JPH09297543A

JPH09297543A - 発光表示装置

Info

Publication number: JPH09297543A
Application number: JP8112748A
Authority: JP
Inventors: Akira Ando; 章安藤; Mitsuharu Sekine; 光治関根
Original assignee: KOUHA KK
Current assignee: KOUHA KK
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】水平方向の視野角を拡大し、視認性の向上を
図る。【解決手段】本ユニット１は、発光体基板２上に並設
された複数の発光体列４ａと、これらの列の各発光体毎
にその発光面を覆うように設けられ、発光体４からの光
を列４ａに沿う方向に拡大投光させる指向特性を有する
透過性の複数のレンズ５とを具備している。発光体列４
ａが水平となる向きに基板２を設置することで、発光体
４からの光はレンズ３によって発光体列４ａに沿う方
向、すなわち水平方向に拡大投光される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立て看板型等の電
光表示に適用され、多数の発光素子として例えばＬＥＤ
（Light Emitting Diode：発光ダイオード）を例えばマ
トリクス状に配設し、これらのＬＥＤを駆動回路と制御
回路を用いて駆動することにより発光させ、文字、数
字、記号等を表示する発光表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来の発光表示装置として、例
えば、実開平５−８１８７４号公報に示されるものがあ
る。

【０００３】図１７はこの従来の発光表示装置の構成を
示す斜視図である。従来の発光表示装置１００は、基板
１０３に形成された多数の発光ドット１０１が配線基板
１０２にマトリクス状に搭載されている。配線基板１０
２の背面には、駆動回路との接続を行うための端子１０
４が立設され、配線パターンに対して絶縁を施した状態
で熱伝導体１０５が設けられている。この熱伝導体１０
５の背面には、駆動回路基板１０６が配設されている。
この駆動回路基板１０６は、端子１０４が挿入されるス
ルーホール１０７が設けられている他、点灯／消灯させ
るＬＥＤを指定する制御回路、及び該制御回路からの指
令により発光ドット１０１の各々のＬＥＤを点灯するた
めのドライバ（いずれも不図示）が実装されている。な
お、１１５は、熱伝導体１０５の周縁に嵌合される裏カ
バーである。

【０００４】図１８は図１７のＡ−Ａ断面図を示し、配
線基板１０２の表面の所定位置にはＬＥＤチップ１０８
が配設され、このＬＥＤチップ１０８の一方の電極と配
線基板１０２上の配線パターン１０９との間がボンディ
ングワイヤ１１０によって接続されている。更に、ＬＥ
Ｄチップ１０８の他方の電極は、スルーホール１１１を
通して裏面にまで布線されている配線パターン１１２に
接続されている。

【０００５】基板１０３には、ＬＥＤチップ１０８を取
り囲むようにして円錐穴１１３が形成されている。この
円錐穴１１３内には透明樹脂１１４が埋め込まれ、凹レ
ンズになるようにしている。

【０００６】以上の構成において、駆動回路基板１０６
に電源（不図示）を接続すると、端子１０４を通して配
線基板１０２に搭載されたＬＥＤチップ１０８のうち、
駆動回路基板１０６の制御回路で指定されたＬＥＤチッ
プ１０８のみが点灯される。円錐穴１１３は表面に向か
って断面積が拡大する形状であるため、透明樹脂１１４
によって形成されるレンズにより、ＬＥＤチップ１０８
の出力光は放射状に拡大投光され、正面だけでなく斜め
の方向からも光、すなわち表示を見ることができる。

