JP2012138345A - エッジライト型面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】導光板の熱膨張による発光効率の低下および破損の恐れを解消したエッジライト型面発光装置を提供する。
【解決手段】平面視矩形の樹脂製の導光板２と、導光板２の端面２Ａに沿って配置された光源３と、光源３及び導光板２を囲んで支持する、ハウジング体４と、を少なくとも備えており、光源３の光が導光板２の端面２Ａから入射して導光板２内で反射して導光板２の出光面から出射するようになっている、エッジライト型面発光装置１において、ハウジング体４が、導光板２の端面２Ｂ、２Ｃ、２Ｄとの間に隙間５１、５２、５３を有するように、構成されており、少なくとも隙間５２には、弾性部材６１が設けられており、弾性部材６１は、導光板２を光源３に向けて押し付けるように、且つ、導光板２の膨張を吸収するように、設定されるよう構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、エッジライト型面発光装置に関するものである。この面発光装置は、オフィス等の屋内や新幹線等の車両内等で使用される照明体、液晶ディスプレイに使用されるバックライトユニット、看板等に、有用である。

エッジライト型面発光装置は、一般に、光源と、光源から入射した光を面発光させるための導光板と、光源及び導光板を囲んで支持するハウジング体と、を少なくとも備えている。導光板としては、メタクリル樹脂等の樹脂製の板が代表的に使用されている。

特開２０１０−１７７０７７号公報 特開平６−１８６４３３号公報 特開２００６−１８５７２４号公報

ところで、導光板は、樹脂製である故に、光源からの熱や使用環境下における温度変化や湿度変化によって、膨張する。それ故、従来では、導光板の膨張を考慮して、予め、導光板と光源との間に、及び／又は、導光板とハウジング体との間に、膨張を吸収するための隙間を確保していた。

しかしながら、予め、導光板と光源との間に隙間を確保した場合には、光源からの光の一部が導光板の外へ漏れてしまうので、発光効率が低い、という不具合がある。また、予め、導光板とハウジング体との間に隙間を確保した場合には、導光板がハウジング体の中で不安定であり、導光板や光源が破損する恐れがある、という不具合がある。

本発明は、上記不具合を共に解消することができるエッジライト型面発光装置を、提供することを目的とする。

本発明は、平面視矩形の樹脂製の導光板と、導光板の一端面に沿って配置された光源と、光源及び導光板を囲んで支持するハウジング体と、を少なくとも備えており、光源の光が導光板の上記端面から入射して導光板内で反射して導光板の出光面から出射するようになっている、エッジライト型面発光装置において、ハウジング体が、導光板の上記端面以外の端面との間に隙間を有するように、構成されており、ハウジング体と、少なくとも導光板の上記端面に対向する端面と、の間の上記隙間には、弾性部材が設けられており、弾性部材は、導光板を光源に向けて押し付けるように、且つ、導光板の膨張を吸収するように、設定されている、ことを特徴としている。

弾性部材としては、例えば、次の部材を使用できる。
（Ａ）弾性部材が、弾性材料からなるブロック体であり、上記隙間に適当間隔置きに設けられている。
（Ｂ）弾性部材が、スプリングであり、上記隙間に適当間隔置きに設けられている。
（Ｃ）弾性部材が、ハウジング体を切り起こして形成されたバネ片であり、上記隙間に適当間隔置きに設けられている。

本発明によれば、弾性部材によって、導光板の端面を光源に押し付けた状態を維持しながら、導光板の熱による膨張を吸収できる。したがって、発光効率を向上できるとともに、導光板をハウジング体の中で安定して保持して導光板や光源の破損を防止できる。

上記構成（Ａ）〜（Ｃ）によれば、弾性部材を容易に設定できる。

本発明の一実施形態のエッジライト型面発光装置の断面図であり、図２のＩ−Ｉ断面に相当する図である。 図１のII−II矢視図である。 弾性部材の変形例の一例を示す部分図である。 弾性部材の変形例の別の例を示す部分図である。

図１は、本発明の一実施形態のエッジライト型面発光装置の断面図である。図２は、図１のII−II矢視図である。なお、図１は、図２のＩ−Ｉ断面に相当する。この面発光装置１は、導光板２と、光源３と、ハウジング体４と、を少なくとも備えている。

