JP4427995B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を縦列および横列に配列した表示装置に関するものである。

近年、発光素子である発光ダイオードの高輝度化に伴い、発光ダイオードをマトリックス状に配置し、屋内や屋外に設置される表示装置に使用されるようになってきた。これらの表示装置は、光の３原色である、赤色、緑色、青色の発光ダイオードをそれぞれ１つ以上含む１ドットとして、縦列および横列にマトリックス状に配置され、白色を含むフルカラーの発光が可能な大画面を構成するようにしている。

このような構成をした従来の表示装置を図１７に示す。図１７（ａ）に示すように、表示装置は、赤１０４，１０５が２素子、緑１０６が１素子、青１０７が１素子の計４素子を１ドットとした発光ダイオードが、同じ発光ダイオードの配置でマトリックス状に配置され、１ドット１０２ｃ単位で表示を行っている。

図１７（ｂ）で示すように、一点鎖線で囲んだ４個の青１０７、赤１０５,１０４、緑１０６においても図１７（ａ）で示される１ドット１０２ｃと同じ組み合わせとすることができ、表示装置の全面で一様な明度および安定した色合いの画像が得られる（特許文献１参照）。
特開２０００−２５０４３７号公報（段落番号００２４−００２７）

この表示装置においては、４個の発光ダイオードを巨視的に見て１つの発光源としているため、近くに寄って微視的に見ると、それぞれの発光素子が個別に発光しているのが見えてしまい、それぞれの色が個別に見えるので、色混ざりという点では限界がある。

そこで本発明は、縦列および横列に配列した発光ダイオードから出射された光が１つの発光源として見え、色混ざりの良い表示装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために本発明の表示装置は、赤色、緑色、青色を少なくとも一色ずつ含んだ複数の発光素子を１つのドットとして縦列および横列に配列して表示する発光素子表示面を有する表示装置において、前記ドットの中心に、前記ドットに含まれる前記発光素子の出射した光を集光して主光取り出し方向へ出射する集光部を備えたことを特徴としたものである。

これにより、集光部が１つのドットを構成する各発光素子の光を集光して同一方向へ出射するので、ドットを構成する複数の発光源である発光素子が、１つの発光源として見え、色混じりの良い表示装置とすることができる。

以上に述べたように、本発明によれば以下の効果を奏することができる。

（１）赤色、緑色、青色を少なくとも一色ずつ含んだ発光素子を１つのドットとして縦列および横列に配列され、前記ドットの中心に、前記ドットに含まれる前記発光素子の出射した光を集光する集光部を備えたことにより、集光部が１つのドットを構成する各発光素子の光を集光して混色して主光取り出し方向へ出射するので、集光レンズから出射される光が、ドットを構成する複数の発光源が１つの発光源として見え、色混じりの良い光とすることができる。

（２）前記発光素子表示面の前記発光素子は、各色が隣接して同色とならないように、かつ等距離に配列され、前記集光部を前記ドットと同じ配色の組み合わせとなる全ての中心に備えたことにより、集光部が１つのドットを構成する各発光素子の光を集光して混色して主光取り出し方向へ出射するので、ドットを構成する複数の発光源が１つの発光源として見え、色混じりの良い光とすることができる。また、ドットと同じ配列の組み合わせとなる全ての中心に集光部を備えることにより画像を構成するドットがそこにでき、擬似的に発光素子の個数が増えたように見え、視覚的に発光素子の個数を増やすことなく解像度がアップしたように見える効果がある。

また、画像を構成する画素という観点から見た場合、発光素子と発光素子との間に視角的画素を作り出すことにより、従来の表示装置の画素数が向上して見える効果がある。

（３）発光素子の主光取り出し方向に、発光素子の光を遮蔽する遮蔽板を備えることにより、混色した光以外の他の余分な光源が見えることを防止でき、視認性の良い表示装置とすることができる。

（４）集光部の主光取り出し側に、凸形状をした集光レンズを備えたことにより、混色した光の輝度を主光取り出し方向を高くすることができる。

（５）発光素子の主光取り出し側に、集光部に対向する傾斜面を有する配光レンズを備えたことにより、発光素子から射出する光を集光部の方向へ偏光することができ、混色した光の輝度が高い表示装置とすることができる。

