(57)【要約】【課題】発光面上における照度ムラを抑制し、且つ装置本体の薄型化とを両立することができるＬＥＤ光源を用いた面発光装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ光源の光軸と拡散部材の拡散面のまでの距離ＬとＬＥＤ光源の光軸から垂直方向の出射光の高さｈとの関係がｈ≧Ｌ＞ｈ／２となるようにＬＥＤ光源と拡散部材を配置することにより、ＬＥＤ光源からの出射光が拡散部材の凹凸面により、ムラなく拡散反射され半透過型表示パネルの面上にて均一な照射光が得られ、本体の厚みの薄い面発光装置が実現できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透過型表示パネルと対向する面へ光拡散部材を配置し、箱状体を構成する側壁部へ該光拡散部材と略平行に光軸を配光したＬＥＤ光源を設けた表示装置において、該光拡散部材の表面を凹凸面により構成し、該凹凸面は前記ＬＥＤ光源の光軸側の先端位置から光軸までの距離Ｌと、該ＬＥＤ光源の光軸から垂直方向の出射光の高さｈとの関係がｈ≧Ｌ＞ｈ／２であることを特徴とするＬＥＤ面発光装置。
【請求項２】
前記箱状体を構成する側壁部材の少なくとも対向する２方向へ前記ＬＥＤ光源を配設したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ面発光装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ光源からの垂直方向の出射光が光軸に対して、外側へ１６°以内であり、水平方向の出射光が光軸に対して、外側へ２０°以上であることを特徴とする請求項１、２記載のＬＥＤ面発光装置。
【請求項４】
前記光拡散部材は、前記半透過型表示パネル側が凹凸部を複数個配列させた拡散面からなる光拡散部材であり、該光拡散部材を前記箱状体底部へ配設したことを特徴とする請求項１、２、３記載のＬＥＤ面発光装置。
【請求項５】
前記半透過型表示パネルを半透過性部材で構成したことを特徴とする請求項１、２、３、４記載のＬＥＤ面発光装置。
【請求項６】
前記箱状体の内壁面を８５％以上の反射率を有する反射面とした事を特徴とする請求項１、２、３、４、５記載のＬＥＤ面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ボックスの内部へＬＥＤ光源を用いた発光装置であり、消費電力が少なく、ボックスの厚みが薄く、且つ発光面の照度ムラが少ない発光看板、内照式標識や表示装置、照明器具などの面発光に最適な、ＬＥＤ面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  箱状体の内部へ光源を配し、前記箱状体の一面を表示面とした発光看板等の面発光装置、または壁面の一部を表示面とし、壁面内部へ光源を配した発光看板等の面発光装置は、蛍光灯を光源としたものが、従来より広く用いられている。しかし直管型蛍光灯では光源の寿命が一般的に１２０００時間程度とされているが、光源個々の寿命時間にはバラツキがあり、寿命時間に到る前にランプ交換が必要とされている。このため、ランプ交換を含めたランニングコストが高いといった問題があった。【０００３】  そこで、最近ではＬＥＤを光源として用いた発光看板等の面発光装置が広く用いられている。この場合、ＬＥＤ光源の寿命は一般的に４００００時間以上とされているため、直管型蛍光灯と比べ約３倍の寿命となり、消費電力も約１／２となるためランニングコストが低減できる。【０００４】  例えば特許文献１に示されているように、箱状体内部の側壁部へお互いに対向して複数のＬＥＤを配設し、箱状体の前面開口部には透過性の光拡散表面板を設置し、箱状体の底部へは、前面開口部に向かって突出した山型凸部をなす反射板を配設することにより、ＬＥＤのように光の指向性が強い光源を用いた場合でも、光が方向転換して、光拡散表面板の盤面に出てくることにより、光ムラの無い発光看板等の面発光装置を実現する技術が出来た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開２００６−２０２７２９号公報
【特許文献２】  実開平６−１５００６号公報
【特許文献３】  特開平７−７２８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  最近では、看板等の表示装置に対しての省スペースおよび軽量化の要求が強く、このため表示面の照度ムラの均一化を確保しつつ箱状体の厚みを薄くさせることが求められている。従来の光源からの出射光を山型凸部をなす反射板へ当て、反射させて表示板へ表示させる装置では、反射板の形状により、箱状体の大きさが制約受けるため、表示面の照度ムラの均一化と箱状体の厚みを両立させるのに限界があった。