JPH10260644A - Led表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Led表示装置およびその製造方法

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JPH10260644A
JPH10260644A JP9067035A JP6703597A JPH10260644A JP H10260644 A JPH10260644 A JP H10260644A JP 9067035 A JP9067035 A JP 9067035A JP 6703597 A JP6703597 A JP 6703597A JP H10260644 A JPH10260644 A JP H10260644A
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JP
Japan
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substrate
light
display device
light guide
led chip
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JP9067035A
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English (en)
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Yasuji Takenaka
靖二 竹中
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示精度および信頼性の良好なLED表示装
置と、簡単に製造できるLED表示装置の製造方法とを
提供する。 【解決手段】 基板2の表面28には複数の所定の光出
射領域があり、この光出射領域ごとにそれぞれLEDチ
ップがマウントされる。光出射領域を除く基板2表面2
8上には、マスク部3が形成される。マスク部3は、光
出射領域を取り囲んで導光孔を構成する。導光孔には透
光性または光拡散性の材料を充填して導光部4を形成す
る。このように、透光性または光拡散性の材料を充填す
るのは、基板2およびマスク部3に囲まれた導光孔だけ
でよいので、充填する材料を減らすことができる。よっ
て、充填された材料が硬化するときなどに発生する応力
を低減することができ、応力による変形から来る動作不
良などを解消し、装置の信頼性を向上することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、LED表示装置お
よびその製造方法に関するものであり、詳しくは、7セ
グメントやドットマトリクスなどの複数のLEDチップ
を使用したLED表示装置およびその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】先行技術として実開平6−13162に
記載されるLED表示装置があり、箱型の樹脂注入ケー
スに透明樹脂を充填した構造になっている。樹脂注入ケ
ースは、光を出射する開口部を有する。
【0003】一般に、このようなLED表示装置を製造
する方法として、開口部ごと樹脂注入ケースを粘着性の
テープで覆ってから、樹脂注入ケースに樹脂を注入する
方法がある。この方法では、注入した樹脂が樹脂注入ケ
ースの外に漏れ出ないように、テープを充分に樹脂注入
ケースに密着させる必要がある。
【0004】この他に、実開平7−23378に記載さ
れるLED表示装置があり、LEDチップに箱型のハウ
ジングを被せ、7セグメントの光を出射する表面を光拡
散シートで覆う構造になっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】実開平6−13162
では、透明樹脂は樹脂注入ケース全体に充填されるの
で、樹脂を硬化する際に、すみずみの樹脂にまで均等に
紫外線を照射したり、均等に熱を配分したりするのは困
難である。したがって、樹脂内部で応力が発生しやす
く、これに伴う各部の変形によって動作の信頼性が低下
してしまう。なお、この応力によって生じるストレスは
装置内に残留し、周囲の温度変化(熱ストレス)などに
よって装置の機能および信頼性に様々な悪影響を及ぼす
ことがある。また、このようなストレスのために、リフ
ロ法などで半田付け実装した場合、リフロの高温熱スト
