JP6710655B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、面状照明装置に関する。

従来、光を発する発光面とは反対側の面に基板が実装される、いわゆるトップビュー型の光源を備えた面状照明装置がある。面状照明装置には、例えば、光源の発光面と導光板とが当接するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１６−８５８０３号公報

しかしながら、従来の面状照明装置において、導光板が熱膨張を起こした場合、当接している光源が圧迫されることとなる。この結果、圧迫時の衝撃による光源の不灯や、発光面の向きが変わることによる光軸ズレ等が発生することで、製品の品質が低下するおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、品質の低下を防ぐ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、導光板と、光源と、ストッパとを備える。前記導光板は、光が入射する入光端面を有する。前記光源は、前記光を発する発光面が前記入光端面と対向する。前記ストッパは、前記入光端面のうち、前記光源の発光面と対向しない領域と対向する対向端面を有し、前記導光板が前記光源に近づく方向へ移動することを規制する。前記ストッパは、前記対向端面が、前記発光面に沿う面よりも前記入光端面から離れて配置される。

本発明の一態様によれば、品質の低下を防ぐことができる面状照明装置を提供することができる。

図１は、実施形態に係る面状照明装置の上面図である。 図２は、実施形態に係る面状照明装置の断面図である。 図３は、実施形態に係る面状照明装置の上面図である。 図４Ａは、実施形態に係るストッパの位置関係を示す図である。 図４Ｂは、実施形態に係るストッパの位置関係を示す図である。 図５は、実施形態に係る固定部材の構成を示す図である。 図６は、変形例に係る面状照明装置の底面図である。

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、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。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および図２を用いて、実施形態に係る面状照明装置１の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る面状照明装置１の上面図である。図２は、実施形態に係る面状照明装置１の断面図である。図１には、説明を分かりやすくするために、面状照明装置１における光の出射方向をＺ軸正方向とする３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。

図１に示すように、実施形態に係る面状照明装置１は、遮光部１０，１１で覆われていない出射領域（有効エリアとも称される）Ｒから光を出射する。すなわち、遮光部１０，１１により、出射領域Ｒが規定される。実施形態に係る面状照明装置１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、スマートフォンや携帯電話、パーソナルコンピュータ等の電子装置の表示デバイスとして用いられる。

なお、図１において、右側（Ｘ軸正方向側）の遮光部１１よりも左側（Ｘ軸負方向側）の遮光部１０の方が、上面視での幅が広い。これは、右側の遮光部１１が後述する光源２やＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）７等が含まれない比較的狭い領域を覆い、左側の遮光部１０が光源２やＦＰＣ７等を含む比較的広い領域を覆うためである。左側の遮光部１０の幅は、例えば、１．５ｍｍである。また、図１において、後述する遮光部１２の図示は省略されている。

図２は、図１のＡ−Ａ線で切断した場合の面状照明装置１の断面図である。図２に示すように、面状照明装置１は、光源２、導光板３、連結部材４、光学シート５、フレーム６、ＦＰＣ７、固定部材８、遮光部１０，１２およびストッパ２０を有する。

光源２は、点状の光源である。光源２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。光源２は、導光板３の入光端面３ａと対向し、光を発する発光面２ａを有する。発光面２ａから導光板３の入光端面３ａへ向けて光が入射する。また、光源２は、発光面２ａとは反対側の面２ｂがＦＰＣ７（基板の一例）に固定される、いわゆるトップビュー型のＬＥＤである。

導光板３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３は、入光端面３ａと、出射面３ｂと、反対面３ｃとを有する。入光端面３ａは、光源２の発光面２ａに沿い、光源２の光が入射する側面である。出射面３ｂは、光の出射方向であるＺ軸正方向側の主面であり、入光端面３ａから入射した光が出射される。つまり、出射面３ｂは、光源２からの光が主として取り出される光取出面である。また、入光端面３ａと出射面３ｂとは交差する位置関係にある。

反対面３ｃは、出射面３ｂと反対側の主面である。反対面３ｃ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。反対面３ｃは、光路変更パターンが形成されることにより、導光板３内を進む光の進行方向側を変更し、出射面３ｂから光を出射しやすくする。なお、反対面３ｃ側には、導光板３から漏れた光を反射して、再度導光板３に戻す反射シートが設けられてもよい。

