(57)【要約】【課題】点状光源と導光板の入光面とを所定の間隔を維持しつつ対向させ、導光板と点状光源との光学的結合を安定に保持することが可能な面状照明装置を提供する。【解決手段】  面状照明装置１０において、点状光源１２は、外枠部材１８の側壁１８ａに沿って配置されると共に、導光板１４と内枠部材１６は、結合手段４０により、導光板１４の入光面１４ａが、内枠部材１６の先端面１７から距離（ｄ1）をおいて後方に位置するように結合されると共に、導光板１４が結合された内枠部材１６は、導光板１４の入光面１４ａと点状光源１２との間に一定の間隔（ｗ）を形成しつつ、外枠部材１８に収容される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
点状光源と、該点状光源に直面する入光面である端面を備えた導光板と、前記点状光源及び前記導光板を保持するハウジングフレームとを備えた面状照明装置において、
前記ハウジングフレームは、内枠部材と該内枠部材を収容する外枠部材からなり、前記点状光源は、前記外枠部材の側壁に沿って配置されると共に、
前記導光板は、前記内枠部材に対して前記導光板を結合する結合手段により、前記入光面が前記内枠部材の先端面よりも後方に位置するように、前記内枠部材に保持されることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】
前記導光板は、前記入光面に略直交する方向に延在する一対の側端面を有し、前記内枠部材は、前記一対の側端面にそれぞれ対向する一対の側辺を有しており、前記結合手段は、前記導光板の一対の側端面のそれぞれに設けられた突起部と、前記内枠部材の前記一対の側辺のそれぞれに設けられた、前記突起部を収容する凹部と、該凹部の背後に肉抜き部を設けることにより形成される梁部とを含むことを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
【請求項３】
前記肉抜き部は、その延長方向が前記内枠部材の側辺の延長方向に略平行となるように設けられることを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項４】
前記肉抜き部は、その延長方向が前記内枠部材の側辺の延長方向に対して傾斜するように設けられることを特徴とする請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項５】
前記外枠部材は、金属材料から形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項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、サイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられる面状照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等に用いられる液晶表示装置用の補助光源には、導光板の側端面に一次光源を配置したサイドライト方式の面状照明装置が主として使用されている。サイドライト方式の面状照明装置の一次光源として、従来は冷陰極管ランプが使用されていたが、現在では、冷陰極管ランプと比較して取扱い性に優れ、小型化が容易であり、対衝撃性に優れた白色ＬＥＤ等の点状光源が多用されている。
【０００３】
白色ＬＥＤ等の点状光源（以下、ＬＥＤともいう）を用いた面状照明装置の適用分野は拡大する傾向にあり、携帯電話等に搭載される小型の液晶表示装置に限らず、例えば、比較的表示サイズが大きい車載ナビゲータに用いられる液晶表示装置の補助光源としての適用も検討されるようになってきている。従来、このような照明エリアの拡大に対応するために、一次光源からの出射光の効率的な利用や出射光量の増大のための様々な試みがなされている。
【０００４】
そのような試みの一例として、ＬＥＤからの出射光を効率良く導光板に導入するために、ＬＥＤを導光板に密着させて配置する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。図３に示す面状照明装置では、導光板ＧＬＢの入光面ＬＰがＬＥＤ１、ＬＥＤ２の発光部に当接すると共に、モールドケースＭＬＤの辺ＬＷ２に湾曲突起ＰＪ１、ＰＪ２が形成されており、その弾性により発生する押圧力Ｆ、Ｆによって入光面ＬＰとＬＥＤ１、ＬＥＤ２との密接性を維持し、ＬＥＤ１、ＬＥＤ２からの出射光を有効に導光板ＧＬＢの内部に導入することが図られている。
【０００５】
また、導光板の側端面に配置するＬＥＤの数を増やしたり、あるいは、各ＬＥＤに供給する電流を増大してＬＥＤ１個当たりの出射光量を増大させることによって、一次光源からの出射光量を増大させることも試みられているが、このような出射光量の増大には、一次光源から発生する熱量が増大して周囲温度が上昇するという問題が伴う。
