公开(公告)号：
JPWO2016170711A1
IPC分类号：
F21S2/00 | F21Y115/10
国民经济行业分类号：
C4350 | C3545 | C3871 | C3976
当前申请(专利权)人：
株式会社共栄コーポレーション
原始申请(专利权)人：
株式会社共栄コーポレーション
当前申请(专利权)人地址：
東京都葛飾区東四ツ木4-44-15
代理人：
山崎 行造 | 赤松 利昭 | 内藤 忠雄 | 今井 千裕
摘要：
【課題】導光板が薄くても十分に発光するように、簡易な構造で光源からの光を導光板内に効率よく導くようにした導光板組立体、導光板装置およびフレーム付き導光板装置を提供すること。
【解決手段】導光板組立体(6)は、光源(20)からの光を一端面(18)から導入し、一方の面(16)から発光する導光板(10)と、長手方向断面視で光源(20)と一端面(18)とを覆うように形成され一端面(18)を密閉するためのカバー(30)であって、光源(20)から発光し端面(18)に入射しない光を反射する反射面(32)を有するカバー(30)とを備え、反射面(32)で反射された光は、導光板(10)の表裏の面(14)(16)からも入射する。
【選択図】図1
权利要求：
【請求項1】
光源からの光を一端面から導入し、一方の面から発光する導光板と、
長手方向断面視で前記光源と前記一端面とを覆うように形成され前記一端面を密閉するためのカバーであって、前記光源から発光し前記一端面に入射しない光を反射する反射面を有するカバーと
備え、
前記反射面で反射された光は、前記導光板の表裏の面からも入射し、
前記カバーの前記反射面は、前記反射面の長手方向断面視で2つの曲線を有し、前記光源より広い幅からなで肩で上方に狭まる、
導光板組立体。
【請求項2】
(削除)
【請求項3】
(削除)
【請求項4】
前記カバーの前記反射面には、滑らかな凹凸が付けられる、
請求項1に記載の導光板組立体。
【請求項5】
前記カバーが不透明な樹脂で形成された、
請求項1に記載の導光板組立体。
【請求項6】
前記反射面が鏡面仕上げされた、
請求項5に記載の導光板組立体。
【請求項7】
前記カバーが金属で形成された、
請求項1に記載の導光板組立体。
【請求項8】
請求項1に記載の導光板組立体と、
前記光源とを備える、
導光板装置。
【請求項9】
前記光源がLEDである、
請求項8に記載の導光板装置。
【請求項10】
前記カバーが前記LEDの発光部に接触しない、
請求項9に記載の導光板組立体。
【請求項11】
前記カバーが前記LEDの基板とで前記導光板の一端面を密閉する、
請求項9または10に記載の導光板組立体。
【請求項12】
前記導光板が、前記LEDの幅より薄い、
請求項9または10に記載の導光板装置。
【請求項13】
請求項9または10に記載の導光板装置を支えるフレームと、前記カバーとが一体に形成される、
フレーム付き導光板装置。
技术领域：
【0001】
本発明は、光源からの光を導光板内に効率よく導くようにした導光板組立体、該導光板組立体を備える導光板装置、および、該導光板装置とフレームを一体化したフレーム付き導光板装置に関する。
背景技术：
【0002】
LEDを光源として用い、LEDで発光した光を導光板の端面から入射し、導光板の発光する面を全面的に発光させる表示装置が実用されてきている。導光板は、透明性を高めることからアクリル樹脂製であることが多い。一方、LEDは、標準で3〜5mmの幅を有している。そこで、導光板は、端面からLEDの光を入射するために、3mm以上の厚さを有しているのが一般的である。アクリル製の導光板では、3mm以上の厚さがあると、曲面に曲げることは困難であった。
【0003】
一方、導光板を薄くすると、素材の節約、軽量化、さらには、導光板を曲げることにより曲面の導光板が作成できるなど、メリットは多い。
【0004】
そこで、薄い導光板を使用できるように光源からの光を導光板に集光するため、レンズを配置するという発明(特許文献1参照)や、光源の背後に反射鏡を設ける発明(特許文献2参照)、LEDの側方の反射板のプリズムにより光を前方へ反射させる発明(特許文献3)が提案されている。
【0005】
