JP6889816B1

JP6889816B1 - 面状照明装置

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Publication number: JP6889816B1
Application number: JP2021510997A
Authority: JP
Inventors: 和正安達
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2019-08-23
Filing date: 2020-06-04
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2040-06-04
Also published as: JPWO2021039008A1; US20220317515A1; US11829029B2; WO2021039008A1; CN113950641A

Abstract

実施形態の面状照明装置（１）は、導光板（４）と、光源（５ｂ）と、トップフレーム（２Ｂ）と、複数の光学シート（７Ａ〜７Ｃ）とを備える。前記導光板（４）は、入光側面（４ａ）から入光する。前記光源（５ｂ）は、前記導光板（４）の入光側面（４ａ）に光を照射する。前記トップフレーム（２Ｂ）は、前記導光板（４）の出射面側を覆う。前記複数の光学シート（７Ａ〜７Ｃ）は、前記導光板（４）の出射面側に配置され、前記トップフレーム（２Ｂ）の額縁部（２ｂ）の裏側に端部が固定される。

Description

本発明は、面状照明装置に関する。

導光板の入光側面から光を入射し、導光板の一方の主面から光を出射する、いわゆるエッジライト型の面状照明装置が知られている。面状照明装置は、液晶表示装置におけるバックライト等として用いられる。

一般的な面状照明装置では、光出射用の開口が設けられたトップフレームが筐体の一部として用いられることが多く、トップフレームにおける光出射用の開口を形成する部分は額縁と呼ばれる。昨今では主にデザイン上の観点から、額縁の幅を狭くする狭額縁化が要請されている。

また、面状照明装置では、輝度均一性や配光特性を調整するために、拡散シート、プリズムシート、輝度向上シート等の各種の光学シートが導光板の出射面側に積層される（例えば、特許文献１、２等を参照）。光学シートは一般に、導光板の周縁部やスペーサ等に固定される。

特開２０１９−２９０８１号公報特開２００４−２５８４６０号公報

しかしながら、面状照明装置の狭額縁化により、光学シートを固定する場所が少なくなってきており、光学シートを安定に固定することが困難になってきている。特に、光学シートは素材によって線膨張係数が異なるため、固定される相手の線膨張係数や固定の手法により、皺の発生による光学特性の劣化や、固定の剥がれによるラトル音の発生や、外観への影響等が発生してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、狭額縁化が図られた場合であっても光学シートの固定を安定に行う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、トップフレームと、複数の光学シートとを備える。前記導光板は、入光側面から入光する。前記光源は、前記導光板の入光側面に光を照射する。前記トップフレームは、前記導光板の出射面側を覆う。前記複数の光学シートは、前記導光板の出射面側に配置され、前記トップフレームの額縁部の裏側に端部が固定部材を介して接着されて固定される。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、狭額縁化が図られた場合であっても光学シートの固定を安定に行うことができる。

図１は、一実施形態にかかる面状照明装置の外観斜視図である。図２は、面状照明装置の主要な構成要素の分解斜視図である。図３は、図１における面状照明装置のＸ−Ｘ断面図の一部（左側部分）である。図４は、接続補助部の部分的な斜視図である。図５は、光学シートの配置例＃１を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図６は、光学シートの配置例＃２を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図７は、光学シートの配置例＃３を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図８は、光学シートの配置例＃４を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。

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、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、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。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

図１は、一実施形態にかかる面状照明装置１の外観斜視図であり、光の出射面側から見た図である。図１において、説明の便宜上、面状照明装置１の筐体の長辺に沿った方向をＸ軸方向、筐体の短辺に沿った方向をＹ軸方向、筐体の厚みに沿った方向をＺ軸方向とする。

図１において、面状照明装置１は、略長方形（略正方形でも可）で略板状の外形をしており、図における手前側の光の出射面側には、トップフレーム２Ｂが露出している。図では見えない裏面側には、ボトムフレーム（２Ａ）がある。トップフレーム２Ｂは、内側に光が出射する開口２ａが形成されている。開口２ａの周囲の部分は、額縁部２ｂである。また、面状照明装置１からＸ軸の正方向に延びて設けられているのは光源基板５の一部であり、その先端には接続部５ａが設けられ、外部との電気的な接続に用いられる。トップフレーム２Ｂは、ステンレス鋼による板金等により形成されている。液晶表示装置等のバックライトとして面状照明装置１が用いられる場合、液晶表示装置等は開口２ａおよび額縁部２ｂの側に装着される。

