JP3943091B2

JP3943091B2 - 光源装置および面光源装置

Info

Publication number: JP3943091B2
Application number: JP2004062424A
Authority: JP
Inventors: 靜男関; 修齋藤; 正明寒河江; 義人浅沼
Original assignee: 日本ライツ株式会社
Priority date: 2004-03-05
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: JP2005252082A

Description

本発明は、例えば液晶表示装置等の光源として用いられる光源装置に関し、複数の異なる発光色の半導体発光素子や複数の同発光色の半導体発光素子を１つのパッケージにするとともにリードフレームやリード端子の側面側から出射して、混合色の光や輝度の高い出射光を小さな幅で可能にした光源装置および面光源装置に関するものである。

半導体発光素子である発光ダイオードは、小型に構成され、球切れなどの心配もなく、効率良く鮮明な発光色を得ることができる。

しかし、白色光を得る場合、従来の光源装置では、赤色発光、緑色発光、青色発光の半導体発光素子を出射面に対して横方向に並べ、各色の半導体発光素子からの光を混合させて得ていた。

また、単色光で高輝度を得る場合、従来の光源装置では、複数の半導体発光素子を出射面に対して横方向に並べて得ていた。

さらに、白色光を得るのに従来の光源装置は、例えば青色半導体発光素子に波長変換材料を塗布したりして、擬似的な白色光を得るものも知られている。
特開平１０−１９００６６号公報

従来の光源装置は、赤色発光、緑色発光、青色発光の半導体発光素子を出射面に対して横方向に並べて白色光を得ているので、例えば、半導体発光素子の発光色を赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、青色発光（Ｂ）の順に３つ並べた場合には、隣り合うＲとＧ、ＧとＢとは異なる光が混合することが出来るが、一つ置いてのＲとＢとでは異なる光が混合することが出来ないで、両サイドの異なる発光色が目立ってしまうといったように、各異なる発光色の半導体発光素子の出射光が混合しにくい課題がある。

また、従来の波長変換材料を用いた光源装置の場合には、常に波長変換材料が半導体発光素子自身からの発光する光の中に紫外線が含まれてたり、外光（特に、太陽光）による例えば、紫外線や宇宙線等の波長の短い光（波長）によって、波長変換材料を劣化させてしまう課題等がある。

さらに、波長変換材料を用いた白色光源では、赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、青色発光（Ｂ）の各々の波長に対しての反応系を用いる場合、３つの波長が得られない事やエネルギーレベルが不足しているために利用することが出来ない課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一つのリードフレームに発光色の異なる半導体発光素子や同発光色の半導体発光素子を各々一つづつ配置したリードフレームを複数並列に併設する時に発光色の異なる半導体発光素子や同発光色の半導体発光素子を開口部方向に直線的または千鳥状になるように配置し、出射方向に略１列に並んだ半導体発光素子によって、発光色の異なる半導体発光素子の場合に混合された色の光が開口部から出射し、発光色の同じ半導体発光素子の場合に高輝度（エネルギの強い）単色光の光が開口部から出射することができるとともに開口部の大きさを小さくすることができる小型で高輝度な光源装置および面光源装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形部を成形したことを特徴とする。

請求項１に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形部を成形したので、発光色の異なる場合に、開口部の奥から順に半導体発光素子からの光線が開口部の側面方向から出射するとともに開口部の上部方向に出射し、順次開口部方向に向かいながら互いに異なる発光色の半導体発光素子からの光線と混ざった発光色の光線を開口部から出射する。例えば赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、青色発光（Ｂ）の半導体発光素子からの光線によって白色の発光色の光を開口部から出射することができる。

また、同発光色の場合に、開口部の奥から順に半導体発光素子からの光線が開口部の側面方向から出射するとともに開口部の上部方向に出射し、順次開口部方向に向かいながら互いに同発光色の半導体発光素子からの光線と混ざった発光色の光線を開口部から出射する。例えば緑色発光（Ｇ）の半導体発光素子からの光線によって輝度の高い緑色発光（Ｇ）色の光を開口部から出射することができる。

また、請求項２に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々半導体発光素子の高さの順に並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形部を成形したことを特徴とする。

