JP2004022245A - 発光素子用パッケージ - Google Patents

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Abstract

【課題】導光板への光の入射効率を高め、バックライトユニットの薄型化を可能とする発光素子用パッケージを提供することにある。
【解決手段】発光素子用パッケージ12は、発光素子14が実装される本体12aと本体から突出する一対の突出部12e,12fを有している。突出部12e,12fは、出射面14aを挟むように位置付けられ、導光板16が挿入可能な間隔に設定されている。突出部12e,12fの間に導光板16を挿入し、導光板16の厚み方向の中心部と発光素子14の出射面14aの中心部とを揃えて対面させると共に、導光板16を前記発光素子14の出射面14aに接近させた状態で保持することで、導光板16と発光素子14との位置関係は最適な状態に設定される。出射面14aからの光を突出部12e,12fの対向する面で反射すれば、出射面14aよりも薄いシート状の導光板16でも発光素子14からの光を全て取り入れて効率よく導光することができる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話等の電子機器における液晶表示装置、テンキー等のスイッチを照明する照明装置の発光素子に関するものであり、特にその発光素子を収めるパッケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の液晶表示装置等を照明するバックライトは、図17に示すような構成からなるものであった。即ち、液晶表示パネル2の背後に導光板4を配置し,この導光板4の側方にLED素子6を配置(導光板4の裏面側に配置する場合もある)したものであった。
【0003】
このLED素子6は、発光した光を集光して導光板4内に照射するため、反射枠8内に実装されている。この反射枠8は、白色等、高い反射効率を有するものであり、その内部の側方底部8aにLED素子6が実装されると共に透明樹脂等で封止されたものとなっている。このように内部にLED素子6が実装された反射枠8は、LED素子6と外部とを電気的に接続する電極を有し、その電極を基板10上の導電パターンに接続するように基板10に実装される。
【0004】
上記構成からなる従来のバックライトにおいては、LED素子6からの光が反射枠8の内壁にて集光され、導光板4の側方端面4aから導光板4内に照射される。このように導光板4に入射した光は、導光板4の底部に設けられた細い溝や内面によって反射され、表面側にある液晶表示パネル2の方向へ照射される。これにより、液晶表示パネル2はその背後から照明されることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来技術においては、LED素子6からの光を効率良く導光板4に入射させるために反射枠8を用いて集光していた。しかし、この他にも上記のような導光板4への入射効率を高めるために、次のような条件を満たす必要があった。即ち、反射枠8の光を出射する開口部8bの高さHと光を入射する導光板4の側方端面4aの高さ(厚み)を同等に設定し、反射枠8と導光板4を極力近付けて配置することが必要であった。このように設定及び配置することにより、反射枠8から照射される光を全て導光板4に入射させることができ、効率を高めることが可能となる。
【0006】
しかしながら、反射枠8の高さと導光板4の厚みを同等に設定すると、導光板4の厚みを必要以上に厚く設定することになり、薄型化の妨げとなっていた。また、反射枠8と導光板4を近付けても、導光板4とLED素子6との距離を反射枠8の長さ以下にすることはできなかった。更に、反射枠8の基板10への実装精度や導光板4と反射枠8の位置精度による制約があるため、導光板4と反射板8との間の距離Lを実装及び位置の誤差以下に設定することができなかった。従って、導光板4をより薄くすることを可能とし、導光板4とLED素子6をより近接配置することが課題となっていた。
【0007】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたもので、導光板への光の入射効率を高め、更にバックライトユニットの薄型化を可能とする発光素子用パッケージを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光素子用パッケージは、請求項1に示すように、発光素子が実装される本体と、該本体から前記発光素子の出射面が面する方向へ突出し、導光板が挿入可能な間隔に設定された一対の突出部を有する導光板挿入部とを備え、前記導光板挿入部により、前記導光板の厚み方向の中心部と前記発光素子の出射面の中心部とを揃えて対面させると共に、導光板を前記発光素子の出射面に接近させるか、又は接触させた状態で保持するものとなっている。この発光素子用パッケージにおける前記突出部の互いに対向する内面には、請求項2に示すように、その一部又は全面にそれぞれ反射面が形成され、該反射面は前記発光素子の出射面からの光を前記突出部間に挿入される前記導光板内に向けて反射するものとなっている。