(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、任意のパターンを表示する表示板と、出射面または出射面の対向面の少なくとも一方に光散乱面を有する導光板とを備えた平面表示装置において、
前記導光板をくさび形に形成し、かつその光散乱面を金型により一体に成形された微細な凹凸がある粗面から構成するとともに、その粗面における前記表示板の透過率が高い領域に対応する領域では前記凹凸の粗さまたは密度を大きく、その粗面における前記表示板の透過率が低い領域に対応する領域では前記凹凸の粗さまたは密度を小さく設定したことを特徴とする平面表示装置。
【請求項２】
光源と、任意のパターンを表示する表示板と、出射面の対向面に光反射面を有する導光板とを備えた平面表示装置において、
前記導光板の光反射面を、金型により一体に成形された多数の凹状微細反射素子がある面から構成するとともに、その面における前記表示板の透過率が高い領域に対応する領域では該凹状微細反射素子の形状または密度を大きく、その面における前記表示板の透過率が低い領域に対応する領域では該凹状微細反射素子の形状または密度を小さく設定したことを特徴とする平面表示装置。
【請求項３】
凹状微細反射素子を、Ｖ字状溝または円錐形状窪みもしくは半球形状窪みから構成したことを特徴とする請求項２記載の平面表示装置。
【請求項４】
光源が白色ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の平面表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源の光を導光板によって導いて、表示板を背面から照射する平面表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の平面表示装置の一例に係る表示原理の説明図で、例えば特開平５−２１６０３０号公報に開示されているものである（以下、これを第１従来例という）。
【０００３】
この第１従来例の平面表示装置は、液晶表示装置に用いられたもので、表示面全面にわたって輝度を均一に照明することを目的としている。すなわち、導光板１の液晶表示面２側にあたる照射面１ａと対向する反射面側を、微細な凹凸１ｃがある粗面からなる光散乱面１ｂに形成するとともに、この光散乱面１ｂは、導光板１の一端面側に配置された蛍光ランプ等の線状光源３から離れるにしたがって微細な凹凸１ｃの粗さまたは密度が大きくなるように設定して、光散乱面１ｂにおける光の乱反射の量を平均化し、面全体で輝度が均一となるようにしている。
【０００４】
図６は従来の平面表示装置の他の例に係る全体構成を示す分解斜視図で、例えば特開平７−１９９８４０号公報に開示されているものである（以下、これを第２従来例という）。
【０００５】
この第２従来例の平面表示装置は、導光板１１の出光面を光拡散面１２から構成し、導光板１１の出光面上には、透光性の濃色および淡色で構成される表示パターンが形成された表示板１３を設けている。光拡散面１２は、表示板１３の透光性の濃色である緑色部分１３ａに対応する部位が、光拡散量が少ないドットパターンからなる少光拡散部１２ａに形成され、表示板１３の透光性の淡色である白色部分１３ｂに対応する部位が、光拡散量が多いドットパターンからなる多光拡散部１２ｂに構成されている。すなわち、ドットパターンの拡散ドットは、白色インクの印刷により形成されており、少光拡散部１２ａは拡散ドットが疎にあるいは面積が小に、多光拡散部１２ｂは拡散ドットが密にあるいは拡散ドットの面積が大になるように設定されている。さらに、少光拡散部１２ａおよび多光拡散部１２ｂは、導光板１１の一端側に設けた蛍光ランプからなる線状光源１４から離れるに従って拡散ドットのドットパターンが疎から密に、あるいは拡散ドットの面積が小から大に連続的に変化するように形成されている。
【０００６】
この第２従来例装置において、線状光源１４から入射した光は、拡散ドットにより乱反射され出光面から出射されるが、濃色の部分では導光板１１からの光拡散量が少ないため低い輝度となり、淡色の部分では導光板１１からの光拡散量が多いため高い輝度となり、濃色の部分と淡色の部分との輝度対比が大きくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、非常時の避難方向を表示する誘導灯の場合、日本照明器具工業会規格では、濃色の部分と淡色の部分との輝度対比を０．７〜０．９の範囲にすることが義務付けられいる。
