JP7270891B2 - 表示パネル及び操作表示パネル - Google Patents
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Description
しかしながら、このようにあらゆる機器が自身の身の回りに存在することで、便利な生活を享受できる反面、電子機器に囲まれて生活することにストレスを感じている人も多い。
しかしながら、表示パネルの前面に薄層を設ける構造では、発光時の視認性をより向上させるニーズは依然として存在する。
また、表示パネルの前面に薄層を設ける構造では、装置につき一定の厚みが必要となるが、装置の薄型化のニーズもあり、さらに低コストで作製するニーズも存在する。すなわち、薄型化については、特許文献1に示すライトガイドでは作製時に穴開け工程が必要になるところ、ディスプレイが高精細化したときには、小さな穴を開けることが工程上や強度上困難になるという問題がある。
発光素子アレイ基板に2次元配列される発光素子として、蛍光体が含まれない発光素子を用いることで、発光素子への蛍光体樹脂のモールドが不要になるため、発光素子の小型化が可能となり、生産性向上や薄型化に寄与する。蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材を用いることで、発光素子と蛍光体の位置合わせが不要となり、低コストでの作製が可能である。
蛍光体シートは、その厚みが薄く設けられることで、蛍光体シート内での光の散乱を抑え、表面素材に表示される光の滲みが軽減される。蛍光体シート内での光の拡散度合いによるが、光の滲みの軽減のためには、例えば、蛍光体シートの厚みが0.4mm未満にすることが好ましい。また、蛍光体シートは、蛍光体を含有した液剤を導光路形成基材の表面もしくは裏面、又は、薄層の裏面に塗布して形成してもよい。
また、蛍光体シートは、より厚みを設けた蛍光体樹脂基材とすることで、薄層を貼り付ける基材の替わりに使用することも可能である。その場合には、蛍光体樹脂基材の表面に、発光素子の配列に合わせて貫通孔が形成された不透明マスクを設けることが好ましい。蛍光体樹脂基材の表面に不透明マスクを設けることにより、蛍光体における光の拡散を防止することができる。
蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材を構成する蛍光体は、単色のものに限られず、複数色の蛍光体を用いるものでもよい。例えば、2色の蛍光体を市松模様に配置してもよい。
また、蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材の蛍光色は、発光素子の発光色の補色であることでもよい。二つの色光が加法混色で白色光を生ずるとき、2色は互いに補色であり、発光素子の発光色が、蛍光体シートの蛍光色によって、白色光を生じさせることができる。
導光路形成基材の出射面側、又は、蛍光体シートもしくは蛍光体樹脂基材の出射面側、すなわち、表示パネルの出射面側を被覆する不透明の薄層は、非表示時に発光素子の存在を見えなくする効果や、用いる素材によっては審美性やリラックス効果を与える効果がある。また、導光路が形成された導光路形成基材を通して指向性が高くなった光を、不透明の薄層を通すことで拡散させるバックプロジェクションのスクリーンとしての効果も有している。
また、従来技術のライトガイドとは異なり、発光素子と導光路形成基材の位置合わせが不要となるため、作製コストを低減できる。
本発明の第1の観点の表示パネルにおいては、発光素子アレイ基板上に蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材を積層し、発光素子アレイ基板の発光素子からの出射光が、蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材、導光路形成基材の順に透過することで、発光素子の発光位置や方向によって起こる輝度や色のばらつきが改善でき、生産性や薄型化での効果が期待できる。
発光素子アレイ基板の発光素子からの出射光が、導光路形成基材、蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材の順に透過することにより、発光素子の光を導光路形成基材において直進させた後に、蛍光体シート等を透過させることができ、蛍光体シート等における光の拡散を防止することが可能である。
本発明の表示パネルは、薄層と導光路形成基材の間に、又は、導光路形成基材と発光素子アレイ基板の間に、透明基材が積層されることでもよい。
透明基材は、薄膜の裏面に積層されてもよいし、導光路形成基材の表面(出射側)または裏面(入射側)に積層されてもよい。透明基材としては、透明ポリカーボネート(PC)や透明ポリエチレンテレフタレート(PET)などを使用できる。この透明基材の厚みを変えて、薄層上に表示される文字や図の滲み方を調整することが可能である。