しかし、レンズを使うと、レンズ自体に吸収される光もあり光源の光をすべて導光板に導くことができず、さらに、光源回りの装置が大型で複雑になるという問題を生ずる。また、光源の背後に反射鏡を設けても、やはり光源回りの装置が大型で複雑になるという問題を生ずる。また、側方の反射板のプリズムにより光を前方へ反射させようとしても、すべての光が前方へ反射されるわけではなく、所望の効果が得られないという問題がある。
【0006】
そのために、期待する効果が十分に得られるほどに薄い導光板は実用化されてはいないのが、実状である。
【0007】
そこで本発明は、導光板が薄くても十分に発光するように、簡易な構造で光源からの光を導光板内に効率よく導くようにした導光板組立体を提供することを課題とする。また、その導光板組立体と光源とを備える導光板装置を提供することを課題とする。さらに、その導光板装置とフレームを一体化したフレーム付き導光板装置を提供することを課題とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】
特開2007-305534号公報
【特許文献2】
特開2013-45641号公報
【特許文献3】
特開2006-286348号公報
发明内容：
【0009】
上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る導光板組立体は、例えば図1に示すように、光源20からの光を一端面18から導入し、一方の面16から発光する導光板10と;長手方向断面視で光源20と一端面18とを覆うように形成され一端面18を密閉するためのカバー30であって、光源20から発光し端面18に入射しない光を反射する反射面32を有するカバー30とを備え;反射面32で反射された光は、導光板10の表裏の面14、16からも入射する。
【0010】
このように構成すると、光源からの光は、導光板の端面から入射するほかに、端面から入射しなくても、カバーの反射面により反射され、密閉された空間内で散光し、その結果表裏の面から導光板内に入射する。よって、簡易な構造で光源からの光は効率よく導光板内に導かれ、また、導光板を薄くすることができる。
【0011】
本発明の第二の態様に係る導光板組立体は、例えば図1に示すように、第一の態様の導光板組立体6において、カバー30の反射面32は、長手方向断面視で曲線C1、C2を有する。このように構成すると、反射面が長手方向断面視で曲線を有することにより、反射した光が密閉された空間内で散光し、導光板の表裏の面から入光し易くなり、光源からの光は効率よく導光板内に導かれる。
【0012】
本発明の第三の態様に係る導光板組立体は、例えば図1に示すように、第二の態様の導光板組立体6において、反射面32の長手方向断面視の曲線C1、C2は複数である。このように構成すると、反射面が長手方向断面視で複数の曲線を有することにより反射した光が密閉された空間内で散光し、導光板の表裏の面から入光し易くなり、光源からの光は効率よく導光板内に導かれる。
【0013】
本発明の第四の態様に係る導光板組立体は、例えば図3に示すように、第二または第三の態様の導光板組立体6において、カバー30の反射面32aには、滑らかな凹凸が付けられる。このように構成すると、反射面には滑らかな凹凸が付けられるので光の反射がよりランダムになって散光状態を作り、光源からの光は効率よく導光板内に導かれる。
【0014】
本発明の第五の態様に係る導光板組立体は、例えば図1に示すように、第一ないし第四のいずれかの態様の導光板組立体6において、カバー30が不透明な樹脂で形成される。このように構成すると、カバーが不透明な樹脂で形成されるのでカバーの内面がそのままで反射面となり、製造が容易で軽量な導光板組立体となる。
【0015】
本発明の第六の態様に係る導光板組立体は、例えば図1に示すように、第五の態様の導光板組立体6において、反射面32が鏡面仕上げされる。このように構成すると、反射面が鏡面仕上げされ光を強く反射するので、より効率よく光源からの光を導光板内に導くことができる。
【0016】
本発明の第七の態様に係る導光板組立体は、例えば図1に示すように、第一ないし第四のいずれかの態様の導光板組立体6において、カバー30が金属で形成される。このように構成すると、カバーが金属で形成されるのでカバーの内面がそのままで反射面となり、製造が容易で高強度の導光板組立体となる。
