JP4810329B2 - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の外観面等に設けられ、表示部材を機器の内側から照明して表示を行う表示装置に関する。

プリンタやデジタルカメラ等の電子機器には、該電子機器の動作状態や商標等の文字を示す表示部が設けられている。そして、このような表示部に、表示面を構成する表示部材をその背面側（電子機器の内側）から照明して視認性を向上させるバックライト付き表示装置が用いられる場合がある。

一方、このようなバックライト付き表示装置において、特に製品名やメーカー名を示すロゴ表示に関しては、一般的に表示面積が広い場合が多い。このため、電子機器の限られたエネルギを使って高品位な照明、すなわち表示を行うことは極めて困難である。

具体的には、光源から光を表示部材に導く照明光学系を配置するために電子機器内に許されるスペースが狭く、光源からの光を表示部材の全体に均一に分散させることが困難である。また、光源の数や明るさに制約があるために、十分な明るさを得ることが難しい。

この結果、広い表示面の中で明るさの偏り、すなわち明部と暗部が生じてしまったり、特定の方向は明るく表示されるが他の方向は暗くなるといった方向による不均一性が生じてしまったりする。

この一方、均一な照明を行うために、光源からの光を必要以上に拡散させると、表示面全体が暗くなってしまい、必要とされる明るさが得られないという問題もある。

このような背景から、大面積の表示面を均一に照明することができ、かつ小型でありながらも効率の良い明るい表示が可能な表示装置が望まれている。

従来、この種の表示装置としては、特許文献１にて開示されているように、電子機器の前面パネル（導光体）での反射を利用して、少ない光源光量で表示部材を照明できるものがある。具体的には、光源から射出した光を、導光体に形成された開口部の傾斜面で反射させ、所定の表示部に導く。

また、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる照明光学系としては、特許文献２，３に開示されているものがある。特許文献２には、従来の技術として、白色ＬＥＤからの光を用いて、いわゆるエッジライト方式で面状光源を構成し、導光板の下面を拡散板と反射板とで構成することで射出光量を一定にするものが開示されている。エッジライト方式は、光源を側面に配置し、導光部材によって光の進行方向を９０°変換して射出する方式である。さらに、特許文献３には、導光板の背面に側方から入射した光を反射する微小反射面を間欠的に形成し、該反射面での全反射によって光を射出面に導くものが開示されている。

特開２００４−３２５６８２号公報（段落００２２〜００２８、図１等） 特開２００３−１００１２６号公報（段落０００３〜０００４、図１１等） 特開平５−１９６８２０号公報（段落００１９、図４等）

しかしながら、特許文献１にて開示された表示装置では、表示部のレイアウトの制限が大きく、必ずしも理想的な照明を行わせることができない。また、効率の良い照明光学系を構成することが難しい。

ところで、複数の表示部を背面から照明する手段としては、各表示部の背後に光源（例えば、ＬＥＤ）を配置し、光源毎に設けられた集光光学系を用いて各表示部を照明する直下型がある。

しかしながら、上記直下型の場合、各表示部に対して最適な照明が行える反面、表示部の数に対応した数の光源が必要となり、高価になってしまう。

また、前述したエッジライト方式の照明光学系では、拡散面を介するために光量ロスが多く、必ずしも効率の良い照明光学系にならない。例えば、特許文献２に開示された照明光学系のように、導光板における射出面とは反対側の面に拡散面を構成すると、該拡散面によって不要な方向にまで光が広がるために効率が低下する。さらに、特許文献３にて開示された照明光学系のように、導光板における射出面とは反対側の面に間欠的に反射面を形成すると、光源からの光のうち特定の角度成分しか利用できないために効率が低下する他、間欠的な反射面を用いるために明るさのむらが発生し易い。

本発明は、広い表示部に対して、できるだけ少ない数の光源を用い、かつ小型でありながらも、均一で効率の良い照明を行うことができる表示装置を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての表示装置は、光源と、該光源からの光が入射する入射面及び該光を射出する射出面を有する導光部材とを有し、前記射出面からの射出光によって表示を行い、前記導光部材は、前記射出面とは反対側に、該導光部材に入射した光のうち一部の光束を前記射出面に向けて反射する反射面と該反射面を透過した光束を該導光部材内に再入射させる再入射面とが同じ形状で交互に複数形成された、複数の反射再入射部を有し、前記複数の反射再入射部において、互いに隣り合う前記反射面及び再入射面がなす前記射出面に近い側での稜線を結んだ包絡線が、前記入射面から遠いほど前記射出面に近づくように傾いており、前記導光部材における前記複数の反射再入射部間の面は、前記射出面と平行であることを特徴とする。