光源３は、複数個設けられており、導光板２の一つの端面２Ａに向かって且つ端面２Ａに沿って、等間隔に並んで配置されている。光源３は、基板３０上に固定されている。光源３としては、ＬＥＤ、蛍光灯、冷陰極管等を、使用でき、特に、ＬＥＤを好ましく使用できる。

導光板２は、平面視矩形の板であり、樹脂を主成分としてできている。樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、及び（メタ）アクリル酸エステル−スチレン樹脂からなる群から選択される、少なくとも１種が好ましく、特に（メタ）アクリル樹脂が好ましい。これらの樹脂は、２種以上を混合して使用してもよく、また、２種以上を積層するように使用してもよい。導光板２の厚さは、通常は１〜１０ｍｍであり、好ましくは１．５〜８ｍｍであり、より好ましくは２〜５ｍｍである。導光板２は、薄すぎる場合には、光源３からの光が入射しにくくなることがあり、厚すぎる場合には、発光効率が不十分となることがあり、また、面発光装置全体の重量が重くなるので、薄すぎても厚すぎても好ましくない。

導光板２の反射面２Ｘには、乱反射層２１が形成されている。乱反射層２１は、反射面２Ｘに対して、ドット状又はストライプ状等に、レーザーによって直接加工を施したり、インクをスクリーン印刷又は蒸着等したり、又はインクジェット印刷したりすることにより、形成されている。特に、ドット状が好ましい。ドットの形態としては、例えば、略円形、略三角形、略四角形、略六角形等が、好ましい。乱反射層２１をドット状に形成する方法としては、（１）ドットに対応する部分に対して、凹凸加工を施したりインク等を付着させたりする方法と、（２）ドット以外の地の部分に対して、凹凸加工を施したりインク等を付着させたりする方法とがある。（１）の方法を「ポジパターン」と言い、（２）の方法を「ネガパターン」と言う。なお、ドットの分布は、ポジパターンの場合には、単位面積当たりのドットの占める面積が端面２Ａの側から端面２Ｃへ向かって次第に大きくなっているのが、好ましく、ネガパターンの場合には、単位面積当たりのドットの占める面積が端面２Ａの側から端面２Ｃへ向かって次第に小さくなっているのが、好ましい。

乱反射層２１表面には、更に、反射フィルム２２が設置されている。また、導光板２の端面２Ｃには、反射フィルム２２が貼付されている。反射フィルム２２の厚さは、通常は５０〜４００μｍである。反射フィルム２２としては、例えば、白色ポリエステル製の低発泡フィルムや、ガラス又はプラスチックからなるフィルムに反射率の高い金属を蒸着させたもの等を、使用できる。

導光板２の出光面２Ｙ側には、光拡散板２３が設置されている。光拡散板２３は、光拡散機能又は集光機能を有する板である。光拡散板２３は、光拡散剤を含有する樹脂組成物からなる板、樹脂組成物からなり且つ表面に凹凸形状が施された板、又は、光拡散剤を含有する樹脂組成物からなり且つ表面に凹凸形状が施された板で、構成されている。光拡散板２３を構成する樹脂としては、例えば、（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、及び（メタ）アクリル酸エステル−スチレン樹脂からなる群から選択される、少なくとも１種が好ましく、特に（メタ）アクリル樹脂が好ましい。これらの樹脂は、２種以上を混合して使用してもよく、また、２種以上を積層するように使用してもよい。光拡散板２３に含むことができる光拡散剤としては、アクリル系架橋ビーズ、（メタ）アクリル酸メチル−スチレン共重合体系（ＭＳ系）架橋ビーズ等の、有機系微粒子や、シリカ、酸化チタン、硫酸バリウム等の、無機系微粒子を、使用でき、これらは２種以上を同時に使用してもよい。特に、有機系微粒子が好ましい。光拡散板２３は、導光板２と同様に、平面視矩形の板でもよい。その厚さは、通常は０．１〜５ｍｍ程度であり、好ましくは０．１５〜４ｍｍである。光拡散板２３は、薄すぎる場合には、光拡散板２３自体に皺が発生しやすくなり、厚すぎる場合には、面発光装置全体の重量が重くなるので、薄すぎても厚すぎても好ましくない。また、光拡散板２３の出光面２Ｙ側に、光拡散板２３の皺の発生を抑制するために、光拡散板２３を覆うように、平面視矩形のクリア保護板（図示せず）を設置するのが、好ましい。

