JPH0797655B2 - フォトカプラ - Google Patents

フォトカプラ

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JPH0797655B2
JPH0797655B2 JP13777090A JP13777090A JPH0797655B2 JP H0797655 B2 JPH0797655 B2 JP H0797655B2 JP 13777090 A JP13777090 A JP 13777090A JP 13777090 A JP13777090 A JP 13777090A JP H0797655 B2 JPH0797655 B2 JP H0797655B2
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宏 斉藤
茂成 高見
二郎 橋爪
周一郎 山口
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Matsushita Electric Works Ltd
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  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置に係り、特にフォトカプラの構造
に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は、従来の透過型のフォトカプラを示すもので、
フォトカプラ1は、入力側フレーム2に固定された発光
デバイス3と、出力側フレーム4に固定された受光デバ
イス5を、一定の間隔を保って対向させて配設したもの
であり、発光、受光各デバイス3、5は、それぞれ入
力、出力各フレーム2、4にワイヤ6によりワイヤボン
ディングされており、発光デバイス3の受光デバイス5
間には透明樹脂が充填されて光信号の経路7とされ、そ
れらの外側を不透光性部材であるモールド樹脂8により
モールド封止して構成されたものである。
第8図は、従来の半導体装置である反射型のフォトカプ
ラを示すもので、発光デバイス3と受光デバイス5が平
面上に配設され、それらを覆うように球面状の反射面9
が設けられ、発光デバイス3からの光信号は、球面状の
反射面9で反射されて受光デバイス5に到達する構成と
されている。
一般に、フォトカプラ1は、入力側と出力側の信号伝達
を光信号により行うため、回路間が電気的に独立し影響
がなことから、異種電源間の信号伝達が容易であり、イ
ンピーダンス整合に対する配慮を軽減でき、アースが強
要できない回路間の信号伝達も容易であり、信号の一方
向伝達特性が維持される等の特徴を持つ。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところで、このように構成された従来のフォトカプラ1
においては、発光デバイス3と受光デバイス5の間の光
信号伝達が1つの経路7のみを介して行われるため、そ
の出力信号により駆動させる電気的に独立な負荷回路が
複数ある場合には、複数のフォトカプラ1が必要であ
り、また、受光デバイス5の出力である起電力は、発光
デバイス3の入力電流が一定であれば、受光効率が一定
であるため、一定で、出力を可変させることが出来ない
という欠点があった。
本発明は、前記背景に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、各1個の発光デバイスと受光デバ
イスとを有するフォトカプラにおいて、電気的に独立し
た複数の負荷回路の制御を容易にし、また、発光デバイ
スへの入力が一定である場合においても、フォトカプラ
の出力である受光デバイスの出力を可変できるフォトカ
プラを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するための本発明は、発光デバイス3と
受光デバイス5とを各1個有し、前記発光デバイス3と
受光デバイス5間に透明材料からなる光信号の経路が形
成され、外郭が不透光性部材で覆われてなるフォトカプ
ラ1の構造において、前記受光デバイス5に複数個の受
光セル5aを設けると共に、前記発光デバイス3から受光
デバイス5に至る光信号経路7中に液晶材料14を用いた
液晶フィルタ10を設け、該液晶フィルタ10の複数の受光
セル5aのそれぞれに対向する位置に、それぞれ独立して
液晶材料14への電圧印加が可能な複数の透明電極16を設
けると共に、前記受光デバイス5側に偏光板15を配設
し、所定の透明電極16に電圧を印加することにより、電
圧を印加した透明電極16近傍の液晶材料14を透過する光
信号を偏光させ、その偏光させた光を前記偏光板15でカ
ットすることにより、前記複数の受光セル5aの出力を、
それぞれ独立して制御可能としたことを特徴とするもの
である。
〔作用〕
上記のように構成したことにより、受光デバイス5に複
数の受光セル5aを形成し、受光デバイス3との間に液晶
フィルタ10を介在させたことにより、液晶材料14に電圧
を印加する場所を変えることで、電圧を印加した電極16
