(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
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、以下に示す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、以下に示す実施形態では、「接する」といった表現を用いる場合があるが、厳密にこれらの状態を満たすことを要しない。すなわち、上記した表現は、製造精度、設置精度、処理精度、検出精度などのずれを許容するものとする。
【0010】
まず、
図1を用いて、実施形態に係る面状照明装置100の構成例について説明する。
図1は、実施形態に係る面状照明装置100の分解斜視図である。
図1では、面状照明装置100を斜め上方向からみた図を示している。
【0011】
なお、
図1には、説明を分かりやすくするために、導光板21の出射面21dが発光する面側を正方向とするZ軸を含む3次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明で用いる他の図面においても示す場合がある。
【0012】
図1に示した面状照明装置100は、例えば自動車内に設置されるインジケータを裏面から照明することで照明表示させる、いわゆるサイドライト式のバックライトである。なお、面状照明装置100の適用対象は、インジケータに限らず、照明表示が可能な表示装置であればよい。
【0013】
図1に示すように、実施形態に係る面状照明装置100は、挿入部材1と、第1フレーム20と、導光板21と、反射シート22と、第2フレーム23と、回路基板31とを備えている。また、導光板21のZ軸正方向側である出射面側21d側には、例えば液晶パネル等の図示しない表示部が設けられる。
【0014】
第1フレーム20は、例えば、ポリカーボネート樹脂等の樹脂材料や、ゴム等の弾性材料等で構成される枠状の部材である。第1フレーム20は、第2フレーム23との間で、導光板21、反射シート22、回路基板31の側端面を覆うように収容する。これにより、各部材を固定できるとともに、導光板21の側端面21cや反対端面21bから光が漏れることを防止できる。
【0015】
導光板21は、光源30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る。また、導光板21は、光源30の光が導入される入光端面21aと、入光端面21aの反対側の端面である反対端面21bと、2つの側端面21cと、導光板21に導入された光を出射する出射面21dと、導光板21内に導入された光を反射する反射面21eとを有している。
【0016】
導光板21は、光源30の光がX軸負方向側の入光端面21aを介して導光板21内部に導入され、光が出射面21dと反射面21eとの間を反射しながらX軸正方向側の反対端面21bへ向かう際に、光の一部が出射面21dから出射することで発光し、表示部を照明する。
【0017】
導光板21は、反射面21e全体にわたって凹凸形状の反射素子(図示せず)を有する。つまり、反射素子の凹凸によって光が乱反射するため、出射面21d全体へ効率よく光を反射させる。かかる反射素子は、例えば、貫通孔40の近傍では、貫通孔40の入光端面21a側に近くなるほど凹凸の間隔が広くなり、貫通孔40の反対端面21b側に近くなるほど凹凸の間隔が狭くなっている。
【0018】
これにより、貫通孔40の入光端面21a側に光を集中しにくくさせ、かつ、貫通孔40の反対端面21b側に光を集中させやすくする。なお、導光板21に反射素子が設けられることとしたが、これに限定されず、反射シート22に反射素子が設けられることとしてもよい。
【0019】
また、導光板21は、入光端面21aと反対端面21bとの間に貫通孔40aが形成される。貫通孔40aには、後述する挿入部材1が導光板21のZ軸正方向側である出射面21d側から挿入される。なお、
図1に示すように、導光板21以外に、反射シート22および第2フレーム23にも貫通孔が形成されるが、以下では、これらをまとめて貫通孔40と記載する場合がある。
