JP6425391B2 - 映像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子等を多数配列して形成する映像表示装置に関するものである。

従来の映像表示装置は、駆動回路等を備えたプリント基板と、そのプリント基板上にマトリクス状に配列された発光素子と、プリント基板上の非発光領域に配置するマスク部材を備えている。そして、一枚のプリント基板に非表示領域を覆う２枚のマスク部材が、互いに隣接配置された構成が示されている（例えば、特許文献１参照）。
マスク部材をプリント基板に固定する方法として、ネジを用いることが示されている（例えば、特許文献２参照）。
また、基板に枠体を固定する方法として、枠体にスナップフィット構造を一体形成し、基板の孔部に挿入、嵌合させる方法が示されている（例えば、特許文献３参照）。

特許第３９４１４８７号公報（第２図、段落0021-0024） 特開平１０−１６１５６９号公報（第１図、段落0019） 特開２００２−２３１９７７号公報（第１図、段落0018）

映像表示装置は、発光素子間のピッチが小さいほど高精細となり、高画質を得られる。しかし、発光素子間のピッチが小さいほど、高密度のパターン配線、高密度の電子部品配置が要求され、プリント基板の設計難易度が高くなる。
従来の映像表示装置は、マスク部材の固定点と同数以上の固定孔をプリント基板に形成する必要があったため、プリント基板上のパターン配線可能領域、部品実装可能領域が減り、プリント基板の設計難易度が高くなっていた。
一枚のプリント基板の表示面を複数枚のマスク部材で覆う場合、平板状のマスク部材の外周端部を突き合わせてタイル状に並べた状態となるように、プリント基板上に固定するが、マスク部材の枚数が増えるほどマスク部材側の固定点が増え、プリント基板に形成する固定部材を受けるための固定孔の数も、固定点の数に対応させて増やす必要があった。

プリント基板の設計難易度を下げるためにマスク部材の固定点の数を減らすことは、画質の低下を招くため不可であった。その理由として、マスク部材の材質は樹脂を使用することが多く、樹脂は一般に熱膨張率が高いため、発光素子やプリント基板上の他の電子部品の発熱や、太陽光による日射熱の影響を受け膨張し、マスク部材の固定点間で反りや浮きが生じる。マスク部材の反りや浮きは、発光素子の発光を部分的に遮るため、表示パネルの明るさにムラが発生し、画質の低下を引き起こすという問題があったため、固定点を減らすことができなかった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、マスク部材に設ける固定点数を減少させることなく、プリント基板上に設ける固定孔部の個数を少なくし、画質を低下させることなくプリント基板の設計裕度を高めることが可能な映像表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる映像表示装置は、発光素子が表示面に配列されたプリント基板、上記プリント基板の表示面上に並べられ互いに隣接配置された第一、第二のマスク部材を備え、上記第一、第二のマスク部材は、上記プリント基板に開口された一つの固定孔に、上記第一のマスク部材に一体形成された第一のスナップフィットおよび上記第二のマスク部材に一体形成された第二のスナップフィットを介して固定され、上記固定孔の平面形状は、上記固定孔に挿入される上記第一、第二のスナップフィットの間において開口寸法が小さくなるくびれ部を有するダルマ状であり、上記第一、第二のスナップフィットは、上記固定孔への挿入方向に垂直となる断面形状が半円形であるものである。
また、この発明に係わる映像表示装置は、発光素子が表示面に配列されたプリント基板、上記プリント基板の表示面上に並べられ互いに隣接配置された第一、第二のマスク部材を備え、上記第一、第二のマスク部材は、上記プリント基板に開口された一つの固定孔に、上記第一のマスク部材に一体形成された第一のスナップフィットおよび上記第二のマスク部材に一体形成された第二のスナップフィットを介して固定され、上記固定孔の平面形状は、上記固定孔に挿入される上記第一、第二のスナップフィットの間において開口寸法が小さくなるくびれ部を有するダルマ状であり、上記第一、第二のスナップフィットは、上記固定孔への挿入方向に垂直となる断面形状が円形であるものである。