なお、上記表示装置を備えた電子機器も本発明の他の側面を構成する。

本発明によれば、導光部材は、光源からの光のうち複数の反射面で直接反射した光束と、一旦反射面を透過して導光部材外に射出し、再び導光部材内に入射して反射面で反射した光束とを射出面に導き、表示を行う。したがって、光源の数又は光源からの光量が少ない場合であっても、光を効率良く利用でき、明るい表示を行うことができる。しかも、反射面と再入射面とが交互に、つまりは間に大きな間隔を空けることなく連続的に繰り返すように形成されているので、拡散面を介さなくても、均一な明るさの表示を行うことができる。

また、本発明によれば、導光部材を薄く構成することが可能であり、その結果、表示装置全体の薄型化を図ることができる。したがって、配置スペースが限られている電子機器に対しても、該電子機器を大型化することなく搭載することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２には、本発明の実施例１であるバックライト付き表示装置を備えた電子機器としてのプリンタを示している。図１は、プリンタの斜視図、図２は上面図である。該表示装置は、プリンタの上部に配置されてメーカー名等のロゴを表示する。該表示装置のバックライト光学系を構成する照明光学系は、プリンタ本体内に配置された光源（ＬＥＤ）からの光をロゴの各文字部（表示部）に均一に照射する。

これらの図において、１はプリンタ本体、２はプリンタ本体内の照明光学系によって照明されるロゴ表示部である。３は不図示のカメラで撮影した画像やプリンタの機能に関する各種表示を行うカラー液晶モニタである。

４はプリンタのモード切換えや、印刷しようとする画像のレイアウト、日付などの編集を行う操作ボタンである。５はプリントの開始や中止を指示する操作ボタンである。なお、ここでは、プリンタについて説明するが、本発明の表示装置は、プリンタ以外の電子機器にも適用することができる。

次に、表示装置に設けられた照明光学系について、図３から図１２を用いて説明する。図３は、照明光学系の分解斜視図、図４は正面図、図５は側面図、図６は横断面図である。さらに、図７〜図１２は、図６の横断面図に光源中心から射出した光束を併せて記載した光線トレース図とその拡大図である。

図３〜図６において、１１〜１３は光源としての高輝度ＬＥＤであり、広い角度範囲に対して均一な配光特性を持ち、かつ定常光を発する。１４はＬＥＤ１１〜１３から射出した光束を複数の表示部のそれぞれに対して均一に導くための導光部材であり、透明性の高い樹脂材料で構成されている。

１５はロゴ表示部材であり、本実施例では、導光部材１４からの光束によって、少なくともロゴの各文字部（表示部）１５ａ〜１５ｆが光るように透光性の光学材料を用いている。本実施例の文字部１５ａ〜１５ｆではそれぞれ、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」の各文字がロゴ表示部材１５上にて立体的に形成されている場合を示す。但し、表示部は上記のような文字以外に、記号を表示してもよい。これら文字や記号は、製品名、製造メーカー名及び標識等のロゴを表示する。

ＬＥＤ１１〜１３は、ＬＥＤ素子の前面にレンズ部を持たない、すなわち指向性のない面状の発光体であり、光射出方向における広い角度範囲に対して均一な配光特性を有する。また、これら３つのＬＥＤは、互いに異なる色、すなわち赤，緑，青の３色の光を発する。

ＬＥＤ１１〜１３は、不図示の基板に電気的に接続されており、プリンタ本体１内に搭載された不図示のＩＣ等からなるコントローラによって、その発光量や発光タイミングが制御される。このように赤，緑，青の３色のＬＥＤを用いる場合、これら３つのＬＥＤ１１〜１３を全て点灯させた場合には、白色の照明光が得られる。また、任意の色と強度の組み合せによって、様々な色の照明光が得られる。

また、ＬＥＤ１１〜１３は、図３〜図５に示すように、導光部材１４の側端面である入射面１４ａに対向した位置に等間隔で列をなすように配置されている。これは、３つのＬＥＤ１１〜１３の発光量が同じである場合に、明るさや色の偏りを生じさせないために有効である。

なお、本実施例では、発光色が異なる３つの光源を用いる場合について説明するが、本発明では、１つ、２つ又は４つ以上の光源を用いてもよいし、すべて同じ発光色のものを用いてもよい。但し、複数の光源を用いる場合は、上述したように等間隔で配置することが、均一な配光特性を得るために望ましい。

ＬＥＤ１１〜１３から射出した光束は、ＬＥＤ１１〜１３の至近距離において該ＬＥＤ１１〜１３に対向して配置された導光部材１４の入射面１４ａに入射する。このとき、３つのＬＥＤ１１〜１３から射出した光束はそれぞれ、入射面１４ａでの屈折により、図４に２点鎖線で示すような角度範囲で進むが、入射面１４ａに最も近い文字部１５ｆに達するまでには十分な距離がある。このため、３つのＬＥＤ１１〜１４から射出した光束は、互いに混ざり合って均一化する。導光部材１４は、各ＬＥＤからの光束進行方向（図４の右側から左側に向かう方向）に対して直交する方向（図４における上下方向）において、該光束に指向性を持たなせないように構成されている。このため、各ＬＥＤからの光束は、均一で角度範囲の広い分布のまま進む。