周辺の液晶材料14を透過する光信号を偏光させ、その偏
光させた光を前記偏光板15でカットすることにより、前
記透明電極16に対応する受光セル5aの出力が制御できる
ため、複数の透明電極16を独立して制御することによ
り、1個のフォトカプラ1で複数の負荷回路を独立して
制御でき、また、各受光セル5aの出力線を負荷に対して
並列に接続し、各受光セル5aに対応する液晶フィルタ10
の透明電極16の電圧が印加される数を変えることによ
り、出力の可変が図れる。さらには、受光デバイス5に
複数の受光セル5aを形成し、1チップで形成したことに
より、ウェハのダイシング、ダイボンディング、ワイヤ
ボンディング、モールド等の実装工程が大幅に簡素化さ
れ、製造工数が低減される。
〔実施例〕
第1図及び第2図は、本発明の第1の実施例を示すもの
である。フォトカプラ1は、主に発光デバイス3と、受
光デバイス5と、液晶フィルタ10及びそれらを外側から
覆う不透光性部材であるモールド樹脂8によりモールド
封止されて構成されている。
発光デバイス3は、液晶フィルタ10を介して受光デバイ
ス5と一定の間隔を保って対向して設けられ、銅、ニッ
ケル、42アロイ材等により構成された入力側フレーム2
に、絶縁性のペースト11等により機械的に固定され、か
つ電極は入力側フレーム2に、Cu,Al,Au等のワイヤ6で
ワイヤボンディングされることにより電気的に接続され
ている。
受光デバイス5は、受光セル5aを複数個有し、銅、ニッ
ケル、42アロイ材等により構成された出力側フレーム4
に、絶縁性のペースト11等により機械的に固定され、か
つ出力側フレーム4にCu,Al,Au等のワイヤ6でワイヤボ
ンディングにより電気的に接続されている。
液晶フィルタ10は、2枚のガラス等の透明板12とスペー
サ13により形成された箱体内に、液晶材料14が充填され
て形成され、さらにその受光デバイス5側に、偏光板15
が設けられて構成されている。なお、透明板12の厚さと
しては、約0.1〜1mmが良い。発光デバイス3側の透明板
12の液晶材料14の充填側には、回路パターン(図示せ
ず)と複数の電極16が設けられて制御側フレーム17に接
続されている。回路パターン及び電極16は透明で、材料
としてはITO、NESA(SnO2)膜等を用いる。また、液晶
材料14の光信号経路7方向の厚みは、10〜30μm程度が
適当であり、液晶材料14としては、N−(P−methoxyb
enzylide)−P′−butylaniline(MBBA)等を用い、ホ
メオトロピック配列をさせておく。このような液晶フィ
ルタ10は、発光デバイス3と受光デバイス5の間に設け
られ、発光、受光両デバイス3、5と液晶フィルタ10の
間それぞれには、シリコン系樹脂等の透明樹脂が充填さ
れて光信号の経路7とされている。
このように構成されたデバイス等を、不透光性部材であ
るモールド樹脂8でモールド封止し、入力側フレーム2
と出力側フレーム4及び制御フレーム17の突出部をフォ
ーミングして、それぞれ端子2a、4a、17aとする。
第2図は、本実施例の製造方法を示すもので、まず、出
力側フレーム4に、受光デバイス5を絶縁性のペースト
11等によりダイボンドし、かつ受光デバイス5の電極パ
ッド(図示せず)と入力側フレーム4をワイヤ6により
ワイヤボンディングして電気的に接続する(同図(a)
参照)。これとは別に、偏光板15と透明板12、液晶材料
14及び透明板12の4層からなる液晶フィルタ10を制御フ
レーム17と半田(又は導電性樹脂、ワイヤボンディング
等でも良い)により電気的に接続する(同図(b)参
照)。さらに、発光デバイス3を受光デバイス5と同様
に入力側フレーム2に機械的、電気的に接続する(同図
(c)参照)。その後、液晶フィルタ10の発光、受光両
デバイス3、5とのそれぞれの間を、透明樹脂で接着固
定して光信号の経路7とし、さらに、それをモールド樹
脂8によりモールド封止する。最後に、入力、出力、制
御各フレーム2、4、17をフォーミング、ダイバーカッ
トすることにより製造がされる。
このように構成したことにより、受光デバイス5に複数
の受光セル5aを形成し、発光デバイス3との間に液晶フ
ィルタ10を介在させて、液晶材料に電圧を印加する場所
を変えることで受光セル5aの出力が制御できるため、複
数の透明電極16を独立して制御することにより、1個の
フォトカプラ1で複数の負荷回路を独立して制御でき、
また、各受光セル5aの出力線を負荷に対して並列に接続
し、各受光セル5aに対応する透明電極16の電圧が印加さ
れる数を変えることにより、出力の可変が図れ、出力電
圧を広い範囲とすることができる。さらには、受光デバ
イス5に複数の受光セル5aを形成し、1チップで形成し
たことにより、ウェハのダイシング、ダイボンディン
グ、ワイヤボンディング、モールド等の実装工程が大幅
に簡素化され、部品点数や製造工数が削減され、製造コ
ストが大幅に低減できると共に、消費電力の低減が図れ
る。
第3図は、本発明の第2の実施例を示すもので、前記第
1の実施例と異なる点は、入力側フレーム2と発光デバ
