JP2011254008A - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】視認性、耐候性を向上させ、信頼性の高い表示装置および表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】表示装置１は、配線基板２０に表面実装された表面実装型発光装置１０と、表面実装型発光装置１０に対向して配置されたレンズ部３０と、レンズ部３０の周囲を囲んで配置された枠体部４０とを備える。枠体部４０とレンズ部３０とは、一体に形成されてレンズアレイモジュールとされている。枠体部４０は、配線基板２０に向かって突出する位置合わせピンを備える。配線基板２０は、位置合わせピンに対応する位置に位置合わせ凹部を備える。配線基板２０は、筐体５０に取り付けられ、レンズ部３０の正面側にひさし部６０が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面実装型発光装置が配置された配線基板を備える表示装置および表示装置の製造方法に関する。

従来、発光素子を使用した照明装置が知られている。また、配線基板に複数の発光素子をマトリックス状に配列した表示装置では、発光素子を選択的に点灯制御してカラー画像などを表示することができる。特に、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用すれば、輝度の高い鮮明な画像を得ることができる（例えば、特許文献１ないし特許文献３参照）。

図１１は、従来の表示装置の構造を示す概略断面図である。なお、見易さを考慮してハッチングは省略する。

従来の表示装置１００は、ＬＥＤランプ１０１が配置された基板１０２と、基板１０２の周囲を覆い基板１０２を固定する筐体１０３と、ＬＥＤランプ１０１、基板１０２および筐体１０３の間に樹脂を充填して形成された充填材１０４と、ＬＥＤランプ１０１間に配置された遮光部材１０５とを備える。

特許文献１に記載の表示装置では、耐候性を向上するため、従来の表示装置１００に赤外線反射部材を有する充填材１０４を適用している。

また、特許文献２に記載の表示装置では、水の浸入を防止するために、基板１０２は、筐体１０３の内壁の背面から充填材１０４に覆われている。

また、特許文献３に記載の表示装置では、ＬＥＤランプ１０１からの電磁波の漏洩を防止するため、絶縁性を有する充填材１０４でＬＥＤランプ１０１のリードフレーム１０６を覆い、充填材１０４はリードフレーム１０６を覆う高さまで充填されている。

特開平１０−２３３５３４号公報 特開２００１−２９０４４３号公報 特開２００９−２５３０９８号公報

しかしながら、従来の表示装置では、表示装置の正面での光度が不十分であった。また、樹脂を充填して充填材を形成しているため、輝度、密着性などを確保するには樹脂の量を制御する必要があった。つまり、樹脂が多いとＬＥＤランプが隠れて輝度が低下し、樹脂が少ないとリードフレームが露出してしまい絶縁性、耐水性、密着性などに不具合が生じるといった課題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、視認性、耐候性を向上させ、信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、視認性、耐候性を向上させ、信頼性の高い表示装置の製造方法を提供することを他の目的とする。

本発明に係る表示装置は、配線基板に表面実装された表面実装型発光装置と、前記表面実装型発光装置に対向して配置されたレンズ部と、前記レンズ部の周囲を囲んで配置された枠体部とを備えた表示装置であって、前記枠体部と前記レンズ部とは、一体に形成されてレンズアレイモジュールとされ、前記枠体部は、前記配線基板に向かって突出する位置合わせピンを備え、前記配線基板は、前記位置合わせピンに対応する位置に位置合わせ凹部を備えることを特徴とする。

この構成によると、位置合わせピンおよび位置合わせ凹部によって、レンズ部に対する表面実装型発光装置の位置ずれを抑制できる。そのため、レンズ部の正面での光度を向上させ、表示装置の視認性を高めることができる。また、一体に形成されたレンズアレイモジュールによって、防水効果が得られ、耐候性を向上させることができる。

本発明に係る表示装置では、前記レンズ部はドットマトリックス状に配置され、前記枠体部は格子状に形成されており、前記位置合わせピンおよび前記位置合わせ凹部は、それぞれ複数設けられていることを特徴とする。

この構成によると、表示装置の大画面化に適しており、複数箇所でレンズ部に対する表面実装型発光装置の位置が固定されるため、全ての表面実装型発光装置に対して位置ずれを抑制できる。

本発明に係る表示装置は、前記表面実装型発光装置と前記レンズ部との間に合成樹脂を充填して形成された充填樹脂部を備え、前記配線基板は、前記表面実装型発光装置の周囲に配置された基板貫通孔を備えることを特徴とする。

この構成によると、表面実装型発光装置を合成樹脂で覆うので、表面実装型発光装置を確実に保護でき、合成樹脂を硬化させることによって、配線基板とレンズアレイモジュールとを接着することができる。また、基板貫通孔によって、余分な合成樹脂を調整でき、合成樹脂中に気泡が残留することを低減できる。

本発明に係る表示装置では、前記配線基板および前記レンズアレイモジュールは、ネジによって固定されていることを特徴とする。

この構成によると、ネジによって、配線基板とレンズアレイモジュールとを強固に固定できる。

本発明に係る表示装置は、前記枠体部には、溝が形成されていることを特徴とする。

この構成によると、溝によって雨水などを排水して容易に除去できるため、耐候性を向上させることができる。

本発明に係る表示装置は、前記枠体部に対応するように配置されたひさし部を備え、前記ひさし部は、前記枠体部の溝に嵌め込まれるように突出した突起部が設けられ、前記突起部は、前記溝に接着されていることを特徴とする。

