JP4434120B2 - 光源装置 - Google Patents

Description

本発明は光源装置に関する。特にディスプレイ装置のバックライトに使用される光源装置に関する。

従来、光を利用したディスプレイ装置のバックライトとして、導光板を使用した面状光源が広く利用されている。例えば、特許文献１には、車両のインジケータ部に導光板を内蔵させ、導光板にＬＥＤ光源の光を導光させて面状光を得るディスプレイ装置が開示されている。このディスプレイ装置では、導光体の周囲に反射部を設け、表示側の面全体を均一に発光させている。一方、特許文献２には、透明導光体に光拡散層を設け、その光拡散層の表面に凹凸を形成することによって高輝度の面状光を生成する面状発光装置が開示されている。

特開２０００−２８３７９７号公報 特許第３０７１２４７号公報

従来のディスプレイ装置のバックライトでは導光板の表示側の面全体を均一に発光させていた。しかし、表示形態によっては、表示側の面の一部から放出される光のみをバックライトとして利用すればよい場合がある。その場合は他の部分から放出される光はなんら利用されておらず、無駄となる。
一方、近年、光源装置の高輝度化の要請がある。ＬＥＤ装置を高輝度で発光させるには、ＬＥＤ装置へ流す電流量を多くすることが考えられる。しかし、ＬＥＤ装置へ流す電流量を多くすることは発熱量を増大させることとなり、ＬＥＤ装置の駆動安定性、信頼性の低下を招く惧れがある。さらに導光体の発光面を均一に発光させるためにＬＥＤ装置を密に配置することが行われている。ＬＥＤ装置を密に配置すると、個々のＬＥＤ装置から発生する熱が逃げ難くなり、特別な放熱対策が必要となる場合がある。特にＬＥＤ装置の高輝度発光により発熱量が増大すれば、放熱対策の必要性はより顕著なものとなる。
そこで、本発明は、光を有効利用し、必要な部分を高輝度で発光させることを目的の一つとする。また、放熱性の高い光源装置を提供することも目的の一つとする。

本発明は以上の目的を達成するために、以下に示す光源装置を提供する。即ち、
ＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源の光放出側に配置される導光板であって、前記ＬＥＤ光源に対向する光導入面と、裏面側の一部に光拡散反射処理が施されて形成された複数の光拡散反射領域とを有し、前記光拡散反射処理が前記光拡散領域ごとに異なる、導光板と、を備え、
前記複数の光拡散反射領域の一部には凸プリズム状パターンが施され、他の一部には凸レンズ状パターンが施されている光源装置とする。

本発明の光源装置では、ＬＥＤ光源の光は導光板の光導入面から導光板に入射し、導光板内を進行する。入射光は光拡散反射領域へ到達すると、拡散反射されて導光板表面から放出される。ここで、複数の光拡散反射領域は導光板の裏面側の一部に形成されているため、入射光は複数の光拡散反射領域によって選択的に拡散反射される。また、複数の光拡散反射領域は光拡散反射領域ごとに異なる光拡散反射処理が施されているため、複数の光拡散反射領域はそれぞれ異なる態様で光を拡散反射する。以上のように入射光が反射拡散されることにより、入射光は導光板の発光面からそれぞれ異なる態様で放出されることとなり、意匠性の高い発光態様が提供される。さらに、光を発光表示させたい形状に集中させることとなるため、その輝度も向上する。よって、より少ない光量で必要とされる輝度を得ることができる。これにより、ＬＥＤ光源に使用するＬＥＤ装置の数を減らすことが可能となるため、製造コストを低減できる。また、使用するＬＥＤ装置の数が少なくなれば、ＬＥＤ装置を多数使用する場合に比べて、放熱性が向上する。さらに、使用するＬＥＤ装置の数が少なくなれば、必要以上にＬＥＤ装置を密に配置しなくてもよくなり、放熱性の向上に寄与する。
導光板の裏面の一部に凸レンズ状の光反射拡散パターンを施して第１の光拡散反射領域を形成し、導光板の裏面の他の一部に凸プリズム状の光反射拡散パターンを施して第２の光拡散反射領域を形成する。一般に凸プリズム形状は凸レンズ形状に比べて反射光の指向角が狭い。そのため、第２の光拡散反射領域は第１の光拡散反射領域に比べて前方輝度が高くなり、明るく観察される。一方、第１の光拡散反射領域は第２の光拡散反射領域に比べて前方輝度が低いため暗く観察されるが、より輝度ムラが少なく観察される。これにより第１の光拡散反射領域と第２の光拡散反射領域は異なる態様で表示されるため、高い意匠性を奏する。本発明の光源装置を車両のインジケータに使用する場合において、例えば、凸レンズ状の光反射拡散パターンにより、燃費、温度、時計、残燃料、走行距離などを表示するインフォメーションディスプレイを発光表示させ、凸プリズム状の光反射拡散パターンにより、メータの数字、メータの針などを表示する。これにより、走行中に運転者が目視する必要性の高い部分がより明るく表示され視認性が増す。