図２は、面状照明装置１の主要な構成要素の分解斜視図であり、図１と同様に光の出射面側から見た図である。図２において、面状照明装置１は、図の上側のボトムフレーム２Ａに対して、リフレクタ３Ａおよび部分的リフレクタ基部３Ｂと、導光板４と、光学シート７Ａ〜７Ｃとが順次に積層され、その上にトップフレーム２Ｂが蓋をする形で配置される。

ボトムフレーム２Ａは、底部と、この底部の周囲を囲む４面の側壁とを有している。トップフレーム２Ｂは、開口（２ａ）が形成された額縁部（２ｂ）と、この額縁部の周囲を囲む４面の側壁とを有している。

リフレクタ３Ａおよび部分的リフレクタ基部３Ｂ（後述する接続補助部１０２（図３）を含めた部分）は、導光板４とボトムフレーム２Ａの底部との間に配置され、導光板４の出射面と反対側の面に漏れた光を反射して出射面側に出射させる光学部材である。部分的リフレクタ基部３Ｂは、導光板４とボトムフレーム２Ａとの両者に固定される。リフレクタ３Ａは導光板４に固定されず、端部がボトムフレーム２Ａに固定される。また、リフレクタ３Ａと部分的リフレクタ基部３Ｂとの間には、組立上で必要とされる所定幅のギャップ（クリアランス）が設けられている。

導光板４は、入光側面４ａから入射された光を内部に導き、リフレクタ３Ａと反対側の主面から出射する光学部材である。導光板４の入光側面４ａ側には、光源基板５がボトムフレーム２Ａに固定されている。光源基板５は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）等により形成される。光源基板５の入光側面４ａと対向する部分には、複数（多数）のＬＥＤ等の光源５ｂが配置されている。なお、図示の例では、天面から発光するトップビュー型のＬＥＤの場合を示しているが、側面から発光するサイドビュー型のＬＥＤを用いることもできる。

光学シート７Ａ〜７Ｃの端部は、トップフレーム２Ｂの入光側の裏面に固定される。詳細については後述する。光学シート７Ａは、拡散シート等の光学部材である。光学シート７Ｂは、プリズムシートやＢＥＦ（Brightness Enhancement Film）等の光学部材である。光学シート７Ｃは、反射偏光フィルムやＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）等の光学部材である。

図３は、図１における面状照明装置１のＸ−Ｘ断面図の一部（左側部分）であり、図の上方向が光の出射方向として描かれている。図３において、ボトムフレーム２Ａの底部の内面には、白色で強粘着の両面テープ等の固定部材１０１を介して、リフレクタの第１の部分である部分的リフレクタ基部３Ｂの一方の主面と、リフレクタの第２の部分であるリフレクタ３Ａの端部側の主面とが、共通に固定されている。部分的リフレクタ基部３Ｂの固定部材１０１と反対側の主面には、接続補助部１０２が固定されている。リフレクタ３Ａは、二軸延伸ポリエステルフィルム等による内部に気泡を有する光反射性の材料から構成されるが、部分的リフレクタ基部３Ｂは、白ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等の内部に気泡を有しない光反射性の材料から構成される。

接続補助部１０２の部分的リフレクタ基部３Ｂと反対側の主面は、導光板４の入光側面４ａ側の主面に固定されている。リフレクタ３Ａの固定部材１０１と反対側の主面は、導光板４には固定されていない。リフレクタの第１の部分とリフレクタの第２の部分との間には、組立上必要となるクリアランスであるギャップＧが設けられている。

図４は、接続補助部１０２の部分的な斜視図である。図４において、接続補助部１０２は、両面テープ等の帯状の固定部材１０３の上に、ＰＥＴ等による帯状の基材１０４が固定され、固定部材１０３と基材１０４の両方に略矩形状の切欠き１０４ａが形成されている。基材１０４は、光反射性の部材（白ＰＥＴ等）としてもよい。そして、各切欠き１０４ａ内に熱圧着テープ等の固定部材１０５が配置され、固定部材１０５は部分的リフレクタ基部３Ｂと導光板４との間を固定する。熱圧着テープは、例えば、ポリウレタン等により構成されるものであり、加熱により溶融して接着を行うものである。なお、同じポリウレタン等により構成されるものであっても、シリンジ等により塗布可能な接着剤タイプであって、熱源が不要で大気中の湿気により硬化するタイプのものを固定部材１０５として用いることもできる。固定部材１０３の基材１０４と反対側の面は部分的リフレクタ基部３Ｂに固定される。

