特開2019-207828(P2019-207828A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-207828(P2019-207828A)
(43)【公開日】2019年12月5日
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
   F21S 2/00 20160101AFI20191108BHJP
   G02B 6/00 20060101ALI20191108BHJP
   G09F 13/18 20060101ALI20191108BHJP
【FI】
   F21S2/00 435
   F21S2/00 432
   G02B6/00 331
   G09F13/18 D
   G09F13/18 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2018-103653(P2018-103653)
(22)【出願日】2018年5月30日
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高田 和政
(72)【発明者】
【氏名】上水 和平
【テーマコード(参考)】
2H038
3K244
5C096
【Fターム(参考)】
2H038AA55
2H038BA06
3K244AA06
3K244AA09
3K244BA08
3K244BA14
3K244BA18
3K244BA48
3K244CA03
3K244DA00
3K244EA02
3K244EA04
3K244EA12
3K244EB01
3K244ED03
3K244ED05
3K244ED12
3K244ED13
3K244ED14
5C096AA01
5C096CD10
5C096CE05
5C096CE14
(57)【要約】
【課題】絵柄の明るさを均一にするために微細構造の大きさを変化させた場合であっても、輪郭が綺麗な絵柄表示が可能な表示装置を提供する。
【解決手段】導光体1の光学面12には、所定の絵柄4が表示されるように複数の微細構造3が配置されている。大きさの調整された微細構造3と、当該微細構造3と絵柄4の輪郭に沿った両方向において隣り合う各微細構造3との距離は均等である。大きさの調整された微細構造3と、当該微細構造3と絵柄4の内部において隣り合う微細構造3との距離は、微細構造3を小さくした場合は調整前よりも長く、微細構造3を大きくした場合は調整前よりも短い。
【選択図】図1B
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と導光体とを備えた表示装置であって、
前記導光体は、前記光源からの光が入射される第1面と、前記導光体中を伝播した前記光が出射される第2面と、前記第2面と対向する第3面とを有し、
前記第3面には、前記第2面から出射される前記光によって所定の絵柄が表示されるように複数の微細構造が配置されており、
前記複数の微細構造は、前記所定の絵柄の輪郭に沿って配置された複数の第1微細構造と、前記複数の第1微細構造に囲まれた少なくとも1つの第2微細構造とを含み、
前記複数の第1微細構造は、少なくとも1つの第3微細構造と、前記第3微細構造と異なる大きさに調整された少なくとも1つの第4微細構造とを含み、
前記第4微細構造と、前記複数の第1微細構造のうち前記輪郭に沿った第1方向において前記第4微細構造と隣り合う微細構造との距離をPLとし、
前記第4微細構造と、前記複数の第1微細構造のうち前記輪郭に沿った第2方向において前記第4微細構造と隣り合う微細構造との距離をPRとし、
前記第4微細構造の代わりに前記第3微細構造を配置したと仮定した場合における当該第3微細構造と、当該第3微細構造と隣り合う前記第2微細構造との距離をL0とし、
前記第4微細構造と、前記第4微細構造と隣り合う前記第2微細構造との距離をL1としたとき、
前記第4微細構造が前記第3微細構造よりも小さければ、L0<L1且つPL=PRであり、
前記第4微細構造が前記第3微細構造よりも大きければ、L0>L1且つPL=PRである、表示装置。
【請求項2】
請求項1において、前記導光体は、前記第1面の法線と前記第2面の法線とのなす角度が15度以下の立体導光板である、表示装置。
【請求項3】
請求項1において、前記導光体は、前記第1面の法線と前記第2面の法線とが直交する平板導光板である、表示装置。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか1項において、
前記複数の微細構造の形状は、円錐、半円錐、4面体、三角柱、舟形又は三日月である、表示装置。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか1項において、
