JP2008235705A - Ｌｅｄ発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】異なるタイミングで、輝度むらや色むらの少ない異なる色を表示可能な発光セグメントを有するＬＥＤ表示装置を安価に製造すること。
【解決手段】第１のＬＥＤ１２０Ｗの極近傍だけに蛍光体が配置され、第２のＬＥＤ１２０Ｂの近傍には蛍光体は配置されていない。遮光性枠体１４０は、環状に形成されており、その環の一部は、横向きのＶ字形に内側に凹んでいる。セパレータ１４０ａは、このＶ字形の凹部から構成されており、遮光性枠体１４０と同一材料で同一工法によって同時に形成されたものである。このセパレータ１４０ａは、青色発光のＬＥＤ１２０Ｗと青色発光のＬＥＤ１２０Ｂとの間に介在していて、ＬＥＤ１２０Ｂから出力される青色光が、直接上記の蛍光体に当ることを阻止している。このため、その蛍光体に第２のＬＥＤ１２０Ｂからの出力光が直接入射することはない。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数色にわたって発光色が変化する発光セグメントを備えたＬＥＤ発光表示装置に関する。本発明は、任意の表示装置に利用することができる。

ＬＥＤを光源とする発光表示装置の発光セグメントを構成するのに好適なＬＥＤの実装形態としては、例えば下記の特許文献１に記載されているものが公知である。この従来技術は、蛍光体を含有する透光性の封止樹脂で所定の枠内に配設されたＬＥＤを封止し、それらの蛍光体をその枠内で蛍光発光させることにより、所望の発光表示形状を形成するものであり、この従来技術によれば、所望の発光セグメントの輪郭形状をその枠（囲繞部）の形状によって任意に形成することができる。
特開２００６−６６７８６

しかしながら、上記の従来技術に基づいて発光セグメントを構成すると、ＬＥＤの配設箇所の直上部分の発光輝度だけがその他の部分に比べて格段に高くなってしまうので、この輝度むらのために、当該発光セグメントの大きさや形状やＬＥＤの搭載個数などによっては、その１つの発光セグメントを、輝度むらのない一纏まりの発光表示として視認することが難しいと言う問題が生じる。

また、１つの発光セグメント上において、異なるタイミングで異なる色を表示したいと言うニーズが近年生じつつある。また、ＬＥＤ発光表示装置を製造する際には、用いるＬＥＤの種類（自発光色や型式など）を極力少なくして、製造コストをできるだけ抑えたいと言うニーズもある。しかし、発光表示部分を構成する上記の樹脂封止樹脂に蛍光体を混入すると、各ＬＥＤからの発光が必ずそれらの蛍光体に入射してしまう。このため、上記の従来技術を応用しても、１種類の発光色しか出力しない同型のＬＥＤだけを用いていたのでは、１つの発光セグメント上において、明らかに異なる複数色の色表示を行うことはできない。また、色むらの発生を回避することも困難である。
また、１つの発光セグメント上において複数個の同型ＬＥＤ（同発光色のＬＥＤ）を用い、１つのＬＥＤの周囲だけに蛍光体を局所的に偏在させる構成を採用したとしても、他のＬＥＤが発光する際に、そのＬＥＤの発光が、やはりその蛍光体に簡単に入射してしまうので、１種類の発光色しか出力しない同型のＬＥＤだけを用いるだけでは、色むらのない発光表示を複数色にわたって行うことはやはり困難である。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、異なるタイミングで、輝度むらや色むらの少ない異なる色を表示可能な発光セグメントを有するＬＥＤ表示装置を安価に製造することである。

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
即ち、本発明の第１の手段は、複数色にわたって発光色が変化する発光セグメントを備えたＬＥＤ発光表示装置において、周辺に配置された蛍光体を蛍光発光させつつ自発光する第１のＬＥＤと、第１のＬＥＤに対して独立に発光する第２のＬＥＤと、発光セグメントの上部に配置されて発光セグメントの発光表示の輪郭形状をマスキングにより形成する遮光性のマスクシート材と、第２のＬＥＤの発光が上記の蛍光体に直接入射しない様に第２のＬＥＤの配設領域とその蛍光体の配設領域とを分離する遮光性のセパレータと、発光セグメントの発光部を構成する光拡散体が混入された透光性の封止樹脂と、この封止樹脂を側方から囲い込む遮光性枠体とを備え、上記の蛍光体、第１のＬＥＤ、及び第２のＬＥＤを上記のマスクシート材でマスクされる被マスク領域に配置することである。

ただし、上記のセパレータと遮光性枠体についても、できるだけ上記のマスクシート材でマスクすることがより望ましく、もしマスクシート材でマスクされない部位が上記のセパレータや遮光性枠体にある場合には、その部位の少なくとも上方に露呈する上端部については、黒色または暗色とすることが望ましい。
また、上記の第１のＬＥＤと第２のＬＥＤの発光色や発光ピーク波長は、必ずしも同じである必要はなく、発光色が明らかに異なるＬＥＤを用いてもよい。また、各ＬＥＤの実装形態は任意でよく、フリップチップ実装によるものでも、ワイヤーボンディングによるものでもよい。

また、ＬＥＤの配向については、水平置き（横置き）垂直置き（縦置き）斜め置きなど任意でよいが、水平方向に光が多く出力される様に配置して、封止樹脂中の光拡散体によってその向きの光を上方などに反射させることが望ましい。ただし、特にフェイスアップまたはフェイスダウンで実装する場合には、横方向への光取り出しに有利な肉厚のサファイア基板を用いたＬＥＤを採用することが望ましい。
また、上記の第１のＬＥＤと第２のＬＥＤは、同時に点灯させてもよい。これらの点灯のタイミング制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）については任意とする。

