(57)【要約】【課題】この発明に係る面光源装置は、所望の配光分布を簡単に実現することができる。【解決手段】この発明に係る面光源装置は、光が入射る入光面１１およびこの入光面１１とほぼ直交して形成され入光面１１からの光を出射する出射面１２を有する導光板１０と、入光面１１に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数のＬＥＤ２０とを備え、少なくとも一つのＬＥＤ２０は、他のＬＥＤ２０に対して９０度配置方向が異なって配置され、出射面１２に対して平行な面の光の広がりが他のＬＥＤ２０と異なるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光が入射する入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成され入光面からの光を出射する出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数の光源とを備えた面光源装置であって、
少なくとも一つの前記光源は、他の光源に対し９０度配置方向が変えられており、前記出射面に対して平行な面の前記光の広がりが他の光源と異なるようになっていることを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記導光板の前記出射面には、前記出射面から出射した前記光が透過する光学シートが配設され、この光学シートの面には、稜線が前記入光面に対して略平行方向および略垂直方向の少なくとも一方に延びたプリズム列が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成された出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数の光源とを備えた面光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、面光源装置として、発光ダイオードである複数のＬＥＤから発せられた光が導光板の入光面から入射し、入射した光は、導光板内部を全反射しながら伝播し、この伝播途中で導光板の表裏面に設けられたドットパターンにより散乱された後、導光板の面から出射し、その出射光が表示板の裏面より照射して、表示板上の図柄を表示するものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１６０８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように構成された従来の面光源装置では、複数のＬＥＤが同一方向に配置されているので、表示板に照射される配光分布はＬＥＤ自体の配光分布に依存することになり、必要とする配光分布に対して必ずしも対応することができず、そのためには、それ用の配光分布を有するＬＥＤが必要となり、高価格化を招くという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、表示板に所望の配光分布の光を照射することができる面光源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る面光源装置は、光が入射する入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成され入光面からの光を出射する出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数の光源とを備えた面光源装置であって、少なくとも一つの前記光源は、他の光源に対し９０度配置方向が変えられており、前記出射面に対して平行な面の前記光の広がりが他の光源と異なるようになっている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明による面光源装置によれば、表示板に所望の配光分布の光を照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による面光源装置１の分解斜視図、図２は図１のＬＥＤ２０の配置図、図３は図１のＬＥＤ２０の配光分布図、図４は面光源装置１の光路を説明するための図である。
この面光源装置１は、入光面１１、出射面１２および反出射面１３を有する導光板１０と、この入光面１１に対向した発光ダイオード２０（以下、ＬＥＤと略称する）と、このＬＥＤ２０が取り付けられたＬＥＤ基板３０と、このＬＥＤ基板３０を囲った断面コ字状のリフレクタ４０と、出射面１２に当接した光学シート５０と、反出射面１３に当接した反射シート６０とを備えている。
【０００９】
導光板１０は、透明なアクリル樹脂で構成されており、出射面１２には光を散乱する拡散部が形成されている。この拡散部はドットパターンで構成されている。なお、導光板１０は、透明なポリカーボネイト樹脂でもよい。また、拡散部はランダムな粗面あるいは微小な球面等で構成してもよい。
ＬＥＤ基板３０上のＬＥＤ２０は、図２に示すように、隣接したＬＥＤ２０同士で略９０°異なる配置方向で固定されている。
