JP2000089694A - ドットマトリクス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＬＥＤを用いたドットマトリクス表示装置を
多数個配列して大型の表示ボードを構成する場合にも、
視野角が広くてあらゆる方向から見やすくすると共に、
その明るさを明るくして遠くからでも認識しやすくする
ドットマトリクス表示装置を提供する。 【解決手段】 表示パネル基板１上にマトリクス状にチ
ップ型ＬＥＤ２が配列されると共に、そのチップ型ＬＥ
Ｄ２のそれぞれに一致させて凸部３ａが形成されたレン
ズケース３がチップ型ＬＥＤ２の上に設けられ、そのレ
ンズケース３の凸部３ａを逃げた平面部を押さえ付ける
カバーケース４とからなっている。そして、後述するよ
うに、カバーケース４に設けられたカシメピンにより、
レンズケース３を挟み込んで表示パネル基板１の裏面で
カシメにより固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はチップ型発光素子を
用いたドットマトリクス表示装置に関する。さらに詳し
くは、周囲にある程度の指向性を有しながら正面側にと
くに強い指向特性を有するドットマトリクス表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のドットマトリクス表示装置は、た
とえば図３にその一例の斜視図が示されるように、表示
パネル基板５１の表面側にたとえばチップ型の発光素子
（以下ＬＥＤという）５２がマトリクス状に並べられ、
表示パネル基板５１の裏面に図示しない駆動回路や、各
ＬＥＤ５２への電源供給用端子などが設けられ、マトリ
クス状に並べられたＬＥＤ５２を選択的にオンオフさせ
ることにより、所望の文字や図形を表示する構成になっ
ている。そして、この表示装置が何個も縦横に並べられ
て大型の表示ボードとして、公共の掲示板などに用いら
れている。

【０００３】この表示装置に用いられるＬＥＤ５２は、
前述のようにチップ型ＬＥＤとランプ型ＬＥＤが用いら
れる場合とがある。チップ型ＬＥＤは、図４（ａ）にそ
の一例の斜視図が示されるように、絶縁基板５５上にＬ
ＥＤチップ５２ａがダイボンディングされ、絶縁基板５
５の表面に設けられた電極との間でワイヤ５６のボンデ
ィングがなされ、その周囲が透明な樹脂により上面が平
らになるように被覆されてパッケージ５７が形成される
ことにより構成されている。なお、パッケージ５７の周
囲に反射板が設けられ、光が真横には放射されないよう
な構造にしたり、異なる色のＬＥＤチップ５２ａが２個
以上封入されることもある。また、ランプ型ＬＥＤは、
図５（ａ）に断面図が示されるように、１本のリード６
１の先端の湾曲部６１ａにＬＥＤチップ５２ａがダイボ
ンディングされ、他方の電極がもう１本のリード６２と
ワイヤ６３によりボンディングされ、その周囲が透明樹
脂によりドーム状に被覆されてパッケージ６４が形成さ
れることにより構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ＬＥＤ
を用いたドットマトリクス表示装置では、ＬＥＤとし
て、チップ型ＬＥＤが用いられる場合と、ランプ型ＬＥ
Ｄが用いられる場合とがあるが、一般にチップ型ＬＥＤ
は図４（ｂ）に放射特性が示されるように、四方に光が
放射され、これを用いて表示ボードを構成した場合、そ
の正面から見なくても斜め方向からでもみやすい反面、
光が全体に広がるため弱くなり、正面から見ても遠くか
らは認識しにくいという問題がある。一方、ランプ型Ｌ
ＥＤが用いられると、図５（ｂ）にその放射特性が示さ
れるように、ドーム形状のパッケージにより、光が正面
側に絞られ、正面には強い光が放射されるものの、横方
向にはほとんど放射されず、これを用いて表示ボードを
構成した場合、真正面に対して斜め方向から認識するの
が困難となり、公共の不特定多数の人が観察する表示ボ
ードには方向によって見にくいという問題がある。