本発明は、縦列および横列に配列した発光ダイオードから出射された光が１つの発光源として見え、色混ざりの良い表示装置を提供するという目的を、１ドットを構成する複数の発光素子の中心に、ドットに含まれる発光素子の出射した光を集光して主光取り出し方向へ出射する集光部を備えることにより実現した。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、赤色、緑色、青色を少なくとも一色ずつ含んだ複数の発光素子を１つのドットとして縦列および横列に配列して表示する発光素子表示面を有する表示装置において、ドットの中心に、ドットに含まれる発光素子の出射した光を集光して主光取り出し方向へ出射する集光部を備えたことを特徴とする表示装置としたものであり、集光部が１つのドットを構成する各発光素子の光を集光して、同一方向へ出射するので、集光部から出射される光は、ドットを構成する複数の発光源である発光素子が１つの発光源として見え、色混じりの良い光とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、発光素子表示面の発光素子は、その発光色が隣接して同色とならないように、かつ等距離に配列され、ドットと同じ配列の発光素子の組み合わせとなるドット表示面として区分けされ、集光部をドット表示面の全ての中心に備えたことを特徴とする表示装置としたものであり、集光部が１つのドットを構成する各発光素子の光を集光して、同一方向へ出射するので、集光部から出射される光は、ドットを構成する複数の発光源が１つの発光源として見え、色混じりの良い光とすることができる。また、ドットと同じ配列の発光素子の組み合わせとなる全てドット表示面の中心に集光部を備えたので、擬似的に、赤、緑、青の混色したドットが増えたように見える。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、発光素子の主光取り出し方向に、集光部からの出射された光を除き、発光素子から出射された光を遮蔽する遮蔽板を備えたことを特徴とする表示装置としたものであり、発光素子から出射された光を直接見えなくするという作用がある。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、集光部の主光取り出し側に、凸形状をした集光レンズを備えたことを特徴とする表示装置としたものであり、凸形状をした集光レンズ部を集光部に備えることで、集光部が集光した光が拡散するのを防止し、主光取り出し方向を高輝度とすることができる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、発光素子の主光取り出し側に、集光部に対向する傾斜面を有する配光レンズを備えたことを特徴とする表示装置としたものであり、凹形状をした配光レンズ部を発光素子に備えることで、集光部に向けて光を配光することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る表示装置を説明する。なお、主光取り出し方向を上側として説明をする。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る表示装置を図１から図４に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態１に係る表示装置の、（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。図２は本発明の実施の形態１に係る表示装置の平面図である。図３は配光レンズの形状を説明する斜視図である。

図１に示すように、表示装置１は、発光素子表示面２と、集光部３（偏光シート部）と、遮蔽板４を有している。発光素子表示面２は、発光素子の一例である赤色、緑色、青色の発光ダイオード５と、発光ダイオード５が実装される基板６を有している。なお、図１においては、偏光シート部３と、遮蔽板４とを担持するため基板６に設けた支持部は省略している。

発光ダイオード５は、図２に示すように、赤色発光ダイオード７と、緑色発光ダイオード８、青色発光ダイオード９でフルカラーの表示を行っており、隣接する発光ダイオード同士が同色とならないように、かつ等距離に配列され１つのドット１０が構成されている。また集光部（偏光シート部）３が、矩形に配列されたドット１０を構成する発光ダイオード５の中心である対角線の交点に配設されている。

ここで、「ドットの中心」とは、ドット１０を構成する発光ダイオード５が矩形状に配設された場合には、その矩形の対角線の交点の垂直線上をいう。また、ドット１０を３色の発光ダイオード３個で構成した場合では、３点の頂点と接する仮想円の中心点の垂直線上をいう。

図１（ａ）の発光ダイオード５は、全て赤色発光ダイオード７である。図１（ｂ）の発光ダイオード５は、緑色発光ダイオード８と青色発光ダイオード９が交互に配設されている。

図３（ａ）に示すように、発光ダイオード５は配光レンズ１１を有し、配光レンズ１１の四角柱状に形成され、その主光取り出し側の端部に、傾斜面１２が形成されている。

傾斜面１２は、その発光ダイオード５が含まれる１ドットの中心に配設された偏光シート部３に対向している。つまり、発光ダイオード５の光は、配光レンズ１１の側面１６で反射し、傾斜面１２を透過して出射される。傾斜面１２を透過する光に対し略垂直の角度となるように傾斜面１２を形成することにより、傾斜面１２より出射する際に屈折が少ないようにしている。このように、傾斜面１２をドット１０の対角線上にある偏光シート部３の方向へ対向させることで、発光ダイオード５の光を配光している。

なお、配光レンズ１１は、従来の発光ダイオードで使用されている主光取り出し方向に凸形状である略砲弾形状をしたものでも使用できるが、光軸上が最も高輝度となる配光特性であるため、集光レンズ側へ出射される光の輝度が弱くなってしまう。従って、配光レンズ部を四角柱状とし主光取り出し側の端部に傾斜面を形成するのが望ましい。