請求項２に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々半導体発光素子の高さの順に並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形部を成形したので、発光色の異なる場合に、開口部の奥から順に半導体発光素子からの光線が開口部の側面方向から出射するとともに開口部の上部方向に出射し、順次開口部方向に進む光線が開口部側にある半導体発光素子によって邪魔されず、順次開口部方向に向かいながら互いに異なる発光色の半導体発光素子からの光線と混ざった発光色の光線を開口部から出射する。例えば赤色発光（Ｒ）、緑色発光（Ｇ）、青色発光（Ｂ）の半導体発光素子からの光線によって白色の発光色の光を開口部から出射することができる。

また、同発光色の場合に、開口部の奥から順に半導体発光素子からの光線が開口部方向に出射し、順次開口部方向に進む光線が開口部側にある半導体発光素子によって邪魔されず、順次開口部方向に向かいながら互いに同発光色の半導体発光素子からの光線と混ざった発光色の光線を開口部から出射する。例えば緑色発光（Ｇ）の半導体発光素子からの光線によって輝度の高い緑色発光（Ｇ）色の光を開口部から出射することができる。

さらに、請求項３に係る光源装置は、インサート成形部に、半導体発光素子を載置した各リードフレームが並列に併設している方向に対して略直角の１方向に反射性を有する壁を設けることを特徴とする。

請求項３に係る光源装置は、インサート成形部に、半導体発光素子を載置した各リードフレームが並列に併設している方向に対して略直角の１方向に反射性を有する壁を設けるので、各半導体発光素子のリードフレームに沿った方向に出射した光線を反射することができる。

また、請求項４に係る光源装置は、開口部の両端から開口部の反対方向に向かう方向に延び開口部から開口部の反対方向に従い両端の幅が狭くなるような円弧状または直線状の壁を有することを特徴とする。

請求項４に係る光源装置は、開口部の両端から開口部の反対方向に向かう方向に延び開口部から開口部の反対方向に従い両端の幅が狭くなるような円弧状または直線状の壁を有するので、各半導体発光素子のリードフレームに沿った方向に出射した光線を開口部方向に反射し開口部から出射したり、幾度も互いに対向する壁に反射しながら開口部方向に出射することができる。

さらに、請求項５に係る光源装置は、インサート成形部を各リードフレームに載置した半導体発光素子の上部に空間を設けるとともに壁間に透明樹脂を充填することを特徴とする。

請求項５に係る光源装置は、インサート成形部を各リードフレームに載置した半導体発光素子の上部に空間を設けるとともに壁間に透明樹脂を充填するので、半導体発光素子から出射した光線を遮らずに開口部方向に透明樹脂を透過しながら出射することができる。

また、請求項６に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームの１端側を機械的および電気的に接続した構造であることを特徴とする。

請求項６に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームの１端側を機械的および電気的に接続した構造であるので、複数の半導体発光素子を並列接続する時に、外部で電気的接続をしないため、接続不良等を回避することができるとともに各半導体発光素子の電極と各リードフレームとを金ワイヤ等で電気的に接続するワイヤーボンディングをした後に各半導体発光素子の検査をする時に１端側を接続した方をコモンラインとして利用することができる。

さらに、請求項７に係る面光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側または並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形をした光源装置と、
光を導く入射部を裏面部の側面部端を欠切して欠切部を形成するとともに欠切部に対向するように光を出射する表面部の側面部端をテーパ形状に欠切してテーパ形状部を形成した導光体と、
テーパ形状部の上部に設けられる反射性を有する反射体と、
これら光源装置と導光体と反射体とを収納するケースとを具備し、
導光体の欠切部の位置に光源装置を配置し、
リードフレーム上に複数の半導体発光素子から上部方向に出射した出射光線は半導体発光素子の上部方向に設けた開口部から半導体発光素子の上部方向に出射し、側面方向に出射した出射光線は互いの半導体発光素子を避けて１端側側面方向に設けた開口部から１端側側面方向に出射し、欠切部の上方である導光体の裏面部側と欠切部の横方向である導光体の側面部側とから半導体発光素子からの出射光線を導光体内に導き側面部側からの光は側面部の反対側方向に進み、裏面部側からの光はテーパ形状部で反射され反対側方向に進みながら表面部より出射することを特徴とする。

