JP5858330B2 - Display device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a display device using a highly directional point light source, and more specifically, a display device capable of obtaining uniform illumination light by irradiating a plurality of different directions with the same point light source or group of point light sources. About.
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。 In recent years, research and development of LEDs have progressed rapidly, and various types of LEDs have been developed and commercialized and used in a wide range of fields. LEDs have been conventionally used as operation indicator lamps for electronic devices because of their low power consumption, long life, and small size. These LEDs are often used, for example, in backlights for liquid crystal panels, various display boards, electric bulletin boards, and electrical decoration devices.
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)。 However, since the LED has a strong directivity of light, the LED alone is difficult to use as illumination. Therefore, various devices have been devised to use the LED for illumination. For example, as a conventional surface illumination light source device that uses a LED as a light source to obtain illumination light having a planar and uniform illuminance distribution, a light transmitting resin is provided on the light emission surface to diffuse the light. There are known ones in which a reflecting means is provided on the light emitting surface and light is subjected to multiple reflection (see Patent Document 1 below).
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。
That is, as shown in FIG. 9, the surface illumination
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。
The surface illumination
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。 In addition, as in the invention described in Patent Document 2 below, a technology of a surface light source device that uses a plurality of point light sources to eliminate luminance unevenness of illumination light is also disclosed.
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。
That is, the surface
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。 According to the surface illumination light source device disclosed in Patent Document 1 above, even if a highly directional point light source such as one LED is used, it is uniform over a wide area without increasing the thickness in the radial direction of the LED. An excellent effect that it is possible to obtain a proper illumination light. However, in the surface illumination light source device disclosed in Patent Document 1, it is difficult to uniformly illuminate the whole when the distance from the point light source is too different, for example, a triangular prism shape or a star column shape. there were.
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。 In addition, when a plurality of point light sources are used as in the surface light source device disclosed in Patent Document 2, even if a problem occurs in only one of the point light sources being used, uneven brightness occurs. As a result, there has been a problem that work for replacing the point light source frequently occurs.
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。 The present invention has been completed in order to solve the above-described problems of the prior art, and a uniform illumination light can be obtained by irradiating a plurality of different directions with the same point light source or group of point light sources. It is an object to provide a display device that can be used.
本発明の表示装置は、発光ダイオードである点光源と、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。 Viewing device of the present invention includes a point light source is a light emitting diode, a substrate on which the point light source is attached, has the substrate at the center, and the bottom plate with a hole for mounting the point light source is provided, A casing having a side plate portion erected vertically from each end of the bottom plate portion at a predetermined height and having a surface facing the bottom plate portion opened, and a light conducting reflection attached to the opening of the casing. A housing that accommodates the plate, the casing, and includes a bottom surface and a side surface that is erected vertically from each end of the bottom surface by a predetermined length; and a surface that faces the bottom surface is opened. And a display plate that is attached so as to cover the entire opening of the housing and transmits light. The light conducting reflection plate has a higher light transmittance as the distance from the point light source increases. Also, the light reflectance is low A light direction adjusting plate that reflects light and is installed between the point light source and the light conducting reflector so as to stand from the bottom plate and cover the point light source. the light direction control plate, the light direction adjusting holes around the other optical axis of the point light source that has been opened at least one.
本発明の表示装置によると、発光ダイオードのように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。 According to Viewing device of the present invention, it is used a strong point light source directivity as light emitting diodes, the light reflectance of the portion facing the point light source of the light conducting reflection plate has the highest and the light transmittance is the lowest Since the light transmittance increases and the light reflectance decreases with increasing distance from the point light source, uniform illumination light can be obtained from the entire surface of the light conducting reflector. In addition, it is possible to provide a display device that can irradiate a plurality of different directions with the same point light source or point light source group to obtain uniform illumination light.
また、本発明の表示装置はさらに、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。 Further, the display device of the present invention further, the shape of the bottom plate portion and the bottom portion is Ru regular polygon der a similar to each other.
本発明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。 According to Viewing device of the present invention, light from a point light source becomes uniform in the casing, can be irradiated to the entire without waste uniform display board, it is possible to obtain a more uniform illumination light.
本発明の表示装置はさらに、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。 Viewing apparatus further, the light direction adjusting holes of the present invention is equal to the number of vertices of the bottom plate portion, the light direction adjusting holes that have been drilled toward the apex direction of the bottom plate portion.
本発明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。 According to Viewing device of the present invention, it is possible to distance from the point light source to each vertex of the farthest comprising a bottom plate section, it can be efficiently irradiated with light, to obtain a more uniform illumination light.