また、配光レンズ１１は、エポキシ樹脂等の光透過性樹脂で形成されている。このエポキシ樹脂は、光の透過率を向上させるため、フィラーの添加を抑えた、またはフィラーを添加しない高純度のものを使用している。

偏光シート部３は、平面視してドットを構成する発光ダイオード５の中心に配設され、第１偏光シート１３と、第２偏光シート１４で構成されている。

第１偏光シート１３と、第２偏光シート１４は、発光ダイオード５側である下面が平面に形成された断面が鋸歯状をしたプリズムシートである。第１偏光シート１３と第２偏光シート１４は、平面である下面から入射した光を、鋸歯状を形成する傾斜面１５を透過することで偏光する。また、第１偏光シート１３と第２偏光シート１４は、それぞれの傾斜面１５の長手方向を直交させて、発光ダイオード５のドット１０の対角線方向にその長手方向を合わせて配設している。このように第１偏光シート１３と第２偏光シート１４を配設することにより、ドット１０を構成する発光ダイオード５の光が入射し、主光取り出し方向である図１のＺ方向へ偏光することで、集光して混色した光を出射することができる。

遮蔽板４は、偏光シート部３へ光を透過させるための貫通孔が形成され、その他の範囲は発光ダイオード５から出射された光を遮り、偏光シート部３から出射された光のみとしている。遮蔽板４は、発光ダイオード５の光を遮って、偏光シート部３のみの光とすれば良いので、発光ダイオード５の上方に適当な広さのものを配設すれば良いが、偏光シート部３を保持する機構として兼ねることができ、発光ダイオード５の見えない角度を広くすることができ、製造が容易にできるので、１枚の平板で遮蔽板４を形成するのが望ましい。

遮蔽板４は光を遮ればどのような材料を使用しても良く、金属製、木製、プラスチック製や樹脂製などが使用できる。

次に、本発明の実施の形態１に係る表示装置の使用状態を図１に基づいて説明する。

図１（ａ）において、赤色発光ダイオード７の光は、配光レンズ１１の側面１６で反射し、傾斜面１２を透過して出射される。傾斜面１２は、透過する光に対しほぼ垂直の角度となるように傾斜面１２が形成されているので、出射される際に屈折せずに傾斜面１２に対してほぼ垂直に透過し、傾斜面１２が対向している、ドット１０の対角線上にある偏光シート部３の方向へ配光される。

そして、第１偏光シート１３は、その傾斜面１５の短手方向の発光ダイオード５から入射した光を、ドット１０の平面に垂直となる方向である主光取り出し方向へ偏光し、第２偏光シート１４を透過して、混色した光として主光取り出し方向へ出射する。ここでは、発光ダイオード５は両方とも赤色であるので、２個分の輝度の光となる。

図１（ｂ）において、緑色発光ダイオード８と青色発光ダイオード９のそれぞれの光は、図１（ａ）で説明したように、配光レンズ１１の側面１６で反射し、傾斜面１２を透過して出射される。そして、傾斜面１２が対向している、ドット１０の対角線上にある偏光シート部３の方向へ配光される。

そして、第１偏光シート１３は配光された光を透過し、第２偏光シート１４はその傾斜面１５の短手方向の発光ダイオード５から入射した光を、ドット１０の平面に垂直となる方向である主光取り出し方向へ偏光し、混色した光として出射する。ここでは、発光ダイオード５は、緑色と青色であるので、シアンとして見える。

従って、偏光シート部３の主光取り出し方向である図１のＺ方向へ出射される光は、図１（ａ）では赤色発光ダイオード７の光が、図１（ｂ）では緑色発光ダイオード８と青色発光ダイオード９の光が、集光され混色して白色となる。

このように、図１（ａ）および同図（ｂ）で示されるそれぞれ集光部である偏光シート部３により、ドット１０を構成する発光ダイオード５の光を偏光し、集光して混色するので、赤色発光ダイオード７、緑色発光ダイオード８および青色発光ダイオード９のそれぞれの光を１箇所から出射することが可能である。よって、ドットを構成する複数の発光源である発光ダイオード５が１つの発光源として見え、色混じりの良い表示装置とすることができる。

以上、本発明の実施の形態１について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図４に示されるように、偏光シート部１７の第１偏光シート１８と第２偏光シート１９を発光素子表示面全体を覆うような広さのシートとし、遮蔽板２０に偏光シート部の位置のみ光を取り出すための貫通孔を形成して、偏光シート部１７の上面または下面に配設することも可能である。

