(57)【要約】【課題】点光源としての発光素子の発光をより大きな面発光として表示することができる表示装置を得る。【解決手段】表示装置は、回路基板２上にマトリクス状に配列された複数個の発光素子４と、前記回路基板２及び発光素子４の上方を覆う如く配置され、透明板材１５の少なくとも一面に前記発光素子４の配列ピッチの約１／１０倍程度の配列ピッチで前記発光素子４の発光を受ける複数個のレンズ１６がマトリクス状に連設されたレンズ板１３とを備え、前記レンズ板１３は、各発光素子４の発光をそれぞれのＬＥＤに割り当てた複数個のレンズ１６群で受けて、拡大した発光面として表示する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列された複数個のＬＥＤと、前記ＬＥＤの放射する光を透過可能な前面カバーとを備え、前記ＬＥＤの発光によって文字や図形等を表現する表示装置であって、
透明板材の少なくとも一面に前記ＬＥＤの配列ピッチの約１／１０〜約１／２００倍程度の配列ピッチで複数個のレンズが形成されたレンズ板を、前記ＬＥＤの上方を覆う如く装備し、
前記レンズ板は、各ＬＥＤの発光を割り当てた前記レンズ群で受けて拡大した発光面として表示することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記ＬＥＤと前記レンズ板との離間間隔を変更して前記発光面の拡大率を調節可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記レンズ板が、前記前面カバーを兼ねることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記レンズ板において、各レンズとしての凹凸形状を印刷によって形成したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上にマトリクス状に配列された複数個の発光素子によって文字や図形等を表現する表示装置に関し、特に、文字や図形等を表現する単位画素を発光素子よりも大きな発光面として、発光素子の装備数の低減や発光の途切れが無い高品位な図形表示を実現するための改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電球やＬＥＤ素子を発光素子として使用し、基板上にマトリクス状に配列された複数個の発光素子によって、広告用の文字や図形、アニメーション等の表示、或いはニューステロップの表示等を行う表示装置が開発されている。図１１及び図１２は、このような表示装置の従来例を示したものである。
この表示装置１は、基板２上にマトリクス状に配列された複数個の発光素子としてのＬＥＤ４と、ＬＥＤ４の前面側に配置されてＬＥＤ４の放射する光を透過可能な前面カバー５とを備える。
なお、基板２上の各ＬＥＤ４の発光動作は、内蔵又は外部接続される不図示の制御処理装置（コンピュータ）によって制御される。
【０００３】
この種の表示装置は、カラー液晶やブラウン管等を使用した表示装置と比較すると、表現の自由度が乏しい。
そこで、遠方からの認識性を向上させること等に工夫を凝らして、広告効果の向上が図られる。
例えば、ＬＥＤ４の発光を認識し易くするために、基板２上に配列した各ＬＥＤ４と１：１に対応して、各ＬＥＤ４の上に、ＬＥＤ４の発光を強調するレンズを装備した表示装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−８９６９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されたように、各ＬＥＤ４の上にレンズを装備した構成とすると、ＬＥＤ４の放出する光の出射方向を一定方向に集束させることができ、その結果、表示する画素の輝度を高めて、遠方からの視認性を向上させることができる。
【０００６】
ところが、単に、ＬＥＤ４に対して１：１の関係で個々のＬＥＤ４毎にレンズを装備する従来の提案では、各ＬＥＤ４の点光源としての表現域を脱することができない。
従って、表示画面上での文字や図形等を形成する単位画素を、より大きな面発光にするには、複数個のＬＥＤ４を密接配置して、これらの複数個のＬＥＤ４の集合を表示画面上での単位画素に割り当てなければならず、視認性向上のために大きな表示画面が要求された場合に、大量のＬＥＤ４の搭載が必要になり、使用する発光素子数の増大が、装置製造のコストアップや消費電力の増大という問題を招いた。
