JPH055355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、発光部を発光ダイオードチツプによ
り構成した発光表示体の改良に関する。

背景技術及びその問題点 この種の発光表示体は、例えばプリント基板上
に多数の発光部がマトリクス状に配列されたもの
であり、各発光部内には同様な発光ダイオードチ
ツプ（例えば、ｐ型アノード電極面を発光上面と
したもの）が設けられ、これらの発光ダイオード
チツプは基板に形成された導電パターンによつて
マトリク状に接続されたマトリクス回路が構成さ
れている。

そして、このような発光部の発光ダイオード
は、ダイナミツク駆動制御回路によつて任意のも
のが通電点灯されて任意の文字，記号，模様等が
ドツトパターンとして表示されるようになつてい
る。

ところで、現在のところ、上記のようなドツト
マトリクス発光手段体の発光部の発光色は、該発
光部を構成する発光ダイオード（以下では、
LEDという）の種類毎に定まつた一色のみであ
り、しかもそれらの色の種類は限られている。し
たがつて、上記ドツトマトリクス発光表示体の表
示色は常に同一色であり、表示色を途中で変える
ことは不可能である。また、表示色はそれらの限
定された種類の色のみに限られているので、中間
色によつて表示することも不可能となつている。

これらの問題を解決する手段としては、ドツト
マトリクス発光表示体の回路構成を第１４図や第
１５図に示すような構成にすることが考えられ
る。すなわち、第１４図の構成においては、ドツ
トマトリクス発光表示体８１にマトリクス状に配
列された各発光部８２には発光色がそれぞれ異な
つた３個のLED１〜３が配設されており、他方
第１５図の構成においては、各発光部８２には発
光色が異なる４個のLED１〜４が配設されてい
る。これらのような構成において、第１４図のも
のででは、発光体素子LED１〜３の発光色は、
例えば赤，青，緑となつており、各々の発光部８
２のLED１〜３のアノードはＹ軸電極Ynに共通
に接続されているが、LED１〜３の各々のカソ
ードは３種類の独立したＸ軸電極Xan，Xbn，
Xcnに接続されている。同様にして、第１５図の
ものでは、LED１〜４の発光色は、例えば赤，
青，緑，黄色となつており、各発光部８２の
LED１〜４のアノードはＹ軸電極Ynに共通に接
続されているが、LED１〜４の各々のカソード
は独立したＸ軸電極Xan，Xbn，Xcn，Xdnに接
続されている。ここに、Xan，Xbn，Xcn，
Xdn，Ynはマトリクス回路のｎ行，ｎ列目の発
光部の端子を一般的に表すものである。

これらのような構成のドツトマトリクス発光表
示体は、コンピユータ等を用いたダイナミツクク
駆動制御回路８３より発光部８２の発光体素子を
通電点灯して所定の表示パターンを得るが、各発
光部８２に設けられた発光体素子LED１〜４は
Yn電極をそれぞれ共通にしているので、３つの
電極Xan，Xbn，Xcnあるいは４つの電極Xan，
Xbn，Xcn，Xdnに与える給電の組合わせを変え
ることにより表示色を所望の色相に変えることが
できる。

しかし、このような配線構造では、点灯表示に
必要なマトリクス回路を形成すると、第１４図，
第１５図のいずれの構成においても基板上に
Xan，Xbn，Xcn（以下では、Ｘ電極群という）
及びYn（以下では、Ｙ電極群という）で規定され
る４種類、あるいはXan，Xbn，Xcn，Xdn（以
下では、Ｘ電極群という）及びYn（以下では、Ｙ
電極群という）を規定される５種類の電極群（導
電パターン）を設けなければならないといつた厄
介な問題がある。従つて、表示体基板としてプリ
ント基板を用いた場合には、基板の片面にＹ電極
群を設け、もう一方の片面にＸ電極群を設ける必
要があるが、これらの配線構造が複雑となり基板
作業を複雑化して製造方コストを高くし、ひいて
は発光部８２のドツトサイズ及びドツトピツチを
小さくすることができないため高密度集積化を図
ることや、同一基板でのドツト数（発光部数）を
多くすること（例えば、８×８ドツトあるいは16
×16ドツト）などが困難になるといつた問題があ
つた。

