JP5083151B2

JP5083151B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5083151B2
Application number: JP2008253686A
Authority: JP
Inventors: 明彦井出
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: JP2010086755A

Description

この発明は、照明装置に関する。

液晶表示パネルは、適用機器の薄型化に有利であるという利点から、近年、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等のモバイル機器のディスプレイとして用いられている。この液晶表示パネルのバックライトとして、薄型化に有利なサイドライト方式の面発光照射パネルが好適に用いられている。

サイドライト方式の面発光照射パネルは、通常、特許文献１に示されるように、矩形板状の導光板の一端面に光源を対向配置し、導光板の光を出射させる主面（表面）とは反対側の主面（裏面）に微細な凹凸パターンを形成すると共に光反射シートを配置して成る。

このサイドライト方式の面発光照射パネルによれば、光源から射出された光が対向端面から導光板内に入射し、この入射光が導光板内を内面反射を繰り返して伝播する際に裏面の凹凸パターンにより表面側に内面反射された光が照射光として出射される。

ここで、裏側の凹凸パターンに入射した伝播光には、表側に内面反射されずに外部に出射する光もあるが、このような外部出射光も、光反射シートにより反射されて再び導光板内に入射し、照射光として表側に出射される。
特開２００８−１７５９２６号公報

上記光反射シートは、通常、導光板の裏面に重畳配置するが、この場合、光反射シートの厚さが０．０７ｍｍ程度と非常に薄いため、製造工程における不手際や高温時の膨張等により導光板裏面に部分的に密着して皺が発生し易く、この皺が出射光の輝度分布のばらつきの原因となるという問題があった。

本発明の目的は、光反射シートの皺の発生を防止することができる照明装置を提供することである。

請求項１に記載の発明に係る照明装置は、発光素子から射出された光が第１の端面から入射され、この入射された光を一方の主面から出射させる導光板と、前記導光板の他方の主面に対面配置された光反射シートと、前記他方の主面のうちの前記第１の端面に対応するエッジが前記光反射シートに接触するように、且つ、前記他方の主面のうちの前記第１の端面に対向する第２の端面に対応するエッジと前記光反射シートとの間に隙間が形成されるように、前記導光板を保持する枠体と、を備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の照明装置において、前記導光板は、前記第１の端面及び前記第２の端面とは異なる第３の端面及び第４の端面に、少なくとも２つずつ凸部が設けられており、前記枠体は、前記凸部に対応した係合溝が形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の照明装置において、前記第３の端面に設けられた前記凸部及び前記第４の端面に設けられた前記凸部は、前記第２の端面に近い側に設けられた凸部の方が前記第１の端面に近い側に設けられた凸部よりも前記導光板の厚み方向において前記一方の主面に近い位置に設けられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、光反射シートの皺の発生を防止することができる。

図１(ａ)は本発明の一実施形態としての面発光照明装置を示した平面図で、(ｂ)はそのＢ−Ｂ線断面図、(ｃ)はそのＣ−Ｃ線断面図である。また、図２(ａ)、(ｂ)は、それぞれ、図１(ａ)におけるIIａ−IIａ線断面図とIIｂ−IIｂ線断面図である。

本実施形態の面発光照明装置は、大略、矩形平板状をなす導光板１がフレーム２により所定位置に支持され、その導光板の一方の長手辺端面(以下、光入射端面という)１１に光源としてのＬＥＤ(Light-Emitting Diode)３が複数個配置され、導光板１の光を出射させる一方の主面(以下、前面という)１２には光学シート積層体４が設置され、反対側の主面(以下、後面という)１３側には光反射シート５が設置されて、面発光照射パネルが構成され、この面発光照射パネルが外装ケース６に収納されて成る。

この面発光照明装置では、ＬＥＤ３から射出された光が、導光板１内にその対面する光入射端面１１から入射し、この入射光が導光板１内を伝播する際に後面１３により前面１２に向けて内面反射され、前面１２から面状に出射される。前面１２から面状に出射された光は、光学シート積層体４を透過することにより、輝度分布が略均一で且つ正面方向の輝度が充分に高い面状照射光となる。

