JP7469802B2 - 表示パネル - Google Patents

Description

本発明は、家庭用電化製品のコントローラ、電子機器のディスプレイ又は自動車等の移動体等に用いる表示パネルに関するものである。

近年、情報通信技術は目覚しい進化を遂げている。かつては、パーソナルコンピュータは自宅やオフィスなどの限られた空間のみで利用されていたが、スマートフォンやタブレット端末の普及により、今日ではいつでも誰でもインターネット等を利用した利便性の高い生活を送ることができるようになっている。また、ＩｏＴ（Internet of Things）の観点から、従来はインターネットに接続されていなかった家電製品等についても、インターネットを利用した新しい製品が次々に開発されている。このように、インターネットやインターネットを利用した製品は、既に人々の生活に欠かせないものとなっており、そのような製品は、あらゆる場所に設置され、或は携帯されて、多くの人に利用されている。
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。

例えば、自然の木の温もりを大切にしたホテルは、宿泊する者にとって仕事等を忘れてリラックスできる上質な空間であるといえる。しかしながら、そのような客室の中に無機質な形態をした電子機器、ディスプレイ又はコントローラが多数置かれていると、日常を忘れて充分にリラックスするということができなくなってしまうのである。

そこで、木材などから成る薄層が、筐体の外周面に組込まれたタッチセンサ付き表示パネル前面全体を被覆し筐体の外周面に配設された操作表示パネル組込物品が知られている（特許文献１を参照）。これは、薄層の厚さとパネルの輝度が、該パネルに表示されたコンテンツを視認できるように設計されたものであり、かかる技術によれば、操作表示パネルが組み込まれた物品であっても、空間に自然に調和してユーザにとって視覚的ノイズとならず、かつ、ユーザが使用したいと思ったときや必要なときには、自然素材の手触りを感じながら直感的に操作することが可能である。

そして、特許文献１の操作表示パネル組込物品では、表示の際の視認性を向上させるために、透明導電性シートと発光素子アレイの間に、発光素子の光の射出方向を導くライトガイドが設けられるとしている。ここでのライトガイドとは、発光素子アレイの基板に積層される不透明の暗色基材であり、発光素子アレイ全体を囲い込み、それぞれの発光素子の光軸に沿って貫通孔が設けられているものを指している。このように、それぞれの発光素子の光軸に沿って貫通孔が設けられることにより、発光時の視認性を向上させることができるとする。
しかしながら、ライトガイドを用いて発光時の視認性を向上させる方法の場合、発光素子の光の射出方向を導くために、ライトガイドに一定の厚みが必要となってしまうため、薄型化を図ることが困難であるという問題がある。また、ライトガイドを設ける場合、発光素子とライトガイドの位置合わせが必要であり製造コストが高くなるという問題や、画面が大型化した際のライトガイドのコスト、及び強度や剛性の問題も存在する。
また、タッチ操作を行わない表示パネルの場合には、透明導電性シートが用いられず、更に薄型化を図る余地は存在するが、特許文献１の操作表示パネル組込物品ではタッチ操作を行わない表示パネルの場合については何ら言及されていない。

特許第６３７０５１９号公報

かかる状況に鑑みて、本発明は、発光時の視認性を向上させ、かつ装置の薄型化を図ることのできる表示パネルを提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明の表示パネルは、発光素子が２次元配列され、各発光素子の間に壁が設けられない発光素子アレイ基板と、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、発光素子アレイ基板に配列され、発光素子の光軸方向に沿った導光路を形成する透明基材と、透明基材の出射面を被覆する不透明の薄層を備え、透明導電膜を有さないものである。
発光素子の光軸方向に導光路を形成する透明基材が設けられることにより、発光素子の光を効率的に直進させることができる。これにより、光のロスが少なくなり、薄層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。また、発光素子部品のコストダウン及び小型化、消費電力及び発熱の抑制などの効果が得られる。さらに発光素子部品の小型化は、画素の高密度化に寄与する。また、従来技術のライトガイドとは異なり、発光素子と透明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。
ここで、不透明とは、実質的に可視光が透過しないことを意味し、本明細書では、可視光透過率が２０％未満であることを不透明という。そして、不透明の薄層とは、可視光透過率が２０％未満の薄層であり、薄層の材質と厚みから透過率が決定される。不透明の薄層は、その裏側に、発光素子が２次元配列された発光素子アレイ基板があり、発光素子からの照射光が薄層を透過し、薄層の表側から発光素子の存在を明確に認識できるものである。不透明の薄層は、例えば、メモ用紙などの白紙のように、通常の照明下における反射光では、白紙の裏側にある物体の存在がわからない程度の不透明性を有するが、白紙の裏側に光源があると、その光源からの照射光が白紙を透過し、白紙の表側から光源の存在を明確に認識できるようなものである。不透明の薄層の厚さと発光素子の輝度が、薄層に表示されたコンテンツを視認できるように、薄層の材質と層の厚みをデザインする。
なお、不透明の薄層は、後述するように、自然由来の木材、天然繊維、天然皮革もしくは天然石材、又は、自然の外観と手触りを模倣して生成された素材である樹脂、合成繊維、合成皮革もしくは人工石から成ることが好ましいが、これらに限定されるものではない。不透明の薄層は、自然由来ではない人工的な材質からなる薄層であっても構わないし、自然の外観と手触りを模倣して生成された素材でなくてもよい。

