JP4055041B2

JP4055041B2 - 面状照明装置

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Publication number: JP4055041B2
Application number: JP2000180242A
Authority: JP
Inventors: 耕一豊田
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2020-06-15
Also published as: JP2001357715A

Description

【０００１】
【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であり、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
低消費電力で動作する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴があるので、主にコンピュータ用途を中心とした表示装置としての需要が増大している。液晶表示装置の構成部材である液晶は、自ら発光しないため、ブラウン管等の発光型素子と異なり、画像を観察するための照明手段が必要である。特に、近年の薄型化の要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段として、薄板状のサイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置を使用することが多い。
【０００３】
このようなサイドライト方式の面状照明装置の一例として図４ないし図６に示すものがある。
図４ないし図６において、この面状照明装置１は、透光性材料からなる透明基板２の一側端面３に近接させて長手状の光源４を配置して大略構成されている。透明基板２は、前記一側端面３から遠ざかるにしたがって、その板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形に形成されている。
光源４は、透明基板２の一側端面３に沿って近接配置される直線状の透明材料からなる導光体５と、導光体５の一端部５ａに対面して配置される点状光源６とから大略構成されている。導光体５の他端部５ｂに対面して反射板７が配置されている。
【０００４】
また、導光体５における透明基板２に対向する面（導光体第１面）５ｃ以外の長手方向周囲〔導光体第１面５ｃに対向する面（導光体第２面）５ｄ、及び導光体第２面５ｄに直交して連接する長手方向に延びる２つの面（図４上側を導光体第３面５ｅ、図４下側を導光体第４面５ｆという。）〕及び透明基板２の一側端面３側の部分（透明基板基部）８を覆うよう略コ字形の光反射部材（フレーム）９を設けている。光反射部材９は、厚さ寸法（高さ寸法）がＴに設定されている。
光反射部材９の相対向する両対向部９ａ，９ｂと透明基板基部８との間には、両面テープ１０が介装されており、光反射部材９を透明基板基部８に固定するようにしている。
【０００５】
透明基板２の一面（図４上側。以下、上面という。）１１には、光反射パターン１２が形成されており、導光体５からの距離に左右されることなく透明基板２の何れの位置においても明るさがほぼ均一になるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、面状照明装置では、薄型化を図ることが望まれている。そして、上述した図４ないし図６に示す従来技術では、光反射部材９の相対向する両対向部９ａ，９ｂと透明基板２（透明基板基部８）との間には、両面テープ１０が介装され、光反射部材９を透明基板基部８に固定するようにしており、光反射部材９の厚さ寸法が前記薄型化に大きく影響するものになっている。
【０００７】
すなわち、透明基板２（透明基板基部８）の厚さ寸法Ｅに両対向部９ａ，９ｂの厚さ寸法（各約０．１ｍｍ）及び２枚の両面テープ１０の厚さ寸法（各約０．１ｍｍ）を加えた厚さ寸法（光反射部材９の厚さ寸法Ｔ）により、面状照明装置の厚さが規定され、前記要望に応えるためには一定の制約を受けるものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、薄型化を簡易な構成で達成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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、透光性材料からなる透明基板の側端面付近に直線状の光源を配置し、前記透明基板に前記光源を覆うようにしてフレームを保持する面状照明装置において、前記直線状の光源は、断面矩形の透明材料からなる導光体と、該導光体の端部に配置される点状光源とからなり、前記フレームは、剛性を有する材料で構成されるとともに、前記光源を間にして前記透明基板の側端面に対向して配置される板状のフレーム本体と、該フレーム本体から曲げられて延設され該フレーム本体と共に側面視略コ字形をなす相対向する２つの対向板部とからなり、