JP5410922B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、入光端面に光源を配置して出射部から面状の照明光を出射する導光板を備えたサイドライト方式の面状照明装置に関し、詳しくは、入光端面から離れるほど厚さが漸減する傾斜部が入光端面寄りに形成された導光板を備えた面状照明装置に関する。

液晶表示パネルの照明手段として、小型で環境適合性に優れたＬＥＤを導光板の入光端面に沿って配置してなるサイドライト方式の面状照明装置（バックライト）が、携帯電話等の小型携帯情報機器の分野を中心に広く採用されている。昨今では、小型携帯情報機器の更なる薄型化に対応するため、入光端面から離れるほど厚さが漸減する傾斜部が入光端面と出射部との間に形成された導光板が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２８７５５０号公報

上記のように導光板の入光端面寄りに傾斜部（傾斜面）を形成することにより、ＬＥＤの厚さによらず導光板の出射部を薄くすることができる。しかしながら、導光板の入光端面寄りに傾斜部を設けた場合には、以下のような問題が生じていた。すなわち、ＬＥＤは、通常、短冊状の回路基板に実装された状態で、導光板の入光端面に対向配置される。そして、回路基板のＬＥＤが実装された部分よりも前方の部分を導光板の出射平面の入光端面寄りの部分に密着固定することにより、導光板に対してＬＥＤを位置決め固定される。図４（ａ）に示すように、導光板１０３の入光端面１０３ａ寄りに傾斜部が形成されていない場合には、回路基板１０２を導光板１０３の出射平面１０３ｂに密着固定させた状態では、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａが導光板１０３の入光端面１０３ａに平行に対面する。

ところが、図４（ｂ）に示すように、導光板１１３の入光端面１１３ａ寄りに傾斜面１１３ｂが形成されている場合には、回路基板１０２を導光板１１３の傾斜面１１３ｂに密着固定させた状態では、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａを導光板１１３の入光端面１１３ａに平行に対面させることができない。導光板１１３の入光端面１１３ａと傾斜面１１３ｂとが直交していないからである。このため、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａから発光した光の一部（図中、矢印付きの破線で示す）が導光板１１３の入光端面１１３ａに入射せずに外部に漏れ出し、導光板の出射部から出射する照明光の輝度が低下するという問題が生じていた。

また、回路基板１０２を出射平面１０３ｂの入光端面１０３ａ寄りの部分（図４（ａ））または傾斜面１１３ｂ（図４（ｂ））のいずれに密着固定した場合であっても、出射平面１０３ｂの入光端面１０３ａ寄りの部分または傾斜面１１３ｂに入射した光が反射する際に回路基板１０２に吸収され、これによっても照明光の輝度が低下するという問題が生じていた。

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、照明光の輝度に優れた薄型のサイドライト方式の面状照明装置を提供することを目的とする。

そこで、上記課題を解決するために、本発明に係る面状照明装置の特徴は、プリント回路基板に実装される点状光源と、前記点状光源が配置される入光端面、および前記入光端面から入光した前記点状光源からの光を面状に出射する出射部を有する導光板と、を備え、
前記導光板には、前記入光端面と前記出射部との間に前記出射部側に向かうほど厚さが漸減する傾斜部が形成されており、前記傾斜部の傾斜面には、前記点状光源の前方部分を除く領域に、前記プリント回路基板を配置するための台座が一体に形成され、前記台座は、前記入光端面の短手方向における前記傾斜面側の端辺位置から、前記入光端面の短手方向に突出しないように形成されていることにある。
また、本発明に係る面状照明装置の特徴は、プリント回路基板に実装される点状光源と、前記点状光源が配置される入光端面、および前記入光端面から入光した前記点状光源からの光を面状に出射する出射部を有する導光板と、を備え、前記導光板には、前記入光端面と前記出射部との間に前記出射部側に向かうほど厚さが漸減する傾斜部が形成されており、 前記傾斜部の傾斜面には、前記点状光源の前方部分を除く領域に、前記プリント回路基板を配置するための台座が一体に形成され、前記台座は、その前方先端部が前記出射部に及ぶように形成されていることにある。

