JP2014202816A - Ｌｅｄディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば大型のＬＥＤディスプレイを近距離で観察する際に個々のＬＥＤ素子の光を点として感じさせることなく自然な画像とし、更には、大型のディスプレイの再撮においてモアレ現象を防止できるＬＥＤディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】複数の画素に対応する複数のＬＥＤ素子１１を所定のパターンに配置して所定の画像を表示するＬＥＤディスプレイ装置１０において、各ＬＥＤ素子１１から一定の距離を保って光を拡散する機能を有する板状又はフィルム状の光学部材Ａを配置し、更にＬＥＤ素子１１と光学部材Ａの間に、ＬＥＤ素子１１と光学部材Ａの双方に接する光透過性を有する光学部材Ｂを配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の画素にそれぞれ対応するＬＥＤ素子を、所定のパターンに配置して画像を表示するＬＥＤ（発光ダイオード）ディスプレイ装置に関する。

近年、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイの大型化が進み、これらのディスプレイは家庭用ばかりでなく駅、空港等の交通機関、ショッピングセンター、デパート、スーパーマーケット、公共機関等における掲示板、広告用ディスプレイ（サイネージ用ディスプレイ）として用いられるようになってきた。しかしながら、それらのディスプレイは所定のガラス板上に画素を形成するデバイスであるために、大きさに制限があり、経済的に成り立つためには一定数量生産する必要がある等の制約がある。さらに、場所により、縦横比を変えた方が好ましい場合があり、これらのディスプレイはこのような要請に対応できない。

一方、ＬＥＤ素子をマトリックス状に配置することで形成するディスプレイがあり、このディスプレイを本明細書では「ＬＥＤディスプレイ」と呼ぶ。このディスプレイは赤、青、緑の３色のＬＥＤ素子をマトリックス状に配置してカラー画像を得るものである。
ＬＥＤディスプレイは下記の点において液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイに比べて優れた特徴を有する。
１）ＬＥＤの１つをそのまま１つの画素として利用するため、液晶ディスプレイに比べて光の利用効率が大きく、明るいディスプレイが実現できる。
２）縦横比が自由に変えられるため、個別の要求に応じる大型ディスプレイからも作製が可能である。

このような特徴は、各種イベント用ディスプレイや、広告媒体（サイネージ）用ディスプレイとしては重要である。このため、ＬＥＤディスプレイは通常のディスプレイとしては実現が難しい、大型のディスプレイとして利用されてきた。
例えば、ビルの高所に設置され遠距離から観察されるディスプレイや、各種イベントや大型スタジオで使用されるディスプレイとしての利用がされてきた。

しかしながら、不定形の大型ディスプレイのニーズはそのようなものばかりではなく、例えば、空港や駅などの公共交通機関、又はデパート等の大型商業施設や公共機関（県庁、市役所など）、大学等の教育機関等でもニーズがある。しかし、これまでこのような場所における用途は限られていた。
これらの用途では比較的近い距離からディスプレイを見ることになり、ＬＥＤディスプレイの場合、他のディスプレイと異なりＬＥＤ素子が比較的大きいため、１画素が個々の光の点として視認されてしまい、例えば、図６に示すように、画像として不自然さを感じるためである。

図６の画像では個々の画素が光の点として視認されてしまい自然な画像には見えない。一般に、人は個々の画素を点として認識すると、そこに不自然さを感じ自然な画像とは認識されなくなる。
また、ＬＥＤディスプレイはＴＶ録画時のスタジオやイベント会場等で使われることが増えている。これらの会場ではＬＥＤディスプレイを含めた風景を撮影することが多く、ＬＥＤディスプレイの画像を撮影することは、一般に「再撮」と呼ばれている。しかし、ＬＥＤを規則的に配列したディスプレイではそれを撮影した場合、撮影機器の撮像素子の画素とＬＥＤディスプレイのドットが干渉し合うことでモアレ現象による干渉縞と呼ばれる縞模様が発生する場合がある。

再撮用ディスプレイからモアレ現象を防止する手段として、映像の光をぼかす（入射した光の高周波成分を減少させて出射する）低域通過フィルムとその支持体を形成する方法が開示されている（特許文献１参照）。さらに、当該フィルム上の支持体に反射防止フィルム又は偏光板を設置する方法が開示されている。この方法は液晶ディスプレイ、ＰＤＰディスプレイ、有機ＥＬディスプレイのような平坦な表面を有するディスプレイについては有効であるがＬＥＤディスプレイのような平坦ではないディスプレイに対しては適用は困難である。

