JP3232388B2 - 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

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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発光素子を縦横に配設した配線基板の前面に、多数
の透孔を縦横に配列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
題もあった。
【0006】更に、遮光ルーバをビス等で取付けると、
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。
【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
離等を生じる恐れがない、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発光素子を縦横に配設した配線基板
の前面に、多数の透孔を縦横に配列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にお
いて、上記マスク板をヤング率が500g/mm2 以下
のゴム弾性体で形成した厚さ0.5mm以上のマスク板
となし、更に、多数の開口を縦横に配列形成した背面板
の少なくとも上端縁と上下開口間に遮光板を設けて遮光
ルーバを形成し、この遮光ルーバの背面板を上記マスク
板の前面に接着したことを特徴とするものである。
【0009】そして、望ましくは、マスク板前面におけ
る透孔の開口径Rとマスク板の厚さTをR/5≦T≦3
Rの関係となるように設定し、且つ、マスク板の厚さT
を0.5〜3.0mmの範囲に設定したものである。
【0010】
【作用】本発明のように、配線基板の前面に接着するマ
スク板を、ヤング率が500g/mm2 以下のゴム弾性
体で形成した厚さ0.5mm以上のマスク板となし、こ
のマスク板の前面に遮光ルーバの背面板を接着すると、
配線基板及び背面板の熱伸縮による応力がマスク板によ
って吸収、緩和されるため、両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。
【0011】しかも、遮光ルーバの背面板とマスク板と
配線基板は互いに接着されて熱伝導性が良いため、配線
基板のLED発光素子で発生した熱は、マスク板と遮光
ルーバの背面板を伝導して、放熱フィンの役目もする遮
光ルーバの各遮光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。
【0012】また、遮光ルーバは、その背面板をマスク
板に接着してマスク板と一体化してあるから、遮光ルー
バの背面板や遮光板が薄くても、遮光ルーバの強度は充
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は同実施例の正面
図、図4はマスク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と遮光ルーバ3を接着一体化したもの
で、発光ドット4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5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、各透孔21内に各LED発光
素子5を収容して発光ドット4を縦横に16×16個形
成すると共に、開口31を縦横に16×16個形成した
遮光ルーバ3の背面板32をマスク板2の前面に接着し
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
ドットごとに配線基板1の前面に導出している。そし
て、この導出部の上にLED発光素子5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6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は、ヤング率(弾性率)が500g/mm2 以下のゴ
ム弾性体で製したものを用いる必要があり、且つ、その
厚みを少なくとも0.5mm以上(好ましくは0.8m
m以上)に設定する必要がある。マスク板2をヤング率
が500g/mm2 より大きい所謂高剛性材料で製した
り、厚さ0.5mm未満のマスク板を使用すると、配線
基板1とマスク板2と遮光ルーバ背面板32がそれぞれ
熱膨張係数の異なる材料である場合には、温度環境変化
変化によって生じる熱応力のマスク板2による吸収、緩
和が不十分となって、反り、歪み、クラック、剥離等を
生じやすくなるため、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、発光ドット
4を広く見せ、且つ、発光素子5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4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、この透
孔21に透光性の封止材8を充填硬化させ、透孔内のL
ED発光素子5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8は、マスク板2と同様、シリコーンゴ
ムが好適である。
【0019】図4に示すように、マスク板2の前面にお
ける透孔21の開口径(角形開口の場合は対辺長さ)R
とマスク板2の厚さTは、R/5≦T≦3Rの関係とな
るように設定し、且つ、マスク板2の厚さTを0.5〜
3.0mmの範囲とすることが望ましい。マスク板2の
厚さTを透孔21の開口径Rの1/5未満に設定する
と、特に開口径Rが小さい小型サイズの発光表示体の場
合に、マスク板2の厚さが0.5mm未満となって、前
記の応力の吸収、緩和が不十分になるといった不都合を
生じる恐れがあり、また、透孔21が浅くて偏平なすり
鉢形状となるので、発光ドット4の封止材8によるLE
D発光素子5等の封止が不十分になるといった不都合を
生じる恐れもある。一方、マスク板2の厚さTを透孔2
1の開口径Rの3倍より大きくして3.0mmを越える
ように設定すると、発光ドット4の視認性が低下した
り、材料のゴム弾性体の使用量が増え、発光表示体全体
の厚みサイズも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。
【0020】参考までに、16×16の発光ドットを有
