JP4045575B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板や各種反射型表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に関するもの、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものに関する。
【0002】
【従来の技術】
薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使用され、その需要は増大している。ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射する照明手段が必要となる。従って、この液晶を照射する照明手段も小型で消費電力が小さいことが望まれ、近年、薄板状のサイドライト方式(導光板方式)の面状照明装置をその手段として使用することが多い。
【0003】
図6に、サイドライト方式を使用する面状照明装置の一形態の基本的構成を示す。
図に示すように、面状照明装置1'は、透光性材料からなる板状導光体2と、板状導光体2の一側端面3に近接して配置される棒状導光体13と点状光源12からなる長手状の光源部11と、棒状導光体13の側面を覆う光反射部材(リフレクタ)16から概略構成されている。そして、光源部11から出射された光は板状導光体2内に入射され、さらに反射されて板状導光体2の下部に配置された液晶表示装置(図示、省略)を照射する。
【0004】
光源部11を構成する棒状導光体13は、直線状の透明材料からなり、板状導光体2の一側端面3に沿うように、所定の距離をおいて配置されている。また、点状光源12は、棒状導光体13の一端面14に対面して配置され、例えば、発光ダイオード等が使用されている。棒状導光体13には、光路変換手段15が形成されている。この光路変換手段15は、点状光源12から出射された光を板状導光体2の一側端面3にほぼ均一に入射させる機能を有するものであり、例えば、断面形状が三角形の連続した溝部から構成され、板状導光体2の一側端面3に対向する面18の反対側の面に形成されている。
【0005】
板状導光体2の上面6には、複数の光反射パターン7が形成されている。光反射パターン7は、断面形状が三角形の溝部8と、それに隣接する平坦部9とから構成され、棒状導光体13の長手方向と平行にそれぞれ所定の間隔を置いて形成されている。溝部8は、棒状導光体13から入射した光が、棒状導光体13(光源部11)からの距離に左右されることなく板状導光体2の全体面においてほぼ均一に反射され、板状導光体2の下部に設けられた液晶表示装置(図示省略)を照射することができるように、それぞれ相違した深さで形成されている。即ち、溝部8の深さは、棒状導光体13から遠ざかるに従って徐々に深くなるように形成されている。
【0006】
棒状導光体13の板状導光体2に対向する面18以外の長手方向周囲には、点状光源12から放出される光を効率よく板状導光体2内に入射させるために、光反射部材(リフレクタ)16が設けられている。リフレクタ16の内面には、銀等の金属を蒸着したフィルム、白色の塗料を塗布したシート状のもの、あるいはアルミ板、ステンレス板等の金属板を曲げ加工したものが貼り付けられている。
【0007】
図7は、上述したような板状導光体、棒状導光体、点状光源等の構成部材をそれぞれ所定の個所に位置決め等するハウジングフレームを設けた面状照明装置の一形態を示す斜視図(要部)である。また、図8は、ハウジングフレームを示す平面図である。さらに、図9(a)は、図7のB−B線における断面図であり、図9(b)は、図7のC−C線における断面図である。この面状照明装置は、本出願人が特願2001−234887において提案したものである。
【0008】
面状照明装置1"には、点状光源12(チップ部品の発光ダイオードを使用)と棒状導光体13と板状導光体2の位置決め部を有するハウジングフレーム25が用いられている。ハウジングフレーム25は枠状の樹脂成型品であり、図8に示すように、開口26には、板状導光体2の位置決め部である枠状座部27が形成されている。また、枠の一辺(図8の上辺)には、点状光源12の位置決め部である凹部28と、棒状導光体13の位置決め部である凹部(平面状座部)29が形成されている。さらに、ハウジングフレーム25の側面で、凹部28の近傍には、点状光源12が実装されているFPC30のガイド部である溝部31が形成されている。
