JP7200949B2 - 透明表示装置、及び透明表示装置を備えた合わせガラス - Google Patents
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Description
図1に、本発明の第1実施形態による透明表示装置1Aの基本的な構造を説明するための断面の模式図を示す。図示のように、透明表示装置1Aは、透明基材10と、透明基材10の主面上に配置された発光部20(後述の発光ダイオード21)と、同じく透明基材10の主面上に配置された配線部30Aとを有していてよい。
配線31を形成した後、高透過率縁部としたい部分に微細な孔を設けてもよい。また、高透過率縁部の縁部を暗色化処理してもよく、外側に向かうにつれ暗色が薄くなっていてもよい。また、前述の高透過率縁部の構成が配線本体311の一部を含んで段階的に形成されてもよい。
図10に、本発明の第2実施形態による透明表示装置1Bの基本的な構造を説明するための図を示す。図10は、透明表示装置1Bの模式的な断面図である。図10に示すように、透明表示装置1Bは、透明基材10と、透明基材10の主面上に配置された発光部20と、同じく透明基材10の主面上に配置された配線部30Bとを有していてよい。
上述の第1実施形態及び第2実施形態による透明表示装置は、板状体に装着して使用することができるし、また2つの板状体間に封入して使用することもできる。そのような板状体は透明のものが好ましい。板状体は、例えば、板ガラス等の無機材料、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の有機材料であってよい。
透明表示装置における配線の幅、画素ピッチ等を変化させた場合に、背面側から当てた光の回折をどの程度抑制できるかについて検討した。LED及びICチップがパッド上に配置されている透明表示装置を想定して、以下の例1~8に示すフォトマスクパターンを作製し、各例について二重像試験を行った。
図14(a)に示すパターンを一画素パターンとし、この一画素パターンがマトリクス状に複数配置されたフォトマスクパターンを、透明のソーダライムガラス基材上にクロムを印刷することによって作製した。フォトマスクパターンの面積は、50mm×50mm程度であった。
配線幅を3μmとしたこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。例2の一画素パターンを、図14(b)に示す。
画素ピッチを720μmとしたこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。例2の一画素パターンを、図14(c)に示す。
配線部及びパッドのパターンを、図14(d)に示すように近接させたこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。
パッド部分のパターンを形成しなかったこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。例5の一画素パターンを、図14(e)に示す。
パッド面積を例1の約3分の1である3200μm2とし、配線幅を3μmとしたこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。例6の一画素パターンを、図14(f)に示す。
配線幅を3μmとし、画素ピッチを720μmとしたこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。例7の一画素パターンを、図14(g)に示す。
配線幅を3μmとし、画素ピッチを720μmとした上、配線部及びパッドのパターンを図14(h)に示すように近接させたこと以外は例1と同様にして、フォトマスクパターンを作製した。
例1~8の各フォトマスクパターンを用いて、JIS R3212に準ずる二重像試験を以下のようにして行った。
A:スポット光の回折が観察されなかったか又は例1よりも極めて弱く、十字回折も観察されなかったか又は例1より極めて弱かった。
B:スポット光の回折が例1より弱く、十字回折も例1より弱かった。
C:スポット光の回折が例1と同程度又はそれ以上であるが、十字回折は例1より弱かった。
D:スポット光の回折の強さ及び十字回折の強さがともに、例1と同程度であった。
E:例1と比較して、スポット光の回折も十字回折も強かった。
透明表示装置の配線の幅、配線の直線性等を変化させた場合に、背面側からの光の回折現象をどの程度抑制できるかについて検討する。3つのLED、1つのICチップ、及び配線部を画素ごとに備えた透明表示装置を想定して、例9~14のようにパターン画像を生成し、その画像に光を当てた場合のシミュレーションをパソコンにて行い、回折光を求める。
図16(a)に示すような一画素パターンを生成する。例9のパターン画像は、パッドを有さず、配線の幅を5μm、画素ピッチを360μmであるものを想定している。この画像においては、LED、ICチップ、及び配線部が占める領域(図の黒色領域)は非透過部(透過率は0%)とし、それ以外の領域の透過率を100%とする。このような一画素パターンが集合したパターン画像について、後述のように、回折光抑制の効果を評価する。
配線幅を3μmとしたこと以外は例9と同様の一画素パターンを生成する。例10で用いた一画素パターンを図16(b)に示す。
