JP2007305340A - 線状又は面状光源及びその製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高輝度且つ輝度ムラの少ない線状又は面状光源を提供する。
【解決手段】 配線パターンが形成された基板と、前記配線パターン上に実装された少なくとも一個のLEDチップと、及び一端側で前記LEDチップを封止する光透過性封止樹脂であって、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有し、一側面が発光面となる光透過性封止樹脂と、を備える線状又は面状光源とする。
【選択図】図1
【解決手段】 配線パターンが形成された基板と、前記配線パターン上に実装された少なくとも一個のLEDチップと、及び一端側で前記LEDチップを封止する光透過性封止樹脂であって、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有し、一側面が発光面となる光透過性封止樹脂と、を備える線状又は面状光源とする。
【選択図】図1
Description
本発明は線状光又は面状光を生成する光源装置に関する。本発明の光源装置は例えば液晶表示装置のバックライトとして利用される。
液晶表示装置のバックライトなどに使用される面状光源として、LEDランプを利用したものが実用化されている。例えばエッジライト型バックライト用の面状光源では、導光板の端面に対向する位置にLEDランプが設置される。これによってLEDランプの光は端面より導光体に取り込まれた後、面状光に変換されて導光板の側面より放射される。面状光源の一例として特許文献1〜3には、導光板の端面に穴を設け、当該穴にLEDランプを埋設した構成が開示されている。
液晶表示装置のバックライトなどに用いられる面状光源には高輝度で且つ輝度ムラの少ない光を生成することが要求される。高輝度化を図るためにはLEDランプの光を効率的に導光板に入射させることが望まれる。ところが従来の構成では、LEDランプと導光板との間に空気層が介在し、入射効率の低下を招く。特許文献1〜3に開示された構成においても、LEDランプを導光板に埋設することで光のロスが低減されるものの、LEDランプと導光板との間に空気層が介在することにはかわりがない。
一方、輝度ムラの少ない光を生成するためには、LEDランプと導光板の位置関係が重要となる。これに対して従来の構成では、面状光源の組立の際にLEDランプと導光板を位置決めしつつ固定することが必要となり、位置ずれを生じ易い。即ち、従来の構成では高精度の位置決めが困難であり、輝度ムラを起こしやすい。特許文献1〜3に開示された構成では組立の際、導光板に設けた穴に対してLEDランプを挿入することになるが、このとき当該穴がガイドの役目をし、大まかな位置決めを容易にするものの、組立作業時の位置ずれの問題を根本的に解決するものではない。
一方、輝度ムラの少ない光を生成するためには、LEDランプと導光板の位置関係が重要となる。これに対して従来の構成では、面状光源の組立の際にLEDランプと導光板を位置決めしつつ固定することが必要となり、位置ずれを生じ易い。即ち、従来の構成では高精度の位置決めが困難であり、輝度ムラを起こしやすい。特許文献1〜3に開示された構成では組立の際、導光板に設けた穴に対してLEDランプを挿入することになるが、このとき当該穴がガイドの役目をし、大まかな位置決めを容易にするものの、組立作業時の位置ずれの問題を根本的に解決するものではない。
本発明は以上の課題を解決すべく以下の構成からなる。即ち、
配線パターンが形成された基板と、
前記配線パターン上に実装された少なくとも一個のLEDチップと、及び
一端側で前記LEDチップを封止する光透過性封止樹脂であって、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有し、一側面が発光面となる光透過性封止樹脂と、
を備える線状又は面状光源である。
配線パターンが形成された基板と、
前記配線パターン上に実装された少なくとも一個のLEDチップと、及び
一端側で前記LEDチップを封止する光透過性封止樹脂であって、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有し、一側面が発光面となる光透過性封止樹脂と、
を備える線状又は面状光源である。
本発明の構成ではLEDチップを封止する樹脂が導光板を兼ねることになり、いわば導光板内にLEDチップが埋入(インモールド)した状態となる。これによって高い入射効率を達成できる。一方、本発明の構成によれば別体の導光板が不要となる。従って、本発明の光源の製造過程は従来例のような組立作業を伴わず、これによって当該組立作業に起因する位置ずれの問題が解消され、輝度ムラの少ない光源が得られるとともに、製造歩留まりの向上も望める。
(基板及びLEDチップ)
