JP3720427B2

JP3720427B2 - Ｌｅｄ表示器

Info

Publication number: JP3720427B2
Application number: JP25310795A
Authority: JP
Inventors: 秀和戸田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH0997928A

Description

【０００１】
【技術分野】
本願発明は、ＬＥＤ発光素子を用いた発光セグメントによって所望の数字や文字などを表示できるようにしたＬＥＤ表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＬＥＤ表示器の一例を、図９に示す。この従来のＬＥＤ表示器は、同図（ａ）に示すように、矩形箱体状の反射ケース１ｅの表面に、平面視棒状の計７本の発光セグメント４ｅを８の字状に配置したものである。各発光セグメント４ｅは、同図（ｂ）に示すように、反射ケース１ｅに設けられたセグメント窓孔４０内の底部に、たとえばフレーム２ｅにボンディングされたＬＥＤ発光素子３を配置して構成されている。また、上記セグメント窓孔４０内には、光拡散剤を含んだ透光性樹脂４１が充填されている。
【０００３】
このような構成のＬＥＤ表示器は、まず反射ケース１ｅに設けられたセグメント窓孔４０内に、たとえば熱硬化性のエポキシ樹脂などの透光性樹脂４１を充填した後に、フレーム２ｅにボンディングされているＬＥＤ発光素子３を上記セグメント窓孔４０内の底部へ配置し、その後上記透光性樹脂４１を加熱硬化させることによって製造される。このように、セグメント窓孔４０内へ透光性樹脂４１を充填して硬化させておけば、ＬＥＤ発光素子３の保護が図れる他、ＬＥＤ発光素子３から発せられる光をセグメント窓孔４０内で拡散させることにより、発光セグメント全体が光って見えるようにすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のものでは、次のような難点が生じていた。
【０００５】
すなわち、上記セグメント窓孔４０内の透光性樹脂４１は、その硬化時に体積が縮小している。このため、この透光性樹脂４１の硬化後においては、この透光性樹脂４１の境界面となるエッジ部分、たとえば透光性樹脂４１と接触しているＬＥＤ発光素子３の表面部分や、このＬＥＤ発光素子３に結線されているワイヤＷの表面部、このワイヤＷのボンディング部分、およびフレーム２ｅの表面部などの近辺に残留応力が存在する場合が多い。
【０００６】
一方、この種のＬＥＤ表示器を、たとえばマザーボードなどの所望部位へマウントする場合には、ハンダ付けを行うのが一般的であるが、ＬＥＤ発光素子はこのハンダ付けの際に加熱されることとなる。
【０００７】
上記ハンダ付けなどによってＬＥＤ発光素子が加熱されると、上記透光性樹脂４１に熱膨張を生じるが、この熱膨張は、透光性樹脂４１の上記残留応力を解消する方向になされる。したがって、透光性樹脂４１と接触し、先に大きな残留応力が生じていたＬＥＤ発光素子３やワイヤＷの配置箇所には、上記透光性樹脂４１の熱膨張に伴う応力が作用することとなる。とくに、このような応力は、上記透光性樹脂４１が熱膨張するだけではなく、これ以外のフレーム２ｅや反射ケース１ｅなどの各部も熱膨張を生じた場合には、これら各部の熱膨張率（線膨張係数）が相違することに原因して、一層増大することとなる。
【０００８】
その結果、従来では、上記ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷのボンディング部分がフレーム２ｅから剥離してこれらの部位に導通不良が生じ、ＬＥＤ発光素子３、ひいては発光セグメント４ｅを発光させることが困難になる場合があった。
【０００９】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤ表示器が加熱されて、セグメント窓孔内に充填されて硬化している透光性樹脂などに熱膨張が生じても、これに原因してＬＥＤ発光素子の導通不良などの故障が容易に生じないようにすることをその課題としている。