また、請求項3に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は傾斜面からなり、該傾斜面は、前記発光素子の出射面の端部から互いの間隔が狭まるように傾斜している。また、請求項4に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面上には透明樹脂部が設けられ、該透明樹脂部が互いに対向する面が平行な平面で構成されている。また、請求項5に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記突出部は透明な樹脂又は蛍光体を含有する透明な樹脂からなり、前記突出部の相対する外面には、その一部又は全面にそれぞれ反射面が形成され、該反射面は前記発光素子の出射面からの光を前記突出部間に挿入される前記導光板内に向けて反射するものとなっている。また、請求項6に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は傾斜面からなり、前記突出部の先端に向かって互いの間隔が狭まるように傾斜している。また、請求項7に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は、前記突出部の外面を覆う反射体により形成されている。また、請求項8に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は、前記突出部の対向する内面を覆う反射体により形成されている。また、請求項9に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は複数の異なる傾斜面からなる。また、請求項10に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は、複数の異なる傾斜面を有する反射体により形成されている。また、請求項11に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面上には透明な樹脂又は蛍光体を含有する透明な樹脂からなる樹脂部が設けられ、該樹脂部が互いに対向する面が平行な平面で構成されている。また、請求項12に示すように、この発光素子用パッケージにおける前記反射面は、前記発光素子を囲むように形成されている。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の発光素子用パッケージは、発光素子が実装される本体とその本体から突出する一対の突出部を有している。この突出部は、導光板へ光を照射する発光素子の出射面を挟むように位置付けられると共に導光板を挿入することが可能な間隔に設定されている。この発光素子用パッケージにおいては、その本体に発光素子を実装し、発光素子用パッケージを基板に実装する。ここで、その突出部の間に導光板を挿入することで、導光板と発光素子との位置関係を設定することができる。即ち、導光板は前記突出部によって、導光板の厚み方向の中心部と発光素子の中心部とが揃った状態で発光素子の中心部に対面し且つ発光素子の出射面に極めて接近した状態で保持されるか、又は接触した状態で保持される。
【0010】
特に、発光素子の出射面からの光を突出部の互いに対向する面を利用して反射することで導光板内に入射させることができ、出射面からの光を余すことなく効率良く使用することができる。また、これと同時に、出射面の高さよりも低い端面を有する導光板(即ち薄いシート状の導光板)であっても、発光素子からの光を全て取り入れて照射方向へ導光することができ、バックライトユニットを大幅に薄型化することが可能となる。
【0011】
【実施例】
以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図1は本発明の一実施例に係る発光素子用パッケージを示す側面図、図2は図1に示す発光素子用パッケージの斜視図、図3は部分切断平面図、図4は部分切断側面図、図5は本体のみを示す斜視図である。
【0012】
12はパッケージであり、本体12aと導光板挿入部12bとから構成されている。この本体12aは、ガラスエポキシ樹脂等からなる基板状のものであり、一対の電極パターン12c,12dが正面から左右側面及び背面の一部にかけて形成されている。この本体12aの正面中央に設けられた電極パターン12c,12dの接近した対向部分には、発光ダイオード等の発光素子14が実装されている。
【0013】
一方、導光板挿入部12bは樹脂からなるものであり、本体12aの正面に一体に成形されている。この導光板挿入部12bは、導光板16へ光を照射する発光素子14の出射面14aが面する方向、即ち、本体12aの正面に垂直な方向に突出すると共に発光素子14を上下から挟むように配設された突出部12e,12fを有している。この突出部12e,12fは、導光板16が挿入可能な間隔に設定されている。即ち、突出部12e,12fの間隔はほぼ導光板16の厚みと等しくなるように設定されている。また、本実施例における導光板挿入部12bには、突出部12e,12fの根元部分に本体12aの正面にある電極パターン12c,12dと発光素子14の一部を覆うと共に本体12aに固着される固定部12gが設けられている。