レスに耐える品質レベルのLED表示装置を製造するこ
とは不可能である。
【0006】また、各LEDチップからの光はすべて透
明樹脂内を通過して出射される。このとき、単一のセグ
メントから出射される光は、ある単一のLEDチップが
発光した光だけとは限らない。つまり、単一のセグメン
トは複数のLEDチップからの光を出射してしまい、表
示のコントラストが低下するので、表示精度は低下して
しまう。
【0007】さらに製造工程においては、樹脂注入ケー
スをテープで覆う工程、テープを樹脂注入ケースに密着
させる工程、およびテープを樹脂注入ケースから剥がす
工程など、様々な繁雑な工程を必要とする。
【0008】また実開平7−23378においても、箱
型のハウジングを個別に形成してから被せるので、製造
工程が繁雑である。
【0009】本発明の目的は、表示精度および信頼性の
良好なLED表示装置と、簡単に製造できるLED表示
装置の製造方法とを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板と、基板
表面の複数の所定の光出射領域ごとに、それぞれマウン
トされるLEDチップと、光出射領域を除く基板表面上
に形成され、光出射領域を取り囲んで導光孔を構成する
マスク部と、導光孔に透光性または光拡散性の材料を充
填して形成される導光部とを備えることを特徴とするL
ED表示装置である。本発明によれば、透光性または光
拡散性の材料を充填するのは、基板およびマスク部に囲
まれた導光孔だけでよいので、材料の充填量を格段に減
らすことができる。よって、充填材料が硬化するときに
発生する応力を低減することができ、応力による変形か
ら生じる動作不良を解消し、装置の信頼性を向上するこ
とができる。さらに、高温熱ストレスによっても変形が
少なくなるので、リフロ法による実装も可能となる。ま
た、光拡散性の材料を用いた場合、LEDチップからの
光を導光部内で拡散させて光出射領域内で均一なビーム
を出射することができ、表示むらを抑制して表示精度を
向上することができる。さらに、各LEDチップの発光
した光は、LEDチップごとに形成された導光部を通過
して出射されるので、単一の導光部はある単一のLED
チップからの光だけを出射する。よって、表示したい所
望の導光部だけから確実に光を出射させて、表示のコン
トラストを向上することができ、表示精度を向上するこ
とができる。
【0011】また本発明は、前記基板の側面に設けられ
た溝部表面に形成され、基板の表裏面を電気的に接続す
る導電部を備えることを特徴とする。本発明に従えば、
溝部表面の導電部によって、簡易な構成で基板の表裏面
を電気的に接続することができる。たとえば、基板の側
面が平面で、その表面上に直接導電部を形成して基板の
表裏面を接続する場合に比べて、装置の規模を小型化す
ることができる。また、たとえば基板内部に導体を通す
などの構成によって表裏面を接続する場合に比べて、構
造を簡略化することができる。このような装置の小型化
または構造の簡略化によって、別の配線基板などにコン
パクトまたは簡単に実装することができる。さらに、導
電部は溝部表面に形成されるので、導電部の破損を低減
することができる。
【0012】また本発明は、前記光出射領域は、7セグ
メントを構成することを特徴とする。本発明に従えば、
7セグメントによってアラビア数字を表示することがで
きる。また、7セグメントを任意の桁数だけ配列させれ
ば、所望の桁数の数字を表示することができる。
【0013】また本発明は、前記光出射領域は、マトリ
クス状に配列することを特徴とする。本発明に従えば、
マトリクス状に配列することによって、数字や文字や画
像などを表示することができる。また、マトリクスの構
成要素の数や配列の形状などを任意に選ぶことによっ
て、所望の数字、文字、画像などを所望の精度で表示す
ることができる。
【0014】また本発明は、前記基板上に、LEDチッ
プを駆動する回路を含むことを特徴とする。本発明に従
えば、外部に駆動回路を設ける必要がなくなり、設備の
少ない配線基板などに実装可能となり、汎用性を増すこ
とができる。また、外部に駆動回路がある場合に比べ
て、信号の損失が低減され、駆動回路の指示通りに表示
が行われ、表示の精度を向上することができる。
【0015】また本発明は、前記LEDチップは、ワイ
ヤレスでマウントされることを特徴とする。本発明に従
えば、ワイヤレスでLEDチップをマウントするので、
