JP6321697B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状照明装置に関するものである。

液晶表示装置における液晶表示パネルのバックライトとして、面状照明装置が使用されている。特に、ＬＥＤ等の発光素子である光源と導光板とを組み合わせたサイドライト式の面状照明装置は、携帯電話等の小型携帯情報機器などに広く使用されている（たとえば特許文献１）。

このような面状照明装置は、光出射の有効エリアを規定する額縁状の遮光部材を備えている。面状照明装置に対しては、小型化やデザイン性の向上等のために、遮光部材の幅を狭くするという、狭額縁化に対する要求がある。たとえば、特許文献２には、導光板の入光側（光源が配置される側）と直交する２辺において狭額縁化を実現する面状照明装置が開示されている。この面状照明装置では、配線基板が導光板の入光側の主面を覆うように延伸しており、かつこの配線基板に光学シートの端部が乗り上げた構造を有している。

特開２００４−３５４７２７号公報 特開２０１３−１７１７２３号公報

近年、導光板の入光側と直交する２辺においてだけでなく、入光側における狭額縁化の要求が高まってきている。しかしながら、特許文献２に開示される面状照明装置のように、光源の配線基板に光学シートの端部が乗り上げた構造を有する面状照明装置において入光側の狭額縁化を行うと、入光側の光出射領域において出射光の輝度分布が不安定になるという問題があることを本発明者らは発見した。ここで、出射光の輝度分布が不安定になるとは、或る面状照明装置の入光側の光出射領域において出射光の輝度分布にむらが生じたり、異なる面状照明装置の間で出射光の輝度分布が異なったりすることを意味する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、狭額縁化がされているとともに、出射光の輝度分布の不安定性が抑制されている面状照明装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、複数の光源と、前記複数の光源から出射された光が入光される入光端面と、前記入光端面と交差し、かつ互いに対向する２つの主表面とを有し、前記入光された光を前記入光端面と垂直な導光方向に導光するとともに、前記２つの主表面の少なくともいずれか一方から前記入光された光を出射する導光板と、前記導光板の光を出射する主表面の前記入光端面側を覆うように延伸し、前記複数の光源と電気的に接続された配線パターンを有する配線基板と、前記導光板の前記光を出射する主表面に垂直な方向に配置され、かつその一方の端部が前記配線基板に乗り上げている光拡散シートと、前記導光板の前記光を出射する主表面に垂直な方向に前記光拡散シートを覆うように配置される固定部材と、前記導光板の前記光を出射する主表面に垂直な方向において前記光拡散シートと前記遮光部材との間に配置された光学シートと、を備え、前記光拡散シートには、前記一方の端部から切れ込みが形成されていて、前記切れ込みは、前記光拡散シートが前記固定部材で覆われている範囲内で、該光拡散シートが前記配線基板に乗り上げている領域よりも前記導光方向に延伸していることを特徴とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、前記切れ込みは、平面視で前記複数の光源の間の領域に位置するように形成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、前記切れ込みは、幅のない切れ込みであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、前記切れ込みは、楔型の切れ込みであることを特徴とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、前記光拡散シートには、前記導光板の入光端面側における前記光学シートの端部近傍の位置に、前記光学シートの端部に沿ってミシン目が形成されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、前記導光板は、前記入光端面側に、導光方向に向かって厚みが薄くなるように傾斜領域が形成され、前記光拡散シートの一方の端部が前記傾斜領域上に配置されていることを特徴とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、前記固定部材は、遮光性を有する遮光部材であることを特徴とする。

本発明によれば、導光板の入光端面近傍に発生する輝度むらを抑制することができる。

図１は、実施形態に係る面状照明装置の平面図である。 図２は、図１の一部領域の拡大図である。 図３は、図２のＡ−Ａ線断面およびＢ−Ｂ線断面を示す図である。 図４は、輝度分布の不安定性について説明する図である。 図５は、光拡散シートの切れ込みの形態の他の例を説明する図である。 図６は、光拡散シートの切れ込みの形態のさらに他の例を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明に係る面状照明装置の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。

