JP6839427B1 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上に外部接続端子及び導光体を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる表示装置及び製造方法を提供する。【解決手段】合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、基材上に配置された金属配線パターンと、金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、外部接続端子の表面である端子表面が露出するように外部接続端子を囲むハウジングと発光素子が発する光を受けて光を外部へ出射する導光体を形成し基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備えた。【選択図】図2

Description

本発明は、表示装置及びその製造方法に関する。
予め定められた処理を行う電子回路と、電子回路が配置された基体と、一方端部が折り曲げられて基体に設けられたパッドと接合されると共にパッドを介して電子回路と電気的に接続され、また他方端部がコネクタ端子となって二次モールドの際の位置決めに使用されるピンヘッダと、コネクタ端子が露出するように、電子回路、基体及びピンヘッダの一方端部を樹脂封止して得られた一次モールド体と、を備えたモジュールが知られている(特許文献1)。
導光板と、正負一対の素子電極を備える電極形成面と、電極形成面と反対側の実装面を有する発光素子と、素子電極と接続される導電性のワイヤと、発光素子が発する光を受けて、異なる波長の光に変換する波長変換部材と、発光素子及び波長変換部材を封止する封止樹脂と、を備える発光モジュールの製造方法であって、導光板を準備する工程と、導光板上に、波長変換部材を配置する工程と、波長変換部材上に、電極形成面を上に向け、かつ実装面を下に向けた姿勢で、発光素子を実装する工程と、導光板上であって、発光素子の周囲に、光反射性層を形成する工程と、光反射性層の上面に、電極層を形成する工程と、電極層と、素子電極とをワイヤで接続する工程と、電極層、光反射性層及び発光素子を、封止樹脂で封止する工程と、を含む発光モジュールの製造方法も知られている(特許文献2)。
特開2017−207318号公報 特開2019−175892号公報
本発明は、部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上に外部接続端子及び導光体を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる表示装置及び製造方法を提供する。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の表示装置は、
合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングと前記発光素子と相対して前記発光素子が発する光を受けて前記光を内部に入射させる入射部と、前記光を外部に出射させる出射部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記光を拡散させる複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方が形成された反射面を有し前記光を前記出射部に反射して伝播させる導光部と、からなり前記光を外部へ出射する導光体を形成し前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の表示装置において、
前記反射面が、入射部に入射する前記光を前記出射部に全反射で伝播させる角度で形成されている、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項3に記載の表示装置は、
合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングと前記発光素子の発光面が嵌まり込んで前記発光素子が発する光を内部に入射させる凹状の入射部と、前記光を外部に出射させる出射部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記光を前記出射部に伝播させる導光部とからなり、前記光を外部へ出射する導光体を形成し前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備えた、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の表示装置において、
前記樹脂層は、前記出射部から出射する前記光を反射させながら外部に導く導出部を有する、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれか1項に記載の表示装置において、
前記基材と前記樹脂層の間に接着層をさらに備えた、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の表示装置において、
前記接着層は、前記光を不透光にするように着色されている、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項記載の表示装置において、
