JP2006058828A - 表示装置およびその光源 - Google Patents

Abstract

【課題】 数少ないＬＥＤによって、表示面をほぼ均等な明るさにすることができ、信頼性が高く、軽量であり、また例えば文字のようにＲ部分含んだ表示面を必要とする場合でも、ＬＥＤの固定や電気的接続が、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数でできる表示装置を提供すること。
【解決手段】 どこででも基板４を切断できる構造になっており、切断可能箇所を示す目的と、切断をより容易にするために、該当箇所には４ｍｍ×１ｍｍの切断スリット１０（長穴）が設けられている。
さらに、この切断スリット１０の両サイドに位置する電源パターンそれぞれを短絡するように、金属線７が取り付けられている。
これは電源のプラス側とマイナス側のそれぞれに施してある。
これにより、基板４を切断しても、切断したそれぞれの基板４に電源供給が可能であるし、金属線７に柔軟性があるので、基板４を自由に曲げて使用することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、発光ダイオードを光源とし情報の表示又は照明として用いる表示装置およびその光源に関する。

内部に電球や蛍光灯やネオン管を光源として配し、光源から表面に向かう光によって看板等の表面板を照射する表示装置があるが、消費電力が大きくなるために、電気代のコスト高の問題が発生するとともに、耐久時間が短いがために、交換作業が面倒な上にコストが嵩むという問題をかかえていた。
この問題を解決するためには、低消費電力でありなおかつ耐久性に優れている発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう。）を光源として使用することが望ましい。
しかし、光の放射方向が光軸の周辺に限られるＬＥＤを表示装置の光源として使用する場合、次のような問題がある。
従来はＬＥＤの光軸を表示面に対して垂直方向に配置したものが主流であり、１個のＬＥＤが表示面を照らす範囲が狭く、広い面積を照らすためには多数のＬＥＤを例えばマトリックス状に配置しなければならなく、コスト面また消費電力面のデメリットが発生していた。
この問題を解決するためのひとつの従来手段として、ＬＥＤをその光軸が表示面と並行となる方向に配置する方式があるが、次に示す問題点がある。
また、例えば、明朝体のように文字幅の異なる文字や極めて小さい文字等の製造が困難であった。
また、単一発光色のものが主流であり、表現力に乏しい表示装置が多かった。
また、ＬＥＤを表示装置に取り付ける手段として、ネジ止めや別の固定部品を必要としていた。
この問題点を解決するために、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０２３８９にて改善策を見出した。
これにより、クオリティー的には満足できる製品を製造する方法を確立できたが、だれでも簡単に組み立てができないというデメリットが一部の製品に生じてしまっていた。

発明が解決しようとする課題

国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０２３８９の効果を生かしつつ、誰でも簡単にまた特殊な技術を要することなく、製造が可能な表示装置およびその光源の開発が必要となった。

そこで本発明は、数少ないＬＥＤによって、表示面をほぼ均等な明るさにすることができ、信頼性が高く、軽量であり、また例えば文字のようにＲ部分含んだ表示面を必要とする場合でも、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数でＬＥＤの取り付けや配線が可能な表示装置を提供することを目的とする。
また本発明は、例えば表示装置等に、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数でＬＥＤの取り付けや配線が可能な光源を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

請求項１記載の本発明の表示装置は、全面又は一部の面に光を透過させる表示面と、該表示面と対向する位置に設けられる底面と、前記表示面と前記底面とを連接する周壁と、前記底面に所定間隔あけて配設される発光ダイオードを光源とする基板とを備え、情報の表示又は照明として用いる表示装置であって、前記発光ダイオードを固着する前記基板が、指定箇所で切断可能かつ、切断しても電源供給が可能かつ、折り曲げや角度調整が可能となるよう、該基板の切断可能箇所の両端を導電性の金属線で結線した、該基板を前記底面に配設したことを特徴とする。
これにより、例えばＲのように曲線を含んだ文字の場合でも、文字の底面に自由に基板を配置できるようになるので、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数で取り付けが可能となる。

請求項２記載の本発明の光源は、所定幅で所定長さの基板と、前記基板の一方の面に所定間隔をあけて配設された複数の発光ダイオードとを有し、前記発光ダイオードを固着する前記基板が、指定箇所で切断可能かつ、切断しても電源供給が可能かつ、折り曲げや角度調整が可能となるよう、該基板の切断可能箇所の両端を導電性の金属線で結線したことを特徴とする。
これにより、例えば曲面を含んだ場所でも配設することが可能になるのはもちろんのこと、自由な長さに切断して使用することも可能となり、汎用性の高い光源として使用できるとともに、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数で取り付けが可能となる。

