JP4801639B2

JP4801639B2 - 表示装置

Info

Publication number: JP4801639B2
Application number: JP2007195925A
Authority: JP
Inventors: 田中　　勉
Original assignee: Roland Corp
Current assignee: Roland Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: JP2009031564A

Description

本発明は、複数の発光素子を使用した表示装置に関する。

従来、複数の発光素子を使用した表示装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の技術では、基板１上に所定のパターンに複数のＬＥＤチップを配置し、各チップの位置に対応して挿通孔を開けた遮光シートを基板上に配置し、その上方に各チップの配置パターンに対応して窓を形成した反射枠が取り付けられ、窓に導入された光は、窓で反射して、外部に放射される。

特開平１１−１６７３５７号公報

上記の技術によれば、遮光シートを設けているので、各チップからの光は、対応する窓にのみ導入される。その結果、漏光を防止でき、この表示装置でのコントラストを大きくすることができる。しかし、反射枠とは別に遮光シートを取り付けねばならず、その組み立て能率が低下する。ところで、反射枠と同じように窓を形成した遮光性材料性のカバーを、反射枠に代えて使用し、発光素子を一列に配置することがある。この場合、カバー内に、各発光素子に対応するように複数のレンズ部を設けた１つのレンズ配列体を各発光素子を被うようにカバー内に配置する。レンズ配列体は、その製造を容易にするため、レンズ部を含む全体が透光性の材料で構成されている。この場合、遮光シートを設けた上にレンズ配列体を設けなければならず、益々組み立て能率が低下する。

本発明は、漏光を防止した上に組み立て作業が簡単な表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による表示装置は、複数の発光素子を有している。これら発光素子は、基板の一方の面に一列に間隔をあけて配置されている。これら発光素子は、前記基板の一方の面から離れる方向に向かって発光する。この発光素子としては、例えばＬＥＤを使用することができる。前記全ての発光素子を被うようにレンズ配列体が、基板に配置されている。このレンズ配列体は、前記基板から離れた位置にレンズ形成部を有している。レンズ形成部は、基板の一方の面にほぼ平行に配置されている。このレンズ形成部における前記各発光素子に対応する位置にレンズ部が形成されている。レンズ部は、対応する発光素子からの光を例えば集光するためのものである。このレンズ配列体は、レンズ部を含めて全体が透光性である。このレンズ配列体を被うように非透過性のカバーが、基板に配置されている。このカバーは、例えば遮光性を有する材料または反射性を有する材料によって形成することができる。このカバーは、前記レンズ形成部にほぼ接する窓形成部を有し、この窓形成部の前記各レンズ部に対応する位置に透光窓が形成されている。前記レンズ配列体は、前記各発光素子間の複数の間隔それぞれに前記レンズ形成部側から前記基板側に向かうと共に前記発光素子の配列方向を横切る空隙を有している。前記カバーの前記窓形成部の内面に、隣接する前記発光素子がそれぞれ発光する光を非透過するように前記各空隙を被う複数の非透過体が一体に形成されている。非透過体は、遮光性を有するもの或いは光の反射性を有するものとすることができる。前記空隙は、前記発光素子の配列方向を横切る方向に前記レンズ形成体を貫通して形成してある。前記カバーは、前記窓形成部における前記配列方向を横切る方向の両側から前記複数の発光素子の配列を挟んで前記レンズ形成部の近傍でそれぞれ前記基板側に向かう非透過性の側壁を有し、前記各非透過体は、前記側壁及び前記窓形成部に一体に形成されている。

このように構成された表示装置では、発光素子から発光された光のうち一部は、対応するレンズ部を介して対応する透過窓から外部に放射される。また、光の他の部分、特に隣接する発光素子の方向に向かったものは、非透過体によって遮光されるかまたは反射される。従って、隣接する発光素子用のレンズ部や透過窓から放射されることを防止でき、コントラストを大きくできる。しかも、使用するのは、発光素子の他に、レンズ配列体とカバーのみであり、特別に遮光シートを設ける必要が無く、組み立て作業の能率が向上する。また、発光素子の配列方向を横切る方向全体に向かう光が全て非透過体によって非透過とされるので、表示装置のコントラストを確実に大きくすることができる。

前記各空隙は、前記各発光素子付近まで形成することができる。この場合、前記各非透過体は、前記各空隙の前記発光素子付近まで侵入する。このように構成すると、発光素子からの光のうち隣接する発光素子側に向かおうとする光を確実に非透過にすることができ、表示装置のコントラストをより大きくすることができる。

