JP2019515489A - 狭ピッチ直視型ディスプレイおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

プリント回路基板と、プリント回路基板の第１側上に配された画素であって、各画素が複数の発光ダイオードを含む画素のアレイと、画素のアレイ中の画素間に配された光吸収材料を含む分離グリッドと、を含む直視型ディスプレイデバイス。

Description

この出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる２０１６年４月２２日に出願された米国仮出願番号６２／３２６，２５５の優先権の利益を主張する。
本開示は、直視型ディスプレイデバイス、特に分離グリッドを有するＬＥＤベースの狭ピッチ直接ディスプレイデバイスおよびその製造方法に関する。
ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）ベースの直視型ディスプレイは、画素中にＬＥＤが配され、各画素中のＬＥＤのオンおよびオフの変化によって、ディスプレイの画像が形成されるディスプレイである。このタイプのデバイスは、画素がＬＥＤバックライトによって放射される光（例えば、白色光）によってバックライトされる液晶材料を含むＬＥＤバックライト液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とは異なる。
本開示の態様によれば、直視型ディスプレイデバイスは、プリント回路基板と、プリント回路基板の第１側上に配された画素であって、各画素が複数の発光ダイオードを含む画素のアレイと、画素のアレイ中の画素間に配された光吸収材料を含む分離グリッドと、を含む。
本開示の別の態様によれば、直視型ディスプレイデバイスを形成する方法は、プリント回路基板を提供することと、画素のアレイを形成するために、プリント回路基板の第１側上に発光ダイオードを取り付けけることであって、各画素が複数の発光ダイオードを含むことと、画素のアレイ中の画素間に光吸収材料を含む分離グリッドを提供することと、を含む。
、 、 図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、それぞれ本開示の実施形態による直視型ディスプレイデバイスの上面図、側面図、および、底面図である。
、 図２Ａおよび２Ｂは、それぞれ本開示の実施形態の直視型ディスプレイデバイスの拡大された上面図、および、側面断面図である。
図３は、本開示の実施形態による横方向の光学的な分離を提供する分離グリッドの上面図である。
、 、 、 図４Ａ〜４Ｄは、本開示の直視型ディスプレイデバイスを製造するために使用することができる製造シーケンスのステップを示す。図４Ａおよび４Ｂはディスプレイデバイスの底面図、図４Ｃはディスプレイデバイスの上面図、および、図４Ｄはディスプレイデバイスの斜視図である。
本開示の態様によれば、分離グリッドを含むＬＥＤベースの狭ピッチ直視型ディスプレイデバイスが提供される。直視型ディスプレイデバイスは、各画素中に赤色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤおよび緑色発光ＬＥＤ（すなわち、ＲＧＢ ＬＥＤｓ）を含む、マルチカラー、または、白黒ディスプレイデバイスであってもよい。１つの実施形態において、画素は、好ましくは、液晶材料を含まない。ＬＥＤ画素のピッチは、５ミクロンから１．２ｍｍのような、好ましくは、１．５ｍｍ未満である。例えば、０．９から１．２ｍｍの画素ピッチを有するディスプレイデバイスは、電子ディスプレイサイネージアプリケーションに使用されうり、５０ミクロンから１．２ｍｍの画素ピッチを有するディスプレイデバイスは、タブレット、電話または時計のディスプレイのような電子デバイスディスプレイに使用されうり、５ミクロンから１０ミクロンの画素ピッチを有するディスプレイデバイスは、（例えば、仮想現実ゴーグルのような）仮想現実または拡張現実デバイスに使用されうる。
本開示の実施形態のＬＥＤベースの直視型デバイス１が、図１Ａ〜１Ｃに示される。デバイス１は、プリント回路基板（ＰＣＢ）のような基板２を含む。ＲＧＢ ＬＥＤｓのようなＬＥＤ１０は、基板２の上面上に取り付けられる。ロジックチップおよび／または制御チップのようなドライバ電子部品２０、コンタクトパッド２２、および、電極２４（例えば、電気的コンタクトまたはピン）は、基板２の底面上に取り付けられる。
本開示の１つの実施形態において、図２Ａ、２Ｂおよび３に示されるように、光吸収材料の分離グリッド３０が、デバイス１の画素１００間に提供されうる。各画素１００は、赤色発光ＬＥＤ１０Ｒ、青色発光ＬＥＤ１０Ｂおよび緑色発光ＬＥＤ１０Ｇを含んでいてもよい。１つ以上の色の１よりも多いＬＥＤ１０が、各画素１００中に提供されてもよい。各画素１００は、また、必要に応じて、電気的コンタクト、センサデバイス、および、他の電子部品を含んでいてもよい。
分離グリッド３０は、隣接する画素１００（例えば、ＲＧＢ画素）間の光干渉を著しく低減する。図２Ｂに示される１つの実施形態において、分離グリッドの上端は、少なくともＬＥＤ１０の上端と同じレベル（すなわち、同じレベル、または、上に突出する）でありうる。１つの実施形態において、分離グリッドの上端は、ＬＥＤ１０のダイの最上面を含む平面の上に突出することができる。
