JP3802724B2 - 発光表示装置およびその製法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば自動販売機の金額表示などに用いられる、ＬＥＤチップなどの発光素子を用いて、７セグメントやドットマトリクス構造の数字や文字などのキャラクタを表示する発光表示装置およびその製法に関する。さらに詳しくは、表面実装をすることができるように、電極端子が形成された基板に発光部を形成しながら、回路基板などとハンダ付けする電極端子に樹脂などが付着せず実装しやすい構造の発光表示装置およびその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の７セグメント構造の発光表示装置は、たとえば図５に示されるような構造になっている。すなわち、ケース３に７セグメントを構成する導光部が形成され、各セグメントごとに図示しない発光素子（以下、ＬＥＤチップという）がリードにダイボンディングおよびワイヤボンディングされてその導光部内に透光性樹脂４が充填されることにより形成されている。ＬＥＤチップは、陽極と陰極とを有し、各セグメントごとに２本のリードが必要となるが、陽極か陰極の一方のリードは、各セグメントで共通にすることができ、１桁の数字に対してリードとしては８〜１０本で形成され（小数点の表示用もある）、たとえば数字の横側から導出されている。
【０００３】
この数字などを表示する発光表示装置は、同じものを横に数個並べて桁数の多い表示がなされる。そのため、横には隙間なく並べる必要があり、前述の横方向に導出されているリードの先端を外側に折り曲げる、いわゆるガルウィング形状にして表面実装をすることができない。そのため、この種の発光表示装置は、図５に示されるように、各リードがストレートに延ばされ、回路基板などに設けられるスルーホールに差し込んでハンダ付けすることにより、電気的接続と固定がなされるリードディップ形状になっている。この際、ケース３の４隅に脚部３１が設けられ、高さの位置決めがなされている。そのため、自動機による自動装着とリフローハンダによる実装をすることができず、組立工数がかかる。
【０００４】
一方、表面実装をすることができるタイプとして、たとえば特開平１１−１３５８３９号公報に示されるように、リードフレームを使用しないで、絶縁基板上にＬＥＤチップを搭載する構造が開示されている。すなわち、図６にその斜視図および断面図が示されるように、複数のＬＥＤチップ６２が搭載された絶縁基板６１と表面に表示パターン（セグメントなどの表示画像の一部をそれぞれ構成する部分）を有する表示板６３とが透光性で熱硬化性の充填樹脂６４を用いて接着されることにより形成されている。なお、図６において、６５は電極端子部でスルーホールの内面に金メッキなどの導電体パターン６６が形成されている。また、６７は、前述の透光性樹脂が表示板６３の外面を覆うように形成された被覆体であり、６８は、絶縁基板６１に設けられたスルーホールで、その一部に透光性の充填樹脂６４が流れ込んでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような絶縁基板を用いた面実装型の発光表示装置では、電極端子部６５に樹脂などが付着しないで清浄になっていないと、回路基板などへのリフローなどによるハンダ付けの信頼性が得られない。しかし、図６に示されるような構造では、絶縁基板６１と表示板６３とを液状の透光性樹脂６４を用いて接着する構造になっており、その樹脂が導電体パターンの間隙を通って流れ出し、電極端子部６５にも流れて付着しやすいという問題がある。このような液状樹脂を充填して表示板６３を接着しながら、被覆体６７を形成する構造では、樹脂が染み出しやすく、その樹脂をいかに電極端子部に付着させなくするかが課題となっている。