JP2004022409A

JP2004022409A - Surface light source device

Info

Publication number: JP2004022409A
Application number: JP2002177438A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Kotani; 小谷　正和; Tatsuya Yanagimoto; 柳本　達也
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: JP4029673B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light emitting device that is easy to manufacture and realizes further thinning. <P>SOLUTION: The semiconductor light emitting device has a casing 1, a light source 6 and a light guide plate 7. The casing 1 has in a side an opening 2, through which a projection 14 on an end of a mounting substrate 5 for the light source 6 can pass to hold the light source 6 in the casing 1, with the result that the casing 1 can omit a top portion 11 conventionally used to fix the light source 6, to thus thin the semiconductor light emitting device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する分野】本発明は液晶パネルや表示灯などのバックライトとして使用可能な面状光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、小型化、低消費電力、振動などに強い利点を活かして液晶のバックライトなどに発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した面状光源などの半導体発光装置が利用されている。特に、フルカラー液晶に利用可能な１チップ２端子で白色を含む系統色名（ＪＩＳ　Ｚ　８７０１）が発光可能なＬＥＤが開発されたことから携帯電話や車載用光源として急速に浸透している。
【０００３】
このような光半導体装置の一例として図３の模式的断面図に示したように、光源６の発光ダイオード４と、回路が表面上に形成され、前記回路上に前記発光ダイオード４が載置されている実装基板５と、光源６からの光を端面から表面側へ導く導光部材（導光板）７と、導光部材７の背面側に配置された光反射シート３と、これらの部品を収容する筐体１、等から構成されている。
【０００４】
筐体１は、実装基板５を保持する部分に、コの字型に形成された実装基板の保持部（上面部１１）を有している。前記上面部１１と実装基板５の裏面とを重ね合わせ、発光ダイオード４載置面を筐体１の底面に対向させることで、筐体１の低面上に置かれた光反射シート３と接した状態となり、実装基板５および発光ダイオード４が保持されている。また、導光板７が発光ダイオード４の発光面と導光板７の端部（光入射端面）とが密着されるように筐体内に挿入することで、該発光ダイオード４が載置されている実装基板５がずれないように固定している。
【０００５】
上記のような構成とすることで、点光源として機能する発光ダイオードからの混色光を導光体を介して面状など所望の形状に発光させ、省スペースおよび低消費電力な半導体発光装置とすることができる。特に青色発光素子と、青色発光素子から放出された青色光を吸収して、黄色に変換する蛍光体などとを組み合わせて白色系などの混色光が発光可能な発光ダイオードを光源として利用することにより、または、赤、緑、青の発光色を有するＬＥＤチップを同一パッケージ内に配置したものを用いることで、それぞれの光を単独あるいは混色することで、種々の発光色が発光可能な面状光源装置として利用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば携帯電話などにおいて、さらなる小型化が求められている現状においては、発光装置の厚さがバックライト部分によって占められるものであることから、バックライトの薄型化および軽量化が必須の条件となる。
【０００７】
図３のような、ＳＭＤ型発光ダイオードが筐体の底面に対して向き合うように、実装基板を筐体の底面に対し、平行に配する半導体発光装置であると、実装基板を筐体の底面に垂直に配置する場合と比較すると、発光ダイオードの実装パッケージを筐体の底面と接触させて置くことができるため、発光装置の厚さは、筐体の底面、上面、光反射シート、発光ダイオードのパッケージおよび実装基板の厚さとなり、より半導体発光装置を薄くすることができる。この場合、サイドビュー型のＳＭＤ型発光ダイオードを用いることで、発光ダイオードを搭載した実装基板と筐体の底面に対し水平方向へ、出射することができる。
【０００８】
このような構成からなる発光装置は、筐体の底面の厚さを、０．１５ｍｍ光反射シートの厚さを０．０３８ｍｍ前記反射シートに接して配置される発光ダイオードの高さを、０．８ｍｍ前記発光ダイオードが接続されている回路および実装基板の厚さを、および筐体の上面部を、０．５ｍｍに設計すると、装置の全体厚さは１．５ｍｍ程度となる。
【０００９】
