JP7077205B2 - 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、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの複数の光源を導光板の側端面に沿って一定間隔で並列する、いわゆるエッジライト式の面状照明装置が知られている。

特開２０１５－１９５１１０号公報

ところで、近時の面状照明装置には、センサやカメラ等の複数の部品を配置するために、導光板に貫通孔を設けるという要請がある。また、狭額縁化を図るため、導光板とフレームとの間のクリアランスを小さくするという要請がある。しかしながら、導光板とフレームとの線膨張の差が大きい場合には、導光板とフレームとの間のクリアランスを小さくすることができず、狭額縁化を図ることができないという問題が発生する。

本発明は、上記を課題の一例とするものであり、導光板に貫通孔を設け、かつ狭額縁化が可能な面状照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る面状照明装置は、樹脂フレームと、光源と、導光板と、金属フレームとを備える。樹脂フレームはＵ字状である。光源は、樹脂フレームに収容され、樹脂フレームの開放端側に配置される。導光板は、樹脂フレームに収容され、光源と向かい合う入射面から光が入射され、かつ第１貫通孔が形成され、樹脂材料で形成される。金属フレームは、開放端側とは反対側の樹脂フレームの非開放端側に接続し、かつ導光板が配置される。また、金属フレームは、非開放端側から開放端側に向かう方向の長さが、同方向の樹脂フレームの全体の長さの半分より短く、第１貫通孔に対応する第２貫通孔が形成される突出部を備える。

本発明の一態様によれば、導光板に貫通孔を設け、かつ狭額縁化が可能な面状照明装置を提供できる。

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、図１のII-II断面図である。 図３は、図１のIII-III断面図である。 図４は、樹脂フレーム、第１金属フレーム、および樹脂リングの一部を示す斜視図である。 図５は、樹脂フレーム、および第２金属フレームの一部を示す斜視図である。

以下、実施形態に係る面状照明装置１について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態により面状照明装置１の用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、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ことに留意する必要がある。さらに、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。

実施形態に係る面状照明装置１について、図１～図５を参照し説明する。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、図１のII-II断面図である。図３は、図１のIII-III断面図である。図４は、樹脂フレーム１０、第１金属フレーム１１、および樹脂リング２０の一部を示す斜視図である。図５は、樹脂フレーム１０、および第２金属フレーム１２の一部を示す斜視図である。なお、図１では、面状照明装置１を構成する部材の一部を破線で示している。

また、図１～図５では、説明を分かりやすくするために、面状照明装置１の光の出射方向をＺ軸正方向とする３次元の直交座標系を図示している。また、Ｙ軸正方向を上方とし、Ｙ軸負方向を下方として説明することがある。また、Ｚ軸正方向を正面とし、Ｚ軸負方向を背面として説明することがある。

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。液晶表示装置は、例えば、スマートフォンに用いられる。

面状照明装置１は、樹脂フレーム１０と、第１金属フレーム１１（金属フレーム）と、第２金属フレーム１２（金属接続フレーム）と、導光板１３と、複数の光源１４と、反射シート１５と、拡散シート１６と、プリズムシート１７と、第１遮光シート１８ａ，１８ｂと、第２遮光シート１９と、樹脂リング２０とを備える。

樹脂フレーム１０は、後述する導光板１３に対して線膨張の差が小さい部材で構成され、例えば、ポリカーボネート樹脂（樹脂材料）で構成される。樹脂フレーム１０は、Ｕ字状に形成される。樹脂フレーム１０は、第２金属フレーム１２とともに、導光板１３、光源１４、反射シート１５、プリズムシート１７、第２遮光シート１９、および樹脂リング２０を収容する。樹脂フレーム１０は、例えば、インサート成形によって形成され、第１金属フレーム１１、および第２金属フレーム１２に接続される。

樹脂フレーム１０は、第１フレーム１０ａと、第２フレーム１０ｂと、第３フレーム１０ｃとを備える。第１フレーム１０ａは、上方（Ｙ軸正方向）に配置される。第２フレーム１０ｂは、第１フレーム１０ａの一方の端側から下方（Ｙ軸負方向）に沿って延びる。第３フレーム１０ｃは、第１フレーム１０ａの他方の端側から下方に向けて延びる。すなわち、樹脂フレーム１０は、互いに平行に配置された第２フレーム１０ｂと第３フレーム１０ｃの下方側の一端がそれぞれ開放端となり、上方側の他端が第１フレーム１０ａの両端にそれぞれ連結されたＵ字状に形成される。

