JP4545281B2 - パネル型led表示モジュール - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
この発明は、たとえば都会のビル外壁などに設置される大画面マルチカラーLEDディスプレイ装置を構築するためのパネル型LED表示モジュールに関し、とくに、価格の低減と薄型化や設置工事の容易化を実現する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
高輝度な青色LED(発光ダイオード)の実用化により高性能なフルカラーLEDディスプレイ装置が実現できるようになった。LEDディスプレイは、高輝度であることと大画面化が比較的容易であることから、街頭や空港などでの公衆ディスプレイとして応用されることが多い。
【0003】
大画面LEDディスプレイ装置は、適当に小さな寸法のLED表示モジュールを縦横に組み合わせることで必要な寸法の大画面を構成する基本設計となっている。1つのLED表示モジュールには、たとえば8×8=64個の画素ランプが一定ピッチで行列配置されている。1つの画素ランプはRGB3原色のLEDランプの集合体である。たとえば1200台のモジュールを縦30・横40の比で組み合わせることで、縦240画素・横320画素の大画面を作る。
【0004】
従来のこの種のLED表示モジュールは、LEDが行列配置された正面の寸法に対して半分近いの奥行き寸法の直方体のケーシング形状になっていた。それは、つぎのような内部構造に起因している。矩形の正面プリント配線板に多数の画素ランプ(LED)が実装されている。この正面プリント配線板の背面に何枚かのプリント配線板が直交して取り付けられているか、正面プリント配線板の背面側に適当な間隔を保って別のプリント配線板が平行に取り付けられている。これらの背面プリント配線板に表示駆動回路や電源回路(DC/DCコンバータ)が実装されているとともに、これら全体が奥行き寸法の大きな直方体のケーシングに内蔵されている。
【0005】
大画面構成用の適当な枠構造体を用意し、その枠内に多数のLED表示モジュールを縦横に並べて配設する。各LED表示モジュールのケーシング背面にデータ信号やコントロール信号の端子と電源端子があり、これら背面側の端子群に信号ケーブルや電源ケーブルをシステム的に接続する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のLED表示モジュールは、ケーシングの奥行き寸法が大きいのに加えて、そのケーシングの背面側に信号ケーブルや電源ケーブルを接続する構成となっていたので、多数のモジュールを組み合わせて大画面を構成するときに、その画面構成体の厚みがきわめて大きくなり、全体の重量も大きくなるという問題があった。そのためビル壁面などに簡単に付設することができなかった。ディスプレイ設置用の構造をビル壁面にあらかじめ施工しておくか、ビル壁面に大掛かりな変更工事を行う必要があった。またモジュール単体についても、部品点数が多いとともに組立工数も多く、そのため価格が高くなるし、重量が大きいとか、高い信頼性の防水構造を容易に実現できないなどの問題もあった。
【0007】
この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、モジュール自体を薄型のパネル構造とするとともに、多数のモジュールを組み合わせて大画面を構成する際の背面側の配線を著しく簡素なものにでき、ビル壁面への設置工事が簡単で、部品点数および組立工数が少なくて安価に構成できるパネル型LED表示モジュールを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
===第1の発明===
第1の発明はつぎの事項(1)〜(7)により特定されるものである。
(1)同一構成の多数のモジュールを縦横に組み合わせることで大画面のマルチカラーLEDディスプレイ装置を構築するためのパネル型LED表示モジュールである。
(2)矩形のプリント配線板の正面に縦m個・横n個の画素ランプが一定ピッチpで行列配置されている。1つの画素ランプは3原色LEDの集合体であり、1つの画素ランプの占有空間の縦寸法をa・横寸法をbとする。ランプ配列ピッチpは画素ランプ寸法a・bの数倍に設定されている。前記プリント配線板の縦寸法Mと横寸法Nはほぼつぎの式で表される。
