JPH0552882U - ドットマトリクス発光表示体用表面集光板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ドットマトリクス発光表示体の指向特性を変更
できる表面集光板の提供を目的とする。 【構成】ドットマトリクス発光表示体Ｐの各発光ドット
４と対応して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、メリル樹脂等の
成型板状の集光板本体１１に円柱状の貫通孔１１ａを縦
横に８×８個穿孔し、該貫通孔１１ａの内周面を白色な
いし銀色の光反射面とし、集光板表面を黒色ないし灰色
系の光無反射面にすると共に、各貫通孔１１ａの上方開
口部１２に透光性を有する透明なシリコーンゴム等のゴ
ム弾性体で成形された透光性凸状レンズ体１３をそれぞ
れ嵌入して表面集光板１が構成される。

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。 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９及び図１０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は、 配線基板２上に多数のＬＥＤ発光素子７を縦横に配設結線し、その上に多数のす り鉢状の透孔９を縦横に形成したマスク板３を接合して各透孔９内に対応するＬ ＥＤ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、表示が不明瞭となり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、

【０００６】 前記発光ドットに対応する貫通孔が縦横に設けられ、各貫通孔の開口部に対し て透光性凸状レンズ体をそれぞれ配置したことを特徴とする。

【０００７】

【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 各透孔に対応する貫通孔を通り、その開口部に対して配置される透光性凸状レン 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 になる。従って、この表面集光板をドットマトリクス発光表示体Ｐ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、発光ドットの点灯・消灯時の表示コントラストが改善さ れ、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 いて表示が明るくて、表示コントラストも良好な所望の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とこの表面集光板１を表面に配置 した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。

【００１０】 この実施例の表面集光板１は、例えば、配線基板２の上にマスク板３を接合し て縦横に８×８個の発光ドット４を形成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。

【００１１】 本実施例の表面集光板１が配置される前記ドットマトリクス発光表示体Ｐを構 成する配線基板２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（例えばカソード側のＹパターン群）をエッ チング加工等の手段で形成すると共に、裏面に横８本の導電パターン５ｂ（例え ばアノード側のＸパターン群）を形成したものであって、裏面の導電パターン５ ｂはスルーホール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。そして、各導出部の上に発光素子としてＬＥＤ発光素子７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８で基板表面の導電パターン５ ａと接続し、Ｘ−Ｙのマトリクス点灯回路（ダイナミック点灯回路）を構成して いる。

【００１２】 この配線基板２の表面に接合されるマスク板３は、シリコーンゴムやネオプレ ンゴム等のゴム弾性体より成るもので、上記配線基板２に配設されるＬＥＤ発光 素子７に対応して内面が白色ないし銀色の光反射面となったすり鉢状透孔９が縦 横に８×８個形成されている。

【００１３】 そして、上記配線基板２とこのマスク板３とを接合して各透孔９の内部にＬＥ Ｄ発光素子７を収容配置して透光性樹脂１０によってそれぞれ樹脂封止し、その 表面を凹面又は、平坦面として発光ドット４を縦横に８×８個形成している。

【００１４】 このようなドットマトリクス発光表示体Ｐの表面に配置される本考案の表面集 光板１は、上記マスク板３と同様の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 に上記マスク板３に形成される各発光ドット４に対応して円柱状の貫通孔１１ａ を縦横に８×８個穿孔されたもので、該貫通孔１１ａの内周面は白色ないし銀色 の光反射面とし、集光板表面を黒色ないし灰色系の光無反射面としている。そし て、上記貫通孔１１ａの上方開口部１２には透光性を有する透明なシリコーンゴ ム等のゴム弾性体で成形された透光性凸状レンズ体１３がそれぞれ嵌入されてい る。該透光性凸状レンズ体１３は例えば、透明なシリコーンゴムやアクリル樹脂 、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。

【００１５】 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，５ｂ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内に発せられて 開口部１２の透光性凸状レンズ体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前方に向かって放出されるようになる。即ち、本考案 の表面集光板１によってドットマトリクス発光表示体Ｐの各発光ドット４の指向 特性が簡単に変更されるようになる。従って、集光板本体１１の貫通孔１１ａを 塞ぐ上記透光性凸状レンズ体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と、透過する光の指向特性が簡単に変えら れるので、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、この 表面集光板１の高さや透光性凸状レンズ体１３の形状等を設計変更して発光表示 体Ｐの表面に設置するだけで、所望の実用視野位置に合った指向特性を有し、且 つ、集光板表面の光無反射面により表示コントラストも良好なドットマトリクス 発光表示体として簡単に提供できるようになる。

