JP2008263082A

JP2008263082A - 表示装置及びその製造方法

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Publication number: JP2008263082A
Application number: JP2007105139A
Authority: JP
Inventors: Tadamoto Takezawa; 匡基竹澤; Hiroyuki Yamada; 寛之山田; Naoki Tsukamoto; 尚樹塚本; Katsuhiro Suhara; 克洋須原; Keiyo Okada; 啓誉岡田; Yasuhiro Sakakibara; 泰博榊原; Takahiko Sato; 貴彦佐藤
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2008-10-30

Abstract

【課題】車両の表示装置のような、湾曲面における表示装置。
【解決手段】可撓性の回路配線基板１０に、III族窒化物系化合物半導体発光素子２０１をワイヤボンディング３ｎ及び３ｐにより実装し、それを囲むように枠部４を形成する（１．Ａ）。可撓性の回路配線基板１０を上に凸となるように湾曲させる（１．Ｂ）。枠部４で囲まれた領域に、未硬化の封止樹脂５ｕｃを充填する（１．Ｃ）。封止樹脂を硬化物５ｃとし、表示装置１００は可撓性の回路配線基板１０が湾曲したままとなる。一次光源であるIII族窒化物系化合物半導体発光素子２０１の発光領域Ａから発せられた光は、光拡散材料が分散された封止樹脂５ｃを透過して直接上方に放出される他、封止樹脂５ｃに分散された光拡散材料により拡散される。或いは、回路配線基板１０の高反射性の回路配線１ｃにより反射される。封止樹脂５ｃ全体が発光しているように視認される（１．Ｄ）。
【選択図】図１

Description

本発明は発光素子を用いた表示装置に関する。詳しくは、実質的には点光源である半導体発光素子を１個乃至十数個用いて、所定の領域を発光させる表示装置に関する。当該所定の領域としては、点灯非点灯に伴う何らかの装置の起動及び停止の表示や、セグメント式の数値表示が挙げられる。

例えば座席等に腰掛けた状態で車両の運転或いは重機等を操作、操縦する場合、当該運転者又は操縦者が首を左右に動かす範囲で、必要な表示項目を一望できる様にする必要がある。例えば車両の運転席には、インストルメンタルパネルに全ての表示装置が配置される。ところが、デザイン面での要請、或いは助手席からの視認性を向上させるため、当該表示装置は必ずしも完全に平面的なものばかりではない。特に、空調やオーディオ類は、助手席からもスイッチの操作を可能とする必要が有り、それら機器の稼働状態の表示も助手席から見やすくする必要がある。この場合、上又は手前に凸の湾曲面を、当該スイッチ類や表示装置が有することも多い。
ＷＯ２００３／０７５２４９

特許文献１のように、フレキシブル基板を用いて発光素子を実装すれば、湾曲面に密着させることは容易である。ところで、本発明者らは、実質的には点光源である半導体発光素子を１乃至数個用いて発光セグメント（単位発光領域）を形成する技術を開発している。これは、回路配線基板に実装した発光素子の封止樹脂に光拡散材料や蛍光体を分散させ、所望の形状とした枠内部に充填することで、当該枠内部の封止樹脂全体を、二次的な発光源とするものである。

そこで本発明者らは、例えば車両の表示装置のような、湾曲面における表示装置を検討して本願発明を完成した。

請求項１に係る発明は、回路配線を形成した可撓性の回路配線基板に形成された表示装置の製造方法において、可撓性の回路配線基板に発光素子を載置して回路接続する発光素子接続工程と、発光素子を囲むように、硬化性樹脂から成る枠部を形成する枠部形成工程と、硬化性樹脂から成る枠部の内部に封止樹脂を充填する封止樹脂充填工程と、封止樹脂を硬化させる硬化工程とを有し、少なくとも硬化工程は、可撓性の回路配線基板を湾曲させた状態で実施することを特徴とする表示装置の製造方法である。
また、請求項２に係る発明は、封止樹脂は透光性の母材から成り、光拡散材料及び／又は蛍光体が分散されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、可撓性の回路配線基板と、発光素子と、発光素子を囲むように形成された樹脂から成る枠部と、枠部の内部に形成され、透光性の母材から成る、光拡散材料及び／又は蛍光体が分散された封止樹脂とを有し、少なくとも封止樹脂が形成された部分の回路配線基板が湾曲しており、封止樹脂表面には凹凸が形成されていることを特徴とする表示装置である。

