JPH05291629A - 発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、反射板にレンズを容易に一体形
成することにより光の取り出し効率を高め、安価で高輝
度を達成し得る発光表示装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 この発明は、複数の発光素子３が配列された
プリント基板６と、プリント基板６に配列された発光素
子３が収納される複数の開口部２が設けられた反射板１
と、反射板１のそれぞれの開口部２に充填されて開口部
２に収納された発光素子３を封止し、発光素子３の照射
側にレンズが一体形成されてなる樹脂封止材８とを備え
てなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、樹脂封止構造の発光
表示装置に関し、レンズが一体形成された樹脂により封
止された複数の発光素子が配設されてなる発光表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の発光素子が配設されてなる従来の
発光表示装置としては、例えば図１１に示すようなもの
がある。

【０００３】図１１に示す発光表示装置は、図１１(a)
の平面図に示すように、反射板１の例えばマトリックス
状に配列された開口部２に、発光素子３が例えば熱硬化
性のエポキシ樹脂４により封止されて構成されている。

【０００４】このような発光表示装置は、図１１(b) の
断面図に示すように、反射板１の表示面側に、例えばシ
リコン系樹脂を粘着剤とするポリエステル粘着テープ５
を貼付し、反射板１の他方側の開口部２から熱硬化性の
エポキシ樹脂４を充填して脱泡した後、プリント基板６
に配設された発光素子３を樹脂４が充填された開口部２
に挿入し、樹脂４を硬化させた後粘着テープ５を剥離し
て製造される。

【０００５】このようにして製造される発光表示装置に
あっては、図１１(c) の断面図に示すように、発光素子
３を封止している樹脂４の表面が、発光表示装置の表示
面に対して平面もしくは凹面となっていた。このため、
発光素子３からの光取り出し効率が悪く、輝度が低くな
っていた。したがって、図１１に示すような樹脂４の表
面が平坦化された発光表示装置にあっては、屋内での用
途に限定され、屋外で使用することができなかった。

【０００６】また、反射板１に形成される開口部２の開
口径は、その大きさが開口部２間のピッチによりある程
度限定されてしまうので、開口径とドットのサイズは同
一となり、ドットサイズを大きくすることができず、精
細度を高めることが困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の発光素子装置にあっては、樹脂の表面が平坦であ
ったため、光の取り出し効率が悪く、輝度が低いという
不具合を招いていた。

【０００８】また、ドットサイズを大きくすることがで
きず、高精細化が困難であった。

【０００９】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、反射板にレン
ズを容易に一体形成することにより光の取り出し効率を
高め、安価で高輝度化を達成し得る発光表示装置及びそ
の製造方法を提供することにある。

【００１０】また、レンズの外径により発光面積を調整
可能とし、高輝度化ならびに高精細化を達成し得る発光
表示装置及びその製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、複数の発光素子が配設され
た基板と、前記基板に配設された発光素子が収納される
複数の開口部が設けられた反射板と、前記反射板のそれ
ぞれの開口部に充填されて前記開口部に収納された発光
素子を封止し、前記反射板の表示面側にレンズが一体形
成されてなる封止材とから構成される。

【００１２】請求項２記載の発明は、前記反射板に形成
された単一の開口部には、複数の発光素子が収納されて
構成される。

【００１３】請求項３記載の発明は、前記複数の発光素
子が発光波長の異なる発光素子を含んで構成される。

【００１４】請求項４記載の発明は、前記単一の開口部
に収納された複数の発光素子には、それぞれの発光素子
の発光中心軸に軸心が一致する楕円体状のレンズがそれ
ぞれ対応して設けられて構成される。

【００１５】請求項５記載の発明は、前記封止材が熱硬
化性樹脂又は紫外線硬化性樹脂から構成される。

【００１６】請求項６記載の発明は、前記開口部がマト
リクス状に配列されて構成される。請求項７記載の発明
は、前記レンズの最大外径Ｌ1 と前記開口部の開口径Ｌ
2とが、Ｌ1 ≧Ｌ2 となるように設定されて構成され
る。

