(57)【要約】  ディスプレーは、前面および後面を有し１つ以上の光路（１１２）を定める基板（１１０）を含む。各光路に対応する光源（１１６）は、基板（１１０）の後面に関連付けられる。光は、光源（１１６）から対応する光路（１１２）を通って基板（１１０）の前面まで伝搬する。光源（１１６）を光路（１１２）の中心線からオフセットして、光路の側面からの光反射を促進させて光拡散を改善する。異なる色の多数の光源を各光路（１１２）と関連付けて、基板（１１０）の前面において各光路から可変色を出力することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および第２面を有する第１の基板であって、その前記第１面からその前記第２面まで延びる第１の光路を定める前記第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１面に関連付けられさらに前記第１の光路に関連付けられた第１の光源であって、前記第１の光源から発せられた光は、前記光源から前記第１の光路を経て前記基板の前記第２面まで伝搬するが、一直線には伝搬しない前記第１の光源と、
を含むディスプレー装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、さらに、前記第１の基板の前記第１面に関連付けられた第２の基板を含むディスプレー装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置であって、前記第２の基板は、前記第１の基板と実質的に平行な関係で一体化されるディスプレー装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置であって、前記第１の光路は、前記第１の基板内に第１の開口を含む装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置であって、前記第１の光路は、光透過性媒体を含む装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置であって、前記第１の基板は、さらに、その前記第１面からその前記第２面まで延びる１つ以上の付加光路を定め、
１つ以上の付加光源は、前記第１の基板の前記第１面に関連付けられ、前記１つ以上の付加光源の各々が前記１つ以上の付加光路の特定の１つに対応し、前記１つ以上の付加光源の特定の光源により発せられた光は、各光路を経由して前記基板の前記第２面から見え、かつ前記１つ以上の付加光源の前記特定の光源から発せられた前記光は、前記１つ以上の付加光源の前記特定の光源から対応する光路を経て伝搬するが、一直線には伝搬しない装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置であって、前記光源のうち任意の特定の光源から発せられた光は、前記特定の光源に対応する光路を除く前記いかなる光路も伝搬しない装置。
【請求項８】
請求項６記載の装置であって、前記ディスプレー装置は、７セグメント・ディスプレーを含む装置。
【請求項９】
請求項１記載の装置であって、前記光源は、点発光源を含む装置。
【請求項１０】
請求項１記載の装置であって、前記光源は、発光材料を含む装置。
【請求項１１】
第１面および第２面を有する第１の基板であって、その前記第１面からその前記第２面まで延びる第１の光路を定める前記第１の基板と、
前記第１の基板の前記第１面に関連付けられた第１の光源であって、前記第１の光源から発せられた光は、前記基板の前記第２面から見え、かつ前記第１の光源から発せられた前記光の大部分は、前記光源から前記第１の光路を経て前記基板の前記第２面まで伝搬するが、一直線には伝搬しない前記第１の光源と、
を含むディスプレー装置。
【請求項１２】
第１面を有する第１の基板であって、その前記第１面まで延びる第１の光路を含む前記第１の基板と、
前記第１の光路に関連付けられた第１の複数の光源であって、前記複数の光源の第１の光源から発せられた光は、前記複数の光源の第２の光源から発せられた光と混合し、かつ混合された光は、前記第１の光路を経て前記基板の前記第１面まで伝搬する前記第１の複数の光源と、
を含むディスプレー装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置であって、前記複数の光源の前記第１の光源および前記複数の光源の前記第２の光源の各々から発せられた前記光は、混合された光の構成要素としてのみ、前記第１の光路を通って前記基板の前記第２面まで伝搬する装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の装置であって、前記複数の光源の第３の光源から発せられた光は、前記複数の光源の前記第１の光源および前記第２の光源の各々から発せられた光と混合し、かつ混合された光は、前記第１の光路を通って前記基板の前記第２面まで伝搬する装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の装置であって、前記複数の光源の前記第１の光源、前記複数の光源の前記第２の光源、および前記複数の光源の前記第３の光源の各々から発せられた前記光は、混合された光の構成要素としてのみ、前記第１の光路を経て前記基板の前記第２面まで伝搬する装置。
