JP2010103060A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点光源を備え且つ表示面全体の輝度の均一性が高い表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置（誘導灯）は、透明なアクリル樹脂で形成され且つ上端面（一端面）２ｂに入射される光を厚み方向の一表面側に出射する導光板２と、導光板２の前記一表面側に配置された表示パネル３とを備える。そして、導光板２の上端面２ｂに対向して配置されるとともに発光ダイオード（点光源）４２が、導光板２の厚み方向に直交し且つ導光板２の上端面２ｂに沿った長手方向における一端側に配置された発光ダイオード４２から入射した光を導光板２の上端面２ｂの全体に導光する光源用導光板（導光部材）４１を有し、光源用導光板４１は、第１の端面４１ｂと第２の端面４１ｃとの間の距離が、前記長手方向における他端側に近づくほど小さくなる形に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関するものである。

従来から、図４（ａ）に示すように、前面が開口した直方体状の器具本体１’の内側に光源である直管型の冷陰極蛍光灯４５’と、冷陰極蛍光灯４５’の周囲に配設され且つ冷陰極蛍光灯４５’から器具本体１’の前方以外の方向へ出射された光を前面側へ反射する反射板４６’と、透光性のアクリル樹脂で形成され且つ表示面３ａ’に避難口へ誘導するためのシンボル（図示せず）が表記され器具本体１’の前面側に配設された表示パネル３’とを備える内照式の表示装置（誘導灯）が提供されている。

ところが、内照式の表示装置では、図４（ｂ）に示すように、表示パネル３’の表示面３ａ’において、上下方向における中央部分が最も明るく、当該部分から上下方向の両側に離れるにつれて暗くなる形で輝度ムラが生じ外観が良くなかった。

これに対して、従来から、図５（ａ）（ｂ）に示すように、透明なアクリル樹脂で形成され且つ一端面に対向配置された光源である冷陰極蛍光灯４５”から前記一端面に入射される光を前面側に出射する矩形板状の導光板２”と、冷陰極蛍光灯４５”の周囲に配設され且つ冷陰極蛍光灯４５”から出射された光を前記一端面側へ反射する第１の反射板４６ａ”と、導光板２”の前記一端面から入射した光を前面側へ反射する第２の反射板４６ｂ”と、透光性のアクリル樹脂で形成され且つ表示面３ａ”に前記シンボルが表記され導光板２”の前面側に配設された表示パネル３”とを備える導光板式の表示装置が提供されている。導光板式の表示装置では、内照式の表示装置に比べて表示パネル３”の表示面３ａ”の輝度ムラを抑制することができる。

導光板２”には、図６（ａ）に示すように、後面側に複数の横溝２ａ”が形成されており、当該複数の横溝２ａ”の互いの間隔が前記一端面から離れるにつれて互いの間隔が狭くなるように設定されているもの（以下、横溝方式と称す）がある。また、他の導光板２”として、図６（ｂ）に示すように、後面側に光を拡散するための複数のドット２ｂ”が形成されており、当該複数のドット２ｂ”の単位面積当りの数が、前記一端面から離れるほど大きくなるように設定されているもの（以下、拡散方式と称す）がある。

図５（ａ）（ｂ）に示した構成の表示装置において、例えば、横溝方式の導光板２”を使用した場合、導光板２”の前記一端面から入射した光は、図５（ｃ）に示すように、後面側に形成された横溝２ａ”で反射されて導光板２”の前面側に出射される。

ところで、表示装置には、省エネルギ化が求められるが、前述の導光板式の表示装置において省エネルギ化を実現するための阻害要因として、図７に示すように、「商用電源から供給される電力の電源回路における電力変換効率」、「光源の発光効率」の向上による光源の消費電力の低減、「第１の反射板４６ａ”の反射効率」、「導光板２”への光の入射効率」、「第２の反射板４６ｂ”の導光板２”の後面および下端面における反射効率」、「導光板２”に入射された光を所望の方向へ出射する効率」がある。これらの各性能を向上させることができれば、省エネルギ化が実現できる。ここで、「第１の反射板４６ａ”の反射効率」、「導光板２”への光の入射効率」、「第２の反射板４６ｂ”の導光板２”の後面および下端面における反射効率」、「導光板２”に入射された光を導光板２”の所望の方向へ出射する効率」の向上にあたっては、表示パネル３”の表示面３ａ”全体の輝度の均一性を維持することが前提となる。