なお、樹脂フレーム１０の角は、Ｒ形状に形成される。具体的には、樹脂フレーム１０には、第１フレーム１０ａと第２フレーム１０ｂとの間にＲ形状の第１角部１０ｄが形成され、第１フレーム１０ａと第３フレーム１０ｃとの間にＲ形状の第２角部１０ｅが形成される。また、樹脂フレーム１０には、第２フレーム１０ｂの下方側にＲ形状の第３角部１０ｆが形成され、第３フレーム１０ｃの下方側にＲ形状の第４角部１０ｇが形成される。

第１金属フレーム１１は、上下方向における断面形状がＬ字状となるように形成される。第１金属フレーム１１は、上面部１１ａと、背面部１１ｂとを備える。第１金属フレーム１１は、例えば、プレス加工によって形成される。

上面部１１ａは、樹脂フレーム１０の第１フレーム１０ａに沿って形成される。上面部１１ａには、樹脂フレーム１０の他端が接続される。具体的には、上面部１１ａには、第１角部１０ｄの一部、第１フレーム１０ａ、および第２角部１０ｅの一部が接続される。

背面部１１ｂは、上面部１１ａのＺ軸負方向の端から下方に向けて形成される。また、背面部１１ｂには、樹脂フレーム１０の第１角部１０ｄ側から斜め下方に延びる第１傾斜面１１ｃと、樹脂フレーム１０の第２角部１０ｅ側から斜め下方に延びる第２傾斜面１１ｄとが形成される。

第１傾斜面１１ｃ、および第２傾斜面１１ｄは、下方となるにつれて、第１傾斜面１１ｃと第２傾斜面１１ｄとの距離が短くなるように形成される。すなわち、背面部１１ｂは、下方となるにつれて幅（Ｘ軸方向の長さ）が短くなるように形成される。なお、第１傾斜面１１ｃ、および第２傾斜面１１ｄは、背面部１１ｂの上方側の一部に形成されているが、背面部１１ｂの下端まで形成されてもよい。

第１金属フレーム１１は、樹脂フレーム１０の第２フレーム１０ｂ、および第３フレーム１０ｃには接続しておらず、第１傾斜面１１ｃと第２フレーム１０ｂとの間、および第２傾斜面１１ｄと第３フレーム１０ｃとの間には、隙間が形成されている。

また、背面部１１ｂには、Ｚ軸正方向に向けて突出する突出部１１ｅが形成される。突出部１１ｅには、貫通孔１１ｆ（第２貫通孔）が形成される。すなわち、突出部１１ｅは、Ｚ軸正方向から見た場合に、環状となるように形成される。

第２金属フレーム１２は、上下方向における断面形状がＬ字状となるように形成される。第２金属フレーム１２は、下面部１２ａと、背面部１２ｂと、側面部１２ｃとを備える。第２金属フレーム１２は、例えば、プレス加工によって形成される。第２金属フレーム１２は、上下方向において、第１金属フレーム１１と離間して設けられる。

下面部１２ａは、第１金属フレーム１１の上面部１１ａに対し平行に配置される。下面部１２ａの厚さ、すなわち板厚は、樹脂フレーム１０の厚さよりも薄い。下面部１２ａには、両面テープ３０などを介してＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）２１が取り付けられる。

背面部１２ｂは、下面部１２ａのＺ軸負方向の端から上方に向けて形成される。また、背面部１２ｂには、樹脂フレーム１０の第３角部１０ｆ側から斜め上方に延びる第１傾斜面１２ｄと、樹脂フレーム１０の第４角部１０ｇ側から斜め上方に延びる第２傾斜面１２ｅとが形成される。

第１傾斜面１２ｄ、および第２傾斜面１２ｅは、上方となるにつれて、第１傾斜面１２ｄと第２傾斜面１２ｅとの距離が短くなるように形成される。すなわち、背面部１２ｂは、上方となるにつれて幅が短くなるように形成される。また、背面部１２ｂには、例えば、両面テープ３１などを介して光源１４が取り付けられる。

側面部１２ｃは、下面部１２ａのＸ軸方向の両端に形成され、下面部１２ａの両端から上方に向けて形成される。

第２金属フレーム１２の下面部１２ａ、背面部１２ｂ、および側面部１２ｃは、Ｘ軸負方向の端部側において、樹脂フレーム１０の第２フレーム１０ｂの下端に接続する。また、第２金属フレーム１２の下面部１２ａ、背面部１２ｂ、および側面部１２ｃは、Ｘ軸正方向の端部側において、樹脂フレーム１０の第３フレーム１０ｃの下端に接続する。すなわち、第２金属フレーム１２は、樹脂フレーム１０の開放端を接続する。