【0009】
FPC30は、図7及び図9(b)に示すように、ハウジングフレーム25の下面から側面を廻り、この際、溝部31によってガイドされ、さらに、ハウジングフレーム25の上面に廻って、点状光源12の位置決め部である凹部28へと至る形状を有している。そして、FPC30に実装された点状光源12は、ハウジングフレーム25の上面側から位置決め部である凹部28に嵌め込まれるように取り付けられる。
【0010】
また、面状照明装置1"は、図7、図9(a)及び(b)に示すように、ハウジングフレーム25の、点状光源12の位置決め部である凹部28と棒状導光体13の位置決め部である平面状座部29を、上面あるいは上面及び下面から覆う補強フレーム32を有している。補強フレーム32は、断面コ字状の部材であり、ステンレススチール等の金属で構成されている。そして、ハウジングフレーム25の下面側に位置する補強フレーム32の一辺32aは、ハウジングフレーム25の下面に配設されるFPC30を避けるように形成されている。また、ハウジングフレーム25の上面側に位置する補強フレーム32の一辺32bは、点状光源12の位置決め部である凹部28を上方から覆うFPC30を、点状光源12と共に、凹部28へと押しつけることが可能な形状に形成されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述するような構成のハウジングフレームを設けた面状照明装置は、板状導光体2と棒状導光体13と点状光源12とをハウジングフレーム25の所定の場所の位置決め部に取り付けることのみによって、組立て精度の安定化を図ることができ、また、各部材を正確に位置決めするための作業性を向上させることができる点においては一定の効果を有するものであった。
【0012】
しかしながら、点状光源12が実装されているFPC30は、ハウジングフレーム25の底面から側面を通って上面まで引き廻されるため、FPC30の面がハウジングフレーム25の上面の角に接触する。さらに、FPC30は、補強フレーム32によって点状光源12と共に凹部28へと押し付けられるため、ハウジングフレーム25の上面とも接触する。従って、これらの要因によりFPC30の表面に形成されている導体パターンが断線する虞があるという不具合があった。
【0013】
また、FPC30に実装されている点状光源12を位置決め部である凹部29内に取り付ける際には、通常、点状光源12の底面に仮止めテープ(例えば、両面テープ)を貼り付け、凹部29に点状光源12を嵌め込み、テープの粘着によって凹部29の底面に固定しているが、この取り付けは手作業で行なわれるため個別の組立て工程が必要となり、作業性の向上をさらに図ることが求められていた。
【0014】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ハウジングフレームに取り付ける部材を確実に固定できるとともに、面状照明装置の信頼性の向上及び組立時における作業性の向上を図ることができる面状照明装置の提供を目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の面状照明装置は、透光性材料からなる板状導光体と、該板状導光体の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接して配置される棒状導光体と、FPCに実装されかつ前記棒状導光体の両端面のうち少なくとも一方の端面に対向して配置される点状光源とから構成され、前記板状導光体と前記棒状導光体と前記点状光源との位置決め凹部を有するハウジングフレームを具備し、前記点状光源から出射された光を前記棒状導光体を介して前記板状導光体内に導くサイドライト方式の面状照明装置において、前記FPCを、前記ハウジングフレームの下面から側面を廻し、前記ハウジングフレームの上面を通って前記点状光源の位置決め凹部へと至らせ、前記FPCに実装された前記点状光源を、前記点状光源の位置決め凹部に取り付ける構造とし、前記ハウジングフレームの上面に、前記FPCが収納される段部を形成し、該段部の中腹に、前記FPCの側端部が嵌め込まれ、前記棒状導光体に対する前記点状光源の位置を決定する位置決め溝を設けたことを特徴とするものである。
