JP2017187710A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 暗線が従来よりも目立たない映像を表示する表示装置を提供する。【解決手段】 表示装置１は、回路基板４と、回路基板４の実装面４１に格子状に配列する複数の発光装置３と、回路基板４を覆うように配置され、発光装置３を覆う領域には貫通する開口部３１、実装面４１を覆う領域にはマスク部３２、及びマスク部３２の表面側にストライプ状に形成された開口を有する溝部３３が形成されたマスク部材５と、表面に設けられた長方形状の枠と、を有する表示ユニット装置２を複数備え、開口は枠の１つの辺に並行し、溝部３３の深さが溝部３３の深さ方向の表示ユニット装置２の厚さの５０％以上９０％以内の範囲内であり、複数の表示ユニット装置２をタイル状に配置して表示画面１１を構成する。溝部３３を形成し外光９の反射を低減することにより、表示装置１は暗線５１が目立たない映像を表示することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関するものである。

表示装置は、屋内、屋外を問わず、様々な場所に設置されている。表示装置の表示画面は、タイル状に配置された複数の表示ユニット装置により構成される。表示ユニット装置は、回路基板と、回路基板の実装面に格子状に配置された複数の発光装置と、回路基板を覆うように配置されたマスク部材とを備える。

マスク部材には開口部とマスク部とが形成される。開口部は発光装置を覆う領域に貫通して形成され、発光装置からの出射光を通過させる。マスク部は実装面を覆う領域に形成され、太陽光等の外光で実装面がきらきら光らないように外光を遮光する。マスク部での外光の反射が強い場合、表示画面が白っぽく輝き、映像のコントラストが低下してしまう。通常は、マスク部の表面に黒色化又は艶消し処理を施して外光の反射を低減し（例えば、特許文献１参照）、表示画面をグレー色に抑え、映像のコントラストを実用に耐えるものとしている。

特開２００５−１８０４８号公報（段落[０００３]参照）

しかしながら、このような表示装置では、一般に、隣接する表示ユニット装置の間に、僅かな隙間が開いている。隙間の部分は、外光の反射がほとんどないため、黒色を呈する。この黒色は濃いため、グレー色の表示画面に格子状の黒色の暗線として現れ、視聴者にも映像に格子状の暗線が映り込んで見えてしまうという問題がある。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、従来よりも暗線が目立たない映像を表示する表示装置を得ることを目的とする。

本発明に係る表示装置は、回路基板と、回路基板の実装面に格子状に配列する複数の発光装置と、回路基板を覆うように配置されて発光装置を覆う領域には貫通する開口部、実装面を覆う領域にはマスク部、及びマスク部の表面側にストライプ状に形成された開口を有する溝部が形成されたマスク部材と、表面に設けられた長方形状の枠と、を有する表示ユニット装置を複数備え、開口は枠の１つの辺に並行し、溝部の深さが溝部の深さ方向の表示ユニット装置の厚さの５０％以上９０％以内の範囲内であり、複数の表示ユニット装置をタイル状に配置して表示画面を構成することを特徴とするものである。

本発明によれば、従来よりも暗線が目立たない映像を表示することができる。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の模式的な平面図である。 本発明の実施の形態１に係る表示装置の模式的な平面図である図１のＡ−Ａ’断面図である。 本発明の実施の形態１に係る表示ユニット装置の模式的な平面図である。 本発明の実施の形態１に係る表示ユニット装置の模式的な平面図である図３のＢ−Ｂ’断面図である。 本発明の実施の形態１に係る発光装置の平面図である。 本発明の実施の形態１に係る発光装置の平面図である図５のＣ−Ｃ‘断面図である。 暗線が映り込んだ映像の模式図である。

本発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。説明の便宜上、各図中に示す部分のサイズ、形状の比例関係等が誇張されている場合がある。また、説明の便宜のためにＸＹＺ座標系を導入する。表示装置１の表示画面１１に平行な面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に直交する方向をＺ軸とし、各図中に座標系を付記する。さらに、任意の構成要素について、Ｚ軸方向のプラス側を表面とし、マイナス側を裏面又は底面とする。