連結部材４は、光源２および導光板３を連結する。具体的には、連結部材４は、後述するフレーム６の底壁部６ｂ側に設けられ、導光板３および光源２を連結することで光源２の発光面２ａと導光板３の入光端面３ａとを当接する。これにより、連結部材４は、光源２と導光板３との光軸を一致させることができる。

また、図２では、光源２の発光面２ａと導光板３の入光端面３ａとは、当接しているが、必ずしも当接する必要はなく、発光面２ａと入光端面３ａとは一定の間隔が空いてもよい。かかる点については、図４Ａおよび図４Ｂを用いて後述する。

光学シート５は、拡散シート５ａおよびプリズムシート５ｂを有する。拡散シート５ａは、導光板３の出射面３ｂ側に配置され、出射面３ｂから出射される光を拡散する。プリズムシート５ｂは、拡散シート５ａに対して導光板３とは反対側に配置され、拡散シート５ａ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。

フレーム６は、光源２、導光板３、連結部材４、光学シート５、ＦＰＣ７、固定部材８およびストッパ２０を収容する。フレーム６は、剛性と光の反射率が比較的大きい、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６は、側壁部６ａと、底壁部６ｂとを有する。

底壁部６ｂは、導光板３の反対面３ｃに沿って広がる部分であり、凹凸の無い平面である。なお、底壁部６ｂは、例えばＺ軸向きに凹凸を有してもよい。側壁部６ａは、導光板３の入光端面３ａに沿って広がる部分であり、凹凸の無い平面である。

ＦＰＣ７は、実装基板としてのフレキシブルプリント基板であり、光源２へ給電するための回路が設けられる。ＦＰＣ７は、入光端面３ａ側である固定面７ａ側において、光源２の面２ｂが固定され、固定面７ａとは反対側の面７ｂには、固定部材８が貼り付けられる。

固定部材８は、ＦＰＣ７をフレーム６の側壁部６ａに固定する。固定部材８は、例えば、両面テープであり、ＦＰＣ７の面７ｂとフレーム６の側壁部６ａとの間に設けられる。具体的には、固定部材８は、一方の主面がＦＰＣ７における光源２を固定する固定面７ａとは反対側の面７ｂに設けられ、他方の主面がフレーム６の側壁部６ａの内面に設けられる。なお、固定部材８の詳細な構成例については、図５で後述する。

遮光部１０は、例えば遮光性を有する片面テープであり、プリズムシート５ｂの出射方向側であるＺ軸正方向側の主面の一部を覆うように配置され、導光板３の出射面３ｂのうち一部の領域から出射される光を遮ることにより、面状照明装置１から光が出射される出射領域Ｒを規定する。

また、遮光部１０は、プリズムシート５ｂとは反対側の端部がフレーム６の外側の面まで延伸する。つまり、遮光部１０は、フレーム６の外側の面まで延伸して貼り付けられることで、適度な張力を保つとともに、剥れにくくなっている。

遮光部１２は、例えば遮光性を有する両面テープであり、面状照明装置１と液晶表示装置とを固定する。具体的には、遮光部１２は、一方の主面が遮光部１０に貼り付けられ、他方の主面が液晶表示装置に貼り付けられる。

ここで、従来の面状照明装置について説明する。従来の面状照明装置において、導光板の入光端面と光源の発光面とが当接していた場合、導光板が熱膨張を起こすと、光源の発光面がフレーム側（図２では、Ｘ軸負方向）に押されて圧迫されることとなる。

この結果、光源は、導光板とフレームとの間で圧迫され、その衝撃によって不灯になるおそれがあった。あるいは、光源と導光板とを連結する連結部材（図２では、連結部材４）が圧迫によって剥れてしまい、光源が上方向（図２では、Ｚ軸正方向）へ移動してしまうことで、発光面の光軸ズレが起こることとなる。

そして、光軸ズレが起こると、光が導光板を経由せずに直接出射面側へ出射され、輝度が極端に高いホットスポット等が発生することとなる。このように、従来は、製品の品質が低下するおそれがあった。

