JP2021190376A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの強度を低下させることなく狭額縁化を可能とした面状照明装置を提供すること。【解決手段】実施形態の面状照明装置は、基板と、ディフューザと、スペーサとを備える。前記基板は、複数の光源が２次元に配置される。前記ディフューザは、前記基板の出射側に配置される。前記スペーサは、前記ディフューザの端部を支持し、前記光源側の幅よりも前記ディフューザ側の幅が小さく、出射面に傾斜して対面する面を有する枠辺を少なくとも一部に有する。【選択図】図４

Description

本発明は、面状照明装置に関する。

従来、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源が２次元に配列された基板の出射側にレンズアレイ（Prism Array）やディフューザ（Diffuser：拡散板）が配置された、いわゆる直下型の面状照明装置が知られている（例えば、特許文献１〜３等を参照）。

かかる面状照明装置では、所望の光学特性を得るためにディフューザを光源やレンズアレイから所定の距離だけ離し、ディフューザの光源側に空気層が形成されるようにする必要がある。また、スペーサにより光の出射を妨げてしまわないよう、表示エリアを避けた配置が必要となり、枠状のスペーサがトップフレームの額縁部に隠れる外周部に配置され、このスペーサによりディフューザの端部が支持される形態がとられることが多い。

特開２００９−１０９６９１号公報 特開２０００−１３３００６号公報 特開２０１８−１０６９７１号公報

しかしながら、昨今の狭額縁化の要請により、スペーサの枠として、より細い（薄い）ものが求められているが、スペーサとしての機械的な強度を維持する観点から実現は困難であった。すなわち、ディフューザの４辺の外周部を安定して支持するスペーサにはある程度の強度が必要となるが、光出射の有効エリアを増やすためにスペーサの枠を細く（薄く）すると、スペーサの機械的な強度が低下し、安定してディフューザを支持することができなくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スペーサの強度を低下させることなく狭額縁化を可能とした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、基板と、ディフューザと、スペーサとを備える。前記基板は、複数の光源が２次元に配置される。前記ディフューザは、前記基板の出射側に配置される。前記スペーサは、前記ディフューザの端部を支持し、前記光源側の幅よりも前記ディフューザ側の幅が小さく、出射面に傾斜して対面する面を有する枠辺を少なくとも一部に有する。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、スペーサの強度を低下させることなく狭額縁化を可能とする。

図１は、一実施形態にかかる面状照明装置の外観斜視図である。 図２は、図１の面状照明装置を裏面側から見た外観斜視図である。 図３は、面状照明装置の主要部の分解斜視図である。 図４は、図１における面状照明装置のＹ−Ｙ断面またはＸ−Ｘ断面の左側端部付近を示す図である。 図５は、比較例の面状照明装置の断面図である。

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、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、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。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

図１は、一実施形態にかかる面状照明装置１の外観斜視図であり、図２は、図１の面状照明装置１を裏面側から見た外観斜視図である。図においては、便宜上、面状照明装置１の長手方向をＸ軸方向、短手方向をＹ軸方向、厚み方向をＺ軸方向としている。

図１および図２において、面状照明装置１は、略長方形（略正方形でも可）で略板状の外形をしており、後述する基板等を収容する有床箱状のボトムフレーム２と、ボトムフレーム２の開口側を覆うトップフレーム１６とから筐体が構成されている。トップフレーム１６には略矩形状の開口部１６ａにより出射面１ａが設けられており、面状照明装置１の内部から外部に向かって光が照射されるようになっている。

ボトムフレーム２の裏面側には、他部材への取付用の複数のボス部２ｆが設けられるとともに、電気的な接続のための複数のコネクタ６ｂが設けられている。ボトムフレーム２やトップフレーム１６は、ダイカストや板金等により形成されている。車載用のナビゲーション装置やインジケータ等のバックライトとして面状照明装置１が用いられる場合、液晶表示装置等は出射面１ａの側に装着される。

図３は、面状照明装置１の主要部の分解斜視図であり、図１と同様に出射面１ａ側から見た図である。図３において、面状照明装置１は、ボトムフレーム２に対して、光源７が配置された基板６と、リフレクタ９と、レンズアレイ１１と、スペーサ１３と、ディフューザ１４と、光学シート１５Ａ〜光学シート１５Ｃとが取り付けられ、トップフレーム１６により蓋をされる形となる。

ボトムフレーム２の内側の底部には、シート状の両面テープ等による固定部材（図示せず）を介して基板６が固定される。基板６上には、複数（多数）のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等による光源７が２次元に配置されている。

