JP2007059612A - 発光ダイオード - Google Patents

Abstract

【課題】 液晶表示パネルの照明などに用いるＬＥＤにおいて全体を薄くしても有効な光束を十分に確保できるようにする。
【解決手段】 発光ダイオード１０１は、少なくとも一方の表面に第１電極１０を有する第１基板２と、第１基板２の表面に配置され、第１基板２の表面に平行な向きに凹んだ反射面４を有する中間部材８と、第１基板２に対して中間部材８を挟むようにして平行に対向して配置された第２基板６と、第１基板２の表面において反射面４に三方を囲まれるように配置され、第１電極２に電気的に接続された発光ダイオード素子１と、発光ダイオード素子１を内包し、反射面４、第１基板２および第２基板６に囲まれた空間を封止する透光性樹脂部７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードに関するものである。

小型液晶表示パネルに用いられる発光ダイオード（Light Emitting Diode：以下「ＬＥＤ」ともいう。）としては、特開２００４−２２１１６３号公報（特許文献１）に示されるように、一対のリードフレームに光反射のための器型の構造体を成形し、その内部にＬＥＤ素子、蛍光材、樹脂を充填した構造のものがある。

また、携帯電話機に備えるカメラのフラッシュ光源として使用可能なＬＥＤランプの一例としては、特開２００４−３２７９５５号公報（特許文献２）に記載されているものがある。このＬＥＤランプでは、配線基板の表面にＬＥＤ素子を配置し、ＬＥＤ素子を封止するように円柱状の樹脂体を設け、これを取囲むように、すり鉢状の反射面を内側に有する枠体を配置する構成となっている。特許文献２の段落００３６では、ＬＥＤ素子を封止する樹脂体にＹＡＧ蛍光体を混入することも記載されている。

なお、本明細書では、半導体を用いて構成されたチップ状の発光素子を「ＬＥＤ素子」または「発光ダイオード素子」と呼び、ＬＥＤ素子に端子を接続するなどして必要な反射手段や封止手段を設けたパッケージを「ＬＥＤ」または「発光ダイオード」と呼ぶものとする。
特開２００４−２２１１６３号公報 特開２００４−３２７９５５号公報

液晶表示パネルは年々薄型化の傾向にある。そのため、液晶表示パネルを側方から照明するのに用いられるＬＥＤも薄く作る必要がある。ＬＥＤを薄くするということは発光面を細くすることでもあるが、従来の構成では、発光面を細くすると、光反射面が構成しにくくなるため、同じ光出力のＬＥＤ素子を搭載していても有効な光束は減ってしまう。

そこで、本発明は、全体を薄くしても有効な光束を十分に確保できるＬＥＤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく発光ダイオードは、少なくとも一方の表面に第１電極を有する第１基板と、上記第１基板の表面に配置され、上記第１基板の表面に平行な向きに凹んだ反射面を有する中間部材と、上記第１基板に対して上記中間部材を挟むようにして平行に対向して配置された第２基板と、上記第１基板の表面において上記反射面に三方を囲まれるように配置され、上記第１電極に電気的に接続された発光ダイオード素子と、上記発光ダイオード素子を内包し、上記反射面、上記第１基板および上記第２基板に囲まれた空間を封止する透光性樹脂部とを備える。

本発明によれば、発光ダイオードの全体が薄型になっていても有効な光束を十分に確保することができる。

（実施の形態１）
（構成）
図１（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明に基づく実施の形態１における発光ダイオード１０１について説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、発光ダイオード１０１の第１の断面図、正面図、第２の断面図にそれぞれ相当する。第１の断面図とは、厚み方向の中央において上下に分けるように切った断面図であり、第２の断面図とは中央から左右に分けるように切った断面図である。以下の図においても（ａ），（ｂ），（ｃ）の各図はそれぞれ同様の割当てである。

この発光ダイオード１０１は、少なくとも一方の表面に第１電極１０を有する第１基板２と、第１基板２の表面に配置され、第１基板２の表面に平行な向きに凹んだ反射面４を有する中間部材８と、第１基板２に対して中間部材８を挟むようにして平行に対向して配置された第２基板６と、第１基板２の表面において反射面４に三方を囲まれるように配置され、第１電極２に電気的に接続されたＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子１を内包し、反射面４、第１基板２および第２基板６に囲まれた空間を封止する透光性樹脂部７とを備える。ＬＥＤ素子１は、たとえば青色ＬＥＤまたは青紫ＬＥＤであってよい。中間部材８は絶縁材料の成形物であってよい。反射面４は中間部材８の凹部の内面であるが、金属めっきまたは光沢めっきが施されている。透光性樹脂部７はエポキシ樹脂、シリコン樹脂などの透光性の樹脂が隙間に充填されて硬化した部分である。