前記第2微細構造は、前記複数の第1微細構造のうち当該第2微細構造と隣り合う各微細構造との距離が均等になるように配置されている、表示装置。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか1項において、
前記所定の絵柄の寸法は、30mm四方以下である、表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光源からの光を導光体内で伝播させ、絵柄を表示させる表示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来より、平板形状の光透過性を有する導光板を用いて、光の入射方向に応じた絵柄を表示させる表示装置が提案されている(特許文献1)。
【0003】
また、描画の輪郭を綺麗に表示する方法として、インクジェット装置などの印刷機においてドットの座標補正が提案されている(特許文献2)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第4741142号公報
【特許文献2】特開2008−200980号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示された表示装置では、導光体として平板形状のパネル(導光板)が用いられている。パネル(導光板)には、文字等の絵柄を表示するためのプリズムとなる微細構造の集合体が配置されている。プリズムの集合体は、通常、隣り合うプリズム同士の中心(重心)間の距離が均等になるように配置されている。
【0006】
ところで、表示装置の用途によっては、装置の寸法制約により、平板形状のパネルの側端面に向けて光源を配置できない場合があり、その場合は、導光板を屈曲部を持つ立体的な形状にする必要がある。
【0007】
立体導光板では導光板内を伝播する光が屈曲部で反射されて集光されてしまうため、表示される絵柄に明暗が生じてしまう。このため、微細プリズムの大きさを調整して、絵柄の明るさを均一にする必要がある。
【0008】
しかし、後に詳述するように、導光板において、例えば特許文献2に開示されている方法のインクドットをプリズム(微細構造)に置き換えたような配置を行うと、微細構造の大きさ調整に起因して絵柄の輪郭が歪んでしまうという問題が生じる。
【0009】
本開示は、以上に述べた課題を解決するものであって、例えば立体形状の導光板などを用いて表示される絵柄の明るさを均一にするために微細構造の大きさを調整した場合であっても、絵柄の輪郭を綺麗に表示できる表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記の目的を達成するために、本開示に係る表示装置は、光源と導光体とを備えた表示装置であって、導光体は、光源からの光が入射される第1面と、導光体中を伝播した光が出射される第2面と、第2面と対向する第3面とを有している。第3面には、第2面から出射される光によって所定の絵柄が表示されるように複数の微細構造が配置されている。複数の微細構造は、所定の絵柄の輪郭に沿って配置された複数の第1微細構造と、複数の第1微細構造に囲まれた少なくとも1つの第2微細構造とを含む。複数の第1微細構造は、少なくとも1つの第3微細構造と、第3微細構造と異なる大きさに調整された少なくとも1つの第4微細構造とを含む。「第4微細構造と、複数の第1微細構造のうち輪郭に沿った第1方向において第4微細構造と隣り合う微細構造との距離」を「PL」とし、「第4微細構造と、複数の第1微細構造のうち輪郭に沿った第2方向において第4微細構造と隣り合う微細構造との距離」を「PR」とし、「第4微細構造の代わりに第3微細構造を配置したと仮定した場合における当該第3微細構造と、当該第3微細構造と隣り合う第2微細構造との距離」を「L0」とし、「第4微細構造と、第4微細構造と隣り合う第2微細構造との距離」を「L1」としたとき、第4微細構造が第3微細構造よりも小さければ、L0<L1且つPL=PRであり、第4微細構造が第3微細構造よりも大きければ、L0>L1且つPL=PRである。
【0011】
本開示に係る表示装置によると、絵柄の明るさを均一にするように大きさが調整された微細構造が、表示したい絵柄の輪郭に沿うように補正配置される。
【発明の効果】
【0012】
本開示によれば、表示される絵柄の明るさ調整のために微細構造の大きさを変化させた場合であっても、微細構造が絵柄の輪郭に沿うように補正配置されるので、絵柄の輪郭を綺麗に表示できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1A図1Aは実施形態に係る表示装置の斜視図である。