【0014】
上記構成からなる発光素子用パッケージ12は、次のように用いられる。この発光素子用パッケージ12は、図1及び図6に示すように、その突出部12e,12fが基板20に対して平行に並ぶように基板20表面の所定の導電パターン上に載置される。そして、本体12aの側面から背面に形成されている電極パターン12c,12dを半田22で基板20の導電パターンに固着すると共に接続する。このようにして基板20に発光素子用パッケージ12を実装した後、その突出部12e,12fの間に導光板16を挿入する。
【0015】
突出部12e,12fの間に挿入された導光版16は、前述した従来の反射枠のように、パッケージの端部に当接することで発光素子14に接近させることができなくなることはない。従って、導光板16の側方端面はその厚み方向の中心部と発光素子14の出射面14aの中心部とが揃った状態で対面し且つ出射面14aに極めて接近した状態で保持されるため、最適位置に位置付けられることになる。このため、発光素子14が発する光は、余すことなく高効率に導光板16の側方端面から導光板16内に照射される。そして、導光板16に入射した光は、導光板16の内側底面に設けられた溝や凹凸にて反射されて上方の液晶表示パネル18の方向へ照射され、液晶表示パネル18をその背後から照らすことになる。
【0016】
上記実施例においては、図1に示すように、導光板16の厚みと発光素子14の出射面の高さがほぼ等しいため、発光素子14が発する光はほぼ全て導光板16の側方端面から導光板16内に入射することになる。しかし、更に薄い導光板16の場合には、導光板16の厚みよりも発光素子14の出射面の高さの方が高くなり、発光素子14の出射面の上下端からの光を導光板16に取り込むことができず効率が低下する。このような場合には、図7に示すように、突出部12e,12fの対向する面の一部又は全面それぞれに傾斜面からなる反射面12h,12iを形成する。この反射面12h,12iは、発光素子14の出射面の端面から突出部12e,12fの先端に向かって互いの間隔が狭まるように傾斜が設定されている。また、この反射面12h,12iは、鏡面加工が施されるか、白色に塗装されるか、金属蒸着が施される等により、反射効率が高められている。
【0017】
このような反射面12h,12iを突出部12e,12fに設けることにより、発光素子14の出射面の上下端から照射される光は、この反射面12h,12iにより反射されて導光板16の上下面から導光板16内に入射することになる。
【0018】
また、図7に示すように、傾斜面からなる反射面12h,12iの上に、透明樹脂部12j,12kを設けることが望ましい。この透明樹脂部12j,12kは、その互いに対面する面が平行な平面からなり、その間隔が導光板16の厚みと等しくなるように形成されている。このような透明樹脂部12j,12kを設けることにより、導光板16の端部を突出部12e,12f間に隙間なく確実に保持することができる。これにより、発光素子14と導光板16の端部との位置関係を一定に保持することが可能となる。
【0019】
尚、反射面12h,12iを図7に示すように傾斜面で構成することが好ましいが、図8に示すような平行な面で構成しても良い。
【0020】
一方,上記実施例における発光素子用パッケージ12は、その本体12aに導光板挿入部12bを固着又は一体に成形したものとなっている。本体12aに導光板挿入部12bが一体となるように成形するときに、突出部12e,12fの形状を当初から金型で形成する場合と、本体12aに直方体の樹脂部を一体に成形し、その後ダイシング等で突出部12e,12f間の溝部分を形成する場合がある。前者の金型で形成する場合には、1工程で突出部12e,12fを形成することができ、また、後者の溝部分を後に形成する場合には、突出部12e,12fの間隔を精度良く設定することができる。更に、後者の溝部分を後に形成する場合には、溝部分を形成したときに、製法上、発光素子14の表面に薄く樹脂が残ることになる。このように薄く樹脂が残っても、その樹脂層により発光素子14の表面を保護することができ、特に除去する必要はない。また、本体12aと導光板挿入部12bをはじめから一体のものとして成形することも可能である。この場合には、電極パターン12c,12dに代えてリードフレームを使用し、リードフレームに発光素子14を実装してその周囲に本体12aと導光板挿入部12bを一体に成形して形成する。
【0021】
また、本体12aに導光板挿入部12bを固着する場合には、図9に示すように、導光板挿入部12bの固定部12gの上端に背後方向に突出する上方固定部12mを設けても良い。この上方固定部12mを設けることにより、それを本体12aの上面に固着することで固着面積を増やして固定力を高めることができる。また、図10に示すように、固定部12gの上端に本体12aを側面から背面にかけて抱え込むような略L形状の突起12n,12pを設け、この突起12n,12pで本体12aを抱え込むようにして固定又は固着するように構成しても良い。尚、何れの構造においても、本体12aの側面及び背面に設けられた電極パターン12c,12dの下方に上方固着部12mや突起12n,12pが被さることがないように、上方固着部12mと突起12n,12pは位置付けられている。これにより、電極パターン12c,12dを半田付けする部分を電極パターン12c,12dの下方に確保することができる。
