JP6684751B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、面状照明装置に関する。
従来から、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が実装されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）は導光板に対して両面粘着テープを用いて固定される。この場合、光利用効率を向上させるために、両面粘着テープは、ＬＥＤの前方を除いた領域に配置される。
しかしながら、近年の面状照明装置に対する高輝度化（多灯化）や狭額縁化の要求により、導光板と両面粘着テープとの接着面積が小さくなり、接着強度を十分に確保できない状況になってきている。
そこで、接着強度を確保するために、両面粘着テープよりも接着強度の大きい固定部材を用いることが考えられる。しかしながら、この場合には、組立後に導光板の不良を発見したとしても、導光板のみを取り換えることが容易ではなく、ＬＥＤとともに導光板を廃棄せざるを得なくなり、コストが嵩むという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接着強度を確保しつつ、部材の取り換え替えを容易にすることができ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、光取出面と、前記光取出面と交差する側面であって光が入射する入光側面と、前記光取出面とは反対側の面である反射面とを有する導光板と、前記入光側面側に配置され、前記入光側面に入射される光を発する発光面を有する光源と、床面を有し、前記導光板および前記光源を収納するフレームと、前記導光板の前記反射面のうち、前記入光側面側の一部を前記床面側から支持する第１支持部材と、前記導光板と前記第１支持部材とを接着する第１接着部材と、前記光源を前記床面側から支持する第２支持部材と、前記光源と前記第２支持部材とを接着する第２接着部材と、前記導光板の前記反射面のうち、前記第１支持部材により支持される領域以外の領域に対向して配置される反射シートと、を備える。
本発明の一態様によれば、接着強度を確保しつつ、部材の取り換え替えを容易にすることができる。
以下、実施形態に係る面状照明装置について図面を参照して説明する。なお、以下に示す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、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
まず、図１を用いて、実施形態に係る面状照明装置の概要について説明する。図１は、実施形態に係る面状照明装置の外観の一例を示す正面図である。図１の例に示すように、実施形態に係る面状照明装置１０は、遮光シート３０で覆われていない出射領域（有効エリアとも称される）から光を出射する。すなわち、遮光シート３０により、有効エリアが規定される。本実施形態に係る面状照明装置１０は、液晶表示装置のバックライトとして用いられる。かかる液晶表示装置は、例えば、スマートフォンにおいて用いられる。
ところで、実施形態に係る面状照明装置１０では、光源であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）１３と、導光板１４とを、それらを収容するフレーム１１の床面１１ｂ側（図３参照）から別々の接着部材によって固定することにしている。
ここで、図２を用いてかかる点の詳細について説明する。図２は、第１接着部材および第２接着部材の概要を示す図である。図２に示すように、実施形態に係る面状照明装置１０は、複数のＬＥＤ１３と、導光板１４とを備え、複数のＬＥＤ１３は、第２接着材５１上に接着される。
一方、導光板１４は、その入光側面１４ａの近傍において、複数のＬＥＤ１３の間から導光板１４側へ飛島状（短冊状）に突出した第１接着部材５３によって固定される。換言すると、第１接着部材５３は、複数のＬＥＤ１３の出射方向を除いた領域のみにそれぞれ離間して配置される。これにより、ＬＥＤ１３の発光面１３ａから出射した光は、導光板１４に入射後、第１接着部材５３で吸収されることなく、導光板１４内部へ導かれる。
つまり、実施形態に係る面状照明装置１０では、第１接着部材５３を複数のＬＥＤ１３の出射方向を除いた領域のみに配置することで、第１接着部材５３による出射効率の低下を抑制することができる。
