JP2008275920A

JP2008275920A - 表示装置

Info

Publication number: JP2008275920A
Application number: JP2007119863A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Uekatano; 充上片野; Kouji Tsumanuma; 孝司妻沼
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2007-04-27
Publication date: 2008-11-13

Abstract

【課題】機密性を確保しつつ簡単な構成で光源となる発光素子からの発熱を外部に逃がすことを可能にする。
【解決手段】透明な導光板１と、導光板１の端面１ａに沿って設けられ、ＬＥＤ素子から成る光源４と、導光板１に設けられ、導光板１の端面１ａから入射された光源光を導光板の１画像表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部と、光源を構成するＬＥＤ素子が載置される基板２１と、導光板１を挟んで画像表示面側およびこの画像表示面に対向する面の両面に設けられ、当該導光板を保護する保護板２５，２６と、基板２１の裏面と、保護板２６との間に設けられ、かつ保護板２６の端部２６ａに沿って延出形成され、ＬＥＤ素子の熱を放出する金属板２７とを備える。
【選択図】図８

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し、特に光源を構成する発光素子の放熱構造に関する。

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

ところで、前記のような導光板を使用した表示装置においては、傷や汚れ、ほこり等が付くとそこが光ってしまうという問題があるため、導光板と光源を気密性のあるフレームに収める場合があった。

その際、光源となるＬＥＤ素子を実装した基板は金属製のフレームに熱伝導性の接着剤やグリースを介して固定され、導光板やこの導光板を保護する保護板は金属フレームに対して固定される場合が多い。

しかしながら、このような構造では機密性を保持するのが難しいという問題があった。

本発明は上記事情に鑑み、機密性を確保しつつ簡単な構成で光源となる発光素子からの発熱を外部に逃がすことができる表示装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明の表示装置は、透明な導光板と、この導光板の端面に沿って設けられ、光源となる側面発光型の発光素子と、前記導光板に設けられ、当該導光板の端面から入射された前記発光素子からの光を当該導光板の画像表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部と、前記発光素子が載置される基板と、前記導光板を挟んで前記画像表示面側およびこの画像表示面の反対面側に設けられ、当該導光板を保護する保護板と、前記基板の裏面と、前記画像表示面側の保護板または反対面側の保護板との間に設けられ、かつ当該保護板の端部に沿って延出形成される金属板とを備えることを特徴としている。

また、本発明の表示装置は、透明な導光板と、この導光板の端面に沿って設けられ、光源となる側面発光型の発光素子と、前記導光板に設けられ、当該導光板の端面から入射された前記発光素子からの光を当該導光板の画像表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部と、前記発光素子が載置される基板と、前記導光板を挟んで前記画像表示面側およびこの画像表示面の反対面側に設けられ、当該導光板を保護する保護板と、前記基板の裏面と、前記画像表示面側の保護板または反対面側の保護板との間に設けられ、装置外部に導出された金属板と、前記装置外部に導出された前記金属板と接続され、前記記発光素子で発熱した熱を放出するヒートシンクとを備えることを特徴としている。この場合、前記金属板とこの金属板が設けられる保護板との間には、所定の間隙が形成されていることを特徴としている。

また、基板は、前記発光素子が載置されるとともに、前記導光板の端面が前記発光素子に突き当てられた状態で前記導光板の端部と重ね合わされることを特徴としている。

本発明によれば、機密性を確保しつつ簡単な構成で光源となる発光素子からの発熱を外部に逃がすことができる。

＜基本構成＞
実施形態の説明に先立ち、先ず、本発明に係わる表示装置の基本構成について説明する。

図１は本発明に係わる表示装置の基本構成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０．５〜１０ｍｍ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（画像表示面）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。ドット状反射部２は、例えば、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は平滑な平面が望ましい。

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、０．１〜５ｍｍが好ましく、０．５〜３ｍｍ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。

全てのドット状反射部２の面積を一定とすると、光源６に近いドット状反射部２における反射光に比べ、光源６から遠い位置にあるドット状反射部２における反射光の強度が低くなる傾向がある。