また、遮蔽板２０は、使用者が発光ダイオードからの直接垂直方向であるＺ方向へ出射される光が見えることを妨げるものである。これにより、使用者へ、余分な光源が見えることを防止している。しかし、使用者が表示装置を遠くから見る場合には、集光部で集光した光と、ドットを構成する発光ダイオードの光とが、点光源として見えるので、遮蔽部は省略することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る表示装置について、図５に基づいて説明する。

図５は、本発明の実施の形態２に係る表示装置であり、（ａ）は図１（ａ）に相当する図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）に相当する図２のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の実施の形態２に係る表示装置は、集光部の主光取り出し側に、凸形状をした集光レンズを備えたものである。それ以外は、図１と同一構成であるため同一番号を付して説明は省略する。

集光レンズ２１は、偏光シート部３の主光取り出し側に配設されている。集光レンズ２１の入射面である下端面は平面で円形状に形成され、出射面である上端面は凸形状に形成された略砲弾状をしている。集光レンズ２１は、下端面から入射した光を、集光レンズ２１の主光取り出し方向へ集光し、集光レンズ２１の光軸方向の輝度を上げるようにしている。

集光レンズ２１は、配光レンズ１１と同様にエポキシ樹脂等の光透過性樹脂で形成されている。

このように、集光部である偏光シート部３に凸形状をした集光レンズを備えることにより、集光レンズの光軸上の輝度を高くすることができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る表示装置について、図６に基づいて説明する。

図６は、本発明の実施の形態３に係る表示装置であり、（ａ）は図１（ａ）に相当する図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）に相当する図２のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の実施の形態３に係る表示装置は、実施の形態２の表示装置の集光部である偏光シート部が、１枚の偏光シートで構成されたものである。それ以外は、図５と同一構成であるため同一番号を付して説明は省略する。

集光部（集光シート）２２は、下面は平面で、出射される側は、四角錐状をした凸部が縦列および横列に形成されている。この集光シート２２は、ドット１０を構成する発光ダイオード５から入射した光を、主光取り出し方向であるＺ方向へ偏光する機能を有する。

集光レンズ２１と集光シート２２は、光透過性の接着剤で貼着することで一体的に形成でき取り扱いが容易となる。

このように、集光シート２２は、実施の形態１の第１偏光シート１３および第２偏光シート１４を重畳した集光部（偏光シート部）３のように、下面の周囲から入射した光をＺ方向へ偏光して集光する。また、集光レンズ２１を集光シート２２の上方に備えているので、より一層、集光した光を集光レンズ２１の光軸上に集光することができる。

以上、本発明の実施の形態３について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図７に示されるように、集光シート２３を発光素子表示面全体を覆うような広さのシートとし、図４で示した遮蔽板２０のように、集光レンズ２１の位置のみ光を取り出すための貫通孔を形成して、偏光シート部の上面または下面に配設することも可能である。

また、集光シートは、本実施の形態のように四角錐状をした凸部とする以外に、半球状や、円錐状や、多角錐状としたものでも可能である。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る表示装置について、図８〜図１３に基づいて説明する。

図８は、本発明の実施の形態４に係る表示装置の平面図である。図９は、本発明の実施の形態４に係る表示装置であり、（ａ）は図８のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は図８のＢ−Ｂ線断面図である。

本発明の実施の形態４に係る表示装置は、実施の形態１の表示装置の発光素子表示面と同様に、発光ダイオードである赤色発光ダイオードと、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードとを隣接する発光ダイオード同士が同色とならないように、また等距離に配列されている。

また、本発明の実施の形態４に係る表示装置の発光ダイオードの配光レンズは、主光取り出し側の端部に凹部が形成されている。また、集光部が、発光ダイオードが、ドットの中心のみならず、ドットとドットの間に形成されるドットと同じ構成の中心にも配置されている。その他の同じ構成のものについては、同一符号を付して説明は省略する。

図８に示すように、発光素子表示面２５では、発光ダイオード２６である赤色発光ダイオード２７と、緑色発光ダイオード２８と、青色発光ダイオード２９とを、隣接する発光ダイオード２６同士が同色とならないように、かつ等距離に配列されている。またドットと同じ配列の発光素子の組み合わせとなるドット表示面３０として区分けされている。そして、発光素子表示面２５には、集光部３が、ドット表示面３０の全ての中心に配設されている。

