JP2008216656A

JP2008216656A - 表示装置

Info

Publication number: JP2008216656A
Application number: JP2007054247A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Kajima; 孝文鹿嶋; Kouji Tsumanuma; 孝司妻沼
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-03-05
Filing date: 2007-03-05
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】輝度の異なる光を同一平面上で表現し、繊細な表現を必要とするデザインを表示することができる表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置１０は、透明な導光板１と、導光板１の端面１ａ側に設けられた光源４とを備え、導光板１には、光源４から出射された光を表面１ｂ側に反射する反射面２ａを有する複数のドット状反射部２からなる表示部が形成される。各ドット状反射部２は、反射面２ａの平面視面積に応じて輝度が設定され、表示部には、互いに異なる輝度が設定された複数のドット状反射部２が含まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ディスプレイなどに用いられる表示装置に関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）は、高効率、長寿命の光源として、様々な用途に使われる機会が多くなっている。

ＬＥＤは指向性を持つ点状光源であり、単独ではスポット照明としての使用に制限されるため、透明な樹脂板等の導光体と組み合わせて線状や面状の光源として使用される場合も多い。例として液晶バックライト、広告用ライトパネル等が挙げられる。

また、透明性があり意匠性に優れた表示装置として、レーザ加工やエッチングによって導光板の表面を粗面化し、図形やロゴ等をなす表示部を形成したものがある。

この表示装置は、導光板の端面に設けた光源から光を照射して表示部を浮かび上がらせるものであり、ディスプレイ等に用いられている。

また、２枚の透明ガラス板の間に、ＬＥＤ素子を所定の配置で設けた表示部を有する表示装置も用いられている（例えば、特許文献１参照）。
欧州特許第０９９５１９９号明細書

上記粗面化された表示部を有する表示装置では、光は表示部で散乱してしまうため、表示部の単位面積あたりの輝度は低くなる。このため、この方式では表示できる光の輝度の微調整ができず、繊細な表現が困難なため、表示装置で表現できるデザインには限界がある。

また、ＬＥＤ素子を透明ガラス板の間に設けた表示装置では、電極配線の都合上、光を不規則に配置するデザインの表現や、輝度の異なる光を同一平面上で表現することが困難であった。このため、この方式においても繊細な表現を要するデザインを表示することが困難であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、輝度の異なる光を同一平面上で表現し、繊細な表現を必要とするデザインを表示することができる表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、平行平面を有する透明な導光板と、この導光板の少なくとも一方の端面側に設けられ、前記導光板に向けて光を出射する少なくとも１つの光源と、前記導光板の一方平面に形成され、入射される光を他方平面側に反射する少なくとも一部が平面からなる反射面を有する複数のドット状反射部からなる表示部とを備え、前記各ドット状反射部は、前記反射面の平面視面積に応じて当該ドット状反射部による反射光の輝度が設定され、前記表示部には、互いに異なる輝度が設定された複数の前記ドット状反射部が含まれることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記ドット状反射部は、前記導光板に形成されたドット状の切欠きからなることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記表示部は、文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせを表示するように、前記各ドット状反射部の配置および輝度が設定されることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記表示部の前記各ドット状反射部は、星の等級に対応した輝度が設定されるとともに、星座を含む星空を表示するように配置されることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記ドット状反射部の前記反射面は、前記導光板の前記一方平面に対する角度が、４５度以上６０度以下であることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記ドット状反射部は、平面視略矩形状とされ、その縦横比は１０：１から１：１までの範囲であることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記光源は、前記導光板の延在方向に沿って延在して形成されていることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記光源は、複数の発光ダイオードが所定方向に配列されたものであることを特徴とする。

本発明の表示装置は、導光板の一方平面に形成され、入射される光を他方平面側に反射する少なくとも一部が平面からなる反射面を有する複数のドット状反射部からなる表示部を備え、この表示部は、反射面の平面視面積に応じて互いに異なる輝度が設定された複数のドット状反射部を含むので、輝度の異なる光を同一平面上で表現し、繊細な表現を必要とするデザインを表示することが可能となる。

