JP2007194161A - 線状光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の間隔を広くしても、均一な照射分布が得られ、実装する装置の小型化に寄与する線状光源装置を提供する。
【解決手段】長尺状の基板２と、基板２に列状に搭載された発光素子３と、発光素子３を封止した光透過性を有する樹脂封止部４とを備え、樹脂封止部４の両側のそれぞれに、光透過性を有し、樹脂封止部４との接続面が発光素子３に向かって下降する傾斜面５ａと、樹脂封止部４から先部に向かって下降する断面円弧状の傾斜面５ｂとを有する屈折部５を設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、長尺状の基板に発光素子を列状に配置した線状光源装置に関する。

長尺状に形成された基板に、発光素子を列状に配置した従来の線状光源装置として、例えば特許文献１および特許文献２に記載されたものがある。

特許文献１に記載の光電子装置は、画像読み取り用イメージスキャナの光源として用いられるものであり、プリント配線基板に、発光ダイオードチップが直線状に取り付けられ、発光ダイオードチップは略半球状の樹脂封止体により封止・保護されている。

また、特許文献２に記載の線状光源装置は、液晶表示装置などのバックライトの光源として用いられるものであり、複数の発光素子が、細長い角棒状の配線基板の長手方向に沿って配置され、発光素子の出射方向に向かうに従って開口面積が大きくなるように傾斜した反射板が、各発光素子の両側に各発光素子と交互に配置されている。

特許文献２に記載の線状光源装置では、発光素子から側方へ出射された光を反射させる反射板を設けているので、特許文献１に記載の光電子装置より無駄なく出射方向へ配光させることが可能である。従って、バックライトの導光板の一側面に配置したときに、発光素子間の光が重なるように拡散できるので、照度分布が均一となるように配光させることができる。
特開平１０−２１５００４号公報 特開２００４−２３５１３９号公報

ところで、発光素子は、高輝度化が進むとバックライトとして配置する数も少なくすることができる。しかし、発光素子を配置する数が少なくなると発光素子同士の間隔を広くして、１個が照射する範囲を広範囲とする必要がある。従って、特許文献２に記載の線状光源装置では、反射板の高さを低くして反射する角度を大きくする必要がある。しかし、反射板の高さを低くすると、反射板の厚みが薄くなるので、加工しにくく、反射板を基板に実装する際にクラックや割れが発生するおそれがある。

そうなると、強度が確保できる程度の高さ以上には反射板を低くすることができないため、反射する角度を大きくして広範囲に照射することができない。従って、隣接する発光素子が照射する光と重なる範囲が線状光源装置から離れた位置となってしまうので、導光板を線状光源装置に接近させて配置すると均一な照度分布が得られない。導光板を光が重なり合う位置まで離間させると、バックライトとしては導光板と線状光源装置との無駄な隙間が必要となるため、実装面積が大きくなってしまう。従って、この従来の線状光源装置を、例えば携帯電話装置に組み込んだ場合には、小型化を阻害する要因となるおそれがある。

そこで本発明の目的は、発光素子の間隔を広くしても、均一な照射分布が得られ、実装する装置の小型化に寄与する線状光源装置を提供することにある。

本発明の線状光源装置は、長尺状の基板と、前記基板に、列状に搭載された発光素子と、前記発光素子を封止した光透過性を有する樹脂封止部とを備えた線状光源装置において、前記樹脂封止部の両側のそれぞれに、光透過性を有し、前記樹脂封止部から先部に向かって下降する傾斜面を有する屈折部を設けたことを特徴とする。

本発明においては、隣接した屈折部同士から出射した光を、線状光源装置から近い位置で重なり合うように配光させることが可能なので、発光素子の数を減らすことで、発光素子の間隔を広くしても、均一な照射分布を得ることが可能であり、照射対象物を接近させて配置することが可能である。よって無駄な隙間を確保する必要がないので、小型化を図ることが可能である。

本願の第１の発明は、長尺状の基板と、基板に列状に搭載された発光素子と、発光素子を封止した光透過性を有する樹脂封止部とを備えた線状光源装置において、樹脂封止部の両側のそれぞれに、光透過性を有し、樹脂封止部から先部に向かって下降する傾斜面を有する屈折部を設けたことを特徴としたものである。

発光素子の側方へ出射された光は、樹脂封止部を進行し、屈折部に入射する。屈折部は、樹脂封止部から先部に向かって下降する傾斜面を有しているので、空気との屈折率の違いから、屈折部内を進行して傾斜面に到達したそれぞれの光が、傾斜面に到達した位置に応じた所定の角度で屈折して傾斜面から出射する。つまり、発光素子の側方へ出射された光が傾斜面の低い位置に到達しても、屈折させて照射対象物の方向へ向かわせることができる。従って、発光素子から傾斜面までの距離を調整することで、隣接した屈折部同士から出射した光を、線状光源装置から近い位置で重なり合うように配光させることが可能である。