一方、図３及び図６に示すように、導光部材１４の厚み方向に関しては、厚みに変化を持たせたり、適切な形状のプリズム列１４ｄ〜１４ｉを形成したりしている。これにより、各ＬＥＤからの光束に指向性を持たせると共に、各文字部で均一な明るさの照明ができるように構成している。

なお、１４ｂは導光部材１４の射出面であり、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇに近接して対向配置されている。また、プリズム列については後述する。

導光部材１４の構成について、図６を用いて説明する。導光部材１４の入射面１４ａからこの入射面１４ａに最も近いプリズム列１４ｄまでの間には、各ＬＥＤからの光束の進行方向に対して直交する断面での断面積が、入射面１４ａからプリズム列１４ｄに向かって徐々に増加する入射領域１４ｃが形成されている。これは、各ＬＥＤから導光部材１４に入射したばかりの光束は、その角度範囲が極めて広く、このような角度範囲の大きな成分は、ＬＥＤに近い文字部で光束が射出易く明るくなり過ぎる傾向があり、そのままでは遠くの文字部まで均一な明るさで照明することが困難なためである。

入射領域１４ｃを設けて、導光部材１４に入射したばかり光束の角度範囲をある程度絞り込むことは、不要な光量ロスを防ぎながら、より遠くの文字部まで光束を到達させていずれの文字部でも均一な明るさを得るために有効な手段である。このように、入射領域１４ｃの断面積を徐々に増加させる構成は、入射面１４ａから入射した光束が、領域１４ｃを構成する傾斜面で全反射を繰り返しながら進行することで徐々に光束進行方向に対する角度が小さくなる特性に注目したものである。基本的には、全反射による反射を利用した場合、光量ロスが発生しないことを利用している。

また、この入射領域１４ｃの厚み方向における射出面１４ｂと同じ側の面１４ｐは、その反対側において射出面１４ｂと平行に延びる面１４ｏに対する間隔が拡がるようなテーパ面として形成されている。これは、ＬＥＤに近い位置では、光束は広い角度成分を含んでおり、両面１４ｏ，１４ｐを射出面１４ｂに対して均等な角度の広がりを持って延びるようなテーパ形状としても、射出光束の光量が依然として多くなる傾向があるためである。

本実施例では、上記テーパ形状を採ることによって、入射領域１４ｃの光軸ＡＸＬを射出面１４ｂ側に傾けることで、ＬＥＤに近い文字部に向かう光束を減らすと共に、より遠くの文字部にも十分な光束を導くことができるように構成している。

以上のように導光部材１４に入射面１４ａからプリズム列１４ｄまでの入射領域１４の形状を設定することで、それよりも先のプリズム列１４ｄ〜１４ｉ、さらには文字部１５ａ〜１５ｆに効率良く光束を導くことができ、品位の高い照明を行うことができる。

次に、入射領域１４ｃから導かれた光束をロゴ表示部材１５の方向に変換させる本実施例の導光部材１４に特有の構成について説明する。

導光部材１４には、入射領域１４ｃに続く領域のうち射出面１４ｂとは反対側であって、ロゴ表示部材１５の複数の文字部１５ａ〜１５ｆに対応する領域には、複数の反射再入射部としてのプリズム列１４ｄ〜１４ｉが間隔をあけて形成されている。各プリズム列は、ここに入射する光束の効率良い方向転換と射出光量調節とを行う。すなわち、各プリズム列を構成する反射面の角度設定によって、射出面１４ｂから射出する光束の方向を規定し、各プリズム列を構成する反射面と再入射面とで形成される稜線の包絡線の傾きによって、射出光量を調整している。このことによって、各文字部を均一に照明することが可能になる。

一方、射出面１４ｂとは反対側においてプリズム列１４ｄ〜１４ｉの間をつなぐ複数の面１４ｊ〜１４ｎは、射出面１４ｂと平行な面として形成されている。これにより、ロゴ表示部材１５のうち文字部１５ａ〜１５ｆ以外の部分から光束が漏れ出ることを防止している。

以下、図７から図１２に示す光線トレース図を用いて、文字部１５ａ〜１５ｆに至る光束の挙動について説明する。なお、ここでは３つのＬＥＤ１１〜１３のうち代表として中央のＬＥＤ１２からの光束の挙動について説明する。

図７Ａ〜図７Ｆは、ＬＥＤ１１〜１３のうち中央のＬＥＤ１２における中心の１点から射出した光束のうち、ＬＥＤ１２に最も近い文字部１５ｆ（図４の文字「Ｆ」）に到達する光束のみを示した光線トレース図である。

図７Ａに示すように、文字部１５ｆに到達する光束は、ＬＥＤ１２の中心から直接又は入射領域１４ｃの面１４ｏ，１４ｐで１又は複数回全反射した後、プリズム列１４ｄに入射する。