図1B図1B図1Aに示す表示装置を−Z方向(光学面側)から見た展開図である。
図2A図2Aは参考例に係る表示装置を+X方向から見た模式図である。
図2B図2Bは参考例に係る表示装置の光学面に配置された微細構造を+X方向から見た拡大模式図である。
図2C図2Cは参考例に係る表示装置を+Z方向(観察者側)から見た展開模式図である。
図3図3は比較例において微細構造の大きさを調整した様子を示す図である。
図4図4は実施形態において微細構造を小さく調整した場合の微細構造の配置位置の補正方法を示す図である。
図5図5は実施形態において微細構造を大きく調整した場合の微細構造の配置位置の補正方法を示す図である。
図6A図6Aは本開示に係る表示装置の微細構造の形状の一例を示す斜視図である。
図6B図6B図6Aに示す微細構造を観察者側から見た図である。
図7A図7Aは本開示に係る表示装置の微細構造の形状の一例を示す斜視図である。
図7B図7B図7Aに示す微細構造を観察者側から見た図である。
図8A図8Aは本開示に係る表示装置の微細構造の形状の一例を示す斜視図である。
図8B図8B図8Aに示す微細構造を観察者側から見た図である。
図9A図9Aは本開示に係る表示装置の微細構造の形状の一例を示す斜視図である。
図9B図9B図9Aに示す微細構造を観察者側から見た図である。
図10A図10Aは本開示に係る表示装置の微細構造の形状の一例を示す斜視図である。
図10B図10B図10Aに示す微細構造を観察者側から見た図である。
図11A図11Aは本開示に係る表示装置の微細構造の形状の一例を示す斜視図である。
図11B図11B図11Aに示す微細構造を観察者側から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本開示の実施形態に係る表示装置について、図面を参照しながら説明する。
【0015】
(第1の実施形態)
図1Aは、第1の実施形態に係る表示装置(絵柄を表示する立体導光板を用いた表示装置)の斜視図であり、図1Bは、図1Aに示す表示装置を後述する−Z方向(光学面側)から見た展開図である。
【0016】
図1A及び図1Bに示すように、本実施形態の表示装置は、可視光に対して透明な材料(例えばPMMA(polymethyl methacrylate)、ポリカーボネートなど)からなり、屈曲部1aを有する立体導光板1と、光源2とを備えている。立体導光板1は、立体導光板1内を伝播してきた光の出射面11と、出射面11の裏面側に出射面11と平行に配置された(つまり出射面11と対向する)光学面12と、光源2からの光が入射される入光面13とを有する。
【0017】
光学面12には、光源2から立体導光板1内を伝播してきた光を出射面11の方向に反射する複数の微細構造3が設けられている。複数の微細構造3によって所定の絵柄4(例えば三角形)が表示される。複数の微細構造3は、絵柄4の輪郭に沿って配置された複数の微細構造(第1微細構造)と、複数の第1微細構造に囲まれた少なくとも1つの微細構造(第2微細構造)とを含む。また、複数の第1微細構造は、大きさが調整されていない少なくとも1つの微細構造(第3微細構造)と、第3微細構造と異なる大きさに調整された少なくとも1つの微細構造(第4微細構造)とを含む。
【0018】
本実施形態で光学面12に設けられる微細構造3は、例えば円錐形状の切り欠き穴であってもよい。この場合、絵柄4の輪郭に配置される微細構造3は、その大きさによらず、光学面12における切り欠き穴の縁が絵柄4の輪郭に内接するように配置されていてもよい。
【0019】
尚、本実施形態の立体導光板1において、入光面13の法線と、出射面11の法線とは概ね同じ方向を向いた略平行に設定されている。本開示において、二法線が略平行とは、二法線のなす角度が15度以下であることを意味する。
【0020】
また、本実施形態の説明でX軸、Y軸、Z軸の直交座標系を用いる場合、Z軸方向を出射面11と垂直な方向(光学面12から出射面11に向かう方向をZ軸プラス方向)とし、屈曲部1aから微細構造3の集合体に向かう方向をY軸プラス方向とする右手系のXYZ直交座標系を用いるものとする。
【0021】
図2A図2B図2Cは、立体導光板を用いた表示装置によって絵柄を表示する際の課題を示している。具体的には、図2Aは、図1A及び図1Bに示す表示装置において微細構造の大きさ調整を行わなかった場合(参考例に係る表示装置)における+X方向から見た透視模式図であり、図2Bは、参考例に係る表示装置の光学面12に配置された微細構造を+X方向から見た拡大模式図であり、図2Cは、参考例に係る表示装置を+Z方向(出射面側つまり観察者側)から見た展開模式図である。