この構成によると、照射光による視認性の低下を防止できる。また、突起部によって、ひさし部を容易に取り付けることができる。

本発明に係る表示装置の製造方法は、配線基板に表面実装された表面実装型発光装置と、前記表面実装型発光装置に対向して配置されたレンズ部と、前記レンズ部の周囲を囲んで配置された枠体部とを備えた表示装置の製造方法であって、前記レンズ部と前記枠体部とを一体としたレンズアレイモジュールを準備する工程と、前記表面実装型発光装置を表面実装された前記配線基板を準備する工程と、前記レンズアレイモジュールの開口部に合成樹脂を充填する充填工程と、前記枠体部に設けられた位置合わせピンと前記配線基板に設けられた位置合わせ凹部とが対応するように、前記レンズアレイモジュールに前記配線基板を重ね合わせることによって、前記開口部に充填された合成樹脂の中に前記表面実装型発光装置を配置する工程と、合成樹脂を硬化させて、前記レンズアレイモジュールと前記配線基板とを接着する工程とを含むことを特徴とする。

この構成によると、合成樹脂を硬化させて充填樹脂部を形成する際に、レンズアレイモジュールと配線基板とを接着することができるため、工程を簡略化できる。

本発明に係る表示装置の製造方法は、前記充填工程において、前記位置合わせピンに合成樹脂を塗布することを特徴とする。

この構成によると、レンズアレイモジュールと配線基板とを接着する面積が大きくなるため、レンズアレイモジュールと配線基板との接続強度がより増加する。

本発明によれば、位置合わせピンおよび位置合わせ凹部によって、レンズ部に対する表面実装型発光装置の位置ずれを抑制できる。そのため、レンズ部の正面での光度を向上させ、表示装置の視認性を高めることができる。また、一体に形成されたレンズアレイモジュールによって、防水効果が得られ、耐候性を向上させることができる。

また、本発明によれば、合成樹脂を硬化させて充填樹脂部を形成する際に、レンズアレイモジュールと配線基板とを接着することができるため、工程を簡略化できる。

本発明の実施の形態に係る表示装置を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ方向から見た側面図である。 本発明の実施の形態に係る表示装置に実装される表面実装型発光装置を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ方向から透視的に見た状態の要部を示す透視側面図である。 図２に示した表面実装型発光装置を配線基板に実装した状態を部分的に拡大して示す部分拡大平面図である。 本発明の実施の形態に係る表示装置に適用されるレンズ部を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂでの断面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ−Ｃでの断面図である。 図４に示すレンズ部の変形例を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂでの断面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ−Ｃでの断面図である。 本発明の実施の形態に係る表示装置に適用されるレンズ部および枠体部を２色成形して形成したレンズアレイモジュールの一部状態を拡大して示す拡大説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ方向から透視的に見た状態を示す透視側面図である。 図６に示したレンズアレイモジュールの一部を拡大して示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂでの断面図である。 本発明の実施の形態に係る表示装置の製造工程において、レンズアレイモジュールを取り付けた配線基板を筐体に取り付け、表面実装型発光装置とレンズ部との間に透光性樹脂を充填して充填樹脂部を形成した状態を説明する説明図であり、（Ａ）は側面状態を模式的に示す模式側面図、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｂの領域を拡大して示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る表示装置の製造工程において、ひさし部を取り付けた状態を説明する説明図であり、（Ａ）は側面状態を模式的に示す模式側面図、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｂの領域を拡大して示す拡大断面図である。 表示装置の製造方法の概要を示す説明図であって、（Ａ）〜（Ｅ）は、表示装置の製造工程別の模式断面図である。 従来の表示装置の構造を示す概略断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る表示装置を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ方向から見た側面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ方向から見た側面図である。

本実施の形態に係る表示装置１は、表面実装型の発光装置である表面実装型発光装置１０と、表面実装型発光装置１０が実装された配線基板２０と、表面実装型発光装置１０の正面に配置されたレンズ部３０と、レンズ部３０の周囲を囲んで配置された枠体部４０とを備える。配線基板２０は、筐体５０に取り付けられ、レンズ部３０の正面側にひさし部６０が配置されている。筐体５０は、表示装置１が設置される電子機器への取り付けを容易にする係合部５１を備えている。

本実施の形態では、表面実装型発光装置１０は、縦１６個（１６行）、横１６個（１６列）のドットマトリックス状に配置され、合計で２５６個の表面実装型発光装置１０が配線基板２０に実装されている。また、ひさし部６０は、縦方向の１６行に対応させて１６個配置されている。

上述したとおり、本実施の形態に係る表示装置１は、表面実装用の外部端子１１（図２参照）を有する表面実装型発光装置１０と、配線基板２０とを備え、表面実装型発光装置１０に対向して配置されたレンズ部３０と、レンズ部３０を囲んで配置された枠体部４０とを備える。

したがって、表示装置１は、表面実装型発光装置１０から発光された光を集光してレンズ部３０の正面での光度を向上させることから、点灯、非点灯を明瞭に区別して表示することが可能となり、また、接続構造を簡単にして接続（実装）の作業性、信頼性を向上させ、薄型化することができる。

図２は、本発明の実施の形態に係る表示装置に実装される表面実装型発光装置を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ方向から透視的に見た状態の要部を示す透視側面図である。

表面実装型発光装置１０は、表面実装用の外部端子１１を有する。また、表面実装型発光装置１０は、適宜の形状に形成されたパッケージ部１２と、パッケージ部１２に形成された凹部１３とを備える。凹部１３には、赤色（Ｒ）を発光する半導体発光素子１４ｒ、緑色（Ｇ）を発光する半導体発光素子１４ｇ、青色（Ｂ）を発光する半導体発光素子１４ｂが搭載されている。