【0016】
本発明によれば、FPCを、ハウジングフレームの下面から側面に引き廻し、さらに、ハウジングフレームの上面を通って点状光源の位置決め凹部へと至らせ、FPCに実装された点状光源を、点状光源の位置決め凹部に取り付けることにより、FPCを引き廻すために必要となるスペースを減少させ、面状照明装置の小型化を図ることができる。また、引き廻されるFPCが通るハウジングフレームの上面に、FPCを収納する段部を形成し、その段部にFPCを収納することにより、FPCの表面とハウジングフレーム上面の角(上面の辺)との接触を防止し、FPCの表面に形成された導体パターンの断線を防止する。また、位置決め凹部に嵌め込まれた点状光源及びこの点状光源が実装されているFPCが、他の部材によって凹部の深さ方向に押圧された場合にも、FPCを段部内に配設(収納)させることにより、FPCの表面とハウジングフレーム上面との接触を防止することができ、FPCの表面に形成された導体パターンの断線を防止する。
また、本発明によると、ハウジングフレームの底面から側面、そして上面へと引き廻されるFPCの面の一方の側端部あるいはそれぞれの両側端部を、段部の中腹に設けられた位置決め溝に嵌め込むことにより、棒状導光体に対する点状光源の高さ方向の位置を決定する。また、FPCの面の両側端部がそれぞれ嵌め込まれる位置決め溝間の距離〔一方の溝の底からもう一方の溝の底までの距離(位置決め溝が段部の一方の側面のみに形成される場合には、その溝の底から溝の形成されていない側面までの距離)〕を、嵌め込まれるFPCの幅と略同じ幅に設定することにより、棒状導光体に対する点状光源の前後方向または遠近方向の位置を決定する。
【0017】
また、上記課題を解決するために、請求項2の面状照明装置は、請求項1に記載の発明において、前記段部の底面の角部を丸く加工したことを特徴とするものであり、請求項3の面状照明装置は、請求項1に記載の発明において、前記段部の底面の角部を斜面状に加工したことを特徴とするものである。
段部の底面の角部を丸くあるいは斜面状に加工することにより、FPCの表面とハウジングフレーム上面の角(上面の辺)、即ち、FPCの表面と段部の底面の角部との接触をさらに抑制できると共に、たとえ接触した場合でも、その接触によるFPC表面の導体パターンの断線を大幅に抑制することができる。
【0019】
また、上記課題を解決するために、請求項4の面状照明装置は、請求項1から3のいずれかに記載の発明において、前記位置決め溝は、前記点状光源の位置決め凹部の底の位置から前記点状光源の高さ分だけ高い位置に形成されていることを特徴とするものである。本発明によると、位置決め溝は、点状光源の位置を決定する位置決め凹部の底の位置から、該凹部内に取り付ける点状光源の高さ分だけ高い位置に形成されているので、ハウジングフレームの底面から側面、そして上面へと引き廻されるFPCを、この位置決め溝に嵌め込むことにより、FPCに実装されている点状光源の棒状導光体に対する高さ方向の位置を正確に決定する。
【0020】
また、上記課題を解決するために、請求項5の面状照明装置は、請求項1から4のいずれかに記載の発明において、前記ハウジングフレームの材料に熱可塑性樹脂を使用した事を特徴とするものである。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る面状照明装置の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、本面状照明装置は、従来技術で説明した面状照明装置のハウジングフレーム(図8)と同様の形状を有するハウジングフレームを備えるものであり、そのハウジングフレームの要部の構造に特徴を有するものである。従って、従来の面状照明装置と同様の部材については同一の符号を付し、その詳細な説明は適宜省略する。
【0022】
図1は、本発明に係る面状照明装置の一形態を示す要部斜視図である。また、図2は、図1に示す要部を別の角度で示した斜視図である。さらに、図3は、図2のA−A線における断面図であり、図4は、図2のD−D線における断面図である。
