JP2562061Y2 - ドットマトリクス発光表示体用表面集光板 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ＬＥＤ発光素子を用い
て構成されるドットマトリクス発光表示体の表面に配置
して所望の指向特性を得るための表面集光板に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のドットマトリクス発光表示体と
しては、例えば図８及び図９に示すような構造のものが
知られている。即ち、このドットマトリクス発光表示体
Ｐは、ガラスエポキシや紙フェノール等を基材とした銅
張積層板の表面に縦８本の導電パターン５ａ（例えばカ
ソード側）をエッチング加工等の手段で形成すると共
に、裏面にスルーホール６によって各発光ドット４ごと
に配線基板２の表面に導出されている横８本の導電パタ
ーン５ｂ（例えばアノード側）を形成した配線基板２の
各導電パターン５ｂに、それぞれＬＥＤ発光素子７を固
着し、ボンディングワイヤ８で基板表面の導電パターン
５ａと接続してＸ−Ｙのマトリクス点灯回路（ダイナミ
ック点灯回路）を構成し、各ＬＥＤ発光素子７に対応し
てすり鉢状の透孔９を縦横に形成したマスク板３を接合
し、各透孔９内にそれぞれＬＥＤ発光素子７を収容配置
すると共に、各透孔９内を透光性樹脂１０で封止してＸ
−Ｙのマトリクス状に発光ドット４を形成したものであ
る。

【０００３】このようなドットマトリクス発光表示体Ｐ
は、各発光ドット４を外部の駆動点灯回路（不図示）と
接続して選択点灯制御することにより、所望の文字、図
形、記号、発光色等の表示パターンを発光表示できる便
利なものであるが、次のような問題があった。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】即ち、上記ドットマト
リクス発光表示体では、各ＬＥＤ発光素子７から発する
光を各透孔９内で反射させて周囲に発散放出されるの
で、指向特性は広いが屋外等に配置して周囲が明るい場
所で点灯制御した場合、実用視野位置での相対的な輝度
が低くなるため、表示が不明瞭となって表示コントラス
トが低下し、視認性が悪くなるといった問題があった。
しかも、このようなドットマトリクス発光表示体では透
孔９を封止する透光性樹脂５の表面形状を、例えば、凸
レンズ状等に変えれば発光の指向特性の調整は可能であ
るが、所望の指向特性をもつ発光となるように多数の透
孔９を同じように樹脂封止することは困難であり、量産
性の点でも一般的でなかった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本考案のドットマトリクス発光表示体用表面集光板
は、ＬＥＤ発光素子を縦横に多数配設した配線基板上に
多数の透孔を縦横に形成したマスク板を配置し、各透孔
に対応する前記ＬＥＤ発光素子をそれぞれ収容配置して
多数の発光ドットを縦横に形成したドットマトリクス発
光表示体の表面に設置されるドットマトリクス発光表示
体用表面集光板であって、前記発光ドットに対応する貫
通孔が縦横に設けられ、各貫通孔内の途中にそれぞれ凸
状レンズ体を配置し、表面と前記凸状レンズ体の配置位
置より表面側の各貫通孔内周面とをそれぞれ光無反射面
とし、該凸状レンズ体の配置位置より前記発光表示体側
の各貫通孔内周面を光反射面としたことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記構成のドットマトリクス発光表示体用表面
集光板では、各透孔内にＬＥＤ発光素子をそれぞれ収容
配置して縦横に多数の発光ドットを形成したドットマト
リクス発光表示体の各ＬＥＤ発光素子を選択的に点灯制
御して所望の文字や記号等を発光表示すると、各発光ド
ットの発する光は表面に設置される表面集光板の対応す
る貫通孔を通り、この貫通孔の途中に配置される凸状レ
ンズ体のレンズ作用によって集光されて鋭い指向特性を
有する発光が得られるようになり、実用視野位置での表
示輝度が向上する。しかも、少なくとも表面集光板の表
面と貫通孔の途中に配置された凸状レンズ体より表面側
の各貫通孔が光無反射面となっているので、各発光ドッ
トを点灯・消灯した時の発光輝度が向上し、表示コント
ラストが改善されるようになる。