しかしながら、発光ダイオードのパッケージを、小さくすることで、厚さを縮減させることは、発光ダイオードの製造工程上において、困難であり、むしろ発光ダイオード以外の部分において、更に薄型化を図る必要がある。したがって、本発明は、より薄型を実現した半導体発光装置（バックライト）を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係わる発明は、導光板と、該導光板の一端面に対向配置されてなる光源と、前記導光板と光源とを保持する筐体とを有する半導体発光装置であって、前記筐体は、互いに対向する側面に、開口部を有し、前記光源は、前記筐体の側面の開口部をそれぞれ貫通する、突出部を有することを特徴とする。このような形態であると、筐体の側面に設けた開口部に光源の実装基板をそれぞれ貫通させ突出させることで保持できるため、実装基板を保持していた、コの字型の上面部を省略し、上面部が有する厚さを取り除くことができるため、薄型化が図られる。
【００１１】
請求項２に係わる発明は、前記開口部の一部分が、前記筐体の側面の上縁まで、連続していることを特徴とする。開口部の一部を筐体側面の上縁にまで延長させることで、開口部を連続して形成することができ、連続部分を介して、筐体側面の上縁から、開口部へ、光源の突出部を導くことで光源の取り付けを容易に行うことができる。
【００１２】
請求項３に係わる発明は、前記光源の突出部が、少なくとも一部分が、前記筐体の側面によって、上下方向に挟持されていることを特徴とする。筐体側面の開口部から突き出ている光源の突出部の少なくとも一部分が、前記筐体の側面によって、上下方向から挟まれることによって、貫通しているだけでなく固定されるため、光源の上下方向へのずれを防ぐことができる。
【００１３】
請求項４に係わる発明は、前記光源の突出部が、凸形状を有することを特徴とする。光源の突出部を凸型形状の凸部からなるものであると、光源を上下方向のみならず、左右方向へのずれを抑えることができるので、固定がより確実なものとなる。
【００１４】
請求項５に係わる発明は、前記光源が、ＬＥＤダイスを有することを特徴とする。ＬＥＤダイスを直接実装基板に載置し、光源を形成することで、発光装置の厚さをより薄くすることが可能となる。
【００１５】
請求項６に係わる発明は、前記光源が、底部にＬＥＤダイスを載置するパッケージからなるサイドビュー型発光ダイオードを有することを特徴とする。ＬＥＤダイスからの光が横方向から出射されるパッケージを用いたサイドビュー型の発光ダイオードを載置した光源であると、例えばモールド樹脂に蛍光体を含有させることで、種々の発光色を発光することができる。また、パッケージの凹部内に複数のＬＥＤチップを載置させ、各々のチップから異なる色を発光させることによっても混色を図ることができる。
【００１６】
請求項７に係わる発明は、前記筐体が、金属材料からなることを特徴とする。筐体が金属材料からなるものであると、樹脂材料からなるものと比べ、強度が増すことで、より薄型の形成が可能となる。また、熱伝導性の良いものであると、発光ダイオードから生じた熱を効率よく逃がすことができるため好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明に係わる半導体発光装置の一形態を示すものである。
本発明の発光装置は、発光ダイオード４と前記発光ダイオード４が載置される配線回路を表面に有する実装基板５とからなる光源６と、前記光源６からの光を端面から表面側に導く導光板７と、導光板７の表面上に配置された拡散シート８と、拡散シートの上に配置された２枚のプリズムシート９、１０と、導光板７の背面側に配置された光反射シート３と、これらの部品を収容する筐体１等によって構成される。
【００１８】
筐体１は、少なくとも発光ダイオード４と、前記発光ダイオードが載置される実装基板５とからなる光源６と導光板７とを保持可能なものであり、樹脂や金属材料によって形成することができる。好ましくは、Ａｌやステンレス鋼などの材料からなるものである。これらの金属材料の板材を折り曲げ加工によって、底面および側面を有する、箱状に形成されたもので、装置全体の剛性を確保するための一定の厚さとなっている。このような、金属材料からなる筐体を用いることで、より薄型化を実現することが可能となり、光反射の面においても良好なものとなる。また、熱伝導性の良いものからなると、発光時に生じた熱をより効率よく逃がすことができるため、素子の劣化を抑制し、素子特性を維持することができる。筐体の大きさや形状は導光板や発光ダイオード、スペース等に合わせて、適宜選択することができる。
【００１９】
筐体のそれぞれの側面１２には、側面の一部分が開口された、開口部２が設けられており、前記開口部２に光源６の端部が突出する（以下、光源の端部を突出部とも言う）ことで、筐体１は光源６を保持している。開口部２は、打ち抜き加工によって比較的簡単に形成することができる。
【００２０】
前記開口部２の形状は、光源を保持できる形であるとよいので、特に限定されないが、開口部２の一部分が筐体側面１２の上縁にまで、連続していると、光源６の開口部２への差込が容易になり、また挿入する際、光源を反らせる必要がないため、余分な外力が加わりにくく、発光ダイオード４の実装基板５からの剥がれ等を防ぐことができる。開口部２へ差し込まれた光源６の突出部１４は、開口部２の上部および底部の、筐体側面１２の一部と接触することで、固定されている。光源６の突出部１４と、筐体側面１２の上縁との間に、筐体側面１２の一部分１５（以下、固定部１５ともいう）を有し、前記光源６の突出部１４が筐体側面１２によって上下方向（筐体の厚さ方向）から挟み込まれることによって、前記光源６は筐体１内に保持されている状態となる。また、上記以外においても、筐体側面１２上縁まで延長した開口部２は、開口部２の上縁部から底面方向へ行くにしたがって大きくなる形状を有し、開口部２の上縁部と底部とを比較して、底部の方が広く開口されたものであると、上縁方向へ移動したり離脱することがないため、好ましい形態となり得る。
【００２１】
開口部２は、筐体側面１２において、光源６を筐体１内に収めた際、光源６の実装基板５の高さと同程度の部分に位置する。光源６は、発光ダイオード４と前記発光ダイオード４が載置される実装基板５とからなるため、開口部２が設けられる位置は、発光ダイオード４と筐体１の底面とを対向させて配置する際では、発光ダイオード４および実装基板５が有する高さとなり、また、実装基板５の裏面を筐体１の底面と対向させて配置する場合は、筐体底面に沿って配された実装基板５の有する高さとなる。
