JP4648875B2

JP4648875B2 - 面状光源装置

Info

Publication number: JP4648875B2
Application number: JP2006175475A
Authority: JP
Inventors: 順哉若林; 均至村木; 達之山口
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-06-26
Also published as: JP2008004491A

Description

本発明は、面状光源装置に関し、特に組立て性の良い面状光源装置に関する。

従来、例えば、表示パネルの照明や液晶表示板のバックライト等に用いられる面状光源装置として、光源モジュールの発光素子の光出射面と導光板の光入射面とを対向させた状態を保持するために、導光板の光入射面側と光源モジュールの樹脂成形体の発光素子実装側面とに、互いに結合する凹凸結合部を設け、光源モジュールを導光板に凹凸結合して組立てられた面状光源装置がある（例えば、特許文献１）。光源モジュールと導光板とを一体のブロックとすることができるので、光源モジュールと導光板とをフレームを用いて別々に固定するような支持構造を用いる場合に比べて組立性が向上し、また、光源モジュールの発光素子と導光体の光入射面との位置関係が安定するため、製品にばらつきが生じにくい。
特開２００２−１６３９１５号公報

しかし、特許文献１の面状光源装置によれば、光源モジュールと導光板をそれぞれに形成した凹凸嵌合部によって嵌合し、この嵌合状態を弾性力のある固定ゴムと押さえ片によって維持するようにしているので、組立性が低下し、また、部品点数が多くなり、更に量産性が低いという不都合がある。

本発明の目的は、組立て性に優れ、部品点数が少なく、量産性に優れた面状光源装置を提供することにある。

［１］本発明の一態様によれば、側面部から入射した光を面状に出射する導光板と、前記導光板の全周を取り囲むことにより、前記導光板を所定の位置に保持すると共に、光源からの光を前記導光板に導光する枠状のライトチューブと、を有し、前記導光板または前記ライトチューブは、前記導光板の入射側面と前記ライトチューブの出射側面を所定の間隙で保持するための段差が設けられた位置決め部を有することを特徴とする面状光源装置を提供する。

［２］本発明の一態様によれば、側面部から入射した光を面状に出射する導光板と、光源からの光を前記導光板に導光するライトチューブと、前記導光板及び前記ライトチューブの全周を取り囲むことにより、前記導光板及び前記ライトチューブを所定の位置に保持する枠体と、を有し、前記導光板または前記ライトチューブは、前記導光板の入射側面と前記ライトチューブの出射側面を所定の間隙で保持するための段差が設けられた位置決め部を有することを特徴とする面状光源装置を提供する。

［３］前記段差が設けられた位置決め部は、突起部であることを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の面状光源装置であってもよい。

［４］また、前記ライトチューブは、所定の位置に、前記光源を取付ける光源取付け部を有することを特徴とする上記［１］又は［２］に記載の面状光源装置であってもよい。

［５］前記導光板は、前記ライトチューブの先端部が嵌合して前記導光板を所定の位置に保持するための位置決め凹部を有することを特徴とする上記［２］に記載の面状光源装置を提供する。

本発明の実施の態様によれば、組立て性に優れ、部品点数が少なく、量産性に優れた面状光源装置を提供することが可能となる。

（本発明の第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１を、上方から見た平面図であり、（ａ）は、ライトチューブ１００、（ｂ）は、導光板２００、（ｃ）は、ライトチューブ１００と導光板２００が所定の位置に保持されて組立てられた状態を示す図である。

面状光源装置１は、ライトチューブ１００と導光板２００とを有して構成されている。

ライトチューブ１００は、枠部１００ａを周囲に有し、組立てた状態で導光板２００を取り囲むように、閉じた構造で形成されている。尚、枠部１００ａで取囲まれた内部は、貫通する穴でもよく、また、貫通せずに底部を有する構造であってもよい。図１では、枠部１００ａで取囲まれた内部が、貫通する穴である構成を図示した。また、ライトチューブ１００は、光を透過する材質であればよく、例えば、アクリル等が好ましい。

枠部１００ａには、光源１０を取付けるための穴が光源取付け部１００ｂとして形成されている。光源取付け部１００ｂの近傍には、光源１０から出射した光を２方向に分岐させるための、光分岐部１００ｃが形成されている。光分岐部１００ｃは、空気に接する側が略Ｖ字形に形成され、ライトチューブ１００内部での光が全反射して、２方向に分岐するよう構成されている。具体的には、略Ｖ字形の各面の光源１０に対する角度は、ライトチューブ１００の材質の屈折率及び光源１０からの光分岐部１００ｃへの入射角から全反射条件となる臨界角以上になるよう構成されている。