上下配線幅を25μmとしたこと以外は例9と同様の一画素パターンを生成する。例11で用いた一画素パターンを図16(c)に示す。
各配線が、図16(d)に示すようにジグザグ状になっている点で、例9と異なる一画素パターンを生成する。例12のパターンでは、配線は直線から構成されているが、角を有するように屈曲を繰り返す構成を有している。例12の配線の繰返しの波長λは20μmであり、振幅Aは12.5μmである(図16(d)の拡大図)。
各配線が、図16(e)に示すように曲線波状になっている点で、例9と異なる一画素パターンを生成した。すなわち、例13においては、配線は、角を有さない凹凸が繰り返されるよう湾曲している。例13の配線の繰返しの波長λは20μmであり、振幅Aは12.5μmであった(図16(e)の拡大図)。
各配線が、図16(f)に示すように曲線波状になっている点で、例13と異なる一画素パターンを生成する。例14のパターンは、角を有さない凹凸が繰り返されている曲線状の配線を有する点では例13と同様であるが、一部の配線の曲線波状の波長が例13で用いたものと比べて大きくなっている点で、例13のパターンと異なる。具体的には、例14においては、LED及びICチップに最も近い2つの配線のパターンの曲線波状の波長が変更され、大きくなっている。例14において変更された、大きい方の波長λは80μmである。
例9~14で説明したような一画素パターンをx方向、y方向ともに無限に配置されたパターン(モデル画像)に、波長533nmの光を当てた場合に得られる回折光を計算し、回折光像を生成した。得られた回折光像から回折光抑制の評価を行う。計算には、「Introduction to Fourier Optics」(Joseph W.
Goodman著、ISBN:0-9747077-2-4)に記載の下記式(1)を用いる。
透明表示装置の配線の構成を変化させた場合の光の回折現象の抑制について、さらなる検討を行う。所定の画素パターンを有するモデル画像を生成し、そのモデル画像に光を当てた場合のシミュレーションを行う。より具体的には、モデル画像からパソコンでの計算により回折光像を生成し、回折光像に基づき、回折現象の抑制を評価する。なお、画素パターンのモデル画像及び回折光像は、グレースケール(0~255の256階調、階調値0が黒色、階調値255が白色)を用いて生成する。
図17(a)に示すような一画素パターンを有するフォトマスク画像を生成する。本例の画像では、各配線は直線状であり、配線の幅は5μm、画素ピッチは360μmである。また、LED等の要素がパッド上に配置された構成を想定し、パッド面積(図示の矩形部分PS)を10000μm2とする。構成要素が占める領域(図の黒色領域)は、透過率0%の非透過部であって、その階調値は0であり、それ以外の領域(図の白色領域)は、透過率100%の透過部であって、その階調値は255である。
本例では、図17(b)に示すよう各に配線を正弦曲線である波形としたこと以外は、例15と同様のパターンを有するフォトマスク画像を生成する。本例では、配線の波形は、湾曲した凹凸が繰り返されたものであり、この繰返しの波長λは72μmであり、振幅Aは3.52μmである(図17(b)の拡大図)。
図17(c)に示すように各配線の形状が正弦曲線であるが、波形の繰返しの波長λが72μm、振幅Aが14.10であること以外は、例16と同様のパターンを有するフォトマスク画像を生成する。
図17(d)に示すように各配線の形状が正弦曲線であるが、波形の繰返しの波長λが72μm、振幅Aが7.05μmであること以外は、例16と同様のパターンを有するフォトマスク画像を生成する。
例15~例18で生成したモデル画像(図示の一画素パターンがx方向、y方向ともに無限に配置されたパターン)の中央に、波長533nmの照射光を中央に当てた場合に得られる回折光画像をそれぞれ生成する。本例では、回折光像は線形スケールで表示する。図20に、例15~例18の回折光画像を示す。
例15~例18で得られた回折光画像について、官能的な評価も行う。当官能評価においては、各回折光画像をハイパスフィルタ処理して、階調値128以下のグレー部分を非透過部(階調値0)に変換する。このようなフィルタ処理によって、実際には観察者によって視認され難い、黒に近いグレー部分を非透過部として扱うことによって、実際に観察者に観察される回折光像を生成することができる。図22に、例15~例18のフィルタ処理後の回折光画像を示す。
A:例15に比べて顕著に光が均一化されていると感じられる
B:例15に比べて光が均一化されていると感じられる
C:例15に比べてどちらかといえば光が均一化されていると感じられる
D:光の均一化に関しては、例15と同等である。
配線の縁部から外側に向かうにつれて透過率が段階的に低くなっていること(透過率グラデーションを設けたこと)以外は、例15と同様であるパターンのフォトマスク画像を生成する。具体的には、図18(a)に示すように、配線31Aは、配線本体311の側縁部に高透過率縁部312を有しており、この高透過率縁部312は、5μm幅の配線の縁部から0.5μm幅の透過率がより高い第1高透過率領域312a(階調値194)と、当該第1高透過率領域312aの縁部から0.5μm幅の透過率がさらに低い第2高透過率領域312b(階調値128)とからなっている。なお、第1高透過率領域312aの階調値194は、白色の階調値255に対して50%の値であり、第2透過率領域312bの階調値128は、白色の階調値255に対して25%の値である。