【０００６】
一般に、ＬＥＤは、温度の上昇に従ってその発光効率が低下するものであり、さらに、図３に示す面状照明装置のように、ＬＥＤと導光板の入光面とを当接させた構成とした場合には、ＬＥＤからの熱が導光板の入光面に直接伝達されることにより、入光面に熱変形等の損傷が発生する可能性が増大する。従来、ＬＥＤの発熱の問題に対処する手段としては、導光板およびＬＥＤを金属製のシャーシに収容し、ＬＥＤを金属性のシャーシに接触させることにより、その放熱性を高めることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２１５５４６号公報（〔００２７〕、図２）
【特許文献２】特開２００４−１８６００４号公報（〔００３５〕〜〔００３７〕、〔図２〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、面状照明装置を、図３に示すようなＬＥＤと導光板とを当接させた構成とした場合には、そのＬＥＤを金属性のシャーシに接触させて放熱性を高めることのみでは、導光板のＬＥＤに当接する入光面の熱変形の問題を完全に回避することは困難であり、したがって、このような熱変形を防止する観点からいえば、ＬＥＤと導光板とを接触させない構造が望ましいといえる。一方、ＬＥＤと導光板の入光面とを間隔をおいて対向させる構造とした場合には、その間隔のバラツキが、面状照明装置の照明輝度および見栄えのバラツキの要因となるといった問題が生ずる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、点状光源と導光板の入光面とを所定の間隔を維持しつつ対向させ、導光板と点状光源との光学的結合を安定に保持することが可能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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、点状光源１２と、該点状光源１２に直面する入光面１４ａである端面を備えた導光板１４と、前記点状光源１２及び前記導光板１４を保持するハウジングフレーム１６（３６）、１８とを備えた面状照明装置１０（３０）において、前記ハウジングフレーム１６（３６）、１８は、内枠部材１６（３６）と該内枠部材１６（３６）を収容する外枠部材１８からなり、前記点状光源１２は、前記外枠部材１８の側壁１８ａに沿って配置されると共に、前記導光板１４は、弾性作用により前記内枠部材１６（３６）に対して前記導光板１４を結合する結合手段４０（５０）により、前記入光面１４ａが前記内枠部材１６の先端面１７よりも後方に位置するように、前記内枠部材１６（３６）に保持されることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、ハウジングフレームが、内枠部材と該内枠部材を収容する外枠部材からなり、点状光源が外枠部材の側壁に沿って配置されると共に、導光板は、内枠部材の先端面よりも後方に位置するように内枠部材に対して位置決めされて、その内枠部材に保持されていることによって、点状光源と導光板の入光面とが密着することなく、一定の間隔を介して対向するものとなる。
【００１２】
この構成によれば、導光板の入光面と、点状光源を配置する外枠部材の側壁とを接触させることも、あるいは、それらに接触する他の間隔保持用の部材を使用することもなく、入光面と点状光源との間隔を確保することができるため、点状光源から導光板の入光面に伝達される熱を最小限に抑制することが可能となる。
【００１３】
本発明の一態様において、前記導光板１４は、前記入光面１４ａに略直交する方向に延在する一対の側端面１４ｂ、１４ｂを有し、前記内枠部材１６（３６）は、前記一対の側端面１４ｂ、１４ｂにそれぞれ対向する一対の側辺１６ｂ（３６ｂ）を有しており、前記結合手段４０、５０は、前記導光板１４の一対の側端面１４ｂ、１４ｂのそれぞれに設けられた突起部２３、２３と、前記内枠部材１６（３６）の前記一対の側辺１６ｂ（３６ｂ）のそれぞれに設けられた、前記突起部２３、２３を収容する凹部２１、３１と、該凹部２１、３１の背後に肉抜き部２５、３５を設けることにより形成される梁部２２（３２）とを含むものである。
【００１４】
導光板の一対の側端面のそれぞれに設けられた突起部と、前記内枠部材の前記一対の側辺のそれぞれに設けられた、前記突起部を収容する凹部と、該凹部の背後に肉抜き部を設けることにより形成される梁部から結合手段を構成することによって、肉抜き部側に撓み変形する梁部の弾性作用により、導光板を内枠部材に保持するものであるため、最小限の部品構成でもって、点状光源と導光板の入光面との間の間隔を一定に維持し、導光板と点状光源との光学的結合を安定に保持することが可能となる。
【００１５】