ここにおいて、表示装置に使用される導光板２”には、前述のように、図６（ａ）に示すような横溝方式の導光板２”と、図６（ｂ）に示すような拡散方式の導光板２”とがある。図６（ｃ）に横溝方式の導光板２”を使用した表示装置の表示パネル３”の表示面３ａ”の前面側における配光特性を上方から見た図、図６（ｅ）に同表示装置の表示パネル３”の表示面３ａ”の前面側における配光特性を側方から見た図を示す。また、図６（ｄ）に拡散方式の導光板２”を使用した表示装置の表示パネル３”の表示面３ａ”の前面側における配光特性を上方から見た図、図６（ｆ）に同表示装置の表示パネル３”の表示面３ａ”の前面側における配光特性を側方から見た図を示す。ここで、図６（ｃ）乃至（ｆ）に示す一点鎖線は、等光度曲線を表す。図６（ａ）に示す導光板２”を使用した表示装置と、図６（ｂ）に示す導光板２”を使用した表示装置とでは、配光特性が異なり、表示装置から出射される全光束量が同じ場合、拡散方式の導光板２”を使用した表示装置（図６（ｆ）の一点鎖線）に比べて、導光方式の導光板２”を使用した表示装置（図６（ｅ）の一点鎖線）のほうが斜め前方の光度が大きい。つまり、導光方式の導光板２”を使用した表示装置は、拡散方式の導光板２”を使用した表示装置に比べて、導光板２”に入射した光を斜め前方へ出射する効率が高い。一方、天井等に取り付けられて使用される表示装置には、斜め前方の明るさが望まれ、斜め前方以外の方向への明るさは必要とされない場合がある。従って、当該表示装置において、横溝方式の導光板２”を使用することにより、光を所望の斜め前方へ出射する効率を向上させるとともに、光を斜め前方以外の方向へ出射する効率を抑えることができる。従って、斜め前方の光度を必要な大きさに設定しながら斜め前方以外の方向の光度を抑えることにより、拡散方式の導光板２”を使用した表示装置に比べて、表示装置から出射する全光束量を低減することができる。しかして、図７に示すように、「導光板２”に入射された光を所望の方向へ出射する効率」の向上により省エネルギ化を図れる。

ところで、近年では、発光ダイオードの設計・製造技術の進歩が大きく、発光効率の高い発光ダイオードが実現している。また、発光ダイオードは、一般的に、前述の冷陰極蛍光灯に比べて消費電力が小さくなりつつある。

また、図８に示すように、複数の発光ダイオード４２”と、内側に発光ダイオード４２”が収納される光源ホルダ４３”と、透明のアクリル樹脂で形成され且つ一端面に対向配置された複数の発光ダイオード４２”から前記一端面に入射される光を厚み方向の一表面側に出射する導光板２”と、前記一端面から入射して導光板２”の後面側に出射した光を前側へ反射する反射板８”と、導光板２”の前面側に配設され且つ導光板２”からの光を拡散するための光学シート２１”と、光学シート２１”の前面側に配設された表示パネル３”とを備える導光板式の表示装置が提案されている（特許文献１、２参照）。従って、図８に示す構成の表示装置のように、光源として消費電力の低い発光ダイオード４２”を使用した表示装置であれば、図７に示した「光源の発光効率」の向上による光源の消費電力の低減により、省エネルギ化を図れる。

要するに、図８（ａ）に示す構成の表示装置に、いわゆる横溝式の導光板を使用するとともに光源として消費電力の低い発光ダイオードを使用することにより、「導光板に入射された光を所望の方向へ出射する効率」を向上できるとともに「光源の発光効率」の向上により光源の消費電力を低減することができるので、より大きな省エネルギ化が期待できる。
特開２００８−９８１９０号公報 特開２００４−２６５８１３号公報