【0020】
反射シート22は、導光板21のZ軸負方向側である反射面21e側に配置され、導光板21の反射面21eから漏れた光を反射することで、導光板21へ漏れた光を戻す。反射シート22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る。
【0021】
第2フレーム23は、例えばアルミ等の金属板であり、Z軸正方向側である前面側に反射シート22および回路基板31が設けられる。第2フレーム23と反射シート22および回路基板31とは、例えば両面テープ等の固定部材で固定される。また、第2フレーム23の4つの側端面は、第1フレーム20と接して固定される。なお、第2フレーム23は、金属板に限定されず、樹脂材料を板状に加工したものでもよく、あるいは、金属および樹脂の複合構造体であっても良い。
【0022】
回路基板31は、例えばフレキシブルプリント基板(FPC)であり、光源30への給電等を行うための回路が設けられる。また、回路基板31には、Z軸正方向側の前面に複数の光源30が入光端面21aのY軸向きに沿って均等な間隔で配置されている。なお、複数の光源30は、必ずしも均一な間隔で配置される必要はなく、不均一な間隔で配置されてもよいが、かかる点については
図6を用いて後述する。
【0023】
光源30は、例えばLED(Light Emitting Diode)であり、導光板21の入光端面21a側に設けられ、入光端面21a側から反対端面21b側へ向けて光を発する。具体的には、光源30は、X軸正方向側の発光面からX軸正方向側へ光を発する。
【0024】
ここで、従来の面状照明装置について説明する。従来の面状照明装置では、導光板に貫通孔が存在する場合、貫通孔の周面で光が反射することで、貫通孔の入光端面側である貫通孔前において帰り光が発生してしまうため、かかる貫通孔前の輝度が局所的に高くなっていた。このように、従来は、導光板に貫通孔を開けることで貫通孔前に反射光が発生し輝度が極端に高くなることで、輝度ムラが発生するおそれがあった。
【0025】
そこで、実施形態に係る面状照明装置100では、貫通孔40aの近傍に集中する光を吸収する吸収部材10を有する。具体的には、挿入部材1が吸収部材10を備え、吸収部材10は、貫通孔40aの周面のうち光源30と対向する側の少なくとも一部に設けられ、光源30の光を吸収する。
【0026】
つまり、実施形態に係る面状照明装置100では、貫通孔40aの入光端面21a側に向くように吸収部材10が設けられることによって、貫通孔前に光が反射することを防止し、貫通孔前の輝度が局所的に高くなることを防止する。この結果、実施形態に係る面状照明装置100では、貫通孔40aの周辺に発生する輝度ムラを抑えることができる。
【0027】
なお、実施形態に係る面状照明装置100では、挿入部材1が吸収部材10を備える構成としたが、これに限定されず、挿入部材1を省略して、吸収部材10を貫通孔40aの周面に設ける構成としてもよい。
【0028】
また、実施形態に係る挿入部材1は、吸収部材10に加え、光源30の光を反射する反射部材11をさらに備えてもよいが、かかる点については、
図2以降で詳細に後述する。以下、実施形態に係る面状照明装置100について詳細に説明する。
【0029】
まず、
図2を用いて、実施形態に係る面状照明装置100が備える挿入部材1について説明する。
図2は、実施形態に係る挿入部材1の斜視図である。
図2では、挿入部材1を斜め上方向からみた図を示している。
【0030】
図2に示すように、実施形態に係る挿入部材1は、挿入部1aと鍔部1bとを備える。挿入部1aおよび鍔部1bそれぞれは、吸収部材10および反射部材11を備える。挿入部材1は、例えば、金属、樹脂、ゴムなどの弾性体で構成されるが、これら以外の材料で構成されてもよく、
図2に示した形状が維持される程度の強度があれば足りる。また、挿入部材1は、一体成型あるいは、複数の部材を組み合わせて製造することもできる。
【0031】
挿入部材1は、Z軸方向に貫通した通過孔1cが形成された、中空の形状である。これにより、例えば上記したインジケータの指針等が、通過孔1cをZ軸正方向から通して取り付け可能になるとともに、かかる指針と貫通孔40の周面とが接触することを防止できる。
