JP2008218674A - Led発光表示装置 - Google Patents
Led発光表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008218674A JP2008218674A JP2007053491A JP2007053491A JP2008218674A JP 2008218674 A JP2008218674 A JP 2008218674A JP 2007053491 A JP2007053491 A JP 2007053491A JP 2007053491 A JP2007053491 A JP 2007053491A JP 2008218674 A JP2008218674 A JP 2008218674A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- led
- emitting display
- display device
- light emitting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/12—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process
- H01L2224/14—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors prior to the connecting process of a plurality of bump connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Abstract
【課題】ドットマトリックス表示の視認性を確保しつつ、同時に、該LED発光表示装置の信頼性と生産性の向上と小形化とを効果的に図ること。
【解決手段】銅薄膜31は蒸着によって基板材111の表裏両面とスルーホール111cの内壁面に成膜された金属膜であり、銅ペースト32はその後のどぶ漬けメッキ処理によって、メッキしたものである。ここでは、銅薄膜31と銅ペースト32のスルーホール111cの管内に位置する部分が、本発明の充填金属材に相当し、銅薄膜31と銅ペースト32の上面111aから上側に位置する部分が、本発明の金属パッド(30a)に相当している。一方、裏面111bから下側に位置する銅薄膜31と銅ペースト32の部分(31b,32b)は、n側給電線路30bを構成している。このn側給電線路30bは、基板材111の裏面111b上において、x軸方向に伸延されて互いに繋がっている。
【選択図】図1
【解決手段】銅薄膜31は蒸着によって基板材111の表裏両面とスルーホール111cの内壁面に成膜された金属膜であり、銅ペースト32はその後のどぶ漬けメッキ処理によって、メッキしたものである。ここでは、銅薄膜31と銅ペースト32のスルーホール111cの管内に位置する部分が、本発明の充填金属材に相当し、銅薄膜31と銅ペースト32の上面111aから上側に位置する部分が、本発明の金属パッド(30a)に相当している。一方、裏面111bから下側に位置する銅薄膜31と銅ペースト32の部分(31b,32b)は、n側給電線路30bを構成している。このn側給電線路30bは、基板材111の裏面111b上において、x軸方向に伸延されて互いに繋がっている。
【選択図】図1
Description
本発明は、LEDを有してなるドット状に形成された発光単位が二次元配列され、それらの単位表示を任意に組み合わせて所望の文字、記号、または図柄を構成して表示する発光表示装置に関する。
複数のLEDを二次元配列することによって表示部が構成された発光表示装置としては、例えば下記の特許文献1に記載されている装置などが公知である。この従来のLED表示装置では、半導体発光素子(LED本体)を直接的に配線基板上に実装(チップオンボード化)している点に特徴があり、この様な実装形態によれば、目的とする表示装置の薄型化や小形軽量化などに、一定の効果が得られるものと考えられる。また、この特許文献1のLED表示装置には、遮光シート(遮光層)などを用いてコントラストの改善を図っている点にも特徴がみられる。
また、一般に、複数のLEDを二次元配列することによって表示部が構成される発光表示装置を用いれば、選択されて発光する各発光ドットの組み合わせによって、それらの配置関係に意味のある二次元配列(即ち、文字や記号)を構成しつつ表示することができる。更に、それらのLEDは自ら発光するので、液晶などを用いた場合に比べ、高輝度、高コントラストが実現し易く、表示装置の表示面に外乱光が照射されても、高い視認性が得られ易い点でも有利である。
なお、下記の特許文献2に記載されている発光装置の平面図及び断面図などを図5に示す。この発光装置は、1列に一次元配列された3色の各LEDをそれぞれ任意に選択して発光させるものである。
特開2006−145682
特開2001−345485
上記の特許文献1に記載のLED表示装置では、比較的小形化(チップオンボード化)し易い構成が採用されてはいるものの、水平配置される遮光シートまたは遮光拡散シートに遮光層が形成されるので、半導体発光素子(LED本体)と半導体発光素子との間には、何ら遮光物が介在することはない。このため、接近して隣接する発光素子間においては、必ずしも十分な遮光作用が得られない。したがって、この従来技術においては、1mm以下の狭ピッチ化を図ろうとすると、LEDの配設間隔の短縮に伴って、目的とする二次元配列表示がぼやけてしまい、その結果、表示に関する視認性が全く優れないと言う問題が生じる。
また、上記の特許文献1に記載のLED表示装置については、各LEDに対する給電線路に関する開示が一切なく、その給電方式については不明である。このため、この従来装置を用い、各LEDの点灯/消灯の自在な組み合わせに基づいて、実際に任意の文字や記号を自由に表示することが可能であるか否かについては不明である。
また、上記の特許文献1に記載のLED表示装置については、各LEDに対する給電線路に関する開示が一切なく、その給電方式については不明である。このため、この従来装置を用い、各LEDの点灯/消灯の自在な組み合わせに基づいて、実際に任意の文字や記号を自由に表示することが可能であるか否かについては不明である。
一方、上記の特許文献2に記載されている発光装置については、各LEDに対する給電線路に関する具体的な開示がある。しかしながら、これらの給電形態には以下の問題がある。
(問題点1)図5の接続部6G1 ,6R1 ,6B1 ,6C1 ,6R1 ,6G1 は、ワイヤーボンディング領域とスルーホール形成領域の主に2領域から形成されているので、これらの接続部の各専有面積は、ワイヤーボンディングされる各LEDチップの平面図上における専有面積よりも大きい。
(問題点2)また、上記のスルーホール形成領域を縮小するためにスルーホールの直径を著しく小さくすると、それに伴って各スルーホールめっき9G,9R,9B,9C,9R,9Gの信頼性も著しく低下する。
(問題点3)上記の接続部6G1 ,6R1 ,6B1 ,6C1 ,6R1 ,6G1 と各LEDチップとは、それぞれ互いに離れた位置に配置されており、それらの間がボンディングワイヤー(7G,7R,7B,8B,7R,7G)によって接続されている。
(問題点1)図5の接続部6G1 ,6R1 ,6B1 ,6C1 ,6R1 ,6G1 は、ワイヤーボンディング領域とスルーホール形成領域の主に2領域から形成されているので、これらの接続部の各専有面積は、ワイヤーボンディングされる各LEDチップの平面図上における専有面積よりも大きい。
(問題点2)また、上記のスルーホール形成領域を縮小するためにスルーホールの直径を著しく小さくすると、それに伴って各スルーホールめっき9G,9R,9B,9C,9R,9Gの信頼性も著しく低下する。
(問題点3)上記の接続部6G1 ,6R1 ,6B1 ,6C1 ,6R1 ,6G1 と各LEDチップとは、それぞれ互いに離れた位置に配置されており、それらの間がボンディングワイヤー(7G,7R,7B,8B,7R,7G)によって接続されている。
したがって、これらの構造(問題点1〜3)により、LED配列周期が縦横共にそれぞれ1mm未満の非常に小形のLED発光表示装置を、上記の従来の給電形態に基づいて構成することは困難である。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、LED発光の発光ドットを多数個二次元配列することによって表示部が構成され、任意の文字や記号をそれらの選択的発光によって表示する発光表示装置において、その視認性、信頼性、及び生産性を確保しつつ、同時にその小形化を効果的に図ることである。
上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第1の手段は、LEDを有してなるドット状に形成された発光単位が二次元配列され、それらの単位表示を任意に組み合わせて所望の文字、記号、または図柄を構成して表示する発光表示装置において、各LEDへの給電線路が上面及び裏面の両面に形成され、その上面から裏面に貫通するスルーホールが上記の発光単位毎に形成され、このスルーホールの全体を穴埋めする充填金属材を備え、かつ、上記の上面で上記のスルーホールと重なって上記の充填金属材と一体に平坦に形成された金属パッドを備える配線基板と、発光表示部の一連の光取り出し面を構成する透光性板材と、上記の透光性板材の裏面に垂直に接合され、上記の発光単位をそれぞれ個別に隔離する黒色又は暗色の遮光性隔壁と、上記の遮光性隔壁によって側方から囲い込まれて拘持されつつ上記のLEDを封止する透光性の封止樹脂とを設け、上記の各LEDを、上記の配線基板の上記の上面に縦横行列状にフェイスダウンで二次元配列し、各LEDの一方の電極を上記の各金属パッドまたは各充填金属材の平坦面にダイボンディングして、上記の上面にフリップチップ実装することである。
即ち、本発明の第1の手段は、LEDを有してなるドット状に形成された発光単位が二次元配列され、それらの単位表示を任意に組み合わせて所望の文字、記号、または図柄を構成して表示する発光表示装置において、各LEDへの給電線路が上面及び裏面の両面に形成され、その上面から裏面に貫通するスルーホールが上記の発光単位毎に形成され、このスルーホールの全体を穴埋めする充填金属材を備え、かつ、上記の上面で上記のスルーホールと重なって上記の充填金属材と一体に平坦に形成された金属パッドを備える配線基板と、発光表示部の一連の光取り出し面を構成する透光性板材と、上記の透光性板材の裏面に垂直に接合され、上記の発光単位をそれぞれ個別に隔離する黒色又は暗色の遮光性隔壁と、上記の遮光性隔壁によって側方から囲い込まれて拘持されつつ上記のLEDを封止する透光性の封止樹脂とを設け、上記の各LEDを、上記の配線基板の上記の上面に縦横行列状にフェイスダウンで二次元配列し、各LEDの一方の電極を上記の各金属パッドまたは各充填金属材の平坦面にダイボンディングして、上記の上面にフリップチップ実装することである。
ただし、上記の各充填金属材は、配線基板の裏面に形成された上記の給電配線と、各スルーホールの裏面側で繋がっており、また、各LEDのもう一方の電極は、配線基板の上面に形成された上記の給電配線にダイボンディングされるものとする。
また、上記の透光性板材は、ガラス製の板材でも樹脂製の板材でもよい。
また、各金属パッド及び各充填金属材の平坦面は、充填後の充填金属材に対する研磨処理によって形成することが望ましい。
また、上記の透光性板材は、ガラス製の板材でも樹脂製の板材でもよい。
また、各金属パッド及び各充填金属材の平坦面は、充填後の充填金属材に対する研磨処理によって形成することが望ましい。
また、本発明の第2の手段は、上記の第1の手段において、上記のLEDの縦横配列方向における上記の遮光性隔壁の配設周期を250μm以上1000μm未満にすることである。
ただし、この配設周期を短くし過ぎると、個々のLEDを非常に小さく形成しなければならなくなり、それによって個々のLEDの発光出力が低下してしまうので望ましくない。また、必要以上に高度な加工精度が要求されるので望ましくない。或いは、単体LEDチップの製造、接続、又は該隔壁の形成に関する加工精度の限界に達して、当該発光表示装置を生産することが困難となるか、その品質や歩留りが大幅に低下するので、その様な設定は工業的見地から現実的ではなくなる。このため、この配設周期は、300μm以上にすることが更により望ましい。
