| 【発明の名称】 |
面状照明装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】江川 元二
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| 【要約】 |
【課題】液晶画面の覆い隠しを必要最小限に抑え、かつ導光体と透明基板との一体化を大きな強度で行える面状照明装置を提供する。
【解決手段】導光体６０は、その幅寸法が点状光源対向面６０ｃより離れるに従い小さくなる楔形状で、透明基板２０は点状光源対向面６０ｃに対応する辺が短い台形状に設定する。フレーム・透明基板重なり部分１８は、透明基板２０の一辺部２０ｃから他辺部２０ｄになるに従って広くなり、全体として十分広いものとなり、これに伴い導光体６０と透明基板２０との一体化を大きな強度で行うことができる。フレーム１０Ａの幅寸法を従来技術に比して小さくしても、フレーム・透明基板重なり部分１８を十分大きくすることができるので、フレーム１０Ａの幅寸法を小さくした分、液晶画面を覆い隠してしまう所謂額縁が狭くなり、液晶画面を大きくすることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 透光性材料からなる四角形状の透明基板の側端面に沿うように、透明材料からなる直線状の導光体と該導光体の一端面に配置される点状光源とからなる長手状の光源を配置し、前記導光体を覆うようにして前記透明基板にフレームを保持する面状照明装置であって、前記導光体は、点状光源対向面側が太い楔形であり、前記透明基板は、導光体に臨む側端面が前記点状光源対向面に対応する側の辺部に対して鈍角となる傾斜角を有していることを特徴とする面状照明装置。
【請求項２】 前記傾斜角と、前記導光体における透明基板に臨む透明基板対向面が前記点状光源対向面に対してなす導光体側傾斜角とがほぼ補角関係になるように設定したことを特徴とする請求項１記載の面状照明装置。
【請求項３】 前記光源は一つであり、前記透明基板は、前記導光体の点状光源対向面に対応する側の辺部が当該辺部に対向する他辺部に比して短い台形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項４】 前記光源は二つであり、該二つの光源は前記透明基板の相対向する二つの端面に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面状照明装置。
【請求項５】 前記二つの光源に設けられる各導光体の点状光源対向面は、前記透明基板の同等辺部側に配置され、透明基板は台形状であることを特徴とする請求項４記載の面状照明装置。
【請求項６】 前記二つの光源に設けられる各導光体の点状光源対向面は、前記透明基板の相対向する辺部側に配置され、透明基板は平行四辺形状であることを特徴とする請求項４記載の面状照明装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、看板や各種反射型表示装置等の照明手段に用いられる面状照明装置に関するものであり、特に、液晶表示装置の照明手段として用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】低消費電力で動作する液晶表示装置は、薄型、軽量等の特徴があるので、主にパーソナルコンピュータや携帯電話などを中心とした表示装置としての需要が増大している。液晶表示装置の構成部材である液晶は、自ら発光しないため、ブラウン管等の発光型素子と異なり、画像を観察するための照明手段が必要である。特に、近年の薄型化および省電力の要求の中では、液晶表示装置を照射するための照明手段として、薄板状のサイドライト方式（導光板方式）の面状照明装置を使用することが多い。
【０００３】このようなサイドライト方式の面状照明装置の一例として図４に示すものがある。図４において、面状照明装置１は、透光性材料からなる透明基板２の一側端面３に沿うように長手状の光源４を配置して大略構成されている。透明基板２は、四角形状で平板状をなし、その一面（図４上側）に光反射パターン５が形成されている。光源４は、透明基板２の一側端面３に沿って近接配置される透明材料からなる細長い四角柱状の導光体６と、導光体６の一端部に対面して配置される点状光源７とから大略構成されている。
