JP5743692B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状照明装置に関し、詳しくは、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。このような面状照明装置では、導光板の入光端面付近に、各ＬＥＤの前方の明部と隣接するＬＥＤの間の暗部からなる輝度むらが発生することが知られている。従来、このような輝度むらを解消するために、入光端面に光を拡散するための入光プリズムを形成した面状照明装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−４２５３４号公報

近年、ＬＥＤの高出力化に伴い、面状照明装置では、導光板の入光端面に配置するＬＥＤの個数を減らす傾向にあり、この場合、隣接するＬＥＤ間の距離が長くなるため、導光板の入光端面付近に暗部が発生し易くなる。しかしながら、このような暗部を解消するために、入光プリズムの形状を調整して暗部方向（ＬＥＤの斜め前方方向）に多くの光を進行させるようにすると、次のような新たな問題が生じるおそれがある。

ここで、図４は、導光板１１０と、導光板１１０の入光端面１０２に配置された２個のＬＥＤ１０１ａ、１０１ｂとを備える面状照明装置１００を示す上面図であり、入光端面１０２には、入光プリズム（図示は省略する）が形成されている。面状照明装置１００において、特に、隣接するＬＥＤ１０１ａ、１０１ｂ間の距離ｐが長い場合、各ＬＥＤ１０１ａ、１０１ｂから、隣接するＬＥＤとの間の暗部となり易い領域（Ａ部）の方向に十分多くの光を進行させるためには、光を広角に拡散するように入光プリズムの形状を調整する必要がある。その結果、例えばＬＥＤ１０１ａから出射し、入光プリズムにより拡散されて導光板１１０中を進行する光には、Ａ部領域に到達してそこから出射する光（Ｍ）だけではなく、Ａ部領域を通過して、隣接するＬＥＤ１０１ｂの前方の領域（Ｂ部）にまで到達し、そこから出射する光（Ｍ’）も多く含まれることになる。そして、Ｂ部領域は、ＬＥＤ１０１ｂからの出射光により元々明部となり易い領域であるため、ＬＥＤ１０１ａからの光によってＢ部領域の明るさが助長され、所謂ホットスポットが形成される結果、かえって輝度むらが増大するといった問題が生ずる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、導光板の入光端面付近の輝度の均一性を向上させた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。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）点状光源と、該点状光源が配置される入光端面及び該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面を有する導光板とを備え、前記入光端面の隣接する前記点状光源間に、前方に向かうほど間隔が狭くなるように傾斜した一対の傾斜面を有しており、前記点状光源は、フレキシブルプリント回路基板上に実装され、前記導光板には、前記入光端面の、前記点状光源と前記傾斜面との間に、前記フレキシブルプリント回路基板を固定するための爪部が前記入光端面から後方に突き出るように形成され、前記導光板は、前記入光端面側から前方に向かって厚さが漸減する傾斜部をさらに有し、前記傾斜部の傾斜面側には、前記点状光源の前方部分を除く領域に、前記フレキシブルプリント回路基板を固定するための台座が形成されていることを特徴とする面状照明装置（請求項１）。

本項に記載の面状照明装置によれば、点状光源から入光端面を通じて導光板に入光した光のうち、隣接する点状光源の前方領域方向に向かう光を、一対の傾斜面のいずれか一方により反射して前方に向けることにより、隣接する点状光源との間の領域（暗部になり易い領域）に十分多くの光を供給するとともに、隣接する点状光源の前方の領域（明部になり易い領域）に到達する光を遮断して明部を助長することを防止し、導光板の出射部の入光端面付近の輝度の均一性を向上させることが可能となる。

また、本項に記載の面状照明装置によれば、点状光源が実装されたフレキシブルプリント回路基板を、導光板の主面に密着固定することにより、点状光源を導光板に対して容易かつ高精度に位置決めすることができる。

また、本項に記載の面状照明装置によれば、点状光源が実装されたフレキシブルプリント回路基板を導光板に密着固定する際に、フレキシブルプリント回路基板を爪部にも密着固定することにより、点状光源の近傍におけるフレキシブルプリント回路基板と導光板との固着面積が増え、導光板と点状光源との位置決め固定を安定化させることができる。これにより、導光板の出射部の入光端面付近の輝度の均一性を、長期にわたって安定的に維持することができる。

