JPH03206672A - 発光ダイオード素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば道路情報表示装置等の屋外で使用され
る表示装置の光源として好適な発光ダイオード素子およ
びその製造方法に関する。

〈従来の技術〉 一Ｃに、発光ダイオード素子は、発光ダイオードチップ
を金属ステムにマウントし、それらを樹脂にて封止した
構造になっており、道路情報表示装置等の屋外で使用さ
れる表示装置にも、そうした構造の発光ダイオード素子
が用いられている。

ここにおける封止樹脂は、無色透明または発光ダイオー
ドチップの発光色と同色の樹脂であり、その樹脂中に光
拡散のためにシリカ等の乳白色をした微粒子を混入させ
たものもある。

〈発明が解決しようとする課題〉 ところが、発光ダイオード素子における封止樹脂が無色
の場合は、外部より封止樹脂に入射した光が金属ステム
に反射して再び外へ出て行く。そのため、明るいところ
では、発光ダイオードの出力と外来光の反射による出力
との差が殆どなくなり、発光ダイオード素子が表示され
ているかどうかの判断がつきにくくなる。従って、それ
単体では、道路情報表示装置等の屋外で使用される表示
装置には適さない。発光ダイオードチップの発光色と同
色の封止樹脂が使用されている場合も、同様にコントラ
ストが低下する。

封止樹脂にシリカ等の乳白色をした微粒子が混入されて
いる場合には、微粒子による光拡散のために指向性が弱
まり、広角度での視認性は改善されるが、コントラスト
に対しては微粒子の混入が逆効果になり、明るいところ
での視認性は一層悪化する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、明るいとこ
ろでも点灯、不点灯が明瞭に区別でき、しかも、光拡散
機能に優れた発光ダイオード素子を提供することを目的
とする。

本発明の別の目的は、上記発光ダイオード素子を簡単に
、しかも性能よく製造し得る製造方法を提供することに
ある。

く発明が解決しようとする課題〉 本発明にかかる発光ダイオード素子は、発光ダイオード
チップを樹脂にて封止した発光ダイオード素子であって
、その封止樹脂の表示面側の少なくとも表層部分に、平
均粒径が１０〜３００μｍのガラスビーズを集積させた
ことを特徴としてなる。

本発明にかかる製造方法は、上記発光ダイオード素子の
製造方法であって、発光ダイオードチップを封止するた
めの樹脂中に平均粒径が１０〜３００μｍのガラスビー
ズを分散混合させ、モールド内に注入したその樹脂を、
表示面側が下方になるよう維持した状態で硬化させるこ
とを特徴としてなる。

く作用〉 本発明にかかる発光ダイオード素子においては、表示面
側より封止樹脂に入射した外来光が、表示面側に集積さ
れたガラスビーズの層で反射、屈折を繰り返し、封止樹
脂の中心部に到達する光は、ガラスビーズがない場合に
比べて大幅に減少する。

従って、封止樹脂の中心部に金属ステムが封止されてい
る場合にも、その金属ステムが光るようなことはなく、
発光ダイオードの点灯、不点灯が明瞭に区別できる。す
なわち、コントラストが改善される。

発光ダイオードチップから発せられた光もガラスビーズ
の層を通過する際に散乱し、若干の減衰を生じるが、ガ
ラスビーズの平均粒径が小さい場合は封止樹脂の表層部
分にのみガラスビーズを存在させることにより、またガ
ラスビーズの平均粒径が大きい場合はガラスビーズの層
厚を厚くしても、散乱による減衰の度合いは、封止樹脂
の全体に乳白色の微粒子が分散されている場合に比べる
と少ない。従って、封止樹脂で減衰が殆ど生じることな
く出射光を拡散させることができる。

