WO2022153649A1 - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

実施形態の面状照明装置（１）は、光学部材（３、４、６、７）と、穴確保部材（９）と、遮光・補強シート（１１）とを備える。前記光学部材（３、４、６、７）は、出射面の一部に貫通した穴（１ａ）を有する。前記穴確保部材（９）は、前記出射面と反対側の面から前記穴（１ａ）に固定され、前記穴（１ａ）の内壁に所定のクリアランスをもって嵌る筒状の突出部（９ｂ）と、該突出部（９ｂ）に連なり前記光学部材（３、４、６、７）の前記出射面と反対側の面に対向する鍔部（９ａ）とを有する。前記遮光・補強シート（１１）は、前記出射面側から前記穴（１ａ）の周囲を塞ぎ、前記突出部（９ｂ）に対応する開口部（１１ｂ）が設けられる、前記鍔部（９ａ）に対応する平面部（１１ａ）と、前記開口部（１１ｂ）に連なり前記突出部（９ｂ）の内壁を覆う折曲部（１１ｃ）とを有する。

Description

面状照明装置

　本発明は、面状照明装置に関する。

　スマートフォン等の表示面として、デザイン的な観点から額縁部が極めて小さいフルスクリーンが要望されており、カメラ等の部品がスクリーン内に設けられた穴に配置されるタイプの装置が存在する（例えば、特許文献１～３等を参照）。このような装置では、液晶パネルのバックライトとして用いられる面状照明装置にも、発光面にカメラ等の部品の装着用の貫通した穴が設けられた構造が要求される。

　発光面に貫通した穴が設けられた構造の面状照明装置として、導光板および光学シートが載置される金属フレームに一体に形成された煙突状・筒状の突出部により穴が構成される場合（例えば、特許文献１）があった。また、導光板に単純に穴が設けられる場合（例えば、特許文献２）や、導光板および光学シートの穴がリングで塞がれる場合（例えば、特許文献３）等があった。

特開２０２０－７１９９８号公報 特開２０１９－２１５４１５号公報 特開２０２０－４７４５５号公報

　しかしながら、金属フレームに一体に形成された煙突状・筒状の突出部により穴が構成される場合は、カメラ等の部品を支持するための強度は充分に保たれ、遮光性も高いが、金属材料と導光板や光学シートの樹脂材料との熱膨張率の違いによる伸縮の差により、穴部分や外縁部分の狭額縁化が困難になる問題があった。すなわち、突出部と金属フレームの側壁との間に挟まれる導光板や光学シートの部分の温度変化に対する伸縮を吸収するために部品間距離（クリアランス）を適切に確保しないとシワやヨレが発生し、光学特性に影響を与えてしまうため、十分な距離を確保する必要があった。その結果、充分な狭額縁化が図れなかった。

　また、導光板に単純に穴が設けられる場合や、導光板および光学シートの穴がリングで塞がれる場合は、カメラ等の部品を支える強度が低下したり、遮光が不十分となったりする問題があった。遮光としては、導光板や光学シートからカメラ等の部品に不要な光を漏らさないことが重要となる。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学特性を維持でき、狭額縁化が図れ、部品を支持するための強度を確保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、光学部材と、穴確保部材と、遮光・補強シートとを備える。前記光学部材は、出射面の一部に貫通した穴を有する。前記穴確保部材は、前記出射面と反対側の面から前記穴に固定され、前記穴の内壁に所定のクリアランスをもって嵌る筒状の突出部と、該突出部に連なり前記光学部材の前記出射面と反対側の面に対向する鍔部とを有する。前記遮光・補強シートは、前記出射面側から前記穴の周囲を塞ぎ、前記突出部に対応する開口部が設けられる、前記鍔部に対応する平面部と、前記開口部に連なり前記突出部の内壁を覆う折曲部とを有する。

