(57)【要約】【課題】塗装を行わずに、遮光ルーバーの親水性、および、光反射防止性の両方を改善することにより、水滴、および、外部からの光による画質の低下を防ぐことを目的とする。【解決手段】本発明に係る映像表示装置は、映像表示面に配列された複数の発光素子１と、映像表示面において各発光素子１の周囲に設けられ、水との接触角が７０°以下となる材質からなる遮光ルーバー２とを備える。そして、遮光ルーバー２の表面には、多数の微細凹凸形状６が設けられ、遮光ルーバー２の実表面積を大きくしている。【選択図】図２
2009002979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像表示面に配列された複数の発光素子と、
前記映像表示面において各前記発光素子の周囲に設けられ、水との接触角が７０°以下となる材質からなる遮光ルーバーとを備え、
前記遮光ルーバーの表面には、
多数の微細凹凸形状が設けられた、
映像表示装置。
【請求項２】
前記遮光ルーバーは、
前記映像表示面に突出して設けられた庇状部を備える、
請求項１に記載の映像表示装置。
【請求項３】
前記遮光ルーバーの前記材質は、
親水基を有する化合物を含む、
請求項１または請求項２に記載の映像表示装置。
【請求項４】
前記遮光ルーバーの前記材質は、
ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂のいずれかを含む、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項５】
前記微細凹凸形状の算術平均粗さは、１０μｍ以上１ｍｍ以下である、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の映像表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の映像表示装置の製造方法であって、
前記微細凹凸形状は、
射出成形金型の表面形状を前記遮光ルーバーに転写して成形される、
映像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外に設置される映像表示装置に関し、特にＬＥＤ等の発光素子を用いる映像表示装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の屋外に設置される映像表示装置では、降雨などの水滴が、発光素子近傍の樹脂成形品に膨らんで付着することにより、映像表示装置の画質が低下していた。また、外部からの光が、樹脂成形品の表面において反射することにより、映像表示装置の画質が低下していた。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の映像表示装置では、水滴が膨らまないようにするため、樹脂成形品の表面に親水性塗装を実施している。また、外部からの光が反射しないようにするため、樹脂成形品の表面に艶消し塗装を実施することも提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０２２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、親水性塗装の基材と、艶消し塗装の基材は互いに材質が異なるため、両方塗装して長期使用した場合には、塗装同士の界面から一方の塗装が剥離してしまうという問題点があった。また、これら塗装を施行すると、製造コストが上昇してしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、塗装を行わずに、遮光ルーバーの親水性、および、光反射防止性を改善することにより、水滴、および、外部からの光による画質の低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る映像表示装置は、映像表示面に配列された複数の発光素子と、前記映像表示面において各前記発光素子の周囲に設けられ、水との接触角が７０°以下となる材質からなる遮光ルーバーとを備え、前記遮光ルーバーの表面には、多数の微細凹凸形状が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の映像表示装置によれば、塗装を行わずに、遮光ルーバーの親水性、および、光反射防止性を改善することができるため、水滴、および、外部からの光による画質の低下を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜実施の形態１＞
図１は、本実施の形態に係る映像表示装置の映像表示面を拡大した図であり、図２は、図１の切断線Ａ−Ａ’の断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る映像表示装置は、複数の発光素子１と、遮光ルーバー２と、封止樹脂４と、回路基板５とを備える。なお、映像表示面には、図１に示す構成が、上下左右の方向に多数配列されている。
【００１０】