なお、以上の付加的な要件については、セパレータの有無を除いては、以下の本発明の第２の手段に対しても同様に当てはまることである。
即ち、本発明の第２の手段は、複数色にわたって発光色が変化する発光セグメントを備えたＬＥＤ発光表示装置において、周辺に配置された蛍光体を蛍光発光させつつ自発光する第１のＬＥＤと、この第１のＬＥＤに対して独立に発光する第２のＬＥＤと、上記の発光セグメントの上部に配置されてこの発光セグメントの発光表示の輪郭形状をマスキングにより形成する遮光性のマスクシート材と、上記の発光セグメントの発光部を構成する光拡散体が混入された透光性の封止樹脂と、上記の封止樹脂を側方から囲い込む遮光性枠体とを備え、少なくとも１つの凹部を有する、閉曲線または凹多角形から上記の輪郭形状を構成し、上記の蛍光体、第１のＬＥＤ、及び第２のＬＥＤを上記のマスクシート材でマスクされる被マスク領域に配置し、上記の遮光性枠体の上記の凹部を形成する部分によって、上記の第２のＬＥＤからの直射光が遮られる影領域内に上記の蛍光体を配置することである。

ただし、上記の凹部の数は任意の自然数でよい。所望の発光セグメントの輪郭形状に応じて、その凹部の数を定めることができる。また、発光セグメントの輪郭形状は、凹部を有する任意の形状を採用することができる。したがって、例えばハートマークなどの様な曲線部分を有する輪郭形状などを採用してもよい。

また、本発明の第３の手段は、上記の第１又は第２の手段において、第１及び第２のＬＥＤを青色発光のＬＥＤとし、上記の蛍光体を、青色光を黄色光に変換する蛍光体とすることである。
また、本発明の第４の手段は、上記の第１乃至第３の何れか１つの手段において、上記の遮光性枠体を黒色または暗色の材料から構成することである。

また、本発明の第５の手段は、上記の第１乃至第４の何れか１つの手段において、上記のマスクシート材の裏面の少なくとも一部を、反射部材、反射剤、または反射作用を奏する塗料による反射面で形成することである。

また、本発明の第６の手段は、上記の第１乃至第５の何れか１つの手段において、上記の遮光性枠体を、配線基板の上面に塗布されて隔壁状に硬化した樹脂から形成することである。

また、本発明の第７の手段は、上記の第１乃至第５の何れか１つの手段において、上記の封止樹脂の充填領域を平板状の基材に形成された貫通孔の内部空間から形成し、上記の基材が積層状に重ねて接合された配線基板の上面から、上記の充填領域の底面を形成し、上記の貫通孔の側壁部から上記の遮光性枠体を構成することである。
また、本発明の第８の手段は、上記の第１乃至第７の何れか１つの手段において、上記の封止樹脂の底面または側面の少なくとも一部に、反射部材、反射剤、または反射作用を奏する塗料を備えることである。

また、本発明の第９の手段は、上記の第１乃至第８の何れか１つの手段において、上記のマスクシート材の上部を、平板状で透光性の有色樹脂、有色フィルム、またはスモークガラスで覆うことである。
また、本発明の第１０の手段は、上記の第１乃至第９の何れか１つの手段において、発光セグメントに、上記の第１及び第２のＬＥＤと発光色が異なる第３のＬＥＤを備えることである。
以上の本発明の手段により、前記の課題を効果的、或いは合理的に解決することができる。

以上の本発明の手段によって得られる効果は以下の通りである。
即ち、本発明の第１の手段によれば、蛍光体、第１のＬＥＤ、及び第２のＬＥＤの各発光は、上記の光拡散体に当たって間接的に上方に取り出され、直接上方に取り出されることはない。即ち、被マスク領域に配置される蛍光体、第１のＬＥＤ、及び第２のＬＥＤを外部から直接目視することはできず、それらの間接光だけを封止樹脂を通して見ることができる。このため、発光セグメントの発光表示領域中には局所的に格段に高輝度になる部位がなくなる。即ち、１つの発光セグメントの全体にわたって、発光輝度の分布に特段のムラがなくなって、輝度分布は全体的に略一定に安定する。このため、本発明の第１の手段によれば、１つの発光セグメントの発光表示を一纏まりの発光表示として視認させることができる。

また、第１のＬＥＤが点灯し、第２のＬＥＤが消灯している時には、蛍光体の蛍光発光と第１のＬＥＤの発光との各色が良好に混合された略均一な混合色が、上記の封止樹脂から上方に出力される。また、第２のＬＥＤが点灯し、第１のＬＥＤが消灯している時には、その発光は上記のセパレータの遮光作用により上記の蛍光体には殆ど入射しないので、これによって、混合色は殆ど生成されずに第２のＬＥＤの自発光色がそのまま封止樹脂から出力される。
このため、たとえ上記の第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとが同じ発光色を有するＬＥＤであったとしても、該発光セグメントの発光色をタイミングによって可変制御することができ、よって、例えば、青色発光表示を行う際に黄色や白色の色むらが同時に現れる様な従来の色むらも生じない。また、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとが異なる発光色を有する場合にも、第２のＬＥＤの発光が上記の蛍光体に直接入射することはないので、やはり同様にして、第２のＬＥＤの自発光色をそのまま上記の封止樹脂から上方に出力することができる。

したがって、本発明の第１の手段によれば、１つの発光セグメントにおいて、輝度むらや色むらの少ない複数の発光色（混合色と自発光色）をタイミングによって切り換えて出力することができる。また、ここで特に、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとを同時に点灯させた場合には、新たな別の混合色（第３の発光色）のより高輝度の発光表示を該発光セグメント上で行うことができる。
また、上記の第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとを同じＬＥＤで構成しても、輝度むらや色むらの少ない複数の色をタイミングによって変化させて発光させることができるので、特にこの場合には、タイミングによって発光色が変化する発光セグメントを備えたＬＥＤ発光表示装置の製造コストを安く抑えることができる。
また、封止樹脂に混入される光拡散体の作用により、本発明のＬＥＤ発光表示装置では、その発光表示部（発光セグメント）を斜視した場合にも、高い視認性を得ることができる。