ワイヤボンディングする場合に比べて、LEDチップの
マウントがコンパクトになり、装置の規模をも小型化す
ることができる。なおワイヤレスでのマウントは、たと
えばLEDチップの構造や光出射領域上での配置方向を
変更することなどによって実現される。
【0016】また本発明は、複数の所定の光出射領域を
除く基板上に、光出射領域を取り囲んで導光孔を構成す
るように、マスク部を形成する工程と、次に、光出射領
域ごとにそれぞれLEDチップをマウントする工程と、
次に、導光孔に透光性または光拡散性の材料を充填して
導光部を形成する工程と、次に、所定のLEDチップを
含む領域ごとに基板を分断する工程とを含むことを特徴
とするLED表示装置の製造方法である。本発明に従え
ば、基板およびマスク部に囲まれた導光孔に、透光性ま
たは光拡散性の材料を充填するので、充填される側の部
材をテープで覆う工程や、このテープを密着させる工
程、充填材料を硬化した後にテープを剥がす工程などの
繁雑な工程を省略することができ、製造工程を大幅に簡
略化することができる。また、最後に所定のLEDチッ
プごとに基板を分断するので、任意のLEDチップおよ
び光出射領域を選ぶことによって、簡単に所望の数字や
文字や画像などを表示させることができる。
【0017】また本発明は、前記基板を分断する前に、
分断ライン上の表裏面に貫通する貫通孔を形成した後、
貫通孔の表面に導電部を形成することを特徴とする。本
発明に従えば、貫通孔は分断ライン上に貫通するので、
基板を分断するときに、貫通孔はその軸に沿って2個の
溝部に分割される。同時に、貫通孔の表面の導電部も2
個に分割される。このように、貫通孔および導電部をま
とめて形成してから分割して、2個の溝部および2個の
導電部とするので、簡単に溝部および導電部を形成する
ことができ、製造工程を簡略化できる。
【0018】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)図1(a)〜図1(c)は本発明の第
1実施形態である7セグメントLED表示装置1を示す
3面図であり、図1(d)はその部分拡大図であり、図
2は図1の切断面線A−Aから見た断面図である。7セ
グメントLED表示装置1は、基板2、マスク部3、導
光部4、およびLEDチップ5を備える。基板2は熱に
よる変形の少ないガラスエポキシなどの材料から成り、
スルーホールの形成が可能な多層基板である。基板2の
表面28は、プリント配線される。表面28に垂直な基
板2の側面29には、半円筒状の溝部6が設けられ、溝
部6の表面にはメッキなどによって導電部39が形成さ
れる。溝部6の半円筒の軸は、基板2の表裏面を貫く。
導電部39は、表面28の配線38に接続される。表面
28の所定の光出射領域9を除く領域の一部には、基板
2の表裏面を貫く貫通孔7が形成される。
【0019】同じく表面28の所定の光出射領域9を除
く領域上には、液晶ポリマなどの耐高温高熱性の樹脂か
ら成るマスク部3が基板2に密着して形成される。マス
ク部3は、光出射領域9を取り囲んで、かつ貫通孔7を
埋めるように形成される。マスク部3は、光出射領域9
を取り囲んで、光出射領域9上に導光孔8を構成する。
各光出射領域9ごとに、それぞれLEDチップ5がマウ
ントされる。マウントは、LEDチップ5の一端をダイ
ボンドして、他端をAuでワイヤボンドすることによっ
て行われる。LEDチップ5は、表面28の配線38を
介して導電部39に接続される。
【0020】導光孔8には、これを埋めてかつLEDチ
ップ5を覆うように導光部4が形成される。導光部4は
透光性または光拡散性の樹脂から成り、硬化時に発生す
る応力が小さく、かつ硬化時間は短い。たとえばUV
(紫外線)硬化樹脂、シリコン樹脂などである。光拡散
性の樹脂は、透光性の樹脂に光を散乱させる粒子を含ま
せたものである。
【0021】光出射領域9は8個あり、これに対応して
導光部4も8個になる。8個の導光部4のうちの7個は
7セグメントを構成し、0〜9までの1桁のアラビア数
字を表示する。残余の1個は、数字の右下に配置された
ドットを表示する。各導光部4の表示は、導電部39や
配線38を介して印加される電圧がLEDチップ5を発
光させることによって行われる。
【0022】図3は7セグメントLED表示装置1の製
造工程を段階的に示す図であり、図4は製造工程中に形
成される基板12を示す平面図である。図3(a)にお
いて、基板12に複数の貫通孔16および複数の貫通孔
17を設ける。貫通孔16および貫通孔17は、基板1