しかしながら、図８（ａ）に示す構成の表示装置に、いわゆる横溝方式の導光板２”を使用した場合、複数の点光源である発光ダイオード４２”を導光板２”の前記一端面の長手方向に沿って並設するため、前記一端面における複数の発光ダイオード４２”に対向する発光部と、隣接する各発光ダイオード４２”の間に対応する非発光部とで、導光板２”の前記一端面に入射する光の強度に差異が生じる。すると、表示パネル３”の表示面３ａ”における隣接する各発光ダイオード４２”の間の非発光部に対応する部分に影（図８（ｂ）の一点鎖線のハッチング部分）が生じ、表示パネル３”の表示面３ａ”全体の輝度の均一性が低下することがあった。また、図８（ａ）に示す構成の表示装置に、いわゆる拡散方式の導光板２”を使用した場合でも、表示パネル３”の表示面３ａ”における隣接する各発光ダイオード４２”の間の非発光部に対応する部分に影（図８（ｃ）の一点鎖線のハッチング部分）が生じ、表示パネル３”の表示面３ａ”全体の輝度の均一性が低下することがあった。

本願発明は、前記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、点光源を備え且つ表示面全体の輝度の均一性が高い表示装置を提供することにある。

請求項１の発明は、透光性材料で形成され且つ一端面に入射される光を厚み方向の一表面側に出射する導光板と、導光板の前記一表面側に配置され且つ導光板の前記一表面から出射される光を表示面から前面側へ出射するための表示パネルとを備え、導光板の前記一端面に対向して配置されるとともに導光板の前記一端面に沿った長手方向における一端側に配置された点光源から入射した光を導光板の前記一端面の全体に導光する導光部材を有することを特徴とする。

この発明によれば、点光源を備える表示装置において、複数の点光源を導光板の前記一端面の長手方向に沿って並設した場合に比べて、導光板の前記一端面全体における入射光強度の均一性を高めることができるので、表示パネルの表示面全体の輝度の均一性を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記導光部材は、透光性材料で形成され、前記導光板の前記一端面に平行する前記導光板側の第１の端面と、前記導光板側とは反対側の第２の端面との間の距離が、前記長手方向における他端側に近づくほど短くなる形に形成されてなる光源用導光板であることを特徴とする。

この発明によれば、前記導光部材を構成する光源用導光板の第２の端面が、第１の端面と第２の端面との間の距離が前記長手方向における他端側に近づくほど短くなる形で傾斜していることにより、前記長手方向における他端側に近づくほど光源用導光板の第２の端面での光の反射角が小さくなるとともに光源用導光板の第１の端面への入射角が小さくなるので、前記長手方向における他端側ほど前記光源用導光板の内側から光を出射しやすくなっているので、第１の端面において前記点光源から遠い前記長手方向における他端側においても出射光の強度が減衰することがなく、前記導光板の前記一端面全体における入射光強度の均一性を高めることができるので、前記表示パネルの前記表示面全体の輝度の均一性を向上させることができる。

請求項１の発明によれば、点光源を備える表示装置において、複数の点光源を導光板の前記一端面の長手方向に沿って並設した場合に比べて、導光板の前記一端面における入射光強度の均一性を高めることができるので、表示パネルの表示面全体の輝度の均一性を向上させることができる。

（実施形態１）
以下、本実施形態について図１および図２に基づいて説明する。

本実施形態の表示装置は、誘導灯として使用される表示装置であって、前面が開口した直方体状の器具本体１を備え、器具本体１の前面の開口の大部分を覆う形で表示ユニット３０が配設され、器具本体１の前面の開口のうち表示ユニット３０に覆われない部分を覆う形で表示ユニット３０の上縁に沿って点光源である発光ダイオード４２を有する光源ユニット４０が配設されている。

