JPH0365982A - 表示装置における表示板照明装置 - Google Patents

表示装置における表示板照明装置

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JPH0365982A
JPH0365982A JP1202560A JP20256089A JPH0365982A JP H0365982 A JPH0365982 A JP H0365982A JP 1202560 A JP1202560 A JP 1202560A JP 20256089 A JP20256089 A JP 20256089A JP H0365982 A JPH0365982 A JP H0365982A
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light
flat plate
light guide
guide flat
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Hidenori Kitazawa
北沢 秀紀
Ryuhei Terada
寺田 龍平
Shogo Takeuchi
竹内 章悟
Tsutomu Kayama
賀山 勉
Koichi Tanimoto
晃一 谷本
Nobuo Utsuki
宇津木 信生
Yoshiaki Nagai
長井 善朗
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Pioneer Electronic Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、例えばオーディオチューナなどのダイヤルス
ケール及び文字盤等の表示板を含む表示装置における表
示板照明装置に関する。
背景技術 第16図に従来の表示板照明装置を示す。図示した如く
、従来装置においては、長手矩形板状の表示板1の背面
に対向して設けられた導光平板2と、導光平板2の長手
方向における一方の側端面に対向して配設された光源と
しての発光体3とを有している。なお、導光平板2の背
面2aには、光を拡散するために粗面加工若しくは白色
印刷が施されている。
かかる構成の表示板照明装置においては、発光体3から
発せられる光が導光平板2内に入射し、導光平板内にて
反射しつつ表示板1の背面の所定範囲に拡散して導かれ
る。
ところが、かかる従来例においては、表示板1の長手寸
法が大きくなると発光体3からの光が表示板1の他端に
まで十分に及ばず、表示板1の全面に亘って均一な照度
にて照明することは困難であった。また、発光体3が発
する光を表示板1の背面に効率良く導くことは出来ず、
照射光を無駄に費す状態となっていた。
発明の目的 本発明は上記した点に鑑みてなされたものであって、そ
の目的とするところは表示板全体を均一に照明し得かつ
光源からの光の利用効率が良い表示板照明装置を提供す
ることである。
発明の構成 本発明による表示板照明装置においては、照明さるべき
表示板の背面に対向して設けられた導光平板と、該導光
平板の長手方向をよぎる側端面に対応して配設された光
源とを有し、該側端面が該表示板に向う方向において該
導光平板の中央に向って傾斜していることを特徴として
いる。
発明の作用 かかる構成によって、導光平板の側端面にて屈折して導
光平板内に入射した光の光軸の導光平板主面に対する角
度を小としている。
実施例 以下、添付図面によって本発明の詳細な説明する。
第1図ないし第4図に本発明の第1実施例としての表示
板照明装置を示す。
第1図及び第2図に示す如く、当該表示板照明装置は、
照明さるべき表示板たる矩形板状のLCD (llqu
ld−crystal dlsplay) 11の背面
に対向して設けられた導光平板12と、LCD11と導
光平板12の間に介装された矩形板状の拡散板13とを
有している。第3図(のないしく小にも示すように、導
光平板12はその主面形状が全体として略長円形である
ように形成されている。
導光平板12の長平方向をよぎる左右両側端面に各々対
向して光源としての発光体15及び16が設けられてい
る。各発光体15及び16は、樹脂などから成り導光平
板12の背面側に配設された矩形板状の取付板18に取
り付けられている。
上記のLCDI 1、導光平板12、拡散板13及び取
付板18は互いに重ねられて直方体状の枠体20内に収
容されている。なお、枠体20は鋼板などから成り、こ