本発明の線状又は面状光源(以下、「本発明の光源」ともいう)では、配線パターンが形成された基板(プリント配線板)に一個以上のLEDチップが表面実装されている。プリント配線板の材質は特に限定されず、例えば紙フェノール、紙エポキシ、ガラスエポキシ、エポキシ樹脂、ポリイミド等の材料を用いて作製したプリント配線板を用いることができる。片面、両面、多層など様々な形態のプリント配線板を使用可能である。両面基板を用いれば裏面側(LED実装面と反対側の面)に電極を設置することも可能である。金属芯を有するプリント配線板(メタルコアプリント配線板)を使用することもできる。メタルコアプリント配線板を使用することによって放熱特性の向上を図ることができる。
本発明の線状又は面状光源(以下、「本発明の光源」ともいう)では、配線パターンが形成された基板(プリント配線板)に一個以上のLEDチップが表面実装されている。プリント配線板の材質は特に限定されず、例えば紙フェノール、紙エポキシ、ガラスエポキシ、エポキシ樹脂、ポリイミド等の材料を用いて作製したプリント配線板を用いることができる。片面、両面、多層など様々な形態のプリント配線板を使用可能である。両面基板を用いれば裏面側(LED実装面と反対側の面)に電極を設置することも可能である。金属芯を有するプリント配線板(メタルコアプリント配線板)を使用することもできる。メタルコアプリント配線板を使用することによって放熱特性の向上を図ることができる。
本発明の光源には一個以上のLEDチップが使用される。LEDの使用数は、本発明の光源が生成する光(線状光又は面状光)の輝度、発光面積などを考慮して決定することができる。面状光源を構成する場合には複数のLEDチップを用いるとよい。複数個のLEDチップを用いる場合のLEDチップの配列態様は特に限定されるものではないが、好ましくは一列又は複数の列(例えば2列、3列、又は4列)を形成するようにLEDチップを配置する。
複数個のLEDチップを用いる場合、隣り合うLED間の距離は任意に設定できる。必ずしもLEDの間隔を統一する必要はないが、輝度の均一化の観点から通常はLEDの間隔を全て等しくする。
ところで、本発明ではLEDチップが使用されるが、LEDチップは消費電力及び発熱量が小さくかつ長寿命であり、長時間連続的に点灯させることに適した光源である。また、小型であるため、小型化ないし薄型化、高密度実装に適する。またLEDチップは振動、衝撃に強いことから、信頼性の高い装置を構成できるといった利点もある。
LEDチップの発光色は特に限定されず、用途に応じて、青色系LEDチップ、青緑色系LEDチップ、緑色系LEDチップ、赤色系LEDチップ等を採用できる。紫外領域の光を発光するLEDチップを用いることもできる。二種類以上のLEDチップを使用してもよい。例えば、赤色系LED、緑色系LED及び青色系LEDの3種を用いれば白色光を生成する光源を構成することができる。また、このような光源によれば、各LEDチップの発光状態、発光量を制御することによって、所望の色の光を生成することも可能である。
複数個のLEDチップを用いる場合、隣り合うLED間の距離は任意に設定できる。必ずしもLEDの間隔を統一する必要はないが、輝度の均一化の観点から通常はLEDの間隔を全て等しくする。
ところで、本発明ではLEDチップが使用されるが、LEDチップは消費電力及び発熱量が小さくかつ長寿命であり、長時間連続的に点灯させることに適した光源である。また、小型であるため、小型化ないし薄型化、高密度実装に適する。またLEDチップは振動、衝撃に強いことから、信頼性の高い装置を構成できるといった利点もある。
LEDチップの発光色は特に限定されず、用途に応じて、青色系LEDチップ、青緑色系LEDチップ、緑色系LEDチップ、赤色系LEDチップ等を採用できる。紫外領域の光を発光するLEDチップを用いることもできる。二種類以上のLEDチップを使用してもよい。例えば、赤色系LED、緑色系LED及び青色系LEDの3種を用いれば白色光を生成する光源を構成することができる。また、このような光源によれば、各LEDチップの発光状態、発光量を制御することによって、所望の色の光を生成することも可能である。
例えば、本発明におけるLEDチップとしてIII族窒化物系化合物半導体からなる発光層を備える半導体発光素子を採用することができる。ここで、一般に、III族窒化物系化合物半導体とは、一般式としてAlXGaYIn1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)の四元系で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2元系、AlxGa1−xN、AlxIn1−xN及びGaxIn1−xN(以上において0<x<1)のいわゆる3元系を包含する。III族元素の一部をボロン(B)、タリウム(Tl)等で置換しても良く、また、窒素(N)の一部も リン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置換できる。また、発光層は任意のドーパントを含有するものであってもよい。
(光透過性封止樹脂)
本発明の光透過性封止樹脂(以下、「封止樹脂」ともいう)は、LEDチップを封止する封止部材として機能するとともに導光部材としても機能する。本発明の光源では封止樹脂の一端側においてLEDチップが埋入している。LEDチップが埋入する当該一端側において封止樹脂は基板に接続する。封止樹脂と基板との間に良好な接続状態を形成するために、十分な接触面積を確保することが好ましい。例えば、封止樹脂の当該一端側を幅広に形成することによって接触面積の拡大を図ることができる。
