JPH06104488A - ドットマトリクス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光損失が少なく、かつ、光度の高いドットマ
トリクス表示装置を提供する。 【構成】 小基板１１上に固着された発光ダイオード素
子１２の周囲に反射枠１３を取り付けてなる複数個の表
面実装形発光ダイオード１０を、縦横に所定間隔で基板
２０上に実装し、前記各表面実装形発光ダイオード１０
の発光面に近接し、下面が平坦で、かつ、その上面側
に、シリンドリカルレンズ３１を並設したレンズ３０を
近接配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発光ダイオードを用い
たドットマトリクス表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のドットマトリクス表示装
置は、図７に示すように、ドーム状レンズ部１ａを備え
た複数個の発光ダイオードランプ１を、一定のビッチで
基板２上に縦横（例えば、１６×１６、あるいは２４×
２４）に配置し、その上に、発光ダイオード１の配列ピ
ッチと同じピッチで形成された複数個の開口３ａを有す
るマスク板３を装着して構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、ドーム状レンズ部１ａを備えた発光ダ
イオードランプ１は、その構成上、レンズ部１ａの側面
部、あいるは底面部から放出される光が相当量あり、そ
のため、このような発光ダイオードランプ１を使った従
来のドットマトリクス表示装置は光損失が多いという問
題点がある。

【０００４】また、上述した発光ダイオードランプ１
は、全周囲に対して同じ指向性を備えているが、これは
後述する理由より、ドットマトリクス表示装置にとって
好ましい特性とは言えない。以下、図８を参照して説明
する。図中、符号４は、複数個のドットマトリクス表示
装置で構成された表示ユニットである。一般に、表示ユ
ニット４は複数人の観察者によって任意の位置から見ら
れるが、各観察者の視線の高さには大差がない。したが
って、表示ユニット４は、左右方向については広い指向
性を備えていることが好ましいが、上下方向については
狭い指向性で足りる。

【０００５】このような指向特性上の要請に反して、上
述したように発光ダイオードランプ１は全周囲に同じ指
向性を備えているので、ドットマトリクス表示装置の左
右の指向性を拡げようとすると、必然的に、上下の指向
性が拡がる。その結果、観察者に認識されない余分な光
が上下方向に放出されることになるので、観察者から見
たドットマトリクス表示装置の光度を充分に上げること
ができないという問題点がある。逆に、上下の指向性を
狭くして光度を上げようとすると、左右の指向性が狭ま
り、表示ユニット４に対面していない観察者は、その表
示内容が見づらくなる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、光損失が少なく、かつ、光度の高いド
ットマトリクス表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、本発明に係るドットマトリクス表示装置は、小基板
上に固着された発光ダイオード素子の周囲に反射枠を取
り付けてなる複数個の表面実装形発光ダイオードを、縦
横に所定間隔で基板上に実装し、前記各表面実装形発光
ダイオードの発光面に近接し、下面が平坦で、かつ、そ
の上面側に、上下方向の収束性が左右方向の収束性より
も高くなった収束レンズ構造をもったレンズを配備した
ものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、発光ダイオード素子の周囲に
反射枠を取り付けているので、発光ダイオード素子から
側方へ向けて出射された光は、前記反射枠によって反射
されて表面（発光面）方向に向けられる。また、各表面
実装形発光ダイオードに対向配置されたレンズの下面は
平坦であるので、表面実装形発光ダイオードからの入射
光の入射角度が比較的小さくなり、レンズ下面での反射
が抑制される。さらに、前記レンズの上面側に備えられ
た収束レンズ構造は、上下方向の収束性が左右方向の収
束性よりも高くなっているので、観察者は左右方向の広
範囲からドットマトリクス表示装置を見ることができる
とともに、観察者に認識されない上下方向へは、光の照
射が抑制されるので、その分、装置の光度を高めること
ができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。 ＜第１実施例＞図１は、本発明に係るドットマトリクス
表示装置の第１実施例の概略構成を示した分解斜視図で
ある。このドットマトリクス表示装置は、複数個の表面
実装形発光ダイオード（チップ形発光ダイオード）１０
を一定間隔で縦横に実装された基板２０と、各表面実装
形発光ダイオード１０に近接配備されるレンズ３０とを
備えている。

【００１０】図２に示すように、基板２０上に配設され
る各表面実装形発光ダイオード１０は、矩形状の小基板
１１と、前記小基板１１に固着された発光ダイオード素
子１２と、発光ダイオード素子１２の周囲に配設された
反射枠１３等から構成されている。小基板１１は、例え
ばＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂のような耐熱
性のある材料で形成されている。この小基板１１は、光
の反射効率を上げるために白色にするのが好ましい。小
基板１１上には、それぞれ対向側面に延びるリード電極
１１ａ，１１ｂが形成されている。発光ダイオード素子
１２は、リード電極１１ａ上に固着されており、この発
光ダイオード素子１２とリード電極１１ｂ間が、金属細
線１４で接続されている。

【００１１】発光ダイオード素子１２を取り囲む反射枠
１３は、光の反射効率の良好な、例えば白色のＰＢＴ
（ポリブチレンテレフタレート）樹脂で形成されてお
り、その内部反射面は、発光ダイオード素子１２からの
入射光を上方へ反射するために、すりばち状に傾斜して
いる。反射枠１３の開口内部は、透光性のエポキシ樹脂
１５等で充填されている。上述した各表面実装形発光ダ
イオード１０は、例えばリフロー法等によって、基板２
０に半田付け接続されている。