の枠体20には、LCD11の表示面を目視するための
矩形状の開口部20aが形成されている。
導光平板12はアクリル等の透明な合成樹脂またはガラ
スから成り、各発光体15及び16から発せられる光を
その内部にて反射しつつLCD11の背面所定範囲ある
いは全面に導き分散せしめる。本実施例においては、発
光体15の発光色と発光体16の発光色は異なり、導光
平板12はこれら互いに異なる2色の光を夫々適当な範
囲に拡散せしめることが出来る。なお、当該実施例の如
く互いに発光色の異なる複数の発光体を設ける構成に限
らず、導光平板12の左右両側端面のいずれか一方にの
み対向すべく単一の発光体を設ける構成としてもよく、
この場合、この単一の発光体から発せられる光は後述す
る作用によって導光平板12の他方の側端まで有効に且
つ均一の照度を保って導かれる。
上述の如く導光平板12の素材は透明であるが、導光平
板12とLCD11との間に介装された拡散板13も透
明なアクリルなどを素材として形成されている。この拡
散板13は発光体15及び16から発せられて導光平板
12の全面に導かれた光を更に拡散せしめる作用をなし
、その背面13aには粗面加工及び白色塗装が施されて
おり、内部反射面が乱反射をするようになされている。
導光平板12の左右両側端面には該導光平板の前面から
背面に達する溝12a及び12bが形成されており、上
記した各発光体15及び16は夫々この溝12a及び1
2b内に挿通せしめられている。このように、導光平板
12の側端面に溝を形成してその中に発光体を配置した
構成の故、発光体15及び16から発せられる光は無駄
なく導光平板12内に入射し、光の利用効率が高くなっ
ている。また、第3図(田から特に明らかなように、各
溝12a及び12bの内側面は導光平板12の背面に平
行な面内において曲面を形成しており、各溝12aの該
面内における断面形状は略半円状であり、他方の溝12
bの断面形状は長円形をその長手方向において半分に切
断した形状となっている。このように各発光体15及び
16に対向する溝12a及び12bの内側面を曲面とし
た構成の故、発光体15及び16の発光面が各溝12a
12bの内側面の略全面に対して等距離となり、発光体
15及び16の全発光面から発せられる光が均一の照度
にて各溝12a、12bの内側面全面に入射する。
第3図(のないしくd+から特に明らかな如く、導光平
板12の左右両側端面に形成された溝12a及び12b
の内側面は、表示板すなわちLCDIIに向う方向にお
いて導光平板12の中央に向って傾斜している。以下に
この傾斜した内側面の作用につき詳述する。
第4図は導光平板12の左側端面に形成された溝12a
及びその周辺の平断面図であるが、この図に基づいて発
光体15から発せられた光の屈折及び内部反射につき説
明する。
第4図において、θ1は発光体15から発せられる光の
光軸が導光平板12の背面12cに対して交わる角であ
り、θ2は溝12aの内側面が該背面12cとなす角で
ある。また、θ3は導光平板12内に屈折して入射した
光の光軸と導光平板12の前面12dとがなす角である
。なお、導光平板12の背面12c及゛び前面12dは
互いに平行である。
かかる構成において、導光平板12の屈折率nは次式に
て表わされる。
、’、5ln(θ3+(−一02)) =−2−s+n(θ+ + (−−fi2) ) −−
(1)n           2 この(1)式の右辺につき展開すると、±sin (θ
1+(−一02)) 2 (51+1θ1◆C05(!!−−02)+部θ1 ・
s+n(−−02)) +栓θ+ +(s+n!!−・栓θ2 一部L−Slnθ2) ) 一一!−(Slnθ1 ・Slnθ2 +部θI  ’0)Se2)−−!−a
ys(θ2−01) よって、(1)式は、 5111 (θ3+(−一02))−よ0)S(02−
01)n となる。
、°、θ3+(−一02 )=SI+1−’ (−Lc
ns (θ2−01))2n パ・θ3−sin−・(上部(θ2−01))−<7r
−02) ・・・・・・・・・・・・ 〈2) ここで、導光平板12の材質をアクリルとした場合、n
−1,5であるから、この(2)式に基づいて第5図に
示すグラフを描くことが出来る。
第5図に示すグラフから、θ1を一定としたときにはθ
2が小さい程θ3が小となることがわかる。即ち、θ2
を小とすることによって発光体15近傍の明るさを抑え
つつ光を遠方に導くことが出来、光の利用効率を向上さ
