JP2008275914A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示部分の感電やショート等による故障を防止し、かつメンテナンスが容易な表示装置を提供する。
【解決手段】光源４からの光を光伝送板５により伝送し、この伝送した光を導光板１の入射側面である側面１ａから導光板１内に入射させる。導光板１内に入射した光が凹部２の反射面２ａに反射し、表面１ｂ側から出射される。表面１ｂ側からは、凹部２がドット状の輝点として観察される。
【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。例えば、特許文献１には、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が開示されている。
欧州特許第０９９５１９９号明細書

特許文献１に開示されているようなＬＥＤが直接発光する方式の表示装置では、基本的に電源の近くに設置されているか、少なくとも電気配線はＬＥＤの近くまで配置されている。この場合、水や塵埃の影響により、感電やショートを生じ、表示装置の表示部分が大きなダメージを被ることがあった。また、表示装置が高所に設置されている場合など、メンテナンスに困難が伴うことがあった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、表示部分の感電やショート等による故障を防止し、かつメンテナンスが容易な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、光を出射する光源と、この光源からの光を一側面で受光し、この一側面から入射した光を伝送して他側面から光を出射する板状の光伝送部と、この光伝送部の前記他側面に対向して配置される側面を入射側面とし、この入射側面から入射した前記光伝送部からの光を一方面側に反射する反射面を有する複数の凹部が他方面側に形成された導光板とを備え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、前記光伝送部の前記一側面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。

また、本発明の表示装置は、光を出射する光源と、この光源からの光を一端面で受光し、この一端面から入射した光を伝送して他端面から光を出射する棒状の光伝送部と、この棒状の光伝送部から出射される光を一端面で受光し、この一端面から入射した光を一側面側に反射する反射面を有する複数の凹部が、前記一側面に対向する他側面側に形成された棒状の導光体と、この棒状の導光体の前記一側面に対向して配置される側面を入射側面とし、この入射側面から入射した前記棒状の導光体からの光を一方面側に反射する反射面を有する複数の凹部が他方面側に形成された導光板とを備えることを特徴とする。

また、本発明の表示装置に係る前記導光板に形成された前記凹部は、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配列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導光板に形成された前記凹部の前記反射面は、前記導光板の前記他方面に対する角度が、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導光板に形成された前記凹部は、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導光板に形成された前記複数の凹部のうち、少なくとも一部の凹部の反射面は一部が平面状に形成されていることを特徴とする。

本発明の表示装置では、光源からの光を光伝送部により伝送して導光板に入射させるので、表示部分を構成する導光板は電気的に中性であり、表示部分の感電やショート等による故障を防止することができる。また、光源を導光板から離して設置できるので、メンテナンスを容易に行うことができる。

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。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１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に示す表示装置の凹部の平面図である。

図１、図２に示すように第１の実施の形態に係る表示装置１０は、透明な導光板１と、光源４と、光源４からの光を伝送する光伝送板５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、略矩形状の光伝送板５の一辺の側面５ａに沿って延在して形成され、光伝送板５に向けて光を出射する。

光源４は、例えば、複数のＬＥＤが光伝送板５の側面５ａ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、導光板１の凹部２が構成するパターンに応じて適宜選択できる。

光伝送板５は、光透過性を有する材料からなり、例えば、アクリル樹脂、石英ガラス、多成分ガラスからなる。光伝送板５は、側面５ａから入射する光源４からの光を伝送し、側面５ａに対向する側面５ｂから光を出射する。光伝送板５は、光の出射面である側面５ｂが、略矩形状の導光板１の一辺の側面１ａに対向するように配置されており、光伝送板５の側面５ｂから出射した光が、導光板１の側面１ａから導光板１内に入射するようになっている。なお、光伝送板５は、図示例のように平面状に限らず、曲面状であってもよい。

