JP2008258284A - Ｌｅｄ発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤ発光表示装置において、均一でむらのない発光表示を実現すること。
【解決手段】ＬＥＤチップ１１は、直上が樹脂板１５の遮光部１７となる基板１０上の位置にＣＯＢ実装されている。第１樹脂層１３は、ＬＥＤチップ１１から一定距離離れた位置から、遮光性隔壁１２の辺１２ａまでの領域に形成されていて、ＬＥＤチップ１１から離れる方向に上り斜面となる形状に形成されている。また、第１樹脂層１３には多量の反射材が混合されている。また、基板１０と第１樹脂層１３との上部には、ＬＥＤチップ１１を封止する第２樹脂層１４が形成されている。このように構成すると、ＬＥＤチップ１１からの光は第１樹脂層１３と第２樹脂層１４との境界である斜面１８によって効率よく反射され、均一でむらのない発光表示となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とする発光表示装置に関するものであり、特に輝度が均一でむらがなく、薄型のものに関する。

従来より、低消費電力などの利点から表示装置の光源としてＬＥＤが用いられている。ＬＥＤの出力する光は指向性が強いため、表示装置に用いる場合には均一でむらのない発光を得るためにＬＥＤチップの封止樹脂に拡散材を混入している（たとえば、特許文献１）。

また、ＬＥＤを液晶表示装置のバックライトとして使用する場合は、導光板として裏面が表面側に向かう上り斜面であるものを用い、サイドからの光をその導光体の上り斜面によって反射させることによって均一でむらのない照明としている（たとえば、特許文献２、３）。
特開２００２−１４１５５７ 実開平６−３６００１ 特開２００６−５９７６３

しかし、薄型の発光表示装置とするためにＬＥＤをＣＯＢ（チップ・オン・ボード）実装した基板を用いると、封止樹脂に拡散材を混合した場合であっても、ＬＥＤの直上は周囲に比べて輝度が非常に高く、均一な発光を得ることができなかった。

また、小さなセグメントにおいては、特許文献２、３に示されているようなバックライトの技術を適用するのは困難であった。

そこで本発明の目的は、ＬＥＤがベアチップ実装された基板を用いた薄型のＬＥＤ発光表示装置において、均一でむらのない表示を実現することである。

第１の発明は、ＬＥＤの発光により任意の形状を表示するＬＥＤ発光表示装置において、ＬＥＤがベアチップ実装された基板と、基板上にＬＥＤを囲うように形成された遮光性隔壁と、基板上の、前記遮光性隔壁で囲われた領域内であって前記ＬＥＤから一定距離離れた位置に、高反射率な樹脂により形成された第１樹脂層と、基板上部と第１樹脂層上部であって前記遮光性隔壁で囲われた領域を満たすように形成され、拡散材が混合された、ＬＥＤを封止する第２樹脂層と、第２樹脂層の上部に設置され、ＬＥＤからの光を透過する任意の形状の透過部と、透過部以外の領域であってＬＥＤからの光を遮光する遮光部と、を有する樹脂板と、で構成され、ＬＥＤは、そのＬＥＤの直上が樹脂板の遮光部となる位置に設置され、第１樹脂層は、前記基板に平行な面に沿って前記ＬＥＤから離れる方向に、前記樹脂板へ向かう上り斜面となる形状であることを特徴とするＬＥＤ発光表示装置である。

基板上に実装されるＬＥＤの個数は１個である必要はなく、複数個実装されていてもよい。また、第２樹脂層に蛍光体を混合させたりしてもよい。たとえば、ＬＥＤとして紫外発光のものを使用し、紫外線を蛍光体によって変換することで、所望の発光色の表示装置を得ることができる。遮光性隔壁には、黒色のガラスやセラミックなどを用いる。

第１樹脂層を基板面に平行な面に沿ってＬＥＤから離れる方向に上り斜面（樹脂板に向かう方向に）となるように形成するには、ＬＥＤの設置されている側とは反対側の遮光性隔壁内側の隅に反射率の高い樹脂をポッティングすればよい。すなわち、第１樹脂層は、ＬＥＤから離れて周囲の遮光性隔壁に向かうにつれて、厚さが厚くなるように形成される。樹脂の粘性によって上記斜面形状を有した第１樹脂層が得られる。また、第２樹脂層は、第１樹脂層の形成後に、遮光性隔壁に囲まれた領域全体に樹脂を注入することで得られる。この第２樹脂層は、ＬＥＤからの光を透過部より均一に取り出す導光体として機能する。

第１樹脂層の樹脂が高反射率とは、第２樹脂層中の光が第２樹脂層と第１樹脂層との境界面において反射するときの反射率が高いことを意味する。これは、第１樹脂層に多量の反射材を混合することで実現できる。