（作用・効果）
本実施の形態では、第１基板２と第２基板６との間でＬＥＤ素子１を三方から囲むように反射面４が配置されているので、ＬＥＤ素子１から出射した光のうち出射面１３側以外に進行する光は、反射面４によって透光性樹脂部７の出射面１３側に向けて反射する。こうして、発光ダイオードの全体が薄型になっていても有効な光束を十分に確保することができる。

図１（ａ）に示すように、反射面４の表面は蛍光材料層５に覆われていることが好ましい。反射面４の表面が蛍光材料層５に覆われていれば反射と同時に光の波長変換も行なうことができる。たとえばＬＥＤ素子１が青色ＬＥＤである場合、蛍光材料層５によって光は白色に波長変換され、出射面１３からは白色の光が出射する。

図１（ａ）〜（ｃ）に示した発光ダイオード１０１では、ＬＥＤ素子１は図１（ｂ）でいうところの下面に２つの電極を有するタイプであって、ＬＥＤ素子１は第１基板２の表面の第１電極１０に対して導電材３を介して電気的に接続されていたが、ＬＥＤ素子１の実装の形式はこれに限らない。たとえば、図２（ａ）〜（ｃ）に示す発光ダイオード１０２のように、ＬＥＤ素子１が上下面にそれぞれ１つずつの電極を有するタイプである場合、ＬＥＤ素子１は下面において導電材３を介して第１電極１０ａと接続され、上面において導電材３ｕを介して第２電極１１と接続されていてもよい。この発光ダイオード１０２では、第２基板６の表面に張られた第２電極１１は導電材１２を介して第１基板２側に電気的に接続されている。導電材１２は中間部材８の内部を貫通している。このような構成になっていれば、第１基板２側からプラスおよびマイナスの両方の電極を取り出すことができるので好都合である。この場合、ＬＥＤ素子１の制御は第１基板２側から行なうことができる。

本実施の形態では、反射面４は、上方から見た断面図すなわち図１（ａ）、図２（ａ）において略半円形となるような曲面形状としているが、この形状に限らない。反射面４は、ＬＥＤ素子１を三方から囲む形状であれば他の形状であってもよい。「三方から囲む」とは、Ｕ字形、Ｃ字形またはコの字形で囲むことを含む概念である。反射面４は、ＬＥＤ素子１から出射面１３側以外に進行する光を反射して出射面１３側に向けるためのものである。

（実施の形態２）
（構成）
図３（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明に基づく実施の形態２における発光ダイオード１０３について説明する。実施の形態１の発光ダイオード１０１では反射面４の表面は蛍光材料層５で一定の厚みで覆われていたが、本実施の形態における発光ダイオード１０３は、図３（ａ）に示すように蛍光材料層５ａを備える。蛍光材料層５ａは、少なくとも第１基板２、第２基板６および中間部材８を組み立てた後に、反射面４となる中間部材８の凹部に向けて開口部から液状の蛍光材料を滴下することによって形成されたものである。他の部分の構成は、実施の形態１で説明したものと同様である。

（作用・効果）
本実施の形態でも実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子１から出射した光のうち出射面１３側以外に進行する光は、反射面４によって透光性樹脂部７の出射面１３側に向けて反射する。さらに、反射の際に蛍光材料層５ａによって光の波長変換も行なうことができる。

本実施の形態では、液状の蛍光材料を滴下することによって反射面４の主要部分を被覆するように蛍光材料層を形成することができるので、実施の形態１に比べて、蛍光材料層の形成の工程が簡便に行なえる。すなわち、本実施の形態における発光ダイオード１０３は、作製しやすい発光ダイオードといえる。

（実施の形態３）
（構成）
図４（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明に基づく実施の形態３における発光ダイオード１０４について説明する。実施の形態１の発光ダイオード１０１では蛍光材料層５は反射面４の表面を一定の厚みで覆うように配置されていたが、本実施の形態における発光ダイオード１０４は、図４（ａ）に示すように蛍光材料層５ｂを備える。蛍光材料層５ｂは、透光性樹脂部７の直接外部に露出する部分の表面すなわち出射面１３ｈを覆うように配置されている。他の部分の構成は、実施の形態１で説明したものと同様である。

（作用・効果）
本実施の形態でも実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子１から出射した光のうち出射面１３ｈ側以外に進行する光は、反射面４によって透光性樹脂部７の出射面１３ｈ側に向けて反射する。さらに出射面１３ｈを通過する際に蛍光材料層５ｂを通過するので光の波長変換も行なうことができる。

本実施の形態における発光ダイオード１０４は、少なくとも第１基板２、第２基板６および中間部材８を組み立てた後に、反射面４となる中間部材８の凹部の開口部からまず液状の透光性樹脂を滴下して透光性樹脂部７を形成し、その後で透光性樹脂部７の露出する面に液状の蛍光材料を滴下することによって蛍光材料層５ｂを形成することによって、作製することができる。

