JP4961637B2

JP4961637B2 - 画像表示ユニットおよび画像表示装置

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Publication number: JP4961637B2
Application number: JP2001180903A
Authority: JP
Inventors: 隆平辻; 寛和吉田; 剛保岡
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: JP2002372927A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光素子を備える一方向延長型の画像表示ユニットおよびこれを複数配列したユニット式の画像表示装置に関するものであり、特に照明用途やディスプレイとして使用可能な画像表示ユニットで構成した画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下「ＬＥＤ」とも呼ぶ。）等の高輝度の発光素子が、光の三原色である赤（Red）、緑（Green）、青（Blue）のＲＧＢそれぞれにつき開発されたため、大型の自発光型フルカラーディスプレイが作製されるようになった。中でも、ＬＥＤディスプレイは軽量、薄型化が可能で、且つ消費電力が低い等の特徴を有するので、屋外でも使用可能な大型ディスプレイとして需要が急激に増加している。サイズの大きな大型ＬＥＤディスプレイでは多数のＬＥＤが使用され、例えば縦３００×横４００の場合は合計１２万ものＬＥＤ群が使用される。このような１０００ｍｃｄ以上にも及ぶ超高輝度に発光可能なＬＥＤが開発されたことに伴って、野外において使用されるフルカラーやマルチカラー表示可能な大型ディスプレイ用途に使用されている。このような大画面ディスプレイは、ビルの壁面や野球場、競技場に設置したり、野外コンサートに設置されて活用されている。また一方で、高輝度ＬＥＤをメッセージを表示する電光表示板や看板、ビルボード、コピーベルトとしたり、あるいは信号機や照明用として活用するなど、様々な方面での利用も進んでいる。
【０００３】
このようなＬＥＤ表示装置は、ＲＧＢがそれぞれ発光可能なＬＥＤを近接して配置させ、混色により１画素として利用する。各ＬＥＤは駆動ＩＣ等によって所望の時間、輝度を調整して点灯させ、各ＬＥＤの混色により所望の色表示をさせることができる。また、ＬＥＤディスプレイには、樹脂製などの筐体内に複数のＬＥＤと共に、これらを駆動する駆動回路を配置させて、それ自体で駆動可能なＬＥＤユニットを組み合わせ構成したものと、筐体内に複数のＬＥＤのみを配置したＬＥＤクラスタを組み合わせ構成し、それを外部から駆動させるものがある。例えば、各ＬＥＤユニット乃至ＬＥＤクラスタを、ビルの壁面に設けられた取付フレームに固定させ、さらに各ＬＥＤユニット乃至ＬＥＤクラスタをそれぞれ通信コネクタによって接続させることにより、１つのＬＥＤディスプレイとして構成させることができる。
【０００４】
また、ＬＥＤディスプレイの一例として、後部視野を遮らないため明かり取りに必要な窓等の前面にも設置可能な透過型ＬＥＤディスプレイが考えられる。すなわち、例えば、１画素となるＬＥＤクラスタを、一定の間隔をおいて格子状の取り付けフレームに複数配置させる。さらに、電源コネクタ乃至通信コネクタを介して別の場所に配置させた駆動回路を用いて各ＬＥＤクラスタを駆動させ、全体としてある画像を表示する。これにより、ＬＥＤディスプレイは全体に開口部を備えることになるため、後部視野を遮らずにこのＬＥＤディスプレイを開口部を透過して背景が確認できる透過型ＬＥＤディスプレイとすることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような用途に適したＬＥＤディスプレイは、運搬、設置が容易に行えるようユニット式として分解、組み立て可能としたものが一般に使用されている。しかしながら、これらのＬＥＤディスプレイを所望の場所に設置するのは煩雑な作業であった。例えば、ユニット式のＬＥＤディスプレイを分割して運搬し、屋外にて大画面ディスプレイとして設置する場合、各ユニットの接続形態や配置場所が決まっているため、これにしたがって組み立て作業を行う必要があった。すなわち、各ユニット毎に配置すべき位置が決まっており、これを変更することができなかった。また、各ユニットは配置方向が固定されており、方向を変えて配置することができないという問題があった。例えばＬＥＤディスプレイには、図１に示すように各画素の上方にルーバ１０がそれぞれ固定されている。ルーバ１０は、がらりなどとも呼ばれ、発光素子への太陽からの直射日光を遮って劣化を防ぎ、また雨風の影響を緩和し素子を保護するためのものである。ルーバ１０の位置は固定されているため、ＬＥＤディスプレイを回転させるとルーバ１０の位置が画素の上面に位置しなくなり、ルーバ１０としての機能を果たさなくなる。さらに、各ＬＥＤの発する光が空間的に全方向に均一に照射されていないと、ＬＥＤディスプレイを回転させた場合に指向性が変化し、可視部分の領域が変わったり明るさが低下するなどの弊害が起こりうる。特に、発光素子は各画素においてＲＧＢ各色が上下あるいは左右対称に配置されていないため、ＬＥＤディスプレイを回転させることによって各画素における発光素子のＲＧＢの配置が変わってしまい、色調が本来の色と異なってしまうなど、所望の色が正確に再現できなくなるという弊害が生じる。このように、ＬＥＤディスプレイの配置には位置的、方向的な制約があるため、これにしたがって複数のユニットの中から所定のユニットを選択して、所定の位置に所定の方向で配置する必要があった。