JP2008135387A - バックライティングに使用するための薄型で高効率の照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バックライティング用の薄型で高効率の照明装置の実現
【解決手段】フレキシブル基板(23)、及びLEDを有する複数のダイ(21)を有する光源。光源(20)は、光源(20)を適切なライトパイプ(210)に結合することにより分散光源(20)を提供するために都合良く利用され得る。基板は、第１及び第２の領域に分割される。ダイ(21)は、第１の領域において基板に付着される。第２の領域における基板の表面部分(29,30)は反射性である。基板は、有用でない方向に放出された光をより有用な方向に反射する反射器を、第２の領域(29,30)が形成するように曲げられる。基板は、３つの層のフレキシブルな回路支持体から構成されることができ、この場合、ダイ(21)で生成された熱に対する改善された熱経路を提供するように、ダイ(21)が下側金属層に実装される。
【選択図】図３

Description

本発明は、バックライティング（背面照明）に使用するための薄型で高効率の照明装置に関する。

液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は、多種多様なコンピュータ、及びＴＶのような消費者装置に使用されている。バックライト型ＬＣＤはピクセルのアレイであり、この場合、各ピクセルは、ピクセルの背後に配置された光源からの光を通過させる、又は遮断するシャッターとして働く。カラーディスプレイは、各ピクセルが特定の色の光を透過または遮断するように、ピクセルにカラーフィルタを設けることにより実現される。各ピクセルからの光の強度は、ピクセルが透過状態になるまでに設定される。

ディスプレイは一般に、ディスプレイの背面にわたって均一な強度の光を提供する白色光源により照明される。蛍光灯に基づいた照明光源は、消費電力のワット時当たりの高い光出力により、特に魅力的である。しかしながら、係る光源は高い駆動電圧を必要とし、それにより係る光源は、電池式の装置に対してそれ程魅力的ではない。

この結果、係る用途において、ＬＥＤに基づいた光源を利用することへの相当な関心がある。ＬＥＤは、類似した電気効率と長い寿命を有する。更に、必要な駆動電圧は、大抵の携帯機器で利用可能なバッテリ電力と適合する。任意の色の光を生成するＬＥＤ光源は一般に、３つのＬＥＤから構成される。ＬＥＤの相対強度は、ＬＥＤを流れる駆動電流、及び／又はＬＥＤのデューティサイクルを調整することにより調整される。後者の構成において、ＬＥＤはサイクル時間内でオン／オフされ、それは短すぎて人間の観察者により感知できない。観察者により見られる光の強度は平均輝度であり、従って、種々の色の相対強度は、種々のＬＥＤがオンされている時間の割合により決定される。

ＬＣＤアレイ用のバックライト照明システムは一般に、ＬＣＤアレイの背後にあるライトボックス又はライトパイプのある種の形態を利用する。ライトパイプは、ＬＣＤアレイよりも大きな寸法を有する１つの表面を備える透明なプラスチックから構成された直線的な透明な固体（薄板）である。照明システムの目標は、表面にわたって均一な光の強度を有する分散光源として働くこの表面を有することである。光は、ライトパイプの周辺部においてライトパイプ内へ導入される。光は、光が上面を通って放出することが可能になるように散乱するまで、内部反射によりライトパイプ内に閉じ込められ、係る上面はＬＣＤアレイに隣接している表面である。ライトボックスの底面、又はライトパイプ自体の材料は、光の一部が上面を通って出射するように、各中心に当たる光を再配向する散乱中心を有する。

多くの用途において、光源のサイズは重要な要素である。小さな携帯端末の場合、サイズは、光源の厚み、及びライトボックスを照明する光源に必要とされる分散光源のエッジの周りに必要な空きスペースの双方の点で、特に重要である。

光源、ひいては装置の厚みは、ライトボックスの厚みにより制限される。ディスプレイの厚みが装置の全体的な厚みを制限するので、ディスプレイの厚みは特に、ラップトップコンピュータ、並びにＰＤＡ及び携帯電話のような携帯端末に使用されるディスプレイで重要である。これら携帯機器のいくつかは、１ｍｍ未満の厚みのライトボックスを必要とする。