【００１０】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１１】
すなわち、本願発明によれば、下面に複数の端子部が膜形成された基板と、この基板にボンディングされたＬＥＤ発光素子と、セグメント窓孔が形成された反射ケースとを備えており、上記ＬＥＤ発光素子が上記セグメント窓孔内の底部に配置されているとともに、このセグメント窓孔内には、透光性樹脂が充填されて硬化しているＬＥＤ表示器であって、上記セグメント窓孔の底部開口部の周縁部には、上記セグメント窓孔内と連通する切欠状の凹部が少なくとも１以上設けられ、かつ上記周縁部のうち上記凹部以外の部分は上記基板に当接されており、上記凹部には、上記セグメント窓孔内に充填された透光性樹脂の一部が流入して硬化していることを特徴としている。
【００１２】
本願発明においては、セグメント窓孔の底部開口部の周縁部に設けられた凹部内に、セグメント窓孔内に充填されている透光性樹脂の一部が流入して硬化しているために、ＬＥＤ表示器のハンダ付け時などにおいてこのＬＥＤ表示器が加熱されることにより上記透光性樹脂が熱膨張するときには、上記凹部内においても応力が発生することとなる。したがって、透光性樹脂の熱膨張に伴って発生する応力は、上記凹部をも含む広い領域において各所に分散して発生することとなり、ＬＥＤ発光素子のボンディング位置へ集中的に生じないようにすることができる。換言すれば、本願発明では、透光性樹脂の熱膨張に原因する応力を上記凹部内に積極的に生じさせることにより、ＬＥＤ発光素子のボンディング位置において発生する応力を緩和することができることとなる。
【００１３】
その結果、本願発明では、従来とは異なり、上記透光性樹脂の熱膨張に伴って発生する応力によって、ＬＥＤ発光素子が基板などの所望の部材から容易に剥離するといったことを防止することができ、ＬＥＤ発光素子やこれに付随する部分の電気導通を適切な状態に維持し、ＬＥＤ表示器の故障の発生を防止することができるという格別な効果が得られる。
【００１４】
とくに、本願発明では、上記透光性樹脂に発生する応力の分散効果のある凹部を、セグメント窓孔の底部開口部の周縁部に設けて、この凹部をセグメント窓孔内の底部に位置するＬＥＤ発光素子の近傍に配置させているために、上記凹部において応力を発生させることによってその近傍に位置するＬＥＤ発光素子のボンディング位置における応力の緩和を一層効率良く行わせることができる効果がある。また、セグメント窓孔の底部開口部の周縁部に凹部を設ければ、セグメント窓孔をＬＥＤ表示器の正面から見た場合に、この凹部が外部から見えないようにすることができ、ＬＥＤ表示器を正面から見た場合のセグメント窓孔の形状を体裁の良いものにできるという利点も得られる。
【００１５】
本願発明の好ましい実施の形態では、上記反射ケースには、平面視棒状に形成された複数のセグメント窓孔が８の字状に配列して設けられており、かつ上記凹部は、上記各セグメント窓孔の長手方向に沿う側壁部を一部切り欠いたかたちに設けられている構成とすることができる。
【００１６】
このような構成によれば、平面視棒状で、かつ８の字状に配列された複数のセグメント窓孔によって、各種のアラビア数字や幾つかのアルファベット文字を発光表示させることができるが、上記凹部がセグメント窓孔の長手方向に沿う側壁部に設けられていることにより、各セグメント窓孔の凹部どうし、ひいては複数のセグメント窓孔どうしが互いに干渉しないように設けることができる。したがって、複数のセグメント窓孔どうしの相互間で、光の洩れなどを生じ難くすることができ、所望の数字や文字の発光表示を適切に行わせることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２０】
図１は、ＬＥＤ表示器の一例を示す正面図である。図２は、図１のＸ１−Ｘ１線拡大断面図である。図３は、図１のＸ２−Ｘ２線要部拡大断面図である。
【００２１】
