JPH08202293A - 表示装置用発光ダイオード素子及び発光ダイオード素子表示装置 - Google Patents
表示装置用発光ダイオード素子及び発光ダイオード素子表示装置Info
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Abstract
て、内部のペレット5をシリンドリカルレンズの中心軸
Jに沿って配列することによって、垂直方向にのみレン
ズ作用を有する、赤色と緑色の2色LED2(R・G)
と青色LED2(B)の2種類の表示装置用LEDを構
成する。そして、上記2色LED2(R・G)と青色L
ED2(B)により画素を形成し、これらをマトリクス
状に配列してLED表示装置を構成する。 【効果】 LED表示装置として水平方向の視野角が広
く取れ、また高輝度も維持できる。
Description
光ダイオード素子(以下LEDということにする)と、
この表示装置用発光ダイオード素子を画素としてカラー
画像を表示することのできる発光ダイオード素子表示装
置に関する。
装置が知られているが、このような大型画面の表示装置
として、近年の青色の発光ダイオード素子(以下LED
(Light Emitted Diode)と略す)の高輝度化に伴い、こ
の青色のLEDと赤色のLED及び緑色のLEDを用い
てフルカラー画像を表示するLED表示装置が開発され
てきている。
パネル部分の一例を示す図であり、この図に示すLED
表示装置1には、例えば発光素子である表示装置用のL
ED2がドットマトリクス状に配されて画像表示を行う
ようにされている。このようなLED2としては、例え
ば図8に示すように略半球状の軸対称レンズタイプの形
状のエポキシ樹脂レンズ3により内部のペレット(図示
しない)をモールドしたものが知られている。4は電極
リードを示す。なお、この図に示すLED表示装置1で
は、16(縦)×16(横)=256個のLED2が設
けられているが、これはあくまでも概念的なもので、例
えば実際には、この図のような表示パネルを複数組み合
わせて、更に多くの数のLED2により大型画面による
表示がなされる。また、実際にフルカラー画像表示に対
応する場合には、例えば青色、赤色、緑色LEDの組み
合わせにより1画素を形成し、これらの画素単位がX−
Y軸上でマトリクス状に配置されることになる。
青色、赤色、緑色LEDのように単色で発光するLED
を組み合わせるのではなく、例えば青色、赤色、緑色の
うち、2色のペレットを1つのLED素子内に設けて2
色の発光を可能とした2色LEDと、他の1色が発光す
るLEDからなる2つのLEDにより色画素を形成して
色再現を行うようにすることも考えられている。
D2の内部構造を側面図、平面図及び正面図により示
す。なお、その外形形状は図8に示したものと同様でよ
いものとされるが、この場合には電極リード4が3本と
なる。これらの図に示すように、2色LED2では、中
央の負電極リード4aにそれぞれ異なる色が発光する2
つのペレット5(C1 )及び5(C2 )が設けられてい
る。これらペレット5(C1 )、5(C2 )はよく知ら
れているように、半導体のPN接合部により形成したも
ので、このPN接合部を形成している半導体の材質によ
って異なる発光色を得るものである。そして、表示装置
用LEDの場合であれば、色C1 、C2 には赤、緑、青
のうち、例えば、比較的発光が容易な赤と緑のペレット
が用いられる。また、図10はペレット5(C1 )、
(C2 )の周辺部分を示す拡大斜視図であり、実際に
は、負電極リード4a上にペレットから出射される光を
ほぼ正面方向に反射させるためのリフレクタRが形成さ
れ、このリフレクタR内にペレット5(C1 )、(C
2 )があるように配置される。そして、これらのペレッ
ト5(C1 )及び5(C2 )は、図9(a)(b)
(c)から分かるように、それぞれ正電極リード4b,
4cとボンディングワイヤ6、6により接続され、これ
を軸対称タイプの樹脂レンズ3によりモールドして構成
される。
たような構造の2色LED2は、軸対称タイプの樹脂レ
ンズ3の作用により、図11(a)に示すように、ペレ
ット5(C1 )、(C2)からの光が、ほぼレンズの中
心軸Jに沿うように屈折される。つまり出射光に比較的
狭い指向性を与えて、例えば、図9(a)の平面方向か
ら観視した場合に高輝度が得られるようにしている。と
ころが、この場合には、ペレット5(C1)、(C2 )
の配列方向に沿う観視位置によっては、ペレット5(C
1 )と(C2 )の発光色の輝度比が異なってしまうとい
う不都合が生じる。従って、実際にこの2色LED2を
用いてLED表示装置を構成した場合、ペレット5(C