請求項７に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側または並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形をした光源装置と、
光を導く入射部を裏面部の側面部端を欠切して欠切部を形成するとともに欠切部に対向するように光を出射する表面部の側面部端をテーパ形状に欠切してテーパ形状部を形成した導光体と、
テーパ形状部の上部に設けられる反射性を有する反射体と、
これら光源装置と導光体と反射体とを収納するケースとを具備し、
導光体の欠切部の位置に光源装置を配置し、
リードフレーム上に複数の半導体発光素子から上部方向に出射した出射光線は半導体発光素子の上部方向に設けた開口部から半導体発光素子の上部方向に出射し、側面方向に出射した出射光線は互いの半導体発光素子を避けて１端側側面方向に設けた開口部から１端側側面方向に出射し、欠切部の上方である導光体の裏面部側と欠切部の横方向である導光体の側面部側とから半導体発光素子からの出射光線を導光体内に導き側面部側からの光は側面部の反対側方向に進み、裏面部側からの光はテーパ形状部で反射され反対側方向に進みながら表面部より出射するので、光源装置で複数の半導体発光素子からの出射光を混合して導光体の裏面部側と欠切部の横方向である導光体の側面部側とから導光体内に導くとともに上部方向に出射した光を欠切部の上方である導光体の裏面部側から導光体内に導き表面部に設けたテーパ形状部で反射しながら複数の半導体発光素子からの出射光を混合して、最終的に表面部から混合された光を出射することができる。

また、請求項８に係る面光源装置は、導光体上部に光を偏向させる偏向シートを設け、表面部から出射した光を均一にすることを特徴とする。

請求項８に係る面光源装置は、導光体上部に光を偏向させる偏向シートを設け、表面部から出射した光を均一にするので、より輝度の向上と発光色の色斑を解消することができる。

請求項３に係る光源装置は、インサート成形部に、半導体発光素子を載置した各リードフレームが並列に併設している方向に対して略直角の１方向に反射性を有する壁を設けるので、各半導体発光素子のリードフレームに沿った方向に出射した光線を反射することができる。これにより、各半導体発光素子からの出射光を開口部に導くことができる。

請求項４に係る光源装置は、開口部の両端から開口部の反対方向に向かう方向に延び開口部から開口部の反対方向に従い両端の幅が狭くなるような円弧状または直線状の壁を有するので、各半導体発光素子のリードフレームに沿った方向に出射した光線を開口部方向に反射し開口部から出射したり、幾度も互いに対向する壁に反射しながら開口部方向に出射することができる。これにより、各半導体発光素子からの出射光を余すことなく開口部に導くことができる。

請求項５に係る光源装置は、インサート成形部を各リードフレームに載置した半導体発光素子の上部に空間を設けるとともに壁間に透明樹脂を充填するので、半導体発光素子から出射した光線を遮らずに開口部方向に透明樹脂を透過しながら出射することができる。これにより、空気層が少なく光が減衰せずに出射させることができる。

請求項６に係る光源装置は、各々のリードフレーム上に発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームの１端側を機械的および電気的に接続した構造であるので、複数の半導体発光素子を並列接続する時に、外部で電気的接続をしないため、接続不良等を回避することができるとともに各半導体発光素子の電極と各リードフレームとを金ワイヤ等で電気的に接続するワイヤーボンディングをした後に各半導体発光素子の検査をする時に１端側を接続した方をコモンラインとして利用することができる。これにより、信頼性および生産性を向上することができる。