本願の第２の発明は、屈折部は、傾斜面が断面円弧状に形成されていることを特徴としたものである。

屈折部の傾斜面が断面円弧状に形成されていることにより、傾斜面から出射する光をより広範囲に屈折させることができる。

本願の第３の発明は、屈折部は、樹脂封止部との接続面が、発光素子の方向へ向かって下降する傾斜面に形成されていることを特徴としたものである。

屈折部と、樹脂封止部との接続面が、発光素子の方向へ向かって下降する傾斜面とすることで、樹脂封止部と屈折部との屈折率が異なっていても、その界面となる傾斜面で反射した光は、発光素子の上方へ向かう光とすることができる。

本願の第４の発明は、樹脂封止部と、屈折部とは、屈折率が等しく形成されていることを特徴としたものである。

樹脂封止部と屈折部とが等しい屈折率であればその界面での反射・屈折が発生しないため、界面で光の損失が発生しない状態で、発光素子から出射した光を屈折部に入射させることができる。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係る線状光源装置の構成について、図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る線状光源装置を説明する斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る線状光源装置１を説明する要部拡大図である。

図１および図２に示すように線状光源装置１は、長尺状に形成された基板２と、基板２の長手方向に沿って配置された複数の発光素子３と、発光素子３を封止する樹脂封止部４と、樹脂封止部４の両側に配置された屈折部５とを備えている。

基板２は、配線パターンが形成され、各発光素子３を導通接続するとともに、一端部に設けられた端子部２ａから電源が供給される。基板２は、白色のガラスＢＴ（ビスマレイミド トリアジン）銅張積層基板などが使用できる。

発光素子３は、例えば、ＧａＮ系化合物半導体を利用した白色発光のものが使用できる。発光素子３は、配線パターンに導通搭載されるとともに、ワイヤ６によって基板２の配線パターンにワイヤボンディングされている。

樹脂封止部４は、発光素子３を封止することで、発光素子３を保護するとともに、ワイヤ６の断線を防止している。樹脂封止部４は、エポキシ系樹脂などの光透過性で熱硬化性を有する樹脂で形成されている。

屈折部５は、樹脂封止部４の両側にそれぞれ配置され、光透過性を有する、例えば透明に近いポリフタルアミドなどの樹脂で形成されている。屈折部５は、樹脂封止部４との接続面が発光素子３の方向へ向かって下降する傾斜面５ａに形成されるとともに、樹脂封止部４から先部に向かって下降する断面円弧状とした傾斜面５ｂが形成されている。

以上のように構成される本発明の実施の形態１に係る線状光源装置１の製造方法について図３に基づいて説明する。図３（ａ）〜同図（ｄ）は、本発明の実施の形態１に係る線状光源装置１の製造方法を説明する図である。

まず、長尺状の基板２となる基板材１５を準備する。この基板材１５は、縦７ｃｍ、横１０ｃｍ程度の矩形状に形成されたガラスＢＴ銅張積層基板で、配線パターンが形成されている。

基板材１５を準備すると、図３（ａ）に示すように発光素子３を、配線パターンの所定の位置に５列ほど縦列に導通搭載する搭載工程を行う。

次に図３（ｂ）に示すように樹脂成形品である枠体１６を５個準備する。準備した枠体１６を、開口１６ａが縦列に配置した発光素子３に合うように接着剤で基板材１５に貼り合わせる。この枠体１６が屈折部５となる。

図３（ｃ）に示すように、枠体１６の開口１６ａへエポキシ系樹脂を充填することで、縦列に配置された発光素子３を覆うように樹脂封止層１７を形成する。この樹脂封止層１７が樹脂封止部４となる。

そして、図３（ｄ）に示すように樹脂封止層１７が形成された基板材１５を、発光素子３が横一列ずつとなるように、点線で示される位置をブレードで切断して図１に示される線状光源装置１とする。

このように屈折部５は、枠体１６を切断することで形成することができるので、発光素子３の間隔が異なる線状光源装置を作製するときは、枠体１６の配置間隔を変更することで対応することが可能である。従って、枠体１６を成形する金型は１種類のみ準備すればよいので、作製コストを抑制することができる。