尚、入光端面の隣接する点状光源間に一対の傾斜部を設けた本発明に係る面状照明装置では、隣接する点状光源間の距離が長いほど、点状光源と傾斜面との間に爪部を形成する十分な間隔を確保することが容易になるため、本項に記載の面状照明装置は、例えば、高出力のＬＥＤを点状光源として用いた場合のように、複数の点状光源を入光端面に沿って比較的長い間隔をおいて配置した構成に対して、好適に適用にされるものである。

また、本項に記載の面状照明装置によれば、点状光源が実装されたフレキシブルプリント回路基板を導光板に密着固定する際に、フレキシブルプリント回路基板を台座にも密着固定することにより、点状光源の近傍におけるフレキシブルプリント回路基板と導光板との固着面積が増え、導光板と点状光源との位置決め固定を安定化させることができる。これにより、導光板の出射部の入光端面付近の輝度の均一性を、長期にわたって安定的に維持することができる。この際、フレキシブルプリント回路基板を台座に固定した状態において、点状光源の前方部分の傾斜面とフレキシブルプリント回路基板との間に隙間が形成されることにより、フレキシブルプリント回路基板による直接的な光の吸収が抑制された状態で、点状光源から出射された光を、傾斜部を介して出射部に効率的に導くことができる。

また、本項に記載の面状照明装置において、好ましくは、前記点状光源は、前記フレキシブル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、前記台座は、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フレキシブルプリント回路基板が搭載されるものである。
これによって、フレキシブルプリント回路基板を台座の平面に固定した状態において、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とにより、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。

（２）（１）項に記載の面状照明装置において、前記爪部は、直方体状に形成されていることを特徴とする面状照明装置（請求項２）。

（３）（１）または（２）項に記載の面状照明装置において、前記台座は、前記点状光源を介して隣接する２つの前記台座の間隔が、前方に向かうほど広くなる形状に形成されることを特徴とする面状照明装置（請求項３）。

（４）（１）〜（３）項に記載の面状照明装置において、隣接する前記点状光源の間隔が１３ｍｍ以上であることを特徴とする面状照明装置（請求項４）。

本発明によれば、以上のような構成により、点状光源と、点状光源が配置される入光端面及び入光端面から入光した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たサイドライト方式の面状照明装置において、導光板の入光端面付近の輝度の均一性を向上させることが可能となる。また、本発明は、点状光源として高出力のＬＥＤを用い、複数のＬＥＤを導光板の入光端面に沿って比較的長い間隔をおいて配置した面状照明装置において、その導光板の入光端面付近の輝度の均一性を向上させる上で、特に有利なものである。

本発明の参考例における面状照明装置の要部を示す上面図である。 本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を示す斜視図である。 本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を示す上面図であり、（ａ）はＦＰＣの上面図、（ｂ）は導光板の上面図である。 従来の面状照明装置の一例を示す上面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の参考例における面状照明装置１０の要部を示す上面図である。
面状照明装置１０は、点状光源としてのＬＥＤ１１ａ、１１ｂと、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが発光した光を面状に出射させるための導光板２１とを備えている。導光板２１は、透明材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視略矩形状に形成されており、その一側端面を入光端面２２とし、入光端面２２と略直交する一方の主面を出射面２５、出射面２５に対向する他方の主面を反射面（図示は省略する）とするものである。

ＬＥＤ１１ａ、１１ｂは、比較的高出力の擬似白色ＬＥＤからなり、その発光面１２を導光板２１の入光端面２２に向けた状態で、互いに所定の間隔ｐをおいて入光端面２２に沿って配置されている。面状照明装置１０において、所定の間隔ｐは、１３ｍｍ以上に設定される。

ここで、以下の説明において、導光板２１の入光端面２２（及び、後述する導光板３１の入光端面３２）から対向する側端面（図示は省略する）に向かう方向（図１において、紙面下方から上方に向かう方向）、言い換えれば、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの発光面１２が向く方向を「前方」と定義する。

面状照明装置１０において、入光端面２２は、隣接するＬＥＤ間（ＬＥＤ１１ａとＬＥＤ１１ｂとの間）に、前方に向かうほど間隔が狭くなるように傾斜した一対の傾斜面２３ａ、２４ａを有しており、これによって、入光端面２２に、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが対向する平坦部に対して谷状に窪んだ凹部が形成される。この際、傾斜面２３ａ、２４ａの傾斜角度θは、例えば、１００°〜１６０°とすることが好ましい。但し、この場合、傾斜角度は、図１に示すように、上記平坦部と傾斜面２３ａ、２４ａとのなす角のうち鈍角の方をいう。

