置が固定される。このようにして、板ばね２０は、導光板１４を支持して固定するので、導光板１４と下フレーム１２とが衝突することによるラトル音の発生を抑制することができる。
また、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、４つのコーナーのうち１つのコーナー１２ｂのみに、ステンレス鋼の板ばね２０を設けているため、簡易な構成で、且つ、低コストな面状照明装置を実現することができる。
図５は、図２の例に示す面状照明装置１０の部分４１及び部分４２の拡大図である。図５の例に示すように、入光側面１４ａには、複数の凸部５０が形成されている。例えば、入光側面１４ａの長辺方向の両端に凸部５０が形成されている。
板ばね２０により導光板１４が押圧されると、複数の凸部５０がフレーム１２の枠１２ａに当接された状態で、導光板１４の位置が固定される。ＬＥＤ３０は、２つの凸部５０間に配置されて、入光側面１４ａに入射される光を発する。このように、本実施形態では、入光側面１４ａ側に形成された凸部５０が枠１２ａに当接されて、導光板１４の位置が固定される。このため、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、ＬＥＤ３０と入光側面１４ａとの距離Ｌが一定となる状態が維持される。したがって、光学的に安定した状態を維持させることができる。
ここで、板ばね２０に代えてゴムが用いられた面状照明装置を比較例として説明する。図６は、実施形態に係る面状照明装置１０の部分４０に対応する比較例に係る面状照明装置の部分の拡大図である。図７は、実施形態に係る面状照明装置１０の部分４０に対応する比較例に係る面状照明装置の部分の断面図である。
図６及び図７の例に示すように、比較例に係るゴム６０は、導光板１４と、フレーム１２の枠１２ａとの間に設けられ、導光板１４を第１の方向２１ａ及び第２の方向２１ｂに押圧して導光板１４を支持する。
また、図６及び図７の例に示すように、ゴム６０は、折れ曲がった箇所６０ａから一方の端部までの部分６０ｂと、折れ曲がった箇所６０ａから他方の端部までの部分６０ｃとに分けられる。部分６０ｂ及び部分６０ｃのそれぞれの部分は、弾性体であるため、部分６０ｂは、側面１４ｃを、第１の方向２１ａに押圧し、部分６０ｃは、側面１４ｄを、第２の方向２１ｂに押圧する。この結果、導光板１４は、第３の方向２１ｃに向かって押圧されることとなる。これにより、導光板１４は、コーナー１２ｃ（図２参照）に当接した状態で位置が固定される。
ここで、比較例に係る面状照明装置において、導光板１４が熱により膨張した場合について説明する。図８及び図９は、比較例に係る面状照明装置において、導光板１４が熱により膨張した状態の一例を示す図である。図８の例に示すように、導光板１４が熱によりＹ方向に膨張して部分６０ｂに力を加えると、部分６０ｂは、Ｘ方向（矢印６１ａが示す方向；出射面１４ｂの長辺方向）に伸びるように変形する。また、図８の例に示すように、導光板１４が熱によりＸ方向に膨張して部分６０ｃに力を加えると、部分６０ｃは、Ｙ方向（矢印６１ｂが示す方向；出射面１４ｂの短辺方向）に伸びるように変形する。
このとき、図９の例に示すように、ゴム６０（ゴム６０ｂ及びゴム６０ｃ）は、Ｚ方向（出射面１４ｂに対して垂直な方向）に伸びるように変形する。これにより、ゴム６０が光学シート１３を押し上げる。光学シート１３は、押し上げられたことにより、しわが発生する。このため、面状照明装置をバックライトとして用いる液晶表示装置の画面に輝度むらが生じてしまう。すなわち、比較例に係る面状照明装置は、熱に対する信頼性が低い。
ゴム６０により光学シート１３が押し上げられないようにするために、枠１２ａと光学シート１３の端部との間に所定の距離（隙間）を空けることも考えられる。しかしながら、所定の距離を空けた場合には、枠１２ａと光学シート１３の端部との距離を狭くすることができないことから、比較例に係る面状照明装置を狭額縁化することができない。