プリズム列１４ｄは、図７Ｂに拡大して示すように、互いに隣接する１つの反射面１４ｑと１つの再入射面１４ｒとで構成されたプリズムが複数個、ＬＥＤ１２からの光束進行方向に配列された領域である。言い換えれば、反射面１４ｑと再入射面１４ｒとがＬＥＤ１２からの光束の進行方向に交互に、かつ互いに隣接するように連続的に形成された領域である。また、図７Ｃに示すように、反射面１４ｑと再入射面１４ｒとで形成される射出面１４ｂに近い側の稜線を結ぶ包絡線Ｈは、入射面１４ａから離れるほど射出面１４ｂに近づくように傾斜している。

プリズム列１４ｄに入射した光束は、直接反射面１４ｑで全反射する第１光束成分と、反射面１４ｑを透過して一旦導光部材１４外に射出した後、再入射面１４ｒから再度導光部材１４内に入射して別の反射面１４ｑで全反射する第２光束成分とに大別できる。第１光束成分は、それが最初に入射した反射面１４ｑに対して全反射条件を満たす成分であり、第２光束成分は、それが最初に入射した反射面１４ｑに対して全反射条件を満たさない成分である。

また、第１光束成分は、反射面１４ｑまでの部分の射出面１４ｄに対する角度が比較的小さな光束成分であり、具体的には、射出面１４ｂに対する角度が約１°と約４°の成分である。また、第２光束成分は、反射面１４ｑまでの部分の射出面１４ｂに対する角度が比較的大きな約１２°の光束成分である。

このことについて、図７Ａの部分拡大図である図７Ｂ〜図７Ｆを用いてさらに詳しく説明する。

図７Ｂは、第１光束成分のうち、反射面１４ｑまでの部分の射出面１４ｄに対する角度が約１°の成分で、ＬＥＤ１２から入射領域１４ｃでの反射を介さずに反射面１４ｑに直接入射する成分を示す。この光束成分は、射出面１４ｄに対して約４２．５°で形成された反射面１４ｑで全反射し、射出面１４ｂから射出して文字部１５ｆを照明する。このときのロゴ表示部材１５への入射面１５ｇに対する入射角度は小さく、該入射面１５ｇに対してほぼ直交する光束に変換される。

図７Ｃは、入射領域１４ｃのうち面１４ｏ、すなわち射出面１４ｂとは反対側の面で一度全反射して、反射面１４ｑに入射する光束成分を示す。前述したように、反射面１４ｑと再入射面１４ｒとで形成される稜線の包絡線Ｈが入射面１４ａから離れるほど射出面１４ｂに近づくように傾斜しているものの、この成分は極めて少ない。また、この成分は、図７Ｂに示した光束成分より、射出面１４ｂに対する入射角度が少し大きくなる。

図７Ｄは、入射領域１４ｃのうち面１４ｐ、すなわち射出面１４ｂ側の面で一度全反射して射出面１４ｂに対して約４°の角度を有して反射面１４ｑに到達する光束成分を示す。この成分は、図７Ｂに示した光束成分よりも射出面１４ｂに対する入射角度が小さく、射出面１４ｂにこれに対してほぼ直交する方向から入射する。

一方、図７Ｅ及び図７Ｆは、入射領域１４ｃの２つの面１４ｏ，１４ｐによってそれぞれ３回及び４回全反射した後、射出面１４ｂに対して約１２°の角度を有して反射面１４ｑに到達する光束成分を示す。

図７Ｅに示す、面１４ｏ，１４ｐによって３回全反射した光束成分は、図示のように、反射面１４ｑを透過して一度導光部材１４外に射出する。その後、光束進行方向の後方に配置された再入射面１４ｒから再度導光部材１４内に入射し、さらにその後方の１４ｑで全反射して射出面１４ｂから射出する。この光束成分の射出面１４ｂに対する入射角度は、該射出面１４ｂに直交する方向に対してやや傾いた角度となり、この結果、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇに対する入射角度はやや大きくなる。

この光束成分は、元々ＬＥＤ１２からの導光部材１４の入射面１４ａに対する入射角度が大きな成分であり、入射領域１４ｃの２つの面１４ｏ，１４ｐでの複数回反射によって、ある程度、光束進行方向に対する角度を小さくできる。しかし、反射面１４ｑに対する入射角度が大きく、全反射条件を満たさない。このため、最初に入射した反射面１４ｑでは全反射せず、該反射面１４ｑでの透過と再入射面１４ｒでの透過により屈折した後、その後方の反射面１４ｑで全反射する。このため、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇに対してやや斜めから入射する。

