DE3043622A1 - Bildwiedergabevorrichtung mit leuchtdioden - Google Patents

Bildwiedergabevorrichtung mit leuchtdioden

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DE3043622A1 DE19803043622 DE3043622A DE3043622A1 DE 3043622 A1 DE3043622 A1 DE 3043622A1 DE 19803043622 DE19803043622 DE 19803043622 DE 3043622 A DE3043622 A DE 3043622A DE 3043622 A1 DE3043622 A1 DE 3043622A1
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Description

N.V. Philips' G!c3i!arnp-ä; t--^ Eindhoven
PHF 79591 -. 1. 20.10.1980
Bildwied.ergabevorrich.tung mit Leuchtdioden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildwiedergabevorrichtung mit mehreren elektrolumineszierenden Halbleiterkristallen, die auf einem Bodenteil angebracht sind, wobei über jedem der elektrolumineszierenden Halbleiterkristalle ein Lichtleiter vorhanden ist, der aus Offnungen besteht, die in einem Block angebracht sind, wobei die Oberseite des Blocks mit einem Lichtfilter bedeckt ist.
In bezug auf die Herstellung werden bei den Bildwiedergabevorrichtungen zwei grosse Gruppen unterschieden. Bei der ersten Gruppe sind die zusammenstellenden Teile in ein Harz aufgenommen, das nach Aushärtung für den mechanischen Zusammenhang des Gebildes sorgt; dieses Harz füllt alle Zwischenräume und insbesondere die Lichtleiter aus.
Andererseits werden Bildwiedergabevorrichtungen unterschie-
den, deren zusammenstellende Teile auf mechanischem Wege, z.B. durch Löten, zusammengebaut sind und deren Lichtleiter im allgemeinen nicht anders als Luft enthalten.
Die Erfindung bezieht sich auf die letztere
Gruppe von Bildwiedergabevorrichtungen, von denen ein Aus-
führungsbeispiel in der französischen Patentschrift 2.207.618 beschrieben ist. Nach dieser Patentschrift werden die Kristalle auf einer Metallplatte angebracht, die auf einem Substrat ruht, durch das Verbindtmgsstifte geführt sind. Jeder Kristall ist über einen Draht mit einem dieser
Stifte verbunden. Über der Platte und den Kristallen befindet sich ein Block aus plastischem Material mit Offnungen, wobei sich jede Öffnung einem Kristall gegenüber befindet und den Lichtleiter dieses Kristalls bildet. Die Wände der genannten Offnungen sind mit einer reflektierenden Metall-
schicht überzogen. Der genannte Block ist auf der von den Kristallen abgekehrten Seite mit einem Deckel aus einem durchscheinenden plastischen Material abgedeckt, der die
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lichtstreuende Linse bildet. Dieser Deckel ist mit Seitenflächen an dem Block entlang und rings um das Substrat geführt, wodurch die Vorrichtung verschlossen wird.
Bei den jetzigen Vorrichtungen ist die Metallplatte durch eine Printplatte ersetzt und der Lichtleit— block ist aus einem thermoplastischen Material mit einem Pigment hergestellt, das ein derartiges Reflexionsvermögen aufweist, dass die ¥ände der Hohlräume nicht mehr mit einer Metallschicht überzogen zu werden brauchen.
Diese bekannten Vorrichtungen weisen den Nachteil
auf, dass ihr Selbstkostenpreis hoch ist5 dieser Preis wird insbesondere durch die Herstellung der Printplatte oder des Substrats, die teilweise Versilberung oder Vergoldung elektrischer Verbindungselemente und die beim Zu-1^ sammenbau erforderlichen Bearbeitungen bestimmt.
Weiter sei bemerkt, dass die optimalen Bedingungen für die optische Wirkung wegen einerseits der teilwei— sen Abschirmung durch das Vorhandensein von Drahtverbindungen auf dem Kristall und andererseits des geringen Reflexionsvermögens des Bodens der Lichtleiter nicht ideal sind, wobei dieser Boden manchmal sogar mit einer Antireflexionsschicht überzogen ist, wie dies Z0Bo in der Vorrichtung nach der französischen Patentschrift 2.207·6ΐ8 zur Schwächung störender optischer Interferenzen zwischen beriachbarten Lichtleitern der Fall ist.
