(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性基板の両面に電気的絶縁性部材が設けられることにより形成されたプリント基板と、該プリント基板の一面にマトリクス状に設けられた発光素子と、前記プリント基板の他面に設けられ前記発光素子の点滅を制御する制御部品とを有し、前記プリント基板の筐体への取付側の外周端における少なくとも一部の前記電気的絶縁性部材が除去されて前記熱伝導性基板が露出され、前記プリント基板の筐体への取付側の周囲に取付金具が設けられ、該取付金具は筐体への取付部が突出するように高く形成されると共に前記電気的絶縁性部材が除去された部分に対応する部分に露出した熱伝導性基板と接触するように段差が形成されてなる表示装置。
【請求項２】
前記発光素子が設けられる側の前記電気的絶縁性部材が少なくとも第１層および第２層の２層からなり、該第１層の表面に配線パターンが形成され、第２層の表面に前記発光素子が設けられ、該第２層に設けられたブラインドスルーホールを介して前記発光素子の電極端子と配線パターンとが電気的に接続されてなる請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプリント基板に発光素子がマトリクス状に配列され、それぞれの発光素子のオンオフが制御されることにより文字などを表示する表示装置に関する。さらに詳しくは、プリント基板に実装される発光素子などの電子部品から発生する熱を放散しやすくした表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえば駅や公共広場での案内表示板、鉄道車両やバスなどの車内表示器などに発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）などの発光素子をマトリクス状に配列し、それぞれのＬＥＤの発光を制御することにより文字や数字などを表示し、電光ニュースや時刻、温度などの表示を行っている。このような表示装置は、たとえば図４に示されるような構造になっている。
【０００３】
図４において、１はガラスエポキシ樹脂などからなり、少なくとも両面に配線パターンがパターニングにより形成されたプリント基板で、その一面側にＬＥＤ２のチップがマトリクス状に配列されている。プリント基板１の他面側には、マトリクス状に並べられたＬＥＤ２のそれぞれを選択的にオンオフさせる制御部品や駆動部品などからなるＩＣ部品（制御部品）３が設けられ、一面側のＬＥＤ２を点滅させ得る構造になっている。４は取付金具で、セットの筐体などに表示装置を取り付ける際に、ＩＣ部品３を逃げて固定できるようにするためのもので、取付孔４ａ部にネジなどを嵌合させることにより、表示装置が筐体などに固定される。
【０００４】
このようなＬＥＤ２やＩＣ部品３などが実装されるプリント基板１は、従来よりガラスエポキシ樹脂などからなる電気的絶縁性の基板が用いられており、その表面に配線パターンが形成されている。このプリント基板１にＬＥＤ２やＩＣ部品３などを実装する方法としては、プリント基板１のそれぞれの面にこれらの部品を載置してそのリード線または電極端子をプリント基板１の表面の配線パターンに直接ハンダ付けする表面実装の方法が採られている。なお、ＬＥＤ２とＩＣ部品３との接続は、プリント基板１に設けられたスルーホールを介して、またはプリント基板１の側面を介して行われる。
【０００５】
このような電気的絶縁性部材からなるプリント基板１に電子部品を実装することにより電子部品の組立体を形成する方法は種々の電子機器に用いられており、組立工程の容易さからＬＥＤなどの電子部品をプリント基板１の表面で直接ハンダ付けする前述の表面実装の方法が最近では主流になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品を電気的絶縁性のプリント基板に実装する場合、通常の小電力の電子部品を実装する場合には問題ないが、たとえば前述の表示装置のＬＥＤや大電力の半導体素子などの発熱する電子部品を多数実装する場合には、電気的絶縁性のプリント基板では熱伝導も悪く、ＬＥＤなどで発熱した熱が外部に放出されず、蓄熱されて電子部品の動作温度が上昇し、電気的特性に悪影響が生じる。そこで、発熱を抑えるため動作電力を低くしなければならず、充分な輝度が得られないという問題がある。
【０００７】
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、プリント基板の表面に装着される電子部品で発生した熱を効率よく外部に放散し、電子部品の動作温度が上昇し過ぎないようにし、表示特性を低下させない表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示装置は、熱伝導性基板の両面に電気的絶縁性部材が設けられることにより形成されたプリント基板と、該プリント基板の一面にマトリクス状に設けられた発光素子と、前記プリント基板の他面に設けられ前記発光素子の点滅を制御する制御部品とを有し、前記プリント基板の筐体への取付側の外周端における少なくとも一部の前記電気的絶縁性部材が除去されて前記熱伝導性基板が露出され、前記プリント基板の筐体への取付側の周囲に取付金具が設けられ、該取付金具は筐体への取付部が突出するように高く形成されると共に前記電気的絶縁性部材が除去された部分に対応する部分に露出した熱伝導性基板と接触するように段差が形成されている。