JP4302562B2 - 面照明装置及び該装置を用いた表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、点光源を用いた面照明装置及び該面照明装置を用いた誘導灯、液晶表示装置等の表示装置に関するものである。

従来の面照明装置は、側面に点光源装置凹部を複数個設けた透明板からなる導光板において、該側面の上記凹部と凹部との間に略三角形状の切れ込みを設けた点光源を用いた面照明装置用導光板を使用するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開平６−５１１３０号公報（第３頁、図１）

特許文献１の面照明装置は、導光板の凹部に全て点光源を設置していた。いいかえると、点光源と同じ数の凹部を設けていた。
そこで、明るさを変更するためには、導光板を変え、点光源を設置する凹部の数の相違する導光板に変更する必要があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、導光板を変更しないで、明るさを変えることができる点光源を用いた面照明装置を得ることを目的とする。
また、明るさが均一な点光源を用いた面照明装置を得ることを目的とする。
また、この面照明装置を用い、目的に応じて容易に明るさを変えることができ、表示面の明るさが均一な表示装置を得ることを目的とする。

本発明に係る点光源を用いた面照明装置は、点光源を設置した基板と、点光源を配置する点光源用の凹部を側面に沿って設けた導光板とを備え、導光板の光源用の凹部の数を、配置する点光源の数よりも多くし、基板の点光源を導光板の対応する点光源用の凹部に配置し、点光源を配置した光源用の凹部に点光源を配置しない光源用の凹部を隣接させ、導光板の点光源を配置した側の側面側に反射板を設けたものである。

本発明に係る点光源を用いた面照明装置は、導光板の点光源挿入用の凹部の数を、配置する点光源の数よりも多くし、基板の点光源を導光板の対応する点光源用の凹部に配置したので、同一の導光板で点光源を設置した基板を交換することにより、点光源の数を変えることができ、容易に照射面の明るさを変えることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置を示す図であり、図１（ａ）は、その平面図であり、図１（ｂ）は、凹部中の点光源を示す図である。図２は、同じく、点光源を用いた面照明装置の点光源の数を増やした導光板を示す平面図であり、図３は、同じく、点光源を用いた面照明装置の導光板の凹部に点光源を配置する方法を説明する図である。
これらの図において、アクリル板等の透明板である導光板１の一側面に複数の光源用の凹部３を形成する。この光源用の凹部３の形状は、導光板１を側端から平行に切り込み先端を半円状にしたものであり、切り込みの幅、半円の大きさは、発光ダイオード等の点光源２が容易に収容できるように点光源２の大きさに合せる。また、同形状が望ましいが、点光源２が配置できれば、異形状が混在してもよい。

図１の導光板１は、左右対称に４個の同形状の光源用の凹部３を設け、そのうち、中央の２個に点光源２を配置した例である。導光板１の点光源２を設置する側面に対向して、反射板７を設ける。また、中央の２個の点光源２間に点光源２を設置しない逆三角形の凹部４を設けている。
図１には記載を省略しているが、通常は、導光板１の前面の照射面側に拡散板、及び導光板１の底面側に反射板を設ける。拡散板で、照射面から出射光が均一化され、また、底面側に配設された反射板により、導光板１の底面側からの光の損失が防止できる。

導光板１の光源用の凹部３に点光源２を配置する方法は、図３に示すように、基板５に所定数の点光源２を導光板１の光源用の凹部３に対応して設ける。点光源２を設置した基板５を導光板１の側面側に設置し、点光源２を対応する導光板１の光源用の凹部３に配置する。この場合は、反射板７は、基板５の点光源２を設置している面を反射板とする。即ち、アルミ基板に白色塗料を塗布する等完全拡散反射面に近い面を形成するようにする。
また、導光板１の光源用の凹部３に点光源２を配置する方法は、所定数の点光源２を導光板１の光源用の凹部３に対応して設けた基板５を導光板１の下部に設置し、同じく点光源２を対応する導光板１の光源用の凹部３に配置する。この場合は、導光板１の側面には、基板５とは別に反射板７を設ける。
反射板７により、点光源２の出射光は、有効に導光板１に入射し、照射面から出射する。