図９に示すように、発光ダイオード２６の配光レンズ３１の主光取り出し側の端部に、凹部３２が形成されている。凹部３２は、開口部が形成された四角錐状であり、凹部３２の内側面である三角形状をした傾斜面３３は、その発光ダイオード２６が含まれる１ドット表示面の中心に配設された集光部（偏光シート部）３に対向している。つまり、発光ダイオード２６の光は、配光レンズ３１の側面３４で反射し、凹部３２に形成された三角形状の傾斜面３３を透過する光に対しほぼ垂直の角度となるように傾斜面３３を形成することにより、傾斜面３３より出射する際に屈折せずに傾斜面１２に対してほぼ垂直に透過する。このように、傾斜面３３をドット表示面３０の対角線上にある集光部（偏光シート部）３の方向へ対向させることで、発光ダイオード２６の光を配光している。

なお、配光レンズ３１は、従来の発光ダイオードで使用されている主光取り出し方向に凸形状である略砲弾形状をしたものでも使用できるが、光軸上が最も高輝度となる配光特性であるため、集光レンズ側へ出射される光の輝度が弱くなってしまう。従って、配光レンズ部に凹部を形成し、開口部を有する多角錐形状や図３（ｂ）に示されるような四角錐形状とするのが望ましく、発光素子表示面２５のドット表示面３０を矩形状となるように発光ダイオード２６を配列した場合には、図３（ｃ）のような配光レンズ３１の凹部３２を円錐形状とするのが望ましい。次に、本発明の実施の形態４に係る表示装置の表示方法を図１０および図１１に基づいて説明する。

図１０および図１１は、本発明の実施の形態４に係る表示装置の表示方法を説明する図である。

図１０に示すように、従来の表示装置の表示面を仮想表示面３６とし、本実施の形態の表示装置の表示面を発光素子表示面２５とする。

仮想表示面３６は、赤色であるＶＲＥ１１およびＶＲＯ１１、緑色であるＶＧ１１、青色であるＶＢ１１で１ドットを構成し、同じ１ドットの配置でマトリックス状に配列されている。

赤色ＶＲＥ１１およびＶＲＯ１１などの、１ドット内に対角に配置された赤色は、常に同じ表示を行う。また、図１０の仮想表示面３６において、表示データの一例で、○は表示、●は非表示を示している。

この仮想表示面３６の内容を表示する発光素子表示面２５は、仮想表示面３６の１ドットと同じ配色の配列としている。例えば、図１０（ａ）では、赤色発光ダイオードであるＲＥ１１およびＲＯ１１、緑色発光ダイオードであるＧ１１、青色発光ダイオードであるＢ１１で１ドットを構成している。

図１０の発光素子表示面２５においては、○は発光素子の発光、●は発光素子の発光しない状態を示しており、仮想表示面３６の表示対象枠３７に対応してドット表示面３０に表示を行う。

なお、発光素子表示面２５において、仮想表示面３６の表示対象枠３７に対応したドット表示面３０のみ●および○を示しており、他については、省略した。

図１０（ａ）において、表示対象枠３７で示されるＶＲＥ１１、ＶＲＯ１１、ＶＧ１１、ＶＢ１１である１ドットを、発光素子表示面２５のドット表示面３０で示されるＲＥ１１、ＲＯ１１、Ｇ１１、Ｂ１１の発光ダイオードへ表示させる。

この場合、仮想表示面３６のＶＲＥ１１、ＶＲＯ１１、ＶＧ１１、ＶＢ１１は全て表示（○）となっているため、発光素子表示面２５のＲＥ１１、ＲＯ１１、Ｇ１１、Ｂ１１は全て発光（○）とし白色となる。

次に、図１０（ｂ）において、仮想表示面３６の表示対象枠３７で示されるＶＲＥ１２、ＶＲＯ１２、ＶＧ１２、ＶＢ１２である１ドットを発光素子表示面２５に表示する。

同図（ａ）の表示対象枠３７から同図（ｂ）の表示対象枠３７へは、右横列方向へ移動したので、同様にドット表示面３０も右横列方向へ移動する。この場合、同図（ａ）で表示を行ったドットと隣り合うドットの中で同じ配列となるように、発光ダイオードを右に１個ずらしたドット表示面３０の１ドットを発光させる。

つまり、Ｂ１１とＲＯ１１を共通して使用し、ＲＥ１２およびＧ１２の４個の発光ダイオードで１ドットの表示を行う。

同図（ｂ）の表示対象枠３７で示されるＶＲＥ１２，ＶＲＯ１２およびＶＧ１２は表示（○）、ＶＢ１２は非表示（●）なので、発光素子表示面２５のドット表示面３０で示されるＲＥ１２，ＲＯ１１およびＧ１２は発光（○）とし、Ｂ１１は発光させない（●）。