面状照明装置1は、図8に示すハウジングフレーム25と同様の樹脂成型品である枠状のハウジングフレーム25'を備えている。ハウジングフレーム25'には、点状光源12と棒状導光体13と板状導光体2をそれぞれ所定の位置に配設するための位置決め部が設けられている。具体的には、点状光源12の位置決め部である凹部28と、棒状導光体13の位置決め部である凹部29と、板状導光体2の位置決め部である枠状座部27が設けられている。
【0023】
図1に示すように、点状光源12はFPC30に半田付けによって実装されており、例えば、チップ部品である発光ダイオードが使用されている。点状光源12が実装されているFPC30は、図2、図3及び図4に示すように、ハウジングフレーム25'の下面25aから側面25bを廻り、さらに上面に形成された点状光源12の位置決め部である凹部28へと至る形状に形成されている。
【0024】
点状光源12は、ハウジングフレーム25'の上面側から位置決め部である凹部28に嵌入され、取り付けられる。従って、この嵌入されただけの状態では、点状光源12は、凹部28から容易に抜け落ちてしまう虞がある状態で取り付けられている。また、点状光源12の位置決め部である凹部28は、点状光源12を凹部28の底面まで嵌入させたときに、棒状導光体13に対する点状光源12の位置(高さ)が最適になるような深さに形成されている。
FPC30の表面には、導体パターン41が形成されている。点状光源12は、この導体パターン41から供給される信号によって点灯あるいは消灯を制御される。
【0025】
ハウジングフレーム25'の側面25bには、FPC30のガイド部である溝部31が形成されている。また、ハウジングフレーム25'の上面44で、凹部28に隣接する位置には、側面25bから引き廻されたFPC30が収納される(FPC30が配設される)段部43が形成されている。そして、溝部31の底面と段部43の底面によって形成される角部46には、FPC30への損傷を抑制するための加工(例えば、丸形状に加工)が施されている。さらに、段部43の両側面(中腹)には、段部43内を通るFPC30の位置決め部である位置決め溝45が形成されている。FPC30は、その両側端部が位置決め溝45に嵌め込まれ、段部43内の位置が決定される。
【0026】
位置決め溝45には、FPC30の両側端部がそれぞれ嵌め込まれるため、一方の位置決め溝45の底面からもう一方の位置決め溝45の底面までの距離は、FPC30の幅Wと略等しくなるように形成される。また、上述したように、点状光源12は凹部28から容易に抜け落ちてしまう状態で取り付けられているため、位置決め溝45の深さは、位置決め溝45にFPC30の両側端部を嵌め込むことによって点状光源12が凹部28から容易に外れ落ちない程度(点状光源12を凹部28内に仮止めできる程度)の深さに形成されている。さらに、位置決め溝45は、位置決め溝45内にFPC30を容易に嵌め込むことができ、且つ、嵌め込んだFPC30が位置決め溝45内で大きく移動しない程度の厚さ、即ち、FPC30の厚さよりも少し大き目の厚さに形成されている。
【0027】
そして、位置決め溝45のこれらの要件を考慮して、段部43は、その幅がFPC30の幅Wよりも狭い幅に形成される。また、段部43の深さは、上述した位置決め溝45の厚さ及びFPC30と他部材との接触の許容範囲を考慮して、FPC30の厚さ(あるいは、位置決め溝45の厚さ)の3倍以上の深さに形成される。
【0028】
また、段部43の側面に形成される位置決め溝45の位置(高さ)は、点状光源12の位置決め部である凹部28の底の位置から点状光源12の高さ分だけ高い位置に形成される。即ち、FPC30を位置決め溝45に嵌め込んだときに、嵌め込んだ部分のFPC30と点状光源12が実装されている部分のFPC30とが略平らな状態となって、凹部28に嵌入された点状光源12を仮止めすることができる位置に形成される。
【0029】
ところで、棒状導光体13の周囲には、図2に示すように光反射部材16が設けられている。さらに、図示は省略するが、点状光源12の位置決め部である凹部28と棒状導光体13の位置決め部である凹部29を覆う補強フレーム32が設けられている。光反射部材16と補強フレーム32は、図7及び図9に示すものと同一の形状及び機能を有しており、例えば、補強フレーム32は、点状光源12(点状光源12の実装されているFPC30を含む)及び棒状導光体13を、位置決め部材である凹部28及び凹部29の深さ方向に押圧し、それぞれの部材を固定している。尚、ハウジングフレーム25'は、熱可塑性樹脂(例えば、ポリカーボネート、ABS樹脂、ポリエチレン等)から構成されている。