一方、この配設周期を長くし過ぎると、所望のLED発光表示装置の十分な小形化が阻害されるので望ましくない。したがって、小形化と加工精度の観点から、遮光性隔壁の配設周期、即ち発光単位の形成周期は、300μm以上800μm以下とすることがより一層望ましい。
ただし、この配設周期を短くし過ぎると、個々のLEDを非常に小さく形成しなければならなくなり、それによって個々のLEDの発光出力が低下してしまうので望ましくない。また、必要以上に高度な加工精度が要求されるので望ましくない。或いは、単体LEDチップの製造、接続、又は該隔壁の形成に関する加工精度の限界に達して、当該発光表示装置を生産することが困難となるか、その品質や歩留りが大幅に低下するので、その様な設定は工業的見地から現実的ではなくなる。このため、この配設周期は、300μm以上にすることが更により望ましい。
一方、この配設周期を長くし過ぎると、所望のLED発光表示装置の十分な小形化が阻害されるので望ましくない。したがって、小形化と加工精度の観点から、遮光性隔壁の配設周期、即ち発光単位の形成周期は、300μm以上800μm以下とすることがより一層望ましい。
また、本発明の第3の手段は、上記の第2の手段において、上記のスルーホールの直径を50μm以上150μm未満にすることである。
また、本発明の第4の手段は、上記の第1乃至第3の何れか1つの手段において、上記の遮光性隔壁を、無機微粒子の集合体の焼成物から形成することである。
また、本発明の第5の手段は、上記の第1乃至第4の何れか1つの手段において、上記の封止樹脂の中または表面に蛍光体を備えることである。
ただし、用いる蛍光体としては、一般のLED照明や従来のLED発光表示装置等に用いられている公知のもの等を使用することができる。したがって、例えば、発光表示部の内側または外部に、紫外線を適当な可視光に変換する蛍光体を用いれば、紫外線発光のLEDを用いることも可能であり、例えば、上記のLEDを紫外線発光の III族窒化物系化合物半導体から構成し、更に蛍光体としては、紫外線を赤色光、緑色光、青色光の各色にそれぞれ変換する計3種類のものを同時に使用するなどしてもよい。また、これらの原色の補色を発光する蛍光体などを使用してもよい。ただし、紫外線発光のLEDを用いる場合には、UVカットフィルムなどを併用することがより望ましい。
ただし、用いる蛍光体としては、一般のLED照明や従来のLED発光表示装置等に用いられている公知のもの等を使用することができる。したがって、例えば、発光表示部の内側または外部に、紫外線を適当な可視光に変換する蛍光体を用いれば、紫外線発光のLEDを用いることも可能であり、例えば、上記のLEDを紫外線発光の III族窒化物系化合物半導体から構成し、更に蛍光体としては、紫外線を赤色光、緑色光、青色光の各色にそれぞれ変換する計3種類のものを同時に使用するなどしてもよい。また、これらの原色の補色を発光する蛍光体などを使用してもよい。ただし、紫外線発光のLEDを用いる場合には、UVカットフィルムなどを併用することがより望ましい。
また、本発明の第6の手段は、上記の第1乃至第5の何れか1つの手段において、上記のLEDの光取り出し面の一部を、上向きに傾斜した該LEDの側壁面から形成することである。ただし、このLEDの側壁の傾斜面は、平面で構成しても曲面で構成してもよい。また、同時に、LEDの基板の裏面に傾きを持たせたり、或いは、基板の裏面をも曲面で形成したりしてもよい。したがって、例えば、LEDの基板を、光取り出し方面に凸の凸レンズ状に形成することによって、本発明の第6の手段を具現してもよい。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。
以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第1の手段によれば、当該LED発光表示装置を構成する各LEDは、それぞれフェイスダウンで配線基板に直接フリップチップ実装されるので、上記の従来のワイヤーボンディング領域などの様な、ボンディングワイヤーを接続するためのリード電極の形成領域を配線基板の上面に確保する必要がない。このため、本発明の第1の手段によれば、2次元配列される各発光単位が占める占有面積を最小限に抑えることができる。また、通常、金属パッドやリード電極などの表面に凹凸があると接続不良(未半田)の原因になり易いが、本発明の金属パッドはスルーホールと重なってその全体を確実に穴埋めする充填金属材と一体に平坦に形成されるので、各LEDの片方の電極は、これらの金属パッドの平坦面またはそれと一体の充填金属材の平坦面にダイボンディングすることによって、配線基板の裏面側の給電線路に電気的に確実に接続することが可能となる。したがって、配線の信頼性が向上する。また、この様な配線形態を採用すれば、高価なビルドアップ基板などを導入する必要もなくなるので、製造コストを効果的に削減することができ、これによって、装置の生産性も向上する。
即ち、本発明の第1の手段によれば、当該LED発光表示装置を構成する各LEDは、それぞれフェイスダウンで配線基板に直接フリップチップ実装されるので、上記の従来のワイヤーボンディング領域などの様な、ボンディングワイヤーを接続するためのリード電極の形成領域を配線基板の上面に確保する必要がない。このため、本発明の第1の手段によれば、2次元配列される各発光単位が占める占有面積を最小限に抑えることができる。また、通常、金属パッドやリード電極などの表面に凹凸があると接続不良(未半田)の原因になり易いが、本発明の金属パッドはスルーホールと重なってその全体を確実に穴埋めする充填金属材と一体に平坦に形成されるので、各LEDの片方の電極は、これらの金属パッドの平坦面またはそれと一体の充填金属材の平坦面にダイボンディングすることによって、配線基板の裏面側の給電線路に電気的に確実に接続することが可能となる。したがって、配線の信頼性が向上する。また、この様な配線形態を採用すれば、高価なビルドアップ基板などを導入する必要もなくなるので、製造コストを効果的に削減することができ、これによって、装置の生産性も向上する。
したがって、本発明の第1の手段によれば、各発光単位が占める占有面積を最小限に抑えつつ、信頼性が十分に高い給電回路を小形かつ安価に形成することができる。
また、この様な手段に基づいて狭ピッチで(短周期で)縦横行列状に2次元配列された各LEDは、上記の黒色又は暗色の遮光性隔壁によって個別に隔離されて、上記の封止樹脂と共に各発光単位をそれぞれ構成するので、隣接する各LEDからの発光は、この遮光性隔壁による効果的な遮光作用によって互いに干渉し難くなる。このため、本発明の第1の手段によれば、コントラストに優れた視認性の高い小形のマトリックス表示を実現することができる。
したがって、本発明の第1の手段によれば、視認性が高い2次元ドットマトリックス表示が可能な信頼性の高い所望のLED表示装置を非常に小形かつ安価に製造することができる。
また、この様な手段に基づいて狭ピッチで(短周期で)縦横行列状に2次元配列された各LEDは、上記の黒色又は暗色の遮光性隔壁によって個別に隔離されて、上記の封止樹脂と共に各発光単位をそれぞれ構成するので、隣接する各LEDからの発光は、この遮光性隔壁による効果的な遮光作用によって互いに干渉し難くなる。このため、本発明の第1の手段によれば、コントラストに優れた視認性の高い小形のマトリックス表示を実現することができる。
したがって、本発明の第1の手段によれば、視認性が高い2次元ドットマトリックス表示が可能な信頼性の高い所望のLED表示装置を非常に小形かつ安価に製造することができる。
また、本発明の第2の手段によれば、上記の発光ドットの配設ピッチが適切に確保されるため、工業的に現実的な生産性を確保しつつ、従来よりも遥かに小形で視認性の高いLED発光表示装置を製造することができる。また、特に、遮光性隔壁の設定周期を300μm以上800μm以下とした場合には、3m以内、特に数十センチメートルから1メートル前後の目視距離における視認性が非常に良好な、優れて小形のLED表示装置を構成することができる。
また、本発明の第3の手段によれば、上記の第2の手段において、給電回路の信頼性と上記の狭ピッチ(250μm以上1000μm未満)とを十分に良好に両立させることができる。
また、本発明の第4の手段によれば、周知の感光性ガラスペースト法などに基づいて、上記の遮光性隔壁を非常に小形かつ高精度に形成することができる。
また、本発明の第5の手段によれば、例えば、青色発光のLEDや紫外線発光のLEDなどの唯一色のLEDを用いた場合にも、白色または混合色の発光表示を実現することができる。また、これらの蛍光体の蛍光色の組み合わせは任意であるから、所望の発光色を実現することもできる。
また、本発明の第5の手段によれば、例えば、青色発光のLEDや紫外線発光のLEDなどの唯一色のLEDを用いた場合にも、白色または混合色の発光表示を実現することができる。また、これらの蛍光体の蛍光色の組み合わせは任意であるから、所望の発光色を実現することもできる。
また、本発明の第6の手段によれば、LEDの側壁面が上方を向いて傾斜しているので、その側壁面から出力される光を上記の遮光性隔壁に反射させて上方に効率よく取り出すことができる。このため、本発明の第6の手段によれば、各LEDの外部発光効率が向上する。また、この第6の手段に基づいて、例えば、各LEDの基板を適当な凸レンズ状に形成すれば、その適度な集光作用と上記の反射作用とによって、光を発光表示部の正面方向に効率よく出力することもできる。
また、LEDの側壁面を傾斜面で構成しておけば、各LEDが接続された上記の配線基板上に、上記の遮光性隔壁を組み付ける際に、その遮光性隔壁がLEDに当接しても遮光性隔壁が傾斜面に沿ってLEDの周囲に逃げ易くなる。このため、遮光性隔壁の組付けの際に若干の位置付け誤差が生じた場合に、遮光性隔壁が破損し難くなる。したがって、本発明の第6の手段によれば、LED発光表示装置の歩留りや品質が向上する。
なお、上記の透光性板材としてガラス板を用いる場合には、上記の遮光性隔壁はそのガラス板の上で形成したり焼成したりすることもできるが、遮光性隔壁の形成や焼成は、必ずしも上記の透光性板材と共に実施する必要はない。
また、上記の遮光性隔壁の厚さは、30μm以上1000μm以下にすることが望ましい。ただし、この遮光性隔壁の厚さのより望ましい値は、30μm以上500μm以下であり、更に望ましい値は、50μm以上200μm以下である。この厚さが薄過ぎると該隔壁における十分な強度と遮光性が得られ難くなり望ましくない。また、この厚さを厚くし過ぎると、表示のコントラストは十分に確保できるが、発光表示装置の小形化を促進する上で不利となる。なお、この遮光性隔壁の厚さは、必ずしも均一である必要はなく、厚い部分と薄い部分とを混在させてもよい。したがって、1辺の隔壁において厚い部位と薄い部位とを混在させて形成してもよく、例えば、隔壁の脚部を厚くして隔壁の上端部を薄くする様にしてもよい。また、強度や視認性などを考慮して、隔壁を形成する方向によって厚さを替える様にしてもよい。
そして、この様な遮光性隔壁の厚さ設定に従えば、遮光性隔壁の遮光作用と強度を確保しつつ、更に、所望のLED発光表示装置の小形化に最適な薄い隔壁を形成することができる。
そして、この様な遮光性隔壁の厚さ設定に従えば、遮光性隔壁の遮光作用と強度を確保しつつ、更に、所望のLED発光表示装置の小形化に最適な薄い隔壁を形成することができる。
また、上記の遮光性隔壁の高さは、100μm以上1500μm以下にすることが望ましい。ただし、この隔壁の高さのより望ましい値は、400μm以上1000μm以下である。この高さが低過ぎると、当該隔壁が形成する枠内にLED、封止樹脂、及び給電配線などを格納するための十分な空間が得られ難くなり望ましくない。また、この高さを高くし過ぎると、該隔壁をその高さ方向に多段構成に繰り返し積層形成する必要が生じるため、必要以上に製造工程が増えてしまい望ましくない。
そして、この様な遮光性隔壁の高さ設定に従えば、この遮光性隔壁が形成する枠内に、LED、給電配線、及び封止樹脂を格納するのに必要かつ十分な高さを確保しつつ、更に、所望のLED発光表示装置の薄形化に最適な高さの隔壁を形成することができる。
そして、この様な遮光性隔壁の高さ設定に従えば、この遮光性隔壁が形成する枠内に、LED、給電配線、及び封止樹脂を格納するのに必要かつ十分な高さを確保しつつ、更に、所望のLED発光表示装置の薄形化に最適な高さの隔壁を形成することができる。
