JP4581489B2

JP4581489B2 - Ｌｅｄ表示器

Info

Publication number: JP4581489B2
Application number: JP2004161549A
Authority: JP
Inventors: 剛保岡; 寛和吉田
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2004-05-31
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-05-31
Also published as: JP2005018048A

Description

本発明は複数の発光ダイオードを有するディスプレイなどの表示器に係わり、特に比較的簡単な構成で、映像のコントラストが良好な品質のよいＬＥＤ表示器を提供することにある。

今日、ＲＧＢ（赤色、緑色、青色）がそれぞれ発光可能な発光ダイオード、や発光素子と蛍光体との組み合わせにより白色など種々の発光色を高輝度に発光可能な発光ダイオードが開発された。発光ダイオード（以下、ＬＥＤともいう）は、固体素子であるため振動に強く、低消費電力且つ長寿命であり高速駆動が可能などの駆動特性に優れる。そのため、信号灯用の光源やフルカラーＬＥＤディスプレイなどに応用されつつある。

このようなＬＥＤ表示器を用いる場合、回路基板上に配置されたそれぞれの発光ダイオード間に、コントラストを高めるため、観測面側に黒色や艶消しが施されたマスク部材を設けてある。このマスク部材は、樹脂材料などからできた板状のもので、予め発光ダイオードが配される部分が開口部として設けられており、回路基板上の発光ダイオードを開口部に貫通させるように回路基板上に配置させる。また、マスク部材は回路基板の上に設けられているため、導電性パターンを保護する役割を果たしている。

このようなマスク部材は、回路基板上に発光ダイオードを配置した後に発光ダイオードを開口部に勘合させるように設けられるため余裕が必要となること、コントラストや発光ダイオードの発光時における熱膨張等が考慮され開口部は発光ダイオードの大きさより若干大きく形成される。

特開平１０−１６１５６９号公報

しかしながら、このようなマスク部材を回路基板上に設けておくと、塵や埃などが開口部と発光ダイオードとの隙間に入り実装基板上に徐々に蓄積される。開口部と発光ダイオードの境界にこれらのごみが入り込むことで、掃除が行いにくいばかりか、動作上の支障を来す恐れが生じる。室内において用いられるＬＥＤ表示器は、ＬＥＤ表示器の観測面側にカバー等を用いない場合が多く、このような場合は特に、実装基板をマスク部材によって塵や埃から良好に保護することが難しくなる。また、ＬＥＤ表示器の観測面側の表面においてもごみなどの付着によるコントラスト比の低下を抑制する必要がある。

本発明者は、種々の実験の結果、複数のＬＥＤが配置されるＬＥＤ表示器において、塵や埃のＬＥＤの回路基板への侵入を防止することで、安定性を保つことで信頼性の良いＬＥＤ表示器であり、且つ視認射側への反射を防ぎ、塵や埃など表面上に積層されることによる映像のコントラストの低下を抑制することが可能なマスク部材を見いだすに至った。

すなわち、本発明の請求項１に係るＬＥＤ表示器は、複数の発光ダイオードが所望の位置に配列されてなる回路基板と、前記回路基板と略平行に配置され、前記発光ダイオードと対応する位置に発光ダイオードが勘合する開口部を有するマスク部材とを有するＬＥＤ表示器であって、前記マスク部材は開口部の側面に複数の微細突起部を有することを特徴とする。このような構成とすることによって、マスク部材の開口部側面に設けられた微細な突起部によって、マスク部材に設けられた開口部と発光ダイオードとの隙間からの塵や埃の侵入を防ぐことができ、長期間安定性を保つことが可能なＬＥＤ表示器とすることができる。また、塵や埃が微細な突起部上に留まることで表示器表面の掃除が容易となる。さらに、発光ダイオードの発光時に起こる熱膨張のストレスを緩和させることができる。またさらに、複数の微細突起部によって開口部と発光部の隙間を覆うことができるため、マスク部材の下にある回路基板が視認されることを抑制することができるため、より見映えの良いＬＥＤ表示器とすることができる。

また、本発明の請求項２に係るＬＥＤ表示器は、少なくとも開口部側面の上部に形成されていることを特徴とする。このような構成とすることによって、開口部と発光ダイオードとの境界への塵や埃の侵入を防ぐことを防止することができる。

また、本発明の請求項３に係るＬＥＤ表示器は、開口部側面の全面に複数の微細突起部を有することを特徴とする。このような構成とすることによって、さらに良好に塵や埃の侵入を防ぐことができる。