別個のパッケージングされたＬＥＤにより１つ又は複数のエッジに沿って照明されるライトボックスから構成された光源は、光源の厚み、及び照明されている表面のほかに必要なエッジの空きスペースの双方の点で制限される。ディスプレイの厚みが減少するのにつれて、ライトパイプ内への光の効率的な導入は、ますます問題が多くなる。光は、所定の円錐角の範囲内で所定の点でライトパイプのエッジに入射しなければならない。一般に、光源は、ＬＥＤの光の放射方向がライトパイプの表面に平行であるように、小さい基板上に実装された多数のパッケージングされたＬＥＤからなる。この基板は、光がライトパイプのエッジ内へ放出されるように、ライトパイプの下にある回路基板に取り付けられる。光源とライトパイプの相対的な位置が不正確である場合、光がライトパイプのエッジに当たりそこなうため、又は光の一部がライトパイプに入射する角度が臨界角より大きく、ひいては光が１回目の反射でライトパイプから出射するため、光の一部は失われる可能性がある。どちらにしても、照明システムの効率性、及び／又は均一性は減少する。更に、ライトパイプの厚みがＬＥＤパッケージの直径より小さくなる場合、ライトパイプ内への光の良好な結合を行うことが、もっと難しくなる。

更に、ＬＥＤパッケージの直径により設定されるＬＥＤ間の最小距離が存在する。カラー光源において、ＬＥＤは一般に、光源の軸に沿って赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び青色ＬＥＤを繰り返すように配列される。光源に入射する光は、強度と色の双方に関して、パッケージングされたＬＥＤに直接隣接したホットスポットを有する。従って、エッジに隣接した領域は、混合領域として確保され、ひいてはこの領域の上の表面は、分散光源の一部として使用できない。

本発明は、フレキシブル基板、及びＬＥＤを有する複数のダイを有する光源を含む。本発明の一態様において、フレキシブル基板は、上側金属層と下側金属層との間に挟まれた誘電体層を有し、フレキシブル基板は、第１及び第２の領域に分割される。ダイは、第１の領域において下側層に付着される。第１の領域は、第１の領域における下側層に対する法線により特徴付けられ、上側金属層、及び下側金属層の少なくとも一方は、光源の外部にある回路にダイを接続するための複数の電気トレースを含む。基板の上側金属層は、第２の領域において反射性である。基板は、第１の領域が第２の領域に対して或る角度をなし、法線に対して０より大きい最初の角度でダイから放出された光の一部が第２の領域に当たって、最初の角度より小さい、法線に対する角度を有する方向に第２の領域から反射されるように曲げられる。本発明の別の態様において、基板は、第１の領域の外側にあり、且つトレースに接続された複数の電気コンタクトを有するコネクタ領域を含み、コネクタ領域は、光源の外部にあるコネクタに嵌合するように構成される。本発明の別の態様において、剛性部材が下側金属層に付着される。本発明の別の態様において、ライトパイプは、分散光源を形成するために利用される。第２の領域は、ライトパイプの表面に付着され、そのためダイが光をライトパイプのエッジ内へ導入するように配置される。

本発明によれば、バックライティングに使用するための薄型で高効率の照明装置を提供することが可能になる。

本発明がその利点を提供する態様は、図１と図２を参照することによってより容易に理解されることができ、図１と図２は、ＬＣＤディスプレイ１１６を照明するための従来技術のライトボックスの構成を示す。図１は、光源１１０の上面図であり、図２は、図１に示されたライン２−２に沿って切断された光源１１０の断面図である。光源１１０は、ＬＥＤ１１１のアレイを利用してライトパイプ１１２を照明する。ＬＥＤは回路基板１１３上に実装され、回路基板１１３は、ＬＥＤに電力を供給する第２の基板１１５上に実装される。ＬＥＤは、各ＬＥＤの上部から出る光がライトパイプ１１２の端部を照明するように配置される。表面１２１に対して臨界角より小さい角度でライトパイプ１１２に入射する光１２３は、光が表面１１７上の粒子１２２により吸収される、又は散乱するまで、ライトパイプ１１２内で行きつ戻りつ反射される。臨界角より大きい角度で表面１２１に当たる散乱光は、ライトパイプから放出され、ＬＣＤディスプレイ１１６の背面を照明する。ライトパイプの底面は反射性材料で覆われ、従って、底面に当たる任意の光は上方へ反射される。

