JP3969515B2

JP3969515B2 - 発光表示装置およびその製法

Info

Publication number: JP3969515B2
Application number: JP2000022824A
Authority: JP
Inventors: 和義辻
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2020-01-31
Also published as: JP2001215900A

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で、安価な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４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４に示されるように、各リード１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して、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５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５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、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５に示されるような構造では、絶縁基板６１と表示板６３とを透光性樹脂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被覆体（表示部）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、このような課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な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】
本発明の他の目的は、組立工程が非常に簡単で、安価に形成することができる発光表示装置を提供することにある。
【０００８】
【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、該基板の配線パターン上にボンディングされる複数の発光素子と、前記基板上に設けられ、前記複数の発光素子をそれぞれ個別に内包する導光部が形成された反射ケースと、該反射ケースの表示面側に前記導光部の表面を覆うように設けられる光拡散シートとからなり、前記導光部内が中空に形成され、かつ、前記基板が、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からなり、該基板の対向する２辺の表面側に幅をそれぞれ異ならせて突出する２個のフック部を一体に有するように形成されると共に、前記反射ケースに前記フック部と係合し得る嵌合部を有し、前記反射ケースが前記基板上に被せられることにより嵌合し得る構造に形成されている。
【０００９】
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。
【００１０】
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し、その上に反射ケースを被せるだけで得られ、樹脂を使用しないため、樹脂の電極端子部への流れ出しなどの問題を生じることなく、ハンダ付けの信頼性の高い発光表示装置を非常に安価に得ることができる。
【００１１】
前記反射ケースに前記フック部と係合し得る嵌合部を有し、前記反射ケースが前記基板上に被せられることにより嵌合し得る構造に形成されていることにより一層組立工程が簡単になる。
【００１２】
本発明による発光表示装置の製法は、（ａ）四角形の板状で、対向する両辺のそれぞれの一部から表面上に突出するように２つのフック部がそれぞれ異なる幅で延びて形成される基板をプラスティック成形品により一体に形成し、該基板表面に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ＭＩＤからなる基板を形成する工程と、（ｂ）前記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、（ｃ）前記複数の発光素子をそれぞれ個別に内包し得る導光部を設けると共に、前記基板に被せた場合に前記フック部と係合し得る嵌合部を設けた反射ケースを形成する工程と、（ｄ）前記反射ケースを前記基板上に被せることにより、前記基板のフック部と前記反射ケースの嵌合部とを結合させることにより固定する工程と、（ｅ）前記反射ケースの表示面側に拡散シートを貼着する工程とを有することを特徴とする。
【００１３】
【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の配線パターン１１上に複数の発光素子（ＬＥＤチップ）２がボンディングされている。そして、その複数の発光部をそれぞれ内包するように導光部３２が形成されると共に、複数の発光部をそれぞれ遮光する（個別に内包する）反射ケース３が基板１１の上に被せられている。そして、その反射ケース３の表示面側に導光部３２の表面を覆うように光拡散シート６が設けられ、その導光部３２内が中空に形成されていることに特徴がある。
【００１４】
基板１は、図１に示される例では、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）が用いられている。すなわち、図２に分解図が示されるように、図１および２に示される例では、基板１の両サイドに反射ケース３を固定する突起状のフック部１３が一体に形成された構造にされているため、金型成形により一体に形成することができると共に、その表面に配線パターン１１を形成し得る、たとえば液晶ポリマーなどのプラスティックが用いられている。しかし、反射ケース３の固定の仕方に別の方法を用い、突起状のフック部１３を設けなくて平板状でよい場合には、通常の配線パターンが形成されたプリント基板などを用いることもできる。また、図１に示される例では、フック部１３の幅が左右で異なるが、このように幅を左右で異ならせることにより、逆装着防止効果の利点がある。
【００１５】
この配線パターン１１は、従来のリードフレームを用いて製造する場合のリードフレームの形状と同様に形成され、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、たとえば図２に示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の側面を経て基板１の裏面に導出されて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、スルーホールを形成してその内面に導電体を付着させることにより形成することができる。
【００１６】
この配線パターン１１上にＬＥＤチップ２をダイボンディングし、さらに他方の電極を金線２１などのワイヤにより接続す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。なお、図２に示される例では、各セグメントを構成するＬＥＤチップ２は全て同じ配線パターン１１上にダイボンディングされて共通電極とされており、ＬＥＤチップ２の他方の電極がそれぞれ別々の配線パターン１１にワイヤボンディングされているが、ＬＥＤチップ２を別々の配線パターン１１上にダイボンディングし、ワイヤボンディングを共通の配線パターン１１上に行ってもよい。
【００１７】
反射ケース３は、たとえば液晶ポリマー、ポリカーボネート、ＡＢＳなどの熱可塑性樹脂による射出成形品により形成されている。この反射ケース３は、図１（ｂ）に断面図で示されるように、前述の各セグメントに対応した導光部３２が形成されている。すなわち、１個のＬＥＤチップ２部が１つのセグメントを形成するように、１個のＬＥＤチップ２を内包しセグメントの形状になるように導光部３２が形成されている。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。さらに、図１および２に示される例では、両サイドに嵌合部３５が設けられており、基板１に設けられたフック部１３と嵌め合せられるようになっている。
【００１８】
すなわち、嵌合部３５は、図３（ａ）〜（ｂ）に、基板１に反射ケース３を被せる場合の嵌合部の断面説明図が示されるように、反射ケース３の下面からテーパ部３５ａが形成されて、その上部に凹部３５ｂが形成されており、基板１上に反射ケース３が被せられると、フック部１３の突部１３ｂが反射ケース３の嵌合部３５のテーパ部３５ａに当るが、反射ケース３を押し下げると、フック部１３が外側に押し広げられ、反射ケース３が完全に押し込まれると、突部１３ｂが嵌合部３５上部の凹部３５ｂ内に入り込み固定される構造になっている。このような構造にすれば、反射ケース３をただ押し込むだけで、しっかりと基板１に固定され、各セグメントごとに発光部が形成されるため好ましいが、この例に限らず、他の固定方法でも構わない。
【００１９】
光拡散シート６は、ＬＥＤチップ２の光が、直接点光源として認識されないで、セグメント内（導光部３２内）の全体で光って見えるようにするためのもので、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリカーボネートなどの光を拡散してスリガラス的効果をもたせることができるフィルムが用いられる。すなわち、従来のように導光部内に透光性樹脂を充填する構造であれば、その樹脂に光拡散性材料を混入した樹脂を用いればよいが、本発明では、この導光部３２内に樹脂を充填しないで、中空のままにされている。そのため、その表面に光を拡散する光拡散シート６が貼着され発光部の見栄えをよくしている。
【００２０】
この発光表示装置を製造するには、図２に分解斜視図が示されるように、まず、前述のように、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、およびその端部が裏面に導出されて電極端子１２が形成された基板１を樹脂成形体により形成する。つぎに、配線パターン１１上にＬＥＤチップ２をダイボンディングし、さらにワイヤボンディングをする。
【００２１】
一方、前述の複数のＬＥＤチップ２をそれぞれ内包し得る導光部３２が設けられると共に、複数のＬＥＤチップ２の光がそれぞれの導光部３２間で遮光されるように、反射ケース３を射出成形などにより形成する。この反射ケース３の表示面側には、黒色塗装を施しておく。そして、この反射ケース３を基板１上に被せて固定する。その後、反射ケース３の表示面側に拡散シート６を貼着することにより本発明の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樹脂により充填していないため、充填する樹脂が染み出して電極端子上に流れ、ハンダ付けの信頼性が低下するということは生じない。しかも、各セグメントなどを構成する導光部上には、光拡散シートが貼着されているため、異物がＬＥＤチップ２上に落ちてショートするとか、ワイヤを切断するというような事故が生じることもなく、また、振動などに対しても、ワイヤなどは非常に短く、発光部に関する信頼性上の問題は何ら発生しない。その上、基板上にＬＥＤチップをボンディングして反射ケースを被せるだけで製造することができ、非常に製造工程を短縮することができる。
【００２３】
前述の例では、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を使用して基板を形成したが、このようなＭＩＤを使用することにより、フック部を有する立体的な基板を形成しながら配線パターンをも形成することができるため好ましい。しかし、通常のプリント基板などの配線パターンが形成された平板状の基板を用いても、反射ケースをたとえば接着剤により固定したり、基板に設けられた凹溝内に反射ケースを嵌め込むなどの方法を用いることにより、同様に樹脂流れの問題を生じることなく絶縁性基板を用いた表面実装型の発光表示装置を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、導光部内へ樹脂を充填しない構造にしているため、製造工程が非常に簡単で、安価な表面実装型の絶縁基板を用いた発光表示装置を得ることができると共に、電極端子などに樹脂が流れ出したりすることがない。その結果、ユーザーが使用する場合にも、自動機により回路基板上に載置してハンダリフローなどによる炉内を通過させるだけで、簡単に実装することができると共に、ハンダ付けの支障をきたす汚れなどがないため、非常にハンダ付けの信頼性が向上する。
【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を製造工程にしたがって分解した説明図である。
【図３】基板と反射ケースとの嵌合部の一例を示す説明図である。
【図４】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５】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
２ＬＥＤチップ
３反射ケース
６光拡散シート
１２電極端子
３２導光部

