JP2013247065A - 面状照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形によって製造される導光板を備えた面状照明装置において、照明光の品質を向上させる。
【解決手段】面状照明装置１０は、光源５２と、光源５２が発光した光を面状の光として出射するように構成された導光板１２と、導光板１２の外周側面１６〜１９を囲う側壁３６〜３９を有するハウジングフレーム３２とを備えている。導光板１２の外周側面１７、１９には、導光板１２をハウジングフレーム３２に位置決めするための突起２２、２４が形成され、導光板１２は、突起２２の側端部に流入口を設けて射出成形されている。これによって、流入口の切断痕２３の断面を外周側面１７から遠ざけて、この断面の異常発光の照明光への影響を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、面状照明装置に関し、特に、液晶表示装置のバックライトとして好適な面状照明装置に関する。

現在、液晶表示装置用のバックライトとして、サイドライト方式の面状照明装置が広く用いられている。この種の面状照明装置は、画面と略等しい大きさの主面を有する導光板と、導光板の側端面に配置された光源とを備え、導光板の側端面から入射した光を、一主面から出射させることにより、画面を均一に照明するものである。

このような面状照明装置の導光板は、一般に、樹脂材料を用いた射出成形によって製造される（例えば、特許文献１参照）。ここで、特許文献１に記載された導光板の製造工程の例を、図４を参照して説明すれば、次の通りである。図４において、導光板１０２は、加熱溶融した樹脂を金型１１０内に射出注入した後、注入された樹脂を冷却・固化することによって成形される。この際、成形品には、製品として不要な樹脂の流入口１０８が含まれるため、導光板１０２は、成形品を金型１１０から取り出した後、流入口１０８を切断することにより完成する（図４に示す一点鎖線Ｃは、典型的な切断線を示している）。このような流入口１０８の切断加工は、従来、レーザー光または樹脂材料切断用のホットニッパ等を用いて実施されている。

特開２００９−６９７１４号公報

従来、射出成形によって製造される導光板１０２は、上述したように流入口１０８の切断工程を経て完成されるものであるため、導光板１０２の完成品には、流入口１０８を切断した切断痕１０９（所謂、ゲートマーク）が形成されることになる。そして、通常、その切断面は粗面となるため、光源から導光板に入射した光が切断面で散乱される結果、導光板の切断痕近傍が特異的に明るくなる（ホットスポット）、あるいは、切断痕近傍を斜視すると光柱が見える場合がある等の異常発光が発生し、ひいては、導光板の正常な発光エリアから出射する照明光の品質（見栄え品位）が低下するという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑み、射出成形によって製造される導光板を備えた面状照明装置において、照明光の品質を向上させることを目的とする。

以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、さらに他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）光源と、該光源が発光した光を面状の光として出射するように構成された導光板と、該導光板の外周側面を囲う側壁を有するハウジングフレームと、を備える面状照明装置において、前記導光板の外周側面には、前記導光板を前記ハウジングフレームに位置決めするための突起が形成され、前記導光板は、前記突起の側端部に流入口を設けて射出成形されていることを特徴とする面状照明装置（請求項１）。

本項に記載の面状照明装置によれば、導光板の外周側面には、導光板をハウジングフレームに位置決めするための突起が形成され、導光板は、突起の側端部に流入口を設けて射出成形されていることにより、導光板の射出成形後に流入口を切断することによって形成される切断痕の切断面が、導光板の外周側面から突起の突出寸法分だけ遠ざかるため、上記切断面において異常発光が生じても、導光板の設計上の発光エリアから出射する照明光の品質への悪影響を低減することが可能となる。

（２）（１）項に記載の面状照明装置において、前記流入口の前記突起の側端部との接続部分の形状が、前記突起の側端部の形状よりも一回り小さいことを特徴とする面状照明装置（請求項２）。

本項に記載の面状照明装置によれば、流入口の突起の側端部との接続部分の形状が、突起の側端部の形状よりも一回り小さいことにより、導光板の射出成形後に流入口を切断する際に、切断痕にバリや変形が生じた場合でも、それらのバリ及び／または変形による樹脂の盛り上がりが、突起の外周面にまで達する可能性が解消または低減するため、切断痕が導光板のハウジングフレームに対する位置決めに及ぼす悪影響を低減することが可能となる。