せることが出来るのである。
一方、θ3を小さくする他の構成として、発光体15を
溝12aの内側面から離間せしめてθ1を小とすること
が考えられる。しかしながら、かかる構成ではこの離間
距離を含む表示板照明装置全体としての長さが増大し、
該表示板照明装置及びLCDIIから成る表示装置を狭
い取付空間に収容することが困難となり好ましくない。
本願発明による表示板照明装置においては上述の如くθ
2を小とすることにより、表示板照明装置の全長を小さ
く抑えながら光をより遠方に導いて光の利用効率を高め
ているのである。
なお、上記の説明は導光平板12の左側端面に設けられ
た溝12aの内側面の傾斜についてのものであるが、前
述したように導光平板12の右側端面に形成された溝1
2bの内側面も溝12aの内側面と同様にLCDI 1
に向う方向において導光平板12の中央に向って傾斜せ
しめられており、上述した溝12aの傾斜内側面の作用
と同様の作用をなし、該溝12b内に配置された発光体
16が発する光も導光平板12内にて反射して遠方まで
達する。
ところで、第3図(a)ないしく市から明らかな如く、
上記の各溝12a及び12bの内側面の導光平板背面に
対する傾斜角は該内側面の全面に亘って一様ではなく、
導光平板12の幅方向すなわち短手方向における中央部
分12e、12f (第3図(田に図示)及びその近傍
において最小となっている。
即ち、各発光体15及び16から発せられた光が特に導
光平板12の長手方向の中心線に沿って効率的に遠方に
導かれるようになされているのであり、かかる構成によ
って光の利用効率が高まっている。
一方、第1図ないし第4図に示すように、導光平板12
の背面すなわち、LCD11の背面との対向面とは反対
側の面には、導光平板12の短手方向に伸長して断面形
状が二等辺三角形の直線状の微小溝12gを多数平行に
導光平板12の長手方向において連接してなる傾斜反射
面群が設けられている。ここで、この傾斜反射面群によ
る光の反射につき説明する。
第4図において、θ4は該傾斜反射面群を形成する各微
小溝12gが導光平板12の背面12cとなす角であり
、θ5は各微小溝12gが有する傾斜反射面に対する光
の入射角と反射角の和、θ6は該傾斜反射面にて反射し
た光の光軸が導光平板12の背面12cとなす角である
。かかる構成において、これら各月と前述したθ3との
関係は次式にて表わされる。
θ4−−−(θ3+−!2−L)・・・・・・・・・(
2)2 θ6−04+(−!−!2−L−)π−(θ5+03)
2 ・・・・・・・・・(3) ところで、上記の微小溝12gの傾斜反射面にて反射し
た光を導光平板12の前面12dから効率良く発せしめ
るには、この傾斜反射面にて光を全反射させることが必
要である。全反射に係る臨して次式が成立する。
但し、nは導光平板12の屈折率であり、またnaは大
気の屈折率であって1である。
従って、(4)式よりθ5を求めると、θs =s+n
−’ (上) x 2 n ここで、導光平板12の材質を前述と同様にアクリルで
あると仮定するとn=1.5となり、θs =83.6
2”  となる。
θ5をこの83.62°なる数値とするための04及び
θ6の大きさは前述の(2)式及び(3)式から夫々求
めることが出来、その計算結果を第6図に示すグラフに
まとめた。但し、(2)及び(3)式に代入すべきθ3
の数値については、第5図に示すグラフから明らかな如
くO″から40″の範囲である。
第6図に示したグラフから、θ4を8°〜48°の範囲
のうち例えば48″とし、これに対応するように06を
56″〜96°の範囲のうち96″に設定することによ
ってθ5が83.62″なる数値となることがわかる。
次に、θ3を例えば10@に設定する場合につき説明す
る。
まず、第6図に示すグラフから、θ3−10°では、θ
4−38°1θ6−86°となる。すなわち、θ3を1
0’とすることによって光を導光平板12の前面12d
に対してほぼ垂直(86’)に放つことが出来、光を最
大限に利用することが出来る。ちなみに、θ3を約8°
に設定すれば、θ4−41”、0g−90@となり、光
を導光平板12の前面12dに対して垂直に発すること
が出来る。
このようにθ−1011とするためのθ1及びθ2の設
定値につき以下に説明する。
前述した(1)式についてその左辺につき展開すると、 5ln(θ3+(−−θ2)) ″ジnθ3 ・栓(−一02)子線θ3・s+n(−−
02) 一5tnθ3・(cDs!!−・栓θ2 +s+n!!
