JP5744646B2 - Video display device - Google Patents

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博信 川口
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本発明は、多数のR(赤)・G(緑)・B(青)などの発光素子を発光させて表示を行うフルカラーの映像表示装置に関する。   The present invention relates to a full-color video display device that performs display by causing a number of light emitting elements such as R (red), G (green), and B (blue) to emit light.

一般に、映像表示装置は、発光素子等により構成される表示ユニットを平面上に多数配列することにより構成されている。発光素子として発光ダイオード(LED)が使用されるようになり、発光素子の配置や配列ピッチを任意に設計できることから、用途に応じて様々な解像度や輝度を持つ映像表示装置が構成できるようになった。一般的に映像表示装置の最小構成単位である表示ユニットには単色あるいは2色あるいは光の3原色であるR(赤)・G(緑)・B(青)の発光素子を多数配列した基板の前面に平面板あるいはシリンドリカルレンズあるいは凸レンズの集合板を配置したものが知られている。   In general, an image display apparatus is configured by arranging a large number of display units each composed of a light emitting element or the like on a plane. Light emitting diodes (LEDs) have come to be used as light emitting elements, and the arrangement and arrangement pitch of the light emitting elements can be designed arbitrarily, so that video display devices with various resolutions and brightness can be configured according to the application. It was. In general, a display unit, which is the smallest structural unit of an image display device, is a substrate in which a large number of light emitting elements of R (red), G (green), and B (blue), which are single colors, two colors, or three primary colors of light, are arranged. A plate having a flat plate, a cylindrical lens, or a collective plate of convex lenses arranged on the front surface is known.

図12は従来の映像表示装置の最小構成単位である表示ユニット100を示す図であり、図12(a)は表示ユニット100の概略正面図、図12(b)はC-C断面図、図12(c)はD-D断面図であり、一つの表示ユニット100は、複数の固体光源が行列配置(マトリクス配置)された構成であり、一つの固体光源である1 in 1 LED(ワンインワン エルイーディー)発光素子7には、一つの発光素子であるLEDチップが実装される。例えば、図12、図13に示すように、一つの表示ユニット100は、固体光源に相当する1 in 1 LED発光素子7が、4行4列に素子配列されている。   FIG. 12 is a view showing a display unit 100 which is the minimum structural unit of a conventional video display device, FIG. 12 (a) is a schematic front view of the display unit 100, FIG. 12 (b) is a cross-sectional view along CC line, FIG. 12 (c) is a DD cross-sectional view, and one display unit 100 has a configuration in which a plurality of solid light sources are arranged in a matrix (matrix arrangement), and is a 1 in 1 LED (one in one LED) that is one solid light source. The LED chip, which is one light emitting element, is mounted on the light emitting element 7. For example, as shown in FIGS. 12 and 13, in one display unit 100, 1 in 1 LED light emitting elements 7 corresponding to a solid light source are arranged in 4 rows and 4 columns.

図13に示すように、固体光源である1 in 1 LED発光素子7には、一つの発光素子
である赤色のLEDチップ7a、緑色のLEDチップ7b、青色のLEDチップ7cのいずれかが実装され、R(赤)2個・G(緑)1個・B(青)1個の2行2列のブロックが絵素8で、絵素ピッチはPX1及びPY1であり、1 in 1 LED発光素子7の外形寸法は横方
向LX1、縦方向LY1であり、2行2列分の固体光源と、絵素間の間隙を足した寸法に相当する。
As shown in FIG. 13, one of the red LED chip 7a, the green LED chip 7b, and the blue LED chip 7c as one light emitting element is mounted on the 1 in 1 LED light emitting element 7 that is a solid light source. , R (red) x 2, G (green) x 1 and B (blue) x 1 in 2 rows and 2 columns are picture elements 8 and picture element pitches are PX1 and PY1, 1 in 1 LED light emitting element The outer dimensions of 7 are the horizontal direction LX1 and the vertical direction LY1, and correspond to the dimension obtained by adding the solid light source of 2 rows and 2 columns and the gap between the picture elements.

1 in 1 LED発光素子7を用いた映像表示装置において、より高解像度化を図る為に
は、絵素ピッチPX1及びPY1を小さくすればよいが、1 in 1 LED発光素子7の外形寸法LX1、LY1以下の絵素ピッチとすることは不可能であり、また、1 in 1 LED
発光素子7の外形寸法を小さくすることにも物理的寸法の限界がある。また、フルカラー
の表示を行うにR(赤)・G(緑)・B(青)の3原色が必要なため、最低でもRGB各1個の1 in 1LED発光素子7が必要となりコスト的にも高くなってしまう。
そのため、近年では一般的な映像表示装置において、一つのパッケージ内に3つのLEDチップが配置された3 in 1 LED発光素子が広く採用され始めている。
In the video display device using the 1 in 1 LED light emitting element 7, in order to achieve higher resolution, the pixel pitches PX1 and PY1 may be reduced, but the outer dimensions LX1 of the 1 in 1 LED light emitting element 7, It is impossible to set the pixel pitch below LY1, and 1 in 1 LED
Reducing the external dimensions of the light-emitting element 7 also has a physical dimension limit. Further, since three primary colors of R (red), G (green), and B (blue) are necessary for full color display, at least one 1-in-1 LED light-emitting element 7 for each RGB is required, which is costly. It will be high.
Therefore, in recent years, in a general video display device, a 3 in 1 LED light emitting element in which three LED chips are arranged in one package has begun to be widely adopted.

また、1 in 1 LED発光素子7や2 in 1 LED発光素子の前面にシリンドリカルレンズや凸レンズを配置し、正面輝度を高める技術について、従来の文献に記載されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。   In addition, a technique in which a cylindrical lens or a convex lens is disposed in front of the 1 in 1 LED light emitting element 7 or the 2 in 1 LED light emitting element to increase the front luminance is described in the conventional literature (for example, Patent Document 1 and Patent Reference 2).

特開平6−104488号公報JP-A-6-104488 特開平6−104489号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-1044889

従来の映像表示装置では、一つの固体光源に配置されるLEDチップ数が一つの場合、発光素子の前面に配置するレンズの入射面が平坦面であるものを用いても、正面輝度を高く保つことが可能であった。また、2 in 1LED発光素子においても、LEDが並んだ方向に長いシリンドリカルレンズを用いることで正面輝度を確保することもできた。
しかし、一つ固体光源の前面に、表面形状が略半球状のレンズを配置する場合、LEDチップが3つ一列に配置された3 in 1LED発光素子では、それぞれのLEDチップの光線が異なる進行方向となり、良好な画質を得ることができないという問題があった。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、表面形状が略半球状のレンズを用いた映像表示装置であって、3 in 1LED発光素子など、複数のLEDチップが固体光源に配置されたnin 1LED発光素子を用いた、良好な画質の映像表示装置を得ることを目的とする。
In the conventional video display device, when the number of LED chips arranged in one solid-state light source is one, the front luminance is kept high even if the incident surface of the lens arranged in front of the light emitting element is a flat surface. It was possible. In addition, in the 2 in 1 LED light emitting element, the front luminance can be secured by using a long cylindrical lens in the direction in which the LEDs are arranged.
However, when a lens with a substantially hemispherical surface shape is arranged on the front surface of one solid-state light source, in the 3 in 1 LED light emitting device in which the LED chips are arranged in three rows, the traveling directions of the respective LED chips are different. Thus, there is a problem that good image quality cannot be obtained.
The present invention has been made to solve the above-described problem, and is an image display device using a lens having a substantially hemispherical surface shape, and includes a plurality of LED chips such as a 3 in 1 LED light emitting element. An object of the present invention is to obtain an image display device with good image quality using a nin 1 LED light emitting element arranged in a solid light source.

