JP2021026107A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑制しつつ、鮮明な表示と、好適な視認距離の確保とを実現可能な表示装置を提供する。【解決手段】本発明の表示装置１、２は、パネル本体１１と、基板１３と、無数の発光素子１５とを備えている。パネル本体１１は、外部に面する第１面１１ａと、第１面１１ａの厚さ方向裏側に位置する第２面１１ｂとを有し、高さ方向及び横方向に延びる板状をなす透明樹脂製である。基板１３は、第２面１１ｂ側に配置されて高さ方向及び横方向に延びる板状をなし、電源及び駆動回路に接続されている。各発光素子１５は、第２面１１ｂと基板１３との間において高さ方向及び横方向にそれぞれ一定ピクセルピッチＰ、Ｑでマトリクス状に設けられ、基板１３を通じて発光する。第２面１１ｂは、各発光素子１５が発する光が一定の拡散角度でパネル本体１１内を拡散するように加工されたレンズ部１２ｃ、１２ｄを有している。【選択図】図３

Description

本発明は表示装置に関する。

特許文献１に従来の表示装置の例が開示されている。この表示装置は、透明な保護ケースと、ＬＥＤ基板と、ドライバ基板とからなる。保護ケースは、外部に面する第１面と、第１面の厚さ方向裏側に位置する第２面とを有し、高さ方向及び横方向に延びる板状をなしている。ＬＥＤ基板には、無数のＬＥＤが実装されている。各ＬＥＤは、ＬＥＤ基板の第１面側において、高さ方向及び横方向にそれぞれ一定ピクセルピッチでマトリクス状に設けられている。ドライバ基板は、ＬＥＤ基板の第２面側に配置されて高さ方向及び横方向に延びる板状をなしている。ドライバ基板には、無数の配線と、これらの配線と接続されて駆動回路の一部をなすＩＣとが設けられている。ドライバ基板の配線は電源及び他の駆動回路に接続されている。

この表示装置は、各ＬＥＤがドライバ基板の配線と接続され、駆動回路の駆動によって選択的に発光して像を現し、種々の表示を行なう。

特開２０００−１０８８０３号公報の図７

しかし、上記従来の表示装置は、各ＬＥＤの外部側に透明な保護ケースが設けられているに過ぎず、各ＬＥＤが発する光の拡散角度が適切でない場合がある。すなわち、各ＬＥＤが発する光の拡散角度が広すぎる場合には、外部の人がその表示を見る際、各光が互いに干渉して見え、像がぼやけてしまう。この場合には、表示が鮮明とならない。また、各ＬＥＤが発する光の拡散角度が狭すぎる場合には、表示は鮮明になるものの、外部の人は特定の視認距離を超えてその表示を見た場合に限って像を確認できることとなってしまう。この場合には、視認距離が大きくなってしまう。

また、表示を鮮明にし、かつ視認距離を好適にするために各ＬＥＤに通電する電流値を上げると、消費電力が大きくなってしまう。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、消費電力を抑制しつつ、鮮明な表示と、好適な視認距離の確保とを実現可能な表示装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の表示装置は、外部に面する第１面と、前記第１面の厚さ方向裏側に位置する第２面とを有し、高さ方向及び横方向に延びる板状をなす透明樹脂製のパネル本体と、
前記第２面側に配置されて前記高さ方向及び前記横方向に延びる板状をなし、電源及び駆動回路に接続された基板と、
前記第２面と前記基板との間において前記高さ方向及び前記横方向にそれぞれ一定ピクセルピッチでマトリクス状に設けられ、前記基板を通じて発光する無数の発光素子とを備え、
前記第２面は、各前記発光素子が発する光が一定の拡散角度で前記パネル本体内を拡散するように加工されたレンズ部を有していることを特徴とする。

本発明の表示装置では、各発光素子が発する光がパネル本体のレンズ部によって一定の拡散角度でパネル本体内を拡散する。このため、各発光素子が発する光の拡散角度が適切とされるため、表示が鮮明となり、かつ視認距離をピクセルピッチに応じて好適にすることができる。

また、この表示装置では、表示を鮮明とし、かつ視認距離を好適にするために各発光素子に入力する電流値を上げる必要がない。

したがって、本発明の表示装置によれば、消費電力を抑制しつつ、鮮明な表示と、好適な視認距離の確保とを実現できる。

各発光素子は基板に固定されていることが好ましい。そして、第２面は、基板と当接する基準面と、各発光素子を収納するように基準面から凹設され、各発光素子がレンズ部と対面する凹溝とを有していることが好ましい。この場合、各発光素子が発する光が表示装置外に漏れ難く、安定した輝度を実現することができる。また、この場合、各発光素子がパネル本体と厚さ方向で重複するため、表示装置の薄肉化を実現できる。