また、図７Ｆに示す、面１４ｏ，１４ｐによって４回全反射した光束成分も、反射面１４ｑを透過して一度導光部材１４外に射出する。その後、光束進行方向の後方に配置された再入射面１４ｒから再度導光部材１４内に入射する。そして、その後方の１４ｑで全反射して射出面１４ｂから射出する。図示のように、この光束成分は、図７Ｂ〜図７Ｆに示す光束成分のうち最も光線の本数が多い成分である。また、この光束成分は、ＬＥＤからの射出した光束成分のうち、導光部材１４の入射面１４ａに対する入射角度が最も大きな成分であり、ロゴ表示部材１５にはやや斜めに入射する成分となる。

図７Ｅ及び図７Ｆに示すように、入射領域１４ｃにおいて３回もしくは４回全反射した後の光束成分でも、反射面１４ｑに対して小さな入射角度で入射し、全反射せずに一度導光部材１４から射出する。そして、導光部材１４に再入射した後、全反射して射出面１４ｂから射出する。このような場合には、射出面１４ｂに対する入射角度がやや大きくなり、射出面１４ｂに直交する方向に対してやや大きな角度を持った成分となる傾向にある。

以上のように、ＬＥＤ１２の中心から射出した光束は、狭い角度範囲の光束に変換された後、ロゴ表示部材１５の文字部１５ｆに導かれる。

なお、図７Ａ〜図７Ｆでは、ＬＥＤ１２の中心１点から射出した光束についてのみ説明したが、実際には、ＬＥＤ１２の全面から広い角度範囲の光束が射出されて入射面１４ａに入射するため、図７Ａ〜図７Ｆに示した光束成分の間を補完する光束が存在する。したがって、文字部１５ｆをある一定の角度範囲を持った光束で均一に照明することができる。また、実際には、図７Ａ〜図７Ｆに示した角度範囲よりやや広い角度範囲で均一な照明が行われる。

ここで、本実施例では、光束を効率良く導くため、上記手法によりプリズム列で方向変換する光束の角度を制限しているが、実際のロゴ表示部材１５（文字部１５ａ〜１５ｆ）の照明範囲は広い方が都合良い場合がある。この場合には、方向変換をした後の光束を拡散させることによって、照明範囲を広げることも可能である。この拡散を与えるためには、ロゴ表示部材１５の入射面１５ｇや射出面を拡散面で構成したり、ロゴ表示部材１５を拡散性を有する光学材料で構成したりするとよい。また、導光部材１４とロゴ表示部材１５の間に拡散シート等の拡散部材を配置してもよい。

また、この場合、図７Ａ〜図７Ｆに示した断面においてのみ拡散性を持たせるような光学特性を持った光学部材を用いることによって、より効率の良い照明を行うことができる。

図８〜図１２は、ＬＥＤ１２の中心から射出した光束がロゴ表示部材１５における文字部１５ｆ以外の文字部１５ａ〜１５ｅに導かれる様子を示した光線トレース図である。

これらの図から分かるように、本実施例では、各文字部を照明する光線の本数（つまりは照明光量）や射出方向が同じとなるように導光部材１４の各部の形状を設定している。本実施例にいう「同じ」とは、同一又は同一とみなせる範囲（例えば、１０％以内の差を有する場合）を意味する。

ここで、射出方向は、主としてプリズム列１４ｄ〜１４ｉを構成する反射面１４ｑの角度によって決定される。

このため、本実施例では、図７Ａ〜図７Ｆに示したプリズム列１４ｄと同様に、他のプリズム列１４ｅ〜１４ｉの反射面１４ｑの角度を、射出面１４ｂに対して約４２．５°となるように揃えている。また、照明光量は、各プリズム列における反射面１４ｑと再入射面１４ｒとで形成される射出面１４ｂに近い側の稜線を結ぶ包絡線Ｈの傾きによって決定される。したがって、この傾きを最適化することによって、各文字部の照明光量を同じとすることができる。

なお、各文字部を照明する光線の本数は同じであるが、その光路は図７Ａ〜図７Ｆに示した光路とは異なっている。そこで、文字部１５ｂを照明する光束の光路を代表例として、特に、プリズム列の部分を介しての導光状態を更に詳しく説明する。

図１１Ａ〜図１１Ｄは、文字部１５ｂを照明する光線の挙動を示す光線トレース図である。

図１１Ａに示すように、ＬＥＤ１２の中心から射出して導光部材１４に入射した光束は、平面で構成される射出面１４ｂでの全反射と、プリズム列１４ｄ〜１４ｇ側の面１４ｑ，１４ｒでの射出（透過），再入射、および面１４ｊ〜１４ｍでの全反射を繰り返す。こうして、文字部１５ｂに対応したプリズム列１４ｈに到達する。ここでは、プリズム列側での射出，再入射および全反射について、拡大図を用いて詳細に説明する。