配線の縁部に微細凹凸が形成されていること以外は、例15と同様の直線状のパターンを有するフォトマスク画像を生成する。具体的には、図18(b)に示すように、線幅1μmの直線状の配線部の縁部及びパッドの縁部に重なるように、半径1.0μmの円形の非透過部、及び半径2.5μmの円形の非透過部をランダムに設けることによって、配線の輪郭が微細凹凸を有するようにする。なお、本例における非透過部の面積は、例15の非透過部の面積と同じとした。また、配線の線幅は場所によって異なるが、8.0μmを超えない構成とする。
図19(a)に示すように各配線の形状が正弦曲線であるが、波形の繰返しの波長λが180μm、振幅Aが17.6μmであること以外は、例16と同様のパターンを有するフォトマスク画像を生成する。
本例のパターンの配線の形状は、例21と同様の波長λ及び振幅Aを有する正弦曲線であるが、図19(b)に示すように、画素内において、列方向(y方向)に延びる配線の数(Ny)に対する、行方向(x方向)に延びる配線の数(Nx)の比の値(Nx/Ny)が、例21とは異なっている。例21では上記比の値(Nx/Ny)が約0.33であるのに対し、本例22においては上記比の値(Nx/Ny)は1.0である。
10、12 透明基材
15 絶縁層
20 発光部
21、21R、21G、21B 発光ダイオード(LED)
30A、30B 配線部
31a データ線
31b 電源線
31c グランド線
311 配線本体
312 高透過率縁部
312a 第1高透過率縁部
312b 第1高透過率縁部
32、34 配線
35 透明導電膜
36 導電層
50 半導体チップ
71、72 ガラス板
80 接着層
100 透明表示装置を備えた合わせガラス
Claims (16)
- 第1の透明基材と、前記第1の透明基材上に画素ごとに配置された発光部と、前記発光部の各々に接続された配線部とを備えた透明表示装置であって、
前記発光部の各々は、10,000μm2以下の面積を有する少なくとも1つの発光ダイオードを含み、
表示領域において、透過率が20%以下の領域の面積が30%以下であり、
前記配線部は、配線本体と該配線本体に沿って形成された側縁部を備えた配線を含み、該側縁部の少なくとも一部に、前記配線本体よりも透過率の高い高透過率縁部を備えている、透明表示装置。 - 第1の透明基材と、前記第1の透明基材上に画素ごとに配置された発光部と、前記発光部の各々に接続された配線部とを備えた透明表示装置であって、
前記発光部の各々は、10,000μm2以下の面積を有する少なくとも1つの発光ダイオードを含み、
表示領域において、透過率が20%以下の領域の面積が30%以下であり、
前記配線部は、側縁部に凹凸を有する配線を含む、透明表示装置。 - 前記配線は、幅が100μm以下の線状体である、請求項1又は2に記載の透明表示装置。
- 前記配線は、平面視で、微分可能な曲線状の部分を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記配線の直線部分の長さが500μm以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記画素内で、一方向に延びる配線の本数に対する、前記一方向に直交する方向に延びる配線の本数の比の値が、0.2~5である、請求項1~5のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記配線部は、透明導電膜を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 一画素又は複数の画素ごとに、前記発光部に接続された少なくとも1つの駆動用半導体チップが設けられている、請求項1~7のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記発光部の各々は、互いに発光波長の異なる3つの発光ダイオードを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 少なくとも前記発光部が、前記第1の透明基材と第2の透明基材との間に挟まれている、請求項1~9のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記発光ダイオードの発光効率は1%以上である、請求項1~10のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記発光ダイオードは無機材料からなる、請求項1~11のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記画素のピッチは100~3000μmである、請求項1~12のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 前記各画素における透過率が70%以上である、請求項1~13のいずれか一項に記載の透明表示装置。
- 請求項1~14のいずれか一項に記載の透明表示装置が第1ガラス板と第2ガラス板との間に狭持されてなる、透明表示装置を備えた合わせガラス。
- 前記合わせガラスが湾曲している、請求項15に記載の透明表示装置を備えた合わせガラス。
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