JP6107564B2

JP6107564B2 - 表示装置の製造方法

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Publication number: JP6107564B2
Application number: JP2013196245A
Authority: JP
Inventors: 智彦波多野
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2013-09-20
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-09-20
Also published as: US20150082610A1; JP2015060215A; US9812041B2

Description

本発明は、表示装置の製造方法に関する。

従来、屋外などの明るい場所で使用する場合に視認性が損なわれないよう、金属板などで製作した遮光ルーバ（遮光マスク）を発光素子の前面にネジ止めし、これにより発光素子への直射日光を遮光する表示装置が提案された（特許文献１の従来技術及び課題の欄を参照）。

特開平８−２３４６８４号公報

しかしながら、上記従来の表示装置では、遮光ルーバ（遮光マスク）をネジ止めする際に遮光ルーバ（遮光マスク）に撓みが生じることで、発光素子と遮光ルーバ（遮光マスク）との位置関係にずれが生じ、表示装置の視野角が狭くなる箇所が部分的に発生し見え方にむらが生じるという問題があった。

そこで、本発明は、遮光マスクが撓むことによる位置関係のずれを抑制可能な表示装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、上記課題は、次の手段により解決される。すなわち、複数の発光素子が実装された基板を準備する工程と、複数の発光素子の光をそれぞれ通過させる複数の窓部が設けられ、前記発光素子の光が入射する側に向けて凸となる反りを有する遮光マスクを準備する工程と、基板が配置されるケースとネジとを準備する工程と、前記遮光マスクを前記ケースにネジ止めし前記遮光マスクを前記基板に対して平行にするか又は平行に近づける工程と、を有することを特徴とする表示装置の製造方法である。

本発明によれば、表示装置の視野角を広く保ち見え方にむらが生じることを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する模式的斜視図である。本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する模式的斜視図である。本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する模式的斜視図である。本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する模式的斜視図である。本発明の実施形態に係る遮光マスクの模式図である。遮光マスクの撓みが反りと相殺されることにより表示装置の視野角が広く保たれる原理を説明する模式的断面図である。（ａ）及び（ｂ）は共にネジ止め箇所で囲まれた領域の中央部分に相当し、（ａ）は遮光マスクの撓みが反りと相殺されている場合を示し、（ｂ）は遮光マスクの撓みが反りと相殺されていない場合を示す。本発明の実施形態が複数の発光素子の間隔が小さい場合に特に効果的であることを説明する模式的断面図であり、（ａ）は間隔が大きい場合を示し、（ｂ）は間隔が小さい場合を示す。本発明の実施例１に係る表示装置（ａ）と比較例に係る表示装置（ｂ）とを比較する正面図（遮光マスクの側から表示装置を見た図）である。基板にネジ止めされる前における遮光ルーバの正面図であり、（ａ）は本発明の実施例１に係る表示装置で用いた遮光ルーバの正面図であり、（ｂ）は比較例に係る表示装置で用いた遮光ルーバの正面図である。

以下に、添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態について説明する。

図１Ａ〜Ｄは、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法を説明する模式的斜視図である。

図１Ａ〜Ｄに示すように、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法は、複数の発光素子３０が実装された基板２０を準備する工程（第１工程）と、複数の発光素子３０の光をそれぞれ通過させる複数の窓部が設けられ、発光素子３０の光が入射する側に向けて凸となる反りを有する遮光マスク４０を準備する工程（第２工程）と、基板２０が配置されるケース１０を準備する工程（第３工程）と、遮光マスク４０をケース１０にネジ止めし遮光マスク４０を基板２０に対して平行にするか又は平行に近づける工程（第４工程）と、を有する表示装置の製造方法である。

以下、順に説明する。

（第１工程）
まず、図１Ａに示すように、複数の発光素子３０が実装された基板２０を準備する。

基板２０は、実質的に平らな平板状である。基板２０には、ガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板などの所謂リジッド基板を用いることができる。基板２０の寸法は、例えば、縦５０〜１５０ｍｍ、横１５０〜２５０ｍｍ、厚み１．５〜２．５ｍｍなどである。基板２０には、配線が形成されている。

発光素子３０には、表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）などを用いることができる。発光素子３０の寸法は、例えば、縦１．５〜２．５ｍｍ、横１．５〜２．５ｍｍ、厚み０．５〜１．５ｍｍなどである。