固定部材１０５は、ＬＥＤ等の光源５ｂの隣り合う間に配置されるよう、飛島状に配置されており、固定部材１０５と導光板４との接触面における全反射による光学特定への影響を低減させるようになっている。基材１０４および固定部材１０３の切欠き１０４ａは、熱圧着テープ等の固定部材１０５が溶融する際の流れ止めとして機能し、所定の接着面積と厚みとを確保することで接着力を確保している。なお、加工の容易さから一端が開口となる切欠き１０４ａとしているが、固定部材１０５を囲む孔としてもよい。

このように、接続補助部１０２は、固定部材１０５の流れ止めとしての機能のほかに、導光板４に直接対向する基材１０４に光反射性を持たせることにより、接続補助部１０２を部分的リフレクタ基部３Ｂとともにリフレクタとして機能させることができ、リフレクタの機能を増強・補完することができる。また、リフレクタの機能の増強・補完によって部分的リフレクタ基部３Ｂに高い光反射性が要求されなくなることで、部分的リフレクタ基部３Ｂの材料の選択肢を増やすことができる。

図３に戻り、ボトムフレーム２Ａの側壁の内面には両面テープ等の固定部材１０６を介して光源基板５が固定されている。光源基板５上の光源５ｂの出射面は、導光板４の入光側面４ａと対向している。

一方、光学シート７Ａ〜７Ｃは、（必要に応じて耳部（舌片）が形成された）端部がトップフレーム２Ｂの額縁部２ｂの裏側に固定されている。詳細については後述する。そして、ボトムフレーム２Ａの開口側には、トップフレーム２Ｂが被せられ、ボトムフレーム２Ａとトップフレーム２Ｂとにより筐体が形成される。なお、部分的リフレクタ基部３Ｂとリフレクタ３Ａとの間のギャップＧの部分は、トップフレーム２Ｂの額縁部２ｂで覆われるデッドエリアにあり、また、例えば下部側に白色のテープ（光反射性の材料）から構成された固定部材１０１を配置することにより、開口２ａから出る出射光への影響を低減させている。

図５は、光学シート７Ａ〜７Ｃの配置例＃１を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図５において、トップフレーム２Ｂの額縁部２ｂの裏面の額縁部２ｂが延伸する方向の両端には、厚めの固定部材１１１を介して光学シート７Ａの両端部の一部が固定されている。厚めの固定部材１１１は、例えば、両面テープ等の固定部材とＰＥＴ等の基材とを交互に積層することで得られる。また、両端の固定部材１１１の内側の光学シート７Ａの内面には、両面テープ等の固定部材１１２を介して光学シート７Ｂの端部の一部（一対の耳部）が固定されている。また、固定部材１１２の内側の光学シート７Ａの内面には、両面テープ等の固定部材１１３を介して光学シート７Ｃの端部の一部（中央部に形成された耳部）が固定されている。

例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）によるトップフレーム２Ｂの線膨張係数（×10^-5/K）は１．０４、光学シート（ＤＩＦ）７Ａの線膨張係数は２．５、光学シート（ＢＥＦ）７Ｂの線膨張係数は２．５８、光学シート（ＤＢＥＦ）７Ｃの線膨張係数は７．５９である。すなわち、トップフレーム２Ｂの線膨張係数が一番小さく、光学シート７Ａ→光学シート７Ｂ→光学シート７Ｃの順に線膨張係数は大きくなる。

従って、光学シート７Ａ〜７Ｃの中で最も線膨張係数が小さい光学シート７Ａがトップフレーム２Ｂの両端部に固定されることで、固定された範囲内での、温度変化に対するトップフレーム２Ｂの伸縮量と光学シート７Ａの伸縮量との差は小さく抑えられ、光学シート７Ａにおける皺の発生を抑えることができる。なお、厚めの固定部材１１１がせん断方向に変形することによっても、温度変化に対するトップフレーム２Ｂの伸縮量と光学シート７Ａの伸縮量との差が吸収される効果もある。