このように露出させることにより、表示装置を筐体などに取り付ける場合に、前記熱伝導性基板と筐体とを直接金属を介して接続することができる。そのため、プリント基板の表面に装着された電子部品からプリント基板の中心部の熱伝導性基板に伝導した熱を効率よく筐体に伝導することができ、熱の放散特性が向上する。また、取付金具が露出した熱伝導性基板に接触するように段差が設けられることにより、取付金具に薄い材料を使用しながらプリント基板の熱を効率よくセットの筐体を介して放散させることができる。
【０００９】
ここに発光素子とは、ＬＥＤのような光を放射する素子をいい、リード線を有する個別の素子に限らず、半導体基板から切断分離したままのベアチップや半導体などの基板上にアレイ状に発光部が形成されたものも含む。
【００１１】
前記発光素子が設けられる側の前記電気的絶縁性部材が少なくとも第１層および第２層の２層からなり、該第１層の表面に配線パターンが形成され、第２層の表面に前記発光素子が設けられ、該第２層に設けられたブラインドスルーホールを介して前記発光素子と配線パターンとが電気的に接続されていることが、発光面側に発光素子を隙間なく配列し、その配線を下側の第１層で行うことができるため、表示特性を向上させることができて好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明の表示装置について説明をする。
【００１４】
図１の（ａ）は本発明の表示装置の斜視説明図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線の一部の断面説明図（符号５および６を付した部材は（ａ）には図示されていない）である。図１において、図４と同じ部分には同じ符号が付してあり、プリント基板１の一面側にはＬＥＤ２がマトリクス状に設けられ、他面側には制御部品（コントロールＩＣ）や駆動部品（ドライブＩＣ）などのＬＥＤ２の点滅を制御するＩＣ部品（制御部品）３および取付金具４が設けられていることは図４の例と同じである。本発明は、プリント基板１が金属板１１などの熱伝導性基板の両面にそれぞれガラスエポキシ樹脂からなる基板やポリイミドなどの有機樹脂被膜などからなる電気的絶縁性部材１２、１３が設けられたサンドイッチ構造からなっているところに特徴がある。熱伝導性基板としては、たとえばアルミニウム、銅、ステンレス、シリコン合板などの熱伝導の良い金属板やアルミナなどの熱伝導の良い基板を用いることができる。熱伝導性基板が電気的絶縁性部材からなる場合は前述の電気的絶縁性部材１２、１３を別の材料として設けなくても、熱伝導性基板のままで兼用することができる。なお、図１（ｂ）において６はセットの筐体５に表示装置の取付金具４を固定するネジで、筐体５およびネジ６は、（ａ）には図示されていない。
【００１５】
このプリント基板１を製造するには、たとえばつぎのようにする。まず、アルミニウムなどの金属板１１にＬＥＤ側とＩＣ側との電気的接続をするためのスルーホールを設けておき、その表裏および側面の全面にポリイミドなどを塗布して固化させ両面に電気的絶縁性部材１２、１３を形成する。その後、通常のプリント基板の製造と同様に蒸着などにより銅被膜を表裏両面に形成し、それぞれエッチングによりパターニングをすることにより配線パターンを形成する。
【００１６】
プリント基板の他の製法の例として、図２にプリント基板１の分解図が示されるように、金属板１１の両面の電気的絶縁性部材１２、１３として、たとえばガラスエポキシ樹脂板などの電気的絶縁板を用い、金属板１１の両面に張り合わせることにより形成することもできる。図２に示される例では、片面の電気的絶縁性部材がそれぞれ２枚の絶縁板による２層からなっているが、それぞれ１層でもよく、また３層以上でもよい。
【００１７】
図２に示される例では、たとえば０.６〜０.７ｍｍ程度の厚さのアルミニウムなどからなる金属板１１の一面側に、たとえば０.２〜０.３ｍｍ程度のガラスエポキシ樹脂板からなる第１層１２ａと第２層１２ｂとがエポキシ樹脂などの接着剤により貼り合わされている。なお、ＬＥＤ２の配線端子とＩＣ部品３との接続をプリント基板のスルーホールを介して行う場合は、金属板１１に設けられたスルーホールの内周にあらかじめ絶縁被膜を設けておくことが好ましい。絶縁性部材の第１層１２ａの表面には、ＬＥＤ２に電圧を印加するための配線パターン１７が銅被膜などにより形成されており、第２層１２ｂに配列されるＬＥＤ２の各電極端子とは第２層１２ｂの表面に設けられた配線パターン１５およびブラインドスルーホール１６（重ね合わされたプリント基板全体を貫通する孔ではなく、第２層１２ｂのみを貫通する孔）を介して接続される。このように電気的絶縁性部材１２を２層にすることによりＬＥＤ２の配列が配線パターンにより制限を受けることなくＬＥＤ２の間隔を狭くすることができるため、美しい表示をすることができる。また、前述のようなブラインドスルーホールとすることにより、金属板１１に沢山のスルーホールを設ける必要がなく、良好な熱伝導を維持することができる。ＩＣ部品を搭載する側の電気的絶縁性部材１３も同様に第１層１３ａおよび第２層１３ｂにより形成され、第１層１３ａの第２層１３ｂ側の面に配線パターン１８を設けることにより同様の効果が得られる。
