(57)【要約】【課題】点光源の個数を増加したり、あるいは発光輝度の高い点光源に変更したりせずに、発光輝度が高く且つ発光輝度が均一な照明装置を提供する。【解決手段】導光体２内を進行する発光ダイオード３の光軸上の光が最初に入射する第１の端面である端面２ａにおける入射角を略３０度から６０度の範囲であるように、好ましくは４５度に設定している。これにより、端面２ａにおいて反射し、さらに導光体２内を各端面２ｃ、２ｄで反射を繰返しながら進行する光量の損失分を最小限度に抑えることができるので、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高めると共に発光輝度を均一化することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性材料で形成される平板状の導光体と、
前記導光体に光を入射可能に配置される点光源とを備え、
前記導光体内において前記点光源の光軸上の光を前記導光体の表面と平行な方向に進行させて前記表面を発光させる照明装置であって、
前記導光体内を進行する前記点光源の光軸上の光が最初に入射する前記導光体の第１の端面における入射角が略３０度から６０度の範囲であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記点光源を、前記点光源の光軸上の光が前記表面と平行且つ前記導光体の端面へ光を入射可能に配置することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記点光源を、前記点光源の光軸上の光が前記導光体の前記表面と交叉する方向に前記導光体に入射するように配置し、且つ前記導光体は前記導光体内を進行する前記点光源の光軸上の光を前記第１の端面へ向けて反射する反射面を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光体の一部を前記点光源側に延出して、前記点光源の光軸上の光を前記反射面へ導光する導光部を形成することを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば液晶等の表示器照明用の照明装置に関するものであり、自動車等に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、自動車のコンビネーションメータに用いられる液晶パネルを照明するための発光部が面状の照明装置として、従来、透光性材料で形成される平板状の導光体と、この導光体に光を入射可能に配置される点光源とを備える照明装置がある。この照明装置では、点光源からの光を導光体の端面から入射させ導光体の表面に平行な方向に進行させ、導光体の裏面（液晶パネルと反対側面）に施したしぼあるいは印刷面で反射させて導光体の表面を発光させている。
【０００３】
一般に液晶パネルは長方形状に形成されているので、従来の照明装置において、導光体は、液晶パネル形状に対応して略直方体状に形成されると共に、点光源からの光を液晶パネルの表示面の一辺に平行、言い換えると、導光体の端面に平行に導光体内を進行させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の従来の照明装置において、導光体内を進行して来た点光源からの光は導光体の端面にほぼ垂直に（すなわち、入射角がほぼ０度で）入射する。そのため大部分の光が端面から導光体外へ出射し、端面で反射して再び導光体内を進行する光量はわずかとなる。このため、導光体内を進行する光量が少なくなり、導光体表面の発光輝度が十分得られないと共に、発光輝度が不均一となるという問題がある。
【０００５】
この対策として、点光源の個数を増やす、あるいは発光輝度のより高い点光源を使用する等の手段が考えられるが、いずれもコストの増大を伴うという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、点光源の個数を増加したり、あるいは発光輝度の高い点光源に変更したりせずに、発光輝度が高く且つ発光輝度が均一な照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の照明装置は、透光性材料で形成される平板状の導光体と、導光体に光を入射可能に配置される点光源とを備え、導光体内において点光源の光軸上の光を導光体の表面と平行な方向に進行させて表面を発光させる照明装置であって、導光体内を進行する点光源の光軸上の光が最初に入射する導光体の第１の端面における入射角が略３０度から６０度の範囲である構成としている。一般に、透光性材料の表面に光が入射する場合の光の反射率は、表面への入射角、つまり入射光の光軸と入射面における垂線との成す角によって変化する。たとえばアクリル樹脂においては、入射角が４５度以上である場合、反射率が１００％、つまり全反射となる。入射角が４５度より小さくなるに連れて反射率は低下するが、入射角が略３０度〜４５度の範囲にある場合は依然高い反射率が得られる。一般に、導光体は、長方形状に形成されているので、導光体内を進行する点光源の光軸上の光が最初に入射する導光体の第１の端面における入射角を略３０度から６０度の範囲に設定すれば、上述の光が導光体の各端面で反射する際の入射角は毎回略３０度から６０度の範囲となり、反射の度ごとに高い反射率を維持して導光体内を各端面で反射を繰返しながら進行する光量の損失分を最小限度にできる。