【請求項１６】
請求項１２記載の装置であって、前記複数の光源から発せられた前記光が前記第１の光路内で混合される装置。
【請求項１７】
請求項１２記載の装置であって、前記光路は、光透過性材料を含む装置。
【請求項１８】
請求項１２記載の装置であって、前記光路は、前記第１の基板により定められる空洞を含む装置。
【請求項１９】
請求項１２記載の装置であって、前記光路は、前記第１の基板により定められる貫通部を含む装置。
【請求項２０】
請求項１２記載の装置であって、前記複数の光源の第１の光源は、第１の色の光を発し、前記複数の光源の第２の光源は、第２の色の光を発する装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の装置であって、前記複数の光源の第３の光源は、第３の色の光を発する装置。
【請求項２２】
請求項１２記載の装置であって、前記第１の基板は、さらに、
前記第１の基板の前記第２面まで延びる１つ以上の付加光路と、
前記基板の前記第１面に関連付けられた１つ以上の複数の付加光源であって、前記１つ以上の複数の付加光源の各々が前記１つ以上の付加光路の特定の１つに対応し、前記複数の光源の各々から発せられた光は、前記複数の光源の少なくとも１つの他の光源から発せられた光と混合し、かつ前記混合された光は、前記第１の光路を経て前記基板の前記第２面まで伝搬する前記１つ以上の複数の付加光源と、
を含む装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００３年１月３０日に出願された米国仮特許出願第６０／４４３，６５１号の優先権を主張して２００４年１月２２日に出願された米国特許出願第１０／７６４，１７０号の優先権を主張したその一部継続出願である。本出願は、２００６年５月４日に出願された米国仮特許出願第６０／７９７，５５２号の優先権も主張する。本出願は、前記各出願の開示を参照することにより組み込む。
【０００２】
本発明は、大まかには、マン／マシン・インターフェイスに使用されるディスプレーに関する。より具体的には、本発明は、このようなディスプレーを装置パネルや他の基板内に一体化したディスプレー、薄い断面を有するディスプレー、および多色出力を有するディスプレーに関する。
【背景技術】
【０００３】
ディスプレーは、コーヒー・メーカーから産業用プレスまでの多様な機械のユーザへ情報を視覚的に伝えるのに使用される。このようなディスプレーは、多くの形で実施することができる。例えば、単純なディスプレーは、選択的に明るくなって機械の状態（例えば、稼動、運転、停止）を示す１つ以上のライトの形をとる。より複雑なディスプレーは、英数字情報（例えば、温度、圧力、時間）を提供する１つ以上のマルチセグメントまたはドット・マトリクス・エレメントを含む。一般的に、従来のディスプレーは、予め製造されたコンポーネントまたはサブ・アセンブリとして提供され、後でキャリアまたは基板、例えば、機械の印刷配線板または他のコンポーネントやパネルに搭載する。このような基板やキャリアは、他の電気的／電子的コンポーネント、例えば、近接センサを含んでよい。
【０００４】
従来のディスプレーには非常に多くの欠点がある。例えば、それらの製造が複雑で非常に高価となることがある。事実、ある応用は、カスタムメード・ディスプレーを必要とすることさえある。このため、低コスト応用に対して不適切となることがある。
【０００５】
また、従来のディスプレーは、薄型を要する応用に一体化するにはしばしば厚すぎることがある。一般的に、従来のディスプレーは、見える表面と後ろの表面を有する基板を含んでいる。一般的に、基板には、ディスプレーの各エレメントまたはセグメントのための開口または他の形のライト・ガイドが定められる。一般的に、光源は、開口と一列に並ぶように基板の後ろの表面に表面実装される。光源が励起されると、光が開口を透過し、開口が基板の見える表面に明るくなったエリアとして見える。よく設計されたディスプレーでは、このように明るくなる各エリアは、均一に明るくならなければならない。そうしないと、ディスプレーは、人目を引かず読み難い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
