JP3232389B2 - 遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体 - Google Patents
遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体Info
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Description
り、歪み等を改善した遮光ルーバ付きドットマトリクス
発光表示体に関する。
ス発光表示体が開発されており、本出願人も、多数のL
ED発光素子を配設した配線基板の前面に、多数の透孔
を形成したマスク板を接着し、各透孔内に各LED発光
素子を収容して多数の発光ドットを形成したドットマト
リクス発光表示体を既に開発した。
なLED発光素子を用いるにもかかわらず、見掛け上の
発光ドットが大きいため、視認性が良いという長所を有
するものであるが、屋外等の明るい場所で使用する場合
には、視認性が損なわれないように、金属板等で作製し
た遮光ルーバを発光表示体の前面に取付けて、直射日光
等を遮光する必要があった。
等で作製した遮光ルーバを発光表示体の前面に接着剤で
接着して取付けると、両者の熱膨張率の差によって、温
度環境変化による内部応力が発生し、発光素子の破壊や
断線の原因となり、且つ、反り、歪み、クラック、剥離
等を生じやすくなるので、これまでは遮光ルーバの四隅
をビス等で取付けることとし、ビス孔を径の大きいルー
ズホール等として熱伸縮の差を吸収できるようにしてお
り、そのため遮光ルーバが位置ずれしやすいという問題
があった。
取付ける場合は、遮光ルーバ自体にある程度の強度が必
要となるが、発光表示体がドットサイズの小さなもので
あると、遮光ルーバの板厚を薄くせざるを得ないので、
遮光ルーバ自体の強度及び取付強度が不足するという問
題があった。しかも、ビス等で遮光ルーバを取付ける
と、発光表示体と遮光ルーバが密着しないので熱伝導性
が悪く、そのため、LED発光素子から発生した熱が遮
光ルーバを通じて放熱されにくいという問題もあった。
子から出た光が集光しにくいため、集光により輝度を高
めて視認性を一層向上させるように改善する余地もあっ
た。
で、その目的とするところは、遮光ルーバの位置ずれや
強度不足を招くことがなく、遮光ルーバからの放熱性が
良好であり、しかも、熱膨張率差によって発光素子の破
壊や断線、及び発光表示体の反り、歪み、クラック、剥
離等が生じず、視認性も一層向上させることができる、
信頼性の高い遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示
体を提供することにある。
め、本発明の遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示
体は、多数のLED発光素子を配設した配線基板の前面
に、多数の透孔を形成したゴム弾性体よりなるマスク板
を接着して、各透孔内にLED発光素子を収容し、各透
孔に対応する凸レンズを多数形成したゴム弾性体よりな
る凸レンズ集合板をマスク板に接着すると共に、更に、
多数の開口を形成した開口板の少なくとも上端縁と上下
開口間に遮光庇板を設けて遮光ルーバを形成し、この遮
光ルーバの開口板を凸レンズ集合板に接着して上記凸レ
ンズを開口板の開口に臨ませたことを特徴とするもので
ある。
ズ集合板を、ヤング率が500g/mm2 以下のゴム弾
性体で形成し、マスク板の厚みと凸レンズ集合板の凸レ
ンズを形成していない平板部分の厚みを合計した厚みが
0.5mm以上、3.0mm以下となるようにしたもの
である。
のマスク板と、同じくゴム弾性体の凸レンズ集合板と、
遮光ルーバの開口板を重ねて接着すると、配線基板及び
遮光ルーバ開口板の熱伸縮による応力がマスク板と凸レ