また、本発明の表示パネルにおいて、発光素子アレイ基板の上には、発光素子の間に発光素子の高さより高い衝立状壁部が設けられてもよい。衝立状壁部は、発光素子アレイ基板上に、例えば印刷により形成することができる。衝立状壁部が設けられることにより、発光素子の光が横方向に漏れ表示性能が低下することを防止することができる。なお、衝立状壁部の高さは、ニーズに応じて適宜設計可能であるが、衝立状壁部をより高く設けることにより、発光素子の光をより効果的に上方へと導くことができる。一方で、発光素子の高さ以下とならない範囲で、衝立状壁部をより低く設けることにより、表示パネルの薄型化を図ることもできる。
ここで、衝立状壁部は、発光素子アレイ基板の上に印刷形成されたものでもよい。発光素子のサイズがミリオーダーから、ミクロンオーダにダウンサイジング化されていくことにより、発光素子アレイ基板上に印刷形成したものが、発光素子の高さより高い衝立状壁部として機能することができるからである。
なお、本明細書において、微細孔の形状については特に限定は無く、平面視で円形の孔だけではなく、例えば平面視で六角形等の多角形状でもよい。
本発明の表示パネルにおいて、導光路形成基材は、発光素子アレイ基板の発光素子の周囲を囲む衝立状壁部の集合体であってもよい。この衝立状壁部の高さは発光素子の高さより高いことで、発光素子の光軸方向に導光させることができる。
また、蛍光体シートがフレキシブルであり、導光路形成基材がフレキシブル性を有する樹脂で形成される場合は、発光素子アレイ基板についても、フレキシブル性を有する樹脂又は非平面で形成されることでもよい。かかる構成とすることにより、表示パネル全体を屈曲又は湾曲させた形状とすることができ、多様なデザインの表示パネルを作製することが可能となる。
本発明の表示パネルにおいて、蛍光体樹脂基材は、樹脂に蛍光体が混錬され形成された基材であってもよい。樹脂に蛍光体が混錬され形成された基材であれば、厚みを確保でき、ある程度の強度を持たせることが可能である。
また、表示パネルの出射面側を被覆する不透明の薄層は、用いる素材によっては審美性やリラックス効果を与える効果がある。したがって、本発明の表示パネルにおいて、薄層は、自然由来の木材、天然繊維、天然皮革、又は、天然石材から成ることが好ましい。
或いは、薄層は、自然由来の木材の外観と手触りを模倣した樹脂、天然繊維の外観と手触りを模倣した合成繊維、天然皮革の外観と手触りを模倣した合成皮革、又は、天然石材の木材の外観と手触りを模倣した人工石から成ることが好ましい。
自然由来の素材又は自然の外観と手触りを模倣して生成された素材を用いることによって、自然な手触り感を実現することができる。したがって、自然の外観や、自然な手触り感を実現するものであれば、薄層の材料として樹脂などの高分子材料を用いることもできる。樹脂は成形が容易であるため、3次元的に複雑な形状の薄層を作製できるという利点がある。ここで、高分子材料とは分子量が大きい材料を示し、モノマーを重合させて得られるポリマーや、天然高分子などの分子量の大きい化合物をいう。また、静電容量式タッチパネルにおいて樹脂を用いる場合には、比誘電率が高く絶縁性の樹脂が用いられることが好ましい。
また、蛍光体シートを薄層の直ぐ下に配置した場合には、薄層の色に合わせて蛍光体シートの特性を変えられるといった効果がある。例えば、蛍光体シートに含まれる蛍光体の配合を変えることで、青色LEDと黄色蛍光体により生成される白色光の波長分布や色温度を変えることができる。これにより、例えば木材の色味や材質に合わせて白色光の色温度を変えることで、表面素材を透過して最終的に表面に映しだされる色味を調整することが、基板の構成を変えることなく実現される。その結果、薄層として多様な素材を利用できたり、例えば自然素材を用いた場合の一点毎のばらつきに対して、単一の基板の利用が可能となり、低コストでの対応が可能となるといった効果がある。
図11は、従来技術の操作表示パネル組込物品の構成イメージ図を示している。図11に示すように、操作表示パネル組込物品111は、突板2、透明基材3、透明導電膜として透明導電性シート4、ライトガイド5及び発光素子アレイとして発光素子アレイ基板6から構成され、それぞれ上から順に積層されている。シカモア材が用いられた突板2は、操作表示パネル組込物品111の外表面に位置し、発光素子アレイ基板6は物品内部に位置するように構成される。発光素子アレイ基板6には多数のLED光源7が2次元に配列されている。ライトガイド5は、各LED光源7の光の射出方向を発光素子アレイ基板6と垂直方向に導くものであり、LED光源7の個数と同じガイド孔5aが設けられている。