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、絶縁基板を用いて表面実装型の発光表示装置としながら、回路基板などにハンダ付けするための電極端子部に樹脂などが付着しにくい構造の発光表示装置およびその製法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による発光表示装置は、表示画像の一部をそれぞれ構成する複数の発光部を形成し得るように配線パターンが形成された基板と、前記複数の発光部をそれぞれ区画し、該複数の発光部上が導光部となり、隣接する発光部間で相互に遮光するように、前記基板上に接着して設けられる遮光壁と、該導光部内のそれぞれの前記配線パターン上にボンディングされる発光素子と、前記導光部内のそれぞれの少なくとも一部に充填される透光性樹脂とからなっており、前記遮光壁の少なくとも表示面側に透光性ケースが設けられ、該透光性ケースと前記遮光壁との間隙部に前記透光性樹脂が充填されると共に、前記透光性ケースと前記遮光壁との間に樹脂逃げ部が形成されている。
【０００８】
ここに表示画像とは、数字や文字、キャラクタなどの表示状態を変化させ得る画像を意味し、表示画像の一部とは、たとえば数字を７セグメントにより表示する場合の１セグメントなどを意味する。
【０００９】
この構造にすることによって、パターンが形成された絶縁基板上の各発光部を独立した導光部とする遮光壁が、たとえば射出成形などにより絶縁基板と接着して設けられているため、遮光壁（反射ケース）と基板とを樹脂により一体化する必要がなく、導光部のみに透光性樹脂が充填されればよい。しかも、この樹脂の充填は、導光部内に完全に隅々まで充填される必要はなく、光を拡散できる程度に充填されておればよいため、半中空状態でもよい。その結果、樹脂が溢れるほど多めに充填する必要はなく、少なめでよいため、溢れた樹脂が電極端子部に染み出すことはない。
【００１０】
この樹脂の充填は、たとえば透光性ケース内に液状樹脂を少なめに入れておいて、その中に遮光壁部を逆さにして挿入し硬化させることにより、該透光性ケースと前記遮光壁との間隙部に前記透光性樹脂が充填される構造にすることができる。この場合、前記透光性ケースと遮光壁との間に樹脂逃げ部が形成されておれば、たとえ透光性樹脂が溢れても、電極端子側に流れることはない。
【００１１】
ここに樹脂逃げ部とは、たとえば図４に示されるように、透光性ケースと遮光壁との間に間隙部３６を形成したり、遮光壁に凹部３５を形成しておいたり、透光性ケースの側壁部に基板との間に間隙部を形成するように肉厚部７ａを設けることにより、樹脂が溜まりやすくして遠くまで流れないような構造にしたり、透光性ケースの側壁を浅くして遮光壁の側壁との間に樹脂だまりを形成しやすくしたり、透光性ケースの外周壁を２重壁にして樹脂だまりを形成しやすくすることなどにより、樹脂が電極端子部の方に流れにくくすることを意味する。
【００１２】
本発明による発光表示装置の製法は、（ａ）表示画像の一部をそれぞれ構成する複数の発光部を形成し得るように配線パターンを設けた基板を形成する工程と、（ｂ）前記複数の発光部をそれぞれ内包し得る導光部を設けると共に、隣接する発光部間を遮光する遮光壁を前記基板上に形成する工程と、（ｃ）前記導光部内の配線パターン上に発光素子をダイボンディングおよびワイヤボンディングする工程と、（ｄ）透光性樹脂を入れた透光性ケース内に前記遮光壁部を挿入して固着することにより、前記導光部内の少なくとも一部に透光性樹脂を充填する工程、とを有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の発光表示装置およびその製法について、図面を参照しながら説明をする。本発明による発光表示装置は、その一実施形態の斜視および断面の説明図が図１に示されるように、たとえば数字の各セグメントなどの表示画像の一部をそれぞれ構成する複数の発光部を形成し得るように配線パターン１１が基板１に形成されている。その基板１上に、前記複数の発光部をそれぞれ区画し、その複数の発光部上が導光部３２となり、隣接する発光部間で相互に遮光するように、遮光壁３が基板１と接着して設けられている。そして、その導光部３２内のそれぞれの配線パターン１１上に発光素子（ＬＥＤチップ）２がボンディングされている。この導光部３２内のそれぞれの少なくとも一部には、透光性樹脂４が充填されている。すなわち、完全に充填されていないで、半中空の状態でもよく、少なめの充填となっている。