枠部１００ａの内側には出射側面１００ｄが形成され、光が導光板２００へ入射するため、光が透過しやすいように平滑な透過面となっている。出射側面１００ｄと反対側の面には、外周面１００ｅが形成されている。外周面１００ｅでは、光がライトチューブ１００から外部へ出射せずに、出射側面１００ｄ側から内側へ反射あるいは全反射しやすい構成となっている。外周面１００ｅは、内側へ反射しやすくするため、外側面に反射膜等を施した平滑面あるいは外部への光出射を防止する粗面等であることが好ましい。

導光板２００は、出射平面２００ａの側面の一部に、ライトチューブ１００との位置決めのための位置決め部２００ｂが形成され、ライトチューブ１００の出射側面１００ｄ側に対向して、光が入射しやすいように平滑な透過面である入射側面２００ｃが形成されている。出射側面１００ｄと入射側面２００ｃとの間は、所定の間隙となるよう、入射側面２００ｃと位置決め部２００ｂとの間に所定の段差が設けられている。尚、位置決め部２００ｂは、ライトチューブ１００側に同等の位置決め手段を備えるようにしてもよい。

また、導光板２００の面内には、実際の使用取付け状態において、取付け部品の逃げ穴としての穴部２００ｄが必要に応じて形成されている。図１（ｂ）には、中央部に１つの穴部２００ｄが形成されたものを図示したが、実際には種々の部品に対応した位置に穴部２００ｄが形成され、あるいは、部品が貫通しないバックライトとしての使用等では、穴部２００ｄは形成されない。尚、導光板２００は、光を透過する材質であればよく、例えば、アクリル等が好ましい。

図１（ｃ）は、ライトチューブ１００と導光板２００が、組立てられた状態であることを示す図である。同図の左上部と右下部において、位置決め部２００ｂがライトチューブ１００に嵌合して、所定の位置関係で組立てられている。

図２は、ライトチューブ１００の光源取付け部１００ｂと光源１０とを示した部分図である。ライトチューブ１００には、光源１０が裏から取付けられるための穴部である光源取付け部１００ｂと、光源１０をライトチューブ１００に対して正確に位置決めするためのガイド穴１００ｇが形成されている。一方、光源１０は、基板２０、光を出射するためのＬＥＤ３０、ガイド穴１００ｇに対応したガイドピン４０を有して構成されている。尚、ＬＥＤ３０に電流を供給する配線等は省略して図示した。光源１０は、ガイド穴１００ｇにガイドピン４０を挿入することにより、ＬＥＤ３０が光源取付け部１００ｂの穴に挿入され、ライトチューブ１００と光源１０とが正確に位置決めされた状態で、接着あるいは図示しないネジ等で固定される。

（本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１の作用）
図１（ｃ）により、本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１の作用を説明する。光源１０から出射したＬＥＤ３０の出射光ＬＯは、まず、光源取付け部１００ｂからライトチューブ１００の内部に入射し、光分岐部１００ｃで全反射して２方向に分岐される。分岐して反射した光ＬＢは、各々、出射側面１００ｄと外周面１００ｅの間で反射あるいは全反射しながらライトチューブ１００の内部を全周に亘り伝播していく。外周面１００ｅでは光ＬＢの大部分が反射あるいは全反射し、光ＬＢは出射側面１００ｄから導光板２００の方向へ出射する。光ＬＢは、入射側面２００ｃから導光板２００の内部へ入射した後、内部での反射を繰り返し、導光板２００の出射平面２００ａから面状に光ＬＢが外部に照射される。

尚、出射平面２００ａに対向する裏面側の導光板裏面２００ｅは、内側へ反射しやすくするため、外面に反射膜等を施した平滑面あるいは外部への光出射を防止する粗面等であることが好ましい。

（本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１の適用例）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１を使用して、車両等に使用されるヒータコントロールユニット３００を構成したものを示す断面図である。

ヒータコントロールユニット３００は、ハウジング３０１の内部に、面状光源装置１が装着され、面状光源装置１の出射平面２００ａ上部にヒータコントールパネル３０２が取付けられている。

面状光源装置１には、光源１０が装着され、ＬＥＤ３０は、ヒータコントールパネル３０２を照明するための所定の光量に設定されている。ハウジング３０１の底部にはヒータコントールスイッチ３０３が取付けられ、軸部３０４を介してツマミ３０５で回転操作される構成になっている。ヒータコントールパネル３０２及び導光板２００には、軸部３０４が貫通する穴部３０２ａ、２００ｄが形成されている。

