JP2900000B2 - 発光表示体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＥＤチップ等の点発
光する発光素子を用いて構成される発光表示体とその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発光表示体のなかには、例えば、図９に
示すように、点発光するＬＥＤランプ１００を表示体基
板１０１に挿入して配列配線したものが知られており、
前方側が開口したケース１０２に収容され、傾斜した後
端面を屋外の壁面等に取り付けて使用されている。上記
ＬＥＤランプ１００は、図１０に示すように、点発光す
るＬＥＤチップ１０３を透明樹脂１０４で封止したもの
で、先端を球面状に成形することによって円形凸レンズ
の役目を果たすようにしてあり、ＬＥＤチップ１０３の
光を収束して指向特性を鋭くさせている。そして、この
ＬＥＤチップ１００の点灯・消灯における表示コントラ
ストを高めるために、例えば、表示体基板１００に挿着
された各ＬＥＤランプ１００間に黒色系のシール剤１０
５を充填したり、黒色系のマスク板（不図示）等を挿着
するなどしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示す上記発光表示体では、充填されたシール剤１０５に
よって各ＬＥＤランプ１００の殆どの部分が埋め込まれ
た状態となっているので、外気と接触している各ＬＥＤ
ランプ１００の表面積が通常での使用により極端に小さ
くなっている。そのため、各ＬＥＤランプ１００を点灯
したときに生じる熱が外気中に逃げずにそれぞれのＬＥ
Ｄランプ１００が高温となり、場合によっては破壊に至
る等の問題があった。

【０００４】また、マスク板を各ＬＥＤランプ１００間
に挿着した場合にも外気と接触するＬＥＤランプ１００
の表面積が狭くなり、放熱作用の妨げとなっていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の発光表示体は、凸レンズ状突出部を多数成形
したフィルム成形体の各突出部の突出元部及び各突出部
間の平坦面をそれぞれ光無反射面とすると共に、表示体
基板の表面に多数配設されたＬＥＤチップをそれぞれゴ
ム弾性体を介して上記各突出部に対応させて密封したこ
とを特徴とする。

【０００６】また、本発明の発光表示体の製造方法は、
表示体基板に多数のＬＥＤチップを配設すると共に、各
ＬＥＤチップの配設位置と対応して凸レンズ状突出部の
形成予定部としたフィルムの前記突出部の形成予定部内
を一部含んでこのフィルム面を光無反射面を形成するよ
う予め平板フィルム面上にスクリーン印刷等で選択的に
黒色塗装印刷を施してから、前記突出部の形成予定部を
真空成形加工等により各突出部に成形してフィルム成形
体を形成し、該フィルム成形体の各突出部を下向き配置
して未硬化のゴム弾性体樹脂液をそれぞれの突出部内に
供給してから、該未硬化のゴム弾性体樹脂液内に上記表
示体基板のＬＥＤチップ配設面側を下向きにして対応す
る各ＬＥＤチップをそれぞれ浸漬した後、上記未硬化の
ゴム弾性体樹脂液を硬化させて各ＬＥＤチップをゴム弾
性体を介して対応する各突出部に密封することを特徴と
する。

【０００７】

【作用】上記構成の発光表示体は、各ＬＥＤチップの発
した光がそれぞれゴム弾性体が充填された凸レンズ状の
突出部内を屈折して前面側に集光放出され、周囲に光が
散乱し難くなって実用視野位置での輝度が向上し、視認
性が向上したものとなる。しかも、各突出部の突出元部
と各突出部間の平坦面とが光無反射面となっているた
め、周囲が明るい場所に配置した場合でも点灯時と消灯
時の表示コントラストが良好となる。また、各ＬＥＤチ
ップがゴム弾性体を介してフィルム成形体の凸レンズ状
の突出部に密封状態となるので、各ＬＥＤチップを点灯
したときの発熱は、この凸レンズ状の突出部の全表面か
ら外気中に発散される。このため、突出部が高温になら
ずにＬＥＤチップの寿命が延びる。さらに、ＬＥＤチッ
プの点灯・消灯による温度変化によって生じる熱応力を
このゴム弾性体が吸収緩和し、表示体自体の歪み、反り
等が防止され、信頼性の向上した発光表示体となる。

