JP2010243568A - Non-contact drive type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動回路から表示回路に駆動信号を電磁誘導で伝える非接触駆動型表示装置に関する。 The present invention relates to a non-contact drive type display device that transmits a drive signal from a drive circuit to a display circuit by electromagnetic induction.
従来から、様々な種類のディスプレイが研究及び開発されている。これらのディスプレイは、大きく2つに分類することができる。一方としては、例えば、PDP(Plasma Display Panel)、有機EL(Electro Luminescence)、無機EL、LED(Light Emitting Diode)、FED(Field Emission Display)、CRT(Cathode Ray Tube)等の表示素子自体が発光するものがあげられる。他方としては、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)、DMD(Digital Mirror Device)、電子ペーパー等の表示素子自体が発光せず、別の光源が必要となるものがあげられる。 Conventionally, various types of displays have been researched and developed. These displays can be broadly classified into two. On the other hand, for example, display elements such as PDP (Plasma Display Panel), organic EL (Electro Luminescence), inorganic EL, LED (Light Emitting Diode), FED (Field Emission Display), and CRT (Cathode Ray Tube) emit light. What to do. On the other hand, for example, display elements such as LCD (Liquid Crystal Display), DMD (Digital Mirror Device), and electronic paper do not emit light, and another light source is required.
ここで、LCD及びPDP等を用いたテレビ用ディスプレイは、大画面化が進み、例えば、100インチ以上の大型ディスプレイも開発されている(例えば、非特許文献1参照)。また、有機ELを用いたディスプレイは、例えば、携帯電話端末や小型モバイル機器に搭載されている(例えば、非特許文献2参照)。また、LEDを用いたディスプレイは、例えば、駅等の屋外での様々な情報(例えば、電車の時刻)を表示する電光掲示板として広く利用されている。さらに、無機ELを用いたディスプレイは、例えば、シート状の安値な面光源として広く利用されている。 Here, television displays using LCDs, PDPs, and the like have increased in screen size, and large displays of, for example, 100 inches or more have also been developed (see, for example, Non-Patent Document 1). In addition, a display using an organic EL is mounted on, for example, a mobile phone terminal or a small mobile device (see, for example, Non-Patent Document 2). In addition, a display using an LED is widely used as an electric bulletin board that displays various information (for example, train time) outdoors such as a station. Furthermore, the display using inorganic EL is widely used, for example, as a sheet-like cheap surface light source.
これらのディスプレイは、発光体及び光シャッターを備える表示素子と、この表示素子を駆動する駆動回路とを積層して一枚の基板とする構造が主流である。また、これらのディスプレイは、表示素子を備える基板と駆動回路を有する基板との二枚の基板で構成し、表示素子と駆動回路とを配線で物理的に接続する構造も可能である(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の発明は、発光層TFTを有する表示回路を有する基板と、駆動回路を有する基板とを別々に製造し、両回路を電極で接続して駆動する。 These displays mainly have a structure in which a display element including a light emitter and an optical shutter and a drive circuit for driving the display element are stacked to form a single substrate. In addition, these displays are configured by two substrates, a substrate having a display element and a substrate having a drive circuit, and a structure in which the display element and the drive circuit are physically connected by wiring (for example, Patent Document 1). In the invention described in Patent Document 1, a substrate having a display circuit having a light emitting layer TFT and a substrate having a drive circuit are manufactured separately, and both circuits are connected by electrodes and driven.
しかし、前記したような表示素子と駆動回路とを一枚の基板に積層した構造、及び、二枚の基板を配線で物理的に接続した構造では、以下のような問題が生じる。表示素子と駆動回路の何れか一方のみが故障又は破損した場合、これらを分離できないことから、基板全体を修理又は交換する必要があり、メンテナンスが容易ではなく、メンテナンスコストが高くなるという問題がある。 However, in the structure in which the display element and the drive circuit as described above are stacked on a single substrate and the structure in which two substrates are physically connected by wiring, the following problems occur. When only one of the display element and the drive circuit fails or is damaged, it is impossible to separate them, so it is necessary to repair or replace the entire substrate, which makes maintenance difficult and increases maintenance costs. .
また、表示素子と駆動回路とを一枚の基板に積層した構造では、製造工程において、表示素子又は駆動回路の何れか一方に不良が発生するだけで、基板全体を不良品として扱うこととなり、製造の歩留まりを向上させることが難しい。さらに、有機ELやLCDを表示素子として用いる場合、駆動用のTFTをこの表示素子の近くに形成する必要があり、製造工程が複雑になり、製造コストが高くなるという問題もある。特に、基板に電極を蒸着するといった高熱処理を含む場合、表示素子への悪影響を防ぐために、製造工程が余計に複雑になってしまう。 In addition, in the structure in which the display element and the drive circuit are stacked on one substrate, in the manufacturing process, only the display element or the drive circuit has a defect, and the entire substrate is treated as a defective product. It is difficult to improve the manufacturing yield. Further, when an organic EL or LCD is used as a display element, it is necessary to form a driving TFT near the display element, which causes a problem that the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases. In particular, when a high heat treatment such as vapor deposition of electrodes on the substrate is included, the manufacturing process becomes more complicated in order to prevent adverse effects on the display element.