【０００７】従って、この表面集光板をドットマトリク
ス発光表示体の表面に配置して発光ドットを点灯制御
し、所望の文字，図形，記号等の表示パターンをドット
構成で発光表示すると、隣接する発光ドットへの光の漏
れがこの表面集光板によって防止されると共に、周囲が
明るい場所で使用しても発光ドットの点灯・消灯時の相
対的な発光輝度と表示コントラストが改善されて鮮明な
表示となり、且つ、透光性凸状レンズ体によって指向特
性が変更され、実用視野位置において表示が明るく、表
示コントラストも良好で所望の実用視野位置での良好な
視認性を有するドットマトリクス発光表示体に変えるこ
とができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の実施例を説明
する。

【０００９】図１は本考案の一実施例に係る表面集光板
１と該表面集光板１を表面に配置するドットマトリクス
発光表示体Ｐの斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に
沿った概略拡大断面図である。本考案の表面集光板１
は、例えば、図８及び図９に既述したドットマトリクス
発光表示体Ｐの表面に配置されるものである。尚、ドッ
トマトリクス発光表示体Ｐの構成は既述のした通りであ
るのでここでは説明を省略する。

【００１０】本考案の表面集光板１は、シリコーンゴム
やネオプレンゴム等のゴム弾性体または、ポリカーボネ
ート樹脂、ノリル樹脂等の成型板状の集光板本体１１
に、ドットマトリクス発光表示体Ｐのマスク板３に形成
される各発光ドット４に対応して、例えば、円柱状の貫
通孔１１ａが縦横に８×８個穿孔されたものである。そ
して、各貫通孔１１ａの途中には、透明な透光性凸状レ
ンズ体１３がそれぞれ嵌着配置されており、集光板本体
１１の表面１１ｄ及び各貫通孔１１ａの途中の凸状レン
ズ体１３の配置位置より表面側内周面１１ｃ（後述の１
１ｅを含む）を黒色系又は灰色系の光無反射面とし、貫
通孔１１ａの凸状レンズ体１３の配置位置より表示体側
内周面１１ｂを白色系又は銀色系の光反射面としてい
る。そして、各貫通孔１１ａの開口部分には先広がりと
なる傾斜部１１ｅが形成されている。尚、この傾斜部１
１ｅを含む表面側内周面１１ｃの形成高さは、外光の入
射を遮断するための入射角度αを調節して視認遮断角度
を確保するためのものである。また、集光板本体１１の
凸状レンズ体１３より表面側の表面側内周面１１ｃを黒
色材料で成型し、裏面側の表示体側内周面１１ｂを白色
材料で成型してもよい。

【００１１】上記集光板本体１１の各貫通孔１１ａに嵌
着配置される凸状レンズ体１３は例えば、透明なシリコ
ーンゴム等のゴム弾性体やアクリル樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂等を略半球状に成形して凸レンズ作用を奏させ
るようにしたものである。

【００１２】このような表面集光板１は、図３に示すよ
うにドットマトリクス発光表示体Ｐの表面に配設して使
用されるもので、配線基板２の各導電パターン５ａ，５
ｂを外部の図示していない駆動回路に接続し、ＣＰＵ等
で構成されるコントローラのプログラムにより発光ドッ
トを点灯制御して所望の文字、図形、記号等を点灯表示
すると、点灯する各発光ドット４から発せられる光は、
隣接する発光ドット４へ光が漏れることなく対応する集
光板本体１１の各貫通孔１１ａ内に発せられ表示体側内
周面１１ｂにより反射されて途中の凸状レンズ体１３の
レンズ作用によって集光され、鋭い指向特性を有する発
光となって表面側に向かって放出されるようになる。ま
た、集光板本体１１の各貫通孔１１ａの途中に凸状レン
ズ体１３を配置して表面側内周面１１ｃと表面１１ｄ
（１１ｅを含む）とを光無反射面とすることによって、
凸レンズによる集光効果により発光の内周面１１ｃへの
無効放射が極めて少なく、しかも外光の侵入が遮られる
ようになり、周囲の明るさに対する相対的な発光輝度が
向上し、さらに、表面側内周面１１ｃ（１１ｅを含む）
と集光板本体１１の表面１１ｄとの光無反射面により、
各発光ドット４の点灯・消灯時のコントラストが良好と
なり、点灯表示される表示パターンのコントラストが格
段に向上するようになる。