【０００８】また、上記発光表示体の製造方法は、予め
平板フィルム面上の突出部形成予定部の一部を含んで全
面を黒系の光無反射面とするようにスクリーン印刷等に
より該平板フィルム面上に選択的に光無反射面を形成印
刷しておき、次に、真空成形加工によりこれらの突出部
形成予定部を凸レンズ状の突出部に成形することによ
り、各突出部の立ち上がりとなる突出元部及び各突出部
間の平坦面が光無反射面となったフィルム成形体が簡単
に形成できる。そして、このフィルム成形体の各突出部
に未硬化のゴム弾性体樹脂液を注入し、表示体基板に配
設した各ＬＥＤチップを対応する突出部内の未硬化のゴ
ム弾性体樹脂液に浸漬してから加熱等によって硬化させ
るだけで、簡単に表示体基板とフィルム成形体とを接合
一体とし、各ＬＥＤチップがゴム弾性体を介してフィル
ム成形体のそれぞれの突出部内に密封され、効率よく発
光表示体を製造することができる。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。

【００１０】図１は本発明の一実施例に係る発光表示体
の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った概略断
面図である。

【００１１】この実施例の発光表示体は、円盤状の表示
体基板１に点発光する多数のＬＥＤチップ２をそれぞれ
同心円状に配設し、各ＬＥＤチップ２に対応してその前
面側に釣鐘状に突出する発光エレメント部３を形成し、
前方が開口したケース９に収容配置したものである。

【００１２】上記表示体基板１は、例えば、ガラスエポ
キシ樹脂や紙フェノール等を基材とする銅張り積層板を
エッチング加工する等の手段によって、表面に導電パタ
ーン４ａ（例えば、カソード側）を形成すると共に、裏
面に導電パターン４ｂ（例えば、アノード側）を形成し
たものであり、この裏面の導電パターン４ｂをスルーホ
ール５を介して各ＬＥＤチップ２に対応させて表面に導
出させている。そして、各ＬＥＤチップ２を導電パター
ン４ａにダイボンディングすると共にボンディングワイ
ヤ６により表示体基板１の表面の導電パターン４ｂと接
続して点灯回路を構成している。

【００１３】この場合、各ＬＥＤチップ２は、例えば、
赤色発光と緑色発光など発光色の異なるチップを組み合
わせ配置してそれぞれの発光色毎に選択（又は同時）点
灯・消灯できる回路を構成している。

【００１４】上記表示体基板１上に配設された各ＬＥＤ
チップ２に対応して形成される各発光エレメント部３
は、この表示体基板１に接合一体となったフィルム成形
体７の釣鐘状を呈した凸レンズ状突出部７ａ内に硬化し
た透光性のゴム弾性体８が充填されたもので、各ＬＥＤ
チップ２がこのゴム弾性体８によって各突出部７ａ内に
密封封止状態となっている。尚、実施例では発光エレメ
ント部３に１個のＬＥＤチップを配設した例を示してい
るが、各発光エレメント部３に複数のＬＥＤチップを配
設したものであっても良いことは云うまでもない。

【００１５】上記フィルム成形体７は、透明で透光性に
優れた例えば、ポリカーボネートやＰＥＴフィルム等の
合成樹脂製フィルムを真空成形加工によって各ＬＥＤチ
ップ２に対応する凸レンズ状突出部７ａを成形したもの
で、この突出部７ａの立ち上がりとなる突出元部７ｃと
各突出部７ａ間の平坦面７ｄがスクリーン印刷等により
黒色に着色された光無反射面７ｂとなり、平坦面７ｄと
表示体基板１とが接合一体となっている。このフィルム
成形体７の厚みとしては、あまり薄いと突出部７ａの保
形性が悪くなり、また、反対に厚すぎると成形の困難さ
と各発光エレメント部３の光の横方向への無効放射が生
じ易くなるので、０．１〜０．３ｍｍ程度の厚みとする
のがよい。また、平坦面７ｄから立ち上がる突出元部７
ｃの高さｈと突出部７ａの頂上までの高さＨとの関係
は、Ｈ／２≦ｈ≦２Ｈ／３の範囲とするのが、光の放射
効率と表示コントラストの改善効果のバランスが取れて
効果的でありより好ましい。

【００１６】各ＬＥＤチップ２に対応して成形された各
突出部７ａ内に充填硬化されるゴム弾性体８としては、
透光性を有する例えば、透明なシリコーンゴム等が好適
に使用される。このゴム弾性体８は、各ＬＥＤチップ２
を密封すると共に、それぞれのＬＥＤチップ２の点灯時
の発熱や周囲温度の変化等により生じる熱応力を吸収
し、温度変化によって生じる表示体基板１の反りや歪み
等を防止し、さらに、ボンディングワイヤ６の断線等を
防ぐものである。

【００１７】そして、ケース９は図９に示す従来のもの
と実質的に同一であり、前面側の上方がひさし状に延出
して開口し、後端面は傾斜面となって屋外の壁面等に取
り付けたときにこの発光表示体が下方を向くように構成
されている。

