JP2011138020A - 平面スピーカ型ｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】厚みの薄いＬＥＤ表示装置でありながら大音量の音を発生させることができ、様々な情報をより確実に伝達できるように改良された平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤ基板の基板本体を直接加振することによって基板本体そのものが音を発生させる構造である。さらに、基板本体の周縁部を枠状の支持体によって支持する構造であるから、基板本体の中央部の振幅を大きくすることができ大音量の音を発生することができる。さらに、基板本体のうち振幅の小さい周縁部分にＬＥＤ駆動回路の構成部品を配置し、振幅の大きい基板本体の中央部分に複数のＬＥＤを配設することにより、振動による損傷を防止することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置に関し、より詳しくは、厚みの薄いＬＥＤ表示装置でありながら平面スピーカとして大音量の音を発生させることができるように改良する技術に関する。

従来、不特定多数の人が利用する建築物や、中・大規模な建築物、地下建築物等においては、消防法によって誘導灯の設置が義務付けられており、火災発生等の非常時に人々が避難すべき方向を表示して誘導するようになっている。
ところが、一般的な誘導灯は、蛍光灯や電球等の照明を用いて所定の図柄を明るく表示するだけであり、火災に伴う煙の発生によって視界が遮られると視認できなくなり、避難すべき方向を見失うおそれがある。

そこで、下記特許文献１に開示されている「スピーカ機能を有する発光表示装置」は、誘導灯としての機能とスピーカとしての機能の両方を有し、視覚および聴覚による情報の提供を可能としている。
図１０を参照してその構造を概説すると、加振子１によって加振される振動板２の表側にＬＥＤパネル、有機若しくは無機ＥＬパネル、あるいは液晶パネルである発光体３を接着剤等によって貼り付けるとともに、表層材４によって保護した構造となっている。
これにより、発光体３に図柄を表示しつつ、振動板２から音を発生させることができるから、火災発生等の非常時に人々に対して視覚ばかりでなく聴覚からも避難情報等を知らせることができる。

特開２００５−１８９４６４号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている「スピーカ機能を有する発光表示装置」の振動板２は、アルミニウム製のハニカムパネルの表と裏に同じくアルミニウム製の薄板２ａ，２ｂを貼り合わせることにより、その剛性を高めた構造となっている。
また、加振子１は、振動板２の裏面にねじ等の固定手段によって一体に固定した構造となっている。
これにより、加振子１によって振動板２を加振しても、大音量の音を発生させることはできない。

また、振動板２にハニカムパネルを用いる構造であるため、その厚み方向の寸法を減少させることができない。
これにより、既存の誘導灯が設置されているスペースに、この発光表示装置を取り付けることができない場合がある。

そこで本発明の目的は、上述した従来技術が有する問題点を解消し、厚みの薄いＬＥＤ表示装置でありながら大音量の音を発生させることができ、様々な情報をより確実に伝達できるように改良された平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を提供することにある。

上記の課題を解決する第１の発明は、
その表面にＬＥＤが実装されているＬＥＤ基板と、
前記ＬＥＤ基板のうち基板本体の周縁部を支持する枠状の支持体と、
前記基板本体を加振して音を発生させる加振手段と、
を備えることを特徴とする平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置である。
なお、ＬＥＤ基板の基板本体としては、アルミ基板のように薄い金属板を用いることが好ましい。

すなわち、第１の発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置は、上記特許文献１に開示されている「スピーカ機能を有する発光表示装置」のように、振動板２と発光体３を単に重ね合わせたものではなく、ＬＥＤ基板の基板本体を直接加振することによって基板本体そのものが音を発生させる構造となっている。
さらに、ＬＥＤ基板のうち基板本体の周縁部を枠状の支持体によって支持する構造であるから、基板本体の中央部の振幅を大きくすることができ、もって基板本体は大音量の音を発生することができる。

このとき、ＬＥＤ基板の基板本体の表面には多数のＬＥＤや駆動回路のＩＣチップ等が表面実装されているため、基板本体を加振するとＬＥＤやＩＣチップが破損したり脱落したりするものと考えられる。
しかしながら、表面実装技術を改良することにより、大音量の音を長時間にわたって発生させ続けることが可能となった。

したがって、この第１の発明によれば、火災発生等の非常時に、ＬＥＤ基板によって避難すべき方向を明瞭に表示しつつ、大音量の音によって避難すべき方向を案内することができるから、煙の発生によって視界が遮られた場合にも人々を確実に誘導することができる。
また、ＬＥＤ基板の薄い基板本体そのものが音を発生させる構造であるから、その厚み方向の寸法を低減することができ、既存の誘導灯が設置されている狭小なスペースにも本発明の装置を容易に設置することができる。