【０００７】  したがって、本発明では従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、表示面の照度ムラが無く、箱状体の厚みの薄い看板等の表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  前記の課題を解決するために検討を重ねた結果、ＬＥＤ光源の光軸位置と光拡散板との関係において表示面の照度ムラが無く箱状体の厚みが薄い表示装置が得られることを見出した。すなわち、第１の発明に係る表示装置は、半透過型表示パネルと対向する面へ光拡散部材を配置し、箱状体を構成する側壁部へ該拡散部材と略平行に光軸を配光したＬＥＤ光源を設けた表示装置において、該拡散部材の表面を凹凸面により構成し、該凹凸面は前記ＬＥＤ光源の光軸側の先端位置から光軸までの距離Ｌと、該ＬＥＤ光源の光軸から垂直方向の出射光の高さｈとの関係がｈ≧Ｌ＞ｈ／２であることを特徴とするＬＥＤ面発光装置である。第２の発明に係る表示装置は上記第１の発明において、前記箱状体を構成する側壁部材の少なくとも対向する２方向へ前記ＬＥＤ光源を配設したものである。第３の発明に係る表示装置は上記第１および第２の発明において、前記ＬＥＤ光源からの垂直方向の出射光が光軸に対して、外側へ１６°以内であり、水平方向の出射光が光軸に対して、外側へ２０°以上であることを特徴としたＬＥＤ面発光装置である。第４の発明に係る表示装置は上記第１、第２および第３の発明において、前記光拡散部材は、前記半透過型表示パネル側が凹凸部を複数個配列させた拡散面からなる光拡散パネルであり、該光拡散パネルを前記箱状体底部へ配設したことを特徴とする請求項１、２、３記載のＬＥＤ面発光装置である。第５の発明に係る表示装置は上記第１、第２、第３、第４の発明において、前記透過型表示パネルを半透過性部材で構成したことを特徴としたＬＥＤ面発光装置である。第６の発明に係る表示装置は前記箱状体の内壁面を８５％以上の反射率を有する反射面とした事を特徴としたＬＥＤ面発光装置である。
【発明の効果】
【０００９】  本発明のＬＥＤ面発光装置は、ＬＥＤのように光の指向性が強い光源を用いた場合でも、光源からの光が光拡散部材により、拡散反射することにより、表示面の照度ムラが無く、均一な表示面の照度を得ることができ、且つフラットな光拡散部材を用いるため、装置全体の厚みを薄くすることが可能となるため、装置の薄型化と同時に装置の軽量化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】  ＬＥＤ面発光装置の実施例を示す断面図である。
【図２】  ＬＥＤ面発光装置の光源部断面の拡大図である。
【図３】  ＬＥＤ面発光装置全体の構成部品の分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  本発明の表示装置は、前面に透光性の表示板を設けた箱状体と、該箱状体の側壁部と平行に互いに対向して配置された少なくとも２方向のＬＥＤ光源モジュ−ルと、該箱状体の底部に設置された光拡散板からなる。
【００１２】  本発明におけるＬＥＤ光源モジュ−ルは、箱状体側壁部の少なくても対向する２方向へ、該光拡散板の拡散面と前記ＬＥＤ光源モジュ−ル内へ配設したＬＥＤ光源の光軸とが平行になるように配置する。例えば箱状体の底部が略長方形であった場合、２方向のＬＥＤ光源モジュ−ルは短辺側の側壁部と平行に設置しても、長辺側の側壁部と平行に設置しても良い。また、ＬＥＤ光源モジュ−ルを４方向すべての側壁部へ平行に設置しても良い。
【００１３】  前記の光拡散板は、前記箱状体の側壁部へ設けたＬＥＤ光源モジュ−ル内ＬＥＤ光源からの光軸と略平行となるよう該箱状体底部へ配設し、該ＬＥＤ光源の光軸から該光拡散板の表面凸部の先端位置がまでの距離Ｌと、前記ＬＥＤ光源の光軸から垂直方向の出射光の幅ｈとの関係をｈ≧Ｌ＞ｈ／２にするとにより、前記半透過型表示部の表示面照度を均等にすることができる。
【００１４】該ＬＥＤ光源モジュ−ルは、１個または複数個のＬＥＤ光源を、前記ＬＥＤ光源モジュ−ルの長手方向へ略一定間隔に整列させて配設する。
【００１５】  該ＬＥＤ光源モジュ−ルは、主にＬＥＤ光源の構成部品全体を収納するハウジング部と、該ハウジング部内部へ収納されるＬＥＤ光源と、レンズ部と、ＬＥＤ光源の回路基板から構成されている。前記回路基板へは１個または複数個（例えば３個）のＬＥＤ光源が実装（配設）され、前記ハウジング部によりＬＥＤ光源等が位置決めされている。該ハウジング部のＬＥＤ光源からの光出射部へはレンズ部材が配設され、該レンズ部材によりＬＥＤ光源からの光の出射角が決められ、垂直方向の出射角が光軸に対して、外側へ１０°以内、水平方向の出射角が光軸に対して、外側へ２０°以上となるように設定した。また、光源の構成部品全体を収納するハウジング部は熱伝導性材料（例えばアルミニウム）により構成し、前記ＬＥＤ光源および回路基板からの熱を放熱しやすくしている。