本発明の実施の形態１に係る表示装置１について説明する。

図１及び図２を参照しながら、本発明の実施の形態１に係る表示装置１について説明する。表示装置１は、筐体６と、筐体６の表面にタイル状に配置され表示画面１１を構成する表示ユニット装置２とを備える。

表示装置１は、競技場、ビルの壁面等の屋外や、体育館等の屋内に設置され、大型の映像を表示する。このような大型の映像は、個々の表示ユニット装置２に映像を同期して表示し、全体として一つの大型の映像を構成することにより実現される。

図３及び図４を参照しながら、表示ユニット装置２について説明する。本実施の形態における表示ユニット装置２は、ケース７と、正方形状の平板である回路基板４と、回路基板４の実装面４１に格子状に配列する発光装置３と、実装面４１と発光装置３の側面を被覆する保護用樹脂１０と、保護用樹脂１０の表面に配置されるマスク部材５とを備える。

表示ユニット装置２の表面の枠は正方形状である。表示ユニット装置２の表面はマスク部材５により覆われる。つまり、タイル状に配置した複数の表示ユニット装置２により構成される表示画面１１は、マスク部材５で覆われる。

回路基板４は絶縁性の樹脂材料等から構成される。回路基板４の実装面４１には発光装置３に電力を供給する図示しない配線が形成される。また、回路基板４の実装面４１には、配線を介して発光装置３を駆動する図示しない駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）が設けられる。

個々の発光装置３は画素を構成する。発光装置３は、回路基板４の実装面４１に、６４×６４、１２８×１２８、２５６×２５６等の配列で、正方格子の格子点の位置に配列する。但し、配列する発光装置３の個数は上記に限定されず、目的に応じて増減させることができる。画素ピッチＬ１は、８ｍｍ、１０ｍｍ、１６ｍｍ等が代表的な値であるが、目的に応じて他の値としてもよい。

保護用樹脂１０は、回路基板４の実装面４１に形成された配線、及び発光装置３の側面のリード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂ、２６ｒ、２６ｇ、２６ｂを、雨水や大気中の湿気等の水分から保護するためのものである。保護用樹脂１０は、シリコン樹脂で構成され、配線、及びリード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂ、２６ｒ、２６ｇ、２６ｂを覆うように形成される。但し、保護用樹脂１０はシリコン樹脂に限定されず他の樹脂でもよく、また可撓性のフィルムを使用して覆ってもよい。

このような表示ユニット装置２では、駆動ＩＣが発光装置３を駆動し、発光装置３から任意の色彩の可視光が出射され、表示ユニット装置２の表面に映像が構成される。

次に、図５及び図６を参照しながら発光装置３について説明する。本実施の形態における発光装置３は、いわゆる３ｉｎ１型の発光装置であり、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光する３つの発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂと、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂが実装されるパッケージ２７と、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂをパッケージ２７の内部に封止する封止用樹脂２８と、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂに電気的に接続する導電性リード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂと、及びリード２６ｒ、２６ｇ、２６ｂとを備える。

パッケージ２７は、絶縁性の樹脂材が使用され、上面に開口する凹部２９を備える。ここで、パッケージ２７は、表示ユニット装置２の表面側に配置される面を上面とし、上面に直交する面を側面とする。リード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂと、及びリード２６ｒ、２６ｇ、２６ｂは、パッケージ２７の凹部２９の底面においてＸ軸に沿ってそれぞれ側面まで延伸し、この側面に沿ってパッケージ２８の底面まで延伸し、さらにパッケージ２７の底面に沿って屈曲する。リード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂと、及びリード２６ｒ、２６ｇ、２６ｂは、回路基板４の実装面４１に形成された配線に電気的に接続される。