（第２工程）
次に、図１Ｂに示すように、遮光マスク４０を準備する。遮光マスク４０は、可撓性を有している。

遮光マスク４０は、複数の発光素子３０の光をそれぞれ通過させる複数の窓部が設けられており、発光素子３０の光が入射する側（基板２０側）に向けて凸となるように反りを有している。複数の窓部は、例えば行列状に設けることができる。また、遮光マスク４０に設けられた複数の窓部の位置は、基板２０に実装された発光素子３０の位置と最終的に対応するように構成されている。

窓部の形状は特に限定されないが、典型的には発光素子３０の発光部の形状に対応する形状とすることができる。遮光マスク４０の寸法は、例えば、縦５０〜１５０ｍｍ、横１５０〜２５０ｍｍなどである。

（第３工程）
次に、図１Ｃに示すように、基板２０が配置されるケース１０とネジ５０とを準備する。

ケース１０には、ポリカーボネート樹脂、ノリル樹脂などを用いることができる。ケース１０の形状は、例えば矩形状である。また、ネジ５０には、鉄製、アルミニウム製のものを用いることができる。ネジ５０の個数（ネジ止めする箇所の数）に特に制限はない。本発明の実施形態では、１２箇所でネジ止めされる形態を一例として採り上げる。

ケース１０と基板２０との間には、６個のブラケット６０が配置される。ブラケット６０は、本発明の実施形態に係る表示装置を外部に取り付けるためのものであり、背面側からネジ５０を挿入してブラケット６０で本発明の実施形態に係る表示装置そのものを外壁などに固定できるように構成されている。なお、本発明の実施形態では、基板２０がケース１０と遮光マスク４０との間で挟持されることにより固定され、ブラケット６０がケース１０に嵌合されることにより固定されるものとする。

ケース１０と遮光マスク４０との間には、第１パッキン７０を介在させることができる。これにより、ケース１０と遮光マスク４０との間から雨水などが侵入するのを防止することができる。さらに、本発明の実施形態に係る表示装置では、ケース１０の背面側に第２パッキン８０を設けてある。これにより、本発明の実施形態に係る表示装置を外壁などに取り付けた際に、本発明の実施形態に係る表示装置と外壁の間から雨水が侵入するのを防止できる。

（第４工程）
次に、図１Ｄに示すように、遮光マスク４０をケース１０にネジ５０を用いてネジ止めし遮光マスク４０を基板２０に対して平行にするか又は平行に近づける。

すなわち、遮光マスク４０は、可撓性を有しているため、ネジ止めによりネジ止めされた箇所が圧縮されて微妙に凹むと、ネジ止めされた箇所に囲まれた領域が相対的に正面（観察面）側に向けて凸となる撓みを有する形状に変形する。しかしながら、本発明の実施形態では、遮光マスク４０に、発光素子３０の光が入射する側に向けて凸となる反りがあらかじめ形成されているため、上記のネジ止めにより生じた撓みは、このあらかじめ形成されていた反りと相殺される（相殺された状態に近づく場合も含む。以下、同じ。）。これにより、遮光マスク４０は、全体として、基板２０に対して平行になるか又は平行に近づく。

なお、図１Ｃに示すように、本発明の一実施形態では、３（縦）×４（横）の計１２本のネジ５０を用いている。したがって、撓みが生じる領域（ネジ止めされた箇所に囲まれた領域）は２（縦）×３（横）の計６か所存在することになる。一方、遮光マスク４０は、その中央が基板２０側に向けて凸となる反りを有しており、中央から周縁にむかって曲面となるように構成されている（例えば、後述する図６（ａ）参照）。つまり、ここでは、遮光マスク４０に６つの凸を別々に形成しているのではなく、６つの凸が一体的に形成されて１つの大きな凸が形成されている。ただし、６つの凸を別々に形成してもよいことは言うまでもない。

遮光マスク４０（４１、４２）は、ネジ止めしたときに基板２０と発光素子３０とを完全には被覆しておらず、基板２０及び発光素子３０と遮光マスク４０（４１、４２）との間には空隙が形成される（後述する図３、４参照）。ただし、遮光マスク４０（４１、４２）は、ネジ止めしたときに基板２０と発光素子３０とを完全に被覆してもよく、この場合は、基板２０及び発光素子３０と遮光マスク４０（４１、４２）との間に空隙が形成されない。