前記接着層は、前記光を前記樹脂層の内部へ拡散させるように白色又は乳白色に調色されている、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1ないしのいずれか1項に記載の表示装置において、
前記樹脂層の前記基材と接する面とは反対側の一面に前記光の外部への拡散を抑制するフィルムを更に備えた、
ことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の表示装置において、
前記フィルムは、前記光の一部を透光する加飾部を有する、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、請求項1ないしのいずれか1項に記載の表示装置において、
前記金属配線パターンは、金属めっき成長のきっかけとなる触媒からなる下地層上に形成されたCu、Ni、Ag、Auの中から選択される少なくとも1種の金属よりなる金属めっき層である、
ことを特徴とする。
前記課題を解決するために、請求項11に記載の表示装置の製造方法は、
合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
前記基材上に配置された金属配線パターンと、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、
前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングと前記発光素子と相対して前記発光素子が発する光を受けて前記光を内部に入射させる入射部と、前記光を外部に出射させる出射部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記光を拡散させる複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方が形成された反射面を有し前記光を前記出射部に反射して伝播させる導光部と、からなり前記光を外部へ出射する導光体を形成し前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備える表示装置の製造方法であって、
前記基材を準備する工程と、
前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程と、
前記金属配線パターンが配置された前記基材と前記外部接続端子を金型に載置して前記樹脂層を射出成形する工程と、
前記金属配線パターンと前記外部接続端子及び前記発光素子とを接合手段で電気的に接合する工程と、を含む、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、請求項1に記載の表示装置の製造方法において、
前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程において、前記基材上にはんだ付け可能な金属配線層を形成する
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、請求項1に記載の表示装置の製造方法において、
前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程において、前記基材上に触媒インクを塗布したあと、乾燥および焼成を行うことにより、前記基材上に融結した触媒ナノ粒子を含む金属配線パターンとして配置する、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、請求項1に記載の表示装置の製造方法において、
前記触媒インクが、インクジェット印刷方式、シルクスクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ローラーコーター方式、刷毛塗り方式、スプレー方式、ナイフジェットコーター方式、パッド印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、ダイコーター方式、バーコーター方式、スピンコーター方式、コンマコーター方式、含浸コーター方式、ディスペンサー方式、メタルマスク方式から選ばれる少なくとも1つで塗布される、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明は、請求項1に記載の表示装置の製造方法において、
前記樹脂層を射出成形する工程において、前記基材の前記金属配線パターンが形成された面と反対側の一面に接着層を塗布する、
ことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、外部接続端子の表面である端子表面が露出するように外部接続端子を囲むハウジングと発光素子が発する光を受けて光を外部へ出射する導光体を形成し基材の少なくとも一面を覆う樹脂層を備えていない構成に比べて、部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上に外部接続端子及び導光体を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる。
