JP6380739B2 - 面光源装置 - Google Patents

Description

本発明は、エッジライト方式によって表示パターンを発光させる面光源装置に関するものである。

斯かる面光源装置は、パチンコ機等の遊技機、車載機器や家電製品の表示パネル等に使用されているが、この面光源装置は、出射方向が異なるＬＥＤ（発光ダイオード）等の複数の点光源によるエッジライト方式によって表示パターンを発光させるものである。

この種の面光源装置に関して、特許文献１には、裏面に凹凸状の模様（表示パターン）が形成された樹脂板（導光板）の四辺に沿って発光色の異なる点光源（青光源、緑光源、赤光源、黄光源）を配置して成る加飾パネルが提案されている。この加飾パネルにおいては、模様は、各領域ごとに凹凸の方向が揃った複数の溝構造の集合体として構成されており、領域によってラインの長手方向の向きが異なっている。

このように構成された加飾パネルにおいて、各点光源が点灯すると、ラインの長手方向に直交する方向に直進する光の一部は、直進が妨げられてライン（凹凸状の溝）によって反射して樹脂板の表面から出射するため、模様を発光させることができる。この場合、樹脂板の裏面に形成された凹凸状のラインパターンと、点光源（青光源、緑光源、赤光源、黄光源）の点灯／消灯とによって、ラインパターンが形成された領域の色をコントロールすることができる。

又、特許文献２には，導光板の裏面にドット状の表示パターンを形成した発光パネルが提案されており、この発光パネルにおいても、点光源から出射して導光板の内部に入射する光をドット状の表示パターンで反射させて導光板の表面から出射させることによって、表示パターンを発光させることができる。

特開２００９−２９７９５４号公報 特許第４７４１１４２号公報

しかしながら、特許文献１において提案された加飾パネルにおいては、表示パターンを構成する凹凸状の溝が直線状のラインを構成するため、点光源からの光のうち、表示パターンの直線状の溝に直交する光が樹脂板の表面側に強く反射して出射する。このため、点在する点光源の輝度ムラがそのまま表示に影響を与え、発光する表示パターンに明暗線が発生し、面均一性の高い表示を行うことができない。この問題を解決するために、レンズ等によって点光源を線光源に変換する方法も考えられるが、ムラの無いライン光源を必要とするために光の利用効率が低く、点光源の数を増やす必要がある。

又、特許文献２において提案されているように表示パターンをドット状にすれば、明暗線の発生を抑えることができるが、各ドットの光源に面していない側における反射光や散乱光等の影響を受け易くなるためにクロストーク（混色）が発生し、微細表示が難しくなる。

明暗線の発生を抑える他の方法としては、表示パターンの反射面を荒らす等して拡散成分を付加することが考えられるが、この方法ではクロストークが発生して表示品位が低下するという問題が発生する。その他、導光板の出光面に拡散シート等を載せる方法が考えられるが、この方法では表示の面均一性は改善されるものの、表示される絵柄のアウトラインがボケてしまい、表示品位が低下するという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、明暗線の発生とクロストークを抑えて面均一性の高い表示が可能な面光源装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ライン状プリズムの集合体から成る表示パターンが一面に形成された導光板と、該導光板の少なくとも一辺に沿って配置された複数の点光源を備え、前記点光源から前記導光板の内部に入射した光を前記表示パターンで反射させて前記導光板の表面から出射させることによって表示パターンを発光させる面光源装置において、前記表示パターンを構成するライン状プリズムを、前記点光源を略中心とする円弧状の第１の単位プリズムを連続的に接続して波状としたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１のプリズムの各単位プリズムを、前記点光源を略中心とする中心角１°〜９０°の円弧とし、前記第１の単位プリズムの円弧の極率半径を前記点光源から遠ざかるほど大きく設定したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第１の単位プリズム同士は、逆向きの円弧で構成される第２の単位プリズムで連続的に接続されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記表示パターンを、ライン方向が前記点光源の光軸に対して略直交するプリズムの集合体から成る複数のエリアに分割するとともに、各エリアにおいて、前記ライン状プリズムがライン状に等間隔で配列されていることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記複数の点光源を複数の辺に配置するとともに、前記複数の辺に配置された複数の点光源に対応して前記ライン状プリズムの集合体を設けたことを特徴とする。