この発明に係わる映像表示装置は、複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、複数の上記固体光源がマトリクス状に実装された基板、上記基板に対向し、上記固体光源の発光面部に近接して配置され、一つの上記固体光源に対応して一つのレンズ作用面部が設けられ、複数の上記レンズ作用面部がマトリクス状に配置されてなるマトリクスレンズを備え、上記マトリクスレンズの上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有し、一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸を中心とした一つの円周上に互いに離間して配置され、上記円周は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向しているものである。
さらに、この発明に係わる映像表示装置は、複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、上記固体光源の発光面部に対向するとともに近接して配置されたレンズ作用面部を備え、上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有し、一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸を中心とした一つの円周上に互いに離間して配置され、上記円周は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向しているものである。
An image display apparatus according to the present invention includes a solid-state light source in which a plurality of light-emitting elements are mounted in a single package, a substrate on which the plurality of solid-state light sources are mounted in a matrix, the substrate facing the substrate, A matrix lens that is disposed in the vicinity of the light emitting surface portion, has one lens action surface portion corresponding to one of the solid light sources, and has a plurality of lens action surface portions arranged in a matrix; In the lens working surface portion, an incident surface portion where a light beam emitted from the light emitting element is incident in parallel to a predetermined axis and an exit surface portion from which the light beam is emitted are formed rotationally symmetrically about the axis, and the incident surface portion Has a concave surface portion centered on the axis and a ring-shaped convex surface portion formed from the outer periphery to the outside of the concave surface portion, and the output surface portion is a convex surface portion centered on the axis. Yes, and a plurality of light emitting elements mounted in one of the package are spaced apart from each other on the circumference of one around the said axis which is the center of the lens function surface portion, the circumference , Facing the ring-shaped convex surface portion of the incident surface portion.
Furthermore, an image display apparatus according to the present invention includes a solid state light source in which a plurality of light emitting elements are mounted in a single package, a lens action surface portion disposed adjacent to and in close proximity to the light emitting surface portion of the solid state light source, In the lens working surface portion, an incident surface portion where a light beam emitted from the light emitting element is incident in parallel to a predetermined axis and an exit surface portion from which the light beam is emitted are formed rotationally symmetrically about the axis, and the incident surface portion Has a concave surface portion centered on the axis and a ring-shaped convex surface portion formed from the outer periphery to the outer side of the concave surface portion, and the output surface portion has a convex surface portion centered on the axis, The plurality of light emitting elements mounted in the lens are spaced apart from each other on one circumference centered on the axis that is the center of the lens action surface portion, and the circumference is the rebound of the incident surface portion. Those facing the grayed-shaped convex portion.

この発明の映像表示装置によれば、マトリクスレンズの入射面部を、軸中心として円形に形成された凹面部と、凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を形成した複合面形状とすることによって、複数の発光素子のうちのいずれかの光線がリング状凸面部に入射した場合に、マトリクスレンズ入射面部の複合面形状の効果によって、光線の光軸ずれを抑制するとともに発散角を小さくすることが可能となる。   According to the video display device of the present invention, the incident surface portion of the matrix lens has a concave surface portion formed in a circle around the axis center, and a composite surface shape formed with a ring-shaped convex surface portion formed from the outer periphery of the concave surface portion to the outside. Thus, when any light ray of the plurality of light emitting elements is incident on the ring-shaped convex surface portion, the effect of the composite surface shape of the matrix lens incident surface portion suppresses the optical axis shift of the light beam and increases the divergence angle. It can be made smaller.

本発明の映像表示装置に3in1LED発光素子を用いた場合の素子配列を示す図である。It is a figure which shows the element arrangement | sequence at the time of using 3 in 1 LED light emitting element for the video display apparatus of this invention. 本発明の実施の形態1の映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing of the display unit of the video display apparatus of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1の映像表示装置の一つの固体光源およびレンズ作用面部の断面図と要部拡大断面図である。It is sectional drawing of one solid light source and a lens action surface part of the video display apparatus of Embodiment 1 of this invention, and a principal part expanded sectional view. 本発明の説明に必要な従来のレンズを備えた映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing of a display unit of the image display apparatus provided with the conventional lens required for description of this invention. 本発明の説明に必要な従来のレンズを備えた一つの固体光源の断面図である。It is sectional drawing of one solid light source provided with the conventional lens required for description of this invention. 本発明の実施の形態1の3in1LED発光素子の配光特性を示す図である。It is a figure which shows the light distribution characteristic of 3in1LED light emitting element of Embodiment 1 of this invention. 本発明の説明に必要な、レンズを備えない3in1LED発光素子の配光特性を示す図である。It is a figure which shows the light distribution characteristic of 3in1LED light emitting element which is not provided with a lens required for description of this invention. 本発明の説明に必要な、入射面が平坦なレンズを備えた3in1LED発光素子の配光特性を示す図である。It is a figure which shows the light distribution characteristic of 3in1LED light emitting element provided with the lens with a flat entrance plane required for description of this invention. 本発明の実施の形態2の5in1LED発光素子のLEDチップ配置例を示した平面図である。It is the top view which showed the example of LED chip arrangement | positioning of 5 in 1 LED light emitting element of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3の光線透過率を調整するレンズを備えた映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing of the display unit of the video display apparatus provided with the lens which adjusts the light transmittance of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態4の光線透過率調整膜によった被覆されたレンズを備えた映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing of the display unit of the video display apparatus provided with the lens coat | covered with the light transmittance adjustment film | membrane of Embodiment 4 of this invention. 従来の映像表示装置の表示ユニットの正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing of the display unit of the conventional video display apparatus. 従来の1in1LED発光素子を用いた場合の素子配列を示す図である。It is a figure which shows the element arrangement | sequence at the time of using the conventional 1in1LED light emitting element.

実施の形態1.
現在の高輝度化の要求に対し、従来の高輝度化の背景技術を組み合わせると下記のような構成を想起しうる。
図12の1 in 1 LED発光素子7に、出射面が凸形状で背面が平坦な形状のレンズを配
置した従来の映像表示装置において、1 in 1 LED発光素子7を3 in 1 LED発光素子2(図1に示す。)に置き換え、高輝度化を図るものである。従来技術の組み合わせによる構成を図4に示す。また、図5は図4に示すE-E断面の一つの固体光源を拡大した断
面図であり、LEDチップ2a、2bより発せられた光線軌跡を追記している。
Embodiment 1 FIG.
In response to the current demand for higher brightness, the following configuration can be recalled by combining conventional background techniques for higher brightness.
In the conventional video display device in which the 1 in 1 LED light emitting element 7 in FIG. 12 is provided with a lens having a convex emission surface and a flat back surface, the 1 in 1 LED light emitting element 7 is replaced with the 3 in 1 LED light emitting element 2. (Shown in FIG. 1) to increase the luminance. A configuration based on a combination of conventional techniques is shown in FIG. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of one solid-state light source of the EE cross section shown in FIG. 4, and additionally shows the ray trajectories emitted from the LED chips 2a and 2b.

