DE2363600A1 - Anzeigevorrichtung mit lichtemittierenden halbleiterelementen - Google Patents

Anzeigevorrichtung mit lichtemittierenden halbleiterelementen

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Description

W25JLTE HENKEL— KERN — FEILER — HÄNZEL — MÜLLER
DR. PHIL. D1PL.-1NG. DR. RER. NAT. DIPL.-1NG. DIPL.-ING.
"«* " « «02 HNKi- i» EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 wrcL*™* S?-X^i «"m
TELEFON: (08 Jl) 66 31 97. 6*3091-92 _, »nnn »IftMruüM Od WECHSELBANk MLNi-HEN NR. 3.3-BS IH TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN D-8000 MÜNCHEN 90 POSTSCHECK: MCHN 1621 47-SOÜ
Tokio Shibaura Electric Co.,Ltd. * 3 0 J D U U ^ g Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Japan
Anzeigevorrichtung mit lichtemittierenden Halbleiterelementen
Die Erfindung betrifft eine mit lichtemittierenden Halbleiterelementen bzw. lichtemittierenden Dioden versehene Anzeigevorrichtung.
Bei herkömmlichen Anzeigevorrichtungen unter Verwendung von lichtemittierenden Halbleiterelementen sind diese in bestimmter Weise geformten Elemente mit ihrer einen, parallel zur PEF-Trennschicht oder-Übergangszone liegenden Fläche an gedruckten, leitfähigen Schichten angelötet und an ihrer gegenüberliegenden Seite mit einer feinen Zuleitung aus Aluminium verbunden, z.B. verklebt, die an eine äußere Leitung angeschlossen ist. Bei einer solchen Anordnung verdeckt die feine Leitung selbst einen Teil des vom lichtemittierenden Halbleiterelement ausgestrahlten Lichts, so daß das Blickfeld scheinbar reduziert ist. Die ungleichmäßige Verteilung des emittierten Lichts führt außerdem zu ungleichmäßig hellen lichtemittierenden Segmenten, welche Ziffern oder Buchstaben darstellen. Zudem erfordert die Verbindung der feinen Leitung mit den Elektroden der lichtemittierenden Halbleiterelemente ein sehr präzises Arbeiten, so daß dieses Verbinden mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.
Mü/Bl/ha
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Vor kurzem ist eine andere Art einer Anzeigevorrichtung mit mehreren auf einer isolierenden Grundplatte angeordneten lichtemittierenden Halbleiterelementen vorgeschlagen worden, bei denen die jeweiligen PN-Übergänge senkrecht zur Grundplatte angeordnet sind. Bei dieser Anzeigevorrichtung ist das Halbleiterelement in eine in der Grundplatte ausgebildete Hut eingesetzt. Zwei an den beideaparallel zua PN-Übergang liegenden Flächen des Halbleiterelements ausgebildete Elektroden sind durch Löten elektrisch mit leitfähigen Schichten verbunden, die auf die Grundplatte aufgedruckt sind und sich zur Nut erstrecken.
Die bekannten Anzeigevorrichtungen unter Verwendung von lichtemittierenden Halbleiterelementen besitzen die Nachteile, daß beim Verlöten der Elektroden mit den aufgedruckten Leiterschichten möglicherweise geschmolzenes Lot in die genannte Nut hineinfließt, ■wodurch die P-Schicht und die N-Schicht kurzgeschlossen werden können. Außerdem ist dabei die Herausführung der Anschlüsse mit Schwierigkeiten verbunden, und die mit der Grundplatte in Berührung stehende Fläche des lichtemittierenden Halbleitereler:ents wird durch geschmolzenes Lot verunreinigt, wodurch die Leuchtwirkung herabgesetzt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgäbe zugrunde, eine Anzeigevorrichtung mit lichtemittierenden Halbleiterelementen zu schaffen, welche einen hohen 'Wirkungsgrad der Ausstrahlung des von den Elementen emittierten Lichts gewährleistet. Diese Vorrichtung soll dabei so ausgebildet sein, daß eine zuverlässige und vereinfachte Herausfuhrung der Anschlüsse der Halbleiterelemente möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine isolierende Grundschicht, mehrere in einem vorbestimmten Master oder Schema auf der Grundschicht angeordnete lichtemittierende Halbleiterelemente, dx4
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Jeweils ein<aiPN- Übergang und an "beiden Flächen ausgebildete,
dem PH-Übergang zugewandte Elelsfcjroden aufweisen, welche so
auf der Grundscliicht angeordnet sind, daß ihre Pli-Übergänge nicht-parallel zur Grundschicht liegen, durch eine organische, elektrisch isolierende Klebmittelschicht, welche einen Teil der freiliegenden PlT- Übergangs ebene des Halbleiterelement s bedeckt und letzteres an der Grundschicht befestigt, eine auf die Grundschicht aufgedruckte leitfähige Schicht und einen auf die isolierende Klebmittelschicht aufgebrachten Leiter zur elektrischen Verbindung der Elektroden des Halbleiterelements mit der leitfähigen Schicht.
