JP2009147082A - 半導体発光ユニットおよびこれを用いた半導体発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化に適した半導体発光ユニットおよびこれを用いた半導体発光装置を提供すること。
【解決手段】ユニット基板１Ａと、ユニット基板１Ａの表面にマトリクス状に配置された複数の半導体発光素子と、を備える半導体発光ユニットＡであって、ユニット基板１Ａの裏面には、接続基板１Ｂに搭載されたコネクタ４Ｂに接続されるコネクタ４Ａが搭載されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、たとえば電車内の電光文字表示装置に利用される半導体発光ユニットおよびこれを用いた半導体発光装置に関する。

図６は、従来の半導体発光ユニットの一例を示している。同図に示された半導体発光ユニットＸは、１対の基板９１Ａ，９１Ｂが複数の連結ロッド９６によって連結された構造を有している。基板９１Ａには、複数の半導体発光素子９２がマトリクス状に実装されている。基板９１Ｂには、複数の集積回路素子９３が実装されている。また、基板９１Ｂの両端寄り部分には、コネクタ９４Ａが設けられている。同図に示すように、複数の半導体発光ユニットＸは、ケーブル９５によって繋がれた１対のコネクタ９４Ｂによって連結される。各コネクタ９４Ｂは、コネクタ９４Ａにはめ込まれている。複数の半導体発光ユニットＸは、たとえば電車内の電光文字表示装置を構成する。

しかしながら、複数の半導体発光ユニットＸが連結された状態においては、基板９１Ｂからコネクタ９４Ａ，９４Ｂおよびケーブル９５が大きく突出する。コネクタ９４Ｂは、可撓性に富むケーブル９５が抜けることが無いように把持することが求められるため、比較的高い形状となっている。このため、半導体発光ユニットＸをたとえば小型電子機器の表示装置として用いる場合、さらなる薄型化が強く求められていた。

特開２０００−８９６８６号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、薄型化に適した半導体発光ユニットおよびこれを用いた半導体発光装置を提供することをその課題とする。

本発明の第１の側面によって提供される半導体発光ユニットは、ユニット基板と、上記ユニット基板の表面にマトリクス状に配置された複数の半導体発光素子と、を備える半導体発光ユニットであって、上記ユニット基板の裏面には、他の基板に搭載されたコネクタに接続されるコネクタが搭載されていることを特徴としている。

このような構成によれば、たとえばケーブルに繋がれたコネクタを接続するためのコネクタと比べて上記コネクタを顕著に薄型のものとすることができる。これにより、上記半導体発光ユニットの薄型化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ユニット基板の表面には、それぞれが１以上の上記半導体発光素子を内蔵する複数の半導体発光モジュールがマトリクス状に配置されており、上記ユニット基板の裏面には、複数の上記半導体発光モジュールを駆動制御するための集積回路素子が搭載されている。このような構成によれば、たとえば、上記半導体発光素子用の基板と、上記集積回路素子用の基板とを各別に備える構成と比べて格段に薄型化を図ることができる。

本発明の第２の側面によって提供される半導体発光装置は、本発明の第１の側面によって提供される複数の半導体発光ユニットを備えることを特徴としている。このような構成によれば、たとえば小型電子機器の表示装置として用いるのに適している。

本発明の好ましい実施の形態においては、２つの上記半導体発光ユニットの上記コネクタに接続された２つのコネクタと、これらのコネクタが一面側に搭載された接続基板と、を有する１以上の接続モジュールをさらに備える。このような構成によれば、上記接続モジュールからは、たとえば連結するためのケーブルが突出することがない。これにより、上記半導体発光装置の薄型化を図ることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接続モジュールは、上記半導体発光ユニットに電源供給するための電源コネクタをさらに備える。このような構成によれば、上記接続モジュールを介して上記半導体発光ユニットに対して個別に電源供給することが可能である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記接続モジュールには、他の構造物に固定するための締結手段が設けられている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記締結手段が、上記電源コネクタを兼ねている。

本発明の好ましい実施の形態においては、複数の上記半導体発光ユニットの上記コネクタに接続された複数のコネクタと、これらのコネクタが一面側に搭載された主基板と、を備える。このような構成によれば、上記半導体発光装置のさらなる薄型化を図ることができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２は、本発明に係る半導体発光ユニットの一例を示している。本実施形態の半導体発光ユニットＡは、ユニット基板１Ａ、複数の半導体発光モジュール２、集積回路素子３、およびコネクタ４Ａを備えている。

ユニット基板１Ａは、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、長矩形状とされている。ユニット基板１Ａの表面には複数の半導体発光モジュール２が、ユニット基板１Ａの裏面には、集積回路素子３およびコネクタ４Ａが、それぞれ実装されている。ユニット基板１Ａのサイズは、たとえば３６ｍｍ×７２ｍｍ程度である。