以下、本発明の光源装置における構成要素について詳細に説明する。（ＬＥＤ光源） 本発明の光源装置の光源としてＬＥＤを使用する。ＬＥＤ光源はＬＥＤ装置を備え、その光を後述する導光板へ照射する。ＬＥＤ装置の種類は特に限定されず、砲弾型、表面実装型などを採用できる。また、複数のＬＥＤ装置を備えたＬＥＤ光源を本発明の光源として使用しても良い。複数のＬＥＤ装置は同一の種類であってもよいし、異なる種類のＬＥＤ装置を含んでいても良い。例えば、ＬＥＤ装置を線状に配置したアレイ状のＬＥＤ光源を使用することができる。複数のＬＥＤ装置を備えたＬＥＤ光源を使用する場合、ＬＥＤ装置の配置は後述の導光板の光拡散反射領域の配置を考慮して決定することが好ましい。具体的には、複数のＬＥＤ光源の各光軸が、導光板において、複数の光拡散反射領域のいずれかの前方に位置する導光体部分又はその近傍を通るように、複数のＬＥＤ装置を配置することが好ましい。かかる配置によると、ＬＥＤ装置の光が光拡散反射領域に効率的に到達し導光板の発光面から放出されることとなるため、光の利用効率が向上する。さらに、導光板において、複数の光拡散反射領域のそれぞれの前方に位置する導光体部分又はその近傍に前記ＬＥＤ光源の光軸が通るように、ＬＥＤ装置を配置することが好ましい。ＬＥＤ装置の光を光拡散反射領域にさらに集中させることができ、光の利用効率がさらに向上するからである。

（導光板） 導光板は光透過性の材料で構成される。アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、などの透明な合成樹脂や、ガラスなどの透明な無機材料を導光板の材料として使用することができる。導光板の形状は略平板状であって、その一端面を光源の光が入射する光導入面とすることができる。なお、平板状の導光板の複数の端面を光導入面としても良い。

導光板の裏面側（発光側と反対の面）には、光反射拡散領域ごとに異なる光反射拡散処理が施された複数の光拡散反射領域が形成されている。光拡散反射処理としては、光拡散反射パターンの形成、シボ加工やブラスト処理などの粗面処理、光反射拡散性インクの印刷や光反射拡散テープの貼付などによる光反射拡散層の形成などの方法を採用できる。本明細書でいう「光拡散反射パターン」とは、光拡散反射形状の集合をいう。光拡散反射形状としては例えば、凸レンズ状、凸プリズム状、拡散ドット状を例示することができる。
また、本明細書でいう「異なる光拡散処理を施す」とは例えば、異なる光拡散反射パターンを形成することや、一部に光拡散反射パターンを形成して他の一部に粗面処理を施すことなどをいう。異なる光反射拡散処理を施すことにより、異なる態様で光が拡散反射されるため、異なる態様で観察されることとなり、意匠性の向上が図られる。なお、同一の光拡散反射処理が施された領域であれば、連続していなくとも一つの光拡散反射領域とみなす。即ち、例えば、導光体の裏面の複数の箇所に同一の光拡散処理を施した場合、これらをまとめて一つの光拡散反射領域とみなす。