発光装置３はいわゆる表面実装型の発光装置３であり、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂはパッケージ２７の底部でリード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂに積載される。発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂは一対の電極を備え、一方の電極がリード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂにそれぞれ電気的に接続され、他方の電極はリード２６ｒ、２６ｇ、２６ｂにそれぞれ電気的に接続される。発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やレーザダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等が使用される。発光ダイオードとレーザダイオードは、用途及び目的に応じて任意の波長の可視光（例えば、赤色光、緑色光、青色光）を選択できるので、より使用が好ましい。

封止用樹脂２８はパッケージ２７の凹部２９に充填され、水分や塵埃等から発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ、リード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂ、及びリード２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ等を保護する。封止用樹脂２８と外部の空間との接触面は、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂの発光する光が外部に出射する発光面２１を構成する。封止用樹脂２８は、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂが発光する光に対して透過性を有するシリコン樹脂等によって構成される。

以上のような構成を備える発光装置３では、発光素子２３ｒ、２３ｇ、２３ｂの発光強度は、それぞれに独立して供給される電力を駆動ＩＣが制御し、それぞれ独立して調整される。電力の供給は、それぞれ、配線、リード２５ｒ、２５ｇ、２５ｂ、及びリード２６ｒ、２６ｇ、２６ｂを介して行われる。これにより、発光面２１から所望の色彩色の光を出射することができる。

図３、図４を参照しながらマスク部材５について詳細に説明する。マスク部材５は、回路基板４を覆うように保護用樹脂１０の表面に配置される。マスク部材５には、開口部３１と、マスク部３２と、溝部３３とが形成される。

開口部３１は発光装置３を覆う領域に貫通して形成される。開口部３１のＸＹ平面方向の断面形状は正方形であり、ＸＺ平面方向の断面形状は長方形である。発光装置３から出射される光は、貫通する開口部３４を通過して表示ユニット装置２の表面に到り、その表面で映像を構成する。

マスク部３２は回路基板４の実装面４１を覆う領域に形成され、画素ピッチと同じピッチＬ１の正方格子を構成する。マスク部３２は外光９を遮光し、配線を含む実装面４１が外光９できらきら光り映像に悪影響を及ぼすことを抑制する。

溝部３３はマスク部３２に形成され、マスク部３２の表面にはストライプ状に形成された開口３４が開口し、底面側には開口していない。溝部３３のＸＺ平面方向の断面形状は長方形である。

ストライプ状の開口３４は、表示ユニット装置２の表面の枠の第１の辺Ｒ１又は第２の辺Ｒ２に並行するように形成される。第１の辺Ｒ１、第３の辺Ｒ３、及び並行する複数の開口３４はピッチＬ２で配列し、第２の辺Ｒ２、第４の辺Ｒ４、及び並行する複数の開口３４もピッチＬ２で配列する。つまり、開口３４及び辺Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４はピッチＬ２の正方格子を構成する。

マスク部材５の素材としては、ポリカーボネート、アクリル、ＡＢＳ等の樹脂や、ステンレス、アルミニウムなどの金属や合金等が使用される。マスク部材の製造方法としては、樹脂については射出成形法等が、金属については切削加工等が使用される。

表示画面１１の表面における外光９の反射について詳細に説明する。表示ユニット装置２を筐体６に取り付ける際、隣接する表示ユニット装置２の間には、隙間８が設けられる。駆動ＩＣや図示しない電源等のジュール熱により表示ユニット装置２が熱膨張し、隣接する表示ユニット装置２が互いに押し合い、表示ユニット装置２が表示画面１１から浮き出してしまうのを防ぐためである。表示ユニット装置２が熱膨張しても、隣接する表示ユニット装置２の間に隙間８が存在するように、隙間８の幅として１ｍｍ〜２ｍｍ程度が確保される。隙間８に入射した外光９は、隙間８の奥へ進行し表示ユニット装置２の裏側に抜けてしまうため、隙間８から表面側に戻る反射光はない。したがって、隙間８の部分はピッチＬ３の正方格子状の黒色の暗線５１を呈する。

