JP3634831B2 - 導光構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1の部材が有する光出射面と第2の部材が有する光入射面とを密着させることにより、光が効率よく第1の部材から第2の部材へと導かれるように構成された導光構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、例えば、携帯電話機やポータブルコンピューターなどの電子機器には、液晶ディスプレイが採用されている。この種の液晶ディスプレイの多くは、液晶パネルの背面にバックライトユニットを設けた構造になっており、バックライトユニットとしては、液晶パネルの背面に導光板を配置するとともに、その導光板の一端面に光源を配置した構造のものが知られている。
【0003】
ところで、バックライトユニットの導光板として、透明なゴム弾性体からなる導光板が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。そして、このような導光板であれば、硬質な材料からなる導光板に比べ、他の部材との密着性が高くなるので、光路中に空気層が介在せず、反射による光の損失を低減することができるとされていた。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−248228号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような透明なゴム弾性体からなる導光板を利用しても、導光板と他の部材とを接触させる際に、導光板と他の部材との間に気泡が挟み込まれてしまうことがあった。そのため、このような気泡ができると、この気泡部分において反射が発生するため、反射による光の損失を必ずしも低減できない、という問題があった。
【0006】
特に、上記特許文献1には、導光板の光源収容凹部に光源をきつく嵌合することにより、導光板と光源とを密着させる構造が示されているが、光源をきつく嵌合する都合上、光源収容凹部の内径は光源の外径よりも僅かに小さく設計される。すなわち、光源収容凹部の内径が光源の外径よりも大きいと、光源と光源収容凹部との間に遊びができてしまい、導光板の光源収容凹部に光源をきつく嵌合することができないから、光源収容凹部の内径は光源の外径よりも僅かに小さく設計されるのである。
【0007】
しかし、光源収容凹部の内径が光源の外径よりも僅かに小さい場合、光源収容凹部の凹曲面の曲率が光源外周の凸曲面の曲率よりも大きくなるので、このような曲率の二曲面を圧接させようとすると、両曲面の中央部付近同士が接触する前に、その中央部の周囲で両曲面が接触してしまう。そのため、両曲面の中央部付近にできる隙間に存在する空気が逃げ場を失って、気泡として両曲面間に挟み込まれてしまうことがあり、この場合、気泡の存在する部分において、上述のような反射による光の損失を招くことになる。
【0008】
本発明は、上記問題を解決しようとするものであり、その目的は、少なくとも一方が光透過性エラストマー材料によって形成されている二部材を密着させて構成される導光構造において、二部材間に気泡が挟み込まれにくくすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段、および発明の効果】
以下、上記目的を達成するためになされた本発明の特徴について詳述する。
上記請求項1に記載の導光構造は、
少なくとも光出射面を有する第1の部材と、少なくとも光入射面を有する第2の部材とを、前記光出射面と前記光入射面とが接するように配置することにより、光が前記第1の部材から前記第2の部材へと導かれるように構成された導光構造であって、
前記第1,第2の部材は、少なくとも一方が光透過性エラストマー材料によって形成されており、
前記光出射面および前記光入射面は、いずれか一方が凸曲面とされるとともに、他方が前記凸曲面よりも曲率の小さい凹曲面とされ、互いに圧接する状態にされることにより、いずれか一方または両方が弾性変形して互いに密着する状態になっている
ことを特徴とする。
【0010】
この導光構造において、光透過性エラストマー材料は、エラストマーとしての特性を有し、且つ、利用目的に応じた所期の光透過性を有する材料であれば、任意に用いることができるが、特に熱可塑性エラストマーは、成形性に優れ、リサイクルも容易であり、永久歪みが少ないので好適である。熱可塑性エラストマーとしては、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどが利用可能であり、例えば、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体(SEBS)、またはスチレンエチレンプロピレンスチレンブロック共重合体(SEPS)などのポリマーに、軟化剤として鉱物油を添加して、硬度を調整したものなどを利用できる。なお、上記の他にも、シリコーンゴム、その他の合成ゴム系のものなども、光透過性エラストマー材料として利用可能である。但し、シリコーンゴムは、シロキサンの揮発に伴って接点障害を招くことがあるので、この点が問題視される場合は、上述の熱可塑性エラストマーが好適である。また、リサイクル等を考慮すれば、再成形可能な熱可塑性のものが好ましい。これらの光透過性エラストマー材料は、1種を単独で利用しても、2種以上のものを混合して利用してもよく、さらに光透過性を過剰に阻害しない範囲内であれば各種添加剤を加えてもよい。
【0011】
