JP2010040351A - 導光板及び面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】拡散板を用いることなく、広範囲にわたる射出面の明暗を抑制して均一な照明を可能とする。
【解決手段】光源２０からの光が端面１１ａから入射される導光板本体１１と、導光板本体１１の射出側に突出して形成され且つ導光板本体１１内を導光した光を射出する複数の突条部１２と、導光板本体１１の射出側に対向する対向面に導光方向Ｘと交わるように複数並んだ溝状に形成され且つ光を突条部１２に向けて反射する複数の反射部１３と、を有する導光板１０において、突条部１２が、端面１１ａの近傍領域Ｅ１に形成された第１突条部１２１と、近傍領域Ｅ１よりも端面１１ａから離れた遠方領域Ｅ２に形成された第２突条部１２２と、を有し、第２突条部１２２に相対向する反射部１３の数を第１突条部１２１に相対向する前記反射部１３の数よりも多くして、第２突条部１２２から射出される光量を第１突条部１２１から射出される光量よりも多くするようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、導光体の内部をその端面から入射した光源からの光を導光し、射出面から射出する導光板、及びその導光板を有する面発光装置に関するものである。

表示器の液晶パネルの背面には、面光源装置をバックライトとして配置したものがある。バックライトは、エッジライト方式と直下方式とに大別される。エッジライト方式は、表示器の背後に設けられた導光板の端部の発光体（ＣＣＴ，ＬＥＤ等）からの光線を導光板で所定領域に透過、反射させる方式である。直下方式は、表示器の背後にＬＥＤ等の光源を配置し、拡散板等で拡散した光を透過させる方式である。

特許文献１には、エッジライト方式において点状に配置した光源を使用した場合でも、プリズムシート等の拡散板を用いずに、入射光を効率良く導光板の正面に射出するための構造が記載されている。詳細には、導光板において、点状光源から導光板に入射した光を、射出面に向けて反射させる溝が複数並んでおり、射出面にはレンズ状の突条が溝の延びる方向と直交する方向に延びるように複数設けられている。そして、レンズ状の突条により、拡散板を用いずに入射光を効率良く導光板の正面に射出すると共に、輝線の発生を抑制している。
特開２００５−７１６１０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に示す導光板では、光源近くで多くの光がその正面側から射出され、また、光源から離れたところでは正面側から射出される光が光源近くに対して少なくなってしまうという問題があった。そのため、導光板の正面から射出される光の光量を均一とすることができず、その輝度差が視認者から斑となって視認されてしまうという問題となっていた。つまり、上記特許文献１の導光板を広範囲に用いると、光源からの入射光を効率良く導光板の正面から射出できないため、拡散板を用いたり、小型の導光板を複数用いる必要があった。

よって本発明は、上述した問題点に鑑み、従来の拡散板を用いることなく、広範囲にわたる射出面の明暗を抑制して均一な照明を可能とする導光板及び面発光装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の導光板は、光源からの光が端面から入射される導光板本体と、前記導光板本体における前記光の導光方向に沿って複数並べられるように前記導光板本体の射出側に突出して形成され且つ前記導光板本体内を導光した光を射出する複数の突条部と、前記導光板本体の射出側に対向する対向面に前記導光方向と交わるように複数並んだ溝状に形成され且つ前記光を突条部に向けて反射する複数の反射部と、を有し、照明対象物の背後に設けられる導光板において、前記突条部が、前記端面の近傍の近傍領域に形成された第１突条部と、前記近傍領域よりも前記端面から離れた遠方領域に形成された第２突条部と、を有し、前記第２突条部に相対向する前記反射部の数を前記第１突条部に相対向する前記反射部の数よりも多くして、前記第２突条部から射出される光量を前記第１突条部から射出される光量よりも多くするようにしたことを特徴とする。