かかる発明によれば、導光板の入光端面側に形成された傾斜部の傾斜面のうち点状光源の前方部分を除く領域に、プリント回路基板を配置するための台座が形成されている。このため、プリント回路基板を台座に固定した状態では、点状光源の前方部分の傾斜面とプリント回路基板との間に隙間が形成される。これにより、従来技術において発生していたプリント回路基板による光の吸収が抑制され、照明光の高輝度化を達成することができる。
この場合、前記台座は、上面視して、前方先端側において前方に向かうほど幅が狭くなるように形成されているのが好ましい。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記点状光源が、前記プリント回路基板に実装される面が発光面に対して略直交するように形成され、前記台座が、前記入光端面と略直交する平面を有し、前記台座の前記平面に前記プリント回路基板が搭載されている。
この場合、前記平面は、その前記入光端面の短手方向位置が、前記入光端面の短手方向における前記傾斜面側の端辺位置と略一致していてもよい。

かかる発明によれば、点状光源の発光面がプリント回路基板の実装平面に略直交するように、点状光源がプリント回路基板に実装されている。また、導光板の台座の平面が導光板の入光端面に略直交するように、導光板が形成されている。このため、台座の平面にプリント基板を配置固定した状態では、点状光源の発光面が導光板の入光端面に略平行に対面する。これにより、点状光源の発光面から出射した光を導光板内に効率的に入光させることができ、照明光の高輝度化を達成することができる。

また、本発明の他の好ましい実施の形態においては、前記プリント回路基板の前記導光板を向く面に、光吸収部材が形成されている。

かかる発明によれば、傾斜部の傾斜面を覆うプリント基板に光吸収部材を形成したことにより、傾斜面から幾分かの光が漏れたとしても、その漏れ光を光吸収部材で吸収させることができる。これにより、照明光の均一性をより一層向上させることができる。

本発明の実施形態に係る面状照明装置の全体構成を模式的に示す断面図である。 同面状照明装置を構成する導光板の要部を示す部分拡大斜視図である。 （ａ）は同面状照明装置を構成するＦＰＣの平面図であり、（ｂ）は同面状照明装置を構成する導光板の要部平面図である。 従来技術の面状照明装置の問題点を説明するための図であり、（ａ）は導光板に傾斜部が形成されていない場合であり、（ｂ）は導光板に傾斜部が形成さている場合である。

以下、本発明の実施形態に係る面状照明装置１０を図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図においては、本発明の理解を容易にするため、各構成要素の形状等は、適宜誇張して示してあり、互いの寸法関係に一致しない部分がある。

面状照明装置１０は、図１に示すように、点状光源としてのＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１が発光した光を面状に出射させるための導光板２１と、ＬＥＤ１１が実装されるプリント回路基板としてのＦＰＣ（Flexible Printed Circuit Board；フレキシブルプリント回路基板）３１と、各構成部材を収納するフレーム４１と、を備えている。

ＬＥＤ１１は、本実施形態では、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とからなる擬似白色ＬＥＤであり、全体として直方体状に形成され一側面に発光面１２を有する所謂サイドビュー型のＬＥＤである。すなわち、ＬＥＤ１１は、ＦＰＣ３１に実装される面（実装面）１３と発光面１２とが略直交している。本実施形態では、３つのＬＥＤ１１が、その発光面１２を導光板２１の後述する入光端面２２に向けた状態で、互いに所定の間隔を置きながら入光端面２２に沿って配置されている（図２参照）。

次に、導光板２１は、透明材料（本実施形態では、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視矩形状に形成されている。導光板２１は、その外表面に、ＬＥＤ１１を配置する側の端面である入光端面２２と、入光端面２２に対向する端面である対向端面２３と、入光端面２２と略直交する一方の主平面である反射平面２４と、反射平面２４に平行に対向する他方の主平面である出射平面２５と、を有している。入光端面２２は、その短手方向（厚さ方向）の寸法が、ＬＥＤ１１の発光面１２の同方向の寸法と同等か、それより僅かに大きく形成されている。なお、本発明において、入光端面２２が対向端面２３を向く方向（導光方向でもある）を「前方」と定義する。

