JP2017139179A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】輝度ムラを抑制し、輝度の均一性に優れた面状照明装置を提供すること。【解決手段】面状照明装置１は、光が入射する入光端面１１と、入光端面１１に対向する対向端面１２とを有し、入光端面１１と垂直な方向において、入光端面１１から対向端面１２までの距離が異なる部分を有する導光板１０と、入光端面１１に沿って配置された複数の光源２０と、を備えており、光源２０には、入光端面１１から対向端面１２までの距離に応じて、配置される間隔が異なる光源２０が含まれている。【選択図】図１

Description

本発明は、面状照明装置に関する。

従来、表示装置として、自動車内に設置される表示器（インジケータ）のように、矩形状ではなく、側面の一部が湾曲して構成された異形状のものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−２８３７９７号公報

特許文献１で提案されているような異形状の表示装置として例えば液晶パネルを用いる場合、図５に示すように、液晶パネルを照明するための面状照明装置１０１も、液晶パネルの外径形状に合わせて異形状にする必要がある。同図に示す従来の面状照明装置１０１は、導光板１０の入光端面１１に対向する対向端面１２が湾曲しており、入光端面１１に沿って、複数の光源２０が等間隔で配置されている。

ここで、従来の面状照明装置１０１では、図５に示すように、入光端面１１と垂直な方向において、導光板１０の入光端面１１から対向端面１２までの距離（導光長）が光源２０ごとに相違する（同図の白抜き矢印参照）。そのため、このような構成を備える面状照明装置１０１の輝度分布を見ると、図６に示すように、対向端面１２の湾曲部分に光が集中するとともに、導光長が短い部分は輝度が高くなりやすく、導光長が長い部分は輝度が低くなりやすくなる。すなわち、従来の面状照明装置１０１では、輝度にばらつきが発生して不均一となり、輝度ムラが発生するという問題がある。

また、従来の面状照明装置１０１では、導光長が短い部分では、光源２０から出射される光量によっては、導光板１０内を進行した光が対向端面１２から漏れやすくなる。そのため、従来の面状照明装置１０１では、光源２０から出射された光の利用効率が低下するという問題がある。なお、図５における符号ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４は、当該符号ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４の順に輝度が低いことを示している。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、輝度ムラを抑制し、輝度の均一性に優れた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、本発明に係る面状照明装置は、光が入射する入光端面と、前記入光端面に対向する対向端面とを有し、前記入光端面と垂直な方向において、前記入光端面から前記対向端面までの距離が異なる部分を有する導光板と、前記入光端面に沿って配置された複数の光源と、を備える面状照明装置において、前記光源には、前記入光端面から前記対向端面までの距離に応じて、配置される間隔が異なる光源が含まれることを特徴とする。

また、本発明に係る面状照明装置は、上記発明において、前記光源は、前記入光端面から前記対向端面までの距離が遠い程、配置される間隔が狭いことを特徴とする。

また、本発明に係る面状照明装置は、上記発明において、前記入光端面から前記対向端面までの距離は、複数の距離範囲に区分されており、前記光源は、前記距離範囲ごとに設定された間隔で配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る面状照明装置は、上記発明において、前記導光板は、板厚方向に貫通孔が形成されており、前記光源は、前記貫通孔が形成された位置に対応する前記入光端面の位置以外に配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係る面状照明装置は、上記発明において、前記貫通孔は平面形状が円形状であり、前記光源は、前記貫通孔の中心から前記入光端面に向かって垂線を下した位置以外に配置されていることを特徴とする。

本発明に係る面状照明装置によれば、導光板の入光端面から対向端面までの距離（導光長）に応じて光源の配置間隔を変えることにより、特別な部材や製法を利用することなく、輝度ムラを抑制し、輝度の均一性を向上させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る面状照明装置の構成を模式的に示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ１−Ｘ１断面図である。 図２は、面状照明装置の輝度分布のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は従来技術に係る面状照明装置の輝度分布のシミュレーション結果、（ｂ）は本発明の実施形態に係る面状照明装置の輝度分布のシミュレーション結果である。 図３は、従来技術に係る面状照明装置の輝度分布を示す図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係る面状照明装置の構成を模式的に示す図であり、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ２−Ｘ２断面図である。 図５は、従来技術に係る面状照明装置の構成を模式的に示す平面図である。 図６は、従来技術に係る面状照明装置の輝度分布を示す図である。

本発明の実施形態に係る面状照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、以下において、「上」、「下」等の用語は各図面内における方向を示すために用いられているだけであって、本実施形態に係る面状照明装置の位置に制限を加えるものではない。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る面状照明装置１について、図１および図２を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１（ａ）の平面図では光学シート４０の描写を省略している。

面状照明装置１は、主として自動車内に設置されるインジケータ等に用いられるものであり、具体的にサイドライト式の車載用バックライトである。面状照明装置１は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、導光板１０と、光源２０と、反射シート３０と、光学シート４０と、を備えている。