図１は、実施形態に係る面状照明装置の平面図である。図２は、図１の領域Ｓ１の拡大図である。図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面を示す図であり、図３（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面を示す図である。なお、図２では、説明のために領域Ｓ１で後述する遮光部材の図示を省略している。以下、図１〜図３を参照して面状照明装置１００について説明する。

面状照明装置１００は、平面視で長方形の形状を有しており、複数の光源１と、導光板２と、配線基板３と、光拡散シート４と、固定部材としての遮光部材５と、光学シート６と、反射シート７と、フレーム８と、両面テープ９とを備えている。

各光源１は、点状光源であるたとえば白色のＬＥＤであり、光を出射する。
導光板２は、各光源１が出射する光に対して透光性を有する材料（たとえば樹脂）からなる。導光板２は、入光端面２ａと、２つの主表面２ｂ、２ｃとを有している。入光端面２ａは、複数の光源１が、その発光面が入光端面２ａと対向するように、互いに離間して、たとえば等間隔で配置される。そして、入光端面２ａには各光源１から出射された光が入光される。入光端面２ａと、入光端面と交差（本実施形態では直交）し、かつ互いに対向する２つの主表面２ｂ、２ｃとを有している。導光板２は、入光端面２ａから入光された光を入光端面２ａと垂直な導光方向に導光するとともに、２つの主表面２ｂ、２ｃの少なくともいずれか一方から光を出射する。なお、本実施形態では、主表面２ｂが光出射面となる。また、２つの主表面２ｂ、２ｃは、入光端面２ａ側で、導光板２の厚さが導光方向に向かって徐々に薄くなるように主表面２ｂに傾斜領域２ｂａが形成されている。また、傾斜領域２ｂａが形成されている領域以外では、主表面２ｂ、２ｃは互いに略平行であり、導光板２の厚さは略一定である。なお、導光板２は、必ずしも傾斜領域２ｂａが設ける必要はなく、例えば、入光端面２ａから入光端面２ａに対向する端面まで厚さが略一定であってもよい。

配線基板３は、複数の光源１と電気的に接続された配線パターンを有しており、各光源１に電力の供給を行うものである。図２、３に示すように、配線基板３は、導光板２の光を出射する主表面２ｂの入光端面２ａ側を覆うように導光方向に延伸している。したがって、配線基板３は、主表面２ｂ（厚さが略一定の部分）よりも前方（図示上方）に配置されている。なお、図示の例では、配線基板３は一平面上に配置されているが、例えば、傾斜領域２ｂａを覆う部分を傾斜領域２ｂａに沿うように配置（全体としてへの字状に折り曲げて配置）させてもよい。

光拡散シート４は、各光源１が出射する光を拡散する材料（たとえば樹脂）で構成されており、導光板２の主表面２ｂから出射された光を拡散する。光拡散シート４は、主表面２ｂに垂直な方向（図３における方向Ｄ１）に配置され、かつその一方の端部４ａから所定の幅の領域が配線基板３に乗り上げている。また、光拡散シート４は、一方の端部４ａ側が遮光部材５で覆われている。光拡散シート４において、光拡散シート４が配線基板３に乗り上げている領域を領域４ｂとする。