導光板１３は、例えば、ポリカーボネート樹脂の透明材料で構成され、左右方向よりも上下方向に長い矩形平板状の部材である。導光板１３は、例えば、金型に樹脂材料を流し込んで成形する射出成形によって製造される。導光板１３は、側端面１３ａ，１３ｂと、主面１３ｃ，１３ｄとを有する。

側端面１３ａは、２つの主面１３ｃ，１３ｄと交差し、光源１４の光が入射する側端面（以下、入射面１３ａとも呼称する。）である。また、側端面１３ｂは、入射面１３ａとは反対側の側端面である。

主面１３ｃは、入射面１３ａから入射された光が出射する主面（以下、出射面１３ｃとも呼称する。）である。また、主面１３ｄは、出射面１３ｃとは反対側の主面（以下、背面１３ｄとも呼称する。）である。

背面１３ｄおよび出射面１３ｃのうち少なくとも一つの面には、図示しない複数のドットが形成されており、かかる複数のドットによって入射面１３ａから入射された光の進路を適宜変更する。実施形態では、入射面１３ａ側よりも側端面１３ｂ側のドットの密度が高くなるように、複数のドットを分布させることによって、出射面１３ｃの全面から略均等に光を出射させることができる。

また、導光板１３には、板厚方向であるＺ軸方向に沿って複数の貫通孔１３ｅ（第１貫通孔）が形成される。貫通孔１３ｅには、樹脂リング２０を介して第１金属フレーム１１の突出部１１ｅが挿入される。すなわち、導光板１３は、貫通孔１３ｅに樹脂リング２０および突出部１１ｅが挿入された状態で、第１金属フレーム１１の背面部１１ｂに載置（配置）される。なお、貫通孔１３ｅには、樹脂リング２０のみが挿入されてもよい。

光源１４は、例えば、ＬＥＤであり、発光面が導光板１３の入射面１３ａと対向する。光源１４は、ＦＰＣ２１に実装される面とは反対側の面に発光面を備える、いわゆるトップビュー型である。光源１４は、発光面からＹ軸正方向側である入射面１３ａ側へ向けて光を発する。また、複数の光源１４は、導光板１３の入射面１３ａに沿う方向であるＸ軸方向に所定の間隔で並んで配置される。

反射シート１５は、導光板１３の背面１３ｄと向かい合うように設けられ、導光板１３の背面１３ｄから漏れた光を反射して、再度導光板１３に戻す。反射シート１５には、導光板１３の貫通孔１３ｅに対応する位置に貫通孔１５ａが形成される。

拡散シート１６は、導光板１３の出射面１３ｃと向かい合うように設けられ、導光板１３の出射面１３ｃから出射された光を拡散する。拡散シート１６には、導光板１３の貫通孔１３ｅに対応する位置に貫通孔１６ａが形成される。

プリズムシート１７は、拡散シート１６上に積層され、拡散シート１６によって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。プリズムシート１７には、導光板１３の貫通孔１３ｅに対応する位置に貫通孔１７ａが形成される。

第１遮光シート１８ａ，１８ｂ、および第２遮光シート１９は、光の出射方向側の面を覆うように設けられる。

第１遮光シート１８ａは、第２金属フレーム１２の下面部１２ａと、下方のプリズムシート１７とを接続し、プリズムシート１７の下端側を覆うように設けられる。第１遮光シート１８ｂは、樹脂フレーム１０の第１フレーム１０ａ、および第１金属フレーム１１の上面部１１ａと、上方のプリズムシート１７とを接続し、プリズムシートの上端側を覆うように設けられる。

第２遮光シート１９は、プリズムシート１７の貫通孔１７ａなどの周囲を覆うように設けられる。第２遮光シート１９には、樹脂リング２０の貫通孔２０ａに対応する位置に貫通孔１９ａが形成される。

樹脂リング２０は、インサート成形によって突出部１１ｅの周囲に形成される。樹脂リング２０は、突出部１１ｅとともに、導光板１３の貫通孔１３ｅに挿入される。すなわち、樹脂リング２０は、インサート成形によって形成された状態で、導光板１３の貫通孔１３ｅに挿入される。