【０００５】また、たとえば特開平６−１０４４８８号
公報に開示されているように、表示ボードの左右方向に
は光が広がり、上下方向には光が広がらないようにチッ
プ型ＬＥＤをマトリクス状に並べたドットマトリクス表
示装置の正面側にシリンドリカルレンズまたは上下方向
と左右方向とでその曲率が異なるレンズを設ける構造が
開示されている。しかし、駅などの行き先案内などの公
共表示では、背の低い人が下側から見上げる場合もあ
り、四方に光が放射されると共に、できるだけ光を集光
して明るく表示するドットマトリクス表示装置が要望さ
れている。また、このようなレンズを外付けする場合、
その取付構造が簡単で、コストアップにつながらないこ
とが要求される。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、ＬＥＤを用いたドットマトリクス表
示装置を多数個配列して大型の表示ボードを構成する場
合にも、視野角が広くてあらゆる方向から見やすくする
と共に、その明るさを明るくして遠くからでも認識しや
すくするドットマトリクス表示装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるドットマト
リクス表示装置は、表示パネル基板と、該表示パネル基
板上にマトリクス状に配列されるチップ型発光素子と、
該チップ型発光素子のそれぞれに一致させて凸部が形成
されたレンズケースと、該レンズケースの前記凸部を逃
げて平面部を押さえ付けるカバーケースとからなり、前
記カバーケースにカシメピンが設けられ、該カシメピン
が前記レンズケースおよび表示パネル基板を貫通して前
記表示パネル基板の裏面でカシメにより固定されてい
る。

【０００８】ここにチップ型発光素子とは、平面状の基
板表面に発光ダイオードチップをボンディングしてその
周囲を表面が平らになるように被覆された発光素子を意
味し、発光ダイオードチップが２個以上設けられたり、
側壁の周囲に遮光壁が設けられたものも設けられていな
いものも含む意味である。

【０００９】この構造にすることにより、チップ型ＬＥ
Ｄで指向特性が広がった光の前面に凸部を有するレンズ
ケースを介して光を放射するため、比較的広い範囲に光
が放射されると共に、凸型のレンズによりある程度集光
されるため、強い光が正面側の広い範囲に放射される。
すなわち、従来のチップ型ＬＥＤとランプ型ＬＥＤとの
中間程度の指向性と光の強度のドットマトリクス表示装
置が得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明のドットマトリクス表示装置について説明をする。

【００１１】本発明のドットマトリクス表示装置は、図
１（ａ）〜（ｃ）にその平面図および側面図とその一部
の断面図が示されるように、表示パネル基板１上にマト
リクス状にチップ型ＬＥＤ２が配列されると共に、その
チップ型ＬＥＤ２のそれぞれに一致させて凸部３ａが形
成されたレンズケース３がチップ型ＬＥＤ２の上に設け
られ、そのレンズケース３の凸部３ａを逃げて平面部を
押さえ付けるカバーケース４とからなっている。そし
て、後述するように、カバーケース４に設けられたカシ
メピンにより、レンズケース３を挟み込んで表示パネル
基板１の裏面でカシメにより固定されている。なお、図
１で５は取付板で、６は空気抜きの孔である。

【００１２】表示パネル基板１は、たとえばアルミコア
基板からなり、その表面に図示しない配線パターンが形
成されており、表面に実装されるチップ型ＬＥＤ２の各
電極と接続される構造になっている。なお、表示パネル
基板１の裏面には、各ＬＥＤのオンオフを制御する制御
回路や、ＬＥＤ２を駆動する抵抗部などの回路が形成さ
れているが、図では省略されている。

