JP4140710B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成された出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられている複数の光源と、前記出射面側に表示板が設けられた表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、表示装置として、発光ダイオードである複数のLEDから発せられた光が導光板の入光面から入射し、入射した光は、導光板内部を全反射しながら伝播し、この伝播途中で導光板の表裏面に設けられたドットパターンにより散乱された後、導光板の面から出射し、その出射光が表示板の裏面より照射して、表示板上の図柄を表示するものが提案されている(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平8−160892号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように構成された従来の表示装置では、複数のLEDが同一方向に配置されているので、表示板に照射される配光分布はLED自体の配光分布に依存することになり、必要とする配光分布に対して必ずしも対応することができず、そのためには、それ用の配光分布を有するLEDが必要となり、高価格化を招くという問題点があった。
【0005】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、表示板に所望の配光分布の光を照射することができる表示装置を得ることを目的とする。
【0006】
また、高輝度、かつ視認性の高い表示装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る表示装置は、光が入射する入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成され入光面からの光を出射する出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数の光源と、前記出射面側に表示板が設けられた表示装置であって、
前記表示板の前記導光板の前記入光面の法線と平行な境界線で複数に分割された領域部において、他の領域部と比較して透過率の低い領域部に対応した前記光源の配光分布が、透過率の高い領域部に対応した前記光源の配光分布と比較して、前記導光板の出射面に対して平行な面の広がりが大きくなるように、前記光源の配置方向が定められている。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による表示装置の面光源装置1の分解斜視図、図2は図1のLED20の配置図、図3は図1のLED20の配光分布図、図4は面光源装置1の光路を説明するための図である。
この面光源装置1は、入光面11、出射面12および反出射面13を有する導光板10と、この入光面11に対向した発光ダイオード20(以下、LEDと略称する)と、このLED20が取り付けられたLED基板30と、このLED基板30を囲った断面コ字状のリフレクタ40と、出射面12に当接した光学シート50と、反出射面13に当接した反射シート60とを備えている。
【0009】
導光板10は、透明なアクリル樹脂で構成されており、出射面12には光を散乱する拡散部が形成されている。この拡散部はドットパターンで構成されている。なお、導光板10は、透明なポリカーボネイト樹脂でもよい。また、拡散部はランダムな粗面あるいは微小な球面等で構成してもよい。
LED基板30上のLED20は、図2に示すように、隣接したLED20同士で略90°異なる配置方向で固定されている。
リフレクタ40は、LED20から発せられた光を効率よく導光板10に入射させるため、銀色または白色で反射率の高い材料で構成されている。具体的には反射率が70%以上、より好ましくは90%以上の材料を用いることが望ましい。
光学シート50は、導光板10の出射面12に対向する面に少なくとも一方向のプリズム列51を有し、そのプリズム列51の稜線方向は導光板10の入光面11と略平行である。
反射シート60は導光板10の反出射面13から出射した光を効率よく導光板10に再入射させるため、銀色または白色で反射率の高い材料で構成されている。具体的には反射率が70%以上、より好ましくは90%以上の材料を用いることが望ましい。
【0010】
LED20は図3に示すように配光分布特性を有している。蒲鉾形状のLED20は、x−y平面上と、y−z平面上とでは配光分布が異なる。この図から明らかなように、x−y平面上では、y軸上の原点を基点として+60°および−60°を越えると光度が極端に低くなる。また、y−z平面上では、y軸上の原点を基点として+30°および−30°を越えると光度が極端に低くなる。このLED20としては、例えば日亜化学工業株式会社製NSSX440シリーズ等が用いられる。
【0011】
次に、上記構成の面光源装置1の動作について、図4を用いて説明する。