そして、図１０（ｃ）において、仮想表示面３６の表示対象枠３７で示されるＶＲＥ２１、ＶＲＯ２１、ＶＧ２１、ＶＢ２１である１ドットを発光素子表示面２５に表示する。この場合に、同図（ｂ）の表示対象枠３７から同図（ｃ）の表示対象枠３７へは、対角のドットへ移動したので、ドット表示面３０も同様に移動する。この場合、同図（ｂ）で表示を行ったドットと隣り合うドットの中で同じ配列となるように、縦列および横列の発光ダイオードをそれぞれ１個ずらしたドット表示面３０で示される１ドットの発光ダイオードを発光させる。

つまり、ＲＯ１１を共通して使用し、Ｇ１１，ＲＥ２１およびＢ２１の４個の発光ダイオードを１ドットとして表示を行う。

同図（ｃ）の表示対象枠３７で示されるＶＲＥ２１とＶＲＯ２１は表示（○）、ＶＢ２１とＶＧ２１は非表示（●）なので、発光素子表示面２５のドット表示面３０で示されるＲＥ２１とＲＯ１１は発光（○）とし、Ｂ２１とＧ１１は発光させない（●）。

最後に、図１０（ｄ）において、仮想表示面３６の表示対象枠３７で示されるＶＲＥ２２、ＶＲＯ２２、ＶＧ２２、ＶＢ２２である１ドットを発光素子表示面２５に表示する。

同図（ｃ）の表示対象枠３７から同図（ｄ）の表示対象枠３７へは、右横列方向へ移動したので、同様にドット表示面３０も右横列方向へ移動する。この場合、同図（ｃ）で表示を行ったドットと隣り合うドットの中で同じ配列となるように、発光ダイオードを右に１個ずらしたドット表示面３０内の１ドットを表示する。

つまり、ＲＯ１１とＢ２１を共通して使用し、Ｇ１２とＲＥ２２の４個の発光ダイオードで１ドットの表示を行う。

同図（ｄ）の表示対象枠３７で示されるＶＲＥ２２とＶＲＯ２２およびＶＧ２２は表示（○）、ＶＢ２２は非表示（●）なので、発光素子表示面２５のドット表示面３０で示されるＲＥ２２とＲＯ１１およびＧ１２は発光（○）とし、Ｂ２１は発光させない（●）。

このようにして、仮想表示面３６での表示内容が、発光素子表示面２５の発光ダイオードに、図１０（ａ）では全て点灯、同図（ｂ）ではＢ１１の青色のみ非点灯、同図（ｃ）では、ＲＯ１１の赤色とＲＥ２１の赤色が点灯、Ｇ１１の緑色とＢ２１の青色が非点灯となり、同図（ｄ）では、Ｂ２１の青色のみが非点灯となる。

図１１に示すように、図１０（ａ）から（ｄ）の表示内容が論理和として表示された場合に、集光部３のＭ１１は、ＲＥ１１の赤色、Ｂ１１の青色、Ｇ１１の緑色およびＲＯ１１の赤色が混色して白色となる。また、集光部３のＭ１２は、Ｂ１１の青色、ＲＥ１２の赤色、ＲＯ１１の赤色およびＧ１２の緑色は混色して白色となる。集光部３のＭ２１はＧ１１の緑色、ＲＯ１１の赤色およびＲＥ２１の赤色で黄色となり、集光部３のＭ２２はＲＯ１１の赤色、Ｇ１２の緑色およびＲＥ２２の赤色で黄色となる。

次に、発光した本発明の実施の形態に係る表示装置の発光状態について説明する。

図９（ａ）において、赤色発光ダイオード２７の光は、配光レンズ３１のそれぞれの側面で反射し、三角形状をしたそれぞれの傾斜面３３を透過して出射される。傾斜面３３は、側面で反射して透過する光に対し略垂直となるように形成されているので、出射される際に屈折が少ないようにしている。このようにそれぞれの傾斜面３３がドット表示面３０の対角線上にある２つの偏光シート部３へ対向して配設することで、発光ダイオード２６から出射した光を偏光シート部へ配光している。

そして、第１偏光シート１３は、その傾斜面１５の短手方向の発光ダイオード２６から入射した光を主光取り出し方向へ偏光し、第２偏光シート１４を透過して、混色の光として主光取り出し方向（Ｚ方向）へ出射する。ここでは、発光ダイオード２６は両方とも赤色であるので、２個分の輝度の光となる。