また、これらのドツトマトリクス発光表示体８
１の発光部８２の輝度を上げるために、各発光部
８２を２以上の発光ダイオードを直列に接続した
構成にすることが考えられるが、このような場合
には、各発光部８２に発光ダイオードチツプを直
列に接続するためいずれの導電パターンとも分離
絶縁された導電ランド（表面は金，銀などによる
電解メツキを施しておく必要がある）を設ける必
要があり、表示体基板の作成作業をより一層複雑
化するといつた問題点がある。

発明の目的 本発明の発光表示体は、叙上の問題点を解決す
るためになされたもので、表示体基板の作成作業
を簡略化し、輝度を向上させて視認性を一層改善
させた高密度化され、かつ同一基板でのドツト数
の多い発光表示体を容易に提供することを目的と
している。

問題点を解決するための手段 本発明では、上記目的を達成するため、次のよ
うな２つの関連した具体的手段を提案している。

すなわち、第１の発明は、ドツトマトリクス状
に配列された発光部に、発光ダイオードチツプを
設けて構成された発光表示体であつて、表示体基
板の裏面に形成された導電パターンとスルーホー
ルを介して接続され、表示体基板の表面に形成さ
れた導電部と、表示体基板の表面に形成され、上
記導電部とは絶縁分離された別の導電パターンの
一部とによつて発光部ベースを構成し、各々の発
光部ベースを構成する上記導電部と、上記別の導
電パターンの一部分とに、互いに相補な関係にあ
る１組の発光ダイオードチツプを対設するととも
に、それぞれの組の発光ダイオードチツプの異極
同士がボンデイングワイヤにより直接橋渡される
ように接続した構造となつている。

また、第２の発明は、ドツトマトリクス状に配
列された発光部に、発光ダイオードチツプを設け
て構成された発光表示体であつて、表示体基板の
裏面に形成された第１の導電パターンとスルーホ
ールを介して接続され、表示体基板の表面に形成
された導電部と、表示体基板の表面に形成され、
互いに絶縁分離された第２，第３の導電パターン
の一部とによつて発光部ベースを構成し、各々の
発光部ベースを構成する上記導電部と、上記第
２，第３の導電パターンの一部分とに、互いに相
補な関係にある１組の発光ダイオードチツプを対
設するとともに、それぞれの組の発光ダイオード
チツプの異極同士がボンデイングワイヤにより直
接橋渡されるように接続した構造となつている。

実施例 以下に、添付図を参照しながら、本発明の一実
施例を説明する。

第１図，第２図は、第１発明，第２発明のいず
れにおいても発光部を構成するために使用される
互いに相補な関係にある発光ダイオードチツプの
縦断面構造の一例を示している。

第１図は、ｐ型アノード電極面を発光上面とす
るLEDチツプの構造を示しており、ｎ型のGaAs
基板１０５の上面に、ｎ型GaAsエピタキシヤル
層１０４を設け、さらにその上面にｐ型GaAsエ
ピタキシヤル層１０３を形成している。そして、
ｎ型GaAs基板１０５の下面には金の合金をメツ
キしてカソード電極を形成し、ｐ型GaAsエピタ
キシヤル層１０３の上面にはアルミニウムをメツ
キしてアノード電極１０１を形成している（以下
の実施例では、このタイプのものをLEDn（ｎは
数字）として示す）。

一方、第２図に示すものは、ｎ型アノード電極
面を発光上面とするLEDチツプの構造を示して
おり、ｐ型GaAs基板１０５′の上面にｐ型
GaAlAsエピタキシヤル層１０４′を形成し、そ
の上面にｎ型GaAlAsエピタキシヤル層１０３′
を形成してあり、ｐ型GaAs基板１０５′の下面
には金メツキ層１０２′を形成してアノード電極
を形成し、かつｎ型GaAlAsエピタキタル層１０
３′の上面に金メツキ層１０１′を形成してカソー
ド電極を形成している（以下の実施例では、この
タイプのものをLEDn＊（ｎは数字）として示
す）。

