特許 6824489 面状照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6824489

(24)【登録日】2021年1月14日

(45)【発行日】2021年2月3日

(54)【発明の名称】面状照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20210121BHJP

   F21V 15/04 20060101ALI20210121BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20210121BHJP

【ＦＩ】

   F21S2/00 441

   F21S2/00 443

   F21V15/04

   F21Y115:10

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2020-549952(P2020-549952)

(86)(22)【出願日】2019年6月6日

(86)【国際出願番号】JP2019022581

(87)【国際公開番号】WO2020070921

(87)【国際公開日】20200409

【審査請求日】2020年10月9日

(31)【優先権主張番号】特願2018-188866(P2018-188866)

(32)【優先日】2018年10月4日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】特許業務法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】高田 祥平

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 吉輝

【審査官】 當間 庸裕

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／００９５４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１８２１６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 韓国公開特許第１０−２０１４−００４１０３３（ＫＲ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１３７１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国実用新案第２０４８０６３００（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光源が一方向に配列された光源基板と、
前記光源からの光が端面に入射される導光板と、
前記光源と前記導光板の前記端面との間のクリアランスを所定の値に維持するスペーサと、
を備え、
前記スペーサは、前記光源の配列方向に板面を向けて配置される複数の仕切板と、前記複数の仕切板の一端に接続され、前記光源の配列方向に延在し、前記導光板の出射面側の端部に接して重なる接続板とを有し、
前記導光板の入光側の一辺に配置される前記スペーサの前記接続板のみに光学シートが固定されている、
面状照明装置。

【請求項2】

前記仕切板の前記導光板側の端面は前記導光板の入光側の端面と接し、前記仕切板の前記導光板側の端部および前記導光板の入光側の端部は前記接続板とフレームの底板との間に挟持される、
請求項１に記載の面状照明装置。

【請求項3】

前記スペーサは、略クシバ状の形状を有する、
請求項１または２に記載の面状照明装置。

【請求項4】

前記仕切板は、白色系または黒色系である、
請求項１〜３のいずれか一つに記載の面状照明装置。

【請求項8】

前記接続板の前記導光板と反対側の面に、前記光学シートの固定用領域が設けられる、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の面状照明装置。

【請求項9】

前記固定用領域は、前記光学シートごとに前記接続板の厚さが違う階段状に設けられる、請求項８に記載の面状照明装置。

【請求項10】

前記導光板の端部とフレームとの間に配置された弾性部材を備え、
前記フレームと前記弾性部材は、該弾性部材が前記導光板の厚さ方向に移動するのを規制する、突起部と孔部または凹部との対を備える、
請求項１〜４、８、９のいずれか一つに記載の面状照明装置。

【請求項11】

複数の光源が一方向に配列された光源基板と、
前記光源からの光が端面に入射される導光板と、
前記光源基板と前記導光板との間に配置されるスペーサと、
を備え、
前記スペーサは、
前記光源基板と前記導光板の端面との間に、前記光源の配列方向に板面を向けて配置される複数の仕切板と、該複数の仕切板の一端を接続し、前記光源の配列方向に延在し、前記導光板の厚さ方向に板面を向けて配置され、前記導光板の出射面側の端部に接して重なる接続板とを有し、
前記接続板の前記導光板の入光側の一辺に配置される部分のみによって光学シートを固定する、
面状照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、面状照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液晶表示装置のバックライト等として用いられる面状照明装置として、複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）から導光板の端面の入光面に光が入射され、導光板の一方の主面から光が出射されるタイプがある。このようなタイプの面状照明装置においては、導光板が熱膨張すると、発熱したＬＥＤに導光板が押圧され、導光板の入射面に局所的な変形や破損が生じるおそれがある。そのため、入光面とＬＥＤの発光面との間に所定のクリアランスが必要とされる。

【0003】

具体的には、導光板の入光面側の両端に凸部が設けられるか、または、導光板の入光面側の一端と中間部とに凸部が設けられ、ＬＥＤ基板上のＬＥＤが配置されていない部分に導光板の凸部が接触して突っ張る構造を有することが多かった（例えば、特許文献１を参照）。また、ＬＥＤが配置される回路基板に、他端が導光板に接するスペーサが設けられるもの（例えば、特許文献２を参照）や、導光板と回路基板との間に軟性材質による緩衝部材が設けられるもの（例えば、特許文献３を参照）があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２３７８２６号公報