また、本発明の第２の手段によれば、遮光性枠体の上記の凹部を形成する部分で、上記のセパレータと同様の遮光作用を奏する遮光障壁を兼ねることができるので、上記の様なセパレータをわざわざ導入しなくても、上記の第１の手段と同様の作用・効果を得ることができる。即ち、例えば、第２のＬＥＤが点灯し、第１のＬＥＤが消灯している時には、第２のＬＥＤの発光は上記の影領域において得られる遮光作用により、上記の蛍光体には殆ど入射しないので、これによって、混合色は殆ど生成されずに第２のＬＥＤの自発光色がそのまま封止樹脂から出力される。
また、本発明の第２の手段によれば、例えば凹多角形などを用いて表される例えば矢印（→）や星印（☆）などの様な、一般に日常的に多用されている記号を表す発光セグメントを形成することもできる。

また、特に本発明の第３の手段によれば、青色及び白色の２色を青色発光の同一のＬＥＤのみを用いて出力することができるので、タイミングにより青色（自発光色）及び白色（混合色）の少なくとも２色の内の何れか１色で発光する、発光色可変の発光セグメントを安価に構成することができる。また、ここで特に、第１のＬＥＤと第２のＬＥＤとを同時に点灯させた場合には、更に青白いより高輝度の発光表示を該発光セグメント上で行うことができる。

また、本発明の第４の手段によれば、各発光セグメントの光が、隣の発光セグメントの封止樹脂に漏れることがなく、発光表示の輪郭もぼやけ難くなるので、コントラストに優れた良好な発光表示を実現することができる。
また、本発明の第５の手段によれば、マスクシート材の裏面の反射面に当たった光が、マスクシート材に吸収されることなく、それらの光は封止樹脂の方に反射されて効果的に再利用されるので、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明の第６の手段によれば、上記の遮光性枠体を、配線基板の上面に容易に形成することができる。即ち、その遮光性枠体を形成する樹脂の塗布は、例えばスクリーン印刷などによって実施することもできるし、ディスペンサーなどを用いて行うこともできる。

また、本発明の第７の手段によれば、例えば板状の基材に貫通孔を空けて、その孔の内部空間をＬＥＤの搭載部として各孔にＬＥＤを配設することによって、上記の遮光性枠体を正確かつ容易に形成することができる。また、配線基板の上面全面を例えば蛍光塗料や白色塗料などで一様に予め着色しておけば、その面に上記の板状の基材を層状に重ね合わせて接合するだけで、ＬＥＤの光や光拡散体を有する封止樹脂からの光を良好に反射する反射部材を容易に形成することもできる。

また、本発明の第８の手段によれば、封止樹脂の側面または底面に接する部材によって、蛍光体やＬＥＤからの発光が吸収されることなく、それらの光は封止樹脂の中に反射されるので、光の取り出し効率が向上する。

また、本発明の第９の手段によれば、封止樹脂に混入される光拡散体で反射される外部からの入射光は、上記の有色樹脂、有色フィルム、またはスモークガラスで見え難くなる。即ち、これらの透光性の有色板材によって、封止樹脂への外部からの入射光が効果的に削減されるため、外部からの入射光の光拡散体による反射光は殆ど外部からは見えなくなる。このため、ＬＥＤ発光に基づく発光セグメントの封止樹脂の発光輝度だけが相対的に上昇するので、発光セグメントの発光パターンで表現される目的の表示の視認性が効果的に向上する。したがって、本発明の第９の手段によれば、有色樹脂、有色フィルム、またはスモークガラスが奏する、以上の様なハーフミラーの作用によって、所望の発光表示のみをユーザに提供することが可能となる。
また、本発明の第１０の手段によれば、更に、上記の発光セグメントの発光色が増えるため、上記の発光セグメントの演色性能を更に向上させることができる。

なお、上記の蛍光体は、光源即ち第１のＬＥＤの発光層の極力近傍に極力薄膜状に配置することが望ましく、また、色むらを防止するためにできるだけ均一膜厚の層状にその光源を隙間なくムラなく取り巻くことが望ましい。この様な蛍光体の層状の配置によれば、色むらの少ない略均一な混合色を生成して出力することができる。ただし、第１のＬＥＤのみを２段階に封止し、１段階目の１次封止樹脂にのみ蛍光体を混合してその１次封止樹脂を第１のＬＥＤの近傍一体にのみ配置（ポッティング）する様にしてもよい。この様な方式によれば、蛍光体を第１のＬＥＤの近傍のみに簡単に配置することができる。
また、用いる蛍光体としては、一般のＬＥＤ照明や従来のＬＥＤ発光表示装置等に用いられている公知のもの等を使用することができる。例えば、青色発光を黄色の蛍光に変換する場合には、例えば周知のＣｅ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光剤）などを用いることができる。

また、上記の発光セグメントの平面形状は任意でよく、例えば、矩形などからなる辺状のものであっても、ドット状のものであってもよい。また、１つの発光セグメントを構成するに当たり、何個のＬＥＤを使用してもよい。
また、上記の遮光性枠体の材料としては、透光性が十分に低い材料が望ましく、その色は、特に黒色かまたは極力黒色に近い暗色であることが望ましい。
また、上記の反射剤などは、光を反射し易いものであれば何でもよく、例えば、封止樹脂の充填領域の底面上に印刷した白色塗料や銀色塗料や蛍光塗料などで構成してもよい。また、白色系、明色、または光沢色の反射性レジスト膜や、塗布または蒸着された金属薄膜などで構成してもよい。

また、上記の光拡散体には、一般のテレビ、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーションシステム、携帯電話等の液晶ディスプレー装置に用いられている公知のもの等を使用することができる。
また、本発明のＬＥＤ発光表示装置の表示部（マスクシート材）を覆う平板状の透光性部材に、光拡散剤を混入させたり、光拡散フィルムを貼り付けたりしてもよい。その透光性部材の光拡散作用によっても、表示部を斜視した場合にもその視認性を良好にすることができる。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。