図９（ｂ）において、緑色発光ダイオード２８と青色発光ダイオード２９のそれぞれの光は、図９（ａ）で説明したように、配光レンズ３１のそれぞれ側面で反射し、三角形状をしたそれぞれの傾斜面３３を透過して出射される。そしてそれぞれの傾斜面３３が対向している２つの偏光シート部３のそれぞれの方向へ配光される。

そして、第１偏光シート１３は配光された光を透過し、第２偏光シート１４はその傾斜面１５の短手方向の発光ダイオード２６から入射した光を、ドット表示面３０の主光取り出し方向へ偏光し、混色の光として出射する。ここでは、発光ダイオード２６は、緑色と青色であるので、シアンとして見える。

従って、偏光シート部３の主光取り出し方向である図９のＺ方向へ出射される光は、図９（ａ）では赤色発光ダイオード２７の光が、図９（ｂ）では緑色発光ダイオード２８と青色発光ダイオード２９の光が、集光され混色して、白色となる。

このように、発光ダイオード２６の配光レンズ３１の端部を四角錐状とした凹部３２を形成し、対角線上に配設された偏光シート部３へ対向するように、傾斜面３３を向けて発光ダイオード２６を配設することで、ドット表示面３０の対角線上に光を出射することができるので、集光部３へ入射する光の輝度を高くすることができる。

また、図９（ａ）および同図（ｂ）で示されるそれぞれ集光部（偏光シート部）３により、ドット表示面３０を構成する発光ダイオード２６の光を偏光することで集光して混色とするので、赤色発光ダイオード２７、緑色発光ダイオード２８および青色発光ダイオード２９のそれぞれの光を１箇所から出射させることが可能である。よって、ドット表示面３０を構成する複数の発光源が１つの発光源として見え、色混じりの良い表示装置とすることができる。

また、仮想表示面３６において、隣接した２つのドットの内容を、発光素子表示面２５で発光素子１個分だけ縦列または横列にずらしてドット表示面３０として表示することで、発光ダイオードの数を増やすことなく解像度を上げることができる。また、解像度はそのままに発光ダイオードの数を減らせることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図１２に示されるように、偏光シート部１７の第１偏光シート１８と第２偏光シート１９を発光素子表示面全体を覆うような広さのシートとし、遮蔽板３８に偏光シート部１７の位置のみ光を取り出すための貫通孔を形成して、偏光シート部の上面（同図（ａ）参照）、または下面（同図（ｂ）参照）に配設することも可能である。

また、遮蔽板３８は、使用者が発光ダイオードから直接Ｚ方向へ出射される光が見えることを妨げるものである。これにより、使用者へ、余分な光源が見えることを防止している。しかし、使用者が表示装置を遠くから見る場合には、集光部（偏光シート部）１７で集光した光と、ドットを構成する発光ダイオードの光とが、点光源として見えるので、遮蔽板３８は省略することができる。

また、図１３で示すように、実施の形態２で説明した集光レンズ２１を偏光シート部３の上方に配設することも可能である。このように集光レンズ２１を配設することで、集光レンズ２１の光軸上の輝度を高くすることができる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る表示装置は、実施の形態４の表示装置の第１偏光シートおよび第２偏光シートの代わりに、実施の形態３で説明した上面が三角錐状に形成され横列および縦列に配列された集光シートを用いたものである。

図１４に本発明の実施の形態５に係る表示装置を示す。

このように、本実施の形態では、断面が鋸歯状をした偏光シートを傾斜面の長手方向が直交するように重畳した集光部とする代わりに、上面が三角錐状に形成され横列および縦列に配列された集光シート２２を１枚用いている。また、その上方に集光レンズ２１を備えることも可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、例えば、図１５に示されるように、集光シート２３を発光素子表示面全体を覆うような広さのシートとし、遮蔽板３９に偏光シート部の位置のみ光を取り出すための貫通孔を形成して、集光シート２３の上面（同図（ａ）参照）、または下面（同図（ｂ）参照）に配設することも可能である。

また、この偏光シートにおいても、半球状や、円錐状や、多角錐状としたものでも良い。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６に係る表示装置を図１６に基づいて説明する。

図１６は本発明の実施の形態６に係る表示装置の、（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図であり、（ｂ）は、平面図である。

本発明の実施の形態６に係る表示装置は、集光部と、配光レンズである配光部とを一体的に形成し、集配光部としたものである。

集配光部４０は、配光部４１と集光部４２とから構成されポリカーボネートなどの高透過率のプラスチックで形成されている。

配光部４１は、四角錐状をしており、略砲弾形状をした発光ダイオード４８へ頂点向け、傾斜面４３が集光部４２の中心に対向するように、配設されている。

傾斜面４３の表面は、発光ダイオード４８から出射した光が集光部４２方向へ全反射するようにアルミ蒸着などの加工を施している。配光部４１に、傾斜面４３を形成することで、従来の略砲弾型のレンズ部を有する発光ダイオード４８を使用しても、集光部４２に向けて配光することができる。

