JP2004193451A

JP2004193451A - 発光ダイオード

Info

Publication number: JP2004193451A
Application number: JP2002361710A
Authority: JP
Inventors: Daisaku Okuwaki; 大作奥脇
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】発光素子から発せられた光を特定の方向及び角度で出射させることで、液晶表示装置の形態に合わせて均一且つ明るく照明す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】基板２２と、この基板２２上に実装される発光素子２４と、該発光素子２４の上方を封止する樹脂体２６とを備えた発光ダイオード２１ａにおいて、前記発光素子２４と対向する樹脂体２６の発光出射面２７で、且つ前記発光素子２４から発光出射面２７と直交するように延ばした直線と交わる位置を避けた位置に光を前記発光素子２４の真上方向に反射若しくは屈折させるための筋状の凹溝３０ａを設けた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種表示装置の光源として使用される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】
従来の表面実装型の発光ダイオードとして、例えば図６に示されるような構造のものが知られている。この発光ダイオード１は、一対の電極部が形成されたガラスエポキシ等の基板２の上面に発光素子３を載置し、この発光素子３の素子電極部と前記基板２の電極部とをボンディングワイヤあるいは半田バンプによって電気的に接続すると共に、前記発光素子３の上方を透明な樹脂体４で封止したブロック形状のものである。このような発光ダイオード１にあっては、発光素子３で発した光が樹脂体４の内部を透過し、樹脂体４の上面である発光出射面８から外部に出射される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の発光ダイオード１にあっては、図７に示す指向特性からも明らかなように、発光出射面８の上方全体に光が分散する特性を有するために、特定の方向にだけ強く発光させることが難しかった。一方、上記発光ダイオード１の樹脂体４の内部に微粒状の光散乱剤を混入させて光の屈折方向を変えるなどの方法が考えられるが、光散乱剤の混入量や分散状態によって光の屈折方向や角度が微妙に異なり、意図した指向特性が得られない。また、前記光散乱剤を使用することで光透過率が低下するため、発光ダイオード全体の発光輝度が低下するといった問題もある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、発光素子から発せられた光を特定の方向及び角度で出射させることで、液晶表示装置の形態に合わせて均一且つ明るく照明することのできる発光ダイオードを提供することである。
【０００５】
【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、基板と、この基板上に実装される発光素子と、該発光素子の上方を封止する樹脂体とを備えた発光ダイオードにおいて、前記発光素子と対向する樹脂体の発光出射面で、且つ前記発光素子から発光出射面と直交するように延ばした直線と交わる位置を避けた位置に光を反射若しくは屈折する筋状の光散乱部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、発光素子から発する光が樹脂体と空気の臨界角により直接出射されない樹脂体の表面に、光を特定の方向に反射若しくは屈折させるための光散乱部を設けたので、発光素子の中心部に比べて輝度が低下する周辺部で光を多く出射させることができる。このため、発光ダイオード全体の指向性の拡大効果が得られる。また、周辺部での輝度低下を抑えることができるので、発光ダイオード全体の輝度も向上する。
【０００７】
前記光散乱部を断面略Ｖ字状に凹ませた凹溝や断面略三角形状の突起で形成した場合は、前記凹溝や突起の傾斜角に応じて反射若しくは屈折させる方向を角度で調整でき、目的に応じて発光の指向性をコントロールすることができる。
【０００８】
前記凹溝、突起からなる光散乱部は、硬化させた樹脂体の表面の中心部あるいは周辺部を切削することで容易に形成することができる。また、樹脂体の表面を切削する方法以外に凹溝あるいは突起が形成された金型を用い、樹脂封止工程で同時に形成することもできる。このように、形成が容易で、従来に比べて特別な設備も不要であるため、工数及びコストが掛からず安価に製造できる。
【０００９】
【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は本発明に係る発光ダイオードの第１実施形態の斜視図、図２は前記発光ダイオードの発光作用を示す説明図である。
【００１０】
図１及び図２に示されるように、本発明の第１実施形態に係る発光ダイオード２１ａは、ガラスエポキシやＢＴレジン（Bismaleimide Triazine Resin）などからなる基板２２と、この基板２２上に載置される発光素子２４と、この発光素子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（アノード電極，カソード電極）を上下面に備えた微小な四角形状のシリコンチップであり、下面が前記基板２２に設けられた一方の電極２３ａ上に導通接続され、また、上面の素子電極部が基板２２に設けられた他方の電極２３ｂにボンディングワイヤ２５で接続されている。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部材であり、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。前記発光素子２４及びボンディングワイヤ２５は前記樹脂体２６によって封止保護され、発光素子２４から発した光は樹脂体２６を透過して外部に出射される。
【００１１】