樹脂リング２０は、成形時に、第１金属フレーム１１の背面部１１ｂに対し、Ｚ軸方向への長さを調整することができる。すなわち、樹脂リング２０は、第１金属フレーム１１に対する貫通孔１１ｆの軸方向への突出量を規定することができる。

樹脂リング２０には、貫通孔２０ａが形成される。樹脂リング２０の内径は、突出部１１ｅの貫通孔１１ｆの内径よりも小さい。突出部１１ｅの貫通孔１１ｆ、および樹脂リング２０には、スマートフォンの構成部材である各種センサ（例えば、赤外線センサ）や、カメラなどが挿通される。樹脂リング２０の内径は、カメラなどの外径に応じて設定される。樹脂リング２０は、カメラなどを保持する保持部材として機能する。なお、上記した貫通孔１１ｆおよび貫通孔２０ａの横断面形状ならびに樹脂リング２０の外形形状などは、円形であるが、円形に限定されず、例えば、四角でもよい。

以上説明したように、面状照明装置１は、樹脂フレーム１０の一端に光源１４を配置し、一端とは反対側の樹脂フレーム１０の他端に第１金属フレーム１１を接続する。第１金属フレーム１１は、導光板１３の貫通孔１３ｅに対応する貫通孔１１ｆが形成される突出部１１ｅを備える。

これにより、面状照明装置１は、（樹脂材料で形成される）導光板１３と樹脂フレーム１０との長手方向（上下方向）における線膨張の差を（全周に亘って金属からなるフレームを用いた場合と比較して）小さくすることができ、カメラなどが配置される貫通孔１３ｅを有する導光板１３と、樹脂フレーム１０とのクリアランスを小さくすることができる。そのため、面状照明装置１は、狭額縁化を図ることができる。また、面状照明装置１は、導光板１３や光源１４などを収容するフレームを樹脂フレーム１０とした場合であっても、第１金属フレーム１１を樹脂フレーム１０に接続することで、樹脂フレーム１０の強度を向上させることができる。

また、面状照明装置１は、突出部１１ｅの周囲に形成され、導光板１３の貫通孔１３ｅに挿入される樹脂リング２０を備える。具体的には、面状照明装置１は、インサート成形によって形成された樹脂リング２０を突出部１１ｅの周囲に備える。

これに対し、樹脂リング２０を用いずに、例えば、第１金属フレーム１１の突出部１１ｅのみを導光板１３の貫通孔１３ｅに挿入することも考えられる。しかし、この場合、例えば、プレス加工によって突出部１１ｅを高精度に形成することが困難である。

そこで、実施形態に係る面状照明装置１は、樹脂リング２０を突出部１１ｅの周囲に形成する。これにより、面状照明装置１は、導光板１３の貫通孔１３ｅに挿入される部位を精度良く形成することができる。

また、面状照明装置１は、樹脂リング２０を設けることで、第１金属フレーム１１に対する貫通孔１１ｆの軸方向、すなわちＺ軸正方向への突出量を規定することができる。

これにより、面状照明装置１は、第１金属フレーム１１の突出部１１ｅに対し、導光板１３の貫通孔１３ｅに挿入される部位を精度良く形成することができる。

また、面状照明装置１では、突出部１１ｅの貫通孔１１ｆ、および導光板１３の貫通孔１３ｅが円形とされ、樹脂リング２０の内径は、突出部１１ｅの貫通孔１１ｆの内径よりも小さい。

これにより、カメラなどの取り付け位置は、樹脂リング２０の内径に応じて決定される。樹脂リング２０は、インサート成形によって精度良く形成することができる。そのため、面状照明装置１は、樹脂リング２０に挿入されるカメラなどを精度良く取り付けることができる。また、樹脂リング２０を用いることにより、貫通孔１１ｆに配置されるカメラなどとの絶縁を確実に確保することができる。

また、面状照明装置１は、樹脂フレーム１０の一端に接続する第２金属フレーム１２を備える。

これにより、面状照明装置１は、導光板１３や光源１４などを収容するフレームを樹脂フレーム１０とした場合であっても、樹脂フレーム１０の強度を向上させることができる。

また、面状照明装置１は、Ｕ字状の樹脂フレーム１０の開放端を第２金属フレーム１２によって接続する。

これにより、面状照明装置１は、面状照明装置１がトップビュー型である場合に、ＦＰＣ２１が取り付けられる樹脂フレーム１０の一端側の強度を向上させることができる。

また、面状照明装置１では、第２金属フレーム１２の厚さは、樹脂フレーム１０の厚さよりも薄い。

これにより、面状照明装置１は、面状照明装置１がトップビュー型である場合に、光源１４などが配置される一端側の狭額縁化を図ることができる。

面状照明装置１は、例えば、第１金属フレーム１１の上面部１１ａを、樹脂フレーム１０の第１角部１０ｄの一部、第１フレーム１０ａ、および第２角部１０ｅの一部と接続する。