ＬＥＤに近接したライトパイプの領域において、１２４で示されるように、光線の一部は臨界角より大きい角度でライトパイプに入射し、ライトパイプの上面を通って即時に漏出する。留意すべきは、臨界角より大きい角度で底面に当たる光線は、表面１２１に対して臨界角より大きい角度で上方に反射され、やはり失われることである。この結果、ライトパイプの領域１２５は、ＬＣＤディスプレイを照明するために使用されない。この領域は、種々のＬＥＤからの光を混合するための混合領域として働く。

留意すべきは、領域１２５を通じて失われる光の量が一般に、ＬＥＤの縦の位置決めに依存することである。ＬＥＤが非常に低い場合、ＬＥＤから出る光の大部分が臨界角より大きな角度で表面１２１に当たるので、より多くの光が領域１２５から出る。更に、領域１２５のサイズも、ＬＥＤの縦の位置決めに或る程度依存する。縦の位置決めの誤差は、領域１２５のサイズを増加させることによって対処され得るが、係る増加は、ディスプレイのサイズを増大させ、且つ所与のレベルの照明をＬＣＤディスプレイに提供するのに必要な電力を増大させる。

また、混合領域１２５のサイズは、個々のＬＥＤ間の離隔距離にも依存する。ＬＥＤは一般に、３つの波長帯域の光、即ち赤色、青色、及び緑色の光を放出するＬＥＤを含む。各波長帯域で放出された光の相対強度は、人間の観察者により感知される際に、光源の色を決定する。各ＬＥＤは一般に１つの帯域のみの光を放出することに制限されているので、ＬＥＤは通常、各ＬＥＤがその隣のＬＥＤの帯域とは異なる帯域の光を放出する順序で配列されている。混合領域１２５は、多数の隣接するＬＥＤからの光が混合されることを保証し、且つ光が混合領域１２５から出る際に、混合領域を超えた領域で色のばらつきが存在しないことを保証するように十分に長くなければならない。従って、異なる帯域の光を放出する３つのＬＥＤができる限り互いに対して接近して配置される設計は好適であり、その理由は、係る構成が任意の所与の混合領域において、より良好な色の混合を提供するからである。図１及び図２に示されたタイプの従来技術のシステムにおいて、ＬＥＤの最小間隔は、ＬＥＤのパッケージングにより制限され、従って、より大きな混合領域が必要とされる。

また、熱放散も、上述したタイプのディスプレイにとって重大な問題である。ＬＥＤにより生成される熱は、かなり多くの量であり、従って、ＬＥＤが実装される基板１１３の面積よりも大きい表面によって周囲空気に放散される必要がある。基板１１３とプリント基板１１５との間に十分な接触面積が存在する場合、プリント基板１１５は、熱を放散するために利用されることができる。十分な熱伝導を提供するために、基板１１３は一般に、プリント基板１１５にハンダ付けされる。また、ハンダ接続は、ＬＥＤを駆動するために使用される電気信号の信号線も提供する。この剛性の結合により、２つの問題が生じる。第１に、ライトパイプ１１２に対するＬＥＤの位置合わせの精度が、この結合の精度に依存する。第２に、プリント基板１１５に伝達される熱により、ＬＣＤディスプレイの動作中に、プリント基板が加熱される。この温度変化は基板の撓みをもたらす可能性があり、その結果、プリント基板に対するＬＥＤの位置合わせが変化する。

本発明は、フレキシブル回路支持体上に構成された光源を利用する。ここで、本発明の一実施形態による光源を示す図３〜図５を参照する。図３は光源２０の上面図であり、図４は図３に示されたライン４−４に沿って切断された光源２０の断面図であり、図５は図３に示されたライン５−５に沿って切断された光源２０の断面図である。光源２０は線形アレイに配列された複数のダイ２１を含む。各ダイはＬＥＤを含む（各ダイは光を放出する半導体発光デバイスからなる）。カラー光源の場合、ＬＥＤは一般に、生成される光の色において交互になっている。ＬＥＤはフレキシブル回路支持体２３上に実装され、フレキシブル回路支持体２３は、ダイが実装される中央領域、及びライトパイプ又は他の構造体に光源を取り付ける際に、及びＬＥＤからの光を反射する際に利用される、２９と３０で示された２つの側部領域を含む。また、回路支持体２３は、ライトパイプに光源を固定するためにも使用される、２４と２６で示されたタブも含む。