また、本発明の請求項４に係るＬＥＤ表示器は、複数の発光ダイオードが所望の位置に配列されてなる回路基板と、前記回路基板と略平行に配置され、前記発光ダイオードと対応する位置に発光ダイオードが勘合する開口部を有するマスク部材を有するＬＥＤ表示器であって、前記マスク部材は開口部の側面の表面全体に複数の微細突起部を有し、前記微細突起部と前記回路基板との間に、空隙を有することを特徴とする。このような構成とすることによって、マスク部材の開口部の側面に形成された微細突起部が直接回路基板と接触しないため、信頼性の高いＬＥＤ表示器とすることができる。また、マスク部材の底面にまで微細突起部が回り込むことがないため、良好に、発光ダイオードの発光面とマスク部材とを平行に配置することができる。

また、本発明の請求項５に係るＬＥＤ表示器は、複数の発光ダイオードが所望の位置に配列されてなる回路基板と、前記回路基板と略平行に配置され、前記発光ダイオードと対応する位置に発光ダイオードが勘合する開口部を有するマスク部材を有するＬＥＤ表示器であって、前記マスク部材の光観測面と開口部の側面とからなる隅部が、曲面からなることを特徴とする。このような構成とすることによって、マスク部材に微細突起部を形成する際に、光観測面と開口部の側面とからなる隅部においても、接着力を低減させることなく、良好に接着することができ、さらに他の部分と比較して微細突起部が極端に少なくなることがないため、マスク部材に対して均一に微細突起部を形成させることが可能となる。尚、本明細書中の曲面は、連続的に曲がった面および平面からなる傾斜面を含む。

また、本発明の請求項６に係るＬＥＤ表示器は、前記微細突起部が、発光ダイオードの側面の面積に対して約２０％〜８０％の部分において接触していることを特徴とする。このような構成とすることによって、比較的良好に塵や埃の侵入を防ぎ、且つ発光ダイオードおよびマスク部材の間の隙間が視認されることなく映像のコントラストを保つことができる。

また、本発明の請求項７に係るＬＥＤ表示器は、前記マスク部材が、観測面側の表面全体に複数の微細突起部が設けられたことを特徴とする。このような構成とすることによって、外光のマスク部材での反射を効率よく抑制することができる。さらに外力からの影響を緩和でき傷がつきにくいため、より取り扱いやすくなる。

また、本発明の請求項８に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起が、植毛加工によって形成されていることを特徴とする。このような方法によって加工されていると、比較的簡単に微細突起部の先端を視認方向側へ効率よく形成することができる。

また、本発明の請求項９に係るＬＥＤ表示器は、前記マスク部材が、観測面側の表面が発光ダイオードの発光面と同等或いは発光面よりも高い位置となるように配されていることを特徴とする。このような構成とすることによって、ＬＥＤ表示器の取り付け時など、遮光面の表面が発光ダイオードの発光面（モールド部材表面）を触れる際などにおいて、ＬＥＤ発光面であるモールド部材への接触を防ぐことができるため取り扱いやすくなる。さらに、発光ダイオードが突出していないため、表示器表面に塵や埃が付着した際も、粘着テープによるローラー等を用いて容易に取り除くことができ、掃除が行いやすい。

また、本発明の請求項１０に係るＬＥＤ表示器は、前記マスク部材における開口部の側面が傾斜していることを特徴とする。このような構成とすることによって、植毛加工による微細突起を形成しやすく、さらに発光ダイオードからの出射光をマスク部材によって妨げることがないようにすることができる。

また、本発明の請求項１１に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部が、前記開口部の側面において少なくとも一部が該側面に対して垂直方向に突起することを特徴とする。このような構成とすることによって、発光ダイオードの熱膨張時において、開口部側面との接触によるストレスを効率よく緩和することができ、発光ダイオードの信頼性を向上させることができる。また、よりＬＥＤユニット間の溝部を被覆できるため、さらに見映えを良くすることができる。

また、本発明の請求項１２に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部が、突起部の長さが０．３〜１ｍｍであることを特徴とする。このような構成とすることによって、表示器の表面上への塵や埃の付着を抑制することができる。

また、本発明の請求項１３に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部が、突起部の長さがそれぞれ０．３ｍｍ以下であることを特徴とする。このような構成とすることによって、表示器の上面上への塵や埃の付着をさらに効果的に抑制することができる。

