JP3232392B2 - 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、金属板等で製作し
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、発
光素子からの内部発熱や外部環境などの温度環境変化に
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、該配線基板と略同一の熱膨張係数を有し且つ多数の
透孔を形成した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。
ング率が500g/mm2 以下のシリコーンゴム弾性体
よりなる封止材で充填、封止し、上記の配線基板とし
て、ガラス繊維強化エポキシ樹脂板を基材とするプリン
ト配線基板を使用すると共に、上記のマスク板として、
該基板と略同一の熱膨張係数を有するガラス繊維強化エ
ポキシ樹脂板、ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファ
イド樹脂板、ガラス繊維強化ポリサルホン樹脂板、ガラ
ス繊維強化ポリアミド樹脂板、ガラス繊維強化ポリフタ
ルアミド樹脂板のいずれかに多数の透光を形成したもの
を使用し、更に、上記の凸レンズ集合板として、凸レン
ズを形成していない平板部分の厚みが0.3〜1.0m
mでヤング率が500g/mm2 以下のゴム弾性体から
なる凸レンズ集合板を使用したものである。
板と略同一の熱膨張係数を有するマスク板を接着する
と、温度環境が変化しても、配線基板とマスク板との間
の応力歪みが実質的に極めて小さいものとなる。しか
も、この微小な応力歪みの発光素子の配設、配線部分へ
の影響は、各透孔内のヤング率が500g/mm2 以下
のシリコーンゴム弾性体よりなる封止材により吸収、緩
和される。そして、マスク板と遮光ルーバとの熱膨張率
差による応力歪みは、ゴム弾性体よりなる凸レンズ集合
板によって吸収、緩和される。従って、本発明の発光表
示体は、配線基板とマスク板と凸レンズ集合板と遮光ル
ーバが接着一体化されているにもかかわらず、温度環境
変化によって反り、歪み、クラック、剥離等を生じるこ
とがない。特に、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から成り、且つ、凸レ
ンズを形成していない平板部分の厚みが0.3〜1.0
mmのものであると、マスク板と遮光ルーバとの応力歪
みの吸収、緩和作用が顕著となり、LED発光素子から
出た光が平板部分を通じて隣接する凸レンズへ洩れだす
恐れもない。
凸レンズ集合板と遮光ルーバを接着一体化すると、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。
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。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好適に使用される。
脂板を基材とする銅張積層板の前面に、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
形成して成るプリント配線基板であり、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は、配線基板1と略同一の熱膨張係数(縦横方向の熱
膨張係数)を有するもので、この実施例では配線基板1
の基材と同じガラス繊維強化エポキシ樹脂板に多数の透
孔21をドリリングで形成したものを使用している。マ
スク板2としては、この他にも、配線基板1と略同一の
熱膨張係数を有するガラス繊維強化ポリフェニレンサル
ファイド樹脂板、ガラス繊維強化ポリサルホン樹脂板、
ガラス繊維強化ポリアミド樹脂板、ガラス繊維強化ポリ
フタルアミド樹脂板等に透孔を形成したものを使用する
ことができる。これらは比較的簡単に射出成形すること
ができ、ガラス繊維の配合量を加減することによって、
熱膨張係数を配線基板1と略同一に調節することができ
るものである。例えば、ガラス繊維強化ポリフェニレン
サルファイド樹脂板の場合は、ガラス繊維を40重量%
程度配合することによって、配線基板1と略同一の熱膨
張係数(10×10-6/℃程度)とすることができる。
素子6からの光を前面に効率良く反射放出させるため、
その内周面を白色系又は銀色系等の光反射面とし、且
つ、図2及び図3に示すような前広がりのすり鉢形状に
形成することが望ましい。透孔内周面を光反射面とする
には、白色系や銀色系の塗料を後から塗布してもよい
が、予めマスク板中に白色系等の顔料(例えば酸化チタ
ン等)を混合しておくことが望ましい。但し、マスク板
2の表面は、表示コントラストを改善するため、黒色系
の塗料を塗布する等の方法で光無反射面とすることが望
ましい。
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することが望ましい。封止材9と
しては、特にヤング率が500g/mm2 以下のシリコ
ーンゴム等のゴム弾性体が好適に使用される。このよう
な封止材9で各透孔21を充填、封止すると、配線基板
1とマスク板2の微小な熱膨張係数差によって生ずる微
小な応力が封止材9で吸収、緩和され、各発光素子6の
配設、配線部分が保護されるため、より信頼性が向上し
たものとなる。尚、透孔21には複数のLED発光素子
6を収容するようにしてもよい。
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、凸
レンズ31を形成していない平板部分の厚みtを0.3
〜1.0mmに設定したものが使用される。凸レンズ集
合板3をヤング率が500g/mm2 より大きい所謂高
剛性材料で形成すると、配線基板1やマスク板2と遮光
ルーバ4との熱膨張率が異なる場合に、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
