(57)【要約】【課題】輝度を向上させることができる面状照明装置を提供すること。【解決手段】実施形態の面状照明装置は、導光板と、光源とを備える。導光板は、光が導入される入光端面と入光端面の反対側の端面である反対端面との間に貫通孔が形成される。光源は、入光端面側に設けられ、反対端面側へ向けて光を発する。また、導光板は、反対端面側から貫通孔に向かうほど厚さが薄い部位を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が導入される入光端面と前記入光端面の反対側の端面である反対端面との間に貫通孔が形成される導光板と、
前記入光端面側に設けられ、前記反対端面側へ向けて前記光を発する光源と、
を備え、
前記導光板は、
前記反対端面側から前記貫通孔に向かうほど厚さが薄い部位を有する、
面状照明装置。
【請求項２】
前記導光板は、
前記反対端面側から前記貫通孔側へ向かって厚さが薄くなる傾斜となる傾斜面が前記部位に形成される、
請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記導光板は、
前記傾斜面の途中から前記貫通孔に至るまで前記傾斜が緩やかになる、
請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記傾斜面は、
前記光を出射する出射面側に形成される、
請求項２または３に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記導光板は、
前記貫通孔における周面のうち、前記反対端面側の周面全体にわたって前記部位が設けられる、
請求項１〜４のいずれか一つに記載の面状照明装置。
【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】
従来、例えば車載のインジケータ等の表示装置における液晶パネルを裏面側から照明する面状照明装置、いわゆるバックライトが知られている。面状照明装置は、光源から導光板内に導かれた光が、導光板における入光する端面から反対側の端面側へ向かうことで、導光板の出射面が発光し、表示装置を照明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８３７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、表示装置におけるスピードメータ等の指針の軸をとおすための貫通孔が導光板に存在する場合、光源とは反対側の領域である貫通孔の後ろ側において輝度が低下するおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、輝度を向上させ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】
【０００６】
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、光が導入される入光端面と前記入光端面の反対側の端面である反対端面との間に貫通孔が形成される導光板と、前記入光端面側に設けられ、前記反対端面側へ向けて前記光を発する光源と、を備える。また、前記導光板は、前記反対端面側から前記貫通孔に向かうほど厚さが薄い部位を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、輝度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る面状照明装置の分解斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る導光板の斜視図である。
【図３】図３は、実施形態に係る面状照明装置の上面視図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施形態に係る面状照明装置の断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施形態の変形例に係る面状照明装置の断面図（その１）である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実施形態の変形例に係る面状照明装置の断面図（その２）である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、実施形態の変形例に係る面状照明装置の断面図（その３）である。
【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、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、以下に示す実施形態では、「対称」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。
【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、導光板２１の出射面２１ｄ側を上側とした場合に、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Ｚ軸正方向とする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、いわゆる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１０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】
