JP2022178994A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現すること。【解決手段】実施形態の面状照明装置は、基板と、リフレクタと、ボトムフレームとを備える。前記基板は、複数の光源が２次元に配置される。前記リフレクタは、前記基板上に設けられ、前記光源の個々を囲む反射面を有する。前記ボトムフレームは、前記光源、前記基板および前記リフレクタを収容する。前記リフレクタは、前記ボトムフレームの側壁と対向する端部において、前記反射面のうち前記ボトムフレームの側壁と対向する部分が除去されている。【選択図】図３

Description

本発明は、面状照明装置に関する。

従来、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、２等を参照）。直下型の面状照明装置は、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の光源が基板上に２次元に配置され、基板上に個々の光源を囲む反射面を有するリフレクタが設けられ、リフレクタの出射側にレンズアレイやディフューザ（拡散板）等が配置されている。

このような面状照明装置は液晶表示装置のバックライトとして使用されることが多く、主としてデザイン上の理由から、額縁部の幅を狭くする狭額縁化の要求が多い。また、見栄えの観点から、発光面（出射面）の輝度均一性の向上が求められる。輝度均一性について、特に外周部（矩形の４辺の付近）では、一方（角部では二方）に隣接する光源が存在しなくなるため、輝度均一性が低下し、その改善が求められる。

狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現するために、筐体のサイズが同じで、光源の数が同じ場合、光源の２次元の配置のピッチを若干大きくすることで、端の光源を筐体の端部により近づけることが考えられる。端の光源が筐体の端部に近づくことで、外周部の輝度が上がって輝度均一性を向上することができる。

特開２０２０－４８９５号公報 特開２０１９－４６７８９号公報

しかしながら、端の光源が筐体の端部により近づくことで、リフレクタの反射面の形状は端部側の幅が短い薄肉形状となってしまい、樹脂の射出成型等による製造が困難となる。その結果、製造可能な範囲では、端の光源を筐体の端部に充分に寄せることができず、狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現することができなかった。なお、遮光シート等で外周部を覆い、有効エリアを絞ることで輝度均一性の向上は図れるが、狭額縁化には反することとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現することが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、基板と、リフレクタと、ボトムフレームとを備える。前記基板は、複数の光源が２次元に配置される。前記リフレクタは、前記基板上に設けられ、前記光源の個々を囲む反射面を有する。前記ボトムフレームは、前記光源、前記基板および前記リフレクタを収容する。前記リフレクタは、前記ボトムフレームの側壁と対向する端部において、前記反射面のうち前記ボトムフレームの側壁と対向する部分が除去されている。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現することができる。

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部の分解斜視図である。 図３は、レンズアレイ、ディフューザ、光学シートおよびトップフレームを外した状態における面状照明装置の角部の平面図である。 図４は、図１におけるＹ－Ｙ断面図である。 図５は、第１の比較例においてレンズアレイ、ディフューザ、光学シートおよびトップフレームを外した状態における面状照明装置の角部の平面図である。 図６は、第１の比較例の面状照明装置の断面図である。 図７は、第２の比較例においてレンズアレイ、ディフューザ、光学シートおよびトップフレームを外した状態における面状照明装置の角部の平面図である。 図８は、第２の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（図では背後に隠れている）と、ボトムフレームの開口側を覆うトップフレーム１１とから筐体が構成されている。トップフレーム１１には略矩形状の開口部１１ａにより出射面１ａが形成されており、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。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２は、面状照明装置１の主要部の分解斜視図であり、図１と同様に出射面側から見た図である。図２において、面状照明装置１は、ボトムフレーム２に対して、反射部材３と、光源５が配置された基板４と、リフレクタ６と、レンズアレイ７と、ディフューザ８と、光学シート９、１０とが取り付けられ、トップフレーム１１がボトムフレーム２に嵌って蓋をされる形となる。

ボトムフレーム２は、底部２ａと、底部２ａの外周の４辺の側壁２ｂとを有している。底部２ａには、基板４の裏面に設けられた電気的なコネクタ（図示せず）を通す孔部２ｃが設けられている。ボトムフレーム２は、ダイカストや板金等により形成されている。

ボトムフレーム２の側壁２ｂの内側には、反射テープ等による反射部材３が貼り付けられる。反射テープは、一方の面に反射層が形成され、他方の面に粘着層が形成された帯状の部材である。

ボトムフレーム２の底部２ａの内側には、両面テープ等による固定部材（図示せず）を介して基板４が固定される。基板４上には、複数（多数）のＬＥＤ（Light Emitting Diode）等による光源５が２次元（例えば、格子状）に配置されている。

基板４の光源５の間には図の上下方向（左右方向でも可）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６の裏面が固定される。リフレクタ６は、個々の光源５を囲む反射面を有し、光源５から広角に放出される光を出射面側に反射し、輝度を高めるためのものである。リフレクタ６の反射面は、光源５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。なお、リフレクタ６の反射面は、ボトムフレーム２の側壁２ｂと対向する端部において、側壁２ｂと対向する部分が除去されている。リフレクタ６は、樹脂の射出成型等により製造される。

リフレクタ６の図における下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７の裏面が固定される。レンズアレイ７は、リフレクタ６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７の外周部には、ディフューザ８との間隔を維持するためのボス（図示せず）が設けられている。

レンズアレイ７の図における下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）を介してディフューザ８が固定される。ディフューザ８は、拡散シート（拡散フィルム）や拡散板とも呼ばれる。

ディフューザ８の図における下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９および光学シート１０が固定される。光学シート９、１０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１０の出射面側にはトップフレーム１１が配置され、ボトムフレーム２にトップフレーム１１が固定される。トップフレーム１１は、ダイカストや板金等により形成されている。