また、第１樹脂層と第２樹脂層とで同じ樹脂を用いる必要はない。たとえば、第１樹脂層を、第２樹脂層よりも屈折率が小さい樹脂で形成してもよい。

第２の発明は、第１の発明において、樹脂板の遮光部の基板側表面には、高反射率な色の塗装が施されていることを特徴とするＬＥＤ発光表示装置である。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明において、基板の遮光性隔壁に囲われた領域内の表面は、高反射率な色の塗装が施されていることを特徴とするＬＥＤ発光表示装置である。

第２、３の発明において、高反射率な色とは、たとえば銀色、白色などである。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明において、ＬＥＤはＣＯＢ（チップ・オン・ボード）実装されていることを特徴とする表示装置である。

第１の発明では、ＬＥＤを直上が樹脂板の遮光部となる位置に配置し、ＬＥＤからの光を第２樹脂層を導光体として樹脂板の透過部より射出している。そして、第２樹脂層は第１樹脂層上に形成されるため、第１樹脂層と第２樹脂層との境界は、ＬＥＤから離れる方向、すなわち基板において遮光性隔壁に向かうにつれて、樹脂板方向への上り斜面となる。そのため、従来のようにＬＥＤの直上が周囲に比べて輝度が高くなるということはなく、ＬＥＤからの光は、斜面によって効率的に反射されるため、小さなセグメントにおいても均一でむらのない発光表示を得ることができる。また、ベアチップ実装基板を用いるため、薄型なＬＥＤ発光表示装置を実現することができる。

また、第２、３の発明のように、樹脂板の遮光部の基板側の面や基板の遮光性隔壁で囲われた領域の表面を高反射率な色とすることで、反射光を有効に利用することができ、ＬＥＤを直上が樹脂板の遮光部となる位置に設置したことによる光量の低下を防ぐことができる。

また、本発明の表示装置は、第４の発明のようにＬＥＤが基板にＣＯＢ実装されている場合にも適用できる。

以下、本発明の具体的な実施例について図を参照しながら説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

図１は、実施例１のＬＥＤ発光表示装置の構造を示した断面図であり、図２は、ＬＥＤ発光表示装置の構造を示した斜面図である。図２では、構造をわかりやすく示すために、ＬＥＤ発光表示装置から樹脂板１５を分解して示している。以下、実施例１のＬＥＤ発光表示装置の構成について、詳しく説明する。

実施例１のＬＥＤ発光表示装置は、基板１０と、基板１０上にＣＯＢ実装されたＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１の周囲に立設された遮光性隔壁１２と、基板１０上に形成された高反射率な第１樹脂層１３と、遮光性隔壁１２に囲われた領域であって、基板１０と第１樹脂層１３との上部に形成されたＬＥＤチップ１１を封止する第２樹脂層１４と、遮光性隔壁１２、第２樹脂層１４の上部に設置された樹脂板１５、によって構成されている。

樹脂板１５はＬＥＤチップ１１からの光を透過する透過部１６を有し、透過部１６は正方形の形状である。また、樹脂板１５の透過部１６以外の領域は、ＬＥＤチップ１１からの光を遮光する遮光部１７である。このような透過部１６と遮光部１７を有する樹脂板１５は、たとえば透明な樹脂板にスクリーン印刷によって遮光部を形成することで得られる。

遮光性隔壁１２は、ＬＥＤ発光表示装置の平面図において３辺を透過部１６の正方形に合わせて形成されていて、残りの１辺は外側に三角形状に突出した形状に形成されている。つまり、平面において５角形をしている。この三角形状に突出した部分は、遮光性隔壁１２に囲われた領域内に、基板の直上が樹脂板１５の遮光部１７となる領域を確保するためのものであり、三角形状に突出した部分の基板上にＬＥＤチップ１１が配置されている。つまり、ＬＥＤチップ１１は、透過部１６の外側であって遮光部１７の下方に形成される遮光空間１９に配設されており、ＬＥＤチップ１１の直上は樹脂板１５の遮光部１７となる。遮光性隔壁１２は、黒色のガラスから形成されていて、感光性ペースト法によって形成する。ガラス以外にはセラミックなども用いることができる。また、黒色に限らず、暗色であってもよい。

第１樹脂層１３は、ＬＥＤチップ１１から一定距離離れた位置から、遮光性隔壁１２の三角形状に突出した遮光空間１９とは反対側の辺１２ａまでの領域に形成されていて、ＬＥＤチップ１１から基板１２に平行な面に沿って離れる方向に、樹脂板１５へ向かう上り斜面となる形状に形成されている。すなわち、第１樹脂層１３は、ＬＥＤチップ１１から離れて遮光性隔壁１２の辺１２ａに向かうにつれて厚さが厚くなる形状であり、基板１２に垂直かつ辺１２ａに垂直な断面においては図１のように楔形の三角形である。また、第１樹脂層１３には多量の反射材が混合されている。

第１樹脂層１３は、遮光性隔壁１２の形成後に、遮光性隔壁１２の辺１２ａ付近から樹脂をポッティングすることで形成される。樹脂の粘性によって、容易に上記の上り斜面形状を得ることができる。

