JP3139677U - 発光パネル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的に製品価格が高価とならず、また加工精度を高めた場合にも加工経費を抑えることの可能な発光パネル装置の提供を目的とする。
【解決手段】 略平板状であり裏面側から受けた光を表面側に導出する光透過パネルと、前記光透過パネルの裏面側に離間して略平行に対峙するように配設され複数の反射ドットが表面に形成されてなる反射板と、前記光透過パネルと前記反射板の間の空隙に向かって光を発光するように、前記光透過パネルの端部に当該端部に沿って配される複数の発光素子と、前記発光素子の光射出領域に該発光素子の配列方向に沿って棒状光学部材が設けられてなる発光パネル装置を構成する。棒状光学部材のレンズ機能により均一で光効率の高いパネル装置が得られる。
【選択図】 図１

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Description

本考案は光透過型のパネルを有した発光パネル装置に関し、特に発光ダイオードなどの発光素子を並べて配置してパネルを透過させる光を発生させる発光パネル装置に関する。

最近では、液晶表示装置のバックライトなどの光源として、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）や冷陰極管などで光を発生させ、その発光ダイオード素子や冷陰極管からの光を面状に発光させる面発光装置が用いられている。このような面発光装置においては、通常、導光板の一側面に発光ダイオード素子などが並べられるように配列され、その側面から入射した光が導光板の一方の主面で反射して対向する側の主面より射出する。導光板の一方の反射を行う主面には、複数の反射用のドットが形成され、この複数のドットによって側面から入射した光が射出面に対して反射されることになる。

このような反射用のドットを形成した導光板としては、ドットを一定の分布密度を有する領域として定義される帯状領域が形成されるように配置し、各帯状領域においてドットにより形成される間隔が隣接する帯状領域とは異なるように設定して、輝線の発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、導光板の反射面の光拡散ドットパターンとしては、光源から離れるに従ってドットの面積を順次拡大し、光源からより離れた領域における光拡散用の面積を増大させている技術も知られている（例えば、特許文献２参照。）。更に、導光板自体に斜面を形成したものを採用し、出射面や入射面を側面から入射した光が分散した位置で反射できるように構成したものも知られている（例えば、特許文献３参照。）。また、中央部で光がとどかなくなるような問題を中央部分で薄肉となるようなＶ字型の溝を形成するような技術も知られている（例えば、特許文献４参照。）。

特開２００３−４３２６６号公報 特開平８−２７１８９３号公報 特開平６−３１４０６９号公報 特開２００１―２２８４７７号公報

一般に導光板を用いることで、安定した光のガイドが可能であり、部品の組み立てに際してもアセンブリにかかる部分の中心に導光板が存在することで、例えば導光板の端面や表面に対して部品を位置合わせして行くことができ、その組み立て精度を高めることも可能である。しかしながら、面発光装置を比較的に大型の看板に用いる場合には、大型の看板全体を光らせる必要があることから、サイズが大型の導光板が不可欠である。また、看板自体の剛性を持たせるため、サイズに比例した導光板の厚みも必要であることから、導光板の重さが重くなってしまい、取り付け作業が容易ではなくなるとともに、大型で厚いアクリルなどの板材は大型であるほど高価となることから、製造価格も上昇する。大型の導光板は、反射ドットなどを加工する面積も増大することになり、加工経費も増大してしまう。更に、発光効率を高めるためには、発光素子からの光をなるべく吸収などの損失なく装置外部に出力することが重要であるが、一般にアクリルなどの板材は紫外線などの吸収による劣化を防ぐための劣化防止剤等が含まれる傾向にあり、このように混入されている物質によって本来の光量の一部が板材内での損失となってしまい、その結果として、充分な出力光量を得ることができないと言う問題が生じている。

また、特許文献３に示したような斜面を有する導光板を加工する場合に、斜面側若しくは斜面と対向する面のいずれかが加工面となり、平面に対して加工する場合に比べてその工程が増加すると共に加工精度を高く保つことが容易ではない。また、板材の片面を斜面と透明合成樹脂板は、平板状の樹脂板に比べて高価であり、このような板材の片面を斜面と透明合成樹脂板を部品にする場合には、最終的な製品価格も高くなって市場での競争力が低下するという問題も発生する。