基板は透明であることが好ましい。この場合には、本発明の表示装置を建築物や車両の窓等に利用可能となる。

本発明の表示装置は、消費電力を抑制しつつ、鮮明な表示と、好適な視認距離の確保とを実現できる。

図１は、実施例１の表示装置をウィンドウに採用した車両の側面図である。 図２は、実施例１の表示装置の断面図である。 図３は、実施例１の表示装置の拡大断面図である。 図４は、実施例１の表示装置の一部の平面図である。 図５は、実施例１の表示装置に係り、基板の拡大平面図である。 図６は、ＬＥＤのサイズと開口率との関係を示すグラフである。 図７は、車両と視認距離とを示す説明図である。 図８は、ピクセルピッチと視認距離との関係を示すグラフである。 図９は、実施例２の表示装置の拡大断面図である。 図１０は、比較例の表示装置の拡大断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１に示すように、実施例１の表示装置１は、１ＢＯＸタイプの車両Ｃのウィンドウに採用されている。この車両Ｃは、車体３と、２個のドア５と、２個のスライドドア７とを有している。各ドア５は車体３に水平方向で揺動可能に設けられ、各スライドドア７は車体３に沿って前後にスライドするように設けられている。各スライドドア７にはそれぞれ開口部７ａが形成され、車体３の後方にもそれぞれ開口部３ａが形成され、これら開口部７ａ、３ａに表示装置１が設けられている。

表示装置１は、図２及び図３に示すように、ウィンドウ本体１１と、基板１３と、無数の発光体１５とを備えている。ウィンドウ本体１１は透明なポリカーボネート製である。このウィンドウ本体１１は、車両Ｃの外部に面する第１面１１ａと、第１面１１ａの厚さ方向裏側に位置する第２面１１ｂとを有し、高さ方向及び横方向に延びる板状をなしている。ウィンドウ本体１１の一部は不透明な樹脂によって形成されていることも可能である。ウィンドウ本体１１が本発明のパネル本体に相当する。

基板１３は透明なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製である。基板１３は、ＰＥＴ製の他、ＰＣ（ポリカーボネート）製、ポリイミド製、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）製等であってもよい。基板１３は、ウィンドウ本体１１の第２面１１ｂに一体に設けられ、高さ方向及び横方向に延びる板状をなしている。基板１３には、図５に示すように、銀、銅又は金からなる幅０．０４〜０．５ｍｍの細線からなる電極１３ａ〜１３ｄのパターンが無数に形成されている。電極１３ａ〜１３ｄは図示しない電源と駆動回路とに接続されている。電源としては、車両Ｃのバッテリが採用されている。

基板１３には、図４に示すように、無数の発光体１５が実装されている。発光体１５が発光素子に相当する。各発光体１５は、第２面１１ｂと基板１３との間において、高さ方向に一定ピクセルピッチＰ＝１．０ｍｍ、横方向に一定ピクセルピッチＱ＝１．０ｍｍでマトリクス状に設けられている。

各発光体１５は、図５に示すように、発光体本体１７と、４個の端子１９ａ〜１９ｄとからなる。発光体本体１７には、赤色に発色する赤色ＬＥＤ１７Ｒと、緑色に発色する緑色ＬＥＤ１７Ｇと、青色に発色する青色ＬＥＤ１７Ｂとが設けられている。端子１９ａ〜１９ｄは発光体本体１７から突出している。端子１９ａは赤色ＬＥＤ１７Ｒを発光させるための端子であり、端子１９ｂは緑色ＬＥＤ１７Ｇを発光させるための端子であり、端子１９ｃは青色ＬＥＤ１７Ｂを発光させるための端子であり、端子１９ｄはＧＮＤの端子である。

基板１３において、電極１３ａは端子１９ｄと、電極１３ｂは端子１９ａと、電極１３ｃは端子１９ｃと、電極１３ｄは端子１９ｂと、それぞれボンディングワイヤによって接続されている。このため、各赤色ＬＥＤ１７Ｒ、緑色ＬＥＤ１７Ｇ及び青色ＬＥＤ１７Ｂは、駆動回路の駆動によって選択的に発光する。図１では、各発光体１５の選択的な発光によって、駐車場を示すＰの記号や矢印の像が表示されている。

