JP2020047455A - 面状照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の部品を配置でき意匠性に優れた非発光領域を設けても輝度の低下を軽減すること。【解決手段】実施形態の面状照明装置は、光源と、導光板と、遮光シートとを有する。導光板は、光源からの光の入射方向と交差する方向において離間し、かつ板厚方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、光源から一側端面である入射面に入射された光を一主面である出射面から出射する。遮光シートは、出射面のうち、隣り合う貫通孔同士の間の部位を覆うように配置される。【選択図】図１

Description

本発明は、面状照明装置に関する。
従来、たとえばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの複数の光源を導光板の側端面に沿って一定間隔で並列する、いわゆるエッジライト式の面状照明装置が知られている。
特開２０１５−１９５１１０号公報
ところで、近時の面状照明装置には、センサやカメラ等の複数の部品を配置するために、導光板に孔を設けるという要請がある。また、意匠性の観点から、孔を設けたことにより形成される非発光領域を横長形状にするという要請もある。このため、光源からの光の入射方向と交差する方向に延びる長孔を導光板に形成すると、かかる長孔が光源からの光を遮ってしまうことから、長孔の裏側では輝度が低下してしまうという問題が発生する。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の部品を配置でき意匠性に優れた非発光領域を設けても輝度の低下を軽減でき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、光源と、導光板と、遮光シートとを有する。導光板は、前記光源からの光の入射方向と交差する方向において離間し、かつ板厚方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、前記光源から一側端面である入射面に入射された光を一主面である出射面から出射する。遮光シートは、前記出射面のうち、隣り合う前記貫通孔同士の間の部位を覆うように配置される。
本発明の一態様によれば、複数の部品を配置でき意匠性に優れた非発光領域を設けても輝度の低下を軽減できる。
図１は、実施形態に係る面状照明装置の上面図である。 図２は、図１におけるＡ−Ａ線斜視断面図である。 図３は、実施例１の面状照明装置の拡大上面図である。 図４は、実施例２の面状照明装置の拡大上面図である。 図５は、参考例の面状照明装置の拡大上面図である。 図６は、実施例１、実施例２および参考例における平均輝度および孔裏輝度の評価結果を示した図である。
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、以下に説明する実施形態により面状照明装置の用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、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ことに留意する必要がある。さらに、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。
実施形態に係る面状照明装置１の構成について、図１および図２を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る面状照明装置１の上面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線斜視断面図である。なお、図１を含めた図面には、説明を分かりやすくするために、面状照明装置１の光の出射方向をＺ軸正方向とする３次元の直交座標系を図示している。
実施形態に係る面状照明装置１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、たとえば、スマートフォンに用いられる。
図１および図２に示すように、実施形態に係る面状照明装置１は、フレーム１０と、導光板１１と、複数の光源１２と、反射シート１３と、拡散シート１４と、プリズムシート１５と、遮光シート１６とを備える。
さらに、導光板１１には複数の貫通孔２１が形成され、かかる複数の貫通孔２１の周囲には、遮光シート２２と、複数のリング２３と、固定部材２４とが設けられる。
フレーム１０は、たとえば、金属や樹脂などの光を透過させない材料で構成される枠部材である。フレーム１０は、導光板１１と、複数の光源１２と、反射シート１３と、拡散シート１４と、プリズムシート１５と、遮光シート２２と、複数のリング２３と、固定部材２４とを収容する。
導光板１１は、たとえばポリカーボネート樹脂などの透明材料で構成される平板状の部材である。導光板１１は、たとえば、金型に樹脂材料を流し込んで成形する射出成形によって製造される。導光板１１は、側端面１１ａ，１１ｂと、主面１１ｃ，１１ｄとを有する。