【0017】
本発明の第八の態様に係る導光板装置は、例えば図1に示すように、第一ないし第七のいずれかの態様の導光板組立体6と;光源20とを備える。このように構成すると、簡易な構造で光源からの光を効率よく導光板内に導くことができる導光板装置となる。
【0018】
本発明の第九の態様に係る導光板装置は、例えば図1に示すように、第八の態様の導光板装置1において、光源がLED22である。このように構成すると、光源がLEDであるので、寿命が長く軽量で明るい導光板装置となる。
【0019】
本発明の第十の態様に係る導光板装置は、例えば図1に示すように、第九の態様の導光板装置1において、カバー30がLED22の発光部に接触しない。このように構成すると、カバーがLEDの発光部に接触しないので、LEDから発光し導光板の端面から入射しない光は、カバーにより密閉された空間内で反射面により反射され散光状態を作り易く、光は効率よく導光板内に導かれる。
【0020】
本発明の第十一の態様に係る導光板装置は、例えば図1に示すように、第九または第十の態様の導光板装置1において、カバー30がLED22の基板24とで導光板10の一端面18を密閉する。このように構成すると、カバーがLEDの基板とで導光板の一端面を密閉するので、光は基盤でも反射し密閉された空間内で散光状態を作り易く、簡易な構造で製造の容易な導光板装置となる。
【0021】
本発明の第十二の態様に係る導光板装置は、例えば図1に示すように、第九ないし第十一のいずれかの態様の導光板装置1において、導光板10が、LED22の幅より薄い。このように構成しても、LEDから発光した光は効率よく導光板内に導かれるので、明るい導光板装置となる。
【0022】
本発明の第十三の態様に係るフレーム付き導光板装置は、たとえば図8に示すように、第九ないし第十二のいずれかの態様の導光板装置を支えるフレームと、カバーとが一体に形成される。このように構成すると、部品数や製造工程を少なくできると共に、軽量化が図れる。
【0023】
本発明によれば、簡易な構造で光源からの光を導光板内に効率よく導くことができ、導光板を薄くできる導光板組立体、導光板装置およびフレーム付き導光板装置を提供することができる。
【0024】
この出願は、日本国で2015年4月22日に出願された特願2015-87399号に基づいており、その内容は本出願の内容として、その一部を形成する。
また、本発明は以下の詳細な説明により更に完全に理解できるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の実施例は、本発明の望ましい実施の形態であり、説明の目的のためにのみ記載されているものである。この詳細な説明から、種々の変更、改変が、当業者にとって明らかだからである。
出願人は、記載された実施の形態のいずれをも公衆に献上する意図はなく、開示された改変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文言上含まれないかもしれないものも、均等論下での発明の一部とする。
本明細書あるいは請求の範囲の記載において、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指示されない限り、または文脈によって明瞭に否定されない限り、単数および複数の両方を含むものと解釈すべきである。本明細書中で提供されたいずれの例示または例示的な用語(例えば、「等」)の使用も、単に本発明を説明し易くするという意図であるに過ぎず、特に請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲に制限を加えるものではない。
具体实施方式：
【0026】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。図1は、導光板装置1の長手方向軸(図2のx方向)に直交する面での断面図(長手方向断面図)であり、図2は、導光板装置1の導光板組立体6と光源20とを分解して示す斜視図である。
【0027】