そこで、本発明は、製造及びメンテナンスが容易で、低コストで構成可能な非接触駆動型表示装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a non-contact drive type display device that is easy to manufacture and maintain and can be configured at low cost.
前記した課題を解決するため、本願第1発明に係る非接触駆動型表示装置は、所定の共振周波数を有する共振回路と表示素子とを備える表示回路が形成された表示基板と、当該表示回路を駆動する駆動信号を出力する駆動回路が形成された駆動基板とを離間して対面させると共に、前記駆動回路から前記表示回路に前記駆動信号を電磁誘導で伝える非接触駆動型表示装置であって、前記駆動基板は、前記駆動回路が生成した駆動信号を出力する駆動側インダクタを備え、前記表示回路は、前記駆動側インダクタから入力された前記駆動信号の周波数が、当該表示回路が備える前記共振回路の前記共振周波数に一致するときは、前記表示素子に前記駆動信号を出力することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a non-contact drive display device according to the first invention of the present application includes a display substrate on which a display circuit including a resonance circuit having a predetermined resonance frequency and a display element is formed, and the display circuit. A non-contact drive type display device that separates and faces a drive substrate on which a drive circuit that outputs a drive signal to be driven is formed and transmits the drive signal from the drive circuit to the display circuit by electromagnetic induction, The drive substrate includes a drive-side inductor that outputs a drive signal generated by the drive circuit, and the display circuit includes the resonance circuit that has a frequency of the drive signal input from the drive-side inductor. When the frequency coincides with the resonance frequency, the drive signal is output to the display element.
かかる構成によれば、非接触駆動型表示装置は、互いに非接触な駆動回路と表示回路との間で、電磁誘導によって駆動信号を伝えることができる。これによって、非接触駆動型表示装置は、表示基板と駆動基板とを別々に製造できるので、駆動基板製造工程での高熱処理による表示素子への悪影響が殆ど無い。また、非接触駆動型表示装置は、完成後においても表示基板と駆動基板とを容易に分離できるので、表示基板と駆動基板の何れか一方のみを交換又は修理することができる。 According to this configuration, the non-contact drive display device can transmit a drive signal by electromagnetic induction between the non-contact drive circuit and the display circuit. As a result, the non-contact drive type display device can manufacture the display substrate and the drive substrate separately, so that there is almost no adverse effect on the display element due to the high heat treatment in the drive substrate manufacturing process. In addition, since the non-contact display device can be easily separated from the display substrate and the drive substrate even after completion, only one of the display substrate and the drive substrate can be replaced or repaired.
また、本願第2発明に係る非接触駆動型表示装置は、前記共振回路が、前記駆動側インダクタから前記駆動信号が入力される表示側インダクタとコンデンサとを直列に接続した直列共振回路であり、前記表示回路が、前記表示素子と前記直列共振回路とを直列に接続したことを特徴とする。 Further, in the non-contact drive display device according to the second invention of the present application, the resonance circuit is a series resonance circuit in which a display-side inductor and a capacitor to which the drive signal is input from the drive-side inductor are connected in series. The display circuit is characterized in that the display element and the series resonant circuit are connected in series.
かかる構成によれば、非接触駆動型表示装置は、駆動信号の周波数が直列共振回路の共振周波数に一致するときは、直列共振回路のインピーダンスが略ゼロになることで、駆動信号が直列共振回路を伝わって表示素子に出力される。 According to such a configuration, when the frequency of the drive signal coincides with the resonance frequency of the series resonance circuit, the non-contact drive display device is configured such that the impedance of the series resonance circuit is substantially zero, so that the drive signal is the series resonance circuit. Is output to the display element.
また、本願第3発明に係る非接触駆動型表示装置は、前記共振回路が、表示側インダクタとコンデンサとを並列に接続した並列共振回路であり、前記表示回路が、前記駆動側インダクタから前記駆動信号が入力される入力用インダクタをさらに備え、前記入力用インダクタに対して前記表示素子と前記並列共振回路とを直列に接続したことを特徴とする。 Further, in the non-contact drive display device according to the third invention of the present application, the resonance circuit is a parallel resonance circuit in which a display-side inductor and a capacitor are connected in parallel, and the display circuit is driven from the drive-side inductor to the drive. An input inductor to which a signal is input is further provided, and the display element and the parallel resonant circuit are connected in series to the input inductor.
かかる構成によれば、非接触駆動型表示装置は、駆動信号の周波数が並列共振回路の共振周波数に一致するときは、並列共振回路のインピーダンスが無限大になることで、駆動信号が並列共振回路を伝わらずに表示素子に出力される。 According to such a configuration, when the frequency of the drive signal matches the resonance frequency of the parallel resonance circuit, the non-contact drive display device has an infinite impedance of the parallel resonance circuit, so that the drive signal is parallel to the parallel resonance circuit. Without being transmitted to the display element.