前記２つの対向板部のうち一方の対向板部は、他方の対向板部に比して、前記フレーム本体から先端部までの長さ寸法が大きく設定され、前記一方の対向板部の先端側部分を、前記透明基板の面積の大きい２つの主面部のうち一方の主面部における前記側端面近傍に固定することにより、前記一方の対向板部、前記フレーム本体および前記他方の対向板部により形成された矩形の空間部に、前記導光体を配置しながら、前記フレームを片持ち状態で保持したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記他方の対向板部の先端部は、前記透明基板の側端面に対面し、前記他方の対向板部における前記一方の対向板部と反対側の面部は、前記２つの主面部のうち他方の主面部と同一平面とされていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板と前記一方の対向板部の先端側部分との間に介装される両面テープで行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板に設けられる凸部及び前記一方の対向板部の先端側部分に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に設けられる凸部及び前記透明基板に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に孔を設けて、該孔に接着剤を塗布して行なうことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施の形態の面状照明装置１Ａを図１及び図２に基づいて説明する。なお、図４ないし図６と同等の部分、部材については同一の符号を付し、その説明は、適宜、省略する。
この面状照明装置１Ａは、透光性材料からなる透明基板２の一側端面３に近接させて長手状の光源４を配置して大略構成されており、例えば反射型液晶素子（図示省略）の観察面を覆うように配置され、その補助照明として用いられるようになっている。透明基板２は、前記一側端面３から遠ざかるにしたがって、その板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形に形成されている。
【００１２】
透明基板２における面積の大きい主面部のうち一方（図１上側）の主面部（以下、上側主面部という。）１１ａには、光反射パターン１２が形成されている。なお、透明基板２における面積の大きい主面部のうち他方（図１下側）の主面部（上側主面部１１ａに対向する主面部）を、以下、下側主面部１１ｂという。
光反射パターン１２は、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部１３及び溝部１３に隣接する平坦部１４とで構成され、導光体５からの距離に左右されることなく透明基板２の何れの位置においても明るさがほぼ均一になるように、平坦部１４の幅（占有面積）に対する溝部１３の幅（占有面積）の比率が、透明基板２の一側端面３から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定されている。
透明基板２に形成される光反射パターン１２の溝部１３は、非常に微細であるため、画面の観察においては目視で確認することは困難である。
【００１３】
光源４は、透明基板２の一側端面３に沿って近接配置される透明材料からなる直線状の導光体５と、導光体５の一端部に対面して配置される発光ダイオードからなる点状光源６と、から大略構成されている。導光体５の他端部５ｂに対面して光反射板７が配置されている。
光反射板７は白色（散乱白色発泡タイプ）反射板又は金属蒸着フィルム等からなる反射板が用いられている。なお、上記光反射板７に代えて、導光体５の他端部５ｂの表面に、直接的に金属（銀、アルミニウム等）を蒸着し、金属層を形成したもの、白色の塗料を塗布し、塗料層を形成したもの等を用いるようにしてもよい。
【００１４】
また、導光体５における導光体第１面５ｃ（導光体の透明基板に対向する面）以外の長手方向周囲（導光体第２面５ｄ、導光体第３面５ｅ及び導光体第４面５ｆ）を覆い、かつ透明基板２の一側端面３側の部分（以下、透明基板基部という。）８まで延びる略コ字形のフレーム１５が設けられている。
【００１５】
導光体５の導光体第２面５ｄには光路変換手段１６が設けられている。光路変換手段１６は、断面形状が略三角形の溝部１６ａと、該溝部１６ａの間に形成される平坦部１６ｂとから構成されている。
そして、導光体５内部を進行し導光体第２面５ｄで反射する光線は、溝部１６ａで反射される場合には、溝部１６ａを形成する傾斜面（図示省略）によって導光体第１面５ｃにほぼ垂直に進行しやすく、平坦部１６ｂで反射する場合と比較して、導光体第１面５ｃを透過して結果的に透明基板２内へ進行する光量が多くなる。したがって、平坦部１６ｂの幅（占有面積）に対する溝部１６ａの幅（占有面積）の比率は、導光体５の一端部５ａから遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定されている。このとき、点状光源６からの距離および溝部１６ａの占有面積のバランスを考慮して形成することにより、点状光源６が一端部５ａに配置されているにも関わらず、光線は導光体第１面５ｃにおいて均一に放射される。
