JP2022012192A - 表示装置 - Google Patents

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Hiroshi Sekiguchi
正浩 後藤
Masahiro Goto
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Abstract

Figure 2022012192000001
【課題】高い意匠性を有する表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置1は、発光部12が所定の間隔をあけて配列されており、配線基板11の片面に複数の発光部12が配列された発光基板10と、表示装置1の厚み方向から見て、発光基板10の観察者側又は背面側に配置された絵柄層20とを備え、絵柄層20は、表示装置1の厚み方向から見て、少なくとも配列された発光部12の間となる領域に、発光部12の消灯時に視認可能な絵柄21が形成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、表示装置に関するものである。
従来、表示装置は、映像を表示していない状態では、その画面が黒色に表示されるものが多い。近年、マイクロLED表示素子を用いた表示装置(例えば、特許文献1)が普及し始めているが、このような表示装置においても、映像を表示していない状態では、画面全面が黒色表示となっている。これは、マイクロLED表示素子を用いる表示装置では、映像のコントラストを高める観点から、所定の間隔をあけて配列されたマイクロLEDの間の領域が、着色等により黒色となっているためである。
特開2019-176154号公報
しかし、映像を表示していない表示装置の黒い画面が室内で視認されることが、意匠性等の観点から好ましくないという意見がある。また、表示装置が大画面である場合には、室内等において黒色の画面が悪目立ちして、室内の他のインテリアとの調和が得られないという問題もある。
本発明の課題は、高い意匠性を有する表示装置を提供することである。
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
第1の発明は、発光部(12)が所定の間隔をあけて配列された表示装置であって、配線基板(11)の片面に複数の前記発光部が配列された発光基板(10,210)と、該表示装置の厚み方向から見て、前記発光基板の観察者側又は背面側に配置された絵柄層(20,220)と、を備え、前記絵柄層は、該表示装置の厚み方向から見て、少なくとも配列された前記発光部の間となる領域(17)に、前記発光部の消灯時に視認可能な絵柄(21)が形成されていること、を特徴とする表示装置(1,2,3)である。
第2の発明は、第1の発明の表示装置において、前記絵柄層(20)は、該表示装置の厚み方向において前記発光基板(10)の観察者側に積層され、該表示装置の厚み方向から見て前記発光部(12)に対応する位置に、前記発光部を内在可能な貫通孔(22)を有すること、を特徴とする表示装置(1)である。
第3の発明は、第1の発明の表示装置において、前記発光基板(210)は、透明性を有し、前記絵柄層(220)は、前記発光基板の背面側に積層されていること、を特徴とする表示装置(2)である。
第4の発明は、第3の発明の表示装置において、前記発光基板(210)と前記絵柄層(220)の間に、光の透過率を調整可能な調光層(50)を備え、前記調光層は、前記発光部(12)の点灯時には光の透過率が最小となって遮光状態となり、前記発光部の消灯時には光の透過率が最大となって透光状態となること、を特徴とする表示装置(3)である。
第5の発明は、第4の発明の表示装置において、前記調光層(50)は、電圧が印加されていない状態において透光状態となるノーマリークリア構造の液晶層を備える調光フィルムであること、を特徴とする表示装置(3)である。
本発明によれば、高い意匠性を有する表示装置を提供することができる。
第1実施形態の表示装置1を説明する図である。 発光基板10の断面の一部を拡大した図である。 第1実施形態の表示装置1において、発光基板10と絵柄層20とを観察者側から見た図である。 第1実施形態の表示装置1における映像表示時及び非映像表示時の表示画面を示した図である。 第2実施形態の表示装置2を説明する図である。 第3実施形態の表示装置3を説明する図である。
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。
本明細書中において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、平行や直交等の用語については、厳密に意味するところに加え、同様の光学的機能を奏し、平行や直交と見なせる程度の誤差を有する状態も含むものとする。
また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値及び材料名等は、実施形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用してよい。