表示ユニット３０は、透光性材料である透明アクリル樹脂で形成された矩形板状の導光板２と、導光板２の前面側に配置された矩形板状の表示パネル３（図２参照）と、導光板２の後面側と、導光板２の下端面を覆う形で配設された反射板（図示せず）と、導光板２、表示パネル３および反射板を保持する合成樹脂で形成されたパネルケース３１とを備えている。ここで、導光板２の上端面２ｂが導光板２の内部に光を入射する一端面を構成しており、導光板２の内部に入射した光は、導光板２の厚み方向の一表面および反射板による反射を繰り返しながら導光板２の内部を伝播するとともに、導光板２の前面から出射される。なお、表示ユニット３０は、器具本体１の左右両側壁の内面に突設された被係合片１８にパネルケース３１の後面に突設された係合片３１ｄが係合した形で器具本体１の前面側に取り付けられる。

導光板２は、透明なアクリル樹脂からなり、上下方向において下側ほど厚みが薄くなるように形成されており、後面には、断面鋸刃形状の横溝２ａが上下方向に沿って複数形成されている。ここに、導光板２の上下方向で隣接する横溝２ａ，２ａ同士の間隔は、導光板２の上端面２ｂから下端面側へ遠ざかるほど狭くなるように設定されている。

表示パネル３は、透光性のアクリル製樹脂で形成され、導光板２からの光を表示面３ａから前面側へ出射する。また、表示パネル３の表示面３ａには避難口へ誘導するためのシンボル（図示せず）が表記されている。

パネルケース３１は、合成樹脂で形成され、左右方向の幅寸法が器具本体１の左右方向の幅寸法と略等しく、上下方向の幅寸法が器具本体１の上下方向の幅寸法よりも小さい平面視矩形状の取付ベース３１ａと、取付ベース３１ａの前面の周部において上辺を除いた３辺に沿って前方へ連続一体に突設された保持枠３１ｂとを備えている。また、保持枠３１ｂのうち左右両端部に設けられた部位の内面には、導光板２、表示パネル３および反射板を摺動自在に保持するための案内溝３１ｃが形成されている。なお、保持枠３１ｂの左右両端部に設けられた部位うち、上側に後述の発光ダイオード４２が配置される側の一端部に設けられた部位の厚みが、他端部に設けられた部位の厚みに比べて厚さ寸法が大きくなるように設定されている。

光源ユニット４０は、細長の光源ホルダ４３の内側に後述の光源用導光板４１および点光源である発光ダイオード４２が収納されてなる。また、光源ホルダ４３は、合成樹脂で形成されている。なお、光源ユニット４０は、器具本体１の両側壁の内面における上端部に設けられた被係合部（図示せず）に光源ホルダ４３の後面に突設された第２の係合片４３ａが係合した形で器具本体１の前面側に取り付けられる。

器具本体１の内部には、発光ダイオード４２を点灯させるための電源回路（図示せず）を有する点灯装置５が配設されている。また、器具本体１の内部には、商用電源（図示せず）の停電時に点灯装置５へ給電するための非常用電源たる蓄電池を有する非常用電源ブロック６が配設されている。ここに、点灯装置５は、商用電源に接続される端子台７に電線（図示せず）を介して接続されるとともに、非常用電源ブロック６にも電線（図示せず）を介して接続されており、通常は商用電源により給電されて発光ダイオード４２を点灯させて、商用電源の停電時には蓄電池により給電されて発光ダイオード４２を点灯させるように構成されている。

ところで、本実施形態の表示装置には、導光板２の上端面２ｂに対向して配置されるとともに点光源である発光ダイオード４２が、導光板２の上端面２ｂに沿った長手方向における一端側に配置され、発光ダイオード４２から入射した光を導光板２の上端面２ｂ側に導光する導光部材である光源用導光板４１が設けられている。

光源用導光板４１は、透明なアクリル樹脂で形成され、厚さ寸法が導光板２と略同じ厚さ寸法に設定されている。また、導光板２の上端面２ｂと平行する第１の端面４２ｂと、導光板２側とは反対側の第２の端面４１ｃとの間の距離が、前記長手方向における他端側に近づくほど小さくなる形に形成されている。つまり、光源用導光板４１の第２の端面４１ｃは、光源用導光板４１の第１の端面４１ｂに対して傾斜している。ここで、光源用導光板４１は、図１（ｂ）に示すように、光源用導光板４１の前記長手方向における前記一端側に、発光ダイオード４２からの光（図１（ｂ）の矢印Ａ）が入射する第３の端面４１ａが形成されており、第３の端面４１ａから光源用導光板４１に入射した光は、第１の端面４１ｂ全体から出射される（図１（ｂ）の矢印Ｂ）。光源用導光板４１の第１の端面４１ｂは、細長の長方形状であり、光源用導光板４１と発光ダイオード４２とで線状光源４を構成している。

