(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ部を備えた発光素子をＸＹマトリクス状に配置した表示パネルを備え、該表示パネルの所定の発光素子を発光させることにより、文字／図形、及び画像を表示することができる表示装置において、
上記各発光素子のレンズ部に対応する位置に、平面部に遮光手段が形成された平凸レンズを凸面部が上記レンズ部に対向するように配置し、上記遮光手段に上記凸面部で集光された光を透過する開口部を形成し、
上記平凸レンズの焦点距離が上記発光素子の上記レンズ部の焦点距離よりも短くなるように形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記各平凸レンズはマトリクス状に一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記遮光手段はフォトレジスト成膜によって形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発光ダイオードを用いた表示装置に係わり、特にコントラスト比の高い表示を行うことができる表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光素子として例えば発光ダイオード（以下ＬＥＤ・・・Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）をＸ（行）、Ｙ（列）方向に配列し、所定の発光ダイオードを発光させることにより、例えば文字／図形、又は画像等を表示することができるＬＥＤ表示装置が知られている。
図４は従来のＬＥＤ表示装置の一例を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図を示している。また、図５は図４に示されているＬＥＤ表示装置の一部拡大図であり、図５（ａ）は正面図、図５（ｂ）は断面図を示している。
【０００３】
これらの図で１０はＬＥＤパネル、１１はＬＥＤパネル１０の表面に例えば黒色で形成されている光吸収手段、１２、１２、１２・・・はＬＥＤパネル１０上にＸ方向、及びＹ方向に配列されている広視角レンズが用いられている発光ダイオードを示し、レンズ部分の先端が表面側に突出している。つまり、光吸収手段１１はＬＥＤパネル１０の表面において発光ダイオード１２、１２、１２・・・の間隙部分に形成されている。Ｐは発光ダイオード１２、１２、１２・・・の発光体である半導体ペレット、Ｒ、Ｒ、Ｒ・・・は半導体ペレットＰから出射される光を前方に反射するリフレクタを示す。
なお、図４（ｂ）、図５（ｂ）にはＬＥＤパネル１０の裏面側における発光ダイオード１２、１２、１２・・・の結線部分は示されていない。
【０００４】
このようにＬＥＤパネル１０上にマトリクス状に配列された発光ダイオード１２、１２、１２・・・のうち、所定の発光ダイオードを発光させることによって例えば文字／図形、又は画像等を表示することができる。さらに、発光ダイオード１２、１２、１２・・・の間隙部分に光吸収手段１１を形成することによって、コントラストの高い表示を行うことができるようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記したＬＥＤ表示装置は画素となる発光ダイオード１２、１２、１２・・・が表面に露出しているので、レンズ部分から外光が入射してしまい、この外光が集束してリフレクタＲに反射されて輝点となりコントラストが低下してしまう。
また、ＬＥＤ表示装置を屋外で使用する場合、直射日光よって発光ダイオード１２、１２、１２・・・の温度が上昇するという問題があり、さらに、発光ダイオード１２、１２、１２・・・に対する風雨等の影響を低減することが必要であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、レンズ部を備えた発光素子をＸＹマトリクス状に配置した表示パネルを備え、該表示パネルの所定の発光素子を発光させることにより、文字／図形、及び画像を表示することができる表示装置において、上記各発光素子のレンズ部に対応する位置に、平面部に遮光手段が形成された平凸レンズを凸面部が上記レンズ部に対向するように配置し、上記遮光手段に上記凸面部で集光された光を透過する開口部を形成し、
上記平凸レンズの焦点距離が上記発光素子の上記レンズ部の焦点距離よりも短くなるように形成して表示装置を構成する。
【０００７】
また、上記各平凸レンズはマトリクス状に一体成形し、さらに上記遮光手段はフォトレジスト成膜によって形成するようにする。
【０００８】
【作用】
表示パネルの前方に平凸レンズ、遮光手段を配置することにより、外光の入り込みや反射を抑えることができるとともに、直射日光、風雨の影響を低減することができるようになる。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明の表示装置の実施例を説明する。
図１は本実施例のＬＥＤ表示装置の一例を示す図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図を示している。また、図２は図１に示されているＬＥＤ表示装置の一部拡大図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は断面図を示している。
これらの図で１はＬＥＤ表示装置本体を示す。２はＬＥＤパネル、Ｄ、Ｄ、Ｄ・・・は発光ダイオード、Ｐ、Ｐ、Ｐ・・・は半導体ペレット、Ｒ、Ｒ、Ｒ・・・はリフレクタを示し、図４、図５に示したＬＥＤパネル１０、発光ダイオード１２、半導体ペレットＰ、リフレクタＲに対応している。
なお、本発明における発光ダイオードＤのレンズ部は挟視角レンズで構成されている。
【００１０】
３はＬＥＤパネル２に配列されている発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・に対応した複数の平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・がマトリクス状に形成されているレンズマトリクスを示し、前方が平面部、後方が凸面部とされている。そして平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・の凸面部は発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・のレンズ部より焦点距離が短く、径が大きいレンズで形成されている。
