DE19752867B4

DE19752867B4 - Optoelektronisches Anzeigemodul und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE19752867B4
Application number: DE1997152867
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) Waitl; Norbert Dipl.-Ing. Brunner (FH)
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1997-11-28
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2017-11-29
Also published as: DE19752867A1

Abstract

Optoelektronisches Anzeigemodul mit einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Bauelementen, wobei die strahlungsemittierenden Bauelemente (2) auf einem flexiblen Substrat (Flexboard) (1) befestigt sind und im Wesentlichen die gleiche Abstrahlrichtung (AR) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Hauptfläche (H) in der Ebene des Flexboards (1) verläuft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Anzeigemodul zur Darstellung eines Leuchtmusters oder eines Leuchtsymbols, bei dem eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Bauelementen auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen optoelektronischen Anzeigemoduls.

Aus der Druckschrift DE 85 29 956 U1 ist ein optoelektronisches Anzeigemodul bekannt, bei dem eine Mehrzahl von strahlungsemittierenden Bauelementen auf einem flexiblen Substrat angeordnet sind. Diese weisen jedoch im Wesentlichen alle eine Abstrahlrichtung senkrecht zur Substratebene auf.

Bisher ist es auch üblich, LED(Light Emitting Diode)-Anzeigemodule mit festen Verbänden von mehreren LED-Chips herzustellen. Dabei sind die LED-Chips meist in Matrixform auf einer Leiterplatte, einem sogenannten „printed circuit board" (PCB) angeordnet. Zur Darstellung eines bestimmten Leuchtmusters (z.B. ein Buchstabe, ein Signalzeichen etc.) werden mittels einer geeigneten Ansteuer-Schaltungsanordnung nur diejenigen Dioden angesteuert, die zur Darstellung des Leuchtmusters notwendig sind. Ein derartiges Modul ist beispielsweise aus „Optoelectronic Databook 1995·1996", Hrsg. Siemens Components, Inc., Optoelectronic Division, BANTA 1995, S. 2-96 u. 2-97_; bekannt.

Für diese Art eines LED-Anzeigemoduls ist eine Vielzahl von LED-Chips notwendig, von denen für die Darstellung eines oder mehrerer Leuchtzeichen nicht alle benötigt werden. Außerdem erfordert dieses LED-Anzeigemodul eine technisch sehr aufwendige Ansteuer-Schaltungsanordnung, die nur zum Teil, d.h. nur für die für das gewünschte Leuchtzeichen benötigten LEDs genutzt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektronisches Anzeigemodul der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, dessen Leuchtmuster auf einfache Weise veränderbar ist und das gleichzeitig mit einer geringeren Anzahl von strahlungsemittierenden Bauelementen realisierbar ist. Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Anzeigemoduls angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch ein optoelektronisches Anzeigemodul mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Ein jeweils besonders bevorzugtes Verfahren zum Herstellen des Anzeigemoduls ist Gegenstand der Ansprüche 7 und 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche 1 bis 6 und 9.

Erfindungsgemäß sind bei dem optoelektronischen Anzeigemodul der eingangs genannten Art die strahlungsemittierenden Bauelemente auf einem flexiblen (oder elastischem) Substrat (im Folgenden „Flexboard" genannt) aufgebracht, welches erst bei der Endmontage in die gewünschte Form gebracht wird. Die Form des Flexboards und damit die Form des von dem Anzeigemodul dargestellten Leuchtmusters wird folglich erst unmittelbar vor dessen Endmontage auf einem Halteelement festgelegt. Sie wird durch die Anordnung von Befestigungspunkten oder der Form einer Befestigungsleiste auf dem Halterungselement, z. B. eine Halterungsplatte, bestimmt.

Ein besonderer Vorteil dieses Anzeigemoduls besteht darin, daß nur so viele strahlungsemittierende Bauelemente benötigt werden, wie für das jeweils vorgesehene Leuchtmuster unbedingt nötig sind.