また、本明細書中において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の表示装置1を説明する図である。図1では、表示装置1の厚み方向の断面を模式的に示している。
図1に示すように、本実施形態の表示装置1は、その厚み方向において、背面側から観察者側へと順に、発光基板10、絵柄層20を備えている。
図1では、理解を容易にするために、表示装置1を構成する各部材が、表示装置1の厚み方向に離れて配置されている様子が示されているが、本実施形態では、発光基板10の観察者側に絵柄層20が一体に積層されている。
なお、理解を容易にするために、図1を含め以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、XYZ直交座標系を設けた。表示装置1の表示面をXY面に平行とし、表示装置の厚み方向をZ方向とする。
また、表示装置1の画面の正面方向に位置する不図示の観察者から見て、画面左右方向をX方向とし、画面上下方向をY方向とする。さらに、画面左右方向において画面右側に向かう方向を+X方向、画面上下方向において画面上側に向かう方向を+Y方向、厚み方向において背面側から観察者側に向かう方向を+Z方向とする。
本実施形態の表示装置1は、1つ又は複数の発光ダイオードから発光した光を1つの画素として用いている、いわゆるマイクロLEDディスプレイである。表示装置1の適用例としては、映像の視聴等に用いられる一般的な表示装置に加え、スマートフォン、腕時計、AR(Augmented Reality)やVR(Virtual Reality)の画像を表示する眼鏡等を挙げることができる。
本実施形態の表示装置1の表示画面(映像が表示される領域)は、例えば、矩形形状であり、その対角線の長さが40~80インチ程度である。なお、表示画面の形状及びその大きさ等に関しては、これに限定されるものではない。
図2は、発光基板10の断面の一部を拡大した図である。
発光基板10は、この表示装置1が表示画面に表示する画像を形成する光を発光する部位であり、複数の発光部12が所定の間隔をあけて配列されている。
図2に示すように、発光基板10は、配線基板11と、配線基板11の観察者側(+Z側)の面に設けられた複数の発光部12とを有している。発光部12は、光を発光する部分であり、配線基板11の不図示の電極に接続されている。発光部12は、配線基板11側とは反対側の面が、出光面12aとなっている。
なお、発光基板10は、配線基板11の背面側に、配線基板11を保持するための保持板を備えていてもよい。
配線基板11は、各種採用することができ、例えば、本実施形態では、プリント配線基板である。
本実施形態の発光部12は、いわゆるLEDチップ状であり、ある波長の光を発光する第1発光体12Rと、第1発光体12Rとは異なる波長の光を発光する第2発光体12Gと、第1発光体12R及び第2発光体12Gとは異なる波長の光を発光する第3発光体12Bとが集積されている。
本実施形態では、第1発光体12R、第2発光体12G及び第3発光体12Bは、LED(発光ダイオード)素子である。第1発光体12Rは、波長域620nm~680nmの赤色の光を発光し、第2発光体12Gは、波長域530nm~570nmの緑色の光を発光し、第3発光体12Bは、波長域440nm~480nmの青色の光を発光する。
また、本実施形態の第1発光体12R、第2発光体12G、第3発光体12Bは、マイクロサイズのLED素子(いわゆる、マイクロLED素子)であり、これら3つの発光体からなる発光部12は、その大きさが1μm角以上、50μm角以下である。
図3は、第1実施形態の表示装置1において、発光基板10と絵柄層20とを観察者側から見た図である。図3では、理解を容易にするために、表示装置1の表示領域の一部を拡大して示している。また、理解を容易にするために、発光部12は、表示装置1の厚み方向(Z方向)から見た外形を正方形形状として示しているが、これに限定されるものではなく、表示装置1の厚み方向(Z方向)から見た発光部12の外形は、例えば、円形形状や楕円形形状としてもよいし、他の多角形形状としてもよい。
配線基板11は、複数の単位領域111に区分けされている。図3では、1つの単位領域111が、斜線を付した状態で示されている。
図3に示す例では、単位領域111は、配線基板11の平面方向に平行な第1方向d1及び第2方向d2に沿って配列されている。この第1方向d1と第2方向d2とは、非平行であって、交差する。
本実施形態では、第1方向d1と第2方向d2とは、直交している。また、本実施形態では、第1方向d1は、X方向に平行であり、第2方向d2は、Y方向に平行である。
本実施形態では、3つの発光体(第1発光体12R、第2発光体12G、第3発光体12B)を備える発光部12が、1つずつ、各単位領域111の中央に配置されている。単位領域111は、表示装置1の画素領域となっており、各単位領域111に配置された発光部12は、表示装置1の画素を形成する。