Bei der erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung sind mithin mehrere lichtemittierende Halbleiterelemente mit P-IT-Übergang durch eine elektrisch isolierende Klebmittelschicht an einer Grundplatte befestigt, wobei die PN-Trennschicht bzw. derPN-Übergang nicht-parallel oder praktisch senkrecht zur Grundplatte angeordnet ist. Die an beiden Flächen der Halbleiterschicht ausgebildeten Elektroden und die auf die Grundplatte aufgedruckten Leiterschichten sind durch eine leitfähige, auf die genannte, isolierende Klebmittelschicht aufgetragene Kleberschicht elektrisch miteinander verbunden.
Im folgenden sind bevorzugte Aus führ tingsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Anzeigevorriciltung unterVerwendung von lichtemittierenden Halbleiterelementen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
Pig· 2 eine perspektivische Darstellung der Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen in vergrößertem Maßstab gehalt enen Schnitt längs der Mnie HI-III in Fig. 1 und
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Mg. 4 1^Id 5 der Fig. 3 ähnelnde Schnittansichten abgewandelter Ausführungsformen der Erfindung.
Im folgenden ist anhand der Fig. 1 bis 3 eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung beschrieben^ die mit einer Anzahl von lichtemittierenden Halbleiterelementen, z.B. lichtemittierenden Dioden versehen ist» Dabei sind acht platten- oder stabförmige licht emittierende Halbleiterelemente - im folgenden kurz "Elemente" genannt - 13a bis 13h waagerecht in einem vorbestimmten Schema, Hämlich in Form einer Ziffer "8" auf der gleichen Seite einer Grundplatte 12 angeordnet, auf welche zwei leitfähige Schichten "bzw. Leitungszüge Ha5 11b zur Stromversorgung aufgedruckt sind. Ton diesen acht Elementen dient' das Element 13h zur Anzeige eines Bezimalpunkts bzw» -kommas. Sie achts die Ziffer "8" bildenden Elemente werden auch als Segmente bezeichnet s bei deren selektivem Aufleuchten die Ziffern 0 bis 9 einschließlich eines Dezimalpnnkts wiedergegeben werden können« Sie Grundplatte 12 besteht aus einer elektrisch isolierenden Platte aus Keramikmaterial. Die Leitungszüge 11a, lib sind z.B* dadurch hergestellt g daß beispielsweise eine Goldschicht auf eine auf die Grundplatte aufgebrannte , Molybdän-Manganschicht aufgalvanisiert isto Me Leitungszüge Ha, ITb sind mit äußeren Zuleitungen 14 verbunden^ 'Außerdem sind die !jaitxmgszüge nicht an den Stellen der Grundplatte 12 ausgebildet, an denen die Elemente 13a bis 13h angebracht werden sollen^ diese Stellen sind mittels einer Druckvorrichtung unter Bildung einer elektrisch, isolierenden Klebmittelschicht 15 mit einem organischen, ©lektriseh isolierenden Klebmittel bedruckt worden,, Biese Klebaitte!schicht 15 besteht s.BG aus Eposcyhars oder «Silikonharz* An der Isolierschicht 15 ist ein Ii cht emittierendes Halbleiterelement 13 aus Salliumphosphid (Ga?) in Form einer Platte oder eines Stabs !befestigt, dessen PlI-Tr enns chi cht 13j nicht-parallel9 aoB. senkrecht 3ΏΓ Grundplatte 12 angeordnet isto Bei der dargestellten Ausführungs form ist das Element IJ mittels der isolierenden IClebmittelschicht