【００１７】請求項８記載の発明は、レンズの型となる
凹部が形成されたレンズ形成用治具を、発光素子が収納
される開口部が設けられた反射板に、開口部の表示面側
に凹部を位置合わせして装着し、反射板の他方側の開口
部から封止材を開口部に充填し、基板に配設された発光
素子を充填された封止材に挿入し、封止材硬化させた
後、レンズ形成用治具を反射板から取り外してなる。

【００１８】請求項９記載の発明は、前記レンズ形成用
治具が、前記レンズの型となる凹部を前記発光素子が収
納される開口部に位置合わせするための位置決め手段を
備えて構成される。

【００１９】

【作用】上記構成において、請求項１記載の発明は、基
板に配設された複数の発光素子を封止してなる発光表示
装置において、封止材にレンズを一体形成するようにし
ている。

【００２０】請求項２記載の発明は、発光素子を近接配
置するようにしている。

【００２１】請求項３記載の発明は、発光波長の異なる
発光素子を近接配置するようにしている。

【００２２】請求項４記載の発明は、近接配置されたそ
れぞれの発光素子から有効に光を取り出すようにしてい
る。

【００２３】請求項５記載の発明は、発光素子を封止す
る樹脂を熱又は紫外線により硬化させるようにしてい
る。

【００２４】請求項６記載の発明は、発光素子をマトリ
クス状に配置するようにしている。請求項７記載の発明
は、発光面積を拡大するようにしている。

【００２５】請求項８記載の発明は、反射板に装着され
たレンズ形成用治具により、封止材にレンズを一体形成
するようにしている。

【００２６】請求項９記載の発明は、発光素子の発光軸
とレンズの軸心を容易に一致させるようにしている。

【００２７】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。

【００２８】図１は請求項１又は８記載の発明の一実施
例に係る発光表示装置の構造を示す断面図である。な
お、図１及び以下に説明する図２乃至図１０において、
図１１と同符号のものは同一機能を有するものである。

【００２９】図１及び図２乃至図１０に示す実施例の発
光表示装置は、マトリクス状に配置された発光素子３を
封止する樹脂４の表示面側をレンズ化して、反射板１に
レンズを直接形成したことを特徴としている。

【００３０】図１に示す発光表示装置は、図１(a) に示
すように、反射板１における開口部２の配列に対応し
て、レンズの型となる凹部が凸部１１の内側に形成され
たレンズ形成用治具７を用いてレンズを形成している。
発光表示装置は、図１(a) に示すように、レンズ形成用
治具７を反射板１の表示面側に装着し、反射板１の他方
側の開口部２から例えば熱硬化性のエポキシ樹脂８をそ
れぞれの開口部２に充填した後、プリント基板６に配設
された発光素子３を樹脂８が充填された開口部２に挿入
し、樹脂８を熱硬化させた後、レンズ形成用治具７を反
射板１から取り外す。これにより、図１(b) に示すよう
に、それぞれの発光素子３を個別的に封止する透明な樹
脂８の表示面側にレンズが形成される。

【００３１】図１に示す実施例では、図１(b) に示すよ
うに、レンズの頂部が反射板１と同程度の高さに形成さ
れている。また、封止樹脂８に熱硬化性のものを使用し
ているため、レンズ形成用治具７は熱伝導率の高い材料
で形成されている。

【００３２】このような構造の発光表示装置にあって
は、発光素子からの光がレンズにより集光されて外部に
照射されるため、光の取り出し効率は図１１に示す従来
の構造のものに比べて、大幅に向上することになる。し
たがって、従来と同等性能の発光素子を用いた場合であ
っても、従来に比べて輝度を高くすることが可能とな
る。

【００３３】また、レンズ形成用治具７を使用すること
により、封止樹脂８を容易にレンズ化することが可能と
なり、反射板１にレンズを直接形成することができる。

【００３４】さらに、照射方向がレンズ化された樹脂に
より封止された単一の発光素子（ＬＥＤランプ）を、プ
リント基板にそれぞれ配列して発光表示装置を形成した
場合に比べて、安価に製造できるとともに大量生産に好
適となる。

