JP2877611B2 - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の発光素子（ligh
t-emitting diode）が所定の間隔を有して配列されて形
成される光半導体装置で、その点灯、消灯の組合せによ
り所定の情報を表示する光半導体装置に関するものであ
り、特に詳細には、外光の入射光量の変化や見る人の位
置に関係なく明瞭に情報の表示を行うことのできる光半
導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】複数個の発光素子を外囲器内にマトリッ
クス状に配列して形成された表示単位としての光半導体
装置は、この発光素子を点灯または消灯させることによ
り所定の情報を表示することができる。
【０００３】現在、この光半導体装置は、所定数組み合
わされて表示パネル等のような表示装置として屋内ある
いは屋外で広く使用されている。
【０００４】例えば、これらの表示装置は、高速道路の
道路情報をドライバーに提供するために高速道路の路肩
等に設置されたり、また列車の発車および到着時刻の案
内を利用者に提供するために駅構内に設置されたりして
いる。
【０００５】図２Ａは、従来の表示装置の表示単位とし
ての光半導体装置１の平面図である。この表示単位１
は、９個の発光素子２から構成されている。この発光素
子（light-emitting diode:LED）２は、外囲器３内に規
則正しくマトリックス状に配列されている。外囲器３内
の発光素子２の間には、発光素子２を外囲器３内に固定
するための樹脂４が充填されている。
【０００６】図２Ｂは、図２Ａに示した光半導体装置１
のＡ−Ａ′線に沿った断面図である。この光半導体装置
１を複数個組合せて平面上に配列することにより、例え
ば上記した駅構内の列車情報を表示する表示装置を形成
することができる。
【０００７】図３Ａは、従来の光半導体装置１を複数個
組合せて作られた表示装置７の平面図である。図３Ｂ
は、図３Ａに示した表示装置７のＢ−Ｂ′線に沿った断
面図である。
【０００８】図３Ａに示した表示装置７を、例えば屋外
に設置した場合、太陽光線は発光素子２、即ちＬＥＤラ
ンプに直接入射する。この場合、ＬＥＤランプ２が点灯
しているか、消灯しているかの区別がつきにくくなり、
その結果表示情報を認識できないという問題点があっ
た。
【０００９】この問題を解決するために、従来では、例
えば、図２Ｂに示したように、光半導体装置１内の外囲
器３の一部にルーバー５を設け外光がＬＥＤランプ２上
に直接に入射しないようにしていた。
【００１０】これにより、ＬＥＤランプ２が消灯時に、
外光がＬＥＤランプ２や樹脂４上に入射されにくくな
り、発光素子２の点灯時の光量と消灯時の外光の反射光
量との差が大きくなる。即ち、光半導体装置全体として
の明るさのコントラストが大きくなる。したがって、良
好な表示が可能となる。
【００１１】しかしながら、表示装置７を構成する場合
に、光半導体装置１をマトリックス状に配列する。外光
の影響を抑えるため外囲器５に設けられるルーバー５の
長さを長くすると、特に表示装置における上下方向の視
認性が損なわれることになる。このため、表示装置の設
置場所や表示部分の大きさ等によっては、ルーバー５の
長さを短くしなければならない場合がある。例えば、図
２Ａ，２Ｂに示した光半導体装置を用いて作られた表示
装置の場合、Ｂ方向から見ると、ＬＥＤランプ２が見に
くくなる場合がある。そのため、ルーバー５の長さを短
くする必要が生じる。
【００１２】このような場合には、ルーバー５は外光を
十分に遮光することができず、ＬＥＤランプ２の点灯時
と消灯時における特定方向に対するコントラストが悪化
していた。
【００１３】また、発光素子２を外囲器に固定するため
の樹脂４は、一般に粘性の低いものが用いられている。
つまり、粘性の高い樹脂を用いた場合、この樹脂を発光
素子２の周囲に流し込み固化させる際に、発光素子２の
周辺で空洞が生じるのを避けるためである。ところが、
粘性の低い樹脂４を用いた場合、その表面が鏡面にな
る。その結果、外光が樹脂４の表面に入射した場合、特
定方向に反射するので、表示情報を認識できないという
問題があった。
【００１４】このような不具合に対する対策として、Ｌ
ＥＤランプ２における外光の反射にあっては、ＬＥＤラ
ンプ２の形状を変えることによって、ある程度は反射光
を抑えることが可能となる。しかしながら、充填される
樹脂４に対しては有効な対策が実施されていなかった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
主に屋外用の表示装置に使用される従来の光半導体装置
１にあっては、外囲器３に設けられた遮光用のルーバー
５の長さは長くできず、そのため外囲器内に充填される