次に、本発明の実施の形態１に係る線状光源装置１の使用状態について、図４および図５に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態１に係る線状光源装置１の使用状態を説明する図である。図５は、従来の線状光源装置の使用状態を説明する図である。なお本発明の実施の形態１に係る線状光源装置１の使用状態の説明においては、バックライトとして線状光源装置１が導光板２０の側面に配置されたときの状態を説明する。

図４に示すように、発光素子３から出射された光は、主に上方へ向かって出射されるが、全体としては放射状に出射される。発光素子３から出射され、発光素子３の上方、または斜め上方へ向かう光は、樹脂封止部４を進行して、そのまま導光板２０に入射する。発光素子３から側方へ出射された光は、樹脂封止部４を進行し、屈折部５との界面となる屈折部５の傾斜面５ａに到達する。傾斜面５ａに到達した光は、樹脂封止部４と屈折部５との屈折率の違いから、一部は傾斜面５ａで反射し、一部は屈折部５に入射する。

傾斜面５ａで反射した光は、その傾斜面５ａの角度に応じて、遠方を照射する光となって導光板２０へ入射する。屈折部５に入射した光は、屈折部５を進行して断面円弧状の傾斜面５ｂに到達する。傾斜面５ｂに到達した光は、屈折部５と空気との屈折率の違いから出射するときに屈折する。この屈折は、傾斜面５ｂに到達した位置に応じた屈折の角度で光が出射する。つまり、傾斜面５ｂの高い位置に到達した光は、狭い角度で屈折するが、高さが徐々に低くなるに従って屈折する角度が広くなるので、傾斜面５ａで反射した光よりも、更に遠方を照射する光として導光板２０へ入射させることができ、傾斜面５ｂから出射した光は広範囲に照射させることができる。また、隣接する屈折部５も同様にその傾斜面５ｂから光が屈折して出射されるので、線状光源装置１から近い位置で光が重なり合うように配光される。

従って、発光素子３の間隔が広くても、発光素子３から傾斜面５ｂまでの距離を調整して、屈折部５同士を近接して配置すれば、重なり合うように導光板２０へ配光させることが可能なので、光度が低下しやすい発光素子３同士の間であっても、それぞれの屈折部５から出射した光が補うように導光板２０へ照射することができるので、均一な照射分布を得ることができる。また、線状光源装置１から近い位置で重なり合うように配光することができるので、導光板２０と線状光源装置１との間隔を接近させて配置することができる。従って、バックライトとして全体の面積を小さくすることができるので、携帯電話装置の液晶表示装置のバックライトなどに用いれば、携帯電話装置の小型化を図ることができる。

ここで、比較のために従来の線状光源装置の使用状態を図５に基づいて説明する。図５においては、図４と同様に、バックライトとして従来の線状光源装置２１が導光板２０の側面に配置されたときの状態を説明する。なお図５において図４と同じ構成のものは同符号を付して説明は省略する。

図５に示すように、従来の線状光源装置２１は、基板２に搭載され、樹脂封止部４に封止された発光素子３の両側には、光を反射する傾斜面２２ａを有する反射体２２が設けられている。従って、発光素子３の側方へ出射された光は、この反射体２２の傾斜面２２ａで反射して導光板２０へ向かう。反射体２２の傾斜面２２ａで反射した光を広範囲に反射させようとすると反射体２２の高さを低くして傾斜面２２ａと基板２の搭載面との角度を小さくする必要がある。この反射体２２は、図３（ｂ）で示す枠体１６を、傾斜面２２ａを有する枠体とすることで形成することができるが、反射体２２の高さを低くするためには、枠体の厚みを薄くすることになるので、枠体の成形時や接着時にクラックや割れが生じるおそれがある。従って、クラックや割れが生じない程度の強度を確保できる厚みとする必要がある。そうなると、反射する範囲を広くすることができない。また、発光素子３の側方へ出射された光を導光板２０へ向かわせる反射体２２の傾斜面２２ａは、屈折部５よりも発光素子３に近接した位置となるため、やはり広い範囲に反射することができない。従って、それぞれの反射体２２で反射した光が重なり合うようして、導光板２０へ配光させるためには、発光素子３の数を増やすか、または導光板２０との距離が必要になる。導光板２０との距離を確保するとバックライトとして全体の面積が大きくなる。つまり、バックライトとしての全体の面積を大きくしないために、本発明の実施の形態に係る線状光源装置１と同じように導光板２０に接近させて配置すると、隣接する反射体２２から反射した光と重なり合わない部分が導光板２０にできるので、均一な照射分布が得られない。