固定部材としての遮光部材５は、面状照明装置１００を構成する各部材を一体化（固定）する機能を有し、面状照明装置１００を液晶表示パネルのバックライトとして使用する場合には、必要に応じて面状照明装置１００と液晶表示パネルとを一体化する機能を有している。また、遮光部材５（固定部材の一形態）は、各光源１が出射する光を遮光する材料で構成され遮光機能を有している。遮光部材５は、額縁状の形状を有しており、導光板２の光を出射する主表面２ｂに垂直な方向Ｄ１に、光拡散シート４の周辺領域を覆うように配置される。遮光部材５は、主表面２ｂの有効エリアＡを規定する。ここで、有効エリアＡとは、導光板２の側端面での光の反射等の影響を受けて出射光の均一性が低下する等、導光板２の主表面２ｂの端縁部近傍に、不可避的に生じてしまう「非有効エリア」を除いたエリアである。
固定部材としての遮光部材５は、入光側においては、導光方向の後方からフレーム８、配線基板３（の、光拡散シート４が乗り上げていない後方領域）、光拡散シート４（の配線基板３に乗り上げている領域４ｂ）、及び光学シート６（の入光側の端部）に貼り付けられ、各部材を一体化している。
なお、遮光部材５は、額縁状の形状に限定されず、例えば、入光側に配置される部材の固定や入光側の有効エリアＡの規定を主な機能として短冊状に形成してもよい。また、遮光部材５に代えて、固定部材を、遮光機能や有効エリアＡの規定機能を有さず固定機能を主として備えるように、例えば、光透過性を有する両面テープ（固定部材の他の形態）で構成してもよい。

光学シート６は、主表面２ｂに垂直な方向Ｄ１において光拡散シート４と遮光部材５との間に配置されている。なお、光学シート６の周辺領域もまた、遮光部材５で覆われ、遮光部材５に固定されている。この光学シート６は、導光板２の主表面２ｂから出射されかつ光拡散シート４により拡散された光の配向性を制御する機能を有する。光学シート６はたとえばプリズムシートである。本実施形態では光学シート６として２枚のプリズムシートを一体化したものを用いているが、光学シート６は別体の２枚のプリズムシートが積層されて構成されたものでもよい。

反射シート７は、導光板２の主表面２ｃに設けられている。反射シート７は、各光源１から出射され導光板２内部から主表面２ｃに到達した光を導光板２内部へと反射する機能を有する。これにより、本実施形態の導光板２では、主表面２ｂのみが光の出射面となる。これにより、主表面２ｃ側から出射されるはずの光も主表面２ｂの表面から出射されることとなり、各光源１から出射される光の照明光としての利用効率を高めることができる。

フレーム８は、たとえば樹脂材料からなる枠状の部材であり、面状照明装置１００を構成する各要素を枠内に収容および／または支持するものである。各要素はたとえば両面テープにてフレーム８に固定され、支持される。

両面テープ９は、配線基板３を、導光板２の主表面２ｂの傾斜領域２ｂａおよびフレーム８に固定するためのものであり、図２に示すように複数の光源１の間の領域Ｓ２に位置している。より正確には、複数の光源１の間の、導光方向前方の領域Ｓ２に位置している。なお、配線基板３を導光板２やフレーム８に固定する手段としては、例えば、両面テープ９に代えて接着剤を用いてもよい。

ここで、図２、３に示すように、光拡散シート４には、導光板２の入光端面２ａ側における光拡散シート４の端部４ａから、複数の切れ込み４ｃが形成されている。切れ込み４ｃは、少なくとも領域４ｂに形成されており、本実施形態では領域４ｂよりも導光方向に延伸している。ただし、各切れ込み４ｃは、光拡散シート４が遮光部材５で覆われている範囲内で延伸しており、有効エリアＡにははみ出さないようになっている。

また、各切れ込み４ｃは、平面視で、複数の光源１の間の領域Ｓ２に位置するように形成されている。

このように、光拡散シート４に切れ込み４ｃが形成されていることにより、光拡散シート４の腰が弱くなり曲がりやすくなる。その結果、光拡散シート４が配線基板３に乗り上げるように曲がっている構造が保持され易くなり、遮光部材５の浮き上がりが抑制または防止されるので、主表面２ｂからの出射光の輝度分布の不安定性が抑制される。

以下、具体的に説明する。
光拡散シート４が配線基板３に乗り上げるように曲がっている構造を採用した面状照明装置１００において、狭額縁化を実現するために、図３（ａ）に示す、光拡散シート４が曲がっている部分の間の長さＬ１が短くされている。