また、2in 1LED発光素子や3in 1LED発光素子に代表される、nin 1LED
発光素子(n:2以上の整数)の前面に平凸レンズ900を配置すると、図5に示すように3in1LED発光素子2を構成するR(赤)・G(緑)・B(青)のLEDチップ2a、2b、2cより発せられた発散光線は、その各主光線が平凸レンズ900の平面である入射面9bに対して垂直方向から入射するが、LEDチップ2a、2cより発せられた光線と平凸レンズ900とは光軸を異にしているため、平凸レンズ900の凸面(略半球)である出射面9aを出射後は主光線が大きく曲げられて、正面からの逸れるものである。
In addition, nin 1LED typified by 2in 1LED light emitting element and 3in 1LED light emitting element
When a plano-convex lens 900 is arranged in front of the light emitting element (n: integer of 2 or more), as shown in FIG. 5, R (red), G (green), and B (blue) LED chips constituting the 3 in 1 LED light emitting element 2 The divergent rays emitted from 2a, 2b, and 2c are incident on the incident surface 9b, which is the plane of the plano-convex lens 900, from the vertical direction. Since the optical axis of the convex lens 900 is different from that of the convex lens 900, the principal ray is greatly bent after exiting the exit surface 9a which is a convex surface (substantially hemisphere) of the plano-convex lens 900, and deviates from the front.

結局、平凸レンズ900を出射後は、LEDチップ2a、2b、2cから出射した光線は互いに進行方向が異なって、遠方より鑑賞する際には色ずれ(カラーシフト)が生じ、映像表示装置の画質を損なうなどの問題があった。
そこで、本発明では、平凸レンズ900に代えて、入射面が凹面部とその周囲を取り巻くリング状凸面部を持つレンズ400を用いることで上記の問題を解決し、発光素子の高輝度化が可能で、また色ずれの小さい、解像度の高い高画質のフルカラー映像表示装置を提供する。
After all, after exiting the plano-convex lens 900, the light beams emitted from the LED chips 2a, 2b, and 2c have different traveling directions, and color shift occurs when viewing from a distance, and the image quality of the image display device There were problems such as damage.
Therefore, in the present invention, instead of the plano-convex lens 900, the lens 400 having a concave surface portion and a ring-shaped convex surface portion surrounding the periphery is used to solve the above-described problem and to increase the luminance of the light emitting element. In addition, the present invention provides a high-resolution full-color video display device with small color shift and high resolution.

以下、この発明の実施の形態1について説明する。図1は本発明の映像表示装置である3in1LED発光素子を用いた場合の素子配列を示す図である。図2は、この発明の実施の形態1である映像表示装置の最小構成単位である表示ユニット1を示す図であり、図2(a)は表示ユニット1の概略正面図、図2(b)は一つの固体光源に相当する3in1LED発光素子2のLEDチップ(符号2a、2b、2cで示す。)の配置ラインに沿った重力方向の断面図であるA-A断面図、図2(c)は、図2(b)に直交する水平方向の
断面図であるB-B断面図である。
図2に示すように、表示ユニット1は、配線基板3上に複数の3in1LED発光素子2がマトリクス状に配列されてなる基板と、一つの固体光源に対応するレンズ作用面がマトリクス状に複数個配列された一体物のマトリクスレンズ4と、太陽光や照明等からの外光を遮光するルーバー5と、ハウジングケース6により主に構成されている。
Embodiment 1 of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram showing an element arrangement in the case of using a 3 in 1 LED light emitting element which is an image display device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a display unit 1 which is the minimum structural unit of the video display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 (a) is a schematic front view of the display unit 1, and FIG. 2 (b). Is a cross-sectional view in the direction of gravity along the arrangement line of the LED chips (indicated by reference numerals 2a, 2b, 2c) of the 3-in-1 LED light-emitting element 2 corresponding to one solid-state light source, FIG. 2 (c) These are BB sectional drawing which is sectional drawing of the horizontal direction orthogonal to FIG.2 (b).
As shown in FIG. 2, the display unit 1 includes a substrate in which a plurality of 3-in-1 LED light-emitting elements 2 are arranged in a matrix on a wiring board 3, and a plurality of lens operating surfaces corresponding to one solid-state light source in a matrix. It is mainly configured by an array of integrated matrix lenses 4, a louver 5 that shields external light from sunlight, illumination, and the like, and a housing case 6.

3in1LED発光素子2は、図1に示すように、3原色であるR(赤)・G(緑)・B(青)3色のLEDチップ2a、2b、2cが1つのパッケージの中に一列に実装された表面実
装型3in1LED発光素子である。表示ユニット1の固体光源として、3 in 1 LED発
光素子2を用いることにより、図1に示すような表示ユニット1の素子配列が可能であり、図1の場合、1個の3 in 1 LED発光素子2が絵素8となるので、絵素ピッチはPX2及びPY2であり、3 in 1 LED発光素子2の外形寸法は横方向LX2、縦方向LY2となり、一つの固体光源(絵素8)と絵素間の間隙を足した寸法に相当する。
例えば、1 in 1 LED発光素子7と3 in 1 LED発光素子2の外形寸法が同じと仮定した場合、3 in 1 LED発光素子2の絵素ピッチPX2及びPY2は、1 in 1 LED発光素子7の絵素ピッチPX1及びPY1の半分にすることができ、容易にかつ低コストで高解像度化を図ることが可能となる。
また、発光素子(LEDチップ)は、発光ダイオードにより構成される。
ここで、マトリクスレンズ4は、例えばポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等に代表される透明樹脂によって形成されている。
また、ルーバー5は、外光遮光性の高い黒色樹脂によって形成した黒色ルーバーである。
As shown in FIG. 1, the 3-in-1 LED light-emitting element 2 has three primary colors R (red), G (green), and B (blue) LED chips 2a, 2b, and 2c arranged in a single package. It is a surface-mounted 3in1LED light emitting element mounted. By using the 3 in 1 LED light emitting element 2 as the solid light source of the display unit 1, the element arrangement of the display unit 1 as shown in FIG. 1 is possible. In the case of FIG. 1, one 3 in 1 LED light emission is possible. Since the element 2 becomes the picture element 8, the picture element pitches are PX2 and PY2, and the outer dimensions of the 3 in 1 LED light emitting element 2 are the horizontal direction LX2 and the vertical direction LY2, and one solid light source (picture element 8) This corresponds to the dimension with the gap between picture elements added.
For example, assuming that the outer dimensions of the 1 in 1 LED light emitting element 7 and the 3 in 1 LED light emitting element 2 are the same, the pixel pitches PX2 and PY2 of the 3 in 1 LED light emitting element 2 are 1 in 1 LED light emitting element 7 The pixel pitches PX1 and PY1 can be reduced to half, and high resolution can be easily achieved at low cost.
The light emitting element (LED chip) is composed of a light emitting diode.
Here, the matrix lens 4 is formed of a transparent resin typified by, for example, polycarbonate resin, acrylic resin, epoxy resin, or the like.
The louver 5 is a black louver formed of a black resin having a high external light shielding property.