LED20から発せられた光線80は、直接、またはLED基板30、リフレクタ40で反射して導光板10の入光面11から導光板10に入射する。入射した光は、導光板10の内部を全反射されながら伝播していく。この伝播途中で、出射面12に設けられた拡散部により散乱された光は出射面12から出射する。なお、一部の光は、導光板10の反出射面13より出射するが、反射シート60により導光板10に戻された後、出射面12から出射する。導光板10の出射面12より出射した光Aは、光学シート50のプリズム列51を構成する一面から入射し、隣り合う面で全反射し、光学シート50の上面から出射する。
【0012】
このように、この実施の形態では、光学シート50により導光板10の入光面11および出射面12に対して垂直な平面(図1におけるy−z平面)において、出射面12に対して斜め方向の光(図4においてA)を、プリズム列51により出射面12に対して垂直方向に偏向させて出射することができ、導光板10の入光面11および出射面12に対して垂直な平面(図1におけるy−z平面)において任意の配光分布を有する面光源装置を得ることができる。
【0013】
また、導光板10からの出射光の入光面11と平行な平面(図1におけるx−y平面)における広がりは、導光板10を伝播する光の出射面12と平行な平面(図1におけるx−z平面)における広がり、即ちLED20の出射光の出射面12と平行な平面の広がりに依存する。
この実施の形態では、配光分布に対して異方性を持つ汎用的なLED20を一つおきに90°配置方向を変えることで、導光板10の入光面11と平行な平面(図1におけるx−y平面)においても、配光分布を調整している。
【0014】
なお、プリズム列51の稜線方向を導光板10の入光面11に対して垂直にすることで、導光板10の入光面11に対して平行で出射面12に対して垂直な平面(図1におけるx−y平面)において任意の配光分布を有する面光源装置を得ることも可能である。
【0015】
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による表示装置の分解斜視図、図6(a)は図5の導光板15の入光面近傍の拡大平面図、図7は図5の表示板70とLED20との関係を示す図、図8は図5のLED20の配置図である。
この実施の形態の表示装置は、面光源装置1の光学シート50に表示板70が重ねられて構成されている。
導光板15の入光面16には稜線方向が厚さ方向であるプリズム列52が形成されている。表示板70は、透明なアクリル樹脂で構成されており、面光源装置1に対向する面(以後、背面と呼ぶ)あるいは面光源装置1から遠い側の面(以後、前面と呼ぶ)の一方にスクリーン印刷やカッティングシート等により図柄が設けられている。なお、両面に図柄を設けるようにしてもよい。また、表示板は、ポリカーボネイト樹脂や透明なガラスまたは拡散透過板であってもよい。
この実施の形態では、表示板70では避難口誘導灯に用いられる図柄であり、斜線部には緑色の印刷が施されている。
【0016】
次に、上記構成の表示装置の動作について説明する。
LED20から発せられた光線80は、直接、またはLED基板30、リフレクタ40で反射して導光板15の入光面16から導光板15に入射する。この際、入光面16にはプリズム列52が設けられているため、導光板15中を伝播する光の出射面17に平行な面の広がりは、同図(b)に示す入光面16が鏡面の場合に比べ広くなる。
入光後の導光板15中の伝播および光学シート50の動作は実施の形態1に示したものと同一であり、その説明は省略する。
【0017】
この実施の形態では、面光源装置1を出射した光は表示板70を背面から照らし、表示板70の前面に位置する観察者に表示板70の情報を伝える。
ここで、図7に示すように表示板70を導光板15の入光面16に垂直な破線90でA、B、Cの3つの領域部に分割すると、領域部Bの透過率が領域部A、Cの透過率に比べて高い。
LED20は、図3に示すように、x−y平面およびy−z平面において配光分布が異なる異方性を持ち、図8に示すように領域部A、Cの延長上と領域部Bの延長上でLED20の配置方向が異なり、領域部A、Cの延長上に位置するLED20の配光分布が、領域部Bの延長上に位置するLED20の配光分布に比べ、表示板70にほぼ平行な面(即ち、図5におけるx−z平面)の広がりが大きくなる配置方向としている。このため、領域部A、Cの延長上に位置するLED20からの光は、広がりが大きく、透過率の高い領域Bにも達し、広い配光分布で表示板70から出射する。
一方、領域部Bの延長上に位置するLED20からの光は広がりを制限され、効率よく透過率の高い領域部Bから、正面方向に整った配光分布で出射する。
【0018】
この実施の形態の表示装置によって得られる導光板15の入光面16に平行な平面(即ち、図5におけるx−z平面)における配光分布を図9中実線で示す。
図9におけるθは正面(すなわち図5におけるy軸)からの角度である。