【００１３】従って、本考案の表面集光板１をドットマ
トリクス発光表示体Ｐの表面に配置するだけで、各発光
ドット４の指向特性と相対的な発光輝度及び表示コント
ラストを向上させることができる。

【００１４】ここで、集光板本体１１の貫通孔１１ａの
途中に配置される上記凸状レンズ体１３の曲率半径、即
ち、光の焦点距離やレンズ位置と発光素子間の配置距離
を変動させるだけで、凸状レンズ体１３の焦点距離や表
面側内周面１１ｃの光無反射面の割合が変えられるの
で、表面集光板１の設計変更によってドットマトリクス
発光表示体Ｐの構成自体を変更することなく、所望の実
用視野位置に合った指向特性を有し、明るい場所に設置
したときの相対的な発光輝度も確保され、表示コントラ
ストも良好なものに変更されたドットマトリクス発光表
示体に変更して提供できるようになる。

【００１５】具体的には、図２に示すように、貫通孔１
１ａの外径Ｒとして凸状レンズ体１３ａの焦点距離を考
慮し、発光ドット４内のＬＥＤ発光素子７までの距離Ｈ
（図３参照）を０．７Ｒ＜Ｈ＜１．５Ｒの範囲、この凸
状レンズ体１３ａの曲率半径ｒを０．５Ｈ＜ｒ＜Ｈの範
囲とし、貫通孔１１ａの途中に配置される凸状レンズ体
１３の表面からの配置距離ＨL は該凸状レンズ体１３へ
の外光の入射角度αを３０〜６０度の範囲として設定さ
れ、凸状レンズ体１３の略中央部分での突出長ｔ1 はｔ
1 ＜Ｒ／４程度の範囲とするのがそれぞれ実用上好まし
い。

【００１６】また、図４に平面図で示すような表面集光
板１５としてもよい。この表面集光板１５は、集光板本
体１６に形成される貫通孔１６ａが、凸状レンズ体１３
の配置位置までを円柱孔１６ｂとし、凸状レンズ体１３
の配置位置より表面側の光無反射面を略矩形状となるテ
ーパー開口の内周面１６ｃとしたものである。このよう
な表面集光板１５であってもドットマトリクス発光表示
体Ｐの表面に配置すると、所望の実用視野位置に合った
指向特性を有し、明るい場所に設置したときの相対的な
発光輝度が高められ、表示コントラストも良好なものに
変更される。

【００１７】さらに、図５及び図６に示す表面集光板２
０としてもよい。この表面集光板２０は、集光板本体２
１に上記表面集光板１５の貫通孔１６ａを変形した貫通
孔２１ａを設けたものである。即ち、貫通孔２１ａは凸
状レンズ体１３の配置位置までを円柱孔２１ｂとし、凸
状レンズ体１３の配置位置より表面側の光無反射面を略
矩形状となるテーパー開口の内周面２１ｃとし、さら
に、横列となる隣接する左右の各貫通孔２１ａ間の左右
隔離面２１ｄの高さを低くして光無反射面としたもので
ある。この左右隔離面２１ｄの高さとしては集光板本体
２１の表面から凸状レンズ体１３の配置位置までの範囲
となる。