【０００４】導光体６には、光路変換手段８が設けられている。光路変換手段８は、導光体６における透明基板２の一側端面３と向き合う面(透明基板対向面) ６ａと６ａの反対側面６ｂに、例えば断面形状が三角形で導光体６の厚み方向（図４上下方向）に延びる溝部９を導光体６の長手方向（図４左下から右上方向）に複数、形成して構成され、点状光源７から出射された光を透明基板２の一側端面３にほぼ均一に入射させるものである。なお、光を均一にするために、三角形の溝部９は、点状光源７から離れるに従って徐々に深くなるようにされている。
【０００５】また、導光体６の光利用効率を改善するために、透明基板２における透明基板対向面６ａ以外の長手方向に延びる面及び透明基板２の基部（一側端面３側の部分）を覆うように、内面に光反射部材(図示省略)を設けた断面略コ字形のフレーム１０で導光体６の漏れ光を回収できるようにしている。
【０００６】フレーム１０は上記機能の外に、導光体６と透明基板２とを所定の強度をもって一体化して外れないようにする機能を有している。この場合、導光体６と透明基板２との一体化を確実に行い信頼度の高いものにするために、フレーム１０の幅Ｌ１を導光体６の幅Ｌ２より少なくとも１〜３ｍｍは広くして、透明基板２の基部を覆い、一体的に固定するための大きな強度を得る必要がある。このため、図４の面状照明装置１では、例えば導光体６の幅Ｌ２が３ｍｍであるのに対してフレーム１０の幅Ｌ１は４〜６ｍｍとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したような面状照明装置において、近時、少しでも大きな液晶画面を求める市場の要求は強く、これに応えるためにも、液晶画面を覆い隠してしまう所謂額縁を狭くすることが望まれている。そして、上述した要望（液晶画面の拡大化）に応えるために、フレーム１０の幅Ｌ１を短くすることが考えられる。
【０００８】しかしながら、上述した従来技術でそのままフレーム１０の幅Ｌ１を短くすると、透明基板２に対するフレーム１０の重なり部分が少なくなり、導光体６と透明基板２とを一体化するために必要となる大きな強度を確保するのが困難となり、上記要望に適切には応えられないというのが実情であった。
【０００９】本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、液晶画面の覆い隠しを必要最小限に抑え、かつ導光体と透明基板との一体化を大きな強度で行える面状照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、透光性材料からなる四角形状の透明基板の側端面に沿うように、透明材料からなる直線状の導光体と該導光体の一端面に配置される点状光源とからなる長手状の光源を配置し、前記導光体を覆うようにして前記透明基板にフレームを保持する面状照明装置であって、前記導光体は、点状光源対向面側が太い楔形であり、前記透明基板は、導光体に臨む側端面が前記導光体の点状光源対向面に対応する側の辺部に対して鈍角となる傾斜角を有していることを特徴とする。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成において、前記傾斜角と、前記導光体における透明基板に臨む透明基板対向面が前記一端面に対してなす導光体側傾斜角とがほぼ補角関係になるように設定したことを特徴とする。
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記光源は一つであり、前記透明基板は、前記導光体の点状光源対向面に対応する側の辺部が当該辺部に対向する他辺部に比して短い台形状であることを特徴とする。請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の構成において、前記光源は二つであり、該二つの光源は前記透明基板の相対向する二つの端面に配置されることを特徴とする。
【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の構成において、前記二つの光源に設けられる各導光体の点状光源対向面は、前記透明基板の同等辺部側に配置され、透明基板は台形状であることを特徴とする。請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の構成において、前記二つの光源に設けられる各導光体の点状光源対向面は、前記透明基板の相対向する辺部側に配置され、透明基板は平行四辺形状であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に係る面状照明装置１Ａを図１に基づいて説明する。なお、図４と同等の部分、部材については同一の符号を付し、その説明は、適宜、省略する。
