(57)【要約】【課題】様々な表示内容の表示パネルに対して汎用的に用いることができる光源ユニットを含み、低コストで容易に製造できる表示装置を提供する。【解決手段】表示装置が、複数の貫通孔５がマトリクス状に配置された台座基板３と、台座基板３の貫通孔５に着脱自在に取り付けられる複数の発光素子モジュール４と、を含む光源ユニット２と、台座基板３の発光素子モジュール４が取り付けられた面に対向して配置されている表示パネル１と、を有する。【選択図】図１
0003203967.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔がマトリクス状に配置された台座基板と、前記台座基板の前記貫通孔に着脱自在に取り付けられる複数の発光素子モジュールと、を含む光源ユニットと、
前記台座基板の前記発光素子モジュールが取り付けられた面に対向して配置されている表示パネルと、を有する表示装置。
【請求項２】
前記台座基板は耐熱性熱可塑性樹脂からなる、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記貫通孔は直径が０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍであり、前記発光素子モジュールには凸部が設けられており、該凸部が前記貫通孔に挿入されて前記発光素子モジュールが前記台座基板に固定されている、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記発光素子モジュールは、前記台座基板の前記貫通孔に取り付けられている固定部と、１つまたは複数の発光素子を有し前記固定部に装着されている発光素子基板と、前記前記発光素子とともに前記固定部に装着されて前記発光素子を覆う拡散レンズと、を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記発光素子は発光ダイオードである、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
複数の前記発光素子モジュールが、前記表示パネルの表示内容に応じた位置に配置されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記発光素子モジュールは、前記表示パネルの交換または前記表示内容の変更に伴って、前記台座基板上で並べ替えられる、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記台座基板に取り付けられた前記発光素子モジュールと配線との電気的な接続部分が、前記貫通孔によって保持されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の表示装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等の表示部を構成する表示装置において、良好な表示品質を得るために、図柄や文字等を表示する表示パネルに対して裏面側から光を入射して、視認性や演出効果の向上を図るものがある。表示パネルに裏面側から光を照射する光源として、以前は冷陰極管が主に用いられていたが、近年では、スペース効率が良く消費電力が小さい発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられることが多い。通常のＬＥＤは線光源または点光源であるため、表示パネル全体を均一に明るくすることは困難である。そこで、特許文献１のように導光板や多層光学フィルムを介して表示パネルに光を入射することにより、表示パネル全体を均一な明るさにすることが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９００２０号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
表示パネルと光源の間に、表示パネルと同等の大きさの導光板や多層光学フィルムを配置すると、表示装置全体が高コストになる。高コスト化を招く大きな導光板や多層フィルムを用いずに、表示パネル全体の均一な明るさを実現することは困難である。
【０００５】