【００２２】
開口部２の大きさおよび形状は、目的に応じて、決定されるものであり、筐体側面１２の上縁にまで連続される開口部２の一部分についても同様である。また、筐体１の側面１２だけでなく、光源６が側面１２以外で接している端面１３においても、開口部を設け、前記開口部と合致するように形成された実装基板５の突出部を貫通させることによって、同様の目的を達成することができる。また、側面１２および端面１３それぞれにおいて、開口部２が形成され、光源６の一部を開口部２から突出させることで、光源６をより強固に保持することができる。尚、筐体側面１２および端面１３に設けられる開口部２の個数は限定されるものではなく、適宜決定することができる。
【００２３】
このような構成とすることで、従来、実装基板５を保持するために、図３のように筐体のコの字型に形成されていた上面部１１を有することで厚さが約１．５〜１．９ｍｍであったものが、図４に示すように、前記上面部１１を省略することで、約１．２〜１．６ｍｍの厚さにすることができるので、約０．３ｍｍの薄型化が可能となる。
【００２４】
光源６は、発光ダイオード４および、前記発光ダイオードが載置され、矩形形状を有する実装基板５からなり、前記実装基板５は、銅などからなる導電性パターンが形成された、硝子エポキシ基板や絶縁性樹脂で結合された金属体などによって好適に構成することができる。前記導電性パターンによって形成された、回路上に単数或いは複数の発光ダイオードを適宜配置することができる。実装基板５の長辺（長手方向）は、筐体の幅よりも長くなるように形成されており、前記実装基板５の両端部（突出部１４）が、上記したように、前記筐体の側面１２に形成された開口部２を貫通して、突出した状態となり、固定部１５によって光源６が筐体１に保持される。
【００２５】
上記のように形成された光源６を、図４に示すように実装基板５の発光ダイオード４が載置された面を、筐体１の底面と相対するように合わせ、筐体１の底面上に直接配置された光反射シート３と発光ダイオード４のパッケージとを接触させて配する。そのため、開口部２から筐体１の上縁に連続開口されている部分の上縁部から前記実装基板５の突出部分を差込み、筐体側面の固定部１５により上下方向に挟持されるように、開口部２の底部でスライドさせて、固定する。
【００２６】
光源の突出部１４が、凸型形状からなるものであると、凸部のみを開口部２から突出させることで、固定部１５によって保持され、他の実装基板の外縁部分は、筐体内側面とを接触させることで、ずれや離脱等を防ぐことができる。また、凸部は、光源の実装基板端部のみならず、筐体の開口部に合わせて、複数個設けることができる。
【００２７】
また、基板の筐体側面の開口部２を貫通した突出部１４は、側面の上縁方向或いは底面方向に折り曲げてもよく、突出部１４を折り曲げることで、光源をより強固に固定することができる。
【００２８】
実装基板上には、ＬＥＤダイスをパッケージングしたＳＭＤ型発光ダイオードが用いられ、配列されている。また、パッケージを持たないＬＥＤダイスをそのまま実装することも可能であるし、レンズ効果を有するランプタイプの発光ダイオードの使用する場合においても本発明の構成によって目的を達成することができる。
【００２９】
パッケージ内に載置される、ＬＥＤダイスは、種々の発光色を選択できるように、赤、緑、青（ＲＧＢ）がそれぞれ発光可能な発光素子をパッケージ内に隣接させて、配置させることが好ましい。青色系が発光可能な発光素子としては、窒化ガリウム系化合物半導体を利用することによって、高輝度に発光させることができる。また、上記の構成に限らず、２色を隣接させる、一色につき２個以上のＬＥＤを配置させる等、使用用途によって用いられる発光素子は適宜選択可能である。
【００３０】
本発明に用いられるパッケージは、凹部内の底部にＬＥＤダイスが配置されうるものが好ましく、また、発光装置の厚さが、発光ダイオードのパッケージへの依存度が大きいことから、適宜形状や大きさを変えることができる。材料には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、液晶ポリマー、芳香族ナイロンなどの各種樹脂を用いることができる。特にパッケージからの光を効率よく取り出すためには、上記各種樹脂中に光拡散剤として、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムや酸化チタンを適宜混入させることが好ましい。これにより反射率の高い白色パッケージを構成させることができる。
【００３１】
パッケージを持たないＬＥＤダイスを実装し、光源として用いる場合、端面発光型のＬＥＤを用いることで、実装基板および筐体底面に対し、水平方向に出射できる。このようなパッケージを持たないＬＥＤを用いることで、パッケージの有する厚みを除くことができるので、一層の薄型化を図ることが可能となる。
【００３２】
発光ダイオードとして、種々の発光が可能な半導体発光素子を利用することができる。半導体素子としては、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｌＮなどの半導体を発光層に利用したものが挙げられる。また、半導体の構造もＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合や、ＰＮ接合を有するホモ構造、ヘテロ構造或いはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。
【００３３】
半導体層の材料やその混晶比によって、半導体素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々の選択が可能である。更に量子効果を持たせるため、発光層を薄膜とした、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００３４】