再撮用以外の用途に用いるＬＥＤディスプレイにおいては、ＬＥＤ素子を配置した基板の上に樹脂製の導光板とさらにその上に樹脂製の光拡散板が配置されている構成が開示されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載されている発明は、導光板及び光拡散板を凸型にしてアミューズメント用等の特殊な効果を持たせるものである。

特開２０１０−２４３８６４号公報 特開平７−１３５３４１号公報

このようなＬＥＤ基板上に樹脂製の板からなる導光板を配置し、その上に光拡散板を配置する方法を例えば４０型以上の大画面のディスプレイに用いるのは、均一な幅で固定することが難しく困難である。

本発明は第１に大型のＬＥＤディスプレイを近距離で観察する際に個々のＬＥＤの光を点として感じさせることなく自然な画像とするため各ＬＥＤから光を適切に拡散するＬＥＤディスプレイ装置を提供することを目的とする。
また、本発明は第２に大型のディスプレイの再撮においてモアレ現象を防止できるＬＥＤディスプレイ装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置は、複数の画素に対応する複数のＬＥＤ素子を所定のパターンに配置して所定の画像を表示するＬＥＤディスプレイ装置において、
前記各ＬＥＤ素子から一定の距離を保って又は密着して光を拡散する機能を有する板状又はフィルム状の光学部材Ａを配置する。

個々のＬＥＤ素子が直接視認され個々の点として認識される場合は、表示される画像は正常な画像として視認することは出来ず、不自然な画像として認識される（図６参照）。このため、大画面のＬＥＤディスプレイ装置は現在、近距離からは自然な動画のような画像を観察するのには適さないディスプレイになっている。また、そのようなディスプレイを直接撮影（即ち、再撮）する場合、ディスプレイの画素と撮像素子の位置関係によっては、モアレ現象が発生する場合がある。本発明はこの２つの問題点を解決すべく鋭意検討を行った結果得られたものである。

本発明者は、ＬＥＤディスプレイから一定距離離して板状又はフィルム状の光を分散する光学部材Ａを配置することにより、画像が点として認識されることがなくなり、自然な画像として認められることを見出した。
光を拡散する板又はフィルムをＬＥＤ素子から一定の距離を置いて配置すると、ＬＥＤの光は点から面に変化する。すなわち点光源が集合している状態から面光源が画面を埋め尽くしている構造に変化する。この状態では、点光源は識別されないので連続的な自然な画像として認識される。また同時に再撮においてモアレ現象の発生を防止することができる。

また、本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置においては、前記ＬＥＤ素子と前記光学部材Ａの間に、前記ＬＥＤ素子と前記光学部材Ａの双方に接する光透過性を有する光学部材Ｂを配置するのが好ましい。
ＬＥＤ素子と光拡散性の光学部材Ａ双方に接する光学部材Ｂを配置することで、光分散性の光学部材Ａを容易にＬＥＤ光源から一定距離を保って配置することが可能になる。

ここで、ＬＥＤ素子と光分散性の光学部材Ａ双方に接する光学部材Ｂは透明でもよく、また光を拡散する性能を有していてもよい。光を拡散する性能を有する場合は、ＬＥＤ素子と光拡散性の光学部材Ａとの距離を短くすることができる。しかしながら、ディスプレイの輝度は減少する。一方、透明性の樹脂の場合は輝度は高くなる一方、光学部材ＡをＬＥＤ素子から離す距離を長くする必要がありディスプレイの幅は大きくなる。そのため、用途により適宜決めることが好ましい。

また、本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置において、ＬＥＤ素子と光を散乱する光学部材Ａの双方に接する透明又は光拡散性を有する光学部材Ｂが、粘着性を持つ例えばゲル状高分子からなるのが好ましい。ＬＥＤ素子と光を散乱する光学部材Ａの双方に接する透明の又は光拡散性を有する光学部材Ｂを粘着性を持つ高分子とすることで、光を散乱する光学部材Ａの固定をより容易にすることができる。使用できる高分子は特に限定されることはないが、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタン樹脂、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリイソウチレンゴム等の合成ゴム又は天然ゴムを用いることができる。