道路表示（特に文字によって注意を喚起する必要がある場合など）において、文字の色としては視認性の観点、注意喚起性の観点からオレンジ色、あるいは赤色が良く使用される。通常、オレンジ色は、赤色と緑色を混色させて生成される。したがって、赤色を中央に配置することによって視認性を向上させることができる。本実施の形態に係る表面実装型発光装置１０では、中央に半導体発光素子１４ｒを配置し、半導体発光素子１４ｒの両側に半導体発光素子１４ｇ、半導体発光素子１４ｂを配置して、視認性の向上を図っている。

半導体発光素子１４ｒ、半導体発光素子１４ｇ、半導体発光素子１４ｂは、半導体基板を分割したチップ状態で凹部１３の底面に搭載され、例えばワイヤを介して外部端子１１に接続されている。凹部１３には、透光性樹脂部１５が充填され、半導体発光素子１４ｒ、半導体発光素子１４ｇ、半導体発光素子１４ｂを外部環境から保護している。半導体発光素子１４ｒ、半導体発光素子１４ｇ、半導体発光素子１４ｂは、それぞれ１個の場合を示すが、それぞれ複数を配置することも可能である。

なお、凹部１３の開口形状は、図示したように矩形状とすることによって、発光パターンに横方向への広がりを持たせることができる。この構成によって、円形とした場合に比較して横方向への発光の広がりを持たせることができる。また、凹部１３の開口形状を矩形状とすることによって、矩形状を有する保持部３２（図４参照）に対する導光性を向上させて曲面部３１の光強度を向上させ光取り出し効率を向上させることができる。

また、凹部１３の開口形状は、レンズ部３０の曲面部３１（図４参照）に対して相似形とすることも可能である。つまり、発光パターンとなる凹部１３の開口形状を曲面部３１の外周形状に対向させることで、表面実装型発光装置１０（凹部１３の開口形状）と曲面部３１との間での光結合の損失を低減することができる。

また、パッケージ部１２の表面（凹部１３の表面の外側）には、黒色部１６が形成され、凹部１３から放射される光の認識性（識別性）を向上させている。パッケージ部１２は、配線基板２０に対する表面実装が可能であれば良く、適宜の形状とすることが可能である。図３では、パッケージ部１２の表面は平坦な状態として示したが、例えば、黒色部１６の内側で透光性樹脂部１５に多少のレンズ特性（凸形状）を持たせることも可能である。

上述したとおり、表示装置１に実装される表面実装型発光装置１０は、互いに異なる発光色を有する複数の半導体発光素子１４ｒ、半導体発光素子１４ｇ、半導体発光素子１４ｂを備える。したがって、表示装置１は、マルチカラーを表示することができる。つまり、半導体発光素子１４ｒ、半導体発光素子１４ｇ、半導体発光素子１４ｂは、１組となってマルチカラーを表示する１画素を構成することができる。

図３は、図２に示した表面実装型発光装置を配線基板に実装した状態を部分的に拡大して示す部分拡大平面図である。

表面実装型発光装置１０は、表面実装用の外部端子１１を有することから、配線基板２０の表面（表示面２０ｄ）にそのまま載置され実装（接続）される。なお、図３では、見易さを考慮して配線基板２０（表示面２０ｄ）の部分（配線基板２０の端部付近での表面実装型発光装置１０の配置状態）のみを拡大して示す。

なお、表面実装型発光装置１０は、表面実装型であることから、配線基板２０での表面実装型発光装置１０の高さは、表面実装型発光装置１０のパッケージ部１２の高さとなる。したがって、配線基板２０の表示面２０ｄに沿った薄型化が可能となる。

従来の表示装置で一般的に採用されている砲弾型ＬＥＤランプ（砲弾型発光装置）の高さは、リードの長さを考慮する必要があることから通常２４ｍｍである。したがって、砲弾型ＬＥＤランプを配線基板２０に搭載したときの基板表面からの高さは、リードの長さを１０ｍｍ差し引いて１４ｍｍとなる。これに対して、表面実装型発光装置１０の高さは、例えば１．４ｍｍとされている。したがって、表面実装型発光装置１０を配線基板２０に搭載したときの基板表面からの高さは、１．４ｍｍとすることができる。つまり、表面実装型発光装置１０を採用することによって表示装置１を薄型化することができる。

また、砲弾型ＬＥＤランプの重量は、例えば０．２８ｇ（グラム）であり、表面実装型発光装置１０の重量は、例えば０．０２５ｇ（グラム）である。したがって、表面実装型発光装置１０を採用することによって、表面実装型発光装置１０による重量は、従来例に比較して１０分の１とすることができる。つまり、表面実装型発光装置１０を採用することによって表示装置１を軽量化することができる。また、低価格化を実現することが可能となることから、表示装置１を道路情報表示装置に採用した場合は、道路建設に関する建設費を低減することができる。

配線基板２０の平面形状は、例えば１６０ｍｍ×１６０ｍｍの矩形（図１参照）であり、配線基板２０の厚さは、例えば１ｍｍである。また、１６行×１６列のドットマトリックス状で表示面２０ｄに配置された表面実装型発光装置１０は、縦方向の配置ピッチが１０ｍｍ、横方向の配置ピッチが１０ｍｍである。なお、表面実装型発光装置１０の配置は、ドットマトリックス状に限らず、適用される表示装置の表示仕様に応じて任意のパターンとすることができる。

配線基板２０は、表面実装型発光装置１０を配列して固定（接続）するための配線パターン（図示省略）を有する。つまり、表面実装型発光装置１０の外部端子１１は、半田などの導電性部材により、配線基板２０（配線パターン）に対して電気的および機械的に接続される。また、表面実装型発光装置１０へ配線パターンを介して電力を供給する駆動回路７０（図８参照）が表示面２０ｄの反対側の裏面２０ｃ（図８参照）に実装される。