しかしながら、光拡散シート４を曲げると、光拡散シート４が有する弾性のために、光拡散シート４が平面状に戻ろうとするように作用する内部応力が発生する。長さＬ１が短い場合、光拡散シート４が大きく変形するので、この内部応力は大きくなる。

その結果、面状照明装置１００と同様の手法で狭額縁化を実現しつつも、切れ込み４ｃが形成されていない光拡散シート４Ａを用いた面状照明装置１００Ａにおいては、たとえば図４（ａ）に示すように、光拡散シート４の曲がっている部分が、端部４ａとは反対側で導光板２の主表面２ｂから浮き上がる場合がある。この場合、曲がっている部分の間の長さが長さＬ１より大きい長さＬ２となって、遮光部材５で覆われていた光学シート６の端部も浮き上がり、遮光部材５を押し上げる場合がある。この場合、光拡散シート４の浮き上がりが無ければ遮光部材５で遮光されるべき光Ｌが漏洩して、光学シート６から出射してしまうこととなる。

このような漏洩した光Ｌは、面状照明装置１００Ａの入光側の有効エリアにおいて出射光の輝度分布にむらが生じたり、異なる面状照明装置の間で出射光の輝度分布が異なったりする原因となるので、出射光の輝度分布の不安定性を生じさせる。この不安定性は、面状照明装置の薄型化の要求に伴って導光板２の入光端面２ａの厚みと有効エリアＡの厚みの差が大きくなるほど顕著になる傾向にある。

また、切れ込み４ｃが形成されていない光拡散シート４を用いた面状照明装置１００Ａにおいては、たとえば図４（ｂ）に示すように、光拡散シート４の配線基板３に乗り上げている領域４ｂが配線基板３から浮き上がる場合がある。この場合、領域４ｂが遮光部材５を押し上げてしまい、遮光部材５に固定されている光学シート６の端部も浮き上がってしまう場合がある。この場合、領域４ｂの浮き上がりが無ければ遮光部材５で遮光されるべき光Ｌが漏洩して、光学シート６から出射してしまうこととなる。
このような漏洩した光Ｌも、面状照明装置１００Ａの出射光の輝度分布の不安定性を生じさせる。

これに対して、上述したように、面状照明装置１００では、光拡散シート４に切れ込み４ｃが形成されていることにより、遮光部材５の浮き上がりが抑制または防止されるので、光Ｌが遮光部材５で遮光される。その結果、本実施形態に係る面状照明装置１００では、主表面２ｂからの出射光の輝度分布の不安定性が抑制または防止される。

なお、切れ込み４ｃの長さについては、領域４ｂよりも導光方向に延伸する長さであれば、光拡散シート４の腰を弱くする上で好ましいが、少なくとも領域４ｂに形成されていればよい。ただし、本発明はこれに限定されない。また、切れ込み４ｃは、光拡散シート４が遮光部材５で覆われている範囲内で延伸していれば、主表面２ｂから有効エリアＡへと出射される光が確実に光拡散シート４を通過するので、所望の光拡散を得ることができ、好ましい。また、同様に、切れ込み４ｃが、平面視で、複数の光源１の間の領域Ｓ２に位置するように形成されていれば、各光源１から出射され、導光板２の主表面２ｂから有効エリアＡへと出射される光が確実に光拡散シート４を通過するので（言い換えれば、切れ込み４ｃに入射する光を抑制できるので）、所望の光拡散を得ることができ、好ましい。