封止樹脂の材料としてはLEDチップの光に対して透明であり、且つ導光特性に優れたものを採用することが好ましい。封止樹脂の材料の選定にあたっては更に耐久性や耐候性を考慮することが好ましい。封止部材の材料の例としてアクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ノルボルネン樹脂を挙げることができる。LEDチップの発光波長との関係で適当なものを選択することが好ましく、例えばLEDチップの光が短波長側の光(青色光や紫外光)を含む場合にはシリコーン樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の当該光に対する耐性の高い材料を採用することが好ましい。
本発明の光透過性封止樹脂(以下、「封止樹脂」ともいう)は、LEDチップを封止する封止部材として機能するとともに導光部材としても機能する。本発明の光源では封止樹脂の一端側においてLEDチップが埋入している。LEDチップが埋入する当該一端側において封止樹脂は基板に接続する。封止樹脂と基板との間に良好な接続状態を形成するために、十分な接触面積を確保することが好ましい。例えば、封止樹脂の当該一端側を幅広に形成することによって接触面積の拡大を図ることができる。
封止樹脂の材料としてはLEDチップの光に対して透明であり、且つ導光特性に優れたものを採用することが好ましい。封止樹脂の材料の選定にあたっては更に耐久性や耐候性を考慮することが好ましい。封止部材の材料の例としてアクリル系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ノルボルネン樹脂を挙げることができる。LEDチップの発光波長との関係で適当なものを選択することが好ましく、例えばLEDチップの光が短波長側の光(青色光や紫外光)を含む場合にはシリコーン樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂等の当該光に対する耐性の高い材料を採用することが好ましい。
本発明の光源が複数個のLEDチップを含む場合(即ち複数個のLEDチップがプリント配線板に実装される場合)、当該複数個のLEDチップは一括して光透過性封止樹脂で封止される。このように本発明ではLEDチップが個別に封止されるのではなく、複数個のLEDチップがまとめて封止されることになる。このような構成は、輝度ムラの少ない面状光を生成するために有効である。また、このような封止樹脂はモールド成形(トランスファーモールドやインジェクションモールド)によって実現できるものであり製造が容易である。
封止樹脂はLEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有し、その一側面が発光面となる。発光輝度の均一化を図るため、通常はLEDチップの光軸に平行な発光面を形成する。
封止樹脂では、発光面に対する裏面(発光面と表裏の関係にある面)による反射作用によって発光面方向に進行する光が生成する。主にこのような裏面の作用によって発光面からの光の取り出しが可能となる。発光輝度の均一化を図るため、LEDチップから遠ざかるにつれて発光面側にテーパーする面を封止樹脂の裏面側に形成することが好ましい。このような構成とすれば、LEDチップから遠ざかるにつれて封止樹脂の裏面に到達する光は本来少なくなるところ、テーパー面部分ではLEDチップから遠ざかるにつれて光軸方向に傾斜することで光軸により近い光、即ち輝度の高い光を受けることができる。これにより、テーパー面部分では受光する光の量(光度)が全体に亘って均一化される。その結果、テーパー面部分に反射された光が放射する封止樹脂の発光面における輝度ムラが低減する。好ましくは、封止樹脂の裏面の実質的に全体をこのようなテーパー面とする。この態様では封止樹脂の裏面が、LEDチップから遠ざかるにつれて次第に発光面に近づくことになる。これによって封止樹脂の発光面全体に亘って輝度ムラが低減する。
封止樹脂では、発光面に対する裏面(発光面と表裏の関係にある面)による反射作用によって発光面方向に進行する光が生成する。主にこのような裏面の作用によって発光面からの光の取り出しが可能となる。発光輝度の均一化を図るため、LEDチップから遠ざかるにつれて発光面側にテーパーする面を封止樹脂の裏面側に形成することが好ましい。このような構成とすれば、LEDチップから遠ざかるにつれて封止樹脂の裏面に到達する光は本来少なくなるところ、テーパー面部分ではLEDチップから遠ざかるにつれて光軸方向に傾斜することで光軸により近い光、即ち輝度の高い光を受けることができる。これにより、テーパー面部分では受光する光の量(光度)が全体に亘って均一化される。その結果、テーパー面部分に反射された光が放射する封止樹脂の発光面における輝度ムラが低減する。好ましくは、封止樹脂の裏面の実質的に全体をこのようなテーパー面とする。この態様では封止樹脂の裏面が、LEDチップから遠ざかるにつれて次第に発光面に近づくことになる。これによって封止樹脂の発光面全体に亘って輝度ムラが低減する。
