JPH0816114A - 発光表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄型で表示品質や信頼性が高く、かつ安価な
発光表示装置を提供する。 【構成】 複数の導体層を有する一枚基板２の片面に複
数のチップ型ＬＥＤ素子１が搭載され、且つ他面に前記
チップ型ＬＥＤ素子の駆動回路部品が搭載されてなるこ
とを特徴とする。導体層を有する複数枚の基板を一体的
に積層形成した積層基板２の片面に複数のチップ型ＬＥ
Ｄ素子１が搭載され、且つ他面にチップ型ＬＥＤ素子１
の駆動回路部品３が搭載されてなり、積層基板２は、少
なくとも、チップ型ＬＥＤ素子１を搭載するＬＥＤ搭載
用基板１１と、駆動回路部品３を搭載する駆動回路部品
搭載基板１４と、ＬＥＤ搭載用基板１１と、駆動回路部
品搭載用基板１４との間に介挿され、チップ型ＬＥＤ素
子１と駆動回路部品３との電気的接続を行う回路接続基
板とから構成されてなることを特徴とする。また、上記
構造の発光表示装置において、外部取り付け用の雌ネジ
部７を有するシャーシ６を積層基板２の駆動回路部品搭
載側に取り付けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドットマトリクス型の
ＬＥＤ表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のドットマトリクス型のＬＥＤ表示
装置においては、ランプ型のＬＥＤ素子を実装した基
板、もしくはＬＥＤチップをダイレクトボンディングに
より実装した基板を表示部基板とし、点灯駆動用の回路
部品を別個の基板に搭載して、２枚の基板を接続ピンで
接続する構成となっていた。

【０００３】図７にランプ型のＬＥＤを実装したＬＥＤ
表示装置の構造図を、図８にＬＥＤチップをボンディン
グしたタイプの表示装置の構造図を示す。

【０００４】また図９には、これらの表示装置の点灯駆
動回路のブロック図を示す。

【０００５】従来のランプ型のＬＥＤ表示装置を作成す
る場合の製造工程のフロー概要を、図１０（ａ）に示
す。

【０００６】まず、図７に示すようにＬＥＤ搭載基板７
２に複数個のランプ型ＬＥＤ素子７１を自動挿入し挿入
されたリードの長さを揃えるためにリードカットを行
い、その後、接続ピン７３を有するランプ型ＬＥＤ素子
７１´を外周に挿入して、半田ディップを行っている。
その後、ＬＥＤ基板の検査修正を行いＬＥＤ実装基板を
作成する。

【０００７】一方、駆動回路用基板７５に回路部品７４
を自動搭載後、半田リフローし、検査修正を行い、入出
力コネクタ７７及び 電源用コネクタ７８を実装し、駆
動回路実装基板を作成しスペーサ７６を取り付ける。

【０００８】その後、ＬＥＤ実装基板とスペーサ付き駆
動回路実装基板を接続ピン７３を利用し、半田接続し組
み合わせた後、ＬＥＤランプケース７０をはめ込む。

【０００９】更に、最終検査を行ってランプ型ＬＥＤ表
示装置が完成する。

【００１０】次に、従来のＬＥＤチップボンディングタ
イプ表示装置の製造工程フロー概要を図１０（ｂ）に示
す。

【００１１】まず、図８の（ａ）のＡ部拡大図（ｅ）に
示すようにＬＥＤ搭載基板８３にＬＥＤチップ８１を、
ダイボンド及びワイヤーボンド後、反射板８０を貼り付
け、ＬＥＤ基板の検査修正を行いＬＥＤ実装基板を作成
する。

【００１２】一方、駆動回路用基板８６に 回路部品８
５を自動搭載後、半田リフローし検査修正を行い、入出
力コネクタ８９及び 電源用コネクタ９０を実装し、駆
動回路実装基板を作成し、取り付け用ネジ穴８８を設け
たシャーシ８７を取り付ける。その後、ＬＥＤ実装基板
とシャーシ付き駆動回路実装基板を、接続ピンコネクタ
８４を利用し、半田接続し組み合わせた後、最終検査を
行ってチップボンディング型ＬＥＤ表示装置が完成す
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のＬＥＤ表示
装置においては、下記に示すような問題点があった。