次に本発明の実施の形態1による映像表示装置の動作、効果について説明する。
実施の形態1による映像表示装置の固体光源として3in1LED発光素子2を用いた場合に、図2のA-A断面でLEDチップから発光する光線の軌跡がわかるように拡大した
図を図3(a)に、レンズの拡大断面図を図3(b)に示す。なお、固体光源の発光面部は、LEDチップの実装面である。
図3(a)に示すように、本発明の実施の形態1による映像表示装置では、n in 1LED発光素子(n:2以上の整数)の前方に近接して、入射面出射面の両面にレンズ構造を持ったレンズ400が配置されている。レンズ400は、出射面(出射面部)4a、入射面(入射面部)4bともに回転対称の構造が設けられており、その回転対称軸を通る断面において、出射面4aは凸形状、入射面4bは、出射面4aと光軸を同じくした光源側に凹形状の凹面部4b1と、その凹面部4b1の外周端部から外側にかけて光源側に突出して形成されたリング状凸面部4b2とを持つ複合面形状である。
Next, operations and effects of the video display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
FIG. 3 (a) is an enlarged view showing the locus of light emitted from the LED chip in the AA cross section of FIG. 2 when the 3in1 LED light emitting element 2 is used as the solid-state light source of the video display device according to the first embodiment. ) Is an enlarged sectional view of the lens shown in FIG. In addition, the light emission surface part of a solid light source is a mounting surface of an LED chip.
As shown in FIG. 3 (a), in the video display device according to Embodiment 1 of the present invention, near the front of the n in 1 LED light emitting element (n: an integer of 2 or more), on both sides of the incident surface exit surface. A lens 400 having a lens structure is disposed. The lens 400 is provided with a rotationally symmetric structure for both the exit surface (exit surface portion) 4a and the entrance surface (incident surface portion) 4b. In the cross section passing through the rotational symmetry axis, the exit surface 4a is convex and the entrance surface 4b is A composite surface having a concave concave surface portion 4b1 on the light source side that has the same optical axis as the emission surface 4a, and a ring-shaped convex surface portion 4b2 that protrudes outward from the outer peripheral end of the concave surface portion 4b1 to the light source side. Shape.

レンズ400の入射面4bの複合面形状についてより詳しく説明すると、図3(b)に示すように、凹面部4b1が、軸中心に、半径がLEDチップ2a-2b(または2b-2c)間の間隔未満である円形に形成され、その凹面部4b1の外周から外側に向かって所定の幅を持って広がるリング状凸面部4b2が形成されている。凹面部4b1では、凹面部4b1の軸と外周とを結ぶ破線よりも、レンズ400の表面が凹んだ形状である。リング状凸面部4b2では、凹面部4b1の外周とリング状凸面部4b2の外周とを結ぶ破線よりも、レンズ400の表面が光源側に突出した状態となっている。
ここで、リング状凸面部4b2は、凹面部4b1の外周から外側に向かうにつれて、固体光源側に近づくように突出するとともに、表面の傾斜が軸に対して垂直な方向に近づくような傾斜面に形成されている。
なお、入射面4bの複合面形状や、出射面4aの傾き等については、映像表示装置の特性に応じて最適化がなされることは言うまでもない。
The composite surface shape of the entrance surface 4b of the lens 400 will be described in more detail. As shown in FIG. 3B, the concave surface portion 4b1 has an axial center and a radius between the LED chips 2a-2b (or 2b-2c). A ring-shaped convex surface portion 4b2 that is formed in a circular shape that is less than the interval and extends from the outer periphery of the concave surface portion 4b1 to the outside with a predetermined width is formed. The concave surface portion 4b1 has a shape in which the surface of the lens 400 is recessed rather than the broken line connecting the axis and the outer periphery of the concave surface portion 4b1. In the ring-shaped convex surface portion 4b2, the surface of the lens 400 protrudes toward the light source rather than the broken line connecting the outer periphery of the concave surface portion 4b1 and the outer periphery of the ring-shaped convex surface portion 4b2.
Here, the ring-shaped convex surface portion 4b2 protrudes so as to approach the solid light source side from the outer periphery of the concave surface portion 4b1 to the outside, and has an inclined surface whose surface inclination approaches a direction perpendicular to the axis. Is formed.
Needless to say, the composite surface shape of the entrance surface 4b, the inclination of the exit surface 4a, and the like are optimized according to the characteristics of the video display device.

光軸(軸、レンズの回転対称軸に同じ。)に配置されたLEDチップ2bから出射した発散光線は、光軸に沿って主光線20b0が出光し、入射面4bの凹面部4b1若しくはリング状凸面部4b2に入射するが、凹面部4b1に入射する光線(図3(a)に実線で示す。)は、凹面部4b1と出射面4aのレンズ作用を受け、LEDチップ2b出射時よりも発散角を狭められた発散光線20b(符号20b0で示す主光線を中心として、上下の符号20b1、20b2で示す光線を含む広がりを持つ光線。)となって光軸を中心としてレンズ400から出光する。LEDチップ2bの光線のうち、LEDチップ2bから出射し、レンズ400のリング状凸面部4b2に入射する光線(図示しない。)は、入射面4bと出射面4aからなる光学面ではレンズ作用が小さく光軸から大きく発散している光線となり、映像表示装置の想定視野角内に入らなくなるため、ここでは説明しない。 The divergent light beam emitted from the LED chip 2b arranged on the optical axis (same as the axis of rotation symmetry of the lens) emits the main light beam 20b0 along the optical axis, and the concave surface portion 4b1 of the incident surface 4b or a ring shape. A light ray incident on the convex surface portion 4b2 but incident on the concave surface portion 4b1 (shown by a solid line in FIG. 3A) is subjected to the lens action of the concave surface portion 4b1 and the emission surface 4a, and is more divergent than when emitted from the LED chip 2b. The light is emitted from the lens 400 around the optical axis as a divergent light beam 20b having a narrowed angle (a light beam having a spread including light beams indicated by upper and lower reference numerals 20b1 and 20b2 with the principal ray indicated by reference numeral 20b0 as the center). Among the light rays of the LED chip 2b, a light ray (not shown) that is emitted from the LED chip 2b and incident on the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the lens 400 has a small lens action on the optical surface composed of the incidence surface 4b and the emission surface 4a. Since the light beam is greatly diverging from the optical axis and does not fall within the assumed viewing angle of the video display device, it will not be described here.