【０００７】一方、ＬＥＤチップ１０８には発光出力の
大きい高輝度型が用いられている。このため、動作時に
はかなりの熱を発生する。この熱は熱伝導体１０５に伝
達され、その熱は熱伝導体１０５自身、更には裏カバー
１１５を通して放熱され、ＬＥＤチップ１０８の過熱が
防止される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の発光表
示装置によると、ＬＥＤの発光光は、透明樹脂１１４に
よって形成されるレンズにより放射状に投光されるの
で、光度は低下し、昼間の屋外では表示を読み取ること
ができないという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、上下（垂直）方向は視
野角を狭めて光度を高め、水平方向はその光度を低下さ
せずに視野角を拡大し、視認性の向上を図った発光表示
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板と、この基板上に並設された複数の発
光体列と、これらの列の各発光体毎にその発光面を覆う
ように設けられ、前記発光体からの光を前記列に沿う方
向に拡大投光させる指向特性を有する透過性の複数のレ
ンズとを具備することを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、発光体列が水平となる
向きに基板を設置することで、発光体からの光はレンズ
によって発光体列に沿う方向、すなわち水平方向に拡大
投光される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。

【００１３】図２は本発明の実施の形態に係る発光表示
装置を構成する発光表示ユニットを示す右側側面図であ
る。この発光表示ユニット１は、発光体基板２を有し、
この発光体基板２の表面側に、反射板３、発光体４及び
レンズ５を設け、発光体基板２の裏面側に、絶縁シート
６、放熱板７及び駆動回路基板８を設けている。

【００１４】絶縁シート６は、放熱板７を密着配設した
とき、発光体基板２の配線パターンと放熱板７の接触に
よる短絡を防止するためのものであり、シリコン材等の
絶縁性、耐熱性及び熱伝導性に優れる材料から形成さ
れ、発光体基板２と略同サイズの大きさを有している。
また、絶縁シート６は、周辺の一部をコネクターピン９
ａの貫通を妨げないようにカットしている。

【００１５】放熱板７は、例えば、アルミニウムから形
成され、厚さ２ｍｍ、絶縁シート６と略同一形状を有し
ている。また、この放熱板７は、複数個（この実施形態
では１２個）のタッピングねじ１０を用い、絶縁シート
６及び発光体基板２を共締めする形で反射板３に固定さ
れる。このために、タッピングねじ１０の装着位置に合
わせて、発光体基板２及び絶縁シート６にはタッピング
ねじ１０と同数のバカ穴が設けられている。この放熱板
７は、放熱機能のほか、発光体基板２の変形（捩じれ
等）を防止し、平面度を維持する機能を併せもってい
る。また、放熱板７の４ケ所のコーナ部には、円柱状で
少なくとも表面が樹脂製のスペーサ１１をビス１２によ
って取り付けている。放熱板７を設けることで、熱等に
よって発光体基板２に変形が生じても、この放熱板７に
よって矯正されるため、発光体基板２の平坦性が保持さ
れ、電気的な事故を防止することができ、かつ、平坦性
の維持により視認性の低下を防止することができる。ま
た、同時に放熱機能を有しているため、発光体基板２の
過熱を防止することができる。

【００１６】発光体基板２は、例えば、ガラスエポキシ
樹脂材を用いて形成され、１６×１６（ｎ×ｍ）ドット
によって１つの文字を表示するように構成されている。
従って、４つの文字を表示するときは、本ユニット１が
４個並設される。また、発光体基板２の裏面には、駆動
回路基板８の制御回路との接続を行うためのコネクタ９
が基板２周辺の複数箇所に設けられている。

【００１７】図１は発光表示ユニット１の正面図であ
る。発光体基板２の表面には、発光体４の列（発光体列
４ａ）が複数並設されている。本実施形態では、発光体
基板２の表面には、チップ・オン・ボード（ＣＯＢ）方
式によって発光体４が１６×１６のマトリクス状に実装
されている。また、発光体基板２の表面には、各発光体
４毎にその発光面を覆うようにレンズ５を各々設けてい
る。このレンズ５の詳細な構成については後述する。な
お、発光体４の配列は、マトリクス状に限定されず、千
鳥にしてもよい。

【００１８】発光体基板２は、表示面積を拡大したい場
合、同一構成の発光体基板２を縦および横に相互に連結
することができ、その位置決めのために反射板３の２辺
には突起１３が設けられている。更に、反対側の他の２
辺には、突起１３に対して対称な位置に凹部１４が設け
られている。