M=(m−1)×p+a
N=(n−1)×p+b
(3)前記プリント配線板は矩形のパネル型ケースに収納されている。このパネル型ケースの縦横の外形寸法H・Wはほぼつぎの式で表される。
H=m×p
W=n×p
(4)前記パネル型ケース内において、前記プリント配線板の上辺は前記パネル型ケースの上辺にできるだけ近接して配置されており、前記プリント配線板の下辺と前記パネル型ケースの下辺との間には(p−a)に近い寸法の間隔がある。
(5)前記プリント配線板の正面において、各画素ランプの間隔部分に各画素ランプを駆動するための複数個の集積回路が実装されている。これら集積回路に回路接続された2本の信号ケーブルが前記プリント配線板の下辺側に引き出されている。これら信号ケーブルの先端にはそれぞれコネクタが取り付けられている。
(6)前記パネル型ケースにおける前記プリント配線板の下辺の下側に位置する前記間隔部分には前記コネクタ付きの信号ケーブルを収容するための空間であるケーブル・コネクタ収容部が形成されている。
(7)同一構成の多数のモジュールを縦横に組み合わせる場合に、隣り合うモジュールの前記信号ケーブルの前記コネクタを相互接続することで表示用のデータ信号やコントロール信号の伝送路が構成される。
【0009】
===第2の発明===
第1の発明に係るパネル型LED表示モジュールであって、前記プリント配線板の正面における各画素ランプの間隔部分に電源回路であるDC/DCコンバータが分散的に実装されており、このDC/DCコンバータに入力電源を供給するためのコネクタ付きの電源ケーブルが前記プリント配線板の下辺から前記ケーブル・コネクタ収容部側に引き出されていることを特徴とする。
【0010】
===第3の発明===
第1または第2の発明に係るパネル型LED表示モジュールであって、前記パネル型ケースは、前記プリント配線板の4辺を取り囲む外枠体と、この外枠体の下辺部分に付設された前記ケーブル・コネクタ収容部と、前記外枠体の内側にあって前記プリント配線板の背面側を覆う背面カバーと、前記外枠体の内側にあって前記プリント配線板の正面側を覆う正面カバーとを備え、前記正面カバーには前記画素ランプを露呈させるためのランプ窓が行列配置されて形成されていることを特徴とする。
【0011】
===第4の発明===
第3の発明に係るパネル型LED表示モジュールであって、前記外枠体と前記背面カバーと前記プリント配線板は固定的に一体化されており、この一体物に対して前記正面カバーがネジ止めされ、前記ケーブル・コネクタ収容部の正面は前記正面カバーとは別体の小さなサブカバーにより塞がれており、このサブカバーはスナップフィット機構により前記ケーブル・コネクタ収容部に着脱自在に装着されていることを特徴とする。
【0012】
===第5の発明===
第1ないし第4の発明に係るパネル型LED表示モジュールであって、前記パネル型ケースには、正面側から背面側に前記プリント配線板をも貫通したネジ挿通穴を伴った筒状体が複数個形成されていることを特徴とする。
【0013】
===第6の発明===
第1ないし第5の発明に係るパネル型LED表示モジュールであって、前記信号ケーブルの根元近傍部分にはケーブルを取り囲むように埋め込んだプラスチック製の防水駒が一体成形されていて、この防水駒は前記パネル型ケースにおける下辺内壁に沿ってその内側に位置決め固定され、前記プリント配線板の正面側に一定の厚みで充填された防水樹脂が前記防水駒の内側周囲を取り囲んでいることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施例によるパネル型LED表示モジュールの構造について添付図面とともに詳細に説明する。このモジュールを構成する主な部品は、各種の回路部品を実装した図1に示すプリント配線板1と、パネル型ケースのベースとなる図2に示すケース基体2と、図3に示す背面カバー3と、図4に示す内部枠体4と、図5に示す正面カバー5と、図6に示すサブカバー6である。これらを組み合わせて構成したモジュールを図7と図8に示している。
【0015】
===プリント配線板1と実装部品===