図１に本実施例１のＬＥＤ発光表示装置２００の正面図を示す。マスクシート材１７１は透光性の樹脂シート上に印刷された黒色のシリコン樹脂から形成されており、その厚さは約０．２ｍｍである。アラビア数字などを表示するための所謂７セグメントを構成している発光セグメント１００の発光表示の輪郭形状は、上記のマスクシート材１７１が印刷されていない部位である表示窓１７１ａによって形成されており、封止樹脂１６０の中に混入されている光拡散体からの反射光は、この表示窓１７１ａの枠内を通過して外部に放出される。

図２は、このＬＥＤ発光表示装置２００を構成する発光セグメント１００の組立前の断面図であり、その組立後は、光反射剤１７２は遮光性枠体１４０に、マスクシート材１７１は有色樹脂１８０に、それぞれ上下方向に互いに接近して、相互に接合された位置関係になる。
上記のマスクシート材１７１は透光性の樹脂シート１７０の上面に印刷されたものであり、マスクシート材１７１の下方に位置する樹脂シート１７０の裏面上には、光を下方に良好に反射させる光反射剤１７２が塗布されている。また、このマスクシート材１７１や表示窓１７１ａは、平板状の透光性の有色樹脂１８０で覆われている。この有色樹脂１８０は、外部からの入射光が表示窓１７１ａを通って封止樹脂１６０に入射することを防止するためのものである。透光性のシリコンからなる封止樹脂１６０には、酸化チタン（ＴｉＯ_x ）からなる光拡散体の粒子が混入されており、青色発光の第１のＬＥＤ１２０Ｗから出力される青色光は、この光拡散体を含有する封止樹脂１６０を介して、間接的に外部に放出される。

厚さ１．２ｍｍのガラスエポキシ材（ＦＲ−４）からなる絶縁基板１１０の上面１１０ａには、銅（Ｃｕ）からなる層状のリード電極１１１，１１２が形成されており、第１のＬＥＤ１２０Ｗの裏面は、銀ペーストからなるダイボンド材１３１によってリード電極１１２に接合されている。この第１のＬＥＤ１２０Ｗは、サファイア基板の上に III族窒化物系化合物半導体の半導体層を積層したものであり、そのｐ電極はボンディングワイヤー１３２によってリード電極１１１に電気的に接続されている。また、そのｎ電極はボンディングワイヤー１３３によってリード電極１１２に電気的に接続されている。また、リード電極１１２は、絶縁基板１１０に形成されたスルーホール１１０ｃの内部に充填された充填金属１１４を介して、絶縁基板１１０の裏面に成膜された銅（Ｃｕ）からなる配線パターン１１５に接続されている。この配線パターン１１５の露出面及び絶縁基板１１０の裏面１１０ｂの各一部には、シリコン製の絶縁膜１１６が成膜されている。この絶縁膜１１６は、配線パターン１１５に係わる不測の短絡を防止するためのものである。

上記のＬＥＤ１２０Ｗは、透光性のシリコン樹脂を用いて２段階に封止されている。その一段目は、粒子状の蛍光体を含有する透光性のシリコン樹脂からなる封止樹脂１５０によって封止されている。ここで含有される蛍光体は、Ｃｅ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光剤）であり、これによって、青色光を黄色光に波長変換することができる。なお、この封止樹脂１５０の上部には、マスクシート材１７１があるため、この封止樹脂１５０及び第１のＬＥＤ１２０Ｗは、有色樹脂１８０の上方からは目視することができない。

一方、二段目の封止は、上記の封止樹脂１６０によって行われている。このため、封止樹脂１５０からその外部に放射される出力光は、青色光と黄色光との混合色である白色となり、それらの出力光の多くは、上記の光拡散体に反射され、表示窓１７１ａを通過して、有色樹脂１８０の上方に取り出される。
樹脂膜１１３は、黒色のシリコン樹脂を絶縁基板１１０の上面１１０ａまたはリード電極１１１，１１２の上面にスクリーン印刷したものであり、その上の遮光性枠体１４０は、ディスペンサーを用いて塗布された黒色のシリコン樹脂から形成されている。そして、この遮光性枠体１４０の封止樹脂１６０に接する側の側壁面上には、反射剤１４１が塗布されている。

図３に、上記の発光セグメント１００の平面図を示す。この平面図は、ワイヤーボンディング及び上記の封止処理を実施する前の状態を示すものであり、分り易くするために樹脂膜１１３の図示は省略してある。図２の断面は、本図３におけるＡ−Ａ′断面を示すものであり、本図３において第２のＬＥＤ１２０Ｂは、第１のＬＥＤ１２０Ｗに対して上下対称形に配置されている。ただし、第２のＬＥＤ１２０Ｂは、上記の封止樹脂１６０によってのみ１段階で封止される。このため、第２のＬＥＤ１２０Ｂの近傍には、蛍光体は配置されない。

遮光性枠体１４０は、環状に形成されており、その環の一部は、横向きのＶ字形に内側に凹んでいる。セパレータ１４０ａは、このＶ字形の凹部から構成されており、遮光性枠体１４０と同一材料で同一工法によって同時に形成されたものである。このセパレータ１４０ａは、封止樹脂１５０と青色発光する第２のＬＥＤ１２０Ｂとの間に介在していて、第２のＬＥＤ１２０Ｂから出力される青色光が直接封止樹脂１５０に当ることを阻止している。このため、封止樹脂１５０に混入されている蛍光体に、第２のＬＥＤ１２０Ｂからの出力光が直接入射することはない。

このため、第２のＬＥＤ１２０Ｂが点灯している時は、封止樹脂１６０が含有する光拡散体によって反射された青色光だけが、図１、図３の表示窓１７１ａの枠内から外部に出力される。また、第１のＬＥＤ１２０Ｗが点灯している時は、封止樹脂１６０が含有する光拡散体によって反射された青色光と、波長変換された上記の黄色光とが混合されて、表示窓１７１ａの枠内から外部に出力される。
したがって、この発光セグメント１００を用いれば、白色の発光表示と青色の発光表示の何れをも任意に選択して実施することができるので、本実施例１のＬＥＤ発光表示装置２００においては、従来の青色表示の際の色むらの問題が生じない。また、上記の構造によれば、第１及び第２の各ＬＥＤ（１２０Ｗ，１２０Ｂ）と封止樹脂１５０に混入された蛍光体は、何れもマスクシート材１７１によってマスクされる被マスク領域に配置されるので、本ＬＥＤ発光表示装置２００を目視した際には、表示窓１７１ａの枠内には、発光強度が局所的に高い部分が存在しなくなる。このため、本実施例１の構成に従えば、発光強度むらの少ない発光表示装置を実現することができる。
また、上記の第１のＬＥＤ１２０Ｗと第２のＬＥＤ１２０Ｂには、同一の青色発光の発光ダイオードを用いることができるので、これによって、ＬＥＤ発光表示装置２００の製造コストを削減することができる。