次に、図３を用いて図１のＡ−Ａ線における断面図について説明する。図３は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面模式図である。図３に示すように、面状照明装置１０は、フレーム１１、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１２、ＬＥＤ１３、導光板１４、反射シート１５、拡散シート１６、プリズムシート１７を備える。
フレーム１１は、ＦＰＣ１２、ＬＥＤ１３、導光板１４、反射シート１５、拡散シート１６、プリズムシート１７等を収納する部材である。フレーム１１は、剛性が大きい、例えば、ステンレス製の板金フレームである。また、フレーム１１は、側壁１１ａと、床面１１ｂとを有する。
ＦＰＣ１２は、ＬＥＤ１３側の主面に、ＬＥＤ１３が実装される基板である。ＦＰＣ１２には所定の配線パターン（図示せず）が形成されており、かかる配線パターンを介して、外部電源（図示せず）から供給される電力がＬＥＤ１３に供給され、ＬＥＤ１３を発光させることができる。
また、ＦＰＣ１２は、ＬＥＤ１３側とは反対側の主面に、フレーム１１の側壁１１ａと固定するための固定部材５６ａ、５６ｂおよび基材５７が設けられる。かかる固定部材５６ａ、５６ｂは、例えば、両面テープを構成する粘着層であり、側壁１１ａにＦＰＣ１２を基材５７を介して固定する。なお、固定部材５６ａ、５６ｂは、粘着層に限られず、シリコン樹脂やアクリル樹脂等の接着剤であってもよい。基材５７は、ＦＰＣ１２およびＬＥＤ１３の位置を調節するスペーサーとして機能する。また、基材５７は、例えば、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）樹脂である。
ＬＥＤ１３は、点状の光源（点状光源）である。ＬＥＤ１３は、例えば、青色ＬＥＤと黄色蛍光体とからなる疑似白色ＬＥＤである。ＬＥＤ１３は、全体として略直方体状に形成され、ＦＰＣ１２に実装される面と反対側の面に発光面１３ａを有するいわゆるトップビュー型のＬＥＤである。
本実施形態では、ＬＥＤ１３が複数設けられ、複数のＬＥＤ１３は、発光面１３ａを、導光板１４の入光側面１４ａに対向させた状態で、入光側面１４ａに沿って、所定の間隔を空けて（又は密着させて）配置される。そして、複数のＬＥＤ１３は、導光板１４の入光側面１４ａに向けて光を発する。このように、複数のＬＥＤ１３は、導光板１４の入光側面１４ａに入射される光を発する。また、複数のＬＥＤ１３は、例えば、半田によってＦＰＣ１２にそれぞれ固定される。すなわち、ＬＥＤ１３は、フレーム１１の側壁１１ａにＦＰＣ１２を介して固定される。
導光板１４は、透明材料（例えば、ポリカーボネート樹脂）を用いて上面視矩形状に形成されている。導光板１４は、入光側面１４ａ、光取出面１４ｂおよび反射面１４ｃを有する。入光側面１４ａは、ＬＥＤ１３の発光面１３ａと対向する位置に配置され、ＬＥＤ１３が発した光が入射される。すなわち、入光側面１４ａは、光取出面１４ｂと交差する側面であり、光が入射する側面である。光取出面１４ｂは、入光側面１４ａから入射された光が出射される出射面である。また、導光板１４の反射面１４ｃ側の部分には、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、導光板１４内を進む光の進行方向が変更されて、光取出面１４ｂから光が出射される。
反射シート１５は、導光板１４の反射面１４ｃから漏れた光を反射して導光板１４に戻す。また、反射シート１５は、図示しない両面テープ等の接着部材によってフレーム１１の床面１１ｂに固定される。
拡散シート１６は、導光板１４の光取出面１４ｂ側に配置され、光取出面１４ｂから出射される光を拡散する。プリズムシート１７は、拡散シート１６に対して導光板１４とは反対側に配置され、拡散シート１６により拡散された光の配光制御を行って、配光制御が行われた光を出射する。
ここで、本実施形態では、導光板１４およびＬＥＤ１３は、フレーム１１の床面１１ｂ側からそれぞれ異なる部材によって支持される。具体的には、導光板１４は、第１支持部材５４によって支持され、ＬＥＤ１３は、第２支持部材５２によって支持される。
また、導光板１４と第１支持部材５４とは、第１接着部材５３によって接着され、ＬＥＤ１３と第２支持部材５２とは、第２接着部材５１によって接着される。例えば、第１接着部材５３は、熱圧着シートであり、第２接着部材５１は、熱圧着シートよりも（単位面積当たりの）接着強度の小さい両面テープである。つまり、ＬＥＤ１３および導光板１４は、それぞれ異なる部材によって接着され、それぞれ独立してフレーム１１の床面１１ｂ側に支持される。