封止樹脂の裏面の表面に凹凸部を形成することができる。このような凹凸部は、封止樹脂内での光の拡散を促進することや、封止樹脂内の配光を制御することなどに利用される。ここでの凹凸には三角溝、角溝、丸溝などの溝形状、及びピット形状などが含まれる。異なる形状の凹凸を複数組み合わせて用いても良い。このような凹凸を連続的に形成することもでき、またドット状など不連続的に形成することもできる。また、規則的に形成されていてもランダムに形成されていてもよい。
このような凹凸部は樹脂材料で封止樹脂を成形する際、又は成形後に形成される。前者の場合として、所望の凹凸部が形成されるように設計した金型を用いて成形加工すればよい。他方、凹凸部を封止樹脂成形後に形成するためには例えば、成型した封止樹脂の表面にカッティング処理や研磨処理などを施せばよい。
このような凹凸部は樹脂材料で封止樹脂を成形する際、又は成形後に形成される。前者の場合として、所望の凹凸部が形成されるように設計した金型を用いて成形加工すればよい。他方、凹凸部を封止樹脂成形後に形成するためには例えば、成型した封止樹脂の表面にカッティング処理や研磨処理などを施せばよい。
封止樹脂の裏面に光反射・拡散層を形成することもできる。かかる光反射・拡散層は、封止樹脂内の光を発光面方向の光へと変換すること、及び封止樹脂内の光の分布を均一化することを目的として形成される。輝度ムラの少ない光を発光面から放出するために、封止樹脂の裏面の実質的な全面に光反射・拡散層を形成することが好ましい。但し、平面視において所定のパターンが形成されるように、封止樹脂の裏面の一部に光反射・拡散層を形成することもできる。ここでのパターンとしては不規則的なものでもよいが、光反射・拡散層全体に亘って均一な光の反射及び拡散を行い、これによって発光面から輝度ムラのより少ない光を照射すべく、規則的なものを採用することが好ましい。規則的なパターンとしては所望の大きさのドットがマトリックス状に形成されるもの、スリット状のパターン、格子状のパターンなどを例示できる。
封止樹脂の発光面の一部又は全部を曲面としたり、或いは凹部や凸部を設けるなどして、発光面によって配光制御が行われるように構成してもよい。
封止樹脂内に蛍光体を含有させることもできる。蛍光体を用いることによりLEDチップの光の一部を異なる波長の光に変換することができ、本発明の光源が生成する光の色を変化させ又は補正することができる。LEDチップの光により励起可能なものであれば任意の蛍光体を用いることができ、その選択においては本発明の光源に求められる光の色等が考慮される。蛍光体を封止樹脂に一様に分散させても、また一部の領域に局在させてもよい。例えば蛍光体をLEDチップの近傍に局在させることにより、LEDチップから放射された光を効率的に蛍光体に照射できる。
白色光を発光可能な光源を構成する場合のLEDチップと蛍光体の組合せの例として、青色系LEDチップと黄色系蛍光体の組合せを挙げることができる。黄色系蛍光体としては例えば、一般式Y3−xGdxAl5−yGayO12:Ce(0≦x≦3、0≦y≦5)で表されるイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体を好適に用いることができる。かかる蛍光体は、青色系の光を黄色ないし黄緑色系の光に効率よく変換する。上記一般式において、イットリウム(Y)の一部又は全部をLu又はLaに置換したものを用いることもでき、また、アルミニウム(Al)の一部又は全部をIn又はScに置換したものを用いることもできる。
黄色系蛍光体として、(Ca0.49Mg0.50)3(Sc0.75Y0.25)2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.99)3Sc2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.49Mg0.50)3(Sc0.50Y0.50)2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.49Mg0.50)3(Sc0.50Lu0.50)2Si3O12.015:Ce3+、Ba2SiO4:Eu2+(オルトケイ酸塩)、Eu0.5Si9.75Al2.25N15.25O0.75(Eu−アルファサイアロン)等を用いることもできる。
黄色系蛍光体として、(Ca0.49Mg0.50)3(Sc0.75Y0.25)2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.99)3Sc2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.49Mg0.50)3(Sc0.50Y0.50)2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.49Mg0.50)3(Sc0.50Lu0.50)2Si3O12.015:Ce3+、Ba2SiO4:Eu2+(オルトケイ酸塩)、Eu0.5Si9.75Al2.25N15.25O0.75(Eu−アルファサイアロン)等を用いることもできる。
本発明に使用可能な蛍光体は以上の黄色系蛍光体に限られるものではない。以下に、赤色系蛍光体、緑色蛍光体、及び青色系蛍光体の一例を示す。