また、本願第4発明に係る非接触駆動型表示装置は、前記表示側インダクタが、比透磁率が10以上10000以下の芯材を備え、前記コンデンサが、厚さが0.01マイクロメートル以上5マイクロメートル以下の厚さで、かつ、比誘電率が10以上5000以下の誘電体を備えることを特徴とする。 In the non-contact drive display device according to the fourth invention of the present application, the display-side inductor includes a core material having a relative magnetic permeability of 10 or more and 10,000 or less, and the capacitor has a thickness of 0.01 micrometers or more and 5 or more. A dielectric having a thickness of micrometer or less and a relative dielectric constant of 10 to 5000 is provided.
かかる構成によれば、非接触駆動型表示装置は、表示側インダクタ及びコンデンサを小型化できる。この場合、芯材としては、例えば、鉄、コバルト又はニッケルを用いることができる。また、誘電体としては、例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム又はチタン酸ジルコニウム酸鉛(PZT)を用いることができる。 According to this configuration, the non-contact drive display device can reduce the size of the display-side inductor and the capacitor. In this case, for example, iron, cobalt, or nickel can be used as the core material. As the dielectric, for example, strontium titanate, barium titanate, or lead zirconate titanate (PZT) can be used.
また、本願第5発明に係る非接触駆動型表示装置は、予め設定された間隔で前記表示基板と前記駆動基板とを保持する保持部材を備えることを特徴とする。かかる構成によれば、非接触駆動型表示装置は、電磁誘導が発生する間隔で表示基板と駆動基板とを保持することができる。 The non-contact drive type display device according to the fifth invention of the present application is characterized by comprising a holding member for holding the display substrate and the drive substrate at a predetermined interval. According to such a configuration, the non-contact drive display device can hold the display substrate and the drive substrate at intervals at which electromagnetic induction occurs.
本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願第1発明によれば、表示基板と駆動基板とを別々に製造すると共に、完成後においても表示基板と駆動基板とを容易に分離できる。これによって、本願第1発明によれば、駆動基板製造工程での高熱処理による表示素子への悪影響が殆ど無く、表示基板と駆動基板の何れか一方のみを交換又は修理することができ、製造及びメンテナンスが容易で、低コストである。
According to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, the display substrate and the drive substrate are manufactured separately, and the display substrate and the drive substrate can be easily separated even after completion. Thus, according to the first invention of the present application, there is almost no adverse effect on the display element due to the high heat treatment in the drive substrate manufacturing process, and only one of the display substrate and the drive substrate can be replaced or repaired. Easy maintenance and low cost.
本願第2,3に係る発明によれば、駆動信号の周波数が共振回路の共振周波数に一致するときのみ表示素子が発光するので、何れの表示素子を発光させるか制御(選択)できる。 According to the second and third aspects of the present invention, since the display element emits light only when the frequency of the drive signal matches the resonance frequency of the resonance circuit, it is possible to control (select) which display element emits light.
本願第4に係る発明によれば、表示側インダクタ及びコンデンサを小型化できるので、非接触駆動型表示装置を高精細化できる。 According to the fourth aspect of the present invention, since the display-side inductor and the capacitor can be reduced in size, the non-contact drive display device can be made high definition.
