JP2013061562A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同一の点光源または点光源群によって、複数の異なる方向を照射し、均一な照明光を得ることのできる表示装置を提供すること。
【解決手段】指向性の強い点光源１５と、点光源１５が取り付けられた底板部と側板部とを有し、開口には光導通反射板１４が取り付けられたケーシング１３と、ケーシング１３を収納し、底面部と側面部とを有し、開口には光を透過する表示板１２が取り付けられたハウジング１１とを有する表示装置１０において、光導通反射板１４は、点光源１５からの距離が離れるに従って、光の透過率が高くなり、また、光の反射率が低くなるように形成され、点光源１５と光導通反射板１４との間に、底板部から立設され、点光源１５を覆うように取り付けられた光方向調節板１６を有し、光方向調節板１６には、点光源の光軸以外を中心とした光方向調節穴１７が少なくとも１つ以上開けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、指向性の強い点光源を用いた表示装置に関し、さらに詳しくは、同一の点光源または点光源群によって、複数の異なる方向を照射し、均一な照明光を得ることのできる表示装置に関する。

近年、ＬＥＤの研究、開発が急速に進み、様々なタイプのＬＥＤが開発・製品化され、幅広い分野で使用されている。ＬＥＤはその低消費電力、長寿命、小型といった特徴より、従来から電子機器等の動作表示灯として用いられてきた。これらのＬＥＤは、例えば液晶パネル用バックライト、各種の表示板、電光掲示板、電飾装置などにおいて多く使用されている。

しかしながら、ＬＥＤは光の指向性が強いため、ＬＥＤ単体では照明としては使用し難い。そのため、ＬＥＤを照明用として用いるためには様々な工夫がされている。たとえば、ＬＥＤを光源として用いた、面状の均一な照度分布の照明光を得るための従来の面照明光源装置としては、光の放射面に光透過性の樹脂を設けて光を拡散させたものや、光の放射面に反射手段を設けて光を多重反射させたものが知られている（下記特許文献１参照）。

すなわち、下記特許文献１に記載の面照明光源装置５０は、図９に示すように、ＬＥＤ等の指向性の強い点光源５１と、所定面積の底面５２及び側面５３並びに開口５４を有し、内壁面に光を反射及び乱反射させる内側及び側面反射部が設けられたケーシング５５と、この開口５４を覆い、光を透過、反射及び乱反射させる放射側反射手段５６とを備え、ケーシング５５はその底面５２の中央部に点光源５１が配設され、放射側反射手段５６は、点光源５１の真上部分に所定範囲の中央反射部５７と、中央反射部５７の外周囲に外方反射部５８とを有し、外方反射部５８は一部光を透過、反射及び乱反射し所定の反射率を有する反射部材からなり、中央反射部５７は外方反射部５８の反射率より高い反射率を有する光透過性の反射部で形成されている。

この面照明光源装置５０は、ＬＥＤから放射された指向性の強い光を、中央反射部５７及び外方反射部５８を有する放射側反射手段５６とケーシング５５の内面との間で多重反射させ、放射側反射手段５６から均一な光強度の透過光を放射することができるものである。

また、下記特許文献２に記載の発明のように、複数の点光源を用いて照明光の輝度ムラを解消している面光源装置の技術も開示されている。

すなわち、下記特許文献２に記載の面光源装置６０は、図１０に示すように、点光源としてのＬＥＤ６１が離間した状態で複数個基板６２上に設けられた光源で、ＬＥＤ６１間には白色あるいは銀色のテープ等の反射部材６３が後述する端面部と対向するように設けられている。６４は透光性材料から成る導光板で、光源からの光が入射される入射面、入射された光が導光板内を通過しながら出射される出射面６５、出射面６５と対向する面である裏面を備え、導光板６４の厚さ、即ち出射面６５と裏面との距離は入射面から離れるに従って小さく形成されており、この形状により出射光の出射効率の向上が図られている。尚、図示しないが、裏面には、入射された光が出射面６５から均一な輝度で出射するようにパターン設計された拡散手段としての拡散パターンが形成されていてもよい。

特許第４２８０２８３号公報 特開２００１−０１４９２２号公報

上記特許文献１に開示されている面照明光源装置によれば、１個のＬＥＤ等の指向性の強い点光源を用いても、ＬＥＤの放射方向の厚みを増大させることなく、広い面積にわたって均一な照明光を得ることができるという優れた効果を奏する。しかしながら、上記特許文献１に開示されている面照明光源装置では、点光源からの距離に差がありすぎる形状、例えば三角柱状や星型柱状などの場合、全体を均一に照明することが困難であった。

また、上記特許文献２に開示されている面光源装置のように、複数の点光源を用いていると、使用されている点光源の一つだけに不具合が生じたとしても、輝度ムラが発生してしまい、点光源を取り替える作業が頻繁に起こってしまうという問題点があった。