Dadurch kann vorteilhafterweise gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eine große Zahl von strahlungsemittierenden Bauelementen eingespart werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Anzeigemoduls ist vorgesehen, daß sich die strahlungsemittierenden Bauelemente zusammen mit elektrischen Leiterbahnen, Vorschaltwiderständen und Ansteuer-Schaltungsanordnungen auf dem Flexboard befinden. Die Verschaltung erfolgt so, daß sowohl einzelne strahlungsemittierende Bauelemente als auch Gruppen aus mehreren strahlungsemittierenden Bauelementen angesteuert werden können. Der Anschluß der Bauelemente auf dem Flexboard an weitere externe Schaltungsanordnungen und/oder Spannungsversorgungseinrichtungen erfolgt vorzugsweise über eine an die Leiterbahnen angeschlossene Steckerleiste oder über leitende Stifte, die über die Leiterbahnen mit den auf dem Flexboard befindlichen Bauelementen elektrisch leitend verbunden sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Anzeigemoduls weisen die strahlungsemittierenden Bauelemente alle die gleiche Abstrahlrichtung auf, die vorteilhafterweise im Wesentlichen parallel zu einer Hauptfläche des Flexboards, auf der die strahlungsemittierenden Bauelemente befestigt sind, verläuft.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Anzeigemoduls befinden sich an einer Kante des Flexboards, bevorzugt an einer von der Abstrahlrichtung der strahlungsemittierenden Bauele mente abgewandten Kante, Befestigungsstifte zur Befestigung des Anzeigemoduls an einem Halterungselement. Korrespondierend dazu sind in dem Halterungselement entsprechend dem gewünschten Leuchtmuster Löcher zur Verankerung der Befestigungsstifte vorgesehen. Die endgültige Form des Anzeigemoduls ist somit durch das von den Löchern gebildete Lochmuster im Halterungselement festgelegt und kann daher auf einfache weise durch Verändern des Lochmusters variiert werden. Die Befestigungsstifte können darüberhinaus gleichzeitig als externe elektrische Anschlüsse des Anzeigemoduls ausgebildet sein. Dazu sind sie entsprechend mit den Leiterbahnen auf dem Flexboard verbunden und elektrisch leitend ausgebildet.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Anzeigemoduls befindet sich an einer Kante des Flexboards, bevorzugt an einer von der Abstrahlrichtung der strahlungsemittierenden Bauelemente abgewandten Kante, ein Befestigungsstreifen zur Befestigung des Anzeigemoduls auf einem Halterungselement. In dem Halterungselement ist korrespondierend dazu eine Verankerungs-Leiste oder -Kerbe zur Aufnahme des Befestigungsstreifens vorgesehen, die entsprechend der Form des gewünschten Leuchtmusters gestaltet ist.

Das Flexboard besteht vorteilhafterweise aus Kunststoff, bevorzugt Polyester oder Capton.

Die Leiterbahnen auf dem Flexboard sind vorzugsweise aufgedruckt oder heißgeprägt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Anzeigemoduls besteht darin, daß aufgrund der Elastizität des Flexboards eine sogenannte „reel to reel"-Montage der Bauelemente auf das Flexboard möglich ist. Dabei wird das beispielsweise bereits mit Leiterbahnen versehene Flexboard von einer ersten Rolle abgerollt, danach werden die Bauelemente auf dem Flexboard befestigt und nachfolgend wird das Flexboard mit den Bauelementen wieder auf eine zweite Rolle aufgerollt.

Vorteilhaft ist hierbei, daß die Bauelemente und Leiterbahner auf dem Flexboard so angebracht sind, daß dieses je nach vorgesehenem Leuchtmuster variabel auf die dafür notwendige Länge geschnitten werden kann.

Das erfindungsgemäße Anzeigemodul ermöglicht vorteilhafterweise die Fertigung von Hybriden, also die Kombination von „Chip on Board" und SMT (Surface Mounted Technology).