【００１６】 図４は本考案の他例の表面集光板１５をドットマトリクス発光表示体Ｐに配置 した状態の概略縦断面図である。この表面集光板１５は、集光板本体１１の各貫 通孔１１ａの開口部１２に嵌入する透光性凸状レンズ体１３ａをそれぞれ連結部 １６で連結して表面集光板１５の表面全体を覆った構成となっている。このよう に透光性凸状レンズ体１３ａを連結部１６で連結した構成とすれば多数の透光性 凸レンズ体１３ａを一体成型できるなど成形性が高められ効率よく表面集光板１ ５を形成することができる。 また、図５に示す表面集光板１５ａのように、貫通孔１１ａ内を厚みＴ1 で黒 色ないし灰色系の光無反射面とする上方内周面１１ｂと、厚みＴ2 で白色ないし 銀色系の光反射面とする下方内周面１１ｃとに区別したものであってもよい。こ の場合、表面集光板１５ａの厚みをＴとし、Ｔ1＜Ｔ2 又はＴ2 ＝Ｔとして光反 射面を広くするとこの内周面での光反射効率が向上し透光性凸状レンズ体１３ａ を透過する発光の輝度が高められ、反対にＴ1＞Ｔ2 又はＴ1 ＝Ｔとして光無反 射面を広くすると発光ドット４の発光輝度は低下するが点灯・消灯時の表示コン トラスト比が高められるようになる。このように発光輝度やコントラスト比の調 整も設置場所の明るさなどの必要に応じて簡単に設計変更行えるので、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指向特性等の変更が極めて 容易となる。尚、このＴ1 は、Ｔ／４≦Ｔ1 ≦Ｔ／２位の範囲にするのが実用上 好ましい。

【００１７】 上記したそれぞれの表面集光板１，１５，１５ａは何れもドットマトリクス発 光表示体Ｐの各発光ドット４からの発光を対応する貫通孔１１ａを通して透光性 凸状レンズ体１３，１３ａによって集光するため、設計上の好ましい範囲として 、図５の表面集光板１５ａに示すように、貫通孔１１ａの外径Ｒとして透光性凸 状レンズ体１３ａの焦点距離を考慮すると、発光ドット４内のＬＥＤ発光素子７ までの距離Ｈ（図４参照）は０．７Ｒ＜Ｈ＜１．５Ｒの範囲、この透光性凸状レ ンズ体１３ａの曲率半径ｒを０．５Ｈ＜ｒ＜Ｈの範囲で、ドットマトリクス発光 表示体Ｐを所望の指向特性を有するように変更できる。このとき、表面集光板１ ５ａの集光板本体１１の厚みＴとしては、０．５Ｈ＜Ｔ＜０．７Ｈ程度の範囲と するのが好ましい。

【００１８】 また、集光板本体１１の連結部１６の厚みｔ1 が厚いと隣接する貫通孔１１ａ に光が漏れたり、表示コントラストが低下するので連結部１６の厚みｔ1 として は、貫通孔１１ａの外径Ｒに対してｔ1 ＜Ｒ／４の範囲とするのが好ましく、実 用上は１ｍｍ以下とし、できる限り薄くするのがよい。また、透光性凸状レンズ 体１３ａの突出長ｔ2 も長く（高く）なるとレンズ体の突出部分が光無反射面を さえぎるため、表示コントラストを低下させる原因となる。このため、ｔ2 ＜Ｒ ／４程度の範囲内とすれば表示コントラストが良好となるので好ましい。この場 合、透光性凸レンズ体の突出長ｔ2 を表示コントラストを良好に保つため制限し て該レンズ体の焦点距離をより短くするためには、後述する図６に示す凸レンズ 体１３ｂとして設計すればよい。

