(57)【要約】      （修正有）【課題】改善された表示効果または発光効果を有する表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は支持部１４を備え、この支持部において、その支持部とＬＥＤとからの発光方向を有する発光手段の上方にＬＥＤ１６と光分配体２２とが配置される。光分配体は、ＬＥＤに対面する光入口側と、ＬＥＤの反対側の光出口側とを有する３次元体である。光分配体は透明な材料からなり、光入口側２４は、ＬＥＤから、ディフューザの形態をとり得る光出口側２６への均一な光分布を最適化するように成形される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、前記支持部に配置された発光手段と、前記支持部からのおよび前記発光手段からの発光方向を有する、前記発光手段の上方にある光分配手段とを有する表示装置であって、前記光分配手段が、前記発光手段に対面する光入口側と、前記発光手段の反対側にある光出口側とを有する３次元的な光分配体を備える表示装置において、前記光分配体が透明な材料からなり、前記光入口側が、前記発光手段から前記光出口側への均一な光分布を最適化するように成形されることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記光出口側が加工によってディフューザの形態をとるか、またはディフューザ層が前記光出口側に付与されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記光出口側が凹凸加工によりディフューザとして加工されることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光分配体が、前記発光手段の光に関して少なくとも９５％の透過率を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
さもなければ透明な前記光分配体が、光分布を改善するための散乱粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光分配体が一部品および一体の構造であり、前記光分配手段全体が、一部品および一体の構造であり、まさに前記光分配体からなることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記光入口側が平滑面を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記光入口側の側断面が二重Ｓ字形状を有し、前記二重Ｓ字形状の先端が発光手段から最も遠くにあるか、または前記二重Ｓ字形状の最高点が前記発光手段のまたはその発光エリアの中心点を越えることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記光入口側の最低点と前記最高点との最大高さの差が０．２ｍｍ未満であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記光入口側が最大３ｍｍの幅または横方向延長部を備えることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記光入口側のプロファイルが均一に変化し、丸くなっていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記光入口側の前記プロファイルが中心に対して対称的であることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記光入口側の前記プロファイルの傾斜が、中央領域の周りの環状部よりも外側領域の方が小さく変化することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記プロファイルを有する前記光入口側が、前記発光手段に対面する前記光分配体の側面の大部分を形成することを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光出口側が平坦または平面であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記光出口側が、前記光入口側に対して平行であるか、または前記光入口側の対称軸に対して垂直であることを特徴とする請求項１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
複数の発光手段が前記支持部に配置され、１つの光分配手段が発光手段毎に設けられ、複数の光分配手段が構成要素として一体に構成されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記複数の光分配手段が、プラスチック射出成形によって共に製造された構成要素として一体に構成されることを特徴とする請求項１７に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの発光手段の上方に光分配手段が配置される支持部を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、「７つのセグメントのディスプレイ」を実現し得る、発光手段としてのＬＥＤを有するこのような表示装置が、特許文献１から知られている。この場合、光分配手段は、光透過性の光分配体を備えるが、この材料は、光分配手段または光分配体の光出口側における均一な光分布のための拡散散乱を行うように選択される。