また、液晶パネル等に用いられる白色バックライトに用いる場合などは、ＲＧＢの３原色のみならず、発光素子からの光と、これにより励起され発光する蛍光物質との組み合わせによる発光ダイオードを利用することもできる。この場合、長波長に変換する蛍光物質を利用することにより、１種類の発光素子を利用して白色がリニアリティ良く発光可能な、発光ダイオードとすることができる。
【００３５】
本発明に用いられる蛍光物質は、上記したように発光ダイオードからの光を変換させるものであり、パッケージ内に発光素子を載置後モールドする際に蛍光物質を含有された樹脂を充填させることで、パッケージの外部へ出射される光を変換可能である。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：ＣｅやＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できるため好ましい。
【００３６】
上記した発光素子によるＬＥＤダイスが用いられたＳＭＤ型発光ダイオードは、搭載される実装基板に対し平行方向（水平方向）に出射される発光を得るために実装パッケージの発光面を実装基板に対し垂直方向に載置し、実装基板面に対して平行に光を出射することが可能な、いわゆるサイドビュー型を用いる。サイドビュー型の発光ダイオードは発光素子（ＬＥＤダイス）と電気的に導通可能な正、負両方のリードフレームが、パッケージの外部へ突出したものを、該リードフレームの端部がパッケージ側面の同一面にくるよう、折り曲げたものである。リードフレームの両端部がある面を、実装基板の上に形成された回路に接続することで、発光面が実装基板に対して垂直方向に置かれ、光の出射方向が実装基板面に対して平行とすることができる。このようなタイプの発光ダイオードを用いることで、実装基板の発光ダイオード載置面、あるいは実装基板の裏面を筐体の底面に対向させて、箱形の筐体内部へ挿入させることができる。
【００３７】
導光板７は、透明樹脂などによって形成され、光入射面側から光源反対側に向かって厚さが減少するテーパー断面形状を有する。導光板７の光入射端面には基板上の回路と接続された発光ダイオード４の発光面が密着するように配置され、光源６を筐体の端面１３に押しつけて光源の平行方向の動きを阻害することで、固定している。導光板７の光入射端面の厚さは発光ダイオード４の高さにほぼ一致するように設定される。導光板７の光入射端面の厚さが発光ダイオード４の高さと同等或いはそれ以上の厚さを有するものであると、光を無駄なく有効に利用できるため好ましい。上記のように配されることで、発光ダイオード４から出た光は、導光板７の光入射端面から入射すると、導光板７の内部を通過しながら反射や散乱を繰り返して、導光板７の表面側から放射される。
【００３８】
拡散シート８は、導光板７の表面側から放射された光の強度分布を均等にする機能を有し、導光板７上に配置される。
【００３９】
プリズムシート９、１０は、表面に微小な三角プリズムが多数形成された透明樹脂などで形成され、背面からの入射光をシート面の法線方向に屈折させて集光する機能を有する。プリズムシート９、１０は、光屈折方向が互いに直交するように配置される。
【００４０】
光反射シート３は、筐体の底面上に直接配され、光反射シート３上に発光ダイオード４および、導光板７が接触して配置されている。表面にＡｇ、Ａｌなどの反射コートが形成された、可撓性のある合成樹脂などで形成され、発光ダイオード４や導光板７へ戻して、光利用効率を高める機能を有する。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳説したように、筐体１の側面に開口部２を形成し、光源６である実装基板５の端部からなる突出部１４を前記開口部２へ貫通させることで、光源６の筐体内での保持が可能となり、従来取り付けられていた、上面部１１を省くことができることから、本発明を実施することで、半導体発光装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の模式的斜視図である。
【図２】本発明の模式的側面図である。
【図３】従来例の半導体発光装置の模式的断面図である。
【図４】本発明の模式的断面図である。
【図５】本発明の模式的分解斜視図である。
【符号の説明】
１　筐体
２　開口部
３　反射シート
４　発光ダイオード
５　実装基板
６　光源
７　導光板
８　拡散シート
９，１０　プリズムシート
１１　上面部
１２　筐体側面
１３　筐体端面
１４　突出部
１５　固定部[0001]
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a planar light source device which can be used as a backlight for a liquid crystal panel, a display lamp or the like.
[0002]
[Prior art]
Today, semiconductor light-emitting devices such as planar light sources using light-emitting diodes (LEDs) for liquid crystal backlights have been used, taking advantage of advantages such as miniaturization, low power consumption, and vibration. In particular, LEDs capable of emitting a system color name including white (JIS Z8701) with one chip and two terminals that can be used for full-color liquid crystal have been developed, and are rapidly penetrating as light sources for mobile phones and vehicles.
