JP2015132788A

JP2015132788A - 映像表示装置

Info

Publication number: JP2015132788A
Application number: JP2014005584A
Authority: JP
Inventors: 聡切通; Satoshi Kiridoori; 斎藤　雄作; Yusaku Saito; 雄作斎藤; 壮平鮫島; Sohei Samejima; 新太郎山崎; Shintaro Yamazaki; 松尾　陽介; Yosuke Matsuo; 陽介松尾
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2034-01-16
Also published as: JP6305070B2

Abstract

【課題】発光素子からの発光を遮ることなく、平板状のマスク部材の開口部において発生する防水コート部材表面における外光反射、防水コート部材の劣化の加速を防ぐ映像表示装置を得る。【解決手段】ＬＥＤ基板３上に実装されたＬＥＤ素子２、そのＬＥＤ素子２の周囲に充填配置された防水コート部材４、その防水コート部材４の前面に配置され、ＬＥＤ素子２の配置領域を除いて形成された略平板状のマスク部材５、防水コート部材５の前面に配置され、外光の反射を抑制する略平板状の反射防止部材６を備え、反射防止部材６が、マスク部材５とＬＥＤ素子２の隙間に配置される映像表示装置とし、平板状のマスク部材５の開口部に入射する外光の反射を、マスク部材５とＬＥＤ素子２の隙間に配置した反射防止部材６により抑制する。【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ素子等を多数配列して形成する大型ディスプレイ等の映像表示装置に関するものである。

従来の大型映像表示装置は、多数の表示ユニットをタイリングして構成されている。各表示ユニットは、表示面に表示素子であるＬＥＤ素子が配列されたＬＥＤ基板と、そのＬＥＤ素子を嵌合させる開口部を有するマスク部材を構成部材として備えている。ＬＥＤ基板には、ＬＥＤ素子に加えて駆動ＩＣ等が実装されており、駆動ＩＣに入力された制御データに基づいてＬＥＤ素子が駆動され、発光することで、画像データに基づいた映像がディスプレイに表示される。屋外で使用する場合、ＬＥＤ基板上に配置されたＬＥＤ素子の電極端子の防水コーティングが必要であり、ＬＥＤ素子の周囲は、シリコーンやエポキシなどの樹脂によりなる防水コート部材で充填される。
また、表示コントラストに関しては、マスク部材に、黒色の樹脂部材を適用することで、ディスプレイ全体の非表示時の黒輝度を下げ、コントラスト向上を行っている。

また、従来の発光表示装置に、マスク部材として大型の庇形状のルーバーを形成した例がある。その例では、マスク部材の開口部から入射する光を吸収し外光の乱反射を防止する反射防止シートを、ＬＥＤ取付部材の表面に配置する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−５６６４７号公報（第９図）

従来の大型表示ディスプレイの表示ユニットにおいて、ＬＥＤ素子を防水するための防水コート部材には、材料として例えばシリコーンが用いられることを示したが、シリコーンの表面は艶状態である。そのため、シリコーンによる防水コート部材は、外光を反射しやすく、屋外環境では特に太陽光を反射し、画質の悪化に繋がる。また、シリコーンが外気に直接曝されることは、太陽光や風雨によりシリコーンの劣化の加速に繋がる。通常、屋外に設置する大型表示ディスプレイでは、この防水コート部材の表面反射を防ぐため、防水コート部材を覆うようにブラックマトリクスと呼ばれるマスク部材を用いる。マスク部材を防水コート部材の前面に設置することで、防水コート部材表面における外光反射を抑制する。その際、マスク部材内において、ＬＥＤ基板上のＬＥＤ素子が配置された位置に相当する部分には開口が設けられており、ＬＥＤ素子の発光を妨げない構造となっている。

しかし、ＬＥＤ素子、防水コート部材、マスク部材の物理的な配置関係次第では、ＬＥＤ素子の発光の一部をマスク部材が遮る場合がある。特許文献１のような庇形状のルーバーがマスク部材である場合、ＬＥＤ基板上でのルーバーの高さが大きくなり、ＬＥＤ素子からの発光が遮られ、視野角が小さくなってしまう。これを回避するためには、庇形状のものよりも基板平面からの高さを抑制することができる平板状のマスク部材を用いるなどして厚みを薄くするか、もしくは開口を大きく広げる必要があるが、マスク部材は主に射出成型で製造されることが多く、一定の厚み以下にすることが難しい。また、開口を広げた場合、それに応じて防水コート部材の露出面積が広くなり、防水コート部材表面における外光反射による画質の劣化、防水コート部材への外光照射、風雨に直接曝されることによる防水コート部材の劣化加速が発生する。