【特許文献2】特開２００８−８９９４４号公報

【特許文献3】特開２０１４−３８８２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、導光板の凸部がＬＥＤ基板上のＬＥＤが配置されていない部分に接触して突っ張る構造の場合、強度を確保するために凸部にはある程度の幅が必要であるため、凸部の配置が困難になる場合があった。

【0006】

すなわち、凸部が導光板の両端に設けられる場合は、凸部が配置される両端部にはＬＥＤを配置することができず、ＬＥＤが内側に寄った配置となってしまって、端部の光学特性に影響を与えてしまう場合がある。ＬＥＤ基板上に多くのＬＥＤが配置される場合には、ＬＥＤ間のピッチが短くなり、凸部によって端部にＬＥＤが配置できない部分ができることは、光学特性に大きく影響する。また、凸部が導光板の中間部に設けられる場合、ＬＥＤ基板上の中間部に凸部を配置する隙間がない場合には、ＬＥＤを除去して隙間を確保せざるを得ず、凸部が配置される部分のＬＥＤのピッチが広がってしまい、光学特性に影響を与えてしまう場合がある。

【0007】

また、ＬＥＤが配置される回路基板に、他端が導光板に接するスペーサが設けられる場合、回路基板に特殊な加工が必要になり、製造工程を複雑化する場合がある。また、導光板と回路基板との間に軟性材質による緩衝部材が設けられる場合、緩衝部材の変形により、導光板の入光面とＬＥＤの発光面との間のクリアランスが適正に維持されない場合がある。

【0008】

また、この種の面状照明装置においては、狭額縁化の要望が強いが、導光板の出射面側に配置される光学シートの固定用領域により、狭額縁化が困難となる場合があった。

【0009】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学特性を向上するとともに、狭額縁化に寄与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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る面状照明装置は、光源基板と、導光板と、スペーサとを備える。前記光源基板は、複数の光源が一方向に配列される。前記導光板は、前記光源からの光が端面に入射される。前記スペーサは、前記光源の配列方向に板面を向けて配置される複数の仕切板と、前記複数の仕切板の一端に接続され、前記光源の配列方向に延在し、前記導光板の出射面側の端部に接して重なる接続板とを有し、前記導光板の入光側の一辺に配置される前記スペーサの前記接続板のみに光学シートが固定されている。

【0011】

本発明の一態様に係る面状照明装置は、光学特性を向上するとともに、狭額縁化に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、一実施形態に係るバックライトの正面図である。

【図2】図２は、バックライトの構成要素を分解した状態を示す斜視図である。

【図3】図３は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。

【図4】図４は、スペーサに光学シートを固定した状態を示す図である。

【図5】図５は、スペーサの変形例の一例を示す図である。

【図6】図６は、図１におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図7】図７は、フレームに弾性部材が取り付けられる様子を示す斜視図である。

【図8】図８は、弾性部材の他の例を示す図である。

【図9】図９は、バックライトの他の例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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、この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、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

【0014】

図１は、一実施形態に係るバックライト１の正面図である。また、図２は、バックライト１の構成要素を分解した状態を示す斜視図である。なお、バックライト１は、面状照明装置の一例であり、ナビゲーション装置やインジケータ等における液晶表示装置の背面に設けられる。

【0015】

図１および図２において、バックライト１は、長方形（正方形でも可）で板状の外形をしており、一方の面（図における表側の面）は出射面となっており、内部から外部に向かって光が照射されるようになっている。ナビゲーション装置やインジケータ等に用いられる場合、液晶表示装置は出射面の側に装着される。

【0016】

バックライト１は、フレーム１１と、反射シート１２と、導光板１３と、スペーサ１４と、ＬＥＤ基板１５と、弾性部材１６とを備えている。

【0017】

フレーム１１は、底板の外側４辺に縁（側壁）を有した略矩形状をしており、板金やダイカスト等により形成される。フレーム１１には、ＬＥＤ基板１５、反射シート１２、導光板１３、弾性部材１６、スペーサ１４が順次に収納され、バックライト１が構成される。

【0018】

ＬＥＤ基板１５は、細長い薄板状の基板１５ａの上に一方向に複数のＬＥＤ１５ｂが配列されており、本実施形態では、フレーム１１の一の側壁（図における下側の側壁）の内面に固定され、導光板１３の端面に光を照射する。ＬＥＤ基板１５または基板１５ａは、光源基板の一例である。ＬＥＤ１５ｂは光源の一例である。