1 )、(C2 )の配列方向に沿った観視位置が正面から
ずれるにしたがって、画像の色相が適正でなくなってく
る。
の使用条件を考慮すると、上下(垂直)方向の視野角は
それほど要求されないが 少なくとも左右方向の視野角
はできるだけ広く取れるようにすることが好ましい。し
かし、図8や図9に示したような軸対称タイプの樹脂レ
ンズ3のLED素子では、そのレンズの収束作用によっ
て、指向性が比較的強くなるため、このようなLED2
を表示素子に用いた表示装置では、視野角を広く取るよ
うにすることが困難となる。
散させる作用を有する拡散剤を混入することが知られて
おり、このようにすれば図10(b)の破線の矢印に示
すようにLED2からは光が拡散して広い指向性で出射
されるため、視野角(この場合は垂直/水平の両方向)
を広く取ることができる。また、2色LED2であれ
ば、ペレット5(C1 )、(C2 )の配列方向に沿った
観視位置によって発光色の輝度比が異なることも解消さ
れる。
すると出射光が拡散するのに応じて輝度が低下してしま
い、この場合には、高輝度が求められる表示装置用のL
EDとしては適さなくなってしまうという問題を抱える
ことになる。
問題点を解決するため、ペレットをモールドする透明な
樹脂剤によるレンズ部が、所定の一方向に光が収束する
レンズ作用を有するような形状に形成して表示装置用L
EDを構成することとし、具体的にはレンズ部にシリン
ドリカルな曲面形状を与えることとした。そして、この
ような表示装置用LEDにおいて、発光色の異なる複数
のペレットをシリンドリカル形状のレンズ部の中心軸に
沿って配列するように構成することとした。
設けられるレンズ部が、所定の一方向に光が収束するよ
うな形状に形成された表示装置用LEDを、水平方向に
光が収束するように配置してLED表示装置を構成する
こととした。また、この場合の表示装置用LEDとして
は、赤色が発光する赤色ペレット及び緑色が発光する緑
色ペレットが配列された第1の表示装置用LEDと、青
色が発光する青色ペレットが設けられた第2の表示装置
用LEDとが備えられ、これら第1の表示装置用LED
と第2の表示装置用LEDを組み合わせて画素を形成す
るようにすることとした。そして、上記第2の表示装置
用LEDは、第1の表示装置用LEDの赤色ペレットが
配列された側に配置することとした。更に、本発明のL
ED表示装置としては、第1の表示装置用LED及び第
2の表示装置用LEDにより形成される画素と、第1の
表示装置用LEDのみにより形成される画素とが混在す
るように構成することとした。
樹脂レンズをシリンドリカルレンズとすることで、所定
の一方向にのみ光が収束するレンズ作用を有するように
されるが、例えば2色LEDの場合には、ペレットをシ
リンドリカルレンズの中心軸方向(レンズ作用を有さな
い方向となる)に沿って配置することで、垂直あるいは
水平の観視位置に関わらず発光色の輝度比が安定するこ
とになる。
向にレンズ作用を有するように配置してLED表示装置
を構成することで、水平方向はレンズ作用を有しないた
め光が拡散されて、画面の左右方向の視野角を広く取る
ことができ、また、垂直(上下)方向においては表示装
置用LEDからの出射光がレンズ作用により集光するよ
うにされるので高輝度を維持するようにすることができ
る。更に、観視位置による色相変化もなくなる。
色ペレットと緑色ペレットが配列された2色LEDと、
青色ペレットのみによる単色のLEDの組み合わせによ
り1画素を形成することで、赤色、緑色、青色のうち混
色しにくいとされる赤色と緑色の互いの距離が近くなる
ため、視覚的に複数の色が混色して見えるようになるま
での距離(混色距離という)を短くすることができる。
また、この際、青色LEDを、2色LEDの赤色ペレッ
トが配列された側に配置するようにして、赤色、緑色、
青色ペレットの配列状態として、赤色ペレットが画素の
中央に位置するようにすれば、例えば混色距離よりも近
付いた状態で表示装置をみたような場合も色の分離が目
立ちにくくなるようにすることが可能となる。
側面図、正面図及び平面図に本発明の実施例となるLE
D表示装置に用いられるLEDの外観及び内部構造を示
し、図8及び図9と同一部分は同一符号を付して説明を
省略する。先ず、本実施例のLED表示装置において
は、図1に示すように赤色ペレットと緑色ペレットを備
えて赤色と緑色の2色が発光可能な2色LED2(R・
G)と、青色ペレットのみが設けられる青色LED2
(B)を、水平方向に並べるように配置した組み合わせ
により、色再現を行う1画素を形成するようにされてい
る。
素(2色LED2(R・G)及び青色LED2(B))