ところで、導光体内を進行する点光源の光軸上の光が最初に入射する導光体の第１の端面における入射角を６０度より大きい角度、たとえば７０度とすると、第１の端面における反射率は１００％となるが、次回反射時においては、入射角は２０度となり反射率が低下する。したがって、この場合は、導光体内を各端面で反射を繰返しながら進行する光量の損失分が増加する。本発明の請求項１に記載の照明装置によれば、点光源の光軸上の光が第１の端面で反射する際の反射率をほぼ１００％とすると共に、導光体内を各端面で反射を繰返しながら進行する光量の損失分を最小限度に抑えて、導光体の表面の発光輝度を高めると共に発光輝度を均一化することができる。
【０００９】
請求項２に記載の照明装置では、点光源を、点光源の光軸上の光が表面と平行且つ導光体の端面へ光を入射可能に配置する構成としている。これにより、照明装置の厚さ、つまり導光体の板厚方向寸法を導光体の板厚とほぼ同等とすることが、照明装置を薄型化できる。
【００１０】
請求項３に記載の照明装置では、点光源を、点光源の光軸上の光が導光体の表面と交叉する方向に導光体に入射するように配置し、且つ導光体は導光体内を進行する点光源の光軸上の光を第１の端面へ向けて反射する反射面を備える構成としている。これにより、点光源を導光体の裏面側に配置して導光体の平面形状を必要最小限度とすることができる。
【００１１】
請求項４に記載の照明装置では、導光体の一部を点光源側に延出して、点光源の光軸上の光を反射面へ導光する導光部を形成する構成としている。これにより、点光源と導光体とが離れた位置関係にある場合においても、点光源が発する光を導光部により高効率で反射面へ導光して導光体の表面の発光輝度を高めることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による照明装置を、自動車のコンビネーションメータ内に搭載される液晶パネルの照明用光源に適用した場合を例に、図面に基づいて説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による照明装置１の正面図である。
【００１４】
図２は、本発明の第１の実施形態による照明装置１の側面図であり、図１中におけるＩＩ矢視図である。
【００１５】
図３は、本発明の第１の実施形態による照明装置１の断面図であり、図１中におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００１６】
液晶パネル１０は、自動車の車室内において運転席前方の運転者から視認可能な位置に配設されて当該自動車に関する各種情報を表示するコンビネーションメータ（図示せず）内に、運転者から視認可能に取り付けられている。液晶パネル１０は、図１に示すように、長方形状に形成され、当該自動車に関する各種情報を文字あるいは図形により表示するものである。液晶パネル１０の背面側（図２の左側）には、図２に示すように、照明装置１が密着して取り付けられている。照明装置１は、導光体２の表面２ｅを発光させて液晶パネル１０を背面側から透過照明し、液晶パネル１０を運転者が視認可能とするものである。なお、図２において右側が運転席側である。
【００１７】
照明装置１は、図１および図２に示すように、平板状の導光体２および導光体２に光を入射可能に配置される点光源である発光ダイオード３から構成されている。
【００１８】
導光体２は、透光性材料、たとえば透明なアクリル樹脂等から平板状に形成されている。導光体２の平面形状は、図１に示すように、台形状に、すなわち液晶パネル１０と略同一形状の長方形の一辺が延長された形状に形成されている。台形の斜辺に対応する導光体２の端面である端面２ｂには、点光源である発光ダイオード３が、端面２ｂから導光体２内に光を入射可能に取り付けられている。また、導光体２の裏面２ｆ、つまり発光面である表面２ｅと反対側面には、導光体２内を進行する発光ダイオード３の光を反射して導光体２の表面２ｅを発光させるための光反射層４が形成されている。光反射層４は、導光体２の裏面２ｆに絞を設ける、あるいは印刷を施す等により形成されている。
【００１９】
発光ダイオード３としては、点光源状に発光する、すなわち光の照射指向性が非常に強いタイプが用いられている。したがって、発光ダイオード３が発する光量のほとんどがその光軸方向に集中し、光軸から離れる方向に出射する光はわずかである。発光ダイオード３は、発光ダイオード３の光軸上の光が、図１および図３中における矢印に示すように、導光体２内を導光体２の表面２ｅと平行な方向に進行すると共に、発光ダイオード３の光軸上の光が最初に入射する導光体２の第１の端面である端面２ａにおける入射角が略３０度から６０度の範囲であるように、好ましくは４５度であるように設置されている。これにより、端面２ａにおける発光ダイオード３の光軸上の光の反射率は１００％（全反射）となる。すなわち、端面２ａに入射した発光ダイオード３からの光は導光体２外へ漏れることなく端面２ａで反射して再び導光体２内を進行する。端面２ａで反射した発光ダイオード３の光軸上の光は、図１中において矢印で示すように、導光体２の他の端面２ｃまたは２ｄに入射する。端面２ｃまたは２ｄにおける入射角も４５度であるので、端面２ｃまたは２ｄにおける反射率も１００％（全反射）となる。したがって、導光体２内を各端面２ｃ、２ｄで反射を繰返しながら進行する光量の損失分を最小限度に抑えることができるので、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高めると共に発光輝度を均一化することができる。