[0003]
As shown in a schematic sectional view of FIG. 3 as an example of such an optical semiconductor device, a light emitting diode 4 of a light source 6 and a circuit are formed on a surface, and the light emitting diode 4 is mounted on the circuit. The mounting substrate 5, the light guide member (light guide plate) 7 for guiding the light from the light source 6 from the end face to the front side, the light reflection sheet 3 arranged on the back side of the light guide member 7, and these components It is composed of a housing 1 for accommodating.
[0004]
The housing 1 has a U-shaped mounting substrate holding portion (upper surface portion 11) in a portion for holding the mounting substrate 5. The upper surface portion 11 and the back surface of the mounting substrate 5 are overlapped with each other, and the light-emitting diode 4 mounting surface is opposed to the bottom surface of the housing 1 so that the light-reflecting sheet 3 placed on the lower surface of the housing 1 is in contact with the light reflecting sheet 3. In this state, the mounting substrate 5 and the light emitting diode 4 are held. Further, the light guide plate 7 is inserted into the housing such that the light emitting surface of the light emitting diode 4 and the end (light incident end surface) of the light guide plate 7 are in close contact with each other, so that the light emitting diode 4 is mounted. The substrate 5 is fixed so as not to shift.
[0005]
With the above structure, mixed color light from a light emitting diode functioning as a point light source is emitted into a desired shape such as a planar shape through a light guide, and a space-saving and low power consumption semiconductor light emitting device is obtained. be able to. In particular, by using a light emitting diode capable of emitting mixed color light such as white light as a light source by combining a blue light emitting element and a phosphor that absorbs blue light emitted from the blue light emitting element and converts it to yellow, etc. Or a planar light source capable of emitting various luminescent colors by using the LED chips having red, green, and blue luminescent colors arranged in the same package, and singly or mixing the respective lights. It can be used as a device.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the current situation where further miniaturization is required in, for example, mobile phones, the thickness of the light emitting device is occupied by the backlight portion, and therefore, it is essential that the backlight be made thinner and lighter. It becomes.
[0007]
As shown in FIG. 3, a semiconductor light emitting device in which a mounting board is arranged in parallel with a bottom surface of a housing so that an SMD type light emitting diode faces a bottom surface of the housing. When compared to the case where the light emitting diode is mounted vertically, the mounting package of the light emitting diode can be placed in contact with the bottom surface of the housing. And the thickness of the package and the mounting substrate, and the semiconductor light emitting device can be made thinner. In this case, by using a side-view type SMD light emitting diode, light can be emitted in the horizontal direction with respect to the mounting substrate on which the light emitting diode is mounted and the bottom surface of the housing.
[0008]
In the light emitting device having such a configuration, the thickness of the bottom surface of the housing is set to 0.15 mm, the thickness of the light reflecting sheet is set to 0.038 mm, and the height of the light emitting diode arranged in contact with the reflecting sheet is set to 0. 8 mm If the thickness of the circuit and the mounting board to which the light emitting diode is connected and the upper surface of the housing are designed to be 0.5 mm, the overall thickness of the device is about 1.5 mm.
[0009]
However, it is difficult to reduce the thickness by reducing the size of the package of the light emitting diode in the manufacturing process of the light emitting diode. Rather, it is necessary to further reduce the thickness of portions other than the light emitting diode. Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor light-emitting device (backlight) that is thinner.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 of the present invention is directed to a light guide plate, a light source disposed to face one end surface of the light guide plate, and a housing holding the light guide plate and the light source. Wherein the housing has an opening on side surfaces facing each other, and the light source has a projecting portion penetrating through the opening on the side surface of the housing. And With such a configuration, the mounting substrate of the light source can be held by penetrating and projecting the mounting substrate of the light source through the opening provided on the side surface of the housing. The thickness can be reduced because the thickness of the upper surface portion can be omitted.
[0011]
The invention according to claim 2 is characterized in that a part of the opening is continuous up to an upper edge of a side surface of the housing. The opening can be formed continuously by extending a part of the opening to the upper edge of the side surface of the housing, and the light source can be formed from the upper edge of the housing side surface to the opening via the continuous portion. The light source can be easily attached by guiding the protrusions of the light source.
[0012]
The invention according to claim 3 is characterized in that at least a part of the projecting portion of the light source is vertically held by a side surface of the housing. At least a portion of the projection of the light source protruding from the opening in the side surface of the housing is not only penetrated but also fixed by being sandwiched by the side surface of the housing in the vertical direction. Can be prevented.
[0013]
The invention according to claim 4 is characterized in that the projection of the light source has a convex shape. If the projecting portion of the light source is formed of a convex shaped convex portion, the displacement of the light source not only in the vertical direction but also in the horizontal direction can be suppressed, so that the fixing becomes more reliable.
[0014]
The invention according to claim 5 is characterized in that the light source has an LED die. By mounting the LED dice directly on the mounting substrate and forming the light source, it is possible to further reduce the thickness of the light emitting device.