挿入部材１０は、例えば黒色の樹脂材料等の光吸収部材で構成され、導光板２１等に形成された貫通孔４０に挿入される。挿入部材１０は、導光板２１における貫通孔４０から漏れた光を吸収することで、出射面２１ｄ全体の輝度ムラを抑えることができる。
【００１５】
なお、挿入部材１０は、黒色の樹脂材料に限定されるものではなく、光を吸収できる材料であれば足りる。また、挿入部材１０は、光吸収部材に限定されるものではなく、光を反射する反射部材であってもよい。
【００１６】
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から外部へ光が漏れることを防止できる。
【００１７】
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。
【００１８】
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へあたって外部へ出射することで発光する。
【００１９】
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。
【００２０】
これにより、貫通孔４０の近傍では、入光端面２１ａ側の貫通孔４０付近に光が集中しにくくなり、かつ、貫通孔４０の反対端面２１ｂ側付近に光が集中しやすくなる。なお、導光板２１が反射素子を備える場合に限らず反射シート２２が反射素子を備えることとしてもよい。
【００２１】
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４０が形成される。上記したように、貫通孔４０には、挿入部材１０が導光板２１のＺ軸正方向側である出射面２１ｄ側から挿入されるとともに、スピードメータ等の指針の軸が挿入部材１０に挿入される。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。
【００２２】
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側に積層され、導光板２１の反射面２１ｅから漏れた光を反射することで、漏れた光を導光板２１へ戻す部材である。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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、Ｚ軸正方向側である主面側に複数の光源３０が設けられる。また、回路基板３１は、光源３０へ給電を行うための回路が設けられる。
【００２５】
光源３０は、例えばＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）であり、導光板２１の入光端面２１ａ沿って均等な間隔で配置される。光源３０は、入光端面２１ａ側から反対端面２１ｂ側へ向けて光を発する。なお、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。
【００２６】
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、貫通孔の周辺、特に、光源とは反対側の領域である貫通孔の後ろ側には光が届きにくいため、輝度が低下するおそれがあった。
【００２７】
そこで、実施形態に係る面状照明装置１００では、貫通孔４０の後ろ側の導光板２１の厚みを薄くすることで光を出射しやすくした。具体的には、導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０に向けて厚さが薄い部位である肉薄部５０を有する。
【００２８】
つまり、実施形態に係る面状照明装置１００では、貫通孔４０の後ろ側を薄くすることで、肉薄部５０における出射面２１ｄに当たる光の回数が増えるため、少ない光でも効率良く光を出射することができる。したがって、実施形態に係る面状照明装置１００によれば、輝度を向上させることができる。
【００２９】
なお、実施形態に係る面状照明装置１００では、出射面２１ｄ側が反対端面２１ｂ側から貫通孔４０側へ向かって厚さが薄くなる傾斜となる傾斜面５０ａが形成されるが、かかる点については、図２以降を用いて後述する。
【００３０】
次に、図２を用いて、実施形態に係る導光板２１について説明する。図２は、実施形態に係る導光板２１の斜視図である。図２では、導光板２１のうち、貫通孔４０周辺を部分的に示している。
【００３１】
図２に示すように、導光板２１は、貫通孔４０周りに肉薄部５０を有する。肉薄部５０は、例えば、導光板２１を出射面２１ｄ（図１参照）側であるＺ軸正方向側から削ることで形成される。
【００３２】
肉薄部５０は、傾斜面５０ａ，５０ｃと、底面５０ｂとを有している。２つの傾斜面５０ａは、谷折り形状となるように１辺が互いに結合している。また、各傾斜面５０ａは、それぞれに対応する傾斜面５０ｃと結合するとともに、共通の底面５０ｂと結合している。底面５０ｂは、貫通孔４０における導光板２１の周面に沿って設けられ、Ｚ軸負方向側である反射面２１ｅ（図１参照）と対向する向きに配置される。
