JP2007073912A - Thin led lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板上に複数のLEDを搭載したFPC型の薄型LED照明装置に関するものである。 The present invention relates to an FPC type thin LED lighting device in which a plurality of LEDs are mounted on a substrate.
従来、基板(ガラスエポキシなどの長尺基材)上に複数のLEDチップを搭載した薄型LED光源が提案されている。このものは、LEDチップの指向性を改善するためにLEDチップ上に透光性樹脂でレンズを形成している。
(特開平2003−318449号公報参照。)
(See Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-318449.)
しかしながら、上記の薄型LED光源は、LEDチップ上に形成されたレンズの焦点(中心)が光強度が一番強く、中心から離れるに従って強度が落ちてしまう(図4(c))。 However, in the above thin LED light source, the focal point (center) of the lens formed on the LED chip has the strongest light intensity, and the intensity decreases with increasing distance from the center (FIG. 4C).
そこで、本発明は上述した点に鑑み、新規な方法により、薄型化を図りながら、照射範囲の広い、光強度が均一な薄型LED光源を提供することを目的とするものである。 In view of the above, the present invention has an object to provide a thin LED light source having a wide irradiation range and a uniform light intensity while reducing the thickness by a novel method.
上記の課題を解決するため、本発明の薄型LED照明装置は、基板上に複数のLEDチップが搭載されたLED照明光源において、該複数のLEDチップが搭載された基板表面上に第1の透明樹脂層が形成されてなり、該第1の透明樹脂層上には第1の反射層薄膜が形成されてなり、該第1の反射層薄膜は該複数のLEDチップのそれぞれに対応して、該LEDチップの上方に開口部を有し、該第1の反射層薄膜上に第2の透明樹脂層が形成されてなり、該第2の透明樹脂層上には複数の第2の反射膜が形成されてなり、該複数の第2の反射層薄膜は、該複数のLEDチップのそれぞれに対応して、該LEDチップの上方に形成されてなり、該第2の反射層薄膜上には第3の透明樹脂層が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a thin LED lighting device according to the present invention is a LED illumination light source in which a plurality of LED chips are mounted on a substrate, and a first transparent on the substrate surface on which the plurality of LED chips are mounted. A resin layer is formed, and a first reflective layer thin film is formed on the first transparent resin layer, and the first reflective layer thin film corresponds to each of the plurality of LED chips, An opening is provided above the LED chip, a second transparent resin layer is formed on the first reflective layer thin film, and a plurality of second reflective films are formed on the second transparent resin layer. The plurality of second reflective layer thin films are formed above the LED chips corresponding to each of the plurality of LED chips, and are formed on the second reflective layer thin film. A third transparent resin layer is formed.
上記の本発明の薄型LED照明装置は、LEDチップ上に屈折率の異なる第1、第2、第3の透明樹脂層が形成されているのでLEDの光が広がりを有するようになり、更に、第1の透明樹脂層上には該複数のLEDチップに対応して複数の開口部を有する第1の反射層薄膜が形成され、第2の透明樹脂層のLEDチップ上には該複数のLEDチップに対応して複数の第2の反射層薄膜が形成されているので、LEDチップ上から発生した光は該第2の反射層薄膜と第1の反射層薄膜で反射され、LED光は更なる拡散をし、照射範囲の広い、光強度分布が均一な照明光が得られる。 In the above-described thin LED lighting device of the present invention, the first, second, and third transparent resin layers having different refractive indexes are formed on the LED chip, so that the light of the LED comes to spread, A first reflective layer thin film having a plurality of openings corresponding to the plurality of LED chips is formed on the first transparent resin layer, and the plurality of LEDs are formed on the LED chip of the second transparent resin layer. Since a plurality of second reflective layer thin films are formed corresponding to the chip, the light generated from the LED chip is reflected by the second reflective layer thin film and the first reflective layer thin film, and the LED light is further updated. Thus, illumination light having a wide irradiation range and a uniform light intensity distribution can be obtained.
