JP7218914B2 - 発光表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数の発光素子が二次元的に並べられた発光表示装置に関する。

従来から、複数の発光素子が二次元的に並べられた電光表示装置が提案されている（特許文献１参照）。電光表示装置は、複数の発光素子を有する電光表示部と、電光表示部に含まれる複数の発光体を選択的に順次発光させる発光制御部と、を含む。
また、画像表示パネルとして、フレキシブル配線基板に複数の発光素子が実装された表示パネルが提案されている（特許文献２参照）。

特開平１０－３０７５４９号公報 特開２０１８－１５１５１９号公報

本願発明者は、特許文献１のような発光表示装置（電光表示装置）において、発光表示装置の形体を装着箇所の形状に合わせて変化させるべく、特許文献２のようなフレキシブル配線基板を配線基板として採用することを検討している。
しかしながら、フレキシブル配線基板に電池や電子部品（発光制御部を構成する電子部品）を実装する場合、強い力でフレキシブル配線基板が曲げられると、電池と配線との電気接続が外れたり、電子部品と配線の電気接続が外れたりするおそれがある。

フレキシブル配線基板の素材や厚みを調整することによりフレキシブル配線基板を曲がり難くすれば、電池や電子部品と配線との接続の外れを抑制または防止することが可能である。しかしながら、この場合、フレキシブル配線基板の良好な撓みが実現できず、その結果、発光表示装置の形態を、装着箇所の形状に十分に合わせられない。
すなわち、フレキシブル配線基板を良好に撓ませ可能であることと、フレキシブル配線基板を撓ませたときの駆動部品（電池や電子部品）の外れの抑制または防止と、の二律背反する課題を解決する必要がある。

そこで、この発明の目的は、フレキシブル配線基板を良好に撓ませることができ、かつフレキシブル配線基板を撓ませたときの駆動部品の接続の外れを抑制または防止できる、発光表示装置を提供することである。

この発明は、二次元的に並ぶ複数の発光素子と、前記複数の発光素子の点灯駆動のために用いられる駆動部品と、可撓性を有するフレキシブル配線基板であって、前記複数の発光素子が実装される第１の領域と、前記第１の領域とは異なる領域であって、前記駆動部品が実装される第２の領域と、を有するフレキシブル配線基板と、を含む発光表示装置を提供する。そして、前記複数の発光素子が、前記フレキシブル配線基板の前記第１の領域の表面に実装されており、前記駆動部品が、前記フレキシブル配線基板の前記第２の領域の表面に実装されている。そして、前記発光表示装置は、前記第２の領域の裏面に重ねられて、当該第２の領域を補強する補強板を、さらに含む。

この発明の一実施形態では、前記フレキシブル配線基板が長手を有しており、前記第１の領域および前記第２の領域が、前記フレキシブル配線基板の長手方向に沿って並んでいる。
この発明の一実施形態では、前記補強板の、前記フレキシブル配線基板側と反対側の裏面は、全域に亘って平坦面をなしている。

この発明の一実施形態では、前記フレキシブル配線基板の前記第２の領域の表面側に、前記駆動部品を覆うカバー体を、さらに含む。
この発明の一実施形態では、前記駆動部品が、前記複数の発光素子の点灯のための電源として用いられる電池、前記複数の発光素子の点灯を制御する発光制御部を構成する電子部品、および前記複数の発光素子の点灯のための無線通信に用いられるアンテナのうちの少なくとも一つを含む。
前記補強板が、前記第１の領域の裏面を覆っていなくてもよい。前記カバー体が、前記第１の領域の表面を覆っていなくてもよい。