図１１Ｂは、図１１Ａ中のＡ部を拡大した図であり、図１１Ｃは図１１Ａ中のＢ部の拡大図である。また、図１１Ｄは、図１１Ａ中のＣ部の拡大図である。

図１１Ｂ及び図１１Ｃに示すように、ＬＥＤ１２からの光束は、射出面１４ｂでは全反射する。また、プリズム列側では、反射面１４ｑから一度射出した後、その後方に位置する再入射面１４ｒから再入射し、その後方の反射面１４ｑで反射することなく導光部材１４内をプリズム列１４ｈ側に向かって進む。

一方、図１１Ｄに示すように、プリズム列１４ｈでは、光束は、反射面１４ｑから一度射出した後、その後方に位置する再入射面１４ｒから再入射し、その後方の反射面１４ｑで文字部１５ｂの方向に反射する。

このように、本実施例の導光部材１４は、ある規則に従って同じ形状に形成された複数のプリズム列を射出面１４ｂの反対側に設けるという簡単な構成で、特定の角度成分に変換された光束のみを各文字部に導くことができる。しかも、各文字部に対する照明光量も同じとすることができる。

しかも、光源であるＬＥＤから射出した光束をほとんど無駄にすることなく利用することが可能なため、極めて効率の良い照明光学系を構成することができる。

さらに、プリズム列の各面に表面反射防止コーティングを施すことにより、反射面１４ｑ及び再入射面１４ｒでの透過に伴う表面反射による光量ロスを抑えることができるため、更に効率の良い照明光学系を実現することもできる。

なお、本実施例では、各文字部を照明する光線の本数が同じとなるように導光部材１４の形状を設定しているが、光源から遠くに位置する文字部を照明する光束については、プリズム列での射出及び再入射の回数が増えるために、光量が減衰する可能性がある。このため、各文字部の明るさが同じとなるように、各文字部を照明する光線の本数に差を設けてもよい。

次に、導光部材１４の好ましい形状を決定する具体的な数値について説明する。

導光部材１４に形成されたプリズム列の反射面１４ｑの射出面１４ｂに対する傾き角度θ（図７Ｂ参照）は、以下の範囲にあることが望ましい。

３０°≦θ≦４５° ・・・（１）。

これは、通常の照明光学系に使用される光学樹脂材料を用いた場合、θが最大値である４５°を超えることによって、反射面１４ｑで反射する光束が極端に減少してしまうためである。また、θが４５°を超えることによって、屈折の回数が増加する傾向にあり、反射面１４ｑ及び再入射面１４ｒでの透過に伴う表面反射による光量ロスが多くなり、効率が低下するためである。また、θが最小値である３０°を下回ると、射出面１４ｂからの射出光束が、射出面１４ｂに対して倒れすぎ、各プリズム列に対応する位置に配置された各文字部を照明するための光学系として好ましくなくなるためである。理想的には、本実施例に示した、θ＝４２．５°前後の設定が最も効率良く、また射出光束の射出面１４ｂに対する倒れが少なく、バランスが良い。

また、導光部材１４のプリズム列を構成する反射面１４ｑ（又は再入射面１４ｒ）のピッチ間隔ｄ（図７Ｂ参照）は、以下の範囲にあることが好ましい。

０．０５ｍｍ≦ｄ≦０．５ｍｍ ・・・（２）。

これは、ｄが最小値である０．０５を下回ると、導光部材１４の成形時に反射面１４ｑと再入射面１４ｒとの稜線部についてしまう曲面が光学作用に及ぼす影響が大きくなり、入射光束の角度による分離や全反射をうまく利用できなくなるためである。また、たとえこのような微細なプリズムの稜線部を鋭角状に成形できたとしても、その製作コストがきわめて高くなり、実用的ではない。

一方、ｄの最大値を０．５ｍｍとしているのは、以下の理由による。本実施例の照明光学系の見かけ上の発光点は、各光線トレース図からも明らかなように、各プリズムの射出面１４ｂ側の稜線部に集中している。この稜線部のピッチ間隔が広いと、発光点はまばらとなり、文字部での照明光が、細い線が縞状に並んだようになり、理想的な照明状態とは言えなくなる。これは、射出面１４ｂ側に形成した拡散面によってある程度緩和できるものの、完全に打ち消すには、拡散度合いが強いものを使用しなければならず、照明効率の低下につながる。このため、ｄを上記条件式（２）の範囲に収めることが、上記のような照明むらを防止するために有効である。

図１３〜図１５には、本発明の実施例２である表示装置を示している。図１３は、該表示装置の正面図、図１４は該表示装置の中心付近での横断面図、図１５は図１３に光源中心から射出した光束を併せて記載した光線トレース図である。

本実施例の表示装置は、実施例１と同様に、プリンタ等の電子機器の外装部に配置されており、機器本体内に配置した少ない数の光源（ＬＥＤ）からの射出光束を効率良くロゴ表示部（文字部）に照射できる。

