JP4852470B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、模様、文字、図形などの画像を表示するための表示装置に関する。

従来、発光ダイオードや有機ＥＬ素子などの点光源を用いて文字または図形などの画像を表示してディスプレイなどに用いられる表示装置が知られている。特許文献１には、２枚の透明なガラス板の間に、複数の発光ダイオードを配置して所望の画像を表示する表示装置が開示されている。この表示装置では、画像を構成するドットの数だけ発光ダイオードが必要になり、また、発光ダイオードの数に合わせて配線も必要になるため、構成が複雑になり高価になるといった問題があった。

そこで、構成を簡略化するために、光を透過可能な導光板の端面にのみ発光ダイオードなどの光源を配列し、導光板を導光する光の一部を反射することによって画像を表示する表示装置が知られている。

このような表示装置として、レーザ加工によって一面に複数の凹部が形成された導光板と、導光板の一端面に設けられた光源とを備えた表示装置が知られている。この表示装置では、光源から照射された光が導光板に形成された凹部によって反射されて画像が表示される。
欧州特許第０９９５１９９号明細書

しかしながら、このような導光板を使用した表示装置において導光板の薄型化を図ろうとすると、導光する断面積が小さいために、光源からの入射光強度が一定の場合には相対的に導光する光の密度が高くなって、わずかな傷や汚れが付いてもそこが強く光ってしまうという問題がある。

この問題を解決するために、導光板の表面に汚れや傷を抑制するために保護板を密着して設けることが考えられる。しかしながら、保護板と導光板とを密着させた場合、保護板と導光板との界面で反射された外部からの光により干渉縞が形成されるといった課題がある。また、このような干渉縞を防ぐ方法として、保護板または導光板の一面を粗面化するといった方法が考えられるが、表示装置の透明度が低下するといった問題が生じるので、適切な解決方法とはならない。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、干渉縞を抑制する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。

本発明の請求項１に係る表示装置は、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、前記導光板の少なくとも一面側に設けられた保護板と、前記保護板と前記導光板との間に、平面視にて、前記凹部と異なる位置となるように設けられた複数のドット状のスペーサと、を備えることを特徴とする表示装置である。

本発明の請求項２に係る表示装置は、前記スペーサは、前記導光板よりも屈折率の低い材料からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置である。

本発明の請求項３に係る表示装置は、前記スペーサは、透明または黒色であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明の請求項４に係る表示装置は、前記スペーサの高さＨは、１μｍ以上であって１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明の請求項５に係る表示装置は、前記スペーサは、周期的に配列されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明の請求項６に係る表示装置は、前記スペーサの高さＨと隣接する前記スペーサの間隔Ｌとの比は、
１／１０＜（Ｈ／Ｌ）＜１／１０００
であることを特徴とする請求項５に記載の表示装置である。

本発明の請求項７に係る表示装置は、前記スペーサは、前記保護板に接着または印刷されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明の請求項８に係る表示装置は、前記スペーサは、前記導光板よりも柔らかいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明の請求項９に係る表示装置は、前記スペーサの平面視における面積は、前記凹部の平面視における面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明の請求項１０に係る表示装置は、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１〜１０のいずれか１項に記載の表示装置である。

本発明による表示装置では、導光板と保護板との間にスペーサを設けることにより、導光板と保護板との間に隙間を形成することができる。これにより、導光板と保護板との接触面での干渉縞が形成されることを抑制できる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る表示装置の斜視図である。図２は、表示装置の分解斜視図である。図３は、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。図４は、図３における凹部周辺の部分拡大図である。

