JP4074977B2

JP4074977B2 - 面状照明装置

Info

Publication number: JP4074977B2
Application number: JP2001027122A
Authority: JP
Inventors: 悟之川島
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: JP2002231030A; US6895163B2; US20020106182A1

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、携帯電話やパーソナルコンピュータ等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、本願出願人が特願２０００−１７０７６１号で提案したものがある。この面状照明装置１は、図６に示すように、透光性材料からなる透明基板（ガイドプレート）２と、透明基板２の一側端面２ａに近接させて配置された直線状の光源３とから大略構成されており、光源３から出射した光を透明基板２内に入射させ、透明基板２の下面側に配置した図示しない液晶表示装置を照射し、この液晶表示装置の補助照明として用いられるようになっている。
【０００４】
光源３は、透明基板２の一側端面２ａに沿って近接配置される棒状の透明材料からなる導光体（ガイドロッド）４と、導光体４の一端部４ａ及び他端部４ｂにに対面して配置されたＬＥＤ等の点状光源５，６と、から大略構成されている。
【０００５】
また、導光体４における透明基板２に臨む面（導光体４第１面）４ｃの反対側面（導光体４第２面）４ｄには光路変換手段７が設けられている。光路変換手段７は、断面形状が略三角形の溝部７ａを長手方向に多数形成して構成されており、点状光源５，６から出射した光を導光体４第１面４ｃにおいて均一に放射させるようにしている。
【０００６】
透明基板２の一面（図６上側。以下、上面という。）２ｃには、断面形状が三角形の多数条の溝部８ａとこの溝部８ａに隣接する平坦部８ｂとからなる光反射パターン８が形成されている。溝部８ａは、導光体４と平行に延び、かつ一側端面２ａ側からこの一側端面２ａの反対端面２ｂ側に向けて多数条形成されている。平坦部８ｂの幅に対する溝部８ａの幅の比率は、導光体４から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように形成されており、導光体４から入射した光が、導光体４からの距離に左右されることなく透明基板２の全体面で略均一に反射され、透明基板２の下部側に配置された液晶表示装置(図示省略）を照射できるようにされている。
【０００７】
ところで、上述した面状照明装置１では、透明基板２は、その表面を他の部材によってカバーされることなく露出状態で他の部材と組み合されるため、その組立工程や使用中において透明基板２の表面に傷がついたり、透明基板２の破片あるいはその他のゴミなどが光反射パターン８の溝部８ａに溜まったりし、透明基板２の導光特性を劣化させることがある。
【０００８】
上記問題に対して、本出願人は、特願２０００−１７０７６１号で透明基板の上面に光反射パターンを覆うようにフィルムを透明基板に近接させて設けた面状照明装置を提案した。この面状照明装置によれば、当該面状照明装置の組立て工程時における、透明基板の光反射パターンへのごみの進入を防止し、また、透明基板の表面に傷が生じることを防止できるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願２０００−１７０７６１号に示される面状照明装置では、フィルムが透明基板（光反射パターン）に直接接触しやすく、この直接接触により光反射パターンの溝部と平坦部の稜線が損傷し、特性の劣化を招く虞がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、良好な導光特性を確保できる面状照明装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、透光性材料からなり、少なくとも一面側に光反射パターンを形成した透明基板と、該透明基板の側端面付近に配置される直線状の光源とを有する面状照明装置であって、前記光反射パターンは、断面形状が三角形の多数条の溝部からなり、前記光反射パターンが形成された前記透明基板の一面側には、屈折率が前記透明基板の屈折率に対して小さい薄膜が形成されているとともに、前記光反射パターンの周囲を覆う接合部材により透光性材料からなるカバーが一体化され、前記薄膜と前記カバーとの間でかつ前記接合部材の内周側領域には、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材が封入されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の面状照明装置において、前記カバーは、硬質材料からなることを特徴とする。
