(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントからなる表示部およびセグメント相互間の光の漏れを遮断する隔壁を有する反射枠と、前記各セグメントごとに対応して併置された発色の異なる複数のＬＥＤチップの側面を半田により固着した基板と、弾力性のある絶縁性の部材からなり、前記基板に固着した前記各セグメントごとに併置した複数のＬＥＤチップのサイズよりもやや大き目に選定した貫通孔を各セグメントに対応した位置に形成した遮光シートとを備え、前記基板上に前記遮光シートと前記反射枠を順に重ねて前記反射枠を前記基板に固定し、前記遮光シートの各貫通孔に配置したＬＥＤチップの駆動によりキャラクターを表示してなる表示器。
【請求項２】
前記反射枠の表面が金属であることを特徴とする請求項１に記載の表示器。
【請求項３】
前記反射枠と前記遮光シートが一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の表示器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に実装される複数の発光源を駆動することにより、数字や文字等のキャラクターを表示する表示器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種の産業用機器、家庭用電気機器等の民生用機器においては、これらの機器の動作状態等を発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ，以下ＬＥＤと略称する）等の発光源を用いて７セグメントで数字を表示する表示器が使用されている。このような発光源に用いられるＬＥＤは、基板にＬＥＤペレットを実装し、ワイヤボンデングを固着して電気的導通をとり発光源とするものや、ＬＥＤチップを発光源とするものが知られている。ＬＥＤを用いた表示器においては、ＬＥＤから放射される光を効率良く前面に反射するように反射枠を設けてＬＥＤの表面に被着している。
【０００３】
図４は、上記のようなＬＥＤチップと反射枠を用いた表示器を分解して示す斜視図である。図１において、１はＬＥＤチップ２を実装する基板で両側面に４個所の切欠き部１ａ〜１ｄが設けられている。複数のＬＥＤチップ２は、７セグメントの数字で所定の桁数を表示するように、基板１上の所定の位置に所定のパターンで配列されている。
【０００４】
３は基板１に固定される反射枠で、表面には７セグメントで数字を表示するセグメント表示部４を形成し、ポイント４ｘにより区分されて所定の桁数を表示する。反射枠３には凸部３ａ、３ｂが設けられており、図示されていない凸部３ｃ，３ｄと共に基板１に設けられている切欠き部１ａ〜１ｄと嵌合されて反射枠３を基板１に固定する。
【０００５】
図５は、図４の反射枠３を基板１に固定した際に、反射枠３に形成されているセグメント表示部４のセグメント４ａ，４ｂを矢視Ａ−Ｂ方向でみた断面図である。ＬＥＤチップ２は半田２ａ，２ｂにより基板１に固着される。３ｅ，３ｆは反射枠３の反射壁であり、発光源のＬＥＤチップ２から放射される光は反射壁３ｅ，３ｆで反射しながらセグメント表示部４に到る。３ｇは隣接するＬＥＤチップ２からの光を相互に遮断する隔壁である。
【０００６】
図４のセグメント４ａ，４ｂに対応したＬＥＤチップ２の一方を駆動し、他方を停止している場合に、光が他方のセグメントに漏れてしまうと本来暗色であるべきセグメントが明色となることにより、セグメント間の明暗のコントラストがあいまいとなる。隔壁３ｇは、このように７セグメントで表示される数字が明確に判別されなくなることを防止するために設けられている。
【０００７】
ところで、最近ではＬＥＤを用いた表示器の表示機能を多様化する試みがなされている。例えば、同じ７セグメントで数字を表示する場合でも、１つのセグメントに２色以上の複数色の発色機能を持たせ、色を変えて数字を表示することにより同じ数字の表示に異なる意味を付与する例や、速度や音量等の物理量の変化をバーＬＥＤにより棒グラフ形式で直線状に表示する例等がみられる。
【０００８】