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、凹部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、複数の凹部２からなる表示部３が形成されている。凹部２は、光伝送板５により伝送され側面１ａから入射した光源４からの光を表面１ｂ側に反射する反射面２ａを有する。凹部２は、入射した光が反射面２ａに当たるような形状とされる。本実施の形態では、凹部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）。

凹部２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、反射面が四角形以上の多角形（例えば台形）や扇形などであってもよい。

平面視したときの凹部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に示す凹部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、凹部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、凹部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、平面視で凹部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、凹部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凹部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、凹部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は平面状であるが反射面は少なくとも一部が平面状であればよく、一部を曲面により構成してもよい。また、反射面の形状を各反射面で異ならせてもよい。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、凹部２が広い範囲から視認できるようになる。

また、反射面２ａにおける光の反射効率を高めるために、反射面２ａの表面は平滑な平面が望ましい。

凹部２の高さ（図３に示す高さγ）は、小さすぎれば凹部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、凹部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の厚さに対する凹部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。

すべての凹部２の平面視面積（β１×β２）を同一とすると、光源４に近い凹部２における反射光に比べ、光源４から遠い位置にある凹部２における反射光の輝度が低くなる傾向がある。このため、凹部２の平面視面積を光源４からの距離に応じて大きくすることによって、凹部２の反射光の輝度を均一化するのが好ましい。

また、凹部２は、文字、記号、図形、模様、またはこれらのうち２以上の組み合わせをなすように配列させるのが好ましい。

上記の表示装置１０では、光源４からの光を光伝送板５により伝送し、光伝送板５の側面５ｂから出射した光を導光板１の入射側面である側面１ａから導光板１内に入射させる。そして、図３に示すように、導光板１内に入射した光を凹部２の反射面２ａに反射させ、表面１ｂ側から出射させる。表面１ｂ側から見ると、凹部２はドット状の輝点として観察される。また、文字、記号、図形、模様、またはこれらのうち２以上の組み合わせをなすように凹部２を配列することで、表面１ｂ側から観察することによって、凹部２の配列からなるデザインが視認される。

光伝送板５により伝送された光源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。また、凹部２の面積を小さく抑えることができるので、表示装置１０の透明性は損なわれない。

また、表示部分を構成する導光板１と光伝送板５とは電気的に中性であるため、表示部分の感電やショート等による故障を防止することができる。また、光源４を導光板１から離して設置できるので、導光板１を高所に設置する場合等でも、光源４を手元に設置してメンテナンスを容易に行うことができる。

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。

また、凹部２の数を多くし、かつ光源４の光量を高くすれば、表示装置としての機能だけでなく、面状の照明装置としての機能を与えることができる。

次に、表示装置１０の凹部２を形成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、凹部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。

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、凹部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に沿う形状の凹部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、複数の凹部２からなる表示部３を形成する。

加工具１３を使用する製造方法によれば、正確な形状の凹部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、小さな凹部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。

なお、図８に示すように、導光板１の表面１ｂおよび導光板１の裏面１ｃには、それぞれ保護板６，７を設けることができる。保護板６，７の材料は、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等の合成樹脂、ガラスが好適である。保護板６，７によって、表示装置の耐久性を高めることができる。

（第２の実施の形態）
図９は本発明の第２の実施の形態に係る表示装置を模式的に示す斜視図、図１０は図９に示す表示装置の平面図である。なお、図９、図１０に示す第２の実施の形態に係る表示装置の構成のうち図１に示す第１の実施の形態に係る表示装置の構成と同様の構成については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図９、図１０に示すように第２の実施の形態に係る表示装置２０は、図１に示した表示装置１０に対し、光源４と光伝送板５とを省略し、光源２１と棒状の光伝送体２２と棒状の導光体２３とを追加した構成である。

光源２１としては、ＬＥＤ、ＬＤなどを用いることができる。棒状の光伝送体２２は、光透過性を有する材料からなり、例えば、アクリル樹脂、石英ガラス、多成分ガラスからなる。光伝送体２２の一端面は光源２１に光結合され、その一端面（入射面）から入射した光が他端面（出射面）から出射されるようになっている。