この発明の映像表示装置によれば、第一、第二のマスク部材を固定するための固定部材を、共通となる一つの固定孔に固定できるため、マスク部材固定点を減少させることなくプリント基板に形成する固定孔の個数を減少させ、基板設計裕度を高めることが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る映像表示装置の構成図であり、プリント基板とマスク部材を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１のマスク部材の裏面側斜視図である。 比較例として示す映像表示装置の構成図であり、プリント基板の固定孔と、マスク部材のネジ孔の配置を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る映像表示装置の断面図であり、ネジを用いてマスク部材をプリント基板に固定した状態での図１のＡ−Ａ断面に相当する図である。 比較例として示す映像表示装置の断面図であり、ネジによってマスク部材を固定した状態での図３のＢ−Ｂ断面に相当する図である。 この発明の実施の形態２のマスク部材を裏面側から見た斜視図である。 比較例として示す従来のマスク部材の裏面側斜視図であり、スナップフィットの配置を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る映像表示装置の断面図であり、スナップフィットを用いてマスク部材をプリント基板に固定した状態での図１のＡ−Ａ断面に相当する図である。 比較例として示す映像表示装置の断面図であり、スナップフィットによるマスク部材を固定した状態での図３のＢ−Ｂ断面に相当する図である。 この発明の実施の形態３に係るプリント基板の固定孔開口形状（ダルマ状）を示す図であり、図８のＣ−Ｃ断面に相当する図である。 比較例として示すプリント基板の固定孔開口形状（楕円）を示す図である。 本発明の実施の形態３に係るプリント基板の固定孔内でのスナップフィットの動きを示した図１０の要部拡大図である。 この発明の実施の形態４に係るスナップフィットによるマスク部材の固定状態を示す図であり、挿入方向に垂直な断面図および挿入方向に沿った断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１における映像表示装置について図１から図５を参照して説明する。図１は、本発明の映像表示装置の構成を示す図であり、表示面に発光素子２（例えばＬＥＤ素子）がマトリクス状に配列されたプリント基板１と、プリント基板１の非発光領域を覆うブラックマトリクスと呼ばれるマスク板３を示す分解斜視図である。マスク板３は、複数の同一形状のマスク部材３１（第一のマスク部材）、３２（第二のマスク部材）を含む構成である。図１の例では、１枚のプリント基板１を覆うマスク板３として、２×２の４枚のマスク部材３１、３２が配設された例を示している。そのマスク板３の中で、マスク部材３１とマスク部材３２は互いに隣接配置されている。図１の紙面横方向にマスク部材３１とマスク部材３２が並べられているが、この組み合わせが縦方向にも並べられてマスク板３が構成される。なお、紙面上の縦横は逆でも良く、マスク部材の様々な組み合わせでマスク板３を構成することができる。また、マスク部材３１、３２に形成された開口部３０は、プリント基板１と重ね合わせられた場合に発光素子が嵌合する部分であり、発光を妨げないように構成されている。

プリント基板１には、マスク板３（マスク部材３１、３２を含む。）を固定するための固定孔４ａ、４ｂが開口されている。なお、発光素子２の配列ピッチは、例えば４ｍｍから２０ｍｍ程度である。図１の例では、発光素子２の配列例として１６×１４個の場合を示し、一つのマスク部材３１（３２も同様。）が覆う基板上領域の素子列は８×７個となる。この素子列は一例を示すものであり、これ以外の配列例も可能である。

このプリント基板１に形成された固定孔４ａ、４ｂは、例えば、図１中の破線で示す線上に計３カ所設けられている。プリント基板１の中央部に形成される固定孔４ａは、マスク部材３１、３２の外周端部が隣接配置され突き合わされる位置と重なるように設けられている。その固定孔４ａは、マスク部材３１、３２をそれぞれ固定する固定部材が挿入される共通の孔部である。それに対して、固定孔４ｂは、プリント基板１の外周部に近い配置ではあるが外周端部ではない位置に開口された孔部であり、この固定孔４ｂには、一つのマスク部材３１（または３２）の固定部材が挿入される構成である。