【００１９】反射板３は、発光体基板２の表面積と同サ
イズ（例えば、１４４ｍｍ×１４４ｍｍ）を有し、耐候
性を備えた黒色樹脂材から形成され、光沢仕上げにされ
ている。そして、反射板３の表面には、上の発光体列４
ａと下の発光体列４ａとを仕切るように樹脂成形による
例えば、高さ８〜１０ｍｍの仕切板部２ａが水平かつ上
下方向に等間隔に立設されている。

【００２０】図３は反射板３の要部拡大斜視図である。
反射板３は、仕切板部３ａが立設されるベース部３ｂ上
に、一定間隔に貫通穴３ｃが設けられており、この貫通
穴３ｃの下側にはやや径の大きい溝３ｄが設けられ、レ
ンズ５の位置決め及び保持を行えるようにしている。

【００２１】図４は図１のＢ−Ｂ断面図、図５は図１の
Ｃ−Ｃ断面図である。発光体基板２の表面には、図４及
び図５に示すように、レンズ５の中心に合致させて発光
体４が銀ペーストによって固着されて実装されている。

【００２２】発光体４は、発光体列４ａ（水平方向）に
沿う方向に、発光色の異なる少なくとも２以上の発光素
子としてのＬＥＤチップを配置している。すなわち、発
光体４は、図４に示すように、発光色がＲ（赤）のＬＥ
Ｄチップ４０Ａと、発光色がＧ（緑）の２つのＬＥＤチ
ップ４０Ｂとから構成し、レンズ５の中心に合致するよ
う中央に発光色がＲ（赤）のＬＥＤチップ４０Ａを実装
し、そのＲのＬＥＤチップ４０Ａの両側に発光色がＧ
（緑）のＬＥＤチップ４０Ｂを各々実装している。この
ようにして実装されたＬＥＤチップ４０Ａ、４０Ｂは、
上面をシリコン又はエポキシ樹脂の保護部材１５によっ
てコーティングされている。この保護部材１５は、ＬＥ
Ｄチップ４０Ａ、４０Ｂを保護するだけでなく、ＬＥＤ
チップ４０Ａ、４０Ｂ内での臨界角を大きくし、外部に
出力する光を高めてＬＥＤの発光効率を向上させる役割
も果たすものである。

【００２３】レンズ５は、図４及び図５に示すように、
レンズ本体部５ａを有し、このレンズ本体部５ａの周縁
部に凸部５ｂを形成している。レンズ５は、透過性のプ
ラスチック又はガラスから形成され、略卵型の非球面形
状を有している。この凸部３ｂが反射板３の貫通孔３ｃ
の溝部３ｄによって押下されることにより、発光体基板
２の表面に押し付けられ、レンズ５の保持が行われる。
したがって、レンズ５は、接着やねじ込みを行うことな
く装着することができ、レンズ５を固定するための専用
の部品を省略することができる。また、レンズ５は、図
４に示すように、発光体４からの光を発光体列４ａに沿
う方向（以下「Ｘ−Ｚ面方向」という。）に拡大投光さ
せるとともに、図５に示すように、発光体４からの光を
発光体列４ａに直交する方向（以下「Ｙ−Ｚ面方向」と
いう。）に集光させる指向特性を有している。レンズ５
をプラスチック成形にすれば、任意の形状に加工できる
ため、所望の指向特性を簡単に得ることができ、すぐれ
た量産性を得ることができる。また、レンズ５のＸ−Ｚ
面方向（水平方向）の部分が第３部材によって遮蔽され
ないので、水平方向の視野を確保することができる。

【００２４】図６はＬＥＤドットマトリクスの回路図で
ある。図７は１つのドットパターンを示す回路図であ
る。発光体基板２のＬＥＤチップ４０Ａ、４０Ｂの実装
面は、図７に示すドットパターンが図６に示すようにマ
トリクス状に配置されている。図６、図７に示すよう
に、ＲのＬＥＤ及びＧのＬＥＤのアノード側は、各行毎
に共通接続され、カソード側は各々のＲ及びＧのライン
に別個に接続される。