また、図示は省略するが、面状照明装置１０において、入光端面２２の少なくともＬＥＤ１１ａ、１１ｂの発光面１２と対向する箇所には、発光面１２から出射された光を、出射面２５と平行な平面内において広角に拡散しつつ導光板２１内に入光させるための入光プリズムが形成されている。

面状照明装置１０では、例えばＬＥＤ１１ａから出射し、入光プリズムにより拡散されて、導光板２１中を、隣接するＬＥＤ１１ｂ側に斜め前方に進行する光Ｌは、傾斜面２３ａで反射されて、より前方を向くように光路が変換されることになる。これによって、ＬＥＤ１１ａから出射された光がＬＥＤ１１ｂの前方領域（Ｂ部）に到達することが防止され、明部になり易いＢ部領域の明るさが助長されることが防止されるとともに、ＬＥＤ１１ａとＬＥＤ１１ｂとの間の暗部になり易い領域（Ａ部）に十分多くの光が供給されることにより、入光端面２２付近の輝度の均一性が向上するものである。

尚、傾斜面２４ａが、ＬＥＤ１１ｂからの出射光に対して同様の作用効果を有することは、言うまでもない。また、面状照明装置１０では、入光端面２２の、ＬＥＤ１１ａのＬＥＤ１１ｂ側とは反対側（隣接するＬＥＤが存在しない）の側方にも、傾斜面２４ａと同様の傾斜面２３ｂが形成され、ＬＥＤ１１ｂのＬＥＤ１１ａ側とは反対側（隣接するＬＥＤが存在しない）の側方にも、傾斜面２３ａと同様の傾斜面２４ｂが形成されている。この構成は、入光端面２２付近の輝度の均一性を向上させる上で、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂに対する輝度分布の対称性を保つ点で、好ましいものである。

また、面状照明装置１０では、導光板２１の入光端面２２に入光プリズムが形成されるものとしたが、面状照明装置１０は、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの発光面１２からの出射光が、出射面２５と平行な平面内において広角に拡散しつつ導光板２１内に入光するものであれば、その配光特性を実現するための具体的構成によるものではない。例えば、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂ自体が、任意の適切な内部機構により上記のような配光特性を備えるものであってもよく、あるいは、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの発光面１２と導光板２２の入光端面２２との間に導光板２２とは別体のプリズム部材を備えるものであってもよい。

次に、図２及び図３を参照して本発明の一実施形態における面状照明装置３０について説明する。面状照明装置３０は、点状光源としてのＬＥＤ１１ａ、１１ｂと、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが発光した光を面状に出射させるための導光板３１とを備えている。導光板３１は、透明材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視略矩形状に形成されており、その一側端面を入光端面３２、入光端面３２と略直交する一方の主面を出射面３５、出射面３５に対向する他方の主面を反射面４５とするものである。

ＬＥＤ１１ａ、１１ｂは、その発光面１２を導光板２１の入光端面３２に向けた状態で、所定の間隔を置いて入光端面３２に沿って配置されている。また、面状照明装置３０において、入光端面３２は、隣接するＬＥＤ間（ＬＥＤ１１ａとＬＥＤ１１ｂとの間）に、前方に向かうほど間隔が狭くなるように傾斜した一対の傾斜面３３ａ、３４ａを有しており、これによって、入光端面３２に、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが対向する平坦部に対して谷状に窪んだ凹部が形成される。

面状照明装置３０においても、面状照明装置１０と同様に、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂは、比較的高出力の擬似白色ＬＥＤからなるものであってもよく、また、隣接するＬＥＤ１１ａ、１１ｂ間の所定の間隔は、１３ｍｍ以上であってもよい。また、傾斜面３３ａ、３４ａの傾斜角度は、１４０°〜１５０°とであってもよい。さらに、面状照明装置３０においても、入光端面３２の、ＬＥＤ１１ａのＬＥＤ１１ｂ側とは反対側（隣接するＬＥＤが存在しない側）の側方には、傾斜面３４ａと同様の傾斜面３３ｂが形成され、ＬＥＤ１１ｂのＬＥＤ１１ａ側とは反対側（隣接するＬＥＤが存在しない側）の側方には、傾斜面３３ａと同様の傾斜面３４ｂが形成されている。