図１に示す側端面１１ａは、２つの主面１１ｃ，１１ｄと交差し、光源１２の光が入射する側端面（以下、入射面１１ａとも呼称する。）である。また、側端面１１ｂは、入射面１１ａとは反対側の側端面である。
図２に示す主面１１ｃは、入射面１１ａから入射された光が出射する主面（以下、出射面１１ｃとも呼称する。）である。また、主面１１ｄは、出射面１１ｃとは反対側の主面（以下、底面１１ｄとも呼称する。）である。
底面１１ｄおよび出射面１１ｃのうち少なくとも一つの面には、図示しない複数のドットが形成されており、かかる複数のドットによって入射面１１ａから入射された光の進路を適宜変更する。実施形態では、複数のドットを、入射面１１ａ側より側端面１１ｂ側のほうが密度が高くなるように分布させることによって、出射面１１ｃの全面から略均等に光を出射させることができる。
図１に示す光源１２は、たとえばＬＥＤであり、図示しない発光面が導光板１１の入射面１１ａと対向する。光源１２は、かかる発光面からＹ軸正方向側である入射面１１ａ側へ向けて光Ｌを発する。また、図１に示すように、複数の光源１２は、導光板１１の入射面１１ａに沿う方向であるＸ軸方向に所定の間隔で並んで配置される。
図２に示す反射シート１３は、導光板１１の底面１１ｄと向かい合うように設けられ、導光板１１の底面１１ｄから漏れた光を反射して、再度導光板１１に戻す。拡散シート１４は、導光板１１の出射面１１ｃと向かい合うように設けられ、導光板１１の出射面１１ｃから出射された光を拡散する。
プリズムシート１５は、拡散シート１４上に積層され、拡散シート１４によって拡散された光の配光制御を行って、配光制御が行われた光を出射する。遮光シート１６は、フレーム１０における光の出射方向側の面を覆うように設けられる。
導光板１１の板厚方向（実施形態ではＺ軸方向）に貫通する複数の貫通孔２１は、光源１２からの光Ｌの入射方向と交差する方向（実施形態ではＸ軸方向）において離間して設けられる。たとえば、複数の貫通孔２１は、導光板１１の側端面１１ｂに隣接して設けられ、かかる側端面１１ｂに沿うように並んで配置される。
かかる複数の貫通孔２１には、スマートフォンの構成部材である各種センサ（たとえば、赤外線センサなど）やカメラなどが挿通される。たとえば、複数の貫通孔２１を離間して配置し、かかる複数の貫通孔２１に赤外線センサの出射部および入射部をそれぞれ挿通させることにより、かかる赤外線センサを良好に機能させることができる。
ここで、実施形態の面状照明装置１では、かかる複数の貫通孔２１が形成された部位のみが発光しないよりも、複数の貫通孔２１を一体化させた１つの長孔状の部位が発光しないほうが、面状照明装置１（あるいは、面状照明装置１をバックライトとして備える表示装置）の意匠性を高めることができる。
しかしながら、複数の貫通孔２１を一体化させた１つの長孔を導光板１１に形成した場合、かかる長孔が光源１２からの光を遮ってしまうことから、長孔の裏側（すなわち、長孔と側端面１１ｂとの間の領域）では導光板１１の輝度が低下してしまう。
そこで、実施形態では、複数の貫通孔２１を一体化させた１つの長孔を導光板１１に形成するのではなく、導光板１１を覆うように遮光シート２２を設けることにより、かかる１つの長孔状の部位が発光していないように見せている。具体的には、遮光シート２２は、導光板１１の出射面１１ｃのうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位を覆うように配置される。
これにより、実際には１つの長孔は形成されていないことから、導光板１１において複数の貫通孔２１同士の間を光源１２からの光Ｌが通過することができる。したがって、長穴状の部位の裏側を含めて、導光板１１全体の輝度を良好に維持することができる。
さらに、遮光シート２２を設けることにより、複数の貫通孔２１を一体化させた１つの長孔状の部位が発光しないように見せることができることから、面状照明装置１の意匠性を高めることができる。すなわち、実施形態によれば、面状照明装置１の輝度を良好に維持しながら、複数の部品を配置できるとともに意匠性を高めることができる。なお、遮光シート２２の形状は、実施形態のように両端部が半円状の長方形である必要はなく、例えば、端部が直線から構成されていてもよく、あるいは、長辺部分に曲線が含まれていてもよい。
また、実施形態では、複数の貫通孔２１を導光板１１の側端面１１ｂに隣接して設けるとよい。これにより、面状照明装置１において、光の出射領域の額縁部分を狭小化させる狭額縁化を実現することができる。
また、実施形態では、貫通孔２１を円形状にするとよい。もし仮に、貫通孔２１が円形状ではなく、貫通孔２１に角部が設けられていた場合、導光板１１内を進む光がかかる角部で乱反射することから、角部が明るく光ってしまう恐れがある。
しかしながら、実施形態では、貫通孔２１は角部が無い円形状であることから、かかる貫通孔２１の周囲において導光板１１が局所的に明るく光ることを抑制することができる。
