JPH0145072B2 - - Google Patents

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JPH0145072B2
JPH0145072B2 JP55015669A JP1566980A JPH0145072B2 JP H0145072 B2 JPH0145072 B2 JP H0145072B2 JP 55015669 A JP55015669 A JP 55015669A JP 1566980 A JP1566980 A JP 1566980A JP H0145072 B2 JPH0145072 B2 JP H0145072B2
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JP
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JP55015669A
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Atsushi Yamada
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な表示装置に関し、特に表示板の
裏側に配置された導光体の表示板に対向した表面
に形成された凹部内に形成された凸部から出射し
た光や導光体の裏面に形成された凹点で反射され
出射した光により光源からの距離の遠近に拘らず
均一な明るさで前記表示板の各表示体が光輝され
るようにし、従来の表示装置より表示が明るい新
規な表示装置を提供しようとするものである。
従来の表示装置は、第1図に示すように、導光
体aの裏面bに凹点c,c,……が形成されてお
り、表示板dに光透過状に形成された文字、記号
等の表示体e,e,……は前記凹点c,c,……
で反射され導光体aから出射した光により光輝さ
れるようにされている。
ところで、このような従来の導光体aに於ける
光の利用度を検討してみると、後述するように凹
点c,c,……に到達した光のうち大部分が凹点
c,c,……で反射されることなくそのまま導光
体aの裏面b側へ通り抜けてしまつており、表示
体e,e,……を光輝させるために役立つている
光はそのうちの僅かな部分のみである。
本発明はこのような点に鑑みて従来の思想を離
れ、全く新たな観点から為されたものであり、光
透過状に文字、記号等の表示体が形成されて成る
表示板と、該表示板の裏側に配置され表示板に対
向した表面の前記各表示体に対応した箇所に凹部
を形成し、該凹部内に光源から遠い凹部内ほど形
成密度が大きくなるように凸部が一体に形成され
て成る導光体、あるいは、裏面には各表示体に対
応した箇所に凹点が光源から遠くなるに従つて形
成密度が大きくなるように形成されると共に、前
記表示板に対向し表面には光源から遠い位置にあ
る表示体に対応した箇所に凹部が形成され、該凹
部内に凸部が一体に形成されて成る導光体と、該
導光体内に光を供給する光源とを備え、前記表示
板に形成されている表示体が前記導光体の凸部か
ら出射した光や凹点で反射され出射された光によ
り光輝されるようにされていることを特徴とす
る。
ここで従来の凹点c,c,……に於ける光の反
射の様子について説明する。
第2図〜第5図は光の反射の様子についての解
析図である。光源fから導光体aに入射した光の
うち導光体aの表面g側及び裏面b側で内面反射
をしあるいは直進することにより導光体a内を進
行しうるのは該面g,bの法線N,N,……を基
準として該面g,bに対し90゜>θ>θ0の角度で
入射した光だけである。ここに θ0=sin-1n/n1(n:空気の屈折率=1、n1:導 光体の材質の屈折率)である(第2図、第3図)。
例えば導光体aの材質をアクリル樹脂とした場
合、法線N,N,……に対し90゜>θ>42゜の角度
をなす光が導光体内を進行しうる。
これを導光体aの裏面b側に形成されている凹
点c,c,……について考察すると次のようにな
る。即ち、凹点c,c,……の光源f側斜面iの
裏面bに対する角度をα、斜面i上の一点をS、
該点Sを通り、導光体aの裏面bに平行な直線
(図では水平線)をHとすれば該点Sには該水平
線Hを基準として表面g側へは90゜−θ0の範囲
(第2図)、裏面b側へはαまで(α>90゜−θ0
ときは90゜−θ0まで)の範囲(第3図)の光が到
達する。
ところが、凹点c,c,……の斜面i上の一点
Sで内面反射を起こすのは該点Sを通る垂直線V
を基準として該点Sへ90゜>θ>θ0の角度で入射
した光だけであるから、水平線Hより表面gの方
の側から該点Sに入射光のうち該点Sで反射され
るのは水平線Hから表面g側へ90゜−θ0−α迄の