また、上記の封止樹脂中において、蛍光体を透光性板材の内壁面近傍まで沈降した層状に分布させる様にしてもよい。ただし、この分布はできるだけ薄く均一であることがより望ましい。また、上記の遮光性隔壁の側壁面及び上記の透光性板材の内壁面に上記の蛍光体を塗布する様にしてもよい。ただし、この塗布は、できるだけ薄く均一にすることがより望ましい。
また、上記の透光性板材内での光の反射を減衰させるためには、有色ガラスや有色樹脂などを用いることがより望ましい。また、それらの有色化は、表示部の外部からの入射光の反射を装置内部に留めることによって、発光表示の視認性を高めるためにも有効である。
また、上記の透光性板材の表示面(光取り出し面)には、一般のテレビ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、携帯電話等の液晶ディスプレー装置に用いられているものと同等の光拡散フィルムなどを用いてもよい。これによって、表示面を斜視した場合にも、高い視認性を得ることが可能となる。
また、上記の透光性板材の表示面(光取り出し面)には、一般のテレビ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、携帯電話等の液晶ディスプレー装置に用いられているものと同等の光拡散フィルムなどを用いてもよい。これによって、表示面を斜視した場合にも、高い視認性を得ることが可能となる。
また、上記の遮光性隔壁の形成の際に利用することができる感光性ペーストの無機微粒子としては、例えばガラスやセラミック(アルミナ、コーディライトなど)などがあり、特に、ケイ素酸化物、ホウ素酸化物、または、アルミニウム酸化物を必須成分とするガラスやセラミックスなどを用いることがより望ましい。これらの無機微粒子の粒子径は、作製しようとするパターンの形状を考慮して選ばれるが、体積平均粒子径(D50)が、1〜10μmであることが望ましく、より望ましくは、1〜5μmである。D50を10μm以下とすることで、表面凸凹が生じるのを防ぐことができる。また、1μm以上とすることで、ペーストの粘度調整を容易にすることができる。さらに、比表面積0.2〜3m2 /gのガラス微粒子を用いることが、パターン形成において、特に望ましい。
また、これらの無機微粒子として、熱軟化温度が350℃〜600℃のガラス微粒子を60重量%以上含む無機微粒子を用いることが望ましい。また、熱軟化温度が600℃以上のガラス微粒子やセラミック微粒子を添加することによって、焼成時の収縮率を抑制することができる。その量は、40重量%以下が望ましい。
また、これらの無機微粒子として、熱軟化温度が350℃〜600℃のガラス微粒子を60重量%以上含む無機微粒子を用いることが望ましい。また、熱軟化温度が600℃以上のガラス微粒子やセラミック微粒子を添加することによって、焼成時の収縮率を抑制することができる。その量は、40重量%以下が望ましい。
また、特にガラス粉末としては、焼成時に透光性ガラス板にそりを生じさせないためには線膨脹係数が50×10-7〜90×10-7のガラス微粒子を用いることが望ましく、更には、60×10-7〜90×10-7のガラス微粒子を用いることが望ましい。
また、これらのガラス微粒子に更に、酸化ビスマス、酸化鉛、酸化亜鉛のうちの少なくとも1種類を合計で5〜50重量%含有させることによって、透光性ガラス板上にパターン加工するのに適した温度特性を有するガラスペーストを得ることができる。特に、酸化ビスマスを5〜50重量%含有するガラス微粒子を用いると、ペーストのポットライフが長いなどの利点が得られる。
また、低融点ガラス粉末は、ペースト形成時の充填性および分散性が良好で、ペーストの均一な厚さでの塗布が可能であると共にパターン形成性を良好に保つためには、平均粒子径が1〜7μmであり、最大粒子径が40μm以下であることが望ましい。
また、これらのガラス微粒子に更に、酸化ビスマス、酸化鉛、酸化亜鉛のうちの少なくとも1種類を合計で5〜50重量%含有させることによって、透光性ガラス板上にパターン加工するのに適した温度特性を有するガラスペーストを得ることができる。特に、酸化ビスマスを5〜50重量%含有するガラス微粒子を用いると、ペーストのポットライフが長いなどの利点が得られる。
また、低融点ガラス粉末は、ペースト形成時の充填性および分散性が良好で、ペーストの均一な厚さでの塗布が可能であると共にパターン形成性を良好に保つためには、平均粒子径が1〜7μmであり、最大粒子径が40μm以下であることが望ましい。
なお、用いる感光性ペーストとしては、焼成後に黒色に変化することが重要である。これは、焼成後に黒色に変化しないと、例えば露光時に高透過性を期して透明な感光性ペーストを使用しても焼成後にディスプレイのコントラスト向上を達成することができず、一方、焼成前から黒色を呈する感光性ペーストを使用しても、露光光を吸収してしまい良好なパターニング性を得ることができないためである。焼成後に呈する黒色は、XYZ表色系におけるY値で15以下、さらには6以下、またさらには3以下であることが望ましい。また、反射OD値としては1.3以上、さらには1.5以上、またさらには1.6以上であることが望ましい。ここで反射OD値は、入射光強度をI0 とし、反射光強度をIとした場合に、−log(I/I0 )で定義される値である。
焼成後に黒色に変化するという特性は、焼成により黒色の酸化物に変換する化合物を感光性ペーストに含有させることによって達成することができる。このような化合物としては、例えばRu,Mn,Ni,Cr,Fe,Co,Cuの化合物の群から選ばれた少なくとも一種を含むことが望ましい。これらの化合物は熱分解・酸化されてそれぞれの酸化物、即ち、酸化ルテニウム、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化鉄、酸化コバルト、または酸化銅となって、黒色に変化する。
また、これらの化合物は特に限定されるものではないが、上記の金属(Ru,Mn,Ni,Cr,Fe,Co,Cu)のアルコキシド誘導体類、β−ジケトン類の錯体、β−ケト酸エステル類の錯体、有機カルボン酸誘導体類などを用いてもよい。
また、これらの化合物は特に限定されるものではないが、上記の金属(Ru,Mn,Ni,Cr,Fe,Co,Cu)のアルコキシド誘導体類、β−ジケトン類の錯体、β−ケト酸エステル類の錯体、有機カルボン酸誘導体類などを用いてもよい。
また、用いる有機成分としては、適当な有機溶媒に対して、感光性モノマー、感光性オリゴマー、感光性ポリマーのうちの少なくとも1種類から選ばれた感光性成分を含有させ、更に、必要に応じて、光重合開始剤、光吸収剤、増感剤、増感助剤、重合禁止剤などを添加するとよい。
感光性ペーストの粘度は、有機溶媒により1万〜20万cps(センチ・ポイズ)程度に調整することが望ましい。用いる有機溶媒としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、メチルエチルケトン、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、テトラヒドロフラン、ジメチルスルフォキシド、γ−ブチルラクトン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ブロモベンゼン、クロロベンゼン、ジブロモベンゼン、ジクロロベンゼン、ブロモ安息香酸、クロロ安息香酸などが有用であり、本発明の有機成分としては、これらのうちの1種以上を含有する有機溶媒混合物が用いられる。
また、上記の感光性モノマーとしては、炭素−炭素不飽和結合を含有する化合物で、その具体例としては、例えば、単官能および多官能性の(メタ)アクリレート類、ビニル系化合物類、アリル系化合物類などを用いることができる。これらは1種または2種以上使用することができる。
また、上記の感光性オリゴマーや上記の感光性ポリマーとしては、炭素−炭素2重結合を有する化合物のうちの少なくとも1種類を重合して得られるオリゴマーやポリマーを用いることができる。ポリマーやオリゴマーに不飽和カルボン酸などの不飽和酸を共重合することによって、感光後の現像性を向上することができる。
また、上記の感光性オリゴマーや上記の感光性ポリマーとしては、炭素−炭素2重結合を有する化合物のうちの少なくとも1種類を重合して得られるオリゴマーやポリマーを用いることができる。ポリマーやオリゴマーに不飽和カルボン酸などの不飽和酸を共重合することによって、感光後の現像性を向上することができる。
更に、上記の光重合開始剤の具体的な例としては、ベンゾフェノン、O- ベンゾイル安息香酸メチル、4,4−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4−メチルフェニルケトン、ジベンジルケトン、フルオレノン、2,3−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニル−2−フェニルアセトフェノンなどが挙げられる。これらを1種または2種以上使用することができる。光重合開始剤は、感光性成分に対し、望ましくは0.05〜10重量%の範囲で添加され、より望ましくは、0.1〜5重量%の範囲で添加される。重合開始剤の量が少な過ぎると、光感度が低下する傾向にあり、光重合開始剤の量が多すぎると、露光部の残存率が小さくなり過ぎる傾向にある。
また、光吸収剤を添加することも有効である。紫外光や可視光の吸収効果が高い化合物を添加することによって、高アスペクト比、高精細、高解像度が得られる。光吸収剤としては、有機系染料からなるものが望ましく用いられる、具体的には、アゾ系染料、アミノケトン系染料、キサンテン系染料、キノリン系染料、アントラキノン系染料、ベンゾフェノン系染料、ジフェニルシアノアクリレート系染料、トリアジン系染料、p−アミノ安息香酸系染料などを使用することができる。
また、感度を向上させるために添加される増感剤の具体例としては、例えば、2,4−ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,3−ビス(4−ジエチルアミノベンザル)シクロペンタノン、2,6−ビス(4−ジメチルアミノベンザル)シクロヘキサノンなどが挙げられる。これらの増感剤は、2種以上を同時に使用することもできる。
これらの原材料から作ることができる感光性ペーストは、通常、上記の無機微粒子や有機成分を所定の組成になるように調合した後、3本ローラーや混練機で均質に混合分散し作製する。
また、これらの感光性ペーストを塗布する方法としては、スクリーン印刷法、バーコーター法、ロールコータ法、ドクターブレード法などを用いることができる。この時、塗布厚さは、塗布回数、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度を選ぶことによって調整することができる。いずれの場合においても、塗布厚さは、所望の隔壁の高さとペーストの焼成収縮率を考慮して決めることができる。また、感光性ペーストを塗布する前に、塗布面の表面処理を行って接着性を向上させることが有効である。このような表面処理にはシラン系カップリング剤や金属アルコキシ化合物などが有用である。
また、これらの感光性ペーストを塗布する方法としては、スクリーン印刷法、バーコーター法、ロールコータ法、ドクターブレード法などを用いることができる。この時、塗布厚さは、塗布回数、スクリーンのメッシュ、ペーストの粘度を選ぶことによって調整することができる。いずれの場合においても、塗布厚さは、所望の隔壁の高さとペーストの焼成収縮率を考慮して決めることができる。また、感光性ペーストを塗布する前に、塗布面の表面処理を行って接着性を向上させることが有効である。このような表面処理にはシラン系カップリング剤や金属アルコキシ化合物などが有用である。
感光性ペーストを塗布した後は、該塗布領域を通風オーブン、ホットプレート、IR炉などを用いて十分に乾燥させて、感光性ペーストの塗布膜を形成することが望ましい。
続いて、露光装置を用いて露光を行う。露光は、通常のフォトリソグラフィ法で行われるように、フォトマスクを用いてマスク露光する。この際使用される活性光源は、例えば、可視光線、近紫外線、紫外線、電子線、X線、レーザ光などが挙げられる。これらの中で紫外線が最も望ましく、その光源として、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、殺菌灯などが使用できる。これらのなかでも超高圧水銀灯が好適である。
