JP2014107462A - Ｌｅｄパッケージ装置及びｌｅｄ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋内型ＬＥＤ表示装置でも屋外型ＬＥＤ表示装置でも高コントラストを実現することができ、防水性も高めることができるＬＥＤパッケージ装置及びＬＥＤ表示装置を提供する。
【解決手段】本発明のＬＥＤパッケージ装置は、ベース１上に少なくとも１つのＬＥＤチップが搭載され、そのＬＥＤチップを包囲する透明の樹脂からなる樹脂モールド部２を有するＬＥＤパッケージ装置１０であって、前記樹脂モールド部は光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなるようにした円錐状部分を有していることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液晶表示装置の光源等に使用可能なＬＥＤパッケージ装置、及びそのＬＥＤパッケージ装置を用いたＬＥＤ表示装置に関するものである。

ＬＥＤは、長寿命かつ小型で発光効率にも優れていることから、各種表示装置、バックライト、照明等の各種用途への適用が広がっている。これらのなかでも、３色のＬＥＤチップを１つのパッケージに搭載したＬＥＤパッケージ装置は、電流の配分によってフルカラーが出せるものとしてカラー表示装置に使用することができる。このようなＬＥＤパッケージ装置としては、例えば、側面と樹脂および／または導電性金属から形成された底面とを有する凹部に複数のＬＥＤチップが搭載され、該凹部が透光性樹脂で封止されているＬＥＤパッケージにおいて、該ＬＥＤチップ各々を隔てる障壁が該底面と同一の樹脂または同一の導電性金属で一体成型されていることを特徴とするもの（特許文献１参照）、マトリックス状に配置された複数の発光素子の前方にほぼ水平に突き出したシェダー（ブラックマトリクスに相当）を有する画面表示装置において、シェダーの発光素子に対応する位置に四角の穴を開けたものなどがある（特許文献２参照）。

特開２００８−４１６９９号公報（第１頁、図１） 特開平１０−２６９４０号公報（第１頁、図１）

上記のようなＬＥＤパッケージ装置を用いて構成される従来のＬＥＤ表示装置では、コントラストが画質の良し悪しを決定付ける要素の一つである。コントラストが低いと、色の再現範囲が狭まり画質が低下する。従来のＬＥＤ表示装置は高コントラスト化のため、規則正しく格子状にＬＥＤパッケージ装置を実装した基板上に、ＬＥＤパッケージ装置以外の部分を覆うように樹脂成型品で格子状に作られた遮光部材（ブラックマトリクス）を装着している。しかしながら、その遮光部材は熱による膨張のため、ＬＥＤパッケージ装置と格子状の遮光部材の間に空隙ができるという課題がある。

屋内型ＬＥＤ表示装置の場合、前記空隙からＬＥＤパッケージ装置のリード部が見えるため、リード部と成型品の反射率の違いにより、コントラストが悪化してしまうという課題があった。また、屋外型ＬＥＤ表示装置の場合、格子状に実装された基板全体を樹脂で成型されたケースで覆うことにより防水する機種もあるが、発光部分は光の取出しがあるため透明にする必要があり、黒色化も可能であるが、光の取り出しが困難になり、透明ケースと同様の発光効率を実現するためにはより多くの電力を消費することになる。

近年ではＬＥＤパッケージ装置単体で防水機能を有したものもあり、そのＬＥＤパッケージ装置を屋外型ＬＥＤ表示装置に使用した場合、実装されたＬＥＤパッケージ装置のリード部を覆うようにシリコーンなどの黒色の樹脂を防水目的で基板上に流し込むが、その厚みの管理は非常に困難で、その厚みの違いによるコントラストの差異が基板単位で発生してしまう課題があった。また上述のような単体防水型のＬＥＤパッケージ装置はそのパッケージの高さから防水用樹脂を厚く挿入することが困難で、薄く防水樹脂を流入した場合、その屋外型ＬＥＤ表示装置としての防水性確保が課題となる。