以上のように、本発明による表示装置では、光漏れを防止しつつ、部品点数の減少により、組み立てを容易に行うことができる。

本発明の１実施形態の表示装置は、例えばレベルインジケータに本発明を実施したもので、図２に示すようにプリント基板２の一方の表面に、複数、例えば７つの発光素子、例えばＬＥＤ４ａ、４ｂが一定の間隔をおいて一列に配置されている。６つのＬＥＤ４ａは、同じ間隔で配置され、端の１つのＬＥＤ４ｂのみが、他のＬＥＤ４ａ間の間隔よりも広い間隔で配置されている。６つのＬＥＤ４ａがレベルインジケータとして使用され、残りの端のＬＥＤ４ｂはパイロットランプとして使用される。これらＬＥＤ４ａ、４ｂは、可視光線を基板２とは反対側に放射するものである。これらＬＥＤ４ａ、４ｂは、面実装技術によってプリント基板２に取り付けられている。

各ＬＥＤ４ａ、４ｂ全体を覆うようにレンズ配列体、例えばレンズバー６がプリント基板２上に取り付けられている。このレンズバー６は、プリント基板２とほぼ平行な板状の単レンズ形成部８を、各ＬＥＤ４ａ、４ｂに対応して間隔をあけて有している。図３（ｃ）に示すように、これら単レンズ形成部８におけるＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向を横切る方向の両端に単側壁１０、１０がそれぞれ形成されている。これら単側壁１０、１０は、それらの端部がプリント基板２に接触している。単レンズ形成部８及び単側壁１０、１０によって複数のコ字型部材１２が形成されている。各コ字型部材１２における単レンズ形成部８のプリント基板２と反対側の面に、レンズ部１４ａ、１４ｂが、各ＬＥＤ４ａ、４ｂに対応するように設けられている。レンズ部１４ａは概ね角型であるが、レンズ部１４ｂは円柱状である。各レンズ部１４ａ、１４ｂは、これらに入射した光を収束して放射する。レンズバー６は、全体が透光性樹脂、例えば透明な樹脂によって形成されている。

各コ字型部材１２では、各ＬＥＤ４ａ、４ｂ間に存在する間隙に対応するように各コ字型部材１２の間に空隙１６ａ、１６ｂが形成されている。これら空隙１６ａ、１６ｂは、図２及び図３（ｂ）に示すように単レンズ形成部８からＬＥＤ４ａ、４ｂの頭部付近までほぼ直線状に形成され、更に、図３（ａ）に示すように各ＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向を横切る方向に、例えば各ＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向に直交して、貫通するように形成されている。これら各コ字型部材１２は、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、空隙１６ａ、１６ｂの下部にある連結部１８によって互いに結合されている。なお、空隙１６ｂのＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向の長さは、空隙１６ａのＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向の長さよりも長い。

レンズバー６は、ＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向に沿う面の形状がコ字型をなし、全ＬＥＤ４ａ、４ｂ上に長尺のレンズ形成部を有し、長尺のレンズ形成部の各ＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向に直交する方向の両端からそれぞれ基板２に先端が接するようにそれぞれ長尺の側壁を形成し、各ＬＥＤ４ａ、４ｂの間隙に対応する各位置においてプリント基板２側にそれぞれ長尺のレンズ形成部と長尺の側壁とを各ＬＥＤ４ａ、４ｂの近傍まで切り欠いた形状である。

図２に示すように、レンズバー６を被うようにカバー２０がプリント基板２上に設けられている。カバー２０は、例えば遮光性を有する樹脂製で、レンズバー６の各レンズ部に内面がほぼ接する平板状の窓形成２２を有している。この窓形成部２２におけるＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向の両側縁、即ち両長手縁からプリント基板２側に向かって、図４（ｃ）に示すように側壁２４、２４が形成されている。これら側壁２４、２４のプリント基板２側の端は、プリント基板２に接している。窓形成部２２におけるＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向の両端には、図１に示すようにそれぞれ端壁２６、２６が形成されている。端壁２６のプリント基板２側の端は、プリント基板２に接している。

この結果、カバー２０のプリント基板２側の端部は矩形の開口を形成しており、この開口の１つの対角線の両端に位置させて、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように２つの小突起２８が形成されている。これら小突起２８、２８をプリント基板２に形成した小孔（図示せず）に挿通することによってプリント基板２にカバー２０が取り付けられている。カバー２０の側壁２４、２４には、それぞれ１カ所ずつプリント基板２側から切り欠いて係合部３０、３０が形成され、その先端には図４（ｂ）に示すようにカバー２０側を向いた爪３２が形成されている。これら爪３２がレンズバー６の所定の側壁１０、１０の凹所３３に係合して、レンズバー６をカバー２０に取り付けている。

窓形成部２２における各レンズ部１４ａ、１４ｂに対応する位置に透光窓３４ａ、３４ｂが１列に形成されている。透光窓３４ａはレンズ部１４ａに対応して矩形状であり、透光窓３４ｂはレンズ部１４ｂに対応して円形である。図４（ｂ）に示すように各透光窓３４ａ、３４ｂにそれぞれレンズ部１４ａ、１４ｂが挿通され、レンズ部１４ａ、１４ｂで集束された光を外部に放射する。

