(57)【要約】【課題】  本発明は、薄型化が可能であると共に、バックライトが不要で、混色による表示画像のコントラストが十分に確保できる発光表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  互いに積層された複数枚の透光性板状パネルと、各板状パネルの周囲の側面に対向して配置された複数個の発光素子と、各発光素子の発光点に焦点を有し、対応する板状パネルの側面に向かって凹状に形成され、当該発光素子からの光を平行光として板状パネル内に入射させる放物系反射面と、各板状パネルにて、各発光素子からの光路中に配置され、当該発光素子からの光を垂直方向上方に向かって反射させるレンズカット部と、を含み、各発光素子に対応するレンズカット部による個々の表示部が、他の発光素子の対応レンズカット部までの光路を妨げず、且つ垂直方向に見たとき、互いに重ならずに全体としてマトリックス状に配置されるように、発光表示装置を構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積層された複数枚の透光性材料から成る板状パネルと、
各板状パネルの周囲の側面に対向して配置された複数個の発光素子と、
各発光素子の発光点に焦点を有し、対応する板状パネルの側面に向かって凹状に形成され、当該発光素子からの光を平行光として板状パネル内に入射させる放物系反射面と、
各板状パネルにて、各発光素子からの光路中に配置され、当該発光素子からの光を垂直方向上方に向かって反射させるレンズカット部と、
を含んでおり、
各発光素子に対応するレンズカット部による個々の表示部が、他の発光素子から対応するレンズカット部までの光路を妨げないように、且つ垂直方向に見たとき、互いに重ならずに全体としてマトリックス状に配置されている
ことを特徴とする、発光表示装置。
【請求項２】
上記各レンズカット部が、各発光素子からの光路に対して斜め４５度に傾斜していることを特徴とする、請求項１に記載の発光表示装置。
【請求項３】
上記各レンズカット部が、一つの斜面により形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の発光表示装置。
【請求項４】
上記各レンズカット部が、複数の階段状の斜面により形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の発光表示装置。
【請求項５】
第一の板状パネルが、マトリックスの外周縁に並ぶ個々の表示部に関してレンズカット部を備えていると共に、これらのレンズカット部に対応してその側面に対向して発光素子が配置されており、
次の板状パネルが、順次にその内側に並ぶ個々の表示部に関してレンズカット部を備えていると共に、これらのレンズカット部に対応してその側面に対向して発光素子が配置されている
ことを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の発光表示装置。
【請求項６】
上記各発光素子が、それぞれ光の三原色の発光色の発光素子チップを備えた三色発光素子であることを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の発光表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を使用した発光表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶パネルを使用した表示装置は、例えば特許文献１により知られている。
この表示装置は、図６に示すように構成されている。
図６において、表示装置１は、液晶パネル２の後側に配置された照明ブロック３と、から構成されている。
【０００３】
この照明ブロック３は、前方に向かって凹状の反射鏡３ａと、この反射鏡３ａの左右両側縁にて、上記反射鏡３ａの左右方向中心付近に向かって配置されたＬＥＤ３ｂ，３ｃと、反射鏡３の前側（照明ブロック３の光出射面）に配置された光拡散シート４と、から構成されている。
ここで、上記反射鏡３は、左半分が右側のＬＥＤ３ｂの発光点を焦点位置とする放物系反射面として構成されており、右半分が左側のＬＥＤ３ｃの発光点を焦点位置とする放物系反射面として構成されている。
【０００４】
このような構成の表示装置１によれば、照明ブロック３の各ＬＥＤ３ｂ，３ｃが駆動されると、各ＬＥＤ３ｂ，３ｃからそれぞれ光Ｌ１，Ｌ２が出射し、それぞれ反射鏡３で反射され、指向性の狭いほぼ平行光となって、光拡散シート４を透過して、液晶パネル２をバック照明する。
その際、右側のＬＥＤ３ｂからの光Ｌ１が液晶パネル２の左側を主として照明すると共に、左側のＬＥＤ３ｃからの光Ｌ２が液晶パネル２の右側を主として照明することになる。
【０００５】
