JP2005302485A - 面状照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 導光板に設けた位置決め突起部の近傍に発生する輝度ムラを防止し、出射面全体の輝度を均一にすることができる面状照明装置を提供する。
【解決手段】 枠体7に対する導光板1の位置を決定するための突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cを導光板1の側面11、12に設ける。導光板1を収納する枠体7に、前記導光板1の突起部に対応して凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cを設ける。それぞれの突起部のLED2から遠い側の端部に切欠き13a、13b、13c、14a、14b、14cを形成する。前記凹部は矩形状に形成し、切欠きは矩形状の凹部と同形状の突起部の稜部を平面状に削った(C面取りした)形状、あるいは稜部に丸みを持たせた(R面取りした)形状に形成する。これにより突起部の側面で複数回反射してから導光板1の中央方向に進行する光の量を減少させ突起部近傍の輝度ムラを防止する。
【選択図】 図1
【解決手段】 枠体7に対する導光板1の位置を決定するための突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cを導光板1の側面11、12に設ける。導光板1を収納する枠体7に、前記導光板1の突起部に対応して凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cを設ける。それぞれの突起部のLED2から遠い側の端部に切欠き13a、13b、13c、14a、14b、14cを形成する。前記凹部は矩形状に形成し、切欠きは矩形状の凹部と同形状の突起部の稜部を平面状に削った(C面取りした)形状、あるいは稜部に丸みを持たせた(R面取りした)形状に形成する。これにより突起部の側面で複数回反射してから導光板1の中央方向に進行する光の量を減少させ突起部近傍の輝度ムラを防止する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、導光板および光源を枠体に収納する構成を有した面状照明装置に関する。
薄型で占有容積が小さく、軽量であること等に特徴を有する液晶表示装置は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等をはじめとする多くの電気製品に使用されている。ところで、液晶表示装置の液晶自体は自ら発光しないため、太陽光や部屋の照明の明るさを十分に取り込むことができない暗所で使用する場合には、液晶表示装置とは別個に液晶を照射する照明手段が必要となる。液晶表示装置のさらなる小型化が望まれる一方で、その液晶表示装置のうちの液晶表示部については大型化が望まれており、この要求に応えるためには液晶を照射する照明手段についても小型化、さらには低消費電力化を実現することが必要となってきている。
そこで、照明手段の小型化及び低消費電力化を実現するために、照明手段の光源として点状光源であるLEDを使用するものや、照明手段を構成する光源、導光板等の各部材を所定の位置に固定して光を効率良く利用するものが開発されている。例えば、照明手段を構成する各部材を、所定の位置に固定する手段としては、各部材を収納するフレームを使用したものがある。導光板の側面に突起を設けると共に、その突起の位置に対応してフレームに凹部を設け、導光板をフレームに収納する際に突起と凹部を組み合わせることによって導光板の配設位置を固定する。しかしながら、この手段では、光源から出射した光のうち突起の付け根で反射した光が、他の部分で反射した光とは異なる挙動を示して導光板の出射面に達するため、突起の付け根から中央に向かってすじ状の輝線が発生するという不具合があった。
この不具合を解決する手段として、特許文献1に示すものがあり、図7に示すように、フレームに収納される導光板12の位置決め用の突起12Hを、導光板12の側面12Gの出射面12C側に片寄って形成する構成が開示されている。これによれば突起12Hの根元が小さく形成され、また突起12Hの根元を導光板12の裏面に形成した一対の斜面(12E、12F)からなる突起から遠ざけて配置させることができるので、明るく照らし出される突起12Hの根元が出射面12Cから視認されて発生する輝度レベルの高いすじ状の領域を知覚困難にすることができる。
しかし、特許文献1の発明では、導光板の厚みが比較的厚い場合には効果があるものの、導光板の厚みが比較的薄い場合には輝度の高いすじ状の領域が出射面に観察されてしまうという欠点があった。そこで、この欠点を解決する手段として、特許文献2に示すものがあり、図8に示すように、導光板の突起をフレームに対する位置決め部材として使用する構成ではないが、突起4Hを、導光板4の側面を厚み方向に2分割する仮想線より裏面4B側に形成する構成が開示されている。また、突起4Hを薄肉に作成し、楔型先端側を先端側に向かうに従って徐々に突起4Hの厚みが薄くなるように、突起4Hの側面4HDが底面4HBに対して斜めに傾いた平面により形成する構成が開示されている。これによれば突起4Hの付け根で反射された光を側面の近傍で出射面4Cより速やかに出射することができる。