また、表示パネルの表示の視認性や演出効果を向上させるために、表示パネル全体を均一な明るさにすることに限らず、表示パネルの表示内容に応じて明るいところと暗いところを生じさせることが考えられる。しかし、表示パネルの表示内容に応じて明るさの強弱が生じるようにＬＥＤを配置した光源ユニットは、表示内容が異なる表示パネルの光源ユニットには流用できない。すなわち、様々な表示内容の表示パネルに対して汎用的に用いられる光源ユニットは存在せず、表示内容に応じてオーダーメード式に光源ユニットを作製する必要がある。従って、特に多種類の表示装置を製造する場合には製造コストが非常に高くなってしまう。
【０００６】
そこで本考案の目的は、様々な表示内容の表示パネルに対して汎用的に用いることができる光源ユニットを含み、低コストで容易に製造できる表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本接続の表示装置は、複数の貫通孔がマトリクス状に配置された台座基板と、台座基板の貫通孔に着脱自在に取り付けられる複数の発光素子モジュールと、を含む光源ユニットと、台座基板の発光素子モジュールが取り付けられた面に対向して配置されている表示パネルと、を有する。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によると、様々な表示内容の表示パネルに対して汎用的に用いることができる光源ユニットを含み、低コストで容易に製造できる表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の表示装置を示す一部分解斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置の光源ユニットの台座基板の斜視図である。
【図３】（ａ）は図１に示す表示装置の光源ユニットの発光素子モジュールの斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。
【図４】図３に示す発光素子モジュールの固定部の斜視図である。
【図５】（ａ）は図３に示す発光素子モジュールの発光素子基板の斜視図、（ｂ）はその回路図である。
【図６】（ａ）は図３に示す発光素子モジュールの発光素子チップの斜視図、（ｂ）はその回路図である。
【図７】（ａ）は、表示パネルの表示内容に応じて発光素子モジュールが配置された光源ユニットの要部を模式的に示す説明図、（ｂ）は表示パネルを均等に照明する光源ユニットの要部を模式的に示す説明図である。
【図８】（ａ）は図１に示す表示装置の光源ユニットの斜視図、（ｂ）はその回路図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の具体的な実施形態について説明する。ただし、本考案は以下の実施形態のみに限定されるわけではない。
図１に示す本考案の表示装置は、主に、表示パネル１と光源ユニット２とが積層された構成である。表示パネル１は、透光性を有するガラスや樹脂等からなる板材にインク等で図柄や文字が印刷されたものなどからなる。光源ユニット２は、主に、台座基板３と、台座基板３の一方の面に取り付けられた複数の発光素子モジュール４とからなる。台座基板３の発光素子モジュール４が取り付けられた面に対向するように、表示パネル１が配置されている。光源ユニット２は、台座基板外配線１３を介して電源１４に接続されている。
【００１１】
この表示装置の光源ユニット２の詳細な構成について説明する。図２に示すように、台座基板３には、複数の貫通孔（スルーホール）５が縦方向と横方向にそれぞれ均等な間隔でマトリクス状に規則的に配置されており、各貫通孔５の直径は０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍである。貫通孔５を有する台座基板３は、耐熱性熱可塑性樹脂、例えば耐熱性ＡＢＳ樹脂の射出成形によって形成されている。
【００１２】
台座基板３に取り付けられている発光素子モジュール４は、図３に示すように、台座基板３に固定される固定部６と、固定部６に取り付けられている発光素子基板７および拡散レンズ８とを含む。図４に示すように、固定部６は、耐熱性熱可塑性樹脂、例えばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の射出成形によって形成されており、発光素子基板７や拡散レンズ８を装着するためのスライドガイド６ａおよび位置決め突起６ｂと、台座基板３の貫通孔５に圧入可能な凸部（ボス）６ｃとを有している。スライドガイド６ａは固定部６の両側部に設けられて収容部を構成しており、高さ方向の寸法が発光素子基板７の厚さと拡散レンズ８の厚さの和と実質的に等しいか、それよりも僅かに大きい溝状部を有している。図５に示す本実施形態の発光素子基板７は、例えば、ＦＲ−４等からなる板材（ガラス繊維の布にエポキシ樹脂を浸み込ませ熱硬化処理を施して板状にしたものに、銅箔等で回路パターンを形成したプリント基板）に、１つまたは複数（本実施形態では２つ）の発光素子チップ９が実装され、接続端子（アノード端子とカソード端子）１０が延出しているものである。ただし、発光素子チップ９を実装した時の耐熱性や電気的特性等の若干の低下を許容してコストの低下を求める場合には、ＦＲ−３からなる板材（紙基材に油脂を含んだフェノール樹脂を浸み込ませ熱硬化処理を施して板状したものに、銅箔等で回路パターンを形成したプリント基板）を用いてもよい。