また、本発明の請求項１４に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部は、３デシテックス以下の繊維材料からなることを特徴とする。このような構成とすることによって、柔軟性の良い微細突起部とすることができることから、発光ダイオードの熱膨張によるストレスをさらに良好に緩和し、また外力によって折り曲げられた繊維が、再度視認方向へ起きあがりやすいため、取り扱いやすくなる。

また、本発明の請求項１５に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部がポリエステル材料からなることを特徴とする。このような構成とすることによって、ポリエステル材料が耐光性が良いため、脱色することなく比較的長時間の使用が可能である。さらに弾性回復力に優れているため設置時の押圧で部分的に輝度が高くなることを防ぐことができる。

また、本発明の請求項１６に係るＬＥＤ表示器は、微細突起部がナイロン材料からなることを特徴とする。このような構成とすることによって、特にマスク部材の光観測面と開口部の側面とからなる隅部が曲面からなる構成と組み合わせることで、良好に微細突起部を形成することができる。

また、本発明の請求項１７に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部が、暗黒色からなることを特徴とする。このような構成とすることによって、映像のコントラストの良好なＬＥＤ表示器とすることができる。

また、本発明の請求項１８に係るＬＥＤ表示器は、前記複数の微細突起部が、予め着色剤を含有させた繊維材料からなることを特徴とする。このような構成とすることによって、微細突起部をより耐光性の良好なものとすることができる。

また、本発明の請求項１９に係るＬＥＤ表示器は、前記マスク部材が、ルーバーが設けられていることを特徴とする。このような構成とすることによって、太陽光や照明からの光を効率よく遮断し、さらにコントラストを高めることができる。

また、本発明の請求項２０に係るＬＥＤ表示器は、前記ルーバーに複数の微細突起部が形成されていることを特徴とする。このような構成とすることによって、発光ダイオードからの光がルーバーによって反射されることを抑制することができる。

また、本発明の請求項２１に係るＬＥＤ表示器は、前記マスク部材がそれぞれの開口部の間に格子状の溝部が形成されていることを特徴とする。このような構成とすることによって、複数のＬＥＤユニットを用いてＬＥＤ表示器とする場合において、それぞれのユニットの合わさり目の溝や隙間が強調されることで境界線状に視認されるのを、各発光ダイオード間においても格子状の溝部を一様に設けることによって、和らげることができる。

また、本発明の請求項２２にかかるＬＥＤ表示器は、前記発光ダイオードがＳＭＤ型発光ダイオードであることを特徴とする。このような構成とすることによって、混色性の良いＬＥＤ表示器とすることができる。さらに、ランプ型のものと比較して、視認角を広くできる、また各発光ダイオードが設けられるピッチを狭くすることもできる、などの理由により使用用途の幅を拡げることができる。

本発明によれば、比較的簡単な構成により、発光ダイオードが配置された回路基板上に設けられたマスク部材の開口部と、開口部と勘合している発光ダイオードとの隙間からのごみの侵入を防ぐことができる。そのため、回路基板を良好に保護することができるため、長期間信頼性良く発光ダイオードを駆動することが可能となり、掃除も行いやすくなる。さらに発光ダイオードの熱膨張時のストレスを緩和することもできる。またマスク部材の観測面側の全面に複数の微細突起部が形成されていると、外光の反射を抑制することができ、さらに微細突起部が暗色系に着色されていると映像のコントラストを高めることができる。

図４に本発明のＬＥＤ表示器にかかるＬＥＤユニットのＩＶ−ＩＶを示す模式的拡大断面図とさらに微細突起部を拡大した図を示す。また図１に、回路基板３０１の発光観測面側に複数の発光ダイオード２０１が互いに所望の間隔を設けて配置されているＬＥＤユニット４０１を示す。このような発光ダイオード２０１が回路基板３０１上に設けられる間隔は、ＬＥＤユニット４０１やＬＥＤ表示器の面積や用いられる発光ダイオード２０１の大きさ等によって、適宜設定される。また、ＬＥＤユニット４０１の回路基板３０１の裏面には、回路基板３０１上に配置された発光ダイオード２０１を駆動させるために、駆動回路（図示せず）が形成されている。

回路基板３０１上の発光ダイオード２０１の間には、発光ダイオード２０１からの光の視認性を向上させるために、回路基板３０１と略平行となるように設けられた暗色系のマスク部材１０１が設けられている。マスク部材１０１は板状の部材であって、発光ダイオード２０１の配置位置にそれぞれ４つの側面１０５によって形成される開口部１０６が設けられている。各開口部１０６は発光ダイオード２０１の大きさよりも僅かに大きく形成されており、発光ダイオードが貫通しやすくなっている。また、このような形態とすることで、発光ダイオード２０１が発光時に熱膨張することによってマスク部材１０１の開口部側面１０５との接触によるストレスがかかり破損する恐れが無くなり、取り付けや取り外しが行いやすくなる。このマスク部材１０１の開口部の側面１０５には、微細な繊維状のフロックによる微細突起部１０２が植毛加工によって形成され、またマスク部材観測面の表面にも同様にフロックによる微細突起部１０２が形成されている。