この発明によれば、フレキシブル配線基板の第１の領域の撓みを許容しながら、フレキシブル配線基板の第２の領域の撓みを阻止できる。第２の領域が撓まないので、フレキシブル配線基板を撓ませたときに駆動部品とプリント配線との機械的接続や電気的接続が外れることを抑制または防止できる。
ゆえに、フレキシブル配線基板を良好に撓ませることができ、かつフレキシブル配線基板を撓ませたときの駆動部品の接続の外れを抑制または防止できる、発光表示装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る発光表示装置の斜視図である。 前記発光表示装置の正面図である。 前記発光表示装置の平面図、背面図および左側面図である。 前記発光表示装置のフレキシブル配線基板を撓ませた状態を示す斜視図である。 前記発光表示装置が取り付けられるアームバンドの図である。 前記発光表示装置が取り付けられるショルダーバッグの図である。 前記発光表示装置が取り付けられるリュックサックの構成を示す図である。 変形例に係る発光表示装置の要部の背面図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る発光表示装置１の斜視図である。図２は、発光表示装置１の正面図である。図３（ａ）は、発光表示装置１の平面図である。図３（ｂ）は、発光表示装置１の背面図である。図３（ｃ）は、発光表示装置１の左側面図である。図２のみ、カバー体６の内部の状態を透過して示している。

発光表示装置１は、可撓性を有するフレキシブル配線基板２と、二次元的に並ぶ複数（多数。図１の例では、５７６個）の発光素子３を含むドット表示部４と、複数の発光素子３の点灯駆動のために用いられる駆動部品５と、駆動部品５を覆う箱状のカバー体６と、フレキシブル配線基板２を補強する補強板７（図３参照）と、を含む。発光表示装置１は、正面視において大部分を占めるフレキシブル配線基板２が可撓性を有しているので、その形態を装着箇所の形状に合わせて変化させることができる。

以下の説明では、ドット表示部４を構成する複数の発光素子３の光の放射方向を前方として説明する。
フレキシブル配線基板２は、プリント配線板である。フレキシブル配線基板２は、左右方向（長手方向Ｌ）に、長手を有する矩形状をなしている。フレキシブル配線基板２には、複数のプリント配線が設けられている。個々のプリント配線は、対応する発光素子３に対し、後述する電池８から電力供給するための配線である。複数のプリント配線は、フレキシブル配線基板２の前面である表面２ａだけでなく、フレキシブル配線基板２の背面である裏面２ｂにも形成されている。個々の発光素子３には、表裏一対のプリント配線（アノード用の配線およびカソード用の配線）が対応している。互いに対応する表裏一対のプリント配線は、フレキシブル配線基板２を貫通するスルーホール（図示しない）を介して互いに電気的に接続されている。表裏のプリント配線は、絶縁用のインクを塗布して覆うことにより、それぞれ表面２ａおよび裏面２ｂへの露出が阻止されている。

フレキシブル配線基板２は、たとえばポリイミドを用いて形成されている。フレキシブル配線基板２は、複数の基板を積層するものではなく、単層の基板を用いて構成されている。フレキシブル配線基板２は、たとえば約０．１ミリメートルの厚みを有している。これらにより、フレキシブル配線基板２を、図４に示すように、大きく撓ませることができる。なお、フレキシブル配線基板２の材質および厚みは一例であり、この例に限られない。

フレキシブル配線基板２は、複数の発光素子３が実装される領域である第１の領域Ａ１と、駆動部品５が実装される領域である第２の領域Ａ２と、を含む。第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２は、互いに異なる領域である。図１の例では、第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２は、それぞれ矩形の領域であり、フレキシブル配線基板２の長手方向Ｌに沿って並んでいる。第１の領域Ａ１は、第２の領域Ａ２よりも広い。図１の例では、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２とは、フレキシブル配線基板２の長手方向Ｌに関し、互いに隣接して設けられている。第２の領域Ａ２が、第１の領域Ａ１に隣接配置されているので、発光表示装置１を長手方向Ｌに関して小型化することができる。換言すると、発光表示装置１のサイズに対して、第１の領域Ａ１の大型化を図ることができる。

