JP4055041B2 - 面状照明装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、看板や各種反射型表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】
低消費電力で動作する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴があるので、主にコンピュータ用途を中心とした表示装置としての需要が増大している。液晶表示装置の構成部材である液晶は、自ら発光しないため、ブラウン管等の発光型素子と異なり、画像を観察するための照明手段が必要である。特に、近年の薄型化の要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段として、薄板状のサイドライト方式(導光板方式)の面状照明装置を使用することが多い。
【0003】
このようなサイドライト方式の面状照明装置の一例として図4ないし図6に示すものがある。
図4ないし図6において、この面状照明装置1は、透光性材料からなる透明基板2の一側端面3に近接させて長手状の光源4を配置して大略構成されている。透明基板2は、前記一側端面3から遠ざかるにしたがって、その板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形に形成されている。
光源4は、透明基板2の一側端面3に沿って近接配置される直線状の透明材料からなる導光体5と、導光体5の一端部5aに対面して配置される点状光源6とから大略構成されている。導光体5の他端部5bに対面して反射板7が配置されている。
【0004】
また、導光体5における透明基板2に対向する面(導光体第1面)5c以外の長手方向周囲〔導光体第1面5cに対向する面(導光体第2面)5d、及び導光体第2面5dに直交して連接する長手方向に延びる2つの面(図4上側を導光体第3面5e、図4下側を導光体第4面5fという。)〕及び透明基板2の一側端面3側の部分(透明基板基部)8を覆うよう略コ字形の光反射部材(フレーム)9を設けている。光反射部材9は、厚さ寸法(高さ寸法)がTに設定されている。
光反射部材9の相対向する両対向部9a,9bと透明基板基部8との間には、両面テープ10が介装されており、光反射部材9を透明基板基部8に固定するようにしている。
【0005】
透明基板2の一面(図4上側。以下、上面という。)11には、光反射パターン12が形成されており、導光体5からの距離に左右されることなく透明基板2の何れの位置においても明るさがほぼ均一になるようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、面状照明装置では、薄型化を図ることが望まれている。そして、上述した図4ないし図6に示す従来技術では、光反射部材9の相対向する両対向部9a,9bと透明基板2(透明基板基部8)との間には、両面テープ10が介装され、光反射部材9を透明基板基部8に固定するようにしており、光反射部材9の厚さ寸法が前記薄型化に大きく影響するものになっている。
【0007】
すなわち、透明基板2(透明基板基部8)の厚さ寸法Eに両対向部9a,9bの厚さ寸法(各約0.1mm)及び2枚の両面テープ10の厚さ寸法(各約0.1mm)を加えた厚さ寸法(光反射部材9の厚さ寸法T)により、面状照明装置の厚さが規定され、前記要望に応えるためには一定の制約を受けるものであった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、薄型化を簡易な構成で達成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。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、透光性材料からなる透明基板の側端面付近に直線状の光源を配置し、前記透明基板に前記光源を覆うようにしてフレームを保持する面状照明装置において、前記直線状の光源は、断面矩形の透明材料からなる導光体と、該導光体の端部に配置される点状光源とからなり、前記フレームは、剛性を有する材料で構成されるとともに、前記光源を間にして前記透明基板の側端面に対向して配置される板状のフレーム本体と、該フレーム本体から曲げられて延設され該フレーム本体と共に側面視略コ字形をなす相対向する2つの対向板部とからなり、前記2つの対向板部のうち一方の対向板部は、他方の対向板部に比して、前記フレーム本体から先端部までの長さ寸法が大きく設定され、前記一方の対向板部の先端側部分を、前記透明基板の面積の大きい2つの主面部のうち一方の主面部における前記側端面近傍に固定することにより、前記一方の対向板部、前記フレーム本体および前記他方の対向板部により形成された矩形の空間部に、前記導光体を配置しながら、前記フレームを片持ち状態で保持したことを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記他方の対向板部の先端部は、前記透明基板の側端面に対面し、前記他方の対向板部における前記一方の対向板部と反対側の面部は、前記2つの主面部のうち他方の主面部と同一平面とされていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板と前記一方の対向板部の先端側部分との間に介装される両面テープで行うことを特徴とする。