見える表面における均一な明るさを保証するために、一般的に、見える表面は、光源から発する光が見える表面に達する前に完全に拡散するのに十分な距離だけ光源から隔てられる。当業者ならば認識するように、特定の応用において必要な距離は、とりわけ、ディスプレー・セグメント（例えば、開口）の明るくなる表面積および使用する光源のタイプの関数である。例えば、必要な距離は、大体、明るくなる表面積の関数として増加する。また、点光源、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用すると、比較的拡散する光を発生する光源を使用する場合よりも、大体、より大きい距離を必要とする。光源が開口と一列に並ぶ実施例では、一般的に、必要な距離は、ある最少厚さ以上の基板を使用することおよび／または基板の後ろの表面の後方に光源を配置することにより達成される。特に、ディスプレーが別の基板、例えば、装置パネルに後付けされる場合、明らかに、ディスプレー全体を、ある最少厚さ以上にする必要がある。
【０００７】
さらに、従来のディスプレーの出力の色は、一般的に、使用する光源の色により決定される。したがって、従来のディスプレーの出力の色は、一般的に、製造時に決定され、容易にユーザが設定できない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、コンポーネント・キャリアまたは基板、例えば、ディスプレーが使用される装置の印刷配線板またはパネル内に一体化して、別個のディスプレー・コンポーネントを不要とするディスプレーを提供する。センサ等の他のコンポーネントも、アセンブリ内に一体化することができる。限定はしないが、米国特許第５，５９４，２２２号、第６，３１０，６１１号および第６，３２０，２８２号に記述されているようなセンサがこのような応用によく適している。これらの米国特許の開示を参照することにより本願に組み込む。
【０００９】
好ましい実施例では、基板は、実質的に均一な厚さであり、その長さおよび幅に比べて比較的薄い。しかしながら、基板は、任意の他の形状および断面で実施してもよい。このように、第１および第２の表面は、実質的に平行としてよいが、必ずしもそうする必要はない。一般的に、基板は、印刷配線板として実施されるが、多くの他の形状で実施することができる。例えば、基板は、装置の外部パネルまたは自動車のダッシュ・パネルとすることができる。
【００１０】
好ましい実施例では、基板には、その中に１つ以上の貫通部が定められ、このような各貫通部は、側壁、入口開口および出口開口を有する。貫通部は、任意の規則正しいまたは不規則な形状、例えば、円形、矩形、または楕円形とすることができ、任意の適切なモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）、フォーミング（ｆｏｒｍｉｎｇ）または機械加工技術、例えば、とりわけ、ＮＣドリリング（ｄｒｉｌｌｉｎｇ）またはパンチング（ｐｕｎｃｈｉｎｇ）を使用して形成することができる。光源は、入口開口と関連付けられ、光を入口開口から貫通部へ選択的に向けるか、別の方法で貫通部へ入れるように構成される。好ましい光源としては、ランプ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＰＬＥＤを含むが他のものを使用することもできる。
【００１１】
貫通部は、ライト・ガイドとして働く。そのため、好ましくは、貫通部の側壁は、反射性材料、例えば、白い塗料または反射性金属で被覆され、貫通部に導入された光がその中を透過して基板中へ消散しないようにされる。他の実施例では、側壁は、基板中への光の拡散を妨げる任意の実質的に不透明な材料で被覆することができる。さらに、基板が実質的に光を透過しない材料で作られていれば、側壁は、被覆されないままとすることができる。前記実施例では、入口開口から貫通部に入った光は、貫通部中を伝搬して出口開口から、直接、または貫通部の側壁で反射して出る。
【００１２】
代替実施例では、貫通部は、ライト・ガイドのハウジングとして働くことができる。このような実施例では、貫通部は、高い屈折率を有する材料、例えば、良好な光学的性質を有する光透過性エポキシにより実質的に完全に充填される。入口開口から屈折性材料へ入った光は、屈折性材料の内壁で反射し出口開口から屈折性材料を出る。このように、屈折性材料は、ライト・ガイドとして働く。さらなる代替実施例では、貫通部内に個別のライト・ガイドを設けることができる。
【００１３】
好ましい実施例では、光拡散器が貫通部の出口開口に使われる。拡散器は、貫通孔を出る光を拡散させて、ユーザによるディスプレーの読み易さを高める。一般的に、このような光拡散器は、出口開口の上に付けた光透過性材料の層として実施される。
【００１４】
