JP2007005068A - 発光素子アレイモジュールおよび面発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、コンパクト化で、低コスト化が可能な発光素子アレイモジュールおよび面発光装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】複数の発光素子を、細長い基板の実装面の長手方向に所定の間隔をおいて配列し、かつ前記発光素子の間に必要に応じて発光素子を駆動するために必要な回路部品を配置し、かつ各発光素子の両側に各発光素子と交互に位置するように反射部材が配置され、前記回路部品が前記反射部材の下に構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置、特に液晶パネルをその背面から照明するバックライトとして利用できる発光素子アレイモジュールおよび面発光装置に関する。

薄型軽量で画像表示が可能な液晶ディスプレイは、製造技術の進展による価格低減や高画質化技術開発によって急速に普及し、パーソナルコンピュータのモニターやＴＶ受像機などに広く用いられている。

液晶表示装置としては透過型液晶表示装置が一般的に用いられている。透過型液晶表示装置は、バックライトと呼ばれる面状光源を備え、そこからの照明光を液晶パネルによって空間変調して画像を形成する。

バックライトとしては、略線状光源である冷陰極管を用いて、薄板状の導光板の側面より入射する方式のものが良く用いられている。その基本構成を図６に示す。図６（ａ）は従来の冷陰極線管を用いたバックライトを出射面側から観察した正面図であり、図６（ｂ）はその断面図である。

冷陰極線管６２０から導光板６１０の側面６１１から入射された光は、対向する主面間を全反射を繰り返しながら伝播する。出射面６１２の対向面となる反射面６１３の表面には特定の密度分布、大きさの拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成して伝播する光の一部を出射させる様に構成する。

この拡散反射層あるいは反射用凹凸を形成する密度分布、大きさ分布などを適度に設定することにより、液晶パネル全面にわたってほぼ一様な照明をすることが可能になる。導光板６１０の反射面６１３側に反射シート６４０を設けることにより、反射面から導光板外部に漏れる一部の光を導光板側に反射して光の損失を防止する。

また、バックライトから出射する光の指向性を制御して所望の配光特性で液晶パネル（図示せず）を照明するために、導光板６１０の出射面６１２側に拡散フィルム、プリズムシートなどの光学フィルム６５０を設置するのが一般的である。

このとき、冷陰極線管６２０を囲み導光板６１０の入射面６１１に向かって開口するリフレクタ６３０を設ける。これにより、冷陰極線管の発光する光を余すところ無く導光板に導くことが出来る。

更に最近、発光効率の高い発光ダイオード（以下ＬＥＤ）が開発され、これを液晶バックライト用の光源に用いることが提案されている。

点光源であるＬＥＤからバックライトとして使用可能な面状の発光を得る為の方法としては、多数のＬＥＤを導光板の端面に配置して直接光を入力する方法が一般的である。その一例を図７に示す。

図７は発光素子自身に箱状の反射部材を備えたサイドエミッタ型と呼ばれるＬＥＤ発光素子を用いた方式の構成を示す図であり、図７（ａ）は光源部を中心とした要部を示す部分断面図、図７（ｂ）は光源部を導光板から見た正面図である。なお図７（ｂ）では透明な封止樹脂部を割愛して表示している。

素子基板７２２上にＬＥＤチップ７２１をボンディングし、その周囲に反射部材７２３を設け透明な封止樹脂７２４で封止し、接続電極７２５を設けて構成したサイドエミッタ型のＬＥＤ光源素子７２０を配線基板７７０上に配列して接続する。

この光源部を複数のサイドエミッタ型ＬＥＤ素子７２０の開口部それぞれが導光板７１０の入射面と近接して対向するように、フレーム７６０上に固定する。

このように構成することにより、光源部を導光板と対向する所定の位置に安定に保持して出射した光を導光板に導くことが出来る。

更に、光源部に複数の発光素子を１つの基板上に直線状に配列して封止した発光素子アレイモジュールを用いる方法も提案されている（例えば特許文献１参照）。その斜視図を図８（ａ）に示す。この特許では、さらに光源の輝度ムラを向上させるために発光素子８２１の両側に発光素子と交互に位置するように反射部材８２３が配置されており良好な線状化光源が実現できる。

図８（ｂ）に光源部を導光板側から見た正面図を示す。前記発光素子アレイモジュール８２０を配線基板８７０上に配置し、かつ配線基板上には、発光素子の点灯用あるいは過電流保護用回路部品８７１が配置されている。発光素子アレイモジュール８２０は、複数の発光素子８２１を基板８２２上に直線状に配列して透明な封止樹脂８２４によって封止した構成である。このような発光素子アレイモジュールは１つの大型基板上にマトリックス状に発光素子を配置して、さらに発光素子の両側に発光素子と交互に位置するように反射部材を配置した後、発光素子を封止樹脂で封止した後にこれを切断することによって効率よく作成することが可能である。