請求項に記載の発明によれば、入射部から入射する光の反射を最大化することができる。
請求項に記載の発明によれば、表示装置の全体を薄型化することができる。
請求項に記載の発明によれば、出射部から出射する光の強度を均一化することができる。
請求項に記載の発明によれば、基材と樹脂層の接着強度を向上させることができる。
請求項に記載の発明によれば、導光部から樹脂層へ伝播した光の漏れを抑制することができる。
請求項に記載の発明によれば、導光部から樹脂層へ伝播した光の漏れを抑制しながら光を樹脂層全体へ拡散させることができる。
請求項に記載の発明によれば、導光部から樹脂層へ伝播した光の外部への拡散を抑制することができる。
請求項に記載の発明によれば、導光部から樹脂層へ伝播した光の外部への拡散を抑制するとともに表示装置の表面に加飾を施すことができる。
請求項1に記載の発明によれば、金属配線パターンを変形された基材の3次元形状に沿って配置することができる。
請求項1に記載の発明によれば、部品点数を削減しつつ金属配線パターンが形成された変形可能な基材上に外部接続端子及び導光体を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる。
請求項1に記載の発明によれば、金属配線パターンと外部接続端子を電気的に接合することができる。
請求項1に記載の発明によれば、絶縁性の基材上にめっきで金属配線パターンを配置することができる。
請求項1に記載の発明によれば、基材上に下地層を容易に精度よく形成することができる。
請求項1に記載の発明によれば、基材と樹脂層の接着強度を向上させることができる。
(a)は本実施形態に係る表示装置の一例を示す平面模式図、(b)は一部を断面で示す表示装置の部分断面模式図である。 本実施形態に係る表示装置の一例を示す部分断面模式図である。 表面側にフィルムが貼付された表示装置の一例を示す部分断面模式図である。 表面側にフィルムが貼付された表示装置の他の一例を示す部分断面模式図である。 導光部にバックライト部を有する表示装置の一例を示す部分断面模式図である。 変形例に係る表示装置の一例を示す部分断面模式図である。 表面側にフィルムが貼付された変形例に係る表示装置の一例を示す部分断面模式図である。 変形例に係る表示装置の他の一例を示す部分断面模式図である。 本実施形態に係る表示装置の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図である。
次に図面を参照しながら、本発明の実施形態の具体例を説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
尚、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
(1)表示装置の全体構成
図1(a)は表示装置の一例を示す平面模式図、(b)は一部を断面で示す表示装置1の部分断面模式図、図2は表示装置1の一例を示す部分断面模式図、図3は表面側にフィルムが貼付された表示装置1の一例を示す部分断面模式図、図4は表面側にフィルムが貼付された表示装置1の他の一例を示す部分断面模式図、図5は導光部にバックライト部を有する表示装置の一例を示す部分断面模式図である。
以下、図面を参照しながら、本実施形態に係る表示装置1の構成について説明する。
表示装置1は、図1、図2に示すように、合成樹脂材料からなり変形可能な絶縁性の基材2と、この基材2上に配置された金属配線パターン3と、金属配線パターン3と接合手段としての接合材6で電気的に接合された外部接続端子4と、金属配線パターン3と接合材6で電気的に接合された発光素子5と、外部接続端子4の表面である端子表面が露出するように外部接続端子4を囲むハウジング72と発光素子5が発する光を受けて光を外部へ出射する導光体73を形成し基材2の少なくとも一面を覆う樹脂層7と、を備えて構成されている。
(基材)
本実施形態において使用する絶縁性の変形可能な基材2は特にフィルム状の基材に限らないが、以下、フィルム状の基材として説明する。ここで、「変形可能な基材」は、金属配線パターン3を配置後に変形できる、すなわち、熱成形、真空成形または圧空成形によって実質的に平坦な二次元形状から実質的に3次元形状に形成されることができる基材を意味する。
基材2の素材は、絶縁性の変形可能な熱可塑性樹脂であって、融点Tmが存在する場合は150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましい。
また、基材2のガラス転移点Tgの範囲は20℃〜250℃が好ましく、50℃〜200℃がより好ましく、70℃〜150℃が最も好ましい。ガラス転移点Tgが低すぎる場合、金属配線パターン3の形成時に基材2の歪みが大きくなる虞がある。
基材2の材質は、上記のような融点Tmおよびガラス転移点Tgの条件に該当すれば特に限定されないが、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)などのポリエステル、ナイロン6−10、ナイロン46などのポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ABS、PMMA、ポリ塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂が挙げられる。