回路支持体２３は、コネクタ２５にアクセスされる駆動端子にＬＥＤを接続するための多数の電気トレースを含む。図３〜図５に示された実施形態において、各ＬＥＤは、ダイの下側に塗布された接着剤により共通トレースに接続され、ワイヤボンド２７により第２の駆動トレースに接続される。多数の異なる駆動トレース、及び特定のＬＥＤにより生成される光の色に応じて異なるトレースに接続されている異なるＬＥＤが存在することができる。いくつかの可能な接続方式の細部は、以下でより詳細に説明される。

ＬＥＤは透明なカプセル材料２２内にカプセル封入される。カプセル材料２２は、シリコーンのようなフレキシブルなカプセル材料、又は剛性のカプセル材料とすることができる。図３〜図５に示された実施形態において、カプセル材料は、ＬＥＤの全てを覆う連続した層である。しかしながら、以下でより詳細に説明されるように、他のカプセル材料の構成も利用され得る。

一実施形態において、２９と３０で示された側部領域は反射面４３を有する。反射面は、当該領域において支持体２３の上面に反射性材料を付着することによって設けられ得る。本発明の一実施形態において、支持体の上面は、銅のような金属の層から形成される。この場合、ニッケル、銀、アルミニウム、スズ、金、ハンダ、又はそれらの合金のような反射性金属が、銅の層上へメッキされるか、又はスパッタリングされ得る。代案として、反射面を有する材料の機能層が、支持体２３の最上層に付着され得る。本発明による光源の一実施形態において、領域２９と３０は、上方へ曲げられて反射器を形成する。多数のＬＥＤ設計において、ＬＥＤで生成された光の大部分は、閉じ込められて、ダイの上部ではなくてダイの側部を通じてダイから出る。反射器は、ダイの上部から出る光の方向とほぼ一致する方向に、この光を再配向する。

ここで、図６と図７を参照すると、図６と図７は、バックライト付きディスプレイに使用するのに適した分散光源４０を提供するために、上述した光源２０のような光源がライトパイプ４１に結合され得る態様を示す。図６は分散光源４０の上面図であり、図７は、図６に示されたライン７−７に沿って切断された分散光源４０の断面図である。ライトパイプ４１は、図１と図２に示された光源に関して上述されたライトパイプに類似しており、従って、ここでは詳細に説明されない。本説明のために、ライトパイプ４１が、光源２０のＬＥＤからの光が導入されるエッジ４７を有することに留意することで十分である。

光源２０は、２つの側部領域２９と３０を用いてエッジ４７に沿ってライトパイプ４１に取り付けられる。回路支持体は、領域２９と３０がライトパイプ４１の上面と底面に取り付けられ得るように、ＬＥＤのラインに平行なラインに沿って曲げられる。カプセル材料の層２２がエッジ４７に突き当たり、光をライトパイプ４１内へ導入するようにＬＥＤが適切に配置されるように、接着剤の層４２を用いて、領域２９と３０をそれぞれ、ライトパイプ４１の底面と上面に接着する。屈折率整合ゲルがエッジ４７と層２２との間に配置されてもよい。上述したように、本発明の一実施形態において、フレキシブルなシリコーンのカプセル材料が使用される。従って、カプセル材料は、層２２とエッジ４７との間の接触面積を最大にするように変形できる。

反射層４３は、エッジ４７に入射しない光をエッジ４７内へ再配向するキャビティを形成する。反射面は、高度に研磨されるか、又はつや消し仕上げされ得る。つや消し仕上げされた表面は、隣接するＬＥＤからの光を更に混合するが、ライトパイプに入射する光の一部が失われる。