2の表裏面に貫通させる。次に、基板12の表面27に
プリント配線を施して、各貫通孔16の表面に図示しな
い導電部を形成する。次に、複数の所定の光出射領域1
9を除く基板12上に、射出成型などによってマスク部
13を形成して、基板31とする。このとき、マスク部
13が各光出射領域19を取り囲む表面は、それぞれ導
光孔18を構成する。なお、マスク部13表面に黒色な
どの印刷が必要な場合は、この後、シルクスクリーン印
刷などを施す。
【0023】図3(b)において、各光出射領域19に
それぞれLEDチップ15を1個ずつマウントして、基
板31を基板32とする。マウントは、LEDチップ1
5の一端をダイボンドして、他端をワイヤボンドするこ
とによって行われる。図3(c)において、樹脂を各導
光孔18に注入することで樹脂部34を形成して、基板
32を基板33とする。図3(d)において、樹脂部3
4にUVを照射するなどし、樹脂部34を硬化して導光
部14を形成する。UV硬化樹脂を用いると、硬化時間
は10秒以下で済み、樹脂を注入する工程とのインライ
ン化が可能である。こうして、基板33を図4の基板1
1とする。
【0024】なお、各部の平面的な配置は図4に示す通
りである。光出射領域19およびその上に形成された導
光部14は、8個ずつ集まって7セグメントおよびドッ
トを構成する。各7セグメントは向きを揃えてマトリク
ス状に配置され、数字は横方向Xおよびこれに直交する
縦方向Yに並ぶようになる。貫通孔16は、縦方向Yに
隣合う7セグメント同士の隙間に配置され、横方向Xに
直線的に延びる分断ラインX1に沿って並ぶ。貫通孔1
7は、上記の光出射領域19および貫通孔16が配置さ
れない領域に配置される。分断ラインX1は、各セグメ
ントの間を横方向Xに直線的に延び、分断ラインY1は
同様に縦方向Yに直線的に延びる。
【0025】図3の工程に従って製造された基板11
は、分断ラインX1および分断ラインY1に沿って分断
される。分断されたもののうち、単一の7セグメントだ
けを含むものが、図1,図2に示した7セグメントLE
D表示装置1である。また、分断ラインY1を適当に選
べば、複数桁の7セグメントを含む装置を製造すること
ができる。
【0026】図5は、第1実施形態の変形例として7セ
グメントLED表示装置21を示す図である。7セグメ
ントLED表示装置21は、基板22、マスク部23、
導光部24、および図示しないLEDチップ、導電部を
備える。16個の導光部24は集まって7セグメントを
2セット構成し、2桁のアラビア数字を表示する。これ
は、図4の基板11において、分断ラインY1の位置を
2個の7セグメントごとに選んで、基板11を分断すれ
ば製造できる。
【0027】この他に7セグメントを3桁有するもので
もよいし、それ以上の桁を有するものでもよい。7セグ
メントを複数桁有する装置を製造するには、図4の基板
11を分断する工程において、所望の桁数だけが残るよ
うに分断ラインY1を選べばよい。
【0028】図6は、第1実施形態の変形例として7セ
グメントLED表示装置41を示す平面図である。7セ
グメントLED表示装置41は、図1の7セグメントL
ED表示装置1の基板2に機能素子42を設けたもので
ある。機能素子42は、各LEDチップ5を駆動するド
ライバ回路であり、7セグメントおよびドットの各LE
Dチップ5に接続され、これとともに基板2の表面28
のプリント配線にも接続される。機能素子42は、導電
部39、配線38を介して印加された電圧によって、各
LEDチップ5を駆動する。
【0029】なお図示しないが、LEDチップ5はワイ
ヤレスでマウントしてもよい。そのためには、LEDチ
ップ5の両端にそれぞれ設けられた電極が、両方ともに
ダイボンドされるように、LEDチップ5を基板2上で
横倒しに配置すればよい。または、LEDチップ5の2
個の電極をその一端にまとめて形成するなどすればよ
い。
【0030】上述のような構成および製造工程によれ
ば、導光部4に用いる樹脂は導光孔8にだけ充填すれば
よいので、樹脂の充填量を大幅に減らすことができ、内
部応力を低減して装置の信頼性を向上することができ
る。また、導光部4およびLEDチップ5は1対1に対
応しているので、あるLEDチップ5の発光した光はあ
る特定の単一の導光部4からだけ出射され、表示のコン
トラストを向上することができる。さらに、基板12お
よびマスク部13に取り囲まれた導光孔18に樹脂を充
填するので、7セグメントの開口部をテープで覆う工程