【0022】
図2Aに示すように、光源2から出射した光20は入光面13から立体導光板1内に入射し、立体導光板1内を全反射しながら伝播していく。しかし、立体導光板1内に屈曲部1aがあるため、屈曲部1aでの反射によって光20は集光され、その後、出射面11と光学面12との間を反射しながら伝播していく。このため、光学面12にはY方向の光照度分布に強弱が生じてしまう。
【0023】
また、図2Bに示すように、光学面12に設けられた微細構造3での光20の全反射によって、立体導光板1内を伝播してきた光は出射面11から+Z方向に出射される。しかし、光学面12のY方向の光照度分布に強弱があるため、図2Cに示すように、出射面11から出射される光によって表示される絵柄4のY方向の輝度分布にも強弱が生じる。その結果、観察者が絵柄4を見ると明暗を感じてしまう。
【0024】
図3は、比較例として、図2Cに示す輝度分布の明暗を無くすために特定の微細構造3の大きさを調整した後に、各微細構造3を、隣接する微細構造3の中心間の距離がほぼ均等となるように配置した様子を示している。
【0025】
図3に示すように、比較例においては、表示したい絵柄4の輪郭(破線)に対して、観察者が実際に見る絵柄5の輪郭(一点鎖線)に歪みが生じている。
【0026】
図4は、本実施形態において絵柄の明るさ調整のために特定の微細構造を小さく調整する場合における各微細構造の配置位置の補正方法を示す図である。尚、図4では、説明を分かりやすくするために、絵柄4の輪郭に含まれる鈍角に内接配置される円錐形状の微細構造を対象として、当該鈍角領域の絵柄4の表示輝度を低くするために、当該対象微細構造の大きさを小さくする場合を例としている。
【0027】
図4に示すように、絵柄4のコーナーに配置される微細構造7の大きさは、他の微細構造8、9、10と比べて小さく調整されている。微細構造8、9は、絵柄4の輪郭に内接配置されている。また、微細構造10は、絵柄4の内部に配置されており、微細構造7〜9等の絵柄4の輪郭を構成する複数の微細構造に囲まれている。尚、図4には、大きさを調整する前の微細構造6(細かい破線)を絵柄4のコーナーに内接配置した様子を合わせて示している。
【0028】
ここで、大きさ調整前の微細構造6の円錐底面の半径をr0とし、大きさ調整後の微細構造7の円錐底面の半径をr1とする。また、微細構造7の円錐底面中心と、絵柄4の輪郭に沿った第1方向(図4では左方向)で微細構造7と隣り合う微細構造8の円錐底面中心との間の距離をPLとし、微細構造7の円錐底面中心と、絵柄4の輪郭に沿った第2方向(図4では右方向)で微細構造7と隣り合う微細構造9の円錐底面中心との間の距離をPRとする。さらに、微細構造6の円錐底面中心と微細構造10の円錐底面中心との距離をL0とし、微細構造7の円錐底面中心と微細構造10の円錐底面中心との距離をL1とする。
【0029】
尚、微細構造間の距離の基準として、円錐底面中心に代えて、例えば円錐重心を用いてもよい。
【0030】
そして、本実施形態においてr0>r1となるように微細構造を小さく調整する場合は、L0<L1且つPL=PRの関係(第1関係)が満たされるように、各微細構造の配置位置を補正する。ここで、絵柄4の輪郭を構成する微細構造(図4では微細構造7〜9)は、絵柄4の輪郭に接するように、つまり、各微細構造となる円錐形状の切り欠き穴の縁が絵柄4の輪郭に内接するように配置されている。
【0031】
図4に示す微細構造の配置補正によると、絵柄4の特定領域の輝度を低くするように大きさが小さく調整された微細構造7が、表示したい絵柄4の輪郭に沿うように補正配置されるので、絵柄4の輪郭を綺麗に表示できる。
【0032】
図5は、本実施形態において絵柄の明るさ調整のために特定の微細構造を大きく調整する場合における各微細構造の配置位置の補正方法を示す図である。尚、図5では、説明を分かりやすくするために、絵柄4の輪郭に含まれる鈍角に内接配置される円錐形状の微細構造を対象として、当該鈍角領域の絵柄4の表示輝度を高くするために、当該対象微細構造の大きさを大きくする場合を例としている。
【0033】
図5に示すように、絵柄4のコーナーに配置される微細構造7の大きさは、他の微細構造8、9、10と比べて大きく調整されている。微細構造6、8〜10の配置や、記号r0、r1、PL、PR、L0、L1の定義は図4に示す場合と同様である。
【0034】
本実施形態においてr0<r1となるように微細構造を大きく調整する場合は、L0>L1且つPL=PRの関係(第2関係)が満たされるように、各微細構造の配置位置を補正する。ここで、絵柄4の輪郭を構成する微細構造(図5では微細構造7〜9)は、絵柄4の輪郭に接するように、つまり、各微細構造となる円錐形状の切り欠き穴の縁が絵柄4の輪郭に内接するように配置されている。