このような微細突起部１０２がマスク部材の開口部側面１０５に設けられていることで、発光ダイオード２０１と開口部側面１０５との境界部分からの塵や埃の侵入を防ぐことができる。また、これらの塵や埃が微細突起部１０２上に堆積されるので、マスク部材１０１の表面を掃除する際に一掃され、取り除かれるため、清掃の簡易化にもつながる。さらに、マスク部材の開口部側面１０５と発光ダイオード２０１との境界部が視認され、他の部分と比べて異質な印象を与えることを緩和することもできる。

特に室内においてＬＥＤ表示器が用いられる場合、室内灯などからの光によっては、マスク部材１０１の表面における色が実際の色より薄く視認されることがある。しかしながら本発明の実施の形態のようにフロック加工による微細突起部１０２を発光ダイオード２０１間に設けることによって、観測面における外光の反射を抑制し、映像のコントラストを高めてよりシャープな映像が実現される。以下、図面を参照しながら各構成部材について詳述する。

（回路基板３０１）
本発明の実施の形態に係る回路基板には銅箔が所望のパターン状に形成されたガラスエポキシ樹脂などを好適に用いることができる。回路基板には発光ダイオードが導電性パターン上に左右上下均等に配置されている。発光ダイオードを回路基板上に載置させるために、発光ダイオード２０１を配した回路基板３０１をフロー半田装置に通す。これにより回路基板上の導電性パターンと発光ダイオードとを電気的に接続させると共に比較的簡単に固定させることができる。

（発光ダイオード２０１）
回路基板３０１上に配置される発光ダイオード２０１は、用途に応じて発光色を種々選択することができる。ディスプレイとして用いる場合は、赤色、青色、緑色発光が可能なそれぞれの発光素子２０２を同一パッケージ部材２０３に配置した発光ダイオードを用いると、白色発光等、多種多様な発光色が得られる。

本発明の実施の形態に用いられるパッケージ部材２０３は、材料にポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ＡＢＳ樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ樹脂等の樹脂やセラミックが用いられ、複数の正および負のリード電極２がインサートされて閉じられた金型内に、パッケージ部材の下面側にあるゲートから溶融されたこれら材料を流し込み硬化させて形成される。また、パッケージ部材を暗色系に着色させる着色剤としては、種々の染料や顔料が好適に用いられる。具体的な材料としては、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３やカーボンブラックといったものが挙げられる。パッケージ内部から光を効率よく取り出すためには、上記各種樹脂中に光拡散剤として、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムや酸化チタンを適宜混入させることが好ましい。これにより反射率の高い白色のパッケージ部材を構成させることができる。このようなパッケージ部材２０３の光観測面側は、表面上を暗色系に着色しておくと、コントラスト比の良い発光ダイオードとすることができる。

本発明の実施の形態に用いられる発光素子２０２は、例えば、サファイア基板上にｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層と、ｎ型ＡｌＧａＮよりなるｎ型クラッド層と、ｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層とが順次に積層されるなど、ＭＯＣＶＤ法等によって基板にＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体を発光層として形成させる。半導体の構造としては、ＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合やＰＮ接合などを有するホモ構造、ヘテロ結合あるいはダブルヘテロ結合のものが挙げられる。半導体の材料やその混晶比によって発光波長を種々選択できる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることができる。また、活性層には、Ｓｉ、Ｇｅ等のドナー不純物および／またはＺｎ、Ｍｇ等のアクセプター不純物がドープされる場合もある。発光素子の発光波長は、その活性層のＩｎＧａＮのＩｎ含有量を変えるか、または活性層にドープする不純物の種類を変えることにより、紫外領域から赤色まで変化させることができる。

上記の発光素子２０２をパッケージ部材２０３の内部に設けられたリード電極（図示せず）上に導電性接着材等を介して載置する、或いは導電性ワイヤーによって導通をとることが可能となる。各発光素子の接合部材は、例えば青および緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させた発光素子の場合には、エポキシ樹脂やシリコーン等を用いることができる。また、発光素子からの光や熱による劣化を考慮して、樹脂を使用せず、Ａｕ−Ｓｎ共晶などの、はんだや低融点金属等のろう材を用いることもできる。他方、ＧａＡｓ等からなり、赤色発光を有する発光素子では、両面に電極を形成することができるため、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってリード電極にダイボンディングすることができる。