二つの領域に異なる光拡散反射処理が施された好ましい形態として、導光板の裏面の一部に凸レンズ状の光反射拡散パターンを施して第１の光拡散反射領域を形成し、導光板の裏面の他の一部に凸プリズム状の光反射拡散パターンを施して第２の光拡散反射領域を形成することを挙げることができる。一般に凸プリズム形状は凸レンズ形状に比べて反射光の指向角が狭い。そのため、第２の光拡散反射領域は第１の光拡散反射領域に比べて前方輝度が高くなり、明るく観察される。一方、第１の光拡散反射領域は第２の光拡散反射領域に比べて前方輝度が低いため暗く観察されるが、より輝度ムラが少なく観察される。これにより第１の光拡散反射領域と第２の光拡散反射領域は異なる態様で表示されるため、高い意匠性を奏する。本発明の光源装置を車両のインジケータに使用する場合において、例えば、凸レンズ状の光反射拡散パターンにより、燃費、温度、時計、残燃料、走行距離などを表示するインフォメーションディスプレイを発光表示させ、凸プリズム状の光反射拡散パターンにより、メータの数字、メータの針などを表示する。これにより、走行中に運転者が目視する必要性の高い部分がより明るく表示され視認性が増す。なお、メータの針を発光表示する場合、メータの針を導光材料で形成し、その軸の下から凸プリズム状の光反射拡散パターンによる輝度の高い光を導入して、メータの針を明るく表示することができる。
なお、「異なる光拡散反射処理」には光拡散反射パターン密度のみを異にするものは含まない。同一の光反射拡散パターンを異なる密度で形成した場合、パターン密度が大きい部分から小さい部分へ進むにつれて発光ムラが生じる頻度が高くなる。発光ムラが生じると、視認性や意匠性が低下するため好ましくない。

各光拡散反射領域の形状は、文字や幾何学形状など所望の形状を採用することができる。例えば、車室内のインジケータに使用する場合は、メータ表示部の外形に沿った形状とすることができる。複数の光拡散反射領域は、互いに異なる形状であっても良いし、複数の光拡散反射領域に同一形状の領域が含まれていても良い。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。

本発明の一の実施例である光源装置１の正面図を図１に示す。図１に示すように、光源装置１は車室内運転席のインジケータパネルに適用される。光源装置１は、キャビネット１１に嵌め込まれた透明カバー１２の内側に設置され、パネル１３、導光板２０及び光源３０からなる。パネル１３は光透過性樹脂からなる薄板状であって、各種表示部（タコメータ４０、スピードメータ５０、インフォメーションディスプレイ６０及び使用ギア表示部７０）が打抜き的に残されるように黒色塗料が塗付され、さらに、各種表示部の文字が印刷されている。パネル１３の背後には、導光板２０が設けられている。導光板２０は平板状である。さらに導光板２０の下端面（光導入面）２０ａ側には光源３０が配置されている。なお、タコメータ４０、スピードメータ５０の中央部には導光材料で形成された針８１、８２が設けられている。
図２に導光体２０と光源３０を抜き出して示す。更に図２のＩ−Ｉ線断面図を図３に示した。図２に示すように、導光板２０の裏面２０ｃ側には各種表示部と略同一形状の光拡散反射パターンが施された光拡散反射領域４１、５１、６１及び７１が形成されている。この内、光拡散反射領域４１、５１及び７１には光拡散反射パターンとして凸プリズム状パターンが形成されている。一方、光拡散反射領域６１には凸レンズ状パターンが形成されている（図３参照）。光源３０はアレイ状ＬＥＤ光源であって、ベース３１の上に９個のＬＥＤ装置３２が線状に配置している。ＬＥＤ装置は表面実装型ＬＥＤチップであって、光放出側に配光制御用レンズを備えている。光源３０は導光板２０の光導入面２０ａに対向するように設置される。さらに、図３に示すように、光拡散反射領域４１、５１、６１、７１の前方の導光体部分に各ＬＥＤ装置３２の光軸３３が通るように各ＬＥＤ装置３２は配置される。