上述したように、回路支持体２３は、回路支持体２３の外部に配置された回路及び電源に対する接続を提供するコネクタ２５も含む。コネクタ２５の底面は、下にある回路基板にハンダ付けされるか、又はコネクタ２５が外部装置上のコネクタに挿入される当該コネクタ内の対応するコンタクトに嵌合され得る端子４４と４５のような多数の端子を含むようにパターン形成され得る。

ここで、本発明による分散光源の別の実施形態の断面図である図８を参照する。分散光源５０は上述した分散光源４０に類似しており、従って、分散光源４０に関して上述した要素に類似した機能を果たす分散光源５０のこれら要素には、同じ符号が与えられている。分散光源５０は、ＬＥＤの下の回路支持体の長さに沿って延在する剛性部材５１を含む。部材５１は２つの機能を果たす。第１に、部材５１は、光源がエッジ４７に付着される際に、エッジ４７に対するＬＥＤの間隔の再現性を改善する。これは、フレキシブルなカプセル材料を利用する実施形態において、取付けプロセス中に光源に印加される任意の圧力がエッジ４７に沿って均一に分散されるという点で、特に有用である。

第２に、部材５１は、支持体２３の露出された下側金属層が十分な熱放散、又は熱質量を提供しない場合に、ＬＥＤからの熱を吸収してその熱を周囲環境に放射するヒートシンクとして働く。部材５１のこの態様を使用する実施形態において、部材５１は、銅のような良好な熱伝導特性を有する材料から構成される。部材５１の熱放射能力は、フィン５２を含むことによって、又は部材５１の外面上に他の表面積増大機構を含むことによって高められ得る。また、部材が剛性である必要がない場合、ヒートシンク材料は、グラファイトシート又は金属箔のようなフレキシブルな材料から形成され得る。

本発明の一実施形態において、回路支持体は、３層構造体から構成される。ここで、図９と図１０を参照すると、図９と図１０は、本発明の一実施形態による回路支持体に取り付けられた３つの異なる色の３つのダイを有する光源の一部を示す。図１０は光源６０の上面図であり、図９は図１０に示されたライン９−９に沿って切断された断面図である。図面を簡略化するために、カプセル材料の層は図面から省かれている。この例において、ダイは、赤色、青色、及び緑色のスペクトル領域の光を放出する。ダイ２８１は、赤色を放出するダイの例である。ダイは支持体２７２上に実装される。支持体２７２は、絶縁基板２７４から構成され、絶縁基板２７４は基板２７４の両面に堆積された２つの金属層を有する。これら層の双方は、ダイに電力を供給するために、及びダイを実装するために必要な種々のトレースを提供するためにパターン形成される。ダイ２８１はパッド２６３上に実装されてパッド２６３に電気接続され、パッド２６３は、ダイ２８１に対する電力接続の一方を提供するために使用される。ダイ２８１の他方の電力端子は、ダイ２８１の上部にあり、ワイヤボンド２５７により層２７４上のトレース２６８に接続される。同様に、緑色のダイが基板２７４上のトレース２６７に接続され、青色のダイがトレース２６９に接続される。この実施形態において、トレース２６７〜２６９はそれぞれ、基板２７４を貫通する導電性バイアにより、トレース２７５〜２７７に接続される。導電性バイアは、２６４〜２６６で示される。

この実施形態において、特定の光を放出するダイは、並列に駆動され、実装パッド２６３のような実装パッドを含む共通のグランド層を利用する。トレース２７５〜２７７及び共通の実装パッドを接続するトレースは、回路支持体２７２の下側で利用可能であり、上述した端子４４と４５のような、基板の底面上の端子に接続され得る。

また、ＬＥＤが直列に接続される実施形態も構成され得る。係る実施形態は、同じ電流が各ＬＥＤを流れることを保証する。ここで、本発明による光源の別の実施形態の上面図である図１１を参照する。光源９０は、赤色、青色、及び緑色のスペクトル領域の光を放出する３つのタイプのダイを含む。赤色を放出するダイはトレース９２に接続され、青色を放出するダイはトレース９３に接続され、及び緑色を放出するダイはトレース９１に接続される。各ダイは、２つのワイヤボンドにより対応するトレースの隙間を横切って接続され、２つのワイヤボンドの他端はダイ上の端子に接続される。例えば、ワイヤボンド９５と９６は、青色を放出するダイ９７をトレース９３に接続する。また、この実施形態において、ダイの底面は、効率的な熱伝導を提供するように下側金属層に取り付けられる。ダイがダイの底面に電力コンタクトを有する場合、この取付けに対して、非導電性接着剤を利用することができる。前と同じように、図面を簡略化するために、カプセル材料の層は図面から省かれている。