【０００８】
しかしながら、面全体で輝度が均一となるように光散乱面１ｂを形成した前述の第１従来例にあっては、表示板の濃色の部分の透光性を低下させて輝度比を調整することでしか輝度対比がとれず、更にこのように濃色の部分の透光性を低下させた場合、光源からの照射光の効率が低下し、淡色の部分の輝度を向上させるために、光源の出力を大きくせざるを得ない。
【０００９】
また、拡散ドットを白色インクの印刷により形成した前述の第２従来例にあっては、拡散ドットの印刷工程が、導光板基材の加工工程とは別工程になるため、製作に時間を要し、コストが高くつく。さらに、インクからなる拡散ドットは、インクそのものが弱乱反射性であるため、光を一部吸収する。この光の吸収は、導光板の中を伝播して直接的に拡散ドットに到達する光だけでなく、他の拡散ドットからの反射光（他の拡散ドットにより一部吸収されて減衰された光）も更に一部吸収する。このため、全体として吸収による損失が大きくなり、出射効率が低く、光の利用率が悪く、表示面の明るさの点で十分ではなかった。
【００１０】
本発明の技術的課題は、製作が容易で、出射効率が高く、表示面から出射される光量を増加させられ、かつ輝度対比を０．７〜０．９の範囲に簡単に設定することができるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る平面表示装置は、下記の構成からなるものである。すなわち、光源と、任意のパターンを表示する表示板と、出射面または出射面の対向面の少なくとも一方に光散乱面を有する導光板とを備えた平面表示装置において、導光板をくさび形に形成し、かつその光散乱面を金型により一体に成形された微細な凹凸がある粗面から構成するとともに、その粗面における表示板の透過率が高い領域に対応する領域では凹凸の粗さまたは密度を大きく、その粗面における表示板の透過率が低い領域に対応する領域では凹凸の粗さまたは密度を小さく設定したものである。
【００１２】
また、請求項２に係る平面表示装置は、下記の構成からなるものである。すなわち、光源と、任意のパターンを表示する表示板と、出射面の対向面に光反射面を有する導光板とを備えた平面表示装置において、導光板の光反射面を、金型により一体に成形された多数の凹状微細反射素子がある面から構成するとともに、その面における表示板の透過率が高い領域に対応する領域では凹状微細反射素子の形状または密度を大きく、その面における表示板の透過率が低い領域に対応する領域では凹状微細反射素子の形状または密度を小さく設定したものである。
【００１３】
また、請求項３に係る平面表示装置は、請求項２の凹状微細反射素子を、Ｖ字状溝または円錐形状窪みもしくは半球形状窪みから構成したものである。
【００１４】
また、請求項４に係る平面表示装置は、請求項１乃至請求項３のものの光源として、白色ＬＥＤを用いたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
以下、図示実施形態に基づき本発明を説明する。
図１は本発明の請求項１，４に係る平面表示装置の表示原理を説明するための説明図、図２はその正面図、図３はその背面図である。
【００１６】
本実施形態の平面表示装置は、出射面２１ａとこれに対向する光散乱面２１ｂを有する導光板２１を、光源から離れるにしたがって薄肉となるくさび形に形成し、かつその光散乱面２１ｂを、金型により一体に成形された微細な凹凸２１ｃがある粗面から構成している。そして、粗面すなわち光散乱面２１ｂにおける表示板２２の透過率が高い領域ａ，ｃに対応する領域Ａ，Ｃでは、凹凸２１ｃの粗さまたは密度が大きくなるように、またその粗面における表示板２２の透過率が低い領域ｂに対応する領域Ｂでは、凹凸２１ｃの粗さまたは密度が小さくなるように設定してある。また、導光板２１の一端側に配置する光源として白色ＬＥＤ２３を採用し、高輝度と導光板２１の薄肉化および低消費電力化を同時に達成している。なお、ＬＥＤは指向性があるため、ＬＥＤからの光が導光板２１の端面から逃げてしまうきらいがあるが、導光板２１をくさび形に形成しているため、ＬＥＤからの光を、効率的に出射面２１ａから出射させることができる。