【００２０】
ところで、導光体２において、発光ダイオード３からの光が導光体２へ入射する入射面である端面２ｂと第１の端面である端面２ａとの成す角度は、図１に示すように、４５度に設定されている。これにより、発光ダイオード３の光軸上の光の端面２ｂへの入射角は０度となり、発光ダイオード３が発する光の全量を導光体２内へ入射させることができるので、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高めることができる。
【００２１】
図４には、本発明の第１の実施形態による照明装置１の変形例の正面図を示す。
【００２２】
本発明の第１の実施形態による照明装置１の変形例においては、導光体２の形状を変更している。すなわち、導光体２の発光ダイオード３からの光の入射面を、図４に示すように、鋸歯状に形成している。導光体２内を進行する発光ダイオード３の光軸上の光が端面２ａに入射する際の入射角は上述の第１の実施形態による照明装置１の場合と同様に４５度に設定されている。これにより、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高め発光輝度を均一化することができる。
【００２３】
さらに、導光体２の図１における左右方向寸法を短縮して、コンビネーションメータ（図示せず）への搭載性を向上できる。
【００２４】
図５には、本発明の第１の実施形態による照明装置１における他の変形例の正面図を示す。
【００２５】
本発明の第１の実施形態による照明装置１における他の変形例においては、導光体２の発光ダイオード３からの光の入射面を、図５に示すように、鋸歯状に形成すると共に、発光ダイオード３の光軸上の光の導光体２への入射方向を２方向としている。それに伴い、第１の端面である端面２ａを、図５に示すように、２個設けている。導光体２内を進行する発光ダイオード３の光軸上の光が両端面２ａに入射する入射角は上述の第１の実施形態による照明装置１の場合と同様に４５度に設定されている。この場合も、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高め発光輝度を均一化すると共に、導光体２の図１における左右方向寸法を短縮して、コンビネーションメータ（図示せず）への搭載性を向上できる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態による照明装置１の正面図である。
【００２７】
図７は、本発明の第２の実施形態による照明装置１の側面図であり、図６中におけるＶＩＩ矢視図である。
【００２８】
図８は、図７中におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【００２９】
本発明の第２の実施形態による照明装置１は、上述の、第１の実施形態とは、発光ダイオード３からの光の導光体２への入射方向、および導光体２の形状が異なっている。
【００３０】
すなわち、発光ダイオード３は、発光ダイオード３からの光軸上の光が、図８中における矢印で示すように、導光体２の表面２ｅと交差する方向に入射するように配置されている。また、導光体２の一端側には、発光ダイオード３からの光軸上の光を、図８に示すように、表面２ｅと平行な方向に向けて反射する反射面としての反射面２ｇが形成されている。さらに、導光体２には、導光体２の一部、すなわち反射面２ｇに対向する部分を発光ダイオード３側に延出して、導光部２ｈが設けられている。導光部２ｈは、図８に示すように、発光ダイオード３の光軸上の光を反射面２ｇへ導光している。
【００３１】
本発明の第２の実施形態による照明装置１において、発光ダイオード３は、導光部２ｈへ入射し反射面２ｇへ導光された発光ダイオード３の光軸上の光が反射面２ｇで反射し、さらに、導光体２内を表面２ｅと平行な方向に進み、図６中における矢印で示すように、導光体２の端面２ａへ入射角が略３０度から６０度の範囲であるように、好ましくは４５度であるように設置されている。これにより、端面２ａにおける光軸３ａ上の光の反射率は１００％（全反射）となる。すなわち、端面２ａに入射した発光ダイオード３からの光は導光体２外へ漏れることなく端面２ａで反射して再び導光体２内を進行する。端面２ａで反射した光軸上の光は、図６中において矢印で示すように、導光体２の他の端面２ｃまたは２ｄに入射する。端面２ｃまたは２ｄにおける入射角も４５度であるので、端面２ｃまたは２ｄにおける反射率も１００％（全反射）となる。したがって、導光体２内を各端面２ｃ、２ｄで反射を繰返しながら進行する光量の損失分を最小限度に抑えることができるので、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高めると共に発光輝度を均一化することができる。