プリント配線板1は一辺が225mmの正方形であり、その正面に64個の画素ランプが30mmのピッチで8×8の行列に配列されている。1つの画素ランプは、2個の赤色LEDランプ7rと1個の緑色LEDランプ7gと1個の青色LEDランプ7bとの集合体である。これら4個のランプは2×2の行列でできるだけ近接して配置されており、4個の集合体(画素ランプ7と記す)の占有空間の縦寸法はほぼ10mm以内に収まり、横寸法はほぼ12mm以内に収まる。したがって、隣り合う画素ランプ7と画素ランプ7と間には縦方向にほぼ20mmの大きな間隔があり、横方向にほぼ18mmの大きな間隔がある。
【0016】
プリント配線板1の正面における各画素ランプ7の大きな間隔部分に複数の回路素子が表面実装されており、各画素ランプ7を表示駆動する回路系と、DC/DCコンバータからなる電源回路系とが構成されている。配線板1に分散配置された12個のQFPタイプ集積回路8が表示駆動回路系の主要素である。配線板1の左右両辺近くに4つのDC/DCコンバータが実装されている。1つのDC/DCコンバータは、1個のスイッチング制御用のSOPタイプ集積回路9と、3個のインダクタ10と、1個の主スイッチングトランジスタ11と、1個の主キャパシタ12などによって構成されている。そのほか、大画面ディスプレイを構成する際の他のモジュールとデータ転送するための回路系や、水晶発振回路などが実装されている。
【0017】
またプリント配線板1の下辺側には、入力信号ケーブル13と出力信号ケーブル14と電源ケーブル15が回路接続されている。これら各ケーブルの先端には防水型コネクタ13a・14a・15aが一体化されている。多数のモジュールにより大画面ディスプレイを構成する際に、あるモジュールの入力信号ケーブル13と隣のモジュールの出力信号ケーブル14とをコネクタ接続することで、各モジュールを横断するデータ転送路が形成され、表示制御装置から送り出される表示データ信号とコントロール信号が各モジュールに分配される。電源ケーブル15のコネクタ15aは所定の直流電源に接続される。
【0018】
プリント配線板1の下辺には3本のケーブル13・14・15を通すための切欠部16が形成されている。また各ケーブル13・14・15の根元部分(配線板1の下辺に位置する部分)にはケーブル固定用の防水駒17がケーブルを取り囲むように装着されている。
またプリント配線板1には、四隅寄りにそれぞれ1個の大穴38が形成されているとともに、多数の中穴39と、いくつかの小穴が分散して形成されている。
【0019】
===ケース基体2と背面カバー3===
ケース基体2はプラスチック成形品であり、図2に示すように、矩形の外枠体18と、その背部において外枠体18をリブで縦横に連結する骨格体19と、パネル面に垂直な姿勢で骨格体19に一体形成されたネジ挿通用の4個の大径の筒状体20と、同様に骨格体19に一体成形されたタッピングネジ固定用の小径のネジ止め用ボス21(長いボスと短いボスとがある)と、同様に骨格体19に一体成形された位置決め突起22とを有している。
【0020】
外枠体18の左辺部分は外壁23aと内壁23bの二重構造になっており、下辺部分は外壁24aと内壁24bの二重構造になっている。外枠体18の上辺と右辺と左辺内壁23bと下辺内壁24bとによって一辺がほぼ225mmの正方形の基板収容空間が形成されている。また外枠体18の外形は一辺がほぼ240mmの正方形である。外枠体18の下辺の外壁24aと内壁24bとの間隔部分(内寸はほぼ11mmである)が前述したケーブル・コネクタ収容部である。
【0021】
背面カバー3はアルミニウム板のプレス成形品であり、図3に示すように、プリント配線板1よりわずかに小寸法の正方形の板に多数の穴が形成されているとともに絞りによる凹凸が形成されている。図7・図8に示すように、背面カバー3は、ケース基体2の正面側から外枠体18にはめ込まれて骨格体19に接して固定される。つまり、骨格体19から突出している筒状体20・ネジ止め用ボス21・位置決め突起22に干渉しないように、背面カバー3に多数の穴が形成されている。
【0022】
===ケース基体2とプリント配線板1===
図7・図8に示すように、プリント配線板1は背面カバー3の上にわずかな間隔を保って重なるように、ケース基体1の外枠体18にはめ込まれている。プリント配線板1にも骨格体19から突出した筒状体20や長いネジ止め用ボス21と干渉しない穴が形成されている。プリント配線板1は短いネジ止め用ボス21の上に当接し、配線板1の正面からそのボス21にタッピングネジを捩じ込むことで配線板1が固定される。