第1,第2の部材は、少なくとも一方が、上記光透過性エラストマー材料で形成される。すなわち、一方が光透過性エラストマー材料で形成されて、他方が別の材料で形成されるか、両方が光透過性エラストマー材料で形成される。他方が別の材料で形成される場合、当該他方については、少なくとも導光構造を構成できるような光透過性のある材料で形成されるか、自らが光源となる発光部材によって構成されるが、いずれにしてもエラストマーとしての特性は備えていないものでよい。
【0012】
この導光構造によれば、光出射面および光入射面は、いずれか一方が凸曲面とされるとともに、他方が前記凸曲面よりも曲率の小さい凹曲面とされている。そのため、光出射面と光入射面とを圧接させると、まず、両曲面の中央部付近同士が接触し、その後は、光透過性エラストマー材料によって形成されている面が弾性変形しつつ、光出射面と光入射面との接触範囲が外側に向かって徐々に拡大し、最終的に、光出射面および光入射面の全面が、互いに密着する状態になる。このようにして両曲面を圧接させれば、光出射面と光入射面との接触範囲の内側に気泡が残留することはなく、気泡部分での反射による光の損失を招かないようにすることができる。
【0013】
次に、請求項2に記載の導光構造は、請求項1に記載の導光構造において、
前記第1の部材が、光透過性エラストマー材料によって形成されていて、光源となる発光部材と前記第2の部材との間に挟み込まれることにより、前記光出射面および前記光入射面が互いに圧接する状態にされている
ことを特徴とする。
【0014】
この導光構造によれば、第1の部材が、発光部材と第2の部材との間に挟み込まれることにより、光出射面および光入射面が互いに圧接する状態にされているので、第1の部材を特定の位置に固定するための手段を特に設けなくても、発光部材と第2の部材とで第1の部材を固定して、第1,第2の部材を互いに圧接させることができる。したがって、専用の固定具を利用して第1の部材を特定の位置に固定した場合に比べ、導光構造をコンパクトな構造にすることができる。
【0015】
次に、請求項3に記載の導光構造は、請求項2に記載の導光構造において、
前記発光部材が、プリント配線板上に突設されていて、前記第1の部材に形成された穴または凹部に嵌り込んでいる
ことを特徴とする。
【0016】
この導光構造によれば、プリント配線板上に第1の部材を配設する際に、第1の部材を簡単に位置決めすることができるので、目視等に頼って発光部材と第1の部材との位置決めを行うような構造に比べ、導光構造の組み立て効率が高くなる。
【0017】
次に、請求項4に記載の導光構造は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の導光構造において、
前記第2の部材が導光板であり、前記光入射面が前記凹曲面とされている
ことを特徴とする。
【0018】
この導光構造によれば、光入射面が凹曲面とされているので、光入射面に入射した光を、より拡散させて導光板の内部へと導くことができる。したがって、液晶ディスプレイの背面に配設される導光板等、導光板全体を均一に発光させたい場合に好適である。
【0019】
次に、請求項5に記載の導光構造は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の導光構造において、
前記第2の部材が導光板であり、前記光入射面が前記凸曲面とされている
ことを特徴とする。
【0020】
この導光構造によれば、光入射面が凸曲面とされているので、光入射面に入射した光を、より収束させて導光板の内部へと導くことができる。したがって、導光板の内部において、光入射面から離れた位置により多くの光を導きたい場合に好適である。
【0021】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について説明する。
以下に説明する導光構造は、携帯電話機に設けられた液晶ディスプレイのバックライトユニット部分の導光構造である。図1は、バックライトユニット部分の概略構造を示す分解斜視図である。
【0022】
この導光構造は、図1に示すように、プリント配線板1に表面実装された発光ダイオード3(以下、LED3ともいう。本発明でいう発光部材に相当。)と、透明エラストマー材料で形成された導光パッキン5(本発明でいう第1の部材に相当。)と、透明硬質プラスチック材料で形成された導光板7(本発明でいう第2の部材に相当。)とで構成される。
【0023】
導光パッキン5は、無色透明のスチレン系熱可塑性エラストマー(本実施形態においては、スチレンエチレンブチレンスチレンブロック共重合体(SEBS、平均分子量約20万)に、軟化剤として無色透明(セイボルト値:+28以上)の鉱物油を添加したもの)によって形成されている。この導光パッキン5は、中央部に貫通孔を有する形状で、この貫通孔にLED3を嵌め込むようにしてプリント配線板1上に装着されている。また、導光パッキン5は、図2(a)に示すように、凸曲面をなす光出射面5aを有し、LED3から放射される光は、導光パッキン5の内部を通って光出射面5aから導光パッキン5の外部へと放射される。
【0024】
導光板7は、無色透明のポリカーボネート製のものである。この導光板7は、その端部に凹曲面をなす光入射面7aを有している。導光構造を組み立てた状態においては、この光入射面7aに上記導光パッキン5の光出射面5aが圧接する状態となり、これにより、導光パッキン5が弾性変形して、光出射面5aと光入射面7aが互いに密着する状態になる。導光パッキン5から放射される光は、導光板7の光入射面7aに入射する。このとき、光入射面7aが凹曲面となっているので、光入射面7aに入射した光は導光板7の内部において拡散する方向へと屈折する。光入射面7aから拡散した光は、導光板7の内部において乱反射し、導光板7全体から液晶パネル9の背面に向かって光が放射されることになる。