導光板１は、ポリカーボネイト等の樹脂材料を用いて実質的に透明な矩形板に型成形されてなる。この導光板１の後面１３には、導光板７１に入射した光を内面反射させるための微細な凹凸パターン(不図示)が形成されている。本実施形態の凹凸パターンは、微細な突起が多数立設された梨地模様をなし、突起の立設密度はＬＥＤ設置側の端面から遠ざかるに従い高くなるように設定されている。

図３(ａ)、(ｂ)は、夫々、導光板１単体を示す平面図とその側面図である。同図に示されるように、導光板１の両側端面１４、１５には、それぞれ、第１、第２凸部１６、１７が凸設されている。光入射端面１１から遠い位置（反光入射側）に設けられた一対の第１凸部１６ａ、１６ｂは、長さがＬ1で幅がＷ1の各耳部を前面１２から所定厚さｔにわたり突出させた形状に形成されている。一方、光入射端面１１に近い位置に設けられた一対の第２凸部１７ａ、１７ｂは、後面１３から所定高さｈだけ上がった位置に凸設されている。これら第２凸部１７ａ、１７ｂは、各突出幅Ｗ2が第１凸部１６の突出幅Ｗ1より共に大きく、各長さＬ2は一方の第２凸部１７ａの方が他方の第２凸部１７ｂよりも長く、形成されている。

これに対し、上述のように形成された導光板１を保持するフレーム２には、図１(ｃ)に示されるように、第１凸部１６ａ、１６ｂ、第２凸部１７ａ、１７ｂに対応させて、第１係合溝２３ａ、２３ｂ、第２係合溝２４ａ、２４ｂが設けられている。フレーム２は、樹脂材料を用い、その単体を示す平面図とＢ−Ｂ線断面図である図４(ａ)、(ｂ)に示される形状に一体成形されている。

すなわち、フレーム２には、導光板１の外形に略対応した直方体状の空間を囲む４方の側板２１１〜２１４のうちの一方の長手側板２１２を除いた３方の側板２１１、２１３、２１４の各内面に、棚部２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそれぞれ凸設されている。棚部２２ａ〜２２ｃは、各側板２１１、２１３、２１４の上面(光出射側)よりも所定深さｄ1だけ低い位置から凸設されている。これら棚部２２ａ〜２２ｃの突出幅は、短手棚部２２ａ、２２ｂの各突出幅ｗ1が長手棚部２２ｃの突出幅ｗ2よりも小さく設定されている。

そして、一対の短手棚部２２ａ、２２ｂの光源配置側とは反対側（反光入射側）に、導光板１の前記第１凸部１６ａ、１６ｂに対応させて、棚部上面に開いた第１係合溝２３ａ、２３ｂがそれぞれ形成されている。これら第１係合溝２３ａ、２３ｂは、深さｄ2が第１凸部１６ａ、１６ｂの厚さｔに略等しく、幅Ｗ3と長さＬ3は第１凸部１６ａ、１６ｂの長さＬ1及び幅Ｗ1よりも若干大き目の寸法に設定されている。なお、第１係合溝２３ａ、２３ｂの各幅Ｗ2は、短手棚部２２ａ、２２ｂの突出幅ｗ1と等しい寸法に設定されている。

一方、棚部２２ａ、２２ｂの光源配置側に近い位置（光入射側）に、第２凸部１７ａ、１７ｂに対応させて、フレーム下面側(後面側)に開いた第２係合溝２４ａ、２４ｂがそれぞれ形成されている。これら第２係合溝２４ａ、２４ｂは、それぞれ、各上底面のフレーム下面からの高さがＨとなる位置に、対応する第２凸部１７ａ、１７ｂを若干の遊動幅を確保して収容できる大きさに形成されている。

短手側板２１１、２１３の各下面には、光反射シート５の対応する短手側縁を収容するための凹部２５がそれぞれ形成されている。

図１に戻って、光源として本実施形態では３個のＬＥＤ３が、その光射出面を導光板１の光入射端面１１に対面させて設置され、ＦＰＣ３１にＣＯＦ（Chip On Film）方式により直接搭載されている。このＦＰＣ（以下、光源用ＦＰＣという）３１は、導光板前面１２の光入射側端部とフレーム棚部２２ｃとの間に跨設されている。