特にポリエステルがより好ましく、さらにその中でもポリエチレンテレフタレート(PET)が経済性、電気絶縁性、耐薬品性等のバランスが良く最も好ましい。
基材2の厚みは、5μm〜3mmが好ましく、12μm〜1mmがより好ましく、50μm〜200μmが最も好ましい。基材2の厚みが薄すぎる場合、強度が不十分になるとともに、金属配線パターン3のめっき工程時に基材2の歪みが大きくなる虞がある。尚、この厚みは基材2がフィルム状の基材である場合の条件であり、本発明が適用される絶縁性の基材2はフィルム状の基材に限定されない。
基材2の表面には、金属ナノ粒子等の触媒インクを均一に塗布するために、表面処理を施すことが好ましい。表面処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理を用いることができる。
このような変形可能な熱可塑性樹脂からなるフィルム状の基材2は、表示装置1の要求される使用態様によって、実質的に平坦な二次元形状から実質的に3次元形状に賦形される。
(金属配線パターン)
基材2の表面に金属配線パターン3を配置する場合、さきに、金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒からなる下地層(不図示)を所定のパターン状に形成する。
下地層は、基材2上に金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布したあと、乾燥および焼成を行うことにより形成する。
下地層3aの厚みは、100nm〜20μmが好ましく、200nm〜5μmがさらに好ましく、500nm〜2μmが最も好ましい。下地層が薄すぎると、下地層の強度が低下するおそれがある。また、下地層が厚すぎると、金属ナノ粒子は通常の金属よりも高価であるため、製造コストが増大する虞がある
触媒の材料としては、金、銀、銅、パラジウム、ニッケルなどが用いられ、導電性の観点から金、銀、銅が好ましく、金、銀に比べて安価な銅が最も好ましい。
触媒の粒子径は1nm〜500nmが好ましく、10nm〜100nmがより好ましい。粒子径が小さすぎる場合、粒子の反応性が高くなりインクの保存性・安定性に悪影響を与える虞がある。粒子径が大きすぎる場合、薄膜の均一形成が困難になるとともに、インクの粒子の沈殿が起こりやすくなる虞がある。
金属配線パターン3は、下地層の上に電解めっきまたは無電解めっきにより形成される。めっき金属としては、銅、ニッケル、錫、銀、金などを用いることができるが、伸長性、導電性および価格の観点から銅を用いることが最も好ましい。
めっき層の厚さは、0.03μm〜100μmが好ましく、1μm〜35μmがより好ましく、3μm〜18μmが最も好ましい。めっき層が薄すぎると、機械的強度が不足するとともに、導電性が実用上十分に得られない虞がある。めっき層が厚すぎると、めっきに必要な時間が長くなり、製造コストが増大する虞がある。
金属配線パターン3は、図1においては、外部接続端子4と発光素子5とを電気的に接続する例を示しているが、金属配線パターン3には、発光素子5以外に複数の電子部品が取り付けられてもよい。電子部品としては、制御回路、歪み、抵抗、静電容量、TIRなどの接触感知、および光検出部品、圧電アクチュエータなどの触知部品、マイクおよびスピーカーなどの発音または受音、メモリチップ、プログラマブルロジックチップおよびCPUなどのデバイス操作部品、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ALSデバイス、PSデバイス、処理デバイス、MEMS等が挙げられる。
(外部接続端子)
金属配線パターン3上には、図2に示すように、表示装置1の外部に設けられた外部素子と電気的に接続するための外部接続端子4が電気的に接合されている。
外部接続端子4は、例えば、銅の合金などを用いて四角柱形状に形成されている。尚、外部接続端子4は、一例として、表面にニッケルメッキを施し、そのニッケルメッキの上に、金、錫などの金属やそれら金属を含む合金などのメッキが施されても良い。外部接続端子4のピッチは、接続先のコネクタの規格に応じている。外部接続端子4は、例えば、コネクタ端子となる端子部4aと、金属配線パターン3と接合材6で接合されるアンカー部4bとからなり、アンカー部4bが接合材6で金属配線パターン3に電気的に接合される。
(発光素子)
発光素子5は、例えば、LED等の半導体発光素子である。発光素子5は、金属配線パターン3に接合材6により電気的に接合されている。発光素子5はレンズ(不図示)を備えていることが好ましい。そのようなLEDとしては、例えば、日亜化学工業社、クリー(Cree)社、オスラム(Osram)社、豊田合成社等各社の製品などの市販の半導体発光素子を用いることができる。これらの半導体発光素子は、形態、サイズ及び取り付け方法がそれぞれ異なるが、基材2上に形成された金属配線パターン3上に接合材6により電気的に接合され、金属配線パターン3に電気的に接合された外部接続端子4を介して外部から給電されて発光する。
(接合材)