図１〜図３に示すように、表示装置１は、導光板２と、一対の保護板３、４と、複数のスペーサ５、６と、光源７と、基板８とを備えている。

導光板２は、アクリル樹脂からなる約１ｍｍ〜約３ｍｍの厚みを有する四角形の板状の部材からなる。また、導光板２は、光を導光しつつ透過可能な無色透明に構成されている。以下、符号２ａが付与された画像が表示される導光板２の上面を表示面とし、符号２ｂが付与された導光板２の下面を裏面として説明する。導光板２の裏面２ｂには、複数のドット状の凹部１１が形成されている。凹部１１の一面には、平面視にて矩形状で且つ平面状の反射面１１ａが形成されている。反射面１１ａは、光源７からの光を表示面２ａ側へと反射するためのものであって、裏面２ｂに対して所定の傾斜角度α（図４参照）で傾斜するように構成されている。ここで、反射面１１ａの裏面２ｂに対する傾斜角度αは、多くの光を表示面２ａ側に反射できるように、例えば、４５°〜６０°、好ましくは、５０°〜５５°に形成することが望ましい。また、導光板２の厚みに対する凹部１１の深さ（高さ）の比は、容易に視認できるように、１／５〜２／３が好ましい。

また、反射面１１ａの表面は、反射面１１ａで反射される光の方向を揃えるために、平滑な平面が望ましい。

導光板２の製造方法は、特に限定されるものではないが、一例として、アクリル樹脂からなる樹脂板を加熱して軟化させた状態で、凹部１１に対応した成型用型を当該樹脂板に挿入する。この状態で当該樹脂板を冷却することにより、複数の凹部１１を成型することができる。この後、成型用型を樹脂板から抜くことにより導光板２が完成する。

一対の保護板３、４は、導光板２の表示面２ａ及び裏面２ｂに傷が形成されることや汚れが付着することを抑制するためのものである。保護板３、４は、光を透過可能な無色透明のアクリル樹脂からなり導光板２と略同じ形状に形成されている。

スペーサ５、６は、保護板３、４と導光板２との間に一定の間隔を有する隙間を形成し、干渉縞を抑制するためのものである。スペーサ５、６は、導光板２よりも柔らかく且つ導光板２よりも屈折率の低い、光を透過可能な無色透明のシリコン系の紫外線照射樹脂からなる。スペーサ５（６）は、平面視にて、凹部１１よりも小さいドット形状であって、保護板３の下面３ａ（保護板４の上面４ａ）に接着された状態で設けられている。このように保護板３（４）にスペーサ５（６）を接着することにより、スペーサ５（６）と導光板２とは接着されることなく、押圧されるだけの状態となる。スペーサ５（６）は、保護板３の下面３ａ（保護板４の上面４ａ）に、一定の間隔Ｌを開けて周期的に設けられている。従って、スペーサ５（６）は、凹部１１が形成された表示領域に対応する保護板３の下面３ａ（保護板４の上面４ａ）の領域の外側のみならず内側、即ち、凹部１１と凹部１１との間にも形成されている。

スペーサ５、６の高さＨは、干渉縞を抑制するために可視光の波長よりも長い１μｍ以上が好ましく、また、薄型化の観点からは１ｍｍ以下が好ましい。スペーサ５、６の間隔Ｌ及び高さＨの関係は、導光板２の撓みやスペーサ５、６の高さ方向の変形などを考慮すると、１／１０＜Ｈ／Ｌ＜１／１０００が望ましい。

スペーサ５、６の形成方法は、特に限定されるものではないが、紫外線硬化樹脂を液体状態で、ディスペンサー（図示略）などにより保護板３の下面３ａ（保護板４の上面４ａ）の所定の個所に滴下する。その後、紫外線照射することによって、液状の紫外線硬化樹脂を硬化させてスペーサ５、６を形成することができる。

光源７は、導光板２の一端面２ｃに設けられ、所定の間隔で一端面２ｃに沿って配置された複数の発光ダイオード（図示略）を備えている。尚、発光ダイオードが発光する光の色は、特に限定されるものではなく、青、緑、赤、または、複数の色を組み合わせてもよい。