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板に設けられる凸部及び前記一方の対向板部の先端側部分に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に設けられる凸部及び前記透明基板に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の構成において、前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に孔を設けて、該孔に接着剤を塗布して行なうことを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施の形態の面状照明装置1Aを図1及び図2に基づいて説明する。なお、図4ないし図6と同等の部分、部材については同一の符号を付し、その説明は、適宜、省略する。
この面状照明装置1Aは、透光性材料からなる透明基板2の一側端面3に近接させて長手状の光源4を配置して大略構成されており、例えば反射型液晶素子(図示省略)の観察面を覆うように配置され、その補助照明として用いられるようになっている。透明基板2は、前記一側端面3から遠ざかるにしたがって、その板厚が徐々に薄くなる、いわゆる楔形に形成されている。
【0012】
透明基板2における面積の大きい主面部のうち一方(図1上側)の主面部(以下、上側主面部という。)11aには、光反射パターン12が形成されている。なお、透明基板2における面積の大きい主面部のうち他方(図1下側)の主面部(上側主面部11aに対向する主面部)を、以下、下側主面部11bという。
光反射パターン12は、断面形状ほぼ三角形の多数の溝部13及び溝部13に隣接する平坦部14とで構成され、導光体5からの距離に左右されることなく透明基板2の何れの位置においても明るさがほぼ均一になるように、平坦部14の幅(占有面積)に対する溝部13の幅(占有面積)の比率が、透明基板2の一側端面3から遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定されている。
透明基板2に形成される光反射パターン12の溝部13は、非常に微細であるため、画面の観察においては目視で確認することは困難である。
【0013】
光源4は、透明基板2の一側端面3に沿って近接配置される透明材料からなる直線状の導光体5と、導光体5の一端部に対面して配置される発光ダイオードからなる点状光源6と、から大略構成されている。導光体5の他端部5bに対面して光反射板7が配置されている。
光反射板7は白色(散乱白色発泡タイプ)反射板又は金属蒸着フィルム等からなる反射板が用いられている。なお、上記光反射板7に代えて、導光体5の他端部5bの表面に、直接的に金属(銀、アルミニウム等)を蒸着し、金属層を形成したもの、白色の塗料を塗布し、塗料層を形成したもの等を用いるようにしてもよい。
【0014】
また、導光体5における導光体第1面5c(導光体の透明基板に対向する面)以外の長手方向周囲(導光体第2面5d、導光体第3面5e及び導光体第4面5f)を覆い、かつ透明基板2の一側端面3側の部分(以下、透明基板基部という。)8まで延びる略コ字形のフレーム15が設けられている。
【0015】
導光体5の導光体第2面5dには光路変換手段16が設けられている。光路変換手段16は、断面形状が略三角形の溝部16aと、該溝部16aの間に形成される平坦部16bとから構成されている。
そして、導光体5内部を進行し導光体第2面5dで反射する光線は、溝部16aで反射される場合には、溝部16aを形成する傾斜面(図示省略)によって導光体第1面5cにほぼ垂直に進行しやすく、平坦部16bで反射する場合と比較して、導光体第1面5cを透過して結果的に透明基板2内へ進行する光量が多くなる。したがって、平坦部16bの幅(占有面積)に対する溝部16aの幅(占有面積)の比率は、導光体5の一端部5aから遠ざかるに従って徐々に大きくなるように設定されている。このとき、点状光源6からの距離および溝部16aの占有面積のバランスを考慮して形成することにより、点状光源6が一端部5aに配置されているにも関わらず、光線は導光体第1面5cにおいて均一に放射される。
【0016】
