特許 7566985 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】

(24)【登録日】2024-10-04

(45)【発行日】2024-10-15

(54)【発明の名称】面状照明装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20241007BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALN20241007BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 431

G02F1/1333

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023098318

(22)【出願日】2023-06-15

(62)【分割の表示】P 2022538394の分割

【原出願日】2022-03-24

(65)【公開番号】P2023120316

(43)【公開日】2023-08-29

【審査請求日】2023-08-01

(31)【優先権主張番号】P 2021116790

(32)【優先日】2021-07-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】安達 和正

【審査官】谷口 東虎

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００４／０７６９１７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－１６３９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０７０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０９９３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０２６８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４１２７７９４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２００７－１８３５６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

出射側を向き、内側の縁により開口を形成する端面を含む側壁を有するフレームと、
前記フレームの側壁の内側の平面内に縦・横に配置される直下型の光源と、
入射側の面が前記端面に配置される中間層と、前記中間層の出射側の面に固定される遮光層と、を有し、可撓性を有する枠状のトップカバーと、
を備え、
前記遮光層は、シート状であり、
前記光源と前記トップカバーとの間には１以上の光学シートが配置され、前記１以上の光学シートのうち最も面状照明装置の出射面側に配置される光学シートが前記トップカバーに接しないように、前記光学シートと前記トップカバーとの間には互いに対向する全域にわたって隙間が形成される、
面状照明装置。

【請求項2】

出射側を向き、内側の縁により開口を形成する端面を含む側壁を有するフレームと、
前記フレームの側壁の内側の平面内に縦・横に配置される直下型の光源と、
入射側の面の外周部が前記端面に配置される中間層と、前記中間層の出射側の面の略全面に固定される遮光層と、を有し、可撓性を有する枠状のトップカバーと、
を備え、
前記中間層の前記入射側の面の前記端面側から内側端部にかけて固定される拡散反射層を備え、
前記拡散反射層は、シート状であり、
前記光源と前記トップカバーとの間には１以上の光学シートが配置され、前記１以上の光学シートのうち最も面状照明装置の出射面側に配置される光学シートが前記トップカバーに接しないように、前記光学シートと前記トップカバーとの間には互いに対向する全域にわたって隙間が形成される、
面状照明装置。

【請求項3】

出射側を向き、内側の縁により開口を形成する端面を含む側壁を有するフレームと、
入射側の面の外周部が前記端面に配置される中間層と、前記中間層の出射側の面の略全面に固定される遮光層と、を有し、可撓性を有する枠状のトップカバーと、
を備え、
前記トップカバーは、短冊状の複数の部材を有し、
前記トップカバーの１つの角部において、
第１の前記部材の前記中間層の長辺に第２の前記部材の前記中間層の短辺が対向し、第２の前記部材の前記遮光層が前記中間層どうしの対向部分を覆って配置され、
第２の前記部材の前記遮光層の長辺に第１の前記部材の前記遮光層の短辺が対向し、第１の前記部材の前記中間層が前記遮光層どうしの対向部分を覆って配置される、
面状照明装置。

【請求項4】

前記遮光層は、ステンレスの材質により構成される、
請求項１に記載の面状照明装置。

【請求項5】

前記中間層はＰＥＴ材を基材とする両面テープであり、
前記拡散反射層および前記遮光層はＰＥＴ材である、
請求項２に記載の面状照明装置。

【請求項6】

前記遮光層は黒色に着色されている、
請求項１～５のいずれか一つに記載の面状照明装置。

【請求項7】

前記拡散反射層は、白色または灰色に着色されている、
請求項２または５に記載の面状照明装置。

【請求項8】

前記トップカバーは、一体の部材または短冊状の複数の部材から形成される、
請求項１、２または４に記載の面状照明装置。

【請求項9】

前記複数の部材は、枠状で矩形状の前記トップカバーの４つの辺に対応する４つの部材である、
請求項３または８に記載の面状照明装置。

【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が知られている（例えば、特許文献１～３等を参照）。このような面状照明装置には、導光板の１つの側面（入光側面）から光を入射し、導光板の一方の主面から光を出射するエッジライト型と、平面内に縦・横に複数の光源が配置される直下型とがある。