樹脂４の表面での外光の反射が強まり、光半導体装置即
ち表示装置が見にくいという欠点があった。
【００１６】そこで、本発明は上記した従来の光半導体
装置の有する問題点を解決するためになされたものであ
る。
【００１７】本発明の目的とするところは、外部から入
射する外光が特定方向へ反射しないような構造を有し、
表示装置の点灯時の輝度と消灯時の輝度との差であるコ
ントラストを向上させた、また、見る者が表示情報を正
確にまた明瞭に認識することのできる表示機能を有する
光半導体装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ため、本発明の光半導体装置の好適な一実施例として
は、基板と、前記基板上に所定の配列で配列された複数
の発光素子と、前記基板および発光素子を収納する外囲
器と、前記基板上および前記外囲器と前記発光素子との
間に充填され、該発光素子を前記基板および外囲器との
間に固定するための第１の層と、前記第１の層上に形成
された第２の層から構成され、前記第２の層は、その露
出表面が入射してくる外光を乱反射させるように微細な
凹凸の形状で形成されていることを特徴とする光半導体
装置である。
【００１９】特に、前記第２の層はさらに入射してくる
外光を吸収できるように黒色の部材で形成されているこ
と、を特徴としている。
【００２０】また、前記第１の層は、前記発光素子の放
射する光を反射することのできる高反射率の部材から形
成され、前記第２の層は、さらに入射してくる外光を吸
収できるように黒色の部材で形成されていること、を特
徴としている。
【００２１】また、前記第１の層と前記第２の層の境界
線は、前記基板の位置から見て前記発光素子内の発光部
の位置より高い位置に形成されていること、を特徴とし
ている。
【００２２】本発明の光半導体装置の他の好適な一実施
例としては、基板と、前記基板上に所定の配列で配列さ
れた複数の発光素子と、前記基板および発光素子を収納
する外囲器と、前記基板上および前記外囲器と前記発光
素子との間に充填され、該発光素子を前記基板および外
囲器との間で固定するための層とからなり、前記層は、
その露出表面が入射してくる外光を乱反射させるように
凹凸の形状で形成されていることを特徴とする光半導体
装置である。
【００２３】また、前記層はさらに入射してくる外光を
吸収できるように黒色の部材で形成されていること、を
特徴としている。
【００２４】さらにまた、前記層は、前記発光素子の放
射する光を反射することのできる高反射率の部材から形
成されていること、を特徴としている。
【００２５】
【作用】上記した本発明の光半導体装置の構成において
外囲器内に充填された第１の層上に積層された第２の層
により該第２の層の表面に入射する外光は特定方向に反
射されることなく、乱反射され、または吸収される。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の光半導体装置の実施例を図面
を参照しながら説明する。
【００２７】図１は、本発明の第１実施例に関する光半
導体装置の断面図である。
【００２８】図１において、光半導体装置１０は、プリ
ント基板１１上に接続された複数の発光素子例えばＬＥ
Ｄランプ１２が外囲器１３内にマトリックス状に配置収
納されているＬＥＤランプ１２の一部周囲に第１層の樹
脂１４が充填されている。また、この第１実施例の特徴
とするところの第２層の光散乱用部材１５が第１層の樹
脂１４上に接合されて形成されている。即ち、ＬＥＤラ
ンプ１２の照射部分を除くＬＥＤランプ１２の一部周囲
は、第１層の樹脂１４と第２層の光散乱部材１５との２
層の積層構造で形成されている。
【００２９】次に本実施例の光半導体装置の形成方法に
関して図４Ａ，４Ｂ，４Ｃを参照して説明する。
【００３０】図４Ａは、図１に光半導体装置の平面図、
図４Ｂは図１に示した第２層の光散乱部材１５の断面
図、図４Ｃは図１に示した第１層の樹脂層１４の平面図
である。この第１層としての樹脂層１４の四隅には、第
２層である光散乱部材１５の突起部１６を入れるための
穴１６Ｈが設けられている。
【００３１】この積層構造の第２層目としての光散乱部
材１５は、図４Ｂに示すように、樹脂１４に接合した面
と反対の表面１５Ａ、即ち大気と接する面が細かな凹凸
となるように加工されて形成されている。加工方法とし
ては、様々な方法が挙げられるが、例えば金型の一方の
面に微細な粒状物を付着させ、この金型に軟化した光散
乱部材１５としての樹脂を注入して形成する方法があ
る。
【００３２】このようにして形成された光散乱用部材１
５は、第１層の樹脂１４が外囲器１３内の発光素子１２
間に充填されて硬化する前に、光散乱用部材１５の裏面
に設けられた突出部１６を樹脂１４中に押圧挿入して仮