【0023】
また前述したように、プリント配線板1の下辺側に引き出されている3本のケーブル13・14・15の根元近傍部分にはそれぞれ防水駒17が装着されているが、これら防水駒17が外枠体18の下辺の内壁24bに形成された3個の切欠凹部25(図2)にはめ込まれる。これにより各ケーブル13・14・15の引き出し位置が規制されるとともに、引き出し部の防水性が高まる構造になっている。
【0024】
===内部枠体4と正面カバー5===
内部枠体4はプラスチック成形品であり、図4に示すように細いリブの格子からなり、ケース基体2の外枠体18にはめ込まれたプリント配線板1の上に重ねるように装着される。内部枠体4の格子はプリント配線板1に実装された画素ランプ7や回路部品に干渉しないとともに、骨格体19から突出している4本の筒状体20を貫通させる穴26が形成されている。
【0025】
正面カバー5もプラスチック成形品である。図5に示すように、正面カバー5の外形は縦寸法がほぼ228mmで横寸法がほぼ240mmの長方形であり、ケース基体2の外枠体18の右辺と左辺外壁23aと上辺と下辺内壁24bの上面にぴったりと重なる大きさである。正面カバー5には、各画素ランプ7を外部に露呈させる64個の矩形のランプ窓27が30mmのピッチで縦横に配列形成されている。正面カバー5に形成された4個の大きな穴28には骨格体19から突出している筒状体20が覗いている。正面カバー5に形成された4個の小さな穴29の直下に骨格体19から突出している長いネジ止め用ボス21の上端が当接しており、ここにタッピングネジを捩じ込むことで正面カバー5がケース基体2に固定される。正面カバー5における各ランプ窓27の上部に、太陽光などが画素ランプ7に直射するのを防止する目的のヒサシ30が形成されている。
【0026】
ケース基体2に組み付けられた背面カバー3とプリント配線板1の間の空間にエポキシ樹脂などが充填されるとともに、内部枠体4が組み付けられたプリント配線板1の正面側に一定の厚みでエポキシ樹脂などが充填される。これによってプリント配線板1が収納されたパネル型ケース内をほぼ完全に防水している。
【0027】
===防水駒17の装着部分の詳細===
3本の各ケーブル13・14・15と各防水駒17の関係、また各防水駒17と外枠体18の下辺内壁24bに形成された各切欠凹部25との関係はみんな同様なので、ここでは図9と図10に基づいてケーブル13を代表として説明する。図10に点線で示すように、ケーブル13の所定位置の外周に金属リング40を装着してケーブル13にかしめて固定し、このリング40の装着部分を埋め込むようにプラスチックのインサート成形によって防水駒17をケーブル13の周囲に一体化している。したがって、ケーブル13と防水駒17との接合面はほぼ完全に気密化されているとともに、ケーブル13と金属リング40のかしめ結合とこれらを埋め込んでいるプラスチック製防水駒17との一体構造により、防水駒17とケーブル13とがずれることはない(金属リング40がアンカーのように機能する)。
【0028】
防水駒17は、図9に示すようにほぼ直方体をなしており、その正面よりの両側面に縦にスリット41が形成されている。外枠体18の下辺内壁24bに形成された各切欠凹部25は、防水駒17の正面の寸法に合わせた長方形をなしており、その切欠の両側部には防水駒17のスリット41にぴったりはまり込む形状の縦リブ42が形成されている。また、防水駒17には縦に貫通したネジ挿通穴43が形成されている。
【0029】
図10に示すように、スリット41と縦リブ42とをかみ合わせて防水駒17を外枠体下辺内壁24bの切欠凹部25に装着することで、切欠凹部25による開口が防水駒17で埋められる。この状態では、防水駒17のネジ挿通穴43がケース基体2に一体形成されているネジ止め用ボス21に合致し、この穴43にタッピングネジ44を挿通し、ネジ止め用ボス21に捩じ込むことで防水駒17をケース基体2に固定する。
【0030】
図10において、細かなドットで表現しているのは、プリント配線板1の正面側にほぼ一定の厚みで充填した防水樹脂(エポキシ、シリコン、耐候性ウレタンなど)である。以上の構造によって各ケーブル13・14・15の引き出し部分はほぼ完璧に防水される。