【0003】

いずれの型の面状照明装置においても、構成要素が収容されるボトムフレームと、ボトムフレームの開口側を塞ぐトップフレームとが設けられることが多い。トップフレームは、有効発光エリアの周囲を遮光し、内部に収容される構成要素の飛び出しを防止する役割も有している。一般に、ボトムフレームは金属製のダイキャスト等により形成され、トップフレームは板金により形成されるか樹脂成型により形成されることが多い。

【0004】

一方、昨今では車載用途の液晶表示装置として平坦（フラット）なものに加えて湾曲したものが増えてきており、それに合わせて面状照明装置も平坦だけでなく湾曲したものも多くなってきている。そのため、面状照明装置の構造として、平坦と湾曲の両者への対応のしやすさが重要になってきている。また、従前より、額縁の幅が狭い狭額縁化のニーズは高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２１－１２８８４号公報

【文献】特開２０１５－１８７００号公報

【文献】特開２０１８－３７４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

前述のように、トップフレームは板金か樹脂成型により形成されることが多いが、板金と樹脂成型とでは一長一短がある。すなわち、板金の場合は数分の１ｍｍ程度の薄さにできることから狭額縁化に有利であるが、湾曲した形状に沿って折り曲げ部分を形成することはできないため、湾曲した面状照明装置のトップフレームには対応できない。一方、樹脂成型の場合は、湾曲した形状のトップフレームを形成するのは容易であるが、成形厚みを１ｍｍ程度より小さくできないという限界があるため、狭額縁化は困難である。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、平坦と湾曲の両者に容易に対応することができ、狭額縁化に有利な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】

【0008】

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、フレームと、光源と、トップカバーとを備える。前記フレームは、出射側を向き、内側の縁により開口を形成する端面を含む側壁を有する。前記光源は、前記フレームの側壁の内側の平面内に縦・横に配置される直下型の光源である。前記トップカバーは、入射側の面が前記端面に配置される中間層と、前記中間層の出射側の面に固定される遮光層と、を有し、可撓性を有する枠状のトップカバーである。前記遮光層は、シート状である。前記光源と前記トップカバーとの間には１以上の光学シートが配置され、前記１以上の光学シートのうち最も面状照明装置の出射面側に配置される光学シートが前記トップカバーに接しないように、前記光学シートと前記トップカバーとの間には互いに対向する全域にわたって隙間が形成される。

【0009】

本発明の一態様に係る面状照明装置は、平坦と湾曲の両者に容易に対応することができ、狭額縁化に有利なものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、一実施形態にかかる面状照明装置の出射面側からの外観の例を示す平面図である。

【図2】図２は、フラットタイプの面状照明装置の例を示す正面図である。

【図3】図３は、湾曲タイプの面状照明装置の例を示す正面図（１）である。

【図4】図４は、湾曲タイプの面状照明装置の例を示す正面図（２）である。

【図5】図５は、図１および図２のフラットタイプの面状照明装置の例を示すＹ－Ｙ断面図である。

【図6A】図６Ａは、図５の部分Ａの拡大図である。

【図6B】図６Ｂは、図５の部分Ｂの拡大図である。

【図7】図７は、トップカバーの角部における中間層および遮光層の構造の例を示す図（１）である。

【図8】図８は、トップカバーの角部における中間層および遮光層の構造の例を示す図（２）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

図１は、一実施形態にかかる面状照明装置１の出射面側からの外観の例を示す平面図である。図１において、説明の便宜上、面状照明装置１の筐体の長辺に沿った方向をＸ軸方向、筐体の短辺に沿った方向をＹ軸方向、筐体の厚みに沿った方向をＺ軸方向とするが、使用時における面状照明装置１の姿勢は任意である。

