JP2008277157A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でもって、光源と導光板との間の位置決め固定を可能にする。
【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、光源となる側面発光型のＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃと、導光板１に設けられ、当該導光板１の端面１ａから入射されたＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃからの光を導光板１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、ＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃが載置されるとともに、導光板１の端面に沿ってＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃが設けられる位置に導光板１の端部１ａが載置される基板２１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、特に側面発光型の発光素子と導光板との間の固定構造に関する。

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、ＬＥＤ素子は、砲弾のような形状を持つ砲弾型、トップビュータイプと呼ばれ、上面側に発光部を持つ上面発光型、及びサイドビュータイプと呼ばれ、側面側に発光部を持つ側面発光型の３種類に大別される。

しかしながら、上述したＬＥＤ素子を表示パネルの照明用に用いる場合、基板にこれらＬＥＤ素子を実装し、導光板の端面に突き当てて固定するようにしているが、位置合わせと固定のために、別部品を必要とし、装置構成が複雑になる要因となっていた。

本発明は上記事情に鑑み、簡単な装置構成により、光源と導光板との位置決め固定を行う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に表示装置は、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を備え、前記導光板の端部は、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基板と重ね合わされることを特徴としている。

導光板と基板との固定の例として、前記導光板の端部と基板とが重ね合わされる面には接着剤が介在されて両者間が固定される。この接着剤は、導光板に比べて屈折率の低い材料で構成されている。

また、導光板と基板とを固定する他の例として、導光板と基板裏面側との間で端部を覆うように挟むバネクリップにより前記導光板と基板間が位置決め固定されることを特徴としている。

本発明によれば、簡単な構成でもって、光源と導光板との間の位置決め固定を行うことができる。

＜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（画像表示面）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。

第１の実施形態では、複数の側面発光型のＬＥＤ素子の発光面を揃えて一列に実装された基板において、ＬＥＤ素子の発光面よりも前方（導光板側）に基板の一部が突き出ており、その基板上に導光板を固定することにより、導光板に対するＬＥＤの位置合わせと固定を容易にするものであり、これにより、基板が目隠しとなり、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を可能にするものである。

図８に示すように、導光板１には、図１と同様に、端面１ａから入射されたＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・からの光を導光板１の表面（画像表示面）１ｂ側に反射する反射面を有する複数の凹部（ドット状反射部２、図８には図示せず）が形成されている。

光源４を構成するＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・は、側面に発光部を有する側面発光型の発光素子であり、基板２１上に載置されている。この基板２１はＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・の載置面積に比べて十分な広さを有している。特に、導光板１側に広いスペースを持ち、ＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・が端面１ａ沿って整列するように、導光板１の端部１ｄが載置されている。

また、導光板１と基板２１とは、端部１ｄの裏面側において、接着剤２２ａ，２２ｂ，・・・によって位置決め固定されている。この接着剤２２ａ，２２ｂ，・・・は端部１ｄの裏面側の全面に渡って設ける必要はなく、図示のように、幾つかの箇所（例えば、３箇所程度）に設ければ良い。また、接着剤２２ａ，２２ｂ，・・・の材料としては、導光板１の導光板１に比べて屈折率の低い材料であるシリコン系の接着材料が望ましい。

このように、第１の実施形態によれば、簡単な構成でもって、光源４を構成するＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・と導光板１との間の位置決め固定を行うことができる。

＜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。

同図に示すように、この実施形態では、複数のバネクリップ２３ａ，２３ｂによって導光板１の画像表示面側と基板２１の裏面側との間で端部１ｄを覆うように挟むことによって導光板１と基板２１が位置決め固定されている。バネクリップ２３ａ，２３ｂは、鉄、鋼等で形成され、弾性によって導光板１と基板２１とを強固に挟み込む。また、このバネクリップ２３ａ，２３ｂの本数は、導光板１と基板２１とがずれずに位置決め固定が十分に確保できる個数であれば良く、一つの表示装置の端面において、３〜５本程度が好ましい。

このように、第２の実施形態によれば、簡単な構成でもって、光源４を構成するＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・と導光板１との間の位置決め固定を行うことができる。また、メンテナンス時等においては、バネクリップ２３ａ，２３ｂを外すことにより、簡単に部品の点検や、交換を行うことができる。

＜他の実施形態＞
第１の実施形態では、導光板１の端面１ｂがＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・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、導光板１と基板２１とは、端部１ｄの裏面側において、接着剤２２ａ，２２ｂ，・・・によって位置決め固定されるように構成した。しかし、逆に、図１０に示すように、導光板１の端面１ｂがＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・に突き当てられた状態で導光板１の端部１ｄ上に基板２１を載置し、接着剤２２ａ，２２ｂ，・・・によって導光板１と基板２１とが位置決め固定されるようにしても良い。

また、第２の実施形態でも、導光板１の端面１ｂがＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・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、バネクリップ２３ａ，２３ｂによって導光板１の画像表示面側と基板２１の裏面側との間で端部１ｄを覆うように挟み込む構成した。しかし、逆に、図１１に示すように、導光板１の端面１ｂがＬＥＤ素子４ａ，４ｂ，４ｃ，・・・に突き当てられた状態で導光板１の端部１ｄ上に基板２１を載置し、バネクリップ２３ａ，２３ｂによって導光板１と基板２１との間で端部１ｄを覆うように挟み込む構成であっても良い。

本発明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
１ａ 端面
１ｂ 表面（画像表示面）
１ｃ 裏面
１ｄ 端部
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
４ａ，４ｂ，４ｃ ＬＥＤ素子
１０ 表示装置
２１ 基板
２２ａ，２２ｂ 接着剤
２３ａ，２３ｂ バネクリップ

Claims (4)

1. 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、を備え、
   前記導光板の端部は、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基板と重ね合わされる、
   ことを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記導光板の端部と基板とが重ね合わされる面には、接着剤が介在されることを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記接着剤は、前記導光板に比べて屈折率の低い材料で構成されることを特徴とする表示装置。
4. 請求項１に記載の表示装置において、
   前記導光板と基板裏面側との間で端部を覆うように挟むバネクリップにより前記導光板と基板間が位置決め固定されることを特徴とする表示装置。

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