[0015]
The invention according to claim 6 is characterized in that the light source has a side-view type light emitting diode composed of a package on which an LED dice is mounted on the bottom. When a light source is mounted with a side-view type light emitting diode using a package in which light from the LED dice is emitted from the lateral direction, for example, by emitting phosphors in a mold resin, various light emission colors are emitted. be able to. In addition, color mixing can be achieved by placing a plurality of LED chips in the concave portion of the package and causing each chip to emit a different color.
[0016]
The invention according to claim 7 is characterized in that the housing is made of a metal material. When the housing is made of a metal material, the strength is increased as compared with the case where the housing is made of a resin material, so that a thinner shape can be formed. Further, a material having good heat conductivity is preferable because heat generated from the light emitting diode can be efficiently released.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 5 shows an embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention.
The light emitting device according to the present invention includes a light source 6 including a light emitting diode 4 and a mounting substrate 5 having a wiring circuit on which the light emitting diode 4 is mounted, and a light guide 6 for guiding light from the light source 6 from an end face to a front face side. A light plate 7, a diffusion sheet 8 disposed on the surface of the light guide plate 7, two prism sheets 9 and 10 disposed on the diffusion sheet, and a light reflection sheet disposed on the back side of the light guide plate 7 3 and a housing 1 for accommodating these components.
[0018]
The housing 1 can hold at least a light source 6 and a light guide plate 7 including a light emitting diode 4 and a mounting substrate 5 on which the light emitting diode is mounted, and can be formed of a resin or a metal material. . Preferably, it is made of a material such as Al or stainless steel. These metal materials are formed in a box shape having a bottom surface and side surfaces by bending, and have a certain thickness to secure the rigidity of the entire device. By using such a case made of a metal material, it is possible to realize a thinner structure, and a favorable light reflection surface is obtained. In addition, when made of a material having good heat conductivity, heat generated during light emission can be more efficiently released, so that deterioration of the element can be suppressed and element characteristics can be maintained. The size and shape of the housing can be appropriately selected according to the light guide plate, the light emitting diode, the space, and the like.
[0019]
Each of the side surfaces 12 of the housing is provided with an opening 2 having a part of the side surface opened, and the end of the light source 6 projects into the opening 2 (hereinafter, the end of the light source is referred to as a projecting portion). In other words, the housing 1 holds the light source 6. The opening 2 can be formed relatively easily by punching.
[0020]
The shape of the opening 2 is not particularly limited since it is preferable that the opening 2 has a shape capable of holding the light source. However, if a part of the opening 2 is continuous to the upper edge of the housing side surface 12, the opening of the light source 6 Since the light source does not need to be deflected at the time of insertion into the part 2 and the light source does not need to be warped, an extra external force is hardly applied, and peeling of the light emitting diode 4 from the mounting substrate 5 can be prevented. The projection 14 of the light source 6 inserted into the opening 2 is fixed by contacting a part of the housing side surface 12 at the top and bottom of the opening 2. A portion 15 of the housing side surface 12 (hereinafter also referred to as a fixing portion 15) is provided between the protrusion 14 of the light source 6 and the upper edge of the housing side surface 12, and the protrusion 14 of the light source 6 is The light source 6 is held in the housing 1 by being sandwiched between the side surfaces 12 in the vertical direction (the thickness direction of the housing). In addition to the above, the opening 2 extending to the upper edge of the housing side surface 12 has a shape that increases from the upper edge of the opening 2 toward the bottom surface. Compared to the bottom part, if the bottom part is wider open, it will not move or detach in the upper edge direction, so that it can be a preferable embodiment.
[0021]
When the light source 6 is housed in the housing 1 on the housing side surface 12, the opening 2 is located at a position substantially equal to the height of the mounting substrate 5 of the light source 6. Since the light source 6 includes the light emitting diode 4 and the mounting substrate 5 on which the light emitting diode 4 is mounted, the position where the opening 2 is provided is arranged such that the light emitting diode 4 and the bottom surface of the housing 1 are opposed to each other. In this case, the height of the light-emitting diode 4 and the mounting substrate 5 is the same as the height of the mounting substrate 5. When the rear surface of the mounting substrate 5 is arranged to face the bottom surface of the housing 1, the mounting substrate 5 It has the height of
[0022]
The size and shape of the opening 2 are determined according to the purpose, and the same applies to a part of the opening 2 that is continuous to the upper edge of the housing side surface 12. An opening is provided not only on the side surface 12 of the housing 1 but also on the end surface 13 where the light source 6 contacts other than the side surface 12, and the projecting portion of the mounting board 5 formed so as to match the opening is provided. The same purpose can be achieved by penetrating. The opening 2 is formed in each of the side surface 12 and the end surface 13, and the light source 6 can be more firmly held by projecting a part of the light source 6 from the opening 2. In addition, the number of the openings 2 provided in the housing side surface 12 and the end surface 13 is not limited, and can be appropriately determined.