【0032】
挿入部1aは、例えば円筒状であり、Z軸正方向側である導光板21の出射面21d側から貫通孔40に挿入された場合に、貫通孔40内に配置される部位である。また、挿入部1aのZ軸向きの高さは、貫通孔40のZ軸向きの高さに対応する。つまり、挿入部1aのZ軸負方向側の端部は、第2フレーム23の背面側(Z軸負方向側)からはみ出ない位置となる。なお、挿入部1aは、円筒状の形状に限定されず、貫通孔40の形状に合わせて変更されることが好ましく、例えば多角形を底面とする柱体であってもよい。
【0033】
鍔部1bは、挿入部1aのZ軸正方向側である導光板21の出射面21d側の端部が外周方向へ突出した、例えば円筒状の部位である。なお、鍔部1bの詳細については、
図5Aを用いて後述する。
【0034】
吸収部材10は、例えば挿入部1aおよび鍔部1bに設けられ、光源30から発せられる光を吸収する。吸収部材10は、例えば黒色の樹脂材料で構成されるが、例えば金属材料やゴムなどの弾性体であってもよく、光源30の光を吸収可能な素材であればこれらに限定されるものではない。あるいは、吸収部材10は、黒色塗料であってもよく、かかる場合には、挿入部材1の外周面に塗布されれば足りる。
【0035】
反射部材11は、例えば挿入部1aおよび鍔部1bに設けられ、具体的には、吸収部材10が設けられる部位以外に設けられ、光源30から発せられる光を反射する。反射部材11は、例えば白色の樹脂材料で構成されるが、例えば金属材料やゴムなどの弾性体であってもよく、光源30の光を反射可能な素材であればこれらに限定されるものではない。
【0036】
あるいは、反射部材11は、白色塗料であってもよく、かかる場合には、挿入部材1の外周面に塗布されれば足りる。また、反射部材11は、白色に限定されず、例えば銀色や蛍光色(例えば黄色)等であってもよい。
【0037】
つまり、
図2に示すように、吸収部材10および反射部材11は、1つの挿入部材1として一体的に構成される。これにより、貫通孔40に吸収部材10および反射部材11を取り付ける際の工数を削減することができる。
【0038】
なお、挿入部材1は、吸収部材10および反射部材11を挿入部1aおよび鍔部1b双方がそれぞれ備える構成としたが、挿入部1aのみが、吸収部材10および反射部材11を備える構成としてもよい。かかる点については、
図5Bを用いて後述する。
【0039】
また、挿入部材1は、吸収部材10および反射部材11を共に備える構成としたが、これに限定されず、吸収部材10のみを備える構成であってもよい。かかる点については、
図5Cを用いて後述する。
【0040】
次に、
図3を用いて、実施形態に係る挿入部材1についてさらに説明する。
図3は、実施形態に係る挿入部材1の上面視図である。
図3には、挿入部材1をZ軸正方向からみた図を示している。
【0041】
図3に示すように、挿入部材1は、例えば円形状である。なお、
図3では、挿入部材1を真円で示したが、真円に限定されるものではなく、楕円形状であってもよい。また、挿入部材1は、円形状に限定されず、多角形であってもよい。
【0042】
図3に示した上面視において、反射部材11の角度範囲βは、吸収部材10の角度範囲αよりも大きい。したがって、反射部材11は、挿入部材1の外周面を占める面積が吸収部材10よりも多い。つまり、反射部材11は、貫通孔40の周面を占有する割合が吸収部材10よりも大きい。
【0043】
これは、貫通孔40の外周のうち、輝度が特に高くなる部位が半周に満たないことが実験等により確認されていることを考慮している。このため、輝度が特に高くなる部位については、吸収部材10を配置して光を吸収し、それ以外の部位については、光を反射することで、輝度ムラの抑制と全体の輝度の底上げとをバランス良く行うことができる。
【0044】
なお、
図3では、吸収部材10の角度範囲αおよび反射部材11の角度範囲βの一例を示したに過ぎない。吸収部材10および反射部材11が共存する場合、例えば、角度範囲αは、180度未満の範囲で、角度範囲βは、180度以上の範囲で設定可能であり、角度範囲βが角度範囲αよりも大きければよい。