面状照明装置３０は、以上のような構成をもって、面状照明装置１０と同様の作用効果を奏するものである。

ここで、本実施形態における面状照明装置３０に特有の構成及び作用・効果を説明すれば、次の通りである。面状照明装置３０において、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂは、図３（ａ）に示すように、フレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣという）４１上に実装されている。また、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂは、全体として直方体状に形成され一側面に発光１２を有する所謂サイドビュー型のＬＥＤであり、ＦＰＣ４１上に実装される面（実装面）と発光面１２とが略直交している。

導光板３１は、入光端面２２から前方に形成された入光部３６と、入光部３６の前方に連続して形成され、入光部３６から導光された光を出射面３５から出射させる出射部３８とを備えており、入光部３６は、入光端面３２側から前方に向かって厚さが漸減する傾斜部３７を有している。傾斜部３７は、前方ほど反射面４５に近づくように一定の勾配で傾斜する傾斜面３７ａを、入光端面３２の長手方向に沿って出射面３５側に設けることにより構成されている。出射部３８は、厚さが一定の矩形平板状に形成され、反射面４５側に、例えば複数のドットからなる光路変換パターンが形成されているものであってよい。

そして、傾斜部３７の傾斜面３７ａ側には、ＦＰＣ４１を固定するための４つの台座３９が、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの前方部分には存在しないように互いに離間して、それぞれ平台状に形成されている。その際、各台座３９は、ＬＥＤ１１ａを介して隣接する２つの台座３９の間隔、及び、ＬＥＤ１１ｂを介して隣接する２つの台座３９の間隔が、それぞれ前方に向かうほど広くなる形状に形成されている。

さらに、導光板３１の入光端面２２には、入光端面２２から後方に突き出る爪部４０が導光板３１と一体に形成されている。爪部４０は、台座３９と同様に、ＦＰＣ４１を固定配置するためのものであり、入光端面１１のＬＥＤ１１ａ、１１ｂが対面する箇所の両側、具体的には、ＬＥＤ１１ａと傾斜面３３ａの間、ＬＥＤ１１ａと傾斜面３３ｂの間、ＬＥＤ１１ｂと傾斜面３４ａの間、及び、ＬＥＤ１１ｂと傾斜面３４ｂの間の領域から、後方に向かって延びる直方体状に形成されている。爪部４０は、その上面４０ａが、台座３９の上面３９ａと略同面となるように形成されている。

尚、導光板３１の入光部３６は、入光端面３２側に傾斜面３７ａの入光端面３２側の一辺と連続する平面を有するものであってもよく、その場合、この平面は、台座３９の上面３９ａ、及び、爪部４０の上面４０ａと同面に形成されるものである。

ＦＰＣ４１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３１の入光端面３２の長手方向の寸法と略同一に形成されている。また、ＦＰＣ４１の一方の平面である実装平面４１ａには、発光面１２が実装平面４１ａに対して略直交かつ長辺に対して略平行となるように、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが実装されている。

ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが実装されたＦＰＣ４１は、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの発光面１２が導光板３１の入光端面３２の所定位置（隣接する爪部４０、４０の間）に対向するように位置合わせしながら導光板３１上に密着固定される。この際、台座３９の上面３９ａ及び爪部４０の上面４０ａ（及び、存在する場合には、入光部３６の入光端面側の平面）が、ＦＰＣ４１の実装平面４１ａとの接合面（図３（ｂ）ハッチング部に相当する）となる。ＦＰＣ４１と導光板３１は、任意の適切な接着材または粘着材（例えば、両面テープ）を介して密着固定されるものであってもよく、この際、接合面の一部にこれらの接着材または粘着材を配置する凹部を設け、接合面の一部とＦＰＣ４１の実装平面４１ａとを部分的に接合するものであってもよい。