以上説明した本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法によれば、遮光マスク４０の撓みが反りと相殺されるため、遮光マスク４０が撓むことによる位置関係のずれを抑制可能な表示装置を提供して、表示装置の視野角を広く保ち見え方にむらが生じることを抑制することができる。

なお、遮光マスク４０をケース１０に強くネジ止めすると遮光マスク４０が撓みやすいが、上記のとおり、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法によれば、この撓みを反りで相殺することができるため、遮光マスク４０をケース１０に強くネジ止めすることも可能である。したがって、本発明の実施形態に係る表示装置の製造方法によれば、遮光マスク４０とケース１０との隙間からケース１０内に水が入り込むことを抑制して、表示装置の防水性を高めることもできる。

第１工程、第２工程、第３工程を実行する順序は、適宜変更することができる。すなわち、第１工程から第３工程は、例えば、第２工程、第１工程、第３工程の順で実行してもよいし、第３工程、第２工程、第１工程の順で実行してもよい。

図２は、本発明の実施形態に係る遮光マスクの模式図である。

図２に示すように、遮光マスク４０は、長手方向において反りＡ１を有しており、また短手方向において反りＡ２を有している。上記のとおり、ケース１０にネジ止めした際に生じる遮光マスク４０の撓みは、これらの反りと相殺される。なお、反りＡ１は例えば１．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、反りＡ２は例えば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍである。

反りの態様は特に限定されない。遮光マスク４０は、例えば、図２に示すような滑らかな曲面状の反りを有することができる。

図２に示すように、遮光マスク４０は、例えば、窓部４１ａを構成する透光部材４１と、外部光を遮光する遮光部材４２と、を用いた二色成形により形成されてもよい。このようにすれば、所望の反りを有する遮光マスク４０を安定して作製することができる。透光部材４１には、ポリカーボネート樹脂、ノリル樹脂などを用いることができる。また、遮光部材４２には、ポリカーボネート樹脂、ノリル樹脂などを用いることができる。ただし、遮光部材４２には黒色の顔料を加えてもよい。

図２に示すように、遮光マスク４０には、複数の庇４２ａが設けられていてもよい。このようにすれば、外部光（例：日光、照明光）を効果的に遮光することができる。複数の庇４２ａは、複数の窓部４１ａが行列状に設けられている場合、それぞれ一行方向において直線状に設けられており、また、所定の間隔をあけて、窓部４１ａの上方において互いに分離している。換言すれば、庇４２ａは複数個所で切り欠かれた構成となっている。これにより、遮光マスク４０を曲げることが容易になるため、遮光マスク４０を基板２０に対して平行にするか又は平行に近づけることが容易になる。なお、庇４２ａの形状は特に限定されない。

図３は、遮光マスクの撓みが反りと相殺されることにより表示装置の視野角が広く保たれる原理を説明する模式的断面図である。（ａ）及び（ｂ）は共にネジ止め箇所で囲まれた領域の中央部分に相当し、（ａ）は遮光マスクの撓みが反りと相殺されている場合を示し、（ｂ）は遮光マスクの撓みが反りと相殺されていない場合を示す。なお、図３では、原理を説明するにあたり不要な構成の記載を省略している。

図３（ａ）に示すように、遮光マスク４０（４１、４２）が基板２０に対して平行である又は平行に近づくことにより撓みが反りと相殺されている場合は、遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａが基板２０に近づくため（遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａと基板２０との距離：Ｌ１）、発光素子３０からθ１以下の出射角で出射した光が遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａを通過することができる。

これに対し、図３（ｂ）に示すように、遮光マスク４０（４１、４２）の撓みが反りと相殺されていない場合は、遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａが基板２０から遠ざかり（遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａと基板２０との距離：Ｌ２＞Ｌ１）、発光素子３０からθ２以下の出射角（θ２＜θ１）で出射した光でないと遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａを通過することができなくなって、表示装置の視野角が狭くなる。

このように、遮光マスク４０（４１、４２）の撓みが反りと相殺されている場合には、遮光マスク４０（４１、４２）の撓みが反りと相殺されていない場合に遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａを通過することができなかった出射角θ（θ２＜θ≦θ１）で出射する光が遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａを通過することができるため、表示装置の視野角が広く保たれる。