【００１８】上記構成の発光表示体は、表示体基板１に
多数のＬＥＤチップが配設してゴム弾性体を介してフィ
ルム成形体７の凸レンズ状突出部７ａに密封状態となっ
ているので、該突出部７ａ全面が外気と接触するように
なり、外気への放熱面積が増大し、各ＬＥＤチップ２を
点灯したときの熱はこの各突出部７ａの表面から逃げ易
くなり、放熱作用が有効に働くようになる。そのため、
各ＬＥＤチップ２が高温にさらされて破壊等に至る心配
がなくなる。また、各ＬＥＤチップ２の点灯・消灯によ
る温度変化等によって生じる熱応力は各突出部７ａ内に
充填されたゴム弾性体８によって吸収緩和されるように
なり、発光表示体自体の歪み、反り等が防止され、熱に
対する信頼性がより向上した発光表示体となる。

【００１９】さらに、各ＬＥＤチップ２から発せられた
光は、それぞれ対応する凸レンズ状の突出部７ａ内に充
填されたゴム弾性体８の光屈折効果によりその略中心線
に沿って集束され、挟視野角でほぼ直線状となって均一
で鋭いものとなり、実用視野位置で輝度が良好となる。
また、フィルム成形体７の平坦面７ｄを黒色に着色した
光無反射面７ｂとすると共に、各突出部７ａの立ち上が
りとなる突出元部７ｃも光無反射面７ｂとしているた
め、ＬＥＤチップ２の点灯・消灯時における表示コント
ラストが向上する。従って、この発光表示体を一つの表
示画素として屋外の明るい壁面等に配置して大型のマト
リクス状表示体を構成し、所望の文字、記号、図形等を
点灯表示した場合でも、各ＬＥＤチップ２から発せられ
る光が上記したように均一で鋭い指向特性をもち、実用
視野位置において明るくて表示コントラストが良好で視
認性のより向上した表示が可能となる。

【００２０】尚、フィルム成形体７の突出部７ａの形状
によってゴム弾性体８内に密封された各ＬＥＤチップ２
の発する光の指向特性を変更できるので、例えば、輝度
半値角度を±５０°〜±３°程度の範囲で所望の指向特
性となるように突出部７ａの形状を設計することが可能
となる。この場合、輝度半値角度を±２０°〜±３°程
度の狭角が得られるようにようにすると特に実用上有効
となる。

【００２１】上記構成の発光表示体は次のよう製造され
る。即ち、まず、図３に示すように、表示体基板１より
広い平面積を有する円板状のフィルム１０を準備し、各
ＬＥＤチップ２と対応するように同心円状に突出部７ａ
の形成予定部１０ａを位置決めすると共に、該突出部７
ａの形成予定部１０ａの内部に光無反射面７ｂとなる突
出元部７ｃを設けるための境界部１０ｂとして、該境界
部１０ｂ内を除く表示体基板１の外形位置となる部分ま
でをスクリーン印刷等により黒色に着色印刷して光無反
射面７ｂを予め形成する。尚、後述するように、表示体
基板１の外形位置でこのフィルム１０が切断されて分割
されるので、上記黒色に着色される光無反射面７ｂを表
示体基板１の外形位置を越えて周縁にまで形成しても特
に問題はない。この場合、境界部１０ｂの位置設定は後
述する真空成形加工を施したときのフィルム１０の伸び
分を考慮して、前記した平坦面７ｄから立ち上がる突出
元部７ｃの高さｈと突出部７ａの頂上までの高さＨとの
関係が、Ｈ／２≦ｈ≦２Ｈ／３の範囲の位置となったフ
ィルム成形体７を得られるように決定すれば良い。

【００２２】平板フィルム１０の表面の突出部形成予定
部１０ａ内の境界部１０ｂを除いて黒色に着色して光無
反射面７ｂをスクリーン印刷により形成し、このフィル
ム１０に真空成形加工を施し、図４に示すように、各突
出部７ａの形成予定部１０ａの位置に釣鐘状を呈した凸
レンズ状突出部７ａをそれぞれ成形する、と同時に、表
示体基板１の外形より外側に位置するフィルム１０の周
囲に凹溝１０ｃを成形する。これにより、先端部分が透
明で突出元部７ｃが黒系の光無反射面７ｂとなった凸レ
ンズ状突出部７ａと各突出部７ａ間の平坦面７ｄを黒色
の光無反射面７ｂとしたフィルム成形体７が形成され
る。