ンズ集合板によって吸収、緩和されるため、四者が接着
されていても反り、歪み、クラック、剥離等を生じるこ
とがない。特に、マスク板及び凸レンズ集合板をヤング
率が500g/mm2 以下のゴム弾性体で形成し、両者
の合計厚みを0.5mm以上、3.0mm以下としたも
のは、応力の吸収、緩和作用が顕著である。
良くなるため、配線基板のLED発光素子で発生した熱
は、マスク板、凸レンズ集合板、遮光ルーバの開口板を
伝導して、放熱フィンの役目もする遮光ルーバの遮光庇
板から外気へ効率よく放熱され、温度上昇が低く抑えら
れる。一方、LED発光素子から出た光は、凸レンズ集
合板の凸レンズで集光されるため輝度が高くなり、遮光
ルーバによる外部光の遮断作用と相まって、視認性が一
層向上する。
ズ集合板に接着して凸レンズ集合板と一体化してあるか
ら、遮光ルーバの開口板や遮光庇板が薄くても、遮光ル
ーバの強度が充分確保される。
する。
リクス発光表示体の一実施例を示す分解斜視図、図2は
同実施例の一部拡大縦断面図、図3は同実施例のマスク
板と凸レンズ集合板の部分断面図である。
板1とマスク板2と凸レンズ集合板3と遮光ルーバ4を
接着一体化したものであって、発光ドット10を縦横に
16×16個形成した実施例を示している。即ち、この
遮光ルーバ付き発光表示体は、LED発光素子6を縦横
に16×16個配設した配線基板1の前面に、透孔21
を縦横に16×16個形成したマスク板2を接着して、
各透孔21内に各LED発光素子6を収容すると共に、
各透孔21に対応する凸レンズ31を縦横に16×16
個形成した凸レンズ集合板3をマスク板2の前面に接着
し、更に、開口41を縦横に16×16個形成した遮光
ルーバ4の開口板42を凸レンズ集合板3の前面に接着
して、各凸レンズ31を各開口41に臨ませることによ
り、発光ドット10を縦横に16×16個形成したもの
である。
材とした銅張積層板やセラミック基板の前面に、縦16
本の導電パターン(例えばカソード側のYパターン群)
をエッチング等の手段で形成すると共に、背面に横16
本の導電パターン(例えばアノード側のXパターン群)
を同様に形成したものであり、図2に示すように、背面
の導電パターン11bはスルーホール12を介して各発
光ドット10ごとに配線基板1の前面に導出されてい
る。そして、この導出部の上にLED発光素子6を銀ペ
ースト等の導電ペーストで固着し、ボンディングワイヤ
7で基板表面の導電パターン11aと接続して、X−Y
マトリクス点灯制御回路を構成している。また、配線基
板1の背面には、各導電パターン11a,11bのリー
ド7を突設している。
2と凸レンズ集合板3は、ゴム弾性体、好ましくはヤン
グ率(弾性率)が500g/mm2 以下のゴム弾性体か
ら成るもので、マスク板2の厚みと凸レンズ集合板3の
凸レンズを形成していない平板部分の厚みを合計した厚
みTが0.5mm以上、3.0mm以下、好ましくは
0.8mm以上、2.0mm以下となるように設定して
いる。マスク板2と凸レンズ集合板3をヤング率が50
0g/mm2 より大きい所謂高剛性材料で形成すると、
配線基板1、マスク板2、凸レンズ集合板3、遮光ルー
バ4の熱膨張率が異なる場合には、温度環境変化により
熱応力が発生して反り、歪み、クラック、剥離等が生じ
ることになり、また、マスク板2と凸レンズ集合板3を
ゴム弾性体で形成しても合計厚みTが0.5mmより薄
い場合には、マスク板2と凸レンズ集合板3による応力
の吸収緩和作用が不十分となり、同様に反り、歪み、ク
ラック、剥離等を生じやすくなるため、いずれの場合も
本発明の目的を達成することが困難となる。上記のよう
な低ヤング率のゴム弾性体の具体例としては、シリコー
ンゴム、ネオプレンゴム、ウレタンゴム等が挙げられる
が、なかでも、シリコーンゴムは耐熱性や耐候性に優
れ、ヤング率の経時変化が少ないことから、特に好適に