(赤色系蛍光体)
赤色系蛍光体としては例えば、Y2O3:Eu、Y2O2S:Eu、(Y,La)O3:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、Y2Al5O12:Eu、Y3(Al,Ga)5O12:Eu、SrY2S4:Eu、Y2O2S:Eu,Bi、YVO4:Eu,Bi、SrS:Eu、CaLa2S4:Ce、Eu0.0005Ca0.9995AlSiN3等を採用することができる。
(赤色系蛍光体)
赤色系蛍光体としては例えば、Y2O3:Eu、Y2O2S:Eu、(Y,La)O3:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、Y2Al5O12:Eu、Y3(Al,Ga)5O12:Eu、SrY2S4:Eu、Y2O2S:Eu,Bi、YVO4:Eu,Bi、SrS:Eu、CaLa2S4:Ce、Eu0.0005Ca0.9995AlSiN3等を採用することができる。
(緑色系蛍光体)
緑色系蛍光体としては例えば、(Y,Ce)3(Al,Ga)5O12:Tb、BaMgAl10O17:Eu、Ba2MgSi2O7:Eu、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu、BaSiO4:Eu、YBO3:Ce,Tb、(Ca,Sr)p/2Si12−p−qAlp+qO1−qN:Ce、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu、SrAl2O4:Eu、SrAl14O25:Eu、(Ca0.99)3Sc2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.49Zn0.50)3Sc2Si3O12.015:Ce3+等を採用することができる。
緑色系蛍光体としては例えば、(Y,Ce)3(Al,Ga)5O12:Tb、BaMgAl10O17:Eu、Ba2MgSi2O7:Eu、(Sr,Ca,Ba)(Al,Ga)2S4:Eu、BaSiO4:Eu、YBO3:Ce,Tb、(Ca,Sr)p/2Si12−p−qAlp+qO1−qN:Ce、Ca8Mg(SiO4)4Cl2:Eu、SrAl2O4:Eu、SrAl14O25:Eu、(Ca0.99)3Sc2Si3O12.015:Ce3+、(Ca0.49Zn0.50)3Sc2Si3O12.015:Ce3+等を採用することができる。
(青色系蛍光体)
(Ba,Ca,Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+、(Ba,Mg)2Al16O27:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+等を用いることができる。
(Ba,Ca,Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+、(Ba,Mg)2Al16O27:Eu2+、Ba3MgSi2O8:Eu2+、BaMg2Al16O27:Eu2+等を用いることができる。
複数種類の蛍光体を組み合わせて封止樹脂に含有させることもできる。この場合にはLEDチップの光により励起されて発光する蛍光体と、当該蛍光体の発する光により励起されて発光する蛍光体とを組み合わせて用いることもできる。
封止樹脂にシリカや酸化チタンなどの光拡散材を含有させることにより封止樹脂内での光の拡散を促進させ、輝度ムラの低減を図ることもできる。特に上記のように蛍光体を用いる構成においては、LEDチップの光と蛍光体の光との混色を促進させて発光色のムラを少なくするために、このような光拡散材を用いることが好ましい。
(線状又は面状光源の製造法)
本発明の他の局面は、上記本発明の光源を簡便に製造する方法、即ち、
配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
一個以上のLEDチップを前記配線パターン上に実装する工程と、及び
前記LEDチップを封止するとともに、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有する光透過性封止樹脂を、モールド成形によって形成する工程と、
を含む線状又は面状光源の製造法を提供する。
この製造法によれば、LEDチップの封止部材及び導光板として機能する封止樹脂が一つの工程内で形成される。尚、以上の製造法におけるモールド成形をトランスファーモールド法で行うことが好ましい。トランスファーモールド法によれば、LEDチップの電極と基板の配線パターンを接続するワイヤへの影響を抑えた状態で封止樹脂を形成することができる。
本発明の他の局面は、上記本発明の光源を簡便に製造する方法、即ち、
配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
一個以上のLEDチップを前記配線パターン上に実装する工程と、及び
前記LEDチップを封止するとともに、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有する光透過性封止樹脂を、モールド成形によって形成する工程と、