【0019】

反射シート１２は、ＬＥＤ基板１５のＬＥＤ１５ｂから導光板１３に入射された光のうち、導光する過程で出射面（図における表側の面）とは反対側の面に漏れた光を反射して導光板１３に戻す部材である。なお、反射シート１２は省略される場合もある。

【0020】

導光板１３は、ＬＥＤ基板１５のＬＥＤ１５ｂから入射された光を導光し、出射面（図における表側の面）から光を出射する。なお、導光板１３の出射面側には、導光板１３から出射される光の光学特性を調整するために、拡散シート、プリズムシート、ＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）等の光学シートが設けられる場合がある。

【0021】

スペーサ１４は、導光板１３の入光面である図の下側の端面とＬＥＤ１５ｂとの間のクリアランスを所定の値に維持するためのものであり、略クシバ状の形状を有している。図１および図２に加え、図１におけるＡ−Ａ断面図を示す図３を用いてスペーサ１４の構造について説明する。

【0022】

図１〜図３において、スペーサ１４は、ＬＥＤ基板１５上のＬＥＤ１５ｂが設けられていない部分、すなわち基板１５ａそのものの面と、導光板１３の入光面である端面との間に、ＬＥＤ基板１５上のＬＥＤ１５ｂの配列方向に板面を向けて配置される複数の仕切板１４ｂを備えている。仕切板１４ｂは、ＬＥＤ１５ｂに寄り過ぎないよう、２つのＬＥＤ１５ｂの間に設けられる場合は２つのＬＥＤ１５ｂの略中央位置に設けられ、端部に設けられる場合は、ＬＥＤ１５ｂとの間に隙間を残して設けられることが望ましい。

【0023】

スペーサ１４の仕切板１４ｂには、後述する弾性部材１６により導光板１３が押し付けられる荷重が加わることとなるが、仕切板１４ｂが複数設けられることにより１枚の仕切板１４ｂにかかる荷重が減少され、薄くても充分な強度が保たれる。そのため、ＬＥＤ基板１５上にＬＥＤ１５ｂが短いピッチで配列されている場合であっても、ＬＥＤ１５ｂの配置されていない隙間に仕切板１４ｂを入れることが可能であり、ＬＥＤ１５ｂのピッチに影響を与えることなく配置することが可能である。これにより、ＬＥＤ１５ｂのピッチに起因する光学特性の向上を図ることができる。

【0024】

また、スペーサ１４は、複数の仕切板１４ｂの一端を接続し、ＬＥＤ基板１５上のＬＥＤ１５ｂの配列方向に延在し、導光板１３の厚さ方向に板面を向けて配置される接続板１４ａを有する。接続板１４ａと仕切板１４ｂは、射出成型等により、一体のスペーサ１４として形成される。なお、接続板１４ａと仕切板１４ｂは別体として形成されてもよく、他の固定部材により接続板１４ａと仕切板１４ｂとが一体化されるものであってもよい。いずれの形態とも、仕切板１４ｂ（従来技術における導光板の凸部に相当）を導光板１３とは別体に形成されることから、仕切板１４ｂを薄く成形することができる。また、スペーサ１４に着色を施すことが容易にできる。例えば、スペーサ１４の接続板１４ａと仕切板１４ｂは、輝度アップを向上させる目的からは、白色系の樹脂等により形成されるか、白色系の塗装が施されることが望ましい。また、局部的に輝度が上がってしまうホットスポットを軽減する目的からは、黒色系の樹脂等により形成されるか、黒色系の塗装が施されることが望ましい。

【0025】

また、スペーサ１４の接続板１４ａは、導光板１３の端面側の端部に重なるように延在している。スペーサ１４の接続板１４ａが導光板１３の端部に重なることで、導光板１３の端部からの光の漏れが抑制され、光学特性の劣化を防止することができる。

【0026】

また、スペーサ１４の接続板１４ａは、導光板１３に更に光学シートが積層される場合において、両面テープ等による固定用領域として利用が可能である。図４は、スペーサ１４に光学シート１７、１８、１９を固定した状態を示す図であり、図３と同様に図１におけるＡ−Ａ断面図の視点で示している。図４において、導光板１３と接続板１４ａの接触部およびＬＥＤ１５ｂの少なくとも一部を覆うように光学シート１７が重ねられて接続板１４ａに両面テープ等により固定され、その上に、光学シート１８、１９も同様に固定される。