光軸から所定のピッチを隔てた位置に配置されたLEDチップ2aから出射した発散光線は、同様に入射面4bの凹面部4b1若しくはリング状凸面部4b2に入射する。図3
(a)に破線でLEDチップ2aの光線軌跡を示す。ここで、入射面4bの凹面部4b1の半径は、LEDチップ間隔2a-2b(2b-2c)未満の大きさとなっている。
The divergent light beam emitted from the LED chip 2a disposed at a predetermined pitch from the optical axis is similarly incident on the concave surface portion 4b1 or the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b. FIG.
(A) shows a ray trajectory of the LED chip 2a by a broken line. Here, the radius of the concave portion 4b1 of the incident surface 4b is smaller than the LED chip interval 2a-2b (2b-2c).

ここで、入射面4bのリング状凸面部4b2に入射する光線は、最も光強度の高い主光線20a0(LEDチップ2aから光軸に平行に出射した光線。)を含んでいる。入射面4bのリング状凸面部4b2は、凹面部4b1の外周から外側にかけてLEDに近づく方向の傾斜面になっているため、LEDチップ2aから出射した発散光線の主光線20a0が通過する入射面であるリング状凸面部4b2と出射面4aの面の傾きの方向が近く、LEDチップ2aから出射した発散光線の主光線20a0は大きく方向を変えられることなく出射面4aを光軸に平行に近い角度で出光する。また、入射面4bのリング状凸面部4b2は、その傾きが凹面部4b1の外周を始点としてレンズ外側に向かうに従い小さくなり、光軸に垂直となるため、LEDチップ2aから主光線よりもレンズ外側の方向に発散して出射した光20a2は、LEDチップ出射時よりも発散角が小さくなって進行する。   Here, the light beam incident on the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b includes the principal light beam 20a0 having the highest light intensity (the light beam emitted in parallel to the optical axis from the LED chip 2a). Since the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b is an inclined surface in a direction approaching the LED from the outer periphery to the outer side of the concave surface portion 4b1, the incident light surface 20a0 of the divergent light beam emitted from the LED chip 2a passes through the incident surface. An angle of the surface of the ring-shaped convex surface portion 4b2 and the exit surface 4a is close, and the principal ray 20a0 of the divergent light beam emitted from the LED chip 2a is not substantially changed in direction, and the exit surface 4a is an angle close to the optical axis. I will emit light. Further, the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b becomes smaller in inclination toward the outside of the lens starting from the outer periphery of the concave surface portion 4b1, and becomes perpendicular to the optical axis. The light 20a2 that diverges and exits in the direction of travels with a smaller divergence angle than when the LED chip exits.

一つの発光素子であるLEDチップ2aの光線のうち、入射面4bの凹面部4b1に入射する光線は、凹面に対して偏芯して入射し、図3(a)の符号20a1に示すように、主に大きく発散して出射した光の発散角が小さくなるように屈折して出光する。
LEDチップ2cから出射した発散光線は、LEDチップ2aから出射した発散光線と同様の振る舞いをする。
Among the light beams of the LED chip 2a which is one light emitting element, the light beam incident on the concave surface portion 4b1 of the incident surface 4b is incident eccentrically with respect to the concave surface, as indicated by reference numeral 20a1 in FIG. Primarily refracts and emits light so that the angle of divergence of the emitted light is reduced.
The divergent light emitted from the LED chip 2c behaves in the same manner as the divergent light emitted from the LED chip 2a.

ここで、仮に、レンズ400の入射面が全面にわたって凹部で形成され、リング状凸面部を持たない形状である場合は、レンズ作用が小さくなり、光束の広がりが大きくなって高輝度化が図れないという問題が生じてくる。本願では、入射面にもうけたリング状凸面部4b2によって、主光線が基板に対して垂直に出射し、その光束は広がりが小さく、高輝度化が図れる。   Here, if the entrance surface of the lens 400 is formed as a concave portion over the entire surface and does not have a ring-shaped convex surface portion, the lens action is reduced, the spread of the light beam is increased, and high brightness cannot be achieved. The problem arises. In the present application, the chief ray is emitted perpendicularly to the substrate by the ring-shaped convex surface portion 4b2 provided on the incident surface, and the luminous flux is small in spread and high brightness can be achieved.

以上のように、レンズ400を通過した3 in 1 LED発光素子2の配光特性を図6に
示す。比較のために、レンズ400を備えない場合の配光特性を図7に、図5に示した平凸レンズ900を備えた場合の配光特性を図8に示す。このように、本発明の実施の形態1によれば、レンズ400を備えることによって、レンズを備えない場合に比較してレンズ作用により発散角を狭めて正面輝度をあげることができ、明るい映像表示装置を得ることができる。また、正面輝度を上げる平凸レンズ900を備えた例と比較しても、3 in 1
LED発光素子2から出射する3つの発散光線がレンズ400を通過後に生じる主光線
の光軸ずれを抑制し、3色の配光特性が揃って色ずれの少ない映像表示装置を得ることができる。
As described above, the light distribution characteristics of the 3 in 1 LED light-emitting element 2 that has passed through the lens 400 are shown in FIG. For comparison, FIG. 7 shows the light distribution characteristics when the lens 400 is not provided, and FIG. 8 shows the light distribution characteristics when the plano-convex lens 900 shown in FIG. 5 is provided. As described above, according to the first embodiment of the present invention, the provision of the lens 400 makes it possible to increase the front luminance by narrowing the divergence angle by the lens action as compared with the case where the lens is not provided. A device can be obtained. Further, even in comparison with an example provided with a plano-convex lens 900 that increases the front luminance, 3 in 1
It is possible to suppress an optical axis shift of the chief rays generated after the three divergent light beams emitted from the LED light emitting element 2 pass through the lens 400, and to obtain an image display device with a uniform color distribution characteristic of three colors and a small color shift.

なお、前述したLEDチップ2bから出射した発散光線で、入射面4bのリング状凸面部4b2に入射した光線や、上述した光路を取らない光線は視野角内に入らないため映像表示装置全体の明るさには寄与しないが、本願のレンズ400を備えた場合の方が必要な視野角内での輝度は高めることができた。
また、レンズ400の出射面4aは球面でも可だが、非球面の方が望ましい。入射面4bのリング状凸面部4b2は回転対称軸を通る断面形状を見た場合に、光源側に凸形状であればよく、ポリゴンラインや曲線と直線の複合からなる断面形状でもよい。なお、レンズ作用面部は、平滑な曲面が望ましいが、近似的に多数の平面の連続体で構成しても良い。
さらに、上記の例では、レンズ400が一つの固体光源に対応した一つのレンズ作用面部であり、このレンズ400が多数行列配置されたマトリクスレンズ4が一体形成されている場合を示したが、レンズ400とレンズ間に位置するフレーム部分とを別体として作成し、フレーム部分の穴部にレンズ400を嵌合させて一体化させることも可能である。
Note that the divergent light beam emitted from the LED chip 2b described above and incident on the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b and the light beam that does not take the optical path described above do not fall within the viewing angle. Although not contributing to the above, the luminance within the viewing angle required when the lens 400 of the present application was provided could be increased.
The exit surface 4a of the lens 400 may be a spherical surface, but is preferably an aspherical surface. The ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b may be a convex shape on the light source side when the cross-sectional shape passing through the rotational symmetry axis is viewed, or may be a cross-sectional shape composed of a combination of polygon lines, curves and straight lines. The lens acting surface portion is preferably a smooth curved surface, but may be constituted by a continuous body of a large number of planes.
Further, in the above example, the lens 400 is one lens working surface portion corresponding to one solid-state light source, and the matrix lens 4 in which the lenses 400 are arranged in a matrix is integrally formed. It is also possible to create 400 and a frame portion positioned between the lenses as separate bodies, and fit the lens 400 into a hole portion of the frame portion and integrate them.