を含む線状又は面状光源の製造法を提供する。
この製造法によれば、LEDチップの封止部材及び導光板として機能する封止樹脂が一つの工程内で形成される。尚、以上の製造法におけるモールド成形をトランスファーモールド法で行うことが好ましい。トランスファーモールド法によれば、LEDチップの電極と基板の配線パターンを接続するワイヤへの影響を抑えた状態で封止樹脂を形成することができる。
本発明の実施例である面状光源1を図1〜3に示す。図1、図2及び図3はそれぞれ、面状光源1の斜視図、同上面図及び同断面図(図1のA−A線位置)である。以下、これらの図面を参照しながら面状光源1の構成を説明する。尚、面状光源1はエッジライト型バックライトとして液晶表示装置に利用される。
面状光源1は基板10、複数のLEDチップ20、及び封止樹脂30から構成される。基板10は細長い平板形状を有し、その実装面側には所定の配線パターンが形成されている。この実施例では、実装された複数のLEDチップ20が直列接続されるように配線パターンが形成されている。この例に限らず、例えば並列接続を確立する配線パターンが形成された基板を用いても良い。
基板10の実装面側には複数のLEDチップ20が実装される。この例では5個のLEDチップ20が直線状に一定の間隔で配列している(図1、図2)。LEDチップ20の間隔は例えば0.5mm〜50mmの範囲内で設定することができる。LEDチップ20はIII族窒化物系化合物半導体からなり、青色光を出射する。この例では同種のLEDチップを複数個使用することにしたが、異種のLEDチップを組み合わせて使用することにしてもよい。
基板10の実装面側には複数のLEDチップ20が実装される。この例では5個のLEDチップ20が直線状に一定の間隔で配列している(図1、図2)。LEDチップ20の間隔は例えば0.5mm〜50mmの範囲内で設定することができる。LEDチップ20はIII族窒化物系化合物半導体からなり、青色光を出射する。この例では同種のLEDチップを複数個使用することにしたが、異種のLEDチップを組み合わせて使用することにしてもよい。
封止樹脂30は二層で構成される。即ち封止樹脂30は、LEDチップ20を直接被覆する第1樹脂部分30aと、当該第1樹脂部分30aを被覆し外形が略平板状に成形された第2樹脂部分30bからなる。第1樹脂部分30a及び第2樹脂部分30bの材質はともにエポキシ樹脂であり、第1樹脂部分30aは黄色系の蛍光体(例えばYAG)を含有する。尚、第2樹脂部分30bは一端側で基板10に接着している。図示の通り、封止樹脂30はLEDチップ20の配列方向に沿って連続しており、全てのLEDチップ20を一括封止している。
封止樹脂30の側面の一つが発光面31となる。発光面31はLEDチップ20の光軸に略平行である。発光面31と表裏の関係にある面、即ち封止樹脂30の裏面32は、LEDチップ20から遠ざかるにつれて次第に発光面31に近づくようにテーパーしている。このように裏面32をテーパーさせることによって、後述の通り発光輝度が均一化するとともに、トランスファーモールド法による封止樹脂30の成形の際に金型からの離型性が良好になる。
裏面32上には、光反射率の高い金属の蒸着による光拡散反射層(図示せず)が形成されている。尚、この実施例では封止樹脂30の発光面31及び裏面32はいずれも全体に渡って平坦な面である。
封止樹脂30の側面の一つが発光面31となる。発光面31はLEDチップ20の光軸に略平行である。発光面31と表裏の関係にある面、即ち封止樹脂30の裏面32は、LEDチップ20から遠ざかるにつれて次第に発光面31に近づくようにテーパーしている。このように裏面32をテーパーさせることによって、後述の通り発光輝度が均一化するとともに、トランスファーモールド法による封止樹脂30の成形の際に金型からの離型性が良好になる。
裏面32上には、光反射率の高い金属の蒸着による光拡散反射層(図示せず)が形成されている。尚、この実施例では封止樹脂30の発光面31及び裏面32はいずれも全体に渡って平坦な面である。
次に、図4を参照しながら面状光源1の製造法を説明する。まず、横方向に一定の間隔で同一のパターンが並ぶように所定の配線パターンが形成された基板10を用意する(工程a)。次に、配線パターン上にLEDチップ20をダイボンディングする。これによって、平行な複数の列を形成する配列パターンで複数のLEDチップ20が配列する(工程b)。続いて金線などを利用してワイヤボンディングし、各LEDチップ20の電極と配線パターンとの間の電気的接続を確立する。次に、封止樹脂30を形成する。まず、ポッティングによってLEDチップ20を被覆する第1樹脂部分30aを形成した後、トランスファーモールド法によって封止樹脂の第2樹脂部分30bを成形する(工程c)。トランスファーモールド法ではまず、基板10の実装面側に封止樹脂用の溝が形成された金型をセットする。続いて金型内にエポキシ樹脂を流し込み、硬化させる。樹脂が硬化した後、金型をはずす。尚、トランスファーモールド法によれば、所望の形状の封止樹脂30を容易に且つ精度よく成形することができる。また、LEDチップ20の電極と基板10の配線パターンを接続するワイヤへの影響を抑えた状態で封止樹脂30を成形することができる。