【0030】
このような構成を有する面状照明装置1の形態により、ハウジングフレーム25'の下面25aから引き廻されたFPC30は、側面25bに形成された溝部31にガイドされ、さらに段部43を通って点状光源12の位置決め部である凹部28の上側まで到達する。段部43を通るFPC30の両側端部は、位置決め溝45に嵌め込まれるため、FPC30に実装され凹部28に嵌入された点状光源12は、位置決め溝45のFPC30に及ぼす位置決め作用によって、凹部28から抜け落ちることなく、棒状導光体13に対して所定の位置に仮止めされる。
【0031】
また、FPC30が溝部31及び段部43を通るので、FPC30の表面に形成された導体パターン41は、溝部31の底面と段部43の底面とで形成される角部(辺)46に接触することなく配設され、FPC30とハウジングフレーム25'の角部46との接触による導体パターン41の断線は防止される。さらに、溝部31の底面と段部43の底面とで形成される角部(辺)46(単に、段部43の底面の角部ともいう)は、丸形状に加工されているので、面状照明装置の組立作業時等において、角部46にFPC30が接触したとしてもその損傷による導体パターン41の断線を大幅に抑制することができる。尚、この効果は、角部46を斜面状(例えば、45°の傾斜角を有する斜面状)に加工した場合にも同様に得ることができる。
【0032】
さらにまた、位置決め部である凹部28に嵌入された点状光源12は、棒状導光体13に対して最適な位置に固定されるべく、点状光源12が実装されているFPC30とともに、補強フレーム32によって凹部28の深さ方向に押圧されるが、段部43に配設されているFPC30は、その両側端部が段部43の中腹に形成された位置決め溝45に嵌入されているため、表面(導体パターン41の形成されている部分)は段部43の底面に接触することなく配設され、FPC30と段部43の底面との接触による導体パターン41の断線は防止される。
【0033】
図5は、本発明に係る面状照明装置の別の一形態を示す要部斜視図である。この形態では、点状光源12の実装されたFPC30を、ハウジングフレーム25"の下面から、棒状導光体13の光路変換手段15が形成されている側の側面25cを廻って、点状光源の位置決め凹部28の形成されている上面まで至らしめている。ハウジングフレーム25"の上面44には、FPC30が通る(収納される)段部43が形成されている。また、段部43の両側面(中腹)には、FPC30の位置決め部である位置決め溝45が形成されており、FPC30の両側端部がこの位置決め溝45に嵌め込まれ、段部43内の位置が決定される。尚、位置決め溝45の深さ、厚さ、位置(高さ)及び両位置決め溝45の間隔、あるいは段部43の幅は、上述した実施の形態のものと同様に形成される。
【0034】
このような構成を有する面状照明装置の形態の場合にも、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、この形態の面状照明装置の場合には、FPC30をハウジングフレーム25"の側面25cから引き廻しているので、FPC30がハウジングフレーム25"の上面44を通過する面積が小さく、上面44に形成する段部43の大きさ抑えることができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る面状照明装置によれば、ハウジングフレームに取り付けられる点状光源を確実に固定できる。また、ハウジングフレームの側面から上面へと引き廻されるFPCが段部に収納させるので、ハウジングフレームへのFPCの接触を防止することができ、FPCに形成された導体パターンの断線の虞を防止し、面状照明装置の信頼性の向上を図ることができる。
また、FPCを位置決め溝に嵌入させることにより、FPCに実装された点状光源を、棒状導光体に対して所定の位置に配置させることができ、面状照明装置の組立時における作業性の向上と、組立精度の安定化を図ることができる。また、位置決め溝は段部の中腹に形成されているので、FPCの側端部を嵌入させることにより、FPCに形成された導体パターンとハウジングフレーム(段部の底面、あるいは段部によって形成される角部)との接触を防止することができ、導体パターンの断線の虞を防止し、面状照明装置の信頼性の向上を図ることができる。