続いて、露光装置を用いて露光を行う。露光は、通常のフォトリソグラフィ法で行われるように、フォトマスクを用いてマスク露光する。この際使用される活性光源は、例えば、可視光線、近紫外線、紫外線、電子線、X線、レーザ光などが挙げられる。これらの中で紫外線が最も望ましく、その光源として、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、ハロゲンランプ、殺菌灯などが使用できる。これらのなかでも超高圧水銀灯が好適である。
露光条件は、塗布厚みによって異なるが、1〜100mW/cm2 の出力の超高圧水銀灯を用いて0.1〜10分間露光を行う。更に望ましくは、5〜30mW/cm2 の出力の超高圧水銀灯を用いて20秒〜5分間露光を行うのが望ましい。露光の際、ペースト塗布膜とフォトマスクを密着して行う方法と一定の間隔をあけて行う方法(プロキシミティ露光)のいずれを用いてもよい。
この際、用いるフォトマスクパターン、フォトマスクの線幅によって、形成される隔壁パターン形状、および隔壁の幅が決定される。ただし、ここで言うフォトマスクの線幅とは、スリット部分、すなわち光が透過する部分のストライプ幅のことである。
この際、用いるフォトマスクパターン、フォトマスクの線幅によって、形成される隔壁パターン形状、および隔壁の幅が決定される。ただし、ここで言うフォトマスクの線幅とは、スリット部分、すなわち光が透過する部分のストライプ幅のことである。
感光性ペーストの塗布膜から露光・現像の工程を経て形成された隔壁パターンは次に焼成炉で焼成されて、有機成分を熱分解して除去し、同時に無機微粒子成分中の低融点ガラスを溶融させて無機質の隔壁を形成する。焼成雰囲気や温度は、ペーストや基板の特性によって異なるが、通常は、空気中で焼成される。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。
バッチ式の焼成を行うには通常、隔壁パターンが形成されたガラス基板を室温から500℃程度まで数時間掛けてほぼ等速で昇温した後、焼成温度として設定された500〜580℃に60分〜5時間で上昇させて、約10〜30分間保持して焼成を行う。焼成温度は用いるガラス基板のガラス転移点より低くなければならないので自ずから上限が存在する。即ち、焼成温度が高すぎたり、焼成時間が長すぎたりすると隔壁の形状にダレなどの欠陥が発生するため、注意を要する。また、有機成分に含まれる感光性モノマー、感光性オリゴマーもしくはポリマー、種々の添加剤の熱分解特性とガラス粉末成分の熱特性が不釣り合いになると、隔壁が褐色に着色したり、隔壁が基板から剥がれたりする欠陥が発生する場合があるため、注意を要する。
なお、特に、遮光性隔壁の構造を段差(壁幅差)を持つ2段構造に形成する場合には、露光された1層目の感光性ペースト塗布膜上に、さらに感光性ペーストを塗布、乾燥し、2層目の感光性ペースト塗布膜を形成する。
また、少なくとも2層目の感光性ペーストに焼成して黒色を呈するものを用いることにより、コントラストを向上させることができる。感光性ペーストが焼成して黒色を呈する様にするには、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Cuの金属もしくはそれらの酸化物を合計で1〜15重量%含有するガラスを用いると良い。また、ガラス粉末に黒色金属又は金属酸化物を付着させるか、または被服させても良い。また、1層目の感光性ペースト塗布膜を露光・現像して隔壁パターンの一部を形成した後に、2層目の感光性ペーストを塗布し、露光・現像して隔壁を形成しても良い。
また、少なくとも2層目の感光性ペーストに焼成して黒色を呈するものを用いることにより、コントラストを向上させることができる。感光性ペーストが焼成して黒色を呈する様にするには、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Cuの金属もしくはそれらの酸化物を合計で1〜15重量%含有するガラスを用いると良い。また、ガラス粉末に黒色金属又は金属酸化物を付着させるか、または被服させても良い。また、1層目の感光性ペースト塗布膜を露光・現像して隔壁パターンの一部を形成した後に、2層目の感光性ペーストを塗布し、露光・現像して隔壁を形成しても良い。
なお、本発明を具体的に実施する際に応用することができるこれらの所謂感光性ペースト法(または感光性ガラスペースト法)については、例えば下記の参考文献1〜10などを参考にすることができる。これらの公知技術は、従来より専ら、プラズマディスプレイパネルや、電子放出素子を用いた画像形成装置などの製造工程に用いられてきた経緯を有する技術ではあるが、しかしながら、これらの従来技術は、上記の本発明の手段に基づいて適宜応用することによって、本発明のLED発光表示装置の設計及び製造においても、本発明の作用に基づいて、部分的には十分に有効利用し得るものである。
(参考文献1)特開平11−314937号公報
(参考文献2)特開2000−149782号公報
(参考文献3)特開2000−284471号公報
(参考文献4)特開2000−347394号公報
(参考文献5)特開2001−092119号公報
(参考文献6)特開2002−049146号公報
(参考文献7)特開2003−186207号公報
(参考文献8)特開2004−265867号公報
(参考文献9)特開2004−303550号公報
(参考文献10)特開2006−222075号公報
(参考文献2)特開2000−149782号公報
(参考文献3)特開2000−284471号公報
(参考文献4)特開2000−347394号公報
(参考文献5)特開2001−092119号公報
(参考文献6)特開2002−049146号公報
(参考文献7)特開2003−186207号公報
(参考文献8)特開2004−265867号公報
(参考文献9)特開2004−303550号公報
(参考文献10)特開2006−222075号公報
即ち、これらの参考文献からは、本発明で利用することができる感光性ペースト法に関して、例えば下記項目(1)〜(5)などの具体例、適正範囲、または具体的な実施条件等を詳しく知ることができる。
(1)可用または望ましい無機微粒子の種類と、粒子径の適正範囲や望ましい粒度分布
(2)可用または望ましい有機成分の種類
(3)可用または望ましい現像液の種類
(4)望ましい露光処理条件(波長、時間など)
(5)望ましい焼成処理条件(温度、時間など)
(1)可用または望ましい無機微粒子の種類と、粒子径の適正範囲や望ましい粒度分布
(2)可用または望ましい有機成分の種類
(3)可用または望ましい現像液の種類
(4)望ましい露光処理条件(波長、時間など)
(5)望ましい焼成処理条件(温度、時間など)
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。
図1に本実施例1のLED発光表示装置の発光表示部100の部分的な断面図を示す。この発光表示部100は、水平面である配線基板110の上面111a側に、LED50を縦横行列状に2次元配列してフリップチップ実装したものである。以下、この上面111aに垂直な上向き、即ち鉛直方向の上向きをz軸の正の向きとする。
この発光表示部100の光取り出し面は、厚さ約1mmのスモーク状に有色の透光性樹脂板材131の裏面に蛍光体を含む蛍光フィルム132を貼り付けて形成した透光性板材130の上面131aで構成されている。この蛍光体は青色光を黄色光に変換するYAG剤からなる。配線基板110の基板材111は、ガラスエポキシ(FR4)から形成されており、その厚さは1mmで、そこには直径0.1mmの円筒形状のスルーホール111cが、垂直方向に彫られ、それらが多数水平方向に周期的に2次元配列されている。その配設周期Lは、0.5mmである。また、無機微粒子の集合体の焼成物(ガラス)から形成された黒色ガラス製の遮光性隔壁120も、同様の周期Lで形成されている。
この発光表示部100の光取り出し面は、厚さ約1mmのスモーク状に有色の透光性樹脂板材131の裏面に蛍光体を含む蛍光フィルム132を貼り付けて形成した透光性板材130の上面131aで構成されている。この蛍光体は青色光を黄色光に変換するYAG剤からなる。配線基板110の基板材111は、ガラスエポキシ(FR4)から形成されており、その厚さは1mmで、そこには直径0.1mmの円筒形状のスルーホール111cが、垂直方向に彫られ、それらが多数水平方向に周期的に2次元配列されている。その配設周期Lは、0.5mmである。また、無機微粒子の集合体の焼成物(ガラス)から形成された黒色ガラス製の遮光性隔壁120も、同様の周期Lで形成されている。
この図1のA−A断面を見下ろした平面図を図2に示す。即ち、図2は、この発光表示部100を構成する配線基板110の部分的な平面図である。以下、本図2におけるスルーホール111cを並べた縦方向をy軸方向、スルーホール111cを並べた横方向をx軸方向とする。スルーホール111cは、縦方向(y軸方向)にも横方向(x軸方向)にも周期L=0.5mmで形成されている。図1の断面は、図2のB−B断面に相当している。即ち、このB−B断面は、平面y=−xに平行でスルーホールの中心軸を含む面であり、図1にはこの断面をx軸方向から斜視した図が描かれている。
図2に破線で示した格子状の図形は、図1の遮光性隔壁120の配置位置を示している。即ち、遮光性隔壁120は、縦横共に配設周期L=0.5mm,厚さt=70μmで格子状に形成されており、その高さhは、680μmである。
図2に破線で示した格子状の図形は、図1の遮光性隔壁120の配置位置を示している。即ち、遮光性隔壁120は、縦横共に配設周期L=0.5mm,厚さt=70μmで格子状に形成されており、その高さhは、680μmである。
図1の銅薄膜31は蒸着によって基板材111の表裏両面(111a,111b)とスルーホール111cの内壁面に成膜された金属膜であり、銅ペースト32はその後のどぶ漬けメッキ処理によって、銅薄膜31の上とスルーホール111cの管内全体を埋める様にメッキしたものである。ここでは、銅薄膜31と銅ペースト32のスルーホール111cの管内に位置する部分が、本発明の充填金属材に相当し、銅薄膜31と銅ペースト32の上面111aから上側に位置する部分(31a,32a)が、本発明の金属パッド(30a)に相当している。一方、基板材111の裏面111bから下側に位置する銅薄膜31と銅ペースト32の部分(31b,32b)は、n側給電線路30bを構成している。このn側給電線路30bは、基板材111の裏面111b上において、図2の横方向即ち図1、図2のx軸方向に伸延されて互いに繋がっており、これによって、横方向(x軸方向)に並ぶ各充填金属材(銅薄膜31と銅ペースト32)は、それぞれ同電位に維持される。
また、銅薄膜21と銅ペースト22は、上記の銅薄膜31及び銅ペースト32と同様に、同じ工程でそれぞれ積層されたものであり、銅ペースト22と銅ペースト32aの各上面は、共に同一の研磨処理によって同じ高さに平坦化されている。図2には、それらの平坦面が図示されている。そして、銅薄膜21と銅ペースト22は、上面111a側の給電線路を構成するp側リード電極20を形成している。このp側リード電極20は、基板材111の上面111a上において、図2の縦方向即ち図1、図2のy軸方向に伸延されて互いに繋がっており、これによって、縦方向(y軸方向)に並ぶ各p側リード電極20は、それぞれ同電位に維持される。図3には、このp側リード電極20と上記のn側給電線路30bの各伸延方向が図示されている。
青色発光のLED50は、サファイア基板51の上に、pコンタクト層や発光層などを含む複層構造の半導体結晶層52を結晶成長によって積層して形成したものであり、その大きさは、縦、横、高さがそれぞれ、約300μm、約300μm、及び約150μmである。ただし、サファイア基板51は、半導体ウェハからの単体チップ化工程において、上(サファイア基板の裏面側)に凸の凸レンズ状に形成されている。
また、LED50の各電極については、金属層53がn電極を構成し、金属層54がp電極を構成している。これらの金属層は、半導体結晶層52との密着性、オーミック特性、電気伝導度、反射率、用いる半田材との親和性、及び各金属層の拡散合金化(劣化)防止作用などを考慮して、それぞれ複層構造に形成することが望ましい。n電極53の平面形状は正方形、p電極54の平面形状はL字形またはくの字形に形成する。
なお、符号60は半田材を指している。また、遮光性隔壁120で格子状に仕切られた各発光単位の内部空間における隙間領域は、エポキシ材からなる封止樹脂70で満たされている。そして、遮光性隔壁120と透光性板材130は共に、この封止樹脂70の硬化によって、LED50を具備する配線基板110に接合されている。