図１の導光板１では、外側の２個の光源用の凹部３にも点光源２を追加することにより、明るさを増加することができる。点光源２の数を変えるのは、点光源２を設置した基板５を取り替える。
図２は、点光源２の数を更に増やすため、光源用の凹部３の数を増やした導光板１の例である。この場合は、実線で示した３個の点光源２による３灯照射と点線で示した４個の点光源２を追加し、中央の実線の１個を削除して６灯照射とするものである。この場合も点光源２を設置した基板５を交換する。点光源用の凹部３間には、逆三角形の凹部４を設けている。

本実施の形態の点光源を用いた面照明装置では、同一の導光板１で基板５を交換することにより、点光源２の数を変えることができ、容易に照射面の明るさを変えることができる。
そこで、誘導灯などの同一サイズで、異なる光量に規定された器具（例えば、Ｂ級誘導灯のＢＬ形、ＢＨ形等）に点光源を用いた面照明装置を使用する場合、点光源２付きの基板５を変えるだけで、同一の導光板１で対応できる。

本実施の形態の点光源を用いた面照明装置は、光源用の凹部３のうち、点光源２を設置しない光源用の凹部３は、照射面の明るさを均一化するのに有効である。
図４に示すように、点光源用の凹部３の点光源２からの出射光は、放射状に出るが、このうち点光源２を設置していない点光源用の凹部３に到達した光は、表面で全反射または点光源用の凹部３内を経て、側面または底面に設けた反射板７により反射され、再度点光源用の凹部３から導光板１内に入射する。このように光源を配置していない点光源用の凹部３は、光源を配置していないにもかかわらず点光源用の凹部３内から光が発せられるように光の進行方向を変化させることができるため、点光源用の凹部３は、擬似光源として機能し、光源を多数用いた場合と同様に明るさを均一化する作用がある。
特に、反射板７として拡散反射板を用いると、ランダムに反射した光が、点光源用の凹部３から導光板１内に再入射されるため、光源から全方向に光を出射する光源を配置した点光源用の凹部３と同様な光の広がりを得ることができるため好ましい。
さらに、点光源２を設置しない光源用の凹部３は、点光源２を設置した光源用の凹部３と同形状とすることにより、擬似光源として同様の出射パターンとなり、照射面の明るさの均一化にはより有効である。

図５、図６にモンテカルロ法によるシミュレーション結果を示す。
図５は、導光板１及び設置した点光源２を示す。これは、図１と同じものであり、各寸法は、記載の通りである。
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ、導光板１の照射面の光源用の凹部３の頂部（半円の先端）からの距離が、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ位置で、横に２００ｍｍの全幅（横軸）にわたる明るさの均一性（縦軸に照度の相対値を表示）をみたものである。実線が図５の導光板１であり、点線は、図５で両外側の光源用の凹部３がない場合である。
これらの３図ともに点光源２が配置されない光源用の凹部３がある方が均一性が増しているのがわかる。
また、点光源２を設置した凹部３間または点光源２を設置した凹部３と設置しない凹部３間に逆三角形の凹部４を設けることにより、導光板１の照射面の明るさを均一化できる。

本実施の形態の点光源を用いた面照明装置は、導光板１の光源用の凹部３の形状を全て同形状とすることにより、光源用凹部３で、点光源２を配置しない光源用凹部３は、擬似光源として機能し、光源用の凹部３に配置した点光源２と同様な光出射パターンとなり、照射面の明るさの均一化に効果が大きい。