請求項７に係る面光源装置は、各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的にリードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側または並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、半導体発光素子の上部方向とに半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形をした光源装置と、
光を導く入射部を裏面部の側面部端を欠切して欠切部を形成するとともに欠切部に対向するように光を出射する表面部の側面部端をテーパ形状に欠切してテーパ形状部を形成した導光体と、
テーパ形状部の上部に設けられる反射性を有する反射体と、
これら光源装置と導光体と反射体とを収納するケースとを具備し、
導光体の欠切部の位置に光源装置を配置し、
リードフレーム上に複数の半導体発光素子から上部方向に出射した出射光線は半導体発光素子の上部方向に設けた開口部から半導体発光素子の上部方向に出射し、側面方向に出射した出射光線は互いの半導体発光素子を避けて１端側側面方向に設けた開口部から１端側側面方向に出射し、欠切部の上方である導光体の裏面部側と欠切部の横方向である導光体の側面部側とから半導体発光素子からの出射光線を導光体内に導き側面部側からの光は側面部の反対側方向に進み、裏面部側からの光はテーパ形状部で反射され反対側方向に進みながら表面部より出射するので、光源装置で複数の半導体発光素子からの出射光を混合して導光体の裏面部側と欠切部の横方向である導光体の側面部側とから導光体内に導くとともに上部方向に出射した光を欠切部の上方である導光体の裏面部側から導光体内に導き表面部に設けたテーパ形状で反射しながら複数の半導体発光素子からの出射光を混合して、最終的に表面部から混合された光を出射することができる。これにより、光源からの光を無駄なく変換し、高輝度で色斑の無い平面出射光を得ることができる。

請求項８に係る面光源装置は、導光体上部に光を偏向させる偏向シートを設け、表面部から出射した光を均一にするので、より輝度の向上と発光色の色斑を解消することができる。これにより、上品の面光源を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、本発明は、絶縁性の基板やリードフレーム上に複数の並列に併設したパターンを１ユニットとして、これら複数の並列に併設した向きに対して略直角方向の２方向または１方向と載置した上方向に出射するように開口部を設けて、これら１ユニットの導電性パターンやリードフレームのパターン上に透明樹脂や透明接着剤により発光色の異なる複数の半導体発光素子や同発光色の複数の半導体発光素子を載置して接着固定し、複数の半導体発光素子からの出射光線が効率良く開口部の上部方向とサイド方向から出射できる光源装置と、この開口部に対向できるように裏面部の側面端側に矩形形状の欠切部を形成するとともに表面部の側面部端側で欠切部と対向する位置にテーパ形状に欠切したテーパ形状部を形成し、開口部の側面からの光を裏面部の欠切した矩形形状の欠切部の側面側から入射し、開口部の上方からの光を裏面部の欠切した矩形形状の欠切部の裏面側から入射し、光源装置からの光を余すことなく導光体に導き、この導光体の表面部にテーパ形状に欠切したテーパ形状部の上部に反射体を設けて漏れ光を導光体に再び戻し表面部から出射するようにケースに収納した光源装置および面光源装置を提供するものである。

図１は本発明に係る面光源装置の略構成組図、図２（ａ）は本発明に係る光源装置における複数の半導体発光素子が載置された絶縁性基板の略斜視図、図２（ｂ）は本発明に係る光源装置の略斜視図、図３は本発明に係る光源装置の透視平面図、図４は本発明に係る導光体での光の軌跡図である。

図１に示すように、面光源装置１は、光源装置２と導光体８と反射体１７およびケース１９から構成され、複数のリードフレームに搭載した複数の半導体発光素子により混合された光を側面方向３ａと上方３ｂとに出射する開口部３ａ，３ｂを有した光源装置２を裏面部９の側面部１６端側に矩形形状に欠切した導光体８の欠切部１１に備え、光源装置２の開口部からの光を欠切部１１の側面方向入射面１４ｂと上方向入射面１３から導光体８内に導き、欠切部１１の上方向入射面１３からの光を導光体８の表面部１０の側面部１６端側に設けたテーパ形状部１２によって光源装置２と反対方向に反射させて表面部１０全体から光を出射させるものである。

図２に示すように、光源装置２は、インジェクションないしトランスファーモルドタイプのものであり、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ、リードフレームのパターン３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２、壁４、開口部３ａ（横方向）および３ｂ（上方向）、モールドケース６、リード端子７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｃ２およびボンディングワイヤ７等で概略構成される。なお、本例におけるパターンは電気配線パターンも含むものである。

光源装置２は、複数のリードフレームのパターン３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２を並列に併設し、これらの上に半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃが直線的または千鳥状になるように載置する。