（３）（１）または（２）項に記載の面状照明装置において、前記突起の側端部には、前記流入口を切断した切断痕が配置されていることを特徴とする面状照明装置（請求項３）。

本発明は、以上のように構成したため、射出成形によって製造される導光板を備えた面状照明装置において、照明光の品質を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態における面状照明装置の要部を示す平面図である。 本発明の一実施形態における面状照明装置において、導光板の突起部分の構成の一例を示すために、図１に示す導光板のＡ部を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の一実施形態における面状照明装置において、導光板の突起部分の構成の別の例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来の面状照明装置において、導光板の射出成形工程の一例を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。尚、面状照明装置の全体または部分を示す各図（図１〜図３）は、いずれも説明のために特徴を強調して示す模式図であって、図示された各部分の相対的な寸法は、必ずしも実際の縮尺を反映するものではない。

図１は、本発明の第１実施形態における面状照明装置の要部を示す平面図である。
図１に示す面状照明装置１０は、透過型（または半透過型）液晶表示装置のバックライトとして好適に適用されるものであり、導光板１２と、光源５２と、これらの部材が収納されるハウジングフレーム３２とを備えている。

導光板１２は、メタクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の透明樹脂材料から、射出成形によって成形される板状の導光体である。面状照明装置１０において、導光板１２は、平面視略矩形状に成形され、その四方の外周側面１６〜１９のうちの１つ（図示の例では、外周側面１６。以下、この外周側面を入射面ともいう）に光源５２が配置されている。また、導光板１２の入射面１６と直交する方向に延びる外周側面１７、１９には、それぞれ外周側面１７、１９から突出する突起２２、２４が設けられており、これらの突起２２、２４は、後述するように、導光板１２をハウジングフレーム３２に収納する際に、ハウジングフレーム３２に対する導光板１２の位置決め及び固定に用いられる。尚、面状照明装置１０において、光源５２は、図１に示すように、入射面１６に沿って配列された複数の点状光源（例えば、白色発光ダイオード）から構成されるものであってもよい。

面状照明装置１０において、光源５２が発光した光は、入射面１６を通じて導光板１２内に入射し、導光板１２の一主面１４（または、主面１４内に設定された所定の発光エリア）から面状に出射されるものである。以下、主面１４を出射面、主面１４と対向する側の主面１５（図２（ｂ）参照）を裏面ともいう。尚、本実施形態における面状照明装置１０では、図２（ｂ）に示すように、導光板１２の裏面１５は、入射面１６側から反対側の外周側面１８側に向かって導光板１２の厚みが薄くなるように、出射面１４に対して傾斜して設けられており、導光板１２は、所謂くさび形の形状を有している。

ハウジングフレーム３２は、側壁３６〜３９を有しており、導光板１２は、ハウジングフレーム３２内に収納されたときに、その外周側面１６〜１９が側壁３６〜３９によって囲われるものである。そして、ハウジングフレーム３２の側壁３６〜３９のうち、導光板１２をハウジングフレーム３２内に収納したときに外周側面１７、１９に対向する側壁３７、３９には、それぞれ凹部４２、４４が設けられており、導光板１２は、突起２２、２４が凹部４２、４４に嵌入されることにより、ハウジングフレーム３２に対して位置決め及び固定される。

尚、図１に示す例では、導光板１２がハウジングフレーム３２に対して所定の位置に位置決めされて収納された状態において、導光板１２の入射面１６に対向する側壁３６と入射面１６との間には間隙が形成され、光源５２は、（例えば、図示を省略するＦＰＣ等の回路基板に実装された状態で）この間隙に収納される。

ハウジングフレーム３２は、例えば、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂に光反射部材（例えば、酸化チタン等の白色顔料）を混入した樹脂材料から成形されるものであってよもよく、あるいは、このような光反射性の樹脂材料から成形された部分と、アルミニウム等の金属材料からなる部分との組み合せによって構成されるものであってもよい。
また、本発明に係る面状照明装置において、ハウジングフレーム３２は、側壁３６〜３９とともに、導光板１２の裏面１５に対向する底壁を有するものであってもよい。

尚、面状照明装置１０は、導光板１２の出射面１４側に、所謂プリズムシート等の光学シート類を積層配置するものであってもよく、また、導光板１２の裏面１５側に、漏れ光を反射するための反射部材が配置されるものであってもよい。面状照明装置１０では、これらの構成要素として、いずれも周知のものを使用することができるため、その図示及び説明は省略する。