しかしながら、特許文献1の発明では、上述したように導光板の厚みが比較的薄い場合には輝度の高いすじ状の領域が出射面に観察されてしまうという欠点があった。また、特許文献2の発明では、突起を薄肉状に作成する必要があり、フレームに対する位置決め部材として使用する場合には、破損する虞が高いという欠点があった。
そこで、本願発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、導光板に設けた突起部により、フレームに対する適正な位置決めを行なうことができると共に、突起部の近傍に発生する輝度ムラを防止し、出射面全体の均一な輝度を実現することができる面状照明装置の提供を目的とするものである。
上記課題を解決するために、請求項1に係る面状照明装置の発明は、透光性材料から成る導光板と、該導光板の側面に対向して配置される光源と、前記導光板と前記光源を収納する枠体を備えると共に、前記光源が配置された導光板の側面と直交する側面に設けられ、前記導光板の前記枠体内における配設位置を決定するための突起部と、前記導光体の突起部が嵌入される、前記枠体に形成された凹部とを備えた面状照明装置において、前記凹部の形状は、矩形状であり、前記突起部が設けられた側面の長手方向で、前記突起部の前記点状光源から遠い側の端部に、前記突起部が設けられた側面の短手方向へ沿った切欠きを形成したことを特徴とするものである。
導光板に形成した突起部の、光源から遠い側の端部に導光板の厚さ方向へ沿った、即ち、突起部が設けられた側面の短手方向へ沿った切欠きを形成することによって、突起部で反射した後に再度、突起部内の光源から遠い側の側面で反射して導光板方向へ進行する光を減少させ、突起部近傍の輝度ムラの発生を抑制する。
上記課題を解決するために、請求項2に係る面状照明装置の発明は、請求項1の発明において、前記突起部の切欠きは、突起部が設けられている側面に対する傾斜角が鋭角であるC面取りによって形成されていることを特徴とするものである。C面取りとは、矩形状の突起部の稜部を平面状に削って加工することをいう。
上記課題を解決するために、請求項3に係る面状照明装置の発明は、請求項1の発明において、前記突起部の切欠きは、R面取りによって形成されていることを特徴とするものである。R面取りとは、矩形状の突起部の稜部をR状に丸みを持たせて加工することをいう。
本発明に係る面状照明装置によれば、導光板に形成した突起部を枠体に設けた凹部に嵌入させて組み合わせることにより、フレームに対して導光板を適正な位置に固定することができ、光源からの光を効率良く利用することができる。また、導光板に形成した突起部の、光源から遠い側の端部に導光板の厚さ方向へ沿った切欠きを形成することによって、突起部で反射した光により発生する突起部近傍の輝度ムラを防止し、出射面全体の輝度の均一を実現することができる。
以下、本発明に係る面状照明装置の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、面状照明装置Mおよび面状照明装置Mの上側に配置される被照明体Nを示す分解斜視図である。面状照明装置Mは、導光板1と、点状光源2と、反射板3と、光拡散シート4と、輝度増大フィルム5、6と、これらの部材が収納される枠体7から概略構成されている。図2は、各部材が枠体7に収納された状態の面状照明装置Mを示す斜視図である。
図1は、面状照明装置Mおよび面状照明装置Mの上側に配置される被照明体Nを示す分解斜視図である。面状照明装置Mは、導光板1と、点状光源2と、反射板3と、光拡散シート4と、輝度増大フィルム5、6と、これらの部材が収納される枠体7から概略構成されている。図2は、各部材が枠体7に収納された状態の面状照明装置Mを示す斜視図である。
図1、図2に示すように、枠体7内に収納された点状光源2は、導光板1の一側端面8側に配置される。点状光源2としては、例えば、LEDが使用される。LED2は、LEDチップが樹脂ケースによって覆われた構成を有しており、ケースには出射窓が形成されていて、出射窓から一方向へ出射光が効率よく出射されるように構成されている。以下、出射光が効率よく出射されるLEDの一方向を光出射方向側とし、LEDの正面という。LED2は1個または複数個設けられており、その正面がそれぞれ一側面8に対向して近接配置されている。従って、LED2から出射された光の殆どは、一側面8から導光板1内に入射する。導光板1の一側面8のことを、以下、入射面8ともいう。
導光板1は、成形性、光学特性のバランスに優れるポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、非晶質ポリオレフィン樹脂の他、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、フッ素系透明ポリマー、エポキシ樹脂等の透明性の良好な材料から構成されている。また、導光板1の成形は、生産性、精度の点で優れる射出成形の他、熱加圧成形、押し出し成形、注型法等が適用可能である。LED2から出射した光は導光板1の入射面8から入射し、屈折、反射等を繰返して導光板1の表面である出射面9から出射する。導光板1の裏面10、即ち、出射面9と対向する面には、LED2から導光板1内に入射した光を出射面9全体において均一に出射できるように、図示を省略する光線進路変更素子(光散乱パターン)が設けられている。光散乱パターンは、微細プリズム、微細突起または窪み、微細粗面パターン、微細印刷パターン等から構成されている。