このため、実施形態では、導光板１４の取り外しに際して、導光板１４側のユニット（第１接着部材５３および第１支持部材５４を含む）のみを取り外すことが可能となる。換言すると、実施形態では、導光板１４を取り外す際に、ＬＥＤ１３が一緒に外れることを抑制することができる。
また、第１支持部材５４は、第１基材５４ａおよび第３接着部材５４ｂを備える。第１基材５４ａは、床面１１ｂから導光板１４までの高さを調節する、いわゆるスペーサ―として機能する。なお、第１基材５４ａは、例えば、ＰＥＴ樹脂である。第３接着部材５４ｂは、例えば、両面テープであり、床面１１ｂと第１基材５４ａとを接着する。すなわち、導光板１４は、第１支持部材５４を介して床面１１ｂ上に固定される。
第２支持部材５２は、ＰＥＴ樹脂であり、床面１１ｂ側に設置される。本実施形態では、第２支持部材５２が、床面１１ｂから複数のＬＥＤ１３までの高さを調節するスペーサーとして機能する。すなわち、第１支持部材５４および第２支持部材５２によって、床面１１ｂからＬＥＤ１３および導光板１４までの高さを均一にすることができる。したがって、ＬＥＤ１３と導光板１４とを面一に配置することが可能となる。これにより、ＬＥＤ１３と導光板１４との光の結合効率を安定させることができる。なお、第２支持部材５２と床面１１ｂとの間に、第２支持部材５２と床面１１ｂとを接着する接着部材を設けることにしてもよい。
次に、図４を用いて導光板１４を取り外す場合について説明する。図４は、導光板１４を取り外す場合の模式図である。なお、図４では、拡散シート１６、プリズムシート１７および遮光シート３０等を既に取り外した場面を示す。
図４に示すように、導光板１４を取り外す場合、すなわち、導光板１４を光取出面１４ｂ側に持ち上げた場合、導光板１４、第１接着部材５３および第１支持部材５４が床面１１ｂから外れる。つまり、第１接着部材５３は、第３接着部材５４ｂに比べて接着強度が大きい接着部材である。
また、上述したように、第１接着部材５３が飛島状であるのに対して、第３接着部材５４ｂは飛島状である必要はなく、連続体とすることにより、フレーム１１の床面１１ｂとの接着面積を広く確保することができる。
したがって、第３接着部材５４ｂは、接着強度が比較的小さい、例えば、両面テープであっても、必要十分な接着強度を確保することが可能となる。このように、第３接着部材５４ｂが両面テープであれば、導光板１４に不良が発見されたとしても、作業者の力によって、フレーム１１の床面１１ｂから導光板１４を取り外すことが可能となる。
また、第１接着部材５３に接着強度が第３接着部材５４ｂよりも大きい、例えば、熱圧着シートを使用することで、第１接着部材５３を飛島状とする場合であっても衝撃等に耐え得る強度を確保することができる。このように、第１接着部材５３および第３接着部材５４ｂを組み合わせて導光板１４をフレーム１１の床面１１ｂ側から固定することで、導光板１４の取り外しを容易にしつつ、接着強度を確保することができる。このため、面状照明装置１０に衝撃等が加わった場合であっても、導光板１４の位置ずれを抑えることができる。換言すると、導光板１４とＬＥＤ１３との位置ずれによる光の出射効率の低下を抑制することができる。
また、上記したように、第１接着部材５３は、熱圧着シートであり、第３接着部材５４ｂは両面テープである。すなわち、第１接着部材５３および第３接着部材５４ｂは、シート状の接着部材である。このように、接着剤を用いずに、導光板１４を床面１１ｂに固定することで接着剤を用いる場合に比べて、導光板１４の取り付け工程を簡略化することもできる。
次に、図５および図６を用いて第１の変形例に係る面状照明装置１０Ｂについて説明する。図５は、第１の変形例に係る面状照明装置１０Ｂの断面模式図である。また、図６は、第１の変形例において導光板１４を取り外す場合の模式図である。図５は、図３と同様に、図１に示したＡ−Ａ線の断面模式図に対応する。
第１の変形例に係る面状照明装置１０Ｂは、図３に示した第２支持部材５２が、第１支持部材５４Ｂの下方まで延伸する第２支持部材５２Ｂであり、第３接着部材５４ｂが階段状に配置された第３接着部材５４ｂ２である点で、上記の面状照明装置１０と異なる。
第２支持部材５２Ｂは、例えば、シート状に形成されたＰＥＴ樹脂であり、導光板１４の光取出面１４ｂの平面視において第１支持部材５４Ｂと重なる位置まで延伸し、第１支持部材５４Ｂを床面１１ｂ側から支持する。また、第３接着部材５４ｂ２は、第２支持部材５２ＢおよびＬＥＤ１３と、第２支持部材５２Ｂおよび第１基材５４ａ２とをそれぞれ接着する。すなわち、第１の変形例に係る面状照明装置１０Ｂでは、第３接着部材５４ｂ２は、図３に示した第２接着部材５１を兼ねる。また、第３接着部材５４ｂ２は、例えば、ＬＥＤ１３の下方と導光板１４の下方とで、異なる厚みに形成された両面テープである。