ライトガイド5は暗色の基材であり、LED光源7から発せられる光で構成される文字や図柄を、突板2を通して鮮明に視認させる役割を担っている。すなわち、発光素子アレイ基板6の上にライトガイド5が積層された際に、各LED光源7の真上にガイド孔5aが配置されるように、LED光源7の配置に合わせて、多数のガイド孔5aが設けられている。
図12は、従来技術の操作表示パネル組込物品の断面模式図を示している。図12に示すように、操作表示パネル組込物品111において、突板2、透明基材3、透明導電性シート4、ライトガイド5及び発光素子アレイ基板6は、筐体8によって、上から順に積層された状態で接着されている。発光素子アレイ基板6上に設けられたLED光源7から発せられた光の内、斜めに発せられた光(90b,90c)は、ライトガイド5によって遮られ、光90aのように真っ直ぐな光として、突板2に届くこととなる。なお、筐体8は、主にABS樹脂で形成されている。
突板2と透明基材3、又は、透明基材3と透明導電性シート4は、間隙を設けることなく、貼り合わされている。これに対して、透明導電性シート4とライトガイド5の間には、ギャップG1が設けられている。これは、ライトガイド5にはガイド孔5aが設けられているため、透明導電性シート4とライトガイド5を接着すると、タッチパネルを操作した際に、応力にばらつきが生じ、誤作動の原因となるためである。
以下では、本発明の表示パネル又は操作表示パネルについて説明する。なお、以下の実施例で説明する表示パネル又は操作表示パネルは、図12に示すような筐体8に内蔵することも可能である。
発光素子70は、発光素子に蛍光体が含まれておらず、発光素子への蛍光体樹脂のモールドが不要なため、発光素子の小型化が可能な構成となっている。発光素子70に蛍光体が含まれていない替わりに、突板2と導光路形成基材30の間には蛍光体シート10が設けられている。このように、蛍光体シート10を用いることで、発光素子と蛍光体の位置合わせが不要となり、低コストでの作製が可能である。なお、本明細書では、発光素子70は青色LEDであり、蛍光体シート10は、補色となる黄色蛍光体で構成されているが、その他の構成でもよい。例えば、蛍光体シート10につき黄色蛍光体と赤色蛍光体、又は緑色蛍光体と赤色蛍光体などで構成されることでもよい。
蛍光体シート10は、その厚みを薄く設けられることで、蛍光体内での光の散乱を抑え、表面素材に表示される光の滲みが軽減される。
また、光9bは、蛍光体シート10においては滲みにくい構造となっているが、突板2において拡散するため視野角は広くなる。したがって、光量を増加させつつ、広い視野角が得られる構成とすることができ、発光時の視認性が向上する。なお、上述のように、突板2はシカモア材が用いられているため、鮮明な表示でありつつ、かつ自然素材の温かみが感じられる柔らかな見た目の表示が実現できる。
ガイド孔31aは、発光素子アレイ基板6に配列された発光素子70の光軸に沿った導光路となることにより、発光素子70から発せられる光9aを効率的に直進させることができる。ガイド孔31aを直進した光は、蛍光体シート10により発光色が調整され光9bとなり、表示面に届くことになる。これにより、光のロスが少なくなり、突板2に表示される際の光量が増加し、表示性能を向上させることができる。
このように、透明導電性シート4が設けられない表示パネルにおいても、発光素子に蛍光体が含まれない発光素子70、蛍光体シート10及び多数の微細孔が形成された導光路形成基材30を用いて、装置の薄型化を図りつつ、発光時の視認性をより向上させ、かつ低コストで作製可能な構成とすることができる。
このように、透明導電性シート4が設けられない表示パネルにおいても、発光素子に蛍光体が含まれない発光素子70、蛍光体シート10及び多数の微細孔が形成された導光路形成基材31を用いて、装置の薄型化を図りつつ、発光時の視認性をより向上させ、かつ低コストで作製可能な構成とすることができる。
図5に示すように、発光素子70から発せられた光9aは、蛍光体シート10を透過し、発光色が調整された状態で、ガイド孔30aを通過して、突板2に到達することとなる。このように、発光素子70からの出射光が、蛍光体シート10、導光路形成基材30の順に透過した場合でも、一定程度、発光時の視認性をより向上させる効果は得られる。また、各部材の配置は操作表示パネル101と異なるものの、使用する部材は同一であるので、装置の薄型化を図りつつ、低コストで作製することが可能である。
図6に示すように、発光素子70から発せられた光9aは、蛍光体シート10を透過し、発光色が調整された状態で、ガイド孔31aを通過して、突板2に到達することとなる。このように、発光素子70からの出射光が、蛍光体シート10、導光路形成基材31の順に透過した場合でも、一定程度、発光時の視認性をより向上させる効果は得られる。また、各部材の配置は操作表示パネル102と異なるものの、使用する部材は同一であるので、装置の薄型化を図りつつ、低コストで作製することが可能である。