本実施の形態1においては固体光源として3 in 1LED発光素子2を用いる場合について説明をしたが、2 in 1 LED発光素子を用いる場合においては、図3に示した符号2
a、2b、2cで示す3つのLEDチップ(発光素子)のうちのいずれか2つが発光点となるようにレンズ400と2 in 1 LEDの位置関係を調整すればよい。
In the first embodiment, the case where the 3 in 1 LED light emitting element 2 is used as the solid light source has been described. However, in the case where the 2 in 1 LED light emitting element is used, reference numeral 2 shown in FIG.
The positional relationship between the lens 400 and the 2 in 1 LED may be adjusted so that any two of the three LED chips (light emitting elements) indicated by a, 2b, and 2c are light emitting points.

なお、実施の形態1では、3原色であるR(赤)・G(緑)・B(青)3色のLEDチップ(2a、2b、2c)が実装された3in1LED発光素子2を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、nin1LED発光素子(n:2以上の整数)を採用してもよく、例えば、3原色であるR(赤)・G(緑)・B(青)にC(シアン)、Y(黄色) 、W(白)など多色のLEDチップを追加しても同様の効果を得ることができる。また、同色の発光素子の場合でも正面輝度を向上させることができる。   In the first embodiment, a 3-in-1 LED light emitting element 2 on which LED chips (2a, 2b, 2c) of three primary colors R (red), G (green), and B (blue) are mounted is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and a nin1 LED light emitting element (n: an integer of 2 or more) may be adopted. For example, the three primary colors R (red), G (green), and B (blue) The same effect can be obtained even if multi-color LED chips such as C (cyan), Y (yellow), and W (white) are added to. Further, even in the case of light emitting elements of the same color, the front luminance can be improved.

また、この実施の形態1では、表面実装型のLED発光素子を例に説明したが、本発明はこれに限らずDIP型のLED発光素子を採用しても同様の効果を得ることができる。
また、この実施の形態1では、図1および図2にて固体光源である3 in 1LED発光素子2が縦4個×横4個の計16個配列された表示ユニット1を例示して説明したが、本発明はこれに限らず縦横共任意の数の固体光源を配列しても同様の効果を得ることができる。
In the first embodiment, the surface-mount type LED light emitting element has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even when a DIP type LED light emitting element is employed.
Further, in the first embodiment, the display unit 1 in which a total of 16 3 in 1 LED light emitting elements 2 which are solid light sources are arranged in 4 × 4 in total is described with reference to FIGS. 1 and 2. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even if an arbitrary number of solid light sources are arranged in both the vertical and horizontal directions.

なお、上述した例ではルーバー5として、固体光源の上側に、水平方向かつ前方へ突き出すように形成された横庇が、各行毎に配置されたものを示したが、この横庇に加え、または横庇に代えて、縦庇を設けても良い。ルーバー5の縦庇は、例えば上下方向に並んだ固体光源の列の左右に、上下方向に伸びるように、各列毎に配置し、横方向からの外光を遮断することにより、映像表示装置の表示特性を向上させることができる。また、設置状況に応じて、ルーバー5として、横庇および縦庇の無い、平坦な部材を配置することもできる。   In the above-described example, as the louver 5, the recumbent formed so as to protrude forward in the horizontal direction on the upper side of the solid-state light source is shown for each row, but in addition to this recumbent or A vertical gutter may be provided instead of the horizontal gutter. The vertical louvers of the louvers 5 are, for example, arranged in each row so as to extend in the vertical direction on the left and right of the rows of solid light sources arranged in the vertical direction, thereby blocking external light from the horizontal direction, thereby displaying the video display device. Display characteristics can be improved. Moreover, according to the installation condition, a flat member without a horizontal gutter and a vertical gutter can be arranged as the louver 5.

実施の形態2.
本実施の形態2では、実施の形態1において示したレンズ400を用いて、4個以上のLEDチップを持つn in 1 LED発光素子を一つの固体光源として用いる場合について、まず説明する。
3原色であるR、G、Bの他、C(シアン)、Y(黄)、W(白)など多色の光源を用いて色再現性を高めたり明るさを向上させたりする高画質の映像表示装置が期待されている。
図9は本発明の実施の形態2におけるレンズ400とレンズ400を有効に機能させる5 in 1LED発光素子21のLEDチップ配列を示したものである。図示したように実施の形態1で示した3 in 1 LED発光素子2のLEDチップ2a−2b間、若しくは2b−2c間の素子間隔を半径とした仮想のピッチ円の円周上に、LEDチップ2a、2d、2c、2eを90度の等間隔(90度間隔)で配列すれば、光軸上に配置されたLEDチップ2bと合わせて計5個のLEDチップを配置した5 in 1LED発光素子21が得られる。ここで、ピッチ円の半径は、入射面4bの凹面部4b1の半径よりも大きくなり、LEDチップ2a、2d、2c、2eは、入射面4bのリング状凸面部4b2に対向しているため、各LEDチップから出射した発散光線は実施の形態1で説明した場合と同様の軌跡をたどり、LEDチップの数が増えたとしても各LEDチップから出射しレンズ400を通過した光の配光特性は揃い、良好な画質の映像表示装置を得ることができる。
Embodiment 2.
In the second embodiment, a case where an n in 1 LED light-emitting element having four or more LED chips is used as one solid-state light source using the lens 400 shown in the first embodiment will be described first.
In addition to the three primary colors R, G, and B, a high image quality that improves color reproducibility and brightness by using multicolored light sources such as C (cyan), Y (yellow), and W (white). Video display devices are expected.
FIG. 9 shows an LED chip array of the 5 in 1 LED light-emitting element 21 that effectively functions the lens 400 and the lens 400 according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in the figure, the LED chips are arranged on the circumference of a virtual pitch circle having the radius between the LED chips 2a-2b or 2b-2c of the 3 in 1 LED light emitting element 2 shown in the first embodiment. If 2a, 2d, 2c, and 2e are arranged at equal intervals of 90 degrees (90 degree intervals), a total of five LED chips are arranged together with the LED chips 2b arranged on the optical axis. 21 is obtained. Here, the radius of the pitch circle is larger than the radius of the concave surface portion 4b1 of the incident surface 4b, and the LED chips 2a, 2d, 2c, and 2e are opposed to the ring-shaped convex surface portion 4b2 of the incident surface 4b . The divergent light beam emitted from each LED chip follows the same locus as described in the first embodiment, and the light distribution characteristic of the light emitted from each LED chip and passing through the lens 400 is the same even when the number of LED chips increases. As a result, it is possible to obtain a video display device with good image quality.