また、上記の課題を解決する第２の発明は、
枠状の支持体にその周縁が支持された振動板と、
この振動板を加振して音を発生させる加振手段と、
前記振動板の表側に付着された、その表面にＬＥＤが実装されているＬＥＤ基板と、
を備えることを特徴とする平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置である。

すなわち、第２の発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置は、上記特許文献１に開示されている「スピーカ機能を有する発光表示装置」のように、剛性は高いが厚みのあるハニカム構造の振動板２を振動させて音を発生させるのではなく、その周縁部を枠状の支持体によって支持した薄い振動板を振動させる構造である。
これにより、振動板の中央部の振幅を大きくすることができるから、この振動板によって大音量の音を発生することが可能となる。
このとき、振動板の表側に付着させるＬＥＤ基板の基板本体は、フェノールやエポキシ、ポリイミド等の合成樹脂の薄板、あるいはガラス複合材等の柔軟性に富んだ材料から製作することが好ましい。

また、第２の発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置においては、前記振動板の表面と前記ＬＥＤ基板の裏面との間に、軟質の高分子材料の層を介在させることが好ましい。
これにより、振動板とＬＥＤ基板との間に発生する共振ピーク値を緩衝して、ＬＥＤ基板の損傷を防止することができる。
軟質の高分子材料の層としては、完全に固化しない性質の接着剤や粘着材、あるいは発泡材をベース材として弾力性を有する両面粘着テープを用いることができる。
なお、両面粘着テープのなかには、剥離紙を取り除いたときに粘着材層の表面に凹凸を生じさせ、それによって貼付時の空気抜けを改善したものがあり、後述するように貼付時における空気溜まりの発生を抑制することができるから、振動板が発生する音の音量低下の防止に有効である。

また、第２の発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置においては、前記高分子材料の層を前記振動板の表面に密着させるときに両者の間に封じ込められる空気を排出するべく、前記ＬＥＤ基板の基板本体に複数の貫通孔を貫設しておくことが好ましい。
これにより、高分子材料の層と振動板の表面との間に封じ込められた空気（空気溜まり）を、基板本体に貫設されている貫通孔を介して外部に排出することができるから、振動板が発生させる音の音量低下を防止することができる。

一方、第１および第２の発明において、前記加振手段は、前記枠状の支持体によって支持することが好ましい。
すなわち、上記特許文献１に開示されている「スピーカ機能を有する発光表示装置」は、ハニカム構造の振動板２の裏面にねじ等の固定手段によって加振子１を固定する構造である。
これにより、加振子１によって振動板２を効率よく加振することができないことに加え、加振子１そのものが質量となるため、振動板２が発生する音の音量が低下してしまう。
これに対して、第１および第２の発明は、枠状の支持体によって加振手段を支持する構造であるから、ＬＥＤ基板の基板本体あるいは振動板を効率よく加振できるばかりでなく、基板本体や振動板の重量が増加することがなく、基板本体や振動板によって大音量の音を発生させることができる。

さらに、第１および第２の発明において、前記ＬＥＤ基板は、その基板本体のうち周縁部分にＬＥＤ駆動回路の構成部品を配置するとともに、その基板本体の中央部分に複数のＬＥＤを配設することが好ましい。
すなわち、第１の発明においては、枠状の支持体によってＬＥＤ基板の周縁部を支持するため、基板本体のうち周縁部の振幅を小さくすることができる。
また、第２の発明においては、枠状の支持体によって振動板の周縁部を支持するため、振動板の周縁部、したがってこの振動板の表側に付着させたＬＥＤ基板の周縁部の振幅を小さくすることができる。
このとき、ＬＥＤ基板の周縁部にＩＣチップ等のＬＥＤ駆動回路の構成部品を配置しておくことにより、これらの構成部品の振動による損傷を確実に防止することができる。

さらに、上記の課題を解決する第３の発明は、
上記した第２の発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を製造する方法であって、
前記枠状の支持体に前記振動板の周縁を固着し、
前記高分子材料の層を介して前記ＬＥＤ基板を前記振動板の表側に付着させ、
前記ＬＥＤ基板の基板本体に貫設されている貫通孔に針状部材を挿通して前記高分子材料の層に孔を明けることにより、前記高分子材料の層と前記振動板の表面との間に封じ込められた空気を排出させることを特徴とする。
これにより、高分子材料の層と振動板の表面との間に封じ込められた空気を、基板本体に貫設されている貫通孔を介して外部に排出することができるから、振動板が発生させる音の音量低下を確実に防止することができる。