個々の発光素子３は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）である。このＬＥＤは、たとえば単色発光型のＬＥＤである。そのため、個々のＬＥＤが、プリント配線と一対一に対応している。複数の発光素子３は、図１に示すように、格子状（行列状（図１の例では、縦１２個×横４８個））に配列されている。
駆動部品５は、たとえば、複数の発光素子３の電源である電池８と、複数の発光素子３の点灯を制御する発光制御部９と、発光制御部９と外部送信機器（たとえばスマートフォン等の携帯通信端末）との無線通信に用いられるアンテナ１０と、複数の発光素子３の発光のオンオフを切り換えるためのスイッチ素子１１と、を含む。

電池８は、充電式の電池である。電池８には、たとえばＵＳＢ端子からなる充電用端子１２が接続されている。コンセントに他端が差し込まれた充電用ケーブル（図示しない）の一端を充電用端子１２に挿し込むことにより、電池８が充電される。電池８は、フレキシブル配線基板２の第２の領域Ａ２の表面２ａに実装されている。電池８は、第２の領域Ａ２の上部分に配置されており、半田付けにより表面２ａに取り付けられている。この取り付け状態で、電池８が表面２ａに機械的に結合されるとともに、フレキシブル配線基板２のプリント配線に電池８が電気的に接続される。

発光制御部９は、抵抗器、ダイオード、コンデンサ、スイッチング素子等、複数の電子部品１３を含む。複数の電子部品１３は、フレキシブル配線基板２の第２の領域Ａ２の表面２ａに実装されている。複数の電子部品１３は、第２の領域Ａ２の下部分に配置されており、半田付けにより表面２ａに取り付けられている。この取り付け状態で、複数の電子部品１３が表面２ａに機械的に結合されるとともに、フレキシブル配線基板２のプリント配線に複数の電子部品１３が電気的に接続される。発光制御部９とプリント配線とによって、発光素子３を発光制御するための回路が構成される。

アンテナ１０は、無線通信用のアンテナであり、たとえば、ブルートゥース（登録商標）用送受信モジュールが採用されている。アンテナ１０は、チップアンテナであってもよいし、パターンアンテナであってもよい。
スイッチ素子１１は、フレキシブル配線基板２の第２の領域Ａ２の表面２ａに実装されている。スイッチ素子１１は、第２の領域Ａ２の下部分に配置されており、半田付けにより表面２ａに取り付けられている。この取り付け状態で、スイッチ素子１１が表面２ａに機械的に結合されるとともに、フレキシブル配線基板２のプリント配線にスイッチ素子１１が電気的に接続される。

図３（ａ）～図３（ｃ）に示すように、補強板７は、フレキシブル配線基板２の第２の領域Ａ２の背面形状に整合する矩形状をなしている。補強板７は、たとえば板金であり、鋼を用いて形成されている。補強板７は、フレキシブル配線基板２の第２の領域Ａ２の裏面２ｂに重ねられて、当該第２の領域Ａ２を補強する。補強板７は、第２の領域Ａ２に整合する矩形状をなしている。補強板７は、第２の領域Ａ２の裏面２ｂの全域を覆う。補強板７の裏面７ａは、そのほぼ全域が平坦面をなしている。補強板７は、接着剤を用いて第２の領域Ａ２の裏面２ｂへの接合が図られている。

カバー体６は、合成樹脂を用いて形成されており、第２の領域Ａ２の正面（前面）形状に整合する矩形状をなしている。カバー体６は、たとえば透明材料を用いて構成されていてもよい。カバー体６は、電池８、複数の電子部品１３、アンテナ１０、スイッチ素子１１の正面側を覆う。カバー体６の前面６ａは、そのほぼ全域が平坦面をなしている。
カバー体６の前面６ａには切り欠き１５が形成されている。切り欠き１５によって前面６ａが切り欠かれることにより、スイッチ素子１１のオンオフ動作を操作するための操作片１６が構成されている。ユーザーの操作片１６の操作により、スイッチ素子１１のオンオフ動作が行われ、これにより、発光表示装置１のオンオフが切り換えられる。