本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべく完成されたものであって、同一の点光源または点光源群によって、複数の異なる方向を照射し、均一な照明光を得ることのできる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様の表示装置は、指向性の強い点光源と、前記点光源が取り付けられた基板と、前記基板を中央に有し、前記点光源を取り付けるための孔が設けられた底板部と、前記底板部の各端辺から垂直に所定の高さ立設された側板部とを有し、前記底板部と対向する面が開口されたケーシングと、前記ケーシングの開口に取り付けられた光導通反射板と、前記ケーシングを収納し、底面部と前記底面部の各端辺から垂直に所定の長さ立設された側面部とを有し、前記底面部と対向する面が開口されたハウジングと、前記ハウジングの開口全体を覆うように取り付けられ、光を透過する表示板と、を有する表示装置において、前記光導通反射板は、前記点光源からの距離が離れるに従って、光の透過率が高くなり、また、光の反射率が低くなるように形成され、前記点光源と前記光導通反射板との間に、前記底板部から立設され、前記点光源を覆うように取り付けられた、光を反射する光方向調節板を有し、前記光方向調節板は、前記点光源の光軸以外を中心とした光方向調節穴が少なくとも１つ以上開けられていることを特徴とする。

本発明の第1の態様の表示装置によると、指向性の強い点光源を用いても、光導通反射板の点光源に対向する部分の光反射率が最も高くかつ光透過率が最も低く、前記点光源から遠ざかるにつれて光の透過率が上がり、光の反射率が下がるように形成されているため、光導通反射板の全面から均一な照明光を得ることができる。しかも、同一の点光源または点光源群によって、複数の異なる方向を照射し、均一な照明光を得ることのできる表示装置を提供することができる。

また、本発明の第２の態様の表示装置は、第１の態様の表示装置において、前記底板部及び前記底面部の形状はお互いに相似な正多角形であることを特徴とする。

本発明の第２の態様の表示装置によると、ケーシング内で均一となった点光源からの光を、無駄なく均一に表示板全体へ照射することができ、より均一な照明光を得ることができる。

本発明の第３の態様の表示装置は、第２の態様の表示装置において、前記光方向調節穴は、前記底板部の頂点の数と等しく、前記光方向調節穴は、前記底板部の頂点方向に向かって開けられていることを特徴とする。

本発明の第３の態様の表示装置によると、点光源からの距離が最も遠くなる底板部の各頂点まで、効率よく光を照射することができ、より均一な照明光を得ることができる。

本発明の第４の態様の表示装置は、第１の態様の表示装置において、前記光方向調節板の形状は、前記点光源の光軸上に一つの頂点を持つ正多角錐体であることを特徴とする。

本発明の第４の態様の表示装置によると、正多角錐体とすることで、点光源からの光が最も強くなる光軸上において、反射体である光方向調節板と、点光源との距離を長くとることができる。点光源と反射体との距離が短すぎると、反射体による点光源への再帰光が発生し、光損失が大きくなり、表示装置の質がおちてしまう。また、多角錐体とすることで、点光源の光軸方向の光と反射体とが垂直に交わらず、点光源への再帰光の発生を抑えることができる。

本発明の第５の態様の表示装置は、第１の態様の表示装置において、前記光導通反射板の平面視形状は、前記底板部と相似形であることを特徴とする。

本発明の第５の態様の表示装置によると、光の方向を容易に設定することができ、製造が容易となる。

本発明の第６の態様の表示装置は、第１の態様の表示装置において、前記ケーシングの部材は超微細発泡光反射部材であることを特徴とする。

本発明の第６の態様の表示装置によると、ケーシングおよび光導通反射板を形成する部材として、高光反射率及び低光透過率である超微細発泡光反射部材を用いることによって、点光源から照射された光を損失することなく、高い効率で利用することができる。

図１は本発明の実施形態における表示装置の外観斜視図である。 図２は本発明の実施形態における表示装置の分解斜視図である。 図３は図１のIII−III線における断面図である。 図４は本実施形態の表示装置に用いられている光導通反射板の平面図である。 図５Ａは本実施形態の表示装置に取り付けられている光方向調節板の斜視図、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線による断面図、図５Ｃは光方向調節板の展開図である。 図６は光方向調節板の他の例である。 図７Ａ及び図７Ｂは本発明の各変形例における表示装置の外観図、図７Ｃ及び図７Ｄは本発明の各変形例における光導通反射板の平面図である。 本発明の各変形例における光方向調節板の斜視図である。 特許文献１に開示されている面照明光源装置の側断面図である。 特許文献２に開示されている面光源装置の平面図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための表示装置を例示するものであって、本発明をこれらに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適応し得るものである。

