JPH0557859U - 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】シリコーンゴムやネオプレンゴム等のゴム弾性
体等で成型される集光板本体１１に、ドットマトリクス
発光表示体Ｐ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を縦横に８×８個穿孔
し、各貫通孔１１ａの途中に、透明な透光性凸状レンズ
体１３をそれぞれ嵌着配置すると共に、集光板本体１１
の表面１１ｄ及び各貫通孔１１ａの凸状レンズ体１３の
配置位置より表面側内周面１１ｃ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。

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１１ｅ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１１ｅ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，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１１ａの外径Ｒとして凸状レンズ体１ ３ａ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ｔ1 ＜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２０としてもよい。この表面集光板２ ０は、集光板本体２１に上記表面集光板１５の貫通孔１６ａを変形した貫通孔２ １ａ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３ １ｃ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１３ａ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１ ３ａ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１，１５，２０，３０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１ １ａ…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〜１５ｍｍ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Ｌ ＥＤ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)

【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。