図４に本実施例２の発光セグメント１０１の平面図を示す。この発光セグメント１０１は、先の実施例１のＬＥＤ発光表示装置２００と同様の表示装置に用いるものであり、実施例１の発光セグメント１００を若干拡張した構造を有する。即ち、図３と図４とを対照すると分かる様に、本実施例２の発光セグメント１０１は、赤色発光する第３のＬＥＤ１２０Ｒを更に有しており、この第３のＬＥＤ１２０Ｒの裏面は、第１のＬＥＤ１２０Ｗと同様のダイボンディングによってリード電極１１２′の上面に接合されている。また、リード電極１１２′はリード電極１１２と同様に、絶縁基板の上面１１０ａ上に積層された銅被膜からなり、このリード電極１１２′には、第３のＬＥＤ１２０Ｒのｎ電極がボンディングワイヤー１３３によって電気的に接続されている。

また、本発光セグメント１０１においては、本図４の右側の遮光性枠体１４０の一部（拡張部分１４０ｂ）が上記の第３のＬＥＤ１２０Ｒをも内包する様に、外側（右側）に凸に湾曲させて拡張形成されており、この拡張によって、本図４の遮光性枠体１４０の環内で表示窓１７１ａの枠外に位置する右側の被マスク領域として新たな拡張領域が設けられている。上記のリード電極１１２′の殆どの領域は、その拡張領域の中央部を占める主要部に形成されている。なお、遮光性枠体１４０の拡張部分１４０ｂの内壁面にも、図２に示した反射剤１４１が塗布されており、この拡張部分１４０ｂの内壁面は、図４に図示する様に略二次曲線状の凹面を形成している。ここで、第３のＬＥＤ１２０Ｒは、発光を本発光セグメント１０１の全体に良好に分散させるために、この二次曲線の焦点上に配置することが望ましいが、必ずしもその必要はない。

以上の発光セグメント１０１の構成に従えば、第１のＬＥＤ１２０Ｗのみを点灯させた場合には発光セグメント１０１は白色発光し、第２のＬＥＤ１２０Ｂのみを点灯させた場合には青色発光し、第３のＬＥＤ１２０Ｒのみを点灯させた場合には赤色発光する。そして、第３のＬＥＤ１２０Ｒから出力される赤色光は、図２の封止樹脂１５０に含まれる蛍光体に直接入射しても、その蛍光体を励起発光させることはない。また、これら３つのＬＥＤは何れも表示窓１７１ａの枠外の被マクス領域中に配置されている。したがって、この発光セグメント１０１においては、白色、青色、赤色の少なくとも３色をそれぞれ、色むら及び輝度むらなく表示することができる。また、これらの点灯の組み合わせも任意であり、その様な組み合わせ点灯を行えば、任意の混合色をそれぞれ、同様の作用に基づく発光の重ね合わせによって、色むら及び輝度むらなく表示することができる。

図５に、実施例１の発光セグメント１００のその他の変形例を例示する。即ち、図５は、先の発光セグメント１００を若干変形した本実施例３の発光セグメント１０２の断面図である。本図５における各符号の内、図２と同じ符号については、図２と同様の部位を示している。この発光セグメント１０２における発光セグメント１００との主な相違点は、次の２点である。

（相違点１）封止樹脂１６０の充填領域は、平板状の樹脂製の基材１４５に形成された貫通孔の内部空間から形成されている。即ち、反射剤１４１の塗布面がその貫通孔の内壁面に相当しており、この基材１４５が積層状に重ねて接合された配線基板１１０の上面１１０ａで、上記の充填領域の底面が形成されている。そして、この貫通孔の側壁部を構成する基材１４５によって、封止樹脂１６０を側方から囲い込んで拘持する遮光性枠体が構成されている。
（相違点２）透光性のシリコン樹脂からなる封止樹脂１５１には、蛍光体は含有されておらず、硬化処理後の封止樹脂１５１の露出表面上に蛍光体層１５５が、塗布によって成膜されている。

例えば、以上の発光セグメント１０２の様に、封止樹脂１６０を側方から囲い込んで拘持する遮光性枠体は、基材１４５に対する穴あけ処理によっても形成することができる。また、上記の構成に従えば、蛍光体層１５５は非常に薄く均一に成膜することができるため、これにより、蛍光体に必要以上に多数回衝突してから外部に放出される発光（光子）が無くなり、発光セグメント１０２の発光効率が向上する。

なお、図５の第１のＬＥＤ１２０Ｗは、肉厚のサファイア基板１２１の上に発光層を含む半導体層１２２を結晶成長させたものであるが、この様な肉厚のサファイア基板１２１を用いれば、横方向への光の取り出し効率の点で有利になる。

図６に、本実施例４の外気温表示システム３００の論理的なシステム構成図を示す。この外気温表示システム３００は、図７に表示形式が例示されるＬＥＤ発光表示装置２０１の外気温度表示領域２０１ａに、本システムを搭載する車両の外気温度を表示するためのものであり、その外気温度Ｔは本図６の外気温度検出手段３１１によって検出される。

路面凍結推定手段３１２は、当該車両が走行中の路面が凍結している可能性の大小を判定する手段であり、その凍結の可能性が所定の閾値よりも高いと判定された場合には、その出力信号Ｓ１を１とする。また、その凍結の可能性が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、その出力信号Ｓ１を０とする。この様な推定手段は、例えば、特開２００５−３０６３０５や特開２００６−２４３８８８などに開示されている従来技術に基づいて、容易に構成することができる。