このため、ドット状反射部２の面積を光源６からの距離に応じて大きくすることによって、ドット状反射部２の反射光の強度を均一化するのが好ましい。

図示例において、表示部３は、複数のドット状反射部２が所定のパターンをなすように配列されている。

「ドット状反射部２が所定のパターンをなす」とは、ドット状反射部２が密に配置された部分と、疎に配置された部分とを有すること、すなわち、ドット状反射部２が不均一に配置されていることをいう。

図１に示す例では、ドット状反射部２が密に配置された部分４ａと、疎に配置された部分４ｂとを有する。密に配置された部分４ａは、複数のドット状反射部２が一定方向に配列された５つの直線状配列部５ａ〜５ｅからなる。

ドット状反射部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。

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６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６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、光の強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。

ドット状反射部２は、所定のパターンをなすように配列されているので、表面１ｂ側から観察することによって、このパターンを視認できる。

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。

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。

次に、上述した基本構成を備えた表示装置の好適な実施形態について図８、図９を参照しつつ説明する。

＜第１の実施形態＞
図８は本発明に係る表示装置の第１の実施形態を示す斜視図である。なお、図１乃至図７に示した基本構成と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

同図に示す表示装置は、透明な導光板１と、この導光板１の端面１ａに沿って設けられ、光源となる側面発光型の発光素子４と、この発光素子４が載置される基板２１とを備えている。導光板１には、図１に示したように、導光板１の端面１ａから入射された発光素子４からの光を当該導光板１の表面（画像表示面）１ｂ側に反射する反射面２ｂを有する複数のドット状反射部２（凹部）が形成されている（図８には図示せず）。

また、表示装置は、導光板１を挟んで表面（画像表示面）１ｂ側に設けられた保護板２５と、および裏面１ｃ側に設けられた保護板２６とを備えている。さらに、本実施形態の表示装置は、基板２１の裏面と、保護板２６との間に設けられ、かつ当該保護板２６の端部２６ａに沿って延出形成され、発光素子４の熱を装置外部に放出する金属板２７とを備えている。保護板２５の端部２５ａと保護板２６の端部２６ａとの間はシール部材２８で封止されている。

金属板２７は、シール部材２８によりシールされつつ、保護板２６の端部２６ａの上面側から下面側に端部２６ａを巻き込むように断面コ字状に形成されている。このため、金属板２７が装置外部と接する面積が十分に確保され、光源４を構成するＬＥＤ素子の発熱を効率よく逃がすことができる。また、金属板２７は、例えば、裏面側に粘着剤が塗布されたシート構造のものを使用できる。このため、シート構造の金属板２７を保護板２６の端部２６ａに巻き付けるだけの簡単な工程で実装でき、製造工程の簡単化、装置構成の簡素化を達成できる。

また、基板２１は、ＬＥＤ素子の発光面よりも前方（導光板１側）にその一部が突き出ており、その基板２１上に導光板１を固定することにより、導光板１に対するＬＥＤ素子の位置合わせと固定を容易にすることができる。これにより、基板１が目隠しとなり、ＬＥＤ素子が外部から直接視認される光漏れを抑制することも可能となる。

＜第２の実施形態＞
図９は本発明に係る表示装置の第２の実施形態を示す斜視図である。なお、図８と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

第２の実施形態では、基板２１の裏面側に金属板２９が接着されており、この金属板２９は、保護板２５の端部２５ａと保護板２６の端部２６ａとの間を封止するシール部材３０を貫通し、かつ保護板２６の端面で下方に屈曲形成された断面Ｌ字状の金属プレートで構成できる。

また、保護板２６の端面に沿って屈曲された金属板２９には、ヒートシンク３１が表示装置の端面に沿って設けられている。このヒートシンク３１の表面には、複数（図９では６枚）の放熱フィン３１ａが設けられており、保護板２６の端面に沿って装置外部に導出された金属板２９を介して発光素子４で発熱した熱が放出されるようになっている。

また、金属板２９と保護板２６との間には、所定の間隙が形成されている。さらに、基板２１の端面と、シール部材３０との間にも所定のギャップＧが形成されている。これは、いずれもＬＥＤ素子の発熱に起因して基板２１やシール部材３０、金属板２７が膨張し、かつその膨張係数が個々の部材によってそれぞれ異なることから、これを吸収するために設けられたものである。