このように発光素子アレイモジュールを用いると、発光素子を個々に封止したＬＥＤ光源素子などを用いる場合に比べ、製造コストを低減でき、配線を簡略化出来る等大きな効果が期待できる。
特開２００４−２３５１３９号公報

最近の液晶表示用バックライトには、コンパクト化や低コスト化が強く要求されている。このため発光素子をアレイ状に配列し、反射部材を発光素子の両側に配置した構成の発光素子アレイモジュールの発明が公開されているが、発光素子を駆動するために必要な回路部品は、別の配線基板に構成する必要があり、コンパクト化や低コスト化の面で、課題が有った。

本発明は、上記の問題を考慮し、コンパクト化で低コスト化が可能な発光素子アレイモジュールおよび面発光装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、発光素子アレイモジュールにおいて、複数の発光素子を、細長い基板の実装面の長手方向に所定の間隔をおいて配列し、かつ前記発光素子の間に必要に応じて発光素子を駆動するために必要な回路部品を配置し、かつ各発光素子の両側に各発光素子と交互に位置するように反射部材が配置され、前記回路部品が前記反射部材の下に構成される様な位置関係に有るようにしている。

発光素子の両側に各発光素子と交互に位置するように反射部材が配置され、かつ前記反射部材の下に発光素子を駆動するために必要な回路部品が配置されているため、前記回路部品を発光素子アレイモジュールとは別の配線基板に配置する必要が無い。このため反射部材により発光素子間の輝度ムラを低減しかつ反射部材の下に回路部品を配置することによりコンパクトで低コスト化が可能な発光素子アレイモジュールおよび、これを用いた良好な面発光装置が実現できる。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る発光素子アレイモジュールの構成図を図１（ａ）、その製造工程の一部の説明図を（ｂ）に示す。

細長い基板１２２の長手方向の基板実装面１２２ａ上に、所定の間隔をおいて複数の発光素子１２１が配列され、かつ発光素子の両側に各発光素子と交互に位置するように反射部材１２３が配置され、発光素子１２１で発光された光の内基板の長手方向に拡散する光を反射部材の反射面１２３ａによって発光素子の主光出射方向に出射する構成になっている。

さらに発光素子には、点灯用あるいは過電流保護用回路部品が必要であり、通常これらの回路部品１７１は別配線基板に配置されているが、本発明では前記反射部材１２３の下に配置されるため、この発光素子アレイモジュール１２０を使用した光源部は、コンパクト化が可能である。

また前記回路部品は、小型化されかつ封止されたチップ型回路部品を使用するのが望ましい。小型化の回路部品を使用することにより、容易に前記反射部材の下に配置することが可能である。

また製造上は図１（ｂ）に示すように、大型基板１９５の実装面上に前記発光素子および封止されたチップ型回路部品をマトリックス状に配置し、さらに適切に折り曲げられた板からなり一部にくり抜き部１９１のある反射部材用母材１９０を各発光素子が露出しかつ各回路部品が反射部材用母材の下に位置するように配置し、かつ反射部材用母材の一部と大型基板とを接着接合させる。さらに反射部材用母材の凹部に透明な封止樹脂１２４を充填し、その後一点鎖線状にカットすることにより低コストで、かつ大量に本発明の発光素子アレイモジュールを製造することが可能である。

（実施の形態２）
図２は実施の形態２に係る発光素子アレイモジュールの構成図である。

本実施の形態は、発光素子から出射する光の内、細長い基板の長手方向に拡散する光を反射部材１２３の反射面１２３ａによって発光素子の主光出射方向１２６に出射する構成になっている。この発光素子アレイモジュールを光源として導光板に光を入射する場合、両者の位置関係などの条件によっては、導光板から出射する光に輝度ムラが発生する場合が有る。この輝度ムラを極力小さく抑える方法として、反射部材の反射面を発光素子の主光出射方向に向かうに従って開口面積を大きくする方式がある。この時の開口の広がり度合いは、発光素子アレイモジュールを適応する対象により異なる。

（実施の形態３）
図３は実施の形態３に係る発光素子アレイモジュールの構成図である。

本実施の形態は、発光素子の主光出射方向の両側に基板実装面から反射部材の先端にかけての領域に、反射シートからなる反射体１２７が設けられている構成になっている。図３では、発光素子アレイモジュールの手前側の反射体は表記されているが、奥側の反射体の表記は省略されている。この反射体により発光素子から出射される光の内、発光素子アレイモジュールの長手方向に対し垂直方向に拡散する光を広がらないようにコントロール出来、例えば液晶用バックライト用として発光効率の良い発光素子アレイモジュールが可能となる。