このように、第２支持部材５２Ｂは、第１基材５４ａ２を第３接着部材５４ｂ２を介して床面１１ｂ側から支持する。換言すると、導光板１４は、第１基材５４ａ２および第２支持部材５２Ｂ等によって床面１１ｂからの高さが調節される。このため、第１接着部材５３Ｂおよび第１基材５４ａ２を上記の第１接着部材５３および第１基材５４ａに比べて厚みを薄くすることができる。すなわち、第１の変形例に係る面状照明装置１０Ｂでは、薄い部材を組み合わせて導光板１４を取り付けることができ、導光板１４を取り付ける際の取り付け高さなどの誤差を小さくすることができる。
また、第１の変形例に係る面状照明装置１０Ｂでは、導光板１４を取り外す場合、導光板１４、第１接着部材５３Ｂおよび第１基材５４ａ２を第３接着部材５４ｂ２から取り外すことができる。すなわち、第１接着部材５３Ｂは、第３接着部材５４ｂ２よりも接着強度が大きいため、導光板１４側のユニットのみを取り外すことが可能である。なお、第３接着部材５４ｂ２は、複数のＬＥＤ１３の下端と導光板１４の下端とで一体に成形される必要はなく、複数のＬＥＤ１３の下端と導光板１４の下端とで、分割した部材であってもよい。
次に、図７および図８を用いて第２の変形例について説明する。図７は、第２の変形例に係る第１接着部材５３Ｃと第２接着部材５１Ｃとの配置関係を示す模式図である。図８は、第２の変形例に係る導光板１４Ｃを示す模式図である。なお、図７には、第２接着部材５１Ｃに対してＬＥＤ１３の載置位置５１ｄを破線で示す。
図７に示すように、第２の変形例に係る第１接着部材５３Ｃは、載置位置５１ｄの間から導光板１４Ｃ側に飛島状（短冊状）に突出する。また、第１接着部材５３Ｃ上には、導光板１４Ｃが載置される。
ここで、ＬＥＤ１３を設置する個数が多くなると、設置する個数に応じて第１接着部材５３Ｃの面積が小さくなり、導光板１４Ｃを床面１１ｂ側で固定する面積が減少する。つまり、導光板１４Ｃが第１接着部材５３Ｃからずれやすくなる。
このため、変形例２では、第１接着部材５３の幅Ｗ１をＬＥＤ１３の設置間隔Ｗ２よりも、広くすることにしている。これにより、導光板１４Ｃと第１接着部材５３Ｃとの接触面積をかせぐことができ、導光板１４Ｃを第１接着部材５３Ｃ上により強く固定することができる。
さらに、第２の変形例では、図８に示すように、第１接着部材５３Ｃと接する導光板１４Ｃの底面１４ｄに凹凸形状の凹凸部１４ｅを有する。このように、底面１４ｄに凹凸部１４ｅを設けることで、導光板１４Ｃと、第１接着部材５３Ｃとの接触面積をさらに増やすことができ、導光板１４Ｃを第１接着部材５３Ｃにより強く固定することができる。
また、凹凸部１４ｅの凸部（第１接着部材５３Ｃ側に突出する部分）は、スパイク形状であり、かかる凸部が第１接着部材５３Ｃに食い込むことで、滑り止めとしても機能する。このため、凹凸部１４ｅは、導光板１４Ｃが第１接着部材５３Ｃ上でずれるのを抑止する効果を奏する。
すなわち、第２の変形例では、導光板１４Ｃを第１接着部材５３Ｃに対して強固に固定することにより、ＬＥＤ１３と導光板１４Ｃとの位置ずれによる出射効率の低下や輝度分布の劣化を抑制することができる。
なお、上記の例では、幅Ｗ１が幅Ｗ２よりも広い場合について説明したが、幅Ｗ１は、幅Ｗ２と同等や同等以下であってもよい。また、凹凸部１４ｅは、スパイク形状に限られず、表面に凹凸があれば形状は問わない。また、第１接着部材５３Ｃの種類は問わず、例えば、両面テープであってもよい。
また、上記の例では、ＬＥＤ１３と導光板１４とが、第１接着部材５３Ｃと、第２接着部材５１Ｃとによってそれぞれ接着される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第２接着部材５１ＣをＬＥＤ１３の間から導光板１４Ｃ側に突出する櫛刃状の形状とすることとし、導光板１４を第２接着部材５１Ｃの突出した部分に載置することにしてもよい。かかる場合であっても、導光板１４Ｃの第２接着部材５１Ｃと接する底面に凹凸部１４ｅを設けることで、導光板１４Ｃを第２接着部材５１Ｃに強固に固定することができる。
