(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色を発光する赤色ペレットと、緑色を発光する緑色ペレットと、前記赤色ペレットおよび前記緑色ペレットをモールドして所定の一方向に光が収束するような形状に形成されたレンズ部とを有して構成される第１の発光ダイオード素子と、
青色を発光する青色ペレットと、前記青色ペレットをモールドして所定の一方向に光が収束するような形状に形成されたレンズ部とを有して構成される第２の発光ダイオード素子とを有し、
前記第１の発光ダイオード素子と前記第２の発光ダイオード素子とを組み合わせて全部または一部の画素を構成するようにされていることを特徴とする発光ダイオード素子表示装置。
【請求項２】
前記第２の発光ダイオード素子の青色ペレットが、前記第１の発光ダイオード素子の緑色ペレットよりも赤色ペレットに近接するように、前記第１の発光ダイオード素子と前記第２の発光ダイオード素子とを組み合わせて配置して画素を構成することを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード素子表示装置。
【請求項３】
前記第１の発光ダイオード素子と第２の発光ダイオード素子とから構成される画素と、
前記第１の発光ダイオード素子のみから構成される画素とが混在するようにされていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード素子表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば表示装置用の発光ダイオード素子（以下ＬＥＤということにする）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。
【０００２】
【従来の技術】
各種表示デバイスによる大型画面の表示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。
【０００３】
図７は、このようなＬＥＤ表示装置の表示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ＬＥＤ２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。
【０００４】
ＬＥＤ表示装置に用いるＬＥＤとしては、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。
【０００５】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に、上記２色ＬＥＤ２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 ）、（Ｃ２ ）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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図９に示したような構造の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（Ｃ１ ）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（Ｃ１ ）、（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。
【０００７】
また、大画面によるＬＥＤ表示装置として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。
【０００８】
そこで対策として、樹脂レンズ３に光を拡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。
【０００９】
ところが、樹脂レンズ３に光拡散剤を混入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ＬＥＤ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の発光ダイオード素子表示装置は上記した問題点を解決するため、赤色を発光する赤色ペレットと、緑色を発光する緑色ペレットと、前記赤色ペレットおよび前記緑色ペレットをモールドして所定の一方向に光が収束するような形状に形成されたレンズ部とを有して構成される第１の発光ダイオード素子と、青色を発光する青色ペレットと、前記青色ペレットをモールドして所定の一方向に光が収束するような形状に形成されたレンズ部とを有して構成される第２の発光ダイオード素子とを有し、前記第１の発光ダイオード素子と前記第２の発光ダイオード素子とを組み合わせて全部または一部の画素を構成するようにされていることとした。
【００１１】
また、前記第２の発光ダイオード素子の青色ペレットが、前記第１の発光ダイオード素子の緑色ペレットよりも赤色ペレットに近接するように、前記第１の発光ダイオード素子と前記第２の発光ダイオード素子とを組み合わせて配置して画素を構成することとした。
また、前記第１の発光ダイオード素子と第２の発光ダイオード素子とから構成される画素と、前記第１の発光ダイオード素子のみから構成される画素とが混在するようにされていることとした。
【００１２】
【作用】
上記本発明の表示装置において、赤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。
【００１３】
【実施例】
図１の斜視図と、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）の側面図、正面図及び平面図に本発明の実施例となるＬＥＤ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。
【００１４】
そして、例えばこの組み合わせによる色画素（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。
【００１５】
また、本実施例では２色ＬＥＤ２（Ｒ・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。
【００１６】
また、２色ＬＥＤ２（Ｒ・Ｇ）の赤色及び緑色ペレット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。
【００１７】
上記のように、２色ＬＥＤ２（Ｒ・Ｇ）及び青色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。
【００１８】
例えば、このような２色ＬＥＤ２（Ｒ・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。
【００１９】
また、本実施例では２色ＬＥＤ２（Ｒ・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ＬＥＤ２（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。
【００２０】
ところで、肉眼の網膜にあるといわれている赤、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。
【００２１】
図５は、本実施例の２色ＬＥＤ２（Ｒ・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ＬＥＤ２（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ＬＥＤ２（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。
【００２２】
次に、図６は本実施例の２色ＬＥＤ２内のペレット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。
【００２３】
なお、本発明の表示装置用ＬＥＤ及びＬＥＤ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。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、表示装置用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。
【００２５】
また、赤色と緑色の２色が発光する２色ＬＥＤ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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例としての表示装置用ＬＥＤの外観を示す斜視図である。
【図２】本実施例の表示装置用ＬＥＤの内部構造を示す側面図、正面図及び平面図である。
【図３】本実施例の表示装置用ＬＥＤを配列して構成されるＬＥＤ表示装置の前面パネルを概念的に示す図である。
【図４】画素単位におけるＲ、Ｇ、Ｂのペレットの配列状態を示す説明図である。
【図５】本実施例のＬＥＤ表示装置において、水平ライ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。
【図６】本実施例の表示装置用ＬＥＤのリフレクタの形状を示す拡大斜視図である。
【図７】従来例におけるＬＥＤ表示装置の前面パネルを概念的に示す図である。
【図８】従来例における表示装置用ＬＥＤの外観を示す斜視図である。
【図９】従来例における表示装置用ＬＥＤの内部構造を示す側面図、平面図及び正面図である。
【図１０】表示装置用ＬＥＤのリフレクタの一般的な形状を示す拡大斜視図である。
【図１１】従来例における表示装置用ＬＥＤの出射光の状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ＬＥＤ表示装置
２（Ｒ・Ｇ）  ２色ＬＥＤ
２（Ｂ）  青色ＬＥＤ
３  樹脂レンズ
４ａ，４ｂ，４ｃ  電極リード
５（Ｒ）  赤色ペレット
５（Ｇ）  緑色ペレット
５（Ｂ）  青色ペレット
Ｊ  レンズ中心軸
Ｒ  リフレクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003629742.tif 000010
【図１０】
0003629742.tif 000011
【図１１】
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