次に、図２を参照して、導光板１２の外周側面１７に設けられた突起２２部分の構成例について説明する。面状照明装置１０は、その導光板１２が、位置決め用の突起２２の側端部２５に溶融樹脂の流入口（図示は省略する）を設けて射出成形されていることを特徴とするものである。したがって、導光板１２の射出成形工程の後、流入口を切断することにより形成される切断痕２３は、突起２２の側端部２５に配置されている。

さらに、図２に示すように、切断痕２３の形状（したがって、流入口の側端部２５との接続部分の形状）は、突起２２の側端部２５の形状よりも一回り小さく形成されており、かつ、切断痕２３（したがって、流入口の側端部２５との接続部分）は、その外周面２３ａ〜２３ｄが、突起部２２の外周面２２ａ〜２２ｄよりも内側に位置するように配置されている。

面状照明装置１０では、以上のような構成により、切断痕２３の切断面２７が、導光板１２の外周側面１７、したがって出射面１４から突起２２の突出寸法分だけ遠ざかるため、切断面２７において異常発光が生じても、導光板１２の出射面１４（または、出射面１４上に定められた発光エリア）から出射する照明光の品質への悪影響を低減することが可能となる。

この際、面状照明装置１０では、本来外周側面１７から突出する構成要素である位置決め用の突起２２を活用して、切断痕２３の切断面２７を出射面１４から遠ざけるものであるため、例えば図４に示す従来の導光板１０２の製造工程において、破線Ｃで示した流入口１０８の切断位置を外周側面１０２ｂから遠ざける場合と比較して、切断痕２３自体の導光板１２の本来の外形からの突出を最小限に留めつつ、照明光の品質を改善できる点で有利なものである。

さらに、図２に示す例では、流入口の突起２２の側端部２５との接続部分の形状が、突起２２の側端部２５の形状よりも一回り小さく、かつ、流入口の突起２２の側端部２５との接続部分は、その外周面２３ａ〜２３ｄが突起２２の外周面２２ａ〜２２ｄよりも全て内側に位置するように配置されているため、導光板１２の射出成形後に流入口を切断する際に、切断痕２３のいずれの外周面２３ａ〜２３ｄから突出する方向にバリや変形が生じた場合でも、その樹脂の盛り上がりが突起２２の外周面２２ａ〜２２ｄにまで達する可能性が解消または低減するため、導光板１２のハウジングフレーム３２に対する位置決めという突起２２の機能を損なうことなく、照明光の品質を改善することができる。

但し、本発明に係る面状照明装置において、流入口の突起２２の側端部２５との接続部分の形状及び配置構成は、図２に示す例に限定されるものではない。
例えば、切断痕２３の外周面２３ａ〜２３ｄのうちの１つまたは複数から突出する方向にバリや変形が生じないか、または、突起２２の機能上問題のない程度に留めて流入口を切断可能な場合、あるいは、切断痕２３の外周面２３ａ〜２３ｄのうちの１つまたは複数から突出する方向にバリや変形が生じたとしても、面状照明装置１０の仕様上問題のない場合などには、流入口の突起２２の側端部２５との接続部分の外周面２３ａ〜２３ｄのうちの上述したような１つまたは複数が、それぞれ対応する突起２２の外周面２２ａ〜２２ｄと面一になるように、流入口を設けるものであってもよい。

図３を参照して、このような流入口の構成例について説明すれば、次の通りである。図３に示す切断痕６３（したがって、流入口の側端部２５との接続部分）は、その出射面１４側の外周面６３ａが、突起２２の出射面１４側の外周面２２ａと面一になるように設けられている点で、図２に示す切断痕２３と相違するものである。

このような構成とすることによって、流入口の外周面６３ａと突起２２の外周面２２ａとの間に段差がなくなることにより、金型の構造が簡素化されるとともに、射出成形時に段差を要因とするバリが発生するおそれがなくなるものである。

また、図３に示す例において、流入口の突起２２との接続部分の外周面６３ａ〜６３ｄのうち、出射面１４側の外周面６３ａを、突起２２の対応する外周面２２ａと面一に設け、その他の外周面６３ｂ〜６３ｄを、それぞれ突起２２の対応する外周面２２ｂ〜２２ｄよりも内側に設けた構成としたことには、次のような利点がある。尚、以下の説明では、流入口の突起２２との接続部分の外周面６３ａ〜６３ｄを、単に流入口の外周面６３ａ〜６３ｄという。