−・snθ2)2 +栓θ3 ・(s+n!!−・075θ2−0)S”O
)SO2)2        2 −stnθ3”Sinθ2+栓θz’cosθ2また、
(1)式の右辺について展開すると、−Ls+n lθ
1+ (−!−θ2))n         2 ・s+n(−−02)) +栓θ1°(Sln−U ・cpsθ2− CD5L・
sinθ2))2 一一!−(slnθI”Sinθ2+栓θ1・鋪θ2)
よって、(1)式は、 sinθ3 ・鋪θ2 +栓θ3 ・部θ2−1(シn
θ電 ・stnθ2+部θ1 ・部θ2)となる。
一’−5Inθ2  (sinθ3−圭sinθ1)−
栓θ2・(−!−栓栓口1−3)θ3)よって、 故に、この(5)式にθ3−10″′を代入し、θ1の
数値を変化させることによって、第7図に示すグラフを
描くことが出来る。
第6図に示すグラフから、θ1を例えば50″とした場
合、θ3を10@に設定するためにはθ2を60″に設
定すればよいことがわかる。
第8図は本発明の第2実施例としての表示板照明装置の
要部である導光平板12の左側端面に形成された溝12
a及びその周辺の平断面図である。
なお、当該表示板照明装置は以下に説明する部分以外に
ついては第1図ないし第4図に示した表示板照明装置と
同様に構成されており、詳述はしない。また、以下の説
明において、第1図ないし第4図に示した表示板照明装
置と同−又は対応する部分については同じ参照符号を用
いている。また、これは後述する他の実施例の説明にお
いても同様である。
第8図に示すように、当該表示板照明装置においては、
導光平板12の左側端面に形成された溝12aの内側面
がLCDIIに向う方向において導光平板12の中央に
向って傾斜しており、しかも、その傾斜角がLCD11
に向って徐々に小となるように形成されている。かかる
構成においては、第1図ないし第4図に示した表示板照
明装置が奏する効果を奏することは元より、溝12aの
内側面の傾斜の変化率を適宜設定することによって、発
光体15から発せられて該内側面の各部分に対して異な
る入射角にて入射する光を導光平板12内においてず凝
で平行光とすることが可能であり、乱反射を防止して光
を更に有効に利用することが出来る。
第9図は本発明の第3実施例としての表示板照明装置の
要部である導光平板12の左側端面に形成された溝12
a及びその周辺の平断面図である。
第9図に示す如く、当該表示板照明装置においては、導
光平板12の左側端面に形成された溝12aの内側面に
、多数の斜面12hないし12Pが導光平板12の厚み
方向すなわちLCDIIに向う方向において鋸歯状に連
接されている。各斜面12hないし12PはLCD11
に向う方向において導光平板12の中央に向って傾斜し
ており、且つ、導光平板12の背面に対する傾斜角がL
CD11に近い位置にある斜面はど小となっている。
かかる構成においては、第8図に示した表示板照明装置
と同様に、第1図ないし第4図に示した表示板照明装置
が奏する前述の効果を奏し得ることは勿論のこと、各斜
面12hないし12pの傾斜角を適宜設定することによ
り、発光体15から発せられて各斜面12hないし12
pに対して異なる入射角にて入射する光のすべてを導光
平板12内において平行光とすることが出来、乱反射が
防止されて光の利用効率を更に高めることが出来る。
第10図及び第11図に本発明の第4実施例としての表
示板照明装置の要部である導光平板12の左側端部を示
す。
第10図及び第11図から明らかなように、当該表示板
照明装置においては、導光平板12の側端面12qの全
面が平面となっており、且つ、LCD11(第9図など
に図示)の背面に向う方向において導光平板12の中央
に向って傾斜している。
かかる構成においては、発光体15より発せられて側端
面12qの各部分に対して異なる入射角で入射する光の
導光平板12内における平行度を得ることは必ずしも容
易ではないが、第1図ないし第4図に示した第1実施例
の表示板照明装置が奏する前述の如き効果は十分に奏し
