JP2022081938A - 面状照明装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022081938000001
【課題】更なる狭額縁化を図ることのできる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、導光板と、光源と、１以上の光学シートと、ボトムフレームと、トップフレームとを備える。前記導光板は、入光側面から入光する。前記光源は、前記導光板の入光側面に光を照射する。前記光学シートは、前記導光板の出射面側に配置される。前記ボトムフレームは、前記導光板、前記光源および光学シートを収容する。前記トップフレームは、前記ボトムフレームと係合し、前記光学シートの出射面側を覆い、開口を有する。前記ボトムフレームの側壁の開口側の端部は、前記トップフレームの額縁部との間に、前記光学シートの端部に対してクリアランスとなる空間を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、面状照明装置に関する。
導光板の入光側面から光を入射し、導光板の一方の主面から光を出射する、いわゆるエッジライト型の面状照明装置が知られている（例えば、特許文献１、２等を参照）。このような面状照明装置は、液晶表示装置におけるバックライト等として用いられる。
また、一般的な面状照明装置では、光出射用の開口が設けられたトップフレームが筐体の一部として用いられることが多く、トップフレームにおける光出射用の開口を形成する部分は額縁と呼ばれる。昨今では主にデザイン上の観点から、額縁の幅を狭くする狭額縁化が要請されている。
なお、面状照明装置の構成要素である導光板や光学シートは温度により伸縮するため、これらを収容するボトムフレームの側壁と導光板や光学シートとの間には伸縮方向に対してクリアランスが必要となる。クリアランスが小さ過ぎると導光板や光学シートの伸縮を吸収することができず、保持が困難になるとともに、光学特性の劣化を招いてしまう。また、クリアランスが過大であれば狭額縁化が困難となる。
なお、光学シートとして多用されているＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）の線膨張係数は、直交する２方向に対して異方性を有しており、大きい側の線膨張係数は一般的な導光板の線膨張係数よりも大きな値となるため、クリアランスの設計においては光学シートとボトムフレームとの関係が支配的となる。
特開２００３－５１６０号公報 特開２０１６－２１３０９０号公報
しかしながら、一般的なボトムフレーム内における光学シートの配置については、狭額縁化のための最適化が既になされてきており、これ以上の狭額縁化は困難となってきている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、更なる狭額縁化を図ることの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、導光板と、光源と、１以上の光学シートと、ボトムフレームと、トップフレームとを備える。前記導光板は、入光側面から入光する。前記光源は、前記導光板の入光側面に光を照射する。前記光学シートは、前記導光板の出射面側に配置される。前記ボトムフレームは、前記導光板、前記光源および光学シートを収容する。前記トップフレームは、前記ボトムフレームと係合し、前記光学シートの出射面側を覆い、開口を有する。前記ボトムフレームの側壁の開口側の端部は、前記トップフレームの額縁部との間に、前記光学シートの端部に対してクリアランスとなる空間を形成する。
本発明の一態様に係る面状照明装置は、面状照明装置の更なる狭額縁化を図ることができる。
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、面状照明装置の主要な構成要素の分解斜視図である。 図３は、図１における面状照明装置のＸ－Ｘ断面図である。 図４は、図１における面状照明装置のＹ－Ｙ断面図である。 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、光の出射面側から見た図である。図１において、説明の便宜上、面状照明装置１の筐体の長辺に沿った方向をＸ軸方向、筐体の短辺に沿った方向をＹ軸方向、筐体の厚みに沿った方向をＺ軸方向とする。