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derart befestigt, daß ein Teil der Seite des Elements 13, an welcher die PN-Trennschicht freiliegt, der Grundplatte 12 zugewandt ist. Das Element 13» bei dem ein Teil der PF-Trennschichtebene mit der isolierenden Klebraittelschicht 15 bedeckt ist, verhindert die Einführung der noch zu erläuternden leitfäM-gen Klebmittelschicht in einen Zwischenraum zwischen der Grundplatte 12 und dem Element 13, wenn letzteres an der Grundplatte 12 festgelegt ist^ Im Fall einer aus durchsichtigem Epoxyharz bestehenden isolierenden Klebmittelschicht 15 wird diese durch dreistündiges Erwärmen auf 100 C in ihrer Lage fixiert. Dieses Klebmittel 15 wird dabei mit einer solchen Viskosität gewählt, daß es leicht mittels einer Druckvorrichtung aufgetragen werden kann· Außerdem muß dabei das Klebmittel 15 von einer solchen Art sein, daß sich bei der Wärmeaushärtung weder seine Viskosität erheblich verringert noch seine Oberflächenspannung so stark abnimmt, daß sich das Klebmittel selbst über die Gesamtfläche des Elements 13 oder über einen Teil der Oberfläche der Grundschicht 12 ausbreiten könnte. Außerdem sollte das Klebmittel 15 einen niedrigen Brechungs- oder Refraktionsindex besitzen, der vorzugsweise niedriger ist als derjenige des Elements 13, so daß das Licht an der Grenzfläche zwischen dem Klebmittel 15 und dem Element 13 gebrochen wird. Darüber hinaus muß das Klebmittel 15 auch genügend transparent bzw. durchsichtig sein, um möglichst wenig des emittierten Lichts zu absorbieren und beim Beschichten deutlich die Befestigungsstelle des Elements 13 erkennen zu lassen, d.h.· es muß in der gleichen Farbe wie das emittierte. Licht leicht gefärbt sein, nämlich rot im Fall eines Rotlicht emittierenden GaP-Elements und grün im Fall eines Grünlicht emittierenden GaP-Elements.
Das genannte isolierende Klebmit.tel 15 vermag das Halbleiterelement 13 beim Zusammenbau der Anzeigevorrichtung in seiner vorgeschriebenen-Position auf der Grundplatte zu halten und außerdem den freiliegenden Teil der PIi-Trennschicht 130 ^e3 Elements I3 vor
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einer Yerunreinigung durch Ausbreitung der Jeitfähigen Klebmittelschicht au schütz en j, wenn die Anschlüsse des Elements 13 "nach dem Zusammenbau herausgeführt werden«»
Die an der !-Schichtfläche 13F des Clements 13 und an der ersten leitfähigea Schicht 11a ausgebildete Elektrode 16a sowie die an der P-s-S chi cht fläche 13P und an der zweiten leit fähigen Schicht 11b ausgebildete Elektrode I6b sind durch ein Verbindungsglied^ SoB. eine leitfähige Klebmittelschicht 17 miteinander verbunden, welche über der elektrisch isolierenden Klebmittelschicht 15 angeordnet ist. Die leitfähige Klebmittelschicht 1? kann aus einer Silberpasts oder einem metallischen Lot aus einerJBlei^Pb)-Zinn(Ba)-Legierung oder einerJGold (Au)-Zinn(Sn)-Legierung bestehen.