【０００７】
また、各ＬＥＤ４の発光が、点光源としての表現域を脱することができないため、例えば、連続する曲線等を表示する場合も、ＬＥＤ４の配列ピッチに相応して、発光の途切れが現れてしまい、表示画像の品位を高めることが難しいという問題があった。
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、点光源としての発光素子の発光をより大きな面発光として表示することができ、従って、使用する発光素子の数量を増大させずに大画面表示を実現でき、また、発光素子の配列ピッチ間隔に起因する発光の途切れを無くして、連続する曲線等を途切れのない高品位な画像として表示することができる表示装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る表示装置は、請求項１に記載したように、マトリクス状に配列された複数個のＬＥＤと、前記ＬＥＤの放射する光を透過可能な前面カバーとを備え、前記ＬＥＤの発光によって文字や図形等を表現する表示装置であって、
透明板材の少なくとも一面に前記ＬＥＤの配列ピッチの約１／１０〜約１／２００倍程度の配列ピッチで複数個のレンズが形成されたレンズ板を、前記ＬＥＤの上方を覆う如く装備し、
前記レンズ板は、各ＬＥＤの発光を割り当てた前記レンズ群で受けて拡大した発光面として表示することを特徴とする。
【００１０】
上記した構成によれば、点光源として発光素子から放出された光は、その発光素子上に割り当てられた複数個のレンズ群で受けて、より大きな面発光として表示される。
また、点光源としての発光素子の発光が、レンズ群により、点光源の外径よりも大きな所定寸法の発光面として表現されるため、隣接する発光素子の発光は連続する複数の面発光として光を放つ。従って、発光素子の配列ピッチ間隔に起因する発光の途切れを無くして、連続する曲線等を途切れのない高品位な画像として表示することができる。
【００１１】
なお、請求項２に記載のように、前記ＬＥＤと前記レンズ板との離間間隔を変更して前記発光面の拡大率を調節可能にした構成とすると良い。
このようにすると、発光素子の配列ピッチ間隔と相関して、レンズ効果を拡大することができる。
【００１２】
また、好ましくは、請求項３に記載のように、前記表示装置において、前記レンズ板が、前記前面カバーを兼ねる構成とすると良い。
このようにすると、レンズ板の装備のために構成部品が増えることを防止でき、部品数の増加を招くことなく、点光源の発光を面発光に変えることができる。
【００１３】
更に好ましくは、請求項４に記載のように、前記表示装置において、前記レンズ板において、各レンズとしての凹凸形状を印刷によって形成した構成とすると良い。
このようにすると、印刷の元版さえ準備すれば、発光素子よりも小さな配列ビッチでマトリクス状に並ぶレンズ群を高精度に量産することができ、量産によって製造コストを抑えることができる。
また、任意形状のレンズ群を印刷によって容易に形成することができ、種々の形状の採用によって、デザイン的に予期せぬ表示画像を得ることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施の形態に係る表示装置を詳細に説明する。
図１乃至図５は本発明に係る表示装置の第１の実施の形態を示したもので、図１は本発明に係る表示装置の一部を破断した正面図、図２は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図３は図２に示したレンズ板のレンズ群の配列を示す斜視図、図４は図３に示したレンズ群の正面図、図５は図２に示したレンズ板のレンズ群と回路基板上の発光素子との位置関係を示す拡大断面図である。
【００１５】
この第１の実施の形態の表示装置１１は、ＬＥＤ素子を発光素子として使用したもので、回路基板２上にマトリクス状に配列された複数個のＬＥＤ４と、ＬＥＤ４の放射する光を透過可能な前面カバー５と、回路基板２及びＬＥＤ４の上方を覆うように前面カバー５の内側に配置されたレンズ板１３と、回路基板２上の各ＬＥＤ４の発光動作を制御する不図示の制御処理装置（コンピュータ）とを備え、発光動作するＬＥＤ４によって文字や図形やアニメーションを表現する。
【００１６】