そこで本考案は、比較的に製品価格が高価とならず、また加工精度を高めた場合にも加工経費を抑えることの可能な発光パネル装置の提供を目的とする。

上述の技術的な課題を解決するため、本考案の発光パネル装置は、略平板状であり裏面側から受けた光を表面側に導出する光透過パネルと、前記光透過パネルの裏面側に離間して略平行に対峙するように配設され複数の反射ドットが表面に形成されてなる反射板と、前記光透過パネルと前記反射板の間の空隙に向かって光を発光するように、前記光透過パネルの端部に当該端部に沿って配される複数の発光素子と、前記発光素子の光射出領域に該発光素子の配列方向に沿って棒状光学部材が設けられてなることを特徴とする。

本考案の発光パネル装置においては、光透過パネルは裏面からの光を表面側に射出する機能を有しており、たとえば液晶部品を搭載すれば、当該発光パネル装置は液晶表示装置として機能することになり、光透過パネルの表面或いは裏面に印刷を施すことで看板や広告板、サインボード、標識などの光でメッセージを伝達する媒体として機能する。光透過パネルを無色のままとすることや、乳半その他の有色部材で構成することで照明装置としても機能することになる。

前記反射板は前記光透過パネルの裏面側に離間して略平行に対峙するように配設される板材であって、複数の反射ドットが表面に形成される。特に板材であれば、構成材料については限定されず、所要の剛性を有し表面に反射ドットを形成できるものであれば特に限定されるものではない。例えば、反射板としては、アルミニウム、ステンレスなどの金属板や、紙、ベニヤ板やパーティクルボードなどの木材板、プラスチック板、セラミック板、硝子板などであっても良い。本考案の好適な実施形態の一例によれば、前記反射板は矩形状とされる。また前記反射板の表面を白色の反射面とすることができ、その表面上に形成される複数の反射ドットは印刷された樹脂材から構成することができる。前記反射板及び前記光透過パネルは平面状の板材で構成されるが、断面アーチ状や円筒状などの種々の曲面状の板材を用いるようにしても良い。

前記複数の反射ドットを樹脂材にてスクリーン印刷などの印刷方式で形成した場合には、比較的に加工費用も安く抑えることができ、塗布する樹脂の粘度やスクリーンのメッシュ、塗布する樹脂に配合される硬化剤や硬化方法、さらには顔料の選択や顔料の重量比などを調整することで、所望の形状の反射ドットを反射板の表面に整列させて形成することができる。

本考案の発光パネル装置の一例においては、前記複数の発光素子はそれぞれ矩形状の前記光透過パネルと前記反射板の端部に沿って配設されており、例えば、発光素子を所定の間隔で並べて配置したものとすることができる。本考案の好適な一例によれば、前記複数の発光素子は印刷基板などの基板上に所定間隔で直線状に配列されたチップ型の白色発光ダイオードから構成することができ、前記反射板及び前記光透過パネルを支持する側面部材に、複数のチップ型の白色発光ダイオードを基板ごと取り付ける形で組み立てることができる。これらの複数の発光素子から射出した光が前述の反射板および反射ドットで反射し、前記光透過パネルを透過して当該装置の外部に射出する。

さらに、本考案の発光パネル装置においては、複数のチップ型の白色発光ダイオードの如き発光素子の光射出側には、断面が円形状の棒状光学部材が取り付けられており、この棒状光学部材を透過した光が前述の反射板および反射ドットに対して導出される。ここで棒状光学部材は、発光素子から出された光を前述の反射板および反射ドット側に屈折させるレンズとして機能し、もし当該棒状光学部材が無ければ反射板および反射ドット側には進行しない光も反射板および反射ドット側に屈折させ、当該装置において光透過パネルを通過させる光量を増大させることができる。棒状光学部材は、例えば円柱状の透明部材とすることができ、アクリル樹脂や硝子などの光学部品として広く用いられている材料を用いることができる。

また、本考案の発光パネル装置の一例においては、パネルの中央部の光量不足を補うために、反射板の中央部には、乳半からなる反射部材を設けることができる。このような反射部材としては、アクリル樹脂製のロッド材等を反射面上に貼り合せることができ、加工や組み立ても容易である。