本発明は上記のような実状に鑑みてなされたもので、屋内型ＬＥＤ表示装置でも屋外型ＬＥＤ表示装置でも高コントラストを実現でき、しかも防水性を高めることができるＬＥＤパッケージ装置、及びＬＥＤ表示装置を提供することを目的としている。

本発明に係るＬＥＤパッケージ装置は、ベース上に少なくとも１つのＬＥＤチップが搭載され該ＬＥＤチップを透明の樹脂によって包囲した樹脂モールド部を有するＬＥＤパッケージ装置であって、前記樹脂モールド部は光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなるようにした円錐状部分を有していることを特徴としている。

また、本発明に係るＬＥＤ表示装置は、前記ＬＥＤパッケージ装置の所定数がマトリクス状に実装された基板と、この基板の前方側に配設され前記ＬＥＤパッケージ装置の樹脂モールド部に対応する位置に前記モールド部分の先端部を挿通させる円形の挿通孔がマトリクス状に形成された遮光部材を備えたものである。

本発明に係るＬＥＤパッケージ装置は、ＬＥＤチップを包囲した透明の樹脂モールド部が光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなるようにした円錐状部分を有していることにより、使用時に用いる遮光部材の挿通孔を円形にすることができる。このため、挿通孔が四角形の場合に比べて遮光部分の面積割合を増やせると同時に、樹脂モールド部の外周面と遮光部材の挿通孔との間隙部面積を小さくすることができるのでコントラストの向上が期待できる。また、防水性を高めることができる。

また、本発明に係るＬＥＤ表示装置は、ＬＥＤチップを包囲した樹脂モールド部が光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなるように形成され、円形の挿通孔がマトリクス状に設けられた遮光部材と組み合わされていることにより、遮光部材の挿通孔の内径に対して、樹脂モールド部の外周面が遮光部材の背面側でベース方向に拡がることとなるので、ＬＥＤチップに接続されたリードが遮光部材の前方から見て覆い隠され、挿通孔からは見え難くなるようにできるため、コントラストを向上できる。基板上のリード部を絶縁保護する防水用樹脂の厚さを厚くすることが容易となるので、防水性が高められる。

本発明の実施の形態１によるＬＥＤパッケージ装置を概念的に示す斜視図。 図１に示すＬＥＤパッケージ装置をＬＥＤ表示装置として構成した例を概念的に示す要部側面断面図。 図２に示すＬＥＤ表示装置における遮光部材の挿通孔とＬＥＤパッケージ装置の配置関係を概念的に示す要部正面図。 本発明の実施の形態２によるＬＥＤパッケージ装置を概念的に示す斜視図。 図４に示すＬＥＤパッケージ装置の使用例を概念的に示す側面断面図。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるＬＥＤパッケージ装置を概念的に示す斜視図、図２は図１に示すＬＥＤパッケージ装置をＬＥＤ表示装置として構成した例を概念的に示す要部側面断面図、図３は図２に示すＬＥＤ表示装置における遮光部材の挿通孔とＬＥＤパッケージ装置の配置関係を概念的に示す要部正面図である。実施の形態１のＬＥＤパッケージ装置１０は、図１に示すように、円盤状のベース１と、ベース１上に設けられた図示されていない発光波長の異なる３つのＬＥＤチップと、その３つのＬＥＤチップを包囲するように設けられた円錐台状の樹脂モールド部２と、ベース１の周囲の１箇所に集中して設けられたリード（リードフレーム）３を備えている。樹脂モールド部２の上端面２ａがＬＥＤチップからの光束の出射面となっている。

ベース１は黒色の絶縁性樹脂からなり、その表面は光の反射を抑制するように細かいシボや溝などが形成され、さらに防水の観点から、図２に示すようにベース１の周縁部１ａは丸みを有した形状に成型加工されている。なお、ベース１の周縁部１ａが丸みのない直角に形成されていると、そこから使用時に用いる防水性樹脂（図示省略）のクラックが進み、水の浸入が発生する原因となるので好ましくない。また、ベース１を構成する樹脂材料は、公知のフィラー類を適宜配合し、線膨張係数を抑えたパッケージとすることが好ましい。