配線基板２０は、機械的強度が高く熱変形の少ないものが好ましい。具体的には絶縁性合成樹脂、セラミックス、ガラス、アルミニウム合金等を用いたプリント基板、すなわち、リジッド基板を好適に利用することができる。

配線基板２０には、後述する位置合わせピン４５に対応する位置に位置合わせ凹部２２が配置され、表面実装型発光装置１０の周囲に基板貫通孔２３が配置されている。

本実施の形態においては、例えば、１つの表面実装型発光装置１０に対して、２つの基板貫通孔２３が設けられ、基板貫通孔２３は表面実装型発光装置１０に対応させて５１２個配置されている。また、位置合わせ凹部２２は、１６個配置されている。

表示面２０ｄは、表示装置１の表示面に対応して配置される。したがって、コントラスト、防湿性、および絶縁性を向上させるために、配線基板２０は、防湿性を備えた黒色系樹脂で形成することが好ましい。なお、配線基板２０の表面（表示面２０ｄ）に、ソルダーレジスト、マーキングインキの形態で黒色系樹脂を塗布することも可能である。

図４は、本発明の実施の形態に係る表示装置に適用されるレンズ部を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂでの断面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ−Ｃでの断面図である。

本実施の形態に係るレンズ部３０は、凸レンズとされて集光特性を有する曲面部３１（曲面を有する曲面部３１）と、曲面部３１から枠体部４０（図６参照）まで延長され曲面部３１を保持する保持部３２とを備える。したがって、表示装置１は、集光特性を確保した状態でレンズ部３０と枠体部４０とを高精度に形成することが可能となるので表示特性（表示精度）を向上させることができる。

保持部３２は、配線基板２０の側へ延長され枠体部４０（図６参照）に当接するすそ部３６を備える。したがって、レンズ部３０と枠体部４０とを容易に、かつ高精度に形成でき、また、充填樹脂部３８（図８参照）を容易に、かつ高精度に形成することができる。

また、すそ部３６は、保持部３２の側に対して配線基板２０の側ほど外側へ拡大されている。つまり、すそ部３６の表面３６ｓは、保持部３２から配線基板２０に向けて広がるように傾斜している。したがって、枠体部４０とすそ部３６との成形が容易となる。つまり、レンズ部３０および枠体部４０を２色成形方法によって一体に形成する場合、射出成形の金型に対する離型性を向上させることができる。なお、表面３６ｓの傾斜角は、２度とされている。

すそ部３６（レンズ部３０）は、枠体部４０に対する整合性を考慮して、枠状とされ、方向性を明確にするために適宜の角取り（面取り）が施されている。すそ部３６の内側に表面実装型発光装置１０が配置され、さらに透光性樹脂（合成樹脂）が充填されて充填樹脂部３８が形成される（図８参照）。すそ部３６は、全方位に形成されていることが望ましいがこれに限るものではない。つまり、すそ部３６は、枠体部４０に対して位置決めできる構成であればよい。

レンズ部３０のレンズ材質は、紫外線吸収剤含有ポリカーボネート（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）樹脂である。したがって、外光に含まれる紫外線がレンズ部３０の内部に配置された表面実装型発光装置１０（図８参照）に照射されることを防止することができる。なお、紫外線吸収剤として、サリチル酸フェニルを適用した。

紫外線吸収剤含有樹脂は、透光性樹脂材料としてのポリカーボネート樹脂に紫外線吸収剤を配合および分散して形成される。紫外線吸収剤としては、サリチル酸系、トリアジン系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系等の各種有機系紫外線吸収剤を適用することができる。

レンズ材質としては、アクリル、ポリカーボネート等の成形加工が可能な樹脂材料を用いることが可能である。アクリルは、耐侯性に優れるが、耐衝撃性、耐熱性に難点があるほか、屈折率が１．４９とポリカーボネートの１．５９に比べて低く、同じ集光特性（レンズ特性）を持たせようとする場合は、ポリカーボネートに対してレンズ厚さが厚くなる。

ポリカーボネートは、耐熱性、耐衝撃性に優れるが、太陽光中に含まれる紫外線によって、透過率の低下、黄変等の問題が発生し耐侯性の点で劣る。耐侯性を改善するために、紫外線吸収剤を添加した耐侯性タイプのポリカーボネートがある。本実施の形態では、上述したとおり、耐候性タイプのポリカーボネートを適用した。

曲面部３１は、直径６ｍｍ、高さ５．７４ｍｍ（すそ部３６を含む）、レンズ厚２．９ｍｍとした。曲面部３１の配線基板２０に対向する内側面３１ｒは、配線基板２０に向けて凸状とされている。

保持部３２は、平面視で円形の曲面部３１の光軸に対して交差方向で鍔状に形成され、平面視で少なくとも４つの角部を有する多角形とすることが望ましい。

本実施の形態では、レンズ部３０は、射出成形で形成されてあり、保持部３２を延長した外側位置に配置されて射出成形の金型のゲート部に対応するゲート対応部３２ｇと、ゲート対応部３２ｇと保持部３２との間に形成された段差３２ｓとを備える。なお、段差３２ｓの段差は０．２ｍｍである。

曲面部３１は、保持部３２との境界で保持部３２と交差する方向に形成された外周端面３１ｔを備える。また、外周端面３１ｔは、曲面部３１の側に比較して保持部３２の側が外側へ拡大している。レンズの厚さは上述したとおり２．９９ｍｍ、外周端面３１ｔの高さは２．４４ｍｍ、外周端面３１ｔの傾斜角は５．２度（保持部３２の側が曲面部３１の頂面の側に比べて外側へ拡大している。）である。