尚、本実施形態において、ＦＰＣ４１は、その実装平面４１ａの前方の長辺４１ｃ側に、導光板２１（特に、傾斜部３７）からの漏れ光を吸収するための光吸収部材（例えば、黒色塗料）４２が塗布されている。光吸収部材４２は、ＦＰＣ４１が導光板３１上に固定された状態で、傾斜面３７ａの少なくとも一部及び出射面３５の傾斜面３７ａ近傍部分が覆われるように短冊状に形成される（図３（ａ）中、破線によるハッチング部分に相当する）。なお、ＦＰＣ４１には、傾斜部３７からの漏れ光を有効光（照明光）として利用するために、光吸収部材に代えて光反射部材（例えば、白色塗料）を塗布してもよい。

以上のように構成された面状照明装置３０では、傾斜部３７を有する入光部３６を備えることによって、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの厚さ（対応する導光板３１の入光端面３２の厚さ）によらずに、導光板３１の出射部３８の厚さを薄くることができる。

また、面状照明装置３０では、ＦＰＣ４１を台座３９に固定した状態において、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの前方部分の傾斜面３７ａとＦＰＣ４１の実装平面４１ａとの間に隙間が形成されるため、導光板３１内を導光する光がＦＰＣ４１によって直接的に吸収されることが抑制される。

尚、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂが発光した光は、図３（ｂ）にＣ部として示すように、導光板３１内を前方に向かって末広がり状に進行する。面状照明装置３０では、各台座３９を、ＬＥＤ１１ａを介して隣接する２つの台座３９の間隔、及び、ＬＥＤ１１ｂを介して隣接する２つの台座３９の間隔が、それぞれ前方に向かうほど広くなる形状に形成することによって、台座３９の上面３９ａの面積を極力大きくして、ＦＰＣ４１と導光板４１との密着強度を向上させている。

また、面状照明装置３０では、台座３９にＦＰＣ４１を固定することにより、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂの発光面１２が導光板３１の入光端面３２に略平行に対面することになる。これによって、導光板３１の入光部３６が傾斜部３７を有していても、ＦＰＣ４１が導光板３１に密着固定されるように配置しつつ、ＬＥＤ１１ａ、１１ｂから出射した光を導光板３１内に、漏れ光を発生させることなく効率的に入光させ、照明光の一層の高輝度化を達成することができる。

尚、上述した面状照明装置１０、３０において、説明を省略した任意の適切な構成要素、例えば、上述した各構成要素を収納するフレーム、導光板２１、３１の出射面２５、３５側に積層配置される拡散シート、プリズムシート等の光学部材、及び、導光板２１、３１の反射面４５(導光板２１については符号を省略する）側に配置される反射シート等、を備えるものであってもよい。

ここで、面状照明装置３０では、傾斜部３７と爪部４０の両方を備えた面状照明の装置の例について説明したが、本発明の参考例に係る面状照明装置は、傾斜部３７と爪部４０のいずれか一方のみを備えるものであってもよい。さらに、本発明の参考例に係る面状照明装置は、台座３９が設けられていない傾斜部３７を備え、ＦＰＣ４１は、導光板３１の反射面４５に対して密着固定されるものであってもよい。

また、面状照明装置１０、３０は、いずれも点状光源としてＬＥＤ１１ａ、１１ｂを２個備える場合を例として説明したが、本発明に係る面状照明装置は、２個以上の任意の適切な点状光源を備えるものであってもよい。

１０，３０：面状照明装置、１１ａ，１１ｂ：点状光源（ＬＥＤ）、２１，３１：導光板、２２、３２：入光端面、２３ａ，２４ａ，３３ａ，３４ａ：傾斜面

Claims (4)

1. 点状光源と、該点状光源が配置される入光端面及び該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面を有する導光板とを備え、前記入光端面の隣接する前記点状光源間に、前方に向かうほど間隔が狭くなるように傾斜した一対の傾斜面を有しており、
   前記点状光源は、フレキシブルプリント回路基板上に実装され、前記導光板には、前記入光端面の、前記点状光源と前記傾斜面との間に、前記フレキシブルプリント回路基板を固定するための爪部が前記入光端面から後方に突き出るように形成され、
   前記導光板は、前記入光端面側から前方に向かって厚さが漸減する傾斜部をさらに有し、前記傾斜部の傾斜面側には、前記点状光源の前方部分を除く領域に、前記フレキシブルプリント回路基板を固定するための台座が形成されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記爪部は、直方体状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記台座は、前記点状光源を介して隣接する２つの前記台座の間隔が、前方に向かうほど広くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 隣接する前記点状光源の間隔が１３ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の面状照明装置。

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