図４は、本発明の実施形態が複数の発光素子の間隔が小さい場合に特に効果的であることを説明する模式的断面図であり、（ａ）は間隔が大きい場合を示し、（ｂ）は間隔が小さい場合を示す。なお、図４では、原理を説明するにあたり不要な構成の記載を省略している。ここで、発光素子の間隔とは、隣接する２つの発光素子の中心間の距離を意味する。

図４（ａ）に示すように、複数の発光素子３０の間隔Ｘ１が大きい場合は、遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａの面積を大きくできるため、撓み（遮光マスク４０（４１、４２）の基板２０からの浮き）が生じたとしても、少なくとも視野角θ１は確保することができる。

これに対し、図４（ｂ）に示すように、複数の発光素子３０の間隔Ｘ２（Ｘ２＜Ｘ１）が小さい場合は、遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａの面積も小さくせざるを得ないため、図４（ａ）と同等の撓みが生じる場合に比較して、視野角θ２はかなり狭まってしまう（θ２＜θ１）。

したがって、本発明の実施形態は、複数の発光素子３０の間隔が小さい場合に特に効果的である。具体的には、本発明の実施形態によれば、複数の発光素子３０が、例えば３〜２０ｍｍの間隔、好ましくは３〜１０ｍｍの間隔、さらに好ましくは４〜８ｍｍの間隔で基板２０に実装された高解像度の表示装置においても視野角を広く保つことができる。

なお、以上のとおり、本発明の実施形態は、複数の発光素子３０の間隔が小さい場合に特に効果的であるが、一般的に、遮光マスク４０（４１、４２）は、その厚み（遮光マスク４０（４１、４２）の窓部４１ａと基板２０との距離：Ｔ）が薄くなると、ねじ止めした際に撓みやすくなる。したがって、本発明の実施形態は、遮光マスク４０（４１、４２）の厚みが薄い場合に特に効果的でもある。具体的には、本発明の実施形態によれば、遮光マスク４０（４１、４２）が、例えば１〜５ｍｍの厚み、好ましくは１．５〜３ｍｍの厚みで形成された表示装置においても視野角を広く保つことができる。

次に、本発明の実施例１に係る表示装置について説明する。本発明の実施例１に係る表示装置は、本発明の実施形態に係る表示装置の一例である。

まず、表面実装型ＬＥＤからなる複数の発光素子３０が実装された基板２０を準備した。ここで、基板２０の寸法は、縦９３ｍｍ、横１８９．２ｍｍ、厚み１．６ｍｍであり、各発光素子３０の寸法は、縦１．８ｍｍ、横１．８ｍｍ、高さ０．８４５ｍｍである。複数の発光素子３０は、６ｍｍの間隔で、１６（縦）×３２（横）の行列状に実装されている。

次に、基板２０に実装された複数の発光素子３０からの光を通過させる窓部４１ａが設けられ、発光素子３０の光が入射する側に向けて凸となる反りを有する遮光マスク４０を準備した。ここで、遮光マスク４０の寸法は、縦９５．５ｍｍ、横１９１．５ｍｍ、厚み１．８ｍｍであり、窓部４１ａの寸法は、縦３．６ｍｍ、横４．２ｍｍである。窓部４１ａは、６ｍｍの間隔で、１６（縦）×３２（横）の行列状に形成されている。

遮光マスク４０は、透光性のポリカーボネート樹脂（透光部材４１）と黒色の顔料を含んだ遮光性のポリカーボネート樹脂（遮光部材４２）との二色成型により形成されており、射出条件の調整により、発光素子３０の光が入射する側に向けて凸となる反りを有している。具体的な反りの程度は、遮光マスク４０の正面側の表面において、正面側から見て、中央が周縁よりも２．０ｍｍ凹んだものとなっている。

次に、基板２０が配置されるケース１０と鉄製のネジ５０とを準備した。

次に、遮光マスク４０を、基板２０に対して平行になるよう、ケース１０にネジ５０を用いてネジ止めした。ネジ止めの箇所は、図１Ｃに示すように、１２箇所である。上記のとおり、遮光マスク４０は、発光素子３０の光が入射する側に向けて凸となる反りを有している。ネジ止めにより生じる遮光マスク４０の撓みは反りと相殺されており、本発明の実施例１に係る表示装置の視野角は広く保たれる。