上述のように溝部16aおよび平坦部16bの占有面積の比率を具体的に変化させるために、本実施の形態の光路変換手段16は、一の溝部16aと隣接する溝部16aとの間隔(ピッチ)を一定にして、溝部16aの切り込み深さが、点状光源6から遠ざかるにしたがって徐々に大きくなるように設定している。なお、図示しないが、溝部16aの切り込み深さは一定にして、溝部16aを形成する間隔(ピッチ)を徐々に狭くなるように形成して、溝部16aおよび平坦部16bの占有面積の比率を変化させるようにしてもよい。
【0017】
フレーム15は、アルミ、ステンレス等の金属(例えばSUS304)などの剛性を有する材料で作製され、所定の肉厚寸法(例えば板厚0.1mm)に設定されている。フレーム15は、その内側に鏡面加工が施されており光反射機能を有するものになっている。
【0018】
フレーム15は、前記導光体5の導光体第3面5e及び導光体第4面5fにそれぞれ対面する対向板部〔導光体第3面5eに対面する対向板部を第1対向板17(一方の対向板部)といい、導光体第4面5fに対面する対向板部を第2対向板18(他方の対向板部)という。〕と、第1、第2対向板17,18に対して略直交して連接し、導光体5(光源)を間にして透明基板2の一側端面3に対向して配置される板状のフレーム本体19とから、大略構成され、予め曲げ加工されている。フレーム15は、第1対向板17から第2対向板18までの厚さ寸法(高さ寸法)が、寸法Jに設定されており、後述するように前記従来技術の光反射部材9の厚さ寸法Tに比して小さい寸法(J<T)にされている。
【0019】
第1対向板17は、フレーム本体19から先端部までの長さ(幅)が寸法Fに設定され、第2対向板18のフレーム本体19から先端部までの長さ寸法(幅寸法)Gに比して大きい値に設定(F>G)されている。
第1対向板17の先端側部分17aと透明基板2の上側主面部11aにおける一側端面3側部分(透明基板基部8)との間には、厚さ寸法が約0.1mmの両面テープ10が介装されており、フレーム15を透明基板2(透明基板基部8)に片持ち状態で保持するようにしている。
【0020】
第2対向板18の先端部18aは、透明基板2の一側端面3に対面している。また、第2対向板18における第1対向板17と反対側の面部18bは、透明基板2の下側主面部11bと同一平面とされている。
【0021】
上述したように透明基板2(透明基板基部8)に両面テープ10によりフレーム15が保持される(組み付けられる)が、この組付け状態で、透明基板2(一側端面3)、第1対向板17、フレーム本体19及び第2対向板18により長手状の矩形の空間部20が形成され、この空間部20には、導光体5(光源4)が配置されるようになっている。
【0022】
上述したように、フレーム15の第1対向板17の幅寸法を第2対向板18に比して大きい値に設定(F>G)し、第1対向板17の先端側部分17aを両面テープ10により透明基板2(透明基板基部8)に保持し、第2対向板18の面部18bを透明基板2の下側主面部11bと同一平面としている。このため、フレーム15の厚さ寸法(高さ寸法)Jは、透明基板2(透明基板基部8)の厚さ寸法Eに1枚の両面テープ10の厚さ寸法(約0.1mm)及び第1対向板17の肉厚寸法(0.1mm)を加えた寸法で定まり、上下2つの両面テープ10を用いる前記従来技術の光反射部材9の厚さ寸法Tに比して、約0.2mm小さく(J<T)できる。そして、このようにフレーム15の厚さ寸法Jを小さくすることにより、面状照明装置の厚さを薄くでき、現時要望されている薄型化に対処できることになる。
【0023】
また、本実施の形態では、フレーム15の固定を1枚の両面テープ10を用いて行っており、上述した従来技術(2枚の両面テープ10)に比して部品数が少なくなり、これに伴い装置の構成が簡易になると共に、組付け工数が少なくなり、生産性の向上を図ることができる。
【0024】
本実施の形態では、光路変換手段16を構成する溝部16aは、その断面形状をほぼ三角形としたが、特にこれに限定されるものでなく、断面形状をほぼ四角形としてもよいし、その他の多角形、さらに、溝部16aを構成する平面の傾斜に類似させた曲面により構成してもよい。
また、上記実施の形態では、光路変換手段16は平坦部16bを設けたものを例にしているが、平坦部16bを設けずに、断面形状がほぼ三角形となるような2つの傾斜面からなる山部(図示省略)を連続的に形成して光路変換手段16を構成するようにしてもよい。この場合にも、導光体第1面5cでの均一発光を実現するために、その傾斜角度、大きさ、および間隔を考慮して形成する必要がある。
【0025】
上記実施の形態では、フレーム15自体が光反射機能を有する場合を例にしたが、光反射機能を有する光反射部材を別個に設けるフレームを対象にし、当該フレームに上述したように弾性力を付与させるように構成してもよい。この場合、フレームには、剛性を有するものであれば、金属に限らず、樹脂など他の部材を用いるようにしてもよい。
【0026】
上記実施の形態では、点状光源6を1個設けた場合を例にしたが、2個以上を設けるように構成してもよい。