このＬＥＤ表示器Ａは、いわゆる７セグメントと称されるタイプのＬＥＤ表示器であり、矩形箱型状の合成樹脂製の反射ケース１、この反射ケース１の裏面側に配置された金属製のフレーム２、このフレーム２にボンディングされた複数のＬＥＤ発光素子３などを具備して構成されている。
【００２２】
上記反射ケース１の表面（上面）には、７つの棒状の発光セグメント４が８の字状に配列して設けられている。これらの各発光セグメント４は、図２および図３に示すように、反射ケース１に設けられたセグメント窓孔４０と、このセグメント窓孔４０内の底部に配置されたＬＥＤ発光素子３と、上記セグメント窓孔４０内に充填されて硬化している透光性樹脂４１とによって構成されている。
【００２３】
図４は、上記反射ケース１を背面側から見た斜視図である。同図に示すように、上記各セグメント窓孔４０は、反射ケース１の表面から裏面まで貫通したものであり、これらセグメント窓孔４０のそれぞれの底部開口部４５（この底部開口部４５は、図４においてセグメント窓孔４０の上側の開口部として現れている）の周縁部には、各セグメント窓孔４０に連通した切欠状の凹部５が少なくとも１箇所以上ずつ設けられている。
【００２４】
より具体的には、上記反射ケース１の裏面側には、この反射ケース１の上面壁部１０の裏面から所定の寸法Ｈだけその裏面方向へ突出した段部１１が設けられており、この段部１１に上記複数のセグメント窓孔４０が貫通して設けられている。また、上記凹部５は、各セグメント窓孔４０の長手方向に沿う側壁部の一部を切り欠くことによって構成されている。このように、上記複数の凹部５を、各セグメント窓孔４０の長手方向に沿う側壁部を切り欠いたかたちに設ければ、互いに隣り合うセグメント窓孔４０，４０どうしの各凹部５を互いに干渉させないように配置することができ、上記各凹部５を比較的大きく形成することが可能である。
【００２５】
なお、８の字状に配列されている計７つのセグメント窓孔４０のうち、計４つの縦長状のセグメント窓孔４０ｂ，４０ｃ，４０ｅ，４０ｆに連通する各凹部５は、反射ケース１の段部１１の側方に形成された凹状部１２，１２にも連通している。また、上記段部１１には２箇所の凹状部１３，１３が設けられており、計３つの横長状のセグメント窓孔４０ａ，４０ｄ，４０ｇに連通する各凹部５は上記凹状部１３，１３にも連通している。
【００２６】
図２において、上記透光性樹脂４１としては、たとえば光拡散剤が添加された熱硬化性のエポキシ樹脂などが用いられる。この透光性樹脂４１は、光の透過が可能な透明なものであるが、好ましくは、ＬＥＤ発光素子３の発光色と略同一色の有色透明とされる。この透光性樹脂４１を各セグメント窓孔４０内へ充填し、硬化させるには、まずセグメント窓孔４０の上部開口部を塞ぐように反射ケース１の表面側にマスキングを施しておき、その後反射ケース１の裏面側から上記各セグメント窓孔４０内へこの透光性樹脂４１を注入すればよい。次いで、フレーム２にボンディングされているＬＥＤ発光素子３を上記セグメント窓孔４０内の底部に配置させてから、上記透光性樹脂４１を加熱し、硬化させればよい。
【００２７】
図３に示すように、上記透光性樹脂４１の一部は、上記複数のセグメント窓孔４０のそれぞれに連通している各凹部５内にも流入し、硬化している。また、反射ケース１の裏面側の凹状部１２，１３などにも上記透光性樹脂４１が適宜充填されて硬化している。
【００２８】
上記フレーム２は、複数本のリード端子部２０を具備している。このフレーム２の電流供給用のリード端子部２０ａに繋がった部分には、上記ＬＥＤ発光素子３がボンディングされている。そして、このＬＥＤ発光素子３は、グランド用のリード端子部２０ｂに繋がった部分とワイヤＷを介して結線されている。
【００２９】
上記フレーム２は、ＬＥＤ発光素子３およびワイヤＷが、上記セグメント窓孔４０内の底部に配置されるように、上記反射ケース１の裏面側に当接され、かつその背面側が、上記透光性樹脂４１とは異なった不透明な暗色系の合成樹脂６によって樹脂封止されている。この合成樹脂６は、フレーム２の固定に役立つばかりではなく、セグメント窓孔４０の下方への光の洩れを防止し、１つのセグメント窓孔４０内の光が、その隣りに位置する他のセグメント窓孔４０内へ入るのを防止するのに役立つ。また、この合成樹脂６は、フレーム２の各所に形成されている適当な隙間Ｓの部分において透光性樹脂４１と接合するために、これらの樹脂どうしの接着強度を高めることが可能である。