【００２３】一方、表示体基板１には導電パターン４
ａ，４ｂをエッチング等により形成すると共に、一方の
導電パターン４ｂの所定位置にＬＥＤチップ２を銀ペー
スト等の導電性接着剤によりダイボンディングして接合
一体とし、他方の導電パターン４ａと対応するＬＥＤチ
ップ２の表面とをワイヤ６でワイヤボンディングして点
灯回路を構成する。

【００２４】上記した表示体基板１とフィルム成形体７
とが準備されると、図５に示すように、フィルム成形体
７の各突出部７ａを下向きに配置し、該突出部７ａ内に
それぞれシリコーンゴム等の未硬化のゴム弾性体樹脂液
８ａを多少多めに供給し、表示体基板１のＬＥＤチップ
２の配設面側を下向きにして下降させてフィルム成形体
７と表示体基板１とを重ね合わせる。これにより、各Ｌ
ＥＤチップ２が対応する突出部７ａに供給された未硬化
のゴム弾性体樹脂液８ａ内に浸漬される。このとき、Ｌ
ＥＤチップ２の浸漬によって突出部７ａ内から溢れ出る
余剰のゴム弾性体樹脂液８ｂは、図６に示すように、フ
ィルム成形体７の周囲に凹設された凹溝１０ｅ内に溜め
られるようになる。このとき表示体基板１に配設された
各ＬＥＤチップ２の近傍に穿孔されているスルーホール
５を通って内存した気泡等が外部に押し出され、フィル
ム成形体７と表示体基板１とが接合一体となる。

【００２５】しかる後、これを加熱炉等に載置して未硬
化のゴム弾性体樹脂液８ａを硬化させる。この硬化され
たゴム弾性体８によって各ＬＥＤチップ２がフィルム成
形体７の対応する各突出部７ａ内に密封される。

【００２６】最後に、図６に一点鎖線で示す表示体基板
１の外周縁に沿って切断し、硬化した余剰のゴム弾性体
が溜まった凹溝１０ｃを分離し、フィルム成形体７の各
突出部７ａ内にゴム弾性体８を介して対応する各ＬＥＤ
チップ２が密封された発光表示体が製造される。

【００２７】本発明の製造方法では、予め表示体基板１
に配設される多数のＬＥＤチップ２と対応する凸レンズ
状突出部７ａの突出元部７ｃと各突出部７ａ間の平坦面
７ｄとが光無反射面７ｂとなるフィルム１０に境界部１
０ｂとした部分を予め平板フィルム面にスクリーン印刷
を施し、しかる後、真空成形加工することにより簡単に
光無反射面７ｂの形成と凸レンズ状突出部７ａの形成が
行え、成形した各突出部７ａ内に未硬化のゴム弾性体樹
脂液を供給してから、表示体基板１を重ね合わせ、未硬
化のゴム弾性体樹脂液を硬化させるだけで、各ＬＥＤチ
ップがゴム弾性体８を介して凸レンズ状の突出部７ａ内
に密封させ、突出元部７ｃと各突出部７ａ間とを光無反
射面７ｂとした発光表示体を簡単に製造できる。

【００２８】また、凸レンズ状突出部として図７に示す
ように、表示体基板１１に配設した各ＬＥＤチップ２の
横列に対応して棒状を呈した凸レンズ状突出部７１ａを
成形したフィルム成形体１１として、それぞれの突出部
７１ａにゴム弾性体８を充填して発光エレメント部３１
を構成し、各凸レンズ状突出部７１ａの突出元部７１ｃ
と各突出部７１ａ間の平坦面７１ｄを何れも光無反射面
７１ｂとした発光表示体としてもよい。

【００２９】このような発光表示体では、前記発光表示
体と同様に棒状を呈した凸レンズ状突出部７１ａ全面が
外気と接触するようになり、この外気との接触表面積が
広く、外気への放熱面積が増加し、放熱作用がより有効
となり、各ＬＥＤチップ２の昇温による破壊等が防止で
きる。また、各棒状を呈した各凸レンズ状突出部７１ａ
内に密封されたそれぞれのＬＥＤチップ２の発する上下
方向の光が絞られ、実用上有用な左右の視野角が確保さ
れるようになる。そして、各発光エレメント部３１を構
成する棒状を呈した各凸レンズ状突出部７１ａの突出元
部７１ｃと各突出部７１ａ間の平坦面７１ｄとが光無反
射面７１ｂとなっているので、点灯・消灯時の表示コン
トラストが良好となる。