なお、比較例として図10(a)に示すLED20の配置のときの配光分布を図中細線、図10(b)に示すLED20の配置のときの配光分布を図中点線、および(社)日本照明器具工業会規格(略称JIL規格)によって定められた避難口誘導灯の配光分布を図中一点鎖線で示す。
図9から明らかなように、図8に示すようにLED20を配置することにより、正面(θ=0[度])での輝度が高く、かつ配光分布が広く視認性の良い、避難口誘導灯に適した表示装置を得ることができる。
【0019】
なお、実施の形態1、2ではLED20を一列に配置した面光源装置1について説明したが、LED20の配置位置、個数はこれに限定されるものではなく、例えばLEDを複数列に配置してもよい。
また、実施の形態1、2においては、導光板10の出射面12に拡散部を形成しているが、これに限定されるものではなく、反出射面13、または出射面12と反出射面13の両面に拡散部を形成してもよい。
また、実施の形態1、2においては光学シート50に導光板10、15の出射面12、17に対向する面に一方向のプリズム列51を有し、そのプリズム列51の稜線方向は導光板10、15の入光面11、16と略平行なものを用いたが、光学シート50はこれに限定されるものではなく、導光板から遠い側の面にプリズム列を持つシートや拡散シート、さらには複数の光学シートを組み合わせて用いてもよい。
また、実施の形態2においては、表示板70として避難口誘導灯に用いられる図柄を印刷した表示板70を用いたが、無論これに限定されるものではなく、他の図柄の表示板や図柄の変更が可能な液晶パネル等を用いてもよい。
また、上記実施の形態では、光源として配光分布に異方性を有するLEDについて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、例えばレーザダイオードであってもよい。
【0020】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る表示装置の面光源装置によれば、光が入射する入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成され入光面からの光を出射する出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられている複数の光源とを備えたものであって、少なくとも一つの前記光源は、他の光源と配置方向が異なって配置され、前記出射面に対して平行な面の前記光の広がりが他の光源と異なるようになっているので、所望の配光分布を簡単に実現することができる。
【0021】
また、この発明に係る表示装置によれば、表示板は、導光板の入光面の法線と平行な境界線で複数に分割された領域部を有しており、前記領域部のうち他の領域部と比較して透過率の低い領域部に対応した光源の配光分布が、透過率の高い領域部に対応した光源の配光分布と比較して、前記導光板の出射面に対して平行な面の広がりが大きいので、正面輝度が高く、かつ配光分布が広く視認性の高い表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1における表示装置の面光源装置の分解斜視図である。
【図2】 図1のLEDの配置図である。
【図3】 図1のLEDの配光分布を示す図である。
【図4】 図1の面光源装置の光路を説明するための図である。
【図5】 実施の形態2における表示装置の分解斜視図である。
【図6】 (a)は図5の要部平面図、(b)は(a)と異なる例を示す平面図である。
【図7】 図5の表示板とLEDとの関係を示す図である。
【図8】 図5のLEDの配置図である。
【図9】 実施の形態2における表示装置の配光分布を示す図である。
【図10】 (a)、(b)は図9の比較例におけるそれぞれのLEDの配置図である。
【符号の説明】
1 面光源装置、10,15 導光板、11,16 入光面、12,17 出射面、20 LED(光源)、30 LED基板、50 光学シート、51,52 プリズム列、70 表示板。
Claims (3)
- 光が入射する入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成され入光面からの光を出射する出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数の光源と、前記出射面側に表示板が設けられた表示装置であって、
前記表示板の前記導光板の前記入光面の法線と平行な境界線で複数に分割された領域部において、他の領域部と比較して透過率の低い領域部に対応した前記光源の配光分布が、透過率の高い領域部に対応した前記光源の配光分布と比較して、前記導光板の出射面に対して平行な面の広がりが大きくなるように、前記光源の配置方向が定められている表示装置。 - 前記光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記表示板は、誘導灯の図柄であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。
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