【００１４】（１）ランプ型素子タイプ、チップボンデ
ィングタイプ共に、基板裏面に駆動回路部品を搭載する
ことが不可能な為、２枚基板構造にならざるを得ず、そ
の結果、表示装置の薄型化が達成できない。

【００１５】何故なら、ランプタイプは、ＬＥＤ素子の
リードが基板を貫通して半田付け部が必要な為、裏面に
駆動回路部品を実装するのが困難であるためである。
特に、リード間が狭くなる小型の表示装置では実装は不
可能である。

【００１６】また、ボンディングタイプでは、チップ及
びワイヤーをボンディングした後で高熱をかけると信頼
性が低下するので、裏面には回路部品を実装できない。

【００１７】逆の手順の場合には、チップのボンディン
グ、ワイヤーのボンディング時の作業が困難である。

【００１８】（２）ＬＥＤ表示装置の放熱対策は、駆動
回路面側からの送風等による冷却がメインである。従来
は２枚基板構造であるため、発熱の大きいＬＥＤ素子部
の基板に直接風を当てることができず、また、２枚の基
板の間の空気が蓄熱層となり、ＬＥＤ素子を効率よく冷
却することができない。

【００１９】（３）ボンディングタイプのＬＥＤ素子の
不良、故障、作業の失敗等が生じた場合に修正が困難な
為、歩留まりが低下する。

【００２０】また、ボンディングタイプのＬＥＤ素子の
反射板の反射効率が悪いため、発光ロスが多く、輝度が
十分得られない。

【００２１】そこで、本発明の目的は、従来に比べ薄型
化を図れるとともに、放熱性、発光性等に優れた高信頼
性の発光表示装置を実現することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を解
決するために、複数の導体層を有する一枚基板の片面に
複数のチップ型ＬＥＤ素子が搭載され、且つ他面に前記
チップ型ＬＥＤ素子の駆動回路部品が搭載されてなるか
または、導体層を有する複数枚の基板を一体的に積層形
成した積層基板の片面に複数のチップ型ＬＥＤ素子が搭
載され、且つ他面に前記チップ型ＬＥＤ素子の駆動回路
部品が搭載されてなり、前記積層基板は、少なくとも、
前記チップ型ＬＥＤ素子を搭載するＬＥＤ搭載用基板
と、前記駆動回路部品を搭載する駆動回路部品搭載基板
と、前記ＬＥＤ搭載用基板と駆動回路部品搭載用基板と
の間に介挿され、前記チップ型ＬＥＤ素子との前記駆動
回路部品の電気的接続を行う回路接続基板とから構成さ
れてなることを特徴とする。

【００２３】また、上記構造の発光表示装置において、
外部取り付け用の雌ネジ部を有するシャーシを前記積層
基板の駆動回路部品搭載側に取り付けてなることを特徴
とする。

【００２４】

【作用】１枚基板の両面にＬＥＤ素子と駆動回路部品を
搭載することになるので、薄型の表示装置を実現でき
る。

【００２５】また、１枚基板構造の表示装置とすること
で、駆動回路面側から強制冷却した場合の放熱効率を高
めることができる。さらに、取り付け部を設けた放熱用
シャーシを基板の駆動回路側に貼り付けているので、表
示装置で発生した熱をこのシャーシを介して、システム
の本体側に逃がすことができ、更に放熱効果を向上でき
る。

【００２６】また、ボンディングタイプのＬＥＤ素子の
代わりに、ＭＩＤ表面実装用のチップ型ＬＥＤ素子を用
いているので、不良、故障、作業の失敗等が生じた際の
修正が容易となり、歩留まりの向上が図れる。

【００２７】しかも、このＭＩＤチップ型ＬＥＤ素子
は、成型によりその素子内部に反射壁が形成されてお
り、その反射壁には金属メッキが施されているので、高
い反射効率が得られ、従来よりも高輝度の表示装置を実
現できる。

【００２８】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して以下に説明
する。

【００２９】図１は本発明の一実施例によるドットマト
リクス型ＬＥＤ表示装置の構造図を示す図であり、
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ、上面図、
側面図、右側面図及び底面図である。