請求項３記載の本発明の光源は、請求項２に記載の光源において、前記基板の他方の面に両面粘着テープによる固定手段を設けたことを特徴とする。
これにより、基板を容易に表示装置等に配設することが可能となり、低コスト対応が可能になるとともに、例えば曲面を含んだ場所でも配設することが可能になるのはもちろんのこと、自由な長さに切断して使用することも可能となり、汎用性の高い光源として使用できる。
その際、両面粘着テープに所定の厚さを有し、クッション性のあるものを使用することにより、例えば熱による収縮寸法の異なる素材に配設する場合でも、保持性の向上を図ることが可能となる。

請求項４記載の本発明の光源は、請求項２に記載の光源において、前記基板の他方の面にマジックテープによる固定手段を設けたことを特徴とする。
これにより、基板を容易に表示装置等に配設することが可能となり、低コスト対応が可能になるとともに、例えば曲面を含んだ場所でも配設することが可能になるのはもちろんのこと、自由な長さに切断して使用することも可能となり、汎用性の高い光源として使用できるのは勿論のこと、例えば短期間のイベント等で使用する場合に容易に着脱が可能となる。

以下、本発明の実施例により発明の実施の形態を説明する。
この実施例は、本発明の表示装置１を、比較的小さいサイズの屋外使用可能な赤色発光の内照式のチャンネル文字に適用したものである。

まず、図１から図４を用いて表示装置１の全体構成を説明する。
本実施例では例えば外形寸法、縦１５０ｍｍ、横１１２ｍｍ、厚さ３０ｍｍ、文字幅２２ｍｍのアルファベットのＢの文字を例にあげて説明することとする。
表示装置１は、図１に示すように、内部に配された光源部５０と筐体部２と表示部３を主要部品として形成される。
筐体部２は、底面１３と、この底面１３の外周に立設される周壁１１とにより構成され、この周壁１１によって囲まれる空間によりアルファベットのＢの文字を構成している。従って、筐体部２の断面形状は、上部開口のコの字形をしており、正面から見るとＢの文字をかたどっている。筐体部２は亜鉛鋼板に塗装を施したものを使用した。
内側面１２と底面１３には、光の反射効率および散乱効率を高めるために、白色塗装を施してあることが好ましい。

本実施例では、図３に示すように、光源部５０は、ＬＥＤ５と基板４と金属ピン７とコネクター８と定電流ダイオード９で構成されている。
ＬＥＤ５はランプタイプのＬＥＤ５ａ（以下、「ランプＬＥＤ」ともいう）を使用し、国際出願番号ＰＣＴ／ＪＰ０３／０２３８９の請求項３５の方式を採用して、基板４に固着されている。
本実施例においては、赤色発光のＬＥＤ５ａを使用した。
なお、ランプＬＥＤ５ａはその光軸を基板４の表面に対し平行より約２０度下向きに傾けて（具体的には、ＬＥＤ５ａのリードフレームを折り曲げて）取り付けてある。
この角度は、文字幅や厚さによって、要するに製品毎に理想的な角度は異なってくる。ただし、低価格化を考慮して標準化を図ったために最終的な取り付け角度は約２０度に決定した。
この取り付け角度は、１０度から４５度までの間が好ましいが、クオリティーにデメリットが生じるものの、１度から８９度までの間で実用化は可能である。
また、図示はしていないが、上方から見たＬＥＤの光軸は、基板４の長辺方向に対してほぼ直角が好ましいが、−４５度から４５度までの間で実用化は可能である。

本実施例では、図４の回路図に示すように、基板４は、ＬＥＤ５ａ２個と１個の定電流ダイオード９を直列結線して、ＬＥＤ５ａ駆動を容易におこなえるような回路構成になっている。
さらに、上記のＬＥＤ５ａを２個と１個の定電流ダイオード９を直列結線したものを８ブロック分、並列接続して電源供給を可能にしてある。
この８ブロックはどこででも基板４を切断できる構造になっており、切断可能箇所を示す目的と、切断をより容易にするために、該当箇所には４ｍｍ×１ｍｍの切断スリット１０（長穴）が設けられている。
また、切断スリット１０から４５度以内の領域は、自由に基板をカットできる設計になっているので、基板４の取り付けエリアが狭く取り付けが困難な場合には、この部分を切断することで、容易に配設が可能となる。