【0013】

図１において、面状照明装置１は、略矩形状で略平板状の外形をしており、ボトムフレーム２の開口側にトップカバー１４が被さることで筐体が構成されている。

【0014】

図２は、フラットタイプの面状照明装置１の例を示す正面図であり、ボトムフレーム２の側壁はＸ軸方向に直線的に延びている。図３は、湾曲タイプの面状照明装置１の例を示す正面図であり、ボトムフレーム２の側壁は出射面側（図の上側）に凹となるように湾曲している。図４は、湾曲タイプの面状照明装置１の他の例を示す正面図であり、ボトムフレーム２の側壁は出射面側（図の上側）に凸となるように湾曲している。

【0015】

図５は、図１および図２のフラットタイプの面状照明装置１の例を示すＹ－Ｙ断面図である。湾曲タイプの面状照明装置１の場合、Ｘ軸方向について湾曲したものとなるが、内部構成は同様である。なお、ここではエッジライト型を例としているが、平面内に縦・横に配置された光源を収容する直下型としてもよい。

【0016】

図５において、ボトムフレーム２はダイキャスト製であり、底があり蓋のない略箱状であり、底面２ａと、この底面２ａの周囲から立ち上がる側壁内面２ｂとから開口が形成されている。開口の端面２ｃの内側には、段差部２ｄが設けられている。

【0017】

ボトムフレーム２の底面２ａの入光側（図における左側）には、両面テープ等の固定部材３を介して導光板７およびリフレクタ４の一部が接着固定されている。導光板７は、略矩形状で略平板状の外形をしており、ポリカーボネート等の透明な樹脂等により形成されており、入光側面７ａから入光した光を終端側まで導き、図における上側の主面から光を出射する。リフレクタ４は、白色等の拡散反射特性の高いシート状の部材であり、導光板７の裏面から漏れる光を反射して導光板７に戻すことで光効率を改善する。導光板７の終端側の側壁内面にも、両面テープ等の固定部材５を介して短冊状のリフレクタ６が接着固定されている。

【0018】

入光側の側壁内面２ｂには、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等による略帯状の基板１２が両面テープ等の固定部材１１により接着固定されている。基板１２にはＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の複数の光源１３が一列に配置されており、導光板７の入光側面７ａに向けて発光するようになっている。図示の光源１３は、天面から発光するトップビュー型であり、基板１２の法線方向（Ｘ軸方向）を略中心軸として光を出射する。なお、基板１２の配置を変えることにより、側面から発光するサイドビュー型の光源を使用することもできる。

【0019】

導光板７の出射面側には光学シート８～１０が載置されている。光学シート８は、例えば、ディフューザ（拡散フィルム）である。光学シート９は、例えば、ＢＥＦ（３Ｍ社製の輝度上昇フィルム）等のプリズムシートである。光学シート１０は、例えば、ＤＢＥＦ（３Ｍ社製の輝度上昇フィルム）等のプリズムシートである。

【0020】

ボトムフレーム２の出射側には、トップカバー１４が接着固定されている。図６Ａは、図５の部分Ａの拡大図である。図６Ｂは、図５の部分Ｂの拡大図である。

【0021】

図５、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、トップカバー１４は枠状（平面視で略ロ字状）であり、中間層１５と拡散反射層１６と遮光層１７とから構成されている。中間層１５は、ＰＥＴ材を基材とする両面テープであり、入射側（図における下側）の面の外周部がボトムフレーム２の段差部２ｄに接着固定されている。拡散反射層１６は、例えば白色または灰色に着色されたＰＥＴ材であり、中間層１５の入射側の面の段差部２ｄの内側の所定の位置Ｐ１、Ｐ３から内側端部の位置Ｐ２、Ｐ４にかけて接着固定されている。遮光層１７は、例えば黒色に着色されたＰＥＴ材であり、中間層１５の出射側の面の略全面に接着固定されている。なお、遮光層１７は、ステンレスの材質により構成されてもよい。