図2に示すように、外部接続端子4のアンカー部4b及び発光素子5は金属配線パターン3と接合手段の一例としての接合材6で電気的に接合されている。接合材6としては、はんだが挙げられる。はんだは、基材2の軟化点より低温の溶融温度を有する低温はんだが望ましく、例えば、錫(Sn)とビスマス(Bi)との合金(SnBi)、錫(Sn)とビスマス(Bi)とニッケル(Ni)と銅(Cu)との合金(SnBiNiCu)、錫(Sn)とビスマス(Bi)と銅(Cu)とアンチモン(Sb)との合金(SnBiCuSb)、錫(Sn)と銀(Ag)とビスマス(Bi)との合金(SnAgBi)、錫(Sn)とインジウム(In)との合金(SnIn)、錫(Sn)とインジウム(In)とビスマス(Bi)との合金(SnInBi)、又は、基材2の軟化点と比較して相対的に低い融点を持つその他の合金とビスマス(Bi)及び/又はインジウム(In)とのその他の組み合わせとすることができ、例えば基材2としてのポリエチレンテレフタレート(PET)の軟化点より低い120〜140℃の融点を有することが望ましい。
基材2の軟化点よりも低い融点を持つはんだペーストを用いることにより、基材2は溶融又はその他の変形をしない一方で、はんだペーストは溶融して金属配線パターン3と化学的かつ物理的に接合し得る状態になる。そして、はんだが固化して、はんだを介して金属配線パターン3に外部接続端子4及び発光素子5が電気的に接合される。
また、外部接続端子4及び発光素子5と金属配線パターン3との電気的接合には、レーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。この場合は、こてはんだ付けに比べて、非接触で基材2に負荷を与えないことから、はんだは特に低温はんだに限らず、通常のはんだでもよい。
(樹脂層)
樹脂層7は、外部接続端子4の端子部4aが露出するように基材2の金属配線パターン3が形成された面2aとは反対側の一面2bに対して接着層ADを介して形成され、図2に示すように、金属配線パターン3が配置された面2aとは反対側の一面2bを覆う本体部71と、筒形状を有し、筒の内部に外部接続端子4の端子部4aが露出するように囲むハウジング72と、発光素子5が発する光を受けて光を外部へ出射する導光体73と、を備えて構成されている。本実施形態に係る表示装置1においては、外部接続端子4及びハウジング72が、表示装置1と表示装置1の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するコネクタを構成し、導光体73と本体部71が、表示装置1のバックライト部を構成している。
これにより、部品点数を削減しつつ金属配線パターン3が形成された変形可能な基材2上に外部接続端子4及び導光体73を位置精度よく配置するとともに表示装置1の全体を薄型化することができる。
導光体73は、発光素子5と相対して発光素子5から発する光を内部に入射させる入射部73Aと、光を外部に出射させる出射部73Bと、入射部73Aと出射部73Bとの間に配置され、反射面73Cを有し光を出射部73Bに反射して伝播させる導光部73Dと、を備えている。
反射面73Cは、入射部73Aに入射する光を出射部73Bに全反射で伝播させる角度で形成されている。具体的には、図2に示すように、入射部73Aに入射する光の入射方向と反射面73Cとの為す角度Θが43度ないし48度で形成されている。
また、反射面73Cは、内部に入射した光を拡散させる複数の凸部73Caおよび複数の凹部73Cbの少なくとも一方が形成された光拡散部73CAが設けられている。これにより、入射部73Aから入射する光の反射を最大化することができる。
樹脂層7は、二次モールド成形可能な透光性の熱可塑性樹脂材料からなる熱可塑性樹脂である。具体的には、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアミド(PA)、アクリルブタジエンスチレン(ABS)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)、変性ポリフェニレンオキサイト(m−PPO)、シクロオレフィンコポリマー(COC)、シクロオレフィンポリマー(COP)が挙げられるが、これらに限定されることはなく、導光体として一般的に使用される材料で形成することができる。
接着層ADは、導光体73の導光部73Dから本体部71に伝播する光を不透光にするように着色されていることが好ましい。具本的には黒色とすることで、基材2と樹脂層7の接着強度を向上させるとともに、本体部71へ伝播した光の漏れを抑制することができる。
接着層ADは、導光体73の導光部73Dから本体部71に伝播する光を本体部71に拡散させるように白色又は乳白色に調色されていてもよい。これにより、導光部73Dから本体部71へ伝播した光の漏れを抑制しながら光を樹脂層7の本体部71全体へ拡散させることができる。
樹脂層7の基材2と接する面7aとは反対側の一面7bには、図3に示すように、光の外部への拡散を抑制するフィルム7Aを貼付してもよい。フィルム7Aは、不透光に着色されることで、本体部71から外部への光の拡散を抑制することができる。
また、図4に示すように、フィルム7Aは、樹脂層7の基材2と接する面7aとは反対側の一面7b全体を覆うように貼付してもよい。フィルム7Aには細孔が形成された加飾部(不図示)を設け、本体部71へ伝播した光の一部を透過させることで、加飾部の視認性を向上させることができる。
