JP2007027800A - Ｌｅｄ表示器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＬＥＤ表示器の実装時、フレームの極性を上方から容易に確認できるＬＥＤ表示器を提供することを目的とする。
【解決手段】 フレームと樹脂成形パッケージの一体成形品を基台とするＬＥＤ表示器において、前記樹脂成形パッケージの実装面と対向する面に平坦部を設け、該平坦部の形状の対称性を崩すことにより、該平坦部を電極の極性の視認に利用できるようにしたことを特徴とする。前記樹脂成形パッケージの実装面側に突出する前記フレームが電極面とされ、この電極面は、前記光の出射方向とは逆方向に折り曲げられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、実装面に対して平行な方向に光を出射（実装方向に対して垂直な方向に光を出射）する発光素子を備えたＬＥＤ表示器に関するものである。

従来のＬＥＤ表示器１０１は、図１７および図１８に示すように、インサートフレームと呼ばれるフレーム９８，９９と樹脂成形パッケージ１０３の一体成形品を基台とし、そのフレーム９８上に発光素子１０４を搭載している。

フレーム９８，９９のそれぞれ一部を埋設した樹脂成形パッケージ１０３に凹所１００が設けられており、この凹所１００内に露出したフレーム９８に発光素子１０４（ＬＥＤ）の一端を固定接続し、他端をセカンドワイヤー１０５を介してフレーム９９に接続している。凹所１００は、前方（Ｙ方向）に向けて拡大した形状を成していて、発光素子１０４からの放射された光をその壁面で反射して前方（Ｙ方向）へ出射する。ここで、凹所１００を形成する枠を反射枠１０６ということにする。また、ＬＥＤ表示器１０１としての出射面１０３Ａは、反射枠１０６の前端面となっている。

前記フレーム９８，９９は凹所１００の底部に存在するが、ＬＥＤ表示器１０１の全体から見ると、出射面１０３Ａよりも遠い位置にある。それに伴い、発光素子１０４も出射面１０３Ａよりも後方に位置することになっている。したがって、発光素子１０４から光の出射面１０３Ａまでの経路が長くなり、発光強度のロスが多かった。
特開平５−２１８５０９号公報

ＬＥＤ表示器１０１の使用状態では、その出射面１０３Ａの前方には、照射対象物としての導光板が配置されるのが一般的である。導光板はＬＥＤ表示器１０１から出射された光を所望の位置へ伝達する役目を果たす。その光伝達効率は、光源からの距離によって変わるので、発光素子１０４と導光板との距離は、正確に規定されることが望ましい。ところで、従来のＬＥＤ表示器１０１は、導光板を出射面１０３Ａに密着させ、面接触により、発光素子１０４と導光板との距離を規定するようにしていた。そのため、ＬＥＤ表示器１０１の出射面１０３Ａの平面性が均一でないと、精度よく距離を合わすことができないという問題があった。

図１７（ｃ）において、１０９は、樹脂成形パッケージ１０３の実装面１０３Ｂと反対側の面（対向する面）１０３Ｃに形成されたマウンターコレット用の極性表示部である。この極性表示部１０９は、出射面１０３Ａ側から見ると、図１７（ｂ）のように、出射面１０３Ａのコーナーに位置する三角形の極性表示マーク１１０となっている。したがって、面１０３Ｃ側からは極性表示部１０９を見ることにより、出射面１０３Ａ側からは極性表示マーク１１０を見ることにより、フレーム９８，９９の極性を確認できるようになっている。しかし、ＬＥＤ表示器１０１の基板等への実装作業においては、極性表示部１０９は面１０３Ｃのほぼ中央に配置される方が見やすく、極性表示マーク１１０も面１０３Ｃ側にある方が作業後の見栄えがよい。

フレーム９８，９９の下部を成す電極面９８Ｂ，９９Ｂは、樹脂成形パッケージ１０３の実装面１０３Ｂに露出しており、この実装面１０３Ｂに沿って折り曲げられた形状をしている。その折り曲げの方向は、図１７（ｄ）のように、光の出射方向Ｙと同じ向きである。そのため、電極面９８Ｂ，９９Ｂと発光素子１０４との距離が短くなる。したがって、半田付けによる実装の際、熱源と発光素子１０４の位置が近くなり、発光素子１０４が熱的な負荷を多く受けるという問題があった。