本考案の発光パネル装置によれば、複数の発光素子から射出された光は棒状光学部材を介して屈折され、反射板および反射ドットで反射して光透過パネルを透過する光の光量を多くすることができる。棒状光学部材は比較的に安価な材料で構成することができ、特殊な加工を施さずにそのまま複数の発光素子の光射出面に配設することで、有効な光路調整部材として機能する。従来の発光パネル装置等と比較した場合では、従来では常識的であった導光板などはまったく不要であり、導光板の分の部品点数を削減でき、その分だけコストを下げることができる。

本考案の好適な実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本実施形態の発光パネル装置を一部断面で示す斜視図であり、図２は本実施形態の発光パネル装置の側断面図である。本実施形態の発光パネル装置１０は、実質的に平板矩形状の透明アクリル樹脂からなる光透過パネル１２を有し、この光透過パネル１２を介して内部で発光した光がパネル面でほぼ均一に射出されるように構成されている。本実施形態の発光パネル装置１０は、用途としては看板や光発光型のサインボードや標識として機能する装置であり、光透過パネル１２の表面には、図示を省略しているが、所定の印刷技法により施された印刷面があり、その印刷面を光が選択的に透過することで視覚による種々のメッセージを見る者に与えることができる。光透過パネル１２に施される印刷は、直接表面に印刷するものでも良く、裏面に印刷するものでも良い。また、光透過パネル１２に対して印刷したものを転写するような形式であっても良い。

このような透明アクリル材からなる光透過パネル１２と面平行となるような位置関係で、すなわち光透過パネル１２の裏面側に離間して略平行に対峙するように、矩形状の反射板１４が配設されている。反射板１４は表面１３に複数の反射ドット１７が形成されてなる白色の樹脂板であり、その表面１３で後述する発光ダイオード２５からの光を光透過パネル１２側に反射する機能を有している。本実施形態では、発光ダイオード２５として白色発光を採用するため、一部の乱反射を図るために白色の反射板１４とするが、光の全反射を図るために金属鏡面を有するような構造であっても良い。また反射板１４は本実施形態においてはアクリル、ポリカーボネート、ABSなどの樹脂材によって形成されるが、他の材料で構成することもでき、アルミニウム、ステンレスなどの金属板や、紙、ベニヤ板やパーティクルボードなどの木材板、プラスチック板、セラミック板、硝子板などであっても良い。なお、本実施形態において反射板１４は、光透過パネル１２の裏面側に離間して略平行に対峙するように配置されるが、"略平行"とされる位置関係は、広く解釈され、反射板１４自体が光量が不足がちなパネル中心を頂点に断面山形の緩やかな傾斜を有していても良いこと意味している。

光透過パネル１２の裏面側に離間して配設される反射板１４の表面１３には、複数の反射ドット１７が形成される。図３に反射板の部品図を示す。これら反射ドット１７は、光透過パネル１２と反射板１４の法線方向に対してほぼ垂直であるが微小角度斜めの方向、すなわち光透過パネル１２と反射板１４のほぼ面内方向からやや斜めな方向に沿って導入される発光ダイオード２５からの光を光透過パネル１２側に反射させる機能を有している。後述するように厳密には発光ダイオード２５からの光は透明ロッド部材２１で屈折されていて、発光ダイオード２５からの光の照射角度の光分布うち最も光量の多い角度の光線は反射板１４に対して斜めに射出する。反射ドット１７は、このようなやや斜めの角度の光を有効に光透過パネル１２側に反射する機能を有している。具体的には、各反射ドット１７はやや潰れたドーム形状を有しており、その表面で透明ロッド部材２１を透過してきた光を光透過パネル１２側に反射する。