本発明は、湾曲面に表示装置を配置するにあたり、可撓性の回路配線基板を湾曲させた状態で予め封止樹脂を硬化させることが特徴である。これにより、封止樹脂を硬化させた後は基板の戻り力により封止樹脂はゆるやかな圧縮応力状態となり、封止樹脂が加熱等により熱膨張しても回路配線基板から封止樹脂が剥離せず、また、ワイヤボンディング等の発光素子と回路配線基板との接続部分を破壊することがない。

本発明に用いる発光素子は発光ダイオードが好ましい。発光ダイオードの色は、単色、フルカラー、その他任意である。また、１つの発光領域に用いる発光ダイオードの個数も任意である。発光ダイオードとしては、必要な色調を発光するものを任意に選択できる。例えば紫色乃至緑色の発光ダイオードとしてはIII族窒化物系化合物半導体（Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ）を選択すると良い。赤乃至黄緑色の発光ダイオードとしてはＧａＡｓ系、ＩｎＰ系を選択すると良い。

発光ダイオードの電極構造も任意であり、可撓性の回路配線基板の回路配線との接続方法も任意に選択できる。例えばIII族窒化物系化合物半導体（Ａｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮ）発光素子を用いる場合、いわゆるフェイスアップタイプの構造（ｐ型半導体層側に光取り出し）でチップ基板裏面に反射膜を形成しても良い。この場合、回路配線基板との接続ははんだバンプとして良い。或いはいわゆるフリップチップタイプの構造（絶縁基板側に光取り出し）でｐ型半導体層側に反射膜を有するものを、ワイヤボンディングしても良い。ワイヤボンディングの際、超音波を用いるウエッジボンディングによれば加熱処理が不要であり、他の構成部分に悪影響が少なくなる。これらの詳細については後述する。

本発明は封止樹脂側に光を取り出すものであるので、可撓性の回路配線基板の母材は遮光性の材料であっても良く、着色したものも所望に用いることができる。また、回路配線の材料を反射性の高い例えばアルミニウムや銅として、発光素子の光を光取り出し側に反射することもできる。この際、回路配線材料は、絶縁性を保ちつつ、発光領域に対応する回路配線基板のできるだけ多くの領域を覆うようにすると良い。封止樹脂を囲う枠部を設けるので、この枠部に囲まれた内部領域が発光領域となる。封止樹脂に分散させる光拡散材料としては球形その他の微粒子が入手可能である。封止樹脂表面は露出させても、他の透光性の板材で覆っても良い。この際、発光領域の周囲は黒又は灰色乃至は褐色その他の暗色とすると、発光領域が視認しやすい。枠部をそのような黒又は灰色乃至は褐色その他の暗色としても良く、全く逆に、枠部は白色等としてコントラストを強調するデザインとしても良い。

図１は、本発明の具体的な一実施例に係る表示装置１００の製造方法の要部を示す工程図（断面図）である。図１においては、１個の発光ダイオードを用いた１個の発光領域（発光セグメント）を形成したものを示すが、例えば数字表示のように、多数のセグメントから成り、それらが個々に点灯／非点灯としたものも、本実施例の構成を用いて容易に構成できる。また、１個の発光領域（発光セグメント）に設ける発光ダイオードの個数も任意に設計できる。

図１．Ａのように、まず、遮光性の樹脂薄板１ａと高反射性の回路配線１ｃとから成る可撓性の回路配線基板１０に、III族窒化物系化合物半導体発光素子２０１をワイヤボンディング３ｎ及び３ｐにより実装する。また、III族窒化物系化合物半導体発光素子２０１を囲むように樹脂から成る枠部４を形成する。この際、III族窒化物系化合物半導体発光素子２０１は図示しない接着剤を絶縁性基板２０の裏面に塗布して接着する。また、枠部４は、例えばディスペンサーからシリコーン樹脂等を塗布して加熱又は室温にて硬化させて形成する。

III族窒化物系化合物半導体発光素子２０１は、絶縁性基板２０に、任意層数のｎ型III族窒化物系化合物半導体領域２１ｎと任意層数のｐ型III族窒化物系化合物半導体領域２２ｐが形成されている。これらの一部には意図的にドーバントが添加されていない層又は領域が含まれていても良い。ｎ型III族窒化物系化合物半導体領域２１ｎとｐ型III族窒化物系化合物半導体領域２２ｐの間に、発光領域Ａが存在する。発光領域Ａは、単層又は単一量子井戸構造或いは多重量子井戸構造の発光層で構成される。