まず、一般に、流入口の切断はレーザー加工や樹脂切断用のホットニッパを用いて実施される。特に、ホットニッパは、加熱された二つの刃で部材を挟み込み、部材を溶かしながら押し切ることにより切断を行うものであり、切断痕にバリや変形等が生じ難いため、図３に示す例において、流入口の切断に好適に用いられる。そして、このような切断機構では、二つの刃を部材の長辺側から駆動する方が、切断厚さが薄いため有利であり、図３に示す例において流入口をホットニッパにより切断する場合、切断工程は、ホットニッパの二つの刃を、流入口の出射面１４側の外周面６３ａと裏面１５側の外周面６３ｄからそれぞれ駆動することにより、流入口の厚さ方向に実施されるものである。但し、ホットニッパの特性上、刃の駆動方向に直交する方向には、僅かにバリや変形が生じる場合があり、したがって、図３に示す例のように、流入口の外周面６３ａ〜６３ｄのうち、法線がホットニッパの刃の駆動方向に直交する外周面６３ｂ、６３ｃを、それぞれ突起２２の外周面２２ｂ、２２ｃよりも内側に設けた構成は、切断痕６３が、導光板１２のハウジングフレーム３２に対する位置決めに悪影響及ぼす可能性を確実に排除する上で、有利なものである。

また、上述した観点からは、流入口の厚さ方向に関しては、出射面１４側の外周面６３ａだけでなく、裏面１５側の外周面６３ｄも、突起２２の裏面１５側の外周面２２ｄと面一にしてもよいものである。しかしながら、本発明者等による調査、検討により、流入口の厚さが厚すぎる場合には、導光板１２の射出成形後、成形品を金型から取り出す際に、流入口の離型性が悪化することが分かった。したがって、図３に示す例のように、流入口の裏面１５側の外周面６３ｄを、突起２２の裏面１５側の外周面２２ｄから内側に設けた構成は、流入口の出射面１４側の外周面６３ａを、突起２２の出射面１４側の外周面２２ａと面一にしつつ、流入口の厚さを離型性が良好な程度に保持するために有利なものである。

その際、流入口の厚さ方向に関して、突起２２の外周面と面一にする外周面を、裏面１５側の外周面６３ｄではなく、出射面１４側の外周面６３ａとした点について説明すれば、次の通りである。上述したように、導光板１２はくさび形の形状を有しており、このような導光板１２を成形するための金型は、一般に、出射面１４側が金型のキャビティの底面に対応するように形成される。したがって、図３に示す例のように、流入口の厚さ方向に関して、突起２２の外周面と面一にする外周面を、裏面１５側の外周面６３ｄではなく、出射面１４側の外周面６３ａとすれば、対応する金型の構造は、単にキャビティの底面を流入口まで含めて平坦面とするだけでよいため、金型の構造を簡素化する上で、さらに有利なものである。

但し、図３に示す例は、流入口の外周面６３ａ〜６３ｄのうちのいずれかを、突起２２の外周面２２ａ〜２２ｄと面一にする構成の一例に過ぎない。本発明に係る面状照明装置は、流入口の外周面６３ａ〜６３ｄのうちの任意の１つまたは複数を、それぞれ突起２２の対応する外周面２２ａ〜２２ｄと面一にした構成を含むものである。

１０：面状照明装置、１２：導光板、１４：出射面、１５：裏面、１６〜１９：外周側面、２２，２４：突起、２３，６３：切断痕、２５：側端部、３２：ハウジングフレーム、３６〜３９：側壁、４２，４４：凹部

（１）光源と、該光源が発光した光を面状の光として出射するように構成された導光板と、該導光板の外周側面を囲う側壁を有するハウジングフレームと、を備える面状照明装置において、前記導光板の外周側面には、前記導光板を前記ハウジングフレームに位置決めするための突起が形成され、前記導光板は、前記突起の側端部に流入口を設けて射出成形されており、前記流入口の前記突起の側端部との接続部分の形状は、前記突起の側端部の形状よりも一回り小さく、かつ、前記流入口の前記導光板の出射面側の外周面が、前記突起の前記導光板の出射面側の外周面と面一となるように設けられていることを特徴とする面状照明装置（請求項１）。