このレンズマトリクス３はＬＥＤパネル２の前方、つまり発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・のレンズ部側に配置したときに、このレンズ部と平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・の凸面部が対向するように形成されている。
なお、実施例では平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・がレンズマトリクス３上に一体的に形成されている例で説明するが、発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・に対して個別に形成して配置するようにしてもよい。
【００１１】
４はレンズマトリクス３の前方、すなわち平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・の平面部に例えば黒色で形成され、外光を吸収／遮断すると共にコントラストを向上する遮光手段を示す。４ａ、４ａ、４ａ・・・は発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・から放射され、平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・で集光された光を透過する開口部を示し、半導体ペレットＰ、Ｐ、Ｐによって形成される実像位置に、実像とほぼ同等又は小さい口径の孔である。
これらの遮光手段４、開口部４ａ、４ａ、４ａ・・・はレンズマトリクス３上に例えばフォトレジスト成膜によって形成されている。
【００１２】
図３は図２（ｂ）に示したＬＥＤ表示装置１の断面図の一部を拡大して、発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・から放射される光の発散及び集光を摸式的に示す図である。この図で、αは発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・から放射される光の発散角、βは開口部４ａ、４ａ、４ａ・・・を透過する光の発散角、ｅは発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・の光軸を示す。
【００１３】
例えば発光ダイオードＤと平凸レンズ３ａを１つのレンズ（複合レンズ）として見た場合の複合主平面ｆを二点鎖線で示すことができる。そして、物点すなわち半導体ペレットＰから主平面ｆまでの距離を物体距離ｃ、複合主平面ｆから像面すなわち開口４ａまでの距離を像距離ｄとすることができる。
この場合の像倍率は像距離ｄ／物体距離ｃとなり、半導体ペレットＰによって開口４ａに形成される実像の大きさは半導体ペレットＰの発光部分よりも小さくすることが可能になる。したがって、開口部４ａ、４ａ、４ａ・・・の口径を小さく構成することが可能となり、遮光手段４の遮光部分、つまり外光がＬＥＤ側に入射することを防止する部分の面積を広く形成することができコントラスト比を向上することができる。
【００１４】
また、半導体ペレットＰ、Ｐ、Ｐ・・・及びリフレクタＲによって発散角αで放射された光は、発光ダイオードＤ、Ｄ、Ｄ・・・のレンズ面で屈折して平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・に入射する。平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・に入射した光は、そのレンズ面で屈折することによって集光されて開口部４ａ、４ａ、４ａ・・・に到達する。そして開口部４ａ、４ａ、４ａ・・・を透過して発散角αより広い発散角βで放射されることとなる。
この発散角βは平凸レンズ３ａ、３ａ、３ａ・・・の焦点距離を調整することによって変更することができる。つまり、使用条件に応じてレンズマトリクス３を交換することなどによって、適当な視野角を容易に得ることができるようになる。
【００１５】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明のＬＥＤ表示装置は発光ダイオードを構成する挟指向角レンズ（長焦点距離）と、レンズマトリクスを構成する短焦点距離の平凸レンズを組み合わせることによって像倍率を小さくすることができるので、半導体ペレットの実像の大きさを半導体ペレット自体より小さくすることが可能である。したがって、平凸レンズの平面部に形成される遮光手段の開口部の口径を小さく構成することができ、外光によってコントラストが低下することを防止することができる。
また、開口部から放射される光の発散角は平凸レンズの焦点距離を変更することによって調整することができるので、使用条件に応じた視野角を容易に得ることが可能となる。
さらに、レンズマトリクスが各発光ダイオードを覆うようになされているので、屋外で使用する場合でも直射日光を遮断することにより、発光ダイオードの温度上昇を押えることができるとともに、風雨等の影響を低減することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例のＬＥＤ表示装置の一例を正面及び側面から示す図である。
【図２】図１に示したＬＥＤ表示装置の一部を拡大して示す図である。
【図３】実施例のＬＥＤ表示装置の光発散角と焦点距離を摸式的に示す図である。
【図４】従来のＬＥＤ表示装置の一例を正面及び側面から示す図である。
【図５】図４に示したＬＥＤ表示装置の一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤ表示装置
２  ＬＥＤパネル
３  レンズマトリクス
３ａ  平凸レンズ
４  遮光手段
４ａ  開口部
Ｄ  挟視角レンズを備えた発光ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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