や、樹脂の硬化後にテープを剥がす工程など繁雑な工程
を省略することができる。
【0031】また、基板2の側面29の溝部6に導電部
39が形成されるので、別の基板などに装置をコンパク
トに実装することができる。同じく溝部6に導電部39
が形成されるので、導電部39に傷がつきにくい。
【0032】さらに、機能素子42は基板2に設けられ
るので、電力を供給するだけで各LEDチップ5を駆動
することができ、設備の少ない基板などに実装すること
ができ、汎用性が拡大される。同時に、機能素子42が
装置の外部に配置される場合に比べて、信号の損失を低
減することができる。
【0033】さらに、LEDチップ5をワイヤレスでマ
ウントすることによって、装置の規模を小型化すること
ができる。
【0034】さらに、基板2に設けた貫通孔7を埋めて
マスク部3を形成するので、基板2およびマスク部3の
接触面積が増大し、両者はより強力に密着できる。
【0035】(第2実施形態)図7は本発明の第2実施
形態であるドットマトリクスLED表示装置61の製造
工程中に形成された基板51示す平面図であり、図8は
図7の切断面線B−Bから見た断面図であり、図9はド
ットマトリクスLED表示装置61を示す平面図であ
る。基板51は図3の製造工程と同様に、以下のように
製造される。
【0036】初めに、基板52に複数の貫通孔56およ
び複数の貫通孔57を設ける。貫通孔56,57は、基
板12の表裏面に貫通させる。次に、基板52の表面7
1にプリント配線を施して、各貫通孔56,57の表面
に図示しない導電部を形成する。次に、複数の所定の光
出射領域59を除く基板52上に、射出成型によってマ
スク部53を形成する。各光出射領域59を取り囲むマ
スク部53の表面は、それぞれ導光孔58を構成する。
次に、各光出射領域59にそれぞれLEDチップ55を
1個ずつマウントする。次に、樹脂を各導光孔58に注
入した後、UV照射などで硬化して導光部54を形成す
る。このように、図7の基板51を完成する。
【0037】なお、各部の平面的な配置は図7に示す通
りである。光出射領域59およびその上に形成された導
光部54は、複数個集まってドットマトリクスを構成す
る。各ドットは横方向Xおよびこれに直交する縦方向Y
に並ぶ。貫通孔56は、縦方向Yに隣合うドット同士の
隙間に1個ずつ配置され、一方の貫通孔57は、縦方向
Xに隣合うドット同士の隙間に1個ずつ配置される。縦
方向Yに1列に並ぶ複数の貫通孔56はすべて基板52
上の配線パターンによって電気的に導通する。横方向X
に1列に並ぶ複数の貫通孔57もすべて基板52上の配
線パターンによって電気的に導通する。分断ラインX1
はドットの間を横方向Xに直線的に延び、分断ラインY
1は同様に縦方向Yに直線的に延びる。
【0038】このように製造された基板51は、分断ラ
インX1および分断ラインY1に沿って分断される。分
断されたもののうち、ドットが横方向Xに3個並び縦方
向Yに5個並ぶものを図9のドットマトリクスLED表
示装置61とする。ドットマトリクスLED表示装置6
1は、基板62、マスク部63、導光部64、および図
示しないLEDチップを備える。基板51の分断によっ
て、基板52は基板62に、マスク部53はマスク部6
3に、導光部53は導光部63に、LEDチップ55は
図示しないLEDチップとなる。貫通孔56のうち半円
筒に分割されたものは溝部68となり、形状を保ったも
のは貫通孔66となる。さらに同様に、貫通孔57のう
ち半円筒に分割されたものは溝部69となり、形状を保
ったものは貫通孔67となる。
【0039】また、分断ラインX1,Y1を適当に選べ
ば、ドットマトリクスLED表示装置61とは異なる様
々な配列のドットマトリクスを含む装置を製造すること
ができる。この様々なドットマトリクスは、数字の他
に、文字や画像などを表示することも可能である。
【0040】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、導光孔へ
の材料の充填量を減らすことができ、充填された材料に
発生する応力を低減することができ、変形による動作不
良を解消して、装置の信頼性を向上することができる。
また、光拡散性の材料を用いたり、導光部とLEDチッ
プとを1対1に対応させることで、表示精度を向上する
ことができる。
【0041】また本発明によれば、装置の構造を簡略化
して小型化することができる。また、導電部の破損を防
ぐことができる。