基板６の光源７の間には図の縦方向に延びる短冊状の複数の両面テープ等による固定部材（図示せず）を介してリフレクタ９の裏面が固定される。リフレクタ９は、光源７から放出される光を出射面の法線方向に反射し、輝度を高めるためのものである。リフレクタ９には、複数（多数）の単位リフレクタが設けられており、単位リフレクタは、光源７が頭を出して配置される略矩形の孔部と、その孔部を取り囲む、出射面側に向けて開く傾斜した４個の反射面とを有している。リフレクタ９は、樹脂の射出成型等により製造される。

リフレクタ９の図における上端部側には短冊状の複数の両面テープ等による固定部材（図示せず）を介してレンズアレイ１１の裏面が固定される。レンズアレイ１１は、リフレクタ９から出射される光の配光や輝度を調整するためのものである。レンズアレイ１１の中央付近には、ディフューザ１４との間隔を維持するための２つの凸部１１ａが設けられている。

レンズアレイ１１の上下左右の端部付近には、短冊状の複数の両面テープ等による固定部材（図示せず）を介してスペーサ１３が固定される。スペーサ１３は、ディフューザ１４の光源側に空気層が形成されるようにし、光源７から出射された光が充分に広がった状態でディフューザ１４に入射されるようにするものである。スペーサ１３は、４辺の棒状の部材（枠辺）により形成された略矩形の枠状となっている。スペーサ１３は、樹脂の射出成型等により製造される。

スペーサ１３の図における上端部側には短冊状の両面テープ等による固定部材（図示せず）を介してディフューザ１４が固定される。ディフューザ１４は、拡散シート（拡散フィルム）とも呼ばれる。

ディフューザ１４の図における上端部側には短冊状の複数の両面テープ等による固定部材（図示せず）を介して光学シート１５Ａ〜１５Ｃが固定される。光学シート１５Ａ〜１５Ｃは、通過する光の配光や輝度を調整するものであり、プリズムシート（プリズムフィルム）、輝度向上シート（輝度向上フィルム）、ルーバーシート（ルーバーフィルム）等である。

光学シート１５Ｃの出射面側にはトップフレーム１６が配置され、ボトムフレーム２にトップフレーム１６が固定される。

図４は、図１における面状照明装置１のＹ−Ｙ断面またはＸ−Ｘ断面の左側端部付近を示す図である。図４において、ボトムフレーム２の底面の内側には、複数の光源７が２次元に配置された基板６が配置されている。また、基板６の出射側にはリフレクタ９が配置され、各光源７をリフレクタ９の傾斜した反射面が囲むようになっている。

リフレクタ９の出射側にはレンズアレイ１１が配置されている。レンズアレイ１１の出射側にはスペーサ１３が配置されており、スペーサ１３の枠辺がレンズアレイ１１の外周部に載置されている。スペーサ１３は４つの枠辺により構成されるが、それらの全ての枠辺または狭額縁化が要求される辺に対応する枠辺について、スペーサ１３の枠辺は、断面形状が光源７側の幅よりも出射側の幅が小さいテーパ状になっており、出射面に傾斜して対面する面を有している。スペーサ１３の枠辺の上端の幅ｂ２は、ディフューザ１４の端部が安定して載置できる幅となっており、下端の幅ｂ１は、上端の幅ｂ２よりも充分に大きく、スペーサ１３の枠辺の断面積が確保され、強度が維持されるものとなっている。また、スペーサ１３の枠辺の出射面に傾斜して対面する面の表面は、光を反射しやすい、例えば白色となっている。これは、スペーサ１３を白色の樹脂等により形成するか、表面を白色に着色することにより実現される。

上述のように、スペーサ１３の出射側にはディフューザ１４が配置されている。スペーサ１３により、ディフューザ１４の光源側には空気層Ｇが形成され、適度に広がった光がディフューザ１４に入射される。ディフューザ１４の出射側には光学シート１５Ａ〜１５Ｃが配置され、配光や輝度が調整される。ボトムフレーム２の側壁の外側にはトップフレーム１６の側壁の内側が嵌め込まれ、額縁部の先端の開口部１６ａが光学シート１５Ｃの端部よりも内側に延びている。

ここで、額縁部の幅Ｗの端部となる開口部１６ａよりも、スペーサ１３の上端の内側端部が外側に位置しているため、レンズアレイ１１を通過した光がスペーサ１３によって遮られることなく、開口部１６ａの端部を直接に照射することとなり、出射面外周部の明るさは基本的に確保される。この際、スペーサ１３の上端の内側端部は、出射面に傾斜して対面する面（傾斜面）により下端の内側端部よりも外側に位置するため、その分だけ外周側に開口部１６ａを後退させることができ、額縁部の幅Ｗを小さくして狭額縁化に寄与することができる。なお、スペーサ１３の下端の内側端部は、開口部１６ａの端部の位置と同じかそれよりも内側に位置させることができる。また、スペーサ１３の枠辺の傾斜面に当たった、出射方向に対して傾斜した光Ｌが反射して出射するため、低くなりがちな外周部の輝度を向上させる副次的な効果も期待できる。以下、比較例との対比により、より詳しく説明する。