また、従来、発光素子１０４から放射された青色光を白色光に変換して取り出す場合、色変換用の蛍光体を発光素子１０４に直接塗布することが一般的であった。しかし、この方法では、蛍光体の濃度やムラが白色化の精度に与える影響が大きく、特性維持のための制御が困難であった。また、余分の蛍光体が発光素子１０４近傍の反射枠１０６の壁面に付着し、反射枠１０６の反射効率をロスさせていた。

そこで本発明は、ＬＥＤ表示器の実装時、フレームの極性を上方から容易に確認できるＬＥＤ表示器を提供することを目的とする。

本発明のＬＥＤ表示器は請求項１に記載のように、フレームと樹脂成形パッケージの一体成形品を基台とするＬＥＤ表示器において、前記樹脂成形パッケージの実装面と対向する面に平坦部を設け、該平坦部の形状の対称性を崩すことにより、該平坦部を電極の極性の視認に利用できるようにしたことを特徴とする。

本発明のＬＥＤ表示器は請求項２に記載のように、前記樹脂成形パッケージの実装面側に突出する前記フレームが電極面とされ、この電極面は、前記光の出射方向とは逆方向に折り曲げられていることを特徴とする。

ＬＥＤ表示器の実装時、フレームの極性を上方から容易に確認できるＬＥＤ表示器を提供することができる。

本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を各方向から見た図であり、図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った階段断面図であり、そして、図１３は、そのＬＥＤ表示器の斜視図である。

ＬＥＤ表示器１は、アノードフレーム２１、カソードフレーム２２と樹脂成形パッケージ３の一体成形品を基台としている。樹脂成形パッケージ３は、ほぼ直方体形状に成形されている。このＬＥＤ表示器１は、矢印Ｘで示す実装方向に対し、垂直な方向（Ｙ方向）に光を出射する。このＬＥＤ表示器１は、その底部の実装面が、基板等の被実装面へ実装され、この実装面に対して平行な方向（Ｙ方向）に光を出射する。

アノードフレーム２１およびカソードフレーム２２のそれぞれ一部を埋設した樹脂成形パッケージ３に凹所１００が設けられており、この凹所１００内に露出したアノードフレーム２１に発光素子４（ＬＥＤ）の一端（アノード）を固定接続し、他端（カソード）をセカンドワイヤー５を介してカソードフレーム２２に接続している。凹所１００は、前方（Ｙ方向）に向けて拡大した形状を成していて、発光素子４からの放射された光をその壁面で反射しながら前方（Ｙ方向）へ出射する。ここで、凹所１００を形成する枠を反射枠６ということにする。また、ＬＥＤ表示器１としての出射面３Ａは、反射枠６の前端面となっている。

図１４は、アノードフレーム２１およびカソードフレーム２２の斜視図である。アノードフレーム２１は、発光素子４の搭載される発光素子搭載面２１Ａと、この発光素子搭載面２１Ａから樹脂成形パッケージ３の実装面３Ｂに沿って直角に折り曲げられてできる電極面２１Ｂと、この電極面２１Ｂからさらに直角に折り返されてできる幅規定面２１Ｃ（図１（ｂ）参照）とを有している。一方、カソードフレーム２２は、アノードフレーム２１と左右対称（線対称）な形状をしており、発光素子搭載面２１Ａに対応する面は、セカンドワイヤー５がワイヤーボンドされるワイヤーボンド面２２Ａとなっている。

樹脂成形パッケージ３には、アノードフレーム２１の発光素子搭載面２１Ａとカソードフレーム２２のワイヤーボンド面２２Ａの面上から光の出射面３Ａ側にかけて所定の深さｄ（図２参照）で反射枠６が形成されている。この反射枠６の深さ（したがって凹所１００の深さ）ｄは、発光素子４の高さｈとほぼ等しい寸法に選ばれている。

尚、厚さ制限が緩やかな場合は、この反射枠６の深さｄは、発光素子４の高さｈよりも大きな寸法に選ばれる。また、厚さ制限が厳しい場合は、この反射枠６の深さｄは、発光素子４の高さｈよりも小さな寸法に選ばれる。

さらに反射枠６は、樹脂成形パッケージ３と一体成形された仕切壁７により凹所１００を２つに仕切るようになっている。ここで、仕切壁７は、発光素子４の側面に平行ではなく、仕切られた２つの凹所１００が前方に拡大するように、傾斜を有している。したがって、発光素子４から放射された光は、仕切壁７によっても反射されることになる。しかも、発光素子４から比較的近い位置に仕切壁７による反射面が形成されることになるため、仕切壁７がない場合に比べて反射効率が向上する。