第３図〜第５図は、第１発明の一実施例であ
り、ドツトマトリクス発光表示体の１つの発光部
の構造例を示す図である。

この実施例では、ドツトマトリクス発光表示体
の各々の発光部１１は、互いに相補な関係（第１
図，第２図参照）にある２つのチツプLED１と
LED１＊、LED２とLED２＊を直列に接続して
２つの直列接続体１１ａ，１１ｂを構成してお
り、これらの直列接続体１１ａ，１１ｂを逆並列
に接続して２端子の接続体を形成している。

ここに、Xnは表示体基板２の表面に形成され
た導電パターン，Ynは表示体基板２の裏面に形
成された導電パターンとスルーホール２１を介し
て接続された導電部を示している。

第４図は、表示体基板２の上面に形成された発
光部１１の平面図であり、発光部ベースＢ（斜線
で示す）を構成する導電パターンXnと、導電部
Ynの各々には、互いに相補な関係にある発光ダ
イオードチツプLED１とLED１＊及びLED２と
LED２＊が対設されており、それぞれの異極同
士がボンデイングワイヤ５０により橋渡し接続さ
れて２組の直列接続体１１ａ，１１ｂが逆並列に
接続された構成となつている。第５図は、第４図
に示した発光部１１の縦断面構造図である。本発
明によれば、この図に示したように、互いに相補
な関係にある発光ダイオードチツプの異極同士、
つまり上面をボンデイングワイヤにより接続する
だけで直列接続できるので、従来チツプ同士を直
列接続する場合に必要とされていた導電ランドを
形成する手間が不要となる。

また、このような構成においては、直列に接続
された互いに相補な１組の発光ダイオード１１
ａ，１１ｂの発光色を異ならせておけば、順バイ
アスとなつた組の発光ダイオードのみを点灯制御
できるので、発光色を選択制御できる。

第６図〜第８図，第９図〜第１１図は、いずれ
も第２発明の実施例を示している。

第６図〜第８図は、３組の発光ダイオードをド
ツトマトリクス発光表示体を用いて１つの発光部
を構成した例を示す。

３組の発光ダイオードの直列接続体１１ａ〜１
１ｃが構成されているが、各組の直列接続体を構
成する互いに相補な関係の発光ダイオードチツプ
は略同一の発光色となつており、発光部には３つ
の通電端子Xan，Xbn，Ynが導出した３端子接
続体を形成している。図において、LED１と
LED１＊LED２とLED２＊及びLED３とLED３
＊は、いずれも互いに相補な関係にある発光ダイ
オードチツプを示しており、Xan，Xbnは表示体
基板２の表面に形成された互いに絶縁分離された
２つの導電パターン、Ynは表示体基板の裏面に
形成された導電パターン５とスルーホール２１を
介して接続された導電部を示している。なお、第
８図は、第７図に示した発光部１１の縦断面構造
図である。第９図〜第１１図は、第２発明の別の
実施例を示しており、４組の発光ダイオードを用
いてドツトマトリクス発光表示体の１つの発光部
を構成した例を示している。

４組の発光ダイオードの直列接続体１１ａ〜１
１ｄを構成する互いに相補な関係の発光ダイオー
ドチツプは略同一の発光色となつており、発光部
には３つの通電端子Xan，Xbn，Ynが導出され
ている。図において、LED１とLED１＊，LED
２とLED２＊，LED３とLED３＊及びLED４と
LED４＊は、いずれも互いに相補な関係にある
発光ダイオードチツプを示しており、Xan，Xbn
は表示体基板２の表面に形成された互いに絶縁分
離された２つの導電パターン、Ynは表示体基板
の裏面に形成された導電パターン５とスルーホー
ル２１を介して接続された導電部を示している。
なお、第１１図は、第１０図に示した発光部１１
の縦断面構造図である。