このような反射ドット１７は、反射板１４をプラスチック成型加工することでも形成できるが、金型や加工装置などが必要になることもあり、反射板１４自体のプラスチック成型加工ではコスト高をまねくことが懸念される。そこで本実施形態では、反射ドット１７はスクリーン印刷などの印刷方式で平板の反射板１４上に形成している。スクリーン印刷などの印刷方式を用いることで、比較的に加工費用も安く抑えることができ、塗布する樹脂の粘度やスクリーンのメッシュ、塗布する樹脂に配合される硬化剤や硬化方法、さらには色素、顔料、蛍光剤、或いは蓄光剤の選択や顔料等の重量比などを調整することで、所望の形状の反射ドット１７を反射板１４の表面１３に整列させて形成することができる。複数の反射ドット１７は縦横に整列させて形成することもでき、ランダムに形成することもできる。複数の反射ドット１７を密に配した領域では、反射効率を高くすることができるため、光の量が不足しがちな領域で複数の反射ドット１７を密に配するようにしても良い。また、個々の反射ドット１７のサイズは全部同じでも良く、局所的に異なるサイズを有していても良い。図示の例では、簡単のために、個々の反射ドット１７を同じサイズとしているが、高さや径などを部分的に変化させて反射ドット１７を形成することもできることは勿論である。

このような反射ドット１７が形成された反射板１４の側端部には枠材１６が設けられている。枠材１６は反射板１４の周囲を一周するように取り付けられた部材であり、所要の剛性を備えた断面コ字状あるいは断面L字状の金属、木材若しくは樹脂などの部材からなる。枠材１６の表面側の側部１５には、前述の光透過パネル１２の周端部が接着剤あるいはビス止め等の方法により取り付けられる。

この枠材１６の内側に保持されるように帯状に直線的に延長された基板２３が配設されており、図４に示すように、その基板２３の表面に複数の発光素子である発光ダイオード２５が実装されている。基板２３は図示を省力しているが、導体の印刷回路を裏面あるいは表面に有した構造とされている。この基板２３の長手方向と垂直な幅は前述の枠材１６の内側に当該枠材１６に沿って嵌めて入れることのできる幅であり、枠材１６の内側のサイズよりも小さければ良い。基板２３の表面に配設される発光ダイオード２５は、所定の間隔を以って配設されており、例えば０．５ｃｍ〜５ｃｍ程度の間隔で配設される。これら発光ダイオード２５同士の間隔は、採用される発光ダイオードの発光効率や輝度、当該発光パネル装置１０からの出力光量や、消費電力やダイオードからの放熱効率、トランスなどの定格などの要因を踏まえて決められるものであり、用途に合わせて適宜決められるものである。

発光ダイオード２５はいわゆるチップ型の白色発光ダイオードであり、各ダイオードを流れる電流の電流量を調整するための抵抗素子或いは定電流ダイオードなどの電子回路部品２７も同時に実装されている。チップ型の白色発光ダイオードでは、比較的に光の射出角度が広く設計されており、例えば１００度程度の射出角がある。このため次に説明する棒状光学部品である透明ロッド部材２１によって反射板１４側に光を射出することが極めて有効である。発光ダイオード２５はチップ型のため中心の発光部２６から光が射出される。なお、ここでは発光ダイオード２５は白色発光のものを説明しているが、射出する光の波長は用途に応じて変えるようにすることもでき、例えば液晶表示パネルなどの用途ではRGBの３波長を用いるようにしても良く、特殊用途の照明装置では白色ではなく波長の一部に特徴を持つような構成にすることもできる。このような発光ダイオード２５を基板２３ごと枠材１６の内側に配した場合には、外側から光透過パネル１２がなくとも直接発光ダイオード２５が目視できないような枠材１６内の位置に各発光ダイオード２５が位置することになるが、透明ロッド部材２１によって確実に反射板１４側に光を射出することができる。

透明ロッド部材２１は透明な丸棒形状の部材であり、例えばアクリル樹脂の如き透明な樹脂材料によって構成される。なお、透明ロッド部材２１を硝子などの他の透明材料にすることも可能である。この透明ロッド部材２１は前述の発光ダイオード２５の配置に合わせて、光透過パネル１２の全周を巡るように４本形成される。サイズの大きなパネルを構成する場合には、複数本の透明ロッド部材２１を軸方向に並べて設けることも可能であり、例えば発光ダイオード２５を本実施形態のように１列ではなく、２或いはそれ以上の列をなすように設ける場合では、その数に応じた本数の透明ロッド部材２１を設けることもでき、この場合に透明ロッド部材２１は全て同じ径としても良く、異なる径により光の射出角度を微妙に調整するようにすることも可能である。また、透明ロッド部材２１に反射防止や紫外線防止用の蒸着やコーティングなどを施しても良い。