ドット表示部４には、文字、数字、絵柄等が表示される。外部送信機器（図示しない）のアプリケーションソフトウェアを用いて、外部送信機器において表示内容が作成される。そして、その表示内容についての入力信号が、外部送信機器からアンテナ１０を介して発光制御部９に付与されると、発光制御部９は、表示内容に対応する発光素子３を点灯させることにより、入力された表示内容に対応する表示をドット表示部４に行わせる。ドット表示部４の表示は、静止表示であってもよいし、スクロール表示のような動表示であってもよい。

図４は、発光表示装置１のフレキシブル配線基板２を撓ませた状態を示す斜視図である。フレキシブル配線基板２を撓ませた状態で、ドット表示部４に、文字、数字、絵柄等を表示することが可能である。
駆動部品５が実装される第２の領域Ａ２が、駆動部品５の実装側とは反対側から補強板７によって補強されている。第１の領域Ａ１および第２の領域Ａ２が、フレキシブル配線基板２が可撓方向（すなわち、長手方向Ｌ）に沿って並んでいるため、補強板７がないと、第１の領域Ａ１だけでなく第２の領域Ａ２も大きく撓んでしまう。この場合、電池８や電子部品１３、スイッチ素子１１と、プリント配線と、の機械的接続や電気的接続が外れるおそれがある。

第２の領域Ａ２が補強板７によって補強されているので、第１の領域Ａ１が撓んだ時でも、第２の領域Ａ２は撓まない。そのため、フレキシブル配線基板２を撓ませたときに電池８や電子部品１３、スイッチ素子１１と、プリント配線と、の機械的接続や電気的接続が外れることがない。
フレキシブル配線基板２に人為的に大きな力が加えられるケースも排除できないが、このようなケースであっても、電池８や電子部品１３、スイッチ素子１１と、プリント配線と、の機械的接続や電気的接続が外れることを抑制または防止できる。

図５は、発光表示装置１が取り付けられるアームバンド２０の図である。図５（ａ）は、アームバンド２０の正面図である。図５（ｂ）は、アームバンド２０の背面図である。アームバンド２０には、発光表示装置１を収容するための収容部２１と、収容部の前面に設けられた窓部２２と、アームバンド２０の長手方向の一端部に設けられた出入口穴２３と、アームバンド２０の長手方向の表面２０ａの他端部に設けられた結合部２４と、を含む。出入口穴２３は、収容部２１内と連通している。結合部２４は、たとえば面ファスナーであり、アームバンド２０が利用者の腕に巻かれた状態で、アームバンド２０の裏面２０ｂの一端部に結合可能である。窓部２２は、開口のみで形成されていてもよいし、透明板によって構成されていてもよい。アームバンド２０の収容部２１に発光表示装置１が収容された状態において、ドット表示部４（図１等参照）が窓部２２を介して視認可能である。

図６は、発光表示装置１が取り付けられるショルダーバッグ３０の図である。図７は、発光表示装置１が取り付けられるリュックサック４０の構成を示す図である。発光表示装置１は、ショルダーバッグ３０に設けられる収容部３１に収納可能であり、収容部３１に収納された発光表示装置１は窓部３２を介して視認可能である。窓部３２は、開口のみで形成されていてもよいし、透明板によって構成されていてもよい。また、発光表示装置１は、リュックサック４０に設けられる収容部４１に収納可能であり、収容部４１に収納された発光表示装置１は窓部４２を介して視認可能である。窓部４２は、開口のみで形成されていてもよいし、透明板によって構成されていてもよい。

以上によりこの実施形態によれば、補強板７を配置する領域が、複数の発光素子３が配置される第１の領域Ａ１と異なっている。そのため、複数の発光素子３が実装される第１の領域Ａ１を撓ませることが可能である。しかも、補強板７は、駆動部品５が実装される第２の領域Ａ２に対して、駆動部品５の実装側とは反対側から重なることにより、第２の領域Ａ２を補強している。そのため、第２の領域Ａ２が撓むことを確実に防止できる。