本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置において、前記光学部材Ｂがレンズ形状を有するものであってもよい。
また、本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置において、前記光学部材Ａによって、再撮時に発生するモアレを防止するＬＥＤディスプレイ装置とすることもできる。

本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置によって、これまで近距離使用では視認性が悪かったＬＥＤディスプレイ装置を至近距離から見て違和感のない自然な画像を形成することができる。また、その映像を撮影してもモアレ現象を生じない画像を形成することが可能となる。このことにより、サイネージ用ディスプレイ等近距離でも視認されるディスプレイが可能になり、また再撮した場合モアレ現象を生じないディスプレイを形成することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るＬＥＤディスプレイ装置の説明図である。 同ＬＥＤディスプレイ装置の断面図である。 実施例１のＬＥＤディスプレイ装置によって視認される画像である。 モアレが発生した画像である。 実施例２のＬＥＤディスプレイ装置によって視認される画像である。 本発明を適用しないＬＥＤディスプレイ装置の画像である。

続いて、添付した図面（又は写真）を参照し、本発明の一実施の形態（以下、単に本発明と称することもある）に係るＬＥＤディスプレイ装置１０について説明する。
図１、図２に示すように、本発明に係るＬＥＤディスプレイ装置１０は、それぞれ画素に対応する複数のＬＥＤ素子１１が所定のパターンで並べて配置されたＬＥＤディスプレイ１２と、ＬＥＤディスプレイ１２の前面に光透過性を有する光学部材Ｂを介して光拡散機能を有する光学部材Ａが貼り付けられている。
光学部材Ｂは粘着性を有し透明性又は光拡散性を有して、ＬＥＤ素子１１と光学部材Ａの双方に接し、光学部材Ａは、光拡散性及び／又は光反射防止用のフィルム（又は板状）としても作用する。

ＬＥＤディスプレイ１２の大きさ及び解像度は特に限定されるものではない。また、本発明の光学部材Ａ、Ｂは個別の使用環境によってカスタマイズされるべきものである。特に使用環境が屋内であるか屋外であるかにより構成する部材の仕様が大きく変わってくる。また、使用目的が再撮用か近距離からの観察（サイネージ）を目的とするかでも異なってくる。

光学フィルタを構成する光学部材Ａは、再撮の際のモアレ現象を防止又は比較的近距離で大型ディスプレイを観察する際ＬＥＤ素子１１の光が点として観察されることを防止するものであり、４０型以上の大型のディスプレイに特に有効である。また解像度について言えばモアレ現象を生じるのは解像度の高い場合に顕著であるから、解像度の高いＬＥＤディスプレイを使う場合が特に適している。

本発明で用いる粘着性を有し透明な又は光拡散性を有する光学部材Ｂは、特に限定されるものではないが、ゲル状高分子物質が特に適している。この光学部材Ｂは光拡散板として働く光学部材ＡとＬＥＤ素子１１の間隔を均一に保ち固定すること、及び必要な場合はＬＥＤ素子１１の光を拡散しぼかす役割を果たす。このため光学部材Ｂとして粘着性があるゲル状高分子物質又は低分子物質（例えば、アクリル樹脂）が特に適している。例をあげれば、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタン樹脂、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ポリイソウチレンゴム等の合成ゴム又は天然ゴム等が適している。

本発明の光拡散性及び／又は光反射防止性を有する光学部材Ａは特に限定されるものではなく、使用する環境により異なってくる。例えば屋内で使用される場合は、光反射防止は不要である場合があり中程度の光拡散性が望ましい。一方屋外では強い光反射防止と強い光拡散性が望ましい。なお、光学部材Ａは光反射防止機能を有することは必須の条件ではない。また、光学部材ＡはＬＥＤ素子から一定の距離を保って配置したが、ＬＥＤ素子に密着して配置することもできる。
以下、本発明の実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

縦６０ｃｍ、横６０ｃｍの大きさの外形を持ち、縦横６．２５ｍｍのピッチの表面実装型フルカラーＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤディスプレイの表面に、縦横６０ｃｍで厚みが３ｍｍの超軟質ウレタン樹脂（商品名 人肌のゲル、硬度０ 株式会社エクシールコーポレーション社製、光学部材Ｂの一例）を貼付した。当該超軟質ウレタン樹脂（ゴム）は乳白色の外観を有し、光拡散性を持ち且つ強い粘着性を有するものを選択した。粘着性は１８０°ピールで０．１５Ｎ／２５ｍｍ、保持力１８０ｓｅｃ、可視光透過率は０．１％のものを使用した。