ダイの実装パッドは、上側金属層及び基板２７４の一部を除去し、従って、下側金属層を露出した状態にすることにより、形成される。当該層の一部は、多数のダイの実装パッドがダイ当たりのコストを低減するために同時に製造され得るように、支持体の材料シート全体に適用されるリソグラフィ技術を用いて除去され得る。金属層は、銅のような高い熱伝導率の材料から構成され得る。従って、パッド２６３は、上述した剛性部材５１のような、下にある熱拡散層に、低い熱抵抗経路を提供する。

一実施形態において、支持体２７２は、フレキシブルなプリント回路支持体から構成される。フレキシブルな回路支持体は、デュポン社から市販されているポリアミドベースの絶縁層を用いて構成される。絶縁層は、その上面と底面に銅の層を設けられる。上面と底面は、リソグラフィによりパターン形成されて、従来のプリント基板で使用される態様と類似した態様で種々のトレースを提供することができる。誘電体層（絶縁体層、絶縁層）の厚みは好適には、１０μｍから１００μｍである。金属層の厚みは好適には、１０μｍから１５０μｍである。この結果、回路支持体２７２は、３０μｍから４００μｍの厚みを有することができる。従って、本発明による光源は、ライトパイプの厚みによって課せられる厚みの制限を超えて、携帯端末の厚みを大幅に増加させない。

また、他の形態の誘電体を用いて、このタイプのフレキシブルな回路支持体を構成することもできる。例えば、シロキサン、ポリエステル、シアン酸エステル、ビスマレイミド、及びガラス繊維から形成された誘電体層も利用され得る。また、金属層も、ニッケル、金、銀、パラジウム、ロジウム、スズ、又はアルミニウムから形成され得る。

上述した実施形態において、回路支持体はフレキシブルな基板から構成された。係る基板を利用することにより、光源のコストが大幅に低減される。しかしながら、基板が上述した側部領域の境界に沿ってのみフレキシブルである実施形態が利用され得る。更に、フレキシブルな基板は、上述した剛性部材５１の使用法に類似した態様で特定の領域において基板を剛性部材に付着することにより、特定の領域において剛性にされ得る。係る剛性の領域は、特定の形状を有する反射器を形成する際に有用である。

ここで、本発明による分散光源の別の実施形態の断面図である図１２を参照する。分散光源２００は、ライトパイプ２１０、及び上述した態様に類似した態様でフレキシブルな支持体２１１上に形成された光源から構成される。３つの平面状剛性セクション２１２〜２１４が支持体２１１の底面に付着される。領域２１５における支持体２１１の上面は、ニッケルのような反射性材料でメッキされ、ＬＥＤ２１６の側部からの光を、この光の大部分が臨界角より大きい角度でライトパイプ２１０の表面に当たる角度で、ライトパイプ２１０内へ方向付けるための平面反射器を提供する。

また、回路支持体はフレキシブルであるので、非平面反射器の形状も構成され得る。ここで、本発明による分散光源の別の実施形態の断面図である図１３を参照する。分散光源２２０は、ライトパイプ２１０、及び上述した態様に類似した態様でフレキシブルな支持体２２１上に形成された光源から構成される。３つの剛性セクション２２２〜２２４が支持体２２１の底面に付着される。２２２及び２２３で示された２つの剛性セクションの形状は円筒形である。

上述した実施形態は、光源内の全てのダイの上に形成されたカプセル材料の単一の層を利用していた。しかしながら、他の構成も利用され得る。任意の特定の構成を選択することは、構成されている特定の光源に依存する。ここで、図１４を参照すると、図１４は、個々のダイ２５２がカプセル材料２５１の層内に個別にカプセル封止されている、基板２５３上にある線形アレイのダイの断面図である。カプセル材料は、透明にすることができるか、又はダイのＬＥＤにより生成された光の一部を異なるスペクトルの光に変換するために蛍光体粒子を含むことができる。係る蛍光体の変換は、「白色」ＬＥＤにおいて一般的である。白色ＬＥＤの一形態は、青色放出ＬＥＤ、及び青色光の一部を光スペクトルの黄色領域の光に変換する蛍光体の層から構成される。青色光と黄色光の組合せは、人間の観察者により白色光であると感知される。