次に、図２（ａ）に、基板端部に配置されるマスク部材３２の裏面側斜視図を示す。図１の例では、マスク板３が２×２の４枚に分割されたマスク部材３１、３２を用いるため、全てのマスク部材３１、３２が、プリント基板１の端部に配置される部材となる。マスク部材３１は、図２（ａ）のマスク部材３２に対して線対称の構造となる。実施の形態１の映像表示装置では、プリント基板１とマスク板３とを固定する固定部材としてネジ５ａ、５ｂ（後述する）を用いる。そのため、図２（ａ）に示すように、マスク部材３２には円形開口のネジ孔３ｂが形成されている。特徴的であるのは、マスク部材３２の、図示しないマスク部材３１と近接する外周端部に設けられたネジ締結用の切り欠き部３ａである。この半円形状の切り欠き部３ａは、図示しないマスク部材３１に設けられたもう一つの切り欠き部３ａと組み合わせることで、共通のネジ５ａを螺合させる円形のネジ孔を構成する。単独のマスク部材３１または３２のみを固定し、共通には用いないネジ孔３ｂは、その開口形状が上述のように円形であり、一つのネジ５ｂが挿入される。また、そのネジ孔３ｂは、プリント基板１の端部ではない外周部に配置されている。

図１および図２（ａ）から分かるように、図１の破線上で、ネジ孔３ｂと切り欠き部３ａの合計数が４個であり、マスク側の固定点数が４であるのに対し、プリント基板１に形成した固定孔４ａと４ｂの合計数は３個で、基板側の固定点数が３となる。つまり、共通のネジ孔となる切り欠き部３ａを設けることで、マスク側の固定点数を減らすことなく基板側の固定孔の開口数を減少させることが可能である。

次に、基板端部のマスク部材３２に対し、基板内部のマスク部材３３の裏面側斜視図を図２（ｂ）に示す。このマスク部材３３は、例えばマスク板３を構成するために３×２の６枚のマスク部材を用いた場合に、１行に３つ並べられたうちの中央に位置するマスク部材である。図２（ｂ）に示すように、基板内部に配置されるマスク部材３３には、ネジ締結用の切り欠き部３ａが形成され、隣接するマスク部材との共通のネジ孔として用いられる。大型の映像表示装置を構成する際には、より多くの枚数のマスク部材３３を配置することで、基板上の素子配置領域を稼ぐことができ、設計裕度が向上する。

ここで、比較例として、図３に、プリント基板１０にマスク板３００を固定するためのマスク板３００を固定するための共通の固定孔４ａを設けない映像表示装置の構成図を示す。図３はプリント基板１０の固定孔４ｂと、マスク部材３２０のネジ孔の配置を示す分解斜視図である。図３に示すように、プリント基板１０に、単独のマスク部材３１０または３２０を固定する固定孔４ｂを形成する場合、マスク部材３２０の裏面側斜視図に示すように、ネジ孔３ｂの開口形状は円形である。そのため、隣接するマスク部材３１０、３２０を通る図３中の破線上には、計４個の固定孔４ｂが配置される。プリント基板１０上の固定孔４ｂの数と、マスク部材３１０および３２０上のネジ孔３ｂの個数は同数となり、プリント基板１０の設計裕度が、本発明の図１のものよりも小さくなることが分かる。

次に、本発明の実施の形態１の映像表示装置と、従来構造の映像表示装置を比較して、プリント基板１上の固定孔数削減について説明する。図４、図５はそれぞれ図１のＡ−Ａ断面、図３のＢ−Ｂ断面に相当する断面図であり、固定部材としてネジを用い、マスク部材をプリント基板に固定した状態を示す図である。これらの図から本発明の映像表示装置が、比較例の従来の映像表示装置に対し、マスク側の固定点数を確保した上で、プリント基板１側の固定孔数を削減できることを示している。
つまり、図４に示すように、プリント基板１上の固定孔４ａは、互いに隣接するマスク部材３１、３２間に跨って配置されている。そして、マスク部材３１とマスク部材３２の、それぞれに形成されたネジ締結用の切り欠き部３ａにネジ５ａを挿入し、プリント基板１の固定孔４ａに装着されたハトメ６に締め付け固定することで、二つのマスク部材３１、３２を、共通の固定孔４ａに固定することができる。これにより、図５に示すプリント基板１０のネジ５ｂ締結のための固定孔４ｂ二個分を、共通の固定孔４ａ一個分に置き換え、固定孔数を削減することが可能である。