さらに、この切断スリット１０の両サイドに位置する電源パターンをそれぞれを短絡するように、金属線７が取り付けられている。
これは電源のプラス側とマイナス側のそれぞれに施してある。
これにより、基板４を切断しても、切断したそれぞれの基板４に電源供給が可能であるし、金属線７に柔軟性があるので、基板４を自由に曲げて使用することが可能となる。
この金属線７は、メッキ銅線をＵの字に折り曲げたものを使用するのが好ましい。Ｕ字形状にすることで、基板４と基板４に角度を持たせるときに容易に曲げることが可能になるからである。
なお、メッキ銅線の替わりに、その他の金属線７を用いることも可能であるし、より線や被覆付電線を用いることでも対応は可能である。
しかしながら、被覆付電線を使用すると、その線径が太いがために発光ムラ等の原因となるデメリットが生ずることがある。
また、８ブロック毎に電源供給用のコネクター８が配してあり、どこで切断しても容易に電源供給ができるようになっている。
本実施例では、離れた位置に配された基板４と基板４の電気的接続、および外部に設けられた電源部からの配線は、図示しないコネクターを用いておこなっている。

図２に示すように、光源部５０は、筐体部２の底面１３に両面粘着テープ６を用いて固定されるのが好ましい。光源部５０の取り付けや電源配線等の手間が必要最小限に押さえられるからである。
この際、使用する両面粘着テープ６は、筐体部２と基板４の線膨張係数の違いによる収縮寸法の違いを吸収するためにも、所定の厚さを有し、変形可能なクッション性のあるもののほうが好ましい。
具体的には、日東電工株式会社製の発泡ブチルゴムを基材とした、厚さ０．７５ｍｍのＮｏ．５４１である。所定の厚さとは、０．３ｍｍ以上であればよく、より好ましくは０．５から０．８ｍｍの厚さである。
本実施例においては、基板４の裏面全面に両面粘着テープ６を配してある。
ただし、両面粘着テープ６を基板４の裏面全面に配するのではなく、基板４の所定長さよりも短い両面粘着テープ６を部分的（例えば１０ｍｍピッチ）に配することにより、さらに寸法収縮に有利な取り付けができるようになる。
また、基板４の所定幅よりも狭い両面粘着テープ６を使用することも可能である。
また、両面粘着テープ６の替わりに、マジックテープを用いることで、同様の効果を得ることもできるし、例えばイベントなど短期間で取り付け場所が変えなければならない用途で使用する場合にはこちらのほうが適している。
その場合の、貼り付けエリア等は、前述の両面粘着テープ６と同様である。

筐体部２の上部開口部には、表示部３が取り付けられる。
表示部３はエポキシ樹脂で形成されている。
表示部３は筐体部２の上部開口部と同じ形状をしており、後々メンテナンスができるように、脱着可能な方式が採用されている。

ここで更に詳しく光源部５０の構造とその製法について説明する。
基板４は所定長さ（具体的には２８８ｍｍ）、所定幅（具体的には１０ｍｍ）の短冊状をしている。
ＬＥＤ５ａは基板４上に、複数個（具体的には１６個）を、等間隔（具体的には１８ｍｍピッチ）で、直線状（複数段でもよい）に半田を用いて固定および電気接続されるのが好ましい。
したがって、クオリティーにデメリットが生じる可能性が高いものの、等間隔でなくても、また、直線状でなく千鳥状としてもよい。
基板４は、両面配線パターンタイプを用いており、ＬＥＤ５ａや金属線７等の部品を取り付けるスルーホールが形成されている。
さらに、基板４に形成された配線パターン上には、絶縁処理の目的で、レジスト層を設けてある。
レジスト層の色は、光源部から発せられた光の反射効率および拡散効率を高めることを目的として、白色のものを使用するのが好ましい。具体的には、サンワ化学工業社製のＵＲ−３１００Ｗ ＪＨ−２を使用した。
また、裏面側の配線パターン上にも絶縁処理を施すために、レジスト層を形成してある。