以上の工程の後、LEDチップ20の列毎に基板10が分離されるようにダイシングによって基板10に切り込みを入れ、分離する。
以上の工程の後、LEDチップ20の列毎に基板10が分離されるようにダイシングによって基板10に切り込みを入れ、分離する。
続いて、面状光源1の発光態様を説明する。基板10上の配線パターンを介してLEDチップ20に電圧が印加されると、LEDチップ20より青色光が出射する。出射光の一部は封止樹脂30の第1樹脂部分30a内の蛍光体の励起に利用され、これによって黄色光が生成する。これらの光は封止樹脂30内を導光し、その一部が最終的に封止樹脂30の発光面31から放射することになる。即ち、封止樹脂30内では主に裏面32側での反射作用によって発光面31側に進行する光が生じ、かかる光の中で発光面31に対する入射角が一定の角度以上になった光から外部に取り出される。これによって発光面31からはLEDチップ20由来の青色光と蛍光体由来の黄色光が混合することによる白色系の光が放射する。
ここで、封止樹脂30の裏面32に光拡散反射層を形成したことによって、裏面側からの光の漏出が防止される。同時に光拡散反射層の拡散・反射作用によって、発光面31側へ向かう光の生成が良好に行われるとともに封止樹脂30内での光密度分布が均一化され、高輝度かつ輝度ムラの少ない高品位の面状光が得られる。
また、封止樹脂30の裏面32をテーパー面としたことから、LEDチップ20から離れた領域において封止樹脂30の裏面の受光量が増大し、当該領域における光の取出効率が向上する。これによって発光面31から放出される面状光の輝度ムラが一層低減されることとなる。
また、封止樹脂30の裏面32をテーパー面としたことから、LEDチップ20から離れた領域において封止樹脂30の裏面の受光量が増大し、当該領域における光の取出効率が向上する。これによって発光面31から放出される面状光の輝度ムラが一層低減されることとなる。
一方、面状光源1では封止樹脂30内にLEDチップ20が埋入(インモールド)している。これによってLEDチップ20が出射する光が、導光板として機能する封止樹脂30に直接入射することになり高い入射効率が得られる。また、面状光源1では封止樹脂30に導光板の機能を付与したことによって、別体の導光板を用いる場合に必要な組立作業及びそれに伴う位置決めが不要となる。これによって発光特性の揃った面状光源を簡便な工程で製造可能となる。このように面状光源1は、面状光の高輝度化及び輝度ムラの低減化を簡易な構成で実現する。
面状光源1ではLEDチップを等間隔で一列に配置することにしたが、LEDチップの配列態様はこれに限られるものではなく、様々は配列態様を採用可能である。LEDチップの配列態様の例を図5に示す。図5(A)ではLEDチップ21を2列に配置している。同図(B)ではLEDチップ21を3列に配置するとともに、中央の列のLEDチップ21の長手方向の位置をずらすことによって、基板10上にLEDチップ21が均等に配置されるようにしている。
本発明の他の実施例である線状光源2を図6に示す。線状光源2は各種の発光装置や照明装置の光源として又は液晶表示装置などのバックライトとして利用される。二つ以上の線状光源2を組み合わせて使用することにしてもよい。尚、以下の説明では、上記実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
線状光源2では、平面視で略正方形の基板11の中央に1個のLEDチップ20が実装されている。封止樹脂35は棒状に成形されており、その発光面36から線状の白色光を発光する。この例の封止樹脂35は黄色系蛍光体を含有する樹脂であるが、上記実施例と同様に2層構造(蛍光体含有の樹脂部分と蛍光体非含有の樹脂部分)の封止樹脂としてもよい。尚、封止部材の発光面36はLEDチップ20の光軸に平行な平坦面であり、裏面37はLEDチップ20から遠ざかるにつれて次第に発光面36に近づくテーパー面となっている。
線上光源2は上記の面上光源1と同様の製造過程、即ち、基板上へのLEDチップの実装、トランスファーモールド法による封止樹脂の成形及び基板の分離、を経て製造される。線状光源2においても、導光板として機能する封止樹脂35内にLEDチップ20が埋入(インモールド)していることによって高い入射効率が得られるとともに、別体の導光板を用いる場合に必要な組立作業及びそれに伴う位置決めが不要となる。これによって、簡易な構成にもかかわらず、高輝度で且つ輝度ムラの少ない白色系の線状光が得られる。
線状光源2では、平面視で略正方形の基板11の中央に1個のLEDチップ20が実装されている。封止樹脂35は棒状に成形されており、その発光面36から線状の白色光を発光する。この例の封止樹脂35は黄色系蛍光体を含有する樹脂であるが、上記実施例と同様に2層構造(蛍光体含有の樹脂部分と蛍光体非含有の樹脂部分)の封止樹脂としてもよい。尚、封止部材の発光面36はLEDチップ20の光軸に平行な平坦面であり、裏面37はLEDチップ20から遠ざかるにつれて次第に発光面36に近づくテーパー面となっている。