導光板組立体6は、光源20からの光を一端面18から導入して発光面16から発光する導光板10と、導光板10の一端面18を密閉できるように覆うカバー30とを有する。カバー30の図1における下方の端面は開放されている。本実施の形態では、カバー30の下方の端面は、光源20の基盤24で封止される。よって、カバー30と基盤24で導光板10の一端面18を密閉する。ここで、「密閉する」とは、光が漏れないように囲むことをいう。
【0028】
導光板10は、典型的にはアクリル板の表裏の面の一方の面14に反射ドット(不図示)をプリントし、その上から反射シート12を貼付し、一方の面14の裏面の発光面16から発光する。反射ドットは、プリントしても、レーザにより成形しても、Vカットにより成形してもよい。なお、導光板10の基板は、アクリル板には限定されず、公知の材質でよく、導光板10は公知の導光板を用いることができる。また、光源20側の端面18は、平滑仕上げをせずに、多少のざらつきの面とするのが、入射する光が散乱するので好ましい。またその他の端面は反射シートで覆い、光が逸散しないようにすることが好ましい。
【0029】
反射シート12としては、反射効率がよく、100℃程度の温度で使用できる公知の反射シートを用いることができる。なお、カバー30に覆われる部分の一方の面14には反射シート12を貼付しない。また、反射ドットについては、カバー30に覆われる部分の面14にはプリントしない方が好ましいが、当該部分にプリントしてもよい。
【0030】
カバー30は、たとえば不透明な樹脂または金属で形成されるのがよい。ここで、不透明とは、半透明を含まず、光を通さないことを指す。カバー30は、導光板10の一端面18を覆うように、長手方向に長く形成される。なお、導光板10を挟んで2つの部分は、別体として形成されて導光板組立体6として組み立てるときに、導光板10に固着されてもよいし、導光板10の長手方向の端面側にて2つの部分を挟み込み固着してもよい。または、導光板10の長手方向の端面側にて2つの部分を連結する部材(不図示)を備えて、一体として形成されてもよい。あるいは、光源20の下部で2つの部分を連結する部材(不図示)を備えて、一体として形成されてもよい。2つの部分の組み立て方は特に限定されない。
【0031】
カバー30は、導光板10の一端面18および後述する光源20のLED22を覆うように、窪みが形成される。この窪みの表面が反射面32である。カバー30が、不透明な樹脂または金属で形成されることにより、反射面32に仕上げをしなくても光源からの光を反射面32で反射することができる。ただし、反射面32を鏡面仕上げした方が、より反射が強くなるので好ましい。鏡面仕上げは、金属蒸着でも、金属メッキでもよく、公知の方法で形成すればよい。また、導光板10がカバー30の間を貫通する部分に、接着剤40を塗布して、導光板10とカバー30を固着してもよい。導光板10とカバー30を固着することにより、導光板組立体6として一体化される。なお、固着する方法は、接着剤を用いる方法に限定されず、熱圧着等公知の方法でよい。
【0032】
光源20は、図2に示すように、市販の基盤24上に複数のLED22を配列したものを用いることができる。LED22としては、汎用品では、例えば幅(図2のz方向の長さ)が3mm〜5mmである。LEDを等間隔で配列し、導光板10の一端面18側から入光することにより、光は導光板10内での散乱により導光板10内全体に拡散する。光源としては、光ファイバのような長い線状の光源を用いてもよい。なお、LED22の発光面(図1の上面)と導光板10の一端面18とは、密着していてもよいし、離れていてもよい。
【0033】
光源20の基盤24は、一般的に樹脂製またはアルミ製である。なお、樹脂製基盤ではカバー30と同様に、不透明な樹脂で形成される。樹脂製基盤の場合には、反射面32と同様に鏡面仕上げをするのが好ましく、銀テープを貼付してもよい。基盤24は、導光板装置1のカバー30と組み合わされて、カバー30の下端と密着し、導光板10の一端面18とLED22を密閉する。カバー30と基盤24で、図1に示すように閉じた空洞34を形成する。なお、LED22の側面とカバー30との間に空隙があるのが好ましい。空洞34内の光は、カバー30の反射面32で反射されるとともに、基盤24でも反射され、空洞34内で散光状態となる。なおここで、「散光状態」とは、反射する面に囲まれた空間内にいろいろな方向の光が存在する状態を指す。空洞34内で散光状態となっている光は、図1に示すように、表裏の面14、16から導光板10内に入光する。