導光板１０は、光源２０からの光を導いて面状に発光させるものであり、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等の透光性材料で構成されている。導光板１０は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、光源２０からの光が入射する入光端面１１と、入光端面１１と対向する対向端面１２と、２つの側端面１３，１４と、内部の光を反射するための反射面１５と、内部の光を出射するための出射面１６と、を有している。

導光板１０は、図１（ａ）に示すように、平面形状が異形状に形成されている。すなわち、導光板１０は、入光端面１１および２つの側端面１３，１４が直線状に形成され、対向端面１２が波打つ形状（波状）に湾曲して形成されている。言い換えると、導光板１０は、入光端面１１と垂直な方向において、入光端面１１から対向端面１２までの距離が異なる部分を有している。

ここで、前記した「入光端面１１と垂直な方向」とは、導光板１０内部で伝搬する光の方向（導光方向）のことを示している。また、前記した「入光端面１１から対向端面１２までの距離」とは、入光端面１１の位置から導光方向に沿って進んだ際の対向端面１２までの距離のことを示しており、以降は適宜「導光長」という用語を用いる。

導光板１０は、図１（ｂ）に示すように、断面形状が平板状に形成されている。導光板１０は、同図に示すように、入光端面１１から導いた光Ｌを、反射面１５と出射面１６との間で反射させながら伝搬・拡散させる。

光源２０は、例えばＬＥＤであり、図１（ａ）に示すように、その発光面（図示省略）と導光板１０の入光端面１１とが対向するように配置されているとともに、当該入光端面１１に沿って複数（同図では１９個）配置されている。複数の光源２０は、それぞれ出力が同じＬＥＤであり、同図に示すように、導光板１０の入光端面１１の近傍に、それぞれ不均等な間隔で配置されている。なお、光源２０を配置する間隔の詳細については後記する。

反射シート３０は、導光板１０に入射した光を出射面１６側（光学シート４０側）に反射するためのものであり、図１（ｂ）に示すように、導光板１０の反射面１５側に配置されている。反射シート３０は、例えば銀等の金属を蒸着したフィルム、鏡面加工を施したアルミ板等の金属板、またはポリマー薄膜の多層構造からなる反射層を備えたフィルム等で構成されている。

光学シート４０は、導光板１０から出射した光を拡散等させるものであり、図１（ｂ）に示すように、導光板１０の出射面１６側に配置されている。光学シート４０は、例えば拡散シート、プリズムシート、反射型偏光子等で構成されている。

（光源の配置間隔の詳細）
ここで、従来の面状照明装置１０１は、前記した図５に示すように、異形状の導光板１０の入光端面１１に沿って、同じ出力の光源２０が全て等間隔（間隔Ｐ）で配置されている。従って、前記したように、光源２０が配置されている位置によって、入光端面１１から対向端面１２までの距離、すなわち導光長が異なるため、輝度にばらつきが発生して不均一となり、輝度ムラが発生するという問題があった。また、光源２０から出射される光量が多い場合には、導光長が短い部分において、対向端面１２での反射光（散乱光）が多くなるだけではなく、対向端面１２から外部への漏れ光が多くなり、光の利用効率が低下するという問題があった。

そこで、本実施形態に係る面状照明装置１は、このような問題を解決するために、図１（ａ）に示すように、複数の光源２０を不均等な間隔で配置することとした。すなわち、面状照明装置１における光源２０には、入光端面１１から対向端面１２までの距離に応じて、異なる間隔に配置された光源２０が含まれている。より具体的には、光源２０は、入光端面１１から対向端面１２までの距離が遠い程、狭い間隔で配置されている。これにより、同図に示すように、導光板１０における導光長が短い部分については、光源２０が疎に配置されるため、輝度が過多となることが防止される。また反対に、導光板１０における導光長が長い部分については、光源２０が密に配置されるため、輝度が不足することが防止される。さらに、導光板１０における導光長が短い部分については、対向端面１２からの漏れ光の低減が可能となり、光の利用効率が向上する。

ここで、入光端面１１に沿って複数の光源２０を配置する場合、図１（ａ）に示すように、導光板１０の導光長（同図の白抜き矢印参照）を複数のランク（距離範囲）に区分し、ランクごとに設定された間隔で光源２０を配置することが好ましい。例えば同図の例では、導光長をＸ，Ｙ，Ｚの３つの長さ（Ｘ＜Ｙ＜Ｚ）にランク付けし、ランクに応じた３つの間隔Ａ，Ｂ，Ｃ（Ａ＞Ｂ＞Ｃ）で光源２０を配置している。すなわち、同図では、導光長Ｘの入光端面１１近傍には光源２０を間隔Ａで配置し、導光長Ｙの入光端面１１近傍には光源２０を間隔Ｂで配置し、導光長Ｚの入光端面１１近傍には光源２０を間隔Ｃで配置している。なお、同図に示した光源２０の配置間隔の設定方法はあくまでも一例であり、ランクを３つ以上に細かく区分し、光源２０をより細かく設定した間隔で配置しても構わない。

以上のような構成を備える面状照明装置１は、導光板１０の入光端面１１から対向端面１２までの距離（導光長）に応じて光源２０の配置間隔を変えることにより、特別な部材や製法を利用することなく、輝度ムラを抑制し、輝度の均一性を向上させることができる。