【００１４】この面状照明装置１Ａは、図１に示すように、透光性材料からなる略台形状の透明基板２０と、この透明基板２０の一側端面２０ａに、近接配置された長手状の光源４Ａと、ステンレス等の金属材料で作製され、所定の肉厚寸法で適度の剛性及びばね性を有する断面略コ字形のフレーム１０Ａとから大略構成され、例えば反射型液晶素子（図示省略）の観察面を覆うように配置され、その補助照明として用いられるようになっている。
【００１５】光源４Ａは、透明材料からなる楔形の直線状（細長い四角柱状）の導光体６０と、導光体６０の一端面（以下、点状光源対向面という。）６０ｃに配置される発光ダイオードからなる点状光源７とから大略構成されている。点状光源７はプリント基板（ＦＰＣ）１１に実装されている。
【００１６】導光体６０は、その幅寸法が点状光源対向面６０ｃより離れるに従い小さくなる楔形状とされている。すなわち、導光体６０は、点状光源対向面６０ｃ側が太い楔形状とされている。本実施の形態では、導光体６０の点状光源対向面６０ｃ（点状光源７が配置される側）における幅Ｌ２は、３ｍｍに設定され、導光体６０の点状光源対向面６０ｃと対向する面における幅Ｌ３は、０．１〜１．０ｍｍに設定されている。この時、透明基板２０に臨む面（透明基板対向面）６０ａと６０ａの反対側面６０ｂが点状光源対向面６０ｃと直交する一方、透明基板対向面６０ａが点状光源対向面６０ｃとなす角度〔以下、導光体側傾斜角（本発明の導光体側傾斜角を構成する。）という。〕が鋭角で所定の大きさとしても良い。
【００１７】導光体６０の６０ａの反対側面６０ｂには、断面形状が略三角形の溝部９をこの導光体６０の長手方向に多数形成して構成される光路変換手段８が設けられており、点状光源７から出射された光を透明基板２０の一側端面２０ａに目視的には、ほぼ均一に直線状の光として入射させることができるようにしている。
【００１８】前記透明基板２０は、点状光源対向面６０ｃに対応する側の一辺部２０ｃが当該一辺部２０ｃの反対側辺部２０ｄに比して短い台形状に形成されている。透明基板２０の一面（図１上側）には、光反射パターン５Ａが形成されている。光反射パターン５Ａは、多数条の溝部１２と、この多数条の溝部１２間に形成された平坦部１３とからなっている。溝部１２は、断面形状が略三角形で長手状の光源４Ａの光軸に対して平行に（一辺部２０ｃに対して直交して）延び、透明基板２０の一側端面２０ａから当該一側端面２０ａと対向する他側面２０ｂに向けて多数条形成されている。溝部１２の深さは、透明基板２０の一側端面２０ａから他側面２０ｂになるに従い深くなるように設定されている。
【００１９】前記透明基板２０の一側端面２０ａが一辺部２０ｃとなす角度〔以下、透明基板側傾斜角（本発明の傾斜角を構成する。）という。〕βは鈍角に設定されている。このため、透明基板２０の一側端面２０ａと透明基板対向面６０ａとが対面するように透明基板２０に導光体６０を当接させると、略台形の透明基板２０及び楔形の導光体６０を合せた全体の形状は略矩形となる。
【００２０】前記フレーム１０Ａは、導光体６０を間にして透明基板２０の一側端面２０ａに対向するフレーム本体部１４と、フレーム本体部１４に略直交して連接し透明基板２０の一側端面２０ａ側の部分を挟み付けるように相対向して配置される２枚の対向板（図１上側、下側のものをそれぞれ、以下、上側対向板１５、下側対向板１６という。）と、から大略構成されている。フレーム１０Ａの下側対向板１６における点状光源７側の端部には切欠１７が形成されており、点状光源７を配置し得るようにしている。フレーム１０Ａの幅Ｌ１は、３．５ｍｍに設定されている。
【００２１】フレーム１０Ａのフレーム本体部１４、上側対向板１５及び下側対向板１６の各内面には、光反射部材(図示省略)が設けられており、漏れ光を回収するようにしている。なお、フレーム１０Ａは金属製としており、加工性に優れ、適度の剛性及びばね性を容易に持たせられるようにしている。
【００２２】そして、透明基板２０及び導光体６０について、一側端面２０ａと透明基板対向面６０ａとが対面するようにして当接させ、略台形の透明基板２０及び楔形の導光体６０を合せた全体の形状が略矩形となった状態で、導光体６０を覆うようにしてフレーム１０Ａを透明基板２０の基部（一側端面２０ａ側の部分）に挟み込む。フレーム１０Ａは、上述したように剛性及びばね性を有していることから、透明基板２０及び導光体６０が一体化されることになる。