また、実施形態では、貫通孔２１の周囲から光が漏れることを抑制するため、貫通孔２１の内壁を覆うように、リング２３を設けるとよい。かかるリング２３は、たとえば、フレーム１０と同様に光を透過させない材料で構成されることから、貫通孔２１の周囲から光が漏れることを抑制することができる。
なお、リング２３は、たとえば、反射シート１３に両面テープなどの固定部材２４で固定される。一方で、リング２３は、反射シート１３に固定される場合に限られず、周囲の部材にどのように固定されていてもよい。
また、実施形態では、上述のように、導光板１１の底面１１ｄに複数のドット（光路変更手段）が形成されており、かかる複数のドットによって入射面１１ａから入射された光の進路を出射方向に変更している。一方で、実施形態では、底面１１ｄのうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位にはかかるドットを形成しないほうがよい。
もし仮に、底面１１ｄのうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位にドットを形成したとすると、かかるドットで出射方向に進路が変更された光は遮光シート２２で遮られてしまうことから、結局はムダな光となってしまう。
そこで、実施形態では、底面１１ｄのうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位にはドットを形成しないことにより、より多くの光を長穴状の部位の裏側に導くことができる。したがって、実施形態によれば、長穴状の部位の裏側を含めて、導光板１１全体の輝度をさらに高めることができる。
なお、実施形態では、導光板１１の出射面１１ｃに光路変更手段である複数のドットを形成してもよい。そして、この場合にも、出射面１１ｃのうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位にはかかるドットを形成しないほうがよい。
これにより、より多くの光を長穴状の部位の裏側に導くことができることから、長穴状の部位の裏側を含めて、導光板１１全体の輝度をさらに高めることができる。
つづいては、導光板１１に複数の貫通孔２１を離間して形成している場合と、１つの長孔である貫通孔２１を形成している場合との違いについて説明する。具体的には、図３に示す２つの貫通孔２１が形成されている場合（以降、「実施例１」と呼称する。）と、図４に示す３つの貫通孔２１が並んで形成されている場合（以降、「実施例２」と呼称する。）と、図５に示す１つの長い貫通孔２１が形成されている場合（以降、「参考例」と呼称する。）とを比較する。
図３に示すように、実施例１は、Ｒ＝３ｍｍの円形状である貫通孔２１が２つ形成され、かかる２つの貫通孔２１は中心が１０ｍｍ離れている。そして、各貫通孔２１と導光板１１の側端面１１ｂとの距離が１．３８ｍｍ離れている。
なお、実施例１は、導光板１１の出射面１１ｃ（図２参照）のうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位を覆うように遮光シート２２が設けられていることから、２つの貫通孔２１を一体化させた１つの長孔状の部位が発光しないように見せることができる。
図４に示すように、実施例２は、Ｒ＝３ｍｍの円形状である貫通孔２１が２つ形成されるとともに、かかる２つの貫通孔２１の間にＲ＝３ｍｍで長さ１１．２ｍｍの貫通孔２１が形成される。また、真ん中の貫通孔２１と端の貫通孔２１との間は１．３８ｍｍ離れている。そして、各貫通孔２１と導光板１１の側端面１１ｂとの距離が１．３８ｍｍ離れている。
なお、実施例２は、導光板１１の出射面１１ｃ（図２参照）のうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位を覆うように遮光シート２２が設けられていることから、３つの貫通孔２１を一体化させた１つの長孔状の部位が発光しないように見せることができる。
図５に示すように、参考例は、Ｒ＝３ｍｍで長さ３６．４ｍｍの長孔である貫通孔２１が１つ形成されている。そして、貫通孔２１と導光板１１の側端面１１ｂとの距離が１．３８ｍｍ離れている。
上記実施例１、２および参考例の条件で貫通孔２１が形成された面状照明装置１について、導光板１１の出射面１１ｃ全体から均等に発光させた場合の平均輝度と、長穴状の部位の裏側（すなわち、長穴状の部位と側端面１１ｂとの間の領域）における輝度（以下、「孔裏輝度」と呼称する。）との評価を行った。
なお、かかる評価の際、導光板１１の出射面１１ｃ全体の平均輝度と孔裏輝度とが可能な限り均等になるように、底面１１ｄに形成されるドットを最適に配置した。評価結果を図６に示す。
なお、図６に示す平均輝度は、参考例を１００とした場合の相対値であり、孔裏輝度は、各例における平均輝度を１００（％）とした場合の比率である。