図１において、面状照明装置１は、略矩形（図示の例では略長方形としているが、略正方形でも可）で略板状の外形をしており、図における手前側の光の出射面側の端部にはトップフレーム２Ｂが露出している。図では見えない裏面側には、ボトムフレーム（２Ａ）がある。トップフレーム２Ｂは、内側に光が出射する開口２ｄが形成されている。開口２ｄの周囲の部分は、額縁部２ｅとなっている。また、面状照明装置１からＸ軸の正方向に延びて設けられているのは光源基板５の一部であり、その先端には接続部５ａが設けられ、外部との電気的な接続に用いられる。トップフレーム２Ｂは、ステンレス鋼による板金等により形成されている。液晶表示装置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、液晶表示装置等は開口２ｄおよび額縁部２ｅの側に装着される。
図２は、面状照明装置１の主要な構成要素の分解斜視図であり、図１と同様に光の出射面側から見た図である。図２において、面状照明装置１は、図の上側のボトムフレーム２Ａに対して、リフレクタ３Ａおよび部分的リフレクタ基部３Ｂと、導光板４および光源基板５と、光学シート７Ａ～７Ｃとが順次に積層され、その上にトップフレーム２Ｂが蓋をする形で配置される。
図３は、図１における面状照明装置１のＸ－Ｘ断面図であり、図４は、図１における面状照明装置１のＹ－Ｙ断面図である。
ボトムフレーム２Ａは、底部２ａと、この底部の周囲を囲む４面の側壁２ｂとを有している。トップフレーム２Ｂは、開口２ｄが形成された額縁部２ｅと、この額縁部の周囲を囲む４面の側壁２ｆとを有している。ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂには、側壁２ｂの一部の切り込みが折り曲げられる等によって形成された突出部２ｃが設けられており、ボトムフレーム２Ａにトップフレーム２Ｂが装着される際に、トップフレーム２Ｂの側壁２ｆに設けられた孔２ｇにボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの突出部２ｃが係合するようになっている。入光側でない辺（図４）において、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの内面には、両面テープ等による固定部材１０９を介してリフレクタ１１０が貼り付けられている。なお、固定部材１０９およびリフレクタ１１０に代え、リフレクタ３Ａの端部が折り曲げられ、導光板４の入光側面４ａ以外の側面とボトムフレーム２Ａの側壁２ｂとの間にリフレクタ３Ａの一部が配置されるようにしてもよい。また、固定部材１０９およびリフレクタ１１０に代え、導光板４の入光側面４ａ以外の側面に、リフレクタ３Ａとは別部材のリフレクタが貼り付けられるようにしてもよい。
導光板４は、入光側面４ａから入射された光を内部に導き、リフレクタ３Ａと反対側の主面から出射する光学部材である。導光板４は、ポリカーボネート等の透明な樹脂により形成されている。入光側の辺（図３）において、導光板４の入光側面４ａ側には、両面テープ等による固定部材１０６を介して光源基板５がボトムフレーム２Ａに固定されている。光源基板５は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等により形成される。光源基板５の入光側面４ａと対向する部分には、入光側面４ａの長手方向に沿って複数（多数）のＬＥＤ等の光源５ｂが配置されている。なお、図示の例では、天面から発光するトップビュー型のＬＥＤの場合を示しているが、側面から発光するサイドビュー型のＬＥＤを用いることもできる。
入光側の辺（図３）において、リフレクタ３Ａおよび部分的リフレクタ基部３Ｂは、導光板４とボトムフレーム２Ａの底部２ａとの間に配置される。リフレクタ３Ａの端部と部分的リフレクタ基部３Ｂは、白色で強粘着の両面テープ等の固定部材１０１を介してボトムフレーム２Ａの底部２ａに固定されている。部分的リフレクタ基部３Ｂは、熱圧着テープ等による固定部材１０５を介して導光板４に固定され、固定部材１０５の周囲には基材１０４が配置されている。固定部材１０５は、導光板４の光学特性への影響（固定部材１０５と導光板４との接触面における全反射による光学特定への影響）を少なくするよう、光源５ｂと対向する部分を避けるように飛島状に配置され、その周囲を櫛状の基材１０４が囲むようになっている。基材１０４は、部分的リフレクタ基部３Ｂに固定（接着）され、導光板４には固定（接着）されていない。このような構成により、導光板４は、入光側の辺において、ボトムフレーム２Ａに固定される。リフレクタ３Ａ、固定部材１０１および基材１０４は、導光板４の出射面と反対側の面に漏れた光を反射して出射面側に出射させる光学部材として機能する。