本発明の表示パネルにおいて、微細孔が、格子状のルーバにより形成されることにより、発光素子の光を効率的に直進させることができ、表示性能を高めることができる。また、透明基材は、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もよい。
透明性樹脂から成る樹脂基材に、格子状のルーバにより形成される微細孔が設けられるものや、樹脂基材に設けられた微細孔に透光性材料が充填された透明基材としては、公知のプライバシーフィルターが好適に用いられる。
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、透明基材は、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でもよい。複数枚のルーバフィルムを積層することで、格子状のルーバを用いない場合でも、低コストで発光素子の光を効率的に直進させることができ、表示性能が向上する。

本発明の表示パネルにおいて、透明基材は、微細繊維の集合体から成ることでもよい。透明基材が、微細繊維の集合体から成ることにより、発光素子の光を効率的に直進させることができ、表示性能を高めることができる。

本発明の表示パネルにおいて、微細繊維は、光ファイバやウレキサイトなど幅広く利用可能であるが、ガラス製又はプラスチック製の光ファイバであることが好ましい。上述した微細孔の場合は、孔内で光が吸収され表面に到達する光量は減少するが、光ファイバなどの微細繊維では光が全反射するため光の吸収が抑えられ、表面に到達する光量が増加するという利点がある。

本発明の表示パネルにおいて、透明基材は、フレキシブル性を有する樹脂で形成されることでもよい。透明基材が、フレキシブル性を有する樹脂で形成されることにより、多様な形状の表示パネルを作製可能である。形状としては、例えば、湾曲面をしたディスプレイを作製することが可能である。成形方法としては、透明基材を、インサート成形やインモールド成形等の成形技術を用いて加工することで実現可能である。

本発明の表示パネルにおいて、透明基材は、可視光の透過率が５０％以上であることが好ましい。

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、天然皮革もしくは天然石材、又は、自然の外観と手触りを模倣して生成された素材である樹脂、合成繊維、合成皮革もしくは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。

本発明の表示パネルによれば、発光時の視認性が向上し、かつ装置の薄型化が図られるといった効果がある。また、発光素子とライトガイドの位置合わせが不要となる、曲面ディスプレイへの対応が容易となる、樹脂成形品のライトガイドと異なり、多様な画面サイズや画素間隔に容易に対応可能となるといった効果がある。

実施例１の表示パネルの断面模式図 従来技術の操作表示パネル組込物品の構成イメージ図 従来技術の操作表示パネル組込物品の断面模式図

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

まず、本発明の実施形態を説明するに当たり、従来技術の表示パネルを用いた操作表示パネル組込物品の基本的構成について説明する。
図２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２に示すように、操作表示パネル組込物品１０５は、突板２、透明基材３、透明導電膜としてタッチパネルシート４、ライトガイド５及び発光素子アレイとしてＬＥＤアレイ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の外表面に位置し、ＬＥＤアレイ６は物品内部に位置するように構成される。ＬＥＤアレイ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ＬＥＤアレイ６の基板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。

図２においては、説明の都合上、全てのＬＥＤ光源を図示していないが、例えば、縦３２個横２００個の計６４００個のＬＥＤ光源でＬＥＤアレイ６が構成される。１つのＬＥＤ光源は平面実装タイプのＬＥＤで構成される。１つのＬＥＤ光源の光で点光源を実現し、これを１ドットと見て、８×８ドット、或は、１６×１６ドットで１つの文字や図柄を表現することができる。例えば、６４００個のＬＥＤ光源を有するＬＥＤアレイ６の場合、２２文字×３行の文章を表現することができる。ここで、ＬＥＤ光源は、例えば、２ｍｍ×２ｍｍのサイズで、７００～１０００ｍｃｄ（ミリカンデラ）のものを用いる。
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、ＬＥＤアレイ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。