図１に示すように、複数の発光素子１は、映像表示面に配列される。本実施の形態では、映像表示面は、回路基板５に沿った面であるものとする。この複数の発光素子１には、例えば、赤、緑、青の３色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）が該当する。各発光素子１は、図示しない制御回路に接続される。その制御回路が、入力された映像信号に応じて各発光素子１の点灯／消滅を制御することにより、映像表示面において映像が表示される。封止樹脂４は、例えば、シリコン樹脂からなり、図２に示すように、発光素子１の取り付け部分を回路基板５に封止して固定する。
【００１１】
遮光ルーバー２は、映像表示面において各発光素子１の周囲に設けられ、水との接触角が７０°以下となる材質からなる。本実施の形態では、遮光ルーバー２は、封止樹脂４の表面上に形成され、発光素子１を露出するための貫通穴が設けられている。また、本実施の形態では、この遮光ルーバー２は、映像表示面に突出して設けられた庇状部３を備える。この庇状部３は、本実施の形態では、図１に示すように、上下の発光素子１同士の間に収まるように、水平方向に設けられる。映像表示装置は、外部からの光を庇状部３によって遮断することで、映像のコントラストを高めることができる。
【００１２】
この遮光ルーバー２の表面には、微細凹凸形状が設けられている。図３は、図２の点線で示される四角で囲まれた部分を拡大した図である。図３示すように、庇状部３の表面には、多数の微細凹凸形状６が設けられている。図２では、微細凹凸形状６は、遮光ルーバー２の表面に沿った小さい点で示されている。図２に示されているように、微細凹凸形状６は、遮光ルーバー２の庇状部３以外の表面にも設けられている。
【００１３】
この微細凹凸形状６の算術平均粗さは、１０μｍ以上１ｍｍ以下であるものとする。本実施の形態では、微細凹凸形状６の算術平均粗さは、１００μｍであるものとする。この微細凹凸形状６は、図４に示すように、射出成形金型７の表面形状を遮光ルーバー２に転写して形成される。この射出成形金型７の表面形状には、微細凹凸形状が形成されており、例えば、平均粒径が約７００μｍのスチールショットをブラスト処理することにより形成される。
【００１４】
また、本実施の形態では、遮光ルーバー２は、上述したように、水との接触角が７０°以下となる材質からなる。ここでいう接触角は、図７に示す角度θであり、水滴８端部における水滴８の表面と、遮光ルーバー２の表面との成す角度である。このような遮光ルーバー２の材質には、例えば、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂が該当する。本実施の形態では、遮光ルーバー２の材質は、水との接触角が５５°であるポリアミド樹脂であるものとする。
【００１５】
次に、以上のように構成される本実施の形態に係る映像表示装置の動作を、従来の映像表示装置と比較して説明する。図５は、従来の映像表示装置において、遮光ルーバー２に水滴８が付着した場合を示し、図６は、本実施の形態に係る映像表示装置において、遮光ルーバー２に水滴８が付着した場合を示している。ここで、比較のため、従来の映像表示装置は、微細凹凸形状６が設けられていない点以外は、本実施の形態に係る映像表示装置の遮光ルーバー２と同一であるものとする。
【００１６】
従来の映像表示装置では、図５に示すように、遮光ルーバー２に付着した水滴８は、遮光ルーバー２の撥水性により、大きく膨れた形状となり、接触角が大きい形状となる。それに対し、本実施の形態に係る映像表示装置では、図６に示すように、遮光ルーバー２に付着した水滴８は、遮光ルーバー２の親水性が改善され、遮光ルーバー２の表面に広がった形状となり、接触角が小さい形状となる。このように、微細凹凸形状６を設けると、遮光ルーバー２の親水性が改善される。この理由については後述する。
【００１７】
また、図示しないが、従来の映像表示装置では、遮光ルーバー２の表面は平坦であるため、庇状部３があっても、少なからず外部からの光を反射する。それに対し、本実施の形態に係る映像表示装置では、それらの表面に微細凹凸形状６が設けられているため、外部からの光は乱反射される。これにより、例えば、屋外にて映像表示装置が人の視線よりも高い位置に配置される場合、さらに高い場所から映像表示装置に入射される太陽光は、微細凹凸形状６により乱反射される。そのため、映像表示装置の下側にいる人の目には、太陽光はほとんど届かず、映像表示装置の光のみが届くことになり、映像を見やすくすることができる。
【００１８】
このように、本実施の形態に係る映像表示装置によれば、塗装を行わなくても、遮光ルーバー３の親水性を改善させることができる。これにより、降雨などによる水滴８が、発光素子１近傍に膨らんで溜まるのを防ぐことができるため、水滴８による画質の低下を防ぐことができる。また、微細凹凸形状６が外部からの光を乱反射するため、塗装を行わなくても、光反射防止性を改善させることができる。これにより、外部からの光による画質の低下も防ぐことができる。また、遮光ルーバー２に、庇状部３を設けることにより、外部からの光による画質の低下をさらに防ぐことができる。
【００１９】
また、微細凹凸形状６の算出平均粗さを１０μｍ以上１ｍｍ以下にすることによれば、親水性をさらに改善することができるとともに、外部からの光の反射をさらに防止することができる。
【００２０】