以上のような構成を特徴とする第２発明の実施
例においては、いずれの場合も各直列接続体１１
ａ〜１１ｄを構成する発光ダイオードチツプの発
光色を異なるものに選択し、Xan，Xbnと、Yn
間に供給する電圧極性の組合わせを変更すること
により、順バイアスされた発光ダイオード群のみ
が点灯されて種々の発光色を得ることができる。
例えば、Ynを基準レベル０として、Xan，Xbn
に、それぞれ（＋），（−）の極性の電圧を加える
ことにより通電点灯される発光ダイオードの組が
変わり、これによつて発光部１１の発光色を変化
させることができる。

また、発光部１１を点灯制御する場合、残像現
象を利用した加色混合法による通電制御を行え
ば、所望の発光色を得ることができることはいう
までもない。この場合、所望の色相を得るために
点灯されるべき複数の発光ダイオードが時系列的
に交互に点灯制御されることになり、その時の通
電時間を個々に制御することによつて、任意の色
相の発光が得られる。

第１２図は、本発明の発光表示体を点灯制御す
る場合において、各発光部を構成する赤，青，緑
の３種類の発光色の発光ダイオードを時系列的に
通電させて、残像現象を利用した加色混合法によ
り発光部１１の発光色を変化させる場合に採用さ
れる制御パターンの一例を示す図である。この制
御ではダイナミツク駆動制御回路１２により発光
表示体１の表示面に表れる点灯パターンを赤，
青，緑とも同一の時間t0とされているので、同一
の表示パターンを点灯表示する場合における１フ
レーム当たりの通電点灯回数の割合を変化させる
ことによつて所望の発光色を得ている。しかし、
１フレームの通電時間をt1，t2，t3のように異な
らせて１フレーム当たりの表示点灯回数を同じに
してもよく、この場合の制御パターンの例を第１
３図に示す。また、図示はしないが、１フレーム
当たりの表示点灯時間をマトリクスの各行毎の走
査に区切つて各行毎の表示点灯を時系列的に変化
させてもよく、このような点灯制御の方法は問わ
ない。

本発明を適用して発光表示体を形成する場合
は、図示はされていないが、プリント基板を用い
て８×８ドツト〜16×16ドツト程度の発光部を有
する１枚の表示体基板を作成し、この表示体基板
の上面に該発光部に対応する位置に透孔を設けた
視認性改善のためのマスク板を配置し、該マスク
板の透孔部（即ち、発光ダイオードチツプを配設
して発光部）を透光性の樹脂（エポキシ樹脂等）
で封止した構造とする。この場合、マスク板には
可撓性材（例えば、ネオプレンゴム，シリコンゴ
ム等）を用いて、表示体の反り、歪やクラツクな
どの発生を防止する。また、発光部の輝度を高め
るため、透孔部の内周側面は光反射性（白又は銀
色）に形成するのが望ましい。そして、この場
合、透光部には、透光性樹脂により凹面封止層
（上面が凹面になつている）を形成することが望
ましい。かくして、形成される発光表示体の実用
寸法は、16×16ドツト表示体を例にすると、ドツ
ト径φ6.5mm，ドツトピツチ８mm，表示面寸法は
128mm角，マスク板の厚み２mmのものがあり、ま
たドツト径φ3mm，ドツトピツチ４mm，表示面寸
法64mm角，マスク板の厚み1.5mmのものがある。

なお、本発明は、以上に示したドツトマトリク
ス発光表示体のみに限定されるものではなく、発
光ダイオードチツプを用いたすべての発光表示体
に適用できる。

更に、以上の実施例では、導電ランドを構成し
ないものについて説明したが、導電ランドを構成
することによつて直列に接続すべき発光ダイオー
ドチツプの数を増大できることはいうまでもな
い。