半導体発光モジュール２は、半導体発光ユニットＡの画素を構成するモジュールである。図３に示すように、半導体発光モジュール２は、基板２１、３つの半導体発光素子２２、および封止樹脂２３を備えている。基板２１は、略矩形状でありたとえばガラスエポキシ樹脂からなる。３つの半導体発光素子２２は、たとえば赤色光、緑色光、青色光を各別に発するＬＥＤチップである。封止樹脂２３は、３つの半導体発光素子２２を覆っており、透明樹脂からなる。本実施形態においては、半導体発光モジュール２のサイズは、たとえば平面視寸法が０．１ｍｍ角、厚さが０．２ｍｍ程度とされている。ユニット基板１Ａには、２４個×４８個の半導体発光モジュール２が１．５ｍｍピッチでマトリクス状に配置されている。

集積回路素子３は、半導体発光ユニットＡに入力される表示信号にしたがって複数の半導体発光素子２２を発光駆動するためのものであり、図１に示すようにユニット基板１Ａの裏面に搭載されている。本実施形態においては、集積回路素子３は、表示画像情報をシリアル信号によって受けるものであり、平面視寸法がたとえば５ｍｍ角程度の小型チップである。

コネクタ４Ａは、複数の半導体発光ユニットＡを連結するために用いられる。コネクタ４Ａは、後述する接続モジュールＢのコネクタ４Ｂと嵌合するものである。半導体発光ユニットＡにおいては、２つのコネクタ４Ａがユニット基板１Ａの両端寄りに配置されている。コネクタ４Ａを介して、表示画像信号が入力される

図１に示すように、複数の半導体発光ユニットＡは、接続モジュールＢによって互いに連結される。接続モジュールＢは、接続基板１Ｂ、２つのコネクタ４Ｂ、および４つのボス部材５を備えている。接続基板１Ｂは、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、平面視寸法が１５ｍｍ×３８ｍｍ程度の矩形状とされている。

２つのコネクタ４Ｂは、接続基板１Ｂのうち半導体発光ユニットＡに向かい合う側の面に搭載されている。これらのコネクタ４Ｂは、接続基板１Ｂに形成された配線パターン（図示略）によって互いに導通している。各コネクタ４Ｂは、コネクタ４Ａと接続される。

ボス部材５は、たとえばＣｕまたはＦｅなどの合金からなり、接続基板１Ｂの四隅に設けられている。ボス部材５は、図４に示すように複数の半導体発光ユニットＡを接続モジュールＢとともに、たとえば半導体発光装置Ｃ１の構成要素である主基板１Ｃに締結するために用いられるものであり、本発明で言う締結手段に相当する。ボス部材５は、接続基板１Ｂに形成された貫通孔に挿入されており、上記配線パターン（図示略）に導通している。ボス部材５には、雌ネジが形成されている。この雌ネジには、ボルト７が螺合される。ボルト７は、主基板１Ｃを貫通している。これにより、半導体発光ユニットＡおよび接続モジュールＢは、主基板１Ｃに締結される。このように、ボス部材５は、接続モジュールＢの電源コネクタを兼ねている。

また、主基板１Ｃには、電源供給ライン６が形成されている。電源供給ライン６は、ユニット基板１Ａの長手方向に沿って互いに平行に延びる少なくとも１対の帯状導体からなる。１対の上記帯状導体の一方は＋極であり、他方は−極である。ボス部材５は、ボルト７の締結力によって電源供給ライン６に押し付けられている。接続モジュールＢにおいては、接続基板１Ｂに形成された上記配線パターンの電源ラインにボス部材５が導通している。そして、上記配線パターンの上記電源ラインは、コネクタ４Ａ，４Ｂを介してユニット基板１Ａに形成された配線パターン（図示略）の電源ラインに導通している。この電源ラインから複数の半導体発光モジュール２に電源供給がなされる。

半導体発光装置Ｃ１は、互いに直列に配置された複数の半導体発光ユニットＡを備えることにより、高精細な文字や図形を表示可能に構成されている。半導体発光装置Ｃ１は、その厚さがたとえば１０〜１５ｍｍ程度であり、小型電子機器の表示装置として用いるのに適している。

次に、半導体発光ユニットＡおよび半導体発光装置Ｃ１の作用について説明する。

本実施形態によれば、半導体発光ユニットＡの連結が接続モジュールＢによってなされる。接続モジュールＢは、接続基板１Ｂおよびコネクタ４Ｂというそれぞれ薄状の部材によって構成される。このため、たとえば図６に示した従来技術の例のようにケーブル９５やコネクタ９４Ｂが大きく嵩張る構成とは異なり、連結部分を薄くすることが可能である。したがって、半導体発光ユニットＡおよび半導体発光装置Ｃ１の薄型化を図ることができる。