また、次に線膨張係数が小さい光学シート７Ｂが固定部材１１１の内側の光学シート７Ａ上に固定されることで、固定された範囲内での、温度変化に対する光学シート７Ａの伸縮量と光学シート７Ｂの伸縮量との差は小さく抑えられ、光学シート７Ａおよび光学シート７Ｂにおける皺の発生を抑えることができる。また、次に線膨張係数が小さい（最も大きい）光学シート７Ｃが光学シート７Ａの中央部に固定されることで、固定された範囲内での、温度変化に対する光学シート７Ｃの伸縮量と光学シート７Ａの伸縮量との差は小さく抑えられ、光学シート７Ａおよび光学シート７Ｃにおける皺の発生を抑えることができる。

図６は、光学シート７Ａ〜７Ｃの配置例＃２を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図６において、トップフレーム２Ｂの額縁部２ｂの裏面の額縁部２ｂが延伸する方向の両端には、両面テープ等の固定部材１２１を介して光学シート７Ｂの両端部の一部が固定されている。また、固定部材１２１と光学シート７Ｂとの固定部分に連なって、両面テープ等の固定部材１２２を介して光学シート７Ａの両端部の一部が固定されている。また、固定部材１２１の内側のトップフレーム２Ｂの裏面には、両面テープ等の固定部材１２３を介して光学シート７Ｃの端部の一部が固定されている。この場合も、線膨張係数が相対的に小さい光学シート７Ａ、７Ｂはトップフレーム２Ｂの両端部に固定され、線膨張係数が相対的に大きい光学シート７Ｃがトップフレーム２Ｂの中央部に固定されることで、固定される相互間の温度変化に対する伸縮量の差を小さくし、光学シート７Ａ〜７Ｃにおける皺の発生を小さく抑えることができる。

図７は、光学シート７Ａ〜７Ｃの配置例＃３を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図７において、トップフレーム２Ｂの額縁部２ｂの裏面の額縁部２ｂが延伸する方向の両端には、両面テープ等の固定部材１３１を介して、外側に更に両面テープ等の固定部材１３３、内側に光学シート７Ｂの端部の一部（一対の耳部）が固定されている。また、固定部材１３３の固定部材１３１と反対側には、光学シート７Ａの両端部の一部が固定されている。また、固定部材１３１の内側のトップフレーム２Ｂの裏面には、両面テープ等の固定部材１３４を介して光学シート７Ｃの端部の一部が固定されている。この場合も、線膨張係数が最も小さい光学シート７Ａはトップフレーム２Ｂの両端部に固定され、その内側に次に線膨張係数が小さい光学シート７Ｂが固定され、線膨張係数が最も大きい光学シート７Ｃがトップフレーム２Ｂの中央部に固定されることで、固定される相互間の温度変化に対する伸縮量の差を小さくし、光学シート７Ａ〜７Ｃにおける皺の発生を小さく抑えることができる。

図８は、光学シート７Ａ〜７Ｃの配置例＃４を示す、図３におけるＡ−Ａ断面図である。図８において、図７と異なるのは、トップフレーム２Ｂに両面テープ等の固定部材１４１を介して固定される光学シート７Ｂの幅が大きくなっており、それに応じて、光学シート７Ａの端部が固定される両面テープ等の固定部材１４３の幅が小さくなっている点である。トップフレーム２Ｂの中央部に両面テープ等の固定部材１４４を介して光学シート７Ｃの端部が固定されるのは同様である。この場合も、線膨張係数が最も小さい光学シート７Ａはトップフレーム２Ｂの両端部に固定され、その内側に次に線膨張係数が小さい光学シート７Ｂが固定され、線膨張係数が最も大きい光学シート７Ｃがトップフレーム２Ｂの中央部に固定されることで、固定される相互間の温度変化に対する伸縮量の差を小さくし、光学シート７Ａ〜７Ｃにおける皺の発生を小さく抑えることができる。

また、図５〜図８において、光学シート７Ｂは両側の端部の一部（一対の耳部）が固定されるものとしているが、両側のうち一方の側だけによる片持ち構造としてもよい。図５において、両側の光学シート７Ｂのうちの一方がなくなる場合、その一方を固定していた固定部材１１２も不要となる。図６において、両側の光学シート７Ｂのうちの一方がなくなる場合、その一方を固定していた固定部材１２１、１２２は、図５における固定部材１１１のような厚めの固定部材１１１に置き換えることができる。図７において、両側の光学シート７Ｂのうちの一方がなくなる場合、その一方を固定していた固定部材１３１の幅を短くすることができる。図８において、両側の光学シート７Ｂのうちの一方がなくなる場合、その一方を固定していた固定部材１４１の幅を短くすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