これに対して、マトリックス状の発光部を有する発光式表示装置は、例えば特許文献２により知られている。
このような表示装置は、図７に示すように構成されている。
図７において、表示装置５は、表示面を構成する光透過部材６の裏側にて各表示部の直下にそれぞれマトリックス状に配置された複数個（図示の場合、２５個）の発光素子７から構成されており、各発光素子７が各列にて直列に接続され、また各行にて並列に接続されている。
【０００６】
このような構成の表示装置５によれば、適宜の発光素子７を選択的に発光させることにより、種々の文字，数字，記号等がマトリックス表示されるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−２４９１３１号公報
【特許文献２】国際公表ＷＯ２００３／０１７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１による表示装置１においては、液晶パネル２による表示を視認しやすくするためには、補助光源としての照明ブロック３によるバック照明が必要である。
このため、表示装置１全体が大型化してしまうと共に、コストが高くなってしまう。
【０００８】
これに対して、特許文献２による表示装置５においては、各発光素子７が、光透過部材６の裏側の直下にて、それぞれ直立した状態で配置されることになるため、表示装置５全体を大幅に薄型化することが困難である。
また、表示装置５をできるだけ薄く構成するために、各発光素子７が光透過部材６の直下に配置されていることから、特に発光素子７として三色発光素子を使用した場合に、混色による表示画像のコントラストが悪くなってしまう。
【０００９】
本発明は、以上の点から、薄型化が可能であると共に、バックライトが不要で、混色による表示画像のコントラストが十分に確保することができるようにした発光表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、本発明によれば、互いに積層された複数枚の透光性材料から成る板状パネルと、各板状パネルの周囲の側面に対向して配置された複数個の発光素子と、各発光素子の発光点に焦点を有し、対応する板状パネルの側面に向かって凹状に形成され、当該発光素子からの光を平行光として板状パネル内に入射させる放物系反射面と、各板状パネルにて、各発光素子からの光路中に配置され、当該発光素子からの光を垂直方向上方に向かって反射させるレンズカット部と、を含んでおり、各発光素子に対応するレンズカット部による個々の表示部が、他の発光素子から対応するレンズカット部までの光路を妨げないように、且つ垂直方向に見たとき、互いに重ならずに全体としてマトリックス状に配置されていることを特徴とする、発光表示装置により、達成される。
【００１１】
この第一の態様では、各発光素子が発光すると、各発光素子から出射した光が、それぞれ板状パネルの側面から入射して、板状パネル内を進み、対応するレンズカット部で反射して、垂直方向上方に向かって進み、その上に位置するすべての板状パネルを透過して、上方に向かって照射される。
これにより、各発光素子からの光が、それぞれマトリックス状に並んだ表示部から垂直方向上方に向かって照射されるので、各発光素子が選択的に発光することによって、個々の表示部がそれぞれ選択的に発光することになる。
従って、垂直方向上方から観察したとき、各表示部がそれぞれ選択的に発光することにより、マトリックス表示が行なわれることになる。
【００１２】
この場合、各表示部が発光することにより、マトリックス状に発光表示が行なわれるので、バック照明が不要となり、発光表示装置が簡単な構成により低コストで構成され得ることになる。
また、各発光部を発光させる発光素子が、板状パネルの側面に隣接して配置されているので、垂直方向に関して全体が薄型化され得ると共に、各発光素子から各発光部までの距離が十分に長いことから、発光部全体がほぼ均一の輝度で発光することになる。
さらに、各発光部が、その下方に位置するレンズカット部により反射された光によって発光することになるため、非表示時のクリア感も得られることになり、斬新な見栄えが得られることになる。従って、本発光表示装置の商品性が向上することになる。
【００１３】
本発明の第二の態様による発光表示装置は、前記第一の態様による発光表示装置において、上記各レンズカット部が、各発光素子からの光路に対して斜め４５度に傾斜していることを特徴とする。
この第二の態様では、各発光素子から板状パネル内を横向きに進む光が、レンズカット部で反射されることにより、その光路が直角に折曲げられることになる。
【００１４】
本発明の第三の態様による発光表示装置は、前記第二の態様による発光表示装置において、上記各レンズカット部が、一つの斜面により形成されていることを特徴とする。