図7に示すように、発光素子70から発せられた光9aは、蛍光体シート10を透過し、発光色が調整された状態で、ガイド孔30aを通過して、突板2に到達することとなる。このように、発光素子70からの出射光が、蛍光体シート10、導光路形成基材30の順に透過した場合でも、一定程度、発光時の視認性をより向上させる効果は得られる。また、透明導電性シート4が設けられない点以外は、操作表示パネル103と同様であり、装置の薄型化を図りつつ、低コストで作製することが可能である。
図8(1)に示すように、発光素子70から発せられた光9aは、蛍光体シート10を透過し、発光色が調整された状態で、ガイド孔31aを通過して、突板2に到達することとなる。このように、発光素子70からの出射光が、蛍光体シート10、導光路形成基材31の順に透過した場合でも、一定程度、発光時の視認性をより向上させる効果は得られる。また、透明導電性シート4が設けられない点以外は、操作表示パネル104と同様であり、装置の薄型化を図りつつ、低コストで作製することが可能である。なお、透明基材3と導光路形成基材31の積層順については、図8(2)に示すように、突板2のすぐ裏に導光路形成基材31を配置し、その下に透明基材3を配置することでもよい。
操作表示パネル105における不透明マスク12は、発光素子70の配置パターンに合わせて、同じピッチで貫通孔12aが配置されており、発光素子70の光の射出方向を導く機能を有しているが、操作表示パネル105の作製時には発光素子70と不透明マスク12を位置合わせが必要となる。
これに対して、本実施例では不透明マスク12を設けない構成とすることにより、発光素子70と不透明マスク12の位置合わせが不要となり、低コストでの作製が可能となる。また、不透明マスク12を設けないため、さらに装置の薄型化を図ることが可能になる。
レンズの種類としては、集光機能を有するフレネルレンズにより構成されることでもよいし、
コリメーターレンズにより構成されることでもよい。
集光レンズの配置については、突板2、導光路形成基材(30,31)、透明導電性シート4、蛍光体シート10、蛍光体樹脂基材11及び発光素子70の、それぞれの何れの間に設けることでもよい。
蛍光体シート10、導光路形成基材30及び発光素子アレイ基板6は、フレキシブル性を有する樹脂で形成されている。また、突板2、透明導電性シート4についてもフレキシブル性のある素材で形成されている。そのため、全体として平面状に形成されていた操作表示パネル101とは異なり、操作表示パネル112では、屈曲部13において屈曲し、湾曲部14において湾曲した形状となっている。
このように、操作表示パネルや表示パネルを構成する部材をフレキシブル性のある素材で形成することで、多様なデザインの操作表示パネル又は表示パネルを作製することが可能となる。
なお、フレキシブル性のある素材を用いる以外に、成形時に非平面の形状として成形することで多様な形状の操作表示パネル又は表示パネルを作製することでもよい。
表示パネル114においては、実施例3で示した表示パネル107とは異なり、発光素子アレイ基板6上には、各発光素子70の間に衝立状壁部20が設けられている。衝立状壁部20は、発光素子アレイ基板6上に印刷することで形成したものであり、発光素子70の高さより高い衝立状壁部20が設けられることにより、発光素子70の出射光9aが横方向に漏れることを防いて、表示性能が低下することを防止することができる。発光素子70のサイズがミリオーダーから、ミクロンオーダにダウンサイジング化されていくことにより、発光素子アレイ基板6上に印刷形成したものが、発光素子70の高さより高い衝立状壁部として機能することができる。
同様に、他の実施例1,2,6~12についても、発光素子アレイ基板6上の各発光素子70の間に衝立状壁部20を設けることにより、さらに表示性能を向上することができる。
なお、図14に示される発光素子70を囲む衝立状壁部20の集合体を、導光路形成基材30と位置づけることでもよい。すなわち、発光素子70のサイズがミリオーダーから、ミクロンオーダにダウンサイジング化されていくことにより、図14に示される隣接する衝立状壁部20が、導光路形成基材30における導光路として機能できるからである。
3 透明基材
4 透明導電性シート
5 ライトガイド
5a,30a,31a ガイド孔
6 発光素子アレイ基板
7 LED光源
8 筐体
9a,9b,90a~90c 光
10 蛍光体シート
11 蛍光体樹脂基材
12 不透明マスク
12a 貫通孔
13 屈曲部
14 湾曲部
20 衝立状壁部
30,31 導光路形成基材
70 発光素子
101~106,112 操作表示パネル
107~110,113,114 表示パネル
111 操作表示パネル組込物品
G ギャップ
Claims (21)
- 蛍光体を含まない発光素子が2次元配列された発光素子アレイ基板と、