これにより、共通となる固定孔４ａが１個増加すれば、共通ではない固定孔４ｂが２個減少する同数だけプリント基板１上のパターン配線可能な領域を増やすことができるため、パターン設計の難易度を下げることができ、設計リードタイムの短縮の効果を得られる。また、プリント基板１上の電子部品配置可能な領域が広がることで、発熱部品を分散配置し、温度上昇を抑制することができ、電子部品の長寿命化が可能となる。また、発光素子２の色は温度特性を持つため、温度上昇抑制に伴って、色の変化を小さくでき、表示画質特性の向上という効果を得ることができる。

また、別の効果として、マスク部材３１、３２、３３を小型にして組み合わせることで、異なるサイズの別機種の映像表示装置にも適用させることが可能となる。結果として、機種ごとに発生する金型費用や初期設計費用などのイニシャル費用も抑制することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２の映像表示装置について、図６から図９を用いて説明する。上述の実施の形態１では、プリント基板１にマスク板３を固定する際に固定部材としてネジ５ａ、５ｂを用いた例を示したが、この実施の形態２では、固定部材としてネジに代えてスナップフィット構造を用いる例について説明する。図６に示すように、スナップフィット７ａ、７ｂは、マスク部材３２、３３に一体形成され、マスク部材３２、３３の裏面側からプリント基板１の表示面側に突き出した構造であり、突起形状をプリント基板１側の固定孔４ａ、４ｂに可撓性を利用して圧入する構造で、先端部に抜け止めの凸部を有している。

図６（ａ）は、実施の形態２の基板端部のマスク部材３２の裏面側斜視図であり、図６（ｂ）は、基板内部のマスク部材３３の裏面側斜視図である。図６（ａ）に示すように、マスク部材３２には、図示しないマスク部材３１とプリント基板１側の固定孔４ａを共有する１本ツメのスナップフィット７ａが外周端部に形成されている。プリント基板１側に形成する固定孔４ａは、図１に示した配置と同様であり、二つのマスク部材３１、３２が互いに近接する外周端部と重なる位置に形成される。なお、共通には用いない単独のマスク部材のみを固定するスナップフィット７ｂは、２本ツメの構成である。そして、この２本ツメのスナップフィット７ｂが、基板側の一つの固定孔４ｂに挿入される。また、その
スナップフィット７ｂは、プリント基板１の端部ではない外周部に配置されている。
また、図６（ｂ）に示すように、基板内部のマスク部材３３には、１本ツメのスナップフィット７ａが形成され、隣接するマスク部材３３（または３１、３２）のスナップフィット７ａとともに一つの基板側の固定孔４ａに挿入される。

図７は、実施の形態２の映像表示装置の比較例として示す従来のマスク部材の裏面側斜視図であり、２本ツメのスナップフィット７ｂの配置を示した例を示している。従来のものは、スナップフィット７ｂはマスク部材３２０の外周端部には形成されていない。
図８は、実施の形態２に係る映像表示装置の断面図であり、マスク部材３１、３２に形成された１本ツメのスナップフィット７ａａ（第一のスナップフィット）、７ａｂ（第二のスナップフィット）を、プリント基板１の一つの固定孔４ａに挿入した状態を示しており、図１のＡ−Ａ断面に相当する図である。図８の断面図において、マスク部材３１に示されたスナップフィット７ａａ、７ｂのツメは合計３本であり、同様に、マスク部材３２側のスナップフィット７ａｂ、７ｂのツメの合計数も同様である。プリント基板１の固定孔４ａ、４ｂの合計数は３個である。