ハウジング体４は、導光板２を反射面２Ｘ側から覆う本体面部４１と、本体面部４１の４辺から、導光板２の周縁部を覆うように下方に延びた、４つの側面部４２１、４２２、４２３、４２４と、各側面部の下縁から内向きに延びた、４つの縁面部と、からなっている。図１では、２つの縁面部４３１、４３３のみが示されている。

ハウジング体４の寸法は、図２に示されるように、収容した導光板２に対して、導光板２の３つの端面２Ｂ、２Ｃ、２Ｄとの間に略同等の隙間５１、５２、５３を有するように、設定されている。

そして、これらの隙間５１、５２、５３には、弾性部材６１が設けられている。弾性部材６１は、弾性材料からなるブロック体である。弾性材料としては、例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、フッ素ゴム等を使用できる。

弾性部材６１は、適当間隔置きに、複数個設けられている。そして、弾性部材６１は、導光板２を光源３に向けて押し付けるように、且つ、導光板２の膨張を吸収するように、設定されている。

なお、ハウジング体４において、４つの縁面部は、ハウジング体４の内部空間に収容された導光板２がハウジング体４から落下するのを防止できる寸法だけ、内向きに延びている。

上記構成の面発光装置１においては、光源３から放出された光は、端面２Ａから導光板２内に入射し、導光板２内で反射を繰り返しながら、乱反射層２１のドットにおいて乱反射するとともにドット間においては反射フィルム２２において反射して、出光面２Ｙから、光拡散板２３によって拡散されて、出射する。すなわち、光源３から放出された光によって、出光面２Ｙが面発光する。これにより、面発光装置１は、面発光機能を発揮する。上記構成の面発光装置１は、十分な照度を有し、特に屋内向けの照明装置として好適である。

ところで、上記構成の面発光装置１においては、隙間５２に設けられた弾性部材６１によって、導光板２の端面２Ａが光源３に押し付けられている。それ故、端面２Ａと光源３との間には隙間が存在していない。したがって、光源３から放出された光は、隙間がある場合と比較して効率良く、端面２Ａに入射する。よって、導光板２による発光効率を向上できる。

一方、導光板２は、光源からの熱や使用環境下における温度変化や湿度変化によって、矢印Ａ方向に膨張するが、その膨張は、隙間５１、５２、５３に設けられた弾性部材６１によって受けられる。すなわち、導光板２の膨張は、弾性部材６１によって吸収される。したがって、導光板２は、膨張した場合でも、ハウジング体４内に安定して保持されており、それ故、導光板２の膨張によって導光板２や光源３が破損するのを、防止できる。しかも、導光板２は、膨張した場合でも、光源３に端面２Ａが押し付けられている。したがって、導光板２が膨張しても、光源３から放出された光は、効率良く、端面２Ａに入射する。よって、導光板２が膨張した場合でも、導光板２による発光効率を維持できる。

なお、弾性部材としては、次のような変形例を採用してもよい。
（１）図３に示されるように、スプリングからなる弾性部材６２を使用できる。弾性部材６２は、弾性部材６１と同様に、導光板２を光源３に向けて押し付けるように、且つ、導光板２の膨張を吸収するように、設定されている。

（２）図４に示されるように、バネ片からなる弾性部材６３を使用できる。弾性部材６３は、ハウジング体４を切り起こして形成されている。弾性部材６３は、弾性部材６１と同様に、導光板２を光源３に向けて押し付けるように、且つ、導光板２の膨張を吸収するように、設定されている。

また、上記実施形態では、導光板２の、光源３が配置されている端面２Ａ以外の端面２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと、ハウジング体４と、の間の隙間５１、５２、５３の全てに、弾性部材６１が設けられているが、弾性部材６１は、少なくとも、端面２Ａに対向する端面２Ｃとハウジング体４との間の隙間５２に、設ければよい。