本願第5に係る発明によれば、電磁誘導が発生する間隔で表示基板と駆動基板とを保持できるので、駆動回路から表示回路に駆動信号を伝えることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, since the display substrate and the drive substrate can be held at intervals where electromagnetic induction occurs, a drive signal can be transmitted from the drive circuit to the display circuit.
第1実施形態:直列共振回路)
[非接触駆動型表示装置の構成]
First Embodiment: Series Resonant Circuit)
[Configuration of non-contact drive display device]
本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略した。 Each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each embodiment, the same member is denoted by the same reference numeral, and the description thereof is omitted.
以下、図1,図2を参照して、本発明の第1実施形態に係る非接触駆動型表示装置の構成について説明する。図1に示すように、非接触駆動型表示装置1は、離間して対向させた表示基板2と駆動基板3とを備える。また、非接触駆動型表示装置1は、後記する保持部材(図3,図4参照)によって、表示基板2と駆動基板3とを一定の間隔に保持する。なお、保持部材の詳細は、後記する。
Hereinafter, the configuration of the non-contact drive display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the non-contact drive display device 1 includes a
表示基板2は、後記する表示回路21が形成されたものである。この表示基板2は、例えば、プリント基板、ガラス基板又はシリコン基板等の一般的な基板である。ここで、表示基板2は、縦方向及び横方向にそれぞれ所定の数の表示回路21がマトリクス状に形成されている。なお、表示回路21の個数及び表示基板2における配置は、これに制限されない。
The
表示回路21は、それぞれ、図2(a)に示すように、表示素子23と直列共振回路25とを直列に接続した閉回路である。ここで、表示素子23は、電気信号(駆動信号)によって光を変調するLED、有機EL、無機EL、LCD、電子ペーパー、FED、DMD等の電気−光素子であれば良い。また、表示素子23は、後記する直列共振回路25の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致しないときの駆動信号の電力で発光せずに、直列共振回路25の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致するときの駆動信号の電力で発光することが好ましい。言い換えると、表示素子23は、その発光開始電圧が、直列共振回路25の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致しないときの駆動信号の電圧を超え、かつ、直列共振回路25の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致するときの駆動信号の電圧未満であることが好ましい。
Each of the
ここで、表示回路21を積層して形成する場合、表示回路21の膜厚は、10nm以上1mm以下にすることが好ましい。さらに、この膜厚は、フォトリゾグラフィー等の微細加工技術で積層して非接触駆動型表示装置1を高精細化できることから、1μm以下とすることがより好ましい。
Here, when the
また、例えば、駅等の屋外での電光掲示板等、高精細化を要求されない場合、表示回路21は、後記するように、市販されているLED等の表示素子、及び、インダクタとコンデンサとのパッケージを用いて形成することもできる。
Further, for example, when high definition is not required such as an electric bulletin board outside a station or the like, the
直列共振回路25は、表示側インダクタ25Lとコンデンサ25Cとを直列に接続したものであり、所定の共振周波数を有する。また、表示側インダクタ25Lは、直列共振回路25を構成すると共に、後記する駆動側インダクタ3Lからの駆動信号を電磁誘導によって表示回路21に入力するものである。この表示側インダクタ25Lは、導電性を有する材料で形成されており、Al、Cu、Au、Ag、Cr等の抵抗値の低い材料であることが好ましい。
The
図1の駆動基板3は、駆動回路31と、表示回路21に対応する駆動側インダクタ3Lとを備える。この駆動基板3は、例えば、プリント基板、ガラス基板又はシリコン基板等の一般的な基板である。ここで、駆動基板3は、所定数の駆動側インダクタ3Lが横方向に直列に接続されたものが、行単位に複数配置される。また、駆動基板3は、駆動回路31側(図1では右側)に位置する先頭の駆動側インダクタ3Lのそれぞれと、駆動回路31とが接続される。そして、駆動基板3は、最後尾(図1では左側)の駆動側インダクタ3Lのそれぞれと、接地した抵抗3Rとが接続される。
The
駆動回路31は、各表示回路21を駆動する駆動信号を生成する信号源40に接続され、この駆動信号を、各表示回路21に対応する駆動側インダクタ3Lに出力するものである。ここでは、図1に示すように、駆動側インダクタ3Lが横方向の行単位で配置されているため、信号源40は、この行単位で駆動信号を順次生成する。また、駆動回路31は、この駆動信号に対応する駆動側インダクタ3Lが含まれる行に対して、駆動信号を出力する。そして、駆動側インダクタ3Lは、駆動信号が入力されると、電磁誘導によって、この駆動信号を表示側インダクタ25Lに出力する。
The
なお、駆動回路31と駆動側インダクタ3Lとの接続方法は、図1のように行単位で行わず、駆動信号の周波数帯域等の条件に応じて任意にできる。ここで、駆動基板3は、全ての駆動側インダクタ3Lと駆動回路31とを直接接続しても良い。また、駆動基板3は、全ての駆動側インダクタ3L同士を接続すると共に、何れか1個の駆動側インダクタ3Lと駆動回路31とを一箇所だけ接続しても良い。
The connection method between the
なお、駆動回路31及び駆動側インダクタ3Lは、表示回路21と同様にフォトリゾグラフィー等の微細加工技術で積層しても良い。また、駆動側インダクタ3Lは、表示側インダクタ25Lと同様のものを用いても良い。さらに、表示回路21と駆動側インダクタ3Lとが一対一で対応させたが、N対一で対応させても良い(但し、Nは2以上の整数)。
The
<非接触駆動型表示装置の動作原理>
以下、図2を参照し、非接触駆動型表示装置1の動作原理について説明する(適宜図1参照)。なお、図2(a)〜(c)では、上側が表示基板2に相当し、下側が駆動基板3に相当する。また、図2(a)〜(c)では、説明のため、1個の表示回路21と、これに対応する駆動側インダクタ3Lと信号源4とを図示し、駆動回路31の図示を省略した。