これに対し、図９は、図８の比較例であり、プリント基板１０上の固定孔４ｂを、二つのマスク部材３１０、３２０の固定用として共用しない例を示しており、固定孔４ｂには二本ツメのスナップフィット７ｂが嵌合し、マスク部材３１０、３２０を固定した状態を示す断面図であり、図３のＢ−Ｂ断面に相当する図である。図９の断面図には、マスク部材３１０の２カ所に設けられたスナップフィット７ｂのツメは合計４本であり、同様に、マスク部材３２０側のスナップフィット７ｂのツメの合計数も同様である。プリント基板１の固定孔４ｂの合計数は４個である。

このように、マスク部材３１のスナップフィット７ａａと、マスク部材３２のスナップフィット７ａｂとを、プリント基板１側の一個（共通）の固定孔４ａに挿入することで、プリント基板１とマスク部材３１、３２を固定することができる。これにより、図９に示す、プリント基板１の固定孔４ｂを２個から１個に減らすことができ、プリント基板１の設計裕度向上という実施の形態１と同様の効果を得られる。

加えて、この実施の形態２ように構成された映像表示装置では、マスク部材３１等の最外縁が、スナップフィット７ａによって固定されるため、マスク部材３１等の縁に剥離させる外力が作用した場合においても、マスク部材３１等は変形しにくく、プリント基板１から外れにくくなり、マスク部材３１等の損傷抑制や、脱落抑制の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３について図１０から図１２を用いて説明する。図１０は、この発明の実施の形態３に係るプリント基板１の二つの固定部材が挿入される共通の固定孔４０開口形状を示す図であり、図８のＣ−Ｃ断面図である。また、図１１は、実施の形態３の比較例であり、プリント基板１の固定孔４００の開口形状が楕円形である場合を示す図である。さらに、図１２は、プリント基板１の固定孔４０内でのスナップフィット７ａａが可動する状態を示した、図１０の領域Ｅの要部拡大図を示している。

この実施の形態３では、プリント基板１に形成する固定孔４０の平面形状を、二つの円を部分的に重ねたようなダルマ状とし、固定孔４０に挿入されるスナップフィット７ａａ、７ａｂの間において、固定孔４０の開口寸法が小さくなるようにくびれ部４１を有する形状としている。ここで、スナップフィット７ａａ、７ａｂは、固定孔４０への挿入方向に垂直となる断面形状が半円形となるように形成されている。

図１１に、比較例として、プリント基板１の固定孔４００の開口形状が楕円形である場合を示したが、ダルマ状などのくびれ部４１が形成されていない固定孔４００を用いた場合、一方のスナップフィット７ａａは、同一の固定孔４００に挿入されるもう一方のスナップフィット７ａｂに当接するまでの距離を移動することが可能となり、ガタつきの原因となる。

本発明の実施の形態３によれば、ダルマ状の固定孔４０によって、くびれ部４１がスナップフィット７ａａ、７ｂｂの動きを抑制し、マスク部材３１等の取り付け位置精度を向上させることができる。
つまり、図１２に示すように、スナップフィット７ａａが紙面右方向に動こうとしても、スナップフィット７ａａの破線で示した角部が固定孔４０の側壁（くびれ部４１表面）に干渉し、動きが抑制される。そのため、マスク部材３１等の全体としての可動範囲を、図１１の比較例よりも狭くすることができる。

このように、プリント基板１の固定孔４０をダルマ状に形成することで、マスク部材３１等の左右方向への移動の裕度が減るため、マスク部材３１等のプリント基板１への取り付け位置精度が向上する。映像表示装置の特性として、互いに隣接するマスク部材の間隔が大きくなった箇所には、黒い線が出現し、表示画面の画質が低下する。しかし、くびれ部４１が形成されたダルマ状の固定孔４０を用いたことによって、マスク部材３１等の取り付け位置が定まり、マスク部材間の間隔を均一に保つことが可能となるため、マスクのつなぎ目が目立たず、表示画質の向上が可能となる。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４の映像表示装置について図１３を用いて説明する。図１３は、この発明の実施の形態４に係るスナップフィットによるマスク部材の固定状態を示す図であり、挿入方向に垂直な断面図（図１３（ａ））および挿入方向に沿った断面図（図１３（ｂ））を示し、図１３（ａ）は、図１３（ｂ）のＦ−Ｆ断面図である。上述の実施の形態３では、スナップフィット７ａａ、７ａｂの同断面形状が半円形である場合を示したが、この実施の形態４のスナップフィット７ｃは断面形状が略円形に形成され、スナップフィット７ｃが全体として円筒状となるように形成されている。プリント基板１に形成する固定孔４０の形状がダルマ状である場合、図１３に示すような、円筒形状のスナップフィット７ｃを適用させることができる。

