JP4577657B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば所定意匠を印刷形成した表示板や液晶パネルからなる受光式表示パネルからなる被照明対象を照明する照明装置に関するもので、特に光源からの光で透光性材料からなる導光体を面発光させ、表示部材を照明する照明装置に係わる。

この種の照明装置は、表示パネルを背後から照らすバックライト装置あるいは表示パネルを表面から照らすフロントライト装置と称され、種々のものが提案されている。例えば下記特許文献１には、車両用計器装置に適用され、被照明対象として液晶表示パネルを照明するバックライト（照明装置）装置が開示されている。
この照明装置は、液晶表示パネルに沿って平板状に延びる板状部と、この板状部の端部から当該板状部の厚み方向に屈曲形成される光導入部と、この光導入部と板状部との間に形成され光導入部を通じて入射した光を板状部側に反射させる反射部とを有し、この反射部を通じて導かれた光で板状部が面発光する透光性材料からなる導光体と、この導光体の光導入部に光を入射させる光源とを備えている。そして光導入部は、光源に向かって徐々に広がる略「Ｖ」字形の凹面に形成され、このような形状を採用することで光をジグザグに進行するようにし、照明むらを抑える工夫がなされている。
特開２００４−３２５３１２号公報

しかしながら、特許文献１記載の照明装置では、光源が所定の指向角度範囲にわたって放射状（円錐状）に光を放射する点光源であるのに対して、光導入部は平板部及び光源自体の幅と略同じ厚みを有する板状体であるため、厚み方向の受光効率が低く、このため輝度向上が難しいという問題があった。特に近年、導光体自体の薄型化が進んでいるため、このような光導入部形状は不利である。またこのような事情から光導入部の厚みを増大させることが考えられるが、単に厚みを大きくするだけでは、平板部に効率よく光を導くのが難しいという問題がある。
そこで本発明は、光導入部の構成を工夫することで、光の利用効率を向上させ、高輝度化を達成し得る照明装置の提供を主な目的とするものである。

本発明は、前記目的を達成するため、被照明対象に沿って延びる板状部と、この板状部の端部に形成される光導入部と、この光導入部と前記板状部との間に形成され前記光導入部を通じて入射した光を前記板状部側に反射させる反射部とを有し、この反射部を通じて導かれた光で前記板状部が面発光する透光性材料からなる導光体と、この導光体の前記光導入部に光を入射させる光源とを備え、前記光導入部は前記反射部に対応する位置から前記板状部の延在方向とは異なる方向に突出する第１の突出部と、この第１の突出部とは異なる方向に突出する第２の突出部とからなり、前記第１，第２の突出部は前記光源の光が入射する入射面を有し、前記第１の突出部は前記入射面を通じて導入した光を前記反射部に内部導光する導光部と、前記入射面から前記板状部に至る壁面の少なくとも一部を利用して形成され前記第２の突出部からの光を前記反射部に反射する第１の光導入反射部とを有し、前記第２の突出部は前記入射面を通じて導入した光を前記第１の光導入反射部に反射する第２の光導入反射部とを有することを特徴とする

また本発明は、前記第１の光導入反射部が前記反射部に対向すると共に前記入射面を挟んで分離する第１の反射面と第２の反射面からなり、前記第２の光導入反射部がこれら第１，第２の反射面の各々に対応する第３の反射面と第４の反射面からなり、前記第３，第４の反射面から前記第１，第２の反射面に向かう光経路が前記光源の発光中心軸の軸方向から見たとき互いに交差するように設定されていることを特徴とする。

また本発明は、前記板状部をその厚み方向から見たとき前記反射部が直線状に延びると共に前記光導入部は前記第１の光導入反射部が前記反射部に対向するよう前記反射部の延在方向に沿って複数形成され、これら複数の前記光導入部の一つに対して一つの前記光源が対応することを特徴とする。

また本発明は、前記板状部をその厚み方向から見たとき前記反射部が屈曲形状または円弧形状に延びると共に前記光導入部は前記第１の光導入反射部が前記反射部に対向するよう前記屈曲形状または前記円弧形状の中心側に一つ形成され、この単一の前記光導入部に対して一つの前記光源が対応することを特徴とする。