導光板1は、略矩形状を有しており、LED2の配置されている導光板1の一側面8と直交する側面11、12には、それぞれの側面11、12に対して鉛直方向に延びる突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cが設けられている。これらの突起部は、導光板1が、後述する枠体7に収納されたときに、枠体7内における導光板1の配設位置を決定すると共に、その位置に導光板1を固定するためのものである。側面11に設けられている突起部11a、11b、11cのうち、突起部11aおよび11cは、導光板1の出射面9寄りに設けられており、突起部11bは、裏面10寄りに設けられている。また、側面12に設けられている突起部12a、12b、12cのうち、突起部12aおよび12cは、導光板1の出射面9寄りに設けられており、突起部12bは、裏面10寄りに設けられている。即ち、側面11と側面12のそれぞれに設けられた突起部は、導光板1の厚さよりも薄く形成されると共に、隣り合う突起部が導光板1の厚さ方向の高さを異にして互い違いに設けられている。これらの突起部が、後述する枠体7の凹部に嵌入されることで、導光板1は枠体7に対して適正な位置に確実に固定される。
導光板1の裏面10側には、裏面10を覆うように反射板3が設けられている。反射板3は、白色樹脂、銀メッキ板等の反射性材料から成り、導光板1の裏面10から導光板の外部に放出する光を反射して導光板1内に再入力させるためのものである。従って、この光を反射する部材としては、反射板3に限定されるものではなく、例えば、各部材を収納して一体に保持する枠体7の底部に反射性材料を塗付し、反射板の機能を兼ねるように構成してもよい。
導光板1の表側、即ち、出射面9側には、光拡散シート4が設けられている。光拡散シート4は、導光板1に形成されているパターンの形状、例えば、図示を省略する光散乱パターンの形状を使用者に視認されないように、光を拡散させるためのものであり、光拡散剤練込タイプのもの、ランダム凹凸加工タイプのもの等がある。光拡散シート4は、通常10μm以上の厚さのもの、好ましくは20〜300μmのものが使用される。また、光拡散シート4は、透明な樹脂から構成され、その樹脂としては、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート等のものがある。
さらに、光拡散シート4の上側には、輝度増大フィルム(Brightness Enhancement Film)5、6が積層して設けられている。この輝度増大フィルム5、6は、透過性に優れたポリエステル、アクリル樹脂等の表面にプリズムパターンを精密形成した光学フィルムから成る。このように微細なプリズム構造が並ぶフィルムを導光板1の出射面9の上側に重ねて配置させることで、被照明体N側に放射される光の輝度を向上させることができる。プリズム構造が90度交差する方向に輝度増大フィルム5、6を2枚重ね合わせることで性能が向上し、画面のにじみを解消して、光った部分と光を拡散する部分の縞模様(リフレクティブモアレ)を抑制する作用をなす。
次に、枠体7は、面状照明装置Mを構成している上記導光板1、LED2等の他の部材を収納する額縁状の部材であり、例えばポリカーボネート樹脂等の透光性樹脂材料の内部に光反射部材(酸化チタン等の白色顔料)を混入して成る。従って、枠体7は、光反射性の高い部材であり、導光板1から外部に出射した光を散乱反射して導光板1内に再度入射させ、LED2からの出射光の利用効率を高めている。枠体7には、凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cが形成されており、面状照明装置Mを組立てる際に導光板1の突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cがそれぞれこれらの凹部に嵌入され、導光板1は枠体7に保持される。
これらの凹部を図3において説明する。図3(a)は、枠体7の平面図を示す。凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cは、矩形状を有しており、枠体7の側壁22、23の内側壁面から鉛直方向へ延びて形成されている。また、凹部は、図3(b)、(c)に示すように、側壁23に設けられている凹部21a、21b、21cのうち、凹部21aおよび21cが、側壁23の上側壁面24寄りに設けられており、凹部21bは、下側壁面25寄りに設けられている。この構造は、側壁22に設けられている凹部20a、20b、20cについても同様である。即ち、側壁22と側壁23のそれぞれに設けられた凹部は、隣り合う凹部が側壁の上下厚さ方向の高さを異にして互い違いに設けられている。これは、導光板1に設けられた突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cの位置に対応しており、突起部がこれらの凹部に嵌入されることで、導光板1は枠体7に対して適正な位置に確実に固定される。