【0045】
また、吸収部材10のみが存在する場合、角度範囲αは、360度以下のいずれの角度であってもよい。言い換えれば、吸収部材10は、貫通孔40の周面全体にわたって設けられてもよい。これにより、輝度ムラをより一層抑えることができる。
【0046】
次に、
図4を用いて、実施形態に係る挿入部材1の配置例について説明する。
図4は、実施形態に係る面状照明装置100の上面視図である。
図4には、面状照明装置100をZ軸正方向からみた図を示している。
【0047】
上記したように、光源30は、入光端面21a側に均一な間隔で設けられ、X軸正方向側にある反対端面21b側へ向けて放射状に光を発する。また、
図4に示す上面視において、光源30は、第1フレーム20と重なった位置に設けられる。これにより、光源30から発せられた光が、Z軸正方向側から外部へ漏れることを防止できる。
【0048】
また、
図4に示すように、挿入部材1は、各貫通孔40に挿入される。また、挿入部材1の挿入部1a(図示略)は、貫通孔40の周面に沿って設けられる。つまり、
図4に示す上面視において、貫通孔40は、円形状である。
【0049】
このように、貫通孔40が円形状である場合、貫通孔40の周面が曲面状となるため、周面が直線状である多角形と比べて、光源30の光がより広範囲に反射することとなる。つまり、多角形と比べて、貫通孔40周辺の輝度が広範囲に拡散するため、貫通孔40前において局所的に輝度が高くなる部分を小さくすることができる。
【0050】
また、
図4に示すように、吸収部材10は、X軸負方向側である光源30と対向する側に設けられる。つまり、吸収部材10は、反射光が最も多くなる位置に設けられるため、効率よくに光を吸収することができる。したがって、輝度が局所的に高くなることを防止でき、輝度ムラを抑えることができる。
【0051】
また、反射部材11は、貫通孔40の周面のうち吸収部材10が設けられる部位以外に設けられる。具体的には、反射部材11は、X軸正方向側である反対端面21bと対向する側に設けられる。より具体的には、反射部材11は、光源30が設けられない側に設けられる。つまり、反射部材11は、光源30の光が届きにくい位置へ光を届けることで輝度を向上させることができる。
【0052】
なお、
図4では、光源30が均一な間隔で設けられた場合について説明したが、光源30が不均一な間隔で設けられてもよいが、かかる点については、
図6を用いて後述する。
【0053】
次に、
図4におけるAA線で切断した面状照明装置100の断面について
図5A〜
図5Cを用いて説明する。
図5Aは、実施形態に係る面状照明装置100の断面図である。
図5Bは、実施形態の変形例に係る面状照明装置100の断面図(その1)である。
図5Cは、実施形態の変形例に係る面状照明装置100の断面図(その2)である。
図5A〜
図5Cでは、
図4におけるA―A線でZ軸向きに切断した断面図を示している。
【0054】
まず、
図5Aについて説明する。
図5Aに示すように、挿入部材1は、Z軸正方向側である出射面21d側から貫通孔40へ挿入される中空の部材である。なお、挿入部材1は、インジケータの指針を通すために、面状照明装置100のZ軸正および負方向に貫通する通過孔1cが形成されることとしたが、これに限定されるものではない。
【0055】
例えば、通過孔1cにボルト等の固定部材を挿入する場合には、挿入部材1は、面状照明装置100のZ軸負方向側である第2フレーム23側が塞がった形状の通過孔1cであってもよい。
【0056】
また、挿入部材1の挿入部10a,11aは、貫通孔40内に収まるように配置される。また、挿入部10a,11aは、貫通孔40の周面に接している。具体的には、
図5Aに示す断面視において、吸収部材10の挿入部10aは、光源30側の導光板21、反射シート22、第2フレーム23の周面に接している。
【0057】
また、反射部材11の挿入部11aは、反対端面21b側の周面に接している。つまり、挿入部材1は、貫通孔40の周面に接することで、貫通孔40の周面から光源30の光が外部へ漏れることを防止できる。