【００１８】このような表面集光板２０を壁面等の配設
されたドットマトリクス発光表示体Ｐの表面に配置する
場合視認位置から見て、図６に示すように、横列の各貫
通孔２１ａを低い高さで仕切る左右隔離面２１ｄを左右
方向に位置させて取り付けると、上方からの外光（太陽
光）入射は縦列の各貫通孔２１ａの高さによる遮断が確
保され、所望の実用視認位置における上下角に対する左
右角が広げられ、左右方向での実用視認位置の範囲が広
くなり改善がなされ、且つ、上記表面集光板１，１５と
同様に、明るい場所に設置したときの相対的な発光輝度
も高められ、表示コントラストも良好なものに変更され
る。

【００１９】また、図７に示す表面集光板３０としても
よい。この表面集光板３０も上記表面集光板１５の変形
となる。即ち、この表面集光板３０の集光板本体３１に
形成される貫通孔３１ａは、凸状レンズ体１３ａの配置
位置までを円柱孔３１ｂとし、凸状レンズ体１３ａの配
置位置より表面側の光無反射面となる上方側内周面３１
ｃでこの貫通孔３１ａを隠すようにし、同じく光無反射
面となる下方側内周面３１ｄを下側に隣接する貫通孔側
に向かって比較的大きな角度で傾斜させ、上下に隣接す
る貫通孔３１ａを仕切る上下隔離部３２をひさし状に形
成したものである。また、凸状レンズ体１３ａは、例え
ば、上方の幅が広くなった非球面レンズ体とし、ＬＥＤ
発光素子７からは発せられる光がこの凸状レンズ体１３
ａによって光軸の中心線に対して角度βだけ下方に向か
う構成となっている。この傾斜角度βは実用視野位置を
考慮して５〜２５度の範囲が適当であり、この範囲内に
光が屈折して集光するように凸状レンズ体１３ａが設定
される。

【００２０】このような表面集光板３０をドットマトリ
クス発光表示体Ｐの表面に配置すると、各発光ドット４
内のＬＥＤ発光素子７から発せられる光は、凸状レンズ
体１３ａによって角度βだけ下方に向かって集光される
ようになるので、高い場所に設置されるドットマトリク
ス発光表示体Ｐを斜め下方から見上げたときの実用視認
位置にあった視認角度が充分に確保されるものに変更で
きる。また、上下に隣接する貫通孔３１ａを仕切る上下
隔離部３２がひさしの役目を兼ねるため、凸状レンズ体
１３ａへ外光が入射し難くなる。即ち、下方からの視認
角度をある程度確保しながら上方からの外光の入射を遮
断するための入射角度αを充分大きくとることができ
る。このように、上記表面集光板１，１５，２０以上に
周囲が明るい場所での相対的な発光輝度の向上と表示コ
ントラストの改良がなされ、より鮮明な表示が可能なも
のに変更される。

【００２１】上記した本考案の表面集光板１，１５，２
０，３０を用いると、ドットマトリクス発光表示体Ｐを
高い壁面等に設置する場合に、上下左右の取付方向を意
識することなく施工性よく設置でき、また、設置したド
ットマトリクス発光表示体Ｐに対して表面集光板１…を
配置又は交換するだけで実用視認位置にあった視認角度
等の指向特性や相対的な発光輝度の向上、表示コントラ
ストの改善が簡単に行えるようになり、ドットマトリク
ス発光表示体Ｐの活用性が高められる。

【００２２】尚、上記表面集光板１，１５，２０，１３
の各集光板本体１１…の各貫通孔１１ａ…の凸状レンズ
体１３，１３ａの配置位置までの内部は何れも中空とし
て例示しているが、表示体Ｐの透孔９に充填される透光
性樹脂１０又は凸状レンズ体１３，１３ａと略同一の光
屈折率をもつ透光性樹脂などを充填したものであっても
よく、この場合でも指向特性などに特に影響はない。

【００２３】また、凸状レンズ体１３，１３ａは透明に
限らず、光線透過率が６０〜９０％としてスモークやス
モークブラウン等に着色して透光性を有するようにして
もよく、この場合、周囲が明るい場所での表示コントラ
ストがより良好に改善できる。