また、導光板２１は、図２に示すように、入光端面２２から前方に形成された入光部２６と、入光部２６に連続して形成され前方に向かうにしたがって厚みが漸減する傾斜部２７と、傾斜部２７の前方に形成され傾斜部２７を導光したＬＥＤ１１からの光を出射平面２５から出射させる出射部２８と、傾斜部２７の出射平面２５側に離散して形成された台座２９（本実施形態では、４つ）と、入光端面２２から後方に突き出るように離散して形成されたツメ部３０（本実施形態では、４つ）と、から構成されている。

入光部２６は、厚さが前方方向に向かって一定で、出射平面２５側の面である上面２６ａが入光端面２２と略直交するように形成されている。なお、入光部２６は、本発明においては本質的なものではなく、光学的な機能の観点からはなくてもよいものである。

傾斜部２７は、前方ほど反射平面２４側に近づくように一定の勾配で傾斜する傾斜面２７ａを入光端面２２の長手方向に沿って出射平面２５側に設けることにより構成されている。なお、本実施形態では、傾斜部２７は、傾斜部の長さが傾斜部の最大厚さ（入光部２６の厚さ、または、入光端面２２の短手方向の寸法に相当）の略１．７８倍になるように形成されている。なお、傾斜部の長さとは、傾斜面２７ａの反射平面２４と平行な前方方向成分の長さである（すなわち、傾斜面２７ａを反射平面２４に投影した前方方向の長さである）。

出射部２８は、厚さが一定の矩形平板状に形成され、反射平面２４側に、例えば複数のドットからなる光路変更パターンが形成されている。光路変更パターンを形成することにより、出射部２８を導光する光の進行方向を変更させて、出射平面２５から光を出射させることができる。なお、出射部２８の反射平面２４側には、反射平面２４から漏れた光を再度導光板２１に戻すために反射シート５１が配置されている。また、出射部２８の出射平面２５側には、出射平面２５から出射する光の指向性を制御するために、拡散シート５２および１対のプリズムシート５３，５４が順次積層して配置されている。

４つの台座２９は、ＦＰＣ３１を固定配置（搭載）するためのものであり、傾斜面２７ａおよび出射平面２５の傾斜面２７ａ近傍部分において、３つのＬＥＤ１１（図２では破線で示す）の前方部分には存在しないように互いに離散して、それぞれ平台状に形成されている。各台座２９は、その平面である上面２９ａが、入光部２６の上面２６ａと略面一に形成されている。また、台座２９は、その上面視形状が、前方先端側において前方に向かうほど幅が狭くなるように形成されている。

ツメ部３０は、台座２９と同様にＦＰＣ３１を固定配置するためのものであり、入光端面２２のＬＥＤ１１が対面する領域の両側から後方に向かって延びる直方体状に形成されている。ツメ部３０は、その出射平面２５側の面である上面３０ａが、入光部２６の上面２６ａおよび台座２９の上面２９ａと略面一となるように形成されている。なお、入光部２６の上面２６ａ、台座２９の上面２９ａ、およびツメ部３０の上面３０ａのうちの一部とＦＰＣ３１とを部分的に接合する場合には、その部分的に接合する面部に接着剤（両面テープ）を配置する凹部を設けるようにしてもよい。

次に、ＦＰＣ３１は、図３（ａ）に示すように、短冊状に形成され、長辺の寸法が導光板２１の入光端面２２の長手方向の寸法と略同一に形成されている。また、ＦＰＣ３１の一方の平面である実装平面３１ａには、発光面１２を実装平面３１ａに対して略直交かつ長辺に対して略平行な状態で３つのＬＥＤ１１が後方側の長辺３１ｂに沿って実装されている。