また本発明は、前記第１の入射面が前記光源からの光を集光する集光面であることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、光の利用効率を向上させ、高輝度化を達成し得る照明装置を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明による照明装置を適用した表示装置を例に実施形態を説明する。図１〜図４は、本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は本実施形態による表示装置の断面図、図２は図１の導光体の表側を示す斜視図、図３は図２の導光体の裏側を示す斜視図、図４は光導入部の平面図である。

図１において、本実施形態による表示装置は、液晶表示パネル（被照明対象）１と、アクリル樹脂等の透光性合成樹脂からなる導光体２と、この導光体２に光を入射させる発光ダイオード等からなる光源３と、この光源３を搭載した回路基板４とから構成されており、点光源である光源３の発する光を導光体２を通じて面発光させる照明装置を用いて、この場合、四角形状の液晶表示パネル（被照明対象の形状や種別は任意）を背後（裏側）から照明（バックライト照明）するものである。なおこの場合、前記照明装置は被照明対象を表側から照明（フロントライト照明）するものであってもよい。

導光体２は、液晶表示パネル１に沿って延びる四角形状の板状部２１と、この板状部２１の端部（一辺）に形成される光導入部２２と、この光導入部２２と板状部２１との間に形成され光導入部２２を通じて入射した光を板状部の延在方向に沿って反射させる反射部２３とを有しており、光導入部２２を通じて導入した光源３の光を反射部２３で反射させることにより、板状部２１が面発光し、液晶表示パネル１を照明するものである。

光導入部２２は板状部２１の端部であって、反射部２３に対応する位置から板状部２１の延在方向とは異なる方向（略鉛直方向）に突出する第１の突出部２４と、この第１の突出部２４とは異なる方向（板状部２１の延在方向）に突出する第２の突出部２５とからなり、これら第１，第２の突出部２４，２５は、その光源３に対向する面側において光源３からの光が入射する入射面２６を共有する構造となっているが、第１，第２の突出部２４，２５毎に専用の入射面を設けることもできる。

入射面２６は、光源３側に向けて隆起し、入射光を集光して反射部２３や後述する第３，第４の反射面に導く球面状の集光面に形成されており、その中心線は光源３の発光中心軸Ｐ（図１及び図４参照）に一致させている。

第１の突出部２４は、光源３に向かって略台形柱状に突出し、入射面２６を通じて導入した光を反射部２３に内部導光する導光部２４１と、入射面２６から板状部２１に至る略台形柱状壁面の一部を利用して形成される第１の光導入反射部２４２とを有している。

第１の光導入反射部２４２は、反射部２３に対向すると共に入射面２６を挟んで分離する第１の反射面２４３と第２の反射面２４４とからなり、第２の突出部２５からの光を反射部２３に向けて反射する平面に形成されている。

第２の突出部２５は、第１の突出部２４から連続して光源３上を横切るように略半角錐柱状に突出し、その外壁面には、入射面２６を通じて導入した光を第１の光導入反射部２４２に反射する第２の光導入反射部２５２を有している。

第２の光導入反射部２５２は、第１の反射面２４３に対応（対向）する第３の反射面２５３と第２の反射面２４４に対応（対向）する第４の反射面２５４とからなり、第３，第４の反射面２５３，２５４から第１，第２の反射面２４３，２４４に向かう光経路は、光源３の発光中心軸Ｐ（図１及び図４参照）の軸方向から見たとき互いに交差するように設定されている。なお本例では第３の反射面２５３と第４の反射面２５４とは共に第１，第２の反射面２４３，２４４に向かう光を収束させるために、発光中心軸Ｐを基準とした二次曲面に設定されているが、三次曲面に設定することでより収束性を向上させてもよい。

なお本実施形態では、板状部２１をその厚み方向から見たとき反射部２３が直線状に延びると共に光導入部２２は第１の光導入反射部２４２が反射部２３に対向するよう反射部２３の延在方向に沿って複数（本例では三つ）形成され、これら複数の光導入部２２の一つに対して一つの光源３が対応する構造である。