【００１３】
図６に示す本実施形態の発光素子チップ９は、２つの発光素子、例えば２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）９ａを含むSeoul Semicon製の3030シリーズのSTW9C2SA（商品名）等である。
【００１４】
拡散レンズ８は透過率が８５％以上であり、以下の数式に基づいて、後述する所望の拡散角および拡散範囲のレンズが用いられる。なお、以下の式に記載されている各寸法は、図７に示されている。
拡散角θ＝√｛（ＬＥＤ９ａの拡散角）2＋（拡散レンズ８の拡散角）2｝
拡散範囲Ｘ＝（拡散レンズ８から表示パネル１までの距離Ｌ）×tanθ×２
【００１５】
図３に示すように、発光素子基板７が、固定部６のスライドガイド６ａの溝状部に沿って摺動させられて、固定部６の収容部に挿入される。位置決め突起６ｂは、発光素子基板７の挿入を妨げない程度に小量だけ突出している。発光素子基板７の１対の接続端子１０は、挿入方向の後端側で、固定部６の外側に向かって延出している。このように発光素子基板７が固定部６の収容部に挿入された後で、拡散レンズ８が、発光素子基板７の上に重なるように、スライドガイド６ａの溝状部に沿って摺動させられて固定部６の収容部に挿入される。こうして、発光素子基板７とその上に重ねられた拡散レンズ８が、固定部６の収容部に装着される。こうして挿入された発光素子基板７は、位置決め突起６ｂによって、意図しない脱落や位置ずれが防止されている。発光素子基板７に搭載された２つの発光素子チップ９が発光し、拡散レンズ８がそれらの光を拡散する。
【００１６】
前述した構成の発光素子モジュール４が多数用意され、図８に示すように、台座基板３に取り付けられる。具体的には、各発光素子モジュール４は、固定部６のボス６ｃが貫通孔５に圧入されることによって台座基板３に固定される。ただし、ボス６ｃを貫通孔５に挿入するだけでは固定が不十分な場合には、貫通孔５を貫通したボス６ｃに、台座基板３の裏面においてスナップリング（図示せず）等を取り付けることによって、固定部６を台座基板３にしっかりと固定することができる。
【００１７】
台座基板３における発光素子モジュール４の取付位置は、一例としては、その台座基板３に重ねられる表示パネル１の表示内容（特定の図柄や文字）に応じて決められる。すなわち、表示パネル１の表示内容において明るくすることが望ましい場所に対向する位置に発光素子モジュール４が取り付けられる。しかし、表示内容から外れた場所、または表示内容において暗く表示される場所に対向する位置には発光素子モジュール４は取り付けられない。こうして、表示パネル１の表示内容を考慮して適切な位置のみに発光素子モジュール４を配置して発光させることにより、表示内容に明るさの強弱をつけて、少数の発光素子チップ９によって大きな照明効果（演出効果）が得られる。このように表示内容に明るさの強弱をつける場合には、図７（ａ）に示すように、発光素子モジュール４の拡散角θを小さく（例えば５〜３０度）して、拡散範囲Ｘが狭く強い光を出射させることにより、明るい部分と暗い部分のコントラストを大きくする。この構成では、表示パネル１の全面に対向する大きな導光板等は不要であり、コストを低く抑えられる。
【００１８】
本実施形態の発光素子モジュール４は、台座基板３に対して容易に着脱することができる。従って、表示パネル１の交換や表示内容の変更を行う場合（表示パネル１の表示する図柄や文字が変わる場合）には、それに伴って発光素子モジュール４を並べ替えることにより、それぞれの表示内容に適した照明が容易に実現する。もちろん、台座基板３に取り付ける発光素子モジュール４の数の増減も容易にできる。そして、台座基板３にマトリクス状に規則的に多数設けられている貫通孔５によって発光素子モジュール４を固定するため、発光素子モジュール４を台座基板３の任意の位置に自由に配置することができ、その自由度が高い。従って、表示パネル１の表示内容（図柄や文字）に制約を受けることなく発光素子モジュール４を自由に配置でき、様々な表示内容に対してその都度適切に明暗を強調した照明を実現することが容易にできる。