また、導光板と内枠部材との間に、温度及び湿度等の変化による部材間の伸縮差を考慮した、必要かつ適切なクリアランスを確保しつつ、導光板を内枠部材に保持することが可能となる。
【００１６】
本発明において、前記肉抜き部２５は、その延長方向が前記内枠部材１６の側辺１６ｂの延長方向に略平行となるように設けられていてもよい。この場合には、ほぼ側辺の延長方向に直交する方向（すなわち導光板の入光面に平行な方向であり、以下横方向という）に作用する、梁部からの弾性作用により、導光板を内枠部材に保持するものである。
【００１７】
あるいは、前記肉抜き部３５は、その延長方向が前記内枠部材３６の側辺３６ｂの延長方向に対して傾斜するように設けられていてもよい。この場合には、梁部からの弾性作用には、上記横方向の成分とともに、前記側辺の延長方向に平行な方向（すなわち導光板の入光面に直交する方向、以下縦方向という）の成分も含まれるため、この縦方向の成分による導光板の突起部と凹部との当接により、内枠部材に対する導光板の縦方向の位置のバラツキが抑制され、導光板と点状光源との光学的結合を、より一層安定に保持することが可能となる。
【００１８】
その際、前記肉抜き部３５は、前記突起部２３の入光面１４ａ側の面２３ａが、前記凹部３１の内面に当接し、前記入光面側の面２３ａとは反対側の面２３ｂが、前記梁部３２に当接するように、傾斜していることが望ましく、さらに、前記突起部２３の入光面側の面２３ａの、前記縦方向の位置は、入光面１４ａの位置に一致または近接するものであってもよい。
【００１９】
この場合には、例えば温度または湿度の変化等によって、導光板が伸縮変形する際に、導光板の縦方向の伸縮に対する基準面は、一対の突起部と一対の凹部の当接面を連結する仮想平面Ｐにほぼ一致するため、導光板の伸縮に伴う入光面の位置変動、ひいては、入光面と点状光源との間の間隔の変動を最小限に抑制することが可能となる。
【００２０】
また、本発明において、外枠部材１８は、互いに対向する第１および第２の側壁１８ａ、１８ｄを有しており、前記点状光源１２を、前記第１の側壁１８ａに沿って配置すると共に、前記内枠部材１６の底面１９（３６）と前記第２の側壁１８ｄとの間に弾性部材を介在させ、該弾性部材の弾性作用により、前記内枠部材１６（３６）の前記先端面１７を、前記第１の側壁１８ａに当接させるものであってもよい。
【００２１】
さらに、本発明の一態様において、前記外枠部材１８は金属材料から形成されることが好ましい。一般に、金属材料は、合成樹脂材料と比較して、温度及び湿度等の環境変化に対する寸法安定性に優れているため、本発明に係る面状照明装置における外枠部材として好適なものである。また、この場合には、金属材料の高い熱伝導性により、外枠部材、特にその点状光源が配置される側壁が、放熱部材としても有効に機能する点でも有利なものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、このように構成したため、点状光源と導光板の入光面とを所定の間隔を維持しつつ対向させ、導光板の不可逆的な熱変形等を生じさせることなく、導光板と点状光源との光学的結合を安定に保持することができ、面状照明装置の高輝度化および輝度の安定化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明するが、各図面は説明のためのものであり、必ずしも実際の形状、寸法を正確に反映するものではない。なお、図１および図２において、面状照明装置１０、３０の右側の構成の図示が省略されているが、本実施形態における面状照明装置１０、３０は、図１および図２に示して以下に説明する左側部分の構造と同様の構造を右側部分にも有するものである。これに関連して、以下に記載される「一対の」という用語は、左側部分の構成要素が、図示が省略された右側部分の対応する構成要素と対をなすことを意味するものである。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態における面状照明装置１０の要部を示す上面図である。本実施形態における面状照明装置１０は、点状光源１２と、導光板１４と、それらを収容して保持するハウジングフレーム１６、１８とを備えており、このハウジングフレームは、内枠部材１６と、この内枠部材１６を収容する外枠部材１８とから構成される２重構造をなすものである。
【００２５】
内枠部材１６は、相対向する一対の側辺１６ｂと、それらの側辺の一端部を連結する底辺１６ｄを有して、底辺１６ｄの反対側を開放辺とする略コ字状に形成されており、例えば、白色顔料として酸化チタンを混入したポリカーボネート樹脂等の白色樹脂により成形されてなるものである（以下の説明において、一対の側辺１６ｂ、１６ｂの開放辺側の面１７を内枠部材１６の先端面という）。
【００２６】
