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公開番号2021089822
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210610
出願番号2019218706
出願日20191203
発明の名称面状照明装置
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人特許業務法人虎ノ門知的財産事務所
主分類F21S 2/00 20160101AFI20210514BHJP(照明)
要約【課題】端光を有効に抑制することのできる面状照明装置を提供する。
【解決手段】面状照明装置1は、導光板6と、複数の光源11と、1以上の光学シート7〜9と、ボトムフレーム2およびトップフレーム3とを備える。導光板6は、入光側面から入光する。複数の光源11は、導光板6の入光側面に光を照射する。1以上の光学シート7〜9は、導光板6の出射面側に積層される。ボトムフレーム2およびトップフレーム3は、導光板6、光源11および光学シート7〜9を収容する。導光板6および光学シート7〜9の非入光側のいずれかの側面にはボトムフレーム2の側壁2bの内面との間に隙間が設けられる。トップフレーム3の開口部3aを形成する庇部3bとボトムフレーム2の底部2aとの間に導光板6および光学シート7〜9の端部が挟持される。導光板6の非入光側の前記隙間が設けられたいずれかの側面には、反射層6aが形成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
入光側面から入光する導光板と、
前記導光板の入光側面に光を照射する複数の光源と、
前記導光板の出射面側に積層された1以上の光学シートと、
前記導光板、前記光源および前記光学シートを収容するボトムフレームおよびトップフレームと、
を備え、
前記導光板および前記光学シートの非入光側のいずれかの側面には前記ボトムフレームの側壁の内面との間に隙間が設けられ、
前記トップフレームの開口部を形成する庇部と前記ボトムフレームの底部との間に前記導光板および前記光学シートの端部が挟持され、
前記導光板の非入光側の前記隙間が設けられたいずれかの側面には、反射層が形成されている、
面状照明装置。
続きを表示(約 280 文字)【請求項2】
前記反射層は、正反射層である、
請求項1に記載の面状照明装置。
【請求項3】
前記正反射層は、銀の蒸着による層を含む、
請求項2に記載の面状照明装置。
【請求項4】
前記正反射層は、アルミニウムの蒸着による層を含む、
請求項2に記載の面状照明装置。
【請求項5】
前記反射層は、拡散反射層である、
請求項1に記載の面状照明装置。
【請求項6】
前記拡散反射層は、白色のPET材による層を含む、
請求項5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。
続きを表示(約 7,300 文字)【背景技術】
【0002】
導光板の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、いわゆるエッジライト型の面状照明装置が知られている(例えば、特許文献1、2等を参照)。このような面状照明装置は、車載用の液晶表示装置におけるバックライト等として用いられている。
【0003】
一般的な面状照明装置では、光出射用の開口が設けられたトップフレームが筐体の一部として用いられることが多く、トップフレームにおける光出射用の開口を形成する部分は額縁と呼ばれている。昨今では主にデザイン上の観点から、額縁の幅を狭くする狭額縁化が要請されている。
【0004】
また、一般的な面状照明装置では、輝度均一性や配光特性を調整するために、拡散シート、プリズムシート、輝度向上シート等の各種の光学シートが導光板の出射面側に積層されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2005−77753号公報
特開2017−98271号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、面状照明装置の狭額縁化に伴い、導光板と額縁との被り量が減少し、ユーザが出射面を斜め手前方向から覗き込んだときに、導光板からの漏れ光が直線状の端光として見え、違和感がある場合がある。端光の要因としては、いくつかが考えられる。一つは、導光板の入光側面以外の側面から漏れ出た光が、ボトムフレームの側壁の内面との間の隙間を介して側壁の内面にて反射し、光学シートとトップフレームの庇部(額縁を構成する部分)との間のクリアランス(Zクリアランス)内を反射して出てくる場合が考えられる。また、導光板の入光側面以外の側面から漏れ出た光が、ボトムフレームの側壁の内面との間の隙間を介して側壁の内面にて反射し、光学シートを貫通した後にZクリアランス内を反射して出てくる場合が考えられる。今後、面状照明装置の狭額縁化が進むにつれ、そのような端光への対策が重要になってくると考えられる。