このように構成される本実施形態では、光源３から発せられた光は、入射面２６を通じて集光されて第１，第２の突出部２４，２５内に導かれる。

そして第１の突出部２４に導入された光は、導光部２４１を直進して反射部２３に至り板状部２１の延在方向に向けて反射される。一方、第２の突出部２５に導入された光は、第３，第４の反射面２５３，２５４→第１の突出部２４の第１，第２の反射面２４３，２４４→反射部２３の経路で反射部２３に至り板状部２１の延在方向に向けて反射される。この結果、板状部２１が高輝度でしかもムラの少ない状態で面状に発光する。

以上の通り本実施形態では、液晶表示パネル１に沿って延びる板状部２１と、この板状部２１の端部に形成される光導入部２２と、この光導入部２２と板状部２１との間に形成され光導入部２２を通じて入射した光を板状部２１側に反射させる反射部２３とを有し、この反射部２３を通じて導かれた光で板状部２１が面発光する透光性材料からなる導光体２と、この導光体２の光導入部２２に光を入射させる光源３とを備え、光導入部２２は反射部２３に対応する位置から板状部２１の延在方向とは異なる方向に突出する第１の突出部２４と、この第１の突出部２４とは異なる方向に突出する第２の突出部２５とからなり、第１，第２の突出部２４，２５は光源３の光が入射する入射面２６を有し、第１の突出部２４は入射面２６を通じて導入した光を反射部２３に内部導光する導光部２４１と、入射面２６から板状部２１に至る壁面の一部を利用して形成され第２の突出部２５からの光を反射部２３に反射する第１の光導入反射部２４２とを有し、第２の突出部２５は入射面２３を通じて導入した光を第１の光導入反射部２４２に反射する第２の光導入反射部２５２とを有することにより、所定の指向角度範囲にわたって放射状（円錐状）に光を放射する点光源を用いて導光体の板状部を面発光させるにあたり、板状部に効率よく光を導くことができ、光の利用効率を向上させ、高輝度化を達成することができる。しかも板状部２１の延在方向に光源を配置する構成との比較では、光導入部２２を板状部２１の延在方向に短く設定してもムラを抑えた照明が可能となる。

また本実施形態では、第１の光導入反射部２４２が反射部２３に対向すると共に入射面２６を挟んで分離する第１の反射面２４３と第２の反射面２４４とからなり、第２の光導入反射部２４２がこれら第１，第２の反射面２４３，２４４の各々に対応する第３の反射面２５３と第４の反射面２５４とからなり、第３，第４の反射面２５３，２５４から第１，第２の反射面２４３，２４４に向かう光経路が光源３の発光中心軸Ｐの軸方向から見たとき互いに交差するように設定されていることにより、さらに効率よく光を導くことができる。

また本実施形態では、板状部２１をその厚み方向から見たとき反射部２３が直線状に延びると共に光導入部２２は第１の光導入反射部２４３が反射部２３に対向するよう反射部２３の延在方向に沿って複数形成され、これら複数の光導入部２２の一つに対して一つの光源３が対応することにより、広い面積を効率よく照明することできる。

また本実施形態では、入射面２６が光源３からの光を集光する集光面であることにより、さらに効率のよい照明が可能となる。

図５〜図７は本発明の第２の実施形態を示すもので、図５は本発明の第２の実施形態による導光体の平面図、図６は同実施形態による導光体の要部側面図で図５に記載の導光体を矢視方向から見た図、図７は同実施形態による導光体の要部背面図である。

本実施形態による導光体は、被照明対象として、例えば車両用計器の文字板を照明するもので、全体が被照明対象に対応した略円形で、この例では一つの計器の文字板に対して導光体と光源がそれぞれ一つずつ対応している。

板状部２１を厚み方向から見たとき反射部２３は入射光を放射方向に反射する円弧形状（屈曲形状でもよい）に延びると共に光導入部２２は第１の光導入反射部２４３が反射部２３に対向するよう円弧形状の中心側に一つ形成され、この単一の光導入部２２に対して一つの光源３が対応する構成である。

