(57)【要約】【課題】砲弾型ＬＥＤにおける境界面などでの外光等の光の反射を抑制し、表示画面を見る方向によらず良好な表示特性の表示装置を得る。【解決手段】ＬＥＤチップ２８がレンズ部１１によって封止されたＬＥＤ素子２、このＬＥＤ素子２のレンズ部１１の外周基部１１ａを埋設して取り囲む防水樹脂層３０を備え、レンズ部１１の外周基部１１ａには、レンズ部１１の中心部２０よりも光の透過率が低い着色部２１が形成され、その着色部２１は、防水樹脂層３０に埋設された底部に近い程、光の透過率が低くなるように形成し、入射した外光５０の反射率が、特定の入射角度で急変しないような構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤチップがレンズ部によって封止されたＬＥＤ素子、上記ＬＥＤ素子の上記レンズ部の外周基部を埋設して取り囲む防水樹脂層を備え、上記レンズ部の上記外周基部には、上記レンズ部の中心部よりも光の透過率が低い着色部が形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
上記レンズ部の上記着色部は、上記防水樹脂層に埋設された底部に近い程、光の透過率が低くなるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
上記レンズ部の上記着色部は、光の透過率が連続的に変化するように構成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の表示装置。
【請求項４】
上記レンズ部の上記着色部は、複数の着色層よりなり、上記着色層毎に光の透過率が変化するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項５】
上記レンズ部は、砲弾型の楕円状レンズであり、上記レンズ部の上記着色部は、上記レンズ部の底部かつ短径方向の端部に近い程、着色度合が大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項６】
上記レンズ部は、砲弾型の楕円状レンズであり、上記レンズ部の上記着色部は、上記レンズ部の底部かつ外周に近い程、着色度合が大きくなるように構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項７】
上記レンズ部の上記着色部は、短径方向の端部における上記レンズ部底部からの着色範囲が、長径方向の端部の着色範囲より大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項６記載の表示装置。
【請求項８】
上記レンズ部の着色部は、透明性の着色剤により着色されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の表示装置。
【請求項９】
上記レンズ部の着色部は、不透明性の着色剤により着色されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関するものであり、例えば、多数のレンズ付きＬＥＤと呼ばれるＬＥＤ素子を規則的に配列して表示部を構成する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の発光素子を規則的に配置して表示部を構成する大型映像表示装置においては、表示面の外光反射を抑制することが、画質の向上にとって重要な要素のひとつである。
黒表示は、発光素子が発光しないことで実現するため、外光反射が大きいと黒表示の輝度レベルが上昇し、画質において重要な要素であるコントラスト比と呼ばれる黒表示と白表示の比が低下してしまう。
特に外光強度が大きい屋外で使われる大型映像表示装置において、黒表示の輝度レベルを下げることは重要である。
【０００３】
発光素子としてＬＥＤを使用した場合などで、透明樹脂でレンズを形成した構造の素子を使用している場合、レンズ部の透明部での反射を抑えるために、ＬＥＤのレンズ部の下部の周囲、あるいは底面に遮光性の素材を取り付けることや塗料を塗布することで、外光反射を抑制する構造が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２７６８８号公報
【特許文献２】実開平２−８６１５４号公報
【特許文献３】特開平７-２８８３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、特許文献１に示すようにＬＥＤのレンズ部下部を遮光性材料でカバーすることで、外光の反射や隣接したＬＥＤから入射した光を当ＬＥＤが散乱する事によって発光したように見える現象を抑制することを提案しているが、この構造では、ＬＥＤのレンズ部の基底部外周で、防水樹脂との境界面での特定の角度での反射は抑制することができない。また、大型映像表示装置では表示面の物理的な大きさが大きいため、ある地点から表示面を見た視認角度の範囲が大きくなる。ある地点から近い表示面を見込む角度は大きく、遠い表示面を見込む角度は小さくなる。そのため、ある特定の角度で反射が起きると表示面内の一部にその影響が現れてしまうという問題があった。