【0007】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端光を有効に抑制することの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】
【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、導光板と、複数の光源と、1以上の光学シートと、ボトムフレームおよびトップフレームとを備える。前記導光板は、入光側面から入光する。前記複数の光源は、前記導光板の入光側面に光を照射する。前記1以上の光学シートは、前記導光板の出射面側に積層される。前記ボトムフレームおよび前記トップフレームは、前記導光板、前記光源および前記光学シートを収容する。前記導光板および前記光学シートの非入光側のいずれかの側面には前記ボトムフレームの側壁の内面との間に隙間が設けられる。前記トップフレームの開口部を形成する庇部と前記ボトムフレームの底部との間に前記導光板および前記光学シートの端部が挟持される。前記導光板の非入光側の前記隙間が設けられたいずれかの側面には、反射層が形成されている。
【0009】
本発明の一態様に係る面状照明装置は、端光を有効に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、一実施形態にかかる面状照明装置の外観斜視図である。
図2は、図1における面状照明装置のY−Y端面図である。
図3Aは、比較例にかかる面状照明装置の構成例を示す端面図である。
図3Bは、面状照明装置の出射面を正面から見た状態と45°斜め手前方向から見た状態とを示す図である。
図4Aは、比較例の面状照明装置に遮光部を追加した状態を示す断面図である。
図4Bは、面状照明装置の出射面を正面から見た状態と45°斜め手前方向から見た状態とを示す図である。
図5は、遮光部がない状態とある状態とで、面状照明装置の出射面を正面から見た状態における端部付近を横切る位置と輝度との関係の例を示す図である。
図6は、遮光部がない状態とある状態とで、面状照明装置の出射面を45°斜め手前方向から見た状態における端部付近を横切る位置と輝度との関係の例を示す図である。
図7Aは、面状照明装置において、反射層を設けない場合と、各種の素材による反射層を設けた場合における、出射面を45°斜め手前方向から見た状態を示す図である。
図7Bは、出射面を45°斜め手前方向から見た状態における端部付近を横切る位置(図7Aの破線部分)と輝度との関係の例を示す図である。
図8Aは、面状照明装置において、反射層を設けない場合と、各種の素材による反射層を設けた場合における、出射面を正面から見た状態を示す図である。
図8Bは、出射面を正面から見た状態における端部付近を横切る位置(図8Aの破線部分)と輝度との関係の例を示す図である。
【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の外観斜視図である。図1において、説明の便宜上、図の左右方向をX軸方向、図の奥行方向をY軸方向、図の上下方向をZ軸方向とする。
【0013】
図1において、面状照明装置1は、略長方形(略正方形でも可)で略板状の外形をしており、後述する導光板等を収容する有床箱状のボトムフレーム2と、ボトムフレーム2の開口側を覆うトップフレーム3とから筐体が構成されている。トップフレーム3には略矩形状の開口部3aにより出射面4が設けられており、面状照明装置1の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。ボトムフレーム2およびトップフレーム3は、ダイカストや板金等により形成されている。車載用のナビゲーション装置やインジケータ等のバックライトとして面状照明装置1が用いられる場合、液晶表示装置等は出射面4の側に装着される。
【0014】
図2は、図1における面状照明装置1のY−Y端面図である。図2において、ボトムフレーム2は、床部2aと、この床部2aの周囲の4辺を囲む側壁2bとを有している。ボトムフレーム2の床部2a上には、反射シート5、導光板6、光学シート7、8、9が順に積層されている。反射シート5は、導光板6から床部2a側に漏れた光を反射して、導光板6に戻すためのものである。ボトムフレーム2の床部2aの内面に白色の塗装等が施されて反射特性が良好な場合は、反射シート5が省略される場合もある。
【0015】
