JP3232389B2

JP3232389B2 - 遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表示体

Info

Publication number: JP3232389B2
Application number: JP33989094A
Authority: JP
Inventors: 正信三浦; 知憲高田
Original assignee: Takiron Co Ltd
Current assignee: Takiron Co Ltd
Priority date: 1994-12-30
Filing date: 1994-12-30
Publication date: 2001-11-26
Anticipated expiration: 2016-11-26
Also published as: JPH08185130A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、視認性、放熱性、反
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。

【０００２】

【従来の技術】従来から種々のタイプのドットマトリク
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。

【０００３】このドットマトリクス発光表示体は、小さ
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属板
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。

【０００５】また、上記のように遮光ルーバをビス等で
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。

【０００６】また、上記の発光表示体は、ＬＥＤ発光素
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。

【０００７】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
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。

【０００９】そして、望ましくは、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、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。

【００１０】

【作用】本発明のように、配線基板の前面にゴム弾性体
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。

【００１１】また、上記のように接着すると熱伝導性が
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。

【００１２】また、遮光ルーバは、その開口板を凸レン
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。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１４】図１は本発明の遮光ルーバ付きドットマト
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。

【００１５】この遮光ルーバ付き発光表示体は、配線基
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。

【００１６】配線基板１は、ガラスエポキシ樹脂等を基
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。

【００１７】この配線基板１の前面に接着するマスク板
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。

【００１８】このマスク板２の透孔２１は、ＬＥＤ発光
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。

【００１９】この透孔２１の厚み、サイズは、前記ＬＥ
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。

【００２０】マスク板２の前面に接着する凸レンズ集合
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。

【００２１】凸レンズ集合板３の前面に接着する遮光ル
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。

【００２２】前記の如く一つの発光ドット１０に透孔２
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。

【００２３】遮光ルーバ４の開口板４２や遮光庇板４３
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。

【００２４】配線基板１、マスク板２、凸レンズ集合板
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。

【００２５】上記のような遮光ルーバ４を凸レンズ集合
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。

【００２６】以上の実施例では、１６×１６個の開口４
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。

【００２７】また、これとは逆に、一つの遮光ルーバ４
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。

【００２８】図４及び図５はそのような第二の実施例を
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。

【００２９】即ち、この遮光ルーバ付き発光表示体は、
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。

【００３０】この遮光ルーバ４は、８×８の発光ドット
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。

【００３１】なお、配線基板１、マスク板２、凸レンズ
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。

【００３２】このような遮光ルーバ付き発光表示体も、
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。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、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、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遮光ルーバ付きドットマトリクス発光
表示体の一実施例を示す分解斜視図である。

【図２】同実施例の一部拡大縦断面図である。

【図３】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。

【図４】本発明の遮光ルーバ付きドットマトリクス発光
表示体の他の実施例を示す分解斜視図である。

【図５】同実施例の拡大部分断面図である。

【符号の説明】

１配線基板２マスク板２１透孔３凸レンズ集合板３１凸レンズ４遮光ルーバ４１開口４２開口板４３遮光庇板６ＬＥＤ発光素子Ｔマスク板の厚みと凸レンズ集合板の平板部分の厚
みを合計した厚み１０発光ドット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｎ (56)参考文献特開平５−165415（ＪＰ，Ａ) 実開平６−54081（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−35577（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−88591（ＪＰ，Ｕ) 実開平３−52766（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G09F 9/00 - 9/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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。