また、オーバーヒート予測手段３１３は、当該車両のエンジンがオーバーヒートを起こす可能性の大小を判定する手段であり、その可能性が所定の閾値よりも高いと判定された場合には、その出力信号Ｓ２を１とする。また、その可能性が所定の閾値よりも低いと判定された場合には、その出力信号Ｓ２を０とする。この様な予測手段は、例えば、実開平７−８７４７や特開平６−１４６９８３などに開示されている従来技術に基づいて、容易に構成することができる。

表示パターン編集手段３２０は、ＬＥＤ発光表示装置２０１の外気温度表示領域２０１ａに表示すべき発光表示情報（外気温度Ｔなど）の表示パターンを編集する手段であり、物理的には図示しないコンピュータから構成されている。また、当該コンピュータは物理的には、図示しないＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、入出力インターフェイスなどから構成されている。また、このコンピュータを動作させるプログラムによって、図６の表示色決定手段３２１と点灯ＬＥＤ選択手段３２２が実現される。上記の表示パターンを一意に規定する制御信号は、表示パターン編集手段３２０からＬＥＤドライバ３３０に対して転送され、このＬＥＤドライバ３３０からの給電によって、その表示パターンがＬＥＤ発光表示装置２０１の外気温度表示領域２０１ａ上に実現される。

図８に、上記の表示パターン編集手段３２０を実現するプログラムのフローチャートを示す。まず最初にステップＳ１１０では、上記の各手段３１１〜３１３より、上記の外気温度Ｔと出力信号Ｓ１，Ｓ２を入力する。
次に、ステップＳ１２０では、出力信号Ｓ１の値を判定し、その値が１（：路面凍結の可能性が大きい。）であればステップＳ１４０へ、そうでなければステップＳ１３０へ処理を移す。
次に、ステップＳ１３０では、出力信号Ｓ２の値を判定し、その値が１（：これからオーバーヒートが発生する可能性が大きい。）であればステップＳ１６０へ、そうでなければステップＳ１５０へ処理を移す。

ステップＳ１４０〜Ｓ１６０の各ステップでは、外気温度表示領域２０１ａに出力する表示パターンの表示色を指定するためのカラーコードＣＬを設定する。例えば、ステップＳ１４０のカラーコードＣＬに指定するキャラクタコード’Ｂ’は、青色表示を行うことを示している。また、ステップＳ１５０のキャラクタコード’Ｗ’は白色表示を、ステップＳ１６０のキャラクタコード’Ｒ’は赤色表示をそれぞれ示している。言い換えれば、以上のステップＳ１２０〜Ｓ１６０によって、上記の表示色決定手段３２１（図６）が構成されている。

次に、ステップＳ１７０では、表示すべき外気温度Ｔを１桁または２桁の整数（−９〜９９）に変換し、その値に基づいて、発光表示すべき個々の発光セグメント１０１（図４）をそれぞれ選択する。この時、上記のカラーコードＣＬに設定されているキャラクタコードが’Ｗ’であれば、表示パターンに対応する点灯すべき発光セグメント１０１の第１のＬＥＤ１２０Ｗを選択する。また、キャラクタコードが’Ｂ’であれば表示パターンに対応する点灯すべき発光セグメント１０１の第２のＬＥＤ１２０Ｂを、また、キャラクタコードが’Ｒ’であれば表示パターンに対応する点灯すべき発光セグメント１０１の第３のＬＥＤ１２０Ｒをそれぞれ選択する。そして、それらの選択に基づいて、選択された各ＬＥＤを点灯させるための制御信号を生成する。即ち、このステップＳ１７０が、上記の点灯ＬＥＤ選択手段３２２（図６）に相当している。

次に、ステップＳ１８０では、生成されたそれらの制御信号をＬＥＤドライバ３３０に転送することによって、ＬＥＤドライバ３３０を起動する。
そして、ステップＳ１８０実行後は、最初のステップＳ１１０に処理を戻して、以上の処理を周期的に繰り返し実行する。その繰り返しの制御周期は任意でよい。

以上の制御手順に従えば、路面凍結の恐れがある場合には、ＬＥＤ発光表示装置２０１の外気温度表示領域２０１ａに表示される外気温度Ｔなどの表示パターンは、青色発光によって表示される。また、エンジンがオーバーヒートしそうな場合には、外気温度表示領域２０１ａに表示される外気温度Ｔなどの表示パターンは、赤色発光によって表示される。また、その他の通常時には、それらの表示パターンは、白色で表示される。
したがって、この外気温表示システム３００によれば、路面凍結の推定情報やオーバーヒートの予測情報などを、外気温度表示領域２０１ａに表示される外気温度の色によって、当該車両の運転者に随時的確に知らせることができる。

また、上記の青色表示の代わりに、例えば、青色と白色とを交互に点灯させる様にしてもよい。或いは、青→白→消灯→青→白→消灯→・・・などの様に、点灯色を交互に変化させながら、消灯と点灯とを周期的に繰り返す様にしてもよい。これらのＬＥＤの点灯制御によれば、路面凍結に関する可能性を当該車両の運転者に、更により効果的に知らせることができる。

図９は、本実施例５の発光セグメント１０の平面図である。この発光セグメント１０によって表示される発光表示の輪郭形状４は、凹多角形で形成された矢印形状である。即ち、この凹多角形の外部領域は、図示しないマスクシート材によってマスクされ、目的のＬＥＤ発光表示装置においては輪郭形状４の内部領域だけが発光する。遮光性枠体５の凹部５ａは、輪郭形状４の凹部と略同一形状を有しており、輪郭形状４の凹部にそって形成されている。第１のＬＥＤ１の周囲には、蛍光体を含有する封止樹脂３が配置されており、この封止樹脂３は第２のＬＥＤ２の影領域内に配置されている。
例えばこの様に、上記の影領域において得られる前述の遮光作用は、第２のＬＥＤから見た死角領域内に蛍光体が配置されることによって得られるものであり、本実施例５では、上記の凹部を形成する遮光性枠体の一部分（凹部５ａ）が、その死角（影領域）を生成する遮蔽物となっている。