［実施形態］
まず、図１〜図４を参照して、本発明の実施形態における表示装置を説明する。なお、図１は本発明の実施形態における表示装置の外観斜視図、図２は本発明の実施形態における表示装置の分解斜視図、図３は図１のIII−III線における断面図、図４は本実施形態の表示装置に用いられている光導通反射板の平面図である。

表示装置１０は、１辺の長さが約８００ｍｍである正三角形状の底面部１１ａと、底面部１１ａの各辺から垂直に立設されている高さが２０ｍｍである側面部１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、底面部１１ａに対向する面には開口１１ｅが形成されているハウジング１１と、ハウジング１１の開口１１ｅを塞ぐように取り付けられた表示板１５とで構成されている。

ハウジング１１の内部には、１辺の長さが約７９５ｍｍである正三角形状の底板部１３ａと、底板部１３ａの各辺から垂直に立設されている高さが１７ｍｍである側板部１３ｂ、１３ｃ、１３ｄと、底板部１３ａに対向する面には開口１３ｅが形成されているケーシング１３が取り付けられている。

底板部１３ａの重心点上には孔３_０が開けられており、点光源１５が挿通されている。点光源１５はケーシング１３に固定された図示を省略する基板に固定され、さらに外部の電源等に接続されている。点光源１５は本実施形態においては一つの発光素子あるいは複数の発光素子を有する白色ダイオードである。

ケーシング１３は、高い光反射率を有する材料、例えば光反射率９８％、光透過率１％及び光吸収率１％の特性を有する超微細発泡光反射板等の材料で形成されており、ケーシング１３の内壁面において、点光源１５からの光を高い光反射率で反射することができるため、効率よく利用することができる。また、超微細発泡光反射板は軽量であるため、表示装置１０の重量を抑えることができる。さらに、超微細発泡光反射板は容易に入手可能であり、比較的安価であることから、表示装置１０を作製する場合にもコストを抑えることができる。

開口１３ｅには、点光源１５の光軸を中心とし、各側板部１３ｂ〜１３ｄによって支持された正六角形状の光導通反射板１４が取り付けられている。側板部１３ｂ〜１３ｄの上部にはそれぞれ鉤爪部１３ｆが設けられており、鉤爪部１３ｆを、光導通反射板１４に設けられている係止孔１４ｆに通すことで、光導通反射板１４とケーシング１３とを係合させる。この鉤爪部１３ｆと係止孔１４ｆとで係合されることによって、光導通反射板１４は容易に取り付け、取り外しができる。
また、点光源１５の光軸上であって、点光源１５と光導通反射板１４との間には、光方向調節板１６が設けられている。光方向調節板１６についての説明は後述する。

光導通反射板１４は所定の肉厚を有し、高い光反射率と低い光透過率を有する超微細発泡光反射部材等の材料で形成される。本実施形態では厚さは１ｍｍである。これにより、点光源１５からの光を高い光反射率で反射し、効率よく利用することができる。また、超微細発泡光反射部材は容易に入手可能であり、比較的安価であることから、製造コストを抑えることができる。この光導通反射板１４には、図３に示すように、光導通反射板１４の重心点を中心とした所定距離範囲内に中央光導通反射部１４ａ、中央光導通反射部１４ａの外周囲に外方光導通反射部１４ｂが設けられている。

中央光導通反射部１４ａの中央部、すなわち点光源１５の光軸上には中央部１４ａ１が設けられている。中央部１４ａ１は高光反射率に形成されており、点光源１５から放射される強い光を反射し、さらにその反射光が側板部１３ｂ〜１３ｄ、底板部１３ａ及び光導通反射板１４によって多重反射するようになっている。中央部１４ａ１の光反射率は、光学反射板材の選択、この材料の加工（例、ハーフ溝の形成、板厚の調整）によって適宜設定され、これによって、光を効率よく利用することができるようになる。

中央部１４ａ１の周辺及び外方光導通反射部１４ｂとの境界部には、周辺部１４ａ２が設けられている。周辺部１４ａ２には小径の扇形孔が設けられ、中央部１４ａ１に次いで光反射率を高くする一方で、一部の光を透過させるように設計されている。また、小径とすることで、所定の光透過率を有しながら点光源から放射される光が光導通反射板を直接導通しないようになっている。なお、この小径の孔は細溝などに変更してもよい。

外方光導通反射部１４ｂには、円形の開孔１４ｂ１が所定間隔で形成されている。開孔１４ｂ１の孔径は前記中央光導通反射部１４ａから外方へ離れるにしたがって徐々に大きくなる。また、細溝及び開孔１４ｂ１は、点光源１５から放射され側板部１３ｂ〜１３ｄ、底板部１３ａ及び光導通反射板１４によって１回以上反射した光を導通させるよう設計されている。なお、円形の開孔の代わりに、同心状の環状ないし方形状のスリットを設け、中央光導通反射部１４ａから外方へ離れるほどその幅長が増加するようにしてもよい。上記のような構成を有する光導通反射板１４を点光源１５に対向して配置することにより、光源として光の指向性が強いＬＥＤを用いても均一な照度分布を有する照明光を得ることができる。