尚、本発明の実施の形態に係る発光ダイオードに用いられる発光素子２０２は、材料や製造方法などは上記の例に限定されない。また、一種類の発光素子からの単色光、２種類の発光素子を用いることによる混合色、或いは発光素子からの光と蛍光物質の励起光との混色光など、ＬＥＤ表示器の用途に応じて適宜決定することができる。

（マスク部材１０１）
回路基板３０１上に設けられるマスク部材１０１はＬＥＤユニット４０１の外形にあわせて適宜決定され、表面に複数の開口部１０６を有するマスク部材１０１の基体を形成させる。マスク部材の開口部１０６は、予め発光ダイオード２０１が回路基板３０１上に配される際の所定間隔をあけて発光ダイオード２０１と対応する位置に貫通孔からなる開口部１０６が設けられているものであり、発光ダイオード２０１の形状に合わせられ、発光ダイオード２０１の大きさより若干の余裕を与えられて形成されている。このような開口部１０６に発光ダイオード２０１を嵌合させることで、発光ダイオード２０１の発光面のみを露出させ、その他の回路基板３０１の全域を被覆させることができる。

マスク部材１０１の表面の高さは、図５のように発光ダイオード２０１の間に配置された際に、発光ダイオードの発光面（パッケージ部材内に充填されたモールド部材の表面）と同等か、図４のように発光ダイオードよりも高い位置であると、ＬＥＤ表示器の取り付け時など表示器表面を触れる場合、発光ダイオードの損傷を抑制することができるため好ましい。また、図９のようにマスク部材１０１の表面が発光ダイオード２０１の発光面より低い位置に配置されてもよく、このような場合は、発光ダイオード２０１からの出射光の視野角を最大限に拡げることができる。また、図６のように、マスク部材１０１の表面の高さが、発光ダイオード２０１の発光面よりも高い位置に配される場合についても、開口部の側面１０５を傾斜面とすることで、発光ダイオード２０１からの光の遮断を防ぐことができる。

マスク部材１０１の基体として、具体的にはポリカーボネート、アクリル、ＡＢＳ樹脂などの各種耐候性に強い樹脂やステンレス、アルミニウム等の金属や合金などによって好適に形成することができる。

尚、本発明の明細書中におけるマスク部材の表面、及びマスク部材観測面側の表面等の用語は、マスク部材の発光観測面側の表面全体に複数の微細突起が形成される場合などにおいては、微細突起部の先端部分を意味し、マスク部材の高さは、基体と微細突起部を含めたマスク部材全体の高さを意味する。

（微細突起部１０２）
このような材料からなるマスク部材の開口部１０６には、植毛加工による微細突起部が形成されている。このような加工は、マスク部材の開口部側面１０５に樹脂などからなる接着材を塗布しておき、その後に合成繊維などからなるフロックを直流高電圧により帯電飛翔させることで、簡単に行うことができる。マスク部材の開口部側面１０５にこのようなフロック加工による微細突起部１０２が形成されていることで、マスク部材の開口部１０６と発光ダイオード２０１との間からの塵や埃の侵入を防いで回路基板３０１をさらに信頼性良く保護することが可能となるため、より一層安定性のよい制御を長時間行うことができる。このようなフロック加工による複数の微細突起部１０２は、マスク部材の開口部側面１０５の全体に設けなくともよく、図１０のように少なくとも開口部側面１０５の上部（観測面側）に設けられていることで、ごみの侵入を防ぐことができる。

またこれらのフロック加工による微細突起部１０２は、マスク部材１０１の発光観測面側の表面全体においても同様に設けられていると、高コントラストのＬＥＤ表示器を提供することができる。このようにマスク部材１０１における発光観測面の表面にフロックを直流高電圧で帯電飛翔させて植毛することで、フロックの一本一本が表面に対して垂直に立った状態で接着固定できるため、容易にフロックの先端部を視認方向へ向けて配することができるため、単に遮光部の表面を荒らして凹凸形状に加工する場合と比較すると、さらに映像のコントラストを高めることができる。