本項に記載の面状照明装置によれば、導光板の外周側面には、導光板をハウジングフレームに位置決めするための突起が形成され、導光板は、突起の側端部に流入口を設けて射出成形されていることにより、導光板の射出成形後に流入口を切断することによって形成される切断痕の切断面が、導光板の外周側面から突起の突出寸法分だけ遠ざかるため、上記切断面において異常発光が生じても、導光板の設計上の発光エリアから出射する照明光の品質への悪影響を低減することが可能となる。
また、本項に記載の面状照明装置によれば、流入口の突起の側端部との接続部分の形状が、突起の側端部の形状よりも一回り小さいことにより、導光板の射出成形後に流入口を切断する際に、切断痕にバリや変形が生じた場合でも、それらのバリ及び／または変形による樹脂の盛り上がりが、突起の外周面にまで達する可能性が解消または低減するため、切断痕が導光板のハウジングフレームに対する位置決めに及ぼす悪影響を低減することが可能となる。
さらに、本項に記載の面状照明装置では、流入口の導光板の出射面側の外周面が、突起の導光板の出射面側の外周面と面一となるように設けられているため、流入口の導光板側の外周面と突起の導光板側の外周面との間に段差がなくなることにより、金型の構造が簡素化されるとともに、射出成形時に段差を要因とするバリが発生するおそれがなくなるものである。

（２）（１）項に記載の面状照明装置において、前記突起の側端部には、前記流入口を切断した切断痕が配置されていることを特徴とする面状照明装置（請求項２）。

（３）（１）または（２）項に記載の面状照明装置において、前記導光板は、該導光板の入射面側から反対側の外周側面側に向かって厚みが薄くなるくさび形の形状を有していることを特徴とする面状照明装置（請求項３）。

本発明の参考例における面状照明装置の要部を示す平面図である。 本発明の参考例における面状照明装置において、導光板の突起部分の構成を示すために、図１に示す導光板のＡ部を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の一実施形態における面状照明装置において、導光板の突起部分の構成の一例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 従来の面状照明装置において、導光板の射出成形工程の一例を示す平面図である。

図１は、本発明の参考例における面状照明装置の要部を示す平面図である。
図１に示す面状照明装置１０は、透過型（または半透過型）液晶表示装置のバックライトとして好適に適用されるものであり、導光板１２と、光源５２と、これらの部材が収納されるハウジングフレーム３２とを備えている。

面状照明装置１０において、光源５２が発光した光は、入射面１６を通じて導光板１２内に入射し、導光板１２の一主面１４（または、主面１４内に設定された所定の発光エリア）から面状に出射されるものである。以下、主面１４を出射面、主面１４と対向する側の主面１５（図２（ｂ）参照）を裏面ともいう。尚、面状照明装置１０では、図２（ｂ）に示すように、導光板１２の裏面１５は、入射面１６側から反対側の外周側面１８側に向かって導光板１２の厚みが薄くなるように、出射面１４に対して傾斜して設けられており、導光板１２は、所謂くさび形の形状を有している。

次に、図３を参照して、本発明の一実施形態における面状照明装置の、流入口の構成例について説明する。本発明の一実施形態における面状照明装置は、切断痕６３の構成を除いて、面状照明装置１０と同一のものであり、図３に示す切断痕６３（したがって、流入口の側端部２５との接続部分）は、その出射面１４側の外周面６３ａが、突起２２の出射面１４側の外周面２２ａと面一になるように設けられている点で、図２に示す切断痕２３と相違するものである。

但し、本発明に係る面状照明装置は、流入口の出射面１４側の外周面６３ａに加えて、外周面６３ｂ〜６３ｄのうちの任意の１つまたは複数を、それぞれ突起２２の対応する外周面２２ｂ〜２２ｄと面一にした構成を含むものである。

Claims (3)

1. 光源と、該光源が発光した光を面状の光として出射するように構成された導光板と、該導光板の外周側面を囲う側壁を有するハウジングフレームと、を備える面状照明装置において、前記導光板の外周側面には、前記導光板を前記ハウジングフレームに位置決めするための突起が形成され、前記導光板は、前記突起の側端部に流入口を設けて射出成形されていることを特徴とする面状照明装置。
2. 前記流入口の前記突起の側端部との接続部分の形状が、前記突起の側端部の形状よりも一回り小さいことを特徴とする請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記突起の側端部には、前記流入口を切断した切断痕が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の面状照明装置。

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