次に光源装置１の発光態様を説明する。車両の車幅灯と連動して、光源３０に電力が供給され、ＬＥＤ装置３２が発光する。ＬＥＤ装置３２の光は、導光板２０の下端の光導入面２０ａに照射され、導光板２０に入射し、導光板２０内を進行する。図３に示すように、入射光の一部は光拡散反射領域６１に到達し、拡散反射されて、導光板２０の発光面２０ｂ側から放出される。一方、入射光の他の一部は、光拡散反射領域５１に到達し、拡散反射されて、導光板２０の表面側から放出される。同様に、光拡散反射領域４１、７１に到達した光は、拡散反射されて、導光板２０の表面側から放出される。導光板２０の表面側から放出された光は、パネル１３の打ち抜き的に形成された各種表示部４０、５０、６０、７０から車両室内側へ進行し、各種表示部４０、５０、６０、７０が発光表示される。また、放出光の一部は針８１、８２の軸部から針８１、８２に入射し、針８１、８２内を導光し針８１、８２を発光させる光となる。

光源装置１によれば、導光板２０の裏面２０ｃ側には、光拡散反射領域４１、５１、６１、７１以外の部分に光拡散反射処理が施されていないため、導光板２０に入射した光は光拡散反射領域４１、５１、６１、７１で集中し、そこで拡散反射される。即ち、光拡散反射領域４１、５１、６１、７１に選択的に光を集めることができる。これによって、入射光は各種表示部４０、５０、６０、７０のバックライトとして各種表示部４０、５０、６０、７０と略同一形状で放出される。その結果、導光板２０の表面２０ｂ全面から入射光を放出する場合に比べて、不要な領域から光が放出されず、光の利用効率が向上する。さらに、各種表示部４０、５０、６０、７０に入射光を集中することとなるので、各種表示部４０、５０、６０、７０における放出光の輝度が向上する。従って、少ない入射光量でも必要とされる輝度を得ることができるため、光源３０に使用するＬＥＤ装置３２の数が少なくて済み、製造コストを低減できる。また、使用するＬＥＤ装置３２の数が少ないので、ＬＥＤ装置を密に配置した場合に比べて、放熱特性が向上する。

さらに、光拡散反射領域４１、５１、７１には光反射拡散処理として凸プリズム状パターンが形成されており、光拡散反射領域６１には光反射拡散処理として凸レンズ状パターンが形成されている。これにより、光拡散反射領域４１、５１、７１は光拡散反射領域６１に比べて指向角の狭い光を前方に反射する。従って、タコメータ４０、スピードメータ５０、使用ギア表示部７０、及び針８１、８２はインフォメーションディスプレイ６０に比べて、明るく表示されることとなる。即ち、タコメータ４０、スピードメータ５０、使用ギア表示部７０及び針８１、８２とインフォメーションディスプレイ６０とが異なる態様で表示され、高い意匠性が奏される。さらに、タコメータ４０、スピードメータ５０、使用ギア表示部７０及び針８１、８２をインフォメーションディスプレイ６０よりも一層明るく表示することにより、その視認性が向上する。なお、光源装置１で使用した光源３０はアレイ状光源であって、導光板２０の下面２０ａから一様に光を導入する。従って、光拡散反射領域４１、６１、５１、７１と異なる光拡散反射処理の施された光拡散反射領域を有する導光板や、光拡散反射領域の配置が導光板２０と異なる導光板に対しても好適に使用することができる。これにより、光源の共通化が図れ、製造コストを低減させることができる。