なお、切れ込みの形状は図２に示すものに限られない。たとえば、図５（ａ）に示す光拡散シート４Ｂのように、その端部４Ｂａ（光拡散シート４の端部４ａに対応）から形成された切れ込み４Ｂｃが、幅が狭いものであってもよい。また、図５（ｂ）に示す光拡散シート４Ｃのように、その端部４Ｃａ（光拡散シート４の端部４ａに対応）から形成された切れ込み４Ｃｃが実質的に幅のない切れ込みでもよい。特に、図５（ｂ）のような幅のない切れ込み４Ｃｃであれば、切れ込み４Ｃｃからは光が漏洩しにくいので、平面視で光源１の前に形成されていてもよい。ただし、拡散シート４の切れ込み４ｃの幅が広いほど、腰が弱くなるとともに、遮光部材５と配線基板３の接着面積が増加するので、接着強度の面からも好ましい。

また、図６に示す光拡散シート４Ｄのように、その端部４Ｄａ（光拡散シート４の端部４ａに対応）から形成された切れ込み４Ｄｃが、楔型でもよい。この場合、切れ込み４Ｄｃの楔型の形状が、光源１から出射して導光板２の入光端面２ａに入射し、導光板２の幅方向に広がりながら導光する光と重ならない形状としておくことが好ましい。これにより、光が切れ込み４Ｄｃから漏洩せず、光源１から出射した光を有効に利用できる。

なお、上記実施形態において、光拡散シート４は、導光板２の入光端面２ａ側における光学シート６の端部６ａ近傍の位置（図３（ｂ）に示す位置Ｐ）に、光学シート６の端部６ａに沿って（すなわち紙面と垂直方向に）ミシン目が形成されていてもよい。これにより、光拡散シート４はより曲がりやすくなる。

また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ 光源
２ 導光板
２ａ 入光端面
２ｂ、２ｃ 主表面
２ｂａ 傾斜領域
３ 配線基板
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ 光拡散シート
４ａ、４Ｂａ、４Ｃａ、４Ｄａ 端部
４ｃ、４Ｂｃ、４Ｃｃ、４Ｄｃ 切れ込み
４ｂ 領域
５ 遮光部材（固定部材）
６ 光学シート
６ａ 端部
７ 反射シート
８ フレーム
９ 両面テープ
１００、１００Ａ 面状照明装置
Ａ 有効エリア
Ｄ１ 方向
Ｌ 光
Ｓ１、Ｓ２ 領域

Claims (7)

1. 複数の光源と、
   前記複数の光源から出射された光が入光される入光端面と、前記入光端面と交差し、かつ互いに対向する２つの主表面とを有し、前記入光された光を前記入光端面と垂直な導光方向に導光するとともに、前記２つの主表面の少なくともいずれか一方から前記入光された光を出射する導光板と、
   前記導光板の光を出射する主表面の前記入光端面側を覆うように延伸し、前記複数の光源と電気的に接続された配線パターンを有する配線基板と、
   前記導光板の前記光を出射する主表面に垂直な方向に配置され、かつその一方の端部が前記配線基板に乗り上げている光拡散シートと、
   前記導光板の前記光を出射する主表面に垂直な方向に前記光拡散シートを覆うように配置される固定部材と、
   前記導光板の前記光を出射する主表面に垂直な方向において前記光拡散シートと前記固定部材との間に配置された光学シートと、
   を備え、
   前記光拡散シートには、前記一方の端部から切れ込みが形成されていて、
   前記切れ込みは、前記光拡散シートが前記固定部材で覆われている範囲内で、該光拡散シートが前記配線基板に乗り上げている領域よりも前記導光方向に延伸していることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記切れ込みは、平面視で前記複数の光源の間の領域に位置するよう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. 前記切れ込みは、幅のない切れ込みであ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. 前記切れ込みは、楔型の切れ込みであ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。
5. 前記光拡散シートには、前記導光板の入光端面側における前記光学シートの端部近傍の位置に、前記光学シートの端部に沿ってミシン目が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の面状照明装置。
6. 前記導光板は、前記入光端面側に、導光方向に向かって厚みが薄くなるように傾斜領域が形成され、
   前記光拡散シートの一方の端部が前記傾斜領域上に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の面状照明装置。
7. 前記固定部材は、遮光性を有する遮光部材であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の面状照明装置。

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