ＬＥＤ１１が実装されたＦＰＣ３１は、ＬＥＤ１１の発光面１２が導光板２１の入光端面２２の所定位置（隣接するツメ部３０，３０の間）に対向するように位置合わせしながら導光板２１上に接着固定される。この際、台座２９、入光部２６、およびツメ部３０のそれぞれの上面２９ａ，２６ａ，３０ａがＦＰＣ３１の実装平面３１ａとの接合面（接触面）となる（後述する図３（ｂ）のハッチング部が相当する）。このようにしてＦＰＣ３１が導光板２１上に固定されることにより、導光板２１対してＬＥＤ１１が位置決め固定される。なお、ＦＰＣ３１は、前述のように、入光部２６の上面２６ａ、台座２９の上面２９ａ、およびツメ部３０の上面３０ａの全面とではなく、そのうちの一部と接合するようにしてもよい。

また、ＦＰＣ３１は、その実装平面（導光板を向く面）３１ａの前方側の長辺３１ｃ側（ＬＥＤ１１の前方側）には、導光板２１（傾斜部２７）からの漏れ光を吸収するための光吸収部材（黒色塗料）３２が塗布されている。光吸収部材３２は、ＦＰＣ３１が導光板２１上に固定された状態で、傾斜面２７ａの少なくとも一部および出射平面２５の傾斜面２７ａ近傍部分が覆われるようにＦＰＣ３１の前方側の長辺３１ｃに沿って短冊状に形成されている（図３（ａ）中、破線によるハッチング処理が施された部分に光吸収部材３２が塗布されている）。なお、光吸収部材３２は、その平面形状および大きさは特に限定されないが、前方方向の長さが傾斜部の最大厚さよりも大きく、かつ、傾斜面２７ａと出射平面２５との境界を跨ぐように形成されているのが好ましい。

次に、フレーム４１は、本実施形態では、白色樹脂を用いて枠状に形成され、ＬＥＤ１１や導光板２１などの各構成部材を一体に収納している。

以上のように面状照明装置１０を構成することにより、ＬＥＤ１１が発光した光を、導光板２１の入光部２６および傾斜部２７を介して出射部２８に導き、出射部２８の出射平面２５側から面状の光として出射させることができる。

次に、本発明の実施形態に係る面状照明装置１０特有の作用・効果について説明する。

面状照明装置１０は、導光板２１の入光端面２２寄りに形成された傾斜部２７の傾斜面２７ａのうちＬＥＤ１１の前方部分を除く領域に、ＦＰＣ３１を固定配置するための台座２９が形成されている。このため、ＦＰＣ３１を台座２９に固定した状態では、ＬＥＤ１１の前方部分の傾斜面２７ａとＦＰＣ３１の実装平面３１ａとの間に隙間が形成され、導光板２１内を導波する光がＦＰＣ３１（光吸収部材３２）によって吸収されることが抑制される。これにより、従来技術において発生していたプリント回路基板による光の吸収が抑制され、照明光の高輝度化を達成することができる。

なお、ＬＥＤ１１が発光した光は、図３（ｂ）にＡ部として示すように、導光板２１内を前方に向かって末広がり状に進行する。そこで、本実施形態では、台座２９は、上面視して、前方先端側において前方に向かうほど幅が狭くなるように形成することにより、隣接する台座２９との間隔が前方に向かうほど広くしている。これにより、台座２９の上面２９ａの面積を極力大きくして、ＦＰＣ３１と導光板２１との接着強度を向上させている。

また、面状照明装置１０は、ＬＥＤ１１の発光面１２がＦＰＣ３１の実装平面３１ａに略直交するように、ＬＥＤ１１がＦＰＣ３１に実装されている。また、導光板２１には、ＦＰＣ３１を固定配置するための台座２９が、その主平面２９ａが導光板２１の入光端面２２と略直交するように形成されている。このため、台座２９の主平面２９ａにＦＰＣ３１を配置固定した状態では、ＬＥＤ１１の発光面１２が導光板２１の入光端面２２に略平行に対面する。これにより、ＬＥＤ１１の発光面１２から出射した光を導光板２１内に漏れ光を発生させることなく効率的に入光させることができ、照明光のより一層の高輝度化を達成することができる。