範囲で入射した光だけである(第4図)。
又、裏面b側から点Sに入射して該点Sで反射
され表面gへ向つた光のうち、該表面gの法線N
に対しθ0以上の角度で入射するものは再び表面g
側で内面反射され表示板dを光輝させるものとは
なりえない。これを点Sを通る水平線Hを基準と
してみれば裏面b側については2α+θ0−90゜の範
囲で入射し反射された光しか有効に作用しないこ
とになる(第5図)。例えば材質がアクリル樹脂、
凹点cの斜面iの角度α=45゜のものにこれをあ
てはめてみると、点Sを通る水平線Hを基準とし
て入射する光の範囲は表面g側へは48゜、裏面b
側へは45゜の範囲であるが、該光のうち有効に利
用されるのは水平線Hから表面g側へは3゜迄の範
囲、裏面b側へは42゜迄の範囲の光だけとなる。
このうち裏面b側から到達する光については裏
面b方向から見た凹点cの斜面iの実効的な幅が
極めて狭いため裏面b側から反射してきた光はそ
の大部分が該凹点cの近傍を通過してしまつてお
り、表示体eを光輝させることにはあまり役立つ
ていない。
そして更に実際の導光体は第6図に示すように
屈曲された形式のものjが多いから、光源fから
凹点c,c,……へ直接到達する光はなく、この
ような導光体jにあつては光源fから出発し、裏
面b側から凹点c,c,……の斜面i,i,……
に到達するものは表面g側から到達するものに比
べ反射回数が多くなり、表示体e,e,……を光
輝させる力が弱くなつている(第6図)。
上記2点を考えると見掛け上裏面bからの光が
表示体e,e,……を光輝させるものとして有効
に作用しているように見えるが、従来の凹点c,
c,……による反射形式では裏面b側から反射し
てくる光は実際にはあまり有効に作用していない
と云うことができる。
本発明がこのような点に鑑みて為されたもので
あり、導光板内の光を有効に利用して光源からの
距離の遠近に拘らず各表示体の表示が明るく、か
つ、均一な表示装置を提供しようとするものであ
ること前述のとおりであるが、以下本発明表示装
置の詳細を第7図以下に図示した実施例に基づい
て説明する。
図中1は表示板であり、文字、記号等の表示体
2,2,……が光透過状に形成されている。該表
示体2,2,……の形成手段は任意であり、本実
施例において表示板1は、透明な樹脂基板3に表
示体2,2,……となる部分を残して遮光膜4を
付与して成る。5は透明なアクリル樹脂から成る
導光体であり、表示板1の裏面側に配置されてお
り、その表示板1に対向した表面6の表示体2,
2,……に対応した箇所に凹部10,10,……
を形成し、該凹部10,10,……内に光源8か
ら遠い凹部内ほど形成密度が大きくなるようにそ
れぞれ円錐形の突部7,7,……が一体に形成さ
れている。これにより突部7,7,……と夫々の
表示体2,2,……との間に適宜の空気層ができ
導光体5から出射した光が程良く拡散され、個々
の表示体2,2,……の明るさのムラ、例えば表
示された漢字の偏の部分と旁の部分の明るさが異
なることなど、を少なくすることができる。光源
8は白熱電球であり、導光体5の受光端面たる一
方の側端面9に対置されている。尚、受光端面9
の位置は表示装置の取付場所等に応じて定められ
るものであり、例えば第10図に示したように導
光体5の一端を後方へ屈曲し、その側端面を受光
端面9′として、これに光源8を対置しても良い。
又、受光端面9の形状も平面に限られる分けでは
なく、例えば光源8を内包しうるよう適宜の内径
の凹球面にするのも良い。
而して上記の如き本発明表示装置においては光
源8から出射した光は受光端面9から導光体5内
に入射して直接に、あるいは何回かの内面反射を
した後に、各凸部7,7,……に到達し、該突部
7,7,……から出射して光源からの距離の遠近
に拘らず均一な明るさで各表示体2,2,……を
光輝させることになる。
尚、凸部7,7,……の形状等に関し以下に若
干説明を補足する。
先ず、凸部7,7,……の形状は導光体5内を
進行してきた光が該凸部7,7,……から表示板
1側へ出射しうるようなものであれば良く、形状
は原則として任意である。例えば前記円錐形の他
にその頭部を切り取つた円錐台形、四角、六角等
の角錐形、角錐の頭部を切り取つた角錐台形とし
ても良く、また、光の進行方向に直交する方向へ
延びる堤状、例えば、断面三角形、半円形、台形
などの堤状、或いはこれを適宜割した形状等種々
の形状が考えられる(第11、第13、第14、
第15図参照)。
また、例えば第12図に示す例は光源8から遠
い位置にあるもの等、一部の表示体2,2,……
については導光体5の表示板側表面6に形成され
た凸部7,7,……から出射した光と導光体5裏
面11に形成された凹点12,12で反射され出
射した光とによつて、又、それ以外の表示体2,