次に、図２、図５及び図６を参照して、表示装置に取り付けられている光方向調節板を説明する。なお図５Ａは本実施形態の表示装置に取り付けられている光方向調節板の斜視図、図５Ｂは図５ＡのＶＢ−ＶＢ線による断面図、図５Ｃは光方向調節板の展開図、図６は光方向調節板の他の例である。

光方向調節板１６は、点光源１５の光軸を対称軸とした対称図形である。光方向調節板１６の形状は、本実施形態においては、ケーシング１３の底板部１３ａから立設された３つの面１６ａ、１６ｂ、１６ｃからなり、一面を底板部１３ａとした正三角錐形状である。各面の一辺の長さは１０ｍｍ程度である。光方向調節板１６の底板部１３ａと接していない頂点は点光源の光軸上となっている。光方向調節板１６の各面１６ａ〜１６ｃにおいて、底板部１３ａと接している各辺中央には光方向調節穴１７ａ〜１７ｃが設けられている。光方向調節穴１７ａ〜１７ｃの大きさ及び形状は、一辺約３ｍｍの正三角形状である。各光方向調節穴１７ａ〜１７ｃは、点光源１５とケーシングの底板部１３ａの各頂点である１３ａ'とを結んだ線分上に設けられている。

光方向調節穴１７の位置は、図６に示されているように、光方向調節板１６において、点光源１５の光軸を通る頂点から伸びる各辺の中点を中心に設けてもよい。また、穴の形状も正三角形状である必要はなく、図６に示されるように、ひし形状のものや、図示してはいないが円形状、多孔形状などでもよい。

点光源１５からの光は、光方向調節板１６の頂点部分で反射され、各面１６ａ〜１６ｃに設けられている光方向調節穴１７から照射されることにより、点光源１５の光軸上への明るさを抑えると共に、表示板１２全体を均一に照明することができる。
［変形例］

上記実施形態では、表示装置の形状を正三角柱状、光導通反射板の形状を正六角形状、光方向調節板の形状を正三角錐形状としたが、この形状にこだわらなくてもよい。
図７に示されているように、表示装置の形状を楕円型柱状とした表示装置１０Ｂや星型柱状とした表示装置１０Ｃとしたり、、表示装置１０Ｂ、１０Ｃの形状に合わせて光導通反射板の形状を楕円形状とした光導通反射板１４Ｂや、五角形状とした光導通反射板１４Ｃとしたりしてもよい。
また、光方向調節板も、正三角錐形状ではなく、図８に示されているように、屋根型形状のものや半球状、五角錐形状などでもよい。

１０…表示装置
１１…ハウジング
１１ａ…底面部
１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…側面部
１２…表示板
１３…ケーシング
１３_０…孔
１３ａ…底板部
１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ…側板部
１３ｅ…開口
１４…光導通反射板
１５…点光源
１６…光方向調節板
１７…光方向調節穴

Claims (6)

1. 指向性の強い点光源と、
   前記点光源が取り付けられた基板と、
   前記基板を中央に有し、前記点光源を取り付けるための孔が設けられた底板部と、前記底板部の各端辺から垂直に所定の高さ立設された側板部とを有し、前記底板部と対向する面が開口されたケーシングと、
   前記ケーシングの開口に取り付けられた光導通反射板と、
   前記ケーシングを収納し、底面部と前記底面部の各端辺から垂直に所定の長さ立設された側面部とを有し、前記底面部と対向する面が開口されたハウジングと、
   前記ハウジングの開口全体を覆うように取り付けられ、光を透過する表示板と、
   を有する表示装置において、
   前記光導通反射板は、前記点光源からの距離が離れるに従って、光の透過率が高くなり、また、光の反射率が低くなるように形成され、
   前記点光源と前記光導通反射板との間に、前記底板部から立設され、前記点光源を覆うように取り付けられた、光を反射する光方向調節板を有し、
   前記光方向調節板は、前記点光源の光軸以外を中心とした光方向調節穴が少なくとも１つ以上開けられていることを特徴とする表示装置。
2. 前記底板部及び前記底面部の形状はお互いに相似な正多角形であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光方向調節穴は、前記底板部の頂点の数と等しく、前記光方向調節穴は、前記底板部の頂点方向に向かって開けられていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記光方向調節板の形状は、前記点光源の光軸上に一つの頂点を持つ正多角錐体であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記光導通反射板の平面視形状は、前記底板部と相似形であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記ケーシングの部材は超微細発泡光反射部材であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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