【００３０】この表示装置は縦１６個×横３２個の合計
５１２個のチップ型ＬＥＤ素子１を積層基板２の片面に
等ピッチで並べる一方、裏面に点灯駆動用回路部品３を
両面実装したものである。

【００３１】また、図２は積層基板の内部構造図を示す
図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞ
れ、チップ型ＬＥＤ素子搭載面である第一導体層、アノ
ードコモンラインの第２導体層、ＬＥＤ駆動信号ライン
の第３導体層及び駆動回路部品搭載面の第４導体層であ
る。

【００３２】第１導体層はＬＥＤ素子搭載基板１１上
に、チップ型ＬＥＤ素子のカソード電極パターン２０及
びアノード電極パターン２１で構成されており、前記ア
ノード電極２１は回路接続基板１２上の第２導体層のア
ノードコモンライン２３とスルーホール導体２２で接続
されている。また、第３導体層は回路接続基板１３上の
ＬＥＤ駆動信号ライン２５であり、第４導体層の駆動回
路部品半田付用ランド２７とスルーホール２６で、ま
た、第１導体層のカソード電極２０及び、第２導体層の
アノードコモンライン２３ともそれぞれ、スルーホール
（図示せず）導体で相互接続されている。

【００３３】尚、一枚基板の構成の実施例は上記構成に
とらわれることはなく、例えば、両面スルーホール配線
基板の両面に絶縁層を介して、導体層を形成する方法
や、両面スルーホール配線基板を積層して一体化する方
法もある。

【００３４】図３は図２に示す第１導体層（ａ）のＡ部
の拡大模式図であり、図において、３１，３４は、それ
ぞれ緑色ＬＥＤ３８及び赤色ＬＥＤ３９のカソード電極
であり、カソードコモンライン３２，３３と接続されて
いる、３５，３６はそれぞれ緑色ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤ
のアノード電極であり、アノードコモン電極３７とスル
ーホール導体３５´，３６´で接続されている。

【００３５】本発明で採用されている、ＭＩＤ（Ｍｏｌ
ｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｄｅｖｉｃ
ｅ）表面実装用チップ型ＬＥＤ素子の構造図を図４に示
す。

【００３６】ＭＩＤ技術とは、成型基板に金属メッキで
配線を施した、立体配線技術のことである。図中（ａ）
は成型基板の上面図を、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ´断面
図を、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ´断面図を、（ｄ）は底
面図を、そして（ｅ）はＬＥＤチップをボンディングし
た後の（ａ）のＥ−Ｅ´断面図を示している。

【００３７】このＭＩＤ技術を応用した、チップ型ＬＥ
Ｄ素子は、図４（ｅ）に示すように、立体配線された、
成型基板４１の凹部に、ＬＥＤチップ４２をダイボンド
後、金線４３にてワイヤーボンドすることによって作成
される。そして、同図（ｄ）に示すように、成型基板の
底面に外部接続用電極部４５〜４８が設けられているの
で、プリント基板に半田リフローにより、表面実装する
ことが可能である。

【００３８】ここで、４５、４６はアノード電極、４
７、４８はカソード電極であり、図３の３５、３６及び
３１、３４に対応している。

【００３９】もしも工程中に、ＬＥＤ素子の不良、故障
や作業の失敗等が生じた際に、ＭＩＤチップ型ＬＥＤ素
子の修正や交換が容易となり歩留まりが向上する。

【００４０】また、成型によって、素子内部に光りの反
射壁（同図（ｅ）４４）を形成することができ、更に、
その反射壁に金属メッキを施すことで、一層、反射効率
が増すことから、表示装置として十分な輝度を得ること
ができる。

【００４１】また、その点灯駆動回路の回路構成は図９
に示す従来例と同一である。

【００４２】本発明のＬＥＤ表示装置を作成する場合の
製造工程のフローを図１０（ｃ）に示す。まず、図１に
示す積層基板２の片面に表面実装型の駆動回路部品３と
入出力コネクタ４及び電源用コネクタ５を自動搭載後、
半田リフローし、基板両面の検査修正を行う。その後、
取り付け用雌ネジ７の付いたシャーシ６を基板の回路部
品面側に接着剤で貼り付ける。