導光板6は、アクリル等の透明な樹脂により形成されており、一の側面(入光側面)から入射された光を全面に導き、一の主面から出射する。導光板6の、非入光側の3辺の全てまたはいずれかの側面には、反射層6aが設けられている。反射層6aは、導光板6の内部からの光を導光板6の外部に漏らさないためのものである。導光板6からいったん漏れた光を導光板6に戻すのは困難であるため、反射層6aにより導光板6から可能な限り光を漏らさないようにしている。ただし、導光板6の非入光側の側面に反射層6aを設けることで、反射層6aによる光の吸収や散乱によって出射面4への輝度の低下が生じやすいことから、単に光を漏らさないようにするだけではなく、反射層6aに到来した光のほぼ全てを反射することが重要となる。
【0016】
反射層6aによる具体的な効果については後述するが、全反射によるものと拡散反射によるものとを用いることができる。全反射によるものとしては、銀やアルミ等の金属を蒸着したシート(テープ)を接着したり、導光板6の側面に直接に銀やアルミ等の金属を蒸着したりすることによって実現することができる。シート(テープ)を接着する場合、接着材(接着層)による光の散乱や吸収を防止するために、光の散乱や吸収の少ない、例えば、アクリル系の接着材を用いることが望ましい。なお、薄い両面テープであれば、両面テープを構成する基材の影響もほとんどないことが確認されているが、基材の影響を確実に除くために、シート(テープ)に接着材を直接吹き付けたり塗布してもよい。この場合、導光板6の側面の位置を基材の厚さ分トップフレーム3の開口部3aから離すことができる。これらによって、端光をより一層有効に抑制することができる。また、拡散反射によるものとしては、白色のPET(polyethylene terephthalate)材のシート(テープ)等を接着することによって実現することができる。
【0017】
光学シート7は、例えば、拡散シートである。光学シート8は、例えば、プリズムシートである。光学シート9は、例えば、輝度上昇フィルム(DBEF:Dual Brightness Enhancement Film)である。なお、導光板6の出射面側に配置される光学シートの枚数は3枚に限られない。
【0018】
導光板6および光学シート7、8、9の非入光側の端部とボトムフレーム2の側壁2bとの間には、温度変化による導光板6および光学シート7、8、9の伸縮を許容するために、隙間が形成されている。また、導光板6および光学シート7、8、9の非入光側の端部は、トップフレーム3の額縁を形成する庇部3bと、ボトムフレーム2の床部2aとの間に挟持されるようになっている。
【0019】
一方、導光板6の入光側の構成として、ボトムフレーム2の側壁2bには、LED(Light Emitting Diode)等による光源11が例えば一列に複数配置された基板10が固定され、光源11の発光面が導光板6の側面(入光側面)と対向するようになっている。なお、トップビュータイプ(天面から発光するタイプ)のLED等による光源11の場合を図示しているが、トップビュータイプに代えて、側面から発光するサイドビュータイプのLED等を光源11として用いてもよい。この場合、基板10の面は導光板6の入光側面と直交して配置されることになる。
【0020】
以下、面状照明装置において端光が発生する要因について比較例を用いて考察する。図3Aは、比較例にかかる面状照明装置1’の構成例を示す端面図であり、非入光側の端部を示している。図3Aにおいて、ボトムフレーム2’の床部2a’には、反射シート5’、導光板6’、光学シート7’、8’、9’が順に積み上げられて配置されている。導光板6’等の非入光側の端部とボトムフレーム2’の側壁2b’の内面との間には隙間が形成され、導光板6’等の端部はトップフレーム3’の庇部3b’とボトムフレーム2の床部2aとにより挟持されるようになっている。また、ボトムフレーム2’の側壁2b’の内面には、白色のPET材のシート(テープ)等による反射部12’が設けられている。反射部12’としては、反射シート5’を側壁2b’まで延ばして折り曲げることで、反射シート5’と反射部12’とを一体化する場合もある。入光側の構成は、図2と同様である。
【0021】
図3Aにおいて、ユーザが出射面を斜め手前方向から覗き込んだときに観測される端光の到来経路としては、破線A、B、Cによるものが考えられる。破線Aは、導光板6’の側面から漏れ出た光が、ボトムフレーム2’の側壁2b’の内面との間の隙間を介して反射部12’に入射して反射し、光学シート9’とトップフレーム3’の庇部3b’との間のクリアランス(Zクリアランス)内を反射して出てくるものである。破線Bは、導光板6’の側面から漏れ出た光が、ボトムフレーム2’の側壁2b’の内面との間の隙間を介して反射部12’に入射して反射し、光学シート7’、8’、9’のいずれかを貫通した後にZクリアランス内を反射して出てくるものである。破線Cは、導光板6’の端部の反射シート5’側の角部の輝きが、導光板6’、光学シート7’、8’、9’を通して出てくるものである。