代替実施例では、基板には、前記した貫通部の代わりに（またはそれに加えて）１つ以上の空洞が定められる。各空洞は、側壁および入口開口を含む。このような空洞は、基板を完全には貫通しない。したがって、各空洞は、出口開口の代わりに閉端を含む。これらの空洞は、基板内にモールディングするか、任意の適切な機械加工技術を使用して形成することができる。本実施例では、少なくとも空洞の閉端と基板の第２の表面との間の基板部分は、その中を光が透過できるように透明または半透明である。好ましくは、空洞の側壁は、前記したように基板中に光が分散しないように被覆される。その代わりに、前記したように、空洞は、屈折性材料で充填することができる。この実施例では、空洞の閉端と基板の第２の表面との間の基板部分は、前記実施例の光拡散器の機能を果たす。
【００１５】
本発明によるディスプレーは、従来のシングル・エレメントまたはマルチ・エレメント・ディスプレーを模倣することができる。一般的には、状態インジケータ・ライト等のシングル・エレメント・ディスプレー、またはマルチ・エレメント・ディスプレーの個別のエレメントを模倣するのに単一の貫通部もしくは空洞が使用される。例えば、従来の７セグメント・ディスプレーのように配列された７つの貫通部または空洞で、このような従来のディスプレーを模倣することができる。他の構成も可能である。さらに、現実的な任意の数のディスプレーを同じ基板の上に配置することができる。したがって、本発明は、多数のディスプレーを必要とする応用にうまく適している。
【００１６】
基板は、センサその他の電気的または電子的コンポーネント等のマン／マシン・インターフェイス内に普通に存在する他のコンポーネントを含むことができる。このようなコンポーネントとディスプレーとの一体化により、エンド・コンポーネントのコスト、複雑さ、およびサイズをさらに低減することができる。基板は、機能的または純粋に装飾的目的で、装飾、テクスチュア（ｔｅｘｔｕｒｅ）等も含むことができる。
【００１７】
もう１つの好ましい実施例では、本発明は、任意の定められた基板の厚さに対して光源とディスプレーの見える表面との間の距離を増し、かつ光源と見える表面との間の光の拡散を高めるように、光源を貫通部またはライト・ガイドの中心線から横方向にオフセットさせる。好ましくは、光源は、その対応する貫通部から完全にオフセットされる。
【００１８】
さらに、もう１つの実施例では、本発明は、ディスプレーの各セグメントに異なる色の多数の光源を含む。当業者ならば認識するように、これらの光源は、個別にまたは組み合わせて励起することができ、ディスプレーの出力の色が容易に再設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の実施例の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す装置の上面図である。
【図２】本発明の代替実施例の断面図である。
【図３】本発明のもう１つの代替実施例の断面図である。
【図４】本発明のさらなる実施例の断面図である。
【図５】本発明のさらにもう１つの実施例の斜視図である。
【図６】図５に示す実施例のもう１つの斜視図である。
【図７】図５に示す実施例の部分背面図である。
【図８】本発明によるディスプレーの見える表面の平面図である。
【図９】図８の線９−９に沿ったディスプレーの断面図である。
【図１０】図８の線１０−１０に沿ったディスプレーの断面図である。
【図１１】図８のディスプレーに使用する光源キャリアの平面図である。
【図１２】図１１の光源キャリアの一部の詳細図である。
【図１３】本発明によるディスプレーの代替実施例の見える表面の平面図である。
【図１４】図１３の線１４−１４に沿ったディスプレーの断面図である。
【図１５】図１３の線１５−１５に沿ったディスプレーの断面図である。
【図１６】図１３のディスプレーに使用する光源キャリアの平面図である。
【図１７】図１６の光源キャリアの一部の詳細図である。
【図１８】本発明によるディスプレーのもう１つの代替実施例の見える表面の平面図である。
【図１９】図１８の線１９−１９に沿ったディスプレーの断面図である。
【図２０】図１８の線２０−２０に沿ったディスプレーの断面図である。
【図２１】図１８のディスプレーに使用する光源キャリアの平面図である。
【図２２】図２１の光源キャリアの一部の詳細図である。
【実施例】
【００２０】