１つの実施形態において、ＬＥＤ１０が、プリント回路基板（ＰＣＢ）のような基板２上に取り付けられる前、または、後に、分離グリッド３０が適用されうる。１つの実施形態において、分離グリッド３０は、ＰＣＢ表面上に、紫外線（ＵＶ）硬化性、または、熱が適用される材料を使用する２次元（２Ｄ）印刷、または、３次元（３Ｄ）印刷を使用して製造されうる。１つの実施形態において、分離グリッドの分離材料は、黒色ＵＶ硬化性インクでありうる。
別の実施形態において、図３に示されるように、プラスチック材料を射出成形し、自立する分離グリッドを形成し、その後、自立するグリッドをＰＣＢ基板２の上端に取り付けることによって、分離グリッド３０は製造されうる。１つの実施形態において、分離グリッドの分離材料は、黒色のポリカーボネートプラスチック材料でありうる。図３は、分離グリッド３０に使用されうる例示的な十字交差パターンを示す。１つの実施形態において、分離グリッド３０は、その中に開口部の矩形アレイを有する。他の実施形態において、分離グリッド３０は、その中に開口部の六角形アレイを有する。
本開示の直視型ディスプレイデバイスに含まれる分離グリッド３０は、従来技術のディスプレイデバイスの改良を提供する。設計によって提供されるＬＥＤ画素１００の物理的なエリアよりも明らかに大きい領域からの発光をもたらす、隣接するＬＥＤ画素１００からの光干渉が、著しく低減されうる。光干渉の低減は、ディスプレイデバイスの光学的な解像度を向上させる効果を有する。
図４Ａから４Ｄは、本開示の直視型ディスプレイデバイス１を製造するために使用してもよい例示的なプロセスシーケンスを示す。図４Ａに示されるように、第１ステップにおいて、電子部品（２０、２２、２４）が、ＰＣＢ基板２の底面に取り付けられる。その後、図４Ｂに示されるように、第２ステップにおいて、電子部品は、底部封止層４０を形成する平坦化封止材料中に封止される。底部封止層４０の平坦化封止材料は、例えば、ベークライトまたはエポキシ成形コンパウンド（ＥＭＣ）を含むことができる。平坦化封止材料４０は、以下に記載される第３および第４ステップと両立できる。底部封止層４０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３０ミクロンから１０ｍｍの範囲でありうる。
その後、図４Ｃに示されるように、ＬＥＤ１０の取り付け、および、基板２の上側上の分離グリッド３０の形成の第３ステップが行われる。例えば、ＬＥＤ１０は、基板２の上側に画素配列で取り付けられうり、続いて、画素１００間にＵＶまたは熱硬化性インクを印刷することができる。その後、分離グリッド３０を形成するために、インクはＵＶ硬化または熱硬化される。代わりに、自立する分離グリッド３０が基板２とは別に形成されうり、続いて、ＬＥＤ１０を取り付ける前または後に基板２の上側に自立する分離グリッド３０を取り付けることができる。
図４Ｄに示されるように、第４ステップにおいて、基板２の上側を覆うように、ＬＥＤ１０および分離グリッド３０の上に上部封止層５０が形成される。第２ステップにおいて形成された底部封止層４０の存在によって、第４ステップの間、ＰＣＢ基板２に与えられる圧力がより均一に分散され、その結果、アセンブリの割れ、曲がり、また、他のダメージが抑えられるように、第４ステップの第２封止プロセスは援助される。
本開示の他の実施形態によれば、上部封止層５０を覆うように、比較的薄い透明コーティング層６０が形成されうる。上部封止層５０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、３０ミクロンから１ｍｍの範囲でありうる。第２封止層６０の厚さは、より小さなおよびより大きな厚さもまた使用されうるが、１０ミクロンから３００ミクロンの範囲でありうる。
上部封止層５０に使用されうる封止材料は、光学的に透明なシリコーンでありうる。これらのタイプの材料の表面特性は、光透過性を損ないうる指紋や埃からの汚染を容易にピックアップするのに役立つ。上部封止層５０よりも薄く、第２封止層５０に強く結合し、汚染の蓄積に耐久性のある透明コーティング層６０の適用によって、この表面は変更されうる。層６０のためのこのような材料の例は、Ｓｈｉｎ Ｅｔｓｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌによって作られたＫＪＣ−７０２２のような耐汚染材料である。この材料は、ＬＥＤ封止材を完全に置き換えるのに必要な特性を有していないが、所望の効果を有するために表面特性を十分に修正できる。したがって、透明上部封止層５０と表面汚染に耐久性のある材料で作られた透明コーティング層６０とのスタックは、直視型ディスプレイデバイスのディスプレイ特性の向上に使用されうる。
したがって、基板２の上側上のＬＥＤ１０の取り付けおよび分離グリッド３０の形成の間、および、製品寿命の間、底部封止層４０によって、ＰＣＢ基板２の底面に取り付けられた電子部品（２０、２２、２４）は、ダメージから保護される。さらに、デバイス１の上部の視認可能な外面は、光の出力を減少させうる汚染（例えば、指紋、埃など）の蓄積から保護され、透明コーティング層６０の存在に起因して、その元の光出力に戻るようにクリーニングされうる。
開示された実施形態の上述の説明は、任意の当業者が本発明を実施または使用することを可能にするために提供される。これらの実施形態に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神または範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示された実施形態に限定されることを意図するものではなく、以下の特許請求の範囲および本明細書に開示される原理および新たな特徴と一致した最も広い範囲が与えられるべきである。

