JP2000162986A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可変可能な情報を表示し、かつ輝度が高く、
かつ構造が簡単な表示装置を提供する。 【解決手段】 カラーフィルタ６を有する表示体４と、
発光ダイオード１６およびレンズ２０を有する光ヘッド
１３とを備え、カラーフィルタ６は複数色の領域８，
９，１０が形成され、発光ダイオード１６は整列した複
数の発光領域２１が形成され、レンズ２０は各発光領域
２１からの光を各ビーム光２２として集光し各ビーム光
２２はカラーフィルタ６の各領域８，９，１０を選択的
に照射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置は例えば特開平１０
−３１４３９号公報に示されている。この公報によると
反射シート上に蓄光材料を塗布した表示装置が示されて
いる。そして、外部からの光によりこの装置が固定化さ
れた表示形態を表示している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記装置は、固
定化した表示形態しかなく、可変可能な情報を表示でき
ない第１の欠点がある。この欠点を解決するために、液
晶表示装置が提案されている。しかし、上記装置では、
液晶パネルの裏側から蛍光管で照光するため、輝度が低
い第２の欠点がある。そのため、発光ダイオードランプ
をマトリックス状に設けた表示装置が提案されている。
しかし上記装置では、マトリックス状に並んだ発光ダイ
オードランプを個々に点灯制御する必要があり、構造が
複雑となりコストが高い第３の欠点がある。

【０００４】故に、本発明はこの様な従来の欠点を考慮
して、可変可能な情報を表示し、かつ輝度が高く、かつ
構造が簡単な表示装置を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の本発明では、カラーフィルタを有する表
示体と、発光ダイオードおよびレンズを有する光ヘッド
とを備え、前記カラーフィルタは複数色の領域が形成さ
れ、前記発光ダイオードは整列した複数の発光領域が形
成され、前記レンズは前記各発光領域からの光を各ビー
ム光として集光し、前記各ビーム光は前記カラーフィル
タの各領域を選択的に照射する。

【０００６】請求項２の本発明では、前記発光領域は縦
方向に整列し、前記カラーフィルタの各領域は縦横に整
列して形成され、前記発光領域の整列間隔と、前記カラ
ーフィルタの各領域の縦方向の整列間隔を同一にする。

【０００７】請求項３の本発明では、前記各ビーム光に
より照射される前記各領域が順次変わるべく、前記光ヘ
ッドを往復させる構成とする。

【０００８】請求項４の本発明では、前記光ヘッドを、
所定の間隔に離れた複数個から構成し、前記複数個の光
ヘッドを各々往復させる構成とする。

【０００９】請求項５の本発明では、前記各領域の上方
又は下方に各蓄光領域が位置すべく蓄光フィルタを設
け、前記蓄光フィルタを蓄光材料から成す。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態１に
係る表示装置１を、図１ないし図４に従い説明する。図
１は表示装置１の斜視図、図２は表示装置１の要部拡大
図、図３は表示装置１の要部平面断面図、図４は表示装
置１の要部側面断面図である。これらの図に於て、箱体
２は例えば金属又はプラスチックから成り、略箱状に形
成されている。箱体２の前方は、所定の大きさの開口部
（窓枠）３が形成されている。

【００１１】表示体４は、第１基板５と、カラーフィル
タ６と、第２基板７と、箱体７ａ等から構成されてい
る。第１基板５は例えばガラス等から成り、カラーフィ
ルタ６は第１基板５上に、例えばホトリソグラフ等によ
り形成されている。

【００１２】カラーフィルタ６は、複数色の領域が所定
のパターンで行列状に形成されたものである。例えば、
左から第１列目は、第１行から順に、赤色領域８と、緑
色領域９と、青色領域１０とが繰り返し配列されている
（図４参照）。この様にして第１列目（縦方向）は、合
計１８００個の複数色の領域８、９、１０が縦方向の整
列間隔Ａが０．２ｍｍにて設けられている。