また、本実施の形態に係る映像表示装置の製造方法によれば、射出成形金型７の表面に設けられた表面形状を遮光ルーバー２に転写して微細凹凸形状６を形成するため、均一の微細凹凸形状６を安価に作成することができる。なお、本実施の形態では、射出成形金型７の表面形状、つまり、微細凹凸形状を、スチールショットをブラスト処理することによって形成した。しかし、これに限ったものではなく、例えば、射出成形金型７の表面をエッチング処理することにより、微細凹凸形状を形成してもよい。
【００２１】
上述したように、遮光ルーバー２に微細凹凸形状６を設けると、遮光ルーバー２の親水性が改善するが、その理由について、以下説明する。図７に、従来の遮光ルーバー２に、水滴８が付着した様子を示す。図に示す角度θは、上述したように、水滴８端部における水滴８の表面と、遮光ルーバー２の表面との成す接触角である。
【００２２】
この接触角θは、遮光ルーバー２の親水性の指標となり、遮光ルーバー２表面の親水性が低いほど接触角θは大きくなり、遮光ルーバー２表面の親水性が高いほど接触角θは小さくなる。換言すれば、接触角θは、遮光ルーバー２の撥水性の指標にもなり、遮光ルーバー２表面の撥水性が高いほど接触角θは大きくなり、遮光ルーバー２表面の撥水性が低いほど接触角θは小さくなる。
【００２３】
この接触角θは、固体の表面張力γS、液体の表面張力γL、および、固液界面張力γSLのバランスにより決定され、式（１）に示すYoungの式で表される。
ｃｏｓθ＝（γSL−γS）／γL・・・（１）
ここで、固体の表面張力γSの向きは、固体、液体、気体の三相の接点から、固体と気体の境界線に向かう向きであり、図７では左向きとなる。そして、その大きさは、固体と気体の接触面積と、表面自由エネルギーの積で表される。
【００２４】
液体の表面張力γLの向きは、固体、液体、気体の三相の接点から、液体と気体の境界線に向かう向きであり、図７では上側に向いた向きとなる。そして、その大きさは、液体と気体の接触面積と、表面自由エネルギーの積で表される。
【００２５】
固液の表面張力γSLの向きは、固体、液体、気体の三相の接点から、固体と液体の境界線に向かう向きであり、図７では右向きとなる。そして、その大きさは、固体と液体の接触面積と、表面自由エネルギーの積で表される。
【００２６】
図７では簡単のため、γSL−γSが示されている。この接触角θは、気体と液体が同一であれば、固体に固有のものである。そこで、以下、図７の接触角θ、つまり、微細凹凸形状６がない遮光ルーバー２における接触角θを、固有接触角θと呼ぶことにする。
【００２７】
次に、図８に、本実施の形態に係る映像表示装置の遮光ルーバー２に、水滴８が付着した様子を示す。図８の遮光ルーバー２の実表面積は、微細凹凸形状６を設けることにより、図７の遮光ルーバー２の表面積のＲ（Ｒ＞１）倍となる。例えば、図８のように、微細凹凸形状６として、正三角形状からなるＶ溝が多数設けられる場合には、点線で示される面積に対して、実線で示される面積は２倍となるため、Ｒ＝２となる。正四角錐状からなる溝が多数設けられる場合には、Ｒ＝３．５となる。
【００２８】
この場合、遮光ルーバー２と気体、および、遮光ルーバー２と水滴８との接触面積はＲ倍されるため、γSおよびγSLは、Ｒ倍される。この場合において、本実施の形態に係る映像表示装置における接触角をθRとすると、この接触角θRは、式（２）のように表される。
ｃｏｓθR＝Ｒ・（γSL−γS）／γL＝Ｒ・ｃｏｓθ・・・（２）
ここでθは、微細凹凸形状６が設けられていない遮光ルーバー２における固有接触角θである。上述したように、Ｒ＞１である。そのため、図８からも明らかなように、接触角θRは、固有接触角θよりも小さくなる。このように、本実施の形態に係る映像表示装置によれば、接触ルーバー２に微細凹凸形状６を設けたことにより、遮光ルーバー２の親水性を改善することができる。
【００２９】
次に、遮光ルーバー２の材質を、水との固有接触角θが７０°以下となる材質とする理由について説明する。図９は、平面の遮光ルーバー２における固有接触角θと、微細凹凸形状６を設けた遮光ルーバー２における接触角θRと、微細凹凸形状６による実表面積と平面の表面積の比Ｒとの相関を示した図である。これらの値の関係は、上述の式（２）で表される。
【００３０】
この図９において、丸の点はＲ＝１．０、四角の点はＲ＝２．０、三角の点はＲ＝４．０の場合を示している。この図からもわかるように、Ｒを大きくすればするほど、つまり、微細凹凸形状６の実表面積を大きくすればするほど、固有接触角θが大きくても、接触角θRを小さくすることができる。また、図に示すように、固有接触角θが、７０°以下であれば、可及的に大きく、かつ、現実的な値Ｒ＝４．０において、接触角θRを０°にすることができ、水滴の発生を防ぐことができる。一方、微細凹凸形状６を設けた遮光ルーバー２の材質として、例えば、水との固有接触角が８０°であるポリカーボネート樹脂を適用した場合には、接触角θRを小さくすることができたが、０°にすることができなかった。
【００３１】
本実施の形態に係る映像表示装置では、上述したように、遮光ルーバー２は、水との固有接触角が７０°以下となる材質からなるものとし、本実施の形態では、特に、遮光ルーバー２の材質は、水との固有接触角が５５°であるポリアミド樹脂であるものとした。そのため、本実施の形態に係る映像表示装置によれば、水滴８の膨らみを生じさせないようにすることができる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、遮光ルーバー２の材質として、ポリアミド樹脂を用いた。しかし、これに限ったものではなく、水との固有接触角θが７０°以下の性状を満たす樹脂であれば他の樹脂、例えば、ポリビニルアルコール樹脂もしくはフェノール樹脂を用いてもよい。
