JP4029673B2

JP4029673B2 - Surface light source device

Info

Publication number: JP4029673B2
Application number: JP2002177438A
Authority: JP
Inventors: 正和小谷; 達也柳本
Original assignee: Nichia Corp
Current assignee: Nichia Corp
Priority date: 2002-06-18
Filing date: 2002-06-18
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2022-06-18
Also published as: JP2004022409A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は液晶パネルや表示灯などのバックライトとして使用可能な面状光源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、小型化、低消費電力、振動などに強い利点を活かして液晶のバックライトなどに発光ダイオード（ＬＥＤ）を利用した面状光源などの半導体発光装置が利用されている。特に、フルカラー液晶に利用可能な１チップ２端子で白色を含む系統色名（ＪＩＳＺ８７０１）が発光可能なＬＥＤが開発されたことから携帯電話や車載用光源として急速に浸透している。
【０００３】
このような光半導体装置の一例として図３の模式的断面図に示したように、光源６の発光ダイオード４と、回路が表面上に形成され、前記回路上に前記発光ダイオード４が載置されている実装基板５と、光源６からの光を端面から表面側へ導く導光部材（導光板）７と、導光部材７の背面側に配置された光反射シート３と、これらの部品を収容する筐体１、等から構成されている。
【０００４】
筐体１は、実装基板５を保持する部分に、コの字型に形成された実装基板の保持部（上面部１１）を有している。前記上面部１１と実装基板５の裏面とを重ね合わせ、発光ダイオード４載置面を筐体１の底面に対向させることで、筐体１の低面上に置かれた光反射シート３と接した状態となり、実装基板５および発光ダイオード４が保持されている。また、導光板７が発光ダイオード４の発光面と導光板７の端部（光入射端面）とが密着されるように筐体内に挿入することで、該発光ダイオード４が載置されている実装基板５がずれないように固定している。
【０００５】
上記のような構成とすることで、点光源として機能する発光ダイオードからの混色光を、導光体を介して面状など所望の形状に発光させ、省スペースおよび低消費電力な半導体発光装置とすることができる。特に青色発光素子と、青色発光素子から放出された青色光を吸収して、黄色に変換する蛍光体などとを組み合わせて白色系などの混色光が発光可能な発光ダイオードを光源として利用することにより、または、赤、緑、青の発光色を有するＬＥＤチップを同一パッケージ内に配置したものを用いることで、それぞれの光を単独あるいは混色することで、種々の発光色が発光可能な面状光源装置として利用することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば携帯電話などにおいて、さらなる小型化が求められている現状においては、発光装置の厚さがバックライト部分によって占められるものであることから、バックライトの薄型化および軽量化が必須の条件となる。
【０００７】
図３のような、ＳＭＤ型発光ダイオードが筐体の底面に対して向き合うように、実装基板を筐体の底面に対し、平行に配する半導体発光装置であると、実装基板を筐体の底面に垂直に配置する場合と比較すると、発光ダイオードの実装パッケージを筐体の底面と接触させて置くことができるため、発光装置の厚さは、筐体の底面、上面、光反射シート、発光ダイオードのパッケージおよび実装基板の厚さとなり、より半導体発光装置を薄くすることができる。この場合、サイドビュー型のＳＭＤ型発光ダイオードを用いることで、発光ダイオードを搭載した実装基板と筐体の底面に対し水平方向へ、出射することができる。
【０００８】
このような構成からなる発光装置は、筐体の底面の厚さを、０．１５ｍｍ光反射シートの厚さを０．０３８ｍｍ前記反射シートに接して配置される発光ダイオードの高さを、０．８ｍｍ前記発光ダイオードが接続されている回路および実装基板の厚さを、および筐体の上面部を、０．５ｍｍに設計すると、装置の全体厚さは１．５ｍｍ程度となる。
【０００９】