また、面状照明装置１０は、導光板２１の傾斜面２７ａの少なくとも一部および出射平面２５の傾斜面２７ａ近傍部分を覆うように光吸収部材３２が配置されている。これにより、傾斜部２７から幾分かの光が漏れたとしても、その漏れ光を光吸収部材３２で吸収させることができる。これにより、照明光の均一性をより一層向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、上記実施形態では、台座２９が、その先端が出射平面２５の傾斜面２７ａ近傍部分におよぶ大きさに形成されているが、これに限定されない。台座２９の前方先端部は必ずしも出射平面２５に及ぶ必要はなく、傾斜面２７ａのみに台座２９が形成されている構成であってもよい。

また、上記実施形態では、導光板２１の出射平面２５側にＦＰＣ３１に形成された光吸収部材を配置したが、これに限定されない。照明光の均一性を優先する場合には光吸収部材を設けるのが好ましいが、例えば照明光の輝度の大きさを優先する場合には、光吸収部材に代えて光反射部材を配置してもよい。また、光吸収部材を設ける場合にも、必ずしもＦＰＣ３１に形成したものを用いる必要はなく、例えば拡散性を有するフィルムに形成したものを用いてもよい。

また、上記実施形態では、傾斜部２７の傾斜面２７ａの勾配を一定としたが、これに限定されない。例えば、傾斜部２７の傾斜面２７ａの勾配が導光方向前方に向かって連続的に変化するものであってもよい。

１０ 面状照明装置
１１ ＬＥＤ
１２ 発光面
２１ 導光板
２２ 入光端面
２３ 対向端面
２４ 反射平面
２５ 出射平面
２６ 入光部
２７ 傾斜部
２７ａ 傾斜面
２８ 出射部
２９ 台座
２９ａ 上面
３０ ツメ部
３１ ＦＰＣ
３２ 光吸収部材
４１ フレーム
５１ 反射シート
５２ 拡散シート
５３，５４ プリズムシート

Claims (6)

1. プリント回路基板に実装される点状光源と、
   前記点状光源が配置される入光端面、および前記入光端面から入光した前記点状光源からの光を面状に出射する出射部を有する導光板と、を備え、
   前記導光板には、前記入光端面と前記出射部との間に前記出射部側に向かうほど厚さが漸減する傾斜部が形成されており、
   前記傾斜部の傾斜面には、前記点状光源の前方部分を除く領域に、前記プリント回路基板を配置するための台座が一体に形成され、
   前記台座は、前記入光端面の短手方向における前記傾斜面側の端辺位置から、前記入光端面の短手方向に突出しないように形成されている面状照明装置。
2. プリント回路基板に実装される点状光源と、
   前記点状光源が配置される入光端面、および前記入光端面から入光した前記点状光源からの光を面状に出射する出射部を有する導光板と、を備え、
   前記導光板には、前記入光端面と前記出射部との間に前記出射部側に向かうほど厚さが漸減する傾斜部が形成されており、
   前記傾斜部の傾斜面には、前記点状光源の前方部分を除く領域に、前記プリント回路基板を配置するための台座が一体に形成され、
   前記台座は、その前方先端部が前記出射部に及ぶように形成されている面状照明装置。
3. 前記台座は、上面視して、前方先端側において前方に向かうほど幅が狭くなるように形成されている請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 前記光源が、前記プリント回路基板に実装される面が発光面に対して略直交するように形成され、
   前記台座が、前記入光端面と略直交する平面を有し、
   前記台座の前記平面に前記プリント回路基板が搭載されている請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。
5. 前記平面は、その前記入光端面の短手方向位置が、前記入光端面の短手方向における前記傾斜面側の端辺位置と略一致している請求項４に記載の面状照明装置。
6. 前記プリント回路基板の前記導光板を向く面に、光吸収部材が形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載の面状照明装置。

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