【０００３】
同様に光分配体がＬＥＤの上方の光分配手段としてそのＬＥＤの上方に配置される別の同様の表示装置が、特許文献２から知られている。この場合、ＬＥＤは光分配体の立方体状の凹部内に突出する。最大可能な光散乱を実現するための光分配体の凹凸面の代わりに、減衰要素が光分配体に付与され、さらに、この材料が均一な光の出現に関する光散乱および光分布を改善する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国実用新案第２０３１４３９１Ｕ号明細書
【特許文献２】独国特許第４３１１９３７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、改善された表示効果または発光効果を有し、それと同時に、構造上の複雑さを最小限にする上記種類の表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を有する表示装置によって解決される。本発明の有利かつ好ましい実施形態は、別の請求項の主題であり、以下により詳細に説明される。請求項の用語は、明確な参照によって説明の内容に援用される。
【０００７】
光分配手段が、発光手段に対面する光入口側と、発光手段の反対側の光出口側とを備える３次元的な光分配体を備えることが意図される。本発明によれば、光分配体は、透明な材料、特にできるだけ透明なまたは光透過性の材料からなり、この場合、光入口側は、発光手段から光出口側への均一な光分布を最適化する形状である。
【０００８】
一方、このようにして、光入口側の特定の構造により、発光手段からの光が光出口側においてできるだけ均一に分配されることが保証される。これにより、特に、表示装置の均一な光の出現または発光効果を実現することが可能になる。さらに、この効果を、ディフューザとしての光出口側の任意の形態によって強化することが可能であるが、この場合、この効果は、上記均一な光分布のために、正確に提供することが絶対的に必要ではないか、または光出口側が光をあまり吸収しないような僅かな効果を有するだけでもよい。さらに、できるだけ表示装置を容易に見ることができるようにするために、光分配体が透明な材料であるか、または有利には最も光を透過する材料であることにより、発光強度を全体的に高く保持することが可能である。したがって、２つの機能が最適化される。
【０００９】
本発明の一発展形態では、発光手段から光分配体への光の透過率は、少なくとも９５％、有利には、少なくとも９７％〜９９％であり得る。さらに、光分配体は、特に有利には、着色されていない材料、特に、合成樹脂またはエポキシ樹脂、ポリアミドまたはポリエチレン等のプラスチック材料からなる。
【００１０】
本発明の一発展形態では、さもなければ透明な光分配体は、光分布を改善するための散乱粒子を含むことが可能である。
【００１１】
本発明の別の発展形態では、光分配体は一部品および一体の構造であり得る。特に有利には、光分配手段全体が、一部品および一体の構造であり、単に光分配体からなる。この光分配体を別個の部品として支持部に直接固定することが可能である。代わりに、その光分配体を、有利には、支持部の別の発光手段用の別の光分配体と共に、より大きなプラスチックブロックまたはプラスチックハウジングに一体化してもよい。例えば、このようなハウジングは、合計７つのセグメントのディスプレイとして構成することが可能であり、ここで、そのディスプレイの下方には、７つのＬＥＤが発光手段として設けられる。
【００１２】
光分配体の横方向外面はできるだけ平滑であるかまたはよく研磨することが可能であり、したがって、その横方向外面に当たる、発光手段からの光は、光分配体内に反射して戻り、光出口側から出射する。このようにして、散乱損失が最小限にされ得る。
【００１３】
本発明の別の発展形態では、光入口側は、平滑な表面、有利には、できるだけ平滑であるかまたは研磨された表面を備える。さらに、これにより、散乱損失が低減され、したがって、光分配体の光損失が低減される。
【００１４】
均一な光分布を最適化するために、光入口側の側断面は、有利には、二重Ｓ字形状を有し、この場合、この二重Ｓ字形状の最も遠い点は、発光手段またはその発光エリアの中心点の上方に位置する。このようにして、中央領域において、光入口側は光分配体に対して凹状に湾曲することが可能であり、この凹状湾曲部は側面に向かって凸状湾曲部になる。次に、湾曲部は外側に向かって再び丸くなり、その結果、平坦なプロファイルまたは他の僅かな凹状湾曲部が生じる。
【００１５】