大画面ディスプレイを構成するには多数のユニットを接続する必要があるため、多数のユニットを規定された通りに配設する作業は相当困難となる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するために開発されたものである。本発明の主な目的は、ＬＥＤディスプレイなど画像表示装置を配置する際の位置的、方向的な制約を緩和することで、利便性を高めた画像表示ユニット及び画像表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載される画像表示ユニットは、複数の異なる発光色の発光素子で構成される画素を少なくとも一列に所定間隔で複数配列した一方向延長型の画像表示ユニットである。この画像表示ユニットは、前記複数の発光素子を電気的に結合かつ機械的に保持するための回路基板と、第１の方向に延長された形状であって、前記画素を配置するための複数の画素取付部を一定の間隔で複数設け、前記複数の発光素子を第１の面に配列すると共に前記回路基板を保持するケースと、前記画像表示ユニットを他の画像表示ユニットまたは外部機器とを電気的に接続するための接続部とを備える。また、前記画素を構成する複数の異なる発光色の発光素子が、画像表示ユニットの中心に対して点対称に配置されており、前記ケースは、前記画素を配置するための複数の開口部を有する上ケースと下ケースで構成されており、前記開口部の周囲に、ルーバを装着するためのルーバ装着部を備えており、前記ルーバ装着部が、ルーバを前記画素取付部の上下又は左右において脱着可能としている。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載される画像表示ユニットは、複数の発光素子で構成される画素を少なくとも一列に所定間隔で複数配列した一方向延長型の画像表示ユニットである。この前記画像表示ユニットは、前記複数の発光素子を電気的に結合かつ機械的に保持するための回路基板と、第１の方向に延長された形状であって、前記画素を配置するための複数の画素取付部を一定の間隔で複数設け、前記複数の発光素子を第１の面に配列すると共に前記回路基板を保持するケースと、前記画像表示ユニットを他の画像表示ユニットまたは外部機器とを電気的に接続するための接続部とを備える。さらに、前記ケースは固定のための複数の貫通孔を有しており、前記貫通孔は、画像表示ユニットの中心に対して点対称に配置されており、前記ケースは、前記画素を配置するための複数の開口部を有する上ケースと下ケースで構成されており、前記開口部の周囲に、ルーバを装着するためのルーバ装着部を備えており、前記ルーバ装着部が、ルーバを前記画素取付部の上下又は左右において脱着可能とている。
【０００９】
この構成により、画像表示ユニットを平行に並べたとき、ケースの端面を一致させることでケースを上下逆にしても貫通孔の位置が垂直に並ぶ。
【００１０】
【００１１】
ケースに設けられた貫通孔によって、前記ケースの第１の面または第１の面の反対側の面である第２の面のいずれの側からも、ケースを筐体フレームなどに固定することができる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
さらにまた、本発明の画像表示ユニットは、上記に記載される特徴に加えて、前記ケースは、上ケースと下ケースで構成されており、前記上ケースは平板状で、前記下ケースは一面を開口した断面コ字状に形成され、前記開口を前記上ケースで閉塞するよう構成されてなることを特徴とする。
【００１６】
さらにまた、本発明の画像表示ユニットは、上記に記載される特徴に加えて、前記ケースは、上ケースと下ケースで構成されており、前記上ケースが複数の上ケースで構成され、前記複数の上ケースは第１の方向と直交する第３の面に平行な端面で、上ケース同士が対向して隣接され、同一の下ケースと組み合わせることによりケースが構成されることを特徴とする。
【００１７】
【００１８】
さらにまた、本発明の画像表示ユニットは、複数の発光素子で構成される画素を少なくとも一列に所定間隔で複数配列した一方向延長型の画像表示ユニットであって、前記画像表示ユニットは、前記複数の発光素子を電気的に結合かつ機械的に保持するための回路基板と、第１の方向に延長された形状であって、前記画素を配置するための複数の画素取付部を一定の間隔で複数設け、前記複数の発光素子を第１の面に配列すると共に前記回路基板を保持するケースと、前記画像表示ユニットを他の画像表示ユニットまたは外部機器に電気的に接続するための接続部とを備え、前記ケースは固定のための複数の貫通孔を有しており、前記貫通孔は、画像表示ユニットの中心に対して点対称に配置されており、前記ケースの第１の面の反対側の面である第２の面の端部に凹部が形成されており、前記ケースを第１の方向に複数並べた状態で、前記凹部に前記接続部が位置できることを特徴とする。
【００１９】
凹部のスペースに接続部が収納されることによって、複数の画像表示ユニットを連結した際に、連結部分で背面に広いスペースが構成され、このスペースにて互いの接続部同士を接続して収納し保持することができる。
【００２０】
【００２１】
さらにまた、本発明の画像表示ユニットは、上記に記載される特徴に加えて、前記発光素子は、拡散材を含有させたことを特徴とする。
【００２２】
さらにまた、本発明の画像表示ユニットは、上記に記載される特徴に加えて、前記ケースは、前記画素を配置するための複数の開口部を有する上ケースと下ケースで構成されており、前記開口部の周囲に、前記ケースの第１の面において前記画素取付部の近傍にルーバを装着するためのルーバ装着部を備えることを特徴とする。
【００２３】
さらにまた、本発明の画像表示ユニットは、上記に記載される特徴に加えて、前記ルーバ装着部が、ルーバを脱着可能としたことを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の画像表示装置は、上記に記載される一方向延長型の画像表示ユニットを複数互いに平行に配列し、各画像表示ユニットを前記接続部で電気的に接続して、より大きな一の発光部を構成することを特徴とする。