基板８は、光源７と電気的に接続され、光源７に設けられた発光ダイオードを制御するためのものである。

尚、導光板２及び保護板３、４は、クリップまたは固定枠（ともに図示略）などにより互いに固定される。

次に、上述した表示装置の動作説明を行う。

外部の電源から基板８に電力が供給されると、光源７に設けられた複数の発光ダイオードが発光する。光源７から出射された光Ｌは、導光板２の上下面２ａ、２ｂ及び側面で反射されて導光する。そして、図３の矢印に示すように、導光する光のうち凹部１１の反射面１１ａに達した光Ｌは、反射面１１ａによって反射されて表示面２ａ側から外部へと照射される。複数の凹部１１の反射面１１ａによって反射された光Ｌにより複数のドット状の輝点が形成され、これら複数のドット状の輝点により模様、図形または文字などの画像が表示面２ａに形成される。

上述したように、導光板２と保護板３、４との間にスペーサ５、６を設けることによって、導光板２の表示面２ａにより反射された光と、保護板３、４の一面（表示面２ａと対向する面）により反射された光とが強め合うことを抑制できるので、干渉縞の発生を抑制できる。

また、スペーサ５、６の屈折率を導光板２の屈折率よりも小さくすることによって、スペーサ５、６と導光板２との接点から導光する光が漏れることを抑制できる。

また、スペーサ５、６を、光を透過可能な無色透明に構成することにより、表示装置１の透明度の低下を抑制することができる。

また、スペーサ５、６の高さＨを可視光の波長よりも大きい１μｍ以上にすることにより干渉縞をより抑制することができる。更に、スペーサ５、６の高さＨを１ｍｍ以下にすることによって、表示装置１の薄型化を実現することができる。

また、スペーサ５、６を間隔Ｌで周期的に配置することにより、導光板２及び保護板３、４が波状に変形することなどを抑制できる。更に、スペーサ５、６の高さＨと隣接するスペーサ５（６）間の間隔Ｌとの比（Ｈ／Ｌ）を、１／１０＜Ｈ／Ｌ＜１／１０００とすることにより、導光板２及び保護板３、４の変形をより抑制できる。

また、スペーサ５、６を保護板３、４に設けることにより、スペーサ５、６と導光板２とが押圧される関係になるので、スペーサ５、６と導光板２との接点は点接触となる。これにより、スペーサと導光板とを接着して面接触させた場合に比べて、スペーサ５、６と導光板２との界面から漏れる光を抑制することができる。

また、スペーサ５、６を導光板２よりも柔らかい材料で構成することにより、導光板２がスペーサ５、６により傷つけられることを抑制できる。

また、凹部１１を成型用型により成型することによって、レーザ加工により形成された凹部の反射面に比べて、平滑性の高い反射面１１ａを凹部１１に形成することができる。これにより、凹部１１の反射面１１ａにより反射される光の向きを揃えることができるので、輝点を明瞭にすることができる。この結果、表示面２ａに表示される画像をより鮮明にすることができる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。以下、上記実施形態を一部変更した変更形態について説明する。

例えば、導光板２、保護板３、４などを構成する材料や大きさ及び形状などは適宜変更可能である。導光板２、保護板３、４を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などの合成樹脂や、ガラス板などにより構成してもよい。

また、スペーサ５、６を構成する材料は、シリコン系の材料に限定されるものではない。例えば、スペーサ５、６を構成する材料は、フッ素系の紫外線樹脂でもよく、その他の樹脂でもよい。但し、スペーサ５、６を構成する材料は、導光板２よりも屈折率が小さく、導光板２よりも柔らかいものが好ましい。また、スペーサ５、６の色は、保護板３、４の色または設置される場所の背景色と同じ色が好ましい。更に、表示装置１を暗い場所に設置する場合には、黒色などの暗色が好ましい。これにより、スペーサ５、６が導光板２の表示面２ａに表示される画像への影響を低減することができる。

また、スペーサ５、６の高さＨ及び間隔Ｌは、適宜変更可能である。例えば、スペーサ５、６の高さＨは、外部から入射する光の波長に対応させて変更することができる。また、スペーサ５、６の間隔Ｌは、導光板２や保護板３、４を構成する材料の硬度などによって適宜変更可能である。