更に、本発明の薄型LED照明装置は、上記の請求項1において、上記の第1の反射膜の開口部の大きさは、LEDチップの大きさよりも大きいことを特徴とする。
Furthermore, the thin LED lighting device of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned
上記の本発明の薄型LED照明装置は、上記の第1の反射膜の開口部の大きさは、LEDチップの大きさよりも大きいので、LEDチップから発生した光を十分に取り込むことができる。 In the above-described thin LED lighting device of the present invention, the size of the opening of the first reflective film is larger than the size of the LED chip, so that the light generated from the LED chip can be sufficiently taken in.
更に、本発明の薄型LED照明装置は、前記請求項1、及び2において、上記の第2の反射薄膜層は半透過性反射薄膜層であることを特徴とする。 Furthermore, the thin LED lighting device of the present invention is characterized in that, in the first and second aspects, the second reflective thin film layer is a semi-transmissive reflective thin film layer.
上記の本発明の薄型LED照明装置は、上記の第2の反射薄膜層は半透過性反射薄膜層であるので、透過光と反射光の割合を適宜設定することにより、光強度が均一な照明光を得ることができる。 In the above-described thin LED lighting device of the present invention, the second reflective thin film layer is a semi-transmissive reflective thin film layer. Therefore, illumination with uniform light intensity can be achieved by appropriately setting the ratio of transmitted light and reflected light. Light can be obtained.
更に、本発明の薄型LED照明装置は、前記請求項1、2、及び3において、上記の第1、第2、及び第3の樹脂層の屈折率は少なくとも2つは異なることを特徴とする。 Furthermore, the thin LED lighting device of the present invention is characterized in that, in the first, second and third aspects, the first, second and third resin layers have different refractive indexes. .
上記の本発明の薄型LED照明装置は、第1、第2、及び第3の樹脂層の屈折率は少なくとも2つは異なるようにしたので屈折効果によるLED光の照射範囲広さの改善が得られる。 In the above-described thin LED lighting device of the present invention, since the refractive indexes of the first, second, and third resin layers are set to be different from each other, improvement in the irradiation range width of the LED light by the refraction effect can be obtained. It is done.
更に、本発明の薄型LED照明装置は、前記請求項1、2、3、及び4において、上記の第1、第2、及び第3の樹脂層は感光性樹脂層であることことを特徴とする。 Furthermore, the thin LED lighting device of the present invention is characterized in that, in the first, second, third, and fourth aspects, the first, second, and third resin layers are photosensitive resin layers. To do.
上記の本発明の薄型LED照明装置は、上記の第1、第2、及び第3の樹脂層は感光性樹脂層であるので、ホトエッチングにより適宜形状を形成でき、該樹脂層をかまぼこ型、半球状に容易に製作することを可能にした。 In the above-described thin LED lighting device of the present invention, since the first, second, and third resin layers are photosensitive resin layers, the shape can be appropriately formed by photo-etching. It made it possible to easily make hemispheres.
以下、本発明の実施例を説明する。
(実施例1)
まず、本発明の薄型LED装置の基本構成とその働きについて、図1の本発明の薄型LED照明装置の断面図(LEDチップが1個の場合)に基づいて、説明する。
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
First, the basic configuration and the function of the thin LED device of the present invention will be described based on the cross-sectional view of the thin LED illumination device of the present invention shown in FIG. 1 (in the case of one LED chip).
基板1にLEDチップ2が搭載されている。LEDチップ2が搭載された基板1に第1の透明樹脂3、第2の透明樹脂6、第3の透明樹脂9が順次積層されており、それぞれの屈折率が異なっている。
上記の第1、2、及び3の透明樹脂3,6,9の屈折率は、α1(第1の透明樹脂の屈折率)>α2(第2の透明樹脂の屈折率)>α3(第3の透明樹脂の屈折率)とすることが重要である。このように、屈折率を異ならせることにより、LEDチップから発生する光の照射範囲の拡大化が図られる。
この構成による屈折効果により、LEDチップ2から出射されたLED光の照射範囲を広げる役目を果たしている(以下、第1の照射範囲拡大手段。)という。
An LED chip 2 is mounted on the
The refractive indexes of the first, second, and third
It is said that the refraction effect by this configuration plays a role of expanding the irradiation range of the LED light emitted from the LED chip 2 (hereinafter referred to as first irradiation range expanding means).