次に、図１．Ｂのように、可撓性の回路配線基板１０を上に凸となるように湾曲させる。湾曲の度合いは任意に設計できるが、この状態で作業用の治具に固定する必要がある。

次に、図１．Ｃのように、枠部４で囲まれた領域に、未硬化の封止樹脂５ｕｃを充填する。未硬化の封止樹脂５ｕｃは例えば図１．Ｃのように、表面が盛り上がった状態とすると良い。

次に封止樹脂が硬化物５ｃとなると、表示装置１００の完成である（図１．Ｄ）。硬化した封止樹脂５ｃにより、表示装置１００は可撓性の回路配線基板１０が湾曲したままとなる。これを作業用の治具から外し、所望の装置の所望の位置に装着する。

図１．Ｄで、III族窒化物系化合物半導体発光素子２０１から発せられる光の伝搬を太線の矢印で示した。即ち、一次光源であるIII族窒化物系化合物半導体発光素子２の発光領域Ａから発せられた光は、光拡散材料が分散された封止樹脂５ｃを透過して直接上方に放出される他、封止樹脂５ｃに分散された光拡散材料により拡散される。或いは、回路配線基板１０の高反射性の回路配線１ｃにより反射される。こうして、図１．Ｄの硬化した封止樹脂５ｃ全体が発光しているかの如く視認される。

〔変形例〕
図１．Ｄの、硬化した封止樹脂５ｃの表面５ｃｆは、表面張力により湾曲した状態のものを示したが、ここに微小プリズム面を設けると、当該微小プリズム面で光の放出方向が不規則に変化し、硬化した封止樹脂５ｃの表面５ｃｆからの光が、例えば斜め方向からでも視認しやすくなる。微小プリズム面とは角錐状、横倒し角柱状、円柱状その他任意に設計でき、例えば図１．Ｃの未硬化の封止樹脂５ｕｃの充填後、表面に型を当てて、所望の形状に成形することができる。

例えば本発明の表示装置は、自動車の運転席と助手席のいずれからも操作又は視認可能とすべき、インストルメンタルパネルの空調やオーディオ類のスイッチ及び状態表示装置とすることができる。この際、公知の方法で複数個のセグメントを組み合わせて数字を表示することも可能である。

本発明の具体的な一実施例に係る表示装置の製造方法を示す工程図（断面図）。

符号の説明

１００：表示装置
１０：可撓性の回路配線基板
１ａ：遮光性の樹脂薄板
１ｃ：回路配線
２０１：III族窒化物系化合物半導体発光素子
３ｎ、３ｐ：ワイヤボンディング
４：枠部
５ｕｃ：光拡散材料が分散された未硬化の封止樹脂
５ｃ：光拡散材料が分散された封止樹脂の硬化物
５ｃｆ：封止樹脂の硬化物の表面
Ａ：III族窒化物系化合物半導体発光素子の発光領域

Claims

回路配線を形成した可撓性の回路配線基板に形成された表示装置の製造方法において、
前記可撓性の回路配線基板に発光素子を載置して回路接続する発光素子接続工程と、
前記発光素子を囲むように、硬化性樹脂から成る枠部を形成する枠部形成工程と、
前記硬化性樹脂から成る枠部の内部に封止樹脂を充填する封止樹脂充填工程と、
前記封止樹脂を硬化させる硬化工程とを有し、
少なくとも前記硬化工程は、前記可撓性の回路配線基板を湾曲させた状態で実施することを特徴とする表示装置の製造方法。
前記封止樹脂は透光性の母材から成り、
光拡散材料及び／又は蛍光体が分散されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置の製造方法。
可撓性の回路配線基板と、
発光素子と、
前記発光素子を囲むように形成された樹脂から成る枠部と、
前記枠部の内部に形成され、透光性の母材から成る、光拡散材料及び／又は蛍光体が分散された封止樹脂とを有し、
少なくとも前記封止樹脂が形成された部分の前記回路配線基板が湾曲しており、
前記封止樹脂表面には凹凸が形成されていることを特徴とする表示装置。