また、表示面が全体的には良い画質であっても、一部の画質が悪ければ、その悪い部分の画質の評価が全体の画質評価につながるため、表示面全体で均一に画質を保つことが重要となっている。
【０００６】
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あり、ＬＥＤ素子のレンズ部に入射した光の特定の角度からの光の反射を抑制し、表示面の全域に渡って反射光を抑制する構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる表示装置は、ＬＥＤチップがレンズ部によって封止されたＬＥＤ素子、上記ＬＥＤ素子の上記レンズ部の外周基部を埋設して取り囲む防水樹脂層を備え、上記レンズ部の上記外周基部には、上記レンズ部の中心部よりも光の透過率が低い着色部が形
成されているものである。 
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係わる表示装置によれば、ＬＥＤ素子のレンズ部の外周基部に、着色部が形成されているため、レンズ部に外部からの光が入射し、防水樹脂層との境界面に到達するまでに、外光が着色部を通過する構造とすることができ、着色部に達した光は、着色部で光の透過率に応じて、さらに光が着色部内を透過する経路の長短に応じて、光の透過率が低減するため、反射光の強度を低減させることができ、レンズ部に入射した光の特定の角度からの光の反射率が急変することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１による表示装置を構成するＬＥＤ素子の側断面図、側面図及び上面図である。
【図２】本発明の実施の形態２による表示装置を構成するＬＥＤ素子の断面図及び上面図である。
【図３】本発明の実施の形態３による表示装置を構成するＬＥＤ素子の側断面図、側面図、上面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４による表示装置を構成するＬＥＤ素子の断面図及び上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である表示装置１内の一つのＬＥＤ素子２が基板（図示せず。）上に実装された構造を概略的に示した図である。
図１（ａ）は、断面形状が楕円状である砲弾型のＬＥＤ素子２の短径方向Ａから長径方向が正面となるようにＬＥＤ素子２を観察した側面図Ａである。側断面図Ａにおいては、基板上に実装されたＬＥＤ素子２を側方Ａから観察したものであり、この図において防水樹脂層３０は長径方向Ｂに沿った断面を示している。
図１（ｂ）は、ＬＥＤ素子２の長径方向Ｂから短径方向が正面となるようにＬＥＤ素子２を観察した側面図Ｂであり、防水樹脂層３０は略記している。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）の観察方向とは直交する方向からの観察となる。
また、図１（ｃ）は、ＬＥＤ素子２を上面側から観察した上面図である。
【００１１】
図１において、基板上に実装されたＬＥＤ素子２は、ＬＥＤチップ２８がレンズ部１１によって樹脂封止された構造であり、そのＬＥＤ素子２のレンズ部１１の外周基部（実装基部）１１ａを埋設して取り囲む防水樹脂層３０を備えており、レンズ部１１の外周基部１１ａには、レンズ部１１の中心部（透明部）２０よりも光の透過率が低い着色部２１が配置形成されていることを特徴としている。そして、例えば、着色部２１は、防水樹脂層３０に埋設されたレンズ部底部に近い程、光の透過率が低くなるように、着色部２１は、その光の透過率が連続的に変化するように構成される。
【００１２】
なお、レンズ部１１は、着色部２１と中心部２０とが一体に樹脂形成された構造である。また、ＬＥＤチップ２８に繋がるリードフレーム２９は実装される基板側に伸び、基板側との電気的接続を行っている（図示せず。）。
なお、レンズ部１１の中心部２０は、着色部２１よりも光の透過率が高い領域であり、図示したように、ＬＥＤチップ２８から光が出射する方向を上部とした場合、中心部２０がレンズ部１１の上部、着色部２１が下部に配置された状態となる。
【００１３】
レンズ部１１に外光（あるいは隣接するＬＥＤからの光。）５０が入射し、防水樹脂層３０に埋設されたレンズ部１１の外周基部１１ａまで入射した場合、外光５０は着色部２
１を通過して外周基部１１ａの防水樹脂層３０とレンズ部１１との境界面に到達し、反射する。その反射により光は、着色部２１を通過して透明な中心部２０を透過し、反射光５１として外部に射出される。外光５０の透過経路に着色部２１が含まれていれば、その反射光５１は、着色部２１の光の透過率が、透明な中心部２０の光の透過率よりも低いために、高強度が小さくなる。なお、反射光５１の光強度は、着色部２１の光の透過率と、外光５０の着色部２１内での光の経路（透過距離）に依存した大きさとなる。
【００１４】