【００１３】同様に、左から第Ｎ（Ｎは２から８００ま
での任意の整数）列目は、第１行から順に、赤色領域８
と、緑色領域９と、青色領域１０とが繰り返し配列され
ている。この様にして、第１行目（横方向）は、合計８
００個の赤色領域８が、横方向の整列間隔Ｂ（０．４ｍ
ｍ）にて、設けられている。

【００１４】同様に第２行目は、合計８００個の緑色領
域９が、整列間隔Ｂにて設けられている。第３行目は、
合計８００個の青色領域１０が整列Ｂにて設けられてい
る。この様に、カラーフィルタ６は縦（１８００個）と
横（８００個）の行列状に、複数色の領域８、９、１０
が整列して形成されている。また、複数色の領域８、
９、１０の境界には、クロム等から成るブラックストラ
イプ１１、１２が縦横に設けられている。

【００１５】光ヘッド１３は例えば、フレーム１４と、
回路基板１５と、発光ダイオード１６と、集積回路素子
（１Ｃ）１７と、金属細線１８、１９と、レンズ２０等
から構成されている。フレーム１４は例えば、上方が開
口し、縦長の略箱状に形成されている。回路基板１５は
フレーム１４内に固定されている。

【００１６】発光ダイオード１６は例えば、燐化ガリウ
ム砒素（ＧａＡｓＰ）等から成り、略直方体状のもので
あり、その縦方向の表面近傍に複数の発光領域２１が直
線状に整列して形成されている。発光領域２１の整列間
隔（ピッチ）は、カラーフィルタ６の縦方向の整列間隔
Ａ（例えば０．２ｍｍ）と同一に設ける事が望しい。複
数の発光ダイオード（例えば１２個）１６は、縦方向に
直線状に整列すべく、回路基板１５上に導電性接着剤等
を介して固定されている。

【００１７】集積回路素子１７は略直方体状のものであ
り、各集積回路素子１７は発光ダイオード１６に略平行
に並ぶ様に、複数の集積回路素子１７は回路基板１５上
に固定されている。各発光領域２１は、金属細線１８を
介して、集積回路素子１７の各出力端子（図示せず）に
電気的接続されている。集積回路素子１７の各入力端子
（図示せず）は、金属細線１９を介して、回路基板１５
上の各配線パターン（図示せず）に接続されている。

【００１８】レンズ２０は例えば集光性を持つセルフォ
ックレンズから成り、フレーム１４の開口部に固定され
ている。この様にして、各発光領域２１から放射された
光はレンズ２０により集光された光（ビーム光）２２と
して、カラーフィルタ６の各領域８、９、１０を照射す
る（図３と図４参照）。

【００１９】この様にして、光ヘッド１３を構成する回
路基板１５の各配線パターンを介して、所定の発光領域
２１は、電圧が印加される。その結果、例えば、上から
第１番目の発光領域２１が発光し、上記発光した光はレ
ンズ２０により集光され、ビーム光２２として、透明な
第２基板７に入射する。そして、上記入射光は、赤色領
域８および透明な第１基板５を通過し、赤色ビーム光２
３として、外部に放射される（図４参照）。

【００２０】同様に、上から第２番目の発光領域２１が
発光し、発光した光はビーム光２２として、第２基板７
に入射し、その入射光は、緑色領域９および第１基板５
を通過し、緑色ビーム光２４として、外部に放射され
る。そして、上から第３番目の発光領域２１が発光し、
発光した光はビーム光２２として、第２基板７に入射し
その入射光は、青色領域１０および第１基板５を通過
し、青色ビーム光２５として、外部に放射される。

【００２１】また、上から４番目の発光領域２１には、
電圧が印加されないので、発光しなく、ビーム光２２も
放射しない。その結果、上から４番目の発光領域２１の
略真上に位置する第４行目の赤色領域８は照射されな
い。そして、上記赤色領域８の略真上に位置する第１基
板５の部分から、赤色ビーム光２３は放射されない。こ
の様に、レンズ２０は各発光領域２１からの光を各ビー
ム光２２として集光し、各ビーム光２２はカラーフィル
タ６の各領域８、９、１０を選択的に照射する。