がX−Y軸上にマトリクス状に配置されてLED表示装
置を構成することになる。ここで、図3に本実施例の2
色LED2(R・G)及び青色LED2(B)を用いた
LED表示装置1の前面パネルを示す。なお、この場合
も先に図7に示したLED表示装置1で述べたと同様
に、16(縦)×16(横)=256個のLED2が設
けられているがあくまでも概念的なものであって、例え
ば実際には更に多くのパネルの組み合わせにより大型画
面を形成することになる。
G)及び青色LED2(B)の樹脂レンズ3は、図1及
び図2から分かるように、一方向にのみ出射光が収束す
るレンズ作用を有するシリンドリカルレンズとして形成
されて、例えば図1の配置状態であれば、垂直方向にの
みレンズ作用を有することになる。即ち、本実施例の場
合、垂直方向ではレンズ作用によって出射光が集光して
狭い指向性が得られ、水平方向では光が拡散して広い指
向性を有することになる。これにより、2色LED2
(R・G)の場合、図2(c)の実線の矢印に示すよう
に水平方向(レンズ作用を有しない方向となる)の観視
位置が異なっても、従来例として図11(a)で説明し
たような発光色の輝度比の変化を解消するようにされ
る。また、垂直方向の出射光は集光されて輝度を維持す
ることができる。
緑色ペレット5(R),5(G)は、図2(b)に示す
ように、それぞれ樹脂レンズ3のシリンドリカル形状の
中心軸Jに沿って並べるようにして配置される。また、
青色LED2(B)の青色ペレット5(B)も同様に、
樹脂レンズ3の中心軸Jにあるようにされる。そして、
これら2色LED2(R・G)及び青色LED2(B)
は、例えば表示装置の表示パネル上において、図1及び
図2(b)に示すように水平方向に互いの中心軸Jが一
致するようにして配置される。
び青色LED2(B)が配置された場合の、発光源とな
る赤色ペレット5(R)、緑色ペレット5(G)及び青
色ペレット5(B)の位置関係を図4に示す。なお、こ
の図におけるPは各ペレット5(R)、5(G)、5
(B)により形成される画素を示す。この図のように、
2色LED2(R・G)の赤色ペレット5(R)と緑色
ペレット5(G)に加え、青色LED2(B)の青色ペ
レット5(B)も同様に樹脂レンズ3の中心軸Jに沿っ
て並ぶように位置する。このため、R、G、Bの全ての
発光色は垂直方向において、それぞれ均一な指向性によ
り出射されることになる。このため、R、G、Bそれぞ
れの発光色は、垂直方向の観視位置によっても輝度比が
変化しないことになる。
G)及び青色LED2(B)により構成されるLED表
示装置1(図3参照)では、水平方向はレンズ作用の影
響を受けずに光が出射されるため、例えば大型画面の表
示装置で要求されるような、左右方向における広い視野
角を得ることができる。また、一般に広い視野角が要求
されない上下(垂直)方向は、レンズ作用により出射光
を集光させて狭い指向性を与えているので輝度の低下が
防がれることになる。更には、垂直及び水平方向におけ
る観視位置による画像の色相変化も解消される。
G)と青色LED2(B)の組み合わせとされているこ
とから、例えば、図4からも分かるように、青色ペレッ
ト5(B)に対して赤色ペレット5(R)と緑色ペレッ
ト5(G)間の距離が短くなる。これにより、混色しに
くいとされている赤色と緑色が近接するようにされるた
め、混色距離の短いLED表示装置を構成することが可
能になる。さらに、本実施例では1画素内におけるペレ
ットの配列状態として、例えば図4のように左から5
(R)−5(G)−5(B)として、1画素内において
赤色が内側にあるようにしており、例えば上記混色距離
より近い位置で表示装置を見た場合にも色の分離が目立
ちにくいようにしている。なお、図4においては上記の
ように左から5(G)−5(R)−5(B)と各ペレッ
トが配列されているが、結果的に1画素内において赤色
ペレットが内側に位置していればよく、例えば左から5
(B)−5(R)−5(G)となるように、2色LED
2(R・G)の向きと青色LED2(B)の組み合わせ
位置を変更しても構わない。
る赤、緑、青の3原色に対応する各受光器の視感度は、
青が一番感度が悪く、次に赤であり、緑が最も感度が良
いことが知られている。そして、このような視感度特性
に基づけば、赤、緑、青のうち少なくとも青色の要素を
間引いた単位画素を適宜マトリクス状の配列に混在させ
るようにして組み込んでLED表示装置を構成しても、
フルカラー画像の色再現に影響を及ぼさないようにする
ことができるわけである。
G)と青色LED2(B)を配列して構成するLED表
示装置の水平ラインを拡大して概念的に示す図とされ、