なお、ピッチ円の円周上に2つのLEDチップが180度間隔で等間隔に1個づつ配置されると、軸上の1個のLEDチップとあわせて、LEDチップ3個が一列に並んだ実施の形態1の3in 1LEDのチップ配列となる。ピッチ円の円周上に配置されるLEDチ
ップの間隔は、LEDの個数に合わせて変更できることは言うまでもなく、120度間隔
で等間隔に配置すれば、ピッチ円の円周上に配置される3つのLEDチップと光軸上の1個のLEDチップとで4in 1LEDのチップ配置を得られる。このように、n in 1 L
ED発光素子を、光軸上にLEDチップ1個を配置した上で、さらに、ピッチ円の円周上に等間隔でn−1個のLEDチップを配置して得ることができる。
なお、光軸上にはLEDチップを配置せず、ピッチ円の円周上に等間隔でn個(nは2以上の整数。)のLEDチップ(発光素子)を配置したn in 1LED発光素子であっても同様に、上述した効果を得ることができる。
In addition, when two LED chips are arranged one by one at regular intervals at an interval of 180 degrees on the circumference of the pitch circle, three LED chips are arranged in a row together with one LED chip on the axis. The chip arrangement of the 3-in-1 LED of Embodiment 1 is obtained. It goes without saying that the interval between the LED chips arranged on the circumference of the pitch circle can be changed according to the number of LEDs, and if arranged at an equal interval of 120 degrees, it is arranged on the circumference of the pitch circle. A 4-in-1 LED chip arrangement can be obtained with one LED chip and one LED chip on the optical axis. In this way, n in 1 L
An ED light-emitting element can be obtained by arranging one LED chip on the optical axis and further arranging n-1 LED chips at equal intervals on the circumference of the pitch circle.
In addition, LED chips are not arranged on the optical axis, and n in 1 LED light emitting elements in which n (n is an integer of 2 or more) LED chips (light emitting elements) are arranged at equal intervals on the circumference of the pitch circle. Even in the same manner, the above-described effects can be obtained.

実施の形態3.
次に、本願の実施の形態3の映像表示装置について図10を用いて説明する。上述の実施の形態1では、マトリクスレンズ4は、透明樹脂であることを示したが、この実施の形態3における表示ユニット1は、マトリクスレンズ4を形成している透明樹脂材料に黒色の顔料を混合させて黒色のスモーク色としている。
透明樹脂材料と黒色の顔料の混合比を調整することによりマトリクスレンズ4の光線透過率を調整することが可能である。光線透過率を小さく設定すると、映像表示装置のコントラストを高くすることができるが、輝度が低くなる。一方、光線透過率を大きく設定すると、映像表示装置のコントラストが低くなるが、輝度が高くなるという特性を持っている。LED発光素子の輝度実力や仕様によって、本手法を用いて光線透過率を自由に設定することができる。なお、光線透過率は、30〜90%の範囲で調整するものとする。
Embodiment 3 FIG.
Next, a video display apparatus according to Embodiment 3 of the present application will be described with reference to FIG. In Embodiment 1 described above, the matrix lens 4 is shown to be a transparent resin. However, the display unit 1 in Embodiment 3 uses a black pigment for the transparent resin material forming the matrix lens 4. It is mixed to give a black smoke color.
The light transmittance of the matrix lens 4 can be adjusted by adjusting the mixing ratio of the transparent resin material and the black pigment. If the light transmittance is set small, the contrast of the video display device can be increased, but the luminance is lowered. On the other hand, when the light transmittance is set large, the contrast of the video display device is lowered, but the luminance is increased. Depending on the luminance ability and specifications of the LED light emitting element, the light transmittance can be freely set using this method. In addition, light transmittance shall be adjusted in 30 to 90% of range.

次に、実施の形態3による表示ユニット1の動作、効果について説明する。実施の形態1のマトリクスレンズ4を黒色のスモーク色とすることにより、黒表示時(非点灯時)の暗輝度を下げる効果があり、コントラストを向上させることができる。
また、映像表示装置の設置環境や観察者の視認角度の仕様毎に、黒色スモーク樹脂材料の光線透過率と、レンズの形状を調整することにより、輝度、視認角度及びコントラストを任意に調整することが可能である。例えば、レンズゲインが3倍となるようなレンズを設計し、透過率0.5の黒色のスモーク材料を組み合わせることによって、3×0.5=1.5倍の正面輝度となると共にコントラストも1/0.5=2倍に向上することになる。
Next, operations and effects of the display unit 1 according to the third embodiment will be described. By setting the matrix lens 4 of the first embodiment to a black smoke color, there is an effect of lowering the dark luminance during black display (when not lit), and the contrast can be improved.
In addition, the brightness, viewing angle, and contrast can be arbitrarily adjusted by adjusting the light transmittance of the black smoke resin material and the lens shape for each specification of the installation environment of the video display device and the viewing angle of the observer. Is possible. For example, by designing a lens with a lens gain of 3 times and combining a black smoke material with a transmittance of 0.5, the front luminance of 3 × 0.5 = 1.5 times and a contrast of 1 /0.5=2 times.

実施の形態4.
図11に示す実施の形態4における表示ユニット1は、上述の実施の形態1の表示ユニット1の構成に加え、さらにマトリクスレンズ4の出射面4a側の表面に黒色スモーク塗装あるいは黒色スモークコーティングを施し、レンズ400の表面を覆い、光線透過率を30〜90%に調整する光線透過率調整膜4cを設けている。
黒色スモーク塗料あるいは黒色スモークコーティング材に含まれる黒色顔料の混合比を調整することにより光線透過率調整膜4cの光線透過率を調整することが可能となる。
また、光線透過率調整膜4cの膜厚を調整することによっても光線透過率を調整することが可能である。また、塗装あるいはコーティングをマトリクスレンズ4の背面に施しても同様の効果を得ることができる。
Embodiment 4.
In addition to the configuration of the display unit 1 of the first embodiment described above, the display unit 1 in the fourth embodiment shown in FIG. 11 is further subjected to black smoke coating or black smoke coating on the surface on the emission surface 4a side of the matrix lens 4. A light transmittance adjusting film 4c that covers the surface of the lens 400 and adjusts the light transmittance to 30 to 90% is provided.
It is possible to adjust the light transmittance of the light transmittance adjusting film 4c by adjusting the mixing ratio of the black pigment contained in the black smoke paint or the black smoke coating material.
It is also possible to adjust the light transmittance by adjusting the film thickness of the light transmittance adjusting film 4c. Further, the same effect can be obtained even if painting or coating is applied to the back surface of the matrix lens 4.

1、100 表示ユニット
2 3in1LED発光素子(固体光源)
2a、2b、2c、2d、2e、7a、7b、7c LEDチップ(発光素子)
3 配線基板(基板)
4、9 マトリクスレンズ
4a、9a 出射面(出射面部)
4b、9b 入射面(入射面部)
4b1 凹面部
4b2 リング状凸面部
4c 光線透過率調整膜
5 ルーバー
6 ハウジングケース
7 1in1LED発光素子(固体光源)
8 絵素
20a0、20a1、20a2、20b0、20b1、20b2 光線軌跡
21 5in1LED発光素子(固体光源)。
1,100 Display unit 2 3 in 1 LED light emitting element (solid light source)
2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 7a, 7b, 7c LED chip (light emitting element)
3 Wiring board (board)
4, 9 Matrix lens 4a, 9a Output surface (output surface part)
4b, 9b Incident surface (incident surface part)
4b1 Concave part 4b2 Ring-shaped convex part 4c Light transmittance adjustment film 5 Louver 6 Housing case 7 1 in 1 LED light emitting element (solid light source)
8 picture element 20a0, 20a1, 20a2, 20b0, 20b1, 20b2 Ray locus 21 5 in 1 LED light emitting element (solid light source).