【0034】
なお、図2からも明らかなように、カバー30は長手方向に長く形成されており、長手方向の端面は開放されていてもよい。すなわち、空洞34内で散光状態にある光のうち、長手方向の端面から散逸する光は微量だからである。ただし、LED22からカバー30の長手方向端面までの長さが短い場合には、端面をカバー30と同材で形成した平板(不図示)などで密閉するのがよい。
【0035】
反射面32や樹脂基盤が鏡面仕上げをされている場合には、鏡面の酸化を防止するために、カバー30と基盤24との間、カバー30と導光板10との間、並びに、長手方向の端面でのカバー30と平板との間を密封し、空洞34内を不活性ガスで置換してもよい。あるいは、粉塵などにより汚染されることを防止するために、カバー30と基盤24との間、カバー30と導光板10との間、並びに、長手方向の端面でのカバー30と平板との間を密封してもよい。
【0036】
次に、図1を参照して、導光板装置1の作用について説明する。汎用のLED22は、照射角度120°であることが多い。そのため、LED22の幅より導光板10の厚さが薄いと、LED22で発光した光のうち導光板10の端面18に入射しない光が多くなる。すなわち、導光板10には十分な光エネルギが導かれず、照度が不足することになる。
【0037】
しかし、導光板装置1では、図1に示すように、LED22で発光し、導光板10の端面18に入射しない光は、先ずカバー30の反射面32で反射される。カバー30と光源20の基盤24でLED22と導光板10の端面18を覆い、密閉しているので、導光板10の端面18に入射しない光は、反射面32および基盤24で反射され、空洞34内で散光状態となる。散光状態となった光は、導光板10の表裏の面14、16から導光板10内に導かれる。図1では、反射面32で反射された光は、1回の反射後に導光板10の表裏の面14、16から導光板10内に導かれるように描かれているが、必ずしも1回の反射後に導光板10内に導かれず、反射面32と基盤24で複数回反射された後に導光板10内に導かれてもよい。導光板10内に導かれた光は、導光板10内を進み、反射ドットで反射され、発光面である面16から発光される。
【0038】
すなわち、導光板装置1によれば、導光板10の厚さがLED22の幅より薄くても、光エネルギのほとんどが導光板10内に導かれて、導光板10は、高い照度で発光する。よって、導光板10の厚さを、汎用のLEDの幅3mmより薄くすることが可能になる。
【0039】
図1では、長手方向断面視(図1に示す断面)で反射面32は円弧を描くように示されているが、反射面32の形状は限定されない。導光板10の厚さとLED22の幅の関係によっては、反射面32は複数の曲線C1、C2を有する形状としてもよい。複数の曲線C1、C2を有する形状とすることにより、反射面32で反射された光が表裏の面14、16から導光板10内に導かれ易くなる。なお、曲線C1、C2は、必ずしも円弧である必要はなく、楕円、正弦波、インボリュート曲線など公知の曲線の一部であってもよい。ここで、複数の曲線とは、上記のような公知の曲線あるいは公知の曲線に類似の曲線の一部の形状が複数含まれていることを指す。図1では、2つの曲線C1、C2を有する形状を示すが、曲線の数は限定されない。
【0040】
図3は、別の長手方向断面視の形状の反射面32aを有する導光板装置2および導光板組立体7を示す断面図である。図3に示す反射面32aでは、図1に示す反射面32に対し、滑らかな凹凸38が付けられている。滑らかな凹凸38は、断面視ではなく平面として見た反射面32aの表面に形成される。反射面32aに滑らかな凹凸38が付けられることにより、反射面32aで反射した光が散光状態を作り、導光板10、LED22および反射面32の形状によっては、表裏の面14、16から導光板10内に導かれ易くなる。ここで、「滑らか」とは平面と角だけで構成されていないことを意味し、平面や角が含まれていてもよい。
【実施例】
【0041】
次に、図1に例示した導光板装置1において、反射面32の長手方向断面視の形状を変化させて測定した導光板10の照度について説明する。
【0042】