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、屋外環境下における防水コート部材の外光反射を抑制するために防水コート部材の前面にマスク部材を設置した時、発光素子からの発光を遮ることなく、マスク部材の開口において発生する防水コート部材表面の外光反射、防水コート部材の劣化の加速を防ぐことを目的とする。

この発明に係わる映像表示装置は、基板、上記基板上に実装された表示素子、上記表示素子の周囲の上記基板上に充填配置された防水コート部材、上記防水コート部材の前面に配置され、上記表示素子の配置領域を除いて形成された略平板状のマスク部材、上記防水コート部材の前面に配置され、外光の反射を抑制する略平板状の反射防止部材を備え、上記反射防止部材は、上記マスク部材と上記表示素子の隙間に配置されたものである。

この発明の映像表示装置によれば、平板状のマスク部材を配置することで問題となるマスク部材の開口部に入射する外光の反射を、マスク部材と表示素子の隙間に反射防止部材を配置することで抑制することが可能となる。

この発明の実施の形態１による映像表示装置の表示ユニットの取り付け状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態1による映像表示装置の表示ユニットの要部拡大断面図である。映像表示装置に用いられるＬＥＤ素子の外形図である。本発明の説明に必要な映像表示装置の表示ユニットの要部拡大断面図である。本発明の説明に必要な映像表示装置の表示ユニットの要部拡大断面図である。この発明の実施の形態２による映像表示装置の表示ユニットの要部拡大断面図である。この発明の実施の形態２による映像表示装置の表示ユニットのＬＥＤの変形例を示す要部拡大断面図である。この発明の実施の形態３による映像表示装置の表示ユニットの要部拡大断面図である。この発明の実施の形態４による映像表示装置の表示ユニットの要部拡大断面図である。

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、この発明の実施の形態１の映像表示装置１００とそれを構成する表示ユニット１の取り付け状態を表す斜視図である。映像表示装置１００は、多数の表示ユニット１をタイリングすることで形成される。図２に表示ユニット１の要部拡大断面図を示す。表示ユニット１は、ＬＥＤ素子（表示素子）２が実装されたＬＥＤ基板（基板）３と、ＬＥＤ素子２の防水のためＬＥＤ素子２の周囲に充填される防水コート部材４と、その前面に配置され、外光の反射を抑制するブラックマトリクスと呼ばれる略平板状のマスク部材５と、マスク部材５と防水コート部材４の間に配置される、マスク部材５よりも厚みが薄い反射防止部材６から構成される。

マスク部材５は、ＬＥＤ基板３上に、ＬＥＤ素子２の形成領域を除いて形成され、反射防止部材６は、マスク部材５とＬＥＤ素子２の隙間ｂに配置され、この隙間ｂに入射する外光の反射を抑制している。なお、ＬＥＤ素子２の外側面に接するように反射防止部材６は、防水コート部材４の表面を覆う状態に形成される。
ここで、マスク部材５は、庇形状ではなく、平板状のものを用いることで、ＬＥＤ基板３の上に突出するマスク部材５の上面の高さを小さく抑制することができる。また、マスク部材５と防水コート部材４の層の間に配置する反射防止部材６の厚みを、平板状のマスク部材５よりも薄くすることで、マスク部材５の前面への突出量を小さく抑えられる構成としている。

このように構成された表示ユニット１において、防水コート部材４は、シリコーンやエポキシ樹脂など、液状のものをＬＥＤ素子２の周囲に塗布後に硬化させることで形成される。その表面は一般的には鏡面状態であり、外光が照射されたときに反射が発生する。この外光の反射は映像表示装置１００において、画質の悪化の原因になることから、これを抑制するため、防水コート部材４の前面にマスク部材５が配置されることが多い。マスク部材５には金属や樹脂が使用されるが、コスト、設計時の形状の自由度から、樹脂成型により製造されることが多い。またマスク部材５は、外光反射を極力抑えるために、その表面にシボ加工や艶消し塗装などが施されており、反射抑制構造を有している。