例えば、画素P1 、P3 、P4 、P6 は2色LED2
(R・G)と青色LED2(B)からなるR、G、Bに
より1画素が形成されている。これに対して、画素P2
と画素P5 は、2色LED2(R・G)のみによって、
つまりR、Gの色要素のみによって1画素が形成され
る。このように、適当に2色LED2(R・G)のみに
よる画素を混在させることによって、高価な青色LED
2(B)の使用数を削減してコストを大幅に低減させる
ことができる。なお、表示画面全体に対する2色LED
2(R・G)のみの画素の混在率や、列及び行方向にお
ける混在パターンは、視覚的な色の再現性に影響がない
ようにして適宜設定される。
ペレット5(R)、5(G)の周辺部を拡大して示す斜
視図であり、図10と同一部分は同一符号を付して説明
を省略する。例えば、通常のペレット5(R)、5
(G)の周囲に対しては、先に示した図10のように、
円形による皿状のリフレクタRを電極リード4に形成し
たものが知られているが、本実施例の場合には、例えば
図6に示すように、図示しない樹脂レンズ3のシリンド
リカルレンズの中心軸Jに沿った反斜面RS 、RS を有
するように形成することが好ましい。このようにすれ
ば、垂直方向に屈折して出射される光量をより効率よく
取り出すことができて、それだけ輝度も向上する。
D表示装置は、これまで説明してきた実施例に限定され
るものではなく、例えば表示装置用LEDの具体的形状
などは実際の使用条件等に応じて変更されて構わない。
用LEDの樹脂レンズをシリンドリカルレンズとして、
内部のペレットをシリンドリカルレンズの中心軸に沿っ
て配列することによって、所定の一方向にのみ出射光に
対してレンズ作用を与えると共に、2色LEDであれば
観視位置による輝度比の変化の無いものを得ることがで
きる。そして、これらの表示装置用LEDを配列して構
成したLED表示装置では、特に大画面の表示装置に要
求される水平方向の広い視野角を確保しながら、垂直方
向に狭い指向性を与えて高輝度も維持でき、また、観視
位置による色相の差が解消されるという効果も有してい
る。
EDと、青色が単色で発光する青色LEDの組み合わせ
により画素を形成するようにしていることで、混色しに
くい赤色と緑色の発光源(ペレット)が近接するため、
その混色距離を短くすることができるという効果を有し
ている。この際、画素内において赤色ペレットが内側に
くるように2色LEDと青色LEDを配列すれば、混色
距離より近くで表示画像を見ても、色の分離が目立たな
いようにすることができる。更に、これら2つのLED
のうち、高価とされる青色LEDを適宜間引いて、赤色
と緑色の2色LEDにみによる画素を混在させるように
すれば、大幅にコストを抑えることも可能になるという
効果を有している。
観を示す斜視図である。
側面図、正面図及び平面図である。
れるLED表示装置の前面パネルを概念的に示す図であ
る。
状態を示す説明図である。
ンにおける表示装置用LEDの配列状態を示す説明図で
ある。
状を示す拡大斜視図である。
概念的に示す図である。
斜視図である。
示す側面図、平面図及び正面図である。
状を示す拡大斜視図である。
状態を示す説明図である。
装置が知られているが、このような大型画面の表示装置
として、近年の青色の発光ダイオード素子(以下LED
(Light Emitting Diode) と略す)の高輝度化に伴い、
この青色のLEDと赤色のLED及び緑色のLEDを用
いてフルカラー画像を表示するLED表示装置が開発さ
れてきている。
設けられるレンズ部が、所定の一方向に光が収束するよ
うな形状に形成された表示装置用LEDを、垂直方向に
光が収束するように配置してLED表示装置を構成する
こととした。また、この場合の表示装置用LEDとして
は、赤色が発光する赤色ペレット及び緑色が発光する緑
色ペレットが配列された第1の表示装置用LEDと、青
色が発光する青色ペレットが設けられた第2の表示装置
用LEDとが備えられ、これら第1の表示装置用LED
と第2の表示装置用LEDを組み合わせて画素を形成す
るようにすることとした。そして、上記第2の表示装置
用LEDは、第1の表示装置用LEDの赤色ペレットが
配列された側に配置することとした。更に、本発明のL
ED表示装置としては、第1の表示装置用LED及び第
2の表示装置用LEDにより形成される画素と、第1の
表示装置用LEDのみにより形成される画素とが混在す
るように構成することとした。
Claims (7)
- 【請求項1】 ペレットをモールドするようにして設け
られるレンズ部が、所定の一方向にのみ光を収束させる
ような形状に形成されていることを特徴とする表示装置