図５は発光ダイオード２５から射出した光の光路を示しており、発光ダイオード２５から射出した光は先ず透明な丸棒形状の透明ロッド部材２１に入射する。この透明ロッド部材２１に入射した光は、透明ロッド部材２１の表面で屈折し、まるで透明ロッド部材２１をレンズのように透過する。すなわち、発光ダイオード２５の射出中心の反射板１４からの高さと透明ロッド部材２１の中心軸の反射板１４からの高さは必ずしも一致せず、透明ロッド部材２１は光路をやや下向きに向けるような位置関係で配されており、当該発光ダイオード２５からの光の照射角度の光分布うち最も光量の多い角度の光線は反射板１４に対してやや斜めに射出する。さらに、透明ロッド部材２１はレンズのように機能することから、集光機能を有しており、透明ロッド部材２１が無ければ発散してしまうような射出角度の光も反射板１４側に対して集めていく機能を有する。このため透明ロッド部材２１を用いることで、反射板１４及び反射ドット１７で反射する光の光量を十分に効率の高いものにすることができ、光透過パネル１２から射出する光の光量を大きくすることができる。

図２、図３に示すように、反射板１４の略中央にはｘ字状に配列された反射部材１８が形成されている。この反射部材１８はパネルの中央部の光量不足を補うために設けられており、反射板１４の中央部にたとえば乳半色のアクリル樹脂からなる反射部材１８を設けることができる。このような反射部材１８は、ロッド材等を反射面となる反射板１４の表面１３上に貼り合せることで配設でき、加工や組み立ても容易である。

上述の本実施形態では、発光パネル装置１０の用途としては看板や光発光型のサインボードや標識として機能する装置として説明したが、本考案の発光パネル装置は、これに限定されず、たとえば液晶部品を搭載することで当該発光パネル装置をバックライト装置とした液晶表示装置として機能するようにしても良く、透過パネルを無色のままとすることや、透過パネルを乳半その他の有色部材で構成することで照明装置としても機能する装置を構成しても良い。

本考案の発光パネル装置の一例を一部断面で示す斜視図である。 本考案の発光パネル装置の一例を示す側断面図である。 本考案の発光パネル装置の一例に用いられる反射板を示す部品斜視図である。 本考案の発光パネル装置の一例に用いられる基板を示す部品斜視図である。 本考案の発光パネル装置の一例を示す側断面図であって、発光ダイオードからの光の航路を示す図である。

符号の説明

１０ 発光パネル装置
１２ 光透過パネル
１３ 表面
１４ 反射板
１６ 枠体
１７ 反射ドット
１８ 反射部材
２１ 透明ロッド部材
２３ 基板
２５ 発光ダイオード
２６ 発光部
２７ 電子回路部品

Claims (6)

1. 略平板状であり裏面側から受けた光を表面側に導出する光透過パネルと、
   前記光透過パネルの裏面側に離間して略平行に対峙するように配設され複数の反射ドットが表面に形成されてなる反射板と、
   前記光透過パネルと前記反射板の間の空隙に向かって光を発光するように、前記光透過パネルの端部に当該端部に沿って配される複数の発光素子と、
   前記発光素子の光射出領域に該発光素子の配列方向に沿って棒状光学部材が設けられてなることを特徴とする発光パネル装置。
2. 前記棒状光学部材は円柱状の透明樹脂部材であることを特徴とする請求項１記載の発光パネル装置。
3. 前記複数の発光素子はそれぞれ矩形状の前記光透過パネルと前記反射板の端部に沿って配設されていることを特徴とする請求項１記載の発光パネル装置。
4. 前記反射板の中央部には、乳半からなる反射部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の発光パネル装置。
5. 前記複数の発光素子は基板上に所定間隔で直線状に配列されたチップ型の白色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項１記載の発光パネル装置。
6. 前記複数の発光素子は複数の白色発光ダイオードからなり、前記反射板の表面は白色の反射面とされ、その表面上に形成される複数の反射ドットは印刷された樹脂材からなることを特徴とする請求項１記載の発光パネル装置。