JP6467707B2 - 表示装置 - Google Patents
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Description
導光板25には、断面を切欠くなどによってプリズム26が形成されている。このプリズム26は、緩やかな斜面23と急斜面24で形成されている。
図15(a)は単一の導光板25に、プリズム33の集合体によって37で示す文字「A」の絵柄が記録されるとともに、この文字「A」と同じ表示領域に38で示す文字「B」の絵柄がプリズム34の集合体によって記録されている状態を示している。なお、緩斜面23と急斜面24で構成されているプリズム33は、緩斜面23が導光板25の側面25aに向いている。緩斜面23と急斜面24で構成されているプリズム34は、緩斜面23が導光板25の側面25bに向いている。
図17は、導光板25の断面とともに、導光板25中を導光している光を示している。文字「A」の絵柄を表示中に導光している光32は、導光板25の上下面で全反射を繰り返しながら進み、入射した面の対面25bに到達する。対面25bでは、光32は屈折透過する光32aと、フレネル反射する光32bに分かれる。
R =( n0− n1 )2/( n0 + n1 )2 ・・・・(式1)
導光板は、一般的にはポリカーボネートなど透明樹脂が使われる。透明樹脂の屈折率は材料によって様々あるが、一般的には屈折率1.5前後のものがよく使われる。
R =(1.5−1.0)2 /(1.5+1.0)2 =0.04
となり、4%程度の反射光が生じる。この反射光は、もう一方の文字「B」の絵柄の入射光となる。その結果、不要な絵柄が表示されてしまう。
(実施の形態1)
図1(a)は本発明の実施の形態1の表示装置の正面図を示し、図1(b)は図1(a)のI−I断面図を示す。
導光板1は、例えば透明樹脂で成形されており、互いに対向する第1側面1aと第2側面1bには、それぞれ5個の凸部3で構成されたアレイ形状に成形されている。凸部3の形状は、何れも同じで、導光板1から離れる方向に幅が細くなる放物面形状に形成されている。図2に示したように、各凸部3の先端には、凹部4が形成されている。ここではアレイ形状が5個の凸部3で構成したが、その数は5個に限定されない。
図4は、座標軸をX,Yとしたときに表される放物線を示したものである。一般に知られているように、放物線は定数aにより、以下の式2で表される。
この式2で表される放物線の焦点Fは、(0,1/4a)となることは一般に知られている。焦点Fから発する線分は、式2の放物線によって、反射の法則を満たすよう反射することにより、Y軸と平行な線分11になることも一般に知られている。これを換言すると、Y軸と平行な線分は、式2の放物線により反射の法則を満たして反射した結果、焦点Fに行き着く。
Y_led −H_led /2 ≦ 1/4a ≦ Y_led +H_led /2 ・・・(式4)
導光板1の凸部3の形状の詳細を示したものが図6,図7である。
導光板1の第2側面1bに形成された凸部3の放物面形状も、第1側面1aに形成された凸部3の放物面形状と同じである。さらに、第2側面1bに形成された凸部3の先端に凹部4が形成されていること、第2基板9bとLEDチップ2bが式3,式4を満たすよう構成されていること、第2基板9bの表面で閉塞された第2側面1bの凸部3の凹部4の隙間に、樹脂剤10を充填されていることも、第1側面1aの側の場合と同じである。
図8は、樹脂剤10を通ってLEDチップ2bに入射する光の様子を示している。
第1側面1aの側の放物面の焦点から発するLEDチップ2aの光は、反射の法則を満たす角度で反射して略平行な光13になる。この光は導光板1の内部を伝播して、第2側面1bの側の凸部3の放物線のY軸に平行に飛んできて、凸部3の放物面で反射され、樹脂剤10を通ってLEDチップ2bに入射する。
n_g ≦ n_i ≦n_led ・・・・(式5)
これを、図9を用いて説明する。
また、図9(b)は、図7に示す構成での反射を模式的に表したものである。この構成での反射率Rは、導光板1と樹脂剤10の界面での反射率R_g と樹脂剤10とLEDチップ2bの界面での反射率R_i とにより以下で表される。
Rg =( n_g − n_i )2/( n_g +n_i ) ・・・・(式8)
Ri =( n_i − n_led )2/( n_i + n_led )2 ・・・・(式9)
これらの式6〜式9により、従来例にあるような一般的な端面での反射率Rと、樹脂剤の屈折率による図7の構成での反射率Rとを算出したものが下記の(表1)である。
図10は、第1側面1aの側のLEDチップ2aを点灯させて第1絵柄「A」を表示させた場合に第2側面1bに伝播する光線の様子を示す。第1側面1aから略平行光で出射した光13aは、第2側面1bの凸部3の放物面で反射され、樹脂剤10を通ってLEDチップ2bへ入射するので、第2側面1bでの反射を従来に比べて低く抑えることができ、表示させたくない第2絵柄「B」が薄く表示されることが無い。