そこで、実施形態に係る面状照明装置１は、導光板３を固定するストッパ２０を備える。具体的には、ストッパ２０は、光源２側に設けられ、入光端面３ａと対向する対向端面２０ａを有する。より具体的には、ストッパ２０は、入光端面３ａのうち、光源２の発光面２ａと対向しない領域と対向する対向端面２０ａを有し、導光板３（入光端面３ａ）が光源２に近づく方向へ移動することを規制する。なお、「光源２に近づく方向へ移動する」とは、例えば、導光板３の熱膨張により一時的に入光端面３ａが光源２の発光面２ａに近づく場合も含む。

つまり、実施形態に係る面状照明装置１は、導光板３の熱膨張により、入光端面３ａが発光面２ａをフレーム６の側壁部６ａ側へ押した場合に、ストッパ２０の対向端面２０ａが入光端面３ａを受ける。

これにより、入光端面３ａが発光面２ａを押せず、結果、光源２が圧迫されないため、上記した不灯や光軸ズレが起きない。したがって、実施形態に係る面状照明装置１は、製品の品質の低下を防ぐことができる。以下、図３〜図６を用いて実施形態に係るストッパ２０について詳細に説明する。

まず、図３を用いて、実施形態に係るストッパ２０の上面視について説明する。図３は、実施形態に係る面状照明装置１の上面図である。図３では、図１に示した上面図のうち、左上の角部（Ｘ軸負方向およびＹ軸負方向）を拡大した上面図を示す。また、図３では、見易さの観点から、遮光部１０，１２の図示を省略している。

図３に示すように、ストッパ２０は、フレーム６の角部に設けられるとともに、導光板３の角部の形状に合わせて２つの対向端面２０ａ，２０ｂが配置される。ストッパ２０は、例えば、樹脂であり、インサート成型によりフレーム６の図示しない樹脂部と一体で構成される。なお、ストッパ２０は、フレーム６の樹脂部と別部材で構成してもよい。

また、ストッパ２０は、プラスチック等の比較的硬い樹脂でもよく、ゴム等の弾性樹脂であってもよい。なお、ストッパ２０は、樹脂に限定されず、導光板３よりも熱膨張率が極端に大きくなければよく、導光板３よりも熱膨張率が低い材料であれば好ましい。これにより、ストッパ２０が光源２や導光板３を圧迫しないため品質の低下を防ぐことができる。

図３に示すように、ストッパ２０の対向端面２０ａは、導光板３の入光端面３ａに対向して配置される。また、ストッパ２０の対向端面２０ｂは、入光端面３ａと隣り合う端面３ｄに対向して配置される。なお、各対向端面２０ａ，２０ｂは、入光端面３ａおよび端面３ｄそれぞれと当接してもよい。

なお、図３では図示を省略したが、ストッパ２０は、導光板３の入光端面３ａにおける長手方向（Ｙ軸方向）の両端部に対向して一対設けられる。つまり、ストッパ２０は、フレーム６の側壁部６ａにおける長手方向（Ｙ軸方向）の両端部に一対設けられる。これにより、光源２が導光板３に圧迫されることを確実に防止できる。

次に、図４Ａおよび図４Ｂを用いて、ストッパ２０の位置関係について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、実施形態に係るストッパ２０の位置関係を示す図である。図４Ａでは、光源２の発光面２ａと導光板３の入光端面３ａとが当接している場合を示し、図４Ｂでは、発光面２ａと入光端面３ａとが離間している場合を示す。

図４Ａに示すように、発光面２ａと入光端面３ａとが当接している場合、ストッパ２０は、対向端面２０ａが発光面２ａおよび入光端面３ａよりもＦＰＣ７側に間隔Ｗ１だけ空けて配置される。言い換えると、ストッパ２０は、対向端面２０ａが、発光面２ａに沿う面（発光面２ａと同一平面上の領域を指す）および入光端面３ａから離れて配置される。

なお、図４Ａに示したストッパ２０の位置関係において、発光面２ａと入光端面３ａとは必ずしも当接する必要はなく、発光面２ａと入光端面３ａとが離間していてもよい。かかる場合、対向端面２０ａは、発光面２ａよりもＦＰＣ７側に配置される。つまり、ストッパ２０は、対向端面２０ａが発光面２ａよりも入光端面３ａから離れて配置される。

これにより、例えば、発光面２ａと入光端面３ａとを当接させることで、光源２側の遮光部１０の幅を狭めることができる。したがって、品質の低下を防止しつつ、狭額縁化や高輝度化を実現できる。