このように、第２の実施形態では、ヒートシンク３１を設け、発光素子４の発熱を金属板２９を介してヒートシンク３１によって放熱するようにしたので、シール部材３０によって封止されても、装置内部に熱がこもることなく、効果的に外部に熱を逃がすことができる。このため、光源４を構成するＬＥＤ素子の寿命を延ばすことができ、これにより、簡単な構成でもって表示装置の長寿命化を達成することができる。

＜他の実施形態＞
第１の実施形態では、金属板２７は基板２１の裏面と、保護板２６との間に設けられ、かつ保護板２６の端部２６ａに沿って延出形成され、発光素子４の熱を装置外部に放出するように構成した。しかし、逆に、図１０に示すように、金属板２７は基板２１の裏面と、保護板２５の間に設けられ、かつ保護板２５の端部２５ａに沿って延出形成され、発光素子４の熱を装置外部に放出するように構成しても良い。

また、第２の実施形態でも、導光板１の端面１ｂが光源４を構成するＬＥＤ素子に突き当てられた状態で導光板１の端部１ｄが基板２１上に載置され、基板２１の裏面側に接着された金属板２９は、保護板２５の端部２５ａと保護板２６の端部２６ａとの間を封止するシール部材３０を貫通し、かつ保護板２６の端面で下方に屈曲形成された断面Ｌ字状の金属プレートで構成した。しかし、逆に、図１１に示すように、導光板１の端面１ｂが光源４を構成するＬＥＤ素子に突き当てられた状態で導光板１の端部１ｄ上に基板２１を載置するとともに、基板２１の裏面側に接着された金属板２９は、保護板２５の端部２５ａと保護板２６の端部２６ａとの間を封止するシール部材３０を貫通し、かつ保護板２５の端面で上方に屈曲形成された断面Ｌ字状の金属プレートで構成するようにしても良い。

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。本発明に係る表示装置の第１の実施形態を模式的に示す斜視図である。本発明に係る表示装置の第２の実施形態を模式的に示す斜視図である。本発明に係る表示装置の他の実施形態を模式的に示す正面図である。本発明に係る表示装置のさらに他の実施形態を模式的に示す正面図である。

符号の説明

１導光板
２ドット状反射部（凹部）
２ａ反射面
３表示部（画像表示面）
４光源
１０表示装置
２１基板
２５，２６保護板
２５ａ、２６ａ保護板の端部
２７，２９金属板
２８，３０シール部材
３１ヒートシンク
３１ａ放熱フィン

Claims

透明な導光板と、
この導光板の端面に沿って設けられ、光源となる側面発光型の発光素子と、
前記導光板に設けられ、当該導光板の端面から入射された前記発光素子からの光を当該導光板の画像表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部と、
前記発光素子が載置される基板と、
前記導光板を挟んで前記画像表示面側およびこの画像表示面の反対面側に設けられ、当該導光板を保護する保護板と、
前記基板の裏面と、前記画像表示面側の保護板または反対面側の保護板との間に設けられ、かつ当該保護板の端部に沿って延出形成される金属板と、
を備えることを特徴とする表示装置。
透明な導光板と、
この導光板の端面に沿って設けられ、光源となる側面発光型の発光素子と、
前記導光板に設けられ、当該導光板の端面から入射された前記発光素子からの光を当該導光板の画像表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部と、
前記発光素子が載置される基板と、
前記導光板を挟んで前記画像表示面側およびこの画像表示面の反対面側に設けられ、当該導光板を保護する保護板と、
前記基板の裏面と、前記画像表示面側の保護板または反対面側の保護板との間に設けられ、装置外部に導出された金属板と、
前記装置外部に導出された前記金属板と接続され、前記記発光素子で発熱した熱を放出するヒートシンクと、
を備えることを特徴とする表示装置。
請求項２に記載の表示装置において、
前記金属板とこの金属板が設けられる保護板との間には、所定の間隙が形成されていることを特徴とする表示装置。
請求項１または２に記載の表示装置において、
前記基板は、前記発光素子が載置されるとともに、前記導光板の端面が前記発光素子に突き当てられた状態で前記導光板の端部と重ね合わされることを特徴とする表示装置。