【００１６】
上述のように溝部１６ａおよび平坦部１６ｂの占有面積の比率を具体的に変化させるために、本実施の形態の光路変換手段１６は、一の溝部１６ａと隣接する溝部１６ａとの間隔（ピッチ）を一定にして、溝部１６ａの切り込み深さが、点状光源６から遠ざかるにしたがって徐々に大きくなるように設定している。なお、図示しないが、溝部１６ａの切り込み深さは一定にして、溝部１６ａを形成する間隔（ピッチ）を徐々に狭くなるように形成して、溝部１６ａおよび平坦部１６ｂの占有面積の比率を変化させるようにしてもよい。
【００１７】
フレーム１５は、アルミ、ステンレス等の金属（例えばSUS304）などの剛性を有する材料で作製され、所定の肉厚寸法（例えば板厚０．１ｍｍ）に設定されている。フレーム１５は、その内側に鏡面加工が施されており光反射機能を有するものになっている。
【００１８】
フレーム１５は、前記導光体５の導光体第３面５ｅ及び導光体第４面５ｆにそれぞれ対面する対向板部〔導光体第３面５ｅに対面する対向板部を第１対向板１７（一方の対向板部）といい、導光体第４面５ｆに対面する対向板部を第２対向板１８（他方の対向板部）という。〕と、第１、第２対向板１７，１８に対して略直交して連接し、導光体５（光源）を間にして透明基板２の一側端面３に対向して配置される板状のフレーム本体１９とから、大略構成され、予め曲げ加工されている。フレーム１５は、第１対向板１７から第２対向板１８までの厚さ寸法（高さ寸法）が、寸法Ｊに設定されており、後述するように前記従来技術の光反射部材９の厚さ寸法Ｔに比して小さい寸法（Ｊ＜Ｔ）にされている。
【００１９】
第１対向板１７は、フレーム本体１９から先端部までの長さ（幅）が寸法Ｆに設定され、第２対向板１８のフレーム本体１９から先端部までの長さ寸法（幅寸法）Ｇに比して大きい値に設定（Ｆ＞Ｇ）されている。
第１対向板１７の先端側部分１７ａと透明基板２の上側主面部１１ａにおける一側端面３側部分（透明基板基部８）との間には、厚さ寸法が約０．１ｍｍの両面テープ１０が介装されており、フレーム１５を透明基板２（透明基板基部８）に片持ち状態で保持するようにしている。
【００２０】
第２対向板１８の先端部１８ａは、透明基板２の一側端面３に対面している。また、第２対向板１８における第１対向板１７と反対側の面部１８ｂは、透明基板２の下側主面部１１ｂと同一平面とされている。
【００２１】
上述したように透明基板２（透明基板基部８）に両面テープ１０によりフレーム１５が保持される（組み付けられる）が、この組付け状態で、透明基板２（一側端面３）、第１対向板１７、フレーム本体１９及び第２対向板１８により長手状の矩形の空間部２０が形成され、この空間部２０には、導光体５（光源４）が配置されるようになっている。
【００２２】
上述したように、フレーム１５の第１対向板１７の幅寸法を第２対向板１８に比して大きい値に設定（Ｆ＞Ｇ）し、第１対向板１７の先端側部分１７ａを両面テープ１０により透明基板２（透明基板基部８）に保持し、第２対向板１８の面部１８ｂを透明基板２の下側主面部１１ｂと同一平面としている。このため、フレーム１５の厚さ寸法（高さ寸法）Ｊは、透明基板２（透明基板基部８）の厚さ寸法Ｅに１枚の両面テープ１０の厚さ寸法（約０．１ｍｍ）及び第１対向板１７の肉厚寸法（０．１ｍｍ）を加えた寸法で定まり、上下２つの両面テープ１０を用いる前記従来技術の光反射部材９の厚さ寸法Ｔに比して、約０．２ｍｍ小さく（Ｊ＜Ｔ）できる。そして、このようにフレーム１５の厚さ寸法Ｊを小さくすることにより、面状照明装置の厚さを薄くでき、現時要望されている薄型化に対処できることになる。
【００２３】
また、本実施の形態では、フレーム１５の固定を１枚の両面テープ１０を用いて行っており、上述した従来技術（２枚の両面テープ１０）に比して部品数が少なくなり、これに伴い装置の構成が簡易になると共に、組付け工数が少なくなり、生産性の向上を図ることができる。
【００２４】
本実施の形態では、光路変換手段１６を構成する溝部１６ａは、その断面形状をほぼ三角形としたが、特にこれに限定されるものでなく、断面形状をほぼ四角形としてもよいし、その他の多角形、さらに、溝部１６ａを構成する平面の傾斜に類似させた曲面により構成してもよい。
また、上記実施の形態では、光路変換手段１６は平坦部１６ｂを設けたものを例にしているが、平坦部１６ｂを設けずに、断面形状がほぼ三角形となるような２つの傾斜面からなる山部（図示省略）を連続的に形成して光路変換手段１６を構成するようにしてもよい。この場合にも、導光体第１面５ｃでの均一発光を実現するために、その傾斜角度、大きさ、および間隔を考慮して形成する必要がある。
【００２５】
上記実施の形態では、フレーム１５自体が光反射機能を有する場合を例にしたが、光反射機能を有する光反射部材を別個に設けるフレームを対象にし、当該フレームに上述したように弾性力を付与させるように構成してもよい。この場合、フレームには、剛性を有するものであれば、金属に限らず、樹脂など他の部材を用いるようにしてもよい。