なお、ここでは、図示しないが、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃを高さの順に直線的または千鳥状になるように載置しても良い。

また、これら複数のリードフレームを、絶縁性を有する樹脂等でインサート成形を施して、モールドケース６を設けるとともにモールドケース６の外側にリードフレームのパターン３ａ１，３ａ２，３ｂ１，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２に対応するリード端子７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｃ２を設ける。

なお、光源装置２はこれら複数のリードフレームをインサート成形によって変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートや芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る材料に、チタン酸バリウム等の白色粉体を混入させて樹脂で挟み込んだように形成されている。

また、絶縁性を有する樹脂等でインサート成形を施す時に、複数の半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃが並列に併設したリードフレームの両端側の少なくとも１端側側面方向に開口部３ａを設ける。なお、上方部は透明樹脂を充填するために現状では何も無く透明樹脂を充填したままで開口部３ｂとなる。

さらに、絶縁性を有する樹脂等でインサート成形を施す時に、複数の半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃが並列に併設されている並列方向に対して略垂直方向に反射性を有する壁４を設ける。この壁４は、開口部３ａの両端から開口部３ａの反対方向に向かう方向に延びて開口部３ａの反対方向に向かうに従い両端の幅が狭くなるような円弧状または直線状に成形されている。

なお、ここでは、図示しないが、この壁４は、リードフレームが連結している連結部方向に対して略垂直方向に反射性を有する。さらに、壁４は、開口部３ａの両端から開口部３ａの反対方向に向かう方向に延びて開口部３ａから開口部３ａの反対方向に向かうに従い両端の幅が狭くなるように円弧状または直線状に成形されている。

これら各々電気的に例えば、陽極側（アノード）パターン３ａ１，３ｂ１，３ｃ１や、陰極側（カソード）パターン３ａ２，３ｂ２，３ｃ２とし、陰極側（カソード）上に各々に同発光色または発光色の異なる半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃを透明な接着剤を塗り、その上に載置する。

半導体発光素子（２ａ，２ｂ，２ｃ）の表面上方に在る陰極（カソード）や陽極（アノード）等を電気的に接続するためにボンディングワイヤ７で接続する。

例えば、半導体発光素子２ａ，２ｂは半導体発光素子２ａ，２ｂの表面上方に在る陰極（カソード）と陰極側（カソード）パターン３ａ２，３ｂ２とを陰極側ボンディングワイヤ７で接続する。同様に陽極（アノード）と陽極側（アノード）パターン３ａ１，３ｂ１とを陽極側ボンディングワイヤ７で接続する。半導体発光素子２ｃは、半導体発光素子２ｃの表面上方に在る陽極（アノード）と陽極側（アノード）パターン３ｃ１とを陽極側ボンディングワイヤ７で接続する。そして、陰極（カソード）が半導体発光素子２ｃ自身の裏面下方に在る陰極側（カソード）とパターン３ｃ２とを導電性を有した接着剤で接続し、各々の陰極側（カソード）リード端子７ａ２，７ｂ２，７ｃ２や陽極側（アノード）リード端子７ａ１，７ｂ１，７ｃ１に導く。

さらに、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃをリードフレームのパターン３ａ２，３ｂ２，３ｃ２に接着（ダイボンディング）後およびボンディングワイヤ７によるワイヤボンディング後に壁４で囲まれた部分を透明な充填透明樹脂６ｂで、これら全てが浸されるようにモールドケース６内に充填透明樹脂６ｂを充填し、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃからの出射光を開口部３ａ，３ｂから単色光または混合色光を出射する。

半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃは、ｎ型層上に活性層を中心にダブルヘテロ構造からなるＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系のいずれかの化合物の半導体チップからなる高輝度出力の発光素子であり、有機金属気相成長法等で製作される。また、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ自身の基板はＡｌ₂Ｏ₃やＩｎＰサファイア等の透明基板からなり、この基板上に活性層を配し、活性層上に透明電極が形成されている。半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃに取り付ける電極は、Ｉｎ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂，ＩＴＯ等からなる導電性透明電極等をスパタリング、真空蒸着、化学蒸着等により生成されている。