また、外周端面３１ｔは、曲面部３１の頂面の側に対して保持部３２の側が外側へ拡大している。したがって、レンズ部３０および枠体部４０を２色成形方法によって一体に形成する場合、射出成形の金型に対する離型性を向上させることができる。

合成樹脂を注入する際には、表面実装型発光装置１０の表面や、レンズ部３０の内側面に付着した水分を、除去しておくことが望ましい。残留した水分は、合成樹脂を注入した後に気泡の発生原因となるからである。そこで、熱処理を施すことによって、水分を蒸発できる。

図５は、図４に示すレンズ部の変形例を説明する説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂでの断面図、（Ｃ）は（Ａ）の矢符Ｃ−Ｃでの断面図である。

図４に示すレンズ部と変形例との相違点は、曲面部３１と保持部３２との境界に外周端面３１ｔが設けられていないことである。つまり、変形例では、曲面部３１と保持部３２とが連続するように形成されている。なお、本発明では、図４に示すレンズ部に変えて変形例を適用してもよい。

図６は、本発明の実施の形態に係る表示装置に適用されるレンズ部および枠体部を２色成形して形成したレンズアレイモジュールの一部状態を拡大して示す拡大説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ方向から透視的に見た状態を示す透視側面図である。

図７は、図６に示したレンズアレイモジュールの一部を拡大して示す説明図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢符Ｂ−Ｂでの断面図である。

枠体部４０は、レンズ部３０を１６行×１６列のドットマトリックス状に配置したレンズアレイモジュール４０ｍとされてあり、マトリックス全体でレンズアレイモジュール４０ｍを構成している。つまり、枠体部４０は、レンズ部３０を囲んで配置されレンズ部３０の位置を確定する。それぞれのレンズ部３０には、配線基板２０に実装された表面実装型発光装置１０が対応して配置される（図８参照）。

また、レンズアレイモジュール４０ｍは、２色成形方法によって形成されている。したがって、レンズ部３０（１次側）を透光性樹脂で成形した後、枠体部４０（２次側）を黒色樹脂で成型することが可能となり、高精度のレンズアレイモジュール４０ｍを効率的に形成することができる。つまり、レンズ部３０および枠体部４０（レンズアレイモジュール４０ｍ）を高精度に、かつ容易に形成することができる。

したがって、レンズ部３０および枠体部４０を２色成形とすることによって、高精度に生産性良くレンズアレイモジュール４０ｍを形成することができる。

枠体部４０には、雨水などを排水するための溝４１が形成されている。この構成によると、溝によって雨水などを排水して容易に除去できるため、耐候性を向上させることができる。なお、溝４１は、例えば、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍとした。

レンズアレイモジュール４０ｍを形成する枠体部４０は、相互に隣接する表面実装型発光装置１０および充填樹脂部３８を相互に遮光するために遮光性を持たせてあり、例えば黒色（カーボンブラック）ポリカーボネート樹脂、黒色シリコーン樹脂などの黒色樹脂で形成されている。なお、ポリカーボネート樹脂は、透明性・耐衝撃性・耐熱性・難燃性などにおいて優れていることから、耐候性を向上させることができ、表示装置１が屋外に設置される場合に特に有効である。

枠体部４０は、配線基板２０に取り付ける際に位置決め手段および係合手段として作用し、配線基板２０に向かって突出する位置合わせピン４５を備える。本実施の形態においては、位置合わせピン４５は、１６個配置されている。なお、以下では説明のため、レンズアレイモジュール４０ｍの配線基板２０が取り付けられる側を、裏面側と呼ぶことがある。

本実施の形態では、表示装置１の全体で２５６個の表面実装型発光装置１０およびレンズ部３０が配置されている。

上述したとおり、本実施の形態に係る表示装置１では、保持部３２は、配線基板２０の側へ延長され枠体部４０に当接するすそ部３６を備える。したがって、表示装置１は、レンズ部３０と枠体部４０とを容易に、かつ高精度に形成することができ、また、充填樹脂部３８を容易に、かつ高精度に形成することができる。

また、すそ部３６は、配線基板２０の側ほど外側へ拡大している。したがって、表示装置１は、枠体部４０とすそ部３６とを高精度に形成することが可能となる。

レンズアレイモジュール４０ｍ（枠体部４０）は、配線基板２０に取り付けるためのネジ凹部を裏面側に備える。つまり、レンズアレイモジュール４０ｍは、ネジ（Ｍ２．６）によって配線基板２０に取り付けられ、ネジは、配線基板２０の側からネジ凹部に差し込まれる。

図８は、本発明の実施の形態に係る表示装置の製造工程において、レンズアレイモジュールを取り付けた配線基板を筐体に取り付け、表面実装型発光装置とレンズ部との間に透光性樹脂を充填して充填樹脂部を形成した状態を説明する説明図であり、（Ａ）は側面状態を模式的に示す模式側面図、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｂの領域を拡大して示す拡大断面図である。

先ず、配線基板２０の表面（表示面２０ｄ）に表面実装型発光装置１０を実装し、配線基板２０の裏面２０ｃに駆動回路７０を実装する。その後、表面実装型発光装置１０とレンズ部３０とを対応させて、表示面２０ｄにレンズアレイモジュール４０ｍを取り付ける。

枠体部４０は、レンズ部３０をドットマトリックス状に配置したレンズアレイモジュール４０ｍが配線基板２０に取り付けられている。したがって、表示装置１は、枠体部４０の強度を確保し、レンズ部３０の表面実装型発光装置１０に対する位置精度を確保して信頼性と表示精度を向上させることができる。