【００３３】
傾斜面５０ａは、傾斜面５０ｃより傾斜勾配が緩やかである。なお、傾斜面５０ａおよび傾斜面５０ｃの傾斜勾配は、同じであってもよいし、傾斜面５０ａが傾斜面５０ｃより傾斜勾配が急であってもよい。
【００３４】
次に、図３を用いて、実施形態に係る面状照明装置１００の上面視について説明する。図３は、実施形態に係る面状照明装置１００の上面視図である。図３では、面状照明装置１００をＺ軸正方向側である出射面２１ｄ側から見た図を示している。なお、図３では、貫通孔４０および肉薄部５０を見やすくするために、挿入部材１０の図示を省略している。
【００３５】
図３に示すように、肉薄部５０は、貫通孔４０における導光板２１の周面のうち、Ｘ軸正方向側である反対端面２１ｂ（図１参照）側の周面全体にわたって設けられる。具体的には、肉薄部５０は、貫通孔４０側からＸ軸正方向側である反対端面２１ｂ側へ延伸している。これにより、貫通孔４０における反対端面２１ｂ側近傍において輝度が低下することを防止できる。
【００３６】
なお、肉薄部５０は、導光板２１における貫通孔４０の反対端面２１ｂ側の周面全体にわたって設けられることとしたが、これに限定されず、導光板２１における貫通孔４０の反対端面２１ｂ側の周面の少なくとも一部に肉薄部５０が設けられればよい。例えば、貫通孔４０の反対端面２１ｂ側の周面の一部に設ける場合、輝度のシミュレーション結果に基づいて輝度の低下が著しい位置に優先的に設けることが好ましい。
【００３７】
また、図３に示す上面視において、肉薄部５０の傾斜面５０ａ，５０ｃおよび底面５０ｂは、貫通孔４０の中心を通るＸ軸方向の線に対して左右対称となるように配置される。これにより、貫通孔４０の後ろ側において均一に輝度を向上させることができる。なお、肉薄部５０は、左右対称に限定されず、均一に輝度を向上させることができればどのような配置であってもよい。
【００３８】
また、肉薄部５０は、貫通孔４０から反対端面２１ｂ（図１参照）の手前まで延伸しているが、貫通孔４０から反対端面２１ｂに至るまで延伸してもよい。これにより、反対端面２１ｂ近傍において輝度が低下することを防止できる。
【００３９】
また、図３に示す上面視において、肉薄部５０の形状は、五角形としたが、これに限定されず他の多角形や円弧形状等、肉薄部５０の形状は適宜変更可能である。
【００４０】
次に、図４Ａ〜図４Ｄを用いて、実施形態に係る面状照明装置１００の断面について説明する。図４Ａは、実施形態に係る面状照明装置１００の断面図である。図４Ｂ〜図４Ｄ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〜その３）である。図４Ａでは、図３におけるＡ―Ａ線で切断した断面図を示している。
【００４１】
図４Ａに示すように、導光板２１は、出射面２１ｄ側が凹んだ形状となることで肉薄部５０が形成される。具体的には、肉薄部５０の傾斜面５０ａおよび底面５０ｂは、出射面２１ｄ側に形成される。これにより、導光板２１のＺ軸負方向側である反射面２１ｅの反射素子（図示せず）の配置を変更する必要がないため、製造コストを抑えることができる。
【００４２】
また、傾斜面５０ａは、出射面２１ｄの一部であり、反対端面２１ｂ（図１参照）側から貫通孔４０側へ向かって下り傾斜である。つまり、導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０側へ向かって厚さが薄くなる傾斜面５０ａが形成される。言い換えれば、傾斜面５０ａにおける導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０側へ向かうほど厚さが薄くなるテーパ形状を有する。
【００４３】
つまり、導光板２１の厚さを徐々に薄くすることで、出射面２１ｄと肉薄部５０との境界において、輝度が急激に変化することを防止できる。したがって、輝度ムラを抑えることができる。
【００４４】
また、図４Ａに示すように、底面５０ｂは、導光板２１のＺ軸負方向側である反射面２１ｅと対向する位置に設けられる。具体的には、底面５０ｂは、傾斜角度が０度である。つまり、底面５０ｂは、傾斜面５０ａより傾斜角度が小さい。言い換えれば、導光板２１は、傾斜面５０ａの途中から貫通孔４０に至るまで傾斜が緩やかになる。
【００４５】
これにより、底面５０ｂと傾斜面５０ａとでは光の屈折方向が異なることとなる。つまり、底面５０ｂの傾斜を緩くすることで、底面５０ｂから出る光をＺ軸正方向である出射面２１ｄ側へ屈折するようにする。これにより、底面５０ｂの直上（Ｚ軸正方向側）に光を導くことができるため、貫通孔４０の後ろ側において輝度を向上させることができる。
【００４６】
なお、図４Ａでは、底面５０ｂは、傾斜角度を０度としたが、これに限定されず、傾斜面５０ａよりも傾斜角度が小さければよい。また、図４Ａでは、底面５０ｂと傾斜面５０ａとは、屈曲するように接続しているが、底面５０ｂと傾斜面５０ａとは、なだらかに湾曲するように接続することとしてもよい。
【００４７】
また、導光板２１は、傾斜面５０ａより傾斜が緩やかな底面５０ｂを有することとしたが、例えば、図４Ｂに示すように、底面５０ｂを形成せずに、傾斜面５０ａのみ形成することとしてもよい。