【００２４】そして、本考案は上記実施例のみに限定さ
れるものではなく、例えば、発光ドット４の数が１６×
１６個や２４×２４個等のドットマトリクス発光表示体
であれば、それに対応して凸状レンズ体を途中に設けた
貫通孔を形成した表面集光板とすればよい。また、凸状
レンズ体１３より表面側部分を別成型体として載置する
など、種々の設計的変更は許容しうるものである。ま
た、本考案の表面集光板は、ドットピッチが６ｍｍ〜１
５ｍｍ程度のドットマトリクス発光表示体に好適であ
る。

【００２５】尚、本考案の表面集光板を載置して使用す
るドットマトリクス発光表示体Ｐとしては、１つの発光
ドットに赤色や緑色など発光色が異なるＬＥＤ発光素子
が複数配設されたものであってもよく、この場合、でき
るだけ発光ドット４の中心付近に各ＬＥＤ発光素子を配
設した方が発光色毎の色の分離（指向特性の差）が少な
く好ましい。さらに、それぞれの発光ドット４内に配置
される同じ発光色のＬＥＤ発光素子は、視認位置から見
て左右対称となるように配置したほうが左右方向の色の
分離が少なく実用上好ましいものとなる。

【００２６】

【考案の効果】以上の説明から明らかなように、本考案
のドットマトリクス発光表示体用表面集光板では、ドッ
トマトリクス発光表示体の表面に配置するだけで透光性
凸状レンズ体のレンズ作用によって貫通孔を透過する各
発光ドットからの光が集光されて所望の指向特性に変え
ることができ、また、少なくとも表面集光板の表面と貫
通孔内の表面側内周面の光無反射面によって、各発光ド
ットの点灯・消灯時の発光輝度の向上と表示コントラス
トの改善がなされ、且つ、発光表示体自体の構成を変更
することなくその指向特性等を簡単に変えられるといっ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るドットマトリクス発光
表示体用表面集光板の使用状態を説明する概略斜視図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った概略拡大断面図。

【図３】同実施例の表面集光板をドットマトリクス発光
表示体に配置した状態を示す概略拡大断面図。

【図４】本考案の他例に係る表面集光板の一部を示す概
略拡大平面図。

【図５】本考案のその他の表面集光板の一部を示す概略
拡大平面図。

【図６】本考案のその他の表面集光板をドットマトリク
ス発光表示体に配置した状態を示す概略拡大断面図。

【図７】本考案の更にその他の表面集光板をドットマト
リクス発光表示体に配置した状態を示す概略拡大断面
図。

【図８】従来のドットマトリクス発光表示体を示す概略
斜視図。

【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿った概略拡大断面図。

【符号の説明】

１，１５，２０，３０ 表面集光板 ２ 配線基板 ３ マスク板 ４ 発光ドット ７ ＬＥＤ発光素子 ９ 透孔 １１ａ，１６ａ，２１ａ，３１ａ 貫通孔 １１ｂ，１６ｂ，２１ｂ，３１ｂ 表示体側内周面 １１ｃ，１６ｃ，２１ｃ，３１ｃ 表面側内周面 １３，１３ａ 凸状レンズ体

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ＬＥＤ発光素子を縦横に多数配設した配線
   基板上に多数の透孔を縦横に形成したマスク板を配置
   し、各透孔に対応する前記ＬＥＤ発光素子をそれぞれ収
   容配置して多数の発光ドットを縦横に形成したドットマ
   トリクス発光表示体の表面に設置されるドットマトリク
   ス発光表示体用表面集光板であって、 前記発光ドットに対応する貫通孔が縦横に設けられ、各
   貫通孔内の途中にそれぞれ凸状レンズ体を配置し、表面
   と前記凸状レンズ体の配置位置より表面側の各貫通孔内
   周面とをそれぞれ光無反射面とし、該凸状レンズ体の配
   置位置より前記発光表示体側の各貫通孔内周面を光反射
   面としたことを特徴とするドットマトリクス発光表示体
   用表面集光板。