前記発光素子アレイ基板に積層される蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材と、
前記蛍光体シート又は前記蛍光体樹脂基材に積層され、前記発光素子の光軸方向に導光路を形成し、光指向性を有する導光路形成基材と、
前記導光路形成基材の出射面側を被覆する光拡散性の不透明の薄層、
を備えた表示パネル。 - 蛍光体を含まない発光素子が2次元配列された発光素子アレイ基板と、
前記発光素子アレイ基板に積層され、前記発光素子の光軸方向に導光路を形成し、光指向性を有する導光路形成基材と、
前記導光路形成基材に積層される蛍光体シート又は蛍光体樹脂基材と、
前記蛍光体シート又は前記蛍光体樹脂基材の出射面側を被覆する光拡散性の不透明の薄層、
を備えた表示パネル。 - 前記薄層と前記導光路形成基材の間に、又は、前記導光路形成基材と前記発光素子アレイ基板の間に、透明基材が積層されることを特徴とする請求項1又は2に記載の表示パネル。
- 前記蛍光体シート又は前記蛍光体樹脂基材の蛍光色は、前記発光素子の発光色の補色であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の表示パネル。
- 前記発光素子アレイ基板の上には、前記発光素子の間に前記発光素子の高さより高い衝立状壁部が設けられたことを特徴とする請求項1~4の何れかに記載の表示パネル。
- 前記導光路形成基材は、樹脂又は金属基材に微細孔が設けられ、該微細孔は、格子状のルーバにより形成され、格子状のルーバの間隙が、前記発光素子アレイ基板に配列された前記発光素子の光軸に沿った導光路となることを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の表示パネル。
- 前記導光路形成基材は、透明性樹脂から成る樹脂基材に微細孔が設けられ、該微細孔に前記樹脂基材とは屈折率の異なる透光性材料が充填されたものであることを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の表示パネル。
- 前記導光路形成基材は、少なくとも2枚のルーバフィルムを、ルーバが直交するように積層されたものであることを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の表示パネル。
- 前記導光路形成基材は、微細繊維の集合体から成ることを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の表示パネル。
- 前記導光路形成基材は、前記発光素子アレイ基板の前記発光素子の周囲を囲む衝立状壁部の集合体であって、前記衝立状壁部の高さは前記発光素子の高さより高いことを特徴とする請求項1~5の何れかに記載の表示パネル。
- 前記衝立状壁部は、前記発光素子アレイ基板の上に印刷形成されたものであることを特徴とする請求項5又は10に記載の表示パネル。
- 前記導光路形成基材は、フレキシブル性を有する樹脂で形成されることを特徴とする請求項1~11の何れかに記載の表示パネル。
- 前記蛍光体樹脂基材は、樹脂に蛍光体が混錬され形成された基材であることを特徴とする請求項1~12の何れかに記載の表示パネル。
- 前記発光素子アレイ基板は、フレキシブル性を有する樹脂又は非平面で形成されることを特徴とする請求項12の何れかに記載の表示パネル。
- 前記蛍光体シート又は前記蛍光体樹脂基材は、黄色蛍光体と赤色蛍光体、又は、緑色蛍光体と赤色蛍光体で構成されることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載の表示パネル。
- 前記薄層は、自然由来の木材、天然繊維、天然皮革、又は、天然石材から成ることを特徴とする請求項1~15の何れかに記載の表示パネル。
- 前記薄層は、自然由来の木材の外観と手触りを模倣した樹脂、天然繊維の外観と手触りを模倣した合成繊維、天然皮革の外観と手触りを模倣した合成皮革、又は、天然石材の木材の外観と手触りを模倣した人工石から成ることを特徴とする請求項1~15の何れかに記載の表示パネル。
- 請求項1~17の何れかの表示パネルにおいて、
前記薄層の裏面に透明導電性シートが積層されたことを特徴とする操作表示パネル。 - 請求項1~17の何れかの表示パネルにおいて、
前記導光路形成基材の出射面又は入射面に透明導電性シートが積層されたことを特徴とする操作表示パネル。 - 請求項3の表示パネルにおいて、
透明基材の入射面に透明導電性シートが積層されたことを特徴とする操作表示パネル。 - 請求項1~17の何れかの表示パネルにおいて、
ユーザの手の形や動きのジェスチャーを認識できる光センサが更に設けられることを特徴とする操作表示パネル。
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