単位領域111の第1方向d1及び第2方向d2における寸法は、例えば、10μm以上100μm以下である。また、発光部12の第1方向d1及び第2方向d2における寸法は、例えば、1μm以上50μm以下である。
なお、これに限らず、発光部12は、各単位領域111において、1つの発光体(第1発光体12R、第2発光体12G、第3発光体12Bのいずれか)のみを有していてもよい。この例において、単位領域111は、サブ画素領域を形成し、異なる波長の光を射出する発光部を有した別の単位領域111と1つの画素を形成する形態となる。
本実施形態では、前述のように、発光部12は、各単位領域111の中央に配置されている。したがって、発光部12の第1方向d1(X方向)における配列ピッチ、第2方向d2(Y方向)における配列ピッチは、それぞれ、単位領域111の第1方向d1における寸法、第2方向d2における寸法に等しい。発光部12の第1方向d1(X方向)における配列ピッチをP1、第2方向d2(Y方向)における配列ピッチをP2とする。本実施形態では、配列ピッチP1と配列ピッチP2とは等しく、P1=P2を満たす。
配線基板11の発光部12の間となる領域、すなわち、発光部12が位置する領域以外の領域は、発光しない領域である非発光領域17である。
非発光領域17には、発光部12を点灯するために配線基板11に設けられた不図示の電極、回路等が形成されている。
絵柄層20は、発光基板10の観察者側に設けられた層であり、その観察者側(+Z側)の面に絵柄21が形成されている。この絵柄層20は、発光部12に相当する位置に、貫通孔22が形成されている。すなわち、絵柄21は、貫通孔22(発光部12)以外の領域に形成されている。
図3に示すように、観察者側から見て、発光部12は、貫通孔22の内側に位置する形態となっている。したがって、絵柄層20は、発光基板10の観察者側に積層されているが、発光部12の発する光は、そのほとんどが絵柄層20に遮られることなく観察者側へ向かうことができる。
本実施形態の絵柄層20は、例えば、不透明なシート状の部材の片面に絵柄21が印刷等により形成されている。この不透明なシート状の部材としては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、TACフィルム、ポリカーボネート(PC)フィルム等が好適である。また、絵柄層20の厚みは、20μm以上100μm以下とすることが好ましい。
貫通孔22は、発光部12がその内側に位置でき、発光部12が発した光が遮光されない形状及び大きさであって、十分に絵柄21を表示できる大きさであれば、特に限定されない。
絵柄21は、例えば、木目調模様や、市松模様、ダマスク模様、モンドリアンパターン等の各種模様としてもよいし、風景画等としてもよいし、表示装置1の製造会社等のロゴ等としてもよいし、特に限定されない。
次に、本実施形態の表示装置1における映像表示時と非映像表示時の見えについて説明する。
図4は、第1実施形態の表示装置1における映像表示時及び非映像表示時の表示画面を示した図である。図4(a)は、映像表示時の表示画面を示し、図4(b)は、非映像表示時の表示画面を示している。
表示装置1において、映像を表示する場合、発光基板10に電圧が印加され、発光部12が発光する。発光部12が発光した光は、観察者側(+Z側)へ出射する。これにより、図4(a)に示すように、表示装置1の表示画面には、映像が表示される。このとき、絵柄層20で反射する光(外光)よりも、発光部12が発光する光(映像光)の方が、光強度が大きいので、観察者には、絵柄層20の絵柄21は視認されず、映像が視認される。
次に、表示装置1において、映像の表示を停止する。このとき、発光基板10への電圧の印加が停止されて発光部12の発光が停止する。これにより、図4(b)に示すように、表示装置1の表示画面には、絵柄層20の絵柄21が視認可能に表示される。本実施形態では、図4(b)に示すように、絵柄21として、市松模様が表示されている。
すなわち、本実施形態の表示装置1では、映像表示時には表示画面に映像を表示でき、非映像表示時には表示画面に絵柄層20の絵柄21を表示できる。
従来、このようなマイクロLED表示装置では、配線基板11(非発光領域17)が黒色となっていたり、配線基板11の非発光領域17の観察者側に、黒色等の光吸収層等が形成されていたりする。これは、表示される映像のコントラスト向上のためである。そのため、従来のマイクロLED表示装置において、非映像表示時の表示画面は、全面黒色として視認される。
しかし、表示装置の大画面化等に伴い、表示装置を使用していない際には、室内等において黒い大きな画面が存在することになり、室内の他のインテリア等との調和が得られず室内のデザイン性が損なわれたり、在室者に威圧感を与えたりするという問題がある。
これに対して、本実施形態の表示装置1は、映像表示時には、絵柄21が視認されることなく映像が表示され、かつ、非映像表示時には、黒画面ではなく、絵柄層20の絵柄21が視認可能であり、意匠性の高い表示装置1とすることができる。