<Operation principle of non-contact drive type display device>
Hereinafter, the operation principle of the non-contact drive display device 1 will be described with reference to FIG. 2 (see FIG. 1 as appropriate). 2A to 2C, the upper side corresponds to the
図2(a)に示すように、駆動側インダクタ3Lは、信号源40からの駆動信号が入力されると、この駆動信号に応じた磁界Bを発生させる。そして、表示側インダクタ25Lでは、この磁界Bに応じて、起電力(駆動信号)を発生させる。つまり、非接触駆動型表示装置1は、電磁誘導によって、互いに非接触な駆動側インダクタ3Lと表示側インダクタ25Lとの間で駆動信号を伝える。
As shown in FIG. 2A, when the drive signal from the
図2(b)に示すように、直列共振回路25の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致する場合、直列共振回路25が共振する。このとき、直列共振回路25のインピーダンスが略ゼロになることで、起電力(駆動信号)Eの電力が最大となり、駆動信号に応じて表示素子23が発光する。
As shown in FIG. 2B, when the resonance frequency of the
一方、図2(c)に示すように、直列共振回路25の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致しない場合、直列共振回路25が共振しない。このとき、起電力(駆動信号)Eが直列共振回路25にほとんど流れず、表示素子23は、発光しない。つまり、非接触駆動型表示装置1は、駆動信号の周波数と直列共振回路25の共振周波数との関係によって、発光させる表示素子23を制御(選択)することができる。従って、非接触駆動型表示装置1は、直列共振回路25同士が、異なる共振周波数を有することが好ましい。
On the other hand, as shown in FIG. 2C, when the resonance frequency of the
<保持部材:第1例>
以下、図3を参照し、非接触駆動型表示装置1の保持部材50の第1例について説明する(適宜図1参照)。なお、図3では、保持部材50は、非接触駆動型表示装置1の筐体としている。
<Holding member: first example>
Hereinafter, a first example of the holding
図3(a)に示すように、保持部材50は、表示基板2で表示回路が形成された表示面2aが露出するような開口部が形成され、表示基板2及び駆動基板3より少し大きい長方体状である。また、図3(b)に示すように、保持部材50は、表示基板2の表示面2aに突出した縁部51が形成され、表示基板2が外れないようにしている。そして、保持部材50は、内側面に突出した凸部53が形成され、表示基板2及び駆動基板3の間隔を一定に保持すると共に、表示基板2及び駆動基板3を筐体内部に固定する。さらに、保持部材50は、何れか一つの側面を開放可能とし、表示基板2や駆動基板3を取り外し可能とする。
As shown in FIG. 3A, the holding
<保持部材:第2例>
以下、図4を参照し、非接触駆動型表示装置1の保持部材50の第2例について説明する(適宜図1参照)。図4では、表示基板2及び駆動基板3は、それぞれ、回路等が形成されていない四隅に貫通穴を形成する。そして、保持部材50は、各貫通穴に挿入され、表示基板2及び駆動基板3の間隔を一定に保持する。なお、保持部材50は、円筒状の部材としたが、表示基板2及び駆動基板3の確実に保持固定するため、ボルト及びナットの組み合わせとしても良い。
<Holding member: second example>
Hereinafter, a second example of the holding
<製造方法の具体例>
以下、図1に戻り、非接触駆動型表示装置1の製造方法の具体例について簡単に説明する。この例は、屋外用のLEDディスプレイとして用いる非接触駆動型表示装置1を製造するものである。まず、非接触駆動型表示装置1は、プリント基板等の表示基板2の表面に配線パターンを印刷する。そして、非接触駆動型表示装置1は、配線パターンが印刷された表示基板2において、配線パターン上の所定位置にLED、コンデンサ及びインダクタを配置する。
<Specific example of manufacturing method>
Hereinafter, referring back to FIG. 1, a specific example of a method for manufacturing the non-contact drive display device 1 will be briefly described. In this example, the non-contact drive display device 1 used as an outdoor LED display is manufactured. First, the non-contact drive display device 1 prints a wiring pattern on the surface of a
また、非接触駆動型表示装置1は、プリント基板等の駆動基板3の表面に配線パターンを印刷する。そして、非接触駆動型表示装置1は、配線パターンが印刷された駆動基板3において、配線パターン上の所定位置にインダクタを配置する。なお、駆動回路31としては、例えば、プログラム可能なIC(Integrated Circuit)を用いることができる。その後、非接触駆動型表示装置1は、表示基板2と駆動基板3とを形成した後、保持部材に両基板を装着する。このように、非接触駆動型表示装置1は、表示基板2と駆動基板3とを電極等を用いて電気的に接続する必要がないため、両基板を別々に製造できると共に、一方の基板のみを容易に交換又は修理できる。
Further, the non-contact drive display device 1 prints a wiring pattern on the surface of a
なお、非接触駆動型表示装置1は、一般的なフォトリゾグラフィー等の微細加工技術で表示基板2と駆動基板3とを製造することもできる。このとき、非接触駆動型表示装置1は、図1に示すような平面回路に限定されず、積層回路としても良い。
Note that the non-contact drive display device 1 can also manufacture the