集光部４２は、傾斜面４３により反射した光が反射または屈折が少ないように、入射光に対し垂直となるように、入射面４４が形成されている。また、集光部４２は、入射面４４から入射した光を主光取り出し面４６の方向へ全反射する反射面４５が形成されている。

入射面４４と反射面４５は、それぞれ配光部４１に対向して形成されているので、発光ダイオード４８からの出射した光を効率良く主光取り出し面４６へ集光することができる。

また、集配光部４０の主光取り出し面４６には、集光レンズ４７が略砲弾状に形成されている。この集光レンズ４７により、集配光部４０によって集光した光を、集光レンズ４７の光軸上の輝度を高める役目をする。

このように、配光部４１により各発光ダイオード４８の出射した光を集光部４２へ配光し、集光部４２により、各発光ダイオード４８の出射した光を集光して主光取り出し方向へ出射するので、色混じりの良い光とすることができる。また、実施の形態４の図１０において説明した表示方法を行うことで、発光ダイオードと発光ダイオードの間に視覚的に画素を作り出すことにより、従来の表示装置より画素数が向上して見える効果がある。

本発明にかかる表示装置は、ドットを構成する複数の発光源が１つの発光源として見え、色混じりの良い光とする効果を有し、発光素子を縦列および横列に配列した表示装置等として有用である。

本発明の実施の形態１に係る表示装置の（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図 本発明の実施の形態１に係る表示装置の平面図 配光レンズの形状を説明する斜視図 本発明の実施の形態１に係る表示装置の断面図 本発明の実施の形態２に係る表示装置の（ａ）は図１（ａ）に相当する図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１（ｂ）に相当する図２のＢ−Ｂ線断面図 本発明の実施の形態３に係る表示装置の（ａ）は図１（ａ）に相当する図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図１（ｂ）に相当する図２のＢ−Ｂ線断面図 本発明の実施の形態３に係る表示装置の断面図 本発明の実施の形態４に係る表示装置の平面図 本発明の実施の形態４に係る表示装置の（ａ）は図８のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図８のＢ−Ｂ線断面図 本発明の実施の形態４に係る表示装置の表示方法を説明する図 本発明の実施の形態４に係る表示装置の表示方法を説明する図 本発明の実施の形態４に係る表示装置の断面図 本発明の実施の形態４に係る表示装置の断面図 本発明の実施の形態５に係る表示装置の断面図 本発明の実施の形態５に係る表示装置の断面図 本発明の実施の形態６に係る表示装置の（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は平面図 従来の表示装置の説明図

符号の説明

１ 表示装置
２，２５ 発光素子表示面
３，１７ 集光部（偏光シート部）
４，３８，３９ 遮蔽板
５，２６ 発光ダイオード
６ 基板
７，２７ 赤色発光ダイオード
８，２８ 緑色発光ダイオード
９，２９ 青色発光ダイオード
１０ ドット
１１ 配光レンズ
１２ 傾斜面
１３，１８ 第１偏光シート
１４，１９ 第２偏光シート
１５ 傾斜面
１６ 側面
２０ 遮蔽板
２１ 集光レンズ
２２ 集光シート
３０ ドット表示面
３１ 配光レンズ
３２ 凹部
３３ 傾斜面
３４ 側面
３６ 仮想表示面
３７ 表示対象枠
４０ 集配光部
４１ 配光部
４２ 集光部
４３ 傾斜面
４４ 入射面
４５ 反射面
４６ 主光取り出し面
４７ 集光レンズ
４８ 発光ダイオード

Claims (2)

1. 赤色、緑色、青色を少なくとも一色ずつ含んだ複数の発光素子を１つのドットとして縦列および横列に配列して表示する発光素子表示面を有する表示装置において、
   前記ドットの中心かつ上部に、前記ドットに含まれる前記発光素子の出射した光を集光して主光取り出し方向へ出射する集光部を備え、前記集光部は、遮蔽板に形成した貫通孔と前記貫通孔を覆った偏光シートからなり、前記複数の発光素子は、それぞれ配光レンズを有し、前記配光レンズには前記集光部に対向する傾斜面が形成されたことを特徴とする表示装置。
2. 前記集光部の主光取り出し側に、凸形状をした集光レンズを備えたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。

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