【００１９】 表面集光板１５ｂとして、左右方向が図４に示す概略断面図と同様となり、上 下方向が図６に示す概略断面図となる複合レンズ体の透光性凸状レンズ体１３ｂ を対応する貫通孔１１ａに設けたものであってもよい。透光性凸状レンズ体１３ ｂをこのような複合レンズ体とした表面集光板１５ｂでは、凸レンズ体１３ｂの 焦点距離が短くなり、正面の０°位置の輝度を１００％としたときの各視認角度 での相対的な輝度比の関係が、左右方向では、図８に示す特性曲線（ａ）の輝度 分布となり、上下方向では同図特性曲線（ｂ）の輝度分布となって輝度半値角が 狭いものとなり、上下方向の指向特性をより狭くして所望の実用視野位置での良 好な視認性が得られるように調整できるようになる。

【００２０】 そして、上記表面集光板１５は、図７に示すようなドットマトリクス発光表示 体Ｐａの表面に配置して使用することもできる。このドットマトリクス発光表示 体Ｐａは、表面集光板１５の貫通孔１１ａの外径Ｒに対して外径Ｒ1 が、Ｒ1 ≦ ２Ｒ／３程度となる発光ドット４１が形成されたもので、貫通孔１１ａより径小 の透孔９１を縦横に設けて表面が黒色又は灰色系の光無反射面としたマスク板３ １と配線基板２とを接合一体としたものである。このようなドットマトリクス発 光表示体Ｐａの各径小の発光ドット４１に対応して表面に表面集光板１５を配置 すると、径小の発光ドット４１から発せられる光の殆どが直接表面集光板１５の 透光性凸レンズ体１３に放出されて集光されるようになるので、指向特性もより 鋭いものとなり、しかもマスク板３の表面の光無反射面の総面積が多いため、点 灯表示したときの表示コントラスト比が改善されるといった利点がある。

【００２１】 ここで、本考案の表面集光板１５の具体的な設計例として、集光板本体１１の Ｒ＝φ６．５ｍｍ、透光性凸状レンズ体１３，１３ａの曲率半径ｒ＝５．５ｍｍ とし、マスク板３の板厚Ｈ1（図４参照）をＨ1＝２．０ｍｍ、Ｈ＝７．０ｍｍ、 としてドットマトリクス発光表示体Ｐの表面に配置すると、図８に示す特性曲線 （ａ）のような輝度分布となり、ドットマトリクス発光表示体Ｐを単独で使用し たときの輝度分布が同図特性曲線（ｃ）になるのと比べて、輝度半値角が狭くな っていることがわかる。

【００２２】 また、上記表面集光板１，１５，１５ａの集光板本体１１の各貫通孔１１ａ内 部は何れも中空として例示したが、透孔９に充填される透光性樹脂１０又は透光 性凸状レンズ体１３…等と略同一の光屈折率をもつ透光性樹脂などで充填された 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】 そして、透光性凸状レンズ体１３…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、周囲が相対的に明るい場所で点灯表示しても表示コントラストが 改善できる。

【００２４】 以上、一実施例を挙げて本考案を説明したが、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、それに対応して透光性凸状レンズ体 を設けた貫通孔を形成した表面集光板とすればよく、種々の設計的変更は許容し うるものである。

【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の中心付近に 各ＬＥＤ発光素子を配設したものの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。また、発光色の異なるＬＥＤ発光素子は１つの発光ドット内お いて取付時に上下方向が対称となるように配置した方が、左右方向での色の分離 が少なく実用上好ましい。

【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、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光が集 光されるので、ドットマトリクス発光表示体の表面に設置することにより、各発 光ドットからの光が隣接する発光ドットへ漏れることなく貫通孔内に発せられて 各発光ドットのコントラストの向上すると共に、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変更でき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５】本考案の更に他例の表面集光板の概略拡大断面
図。

【図６】本考案の更にその他の表面集光板例をドットマ
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】本考案の表面集光板を他構成のドットマトリク
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】図１，図３及び図６に示す本考案の表面集光板
を用いたドットマトリクス発光表示体の指向特性の範囲
を示す指向特性図。

【図９】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１０】図９のＢ−Ｂ線に沿った概略拡大断面図。

【符号の説明】

１，１５，１５ａ 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 貫通孔 １２ 開口部 １３，１３ａ，１３ｂ 透光性凸状レンズ体

Claims (1)

【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
   貫通孔の開口部に対して透光性凸状レンズ体をそれぞれ
   配置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。