【0058】
また、挿入部材1の鍔部10b,11bは、導光板21の出射面21d側において貫通孔40の周面よりも導光板21側へ突出している。具体的には、吸収部材10の鍔部10bは、挿入部10aのZ軸正方向側である出射面21d側の端部がX軸負方向側である入光端面21a側へ突出している。また、反射部材11の鍔部11bは、挿入部11aのZ軸正方向側である出射面21d側の端部がX軸正方向側である反対端面21b側へ突出している。
【0059】
また、鍔部10b,11bは、導光板21の出射面21dとZ軸向きに接している。これにより、例えば、インジケータの指針がZ軸負方向へ通された場合に、鍔部10b,11bが導光板21に引っかかるため、挿入部材1がZ軸負方向へずれることを防止できる。
【0060】
なお、
図5Aでは、鍔部10b,11bは、導光板21の出射面21dと接することとしたが、これに限定されず、鍔部10b,11bと、出射面21dとの間に隙間があってもよい。なお、かかる隙間がある場合には、吸収部材10および反射部材11は、挿入部10a,11aをZ軸負方向へ延伸させて余裕をもたせることで、隙間によって生じるずれを許容できればよい。
【0061】
また、挿入部10a,11aは、貫通孔40の周面と接することとしたが、これに限定されず、出射面21d全体の輝度の均一性がある程度の範囲内で維持されれば、挿入部10a,11aと、貫通孔40の周面との間に隙間があってもよい。
【0062】
また、
図5Aでは、挿入部材1は、鍔部10b,11bを備えることとしたが、例えば、
図5Bに示すように、鍔部10b,11b自体を省略してもよい。つまり、
図5Bに示すように、挿入部材1は、挿入部10a,11aのみを備える。
【0063】
これにより、鍔部10b,11b分のコストを削減できるとともに、Z軸正方向側からみた場合に、貫通孔40周辺における出射面21dから光が出射する有効面積を大きくすることができる。
【0064】
また、
図5Aおよび
図5Bでは、挿入部材1は、吸収部材10(挿入部10a)および反射部材11(挿入部11a)の双方を備えることとしたが、これに限定されず、例えば
図5Cに示すように、反射部材11(挿入部11a)を省略してもよい。つまり、
図5Cに示すように、挿入部材1は、吸収部材10(挿入部10a)のみを備える。これにより、反射部材11の分だけコストを削減することができる。
【0065】
さらに、
図5Cに示すように、挿入部10aは、導光板21の貫通孔40aの周面のみに設けられる。つまり、挿入部10aは、光源30の光が通過する導光板21のみに設けられる。これにより、さらにコストを削減することができる。なお、
図5Cに示す挿入部材1は、例えば黒色塗料を導光板21の周面に直接塗布することで製造可能である。
【0066】
上述したように、実施形態に係る面状照明装置100において、導光板21は、光が導入される入光端面21aと入光端面21aの反対側の端面である反対端面21bとの間に貫通孔40aが形成される。光源30は、入光端面21a側に設けられ、反対端面21b側へ向けて光を発する。吸収部材10は、貫通孔40aの周面のうち光源30と対向する側の少なくとも一部に設けられ、光源30からの光を吸収する。これにより、貫通孔40aの近傍に発生する輝度ムラを抑えることができる。
【0067】
また、実施形態に係る面状照明装置100において、反射部材11は、貫通孔40aの周面のうち吸収部材10が設けられる部位以外の少なくとも一部に設けられ、光源30からの光を反射する。これにより、光源30の光が届きにくい位置へ光を届けることで輝度を向上させることができる。
【0068】
また、実施形態に係る面状照明装置100において、挿入部材1は、貫通孔40aに挿入される中空の部材である。吸収部材10および反射部材11は、挿入部材1に含まれる。これにより、吸収部材10および反射部材11は、1つの挿入部材1として一体的に構成されるため、貫通孔40aに吸収部材10および反射部材11を取り付ける際の工数を削減することができる。
【0069】