生じることになる。また、凸レンズ集合板3を上記のゴ
ム弾性体で形成しても、平板部分の厚みがtが0.3m
mより薄い場合には、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るため、同様に反り、歪み、ク
ラック、剥離等を生じやすくなる。一方、平板部分の厚
みtが1.0mmより大きくなると、LED発光素子6
から発した光が平板部分を通って隣の凸レンズ31に洩
れ出すため、表示が不鮮明になる恐れが生じる。凸レン
ズ集合板3に適した低ヤング率のゴム弾性体の具体例と
しては、透明なシリコーンゴム、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。
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
ように設定されている。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。
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て表示コント
ラストを改善すると共に、外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。
示体では、配線基板1とマスク板2が略同一の熱膨張係
数を有するため、温度環境が変化しても、配線基板1と
マスク板2との間の応力歪みが実質的に極めて小さく、
しかも、この微小な応力歪みの各発光素子の配設、配線
部分への影響は、各透孔内のシリコーンゴム弾性体より
なる封止材9により吸収、緩和される。そして、マスク
板2と遮光ルーバ4との熱膨張率差による応力歪みは、
ゴム弾性体よりなる凸レンズ集合板3によって吸収、緩
和される。従って、この発光表示体は、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が接着一体
化されているにもかかわらず、温度環境変化によって反
り、歪み、クラック、剥離等を生じたり、LED発光素
子の破損や断線を生じたりする心配がないものである。
特に、凸レンズ集合板3が500g/mm2 以下のヤン
グ率を有するゴム弾性体から成り、且つ凸レンズを形成
していない平板部分の厚みtが0.3〜1.0mmのも
のであると、マスク板2と遮光ルーバ4との応力歪みの
吸収、緩和作用が顕著であり、LED発光素子6から発
した光が平板部分を通じて隣りの凸レンズへ洩れだす心
配もない。
遮光庇板43によって上方からの直射日光等が吸収、遮
断されるため、発光表示体の表示相対輝度が増加し、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、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発光素子を配設、配線して封止するに
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。
9、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。
反り、歪み、クラック、剥離等を防止でき、凸レンズ3
1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、温度
環境が変化しても、配線基板とマスク板の熱膨張係数が
略同一であるため両者間の応力歪みが極めて小さく、且
つ、マスク板と遮光ルーバの応力歪みはゴム弾性体の凸
レンズ集合板で吸収、緩和されるので、反り、歪み、ク
ラック、剥離等を生じることがなく、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、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、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。
Claims (4)
- 【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、該配線基板と略同一の熱膨張係数を有し且つ
多数の透孔を形成した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】LED発光素子を収容した上記マスク板の
各透孔を、500g/mm2 以下のヤング率を有するシ
リコーンゴム弾性体よりなる封止材にて充填、封止した
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。 - 【請求項3】上記の配線基板が、ガラス繊維強化エポキ
シ樹脂板を基材とするプリント配線基板であり、上記の
マスク板が、該基板と略同一の熱膨張係数を有するガラ
ス繊維強化エポキシ樹脂板、ガラス繊維強化ポリフェニ
レンサルファイド樹脂板、ガラス繊維強化ポリサルホン
樹脂板、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂板、ガラス繊維
強化ポリフタルアミド樹脂板のいずれかに多数の透光を
形成したものである請求項1又は請求項2に記載の遮光
ルーバ付きドットマトリクス発光表示体。 - 【請求項4】上記の凸レンズ集合板が500g/mm2
以下のヤング率を有するゴム弾性体よりなり、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が
0.3〜1.0mmである請求項1ないし請求項3のい
ずれかに記載の遮光ルーバ付きドットマトリクス発光表
示体。
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JPH08234684A JPH08234684A (ja) | 1996-09-13 |
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