【００３０】
上記構成のＬＥＤ表示器Ａでは、セグメント窓孔４０内に充填されて硬化している透光性樹脂４１と接触するＬＥＤ発光素子３の表面部や、ワイヤＷの表面部、ならびにワイヤＷのボンディング部分などの各部に、透光性樹脂４１の硬化時の収縮に原因する残留応力が存在している。したがって、このＬＥＤ表示器Ａのリード端子部２０をたとえばマザーボードなどへハンダ付けする場合に、このＬＥＤ表示器Ａが加熱されると、上記透光性樹脂４１は、上記残留応力を解放する方向の熱膨張を行う。したがって、この熱膨張によって、ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷのボンディング部分などをフレーム２から剥離させる方向の応力が発生する場合があるが、このような透光性樹脂４１の熱膨張に伴う応力は、セグメント窓孔４０に連通している凹部５内においても発生する。この凹部５は、透光性樹脂４１と接触するエッジ部を有するものであるから、この凹部５の形成位置には比較的大きな応力が発生する。
【００３１】
したがって、上記透光性樹脂４１の熱膨張に原因して発生する応力が、上記凹部５内において発生する分だけ、ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷの部分において発生する応力が小さくなり、ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷの部分に上記応力が集中して発生することが緩和されることとなる。すなわち、凹部５内の透光性樹脂４１に積極的に応力を発生させることによって、ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷの部分において発生する応力を小さくすることができる。その結果、ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷのボンディング部分が、上記透光性樹脂４１の応力によってフレーム２から容易に剥離するようなことがなくなり、これらの部位に導通不良が生じることを防止することができる。
【００３２】
図５は、本願発明に係るＬＥＤ表示器Ａａの一例を示す正面図である。図６は、その側面図である。図７は、図５に示すＬＥＤ表示器Ａａの要部拡大断面図である。
【００３３】
このＬＥＤ表示器Ａａは、先に説明したリード端子部２０を有するＬＥＤ表示器Ａとは異なり、リード端子部を有しない面実装タイプのＬＥＤ表示器として構成されている。具体的には、このＬＥＤ表示器Ａａは、反射ケース１Ａと、この反射ケース１Ａの裏面側に配された基板２Ａとを具備して構成されている。
【００３４】
上記反射ケース１Ａは、偏平な板状に形成されている点で、既述したＬＥＤ表示器Ａの矩形箱状の反射ケース１とは相違している。ただし、その表面部には、７つの棒状の発光セグメント４が８の字状に配列して設けられており、その基本的な構成は先の反射ケース１と共通している。なお、板状の反射ケース１Ａでは、セグメント窓孔４０の深さが浅くなり、このセグメント窓孔４０内に配置されているＬＥＤ発光素子３を発光駆動させた場合に、このＬＥＤ発光素子３が小さな輝点として見える傾向がある。したがって、この場合には、反射ケース１Ａの表面にハーフミラー６を設ける手段を採用すればよい。このような構成によれば、ＬＥＤ発光素子３１から発せられる光がセグメント窓孔３０から直接外部へ放出される割合を減じることができ、セグメント窓孔３０の全体を均等に輝やかせることができる。
【００３５】
上記基板２Ａは、その表面にＬＥＤ発光素子３やワイヤＷをボンディングするための配線パターンを形成したものである。図５および図６に示すように、この基板２Ａの上下両側縁部２５ａ，２５ｂの裏面には、上記ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷのボンディング位置に導通する複数のパッド状の端子部２０Ａが膜形成されている。