（実施の形態４）
図４は実施の形態４に係る光源の正面図である。

本実施の形態の光源は、上述の発光素子アレイモジュールを変更することなく、多数配線基板に発光素子アレイモジュールの長手方向に配列することにより、容易により大画面対応のバックライト用線状化光源が実現できる。図４にその一例として、配線基板１７０に３個の発光素子アレイモジュールを横一列に配列した光源である。本発明によれば、小画面から大画面までのエッジ入力型バックライト用光源が容易に実現できる。

（実施の形態５）
図５には実施の形態５に係る面発光装置の主に光源部を示している。図５（ａ）は要部断面図であり、図５（ｂ）は導光板入射面から見た発光素子アレイモジュールの正面図である。反射部材３２３の下にある回路部品３７１は点線で表されている。本発明の発光素子アレイモジュール３２０の主光出射面が導光板３１０の入射面３１１と平行するように設けられることにより、輝度ムラの少ないコンパクトな面発光装置が実現できる。

本発明の発光素子アレイモジュール、及び面発光液晶表示装置は、光源としての発光効率が良くかつシンプルな構成のためコンパクト化、低コスト化が可能であると言う効果を有し、かつ小サイズから大サイズのバックライトにも容易に対応出来るため、小型軽量が要求される携帯型情報端末やノート型パーソナルコンピュータなどの映像表示部等に有用である。

（ａ）実施の形態１に係る発光素子アレイモジュールの構成図、（ｂ）その製造工程の一部の説明図 実施の形態２に係る発光素子アレイモジュールの構成図 実施の形態３に係る発光素子アレイモジュールの構成図 実施の形態４に係る光源の正面図 （ａ）実施の形態５に係る面発光装置の要部断面図、（ｂ）導光板入射面から見た発光素子アレイモジュールの正面図 （ａ）従来の冷陰極線管を用いたエッジ入力型バックライトを示す正面図、（ｂ）その断面図 （ａ）サイドエミッタ型ＬＥＤ光源素子を用いた従来のエッジ入力型バックライトの要部を示す部分断面図、（ｂ）光源部を導光板側から見た正面図 （ａ）ＬＥＤアレイモジュールを用いた従来のエッジ入力型バックライトを示す要部断面図、（ｂ）その光源部を導光板側から見た正面図

符号の説明

１２０ 発光素子アレイモジュール
１２１ 発光素子
１２２ 基板
１２２ａ 基板実装面
１２３ 反射部材
１２３ａ 反射面
１２４ 封止樹脂
１２６ 主光出射方向
１２７ 反射体
１７０ 配線基板
１７１ 回路部品
１９０ 反射部材用母材
１９１ くり抜き部
１９５ 大型基板
３１０ 導光板
３１１ 入射面
３２０ 発光素子アレイモジュール
３２１ 発光素子
３２２ 基板
３２３ 反射部材
３２４ 封止樹脂
３３０ 反射体
３４０ 反射シート
３５０ 光学フィルム
３６０ フレーム
３７０ 配線基板
３７１ 回路部品
３８０ 光源部

Claims (5)

1. 複数の発光素子を、細長い基板の実装面の長手方向に所定の間隔をおいて配列し、かつ前記発光素子の間に必要に応じて発光素子を駆動するために必要な回路部品を配置し、かつ各発光素子の両側に各発光素子と交互に位置するように反射部材が配置され、前記回路部品が前記反射部材の下に構成される様な位置関係に有り、かつ基板の実装面と発光素子と両反射部材によって形成される凹部に光透過性の樹脂封止材が充填されて樹脂封止層が形成されてなることを特徴とする発光素子アレイモジュール。
2. 反射部材の対向反射面が各発光素子の主光出射方向に向かうにしたがって開口面積が大きくなることを特徴とする請求項１に記載の発光素子アレイモジュール。
3. 細長い基板に沿って、発光素子の主光出射方向の両側面に、基板実装面から反射部材の先端部にかけての領域に、反射シートからなる反射体が設けられることを特徴とする請求項１，２記載の発光素子アレイモジュール。
4. 配線基板上に、請求項１，２，３記載の発光素子アレイモジュールを複数個互いにほぼ接する様に長手方向に配列したことを特徴とする光源。
5. 請求項１，４記載の発光素子アレイモジュールの発光素子の主光出射面が導光板の側面に対して平行するように設けられたことを特徴とする面発光装置。