固定させ、その後樹脂１４の硬化により樹脂１４に固定
されて、外囲器１３内に配置固定される。
【００３３】上記したように、光散乱部材１５の露出表
面１５Ａが凹凸となるように加工されているため、光散
乱部材１５の表面に入射された外光は乱反射されて、特
定方向へ反射することはなくなる。さらに、第２層の光
散乱部材１５を黒色とすることで、外光を吸収するの
で、第２層の表面１５Ａでの反射光量を低減することが
できる。これらにより、ＬＥＤランプ１２の消灯時に外
光が光半導体装置に入射されても、光半導体装置全体と
しての反射光が小さくなり、ＬＥＤランプ１２の点灯時
の光量と消灯時の外光の反射光量とにおける装置全体の
光量の差が向上することになる。したがって、このよう
な光半導体装置１０をマトリックス状に配列して形成さ
れる表示装置においては、従来の表示装置のように見に
くいということなく、明瞭な表示を行うことができるよ
うになる。
【００３４】なお、上記第１実施例では光散乱用部材１
５を樹脂により形成したが、本発明はこれに限ることな
く、例えば金属であってもよい。また、第２層の充填部
材１５の裏面に突出部１６を設けずに、第１層の充填部
材１４と第２層の充填部材１５とを例えば接着剤で接合
させるようにしてもよい。
【００３５】図５はこの発明の第２の実施例に係る光半
導体装置２０の断面構造を示す図である。なお、図５及
び以下に示す図６及び図７において、図１と同符号のも
のは同一の構成要素であり、その説明は省略する。
【００３６】図５に示す実施例の特徴とするところは、
ＬＥＤランプ１２の照射部分を除いた一部周囲に樹脂１
７を充填し、充填された樹脂１７の露出表面１７Ａを凹
凸となるように加工したことにある。このような、樹脂
１７等の充填部材の表面１７Ａを直接梨地加工する方法
としては、例えば充填された樹脂１７が軟化状態の時
に、テープ状の布地を樹脂１７の表面１７Ａに押圧して
被覆させ、樹脂１７が軟化した後この布を取り去ること
によって布の網目模様を樹脂表面１７Ａに転写し、表面
を細かな凹凸状に加工形成する方法がある。
【００３７】上記した方法によって得られる光半導体装
置２０は、前述した第１実施例の光半導体装置１０と同
様の効果を得ることができる。
【００３８】図６はこの発明の第３実施例に係る光半導
体装置３０の断面構造を示す図である。
【００３９】図６に示す第３実施例の光半導体装置３０
の特徴とするところは、前述した第２の実施例の光半導
体装置２０に対して、充填される樹脂１８の表面１８Ａ
上に第２層としての微粒状の黒色樹脂層１９を樹脂１８
の充填直後に散布することにより、樹脂１８の表面上の
黒色樹脂層１９の表面を凹凸状に加工形成したことにあ
る。このような実施例にあっても、前述した実施例の光
半導体装置１０，２０と同様の効果を得ることが可能で
あり、散布後に粒状物を取り除いても同様な効果が得ら
れる。
【００４０】図７はこの発明の第４の実施例に係る光半
導体装置４０の断面構造を示す図である。
【００４１】図７に示す実施例の光半導体装置４０の特
徴とするところは、第１の実施例の光半導体装置１０に
対して、第２層としての充填部材２２を粘性の高い樹脂
で形成し、その露出表面２２Ａを凹凸の形状に加工した
ことにある。凹凸の加工方法は、前述した方法を適用す
ることが可能であり、また、他の方法として、例えば微
粒状のガラスやシリカ等が混合された樹脂を表面に塗布
するようにしてもよい。また。ガラス繊維状の金属で第
２層を形成してもよい。なお、この方法は前述した実施
例に適用してもよい。
【００４２】本実施例の光半導体装置にあっても、前述
した実施例の光半導体装置１０，２０，３０と同様の効
果を得ることができる。
【００４３】図８は、本発明の第５実施例に関する光半
導体装置５０の断面図である。同図において、第１層と
しての成層領域の充填部材２４を例えば白色の樹脂を用
いることにより光反射率を高めるようにしてもよい。こ
のような場合には、発光素子の側部及び底部から照射さ
れる光を発光素子の前面１２Ｆに取り出すことが可能と
なり、発光素子の輝度が強くなり、その結果表示された
情報を認識し易くすることができる。本実施例の場合、
図８に示すように、ペレット２９の位置Ｌ１は、第１層
と第２層との境界の高さＬ２より小さくなるように設定
する必要がある。
【００４４】なお、本発明の第１実施例の光半導体装置
１０において、第１の樹脂層１４と第２の層１５を強固
に接合するための突起部１６及び穴部１６Ｈの形状は円
柱状であった。
【００４５】しかし、本発明はこの形状に限定されるこ
とはなく、第１の層と第２の層との接合の強さをさらに
強化するため、例えば、図９に示すように、第２の層２
８の突起部２６の断面形状は第１の樹脂層に向かって三
角形状となるように形成してもよい。