外枠部材１８は、例えばアルミニウム等の高熱伝導性の金属材料により形成され、互いに対向する第１および第２の側壁１８ａ、１８ｄを有している。例えば、外枠部材１８は、平板上の座部１８ｅと、その一対の縁部に通常のプレス加工等により立設された第１および第２の側壁１８ａ、１８ｄを備えて、側面視略コ字状に形成されるものであってもよい。
【００２７】
面状照明装置１０において、典型的には白色ＬＥＤからなる点状光源１２は、外枠部材１８の第１の側壁１８ａに沿って配置されている。本発明は、この配置の態様によって限定されるものではないが、図１に示す例では、点状光源１２は、その発光面１２ａとは反対側の面を回路基板への実装面として、好ましくはフレキシブルプリント基板からなる回路基板（図示は省略する）に実装されており、回路基板を、例えば熱伝導性の粘着テープ等の適切な固着手段（図示は省略する）によって、外枠部材１８の第１の側壁１８ａに固着するものであってもよい。このような構成によって、金属材料により形成される外枠部材１８は、点状光源１２から発生する熱の放熱体としても、有効に機能するものである。
【００２８】
導光板１４は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂を略矩形状に成形してなる板状の導光体である。この導光板１４は、入光面１４ａを内枠部材１６の開放辺側に配置すると共に、入光面１４ａに略直行する方向に延在する一対の側端面１４ｂを、それぞれ対向する内枠部材１６の一対の側辺１６ｂに、後述する結合手段４０によって結合することにより、内枠部材１６に保持されている。
【００２９】
結合手段４０は、導光板１４の一対の側端面１４ｂのそれぞれに設けられた突起部２３と、内枠部材１６の一対の側辺１６ｂのそれぞれに設けられた凹部２１と、凹部２１の背後に、その延長方向が内枠部材１６の側辺１６ｂの延長方向に略平行な肉抜き部２５を設けることにより形成される梁部２２とからなり、導光板１４は、突起部２３を凹部２１に収容したときに、この梁部２２が肉抜き部２５側に撓み変形することにより、ほぼ導光板１４の入光面１４ａに平行な方向（横方向）に発生する弾性作用、すなわち押圧力（Ｆ1）によって、内枠部材１６に結合されている。
【００３０】
なお、図１に示す梁分２２では、押圧力（Ｆ1）を有効に作用させるために、梁部２２の突起部２３との接触部分２４が、突起部２３に向けて先細りになるテーパー部として形成されているが、本発明は、このような接触部分の態様に限定されるものではない。
【００３１】
また、面状照明装置１０において、内枠部材１６と導光板１４は、導光板１４の内枠部材１６への結合時に、導光板１４の入光面１４ａが、内枠部材１６の先端面１７よりも、所定の距離（ｄ1）をおいて後方に位置するように形成されており、面状照明装置１０は、このように導光板１４が結合された内枠部材１６を、導光板１４の入光面１４ａと点状光源１２が対向するように、外枠部材１８に収容することによって構成されるものである。
【００３２】
このとき、内枠部材１６の先端面１７と導光板１４の入光面１４ａとの間の所定の距離（ｄ1）は、点状光源１２の第１の側壁１８ａからの高さ（ｈ）よりも所定の間隔（ｗ）に相当する分だけ大きくなるように設定されており、これによって、点状光源１２の発光面１２ａと導光板１４の入光面１４ａとの間には、一定の間隔（ｗ）が形成されることになる。
【００３３】
したがって、導光板１４と外枠部材１８の第１の側壁１８ａとを接触させることも、あるいは、導光板１４および外枠部材１８の第１の側壁１８ａに接触する他の間隔保持用の部材を使用することもなく、点状光源１２と入光面１４ａとの間の間隔（ｗ）を、内枠部材１６と外枠部材１８との間、及び、凹部２１と突起部２３との間に製造上要求されるクリアランスの精度に応じて、一定に維持することができるため、点状光源１２から導光板１４の入光面１４ａに伝達される熱を最小限に抑制しつつ、点状光源１２と導光板１４との光学的結合を安定に維持することが可能となる。
【００３４】
また、面状照明装置１０では、導光板１４の側端面１４ｂと内枠部材１６の側辺１６ｂとを結合する結合手段４０の構造により、導光板１４の３方の端面１４ｂ、１４ｂ、１４ｄと、それぞれ対向する内枠部材１６の３辺１６ｂ、１６ｂ、１６ｄとの間に、導光板１４および内枠部材１６を構成する材料の物性（線膨張係数など）や、それぞれの伸び方向の寸法等に応じて定まる伸縮量の差を考慮した、必要かつ適切なクリアランス（ｄ2）を確保しつつ、導光板１４を内枠部材１６に結合することができる。
【００３５】
例えば、本発明者等による検討では、基材としてポリカーボネートを使用した導光板１４及び内枠部材１６の一例において、導光板１４の吸湿による伸び量を考慮すると、長さ寸法２００ｍｍ（これは、９インチ画面用の面状照明装置における導光板の長手方向の寸法にほぼ相当する）の温度差６０度における伸びに対する適切なクリアランス（ｄ2）として、伸び方向の両側にそれぞれ０．３６３ｍｍを取ればよいことが得られている。