次に、従来技術の表示パネルを用いた操作表示パネル組込物品の組み立て後の構造について図３を参照しながら説明する。
図３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３に示すように、操作表示パネル組込物品１０５において、突板２、透明基材３、タッチパネルシート４、ライトガイド５及びＬＥＤアレイ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。ＬＥＤアレイ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とタッチパネルシート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、タッチパネルシート４とライトガイド５の間には、ギャップＧ_１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、タッチパネルシート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。

また、ライトガイド５とＬＥＤ光源７の間にも、ギャップＧ_２が設けられている。ＬＥＤアレイ６に設けられるＬＥＤ光源７や、ライトガイド５に設けられるガイド孔５ａの数は、数千個にも及ぶことから、ライトガイド５とＬＥＤアレイ６を積層した場合に、配置の誤差が生じる可能性がある。誤差が生じた状態で、ライトガイド５とＬＥＤアレイ６を接着すると、ＬＥＤ光源７から発せられた光がガイド孔５ａに通らず、正確な表示がなされないこととなる。そこでギャップＧ_２を設けることにより、ＬＥＤ光源７とガイド孔５ａの配置の誤差による表示品質の低下を防止することができる。また、多少の誤差があっても表示品質が保たれるため、製造が容易となる。
以下では、本発明の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は、図３に示すような筐体８に内蔵することも可能である。

図１は、実施例１の表示パネルの断面模式図を示している。図１に示すように、表示パネル１０１においては、従来技術の操作表示パネル組込物品１０５とは異なり、透明基材３の替わりに、透明基材３０が設けられている。透明性樹脂から成る樹脂基材である透明基材３０には、多数の微細孔がガイド孔３０ａとして形成されている。図示しないが、ガイド孔３０ａ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ＬＥＤ光源７の光軸に沿った導光路となっている。或は、ガイド孔３０ａに、透明基材３０本体とは屈折率の異なる透光性材料が充填されることにより、ガイド孔３０ａがＬＥＤ光源７の出射光の導光路となっている。
すなわち、ＬＥＤ光源７から発せられた光９ａは、そのまま光９ｂとしてガイド孔３０ａを通過することにより、ＬＥＤ光源７の出射光を効率的に直進させることができる。これにより、光のロスが少なくなり、薄層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。また、ライトガイド５を設けない構成とすることにより、ＬＥＤ光源７と透明基材３０の隙間を更に小さくすることができ、図３に示す従来の構成におけるＬＥＤ光源７とライトガイド５間、及びライトガイド５と透明基材３間の間隙での光の拡散を抑えられる効果がある。さらに、ライトガイド５を設けないことにより、コストダウン及び薄型化を図ることもできる。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。
なお、透明基材３０の厚みはニーズに応じて多様な厚みを採用することができる。例えば、透明基材３０の剛性を高めたい場合には、厚みを持たせた構成とすることもできるし、装置の薄型化を図るために、透明基材３０を薄型の構成としてもよい。

（その他の実施例）
１）透明基材３０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でもよい。複数枚のルーバフィルムを積層することで、格子状のルーバを用いない場合でも、低コストで発光素子の光を効率的に直進させることができ、表示性能が向上する。
２）透明基材３０は、ガラス製又はプラスチック製の光ファイバやウレキサイトなどの微細繊維の集合体から成ることでもよい。微細孔の場合は、孔内で光が吸収され表面に到達する光量は減少するが、光ファイバなどの微細繊維では光が全反射するため光の吸収が抑えられ、表面に到達する光量が増加するという利点がある。

本発明は、家庭用電化製品の表示装置、電子機器のディスプレイ、自動車等の移動体に搭載する表示装置、又は、家屋やビルの内装・外装のように構造物に設けられる表示装置に使用する表示パネルとして有用である。

２ 突板
３，３０ 透明基材
４ タッチパネルシート
５ ライトガイド
５ａ，３０ａ ガイド孔
６ ＬＥＤアレイ
７ ＬＥＤ光源
８ 筐体
９ａ，９ｂ，９０ａ～９０ｃ 光
１０１ 表示パネル
１０５ 操作表示パネル組込物品
Ｇ ギャップ

Claims (6)

1. 発光素子が２次元配列され、各発光素子の間に壁が設けられない発光素子アレイ基板と、
   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、前記発光素子の光軸方向に沿った導光路を形成する透明基材と、
   前記透明基材の出射面を被覆する不透明の薄層、
   を備える表示パネル。
2. 前記透明基材は、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に記載の表示パネル。
3. 前記透明基材は、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に記載の表示パネル。
4. 前記透明基材は、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１～３の何れかに記載の表示パネル。
5. 前記透明基材は、可視光の透過率が５０％以上である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。
6. 前記薄層は、自然由来の木材、天然繊維、天然皮革もしくは天然石材、又は、自然の外観と手触りを模倣して生成された素材である樹脂、合成繊維、合成皮革もしくは人工石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。