植毛加工用の接着剤としては、アクリル系やエポキシ系などのスチレン・アクリル樹脂、メラミン樹脂、アクリル・ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂などが好適に挙げられる。また、フロックも１種類だけでなく２種類以上を混合させて用いることもできる。フロックとなる繊維材料としては、各ＬＥＤによって反射・散乱された光を効率よく吸収できると共に比較的簡単に形成できるものが好ましい。

具体的な繊維材料としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨンや綿などが挙げられる。また、黒色や紺色など光の吸収が多い暗色系の着色は、予め繊維内に着色剤を含有させてもよいし、繊維状になったものの表面に着色加工させてもよい。このようなフロックは暗色系、さらに好ましくは黒色に着色させると映像のコントラストが良好なものとなる。尚、マスク部材１０１の基体自体に対してもこれらの着色を施すことが望ましい。

フロックの材料がナイロンやポリエステルからなると、弾性回復力に優れるものであるため、設置時の押圧時に表面上のフロックの毛足が倒れた状態とならない。そのためコントラストの高い部分と低い部分とが生じてムラになるなどの問題をなくすることで、取り扱いやすくなる。またこのような材料からなると、発光ダイオード２０１の発光時の熱膨張などから引き起こされ、開口部側面１０５との接触によるストレスを、開口部側面１０５に形成された微細突起部１０２によって緩和させることができる。そのため、このようなストレスによる発光ダイオード２０１の破損等を防ぎＬＥＤ表示器の不灯をなくすことができる。

また、フロックの長さが０．３〜１ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ以下であると、塵や埃を付着しにくいため、長期間において映像のコントラストの良好なＬＥＤ表示器を提供することができる。フロック加工を施したものは、それぞれの突起部が微細であるが故に埃や塵が表示器表面に接触すると付着しやすくなる。このような塵や埃は、粘着テープなどで取らない限り表面上に堆積されるため、これらによって外光が反射されることで、映像のコントラストの低下を招くため、このような範囲の長さで形成することが好ましい。

さらに、ＬＥＤユニット４０１を複数用いて、大面積の表示器とする場合、それぞれＬＥＤユニット４０１の境界が、他の部分と異なる見え方をして溝部１０３が視認されることがある。本発明のように、フロック加工による複数の微細突起部１０２が設けられることで溝部１０３が埋められるようになるため、溝部１０３が視認されることを防止することができる。フロックの長さは、形成される箇所によって、それぞれ長さの異なるものとすることもできるし、長さを揃えて植毛することもできる。例えば、マスク部材の開口部側面１０５などにおいては、比較的長めに微細突起部を設けておき、マスク部材の観測面側の表面においては、比較的短い微細突起部を設ける構成とすることで、ごみ等がつきにくく、溝部１０３が目立たずコントラスト比の良好なＬＥＤ表示器とすることも可能となる。

また、フロックは形状が直線状のストレートフロックと変形したベンディングフロックが挙げられ、直線状のものは正面方向からの視認に対するコントラストを重要とする場合、ベンディングフロックは、あらゆる角度からの視認される場合など、使用条件によって適宜選択することが可能である。

また、図７のように開口部１０６は側面が傾斜したテーパ形状（側面を視認方向へ傾ける）を有するマスク部材であると、開口部側面１０５に植毛加工を行いやすく、さらに光源として比較的広い領域に発せられるＳＭＤ型発光ダイオードを用いる場合、発光ダイオード２０１からの出射光を遮ることがないため好ましい。また、図８のように開口部の側面１０５が傾斜した逆テーパ形状（側面を視認されない方向へ傾ける）を有するマスク部材であっても、開口部１０６からの埃の侵入を防ぐことができる。

また、ＬＥＤ表示器用のフロックとして、ナイロンやポリエステル等のフロックで１〜３デニールのものが好適に用いることができる。より細いフロックを数多くマスク部材１０１の表面に設けることで映像のコントラストを高めることができる。

尚、マスク部材の開口部側面１０５に形成される微細突起部１０２は、上記したフロック加工以外でも、微細な合成繊維によって突出部を形成できる加工方法のものであればよく、フロック加工に限定されるものではない。

最初に、導電性パターンが形成されたガラスエポキシ樹脂からなり、一辺が１６０ｍｍの回路基板３０１上にそれぞれ１０ｍｍピッチで２５６個の発光ダイオード２０１をマトリックス状に配置させた。回路基板３０１の導電性パターン上に半田を介して発光ダイオード２０１を配置させ、フロー半田装置に通すことで、導電性パターンと発光ダイオード２０１とを電気的に接続させて固定することができる。