導光板１の前面１２には、調光部材としての光学シート積層体４が設置されている。この光学シート積層体４は、拡散シート４１、第１プリズムシート４２、及び第２プリズムシート４３が、導光板１の光出射面１２上に順次積層されてなる。第１、第２プリズムシート４２、４３は、共に、複数の断面が直角三角形をなす突条(不図示)が微細ピッチで平行に延在形成されたものであり、各突条を互いに直交させる配置で重畳載置されている。

また、導光板１の後面１３には、光反射シート５が対面設置されている。光反射シート５は、ポリエステルからなる金属成分を含まない多層膜フィルムで、反射率が可視光範囲の全波長光に対し９０％以上と高く、厚さが６５μｍ程度と極めて薄い。

そして、上述した導光板１とこれを保持するフレーム２、ＬＥＤ３、光学シート積層体４及び光反射シート５とから成る面発光照射パネルが、板金加工により作製された外装ケース６に収納され、本実施形態の面発光照明装置が得られる。ここで、外装ケース底面６１上に載置された光反射シート５は、図２(ａ)、(ｂ)に示されるように、フレーム２の短手側板２１１、２１３の各底面に設けられている凹部２５に対応する短手側縁を収容され、その配置が規制される構成となっている。

このようにして得られた面発光照明装置においては、図２(ａ)に示されるように、導光板１の反光入射側に設けられている第１凸部１６ａ、１６ｂが、フレーム２の対応する第１係合溝２３ａ、２３ｂ内に係合挿入されている。ここで、第１係合溝２３ａ、２３ｂは、上方（前面側）に開いた溝であるから、第１凸部１６ａ、１６ｂを開かれた前面側から落とし込むだけで係合溝２２ａ、２２ｂ内に容易に挿入でき、挿入された第１凸部１６ａ、１６ｂは各係合溝２２ａ、２２ｂの底面と係合し、その落下が規制される。この状態で、導光板後面１３の反光入射側部と外装ケース６の底面６１上に載置された光反射シート５との間に間隙ｃ1が確保される。なお、この間隙ｃ1の大きさは、前述した第１凸部１６ａ、１６ｂの厚さｔと棚部２２ａ、２２ｂの深さｄ1及び第１係合溝２３ａ、２３ｂの深さｄ2とにより決定される。

一方、光入射側に設けられた第２凸部１７ａ、１７ｂは、図２(ｂ)に示されるように、フレーム２側の対応する第２係合溝２４ａ、２４ｂ内に挿入されている。第２係合溝２４ａ、２４ｂは、下方（後面側）に開いた溝であるから、挿入された第２凸部１７ａ、１７ｂは各第２係合溝２４ａ、２４ｂ内に収容されているだけで、その落下は規制されていない。したがって、導光板１の光入射端面１１と後面１３のエッジ部が光反射シート５に圧接している。

その結果、図１(ｂ)に示されるように、導光板１の後面１３と光反射シート５との間には、導光板光入射端面１１の後面側エッジと光反射シート５との接触位置から反光入射側に向かって徐々に広がる楔型断面の微小空間Ｓが確保される。

これにより、導光板１の後面１３から外部に出射した光を反射して導光板１内に再入射させる割合が光入射側で高く反光入射側に向かうに従い徐々に低くなる。その結果、前述した導光板後面１３に設けた凹凸パターンによる内面反射作用との相乗効果により、前面１２から出射される面状照射光の輝度分布が高度に均一化される。

さらに、光反射シート５は、フレーム２の側板下面（後側）に設けられた凹部２５と外装ケース底面６１との間に両側縁部が収容されてその移動が規制され、導光板後面１３の光入射側エッジが線接触圧接しているだけであるから、光反射シート５の温度上昇による熱膨張等に起因した皺の発生が有効に防止される。さらに、光反射シート５が導光板後面１３の光入射側エッジで押えられるから、振動等による光反射シート５の位置ずれがより確実に防止される。