以上の結果、アルファベットのＢの文字を、自由な形に曲げることが可能な基板４を用いることにより、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数で筐体部２の底面１３に配置および配線することが可能になる。
また、直線面でも曲面を含む場合でも、また、基板４と線膨張率の異なる部材でも自由に、また誰でも簡単に、かつ少ない作業工数で取り付けが可能な光源部５０を提供することが可能となる。
さらに、基板４の切断可能場所には、切断を容易にするためのスリットを設けてあるので、ニッパー等を用いて、自由な位置で容易に切断することができることとなり、汎用性の高い光源部５０となる。

以上、表示装置１において光源部５０について説明したが、同様の効果をもつ光源部について以下に説明する。
図５に示すように、光源部６０は、光源部５０のランプＬＥＤ５０ａに加えて、反対方向に向いたランプＬＥＤ５０ａを配置したものである。
これにより、従来光源部５０を２列以上必要とする場所でも、光源部６０を必要列取り付けることで、少ない作業工数での取り付けや配線が可能となる。
基板４は所定長さ（具体的には２８８ｍｍ）、所定幅（具体的には１０ｍｍ）の短冊状をしている。
ＬＥＤ５ａは基板４上に、複数個（具体的には３２個）を、等間隔（具体的には１８ｍｍピッチ）で、２列直線状（複数段でもよい）に半田を用いて固定および電気接続されるのが好ましい。
したがって、クオリティーにデメリットが生じる可能性が高いものの、等間隔でなくても、また、直線状でなく千鳥状としてもよい。
なお、反対方向に向いたランプＬＥＤ５ａとランプＬＥＤ５ａの光軸は直線状にあることが好ましい。

図６に示すように、光源部７０は複数色発光時に使用するタイプであり、ＬＥＤ５は３色（具体的には赤色・緑色・青色）の角型のランプＬＥＤ５ｃを使用したものである。
基板４は所定長さ（具体的には２８８ｍｍ）、所定幅（具体的には１４ｍｍ）の短冊状をしている。
ＬＥＤ５ｃはＦＰＣ４上に、複数個（具体的には、各色１６個を３色使用して計４８個）を、等間隔（具体的には１８ｍｍピッチ）で、直線状（複数段でもよい）に、３段重ね（具体的には、下側から緑色・赤色・青色の順）で半田を用いて固定および電気接続されるのが好ましい。
したがって、クオリティーにデメリットが生じる可能性が高いものの、等間隔でなくても、また、直線状でなく千鳥状としてもよい。

また、図示はしないが、例えば厚みを有する表示装置等の場合には、ＬＥＤ５に、チップタイプのＬＥＤを、基板４の表面方向とチップＬＥＤの光軸が同一方向となるように配設してもよいし、基板４の表面方向とランプＬＥＤ５ａの光軸が同一方向となるように配設しても同様の効果を得ることができる。

なお、前記に説明した数種類の光源部について、基板４の外形形状を短冊状にと記載したが、部分的に凹凸を含む形状も含むものとする。
また、ＬＥＤ５を含む電子部品やコネクター８等の部品は、ディスクリート品を使用しても、面実装品を使用してもどちらでも同様の効果を得ることができる。
また、ＬＥＤ５の直列結線数や、金属線の数量やコネクターの数量等についても、必要に応じて自由な数量とすることで同様の効果を得ることができる。