以上のように、実施形態に係る面状照明装置は、入光側面から入光する導光板と、導光板の入光側面に光を照射する光源と、導光板の出射面側を覆うトップフレームと、導光板の出射面側に配置され、トップフレームの額縁部の裏側に端部が固定される複数の光学シートとを備える。これにより、狭額縁化が図られた場合であっても、トップフレームの額縁部の裏側において多様な固定が行えるため、光学シートの固定を安定に行うことができる。

また、複数の光学シートのうち、線膨張係数が最も大きい第１の光学シートは、額縁部が延伸する方向の中央部でトップフレームに直接または間接に固定され、線膨張係数が次に大きい第２の光学シートは、中央部の両外側または一方の外側においてトップフレームに直接または間接に固定される。これにより、光学シートの線膨張係数の違いに適した固定を行うことができ、光学シートの皺の発生を有効に防止することができる。

また、第１の光学シートは、固定部材を介してトップフレームの額縁部の裏側に端部が直接に固定される。これにより、光学シートの固定の一態様を提供することができる。

また、第２の光学シート、および、第２の光学シートよりも線膨張係数が小さい第３の光学シートは、トップフレームの額縁部が延伸する方向の両端部に固定部材を介して固定される。これにより、光学シートの固定の一態様を提供することができる。

また、第２の光学シートよりも線膨張係数が小さい第３の光学シートは、トップフレームの額縁部が延伸する方向の両端部に固定部材を介して固定され、第２の光学シートは、第３の光学シートの固定部よりも額縁部が延伸する方向の内側に固定される。これにより、光学シートの固定の一態様を提供することができる。

また、第２の光学シートよりも線膨張係数が小さい第３の光学シートは、額縁部が延伸する方向の両端部に固定部材を介して固定され、第１の光学シートは、第３の光学シートの額縁部が延伸する方向の中央部に固定部材を介して固定される。これにより、光学シートの固定の一態様を提供することができる。

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。

１面状照明装置，２Ａボトムフレーム，２Ｂトップフレーム，３Ａリフレクタ，３Ｂ部分的リフレクタ基部，４導光板，４ａ入光側面，５光源基板，５ａ接続部，５ｂ光源，７Ａ〜７Ｃ光学シート

Claims

入光側面から入光する導光板と、
前記導光板の入光側面に光を照射する光源と、
前記導光板の出射面側を覆うトップフレームと、
前記導光板の出射面側に配置され、前記トップフレームの額縁部の裏側に端部が固定部材を介して接着されて固定される複数の光学シートと、
を備える、
面状照明装置。
前記複数の光学シートの端部は、前記トップフレームの額縁部の裏側に、平面状の前記固定部材のみを介して固定される、
請求項１に記載の面状照明装置。
前記複数の光学シートの端部は、前記入光側面を覆う前記額縁部に固定される、
請求項１または２に記載の面状照明装置。
前記トップフレームの線膨張係数は、前記複数の光学シートのいずれの線膨張係数よりも小さい、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の面状照明装置。
前記複数の光学シートのうち、線膨張係数が最も大きい第１の光学シートは、前記額縁部が延伸する方向の中央部で前記トップフレームに直接または間接に固定され、
線膨張係数が次に大きい第２の光学シートは、前記中央部の両外側または一方の外側において前記トップフレームに直接または間接に固定される、
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の光学シートは、前記中央部でのみ固定され、前記第２の光学シートは、前記両外側のみまたは一方の外側のみで固定される、
請求項５に記載の面状照明装置。
前記第１の光学シートは、前記トップフレームの額縁部の裏側に端部が直接に固定される、
請求項５または６に記載の面状照明装置。
前記第２の光学シート、および、前記第２の光学シートよりも線膨張係数が小さい第３の光学シートは、前記トップフレームの前記額縁部が延伸する方向の両端部に固定される、
請求項７に記載の面状照明装置。
前記第２の光学シートよりも線膨張係数が小さい第３の光学シートは、前記トップフレームの前記額縁部が延伸する方向の両端部に固定され、
前記第２の光学シートは、前記第３の光学シートの固定部よりも前記額縁部が延伸する方向の内側に固定される、
請求項７に記載の面状照明装置。
前記第２の光学シートよりも線膨張係数が小さい第３の光学シートは、前記額縁部が延伸する方向の両端部に固定され、
前記第１の光学シートは、前記第３の光学シートの前記額縁部が延伸する方向の中央部に固定される、
請求項５または６に記載の面状照明装置。