【００１２】各表面実装形発光ダイオード１０に近接配
置されるレンズ３０は、その下面が平坦になっており、
また、その上面側に、左右方向に配列した一群の表面実
装形発光ダイオード１０に対向するカマボコ状レンズ
（シリンドリカルレンズ）３１が上下方向に並設されて
いる。レンズ３０は、例えばアクリル樹脂や、ポリカー
ボネイト等によって形成されている。レンズ３０は上述
のように構成されるので、本実施例に係るドットマトリ
クス表示装置は、上下方向については、図３（ａ）に示
すように、狭い指向性を備え、左右方向については、表
面実装形発光ダイオード１０から出射される光の方向に
依存し、レンズ３０自体は、図３（ｂ）に示すように、
指向性を備えていない。

【００１３】次に、上述したドットマトリクス表示装置
の作用を説明する。発光ダイオード素子１２からは全方
向へ光が発せられるが、側方へ発せられた光は反射枠１
３によって反射され、また、下方へ発せられた光は基板
２０によって反射される結果、各反射光は概ね上方（発
光面）へ向かうように光路変更される。つまり、発光ダ
イオード素子１２から発せられた光が効率よく、上方へ
向けられることになる。また、表面実装形発光ダイオー
ド１０の発光面から出射された光は、レンズ３０の平坦
な下面に対して小さな入射角で入射するので、レンズ３
０の下面で反射される光は僅かである。つまり、レンズ
３０の下面の反射による光損失も最小限に抑えられる。
レンズ３０に入射した光はシリンドリカルレンズ３１で
上下方向に収束されて外部へ放出される。ドットマトリ
クス表示装置を見る観察者の視線の高さは略一定である
ので、上下方向については指向性を狭めることができ、
また、そうすることによって、観察者に認識されない上
下方向の余分な光が放出されなくなるので、その分、ド
ットマトリクス表示装置の光度を高めることができる。

【００１４】なお、上述の実施例では、一つの発光ダイ
オード素子１２を内蔵した表面実装形発光ダイオード１
０で構成されたドットマトリクス表示装置を例に採った
が、本発明はこれに限らず、例えば図４に示すように、
異なる発光色の発光ダイオード素子１２ａ，１２ｂを内
蔵した表面実装形発光ダイオード１０ａを採用すれば、
２色表示可能なドットマトリクス表示装置を構成するこ
ともできる。

【００１５】＜第２実施例＞図５は、本発明に係るドッ
トマトリクス表示装置の第２実施例の概略構成を示した
分解斜視図である。図中、図１と同一符号で示した構成
部分は、第１実施例と同様の構成であるので、ここでの
説明は省略する。本実施例の特徴は、基板２０上の各表
面実装形発光ダイオード１０に近接配置されるレンズ３
０ａが、その上面側に、各表面実装形発光ダイオード１
０に対向するような複数個の凸レンズ３２を備えたこと
にある。レンズ３０ａの下面は、第１実施例と同様に平
坦である。凸レンズ３２のレンズ面の上下方向の曲率
は、左右方向の曲率よりも大きくなっている。その結
果、上下方向については、図６（ａ）に示すように、指
向性を狭くし、左右方向については、図６（ｂ）に示す
ように、上下方向よりは広いが、あるい程度の指向性を
得ている。本実施例は、観察者が、ある程度限られた範
囲内で表示ユニットを見るような場合に、左右の指向性
を少し狭くすることによって、その分、装置の光度を上
げることができる点で有効である。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、発光ダイオード素子の全周囲から発せられた
光が、反射枠によって発光面に導かれるので、光を効率
良く取り出すことができる。また、各表面実装形発光ダ
イオードに対向配置されたレンズの下面は平坦であるの
で、表面実装形発光ダイオードからの入射光がレンズ下
面で反射されることが少なくなり、それだけ損失光が低
減し、ドットマトリクス表示装置の光度が上がる。さら
に、前記レンズの上面側に備えられた収束レンズ構造
は、上下方向の収束性が左右方向の収束性よりも高くな
っているので、観察者は左右方向の広範囲からドットマ
トリクス表示装置を見ることができるとともに、観察者
に認識されない上下方向へは、光の照射が抑制されるの
で、その分、装置の光度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の分解斜視図である。

【図２】第１実施例の要部断面図である。

【図３】第１実施例の指向特性図である。

【図４】表面実装形発光ダイオードの変形例である。

【図５】第２実施例の分解斜視図である。

【図６】第２実施例の指向特性図である。

【図７】従来例の部分断面図である。

【図８】表示ユニットの使用状態を示す図である。

【符号の説明】

１０…表面実装形発光ダイオード １１…小基板 １２…発光ダイオード素子 １３…反射枠 ２０…基板 ３０…レンズ ３１…シリンドリカルレンズ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 小基板上に固着された発光ダイオード素
   子の周囲に反射枠を取り付けてなる複数個の表面実装形
   発光ダイオードを、縦横に所定間隔で基板上に実装し、
   前記各表面実装形発光ダイオードの発光面に近接し、下
   面が平坦で、かつ、その上面側に、上下方向の収束性が
   左右方向の収束性よりも高くなった収束レンズ構造をも
   ったレンズを配備したことを特徴とするドットマトリク
   ス表示装置。