【００２６】
上記実施の形態では、点状光源６を１個設けた場合を例にしたが、２個以上を設けるように構成してもよい。
また、点状光源６を導光体５の一端部５ａに対面させ、導光体５の他端部５ｂに対面して光反射板７を設けた場合を例にしたが、光反射板７に代えて点状光源を設けるように構成してもよい。
また、上記実施の形態では、点状光源６は、発光ダイオードを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば白熱球など、比較的低電圧で点灯可能な点状光源であってもよい。
【００２７】
導光体５の素材は、光を効率よく通過させる物質であれば良く、その透光性・加工性からアクリル樹脂が最も適している。なお、これに代えて、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各種熱可塑性の透明樹脂等も使用可能である。また、エポキシ樹脂、アリルジグリコールカーボネート樹脂等の熱硬化性透明樹脂や各種ガラス材料等の無機透明材料も場合によっては適用可能である。
【００２８】
導光体５の作製方法は、切削、研削加工との直接的な機械加工、又は、キャスト法、熱加圧成形法、押出し成形法、射出成形法等の各種成形法が適用可能であるが、生産性の点からは樹脂材料を用いた射出成形法が最も適している。
【００２９】
導光体５に形成される光路変換手段１６は、本実施の形態においては、導光体第２面５ｄにのみ形成される構成としたが、導光体第２面５ｄに形成すると共に、導光体第２面５ｄ以外の他面にも形成し、より広範囲にわたる光路変換手段１６を形成することも可能である。
【００３０】
上記実施の形態では、透明基板２が楔形に形成されているものである場合を例にしたが、本発明は、これに限らず、平板状の透明基板であってもよい。
上記実施の形態では、フレーム１５が略コ字形である場合を例にしたが、これに限らず略Ｕ字形（フレーム本体１９が湾曲した形状となる）に構成してもよい。
【００３１】
上記実施の形態では、導光体５及び点状光源６からなる光源４を用いた場合を例にしたが、これに代えて、冷陰極蛍光管（ＣＣＦＬ）または熱陰極蛍光管（ＨＣＦＬ）等の直線状の光源ランプを光源として用い、この光源ランプを透明基板の一側端面に近接させて配置した面状照明装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【００３２】
上記実施の形態では、透明基板２に対するフレーム１５の保持を両面テープ１０で行う場合を例にしたが、これに代えて、図３に示すように透明基板２の透明基板基部８の長手方向両端部にそれぞれ凸部３０（図３では２つの凸部３０のうち一方のみを記載している。）を設け、第１対向板１７の先端側部分１７ａの両端側に凸部３０を挿入する孔３１（図３では２つの孔３１のうち一方のみを記載している。）を設け、凸部３０の孔３１への挿入により透明基板２に対するフレーム１５の保持を行うようにしてもよい（第２実施の形態）。
【００３３】
この第２実施の形態では、前記第１実施の形態に比して、両面テープ１０を廃止でき、その分、部品数を少なくすることができる。
この第２実施の形態において、凸部３０をかしめ、透明基板２に対するフレーム１５の結合強度を増すようにしてもよい。
【００３４】
この第２実施の形態では、第１対向板１７の先端側部分１７ａに孔３１を設ける一方、透明基板２の透明基板基部８に凸部３０を設ける場合を例にしたが、これに代えて、透明基板２の透明基板基部８に凸部を設けずに、第１対向板１７の先端側部分１７ａに孔３１を設け、この孔３１から接着剤を流し込み、この接着剤により透明基板２に対するフレーム１５の保持を行なうように構成してもよい。
このように孔３１から接着剤を流し込んで透明基板２に対するフレーム１５の保持を行なえるので、組付け性の向上を図ることができる。また、透明基板２に対するフレーム１５の保持を、透明基板２の透明基板基部８に凸部を設けずに行なえ、透明基板２に凸部を設けない分、構成の簡易化を図ることができる。
【００３５】
また、第２実施の形態では、透明基板２の透明基板基部８に凸部３０を設け、第１対向板１７の先端側部分１７ａに孔３１を設ける場合を例にしたが、これとは反対に、透明基板２の透明基板基部８に孔３１を設け、第１対向板１７の先端側部分１７ａに凸部３０を設けるように構成してもよい。
【００３６】
なお、この第２実施の形態では、凸部３０及び孔３１をそれぞれ２つ設けた場合を例にしたが、これに限らず、凸部３０及び孔３１をそれぞれ３つ以上設けるようにしてもよいし、凸部３０及び孔３１をそれぞれ１つ設けるようにしてもよい。
【００３７】