【0031】
===ケーブル・コネクタ収容部とサブカバー6===
以上説明したように、ケース基体2の下辺部分のケーブル・コネクタ収容部の正面は前記の正面カバー5によっては覆われていない。この部分を覆うのは、この部分にぴったり合わせた寸法の細長いサブカバー6である。サブカバー6はスナップフィット機構によりケース基体2に着脱自在に装着される。サブカバー6もプラスチック成形品であり、図6に示すように、サブカバー6の背面の3箇所に弾性爪31が形成されている。これに対応して外枠体18の下辺外壁24aと内壁24bとの間の3箇所に係合部32が形成されている。
【0032】
===モジュールの連結据え付け===
以上詳しく説明したこの発明のパネル型LED表示モジュールを必要数だけ縦横に連結して据え付けることで大画面ディスプレイを構成する。その際に、各モジュールのケース基体2の外枠体18同士をくっつけるように配設する。そうすれば、1つのモジュール内の画素ランプ7のピッチが30mmであり、隣接するモジュール間の画素ランプ7の配列ピッチも30mmになる。また、1つのモジュールのパネル型ケースには前述の4個の筒状体20が正面から背面に貫通している。この筒状体20に正面側からネジを挿通して背面の設置ベースに捩じ込むことで、きわめて簡単に各モジュールを設置ベースに据え付けていくことができる。
【0033】
多数のモジュールを据え付けてから、サブカバー6を取り外した状態で、隣り合うモジュールの入力信号ケーブルコネクタ13aと出力信号ケーブルコネクタ14bとを接続するとともに、電源ケーブルコネクタ15aに給電ケーブルコネクタ(図示していない)を接続する。そして、それらコネクタを各モジュールのケーブル・コネクタ収納部の空間に収めた後、そこにサブカバー6を被せて装着する。
【0034】
なお、この実施例では外枠体18の左辺の外壁23aと内壁3bとの間の空間を有効活用していないが、この部分を電源ケーブルの接続収納空間として利用したり、給電系統の接続機構に利用すればさらに望ましい。
【0035】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、この発明によれば、大画面ディスプレイを構成するためのマルチカラーLED表示モジュール自体が薄型のパネル構造になるとともに、高信頼性の防水性能を容易に実現でき、また多数のモジュールを組み合わせて大画面を構成する際の背面側の配線を著しく簡素なものにでき、ビル壁面への設置工事が簡単であり、モジュールを構成する部品点数および組立工数が少なくて安価に量産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例におけるプリント配線板の構成図である。
【図2】この発明の一実施例におけるケース基体の構成図である。
【図3】この発明の一実施例における背面カバーの構成図である。
【図4】この発明の一実施例における内部枠体の構成図である。
【図5】この発明の一実施例における正面カバーの構成図である。
【図6】この発明の一実施例におけるサブカバーの構成図である。
【図7】この発明の一実施例によるパネル型LED表示モジュールの正面図である。
【図8】同上モジュールの断面図である。
【図9】同上モジュールにおける防水駒の装着部分の詳細を示す分解斜視図である。
【図10】同上防水駒装着部分の詳細を示す平面図である。
【符号の説明】
1 プリント配線板 2 ケース基体
3 背面カバー 4 内部枠体
5 正面カバー 6 サブカバー
7 画素ランプ 7r 赤色LEDランプ
7g 緑色LEDランプ 7b 青色LEDランプ
8 QFPタイプ集積回路 9 SOPタイプ集積回路
10 インダクタ 11 主スイッチングトランジスタ
12 キャパシタ 13 入力信号ケーブル
14 出力信号ケーブル 15 電源ケーブル
13a・14a・15a 防水型コネクタ
16 切欠部 17 防水駒
18 外枠体 19 骨格体
20 筒状体 21 ネジ止め用ボス
22 位置決め突起 23a 左辺の外壁
23b 左辺の内壁 24a 下辺の外壁
24b 下辺の内壁 27 ランプ窓
30 ヒサシ 31 弾性爪
32 係合部
Claims (6)
- つぎの特定事項(1)〜(7)を充足する発明。