【００１８】
本発明によれば、プリント基板１のコア部分は金属板１１などの熱伝導性基板からなっており、電子部品で発生した熱は金属板１１を伝わり、プリント基板１の全体から放熱し、またはセットなどの筐体５と接続される取付金具４を介して筐体５から効率よく放散し、電子部品に熱がこもることがない。すなわち、アルミニウムなどからなる金属板１１は、ガラスエポキシなどからなる従来の電気的絶縁性基板より熱伝導が３〜５倍ぐらい高く、非常に熱伝導が良い。そのため、ＬＥＤ２やＩＣ部品３などの電子部品で発生した熱は薄い電気的絶縁性部材１２、１３を介して金属板１１に伝わった後、金属板１１の全体に素早く伝わって放熱し、または取付金具４を介して筐体５から効率よく放散される。その結果、電子部品の動作温度が上昇し過ぎることがなく、ＬＥＤ２などの電子部品に印加される電力が制限されたり、電子部品の動作温度が上昇し過ぎて動作が不安定になることもない。
【００１９】
一方、プリント基板１の両面は、電気的絶縁性部材１２、１３で覆われているため、従来のプリント基板と同様に銅被膜などを設け、エッチングによりパターニングをすることにより配線パターンが形成され、ＬＥＤ２やＩＣ部品３が回路を構成するように表面実装される。なお、ＬＥＤ２の配線端子は金属板１１を貫通して設けられたスルーホールを経て、またはプリント基板１の端部に導出され、プリント基板１の側面を経て他面側のＩＣ部品３などの駆動回路と接続される。
【００２０】
図１に示される表示装置では、プリント基板１のＩＣ部品３が設けられた側の面（他面）の外周端において、ＩＣ部品３の周囲の電気的絶縁性部材１３が周囲全体において除去され、露出した金属板１１に接触すると共にＩＣ部品３の高さより高い取付金具４が設けられている。その結果、セットの筐体５などに取り付けた場合に、図１（ｂ）に熱の伝導方向がＡで示されるように、取付金具４を介して筐体５に熱が伝導し、電子部品（ＬＥＤ２やＩＣ部品３）で発生した熱がセット側から効率よく放散される。このように、取付金具４との接続部の電気的絶縁性部材１３を除去することにより、直接金属同志が接触し、熱の伝導率が低下するところがないため好ましい。しかし、電気的絶縁性部材１３は非常に薄く、電気的絶縁性部材１３が除去されていなくても金属板１１に熱が伝導し、電子部品から取付金具４への熱伝導は相当改善され、またプリント基板１の全体から熱放散をすることができ、熱放散の効果は現れる。
【００２１】
また、図３に取付金具４の他の例が示されているように、取付金具４は数ｍｍの厚さを有するＩＣ部品３の高さより厚い部材を用いなくても、１ｍｍ以下の薄い材料（板状体の加工またはアルミダイカストなどの型成形）で形成することもできるし、また電気的絶縁性部材１３を除去して金属板１１を露出させる部分を周囲全体ではなく部分的にすることもできる。すなわち、図３に示される例では取付金具４が薄い材料でリング状に形成され、筐体との取付部に突状部４ｃが突出するように高く形成され、かつ、金属板１１との接触のため段差４ｂが形成されている。すなわち、ＩＣ部品３を逃げられるように筐体との取付部が高く形成されると共に、絶縁被膜１３が部分的に除去されて露出した金属板１１の部分と接触させるために段差４ｂが形成されている。このようにすることにより取付金具４を薄い板材もしくは少ない材料により形成することができるし、また電気的絶縁性部材１３の除去する部分が部分的であっても、同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の表示装置によれば、ＬＥＤなどの電子部品を搭載するプリント基板の少なくともコア部に金属板などの熱伝導性基板を用いているため、プリント基板に搭載する電子部品が発熱しても、その熱を効率よく放散することができ、電子部品の動作温度が必要以上に上昇し過ぎることがなく、輝度を低下させない高性能な表示装置が得られる。
【００２３】
さらに、電子部品の動作温度が上昇し過ぎないため、電子部品の寿命が延び、また故障率が下がり、電子機器の信頼性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示装置の斜視説明図およびその部分断面説明図である。
【図２】本発明の表示装置のプリント基板の他の構成例を示す図である。
【図３】本発明の表示装置の取付金具の他の構成例を示す図である。
【図４】従来のＬＥＤを用いた表示装置の斜視説明図である。
【符号の説明】
１    プリント基板
２    ＬＥＤ
３    ＩＣ部品
４    取付金具
４ｂ  段差
４ｃ  突状部
５    筐体
１１    金属板
１２    電気的絶縁性部材
１３    電気的絶縁性部材
【図１】
0003713088.tif 000002
【図２】
0003713088.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003713088.tif 000005