【００３６】
このようなＬＥＤ表示器Ａａにおいても、図７に示すように、反射ケース１Ａに設けられているセグメント窓孔４０の底部開口部４５の周縁部に、このセグメント窓孔４０に連通する切欠状の凹部５Ａを設けておき、この凹部５Ａ内に透光性樹脂４１の一部を流入させておけば、先のＬＥＤ表示器Ａと同様に、やはり透光性樹脂４１の熱膨張時に上記凹部５Ａ内において応力を発生させることができる。その結果、ＬＥＤ発光素子３やワイヤＷのボンディング位置において発生する応力を緩和し、これらが基板２Ａから剥離するといったことを的確に防止することが可能である。
【００３８】
また、本願発明では、反射ケースのセグメント窓孔に連通して設けられる凹部の具体的な形状、配置、個数なども限定されない。たとえば、図８（ａ）に示すように、凹部５を平面視円弧状のものに形成してもよい。さらには、同図（ｂ）に示すように、凹部５をセグメント窓孔４０の底部開口部の長手方向両端部に設けてもよい。
【００３９】
さらに、本願発明では、反射ケースに複数のセグメント窓孔が設けられている場合おいて、必ずしも全てのセグメント窓孔に凹部を設ける必要もない。たとえば、ＬＥＤ表示器をハンダ付けする場合において、そのハンダ付けがなされる位置から遠く離れた位置に存在するセグメント窓孔については、そのセグメント窓孔内に充填されている透光性樹脂の熱膨張量が非常に少ない場合があり、このような場合にはあえて凹部を設けるまでもないからである。
【００４０】
その他、本願発明に係るＬＥＤ表示器の各部の具体的な構成、ならびに本願発明に係るＬＥＤ表示器の反射ケースの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＬＥＤ表示器の一例を示す正面図。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線拡大断面図。
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線要部拡大断面図。
【図４】図１に示すＬＥＤ表示器の反射ケースを背面側から見た斜視図。
【図５】本願発明に係るＬＥＤ表示器の一例を示す正面図。
【図６】図５に示すＬＥＤ表示器の側面図。
【図７】図５に示すＬＥＤ表示器の要部拡大断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）のそれぞれは、セグメント窓孔に連通して設けられる凹部の他の例を示す要部平面図。
【図９】（ａ）は、従来のＬＥＤ表示器の一例を示す正面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＸ３−Ｘ３線拡大断面図。
【符号の説明】
１，１Ａ反射ケース
２フレーム
２Ａ基板
３ＬＥＤ発光素子
４発光セグメント
５，５Ａ凹部
４０セグメント窓孔
４１透光性樹脂
４５底部開口部（セグメント窓孔の）
Ａ，ＡａＬＥＤ表示器

Claims

下面に複数の端子部が膜形成された基板と、
この基板にボンディングされたＬＥＤ発光素子と、
セグメント窓孔が形成された反射ケースとを備えており、
上記ＬＥＤ発光素子が上記セグメント窓孔内の底部に配置されているとともに、このセグメント窓孔内には、透光性樹脂が充填されて硬化しているＬＥＤ表示器であって、
上記セグメント窓孔の底部開口部の周縁部には、上記セグメント窓孔内と連通する切欠状の凹部が少なくとも１以上設けられ、かつ上記周縁部のうち上記凹部以外の部分は上記基板に当接されており、
上記凹部には、上記セグメント窓孔内に充填された透光性樹脂の一部が流入して硬化していることを特徴とする、ＬＥＤ表示器。
上記反射ケースには、平面視棒状に形成された複数のセグメント窓孔が８の字状に配列して設けられており、かつ上記凹部は、上記各セグメント窓孔の長手方向に沿う側壁部を一部切り欠いたかたちに設けられている、請求項１に記載のＬＥＤ表示器。