【００３５】さらに、レンズ形成用治具７の凸部１１を
開口部２に圧入することにより、樹脂８をそれぞれの開
口部２に充填した時に、凸部１１が表示面への樹脂漏れ
を防ぐことができる。

【００３６】図２は請求項１又は８記載の発明の他の実
施例を示す図である。

【００３７】図２に示す実施例の特徴とするところは、
図１に示す実施例に比べて、同図(a) に示すように、凹
部の底の部分が反射板１の開口部２内となるレンズ形成
用治具９を使用して、同図(a) に示すように、封止樹脂
８に形成されたレンズの頂点の部分を反射板１の表示面
よりも低くして、レンズを開口部２内に形成したことに
ある。

【００３８】このような構成においても、前述した実施
例と同様の効果が得られるとともに、レンズへの外光の
入射が低減され、表示状態を良好にすることができる。

【００３９】図３は請求項１又は８記載の発明の他の実
施例を示す図である。

【００４０】図３に示す実施例の特徴とするところは、
図２に示す実施例に比べて、同図(a) に示すように、凹
部が反射板１の開口部２の外となり、凹部の最大外径Ｌ
1 が開口部２の開口径Ｌ2 よりも小さいレンズ形成用治
具１０を使用して、同図(b)に示すように、開口部２の
開口径よりも小さい外径のレンズを反射板１の表示面と
一致する平面上に形成したことにある。このような実施
例においても、図１に示す実施例と同様の効果が得られ
る。

【００４１】図４は請求項７記載の発明の一実施例を示
す図である。

【００４２】図４に示す実施例の特徴とするところは、
同図(a) 及び同図(b) に示すように、開口部２の開口径
Ｌ2 と同じ寸法の最大外径Ｌ1 のレンズを、レンズ形成
用治具１２により反射板１の表示面と一致する平面上に
形成したことにある。このような実施例にあっては、図
３に示す実施例に比べて、発光面積が広くなり、輝度な
らびに精細度を高めることができる。

【００４３】図５は請求項７記載の発明の他の実施例を
示す図である。

【００４４】図５に示す実施例の特徴とするところは、
同図(a) 及び同図(b) に示すように、開口部２の開口径
Ｌ2 よりも大きい最大外径Ｌ1 のレンズを、レンズ形成
用治具１３により反射板１の表示面と一致する平面上に
形成したことにある。例えば、２ｍｍ程度の厚さの白色
のノリル樹脂の表示面に黒色のコ−ティング剤を塗布し
た反射板１に、開口部２間のピッチが２ｍｍ程度、開口
径Ｌ2 が１．４ｍｍ程度の開口部２を形成し、このよう
な反射板１に最大外径Ｌ1 が１．８ｍｍ程度のレンズを
形成する。このような実施例にあっては、図４に示す実
施例に比べて、発光面積が２９％程度拡大されて、発光
面積がより一層拡大され、輝度ならびに精細度を高める
ことができる。

【００４５】図６は請求項７記載の発明の他の実施例を
示す図である。

【００４６】図６に示す実施例の特徴とするところは、
図５に示す実施例に対して、図６に示すように、反射板
１の表示面側の開口部２端をテ−パ状としたことにあ
る。なお、表示面側の開口部２の開口径とレンズの最大
外径は同一であっても良い。このような実施例にあって
は、反射板１の表示面側の開口部２端がをテ−パ状に形
成されているため、樹脂８を開口部２に充填する際に、
レンズ表面と反射板１の表面との接合部での気泡の発生
を抑制することができる。また、発光素子３からの放射
光をレンズ表面から均等に取り出すことができる。