なお、対向端面２０ａと入光端面３ａとの間隔Ｗ１は、固定部材８の厚みＷ２以下であることが好ましい。言い換えると、常温からの温度上昇等に伴い導光板が膨張して入光端面３ａが発光面２ａを押した場合に、厚みＷ２の分だけ吸収できる。つまり、固定部材８がクッションの機能を担うことで、厚みＷ２の分だけ、発光面２ａが押されることを許容する。これにより、光源２は、圧迫されないため、圧迫の衝撃による不灯等の品質の低下を確実に防ぐことができる。

また、図４Ｂに示すように、発光面２ａと入光端面３ａとが離間している場合、ストッパ２０は、対向端面２０ａが、発光面２ａと沿う面（発光面２ａと同一平面上の領域を指す）と入光端面３ａとの間に配置される。なお、ここでいう、「発光面２ａに沿う面と入光端面３ａとの間」とは、発光面２ａもしくは入光端面３ａと同一平面上であることも含む。

これにより、発光面２ａに対してのみ入光端面３ａの押す力がかかることを防止できるため、確実に品質の低下を防止できる。また、対向端面２０ａが発光面２ａよりも入光端面３ａ側に配置された場合は、発光面２ａと入光端面３ａとが接触することを防止できるため、光源２の衝撃による不灯を確実になくすことができる。

次に、図５を用いて、実施形態に係る固定部材８の層構成について説明する。図５は、実施形態に係る固定部材８の構成を示す図である。なお、図５に示す固定部材８の構成は一例であって、これに限定されるものではない。

図５に示すように、固定部材８は、例えば基材８ｂが粘着層８ａで挟まれている。粘着層８ａは、例えば、アクリル系やシリコーン系樹脂等の粘着剤である。基材８ｂは、例えば、ＰＥＴ（Poly-Ethylene Terephthalate）等である。

つまり、固定部材８のうち、粘着層８ａの厚みＷ３（図５では、２つの厚みＷ３の合算値）の分だけ、対向端面２０ａと入光端面３ａとの間隔Ｗ１（図４Ａ参照）を空けることができる。なお、基材８ｂは、省略することも可能である。つまり、固定部材８の厚みＷ２は、粘着層８ａの厚みＷ３のみとなる。

上述したように、実施形態に係る面状照明装置１は、光源２と、導光板３と、ストッパ２０とを備える。導光板３は、光が入射する入光端面３ａを有する。光源２は、光を発する発光面２ａが入光端面３ａと対向する。ストッパ２０は、入光端面３ａのうち、光源２の発光面２ａと対向しない領域と対向する対向端面２０ａを有し、導光板３が光源２に近づく方向へ移動することを規制する。これにより、光源２が圧迫されないため、不灯や光軸ズレ等の不具合が起きないため、製品の品質の低下を防ぐことができる。なお、本発明に係る光源２は、トップビュー型に限定されず、例えば、サイドビュー型であってもよい。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、ストッパ２０は、対向端面２０ａが、発光面２ａに沿う面と入光端面３ａとの間に配置される。これにより、発光面２ａに対してのみ入光端面３ａの押す力がかかることを防止できるため、確実に品質の低下を防止できる。また、対向端面２０ａが発光面２ａよりも入光端面３ａ側に配置された場合は、発光面２ａと入光端面３ａとが接触することを防止できるため、光源２の衝撃による不灯を確実になくすことができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、ストッパ２０は、対向端面２０ａが、発光面２ａに沿う面よりも入光端面３ａから離れて配置される。これにより、例えば、発光面２ａと入光端面３ａとを当接させることで、光源２側の遮光部１０の幅を狭めることができるため、品質の低下を防止しつつ、狭額縁化や高輝度化を実現できる。