ここで、図１０及び図１１を参照して、本実施形態に係る面状照明装置１０において、導光板１４が熱により膨張した場合について説明する。図１０及び図１１は、実施形態に係る面状照明装置１０において、導光板１４が熱により膨張した状態の一例を示す図である。図１０の例に示すように、導光板１４が熱によりＹ方向に膨張して部分２０ｂに力を加えると、部分２０ｂは、Ｘ方向（矢印６１ａが示す方向；出射面１４ｂの長辺方向）に伸びるように変形する。また、図１０の例に示すように、導光板１４が熱によりＸ方向に膨張して部分２０ｃに力を加えると、部分２０ｃは、Ｙ方向（矢印６１ｂが示す方向；出射面１４ｂの短辺方向）に伸びるように変形する。ここで、板ばね２０の厚さを、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとすることができる。このため、導光板１４の側面１４ｃ及び側面１４ｄは、枠１２ａから０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ離れた位置まで膨張することができる。したがって、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、導光板１４の膨張を大きく許容することができる。
このとき、本実施形態に係る板ばね２０は、図１１の例に示すように、Ｚ方向（出射面１４ｂに対して垂直な方向）に伸びない。すなわち、板ばね２０は、導光板１４から力を加えられた場合に、出射面１４ｂに対して垂直な方向に変形しないように構成されている。したがって、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、導光板１４が熱により膨張した場合であっても、光学シート１３が押し上げられない。よって、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、光学シート１３のしわの発生を抑制することができる。ひいては、面状照明装置１０をバックライトとして用いる液晶表示装置の画面における輝度むらの発生を抑制することができる。すなわち、本実施形態に係る面状照明装置１０は、熱に対する信頼性が高い。
また、本実施形態では、光学シート１３が板ばね２０により押し上げられないため、枠１２ａと光学シート１３の端部との距離を狭くすることができる。したがって、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、狭額縁化することができる。
以上、本実施形態に係る面状照明装置１０について説明した。上述したように、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、ラトル音の発生を抑制することができる。また、上述したように、本実施形態に係る面状照明装置１０は、熱に対する信頼性が高い。したがって、本実施形態に係る面状照明装置１０によれば、ラトル音を抑制しつつ、高い信頼性を有することができる。
（実施形態の第１の変形例）
上述した実施形態では、板ばね２０が１つの場合について説明したが、板ばね２０の数は複数でもよい。そこで、板ばね２０の数が複数の場合の実施形態を、実施形態の第１の変形例として説明する。なお、以下の説明では、板ばね２０の数が２つである場合を例に挙げて説明するが、板ばね２０の数は、３つ以上であってもよい。また、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。
図１２は、実施形態の第１の変形例に係る面状照明装置７０の一例の平面図である。図１２の例に示すように、面状照明装置７０は、２つの板ばね２０を有する。また、面状照明装置７０は、側面１４ａ側に加えて、側面１４ｃ側にも複数のＬＥＤ３０が配置される。
側面１４ｃ側に配置された複数のＬＥＤ３０は、その発光面を、導光板１４の側面１４ｃに対向させた状態で、側面１４ｃの長辺方向に沿って、所定の間隔を空けて配置される。そして、側面１４ｃ側に配置された複数のＬＥＤ３０は、側面１４ｃに向けて光を発する。このように、側面１４ｃ側に配置された複数のＬＥＤ３０は、側面１４ｃに入射される光を発する。側面１４ｃに入射された光は、側面１４ａに入射された光と同様に、出射面１４ｂから出射される。