また、LED50の各電極については、金属層53がn電極を構成し、金属層54がp電極を構成している。これらの金属層は、半導体結晶層52との密着性、オーミック特性、電気伝導度、反射率、用いる半田材との親和性、及び各金属層の拡散合金化(劣化)防止作用などを考慮して、それぞれ複層構造に形成することが望ましい。n電極53の平面形状は正方形、p電極54の平面形状はL字形またはくの字形に形成する。
なお、符号60は半田材を指している。また、遮光性隔壁120で格子状に仕切られた各発光単位の内部空間における隙間領域は、エポキシ材からなる封止樹脂70で満たされている。そして、遮光性隔壁120と透光性板材130は共に、この封止樹脂70の硬化によって、LED50を具備する配線基板110に接合されている。
言い換えれば、エポキシ材のポッティング及びその後の硬化処理によって形成された透光性の封止樹脂70は、遮光性隔壁120によって側方から囲い込まれて拘持されつつLED50を封止している。このため、各LED50とそれを封止する封止樹脂70から構成される各発光ドットは、遮光性隔壁120が形成する格子状の各枠体でそれぞれ個別に隔離されている。これらの各発光ドットは、上記の様に二次元配列されることによって、ドットマトリックスを構成するものであり、所望の発光表示を実現する上でのON/OFF制御(または輝度制御)の制御単位になっている。ただし、透光性の封止樹脂70は、その他にも例えばシリコン樹脂などから形成してもよい。
図3に、上記の発光表示部100を有する発光回路200の平面図を示す。この発光表示部100は、上記の青色発光のLED50を縦方向に7個、横方向に10個、合計70個等間隔に整列させたものである。この2次元配列された各LED50の点灯/消灯の組み合わせにより、2文字の任意の英数字の表示が可能である。基板材111の上面111a上を主に縦方向(y軸方向)に延びる各p側リード電極20の終端部には、円形の電極パッド201〜210がそれぞれ形成されている。また、基板材111の裏面111b上を主に横方向(x軸方向)に延びる各n側給電線路30bの右側終端部には、円形の電極パッド211〜217がそれぞれ形成されている。ただし、裏面111b側の各n側給電線路30bに接続された各電極パッド211〜217はそれぞれ、各位置の基板材111に垂直に(z軸方向に)形成されたスルーホールを介して、基板材111の上面111a上に形成されている。
以下、上記の発光表示部100を中心とするこの発光回路200の製造方法について、各工程毎に説明する。
1.配線基板110の作成工程
(1)穴あけ
まず最初に、厚さ1mmのガラスエポキシ(FR4)からなる基板材111に垂直に(z軸方向に)、直径0.1mmのスルーホール111cを形成する。この時、既に図2、図3を用いて示した様に、その配列周期Lは、0.5mmとし、縦方向(y軸方向)に7個、横方向(x軸方向)に10個、合計70個のスルーホール111cを2次元行列状に形成する。
1.配線基板110の作成工程
(1)穴あけ
まず最初に、厚さ1mmのガラスエポキシ(FR4)からなる基板材111に垂直に(z軸方向に)、直径0.1mmのスルーホール111cを形成する。この時、既に図2、図3を用いて示した様に、その配列周期Lは、0.5mmとし、縦方向(y軸方向)に7個、横方向(x軸方向)に10個、合計70個のスルーホール111cを2次元行列状に形成する。
(2)銅薄膜の蒸着
次に、基板材111の上面111a及び裏面111bに銅を蒸着する。これによって、銅薄膜31(31a,31b)を基板材111の露出表面(表裏両面)上とスルーホール111cの内壁面上に成膜する。この時、スルーホール111cの内壁面上には、必ずしも全域に渡って完全に1層状に蒸着できなくてもよい。銅薄膜31の膜厚は、上面111a及び裏面111bにおいて10〜40μm程度とする。
次に、基板材111の上面111a及び裏面111bに銅を蒸着する。これによって、銅薄膜31(31a,31b)を基板材111の露出表面(表裏両面)上とスルーホール111cの内壁面上に成膜する。この時、スルーホール111cの内壁面上には、必ずしも全域に渡って完全に1層状に蒸着できなくてもよい。銅薄膜31の膜厚は、上面111a及び裏面111bにおいて10〜40μm程度とする。
(3)どぶ漬けメッキ処理
次に、この基板材111を銅ペーストでどぶ漬けメッキ処理する。この時、銅ペーストには、加熱溶融させた銅(Cu)と錫(Sn)との溶融物を用いるが、銅ペースト32の特性改質のため鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、または銀(Ag)などを混ぜたりしてもよい。また、銅ペースト32の酸化を防止するために、窒素などの不活性ガス雰囲気下でどぶ漬け処理することが望ましい。積層する銅ペースト32の膜厚は、上面111a及び裏面111bにおいて、40〜100μm程度とする。また、スルーホール111cの内部空間は完全に埋めることが望ましいが、少なくともスルーホール111cの開口部を完全に埋めると共に、それらの表裏両開口部間の導通が確実にとれる様に、本どぶ漬けメッキ処理によってスルーホール111cの内部空間を埋め込む。
次に、この基板材111を銅ペーストでどぶ漬けメッキ処理する。この時、銅ペーストには、加熱溶融させた銅(Cu)と錫(Sn)との溶融物を用いるが、銅ペースト32の特性改質のため鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、または銀(Ag)などを混ぜたりしてもよい。また、銅ペースト32の酸化を防止するために、窒素などの不活性ガス雰囲気下でどぶ漬け処理することが望ましい。積層する銅ペースト32の膜厚は、上面111a及び裏面111bにおいて、40〜100μm程度とする。また、スルーホール111cの内部空間は完全に埋めることが望ましいが、少なくともスルーホール111cの開口部を完全に埋めると共に、それらの表裏両開口部間の導通が確実にとれる様に、本どぶ漬けメッキ処理によってスルーホール111cの内部空間を埋め込む。
(4)研磨処理
次に、表裏両面(上面111a及び裏面111b)に成膜された銅ペースト32の表面をそれぞれ機械的な研磨処理によって平坦化する。ただし、裏面111b側の研磨処理は、省略してもよい。この研磨処理によって、銅薄膜31と銅ペースト32の2層を合せた厚さ(即ち、図1、図2の金属パッド30aとp側リード電極20の各厚さ)をそれぞれ40〜70μmの間の略一定の厚さに平坦化する。
次に、表裏両面(上面111a及び裏面111b)に成膜された銅ペースト32の表面をそれぞれ機械的な研磨処理によって平坦化する。ただし、裏面111b側の研磨処理は、省略してもよい。この研磨処理によって、銅薄膜31と銅ペースト32の2層を合せた厚さ(即ち、図1、図2の金属パッド30aとp側リード電極20の各厚さ)をそれぞれ40〜70μmの間の略一定の厚さに平坦化する。
(5)半田材の蒸着
次に、上面111a側の銅ペースト32の上に半田材60を蒸着する。ただし、図3の発光表示部100の領域以外の部位には、この半田材60を蒸着する必要はないので、これらの半田不要な領域には、レジストマスクを掛けておいて、蒸着された半田材60を後から、そのレジストマスクに対するウエットエッチングなどによってリフトオフしてもよい。
次に、上面111a側の銅ペースト32の上に半田材60を蒸着する。ただし、図3の発光表示部100の領域以外の部位には、この半田材60を蒸着する必要はないので、これらの半田不要な領域には、レジストマスクを掛けておいて、蒸着された半田材60を後から、そのレジストマスクに対するウエットエッチングなどによってリフトオフしてもよい。
(6)配線パターンの形成
最後に、ドライエッチングによって、表裏各面の各配線パターン(即ち、p側リード電極20、金属パッド30a、n側給電線路30b及び電極パッド201〜217)を形成する。
最後に、ドライエッチングによって、表裏各面の各配線パターン(即ち、p側リード電極20、金属パッド30a、n側給電線路30b及び電極パッド201〜217)を形成する。
2.LEDの単体化と接合
その後、以下の手順で、LED50を半導体ウェハから各単体に切り出して、上記の配線基板110の各部に接合する。
(1)半田材の蒸着
LED50の各電極(n電極53とp電極54)の表面にも、上記と同じ半田材60を蒸着する。
(2)凸レンズ形成と分離
LED50を有する半導体ウェハを構成するサファイア基板51の裏面側に、レーザビームを用いて各単体チップ(LED50)単位に分離するためのV字形の分離溝を形成し、ウエットエッチングによってレーザ照射時の飛散物を洗浄し、その後、その半導体ウェハを乾燥させる。
そして、そのV字溝に対するブラスト処理により、サファイア基板51を凸レンズ状に形成してから、その半導体ウェハを各単体チップに分離する。これにより、図1に示した形状のLED50を得る。
その後、以下の手順で、LED50を半導体ウェハから各単体に切り出して、上記の配線基板110の各部に接合する。
(1)半田材の蒸着
LED50の各電極(n電極53とp電極54)の表面にも、上記と同じ半田材60を蒸着する。
(2)凸レンズ形成と分離
LED50を有する半導体ウェハを構成するサファイア基板51の裏面側に、レーザビームを用いて各単体チップ(LED50)単位に分離するためのV字形の分離溝を形成し、ウエットエッチングによってレーザ照射時の飛散物を洗浄し、その後、その半導体ウェハを乾燥させる。
そして、そのV字溝に対するブラスト処理により、サファイア基板51を凸レンズ状に形成してから、その半導体ウェハを各単体チップに分離する。これにより、図1に示した形状のLED50を得る。
(3)仮接合材
次に、LED50の各電極表面に蒸着された半田材60と、p側リード電極20及び金属パッド30a上に成膜された半田材60とをそれぞれ、仮接合材であるフラックスを用いて、図1に示す所定の位置で接合する。即ち、配線パターンが形成された配線基板110の上面111a側のLED接合領域の一体に仮接合用のフラックスを塗布し、p側リード電極20の上に半田材60を介してp電極54を配置し、金属パッド30aの上に半田材60を介してn電極53を配置して、この配線基板110の上に個々のLED50を仮接合材する。
次に、LED50の各電極表面に蒸着された半田材60と、p側リード電極20及び金属パッド30a上に成膜された半田材60とをそれぞれ、仮接合材であるフラックスを用いて、図1に示す所定の位置で接合する。即ち、配線パターンが形成された配線基板110の上面111a側のLED接合領域の一体に仮接合用のフラックスを塗布し、p側リード電極20の上に半田材60を介してp電極54を配置し、金属パッド30aの上に半田材60を介してn電極53を配置して、この配線基板110の上に個々のLED50を仮接合材する。
(4)半田付け
次に、適度な押圧によって、各LED50をそれぞれ配線基板110に密着させながら、この双方を半田材60の融点を超えるその融点近傍の温度にまで昇温して、LED50をそれぞれ配線基板110に半田付けする。
(5)後処理
その後、ウエットエッチングによって、上記のフラックス(仮接合材)を除去してから、配線基板110を洗浄して、十分に乾燥させる。
次に、適度な押圧によって、各LED50をそれぞれ配線基板110に密着させながら、この双方を半田材60の融点を超えるその融点近傍の温度にまで昇温して、LED50をそれぞれ配線基板110に半田付けする。
(5)後処理
その後、ウエットエッチングによって、上記のフラックス(仮接合材)を除去してから、配線基板110を洗浄して、十分に乾燥させる。
3.遮光性隔壁120の作成
(1)感光性ガラスペーストの製造工程
ガラス転位点400℃〜550℃、荷重軟化点450℃〜600℃の透光性の低融点ガラスの粉末からなる無機微粒子を、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、またはこれらの金属の酸化物が合計1〜15重量%の比率で含有、付着または被覆されたガラス粉末か、或いは、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、またはCuからなる金属の酸化物を有する10〜50重量%のフィラーと、50〜90重量%のガラス粉末との混合物から構成する。そして、この無機微粒子と所定の感光性有機成分(即ち、有機溶剤に、感光性モノマー、光重合開始剤、光吸収剤、増感剤、増感助剤、及び重合禁止剤を混合したもの)とを調合して感光性ペーストを製造する。ただし、無機微粒子の平均粒子径は、1〜7μmの間とし、最大粒子径は40μm以下とする。
