JP3631031B2

JP3631031B2 - 表示器及びその製造方法

Info

Publication number: JP3631031B2
Application number: JP01730399A
Authority: JP
Inventors: 隆山岡
Original assignee: Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2005-03-23
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP2000214803A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に配置した発光素子を樹脂被覆した表示器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メッセージボードなどの情報表示装置の一部分を構成する表示器としては、例えば特開平９−６２５９号公報に開示されたものが知られており、例えば図５に示すように、基板１００表面に直接ＬＥＤチップ２００を配置し、これを透明な樹脂３００で被覆した構成となっている。樹脂被覆は一般に、硬化前の流動状態の樹脂を注射針のようなノズルの先端から滴下して形成しているので、樹脂形状が不安定であったり、製造に時間がかかるなどの問題が有った。また、基板の表面にＬＥＤチップを配置し、樹脂被覆しているので、広視野角化を図ることができる反面、一定方向の輝度が要求される場合の指向性を高めることが困難な構造であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の点を考慮し、表示器の表示品位の向上を図ることを課題の１つとする。また、表示器の被覆樹脂の形状の安定化を図るとともに、製造時間を短縮することを課題の１つとする。また、指向性の向上、高輝度化を図ることを課題の１つとする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示器は、請求項１に記載のように、回路基板の表面に発光素子配置用の断面逆台形状の凹部を形成し、この凹部内に配置した発光素子を覆うように透光性の樹脂を前記凹部に充填した表示器であって、前記凹部の上部外周もしくは底部外周に所定の丸み処理を施し、前記凹部の底面及び内側面に前記発光素子の電極となる反射性のパターンを形成していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の表示器の製造方法は、請求項３に記載のように、回路基板の表面に発光素子配置用の凹部を一定の間隔を持って複数形成し、回路基板の前記凹部内に発光素子を配置し、この発光素子を覆うとともに前記凹部に充填するように被覆用の樹脂をスクリーン印刷によって塗布した後に硬化する表示器の製造方法であって、前記凹部の上部外周もしくは底部外周に前記樹脂の脱泡を促進するための所定の丸み処理を施していることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態をドットマトリックス式のＬＥＤ表示器を例にとり、図面を参照して説明する。ＬＥＤ表示器１は、図４に示すように、１辺の長さが数ｃｍ前後の回路基板２の表面に、直径が３ｍｍ前後の表示ドット３を４ｍｍ前後のピッチで１６×１６のマトリックス状に配置しているとともに、回路基板２の裏面に複数のリードピン４を植設して構成している。回路基板２の表面には、図２、図３に示すように、発光素子配置用の複数の凹部５が形成され、この凹部５内に発光素子６を配置している。発光素子６は、チップ状のＬＥＤ素子で構成し、所定数、この例では２個の素子を凹部５内に配置している。そして、発光素子６を被覆するようにエポキシ樹脂等の透光性の樹脂７を前記凹部５に充填している。指向性を高めるために、被覆用の樹脂７は、図１に示すように発光素子６から出力される光を集光するに適した凸レンズ形状とし、基板２の表面から１ｍｍ程度突出している。
【０００９】