ボンディングワイヤ７は金線等の導通線からなり、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃのアノード電極とパターン３ａ１，３ｂ１，３ｃ１との間、カソード電極とパターン３ａ２，３ｂ２，３ｃ２との間をそれぞれボンダによって電気的に接続している。

リード端子７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｃ２は、導通性および弾性力のある燐青銅等の導合金材等からなりリードフレームをモールドケース６から直接取り出して形成されている。リード端子７ａ２，７ｂ２，７ｃ２は、パターン３ａ２，３ｂ２，３ｃ２と電気的に接続されて半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃのカソード電極側と等しく、本発明の光源装置１としての陰極（−）として使用されるように構成される。

また、リード端子７ａ１，７ｂ１，７ｃ１は、パターン３ａ１，３ｂ１，３ｃ１と電気的に接続されて半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃのアノード電極側と等しく、本発明の光源装置１としての陽極（＋）として使用されるように構成される。

開口部３ａ，３ｂは、無色透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等からなり、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃからの光を効率良く出射する。

同発光色の半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃの場合には、輝度の高い出射光を得て効率良く出射することができる。また、発光色の異なる半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃの場合には、輝度の高い混合された新しい発光色の出射光を得て効率良く出射することができる。

モールドケース６は、変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートや芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る材料に、チタン酸バリウム等の白色粉体を混入させてモールド形成されており、底面にパターン３ａ１，３ｂ１，３ｃ１，３ａ２，３ｂ２，３ｃ２が露出している。

また、モールドケース６は、光の反射性と遮光性の良いチタン酸バリウム等度の白色粉体によって半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃの側面側から出光する光を効率良く反射すると共に、本発明の光源装置１に設けた横方向に出射する開口部３ａと上方に出射する開口部３ｂ以外の発光した光を外部に漏れない様に遮光する。

充填透明樹脂６ｂは、無色透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等からなり、モールドケース６内等でパターン３ａ１，３ａ２，３ｂａ，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２、半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃ、ボンディングワイヤ７等の保護および半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃからの出射光を開口部３ａに導くために壁等に囲まれた凹部全体に充填する。

また、リードフレームに設けたパターン３ａ１，３ａ２，３ｂａ，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２および半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃを直線的または千鳥状になるように載置する時および壁４ならびに開口部３ａが互いに対向するように一度に２つの光源装置１ができるようにする。

例えば、開口部３ａが互いに向かい合うように左右方向に手前から半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃを２つ載置する。１方向から観測すると、半導体発光素子２ｃ，２ｂ，２ａ，２ａ，２ｂ，２ｃの順に載置することになる。
さらに、図示しないが、同様に半導体発光素子２ａ，２ｂ，２ｃを高さの順に直線的または千鳥状になるように載置する場合も同様にしても良い。

また、並列に併設した複数のリードフレームの１端側側面方向に開口部３ａを設けるようにした光源装置１のユニットを開口部３ａが互いに対向するように２つのユニットを１単位として連続的に作成することによって生産性を向上させることができる。

導光体８は、屈折率が１．４〜１．７程度の透明なアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ）等で形成され、光を出射する表面部１０と、この反対側の裏面部９と、これらと接続する４つの側面部１６とからなる概略の外形が矩形形状をなし、裏面部９には欠切部１１を設けて光源装置２を備える。

この欠切部１１は、裏面部９側の側面部１６の端側に矩形形状に欠切したもので、例えば、裏面部９と側面部１６とが接続する部分を横にした四角柱で欠切したり、対向する１対の側面部１４方向の裏面部９に欠切したり、裏面部９の全ての側面部１４方向を欠切し、新たに導光体８の内側に入った側面１４ｂと導光体８の厚さが薄くなった上方向入射面１３を形成する。

また、導光体８は、表面部１０の側面部１６に接続する部分を傾斜面になるように、表面部１０の側の側面部１６の端側にテーパ形状部１２を設ける。

このテーパ形状部１２は、表面部１０側の側面部１６の端側に三角形形状に欠切したもので、例えば、表面部１０と側面部１６とが接続する部分を横にした三角柱で欠切したり、対向する１対の側面部１６方向の表面部１０に欠切したり、表面部１０の全ての側面部１６方向を欠切し、新たに導光体８の厚さが薄くなった側面部１４を形成する。