得る。また、導光平板12の側端面12qが単なる平面
である故にその加工は極めて容易であり、コストの低減
が図り易くなっている。
ところで、上述した第1ないし第4実施例の表示板照明
装置とほぼ同様の効果を奏するものとして、第12図及
び第13図に示す構成のものが挙げられる。なお、第1
2図及び第13図は表示板照明装置の要部である導光平
板12の左側端部を示すものであり、当該表示板照明装
置は以下に説明する部分以外は上述の第1ないし第4実
施例の表示板照明装置と同様に構成されており、詳述は
しない。また、以下の説明において上記第1ないし第4
実施例の表示板照明装置と同−又は対応する部分につい
ては同じ参照符号を用いている。
第12図及び第13図に示す如く、当該表示板照明装置
においては、導光平板12の側端面12「の全面が該導
光平板の背面12cに対して垂直となっており、この側
端面に矩形平板状の光屈折部材25が接着剤などにより
固着せしめられている。但し、導光平板12の屈折率を
nとし、光屈折部材25の屈折率をn7としたとき、n
7<nである。
かかる構成の表示板照明装置においては、発光体15か
ら発せられた光はまず光屈折部材25の主面25aから
入射し、屈折せしめられ、更に光屈折部材25内から導
光平板12内に入射する最にもう一度屈折せしめられる
。従って、導光平板12内に屈折して入射した光の光軸
と導光平板12の前面12d(あるいは背面12c)と
がなす角を小とすることが出来、光を導光平板12の右
側端に向けて遠方に導くことが出来、光の利用効率が高
くなっている。
第14図及び第15図は光屈折部材を用いた他の構成の
表示板照明装置の要部を示す図である。
第14図及び第15図に示すように、当該表示板照明装
置においては、光屈折部材26が添設された導光平板1
2の側端面12sがその背面12Cに垂直な平面内にお
いて所定の曲率を有しており、光屈折部材26もこの曲
率に倣うべく曲面を有している。なお、導光平板12の
屈折率をn、光屈折部材26の屈折率をn7とすれば、
nTくnである。
かかる構成においては、第12図及び第13図に示した
構成の表示板照明装置が奏する前述の効果を奏すること
は勿論のこと、発光体15が発する光は該発光体を囲む
ように延在する曲面状の光屈折部材26に効率良く入射
し、光の利用効率が更に高まっている。
また、第12図及び第13図、並びに第14図及び第1
5図に示した各表示板照明装置においては、導光平板1
2の側端面12「及び12sに光屈折部材を添設する構
成の故、導光平板12の側端面の形状は単純でその加工
が容易になされ得、コストの低減が図り易くなっている
尚、以上、発光体が発する光をより遠方に導くための各
種の構成の表示板照明装置につき説明して来たが、これ
ら各表示板照明装置の夫々の長所である構成を組み合せ
た構成の表示板照明装置としてもよく、かかる構成とす
れば光は極めて効率良く遠方に導かれ、光を最大限に利
用することが可能となる。
発明の効果 以上詳述した如く、本発明による表示板照明装置におい
ては、照明さるべき表示板の背面に対向して設けられた
導光平板の長手方向をよぎる側端面が表示板に向う方向
において該導光平板の中央に向って傾斜せしめられてお
り、該側端面に対応して配設された光源から発せられて
該側端面にて屈折して導光平板内に入射した光の光軸の
導光平板上面に対する角度が小となっているのである。
よって、表示板全体を効率よく均一に照明することがで
きるのである。また、かかる構成によれば、従来の照明
装置と比較して光源の出力が小さくて済み、発熱量が少
なく、表示板は元より他の詰機器に及ぼす熱的影響が小
となると共に、消費電力も低く抑えられるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1実施例としての表示板
照明装置とこれにより照明さるべき表示板とを含む表示
装置の各々拡散分解図及び平断面図、第3図(a)ない
いC〉は第1図に示す表示板照明装置が含む導光平板の