図６は、７セグメントで２色以上の発色で数字を表示する場合の図５に対応する断面図である。この場合には、単色のＬＥＤ２ｃ，２ｄを併置して基板１に半田２ａ、２ｂにより固着する。例えば一方のＬＥＤ２ｃは赤色に発色させ、他方のＬＥＤ２ｄは緑色に発色させる等により、表示器では７セグメントで２色の数字を表示する。また、ＬＥＤ２ｃ、２ｄを同時に動作させると、赤色と緑色の混合色の橙色で数字を表示する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、基板に実装されたＬＥＤチップにより１つのセグメントを２色以上の発色で表示する構成では、単色を表示する場合よりもＬＥＤチップの大きさは増大する。しかしながら一方では省スペース化を図る上からも機器全体を小型化する要請もあるので、表示器のサイズは単色のＬＥＤチップを設ける場合と同じ大きさのものが用いられている。このため、図６の隔壁３ｇはＬＥＤチップ間の位置３ｈの部分では幅が極めて狭くなるか、スペースがないためにこの隔壁が設けられない場合があるので、隣接するＬＥＤチップからの光が漏れ表示された数字の判別がしにくくなるという問題があった。特に、セグメント表示部４のセグメント４ａ、４ｂ間の角部Ｃのように、セグメント間の間隔の狭い部分ではこのような問題が顕著となる。
【００１０】
また、前記のように表示器の大きさが制限されるので、２色以上を発色させるＬＥＤチップ間の間隔も狭くしなければならず、ＬＥＤチップの基板実装作業が困難になるという問題があった。更に、表示器の大きさが制限される結果として前記反射枠の隔壁や反射壁がＬＥＤチップと接触しやすくなっているために反射枠を基板に固定する際の組立て作業が困難になり、この組立て作業時に反射枠の隔壁によりＬＥＤチップを破損する恐れがあるという問題があった。
【００１１】
また、反射枠の材料として金属体を用いる場合や、樹脂成形品に金属をメッキしたり金属を蒸着した部品を用いる場合には、図５のような単色又は２色以上を発色させる表示器において、ＬＥＤチップ２を基板１に固着する半田２ａと反射壁３ｅ間の絶縁性が損なわれることがあり、図５、図６の構成において、反射枠３が基板１に形成されているパターンやスルーホールと接触して絶縁性が損なわれるという問題があった。
【００１２】
更に、表示器のサイズを大きくできないために、図６において隣接するＬＥＤチップ間の位置３ｈにまで隔壁３ｇを延長して設けることができない場合がある。このような場合には、図６に対応する図７の断面図で示すように隣接するＬＥＤチップ間にリブ３ｉを形成して、ＬＥＤチップを基板１に実装する。このような構成では、リブ３ｉの高さ方向の寸法を大きくして隣接するＬＥＤチップとの遮光性を高めているが、リブ３ｉの高さ寸法を大きくするとリブ３ｉの先端が基板に接近し、反射枠が基板から浮き上がり組立て精度が悪くなるという問題がある。また、基板１とリブ３ｉの先端間には隙間が存在するために、この隙間から隣接するＬＥＤチップ間で相互に光が漏れるという問題があった。
【００１３】
前記したようなバーＬＥＤを用いて種々の物理量を棒グラフ状に直線的に表示する表示器においても、表示器のサイズの大型化を避けるために隣接したＬＥＤチップを密接して配置する必要がある。このため、上記図６、図７に示したような隣接するＬＥＤチップ相互間で光が漏れたり、ＬＥＤチップの基板への実装作業や、反射枠を基板に固定する際の組立て作業の作業性が悪くなる等の問題が発生する。
【００１４】
本発明はこのような問題に鑑みて、上記した１つのセグメントに対して２色以上を発色するＬＥＤチップを基板に装着する表示器やバーＬＥＤを用いる表示器等のように、隣接するＬＥＤ間の間隔が狭い場合でもＬＥＤチップ相互間での光の漏れを防止し、ＬＥＤチップを破損することなく反射枠を基板に固定することができる表示器の提供を目的とするものである。
【００１５】
また、反射枠の材料として金属体を用いる場合や、樹脂成形品に金属をメッキしたり金属を蒸着した部品を用いる場合にも、反射枠と基板間、および反射枠と基板に実装されるＬＥＤチップとの絶縁性を損なわない表示器の提供を目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数のセグメントからなる表示部およびセグメント相互間の光の漏れを遮断する隔壁を有する反射枠と、前記各セグメントごとに対応して併置された発色の異なる複数のＬＥＤチップの側面を半田により固着した基板と、弾力性のある絶縁性の部材からなり、前記基板に固着した前記各セグメントごとに併置した複数のＬＥＤチップのサイズよりもやや大き目に選定した貫通孔を各セグメントに対応した位置に形成した遮光シートとを備え、前記基板上に前記遮光シートと前記反射枠を順に重ねて前記反射枠を前記基板に固定し、前記遮光シートの各貫通孔に配置したＬＥＤチップの駆動によりキャラクターを表示してなることを主な特徴とする。
