JP2003234509A - 発光ダイオード - Google Patents

発光ダイオード

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JP2003234509A JP2002031762A JP2002031762A JP2003234509A JP 2003234509 A JP2003234509 A JP 2003234509A JP 2002031762 A JP2002031762 A JP 2002031762A JP 2002031762 A JP2002031762 A JP 2002031762A JP 2003234509 A JP2003234509 A JP 2003234509A
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光識 石坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 発光素子を封止する樹脂体からの光屈折率を
高めることで、発光方向の拡大化と共に発光輝度の均一
化を図ることのできる発光ダイオードを提供することで
ある。 【解決手段】 電極２３ａ，２３ｂが形成された基板２
２の上面に発光素子２４を載置し、該発光素子２４と前
記電極２３ａ，２３ｂとを電気的に接続すると共に、該
発光素子２４を樹脂体２６で封止してなる発光ダイオー
ド２１において、前記発光素子２４と対向する樹脂体２
６の発光射出面２７に凹凸状の光散乱部３０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子を樹脂体
で封止した発光ダイオードにあって、特に広角な指向性
を備えた発光ダイオードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般的な発光ダイオード１は、例
えば図４に示すように、一対の電極３ａ，３ｂが形成さ
れた基板２と、この基板２上にボンディングワイヤ５を
介して前記電極３ａ，３ｂと接続される発光素子４と、
この発光素子４の上方を封止する樹脂体６とで構成され
ている。前記樹脂体６は発光素子４の腐蝕等を防止する
と共に、発光素子４で発せられた光を透過させるため、
透明なエポキシ系の樹脂材で形成されている。このよう
な構造の発光ダイオード１にあって、広角に光を散乱さ
せたり、樹脂体６内部での乱反射によって輝度を高める
ために、前記樹脂体６の内部にＳｉＯ２やＴｉＯ２等の
微粒子状の光散乱材７を混入させている（特開２０００
−１２４５０７号公報等参照）。このような光散乱材７
を樹脂体６の内部に混入させることで、発光素子４から
発する光が前記光散乱材７に当たって屈折あるいは反射
を繰り返しながら樹脂体６内を透過し、樹脂体６の外表
面から放射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記樹
脂体６内に混入される光散乱材７は、微小な粒子である
ので光が当たった場合の屈折率が小さく、大きな光散乱
効果が期待できない。このため、発光ダイオード１の発
光射出面８を真上（矢印Ａ方向）から見たときには比較
的明るく輝いて見えるものの、この発光射出面８に対し
て少し斜め方向から見た場合には真上からの場合に比べ
て輝度が低下し、見る角度によって発光が不均一になっ
てしまう。
【０００４】また、前記光散乱材７の混入量を多くする
ほど光散乱効果は大きくなるが、光透過率が下がるため
輝度が低下してしまう。これとは逆に光散乱材７の混入
量を少なくすると光散乱効果が十分発揮できなくなる。
このため、発光ダイオードの種類や大きさに合わせて正
確に混入量を調整しなければならず、製造工数及びコス
トが掛かるといった問題があった。
【０００５】そこで、本発明の第１の目的は、発光素子
を封止する樹脂体からの光屈折率を高めることで、発光
方向の拡大化と共に発光輝度の均一化を図ることのでき
る発光ダイオードを提供することである。
【０００６】また、本発明の第２の目的は、光散乱材の
ような特別な材料を使用することなく光散乱効果が得ら
れ、材料費や製造コストを抑えることのできる発光ダイ
オードを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る発光ダイオードは、電極が
形成された基板の上面に発光素子を載置し、該発光素子
と前記電極とを電気的に接続すると共に、該発光素子を
樹脂体で封止してなる発光ダイオードにおいて、前記樹
脂体の表面に凹凸状の光散乱部を設けたことを特徴とす
る。
【０００８】この発明によれば、樹脂体の表面に凹凸状
の光散乱部を設けたことで、発光素子から発する光が前