【００１３】チップ型ＬＥＤ２は、図１（ｃ）に断面説
明図が示されるように、絶縁基板２１の表面の両端部か
ら側面にかけて端子電極２２、２３が設けられており、
その一方の電極２２上にＬＥＤチップ２４がダイボンデ
ィングされている。そして、ＬＥＤチップ２４の他方の
電極と第２の端子電極２３との間が金線などのワイヤ２
５により電気的に接続されている。そして、その周囲が
透明なエポキシ樹脂などにより被覆され、表面が平坦な
パッケージ２６が形成されることにより構成されてい
る。なお、図１（ｃ）に示される例では、パッケージ２
６の外周側に反射壁２７が設けられており、真横に光が
進まないで上面側に効率よく放射されるようになってい
る。しかし、ランプ型ＬＥＤのように、ＬＥＤチップ２
４がリード先端の湾曲部にボンディングされるのと異な
り、平坦部にボンディングされていることと、横方向に
放射される光がＬＥＤチップから離れた位置にある遮光
壁２７により上方に反射されるため、指向性が広がった
放射ビームになる。このチップ型ＬＥＤ２はその両端部
の端子電極２２、２３がハンダ２８などにより表示パネ
ル基板１の配線パターン上に電気的に接続されると共に
固定されている。

【００１４】図１（ａ）に示される例は、２個分のユニ
ットが連結された状態になっているが、１個分のユニッ
トに、１６×１６個または２４×２４個のＬＥＤ２が取
り付けられる。そして、たとえば駅の行先表示や公共の
掲示板などに使用する大型の表示ボードを構成する場
合、このユニットが多数個１列または複数列に並べられ
て、１個のユニットで１文字を表示させ、連続的な文字
列を順次変化させて表示したり、またはスクロール表示
したり、縦横にマトリクス状にユニットを多数並べて全
体で表示をすることにより、大型の表示ボードが構成さ
れる。

【００１５】レンズケース３は、図２（ａ）にレンズケ
ース３とカバーケース４との分解図が示されているよう
に、たとえばアクリルまたはポリカーボネートなどから
なる板状体の一面側のＬＥＤ２の位置に相当する部分
に、凸部３ａが形成されたもので、アクリル、ポリカー
ボネート樹脂などを金型に流し込むことにより容易に製
造することができる。凸部３ａの形状は、たとえば球形
状で各々のチップ型ＬＥＤの発光部を覆うような形状に
形成されるが、完全な球形状でなくても中心軸に対して
ほぼ対称に形成されておればよい。この凸部３ａは光を
ある程度集光させる機能を有しているが、光が平行光で
入射する訳ではなく、チップ型ＬＥＤ２の表面では、広
い指向性であらゆる方向に光が放射されており、凸部３
ａに入る光もあらゆる方向に向かって入ってくる。その
ため、凸部３ａから出る光は完全に中心軸上に集光しな
いで、あらゆる方向に出るが、凸レンズ効果により外側
には余り広がらないで、ある程度は集光する。レンズケ
ース３の凸部３ａが形成された面と反対面は、前述のよ
うに板状で平坦であるため、チップ型ＬＥＤ２の表面に
載置することにより、安定して重ねることができる。

【００１６】カバーケース４は、黒色のＰＰＥ、ＰＣ、
ＡＢＳなどからなる板状体で、前述のレンズケース３の
凸部３ａに対応する部分に切欠部が設けられており、マ
トリクス状に孔４ｂが開けられている。そしてその裏面
側に、たとえば４か所程度、カシメピン４ａが設けられ
ている。このカシメピン４ａは、レンズケース３の板厚
分と表示パネル基板１およびＬＥＤ２の厚さ分とを足し
たものよりさらに数ｍｍ程度分長くした長さで形成され
ている。そして、このカシメピン４ａの位置に対応する
レンズケース３および表示パネル基板１にもスルーホー
ル３ｂ、１ｂが予め形成されており、図２（ｂ）に示さ
れるように、カバーケース４をレンズケース３の表面側
に重ねて、カシメピン４ａを表示パネル基板１の裏面ま
で貫通させ、表示パネル基板１の裏面でカシメピン４ａ
をかしめることにより、固定される構造になっている。