また次に、光拡散シート4、輝度増大フィルム5、6が設けられた導光板1の上側(出射面9側)には、被照明体Nとして、例えば、液晶表示装置が配置される。液晶表示装置Nには、液晶表示素子が配設されている表示領域31と、液晶表示素子が配設されていない周辺部である非表示領域32が設けられている。液晶表示装置Nは、導光板1の出射面9から出射された光によって、液晶表示装置Nの裏側から照射される、いわゆるバックライト型の表示装置である。これにより液晶表示装置Nの輝度は向上し、視認性が向上する。
図4は、各部材が枠体7に収納された状態の面状照明装置Mを示す平面図である。突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cには、それぞれ切欠き13a、13b、13c、14a、14b、14cが形成されている。これらの切欠きは、導光板1の側面11、側面12の長手方向の、LED2から見てそれぞれの突起部の遠い側の端部に形成されている。また、切欠きは、図3に示す矩形状の凹部と同形状の突起部のLED2から遠い側の稜部を平面状に削った(C面取りした)形状に形成されている。即ち、C面取りした切欠き部の面は、突起部が設けられている側面12、13に対して、鋭角の傾斜角を有している。また、このC面取りは、導光板1の厚さ方向に沿って、即ち、導光板1の出射面9に対して鉛直方向に、側面11、側面12の短手方向へ沿って形成されている。
これに対して、切欠きが形成されていない方の突起部の端部、即ち、それぞれの突起部のLED2に近い側の端部は、嵌入される枠体7の凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cの端部と同じ形状を有している。つまり、切欠きが形成されていない方の突起部の端部は、矩形状を有しており、例えば突起部12aでいうと、導光板1の側面12に対して鉛直方向に延びる面15aと平行して延びる面16aによって形成されている。
このような構成により、突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cを構成している側面、および凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cを構成している側面で反射して導光板1の中央方向に進行する光のうち、複数回、側面で反射してから進行する光の量を減少させることができ、突起部近傍に発生する輝度ムラ領域のうち、導光板1の中央方向へ延びる輝度ムラ領域を減少させることができる。従って、導光板1の出射面9全体において均一な面発光を実現することができ、液晶表示装置Nの表示領域31を大型化することができる。
また、枠体7に対する導光板1の位置ズレは、導光板1がLED2から離れる方向のズレについては、導光板1の側面17が枠体7の側壁26に当接することによって防止される。また、導光板1がLED2に近づく方向のズレについては、導光板1の突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cの側面(突起部12aでいうと面15a)が、枠体7の凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cのLED2側の側面に当接することによって防止される。また、導光板1の側面11または側面12方向へのズレについては、導光板1の突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cの側面(突起部12aでいうと面16a)が、枠体7の凹部20a、20b、20c、21a、21b、21cの凹面に当接することによって防止される。
尚、上記形態では、突起部11a、11b、11c、12a、12b、12cの切欠き部がC面取りによって形成される場合について説明したが、この形態に限定されるものではなく、例えば、図5の突起部11a'に示すように、矩形状の凹部(図3参照)と同形状の突起部のLED2から遠い側の稜部をR状に丸みを持たせた、即ち、R面取りによって切欠き18aを設けたものであってもよい。また、上記形態では、光源として点状光源であるLEDを用いた場合について説明したが、これに代えてハロゲンランプ等の点状光源を使用することも可能である。また、光源は点状光源に限定されるものではなく、導光板の一側面に配置可能な蛍光管等の線状光源であってもよい。
本発明に係る面状照明装置による輝度の均一性を観察した。導光板1は、2インチのサイズの物を使用し、その有効領域、即ち、液晶表示装置Nの表示領域31として使用される領域は、約40×30mmとする。また、導光板1の板厚は0.8mmとし、透明ポリカーボネート樹脂材を使用し、その上下面(出射面9と裏面10)には、微細粗面パターンを形成する。LED2は2灯配置させる。枠体7は、ポリカーボネート材に白色顔料が適量混入されている。その他の構成は特に指定のない限り上述した面状照明装置Mの形態と同様とする。また、比較のため従来の形態等についても観察した。