ここで、アノードフレーム２１とカソードフレーム２２の電極面２１Ｂ，２２Ｂの上記折り曲げ方向は、いずれも光の出射方向Ｙとは逆である。したがって、ＬＥＤ表示器１の実装にあたり、電極面２１Ｂ，２２Ｂに半田付けをしても、熱源と発光素子４との距離が遠いため、発光素子４に加わる熱的な負荷を抑制することができる。

アノードフレーム２１，カソードフレーム２２は凹所１００の底部に存在するが、ＬＥＤ表示器１の全体から見ると、出射面３Ａに近い位置にある。それに伴い、発光素子１０４も出射面１０３Ａに近い前方に位置することになる。これにより、発光素子４から光の出射面３Ａまでの経路が短縮される。したがって、発光強度のロスを少なくすることができる。

樹脂成形パッケージ３の光の出射面３Ａの両端には、発光素子４と導光板（図示せず）との距離を規定する半円形状の一対のスペーサ８が凸設されている。各スペーサ８は、その前方に設けられる導光板と点接触することになり、導光板と出射面３Ａとの面接触を利用する場合に比べ、樹脂成形時の寸法の誤差やばらつきの影響を少なくすることができる。したがって、発光素子４から導光板までの距離が精度よく規定でき、導光板の光伝達効率を高めることができる。また、出射面３Ａ側にはレンズ形状の透明樹脂層が形成されることもあるが、スペーサ８は、この透明樹脂層を保護する役目も果たす。

また、樹脂成形パッケージ３の実装面３Ｂと対向する面３Ｃのほぼ中央には、コレット（組立装置の素子吸着ノズル部分）用の矩形の平坦部９を設けている。この平坦部９の形状は非対称であり、アノードフレーム２１側の辺は斜辺１０となっている。したがって、ＬＥＤ表示器１の実装時、実装面３Ｂの下に隠れたアノードフレーム２１の電極面２１Ｂ又はカソードフレーム２２の電極面２２Ｂの極性を上方から容易に目視あるいは画像認識装置によって確認できる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。図４は、図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った階段断面図であり、そして、図１５は、本実施形態に係るＬＥＤ表示器への色変換用の蛍光体層の形成方法を説明するための模式図である。これらの図において、上記第１の実施形態と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。

図１５（ａ）のように、反射枠６内（したがって凹所１００内）に該反射枠６の容量よりも多い量の透明樹脂（蛍光体を含まない樹脂）１２を注入し、表面張力によりレンズ形状に盛り上げ硬化させる。その後、図１５（ｂ）のように、この硬化透明樹脂１２の表面に蛍光体１１を塗布することにより、反射枠６の深さｄよりも高い位置で、かつ発光素子４よりも前方にムラなく蛍光体１１の層を配置することができる。すなわち、蛍光体１１の層と反射枠６の間に蛍光体を含まない樹脂が介在することになる。

したがって、蛍光体１１を直接発光素子４に塗布する従来の手法に比べ、蛍光体１１の濃度やムラが色変換特性の精度に与える影響を小さくでき、特性維持のための制御が容易になる。また、余分の蛍光体１１が発光素子４近傍の反射枠６の壁面に付着することもないため、反射枠６の反射効率の向上が図られる。さらに、反射枠の深さｄは、発光素子４の高さｈとほぼ等しくしているので、発光素子４と蛍光体１１が近づき、色変換効率がよいＬＥＤ表示器１を実現できる。

ここで、発光素子４は青色発光するものを、蛍光体１１は発光素子４の光を黄色系統の光に変換するものを用いることにり、両方の光を混色させて白色の光を取り出すことができるが、発光素子４の発光色や蛍光体１１が発する光は、それ以外の組合わせのものとすることができる。これは、以下の実施形態でも同様である。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。図６は、図５（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った階段断面図であり、そして、図１６は、本実施形態に係るＬＥＤ表示器への色変換用の蛍光体層の形成方法を説明するための模式図である。これらの図において、上記第１の実施形態と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。

図１６（ａ）のように、反射枠６内に該反射枠６の容量よりも多い量の沈降性蛍光体１１を含む透明樹脂１２を注入し、表面張力によりレンズ形状に盛り上げる。蛍光体１１は、その比重を硬化前の透明樹脂１２の比重よりも大きく設定することにより、硬化前の樹脂１２内でその自重で下に沈む沈降性のものを用いている。