更に、第1の透明樹脂3と第2の透明樹脂6の間には、第1の開口部5を有する第1の反射膜4、第2の透明樹脂6と第3の透明樹脂9に間には、第2の反射膜7が形成されており、第1の開口部5は、LEDチップ2上にあり、LEDチップ2の大きさよりも大きく、第2の反射膜7はLEDチップ2上にあり、LEDチップ2の大きさとほぼ同じである。この構成により、LEDチップ2から出射されたLED光は、第1の反射膜4の開口部5から上方に出射され、第2の反射膜7で反射され、第2の反射膜7で反射されたLED光が第1の反射膜4で反射され、第2の反射膜7が形成されていない部分から上方に出射され、LEDチップ2から出射されたLED光の指向性を広げる役目を果たしている(以下、第2の照射範囲拡大手段という。)。
上記において、第1の反射膜4、第2の反射膜7は反射面が散乱面であることが望ましい。
また、第2の反射膜7は半透過性反射膜であることが望ましい。
上記の半透過性反射膜は、第2の開口部8を有するもの、若しくは、光を通す金属薄膜が適用でき、光を反射する機能と光を透過する機能を合わせもつものであることが望ましい。
Further, between the first transparent resin 3 and the second
In the above, it is desirable that the reflection surface of the first reflection film 4 and the second reflection film 7 is a scattering surface.
The second reflective film 7 is preferably a semi-transmissive reflective film.
The semi-transmissive reflective film preferably has a second opening 8 or a metal thin film that transmits light, and preferably has a function of reflecting light and a function of transmitting light. .
上記の第1の照射範囲拡大手段と第2の照射範囲拡大手段により、図4(a)に示すように、光強度が殆どフラットなLED照明装置が得られる。 As shown in FIG. 4A, an LED illumination device with almost flat light intensity can be obtained by the first irradiation range expansion means and the second irradiation range expansion means.
なお、上記において、第1、第2、及び第3の透明樹脂の屈折率、第1反射膜の開口部の大きさ、第2の反射膜での透過光と反射光の割合などは、LEDチップの大きさ、LEDチップの光学特性に基づき、図4(a)に示すようなフラットな出射光になるよう、適宜決められるものである。 In the above, the refractive indexes of the first, second, and third transparent resins, the size of the opening of the first reflecting film, the ratio of the transmitted light and the reflected light in the second reflecting film, etc. Based on the size of the chip and the optical characteristics of the LED chip, it is determined as appropriate so as to obtain a flat emitted light as shown in FIG.
次に、本発明の薄型LED照明装置の製造工程について、LEDチップ2が1個の場合について、図2(a)〜(f)の工程断面図に基づいて、説明する。 Next, the manufacturing process of the thin LED lighting device of the present invention will be described based on the process cross-sectional views of FIGS.
まず、基板1にLEDチップ2を搭載する。図示されていないが、基板1には、LEDチップ2に電圧を供給する配線パターンが施されており、配線パターンとLEDチップ2の端子はワイヤーボンディングで接続されている(図1(a))。
First, the LED chip 2 is mounted on the
次に、第1の透明樹脂(感光性樹脂)3をLEDチップ2が搭載されている基板1全面に塗布する。第1の透明樹脂3は、基板1に実装されたLEDチップ2の高さよりも、厚く塗布し、塗布された第1の透明樹脂3は平らな面であることが重要である。塗布する方法は、スクリーン印刷やトランスファーモールドなどの厚くコーティングできるものが適用される。必要があれば研磨することが望ましい(図2(b))。
Next, a first transparent resin (photosensitive resin) 3 is applied to the entire surface of the
次に、該第1の透明樹脂3上に金属からなる第1の反射膜4を形成し、ホトエッチングにより、LEDチップ上に該第1の反射膜4に第1の開口部5を形成する(図2(c))。該第1の開口部5はLEDチップ2の大きさよりも大きく形成することが望ましい。 Next, a first reflective film 4 made of metal is formed on the first transparent resin 3, and a first opening 5 is formed in the first reflective film 4 on the LED chip by photoetching. (FIG. 2 (c)). It is desirable to form the first opening 5 larger than the size of the LED chip 2.