リフレクタ４０は、ＬＥＤ２０から発せられた光を効率よく導光板１０に入射させるため、銀色または白色で反射率の高い材料で構成されている。具体的には反射率が７０％以上、より好ましくは９０％以上の材料を用いることが望ましい。
光学シート５０は、導光板１０の出射面１２に対向する面に少なくとも一方向のプリズム列５１を有し、そのプリズム列５１の稜線方向は導光板１０の入光面１１と略平行である。
反射シート６０は導光板１０の反出射面１３から出射した光を効率よく導光板１０に再入射させるため、銀色または白色で反射率の高い材料で構成されている。具体的には反射率が７０％以上、より好ましくは９０％以上の材料を用いることが望ましい。
【００１０】
ＬＥＤ２０は図３に示すように配光分布特性を有している。蒲鉾形状のＬＥＤ２０は、ｘ−ｙ平面上と、ｙ−ｚ平面上とでは配光分布が異なる。この図から明らかなように、ｘ−ｙ平面上では、ｙ軸上の原点を基点として＋６０°および−６０°を越えると光度が極端に低くなる。また、ｙ−ｚ平面上では、ｙ軸上の原点を基点として＋３０°および−３０°を越えると光度が極端に低くなる。このＬＥＤ２０としては、例えば日亜化学工業株式会社製ＮＳＳＸ４４０シリーズ等が用いられる。
【００１１】
次に、上記構成の面光源装置１の動作について、図４を用いて説明する。
ＬＥＤ２０から発せられた光線８０は、直接、またはＬＥＤ基板３０、リフレクタ４０で反射して導光板１０の入光面１１から導光板１０に入射する。入射した光は、導光板１０の内部を全反射されながら伝播していく。この伝播途中で、出射面１２に設けられた拡散部により散乱された光は出射面１２から出射する。なお、一部の光は、導光板１０の反出射面１３より出射するが、反射シート６０により導光板１０に戻された後、出射面１２から出射する。導光板１０の出射面１２より出射した光Ａは、光学シート５０のプリズム列５１を構成する一面から入射し、隣り合う面で全反射し、光学シート５０の上面から出射する。
【００１２】
このように、この実施の形態では、光学シート５０により導光板１０の入光面１１および出射面１２に対して垂直な平面（図１におけるｙ−ｚ平面）において、出射面１２に対して斜め方向の光（図４においてＡ）を、プリズム列５１により出射面１２に対して垂直方向に偏向させて出射することができ、導光板１０の入光面１１および出射面１２に対して垂直な平面（図１におけるｙ−ｚ平面）において任意の配光分布を有する面光源装置を得ることができる。
【００１３】
また、導光板１０からの出射光の入光面１１と平行な平面(図１におけるｘ−ｙ平面)における広がりは、導光板１０を伝播する光の出射面１２と平行な平面(図１におけるｘ−ｚ平面)における広がり、即ちＬＥＤ２０の出射光の出射面１２と平行な平面の広がりに依存する。
この実施の形態では、配光分布に対して異方性を持つ汎用的なＬＥＤ２０を一つおきに９０°配置方向を変えることで、導光板１０の入光面１１と平行な平面(図１におけるｘ−ｙ平面)においても、配光分布を調整している。
【００１４】
なお、プリズム列５１の稜線方向を導光板１０の入光面１１に対して垂直にすることで、導光板１０の入光面１１に対して平行で出射面１２に対して垂直な平面（図１におけるｘ−ｙ平面）において任意の配光分布を有する面光源装置を得ることも可能である。
【００１５】
参考例１．
図５はこの発明の参考例１による表示装置の分解斜視図、図６（ａ）は図５の導光板１５の入光面近傍の拡大平面図、図７は図５の表示板７０とＬＥＤ２０との関係を示す図、図８は図５のＬＥＤ２０の配置図である。
この表示装置は、面光源装置１の光学シート５０に表示板７０が重ねられて構成されている。
導光板１５の入光面１６には稜線方向が厚さ方向であるプリズム列５２が形成されている。表示板７０は、透明なアクリル樹脂で構成されており、面光源装置１に対向する面(以後、背面と呼ぶ)あるいは面光源装置１から遠い側の面(以後、前面と呼ぶ)の一方にスクリーン印刷やカッティングシート等により図柄が設けられている。なお、両面に図柄を設けるようにしてもよい。また、表示板は、ポリカーボネイト樹脂や透明なガラスまたは拡散透過板であってもよい。
この例では、表示板７０では避難口誘導灯に用いられる図柄であり、斜線部には緑色の印刷が施されている。
【００１６】
次に、上記構成の表示装置の動作について説明する。
ＬＥＤ２０から発せられた光線８０は、直接、またはＬＥＤ基板３０、リフレクタ４０で反射して導光板１５の入光面１６から導光板１５に入射する。この際、入光面１６にはプリズム列５２が設けられているため、導光板１５中を伝播する光の出射面１７に平行な面の広がりは、同図（ｂ）に示す入光面１６が鏡面の場合に比べ広くなる。
入光後の導光板１５中の伝播および光学シート５０の動作は実施の形態１に示したものと同一であり、その説明は省略する。
【００１７】
この例では、面光源装置１を出射した光は表示板７０を背面から照らし、表示板７０の前面に位置する観察者に表示板７０の情報を伝える。
ここで、図７に示すように表示板７０を導光板１５の入光面１６に垂直な破線９０でＡ、Ｂ、Ｃの３つの領域部に分割すると、領域部Ｂの透過率が領域部Ａ、Ｃの透過率に比べて高い。