　本発明の一態様に係る面状照明装置は、光学特性を維持でき、狭額縁化が図れ、部品を支持するための強度を確保することができる。

図１は、一実施形態にかかる面状照明装置の斜視図である。 図２は、面状照明装置の主要部を分解した状態の斜視図である。 図３は、穴確保部材、固定部材および遮光・補強シートの個別の状態における斜視図である。 図４は、面状照明装置の穴の付近を拡大した斜視図である。 図５は、面状照明装置１の穴１ａの付近を拡大して一部を図４中のＸ－Ｘ断面で示した斜視図である。 図６は、比較例の面状照明装置のボトムフレームを示す斜視図である。

　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。

　以下では、いわゆるエッジライト型の面状照明装置について説明するが、いわゆる直下型の面状照明装置にも同様に適用することができる。直下型の面状照明装置は、２次元（例えば、格子状）に複数の光源が配置された光源基板と、複数の光源の出射面側に配置された拡散シート等の光学シートとを備えている。

　図１は、一実施形態にかかる面状照明装置１の斜視図である。図１において、面状照明装置１は、略矩形状で板状の外形を有しており、外縁が枠状のフレーム２で囲まれ、フレーム２の出射面側には枠状でシート状の遮光シート８が貼り付けられている。出射面として、プリズムシート７の主面７ａが露出している。

　出射面の一方の端部付近には、カメラ等の部品が装着される２個の穴１ａが設けられており、その周囲は１組の遮光・補強シート１１により覆われている。なお、穴１ａの個数は２個に限られず、１個でもよいし、３個以上でもよい。図示の穴１ａは、平面視で２つの半円弧の端部が直線で接続されたトラック形状のものとなっているが、それに限らず、円形状や楕円形状や矩形状であってもよい。また、穴１ａが設けられた辺と反対側の辺からは、内部に設けられた光源基板５の接続部５ａが引き出されている。

　図２は、面状照明装置１の主要部を分解した状態の斜視図である。図２において、面状照明装置１は、主要な部材として、フレーム２と、反射シート３と、導光板４と、光源基板５と、拡散シート６と、プリズムシート７と、遮光シート８と、穴確保部材９と、固定部材１０と、遮光・補強シート１１とを有している。反射シート３、導光板４、拡散シート６およびプリズムシート７は積層されてフレーム２の内側（枠内）に装着される。光源基板５は、導光板４の一の側面（入光側面）に発光側が対向して設けられる。なお、面状照明装置１の全体の底面および側面を覆うボトムフレームや、ボトムフレームに係合し、出射面となる開口部を有するトップフレームは設けられていない。

　フレーム２は、枠状の部材であり、樹脂等により構成される。フレーム２の内側の面は反射性を高めるために白色等に塗装されるか、フレーム２自体が白色の樹脂等により形成されている。反射シート３は、反射面が導光板４側を向いており、導光板４から反射シート３側に漏れる光を反射して戻すことにより、光効率を向上させる。反射シート３には、平面状の主面３ａと、カメラ等の部品が装着される２個の開口部３ｂとが設けられている。

　導光板４は、透明な樹脂等により構成され、光源基板５からの光を入光側面から受け入れ、光を終端側まで伝搬させ、裏面（反射シート３側）に設けられたプリズム等の光学素子により表面側（拡散シート６側）に光を出射する。導光板４には、平面状の主面４ａと、カメラ等の部品が装着される２個の開口部４ｂとが設けられている。

　光源基板５は、複数のＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）等の光源が１列に配置されており、導光板４の一の側面（入光側面）に向けて光を出射する。接続部５ａは図示しない回路部に接続される。拡散シート６は、導光板４から出射された光を拡散し、輝度分布を均一化する。拡散シート６には、平面状の主面６ａと、カメラ等の部品が装着される２個の開口部６ｂとが設けられている。

　プリズムシート７は、法線方向の光の量を増やし、輝度を向上させる。プリズムシート７には、平面状の主面７ａと、カメラ等の部品が装着される２個の開口部７ｂとが設けられている。遮光シート８は、枠状・シート状であり、フレーム２とプリズムシート７の周縁からの光の漏れを防ぐ。