以上のように、非接触駆動型表示装置1は、互いに非接触な駆動回路31と表示回路21との間で、電磁誘導によって駆動信号を伝えることができる。これによって、非接触駆動型表示装置1は、表示基板2と駆動基板3とを別々に製造できるので、駆動基板製造工程での高熱処理による表示素子23への悪影響が殆ど無い。また、非接触駆動型表示装置1は、完成後においても表示基板2と駆動基板3とを容易に分離できるので、表示基板2と駆動基板3の何れか一方のみを交換又は修理することができる。さらに、非接触駆動型表示装置1は、駆動用のTFTを必要としない。このように、非接触駆動型表示装置1は、製造及びメンテナンスが容易で、低コストである。
As described above, the non-contact drive display device 1 can transmit a drive signal by electromagnetic induction between the
また、非接触駆動型表示装置1は、駆動側インダクタ3Lが、直列共振回路25を構成するだけでなく、電磁誘導によって駆動信号を入力する機能も備える。これによって、非接触駆動型表示装置1は、部品数を少なくでき、コストがより低くなる。
In the non-contact drive display device 1, the drive-
(第2実施形態:並列共振回路)
[非接触駆動型表示装置の構成]
以下、図5を参照して、本発明の第2実施形態に係る非接触駆動型表示装置の構成について、第1実施形態と異なる点を主に説明する(適宜図1参照)。第2実施形態に係る非接触駆動型表示装置1Bは、表示回路21に、直列共振回路25の代わりに、入力用インダクタ27と並列共振回路29とが含まれる点が大きく異なる。
(Second embodiment: parallel resonant circuit)
[Configuration of non-contact drive display device]
Hereinafter, the configuration of the non-contact drive display device according to the second embodiment of the present invention will be mainly described with reference to FIG. 5 in terms of differences from the first embodiment (see FIG. 1 as appropriate). The non-contact drive
図5(a)に示すように、表示回路21は、表示素子23と、入力用インダクタ27と、並列共振回路29とを備える。入力用インダクタ27は、駆動側インダクタ3Lから駆動信号が入力されるものである。また、並列共振回路29は、表示側インダクタ29Lと、コンデンサ29Cとを並列に接続したものである。そして、表示素子23及び並列共振回路29は、入力用インダクタ27の反対側で、設置した抵抗に接続される。つまり、表示回路21は、入力用インダクタ27に対し、表示素子23と表示側インダクタ29Lとコンデンサ29Cとを直列に接続した回路である。
As shown in FIG. 5A, the
表示側インダクタ29Lとコンデンサ29Cとは、それぞれ、図2の表示側インダクタ25Lとコンデンサ25Cと同様のものであるため、説明を省略する。また、第2実施形態における駆動基板は、図1の同様のものであるため、説明を省略する。さらに、第2実施形態における保持部材は、図3及び図4と同様のものであるため、説明を省略する。
The display-
<非接触駆動型表示装置の動作原理>
以下、図5を参照し、非接触駆動型表示装置1Bの動作原理について説明する(適宜図1参照)
<Operation principle of non-contact drive type display device>
Hereinafter, the operation principle of the non-contact
図5(a)に示すように、駆動側インダクタ3Lは、信号源40からの駆動信号が入力されると、この駆動信号に応じた磁界Bを発生させる。そして、表示側インダクタ29Lは、この磁界Bに応じて、起電力(駆動信号)を発生させる。つまり、非接触駆動型表示装置1は、電磁誘導によって、互いに非接触な駆動側インダクタ3Lと表示側インダクタ29Lとの間で駆動信号を伝えることを可能としている。
As shown in FIG. 5A, when the drive signal from the
図5(b)に示すように、並列共振回路29の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致する場合、並列共振回路29が共振する。このとき、並列共振回路29のインピーダンスが無限大になることで、起電力(駆動信号)Eが並列共振回路29を伝わらずに表示素子23に出力され、駆動信号に応じて表示素子23が発光する。
As shown in FIG. 5B, when the resonance frequency of the
一方、図5(c)に示すように、並列共振回路29の共振周波数と駆動信号の周波数とが一致しない場合、並列共振回路29が共振しない。このとき、起電力(駆動信号)Eは、並列共振回路29にほとんど流れてしまい、表示素子23は、発光しない。つまり、非接触駆動型表示装置1Bは、駆動信号の周波数と並列共振回路29の共振周波数との関係によって、発光させる表示素子23を制御(選択)することができる。従って、非接触駆動型表示装置1は、並列共振回路29同士が、異なる共振周波数を有することが好ましい。
On the other hand, as shown in FIG. 5C, when the resonance frequency of the
以上のように、非接触駆動型表示装置1Bは、互いに非接触な駆動回路31と表示回路21との間で、電磁誘導によって駆動信号を伝えることができる。これによって、非接触駆動型表示装置1Bは、表示基板2と駆動基板3とを別々に製造できるので、駆動基板製造工程での高熱処理による表示素子23への悪影響が殆ど無い。また、非接触駆動型表示装置1Bは、完成後においても表示基板2と駆動基板3とを容易に分離できるので、表示基板2と駆動基板3の何れか一方のみを交換又は修理することができる。さらに、非接触駆動型表示装置1Bは、駆動用のTFTを必要としない。このように、第2実施形態に係る非接触駆動型表示装置1Bは、製造及びメンテナンスが容易で、低コストである。
As described above, the non-contact
(実施例1)
以下、本発明の各実施例について説明する。実施例1では、本発明の第1実施形態に係る非接触駆動型表示装置1において、動作原理を検証した(適宜図1参照)。図6に示すように、実施例1に係る非接触駆動型表示装置1は、表示基板2に2個の表示回路21a,21bを形成すると共に、各表示回路21a,21bに対応する駆動側インダクタ3La,3Lbを駆動基板3に形成している。なお、図6では、上側が表示基板2に相当し、下側が駆動基板3に相当する。また、図6では、駆動回路31の図示を省略した。
Example 1