【００４６】本実施例の第１の樹脂層２７が完全に固化
すると、第２の層２８と第１の樹脂層２７とは、前述し
た第１実施例の光半導体装置の第１の樹脂層１４と第２
の層１５の結合の強さよりもさらに強くなり、互いに剥
がれにくくなる。また、この発明の装置をマトリックス
状に配列した表示装置を構成した際に、見る角度により
表示された情報が損なわれない程度にルーバーを外囲器
１３に設けてもよい。
【００４７】以上説明したように、この発明によれば、
発光素子を収納する外囲器に充填された充填部材の露出
表面を、入射光散乱または吸収できる層により形成した
ので、充填部材の露出表面に入射する外光が特定方向へ
反射するのを抑制することが可能となる。これにより、
発光素子の点灯時と消灯時における装置全体としての表
示情報の認識が容易となり明瞭な表示を達成し得る光半
導体装置を提供することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光半導体
装置によれば、発光素子を収納する外囲器に充填された
充填部材の露出表面を、入射光を効率よく散乱または散
乱吸収するように形成したので、充填部材の露出表面に
入射する外光の特定方向への反射を抑制することが可能
となる。これにより、発光素子の点灯時と消灯時におけ
る装置全体としての明るさのコントラスが高められ、視
認性を損なうことなく良好な表示を達成し得る光半導体
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例である光半導体装置の断面
図である。
【図２】従来の光半導体装置の構成図である。
【図３】図２に示した光半導体装置を複数個配列して形
成された従来の表示装置の構成図である。
【図４】図１に示した光半導体装置の構成図である。
【図５】本発明の第２実施例である光半導体装置の断面
図である。
【図６】本発明の第３実施例である光半導体装置の断面
図である。
【図７】本発明の第４実施例である光半導体装置の断面
図である。
【図８】本発明の第５実施例である光半導体装置の断面
図である。
【図９】本発明の第１実施例である光半導体装置の突起
部の変形例である。
【符号の説明】
１０ 光半導体装置 １１ プリント基板 １２ ＬＥＤランプ １３ 外囲器 １４ 第１層の樹脂 １５ 第２層の光散乱部材 １６ 穴（突起部）

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板と、 前記基板上に所定の配列で配列された複数の発光素子
    と、 前記基板および発光素子を収納する外囲器と、 前記基板上および前記外囲器と前記発光素子との間に充
    填され、該発光素子を前記基板および外囲器との間に固
    定するための第１の層と、 前記第１の層上に形成された第２の層から構成され、 前記第２の層は、その露出表面が入射してくる外光を乱
    反射させるように微細な凹凸の形状で形成されているこ
    とを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の層は、前記発光素子の放射す
    る光を反射することのできる高反射率の部材から形成さ
    れ、 前記第２の層は、さらに入射してくる外光を吸収できる
    ように黒色の部材で形成されていることを特徴とする請
    求項１に記載の光半導体装置。
  3. 【請求項３】 前記第１の層と前記第２の層の境界線
    は、前記基板の位置から見て前記発光素子内の発光部の
    位置より高い位置に形成されていることを特徴とする請
    求項１に記載の光半導体装置。
  4. 【請求項４】 基板と、 前記基板上に所定の配列で配列された複数の発光素子
    と、 前記基板および発光素子を収納する外囲器と、 前記基板上および前記外囲器と前記発光素子との間に充
    填され、該発光素子を前記基板および外囲器との間に固
    定するための第１の層と、 前記第１の層上に黒色の部材で形成され、その露出表面
    は入射してくる外光を乱反射させる第２の層とからな
    り、 前記第２の層の裏面の所定の位置には突起部が、前記第
    １の層の前記突起部に対応する位置には前記突起部を入
    れる穴がそれぞれ設けられ、前記突起部と前記穴の接触
    により前記第１の層と前記第２の層を接合することを特
    徴とする光半導体装置。
  5. 【請求項５】 前記突起部の形状が、円柱状であること
    を特徴とする請求項４記載の光半導体装置。
  6. 【請求項６】 前記突起部の断面形状が、前記第１の層
    に向かって三角形状であることを特徴とする請求項４記
    載の光半導体装置。
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