なお、光学シート積層体４は、その両側縁部をフレーム２の棚部２２ａ、２２ｂにより支持された状態で導光板前面１２上に配置されている。

以上のように、本実施形態の面発光照射パネルモジュールでは、光反射シート５に対して導光板１を、その後面１３の光入射側エッジを当接させ反光入射側に向かって徐々に離隔して傾斜させた状態でフレーム２により支持する構成としたから、光反射シート５が環境温度の上昇により熱膨張しても皺を生じさせず、かつ、振動等による光反射シート５の位置ずれが防止され、その結果、導光板後面１３に設けた凹凸パターンによる内面反射作用との相乗効果により輝度分布が高度に均一化された面状光を安定して出射させることができる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、図５(ａ)〜(ｃ)に示すような構成とすることもできる。なお、図５(ａ)〜(ｃ)では、上記実施形態と同一の構成要素については同一の符号を、対応する構成要素については対応する符号を付して、その説明を省略する。

図５(ａ)〜(ｃ)から明らかなように、本実施形態では、導光板８の第１凸部８６ａ、８６ｂ及び第２凸部８７ａ、８７ｂを、共に導光板前面８２側に同一形状に形成し、これらを係合させるフレーム９側の第１係合溝９３ａ、９３ｂ及び第２係合溝９４ａ、９４ｂを、共に同じ形状の光出射側に開いた溝に形成してもよい。これにより、光反射シート５と導光板８の後面８３との間には、全域にわたり高さが一定の微小空間Ｓが確保され、光反射シート５の皺の発生が有効に防止される。なお、この実施形態においては、導光板８の後面８３に設ける微小凹凸パターンの内面反射作用だけで面状出射光の輝度分布が均一化されるように、凹凸パターンを構成する微細突起の立設密度分布が最適化されている。

(ａ)は本発明の一実施形態としての面発光照明装置を示した平面図で、(ｂ)はそのＢ−Ｂ線断面図、(ｃ)はそのＣ−Ｃ線断面図である。 (ａ)は図１(ａ)におけるIIa−IIa線断面図で、(ｂ)は図１(ａ)におけるIIb−IIb線断面図である。 (ａ)は上記面発光照明装置における導光板単体を示した平面図で、(ｂ)はその側面図である。 (ａ)は上記面発光照明装置におけるフレーム単体を示した平面図で、(ｂ)はそのＢ−Ｂ線断面図である。 (ａ)は本発明の他の実施形態としての面発光照明装置を示した平面図で、(ｂ)はそのＢ−Ｂ線断面図、(ｃ)はＣ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１、８導光板
１１光入射端面
１２前面(光出射面)
１３後面(反光出射面)
１４、１５側端面
１６ａ、１６ｂ、
８６ａ、８６ｂ第１凸部
１７ａ、１７ｂ、
８７ａ、８７ｂ第２凸部
２、９フレーム
２１１〜２１４側板
２２ａ、２２ｂ棚部
２３ａ、２３ｂ
９３ａ、９３ｂ第１係合溝
２４ａ、２４ｂ
９４ａ、９４ｂ第２係合溝
２５凹部
３ＬＥＤ
４光学シート積層体
５光反射シート

Claims

発光素子から射出された光が第１の端面から入射され、この入射された光を一方の主面から出射させる導光板と、
前記導光板の他方の主面に対面配置された光反射シートと、
前記他方の主面のうちの前記第１の端面に対応するエッジが前記光反射シートに接触するように、且つ、前記他方の主面のうちの前記第１の端面に対向する第２の端面に対応するエッジと前記光反射シートとの間に隙間が形成されるように、前記導光板を保持する枠体と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
前記導光板は、前記第１の端面及び前記第２の端面とは異なる第３の端面及び第４の端面に、少なくとも２つずつ凸部が設けられており、
前記枠体は、前記凸部に対応した係合溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記第３の端面に設けられた前記凸部及び前記第４の端面に設けられた前記凸部は、前記第２の端面に近い側に設けられた凸部の方が前記第１の端面に近い側に設けられた凸部よりも前記導光板の厚み方向において前記一方の主面に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。