光入口側の最低点と最高点との最大高さの差は、有利には０．２ｍｍ未満、特に有利には約０．１ｍｍであり得る。この最大高さの差は、有利にはＬＥＤまたはＳＭＤ  ＬＥＤの形態をとる発光手段の非常に小さなサイズを考慮すると、ほんの僅かな高さの差であるように思われるが、これにより、認識可能かつ非常に有利な光分布が実現され得る。しかし、原則として、光入口側の形状が主に重要であり、その寸法は絶対的ではない。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、中央凹状湾曲部を有する光入口側のプロファイルまたは形状が平坦であっても、円形であってもよい。したがって、このことは、光入口側の上記形状、特に上記二重Ｓ字形状が均一に円形であることを意味する。
【００１７】
本発明の別の有利な実施形態では、光入口側の形状またはプロファイルが中心に対して対称的であり、すなわち、いわば回転対称的である。この場合、この中心は、発光手段またはその発光エリアの中心点の上方にある。光入口側の形状が光出口側の基本的な幾何学的形状とは異なる場合、例えば、光入口側がほぼ円形または正方形の構造であり、光出口側が細長く長方形である場合、プロファイルまたは形状について、光入口側の回転対称構造から逸脱することが可能である。ここで、光入口側は、より短い光出口側に向かうよりも、より長い光出口側の長手方向側に向かう方がより大きく湾曲することが可能である。言い換えれば、光入口側の異なる方向へのプロファイルの異なる程度の移行は、できるだけ平滑であるべきである。
【００１８】
本発明の別の発展形態では、プロファイルまたは特別な形状を有する光入口側は、発光手段に対面する光分配体の側面の大部分を形成する必要がある。この側面の大部分は有利には少なくとも８０％であるべきである。このようにして、発光手段によって出射される光の可能な最大の割合がそれ相応に光分配体に導入される。
【００１９】
有利には、光入口側のプロファイルの傾斜は、内側領域におけるよりも、特に、中央領域の周りの環状部におけるよりもまたは発光手段の中心点の上方におけるよりも、外側領域における方が小さく変化する。このようにして、より小さなエリアのこれらの領域によって照射された光出口側の比較的大きなエリアを考慮することが可能である。
【００２０】
したがって、光分配体は、間隔が大きくなりすぎないように発光手段の上方に配置されるべきである。有利には、光入口側は、発光手段よりも最大０．５ｍｍ上方に、さらには最大０．４ｍｍ上方に配置され得る。このようにして、発光手段および光入口側の高い位置決め精度および正確な関連を実現することが可能である。
【００２１】
さらに、光入口側の幅または横方向延長部は、数ミリメートル、有利には最大３ｍｍ、または特に有利にはちょうど２ｍｍまたは１．６ｍｍであり得る。ここで、このような小さな寸法はＳＭＤ  ＬＥＤに特に適している。
【００２２】
本発明の一発展形態では、光出口側は、有利には、幾分薄いディフューザ層を適用することによってまたは凹凸加工によって、ディフューザの形態をとるかまたはディフューザ効果を有することが可能である。この場合、約３μｍ〜１０μｍのピーク対バレー高さを有するマイクロラフネスを提供し得る。このディフューザ効果の全てが重要であるわけではないが、その理由は、大きくなりすぎて生じるべきではない光出力の減少を必然的にもたらすからである。
【００２３】
本発明の別の発展形態では、光出口側は平坦または平面の構造であり得る。有利には、光出口側は、光入口側に対して平行にまたは光入口側の対称軸に対して垂直に延びる。好ましくは、光出口側は、発光手段の反対側の光分配体の側面の大部分を形成する。特に好ましくは、側面の大部分は８０％以上、特に好ましくは１００％である。
【００２４】
これらおよび別の特徴は、請求項からだけでなく、説明および図面からも明らかとなり、個々の特徴は、本発明の実施形態においておよび他の分野において、サブコンビネーションの形でそれぞれ単独でまたは複数の組み合わせで実現され、本明細書で保護が請求される有利でそれ自体保護可能な実施形態を表すことが可能である。本出願が個々の区分および副題に細分されても、以下になされる説明の一般的な適用性は制限されない。
【００２５】
本発明の例示的な実施形態について、図面に概略的に示し、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】表示装置の照射された発光領域の平面図である。
【図２】ＬＥＤの上方に光分配体を有する本発明による表示装置の断面図である。
【図３】発光領域を有する光出口側に向かう、図２の光分配体の光入口側の異なる点における光分布の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明による表示装置によって照射または形成することが意図されるような発光領域１１の平面図を示している。このような発光領域は、例えば、従来の７つのセグメントのディスプレイの部分を形成するバータイプの形態をとることが可能であり、このため、基本的に公知の形状である。斜線は、非常に均一に照射され、すなわち、視覚に非常に訴える外観を提供することを示すものと意図される。
【００２８】
図２は、本発明による表示装置１２の側断面図を示している。その表示装置は、ＳＭＤ  ＬＥＤ１６が発光手段として付与されている支持部１４、例えばプリント回路基板を備える。