【0022】

このように、面状照明装置１の筐体がボトムフレーム２とトップカバー１４とにより構成されることで、平坦と湾曲の両者に容易に対応することができ、狭額縁化に有利なものとすることができる。すなわち、トップカバー１４は可撓性があるため平坦にも湾曲にも容易に曲率を対応させることができるとともに、従来のトップフレームのような側壁がないため、その側壁およびボトムフレームの側壁とのクリアランスの分だけ狭額縁化ができる。また、従来のトップフレームと異なり、トップカバー１４ではボトムフレームへの嵌合工程が不要となり、テープ貼りと同様な工程で作業が行えるため、組立が容易となり、組立の自動化も可能となる。

【0023】

また、中間層１５、拡散反射層１６および遮光層１７がＰＥＴ材から構成されることにより、温度変化に対する線膨張を小さくし、トップカバー１４の変形や剥がれを防止することができる。遮光層１７が黒色に着色されていることで、遮光特性を向上させることができる。中間層１５が白色、黒色または灰色に着色されていることで、トップカバー１４の開口周辺の輝度を調整することができる。なお、ボトムフレーム２の端面２ｃには、液晶パネル（図示せず）のカバーガラスが接着固定され、液晶パネルとの接続が容易に行え、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）モジュールとして一体化することができる。

【0024】

上述のトップカバー１４は、例えば、３枚の矩形のシートの内部をそれぞれ矩形状に切り抜き、枠状にしたものであるが、切り抜かれたシートの部分は製品には使用されず無駄となるため、材料の歩留まりが悪く、コストダウンが困難となる。以下では、材料の歩留まりを高めることのできるトップカバー１４の構成について説明する。

【0025】

図７および図８は、トップカバー１４の角部における中間層および遮光層の構造の例を示す図である。図７は角部の部分Ｃにおける中間層１５および遮光層１７の結合前の状態を示し、図８は結合後の部分Ｃにおける中間層１５および遮光層１７の状態を示している。

【0026】

図７および図８において、トップカバー１４は、短冊状の複数の部材から形成されている。トップカバー１４を構成する複数の部材は、枠状で矩形状のトップカバー１４の場合、４つの辺に対応する４つの部材とするのが有効である。なお、図７および図８において拡散反射層１６は省略されているが、当然に拡散反射層１６も設けられる。

【0027】

トップカバー１４の１つの角部の部分Ｃにおいて、図の横方向に延びる第１の部材の中間層１５－１の長辺に第２の部材の中間層１５－２の短辺が接し（または対向して隣り合い）、第２の部材の遮光層１７－２が中間層１５－１、１５－２どうしの接触部分（対向部分）を覆って配置される。一方、図の斜め方向に延びる第２の部材の遮光層１７－２の長辺に第１の部材の遮光層１７－１の短辺が接し（または対向して隣り合い）、第１の部材の中間層１５－１が遮光層１７－１、１７－２どうしの接触部分（対向部分）を下部側から覆って配置される。言い換えると、中間層１５－１、１５－２どうしの接触部分（対向部分）と、遮光層１７－１、１７－２どうしの接触部分（対向部分）とは、互いに重ならない位置に（本実施形態では、互いに直交する位置に）配置される。なお、遮光層１７－１、１７－２どうしの接触部分（対向部分）の隙間を中間層１５－１が塞ぐことになるため、中間層１５－１には遮光性が要求され、中間層１５－１（中間層１５－２も同様）は例えば黒色に着色されたＰＥＴ材を基材とする両面テープであることが望ましい。

【0028】

なお、図７および図８において、拡散反射層１６については図示が省略されているが、中間層１５および遮光層１７と同様に、拡散反射層１６も短冊状に形成され、角部において一方の長辺に他方の短辺が接しまたは対向して隣り合うように配置される。この場合、第２の部材の拡散反射層が、中間層１５－１、１５－２どうしの接触部分（対向部分）を覆うように配置されてもよいし、中間層１５－１、１５－２どうしの接触部分（対向部分）において第１の部材の拡散反射層と接しまたは対向して隣り合うように配置されるようにしてもよい。