次に、該第1の反射膜4上に、第2の透明樹脂(感光性樹脂)6を形成する。
塗布する方法は、スクリーン印刷やトランスファーモールドなどの厚くコーティングできるものが適用される。必要があれば研磨することが望ましい(図2(d))。
Next, a second transparent resin (photosensitive resin) 6 is formed on the first reflective film 4.
As a method of applying, a method such as screen printing or transfer molding that can be coated thickly is applied. It is desirable to polish if necessary (FIG. 2 (d)).
次に、該第2の透明樹脂6の上に、金属からなる第2の反射膜7を全面に形成し、該第2の反射膜7をホトエッチングにより、該LEDチップ2上に該第2の反射膜7が配置されるようにパターン形成する(図2(e))。該第2の反射膜7の形状はLEDチップ2の大きさと等しいか、若干大きめの形状とすることが望ましい。
上記の第2の反射膜7は、半透過性反射膜であることが重要となるので、反射と透過の機能を有する金属薄膜反射膜であるか、若しくは、透過機能を有しない反射膜であれば、複数の開口部(第2の開口部8)を形成したものを用いる。
この第2の開口部8の形成は、該第2の反射膜のパターン形成するときに、同時に行われる。
Next, a second reflective film 7 made of metal is formed on the entire surface of the second
Since it is important that the second reflective film 7 is a semi-transmissive reflective film, it may be a metal thin film reflective film having functions of reflection and transmission, or a reflective film having no transmission function. For example, a plurality of openings (second openings 8) are used.
The formation of the second opening 8 is performed simultaneously with the formation of the pattern of the second reflective film.
次に、該第2の反射膜7上の基板1全面に、第3の透明樹脂(感光性樹脂)9を形成すると本発明のLED照明装置が完成する(図2(f))。
図2に示されるLED照明装置は、LEDチップが1個の場合で説明したが、複数形成できるものであることはいうまでもない。
また、第3の透明樹脂9の形成において、感光性樹脂である第3の透明樹脂は、感光性樹脂を硬化させるポストベークのときに、図1に示すように半球状の形状にすることも可能である。
Next, when a third transparent resin (photosensitive resin) 9 is formed on the entire surface of the
The LED illumination device shown in FIG. 2 has been described with a single LED chip, but it goes without saying that a plurality of LED illumination devices can be formed.
Further, in the formation of the third transparent resin 9, the third transparent resin, which is a photosensitive resin, may be formed into a hemispherical shape as shown in FIG. 1 when post-baking to cure the photosensitive resin. Is possible.
上記の第1、2、及び3の透明樹脂の屈折率は、α1(第1の透明樹脂の屈折率)>α2(第2の透明樹脂の屈折率)>α3(第3の透明樹脂の屈折率)とすることが重要である。このように、屈折率を異ならせることにより、LEDチップの光の指向性の拡大化が図られる。 The refractive indexes of the first, second, and third transparent resins are α1 (refractive index of the first transparent resin)> α2 (refractive index of the second transparent resin)> α3 (refractive index of the third transparent resin). Rate) is important. In this manner, the directivity of light of the LED chip can be increased by making the refractive indexes different.
本発明の複数のLEDチップ(1列5個配列)を搭載した薄型LED照明装置を図2(a)〜(c)に示す。図2(a)は、LEDチップを搭載した薄型LED照明装置の平面図であり、図2(b)は、図2(a)のX−X´の断面図を、図2(c)は、図2(a)のY−Y´の断面図を示すものである。 2 (a) to 2 (c) show a thin LED illuminating device on which a plurality of LED chips of the present invention (one row and five arrays) are mounted. 2A is a plan view of a thin LED illuminating device on which an LED chip is mounted, FIG. 2B is a sectional view taken along line XX ′ of FIG. 2A, and FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along the line YY ′ of FIG.
同図において、第3の透明樹脂がかまぼこ型をしているが、直方体の形状でもよい。 In the figure, the third transparent resin has a kamaboko shape, but may have a rectangular parallelepiped shape.