以下、本発明の表示装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る表示装置を模式的に示す斜視図、図２は図１に示す表示装置の断面図、図３は図１に示す表示装置の要部拡大断面図、図４は図１に示す表示装置のドット状反射部の平面図である。

図１、図２に示すように本実施の形態に係る表示装置１０は、平行平面を有する透明な導光板１と、導光板１の端面１ａに設けられ、導光板１に向けて光を出射する光源４とを備える。

光源４としては、ＬＥＤ、ＬＤ（レーザダイオード）などを用いることができる。光源４は、導光板１の延在方向に沿って延在して形成するのが好ましい。図１、図２に示す例では、略矩形状の導光板１の一辺の端面１ａに沿って延在して形成されている。

光源４は、例えば、複数のＬＥＤが端面１ａに沿う方向に配列されたものが使用できる。また、光源４が発する光の色は、白、赤、緑、青などを例示でき、ドット状反射部２が構成するパターンに応じて適宜選択できる。なお、光源４は、導光板１の一方および他方の端面に設けることもできる。

導光板１は、透明な材料であればよく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、シクロポリオレフィン樹脂等などの合成樹脂からなる板や、ガラス板などが用いられ、その中でも透明性、加工の容易さなどの点からアクリル板が好ましい。

導光板１の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。また、導光板１は、背景を透かし見ることができる程度の光透過性を有することが好ましい。

なお、本発明において、透明であるとは、ドット状反射部２からの反射光が視認できる程度の光透過性をもつことをいう。この定義は本発明において共通に用いられる。

導光板１の裏面１ｃには、複数のドット状反射部２からなる表示部３が形成されている。ドット状反射部２は、図２に示すように、裏面１ｃに形成された切欠きであり、光源４から出射されて端面１ａから入射した光を表面１ｂ側に反射する反射面２ａを有する。ドット状反射部２は、光源４からの光が反射面２ａに当たるような形状とされる。本実施の形態では、ドット状反射部２は、平面視形状が略矩形とされ（図４を参照）、反射面２ａを斜辺とする三角形となる断面を有する（図３を参照）。

ドット状反射部は、導光板１内に形成されて光源４からの光を表面１ｂ側に反射する構造であればよく、その構成は図示例に限定されない。例えば、四角形以上の多角形（例えば台形）、扇形などの断面形状をもつ切欠きであってもよい。また、導光板１に形成された貫通孔であってもよいし、導光板１内に形成された空間部であってもよい。

平面視したときのドット状反射部２の縦横比（アスペクト比）（平均値）は、１０：１から１：１の範囲であることが好ましく、５：１から１：１の範囲であることがさらに好ましい。

図４に示すように、縦横比とは、β１：β２をいう。β１とは、図３および図４に示すドット状反射部２の斜辺２ｂの平面視長さ（光の入射方向の長さ）であり、β２とは、光の入射方向と直交する上辺２ｃおよび下辺２ｄの長さである。

長さβ２に対する長さβ１が大きすぎると、ドット状反射部２からの光の形状が線状に近くなるため、表示装置１０の特徴である透明性が損なわれるので好ましくない。長さβ２に対する長さβ１が小さすぎると、ドット状反射部２の輝度が低くなりすぎる。なお、β２：β１を縦横比と考えることもできる。

縦横比とは、平面視でドット状反射部２が内接する最小面積の長方形の長辺と短辺の比（長辺：短辺）をいう。

なお、ドット状反射部２の平面視形状は、図示例に限らず、三角形、五角形などの多角形、円形、楕円形などであってもよい。

導光板１の裏面１ｃに対する反射面２ａの傾斜角度（図３に示す角度α）は、小さすぎれば出射光の傾斜角度も大きくなり、表示装置１０を正面から見たときのドット状反射部２の視認性が低下する。傾斜角度αが大きすぎれば、光の入射角度が臨界角を超え、反射面２ａを透過する光の割合が増加するため、光の反射効率が低下し、光の利用効率が低くなる。