請求項１〜３記載の発明によれば、表示パターンを構成するプリズムを、複数の円弧状の第１の単位プリズムを連続的に接続して波状としたため、各第１の単位プリズムにおいては、或る範囲の方向の光に対してプリズムが直交する。従って、各点光源から出射する光のうち、或る角度範囲の光が各第１の単位プリズムで反射して導光板の表面から出射することとなり、表示パターンの従来発光が弱かった部分（点光源の間に対応するエリア）も十分発光するため、表示パターンをほぼ均一に発光させることができ、均一な面発光を実現することができるとともに、クロストーク（混色）の発生を抑えることができる。

請求項４記載の発明によれば、エリアごとに点光源の発光色を変えることによって、１枚の導光板に複数色の表示パターンを混在させて表示することができる。

請求項５記載の発明によれば、複数の辺に設けた複数の点光源の発光により対応した表示パターンの発光をクロストークの発生を抑えて行うことができる。

本発明に係る面光源装置の平面図である。 本発明に係る面光源装置の表示パターンを示す平面図である。 本発明に係る面光源装置の表示パターンの説明図である。 図３の表示エリアＡの詳細図である。 図３の表示エリアＢの詳細図である。 図５のＣ部詳細図である。 図６のＤ−Ｄ線断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は表示パターンを構成するプリズムの種々の形態を示す図６のＥ−Ｅ線断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る面光源装置の表示の形態を示す平面図である。 本発明の面光源装置の別形態１を示す平面図である。 本発明の面光源装置の別形態２を示す平面図である。 本発明の面光源装置の別形態３を示す平面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る面光源装置の平面図、図２は同面光源装置の表示パターンを示す平面図、図３は同面光源装置の表示パターンの説明図、図４は図３のエリアＡの詳細図、図５は図３のエリアＢの詳細図、図６は図５のＣ部詳細図、図７は図６のＤ−Ｄ線断面図、図８（ａ）〜（ｅ）は表示パターンを構成するプリズムの種々の形態を示す図６のＥ−Ｅ線断面図、図９（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る面光源装置の表示の形態を示す平面図である。

本発明に係る面光源装置１は、図１に示すように、透明な矩形平板状の導光板２と、該導光板２の直交する二辺に沿って配置された点光源である複数（図示例では、各６つ）のＬＥＤ３，４を備えている。ここで、導光板２は、アクリル等の透明樹脂によって構成されており、本実施の形態では、ＬＥＤ３には青色光を出射する青色ＬＥＤが使用され、ＬＥＤ４には赤色光を出射する赤色ＬＥＤが使用されている。

ところで、前記導光板２は４つのエリアに分割されており、各エリアの裏面には、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」の英文字で表記される表示パターンが形成されている。図２に詳細に示すように、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」の表示パターンのうち、「Ａ」と「Ｄ」の表示パターンは、横方向（ＬＥＤ３の光軸に直交する方向）にライン状に延びる複数のプリズム５の集合体として構成されており、「Ｂ」，「Ｄ」の表示パターンは、縦方向（ＬＥＤ４の光軸に直交する方向）にライン状に延びる複数のプリズム５の集合体として構成されている。

而して、本実施の形態に係る面光源装置１においては、導光板２の裏面の各エリアに形成された「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」の表示パターン、例えば「Ａ」の表示パターンを構成するプリズム５は、図３〜図６に示すように、複数の円弧状の単位プリズム５Ａ，５Ｂを連続的に接続して平面視で波状とされている。具体的には、図６に示すように、ＬＥＤ３（図３参照）を略中心とする円弧で構成される第１の単位プリズム５Ａ同士を逆向きの円弧で構成される第２の単位プリズム５Ｂで連続的に接続することによって、「Ａ」の表示パターンを構成するプリズム５は、前述のように平面視で波状とされている。尚、「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」の表示パターンを構成するプリズム５も同様に平面視で波状とされている。

ここで、表示パターンを構成するプリズム５の第１の単位プリズム５Ａは、ＬＥＤ３又は４を略中心とする円弧とされており、その中心角θは、導光板２に光が入射した後の配光とＬＥＤ３，４から表示パターンまでの距離を算出して１°≦θ≦９０°の値に設定される。従って、各第１の単位プリズム５Ａの円弧の曲率半径は、ＬＥＤ３，４から遠ざかるものほど大きく設定されている。