【００１９】
このように、本実施形態では、固定部６を台座基板３に溶着や接着等によって離脱不能に固着するのではなく、ボス６ｃ等の凸部を貫通孔５に抜き差しするだけで容易に発光素子モジュール４の並べ替えや増減が可能である。そのため、この光源ユニット２は、表示パネル１の表示内容にかかわらず、広く汎用的に用いることができる。表示パネル１の表示内容に応じて、それぞれに適したパターンに設けられた発光素子を有する光源ユニットを、オーダーメード式にその都度新たに製造する場合に比べて、本実施形態では非常に低コストで効率良く適切な表示装置を製造することができる。しかも、各発光素子モジュール４に小型の拡散レンズ８をそれぞれ装着することにより、明るくすべき部分では、光を前方に向けて効率よく出射することができる。また、個々の発光素子モジュール４は、貫通孔５の大きさや配置がある程度近いものであれば他の表示装置の台座基板３に取り付けることもできる。すなわち、発光素子モジュール４は、様々な表示装置に汎用的に用いることができ、１つの表示装置に用いられた発光素子モジュール４を他の表示装置に再利用することもできる。
【００２０】
前述した構成では、表示パネル１の表示内容に応じて明暗のコントラストを高めて演出効果の高い照明を実現することができる。しかし、本考案の表示装置によって、表示パネル１の全体に均一な光を照射することもできる。その場合には、図７（ｂ）に示すように、発光素子モジュール４の拡散角θを大きく（例えば５０〜８０度）して、拡散範囲Ｘが広い光を出射させることにより、隣り合う発光素子モジュール４の間の境界部分Ａにも光を到達させて境界線を目立たなくすることができ、また、発光素子モジュール４による発光部分の輪郭線を曖昧にすることができる。このように各発光素子モジュール４に配置した小型の拡散レンズ８を用い、大型の導光板等を用いることなく、均一な光による照明を低コストで実現できる。
【００２１】
本考案の表示装置の光源ユニット２の電気回路構成の一例について説明する。各発光素子チップ９では、図６に示すように、１対の端子（アノード端子９ｃとカソード端子９ｄ）の間に２つのＬＥＤ９ａが直列に接続され、これらに並列にツェナーダイオード９ｂが接続されている。この発光素子チップ９の消費電力は０．６Ｗ程度であり、対応可能な色温度は２８５０Ｋ〜７０００Ｋである。そして、２つの発光素子チップ９が、図５に示すように直列に接続され、接続端子（アノード端子）１０と２つの発光素子チップ９との間に電流制限用の回路抵抗１１が配置されて、発光素子基板７の回路が構成されている。このような回路を有する発光素子基板７を含む複数の発光素子モジュール４が台座基板３の表面に取り付けられ、各発光素子モジュール４の接続端子１０が貫通孔５を通過して裏面に導かれ、裏面において配線（台座基板内配線）１２によりそれぞれ接続される。それによって、図８に示すように発光素子基板７が台座基板内配線１２により並列に接続された回路が構成され、その回路が台座基板外配線１３を介して電源１４に接続されている。これにより、同一の電気信号を用いて各発光素子モジュール４を点灯させて、照射領域の全域に均等な光を出射することができる。台座基板内配線１２と台座基板外配線１３はハーネスであってもよい。
【００２２】
なお、図５〜８に示されている例では、発光素子チップ９に２つのＬＥＤ９ａが含まれているが、１つまたは３つ以上のＬＥＤ９ａが含まれていてもよい。また、ＬＥＤ９ａ以外の発光素子が含まれていてもよい。さらに、図５〜８に示されている例では、発光素子基板７に２つの発光素子チップ９が実装されているが、１つまたは３つ以上の発光素子チップ９が実装されていてもよい。そして、各発光素子チップ９同士の電気的な接続は、直列または並列、あるいは直列と並列の組み合わせであってもよい。このように、発光素子モジュール４の発光素子チップ９の数量を変更することや、各発光素子モジュール４の台座基板内配線１２による電気的接続を、直列と並列を組み合わせて実施することで、表示パネル１の表示内容の視認性の向上や、演出効果を高めることも可能である。さらに、各発光素子モジュール４を全て同時に点灯させるのでなく、演出効果の向上等のために、各発光素子モジュール４に対して個別の電気信号をそれぞれ送信し、発光素子モジュール４の点灯および消灯を時間をずらして行うように制御してもよい。