また、点状光源6を導光体5の一端部5aに対面させ、導光体5の他端部5bに対面して光反射板7を設けた場合を例にしたが、光反射板7に代えて点状光源を設けるように構成してもよい。
また、上記実施の形態では、点状光源6は、発光ダイオードを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば白熱球など、比較的低電圧で点灯可能な点状光源であってもよい。
【0027】
導光体5の素材は、光を効率よく通過させる物質であれば良く、その透光性・加工性からアクリル樹脂が最も適している。なお、これに代えて、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂等の各種熱可塑性の透明樹脂等も使用可能である。また、エポキシ樹脂、アリルジグリコールカーボネート樹脂等の熱硬化性透明樹脂や各種ガラス材料等の無機透明材料も場合によっては適用可能である。
【0028】
導光体5の作製方法は、切削、研削加工との直接的な機械加工、又は、キャスト法、熱加圧成形法、押出し成形法、射出成形法等の各種成形法が適用可能であるが、生産性の点からは樹脂材料を用いた射出成形法が最も適している。
【0029】
導光体5に形成される光路変換手段16は、本実施の形態においては、導光体第2面5dにのみ形成される構成としたが、導光体第2面5dに形成すると共に、導光体第2面5d以外の他面にも形成し、より広範囲にわたる光路変換手段16を形成することも可能である。
【0030】
上記実施の形態では、透明基板2が楔形に形成されているものである場合を例にしたが、本発明は、これに限らず、平板状の透明基板であってもよい。
上記実施の形態では、フレーム15が略コ字形である場合を例にしたが、これに限らず略U字形(フレーム本体19が湾曲した形状となる)に構成してもよい。
【0031】
上記実施の形態では、導光体5及び点状光源6からなる光源4を用いた場合を例にしたが、これに代えて、冷陰極蛍光管(CCFL)または熱陰極蛍光管(HCFL)等の直線状の光源ランプを光源として用い、この光源ランプを透明基板の一側端面に近接させて配置した面状照明装置に本発明を適用するようにしてもよい。
【0032】
上記実施の形態では、透明基板2に対するフレーム15の保持を両面テープ10で行う場合を例にしたが、これに代えて、図3に示すように透明基板2の透明基板基部8の長手方向両端部にそれぞれ凸部30(図3では2つの凸部30のうち一方のみを記載している。)を設け、第1対向板17の先端側部分17aの両端側に凸部30を挿入する孔31(図3では2つの孔31のうち一方のみを記載している。)を設け、凸部30の孔31への挿入により透明基板2に対するフレーム15の保持を行うようにしてもよい(第2実施の形態)。
【0033】
この第2実施の形態では、前記第1実施の形態に比して、両面テープ10を廃止でき、その分、部品数を少なくすることができる。
この第2実施の形態において、凸部30をかしめ、透明基板2に対するフレーム15の結合強度を増すようにしてもよい。
【0034】
この第2実施の形態では、第1対向板17の先端側部分17aに孔31を設ける一方、透明基板2の透明基板基部8に凸部30を設ける場合を例にしたが、これに代えて、透明基板2の透明基板基部8に凸部を設けずに、第1対向板17の先端側部分17aに孔31を設け、この孔31から接着剤を流し込み、この接着剤により透明基板2に対するフレーム15の保持を行なうように構成してもよい。
このように孔31から接着剤を流し込んで透明基板2に対するフレーム15の保持を行なえるので、組付け性の向上を図ることができる。また、透明基板2に対するフレーム15の保持を、透明基板2の透明基板基部8に凸部を設けずに行なえ、透明基板2に凸部を設けない分、構成の簡易化を図ることができる。
【0035】
また、第2実施の形態では、透明基板2の透明基板基部8に凸部30を設け、第1対向板17の先端側部分17aに孔31を設ける場合を例にしたが、これとは反対に、透明基板2の透明基板基部8に孔31を設け、第1対向板17の先端側部分17aに凸部30を設けるように構成してもよい。
【0036】
なお、この第2実施の形態では、凸部30及び孔31をそれぞれ2つ設けた場合を例にしたが、これに限らず、凸部30及び孔31をそれぞれ3つ以上設けるようにしてもよいし、凸部30及び孔31をそれぞれ1つ設けるようにしてもよい。
【0037】
また、透明基板2に対するフレーム15の保持について、前述の方法に代えて、粘着剤(接着材を含む)を用いて行なったり、あるいは超音波溶着(融着)により行なうようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、フレームの一方の対向板部は、他方の対向板部に比して、フレーム本体から先端部までの長さ寸法が大きく設定され、一方の対向板部の先端側部分を、透明基板の面積の大きい2つの主面部のうち一方の主面部における側端面近傍に保持するので、他方の対向板部を透明基板に制約されずに一方の対向板部に近づけることができ、その分、フレームの厚さ寸法(高さ寸法)を従来技術に比して、短くでき、ひいては装置の薄型化を図ることができる。