回路基板上に配置される発光ダイオード２０１は、赤色、緑色及び青色発光が可能な発光素子２０２をそれぞれ、ポリフタルアミド樹脂によって成形されたパッケージ部材２０３内に載置させて、エポキシ樹脂からなるモールド部材２０４によって充填した、□３ｍｍのＳＭＤ型発光ダイオードを用いた。

次に発光ダイオード２０１が配置された回路基板３０１上にフロックを植毛加工させて微細突起部１０２を設けたマスク部材１０１を形成した。マスク部材１０１には、発光ダイオード２０１と勘合させるように□３．６ｍｍの開口部１０６が形成されている。このような開口部１０６を有するマスク部材１０１は、暗色系の顔料によって着色された板状のものからなり、ポリカーボネートよりなる材料を用いて射出成形によって形成される。このようなマスク部材１０１上にメラミン樹脂からなる接着剤を開口部の側面１０５及び観測面側の表面全体に塗布する。

続いて、３デシテックスで約０．３ｍｍの長さを有する繊維状のフロックを高圧静電界中におくことで静電吸引力を利用し、マスク部材１０１に対して垂直に繊維を立たせて植毛した。その後、接着剤を乾燥させることによってマスク部材１０１上に固定させた。フロックはポリエステル材料からなり、予め黒色顔料からなる着色剤を含有させておいたものを用いた。このようにして形成された複数のフロックは、マスク部材観測面側の表面と垂直に植毛され、先端部は視認方向へ向いている。またマスク部材の開口部側面１０５においても、複数のフロックが発光ダイオード２０１との隙間を埋めるように形成されている。

尚、本出願人の実験においては、予め着色剤を含有させたポリエステル材料からなるフロックを用いて植毛加工を施したものは、５００時間及び１０００時間の耐候性試験後においても変質していなかった。

しかしながら、形成させた繊維に後染めさせたフロックを用いて微細突起部１０２を形成させたものは同様の耐候性試験において５００時間ですでに脱色していた。このことから予め着色が含有された合成繊維をフロックとして用いた微細突起部が優れていることが分かる。ＬＥＤ表示器の表面は太陽光や室内灯からの光による照射にさらされるため、劣化による視認性低下は顕著な差になる。

上述した工程によって、複数のフロックからなる微細突起部１０２が植毛加工によって観測面側表面及び開口部側面１０５に形成されたマスク部材１０１を得た。微細突起部１０２を含むマスク部材１０１の厚さは、約１．８ｍｍであった。このようなマスク部材１０１の開口部１０６を回路基板３０１の発光ダイオード２０１が配置されている側から、発光ダイオード２０１と勘合させて、回路基板３０１に設けられた孔にマスク部材１０１の裏側に設けられたツメを差し込み固定させることで図１に示すＬＥＤユニット４０１とした。このようにして得られたＬＥＤユニット４０１を１６個用いてＬＥＤ表示器を完成させた。

本実施例によるＬＥＤ表示器は図５の模式的拡大断面図のように、マスク部材１０１は、発光ダイオード２０１の発光面であるモールド部材の表面とほぼ同等の位置に配置される。また、発光ダイオード２０１とマスク部材の開口部側面１０５との隙間は、開口部側面１０５に略垂直に形成された複数のフロックによって埋められているため、塵や埃などが回路基板３０１に侵入して堆積するのを防止することができる。さらに、フロックが柔軟なポリエステル材料によるものであるため、発光ダイオード２０１の熱膨張を緩和しながらも、発光ダイオード２０１の側壁と密着しているため放熱性が良好となり、非常に信頼性の高いＬＥＤ表示器とすることができる。また、開口部側面１０５のフロックの先端部は、視認方向に向いているものも一部あることから、より暗輝度を低くできるため、コントラスト比の高い光観測面とすることができる。

実施例２に係るＬＥＤ表示器は、実施例１と同様の工程を行い図２に示すＬＥＤユニット４０１を１６個並べてＬＥＤ表示器を得た。一辺が約１６０ｍｍの回路基板３０１に合わせて成形されたマスク部材１０１の厚さは約１．８ｍｍであり、そのうち微細突起部１０２は０．３ｍｍである。また、回路基板３０１上に載置されている発光ダイオード２０１は、□３ｍｍのものが用いられている。