レンズ部１１の上部に位置する中心部２０は、例えば透明性樹脂によって形成され、レンズ部１１の下部に位置する着色部２１は、不透明性樹脂によって構成されている。ここでの透明性樹脂とは、光の透過率が高い樹脂という意味であり、不透明性樹脂とは、中心部２０と比較して光の透過率が低い樹脂という意味である。
例えば、レンズ部１１の中心部２０は何の着色もしていない透明な樹脂で形成し、着色部２１は黒染料によって着色した、中心部２０よりも光の透過率が低い（不透明な）樹脂とする。さらに、着色部２１内において、黒染料の割合が連続的に変化して濃淡を持つ構造とし、ＬＥＤ素子２のレンズ部１１の底部に近い程、黒染料の割合が大きく、より光の透過率が低くなるよう構成している。
【００１５】
このようなＬＥＤ素子２においては、前方（図１（ａ）、（ｂ）中の上方。）から入射した外光５０は、着色部２１によって光強度が小さくなり、レンズ部１１の外周基部１１ａにおける境界面で反射して、再び外部に反射光５１として出る率が減るため、黒表示の輝度が低下するという効果が得られる。
【００１６】
人の視覚特性的では、例えば、光の反射率がなだらかに変化している面では、その中心部と端部で１０％程度の輝度差が有ってもほぼ気づかないが、隣接した部分でその半分の５％の輝度差がある場合には、ムラが有ると感じる特性があり、反射率の急変は避けるべき特性である。
本発明の表示装置１では、ＬＥＤ素子２の前方からのどの方向においても、光の反射率の急激な変化が無い構造となっているため、特異的に反射する角度が無く、多数のＬＥＤを配列して表示面を構成した表示装置１を、斜め方向から角度を付けて見込んだ場合でも、反射率が急変する角度が無く、全画面でなだらかに変化するため、人の視覚的に均一な表示画面とすることができる。
【００１７】
上述したように、この発明の表示装置によれば、ＬＥＤ素子２のレンズ部１１の下部が着色部２１であり、さらに、着色部２１は、黒染料の混入率を連続的に変えながら濃淡を成形したグラデーション構造である。レンズ部１１の上部となる中心部２０は透明であるが、下部に行くに従い黒染料の割合が増大し、最下部（レンズ底部）では、光の透過率が０に近づくように形成されている。この発明によれば、ＬＥＤ素子２の前方や周囲から入った外光５０が、外部との境界面やリードフレーム２９、ＬＥＤチップ２８で反射して再び外部に出て行く光量が少なくなるため、不点灯時すなわち黒表示時の輝度が低下する効果がある。
【００１８】
なお、レンズ部１１の中心部２０を透明（無色）な樹脂と説明しているが、着色部２１よりも光の透過率が高く、表示特性を阻害しない、つまり、ＬＥＤチップ２８から前方（上方）への光の射出を妨げない透過率の樹脂であればよい。
また、レンズ部１１の着色部２１の着色剤は、黒染料であるという例を示したが、染料等の着色剤は有色な透明性の材料、不透明性の材料（ここでの不透明とは、所定の値より透過性が低いということではなく、遮光性であることを言い、遮光性物質の形状としては粉末等の微粒子形状を用いることができる。）のいずれでもよく、また色は黒に限らず、異なる色の染料を用いて着色した樹脂から構成することが可能である。不透明性の着色剤の場合は、不透明性の粒子を透明の樹脂に混合することで着色を行い、不透明性粒子の大きさ、形、色、混合度合によって着色度合を調節することができ、さまざまな構成によって着色部２１を形成することが可能である。
【００１９】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２の表示装置１の構成を概略的に示した図であり、図２（ａ）は、砲弾型のＬＥＤ素子２の長径方向（ａ−ａ線）に沿ったａ−ａ断面図、図２（ｂ）は、ＬＥＤ素子２の短径方向（ｂ−ｂ線）に沿ったｂ−ｂ断面図、図２（ｃ）は、ＬＥＤ素子２の上面図である。
【００２０】
上述の実施の形態１では、レンズ部１１は、着色部２１を含んでおり、その着色部２１は、例えばＬＥＤ底部に近くなる程、黒染料の着色度合が大きくなるように、連続的に着色度合が調整された構成であったが、この実施の形態２のＬＥＤ素子２では、レンズ部１２は、その下部が、数段階の濃度に着色された着色部２２によって構成され、ＬＥＤ底部に近くなる程、段階的に着色度合が大きくなる構成である。言い換えれば、レンズ部１２の着色部２２は、複数の着色層よりなり、それら着色層毎に光の透過率が変化するように構成されている。なお、レンズ部１２の上部は透明な中心部２０であり、実施の形態１と同様である。
【００２１】
つまり、この実施の形態２においても、着色部２２を含むＬＥＤ素子２は、レンズ部１２の上部と下部で光の透過率が異なっており、下部に位置する着色部２２では、黒染料の割合が変化し、レンズ部底面に近い程、着色度合が大きく、色が濃く、不透明になっている。この実施の形態２の表示装置１では、図２に示したように、着色部２２の着色濃度が、着色層毎に変化するため、色の濃淡が段階的に変わり、均一な濃度の場合よりも反射率急変の現象を抑制することが可能となる。
【００２２】