【００２２】支持体２６は例えばベルト等から成り、支
持体２６の表面上に、光ヘッド１３を構成するフレーム
１４の底面が固定されている。モータ２７は箱体２に固
定され、モータ２７の軸２８に第１プーリ（図示せず）
が挿入され固定されている。第２プーリ２９は箱体２の
適所に固定されている。

【００２３】支持体２６の１方は第１プーリに内接し、
支持体２６の他方は第２プーリ２９に内接し、支持体２
６に張力が生ずる様に設けられている。そして、モータ
２７を通電し、反時計回りに回転させる事により、支持
体２６は左から右へ移動し、支持体２６に固定された光
ヘッド１３は左端から右端へ移動する（往運動）。この
時、光ヘッド１３の各発光領域２１は、電圧が選択的に
印加され、ビーム光２２はカラーフィルタ６の各領域
８、９、１０を選択的にかつ横方向に移動しながら照射
する。

【００２４】光ヘッド１３が右端へ移動すると、モータ
２７は時計回りに回転を開始し、光ヘッド１３は右端か
ら左端へ移動する（復運動）。この時、光ヘッド１３は
ビーム光２２を放射しない。この様に各ビーム光２２に
より照射される各領域８、９、１０が順次変わるべく、
光ヘッド１３は往復運動をする。以上の部品により表示
装置１が構成されている。

【００２５】次に、表示装置１の動作を、再び図１ない
し図４に従い説明する。最初に、光ヘッド１３は、ビー
ム光２２が最左点Ｃに位置する様に、静止している（図
３参照）。そして、モータ２７を通電し、反時計回りに
回転させ、光ヘッド１３を最左点Ｃから右側へ移動させ
る。光ヘッド１３を構成するレンズ２０の中心線がカラ
ーフィルタ６の領域８、９、１０の第１列目の手前に位
置した時、光ヘッド１３を構成する各発光領域２１に、
電圧を選択的に印加する。その結果、ビーム光２２は各
領域８、９、１０を選択的に照射する。

【００２６】その後、各発光領域２１にオフ信号を印加
し、レンズ２０の中心線が領域８、９、１０の第２列目
に位置した時、各発光領域２１に電圧を選択的に印加す
る。上記動作を繰り返しながら、光ヘッド１３は右側に
移動し最右点Ｄに到達する。この様に、光ヘッド１３
は、横方向表示有効範囲３０をカバーする様に、最左点
Ｃから最右点Ｄまで移動する。

【００２７】上述の様に、光ヘッド１３は一定周期（例
えば６０ヘルツ）にて平行移動（往運動）できる様に、
制御される。この制御は、光ヘッド１３を支持する支持
体２６を移動させるモータ２７の回転速度等によりなさ
れる。

【００２８】各発光領域２１の整列間隔が、領域８、
９、１０の縦方向整列間隔Ａと同一になる様に配列され
ており、各発光領域２１の位置に対応する赤色領域８と
緑色領域９と青色領域１０を照射する事が出来る。その
結果、各領域８、９、１０を通過した光は、各々、赤色
ビーム光２３、緑色ビーム光２４、青色ビーム光２５と
なって、人の目に映る（図４参照）。

【００２９】光ヘッド１３による表示体４への照射は、
カラーフィルタ６の各領域８、９、１０の縦１列に対し
て、一括で選択的に照射され、光ヘッド１３の右方向へ
の移動に合わせ、横方向の１領域（１ドット）づつ順次
行われる。光ヘッド１３が左から右へ１回スキャンされ
る（最左点Ｃから最右点Ｄまで移動する）事により、表
示体４に１画面分の画像を照射する事になる。これが高
速（例えば６０ヘルツ）でスキャンされる事により、人
間の目には残像効果によって、表示体４の１面の絵とし
て認識される。

【００３０】更に、表示装置１の動作を図５に従い説明
する。図５（ａ）はビーム光２２の横方向移動特性図、
図５（ｂ）は１つの発光領域２１に対する点灯制御信号
のタイミングチャート、図５（ｃ）は１つの領域８又は
９又は１０上の輝度特性図である。