上記した表示装置１１が、先の図１１及び図１２に示した従来の表示装置１と異なる点は、レンズ板１３が追加装備された点である。その他の構成は、従来の表示装置１と共通であり、共通の構成については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００１７】
本実施の形態の場合、回路基板２上のＬＥＤ４は、縦横（Ｘ方向とＹ方向）に一定のピッチＰ０で、配列されている。
【００１８】
レンズ板１３は、透明板材１５の内面に、ＬＥＤ４の配列ピッチＰ０（図５参照）の約１／１０倍程度の縦横の配列ピッチＰ１，Ｐ２（図４参照）でＬＥＤ４の発光を受ける複数個のレンズ１６をマトリクス状に連設したものである。
また、各レンズ１６は、図４にも示すように、周囲が正方形のレンズで、ＬＥＤ４の配列方向に対して辺を角度θだけ傾斜させた向きで装備されている。この傾斜角θは、本実施の形態の場合４５度である。
そして、本実施形態の場合、ＬＥＤ４の配列ピッチＰ０は１０ｍｍで、これに対して、レンズ１６の配列ピッチＰ１＝Ｐ２＝０．４ｍｍにしている。
また、本実施の形態の場合、ＬＥＤ４の外径Ｄ（図５参照）が５ｍｍであるのに対して、各レンズ１６は、図４に示すように、一辺の長さＬ１を０．４ｍｍに、レンズ間の隙間Ｓ１を０．１６ｍｍに設定している。
【００１９】
レンズ板１３は、換言すると、各ＬＥＤ４毎に、複数個のレンズ１６群を割り当てたもので、各ＬＥＤ４の発光を割り当てた複数個のレンズ１６群で受けて、拡大した略均一な輝度の発光面として表示する。
【００２０】
各レンズ１６とＬＥＤ４との間の光軸方向の離間距離Ｌｄ（図５参照）は、一つのＬＥＤ当たりに割り当てるレンズ１６の数量に応じて、調整する。
本実施の形態では、離間距離Ｌｄは２０ｍｍに設定してある。
なお、この離間距離Ｌｄは変更して発光面の拡大率を調節可能にすることができ、ＬＥＤ４の配列ピッチＰ０間隔と相関して、レンズ効果を拡大することができる。つまり、発光面の拡大だけに留まらず、表示画像の立体化も可能にする。
【００２１】
レンズ板１３において、各レンズ１６としての凹凸形状は、射出成形等によって形成することもできるが、本実施の形態では、印刷によって形成している。
なお、レンズ板１３を形成して光拡散板となる透明板材１５は、例えば、建材用の透明アクリル板として窓ガラスの代用品等として市販されてもいる。
【００２２】
以上の実施形態に示した表示装置１１では、点光源としてのＬＥＤ４から放出された光は、そのＬＥＤ４の上方に割り当てられた複数個のレンズ１６群が受けて、より大きな面発光として表示する。
従って、文字や図形やアニメーション等は、ＬＥＤ４の外径よりも大きな発光面を単位画素として描画されることになり、使用するＬＥＤ４の数量を増大させずに大画面表示を実現でき、視認性向上のために大きな表示画面が要求された場合に、使用するＬＥＤ４の数量を抑えて、装置製造のコスト低下や消費電力の低減を図ることができる。
【００２３】
また、点光源としてのＬＥＤ４の発光が、点光源の外径よりも大きな所定寸法の発光面として表現されるため、隣接するＬＥＤ４の発光は連続する複数の面発光として光を放つ。従って、ＬＥＤ４の配列ピッチ間隔に起因する発光の途切れを無くして、連続する曲線等を途切れのない高品位な画像として表示することができる。
【００２４】
図６は、上記の表示装置１１が文字を表示した例を示している。文字表示の際の１画素分の発光面２１が、複数個のレンズ群の集合で形成されていて、隣接する発光面間の隙間が狭く、実質的に途切れのない発光面が得られている。
【００２５】
また、本実施の形態のレンズ板１３の場合、各レンズ１６としての凹凸形状を印刷によって形成しているため、レンズ１６群を形成する印刷の元版さえ準備すれば、ＬＥＤ４よりも小さな配列ピッチで並ぶレンズ１６群を高精度に量産することができ、量産によって製造コストを抑えることができる。
因みに、上記の実施の形態ではレンズの配列ピッチをＬＥＤの配列ピッチの約１／１０倍程度としたが、現行技術において約１／２００倍程度の配列ピッチでレンズ群を形成して、使用することができる。
【００２６】
なお、本発明に係るレンズ板に形成するレンズの輪郭形状は、上記実施形態に示した矩形輪郭のものに限らない。図７に示すように、丸形のレンズ２３をマトリクス状に配置したレンズ板２４でも、同様の作用効果を得ることが可能である。更に、正方形や丸形のレンズ以外に種々の形状のレンズ群を採用したり、あるいは、部分的に形状を変更したりすることで、デザイン的に予期せぬ表示画像を得ることもできる。