上記請求項１に記載した本発明の導光板によれば、導光板本体の端面から入射した光は、導光板本体内を導光方向に導光されると、複数の反射部で突条部に向かって反射され、突条部から導光体の外部に向かって射出される。そのとき、導光板本体の遠方領域では第２突条部と相対向する反射部の数が、近傍領域の第１突条部と相対向する反射部の数よりも多いことから、各反射部で反射して第２突条部に向かう光量は第１突条部に向かう光量よりも多くすることができる。よって、光源に近い導光体本体の近傍領域から射出する光量は、光源から離れた遠方領域から射出する光量よりも少なくできる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の導光板において、前記第１突条部が、前記第２突条部の大きさよりも小さく形成され、そして、前記複数の反射部が、前記導光板本体の対向面に等間隔で形成されたことを特徴とする。

上記請求項２に記載した本発明の導光板によれば、第１突条部を第２突条部の大きさよりも小さく形成し、複数の反射部を等間隔で形成しているので、第２突条部には第１突条部よりも多くの反射部を対向させることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の導光板において、前記第１突条部及び前記第２突条部の相対的な大きさが、前記導光板本体の射出側における前記近傍領域及び前記遠方領域の照度が略同一となるように設定されていることを特徴とする。

上記請求項３に記載した本発明の導光板によれば、第１突条部と第２突条部との相対的な大きさを、導光板本体の射出側における近傍領域と遠方領域の照度が略均一となるように設定しているため、導光板本体の近傍領域及び遠方領域から外部に射出する光量を均一にできる。

上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項４記載の面発光装置は、請求項１〜３の何れか１項に記載の導光板と、前記導光板の端面に配置された光源と、を有することを特徴とする。

上記請求項４に記載した本発明の面発光装置によれば、光源が発した光は端面から導光板内に入射し、複数の反射部の各々で射出側に反射されて導光板の外部に射出される。そのとき、導光板の近傍領域及び遠方領域からは均一な光量で光を射出させることができる。

以上説明したように請求項１に記載した本発明の導光板によれば、導光板本体の遠方領域で第２突条部と相対向する反射部の数を、近傍領域の第１突条部と相対向する反射部の数よりも多くしたことから、光源に近い導光体本体の近傍領域から射出する光量は、光源から離れた遠方領域から射出する光量よりも少なくできるため、導光板の射出面から射出する光量を均一とすることができる。従って、従来のように拡散板を用いることなく、近傍領域と遠方領域を含む広範囲にわたる射出面の明暗を抑制して斑なく均一な照明を行うことができる。

請求項２に記載した本発明の導光板によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１突条部を第２突条部の大きさよりも小さく形成し、複数の反射部を等間隔で形成しているので、第２突条部には第１突条部よりも多くの反射部を対向させることができるため、第２突条部から射出する光量を第１突条部よりも多くすることができる。また、第１突条部及び第２突条部の大きさによって射出させる光量を調整することができる。

請求項３に記載した本発明の導光板によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、第１突条部と第２突条部との相対的な大きさを、導光板本体の射出側における近傍領域と遠方領域の照度が略均一となるように設定するようにしたことから、導光板本体の近傍領域及び遠方領域から外部に射出する光量をより均一にできる。

以上説明したように請求項４に記載した本発明の面発光装置によれば、拡散板を用いることなく、近傍領域と遠方領域を含む広範囲にわたる射出面の明暗を抑制して斑なく均一な照明できる導光板を有するようにしたことから、点光源を用いることができるため、装置のコストダウンを図ることができる。また、導光板によって広範囲を照明できるため、表示器等の大型化に貢献することができる。

以下、本発明に係る導光板及び面発光装置の一実施形態を、図１〜図５の図面を参照して以下に説明する。

図１において、面発光装置１は、導光板１０と、光源２０とを有して構成している。面発光装置１は、例えば車両用計器の文字板、液晶パネル、等の各種表示器の背後に設けられる。そして、本実施形態では、面発光装置１を略円形状の文字板（図示せず）の背後に設けて、バックライトとして用いられる場合について説明する。

なお、文字板は、公知であるように、透光性部材によって板状に形成されており、その表面は目盛や数字等の指標以外の部分が非透光性部材で覆われている。そして、面発光装置１から射出した光を前記文字板の裏面から透過させることで、該透過光によって指標を発光させる。