本実施の形態で示したような構成にすることで、蛍光材料層の厚みをより均一にしやすくなり、波長変換の程度が安定する。

なお、実施の形態１または実施の形態２のように反射面４に沿って蛍光材料層を設けることと、本実施の形態のように出射面に沿って蛍光材料層を設けることとは、二者択一的なものではなく、両方を併用してもよい。

（実施の形態４）
（構成）
図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、本発明に基づく実施の形態４における発光ダイオード１０５について説明する。発光ダイオード１０５は、実施の形態１で示した発光ダイオード１０１と基本的に同様であるが、ＬＥＤ素子１から図５（ｂ）でいう上方に向かって出射する光を出射面１３の側または反射面４の側に導くための導光体９を備える。導光体９は、第２基板６のＬＥＤ素子１に対向する表面に配置されている。導光体９は内部に光を反射させる凹凸または微小反射板を備えるものであってよい。導光体９は図５（ａ）の向きで見たときにＬＥＤ素子１の大部分を被覆するように配置される。ＬＥＤ素子１を完全に被覆するように配置してもよい。本実施の形態では、長方形の導光体９を設けることとしたが、導光体は他の形状であってもよい。第２基板６が反射面４の内側で露出する略半円形の領域の全域を被覆するように広く導光体を配置してもよい。

（作用・効果）
本実施の形態でも実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子１から出射した光のうち出射面１反射面４によって透光性樹脂部７の出射面１３側に向けて反射する。さらに蛍光材料層５を設けておけば、反射の際に光の波長変換も行なうことができる。本実施の形態では、ＬＥＤ素子１から第２基板６の側に出射した光は導光体９に入射し、導光体９の内部で進行方向を変えられ、導光体９から出射面１３または反射面４に向かって出射する。反射面４に向かった光は反射をするのでいずれ出射面１３から出射することとなる。

したがって、本実施の形態では、ＬＥＤ素子１から出射した光をより効率良く利用することができる。

なお、上記各実施の形態では、発光ダイオードは全体が直方体である例を示したが、発光ダイオードの全体の形状は他の形状であってもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明に基づく実施の形態１における発光ダイオードの図であり、（ａ）は第１の断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第２の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における発光ダイオードの変形例の図であり、（ａ）は第１の断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第２の断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における発光ダイオードの図であり、（ａ）は第１の断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第２の断面図である。 本発明に基づく実施の形態３における発光ダイオードの図であり、（ａ）は第１の断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第２の断面図である。 本発明に基づく実施の形態４における発光ダイオードの図であり、（ａ）は第１の断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第２の断面図である。

符号の説明

１ ＬＥＤ素子、２ 第１基板、３，３ｕ，１２ 導電材、４ 反射面、５，５ａ，５ｂ 蛍光材料層、６ 第２基板、７ 透光性樹脂部、８ 中間部材、９ 導光体、１０，１０ａ 第１電極、１１ 第２電極、１３，１３ｈ 出射面。

Claims (6)

1. 少なくとも一方の表面に第１電極を有する第１基板と、
   前記第１基板の表面に配置され、前記第１基板の表面に平行な向きに凹んだ反射面を有する中間部材と、
   前記第１基板に対して前記中間部材を挟むようにして平行に対向して配置された第２基板と、
   前記第１基板の表面において前記反射面に三方を囲まれるように配置され、前記第１電極に電気的に接続された発光ダイオード素子と、
   前記発光ダイオード素子を内包し、前記反射面、前記第１基板および前記第２基板に囲まれた空間を封止する透光性樹脂部とを備える、発光ダイオード。
2. 前記反射面の表面は蛍光材料層に覆われている、請求項１に記載の発光ダイオード。
3. 前記蛍光材料層は、少なくとも前記第１基板、前記第２基板および前記中間部材を組み立てた後に、前記反射面となる前記中間部材の凹部に向けて液状の蛍光材料を滴下することによって形成されたものである、請求項２に記載の発光ダイオード。
4. 前記透光性樹脂部の直接外部に露出する部分の表面は、蛍光材料層に覆われている、請求項１から３のいずれかに記載の発光ダイオード。
5. 前記発光ダイオード素子と前記第２基板との間に導光体を備え、
   前記導光体は、前記発光ダイオード素子から前記第２基板に向かう光の進行方向を前記第２基板に平行な方向に変更するためのものである、請求項１に記載の発光ダイオード。
6. 前記第２基板は、前記第１基板に面する側の表面に第２電極を有し、前記発光ダイオード素子は、前記第２電極とも電気的に接続しており、前記発光ダイオード素子は、前記第１電極および前記第２電極によって両極の接続を得る構成となっている、請求項１に記載の発光ダイオード。

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