この時、防水コート部材４はＬＥＤ素子電極２１を埋設しなければならず、防水コート部材４の厚みｔ２はＬＥＤ素子電極２１の高さｔ１より大きくなる。なお、図２に例示したＬＥＤ素子２は、図３（ａ）に示すような面実装ＬＥＤと呼ばれるパッケージ形状であったが、その他、図３（ｂ）に示すような砲弾型ＬＥＤ２ｂと呼ばれるパッケージ形状もある。ＬＥＤ素子２が面実装ＬＥＤである場合、ＬＥＤ素子電極２１の高さｔ１は、一般的に０〜２．０ｍｍであり、それを覆う防水コート部材４の厚みｔ２は０．１〜２．５ｍｍ程度である。一方、砲弾型ＬＥＤ２ｂの場合、ＬＥＤ素子電極２１ｂの高さｔ１は、３ｍｍ〜７ｍｍ程度であり、それを覆う防水コート部材４の厚みｔ２は３．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度となる。

マスク部材５は、防水コート部材４の前面に配置されるが、特に面実装ＬＥＤをＬＥＤ素子２として使用する場合、配置条件によってはＬＥＤ素子２の発光を遮断することがある。図４に、本発明の映像表示装置１００との比較のために、防水コート部材４の表面全面にマスク部材５０を形成した場合の表示ユニットの要部拡大断面図を示し、さらに、発光部２２からの発光の様子を示す部分拡大断面図を示す。図４のマスク部材５０は、ＬＥＤ素子２の形成領域を除く、防水コート部材４の形成領域上に形成される。マスク部材５０上面の高さがＬＥＤ素子２の発光部２２表面よりも高い位置にあることから、ＬＥＤ素子２の斜め方向の発光（視野角θ＝７０度）が、マスク部材５０の側面によって遮断された状態となる。
防水コート部材４の外光反射を抑えるために、その前面（上面）にマスク部材５が配置されているが、ＬＥＤ素子２から斜め方向に出ていく光はマスク部材５の側面に当たるため遮られる。通常、大型映像表示装置において、製品の視野角θとして７０度が求められる場合が多く、これを実現するためにはＬＥＤ素子２から出ていく光のうち、正面方向への発光に対し、斜め７０度となる方向に出ていく光を遮断しないようにしなければならない。

視野角として７０度を確保する場合の映像表示装置１００の構成例として、図５の表示ユニット１の要部拡大断面図の構成例が挙げられる。図５は、本発明の説明に必要な表示ユニットの構造例を示しており、本発明の要素である反射防止部材６を含まない例である。この図５に示すように、マスク部材５の厚みをｔ３とした場合、ＬＥＤ素子２から斜め７０度方向に出ていく光を遮断しないようにするためには、ＬＥＤ素子２表面の発光部２２の端部から、距離ａを隔てた位置に、マスク部材５の端面を配置する必要がある。この時、距離ａは以下式（１）により表される。

距離ａが大きくなることは、防水コート部材４の露出面積の増加を意味し、防水コート部材４の表面における外光反射の増加につながる。これを防ぐためには距離ａを小さくする必要があり、そのための方法としてマスク部材５の厚みｔ３の減少、防水コート部材４の厚みｔ２の減少、ＬＥＤ素子２の高さｔ４の増加が挙げられる。平板状のマスク部材５の厚みｔ３の減少については、実施が難しい。マスク部材５が通常、射出成型で作られる場合が多く、その厚みｔ３は成型性、強度の確保の点から、薄くすることが難しいためである。また、防水コート部材４の厚みｔ２の減少は、ＬＥＤ素子電極２１までのクリアランスの減少を意味し、信頼性の低下につながる。ＬＥＤ素子２の高さｔ４の増加はＬＥＤ素子２の材料コストの増加となる。図５において、マスク部材５の厚みｔ３を１ｍｍ、防水コート部材４の厚みｔ２を２ｍｍ、ＬＥＤ素子２の高さｔ４を２．５ｍｍと仮定した場合、距離ａは約１．４ｍｍとなる。

一方、実施の形態１の断面拡大図である図２において、ＬＥＤ素子２表面（上面）の発光部２２の端面とマスク部材５の端面間の距離ａ、マスク部材５の厚みｔ３、防水コート部材４の厚みｔ２、ＬＥＤ素子２の高さｔ４の関係は、薄型の反射防止部材６の厚みｔ５を用いて以下式（２）で表される。ここで、図２に示したように、距離ａは、ＬＥＤ素子２の端部からマスク部材５までの基板平面方向の隙間（距離）ｂと、ＬＥＤ素子２の端部から、ＬＥＤ素子２の発光部２２の端部までの距離ｃの和に相当する。