【００３１】これらの図に於て、光ヘッド１３が３回ス
キャンした状態が示されている。図５（ａ）に於て、右
上がりのラインは、光ヘッド１３が最左点Ｃから最右点
Ｄまで移動している状態を示す。そして、右下がりのラ
インは、光ヘッド１３が最右点Ｄから最左点Ｃまで移動
している状態を示す。

【００３２】横方向表示有効範囲３０となる位置Ｌｓか
ら位置Ｌｙの間、発光領域２１を点灯制御する集積回路
素子（ＩＣ）１７への点灯制御信号（イネーブル信号、
ディスイネーブル信号）は、時間Ｔｓ（ｎ）からＴｅ
（ｎ）の間に、カラーフィルタ６の横方向ドット数（領
域の数）に合わせ、１周期Ｔdにより、オンとオフを繰
り返す。そして、光ヘッド１３の横方向移動に伴う、発
光領域２１とカラーフィルタ６の各領域８、９、１０の
位置とのタイミングが取られる。

【００３３】図５（ｃ）に於て、表示体４に於ける１つ
の表示ドット（領域）の輝度特性が示されている。この
表示ドットは、光ヘッド１３の１回のスキャンで微少時
間（Ｔｄ以下）、明るく（状態３３）、後は暗く（状態
３４）、これを繰り返す事により、人の目に画像を認識
させる。しかし、表示体４が横方向に極めて長い場合は
明るい（光ヘッド１３で照らされている）状態が短くな
り過ぎ、人の目にやや暗い状態として、認識される。こ
れを改善した構成は後述する。以上にて、表示装置１の
説明を終わる。

【００３４】次に、本発明の実施の形態２に係る表示装
置３５を、図６の斜視図に従い説明する。図６に於て、
支持体３６は表示装置１に用いられた支持体２６に比べ
て、幅が小さいものである。この様に、幅が小さいもの
を用いる事により、コストが安くなる。

【００３５】案内部材３７は、断面がコ字状の長尺のも
のであり、箱体２の下部に固定されている。この様にし
て、光ヘッド１３の上部は支持体３６に固定され、光ヘ
ッド１３の下部は案内部材３７の表面に当接すべく配置
されている。

【００３６】この様に構成する事により、光ヘッド１３
は、下部を案内部材３７に案内されながら、左側から右
側へ移動し、表示体４をスキャンする。また、案内部材
３７を剛体で構成する事により、光ヘッド１３と表示体
４との距離を所定値に維持する事が出来る。その結果、
表示体４から放射される赤色、緑色、青色の各ビーム光
は、横方向移動時に、輝度変化が少なく、表示性能が向
上する。

【００３７】次に、本発明の実施の形態３に係る表示装
置３８を、図７の斜視図に従い説明する。図７に於て、
光ヘッド３９は例えば、所定の間隔に離れて位置する複
数個の光ヘッド３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄから構
成されている。各光ヘッド３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３
９ｄは支持体２６上に固定されている。支持体２６の往
復距離は、表示装置１を構成する支持体２６の往復距離
の約１／４倍である。この様に、複数個の光ヘッド３９
ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄは各々同一の往復運動をし
ている。その他の部品は、表示装置１の部品と同一であ
る。

【００３８】この様に構成する事により、各光ヘッド３
９ａ〜３９ｄは、横方向の照射範囲を分割して、受け持
つ事になる。その結果、光ヘッド３９ａ〜３９ｄを横方
向にスキャンする距離が１／Ｎとなり（Ｎは光ヘッドの
個数であり、上記説明ではＮ＝４）、任意ドット（カラ
ーフィルタの各色領域の上方）に於ける照射時間が約Ｎ
倍になる。故に、点灯時間と消灯時間のデューティ比が
増加し、任意ドットが明るい状態にあると、人の目に感
じる事が出来る。

【００３９】次に、本発明の実施の形態４に係る表示装
置を、図８に従い説明する。図８は上記表示装置に用い
られる表示体４０の側面断面図である。図８に於て、カ
ラーフィルタ６の各領域８、９、１０の上方に、各蓄光
領域４１、４２、４３が位置すべく、蓄光フィルタ４４
が設けられている。蓄光フィルタ４４は蓄光材料から成
る。