以下、この表示器１の詳細について、その製造方法を概略的に示す図２を参照して説明する。基板２として例えばガラスエポキシ製の基板を用意し、図２（ａ）に示すように、その表面に、発光素子６の高さ寸法（０．２〜０．３ｍｍ）よりも深い逆円錐台形状の窪み（深さ０．３〜１．２ｍｍ）を形成する。この窪みを表示ドット３の配置に対応して形成することにより、マトリックス状に凹部５を形成した基板２とする。ここで、凹部５の環状内側面５ａと基板２の表面２ａが交わる部分、すなわち、凹部５の上部外周部分は、その角が丸みを持つようにＲ処理が施されている。このＲ処理は、上部外周部分の一部分のみに施しても良いが、全周に施しておくのが好ましい。
【００１０】
また、凹部５の底面５ｂと内側面５ａが交わる部分、すなわち、凹部５の底部外周部分は、その角が丸みを持つようにＲ処理が施されている。このＲ処理は、底部外周部分の一部分のみに施しても良いが、全周に施しておくのが好ましい。
【００１１】
この基板２には、前記発光素子６に対する配線用の導電性パターン（図３のみに図示）が表面に形成されている。また、必要に応じて裏面にも導電性パターンを形成することができる。図３は、凹部５の近傍における導電性の配線パターン８を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図である。この図に示すように、凹部５の環状の内側面５ａ並びに底部５ｂには、チップボンド用、ワイヤボンド用、あるいは配線用として機能する複数個の導電性パターン８（８ａ，８ｂ，８ｃ）が形成されている。パターン８ａ，８ｂは、左右方向に位置する他のパターン８ａ，８ｂと基板２の表側で互いに接続され、また、パターン８ｃは、上下方向に位置する他のパターン８ｃと基板の裏側でスルーホール８ｄを介して互いに接続されている。凹部５の内側面５ａに位置するパターンは、図３にクロスハッチングで示す領域に、金あるいは銀メッキ処理を施すことにより光反射率を高めている。このようなメッキ処理は、凹部５の環状の内側面５ａの面積の８０％以上の範囲に設けるのが好ましく、また、内側面５ａのみならず底部５ｂのパターンにも施しておくのが、反射率を高める上で好ましい。このようにして、凹部５と配線８を形成した回路基板２が用意される。
【００１２】
次に、図２（ｂ）、図３に示すように、発光素子６がチップボンドのパターン８ｂ，８ｃに導電性接着剤や半田を用いて固定されるとともに、ワイヤーボンド線９，９を用いてワイヤーボンド接続される。次に、図２（ｃ）に示すように、被覆用樹脂７を充填するために用いるスクリーン印刷用の版１０を回路基板２上に重ねて配置する。この版１０は、凹部５に樹脂７を均一に充填させるためのもので、ステンレス製基板に硬化前の樹脂が通過できる穴１０ａを所定のパターンで一体的に形成した構成としている。
【００１３】
そして、版１０の上から流動状態の樹脂を流し込み、版１０の上からスキージを往復させて余分な樹脂を取り去り、図２（ｄ）に示すような状態とすることにより、スクリーン方式の印刷処理を行う。次に図２（ｅ）に示すように、樹脂が硬化する前に版１０を取り去ることにより、回路基板２の各凹部５に一定量の樹脂７を塗布する。塗布直後の樹脂は、その流動性によって形状が半球状に変化し、図１に示すように凸レンズ形状となる。樹脂はその後、必要に応じて真空炉で脱泡処理された後、熱処理されて硬化する。
【００１４】
ここで、基板２に形成した凹部５の外周部に上記のようなＲ処理を施していない場合は、上記スクリーン印刷時に気泡が樹脂に混入し易く、その気泡が樹脂硬化後も残ることにより、表示不良が生じ易いことがわかった。そこで、残留気泡を削減するために実験の結果、上記のように凹部５の上部外周部もしくは底部外周部の角をＲ処理して丸めることにより、樹脂に混入する気泡の削減あるいは混入した気泡の脱泡を促進し、硬化後の樹脂に残留する気泡を大幅に削減できることを見出した。気泡削減の詳しい理由は明らかではないが、以下のように推測される。すなわち、凹部５の上部外周部あるいは底部外周部の角をＲ処理して丸めることにより、スクリーン印刷時の樹脂の流れをスムーズにして気泡の発生要因を抑制することができ、その結果、気泡の混入を削減することができるものと考えられる。また、凹部の上部外周部あるいは底部外周部の角をＲ処理して丸めることにより、基板２と樹脂７の境界部分に付着し残留する気泡の離脱を促進して樹脂に残留する気泡の削減を図ることができるものと考えられる。気泡の離脱促進は、スクリーン印刷以外の方式で樹脂塗布した場合にも効果がある。
