JP6839427B1 - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 、
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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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