【0039】
請求項2に記載の発明によれば、他方の対向板部における一方の対向板部と反対側の面部は、透明基板の2つの主面部のうち他方の主面部と同一平面とされており、従来技術に比して1枚の両面テープが廃止されると共に、フレームの厚さ寸法(高さ寸法)に関して他方の対向板部の厚さ寸法が無くなることになるので、フレームひいては装置の薄型化を図ることができる。
【0040】
請求項3に記載の発明によれば、透明基板と前記一方の対向板部の先端側部分との間に介装される両面テープで透明基板に対するフレームの保持を行なうので、2枚の両面テープを用いる従来技術に比して、部品数が少なくなると共に、組付け工数が少なくなり、生産性の向上を図ることができる。
請求項4又は請求項5に記載の発明によれば、透明基板に対するフレームの保持を両面テープで行なうものに比して、部品数が少なくなる。
請求項6に記載の発明によれば、フレームの一方の対向板部の先端側部分に設けた孔に接着剤を塗布して透明基板に対するフレームの保持を行なうので、組付け性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態の面状照明装置を示す分解斜視図である。
【図2】図1のフレームの透明基板への組付状態を示す側面図である。
【図3】本発明の第2実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【図4】従来の面状照明装置の一例を示す分解斜視図である。
【図5】図4のフレームの透明基板への組付状態を示す側面図である。
【図6】図4のフレームの透明基板への組付状態を示す側面図である。
【符号の説明】
1A 面状照明装置
2 透明基板
3 一側端面
4 光源
5 導光体
8 透明基板基部
10 両面テープ
15 フレーム
17 第1対向板(対向板部)
17a 第1対向板17の先端側部分
18 第2対向板(対向板部)
Claims (6)
- 透光性材料からなる透明基板の側端面付近に直線状の光源を配置し、前記透明基板に前記光源を覆うようにしてフレームを保持する面状照明装置において、
前記直線状の光源は、断面矩形の透明材料からなる導光体と、該導光体の端部に配置される点状光源とからなり、
前記フレームは、剛性を有する材料で構成されるとともに、前記光源を間にして前記透明基板の側端面に対向して配置される板状のフレーム本体と、該フレーム本体から曲げられて延設され該フレーム本体と共に側面視略コ字形をなす相対向する2つの対向板部とからなり、
前記2つの対向板部のうち一方の対向板部は、他方の対向板部に比して、前記フレーム本体から先端部までの長さ寸法が大きく設定され、
前記一方の対向板部の先端側部分を、前記透明基板の面積の大きい2つの主面部のうち一方の主面部における前記側端面近傍に固定することにより、前記一方の対向板部、前記フレーム本体および前記他方の対向板部により形成された矩形の空間部に、前記導光体を配置しながら、前記フレームを片持ち状態で保持したことを特徴とする面状照明装置。 - 前記他方の対向板部の先端部は、前記透明基板の側端面に対面し、前記他方の対向板部における前記一方の対向板部と反対側の面部は、前記2つの主面部のうち他方の主面部と同一平面とされていることを特徴とする請求項1記載の面状照明装置。
- 前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板と前記一方の対向板部の先端側部分との間に介装される両面テープで行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の面状照明装置。
- 前記透明基板に対するフレームの保持は、前記透明基板に設けられる凸部及び前記一方の対向板部の先端側部分に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の面状照明装置。
- 前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に設けられる凸部及び前記透明基板に設けられ前記凸部を挿入する孔により行うことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の面状照明装置。
- 前記透明基板に対するフレームの保持は、前記一方の対向板部の先端側部分に孔を設けて、該孔に接着剤を塗布して行なうことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の面状照明装置。
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