【００１５】
基板１は、たとえばガラスエポキシなどからなるプリント基板などが用いられる。耐熱性で絶縁性があり、その表面に配線パターンを形成することができるものであればよい。立体的形状にする必要は余りないが、絶縁性のプラスティック成形品に配線パターンが形成されたＭＩＤ（Molded Interconect Device）を用いれば、配線パターンを有しながら、基板の形状を立体的に自由な形状にすることもできる。
【００１６】
配線パターン１１は、印刷法、または蒸着とパターニングによる方法などを用いて、たとえばリードフレームにより製造する場合のリードフレームの形状と同様のパターンに形成され、表示画像の一部である、たとえば７セグメントの各セグメントの位置に発光部が形成されるようにパターニングされている。また、その配線パターン１１の端部は、それぞれ基板１の側面またはスルーホールを経て基板１の裏面に導出され、電気的に接続された電極端子１２が形成されている。すなわち、回路基板などに実装する場合、この電極端子１２部でハンダ付けされることにより表面実装をできる構造になっている。この基板１の側面への導電体膜の形成は、大きな基板の状態で形成する場合には、大きな基板の、各表示装置の境界部にスルーホールを形成してその内面に導電体を付着させ、その境界部で切断することにより形成することもできる。
【００１７】
この各セグメントを構成する各発光部の周囲に遮光壁３が形成されるように、たとえば金型で挟みつけて、樹脂を注入する射出成形により基板１上に直接遮光壁３が形成されている。このように射出成形により形成されることにより、基板１上に直接接着して設けられる。しかし、予め各発光部を囲んで、導光部が設けられるように遮光壁３を形成しておき、その遮光壁３を接着剤などにより基板１上に接着する方法を用いてもよい。要は、透光性樹脂４により基板１との接着をしなくてもよいように、基板１上に直接遮光壁３が予め接着されておればよい。この遮光壁３は、たとえば液晶ポリマー、ポリカーボネート、ＡＢＳなどの耐熱性の熱可塑性樹脂により形成される。そして、その表示面側には、見栄えをよくするため、黒色塗装が施されている。
【００１８】
この遮光壁３により囲まれた導光部３２内の配線パターン１１上にＬＥＤチップ２がダイボンディングされ、さらに他方の電極が金線２１などのワイヤにより接続されるワイヤボンディングがなされることにより、各セグメントごとに発光部が形成されている。この発光部の形成は、従来と同様に行われる。
【００１９】
このＬＥＤチップがボンディングされた各導光部３２内に、たとえばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの透光性樹脂４が充填されている。この透光性樹脂４は、透明である必要はなく、ＬＥＤチップ２で発光する光を透過させればよく、たとえば赤色発光のＬＥＤチップ２であれば赤色の染料が混入された樹脂でも、赤色の光を遮ることはなく、表示しないときに外部から見ても赤色の表示装置であることがすぐ分り、好都合である。
【００２０】
この透光性樹脂４の充填は、たとえばディスペンサにより各導光部３２ごとに注入（ポッティング）することにより行われるが、ポッティング量は少なめにして、溢れないようにする。この透光性樹脂４が多すぎて溢れると、遮光壁３の外周に伝わり、電極端子１２部に流れるため、好ましくない。一方、少なすぎても、導光部３２内の一部に充填されておれば、発光部からの光は、その透光性樹脂４により拡散されて導光部３２内の全体で発光するように見え、１つのセグメントを発光させることができる。そのため、この樹脂の充填は、少なめにポッティングされる。ディスペンサにより注入する場合、１個の発光部（導光部）は、その深さがたとえば２ｍｍ程度で、長さも４ｍｍ程度と非常に小さく、１滴でも多すぎるくらいであるため、導光部３２の壁にディスペンサの先をつけて半滴ぐらいを滴下することにより、良好に充填することができる。