【0042】また本発明によれば、7セグメントによっ
てアラビア数字を表示したり、マトリクス状の配列によ
って、数字や文字や画像などを表示することができる。
【0043】また本発明によれば、駆動回路を基板に設
けて、設備の少ない配線基板などに実装可能とし、装置
の汎用性を増すことができる。
【0044】また本発明によれば、LEDチップをワイ
ヤレスでマウントして、LEDチップのマウントをコン
パクトにでき、装置の規模をも小型化することができ
る。
【0045】また本発明によれば、様々な繁雑な工程を
省略することができ、製造工程を大幅に簡略化すること
ができる。
【0046】さらに本発明によれば、簡単に溝部および
導電部を形成することができ、製造工程をさらに簡略化
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態である7セグメントLE
D表示装置1を示す3面図および部分拡大図である。
【図2】7セグメントLED表示装置1を図1の切断面
線A−Aから見た断面図である。
【図3】7セグメントLED表示装置1の製造工程を段
階的に示す断面図である。
【図4】7セグメントLED表示装置1の製造工程中に
形成される基板11を示す平面図である。
【図5】本発明の第1実施形態の変形例として7セグメ
ントLED表示装置21を示す平面図である。
【図6】本発明の第1実施形態の変形例として7セグメ
ントLED表示装置41を示す平面図である。
【図7】本発明の第2実施形態であるドットマトリクス
LED表示装置61の製造工程中に形成される基板51
を示す図である。
【図8】基板51を図7の切断面線B−Bから見た断面
図である。
【図9】ドットマトリクスLED表示装置61を示す平
面図である。
【符号の説明】
1,21,41 7セグメントLED表示装置 2,11,12,22,31,32,33,51,5
2,62 基板 3,13,23,53,63 マスク部 4,14,24,54,64 導光部 5,15,55 LEDチップ 6,26,68,69 溝部 8,18,58 導光孔 9,19、59 光出射領域 16,56,57,66,67 貫通孔 27,28,71 表面 29 側面 39 導電部 42 機能素子 61 ドットマトリクスLED表示装置 X 横方向 Y 縦方向 X1,Y1 分断ライン

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、 基板表面の複数の所定の光出射領域ごとに、それぞれマ
    ウントされるLEDチップと、 光出射領域を除く基板表面上に形成され、光出射領域を
    取り囲んで導光孔を構成するマスク部と、 導光孔に透光性または光拡散性の材料を充填して形成さ
    れる導光部とを備えることを特徴とするLED表示装
    置。
  2. 【請求項2】 前記基板の側面に設けられた溝部表面に
    形成され、基板の表裏面を電気的に接続する導電部を備
    えることを特徴とする請求項1記載のLED表示装置。
  3. 【請求項3】 前記光出射領域は、7セグメントを構成
    することを特徴とする請求項1記載のLED表示装置。
  4. 【請求項4】 前記光出射領域は、マトリクス状に配列
    することを特徴とする請求項1記載のLED表示装置。
  5. 【請求項5】 前記基板上に、LEDチップを駆動する
    回路を含むことを特徴とする請求項1記載のLED表示
    装置。
  6. 【請求項6】 前記LEDチップは、ワイヤレスでマウ
    ントされることを特徴とする請求項1記載のLED表示
    装置。
  7. 【請求項7】 複数の所定の光出射領域を除く基板上
    に、光出射領域を取り囲んで導光孔を構成するように、
    マスク部を形成する工程と、 次に、光出射領域ごとにそれぞれLEDチップをマウン
    トする工程と、 次に、導光孔に透光性または光拡散性の材料を充填して
    導光部を形成する工程と、 次に、所定のLEDチップを含む領域ごとに基板を分断
    する工程とを含むことを特徴とするLED表示装置の製
    造方法。
  8. 【請求項8】 前記基板を分断する前に、分断ライン上
    の表裏面に貫通する貫通孔を形成した後、貫通孔の表面
    に導電部を形成することを特徴とする請求項7記載のL
    ED表示装置の製造方法。
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