なお、絵柄21は、使用される色味が暗色系を中心として構成されるものとした方が、映像表示時の映像のコントラストを向上させることができ、より好ましい。しかし、これに限らず、絵柄21の色味や明度等は、適宜選択してよい。
(第2実施形態)
図5は、第2実施形態の表示装置2を説明する図である。図5では、前述の第1実施形態の図2と同様に、表示装置2の厚み方向の断面を模式的に示している。
第2実施形態の表示装置2は、発光基板210の配線基板211が透明である点、及び、絵柄層220が発光基板210の背面側(-Z側)に位置する点以外は、前述の第1実施形態に示した表示装置1と同様の形態である。したがって、前述した第1実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図5に示すように、本実施形態の表示装置2は、その厚み方向において、背面側(-Z側)から映像源側へと順に、絵柄層220、発光基板210を備えている。
また、図5では、理解を容易にするために、表示装置2を構成する各部材が表示装置2の厚み方向(Z方向)に離れて配置されている様子が示されているが、本実施形態では、発光基板210の背面側(-Z側)に絵柄層220が一体に積層されている。
本実施形態の発光基板210は、配線基板211と、配線基板211上に設けられた複数の発光部12とを有している。
配線基板211は、例えば、PETフィルム、透明ポリイミドのような透明な基材を用い、その片面に、透明な回路や電極等を形成すること等により形成される。
配線基板211上の不図示の電極や回路等は、透明性を有する材料により形成されている。電極は、例えば、ITO(Indium Tin oxide)や銀ナノメッシュで形成したものが好適である。また、回路は、例えば、透明酸化物半導体(Transparent Oxide Semiconductor;TOS)により形成されたものが好適である。
これにより、配線基板211の非発光領域17は、透明となっている。
なお、回路等は、絵柄層20の絵柄21を視認する際に、絵柄21の視認の妨げとならないように、発光部12の下(-Z側)に形成することが好ましい。
ここで、「透明」とは、非発光領域17が、一方の側から他方の側を透視し得る程度の透明性を有していることを意味しており、例えば、30%以上、より好ましくは70%以上の可視光透過率を有していることを意味する。可視光透過率は、分光光度計((株)島津製作所製「UV-3100PC」、JIS K 0115準拠品)を用いて測定波長380nm~780nmの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される。
絵柄層220は、第1実施形態の絵柄層20と同様に絵柄21が形成された層であるが、貫通孔22が形成されていない点が、第1実施形態の絵柄層20とは異なる。
本実施形態の表示装置2では、映像を表示する場合、発光基板210に電圧が印加され、発光部12が発光する。発光部12が発光した光は、観察者側へ出射する。これにより、表示装置1の表示画面には、映像が視認可能に表示される。また、このとき、絵柄層220の絵柄21は、視認されない。
また、表示装置2において、映像を表示しない場合、発光部12の発光を停止させる。これにより、透明な配線基板211の非発光領域17を通して発光基板210の背面側に位置する絵柄層220の絵柄21が、表示装置1の表示画面に視認可能に表示される。
上述のように、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、意匠性の高い表示装置2を提供できる。
また、本実施形態によれば、表示装置2は、絵柄層220は、発光部12の位置に応じた貫通孔を有しないので、容易かつ安価で製造できる。
(第3実施形態)
図6は、第3実施形態の表示装置3を説明する図である。図6では、前述の第1実施形態の図2と同様に、表示装置3の厚み方向の断面を模式的に示している。
第3実施形態の表示装置3は、調光層50を備えている点、第2実施形態に示したような絵柄層220を発光基板210の背面側に備えている点が、第1実施形態に示した表示装置1とは異なるが、それ以外は、第1実施形態に示した表示装置1と同様の形態である。したがって、前述した第1実施形態又は第2実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図6に示すように、本実施形態の表示装置3は、その厚み方向(Z方向)において、背面側から映像源側に順に、絵柄層220、調光層50、発光基板210を備えている。
また、図6では、理解を容易にするために、表示装置3を構成する各部材は、表示装置3の厚み方向(Z方向)に離れて配置されている様子が示されているが、本実施形態では、絵柄層220及び調光層50は、発光基板210の背面側の面に、一体に積層されている。
調光層50は、その透過率を適宜調整できる層であり、表示装置3が映像表示時には透過率が最小となり、暗く不透明に視認され、非映像表示時には透過率が最大となり、透明となる。