【００１３】
本願の請求項３に係る発明は、請求項２記載の面状照明装置において、前記硬質材料は、ガラス又は透明高分子材であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれかに記載の面状照明装置において、前記カバーは、面状照明装置の上面に設けられたタッチパネルの下部電極基板であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施の形態に係る面状照明装置を説明する。この一実施の形態の説明に先だって、第１、第２、第３参考例について説明する。まず、第１参考例の面状照明装置１Ａを図１及び図２に基づいて説明する。
なお、図６と同等の部分、部材については図６と同等の符号を付し、その説明は、適宜、省略する。この面状照明装置１Ａは、図１及び図２に示すように、透光性材料からなる透明基板２Ａと、透明基板２Ａの一側端面２ａに近接させて配置された直線状の光源３とから大略構成されている。透明基板２Ａの下面側には液晶表示装置１０が配置されている。この面状照明装置１Ａは、液晶表示装置１０の表示面部１１に表側（図２上側）から光５０ａを当て、その表示面部１１の反射光５０ｂを表側（図２上側）に案内し、すなわちフロントライト機能を発揮し、表示面部１１の画像情報を使用者が観察できるようになっている。
【００１５】
光源３は、透明基板２Ａの一側端面２ａ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４と、導光体４の一端部４ａ，４ｂに対面して配置される点状光源５，６（点状光源）と、から大略構成されている。
【００１６】
導光体４における透明基板２Ａに臨む面（導光体４第１面）４ｃの反対側面（導光体４第２面）４ｄには、光路変換手段７が設けられており、点状光源５，６から出射した光を導光体４第１面４ｃにおいて均一に放射させるようにしている。また、導光体４を覆うようにフレーム１２が設けられている。フレーム１２は金属板を略Ｕ字状に曲げ加工したものであり、その内面側には導光体４から放射される光を効率よく反射させるために、銀などの金属を蒸着したフィルム(図示省略)が貼り付けられている。
【００１７】
透明基板２Ａの一面（図１上側。以下、上面という。）２ｃには、断面形状が三角形の多数条の溝部１３ａからなる光反射パターン（プリズム面）１３が形成されている。溝部１３ａは、導光体４と平行に延び、かつ一側端面２ａ側からこの一側端面２ａの反対端面２ｂ側に向けて多数条形成されている。図１及び図２中、１３ｂは溝部１３ａ間に形成される稜線部（凸部）である。
【００１８】
また、この面状照明装置１Ａは、透明基板２Ａの光反射パターン１３上に配置される流動体１５（緩衝材）と、流動体１５を介して透明基板２Ａ（光反射パターン１３）上に配置される透明ガラス（透光性材料）製のカバー１６とを備えている。なお，この流動体１５は、透明ガラス製のカバー１６に印刷などの手法で形成している。カバー１６は、カバー１６及び透明基板２Ａの周辺部分に介装された両面テープまたは樹脂材からなる接合部材１７により透明基板２Ａに一体化され、光反射パターン１３を覆うようにしている。
【００１９】
流動体１５は、ゲル状または液体状で透明の低屈折率物質で構成され、透明基板２Ａとカバー１６との間に介装されており、透明基板２Ａの稜線部１３ｂがカバー１６に当接するのを抑制していると共に、カバー１６と共に透明基板２Ａに一体化されている。また，流動体１５は、上述したように、屈折率ｎ２を透明基板２Ａの屈折率ｎ１に対して小さく設定している（ｎ１＞ｎ２）。上述したように接合部材１７はカバー１６及び透明基板２Ａの周辺部分に介装されており、これにより、接合部材１７は光反射パターン１３の周囲を覆うものになっている。カバー１６は、面状照明装置１Ａを構成する各部材が組立てられる前に、緩衝材と共に透明基板２Ａに組み付けられている。
【００２０】
光反射パターン１３を設けることにより、導光体４から入射した光５０が、導光体４からの距離に左右されることなく透明基板２Ａの全体面で略均一に反射され、透明基板２Ａの下部側に配置された液晶表示装置１０の表示面部１１を照射できるようにされている。そして、液晶表示装置１０の表示面部１１に達した光５０（５０ａ）は、その表示面部１１で反射し（反射光５０ｂとなり）、透明基板２Ａ、緩衝材としての流動体１５及びカバー１６を透過して外方（図２上方向）に向かい、使用者が表示面部１１の表示内容を視認できるようにしている。この場合、透明基板２Ａの屈折率ｎ１に対して流動体１５の屈折率ｎ２を小さく設定しており（ｎ１＞ｎ２）、導光体４からの光５０を光反射パターン１３で液晶表示装置１０に向けて反射させてその表示面部１１を照射し得るようにしている。