光学シート７Ａは、拡散シート等の光学部材である。光学シート７Ｂは、プリズムシートとしてのＢＥＦ（Brightness Enhancement Film）等の光学部材である。光学シート７Ｃは、反射偏光フィルムとしてのＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）等の光学部材である。入光側の辺（図３）において、光学シート７Ａ～７Ｃの端部は、トップフレーム２Ｂの額縁部２ｅの裏面に両面テープ等による固定部材１０８を介して固定されている。すなわち、光学シート７Ａ～７Ｃは、導光板４と同様に、入光側の辺において、トップフレーム２Ｂに固定される。
図３と図４とから明らかなように、入光側の辺（図３）と入光側の辺に直交する辺（図４）とでは、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの高さが異なっている。すなわち、入光側の辺（図３）において、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂはトップフレーム２Ｂの額縁部２ｅの裏面に届く高さを有しているが、入光側の辺に直交する辺（図４）において、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂは光学シート７Ａに届かない高さとなっている。
このような違いが設けられているのは、導光板４および光学シート７Ａ～７Ｃの長辺と短辺の関係と、例えば光学シート７Ｃとして使用されるＤＢＥＦの線膨張係数の異方性とに起因している。ＤＢＥＦの一つの軸方向への線膨張係数α１と、それに直交する軸方向への線膨張係数α２とでは、例えば、α１＝５．６×１０－５／Ｋ、α２＝８×１０－５／Ｋであり、α１＜α２の関係がある。ＤＢＥＦの軸方向は、面状照明装置１の出射面側に装着される液晶パネルの面状照明装置１側の偏光板の軸方向と合わせる必要があるため、一般には、面状照明装置１の長辺方向（Ｘ軸方向）に、ＤＢＥＦの大きい線膨張係数α２の軸方向が割り当てられる。そのため、長辺方向（Ｘ軸方向）の伸縮は光学シート７Ａ～７Ｃが支配的になり、そのクリアランスをどうするかが長辺方向（Ｘ軸方向）の狭額縁化にとって重要となる。
なお、面状照明装置１の短辺方向（Ｙ軸方向）において、導光板４の一般的な線膨張係数αは等方性があり、例えば、α＝６．５×１０－５／Ｋであって、ＤＢＥＦの線膨張係数α１よりも大きいため、短辺方向（Ｙ軸方向）の伸縮は導光板４が支配的になるが、短辺であるため導光板４の伸縮量が小さく、クリアランスが狭額縁化に与える影響は小さい。そのため、本実施形態では、短辺方向（Ｙ軸方向）について、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの高さによる対策は行われていない。
従って、装着される液晶パネルの方向が直交する方向に変更される場合には、短辺方向（Ｙ軸方向）についてボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの高さによる対策が同様に行われる。ただし、入光側の辺において導光板４および光学シート７Ａ～７Ｃの固定が行われえる場合、入光側の辺についてボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの高さによる対策は不要である。また、長辺方向（Ｘ軸方向）と短辺方向（Ｙ軸方向）との両者についてボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの高さによる対策が行われるようにしてもよい。この場合も、入光側の辺において導光板４および光学シート７Ａ～７Ｃの固定が行われる場合、入光側の辺についてボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの高さによる対策は不要である。
図５は、比較例の面状照明装置１’の断面図であり、図４の入光側の辺に直交する辺の断面図に対応している。図５において、ボトムフレーム２Ａ’、トップフレーム２Ｂ’、底部２ａ’、側壁２ｂ’、突出部２ｃ’、開口２ｄ’、額縁部２ｅ’、側壁２ｆ’、孔２ｇ’、リフレクタ３’、導光板４’、光学シート７Ａ’～７Ｃ’、固定部材１０９’、リフレクタ１１０’は、ボトムフレーム２Ａ、トップフレーム２Ｂ、底部２ａ、側壁２ｂ、突出部２ｃ、開口２ｄ、額縁部２ｅ、側壁２ｆ、孔２ｇ、リフレクタ３Ａ、導光板４、光学シート７Ａ～７Ｃ、固定部材１０９、リフレクタ１１０にそれぞれ対応している。