【００４７】図７及び図８は請求項９記載の発明の一実
施例を示す図である。

【００４８】図７に示す実施例の特徴とするところは、
図５に示す実施例に対して、図７に示すように、反射板
１の開口部２の中心とレンズ形成用治具１４の凹部の中
心とが同一軸上となるように、反射板１とレンズ形成用
治具１４との位置合わせのための位置決め手段として、
治具１４を反射板１に位置合わせして取り付けるストッ
パ−１５をレンズ形成用治具１４に設けたことにある。

【００４９】図８に示す実施例の特徴とするところは、
図６に示す実施例に対して、図８に示すように、反射板
１とレンズ形成用治具１６との位置合わせのための位置
決め手段として、位置決めピン１７を反射板１に、か
つ、位置決めピン１７に対応した溝をレンズ形成用治具
１６にそれぞれ形成したことにある。

【００５０】図７及び図８に示す実施例にあっては、発
光素子３の発光軸とレンズの軸心が一致するようになる
ため、発光素子３から放射された光を有効にレンズを介
して正面方向に取り出すことができる。

【００５１】図９は請求項４記載の発明の一実施例を示
す図である。

【００５２】図９に示す実施例の特徴とするところは、
反射板１に配列された複数のそれぞれの開口部２におい
て、１つの開口部２に複数の発光素子３を収納し、収納
されたそれぞれの発光素子３の発光軸に一致した軸心を
有する例えば楕円体状のレンズを、それぞれの発光素子
３に対応して封止樹脂８に形成したことにある。

【００５３】なお、１つの開口部２内に収納される発光
素子３は、その発光波長が同一又は異なるようにしても
よい。また、それぞれの発光素子３の発光軸とレンズの
軸心とを一致させるために、図７又は図８に示す位置決
め手段を備えたレンズ形成用治具を用いてもよい。

【００５４】このような構成にあっても、前述した実施
例と同様の効果が得られるとともに、１つの開口部２に
１つの発光素子３を収納する場合に比べて、発光素子３
を近接配置することが可能となり、表示の精細度を高め
ることができる。

【００５５】図１０は請求項２又は３記載の発明の一実
施例を示す図である。

【００５６】図１０に示す実施例の特徴とするところ
は、１つの開口部２に収納された複数の発光素子３に対
して、開口部２の開口径よりも大きい最大外径のレンズ
を、反射板１の表示面と一致する平面上に１つ形成した
ことにある。

【００５７】なお、１つの開口部２内に収納される発光
素子３は、その発光波長が同一又は異なるようにしても
よい。また、発光素子３を封止する樹脂８には光散乱剤
を混入するようにしてもよい。

【００５８】このような構成にあっては、前述した実施
例と同様な効果を得ることができるとともに、発光波長
の異なる発光素子３を収納するようにした場合には、混
色性を良好にすることが可能となる。

【００５９】なお、この発明は、上記に示した実施例に
限定されることはなく、それぞれの実施例を適宜組合せ
て実施するようにしてもよい。また、レンズ形成用治具
に紫外線透過性のある例えばメチルペンテンポリマー
（ＴＰＸ）等の材料を用いることにより、熱硬化性樹脂
の代りに紫外線硬化型の樹脂を用いるようにしてもよ
い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、封止材に一体形成されたレンズにより発光
素子からの光を集光して外部に照射するようにしたの
で、光の取り出し効率が向上し、安価で高輝度化を達成
し得る。

【００６１】請求項２記載の発明によれば、発光素子を
近接配置するようにしたので、高精細化を達成すること
ができる。

【００６２】請求項３記載の発明は、発光波長の異なる
発光素子を近接配置するようにしたので、高精細化に加
えて混色性を良好にすることができる。

【００６３】請求項４記載の発明は、近接配置されたそ
れぞれの発光素子から有効に光を取り出すようにしたの
で、高輝度化ならびに高精細化を達成することができ
る。

【００６４】請求項７記載の発明は、発光面積を拡大す
るようにしたので、高輝度化ならびに高精細化を達成す
ることができる。

【００６５】請求項８記載の発明は、反射板に装着され
たレンズ形成用治具により、レンズを形成するようにし
たので、封止材にレンズを容易かつ安価に一体形成する
ことができる。