さらに超軟質ウレタン樹脂の表面に縦横６０ｃｍで厚みが１５０μｍのポリ塩化ビニル製反射防止シート（株式会社中川ケミカル社製 フォグラス サンドスモークＢ、Ｃ−１８２、光学部材Ａの一例）を貼付した。作製した実施例１に係るＬＥＤディスプレイ装置の映像をデジタルカメラで撮影したところ、図３に示すようにモアレ現象の観察されない画像を観察することができた。また、２ｍ離れた距離から直接観察を行ったところ各ＬＥＤは光の点としては視認されず連続的な画像として観察され自然な動画として観察することができた。
なお、コニカミノルタオプティクス株式会社製輝度計「ＬＳ−１００」を用いて、ＬＥＤディスプレイ装置の輝度を測定したところ、モアレ防止フィルタ貼付前が４，５４１ｃｄ／ｍ²、貼付後が６９０ｃｄ／ｍ²となった。

縦６０ｃｍ、横６０ｃｍの大きさの外形を持ち、縦横６．２５ｍｍのピッチの表面実装型フルカラーＬＥＤ素子を搭載したＬＥＤディスプレイの表面に、縦横６０ｃｍの粘着性シリコーンゴム（スーパーゲルシート 木原産業株式会社製、光学部材Ｂの一例）を貼付した。当該シリコーンゴムは透明で透過率は９５％以上であった。また強い粘着性を持ち、粘着性は１８０°ピールで０．１５Ｎ／２５ｍｍ、保持力１８０ｓｅｃであった。さらに、粘着性シリコーンゴムの表面に白色のテフロン（登録商標）板（光学部材Ａの一例）を貼付した。作製した実施例２に係るＬＥＤディスプレイ装置の映像をデジタルカメラで撮影したところモアレ現象の観察されない画像を観察することができた。また、２ｍ離れた距離から直接観察を行ったところ各ＬＥＤは光の点としては視認されず連続的な画像として観察され自然な動画として観察することができた（図５参照）。

比較例１

実施例１の粘着性ウレタン樹脂（光学部材Ｂ）及び光拡散板（光学部材Ａ）を配置することなく、ＬＥＤディスプレイ装置を直接再撮したところ、映像に周期的な縦横のモアレが発生した（図４参照）。また２ｍの距離から目視で観察したところ、ＬＥＤは光の点として観察され正常な動画は観察されなかった（図６参照）。

比較例２

実施例２の粘着性シリコーンゴム（光学部材Ｂ）に変えて透明なアクリル板を配置した。この場合表面に配置する拡散板とＬＥＤの距離を均一に保つことが困難であり画像にゆがみを生じた。一方均一に保つためには外枠を必要としたが、ＬＥＤディスプレイ装置は複数のＬＥＤディスプレイのユニットを縦横に積み重ねて大型ディスプレイを形成するものであるからこのような外枠を形成することは困難であった。

１０：ＬＥＤディスプレイ装置、１１：ＬＥＤ素子、１２：ＬＥＤディスプレイ、Ａ：光学部材、Ｂ：光学部材

Claims (6)

1. 複数の画素に対応する複数のＬＥＤ素子を所定のパターンに配置して所定の画像を表示するＬＥＤディスプレイ装置において、
   前記各ＬＥＤ素子から一定の距離を保って又は密着して光を拡散する機能を有する板状又はフィルム状の光学部材Ａを配置することを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。
2. 請求項１記載のＬＥＤディスプレイ装置において、前記ＬＥＤ素子と前記光学部材Ａの間に、前記ＬＥＤ素子と前記光学部材Ａの双方に接する光透過性を有する光学部材Ｂを配置することを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。
3. 請求項２記載のＬＥＤディスプレイ装置において、前記光学部材Ｂは透明の又は光拡散性を有する高分子からなることを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。
4. 請求項３記載のＬＥＤディスプレイ装置において、前記光学部材Ｂが粘着性をもつゲル状高分子からなることを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。
5. 請求項２又は３記載のＬＥＤディスプレイ装置において、前記光学部材Ｂがレンズ形状を有することを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤディスプレイ装置において、前記光学部材Ａによって、再撮時に発生するモアレを防止していることを特徴とするＬＥＤディスプレイ装置。