【００２５】
前記平行に配列された画像表示ユニット同士の離間間隔は変更可能で、かつ同一ケース上に一定間隔で設けられた複数の画素取付部に対する画素の取付を、前記一定間隔の整数倍とする一定周期で行うことで、マトリクス状に配列された各画素同士の縦横の間隔を変更することができる。さらに、画像表示ユニットを第１の方向に隣接させることで、より長い全長の画像表示ユニットとし、さらにこれらを平行に配列してより大きな表示部を構成することもできる。
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための画像表示ユニットおよび画像表示装置を例示するものであって、本発明は画像表示ユニットおよび画像表示装置を以下のものに特定しない。
【００２９】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施の形態に示される部材に対応する番号を、必要に応じて「従来の技術」、「発明が解決しようとする課題」、「課題を解決するための手段」の欄に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。また各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、説明を明確にするため誇張していることがある。
【００３０】
なお、本発明の画像表示ユニットおよび画像表示装置は、静止画、動画などの映像を表示するディスプレイに限定されない。本明細書において画像表示装置とは、文字、数字などのテキスト情報を表示する表示板や、照明装置も含む。特に本発明は、発光素子として高輝度のＬＥＤを使用することで、照明色や輝度などを制御可能な照明に利用することができ、発明の名称に関わらず画像を表示しない照明装置も本発明の範囲内として意図する。
【００３１】
（発光素子）
本実施例では、発光素子として発光ダイオード（以下ＬＥＤという）を採用している。ＬＥＤをＲＧＢ一組として一画素を構成する。ＲＧＢはそれぞれ１個のＬＥＤとする必要はなく、図２（ａ）、（ｂ）に示すように複数のＬＥＤ１としてもよい。図２（ａ）の例では、ＲのＬＥＤを４個、ＧのＬＥＤを４個、ＢのＬＥＤを２個使用して一画素２を構成している。またフルカラーディスプレイに限られず、使用目的に応じて単一色のＬＥＤのみを使用する単色表示としたり、２色などとしてもよい。
【００３２】
発光素子としてＬＥＤ１を使用する場合、視野角が広く無指向性の発光特性の良い素子を使用することが好ましい。例えば表示の方向性を無くすために、拡散材を有する砲弾型ＬＥＤを使用して、無配向性とする。拡散材は、好ましくはＬＥＤ１の発光部周囲のパッケージに含有させる。拡散材として光拡散を生じる粒子などを混入させる他、ＬＥＤにレンズを付加することで発光を均一化してもよい。また、ＲＥＤ、ＧＲＥＥＮ、ＢＬＵＥ各ＬＥＤ１が複数ある場合は、ＬＥＤ配列を上下、もしくは左右対称にすることによって、各表示部の配置方向が異なっても見え方が変化しないようにする。このように本実施例では、ＬＥＤの混色性を良くして、表示面の表示面に垂直な方向を軸とした回転に対して、少なくとも上下もしくは左右に反転しても、同じ見え方になるようにした。
【００３３】
（ＤＬＵ）
一方向延長型のＬＥＤユニットとして、ＤＬＵ（ドットラインユニット）としたものについて説明する。一方向延長型とは、いずれかの方向に延長された形状を指し、細長い棒状、長方形状や断面を六角形、八角形などの多角形状としたり、楕円状などとしてもよい。
【００３４】
図３に示すＤＬＵ３は、ＬＥＤ１の画素２を１行に配列している。このようなＤＬＵ３を複数組み合わせて、後述するように大画面のＬＥＤディスプレイを構成する。図４、図５にＤＬＵ３を脱着可能に連結あるいは固定したＬＥＤディスプレイの例を示す。
【００３５】
（ケース）
図３は、本発明に係るＤＬＵ３の一例を示す外形図である。図３に示すＤＬＵ３は、上ケース４と、下ケース５と、接続部と、複数のＬＥＤ１を備える。上ケース４の上面にＬＥＤ１を配列しており、この面がＬＥＤ１の表示面を構成する。ＬＥＤ１は、上下、左右を反転させても同じ見え方をするように配列することが好ましい。この実施例では図２のような配列としている。
【００３６】
ケースは、上ケース４と下ケース５とで構成される。図３の例では、一枚の上ケース４と一枚の下ケース５とでケースを構成しているが、いずれかのケースを複数枚としてもよい。例えば図６および図７の例では、上ケース４を２枚長手方向に並べて、一枚の下ケース５と連結している。上ケース４の２倍の長さの下ケース５を利用することで、上ケース４を２つ左右に連結し、下ケース５を１つと上下に組み合わせることで長い画像表示ユニットを構成する。あるいは、同じ長さの上ケース４と下ケース５からなる画像表示ユニットを、２本左右に並べて連結し、全長を長くした一の画像表示ユニットのように利用することもできる。
【００３７】
なお、上ケース４は、発光素子が配置される面であるから、ＬＥＤ１のコントラストを改善するため暗い色とすることが好ましい。逆に下ケース５の色は、上ケース４よりも明るい色とするのが好ましい。例として、画像表示ユニットを複数並列した透過型画像表示ディスプレイとして、ビルの壁面に配置する場合を考える。下ケース５が上ケース４と同様に暗い色であるとき、ディスプレイの裏面から外部を見ると、暗くなる。また暗い色は光を吸収するため、ディスプレイの内側は暗くなってしまう。このため、下ケース５を明るい色とすることで、光の反射によってディスプレイの裏面を明るくすることができる。例えば、下ケース５の表面を白色で塗装する。あるいは、下ケース５をアルミニウム製とする場合は、銀色の光沢色がそのまま利用できる。