(1)感光性ガラスペーストの製造工程
ガラス転位点400℃〜550℃、荷重軟化点450℃〜600℃の透光性の低融点ガラスの粉末からなる無機微粒子を、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、またはこれらの金属の酸化物が合計1〜15重量%の比率で含有、付着または被覆されたガラス粉末か、或いは、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、Co、またはCuからなる金属の酸化物を有する10〜50重量%のフィラーと、50〜90重量%のガラス粉末との混合物から構成する。そして、この無機微粒子と所定の感光性有機成分(即ち、有機溶剤に、感光性モノマー、光重合開始剤、光吸収剤、増感剤、増感助剤、及び重合禁止剤を混合したもの)とを調合して感光性ペーストを製造する。ただし、無機微粒子の平均粒子径は、1〜7μmの間とし、最大粒子径は40μm以下とする。
なお、焼成により黒色の酸化物に変換する有機金属化合物を用いる場合には、その含有量は溶媒を除した状態の感光性ペーストに対して6〜30重量%であることが望ましい。6重量%以上とすることで、焼成後の反射率低下の効果を得ることができる。また、30重量%以下とすることで、ペースト塗布膜の状態で光透過を阻害せずパターニング性を保つことができる。
(2)ペースト塗布工程
次に、SiO2 基板、耐熱ガラス板材、または金属板などからなる耐熱性を有する焼成用基台の上に、シリコン(Si)シートを固定し、このシリコン(Si)シートの上面に、上記の感光性ペーストを層状に塗布する。そして、該塗布領域を通風オーブンなどを用いて十分に乾燥させる。なお、感光性ガラスペーストを塗布する方法は任意でよい。ただし、ここでは、最終的に、図1の遮光性隔壁120の高さhが前述の高さになる様に、塗布する感光性ペーストの膜厚を調整する。
次に、SiO2 基板、耐熱ガラス板材、または金属板などからなる耐熱性を有する焼成用基台の上に、シリコン(Si)シートを固定し、このシリコン(Si)シートの上面に、上記の感光性ペーストを層状に塗布する。そして、該塗布領域を通風オーブンなどを用いて十分に乾燥させる。なお、感光性ガラスペーストを塗布する方法は任意でよい。ただし、ここでは、最終的に、図1の遮光性隔壁120の高さhが前述の高さになる様に、塗布する感光性ペーストの膜厚を調整する。
(3)露光工程
この感光性ガラスペーストが塗布された領域の内の、目的とする遮光性隔壁120を形成すべき箇所にのみ、即ち周期L=500μm、幅(厚さ)t=70μmの格子状に、選択的に可視光、紫外線、または近赤外光を当てる。これらの工程は、周知のフォトリソグラフィ法に基づいて実施することができる。ただし、これらの中で紫外線が最も望ましく、その光源としては例えば超高圧水銀灯などが好適である。
露光条件は、塗布厚みによって異なるが、5〜30mW/cm2 の出力の超高圧水銀灯を用いて20秒〜5分間露光を行う。
この感光性ガラスペーストが塗布された領域の内の、目的とする遮光性隔壁120を形成すべき箇所にのみ、即ち周期L=500μm、幅(厚さ)t=70μmの格子状に、選択的に可視光、紫外線、または近赤外光を当てる。これらの工程は、周知のフォトリソグラフィ法に基づいて実施することができる。ただし、これらの中で紫外線が最も望ましく、その光源としては例えば超高圧水銀灯などが好適である。
露光条件は、塗布厚みによって異なるが、5〜30mW/cm2 の出力の超高圧水銀灯を用いて20秒〜5分間露光を行う。
(4)現像工程
上記の露光工程において露光されなかった領域を占める上記の感光性ガラスペーストを現像処理によって流し落とす。これらの工程は、周知のフォトリソグラフィ法に基づいて実施することができる。即ち、露光後、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解度差を利用して現像処理を行う。
この場合、浸漬法、スプレー法、またはブラシ法などを用いることができる。また、特に、感光性ペーストが側鎖にカルボキシル基を有する場合には、アルカリ水溶液での現像が可能になる。アルカリとしては、有機アルカリ水溶液を用いた方が焼成時にアルカリ成分を除去し易いので望ましい。有機アルカリとしては、アミン化合物を用いることができる。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどがあげられる。アルカリ水溶液の濃度は通常0.05〜1重量%、より望ましくは0.1〜0.5重量%である。アルカリ濃度が低すぎれば可溶部が完全に除去されず、アルカリ濃度が高すぎれば、露光部のパターン(遮光性隔壁120)を剥離させたり、侵食したりする恐れが生じ得るので注意を要する。
なお、現像時の温度は、20〜50℃で行うことが工程管理上望ましい。
上記の露光工程において露光されなかった領域を占める上記の感光性ガラスペーストを現像処理によって流し落とす。これらの工程は、周知のフォトリソグラフィ法に基づいて実施することができる。即ち、露光後、露光部分と未露光部分の現像液に対する溶解度差を利用して現像処理を行う。
この場合、浸漬法、スプレー法、またはブラシ法などを用いることができる。また、特に、感光性ペーストが側鎖にカルボキシル基を有する場合には、アルカリ水溶液での現像が可能になる。アルカリとしては、有機アルカリ水溶液を用いた方が焼成時にアルカリ成分を除去し易いので望ましい。有機アルカリとしては、アミン化合物を用いることができる。具体的には、テトラメチルアンモニウムヒドロキサイド、トリメチルベンジルアンモニウムヒドロキサイド、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンなどがあげられる。アルカリ水溶液の濃度は通常0.05〜1重量%、より望ましくは0.1〜0.5重量%である。アルカリ濃度が低すぎれば可溶部が完全に除去されず、アルカリ濃度が高すぎれば、露光部のパターン(遮光性隔壁120)を剥離させたり、侵食したりする恐れが生じ得るので注意を要する。
なお、現像時の温度は、20〜50℃で行うことが工程管理上望ましい。
(5)焼成工程
上記の現像処理によって、シリコン(Si)シートの上に残った感光性ペーストを上記の焼成用基台と共に熱処理して無機微粒子を焼成することによって、上記の遮光性隔壁120を形成する。焼成雰囲気や温度は、ペーストや基板の特性によって異なるが、通常は、空気中で焼成することができる。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。バッチ式の焼成を行うには通常、隔壁パターンが形成されたシリコン(Si)シートを室温から500℃程度まで数時間掛けてほぼ等速で昇温した後、焼成温度として設定された500〜580℃に60分〜5時間で上昇させて、約10〜30分間保持して焼成を行う。
上記の現像処理によって、シリコン(Si)シートの上に残った感光性ペーストを上記の焼成用基台と共に熱処理して無機微粒子を焼成することによって、上記の遮光性隔壁120を形成する。焼成雰囲気や温度は、ペーストや基板の特性によって異なるが、通常は、空気中で焼成することができる。焼成炉としては、バッチ式の焼成炉やベルト式の連続型焼成炉を用いることができる。バッチ式の焼成を行うには通常、隔壁パターンが形成されたシリコン(Si)シートを室温から500℃程度まで数時間掛けてほぼ等速で昇温した後、焼成温度として設定された500〜580℃に60分〜5時間で上昇させて、約10〜30分間保持して焼成を行う。
(6)シート除去工程
焼成用基台から、焼成された遮光性隔壁120ごと上記のシリコン(Si)シートを取り外し、例えば水酸化カリウム(KOH)またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等の塩基性水溶液を用いたウェットエッチングまたは電解エッチングによって、このシリコン(Si)シートを除去し、残った遮光性隔壁120を洗浄する。これによって、図1、図2に示した格子状の遮光性隔壁120を得ることができる。また、このエッチング処理の処理時間を短縮するために、シリコン(Si)シートの露光されない領域の中央部分(各格子の中央部分)に、最初からそれぞれ穴を空けておいてもよい。また、シリコン(Si)シートの代わりに、上記の焼成温度に対する耐熱性があり、かつ、エッチング除去され易いその他の材料からなるシート材や薄膜などを用いてもよい。
焼成用基台から、焼成された遮光性隔壁120ごと上記のシリコン(Si)シートを取り外し、例えば水酸化カリウム(KOH)またはテトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)等の塩基性水溶液を用いたウェットエッチングまたは電解エッチングによって、このシリコン(Si)シートを除去し、残った遮光性隔壁120を洗浄する。これによって、図1、図2に示した格子状の遮光性隔壁120を得ることができる。また、このエッチング処理の処理時間を短縮するために、シリコン(Si)シートの露光されない領域の中央部分(各格子の中央部分)に、最初からそれぞれ穴を空けておいてもよい。また、シリコン(Si)シートの代わりに、上記の焼成温度に対する耐熱性があり、かつ、エッチング除去され易いその他の材料からなるシート材や薄膜などを用いてもよい。
4.各部の組み付け
(1)ポッティング工程
図3の発光表示部100の形成領域に合わせて、基板材111の上面111aの上に外枠を付けて、その中に、封止樹脂70の原料となるエポキシ剤を注入する。
(2)接合工程
次に、その液状のエポキシ剤の上から、遮光性隔壁120をエポキシ剤の中に押し込んで、遮光性隔壁120を図1に示す所定の位置に配置する。その後、前述の透光性板材130を遮光性隔壁120の上に乗せて、図1に示す所定の位置に配置する。この様な手順によれば、透光性板材130と遮光性隔壁120とが最初から接合された枡目状の結合体の枠内(枡内)に、それぞれ液状のエポキシ剤を注入して、その後その各枠内に、配線基板110に半田付けされた個々のLED50を位置付けてそれぞれ組み入れる場合よりも、エポキシ剤の注入ムラが生じ難くなる。
(1)ポッティング工程
図3の発光表示部100の形成領域に合わせて、基板材111の上面111aの上に外枠を付けて、その中に、封止樹脂70の原料となるエポキシ剤を注入する。
(2)接合工程
次に、その液状のエポキシ剤の上から、遮光性隔壁120をエポキシ剤の中に押し込んで、遮光性隔壁120を図1に示す所定の位置に配置する。その後、前述の透光性板材130を遮光性隔壁120の上に乗せて、図1に示す所定の位置に配置する。この様な手順によれば、透光性板材130と遮光性隔壁120とが最初から接合された枡目状の結合体の枠内(枡内)に、それぞれ液状のエポキシ剤を注入して、その後その各枠内に、配線基板110に半田付けされた個々のLED50を位置付けてそれぞれ組み入れる場合よりも、エポキシ剤の注入ムラが生じ難くなる。
(3)樹脂硬化工程
その後、LED50が半田付けされた配線基板110と遮光性隔壁120と透光性板材130とが互いにエポキシ剤で接合された図1の位置関係を維持しつつ、これらを加熱処理して、エポキシ剤を硬化させて、図1に図示する硬化された封止樹脂70を有する発光表示部100を得る。
以上の用にして製造することができる発光回路200は、例えば、以下の様にして使用することができる。
その後、LED50が半田付けされた配線基板110と遮光性隔壁120と透光性板材130とが互いにエポキシ剤で接合された図1の位置関係を維持しつつ、これらを加熱処理して、エポキシ剤を硬化させて、図1に図示する硬化された封止樹脂70を有する発光表示部100を得る。
以上の用にして製造することができる発光回路200は、例えば、以下の様にして使用することができる。
図4に、本実施例1のLED発光表示装置300の回路図を示す。本図4の発光回路200′は、図3の発光回路200に対応するものであり、本図4を用いて以下に説明する様に、このLED発光表示装置300の制御方式に従えば、縦横行列状に2次元配列されるLEDの行数及び列数は、それぞれ任意に増やすことができるので、図3の発光回路200についても、全く同様の制御方式によって、その発光表示を自在に駆動制御することができる。