導光体２３は、導光板１と同様の材料、例えばアクリル樹脂からなり、四角形断面形状で棒状をなしている。この導光体２３の長さ方向の一方の端面２３ａに光伝送体２２の出射面が接続され、光伝送体２２により伝送された光源２１からの光が、端面２３ａから導光体２３内に入射するようになっている。

導光体２３は、１つの側面２３ｂが導光板１の入射側面である側面１ａに対向するように配置される。導光体２３の側面２３ｂに対向する側面２３ｃには、導光板１に形成されているものと同様の構成の凹部２が、導光体２３の長さ方向に間隔をあけて複数形成されている。凹部２は、入射した光を反射面２ａにより側面２３ｂ側に反射する。

上記の表示装置２０では、光源２１からの光を光伝送体２２により伝送し、この伝送した光を導光体２３の端面２３ａから導光体２３内に入射させる。そして導光体２３内に入射した光が導光体２３の凹部２の反射面２ａに反射し、導光体２３の側面２３ｂ側から出射される。この導光体２３の側面２３ｂ側から出射した光は、導光板１の入射側面である側面１ａから導光板１内に入射する。

そして、第１の実施の形態と同様に、導光板１内に入射した光が凹部２の反射面２ａに反射し、表面１ｂ側から出射される。表面１ｂ側から見ると、凹部２はドット状の輝点として観察される。

このようにしても、表示部分を構成する導光板１と光伝送体２２と棒状の導光体２３とが電気的に中性であるため、表示部分の感電やショート等による故障を防止することができる。また、光源２１を導光板１から離して設置できるので、導光板１を高所に設置する場合等でも、光源２１を手元に設置してメンテナンスを容易に行うことができる。

なお、光伝送体２２は、光ファイバにより構成してもよい。また、導光体２３に形成される凹部は、側面２３ｃの全幅に渡って横断するように構成してもよい。

本発明の第１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に示す表示装置の凹部の平面図である。 図１に示す表示装置の凹部を形成する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。 保護板を設けた表示装置を示す断面図である。 本発明の第２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９に示す表示装置の平面図である。

符号の説明

１ 導光板
２ 凹部
２ａ 反射面
３ 表示部
４，２１ 光源
５ 光伝送板
６，７ 保護板
１０，２０ 表示装置
２２ 光伝送体
２３ 導光体

Claims (8)

1. 光を出射する光源と、
   この光源からの光を一側面で受光し、この一側面から入射した光を伝送して他側面から光を出射する板状の光伝送部と、
   この光伝送部の前記他側面に対向して配置される側面を入射側面とし、この入射側面から入射した前記光伝送部からの光を一方面側に反射する反射面を有する複数の凹部が他方面側に形成された導光板と
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記光源は、前記光伝送部の前記一側面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に記載の表示装置。
3. 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２に記載の表示装置。
4. 光を出射する光源と、
   この光源からの光を一端面で受光し、この一端面から入射した光を伝送して他端面から光を出射する棒状の光伝送部と、
   この棒状の光伝送部から出射される光を一端面で受光し、この一端面から入射した光を一側面側に反射する反射面を有する複数の凹部が、前記一側面に対向する他側面側に形成された棒状の導光体と、
   この棒状の導光体の前記一側面に対向して配置される側面を入射側面とし、この入射側面から入射した前記棒状の導光体からの光を一方面側に反射する反射面を有する複数の凹部が他方面側に形成された導光板と
   を備えることを特徴とする表示装置。
5. 前記導光板に形成された前記凹部は、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配列されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記導光板に形成された前記凹部の前記反射面は、前記導光板の前記他方面に対する角度が、４５度以上６０度以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記導光板に形成された前記凹部は、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乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記導光板に形成された前記複数の凹部のうち、少なくとも一部の凹部の反射面は一部が平面状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。

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