薄型の反射防止部材６はフィルムや、金属板を用いて形成することが可能である。また、反射防止部材６の別の形成方法として、防水コート部材４の表面に、塗装を行うことで形成する方法もある。反射防止部材６の表面は外光の反射を抑制するためのシボ加工や艶消し塗装などの反射抑制処理が施されていることが好ましい。また、外気に直接曝されるため、耐候性を有していることが好ましい。反射防止部材６の厚みｔ５を０．１ｍｍとすると、距離ａは約１．６ｍｍとなり、距離ａを１．６ｍｍ以上にすることで、反射防止部材６およびマスク部材５をＬＥＤ素子２の発光を遮らない位置に配置でき、ＬＥＤ素子２表面から斜め７０度（角度θ）に出ていく光の確保が可能となる。この時、防水コート部材４は反射防止部材６で覆われており、図２に示した隙間ｂの領域において、防水コート部材４の露出を限りなく小さくすることが可能である。

ただし、ＬＥＤ素子２表面の発光部２２は、ＬＥＤ素子２内に含まれる拡散剤の影響などで、ある程度広範囲になることから、ＬＥＤ素子２の端部から発光部２２の端部までの距離ｃにはバラつきがある。そのため、発光部２２の端部からマスク部材５までの距離ａについても、ある程度のバラつきが生じる。

以上、説明したように、平板状のマスク部材５と防水コート部材４の間に、防水コート部材４の表面を覆うように反射防止部材６を配置することで、マスク部材５の開口部における防水コート部材４の露出を防ぐことができ、外光反射を抑制することができる。さらに、反射防止部材６を、平板状のマスク部材５よりも薄い薄型部材とすることで、マスク部材５上面の高さを小さく抑制でき、ＬＥＤ素子２の発光を遮断することなく、視野角θを確保することが可能となる。ここで、同じ視野角θを確保する場合、発光部２２からマスク部材５上面までの高さが小さい程、マスク開口寸法を小さくでき、図２で示した隙間ｂを小さくできることは言うまでもない。
これにより、屋外環境において、防水コート部材４の表面における外光反射を抑制できるとともに、防水コート部材４が外光や風雨に直接曝されることを防ぐことができ、防水コート部材４の劣化の加速を抑制することが可能となる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による映像表示装置１００の表示ユニット１の要部拡大断面図を示すものであり、マスク部材５の開口部における防水コート部材４の露出を、ＬＥＤ素子２の前面に配置した反射防止部材６ａによって防ぐ構造を示している。図６に示すように、平板状の反射防止部材６ａは、ＬＥＤ素子２の上面外周部に接するように配置され、発光部２２上には、この反射防止部材６ａは配置されない。反射防止部材６ａはＬＥＤ素子２の発光部２２と重なる部分は開口部となっており、ＬＥＤ素子２上面の発光部２２を除いた外周部を反射防止部材６ａが覆う状態となっている。なお、図６では、防水コート部材４と反射防止部材６ａの層の間に空隙が有る構造例が示されている。
上述の実施の形態１で述べた防水コート部材４の表面における外光反射の抑制に加えて、この実施の形態２の反射防止部材６ａを用いることで、ＬＥＤ素子２表面における外光反射の一部を抑制することが可能である。この時、反射防止部材６ａの厚みｔ５に応じて、ＬＥＤ素子２表面の発光部２２と、反射防止部材６ａの端面間の距離ｄを設定することで、ＬＥＤ素子２上面外周部における外光反射の抑制と、視野角θの確保を両立することができる。例として、視野角７０°を確保するためのＬＥＤ素子２表面の発光部２２と反射防止部材６ａの端面間の距離ｄは、以下式（３）で表される。

反射防止部材６ａの厚みｔ５を０．１ｍｍとした場合、ｄは約０．３ｍｍとなる。ただしＬＥＤ素子２表面の発光部２２は、ＬＥＤ素子２内に含まれる拡散剤の影響などで、ある程度広範囲になることから、反射防止部材６ａの端面との距離ｄは、ある程度バラついても良い。
反射防止部材６ａを、薄型のフィルムや金属板で形成する場合、反射防止部材６ａの剛性が低くなることから、支持点数（支持領域）が少ない状態で、フラットに配置することが難しい。図６のように、反射防止部材６ａをＬＥＤ素子２上面外周部に接するように積層することで、ＬＥＤ基板３上に多数配置されたＬＥＤ素子２がスペーサーの役割を果たし、反射防止部材６ａをフラットな形状で配置することが可能となる。