　穴確保部材９、固定部材１０および遮光・補強シート１１については、以下、詳細に説明する。

　図３は、穴確保部材９、固定部材１０および遮光・補強シート１１の個別の状態における斜視図である。図３において、穴確保部材９は、平面状の鍔部９ａと、筒状の突出部９ｂとを有している。突出部９ｂは、出射面の穴１ａ（図１）の内壁に所定のクリアランスをもって嵌る部分である。鍔部９ａは、突出部９ｂに基台として連なり、光学部材の一部としての反射シート３の出射面側（反射面側）と反対側の面に対向する部分である。

　固定部材１０は、穴確保部材９の突出部９ｂが挿通する開口部（第２の開口部）１０ｂが設けられた、穴確保部材９の鍔部９ａに対応する、ほぼ同じ外形の平面部（第２の平面部）１０ａを有している。固定部材１０は、両面テープとなっており、表面および裏面に接着層が設けられている。

　遮光・補強シート１１は、穴確保部材９の突出部９ｂに対応する開口部１１ｂが設けられた、穴確保部材９の鍔部９ａに対応する、ほぼ同じ外形の平面部１１ａと、開口部１１ｂに連なり穴確保部材９の突出部９ｂの内壁を覆う折曲部１１ｃとを有している。

　図４は、面状照明装置１の穴１ａの付近を拡大した斜視図である。図５は、面状照明装置１の穴１ａの付近を拡大して一部を図４中のＸ－Ｘ断面で示した斜視図である。図４および図５において、固定部材１０、反射シート３、導光板４、拡散シート６およびプリズムシート７の開口部（１０ｂ、３ｂ、４ｂ、６ｂ、７ｂ）に穴確保部材９の突出部９ｂが所定のクリアランスを介して嵌り、出射面側から遮光・補強シート１１が貼り付けられることで厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する穴１ａが形成されている。

　遮光・補強シート１１の折曲部１１ｃは、トラック形状の穴１ａの直線部分において、穴確保部材９の内壁が覆されるように固定されている。これにより、穴確保部材９は安定して固定されることとなり、カメラ等の部品が穴１ａに装着されても要求される強度を満たすことができる。なお、穴１ａの円弧部分においても、遮光・補強シート１１の折曲部１１ｃにより穴確保部材９の内壁が覆われて固定されるようにしてもよい。

　図６は、比較例の面状照明装置１’のボトムフレーム２’を示す斜視図である。図６において、金属製のボトムフレーム２’の底面には、絞り加工等によって煙突状・円筒状の突出部２ｂ’が複数形成されており、複数の穴１ａ’を形成している。図示しない導光板や光学シートにも穴１ａ’に対応した開口部が設けられ、その開口部に突出部２ｂ’が嵌るようにして、ボトムフレーム２’の上に導光板や光学シートが積層される。

　そのため、突出部２ｂ’とボトムフレーム２’の側壁との間に挟まれる導光板や光学シートの部分は、金属と樹脂等との熱膨張率の違いによる伸縮の差によりシワやヨレが発生しないように、大きめの部品間距離（クリアランス）を確保しなければならず、充分な狭額縁化が図れなかった。

　その点、図１～図５の実施形態では、穴確保部材９は金属製のボトムフレームには固定されておらず、温度変化に対して、反射シート３、導光板４、拡散シート６およびプリズムシート７による光学部材とともに位置が移動する。そのため、穴確保部材９と光学部材との間の部品間距離を小さくしてもシワやヨレが発生せず、光学特性に影響を与えることなく狭額縁化が図れる。図６の比較例では、例えば０．３～０．４ｍｍの部品間距離を設けなければならなかったのに対し、図１～図５の実施形態では、例えば０．１ｍｍの部品間距離で済むことが確認されている。

　また、穴確保部材９は薄い板金等により構成され、穴１ａよりも一回り大きい程度のサイズであるため軽量化であり、遮光・補強シート１１の折曲部１１ｃにより穴確保部材９が固定されるため、脱落や位置ズレが防止され、カメラ等の部品を支持するための強度を確保することができる。