【００２１】
この発光表示装置を製造するには、図２（ａ）に示されるように、まず、たとえばプリント基板１などに、７セグメントのそれぞれを構成する複数の発光部を形成し得るように配線パターン１１、およびその端部を基板１の裏面に導出させ電極端子１２を形成することにより、配線パターン１１が形成された基板１を準備する。つぎに、図２（ｂ）に示されるように、たとえば射出成形により、各発光部間を遮光し、各発光部上に導光部が形成されるように遮光壁３を形成する。この遮光壁３の表示面側には、黒色塗装を施しておく。そして、図２（ｃ）に示されるように、各導光部３２内の配線パターン１１上にＬＥＤチップ２をダイボンディングし、さらに金線２１などによりワイヤボンディングをする。そして、各導光部３２内に透光性樹脂４を注入することにより図１に示される発光表示装置が得られる。
【００２２】
本発明の発光表示装置によれば、絶縁性の基板を用い、その基板に設けられた電極端子により回路基板などに表面実装することができる構造でありながら、各セグメントなどの発光部を区画する遮光壁は、予め基板と接着されているため、透光性樹脂により接着する必要がなく、発光部内に充填される透光性樹脂は、少なくてすむ。そのため、発光部内に充填する樹脂が溢れて電極端子部の方に流れ出すことはなく、ハンダ付けする電極端子部が樹脂などにより汚染されることがない。その結果、表面実装により非常に簡単にハンダ付けを行うことができながら、ハンダ付けの信頼性をよくすることができ、非常に実装が簡単になる。
【００２３】
前述の例では、導光部内に透光性樹脂を注入する例であったが、要は、溢れない程度の量の透光性樹脂が、それぞれの導光部内の少なくとも一部に充填されればよいのであって、充填の仕方は注入法でなくてもよい。この充填方法の他の例が、図３に図２と同様の製造工程図により示されている。
【００２４】
まず図２（ａ）〜（ｃ）の例と同様に、プリント基板１などに、配線パターン１１および電極端子１２を形成し、射出成形などにより遮光壁３を形成する。そして、各導光部３２内の配線パターン１１上にＬＥＤチップ２をダイボンディングし、さらに金線２１などによりワイヤボンディングをする。
【００２５】
その後、内周が遮光壁３の外周より大きく、内側の高さが遮光壁３の高さより低い、液晶ポリマーなどからなる透光性ケース７に液状の透光性樹脂４を入れておき、図３（ａ）に示されるように、前述のＬＥＤチップ２がボンディングされた基板１を逆さにして、遮光壁３部分を透光性ケース７内に入れる。その結果、透光性ケース７内の液状の透光性樹脂４は、導光部３２内に入り、透光性樹脂４を硬化させることにより、図３（ｂ）に示されるように、透光性ケース７が遮光壁３に接着され、透光性樹脂４は導光部３２内で硬化する。この際、透光性樹脂４の量を少なめにしておくことにより、図３（ｂ）に示されるように、導光部３２内に完全には透光性樹脂４が充填されない場合もあるが、前述の例のように、導光部３２内には、完全には樹脂を充填する必要はなく、電極端子１２側に樹脂が溢れ出ることがなく好ましい。
【００２６】
図３に示されるように、透光性ケース７内に液状の樹脂を入れておいて、ＬＥＤチップ２がボンディングされた基板１の遮光壁部を挿入して製造する場合には、透光性樹脂４の量が多すぎると、透光性ケース７から溢れ出て電極端子１２の方に流れる危険性がある。このような危険性を回避する構造が図４に示されている。すなわち、図４（ａ）に示される例は、遮光壁３の一部に凹部３５を形成しておき、溢れる樹脂をその凹部３５により吸収したり、透光性ケース７の内周を遮光壁３の外周より大きめにしておき、その間隙部３６で溢れる樹脂を吸収できるようにしたものである。
【００２７】