図５は、比較例の面状照明装置１’の断面図である。図５において、ボトムフレーム２’、基板６’、光源７’、リフレクタ９’、レンズアレイ１１’、ディフューザ１４’、光学シート１５Ａ’〜１５Ｃ’は、図４のボトムフレーム２、基板６、光源７、リフレクタ９、レンズアレイ１１、ディフューザ１４、光学シート１５Ａ〜１５Ｃと同様である。異なるのは、ディフューザ１４’の光源側に空気層Ｇ’を形成するためのスペーサ１３’の枠辺の断面形状と、トップフレーム１６’の額縁部の幅Ｗ’である。

図５に示される比較例においては、スペーサ１３’を構成する枠辺の断面形状が矩形であり、スペーサ１３’の上端の内側端部によってレンズアレイ１１’からの光が邪魔されない位置に開口部１６ａ’を設けなければならないとともに、スペーサ１３’の枠辺の表面による反射は利用されないため、スペーサ１３’の出射方向の幅よりも大きな額縁部の幅Ｗ’が必要となる。すなわち、スペーサ１３’の出射方向の幅の部分はレンズアレイ１１’側からの出射光が遮られ、その近傍での出射光は少ないため、スペーサ１３’の内側の端部の位置よりも余裕をみた内側の位置に開口部１６ａ’を設けることとなるからである。よって、図４と図５とから明らかなように、実施形態における額縁部の幅Ｗは、比較例における額縁部の幅Ｗ’よりも相当程度に短くすることができ、狭額縁化に寄与することができる。

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。

以上のように、実施形態に係る面状照明装置は、複数の光源が２次元に配置された基板と、基板の出射側に配置されたディフューザと、ディフューザの端部を支持し、光源側の幅よりもディフューザ側の幅が小さく、出射面に傾斜して対面する面を有する枠辺を少なくとも一部に有するスペーサとを備える。これにより、スペーサの強度を低下させることなく狭額縁化を可能とする。

また、スペーサの上端の内側端部が、出射面を覆うトップフレームの額縁部の開口側の端部よりも外側に位置する。これにより、トップフレームの狭額縁化を可能とする。

また、スペーサの下端の内側端部が、トップフレームの額縁部の開口側の端部よりも内側に位置する。これにより、トップフレームの狭額縁化を可能とする。

また、枠辺の出射面に対して傾斜する面は、光を反射しやすい色に設定されている。これにより、開口部付近の輝度の低下を防ぐことができる。また、開口部付近の輝度を確保できることで、額縁部の幅をより縮めることができ、いっそうの狭額縁化を可能とする。

また、基板の出射側に配置されたレンズアレイを備え、スペーサは、レンズアレイとディフューザとの間に配置される。これにより、面状照明装置の配光や輝度の光学的特性を調整することができる。

また、基板の出射側に配置された、光源の個々に対して反射面を有するリフレクタを備える。これにより、光源からの光の利用効率を高めることができる。

また、ディフューザの出射側に配置される１枚以上の光学シートを備える。これにより、面状照明装置の配光や輝度の光学的特性を調整することができる。

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。

１ 面状照明装置，２ ボトムフレーム，６ 基板，７ 光源，９ リフレクタ，１１ レンズアレイ，１３ スペーサ，１４ ディフューザ，１５Ａ〜１５Ｃ 光学シート，１６ トップフレーム

Claims (7)

1. 複数の光源が２次元に配置された基板と、
   前記基板の出射側に配置されたディフューザと、
   前記ディフューザの端部を支持し、前記光源側の幅よりも前記ディフューザ側の幅が小さく、出射面に傾斜して対面する面を有する枠辺を少なくとも一部に有するスペーサと、
   を備える面状照明装置。
2. 前記スペーサの上端の内側端部が、前記出射面を覆うトップフレームの額縁部の開口側の端部よりも外側に位置する、
   請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記スペーサの下端の内側端部が、前記トップフレームの額縁部の開口側の端部よりも内側に位置する、
   請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記枠辺の出射面に傾斜して対面する面は、光を反射しやすい色に設定されている、
   請求項１〜３のいずれか一つに記載の面状照明装置。
5. 前記基板の出射側に配置されたレンズアレイを備え、
   前記スペーサは、前記レンズアレイと前記ディフューザとの間に配置される、
   請求項１〜４のいずれか一つに記載の面状照明装置。
6. 前記基板の出射側に配置された、前記光源の個々に対して反射面を有するリフレクタを備える、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載の面状照明装置。
7. 前記ディフューザの出射側に配置される１枚以上の光学シートを備える、
   請求項１〜６のいずれか一つに記載の面状照明装置。

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