記光散乱部で屈折して広範囲に光を散乱させることがで
きる。また、このような発光素子から直接外部に向けて
発する光の他に、樹脂体内部に反射された光によって樹
脂体内部での散乱現象を引き起こし、発光の均一化と共
に、全体的な発光輝度も向上する。
【０００９】前記光散乱部は、樹脂体の表面をエッチン
グあるいは切削する等の粗面加工によって容易に形成す
ることができる。また、これ以外に、樹脂体の表面に別
途凹凸面が形成された樹脂膜を印刷したり、樹脂体を形
成する際に使用される金型内に予め凹凸を形成する等に
よって製造することができるので、同一品質の製品を一
括して大量生産することが可能となる。
【００１０】前記光散乱部は、発光素子と対向する樹脂
体の発光射出面に設けることによって、光の屈折及び反
射効果を最大限に高められ、広角な散乱現象と全体的な
輝度の向上効果が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
に係る発光ダイオードの実施形態を詳細に説明する。図
１は本発明の発光ダイオードの全体形状を示す斜視図、
図２は前記発光ダイオードの断面図である。
【００１２】図１及び図２に示されるように、この実施
形態に係る発光ダイオード２１は、ガラスエポキシやＢ
Ｔレジン（Bismaleimide Triazine Resin）等からなる
基板２２と、この基板２２上に載置される発光素子２４
と、該発光素子２４を基板２２上に封止する樹脂体２６
とで構成されている。前記基板２２には、発光素子２４
との導通及びマザーボード等の外部基板に実装するため
の電極２３ａ，２３ｂが設けられている。発光素子２４
は、一対の素子電極部２９ａ，２９ｂ（アノード電極，
カソード電極）を備えた微小な四角形状のシリコンチッ
プで、底部が前記基板２２上に絶縁性接着剤２８を介し
て固定され、前記素子電極部２９ａ，２９ｂと基板２２
上の電極２３ａ，２３ｂとがボンディングワイヤ２５に
よって接続されている。また、樹脂体２６は、発光素子
２４を中心にして基板２２上に形成された略直方体形状
の封止体であり、透光性を備えたエポキシ系の樹脂材を
金型等に充填することによって形成される。そして、前
記発光素子２４及びボンディングワイヤ２５を封止する
と共に、発光素子２４から発した光を透過する。
【００１３】この実施形態において、樹脂体２６の上面
は前記発光素子２４の上面と対向する発光射出面２７と
して構成され、この発光射出面２７に凹凸状の光散乱部
３０が形成されている。この光散乱部３０は、前記発光
射出面２７の全域に設けられた凹凸面であり、前記発光
素子２４から上方に向けて放射された光を多数の凸部や
凹部の傾斜角に応じて外部に広角度に散乱させている。
光散乱部３０の凹凸形状は、樹脂体２６を金型によって
成形する際、半硬化した樹脂体２６の上面をエッチング
加工によって凹凸状にしたり、凹凸模様が形成された加
工冶具を樹脂体２６の上面に押圧することによって加工
することができる。さらに、前記樹脂体２６を完全に硬
化させた後に、その上面を切削して所定の深さや傾斜角
の凹凸を設けてもよい。前記光散乱部３０を構成する各
凸部や凹部の深さ及び傾斜角は、発光ダイオード２１の
使用目的や発光仕様に応じて設定されるが、光の散乱効
果を大きくするには、各凸部及び凹部を深く形成するの
が好ましい。本実施形態では、樹脂体２６の厚み４００
μｍに対して、前記凸部及び凹部の深さを４μｍ以上、
傾斜角を１〜４５度の範囲で設定することで、大きな光
散乱効果を得ることができた。なお、前記光散乱部３０
の各凸部及び凹部の深さ及び傾斜角は均一でなく、ある
程度バラツキを持たせた方が光の屈折及び反射が不規則
になり、散乱効果が大きくなる。
【００１４】次に、上記構造からなる発光ダイオード２
１の発光作用を図２に基づいて説明する。この発光ダイ
オード２１は周知のように、基板２２に形成された電極
２３ａ，２３ｂに電流を流すことによって発光素子２４
が励起されて光を発する。そして、その光は発光素子２
４と対向する樹脂体２６の発光射出面２７に向けて進
み、さらにこの発光射出面２７に形成された凹凸状の光
散乱部３０で屈折されて様々な角度で外部に放射され
る。このような光の屈折は凹凸の深さや傾斜角によって
変化し、樹脂体２６の上面から放射するものや、大きく
屈折して樹脂体２６の側面から放射する光もある。ま
た、発光素子２４から発せられた光が前記光散乱部３０
によって、逆に樹脂体２６内部に反射したのち再度外部
に放射される場合もある。このような光の屈折及び反射
が樹脂体２６の内部及び外表面に連続して発生するた
め、発光射出面２７を直視したときの輝度と、発光射出