【００３８】
（上ケース４）
上ケース４は表示面を保護するカバーとなる。上ケース４は、所定間隔で画素取付部を設けている。画素取付部の間隔は、画像表示ユニットで表示する画像表示部の画素ピッチを決定する。画素ピッチを変えたい場合は、画素取付部を設けた上ケース４と回路基板２９のみを変更すればよく、下ケース５は共通で使用できる。
【００３９】
（画素取付部）
画素取付部は上ケース４に設けられた開口部６であり、所定の間隔で設定される。例えばＤＬＵ３の全長を１ｍとし、６２．５ｍｍ、あるいは１２５ｍｍの間隔で設けられる。この場合、６２．５ｍｍピッチの上ケース４を利用して、一つおきに画素２を構成するＬＥＤ１を取り付けることで、画素間を倍の１２５ｍｍのピッチとすることができる。発光素子を装着していない画素取付部は、閉塞カバーなどで覆うことができる。
【００４０】
（下ケース５）
下ケース５は、上面を上ケース４で閉塞し、内部に基板を備える。下ケース５は、所定の長さを有するモールド樹脂で成型される。断面はコ字上として、上面の開口部分を上ケース４で閉塞できるような幅、大きさとする。この内部に、ＬＥＤ１、定電流駆動回路、駆動制御回路、通信回路などが実装されたガラスエポキシ基板を実装する。
【００４１】
防水が必要な場合は発光面側をＬＥＤ１が覆い塞がない様に、シリコンモールドを注入する。それをＬＥＤ１が所定の間隔で配列している表示部のみをくり貫いた上面カバーを取り付けて一体の表示器とする。
【００４２】
（回路基板２９）
回路基板２９は、ＬＥＤ１、定電流駆動回路、駆動制御回路、通信回路を実装しているガラスエポキシ基板である。ただ、これらをＤＬＵ３とは別の基板上に設けて、制御部を外付けとしても良い。この場合、ＤＬＵは主にＬＥＤを実装したクラスタとなり、制御はＤＬＵの外部から行うことになる。
【００４３】
（貫通孔７）
ケースは、筐体やフレームにこれを固定するための貫通孔７を有する。貫通孔７にネジなどの固定部材を挿通してケースを固定する。貫通孔７にネジを挿通して固定する様子を、図８および図９に示す。これらの図に示すように、貫通孔７はネジ溝７ａを内面の下端付近にのみ設けている。この構成により、上面または下面のいずれの側からも固定することができる。例えば、図８に示すように、上面すなわち表示面から固定する場合は、挿通孔の内径よりも小さい径のネジを使用する。いいかえると、挿通孔内面に設けられたネジ溝７ａを使用しない。ネジを上面から挿入すると共に、反対側の下面でフレームなどに設けられたネジ溝９、あるいは図示しないがナットなどを使用して固定する。
【００４４】
一方、図９に示すように下面すなわち表示面の裏面から固定する場合は、挿通孔内面のネジ溝７ａに適合する径およびネジ山を有するネジ８Ｂを使用し、このネジ溝７ａを使って固定する。裏側からネジを通す場合は、短いネジ８Ｂを使用することが好ましい。ネジが長く貫通孔７を貫通してしまうと、ＬＥＤ１の表示面にネジの尻が突出して、外見が悪くなるからである。表示面において貫通孔７が外観を損ねないよう、表示面側からネジを固定する場合は、ネジの頭をケースと同系統の色または暗い色としたネジを使用する。さらに、使用しない貫通孔７はケースと同系統の色または暗い色のキャップなどを使用して貫通孔７を封鎖してもよい。また表示面の裏面からネジを固定する場合は、ネジ８Ｂを短くしてネジが突出しないようにする。さらに、同様に表示面側で貫通孔７をキャップなどで封鎖してもよい。
【００４５】
この構造は、いずれの面からも固定できるので便利に使用できる。特に、表示面側が外部に表出しないような固定形態で裏面から固定する必要がある場合は、表示面側に手が入らないため、ナットなどを使用することができない。本実施例の貫通孔７を使用すれば、このような状況でも裏面のみから固定できるため、ＤＬＵ３の設置、分解が容易に行えるというメリットがある。
【００４６】
ネジ溝７ａの長さや設ける位置は、裏面から固定する際のネジのネジ山と合致するように設定する。ケースの大きさや重さ、ネジの強度などを勘案して決定される。好ましくは下面付近にのみネジ溝７ａを設けると、ネジの回転数も少なく効率的にネジ止めを行える。
【００４７】
貫通孔７は、上ケース４および下ケース５の対応する位置に複数設けられる。ケース内部に固定される回路基板２９や防水部材１１などにも、該当位置に貫通孔７が設けられる。貫通孔７を設ける位置は、ケースを上下逆にしても同じ位置となるようにする。これによって、上ケース４のみを逆にしても、下ケース５を同じ姿勢のままで固定できる。この構成により、ＤＬＵ３を平行に並べたとき、各行において上ケース４の向きが逆であっても貫通孔７の位置が垂直に並ぶため、固定が容易となる。上ケース４をピッチや画素数の異なる別部材に交換しても、同じ位置に貫通孔７を設けることで下ケース５はそのまま使用できる。このように、下ケース５や固定ネジは、ＬＥＤ１の数、配置および画素２の数、間隔が異なる場合にも共通である。
【００４８】
また、ケースには防水部材１１を付加してもよい。防水部材１１はＬＥＤ１の配光を妨げないようにＬＥＤ１の先端よりも防水部材１１の最外表面が低く、かつ貫通孔７に挿通するネジの高さよりも低いことが好ましい。
【００４９】
（ルーバ１０）