【0029】

このように、トップカバー１４は、短冊状の複数の部材から形成されることで、シートの内側を打ち抜いて打ち抜かれた内側部分を廃棄する場合に比べ、基材を節約できてコストダウンを図ることができる。また、矩形状のトップカバー１４の場合、複数の部材は４つの辺に対応する４つの部材であり、最小の数の部材によって枠状のトップカバー１４を構成することができる。また、中間層どうしの接触部分を遮光層が覆うようにすることで、部材どうしの接続部分から光が漏れるのを防止することができるとともに、部材どうしの接続を強固にすることができる。

【0030】

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。

【0031】

以上のように、実施形態に係る面状照明装置は、開口の端面の内側に段差部を有するダイキャスト製のボトムフレームと、入射側の面の外周部が段差部に固定される中間層と、中間層の入射側の面の段差部の内側から内側端部にかけて固定される拡散反射層と、中間層の出射側の面の略全面に固定される遮光層と、を有する枠状のトップカバーと、を備える。これにより、平坦と湾曲の両者に容易に対応することができ、狭額縁化に有利なものとすることができる。

【0032】

すなわち、トップカバーは可撓性があるため、平坦にも湾曲にも容易に曲率を対応させることができるとともに、トップフレームのような側壁がないため、その側壁およびボトムフレームの側壁とのクリアランスの分だけ狭額縁化ができる。また、従来のトップフレームと異なり、トップカバーではボトムフレームへの嵌合工程が不要となり、テープ貼りと同様な工程で作業が行えるため、組立が容易となり、組立の自動化も可能となる。

【0033】

また、中間層はＰＥＴ材を基材とする両面テープであり、拡散反射層および遮光層はＰＥＴ材である。これにより、温度変化に対する線膨張を小さくし、トップカバーの変形や剥がれを防止することができる。

【0034】

また、遮光層は黒色に着色されている。これにより、遮光特性を向上させることができる。

【0035】

また、拡散反射層は、白色、黒色または灰色に着色されている。これにより、トップカバーの開口周辺の輝度を調整することができる。

【0036】

また、トップカバーは、一体の部材または短冊状の複数の部材から形成される。これにより、トップカバーの製造手法を選択することができる。複数の部材から形成される場合、シートの内側を打ち抜いて打ち抜かれた内側部分を廃棄する場合に比べ、基材を節約することができてコストダウンを図ることができる。

【0037】

また、複数の部材は、枠状で矩形状のトップカバーの４つの辺に対応する４つの部材である。これにより、最小の数の部材によって枠状のトップカバーを構成することができる。

【0038】

また、トップカバーの１つの角部において、第１の部材の中間層の長辺に第２の部材の中間層の短辺が対向し、第２の部材の遮光層が中間層どうしの対向部分を覆って配置される。これにより、短冊状の複数の部材からトップカバーを構成する際に、部材どうしの接続部分から光が漏れるのを防止することができるとともに、部材どうしの接続を強固にすることができる。

【0039】

また、ボトムフレームの開口の端面には、液晶パネルのカバーガラスが接着固定される。これにより、液晶パネルとの接続を容易にすることができ、ＬＣＤモジュールとして一体化することができる。

【0040】

また、ボトムフレームは、エッジライト型の構成要素である光源および導光板、または、直下型の構成要素である平面内に縦・横に配置された光源を収容する。これにより、タイプの異なる装置構成に対応することができる。

【0041】

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】

【0042】

１ 面状照明装置，２ ボトムフレーム，２ａ 底面，２ｂ 側壁内面，２ｃ 端面，２ｄ 段差部，３ 固定部材，４ リフレクタ，５ 固定部材，６ リフレクタ，７ 導光板，７ａ 入光側面，８、９、１０ 光学シート，１１ 固定部材，１２ 基板，１３ 光源，１４ トップカバー，１５ 中間層，１６ 拡散反射層，１７ 遮光層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】