【００２７】
また、レンズ板のレンズを装備する面も、上記した実施の形態に限らない。
例えば、図８に示すように透明板材１５の外面側にレンズ１６をマトリクス状に形成したレンズ板２５を配置したり、図９に示すように透明板材１５の内外両面にレンズ１６をマトリクス状に形成したレンズ板２６を採用することも可能である。
【００２８】
また、上記した実施形態では、レンズ板１３は前面カバー５とは別体で、前面カバー５の内側に装備した。
しかし、図１０に示すように、レンズ１６群を配列したレンズ板２７が、前面カバー５を兼ねる構成としても良い。
このようにすると、レンズ板の装備のために構成部品数が増えることを防止でき、部品増加を招くことなく、点光源の発光を面発光に変えることができる。
但し、レンズ板２７が前面カバー５を兼ねる場合は、図１０に示したように、レンズ１６は内面側に設けた構成とした方がよい。この種の表示装置は、屋外に据え付けられる場合が多く、もしも、レンズ１６群を前面カバー５の外面側に形成した構成とすると、レンズ１６群による凹凸に埃等が付着しやすく、発光面が汚れ易くなって、発光面の清掃に手間がかかり、保守が困難になる。しかし、図１０に示した構成とすることで、そのような面倒を防止することができる。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、発光素子としてＬＥＤを使用した場合を示した。しかし、本発明の表示装置において、発光素子としては、ＬＥＤの他に、小型の電球等も使用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の表示装置によれば、点光源としての発光素子から放出された光は、その発光素子の上方に割り当てられた複数個のレンズで構成されるレンズ群が受けて、より大きな面発光として表示する。
従って、文字や図形やアニメーション等は、発光素子の外径よりも大きな発光面を単位画素として描画されることになり、使用する発光素子の数量を増大させずに大画面表示を実現でき、視認性向上のために大きな表示画面が要求された場合に、使用する発光素子の数量を抑えて、装置のコスト低減や消費電力の低減を図ることができる。
また、点光源としての発光素子の発光が、点光源の外径よりも大きな所定寸法の発光面として表現されるため、隣接する発光素子の発光は連続する複数の面発光として光を放つ。従って、発光素子の配列ピッチ間隔に起因する発光の途切れを無くして、連続する曲線等を途切れのない高品位な画像として表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示装置の第１の実施の形態の一部を破断した正面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図３】図２に示したレンズ板のレンズ群の配列を示す斜視図である。
【図４】図３に示したレンズ群の正面図である。
【図５】図２に示したレンズ板のレンズ群と回路基板上の発光素子との位置関係を示す拡大断面図である。
【図６】図１に示した表示装置における文字の表示例の説明図である。
【図７】本発明に係るレンズ板の第２の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係るレンズ板の第３の実施形態の拡大断面図である。
【図９】本発明に係るレンズ板の第４の実施形態の拡大断面図である。
【図１０】本発明に係るレンズ板の第５の実施形態の拡大断面図である。
【図１１】従来の表示装置の一部破断した正面図である。
【図１２】図１１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
２  回路基板
４  ＬＥＤ（発光素子）
５  前面カバー
１１  表示装置
１３  レンズ板
１５  透明板材
１６  レンズ
Ｐ０    発光素子の配列ピッチ
Ｐ１，Ｐ２  レンズの配列ピッチ
Ｌｄ  レンズと発光素子の離間距離
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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