本発明の表示装置においては、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ってもよい。 In Viewing device of the present invention, the shape of the light direction control plate can be a positive polygonal pyramid having one vertex on the optical axis of the point light source.
そのようにした場合、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。 In such a case , by using a regular polygonal pyramid, the distance between the light direction adjusting plate as a reflector and the point light source can be increased on the optical axis where the light from the point light source is the strongest. . When the distance between the point light source and the reflector is too short, retroreflected light to the point light source is generated by the reflector, the light loss increases, and the quality of the display device is degraded. Further, by using a polygonal pyramid, the light in the optical axis direction of the point light source and the reflector do not intersect perpendicularly, and the generation of recurring light to the point light source can be suppressed.
また、本発明の表示装置においては、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ってもよい。 Further, in the Viewing device of the present invention, the plan view shape of the light conducting reflection plate may be similar in shape to the bottom plate portion.
そのようにした場合、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。 In such a case , the direction of the light can be easily set, and the manufacture becomes easy.
また、本発明の表示装置においては、前記ケーシングの部材は超微細発泡光反射部材であってもよい。 Further, in the Viewing device of the present invention, members of the casing may be ultra-fine foamed light reflecting member.
そのようにした場合、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。 In such a case , the light irradiated from the point light source is lost by using an ultrafine foamed light reflecting member having a high light reflectance and a low light transmittance as a member for forming the casing and the light conducting reflector. And can be used with high efficiency.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiment described below exemplifies a display device for embodying the technical idea of the present invention, and is not intended to specify the present invention. It is equally applicable to the other embodiments included.
[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。
[Embodiment]
First, with reference to FIGS. 1-4, the display apparatus in embodiment of this invention is demonstrated. 1 is an external perspective view of the display device according to the embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of the display device according to the embodiment of the present invention, FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. These are the top views of the photoconductive reflection plate used for the display apparatus of this embodiment.
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。
The
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。
Inside the
底板部13aの重心点上には孔30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。
The on center-of-gravity point of the
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。
The
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。
A regular hexagonal light conducting
A light
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。
The light conducting
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。
A
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。
A peripheral portion 14a2 is provided at the periphery of the central portion 14a1 and at the boundary between the outer light conducting and reflecting
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。
Circular openings 14b1 are formed at predetermined intervals in the outward light conducting
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。 Next, the light direction adjustment plate attached to the display device will be described with reference to FIGS. 5A is a perspective view of the light direction adjusting plate attached to the display device of this embodiment, FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line VB-VB in FIG. 5A, FIG. 5C is a development view of the light direction adjusting plate, and FIG. Is another example of the light direction adjusting plate.
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。
The light
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。
As shown in FIG. 6, the position of the light
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]
The light from the point
[Modification]
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。
In the above embodiment, the shape of the display device is a regular triangular prism shape, the shape of the light conducting reflection plate is a regular hexagonal shape, and the shape of the light direction adjusting plate is a regular triangular pyramid shape.
As shown in FIG. 7, the
Also, the light direction adjusting plate is not a regular triangular pyramid shape, but may be a roof type shape, a hemispherical shape, a pentagonal pyramid shape or the like as shown in FIG.
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
130…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
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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つ以上開けられており、
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り、
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表示装置。 A point light source that is a light emitting diode ;
A substrate on which the point light source is attached;
The base plate having the substrate in the center and provided with a hole for attaching the point light source, and the side plate vertically provided at a predetermined height from each end of the bottom plate part, A casing having an open surface facing the bottom plate,
A light conducting reflector attached to the opening of the casing;
A housing that houses the casing, has a bottom surface and a side surface that is vertically erected from each end of the bottom surface by a predetermined length, and has a surface that faces the bottom surface;
A display board attached to cover the entire opening of the housing and transmitting light;
In a display device having
The light conducting reflector is formed such that the light transmittance increases as the distance from the point light source increases, and the light reflectance decreases,
Between the point light source and the light conducting reflection plate, a light direction adjusting plate that reflects light and is erected from the bottom plate portion and attached to cover the point light source,
The light direction adjusting plate has at least one light direction adjusting hole with a center other than the optical axis of the point light source ,
The shapes of the bottom plate part and the bottom part are regular polygons similar to each other,
The light direction adjusting hole is equal to the number of vertices of the bottom plate portion, and the light direction adjusting hole is opened toward the vertex direction of the bottom plate portion .
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