また、図１０に示すように、画素２の周囲にはルーバ１０を取り付けることができる。ルーバ１０は太陽光などの外光を妨げるために付加される。ルーバ１０は上ケース４と一体成形で設けることもできるが、本実施例においては上ケース４を回転してもルーバ１０が正しい位置、すなわち太陽光を遮断できる上面に位置するように、ルーバ１０を脱着可能としている。図１０に示すように、画素取付部の開口部６周辺は突出しており、突出部はＬＥＤ１の配光を所望の角度に制限するような形状、大きさに形成される。この突出部を囲むようにルーバ装着部として装着穴１２が、上下、左右の４方向に設けられている。ルーバ１０は装着穴に嵌合するルーバ取付片１０ａを下方に一体成形しており、ルーバ取付片１０ａをルーバ装着穴１２に挿入して固定する。図に示すルーバ１０は、下方に３つのルーバ取付片１０ａを設けており、上下左右四方に設けられたルーバ装着穴１２に３つがそれぞれ挿入される。また図の例では、ルーバ装着穴１２は、各面の両端の装着穴を隣接するルーバ装着穴１２の両端部のものと共通にしている。両端部に嵌入するルーバ装着片をおよそ４５°の方向に折曲させることによって、ルーバ１０を９０°回転させても反対側のルーバ装着片が嵌入できる構成としている。この構成により、ルーバ装着穴１２を設ける数を少なくすることができる。ルーバ取付片１０ａは、先端をカギ状に変形させており、この部分をルーバ装着穴１２に押し込むことで脱離しないよう保持される。ルーバ１０を取り外すときは多少力を加えてルーバ１０に引っ張ると、ルーバ取付片１０ａが弾性変形して分離できる。
【００５０】
（接続部）
画像表示ユニットの一端には、接続部を備える。図３に示す例では、接続部として先端にコネクタ１４を有するケーブル１３を使用している。このケーブルを利用して、複数のＤＬＵ３同士、あるいはＤＬＵ３と映像ソースなどの外部機器と接続する。図３（ａ）に示す例では、接続部として一端に制御信号用の信号入力ケーブル１３Ａ、電力供給用の電源入力ケーブル１３Ｂ、他端に信号出力ケーブル１３Ｃ、電源出力ケーブル１３Ｄを備えている。ケーブルは、先端にコネクタ１４を備えている。コネクタ１４は、隣接する画像表示ユニット同士を容易に連結できると共に、入力側または出力側のいずれか一方を雄型、他方を雌型とするなど、形状を相互に変更することによって接続配線ミスを回避できる。また、屋外での配置を考慮して、ケーブルなどの各接続部は防水仕様とできる。
【００５１】
ケーブル線の材質や太さは、接続するユニット数や電力に応じて選択する。電源は、各回路に直接配線して供給することも可能であるが、配線数の増大や配線作業の手間を回避するために、本実施例ではユニット毎にケーブルを介して接続し、単一の電源から直列に接続されて供給される。通電される電流が大きいと、これに応じた太いケーブルやコネクタ１４が必要となる。またＤＬＵ３の接続数が多いと、その分だけ電流量も増大する。総電力量が一定の場合は、電圧を上げると電流を少なくできるので、ケーブル線材の電流容量をあまり大きくしないよう、入力する電源電圧はなるべく高電圧（例えば１２Ｖから４８Ｖ程度）とするのが望ましい。
【００５２】
ケーブルから供給される電力は、電子回路用とＬＥＤ用とに変換される。一般に、回路基板２９に設けられたＩＣなど各種電子回路素子を駆動するための電力は、ＬＥＤを駆動するための電力よりも低いため、電源回路２１としてＤＣ−ＤＣコンバータなどを回路基板２９上に設け、電力を所定の値に変換している。
【００５３】
一方、制御信号用のケーブルは、各ＬＥＤを個別に起動制御を行うための駆動制御情報をパケット形式のデータで送信する。駆動制御情報は、各駆動制御部１８に対し個別のＩＤ情報を付与可能である。駆動制御部１８は、自身に付与されたＩＤ情報を保持する情報記憶部１９を有しており、駆動制御部１８は情報記憶部１９に記憶された自身のＩＤ情報と一致する駆動制御情報に対して受信処理を行う。
【００５４】
図１１に示すように、ケーブルはケースの裏面に設けられた凹部１５から外部に延長されている。ケースの裏面において、両端部に凹部１５を設けることにより、ＤＬＵ３同士を延長方向に接続した場合、裏面にスペースが構成される。この部分にケーブルを収納することで、ケーブルが邪魔にならず、またＬＥＤの表示面から見えてしまうことも回避できる。ケーブル同士の接続や分離は、ＤＬＵ３の側面から凹部１５に手を入れてケーブルを引き出すことができるので、ディスプレイの表面側からでもケーブルの接続作業が行えるというメリットもある。
【００５５】
（画像表示装置）
以上のＤＬＵ３はユニット式であるため、ケーブル同士を接続して容易に連結して使用できる。ＤＬＵ３を筐体フレームや壁面などの上に、複数本平行に配列すると、大きな表示面のＬＥＤディスプレイを構成することができる。上述の通り、上ケース４を変更あるいは異なる周期で画素取付部を利用をすることによって、画素２の水平方向ピッチを変更できる。さらに、水平に並列されたＤＬＵ３同士の間隔を変更することにより、垂直方向の画素ピッチを変更することもできる。特に大画面用ディスプレイは画素２のピッチが比較的粗いものが使用されているため、本実施例はこのような用途に適している。
【００５６】
また、本実施例の構成では、ＤＬＵ３を隙間無く配置したＬＥＤディスプレイとする他、ＤＬＵ３同士に隙間を設けて配置すると透過型（シースル型）のＬＥＤディスプレイを構成できる。透過型とすれば、背景が透けて見えるため、例えばビルの壁面や内側など、採光の必要な場所にも配置することができる。さらにＤＬＵ３同士の隙間を利用してＤＬＵ３を固定するための部材を挿通させることができるため、例えばビルの内面において、ガラスと鉄骨の間に空隙部分から固定バーを挿通して固定でき、設置が容易となる。
【００５７】
また、実施例ではＤＬＵ３を水平に配置した例を示しているが、これを９０°回転させた状態、すなわちＤＬＵ３を垂直方向に配列して使用することも可能であることは言うまでもない。さらに、長さの異なる画像表示ユニットを組み合わせて斜めに配置した画像表示装置も構成可能である。
【００５８】
上記のように複数のＤＬＵ３を連結して構成した画像表示装置は、必要な画面サイズを容易に得られるというメリットもある。例えば、より大画面を得たい場合は、それに応じてＤＬＵ３を追加すればよい。サイズに応じてＤＬＵ３を水平に等間隔で配置して、さらに横方向にも継ぎ足していくことで、サイズの要求に柔軟に対応できる。
【００５９】