図６に示すように、１つの長孔である貫通孔２１が形成された参考例では、かかる長孔が光源１２からの光Ｌを遮ってしまうことから、ドットを最適に配置したとしても、孔裏輝度を出射面１１ｃ全体の平均輝度と均等にすることが困難である。
一方で、複数の貫通孔２１を離間して配置した実施例１および実施例２では、かかる複数の貫通孔２１同士の間の領域が光源１２からの光Ｌを通過させることから、ドットを最適に配置することにより、孔裏輝度を出射面１１ｃ全体の平均輝度と均等にすることができる。
また、参考例では、孔裏輝度を向上させるため、長孔である貫通孔２１の裏側に最優先で光が導かれるようにドットを形成しなければならないことから、出射面１１ｃ全体の平均輝度を向上させることが困難である。一方で、実施例１および実施例２では、孔裏輝度を無理なく均等にすることができることから、出射面１１ｃ全体の平均輝度も向上させることができる。
なお、実施例２に示したように、３以上の貫通孔２１を一列に並べて形成することにより、スマートフォンの構成部材である各種センサやカメラなどを多数挿通させることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。たとえば、上記の実施形態では、２つまたは３つの貫通孔２１が形成された例について示したが、４以上の貫通孔２１が並んで形成されていてもよい。
以上のように、実施形態に係る面状照明装置１は、光源１２と、導光板１１と、遮光シート２２とを有する。導光板１１は、光源１２からの光Ｌの入射方向と交差する方向において離間し、かつ板厚方向に貫通する複数の貫通孔２１が形成され、光源１２から一側端面である入射面１１ａに入射された光Ｌを一主面である出射面１１ｃから出射する。遮光シート２２は、出射面１１ｃのうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位を覆うように配置される。これにより、面状照明装置１の輝度を良好に維持しながら、複数の部品を配置できるとともに遮光シート２２の形状に応じて意匠性を高めることができる。
また、実施形態に係る面状照明装置１において、貫通孔２１は、入射面１１ａとは反対側の側端面１１ｂに隣接して設けられる。これにより、面状照明装置１において、光の出射領域の額縁部分を狭小化させる狭額縁化を実現することができる。
また、実施形態に係る面状照明装置１において、貫通孔２１は、円形状である。これにより、貫通孔２１の周囲において導光板１１が局所的に明るく光ることを抑制することができる。
また、実施形態に係る面状照明装置１は、貫通孔２１の内壁を覆うように配置されるリング２３をさらに備える。これにより、貫通孔２１の周囲から光が漏れることを抑制することができる。
また、実施形態に係る面状照明装置１において、導光板１１の出射面１１ｃおよび出射面１１ｃとは反対側の主面（底面１１ｄ）のうち少なくとも１つの面にはドットが形成され、ドットが形成される面のうち、隣り合う貫通孔２１同士の間の部位にはドットが形成されていない。これにより、導光板１１の輝度をさらに高めることができる。
また、実施形態に係る面状照明装置１において、導光板１１には、３以上の貫通孔２１が一列に並んで形成される。これにより、スマートフォンの構成部材である各種センサやカメラなどを多数挿通させることができる。
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。
１ 面状照明装置，１０ フレーム，１１ 導光板，１１ａ 入射面，１１ｂ 側端面，１１ｃ 出射面，１１ｄ 底面，１２ 光源，２１ 貫通孔，２２ 遮光シート，２３ リング

Claims (6)

  1. 光源と、
    前記光源からの光の入射方向と交差する方向において離間し、かつ板厚方向に貫通する複数の貫通孔が形成され、前記光源から一側端面である入射面に入射された光を一主面である出射面から出射する導光板と、
    前記出射面のうち、隣り合う前記貫通孔同士の間の部位を覆うように配置される遮光シートと、
    を備える面状照明装置。
  2. 前記貫通孔は、前記入射面とは反対側の側端面に隣接して設けられる
    請求項１に記載の面状照明装置。
  3. 前記貫通孔は、円形状である
    請求項１または２に記載の面状照明装置。
  4. 前記貫通孔の内壁を覆うように配置されるリングをさらに備える
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  5. 前記導光板の前記出射面および前記出射面とは反対側の主面のうち少なくとも１つの面にはドットが形成され、
    前記ドットが形成される面のうち、隣り合う前記貫通孔同士の間の部位には前記ドットが形成されていない
    請求項１〜４のいずれか一つに記載の面状照明装置。
  6. 前記導光板には、３以上の前記貫通孔が一列に並んで形成される
    請求項１〜５のいずれか一つに記載の面状照明装置。
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