また、個別にカプセル封止されたダイは、ダイの全ての上に延在するカプセル材料の層によって覆われることもできる。ここで、本発明の別の実施形態によるダイの線形アレイの断面図である図１５を参照する。各ダイは、ダイにより生成された光の一部を変換するための蛍光体粒子を含むカプセル材料２５４の個々の層内にカプセル封止される。異なるダイは異なる蛍光体を有する層内にカプセル封止されることができるか、又はダイの全ては同じ蛍光体を利用することができる。次いで、上述した態様と類似した態様で光のライトパイプ内への導入を容易にする透明なカプセル材料２５５の均一な層によって、ダイが覆われる。

また、留意すべきは、カプセル材料の層は、ＬＥＤからの光を変換するために使用される蛍光性材料、又はルミネッセンス材料に加えて、他の材料も含むことができる。例えば、カプセル材料の層は、光を拡散してカプセル材料層内でより均一な光の混合を行うための拡散物質（diffusant：拡散剤、拡散体）を含むことができる。更に、カプセル材料の層は、染料（色素）、又は特定帯域の光をフィルタリング除去して光源の発光スペクトルを成形する他の作用物を含むことができる。

シリコーンのようなフレキシブルなカプセル材料は多数の利点を有するが、エポキシから形成されたカプセル材料の層も利用され得る。エポキシは、ダイをカプセル封止することに加えて、ダイの領域に剛性部材を提供するという利点を有する。

図３〜図５に示された実施形態は、ダイのＬＥＤに電気接続を提供するために光源の一方のエッジに沿ったコネクタ２５を利用する。しかしながら、コネクタが２４と２６で示されたタブの一方または双方に形成された実施形態も構成され得る。

本発明の上述した実施形態において、基板の上面は、特定の領域において反射性であるとして説明された。この説明のために、表面が８０％よりも多い光を反射する場合、表面は、ダイにより、又はカプセル材料層が蛍光体またはルミネッセンス材料を含む場合に蛍光体により放出された光に対して反射性であると定義される。表面は、鏡面仕上げ、又はつや消し仕上げを有することができる。

当業者には、本発明に対する種々の修正が、上記の説明、及び添付図面から明らかになるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるべきである。

本発明を要約すると、次の通りである。フレキシブル基板２３、及びＬＥＤを有する複数のダイ２１を有する光源２０が開示される。光源２０は、光源２０を適切なライトパイプ２１０に結合することによって分散光源２０を提供するために都合良く利用され得る。基板は、第１及び第２の領域に分割される。ダイ２１は、第１の領域において基板に付着される。第２の領域２９、３０における基板の表面部分は反射性である。基板は、有用でない方向に放出された光をより有用な方向に反射する反射器を、第２の領域２９、３０が形成するように曲げられる。基板は、３つの層のフレキシブルな回路支持体から構成されることができ、この場合、ダイ２１で生成された熱に対する改善された熱経路を提供するように、ダイ２１が下側金属層に実装される。

従来技術の光源１１０の上面図である。 図１に示されたライン２−２に沿って切断された光源１１０の断面図である。 本発明の一実施形態による光源の上面図である。 図３に示されたライン４−４に沿って切断された断面図である。 図３に示されたライン５−５に沿って切断された断面図である。 本発明の一実施形態による分散光源の上面図である。 図６に示されたライン７−７に沿って切断された断面図である。 本発明による分散光源の別の実施形態の断面図である。 図１０に示されたライン９−９に沿って切断された断面図である。 本発明の一実施形態による光源の上面図である。 本発明による光源の別の実施形態の上面図である。 本発明の一実施形態による分散光源の別の実施形態の断面図である。 本発明による分散光源の別の実施形態の断面図である。 個々のダイがカプセル材料の層で個別にカプセル封入された、基板上にある線形アレイのダイの断面図である。 本発明の別の実施形態による線形アレイのダイの断面図である。