[0023]
By adopting such a configuration, in order to hold the mounting substrate 5, the housing has the upper surface portion 11 formed in a U-shape of the housing as shown in FIG. Although the thickness was 5 to 1.9 mm, as shown in FIG. 4, the thickness can be reduced to about 1.2 to 1.6 mm by omitting the upper surface portion 11. Can be made thinner.
[0024]
The light source 6 includes a light-emitting diode 4 and a mounting substrate 5 having a rectangular shape on which the light-emitting diode is mounted. The mounting substrate 5 includes a glass epoxy substrate or an insulating substrate on which a conductive pattern made of copper or the like is formed. It can be suitably constituted by a metal body or the like bonded with a conductive resin. One or more light emitting diodes can be appropriately arranged on a circuit formed by the conductive pattern. The long side (longitudinal direction) of the mounting board 5 is formed so as to be longer than the width of the housing, and both ends (projections 14) of the mounting board 5 The light source 6 penetrates through the opening 2 formed in the side surface 12 and protrudes, and the light source 6 is held by the housing 1 by the fixing portion 15.
[0025]
The light source 6 formed as described above is aligned with the surface of the mounting substrate 5 on which the light emitting diodes 4 are mounted as shown in FIG. The light-reflecting sheet 3 and the package of the light-emitting diodes 4 which are directly disposed on the light-emitting device are disposed in contact with each other. For this reason, the projecting portion of the mounting board 5 is inserted from the upper edge of the portion that is continuously opened from the opening 2 to the upper edge of the housing 1 so that the mounting portion 5 is vertically held by the fixing portion 15 on the side of the housing. , And slide it at the bottom of the opening 2 to fix it.
[0026]
If the projection 14 of the light source has a convex shape, only the projection protrudes from the opening 2 and is held by the fixing portion 15, and the outer edge portion of the other mounting substrate is in contact with the inner surface of the housing. Can be prevented from being shifted or separated. Further, a plurality of protrusions can be provided not only at the end of the mounting substrate of the light source but also at the opening of the housing.
[0027]
Further, the protrusion 14 penetrating the opening 2 on the side surface of the housing of the substrate may be bent in the upper edge direction or the bottom direction of the side surface. By bending the protrusion portion 14, the light source can be more firmly fixed. it can.
[0028]
On the mounting substrate, SMD type light emitting diodes in which LED dice are packaged are used and arranged. Further, it is possible to mount an LED dice having no package as it is, and the configuration of the present invention can achieve the object even when a lamp type light emitting diode having a lens effect is used.
[0029]
In the LED dice mounted in the package, it is preferable to arrange light emitting elements capable of emitting red, green, and blue (RGB) adjacent to each other in the package so that various emission colors can be selected. . By using a gallium nitride-based compound semiconductor as a light-emitting element capable of emitting blue light, light can be emitted with high luminance. Further, the present invention is not limited to the above configuration, and a light emitting element used depending on the intended use, such as adjacent two colors or arranging two or more LEDs for each color, can be appropriately selected.
[0030]
The package used in the present invention is preferably a package in which an LED dice can be arranged at the bottom in the concave portion, and the thickness of the light emitting device depends on the package of the light emitting diode. Can be changed. As the material, various resins such as an epoxy resin, a silicone resin, an imide resin, an acrylic resin, PBT (polybutylene terephthalate), a liquid crystal polymer, and an aromatic nylon can be used. In particular, in order to efficiently extract light from the package, it is preferable to appropriately mix calcium carbonate, aluminum oxide, or titanium oxide as a light diffusing agent in the various resins. Thereby, a white package having a high reflectance can be configured.
[0031]
When an LED die having no package is mounted and used as a light source, light can be emitted in a horizontal direction with respect to the mounting substrate and the bottom surface of the housing by using an edge-emitting LED. By using such an LED without a package, the thickness of the package can be eliminated, so that it is possible to further reduce the thickness.
[0032]
As the light emitting diode, a semiconductor light emitting element that can emit various lights can be used. Examples of the semiconductor element include an element using a semiconductor such as GaP, GaAs, GaN, InN, AlN, GaAsP, GaAlAs, InGaN, AlGaN, AlGaInP, and InGaAlN as a light emitting layer. Further, the structure of the semiconductor may be a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, or a PN junction.
[0033]
The emission wavelength of the semiconductor element can be variously selected from ultraviolet light to infrared light depending on the material of the semiconductor layer and its mixed crystal ratio. In order to further provide a quantum effect, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the light emitting layer is a thin film can be used.
[0034]
When used for a white backlight used for a liquid crystal panel, etc., use not only the three primary colors of RGB but also a light emitting diode based on a combination of light from a light emitting element and a fluorescent substance excited and emitted by the light emitting element. You can also. In this case, by using a fluorescent substance that converts light into a long wavelength, a light emitting diode that can emit white light with good linearity using one type of light emitting element can be obtained.