実験の結果によると、ガラスビーズの平均粒径が１０μ
ｍ未満では、散乱による光の減衰が顕著になり、３００
μｍを超えると、光の散乱が不足して充分なコントラス
トが得られなくなる。平均粒径が１０−１００μｍの範
囲では、ガラスビーズの層を通過する光の散乱の度合い
が大きく、その封止樹脂は表示面側から見ると黒っぽく
なり、コントラストは優れる。ただし、出射光量は多少
阻害される。１００〜３００μｍの範囲では、封止樹脂
が灰色乃至は白っぽく見え、コントラストは多少低下す
るものの、充分な出射光量が確保される。

ガラスビーズの層厚は、目的とする特性と平均粒径とに
基づいて適宜選択されるが、光が散乱し易い平均粒径１
０〜１００μｍの場合でも、１　ｍｍ程度は確保するこ
とが望まれ、−ｉ的傾向としては平均粒径が大きくなる
ほど厚みを増すことになる。

本発明にかかる製造方法においては、封止用の樹脂とガ
ラスビーズとの比重差により、その樹脂中に分散された
ガラスビーズが沈降するので、該ガラスビーズを表示面
側の表層部分に容易に集積させることができる。

く実施例〉 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第ｌ
図は本発明にかかる発光ダイオード素子の一例を示す断
面図、第２図はその製造方法を説明するための断面図、
第３図はガラスビーズの機能を説明するための模式図で
ある。

発光ダイオード素子は、第ｌ図に示すように、平行な二
本のりードピン１０．　２０を備えている。一方のリー
ドピン１０の先端には、発光ダイオードチップ３０を搭
載する金属ステム４０が保持されている。

金属ステム４０に搭載された発光ダイオードチップ３０
は、他方のりードビン２０の先端にワイヤリード５０に
て結線されている。

発光ダイオードチップ３０および金属ステム４０を封止
する封止樹脂６０は、リードピン１０．　２０の先端部
に保持され、例えばエボキシ樹脂等よりなる。

該封止柑脂６０は、砲弾形をしていて、その湾曲した先
端面が表示面６ｌである。そして、表示面６ｌの側の表
層部分は、ガラスビーズが集積されたガラスビーズ層６
２になっており、ガラスビーズ層６２におけるガラスビ
ーズの平均粒径は１０〜３００μｍの範囲内で選択され
ている。

上記構成の発光ダイオード素子を製造するには、第２図
に示すように、砲弾形のキャビティ７１を有するモール
ド７０が使用される。キャビティ７ｌは、その底面が封
止樹脂６０の表示面６１に対応するべく湾曲している。

モールド７０のキャビティ７ｌには、まず、二本のリー
ドビン１０．　２０の先端部が差し込まれて、キャビテ
ィ７１内の所定位置に発光ダイオードチップ３０および
金属ステム４０が保持される。次いで、所定粒径のガラ
スビーズが分散混合されたエポキシ樹脂等の融解樹脂が
キャビティ７１に注入される。キャビティ７ｌに注入さ
れた融解樹脂では、ガラスビーズが融解樹脂との比重差
により沈降する。そして、キャビティ７１の底面上にガ
ラスビーズが層状に堆積した後、融解樹脂を例えば熱硬
化させてキャビティ７１より取り出す。こうすることに
より、封止樹脂６０の表示面６ｌの側にガラスビーズが
集積したガラスビーズ層６２の形或された発光ダイオー
ド素子が製造される。

エボキシ樹脂が使用される場合は、その熱硬化の前に一
時的に粘性が低下するので、ガラスビーズの沈降がスム
ーズに行われる。また、エボキシ樹脂にシリカ等の乳白
色をした微粒子が混入されると、その粘性が極端に上が
り、以後の作業性が悪化するが、ガラスビーズではその
ような問題も生しない。

上記発光ダイオード素子においては、封止樹脂６０の表
示面６１の側にガラスビーズ層６２が形成されているこ
とにより、表示面６１の側より封止樹脂６０に入射した
外来光は、まず、このガラスビーズ層６２を通過する。