その後、図１６（ｂ）のように、基台を上下反転させ、沈降性蛍光体１１を透明樹脂１２中でその自重によって沈降させるとともに、この透明樹脂１２を硬化させると、透明樹脂１２の表面側に部分的に蛍光体１１が形成される。このようにすると、反射枠６の深さｄよりも高い位置で、かつ発光素子４よりも前方にムラなく蛍光体１１の層を位置させることができる。

図７および図８は、本実施形態の変形例であり、発光素子４の前方に狭い範囲で蛍光体１１の層を形成した例を示している。このように狭い範囲で蛍光体１１の層を形成するには、仕切壁７で仕切られた２つ凹所１００のうち、発光素子４の収納されている部分にのみ沈降性蛍光体１１を含む透明樹脂１２を注入すればよい。これによると、蛍光体１１や透明樹脂１２の使用量が軽減されるため、コストダウンを図ることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、本発明の第４の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。図１０は、図９（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った階段断面図である。これらの図において、上記第１の実施形態と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。

反射枠６を含む光の出射面３Ａの全体に沈降性蛍光体１１を含む透明樹脂１２を注入し、透明樹脂１２の硬化途上に基台を上下反転させ、沈降性蛍光体１１を透明樹脂１２中で沈降させるとともに、この透明樹脂１２をさらに硬化させることにより、反射枠６の深さｄよりも高い位置で、かつ発光素子４よりも前方にムラなく蛍光体１１の層を配置することができる。この場合、透明樹脂１２の表面よりも内側に広い範囲の蛍光体１１の層を形成できる。

上記第３の実施形態では、透明樹脂１２を施した後、速やかに基台を上下反転させて硬化したが、この第４の実施形態では、透明樹脂１２を施した後、しばらくして（ある程度、硬化して）から基台を上下反転させることにより、図１０に示すように、広い範囲に蛍光体１１の層が形成される。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第５の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。図１２は、図１１（ａ）のＦ−Ｆ線に沿った階段断面図である。これらの図において、上記第１の実施形態と共通の部材には同一の符号を附し、その詳細な説明を省略する。

反射枠６内に該反射枠６の容量よりも多い量の透明樹脂１２を注入し、表面張力によりレンズ形状に盛り上げ硬化させた後、反射枠６を含む光の出射面３Ａの全体に沈降性蛍光体１１を含む透明樹脂１２を注入し、沈降性蛍光体１１を透明樹脂１２中で沈降させるとともに、この透明樹脂１２を硬化させることにより、反射枠６の深さｄよりも高い位置で、かつ発光素子４よりも前方にムラなく蛍光体１１の層を配置することができる。なお、この第５の実施形態では、基台を上下反転することはしない。

上記実施形態において、樹脂１２は、その前端をスペーサ８の前端よりも後方に位置させるのが望ましいが、導光板などの対象物の形状によっては、その前端をスペーサ８の前端と同等位置かスペーサ８の前端より前方位置に配置することもできる。

上記のＬＥＤ表示器１は、樹脂成形パッケージ３の実装面３Ｂが回路基板（被実装面）と対面するように配置され、電極面２１Ｂ、２２Ｂが半田などの導電材を介して対応する回路基板の端子部に固定され、電気的な接続が成される。そして、ＬＥＤ表示器は、スペーサ８，８を、対象物、例えば導光板等の光入射面に接触した状態とすることにより、バックライト装置の光源として利用することができる。

以上説明したように本発明の実施形態に係るＬＥＤ表示器によると、照射対象物を突起形状のスペーサの先端に突き当て、複数の点で両者を接触させることにより、発光素子と照射対象物との距離を精度よく規定できる。

また、本発明の実施形態に係るＬＥＤ表示器によると、フレームの電極面が光の出射方向とは逆方向に折り曲げられているため、電極面に半田付けしてＬＥＤ表示器を実装するにあたり、熱源と発光素子の距離が遠くなり、熱的な負荷を抑制することができる。

また、本発明の実施形態に係るＬＥＤ表示器によると、光の出射面に比較的近い位置に発光素子を搭載したので、発光素子から光の出射面までの距離が短縮され、発光強度のロスを少なくすることができる。

また、本発明の実施形態に係るＬＥＤ表示器によると、樹脂成形パッケージの実装面と対向する面に平坦部を設け、該平坦部の形状の対称性を崩すことにより、該平坦部を電極の極性の視認に利用するようにしている。したがって、ＬＥＤ表示器の実装時に、実装面の下に隠れた一対の電極面の極性を上方から容易に確認できる。