【００４８】
図４Ｂに示す変形例では、導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０に至るまで下り傾斜となる傾斜面５０ａが肉薄部５０に形成される。具体的には、導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０に向けてかけて厚みが薄くなり、貫通孔４０における挿入部材１０と接する位置では、導光板２１の厚みが略ゼロとなる。
【００４９】
これにより、底面５０ｂを形成する工程を省くことができるため、製造工数を減らすことができる。なお、図４Ｂでは、導光板２１は、挿入部材１０と接する位置において厚みを略ゼロとしたが、導光板２１の厚みが徐々に薄くなれば、挿入部材１０と接する位置はゼロでなく、一定の厚みを有してもよい。
【００５０】
また、上記では、導光板２１の出射面２１ｄ側が凹んでいる場合について説明したが、例えば、図４Ｃに示すように、導光板２１の反射面２１ｅ側が凹んでいてもよい。
【００５１】
図４Ｃに示すように、導光板２１の肉薄部５０は、反射面２１ｅが凹んだ形状を有する。具体的には、肉薄部５０は、Ｚ軸負方向側である反射面２１ｅ側において傾斜面５０ａおよび底面５０ｂが形成される。
【００５２】
つまり、反射面２１ｅ側を凹ませることで、肉薄部５０における出射面２１ｄの高さ位置を低くすることなく導光板２１の厚みを薄くすることができる。これにより、出射面２１ｄからＺ軸正方向側にある表示部までの距離を均一に保つことができるため、輝度ムラをより一層抑えることができる。
【００５３】
なお、図４Ｃでは、肉薄部５０は、反射面２１ｅ側にのみ傾斜面５０ａおよび底面５０ｂが形成されたが、出射面２１ｄおよび反射面２１ｅ双方に傾斜面５０ａおよび底面５０ｂが形成されてもよい。
【００５４】
また、導光板２１は、傾斜面５０ａが形成されることで、厚みを徐々に薄くするようにしたが、例えば、図４Ｄに示すように、傾斜面５０ａが形成されることなく、段階的に厚さを薄くすることとしてもよい。
【００５５】
具体的には、図４Ｄに示すように、導光板２１の肉薄部５０は、導光板２１の積層向きであるＺ軸向きの高さ位置が異なる複数の面５０ｄが形成される。複数の面５０ｄは、反対端面２１ｂから貫通孔４０に近い位置に配置されるほど、高さ位置が低くなる、つまり厚さが薄くなる。
【００５６】
なお、面５０ｄは、２つに限定されるものではなく、複数であれば３つ以上であってもよい。また、図４Ｄに示した面５０ｄの高さ位置は一例であり、輝度のシミュレーション結果に応じて最適な位置に変更されることが好ましい。
【００５７】
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４０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。また、導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０に向かうほど厚さが薄い部位（肉薄部５０）を有する。これにより、貫通孔４０の後ろ側の輝度を向上させることができる。
【００５８】
また、実施形態に係る面状照明装置１００において、導光板２１は、反対端面２１ｂ側から貫通孔４０側へ向かって厚さが薄くなる傾斜となる傾斜面５０ａが肉薄部５０に形成される。これにより、輝度ムラを抑えることができる。
【００５９】
また、実施形態に係る面状照明装置１００において、導光板２１は、傾斜面５０ａの途中から貫通孔４０に至るまで傾斜が緩やかになる。これにより、底面５０ｂの直上（Ｚ軸正方向側）に光を導くことができるため、貫通孔４０の後ろ側において輝度を向上させることができる。
【００６０】
また、実施形態に係る面状照明装置１００において、傾斜面５０ａは、光を出射する出射面２１ｄ側に形成される。これにより、導光板２１のＺ軸負方向側である反射面２１ｅの反射素子の配置を変更する必要がないため、製造コストを抑えることができる。
【００６１】
また、実施形態に係る面状照明装置１００において、導光板２１は、貫通孔４０における周面のうち、反対端面２１ｂ側の周面全体にわたって肉薄部５０が設けられる。これにより、導光板２１における貫通孔４０の反対端面２１ｂ側において輝度が低下することを防止できる。
【００６２】
なお、上記した実施形態では、導光板２１の出射面２１ｄを矩形状で示した（図１参照）が、一部が湾曲した形状であってもよい。具体的には、導光板２１は、反対端面２１ｂが湾曲した形状であってもよい。
【００６３】
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。
【符号の説明】
【００６４】
２１    導光板
２１ａ  入光端面
２１ｂ  反対端面
３０    光源
４０    貫通孔
５０    肉薄部
１００    面状照明装置
【図１】
2018097909.tif 000003
【図２】
2018097909.tif 000004
【図３】
2018097909.tif 000005
【図４Ａ】
2018097909.tif 000006
【図４Ｂ】
2018097909.tif 000007
【図４Ｃ】
2018097909.tif 000008
【図４Ｄ】
2018097909.tif 000009