図5に示すように、導光部73Dに隣接して光の入射方向に平行な反射面73Eを設けていわゆるバックライト部を形成してもよい。反射面73Eには、本体部71に伝播する
光を拡散させる複数のプリズム状凸部73Eaが形成されている。これにより、フィルム7Aに形成された加飾部をより明るくして視認性を向上させることができる。
(変形例)
図6は変形例に係る表示装置1の一例を示す部分断面模式図、図7は表面側にフィルムが貼付された変形例に係る表示装置の一例を示す部分断面模式図、図8は変形例に係る表示装置1の他の一例を示す部分断面模式図である。
表示装置1は、図6に示すように、導光体73は、発光素子5の発光面5aが嵌まり込んで光を内部に入射させる凹状の入射部73Aと、光を外部に出射させる出射部73Bと、入射部73Aと出射部73Bとの間に配置され、光を出射部73Bに伝播させる導光部73Dと、を備えている。変形例に係る表示装置1によれば、表示装置1の全体を薄型化することができる。
変形例に係る表示装置1には、図7に示すように、樹脂層7の基材2と接する面7aとは反対側の一面7b全体を覆うように、光の外部への拡散を抑制するフィルム7Aを貼付してもよい。また、フィルム7Aには細孔が形成された加飾部(不図示)を設け、本体部71へ伝播した光の一部を透過させることで、加飾部の視認性を向上させることができる。
図8に示す変形例に係る表示装置1は、樹脂層7の本体部71に、出射部73Bから出射する光を反射させながら外部に導く導出部71Aを有する。図8に矢印で模式的に示すように、出射部73Bから出射する光の一部は、導出部71Aの反射面71Aaで反射して導光部73Dから直接出射する光と合わさるように出射する。これにより、出射部73Bから出射する光の強度を均一化することができる。
(2)表示装置の製造方法
図9は表示装置1の製造方法の概略の手順の一例を示すフローチャート図である。
表示装置1は、熱可塑性樹脂により構成された熱成形可能な基材2上に、金属ナノ粒子等の触媒インクを塗布する下地層形成工程S1と、めっき処理により下地層3aの上に金属配線パターン3を形成するめっき工程S2と、金属配線パターン3が配置された基材2と外部接続端子4を金型に載置して基材2の少なくとも一面を覆うように射出成形により熱可塑性樹脂を二次モールドする樹脂充填工程S3と、金属配線パターン3と外部接続端子4及び発光素子5とを接合材6で電気的に接合する電気的接合工程S4と、を経て製造される。
(下地層形成工程)
所定の形状及び大きさに形成された実質的に平坦なフィルム状の基材2上に金属配線パターン3を配置するために、基材2上に金属めっき成長のきっかけとなる金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる下地層3aを所定のパターン状に形成する。尚、基材2は、金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを均一に塗布するために、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、溶剤処理、プライマー処理等の表面処理を施すことが好ましい。
基材2上に金属ナノ粒子等の触媒粒子からなる触媒インクを塗布する方法としては、インクジェット印刷方式、シルクスクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ローラーコーター方式、刷毛塗り方式、スプレー方式、ナイフジェットコーター方式、パッド印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、ダイコーター方式、バーコーター方式、スピンコーター方式、コンマコーター方式、含浸コーター方式、ディスペンサー方式、メタルマスク方式が挙げられるが、本実施形態においてはインクジェット印刷方式を用いている。
具体的には、1000cps以下、例えば、2cpsから30cpsの低粘度の触媒インクをインクジェット印刷方式で塗布した後、溶媒を揮発させ金属ナノ粒子のみを残す。その後、溶媒を除去し(乾燥)、金属ナノ粒子を焼結させる(焼成)。
焼成温度は、100°C〜300°Cが好ましく、150°C〜200°Cがより好ましい。焼成温度が低すぎると、金属ナノ粒子同士の焼結が不十分となるとともに、金属ナノ粒子以外の成分が残ることで、密着性が得られない虞がある。また、焼成温度が高すぎると、基材2の劣化や歪みが発生する虞がある。
触媒インク中の金属ナノ粒子の含有割合については、質量比で5%〜60%が好ましく、10%〜30%がさらに好ましい。含有割合が低すぎる場合、金属ナノ粒子による下地層3aを形成するのに必要なナノ粒子が足らずピンホールが発生する虞があり、含有割合が高過ぎるとインクの中で粒子同士が凝集しやすくなるなど安定性が損なわれる虞がある。
(めっき工程)
下地層形成工程S1を経て基材2上に形成された下地層に対し、めっき工程S2において電解めっきまたは無電解めっきを行うことにより、下地層の表面および内部にめっき金属を析出させる。めっき方法は公知のめっき液およびめっき処理と同様であり、具体的に無電解銅めっき、電解銅めっきが挙げられる。
(樹脂充填工程)