Die Bildwiedergabevorrichtung nach der Erfindung weist eine Struktur auf, die in bezug auf die Vorrichtungen nach dem bekannten Stand der Technik vereinfacht ist, aber mit der es möglich ist, den oben auseinandergesetzten technischen Nachteilen zu begegnen, und mit der es weiter möglich ist, eine erhebliche Herabsetzung der Herstellungskosten zu erzielen.
Nach der Erfindung ist eine Bildwiedergabevorrichtung eingangs genannter Art dadurch gekennzeichnet,
dass der Bodenteil mit lamellenförmigen elektrischen Verbiiidungselementen versehen ist, die aus einem elektrisch leitenden thermohärtenden Harz hergestellt sind, wobei
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jeder der elektrolumineszierenden Halbleiterkristalle über an einer seiner Oberflächen angebrachte Stromeingangs- und -ausgangsgebiete auf mindestens zwei der elektrischen Verbindungselemente auf dem Bodenteil ruht, 5
während der Block derart auf dem Bodenteil ruht, dass er mit den Lamellenförmigen Verbindungselementen in Kontakt ist, und dass der Bodenteil und der Block aus demselben thermoplastischen Material hergestellt sind.
Einer der Grundgedanken der Erfindung besteht 10
darin, dass der Bodenteil aus demselben Material wie der
Block hergestellt ist. Beide Teile weisen daher denselben Schwindungskoeffizienten beim G-iessen und denselben Ausdehnungskoeffizienten bei Erhitzung auf, was für die gegenseitige Zusammenarbeit nach dem Zusammenbau günstig 15
ist. Der Block und der Bodenteil können aus einem thermoplastischen Material hergestellt sein, das mit einem weissgefärbten Pigment gefüllt ist wodurch diese Teile undurchscheinend werden, aber wodurch ihre Oberfläche insbesondere an den Wänden der Lichtleiter, reflektierende Eigenschaften erhält, die wenigstens gleich denen der versilberten oder vergoldeten Oberflächen sind. Der Block ruht auf den lamellenförmigen Verbindungselementen und ist also praktisch in Kontakt mit dem Bodenteil, wodurch der Vorteil, erhalten wird, dass die Gefahr optischer Interferenz zwischen benachbarten Lichtleitern beseitigt wird.
Das Netzwerk elektrischer Verbindungselemente aus einem thermohärtenden elektrisch leitenden Harz trägt dazu bei, dass der Selbstkostenpreis der Vorrichtung erheblich niedriger als bei bekannten Vorrichtungen ist,
bei denen Printplatten verwendet werden. Weiter kann eine Abänderung des Netzwerks einfacher als bei einer Montageprintplatte vorgenommen werden.
Nach einem Merkmal der Erfindung, das sich auf das Verfahren zur Herstellung eines Teilgebildes aus dem Bodenteil, dem Netzwerk von Verbindungselementen und den an diesem Netzwerk befestigten und elektrisch damit verbundenen Halbleiterkristallen bezieht, wird in einer ersten
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Reihe von Bearbeitungen das Netzwerk elektrischer Verbindungselemente z.B. durch Siebdrucken eines elektrisch leitenden thermohärtenden Harzes gebildet, wonach auf* dem noch plastischen Harz die elektrolumineszierenden HaIbleiterkristalle mit ihren Stromeingangs- und -ausgangsflächen an einer geeigneten Stelle auf Teilen der Verbindungselemente angebracht werden und dann in einer zweiten Reihe von Bearbeitungen das so erhaltene Teilgebilde in einer bestimmten Atmosphäre und während einer bestimmten Zeitdauer auf eine derartige Temperatur gebracht wird, dass die Aushärtung und Befestigung des Harzes an dem Bodenteil zugleich mit der Befestigung und der elektrischen Verbindung der Halbleiterkristalle stattfinden, wonach das Teilgebilde, der Block und das Lichtfilter zusammengebaut werden.
Die Temperatur und die Bearbeitungszeit können sich als Funktion der Art des verwendeten Harzes ändern, mit der Massgabe, dass das Material des Bodenteiles gegen die Behandlung beständig ist.
2" Die Kristalle sind also unmittelbar mit dem
Netzwerk von Verbindungselementen verbunden, ohne dass es erforderlich ist, Drahtverbindungen zu verwenden, die einen Teil des Kristalls abschirmen.
