JP4399839B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関し、特に、車載の計器等の表示面を有した被照明体に光を照射して表示を行う表示装置に関する。

車載のスピードメーター、タコメーター等の計器類は、電子的な表示装置として構成され、運転座席の前方のインストルメントパネル内に搭載されている。以下に、このような表示装置について図面を参照して説明する。図９（Ａ）は従来例に係る車載の表示装置を示し、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、インストルメントパネル１０Ｐ内に搭載された表示装置１００は、表示面を有した被照明体である計器１１０と、計器１１０の裏面側（観察者と対向しない側）に配置された電球等の光源１２０により構成される。計器１１０には、スピードメーター表示部１１１、タコメーター表示部１１２、他の表示部１１３等が配置されている。これらの表示部は、光を透過する材料で構成されるか、又は透過型の液晶パネルにより構成される。光源１２０の光が計器１１０の各表示部を透過して観察者に向かうことにより、各表示部の表示が視認される。

なお、本願に関連する技術文献としては、以下の特許文献が挙げられる。
特開２００２−２５７６０２号公報

上述した表示装置では、計器１１０の観察者と対向しない側に電球等の光源１２０を配置しているため、インストルメントパネル１０Ｐ内での搭載に必要なスペースが大きくなるという問題があった。また、光源１２０から計器１１０までの距離が不均一であるため、表示面内における輝度が不均一となり、視認性が低下するという問題があった。また、計器１１０の表示部に指針が設けられている場合、その指針の照明のために別途専用の照明装置が必要であり、表示装置の構成が複雑になるという問題があった。

そこで本発明は、表示装置の小型化を図ると共に視認性の向上を図る。本発明の表示装置は、表示面を有した被照明体と、被照明体の表示面と対向して配置され、微細に形成された発光領域を有し、発光領域上であって被照明体の表示面と対向しない側に遮光層を有したパネル状の照明装置と、を備え、発光領域は、金属層、有機発光層及び透明電極が重畳する領域を含み、遮光層は、金属層を含み、発光領域及び遮光層は、照明装置の平面内において、互いに離間して規則的に点在するパターンからなり、点在するパターンからなる金属層は、上記透明電極とは別の透明電極により互いに接続されることを特徴とする。

かかる構成によれば、パネル状の照明装置が光源として用いられるため、表示装置の小型化を図ることができる。また、照明装置と被照明体との距離が均一となるため、表示面の輝度が均一となる。さらに、照明装置の発光領域が観察者側で遮光層に覆われているため、発光領域の光が観察者側に漏れることが抑止され、視認性が向上する。

本発明によれば、表示面を有した被照明体に光を照射して表示を行う表示装置において、小型化を図ると共に視認性の向上を図ることができる。

最初に、本発明の第１の実施形態に係る表示装置の全体の概略構成について図面を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る表示装置を示す概略平面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、インストルメントパネル１０Ｐ内に搭載された表示装置１は、表示面を有した被照明体である計器１０と、パネル状の照明装置２０により構成される。計器１０の表示面１０Ｄには、スピードメーター表示部１１、タコメーター表示部１２、燃料メーター表示部、走行距離表示部、警告表示部、方向指示表示部、時計表示部等の他の表示部１３等が配置されている。これらの表示部は、光を透過する材料により構成されても、光を透過しない材料により構成されてもよい。又は、これらの表示部は、反射型の液晶パネルにより構成されてもよい。

照明装置２０は、計器１０の表示面１０Ｄと対向して配置されている。照明装置２０は、計器１０の表示面１０Ｄと対向して、微細にパターニングされた発光領域Ｅを有している。発光領域Ｅから発せられた照明光は、計器１０の表示面１０Ｄに対して均一に照射される。照明装置２０の発光領域Ｅ上であって計器１０の表示面１０Ｄと対向しない側、即ち、表示面１０Ｄと対向する側の反対側には遮光層Ｓが形成されており、発光領域Ｅから発せられた照明光は直接観察者には視認されない。

計器１０の表示面１０Ｄに対して照射された照明光は、照明装置２０側に向かって反射される。反射した照明光は、照明装置２０の透過領域（主に、発光領域Ｅ及び遮光層Ｓが形成されていない領域）を透過して観察者に向かう。即ち、この反射した照明光により、計器１０の表示面１０Ｄが視認される。

照明装置２０は、光源として複数の微細な有機エレクトロルミネッセンス（以降、「有機ＥＬ」と略称する）素子が配置された有機ＥＬパネルである。以下に、照明装置２０の平面内における有機ＥＬ素子の配置について図面を参照して説明する。図２は、表示装置１の照明装置２０を示す平面図である。図３は図２の部分拡大図であり、隣接する４つの有機ＥＬ素子のみを示している。説明の簡便のため、図２及び図３では主要な構成要素のみを図示している。