【００２１】
この第１参考例では、カバー１６が光反射パターン１３を覆うので、組立工程や使用時に発生するゴミが透明基板２Ａとカバー１６との間に侵入することを防止する。この際、接合部材１７は光反射パターン１３の周囲を覆っており、接合部材１７も防塵機能を発揮し、光反射パターン１３へのゴミの付着を確実に防止し、導光特性を良好な状態に維持することができる。
【００２２】
また、透明基板２Ａの光反射パターン１３を覆うようにカバー１６を設けているので、組立工程時に組立機等の他の部材が光反射パターン１３に衝突して損傷させることを防止し、導光特性を良好な状態に維持することができる。この場合、透明基板２Ａとカバー１６との間に、ゲル状または液体状の物質からなる流動体１５（緩衝材）が介装されており、仮に、前記他の部材が衝突してカバー１６が撓んでも、その撓みを流動体１５が吸収するので、光反射パターン１３が損傷を受けることを防止し、導光特性を良好な状態に維持することができる。
【００２３】
上述した図６に示す従来技術では、フィルムが透明基板２（光反射パターン８）に直接接触するものであり、この直接接触により光反射パターン８の平坦部８ｂが破損し、導光特性の劣化を招く虞があるが、第１参考例では、従来技術が惹起する問題を回避でき良好な導光特性を維持できる。
【００２４】
カバー１６はガラス製でありフィルムなどに比して大きな剛性を有しているので、仮に前記他の部材がカバー１６に衝突してもカバー１６をフィルムなどで構成した場合に比して、撓みづらくカバー１６の光反射パターン１３への衝突が回避され、光反射パターン１３が損傷を受けることを防止できる。カバー１６はガラス製であることから、カバー１６をフィルムなどで構成した場合に比して、耐久性の向上を図ることができる。
【００２５】
また、第１参考例では、透明基板２Ａの上面２ｃに透光性材料からなる流動体１５（緩衝材）を介して透光性材料製のカバー１６を一体に設けたので、高さ方向の寸法等を必要最小限の大きさにして装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２６】
上記第１参考例では、緩衝材がゲル状または液体状で透明の低屈折率物質で構成した流動体１５である場合を例にしたが、これに代えて、本発明の一実施の形態に係る面状照明装置１Ａ（図１、図２参照）では、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材２１を用いて図３に示すように構成している。すなわち、透明基板２Ａには、低屈折率物質からなる薄膜２０が形成され、この薄膜２０とカバー１６との間でかつ接合部材１７の内周側領域に前記ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材２１が封入されている。薄膜２０の屈折率ｎ３は、透明基板２Ａの屈折率ｎ１に対して小さく設定している（ｎ１＞ｎ３）。
【００２７】
この一実施の形態も前記第１参考例と同様に、カバー１６（図１、図２参照）及び接合部材１７が防塵機能及び光反射パターン１３（図１、図２参照）の損傷防止機能を発揮し、良好な導光特性を維持できる。さらに、薄膜２０の屈折率ｎ３を透明基板２Ａの屈折率ｎ１に対して小さく設定している（ｎ１＞ｎ３）ので、導光体４からの光５０（図２参照）を光反射パターン１３で液晶表示装置１０の表示面部１１に確実に反射させることが可能となる。
【００２８】
上記第１参考例では、導光体４からの光の液晶表示装置１０の表示面部１１への確実な反射を行うために、流動体１５（緩衝材）が低屈折率物質であるものにされていたが、この一実施の形態では、薄膜２０の屈折率ｎ３を透明基板２Ａの屈折率ｎ１に対して小さく設定し（ｎ１＞ｎ３）、導光体４からの光の液晶表示装置１０の表示面部１１への確実な反射を可能なものにしているので、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材２１について、必ずしも低屈折率物質にする必要がなく、その分、緩衝材２１の選択の自由度が向上する。
【００２９】
また、緩衝材について、上記第１参考例や前記実施の形態のものに代えて、図４に示すように、シリコン系の合成樹脂などからなる複数の球状、円柱状または略ラグビーボール形状の透明弾性体２２から構成することもある（第２参考例）。この場合、カバー１６と透明基板２Ａとの間に形成される空気層２３及び透明弾性体２２が光を容易に透過するので、フロントライト機能を確保することができる。
【００３０】