例えば、図３に示す例で説明すれば、ＬＥＤ３から遠い図示の表示エリアＡには、主に−５°〜５°の角度の光が到達するため、この表示エリアＡの単位プリズム５Ａ，５Ｂの中心角θはθ≧１０°に設定される。又、ＬＥＤ３に近い表示アリアＢには、主に−１０°〜１０°の角度の光が到達するため、この表示エリアＢの単位プリズム５Ａ，５Ｂの中心角θはθ≧２０°に設定される。

ここで、表示パターンを構成するプリズム５の種々の断面形状を図８（ａ）〜（ｅ）に示すが、プリズム５としては、図８（ａ）に示す二等辺三角形（傾斜角α＝β、高さＨ）の凹部、図８（ｂ）に示す不等辺三角形（傾斜角α≠β、高さＨ）の凹部、図８（ｃ）に示す台形（傾斜角α，β、高さＨ、平面部の長さＬ）の凹部、図８（ｄ）に示す斜面が曲面を成す山形（高さＨ，平面部の長さＬ）の凹部、図８（ｅ）に示す不等辺三角形（傾斜角α≠β、高さＨ）の凸部等が用いられる。

各プリズム５の断面形状において、反射面側の傾斜角αは、光を表示パターンの出射させたい方向によって３０°≦α≦７０°の範囲で適切な値に設定され、反射面側以外の傾斜面の傾斜角βは、表示パターンの製法や導光板２の製造限界を超えない１°≦β≦９０°の範囲で任意な値に設定することができる。

又、プリズム５の断面形状の高さＨは、導光板２の厚みや発光エリアによって０．０００１ｍｍ≦Ｈ≦１ｍｍの範囲の値に設定され、平面部の長さＬは、０ｍｍ≦Ｌ≦１ｍｍの範囲の値に設定される。

ところで、各エリアに形成される表示パターンにおいては、波状を成す複数のプリズム５がライン状に等間隔で配列されているが、各プリズム５を構成する第１の単位プリズム５Ａ同士の第２の単位プリズム５Ｂによる接続ピッチＰｘ（図４及び図５参照）は、表示に必要な解像度によって０．０１ｍｍ≦Ｐｘ≦１ｍｍの範囲で設定される。又、複数のプリズム５の同心直径方向の配列ピッチＰｙ（図４及び図５参照）は、面発光の均一性を考慮してＬＥＤ３，４から離れるほど小さく設定され、０．０１ｍｍ≦Ｐｙ≦５ｍｍの範囲で適切な値に設定される。

以上説明したプリスム５の円弧の中心角θ、傾斜角α，β、接続ピッチＰｘ、配列ピッチＰｙ，平面部の長さＬ及び高さＨの上限と下限及び採用値をまとめると表１に示す通りとなる。

以上のように構成された面光源装置１において、図９（ａ）に示すように青色ＬＥＤ３と赤色ＬＥＤ４が同時に点灯すると、一方の青色ＬＥＤ３から出射する青色光は、導光板２の端面の入射面から導光板２内に入射して図９（ａ）の上方に向かって直進し、青色ＬＥＤ３の光軸に直交する横方向にラインが延びる表示パターン「Ａ」，「Ｄ」のプリズム５によって反射して導光板２の表面から出射するため、「Ａ」，「Ｄ」の英文字が青く発光する。これと同時に、他方の赤色ＬＥＤ４から出射する赤色光は、導光板２の端面の入射面から導光板２内に入射して図９（ａ）の右方向に向かって直進し、赤色ＬＥＤ４の光軸に直交する縦方向にラインが延びる表示パターン「Ｂ」，「Ｃ」のプリズム５によって反射して導光板２の表面から出射するため、「Ｂ」，「Ｃ」の英文字が赤く発光する。