図５において、ボトムフレーム２Ａ’の側壁２ｂ’はトップフレーム２Ｂ’の額縁部２ｅ’の裏面に届く高さを有している。そのため、光学シート７Ａ’～７Ｃ’の伸縮に対するクリアランスは光学シート７Ａ’～７Ｃ’の端部からボトムフレーム２Ａ’の側壁２ｂ’までの間隔となる。一方、図４の実施形態では、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの開口側の端部は、トップフレーム２Ｂの額縁部２ｅとの間に、光学シート７Ａ～７Ｃの端部に対してクリアランスとなる空間を形成している。そのため、光学シート７Ａ～７Ｃの端部をボトムフレーム２Ａの側壁２ｂおよびトップフレーム２Ｂの側壁２ｆに近づけることができる。そのため、トップフレーム２Ｂの開口２ｄを側壁２ｆ側にずらして設けることが可能となり、狭額縁化を図ることができる。発明者による具体的な設計では、ボトムフレーム２Ａの側壁２ｂの厚さの分０．３ｍｍと、ボトムフレーム２Ａおよびトップフレーム２Ｂの間の係合のためのクリアランスの分０．１ｍｍとが削減され、合計０．４ｍｍの狭額縁化を図ることができた。
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、入光側面から入光する導光板と、導光板の入光側面に光を照射する光源と、導光板の出射面側に配置される１以上の光学シートと、導光板、光源および光学シートを収容するボトムフレームと、ボトムフレームと係合し、光学シートの出射面側を覆い、開口を有するトップフレームとを備え、ボトムフレームの側壁の開口側の端部は、トップフレームの額縁部との間に、光学シートの端部に対してクリアランスとなる空間を形成する。これにより、面状照明装置の更なる狭額縁化を図ることができる。
また、導光板が平面視で長辺および短辺からなる矩形であり、１以上の光学シートのいずれかが線膨張係数に異方性を有する場合、ボトムフレームの、線膨張係数が大きい軸方向に直交する辺の側壁の開口側の端部は、トップフレームの額縁部との間に、光学シートの端部に対してクリアランスとなる空間を形成する。これにより、効果的な箇所に狭額縁化のための対策を適用することができる。
また、線膨張係数が大きい軸方向は導光板の長辺方向である。これにより、面状照明装置の短辺における狭額縁化を図ることができる。
また、異方性を有する光学シートの大きい方の線膨張係数は、導光板の線膨張係数よりも大きい。これにより、光学シートとして多用されているＤＢＥＦを対象とすることができる。
また、導光板の短辺に対向するボトムフレームの側壁の高さは、導光板の長辺に対向するボトムフレームの側壁の高さよりも低い。これにより、効果的な箇所に狭額縁化のための対策を適用することができる。
また、導光板の短辺に対向するボトムフレームの側壁の高さは、光学シートに届かない高さである。これにより、光学シートの端部に対してクリアランスとなる充分な空間を形成することができる。
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，２Ａ ボトムフレーム，２Ｂ トップフレーム，３Ａ リフレクタ，３Ｂ 部分的リフレクタ基部，４ 導光板，４ａ 入光側面，５ 光源基板，５ａ 接続部，５ｂ 光源，７Ａ～７Ｃ 光学シート

Claims (6)

  1. 入光側面から入光する導光板と、
    前記導光板の入光側面に光を照射する光源と、
    前記導光板の出射面側に配置される１以上の光学シートと、
    前記導光板、前記光源および光学シートを収容するボトムフレームと、
    前記ボトムフレームと係合し、前記光学シートの出射面側を覆い、開口を有するトップフレームと、
    を備え、
    前記ボトムフレームの側壁の開口側の端部は、前記トップフレームの額縁部との間に、前記光学シートの端部に対してクリアランスとなる空間を形成する、
    面状照明装置。
  2. 前記導光板が平面視で長辺および短辺からなる矩形であり、前記１以上の光学シートのいずれかが線膨張係数に異方性を有する場合、
    前記ボトムフレームの、前記線膨張係数が大きい軸方向に直交する辺の側壁の開口側の端部は、前記トップフレームの額縁部との間に、前記光学シートの端部に対してクリアランスとなる空間を形成する、
    請求項１に記載の面状照明装置。
  3. 前記線膨張係数が大きい軸方向は前記導光板の長辺方向である、
    請求項２に記載の面状照明装置。
  4. 異方性を有する前記光学シートの大きい方の線膨張係数は、前記導光板の線膨張係数よりも大きい、
    請求項２または３に記載の面状照明装置。
  5. 前記導光板の短辺に対向する前記ボトムフレームの側壁の高さは、前記導光板の長辺に対向する前記ボトムフレームの側壁の高さよりも低い、
    請求項３に記載の面状照明装置。
  6. 前記導光板の短辺に対向する前記ボトムフレームの側壁の高さは、前記光学シートに届かない高さである、
    請求項３または５に記載の面状照明装置。
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