第1,第2基板9a,9bの導光板1への取り付けには、図3に示すように、第1基板9aを、導光板1の凸部3に押さえ付ける機構を設置することが好ましい。図示していないが、例えば、ネジで第1基板9aを導光板1に締め付けて押圧したり、ばね機構で第1基板9aを導光板1に押圧したりするなどによって、第1基板9aを導光板1の側に力14によって付勢することが好ましい。これにより、樹脂剤10が充填されている第1側面1aの凹部4とLEDチップ2aとの隙間が強固に密封されるため、樹脂剤10などの膨張によっても第1側面1aの凹部4とLEDチップ2aとの隙間の内部圧を加圧状態に維持することができ、外部へ樹脂剤10などが流出しない。第2基板9bの導光板1へ取り付けも、第1基板9aの導光板1への取り付けと同じである。
樹脂剤10がLEDチップ2a,2bの発熱に耐えられないと、樹脂剤10が例えば溶けてしまう。これを抑えるため、樹脂剤10としては、高い耐熱性のものが好ましい。望ましくは、耐熱温度は100℃以上のものである。
上記の実施の形態では、第1絵柄を表示させる場合と第2絵柄を表示させる場合の何れの場合にも、対向端面での反射を低く抑えるように構成したが、第1絵柄を表示させる場合の対向端面での反射を低く抑えるか、第2絵柄を表示させる場合の対向端面での反射を低く抑えるだけでも、従来の表示装置に比べて良好な表示を実現できる。
図12(a)(b)は本発明の表示装置の実施の形態2を示す。
図1に示した実施の形態1では、導光板1の対向する第1側面1aと第2側面1bに、第1基板9a,第2基板9bを取り付け、第1絵柄と第2絵柄を切り換えて同じ表示領域に表示する表示装置であったが、この実施の形態2では、第1絵柄,第2絵柄,第3絵柄と第4絵柄を切り換えて同じ表示領域に表示することができる。
上記の各実施の形態においてLEDチップは、焦点Fに形成されていたが、焦点Fの近傍に配置することもできる。
1a 導光板1の第1側面
1b 導光板1の第2側面
1c 導光板1の第3側面
1d 導光板1の第4側面
2a LEDチップ(第1光源)
2b LEDチップ(第2光源)
2c LEDチップ(第3光源)
2d LEDチップ(第4光源)
3 凸部
4 凹部
5a 導光板1の底面
5b 導光板1の上面
7 プリズム(第1反射部)
7a,7b 斜面
8 プリズム(第2反射部)
8a,8b 斜面
9a 第1基板
9b 第2基板
9c 第3基板
9d 第4基板
10 樹脂剤
11 Y軸と平行な線分
12 凸部3の放物線形状
13 略平行な光
14 力
15 プリズム(第3反射部)
16 プリズム(第4反射部)
Claims (8)
- 第1側面と第2側面が互いに対向し、前記第1側面と第2側面の間の互いに対向した底面と上面が形成され、前記第1側面と前記第2側面のうちの一方の側面から内部に入射した光を、他方の側面に向かって伝播する導光板と、
前記導光板の第1側面に光を入射する第1光源と、
前記導光板の第2側面に光を入射する第2光源を設け、
前記第1側面から前記導光板に入射した前記第1光源からの光を、前記導光板の前記底面に形成された第1反射部によって前記上面の側に反射させて前記導光板の外部に出射させて第1絵柄を表示し、
前記第2側面から前記導光板に入射した前記第2光源からの光を、前記導光板の前記底面に形成された第2反射部によって前記上面の側に反射させて前記導光板の外部に出射させて第2絵柄を表示する表示装置であって、
前記導光板の第2側面に前記導光板から離れる方向に幅が細くなる放物面で形成された凸部を設け、
前記第2側面の前記放物面形状の焦点の近傍に前記第2光源が前記導光板に接触しないように逃がす凹部を設け、
前記凹部と前記第2光源との隙間に樹脂剤が充填されている、
表示装置。 - 前記第2光源の前記導光板への取り付け位置は、
前記凸部における前記放物面の形状を、Y =a・X2 で表すとき、
前記第2光源の中心座標(X_led ,Y_led )は、前記放物面の焦点位置(0,1/4a)に対し、前記第2光源の高さH_led 、幅W_led により、
−W_led /2 ≦ X_led ≦ W_led /2
Y_led − H_led /2 ≦ 1/4a ≦ Y_led +H_led /2
の位置関係である、
請求項1記載の表示装置。 - 前記樹脂剤の屈折率n_i は、
前記導光板の屈折率n_g 、
前記第2光源の屈折率n_led とした場合に、
n_g ≦ n_i ≦ n_led
である、請求項1または請求項2記載の表示装置。 - 前記樹脂剤の弾性係数が、前記導光板の弾性係数よりも小さい、
請求項1〜3の何れかに記載の表示装置。 - 前記第2光源を基板の表面に実装し、前記基板によって前記凹部の開口を閉塞すると共に、前記第2光源と前記導光板との密着性を高めるように前記基板を前記導光板の前記凸部の先端側に付勢して取り付けた、
請求項1記載の表示装置。 - 第1光源と第2光源が、発光ダイオードチップである、
請求項1記載の表示装置。 - 前記導光板に形成された第1,第2反射部は、
第1,第2光源のうちの一方から入射した光を前記導光板の前記上面から出射させる第1反射面と、他方から入射した光を屈折させる第2反射面とを有するプリズムであり、前記第2反射面で屈折させた他方から入射した光を前記第1反射面で屈折させて前記導光板の内部を伝播させる、
請求項1記載の表示装置。 - 前記導光板の第1側面に前記導光板から離れる方向に幅が細くなる放物面で形成された第2凸部を設け、
前記第1側面の前記放物面形状の焦点の近傍に前記第1光源が前記導光板に接触しないように逃がす第2凹部を設け、
前記第2凹部と前記第1光源との隙間に樹脂剤が充填されている、
請求項1記載の表示装置。
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