樹脂充填工程S3では、まず、めっき工程S2で基材2の金属配線パターン3が配置された面2aの反対側の一面2bに接着層ADを形成するバインダーインクを塗布する。バインダーインクは、接着性樹脂を含み、スクリーン印刷、インクジェット印刷、スプレーコート、筆塗り等で塗布され、基材2と二次モールドされる樹脂層7との接着性を向上させる。尚、透光性の熱可塑性樹脂材料からなる樹脂層7が形成される場合は、不透光となるように黒色に着色されることが好ましい。
次に、接着層ADを形成したと外部接続端子4を、二次モールド成形用金型に位置決めして載置した状態で金型を閉じて熱可塑性樹脂を基材2の一面2bを覆うように射出成形する。これにより、基材2の金属配線パターン3が配置された面2aとは反対側の一面2bを覆う本体部71と、筒形状を有し、筒の内部に外部接続端子4の端子部4aが露出するように囲むハウジング72と、発光素子5が発する光を受けて光を外部へ出射する導光体73と、が一体となった樹脂層7が形成される。
このように、外部接続端子4と金属配線パターン3が配置された基材2を金型に位置決めして載置した状態で樹脂層7を二次モールドすることで、部品点数を削減しつつ金属配線パターン3が形成された変形可能な基材2上に外部接続端子4及び導光体73を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる。
(電気的接合工程)
基材2上に形成された金属配線パターン3上に外部接続端子4及び発光素子5を接合材6としてのはんだで接合するために、金属配線パターン3、外部接続端子4のアンカー部4b、発光素子5のリード部にはんだペーストを塗布する。はんだペーストの塗布は、ステンシル印刷装置、スクリーン印刷装置、ディスペンサー装置等の公知の装置を用いて行うことができる。本実施形態においては、ディスペンサー装置を用いてはんだペーストを塗布する。
ディスペンサー装置によって金属配線パターン3、外部接続端子4のアンカー部4b及び発光素子5のリード部上にはんだペーストを塗布後、はんだを溶融、固化させて、金属配線パターン3上にはんだを介して外部接続端子4のアンカー部4b及び発光素子5を電気的に接合する。例えば、熱成形等で変形可能な熱可塑性樹脂からなる基材2は、その軟化点が低いが、はんだに低温はんだを用いてこてはんだ付けすることで、基材2は電気的接合工程の熱によって溶融又はその他の変形をすることはない。
また、はんだ付けは、レーザーはんだ付けや光焼成はんだ付けを用いてもよい。この場合は、非接触で基材2に負荷を与えないことから、はんだは特に低温はんだに限らず、通常のはんだでもよい。
本実施形態に係る表示装置1によれば、部品点数を削減しつつ金属配線パターン3が形成された変形可能な基材2上に外部接続端子4及び導光体73を位置精度よく配置するとともに全体を薄型化することができる。位置精度よく配置された外部接続端子4と金属配線パターン3は、はんだではんだ付けされ電気的に接合され、発光素子5と金属配線パターン3も、はんだではんだ付けされ電気的に接合される。
1・・・表示装置
2・・・基材
3・・・金属配線パターン
4・・・外部接続端子
4a・・・端子部
4b・・・アンカー部
5・・・発光素子
6・・・接合材
7・・・樹脂層
71・・・本体部
72・・・ハウジング
73・・・導光体
73A・・・入射部
73B・・・出射部
73C・・・反射面
73D・・・導光部
AD・・・接着層

Claims (15)

  1. 合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
    前記基材上に配置された金属配線パターンと、
    前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、
    前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
    前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングと前記発光素子と相対して前記発光素子が発する光を受けて前記光を内部に入射させる入射部と、前記光を外部に出射させる出射部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記光を拡散させる複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方が形成された反射面を有し前記光を前記出射部に反射して伝播させる導光部と、からなり前記光を外部へ出射する導光体を形成し前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備えた、
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記反射面が、入射部に入射する前記光を前記出射部に全反射で伝播させる角度で形成されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
    前記基材上に配置された金属配線パターンと、
    前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、
    前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