Examples of the present invention will be described below. In Example 1, the operation principle of the non-contact drive display device 1 according to the first embodiment of the present invention was verified (see FIG. 1 as appropriate). As shown in FIG. 6, the non-contact drive display device 1 according to the first embodiment forms two
表示素子23a,23bは、それぞれ、緑色に発光するLEDであり、その発光開始電圧が2.6Vであった。また、表示側インダクタ25Laは、インダクタンスが3μHであった。そして、表示側インダクタ25Lbは、インダクタンスが2μHであった。さらに、コンデンサ25Ca,25Cbは、容量がともに30pFであった。
Each of the
駆動側インダクタ3La,3Lbは、インダクタンスがともに60μHであった。また、表示回路21a,21bと駆動側インダクタ3La,3Lbとの距離が1mmとなるように、保持部材(不図示)が、表示基板2と駆動基板3とを保持した。そして、信号源40が、7Vppの正弦波の駆動信号を、徐々に周波数を変えながら駆動回路に出力した。このとき、表示素子23a,23bがどのように点灯するかを目視によって検証した。
The drive-side inductors 3La and 3Lb both had an inductance of 60 μH. A holding member (not shown) held the
表示素子23aは、駆動信号の周波数が19MHz〜21MHzの間で発光した。一方、表示素子23bは、駆動信号の周波数が25MHz〜27MHzの間で発光した。このように、表示素子23a,23bが点灯する周波数が異なるのは、表示素子23a,23bに接続された表示側インダクタ25La,251bのインダクタンスが異なることで、これらの共振周波数が異なる結果と考えられる。
The
次に、信号源40が、7Vppの正弦波の駆動信号を、15MHz〜25MHzまで、499msecの周期でスイープさせて出力した。このとき、表示素子23a,23bがどのように点灯するかを目視によって検証した。
Next, the
表示素子23aは、駆動信号の周波数が19MHz〜21MHzのときに発光した。また、表示素子23bは、駆動信号の周波数が25MHzのときに発光した。このことから、駆動信号の周波数を変えることによって、発光させる表示素子23a,23bを制御(選択)できることが分かった。
The
さらに、駆動信号が電磁誘導によって伝えられていることを検証した。具体的には、表示素子23aが発光する周波数の駆動信号を入力した状態とし、表示基板2と駆動基板3との間隔を徐々に広げた。このとき、表示素子23a,23bの点灯状態を目視した。
Furthermore, it was verified that the drive signal was transmitted by electromagnetic induction. Specifically, a drive signal having a frequency at which the
表示基板2と駆動基板3との間隔が5cmになったとき、表示素子23aが発光しなくなった。このことから、非接触駆動型表示装置1では、駆動信号が、互いに非接触な駆動回路31と表示回路21aとの間を、電磁誘導によって伝えられていることが分かった。
When the distance between the
(実施例2)
以下、実施例2について説明する(適宜図1,図2参照)。実施例2は、本発明の第1実施形態に係る非接触駆動型表示装置1を屋外用のLEDディスプレイに適用した例である。
(Example 2)
Example 2 will be described below (see FIGS. 1 and 2 as appropriate). Example 2 is an example in which the non-contact drive display device 1 according to the first embodiment of the present invention is applied to an outdoor LED display.
ここで、図7に示すように、コンデンサ25Cの容量を一定(885pF)とし、共振周波数の範囲を約5MHz〜17MHzとした場合、表示側インダクタ25Lは、そのインダクタンスが0.1μH〜1.1μHとなる。つまり、100ライン(QVGA)のLEDディスプレイに適用する場合、この0.1μH〜1.1μHの範囲を、0.01μH毎に100等分すれば、画素の選択性を確保できる。なお、図7に示すように、インダクタンスと共振周波数との関係は非線形になるので、インダクタンスに対する共振周波数の変化が大きい部分(図7で傾きの大きい部分)を、より細かく分割しても良い。
Here, as shown in FIG. 7, when the capacitance of the
屋外用のLEDディスプレイでは、例えば、画素ピッチが10mm〜20mm程度である。一般的に、共振回路では、キャパシタンスと直列抵抗とを小さくするほどQ値が高くなる。これらのことから、実施例2では、Q値が数十程度あれば十分なので、直列抵抗を1Ω以下とすれば良い。現在、μHオーダで直列抵抗が1Ωのインダクタは市販されている。つまり、本発明に係る非接触駆動型表示装置1は、屋外用のLEDディスプレイとして、市販されたパッケージを用いて、十分に実現可能である。 In an outdoor LED display, for example, the pixel pitch is about 10 mm to 20 mm. Generally, in a resonance circuit, the Q value increases as the capacitance and the series resistance are reduced. For these reasons, in the second embodiment, it is sufficient that the Q value is about several tens. Therefore, the series resistance may be set to 1Ω or less. Currently, inductors on the order of μH with a series resistance of 1Ω are commercially available. That is, the non-contact drive display device 1 according to the present invention can be sufficiently realized by using a commercially available package as an outdoor LED display.