第２樹脂層１４は、ＬＥＤチップ１１からの光を透過部１６に導く導光体として機能し、光を拡散するために、拡散材が混合されている。第２樹脂層１４は、第１樹脂層の形成後に、遮光性隔壁１２の内側全体を満たすように樹脂を注入することで形成する。したがって、第２樹脂層１４の基板１２に垂直かつ辺１２ａに垂直な断面形状は、図１のように、ＬＥＤチップ１１から一定の距離までは矩形形状であり、その一定の距離より遠い部分では、第１樹脂層１３によって境界が斜面１８となるため、台形形状となる。

遮光性隔壁１２に囲われた領域内の基板表面１０ａは白色に塗装されている。また、部遮光部の基板側表面１７ａは、銀色に塗装されている。

以上の構成からなるＬＥＤ発光表示装置において、ＬＥＤチップ１１からの光は、一部は上部に向かい、遮光部１７の基板側表面１７ａによって反射されるが、その反射は銀色に塗装されているため効率的である。基板側表面１７ａによって反射された光は、基板表面１０ａまたは第１樹脂層１３と第２樹脂層１４の境界面である斜面１８に入射する。基板表面１０ａは白色に塗装されているため、基板表面１０ａに入射した光は効率的に第２樹脂層１４側へ反射され、透過部１６より外部へと射出される。また、斜面１８に入射した光は、第１樹脂層が多量の反射材を含み高反射率であるため、効率よく第２樹脂層１４側へ反射され、透過部１６より外部へと射出される。透過部１６は正方形であるから、このＬＥＤ発光表示装置によって、正方形状の発光表示がなされる。

このＬＥＤ発光表示装置では、第１樹脂層１３と第２樹脂層１４とによる斜面１８が形成され、第１樹脂層１３が高反射率であることから、均一でむらなく正方形状の発光表示をすることができる。さらに、遮光部１７の基板側表面１７ａが銀色に塗装され、基板表面１０ａが白色に塗装されているため、ＬＥＤチップ１１を直上が遮光部１７となる位置に配置したことによる光量の低下を防ぐことができる。また、ＬＥＤチップ１１をＣＯＢ実装しているため、実施例１のＬＥＤ発光表示装置は薄型である。

以上のように、本発明によって、小さいセグメントにおいても均一でむらのない発光表示ができ、かつ薄型のＬＥＤ発光表示装置を実現することができる。

実施例１では、透過部の形状を正方形としているが、本発明は当然に他の形状の透過部にも適用でき、樹脂板の透過部を所望の形状とすることで、所望の形状を発光表示するＬＥＤ発光表示装置を実現することができる。

また、実施例１では第２樹脂層に拡散材のみを混合させているが、蛍光体を混合させてもよい。また、実施例１では、ＬＥＤチップを基板にＣＯＢ実装しているが、フリップチップ実装してもよい。

本発明は、電子機器などのＬＥＤ発光表示装置として適用できる。

実施例１の表示装置の構造を示した断面図。 実施例１の表示装置を斜め上方向から見た図。

符号の説明

１０：基板
１１：ＬＥＤチップ
１２：遮光性隔壁
１３：第１樹脂層
１４：第２樹脂層
１５：樹脂板
１６：透過部
１７：遮光部

Claims (4)

1. ＬＥＤの発光により任意の形状を表示するＬＥＤ発光表示装置において、
   ＬＥＤがベアチップ実装された基板と、
   前記基板上に前記ＬＥＤを囲うように形成された遮光性隔壁と、
   前記基板上の、前記遮光性隔壁で囲われた領域内であって前記ＬＥＤから一定距離離れた位置に、高反射率な樹脂により形成された第１樹脂層と、
   前記基板上部と前記第１樹脂層上部であって前記遮光性隔壁で囲われた領域を満たすように形成され、拡散材が混合された、前記ＬＥＤを封止する第２樹脂層と、
   前記第２樹脂層の上部に設置され、前記ＬＥＤからの光を透過する任意の形状の透過部と、前記透過部以外の領域であって前記ＬＥＤからの光を遮光する遮光部と、を有する樹脂板と、
   で構成され、
   前記ＬＥＤは、そのＬＥＤの直上が前記樹脂板の前記遮光部となる位置に設置され、
   前記第１樹脂層は、前記基板に平行な面に沿って前記ＬＥＤから離れる方向に、前記樹脂板へ向かう上り斜面となる形状である、
   ことを特徴とするＬＥＤ発光表示装置。
2. 前記樹脂版の前記遮光部の前記基板側表面は、高反射率な色の塗装が施されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光表示装置。
3. 前記基板の前記遮光性隔壁に囲われた領域内の表面は、高反射率な色の塗装が施されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ発光表示装置。
4. 前記ＬＥＤはチップ・オン・ボード実装されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。

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