上述したように、実施形態に係る面状照明装置１０において導光板１４は、光取出面１４ｂと、光取出面１４ｂと交差する側面であって光が入射する入光側面１４ａとを有する。光源１３（ＬＥＤ）は、入光側面１４ａに配置され、入光側面１４ａに入射される光を発する発光面１３ａを有する。フレーム１１は、床面１１ｂを有し、導光板１４および光源１３を収容する。第１支持部材５４は、導光板１４を床面１１ｂ側から支持する。第１接着部材５３は、導光板１４と第１支持部材５４とを接着する。第２支持部材５２は、光源１３を床面１１ｂ側から支持する。第２接着部材５１は、光源１３と第２支持部材５２とを接着する。したがって、導光板１４の付け替えを容易にすることができる。
ところで、上述した実施形態では、導光板１４およびＬＥＤ１３が第１支持部材５４および第２支持部材５２によって床面１１ｂ側から支持される場合を説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、導光板１４およびＬＥＤ１３は、それぞれ第１接着部材５３および第２接着部材５１によって床面１１ｂに直接接着されるようにしてもよい。つまり、第１支持部材５４および第２支持部材５２を省略することにしてもよい。
また、上述した実施形態では、複数のＬＥＤ１３がそれぞれトップビュー型のＬＥＤである場合を説明したが、複数のＬＥＤ１３は、サイドビュー型のＬＥＤであってもよい。また、複数の点状光源であるＬＥＤ１３に代えて、複数のＬＥＤ１３が一体化され、直線状に構成された光源（線状光源）を用いてもよい。具体的には、例えば、複数のＬＥＤチップが長尺状の基板に実装され、複数のＬＥＤチップが封止樹脂で一体に覆われた線状光源を用いてもよい。この場合には、ＬＥＤチップを本発明の光源に置き換えることができる。
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要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、上記の実施の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。
１０、１０Ｂ 面状照明装置
１３ 光源（ＬＥＤ）
１３ａ 発光面
１４、１４Ｃ 導光板
１４ａ 入光側面
１４ｂ 出射面
１４ｅ 凹凸部
５１、５１Ｃ 第２接着部材
５２、５２Ｂ 第２支持部材
５３、５３Ｂ 第１接着部材
５４、５４Ｂ 第１支持部材
５４ａ、５４ａ２ 第１基材
５４ｂ、５４ｂ２ 第３接着部材
１３ 光源（ＬＥＤ）
１３ａ 発光面
１４、１４Ｃ 導光板
１４ａ 入光側面
１４ｂ 出射面
１４ｅ 凹凸部
５１、５１Ｃ 第２接着部材
５２、５２Ｂ 第２支持部材
５３、５３Ｂ 第１接着部材
５４、５４Ｂ 第１支持部材
５４ａ、５４ａ２ 第１基材
５４ｂ、５４ｂ２ 第３接着部材
Claims (6)
- 光取出面と、前記光取出面と交差する側面であって光が入射する入光側面と、前記光取出面とは反対側の面である反射面とを有する導光板と、
前記入光側面側に配置され、前記入光側面に入射される光を発する発光面を有する光源と、
床面を有し、前記導光板および前記光源を収納するフレームと、
前記導光板の前記反射面のうち、前記入光側面側の一部を前記床面側から支持する第１支持部材と、
前記導光板と前記第１支持部材とを接着する第１接着部材と、
前記光源を前記床面側から支持する第２支持部材と、
前記光源と前記第２支持部材とを接着する第２接着部材と、
前記導光板の前記反射面のうち、前記第１支持部材により支持される領域以外の領域に対向して配置される反射シートと、
を備える面状照明装置。 - 前記第１支持部材は、
第１基材と、
前記第１基材を前記床面側へ接着する第３接着部材とを備え、
前記第１接着部材は、前記第３接着部材よりも単位面積当たりの接着強度が大きく、
前記第３接着部材は、前記第１接着部材よりも接着面積が大きい
請求項１に記載の面状照明装置。 - 前記第１接着部材は、飛島状に設けられ、
前記第３接着部材は、連続体である
請求項２に記載の面状照明装置。 - 前記第１接着部材は、熱圧着シートである
請求項１、２または３に記載の面状照明装置。 - 前記第２支持部材は、前記光取出面の平面視において前記第１支持部材と重なる位置まで延伸し、前記第１支持部材を前記床面側から支持し、
前記第２接着部材は、階段状に形成され、前記光源と前記第２支持部材とを接着するとともに、前記第１支持部材と前記第２支持部材とを接着する
請求項１〜４のいずれか一つに記載の面状照明装置。 - 前記第１接着部材は、前記光源の出射方向を除いた領域に設けられ、
前記導光板は、
前記第１接着部材と接する底面に凹凸形状の凹凸部を有する
請求項１〜５のいずれか一つに記載の面状照明装置。
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