JP2008275922A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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】表示装置は、光源４と、光源４からの光を、画像の表示面１ｂ側に反射する反射面を有する複数のドット状反射部５及びドット状反射部が形成された導光板１とを備える。ドット状反射部２及びドット状反射部５は、導光板１の複数の面に形成される。具体的には、ドット状反射部５は導光板１の表示面に形成されるとともに、ドット状反射部２は導光板１の表示面に対向する裏面１ｃに形成される。ここでドット状反射部２及びドット状反射部５のそれぞれは、当該ドット状反射部が設けられた面に対する角度が同一である。
【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

前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り、視認性が不十分になってしまう。視認性を良くするためには表示部の面積を広くする必要がある。

しかしながら、不透明部分である表示部の面積が大きいと、背景を透かし見ることができなくなり、この表示装置の特徴である透明性が損なわれ、その価値を減殺することになってしまう。

ＬＥＤ素子を透明ガラス板の間に設けた表示装置では、透過光を遮るのはＬＥＤ素子のみであるため透明性は良好であるが、電極配線パターンが複雑となるため製造が難しく、非常に高価である。

また、光源と導光板とが別体である表示装置と異なり、表示部の意匠を変えるには光源（ＬＥＤ素子）を含め全体を交換する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、透明性に優れ、かつ表示部が視認しやすく、しかも低コストで容易に製造でき、さらに複雑な意匠を表現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、本発明の特徴に係る表示装置は、光源と、光源からの光を、画像の表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部が形成された導光板とを備え、凹部は、前記導光板の複数の面に形成される。この凹部は、導光板の表示面と、表示面に対向する面に形成されることが好ましい。

このとき、複数の凹部のそれぞれは、当該凹部が設けられた面に対する角度が同一であることが好ましい。又、導光板の表示面に設けられた凹部の反射面で反射された光と、前記導光板の表示面以外の面に設けられた凹部の反射面で反射された光が平行であることが好ましい。

ここで、表示面に文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせが表示されるように、前記凹部が配置されても良い。

又、凹部は、導光板に形成されたドット状の切欠きからなることが好ましい。このとき凹部の前記反射面は、前記光源が形成された面に対する角度が、４５度以上６０度以下であることが好ましい。又、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が好ましい。

更に、光源は、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が好ましい。ここで光源は、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が好ましい。

本発明の表示装置は、透明性に優れ、かつ表示部が視認しやすく、しかも低コストで容易に製造でき、さらに複雑な意匠を表現できる。

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。

図１に示すように本発明の最良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複数の光源４を備える。本発明の最良の形態に係る表示装置１０は、一枚の導光板で複数の意匠或いは多色の意匠を表現することができる。

まず光源４について説明する。光源４は、ドット状反射部（凹部）２及びドット状反射部（凹部）５による反射を介して導光板１に画像を表示させる光を発する。ドット状反射部は、導光板１の有する複数の面のうち、二以上の面に形成される。光源４は、導光板１の有する複数の面のうち、導光板１の表示面１ｂ及び表示面に対向する裏面１ｃとは異なる面のいずれかに形成される。

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に示す例では、光源４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、青などの任意の色を例示でき、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。

次に、導光板１について説明する。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。

図２に示す様に、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が形成されているとともに、導光板１の表示面１ｂにも、複数のドット状反射部５が形成されている。最良の実施の形態においては、複数のドット状反射部２及びドット状反射部５は、一つの光源４からの光を反射させる。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る。ドット状反射部５は、図２に示す様に、表示面１ｂに形成された切欠きである。

次に、ドット状反射部２を説明する。図１乃至図４で示す例では、本発明の最良の実施の形態に係る表示装置１０は、光源４からの入射角が同一になるように、導光板１の裏面１ｃに複数のドット状反射部２の反射面２ａを有するとともに、表面１ｂに複数のドット状反射部５の反射面５ａを有する。ドット状反射部２及びドット状反射部５のそれぞれは、ドット状反射部２及びドット状反射部５が設けられた面に対する角度が同一である。

具体的には、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６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５を参照）。

ドット状反射部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、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６に示すように、縦横比とは、β１：β２をいう。β１とは、図５および図６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５に示す角度Ａ）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Ａ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Ａ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Ａ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、反射面２ａにおける光の反射効率を高めるために平滑な平面が望ましい。

ドット状反射部２の高さ（図５に示す高さγ１）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γ１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γ１、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。

ドット状反射部５は、光源４からの光が反射面５ａ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５は、ドット状反射部２と同様に、平面視形状が略矩形とされ、反射面５ａを斜辺とする三角形となる断面を有する。

ドット状反射部５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。

図５に示すドット状反射部５の反射面５ａの傾斜角度Ｂ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Ｂ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。

ここで、ドット状反射部２とドット状反射部５に光を入射できるように、ドット状反射部２の高さγ１、ドット状反射部５の高さγ２、光源４の大きさ、導光板１の厚さ等が調整されることが好ましい。

図示例において、導光板１には、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。導光板１には、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が表示される。

「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。

ここで、導光板１の裏面１ｃに形成されるドット状反射部２と表面１ｂに形成されるドット状反射部５で一つの意匠を表現しても良い。ドット状反射部５によって表現される輝点は、ドット状反射部２によって表現される輝点より遠くにあるように表現されるので、この場合、表示装置１０は、遠近感のある一つの意匠を表現することができる。

一方、導光板１の裏面１ｃに形成されるドット状反射部２で一つの意匠を表現し、表面１ｂに形成されるドット状反射部５で一つの意匠を表現しても良い。この場合、表示装置１０は、ドット状反射部２で表現される意匠と、ドット状反射部５で表現される意匠とを重ね合わせて表現することができる。