導光板１０は、導光板本体１１と、複数の突条部１２と、複数の反射部１３と、を有して構成している。

導光板本体１１は、例えば透光性のアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、等によって略板状に形成されている。導光板本体１１の外形は、前記文字板と相似形の略リング状に形成されており、照明対象物の外形と相似形に形成される。導光板本体１１は、両側の端面１１ａに光源２０が対向するように、前記文字板の背後に配置される。導光板本体１１は、その光源２０から内部に入射した光を導光方向Ｘに向かって導光するものである。

本実施形態では、導光板本体１１において、対象中心線Ｃを中心に対象に形成されている。導光板本体１１は、端面１１ａから所定の距離だけ離れた領域までが、端面１１ａの近傍の近傍領域Ｅ１であり、該近傍領域Ｅ１から対象中心線Ｃまでの領域が、端面１１ａから近傍領域Ｅ１よりも離れた遠方領域Ｅ２とそれぞれ設定している。なお、近傍領域Ｅ１と遠方領域Ｅ２の設定については、例えば光源２０の輝度や、導光板本体１１の寸法、外形等に応じて適宜設定することができる。

複数の突条部１２の各々は、導光板本体１１における光の導光方向Ｘに沿って複数並べられるように導光板本体１１の射出面１１ｂ側に突出したレンズ状に形成されている。即ち、複数の突条部１２が、導光方向Ｘに延びる円弧状の列として射出面１１ｂに形成されている。そして、本実施形態では、図１に示すように、複数の突条部１２が導光方向Ｘに沿って６列形成する場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、射出面１１ｂから射出する光量等を考慮して設計することができる。

突条部１２は、図２及び図３に示すように、導光板本体１１内を導光した光を射出するように、導光方向Ｘと交わる方向の断面が略三角形に形成されている。突条部１２は、射出面１２ａを有し、この射出面１２ａは後述する反射部１３で反射した光が透過するように、導光板本体１１の射出面１１ｂから突出する傾斜面となっている。即ち、射出面１２ａは、反射光が射出面１１ｂで内面反射することを低下させている。よって、射出面１１ｂから外部に射出する光の光量は、その周りの射出面１１ｂから外部に射出する光の光量よりも多くなっている。なお、突条部１２の断面形状は、本実施形態の略三角形に限定するものではなく、例えば、円弧、半円、四角、等の各種断面形状とすることができる。

突条部１２は、導光体本体１１の端面１１ａの近傍の近傍領域Ｅ１に形成された複数の第１突条部１２１と、前記端面１１ａから近傍領域Ｅ１よりも離れた遠方領域Ｅ２に形成された複数の第２突条部１２２と、を有して構成している。そして、第１突条部１２１が、第２突条部１２２の大きさよりも小さく形成されている。即ち、第１突条部１２１及び第２突条部１２２の相対的な大きさが、導光板本体１１の射出面１１ｂ側における近傍領域Ｅ１及び遠方領域Ｅ２の照度が略同一となるように設定されている。

なお、本実施形態では、近傍領域Ｅ１において複数の第１突条部１２１の各々は同一の大きさであり、また、遠方領域Ｅ２において複数の第２突条部１２２の各々も同一の大きさとなっている。しかしながら、各領域において射出する光量を変化させる必要がある場合等は、例えば、光源２０に近い方から徐々に大きさを大きくする、複数種類の大きさを任意のパターンで配置するなど種々異なる実施形態とすることができる。なお、その実施形態でも、第１突条部１２１の大きさは第２突条部１２２よりも小さく形成する。

複数の反射部１３の各々は、図２，４，５に示すように、導光板本体１１の射出面１１ｂ側に対向する対向面（底面）１１ｃに導光方向Ｘと交わるように複数並んだ溝状に形成されており、導光板本体１１の内部を導光した光を突条部１２に向けて反射する反射面１３ａを有している。反射部１３は、断面が略Ｖ字状の溝として導光板本体１１の対向面１１ｃに形成されている。複数の反射部１３は、導光方向Ｘに向かって対向面１１ｃに等間隔で形成されており、その間隔は突条部１２に向かって反射させる反射光の光量等に応じて任意に設計される。