なお、図示しないが、これら裏面部９に設けた欠切部１１と、この欠切部１１に対向した位置の表面部１０に設けたテーパ形成部１２とは、光源装置２を備える所だけに欠切部１１とテーパ形状部１２とを設けても良い。

欠切部１１によって、欠切部１１の側面方向の入射面１４ｂと欠切部１１の上方向の入射面１３から光源装置２からの光を導光体８内に導く。

また、導光体８内（入射面１４ｂおよび入射面１３から）に入射した光は、例えばアクリル樹脂の屈折率ｎがｎ＝１．４９程度であるので、入射面１４ｂおよび入射面１３から入射した光は、０≦｜γ｜≦Ｓｉｎ^-1（１／ｎ）を満たす屈折率γの範囲γ＝０°〜±４２°で導光体８内を進む。

さらに、導光体８と空気層（屈折率ｎ＝１）との境界面ではＳｉｎθ＝（１／ｎ）で臨界角α＝４２°となり、空気層に対して臨界角α＝４２°以下の入射角度でなければ外部に出られない。

ここで、導光体８内での光の軌跡を説明する。なお、ここでは、図示しないが、テーパ形状部１２の上部に反射体１７および反射ケース１９を有するものとする。

光源装置２の開口部３ａから出射した光が入射面１４ｂから入射し、上記で説明したように屈折角γの範囲γ＝０°〜±４２°で導光体８内を進み、裏面部９に達した光は常に反射され（この時、全反射と反射ケース１９による。）表面部１０方向に向かい、ここでは図示しないが、表面部１０に設けた溝や凹凸等によって、屈折され表面部１０の外側に出射する。

また、光源装置２の開口部３ｂから出射した上方に向かう光が入射面１３から入射し、光Ｌ１は直進してテーパ形成部１２に達し、テーパ形成部１２で光は常に反射され（この時、全反射と反射体１７による。）テーパ形成部１２に対しての入射角と等しい反射角でテーパ形成部１２と反対の方向に反射光ＬＲ１として裏面部９方向に進む。裏面部９に達した光ＬＲ１は裏面部９で常に反射され（この時、全反射と反射ケース１９による。）反射光ＬＲ２として表面部１０方向に進み、表面部１０に達し、屈折して表面部１０から光Ｌ０を出射する。

なお、ここでの表面部１０から出射する光Ｌ０は、ここでは図示しないが、表面部１０に設けた溝や凹凸等によって、屈折され表面部１０の外側に出射する光もある。

反射体１７は、変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートや芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの材料に、例えばチタン酸バリウム等の白色粉体を混入させて反射性を有するようにし三角柱形状に成形されており、光源装置２の開口部３ｂから出射した上方に向かう光をテーパ形状部１２で反射するようにする。

なお、ここでは、三角柱形状にしたが、フラットな板状でも良く、反射性を有する反射シートや反射フィルムでも良く、テーパ形状部１２に貼っても良く、さらに反射性の無いフラットな板状の物に貼っても良い。

またここでは図示しないが、反射体１７を用いないでテーパ形状部１２に反射性を有するインクや塗料等で塗布しても良い。

ケース１９は、変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレートや芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの材料に、例えばチタン酸バリウム等の白色粉体を混入させて反射性を有するようにしたもので裏面部９や側面部１６および側面部１４を囲み、導光体８からの光を反射し、再度導光体８に導く。

このように、複数の半導体発光素子を複数のリードフレーム等に載置し、各半導体発光素子を光源装置の奥行き方向に並べ、各半導体発光素子からの出射光が混ざり合った光を光源装置の横方向の開口部から出射するとともに光源装置の上方向にも開口部を設け、半導体発光素子からの全出射光を開口部より出射させ、この開口部に対応するように、裏面部の側面側方向に光源装置に合わせて欠切させ、この欠切した位置に対応する表面部をテーパ形状にした導光体によって、光源装置の開口部からの横方向の出射光と上方向からの出射光とを導光体内に導き表面部から輝度が高く、色斑の無い出射光を得ることができる。