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５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に反射させるとともに、ドット状反射部５の反射面５ａ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及びドット状反射部５はドット状の輝点として観察される。

光源４からの光は、反射面２ａ及び反射面５ａにおいて高い反射率で反射し、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。

本発明の最良の実施の形態に係る表示装置１０では、一つの導光板１は、導光板１の裏面１ｃに設けられた凹部であるドット状反射部２と、導光板１の表示面１ｂに設けられた凹部であるドット状反射部５を有することにより、表示面１ｃからの深さの異なる反射板を備えることができる。従って、本発明の最良の実施の形態に係る表示装置１０では、１枚の導光板１を使用して、立体的な意匠を表示することができる。

又、表示装置１０は、ドット状反射部２及びドット状反射部５のそれぞれの反射面の大きさや、高さγ１及びγ２を適宜変更することにより、より立体的な意匠を表示することができる。

一方、三次元的な意匠を表現するためには、例えば、図１１乃至図１４に示す様に、第１の導光板１１０に第１の光源４ａから発せられる光を反射するドット状反射部２を設け、第２の導光板１２０に第２の光源４ｂから発せられる光を反射するドット状反射部２を設ける方法がある。例えば、各導光板１１０及び１２０の裏面に、図１２及び図１３に示す様にそれぞれ意匠を表示できるようにドット状反射部を設けることにより、図１１に示す様な立体的な意匠を表現することができる。

しかし図１１乃至図１４に示した表示装置１０によれば、複数の導光板と光源を使用することになるので、コストが大きくなったり、表示装置１０の厚みが大きくなる問題がある。従って、図１乃至図５を参照して説明した本発明の最良の実施の形態に係る表示装置１０は、図１１乃至図１４に示す表示装置と比べて、導光板の枚数と光源の数を約半減させることができるので、コストダウン、小型化、軽量化などの効果を有する。

このように、複雑なデザインを容易に実現することができるので、本実施の形態の表示装置を様々な場所に導入することにより、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及びドット状反射部５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７乃至図１０を参照して説明する。

本発明の最良の実施の形態に係る表示装置１０を製造するためには、図７に示す様に、まず、ステップＳ１０１において、導光板１の裏面１ｃに設けられるドット状反射部２のそれぞれを形成する。

次に、ステップＳ１０２において、導光板１の表面と裏面を逆にするために、導光板を裏返す。このとき導光板１を裏返すのではなく、加工具１３の位置を移動しても良い。

最後に、ステップＳ１０３において、導光板１の表示面１ｂに設けられるドット状反射部５のそれぞれを形成する。

図７に示す例では、加工具１３を一つしか用いない場合について説明したが、加工具１３を複数用意して、一つの導光板１の裏面１ｂと表示面１ｂに同時にドット状反射部２及びドット状反射部５を形成しても良い。

次に、図８乃至図１０を参照して、図７のステップＳ１０１及びステップＳ１０３におけるドット状反射部２を形成する手順について説明する。

ドット状反射部２の形成においては、図８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８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、平滑な面が望ましい。

図９および図１０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。

更に、加工具１３を水平移動させて、同様の操作を繰り返して全てのドット状反射部２を形成する。導光板１を裏返しした後、同様の操作を繰り返して導光板１の表示面１ｂにドット状反射部５を形成する。このとき、加工具の刃部１２を、ドット状反射部５の形に合う刃に変更することが好ましい。ドット状反射部５を形成する刃部は、図８のθが図５の角度Ｂになるように設けられる。又、導光板１の意匠の視認性を高めるため、表示面１ｂにおけるドット状反射部５の大きさが大きくならないように、図８のδがなるべく小さい値になるように、ドット状反射部５を形成する刃部が設けられることが好ましい。

これによって、導光板１に複数のドット状反射部２及びドット状反射部５を形成し、図１乃至図５に示す表示装置１０を得る。

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。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の最良の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

図１は、本発明の最良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２は、図１に示す表示装置の断面図である。 図３は、図２に示す表示装置の平面図である。 図４は、図２に示す表示装置における光源からの入射光を説明する断面図である。 図５は、図１に示す表示装置の要部を拡大した断面図である。 図６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７は、図１に示す表示装置の製造方法を示すフローチャートである。 図８は、図１に示す表示装置の製造方法を示す工程図である。 図９は、図８に続く工程図である。 図１０は、図９に続く工程図である。 図１１は、複数の導光板を有する表示装置を模式的に示す斜視図である。 図１２は、図１１に示す表示装置の第１の導光板の平面図である。 図１３は、図１１に示す表示装置の第１の導光板の平面図である。 図１４は、図１１に示す表示装置の断面図である。

符号の説明

１ 導光板
２、５ ドット状反射部
２ａ、５ａ 反射面
４ 光源
１０ 表示装置
１１ 基部
１２ 刃部
１３ 加工具

Claims (10)

1. 光源と、
   前記光源からの光を、画像の表示面側に反射する反射面を有する複数の凹部が形成された導光板とを備え、
   前記凹部は、前記導光板の複数の面に形成されることを特徴とする表示装置。
2. 前記凹部は、前記導光板の表示面と、前記表示面に対向する面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数の凹部のそれぞれは、当該凹部が設けられた面に対する角度が同一であ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. 前記導光板の表示面に設けられた凹部の反射面で反射された光と、前記導光板の表示面以外の面に設けられた凹部の反射面で反射された光が平行であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記表示面に文字、記号、図形、模様のうちのいずれか１つ以上の組み合わせが表示されるように、前記凹部が配置され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. 前記凹部は、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乃至５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記凹部の前記反射面は、前記光源が形成された面に対する角度が、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６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 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７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 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乃至８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 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９に記載の表示装置。

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