面２７を斜め側方にずれた角度から見た輝度に差が生じ
ず、広角発光すると共に全体的な輝度の向上効果も得ら
れることになる。
【００１５】図３は、前記光散乱部３０を印刷によって
形成した場合の構成例を示したものである。この実施形
態に係る発光ダイオード３１は、発光素子２４を封止す
る樹脂体２６の発光射出面２７の上に凹凸面を備えた樹
脂膜３２を印刷することによって形成される。なお、凹
凸面は樹脂膜３２を印刷したのちに形成することもでき
る。前記凹凸の形状や深さ等に関しては、図１及び図２
に示した発光ダイオード２１と同様に設定される。ま
た、前記樹脂膜３２は、光の透過性を損なわないよう
に、樹脂体２６と同じ透明なエポキシ系の樹脂材を使用
するのが望ましい。
【００１６】上記図１乃至図３に示した方法以外にも、
上記樹脂体２６を形成する際に用いられる金型の内壁面
に凹凸面を形成しておき、樹脂体２６の成形と同時に凹
凸状に光散乱部３０を形成することもできる。この形成
方法によれば、凹凸形状の異なる金型を数種類用意して
おき、製造する発光ダイオードの仕様に応じて金型を適
宜選択して使用することができる。また、従来の樹脂成
形工程の中で製造できるので、工数が増加せず安価に広
角発光する発光ダイオードを生産することができる。
【００１７】上記各実施形態では、光散乱部３０を樹脂
体２６の上面に位置する発光射出面２７に設けた場合を
示したが、樹脂体２６の側面にも前記と同様の凹凸状の
光散乱部を設けてもよく、さらに樹脂体３０の側面側に
発光射出面がある場合には側面だけに光散乱部を設けて
もよい。また、樹脂体２６の形状も直方体形状のものに
限られず、樹脂体で封止されるあらゆる形状の発光ダイ
オードに適用可能である。また、上記実施形態では、基
板２２の電極２３ａ，２３ｂと発光素子２４とをボンデ
ィングワイヤ２５で接続したが、発光素子２４の下面に
半田バンプを形成し、基板２２の電極２３ａ，２３ｂと
直接接合するフリップチップ実装方式によって形成され
たものであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る発光
ダイオードによれば、発光素子を封止する樹脂体の表面
に凹凸状の光散乱部を設けたことで、発光素子から発す
る光が前記光散乱部で大きく屈折して広範囲に光を散乱
させることができる。また、このような発光素子から直
接外部に向けて発する光の他に、樹脂体内部に反射され
た光によって樹脂体内部での散乱現象を引き起こし、発
光の均一化と共に、全体的な発光輝度も向上するので、
見る角度によって発光がばらつくことなく、全方向に対
して均等に発光する。
【００１９】また、前記光散乱部は、樹脂体の表面をエ
ッチングあるいは切削する等の粗面加工等によって容易
に形成することができ、工数が掛からず安価に製造でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの全体形状を示す
斜視図である。
【図２】上記図１の発光ダイオードの断面図である。
【図３】光散乱部を印刷形成した発光ダイオードの断面
図である。
【図４】従来の光散乱材を混入して形成された発光ダイ
オードの断面図である。
【符号の説明】
２１，３１ 発光ダイオード ２２ 基板 ２３ａ，２３ｂ 電極 ２４ 発光素子 ２６ 樹脂体 ２７ 発光射出面 ３０ 光散乱部 ３２ 樹脂膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電極が形成された基板の上面に発光素子
    を載置し、該発光素子と前記電極とを電気的に接続する
    と共に、該発光素子を樹脂体で封止してなる発光ダイオ
    ードにおいて、 前記樹脂体の表面に凹凸状の光散乱部を設けたことを特
    徴とする発光ダイオード。
  2. 【請求項２】 前記光散乱部が、樹脂体の表面を粗面加
    工した凹凸面である請求項１記載の発光ダイオード。
  3. 【請求項３】 前記光散乱部が、樹脂体の表面に印刷さ
    れた樹脂膜に形成されている請求項１記載の発光ダイオ
    ード。
  4. 【請求項４】 前記光散乱部が、樹脂体の金型成形によ
    る凹凸面である請求項１記載の発光ダイオード。
  5. 【請求項５】 前記光散乱部が、前記発光素子と対向す
    る樹脂体の発光射出面に設けられた請求項１乃至４のい
    ずれかに記載の発光ダイオード。
JP2002031762A 2002-02-08 2002-02-08 発光ダイオード Pending JP2003234509A (ja)

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