【００２３】
以上説明した通り、従来の表示装置では、表示パネル１の表示内容（図柄や文字）に応じた照明を行うためには、その表示パネル１の専用の光源ユニットをオーダーメード式に作製するため、高コストになるとともに製造時間が長くなる。それに対し、本考案の表示装置では、表示パネル１の表示内容（図柄や文字）の制約を受けることなく、発光素子モジュールの位置の変更や増減によって光源ユニット２の汎用的な利用および再利用が可能であるため、迅速、簡単、かつ低コストで表示装置を得ることができる。しかも、光源ユニット２を他の表示装置に流用または再利用できるため、表示装置の使用後に不要品として廃棄する可能性が小さく、環境負荷を小さくできる。
【００２４】
また、本考案の表示装置の発光素子モジュール４は、複数個のＬＥＤ９の回路を組み込んだ発光素子基板７と、光透過率が高く、入射光を多重散乱しながら前方へ効率良く出射することができる拡散レンズ８とから構成されている。拡散角θと拡散範囲Ｘが適切な拡散レンズ８を用いれば、出射面の全域から均―な照明光を得ることができ、隣り合う発光素子モジュール４同士の間の境界線を目立たなくすることができる。また、光の強さや色温度に応じて発光素子基板７を変更することもできる。
【００２５】
本考案の表示装置では、複数の発光素子モジュール４を接続する台座基板内配線１２またはハーネスを、台座基板３の貫通孔５を貫通させて台座基板３の裏面において固定することができる。また、台座基板内配線１２またはハーネスを台座基板３の表面で、貫通孔５を利用して取り付けられた固定部材（図示せず）によって固定することもできる。いずれの場合も、発光素子モジュール４の発光素子基板７と台座基板内配線１２との電気的な接続部分が、貫通孔５によって、位置ずれしないように保持されている。
【００２６】
表示パネル１の表示内容に応じて光の強さを調整する方法としては、発光素子モジュール４自体を変更する方法と、発光素子モジュール４毎に回路抵抗を変更する方法と、各発光素子モジュール４の接続形態（直列接続または並列接続）を変更する方法などが選択できる。すなわち、台座基板内配線１２またはハーネスは、表示パネル１の表示内容（図柄や文字）に適した光の強さに応じて回路抵抗が調整されるとともに、並列または直列に接続される。これらの方法を組み合わせることで、表示パネル１の表示内容の視認性のさらなる向上や、演出効果を高めるなどの効果が得られる。また、台座基板内配線１２またはハーネスは、台座基板３に予め取り付けられたコネクター等に接続することもできる。あるいは、予め電子回路を組み込んだプリント基板などを台座基板３の下に配置することで、台座基板内配線１２またはハーネス等を簡略化することもできる。
【００２７】
本考案の表示装置は、公知の様々な表示パネル１の表示内容（図柄や文字）を表示する装置、例えば、遊戯装置の表示部や、案内板などの表示装置に利用できる。
【００２８】
本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の権利範囲は実用新案登録請求の範囲によって定められ、実用新案登録請求の範囲の記載内容を逸脱することなく、本明細書に記載された実施形態に様々な変更や修正を行うことは、本考案の権利範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１      表示パネル
２      光源ユニット
３      台座基板
４      発光素子モジュール
５      貫通孔（スルーホール）
６      固定部
６ａ    スライドガイド
６ｂ    位置決め突起
６ｃ    凸部（ボス）
７      発光素子基板
８      拡散レンズ
９      発光素子チップ
９ａ    発光素子（発光ダイオード、ＬＥＤ）
９ｂ    ツェナーダイオード
９ｃ    アノード端子
９ｄ    カソード端子
１０    接続端子
１１    回路抵抗
１２    配線（台座基板内配線１２）
１３    台座基板外配線
１４    電源
【図１】
0003203967.tif 000003
【図２】
0003203967.tif 000004
【図３】
0003203967.tif 000005
【図４】
0003203967.tif 000006
【図５】
0003203967.tif 000007
【図６】
0003203967.tif 000008
【図７】
0003203967.tif 000009
【図８】
0003203967.tif 000010