上述したとおり、表示装置１は、表面実装型発光装置１０を駆動する駆動回路７０を備え、駆動回路７０は、配線基板２０の表面実装型発光装置１０が配置された表示面２０ｄと反対側の裏面２０ｃに実装されている。したがって、表示装置１は、表面実装型発光装置１０を駆動する駆動回路７０の実装（接続）を容易にし、信頼性を向上させることができる。なお、配線基板２０の表示面２０ｄに配置された表面実装型発光装置１０と裏面２０ｃに配置された駆動回路７０とは、配線基板２０に予め形成された貫通孔２１を介して相互に接続される。

配線基板２０の両面の配線パターンは、貫通孔２１を介して接続されることから、表示面２０ｄに配置された表面実装型発光装置１０と、裏面２０ｃに配置された駆動回路７０とは、コンパクトに接続される。

レンズアレイモジュール４０ｍは、上述したとおり、配線基板２０にネジ止めで固定される。また、レンズアレイモジュール４０ｍは、筐体５０にネジ止めされる。

上述したように、配線基板２０およびレンズアレイモジュール４０ｍは、ネジ８０によって固定されている。この構成によると、ネジ８０によって、配線基板２０とレンズアレイモジュール４０ｍとを強固に固定できる。

上述したように、表示装置１は、配線基板２０に表面実装された表面実装型発光装置１０と、表面実装型発光装置１０に対向して配置されたレンズ部３０と、レンズ部３０の周囲を囲んで配置された枠体部４０とを備える。枠体部４０とレンズ部３０とは、一体に形成されてレンズアレイモジュール４０ｍとされている。枠体部４０は、配線基板２０に向かって突出する位置合わせピン４５を備える。配線基板２０は、位置合わせピン４５に対応する位置に位置合わせ凹部２２を備える。

この構成によると、位置合わせピン４５および位置合わせ凹部２２によって、レンズ部３０に対する表面実装型発光装置１０の位置ずれを抑制できる。そのため、レンズ部３０の正面での光度を向上させ、表示装置１の視認性を高めることができる。また、一体に形成されたレンズアレイモジュール４０ｍによって、防水効果が得られ、耐候性を向上させることができる。

上述したように、レンズ部３０はドットマトリックス状に配置され、枠体部４０は格子状に形成されており、位置合わせピン４５および位置合わせ凹部２２は、それぞれ複数設けられている。この構成によると、表示装置１の大画面化に適しており、複数箇所でレンズ部３０に対する表面実装型発光装置１０の位置が固定されるため、全ての表面実装型発光装置１０に対して位置ずれを抑制できる。

上述したように、表面実装型発光装置１０とレンズ部３０との間に合成樹脂を充填して形成された充填樹脂部３８を備える。配線基板２０は、表面実装型発光装置１０の周囲に配置された基板貫通孔２３を備える。この構成によると、表面実装型発光装置１０を合成樹脂で覆うので、表面実装型発光装置１０を確実に保護でき、合成樹脂を硬化させることによって、配線基板２０とレンズアレイモジュール４０ｍとを接着することができる。また、基板貫通孔２３によって、余分な合成樹脂を調整でき、合成樹脂中に気泡が残留することを低減できる。

また、表示装置１は、表面実装型発光装置１０の耐環境性（信頼性）を向上させ、表面実装型発光装置１０とレンズ部３０との間の空気層を除去して光の透過性（表示装置１の正面での光強度、つまり、表示特性）を向上させることができる。なお、充填樹脂部３８を形成するとき過剰に供給された合成樹脂は、基板貫通孔２３によって調整できる。

合成樹脂は、透光性樹脂であることが望ましい。つまり、合成樹脂を透光性樹脂とするので、必要に応じた光度を容易に実現することができる。以下、合成樹脂あるいは透光性樹脂の一方のみの記載とすることがある。

充填樹脂部３８を形成する透光性樹脂は、レンズ部３０、表面実装型発光装置１０、配線基板２０、および枠体部４０との密着性がよいことが求められる。具体的には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などが好適である。さらに密着性をあげるためには配線基板２０の表面（表示面２０ｄ）、表面実装型発光装置１０のパッケージ部１２の表面、枠体部４０などにプライマーを塗布し、その後、透光性樹脂を注入すると密着性が向上する。

注入した透光性樹脂は、例えば、常温で２４時間放置して樹脂の硬化および気泡除去を行う。その後、硬化条件として８０℃、４５分の加熱処理を施して硬化させることによって充填樹脂部３８が形成される。

上述したとおり、曲面部３１の配線基板２０に対向する内側面３１ｒ（図５参照）は、配線基板２０に向けて凸状とされている。したがって、表示装置１は、表面実装型発光装置１０と曲面部３１との間に合成樹脂（透光性樹脂）を充填したとき、充填樹脂部３８に気泡が残留することを防止することができる。

なお、駆動回路７０を裏面２０ｃに配置した場合を示したが、レイアウトを変更すれば、駆動回路７０を表示面２０ｄに配置することも可能である。その際、駆動回路７０は、いずれか一方のみの配置とすることが望ましい。

つまり、本発明に係る表示装置１では、表面実装型発光装置１０を駆動する駆動回路７０を備え、駆動回路７０は、配線基板２０の表面実装型発光装置１０が配置された表示面２０ｄあるいは反対側の裏面２０ｃのいずれか一面のみに実装されていることが望ましい。

したがって、本発明に係る表示装置１は、駆動回路７０を配線基板２０の表示面２０ｄのみに配置する場合に、表面実装型発光装置１０および駆動回路７０を同時に配線基板２０へ実装することが可能となり、生産性を向上させることができる。また、本発明に係る表示装置１は、駆動回路７０を配線基板２０の裏面２０ｃのみに配置する場合に、配線基板２０を表示装置１の外形に合わせて形成し、表面実装型発光装置１０を表示装置１の外形に合わせて配置することができる。