【００２３】前記フレーム１０Ａによる導光体６０と透明基板２０との一体化は、フレーム１０Ａ（上側対向板１５、下側対向板１６）が導光体６０を越えて透明基板２０に重なることにより達成され、その重なり部分（以下、フレーム・透明基板重なり部分という。）１８が広いほど大きい強度で一体化が可能となる。
【００２４】そして、上述したように、導光体６０は、点状光源対向面６Ｃ側が太い楔形であり、透明基板２０は、導光体６０に臨む一側端面２０ａが一辺部２０ｃ〔導光体６０の点状光源対向面６０ｃに対応する側の辺部〕に対して鈍角となる透明基板側傾斜角βを有している。このため、透明基板２０に導光体６０を当接させた際、透明基板２０の一側端面２０ａ側の部分に関して、他辺部２０ｄ側の部分が、一辺部２０ｃ側の部分に比して、より多く導光体６０の反透明基板対向面６０ｂ（即ち、フレーム１０Ａが組付けられた際にそのフレーム本体部１４と対面することになる面部）に近付くので、導光体６０の点状光源対向面６Ｃ側が太くても、フレーム・透明基板重なり部分１８を広く取ることが可能となり、フレーム１０Ａによる導光体６０と透明基板２０との一体化の強度を大きくできる。
【００２５】本実施の形態では、フレーム１０Ａの幅Ｌ１が３．５ｍｍに設定され、導光体６０の透明基板対向面６０ａの幅Ｌ２が３ｍｍに設定され、導光体６０の点状光源対向面６０ｃと対向する面の幅Ｌ３は０．１〜０．８ｍｍに設定されていることから、透明基板２０に導光体６０を当接させた状態でフレーム１０Ａを挟み込んだ場合、フレーム・透明基板重なり部分１８が十分大きくなり、フレーム１０Ａによって導光体６０と透明基板２０とが確実に確保される。
【００２６】また、導光体６０の導光体側傾斜角と透明基板２０の透明基板側傾斜角βとが補角関係とすれば、導光体６０と透明基板２０とが当接された状態で、フレーム・透明基板重なり部分１８は、透明基板２０の一辺部２０ｃから他辺部２０ｄになるに従って幅広となる細長形状の台形となり、導光体６０と透明基板２０との一体化のための強度を得る上で、全体として十分広いものになり、フレーム１０Ａによる導光体６０と透明基板２０との一体化をより確実に行うことができる。
【００２７】上述したように構成した面状照明装置１Ａでは、フレーム１０Ａの幅Ｌ１を３．５ｍｍとし、上述した従来技術（幅Ｌ１は４〜６ｍｍ）に比して短くしているので、液晶画面を覆い隠してしまう所謂額縁が狭くなり、その分、液晶画面を大きくすることができる。
【００２８】また、フレーム１０Ａの幅Ｌ１は３．５ｍｍであり、上述した従来技術（幅Ｌ１は４〜６ｍｍ）に比して短くしているが、上述したようにフレーム・透明基板重なり部分１８が得られ、その大きさが十分広いものであるので、導光体６０と透明基板２０との一体化のための強度を十分に確保でき、透明基板２０と導光体６０との一体化を確実に行える。
【００２９】本実施の形態では、導光体６０の透明基板対向面６０ａの幅Ｌ２の３ｍｍに対してフレーム１０Ａの幅Ｌ１を透明基板対向面６０ａの幅Ｌ２の寸法に比して大きい値（３．５ｍｍ）に設定しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、フレーム１０Ａの幅Ｌ１を、透明基板対向面６０ａの幅Ｌ２（３ｍｍ）と同等（Ｌ１＝３ｍｍ）あるいはこれを超える寸法（３ｍｍ＜Ｌ１＜３．５ｍｍ）に設定してもよいし、３．５ｍｍを超える値（３．５ｍｍ＜Ｌ１）に設定してもよい。また、導光体６０と透明基板２０との一体化のための強度を確保できれば、フレーム１０Ａの幅Ｌ１を３ｍｍ未満の値に設定してもよい。なお、上述したようにフレーム１０Ａの幅Ｌ１を３．５ｍｍ未満の寸法に設定することにより、上記実施の形態に比して、液晶画面をより大きくすることができる。
【００３０】また、上記実施の形態では、前記透明基板対向面６０ａの幅Ｌ２及び６０ａの反対側面６０ｂの幅Ｌ３について、上述した寸法（Ｌ２＝３ｍｍ、Ｌ３＝０．１〜１．０ｍｍ）に設定しているが、本発明は、これに限られない。また、幅Ｌ２を上記実施の形態の値（Ｌ２＝３ｍｍ）と異なる値に代えた場合には、これに対応してフレーム１０Ａの幅Ｌ１について幅Ｌ２と同等以上の値に変えることが望ましい。