このように、段階的に濃度（着色度合）の異なる着色部２２をレンズ部１２が含む構成のＬＥＤ素子２においても、前方から入射した光が、レンズ部１１の外周基部１１ａの境界面で反射して再び外部に出る率が減るため、不点灯時（黒表示）の輝度が低下する効果が得られる。また、ＬＥＤ素子２の前方からのどの方向においても反射率の急激な変化が無い構造となっているため、特異的に反射する角度が無く多数のＬＥＤ素子２を配列して表示面を構成した表示装置１を斜め方向から見込んだ場合でも、反射率が急変する角度が無く、全画面でなだらかに変化するため人の視覚的に均一な表示画面となる。
【００２３】
この実施の形態２のものは、実施の形態１に比べると、着色部２２の着色層毎に光の透過率が変化するため、光の透過率の変化が段階的には有るが、従来のＬＥＤ素子に比べれば小さい変化量となるため、画面内での表示特性の変化は少ない量に留めることが可能である。
【００２４】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３の表示装置１のＬＥＤ素子２の構成を概略的に示した図であり、図３（ａ）は側断面図Ａ、図３（ｂ）は側面図Ｂ、図３（ｃ）は上面図、図３（ｄ）はＬＥＤ素子２の長径方向に沿ったａ−ａ断面図である。レンズ部１３が着色部２３を含むＬＥＤ素子２を示しており、レンズ部１３は、砲弾型の楕円状レンズであり、そのレンズ部１３の着色部２３は、レンズ部１３の底部かつ短径方向の端部に近い程、着色度合が大きくなるように構成されている。
この実施の形態３では、ＬＥＤ素子２のレンズ部１３の長径方向Ｂに沿う部分は全高さにかけて透明であり、短径方向Ａの端部、かつ下部になるに従い光の透過率が低くなる（不透明度が上昇する）構造となっている。
【００２５】
このように構成された着色部２３を含むＬＥＤ素子２は、レンズ付きＬＥＤで通常重要な特性である水平方向（長径方向Ｂに沿った方向）への光強度は確保しながら、上からの太陽光や、下からの太陽光反射光がレンズ部１３内部に入ってきた場合でも、その反射を抑制できるという効果がある。
実際の表示装置１の設置場所としては、屋外で、垂直な表示面として用いる場所で、比較的上下方向からの目視が少ない場所、例えば競馬場のスタンド向かい側やボートレース場の対岸側等の場所が適している。
なお、着色部２３は、図３では、連続的に着色度合が変化する濃淡を例示しているが、実施の形態２のように、段階的に着色度合が変化するような構成とすることも可能であることは言うまでもない。
【００２６】
実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４の表示装置１のＬＥＤ素子２の構成を概略的に示した図であり、図４（ａ）はａ−ａ断面図、図４（ｂ）はｂ−ｂ断面図、図４（ｃ）は上面図をそれぞれ示している。
この実施の形態４のＬＥＤ素子２のレンズ部１４は、着色部２４が、レンズ部１４の底部かつ外周に近い程、着色度合が大きくなるように構成されている。ＬＥＤチップ２８及びリードフレーム２９が配置されたレンズ部１４の中心軸は、全高さにかけて透明であり、レンズ部１１の透明な中心部２０は、レンズ部１１の上部だけでなく、防水樹脂層３０に埋設される実装基部（１１ａに相当。）の部分にも円錐形（頂点がレンズ部底部側に位置する形状。）に形成され、レンズ部１４に残った外周基部１１ａの外周部と底面部を含む略すり鉢状の部分が着色部２４となる。
【００２７】
また、この実施の形態４では、上記のような着色部２４の特徴に加え、さらに、レンズ部１４の短径方向の端部におけるレンズ部１４の底部からの着色範囲が、長径方向の端部の着色範囲より、記号ｔで示す分だけ大きく（高く）、防水樹脂層３０から突出してなるように、着色部２４が形成されたことを特徴としている。
【００２８】
このように構成されたＬＥＤ素子２は、レンズ付きＬＥＤで通常重要な特性である水平方向への光強度は確保しながら、上からの太陽光や下からの太陽光の反射光がＬＥＤ素子２内部に入ってきた場合での反射を抑制できる効果がある。
ただし、着色剤の混合割合の制御が実施の形態３に比べると複雑であり、より精密に制御を行う必要がある。
【００２９】
なお、上述したように、着色剤の黒染料は、黒顔料でも構わないし、元から黒色の樹脂でも構わない。
また、着色剤の色は、黒以外でもよく、そのＬＥＤ素子２が発光する色に合わせた色とすることも可能であり、ＬＥＤ内部からの発光強度をあまり落とさずに、外部からの入射光や反射光を抑制できる色ならば、特に黒に限定したものでは無い。
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ことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３０】
１  表示装置、  ２  ＬＥＤ素子、１１，１２，１３，１４  レンズ部、１１ａ  外周基部（実装基部）、２０  中心部（透明部）、２１,２２,２３,２４  着色部、２８  ＬＥＤチップ、２９  リードフレーム、３０  防水樹脂層、５０  外光、５１  反射光。
【図１】
2014107464.tif 000003
【図２】
2014107464.tif 000004
【図３】
2014107464.tif 000005
【図４】
2014107464.tif 000006