線上光源2は上記の面上光源1と同様の製造過程、即ち、基板上へのLEDチップの実装、トランスファーモールド法による封止樹脂の成形及び基板の分離、を経て製造される。線状光源2においても、導光板として機能する封止樹脂35内にLEDチップ20が埋入(インモールド)していることによって高い入射効率が得られるとともに、別体の導光板を用いる場合に必要な組立作業及びそれに伴う位置決めが不要となる。これによって、簡易な構成にもかかわらず、高輝度で且つ輝度ムラの少ない白色系の線状光が得られる。
本発明の光源は、例えば、携帯電話、携帯情報端末、カーナビゲーションシステム、ラップトップ型(ノート型)PC、液晶テレビなどのバックライトや、各種の照明装置などに利用され得る。
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。
1 面状光源
2 線状光源
10 基板
20、21 LEDチップ
30、35 封止樹脂
30a 封止樹脂の第1樹脂部分(蛍光体含有樹脂)
30b 封止樹脂の第2樹脂部分
31、36 封止樹脂の発光
32、37 封止樹脂の裏面
2 線状光源
10 基板
20、21 LEDチップ
30、35 封止樹脂
30a 封止樹脂の第1樹脂部分(蛍光体含有樹脂)
30b 封止樹脂の第2樹脂部分
31、36 封止樹脂の発光
32、37 封止樹脂の裏面
Claims (5)
- 配線パターンが形成された基板と、
前記配線パターン上に実装された少なくとも一個のLEDチップと、及び
一端側で前記LEDチップを封止する光透過性封止樹脂であって、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有し、一側面が発光面となる光透過性封止樹脂と、
を備える線状又は面状光源。 - 前記配線パターン上に二個以上の前記LEDチップが実装されており、該二個以上のLEDチップが前記光透過性封止樹脂によって一括封止されている、ことを特徴とする請求項1に記載の線状又は面状光源。
- 前記光透過性封止樹脂において、前記発光面に対する裏面が、前記LEDチップから遠ざかるにつれて次第に前記発光面に近づく、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の線状又は面状光源。
- 配線パターンが形成された基板を用意する工程と、
一個以上のLEDチップを前記配線パターン上に実装する工程と、及び
前記LEDチップを封止するとともに、前記LEDチップの光出射方向に延在する平板形状を有する光透過性封止樹脂を、モールド成形によって形成する工程と、
を含む線状又は面状光源の製造法。 - 前記モールド成形がトランスファーモールドである、請求項4に記載の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006130371A JP2007305340A (ja) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | 線状又は面状光源及びその製造法 |
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JP2006130371A JP2007305340A (ja) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | 線状又は面状光源及びその製造法 |
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ID=38839114
Family Applications (1)
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JP2006130371A Pending JP2007305340A (ja) | 2006-05-09 | 2006-05-09 | 線状又は面状光源及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007305340A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018225376A1 (ja) * | 2017-06-06 | 2018-12-13 | コニカミノルタ株式会社 | 照明ユニット |
JP2020107595A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | エクセレンス オプトエレクトロニクス インコーポレイテッド | 車載用led線状照明モジュール |
-
2006
- 2006-05-09 JP JP2006130371A patent/JP2007305340A/ja active Pending
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JP2020107595A (ja) * | 2018-12-26 | 2020-07-09 | エクセレンス オプトエレクトロニクス インコーポレイテッド | 車載用led線状照明モジュール |
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