【0022】
図3Bは、図3Aの面状照明装置1’の出射面を正面から見た状態(上段)と45°斜め手前方向から見た状態(下段)とを示す図である。上段の正面から見た状態では分からないが、下段の45°斜め手前方向から見た状態では、端部付近Eに線状の端光が発生している。
【0023】
図4Aは、比較例の面状照明装置1’に遮光部13’を追加した状態を示す断面図であり、導光板6’の非入光側の端部と光学シート7’の端部との間に白色のPET材等からなる遮光部13’が挟まれ、遮光部13’は反射部12’に接するまで延在されている。これにより、図3Aにおける破線A、Bの経路が遮断されることになる。なお、遮光部13’は、図4Aにおける手前側の端から奥行方向に幅Wだけ設けられているものとしている。
【0024】
図4Bは、図4Aの面状照明装置1’の出射面を正面から見た状態(上段)と45°斜め手前方向から見た状態(下段)とを示す図である。上段の正面から見た状態ではわからないが、下段の45°斜め手前方向から見た状態では、端部付近Eにおける線状の端光が、遮光部13’が設けられた幅Wの領域では消失している。
【0025】
図5は、遮光部13’がない状態とある状態とで、面状照明装置1’の出射面を正面から見た状態における端部付近を横切る位置と輝度との関係の例を示す図である。図6は、遮光部13’がない状態とある状態とで、面状照明装置1’の出射面を45°斜め手前方向から見た状態における端部付近を横切る位置と輝度との関係の例を示す図である。端部付近を横切る位置は、図3B、図4Bにおいて、上下方向に一点鎖線で示した線上の位置であり、出射面の外側の額縁上に原点が置かれている。
【0026】
図5において、遮光部13’がない状態の面状照明装置1’(Initial)と、遮光部13’がある状態の面状照明装置1’(w/PET)とで、輝度の差はほとんどない。しかし、図6において、遮光部13’がない状態(Initial)では、P1において端光による輝度の上昇が発生しているが、遮光部13’がある状態(w/PET)では輝度の上昇はない。このことから、端光の発生の要因は、ほとんどが図3Aにおける破線A、Bの経路によるものと判断することができる。
【0027】
以上のことから、図4Aにおける遮光部13’により端光の発生を抑制できることが分かったが、遮光部13’を設けることは困難である。すなわち、導光板6’や光学シート7’、8’、9’は温度変化によって伸縮するため、それらの端部とボトムフレーム2’の側壁2b’との間に遮光部13’を安定して配置することは困難だからである。そのため、図2の面状照明装置1では、導光板6の、非入光側の3辺の全てまたはいずれかの側面には、導光板6に一体に反射層6aが設けられるものとしている。
【0028】
次に、導光板6の反射層6aとして、具体的にどのような素材を用いるのが適切であるかについて考察する。
【0029】
図7Aは、面状照明装置1において、反射層6aを設けない場合と、各種の素材による反射層6aを設けた場合における、出射面を45°斜め手前方向から見た状態を示す図である。図7Aにおいて、「INITIAL」は反射層6aが設けられていない場合(代わりに図3Aのように反射部12’が設けられている場合)、「白PET」は反射層6aとして白色のPET材が両面テープで貼り付けられている場合、「Al蒸着テープ」は反射層6aとしてアルミニウムが蒸着されたテープが両面テープで貼り付けられている場合、「Ag反射テープ」は、反射層6aとして銀が蒸着されたテープが両面テープで貼り付けられている場合である。「白PET」の場合は拡散反射、「Al蒸着テープ」と「Ag反射テープ」の場合は正反射となる。なお、「Al蒸着テープ」の反射率は約90%、「Ag反射テープ」の反射率は約97%である。
【0030】
図7Bは、出射面を45°斜め手前方向から見た状態における端部付近を横切る位置(図7Aの破線部分)と輝度との関係の例を示す図である。図7Bから分かるように、反射層6aを設けない「INITIAL」ではP2において上昇していた輝度が、反射層6aを設けた場合にはいずれの素材においても上昇せず、端光が抑制されている。このことから、端光の抑制という観点からは、「白PET」「Al蒸着テープ」「Ag反射テープ」のいずれの素材を反射層6aを用いてもよいことが分かる。なお、端光が発生していた部分の輝度がより低いという観点からは、正反射となる「Al蒸着テープ」および「Ag反射テープ」が好ましい。
(【0031】以降は省略されています)

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