また、本実施の形態の点光源を用いた面照明装置は、点光源２を配置した光源用の凹部３に点光源２を配置しない点光源用の凹部３を隣接させることにより、隣接させた点光源２を配置しない点光源用の凹部３は、擬似光源として、照射面の明るさの均一化に有効に機能する。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２の点光源を用いた面照明装置の導光板の平面図である。本実施の形態の点光源を用いた面照明装置は、導光板１の点光源用の凹部３を導光板１の側面側の端部に形成した一列の穴とし、この穴に点光源２を配置する。その他の構成は、実施の形態１と同様である。また、得られる効果も同様である。
本導光板１の場合の点光源２の配置は、図３に示す点光源２を設置した基板５を導光板１の下部に設置して行う。

実施の形態３．
図８は、表示板組立部を示す分解斜視図であり、図９は、表示装置を示す分解斜視図である。本実施の形態の表示装置は、実施の形態１、２に記載の面照明装置の導光板１の照射面側に表示板１０又は電気信号に応じて表示情報を可変できる液晶表示板等を配置したものである。

図８に示すように、表示組立部１３は、導光板１の背面側に反射板７を配置し、また、照射面側に、順次、照射面側に光を配光する光学板９、拡散板８、表示手段である表示板１０（例えば、ピクトグラムの印刷された表示板）を配置し、これらを枠１１に収納し、上部を反射板（点光源２の光を導光板１の下方に反射する反射板）付きのカバー１２で覆い形成される。
このようにして組立てた表示組立部１３の上部の導光板１の光源用の凹部３に対応してカバー１２の背面側に形成した光源穴から基板５に設置した点光源２を凹部３に配置する。これらを筐体１５に、表示板組立部１３が蓋になるように取付け、表示装置を形成する。なお、筐体１５内には、駆動装置１４を収容する。
本表示装置は、実施の形態１、２に記載の面照明装置の導光板１の照射面側に表示手段である表示板１０又は液晶表示板等を配置したので、目的に応じて容易に明るさを変えることができ、また、表示面の明るさが均一な表示装置となる。

実施の形態１、２、３においては、点光源２を導光板１の一側面に沿って設けているが、対向する二側面に沿って設けたり、また、三側面、さらに四側面に沿って設けてもよい。

本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置を示す図である。 本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置の光源用の凹部３の数を増やした導光板１を示す図である。 本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置の導光板の光源用の凹部に点光源を配置する方法を説明する図である。 本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置の導光板の光源用の凹部の照射面の明るさを均一化する機能を説明する図である。 本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置の導光板の光源用の凹部の照射面の明るさを均一化する機能をシミュレーションする導光板を示す図である。 本発明の実施の形態１における点光源を用いた面照明装置の導光板の光源用の凹部の照射面の明るさを均一化する機能のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の実施の形態２の点光源を用いた面照明装置の導光板の平面図である。 本発明の実施の形態３の表示板組立部を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態３の表示装置を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 導光板、３ 点光源用の凹部、４ 逆三角形の凹部、５ 基板、７ 反射板、１０表示手段。

Claims (5)

1. 点光源を設置した基板と、前記点光源を配置する点光源用の凹部を側面に沿って設けた導光板とを備え、
   前記導光板の光源用の凹部の数を、配置する点光源の数よりも多くし、前記基板の点光源を前記導光板の対応する点光源用の凹部に配置し、
   前記点光源を配置した前記光源用の凹部に前記点光源を配置しない前記光源用の凹部を隣接させ、
   前記導光板の前記点光源を配置した側の側面側に反射板を設けたことを特徴とする点光源を用いた面照明装置。
2. 前記導光板の光源用の凹部の形状を全て同形状としたことを特徴とする請求項１に記載の点光源を用いた面照明装置。
3. 前記点光源を配置した前記光源用の凹部間、または、前記点光源を配置した前記光源用の凹部と前記点光源を配置しない前記光源用の凹部間に逆三角形の凹部を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の点光源を用いた面照明装置。
4. 前記導光板の底面側に反射板、前面の照射面側に拡散板を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の点光源を用いた面照明装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の面照明装置の導光板の照射面側に前記導光板から出射する光を変調して、情報を表示する表示手段を設けたことを特徴とする表示装置。

Images