【００４０】なお、各蓄光領域４１、４２、４３は各領
域８、９、１０の下方に設けられても良い。赤色領域８
と蓄光領域４１との組合せと、緑色領域９と蓄光領域４
２との組合せと、青色領域１０と蓄光領域４３との組合
せの各境界に於て、ブラックストライプ１２ａが設けら
れている。

【００４１】この様に、第１基板５と第２基板７との間
に、カラーフィルタ６および蓄光フィルタ４４が挟まれ
ている。蓄光フィルタ４４はカラーフィルタ６の各領域
８、９、１０に１対１で相対する様に蓄光領域４１、４
２、４３が配列されている。

【００４２】蓄光フィルタ４４は例えば、蓄光顔料を含
んだ透明樹脂又はガラスから成る。蓄光顔料は例えば、
ＣａＳとＢｉの混合物、ＣａＳｒとＢｉの混合物、Ｚｎ
ＳとＣｕの混合物、ＺｎＣｄＳ、Ｃｕ等の硫化物等の中
から選択される。また、蓄光顔料として、ＭＡｌ２Ｏ４
で表示される化合物がある。ここでＭは、カルシウム、
ストロンチウムやバリウムの１つ以上の元素である。こ
の化合物に賦活剤としてユーロピウムが添加される。更
に賦活剤として、セリウム、プラセオジウム、ネオジウ
ム等の中の１つ以上の元素が添加される。なお、その他
の部品は、表示装置１に用いられた部品と同一である。

【００４３】更に、上記表示装置の動作を、図１０に従
い説明する。図１０（ａ）はビーム光２２の横方向移動
特性図、図１０（ｂ）は１つの発光領域に対する点灯制
御信号のタイミングチャート、図１０（ｃ）は１つの領
域８、９、１０上の輝度特性図である。図１０（ａ）と
図１０（ｂ）は、図５と同じである。

【００４４】図１０（ｃ）に示す様に、光ヘッド１３に
て照射された表示体４０の各ドット（各色領域８、９、
１０の真上に相当する部分）の輝度は、残光特性によ
り、明るい状態４５から、暗い状態へ急激に落ちない。
この様に、上記輝度は、滑らかなカーブ４６により、減
少するので、明るい状態を保つため、任意のドットが明
るい状態であると、人の目に感じる事が出来る。

【００４５】次に、本発明の実施の形態５に係る表示装
置を、図９に従い説明する。図９は上記表示装置に用い
られる表示体４７の側面断面図である。図９に於て、カ
ラーフィルタ６の上方に分離部材４８が設けられてい
る。分離部材４８は例えば透明樹脂からなり、平坦にな
りにくいカラーフィルタ６の上に設けられる事により、
分離部材４８の表面は平坦化される。

【００４６】また、カラーフィルタ６の各領域８、９、
１０の上方に分離部材４８を介して各蓄光領域４１、４
２、４３が位置すべく、分離部材４８上に蓄光フィルタ
４４が設けられている。この様に、カラーフィルタ６と
蓄光フィルタ４４との間に分離部材４８を設ける事によ
り、分離部材４８は、両フィルタ６、４４の接着剤とな
り、かつ緩衝剤となる。その結果、表示体４７を製造し
易くなる。なお、上記表示装置の他の部品は、表示装置
１の部品と同一である。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の本発明では、発光ダイオード
は整列した複数の発光領域が形成されレンズは発光領域
からの光を各ビーム光として集光し、各ビーム光はカラ
ーフィルタの各領域を選択的に照射する。この様に、ビ
ーム光がカラーフィルタの各領域を選択的に照射するの
で、可変可能な情報を容易に表示する事が出来る。また
光ヘッドを構成する整列した複数の発光領域は表示体の
１列のみを照射すれば良いので、縦横にマトリックス状
にＬＥＤランプを設けた表示装置に比べ、構造が簡単
で、コストが安くなる。