本図4の発光回路200′を構成する各発光ダイオードDmn(mとnは共に1以上4以下の整数)は、それぞれ図1のLED50から構成されている。また、本図4の電極パッド201〜204及び電極パッド211〜214は、それぞれ図3の各電極パッドに相当している。電極パッド201は、NPN形のトランジスタ301のエミッタ端子に接続されており、このトランジスタ301のコレクタ端子は抵抗R1を介して直流電源330の正電極に接続されている。また、電極パッド211は、NPN形のトランジスタ311のコレクタ端子に接続されており、このトランジスタ311のエミッタ端子は、直流電源330のアースされた負電極に接続されている。また、トランジスタ301、トランジスタ311の各ベース端子の電圧は、それぞれ制御回路320によって電圧制御(ON/OFF制御)される。
このため、第1列目の発光ダイオードDm1のON/OFF状態は、トランジスタ301のベース電圧によって制御することができ、第1行目の発光ダイオードD1nのON/OFF状態は、トランジスタ311のベース電圧によって制御することができる。したがって、例えば、発光ダイオードD11は、トランジスタ301とトランジスタ311の双方のベース電圧をON状態に制御した場合にのみ点灯させることができる。また、その他の列及び行についてもそれぞれ同様に、トランジスタ302〜304またはトランジスタ312〜314の各ベース電圧によって、それぞれのON/OFF状態を制御することができる。更に、その他の発光ダイオードDmnについても、発光ダイオードD11と同様にその点灯/消灯状態を制御することができる。
したがって、例えば、トランジスタ311〜314の各ベース電圧の周期的な変更制御によって、ON状態とする行を常時唯一選択すると共に、その行をサイクリックに、10Hz以上、望ましくは20Hz以上の高速サイクルで変更し、かつ、各行がON状態となっている各タイミングで、対応するその行において発光させるべき個々の発光ダイオードDmnの列だけを、それぞれトランジスタ301〜304によってON状態に制御すれば、人間の視覚的な残像作用に基づいて、各発光ダイオードDmn(mとnは共に1以上4以下の整数)の選択組み合わせによる所望の発光パターンを発光回路200′上に任意に表示することができる。
したがって、同様の駆動制御方式に従えば、図3の発光表示部100においては、合計70個のLED50を用いて、所望の英数字を2文字横に並べて、任意に表示することができる。
したがって、同様の駆動制御方式に従えば、図3の発光表示部100においては、合計70個のLED50を用いて、所望の英数字を2文字横に並べて、任意に表示することができる。
〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
(変形例1)
例えば、上記の実施例1では、蛍光体を含む蛍光フィルム132を有する透光性板材130を用いたが、ポッティング前の液状の封止樹脂70に蛍光体の粒子を混入させておき、ポッティングした液状の封止樹脂70を硬化させる前に、透光性板材130を下側にして、透光性板材130の内壁面上に蛍光体の粒子を薄い層状に自然に沈降させる様にしてもよい。これにより、蛍光フィルム132の代わりとなる蛍光層を各発光単位毎に積層することができる。また、この様な沈降処理は、遠心分離機などを利用して強制的に実施してもよい。特にその場合には、蛍光体の沈降過程に掛かる時間が大幅に短縮できると共に、蛍光フィルム132の代わりとなる蛍光層を薄くより高密度に積層することができる。また、その様な蛍光体の粒子は、硬化される封止樹脂70の略全体に分布させてもよい。また、封止樹脂70には、光拡散剤を略全体に分布させてもよい。
例えば、上記の実施例1では、蛍光体を含む蛍光フィルム132を有する透光性板材130を用いたが、ポッティング前の液状の封止樹脂70に蛍光体の粒子を混入させておき、ポッティングした液状の封止樹脂70を硬化させる前に、透光性板材130を下側にして、透光性板材130の内壁面上に蛍光体の粒子を薄い層状に自然に沈降させる様にしてもよい。これにより、蛍光フィルム132の代わりとなる蛍光層を各発光単位毎に積層することができる。また、この様な沈降処理は、遠心分離機などを利用して強制的に実施してもよい。特にその場合には、蛍光体の沈降過程に掛かる時間が大幅に短縮できると共に、蛍光フィルム132の代わりとなる蛍光層を薄くより高密度に積層することができる。また、その様な蛍光体の粒子は、硬化される封止樹脂70の略全体に分布させてもよい。また、封止樹脂70には、光拡散剤を略全体に分布させてもよい。
(変形例2)
また、上記の実施例1では、発光ドットを碁盤目状に配列したが、これらの配列方法は任意でよい。その他にも例えば、正六角形などを基調とするハニカム状に配列してもよいし、正三角形などを基調として2次元配列してもよい。
なお、LEDのフリップチップ実装は、半田付けの代わりに電極バンプなどを用いて実施してもよく、その接合方法は任意である。
また、上記の実施例1では、発光ドットを碁盤目状に配列したが、これらの配列方法は任意でよい。その他にも例えば、正六角形などを基調とするハニカム状に配列してもよいし、正三角形などを基調として2次元配列してもよい。
なお、LEDのフリップチップ実装は、半田付けの代わりに電極バンプなどを用いて実施してもよく、その接合方法は任意である。
本発明は、LEDを用いて構成される発光ドットを多数個二次元配列することによって構成されるドットマトリックスによって表現される任意の表示用途に利用することができ、例えば車両のフロントパネルの表示装置や、デジタル表示の腕時計や、家電製品の表示部や、或いはモロクロテレビやフルカラーテレビなどのLEDディスプレイヤに利用することができる。
20 : p側リード電極(給電線路)
30a: 金属パッド
30b: n側給電線路
32 : 充填金属材
50 : LED
70 : 封止樹脂
100 : 発光表示部
110 : 配線基板
111 : 基板材
111c: スルーホール
120 : 遮光性隔壁
130 : 透光性板材
200 : 発光回路
300 : LED発光表示装置
30a: 金属パッド
30b: n側給電線路
32 : 充填金属材
50 : LED
70 : 封止樹脂
100 : 発光表示部
110 : 配線基板
111 : 基板材
111c: スルーホール
120 : 遮光性隔壁
130 : 透光性板材
200 : 発光回路
300 : LED発光表示装置
Claims (6)
- LEDを有してなるドット状に形成された発光単位が二次元配列され、それらの単位表示を任意に組み合わせて所望の文字、記号、または図柄を構成して表示する発光表示装置において、
各LEDへの給電線路が上面及び裏面の両面に形成され、前記上面から前記裏面に貫通するスルーホールが前記発光単位毎に形成され、前記スルーホールの全体を穴埋めする充填金属材を備え、かつ、前記上面で前記スルーホールと重なって前記充填金属材と一体に平坦に形成された金属パッドを備える配線基板と、
発光表示部の一連の光取り出し面を構成する透光性板材と、
前記透光性板材の裏面に垂直に接合され、前記発光単位をそれぞれ個別に隔離する黒色又は暗色の遮光性隔壁と、
前記遮光性隔壁によって側方から囲い込まれて拘持されつつ前記LEDを封止する透光性の封止樹脂とを有し、
各前記LEDは、前記配線基板の前記上面に縦横行列状にフェイスダウンで二次元配列され、一方の電極が前記金属パッドまたは前記充填金属材の平坦面にダイボンディングされて前記上面にフリップチップ実装されていることを特徴とするLED発光表示装置。 - 前記LEDの縦横配列方向における前記遮光性隔壁の配設周期は、250μm以上
1000μm未満であることを特徴とする請求項1に記載のLED発光表示装置。 - 前記スルーホールの直径は、50μm以上150μm未満であることを特徴とする請求項2に記載のLED発光表示装置。
- 前記遮光性隔壁は、無機微粒子の集合体の焼成物から形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載のLED発光表示装置。
- 前記封止樹脂は、その中またはその表面に蛍光体を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載のLED発光表示装置。
- 前記LEDの光取り出し面の一部は、上向きに傾斜した前記LEDの側壁面から形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項5の何れか1項に記載のLED発光表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007053491A JP2008218674A (ja) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Led発光表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007053491A JP2008218674A (ja) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Led発光表示装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008218674A true JP2008218674A (ja) | 2008-09-18 |
Family
ID=39838367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007053491A Pending JP2008218674A (ja) | 2007-03-02 | 2007-03-02 | Led発光表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008218674A (ja) |
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0365273A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-20 | Koichi Endo | 表示板の製造方法 |
JP2012109485A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Hiroshi Ninomiya | ベアチップ実装面発光体 |
EP2445006A3 (en) * | 2010-10-19 | 2013-08-28 | Napra Co., Ltd. | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
JP2013171942A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Oki Data Corp | 発光装置、led装置、及び表示装置 |
JP2015023221A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | ローム株式会社 | 表示装置 |
JP2015023220A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | ローム株式会社 | 表示装置 |
EP2763174A3 (en) * | 2013-02-05 | 2016-02-24 | Lextar Electronics Corp. | Light emitting diode display panel |
CN107195755A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-09-22 | 深圳市联建光电股份有限公司 | 一种柔性透明led显示屏及其加工方法 |
JP2017174908A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 豊田合成株式会社 | 発光装置の製造方法 |
CN107240594A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 三星电子株式会社 | 发光二极管设备及其制造方法 |
JP2018142592A (ja) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源モジュール、照明装置、および移動体 |