発明の効果 以上の説明より理解されるように、本発明の発
光表示体によれば、発光ダイオードチツプとして
互いに相補な関係にあるチツプを用いて各発光部
を構成しているので、互いに相補な関係にある発
光ダイオードチツプの異極同士をボンデイングワ
イヤにより橋渡し接続するだけで、直列に接続で
きる。したがつて、従来の発光表示体のような導
電ランドが不要となり、しかも発光ダイオードチ
ツプの直列接続に逆並列に接続した構成としてい
るので、表示体基板上に形成される導電パターン
の数を一層少なくできることにより、表示体基板
の導電パターン形成時の手間が省け、表示体基板
の導電パターン形成作業を容易にできる。

これらの結果、発光部の輝度を高めて高密度化
を図る場合や、同一基板での発光ドツト数を多く
するなどの場合に極めて有益であり、製造が容易
な発光表示体を提供できるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は、本発明において使用される
互いに相補な関係にある発光ダイオードチツプの
縦断面構造図、第３図〜第５図は、ドツトマトリ
クス発光表示体に適用した場合の第１発明の一実
施例図であり、第３図は発光部を構成する発光ダ
イオードチツプの接続構成例図、第４図は発光部
の平面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線縦断面構造
図、第６図〜第８図は、ドツトマトリクス発光表
示体に適用した場合の第２発明の一実施例図であ
り、第６図は発光部を構成する発光ダイオードチ
ツプの接続構成例図、第７図は発光部の平面図、
第８図は第７図のＡ−Ａ線縦断面構造図、第９図
〜第１１図は、ドツトマトリクス発光表示体に適
用した場合の第２発明の他の実施例図であり、第
９図は発光部を構成する発光ダイオードチツプの
接続構成例図、第１０図は発光部の平面図、第１
１図は第１０図のＡ−Ａ線縦断面構造図、第１２
図，第１３図は、第２発明を点灯制御する場合の
動作説明図、第１４図，第１５図は、従来の多色
点灯表示式ドツトマトリクス表示体の回路構成図
である。 符号の説明、１１……発光部、１１ａ〜１１ｄ
……直列接続体、LED１，１＊〜LED４，４＊
……互いに相補な関係にある発光ダイオードチツ
プ、Ｂ……発光部ベース、３，４……導電パター
ン（Xan，Xbn）、５……導電部（導電パターン
Yn）、２１……スルーホール、５０……ボンデイ
ングワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドツトマトリクス状に配列された発光部に、
   発光ダイオードチツプを設けて構成された発光表
   示体であつて、 表示体基板の裏面に形成された導電パターンと
   スルーホールを介して接続され、表示体基板の表
   面に形成された導電部と、 表示体基板の表面に形成され、上記導電部とは
   絶縁分離された別の導電パターンの一部とによつ
   て発光部ベースを構成し、 各々の発光部ベースを構成する上記導電部と、
   上記別の導電パターンの一部分に、互いに相補な
   関係にある１組の発光ダイオードチツプを対設す
   るとともに、それぞれの組の発光ダイオードチツ
   プの異極同士がボンデイングワイヤにより直接橋
   渡接続される構造とした発光ダイオードチツプを
   用いた発光表示体。 ２ ドツトマトリクス状に配列された発光部に、
   発光ダイオードチツプを設けて構成された発光表
   示体であつて、 表示体基板の裏面に形成された第１の導電パタ
   ーンとスルーホールを介して接続され、表示体基
   板の表面に形成された導電部と、 表示体基板の表面に形成され、互いに絶縁分離
   された第２，第３の導電パターンの一部とによつ
   て発光部ベースを構成し、 各々の発光部ベースを構成する上記導電部と、
   上記第２，第３の導電パターンの一部分に、互い
   に相補な関係にある１組の発光ダイオードチツプ
   を対設するとともに、それぞれの組の発光ダイオ
   ードチツプの異極同士がボンデイングワイヤによ
   り直接橋渡接続される構造とした発光ダイオード
   チツプを用いた発光表示体。