図１３〜図１５において、２１は高輝度のＬＥＤであり、広い角度範囲に対して均一な配光特性を持ち、かつ定常光を発することができる。本実施例は、特に効率を改善した照明光学系を採用することで、単一のＬＥＤ２１を用いた場合でも文字部を明るく照明することを目的としている。

２４はＬＥＤ２１から射出した光束を複数の文字部に均一に導くための導光部材であり、透明性の高い樹脂材料で構成されている。実施例１の導光部材１４と同様に、入射面２４ａ、入射領域２４ｃ，複数のプリズム列２４ｅ〜２４ｊ及び射出面２４ｂを有する。

２５はロゴ表示部材であり、本実施例では、文字部２５ａ〜２５ｆを開口で形成した薄い板状の金属プレート等の部材で構成されている。ロゴ表示部材２５における開口部以外の部分は光を透過しないため、文字を表示するために不要な光は外部に射出されない。また、ロゴ表示部材２５は光学部材ではないので、光学部材を用いた場合の不要な拡散や表面反射がなく、効率が良い構成を実現できる。

本実施例の文字部２５ａ〜２５ｆではそれぞれ、「Ａ」，「Ｂ」，「Ｃ」，「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」の各文字が開口により形成されている。

上記構成において、実施例１との違いは、図１３に示した正面図において導光部材２４におけるＬＥＤ２１から光束の入射面２４ａに続く入射領域２４ｃの両側面が、傾斜面２４ｓで構成されていることである。このように構成することで、図１５に示すように、ＬＥＤ２１の中心から図の上下方向に射出された光束は、傾斜面２４ｓで全反射され、各文字部に対応するプリズム列に至るまでの間にある狭い角度範囲の光束に変換することができる。この結果、各文字部から射出する光束の角度範囲は狭まるが、限られたエネルギの中でも明るい表示を行うことができる。

一方、図１４に示す導光部材２４の横断面での集光に関しては、実施例１と同様であり、ここでの説明は省略する。

本実施例では、照明光学系内に拡散部材を用いず、屈折と反射作用を持った導光部材２４により光源からの射出光束を各文字部に効率良く導いているため、各文字部を明るく照明することができる。

図１６及び図１７には、本発明の実施例３である表示装置を示している。図１６は、該表示装置の正面図、図１４は該照明装置の中心付近での横断面図である。

本実施例の表示装置は、実施例１，２と同様に、プリンタ等の電子機器の外装部に配置されており、機器本体内に配置した少ない数の光源（ＬＥＤ）からの射出光束を効率良く表示部（文字部）に照射できる。

図１６及び図１７において、３１，３２はそれぞれ高輝度のＬＥＤであり、広い角度範囲に対して均一な配光特性を持ち、かつ定常光を発することができる。本実施例は、特に効率を改善した照明光学系を採用することで、少ない数のＬＥＤ３１，３２を用いた場合でも文字部を明るく照明することを目的としている。

３４はＬＥＤ３１，３２から入射面３４ａを介して入射した光束を射出面３４ｂに導くための導光部材であり、透明性の高い樹脂材料で構成されている。

導光部材３４の集光作用については、実施例２と同様であるため、ここでの説明は省略する。

本実施例では、実施例１，２で用いたような、導光部材とは別のロゴ表示部材を用いず、導光部材３４そのものに表示機能を持たせた点で、実施例１，２とは異なる。この構成を達成するため、本実施例では、導光部材３４の射出面３４ｂとは反対側に形成したプリズム列３４ｅ〜３４ｊ自体を、表示内容、すなわちロゴの文字の形状に形成している。

実施例１でも説明したように、本実施例では、プリズム列のうち射出面３４ｂ側の稜線部付近で光束を方向変換し、射出面３４ｂから射出させる。この場合、各プリズムを構成する反射面（及び再入射面）のピッチ間隔を十分に狭くし、かつプリズム列の全体の輪郭を表示文字に対応させることで、別部材としてのロゴ表示部材を用いなくても、ロゴ表示が可能になる。

これにより、構成部品点数が少なくなり、表示装置としてのコストを低減することができる。しかも、より効率の良い照明光学系を実現でき、少ない数の光源でも明るい表示を行うことができる。

以上説明したように、上記各実施例の表示装置によれば、光源から射出された光束を導光部材に取り込み、屈折と反射の組み合わせのみによって導光及び集光を行うため、極めて効率の良い照明光学系を構成することができる。

また、照明光学系を構成する導光部材が薄いため、表示装置を配置するスペースが制限される電子機器にも、該機器を大型化することなく搭載できる。

さらに、照明光学系の特性を決定する部材は導光部材だけであり、特殊な表面処理も必要ないため、照明光学系を安価に構成することができる。

また、導光部材の射出面における面積の自由度が極めて高く、また、各射出面の位置に応じて照射する強度や配光特性も任意に調整することができるなど、照明光学系を設計する際の設計自由度が極めて高い。