図２に示すように、照明装置２０の各有機ＥＬ素子２０ＥＬは、正電源電圧ＰＶｄｄが供給される第１の透明電極２２Ａ（即ち陽極）、その上層に配置された有機発光層２４、負電源電圧ＣＶが供給される第２の透明電極２２Ｃと接続して有機発光層２４を覆う金属層（即ち陰極）２５からなる。第１の透明電極２２Ａ及び第２の透明電極２２Ｃは、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなり、複数の線状部を有して照明装置２０の平面内に延在する。金属層２５は光を反射する金属からなり、例えばアルミニウムからなる。

これらの有機ＥＬ素子２０ＥＬの発光領域は、それぞれ、照明装置２０の平面内で互いに離間して規則的に点在するパターンにより配置されている。ここで、有機ＥＬ素子２０ＥＬの発光領域とは、図１（Ｂ）の発光領域Ｅに対応し、第１の透明電極２２Ａ、有機発光層２４、及び金属層２５が重畳する領域である。図２では、有機発光層２４の形成領域が発光領域に相当する。

図３に示すように、有機ＥＬ素子２０ＥＬの各発光領域の縦方向における離間距離をＤ１とし、横方向の離間距離をＤ２とすると、Ｄ１及びＤ２は、２００μｍ以下であり、好ましくは約５０μｍ以下である。このような発光領域の離間距離により、車載の計器１０に対して好適な照明光を照射することが可能となり、視認性が向上する。

さらに、照明装置２０の詳細な構成として、その断面図について説明する。図４は、図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図であり、図５は図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図３乃至図５に示すように、ガラス基板等の第１の透明基板２１上に、第１の透明電極２２Ａ及び第２の透明電極２２Ｃが配置されている。各有機ＥＬ素子２０ＥＬが形成される領域における第１の透明電極２２Ａ上には、開口部２３Ｍを有したシリコン酸化膜等の絶縁膜２３が形成されている。

この開口部２３Ｍで露出する第１の透明電極２２Ａ上に、有機発光層２４が形成されている。有機発光層２４上には金属層２５が形成されている。この金属層２５は絶縁膜２３を介して第１の透明電極２２Ａと絶縁されている。

金属層２５は、光を反射する金属からなるため、有機発光層２４から発せられた光を計器１０側に反射すると共に、観察者側に向かわせないように遮光する。さらに、この遮光を確実に行うため、金属層２５上に、遮光機能を有し、有機ＥＬ素子２０ＥＬの発光領域を覆う樹脂層２６が形成されてもよい。即ち、金属層２５、又は金属層２５及び樹脂層２６の積層体は、遮光層Ｓ（図１（Ｂ）参照）として機能する。樹脂層２６は、光を遮光する有色の材料からなる。樹脂層２６は、好ましくは、樹脂中に黒色顔料が分散して添加されてなる黒色樹脂層である。

ここで、金属層２５、又は金属層２５及び樹脂層２６からなる遮光層は、上記構成において、光の透過率が約１％以下である。この透過率により、車載の計器１０に対する良好なコントラスト、即ちコントラスト比１００：１以上を得ることができる。

さらに上記遮光機能を高めるためには、樹脂層２６の縦方向の幅Ｗ３及び横方向の幅Ｗ４は、有機ＥＬ素子２０ＥＬの発光領域の縦方向の幅Ｗ１及び横方向の幅Ｗ２よりも、各端部において所定の幅Ｗｓの分だけ広く設定される。例えば、Ｗ１及びＷ２は約５μｍであり、Ｗｓは約２μｍである。ただし、視認に必要な輝度を得るために、金属層２５、樹脂層２６からなる遮光層Ｓの形成領域は、照明装置２０の平面内における開口率が９０％以上となる条件を満たす範囲の面積を有する。

これらの有機ＥＬ素子２０ＥＬは、透明樹脂等の封止材料２７を介して、ガラス基板等の第２の透明基板２８により封止されている。上記構成を有した照明装置２０の厚さは、従来例の表示装置１００の光源１２０よりも薄く、例えば約１ｍｍである。また、上記構成において、計器１０の表示面１０Ｄと、それに対向する照明装置２０の発光面（即ち第１の透明基板２１の表面）との距離Ｄ３は、車載の計器１０に対して良好な視認性を得る距離であり、１０ｍｍ以下である。