リード３は図示されていないＬＥＤチップに電気的に接続されている。なお、４本設けられたリードの１本は、３つのＬＥＤチップに対する共通リード、他の３本は発光波長領域が異なる例えば青色、緑色、赤色領域に発光する合計３つのＬＥＤチップに並列的に接続され、個別に発光制御するように構成される。該リード３はベース１の外周部における１箇所に集中して設けられている。

円錐台状の樹脂モールド部２は、例えばポッティング、トランスファーモールドなどによって形成される。樹脂モールド部２に用いる材料としては特に限定されるものではないが、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料で、無色透明で光の透過性に優れたものなどは何れも好ましく用いることができる。なお、例えば指向特性を改善するため樹脂内に拡散剤を配合した場合、樹脂モールド部２は若干白みがかったボディーカラーとなることもある。

前記のようなＬＥＤパッケージ装置１０は、例えば図２、図３に示すようなＬＥＤ表示装置２０として構成することができる。ＬＥＤ表示装置２０は、基板４上に所定数のＬＥＤパッケージ装置１０をマトリクス状に規則正しく並ぶように実装し、基板４の前方側（表面側）に円錐台状の樹脂モールド部２の先端部または先端部から中央部に至る部分を挿通させる円形の挿通孔５ａがマトリクス状に設けられた黒色の遮光部材（ブラックマトリクス）５を配設したものであり、挿通孔５ａの内周面は樹脂モールド部２の傾斜外周面２ｂと間隙を介して対向している。遮光部材５と基板４の間の空隙部６には、防水シリコーン（図示省略）などの防水用樹脂（図示省略）が少なくともリード３が隠れるように塗布される。なお、基板４の表面に設けられた配線パターンや、その配線パターンとリード３との電気的接続部なども図示省略している。

次に上記のように構成された実施の形態１に係るＬＥＤパッケージ装置１０、及びＬＥＤ表示装置２０の動作及び効果について説明する。なお、ＬＥＤパッケージ装置１０、またはそのＬＥＤパッケージ装置１０を用いて構成されたＬＥＤ表示装置２０を、所望の駆動回路に接続させて点灯し、またはイメージや各種情報を例えば動画や静止画として表示させる動作については当業者において慣用的な技術であるので図示及び説明を省略する。

実施の形態１の特徴部分の一つは、樹脂モールド部２を光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなる円錐台状に形成したことにあり、該構成により遮光部材５の挿通孔５ａの内径を小さくできる。また、他の特徴部分は、複数のリード３を樹脂モールド部２が乗るベース１の外周端の外側１箇所にまとめて配置したことであり、該構成により図２の矢印Ａのように遮光部材５の前方側から挿通孔５ａを通して見える領域を小さくし、リード３をその領域の外側に位置させることもできる。そのため、リード３部分の外光反射を遮光部材５により抑制することができ、コントラストの向上が期待できる。

また、さらに他の特徴部分は、樹脂モールド部２を円錐台状に形成したことで、遮光部材５の挿通孔５ａを図３に示すように円形にすることができる点にある。そのため、挿通孔５ａが四角形の場合に比べて黒色部分の面積割合を増やせると同時に、樹脂モールド部２の傾斜外周面２ｂと遮光部材５の挿通孔５ａとの間隙部面積を小さくすることができるので、挿通孔５ａから見える面積を従来の四角形の挿通孔と比べ小さくすることができ、コントラストを向上できる。

また、４本のリード３をベース１の外周部の一か所に集中させて設けたことで、基板４とＬＥＤパッケージ装置１０の熱膨張率の違いにより発生する応力の影響を少なくできる。また、樹脂モールド部２の高さを目的に応じて高くすることが容易なので、例えば前記高さを高くして防水シリコーンなどの防水用樹脂を塗布する際の塗布量を厚く注入して防水性を高めすことが可能となり、塗布量の制御も比較的容易であるため、コントラストや指向特性のばらつきを抑えることができる。また、その防水用樹脂は格子状の挿通孔５ａとの間隙部から見えないので、防水用樹脂の厚みの違いによる基板単位でのコントラストの差異も解消できる。