図１Ａ、図１Ｂは、本発明による一体化されたディスプレー１０の好ましい実施例を示す。ディスプレー１０は、第１の表面１４および第２の表面１６を有する基板１２を含む。基板１２は、実質的に任意のタイプの基板、キャリア、パネル等として実施することができる。基板１２は、平面状で均一な厚さを有するものとして示されているが、実質的に任意の他の形状をとることができる。例えば、それは、規則正しくまたは不規則に変動する不均一な厚さを有することができる。それは、湾曲させたり波打たせたりすることができ、あるいは種々の複雑な形状および断面を有することができる。典型的な実施例では、基板１２は、１／２オンス（１５．５５グラム）銅層およびＯＳＰまたはＨＡＳＬ仕上げを有するＦＲ４ボード等の印刷配線板としてよい。他の実施例では、基板１２は、コーヒー・メーカーや洗濯機等の家電製品の外部パネル、自動車のダッシュ・パネルまたは他のインテリア・パネル、または任意の他の機械または装置の一部分のパネルとすることができる。これらは、本発明によりディスプレーを一体化することができる基板の二三の例にすぎない。さらに、第１の表面１４および第２の表面１６は、大体、対向する平行な表面として示されているが、第１および第２の表面１４、１６は、多くの他の方法で関連付けることができる。例えば、第１および第２の表面１４、１６は、互いに直交することができる。
【００２１】
図１Ｂに示すように、基板１２は、２つの矩形の貫通部１８を含む。他の実施例では、基板１２は、２つよりも多いまたは少ないこのような貫通部１８を含んでよく、このような貫通部は、円形、矩形、楕円形または自由な形を含む任意の規則正しいまたは不規則な形状でよいが、それに限定されない。貫通部１８は、ドリリング、モールディング、パンチング、または他の適切な技術により形成してよい。各貫通部１８は、入口開口２０、出口開口２２および側壁２４を含む。
【００２２】
貫通部１８は、ライト・ガイドまたはそのハウジングとして機能する。光は、光源から入口開口２０内へ結合される。光は、ライト・ガイドの内壁で反射し、最終的に出口開口からライト・ガイドを出る。
【００２３】
図１Ａに示すように、好ましい実施例では、貫通部１８は、ライト・ガイドとして機能する。貫通部１８がライト・ガイドとして最適に機能できるようにするために、好ましくは、側壁２４は、光透過性でなく、基板１２を通る光の消散または拡散を防止する。そのため、図１Ａに示すように、好ましくは、側壁２４に反射性被覆２６がメッキされる。代替実施例では、側壁２４を、例えば、白い塗料または他の不透明性材料で被覆することができる。側壁２４を被覆されないままとすることが考えられる。このような実施例では、好ましくは、基板１２は、本質的に光を反射するまたは実質的に光を通さない材料で作られるが、それは、このような材料が基板を通る光の消散を低減する傾向があるためである。
【００２４】
図２に示すように、代替実施例では、貫通部１８は、ライト・ガイドのハウジングとして機能する。この実施例では、貫通部１８は、高い屈折率を有するエポキシ材料２８により充填され、エポキシ材料がライト・ガイドを構成する。このような材料は、基板１２の第１面から貫通部１８を通って第２面へ光を透過させるが、基板１２中への光の分散を防止する。望ましい光学的、機械的および電気的性質を有する他の材料をエポキシ２８の代わりに使用することができる。図示せぬもう１つの実施例では、ライト・パイプ等の個別のライト・ガイドを貫通部１８内に設けることができる。前記実施例では、側壁２４は、図１Ａに関して前記したように被覆することができるが、被覆する必要はない。開口を備える別個のライト・パイプ・アセンブリがライト・ガイドとして同様に働くことができる。
【００２５】
本発明によるディスプレーは、出口開口２２にもしくはその近くに配置された拡散器３０を含むことができる。拡散器３０の目的は、それがないと通ってしまう貫通部１８を出た光を拡散させて、ユーザによるディスプレーの読み易さを向上させることである。このために、拡散器３０は、種々の光透過性材料で作ることができる。好ましい実施例では、図１Ａ、図２に示すように、拡散器３０は、第２表面１６の大部分をカバーすることができ、あるいは出口開口２２に隣接する第２表面１６のより小さな一部だけをカバーすることができる。拡散器３０は、ディスプレー（および基板に関連する任意の他のコンポーネント）の機能性を高めるためまたは純粋に装飾目的のために、プリントその他の装飾（図示せず）を含むことができる。拡散器３０は、例えば、ファシア（ｆａｓｃｉａ、帯状のもの）、オーバレイ（ｏｖｅｒｌａｙ、覆い）、ガラス片、または貫通部１８を出る光の拡散を助ける任意の他の構造として実施することができる。図１Ａ、図１Ｂ、図２に示すように、ディスプレー１０は、さらに、光を入口開口２０に導入するように構成された光源３４を含む。好ましくは、光源３４は、入口開口２０に隣接する基板１２の第１表面１４に搭載される薄型ＬＥＤの形をとる。他の実施例では、光源３４は、ランプ、ＥＬ、ＯＬＥＤ、ＰＬＥＤ、真空蛍光等の光源とすることができる。光源ＬＥＤは、貫通部１８に対して特定の向きで示されているが、他の向きでも可能である。
【００２６】