マスク部３２の表面は、外光９の反射で白っぽく輝かないように、黒色化又は艶消しの処理がされている。マスク部３２の表面での外光９の反射は、低減はされるがなくなりはしないため、マスク部３２の表面は黒色ではなくグレー色を呈する。したがって、マスク部３２はピッチＬ１の正方格子状のグレー色の暗領域５２を呈する。

開口３４を通って溝部３３に入射した外光９は、溝部３３で反射を繰り返す。溝部３３の側面及び底面は黒色化又は艶消しの処理がされているため、溝部３３に入射した外光９は反射を繰り返す度に吸収される。吸収されずに残った一部の光が、表面側に戻る反射光として開口３４から出射する。溝部３３の深さＤ１が深ければ深いほど、溝部３３で繰り返される反射回数が増え、表面側に戻る反射光が減少するため、開口３４はより黒色に近いグレー色を呈する。後述するように、開口３４は暗線５１の黒色により近い色を呈する方が望ましいが、視認テストでは、溝部３３の深さＤ１が表示ユニット装置２の高さＨ１の５０％から９０％の範囲内の場合で、暗線５１に近い黒色を呈することが確認された。このようにして開口３４の部分はピッチＬ２の正方格子状の黒色に近い暗線５３を呈する。

次に外光９の反射が表示画面１１に表示される映像に及ぼす影響について説明する。平行な複数の黒い線が配列している場合、単位長さに含まれる黒い線の本数を空間周波数と定義する。黒い線がまばらに存在する場合、つまり空間周波数が低い場合、人間の眼には黒い線が区別して認識される。しかし、黒い線が高い密度で存在する場合、つまり空間周波数が高い場合、人間の眼は個々の線を区別して認識できず、一面に滑らかな黒い映像として認識する。本実施の形態もこの考え方で説明する。

画素の配列については、ピッチＬ１は８ｍｍ、１０ｍｍ、１６ｍｍ等で小さいため、空間周波数は高くなる。したがって、人間の眼には画素を区別して認識できず、滑らかな映像として認識される。マスク部３２については、ピッチＬ１の正方格子状のグレー色の暗領域５２を構成し、画素と同じ高い空間周波数を有する。したがって、人間の眼には滑らかなグレー色の映像として認識される。本実施の形態の場合、発光装置３からの光が出射される開口部３１の周囲をマスク部が取り囲んでいるため、マスク部３２が呈するグレー色は映像の背景色となる。したがって、一定程度のコントラストの映像が得られる。

隙間８については、ピッチＬ３の正方格子状の黒色の暗線５１を構成するが、ピッチＬ３は画素ピッチＬ１の６４倍、１２８倍、又は２５６倍等であるため、空間周波数は著しく低くなる。したがって、人間の眼には暗線５１が区別されて認識され、図７に示すように映像に映り込む正方格子状の黒色の暗線５１として見えてしまう。

しかし、本実施の形態では、溝部３３が形成されているため、暗線５１が従来よりも目立たなくなる。以下、目立たなくなる理由について説明する。上述のとおり、辺Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、及び開口３４は、ピッチＬ２の正方格子を構成する。したがって、これらに起因する暗線５１及び暗線５３も、組み合わさって、ピッチＬ２の正方格子状の黒色に近い暗線５４を構成する。ピッチＬ２は画素ピッチＬ１と等しいため、画素と同様に空間周波数は高くなる。よって、人間の眼には滑らかな黒色に近い色の映像として認識され、図７のように、暗線５１としては認識されない。溝部３３はマスク部に形成されるため、マスク部３２が呈するグレー色がより黒色に近い色となり、つまり背景色が黒色に近づくため、さらにコントラストに優れた映像が得られる。

上述のように、暗線５１と暗線５３とが組み合わさって暗線５４を構成するが、隙間８の幅と開口３４の幅とが大きく異なる場合、人間の眼は暗線５１の部分と暗線５３の部分との太さの違いを認識する。開口３４の幅が０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であれば、太さの違いを認識できないことが、視認テストにおいて確認されている。