［実施例１］
図１及び図２の構成を有する面発光装置１である。各部の具体的構成は、次のとおりである。
・導光板２…住友化学株式会社製の製品名「スミペックスＥ００５」の（メタ）アクリル樹脂板を用いた。寸法は、厚さが４ｍｍ、幅が５０ｍｍ、長さが３００ｍｍである。なお、「スミペックス」は住友化学株式会社の登録商標である。
・乱反射層２１…スクリーン印刷法によって反射インクを印刷することにより、形成した。反射インクは、揮発硬化型樹脂インク、アクリルビーズ、シリカ微粒子、及び蛍光体からなっている。印刷パターンは、ネガパターンであり、ドットの形状は、略円形であり、ドットのピッチ（中心間距離）は、一定である。ネガパターンは、照明として使用した際の輝度が均一になるように、単位面積当たりの印刷部分が、光源付近では少なく、光源から遠くなるほど多くなるように、設定されており、更に、端面２Ａから入射した光が端面２Ｃの反射フィルム２２によって反射されることを考慮して、印刷部分が、端面２Ｃの少し手前で最も多くなるように、設定されている。
・反射フィルム２２…東レ株式会社製の製品名「Ｅ６０」を用いた。
・光拡散板２３…住友化学株式会社製の製品名「スミペックスＥＭ０９０」のアクリル樹脂板を用いた。厚さは２ｍｍである。
・ＬＥＤ…導光板２の長辺の端面２Ａに、２８個配置した。
・弾性部材６１…シリコーンゴムからなるブロック体である。
なお、実施例１では、ＬＥＤは、弾性部材６１によって、端面２Ａに押し付けられており、これにより、ＬＥＤと端面２Ａとの間には、隙間がない。

［比較例１］
弾性部材６１を有していない点のみが実施例１とは異なっている。なお、比較例１では、端面２Ｃの反射フィルム２２が両面テープによってハウジング体４の側面部４２３に接合されており、且つ、ＬＥＤと端面２Ａとの間に１．０ｍｍの隙間が設けられている。

［性能試験］
実施例１の面発光装置１を、全光束測定用大型積分球の中心部に、設置した。そして、８．９Ｗの電力をかけて面発光装置１を発光させ、その全光束量を、ダイオードアレイ分光器によって測定した。
比較例１の面発光装置についても、同様にして、全光束量を測定した。
その結果を表１に示す。
なお、全光束測定用大型積分球としては、株式会社ネムテック製の型式１５００型の球面光束計を用いた。また、ダイオードアレイ分光器としては、Labsphere製のDAS-2100を用いた。

表１から明らかなように、実施例１の面発光装置１は、発光効率が優れている。

本発明のエッジライト型面発光装置は、導光板の熱による膨張を吸収できるとともに高い発光効率を実現できるので、産業上の利用価値が大である。

１ エッジライト型面発光装置 ２ 導光板 ２Ａ 端面 ３ 光源 ４ ハウジング体 ５１、５２、５３ 隙間 ６１、６２、６３ 弾性部材

Claims (4)

1. 平面視矩形の樹脂製の導光板と、
   導光板の一端面に沿って配置された光源と、
   光源及び導光板を囲んで支持するハウジング体と、
   を少なくとも備えており、光源の光が導光板の上記端面から入射して導光板内で反射して導光板の出光面から出射するようになっている、エッジライト型面発光装置において、
   ハウジング体が、導光板の上記端面以外の端面との間に隙間を有するように、構成されており、
   ハウジング体と、少なくとも導光板の上記端面に対向する端面と、の間の上記隙間には、弾性部材が設けられており、
   弾性部材は、導光板を光源に向けて押し付けるように、且つ、導光板の膨張を吸収するように、設定されている、
   ことを特徴とするエッジライト型面発光装置。
2. 弾性部材が、弾性材料からなるブロック体であり、上記隙間に適当間隔置きに設けられている、
   請求項１記載のエッジライト型面発光装置。
3. 弾性部材が、スプリングであり、上記隙間に適当間隔置きに設けられている、
   請求項１記載のエッジライト型面発光装置。
4. 弾性部材が、ハウジング体を切り起こして形成されたバネ片であり、上記隙間に適当間隔置きに設けられている、
   請求項１記載のエッジライト型面発光装置。

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