図１０に、上記の発光セグメント１０３の平面図を示す。この平面図は、ワイヤーボンディング及び上記の封止処理を実施する前の状態を示すものであり、図２の断面図は、本図１０におけるＡ−Ａ′断面にも対応している。また、本図１０においても、分り易くするために樹脂膜１１３の図示は省略して図示している。この発光セグメント１０３は、青色発光する第２のＬＥＤ１２０Ｂと赤色発光する第３のＬＥＤ１２０Ｒを有しており、本図１０において各ＬＥＤ（第１のＬＥＤ１２０Ｗ，各第２のＬＥＤ１２０Ｂ，各第３のＬＥＤ１２０Ｒ）は、それぞれ中心線Ａ−Ａ′に対して左右対称形に配置されている。

第２のＬＥＤ１２０Ｂと第３のＬＥＤ１２０Ｒの各裏面は、図２の第１のＬＥＤ１２０Ｗと同様の半田付けによって、リード電極１１２′の上面に半田付けされている。また、リード電極１１２′は、図２のリード電極１１２と同様に、絶縁基板の上面１１０ａ上に積層された銅被膜からなり、このリード電極１１２′には、図２の第１のＬＥＤ１２０Ｗの場合と同様に、ｎ電極がボンディングワイヤー１３３によって電気的に接続されている。第２のＬＥＤ１２０Ｂと第３のＬＥＤ１２０Ｒについては、それぞれ上記の封止樹脂１６０によってのみ１段階で封止されるため、第２のＬＥＤ１２０Ｂと第３のＬＥＤ１２０Ｒの近傍には、蛍光体は配置されない。

遮光性枠体１４０は、環状に形成されており、その環の一部分１４０ａは、直角に形成された２つの凹部からなる。この凹部１４０ａは、封止樹脂１５０と青色発光する第２のＬＥＤ１２０Ｂとの間に介在していて、第２のＬＥＤ１２０Ｂから出力される青色光が直接封止樹脂１５０に入射することを阻止している。このため、封止樹脂１５０に混入されている蛍光体が、第２のＬＥＤ１２０Ｂからの直射光によって励起されて蛍光発光することはない。
また、本発光セグメント１０３（図１０）においては、各ＬＥＤの背後に位置する遮光性枠体１４０の湾曲部分１４０ｂが、各ＬＥＤ（第１のＬＥＤ１２０Ｗ，各第２のＬＥＤ１２０Ｂ，各第３のＬＥＤ１２０Ｒ）を内包する様に外側に凸に湾曲させて形成されており、この湾曲部分１４０ｂの内壁面には、図２に示した反射剤１４１が塗布されている。そして、この湾曲部分１４０ｂの内壁面は、図１０に図示する様に略二次曲線状の凹面を形成している。各ＬＥＤは、発光を本発光セグメント１０３の全体に良好に分散させるために、これらの二次曲線の焦点付近に配置することが望ましい。

以上の構成により、青色発光の第２のＬＥＤ１２０Ｂだけが点灯している時は、封止樹脂１６０が含有する光拡散体によって反射された青色光だけが、図１０の表示窓１７１ａの枠内から外部に出力される。また、第１のＬＥＤ１２０Ｗだけが点灯している時は、第１のＬＥＤ１２０Ｗの自発光による青色光と、蛍光体で波長変換された上記の黄色光とが混合されて、その混合色の白色光が表示窓１７１ａの枠内から外部に出力される。また、赤色で自発光する第３のＬＥＤ１２０Ｒからの出射光は、図１０の封止樹脂１５０に含まれる蛍光体に直接入射しても、その蛍光体を励起発光させることはないので、第３のＬＥＤ１２０Ｒのみを点灯させた場合には、発光セグメント１０３は赤色発光する。このため、この発光セグメント１０３を用いれば、従来の青色表示の際の色むらの問題が生じない。そして、勿論これらの発光色は、各ＬＥＤの駆動制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）により任意に選択することができる。

また、上記の構造によれば、第１、第２及び第３の各ＬＥＤ（１２０Ｗ，１２０Ｂ，１２０Ｒ）と封止樹脂１５０に混入された蛍光体は、何れもマスクシート材１７１によってマスクされる被マスク領域に配置されるので、ＬＥＤ発光表示装置２０１を目視した際には、表示窓１７１ａの枠内には、発光強度が局所的に高い部分が存在しなくなる。このため、本実施例１の構成に従えば、発光強度むらの少ない発光表示装置を実現することができる。

したがって、この発光セグメント１０３においては、白色、青色、赤色の少なくとも３色をそれぞれ、色むら及び輝度むらなく表示することができる。また、これらの点灯の組み合わせも任意であり、その様な組み合わせ点灯を行えば、任意の混合色をそれぞれ、同様の作用に基づく発光の重ね合わせによって、色むら及び輝度むらなく表示することができる。
更に、上記の第１のＬＥＤ１２０Ｗと第２のＬＥＤ１２０Ｂには、同一の青色発光の発光ダイオードを用いることができるので、これによって、ＬＥＤ発光表示装置２０１の製造コストを削減することができる。

以下、上記の発光セグメント１０３の適用例について、具体的に例示する。図１１のＬＥＤ発光表示装置２０１は、乗用車のフロントパネルに搭載されるものであり、車載された空調や外気温度に係わる表示を行う。図１０の発光セグメント１０３は、この図１１の矢印を構成するものであり、これらの２つの矢印（発光セグメント１０３）によって、空調の風向きを発光表示することができる。
そして、これらの２つの矢印（発光セグメント１０３）は、少なくとも白色、青色、及び赤色の３色に点灯させることができるものであるから、例えば、このＬＥＤ発光表示装置２０１において、冷房時の空調の風向きは青色で表示し、暖房時の空調の風向きは赤色で表示し、除湿時または送風時の空調の風向きは白色で表示することができる。そして、この様な発光色の切り換え制御によれば、空調の動作状態（冷房、暖房、除湿、送風および風向き）を発光セグメント１０３の点灯の有無およびその点灯色から、瞬時に容易に視認することができる。
また、発光セグメント１０３の発光表示による各色（青色、赤色、白色）の表示は、何れも輝度むら及び色むらが少ない表示となるので、これらの発光表示は非常に視認性に優れたものとなる。