また、透明基板２に対するフレーム１５の保持について、前述の方法に代えて、粘着剤（接着材を含む）を用いて行なったり、あるいは超音波溶着（融着）により行なうようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、フレームの一方の対向板部は、他方の対向板部に比して、フレーム本体から先端部までの長さ寸法が大きく設定され、一方の対向板部の先端側部分を、透明基板の面積の大きい２つの主面部のうち一方の主面部における側端面近傍に保持するので、他方の対向板部を透明基板に制約されずに一方の対向板部に近づけることができ、その分、フレームの厚さ寸法（高さ寸法）を従来技術に比して、短くでき、ひいては装置の薄型化を図ることができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、他方の対向板部における一方の対向板部と反対側の面部は、透明基板の２つの主面部のうち他方の主面部と同一平面とされており、従来技術に比して１枚の両面テープが廃止されると共に、フレームの厚さ寸法（高さ寸法）に関して他方の対向板部の厚さ寸法が無くなることになるので、フレームひいては装置の薄型化を図ることができる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、透明基板と前記一方の対向板部の先端側部分との間に介装される両面テープで透明基板に対するフレームの保持を行なうので、２枚の両面テープを用いる従来技術に比して、部品数が少なくなると共に、組付け工数が少なくなり、生産性の向上を図ることができる。
請求項４又は請求項５に記載の発明によれば、透明基板に対するフレームの保持を両面テープで行なうものに比して、部品数が少なくなる。
請求項６に記載の発明によれば、フレームの一方の対向板部の先端側部分に設けた孔に接着剤を塗布して透明基板に対するフレームの保持を行なうので、組付け性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態の面状照明装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１のフレームの透明基板への組付状態を示す側面図である。
【図３】本発明の第２実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図４】従来の面状照明装置の一例を示す分解斜視図である。
【図５】図４のフレームの透明基板への組付状態を示す側面図である。
【図６】図４のフレームの透明基板への組付状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１Ａ面状照明装置
２透明基板
３一側端面
４光源
５導光体
８透明基板基部
１０両面テープ
１５フレーム
１７第１対向板（対向板部）
１７ａ第１対向板１７の先端側部分
１８第２対向板（対向板部）

Claims

透光性材料からなる透明基板の側端面付近に直線状の光源を配置し、前記透明基板に前記光源を覆うようにしてフレームを保持する面状照明装置において、
前記直線状の光源は、断面矩形の透明材料からなる導光体と、該導光体の端部に配置される点状光源とからなり、
前記フレームは、剛性を有する材料で構成されるとともに、前記光源を間にして前記透明基板の側端面に対向して配置される板状のフレーム本体と、該フレーム本体から曲げられて延設され該フレーム本体と共に側面視略コ字形をなす相対向する２つの対向板部とからなり、
前記２つの対向板部のうち一方の対向板部は、他方の対向板部に比して、前記フレーム本体から先端部までの長さ寸法が大きく設定され、
前記一方の対向板部の先端側部分を、前記透明基板の面積の大きい２つの主面部のうち一方の主面部における前記側端面近傍に固定することにより、前記一方の対向板部、前記フレーム本体および前記他方の対向板部により形成された矩形の空間部に、前記導光体を配置しながら、前記フレームを片持ち状態で保持したことを特徴とする面状照明装置。
前記他方の対向板部の先端部は、前記透明基板の側端面に対面し、前記他方の対向板部における前記一方の対向板部と反対側の面部は、前記２つの主面部のうち他方の主面部と同一平面とされていることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板と前記一方の対向板部の先端側部分との間に介装される両面テープで行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面状照明装置。
前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板に設けられる凸部及び前記一方の対向板部の先端側部分に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面状照明装置。
前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に設けられる凸部及び前記透明基板に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面状照明装置。
前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に孔を設けて、該孔に接着剤を塗布して行なうことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の面状照明装置。