【００３２】
また、本発明の第２の実施形態による照明装置１においては、導光体２の平面形状、つまり、図６に示す形状を、液晶パネル１０の平面形状とほぼ同一にできるので、コンビネーションメータ（図示せず）内における液晶パネル１０の搭載性、つまり配置自由度を向上できる。
【００３３】
図９には、本発明の第２の実施形態による照明装置１の変形例の正面図を示す。
【００３４】
本発明の第２の実施形態による照明装置１の変形例においては、導光体２の形状を変更している。すなわち、導光体２の発光ダイオード３からの光の入射面、つまり、導光部２ｈの入射面を、図９に示すように、鋸歯状に形成している。なお、導光体２内を進行する発光ダイオード３の光軸上の光が端面２ａに入射角は上述の第１の実施形態による照明装置１の場合と同様に４５度に設定されている。これにより、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高め発光輝度を均一化することができる。
【００３５】
さらに、導光体２の奥行き寸法（図７における左右方向寸法）を短縮できるので、コンビネーションメータ（図示せず）内への照明装置１の搭載性を向上できる。
【００３６】
図１０には、本発明の第２の実施形態による照明装置１における他の変形例の側面図を示す。また、図１１には、本発明の第２の実施形態による照明装置１における他の変形例の正面図を示す。
【００３７】
本発明の第２の実施形態による照明装置１における他の変形例においては、導光部２ｈを、図１０に示すように、鋸歯状に形成すると共に、発光ダイオード３の光軸上の光の導光部２ｈへの入射方向を２方向としている。それに伴い、第１の端面である端面２ａを、図１１に示すように、２個設けている。導光体２内を進行する発光ダイオード３の光軸上の光が両端面２ａに入射する入射角は上述の第１の実施形態による照明装置１の場合と同様に４５度に設定されている。この場合も、導光体２内を進行する発光ダイオード３からの光の光量を従来の照明装置の場合より大幅に増加させて、導光体２の表面２ｅの発光輝度を高め発光輝度を均一化すると共に、導光体２の奥行き寸法（図７における左右方向寸法）を短縮して、コンビネーションメータ（図示せず）内への照明装置１の搭載性を向上できる。
【００３８】
なお、以上説明した、本発明の第１の実施形態およびその変形例、第２の実施形態およびその変形例による照明装置１においては、導光体２の裏面２ｆに光反射層４を形成して表面２ｅを発光させているが、光反射層４の替わりに微粒子状の光反射物質（たとえば、アルミニウム粒子等）を、導光体２内に均一に分散配置（たとえば、導光体２の樹脂成形時に混入させる）しても良い。
【００３９】
また、発光ダイオード３の光軸上の光の導光体２への入射部における入射角は、導光体２内への入射光量の点からほぼ０度であることが望ましいが、発光ダイオード３の光軸上の光が導光体２内を進行して端面２ａに入射する際の入射角が略３０度から６０度の範囲であるならば、０度以外の角度であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による照明装置１の正面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による照明装置１の側面図であり、図２のＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による照明装置１の断面図であり、図１中におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による照明装置１の変形例の正面図を示す。
【図５】本発明の第１の実施形態による照明装置１における他の変形例の正面図を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態による照明装置１の正面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による照明装置１の側面図であり、図６のＶＩ矢視図である。
【図８】図７のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による照明装置１の変形例の正面図を示す。
【図１０】本発明の第２の実施形態による照明装置１における他の変形例の側面図を示す。
【図１１】本発明の第２の実施形態による照明装置１における他の変形例の正面図を示す。
【符号の説明】
１　　照明装置
２　　導光体
２ａ　　端面（第１の端面）
２ｂ　　端面
２ｃ　　端面
２ｄ　　端面
２ｅ　　表面
２ｆ　　裏面
２ｇ　　反射面
２ｈ　　導光部
３　　発光ダイオード（点光源）
４　　光反射層
６　　導光盤（導光体）
１０　　液晶パネル
【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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【図１１】
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