また、本発明の実施形態に係るＬＥＤ表示器によると、反射枠と色変換用の蛍光体層との間、あるいは発光素子の前面と色変換用の蛍光体層との間に蛍光体を含まない透明樹脂が介在する構造を採用しているため、発光素子の前面側にムラなく蛍光体層を形成できる。

この場合、樹脂パッケージに凹所として設けられた反射枠内に、該反射枠の容量よりも多い量の透明樹脂を注入し、表面張力によりレンズ形状に盛り上げ硬化させた後、この硬化透明樹脂の表面に蛍光体を塗布することにより、前記反射枠の深さよりも高い位置で、かつ前記発光素子よりも前方にムラなく蛍光体層を配置することができる。また、蛍光体が反射枠の壁面に付着することがないため、反射枠の反射効率が悪くなるのを防止できる。また、一定量、一定範囲、一定厚みの蛍光体を配置できるので、安定した色変換特性が得られる。

あるいは、前記反射枠内に該反射枠の容量よりも多い量の沈降性蛍光体を含む透明樹脂を注入し、表面張力によりレンズ形状に盛り上げた後、基台を上下反転させ、前記沈降性蛍光体を前記透明樹脂中で沈降させるとともに、この透明樹脂を硬化させることにより、前記反射枠の深さよりも高い位置で、かつ前記発光素子よりも前方にムラなく蛍光体層を配置することができる。

あるいは、前記樹脂成形パッケージの光の出射面の全面に沈降性蛍光体を含む透明樹脂を注入し、該透明樹脂の硬化途上に基台を上下反転させ、前記沈降性蛍光体を前記透明樹脂中で沈降させるとともに、この透明樹脂を硬化させることにより、前記反射枠の深さよりも高い位置で、かつ前記発光素子よりも前方にムラなく蛍光体層を配置することができる。

あるいは、前記反射枠内に該反射枠の容量よりも多い量の透明樹脂を注入し、表面張力によりレンズ形状に盛り上げ硬化させた後、さらにその上に沈降性蛍光体を含む透明樹脂を注入し、前記沈降性蛍光体を前記透明樹脂中で沈降させるとともに、この透明樹脂を硬化させることにより、前記反射枠の深さよりも高い位置で、かつ前記発光素子よりも前方にムラなく蛍光体層を配置することができる。

なお、前記反射枠の深さを前記発光素子の高さとほぼ等しくすることにより、発光素子と蛍光体が極力近づくため、発光色の色変換効率がよくなる。

本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で種々の変更を行なうことができる。

本発明はフレームと樹脂成形パッケージの一体成形品を基台とするＬＥＤ表示器に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）、側面（ａ）、上面（ｃ）、下面（ｄ）および背面（ｅ）から見た図である。 図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿った階段断面図であり。 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。 図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った階段断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。 図５（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った階段断面図である。 本発明の第３の実施形態の他の例のＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。 図７（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った階段断面図である。 本発明の第４の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。 図９（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った階段断面図である。 本発明の第５の実施形態に係るＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）と側面（ａ）から見た図である。 図１１（ａ）のＦ−Ｆ線に沿った階段断面図である。 本発明に係るＬＥＤ表示器の斜視図である。 そのＬＥＤ表示器のフレームの斜視図である。 本発明に係るＬＥＤ表示器への白色変換用の蛍光体層の形成方法の一例を説明するための模式図である。 本発明に係るＬＥＤ表示器への白色変換用の蛍光体層の形成方法の他の例を説明するための模式図である。 従来の一般的なＬＥＤ表示器の外観を正面（ｂ）、側面（ａ）、上面（ｃ）および下面（ｄ）から見た図である。 図１７（ａ）のＺ−Ｚ線に沿った階段断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ表示器
３ 樹脂成形パッケージ
４ 発光素子
５ セカンドワイヤー
６ 反射枠
７ 仕切壁
８ スペーサ
９ 平坦部
１０ 斜辺
１１ 蛍光体
１２ 透明樹脂
２１ アノードフレーム
２２ カソードフレーム

Claims (2)

1. フレームと樹脂成形パッケージの一体成形品を基台とするＬＥＤ表示器において、前記樹脂成形パッケージの実装面と対向する面に平坦部を設け、該平坦部の形状の対称性を崩すことにより、該平坦部を電極の極性の視認に利用できるようにしたことを特徴とするＬＥＤ表示器。
2. 前記樹脂成形パッケージの実装面側に突出する前記フレームが電極面とされ、この電極面は、前記光の出射方向とは逆方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ表示器。

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