これにより、第１の領域Ａ１の撓みを許容しながら、第２の領域Ａ２の撓みを阻止できる。第２の領域Ａ２が撓まないので、フレキシブル配線基板２を撓ませたときに駆動部品５とプリント配線との機械的接続や電気的接続が外れることを抑制または防止できる。
ゆえに、フレキシブル配線基板２を良好に撓ませることができ、かつフレキシブル配線基板２を撓ませたときの駆動部品５の接続の外れを抑制または防止できる、発光表示装置１を提供できる。

また、補強板７の裏面７ａは、全域に亘って平坦面をなしている。発光表示装置１の裏面は、補強板７の裏面７ａと、フレキシブル配線基板２の第１の領域Ａ１の裏面２ｂ（図３（ｂ）参照）とによって構成されている。そのため、図３（ａ）に示すように、第１の領域Ａ１の裏面２ｂに何も設けない場合には、発光表示装置１の裏面を、平坦面だけ（すなわち、補強板７の裏面７ａと第１の領域Ａ１の裏面２ｂとだけ）で構成することも可能である。この場合、発光表示装置１の裏面を収容部２１，３１，４１に干渉することなく、収容部２１，３１，４１内に対してスムーズに出し入れできる。

さらに、駆動部品５がカバー体６によって覆われているので、発光表示装置１の収容部２１内への挿脱時に、駆動部品５が収容部２１，３１，４１に干渉することを防止できる。これにより、発光表示装置１を、収容部２１，３１，４１内に対してスムーズに出し入れできる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、図８に示すように、第２の領域Ａ２の全域を補強板が覆う態様でなく、第２の領域Ａ２の一部のみを補強板が覆う態様でもよい。図８の例において、補強板７に代えて用いられる補強板１０７は、矩形の４つの隅部のうち１つの隅部（図８の右上の隅部）を切り欠く切り欠き１０７Ｂを備えている他は、補強板７と同等の構成である。図８の例では、アンテナ１０に代えて用いられるアンテナ１１０が、第２の領域Ａ２の表面２ａではなく、第２の領域Ａ２の裏面２ｂに配置（実装）されている。より具体的には、アンテナ１１０は、第２の領域Ａ２の裏面２ｂのうち、補強板７によって覆われていない領域に配置（実装）されている。この場合、アンテナ１１０は、第２の領域Ａ２の表面２ａに実装される駆動部品５には含まれない。
アンテナ１１０は、無線通信用のアンテナであり、たとえば、ブルートゥース（登録商標）用送受信モジュールが採用されている。アンテナ１１０は、図８の例では、パターンアンテナである。アンテナ１１０は、蛇行線状のアンテナ回路１１１を含む。アンテナ１１０（アンテナ回路１１１）は、絶縁用のインクによって覆われている。そのため、アンテナ１１０（アンテナ回路１１１）は、フレキシブル配線基板２の裏面２ｂには露出していない。

また、フレキシブル配線基板２の表面２ａに振動子を設けるようにしてもよい。この場合、振動子は、第２の領域Ａ２に設けられてもよい。より具体的には、第２の領域Ａ２の表面２ａとカバー体６との間の空間（カバー体６によって覆われた空間）に振動子が収容されていてもよい。この場合、外部送信機器（図示しない）からの振動信号がアンテナ１０を介して発光制御部９に付与されると、発光制御部９は、振動子を振動させる。これにより、第２の領域Ａ２を振動させることができる。