さらに、射出面を複数に分割することが可能であり、これによって必要とされる照明領域に対して効率良く照明を行うことが可能であり、また、互いに離れた複数の表示部の照明も同時に行うことができる。

本発明の実施例１である表示装置を備えたプリンタの斜視図。 実施例１のプリンタの上面図。 実施例１の表示装置の分解斜視図。 実施例１の表示装置の正面図。 実施例１の表示装置の側面図。 実施例１の表示装置の横断面図。 実施例１の表示装置の光線トレース図。 実施例１の表示装置の一部を拡大して示した光線トレース図。 実施例１の表示装置の一部を拡大して示した光線トレース図。 実施例１の表示装置の一部を拡大して示した光線トレース図。 実施例１の表示装置の一部を拡大して示した光線トレース図。 実施例１の表示装置の一部を拡大して示した光線トレース図。 実施例１の表示装置の光線トレース図。 実施例１の表示装置の光線トレース図。 実施例１の表示装置の光線トレース図。 実施例１の表示装置の光線トレース図。 図１１Ａの一部を拡大して示した光線トレース図。 図１１Ａの一部を拡大して示した光線トレース図。 図１１Ａの一部を拡大して示した光線トレース図。 実施例１の表示装置の光線トレース図。 本発明の実施例２である表示装置の正面図。 実施例２の表示装置の横断面図。 実施例２の表示装置の光線トレース図。 本発明の実施例３である表示装置の正面図。 実施例３の表示装置の横断面図。

符号の説明

１ プリンタ本体
３ 液晶モニタ
４、５ 操作ボタン
１１、１２、１３、２１、３１、３２ ＬＥＤ
１４、２４、３４ 導光部材
１４ｄ〜１４ｉ，２４ｅ〜２４ｊ，３４ｅ〜３４ｊ プリズム列
１４ｑ 反射面
１４ｒ 再入射面
１５、２５ ロゴ表示部材

Claims (17)

1. 光源と、
   該光源からの光が入射する入射面及び該光を射出する射出面を有する導光部材とを有し、
   前記射出面からの射出光によって表示を行い、
   前記導光部材は、前記射出面とは反対側に、該導光部材に入射した光のうち一部の光束を前記射出面に向けて反射する反射面と該反射面を透過した光束を該導光部材内に再入射させる再入射面とが同じ形状で交互に複数形成された、複数の反射再入射部を有し、
   前記複数の反射再入射部において、互いに隣り合う前記反射面及び再入射面がなす前記射出面に近い側での稜線を結んだ包絡線が、前記入射面から遠いほど前記射出面に近づくように傾いており、
   前記導光部材における前記複数の反射再入射部間の面は、前記射出面と平行であることを特徴とする表示装置。
2. 前記反射面及び再入射面は、前記入射面から前記反射再入射部への光の進行方向において互いに隣接して交互に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記射出面からの射出光によって複数の表示部での表示を行い、
   前記複数の反射再入射部は、前記複数の表示部に対応することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の表示装置。
   ３０°≦θ≦４５°
   ただし、θは、前記反射面の前記射出面に対する傾斜角度である。
5. 以下の条件を満足することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の表示装置。
   ０．０５ｍｍ≦ｄ≦０．５ｍｍ
   ただし、ｄは前記反射面間のピッチである。
6. 前記導光部材における前記入射面から前記反射再入射部まで光が進む部分は、該光の進行方向に対して直交する断面の面積が、前記反射再入射部に近づくほど大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の表示装置。
7. 前記導光部材の射出面から射出した光により背面側から照明される表示部が形成された表示部材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の表示装置。
8. 前記反射再入射部が、表示内容を表す形状を有する表示部であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の表示装置。
9. 該表示装置は、文字又は記号を表示することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の表示装置。
10. 前記表示部材は、光透過部と遮光部とによって構成され、該光透過部及び遮光部のうち一方の形状で文字又は記号を表示し、
    前記導光部材からの光を、前記光透過部を通して射出することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
11. 前記表示部材の入射面及び射出面のうち少なくとも一方が、光拡散作用を有する面であることを特徴とする請求項７又は１０に記載の表示装置。
12. 前記表示部材は、光拡散作用を有する材料で形成されていることを特徴とする請求項７，１０又は１１に記載の表示装置。
13. 前記導光部材と前記表示部材との間に、光拡散作用を有する部材を配置したことを特徴とする請求項７，１０，１１又は１２に記載の表示装置。
14. 前記光拡散作用は、導光方向に対してのみ光を拡散させる作用であることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１つに記載の表示装置。
15. 前記光源はＬＥＤであり、複数の前記光源が前記導光部材の端面に沿って均等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１つに記載の表示装置。
16. 互いに特性の異なる複数の前記光源を有し、該複数の光源のうち少なくとも１つを選択的に発光させることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１つに記載の表示装置。
17. 請求項１から１６のいずれか１つに記載の表示装置を有することを特徴とする電子機器。