Claims (13)

複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、複数の上記固体光源がマトリクス状に実装された基板、上記基板に対向し、上記固体光源の発光面部に近接して配置され、一つの上記固体光源に対応して一つのレンズ作用面部が設けられ、複数の上記レンズ作用面部がマトリクス状に配置されてなるマトリクスレンズを備え、上記マトリクスレンズの上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有し、一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸を中心とした一つの円周上に互いに離間して配置され、上記円周は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向していることを特徴とする映像表示装置。 A solid-state light source in which a plurality of light-emitting elements are mounted in one package, a substrate on which the plurality of solid-state light sources are mounted in a matrix, the substrate is opposed to the light-emitting surface portion of the solid-state light source, One lens action surface portion is provided corresponding to one solid light source, and a plurality of lens action surface portions are arranged in a matrix, and the lens action surface portion of the matrix lens includes the light emitting element. An incident surface portion where a light beam emitted from the light beam enters parallel to a predetermined axis and an output surface portion where the light beam exits are formed rotationally symmetric about the axis, and the incident surface portion is a concave surface portion centered on the axis. If, has a ring-shaped convex portion formed toward the outside from the outer circumference of the concave portion, the exit surface portions have a convex portion around the said axis, in the one of said package The plurality of light emitting elements to be mounted are spaced apart from each other on one circumference centered on the axis serving as the center of the lens working surface portion, and the circumference is the ring-shaped convex surface of the incident surface portion. A video display device characterized by facing the part . 上記レンズ作用面部の上記入射面部に形成される上記リング状凸面部は、上記凹面部の外周から外側に向かうにつれて、上記固体光源側に近づくように突出するとともに、表面の傾斜が上記軸に対して垂直な方向に近づくように形成されたことを特徴とする請求項1記載の映像表示装置。   The ring-shaped convex surface portion formed on the incident surface portion of the lens acting surface portion protrudes toward the solid light source side from the outer periphery of the concave surface portion toward the outside, and the surface inclination is relative to the axis. The video display device according to claim 1, wherein the video display device is formed so as to approach a vertical direction. 一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸上および上記軸を中心とした一つの円周上に配置され、上記円周上に配置される上記発光素子は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の映像表示装置。   A plurality of the light emitting elements mounted in one package are arranged on the axis that is the center of the lens action surface portion and on one circumference around the axis, and are arranged on the circumference. The video display device according to claim 1, wherein the light emitting element is opposed to the ring-shaped convex surface portion of the incident surface portion. 上記レンズ作用面部の上記入射面部の上記軸を中心とした上記凹面部の半径は、上記発光素子が配置されている円周の半径未満となるように形成されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の映像表示装置。 The radius of the concave surface portion around the said axis of the incident surface of the lens action surface portion, claim 1, characterized in that it is formed to have a radius smaller than the circumference of the light-emitting elements are arranged image display apparatus according to any one claim of 3. 上記発光素子は、一つの上記パッケージ内に、上記円周上に180度間隔で1個ずつ配置されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の映像表示装置。 The light emitting element is in one of the package, the image display apparatus according to any one claim of 4 claim 1, characterized in that disposed one by one at intervals of 180 degrees on the circumference. 上記発光素子は、一つの上記パッケージ内に、上記円周上に120度間隔で1個ずつ配置されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の映像表示装置。 The light emitting element is in one of the package, the image display apparatus according to any one claim of 4 claim 1, characterized in that disposed one by one at 120 degree intervals on the circumference. 上記発光素子は、一つの上記パッケージ内に、上記円周上に90度間隔で1個ずつ配置されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項記載の映像表示装置。 The light emitting element is in one of the package, the image display apparatus according to any one claim of 4 claim 1, characterized in that disposed one by one at 90 ° intervals on the circumference. 上記発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項記載の映像表示装置。 The light emitting device is a video display apparatus according to any one claim from claim 1, wherein 7 to be a light emitting diode. 一つの上記パッケージに実装される上記発光素子の色が、赤、緑、青の3原色であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項記載の映像表示装置。 The color of the light emitting element mounted on one of the packages, red, green, image display apparatus of any one of claims 1, characterized in that the three primary colors of blue 8. 上記マトリクスレンズの前面に、外光を遮断する黒色ルーバーが配置されたことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項記載の映像表示装置。 In front of the matrix lens, the image display apparatus of any one of claims 1 to black louver for blocking external light, characterized in that disposed 9. 上記マトリクスレンズは、黒色顔料を混合した材料によって製作され、光線透過率が30〜90%に調整されたことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項記載の映像表示装置。 The matrix lens is fabricated of a material mixed with black pigment, the image display apparatus of any one of claims 1 to 10, light transmittance is characterized in that it is adjusted to 30% to 90%. 上記マトリクスレンズは、表面に光線透過率調整膜が設けられ、光線透過率が30〜90%に調整されたことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項記載の映像表示装置。 The matrix lens, light transmittance adjusting film is provided on the surface, the image display apparatus of any one of claims 1 to 10, light transmittance is characterized in that it is adjusted to 30% to 90%. 複数の発光素子が一つのパッケージ内に実装されてなる固体光源、上記固体光源の発光面部に対向するとともに近接して配置されたレンズ作用面部を備え、上記レンズ作用面部は、上記発光素子から発せられた光線が所定の軸に対して平行に入射する入射面部および上記光線が出射する出射面部が上記軸を中心に回転対称に形成され、上記入射面部は上記軸を中心とした凹面部と、上記凹面部の外周から外側にかけて形成されたリング状凸面部を有し、上記出射面部は上記軸を中心とした凸面部を有し、一つの上記パッケージ内に実装される複数の上記発光素子は、上記レンズ作用面部の中心となる上記軸を中心とした一つの円周上に互いに離間して配置され、上記円周は、上記入射面部の上記リング状凸面部に対向していることを特徴とする映像表示装置。 A solid-state light source in which a plurality of light-emitting elements are mounted in a single package; and a lens action surface portion disposed adjacent to and in close proximity to the light emission surface portion of the solid-state light source, wherein the lens action surface portion is emitted from the light-emitting element. An incident surface portion on which the incident light beam is incident parallel to a predetermined axis and an output surface portion on which the light beam is emitted are formed rotationally symmetrically about the axis, and the incident surface portion is a concave surface portion centered on the axis; has a ring-shaped convex portion formed toward the outside from the outer circumference of the concave portion, the exit surface portions have a convex portion around the said axis, a plurality of the light emitting element mounted in one of said package The lens acting surface portion is disposed on one circumference centered on the axis that is the center of the lens acting surface portion, and the circumference is opposed to the ring-shaped convex surface portion of the incident surface portion. Toss The video display device.
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