使用される。
素子6からの光を前面に効率良く反射放出させるため、
図2及び図3に示すような前広がりのすり鉢形状に形成
すると共に、その内周面を白色系又は銀色系の光反射面
としてある。そして、表示コントラストを改善するた
め、マスク板2の表面を黒色系の光無反射面としてあ
る。また、この透孔21には透光性の封止材9を充填硬
化させ、透孔内のLED発光素子6の搭載部分やワイヤ
ボンディング部分が外部のガスや水分等により腐蝕しな
いように封止している。この封止材9は、マスク板2と
同様、シリコーンゴムが好適である。
D発光素子6を配設、封止するに必要な最小限の容積と
する方が光の前面放出が高くなるので好ましい。そし
て、図3に示すように、透孔21の前面開口角度αを3
0〜60°の範囲内とし、且つ、マスク板2の厚さtを
0.4〜2.5mmの範囲とすることが望ましい。この
場合、マスク板2の厚さtを0.4mm未満とすると、
透孔21が浅くて偏平なすり鉢形状となるので、封止材
9によるLED発光素子6等の封止が不十分になるとい
った不都合を生じる恐れがある。一方、マスク板2の厚
さtを2.5mmより大きくすると透孔内の光の反射効
率が低下し、発光ドットの輝度が低下したり、材料のゴ
ム弾性体の使用量が増えたり、発光表示体全体の厚みサ
イズが大きくなる等の不都合を生じるだけで、応力の吸
収緩和、封止性等の点で更にメリットを生じることは殆
どない。尚、透孔21は場合により複数のLED発光素
子6を収容するものであっても良い。
板3は、マスク板2と同様のゴム弾性体から成るもの
で、透明材料が最適である。この凸レンズ集合板3は、
マスク板2の透孔21に対応する凸レンズ31を縦横に
16×16個配列形成したもので、各凸レンズ径Rは、
発光表示面に占める面積割合が30〜50%程度の範囲
になるように設定される。この場合、それぞれの凸レン
ズ31は、左右方向の集光性よりも上下方向の集光性が
良く、特に斜め下方の視点の高さ範囲に集光できる横長
の略半球形に形成することが望ましい。このような形状
の凸レンズ31にすると、実用視認位置での視認性が顕
著に向上する。また、凸レンズ集合板3の平板部分の厚
みは0.1mm以上、好ましくは0.4mm程度とする
のがよい。この厚みが薄すぎると接着作業性が悪くな
り、厚すぎると隣接ドットへの光洩れを生じるためであ
る。
ーバ4は、アルミニウム等の金属や、ポリカーボネー
ト、ノリル樹脂等の耐熱性プラスチックから成るもの
で、凸レンズ集合板3の凸レンズ31に対応して16×
16個の開口41を縦横に形成した開口板42の上端縁
と上下開口間に遮光庇板43を設けた構造をしている。
そして、表面全体を黒色系の光吸収面とし、表示コント
ラストを改善すると共に、光の反射で視認性が損なわれ
ないようにしている。
1と凸レンズ31が各一組として対応する例では、16
×16ドット構成の場合、40mm角から200mm角
サイズ程度の比較的ドットサイズの小さい発光表示体に
好適なものとなる。
の板厚は、例えば発光ドットピッチが4mm以下のドッ
トサイズの小さい発光表示体では0.5mm以下とする
のが望ましく、このように薄くしても、凸レンズ集合板
3との接着一体化によって充分な実用強度を得ることが
できる。また、遮光庇板43の突出長さは、遮光庇板の
相互間隔と略同一程度となるように設定することが望ま
しい。遮光庇板43の突出長さが遮光庇板の相互間隔よ
り長くなると、斜め下方から発光表示体を見上げたとき
に遮光庇板43が邪魔になり、かといって遮光庇板43
の突出長さがあまり短すぎると、上方からの直射日光等
の吸収、遮断が不十分となるので、いずれの場合も視認
性を満足に向上させることが困難になる。尚、遮光庇板
43は、やや斜め下方に傾斜させて設けても良い。
3、遮光ルーバ4を互いに接着する接着剤としては、シ