また、実施形態に係る面状照明装置１は、フレーム６と、基板（ＦＰＣ７）と、固定部材８とをさらに備える。フレーム６は、入光端面３ａと対向する側壁部６ａを有する。基板（ＦＰＣ７）は、光源２の発光面２ａとは反対側の面が固定される。固定部材８は、基板における光源２を固定する固定面とは反対側の面に設けられ、基板を側壁部６ａに固定する。これにより、光源２は、導光板３が膨張しても圧迫されないか押圧力を低減できるため、圧迫の衝撃による不灯等の品質の低下を確実に防ぐことができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、ストッパ２０は、対向端面２０ａと入光端面３ａとの間隔Ｗ１が固定部材８の厚みＷ２以下である。これにより、光源２は、導光板３が膨張しても圧迫されないか押圧力を低減できるため、圧迫の衝撃による不灯等の品質の低下を確実に防ぐことができる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、ストッパ２０は、側壁部６ａと一体で形成され、側壁部６ａにおける長手方向の両端部に一対設けられる。これにより、光源２が導光板３に圧迫されることを確実に防止できる。

また、実施形態に係る面状照明装置１において、ストッパ２０は、導光板３よりも熱膨張率を低くしてもよい。これにより、ストッパ２０が光源２や導光板３を圧迫しないため品質の低下を防ぐことができる。

なお、上述した実施形態では、導光板３の入光端面３ａと隣り合う端面３ｄとが直交する（図３参照）場合について説明したが、入光端面３ａと端面３ｄとは直交していなくてもよい。かかる点について、図６を用いて説明する。

図６は、変形例に係る面状照明装置１の上面図である。図６に示すように、導光板３の入光端面３ａと隣り合う端面３ｄは、上面視において丸みを帯びた曲面形状を有する。つまり、変形例に係る面状照明装置１は、上記した実施形態よりも、角部が円弧形状を有する。

かかる場合、ストッパ２０は、対向端面２０ａが入光端面３ａに合わせて直線状であるのに対し、対向端面２０ｂが端面３ｄに合わせて曲面形状である。このように、対向端面２０ｂを端面３ｄに合わせた形状にすることでストッパ２０を任意の形状の面状照明装置１に適用することができる。

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。

１ 面状照明装置
２ 光源
２ａ 発光面
３ 導光板
３ａ 入光端面
３ｂ 出射面
３ｃ 反対面
４ 連結部材
５ 光学シート
５ａ 拡散シート
５ｂ プリズムシート
６ フレーム
６ａ 側壁部
６ｂ 底壁部
７ ＦＰＣ
８ 固定部材
１０，１１，１２ 遮光部
２０ ストッパ
２０ａ，２０ｂ 対向端面

Claims (7)

1. 光が入射する入光端面を有する導光板と、
   前記光を発する発光面が前記入光端面と対向する光源と、
   前記入光端面のうち、前記光源の発光面と対向しない領域と対向する対向端面を有し、前記導光板が前記光源に近づく方向へ移動することを規制するストッパと、
   を備え、
   前記ストッパは、前記対向端面が、前記発光面に沿う面よりも前記入光端面から離れて配置される、面状照明装置。
2. 光が入射する入光端面を有する導光板と、
   前記光を発する発光面が前記入光端面と対向する光源と、
   前記入光端面のうち、前記光源の発光面と対向しない領域と対向する一対の対向端面を有し、前記導光板が前記光源に近づく方向へ移動することを規制するストッパと、
   を備え、
   前記導光板の前記入光端面と隣接する一対の端面は、上面視において丸みを帯びた曲面形状を有し、
   前記一対の対向端面は、前記導光板の前記一対の端面と対向する部分をさらに有し、前記対向する部分は、前記一対の端面の曲面形状に合わせた、上面視において丸みを帯びた曲面形状を有する、面状照明装置。
3. 前記ストッパは、
   前記対向端面が、前記発光面に沿う面と前記入光端面との間に配置される、請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記入光端面と対向する側壁部を有するフレームと、
   前記光源の前記発光面とは反対側の面が固定される基板と、
   前記基板における前記光源を固定する固定面とは反対側の面に設けられ、前記基板を前記側壁部に固定する固定部材と、
   を備える請求項１乃至３のいずれか１つに記載の面状照明装置。
5. 前記ストッパは、
   前記対向端面と前記入光端面との間隔が前記固定部材の厚み以下である、請求項４に記載の面状照明装置。
6. 前記ストッパは、
   前記側壁部と一体で形成され、前記側壁部における長手方向の両端部に一対設けられる、請求項４または５に記載の面状照明装置。
7. 前記ストッパは、
   前記導光板よりも熱膨張率が低い、請求項１〜６のいずれか１つに記載の面状照明装置。

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