【0022】
また、図2及び図3に示す固定部12gは、突出部12e,12fが確実に本体12aに固着又は一体になれば発光素子14の左右部分(突出部12e,12fをつなぐ部分)を形成しなくても良い。また、固定部12gを形成する場合に、その正面方向への厚みが発光素子14の厚みよりもわずかに厚くなるように設定すれば、突出部12e,12fの間に導光板16を挿入したときに、導光板16の側方端面が発光素子14よりも先に発光素子14の左右にある固定部12gに当接し、発光素子14の破損を防ぐことが可能となる。
【0023】
図11は反射面を突出部の外形面に沿って形成した変更例を示す断面図、図12はその斜視図である。図11及び図12に示す突出部12e,12fは、透明な樹脂又は蛍光体を含有した透明な樹脂からなるものである。導光板挿入部12bに挿入された導光板16の表裏面にそれぞれ相対する突出部12e,12fの外面には、反射面12r,12sが設けられている。この反射面12r,12sは、発光素子14付近から突出部12e,12fの先端に向かって互いの間隔が狭まるように傾斜した傾斜面からなる。この傾斜面には、蒸着、メッキ、塗装等により金属膜や白色塗膜が形成されたり、金属板等の反射体24が固着されることにより反射効率が高められて反射面12r,12sが形成されている。このように構成することにより、パッケージの外形をより小さくすることができ、また反射面の形成も容易にすることができる。また、突出部12e,12f内に含まれる蛍光体により、発光素子14が発する光の波長を変更して、照明としてより有効な波長の光を導光板16に照射することができる。
【0024】
また、突出部12e,12fの傾斜面だけでなく側面12t,12uも全て金属膜、白色塗膜あるいは反射体で覆うことにより、発光素子14を反射面で囲うように構成することもできる。このように反射面で発光素子14を囲うことにより、発光素子14が導光板16以外の方向へ出射する光も導光板16に取り込むことができ、導光板16への入射効率をより高めることが可能となる。
【0025】
図13は導光板挿入部の内面を複数の面の組み合わせで形成し、そこに反射面を形成した変更例を示す断面図であり、図14はその断面斜視図である。図13及び図14に示すように、突出部12e,12fの互いに対向する内面は、発光素子14が実装された本体12a付近の内端部分に形成され且つ円筒の内周面又は円錐台の側面のようにわずかに突出部12e,12fの先端に向かって径が広がるように傾斜する周状面からなる反射面12v,12wと、中央部分に形成され且つ円錐台の側面のように突出部12e,12fの先端に向かって径が狭まるように傾斜する周状面からなる反射面12x,12yと、先端部分に形成され且つ平行な平面からなる案内保持面12z,12zzとから構成されている。このような面構成からなる内面には、蒸着、メッキ、塗装等によって金属膜、白色塗膜等が形成されたり、金属板等の反射体24が固着されることにより反射効率が高められて、反射面12v,12w,12x,12yが形成されている。また、案内保持面12z,12zzは、この間に挿入される導光版16を案内すると共に保持するものであるため、導光板16の厚みに対応する間隔に設定されている。
【0026】
この発光素子用パッケージにおいては、発光素子14からの光は、導光板挿入部12bに挿入された導光板16の端面から直接導光板16内に入射すると共に、反射面12v,12w,12x,12yで反射されて導光板16の表裏面から導光板16内に入射することになる。これにより発光素子14からの光はほぼ全て導光板16内に入射することになり、入射効率を高めることができる。
【0027】
また、図13及び図14に示す発光素子用パッケージにおいて、図15及び図16に示すように、反射面12v,12w,12x,12yの上に透明な樹脂又は蛍光体を含有する透明な樹脂で樹脂部12jj,12kkを形成して光の伝達効率を高めても良い。
【0028】
尚、反射面12v,12w,12x,12yの形成には、予め、反射面の形状に形成された反射体24を、突出部12e,12fを樹脂で成形する際にインサート成形して形成すれば、容易に形成することができる。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、導光板挿入部に設けられた一対の突出部の間に導光板を挿入するようにしたので、挿入された導光板の厚み方向の中心部と本体に実装された発光素子の出射面の中心部とを揃えた状態で導光板を対面させることができると共に、発光素子の出射面に導光板を極めて接近させるか、又は接触させた状態で保持できるので、両者の位置関係を最適な状態に設定することができ、導光板への光の入射効率を高めると共に導光板の薄型化が達成できた。
【0030】