例えば輝度分布のシミュレーション結果を見た場合、図２（ａ）に示す従来の面状照明装置１０１では、輝度が高い部分（符号ｂ_ｈ参照）と、輝度が低い部分（符号ｂ_ｌ参照）が存在し、輝度ムラが発生していることが分かる。一方、図２（ｂ）に示す本実施形態に係る面状照明装置１では、目立った輝度ムラもなく、全体として輝度が均一であることが分かる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る面状照明装置１Ａについて、図３および図４を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図４（ａ）の平面図では光学シート４０の描写を省略している。

自動車のインジケータ等に用いられる面状照明装置では、導光板の板厚方向に、例えばメータ用の指針を設置するための貫通孔が形成されているものがある。しかしながら、導光板にこのような貫通孔が形成されている場合、入光端面と対向端面との間に貫通孔が存在することになるため、当該貫通孔の近傍に光が集中し、輝度ムラが発生するという問題がある。

図３は、指針取付用の貫通孔１７が導光板１０Ａに複数形成された、従来の面状照明装置１０１Ａの輝度分布を示したものである。同図に示すように、従来の面状照明装置１０１Ａでは、対向端面１２近傍に加えて、貫通孔１７近傍にも光が集中していることが分かる。より具体的には、従来の面状照明装置１０１Ａでは、貫通孔１７の下側の輝度が高くなっている。これは、貫通孔１７が形成された位置の導光長が短くなるためである。なお、同図における符号ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４は、図６と同様に、当該符号ｂ_１，ｂ_２，ｂ_３，ｂ_４の順に輝度が低いことを示している。

そこで、本実施形態に係る面状照明装置１Ａは、このような問題を解決するために、図４（ａ）に示すように、導光板１０Ａの板厚方向に貫通孔１７が形成されている場合において、貫通孔１７が形成された位置に対応する入光端面１１の位置以外に光源２０を配置することとした。より具体的には、光源２０は、貫通孔１７の中心から入光端面１１に向かって垂線（同図の破線参照）を下した位置（導光方向における貫通孔１７の直下）以外に配置されている。これにより、貫通孔１７において、入光端面１１と対向する部分にあたる光の量が減るため、貫通孔１７近傍（貫通孔１７の下側）に光が集中し、輝度が過多となることが防止される。

なお、面状照明装置１Ａは、図４（ａ）に示すように、導光板１０Ａの板厚方向に、平面形状が円形状の貫通孔１７が２つ形成されている。また、面状照明装置１Ａは、図４（ｂ）に示すように、導光板１０Ａおよび複数の光源２０の他、貫通孔１７に対応する部分に同形状の貫通孔（符号省略）が形成された反射シート３０Ａおよび光学シート４０Ａを備えている。また、各部の素材や、光源２０の配置間隔等は前記した面状照明装置１と同様である。

以上のような構成を備える面状照明装置１Ａは、導光板１０Ａが異形状であり、かつ導光板１０Ａに指針取付用の貫通孔１７が形成されている場合であっても、貫通孔１７近傍における光の集中を防止することができるため、輝度ムラを抑制し、輝度の均一性を向上させることができる。

以上、本発明に係る面状照明装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

例えば、面状照明装置１Ａは、面状照明装置１と同様に、導光長に応じて複数の光源２０を不均等な間隔（間隔Ａ，Ｂ，Ｃ）で配置しているが（図４（ａ））、複数の光源２０を均等な間隔（例えば図５参照）で配置しても構わない。面状照明装置１Ａは、複数の光源２０の配置位置に拘らず、貫通孔１７近傍における光の集中を防止し、輝度ムラを抑制する効果を奏する。

１，１Ａ，１０１，１０１Ａ 面状照明装置
１０，１０Ａ 導光板
１１ 入光端面
１２ 対向端面
１３，１４ 側端面
１５ 反射面
１６ 出射面
１７ 貫通孔
２０ 光源
３０，３０Ａ 反射シート
４０，４０Ａ 光学シート

Claims (5)

1. 光が入射する入光端面と、前記入光端面に対向する対向端面とを有し、前記入光端面と垂直な方向において、前記入光端面から前記対向端面までの距離が異なる部分を有する導光板と、
   前記入光端面に沿って配置された複数の光源と、
   を備える面状照明装置において、
   前記光源には、前記入光端面から前記対向端面までの距離に応じて、配置される間隔が異なる光源が含まれることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記光源は、前記入光端面から前記対向端面までの距離が遠い程、配置される間隔が狭いことを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記入光端面から前記対向端面までの距離は、複数の距離範囲に区分されており、
   前記光源は、前記距離範囲ごとに設定された間隔で配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記導光板は、板厚方向に貫通孔が形成されており、
   前記光源は、前記貫通孔が形成された位置に対応する前記入光端面の位置以外に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の面状照明装置。
5. 前記貫通孔は平面形状が円形状であり、
   前記光源は、前記貫通孔の中心から前記入光端面に向かって垂線を下した位置以外に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の面状照明装置。