本発明によれば、厚みの薄いＬＥＤ表示装置でありながら大音量の音を発生させることができ、様々な情報をより確実に伝達できるように改良された平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を提供することができる。

第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を示す斜視図。 図１に示した装置の分解斜視図。 図１に示したＬＥＤ基板を示す正面図。 図１に示した装置の要部断面図。 第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置の作動を示す斜視図。 第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置の作動を示す斜視図。 第２実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置の分解斜視図。 図５に示した装置の要部断面図。 基板本体に設けた貫通孔を介して空気を排出する状態を示す断面図。 上記特許文献１に開示されている装置の構造を模式的に示す図。

以下、図１〜図９を参照し、本発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置の各実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明においては同一の部分に同一の符号を用いて重複した説明を省略する。

第１実施形態
まず最初に図１〜図６を参照し、第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置について説明する。

図１および図２に示したように、本第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置１００は、その表面にＬＥＤが実装されているＬＥＤ基板１０と、このＬＥＤ基板１０の基板本体１１の周縁部を支持する枠状の支持体２０と、基板本体１１を直接加振して音を発生させる加振手段３０とを備えている。

ＬＥＤ基板１０は、その基板本体１１をアルミ基板とするとともに、その周縁部分１１ａにＬＥＤ駆動回路の構成部品であるＩＣチップ１２等を配設し、かつその中央部分１１ｂに多数のＬＥＤ１３を配設した構造となっている。

枠状の支持体２０は、例えばアルミダイキャスト製であり、周縁の鍔部２１に沿わせて帯状の基板装着部２２を配置するとともに４本の支持腕２３によって加振手段３０を支持する構造となっている。

これにより、ＬＥＤ基板１０の周縁部１１ａを、枠状の支持体２０の基板装着部２２に、ボルト等の機械的な締結手段あるいは接着剤等を用いて固定すると、図３および図４に示したように、ＬＥＤ駆動回路の構成部品１２が支持体２０の周縁部の基板装着部２２に対向するとともに、多数のＬＥＤ１３が支持体２０の中央開口部に対向する。

したがって、加振手段３０によって基板本体１１を加振したときに、基板本体１１の周縁部１１ａの振幅を小さくすることができるから、比較的大きくて重量のあるＬＥＤ駆動回路の構成部品１２に作用する振動を小さくして、これらの構成部品の振動による損傷を確実に防止することができる。
これに対して、基板本体１１の中央部に配設される多数のＬＥＤ１３は、比較的小さくて軽量なものであるから、基板本体１１の中央部における振幅が大きくとも、振動によって簡単に損傷することはない。
これにより、基板本体１１の中央部の振幅を大きくすることができるから、基板本体１１によって大音量の音を発生させることができる。

すなわち、本第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置１００によれば、図５および図６に示したように、火災発生等の非常時に、ＬＥＤ基板１０の多数のＬＥＤ１３によって避難すべき方向を視覚によって明瞭に表示しつつ、基板本体１１が発生させる大音量の音によって避難すべき方向を聴覚に訴えて案内することができるから、煙の発生によって視界が遮られた場合にも人々を確実に避難誘導することができる。
また、ＬＥＤ基板１０の薄い基板本体１１そのものが大音量の音を発生させる構造であるから、その厚み方向の寸法を低減することができ、既存の誘導灯が設置されている狭小なスペースにも簡単に設置することができる。

第２実施形態
次に図７〜図９を参照し、第２実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置について説明する。

図７および図８示したように、本第２実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置２００は、枠状の支持体２０にその周縁部分が支持された振動板４０と、この振動板４０を加振して音を発生させる加振手段３０と、振動板４０の表側に付着された、その表面にＬＥＤ１３が実装されているＬＥＤ基板５０と、振動板４０の表面とＬＥＤ基板５０の裏面との間に介装された軟質の高分子材料の層６０とを備えている。

ＬＥＤ基板５０は、その基板本体５１をフェノールやエポキシ、ポリイミド等の合成樹脂あるいはガラス複合材等から製作したフレキシブル基板としつつ、その周縁部分５１ａにＬＥＤ駆動回路の構成部品であるＩＣチップ１２等を配設し、かつその中央部分５１ｂに複数のＬＥＤ１３を配設した構造となっている。