【００１９】
上記特長により、隣接するＬＥＤチップ間の外周側面は基板上で遮蔽シートにより光学的に遮断されるので、１つのセグメントに対して２色以上を発色するＬＥＤチップを基板に装着する表示器やバーＬＥＤを用いる表示器等のように、隣接するＬＥＤ間の間隔が狭い場合でもセグメント相互間での光の漏れを防止できる。また、ＬＥＤチップを弾力性のある絶縁性の部材からなる遮光シートで隣接するＬＥＤチップ間を遮光する構成としているので、反射枠を基板に固定する際のＬＥＤチップの破損を防止できる。
【００２０】
また、遮光シートは絶縁性であるので、反射枠と基板間および反射枠とＬＥＤチップ間は電気的に絶縁される。このために、反射枠の材料として金属体を用いる場合や、樹脂成形品に金属メッキした部材や金属を蒸着した部品を用いる場合にも、反射枠を固定する際に、基板や基板に実装されるＬＥＤチップと反射枠との絶縁性を損う恐れのない表示器が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の表示器を分解して示す斜視図である。図４の従来例と同一の部分または対応するところには同一の符号を付して詳細な説明は省略する。図１に示す表示器においては、基板１に所定のパターンで実装された複数のＬＥＤチップ２と反射枠３との間に、ＬＥＤチップ２を被覆する遮光シート５を配置する構成としている。
【００２２】
遮光シート５は、基体５ａにＬＥＤチップを挿通する複数の円形の挿通孔５ｂを設けている。この挿通孔５ｂは、基板上の各ＬＥＤチップ２の位置に対応した位置に形成されている。各挿通孔５ｂの径は、基板１に実装されたＬＥＤチップ２が挿通されるようにＬＥＤチップ２のサイズよりもやや大き目に選定されている。各挿通孔５ｂの形状は、図示のように円形とすることに代えて角形とすることもできる。
【００２３】
図２は、図１に示した表示器の基板１に反射枠３を固定した場合において、遮光シート５を除去して反射枠３の矢視Ａ−Ｂ方向でみた断面図である。図２に示すように、反射枠３の隔壁３ｇには図６の従来例のような延長部も図７の従来例のようなリブも形成されていない。
【００２４】
図３は、遮光シート５をＬＥＤチップ２に被覆して図１に示した反射枠３を基板１に固定した場合の反射枠３の矢視Ａ−Ｂ方向でみた断面図である。遮光シート５は絶縁性で弾性力のあるシリコンゴム等で形成されており、その厚みは基板上に実装されるＬＥＤチップの基板上の高さよりも厚く選定されている。このため、ＬＥＤチップ２に遮光シート５を被覆した状態では、遮光シート５の表面はＬＥＤチップ２の上面よりも上部に位置している。
【００２５】
ＬＥＤチップ２に遮光シート５を被覆した状態で反射枠３を基板１に固定すると、反射枠３に設けられている隔壁３ｇの底面で遮光シート５の表面を押圧し、遮光シート５の表面は図３に示すようにＬＥＤチップの外枠の表面の位置と同じ高さに変形される。このときには遮光シート５の裏面が基板１に密着し、各ＬＥＤチップ２の外周側面は遮光シート５の基体５ａにより光学的に遮断されるので、各ＬＥＤチップ２相互間では放射される光の漏れは生じない。
【００２６】
このように、各ＬＥＤチップ２の外周側面は遮光シート５の基体５ａにより光学的に遮断する構成としており、従来例のように幅の狭い隔壁により各ＬＥＤチップ２の外周側面間を遮光する構成とはしていない。このため、反射枠３を基板１に固定する際に狭い隔壁によりＬＥＤチップ２を破損するような事態は発生しない。
【００２７】
遮光シート５は、白色のような明るい色のものを用いるとＬＥＤチップ２から放射される光の反射効率が良好になる。また、熱伝導率が良い材料を用いると、ＬＥＤチップ２の発熱を遮光シート５を介して反射枠３に伝達し、反射枠３から放熱するので放熱効果が向上する。特に、セグメント表示部を２色以上に発色させるＬＥＤチップやバーＬＥＤにおいてはＬＥＤの基板への実装密度が高く、発熱量も多くなるので過熱を防止する上からも放熱効果の向上が要求されている。
【００２８】
反射枠として金属体や、樹脂成形品に金属をメッキしたものや金属を蒸着した材料を使用する場合には反射枠の熱伝導率も良好となる。このために、遮光シート５を熱伝導率が良い材料で構成すると、遮光シート５と反射枠３との熱伝導率の相乗効果により、ＬＥＤチップ２が発熱した際の反射枠３からの放熱効果は更に向上する。