Das lichtemittierende Halbleiterelement braucht zudem nicht nur aus Galliumphosphid (Ga?) zu bestehen^ sondern kann auch aus Galliumarsenid (GaAs) oder Galliumarsenphosphid (GaA's?) bestehen= Die Grundplatte kann neben Keramik auch aus Bakelit oder Epoxyharz bestehen«
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsforni besitzen die lichtesaittierenden Halbleiterslemente den Segmenten der Ziffern oder sonstigen Symbolen angepaßteAbmessungen» Wenn beispielsweise nur die Halbleiters lemente 13a» 13g» 15^s 13® $ 13d zum Emittieren von Licht angeregt werden9 kann eine Ziffer "3" dargestellt werden» Bine Gruppe von Elektroden l6a der'Elemente IJ ist mittels der ersten^ eich über die Grundplatte 12 erstreckenden leitfähigen Schicht 11a zusammengesehaltety um über eine Leitung nach außen geführt zu werden, wahrend bei einer anderen Gruppe die Elektroden l6fo über die zweite leit fähige Schicht 11b mit getrennten Leitungen verburaLen sind.
Ein© susaümengesetzte Anzeigevorrichtung wfc & luftdicht in ®ine aus ßharchsiahtigeitt Kunstharz gegossen® Umhüllung eingekapsalte Diese
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löisstiisrzuBäMillung wirkt als Filter, welches selektiv das Licht einer "bestimmten Färbimg von einer Lichtquelle durchläßt, wodurch verhindert wird, daß störendes Außenlicht an oder in der Toxrichtung reflektiert wird. Beispielsweise kann die Kunstharz-•uEshülliing als Rotfilter für ein Eotlicht emittierendes GaP-Element äienen.
Bei einer abgewandelten, in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist in dem Teil einer Grundplatte 22S an dem das Halbleiterelement 25 "befestigt -werden soll, eine Nut 28 mit einer die Dicke des SleiESKts 23 übersteigenden Breite ausgebildet. Die Innenwände &BT Skt 28 werden mit einem elektrisch isolierenden Klebmittel ausgefällt s das beim Einsetzen des Elements 23 in einen Zwischen- . sssm zwischen den Seitenflanken 28a der Hut 28 und den Außenflächen des Slaments 23 hineingepreßt wird,, so daß letzteres in seiner Lage festgeiialten wird. Die Slut 28 dient auch als Führung bei der Festisg&ag äes halbleiterelements 23 in seiner vorbestimmten Position s-eis Erasammensetsen der Anzeigevorrichtung, so daß sie eine einfache Ausrichtung des Elements 23 gewährleistet. Außerdem ragt das Element 23 infolge der Hut 28 ein kleineres Stück Ton des? Grundplatte 22 Mnseg als "bei der Aus führungs form gemäß Fig. 3·
ISLg. 5 Treranschaulicht eine Anzeigevorrichtung gemäß einer weiteren Juisfüisrungsform der Erfindung» Dabei ist das lichtemittierende Halbleiterelement 23 derart an der Grundplatte 22 befestigt, daB die PM-iErermschicht 23j unter einem vorbestimmten Winkel gegenüber der Grundplatte 22 geneigt ist. Bei dieser Ausführungsform kann ©as eisiitierie Licht durch Änderung des Neigungswinkels, unter dem äas Element 23 an der Grundplatte 22" "befestigt ist? unniittelbar in die Blickrichtung eines Betrachters geworfen werden«
Bie irorsteixende Beschreibung bezieht sich auf den FaIl9 in welchem eine eisizige Ziffer o.dgl* Symbol dargestellt wird. Irsichtlicherwaise ist die Erfindung jedoch, auch auf eine Anzeigevorrichtung
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zur Anzeige einer vielst elligen Zahl oder verschiedener anderer Symbole oder Muster anwendbar.
Wie erwähnt, ermöglicht die Erfindung die Abstrahlung des von lichtemittierenden Halbleiterelementen erzeugten Lichts mit hohem Wirkungsgrad sowie die zuverlässige und einfache Herausführung der Anschlüsse der Halbleiterelemente. Wenn zudem die Elemente unter einem passenden Neigungswinkel auf der Grundplatte angeordnet sind, so daß ihre Lichtausstrahlungsebenen gegen einen Betrachter gerichtet sind, lassen sich die so wiedergegebenen Ziffern ο»dgl. Symbole leichter erkennen.