各発光体１５は、発光体本体１７及び端子１９ａ〜１９ｄが第２面１１ｂ側から外部への透過性を阻害する不透過部１５ａである。実施例１の発光体１５は、不透過部１５ａが横ａ＝０．５ｍｍ、縦ｂ＝０．５ｍｍであり、各発光体１５の不透過部１５ａの占有面積は０．２５ｍｍ²である。また、図４に示すように、第１面１１ａにおける各発光体１５を含む一定面積Ｓに対し、各不透過部１５ａの占有面積の合計が占める割合である開口率は、７５％である。

図３に示すように、ウィンドウ本体１１の第２面１１ｂは、基準面１２ａと、凹溝１２ｂと、レンズ部１２ｃとを有している。基準面１２ａは平坦に形成されており、基板１３と当接している。凹溝１２ｂは、基板１３から突出する各発光体１５を収納するように、基準面１２ａから凹設されている。レンズ部１２ｃは、凹溝１２ｂの底面において発光体１５と対面し、中心が発光体１５から遠ざかるように半球状に凹んでいる。レンズ部１２ｃは、各発光体１５が発する赤色、緑色又は青色の各光を収束させることにより、各光を一定の拡散角度でウィンドウ本体１１内に拡散させる。

また、この表示装置１は、基板１３が透明であり、しかも電極１３ａ〜１３ｄが目視できない程に細い。特に、この表示装置１は、各発光体１５の不透過部１５ａの占有面積が０．２５ｍｍ²であり、やはり目視でも気にならない程に小さい。発明者らの確認によれば、不透過部の占有面積が０．２５ｍｍ²以下であれば、基板１３を透明とすることにより、内側から外部への透過性を確保できる。

現状、ＬＥＤを含む発光体としては、不透過部のサイズが異なる種々のものが存在する。例えば、不透過部のサイズが横ａ＝０．５ｍｍ、縦ｂ＝０．５ｍｍの発光体であれば、不透過部の占有面積は０．２５ｍｍ²であり、不透過部のサイズが横ａ＝０．３ｍｍ、縦ｂ＝０．５ｍｍの発光体であれば、不透過部の占有面積は０．１５ｍｍ²である。これらを用いつつ、基板１３を透明とすれば、内側から外部への透過性及び外部から内側への透光性を確保できる。

不透過部のサイズが異なる発光体を種々用意し、ピクセルピッチＰ、Ｑ＝１．０ｍｍとした場合の不透過部のサイズ（ａ（ｍｍ）×ｂ（ｍｍ））と開口率（％）との関係を求めた。不透過部のサイズが横ａ＝１．０ｍｍ、縦ｂ＝０．５ｍｍの例が実施例１の発光体１５である。不透過部のサイズが横ａ＝１．０ｍｍ、縦ｂ＝０．５ｍｍの発光体は一般的な市販のものであり、不透過部のサイズが横ａ＝０．３ｍｍ、縦ｂ＝０．３ｍｍの発光体は希少なものである。結果を図６に示す。発明者らの確認によれば、開口率が７５％であれば、十分な視認性を発揮できる。このため、不透過部のサイズが横ａ＝０．３ｍｍ、縦ｂ＝０．３ｍｍの市販の発光体を用いれば、ピクセルピッチＰ、Ｑを大きくしなくても、より小さい開口率を実現し、より優れた視認性を確保できることがわかる。

また、図７に示すように、ピクセルピッチＰ、Ｑを種々変え、車両Ｃから離れて表示装置１を見る人Ｍがどの程度車両Ｃから離れれば、その像を確認できるかを確認した。結果を図８に示す。ピクセルピッチＰ、Ｑが６ｍｍ、１１ｍｍである例はともに公知の一般的なデジタルサイネージを示す。ピクセルピッチＰ、Ｑが１．０ｍｍである例が実施例１である。発明者らの確認によれば、実施例１の表示装置１では、視認距離が１．２ｍの近くから視認が可能であり、広い範囲で視認できた。

仮に、不透過部のサイズが横ａ＝０．５ｍｍ、縦ｂ＝０．５ｍｍの発光体を用いて開口率７５％を実現しようとすれば、ピクセルピッチＰ、Ｑは１．０ｍｍより広くなる。また、不透過部のサイズが横ａ＝０．３ｍｍ、縦ｂ＝０．３ｍｍの市販の発光体を用いて開口率７５％を実現しようとすれば、ピクセルピッチＰ、Ｑは０．６ｍｍより広くなる。このため、ピクセルピッチＰ、Ｑが０．６ｍｍ以上であれば、表示性能を維持しつつ、内側から外部への透過性を確保できることがわかる。