ＬＥＤ２０は、図３に示すように、ｘ−ｙ平面およびｙ−ｚ平面において配光分布が異なる異方性を持ち、図８に示すように領域部Ａ、Ｃの延長上と領域部Ｂの延長上でＬＥＤ２０の配置方向が異なり、領域部Ａ、Ｃの延長上に位置するＬＥＤ２０の配光分布が、領域部Ｂの延長上に位置するＬＥＤ２０の配光分布に比べ、表示板７０にほぼ平行な面(即ち、図５におけるｘ−ｚ平面)の広がりが大きくなる配置方向としている。このため、領域部Ａ、Ｃの延長上に位置するＬＥＤ２０からの光は、広がりが大きく、透過率の高い領域Ｂにも達し、広い配光分布で表示板７０から出射する。
一方、領域部Ｂの延長上に位置するＬＥＤ２０からの光は広がりを制限され、効率よく透過率の高い領域部Ｂから、正面方向に整った配光分布で出射する。
【００１８】
この表示装置によって得られる導光板１５の入光面１６に平行な平面(即ち、図５におけるｘ−ｚ平面)における配光分布を図９中実線で示す。
図９におけるθは正面（すなわち図５におけるｙ軸）からの角度である。
なお、比較例として図１０（ａ）に示すＬＥＤ２０の配置のときの配光分布を図中細線、図１０（ｂ）に示すＬＥＤ２０の配置のときの配光分布を図中点線、および（社）日本照明器具工業会規格（略称ＪIL規格）によって定められた避難口誘導灯の配光分布を図中一点鎖線で示す。
図９から明らかなように、図８に示すようにＬＥＤ２０を配置することにより、正面(θ＝０[度])での輝度が高く、かつ配光分布が広く視認性の良い、避難口誘導灯に適した表示装置を得ることができる。
【００１９】
なお、実施の形態１及び参考例１ではＬＥＤ２０を一列に配置した面光源装置１について説明したが、ＬＥＤ２０の配置位置、個数はこれに限定されるものではなく、例えばＬＥＤを複数列に配置してもよい。
また、導光板１０の出射面１２に拡散部を形成しているが、これに限定されるものではなく、反出射面１３、または出射面１２と反出射面１３の両面に拡散部を形成してもよい。
また、光学シート５０に導光板１０、１５の出射面１２、１７に対向する面に一方向のプリズム列５１を有し、そのプリズム列５１の稜線方向は導光板１０、１５の入光面１１、１６と略平行なものを用いたが、光学シート５０はこれに限定されるものではなく、導光板から遠い側の面にプリズム列を持つシートや拡散シート、さらには複数の光学シートを組み合わせて用いてもよい。
また、光源として配光分布に異方性を有するＬＥＤについて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、例えばレーザダイオードであってもよい。
また、参考例１においては、表示板７０として避難口誘導灯に用いられる図柄を印刷した表示板７０を用いたが、無論これに限定されるものではなく、他の図柄の表示板や図柄の変更が可能な液晶パネル等を用いてもよい。
【００２０】
以上説明したように、この発明に係る面光源装置によれば、光が入射する入光面およびこの入光面とほぼ直交して形成され入光面からの光を出射する出射面を有する導光板と、前記入光面に対向して設けられているとともに配光分布に異方性を有する複数の光源とを備えたものであって、少なくとも一つの前記光源は、他の光源と配置方向が９０度異なって配置され、前記出射面に対して平行な面の前記光の広がりが他の光源と異なるようになっているので、所望の配光分布を簡単に実現することができる。
【００２１】
また、この表示装置によれば、表示板は、導光板の入光面の法線と平行な境界線で複数に分割された領域部を有しており、前記領域部のうち他の領域部と比較して透過率の低い領域部に対応した光源の配光分布が、透過率の高い領域部に対応した光源の配光分布と比較して、前記導光板の出射面に対して平行な面の広がりが大きくなるように、前記光源の配置方向が定められているので、正面輝度が高く、かつ配光分布が広く視認性の高い表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１における面光源装置の分解斜視図である。
【図２】図１のＬＥＤの配置図である。
【図３】図１のＬＥＤの配光分布を示す図である。
【図４】図１の面光源装置の光路を説明するための図である。
【図５】参考例１における表示装置の分解斜視図である。
【図６】（ａ）は図５の要部平面図、（ｂ）は（ａ）と異なる例を示す平面図である。
【図７】図５の表示板とＬＥＤとの関係を示す図である。
【図８】図５のＬＥＤの配置図である。
【図９】参考例１における表示装置の配光分布を示す図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は図９の比較例におけるそれぞれのＬＥＤの配置図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  面光源装置、１０，１５  導光板、１１，１６  入光面、１２，１７  出射面、２０  ＬＥＤ（光源）、３０  ＬＥＤ基板、５０  光学シート、５１，５２  プリズム列、７０  表示板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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