また、図５に示すように、平面視にて、スペーサ５（６）と凹部１１とを異なる位置に形成してもよい。これにより、凹部１１の反射面１１ａにより反射された光がスペーサ５、６により遮られたり乱反射されて画像の質が低下することを抑制できる。更に、図５に示すように、平面視にて、スペーサ５（６）の面積を凹部１１の面積よりも小さくすることにより、スペーサ５（６）がユーザの視界に入ることを抑制できる。

また、スペーサ５（６）の高さＨと隣接するスペーサ５（６）間の間隔Ｌとの比（Ｈ／Ｌ）は、
１／５０＜Ｈ／Ｌ＜１／５００
がより望ましい。これにより、導光板２及び保護板３、４の撓みなどの変形をより抑制することができる。

また、スペーサ５、６の形成方法及び配置する位置は、適宜変更可能である。例えば、粉状のスペーサ５、６を導光板２または保護板３、４の面上に振り撒くように分散させて配置してもよい。別の方法として、インクジェット印刷法やスクリーン印刷法などにより導光板２または保護板３、４の面上に形成してもよい。更に、スペーサ５、６を非周期的に配置してもよい。

また、スペーサ５、６を保護板３、４ではなく、導光板２に設けてもよい。

また、保護板３、４は、一対ではなくどちらか一方のみを設けてもよい。

また、上述の実施形態では、反射面１１ａを平面状に形成したが、反射面は少なくとも一部が平面状であればよく、一部を曲面によって構成してもよい。また、反射面の形状を各反射面で異ならせてもよい。特に、光源７から遠い凹部の形状を高く（深く）又は幅広に形成することによって、各反射面で反射される光の輝度を均一にすることができる。更に、反射面の形状を扇形などに形成してもよい。

また、導光板２を複数設けてもよい。更に、導光板２の形状は長方形状に限定されるものではなく、多角形状や円形状に形成してもよい。

また、上述の実施形態では、導光板２の凹部１１を金型により成型したが、凹部１１の成型方法は特に限定されるものではなく、切削加工、プレス成型、射出成型などにより凹部１１を成型してもよい。

また、光源７を発光ダイオード以外の発光素子、例えば、半導体レーザや有機ＥＬ素子などにより構成してもよい。

また、各凹部１１の配置は、文字、図形、模様などからなる所望の画像に合わせて適宜変更可能である。

実施形態に係る表示装置の斜視図である。 表示装置の分解斜視図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った部分断面図である。 図３における凹部周辺の部分拡大図である。 変更形態による表示装置の平面図である。

符号の説明

１ 表示装置
２ 導光板
２ａ 表示面
２ｂ 裏面
２ｃ 一端面
３ 保護板
３ａ 下面
４ 保護板
４ａ 上面
５、６ スペーサ
７ 光源
８ 基板
１１ 凹部
１１ａ 反射面
Ｌ 間隔
Ｌ 光
α 傾斜角度

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、
   前記導光板の少なくとも一面側に設けられた保護板と、
   前記保護板と前記導光板との間に、平面視にて、前記凹部と異なる位置となるように設けられた複数のドット状のスペーサと、
   を備えることを特徴とする表示装置。
2. 前記スペーサは、前記導光板よりも屈折率の低い材料からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記スペーサは、透明または黒色であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の表示装置。
4. 前記スペーサの高さＨは、１μｍ以上であって１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記スペーサは、周期的に配列されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記スペーサの高さＨと隣接する前記スペーサの間隔Ｌとの比は、
   １／１０＜（Ｈ／Ｌ）＜１／１０００
   であることを特徴とする請求項５に記載の表示装置。
7. 前記スペーサは、前記保護板に接着または印刷されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の表示装置。
8. 前記スペーサは、前記導光板よりも柔らかいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記スペーサの平面視における面積は、前記凹部の平面視における面積よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 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１〜９のいずれか１項に記載の表示装置。

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