　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、出射面の一部に貫通した穴を有する光学部材と、出射面と反対側の面から穴に固定される穴確保部材と、出射面側から穴の周囲を塞ぐ遮光・補強シートとを備え、穴確保部材は、穴の内壁に所定のクリアランスをもって嵌る筒状の突出部と、突出部に連なり光学部材の出射面と反対側の面に対向する鍔部とを有し、遮光・補強シートは、突出部に対応する開口部が設けられる、鍔部に対応する平面部と、開口部に連なり突出部の内壁を覆う折曲部とを有する。これにより、光学特性を維持でき、狭額縁化が図れ、部品を支持するための強度を確保することができる。すなわち、穴確保部材は温度変化に対して光学部材とともに移動するため、穴確保部材と光学部材との間の部品間距離を小さくしてもシワやヨレが発生せず、光学特性に影響を与えることなく狭額縁化が図れる。また、遮光・補強シートの折曲部により穴確保部材が固定されるため、部品を支持するための強度を確保することができる。

　また、突出部が挿通する第２の開口部が設けられる、鍔部に対応する第２の平面部を有し、鍔部を光学部材の出射面と反対側の面に固定する固定部材を備える。これにより、いっそう部品を支持するための強度を確保することができる。

　また、穴はトラック形状であり、折曲部は、トラック形状の直線部分に設けられる。これにより、折曲部による固定を安定に行うことができる。

　また、光学部材は、エッジライト型の面状照明装置を構成する導光板および光学シート、または、直下型の面状照明装置を構成する光源基板および光学シートを含む。これにより、多様な面状照明装置に適用することができる。

　また、出射面に複数の穴が並んで形成され、穴確保部材および遮光・補強シートは、複数の穴に対して１組が設けられる。これにより、多様なカメラ等の部品の装着に容易に対応することができる。

　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，１ａ　穴，２　フレーム，３　反射シート，４　導光板，５　光源基板，６　拡散シート，７　プリズムシート，８　遮光シート，９　穴確保部材，９ａ　鍔部，９ｂ　突出部，１０　固定部材，１０ａ　平面部，１０ｂ　開口部，１１　遮光・補強シート，１１ａ　平面部，１１ｂ　開口部，１１ｃ　折曲部

Claims (5)

1. 　出射面の一部に貫通した穴を有する光学部材と、
   　前記出射面と反対側の面から前記穴に固定される穴確保部材と、
   　前記出射面側から前記穴の周囲を塞ぐ遮光・補強シートと、
   を備え、
   　前記穴確保部材は、前記穴の内壁に所定のクリアランスをもって嵌る筒状の突出部と、該突出部に連なり前記光学部材の前記出射面と反対側の面に対向する鍔部とを有し、
   　前記遮光・補強シートは、前記突出部に対応する開口部が設けられる、前記鍔部に対応する平面部と、前記開口部に連なり前記突出部の内壁を覆う折曲部とを有する、
   面状照明装置。
2. 　前記突出部が挿通する第２の開口部が設けられる、前記鍔部に対応する第２の平面部を有し、前記鍔部を前記光学部材の前記出射面と反対側の面に固定する固定部材を備える、
   請求項１に記載の面状照明装置。
3. 　前記穴はトラック形状であり、前記折曲部は、トラック形状の直線部分に設けられる、
   請求項１または２に記載の面状照明装置。
4. 　前記光学部材は、エッジライト型の面状照明装置を構成する導光板および光学シート、または、直下型の面状照明装置を構成する光源基板および光学シートを含む、
   請求項１～３のいずれか一つに記載の面状照明装置。
5. 　前記出射面に複数の前記穴が並んで形成され、前記穴確保部材および前記遮光・補強シートは、複数の前記穴に対して１組が設けられる、
   請求項１～４のいずれか一つに記載の面状照明装置。

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