また、同図はLEDチップが一列5個(2-a、-b、-c、-d、及び-e)の配置であるが、列*Y個、行*X個で適宜配列できるものである。 The figure shows the arrangement of five LED chips (2-a, -b, -c, -d, and -e) in one column, but can be arranged as appropriate in columns * Y and rows * X. is there.
また、上記複数のLEDチップ2(2−a、2-b、2-c、2-d、2-e)のそれぞれの配置は、図4(b)に示すようにフラットな面が連続して繋がるようにすると均一な照明装置が得られる。 Further, each of the plurality of LED chips 2 (2-a, 2-b, 2-c, 2-d, 2-e) has a flat surface as shown in FIG. 4B. A uniform lighting device can be obtained by connecting them together.
また、本発明の薄型LED照明装置は、基板上に多数個取りができることが特徴である。
例えば、図2の薄型LED照明装置を複数配置して製造し、最終工程で切断を行う。この場合、第1、第1、及び第3の透明樹脂は感光性樹脂を用いているので、図2に示す形状のものが多数個作成でき、基板のみ切断をすればよい。
このように、本発明の薄型LED照明装置は、量産性に優れたものであり、製造コストの点でもメリットを有するものである。
In addition, the thin LED lighting device of the present invention is characterized in that a large number can be obtained on a substrate.
For example, a plurality of thin LED lighting devices of FIG. 2 are arranged and manufactured, and cutting is performed in the final process. In this case, since the first, first, and third transparent resins use photosensitive resins, a large number of the shapes shown in FIG. 2 can be created, and only the substrate needs to be cut.
Thus, the thin LED lighting device of the present invention is excellent in mass productivity and has advantages in terms of manufacturing cost.
次に、本発明の薄型LED照明装置の用途について、説明する。
LED照明装置は、薄型化、小型化できる照明装置として、液晶表示装置の照明と使用されてきており、特に、薄型化、小型化が要求される携帯電話の照明装置として適用されてきており、本発明の照明装置は、薄型化、小型化に適したものであり、かつ、偏りのない、均一な照明光が得られるものであり、導光板と併用したサイドライトとして、または、導光板を必要としない液晶表示パネルの背面に配置したバックライトとして、その商業的価値は大きい。
Next, the use of the thin LED lighting device of the present invention will be described.
LED lighting devices have been used as lighting devices for liquid crystal display devices as lighting devices that can be reduced in thickness and size, and in particular, have been applied as lighting devices for mobile phones that are required to be reduced in thickness and size. The illuminating device of the present invention is suitable for thinning and miniaturization, and can obtain uniform illumination light with no bias. As a sidelight used in combination with a light guide plate, or a light guide plate As a backlight disposed on the back of a liquid crystal display panel that is not required, its commercial value is great.
本発明の薄型LED照明装置は、基板に複数のLEDチップを搭載し、照明装置として。LEDチップ特有の指向性を改善し、LED光の強度が平坦性を有し,かつ、照射範囲の拡大化を図ったものであり、携帯電話用の薄型液晶表示装置の照明装置に最適であり、その価値は大きいものである。 The thin LED lighting device of the present invention has a plurality of LED chips mounted on a substrate as a lighting device. The directivity specific to LED chips is improved, the intensity of LED light is flat, and the irradiation range is expanded, making it ideal for lighting devices for thin liquid crystal display devices for mobile phones. , Its value is great.
1 基板
2 LEDチップ
2-a 一列5個配置されたLEDチップの1つ
2-b 一列5個配置されたLEDチップの1つ
2-c 一列5個配置されたLEDチップの1つ
2-d 一列5個配置されたLEDチップの1つ
2-e 一列5個配置されたLEDチップの1つ
3 第1の透明樹脂
4 第1の反射膜
5 第1の反射膜に形成された開口部
6 第2の透明樹脂
7 第2の反射膜
8 第2の反射膜に形成された開口部
9 第3の透明樹脂
1 Substrate 2 LED chip 2-a One of five LED chips arranged in one row 2-b One of five LED chips arranged in one row 2-c One of five LED chips arranged in one row 2-d One of the five LED chips arranged in one row 2-e One of the five LED chips arranged in one row 3 First transparent resin 4 First reflective film 5
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