上述したとおり、本実施の形態に係る表示装置１では、表面実装型発光装置１０、駆動回路７０、レンズアレイモジュール４０ｍが搭載された配線基板２０は、筐体５０に取り付けられる。

筐体５０の材料としては、成形の容易性などからポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等が好適である。本実施の形態では、筐体５０は、ポリカーボネート樹脂で形成されている。

筐体５０は、配線基板２０の表示面２０ｄにマトリックス状に配列された表面実装型発光装置１０、配線基板２０の裏面２０ｃに搭載された駆動回路７０、および配線基板２０などを外部から機械的に保護する部材であり、所望の大きさに形成することができる。

図９は、本発明の実施の形態に係る表示装置の製造工程において、ひさし部を取り付けた状態を説明する説明図であり、（Ａ）は側面状態を模式的に示す模式側面図、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｂの領域を拡大して示す拡大断面図である。

各表面実装型発光装置１０（レンズ部３０、枠体部４０）に対応させてひさし部６０が配置される。ひさし部６０は、枠体部４０（レンズアレイモジュール４０ｍ）の行方向に対応させて配置されている。つまり、ひさし部６０は、図１で示したとおり、表示装置１が備える表面実装型発光装置１０の１６行に対応させて１６個配置されている。ひさし部６０を行方向で配置するのは、太陽光など垂直方向上部からの照射光（外来光）によって視認性が低下することを防止するためである。なお、ひさし部６０は、遮光効率を向上させるために黒色系などで着色することが好ましく、黒色（カーボンブラック）ポリカーボネート樹脂を適用することができる。

ひさし部６０の高さＨ１は１０ｍｍとし、垂直方向で最上段に配置されたひさし部６０の高さＨ２は１２．５ｍｍとしている。ひさし部６０の高さは、上下方向の視野角度として１０度を確保し、太陽光の直射光が表面実装型発光装置１０に直接照射されることをできるだけ抑制するようにして設計される。したがって、表示装置１は、視認性と遮光性の両方を有することが可能となる。

ひさし部６０は、枠体部４０の溝４１に嵌め込まれるように突出した突起部６２が設けられ、突起部６２は、溝４１に接着されている。ひさし部６０には、５つの突起部が設けられ、ひさし部６０と溝４１との間には、水抜きのための隙間ができている。この構成によると、照射光による視認性の低下を防止できる。また、突起部６２によって、ひさし部６０を容易に取り付けることができる。

また、ひさし部６０は、水抜きのために、筐体５０との間に高さ１ｍｍ、幅４ｍｍの水抜き部６１を設けている。

なお、ポリカーボネートは、透明性、耐衝撃性、耐熱性、難燃性等において、高い物性を示す樹脂材料である。また、物性の優位性に比較して安価であり、本実施の形態でも、上述したとおり、黒色（カーボンブラック）ポリカーボネート樹脂を枠体部４０、筐体５０、ひさし部６０など種々適用した。以下に、ポリカーボネートに対する変形例を説明する。

ポリカーボネートに紫外線反射剤を混合してもよい。この場合、太陽光が含む紫外線による部材（枠体部４０、筐体５０、ひさし部６０など）の劣化を防止することができ、表示装置１の信頼性を向上させることができる。

紫外線反射剤含有樹脂は、ポリカーボネート樹脂または透光性樹脂材料としてのシリコーン樹脂に紫外線反射剤を配合、分散して樹脂とすることで形成される。紫外線反射剤としては、酸化ケイ素の微粉末および酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物の微粉末を適用することができる。

ポリカーボネートに赤外線反射剤をさらに適用してもよい。赤外線反射部材として、水酸化チタンを４価のチタン塩水溶液中で加熱し、篩い（ふるい）に通すことによってＴｉ０₂の粉末を形成する。Ｔｉ０₂粉末をシリコーン樹脂中に混合、撹拌させることによって赤外線反射部材含有樹脂となるスラリーを得た。表面実装型発光装置１０の開口部を除いて筐体５０、配線基板２０、および、ひさし部６０に赤外線反射部材を適用することができる。

次に、表示装置１の製造方法について説明する。

図１０は、表示装置の製造方法の概要を示す説明図であって、（Ａ）〜（Ｅ）は、表示装置の製造工程別の模式断面図である。図１０（Ａ）から図１０（Ｅ）の順に処理される。

まず、図１０（Ａ）に示す工程において、表面実装型発光装置１０を表面実装された配線基板２０を準備する。つまり、表面実装型発光装置１０を配線基板２０に表面実装する。

図１０（Ａ）とは別に、レンズ部３０と枠体部４０とを一体としたレンズアレイモジュール４０ｍを準備する。つまり、レンズアレイモジュール４０ｍを２色成形方法によって形成する。

次に、配線基板２０とレンズアレイモジュール４０ｍとに、１５０℃、１時間の熱処理を施す。予め熱処理を施すことによって、配線基板２０およびレンズアレイモジュール４０ｍを乾燥させ、合成樹脂を硬化させたときに気泡が発生することを防止できる。なお、熱処理のときは、配線基板２０は、表面実装型発光装置１０を搭載した側を下面にして処理され、レンズアレイモジュール４０ｍは、裏面側を下面にして処理される。

図１０（Ｂ）に示す工程において、レンズアレイモジュール４０ｍの裏面側を上面にして配置し、注入機９０を用いてレンズアレイモジュール４０ｍの内側面３１ｒが露出された状態で合成樹脂を充填する。ここで、位置合わせピン４５に合成樹脂を塗布する。