Claims (11)

  1. Patentansprüche
    I.) Anzeigevorrichtung mit licht emittierenden Halbleiterelement en, ~ ■' gekennzeichnet durch eine isolierende Grundschicht (l2j 22), mehrere in einem vorbestimmten Küster oder Schema auf der Grundschicht angeordnete lichtemittierende Halbleiterelemente (13a -, 13h; 23), die jeweils einö^ PlT-Über gang (l3J5 233) und an beiden Flächen ausgebildete, dem PF-übergang zugewandte Elektroden (l6a, 16b; 26a, 26b) aufweisen,welche so auf der Grundschicht angeordnet sind, daß ihre PIT-tibergänge nicht-parallel zur Grundschicht liegen, durch eine organische, elektrisch isolierende Klebmittelschicht (15; 25), welche einen Teil der freiliegenden PIT-Übergangsebene desHalbleiterelements bedeckt und letzteres an der Grundschicht befestigt, eine auf die Grundschicht aufgedruckte leitfähige Schicht (Ha9 Hb; 21a, 21b) und einen auf die isolierende Klebmittelschicht aufgebrachten Leiter (l?; 27) zur elektrischen Verbindung der Elektroden des Halbleiterelements mit der leitfähigen Schicht.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement aus einer Verbindung wie Galliumphosphid (GaP), Galliumarsenid (GaAs) oder Galliumarsenphosphid (GaAsP) besteht.
  3. 3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterelement derart auf der Grundplatte befestigt ist, daß sein PN-Übergang praktisch senkrecht zur Grundplatte liegt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere •Halbleiterelemente in einem vorbestimmten Muster oder Schema auf der Grundplatte angeordnet sind, so daß sie Ziffern o.dgl. Symbole darzustellen vermögen, wobei ihre Abmessungen praktisch den Segmenten dieser Ziffern o.dgl. Symbole angepaßt sind.
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  5. 5. Yarriohtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische j elektrisch isolierende Klebmittelschicht aus Epoxyharz oder Silikonharz besteht .
  6. 6. Torrichtung nach Anspruch Ij, dadurch gekennzeichnet, daß der leiter eine Paste aus Silber (Ag) oder ein Lot aus einem Metall wie Blei^(Pb)-.Zinn(Sn)-jbder Gold(Au)zZinn(Sn)-Legierung ist.
  7. 7· Torrichtung nach Anspruch I5 dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte mit einer Mut solcher. Breite "versehen ist, daß das organische, isolierende Klebmittel in einen Zwischenraum zwischen den Seitenwänden der Hut und den Außenflächen des HaIbleiterelements, wenn letzteres in die Nut eingesetzt wird, verörängbar ist,
  8. 8. AnzeigeTorrichtungj, insbesondere nach einem der Torangehenden jlnsprüches gekennzeichnet durch, sine isolierende Grundplatte, mehrere auf dieser in einem vorbestimmten Muster oder Schema angeordnete lichtemittierende Halbleiterelemente, die jeweils an beiden Seiten Elektroden sowie einsi parallel zu diesen beiden Seiten liegenden PN-Übergang aufweisen, der senkrecht zur Grundplatte angeordnet ist und nach außen hin teilweise freiliegt, durch eine organische, ■ elektrisch isolierende KLebmittelsehicht zur Befestigung des Halbleiterelements an der Grundplatte, eine zwecks Stromzuführung auf die Grundplatte aufgedruckte leitfähige Schicht und eine auf die isolierende Kleb= Mittelschicht aufgetragene le it fähige KLebmittelschicht zur elektrischen Verbindung der Elektroden der Halbleiterelemente mit der leit fähigen Schicht«,
  9. 9· Torrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemittierenden Halbl-eiterelemente jeweils die Form einer Platte oder eines Stabs aufweisen»
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  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtemxttierenden Halb leiterelemente solche Abmessungen besitzen, die praktisch den Segmenten der darzustellenden Ziffern o.dgl. Symbole angepaßt sind.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch isolierende Klebmittelschicht transparent "bzw. durchsichtig und außerdem in der gleichen Farbe wie das emittierte Licht eingefärbt ist.
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DE19732363600 1972-12-28 1973-12-20 Elektrolumineszente anzeigevorrichtung Ceased DE2363600B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1973003025U JPS5310862Y2 (de) 1972-12-28 1972-12-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2363600A1 true DE2363600A1 (de) 1974-07-11
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