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den 1 bis 5. Es zeigen:
1 eine prinzipielle Darstellung eines einzelnen strahlungsemittierenden Bauelementes mit einer Ansteuer-Schaltungsanordnung und einem Vorschaltwiderstand auf einem Flexboard gemäß dem Ausführungsbeispiel,
2 eine prinzipielle Darstellung des Ausführungsbeispielen,
3 eine prinzipielle Darstellung eines Montageverfahrens zur Herstellung des Ausführungsbeispieles,
4 und 5 Beispiele für verschiedene mit einem Anzeigemodul gemäß dem Ausführungsbeispiel darstellbare Leuchtmuster.
Bei dem Ausführungsbeispiel sind alle strahlungsemittierenden Bauelemente 2, hier sog. Radial-LEDs, auf einem Flexboard 3, bestehend aus Kunststoff, so angeordnet, daß sie die gleiche Abstrahlrichtung AR haben und diese parallel zu der Ebene E verläuft, die durch eine Hauptfläche H des Flexboard 1, auf der sich die Bauelemente 2 befinden, definiert ist. Auf dem Flexboard 1 befindet sich zu jedem strahlungsemittierenden Bauelemente 2 eine elektrische Ansteuer-Schaltungsanordung 4 und mindestens ein elektrischer Widerstand 3, der mit den strahlungsemittierenden Bauelementen 2 in Reihe geschaltet ist (1 und 2).
Auf dem Flexboard 1 sind Leiterbahnen 7 aufgebracht, die die Bauelementen 2, 3, 4 sowohl untereinander als auch mit externen Anschlußeinrichtungen verbinden. Als elektrische Anschlußeinrichtung kann eine Steckerleiste 5 oder können elektrisch leitende Befestigungsstifte 6 vorgesehen sein (2).
Die Steckerleiste 5 kann sich direkt auf dem Flexboard 1 befinden und an die Leiterbahnen 7 angeschlossen sein. Ebenso kann die Steckerleiste 5 über flexible Anschlußdrähte mit den Leiterbahnen 7 verbunden und somit gegenüber dem Flexboard 1 beweglich sein.
Bei der Montage des optoelektronischen Anzeigemoduls auf ein Halterungselelment, z. B. eine Halterungsplatte wird das Flexboard 1 orthogonal zur Abstrahlrichtung AR verformt, so daß die strahlungsemittierenden Bauelemente 2 ein spezielles Leuchtmuster (4 und 5) bilden. In dieser Form wird das Anzeigemodul auf der Halterungsplatte befestigt.
Die Befestigung des Anzeigemoduls auf der Halterungsplatte erfolgt über Befestigungsstifte 6 (2), die an der der Abstrahlrichtung AR abgewandten Kante des Flexboards angeordnet sind und die in in der Halterungsplatte vorgesehene Löcher eingesteckt werden. Diese Löcher sind entsprechend dem gewünschten Leuchtmuster (siehe Beispiele in den 4 und 5) der Anzeigevorrichtung zueinander angeordnet.
Alternativ dazu kann an der der Abstrahlrichtung AR abgewandten Kante des Flexboards ein Befestigungsstreifen 10 (2) vorgesehen sein. Die Halterungsplatte weist hierbei eine Leiste oder Kerbe auf, die dem darzustellenden Leuchtmuster entsprechend geformt ist und die den Befestigungsstreifen 10 aufnimmt und dem Flexboard 1 die entgültige Form gibt.
Bei einem bevorzugten Montageverfahren für das Anzeigemodul werden die Leiterbahnen 7 auf das Flexboard 1 aufgebracht und das Flexboard 1 auf eine erste Rolle 8 aufgerollt. Von dieser ersten Rolle 8 wird das Flexboard 1 abgerollt, mit Leitkleber versehen und die einzelnen Bauelemente 2, 3, 4 mit dem an sich bekannten „pick and place"-Verfahren auf das Flexboard 1 geklebt. Nach einem kurzen Aushärteschritt des Leitklebers wird das Flexboard 1 auf eine zweite Rolle 9 aufgerollt und der Leitkleber kann im aufgerollten Zustand des Flexboards 1 aushärten.
Als Verbindungsprozeß der Bauelemente 2, 3, 4 mit dem Flexboard 1 kann auch vorzugsweise Laserlöten verwendet werden. Dabei wird das Lot zusammen mit den Leiterbahnen 7 auf das Flexboard 1 gebracht und auf die erste Rolle 8 aufgerollt.
Bei der Montage der Bauelemente wird das Lot mit dem Laser punktuell erwärmt und die Bauelemente 2, 3, 4 durch das Lot mit den Leiterbahnen 7 verbunden. Danach wird das Flexboard 1 auf die zweite Rolle 9 aufgerollt.

Claims

Optoelektronisches Anzeigemodul mit einer Mehrzahl von strahlungsemittierenden Bauelementen, wobei die strahlungsemittierenden Bauelemente (2) auf einem flexiblen Substrat (Flexboard) (1) befestigt sind und im Wesentlichen die gleiche Abstrahlrichtung (AR) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Hauptfläche (H) in der Ebene des Flexboards (1) verläuft.
Anzeigemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich an einer Kante des Flexboards (1) Befestigungsstifte (6) zur Befestigung des Anzeigemoduls auf einem Halterungselement befinden und daß diese Kante des Flexboards (1) der Abstrahlrichtung (AR) der strahlungsemittierenden Bauelemente (2) abgewandt ist.
Anzeigemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flexboard (1) an einer der Abstrahlrichtung (AR) der strahlungsemittierenden Bauelemente (2) abgewandten Seite einen Befestigungsstreifen (10) zur Befestigung des Anzeigemoduls auf einem Halterungselement aufweist.
Anzeigemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlungsemittierenden Bauelemente einzeln geschaltet oder in Gruppen zusammengeschaltet sind.
Anzeigemodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Flexboard befindlichen Bauelemente über elektrische Leiterbahnen mit einer Steckerleiste zum Anschließen des Anzeigemoduls an eine externe Schaltungsanordnung verbunden sind.
Anzeigemodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsstifte (6) elektrisch leitend sind, daß die auf dem Flexboard (1) befindlichen Bauelemente über elektrische Leiterbahnen (7) mit den Stiften (6) verbunden sind und daß die Stifte (6) zum Anschließen des Anzeigemoduls an eine externe Schaltungsanordnung vorgesehen sind.
Verfahren zur Herstellung eines Anzeigemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flexboard (2) mit den bereits aufgebrachten Bauelementen (2, 3, 4) und Leiterbahnen (7) bei der Endmontage des Anzeigemoduls im Wesentlichen orthogonal zu dessen Abstrahlrichtung (AR) verformt wird und durch die Befestigung auf einem Halterungselement in seine endgültige Form gebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Anzeigemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Flexboard (1) zur Montage der Bauelemente (3, 4, 5) von einer ersten Rolle (8) abgerollt wird, die Bauelemente (3, 4, 5) auf das Flexboard (1) aufgebracht und mit den schon auf dem Flexboard (1) vorhandenen elektrischen Leiterbahnen (7) verbunden werden und daß das Flexboard (1) mit den Bauelementen (3, 4, 5) danach wieder auf eine zweite Rolle (9) aufgerollt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente (3, 4, 5) mittels Lot auf dem Flexboard (1) befestigt werden und daß das Lot mit einem Laser erhitzt wird.