さらにまた、交換やメンテナンスが容易になるというコスト的なメリットも享受できる。一本のＤＬＵ３のサイズが小さいため取付や取り外しが比較的簡単で、さらに一本のＤＬＵ３に配置されるＬＥＤ数は比較的少ないため、ユニットごと交換できるからである。大画面のＬＥＤディスプレイを一枚あるいは少ない枚数で構成した場合は、各ＬＥＤパネルが巨大化して交換やメンテナンスが困難となる上、一部のＬＥＤのみに不具合が生じた場合に全体を交換しなければならず、コスト的にも無駄が大きくなる。例えば２５６ピクセルのＬＥＤパネルを交換することは高価になるが、８ピクセルのＤＬＵ３であれば安価に交換できる。また、取り替え作業も簡単になる。このように本実施例のような少ない画素を備えたＤＬＵ３を使用することで、無駄を低減して効率よく便利に使用することができる。
【００６０】
図４および図５に、ＤＬＵ３を８行×２列配列してＬＥＤディスプレイを構成した例を示す。図４は、各画素２が縦横に配列された格子状のドットマトリクス構成を示している。また図５は、ＤＬＵ３を一行おきに同じ位置に並べ、隣り合う行同士では画素２がオフセット状に配置されるように、行毎にＤＬＵ３を水平方向に位置ずれさせるよう配列して画素２を千鳥状に配列したＬＥＤディスプレイを構成した例を示している。いずれの配置も、同じタイプのＤＬＵ３を使って実現できる。図示しないが、ＤＬＵ３は取り付け穴を設けた筐体フレームに、ＤＬＵ３の貫通孔７にネジなどを使って固定している。筐体フレームの取り付け穴の位置を変更することによって、画素２の配列パターンを格子状、あるいは千鳥状などに変更できる。図５の例では、千鳥状のパターンは行方向の画素２同士のほぼ中間に、隣接する行の画素２が位置するように、取り付け位置を調整している。図の例のように、１行毎に半画素ピッチ分だけシフトさせたオフセット配列とする他、図示しないが３行毎を一周期として１／３画素ピッチ分シフトさせてもよいし、これ以外の周期でシフトさせたオフセット配列としてもよい。また、図１２に示すように、上ケース４に画素取付部を設けるパターンを、上ケース４を１８０°回転させたときに貫通孔７の位置は変わらないが、画素取付部が回転前の位置から千鳥状にシフトするようにしてもよい。この図の例では、さらに行方向に隣接するＤＬＵ３同士の境界部分でも、画素２のピッチが他の部分と同一であるように構成している。
【００６１】
図１３は、ケース内部の回路基板に実装される駆動回路系の一部の、機能ブロック図を示す。この図に示すＤＬＵ３は、複数のＬＥＤ１が等間隔で配置されるＬＥＤ表示部１６と、ＬＥＤ表示部１６における各ＬＥＤ１の発光量を個別に制御する定電流駆動部１７と、定電流駆動部１７の駆動電流量、駆動時間などを制御する駆動制御部１８と、駆動制御部１８を制御するためのパケット形式の駆動制御情報を受信、送信する通信部２０と、駆動制御部１８に付与された前記ＩＤ情報を保持する情報記憶部１９と、外部から供給される電力を各回路を駆動するための電力とＬＥＤ１を駆動するための電力に変換する電源回路２１とを備える。
【００６２】
電源回路２１はＤＣ−ＤＣコンバータなどで構成され、単一電源供給を電源入力ケーブルから受け、ＩＣ回路などのロジック部の駆動電圧と、ＬＥＤ用の電源電圧に変換する。
【００６３】
情報記憶部１９はメモリなどで構成され、駆動制御情報のアドレスが自身のＩＤアドレスと一致した場合のみ駆動制御情報を一時記憶する。各ＬＥＤ表示部１６の通信部２０に対するアドレス付与は、外部コントローラから識別情報設定指示パケットが送受信されることにより行う。アドレス付与方式は、本発明者らによって先に出願された特開２０００−２２１９３４号などで開示している。また駆動部のＩＤ付与による通信方式については、特願２０００−２３０６２４号に示しており、詳細については説明を割愛する。
【００６４】
このように、アドレスをディスプレイの構成後に付与できるため、ＤＬＵ３の接続形態に関わらずＬＥＤ１の表示、点灯に必要なデータを適切なＬＥＤ１に正しく送信することができる。従来の例では、シフトレジスタによるデータ送信方式を採用していたため、データは接続順に順次送出する必要があり、これに従って接続形態はＺ字状のように端部で各行頭に復帰するように接続する必要があった。例えば、特開平１１−２４９６０７号公報に記載される技術では、シフトレジスタによってデータを転送しているため、一旦全データを送信した後でないと、データをラッチできないという問題があった。さらに、シフトレジスタでは接続上の構成が限定される。これに対し本発明では、この方式に限られず、図１４に示すように、コ字状に各行端で行末尾から先頭に向かって接続されるような形態でも利用できる。それは、コントロール回路からパケット形式でデータ通信を行っているからである。データ送信に先立ち、全データ共通ＩＤを送信して各ユニットにＩＤを付与する。このため、ユニットがどのように接続されていても、データの送付先ＩＤを付したパケット形式で送付するため、正しくデータを届けることができる。したがって、接続順序や、配列、データの送出順に限定されない。さらにこの方式では、ＬＥＤ１の輝度補正など、詳細な制御も可能である。さらにデータ通信によりユニット側からのコントロール回路にも情報を送信できるため、ＬＥＤ側のモニタリングや異常検出も可能となる。
【００６５】
図１５に、ＬＥＤ表示部１６の表示制御を司る表示部コントローラＵを示す。この図に示す表示部コントローラＵは、ＤＬＵ３外部との通信を行う第１の通信部２２と、第１の通信部２２に従って階調基準クロックを生成するタイミング生成部２３と、第１の通信部２２で受信したデータを保持するＲＡＭを備えるＤＭＡ制御部２４と、ＤＭＡ制御部２４の指示でＬＥＤ駆動用の各ドライバと通信を行う第２の通信部２５と、ＬＥＤ１の輝度補正データなど制御に必要な各種のデータを保持し、必要に応じて呼び出し可能なＥＥＰＲＯＭ２６を備える。
【００６６】