【００２５】図８は発光表示ユニット１の裏面を示す図
であり、駆動回路基板８への各種電子部品の実装状態を
示している。駆動回路基板８は、スペーサ１１の端部に
ビスによって取り付けられ、ＬＥＤチップ４０Ａ、４０
Ｂに通電を行うための駆動回路（ドライバー）を搭載し
ている。なお、同図において、８ａは駆動回路を構成す
るＩＣである。

【００２６】図９は駆動回路基板８に搭載される駆動回
路を示している。この駆動回路は、、発光体基板２に搭
載されたＲ（赤）およびＧ（緑）のＬＥＤを駆動するも
のであり、制御部２０と、ＲのＬＥＤをカソードで駆動
するＲデータドライバー２１と、ＧのＬＥＤをカソード
で駆動するＧデータドライバー２２と、ＲおよびＧのＬ
ＥＤをアノードで共通に駆動するコモンドライバー２３
とを有する。制御部２０は、ＲデータおよびＧデータを
シリアルに入力してラッチ信号によってラッチした後、
パラレルに出力するＲシフトレジスタ２０ａおよびＧシ
フトレジスタ２０ｂと、電源Ｖｃに接続されたＲＣ直列
回路の抵抗Ｒ₁、Ｒ₂とコンデンサＣ₁、Ｃ₂の接続ノ
ードより電圧分圧値を入力し、その値に応じてＲおよび
Ｇのシフトレジスタ２０ａおよび２０ｂからデータが出
力される時限を制御して光度調整を行う光度調整回路２
０ｃおよび２０ｄと、ラッチ信号の出力が停止したとき
約２ｍｓで消灯させる消灯信号を出力する保護回路２０
ｆと、ラッチ信号をカウントし、リセット信号によって
計数値をリセットされるコモンカウンタ２０ｇと、ラッ
チ信号端子と保護回路２０ｆの出力に入力を接続され、
出力をＲおよびＧのシフトレジスタ２０ａおよび２０ｂ
に接続されたＡＮＤゲート２０ｅとを有する。発光体基
板２によって構成されたＬＥＤマトリクスは１６×１６
の表示画素を形成し、これによって１つの文字を表示す
る。例えば、４つの文字を表示するときは、本ユニット
１が４個並べられる。このとき、制御部２０も４個並べ
られ、一方の端子が入力となり、他方の端子が出力とな
って隣接する制御部２０の間で入出力端子が接続される
ことにより４個の制御部２０が直列配置となる。

【００２７】次に、本発光表示装置の表示動作を図１０
を参照して説明する。

【００２８】図１０は発光表示ユニット１を４つ組み合
わせた場合の発光表示装置の表示動作を示すタイミング
チャートである。同図に示すＮは、前述したＬＥＤマト
リクス１６×１６のユニット１の数であり、ここでは、
４つの文字を表示するということでＮ＝４とする。ま
ず、制御部２０は、クロック端子でクロック信号を入力
し、ＲおよびＧのデータ端子にＲおよびＧのデータをシ
リアルに入力する。１桁より４桁のＲおよびＧのデータ
が１６ビット単位で供給され、そのうちの１つの桁のデ
ータが対応するユニットのＲおよびＧのシフトレジスタ
２０ａおよび２０ｂに割り当てられる。このとき、ラッ
チ信号が立ち下がってコモン１からコモン２へスキャン
が歩進し、コモンカウンタ２０ｇが「１」を計数する。
次に、ラッチ信号が立ち上がると、シフトレジスタ２０
ａおよび２０ｂはシフト部のデータをラッチ部でラッチ
し、ラッチ信号がハイになるとＡＮＤゲート２０ｅより
第１の出力許可信号が出力され、かつ、光度調整回路２
０ｃおよび２０ｄより第２の出力許可信号が出力され、
この第２の出力許可信号が出力されている時限にわたっ
てシフトレジスタ２０ａおよび２０ｂよりドライバー２
１および２２にデータが出力される。このとき、コモン
カウンタ２０ｇの計数値「１」に応じたラインのアノー
ドがコモンドライバー２３によって駆動され、Ｒおよび
Ｇのデータに応じてそのラインのＲおよびＧのＬＥＤが
点灯する。この点灯中、次のライン、すなわち、コモン
２の１６×４のデータがＲおよびＧのシフトレジスタ２
０ａおよび２０ｂのシフト部に供給され、前記の動作が
繰り返される。このようにして、コモンカウンター２０
ｇの計数値が「１６」になったとき、すなわち、コモン
１６の表示が行なわれたとき、１６×１６のＬＥＤマト
リクスのサイクルの表示が終了する。