本実施形態では、調光層50は、液晶層を基材層及び電極層で挟持し、液晶層にかかる電圧に応じて、液晶層の光の透過率を調整可能である調光フィルムを用いている。また、本実施形態の調光層50は、液晶層に電圧が印加された状態で光の透過率が最小となり、液晶層に電圧が印加されていない状態では光の透過率が最大となる、いわゆる、ノーマリークリア構造の調光フィルムを用いている。したがって、調光層50は、電圧が印加された状態で遮光状態となり、黒く不透明となり、電圧が印加されていない状態で透光状態となり、透明となる。
また、これに限らず、調光層50としては、例えば、フォトクロミック、エレクトロクロミック等の調光部材を用いてもよい。
本実施形態の表示装置3では、映像を表示する場合、発光基板210に電圧が印加され、発光部12が発光する。発光部12から発光した光は、観察者側へ出射し、表示画面に映像が表示される。また、映像表示時には、調光層50にも電圧が印加され、調光層50の光の透過率が最小となり、遮光状態となる。したがって、絵柄層220の絵柄21は視認できず、また、発光基板210の背面側が黒色となるので、映像のコントラストが向上する。
また、表示装置3において、映像を表示しない場合、発光部12の発光が停止され、調光層50への電圧印加も解除される。これにより、調光層50は、その透過率が最大となって透明となり、表示画面には絵柄層20の絵柄21が視認可能に表示される。
よって、本実施形態においても、意匠性の高い表示装置3を提供できる。
また、本実施形態によれば、表示装置3は、映像表示時には調光層50が不透明な黒色となって絵柄21を隠蔽し、かつ、発光基板210の背面側を黒色とするので、映像のコントラストが向上する。
(変形形態)
以上説明した各実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能である。
(1)各実施形態において、絵柄層20,220の観察者側の面に絵柄21が形成されている例を示したが、これに限らず、例えば、絵柄層20,220の本体部として透明なシート又はフィルムを用い、絵柄21を絵柄層20,220の背面側の面に設けてもよい。
(2)第1実施形態において、絵柄層20は、貫通孔22を有する例を示したが、これに限らず、発光部12に対応する位置のみ絵柄21が形成されておらず、高い透明性を有する透明部としてもよい。
(3)各実施形態において、表示装置1,2,3の厚み方向において最も観察者側となる位置に、透明なシート状の保護層(不図示)を設けてもよい。この保護層は、絵柄層20や発光基板210等を保護する部材であり、さらに、ハードコート機能や、防汚機能、帯電防止機能、反射抑制機能等を有していてもよい。さらに、各実施形態において、表示装置1,2,3の厚み方向において最も観察者側となる位置にタッチパネル層を備える形態としてもよい。
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。
1,2,3 表示装置
10,210 発光基板
11,211 配線基板
12 発光部
17 非発光領域
20,220 絵柄層
50 調光層

Claims (5)

  1. 発光部が所定の間隔をあけて配列された表示装置であって、
    配線基板の片面に複数の前記発光部が配列された発光基板と、
    該表示装置の厚み方向から見て、前記発光基板の観察者側又は背面側に配置された絵柄層と、
    を備え、
    前記絵柄層は、該表示装置の厚み方向から見て、少なくとも配列された前記発光部の間となる領域に、前記発光部の消灯時に視認可能な絵柄が形成されていること、
    を特徴とする表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置において、
    前記絵柄層は、
    該表示装置の厚み方向において前記発光基板の観察者側に積層され、
    該表示装置の厚み方向から見て前記発光部に対応する位置に、前記発光部を内在可能な貫通孔を有すること、
    を特徴とする表示装置。
  3. 請求項1に記載の表示装置において、
    前記発光基板は、透明性を有し、
    前記絵柄層は、前記発光基板の背面側に積層されていること、
    を特徴とする表示装置。
  4. 請求項3に記載の表示装置において、
    前記発光基板と前記絵柄層の間に、光の透過率を調整可能な調光層を備え、
    前記調光層は、前記発光部の点灯時には光の透過率が最小となって遮光状態となり、前記発光部の消灯時には光の透過率が最大となって透光状態となること、
    を特徴とする表示装置。
  5. 請求項4に記載の表示装置において、
    前記調光層は、電圧が印加されていない状態において透光状態となるノーマリークリア構造の液晶層を備える調光フィルムであること、
    を特徴とする表示装置。
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