第１の通信部２２は、ビデオプロセッサなどを含むデータ配信制御部Ｃと表示部コントローラＵとの間で画像表示データ及び制御データの送受信を行う。第１の通信部２２はフレーム同期データをある所定のビデオ周期で受信し、これを基にしてタイミング生成部２３で同期信号となる階調基準クロックを生成する。フレーム同期データを受信後、画像表示データを毎周期受信する。受信したデータは、ＤＭＡ制御部２４内のＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）内に蓄積され、第２の通信部２５を経由して、ＬＥＤ表示部１６へＤＭＡ制御にて高速にデータ転送を行う。第２の通信部２５は、ＬＥＤ表示部１６の各ドライバに設けられた通信部２７とデータの送受信を行う機能をもっており、フレーム同期毎に、駆動制御を行うための駆動制御情報を転送する。一方タイミング生成部２３では、ＬＥＤ表示部１６内の駆動制御部２８に対し階調基準クロックを供給する。ＬＥＤ表示部１６ではこれを基準クロックとして使用し、パルス幅変調による点灯駆動信号を駆動制御情報のデータ内容に応じて、点灯制御を行う。
【００６７】
図１６に、駆動部へ駆動制御情報を転送するフレームサイクル動作を示す。データ配信制御部Ｃから表示部コントローラＵへは、フレームの先頭を示すフレーム開始用パケットＣＳＰを転送する。ＣＳＰを第１の通信部２２で受信した表示部コントローラは、内部で画像の切替え周期（フレームパケットサイクル）に相当するＶＳＹＮＣ信号を生成する。データ配信制御部ＣはＣＳＰ転送後、さらに画像表示用の表示部データパケット（ｕｄ１〜ｕｄＮ）を各表示部コントローラＵに対し転送する。表示部コントローラＵは、表示部データパケット（ｕｄ１〜ｕｄＮ）を受信後、ＶＳＹＮＣ信号に同期させて、各ドライバ（Driver）へ駆動制御情報としてドライバパケット（Driver Packet）を転送する。各ドライバは、入力されたデータ（Driver IN_data）から自身宛のデータを受領すると共に、入力されたデータを出力データ（Driver OUT_data）として次段のドライバへ順次転送していく。さらに、ドライバ側で検出した障害情報等をドライバ内の通信部において、受信したドライバパケット（Driver Packet）に挿入する。最終段のドライバＮ（DriverN）の出力データは、表示部コントローラＵへ折り返し転送される。表示部コントローラＵは、各ドライバ１（Driver1）〜ドライバＮ（DriverN）において検出され挿入された障害情報等を抽出する。そして表示部コントローラＵは、抽出した障害情報を応答パケット（ｒｅｓ）として、第１の通信部２２を経由してデータ配信制御部Ｃに転送する。またドライバ側では、受信したドライバパケットのデータを、Ｈｓｙｎｃ信号に基づきラッチしてドライバ記憶部に保持する。
【００６８】
【発明の効果】
本発明は、構成の自由度が高く設置が容易で使用しやすい画像表示ユニットおよび画像表示装置を提供する。それは、本発明の画像表示ユニットが上下または左右対称な構成とすることで、回転させて使用しても性能や特性が変わらないユニットを提供しているからである。
【００６９】
従来のマトリクス状ＬＥＤディスプレイでは、ルーバ１０を使用するため配置の方向がルーバ１０によって固定されてしまう。また、ＬＥＤ素子の配置が変わることにより色合いが変わってしまうという問題もあった。
【００７０】
これに対し本発明では、発光素子の配列を左右または上下対称とするように実装し、また配光が均一な素子を使用することによって、画像表示ユニットの方向性に関わらず同様の見え方を実現し、ユニットの配置方向を制限することなく自由に設置して、様々な表示形態での表現を実現できる。
【００７１】
また、このような画像表示ユニットを組み合わせた画像表示装置についても、同様に回転して配置することができるので、組み立てが容易で、しかも画像表示ユニットを追加、削除することで所望の表示画面を得ることができるので、ユニット型として追加が容易であること、またデータ通信により任意の配置でも正しく表示情報を送信でき、制御可能であることと相俟って、極めて使い勝手の良い画像表示システムを提供する。
【００７２】
さらに、画素の間隔の変更が容易であるというメリットもある。下ケース５は共通として、ケース内部の回路基板２９と上ケース４を変更することにより、様々な画素間隔のサイズに柔軟に対応でき、部材の共通化によるコスト効果が期待できる。
【００７３】
さらにまた、画像表示ユニットを複数組み合わせてマトリクス状に画素を配列した画像表示装置とする場合、画像表示ユニットの配置位置を変更することで、講師配列のパターンを格子状、あるいは千鳥状とするなど、物理的な画素間の表示ピッチを変更できる。これによって、表示部分の仕様を変更することなく、設置方法のみで視認距離を変更できるというメリットもある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の画像表示装置の外形を示す拡大斜視図である。
【図２】本発明の一実施例に係る画像表示ユニットにおいて一画素の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施例に係る画像表示ユニットの外形を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例に係る画像表示装置の外形を示す概略図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る画像表示装置の外形を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施例に係る画像表示ユニットを示す平面図である。
【図７】本発明の一実施例に係る画像表示ユニットを示す一部断面側面図である。