なお、本実施形態では、複数の反射部１３を等間隔で配置した場合について説明するが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、近傍領域Ｅ１では複数の反射部１３の間隔を狭くし、遠方領域Ｅ２では間隔を広くするなど種々異なる実施形態とすることができる。

上述した構成の導光板１０は、図４，５に示すように、複数の反射部１３を等間隔で形成しているが、第１突条部１２１の大きさ（導光方向Ｘにおける長さ）は第２突条部１２２よりも小さく形成していることから、図４に示すように、第１突条部１２１には１つの反射部１３が対向し、また、図５に示すように、第２突条部１２２には３つの反射部１３が対向している。よって、第１突条部１２１に向けて反射される光量は、第２突条部１２２に向けて反射される光量よりも少なくなっている。

光源２０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）、バルブ等が任意に用いられる。光源２０は、プリント基板３０に実装されており、そのプリント基板３０によって導光板本体１１の端面１１ａと対向するように位置付けられる。光源２０は、プリント基板３０に実装された制御部（図示せず）によって点灯／消灯が制御される。

次に、上述した構成の面発光装置１の本発明に係る動作（作用）の一例を図４，５の図面等を参照して以下に説明する。

面発光装置１は、起動されると光源２０を点灯させる。すると、光源２０が発した光は導光板１０の端面１１ａから導光板本体１１内に入射され、導光板本体１１内を導光方向Ｘに向かって導光される。まず、導光板本体１１の近傍領域Ｅ１では、図４に示すように、光Ｌ１，３は、反射部１３の反射面１３ａで第１突出部１２１に向かって反射され、第１突出部１２１の射出面１２ａから導光体１０の外部に向けて射出される。また、光Ｌ２は、反射部１３の反射面１３ａで導光体本体１１の射出面１１ｂに向かって反射され、その一部は射出面１１ｂから導光体１０の外部に向けて射出され、その他は射出面１１ｂで内面反射されて導光板本体１１内を導光される。

また、導光板本体１１の遠方領域Ｅ２では、図５に示すように、光Ｌ４〜Ｌ６は、反射部１３の反射面１３ａで第２突出部１２２に向かって反射され、第２突出部１２２の射出面１２ａから導光体１０の外部に向けて射出される。よって、第１突条部１２１が短い突条に形成されていることから、短い突条が全て繋がった第２突条部１２２と比べて、導光板１０の射出面１１ｂ側に射出する光は減少する。

これにより、明るくなりやすい光源２０近くの導光板１０の正面に射出する光を減少させ、光源２０から離れた射出面１１ｂと同等の明るさに抑制することができる。また、突条部１２の長さを変えることで、射出する光の明暗を光源２０から離れたところの明るさに合わせるように制御することができるため、導光板１０から射出される光を均一にすることができる。よって、面発光装置１の照明対象物である前記文字板は、面発光装置１が射出した光を透過させることで、該透過光によって指標を発光させる。

以上説明した導光板１０によれば、導光板本体１１の遠方領域Ｅ２で第２突条部１２２と相対向する反射部１３の数を、近傍領域Ｅ１の第１突条部１２１と相対向する反射部１３の数よりも多くしたことから、光源２０に近い導光体本体１１の近傍領域Ｅ１から射出する光量は、光源２０から離れた遠方領域Ｅ２から射出する光量よりも少なくできるため、導光板１０の射出面１１ｂから射出する光量を均一とすることができる。従って、従来のように拡散板を用いることなく、近傍領域Ｅ１と遠方領域Ｅ２を含む広範囲にわたる射出面１１ｂの明暗を抑制して斑なく均一な照明を行うことができる。

また、第１突条部１２１を第２突条部１２２の大きさよりも小さく形成し、複数の反射部１３を等間隔で形成しているので、第２突条部１２２には第１突条部１２１よりも多くの反射部１３を対向させることができるため、第２突条部１２２から射出する光量を第１突条部１２１よりも多くすることができる。また、第１突条部１２１及び第２突条部１２２の大きさによって射出させる光量を調整することができる。