【００３１】上記実施の形態では、導光体６０の導光体側傾斜角と透明基板２０の透明基板側傾斜角βとが補角関係である場合を例にしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ほぼ補角関係になるように設定するように構成してもよい。このことは後述する図２又は図３に示す例にも言えることである。また、上記第１実施の形態では、導光体６０の導光体側傾斜角を鋭角に設定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、直角又は鈍角となるように設定してもよい。このことは後述する図２又は図３に示す例にも言えることである。
【００３２】また、上記実施の形態では、透明基板２０の一側端面２０ａに沿うように導光体６０を配置した場合を例にしたが、これに代えて、透明基板２０の相対向する２つの端面にそれぞれ導光体６０を配置するようにしてもよい。
【００３３】この場合、図２に示すように、２つの導光体６０の点状光源対向面６０ｃ（導光体の一端面）を、一辺部２０ｃ側（透明基板の同等辺部側）に配置し、透明基板２０を台形状に形成してもよい。
【００３４】また、図３に示すように、２つの導光体６０の点状光源対向面６０ｃ（導光体の一端面）のうち一方の点状光源対向面６０ｃ（図３上側）を一辺部２０ｃ側に配置し、また、他方の点状光源対向面６０ｃ（図３下側）を他辺部２０ｄ側（この例では、一辺部２０ｃ及び他辺部２０ｄが透明基板の相対向する辺部を構成する）に配置し、透明基板２０を平行四辺形状に形成してもよい。
【００３５】また、上記実施の形態では、点状光源７は、発光ダイオードを使用しているが、これに限定されるものではなく、例えば白熱球など、比較的低電圧で点灯可能な点状光源であってもよい。
【００３６】また、上記実施の形態では、光路変換手段８の溝部９及び光反射パターン５Ａの溝部１２が、断面形状が略三角形である場合を例にしたが、本発明はこれに限らず、例えば略台形または階段状となるように構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、導光体は、点状光源対向面側が太い楔形であり、透明基板は、導光体に臨む側端面が前記導光体の点状光源対向面に対応する側の辺部に対して鈍角となる傾斜角を有しているので、透明基板に導光体を当接させた際、透明基板の導光体側の一側端面側の部分に関して、導光体の点状光源対向面に対応する側の辺部（一辺部）側の部分に比して、当該一辺部に対向する他辺部側の部分が、より多く導光体の透明基板対向面と対向する面（即ち、フレームが組付けられた際にそのフレームと対面することになる面部）に近付くので、導光体の点状光源対向面側が太くても、フレームにおける透明基板に重なる部分を広くとれ、フレームによる導光体と透明基板との一体化の強度を大きくできる。また、傾斜角と、前記導光体における透明基板に臨む透明基板対向面が前記一端面に対してなす導光体側傾斜角とがほぼ補角関係になるように設定することにより、導光体と透明基板とが当接された状態で、フレーム及び透明基板の重なり部分は、透明基板の一辺部から他辺部になるに従って幅広となる細長形状の三角形または台形となり、導光体と透明基板との一体化のための強度を得る上で、全体として十分広いものになり、フレームによる導光体と透明基板との一体化をより確実に行うことができる。
【００３８】さらに、フレームの幅寸法を従来技術に比して小さくしても、前記重なり部分を十分大きくすることができるので、フレームの幅寸法を小さくした分、液晶画面を覆い隠してしまう所謂額縁が狭くなり、液晶画面を大きくすることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１１４２１５
【氏名又は名称】ミネベア株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年１月１７日（２００１．１．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８６１８
【弁理士】
【氏名又は名称】萼 経夫 （外３名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２１６５２６（Ｐ２００２−２１６５２６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月２日（２００２．８．２） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−８９６６（Ｐ２００１−８９６６） |
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