上記構成の表示装置１では、照明装置２０は薄型のパネル状の構成を有しているため、インストルメントパネル１０Ｐ内での搭載に必要なスペースを、従来例に比して小さくすることが可能となる。また、照明装置２０の発光面と計器１０の表示面１０Ｄとの距離が均一になり、視認される計器１０の表示面１０Ｄ内の輝度が均一となって視認性が向上する。その際、金属層２５及び樹脂層２６の遮光機能により、照明装置２０の照明光が観察者側に漏れることが抑止されるため、計器１０の表示部の視認性をさらに高めることができる。

以下に、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図６は、本実施形態の表示装置を示す断面図であり、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、第１の実施形態の照明装置２０の表面に、いわゆるＡＲコーティング（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）が施されている。即ち、図６に示すように、計器１０と対向する第１の透明基板２１の表面上に、屈折率の異なる複数の透明材料が積層されてなる第１の反射防止層３１が形成される。

第１の実施形態では、第１の透明基板２１の屈折率と、計器１０と第１の透明基板２１との間に存在する空間の屈折率は異なるため、その空間と第１の透明基板２１との界面では、有機ＥＬ素子２０ＥＬから計器１０に向かう光が観察者側に反射する。この反射光は、視認性の低下を招いていた。これに対して本実施形態では、第１の透明基板２１と第１の反射防止層３１との界面で、有機ＥＬ素子２０ＥＬから計器１０に向かう光が観察者側に反射することを抑止できる。

また、第１の実施形態では、観察者側から計器１０側に向かって入射する外光が、観察者と対向する第２の透明基板２８の表面で観察者側に向かって反射し、視認性が低下する場合があった。この反射光を抑止するため、必要に応じて、観察者と対向する第２の透明基板２８の表面上にも、第１の反射防止層３１と同様の第２の反射防止層３２が形成される。

以下に、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図７は、本実施形態の表示装置を示す断面図であり、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図７に示すように、第２の実施形態において、第１の反射防止層３１の替わりに、計器１０と第１の透明基板２１との間に存在する空間を埋めるようにして、第１の透明基板２１と同じ屈折率を有した透明材料４０が形成される。この場合、第１の透明基板２１と透明材料４０との界面で、有機ＥＬ素子２０ＥＬから計器１０に向かう光が観察者側に反射することを抑止できる。

計器１０の表示部に指針等の動くものがない場合は、透明材料４０は固体材料でよいが、指針等がある場合は、粘性が１０〜１０００ｃｐの流体材料を使用すればよい。固体材料は例えばＵＶ硬化性のアクリル樹脂、流体材料は例えば不揮発性オイルである。

なお、上述した第１乃至第３の実施形態では、照明装置２０の平面（即ち計器１０に対して平行な平面）の面積に対する遮光層Ｓ（金属層２５、樹脂層２６からなる）の面積の占める割合は、約３パーセント以下であることが好ましい。さらに好ましくは、計器１０と対向する第１の透明基板２１の表面上に、第１の反射防止層３１が形成される。この構成によれば、図８の照明装置２０の平面内の開口率（即ち光の透過率）と遮光層Ｓの面積との関係を示すグラフから分かるように、照明装置２０の平面内の開口率を９０パーセント以上とすることができる。このグラフは本発明の発明者による実験結果から得られたものであり、その縦軸は照明装置２０の平面内の開口率（％）に対応し、その横軸は照明装置２０の平面の面積に対する遮光層Ｓの面積の占める割合（％）に対応している。また、グラフ中のＣ１は第１の反射防止層３１が形成された場合について示し、Ｃ２は第１の反射防止層３１が形成されない場合について示している。

このように照明装置２０の平面内の開口率が大きくなることから、照明装置２０から照射された照明光が被照明体である計器１０に入射して観察者側に反射する際、その照明光の輝度が高まるばかりでなく、照明装置２０がオフされて照明光が照射されない状態においても、照明装置２０を通して、計器１０に入射した外光が観察者側に反射して効率良く到達することにより、十分な輝度が確保される。

また、照明装置２０が照明光を照射する場合において、観察者側で十分な輝度を得るために、照明装置２０の有機ＥＬ素子２０ＥＬの輝度は約１０ｃｄ／ｍ^２以上であることが好ましい。この輝度を実現するために必要な有機ＥＬ素子２０ＥＬの消費電力は車載の電源から十分に供給されるため問題とはならない。

また、第１乃至第３の実施形態では、被照明体を車載の計器１０としたが、本発明は、その他の被照明体についても適用される。例えば、被照明体は、表示面を有するものであれば、電子回路用の測定機器における表示部、時計の表示部、又は、単なる文字盤や紙面等であってもよい。