【００６６】請求項９記載の発明は、反射板の開口部と
レンズ形成用治具の凹部とを、レンズ形成用治具の位置
決め手段によって位置合わせするようにしたので、発光
素子の発光軸とレンズの軸心を容易に一致させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１又は８記載の発明の一実施例に係わる
発光表示装置の構成及びその製造方法を示す断面図であ
る。

【図２】請求項１又は８記載の発明の他の実施例に係わ
る発光表示装置の構成及びその製造方法を示す断面図で
ある。

【図３】請求項１又は８記載の発明の他の実施例に係わ
る発光表示装置の構成及びその製造方法を示す断面図で
ある。

【図４】請求項７記載の発明の一実施例に係わる発光表
示装置の構成及びその製造方法を示す断面図である。

【図５】請求項７記載の発明の他の実施例に係わる発光
表示装置の構成及びその製造方法を示す断面図である。

【図６】請求項７記載の発明の他の実施例に係わる発光
表示装置の構成を示す断面図である。

【図７】請求項９記載の発明の一実施例に係わる発光表
示装置の構成を示す断面図である。

【図８】請求項９記載の発明の他の実施例に係わる発光
表示装置の構成を示す断面図である。

【図９】請求項４記載の発明の一実施例に係わる発光表
示装置の構成を示す断面図である。

【図１０】請求項２又は３記載の発明の一実施例に係わ
る発光表示装置の構成を示す断面図である。

【図１１】従来の樹脂封止構造の発光表示装置の構成を
示す図である。

【符号の説明】

１ 反射板 ２ 開口部 ３ 発光素子 ４，８ 樹脂 ５ 粘着テープ ６ プリント基板 ７，９，１０，１２，１３，１４，１６ レンズ形成用
治具 １１ 凸部 １５ ストッパ− １７ 位置決めピン

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子が配設された基板と、 前記発光素子が収納される開口部が設けられた反射板
   と、 前記反射板の開口部に充填されて前記開口部に収納され
   た発光素子を封止し、前記反射板の表示面側にレンズが
   一体形成されてなる封止材とを有することを特徴とする
   発光表示装置。
2. 【請求項２】 前記反射板に形成された単一の開口部に
   は、複数の発光素子が収納されてなることを特徴とする
   請求項１記載の発光表示装置。
3. 【請求項３】 前記複数の発光素子は、発光波長の異な
   る発光素子を含むことを特徴とする請求項２記載の発光
   表示装置。
4. 【請求項４】 前記単一の開口部に収納された複数の発
   光素子には、それぞれの発光素子の発光中心軸に軸心が
   一致する楕円体状のレンズがそれぞれ対応して設けられ
   ていることを特徴とする請求項２又は３記載の発光表示
   装置。
5. 【請求項５】 前記封止材は、熱硬化性樹脂又は紫外線
   硬化性樹脂からなることを特徴とする請求項１，２，３
   又は４記載の発光表示装置。
6. 【請求項６】 前記開口部は、マトリクス状に配列され
   てなることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記
   載の発光表示装置。
7. 【請求項７】 前記レンズの最大外径Ｌ1 と前記開口部
   の開口径Ｌ2 とは、Ｌ1 ≧Ｌ2 となるように設定されて
   なることを特徴とする請求項１，２，３，５又は６記載
   の発光表示装置。
8. 【請求項８】 レンズの型となる凹部が形成されたレン
   ズ形成用治具を、発光素子が収納される開口部が設けら
   れた反射板に、開口部の表示面側に凹部を位置合わせし
   て装着し、 反射板の他方側の開口部から封止材を開口部に充填し、 基板に配設された発光素子を充填された封止材に挿入
   し、 封止材を硬化させた後、レンズ形成用治具を反射板から
   取り外すことを特徴とする発光表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記レンズ形成用治具は、前記レンズの
   型となる凹部を前記発光素子が収納される開口部に位置
   合わせするための位置決め手段を備えてなることを特徴
   とする請求項８記載の発光表示装置の製造方法。