また、半導体発光素子２２を半導体発光モジュール２の形態でユニット基板１Ａに搭載する構成とすることにより、ユニット基板１Ａの表面に複数の半導体発光モジュール２を、裏面に集積回路素子３を、それぞれ面実装によって実装することが可能である。これにより、半導体発光素子２２を実装するための基板と、集積回路素子３を実装するための基板とをそれぞれ別に用意する必要がない。これは、半導体発光ユニットＡおよび半導体発光装置Ｃ１の薄型化に好適である。

ボス部材５とボルト７とを螺合させることにより、半導体発光ユニットＡを主基板１Ｃに対して容易かつ確実に締結することができる。ボス部材５が接続モジュールＢに設けられていることにより、半導体発光ユニットＡにボス部材５を設けるためのスペースを確保する必要がない。これは、半導体発光ユニットＡの高精細化に有利である。

ボス部材５を半導体発光ユニットＡの電源ラインに導通する電源コネクタとして利用することにより、ボルト７を螺合させると、半導体発光ユニットＡの固定と、電源供給のための配線作業とが一括して完了する。これは、半導体発光装置Ｃ１の組立効率を向上させるのに適している。また、各接続モジュールＢを介して電源供給する構成とすれば、たとえば複数の半導体発光ユニットＡのいずれか一つに電源供給し、他の半導体発光ユニットＡに対して直列に電源供給する構成と比べて、半導体発光ユニットＡの抵抗に起因する電圧降下を抑制することが可能である。

図５は、本発明に係る半導体発光装置の第２実施形態を示している。なお、本図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。本実施形態の半導体発光装置Ｃ２は、接続モジュールＢを備えない点が上述した実施形態と異なっている。

本実施形態においては、主基板１Ｃに複数のコネクタ４Ｃが設けられている。そして、コネクタ４Ａ，４Ｃを嵌合させることにより、半導体発光ユニットＡは、主基板１Ｃに対して直接取り付けられている。本実施形態においては、コネクタ４Ａからコネクタ４Ｃに対して表示画像信号の送信と電源供給とがなされる。

このような実施形態によれば、接続モジュールＢを介することなく半導体発光ユニットＡを取り付けるため、半導体発光装置Ｃ２のさらなる薄型化を図ることができる。

本発明に係る半導体発光ユニットおよび半導体発光装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る半導体発光ユニットおよび半導体発光装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

本発明に係る半導体発光ユニットの一例を示す要部斜視図である。 本発明に係る半導体発光ユニットの一例を示す要部斜視図である。 図２に示す半導体発光ユニットに用いられる半導体発光モジュールの一例を示す斜視図である。 本発明に係る半導体発光装置の第１実施形態を示す要部断面図である。 本発明に係る半導体発光装置の第２実施形態を示す要部断面図である。 従来の半導体発光ユニットの一例を示す要部断面図である。

符号の説明

Ａ 半導体発光ユニット
Ｂ 接続モジュール
Ｃ１，Ｃ２ 半導体発光装置
１Ａ ユニット基板
１Ｂ 接続基板
１Ｃ 主基板
２ 半導体発光モジュール
３ 集積回路素子
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ コネクタ
５ ボス部材（締結手段、電源コネクタ）
６ 電源供給ライン
７ ボルト
２１ 基板
２２ 半導体発光素子
２３ 封止樹脂

Claims (8)

1. ユニット基板と、
   上記ユニット基板の表面にマトリクス状に配置された複数の半導体発光素子と、
   を備える半導体発光ユニットであって、
   上記ユニット基板の裏面には、他の基板に搭載されたコネクタに接続されるコネクタが搭載されていることを特徴とする、半導体発光ユニット。
2. 上記ユニット基板の表面には、それぞれが１以上の上記半導体発光素子を内蔵する複数の半導体発光モジュールがマトリクス状に配置されており、
   上記ユニット基板の裏面には、複数の上記半導体発光モジュールを駆動制御するための集積回路素子が搭載されている、請求項１に記載の半導体発光ユニット。
3. 請求項１または２に記載の複数の半導体発光ユニットを備えることを特徴とする、半導体発光装置。
4. ２つの上記半導体発光ユニットの上記コネクタに接続された２つのコネクタと、これらのコネクタが一面側に搭載された接続基板と、を有する１以上の接続モジュールをさらに備える、請求項３に記載の半導体発光装置。
5. 上記接続モジュールは、上記半導体発光ユニットに電源供給するための電源コネクタをさらに備える、請求項４に記載の半導体発光装置。
6. 上記接続モジュールには、他の構造物に固定するための締結手段が設けられている、請求項４に記載の半導体発光装置。
7. 上記締結手段が、上記電源コネクタを兼ねている、請求項６に記載の半導体発光装置。
8. 複数の上記半導体発光ユニットの上記コネクタに接続された複数のコネクタと、これらのコネクタが一面側に搭載された主基板と、を備える、請求項３に記載の半導体発光装置。

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