例えば、被照明体を時計の表示部とする場合、時計は、その表示部が第１の透明基板２１と対向するように配置される。ここで、照明装置２０の平面（即ち表示部に対して平行な平面）の面積に対する遮光層Ｓの面積の占める割合は、上記と同様に約３パーセント以下であり、照明装置２０の平面内の開口率は９０パーセント以上であることが好ましい。さらに好ましくは、時計と対向する第１の透明基板２１の表面上に、第１の反射防止層３１が形成される。この構成により、照明装置２０の平面内の開口率が大きくなることから、照明装置２０がオフされて照明光が照射されない状態においても、照明装置２０を通して、時計の表示部に入射した外光が観察者側に反射して効率良く到達することにより、十分な輝度が確保される。

また、照明装置２０が照明光を照射する場合において、観察者側で十分な輝度を得るために、有機ＥＬ素子２０ＥＬの輝度は約５ｃｄ／ｍ^２以上であることが好ましく、その仕様は、印加電圧約６Ｖ、電流約１ｍＡ、消費電力約６ｍＷであることが好ましい。これにより、独立した電源を有するため消費電力が制限される時計においても、低消費電力による表示が可能となる。

また、第１乃至第３の実施形態では、各有機ＥＬ素子２０ＥＬは、照明装置２０の平面内で互いに離間して規則的に点在するパターンにより配置されるものとしたが、上記と同等の効果を奏するものであれば、その他のパターン、例えば格子状のパターンにより配置されてもよい。

また、第１乃至第３の実施形態では、照明装置２０には、光源として有機ＥＬ素子２０ＥＬが配置されるものとしたが、上記と同等の効果を奏するものであれば、有機ＥＬ素子２０ＥＬ以外の光源、例えば無機ＥＬ素子が配置されてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示す概略平面図及び概略断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示装置の照明装置を示す平面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。 図３のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置の照明装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置の照明装置を示す断面図である。 照明装置の平面内の開口率と遮光層の面積との関係を示すグラフである。 従来例に係る表示装置を示す概略平面図及び概略断面図である。

符号の説明

１，１００ 表示装置 １０，１１０ 計器
１０Ｄ 表示面 １０Ｐ インストルメントパネル
１１，１１１ スピードメーター表示部 １２，１１２ タコメーター表示部
１３，１１３ 他の表示部 ２０ 照明装置
２１ 第１の透明基板 ２２Ａ 第１の透明電極
２２Ｃ 第２の透明電極 ２３ 絶縁膜
２４ 有機発光層 ２５ 金属層
２６ 樹脂層 ２７ 封止材料
２８ 第２の透明基板 ３１ 第１の反射防止層
３２ 第２の反射防止層 ４０ 透明材料
１２０ 光源

Claims (13)

1. 表示面を有した被照明体と、
   前記被照明体の前記表示面と対向して配置され、微細に形成された発光領域を有し、前記発光領域上であって前記被照明体の前記表示面と対向しない側に遮光層を有したパネル状の照明装置と、を備え、
   前記発光領域は、金属層、有機発光層及び透明電極が重畳する領域を含み、
   前記遮光層は、前記金属層を含み、
   前記発光領域及び前記遮光層は、前記照明装置の平面内において、互いに離間して規則的に点在するパターンからなり、
   前記点在するパターンからなる金属層は、前記透明電極とは別の透明電極により互いに接続されることを特徴とする表示装置。
2. 互いに隣接する前記発光領域間の距離は２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記遮光層の透過率は１％以下であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記遮光層は、前記金属層よりも前記被照明体から遠い側に設けられている樹脂層を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記樹脂層には、黒色顔料が分散して添加されていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 前記樹脂層は、前記発光領域よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の表示装置。
7. 前記照明装置上であって前記被照明体と対向する側及び前記被照明体と対向しない側の少なくとも一方に、光を透過する反射防止層が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の表示装置。
8. 前記被照明体は、計器の表示部であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の表示装置。
9. 前記発光領域は、互いに隣接する前記発光領域間の距離は２００μｍ以下であり、前記計器の表示部の表示面と前記照明装置の発光面との距離は、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記照明装置の厚さは、略１ｍｍであり、前記照明装置と前記表示部の表示面との間の空間を埋めるように透明材料が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 前記表示部は指針を有し、前記透明材料は、粘性が１０〜１０００ｃｐの流体材料であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記計器の表示部は自動車のインストルメントパネルに配置されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載の表示装置。
13. 前記照明装置の平面の面積に対する前記遮光層の面積の占める割合は、３パーセント以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の表示装置。

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