図３に示すもう１つの実施例では、基板１２には、貫通部１８の代わりに（またはそれに加えて）１つ以上の空洞１８Ａが定められる。空洞１８Ａは、基板１２を完全には貫通していない点を除けば、貫通部１８に類似しており本質的に同じ機能を果たす。その代わりに、図１Ａ、図２の実施例において、出口開口２２の位置には基板材料１２Ａの薄層が残る。したがって、各空洞１８Ａは、入口開口２０、側壁２４および閉端３２を含む。前記したように、空洞１８Ａがライト・ガイドとして機能できるように、空洞１８Ａの側壁２４は、反射性または他の不透明性材料（図示せず）で被覆することができる。その代わりに、空洞１８Ａを、前記したように、ライト・ガイドとして機能することができる屈折性材料（図示せず）で充填することができる。このような実施例では、基板材料１２Ａの少なくとも薄層は、透明または半透明で、光が透過してユーザに見える。したがって、基板材料１２Ａの薄層は、拡散器として機能して、図１Ａ、図２に示される拡散器３０等の別個の拡散器の必要性を除去することができる。それにもかかわらず、別個の拡散器３０を表面１６の上に成層またはスクリーン印刷してよい。
【００２７】
図４に示すもう１つの代替実施例では、光源は、ライト・ガイドを含む基板とは別のキャリア、例えば、印刷配線板の上に配置される。ここで、光源３４、例えば、表面搭載ＬＥＤは、前記したようにセンサ等の他のコンポーネントを含むことができるキャリア１１２Ａの上に配置される。前記したように、基板１１２Ｂは、空洞１８Ａを含む。他の実施例では、基板１１２Ｂは、空洞１８Ａに加えてまたはその代わりに貫通部を含むことができる。キャリア１１２Ａの上に搭載された光源３４が基板１１２Ｂ内の空洞１８Ａ（および／または貫通部）と実質的に一列に並ぶように、キャリア１１２Ａは、接着剤または他の適切な取付手段を使用して基板１１２Ｂに取り付けられる。前記したように任意の構成である拡散器１３０は、基板１１２Ｂの見える表面（反対側の表面）に取り付けることができる。
【００２８】
実際上、７セグメント・ディスプレーは、それに対応する貫通部を有する基板（印刷配線板等）を（パンチングまたはＮＣドリリング等の）ツーリング（ｔｏｏｌｉｎｇ、道具での細工）またはモールディングし、既知のメッキ技術を使用して貫通部の側壁をメッキし、適切な光源（適切な色の表面搭載ＬＥＤ等）を適切な技術（既知の表面搭載コンポーネント処理装置を使用するリフローはんだ技術等）を使用して各貫通部の入口開口に隣接し出口開口およびそれに隣接配置される任意の拡散器またはファシアとは反対側に取り付けて構成することができる。他のユーザ・インターフェイス・コンポーネント（センサその他のコンポーネント等）を同時にまたは同じ製造工程中のステップで基板に搭載して、全体の製造コストを低減し従来の個別コンポーネントを使用して製造するものよりも小さいサイズのインターフェイスを得ることができる。もう１つの実施例では、メッキする代わりに、貫通部を適切な屈折率を有するエポキシ等の材料で充填することができる。さらなる実施例では、貫通部の代わりに空洞を有する基板をツーリングまたはモールディングすることができ、貫通部を屈折性材料で充填したりその側壁をメッキすることができる。
【００２９】
図５−図７は、本発明による比較的薄い断面を有する７セグメント・ディスプレー（小数点付き）１００の実施例を示す。当業者ならば認識するように、この実施例の設計および構造の基礎にある原理は、７セグメント・ディスプレー以外のディスプレー、例えば、単純なインジケータ・ライトにも応用することができる。
【００３０】
ディスプレー１００は、そのセグメントまたはエレメントを構成する多くの貫通部１１２を有する基板１１０を含む。各貫通部１１２には、１つ以上の側壁１１２ＳＷが定められる。好ましくは、側壁１１２ＳＷは、当業者ならば認識するように、側壁１１２ＳＷに反射性被覆を施すことにより、あるいは別の方法により、基板１１０を構成する材料の機能として高反射性となる。それに加えておよび／またはその代わりに、各貫通部１１２を、前記したように、光透過性材料、例えば、光透過性エポキシで部分的にまたは完全に充填することができる。もう１つの代替策として、貫通部１１２を基板１１０内のライト・パイプとして実施することができる。さらなる代替実施例では、前記したように、任意のまたは全ての貫通部１１２を空洞として実施することができる。拡散器（図示せず）、例えば、図２に関連して前記した拡散器３０と類似の拡散器を基板１１０のユーザが見える表面に使用することができる。
【００３１】
好ましくは、各貫通部１１２に隣接する基板１１０の一部は、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）されてレリーフ（ｒｅｌｉｅｆ）１２０を形成する。レリーフ１２０は、少なくとも１つの側壁１２０ＳＷと基板１１０により定められる上部表面１２０ＵＳを含む。好ましくは、レリーフ側壁１２０ＳＷおよびレリーフ上部表面１２０ＵＳは、当業者ならば認識するように、レリーフ側壁１２０ＳＷおよび／またはレリーフ上部表面１２０ＵＳに反射性被覆を施すことにより、あるいは別の方法により、基板１１０を構成する材料の機能として高反射性となる。それに加えておよび／またはその代わりに、各レリーフ１２０は、前記したように、光透過性材料、例えば、光透過性エポキシで部分的にまたは完全に充填することができる。このような光透過性材料は、好ましくは、前記したように、貫通部１１２内で使用される任意の光透過性材料と同一の広がりを持ち、単一の塊を形成するようにされる。