イス3間と、出力側フレーム4と受光デバイス5間のそ
れぞれに、突起状電極バンプ18が介在されて、入力、出
力各フレーム2、4と発光、受光各デバイス3、5それ
ぞれとを、フェースダウンボンディングにより接続した
ものである。
このように構成したことにより、前記第1の実施例と同
様の効果を奏すると共に、フォトカプラ1の厚みをさら
に薄くできるという効果をも奏する。なお、前記入力、
出力各フレーム2、4を配線パターンを有する耐熱性樹
脂フィルム等を用いれば、さらに薄型化が図れる。
第4図は、本発明の第3の実施例を示すもので、発光デ
バイス3と受光デバイス5が、略同一平面上に位置して
設けられたもので、受光デバイス5の前面には偏光板15
を受光デバイス5側として、光信号の経路である透明樹
脂7を介して前記液晶フィルタ10が設けられ、発光デバ
イス3から液晶フィルタ10の偏光板15と反対側の間に、
透明樹脂7又はガラス等により形成された曲面状の光信
号経路7が設けられており、これらの外側を不透光性の
モールド樹脂8等により、モールド封止して構成されて
いる。本構成においても、前記第1の実施例と同様の効
果を奏する。
第5図及び第6図は、本発明の一使用例の等価回路図を
示すもので、一部の電源回路を省略したものである。制
御回路Hは、液晶フィルタ10の透明電極16への電圧印加
を制御し、また、負荷Lは、受光デバイス5の出力に接
続される負荷を示すものである。本発明の使用例として
は具体的には、負荷回路の動作点の変更が容易でA級増
幅回路を駆動したり、また、LEDを利用した表示パネル
や、リレーシーケンス回路及びデジタル−アナログ変換
器等にも利用でき、さらには、液晶フィルタ10の透明電
極16に加える電圧と負荷回路の能動素子との同期をとれ
ば、電力損失の少ないゼロクロス回路を形成することも
できる。
なお、上記各実施例においては、不透光性部材8をモー
ルド樹脂に限って説明をしてきたが、本発明はこれに限
らず、金属又は成型品よりなるケース等の光を透さない
ものであれば、どのようなものであっても良い。
〔発明の効果〕
本発明によれば、受光デバイスに複数の受光セルを形成
し、発光デバイスとの間に液晶フィルタを介在させたこ
とにより、複数の透明電極を独立して制御することによ
り、1個のフォトカプラで複数の負荷回路を独立して制
御でき、また、各受光セルの出力線を負荷に対して並列
に接続し、各受光セルに対応する透明電極の電圧が印加
される数を変えることにより、出力の可変が図れる。さ
らには、受光デバイスに複数の受光セルを形成し、1チ
ップで形成したことにより、ウエハーのダイシング、ダ
イボンディング、ワイヤボンディング、モールド等の実
装工程が大幅に簡素化され、製造工数が削減され、大幅
なコスト低減が図れるほか、消費電力が低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示すもので、(a)は
一部断面側面図、(b)は平面図、第2図(a)〜
(e)は同上の製造方法を示すもので、(a)〜(d)
は一部断面側面図、(e)は斜視図、第3図は本発明の
第2の実施例を示す一部断面側面図、第4図は本発明の
第3の実施例を示す一部断面側面図、第5図は本発明の
一使用例を示す等価回路図、第6図は本発明の異なる使
用例を示す等価回路図、第7図は従来のフォトカプラの
構造を示す一部断面側面図、第8図は従来の別のフォト
カプラの構造を示す一部断面側面図である。 1……フォトカプラ、3……発光デバイス 5……受光デバイス、5a……受光セル 7……光信号経路、8……不透光性部材 10……液晶フィルタ、14……液晶材料 15……偏光板、16……透明電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 周一郎 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−32723(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発光デバイスと受光デバイスとを各1個有
    し、前記発光デバイスと受光デバイス間に透明材料から
    なる光信号の経路が形成され、外郭が不透光性部材で覆
    われてなるフォトカプラにおいて、前記受光デバイスに
    複数個の受光セルを設けると共に、前記光信号の経路中
    に液晶材料を用いた液晶フィルタを設け、該液晶フィル
    タの複数の受光セルのそれぞれに対向する位置に、それ
    ぞれ独立して液晶材料への電圧印加が可能な複数の透明
    電極を設けると共に、前記受光デバイス側に偏光板を配
    設し、所定の透明電極に電圧を印加することにより、電
    圧を印加した透明電極近傍の液晶材料を透過する光信号
    を偏光させ、その偏光させた光を前記偏光板でカットす
    ることにより、前記複数の受光セルの出力を、それぞれ
    独立して制御可能としたことを特徴とするフォトカプ
    ラ。
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