【００４３】本発明に使用するシャーシの外観図を図５
に示すが、図中（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれ
ぞれ、上面図、側面図、右側面図及び底面図である。

【００４４】取り付け部の構成は次ぎの通りである。シ
ャーシは耐侯性のプラスチックを図５に示す形状に成型
し、雌ネジ５１を埋め込んだ形で作られ、それを基板の
回路部品面側に接着面５２を接着剤で貼り付ける。

【００４５】また、接着剤と併用して位置決めを兼ね
た、金属片５３を成型品から突起させ、基板上のランド
に半田付けして強度を増す方法もある。

【００４６】シャーシの材質としては、ガラス繊維入り
熱可塑性樹脂等のプラスチックの他にアルミダイキャス
トや亜鉛ダイキャスト等の金属も用いることができる。

【００４７】金属製の場合はプラスチック製のものより
熱伝導性が良いため、このシャーシを通して取り付けら
れたシステム本体へ、より効率よく熱を逃がすことがで
きる。上記構成によれば、従来のように、ＬＥＤ表示基
板と駆動回路基板を別個の基板に搭載する必要はなく、
１枚基板構造にすることができるため表示装置の薄型化
が図れる。

【００４８】また、そのために、従来であれば、図１１
（ａ）に示すように、２枚基板構造であるため、駆動回
路面側からの送風による強制冷却を行っても、ＬＥＤ表
示基板７２と駆動回路基板７５の間の部分にＬＥＤ素子
から発熱した熱がたまり、放熱効率が良くなかったが、
本発明では、図１１（ｂ）に示すように、１枚基板構造
であるため、送風による強制冷却を行うことにより、放
熱効率は著しく改善される。

【００４９】また、従来のように、ＬＥＤ素子搭載基板
と駆動回路部品搭載基板を手作業で組み合わせる必要が
なく、組み立て工程が省け、製造コストの削減が図れ
る。

【００５０】さらに、上記構造の表示装置を利用すれ
ば、薄型、軽量の表示板システムの構成が可能となり、
システムの用途が広がると共に、システムを安価に構成
できる。前記の実施例の表示装置では、回路部品面側の
シャーシ開口部に送風することで十分な放熱効果が期待
できるが、そのような送風装置を設置できないほどの薄
型のシステムにおいては、次の方法がある。

【００５１】図６に他の実施例を示す。まず、図６
（ａ）のように、表示装置とシステム本体の間に、熱伝
導性の高いゴムシート（例えば、シリコーンラバー）等
を、表示装置の基板面とシステム本体の両者に接するよ
うに挟み込み、その状態で表示装置を取り付ける方法で
ある。この方法では、表示装置において発生した熱は、
シャーシ６１とゴムシート６２を通じて、システム本体
側６３に逃がされる。

【００５２】また、同図（ｂ）のように、シャーシ形状
を開口部のないものとし、シャーシ６１´と基板の間に
熱伝導性の良い樹脂６２´（例えば、シリコーン系）等
を、充填する方法もある。このとき、シャーシ全面がシ
ステム本体６３に接するように取り付ければ、熱をシス
テム側に逃がすことができる。

【００５３】なお、本実施例によれば、放熱性の他に
も、図１の実施例と同様の効果が得られるのは当然であ
る。

【００５４】

【発明の効果】本発明による効果を以下に列挙する。

【００５５】（１）ＭＩＤ表面実装用チップ型ＬＥＤ素
子及び積層基板を用いることにより、１枚基板の両面に
ＬＥＤ素子と駆動回路部品を搭載することを可能にし、
表示装置の薄型化が図れる。

【００５６】（２）１枚基板構造の表示装置とすること
で、駆動回路面側から強制冷却した場合の放熱効率を高
める。また、取り付け部を設けた放熱用シャーシを基板
の駆動回路側に貼り付け、表示装置で発生した熱をこの
シャーシを介して、システムの本体側に逃がすことによ
り更に放熱効果を高めることにより、表示装置の寿命、
信頼性が向上する。