また、実施形態に係る面状照明装置100において、挿入部材1は、挿入部1aと、鍔部1bとを備える。挿入部1aは、貫通孔40aに挿入された場合に、貫通孔40aに配置される。鍔部1bは、導光板21に導入された光が出射する出射面21d側において、貫通孔40aの周面よりも導光板21側へ突出する。これにより、例えば、インジケータの指針がZ軸負方向へ通された場合に、鍔部1bが導光板21に引っかかるため、挿入部材1がZ軸負方向へずれることを防止できる。
【0070】
また、実施形態に係る面状照明装置100において、反射部材11は、貫通孔40aの周面を占有する割合が吸収部材10よりも多い。これにより、輝度ムラの抑制と全体の輝度の底上げとをバランス良く行うことができる。
【0071】
また、実施形態の変形例に係る面状照明装置100において、吸収部材10は、貫通孔40aの周面全体にわたって設けられる。これにより、輝度ムラをより一層抑えることができる。
【0072】
また、実施形態に係る面状照明装置100において、貫通孔40aは、導光板21に導入された光が出射する出射面側からみて円形状である。これにより、光源30の光が円形状に沿うように集中するため、光の集中箇所が偏ることを防止できる。
【0073】
なお、上記した実施形態では、光源30が入光端面21aに沿って、均一な間隔で配置される場合について説明したが、光源30が入光端面21aに沿って、不均一な間隔で配置されてもよい。かかる点について、
図6を用いて説明する。
【0074】
図6は、実施形態の変形例に係る面状照明装置100の上面視図である。
図6では、光源30が不均一な間隔で配列される、具体的には、貫通孔40aの位置に対応する入光端面21aの位置に光源30を設けない場合を示している。
【0075】
これは、貫通孔40に近い光源30程、貫通孔40に向かう光が多いことを考慮している。このため、貫通孔40に最も近い光源30を省くことで、貫通孔40の周面の光源30に最も近い部位で集中する光量が減ることとなる。
【0076】
そこで、実施形態の変形例に係る面状照明装置100では、かかる点に注目して、貫通孔40の周面のうち対向する位置に光源30がない場合には、吸収部材10を設けないこととした。具体的には、挿入部材1は、貫通孔40の周面のうち光源30が存在する位置に、吸収部材10を備える。つまり、変形例に係る挿入部材1では、光源30に応じた位置に吸収部材10を備える。これにより、不要な吸収部材10および光源30を省くことができるため、コストを抑えつつ、輝度ムラを抑えることができる。
【0077】
さらに、
図6に示すように、実施形態の変形例に係る面状照明装置100は、貫通孔40のY軸向きにおける位置に応じて吸収部材10の位置を変更してもよい。具体的には、挿入部材1は、貫通孔40がY軸向きにおける導光板21の中心に近い程、吸収部材10の占有する面積を多くする。
【0078】
例えば、
図6に示す3つの挿入部材1のうち、真ん中にある挿入部材1は、貫通孔40の光源30側の周面のうち、光源30がない位置を除いた位置(
図6では左右に均等に分割された位置)に吸収部材10を備える。
【0079】
つまり、真ん中の挿入部材1には、光源30に対向する側のうち左右方向から導かれてくる光を吸収することで、輝度が左右方向のいずれかで偏ることを防止できる。
【0080】
一方、3つの挿入部材1のうち、両端にある2つの挿入部材1は、光源30に対向する側のうち中央寄りに吸収部材10を備える。これは、第1フレーム20が光源30の光を吸収することを考慮している。つまり、挿入部材1は、貫通孔40の光源30側の周面のうち、第1フレーム20側には、吸収部材10を備えないこととした。これにより、不要な吸収部材10を省くことができるため、コストを抑えることができる。
【0081】
なお、上記した実施形態では、上面視における面状照明装置100を矩形状で示した(例えば、
図4)が、一部が湾曲した形状であってもよい。具体的には、面状照明装置100は、例えば上面視(Z軸向き)において反対端面21bが湾曲した形状であってもよい。
【0082】
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。