上述の実施の形態３の半円形状のスナップフィット７ａａには、ダルマ状の固定孔４０の側壁からの反発力は紙面左右方向にのみ作用する。しかし、この実施の形態４に示したように、円筒形状のスナップフィット７ｃを用いることで、固定孔４０の側壁からの反発力がスナップフィット７ｃの円筒側面のほぼ全周に、つまり紙面上下左右斜め方向に作用する。そのため、マスク部材３１等の可動範囲が、左右方向だけでなく、上下斜め方向についても狭くなり、スナップフィット７ｃの位置が規制され、マスク部材３１等の取り付け精度が向上する。

これにより、マスク部材間の間隔を均一に保ち、表示画質を向上させることが可能となる。さらに、円筒状のスナップフィット７ｃの外側面の広い範囲を、固定孔４０の側壁が覆うことで、スナップフィット７ｃが上下左右斜め方向の力でプリント基板１に固定されるため、マスク部材３１等がプリント基板１から脱落しにくくなるという効果も得ることができる。

このように、マスク部材３１等のプリント基板１への固定をスナップフィット構造により実施する場合、スナップフィット７ｃを断面形状が円形となる円筒形状に形成することで、断面形状が半円形状のものよりも基板の締結を強固なものとすることができる。
また、この実施の形態４では、上述の実施の形態３以上に取り付け精度が高く、円筒形のスナップフィット７ｃとダルマ状開口の固定孔４０との間のガタつきを抑制し、良好な固定状態を得ることができることは言うまでもない。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１、１０ プリント基板、２ 発光素子、３、３００ マスク板、３ａ 切り欠き部、
３ｂ ネジ孔、４ａ、４ｂ、４０、４００ 固定孔、５ａ、５ｂ ネジ、６ ハトメ、
７ａ、７ａａ、７ａｂ、７ｂ、７ｃ スナップフィット、３０ 開口部、４１ くびれ部、３１、３２、３３、３１０、３２０ マスク部材。

Claims (3)

1. 発光素子が表示面に配列されたプリント基板、上記プリント基板の表示面上に並べられ互いに隣接配置された第一、第二のマスク部材を備え、上記第一、第二のマスク部材は、上記プリント基板に開口された一つの固定孔に、上記第一のマスク部材に一体形成された第一のスナップフィットおよび上記第二のマスク部材に一体形成された第二のスナップフィットを介して固定され、上記固定孔の平面形状は、上記固定孔に挿入される上記第一、第二のスナップフィットの間において開口寸法が小さくなるくびれ部を有するダルマ状であり、上記第一、第二のスナップフィットは、上記固定孔への挿入方向に垂直となる断面形状が半円形であることを特徴とする映像表示装置。
2. 発光素子が表示面に配列されたプリント基板、上記プリント基板の表示面上に並べられ互いに隣接配置された第一、第二のマスク部材を備え、上記第一、第二のマスク部材は、上記プリント基板に開口された一つの固定孔に、上記第一のマスク部材に一体形成された第一のスナップフィットおよび上記第二のマスク部材に一体形成された第二のスナップフィットを介して固定され、上記固定孔の平面形状は、上記固定孔に挿入される上記第一、第二のスナップフィットの間において開口寸法が小さくなるくびれ部を有するダルマ状であり、上記第一、第二のスナップフィットは、上記固定孔への挿入方向に垂直となる断面形状が円形であることを特徴とする映像表示装置。
3. 上記固定孔は、上記第一のマスク部材と上記第二のマスク部材が互いに近接する外周端部と重なる上記プリント基板上の位置に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の映像表示装置。