【図８】図７の画像表示ユニットにおいて貫通孔で表示面から固定する様子を示す断面図である。
【図９】図７の画像表示ユニットにおいて貫通孔で裏面から固定する様子を示す断面図である。
【図１０】画素取付部の周囲にルーバを装着する様子を示す斜視図である。
【図１１】図７の画像表示ユニットにおいて背面でケーブルを接続する状態を示す側面図である。
【図１２】本発明の一実施例に係る画像表示ユニットを組み合わせて画像表示装置を構成する様子を示す平面図である。
【図１３】ＤＬＵの内部機能を示すブロック図である。
【図１４】画像表示装置を構成する画像表示ユニットの接続形態の一例を示すブロック図である。
【図１５】表示部コントローラとＬＥＤ表示部との接続を示すブロック図である。
【図１６】１画像フレーム転送周期におけるデータ配信制御部、表示部コントローラ、ＬＥＤ表示部におけるデータ転送を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１…ＬＥＤ
２…画素
３…ＤＬＵ
４…上ケース
５…下ケース
６…開口部
７…貫通孔
７ａ…ネジ溝
８…ネジ
８Ｂ…ネジ
９…ネジ溝
１０…ルーバ
１０ａ…ルーバ取付片
１１…防水部材
１２…ルーバ装着穴
１３…ケーブル
１３Ａ…信号入力ケーブル
１３Ｂ…電源入力ケーブル
１３Ｃ…信号出力ケーブル
１３Ｄ…電源出力ケーブル
１４…コネクタ
１５…凹部
１６…ＬＥＤ表示部
１７…定電流駆動部
１８…駆動制御部
１９…情報記憶部
２０…通信部
２１…電源回路
２２…第１の通信部
２３…タイミング生成部
２４…ＤＭＡ制御部
２５…第２の通信部
２６…ＥＥＰＲＯＭ
２７…通信部
２８…駆動制御部
２９…回路基板
Ｕ…表示部コントローラ
Ｃ…データ配信制御部

Claims

複数の異なる発光色の発光素子で構成される画素を少なくとも一列に所定間隔で複数配列した一方向延長型の画像表示ユニットであって、
前記画像表示ユニットは、前記複数の発光素子を電気的に結合かつ機械的に保持するための回路基板と、
第１の方向に延長された形状であって、前記画素を配置するための複数の画素取付部を一定の間隔で複数設け、前記複数の発光素子を第１の面に配列すると共に前記回路基板を保持するケースと、
前記画像表示ユニットを他の画像表示ユニットまたは外部機器とを電気的に接続するための接続部と、
を備え、
前記画素を構成する複数の異なる発光色の発光素子が、画像表示ユニットの中心に対して点対称に配置されており、
前記ケースは、前記画素を配置するための複数の開口部を有する上ケースと下ケースで構成されており、
前記開口部の周囲に、ルーバを装着するためのルーバ装着部を備えており、
前記ルーバ装着部が、ルーバを前記画素取付部の上下又は左右において脱着可能としたことを特徴とする画像表示ユニット。
複数の発光素子で構成される画素を少なくとも一列に所定間隔で複数配列した一方向延長型の画像表示ユニットであって、
前記画像表示ユニットは、前記複数の発光素子を電気的に結合かつ機械的に保持するための回路基板と、
第１の方向に延長された形状であって、前記画素を配置するための複数の画素取付部を一定の間隔で複数設け、前記複数の発光素子を第１の面に配列すると共に前記回路基板を保持するケースと、
前記画像表示ユニットを他の画像表示ユニットまたは外部機器とを電気的に接続するための接続部と、
を備え、
前記ケースは固定のための複数の貫通孔を有しており、
前記貫通孔は、画像表示ユニットの中心に対して点対称に配置されており、
前記ケースは、前記画素を配置するための複数の開口部を有する上ケースと下ケースで構成されており、
前記開口部の周囲に、ルーバを装着するためのルーバ装着部を備えており、
前記ルーバ装着部が、ルーバを前記画素取付部の上下又は左右において脱着可能としたことを特徴とする画像表示ユニット。
前記ケースは、上ケースと下ケースで構成されており、
前記上ケースは平板状で、前記下ケースは一面を開口した断面コ字状に形成され、前記開口を前記上ケースで閉塞するよう構成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示ユニット。
前記ケースは、上ケースと下ケースで構成されており、
前記上ケースが複数の上ケースで構成され、前記複数の上ケースは第１の方向と直交する第３の面に平行な端面で、上ケース同士が対向して隣接され、同一の下ケースと組み合わせることによりケースが構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像表示ユニット。
複数の発光素子で構成される画素を少なくとも一列に所定間隔で複数配列した一方向延長型の画像表示ユニットであって、
前記画像表示ユニットは、前記複数の発光素子を電気的に結合かつ機械的に保持するための回路基板と、
第１の方向に延長された形状であって、前記画素を配置するための複数の画素取付部を一定の間隔で複数設け、前記複数の発光素子を第１の面に配列すると共に前記回路基板を保持するケースと、
前記画像表示ユニットを他の画像表示ユニットまたは外部機器に電気的に接続するための接続部と、
を備え、
前記ケースは固定のための複数の貫通孔を有しており、
前記貫通孔は、画像表示ユニットの中心に対して点対称に配置されており、
前記ケースの第１の面の反対側の面である第２の面の端部に凹部が形成されており、前記ケースを第１の方向に複数並べた状態で、前記凹部に前記接続部が位置できることを特徴とする画像表示ユニット。
前記発光素子は、拡散材を含有させたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の画像表示ユニット。
前記請求項１から６のいずれかに記載の一方向延長型の画像表示ユニットを複数互いに平行に配列し、各画像表示ユニットを前記接続部で電気的に接続して、より大きな一の発光部を構成することを特徴とする画像表示装置。