また、光源用導光板４１の第２の端面４１ｃには、断面鋸刃状に形成され且つ光源用導光板４１の内側を導光する光を光源用導光板４１の第１の端面４１ｂ側へ反射する光反射用溝４１ｅが形成されている。なお、本実施形態では、光源用導光板４１の第２の端面４１ｃに断面鋸刃状の光反射溝４１ｅを形成する場合について説明したが、これに限定されず、光を拡散させるドットを形成してもよい。

点光源である発光ダイオード４２としては、白色発光ダイオードが使用され、例えば、セラミックス基板４２ａに凹部（図示せず）を形成し、当該凹部の内側にＧａＮ系化合物半導体を利用した発光ダイオード素子（図示せず）を配設するとともに、黄色蛍光体からなる蛍光物質を含む透光性のシリコーン樹脂（図示せず）を充填することで形成される白色発光ダイオードが使用されている。なお、発効ダイオード４２の構成は、本実施形態で説明したものに限定されない。また、本実施形態では、点光源として発光ダイオード４２を使用する例について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ光源等を使用してもよい。

本実施形態の表示装置では、従来の表示装置のように、複数の点光源である発光ダイオード４２”を導光板２”の上端面の長手方向に沿って並設した場合に比べて、導光板２の上端面２ｂ全体における入射光強度の均一性を高めることができるので、表示パネル３の表示面３ａ全体の輝度の均一性を向上させることができる。

また、光源用導光板４１の第２の端面４１ｃは、前述のように、光源用導光板４１の第１の端面４１ｂに対して傾斜していることにより、導光板２の上端面２ｂに沿った長手方向における他端側に近づくほど光源用導光板４１の第２の端面４１ｃでの光の反射角が小さくなるとともに光源用導光板４１の第１の端面４１ｂへの光の入射角が小さくなるので、前記長手方向の他端側ほど光源用導光板４１の内部から光を出射しやすくなり、第１の端面４１ｂにおいて発光ダイオード４２から遠い前記長手方向の他端側においても光源用導光板４１の第１の端面４１ｂからの出射光の強度が減衰することがなく、導光板２の上端面２ｃ全体における入射光強度の均一性を更に高めることができる。

更に、光源用導光板４１の厚み方向の両側表面４１ｆ，４１ｆと、第２の端面４１ｃと、第３の端面４１ａに対向する第４の端面４１ｄとは、反射率が高くなっている。従って、光源用導光板４１の内側を導光してきた光は、光源用導光板４１の第２の端面４１ｃで反射されるとともに、光源用導光板４１の厚み方向の両側表面４１ｆ，４１ｆと、第４の端面４１ｄとにおいて、光源用導光板４１の内側に反射され、外側へ漏れ出すことが防止することができる。しかして、発光ダイオード４２から光源用導光板４１に入射した光を光源用導光板４１の第１の端面４１ｂから出射する効率を更に向上させることができるので、省エネルギ化を図ることができる。

本実施形態の表示装置では、点光源として発光ダイオード４２を使用するので、一般の冷陰極蛍光灯を光源に使用した表示装置に比べて、消費電力が小さいから、省エネルギ化が図れる。

ところで、図８に示す構成の表示装置では、点光源である複数の発光ダイオード４２”を導光板２”の上端面の長手方向に沿って一直線上に配置した構成としている。この場合、表示パネル３”の表示面３ａ”全体の輝度の均一性を向上させるために、発光ダイオード４２”の数を増やして、隣接する各発光ダイオード４２”，４２”の間隔を狭くすることで、複数の発光ダイオード４２”の間に生じる非発光部を小さくする必要がある。この場合、部品点数が増加するので、コスト上昇を招く可能性が大きい。