【００１５】
凹部５の上部外周部あるいは底部外周部の角をＲ処理する際の丸め半径（ｒ）は、大きい値に設定することが好ましいが、あまり大きくすると凹部５の底部５ｂの面積が削減されて発光素子６配置面積を十分に確保できなくなる、あるいは表示ドット３の隙間がなくなるので、表示ドット３の隙間、この例では１ｍｍよりも小さい寸法に設定するのが好ましい。この例では、表示ドット３の隙間の半分の０．５ｍｍ前後の寸法に設定している。また、凹部５の上部外周部と底部外周部のいずれか一方にＲ処理を施す場合は、底部外周部に施すのが好ましい。また、凹部５の上部外周部と底部外周部の両方にＲ処理を施す場合は、両者の丸め半径（ｒ）を同じ値に設定することもできるが、実験の結果、好ましくは上部外周部よりも底部外周部の方を大きな値に設定するのが気泡残留を削減できる点で良いことが分かった。
【００１６】
ここで、樹脂７の中には、光散乱性を高めるために、超微細シリカなどの光拡散剤を混入しておくこともできる。
【００１７】
上記のように表示器１は、回路基板２の表面に形成した凹部５に発光素子６を配置し、この素子６を被覆するように透光性樹脂７を充填しているので、基板上面に発光素子を配置していた従来タイプに比べて指向性を高めることができる。また、凹部５の少なくとも内側面（より好ましくは内側面と底面）の大部分に反射率を高めた導電性のパターンを形成しているので、発光素子６の光取出効率を高めることができ、輝度を従来タイプに比べて３０％程度向上することができた。
【００１８】
また、表示器１は、回路基板２の表側に形成した凹部５の上部外周部あるいは底部外周部に丸め処理を施しているので、この凹部５に充填した樹脂７に残留する気泡数を削減して表示ドット３の表示状態を良好にすることができた。また、樹脂を印刷（スクリーン印刷）によって塗布するので、ノズルから流し込む従来タイプに比べて、製造効率を高めることができるとともに、樹脂量を均一化して表示品位を高めることができる。また、樹脂７は発光素子６の高さ寸法よりも深い凹部５に充填しているので、従来タイプに比べて、発光素子６を確実に被覆することができるとともに、樹脂形状の安定化を図ることができる。
【００１９】
尚、上記の例は基板２として１枚の基板を用いる場合を例に取ったが、複数枚の基板を貼り合わせた積層タイプの基板を用いることもできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、表示品位が均一で、指向性を高め、高輝度化を図った表示器を提供することができる。また、表示器の製造効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示器の一実施形態を示す要部断面図である。
【図２】同表示器の製造手順を示す要部断面図である。
【図３】同表示器の要部平面図（ａ）と、その断面図（ｂ）である。
【図４】同表示器の平面図（ａ）と、その側面図（ｂ）である。
【図５】従来例の要部断面図である。
【符号の説明】
１ドットマトリックス型ＬＥＤ表示器
２回路基板
３表示ドット
５凹部
６発光素子
７樹脂

Claims

回路基板の表面に発光素子配置用の断面逆台形状の凹部を形成し、この凹部内に配置した発光素子を覆うように透光性の樹脂を前記凹部に充填した表示器であって、前記凹部の上部外周もしくは底部外周に所定の丸み処理を施し、前記凹部の底面及び内側面に前記発光素子の電極となる反射性のパターンを形成していることを特徴とする表示器。
前記樹脂は、印刷処理によって形成していることを特徴とする請求項 1 記載の表示器。
回路基板の表面に発光素子配置用の凹部を一定の間隔を持って複数形成し、回路基板の前記凹部内に発光素子を配置し、この発光素子を覆うとともに前記凹部に充填するように被覆用の樹脂をスクリーン印刷によって塗布した後に硬化する表示器の製造方法であって、前記凹部の上部外周もしくは底部外周に前記樹脂の脱泡を促進するための所定の丸み処理を施していることを特徴とする表示器の製造方法。
前記凹部の丸み半径は、前記凹部の隙間よりも小さな寸法に設定されていることを特徴とする請求項３記載の表示器の製造方法。