前記樹脂体２６の上面は、発光素子２４から発せられた光の多くが出射される平坦な発光出射面２７として形成されるが、この発光出射面２７に断面略Ｖ字状に切れ込んだ筋状の光散乱部（凹溝３０ａ）が形成されている。この凹溝３０ａは、発光出射面２７の左右にそれぞれ一本ずつ真っ直ぐに形成されている。前記凹溝３０ａを発光素子２４の真上に当たる部分を除いた箇所に設けることで、発光素子２４から発する光を樹脂体２６の発光出射面２７で外向きに反射若しくは屈折させて垂直方向への指向性を高めることができる。また、前記凹溝３０ａの傾斜角を適宜設定することで、光の反射方向若しくは屈折方向を調整可能である。この実施形態では、前記凹溝３０ａを発光出射面２７の側面寄りで、一対の電極２３ａ，２３ｂを結ぶ方向に沿って２本の筋状に形成され、発光素子２４の真上を避けた箇所を通っている。この凹溝３０ａを発光素子２４の真上を避けた箇所に設けることで、特に発光素子２４から斜め上方に向かって放射する光をＶ字の斜面で反射若しくは屈折させて垂直方向に集光させることができる。なお、図１及び図２に示した発光ダイオード２１では前記凹溝３０ａを発光出射面２７の全長に設けてあるが、目的や用途に応じてその一部分に設けてあってもよい。また、図１及び図２では凹溝３０ａが一対の電極２３ａ，２３ｂを結ぶ方向に２本の筋状で形成されているが、２本に限定されないことは勿論のこと、発光素子２４の真上を通る位置を避けた位置であれば、その形成方向は限定されることはない。
【００１２】
前記発光素子２４から発せられる光は、図２に示したように、樹脂体２６を発光出射面２７に向かって放射状に透過する。そして、発光出射面２７に到達した光は屈折しながら樹脂体２６の外部に出射されるが、その光の出射方向や角度は発光出射面２７の場所によって異なる。発光素子２４の真上に当たる発光出射面２７の中央部では、樹脂体２６内部を真直ぐ透過した光がほとんど反射や屈折されることなく直線上に出射される。一方、発光出射面２７の端部寄りに設けられた凹溝３０ａの傾斜面を通過する光は、その傾斜角に応じて発光出射面２７の中央部寄りあるいは端部寄りに屈折若しくは反射される。このため、この実施形態の発光ダイオード２１ａのように、凹溝３０ａを樹脂体２６の端部側に設けた場合は、発光素子２４の真上方向に指向性を持たせることができる。
【００１３】
また、発光出射面２７に凹溝３０ａを設けることで、光をある一定方向に集光させるといった効果も得られる。この効果を利用して独自の表示や照明効果を持たせた発光ダイオードを形成することができる。例えば、後述するような発光の輪郭部を輝度の違いによって強調することが可能である。
【００１４】
前記図１及び図２に示した発光ダイオード２１ａでは、凹溝３０ａを設けたことで集光効果を得たが、図３に示す発光ダイオード２１ｂのように、断面略三角形状の突起３０ｂを設けることで屈折による集光効果を得ることが可能である。これによって、前記発光ダイオード２１ａと同様に樹脂体２６の周辺部における輝度の向上効果が得られる。
【００１５】
上記発光ダイオード２１ａ，２１ｂの発光の指向特性は図４に示すように、発光素子２４の中心（発光中心点０）と、この中心から発光素子２４の真上方向に対して輝度が高く、集光していることが分かる。
【００１６】
図５は本発明の第２実施形態における発光ダイオード３１を示したものである。この発光ダイオード３１は、樹脂体３６の発光出射面３７の中央部にリング状の光散乱部（凹溝４０）を設けたものである。この実施形態では前記凹溝４０の中心を発光素子２４の真上に設定している。この発光ダイオード３１によれば、発光素子２４の真上に当たる発光出射面３７は平坦面となっているので、光は真直ぐ上方に出射され、リング状の凹溝４０からは特定の方向及び角度で光が出射される。また、この実施形態のように、凹溝４０が発光素子２４から一定の半径内に形成された場合は、前記凹溝４０全周に亘って発光輝度を均一にすることができる。なお、本実施形態では、前記凹溝４０を正円形にしたが、楕円形あるいは多角形状のリング状等様々な形態をとることが可能である。また、このような集光効果を得るためには、前記凹溝４０以外に、図３に示したような断面が三角形状の突起に形成しても同様な集光効果を得ることができる。
【００１７】
上記実施形態では、光の反射若しくは屈折を得るための光散乱部を断面Ｖ字状の凹溝３０ａ，４０にて形成し、光の屈折現象を主に利用するための光散乱部を断面三角形状の突起３０ｂによって構成した場合について説明したが、これらの形状に限定されるものではない。また、前記溝形状も発光ダイオードの発光仕様に応じて角状や丸状等の形から選択され、その大きさも任意に設定可能である。
【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、発光素子から発する光が直接出射されない樹脂体の表面に光を反射若しくは屈折する光散乱部を設けたので、発光素子の中心部に比べて輝度が低下する周辺部での集光現象を多く引き起こすことができる。また、発光素子の真上方向に集光させることで、発光ダイオード全体の輝度も向上する。
【００１９】
また、前記光散乱部の形状も直線や円形等様々な形状をとることができ、さらに、光散乱部を境にした発光輝度の差による発光の輪郭部を強調するといった装飾効果を得ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る発光ダイオードの第１実施形態の斜視図である。
【図２】上記図１の発光ダイオードの発光作用を示す説明図である。
【図３】上記図１の光散乱部を突起に形成した発光ダイオードの断面図である。
【図４】上記図１の発光ダイオードの指向特性図である。
【図５】本発明に係る発光ダイオードの第２実施形態の斜視図である。
【図６】従来の発光ダイオードの断面図である。
【図７】上記従来の発光ダイオードの指向特性図である。
【符号の説明】
２１ａ，２１ｂ，３１発光ダイオード
２２基板
２４発光素子
２６，３６樹脂体
２７，３７発光出射面
３０ａ，４０凹溝（光散乱部）
３０ｂ突起（光散乱部）

Claims

基板と、この基板上に実装される発光素子と、該発光素子の上方を封止する樹脂体とを備えた発光ダイオードにおいて、
前記発光素子と対向する樹脂体の発光出射面で、且つ前記発光素子から発光出射面と直交するように延ばした直線と交わる位置を避けた位置に光を反射若しくは屈折する筋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。
前記光散乱部が、前記樹脂体の発光出射面に設けられた断面略Ｖ字状の凹溝である請求項１記載の発光ダイオード。
前記光散乱部が、前記樹脂体の発光出射面に設けられた断面略三角形状の突起である請求項１記載の発光ダイオード。