このように構成された本実施形態では、光源３から発せられた光は、入射面２６を通じて集光されて第１，第２の突出部２４，２５内に導かれる。第１の突出部２４は前記第１の実施形態と同様、光源３に向けて先細りとなる略台形状に形成され、入射面２６を通じて導入された光は、導光部２４１を直進して反射部２３に至り板状部２１の延在方向に向けて放射状に反射される。一方、第２の突出部２５に導入された光は、第３，第４の反射面２５３，２５４→第１の突出部２４の第１，第２の反射面２４３，２４４→反射部２３の経路で反射部２３に至り、板状部２１の延在方向に向けて放射状に反射される。この結果、板状部２１が高輝度でしかもムラの少ない状態で面状に発光する。

以上のように構成された本実施形態でも前記第１の実施形態と同様の効果を期待できる。しかも少ない数（必要最小限の数）で被照明対象である車両用計器の文字板を高輝度でムラを抑えた状態で照明することができる。

本発明の第１の実施形態による表示装置を示す断面図。 図１の導光体の表側を示す斜視図。 図２の導光体の裏側を示す斜視図。 実施形態による光導入部の平面図。 第２の実施形態による導光体の平面図。 同実施形態による導光体の要部側面図で図５に記載の導光体を矢視方向から見た図。 同実施形態による導光体の要部背面図。

符号の説明

１ 液晶表示パネル（被照明対象）
２ 導光体
３ 光源
４ 回路基板
２１ 板状部
２２ 光導入部
２３ 反射部
２４ 第１の突出部
２５ 第２の突出部
２４１ 導光部
２４２ 第１の光導入反射部
２４３ 第１の反射面
２４４ 第２の反射面
２５２ 第２の光導入反射部
２５３ 第３の反射面
２５４ 第４の反射面
Ｐ 発光中心軸

Claims (5)

1. 被照明対象に沿って延びる板状部と、この板状部の端部に形成される光導入部と、この光導入部と前記板状部との間に形成され前記光導入部を通じて入射した光を前記板状部側に反射させる反射部とを有し、この反射部を通じて導かれた光で前記板状部が面発光する透光性材料からなる導光体と、
   この導光体の前記光導入部に光を入射させる光源とを備え、
   前記光導入部は前記反射部に対応する位置から前記板状部の延在方向とは異なる方向に突出する第１の突出部と、この第１の突出部とは異なる方向に突出する第２の突出部とからなり、
   前記第１，第２の突出部は前記光源の光が入射する入射面を有し、
   前記第１の突出部は前記入射面を通じて導入した光を前記反射部に内部導光する導光部と、前記入射面から前記板状部に至る壁面の少なくとも一部を利用して形成され前記第２の突出部からの光を前記反射部に反射する第１の光導入反射部とを有し、
   前記第２の突出部は前記入射面を通じて導入した光を前記第１の光導入反射部に反射する第２の光導入反射部とを有することを特徴とする照明装置。
2. 前記第１の光導入反射部が前記反射部に対向すると共に前記入射面を挟んで分離する第１の反射面と第２の反射面からなり、前記第２の光導入反射部がこれら第１，第２の反射面の各々に対応する第３の反射面と第４の反射面からなり、前記第３，第４の反射面から前記第１，第２の反射面に向かう光経路が前記光源の発光中心軸の軸方向から見たとき互いに交差するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記板状部をその厚み方向から見たとき前記反射部が直線状に延びると共に前記光導入部は前記第１の光導入反射部が前記反射部に対向するよう前記反射部の延在方向に沿って複数形成され、これら複数の前記光導入部の一つに対して一つの前記光源が対応することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記板状部をその厚み方向から見たとき前記反射部が屈曲形状または円弧形状に延びると共に前記光導入部は前記第１の光導入反射部が前記反射部に対向するよう前記屈曲形状または前記円弧形状の中心側に一つ形成され、この単一の前記光導入部に対して一つの前記光源が対応することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
5. 前記入射面が前記光源からの光を集光する集光面であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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