【００１７】
表示板２２の透過率が高い領域ａ，ｃは、透光性の淡色（例えば白）部からなり、透過率の低い領域ｂには、透光性の濃色（例えば緑）のピクトグラムなどの図形２２ａが描かれている。
【００１８】
本実施形態の平面表示装置においては、光散乱面２１ｂを、金型により一体に成形された微細な凹凸２１ｃがある粗面から構成している。したがって、導光板２１の作成と同時に光散乱面２１ｂが形成される。このため、製作が容易となり、コストを下げることができる。
【００１９】
また、光散乱面２１ｂが導光板２１と一体の微細な凹凸２１ｃがある粗面からなるため、従来の白色インクからなる拡散ドットに対し、強い反射性が得られ、出射効率を高めることができる。
【００２０】
更に、光散乱面２１ｂにおける表示板２２の透過率が高い領域ａ，ｃに対応する領域Ａ，Ｃでは、凹凸２１ｃの粗さまたは密度が大きくなるように、またその光散乱面２１ｂにおける表示板２２の透過率が低い領域ｂに対応する領域Ｂでは、凹凸２１ｃの粗さまたは密度が小さくなるように設定してあるため、表示板２２の透過率が高い領域ａ，ｃで、導光板２１からの出射光量が多くなり、表示板２２の透過率が低い領域ｂで、導光板２１からの出射光量が少なくなる。このため、表示面から出射される全体としての光量を増加させることができ、かつ輝度対比を０．７〜０．９の範囲に簡単に設定することができる。
【００２１】
なお、ここでは導光板２１の出射面２１ａと対向する面に微細な凹凸２１ｃを形成して光散乱面２１ｂとしたものを例に挙げて説明したが、この微細な凹凸２１ｃを出射面２１ａに形成して、出射面２１ａと光散乱面２１ｂとを同一面から構成してもよく、このような場合でも前述したと同等の作用、効果を期待できる。
【００２２】
実施形態２．
図４は本発明の請求項２，３，４に係る平面表示装置の要部を拡大して示す斜視図である。なお、説明にあたっては前述の図１乃至図３を参照するものとする。
【００２３】
本実施形態の平面表示装置は、導光板の出射面と対向する面に、多数の凹状微細反射素子を金型により一体成形して光反射面とするとともに、光反射面における表示板の透過率が高い領域に対応する領域では凹状微細反射素子の形状または密度を大きく、光反射面における表示板の透過率が低い領域に対応する領域では凹状微細反射素子の形状または密度を小さく設定したものである。
【００２４】
すなわち、図４（ａ）は導光板３１の出射面３１ａと対向する面に、多数のＶ字状溝３１ｃからなる凹状微細反射素子を形成して光反射面３１ｂとしたものであり、図４（ｂ）は導光板４１の出射面４１ａと対向する面に、多数の円錐形状窪み４１ｃからなる凹状微細反射素子を形成して光反射面４１ｂとしたものであり、図４（ｃ）は導光板５１の出射面５１ａと対向する面に、多数の半球形状窪み５１ｃからなる凹状微細反射素子を形成して光反射面５１ｂとしたものであり、それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同一であり、またここでも光源として白色ＬＥＤ２３を採用し、高輝度と導光板の薄肉化および低消費電力化を同時に達成できるようにしてある。なお、既述したようにＬＥＤは指向性があるため、ＬＥＤからの光が各導光板３１，４１，５１の端面から逃げてしまうきらいがあるが、ここでは凹状微細反射素子が光反射面の内方に形成されるため、各凹状微細反射素子の高さや配置位置などにより、これを防ぐことができる。
【００２５】
本実施形態の平面表示装置においても、各光反射面３１ｂ，４１ｂ，５１ｂの凹状微細反射素子、つまりＶ字状溝３１ｃ、円錐形状窪み４１ｃ、及び半球形状窪み５１ｃが、各導光板３１，４１，５１を作成する際に、金型により一体に成形される。このため、製作が容易となり、コストを下げることができる。
【００２６】
また、各導光板３１，４１，５１と一体の各凹状微細反射素子（Ｖ字状溝３１ｃ、円錐形状窪み４１ｃ、半球形状窪み５１ｃ）は、いずれも従来の白色インクからなる拡散ドットに対し、強い反射性が得られ、出射効率を高めることができる。
【００２７】