Claims (20)

  1. プリント回路基板と、
    前記プリント回路基板の第１側上に配された画素であって、各画素が複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む画素のアレイと、
    前記画素のアレイ中の前記画素間に配された光吸収材料を含む分離グリッドと、
    を含むことを特徴とする直視型ディスプレイデバイス。
  2. 各画素が、赤色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤおよび緑色発光ＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  3. 前記分離グリッドが、少なくとも前記画素のアレイの最上面の高さに至るまで延在することを特徴とする請求項１に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  4. 前記分離グリッドが、プラスチックの光吸収材料で作られた自立するグリッドを含むことを特徴とする請求項１に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  5. 前記光吸収材料が、黒色のポリカーボネートプラスチック材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  6. 前記分離グリッドが、印刷された、ＵＶ硬化性または熱が適用される材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  7. 前記光吸収材料が、印刷されＵＶ硬化された黒色インクを含むことを特徴とする請求項６に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  8. 前記分離グリッドおよび前記画素のアレイを覆うように配された第１透明封止材料層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  9. 前記第１透明封止材料上に配された耐汚染透明コーティング層であって、前記透明封止材料層よりも汚染物質のピックアップに対してより耐性がある材料を含む前記耐汚染透明コーティング層をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  10. 前記プリント回路基板の第２側上に取り付けられたドライバ電子部品と、
    前記ドライバ電子部品を覆うように配された第２封止材料層と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の直視型ディスプレイデバイス。
  11. プリント回路基板を提供することと、
    画素のアレイを形成するために、前記プリント回路基板の第１側に発光ダイオード（ＬＥＤ）を取り付けけることであって、各画素が複数の前記ＬＥＤを含む、ことと、
    前記画素のアレイ中の前記画素間に光吸収材料を含む分離グリッドを提供することと、
    を含むことを特徴とする直視型ディスプレイデバイスを形成する方法。
  12. 各画素が、赤色発光ＬＥＤ、青色発光ＬＥＤおよび緑色発光ＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 前記分離グリッドが、少なくとも前記画素のアレイの最上面の高さに至るまで延在することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  14. 前記分離グリッドを提供することが、プラスチックの光吸収材料で作られた自立する分離グリッドを形成することと、前記プリント回路基板の前記第１側に前記自立する分離グリッドを取り付けることと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  15. 前記光吸収材料が、射出成型された黒色のポリカーボネートプラスチック材料を含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
  16. 前記分離グリッドを提供することが、前記プリント回路基板の前記第１側上の前記画素間に、ＵＶ硬化性または熱が適用される材料を印刷することを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  17. 前記光吸収材料が、印刷された後にＵＶ硬化された、印刷されたＵＶ硬化性黒色インクを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. 前記分離グリッドおよび前記画素のアレイを覆うように、第１透明封止材料層を形成することをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  19. 前記第１透明封止材料上に耐汚染透明コーティング層を形成することをさらに含み、前記耐汚染透明コーティング層が前記透明封止材料層よりも汚染物質のピックアップに対してより耐性がある材料を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  20. 前記プリント回路基板の第２側上にドライバ電子部品を取り付けることと、
    前記プリント回路基板の前記第１側に前記発光ダイオードを取り付ける前に、前記ドライバ電子部品を覆うように第２封止材料層を形成することと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
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