以上のように、この表示装置１では、各光の拡散角度が適切とされることから、表示が鮮明となり、かつ視認距離をピクセルピッチＰ、Ｑに応じて好適にすることができる。

また、この表示装置１では、表示を鮮明とし、かつ視認距離を好適にするために各発光体１５に入力する電流値を上げる必要がない。

したがって、実施例１の表示装置１によれば、消費電力を抑制しつつ、鮮明な表示と、好適な視認距離の確保とを実現できる。

また、この表示装置１では、内側から外部への透過性を確保できるとともに、外部から内部への透過性を確保できる。このため、建築物や車両の窓等にこの表示装置１を利用し、表示を行いつつ、内部から外部を見たり、外部から内部に光を取り入れたりすることも可能である。また、この際、ピクセルピッチＰ、Ｑを大きくする必要がなく、表示性能も低下させない。

さらに、この表示装置１では、各発光体１５が基板１３に固定され、ウィンドウ本体１１の第２面１１ｂが凹溝１２ｂを有している。このため、各光が表示装置１外に漏れ難く、安定した輝度を実現することができる。また、各発光体１５がウィンドウ本体１１と厚さ方向で重複するため、表示装置１の薄肉化を実現できている。表示装置１のウィンドウ本体１１がポリカーボネート製であるため、車両Ｃの軽量化をも寄与できる。

（実施例２）
実施例２の表示装置２は、図９に示すように、レンズ部１２ｄは、凹溝１２ｂの底面において発光体１５と対面し、中心が発光体１５に近づくように半球状に凹んでいる。レンズ部１２ｄは、各発光体１５が発する光を発散させることにより、各光を一定の拡散角度でウィンドウ本体１１内に拡散させる。

実施例２の表示装置２においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

（比較例）
比較例の表示装置は、図１０に示すように、ウィンドウ本体１１の第２面１１ｂが基準面１２ａだけである。この場合、この場合、各発光体１５が発する光は、基準面１２ａによって全反射して表示装置外に漏れ難く、安定した輝度を実現し難い。また、表示装置は厚肉化してしまっている。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、上記実施例１、２では、発光素子として、基板１３に実装されてＬＥＤが発光する発光体１５を採用したが、砲弾型のＬＥＤを発光素子として採用することも可能である。また、有機ＥＬ等が発光する発光体を発光素子として採用することも可能である。さらに、発光素子は、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ等の単色ＬＥＤでもよい。また、内部にＩＣを有し、信号によって発色を変えるタイプの発光素子を採用することも可能である。さらに、透明基板の画素電極として、ＴＦＴを有した発光素子を採用してもよい。

また、上記実施例１、２では、表示装置１、２を車両Ｃのウィンドウに採用したが、建築物等のサイネージに採用してもよい。

本発明は、デジタルサイネージ等に利用可能である。

１１ａ…第１面
１１ｂ…第２面
１１…パネル本体（ウィンドウ本体）
１３…基板
Ｐ、Ｑ…ピクセルピッチ
１５…発光素子（発光体）
１２ｃ、１２ｄ…レンズ部
１２ａ…基準面
１２ｂ…凹溝

Claims (3)

1. 外部に面する第１面と、前記第１面の厚さ方向裏側に位置する第２面とを有し、高さ方向及び横方向に延びる板状をなす透明樹脂製のパネル本体と、
   前記第２面側に配置されて前記高さ方向及び前記横方向に延びる板状をなし、電源及び駆動回路に接続された基板と、
   前記第２面と前記基板との間において前記高さ方向及び前記横方向にそれぞれ一定ピクセルピッチでマトリクス状に設けられ、前記基板を通じて発光する無数の発光素子とを備え、
   前記第２面は、各前記発光素子が発する光が一定の拡散角度で前記パネル本体内を拡散するように加工されたレンズ部を有していることを特徴とする表示装置。
2. 各前記発光素子は前記基板に固定され、
   前記第２面は、前記基板と当接する基準面と、各前記発光素子を収納するように前記基準面から凹設され、各前記発光素子が前記レンズ部と対面する凹溝とを有している請求項１記載の表示装置。
3. 前記基板は透明である請求項１又は２記載の表示装置。

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