【００２９】このように構成された発光表示装置によれ
ば、以下の効果が得られる。

【００３０】発光体列４ａが水平となる向きに発光体基
板２を設置することで、発光体３からの光はレンズ５に
よって水平方向に拡大投光されるので、水平方向の視野
角の拡大を図ることができる。

【００３１】レンズ５は、Ｙ─Ｚ面方向（上下方向）の
視野角を狭くしてＺ軸方向（正面方向）の光度を高くし
ているので、視認性を向上させることができる。従っ
て、垂直方向は視野角を狭めて光度を高め、水平方向は
その光度を低下させずに視野角の拡大し、視認性の向上
を図ることができる。

【００３２】発光体列４ａ間を仕切る仕切板部３ａを設
けることにより、ＬＥＤによる光を上下で反射させる反
射部材として機能し、かつ上下方向からの外来光を遮光
するフードとして機能し、昼間の屋外使用に際しても視
認性を低下させることがない。因みに、仕切板部３ａを
縦方向に設けた場合、外部からの遮光性は確保される
が、横方向に３０°程度の範囲しか表示を見れなくな
り、ワイド性が低下する。

【００３３】発光色の異なる複数のＬＥＤチップ４０
Ａ、４０Ｂを水平方向に配置しているので、小型であり
ながら、しかも水平方向の視野角の拡大を図るととも
に、複数種類の色表示を行うことができる。

【００３４】

【実施例】図１１は本発明の一実施例に係るレンズ５の
Ｘ−Ｙ面における形状を示す図、図１２はレンズ５のＹ
−Ｚ面における形状を示す図、図１３はレンズ５のＸ−
Ｚ面における形状を示す図である。Ｘ−Ｙ面における形
状は、レンズ本体５ａの凸部５ｂ側は、図１１に示すよ
うに、Ｘ方向（列方向）の外径が７．５ｍｍ、Ｙ方向の
外径が６．２ｍｍとする楕円形状を有している。Ｙ−Ｚ
面におけるレンズ本体５ａの形状は、図１２に示すよう
に、外側は、高さを５．８ｍｍとする楕円形状を有し、
内側は、半径２ｍｍの半円形状を有している。Ｘ−Ｚ面
におけるレンズ本体５ａの形状は、図１３に示すよう
に、外径は、半径３．７５ｍｍの半円形状を有してい
る。他の寸法は図示の通りである。

【００３５】図１４は本発明の一実施例に係る反射板３
の断面図である。反射板３の仕切板部３ａは、発光体４
の実装面から高さ８ｍｍとし、仕切板部３ａの相互の間
隔はレンズ５の最大外径８．１ｍｍに設定した。一方、
レンズ５は高さ５．８ｍｍであり、仕切板部３ａの端面
よりやや下がった状態にある。このような反射板３とレ
ンズ５の組合せにより、仕切板３ａが設られていても、
視認性を悪くすることはない。他の寸法は図示の通りで
ある。

【００３６】図１５は本実施例のレンズ５のＸ−Ｚ面方
向（水平方向）の指向特性を示す図、図１６はそのＹ
−Ｚ面方向（垂直方向）の指向特性を示す図である。図
１４に示す反射板１２と図１０乃至図１３に示すレンズ
とを組み合わせると、図１５に示すように、Ｘ−Ｚ面方
向に拡大投光した指向特性を得ることができ、かつ、図
１６に示すように、Ｙ−Ｚ面方向に集光した指向特性を
得ることができた。