この第三の態様では、各レンズカット部が単純な形状を有しており、低コストで形成され得る。
【００１５】
本発明の第四の態様による発光表示装置は、前記第二の態様による発光表示装置において、上記各レンズカット部が、複数の階段状の斜面により形成されていることを特徴とする。
この第四の態様では、各レンズカット部が階段状に形成されていることにより、各板状パネルがより一層薄く形成され得ることになる。
【００１６】
本発明の第五の態様による発光表示装置は、前記第一から第四の何れかの態様による発光表示装置において、第一の板状パネルが、マトリックスの外周縁に並ぶ個々の表示部に関してレンズカット部を備えていると共に、これらのレンズカット部に対応してその側面に対向して発光素子が配置されており、次の板状パネルが、順次にその内側に並ぶ個々の表示部に関してレンズカット部を備えていると共に、これらのレンズカット部に対応してその側面に対向して発光素子が配置されていることを特徴とする。
この第五の態様では、各発光素子と対応するレンズカット部が効率良く配置され、各発光素子から対応するレンズカット部即ち発光部までの距離が全体として短くなるので、各発光部における光取出し効率が向上し、全体として発光光度が高められ得ることになる。
【００１７】
本発明の第六の態様による発光表示装置は、前記第一から第五の何れかの態様による発光表示装置において、上記各発光素子が、それぞれ光の三原色の発光色の発光素子チップを備えた三色発光素子であることを特徴とする。
この第六の態様では、各発光素子における個々の発光素子チップの発光光度を適宜に調整することによって、各発光素子からフルカラーの光が出射し、対応する発光部がフルカラーで発光することになる。
従って、全体としてフルカラーのマトリックス表示が行なわれ得ると共に、各発光素子から対応する発光部までの距離が比較的長いことから、個々の発光素子チップからの三原色の混色が良好に行なわれ、コントラストの高い見易い混色によるフルカラー表示が行なわれ得る。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、積層された複数枚の板状パネルの側面に、複数個の発光素子を対向して配置すると共に、各発光素子から板状パネル内に入射する光の光路中に、全体として垂直方向に見てマトリックス状に配置されたレンズカット部を設けて、各発光素子からの光を対応するレンズカット部にて垂直方向上方に向かって反射させる。
【００１９】
これにより、各発光素子の選択発光により、全体としてマトリックス表示が行なわれることになる。その際、各発光素子が板状パネルの側面に対向して配置されるので、全体として薄型に構成されることになる。
さらに、各発光素子からレンズカット部までの距離が比較的長いことから、各発光部内にて均一な発光光度になると共に、各発光素子が三色発光素子の場合には、各発光素子の個々の発光素子チップからの光が発光部に達するまでに十分に混色されることになり、全体として混色によりコントラストの高い表示画像が得られることになる。
【００２０】
従って、本発明によれば、薄型化が可能であると共に、バックライトが不要で、混色による表示画像のコントラストが十分に確保することができるようにした発光表示装置が提供され得ることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明の好適な実施形態を図１から図５を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２２】
図１は、本発明による発光表示装置の一実施形態の構成を示している。
図１において、発光表示装置１０は、互いに積層された複数枚（図示の場合、三枚）の板状パネル１１，１２，１３と、各板状パネル１１から１３の周囲の側面に対向して配置された複数個（図示の場合、２５個）の発光素子としてのＬＥＤ１４と、各ＬＥＤ１４に対して設けられた反射面１５と、を含んでいる。
【００２３】
上記各板状パネル１１，１２，１３は、それぞれ透光性材料から構成されており、図示の場合、扁平な正方形に形成されている。
各板状パネル１１，１２，１３は、図１にて縦方向及び横方向にそれぞれ五分割されることにより、マトリックス状に配置された２５個の表示部を備えるようになっている。
【００２４】
そして、各板状パネル１１，１２，１３は、図２に示すように、各表示部が互いに重なり合うように、積層され、例えば接着等により、あるいは固定具（図示せず）を使用して、互いに固定保持されている。
【００２５】
第一の板状パネル１１は、最も上側に配置されており、図３に示すように、上述したマトリックス状の表示部のうち、外周縁に並ぶ１６個の表示部（斜線図示）について、それぞれレンズカット部１６を備えている。