図５は、本発明の実施例１に係る表示装置（ａ）と比較例に係る表示装置（ｂ）とを比較する正面図（遮光マスクの側から表示装置を見た図）である。比較例に係る表示装置には、反りを有していない遮光マスクを用いるほかは、本発明の実施例１に係る表示装置と同じ構成を有する表示装置を用いた。なお、図５は、３次元測定機によって遮光マスクの上面の高さを測定した図であり、遮光マスク４０の高さを色の濃淡で示しており、色が濃いほど高くなる、つまり、色が濃いほど遮光マスク４０と基板２０との距離が大きくなることを示している。

図５（ａ）に示すように、本発明の実施例１に係る表示装置では、遮光マスク４０が反りを有しているため、遮光マスク４０をケース１０にネジ止めした場合において、遮光マスク４０と基板２０との距離が比較的小さいことが分かる。

他方、図５（ｂ）に示すように、比較例に係る表示装置では、遮光マスク４０が反りを有していないため、遮光マスク４０をケース１０にネジ止めした場合において、遮光マスク４０と基板２０との距離が比較的大きくなることが分かる。

したがって、本発明の実施例１に係る表示装置の方が、比較例に係る表示装置よりも視野角が広く保たれることが分かる。

なお、図５中のＹは、ネジ止めされた箇所を示す。

図６は、基板にネジ止めされる前における遮光ルーバの正面図であり、（ａ）は本発明の実施例１に係る表示装置で用いた遮光ルーバの正面図であり、（ｂ）は比較例に係る表示装置で用いた遮光ルーバの正面図である。図５の場合と同様、図６は、３次元測定機によって遮光マスクの上面の高さを測定した図であり、遮光マスク４０の高さを色の濃淡で示しており、色が濃いほど高くなる、つまり、色が濃いほど遮光マスク４０と基板２０との距離が大きくなることを示している。

図６（ａ）に示すように、本発明の実施例１に係る表示装置で用いた遮光マスク４０は、基板２０にネジ止めされる前において、中央から周縁に向かって曲面状となるよう構成されており、発光素子３０の光が入射する側に向けて凸となる反りを有している。この反りは、上述したとおり、ネジ止めした際に生じる遮光マスク４０の撓みと相殺される。

他方、図６（ｂ）に示すように、比較例に係る表示装置で用いた遮光マスクは、基板にネジ止めされる前において反りを有していない。したがって、ネジ止めした際に生じる遮光マスク４０の撓みは、反りと相殺されることなく遮光マスク４０に残る。

なお、図６中のＹは、ネジ止めされる箇所を示す。

以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、これらの説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらの説明によって何ら限定されるものではない。

１０ケース
２０基板
３０発光素子
４０遮光マスク
４１透光部材
４１ａ窓部
４２遮光部材
４２ａ庇
５０ネジ
６０ブラケット
７０第１パッキン
８０第２パッキン
Ｔ厚み
Ｌ１、Ｌ２遮光マスクの窓部と基板との距離
Ａ１、Ａ２反り
Ｘ１、Ｘ２間隔
Ｙネジ止めされた箇所又はネジ止めされる箇所

Claims

複数の発光素子が実装された基板を準備する工程と、
複数の発光素子の光をそれぞれ通過させる複数の窓部が設けられ、前記発光素子の光が入射する側に向けて凸となる反りを有する遮光マスクを準備する工程と、
基板が配置されるケースとネジとを準備する工程と、
前記遮光マスクを前記ケースにネジ止めし前記遮光マスクを前記基板に対して平行にするか又は平行に近づける工程と、
を有することを特徴とする表示装置の製造方法。
前記遮光マスクを準備する工程において、複数の発光素子の光をそれぞれ通過させる複数の窓部が行列状に設けられ、一行方向であって前記窓部の上方において互いに分離した複数の庇を有し、且つ、前記発光素子の光が入射する側に向けて凸となる反りを有する遮光マスクを準備することを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
前記基板を準備する工程において、前記複数の発光素子が３〜２０ｍｍの間隔で実装された基板を準備することを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置の製造方法。
前記遮光マスクを準備する工程において、前記窓部を構成する透光部材と、光を遮光する遮光部材と、を用いた二色成形により、前記遮光マスクを形成す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の製造方法。