【００３０】このような発光表示体を製造するには、図
８に示すように、棒状を呈する凸レンズ状突出部７１ａ
の形成予定部１１ａを形成し、突出部７１ａの突出元部
７１ｃとそれぞれの平坦面７１ｄとを黒系の光無反射面
７１ｂとするようにフィルム１１の平板表面に境界部１
１ｂを形成するようスクリーン印刷で選択的に黒色塗装
を施し、しかる後、このフィルム１１に真空成形加工を
施して突出部７１ａを形成してから、前記と同様の方法
によって製造することができる。尚、フィルム１１の平
板表面のスクリーン印刷や凸レンズ状突出部７１ａの成
形加工は量産性を考慮すると、多数個分を一組とした方
法でもよいことは云うまでもない。

【００３１】さらに、凸レンズ状突出部の形状は、前記
のような釣鐘状や棒状に限定されるものではなく、上下
方向や適当な方向の指向特性が得られるようにするなど
種々の設計変更可能なものであり、また、場合によって
は光拡散剤等を混入することもできる。また、実施例で
は円形の発光表示体での例を示したが角型等、その形状
は特に限定されるものでないことは云うまでもない。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の発光表示体は、凸レンズ状の突出部の全面が外気に接
触した状態で使用できるので、この突出部にゴム弾性体
を介して密封された各ＬＥＤチップを点灯させた場合に
生じる熱が突出部の全表面より効率良く外気中に放熱さ
れ、また、ＬＥＤチップの点灯・消灯による温度変化に
よって生じる熱応力をこのゴム弾性体が吸収緩和し、表
示体自体の歪み、反り等が防止され、信頼性の向上した
発光表示体となる。また、各ＬＥＤチップの発した光が
それぞれゴム弾性体が充填された凸レンズ状の突出部内
を屈折して前面側に集光放出され、実用視野位置での視
認性が向上すると共に、各突出部の突出元部と各突出部
間の平坦面とが光無反射面となっているため、各ＬＥＤ
チップの点灯・消灯時の表示のコントラストが極めて良
好となり、実用視野位置で明るくて見易い視認性が向上
した発光表示体となる。また、本発明の製造方法によれ
ば、上記これらの効果を兼ね備えた発光表示体を簡単に
製造できるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る発光表示体の概略平面
図。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った同実施例の概略拡大断
面図。

【図３】本発明の製造方法に用いられるフィルムの平面
図。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿ったフィルム成形体の概略
拡大断面図。

【図５】フィルム成形体と表示体基板との重ね合わせ状
態を示す概略拡大断面図。

【図６】本発明の製造方法の最終段階を示した概略拡大
断面図。

【図７】本発明の他の実施例に係る発光表示体の概略平
面図。

【図８】同実施例の発光表示体の製造に係るフィルムの
平面図。

【図９】従来の発光表示体の概略断面図。

【図１０】従来の発光表示体に使用されるＬＥＤランプ
の概略断面図。

【符号の説明】

１ 表示体基板 ２ ＬＥＤチップ ３，３１ 発光ドット ７，１１ フィルム成形体 ７ａ，７１ａ 凸レンズ状突出部 ７ｂ，７１ｂ 光無反射面 ７ｃ，７１ｃ 突出元部 ７ｄ，７１ｄ 平坦面 １０ａ，１１ａ 突出部の形成予定部 ８ ゴム弾性体 ８ａ 未硬化のゴム弾性体樹脂液

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】凸レンズ状突出部を多数成形したフィルム
   成形体の各突出部の突出元部及び各突出部間の平坦面を
   それぞれ光無反射面とすると共に、表示体基板の表面に
   多数配設されたＬＥＤチップをそれぞれゴム弾性体を介
   して上記各突出部に対応させて密封したことを特徴とす
   る発光表示体。
2. 【請求項２】表示体基板に多数のＬＥＤチップを配設す
   ると共に、各ＬＥＤチップの配設位置と対応して凸レン
   ズ状突出部の形成予定部を設けた平板フィルムの前記突
   出部の形成予定部内を一部含んでこのフィルム面を光無
   反射面となるよう平板フィルム面に印刷を施し、しかる
   後、前記突出部の形成予定部に成形加工を施して各突出
   部を成形したフィルム成形体を形成し、該フィルム成形
   体の各突出部を下向き配置して未硬化のゴム弾性体樹脂
   液をそれぞれの突出部内に供給してから、該未硬化のゴ
   ム弾性体樹脂液内に上記表示体基板のＬＥＤチップ配設
   面側を下向きにして対応する各ＬＥＤチップをそれぞれ
   浸漬した後、上記未硬化のゴム弾性体樹脂液を硬化させ
   て各ＬＥＤチップをゴム弾性体を介して対応する各突出
   部に密封することを特徴とする発光表示体の製造方法。