また、ＬＥＤ素子２の形状は、図７の表示ユニット１の要部拡大断面図に示すように、面実装ＬＥＤの表面の一部（発光部２２に相当する部分）が突出して凸形状部２ｃを構成するものがある。この場合、ＬＥＤ素子２の高さｔ４は、図６等で示したＬＥＤ素子２と同様に、ＬＥＤ素子２の上部平面までの高さとして考えることができる。

実施の形態３．
図８は、この発明の実施の形態３による映像表示装置１００の表示ユニット１の要部拡大断面図を示すものである。この実施の形態３の表示ユニット１では、反射防止部材６ｂが、ＬＥＤ素子２表面を覆うとともに、ＬＥＤ基板３上のＬＥＤ素子２が配列された表示領域を覆う状態に配置形成されている。さらに、反射防止部材６ｂは、ＬＥＤ素子２からの発光を遮断しないように、少なくとも一部が光を透過するように構成されたことを特徴とする。例えば、反射防止部材６ｂの全面もしくはＬＥＤ素子２の上面について、透明もしくは半透明な材料を用いることで形成しても良いし、多数の細かい光透過孔を設け、一定の開口率を持たせたメッシュ状とし、光を透過させても良い。反射防止部材６ｂに設ける光透過孔の開口率（２５％）は、例えば開口寸法０．５ｍｍ角の孔を、ピッチ１．０ｍｍで格子状に配置することで実現が可能である。また、ＡＲフィルムのように、外光の反射抑制と、ＬＥＤ素子２の発光を両立する材料を使用しても良い。
この構成により、ＬＥＤ素子２が配列された全表示領域での外光反射を抑制することができ、かつ反射防止部材６ｂがＬＥＤ素子２の発光を透過するため、映像表示装置１００の視野角の確保が可能である。

実施の形態４．
図９は、この発明の実施の形態４による映像表示装置１００の表示ユニット１の要部拡大断面図を示すものである。上述の実施の形態１から３では、防水コート部材４上またはＬＥＤ素子２上に、反射防止部材６、６ａ、６ｂを固定した例を示したが、この実施の形態４では、図９に示すように、マスク部材５に反射防止部材６ｃが固定された構造となっている。そのため、マスク部材５をＬＥＤ基板３上に配置することで、反射防止部材６ｃを自動的にＬＥＤ基板３上に位置決めすることが可能となる。なお、マスク部材５は、図９に示さない領域においてＬＥＤ基板３上に固定される。また、図９では、反射防止部材６ｃが、マスク部材５の裏面側に固定された例を示したが、マスク部材５の上面以外に固定することもできる。
また、図９では、反射防止部材６ｃはＬＥＤ素子２の上面（表面）には接しない状態を示しているが、上述の実施の形態２で示したように、ＬＥＤ素子２の表面に接するように反射防止部材６ｃを配設することも可能であ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表示ユニット、２ＬＥＤ素子、２ｂ砲弾型ＬＥＤ、２ｃ凸形状部、３ＬＥＤ基板、４防水コート部材、５、５０マスク部材、６、６ａ、６ｂ、６ｃ反射防止部材、２１、２１ｂＬＥＤ素子電極、２２発光部、１００映像表示装置。

Claims

基板、上記基板上に実装された表示素子、上記表示素子の周囲の上記基板上に充填配置された防水コート部材、上記防水コート部材の前面に配置され、上記表示素子の配置領域を除いて形成された略平板状のマスク部材、上記防水コート部材の前面に配置され、外光の反射を抑制する略平板状の反射防止部材を備え、上記反射防止部材は、上記マスク部材と上記表示素子の隙間に配置されたことを特徴とする映像表示装置。
上記反射防止部材は、上記防水コート部材と上記マスク部材の間に配置され、上記マスク部材よりも薄い部材によって構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。
上記反射防止部材は、上記表示素子に接している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。
上記反射防止部材は、上記表示素子の上面外周部を覆う領域に延在して配置されたことを特徴とする請求項３記載の映像表示装置。
上記反射防止部材は、上記基板上の上記表示素子が配列された表示領域を覆う状態に配置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。
上記反射防止部材の少なくとも一部が、光を透過することを特徴とする請求項５記載の映像表示装置。
上記反射防止部材は、上記マスク部材に固定されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の映像表示装置
上記反射防止部材の表面には反射抑制処理が施された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。
上記反射防止部材および上記マスク部材は、上記表示素子の発光を遮らない位置に配置された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。