これに対して、本実施形態の表示装置は、発光ダイオード４２が少なくとも１個あればよく、部品点数を削減することができるので、コスト低減を図ることができる。

また、本実施形態の表示装置では、前述のように、一般の冷陰極蛍光灯を使用した表示装置に比べて、消費電力が小さいので、非常用電源ブロック６（図２参照）の有する蓄電池の容量を低減することができる。従って、非常用電源ブロック６の有する蓄電池を充電に使用される電力消費量を小さくすることができるので、省エネルギ化を図ることができる。

（実施形態２）
本実施形態の表示装置の基本構成は、実施形態１と略同じであり、図３に示すように、金属で形成され且つ内面全体に反射面４４ａが形成された円筒部材の側壁に円筒部材の軸方向に沿って細長のスリット４４ｂが形成された導光部材４４を備え、導光部材４４が導光板２の上端面２ｂに対向して配置される点が相違する。ここで、導光板２の上端面２ｂが導光板２の内部に光を入射する一端面を構成している。

ここにおいて、点光源である発光ダイオード４２から導光部材４４の内側へ入射した光は、導光部材４４の内面全体に形成された反射面４４ａで反射を繰り返しながら、導光部材４４の内側を導光するとともに、導光部材４４の内側を導光する光の一部がスリット４４ｂから導光板２の上端面２ｂ側へ出射される（図３（ａ）（ｂ）の矢印）。即ち、点光源である発光ダイオード４２と導光部材４４とで、細長のスリット４４ｂ全体から光を出射する線状光源４を構成している。

本実施形態の表示装置では、従来の表示装置のように、複数の点光源である発光ダイオード４２”を導光板２”の上端面の長手方向に沿って並設した場合に比べて、導光板２の上端面２ｂ全体における入射光強度の均一性を高めることができるので、表示パネル３の表示面３ａ全体の輝度の均一性を向上させることができる。

なお、上記各実施形態では、誘導灯として使用される表示装置について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、サインとして使用される表示装置であってもよい。

実施形態１の表示装置を示し、（ａ）は要部概略正面図、（ｂ）は要部概略斜視図、（ｃ）は動作説明図である。 同上の分解斜視図である。 実施形態２の表示装置を示し、（ａ）は要部概略正面図、（ｂ）は要部概略断面図である。 従来例を示し、（ａ）は概略断面図、（ｂ）は動作説明図である。 他の従来例を示し、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略断面図、（ｃ）は動作説明図である。 同上の表示装置について、（ａ）は横溝方式の導光板の概略正面図、（ｂ）は拡散方式の導光板の概略正面図、（ｃ），（ｅ）は横溝方式の導光板を使用した場合の配光特性を示す図、（ｄ），（ｆ）は拡散方式の導光板を使用した場合の配光特性を示す図である。 同上の課題を説明するための図である。 他の従来例を示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は横溝方式の導光板を使用した表示装置の動作説明図、（ｃ）は拡散方式の導光板を使用した表示装置の動作説明図である。

符号の説明

１ 器具本体
２ 導光板
２ｂ 上端面（一端面）
３ 表示パネル
４ 線状光源
５ 点灯装置
６ 非常用電源ブロック
３０ 表示ユニット
４０ 光源ユニット
４１ 光源用導光板（導光部材）
４１ｂ 第１の端面
４１ｃ 第２の端面
４１ｅ 光反射用溝
４２ 発光ダイオード（点光源）

Claims (2)

1. 透光性材料で形成され且つ一端面に入射される光を厚み方向の一表面側に出射する導光板と、導光板の前記一表面側に配置され且つ導光板の前記一表面から出射される光を表示面から前面側へ出射するための表示パネルとを備え、導光板の前記一端面に対向して配置されるとともに導光板の前記一端面に沿った長手方向における一端側に配置された点光源から入射した光を導光板の前記一端面の全体に導光する導光部材を有することを特徴とする表示装置。
2. 前記導光部材は、透光性材料で形成され、前記導光板の前記一端面に平行する前記導光板側の第１の端面と、前記導光板側とは反対側の第２の端面との間の距離が、前記長手方向における他端側に近づくほど短くなる形に形成されてなる光源用導光板であることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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