本発明の他の実施例である光源装置１００の正面図を図４に示す。また、光源装置１００の導光板２００及び光源３００を抜き出して図５に示す。なお、光源装置１と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
光源装置１００はパネル１３０、導光板２００、光源３００を備える。光透過性のパネル１３０には黒色塗料が塗付され、スピードメータ５００、インフォメーションディスプレイ６００が打抜き的に形成されている。スピードメータ５００の中央付近には、導光材料で形成された針８１０が設けられている。パネル１３０の背後には導光板２００が設置される。光源３００は導光板２００の下端面（光導入面２００ａ）に対向するように配置されている。導光板２００の裏面にはスピードメータ５００及びインフォメーションディスプレイ６００と略同一形状の光拡散反射パターンが施された光拡散反射領域５１０、及び６１０が形成されている。この内、光拡散反射領域５１０には光拡散反射パターンとして凸プリズム状パターンが形成され、光拡散反射領域６１０には凸レンズ状パターンが形成されている。光源３００はアレイ状ＬＥＤ光源であって、ベース３１の上に６個のＬＥＤ装置３２０が線状に配置している。さらに、ＬＥＤ装置３２０は、光拡散反射領域５１０及び６１０の前方の導光体部分の直下にのみ配置され、その光軸は該導光体部分を通る。さらに、図５に示すように、光拡散反射領域５１０、６１０の前方の導光体部分に各ＬＥＤ装置３２０の光軸３３０が位置するように各ＬＥＤ装置３２０は配置されている。

光源装置１００においても、光源装置１と同等の効果を奏する。即ち、スピードメータ５００、針８１０及びインフォメーションディスプレイ６００に光を集中することにより、光の利用効率が向上する。さらに、スピードメータ５００及び針８１０をインフォメーションディスプレイ６００より明るく表示することにより、高い意匠性が奏されるとともに、スピードメータ５００及び針８１０の視認性が向上する。加えて、光源装置１００では、光拡散反射領域５１０及び６１０の前方の導光体部分の直下にのみＬＥＤ装置３２０を配置するため、ＬＥＤ装置の使用数をさらに減少させることができる。これにより、さらなる製造コストの削減が可能となる。また、ＬＥＤ装置の使用数が少なくなるので、ＬＥＤ装置を多数使用する場合に比べて、その放熱特性が向上する。

この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

本発明の光源装置は、車両のインジケータパネルのバックライト光源をはじめ様々な表示部のバックライト光源に適用され得る。

本発明の一の実施例である光源装置１を適用した車室内運転席のインジケータパネルの正面図である。 光源装置１の導光板２０と光源３０の斜視図である。 図２におけるＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の他の実施例である光源装置１００を適用した車室内運転席のインジケータパネルの正面図である。 光源装置１００の導光板２００と光源３００の斜視図である。

符号の説明

１、１００ 光源装置
２０、２００ 導光板
３０、３００ 光源
３２、３２０ ＬＥＤ装置
４０ タコメータ
５０、５００ スピードメータ
６０、６００ インフォメーションディスプレイ
７０ 使用ギア表示部
４１、５１、６１、７１、５１０、６１０ 光反射拡散領域
８１、８２、８１０ 針

Claims (2)

1. ＬＥＤ光源と、
   前記ＬＥＤ光源の光放出側に配置される導光板であって、前記ＬＥＤ光源に対向する光導入面と、裏面側の一部に光拡散反射処理が施されて形成された複数の光拡散反射領域とを有し、前記光拡散反射処理が前記光拡散領域ごとに異なる、導光板と、を備え、
   前記複数の光拡散反射領域の一部には凸プリズム状パターンが施され、他の一部には凸レンズ状パターンが施されている光源装置。
2. 前記ＬＥＤ光源は複数のＬＥＤ装置を備え、該複数のＬＥＤ装置の各光軸は、前記導光板において、前記複数の光拡散反射領域のいずれかの前方に位置する導光体部分又はその近傍を通る、請求項１に記載の光源装置。

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