図１０（Ｃ）に示す工程において、位置合わせピン４５と位置合わせ凹部２２とが対応するように、レンズアレイモジュール４０ｍに配線基板２０を重ね合わせることにより、合成樹脂の中に表面実装型発光装置１０が配置される。ここで、過剰に供給された合成樹脂は、基板貫通孔２３によって調整される。また、合成樹脂に混入した気泡を基板貫通孔２３から排出できる。

図１０（Ｄ）に示す工程において、８０℃、４５分の硬化処理により、合成樹脂を硬化させ、レンズアレイモジュール４０ｍと配線基板２０とを接着する。合成樹脂は、硬化すると充填樹脂部３８となる。

図１０（Ｅ）に示す工程において、配線基板２０の側からネジ８０が取り付けられる。

上述したように、本発明に係る表示装置の製造方法は、配線基板２０に表面実装された表面実装型発光装置１０と、表面実装型発光装置１０に対向して配置されたレンズ部３０と、レンズ部３０の周囲を囲んで配置された枠体部４０とを備えた表示装置１の製造方法であって、レンズ部３０と枠体部４０とを一体としたレンズアレイモジュール４０ｍを準備する工程と、表面実装型発光装置１０を表面実装された配線基板２０を準備する工程と、レンズアレイモジュール４０ｍの開口部に合成樹脂を充填する充填工程と、枠体部４０に設けられた位置合わせピン４５と配線基板２０に設けられた位置合わせ凹部２２とが対応するように、レンズアレイモジュール４０ｍに配線基板２０を重ね合わせることによって、開口部に充填された合成樹脂の中に表面実装型発光装置１０を配置する工程と、合成樹脂を硬化させて、レンズアレイモジュール４０ｍと配線基板２０とを接着する工程とを含む。この構成によると、合成樹脂を硬化させて充填樹脂部３８を形成する際に、レンズアレイモジュール４０ｍと配線基板２０とを接着することができるため、工程を簡略化できる。

１ 表示装置
１０ 表面実装型発光装置
１１ 外部端子
１２ パッケージ部
１３ 凹部
１４ｂ、１４ｇ、１４ｒ 半導体発光素子
１５ 透光性樹脂部
１６ 黒色部
２０ 配線基板
２０ｄ 表示面
２０ｃ 裏面
２１ 貫通孔
２２ 位置合わせ凹部
２３ 基板貫通孔
３０ レンズ部
３１ 曲面部
３１ｒ 内側面
３１ｔ 外周端面
３２ 保持部
３２ｇ ゲート対応部
３２ｓ 段差
３６ すそ部
３６ｓ 表面
３８ 充填樹脂部
４０ 枠体部
４０ｍ レンズアレイモジュール
４１ 溝
４５ 位置合わせピン
５０ 筐体
５１ 係合部
６０ ひさし部
６１ 水抜き部
６２ 突起部
７０ 駆動回路
８０ ネジ

Claims (8)

1. 配線基板に表面実装された表面実装型発光装置と、前記表面実装型発光装置に対向して配置されたレンズ部と、前記レンズ部の周囲を囲んで配置された枠体部とを備えた表示装置であって、
   前記枠体部と前記レンズ部とは、一体に形成されてレンズアレイモジュールとされ、
   前記枠体部は、前記配線基板に向かって突出する位置合わせピンを備え、
   前記配線基板は、前記位置合わせピンに対応する位置に位置合わせ凹部を備えること
   を特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載の表示装置であって、
   前記レンズ部はドットマトリックス状に配置され、前記枠体部は格子状に形成されており、
   前記位置合わせピンおよび前記位置合わせ凹部は、それぞれ複数設けられていること
   を特徴とする表示装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の表示装置であって、
   前記表面実装型発光装置と前記レンズ部との間に合成樹脂を充填して形成された充填樹脂部を備え、
   前記配線基板は、前記表面実装型発光装置の周囲に配置された基板貫通孔を備えること
   を特徴とする表示装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか1つに記載の表示装置であって、
   前記配線基板および前記レンズアレイモジュールは、ネジによって固定されていること
   を特徴とする表示装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか1つに記載の表示装置であって、
   前記枠体部には、溝が形成されていること
   を特徴とする表示装置。
6. 請求項５に記載の表示装置であって、
   前記枠体部に対応するように配置されたひさし部を備え、
   前記ひさし部は、前記枠体部の溝に嵌め込まれるように突出した突起部が設けられ、
   前記突起部は、前記溝に接着されていること
   を特徴とする表示装置。
7. 配線基板に表面実装された表面実装型発光装置と、前記表面実装型発光装置に対向して配置されたレンズ部と、前記レンズ部の周囲を囲んで配置された枠体部とを備えた表示装置の製造方法であって、
   前記レンズ部と前記枠体部とを一体としたレンズアレイモジュールを準備する工程と、
   前記表面実装型発光装置を表面実装された前記配線基板を準備する工程と、
   前記レンズアレイモジュールの開口部に合成樹脂を充填する充填工程と、
   前記枠体部に設けられた位置合わせピンと前記配線基板に設けられた位置合わせ凹部とが対応するように、前記レンズアレイモジュールに前記配線基板を重ね合わせることによって、前記開口部に充填された合成樹脂の中に前記表面実装型発光装置を配置する工程と、
   合成樹脂を硬化させて、前記レンズアレイモジュールと前記配線基板とを接着する工程とを含むこと
   を特徴とする表示装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の表示装置の製造方法であって、
   前記充填工程において、前記位置合わせピンに合成樹脂を塗布すること
   を特徴とする表示装置の製造方法。

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