する本発明で好適な40mm角、64mm角、96mm
角、128mm角、192mm角の各発光表示体につい
て、その好ましいマスク板の厚さTと透孔の開口径Rの
具体的な数値を下記表1に掲載する。
【表1】
【0021】マスク板2の前面に接着する遮光ルーバ3
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、マスク
板2の透孔21に対応して16×16個の開口31を背
面板32に配列形成し、該背面板32の上端縁と上下開
口間に遮光板33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。尚、この場合、遮光ルーバ3は、本実施例の
16×16ドット一体構造のものに代えて、8×8ドッ
ト構造のものを4枚並べて構成するなど複数個で構成し
ても良く、また、この逆に遮光ルーバ3を1個に対して
配線基板1とマスク板2を複数個で構成して一体の発光
表示体としても良いことは言うまでもない。更に、本実
施例では、マスク板2の各透孔21と遮光ルーバ3の背
面板32の各開口31を1:1で対応させて配列形成し
ているが、マスク板2の複数個(例えば4個)の透孔2
1に対し遮光ルーバ3の1個の開口31が対応するよう
に配列形成してもよく、ドットサイズの大きい比較的大
型サイズに適用できる。
【0022】遮光ルーバ3の背面板32や遮光板33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、マスク板2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。
遮光板33の突出長さは、遮光板の相互間隔と略同一程
度になるように設定することが望ましい。遮光板3の突
出長さが遮光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板3が邪魔になり、
かといって遮光板3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、遮光板33は、やや斜め下方に傾斜させて設
けても良い。
【0023】配線基板1とマスク板2と遮光ルーバ3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。
【0024】上記のような遮光ルーバ3をマスク板2の
前面に接着すると、上方からの直射日光等が遮光ルーバ
3の遮光板33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、接着によってマスク板2から遮光ルーバ3への熱伝
導性が向上するため、配線基板1のLED発光素子5で
発生した熱がマスク板2及び遮光ルーバ3の背面板32
を伝導し、放熱フィンとしての役目を果たす各遮光板3
3から外気へ効率よく放熱される。特に、遮光ルーバ3
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
ると最適である。従って、LED発光素子5の配設個数
を多くして輝度の高い発光表示体としたり、LED発光
素子5の配設個数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と遮光ルーバ3との相互
の熱伸縮差に起因する応力は、既述したように、ヤング
率が500g/mm2 以下のゴム弾性体よりなる厚さ
0.5mm以上のマスク板2によって充分に吸収、緩和
されるため、三者が接着されていても、LED発光素子
の破損や断線、及び表示体の反り、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。
【0025】以上、16×16の発光ドットを有する発
光表示体の実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されるものではなく、8×8の発光
ドットを有する発光表示体や、24×24の発光ドット
を有する発光表示体、更には発光ドットが円形でなく四
角形としたもの、また、各発光ドットに青色、赤色、緑
色の各LED発光素子を1個ないし複数個配設してなる
フルカラーの発光表示体など、種々の発光表示体に適用
されるものである。
【0026】
【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によって
視認性が良好であり、遮光ルーバを通じての放熱性が良
いため、LED発光素子の配設個数を多くして輝度の高
い発光表示体としたり、LED発光素子の配設個数をそ
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で充分に吸収、緩和さ
れるため、三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】同実施例の正面図である。
【図4】マスク板の部分断面図である。
【符号の説明】
1 配線基板 2 マスク板 21 透孔 3 遮光ルーバ 31 開口 32 背面板 33 遮光板 4 発光ドット 5 LED発光素子 R 透孔の開口径 T マスク板の厚さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/00 - 9/46

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数のLED発光素子を縦横に配設した配
    線基板の前面に、多数の透孔を縦横に配列形成したマス
    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
    体において、上記マスク板をヤング率が500g/mm
    2 以下のゴム弾性体で形成した厚さ0.5mm以上のマ
    スク板となし、更に、多数の開口を縦横に配列形成した
    背面板の少なくとも上端縁と上下開口間に遮光板を設け
    て遮光ルーバを形成し、この遮光ルーバの背面板を上記
    マスク板の前面に接着し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。
  2. 【請求項2】マスク板前面における透孔の開口径Rとマ
    スク板の厚さTがR/5≦T≦3Rの関係にあり、且
    つ、マスク板の厚さTが0.5〜3.0mm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。
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