この第２参考例は、前記第１参考例と同様に、カバー１６及び接合部材１７が防塵機能及び光反射パターン１３の損傷防止機能を発揮し、良好な導光特性を維持できる。また、透明弾性体２２が所定の大きさの支持機能を発揮し、カバー１６の中央部分が仮に撓んでもこれを確実に支持して光反射パターン１３への当接を抑制できる。また、図５に示すように、上記第２参考例（図４）で用いた透明弾性体２２を廃止するように構成することもある（第３参考例）。第３参考例は、前記第１参考例と同様に、カバー１６及び接合部材１７（パッキン等）が密閉機能及び光反射パターン１３の損傷防止機能を発揮し、良好な導光特性を維持できる。また、密閉された窒素ガスや乾燥空気等が、カバー１６の中央部分が仮に撓んでもこれを確実に支持して光反射パターン１３への当接を抑制できる。
【００３１】
上記実施の形態では、カバー１６がガラスである場合を例にしたが、これに代えてアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネイト、塩化ビニル、オレフィン系の樹脂フィルムあるいはガラスフィルムなどで構成してもよい。又、カバー１６を面状照明装置の上面に設けたタッチパネルの下部電極としてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１から請求項４に記載の発明によれば、光反射パターンが形成された透明基板の一面側に、光反射パターンの周囲を覆う接合部材により透光性材料からなるカバーが一体化されたことにより、カバー及び接合部材が防塵機能を発揮し、光反射パターンへのゴミの付着を確実に防止し、導光特性を良好な状態に維持することができる。
また、透明基板に形成された薄膜とカバーとの間でかつ接合部材の内周側領域には、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材が封入されたことにより、他の部材がカバーに衝突して撓んでも、その撓みを緩衝材が吸収するので、光反射パターンが損傷を受けることを防止し、導光特性を良好な状態に維持することができる。
さらに、光反射パターンが形成された透明基板の一面側には、屈折率が前記透明基板の屈折率に対して小さい薄膜が形成されており、前記薄膜とカバーとの間でかつ接合部材の内周側領域には、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材が封入されており、さらに薄膜の屈折率を透明基板の屈折率に対して小さく設定し、透明基板の一面側から該一面と反対側の面への確実な反射を可能なものにしているので、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材について、必ずしも低屈折率物質にする必要がなく、その分、緩衝材の選択の自由度が向上する。
また、透明基板に緩衝材を介して透光性材料からなるカバーを一体に設けたので、高さ方向の寸法等を必要最小限の大きさにして装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１参考例に係る面状照明装置を示す分解斜視図である。
【図２】図１の面状照明装置を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る面状照明装置を模式的に示す断面図である。
【図４】第２参考例の面状照明装置を模式的に示す断面図である。
【図５】第３参考例の面状照明装置を模式的に示す断面図である。
【図６】従来の面状照明装置の一例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１Ａ面状照明装置
２Ａ透明基板
１３光反射パターン
１６カバー
２０薄膜
２１緩衝材

Claims

透光性材料からなり、少なくとも一面側に光反射パターンを形成した透明基板と、該透明基板の側端面付近に配置される直線状の光源とを有する面状照明装置であって、
前記光反射パターンは、断面形状が三角形の多数条の溝部からなり、
前記光反射パターンが形成された前記透明基板の一面側には、屈折率が前記透明基板の屈折率に対して小さい薄膜が形成されているとともに、
前記光反射パターンの周囲を覆う接合部材により透光性材料からなるカバーが一体化され、
前記薄膜と前記カバーとの間でかつ前記接合部材の内周側領域には、ゲル状または液体状の透明物質からなる緩衝材が封入されていることを特徴とする面状照明装置。
前記カバーは、硬質材料からなることを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
前記硬質材料は、ガラス又は透明高分子材であることを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
前記カバーは、面状照明装置の上面に設けられたタッチパネルの下部電極基板であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の面状照明装置。