図４（ｂ）に示される例は、透光性ケース７の側壁部に基板１との間で間隙部が形成されるように肉厚部７ａが形成されたものである。このような構造にすることにより、透光性樹脂４が多すぎて、透光性ケース７の外側まで溢れ出ても、透光性ケース７の肉厚部７ａと基板１との間隙部に透光性樹脂４が保持され、電極端子部１２の方には流れなくなる。
【００２８】
また、図４（ｃ）に示される例は、透光性ケース７の深さを浅くしたもので、このように浅くすることにより、たとえ透光性樹脂４が溢れ出ても、遮光壁３の側壁と透光性ケース７の側壁端部との間で、透光性樹脂４が保持され、基板１上を伝わることはなくなる。さらに、図４（ｄ）に示される例は、透光性ケース７の深さを浅くすると共に、その外周の側壁を２重壁７ｂにしたもので、溢れ出る樹脂の量が多く、図４（ｃ）に示される遮光壁３の側壁と透光性ケース７の端部との間だけでは吸収できない場合でも、２重壁７ｂの間隙部に毛細管現象により樹脂が流れ込むため、基板１側に樹脂が垂れることはなくなる。
【００２９】
前述の各例では、基板にプリント基板を用いたが、配線パターンを形成し得るプラスティック成形品であるＭＩＤを使用することもできる。また、遮光壁を射出成形により、直接基板上に成形したが、予め形成しておいた遮光壁を基板１上に接着してもよい。また、図４の構造にする場合、各例をそれぞれ複合で採用することにより、一層その効果が大きくなる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁基板を用いて、表面実装型の発光表示装置を構成する場合でも、表示画像の一部を構成する発光部同士の遮光を基板と接着した遮光壁を用いているため、透光性樹脂により接着する必要がなく、透光性樹脂の量を非常に少なくすることができる。その結果、透光性樹脂が溢れ出て、基板にハンダ付け用として設けられる電極端子部に流れ出ることがなく、非常に信頼性の高い発光表示装置が安価に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発光表示装置の一実施形態を説明する図である。
【図２】図１に示される表示装置の製造工程を示す説明図である。
【図３】本発明の発光表示装置における他の実施形態の製造工程を示す図である。
【図４】図３に示される例の変形例を示す断面説明図である。
【図５】従来の発光表示装置のリードフレームを用いた例を説明する斜視図である。
【図６】従来の発光表示装置の絶縁基板を用いた例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ ＬＥＤチップ
３ 遮光壁
４ 透光性樹脂
１２ 電極端子
３２ 導光部

Claims (2)

1. 表示画像の一部をそれぞれ構成する複数の発光部を形成し得るように配線パターンが形成された基板と、前記複数の発光部をそれぞれ区画し、該複数の発光部上が導光部となり、隣接する発光部間で相互に遮光するように、前記基板上に接着して設けられる遮光壁と、該導光部内のそれぞれの前記配線パターン上にボンディングされる発光素子と、前記導光部内のそれぞれの少なくとも一部に充填される透光性樹脂とからなる発光表示装置であって、前記遮光壁の少なくとも表示面側に透光性ケースが設けられ、該透光性ケースと前記遮光壁との間隙部に前記透光性樹脂が充填されると共に、前記透光性ケースと前記遮光壁との間に樹脂逃げ部が形成されてなる発光表示装置。
2. （ａ）表示画像の一部をそれぞれ構成する複数の発光部を形成し得るように配線パターンを設けた基板を形成する工程と、
   （ｂ）前記複数の発光部をそれぞれ内包し得る導光部を設けると共に、隣接する発光部間を遮光する遮光壁を前記基板上に形成する工程と、
   （ｃ）前記導光部内の配線パターン上に発光素子をダイボンディングおよびワイヤボンディングする工程と、
   （ｄ）透光性樹脂を入れた透光性ケース内に前記遮光壁部を挿入して固着することにより、前記導光部内の少なくとも一部に透光性樹脂を充填する工程、
   とを有することを特徴とする発光表示装置の製法。

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