マスク部材１０１に設けられた開口部側面１０５は、図６の模式的拡大断面図に示すように、視認される側に傾斜させた傾斜面からなる。このような開口部側面１０５上の微細突起部１０２は、黒色のポリエステル材料のフロックからなり、傾斜面に対して略垂直に設けられており、傾斜面の下部（回路基板側）において、発光ダイオード２０１と接している。そのため、塵や埃などの侵入を妨げることができる。また、マスク部材１０１の観測面側の表面においても、側面と同様の材料からなる複数の微細突起部１０２が形成されている。微細突起部１０２を含むマスク部材１０１の表面が、発光ダイオード２０１のモールド部材２０４の表面より高い位置となるよう配置されているが、開口部側面１０５が傾いているので、発光ダイオード２０１からの出射光を遮ることがないため、比較的視野角の広いＬＥＤ表示器とすることができる。マスク部材１０１の表面が発光ダイオード２０１のモールド部材２０４表面よりも高い位置にあるため、発光ダイオード２０１のモールド部材２０４を保護することもでき、また粘着テープのローラーなどを用いて、表面に付着したごみを取り除くなど、掃除が行いやすい等の利点もある。

各発光ダイオード２０１の間には、深さ０．５ｍｍの溝部１０３が設けられている。このように全面において、発光ダイオード２０１間に溝部１０３が設けられていることでＬＥＤユニット４０１間の境界を目立たなくすることができる。また、フロック加工による複数の微細突起部１０２が溝部１０３を被覆しているため、溝部１０３自体が視認されることを妨げ、さらに全体的に均一なコントラスト比を有するＬＥＤ表示器とすることができる。

実施例１及び実施例２の工程と同様にして図３に示すＬＥＤユニット４０１を形成した。一辺が約１６０ｍｍの正方形形状を有する回路基板３０１に合わせて成型された、マスク部材１０１の厚さは１．８ｍｍであり、そのうち微細突起部１０２は０．３ｍｍである。また、回路基板３０１上に載置されている発光ダイオード２０１は、□３ｍｍのものが用いられている。

回路基板３０１上に配置されたマスク部材１０１の観測面側には、図１１の模式的拡大断面図に示すように左右方向に延長される高さ３ｍｍのルーバー１０４が上下方向に渡って全面に形成されている。それぞれのドットとなる発光ダイオード２０１を区画して外光を遮断することで、映像のコントラストを高めることができるため出射光をより鮮やかにすることができる。さらに、ルーバー１０４の表面全体にもフロック加工による複数の微細突起部１０２が形成されていることから、発光ダイオード２０１の出射光のルーバー１０４による反射を抑えることができるため、よりシャープな出射光を得ることができる。

また、マスク部材１０１の観測面側には、左右方向に設けられているルーバー１０４と略直交するように上下方向に溝部１０３が形成されている。このような溝部１０３が各発光ダイオード２０１間に形成されていることで、ルーバー１０４が視認されるのを緩和して、観測面全体をより均一な暗輝度からなるコントラスト比の高いＬＥＤ表示器とすることができる。

本発明のＬＥＤ表示器は、例えば室内に設置されるフルカラーディスプレイなどに利用可能である。

本発明の実施形態のＬＥＤ表示器に係る模式的正面図である。本発明の実施形態のＬＥＤ表示器に係る模式的正面図である。本発明の実施形態のＬＥＤ表示器に係る模式的正面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。本発明の実施形態の植毛加工部を示す模式的拡大断面図である。

符号の説明

１０１・・・マスク部材
１０２・・・微細突起部
１０３・・・溝部
１０４・・・ルーバー
１０５・・・マスク部材の開口部側面
１０６・・・マスク部材の開口部
２０１・・・発光ダイオード
２０２・・・発光素子
２０３・・・パッケージ部材
２０４・・・モールド部材
３０１・・・回路基板
４０１・・・ＬＥＤユニット

Claims

複数の発光ダイオードと、前記複数の発光ダイオードが配列された回路基板と、前記発光ダイオードと対応する位置に前記発光ダイオードが嵌合する開口部を有するマスク部材と、を有するＬＥＤ表示器であって、
前記マスク部材は、前記開口部の側面に植毛加工によって形成された複数の微細突起部を有し、
前記微細突起部によって、前記開口部と前記発光ダイオードとの隙間が覆われていることを特徴とするＬＥＤ表示器。
前記マスク部材は、観測面側の表面に複数の微細突起部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ表示器。
前記マスク部材の観測面側の表面と開口部の側面とからなる隅部は、曲面であり、
前記曲面に、複数の微細突起部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ表示器。
前記ＬＥＤ表示器を複数用いて１つの表示器とする際に、ＬＥＤ表示器間の境界となる溝部が埋められるように、複数の微細突起部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＬＥＤ表示器。