また、前述の実施形態において、フレキシブル配線基板２を、複数の基板層を積層して構成してもよい。この場合、２層の基板層、または３層の基板層を重ねてフレキシブル配線基板２を構成する。個々の層同士の接合は、熱溶着および高圧溶着のうち少なくとも一つにより実現できる。個々の層の表面および裏面には、プリント配線が形成されている。個々の層の表裏一対のプリント配線は、当該層を貫通するスルーホール（図示しない）を介して互いに電気的に接続されている。表裏のプリント配線は、絶縁用のインクを塗布して覆うことにより、個々の層の表面および裏面への露出が阻止されている。このように、フレキシブル配線基板２を、複数の基板層を積層して構成することにより、複数の発光素子３の実装領域（第１の領域Ａ１）の面積によらずに、多くの発光素子３に電力供給できる。これにより、より多くの発光素子３をフレキシブル配線基板２に実装できる。

また、前述の実施形態において、個々の発光素子３として採用されるＬＥＤを多色発光型のＬＥＤ（ＲＧＢ）としてもよい。すなわち、個々のＬＥＤ（ＲＧＢ）に含まれる素子数が３つになる。この場合、全ての発光素子３（ＬＥＤ（ＲＧＢ））に対して良好に電力供給するために、フレキシブル配線基板２として、複数の基板層を積層した積層タイプのものを採用することが望ましい。

また、前述の実施形態において、駆動部品５として、電池８、電子部品１３、アンテナ１０およびスイッチ素子１１を含むものを説明したが、駆動部品５は必ずしもこれらの全てを含む必要はなく、電池８等の電源供給部や、発光制御部９を少なくとも備えていればよい。
また、前述の実施形態では、発光表示装置１を、その長手方向Ｌが左右に沿った状態で使用する場合を想定したが、発光表示装置１を、その長手方向Ｌが上下に沿った状態や斜め方向に沿った状態で使用してもよい。

また、前述の実施形態において、ドット表示部４は、発光素子３を格子状に並べた構成でなくても、発光素子３が２次元的に並んでいて、文字、数字、絵等を表示可能な構成であればよい。
また、前述の実施形態において、第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とが、フレキシブル配線基板２の長手方向Ｌに関し、離間して設けられていてもよい。

また、前述の実施形態では、駆動部品５の前面をカバー体６で覆う構成を例に挙げたが、カバー体６を省略しても悪影響がなければ、カバー体６を省略することも可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能で
ある。

１ ：発光表示装置
２ ：フレキシブル配線基板
２ａ ：表面
２ｂ ：裏面
３ ：発光素子
４ ：ドット表示部
５ ：駆動部品
６ ：カバー体
７ ：補強板
１３ ：電子部品
Ａ１ ：第１の領域
Ａ２ ：第２の領域
Ｌ ：長手方向

Claims (3)

1. 可撓性を有し、長手を有するフレキシブル配線基板であって、第１の領域と、前記第１の領域とは異なる領域であって、フレキシブル配線基板の長手方向に沿って前記第１の領域と並んだ第２の領域と、を有するフレキシブル配線基板と、
   前記第１の領域の表面に実装され、二次元的に並んだ複数の発光素子と、
   前記第２の領域の表面に実装され、前記複数の発光素子の点灯駆動のために用いられる駆動部品と、
   前記第２の領域の裏面に重ねられて、前記第２の領域を補強する補強板と、
   前記第２の領域の表面および前記駆動部品を覆うカバー体と、を含み、
   前記補強板が、前記第１の領域の裏面を覆っておらず、かつ、前記カバー体が、前記第１の領域の表面を覆っていない、発光表示装置。
2. 前記補強板の、前記フレキシブル配線基板側と反対側の裏面は、全域に亘って平坦面をなしている、請求項１に記載の発光表示装置。
3. 前記駆動部品が、前記複数の発光素子の点灯のための電源として用いられる電池、前記複数の発光素子の点灯を制御する発光制御部を構成する電子部品、および前記複数の発光素子の点灯のための無線通信に用いられるアンテナのうちの少なくとも一つを含む、請求項１または２に記載の発光表示装置。

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