【００５７】（３）ボンディングタイプのＬＥＤ素子の
代わりに、ＭＩＤ表面実装用チップ型ＬＥＤ素子を用い
ることにより、不良、故障、作業の失敗等が生じた際の
修正が容易となり、歩留まりが向上する。

【００５８】（４）また、ＭＩＤチップ型ＬＥＤ素子
は、成型により素子内部に反射壁を形成することがで
き、しかも、その反射壁に金属メッキを施すことで、更
に反射効率が増すことから、表示装置として十分な輝度
を得ることができ、表示品質が向上する。

【００５９】（５）本発明の表示装置では、１枚の基板
の両面にＬＥＤ素子、駆動回路部品をすべて自動実装機
で搭載し完成するために、従来のように、ＬＥＤ素子基
板と駆動回路部品基板を別個に作成後、手作業で両者を
組み合わせる必要がなく、組み立て工程を省くことがで
き、製造コストの削減が図れる。

【００６０】（６）本発明の表示装置を利用すれば、薄
型、軽量の表示板システムを構成することができるた
め、壁掛け型の表示板等、システムの用途が広がると共
に、システムを安価に構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ、本発明の一実施
例による発光表示装置の上面図、側面図、右側面図及び
底面図である。

【図２】本発明の積層基板の内部構造を示す分解斜視図
である。

【図３】図２のＡ部拡大図である。

【図４】（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ、ＭＩＤ技術を応
用したチップ型ＬＥＤ素子の（ａ）は成型基板の上面図
を、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ´断面図を、（ｃ）は
（ａ）のＣ−Ｃ´断面図を、（ｄ）は底面図を、そして
（ｅ）はＬＥＤチップをボンディングした後の（ａ）の
Ｅ−Ｅ´断面図である。

【図５】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ、本発明の一実施
例によるシャーシの上面図、側面図、右側面図及び底面
図である。

【図６】（ａ）乃び（ｂ）は、本発明の他の実施例によ
る断面図である。

【図７】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ、従来のランプ型
ＬＥＤ表示装置の上面図、側面図、右側面図及び底面図
である。

【図８】（ａ）乃至（ｄ）はそれぞれ、従来のチップボ
ンディング型ＬＥＤ表示装置の上面図、側面図、右側面
図及び底面図、（ｅ）は（ａ）のＡ部拡大図である。

【図９】ＬＥＤ表示装置の点灯駆動回路のブロック回路
図である。

【図１０】従来及び本発明の製造工程フロー図である。

【図１１】（ａ）乃び（ｂ）はそれぞれ、従来及び本発
明の表示装置の放熱方法を示した図である。

【符号の説明】

１ チップ型ＬＥＤ素子 ２ 積層基板 ３ 駆動回路部品 ６ シャーシ ７ 取り付け用雌ネジ １１ ＬＥＤ素子搭載用基板 １２，１３ 回路接続基板 １４ 駆動回路部品搭載用基板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の導体層を有する一枚基板の片面に
   複数のチップ型ＬＥＤ素子が搭載され、且つ他面に前記
   チップ型ＬＥＤ素子の駆動回路部品が搭載されてなるこ
   とを特徴とする発光表示装置。
2. 【請求項２】 導体層を有する複数枚の基板を一体的に
   積層形成した積層基板の片面に複数のチップ型ＬＥＤ素
   子が搭載され、且つ他面に前記チップ型ＬＥＤ素子の駆
   動回路部品が搭載されてなり、 前記積層基板は、少なくとも、前記チップ型ＬＥＤ素子
   を搭載するＬＥＤ搭載用基板と、前記駆動回路部品を搭
   載する駆動回路部品搭載基板と、前記ＬＥＤ搭載用基板
   と、駆動回路部品搭載用基板との間に介挿され、前記チ
   ップ型ＬＥＤ素子と前記駆動回路部品との電気的接続を
   行う回路接続基板とから構成されてなることを特徴とす
   る発光表示装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の発光表示装置
   において、外部取り付け用の雌ネジ部を有するシャーシ
   を前記積層基板の駆動回路部品搭載側に取り付けてなる
   ことを特徴とする発光表示装置。