図３は、レンズアレイ７、ディフューザ８、光学シート９、１０およびトップフレーム１１を外した状態における面状照明装置１の角部の平面図である。図４は、図１におけるＹ－Ｙ断面図（レンズアレイ７、ディフューザ８、光学シート９、１０およびトップフレーム１１が装着された状態での、図３の右端の光源５の周辺の断面図）である。

図３および図４において、基板４上における端の光源５の位置は、狭額縁化および輝度均一性向上の対策を行わない場合（後述する第１の比較例）に比べ、端部側に移動されている。また、光源５を囲むリフレクタ６の反射面は、ボトムフレーム２の側壁２ｂと対向する部分が除去されている。すなわち、角部では反射面の二方向の部分が除去され、それ以外の端部では、一方向の部分が除去されている。そのため、端部の反射面が薄肉形状となってしまって樹脂の射出成型等による製造が困難となる問題はなくなり、容易にリフレクタ６の製造が行えるものとなる。

これにより、端の光源５が筐体（ボトムフレーム２、トップフレーム１１）の端部に近づくことで、狭額縁化がしやすくなるとともに、外周部の輝度が上がって輝度均一性を向上させることができる。なお、筐体の一辺（例えば、図１および図２における下側の辺）は狭額縁化が要求されない場合が多いため、その一辺についてはリフレクタ６の反射面の一部を除去せずに残すことができる。

また、リフレクタ６の端部の反射面が除去されて、リフレクタ６の一部の反射面による反射が行われなくなる代わりに、端の光源５はボトムフレーム２の側壁２ｂに貼り付けられた反射部材３と直接に隣り合うこととなり、光源５から広角に出射した光が反射部材３によって出射面側に反射され、リフレクタ６の一部の反射面がないことが補われる。

図５は、第１の比較例においてレンズアレイ７’、ディフューザ８’、光学シート９’、１０’およびトップフレーム１１’を外した状態における面状照明装置１’の角部の平面図である。図６は、第１の比較例の面状照明装置１’の断面図（レンズアレイ７’、ディフューザ８’、光学シート９’、１０’およびトップフレーム１１’が装着された状態での、図５の右端の光源５’の周辺の断面図）である。

図５および図６において、基板４’上における端の光源５’の位置は、図３の実施形態に比べて、筐体（ボトムフレーム２’、トップフレーム１１’）の端部から離れている。また、光源５’を囲むリフレクタ６’の反射面は、全面において均一の形状となっている。従って、筐体の外周部（矩形の４辺の付近）では、一方（角部では二方）に隣接する光源５’が存在しなくなるため、輝度均一性が低下してしまう。

図７は、第２の比較例においてレンズアレイ７”、ディフューザ８”、光学シート９”、１０”およびトップフレーム１１”を外した状態における面状照明装置１”の角部の平面図である。図８は、第２の比較例の面状照明装置１”の断面図（レンズアレイ７”、ディフューザ８”、光学シート９”、１０”およびトップフレーム１１”が装着された状態での、図７の右端の光源５”の周辺の断面図）である。

図７および図８において、基板４”上における端の光源５”の位置は、図５の第１の比較例に比べ、端部側に移動されている。そのため、リフレクタ６”の反射面の形状は端部側の幅が短い薄肉形状となってしまい、樹脂の射出成型等による製造が困難となる。その結果、端の光源５”を図示のように筐体の端部に充分に寄せることができず、狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現することができない。

これに対し、図３および図４の実施形態では、リフレクタ６が製造可能な形状となったことで、光源５を筐体の端部に充分に寄せることができ、狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現することができる。

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、基板上に設けられ、光源の個々を囲む反射面を有するリフレクタと、光源、基板およびリフレクタを収容するボトムフレームとを備え、リフレクタは、ボトムフレームの側壁と対向する端部において、反射面のうちボトムフレームの側壁と対向する部分が除去されている。これにより、狭額縁化と輝度均一性の向上とを同時に実現することができる。

また、ボトムフレームの側壁の、光源と対向する側の面には、反射部材が設けられる。これにより、リフレクタの反射面が除去されたことが補われ、輝度低下が起こることはない。

また、反射部材は、一方の面に反射層が形成され、他方の面に粘着層が形成された帯状の反射テープから構成される。これにより、反射部材の付加を容易に行うことができる。

また、リフレクタの出射側に、レンズアレイ、ディフューザおよび光学シートを備える。これにより、配光および輝度分布を調整することができる。

また、ボトムフレームの側壁に嵌るトップフレームを備える。これにより、ボトムフレームとトップフレームとにより、強固な筐体を構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，２ ボトムフレーム，３ 反射部材，４ 基板，５ 光源，６ リフレクタ，７ レンズアレイ，８ ディフューザ，９、１０ 光学シート，１１ トップフレーム

Claims (5)

1. 複数の光源が２次元に配置された基板と、
   前記基板上に設けられ、前記光源の個々を囲む反射面を有するリフレクタと、
   前記光源、前記基板および前記リフレクタを収容するボトムフレームと、
   を備え、
   前記リフレクタは、前記ボトムフレームの側壁と対向する端部において、前記反射面のうち前記ボトムフレームの側壁と対向する部分が除去されている、
   面状照明装置。
2. 前記ボトムフレームの側壁の、前記光源と対向する側の面には、反射部材が設けられる、
   請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記反射部材は、一方の面に反射層が形成され、他方の面に粘着層が形成された帯状の反射テープから構成される、
   請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記リフレクタの出射側に、レンズアレイ、ディフューザおよび光学シートを備える、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の面状照明装置。
5. 前記ボトムフレームの側壁に嵌るトップフレームを備える、
   請求項１～４のいずれか一つに記載の面状照明装置。

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