〔その他の変形例〕
本発明の実施形態は、上記の形態に限定されるものではなく、その他にも以下に例示される様な変形を行っても良い。この様な変形や応用によっても、本発明の作用に基づいて本発明の効果を得ることができる。
（変形例１）
例えば、上記の実施例１では、図２の遮光性枠体１４０は、ディスペンサーを用いて塗布したが、この遮光性枠体１４０は、スクリーン印刷を多数回繰り返し重ねて積層することによっても形成することができ、その様な方法によっても精度よく形成することができる。

（変形例２）
また、図１〜図３の発光セグメント１００の表示窓１７１ａは、周知の所謂７セグメントを構成するのに好適な形状に形成されているが、この様な表示窓１７１ａの輪郭形状は任意である。即ち、本発明のＬＥＤ発光表示装置による発光表示は周知の所謂７セグメントによる数字表示に何ら限定されるものではなく、発光セグメントの輪郭形状は任意に形成することができる。

（変形例３）
また、図２のＬＥＤ１２０Ｗはフェイスアップ（水平置き）で固定されているが、用いるＬＥＤを固定する際の配向は任意でよく、フェイスダウン（水平置き）でも垂直置きでも、斜め置きなどでもよい。特に、ＬＥＤを垂直置き（縦置き）する場合には、横方向への光の出力が行い易く有利である。また、ＬＥＤの出力配光は、例えば図５の第１のＬＥＤ１２０Ｗなどの様な広配光のものを選択することが望ましい。

（変形例４）
また、第１のＬＥＤの発光波長は任意でよく、その発光波長を変換する蛍光体の出力光の波長も任意でよい。本発明の第１のＬＥＤにも、その発光によって励起発光する蛍光体にも、周知の任意のものを用いることができる。

本発明は、発光セグメントの配列などによって実現可能な任意の表示用途に利用することができ、例えば車両のフロントパネルの表示装置や、携帯電話の着信表示や、デジタル表示の時計や、エレベーターの階数表示や、家電製品などの操作情報や動作情報や制御情報などを表示する表示部などに応用することができる。

実施例１のＬＥＤ発光表示装置２００の正面図 ＬＥＤ発光表示装置２００を構成する発光セグメント１００の断面図 実施例１の発光セグメント１００の平面図 実施例２の発光セグメント１０１の平面図 実施例３の発光セグメント１０２の断面図 実施例４の外気温表示システム３００の論理的なシステム構成図 外気温表示システム３００を構成するＬＥＤ発光表示装置２０１の平面図 表示パターン編集手段３２０を実現するプログラムのフローチャート 実施例５の発光セグメント１０の平面図 実施例６の発光セグメント１０３の平面図 実施例６のＬＥＤ発光表示装置２０１の平面図

符号の説明

１００ ： 発光セグメント
１１０ ： 絶縁基板
１１１ ： リード電極
１２０Ｗ ： 第１のＬＥＤ
１２０Ｂ ： 第２のＬＥＤ
１２０Ｒ ： 第３のＬＥＤ
１４０ ： 遮光性枠体
１４０ａ ： セパレータ
１５５ ： 蛍光体層
１６０ ： 封止樹脂
１７１ ： マスクシート材
１７１ａ ： 表示窓
２００ ： ＬＥＤ発光表示装置
３００ ： 外気温表示システム

Claims (10)

1. 複数色にわたって発光色が変化する発光セグメントを備えたＬＥＤ発光表示装置において、
   周辺に配置された蛍光体を蛍光発光させつつ自発光する第１のＬＥＤと、
   前記第１のＬＥＤに対して独立に発光する第２のＬＥＤと、
   前記発光セグメントの上部に配置されて前記発光セグメントの発光表示の輪郭形状をマスクして形成する遮光性のマスクシート材と、
   前記第２のＬＥＤの発光が前記蛍光体に直接入射しない様に、前記第２のＬＥＤの配設領域と前記蛍光体の配設領域とを分離する遮光性のセパレータと、
   前記発光セグメントの発光部を構成する光拡散体が混入された透光性の封止樹脂と、
   前記封止樹脂を側方から囲い込んで拘持する遮光性枠体と
   を有し、前記蛍光体、前記第１のＬＥＤ、及び前記第２のＬＥＤは、前記マスクシート材でマスクされる被マスク領域に配置されていることを特徴とするＬＥＤ発光表示装置。
2. 前記第１及び第２のＬＥＤは青色発光のＬＥＤであり、前記蛍光体は青色光を黄色光に変換する蛍光体であ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. 前記遮光性枠体は、黒色または暗色の材料から構成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. 前記マスクシート材の裏面は、反射部材、反射剤、または反射作用を奏する塗料による反射面で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。
5. 前記遮光性枠体は、配線基板の上面に塗布されて隔壁状に硬化した樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。
6. 前記封止樹脂の充填領域は、平板状の基材に形成された貫通孔の内部空間からなり、
   前記充填領域の底面は、前記基材が積層状に重ねて接合された配線基板の上面からなり、前記遮光性枠体は、前記貫通孔の側壁部から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。
7. 前記封止樹脂は、その底面または側面の少なくとも一部に、反射部材、反射剤、または反射作用を奏する塗料を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。
8. 前記マスクシート材は、その裏側の少なくとも一部に、反射部材、反射剤、または反射作用を奏する塗料を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。
9. 前記マスクシート材はその上部が、平板状で透光性の有色樹脂、有色フィルム、またはスモークガラスで覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。
10. 前記発光セグメントは、前記第１及び第２のＬＥＤと発光色が異なる第３のＬＥＤを有することを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１項に記載のＬＥＤ発光表示装置。

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