上記のように、実施の形態１によるＬＥＤパッケージ装置１０は、ＬＥＤチップを包囲する樹脂モールド部２を光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなる円錐台状としたことにより、装置が小形化され、使用時に用いる遮光部材５の挿通孔５ａを円形にすることができる。このため、挿通孔５ａが四角形の場合に比べて黒色の遮光部分の面積割合を増やせると同時に、樹脂モールド部２の外周面と挿通孔５ａとの間隙部面積を小さくすることができコントラストの向上が期待できる、など上述した顕著な効果が得られる。

また、実施の形態１に係るＬＥＤ表示装置２０は、ＬＥＤチップを包囲した樹脂モールド部２が光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなるように形成され、円形の挿通孔５ａを有する遮光部材５と組み合わされていることにより、挿通孔５ａが四角形の場合に比べて黒色の遮光部分の面積割合を増やせると同時に、樹脂モールド部２の傾斜外周面２ｂと遮光部材５の挿通孔５ａとの間隙部面積を小さくすることができコントラストが向上する。また、遮光部材５の挿通孔５ａの内径に対して、樹脂モールド部２の傾斜外周面２ｂが遮光部材５の背面側でベース方向に拡がる構成となるので、ＬＥＤチップに電気的に接続されたリード２が遮光部材５の前方から見て覆い隠され、屋内使用の場合、挿通孔からは見え難くなるため、コントラストが向上するなど上述した種々の効果が得られる。

実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２によるＬＥＤパッケージ装置を概念的に示す斜視図、図５は図４に示すＬＥＤパッケージ装置の使用例を概念的に示す側面断面図である。図において、ＬＥＤパッケージ装置１０Ａの樹脂モールド部２Ａは、円錐台状基部２１と、その円錐台状基部２１の頂部に該頂部と同一半径の円柱が接続された形状の円柱状部２２が一体形成されて成っている。図示されていないＬＥＤチップからの光束の出射面は、円柱状部２２の上端面２２ａによって形成されている。樹脂モールド部２Ａの高さ寸法は、図１に示す実施の形態１のものよりも高く、ベース１Ａの外周面には実装時の転倒防止用の棒状の突出部１１が放射状に３方向に等角度で突出されている。

転倒防止用の構造部である突出部１１は、ベース１Ａの周縁部１ａと同様に防水性も鑑みて丸みを帯びた形状とし、角部が形成されないようにベース１Ａと一体に構成されている。また、図４に示すＬＥＤパッケージ装置１０Ａを用いて構成されたＬＥＤ表示装置２０Ａは、図５に示すように遮光部材５の厚みが、実施の形態１の場合よりも厚く形成され、挿通孔５ａには円柱状部２２が挿通され、挿通孔５ａの内周面は円柱状部２２の外周面２２ｂと間隙を介して対向するように構成されている。なお、ベース１Ａとしては黒色の樹脂絶縁を使用するなど、その他の構成は上記実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。なお、各図を通じて同一符号は同一または相当部分を示している。

上記のように構成された実施の形態２においては、ＬＥＤパッケージ装置１０Ａの高さを従来のＬＥＤパッケージ装置よりも高くしているので、図示省略している防水シリコーン塗布量の制御が比較的容易である。ＬＥＤパッケージ装置１０Ａの高さが低いと防水シリコーンの塗布量のばらつきにより、コントラストや指向特性がばらつくことがあるが、この発明ではそのようなばらつきを抑制できる。また、リード２がベース１Ａの外周端の１箇所に集合して配置されていることで、図５に示すようにＬＥＤ表示装置２０Ａを構成したときに、遮光部材５の背面側に配設されたリード３が挿通孔５ａから見え難くすることができる。

また、樹脂モールド部２Ａを、円錐台状基部２１と該円錐台状基部２１の頂部に、該頂部と同一半径の円柱状部２２が接続された形状に一体形成するように構成したことで、リード３部分の外光反射を遮光部材５により抑制することができる。上記実施の形態１と比較すると、遮光部材５をより厚く成型することが可能であり、成型の容易性と成型ムラで発生する色ムラを更に改善することができる。