2,……は導光体5裏面に形成された凹点12,
12,……で反射され出射した光のみによつてそ
れぞれ光輝されるようにしたものである。
このようにすれば、光源8からの距離の遠近に
よる各表示体2,2,……間の明るさのバラツキ
の補正が行ない易くなる。
尚、このように凹点12,12,……を併用す
る場合、前記説明における凸部7,7,……と同
様に該凹点12,12,……の形成密度を光源8
から離れるに従つて大きくし、あるいは導光体5
の表示板1側表面6に凹部10,10,……を形
成し該凹部10,10,……内に凸部7,7,…
…形成することも表示の均一化を図る手段として
有効である。
以上に記載したように本発明表示装置において
は導光体の表示板に対向した表示に凹部を形成
し、該凹部内に光源から遠い凹部内ほど形成密度
が大きくなるように一体に凸部を形成し、導光体
内の進行してきた光が該凸部から出射するように
し、該出射した光により表示板に光透過状に形成
されている表示体が光輝されるようにしているの
で、凹点により導光体内の光を反射させ出射せし
める形式の従来の表示装置に比べ、凹点から裏面
に通り抜けるような光がないこと、表示体に到達
するまでの反射回数が一般的に少なくて減衰が少
ないこと(第10図)、必要に応じ凸部と表示体
を密接させることにより凹点で反射させた場合よ
りも距離を短くすることができること(第9図
l1,l2)など、本発明表示装置は導光体の利用度
が高く、より明るい表示を得ることができるもの
である。又、光源からの距離の遠近に拘らず、各
表示体間の明るさを均一にすることもできる。導
光体の裏面の各表示体に対応した箇所に凹点を光
源から遠くなるに従つて形成密度が大きくなるよ
うに形成すると共に、前記表示板に対向した表面
には光源から遠い位置にある表示体に対応した箇
所に凹部を形成し、該凹部内に凸部を一体に形成
しているので、光源からの距離の遠近による各表
示体間の明るさを均一にすることがより行ない易
くなる。
次に、凸部7,7,……の斜面13の傾きにつ
いて検討する。
前述したように導光体5内を進行しうるのは表
面6又は裏面11の法線Nに対して成す角がθ0
上の光のみである。そして、凸部7,7,……が
表面6に形成されている点を考えると該凸部7,
7,……には表面6側から入射してくる光はな
く、法線Nに対する角度がθ0以上90゜(表面6に並
行)迄の範囲の光が裏面11側から、あるいは裏
面11と並行に、該凸部7,7,……に到達する
ことになる。
これらの光が凸部7の斜面13で内面反射され
導光体5内に逆戻りしないよう斜面13の角度は
下記の範囲とするのが良い。
即ち、導光体5表面6に対する斜面13の傾き
をγとすれば、表面6に水平に進行してきた光が
凸部7の斜面13で内面反射を起こさないために
は第16図Aに示すようにγ>90゜−θ0であるこ
とが必要であり、又、裏面11から凸部7の斜面
13へ入射した光が内面反射を起こさないために
は第16図Bに示すようにγ<180゜−2(90゜−
θ0)、即ちγ<2θ0であることが必要であるからγ
が2θ0<γ<90゜−θ0の範囲にあれば凸部7の斜面
13に到達した光は内面反射を起こすことがなく
全て表示板1側へ出射することになる。例えば導
光体5の材料がアクリル樹脂である場合、γは
84゜<γ<48゜の範囲となる。
但し、ここにいうγの範囲は導光体5内を進行
してきた光が全て凸部7から出射しうるようにす
るための条件に過ぎず、γを必ずしもこの範囲内
に収めなければならないというものではない。逆
に光源8,8,……に近い表示体2,2,……に
対応した凸部7,7,……の斜面13の角度γを
上記範囲外の適宜の値にし光源8から遠い位置に
ある表示体2,2,……との間の明るさのバラン
スをとることもできる。
尚、γが大きくなれば第14図Aに示すように
導光体5表面6に対して直角に近い角度で出射す
るものが多くなる。
又、凸部7,7,……の形状が第15図に示す
ように半球形その他その斜面が曲面となるもので
ある場合には該曲面に接する平面の導光体5表面
6に対する角度をγとすれば良い。
次に凸部7の高さについて検討する。第14図
に示したように凸部7の断面を台形とした場合、
凸部7の高さh1が足りなければ凸部7内に入射し
て来た臨界角θ0の光は台形の上辺14で反射され
再び導光体5内へ逆戻りする。従つてこれを防ぐ
には凸部7の光源8側基端a1をかすめて凸部7内
に入射する臨界角θ0の光が台形の上辺14ではな
く、その斜辺15に到達するようにすれば良い。
これを式で表わすと、 A1=h1tanθ0+h1tan(90゜−γ)であるから、 h1>A1/h1tanθ0+tan(90゜−γ) とすれば良い。ここでA1は凸部7の基端a1,b1