用発光ダイオード素子。 - 【請求項2】 上記レンズ部は、所定の一方向に沿って
シリンドリカルな曲面形状を有するようにされているこ
とを特徴とする請求項1に記載の表示装置用発光ダイオ
ード素子。 - 【請求項3】 発光色の異なる複数のペレットが、上記
シリンドリカル形状のレンズ部の中心軸に沿って配列さ
れていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置用
発光ダイオード素子。 - 【請求項4】 ペレットをモールドするようにして設け
られるレンズ部が、所定の一方向に光が収束するような
形状に形成された表示装置用発光ダイオード素子を、水
平方向に光が収束するように配置して構成したことを特
徴とする発光ダイオード素子表示装置。 - 【請求項5】 上記表示装置用発光ダイオード素子とし
て、赤色が発光する赤色ペレット及び緑色が発光する緑
色ペレットが配列された第1の表示装置用発光ダイオー
ド素子と、 青色が発光する青色ペレットが設けられた第2の表示装
置用発光ダイオード素子とが備えられ、 上記第1の表示装置用発光ダイオード素子と第2の表示
装置用発光ダイオード素子を組み合わせて画素を形成す
るようにされていることを特徴とする請求項4に記載の
発光ダイオード素子表示装置。 - 【請求項6】 上記第2の表示装置用の発光ダイオード
素子は、上記第1の表示装置用発光ダイオード素子の赤
色ペレットが配列された側に配置されることを特徴とす
る請求項5に記載の発光ダイオード素子表示装置。 - 【請求項7】 上記第1の表示装置用発光ダイオード素
子及び第2の表示装置用発光ダイオード素子により形成
される画素と、 上記第1の表示装置用発光ダイオード素子のみにより形
成される画素とが混在するように構成されていることを
特徴とする請求項5又は請求項6に記載の発光ダイオー
ド素子表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03025995A JP3629742B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 発光ダイオード素子表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03025995A JP3629742B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 発光ダイオード素子表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08202293A true JPH08202293A (ja) | 1996-08-09 |
JP3629742B2 JP3629742B2 (ja) | 2005-03-16 |
Family
ID=12298717
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03025995A Expired - Fee Related JP3629742B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 発光ダイオード素子表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3629742B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003204083A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | Toshiba Corp | 集光レンズ、レンズ一体型発光素子及び灯火装置 |
WO2006109886A1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-19 | Japan Cash Machine Co., Ltd. | Led device and optical detector therewith for bill validator |
JP2016213364A (ja) * | 2015-05-12 | 2016-12-15 | 三菱電機株式会社 | 発光装置及び表示装置 |
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- 1995-01-27 JP JP03025995A patent/JP3629742B2/ja not_active Expired - Fee Related
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