【0027】

一般には、導光板の入光側を除く額縁部分やフレームの額縁部分に光学シートの端部が両面テープ等により固定されることが多いが、昨今の狭額縁化の傾向の中で、額縁部分に固定用領域を確保することが困難になってきている。その点、本実施形態では、導光板１３の端面側に本来デットエリアとなる部分（具体的には、互いに離間配置される複数のＬＥＤ１５ｂの上部）を含むようにして設けられたスペーサ１４（具体的には、平板状の接続板１４ａ）に光学シートが両面テープ等により安定して固定できるため、入光側の額縁幅を広げることなく固定用領域を確保できる。また、入光側を除く額縁部分に固定用領域を確保する必要がなくなり、フレームの狭額縁化に寄与することができる。

【0028】

図５は、スペーサ１４の変形例の一例を示す図であり、光学シートの固定用領域が、光学シートごとに、接続板１４ａの厚さが違う階段状に設けられるようにしたものである。これにより、個々の光学シートについて、他の光学シートとは独立（個別）に光学シートの固定を行うことができる。

【0029】

図５において、スペーサ１４の接続板１４ａには、図の手前側から、光学シート１７用の固定用領域である平坦部１４ｃが設けられ、光学シート１７の耳部１７ａが両面テープ等により固定される。次いで、平坦部１４ｃに対し、光学シート１７の厚さに相当する段差のある平坦部１４ｄが設けられ、この平坦部１４ｄには、光学シート１８用の固定用領域として、光学シート１８の耳部１８ａが両面テープ等により固定される。同様に、平坦部１４ｄに対し、光学シート１８の厚さに相当する段差のある平坦部１４ｅが設けられ、この平坦部１４ｅには、光学シート１９用の固定用領域として、光学シート１９の耳部１９ａが両面テープ等により固定される。

【0030】

図１に戻り、導光板１３の一端はスペーサ１４を介して基板１５ａに支えられ、他端の角部はゴム等により形成された弾性部材１６を介してフレーム１１により支えられる。図６は、図１におけるＢ−Ｂ断面図であり、図７は、フレーム１１に弾性部材１６が取り付けられる様子を示す斜視図である。

【0031】

図６および図７において、弾性部材１６の導光板１３に接する側とは反対側の一端には、丸棒状の凸部１６ａが設けられ、フレーム１１には、凸部１６ａに対応した形状の貫通した孔部１１ａが設けられている。弾性部材１６は、フレーム１１の角部に装着された状態で、弾性部材１６の凸部１６ａがフレーム１１の孔部１１ａに嵌合する。弾性部材１６の凸部１６ａとフレーム１１の孔部１１ａは対をなし、弾性部材１６が導光板１３の厚さ方向に移動するのを規制する機能を有している。

【0032】

一般に、導光板の角部とフレームの角部との間に配置された弾性部材は、導光板の熱膨張により圧縮され、圧縮の荷重が大きくなると弾性部材が潰れて導光板の出射面側に飛び出してしまう不都合があった。弾性部材の出射面側に光学シートが設けられるタイプでは、飛び出した弾性部材によって光学シートが挟み込まれて皺がよってしまうことがあり、光学特性に影響を与えていた。

【0033】

しかし、本実施形態においては、弾性部材１６の凸部１６ａがフレーム１１の孔部１１ａに挿入されていることで、弾性部材１６が強く圧縮されても、弾性部材１６が導光板１３の出射面側に飛び出してしまうことが防止される。そのため、光学シートに皺がよってしまって光学特性が劣化するのが防止される。

【0034】

なお、弾性部材１６の凸部１６ａは丸棒状に代えて、矩形の棒状にすることもできる。また、フレーム１１の孔部１１ａは、貫通孔に代えて、凸部１６ａに対向した凹部（溝部）であってもよい。更に、弾性部材１６側に凸部１６ａが設けられるのではなく、フレーム１１側に凸部が設けられ、弾性部材１６側に孔部または凹部（溝部）が設けられるようにしてもよい。

【0035】

図８は、弾性部材１６の他の例を示す図である。図８において、弾性部材１６の導光板１３に接する側とは反対側の一端には板状の凸部１６ａが設けられ、フレーム１１には、凸部１６ａに対応した形状の貫通した孔部１１ａが設けられている。弾性部材１６は、フレーム１１の角部に装着された状態で、弾性部材１６の凸部１６ａがフレーム１１の孔部１１ａに嵌合する。弾性部材１６の凸部１６ａとフレーム１１の孔部１１ａは対をなし、弾性部材１６が導光板１３の厚さ方向に移動するのを規制する機能を有している。