リコーンゴム系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤等が使用
されるが、特に、マスク板2及び凸レンズ集合板3がシ
リコーンゴムより成る場合には、シリコーンゴム系接着
剤が好適に使用される。
板3の前面に接着し、凸レンズ31を開口板42の開口
41に臨ませて発光ドット10を形成すると、上方から
の直射日光等が遮光ルーバ4の遮光庇板43によって吸
収、遮断されるため、発光表示体の表示相対輝度が増加
し、且つ、表示コントラストが改善されるなど、視認性
が大幅に改善される。しかも、接着によって遮光ルーバ
4への熱伝導性が向上するため、配線基板1のLED発
光素子6で発生した熱がマスク板2、凸レンズ集合板3
及び遮光ルーバ4の開口板42を伝導し、放熱フィンと
しての役目も果たす各遮光庇板43から外気へ効率よく
放熱される。特に、遮光ルーバ4を熱伝導性が良いアル
ミニウム等の金属系材料で形成すると、放熱性が大幅に
向上する。従って、LED発光素子6の配設密度を高く
して輝度の高い発光表示体としたり、LED発光素子6
の配設密度をそのままにして温度上昇を低く抑えた、よ
り信頼性の高い発光表示体とすることができる。また、
配線基板1と、マスク板2及び凸レンズ集合板3と、遮
光ルーバ4との相互の熱伸縮差に起因する応力は、既述
したように、低ヤング率のゴム弾性体よりなるマスク板
2と凸レンズ集合板3によって充分に吸収、緩和される
ため、四者が接着されていても、LED発光素子の破損
や断線、及び発光表示体の反り、歪み、クラック、剥離
等を生じることがなく、従来のビス止めの場合のように
遮光ルーバの位置ずれ等を生じることも勿論ないので、
これらの点でも信頼性を大幅に向上させることができ
る。
1を有する遮光ルーバ4を凸レンズ集合板3に接着して
いるが、例えばこれを四分割した8×8個の開口41を
有する遮光ルーバを4枚並べて接着するなど、分割タイ
プの遮光ルーバを複数並べて接着するようにしてもよ
い。
に対し、配線基板1、マスク板2、凸レンズ集合板3を
それぞれ複数個で構成して一体の発光表示体としてもよ
く、更に、遮光ルーバ4の一つの開口41に凸レンズ集
合板3の複数個の凸レンズ31が臨むように、LED発
光素子6、透孔21、凸レンズ31を配列形成してもよ
い。
示す分解斜視図及び部分拡大断面図であって、8×8ド
ット構成で150mm角程度以上の大型ドットサイズに
好適な例である。
4枚の配線基板1にマスク板2をそれぞれ接着すると共
に、各マスク板2に4枚の凸レンズ集合板3を接着して
4個の発光表示体を形成し、この4個の発光表示体の凸
レンズ集合板3を一個の遮光ルーバ4の開口板42に接
着して、一つの開口41に複数の凸レンズ31を臨ませ
たものである。
10が形成されるように、開口板42に方形の大きい開
口41を8×8個配列形成し、該遮光ルーバ4が四個の
発光表示体のケースを兼ねるように、開口板42の周囲
に枠壁を一体形成すると共に、開口板42の上端縁と上
下開口間に遮光庇板42を斜め下方に少し傾斜させて突
設した構造となっいる。そして、この遮光ルーバ4の一
つの開口41に複数個のLED発光素子6が対応して一
つの発光ドットを構成するように、LED発光素子6を
複数個づつ集合させて配線基板1に配設し、同様に透孔
21を複数個づつ集合させて形成したマスク板2と、凸
レンズ31を複数個づつ集合させて形成した4枚の凸レ
ンズ集合板3を接着して、4×4ドットの発光表示体を
形成し、この発光表示体を四つ並べて凸レンズ集合板3
を遮光ルーバ4の開口板42に接着一体化することによ
って、8×8ドットの遮光ルーバ付き発光表示体とした
ものである。この第二の実施例の如く一つの発光ドット
10を複数個の透孔21と凸レンズ31の集合で構成す
る場合は、ドットサイズに関係なく透孔サイズや凸レン