カバー２０の内面には、複数の非透過体、例えば遮光体３６がカバー２０と同じ遮光性材料によって一体に形成されている。各遮光体３６は、レンズ部６の各空隙１６ａ、１６ｂに対応する位置に、窓形成部２２及び側壁２４、２４に一体に形成されている。これら遮光体３６は、レンズバー６の結合部１８付近まで伸びており、各空隙１６ａ、１６ｂを、ＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向に直交する方向の面で完全に被って各空隙１６ａ、１６ｂ内に位置している。また、空隙１６ａは、ＬＥＤ４ａ、４ｂの配列方向に沿って方向で、隣接するコ字状部材１０に接している。これら遮光体３６が形成されていることにより、カバー２０内は、各ＬＥＤ４ａ、４ｂに対応した複数の部屋に区画されている。

このように構成された表示装置では、例えば、プリント基板２上に各ＬＥＤ４ａ、４ｂを表面実装技術によって取り付けた後、レンズバー６を各ＬＥＤ４ａ、４ｂ上に被せ、更にカバー２０をレンズバー６に被せて係合爪３２によってレンズバー６に結合する。さらに、小突起２８を利用してプリント基板２にカバー２０を取り付ける。従って、レンズバー６を、プリント基板２に固定しなくても、その位置が移動することはない。

この表示装置では、ＬＥＤ４ａ、４ｂのいずれかが発光すると、例えば１つのＬＥＤ４ａが発光すると、図２に矢印で示すように、プリント基板２から離れる方向に光を放射する。この光のうち一部は、レンズ部１４ａで集光されて、透光窓３４ａから外部に放射される。他の光は遮光体３６やカバー２０の側壁２４、２４によって遮光され、隣接するいずれのＬＥＤ４ａ側にも到達しない。従って、発光していないＬＥＤ４ａの回りに、発光している隣接するＬＥＤ４ａからの光が到達せず、発光していないＬＥＤ４ａに対応する透光窓３４ａから光が漏れることがなく、コントラストを大きくすることができる。特に、各遮光体３６は、ＬＥＤ４ａ、４ｂ付近まで形成されているので、確実に光漏れを防止することができる。

しかも、この光漏れを防止するために、遮光シートを新たに設ける必要が無く、集光用のレンズバー６とカバー２０とを、各ＬＥＤ４ａ、４ｂ上に取り付けるだけでよいので、その組み立て能率が向上する。

上記の実施形態では、個別のＬＥＤ４ａ、４ｂをプリント基板２上に取り付けたが、複数のＬＥＤが一列に事前に配列されているＬＥＤアレイを使用することもできる。レンズバー６は透明な樹脂によって構成したが、半透明な樹脂によって構成することもできる。また、レンズ部１４ａ、１４ｂは角型や円柱型としたが、これに限ったものではなく、例えば半凸レンズ状に形成することもできる。上記の実施形態では、遮光体３６を用いたが、これの表面に反射膜を形成して、レンズ部１４ａ、１４ｂ側に光を反射するように構成することもできる。

本発明の１実施形態の表示装置の組み立て図である。図１の表示装置の縦断面図である。図１の表示装置に使用するレンズバーの平面図、縦断面図及び側面図である。図１の表示装置に使用するカバーの平面図、縦断面図及び正面図である。

符号の説明

２プリント基板
４ａ４ｂＬＥＤ（発光素子）
６レンズバー（レンズ配列体）
８レンズ形成部
１４ａ、１４ｂレンズ部
１６ａ、１６ｂ空隙
２０カバー
２２窓形成部
２４側壁
３４ａ、３４ｂ透光窓
３６遮光体（非透過体）

Claims

基板の一方の面に一列に間隔をあけて配置され、前記基板の一方の面から離れる方向に向かって発光する複数の発光素子と、
前記基板上に配置され、前記全発光素子を被い、前記基板から離れた位置にレンズ形成部を有し、このレンズ形成部における前記各発光素子に対応する位置にレンズ部を有する透光性のレンズ配列体と、
前記基板上に配置され、前記レンズ配列体を被い、前記レンズ形成部にほぼ接する窓形成部を有し、この窓形成部の前記各レンズ部に対応する位置に透光窓を有する非透過性のカバーとを、具備し、
前記レンズ配列体は、前記各発光素子間の複数の間隔それぞれに前記レンズ形成部側から前記基板側に向かうと共に前記発光素子の配列方向を横切る空隙を有し、
前記カバーの前記窓形成部の内面に、隣接する前記発光素子がそれぞれ発光する光を非透過とするように前記各空隙を被う複数の非透過体が一体に形成され、
前記空隙は、前記発光素子の配列方向を横切る方向に前記レンズ形成体を貫通して形成され、前記カバーは、前記窓形成部における前記配列方向を横切る方向の両側から、前記複数の配列を挟んで前記レンズ形成部の近傍でそれぞれ前記基板側に向かう非透過性の側壁を有し、前記各非透過体は、前記側壁及び前記窓形成部に一体に形成されている
表示装置。
請求項１記載の表示装置において、前記各空隙は、前記各発光素子付近まで形成され、前記各非透過体は、前記各空隙の前記発光素子付近まで侵入した表示装置。