【0036】

なお、フレーム１１の孔部１１ａは、貫通孔に代えて、凸部１６ａに対向した凹部（溝部）であってもよい。更に、弾性部材１６側に凸部１６ａが設けられるのではなく、フレーム１１側に凸部が設けられ、弾性部材１６側に孔部または凹部（溝部）が設けられるようにしてもよい。

【0037】

なお、図１に示されたような、導光板１３の一端がスペーサ１４により支持されるバックライト１における弾性部材１６を説明したが、弾性部材１６は他の形態のバックライト１に適用することもできる。図９は、バックライト１の他の例を示す正面図であり、導光板１３の入光面側の両端には凸部１３ａが設けられ、基板１５ａ上のＬＥＤ１５ｂが配置されていない端部の部分に導光板１３の凸部１３ａが接触して突っ張る構造を有している。

【0038】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、複数の光源から導光板の端面の入光面に光が入射され、導光板の一方の主面から光が出射される、いわゆるエッジライト方式の面状照明装置であれば、ＬＥＤ以外の光源でもよいし、ＬＥＤの場合であっても、光源、光源基板および導光板の位置関係は限定されない。

【0039】

以上のように、実施形態に係る面状照明装置は、複数の光源が一方向に配列された光源基板と、光源からの光が端面に入射される導光板と、光源と導光板の端面との間のクリアランスを所定の値に維持するスペーサとを備え、スペーサに光学シートが固定されている。これにより、面状照明装置の光学特性を向上するとともに、狭額縁化に寄与することができる。

【0040】

また、スペーサは、光源の配列方向に板面を向けて配置される複数の仕切板を有する。これにより、光源と導光板の端面との間のクリアランスを所定の値に維持することができる。

【0041】

また、スペーサは、略クシバ状の形状を有する。これにより、光源と導光板の端面との間のクリアランスを所定の値に維持することができる。

【0042】

また、仕切板は、白色系または黒色系である。これにより、輝度アップの向上や、ホットスポットの軽減を図ることができる。

【0043】

また、スペーサは、複数の仕切板の一端に接続される、光源の配列方向に延在する接続板を有する。これにより、複数の仕切板を一体化させることができるとともに、光学シートの固定用領域を提供することができる。

【0044】

また、前記光学シートは、前記接続板に固定されている。これにより、入光側の額縁幅を広げることなく光学シートの固定用領域を確保できる。

【0045】

また、接続板は、導光板の出射面側に配置され、導光板の端面側の端部に重なる。これにより、導光板の端部からの光の漏れを抑制して光学特性の劣化を防止することができる。

【0046】

また、接続板の導光板と反対側の面に、光学シートの固定用領域が設けられる。これにより、光学シートの固定を容易に行うことができ、フレームの狭額縁化にも寄与することができる。

【0047】

また、固定用領域は、光学シートごとに接続板の厚さが違う階段状に設けられる。これにより、個々の光学シートについて、他の光学シートとは独立（個別）に光学シートの固定を行うことができる。

【0048】

また、導光板の端部とフレームとの間に配置された弾性部材を備え、フレームと弾性部材は、弾性部材が導光板の厚さ方向に移動するのを規制する、突起部と孔部または凹部との対を備える。これにより、導光板の熱膨張により弾性部材が圧縮されて出射面側に飛び出してしまうのが防止される。

【0049】

また、光源基板と、導光板と、スペーサとを備える。光源基板は、複数の光源が一方向に配列される。導光板は、光源からの光が端面に入射される。スペーサは、光源基板と導光板との間に配置され、光源基板と導光板の端面との間に、光源の配列方向に板面を向けて配置される複数の仕切板と、複数の仕切板の一端を接続し、光源の配列方向に延在し、導光板の厚さ方向に板面を向けて配置される接続板とを有する。これにより、面状照明装置の光学特性を向上するとともに、狭額縁化に寄与することができる。

【0050】

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。上述した各構成要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。

【符号の説明】

【0051】

１ バックライト，１１ フレーム，１１ａ 孔部，１３ 導光板，１４ スペーサ，１４ａ 接続板，１４ｂ 仕切板，１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ 平坦部，１５ ＬＥＤ基板，１５ａ 基板，１５ｂ ＬＥＤ，１６ 弾性部材，１６ａ 凸部，１７、１８、１９ 光学シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】