【００４８】請求項２の本発明では、発光ダイオードの
発光領域の整列間隔と、カラーフィルタの各領域の縦方
向の整列間隔を同一にする。その結果、各発光領域をオ
ン、オフ制御する事により、各領域からの光を放射、非
放射させる事が出来、制御が容易となる。

【００４９】請求項３の本発明では、各ビーム光により
照射される各領域が順次変わるべく光ヘッドを往復させ
る。この様に構成する事により、表示体はスキャンさ
れ、人間の目には残像効果によって、表示体が１枚の絵
として認識できる。

【００５０】請求項４の本発明では、光ヘッドを、所定
の間隔に離れた複数個から構成し、複数個の光ヘッドを
各々往復させる構成とする。この様に構成する事によ
り、各光ヘッドを横方向にスキャンする距離が１／Ｎと
なり（Ｎは光ヘッドの個数）、表示体上の任意ドットに
於ける輝度が高くなる。

【００５１】請求項５の本発明では、カラーフィルタの
各領域の上方又は下方に各蓄光領域が位置すべく蓄光フ
ィルタを設け、蓄光フィルタを蓄光材料から成す。この
様に構成する事により、カラーフィルタの各領域の上方
に位置する各ドットは、蓄光フィルタの残光特性によ
り、明るい状態から、滑らかに輝度が減少する。その結
果、任意ドットに於ける輝度が高くなり、従来の液晶表
示装置の欠点である低輝度表示を解消する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る表示装置１の斜視
図である。

【図２】上記表示装置１の要部拡大図である。

【図３】上記表示装置１の要部平面断面図である。

【図４】上記表示装置１の要部側面断面図である。

【図５】上記表示装置１の各特性図である。

【図６】本発明の実施の形態２に係る表示装置３５の斜
視図である。

【図７】本発明の実施の形態３に係る表示装置３８の斜
視図である。

【図８】本発明の実施の形態４に係る表示装置に用いら
れる表示体４０の側面断面図である。

【図９】本発明の実施の形態５に係る表示装置に用いら
れる表示体４７の側面断面図である。

【図１０】本発明の実施の形態４に係る表示装置の各特
性図である。

【符号の説明】

４ 表示体 ６ カラーフィルタ ８、９、１０ 領域 １３ 光ヘッド １６ 発光ダイオード ２１ 発光領域 ２２ ビーム光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 範佳 島根県大原郡木次町山方320番地１ 島根 三洋工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5C094 AA10 AA44 AA45 BA05 BA15 BA23 BA65 BA83 CA19 CA24 DA12 ED01 ED03 ED20 FA01 GA01 5G435 AA00 AA03 BB04 CC09 CC12 EE11 EE18 GG02 GG12 GG23 GG26 GG27 GG41 HH01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラーフィルタを有する表示体と、発光
   ダイオードおよびレンズを有する光ヘッドとを備え、前
   記カラーフィルタは複数色の領域が形成され前記発光ダ
   イオードは整列した複数の発光領域が形成され、前記レ
   ンズは前記各発光領域からの光を各ビーム光として集光
   し、前記各ビーム光は前記カラーフィルタの各領域を選
   択的に照射する事を特徴とする表示装置。
2. 【請求項２】 前記発光領域は縦方向に整列し、前記カ
   ラーフィルタの各領域は縦横に整列して形成され、前記
   発光領域の整列間隔と、前記カラーフィルタの各領域の
   縦方向の整列間隔を同一にした事を特徴とする請求項１
   の表示装置。
3. 【請求項３】 前記各ビーム光により照射される前記各
   領域が順次変わるべく、前記光ヘッドを往復させる構成
   とした事を特徴とする請求項１の表示装置。
4. 【請求項４】 前記光ヘッドを、所定の間隔に離れた複
   数個から構成し、前記複数個の光ヘッドを各々往復させ
   る構成とした事を特徴とする請求項１の表示装置。
5. 【請求項５】 前記各領域の上方又は下方に各蓄光領域
   が位置すべく蓄光フィルタを設け、前記蓄光フィルタを
   蓄光材料から成す事を特徴とする請求項１の表示装置。