【0025】
ところで、上記導光構造においては、光入射面7aが光出射面5aよりも曲率の小さい凹曲面とされている。そのため、光出射面5aと光入射面7aとを圧接させると、図2(b)に示すように、まず、両曲面の中央部付近同士が接触し、その後は、光透過性エラストマー材料によって形成されている光出射面5aが弾性変形しつつ、光出射面5aと光入射面7aとの接触範囲が外側に向かって徐々に拡大し、最終的に、図2(c)に示すように、光出射面5aおよび光入射面7aの全面が、互いに密着する状態になる。
【0026】
このような導光構造であれば、光出射面5aおよび光入射面7aを圧接させる際に、光出射面5aと光入射面7aとの接触範囲の内側に気泡が残留することはないので、気泡部分での反射による光の損失を招かないようにすることができる。
【0027】
なお、上記導光構造においては、導光パッキン5が、LED3と導光板7との間に挟み込まれることにより、光出射面5aおよび光入射面7aが互いに圧接する状態にされているので、導光パッキン5を特定の位置に固定するための手段を特に設けなくても、LED3と導光板7とで導光パッキン5を固定して、導光パッキン5と導光板7を互いに圧接させることができる。したがって、専用の固定具を利用して導光パッキン5を特定の位置に固定するものに比べ、導光構造をコンパクトな構造にすることができる。また特に、導光パッキン5は、中央の貫通孔にLED3を嵌め込むようにしてプリント配線板1上に装着するだけで位置決めができるので、目視等に頼ってLED3と導光パッキン5との位置決めを行うような構造に比べ、導光構造の組み立て効率が高くなる。
【0028】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
例えば、上記実施形態においては、導光パッキン5が透明エラストマー材料で形成され、導光板7は透明硬質プラスチック材料で形成されていたが、密着させる二部材のうち、少なくとも一方が、光透過性エラストマー材料で形成されていれば、本発明の導光構造を構成することができる。
【0029】
また、上記実施形態においては、導光板7の光入射面7aが凹曲面とされていたが、導光板の内部において光を収束させたい場合には、導光板の光入射面が凸曲面とされていてもよい。この場合、この光入射面に密着させる光出射面は凹曲面とされ、この光出射面(凹曲面)の曲率を光入射面(凸曲面)の曲率よりも小さくすることにより、両曲面を密着させる際に空気を挟み込まないようにすることができる。
【0030】
さらに、上記実施形態においては、複数(上記実施形態では3つ)のLED3それぞれに対して、個別に導光パッキン5を設ける例を示したが、図3に示すように、複数のLED3に対して単一の導光パッキン11を設ける構造にしてもよい。このような導光パッキン11であれば、先に説明した導光パッキン5よりも大きい部品になるので、組立作業時に取り扱いやすくなる。
【0031】
加えて、上記実施形態においては、携帯電話機の液晶ディスプレイのバックライトユニットにおいて本発明の導光構造を採用する例を示したが、他の電子・電気機器の液晶ディスプレイのバックライトユニットにおいて本発明の導光構造を採用してもよく、さらに、他の照明部品、光通信部品などにおいても、本発明の導光構造を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】導光構造の具体例として例示したバックライトユニット部分の概略構造を示す分解斜視図である。
【図2】導光パッキンと導光板の接触状態を示す説明図である。
【図3】導光構造の別の具体例として例示したバックライトユニット部分の概略構造を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
1・・・プリント配線板、3・・・発光ダイオード(LED)、5,11・・・導光パッキン、5a・・・光出射面、7・・・導光板、7a・・・光入射面、9・・・液晶パネル。
Claims (5)
- 少なくとも光出射面を有する第1の部材と、少なくとも光入射面を有する第2の部材とを、前記光出射面と前記光入射面とが接するように配置することにより、光が前記第1の部材から前記第2の部材へと導かれるように構成された導光構造であって、
前記第1,第2の部材は、少なくとも一方が光透過性エラストマー材料によって形成されており、
前記光出射面および前記光入射面は、いずれか一方が凸曲面とされるとともに、他方が前記凸曲面よりも曲率の小さい凹曲面とされ、互いに圧接する状態にされることにより、いずれか一方または両方が弾性変形して互いに密着する状態になっている
ことを特徴とする導光構造。 - 前記第1の部材が、光透過性エラストマー材料によって形成されていて、光源となる発光部材と前記第2の部材との間に挟み込まれることにより、前記光出射面および前記光入射面が互いに圧接する状態にされている
ことを特徴とする請求項1に記載の導光構造。 - 前記発光部材が、プリント配線板上に突設されていて、前記第1の部材に形成された穴または凹部に嵌り込んでいる
ことを特徴とする請求項2に記載の導光構造。 - 前記第2の部材が導光板であり、前記光入射面が前記凹曲面とされている
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の導光構造。 - 前記第2の部材が導光板であり、前記光入射面が前記凸曲面とされている
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の導光構造。
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