【００１７】本発明のドットマトリクス表示装置によれ
ば、チップ型ＬＥＤがマトリクス状に配列されると共
に、その各々のＬＥＤごとに凸部が形成されたレンズケ
ースが設けられているため、広い方向に光が放射される
と共に、表示装置の正面側に光が集光され、広い視野角
で、かつ、輝度の大きい表示装置が得られる。すなわ
ち、従来のランプ型ＬＥＤでは、ＬＥＤチップそのもの
が椀状の凹部に入れられてさらにドーム状のパッケージ
により被覆されるため、ドームの中心から発光する状態
となり、ドームの中心線の近傍に殆どの光が集光して放
射されるため、中心軸状に強い光が放射されるが、中心
軸からずれた横方向には極端に光の強度が弱くなって斜
め方向からは見ずらくなる。しかし、本発明の表示装置
によれば、チップ型ＬＥＤの表面では広い指向性で表面
側のあらゆる方向に放射され、その表面側に凸部のレン
ズが設けられているため、斜め方向に向かって出てくる
光は、ある程度正面側に曲げられるが完全に中心側まで
は曲げられず、正面側にある程度集光される程度にとど
まる。したがって、ランプ型ＬＥＤのように極端に狭い
視野角ではなく、かなり広い範囲で光が照射されなが
ら、チップ型ＬＥＤのように横方向には余り広がらず、
正面側に強い光が照射される。その結果、広い視野角
で、比較的輝度の大きい表示装置が得られ、公共表示の
ような大勢の人がいろんな方向から観察する表示装置に
最適となる。なお、凸部が中心軸に対してほぼ対称にな
るように形成されることにより、左右方向からも下方向
からも広い範囲で観察することができる。

【００１８】さらに、本発明のドットマトリクス表示装
置によれば、レンズケースを金型成形などにより簡単に
製造しながら、カバーケースにより挟み付けてかしめる
だけで各チップ型ＬＥＤの表面に凸レンズを形成するこ
とができ、非常に簡単に製造することができる。すなわ
ち、チップ型ＬＥＤの表面に凸部を形成しようとする
と、樹脂塗布工程などが必要となり、非常に大変である
が、本発明によれば、レンズケースを簡単に形成するこ
とができ、そのレンズケースをカバーケースを用いて固
定するだけで、簡単に広い指向性の光をある程度集光す
ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構造でドットマ
トリクス表示装置の視野角を広くしながら正面側で大き
な輝度の表示装置が得られる。その結果、駅の行先表
示、電光ニュースなど公共の表示装置をあらゆる方向か
ら一度に多くの人が観察できると共に、遠くからもしっ
かりと認識することができる表示装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドットマトリクス表示装置の一実施形
態の説明図である。

【図２】図１のレンズケースおよびカバーケース部分の
分解説明図および表示パネルと固定する部分の断面説明
図である。

【図３】従来のドットマトリクス表示装置の一例の斜視
説明図である。

【図４】図３の表示装置に用いるＬＥＤの一例とその指
向特性を示す図である。

【図５】図３の表示装置に用いるＬＥＤの他の例とその
指向特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 表示パネル基板 ２ ＬＥＤ ３ レンズケース ３ａ 凸部 ４ カバーケース ４ａ カシメピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表示パネル基板と、該表示パネル基板上
   にマトリクス状に配列されるチップ型発光素子と、該チ
   ップ型発光素子のそれぞれに一致させて凸部が形成され
   たレンズケースと、該レンズケースの前記凸部を逃げて
   平面部を押さえ付けるカバーケースとからなり、前記カ
   バーケースにカシメピンが設けられ、該カシメピンが前
   記レンズケースおよび表示パネル基板を貫通して前記表
   示パネル基板の裏面でカシメにより固定されてなるドッ
   トマトリクス表示装置。