このようなレンズカット部１６のうち、両側縁に並んだ１０個のレンズカット部１６ａは、それぞれ板状パネル１１の隣接する左右の側面に向いた斜面として形成されており、また上下縁に並んだ６個のレンズカット部１６ｂは、それぞれ板状パネル１１の隣接する上下の側面に向いた斜面として形成されている。
【００２６】
また、第二の板状パネル１１は、上述した第一の板状パネル１１の直下に配置されており、図４に示すように、上述したマトリックス状の表示部のうち、外周縁から一つ内側に並ぶ８個の表示部（斜線図示）について、それぞれレンズカット部１６を備えている。
このようなレンズカット部１６のうち、両側縁に並んだ６個のレンズカット部１６ｃは、それぞれ板状パネル１１の左右の側面に向いた斜面として形成されており、また上下縁に並んだ２個のレンズカット部１６ｄは、それぞれ板状パネル１１の上下の側面に向いた斜面として形成されている。
【００２７】
さらに、第三の板状パネル１３は、上述した第二の板状パネル１２の直下に配置されており、図５に示すように、上述したマトリックス状の表示部のうち、最も内側、即ち中心の１個の表示部（斜線図示）について、レンズカット部１６ｅを備えている。
この中心のレンズカット部１６ｅは、板状パネル１１の左側面に向いた斜面として形成されてる。
【００２８】
このようにして、各レンズカット部１６ｅは、発光表示装置１０を上方から見たとき、それぞれ前述した２５個の表示部にそれぞれ対応してマトリックス状に配置されるようになっている。
そして、各レンズカット部１６ｅは、その斜面が向く方向に関して、板状パネル１１から１３の側面までの間に、他のレンズカット部１６が存在しないようになっている。
【００２９】
ここで、各レンズカット部１６は、図２に示すように、その斜面が階段状に形成されており、個々の斜面が斜め４５度の傾斜角を有するように、板状パネル１１から１３の下側に切欠部を設けることにより、構成されている。
これにより、各レンズカット部１６は、斜面が向く方向から光が入射したとき、個々の斜面で入射光が全反射して、上方に向かって進むように、光路を９０度だけ上方に折曲げるように構成されている。
尚、各レンズカット部１６は、一つの斜面の場合のみでなく複数の傾斜角度の異なる斜面や、異なる傾斜方向とした複数の斜面から構成されていてもよい。
【００３０】
上記ＬＥＤ１４は、公知の構成のＬＥＤであって、各板状パネル１１から１３について、それぞれ各レンズカット部１６ｅの斜面が向く方向の側面に対向して配置されている。
より詳細には、上記ＬＥＤ１４は、図２に示すように、各板状パネル１１から１３の周囲に配置された基板１７上にて、当該板状パネル１１から１３の側面に隣接して、上方に向かって光を出射するように配置されている。
尚、上記ＬＥＤ１４は、単色光を出射するものでもよく、また光の三原色のＬＥＤチップを含む所謂三色ＬＥＤであってもよい。
また、上記ＬＥＤ１４は、他の種類の半導体発光素子を含む各種発光素子であってもよい。
【００３１】
上記反射面１５は、各ＬＥＤ１４に対して設けられており、その焦点位置が対応するＬＥＤ１４の発光点付近に位置すると共に、板状パネル１１から１３の何れかの側面に対して垂直な中心軸を有する回転放物面等の放物系反射面から構成されている。
具体的には、上記反射面１５は、図２に示すように、それぞれ板状パネル１１から１３の何れかと一体に成形されており、中心軸から下側が省略されると共に、省略された部分に臨む下面が水平面１５ａとして形成されている。
これにより、各ＬＥＤ１４から上方に向かって出射した光が、この水平面から入射し、反射面１５により全反射されて、ほぼ平行光となって、板状パネル１１から１３の何れかの内部に進入するようになっている。
【００３２】
本発明実施形態による発光表示装置１０は、以上のように構成されており、外部から各ＬＥＤ１４に駆動電圧が印加されことにより、各ＬＥＤ１４が発光する。
そして、各ＬＥＤ１４から出射した光は、その上方に位置する水平面１５ａを通過し、さらに反射面１５で全反射され、ほぼ平行光となって、板状パネル１１から１３の何れかの内部を水平方向に進み、対応するレンズカット部１６に入射する。
【００３３】
その際、当該ＬＥＤ１４から対応するレンズカット部１６までの光路中に、他のレンズカット部１６が存在しないので、当該ＬＥＤ１４から出射した光は、他のレンズカット部１６によって妨げられることなく、対応するレンズカット部１６に確実に入射することになる。
【００３４】
そして、対応するレンズカット部１６に入射した光は、このレンズカット部１６の個々の斜面にて上方に向かって全反射される。
このようにしてレンズカット部１６で全反射された光は、当該板状パネル１１から１３の何れかの上面から出射し、さらにその上に板状パネル１１，１２が存在する場合には、これらの板状パネル１１，１２を透過して、上方に向かって出射する。
【００３５】