【００２９】
頂部に配置された点状光源として理想的に示されているＳＭＤ  ＬＥＤ１６の光源から、光線１８が上部方向に延びて行く。
【００３０】
ＬＥＤ１６の上方には、プラスチック体が光分配手段２０として設けられ、このプラスチック体は、最も透明な材料からなる、特に、上記透過率を有する光分配体２２を備える。光分配体は、ＬＥＤ１６に面する底部に、特別に成形された光入口側２４を備える。光分配体は頂部に、発光領域１１を形成する光出口側２６を備える。したがって、このことは、光分配体２２が幾分細長く幅狭であることを意味する。
【００３１】
光分配体２２は、フレーム構成要素２８に収容され、好ましくは、多成分射出成形によってフレーム構成要素２８に射出成形されるかまたはそれと共に製造される。ＬＥＤ１６の周りには空間１７が設けられる。
【００３２】
フレーム構成要素２８は、光を透過しない材料からなる。したがって、一方では、ＬＥＤ１６は、望ましくない照明効果を生じさせることがある側面に対して遮蔽される。さらに、これによって、光線１８の場合、図示した右側から左側への反射により、光分配体２２に戻ることを実現することが可能になり、したがって、意図したように光出口側２６から発光領域１１が出現する。
【００３３】
光分配体２２の側壁２５は、上述したように、できるだけ平滑であるかまたはよく研磨される。このようにして、より高い光線効率について、全反射を改善することが可能である。
【００３４】
光入口側２４の形状について、この光入口側は中央で隆起し、次に、均一または対称的に両側に傾斜することに留意されたい。ここで、湾曲部がさらに変化し、光入口側の周縁の外側が平坦または水平に延びる。
【００３５】
図３には、光入口側２４の形態のより正確なグラフが示されている。そのグラフのＸ座標は、図２において、紙面の左側から右側に延びる。Ａは、ＬＥＤ１６の点状光源、特に、その頂部と、光入口側２４との間の距離を表す。ＸおよびＡの両方の寸法指標はｍｍである。そのことから、Ｘ方向の約１．２ｍｍの光入口側２４の延長部では、高さの変化が０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが明らかである。したがって、このことは、光入口側２４または光分配体２２全体を形成する場合に、特に射出成形について、追加の精度が必要となることを意味する。しかし、このことは本来技術的に実行可能である。光入口側２４の最高点はＬＥＤの頂部よりも約０．４ｍｍ上にある。
【００３６】
光入口側２４の形状は、次式を用いて数学的に示すことが可能であり、ここで、Ｙ方向は図３の距離Ａに対応し、ｈは、ＬＥＤの頂部からの最高点の最大距離である。
【式（１）】
【００３７】
2010283348.tif 000003
図から明らかなように、最終的にはできるだけ明るくかつ均一に照射されるべきである発光領域１１は、Ｘ方向において、それに対して横方向の距離Ａの方向よりも著しく長い。これに関して、Ｘ方向に対して横方向の光入口側２４の形態には、基本的に同様のプロファイルが設けられるが、このプロファイルは、対応する幅に対して適切に縮小される。発光領域は広がっている場合には約７倍になるので、この７の係数は、Ｘ方向に対して横方向の光入口側２４の幅にもほぼ当てはまる。さらに、このことは問題とならず、実現することは容易である。
【００３８】
本発明の一実施形態において、このような複数の光分配体２２が、完全な７つのセグメントのディスプレイ用のフレーム構成要素２８に一体化され、前記フレーム構成要素が単一のフレーム構成要素であり、通常の構成において、このフレーム構成要素には、光分配体２２が挿入または射出成形されることを理解することは容易である。
【００３９】
さらに、あるディフューザ効果を光出口側２６に設けることが可能である。このことは、上記のように凹凸加工によって実現され得る。このような凹凸加工はあまり強く行ってはならないが、その理由は、強すぎるディフューザ効果は、同時に、強すぎる光の減衰をもたらすからである。代わりに、例えば、１μｍ〜２０μｍ、またはさらには５０μｍまでの厚さで、従来のディフューザ材料層を適用してもよい。さらに、光入口側２４が製造時に正確に成形されることを保証すべきであるのみならず、光入口側２４がＬＥＤ１６の上方に正確な高さに配置されること、さらには横方向の運動が生じないことも保証すべきである。したがって、非常に正確な製造および組立が必要である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  発光領域
１２  表示装置
１４  支持部
１６  ＳＭＤ  ＬＥＤ
１７  空間
１８  光線
２０  光分配手段
２２  光分配体
２４  光入口側
２５  光分配体２２の側壁
２６  光出口側
２８  フレーム構成要素
Ａ  距離
ｈ  ＬＥＤの頂部からの最高点の最大距離
Ｘ  座標
Ｙ  方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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