ズ径を設定できる。このとき、LED発光素子6と透孔
21と凸レンズ31を全て1:1で対応させ、透孔サイ
ズは一つのLED発光素子を収容、封止するに必要な最
小限に小さくするのが発光の前面反射効率を向上させる
観点から好ましい。また、凸レンズ径Rは、発光表示面
に占める面積割合が30%以下の可能な限り低くなるよ
うに設定するのが表示の視認性向上の観点から好まし
い。また、LED発光素子の集合の中に発光色の異なる
LED発光素子を混在させると、発光ドットが種々の色
で発光する表示体とすることができる。
集合板3等の具体的な構成は前記実施例と同様であるか
ら、図4及び図5において同一部材に同一符号を付し、
説明を省略する。
凸レンズ31と遮光ルーバ4によって視認性が向上し、
遮光ルーバの遮光庇板41からの放熱性が良好であり、
マスク板2及び凸レンズ集合板3の応力吸収緩和作用に
よって発光表示体の反り、歪み、クラック、剥離等を防
止できることは言うまでもない。
の遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体は、屋外
等の周囲が明るい場所に設置しても、遮光ルーバの遮光
作用と凸レンズ集合体の集光作用によって視認性が良好
であり、また遮光ルーバを通じての放熱性が良いため、
LED発光素子の配設密度を高くして輝度の高い発光表
示体としたり、LED発光素子の配設密度をそのままに
して温度上昇を低く抑えた信頼性の高い発光表示体とす
ることができ、しかも、配線基板と遮光ルーバの熱伸縮
差による応力がマスク板と凸レンズ集合板によって充分
に吸収、緩和されるため、反り、歪み、クラック、剥離
等を生じることがなく、従来のビス止めの場合のように
遮光ルーバが位置ずれを生じることも勿論なくなり、更
に、遮光ルーバの板厚を薄くしてもマスク板との接着に
よって充分な実用強度が得られるので、特に板厚を充分
に取れない発光ドットサイズの小さな発光表示体にも好
ましく適用できる等、種々の顕著な効果を奏する。
表示体の一実施例を示す分解斜視図である。
面図である。
表示体の他の実施例を示す分解斜視図である。
みを合計した厚み 10 発光ドット
Claims (2)
- 【請求項1】多数のLED発光素子を配設した配線基板
の前面に、多数の透孔を形成したゴム弾性体よりなるマ
スク板を接着して、各透孔内にLED発光素子を収容
し、各透孔に対応する凸レンズを多数形成したゴム弾性
体よりなる凸レンズ集合板をマスク板に接着すると共
に、更に、多数の開口を形成した開口板の少なくとも上
端縁と上下開口間に遮光庇板を設けて遮光ルーバを形成
し、この遮光ルーバの開口板を凸レンズ集合板に接着し
て上記凸レンズを開口板の開口に臨ませたことを特徴と
する遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体。 - 【請求項2】マスク板及び凸レンズ集合板が500g/
mm2 以下のヤング率を有するゴム弾性体よりなり、マ
スク板の厚みと凸レンズ集合板の凸レンズを形成してい
ない平板部分の厚みを合計した厚みが0.5mm以上、
3.0mm以下であることを特徴とする請求項1に記載
の遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体。
Priority Applications (1)
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JP33989094A JP3232389B2 (ja) | 1994-12-30 | 1994-12-30 | 遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体 |
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