(1)同一構成の多数のモジュールを縦横に組み合わせることで大画面のマルチカラーLEDディスプレイ装置を構築するためのパネル型LED表示モジュールである。
(2)矩形のプリント配線板の正面に縦m個・横n個の画素ランプが一定ピッチpで行列配置されている。1つの画素ランプは3原色LEDの集合体であり、1つの画素ランプの占有空間の縦寸法をa・横寸法をbとする。ランプ配列ピッチpは画素ランプ寸法a・bの数倍に設定されている。前記プリント配線板の縦寸法Mと横寸法Nはほぼつぎの式で表される。
M=(m−1)×p+a
N=(n−1)×p+b
(3)前記プリント配線板は矩形のパネル型ケースに収納されている。このパネル型ケースの縦横の外形寸法H・Wはほぼつぎの式で表される。
H=m×p
W=n×p
(4)前記パネル型ケース内において、前記プリント配線板の上辺は前記パネル型ケースの上辺にできるだけ近接して配置されており、前記プリント配線板の下辺と前記パネル型ケースの下辺との間には(p−a)に近い寸法の間隔がある。
(5)前記プリント配線板の正面において、各画素ランプの間隔部分に各画素ランプを駆動するための複数個の集積回路が実装されている。これら集積回路に回路接続された2本の信号ケーブルが前記プリント配線板の下辺側に引き出されている。これら信号ケーブルの先端にはそれぞれコネクタが取り付けられている。
(6)前記パネル型ケースにおける前記プリント配線板の下辺の下側に位置する前記間隔部分には前記コネクタ付きの信号ケーブルを収容するための空間であるケーブル・コネクタ収容部が形成されている。
(7)同一構成の多数のモジュールを縦横に組み合わせる場合に、隣り合うモジュールの前記信号ケーブルの前記コネクタを相互接続することで表示用のデータ信号やコントロール信号の伝送路が構成される。 - 請求項1に記載のパネル型LED表示モジュールであって、前記プリント配線板の正面における各画素ランプの間隔部分に電源回路であるDC/DCコンバータが分散的に実装されており、このDC/DCコンバータに入力電源を供給するためのコネクタ付きの電源ケーブルが前記プリント配線板の下辺から前記ケーブル・コネクタ収容部側に引き出されていることを特徴とするパネル型LED表示モジュール。
- 請求項1または請求項2に記載のパネル型LED表示モジュールであって、前記パネル型ケースは、前記プリント配線板の4辺を取り囲む外枠体と、この外枠体の下辺部分に付設された前記ケーブル・コネクタ収容部と、前記外枠体の内側にあって前記プリント配線板の背面側を覆う背面カバーと、前記外枠体の内側にあって前記プリント配線板の正面側を覆う正面カバーとを備え、前記正面カバーには前記画素ランプを露呈させるためのランプ窓が行列配置されて形成されていることを特徴とするパネル型LED表示モジュール。
- 請求項3に記載のパネル型LED表示モジュールであって、前記外枠体と前記背面カバーと前記プリント配線板は固定的に一体化されており、この一体物に対して前記正面カバーがネジ止めされ、前記ケーブル・コネクタ収容部の正面は前記正面カバーとは別体の小さなサブカバーにより塞がれており、このサブカバーはスナップフィット機構により前記ケーブル・コネクタ収容部に着脱自在に装着されていることを特徴とするパネル型LED表示モジュール。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のパネル型LED表示モジュールであって、前記パネル型ケースには、正面側から背面側に前記プリント配線板をも貫通したネジ挿通穴を伴った筒状体が複数個形成されていることを特徴とするパネル型LED表示モジュール。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のパネル型LED表示モジュールであって、前記信号ケーブルの根元近傍部分にはケーブルを取り囲むように埋め込んだプラスチック製の防水駒が一体成形されていて、この防水駒は前記パネル型ケースにおける下辺内壁に沿ってその内側に位置決め固定され、前記プリント配線板の正面側に一定の厚みで充填された防水樹脂が前記防水駒の内側周囲を取り囲んでいることを特徴とするパネル型LEDモジュール。
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