上記のように構成されたヒータコントロールユニット３００は、光源１０から出射した出射光ＬＯは、ライトチューブ１００から導光板２００へ導光された後、導光板２００の内部で反射を繰り返しながら、導光板裏面２００ｅにおいては反射膜等により多くの光ＬＢが出射平面２００ａ側へ反射され、出射平面２００ａからヒータコントールパネル３０２に光ＬＢが照射される。

（本発明の第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、次のような効果を有する。
（１）ライトチューブ１００が枠構造になっており、その内側に導光板２００が組込まれるので、ライトチューブ１００と導光板２００との位置決め精度が向上して、照明むらの少ない面状光源装置１が可能となる。
（２）ライトチューブ１００が枠構造になっており、その内側に導光板２００が組込まれるので、部品点数が少なく、組付け位置のずれによるがたつきが少ない構造が可能となり、また、組立て性が大幅に向上するので、特に、量産性に優れた面状光源装置１が可能となる。
（３）ライトチューブ１００に光源取付け部１００ｂを有して、光源１０が位置決めされた状態でライトチューブ１００に装着されるので、ライトチューブ１００と光源１０との位置決め精度が向上して、照明むらの少ない面状光源装置１が可能となる。
（４）ライトチューブ１００は、枠部１００ａを周囲に有し、組立てた状態で導光板２００を取り囲むように、閉じた構造で形成されているので、光源からの光は、出射側面１００ｄと外周面１００ｅの間で反射あるいは全反射しながらライトチューブ１００の内部を全周に亘り伝播していく。このため、光利用効率が向上すると共に、導光板２００側へ出射する光量がほぼ均一になり、照明むらの少ない面状光源装置１が可能となる。

（本発明の第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る面状光源装置１を示す図であり、（ａ）は、枠体４００、（ｂ）は、ライトチューブ１０１及び導光板２０１、（ｃ）は、ライトチューブ１０１と導光板２０１が枠体４００の所定の位置に保持されて組立てられた状態を示す図である。

面状光源装置１は、枠体４００、ライトチューブ１０１、及び、導光板２０１を有して構成されている。

枠体４００は、ライトチューブ１０１、及び、導光板２０１を所定の位置に保持するためのものであり、内側にライトチューブ１０１、及び、導光板２０１が所定の位置に接する枠体穴部４００ａが形成されている。尚、枠体穴部４００ａは、貫通する穴でもよく、また、貫通せずに底部を有する構造であってもよい。また、光源１１を所定の位置に装着するための光源ガイド部４００ｂが形成されている。また、枠体４００には、ライトチューブ１０１、及び、導光板２０１の組立て時に使用可能な位置合わせ穴４００ｃが形成されている。

ライトチューブ１０１は、枠体４００との間に空気層を確保してライトチューブ１０１内で全反射しやすくし、又、枠体４００との位置決めを行うための突起部１０１ａを有する。本第２の実施の形態に係るライトチューブ１０１は、第１の実施の形態に係るライトチューブ１００と異なり２つの部品として構成されているものを示すが、その他の構成及び機能は同様であり、説明を省略する。

導光板２０１は、第１の実施の形態に係る導光板２００の位置決め部２００ｂと同様の機能を有する位置決め用の突起部２０１ａを有するが、その他の構成及び機能は同様であり、説明を省略する。

枠体４００、ライトチューブ１０１、及び、導光板２０１は、（ｃ）に示すように、所定の位置で組込まれて組立てられる。さらに、ライトチューブ１０１には、光源ガイド部４００ｂに光源１１が所定の位置に装着される。

（本発明の第２の実施の形態の効果）
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の効果に加えて次のような効果を有する。すなわち、枠体４００の内部に組込まれるライトチューブ１０１及び導光板２０１は、一体となった形状が枠体４００の内部に組込まれるものであればよいので、ライトチューブ１０１と導光板２０１の形状の組合せに自由度が増し、組合せのバリエーションが可能となる。これにより、面状光源装置を適用する装置に応じて、種々の導光板２０１の形状等が設計でき、設計効率の向上、コストダウン等の効果を有する。

（本発明の第３の実施の形態）
図５（ａ）は、本発明の第２の実施の形態で示した枠体４００に組込まれるライトチューブ１０２及び導光板２０２、（ｂ）は、ライトチューブ１０２と導光板２０２が枠体４００の所定の位置に保持されて組立てられた状態を示す図である。