なお、前記したように、市販されたパッケージを用いるとコストが高くなる場合がある。そこで、基板に共振回路を直接形成することを考える。具体的には、表示側インダクタ25Lは、平均半径が3mmで、コイル領域の幅が4mmで、14回巻きのらせん状のインダクタとすると、そのインダクタンスが1.0μHとなる。このとき、表示側インダクタ25Lは、電極間のピッチが0.28mmとなり、比較的容易に形成が可能である。また、コンデンサ25Cは、比誘電率が1で、誘電体の面積が10×10mm2で、誘電体の厚みが10μmとすれば、容量が885pFとなる。このように、コンデンサ25Cは、十分に実現可能なサイズである。つまり、本発明に係る非接触駆動型表示装置1は、屋外用のLEDディスプレイとして、基板に共振回路を直接形成する方法によっても、十分に実現可能である。
As described above, using a commercially available package may increase the cost. Therefore, consider forming a resonant circuit directly on the substrate. Specifically, when the display-
(参考例1)
以下、参考例1について説明する(適宜図1,図2参照)。参考例1は、本発明の第1実施形態に係る非接触駆動型表示装置1について、高精細なディスプレイへの適用を検討したものである。
(Reference Example 1)
Hereinafter, Reference Example 1 will be described (see FIGS. 1 and 2 as appropriate). In Reference Example 1, application of the non-contact drive display device 1 according to the first embodiment of the present invention to a high-definition display is examined.
インダクタンスとキャパシタンスとの値が画素の面積に比例することから、画素の面積が0.1×0.1mm2と小型化すると、インダクタンスとキャパシタンスとの値は、それぞれ、1/100と、1/10000とになってしまう。そこで、インダクタンスとキャパシタンスとの値を前記した実施例2と同程度に保つために、表示側インダクタ25Lは、その中心に、比透磁率が10以上10000以下の芯材(例えば、鉄、コバルト又はニッケル)を備える。また、コンデンサ25Cは、比誘電率が10以上5000以下と高い誘電体(例えば、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム又はチタン酸ジルコニウム酸鉛)とし、この誘電体の厚さを0.01マイクロメートル以上5マイクロメートル以下と薄くする。前記した表示側インダクタ25L及びコンデンサ25Cは、問題なく形成できる。このことから、高精細化に問題はなく、本発明に係る非接触駆動型表示装置1は、高精細なディスプレイとしても、十分に実現可能と考えられる。
Since the values of the inductance and the capacitance are proportional to the area of the pixel, when the area of the pixel is reduced to 0.1 × 0.1 mm 2 , the values of the inductance and the capacitance are 1/100 and 1/100, respectively. It will be 10,000. Therefore, in order to keep the values of inductance and capacitance at the same level as in the second embodiment, the display-
1,1B 非接触駆動型表示装置
2 表示基板
21,21a,21b 表示回路
23,23a,23b 表示素子
25 直列共振回路
25C,25Ca,25Cb,29C コンデンサ
25L,25La,25Lb,29L 表示側インダクタ
27 入力用インダクタ
29 並列共振回路
3 駆動基板
3L,3La,3Lb 駆動側インダクタ
3R 抵抗
31 駆動回路
40 信号源
50 保持部材
51 縁部
53 凸部
1, 1B Non-contact drive
Claims (5)
前記駆動基板は、前記駆動回路が生成した駆動信号を出力する駆動側インダクタを備え、
前記表示回路は、前記駆動側インダクタから入力された前記駆動信号の周波数が、当該表示回路が備える前記共振回路の前記共振周波数に一致するときは、前記表示素子に前記駆動信号を出力することを特徴とする非接触駆動型表示装置。 A display substrate on which a display circuit including a resonance circuit having a predetermined resonance frequency and a display element is formed and a drive substrate on which a drive circuit that outputs a drive signal for driving the display circuit is formed face each other. A non-contact drive type display device that transmits the drive signal from the drive circuit to the display circuit by electromagnetic induction,
The drive board includes a drive-side inductor that outputs a drive signal generated by the drive circuit,
The display circuit outputs the drive signal to the display element when the frequency of the drive signal input from the drive-side inductor matches the resonance frequency of the resonance circuit included in the display circuit. A non-contact drive type display device.
前記表示回路は、前記表示素子と前記直列共振回路とを直列に接続したことを特徴とする請求項1に記載の非接触駆動型表示装置。 The resonant circuit is a series resonant circuit in which a display-side inductor and a capacitor to which the drive signal is input from the drive-side inductor are connected in series.
The non-contact drive display device according to claim 1, wherein the display circuit includes the display element and the series resonant circuit connected in series.
前記表示回路は、前記駆動側インダクタから前記駆動信号が入力される入力用インダクタをさらに備え、前記入力用インダクタに対して前記表示素子と前記並列共振回路とを直列に接続したことを特徴とする請求項1に記載の非接触駆動型表示装置。 The resonant circuit is a parallel resonant circuit in which a display-side inductor and a capacitor are connected in parallel.
The display circuit further includes an input inductor to which the drive signal is input from the drive inductor, and the display element and the parallel resonant circuit are connected in series to the input inductor. The non-contact drive type display device according to claim 1.
前記コンデンサは、厚さが0.01マイクロメートル以上5マイクロメートル以下の厚さで、かつ、比誘電率が10以上5000以下の誘電体を備えることを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の非接触駆動型表示装置。 The display-side inductor includes a core material having a relative magnetic permeability of 10 or more and 10,000 or less,
4. The capacitor according to claim 1, wherein the capacitor includes a dielectric having a thickness of 0.01 μm or more and 5 μm or less and a relative dielectric constant of 10 or more and 5000 or less. The non-contact drive type display device according to any one of the above.
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