Die unmittelbare Verbindung der Kristalle er-
möglichst es daher, die Leuchtdichte der Vorrichtung durch Beseitigung der Ursache der teilweisen Abschirmung zu verbessern.
Verschiedene thermoplastische Materialien können angewendet werden.
Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 einen Schnitt durch die Einzelteile für die Herstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen vergrösserten Schnitt durch einen Teil der Fig. 1, der die Details eines Kristalls und seiner elektrischen Verbindungen darstellt, und
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Fig. 3 einen vergrösserten Schnitt durch, einen Teil der Fig. 1, wobei die zusammensteilenden. Teile zusammengebaut sind.
Eine Bildwiedergabevorrichtung nach dex· Erfindung, wie sie in Figuren 1 und 3 dargestellt ist, ist auf einem Bodenteil 10 gebildet, der an der Oberfläche mit schichtförmigen elektrischen Verbindungselementen 11, wie den Elementen 11A und 11B, versehen ist. Auf dem Bodenteil sind elektrolumineszxerende Halbleiterkristalle, wie der Kristall
1" 12, angebracht.
Auf dem Bodenteil 10 ist ein Block 13 angebracht, in dem Offnungen, wie die Öffnung 14, vorgesehen sind, die nach dem Zusammenbau der Vorrichtung den Halbleiterksistallen gegenüber liegen und für diese kristalle Lichtleiter
^5 bilden. Es ist bekannt, dass in den Bildwiedergabevorrichtungen der üblichsten Form sieben solcher Offnungen vorgesehen sind, die derart angebracht sind, dass sie nahezu zwei aneinander grenzende Quadrate bilden. Die Öffnungen weisen eine Querschnitt auf, der von ihrer Basis her, an der sie die Halbleiterkristalle umgeben, zu ihrer Spitze regelmässig zunimmt. Die Breite der Lichtleiter bleibt konstant. In Fig. 1 ist die Öffnung 14 in der Längsrichtung veranschaulicht, während in Fig» 3 diese Öffnung in der Breitenrichtung veranschaulicht ist.
Der Block 13 ist auf der Oberfläche 13A mit einer Schicht schwarzer Farbe 15 überzogen, um den Kontrast zwischen den von den verschiedenen Leitern herrührenden Lichtbündeln und der Umgebungsbeleucirfcirng zu betonen.
Auf der oberen Fläche 13A ist eine flache Printplatte 16 angeordnet, die für jeden Leiter zum Filtrieren des Lichtes und zur regelmässigen Streuung dieses Lichtes über die ganze Ausgangsoberfläche dieses Lichtleiters dient.
In Fig. 2 ist der Halbleiter:.kristall 12 einer Diode aus Galliumphosphid oder aus Galliranarsenidphosphid im Detail dargestellt und enthält ein Substrat 121 vom η -Leitungstyp, auf dem eine epitaktische Schicht 122 vom n~-Leitungstyp abgelagert ist. Innerhalb der Grenzen eines
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Teiles der Oberfläche der Schicht 122 ist ein ρ -leitendes Gebiet 123 erzeugt, um einen elektrolumineszierenden pn-Ubergang zu erhalten. Die Kontakte auf dem Kristall sind durch die Isolierschicht 126 hindurch unmittelbar auf dem ρ -Gebiet (Eingangsgebiet 124) und auf dem mit GoId-Silicium versehenen η-leitenden Gebiet (Ausgangsgebiet 12J?) angebracht.