以上、いくつかの実施例により発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施の形態はこの例に限るものでなく、さまざまな形態とできる。
例えば、正方形の木板や樹脂板を用いて、文字や図形を掘り込んだものを筐体として使用してもよいし、連続する文字を１つの筐体や表示部で作製することも可能であるし、筐体部よりも大きな表示面を有するものもそのひとつの形態となるし、必ずしも筐体部の大きさと表示面の大きさや形が同一である必要はない。
また、表示面の中に、別の表示を印刷等の手段を用いて表現してもよいし、もちろん従来の点発光方式の表示と組み合わせて使用することも可能である。
また、図形等には正方形や長方形や三角形といった直線部のみで形成されるものも当然のことながら含まれている。
また、例えば表示部面に液晶画面を用いてもよいし、例えばスロットルマシーンのドラムのように移動（回転して表示が変わる）する表示面を有するものを用いてもよい。
また、実施例において採用した材料については、同様の機能（物性）が得られる他の材料を採用することができる。例えば、実施例では筐体部の材質は亜鉛鋼板に塗装を施したものを使用したが、その他の金属板を使用してもよい。塗装は選択した金属の特性により省略することも可能である。また、樹脂や木材等を使用することも可能であるしその製法は問わない。
また、筐体部の構造等や表示部の取り付け方法等についても実施例にて説明したものに限定される必要はなく、同様の機能が得られれば他の方法を採用することも可能である。
また、実施例では表示部にはエポキシ樹脂を使用しているが、アクリルやポリカーボネートや塩化ビニルやガラス等を使用することもできる。
また、表示部の表面状態は、例えばダイヤカット状態やマット状態でも、真空成形に代表される凹凸状態であってもよく、もちろんドーム状やすり鉢状であってもよいし、複数の表面状態を組み合わせて使用しても、さらに別の表示板を表面に設けてもよい。
また、実施例では赤色発光のＬＥＤをメインに使用したが、ＬＥＤの発光色は表示装置の使用用途やデザインに合わせて、他の色を使用してもよいし、もちろん複数色のＬＥＤを組み合わせて使用してもよい。
また、同一の表示面の中で異なる発光色のＬＥＤを組み合わせて用いてもよい。
また、例えば小さな表示空間に適用する場合等には、複数のＬＥＤを用いることなく、単数個使いとしてもよい。
また、紫外線光のＬＥＤを用いて、表示面素材に蛍光体を混合したり、表示面に蛍光体を印刷したり、別の印刷したシート等を内部に配して発色させてもよい。
また、基板の構造説明に、両面配線パターンタイプという表現を用いたが、この表現には複層配線パターンタイプも含むものとする。
また、大量生産品に対応する場合などには、基板に対し上面方向から見たＬＥＤの光軸は必ずしも同一方向である必要はなく、またＬＥＤ間のピッチも同一ピッチである必要もなく、むしろアイテムの形態にあわせた設計が必要なケースもあることを付け加えておく。

発明の効果

以上のように本発明によれば、数少ないＬＥＤによって、表示面をほぼ均等な明るさにすることができ、信頼性が高く、軽量であり、また例えば文字のようにＲ部分含んだ表示面を必要とする場合でも、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数でＬＥＤの取り付けや配線が可能な表示装置を提供することができる。
さらに、例えば表示装置等に、誰でも簡単に、かつ少ない作業工数でＬＥＤの取り付けや配線が可能な光源を提供することができる。

実施例１における表示装置１の構造の説明図であり、（ａ）は同表示装置の表示部を撤去した状態の正面図、（ｂ）は縦側面図、（ｃ）は横側面図 図１のＡ−Ａ線による横断面図 光源部５０の構造の説明図であり、（ａ）は同光源の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による横断面図であり、（ｃ）は縦側面図 光源部５０の回路図 光源部６０の構造の説明図であり、（ａ）は同光源の正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線による横断面図であり、（ｃ）は縦側面図 光源部７０の構造の説明図であり、（ａ）は同光源の正面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線による横断面図であり、（ｃ）は縦側面図

符号の説明

１ 表示装置１
２ 筐体部
３ 表示部
４ 基板
５ ＬＥＤ
５ａ ランプＬＥＤ
５ｃ ランプＬＥＤ
６ 両面粘着テープ
７ 金属線
８ コネクター
９ 定電流ダイオード
１０ 切断スリット
１１ 周壁
１２ 内側面
１３ 底面
５０ 光源部
６０ 光源部
７０ 光源部

Claims (4)

1. 全面又は一部の面に光を透過させる表示面と、該表示面と対向する位置に設けられる底面と、前記表示面と前記底面とを連接する周壁と、前記底面に所定間隔あけて配設される発光ダイオードを光源とする基板とを備え、情報の表示又は照明として用いる表示装置であって、前記発光ダイオードを固着する前記基板が、指定箇所で切断可能かつ、切断しても電源供給が可能かつ、折り曲げや角度調整が可能となるよう、該基板の切断可能箇所の両端を導電性の金属線で結線した、該基板を前記底面に配設したことを特徴とする表示装置。
2. 所定幅で所定長さの基板と、前記基板の一方の面に所定間隔をあけて配設された複数の発光ダイオードとを有し、前記発光ダイオードを固着する前記基板が、指定箇所で切断可能かつ、切断しても電源供給が可能かつ、折り曲げや角度調整が可能となるよう、該基板の切断可能箇所の両端を導電性の金属線で結線したことを特徴とする光源。
3. 請求項２に記載の光源において、前記基板の他方の面に両面粘着テープによる固定手段を設けたことを特徴とする光源。
4. 請求項２に記載の光源において、前記基板の他方の面にマジックテープによる固定手段を設けたことを特徴とする光源。

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