[0035]
The fluorescent substance used in the present invention converts the light from the light emitting diode as described above, and is filled with a resin containing the fluorescent substance when the light emitting element is placed in the package and then molded. The light emitted to the outside of the package can be converted. In the case where the light from the light emitting element is short-wavelength visible light having high energy, nitrogen-containing CaO-Al ₂ activated with a perylene derivative or ZnCdS: Cu, YAG: Ce, Eu and / or Cr which is an organic phosphor. Various inorganic phosphors such as O ₃ —SiO ₂ are suitably used. In particular, when a YAG: Ce phosphor is used, depending on its content, light from a blue light-emitting element and a yellow light that absorbs a part of the light and emits a complementary color can be emitted, and a white light can be relatively easily used. It is preferable because it can be formed well. Similarly, when a nitrogen-containing CaO—Al ₂ O ₃ —SiO ₂ phosphor activated by Eu and / or Cr is used, light from the blue light emitting element and part of the light are absorbed depending on the content. A red color, which is a complementary color, can emit light, and a white color can be relatively easily formed with high reliability.
[0036]
In the SMD type light emitting diode using the LED dice by the light emitting element described above, the light emitting surface of the mounting package is perpendicular to the mounting substrate in order to obtain light emission emitted in a direction parallel to the mounting substrate (horizontal direction). A so-called side-view type, which can be placed in the direction and emits light in parallel to the mounting substrate surface, is used. A side-view type light-emitting diode is one in which both positive and negative lead frames that can be electrically connected to a light-emitting element (LED dice) project outside the package, and the ends of the lead frame are on the same side of the package. It is folded so that it comes in. By connecting the surface with both ends of the lead frame to the circuit formed on the mounting board, the light emitting surface is placed perpendicular to the mounting board, and the light emission direction is Can be parallel. By using such a type of light emitting diode, the light emitting diode mounting surface of the mounting substrate or the back surface of the mounting substrate can be inserted into the box-shaped housing with the back surface of the housing facing the bottom surface of the housing.
[0037]
The light guide plate 7 is formed of a transparent resin or the like, and has a tapered cross-sectional shape whose thickness decreases from the light incident surface side to the side opposite to the light source. The light-emitting surface of the light-emitting diode 4 connected to the circuit on the substrate is disposed in close contact with the light-incident end face of the light guide plate 7, and presses the light source 6 against the end face 13 of the housing to inhibit the movement of the light source in the parallel direction. By doing, it is fixed. The thickness of the light incident end face of the light guide plate 7 is set so as to substantially match the height of the light emitting diode 4. It is preferable that the light incident end face of the light guide plate 7 has a thickness equal to or greater than the height of the light emitting diode 4 because light can be effectively used without waste. By being arranged as described above, when light emitted from the light emitting diode 4 enters from the light incident end face of the light guide plate 7, reflection and scattering are repeated while passing through the inside of the light guide plate 7, and the light of the light guide plate 7 Radiated from the surface side.
[0038]
The diffusion sheet 8 has a function of equalizing the intensity distribution of light emitted from the surface of the light guide plate 7, and is disposed on the light guide plate 7.
[0039]
The prism sheets 9 and 10 are formed of a transparent resin or the like having a large number of minute triangular prisms formed on the surface, and have a function of refracting incident light from the back in the normal direction of the sheet surface and condensing the light. The prism sheets 9 and 10 are arranged so that the light refraction directions are orthogonal to each other.
[0040]
The light reflecting sheet 3 is directly arranged on the bottom surface of the housing, and the light emitting diode 4 and the light guide plate 7 are arranged on the light reflecting sheet 3 in contact with each other. It is formed of a flexible synthetic resin or the like having a reflective coat such as Ag or Al formed on the surface, and has a function of returning to the light emitting diode 4 and the light guide plate 7 to increase light use efficiency.
[0041]
【The invention's effect】
As described in detail above, the opening 2 is formed in the side surface of the housing 1, and the protrusion 14, which is an end of the mounting substrate 5, which is the light source 6, penetrates the opening 2, so that the inside of the housing of the light source 6 is formed. In this case, the semiconductor light emitting device can be made thinner by implementing the present invention, since the upper surface portion 11 conventionally attached can be omitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of the present invention.
FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional semiconductor light emitting device.
FIG. 4 is a schematic sectional view of the present invention.
FIG. 5 is a schematic exploded perspective view of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Opening part 3 Reflection sheet 4 Light emitting diode 5 Mounting substrate 6 Light source 7 Light guide plate 8 Diffusion sheet 9, 10 Prism sheet 11 Top surface part 12 Case side surface 13 Case end face 14 Projection part 15 Fixed part

Claims

A light guide plate, a light source disposed opposite to one end face of the light guide plate, and a semiconductor light emitting device having a housing for holding the light guide plate and the light source,
The housing has an opening on side surfaces facing each other,
The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light source has a protruding portion that penetrates an opening on a side surface of the housing.

The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a part of the opening is continuous up to an upper edge of a side surface of the housing.

3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein at least a part of the protrusion of the light source is vertically held by a side surface of the housing. 4.

4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the protrusion of the light source has a convex shape.

The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light source includes an LED dice.

The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light source includes a side-view type light emitting diode including a package on which an LED dice is mounted on a bottom.

7. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the housing is made of a metal material.