このため、反射面２ａの傾斜角度αは、４５度以上６０度以下が好ましく、５０度以上５５度以下がさらに好ましい。傾斜角度αを上記範囲とすることによって、光の反射効率を高くするとともに、反射光を表面１ｂに対し垂直に近い角度で出射させ、ドット状反射部２の視認性を高めることができる。

なお、図示例では、反射面２ａは平坦であるが、反射面は、少なくとも一部が曲面をなしていてもよい。反射面が曲面であると、反射光の出射角度が広い範囲にわたる場合があるが、この場合には、ドット状反射部２が広い範囲から視認できるようになる。

反射面２ａの表面粗さ（最大高さＲｙ）（JIS B 0601-1994）は、１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下が好適である。表面粗さをこの範囲にすることによって、反射面２ａにおける光の反射効率を高めることができる。

ドット状反射部２の高さ（図３に示す高さγ）は、小さすぎればドット状反射部２の視認性が低くなり、大きすぎれば表示装置１０の透明性の点で好ましくないため、ドット状反射部２の高さγの平均値は、０．１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜３ｍｍがさらに好ましい。

導光板１の厚さに対するドット状反射部２の高さγの比（平均値）は、１／１０〜１／１が好ましく、１／５〜２／３がさらに好ましい。

ドット状反射部２は、反射面２ａの平面視面積（β１×β２）に応じて、当該ドット状反射部２による反射光の輝度が設定される。反射面２ａの平面視面積は、ドット状反射部２の高さγ、上辺２ｃ（下辺２ｄ）の長さβ２等を変えることにより調整され、これによりドット状反射部２の反射光の輝度が調整される。

表示部３には、図１に示すように、反射面２ａの平面視面積を調整することにより互いに異なる輝度が設定された複数のドット状反射部２が含まれる。表示部３において、ドット状反射部２の配置および輝度の設定により、文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせを表示させることが好ましい。

例えば、表示部３の各ドット状反射部２は、星の等級（例えば、１〜６等級）に対応した輝度が設定されるように反射面２ａの平面視面積が調整され、これらのドット状反射部２が実際の星空に対応した位置に配置される。これにより、表示部３において、星座を含む星空を表示する。

表示装置１０では、導光板１の表面１ｂ側（または裏面１ｃ側）には、表示装置１０の透明性を損なうような構成（例えば光拡散板）は設けられておらず、ドット状反射部２がドット状の輝点として視認可能となっている。

なお、導光板１の表面１ｂ側（または裏面１ｃ側）には、ドット状反射部２がドット状の輝点として観察される限りにおいては、半透明な層を設けてもよい。

図３に示すように、表示装置１０では、光源４からの光を端面１ａから導光板１に入射させ、ドット状反射部２の反射面２ａに反射させ、表面１ｂ側から出射させることができる。表面１ｂ側から見ると、ドット状反射部２はドット状の輝点として観察される。

光源４からの光は、大部分が反射面２ａに反射し、ほぼ一定の方向（図示例では表面１ｂに垂直な方向）に向かうため、反射光の単位面積あたりの輝度は十分に大きくなる。このため、距離をおいて観察する場合でも優れた視認性が得られる。

表示部３において、ドット状反射部２の反射面２ａの平面視面積に応じて、ドット状反射部２の輝度が設定されるので、輝度の異なる光を同一平面上で表現し、輝度の強弱も容易に表現できる。これにより、繊細な表現を必要とするデザインを表示することができる。

例えば、ドット状反射部２の反射面２ａの平面視面積を調整することで星の等級に対応した輝度を表現し、星座を含む星空を表示部３に表示することができる。また、それぞれに所望の輝度に設定した複数のドット状反射部２を所望の位置にそれぞれ配置することで、例えば、星空、海、空、川、島、朝日、夕日、オーロラのうちのいずれか１つ以上の組み合わせからなるデザインを表示することができる。

このように繊細な表現を必要とする星座や自然の表現ができるので、本実施の形態の表示装置を用いることにより、癒し空間の演出が可能である。例えば、本実施の形態の表示装置を、アミューズメント施設の壁や自動ドア、エレベータ室内、システムキッチン、浴室、トイレ、自動車や航空機等の輸送機内に設置することで、これらの空間において癒しの演出を行うことができる。