更に、各反射乱面３１ｂ，４１ｂ，５１ｂにおける表示板２２の透過率が高い領域ａ，ｃに対応する領域Ａ，Ｃでは、各凹状微細反射素子（Ｖ字状溝３１ｃ、円錐形状窪み４１ｃ、半球形状窪み５１ｃ）の形状または密度をそれぞれ大きくし、各光反射面３１ｂ，４１ｂ，５１ｂにおける表示板２２の透過率が低い領域ｂに対応する領域Ｂでは、各凹状微細反射素子（Ｖ字状溝３１ｃ、円錐形状窪み４１ｃ、半球形状窪み５１ｃ）の形状または密度をそれぞれ小さく設定してあるため、表示板２２の透過率が高い領域ａ，ｃで、各導光板３１，４１，５１からの出射光量が多くなり、表示板２２の透過率が低い領域ｂで、各導光板３１，４１，５１からの出射光量が少なくなる。このため、表示面から出射される全体としての光量を増加させることができ、かつ輝度対比を０．７〜０．９の範囲に簡単に設定することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、導光板をくさび形に形成し、かつその光散乱面を金型により一体に成形された微細な凹凸がある粗面から構成するとともに、その粗面における表示板の透過率が高い領域に対応する領域では凹凸の粗さまたは密度を大きく、その粗面における表示板の透過率が低い領域に対応する領域では凹凸の粗さまたは密度を小さく設定したので、製作が容易で、コストを下げることができるとともに、強い反射性が得られ、出射効率を高めることができた。更に、表示板の透過率が高い領域で、導光板からの出射光量を多くすることができるとともに、表示板の透過率が低い領域で、導光板からの出射光量を少なくすることが可能となって、表示面から出射される全体としての光量を増加させることができ、かつ輝度対比を０．７〜０．９の範囲に簡単に設定することができた。
【００２９】
また、請求項２の発明によれば、導光板の光反射面を、金型により一体に成形された多数の凹状微細反射素子がある面から構成するとともに、その面における表示板の透過率が高い領域に対応する領域では凹状微細反射素子の形状または密度を大きく、その面における表示板の透過率が低い領域に対応する領域では凹状微細反射素子の形状または密度を小さく設定したので、製作が容易で、コストを下げることができるとともに、強い反射性が得られ、出射効率を高めることができた。更に、表示板の透過率が高い領域で、導光板からの出射光量を多くすることができるとともに、表示板の透過率が低い領域で、導光板からの出射光量を少なくすることが可能となって、表示面から出射される全体としての光量を増加させることができ、かつ輝度対比を０．７〜０．９の範囲に簡単に設定することができた。
【００３０】
また、請求項３の発明によれば、凹状微細反射素子を、Ｖ字状溝または円錐形状窪みもしくは半球形状窪みから構成したので、凹状微細反射素子を容易に得ることができた。
【００３１】
また、請求項４の発明によれば、光源として白色ＬＥＤを用いたので、高輝度と導光板の薄肉化および低消費電力化を同時に達成できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１に係る平面表示装置の表示原理を説明するための説明図である。
【図２】  実施形態１に係る平面表示装置の正面図である。
【図３】  実施形態１に係る平面表示装置の背面図である。
【図４】  本発明の実施形態２に係る平面表示装置の要部を拡大して示す斜視図である。
【図５】  第１従来例に係る平面表示装置の表示原理の説明図である。
【図６】  第２従来例に係る平面表示装置の全体構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
２１，３１，４１，５１  導光板、２１ａ，３１ａ，４１ａ，５１ａ  出射面、２１ｂ  光散乱面、２１ｃ  微細な凹凸、Ａ，Ｃ，ａ，ｃ  透過率が高い領域、Ｂ，ｂ  透過率が低い領域、２２  表示板、２２ａ  図形（パターン）、２３白色ＬＥＤ（光源）、３１ｂ，４１ｂ，５１ｂ  光反射面、３１ｃ  Ｖ字状溝（凹状微細反射素子）、４１ｃ  円錐形状窪み（凹状微細反射素子）、５１ｃ  半球形状窪み（凹状微細反射素子）。
【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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