而して、本実施の形態では、表示パターンを構成するプリズム５を、複数の円弧状の第１の単位プリズム５Ａ同士を第２の単位プリズム５Ｂによって連続的に接続して波状としたため、各単位プリズム５Ａ，５Ｂにおいては、図６に示すように、或る範囲の方向の光に対してプリズム５が直交する。従って、図７に示すように、各ＬＥＤ３，４から出射する光のうち、或る角度範囲の光が各単位プリズム５Ａ，５Ｂで反射して導光板２の表面から出射することとなり、表示パターンの従来発光が弱かった部分（ＬＥＤ３の間及びＬＥＤ４の間に対応するエリア）も十分発光するため、表示パターン「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」をほぼ均一に発光させることができ、均一な面発光を実現することができる。

又、単位プリズム５Ａ間を単位プリズム５Ｂによって接続したため、プリズム端部による屈折、反射作用が極めて少なくクロストーク（混色）の発生を抑えることができる。図９（ａ）に示す例では、発光色の混色が生じず、図９（ｂ），（ｃ）に示す例では、光源に対応しない表示パターンの発光が発生しない。

そして、図９（ｂ）に示すように一方の青色ＬＥＤ３のみを点灯すれば、「Ａ」，「Ｄ」の英文字だけを青色に発光させることができ、図９（ｃ）に示すように他方の赤色ＬＥＤ４のみを点灯させれば、「Ｂ」，「Ｃ」の英文字のみを赤く発光させることができ、ＬＥＤ３，４の点灯／消灯を切り替えることによって表示も切り替えることができる。

又、本実施の形態では、導光板２の分割されたエリアごとにＬＥＤ３，４の発光色を青と赤に変えるようにしたため、１枚の導光板２に複数色の表示パターン「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」を混在させて表示することができる。

ところで、図１０〜図１２に本発明の変形例を示すが、図１０に示すように、矩形の導光板２の四辺に沿ってＬＥＤ３，４を配置しても良く、図１１に示すように、導光板２の二辺に沿って配置されたＬＥＤ３，４と導光板２の端面（入射面）との間にレンズ６を配置し、光の利用効率やコントラストを上げるようにしても良い。

又、図１２に示すように、六角形の導光板２の三辺に沿って例えば青色ＬＥＤ３、赤色ＬＥＤ４、緑色ＬＥＤ７を配置し、導光板２に形成された表示パターン「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」をそれぞれ青色、赤色、緑色に発光させるようにしても良い。但し、この場合の単位プリズムの円弧の中心角θは、１°≦θ≦６０°の範囲に設定される。

尚、以上は表示パターンとして英文字「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」を表示する場合を例として説明したが、表示パターンとして英文字以外の任意の文字或いは任意の模様を表示することができることは勿論である。又、単位プリズム５Ａ、５Ｂの設置面は導光板２の表面であっても構わない。

１ 面光源装置
２ 導光板
３，４ ＬＥＤ（点光源）
５ プリズム
５Ａ 第１の単位プリズム
５Ｂ 第２の単位プリズム
６ レンズ
７ ＬＥＤ（点光源）

Claims (5)

1. ライン状プリズムの集合体から成る表示パターンが一面に形成された導光板と、該導光板の少なくとも一辺に沿って配置された複数の点光源を備え、前記点光源から前記導光板の内部に入射した光を前記表示パターンで反射させて前記導光板の表面から出射させることによって表示パターンを発光させる面光源装置において、
   前記表示パターンを構成するライン状プリズムを、前記点光源を略中心とする円弧状の第１の単位プリズムを連続的に接続して波状としたことを特徴とする面光源装置。
2. 前記第１のプリズムの各単位プリズムを、前記点光源を略中心とする中心角１°〜９０°の円弧とし、前記第１の単位プリズムの円弧の極率半径を前記点光源から遠ざかるほど大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の面光源装置。
3. 前記第１の単位プリズム同士は、逆向きの円弧で構成される第２の単位プリズムで連続的に接続されていることを特徴とする請求項２記載の面光源装置。
4. 前記表示パターンを、ライン方向が前記点光源の光軸に対して略直交するプリズムの集合体から成る複数のエリアに分割するとともに、各エリアにおいて、前記ライン状プリズムがライン状に等間隔で配列されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の面光源装置。
5. 前記複数の点光源を複数の辺に配置するとともに、前記複数の辺に配置された複数の点光源に対応して前記ライン状プリズムの集合体を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の面光源装置。
   

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