【００３６】
次に、図２を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。その際、上述した第１の実施形態と同一または同様の部分は同一の符号を付して参照し、重複する部分の説明は適宜省略して、主として第１の実施形態との相違点を詳述する。
【００３７】
図２は、本発明の第２の実施形態における面状照明装置３０の要部を示す上面図である。本実施形態における面状照明装置３０も、点状光源１２と、導光板１４と、それらを収容して保持するハウジングフレーム３６、１８とを備えており、このハウジングフレームは、内枠部材３６と、この内枠部材３６を収容する外枠部材１８とから構成される２重構造をなすものである。
【００３８】
本実施形態における面状照明装置３０は、導光板１４を内枠部材３６に結合する結合手段４１において、肉抜き部３５が、その延長方向が内枠部材３６の側辺３６ｂの延長方向に対して傾斜するように設けられており、突起部２３の入光面１４ａ側の面２３ａが、凹部３１の内面に当接し、入光面側の面２３ａとは反対側の面２３ｂが、内枠部材３６の側辺３６ｂに対して斜行する梁部３２に当接している点で、面状照明装置１０と相違するものである。
【００３９】
面状照明装置３０において、梁部３２からの弾性作用、すなわち押圧力（Ｆ2）には、導光板１４の横方向の成分とともに、導光板１４の入光面１４ａに直交する方向（縦方向）の成分も含まれるため、この縦方向の成分により、突起部２３の入光面１４ａ側の面２３ａ（以下、当接面ともいう）が入光面１４ａ方向に押圧されて、当接面２３ａと凹部３１の内面との当接が保持されることにより、導光板１４の入光面１４ａと、内枠部材１６の先端面１７との間の距離（ｄ1）のバラツキが抑制され、導光板１４と点状光源１２との光学的結合を、より一層安定に保持することが可能となる。
【００４０】
さらに、本実施形態における面状照明装置３０の場合、導光板１４は、突起部２３の入光面１４ａ側の面２３ａ（以下、当接面ともいう）と凹部３１の内面に当接させて、内枠部材３６に保持されているため、温度または湿度の変化等によって導光板１４が伸縮変形する際に、導光板１４の、縦方向の伸縮に対する基準面は、一対の当接面２３ａが対称位置に設けられている場合には、一対の当接面２３ａを連結する仮想平面（Ｐ）にほぼ一致することになる。
【００４１】
このことから、当接面２３ａの縦方向の位置を、導光板１４の入光面１４ａの位置に一致または近接させることによって、入光面１４ａが上記仮想平面（ｐ）に含まれるかまたは近接することになるため、導光板１４の伸縮に伴う入光面１４ａの位置変動、ひいては、導光板１４の入光面１４ａと点状光源１２との間の間隔（ｗ）の変動を最小限に抑制することが可能となる。
【００４２】
ただし、一般に、導光板１４の側端面１４ｂに、突起部２３のような形状を付加した場合、その形成位置によっては、突起部２３が輝点となる、光の損失が生じる、または、導光板１４の射出成形時の成形性に問題が生じる等の種々の問題が発生する場合があることが知られており、そのような場合には、突起部２３の形成位置は、このような問題の発生を抑制することと、上記間隔（ｗ）の変動の抑制の効果とを勘案の上、適切な位置に設定されるものである。
【００４３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明してきたが、本発明に係る面状照明装置は、上述した形態に限定されるものではない。例えば、図１および図２に示す面状照明装置１０、３０において、内枠部材１６、３６の底辺１６ｄ、３６ｄと外枠部材１８の第２の側壁１８ｄとの間に、例えばゴム材料、エラストマー樹脂、バネ、あるいは、内枠部材１６、３６または外枠部材１８と一体に設けられる弾性部材を設け、それによって、内枠部材１６、３６と外枠部材１８とを、柔軟かつ安定に結合するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態における面状照明装置の要部を示す上面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態における面状照明装置の要部を示す上面図である。
【図３】従来の面状照明装置の構成例を示す上面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０，３０：面状照明装置、１２：点状光源、１４：導光板、１４ａ：入光面、１６：内枠部材、１８：外枠部材、１８ａ：側壁（第１の側壁）、１８ｄ：側壁（第２の側壁）、２１，３１：凹部、２２，３２：梁部、２３：突起部、２５，３５：肉抜き部、４０，５０：結合手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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