表示装置１０では、ドット状反射部２はドット状であるため面積が小さく、表示装置１０の透明性は損なわれない。また、構造が単純であるため、製造が容易でコスト面でも有利である。さらに、導光板１と光源４とが別体であるため、導光板１を、異なる表示部を有する導光板に交換するのが容易であるという利点がある。

次に、表示装置１０を製造する方法の一例について、図５〜図７を参照して説明する。

図５に示すように、基部１１の下面に刃部１２が突出形成された加工具１３を使用する。刃部１２は、ドット状反射部２に応じた形状とされ、刃部１２の頂角（図５に示す頂角δ）は、１０〜４０度が好ましい。

反射面２ａを平滑に形成するには、反射面２ａを形成する面である刃部１２の斜面１２ａも平滑に形成するのが好ましい。斜面１２ａの表面粗さ（最大高さＲｙ）（JIS B 0601-1994）は、１μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以下が好適である。

図６および図７に示すように、加工具１３を、刃部１２の形成方向に沿って下降させて刃部１２を導光板１の裏面１ｃに押し込み、加工具１３を上昇させて刃部１２を引き抜く。

この際、刃部１２と導光板１のうち一方または両方を導光板１の材料の軟化点以上の温度に加熱しておくと、ドット状反射部２の形成が容易となる。

これによって、導光板１の裏面１ｃに、刃部１２に沿う形状のドット状反射部２が形成される。

加工具１３を水平移動させて、同様の操作を繰り返すことによって、複数のドット状反射部２からなる表示部３を形成し、図１〜図４に示す表示装置１０を得る。なお、輝度の異なるドット状反射部２を形成する際には、異なるサイズの刃部１２を備えた加工具１３に交換して、上記と同様の操作を行う。

加工具１３を使用する製造方法によれば、正確な形状のドット状反射部２を形成できる。また、反射面２ａを平滑に形成することができる。

他の製造方法として、切削加工、プレス成型、射出成型等が挙げられる。これらのなかでは、切削加工、プレス成型、射出成型は、反射面２ａを比較的平滑に形成できるという利点がある。また、プレス成型、射出成型は、小さなドット状反射部２でも精度よく形成することができる。また、切削加工は、金型が不要であるため、製造コストが低減でき、特に大きな面積の導光板に対する加工や、少量生産の場合に有利である。

本発明の実施の形態に係る表示装置を模式的に示す斜視図である。図１に示す表示装置の断面図である。図１に示す表示装置の要部拡大断面図である。図１に示す表示装置のドット状反射部の平面図である。図１に示す表示装置の製造方法を示す工程図である。前図に続く工程図である。前図に続く工程図である。

符号の説明

１導光板
２ドット状反射部
２ａ反射面
３表示部
４光源
１０表示装置

Claims

平行平面を有する透明な導光板と、
この導光板の少なくとも一方の端面側に設けられ、前記導光板に向けて光を出射する少なくとも１つの光源と、
前記導光板の一方平面に形成され、入射される光を他方平面側に反射する少なくとも一部が平面からなる反射面を有する複数のドット状反射部からなる表示部とを備え、
前記各ドット状反射部は、前記反射面の平面視面積に応じて当該ドット状反射部による反射光の輝度が設定され、前記表示部には、互いに異なる輝度が設定された複数の前記ドット状反射部が含まれることを特徴とする表示装置。
前記ドット状反射部は、前記導光板に形成されたドット状の切欠きからなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記表示部は、文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせを表示するように、前記各ドット状反射部の配置および輝度が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
前記表示部の前記各ドット状反射部は、星の等級に対応した輝度が設定されるとともに、星座を含む星空を表示するように配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
前記ドット状反射部の前記反射面は、前記導光板の前記一方平面に対する角度が、４５度以上６０度以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
前記ドット状反射部は、平面視略矩形状とされ、その縦横比は１０：１から１：１までの範囲であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
前記光源は、前記導光板の延在方向に沿って延在して形成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
前記光源は、複数の発光ダイオードが所定方向に配列されたものであることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。