In Fig. 1 sind Verbindungsstifte 17S z.B. mit einem Nagelkopf, dargestellt, die in entsprechenden Hohl-
^ räumen 18 des Bodenteiles 10 untergebracht und befestigt sind. Weiter sind zwei Stifte 19 an der Printplatte 16 dargestellt, die zur Befestigung der Printplatte auf dem Block 13 über Hohlräume 20 dienen. Ein Führungsstift 21, der an den Block 13 grenzt, wirkt mit einem im Bodenteil 10 angebrachten Loch 22 zusammen, wodurch das Montieren der Vorrichtung erleichert und die Verriegelung des Ganzen der nach Beendigung der Montage ermöglicht wird. ■
Die beschriebene Bildwiedergabevorrichtung enthält Lichtleiter 14, deren Boden i4A und deren Seitenwände i4b aus demselben reflektierenden Material gebildet sind. Jeder der Halbleiterkristalle 12 ruht mit seinen Stromeingangs- und -ausgangsgebieten 124 bzw, 125-auf mindestens zwei der elektrischen Verbindungselemente 11A und 1IB des Bodenteiles 10. Der Bodenteil 10 und der Block 13 sind aus
demselben thermoplastischen Material hergestellt. Für diesen Zweck geeignete Materialien sind z.B. gesättigte Polyester, Polycarbonate, Polyamide und Polysulphone. Polyester, wie Polybutylenterephthalat und Polyäthylenterephthalat, haben sich als besonders geeignet erwiesen. Die Thermoplaste werden durch Zusatz von 10 bis 30^ Titanoxidpulver undurchscheinend und reflektierend gemacht. Die schicht— förmigen Verbindungselemente 11A und 11B sind aus einem elektrisch leitenden thermohärtenden Harz hergestellt, für das ein Epoxydharz oder ein Silikonenharz gewählt wird
und in das Silberkörner aufgenommen sind. Vorzugsweise wird ein Zweikomponenten-Bisphenol-A-Epoxydharz verwendet, wobei Harz und Härtungsmittel beide mit Silberkörnern versehen
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sind. Die Dicke der Schienten liegt zwischen 5 30/run.
Die Printplatte 16 ist aus einem halbkristallinen thermoplastischen Material, wie Propylen oder Polyester, hergestellt und kann dadurch auf befriedigende Weise zugleich als Lichtfilter und als Lichtstreuer dienen.
Bei der Herstellung einer Bildwiedergabevorrichtung nach der Erfindung wird zunächst ein Teilgebilde aus dem Bodenteil, den Verbindungselementen und den Kristallen
W hergestellt.
In Fig. 1 ist dargestellt, dass mit einem Nagelkopf versehene Stifte 17 in dem Bodenteil angeordnet sind. In jedem der Hohlräume 18 des Bodenteiles 10 ist ein Tropfen des elektrisch leitenden Harzes angebracht, das
^5 gleich dem Harz zur Bildung des Netzwerks der elektrischen Verbindungsschichten 11 ist. Dann wird durch Siebdrucken oder durch ein "Offset"-Verfahren das Netzwerk von Verbindungselementen 11 gebildet, wobei sichergestellt wird, dass das Harz jeden Kopf der Stifte 17 genügend bedeckt.
Auf den schi^htförmigen Verbindungselementen 11 werden an
gewählten Stellen die Halbleiterkristalle 12 angebracht. Das Teilgebilde wird nun einer Wärmebehandlung unterworfen. Mit den obengenannten Materialien wird eine Temperatur von 150 C (ΐ4θ bis 160 c) bei einer Atmosphäre
trockner Luft gewählt. Die Behandlung dauert 30 Ms 60 Minuten. Die Behandlung kann nötigenfalls in zwei Schritten erfolgen, von denen der erste nach dem Einführen der Stifte und der andere nach dem Anbringen der Kristalle durchgeführt wird.
Das Zusammenbauen der Vorrichtung nach der Herstellung des Teilgebildes ist einfach und geht schnell vor sich. Zunächst wird die Printplatte 16 auf dem Block 13 angebracht; die Stifte 19 dringen dann in die Hohlräume ein. z.B. mit Hilfe eines Lötkolbens wird das Ende der Stifte 19 erhitzt, um eine Erweichung und eine Abplattung dieses Endes zu erhalten, wodurch sich das Ende dem Boden 2OA der Hohlräume 20 anpasst und die beiden Einzelteile
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und 16 verriegelt werden. Anschliessend -wird der mit der Printplatte 16 versehene Block 13 auf dem Bodenteil montiert. Der Führungsstift 21 dringt in das Loch 22 ein und, wie auch vorher durch örtliche Erhitzung der Stifte erreicht wurde, wird das Ende des Führungsstiftes 21 derart verformt, dass dieser einen flachen Teil an der unteren Fläche des Bodenteiles 10 rings um das Loch 22 erhält und so die Vorrichtung verriegelt.