間の距離である。
又、凸部7の断面形状が第15図に示すように
半球形である場合には凸部7の頂点tにおける接
線が表面6と平行であり、光源8側の凸部7の基
部a2をかすめて凸部7内に入射した光が前記頂点
tに対し臨界角θ0以下で入射するようにしたなら
ば、図において該頂点tより右の部分では内面反
射は起こらない筈である。従つて、該凸部7の高
さをh2、基部の直径をA2とすれば h2=A/2tan(90゜−θ0) であるから h2>A2tan(90゜−θ0)/2 とすれば良い。
よつて凸部7の限界高さを同じにする、即ち、 h1=h2=h と置いてA1とA2とを比較してみると A2>A1 となり、凸部7の高さに制限がある場合、該凸部
7の断面形状は第13図のような三角形や第17
図のような台形にするよりも第15図に示したよ
うな半円形とした方が、凸部7内に入射する光量
が多くなつてより表示が明るくなる。
尚、この凸部7の高さについての上記解析も、
あくまで、上記ある値以上の高さにすれば、凸部
7の上辺14等で内面反射が起こらないから有利
であることを明らかにしたにすぎず、必ず上記一
定値以上の高さにしなければならないという性質
のものではない。
又、これまでの凸部7,7,……に関する説明
は単一の方向から該凸部7,7,……に光が到来
するものとして行なつてきたが、実際の導光体に
あつては各端面からの反射や光源の数の相違(む
しろ複数とした方が配光が均一化するとも考えら
れる)などによつて、凸部7,7,……にはさま
ざまな方向から光が到来する。従つて、これらさ
まざまな方向から到来する光を凸部7,7,……
から有効に出射させるためには凸部7,7,……
の形状を円錐形、円錐台形、半球形とするのが望
ましい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の表示装置の一例を示す要部断面
図、第2図、第3図は従来の表示装置の導光体の
凹点に到来する光の範囲についての解析図、第4
図、第5図は従来の表示装置の導光体の凹点で反
射される光の範囲について解析図、第6図は光源
からの光が直接導光体の凹点に達しないような導
光体の一例を示す要部断面図、第7図、第8図は
本発明表示装置の実施の一例を示し第7図は要部
断面図、第8図は導光体の斜視図、第9図は凹点
を利用した場合と凸部を利用した場合の該凹点又
は該凸部から表示体迄の距離の差を示す解析図、
第10図は凹点を利用した場合と凸部を利用した
場合の光源から表示体に至る迄の反射回数の差、
経路の長さの差を示す解析図、第11図は凸部を
堤状とした導光体の斜視図、第12図は本発明表
示装置の別の実施例を示す要部断面図、第13図
は断面三角形状の凸部に於ける光の進行状態を示
す解析図、第14図、第15図は断面台形又は半
円形の凸部に於ける光の進行状態及び凸部の高さ
と基端の長さとの関係を示す解析図、第16図は
凸部の斜面の角度と該斜面における内面反射との
関係を示す解析図である。 符号の説明、1……表示板、2……表示体、5
……導光体、6……表示板に対向する導光体表
面、7……凸部、8……光源、10……凹部、1
1……導光体の裏面、12……凹点。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光透過状に文字、記号等の表示体が形成され
    て成る表示板と、該表示板の裏側に配置され、表
    示板に対向した表面の前記各表示体に対応した箇
    所に凹部が形成され、該凹部内に光源から遠い凹
    部内ほど形成密度が大きくなるように凸部が一体
    に形成されて成る導光体と、該導光体内に光を供
    給する光源とを備え、前記表示板に形成されてい
    る表示体が前記導光体の凸部から出射した光によ
    り光輝されるようにされていることを特徴とする
    表示装置。 2 光透過状に文字、記号等の表示体が形成され
    て成る表示板と、該表示板の裏側に配置され、裏
    面には前記各表示体に対応した箇所に凹点が光源
    から遠くなるに従つて形成密度が大きくなるよう
    に形成されると共に、前記表示板に対向した表面
    には光源から遠い位置にある表示体に対応した箇
    所に凹部が形成され、該凹部内に凸部が一体に形
    成されて成る導光体と、該導光体内に光を供給す
    る光源とを備えており、前記表示板に形成されて
    いる表示体が前記導光体の凹点で反射され出射し
    た光及び/又は凸部から出射した光により光輝さ
    れるようにされていることを特徴とする表示装
    置。
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