【００２９】
遮光シート５は絶縁性の部材により形成されているので、反射枠３と基板１間および反射枠３と基板１に実装されるＬＥＤチップ２間は電気的に絶縁されている。したがって、ＬＥＤチップ２を基板１に固着する際に半田を用いた場合には、該半田と反射枠３との間は絶縁性の遮光シート５で分離されることになる。このために、反射枠３として金属体を用いた場合や樹脂性形品に金属メッキや金属を蒸着したものを用いた場合にも、反射枠３と前記半田間の絶縁が損なわれる恐れはない。また、基板１と反射枠３との間も絶縁性の遮光シート５で分離されるので、基板１に形成されているパターンやスルーホールと前記金属を用いた反射枠３とが接触して絶縁性が損なわれるという問題も生じない。
【００３０】
上記の例では、反射枠３とＬＥＤチップを被覆する遮光シート５とは別個の部材で構成しているが、これを一体化した部材としてＬＥＤチップ２に被着する構成とすることも可能である。この場合には、弾力性のある絶縁物からなり、白色等の明るい色で形成した光の反射効率が良好な部材を使用する。この一体化した部材の底面に図１の遮光シート５に形成している挿通孔５ｂに相当するＬＥＤチップ挿通用の孔を設けて、基板１に実装されているＬＥＤチップ２を被覆する。
【００３１】
この反射枠とＬＥＤチップの被覆部を一体化した部材に、図２の断面図に示すような隣接するＬＥＤチップを相互に遮光するための隔壁を設ける。上記一体化した部材にこのようなＬＥＤチップ挿通孔や遮光用の隔壁を設けることは、金型の形状を適宜設定することにより実施が可能である。
【００３２】
また、上記の例ではＬＥＤチップにより７セグメントで数字のキャラクターを表示する例について説明したが、隣接するＬＥＤチップ相互間の上記遮光機構は、基板上に実装された複数のＬＥＤチップを実装し、所定のＬＥＤチップを駆動して放射される光によりアルファベット等の文字や図形等のキャラクターをセグメント表示部で表示する表示器にも適用できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の表示器は、隣接するＬＥＤチップ間の外周側面は基板上で被覆部により光学的に遮断されるので、１つのセグメントに対して２色を発色するＬＥＤチップを基板に装着する表示器やバーＬＥＤを用いる表示器等のように、隣接するＬＥＤ間の間隔が狭い場合でもＬＥＤチップ相互間での光の漏れを防止することができる。また、ＬＥＤチップを弾力性のある絶縁性被覆部で被着して隣接するＬＥＤチップ間を遮光する構成としているので、反射枠を基板に固定する際のＬＥＤチップの破損を防止できる。
【００３４】
また、本発明の表示器は、反射枠と基板間に絶縁性の部材からなる遮光シートを配置しているので、反射枠と基板間および反射枠とＬＥＤチップ間は電気的に絶縁される。このために、反射枠の材料として金属体を用いる場合や、樹脂成形品に金属をメッキした部材または金属を蒸着した部品を用いる場合にも、反射枠を基板に固定する際に基板や基板に実装されるＬＥＤチップと反射枠との絶縁性が損なわれる恐れはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る表示器の実施の形態における構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ｂ方向でみて遮光シートを除去して示す断面図である。
【図３】図１の矢視Ａ−Ｂ方向でみて遮光シートを被覆して示す断面図である。
【図４】従来例の表示器の構成を示す分解斜視図である。
【図５】図４の矢視Ａ−Ｂ方向でみて示す断面図である。
【図６】別の従来例の図４の矢視Ａ−Ｂ方向でみて示す断面図である。
【図７】別の従来例の図４の矢視Ａ−Ｂ方向でみて示す断面図である。
【符号の説明】
１    基板
２    ＬＥＤチップ
３    反射枠
３ｇ  隔壁
４    セグメント表示部
５    遮光シート
５ａ  基体
５ｂ  挿通孔
【図１】
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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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