上記のように実施の形態２に係るＬＥＤパッケージ装置１０Ａは、樹脂モールド部２Ａを、円錐台状基部２１と該円錐台状基部２１の頂部に、該頂部と同一半径の円柱状部２２が接続された形状に一体形成したことにより、表示装置として構成する際に、従来挿通孔が四角形のマトリクス状であった遮光部材を円形の挿通孔５ａにすることができ、直径と辺の長さが同一だった場合四角形より円形の方が面積は小さいため、遮光部分の面積割合が増えると同時にＬＥＤパッケージ装置との間隙部面積を小さくすることができ、コントラストの向上が期待できる。

また、屋内使用の場合、遮光部材５Ａの挿通孔５ａを円形にすることにより空隙から見えていたＬＥＤパッケージ装置１０Ａのリード３の部分を覆い隠すことができ、その挿通孔５ａから見えるのは、黒いＬＥＤパッケージ装置１０Ａの黒色のベース１Ａとなるため、コントラストの向上が期待できる。

屋外使用の場合、樹脂モールド部２Ａの高さを高くして、ＬＥＤパッケージ装置１０Ａのリード３部分を覆うように防水用樹脂を厚く注入することができる。また、その防水用樹脂は遮光部材５Ａの格子状の挿通孔５ａと樹脂モールド部２Ａの間隙から見えないので、防水用樹脂の厚みの違いによる基板単位でのコントラストの差異も解消できる。また、樹脂モールド部２Ａを円柱状部２２を有するように形成したことで、遮光部材５Ａを厚くすることが可能で、成型の容易性と成型ムラで発生する色ムラを改善することができる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、ＬＥＤパッケージ装置１０（１０Ａ）に設けるＬＥＤチップを１つまたは２つとし、あるいは４つ以上としても良く、更に発光色も所望により適宜変更できる。また、遮光部材５（５Ａ）の形状や構造を変更することなども可能である。ＬＥＤ表示装置をカラー表示装置として構成した場合について説明したが、それに限定されないことは言うまでもない。

１、１Ａ ベース、 １ａ 周縁部、 ２、２Ａ 樹脂モールド部、 ２ａ 上端面、 ２ｂ 傾斜外周面、 ３ リード、 ４ 基板、 ５、５Ａ 遮光部材（ブラックマトリクス）、 ５ａ 挿通孔、 ６ 空隙部、 １０、１０Ａ ＬＥＤパッケージ装置、 １１ 突出部、 ２０、２０Ａ ＬＥＤ表示装置、 ２１ 円錐台状基部、 ２２ 円柱状部、 ２２ａ 上端面、 ２２ｂ 外周面。

Claims (7)

1. ベース上に少なくとも１つのＬＥＤチップが搭載され該ＬＥＤチップを包囲する透明の樹脂からなる樹脂モールド部を有するＬＥＤパッケージ装置であって、前記樹脂モールド部は光の出射面方向に沿って外径寸法が小さくなるようにした円錐状部分を有していることを特徴とするＬＥＤパッケージ装置。
2. 前記ＬＥＤチップに接続されたリードが前記ベースの１箇所に集中して設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤパッケージ装置。
3. 前記樹脂モールド部は円錐台状に形成されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤパッケージ装置。
4. 前記樹脂モールド部は、円錐台状基部と該円錐台状基部の頂部に、該頂部と同一半径の円柱状部が接続された形状に一体形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤパッケージ装置。
5. 前記ベースの周囲に転倒防止用の突出部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のＬＥＤパッケージ装置。
6. 前記ベースは周縁部が丸みを帯びた円盤状に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のＬＥＤパッケージ装置。
7. 前記請求項１から請求項６の何れか１項に記載のＬＥＤパッケージ装置の所定数がマトリクス状に実装された基板と、この基板の前方側に配設され前記ＬＥＤパッケージ装置の前記樹脂モールド部に対応する位置に、前記樹脂モールド部の先端部を挿通させる円形の挿通孔がマトリクス状に形成された遮光部材を備えたことを特徴とするＬＥＤ表示装置。

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