本発明に係る面光源装置の略構成組図である。（ａ）本発明に係る光源装置における複数の半導体発光素子が載置された絶縁性基板の略斜視図である。（ｂ）本発明に係る光源装置の略斜視図である。本発明に係る光源装置の透視平面図である。本発明に係る導光体での光の軌跡図である。

符号の説明

１面光源装置
２光源装置
２ａ，２ｂ，２ｃ半導体発光素子
３ａ開口部（横方向）
３ｂ開口部（上方向）
３ａ１，３ａ２，３ｂａ，３ｂ２，３ｃ１，３ｃ２リードフレームのパターン
４壁
６モールドケース
７ボンディングワイヤ
７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｂ２，７ｃ１，７ｃ２リード端子
８導光体
９裏面部
１０表面部
１１欠切部
１２テーパ形状部
１３上方向の入射面
１４側面方向の入射面
１４ｂ側面方向の入射面
１６側面部
１７反射体
１９反射ケース
Ｌ１，ＬＲ１，ＬＲ２，Ｌ０光線

Claims

各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに前記発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的に前記リードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、前記半導体発光素子の上部方向とに前記半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形部を成形したことを特徴とする光源装置。
各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々前記半導体発光素子の高さの順に並列に併設するとともに前記発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的に前記リードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの前記半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側と、前記半導体発光素子の上部方向とに前記半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形部を成形したことを特徴とする光源装置。
前記インサート成形部は、前記半導体発光素子を載置した各リードフレームが並列に併設している方向に対して略直角の１方向に反射性を有する壁を設けることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光源装置。
前記開口部の両端から前記開口部の反対方向に向かう方向に延び前記開口部から前記開口部の反対方向に従い前記両端の幅が狭くなるような円弧状または直線状の壁を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。
前記インサート成形部は、前記各リードフレームに載置した前記半導体発光素子の上部に空間を設けるとともに前記壁間に透明樹脂を充填することを特徴とする請求項３記載の光源装置。
前記各々のリードフレーム上に発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームの１端側を機械的および電気的に接続した構造であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光源装置。
各々のリードフレーム上に１つ以上の発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子を載置した複数のリードフレームを各々並列に併設するとともに前記発光色の異なるまたは同発光色の半導体発光素子が直線的に前記リードフレームの長手方向にズレをもって配置し、これら並列に併設した複数のリードフレームの前記半導体発光素子の高さがもっとも低いリードフレーム側または並列に併設した複数のリードフレームの長手方向の両端側の少なくとも１端側側面方向と、前記半導体発光素子の上部方向とに前記半導体発光素子からの出射光を出射する開口部を有するようにインサート成形をした光源装置と、
光を導く入射部を裏面部の側面部端を欠切して欠切部を形成するとともに前記欠切部に対向するように光を出射する表面部の前記側面部端をテーパ形状に欠切してテーパ形状部を形成した導光体と、
前記テーパ形状部の上部に設けられる反射性を有する反射体と、
これら前記光源装置と前記導光体と前記反射体とを収納するケースとを具備し、
前記導光体の前記欠切部の位置に前記光源装置を配置し、
リードフレーム上に複数の半導体発光素子から上部方向に出射した出射光線は前記半導体発光素子の上部方向に設けた開口部から前記半導体発光素子の上部方向に出射し、側面方向に出射した出射光線は互いの半導体発光素子を避けて前記１端側側面方向に設けた前記開口部から前記１端側側面方向に出射し、前記欠切部の上方である前記導光体の前記裏面部側と前記欠切部の横方向である前記導光体の前記側面部側とから前記半導体発光素子からの出射光線を前記導光体内に導き前記側面部側からの光は前記側面部の反対側方向に進み、前記裏面部側からの光は前記テーパ形状部で反射され前記反対側方向に進みながら前記表面部より出射することを特徴とする面光源装置。
前記導光体上部に光を偏向させる偏向シートを設け、前記表面部から出射した光を均一にすることを特徴とする請求項７記載の面光源装置。