【0035】
図5に示す微細構造の配置補正によると、絵柄4の特定領域の輝度を高くするように大きさが大きく調整された微細構造7が、表示したい絵柄4の輪郭に沿うように補正配置されるので、絵柄4の輪郭を綺麗に表示できる。
【0036】
以上に説明したように、本実施形態の微細構造の配置補正を実施することによって、立体導光板1での輝度分布の明暗の影響を少なくするために微細構造3の大きさを変更して絵柄4の明るさを調整した場合においても、絵柄4の輪郭を綺麗に表示できる表示装置を提供することができる。
【0037】
尚、本実施形態において、絵柄4の輪郭内部に配置される微細構造3については、隣り合う微細構造3間の距離が均等になるように配置してもよい。例えば、絵柄4の輪郭内部に配置される微細構造3を、当該微細構造3と隣接し且つ絵柄4の輪郭に沿って配置された微細構造3(複数)との距離が均等になるように配置してもよい。ここで、均等とは、互いに隣り合う微細構造3の中心同士を結ぶ線分によって構成される三角形や四角形等の多角形について、各辺の長さの差異が±20%以内であることを意味するものとする。
【0038】
また、本実施形態において、微細構造3の形状として円錐を例に説明したが、微細構造3の形状は特に限定されるものではない。微細構造3の形状は、例えば、図6A及び図6Bに示すような半円錐、図7A及び図7Bに示すような4面体(本開示においては底面を除いて4つの反射面を持つ形状を意味するものとする)、図8A及び図8Bに示すような三角柱、図9A及び図9B若しくは図10A及び図10Bに示すような舟形、又は、図11A及び図11Bに示すような三日月形などであってもよい。ここで、微細構造3の形状に関わらず、微細構造3の一部が表示したい絵柄4の輪郭に内接していてもよい。あるいは、表示したい絵柄4の形状やサイズによっては、微細構造3の一部が絵柄4の輪郭に外接していてもよいし、微細構造3の中心や重心が絵柄4の輪郭上に位置するように配置してもよい。
【0039】
また、本実施形態において、微細構造3として、光学面12に切り欠き穴を設けたが、微細構造3は凹部に限られるものではなく、例えば光散乱層や屈折率差を持つテープなどからなる凸部を微細構造3として光学面12に設けてもよい。
【0040】
また、本実施形態において、曲げ角約90度の屈曲部1aを有する立体導光板1を用いたが、屈曲部1aの曲げ角は特に限定されるものではない。ここで、屈曲部1aの曲げ角が75度以上、105度以下であると、屈曲部1aでの集光に起因して輝度ムラ(明暗差)が大きくなるので、本実施形態の微細構造の配置補正による効果が大きい。
【0041】
また、本実施形態において、光源2からの光が入射する入光面13の法線と、導光された光が出射される出射面11の法線とが略平行な立体導光体1を用いたが、立体導光体1に代えて、平板導光板を用いてもよい。すなわち、平板導光板を用いた場合であっても、輝度分布の明暗の影響を少なくするために微細構造の大きさを調整する際には、本実施形態と同様の微細構造の配置補正を行うことによって、絵柄の輪郭を綺麗に表示できる表示装置を提供することができる。
【0042】
また、導光体を用いた表示装置においては、表示する絵柄のサイズが小さくなるにつれて、観察者は僅かな絵柄の歪みを認識しやすくなる。このため、表示したい絵柄のサイズが小さくなるに従って、特に、表示したい絵柄のサイズが縦30mm×横30mm以下(30mm四方以下)と小さい場合に、本実施形態の微細構造の配置補正による効果が大きくなる。
【0043】
以上に述べた実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物又はその用途を制限することを意図するものではなく、発明の範囲内で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0044】
本開示は、例えば立体的な形状を持つ導光板を用いて絵柄を表示する表示装置などに有用である。
【符号の説明】
【0045】
1 立体導光板
1a 屈曲部
11 出射面
12 光学面
13 入光面
2 光源
20 光
3 微細構造
4 絵柄
5 観察者が実際に見る絵柄
6 大きさ調整前の微細構造
7 大きさ調整後の微細構造
8 絵柄の輪郭に沿って配置された微細構造
9 絵柄の輪郭に沿って配置された微細構造
10 絵柄の輪郭内部に配置された微細構造
図1A
図1B
図2A
図2B
図2C
図3
図4
図5
図6A
図6B
図7A
図7B
図8A
図8B
図9A
図9B
図10A
図10B
図11A
図11B