図6は、突起部および枠体の凹部を示す部分拡大図である。(a)図は、導光板1に従来と同じ形状の突起部、即ち、図3の矩形状の凹部と同形状の突起部11d(切欠き部を形成しない)を設け、枠体7に図3の矩形状の凹部20aを設けた従来の面状照明装置である。この場合には突起部11d近傍に異常発光(輝度ムラ)が発生する。(b)図は、導光板1に(a)と同じ突起部11dを設け、枠体7を取り付けない状態の面状照明装置である。この場合には突起部11d近傍における輝度ムラは発生しなかった。(c)図は、導光板1に(a)と同じ突起部11dを設け、枠体7に矩形状の凹部20dを設けた面状照明装置である。この凹部20dは、突起部11dの長さよりも長く形成され、突起部11dのLED2から遠い側の側面と凹部20dの側壁との間に空間が設けられている。この場合には、突起部11d近傍において輝度ムラが発生した。
(d)図は、導光板1に、C面取りによって切欠き13a部を形成した突起部11aを設け、枠体7に突起部11aと同じ形状の凹部20eを設けた面状照明装置である。この場合には、突起部11a近傍において輝度ムラが発生した。(e)図は、図1から図4に示した本発明に係る面状照明装置であり、導光板1に、C面取りによって切欠き13a部を形成した突起部11aを設け、枠体7に図3の矩形状の凹部20aを設けたものである。また、図5は、本発明に係る別の形態の面状照明装置であり、R面取りによって突起部11a'に切欠き18aを設け、枠体7に、図3の矩形状の凹部20aを設けたものである。本発明に係る形態の面状照明装置ではいずれの場合にも、突起部11a、11a'近傍における輝度ムラは発生しなかった。
突起部近傍に発生する輝度ムラは、図6(a)の従来の形態に示すように、光(矢印35で示す)が、突起部11dの面36、および凹部20aの面37で反射した後に、突起部11dのLED2から遠い側の側面38で反射してから導光板1の中央方向へ進行することが要因となって発生すると考えられる。従って、この突起部のLED2から遠い側の側面で反射する光の量を減少させることにより突起部近傍の輝度ムラの発生を防止することができる。即ち、図6(e)および図5の本願に係る面状照明装置の形態に示すように、突起部11a、11a'のLED2から遠い側の端部に切欠き13a、18aを設けことにより、切欠き面(図6(a)の側面38に対応する面)で反射する光の量を減少させることができ突起部近傍の輝度ムラの発生を防止することができる。
これを図6(e)において説明すると、図6(a)で矢印35のように突起部11dの面36、および凹部20aの面37で反射した後に、突起部11dの側面38で反射して進行した光は、図6(e)では突起部11aの面36、および凹部20aの面37で反射することなく、切欠き13aの切欠き面で反射する。ところが、切欠き面に入射する際の光の入射角度の関係から、切欠き面に当った光の多くは、切欠き面を透過して進行するため、切欠き面で反射して導光板1の中央方向へ進行する光の量は少なくなる。但し、図6(d)に示すように枠体7の凹部を突起部11aと同形状に形成すると、切欠き面を透過した光が凹部面で反射して再度、導光板1内に入射して進行するので、突起部11a近傍において輝度ムラが発生する。従って、枠体7の凹部の形状は、図3に示す矩形状の凹部20aとすることが必要である。
M 面状照明装置
N 被照明体(液晶表示装置)
1 導光板
2 点状光源(LED)
7 枠体
8 入射面
9 出射面
10 裏面
11a、11b、11c、12a、12b、12c 突起部
13a、13b、13c、14a、14b、14c 切欠き
20a、20b、20c、21a、21b、21c 凹部
N 被照明体(液晶表示装置)
1 導光板
2 点状光源(LED)
7 枠体
8 入射面
9 出射面
10 裏面
11a、11b、11c、12a、12b、12c 突起部
13a、13b、13c、14a、14b、14c 切欠き
20a、20b、20c、21a、21b、21c 凹部
Claims (3)
- 透光性材料から成る導光板と、
該導光板の側面に対向して配置される光源と、
前記導光板と前記光源を収納する枠体を備えると共に、
前記光源が配置された導光板の側面と直交する側面に設けられ、前記導光板の前記枠体内における配設位置を決定するための突起部と、
前記導光体の突起部が嵌入される、前記枠体に形成された凹部とを備えた面状照明装置において、
前記凹部の形状は矩形状であり、
前記突起部が設けられた側面の長手方向で、前記突起部の前記光源から遠い側の端部に、前記突起部が設けられた側面の短手方向へ沿った切欠きを形成したことを特徴とする面状照明装置。 - 前記突起部の切欠きは、突起部が設けられている側面に対する傾斜角が鋭角であるC面取りによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。
- 前記突起部の切欠きは、R面取りによって形成されていることを特徴とする請求項1に記載の面状照明装置。
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