これにより、振動板４０の周縁部を、枠状の支持体２０の基板装着部２２にボルト等の機械的な締結手段あるいは接着剤等を用いて固定するととともに、発泡材料をベース材とする両面粘着テープである軟質の高分子材料の層６０によってＬＥＤ基板５０を振動板４０の表面に付着させると、前述した第１実施形態と同様に、ＬＥＤ駆動回路の構成部品１２が支持体２０の周縁部の基板装着部２２に対向するとともに、多数のＬＥＤ１３が支持体２０の中央開口部に対向する。

このとき、図９（ａ）に示したように、振動板４０の表面と軟質の高分子材料の層６０の裏面との間に空気溜まりＡが発生した場合は、図９（ｂ）に示したように、基板本体５１の適所に貫設されている複数の貫通孔５２に針状の工具を差し込むことにより、軟質の高分子材料の層６０に孔を明けて、空気溜まりＡの空気を外部に排出することができる。

すなわち、第２の実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置２００は、その周縁部を枠状の支持体２０によって支持した薄い振動板４０を振動させる構造である。
これにより、振動板４０の中央部の振幅を大きくすることができるから、この振動板４０によって大音量の音を発生することができる。

また、振動板４０の表面とＬＥＤ基板５０の裏面との間に軟質の高分子材料の層６０を介装する構造であるから、振動板４０とＬＥＤ基板５０との間に発生する共振のピーク値を緩衝して、ＬＥＤ基板５０の損傷を防止することができる。

加えて、ＬＥＤ基板５０の基板本体５１に複数の貫通孔５２が貫設されているから、振動板４０の表面と軟質の高分子材料の層６０との間に介在する空気を外部に排出し、振動板４０が発生させる音の音量低下を確実に防止することができる。

以上、本発明の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置の各実施形態について詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態においては、建物に設置する誘導灯を例にとって説明したが、表示する画像は静止画に限らず動画を表示することもできるし、単色ではなくＲＧＢフルカラーの画像を表示することもできる。
また、表示する画像や音声の信号は、ＵＳＢやＬＡＮ、赤外線、電波等を用いて外部から送信することもできる。

１ 加振子
２ 振動板
３ 発光体
４ 表層材
１０ ＬＥＤ基板
１１ 基板本体
１２ 駆動回路の構成部品
１３ ＬＥＤ
２０ 枠状の支持体
２１ 鍔部
２２ 基板装着部
２３ 支持腕
３０ 加振手段
４０ 振動板
５０ ＬＥＤ基板
５１ 基板本体
５２ 貫通孔
６０ 高分子材料の層
１００ 第１実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置
２００ 第２実施形態の平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置

Claims (7)

1. その表面にＬＥＤが実装されているＬＥＤ基板と、
   前記ＬＥＤ基板のうち基板本体の周縁部を支持する枠状の支持体と、
   前記基板本体を加振して音を発生させる加振手段と、
   を備えることを特徴とする平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置。
2. 枠状の支持体にその周縁が支持された振動板と、
   この振動板を加振して音を発生させる加振手段と、
   前記振動板の表側に付着された、その表面にＬＥＤが実装されているＬＥＤ基板と、
   を備えることを特徴とする平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置。
3. 前記振動板の表面とＬＥＤ基板の裏面との間に軟質の高分子材料の層が介装されていることを特徴とする請求項２に記載した平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置。
4. 前記高分子材料の層を前記振動板の表面に密着させるときに両者の間に封じ込められる空気を排出するべく、前記ＬＥＤ基板の基板本体に複数の貫通孔が貫設されていることを特徴とする請求項３に記載した平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置。
5. 前記加振手段は、前記枠状の支持体によって支持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置。
6. 前記ＬＥＤ基板は、
   前記基板本体の周縁部分にＬＥＤ駆動回路の構成部品が配置されるとともに、
   前記基板本体の中央部分に複数のＬＥＤが配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載した平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置。
7. 請求項４に記載した平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を製造する方法であって、
   前記枠状の支持体に前記振動板の周縁を固着し、
   前記高分子材料の層を介して前記ＬＥＤ基板を前記振動板の表側に付着させ、
   前記ＬＥＤ基板の基板本体に貫設されている貫通孔に針状部材を挿通して前記高分子材料の層に孔を明けることにより、前記高分子材料の層と前記振動板の表面との間に封じ込められた空気を排出させることを特徴とする平面スピーカ型ＬＥＤ表示装置を製造する方法。

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