各々正面図、左側面図及び右側面図、第3図(小は第3
図(ωに関するmd−md断面図、第4図は第2図にお
ける部分Aの拡大図、第5図ないし第7図は第1図ない
し第4図に示した表示板照明装置の作用を説明するため
のグラフを示す図、第8図は本発明の第2実施例として
の表示板照明装置の要部の平断面図、第9図は本発明の
第3実施例としての表示板照明装置の要部の平断面図、
第10図及び第11図は本発明の第4実施例としての表
示板照明装置の要部の各々斜視図及び平断面図、第12
図及び第13図は本発明の構成に基づく効果と同様の効
果を奏する構成の表示板照明装置の要部の各々斜視図及
び平断面図、第14図及び第15図は本発明の構成に基
づく効果と同様の効果を奏し得る他の構成の表示板照明
装置の要部の各々斜視図及び平断面図、第16図は従来
の表示板照明装置の平断面図である。 主要部分の符号の説明 11・・・・・・LCD     12・・・・・・導
光平板12a、12b・・・・・・溝 12c・・・・・・背面    12d・・・・・・前
面15.16・・・・・・発光体

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)照明さるべき表示板の背面に対向して設けられた
    導光平板と、前記導光平板の長手方向をよぎる側端面に
    対応して配設された光源とを有する表示板照明装置であ
    って、前記側端面が前記表示板に向う方向において前記
    導光平板の中央に向って傾斜していることを特徴とする
    表示板照明装置。 (2)前記光源が前記側端面のいずれか一方に対向して
    設けられた単一の発光体からなることを特徴とする請求
    項1記載の表示板照明装置。 (3)前記光源が前記側端面の双方に対向して各々設け
    られた複数の発光体からなり、前記発光体各々の発光色
    が異なることを特徴とする請求項1記載の表示板照明装
    置。 (4)前記側端面が前記導光平板の前面から背面に達す
    る溝を有し、前記溝の内側面が前記表示板に向う方向に
    おいて前記導光平板の中央に向って傾斜していることを
    特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか1記載の表
    示板照明装置。 (5)前記溝の内側面が前記導光平板の背面に平行な面
    内において曲面を形成していることを特徴とする請求項
    4記載の表示板照明装置。 (6)前記溝の内側面の前記導光平板の背面に対する傾
    斜角が前記導光平板の幅方向の中央近傍で最小となって
    いることを特徴とする請求項4又は5記載の表示板照明
    装置。 (7)前記側端面の前記導光平板の背面に対する傾斜角
    が前記表示板に向って徐々に小となっていることを特徴
    とする請求項1ないし3のうちいずれか1記載の表示板
    照明装置。(8)前記側端面全面が平坦な斜面となって
    いることを特徴とする請求項1ないし3のうちいずれか
    1記載の表示板照明装置。 (9)前記側端面が前記表示板に向う方向において鋸歯
    状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし3
    のうちいずれか1記載の表示板照明装置。 (10)前記導光平板の前記表示板背面との対向面とは
    反対側の面に傾斜反射面群を形成したことを特徴とする
    請求項1ないし9のうちいずれか1記載の表示板照明装
    置。 (11)照明さるべき表示板の背面に対向して設けられ
    た導光平板と、前記導光平板の長手方向をよぎる側端面
    に対応して配設された光源とを有する表示板照明装置で
    あって、前記側端面に光屈折部材を添設したことを特徴
    とする表示板照明装置。
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