２つの板ばね２０のうち、側面１４ｃ側に設けられた板ばね２０は、上述した実施形態で説明した板ばね２０と同様の構成であるため、説明を省略する。側面１４ａ側に設けられた板ばね２０は、折れ曲がった箇所２０ａから一方の端部までの部分２０ｂと、折れ曲がった箇所２０ａから他方の端部までの部分２０ｃとに分けられる。部分２０ｂ及び部分２０ｃのそれぞれの部分は、導光板１４側に凸となるように湾曲している。このため、部分２０ｂは、導光板１４の入光側面１４ａを、入光側面１４ａから側面１４ｃに向かう方向２１ｄに押圧し、部分２０ｃは、導光板１４の側面１４ｄを、側面１４ｄから側面１４ｅに向かう方向２１ｂに押圧する。この結果、導光板１４には、方向２１ｄに加えられた力と、方向２１ｂに加えられた力とが合成された力が方向２１ｅに加えられることとなる。すなわち、導光板１４は、方向２１ｅに向かって押圧されることとなる。これにより、導光板１４は、フレーム１２の枠１２ａの４つの辺のうち、辺１２ｄに当接した状態で位置が固定される。このようにして、板ばね２０は、導光板１４を支持して固定するので、導光板１４と下フレーム１２とが衝突することによるラトル音の発生を抑制することができる。
また、第１の変形例に係る面状照明装置７０は、実施形態に係る面状照明装置１０と同様に、熱に対する信頼性が高い。したがって、第１の変形例に係る面状照明装置７０によれば、ラトル音を抑制しつつ、高い信頼性を有することができる。
（実施形態の第２の変形例）
上述した実施形態及び第１の変形例では、導光板１４の形状が矩形状であり、板ばね２０が導光板１４の９０度の角（コーナー）の部分を、押圧する場合について説明した。しかしながら、導光板１４の形状が、矩形以外の形状（いわゆる異形状）であってもよい。このとき、板ばね２０は、９０度の角の部分以外の導光板１４の部分を押圧してもよい。そこで、このような実施形態を、実施形態の第２の変形例として説明する。なお、上述した実施形態や第１の変形例と同様の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する場合がある。
図１３及び図１４は、導光板１４の形状が矩形以外の形状である場合の一部分を示す図である。図１３の例に示すように、導光板１４は、９０度よりも大きい角度の角を有するような形状であってもよい。この場合、板ばね２０は、９０度よりも大きい角度の角の部分を押圧するように設けられてもよい。
また、図１４の例に示すように、導光板１４は、外縁が曲線となる部分を有する形状であってもよい。この場合、板ばね２０は、この部分を押圧するように設けられてもよい。
なお、上述した実施形態、第１の変形例及び第２の変形例のそれぞれでは、エッジライト型の照明装置に、上述した実施形態、第１の変形例又は第２の変形例の内容を適用した場合について説明したが、いわゆる直下型の面状照明装置に、上述した実施形態、第１の変形例又は第２の変形例の内容を適用してもよい。
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
１０、７０面状照明装置
１１ 上フレーム
１１ａ 開口部
１２ 下フレーム（フレーム）
１２ａ 枠
１２ｂ コーナー
１３ 光学シート
１４ 導光板
１４ａ 入光側面、側面
１４ｂ 主面、出射面
１４ｃ 側面
１４ｄ 側面
１４ｅ 側面
２０ 板ばね
２０ａ 板ばねの部分
２０ｂ 板ばねの部分
２１ａ 方向（第１の方向）
２１ｂ 方向（第２の方向）
３０ ＬＥＤ（光源）
５０ 凸部

Claims (7)

  1. 側面から入射された光を出射面から出射する導光板と、
    前記導光板を囲む枠を有するフレームと、
    前記導光板と前記枠との間に設けられ、前記導光板を第１の方向及び前記第１の方向とは異なる第２の方向に押圧する板ばねと、
    を備える、面状照明装置。
  2. 前記板ばねは、前記導光板から力を加えられた場合に、前記出射面に対して垂直な方向に変形しないように構成されている、請求項１に記載の面状照明装置。
  3. 前記板ばねは、ステンレス鋼を含んで構成されている、請求項１又は２に記載の面状照明装置。
  4. 前記出射面側に配置される光学シートを更に備える、請求項１〜３のいずれか１つに記載の面状照明装置。
  5. 前記板ばねは、前記フレームの内側のコーナーに設けられる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の面状照明装置。
  6. 前記板ばねは、１つの前記コーナーに設けられる、請求項５に記載の面状照明装置。
  7. 前記導光板は、前記光が入射される側面に複数の凸部が形成され、前記板ばねにより前記導光板が押圧されると、当該複数の凸部が前記フレームに当接し、
    前記凸部間に配置され、前記側面に入射される光を発する光源を更に備える、請求項１〜６のいずれか１つに記載の面状照明装置。
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