【００３２】
基板１１０は、印刷配線板その他の基板とすることができる光源キャリア１１４の上にある。各貫通部１１２に対応する光源１１６が光源キャリア１１４に搭載される。レリーフ１２０を含む実施例では、光源キャリア１１４および基板１１０が接合される時に、光源１１６は、レリーフ１２０により定められる容積の少なくとも一部を占有することができる。光源１１６が搭載される光源キャリア１１４の表面の全てまたは一部は、反射性とすることができる。
【００３３】
好ましくは、各光源１１６は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＰＬＥＤであるが、当業者ならば認識するように、他の光源も本発明で使用するのに適している。代替実施例では、光源キャリア１１４を省いて、光源１１６を基板１１０の後部に直接搭載することができる。このような実施例では、光源１１６から発する光を対応する貫通部１１２の内部へより良く向けるために、好ましくは、光源キャリア１１４の代わりに反射器（図示せず）が配置される。他の電気的／電子的コンポーネント、例えば、電気的トレース（ｔｒａｃｅ）およびタッチ・センサを基板１１０と光源キャリア１１４のいずれかまたは両方に配置することができる。
【００３４】
各光源１１６は、その対応する貫通部１１２の中心軸からオフセットされる。より好ましくは、図６に示すように、各光源１１６は、その対応する貫通部１１２から完全にオフセットされる。このような実施例では、好ましくは、基板１１０は、レリーフ１２０を含み、光源１１６は、レリーフ１２０により定められる容積内に配置される。
【００３５】
使用中、光は、光源１１６から対応する貫通部１１２を通って間接的に伝搬し、対応する貫通部側壁１１２ＳＷで反射してこのような貫通部１１２の出口開口へ向かう。レリーフ１２０を含む実施例では、光は、光源１１６から対応する貫通部１１２を通って間接的に伝搬し、レリーフ側壁１２０ＳＷ、レリーフ上部表面１２０ＵＳ、および貫通部側壁１１２ＳＷの１つ以上で反射してこのような貫通部１１２の出口開口へ向かう。（光は、光源キャリア１１４の隣接面でも反射することができる。）
【００３６】
これらの前記実施例では、光は、光源１１６が貫通部１１２および／またはその中心軸と一列に並ぶ実施例の場合よりも長い距離だけ貫通部１１２を通って伝搬する。これらの構成により、光源１１６が対応する貫通部１１２またはその中心軸と一列に並ぶ従来のディスプレーに比べて、定められた厚さの基板の貫通部内での光拡散が改善される。したがって、定められた光拡散度に対して、これらの構成は、このような従来のディスプレーよりも薄い断面を有するディスプレーの構造を可能にする。例えば、発明者は、基板１１０および光源キャリア１１４を含む全体で２．６１ｍｍの厚さを有する表面搭載可能なディスプレー（前記したようにレリーフを含む）を作っており、それは、発明者が知っている最も薄い従来のディスプレーよりもほぼ１ｍｍ薄い。
【００３７】
図８−図１２は、本発明による再設定可能な色を出力するディスプレー２００の好ましい実施例を示している。当業者ならば認識するように、この実施例の設計および構造の基礎にある原理は、７セグメント・ディスプレー以外のディスプレー、例えば、単純なインジケータ・ライトにも応用することができる。
【００３８】
ディスプレー２００は、多くの貫通部２１２を有する基板２１０を含み、その各々に１つ以上の側壁２１２ＳＷが定められる。当業者ならば認識するように、好ましくは、側壁２１２ＳＷは、それに反射性被覆を施すことにより、あるいは他の方法により、基板２１０を構成する材料の機能として高反射性になる。それに加えておよび／またはその代わりに、各貫通部２１２を光透過性材料、例えば、光透過性エポキシ２１８で部分的にまたは完全に充填することができる。拡散器（図示せず）、例えば、図２に関連して前記した拡散器３０と類似の拡散器を基板２１０のユーザが見える表面に設けることができる。前記したように、代替実施例では、任意のまたは全ての貫通部２１２を空洞として実施することができる。
【００３９】