このようにして、各ＬＥＤ１４から出射した光は、対応するレンズカット部１６で上方に向かって反射され、第一の板状パネル１１の各表示部から上方に向かって出射することになる。
従って、各ＬＥＤ１４を選択的に発光させることによって、第一の板状パネル１２の表面における２５個の表示部がそれぞれ選択的に照明されるので、マトリックス表示が行なわれることになる。
【００３６】
この場合、各表示部では、対応するＬＥＤ１４が発光することにより、裏側から光が照射されて、発光表示が行なわれるので、バック照明が不要である。
また、各ＬＥＤ１４が、板状パネル１１から１３の側面に隣接して配置されているので、従来の光透過部材の直下にＬＥＤが配置されている場合と比較して、全体が薄型に構成され得ることになる。
【００３７】
その際、各レンズカット部１６が階段状の斜面を備えることによって、板状パネル１１から１３がより一層薄型に形成され得る。
また、各ＬＥＤ１４が、水平に配置される基板上に実装されているので、基板のための上下方向のスペースが小さくて済む。従って、発光表示装置１０全体がより薄型に構成され得る。
【００３８】
さらに、各ＬＥＤ１４から表示部までの距離が十分に長いので、各表示部全体が対応するＬＥＤ１４によりほぼ均一の輝度で発光することになる。特に、ＬＥＤ１４として三色ＬＥＤが使用される場合には、各色のＬＥＤチップから出射する各発光色の光が、対応する表示部に達するまでに互いに十分に混色され得るので、コントラストの高い見易いフルカラー表示が行なわれることになる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述した実施形態においては、各板状パネル１１から１３のレンズカット部１６は、階段状の斜面から構成されているが、これに限らず、一つの斜面から構成されていてもよい。この場合、レンズカット部１６が単純な形状であるので、各板状パネル１１から１３の製造コストが低減され得ることになる。
【００４０】
また、上述した実施形態においては、最外周縁にレンズカット部１６を備えた第一の板状パネル１１が最も上に配置されているが、板状パネル１１〜１３は、逆順に、即ち下方から順に第一の板状パネル１１，第二の板状パネル１２及び第三の板状パネル１３が積層されていてもよいことは明らかである。
この場合、各ＬＥＤ１４からレンズカット部１６を介して対応する表示部までの光路長がより平均化されるので、表示部全体の輝度がより均一になる。
【００４１】
さらに、上述した実施形態においては、マトリックス状に配置された２５個の表示部を備えているが、これに限らず、マトリックス状に配置されたｍ×ｎの表示部を備える場合にも本発明を適用し得ることは明らかである。
【００４２】
また、上述した実施形態においては、発光素子としてＬＥＤが使用されているが、これに限らず、他の半導体発光素子を含む各種発光素子が使用されてもよいことは明らかである。
【００４３】
このようにして、本発明によれば、薄型化が可能であると共に、バックライトが不要で、混色による表示画像のコントラストが十分に確保することができるようにした、極めて優れた発光表示装置を提供することができる。
そして、本発明による発光表示装置は、例えばリヤコンビネーションランプ等の自動車用灯具や、各種遊技機器における演出用照明、さらには一般照明を含む各種表示装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による発光表示装置の一実施形態の構成を示す概略平面図である。
【図２】図１の発光表示装置を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１の発光表示装置における第一の板状パネルの構成を示す斜視図である。
【図４】図１の発光表示装置における第二の板状パネルの構成を示す斜視図である。
【図５】図１の発光表示装置における第三の板状パネルの構成を示す斜視図である。
【図６】従来の表示装置の一例の構成を示す概略断面図である。
【図７】従来の表示装置の他の例の構成を示す概略平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    発光表示装置
１１    第一の板状パネル
１２    第二の板状パネル
１３    第三の板状パネル
１４    ＬＥＤ（発光素子）
１５    反射面
１６    レンズカット部
【図１】
2007264148.tif 000003
【図２】
2007264148.tif 000004
【図３】
2007264148.tif 000005
【図４】
2007264148.tif 000006
【図５】
2007264148.tif 000007
【図６】
2007264148.tif 000008
【図７】
2007264148.tif 000009