また、突出部の対向する面に傾斜面を形成することにより、発光素子の出射面の高さよりも薄い導光板を使用した場合であっても、出射面からの光を傾斜面等からなる反射面で反射することにより全て導光板に入射させることができる。このため、薄い導光板を使用した場合であっても効率良く照明することができ、導光板を薄型化して照明装置全体を薄型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る発光素子用パッケージを示す側面図である。
【図2】図1に示す発光素子用パッケージの斜視図である。
【図3】図1に示す発光素子用パッケージの部分切断平面図である。
【図4】図1に示す発光素子用パッケージの断面図である。
【図5】図1に示す発光素子用パッケージの本体のみを示す斜視図である。
【図6】図1に示す発光素子用パッケージを実装し導光板を挿入した状態を示す斜視図である。
【図7】図4に示す発光素子用パッケージの突出部に傾斜面からなる反射面を設けた変更例を示す断面図である。
【図8】図7に示す反射面を平行な平面で形成した変更例を示す断面図である。
【図9】図2に示す発光素子用パッケージに上方固定部を設けた変更例を示す斜視図である。
【図10】図2に示す発光素子用パッケージに突起を設けた変更例を示す斜視図である。
【図11】図2に示す発光素子用パッケージの外面に反射面を設けた変更例を示す断面図である。
【図12】図11に示す発光素子用パッケージの斜視図である。
【図13】図7に示す発光素子用パッケージの反射面を複数の面で構成した変更例を示す断面図である。
【図14】図13に示す発光素子用パッケージの断面斜視図である。
【図15】図13に示す反射面上に樹脂部を設けた変更例を示す断面図である。
【図16】図15に示す発光素子用パッケージの断面斜視図である。
【図17】従来のバックライトの構造を示す側面図である。
【符号の説明】
2,18      液晶表示パネル
4,16      導光板
10,20     基板
12        発光素子用パッケージ
12a       本体
12b       導光板挿入部
12c,12d   電極パターン
12e,12f   突出部
12g       固定部
12h,12i   反射面
12j,12k   透明樹脂部
12jj,12kk 樹脂部
12r,12s   反射面
12v,12w,12x,12y 反射面
14        発光素子
14a       出射面

Claims (12)

  1. 発光素子が実装される本体と、
    該本体から前記発光素子の出射面が面する方向へ突出し、導光板が挿入可能な間隔に設定された一対の突出部を有する導光板挿入部とを備え
    前記導光板挿入部により、前記導光板の厚み方向の中心部と前記発光素子の出射面の中心部とを揃えて対面させると共に、導光板を前記発光素子の出射面に接近させるか、又は接触させた状態で保持することを特徴とする発光素子用パッケージ。
  2. 前記突出部の互いに対向する内面には、その一部又は全面にそれぞれ反射面が形成され、該反射面は前記発光素子の出射面からの光を前記突出部間に挿入される前記導光板内に向けて反射することを特徴とする請求項1記載の発光素子用パッケージ。
  3. 前記反射面は傾斜面からなり、該傾斜面は、前記発光素子の出射面の端部から互いの間隔が狭まるように傾斜していることを特徴とする請求項2記載の発光素子用パッケージ。
  4. 前記反射面上には透明樹脂部が設けられ、該透明樹脂部が互いに対向する面が平行な平面で構成されていることを特徴とする請求項2又は3記載の発光素子用パッケージ。
  5. 前記突出部は透明な樹脂又は蛍光体を含有する透明な樹脂からなり、前記突出部の相対する外面には、その一部又は全面にそれぞれ反射面が形成され、該反射面は前記発光素子の出射面からの光を前記突出部間に挿入される前記導光板内に向けて反射することを特徴とする請求項1記載の発光素子用パッケージ。
  6. 前記反射面は傾斜面からなり、前記突出部の先端に向かって互いの間隔が狭まるように傾斜していることを特徴とする請求項5記載の発光素子用パッケージ。
  7. 前記反射面は、前記突出部の外面を覆う反射体により形成されることを特徴とする請求項5又は6記載の発光素子用パッケージ。
  8. 前記反射面は、前記突出部の対向する内面を覆う反射体により形成されることを特徴とする請求項2記載の発光素子用パッケージ。
  9. 前記反射面は複数の異なる傾斜面からなることを特徴とする請求項2記載の発光素子用パッケージ。
  10. 前記反射面は、複数の異なる傾斜面を有する反射体により形成されることを特徴とする請求項2記載の発光素子用パッケージ。
  11. 前記反射面上には透明な樹脂又は蛍光体を含有する透明な樹脂からなる樹脂部が設けられ、該樹脂部が互いに対向する面が平行な平面で構成されていることを特徴とする請求項9又は10記載の発光素子用パッケージ。
  12. 前記反射面は、前記発光素子を囲むように形成されていることを特徴とする請求項9,10又は11記載の発光素子用パッケージ。
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