【００１６】  本発明における光拡散パネルは、箱状体の前面部へ配設した半透明の表示板の面と平行に前記箱状体の底部に配設され、前記表示板と対向した方向へ凹凸形状を有した拡散面、例えば、前記凹凸形状は四角錐からなり、該四角錐の頂点が前記箱状体の底部方向となる凹凸部を配し、該四角錐が複数個配列された光拡散パネルである。または、前記四角錐の頂点が前記表示板方向となる凹凸部を配し、該凹凸部が複数個配列された光拡散パネルでもよい。前記凹凸形状は円錐または偶数の多角錐でもよく、前記表示板方向から箱状体の底部へ向かって円錐または偶数の多角錐の頂点が光拡散パネルを貫通した形状でもよい。
【００１７】  前記光拡散部材は、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂、ポリアミド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂を成型し、拡散面を形成したもので、該光拡散パネルは透明板で非拡散面となる裏面へ不透明な白色シートまたは白色フィルムを密着させて敷設してもよい。また、前記光拡散部材は発泡ポリエチレンなどの軟質発泡体または、発泡スチロール等の発泡体で前記拡散面を構成したものでもよい。
【００１８】  本発明において、箱状体の前面開口部に配設した半透過性表示パネルの材質はアクリル樹脂の乳白色板で板厚が２ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、全光線透過率が２０％以上６０％以下で全光線反射率が４０％以上８０％以下のものが好ましい。
【実施例】
【００１９】  以下、本発明のＬＥＤ面発光装置１０の実施例を説明する。図１は本発明に係るＬＥＤ面発光装置１０の実施例を示す断面図であり、図２は図１の光源部の拡大図である。図３はＬＥＤ面発光装置１０の構成部の分解図である。【００２０】  図１に示す箱状体上部１２の上面前面開口部へ半透過性表示パネル２０を着脱可能に取り付け、箱状体本体１１の底面部へは光拡散部材４０の拡散面を半透過性表示パネル２０側へ向けて前記底面部と密着させて取り付けた。該箱状体本体１１の長手方向の側壁部１１’へは、２個のＬＥＤ光源モジュール３０を互いに対向して取り付け、ＬＥＤ光源モジュール３０内のＬＥＤ光源３１からの垂直方向の出射光の光軸３０１までの高さがｈ＝１０ｍｍの時、光軸３０１から光拡散部材４０の拡散面までの高さＬを実施例ではＬ＝８±２ｍｍに設定している。【００２１】  図１の半透過性表示パネル２０には、厚さ３ｍｍの乳白色アクリル板（三菱レイヨン株式会社製、商品名アクリライト）全光線透過率が５８％で全光線反射率が４０％を用いる。【００２２】  図１の光拡散部材４０は厚さ３ｍｍのアクリル板で全光線透過率が９３％を用い、拡散面は押し出し成型により、複数の四角垂の頂点が凹部の底となる様に、深さ１ｍｍの凹凸形状を３．５ｍｍ間隔で配置し、前記ＬＥＤ光源３１の光軸線上に前記四角垂の凹凸形状が対角線方向となるよう配列した。更に該光拡散部材４０の非拡散面へ白色シート４１を密着させて重ね合わせ、箱状体本体１１の底部へ敷設した。【００２３】  ＬＥＤ光源モジュール３０内へは、光源の構成部品全体を収納するハウジング３５と該ハウジング３５の内部へ収納される３個のＬＥＤ光源３１は、前記ＬＥＤ光源モジュール３０の幅方向中心線上へＬＥＤ光源３１光軸３０１が位置するように配置し、長手方向の中央を基準として左右１２０ｍｍ間隔の位置へＬＥＤ光源３１の光軸が位置するように配設した。ＬＥＤ光源３１は、レンズ部材３２と、カバー３３と回路基板３４から構成され、回路基板３４へは３個のＬＥＤ光源３１が実装され、前記カバー３３により、ＬＥＤ光源３１の取り付け位置が決められている。前記ＬＥＤ光源３１の光出射部へはレンズ部材３２が配設され該レンズ部材３２により、ＬＥＤ光源３１の光の出射角が決められ、垂直方向の出射角が光軸に対して、外側へ８°、水平方向の出射角を光軸に対して、外側へ２０°から３０°に設定した。また、光源の構成部品全体を収納するハウジング３５はアルミニウムの押し出し成型により構成した。
【産業上の利用可能性】
【００２４】  カラー液晶パネルと対向する面へ光拡散部材を配置し、カラー液晶ディスプレィ全体の箱状体を構成する内面側壁部へＬＥＤ光源を設け、該ＬＥＤ光源からの出射光を光拡散部材を介して前記カラー液晶パネルへ拡散反射させることによって、カラー液晶ディスプレィのバックライトとしての用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００２５】１０  ＬＥＤ面発光装置
１１  箱状体本体
１１’  長手方向の側壁部
１２  箱状体上部
２０  半透過性表示パネル
３０  ＬＥＤ光源モジュール
３１  ＬＥＤ光源
３２  レンズ部材
３３  カバー
３４  回路基板
３５  ハウジング
４０  光拡散部材
４１  白色シート
３０１  光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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