本発明の第３の実施の形態に係る面状光源装置１は、枠体４００、ライトチューブ１０２、及び、導光板２０２を有して構成されている。

枠体４００は、第２の実施の形態で示した枠体４００であるので、説明を省略する。

ライトチューブ１０２は、枠体４００との間に空気層を確保してライトチューブ１０１内で全反射しやすくし、枠体４００との位置決めを行うための突起部１０２ａを有する。本第３の実施の形態に係るライトチューブ１０２は、第２の実施の形態に係るライトチューブ１０１と異なり１つの部品として構成され、光源取付け部１０２ｂが形成され、又、導光板２０２の位置決め凹部２０２ｃに嵌合するように先端部１０２ｃが所定の形状で形成されているものを示すが、その他の構成及び機能は同様であり、説明を省略する。

導光板２０２は、位置決め用の突起部２０２ａ及び位置決め部２０２ｂを有し、ライトチューブ１０２の先端部１０２ｃが嵌合する位置決め凹部２０２ｃが形成されている。その他の構成及び機能は、第２の実施の形態に係る導光板２０１と同様であり、説明を省略する。

枠体４００、ライトチューブ１０２、及び、導光板２０２は、（ｂ）に示すように、所定の位置で組込まれて組立てられる。さらに、ライトチューブ１０２には、光源取付部１０２ｂに光源１１が所定の位置に装着される。

（本発明の第３の実施の形態の効果）
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態の効果に加えて次のような効果を有する。すなわち、導光板２０２には、ライトチューブ１０２の先端部１０２ｃが嵌合する位置決め凹部２０２ｃが形成されているので、ライトチューブ１０２と導光板２０２とを予め組立てておき、これを一体として枠体４００に組込むことが可能となる。これにより、部品管理の効率化、組立て作業性の向上等が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１を、上方から見た平面図であり、（ａ）は、ライトチューブ１００、（ｂ）は、導光板２００、（ｃ）は、ライトチューブ１００と導光板２００が所定の位置に保持されて組立てられた状態を示す図である。ライトチューブ１００の光源取付け部１００ｂと光源１０とを示した部分図である。本発明の第１の実施の形態に係る面状光源装置１を使用して、車両等に使用されるヒータコントロールユニット３００を構成したものを示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る面状光源装置１を示す図であり、（ａ）は、枠体４００、（ｂ）は、ライトチューブ１０１及び導光板２０１、（ｃ）は、ライトチューブ１０１と導光板２０１が枠体４００の所定の位置に保持されて組立てられた状態を示す図である。（ａ）は、本発明の第２の実施の形態で示した枠体４００に組込まれるライトチューブ１０２及び導光板２０２、（ｂ）は、ライトチューブ１０２と導光板２０２が枠体４００の所定の位置に保持されて組立てられた状態を示す図である。

符号の説明

１面状光源装置
１０、１１光源
２０基板
３０ＬＥＤ
４０ガイドピン
１００、１０１、１０２ライトチューブ
２００、２０１、２０２導光板
３００ヒータコントロールユニット
３０１ハウジング
３０２ヒータコントールパネル
３０４軸部
３０５ツマミ
４００枠体

Claims

側面部から入射した光を面状に出射する導光板と、
前記導光板の全周を取り囲むことにより、前記導光板を所定の位置に保持すると共に、光源からの光を前記導光板に導光する枠状のライトチューブと、を有し、
前記導光板または前記ライトチューブは、前記導光板の入射側面と前記ライトチューブの出射側面を所定の間隙で保持するための段差が設けられた位置決め部を有することを特徴とする面状光源装置。
側面部から入射した光を面状に出射する導光板と、
光源からの光を前記導光板に導光するライトチューブと、
前記導光板及び前記ライトチューブの全周を取り囲むことにより、前記導光板及び前記ライトチューブを所定の位置に保持する枠体と、を有し、
前記導光板または前記ライトチューブは、前記導光板の入射側面と前記ライトチューブの出射側面を所定の間隙で保持するための段差が設けられた位置決め部を有することを特徴とする面状光源装置。
前記段差が設けられた位置決め部は、突起部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の面状光源装置。
前記ライトチューブは、所定の位置に、前記光源を取付ける光源取付け部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の面状光源装置。
前記導光板は、前記ライトチューブの先端部が嵌合して前記導光板を所定の位置に保持するための位置決め凹部を有することを特徴とする請求項２に記載の面状光源装置。