符号の説明

20 光源
21 ダイ
22 カプセル材料
23 フレキシブル基板
25 コネクタ
29、30 側部領域
91-93、267-269 トレース
210 ライトパイプ
212-214 平面状剛性セクション
222-224 剛性セクション

Claims (10)

1. 光源（20）であって、
   上側金属層と下側金属層との間に挟まれた誘電体層を有し、第１及び第２の領域に分割されたフレキシブル基板（23）と、
   前記第１の領域において前記下側金属層に付着された複数のダイ（21）とを含み、
   各ダイ（21）が光を放出する半導体発光デバイスからなり、前記第１の領域が、前記第１の領域における前記下側金属層に対する法線により特徴付けられ、前記上側金属層と下側金属層の少なくとも一方が、前記光源（20）の外部にある回路に前記ダイ（21）を接続するための複数の電気トレース（91-93、267-269）を含み、
   前記基板の前記上側金属層が前記第２の領域（29、30）において反射性であり、前記基板は、前記第１の領域が前記第２の領域（29、30）に対して或る角度をなし、前記法線に対して０より大きい最初の角度で前記ダイ（21）から放出された光の一部が前記第２の領域（29、30）に当たって、前記最初の角度より小さい、前記法線に対する角度を有する方向に前記第２の領域から反射されるように曲げられる、光源（20）
2. 前記フレキシブル基板（23）が６００μｍ未満の厚みを有する、請求項１に記載の光源（20）。
3. 前記第２の領域（29、30）が、前記上側金属層に付着された反射層を含む、請求項１に記載の光源（20）。
4. 前記ダイ（21）が、前記第１の領域においてカプセル材料（22）の層によって覆われている、請求項１に記載の光源（20）。
5. 前記基板が、前記第１の領域の外側にあり、且つ前記トレース（91-93、267-269）に接続された複数の電気コンタクト有するコネクタ領域（25）を含み、前記コネクタ領域（25）が、前記光源（20）の外部にあるコネクタに嵌合するように構成されている、請求項１に記載の光源（20）
6. 前記下側金属層に付着された剛性部材（212-214、222-224）を更に含む、請求項１に記載の光源（20）。
7. 分散光源（20）であって、
   ダイの実装領域、並びに第１及び第２の取付領域（29、30）に分割されたフレキシブル基板（23）を含む光源（20）と、
   前記ダイの実装領域において前記基板に付着され、それぞれが光を放出する半導体発光デバイスからなる複数のダイ（21）と、
   上面と底面、及び第１のエッジ表面を有する透明な材料の薄板からなるライトパイプ（210）とを含み、
   前記光源（20）は、前記第１の取付領域の一部が前記上面に付着され、且つ前記第２の取付領域の一部が前記底面に付着されるように、前記薄板に取付けられており、前記ダイの実装領域は、前記ダイ（21）からの光が前記第１のエッジ表面を通じて前記薄板に入射するように、前記第１のエッジ表面と向かい合って配置されている、分散光源（20）。
8. 前記第１及び第２の取付領域（29、30）の一部が、前記フレキシブル基板（23）の外面上に反射性コーティングを含み、前記反射性コーティングが前記ダイ（21）から放出された前記光の一部を反射するように配置されている、請求項７に記載の分散光源（20）。
9. 前記フレキシブル基板（23）が上面と底面を含み、前記分散光源（20）の上面が前記第１のエッジ表面と向かい合っており、前記分散光源（20）が、前記ダイの実装領域において前記フレキシブル基板（23）の前記底面に付着された剛性部材（212-214、222-224）を更に含む、請求項７に記載の分散光源（20）。
10. 前記フレキシブル基板（23）が、前記ダイの実装領域の外側にあり、且つ前記ダイの実装領域内の電気トレース（91-93、267-269）に接続された複数の電気コンタクト有するコネクタ領域（25）を含み、前記コネクタ領域（25）が、前記光源（20）の外部にあるコネクタに嵌合するように構成されており、前記電気トレース（91-93、267-269）が前記ダイ（21）に接続されるトレースを含む、請求項９に記載の分散光源（20）

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