測定に用いた導光板10は、サイズ300mm×500mmの厚さ1mmのアクリル板を用い、反射ドットをプリントした。その上から、東レ社製E6SR#188(厚さ188μm)の白色フィルムを反射シート12として貼付した。なお、反射ドットはアクリル板の全面にプリントし、反射シート12はカバー30の外側においてのみ貼付した。LEDは、日亜化学社製12V、4.32W、幅3mm、長さ3mm、厚さ0.5mmのものを用い、300mmのアルミ製の基盤24上に、10mm間隔で30個を配列した。導光板10の端面18とLED22は接触するように配置した。
【0043】
カバー30は、3Dプリンタを用いて白色のABS樹脂を用いて成形した。外形を7mm幅とし、長さは300mmとし、高さは原則6mmとした。カバー30は樹脂で成形したままで、鏡面仕上げは施さなかった。また、導光板10がカバー30を貫通する箇所は、実質的に隙間がないように作成した。測定に用いた導光板装置1では、接着剤等で固定することは行わなかった。
【0044】
導光板10の照度は、図4の模式図に示すように、導光板10の発光面16をデジタル照度計(Dr.Meter DM-LX1330B)で測定した。発光面16の27測定点(高さ方向に50mm間隔で9か所、長さ方向に3か所)で測定し、その平均の照度を導光板10の照度とした。
【0045】
カバー30の反射面32の形状を図5a〜5iに示す。図5a〜5iは、図1と同様に導光板装置1の長手方向断面視である。図中「R」は、円弧である曲線の半径を表わす。
【0046】
図5aに示す形状1では、導光板10、LED22とカバー30の間の空洞34をほとんどなくした。導光板10の照度は、700Luxであり、一般的に実用的照度と言われている2000Luxよりかなり低く、実用的ではない。すなわち、導光板10の端面18とLED22とをカバー30で覆うだけでは、所望の照度は得られない。
【0047】
図5bに示す形状2では、反射面32を平面とし、断面視で略正三角形の空洞34を形成した。導光板10の照度は、1000Luxであり、形状1より照度が向上した。しかし、実用的照度は得られなかった。反射面32を平面としたまま、空洞34の断面視での面積、すなわち体積や平面の傾斜角度を変えて測定も行ったが、照度の向上はあまり見られなかった。
【0048】
図5cに示す形状3では、LED22の側部には空洞を形成せず、LED22の上部に広い空間を形成した。空間は、断面視で、LED22より幅が広く、角を丸めた矩形とした。その結果、形状2よりもさらに照度が向上し、1300Luxとなった。
【0049】
図5dに示す形状4では、形状3の空間を、LED22と同じ幅からなで肩で上方に狭まる形状とした。その結果、形状3よりもさらに照度が向上し、1500Luxとなった。
【0050】
そこで、図5eに示す形状5では、形状4の空間の幅、高さを広げた。すなわち、LED22の側部にも空間を形成してカバー30がLED22に接触しないようにした。その結果、照度は1800Luxに向上し、実用的レベルに近づいた。
【0051】
図5fに示す形状6では、空洞34の幅を形状5よりもさらに広げた。その結果、照度は2000Luxという実用的レベルに達した。
【0052】
図5gに示す形状7では、反射面32が導光板10と接する上部の形状を滑らかにした。すなわち、断面視で2つの曲線を有する反射面の曲率を共に大きくし、2つの曲線を有することを明確にした。その結果、照度は2200Luxに向上した。
【0053】
断面視での空洞34の面積と反射面の曲率を調節し、図5hに示す形状8で、2850Luxの照度が得られた。
【0054】
図5i示す形状9では、形状8より断面視での空洞34の面積を大きくしたが、照度は2700Luxに低下した。なお、さらに空洞34の面積を大きくすると照度は顕著に低下した。
【0055】
照度の測定結果を図6にまとめて示す。
【0056】
以上の測定結果より、長手方向断面視でカバー30により光源20と一端面18とを覆い密閉して、反射面32の形状を適切に形成することにより、薄い導光板を用いても実用的な照度が得られることが分かった。なお、断面視での空洞34の面積には適正な面積があり、反射面32の曲線の形状にも適正な形状があり、適正な面積や形状はLED22の大きさ等により変わるものと予想され