基板２１０は、印刷配線板その他の基板とすることができる光源キャリア２１４の上にある。各貫通部２１２に対応する三つ組の光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂが光源キャリア２１４の上に搭載される。前記したように、代替実施例では、光源キャリア２１４を省いて、光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂを基板２１０の後部に直接搭載することができる。このような実施例では、光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂから発する光を対応する貫通部２１２の内部へより良く向けるために、好ましくは、光源キャリア２１４の代わりに反射器（図示せず）が設けられる。
【００４０】
好ましくは、各光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂは、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、またはＰＬＥＤであるが、当業者ならば認識するように、他の光源も本発明に使用するのに適している。光源２１６Ｒは、好ましくは赤色光を発し、光源２１６Ｇは、好ましくは緑色光を発し、光源２１６Ｂは、好ましくは青色光を発する。光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂは、個別に明るくされてディスプレー２００の各貫通部２１２、すなわち、各セグメントまたはエレメントのユーザが見える表面において、赤色、緑色、または青色の出力を生じるようにすることができる。その代わりに、２つ以上の光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂが同時に明るくされてディスプレー２００の各貫通部２１２、すなわち、ディスプレー２００の各セグメントまたはエレメントのユーザが見える表面において、ほぼ任意の色の混合された光を生じるようにすることができる。他の実施例では、各貫通部２１２または任意の特定の貫通部２１２に３つよりも多いまたは少ない光源を設け、このような光源を赤、緑、および／または青以外の色とすることができる。
【００４１】
図８−図１２の実施例では、各光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂは、その対応する貫通部２１２と一列に並べられる。このように配置された光源を有する実施例の光学的性能は、前記したように、貫通部２１２を光透過性材料で部分的にまたは完全に充填する、あるいは貫通部２１２を空洞として実施することにより改善することができ、どちらの場合も、光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂから基板２１０のユーザが見える表面へ向けて光が伝搬する時に、光の拡散および混合が改善される傾向がある。
【００４２】
図１３−図１７に示す第１の代替実施例では、各光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂは、その対応する貫通部２１２の中心軸の一方側にオフセットされる。このような実施例では、好ましくは、各光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂは、その対応する貫通部２１２の一方側に完全にオフセットされる。この構成により、図５−図７の実施例に関して前記した光学的原理を利用して、図８−図１２に関して示された構成よりも薄い断面が可能である。
【００４３】
図１８−図２２に示す第２の代替実施例では、光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂの１つは、その対応する貫通部２１２の中心軸の一方側にオフセットされ、光源２１６Ｒ、２１６Ｇ、２１６Ｂの他の２つは、このような貫通部の中心軸の他方側にオフセットされる。好ましくは、光源は、このような貫通部の各側から完全にオフセットされる。この構成により、図５−図７に関して前記した光学的原理を利用して、図８−図１２に関して示された構成よりも薄い断面が可能である。また、光源２１６Ｒ／２１６Ｇ／２１６Ｂを搭載するために、光源キャリア２１４および／または基板２１０の上の利用可能なスペースのうち貫通部２１２のいずれかの側をより良く利用することにより、この構成は、パッケージ全体をより小さくすることができる。
【００４４】
本発明は、下記の特許請求の範囲によってのみ制限され、前記実施例によって制限されるものではない。当業者ならば、特許請求の範囲を逸脱することなく前記実施例に対していくつかの修正を行えることを知っている。当業者ならば認識するように、ここに記述されたある実施例のエレメントは、大体、他の実施例のエレメントと置換および／または組み合わせることができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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