本発明の実施の形態に係る線状光源装置１は、直接導光板２０へ出射される光に、屈折部５の傾斜面５ａが補うように光を反射し、更にその外側となる範囲を屈折部５の傾斜面５ｂが補うように光を屈折させて導光板２０に照射するので、均一な照射分布を得ることが可能であり、導光板２０との距離を接近させて配置することができる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る線状光源装置を図６に基づいて説明する。図６は本発明の実施の形態２に係る線状光源装置を説明する図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。なお、図６においては、図１および図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図６に示される本発明の実施の形態２に係る線状光源装置３０は、樹脂封止部３１と、樹脂封止部３１の両側に設けられた屈折部３２との界面となる接続面３２ａが基板２に対して垂直面に形成されたものである。

屈折部３２には、実施の形態１と同様に、その先部に樹脂封止部３１から先部に向かって下降する断面円弧状の傾斜面３２ｂが設けられている。

樹脂封止部３１と屈折部３２とをそれぞれ成形する樹脂の屈折率が同じであれば、その界面である接続面３２ａで反射や屈折が発生しない。その場合には、接続面３２ａを傾斜面とせずに垂直面としてもよい。接続面３２ａを垂直面としても、発光素子３から側方へ出射された光を屈折部３２の傾斜面３２ｂから広範囲に出射させることができるので、直接導光板へ出射される光に、屈折部３２の傾斜面３２ｂが補うように光を屈折させて導光板に照射することができる。

なお、線状光源装置３０は、図３（ｂ）で示される枠体１６の形状を、傾斜面５ａを垂直面とした枠体に変更し、枠体１６の開口へ充填する樹脂をこの枠体と同じ屈折率を有するものに変更することで作製することができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る線状光源装置を図７に基づいて説明する。図７は本発明の実施の形態３に係る線状光源装置を説明する図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。なお、図７においては、図１および図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。

図７に示される本発明の実施の形態３に係る線状光源装置４０は、樹脂封止部と屈折部と一体的に形成した樹脂成形部４１を備えたものである。樹脂封止部と屈折部と一体的に形成することで、樹脂封止部と屈折部とを形成する樹脂をそれぞれ選択することなしに、同じ屈折率とすることができる。

なお、この線状光源装置４０の樹脂成形部４１は、図３（ａ）に示される発光素子３を搭載した基板材１５に、樹脂封止部と屈折部とを一体としたキャビティを有する金型を型締めして、トランスファー成形法で成型することができる。

このように本発明の実施の形態３に係る線状光源装置４０は、樹脂封止部と屈折部とを一体的に形成した樹脂成形部４１としても両端部に向かって下降する断面円弧状の傾斜面４１ａを備えることで、作製する工数を削減することができる。

本発明は、発光素子の間隔を広くしても、均一な照射分布が得られ、実装する装置の小型化に寄与することができるので、長尺状の基板に発光素子を列状に配置した線状光源装置に好適である。

本発明の実施の形態１に係る線状光源装置を説明する斜視図 本発明の実施の形態１に係る線状光源装置を説明する要部拡大図 本発明の実施の形態１に係る線状光源装置１の製造方法を説明する図 本発明の実施の形態１に係る線状光源装置の使用状態を説明する図 従来の線状光源装置の使用状態を説明する図 本発明の実施の形態２に係る線状光源装置を説明する図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図 本発明の実施の形態３に係る線状光源装置を説明する図であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図

符号の説明

１ 線状光源装置
２ 基板
３ 発光素子
４ 樹脂封止部
５ 屈折部
５ａ，５ｂ 傾斜面
６ ワイヤ
１５ 基板材
１６ 枠体
１６ａ 開口
１７ 樹脂封止層
２０ 導光板
２１ 従来の線状光源装置
２２ 反射体
２２ａ 傾斜面
３０ 線状光源装置
３１ 樹脂封止部
３２ 屈折部
３２ａ 接続面
３２ｂ 傾斜面
４０ 線状光源装置
４１ 樹脂成形部
４１ａ 傾斜面

Claims (4)

1. 長尺状の基板と、
   前記基板に、列状に搭載された発光素子と、
   前記発光素子を封止した光透過性を有する樹脂封止部とを備えた線状光源装置において、
   前記樹脂封止部の両側のそれぞれに、光透過性を有し、前記樹脂封止部から先部に向かって下降する傾斜面を有する屈折部を設けたことを特徴とする線状光源装置。
2. 前記屈折部は、前記傾斜面が断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の線状光源装置。
3. 前記屈折部は、前記樹脂封止部との接続面が、前記発光素子の方向へ向かって下降する傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の線状光源装置。
4. 前記樹脂封止部と、前記屈折部とは、屈折率が等しく形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の線状光源装置。

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