Die auf diese Weise gebildete Bildwiedergabevorrichtung hat einen viel niedrigeren Selbstkostenpreis als die bekannten Vorrichtungen. Dies ist zu einem wesentlichen Teil dem viel niedrigeren Preis des Bodenteiles im Vergleich zu dem der üblicherweise verwendeten Bodenteile mit gedruckter Verdrahtung und auch der kleinen Anzahl für den Zusammenbau erforderlicher Bearbeitungen zuzuschreiben.
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Claims (1)

  1. PHF 79591 20.10.1980
    PATENTANSPRÜCHE:
    ns
    1 J Bildxvriedergabevorrichtung mit mehreren elektrolu- ^-nrineszierenden Halbleiterkristallen (12), die auf einem
    Bodenteil (ίο) angebracht sind, wobei über jedem der elektrolumineszierenden Halbleiterkristalle ein Lichtleiter vor— handen ist, der aus Öffnungen (i4) besteht, die in einem Block (13) angebracht sind, wobei die Oberseite des Blocks mit einem Lichtfilter (16) bedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenteil (1O) mit lamellenförmigen elektrischen Verbindungselementen (1IA, 11B) versehen ist, die aus einem elektrisch leitenden thermohärtenden Harz hergestellt sind, wobei jeder der elektrolumineszierenden Halbleiterkristalle über an einer seiner Oberflächen angebrachte St^om eingangs- und -ausgangsgebiete ("12^, 125) auf mindestens zwei der elektrischen Verbindungselemente auf dem Bodenteil ruht, während der Block (13) derart auf dem Bodenteil (io) ruht, dass er mit den lamellenförmigen Verbindungselementen (11A, 1 IB) in Kontakt ist, und dass der Bodenteil und der Block aus demselben thermoplastischen Material hergestellt sind.
    2^ 2. Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Bodenteils und des Blocks aus gesättigten Polyestern, Polycarbonaten, Polyamiden und Polysulphonen gewählt ist, wobei diesem Material Titanoxid zugesetzt ist.
    3· Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Bodenteils und des Blocks aus Polybutylenterephthalat und Polyäthylenterephthalat gewählt ist.
    h. Bildwiedergabevorrichtung nach einem der Ansprü-
    ehe 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass die lamellenförmigen elektrischen Verbindungselemente aus einem elektrisch leitenden thermohärtenden Harz hergestellt sind, das
    AlOO 16 (OS? A
    PHP 79591 .J, 20.10.1990
    aus den Gruppen von Epoxydharzen und Silikonenharzen gewählt ist.
    5. Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Harz ein Bisphenol-
    Epoxydharz mit einem Härtungsmittel ist, und dass diesen beiden Bestandteilen Silberkörner zugesetzt sind.
    6. Bildwiedergabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter
    aus einem halbkristallinen thermoplastischen Material her-10
    gestellt ist.
    7. Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter aus einem Material hergestellt ist, das aus Polypropylen und Polyester gewählt
    ist.
    15
    8. Verfahren zur Herstellung einer Bildwiedergabe—
    vorrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis J5> dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Reihe von Bearbeitungen das Netzwerk elektrischer Verbindungselemente z.B. durch
    Siebdrucken eines elektrisch leitenden thermohärtenden Har-20
    zes gebildet wird, dass dann auf dem noch plastischen Harz die elektrolumineszierenden Halbleiterkristalle mit ihren Stromeingangs- und Stromausgangsflächen (124, 125) auf Teilen der Verbindungselementen angeordnet werden, und.dass anschliessend in einer zweiten Reihe von Bearbeitungen das so erhaltene Teilgebilde in einer bestimmten Atmosphäre und während einer bestimmten Zeitdauer auf eine derartige Temperatur gebracht wird, dass das Aushärten und das Befestigen des Harzes auf dem Bodenteil zugleich mit der Befestigung und der elektrischen Verbindung der Halbleiterkristal-Ie stattfinden, wonach das Teilgebilde aus dem Block und dem Lichtfilter zusammengebaut wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbehandlung bei i40 bis 16O°C in
    o_ einer Atmosphäre trockner Luft während 30 bis 60 Minuten
    durchgeführt wird.
    13ÖÖ2S/OS71
DE19803043622 1979-11-28 1980-11-19 Bildwiedergabevorrichtung mit leuchtdioden Granted DE3043622A1 (de)

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