    前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングと前記発光素子の発光面が嵌まり込んで前記発光素子が発する光を内部に入射させる凹状の入射部と、前記光を外部に出射させる出射部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記光を前記出射部に伝播させる導光部とからなり、前記光を外部へ出射する導光体を形成し前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備えた、
    ことを特徴とする表示装置。
  4. 前記樹脂層は、前記出射部から出射する前記光を反射させながら外部に導く導出部を有する、
    ことを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
  5. 前記基材と前記樹脂層の間に接着層をさらに備えた、
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の表示装置。

  6. 前記接着層は、前記光を不透光にするように着色されている、
    ことを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記接着層は、前記光を前記樹脂層の内部へ拡散させるように白色又は乳白色に調色されている、
    ことを特徴とする請求項5記載の表示装置。
  8. 前記樹脂層の前記基材と接する面とは反対側の一面に前記光の外部への拡散を抑制するフィルムを更に備えた、
    ことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の表示装置。
  9. 前記フィルムは、前記光の一部を透光する加飾部を有する、
    ことを特徴とする請求項8に記載の表示装置。
  10. 前記金属配線パターンは、金属めっき成長のきっかけとなる触媒からなる下地層上に形成されたCu、Ni、Ag、Auの中から選択される少なくとも1種の金属よりなる金属めっき層である、
    ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の表示装置。
  11. 合成樹脂材料からなり変形可能な基材と、
    前記基材上に配置された金属配線パターンと、
    前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合された発光素子と、
    前記金属配線パターンと接合手段で電気的に接合され前記基材の外部に設けられた外部素子とを電気的に接続するための外部接続端子と、
    前記外部接続端子の表面である端子表面が露出するように前記外部接続端子を囲むハウジングと前記発光素子と相対して前記発光素子が発する光を受けて前記光を内部に入射させる入射部と、前記光を外部に出射させる出射部と、前記入射部と前記出射部との間に配置され、前記光を拡散させる複数の凸部および複数の凹部の少なくとも一方が形成された反射面を有し前記光を前記出射部に反射して伝播させる導光部と、からなり前記光を外部へ出射する導光体を形成し前記基材の少なくとも一面を覆う樹脂層と、を備える表示装置の製造方法であって、
    前記基材を準備する工程と、
    前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程と、
    前記金属配線パターンが配置された前記基材と前記外部接続端子を金型に載置して前記樹脂層を射出成形する工程と、
    前記金属配線パターンと前記外部接続端子及び前記発光素子とを接合手段で電気的に接合する工程と、を含む、
    ことを特徴とする表示装置の製造方法。
  12. 前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程において、前記基材上にはんだ付け可能な金属配線層を形成する
    ことを特徴とする請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  13. 前記基材上に前記金属配線パターンを配置する工程において、前記基材上に触媒インクを塗布したあと、乾燥および焼成を行うことにより、前記基材上に融結した触媒ナノ粒子を含む金属配線パターンとして配置する、
    ことを特徴とする請求項11に記載の表示装置の製造方法。
  14. 前記触媒インクが、インクジェット印刷方式、シルクスクリーン印刷方式、グラビア印刷方式、オフセット印刷方式、フレキソ印刷方式、ローラーコーター方式、刷毛塗り方式、スプレー方式、ナイフジェットコーター方式、パッド印刷方式、グラビアオフセット印刷方式、ダイコーター方式、バーコーター方式、スピンコーター方式、コンマコーター方式、含浸コーター方式、ディスペンサー方式、メタルマスク方式から選ばれる少なくとも1つで塗布される、
    ことを特徴とする請求項13に記載の表示装置の製造方法。
  15. 前記樹脂層を射出成形する工程において、前記基材の前記金属配線パターンが形成された面と反対側の一面に接着層を塗布する、
    ことを特徴とする請求項11に記載の表示装置の製造方法。
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