ガラスビーズ層６２を通過する外来光は、第３図に示す
ように、ガラスビーズ６２ａの中心を通る光以外は、ガ
ラスビーズ６２ａによって入射方向と異なる方向に反射
される。そのため、外来光は、ガラスビーズ層６２を通
過する際に反射、屈折を繰り返して減衰され、金属ステ
ム４０に到達する光は、ガラスビーズ層６２がない場合
に比べて大幅に減少する。その結果、明るいところでも
、金属ステム４０が光るようなことはなく、発光ダイオ
ード素子の点灯、不点灯が明瞭に区別される。

発光ダイオード素子の点灯時に発光ダイオードチップ３
０から発せられた光は、ガラスビーズ層６２を通過する
際に散乱し、若干の減衰を生じるが、ガラスビーズ層６
２が封止樹脂６０の表層部分にのみ形戒されているので
、その減衰は僅かである。従って、封止樹脂６０で減衰
が殆ど生じることなく出射光を拡散さセることができ、
広角度での視認性もすぐれる。

従って、上記発光ダイオード素子は、道路情報表示装置
等の屋外で使用される表示装置にも適する。また、２色
等の多色発光ダイオード素子においては、配向特性や混
色特性が改善される。

なお、封止樹脂６０には、光の拡散性改善のために、平
均粒径が１０μｍ以下のシリカや中空のガラスビーズ等
の微粒子を、単独または複合で分散させてもよい。その
場合にあっても、ガラスビーズＮ６２が光の拡散を促進
するので、例えばシリカは、その添加量が低減され、弊
害が抑えられる。

平均粒径が１０μｍ以下の中空のガラスビーズも、シリ
カと同様に光拡散機能を有し、封止樹脂６０に対する配
合比がほぼ５重量％以下であれば、沈澱を生じない。

また、本発明は、上記実施例に示したような単独の発光
ダイオード素子だけでなく、第４図に示すようなマトリ
ックス状表示器における各素子構成体に対しても適用す
ることができる。マトリックス状表示器では、基板８１
上に導電パターン８２を介して接合されたドットプレー
ト８３の各ドット８４内に、発光ダイオードチップ８５
が封止樹脂８６にて封止されることにより、発光ダイオ
ード素子が構威されており、本発明では、その封止樹脂
８６の表示面側の少なくとも表層部分に平均粒径が１０
〜３００μｍのガラスビーズが集積される。

〈発明の効果〉 本発明にかかる発光ダイオード素子は、封止樹脂の表示
面側の少なくとも表層部分に平均粒径が１０〜３００μ
ｍのガラスビーズを集積させることにより、光の透過率
を殆ど低下させることな《、外来光を散乱減衰させるこ
とができる。従って、明るいところでもコントラストが
高く、スモークフィルタなしでも点灯、非点灯の識別性
に著しく優れる。しかも、そのガラスビーズにより光の
拡散が促進され、広角度での視認性が優れる。

本発明にかかる製造方法は、封止用の樹脂とガラスビー
ズとの比重差を利用して、上記発光ダイオード素子を簡
単に製造し得、そのコスト低減等に寄与し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる発光ダイオード素子の一例を示
す断面図、第２図はその製造方法を説明するための断面
図、第３図はガラスビーズの機能を説明するための模式
図、第４図は本発明の他の適用素子を説明するための断
面図である。 ３０・ ６０・ ６ｌ・ ６２・ ６２ａ 発光ダイオードチップ 封止樹脂 表示面 ガラスビーズ層 ・ガラスビーズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光ダイオードチップを樹脂にて封止した発光ダ
   イオード素子であって、その封止樹脂の表示面側の少な
   くとも表層部分に、平均粒径が１０〜３００μｍのガラ
   スビーズを集積させたことを特徴とする発光ダイオード
   素子。
2. （２）請求項１に記載された発光ダイオード素子の製造
   方法であって、発光ダイオードチップを封止するための
   樹脂中に平均粒径が１０〜３００μｍのガラスビーズを
   分散混合させ、モールド内に注入したその樹脂を、表示
   面側が下方になるよう維持した状態で硬化させることを
   特徴とする発光ダイオード素子の製造方法。