【００３７】なお、上記実施形態の説明においては、発
光表示装置の適用例を立て看板型の移動式の表示装置で
あるとしたが、本発明は、看板等に限定されるものでは
なく、例えば、自動販売機の表示板、駅や空港、或いは
デパートや大型店における案内板等の様に、ドットマト
リクス型のあらゆる表示装置に適用可能である。

【００３８】更に、反射板３は樹脂成形によるものとし
たが、金属製にし、フライス加工等により作成した後、
表面に黒塗装を施すようにしてもよい。この場合、発光
体基板２との間に絶縁シート６と同様の絶縁シートを介
在させる必要が生じることもある。

【００３９】また、２色型のＬＥＤの制御例を示した
が、単色のＬＥＤであってもよい。また、ＲおよびＧの
ＬＥＤを同時に点灯する場合について説明したが、各々
時間をずらして点灯するようにしてもよい。また、上記
実施形態ではＣＯＢ型の例を示したが、デスクリート型
のＬＥＤ素子を用いて構成することもできる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、発光体列
が水平となる向きに発光体基板を設置することで、発光
体からの光はレンズによって水平方向に拡大投光される
ので、水平方向の視野角を拡大し、視認性の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る発光表示ユニットの正面図であ
る。

【図２】本発明に係る発光表示ユニットの右側面図であ
る。

【図３】本発明に係る反射板の要部斜視図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図１のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】本発明に係るＬＥＤドットマトリクスの回路図
である。

【図７】図６のドットパターンを示す回路図である。

【図８】本発明に係る発光表示ユニットの裏面を示す図
である。

【図９】本発明に係る駆動回路基板の回路部を示すブロ
ック図である。

【図１０】本発明に係る発光表示装置で表示する際の動
作内容を示すタイミングチャートである。

【図１１】本発明の一実施例に係るレンズのＸ−Ｙ面に
おける形状を示す図である。

【図１２】本発明の一実施例に係るレンズのＹ−Ｚ面に
おける形状を示す図である。

【図１３】本発明の一実施例に係るレンズのＸ−Ｚ面に
おける形状を示す図である。

【図１４】本発明の一実施例に係る反射板を示す寸法図
である。

【図１５】本発明に係るレンズのＸ−Ｚ面方向（水平方
向）の指向特性を示す図である。

【図１６】本発明に係るレンズのＹ−Ｚ面方向（垂直方
向）の指向特性を示す図である。

【図１７】従来の発光表示装置の構成を示す斜視図であ
る。

【図１８】図１７のＡ−Ａ断面を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１発光表示ユニット２発光体基板３反射板３ａ仕切板部４発光体４ａ発光体列５レンズ４０Ａ、４０ＢＬＥＤチップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板上に並設された複数の発光体列と、これらの列の各発光体毎にその発光面を覆うように設け
られ、前記発光体からの光を前記列に沿う方向に拡大投
光させる指向特性を有する透過性の複数のレンズと、を具備することを特徴とする発光表示装置。
【請求項２】基板と、この基板上に並設された複数の発光体列と、これらの列の各発光体毎にその発光面を覆うように設け
られ、前記発光体からの光を前記列に沿う方向に拡大投
光させる指向特性を有する透過性の複数のレンズと、前記発光体列間に立設され、前記発光体からの光を反射
する複数の仕切板と、を具備することを特徴とする発光表示装置。
【請求項３】前記レンズは、前記発光体からの光を前
記列に沿う方向と直交する方向に集光させる指向特性を
有することを特徴とする請求項１又は２記載の発光表示
装置。
【請求項４】前記発光体は、前記列に沿う方向に配置
され、発光色の異なる少なくとも２以上の発光素子から
なることを特徴とする請求項１、２又は３記載の発光表
示装置。