さらに、第１突条部１２１と第２突条部１２２との相対的な大きさを、導光板本体１１の射出側における近傍領域Ｅ１と遠方領域Ｅ２の照度が略均一となるように設定するようにしたことから、導光板本体１１の近傍領域Ｅ１及び遠方領域Ｅ２から外部に射出する光量をより均一にできる。

また、面発光装置１によれば、従来の拡散板を用いることなく、近傍領域Ｅ１と遠方領域Ｅ２を含む広範囲にわたる射出面１１ｂの明暗を抑制して斑なく均一な照明できる導光板１０を有するようにしたことから、点光源を用いることができるため、装置のコストダウンを図ることができる。また、導光板１０によって広範囲を照明できるため、表示器等の大型化に貢献することができる。

なお、上述した本実施形態では、図１に示すように、導光板１０の近傍領域Ｅ１及び遠方領域Ｅ２の各々において、第１突条部１２１と第２突条部１２２を同一の大きさとした場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、図６に示すように、近傍領域Ｅ１から遠方領域Ｅ２にわたって光源２０寄りから第１突条部１２１と第２突条部１２２を連続的に徐々に大きくなるように形成したり、遠方領域Ｅ２のみ第２突条部１２２を光源２０寄りから徐々に大きく形成したり、光源２０寄りから段階的に大きく形成する、など種々異なる実施形態とすることができる。

また、上述した本実施形態では、導光板１０を略リング状に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、正方形、長方形、扇形、等の各種形状とすることができる。その場合でも、光源２０の近くを近傍領域Ｅ１、それよりも遠い領域を遠方領域Ｅ２と設定して、上述した突条部１２と反射部３を配置することで、上述した作用効果を得ることができる。

なお、上述した本実施形態では、面発光装置１の照明対象物を前記文字板とした場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、液晶パネル、照明器具、等を照明対象物とするなど種々異なる実施形態とすることができる。

このように上述した実施例は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の導光板及び面発光装置の概略構成を示す斜視図である。 図１中の部分Ａにおける導光板のみを拡大した拡大図である。 図１中の導光板の部分Ｂを拡大した拡大図である。 図１中の導光板の近傍領域における第１突条部と反射部との関係を説明するための図である。 図１中の導光板の近傍領域における第１突条部と反射部との関係を説明するための図である。 本発明の導光板及び面発光装置の概略構成の他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 面発光装置
１０ 導光板
１１ 導光板本体
１２ 突条部
１３ 反射部
２０ 光源
１２１ 第１突条部
１２２ 第２突条部
Ｅ１ 近傍領域
Ｅ２ 遠方領域
Ｘ 導光方向

Claims (4)

1. 光源からの光が端面から入射される導光板本体と、前記導光板本体における前記光の導光方向Ｘに沿って複数並べられるように前記導光板本体の射出側に突出して形成され且つ前記導光板本体内を導光した光を射出する複数の突条部と、前記導光板本体の射出側に対向する対向面に前記導光方向と交わるように複数並んだ溝状に形成され且つ前記光を突条部に向けて反射する複数の反射部と、を有し、照明対象物の背後に設けられる導光板において、
   前記突条部が、前記端面の近傍の近傍領域に形成された第１突条部と、前記近傍領域よりも前記端面から離れた遠方領域に形成された第２突条部と、を有し、
   前記第２突条部に相対向する前記反射部の数を前記第１突条部に相対向する前記反射部の数よりも多くして、前記第２突条部から射出される光量を前記第１突条部から射出される光量よりも多くするようにしたことを特徴とする導光板。
2. 前記第１突条部が、前記第２突条部の大きさよりも小さく形成され、そして、
   前記複数の反射部が、前記導光板本体の対向面に等間隔で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の導光板。
3. 前記第１突条部及び前記第２突条部の相対的な大きさが、前記導光板本体の射出側における前記近傍領域及び前記遠方領域の照度が略同一となるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光板。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の導光板と、前記導光板の端面に配置された光源と、を有することを特徴とする面発光装置。

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