【００３３】
また、本実施の形態では、遮光ルーバー２の表面に設けられる微細凹凸形状６は、射出成形金型７の表面形状を転写する手法を用いた。しかし、これに限ったものではなく、遮光ルーバー２を成形後に、遮光ルーバー２の表面に微細凹凸形状６を形成する手法であってもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では、映像表示面の遮光ルーバー２の表面に、微細凹凸形状６を設けるものとした。しかし、遮光ルーバー２に限ったものではなく、映像表示面に露出する他の樹脂部品、例えば、回路基板５を収納するフレームや、回路基板５を封止している封止樹脂に適用するものであってもよい。
【００３５】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、遮光ルーバー２の材質として、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂、つまり、水との固有接触角θが７０°以下となる樹脂を用いるものとした。しかし、遮光ルーバー２の材料強度を勘案して、これら以外の樹脂を基材樹脂にしたい場合がある。
【００３６】
本実施の形態によれば、上述以外の樹脂を基材樹脂であっても、水との固有接触角θを７０°以下にすることが可能である。以下、本実施の形態に係る映像表示装置の構成のうち、実施の形態１と同一の構成については、同一の符号を付すものとし、新たに説明しない構成については、実施の形態１と同じであるものとする。
【００３７】
本実施の形態では、遮光ルーバー２の材質は、親水基を有する化合物を含む。ここで、親水基には、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、スルホ基が該当する。本実施の形態では、遮光ルーバー２の材質は、ヒドロキシル基を有するグリセリンステアリン酸エステルを５ｗｔ％添加配合したポリカーボネート樹脂であるものとする。
【００３８】
ポリカーボネート樹脂単独では、上述したように、水との固有接触角θが８０°であった。しかし、本実施の形態では、グリセリンステアリン酸エステルを添加配合することにより、水との固有接触角θが６５°になった。
【００３９】
このように、本実施の形態によれば、材料強度は強いが、親水性が十分でない樹脂を基材樹脂にした場合であっても、容易に親水性を改善することが可能となる。これにより、単独では固有接触角θが７０°以上のものであっても、７０°以下にすることができる。そうすると、上述した微細凹凸形状６の効果により、接触角を０°にすることができる。つまり、水滴８の膨らみを生じさせないようにすることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態では、グリセリンステアリン酸エステルを５ｗｔ％添加配合するものとしたが、添加量はこれに限ったものではない。また、本実施の形態では、親水基を有する化合物として、グリセリンステアリン酸エステルを添加配合したが、これに限ったものではなく、例えば、ポリアミド樹脂、ポリビニルアルコール樹脂などの親水基を有する樹脂を添加配合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１に係る映像表示装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態１に係る映像表示装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態１に係る映像表示装置の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１に係る映像表示装置の製造方法を示す図である。
【図５】従来の映像表示装置の動作を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る映像表示装置の動作を示す図である。
【図７】従来の映像表示装置の動作を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る映像表示装置の動作を示す図である。
【図９】実施の形態１に係る映像表示装置の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  発光素子、２  遮光ルーバー、３  庇状部、４  封止樹脂、５  回路基板、６  微細凹凸形状、７  射出成形金型、８  水滴。
【図１】
2009002979.tif 000003
【図２】
2009002979.tif 000004
【図３】
2009002979.tif 000005
【図４】
2009002979.tif 000006
【図５】
2009002979.tif 000007
【図６】
2009002979.tif 000008
【図７】
2009002979.tif 000009
【図８】
2009002979.tif 000010
【図９】
2009002979.tif 000011