以上のように、本実施の形態では、画素ピッチＬ１と等しいピッチＬ２の溝部３３をマスク部３２に形成するため、表示装置１に表示される映像に映り込む暗線５１を従来よりも目立たなくすることができる。

また、溝部３３により外光９の反射が減少するため、映像の背景色がより黒色に近いグレー色となり、映像のコントラストを向上させることができる。

また、発光装置３として表面実装型のものを使用するため、表示画面１１の解像度を高くでき、高精細の映像を表示することができる。

また、発光装置３は回路基板４の実装面４１に正方格子状に実装されるため、ある画素とその周囲の画素との混色性が向上し、色再現性に優れた映像を表示することができる。

上記では、開口３４のピッチＬ２が画素ピッチＬ１と等しい場合について説明したが、開口３４のピッチＬ２が画素ピッチＬ１の２倍〜１０倍の範囲内の整数倍の場合でもよい。また、開口３４のピッチＬ２が画素ピッチＬ１の１倍〜１０倍の範囲内の整数倍から少し外れる値となってもよい。上記と同様に暗線５１が従来よりも目立たなくなることが、視認テストにおいて確認されている。

なお、表示ユニット装置２の表面の枠は、正方形状に限定されず、長方形状であってもよい。

回路基板４の形状は、正方形状に限定されず、長方形状としてもよい。

発光装置３が配列する位置は、正方格子の格子点の位置に限定されず、矩形格子の格子点の位置であってもよい。

発光装置３は、３ｉｎ１型の表面実装型に限定されず、１ｉｎ１型の表面実装型であってもよく、又は砲弾型であってもよい。

開口部３１のＸＹ平面方向の断面形状は、正方形に限定されず、長方形、円形、又は楕円形等であってもよい。

開口部３１のＸＺ平面方向の断面形状は、長方形に限定されず、正方形、台形であってもよい。

マスク部３２は、正方格子に限定されず、矩形格子を構成してもよい。

溝部３３はマスク部材５の底面側に貫通していてもよい。また、溝部３３のＸＺ平面方向の断面形状は、矩形に限定されず、三角形、台形等であってもよい。

溝部３３の側面及び底面を黒色化する代わりに、マスク部材５の素材として黒色の樹脂を使用してもよい。

開口３４は、正方格子に限定されず、矩形格子を構成してもよい。

１ 表示装置、２ 表示ユニット装置、３ 発光装置、４ 回路基板、５ マスク部材、６ 筐体、７ ケース、８ 隙間、９ 外光、１０ 防水用樹脂、１１ 表示画面、２１ 発光面、２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ 発光素子、２４ ワイヤ、２５ｒ、２５ｇ、２５ｂ リード、２６ｒ、２６ｇ、２６ｂ リード、２７ パッケージ、２８ 封止用樹脂、２９ 凹部、３１ 開口部、３２ マスク部、３３ 溝部、３４ 開口、４１ 実装面。

Claims (5)

1. 回路基板と、
   前記回路基板の実装面に格子状に配列する複数の発光装置と、
   前記回路基板を覆うように配置され、前記発光装置を覆う領域には貫通する開口部、前記実装面を覆う領域にはマスク部、及び前記マスク部の表面側にストライプ状に形成された開口を有する溝部が形成されたマスク部材と、
   表面に設けられた長方形状の枠と、
   を有する表示ユニット装置を複数備え、
   前記開口は前記枠の１つの辺に並行し、
   前記溝部の深さが前記溝部の深さ方向の前記表示ユニット装置の厚さの５０％以上９０％以内の範囲内であり、
   前記複数の表示ユニット装置をタイル状に配置して表示画面を構成する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記枠の対向する２つの辺及び該辺に並行する複数の前記開口は、前記発光装置の配列ピッチの１倍以上１０倍以下のいずれかの整数倍のピッチで配列する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記開口の幅は、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲内である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記発光装置は、表面実装型発光ダイオードである
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記発光装置は、前記回路基板の実装面に正方格子状に実装される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。

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