Claims

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、該基板の配線パターン上にボンディングされる複数の発光素子と、前記基板上に設けられ、前記複数の発光素子をそれぞれ個別に内包する導光部が形成された反射ケースと、該反射ケースの表示面側に前記導光部の表面を覆うように設けられる光拡散シートとからなり、前記導光部内が中空に形成され、かつ、前記基板が、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からなり、該基板の対向する２辺の表面側に幅をそれぞれ異ならせて突出する２個のフック部を一体に有するように形成されると共に、前記反射ケースに前記フック部と係合し得る嵌合部を有し、前記反射ケースが前記基板上に被せられることにより嵌合し得る構造である発光表示装置。
（ａ）四角形の板状で、対向する両辺のそれぞれの一部から表面上に突出するように２つのフック部がそれぞれ異なる幅で延びて形成される基板をプラスティック成形品により一体に形成し、該基板表面に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ＭＩＤからなる基板を形成する工程と、
（ｂ）前記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、
（ｃ）前記複数の発光素子をそれぞれ個別に内包し得る導光部を設けると共に、前記基板に被せた場合に前記フック部と係合し得る嵌合部を設けた反射ケースを形成する工程と、
（ｄ）前記反射ケースを前記基板上に被せることにより、前記基板のフック部と前記反射ケースの嵌合部とを結合させることにより固定する工程と、
（ｅ）前記反射ケースの表示面側に拡散シートを貼着する工程
とを有することを特徴とする発光表示装置の製法。