WO2019045505A1 (ko) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 헤드 램프 |
JP2019165265A (ja) * | 2014-06-30 | 2019-09-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | フレキシブル基板 |
US10520153B2 (en) | 2017-02-27 | 2019-12-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source module, illumination device and moving body |
CN110808324A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 江苏上达电子有限公司 | 一种led芯片倒装方法 |
US10618454B2 (en) | 2017-02-27 | 2020-04-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source module, illumination device and moving body |
WO2020100470A1 (ja) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | 株式会社ブイ・テクノロジー | フルカラーled表示パネル |
US20220037564A1 (en) * | 2017-02-13 | 2022-02-03 | Nichia Corporation | Light emitting device and adaptive driving beam headlamp |
-
2007
- 2007-03-02 JP JP2007053491A patent/JP2008218674A/ja active Pending
Cited By (28)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0365273A (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-20 | Koichi Endo | 表示板の製造方法 |
EP2445006A3 (en) * | 2010-10-19 | 2013-08-28 | Napra Co., Ltd. | Light-emitting device and method for manufacturing the same |
US8766312B2 (en) | 2010-10-19 | 2014-07-01 | Napra Co., Ltd. | Light-emitting device comprising vertical conductors and through electrodes and method for manufacturing the same |
JP2012109485A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-07 | Hiroshi Ninomiya | ベアチップ実装面発光体 |
JP2013171942A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Oki Data Corp | 発光装置、led装置、及び表示装置 |
EP2763174A3 (en) * | 2013-02-05 | 2016-02-24 | Lextar Electronics Corp. | Light emitting diode display panel |
JP2015023221A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | ローム株式会社 | 表示装置 |
JP2015023220A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | ローム株式会社 | 表示装置 |
JP2019165265A (ja) * | 2014-06-30 | 2019-09-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | フレキシブル基板 |
US11272612B2 (en) | 2014-06-30 | 2022-03-08 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Flexible substrate |
US10925158B2 (en) | 2014-06-30 | 2021-02-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Flexible substrate |
US10764999B2 (en) | 2014-06-30 | 2020-09-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Flexible substrate |
JP2017174908A (ja) * | 2016-03-22 | 2017-09-28 | 豊田合成株式会社 | 発光装置の製造方法 |
CN107240594A (zh) * | 2016-03-28 | 2017-10-10 | 三星电子株式会社 | 发光二极管设备及其制造方法 |
CN107240594B (zh) * | 2016-03-28 | 2023-07-04 | 三星电子株式会社 | 发光二极管设备及其制造方法 |
US11942579B2 (en) * | 2017-02-13 | 2024-03-26 | Nichia Corporation | Light emitting device and adaptive driving beam headlamp |
US20220037564A1 (en) * | 2017-02-13 | 2022-02-03 | Nichia Corporation | Light emitting device and adaptive driving beam headlamp |
US10593725B2 (en) | 2017-02-27 | 2020-03-17 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source module, illumination device and moving body |
US10618454B2 (en) | 2017-02-27 | 2020-04-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source module, illumination device and moving body |
US10520153B2 (en) | 2017-02-27 | 2019-12-31 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light source module, illumination device and moving body |
JP2018142592A (ja) * | 2017-02-27 | 2018-09-13 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 光源モジュール、照明装置、および移動体 |
CN107195755A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-09-22 | 深圳市联建光电股份有限公司 | 一种柔性透明led显示屏及其加工方法 |
KR20190024331A (ko) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 헤드 램프 |
US11469354B2 (en) | 2017-08-31 | 2022-10-11 | Suzhou Lekin Semiconductor Co., Ltd. | Semiconductor device and head lamp comprising same |
KR102475924B1 (ko) * | 2017-08-31 | 2022-12-08 | 쑤저우 레킨 세미컨덕터 컴퍼니 리미티드 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 헤드 램프 |
WO2019045505A1 (ko) * | 2017-08-31 | 2019-03-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 소자 및 이를 포함하는 헤드 램프 |
WO2020100470A1 (ja) * | 2018-11-16 | 2020-05-22 | 株式会社ブイ・テクノロジー | フルカラーled表示パネル |
CN110808324A (zh) * | 2019-11-14 | 2020-02-18 | 江苏上达电子有限公司 | 一种led芯片倒装方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008218674A (ja) | Led発光表示装置 | |
JP2008129043A (ja) | Led発光表示装置 | |
JP5726409B2 (ja) | 発光装置および発光装置の製造方法 | |
US7687823B2 (en) | Light-emitting apparatus and method of producing the same | |
JP5554680B2 (ja) | 発光素子搭載用基板、発光装置およびこれらの製造方法 | |
US20150001571A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US20200350471A1 (en) | Light source device and light emitting device | |
KR20100101076A (ko) | 투광성 기판, 그의 제조 방법, 유기 led 소자 및 그의 제조 방법 | |
JP2006237264A (ja) | 発光装置および照明装置 | |
CN103928595A (zh) | 光学半导体装置及其制造方法 | |
JP2009531839A (ja) | 光電式ヘッドライト、光電式ヘッドライトの製造方法と発光ダイオードチップ | |
US20120086040A1 (en) | Light-emitting diode having a wavelength conversion material layer, and method for fabricating same | |
US20180342486A1 (en) | Light Emitting Device | |
JP2015216206A (ja) | ウェハーレベル光半導体デバイス用部材の製造方法、光半導体デバイスの製造方法、及び光半導体デバイス | |
JP2020061543A (ja) | 発光装置 | |
JP2006093399A (ja) | 発光装置およびその製造方法ならびに照明装置 | |
JP5697091B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
JP2005277331A (ja) | 発光装置および照明装置 | |
JP2005191192A (ja) | 発光素子搭載用基板および発光装置 | |
JP5351669B2 (ja) | 波長変換部材およびそれを用いた発光装置 | |
JP4417757B2 (ja) | 発光装置およびその製造方法ならびに照明装置 | |
JP5406691B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
JP2008098290A (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
JP2023010799A (ja) | 発光モジュール及び発光モジュールの製造方法 | |
JP6092136B2 (ja) | 発光装置 |