これにより、面状照明装置１は、面状照明装置１を安定させ、強度を高くすることができる。また、面状照明装置１は、樹脂フレーム１０の第１角部１０ｄおよび第２角部１０ｅのそれぞれの一部のみと第１金属フレーム１１とを接続させたことにより、上下方向、および幅方向（Ｘ軸方向）における、樹脂フレーム１０と、第１金属フレーム１１との収縮量の差や、膨張量の差による樹脂フレーム１０の変形を抑制することができる。

また、面状照明装置１は、第１金属フレーム１１に第１傾斜面１１ｃ、および第２傾斜面１１ｄを設ける。

これにより、面状照明装置１は、背面部１１ｂの面積を小さくし、第１金属フレーム１１を小さくすることができる。そのため、面状照明装置１は、第１金属フレーム１１の収縮、および膨張による樹脂フレーム１０の変形を抑制することができる。

なお、面状照明装置１は、第２金属フレーム１２を設けることで、下方側においても、同様の効果を得ることができる。

次に、変形例に係る面状照明装置１について説明する。

変形例に係る面状照明装置１は、ＦＰＣ２１が第２金属フレーム１２の背面部１２ｂに取り付けられ、光源１４の実装面が発光面に対して直交する位置となるサイドビュー型であってもよい。

また、サイドビュー型である場合には、変形例に係る面状照明装置１は、第２金属フレーム１２を設けずに、第１金属フレーム１１と樹脂フレーム１０のみで、導光板１３などを収容する構成としてもよい。この場合、樹脂フレーム１０は、第２金属フレーム１２に対応するフレーム部分を有する。すなわち、樹脂フレーム１０は、（４辺を有する）枠状に形成されてもよい。なお、変形例に係る面状照明装置１は、例えば、枠状の樹脂フレーム１０に第１金属フレーム１１および第２金属フレーム１２を組み合わせた構成としてもよい。

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 面状照明装置、１０ 樹脂フレーム、１１ 第１金属フレーム（金属フレーム）、１１ｅ 突出部、１１ｆ 貫通孔（第２貫通孔）、１２ 第２金属フレーム（金属接続フレーム）、１３ 導光板、１３ｅ 貫通孔（第１貫通孔）、１４ 光源、２０ 樹脂リング

Claims (8)

1. Ｕ字状の樹脂フレームと、
   前記樹脂フレームに収容され、前記樹脂フレームの開放端側に配置される光源と、
   前記樹脂フレームに収容され、前記光源と向かい合う入射面から光が入射され、かつ第１貫通孔が形成される、樹脂材料で形成される導光板と、
   前記開放端側とは反対側の前記樹脂フレームの非開放端側に接続し、かつ前記導光板が配置される金属フレームと
   を備え、
   前記金属フレームは、
   前記非開放端側から前記開放端側に向かう方向の長さが、同方向の前記樹脂フレームの全体の長さの半分より短く、
   前記第１貫通孔に対応する第２貫通孔が形成される突出部
   を備える面状照明装置。
2. 前記突出部の周囲に形成され、前記第１貫通孔に挿入される樹脂リング
   を備える請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記第１貫通孔と前記第２貫通孔は、ともに円形であり、
   前記樹脂リングの内径は、前記第２貫通孔の内径よりも小さい
   請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記樹脂リングは、
   前記金属フレームに対する前記第２貫通孔の軸方向への突出量を規定する
   請求項２または３に記載の面状照明装置。
5. 前記樹脂フレームの前記開放端側に接続する金属接続フレーム
   を備える請求項１～４のいずれか一つに記載の面状照明装置。
6. 前記金属接続フレームは、前記樹脂フレームの前記開放端を接続する
   請求項５に記載の面状照明装置。
7. 前記金属接続フレームの厚さは、前記樹脂フレームの厚さよりも薄い
   請求項６に記載の面状照明装置。
8. 前記樹脂フレームの角部は、Ｒ形状に形成され、
   前記金属フレームは、前記角部の一部と接続される
   請求項１～７のいずれか一つに記載の面状照明装置。

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