【0036】
本発明の請求項2及び請求項3に係る面状照明装置によれば、FPCが引き廻される(収納される)段部の角部を丸形状あるいは斜面状に加工するので、FPCの表面が、ハウジングフレームの角部(前記段部の角部)に接触した場合にも、その接触によるFPCの損傷(FPCに形成された導体パターンの断線)の虞を防止し、面状照明装置の信頼性の向上を図ることができる。
【0038】
また、本発明の請求項4に係る面状照明装置によれば、FPCを位置決め溝に嵌入させることにより、FPCに実装されている点状光源の底部を、点状光源の位置決め部である凹部の底部に配設させ、棒状導光体に対して点状光源を所定の位置に配置させることができ、面状照明装置の組立時における作業性の向上と、組立精度の安定化を図ることができる。
【0039】
また、本発明の請求項5に係る面状照明装置によれば、ハウジングフレームを熱可塑性樹脂によって構成しているので、ハウジングフレームへの接触によるFPCの損傷(導体パターンの断線)の虞を防止し、面状照明装置の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る面状照明装置の一形態を示す要部斜視図である。
【図2】図1に示す要部を別の角度で示した斜視図である。
【図3】図2のA−A線における断面図である。
【図4】図2のD−D線における断面図である。
【図5】本発明に係る面状照明装置の別の一形態を示す要部斜視図である。
【図6】従来の面状照明装置の一形態の基本的構成を示す図である。
【図7】従来のハウジングフレームを設けた面状照明装置の一形態を示す斜視図である。
【図8】ハウジングフレームの一形態を示す平面図である。
【図9】(a)は、図7のB−B線における断面図である。
(b)は、図7のC−C線における断面図である。
【符号の説明】
1 面状照明装置
2 板状導光体
12 点状光源
13 棒状導光体
25' ハウジングフレーム
25b 側面
28、29 凹部
30 FPC
31 溝部
41 導体パターン
43 段部
44 上面
45 位置決め溝
46 角部(辺)
Claims (5)
- 透光性材料からなる板状導光体と、該板状導光体の側端面のうち少なくとも一面に沿って近接して配置される棒状導光体と、FPCに実装されかつ前記棒状導光体の両端面のうち少なくとも一方の端面に対向して配置される点状光源とから構成され、前記板状導光体と前記棒状導光体と前記点状光源との位置決め凹部を有するハウジングフレームを具備し、前記点状光源から出射された光を前記棒状導光体を介して前記板状導光体内に導くサイドライト方式の面状照明装置において、
前記FPCを、前記ハウジングフレームの下面から側面を廻し、前記ハウジングフレームの上面を通って前記点状光源の位置決め凹部へと至らせ、前記FPCに実装された前記点状光源を、前記点状光源の位置決め凹部に取り付ける構造とし、
前記ハウジングフレームの上面に、前記FPCが収納される段部を形成し、
該段部の中腹に、前記FPCの側端部が嵌め込まれ、前記棒状導光体に対する前記点状光源の位置を決定する位置決め溝を設けたことを特徴とする面状照明装置。 - 前記段部の底面の角部を丸く加工したことを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記段部の底面の角部を斜面状に加工したことを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記位置決め溝は、前記点状光源の位置決め凹部の底の位置から前記点状光源の高さ分だけ高い位置に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の面状照明装置。
- 前記ハウジングフレームの材料に熱可塑性樹脂を使用したことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の面状照明装置。
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