しかしながら、発光ダイオードのパッケージを、小さくすることで、厚さを縮減させることは、発光ダイオードの製造工程上において、困難であり、むしろ発光ダイオード以外の部分において、更に薄型化を図る必要がある。したがって、本発明は、より薄型を実現した半導体発光装置（バックライト）を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は、導光板と、その導光板の一端面に対向して配置された光源と、その光源および上記導光板を保持する筐体と、を備えた面状光源装置であって、上記筐体は、対向する側面に、開口部を有し、上記光源は、実装基板に配置された発光素子を有しており、その実装基板が、上記筐体の側面の開口部をそれぞれ貫通する突出部を有し、前記実装基板の突出部は、凸形状を有しており、前記凸形状の一部を構成する凸部が、前記開口部から突出されている。このような形態であると、筐体の側面に設けた開口部に光源の実装基板をそれぞれ貫通させ突出させることで保持できるため、実装基板を保持していた、コの字型の上面部を省略し、上面部が有する厚さを取り除くことができるため、薄型化が図られる。
【００１１】
本発明は、上記開口部の一部分が、上記筐体の側面の上縁まで、連続していることが好ましい。開口部の一部を筐体側面の上縁にまで延長させることで、開口部を連続して形成することができ、連続部分を介して、筐体側面の上縁から、開口部へ、光源の突出部を導くことで光源の取り付けを容易に行うことができる。
【００１２】
本発明は、上記光源の突出部の少なくとも一部分が、上記筐体の側面によって、上下方向に挟持されていることが好ましい。筐体側面の開口部から突き出ている光源の突出部の少なくとも一部分が、上記筐体の側面によって、上下方向から挟まれることによって、貫通しているだけでなく固定されるため、光源の上下方向へのずれを防ぐことができる。
【００１３】
本発明は、上記光源の突出部が、凸形状を有することが好ましい。光源の突出部を凸型形状の凸部からなるものであると、光源を上下方向のみならず、左右方向へのずれを抑えることができるので、固定がより確実なものとなる。
【００１４】
本発明は、上記光源が、上記実装基板に直接実装されたＬＥＤダイスを有することが好ましい。ＬＥＤダイスを直接実装基板に載置して、光源を形成することで、面状光源装置の厚さをより薄くすることが可能となる。
【００１５】
本発明は、上記光源が、底部にＬＥＤダイスを載置するパッケージからなるサイドビュー型発光ダイオードを有することが好ましい。ＬＥＤダイスからの光が横方向から出射されるパッケージを用いたサイドビュー型の発光ダイオードを載置した光源であると、例えばモールド樹脂に蛍光体を含有させることで、種々の発光色を発光することができる。また、パッケージの凹部内に複数のＬＥＤチップを載置させ、各々のチップから異なる色を発光させることによっても混色を図ることができる。
【００１６】
本発明は、上記筐体が、金属材料からなることが好ましい。筐体が金属材料からなるものであると、樹脂材料からなるものと比べ、強度が増すことで、より薄型の形成が可能となる。また、熱伝導性の良いものであると、発光ダイオードから生じた熱を効率よく逃がすことができるため好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図５は、本発明に係わる半導体発光装置の一形態を示すものである。
本発明の発光装置は、発光ダイオード４と前記発光ダイオード４が載置される配線回路を表面に有する実装基板５とからなる光源６と、前記光源６からの光を端面から表面側に導く導光板７と、導光板７の表面上に配置された拡散シート８と、拡散シートの上に配置された２枚のプリズムシート９、１０と、導光板７の背面側に配置された光反射シート３と、これらの部品を収容する筐体１等によって構成される。
【００１８】
筐体１は、少なくとも発光ダイオード４と、前記発光ダイオードが載置される実装基板５とからなる光源６と導光板７とを保持可能なものであり、樹脂や金属材料によって形成することができる。好ましくは、Ａｌやステンレス鋼などの材料からなるものである。これらの金属材料の板材を折り曲げ加工によって、底面および側面を有する、箱状に形成されたもので、装置全体の剛性を確保するための一定の厚さとなっている。このような、金属材料からなる筐体を用いることで、より薄型化を実現することが可能となり、光反射の面においても良好なものとなる。また、熱伝導性の良いものからなると、発光時に生じた熱をより効率よく逃がすことができるため、素子の劣化を抑制し、素子特性を維持することができる。筐体の大きさや形状は導光板や発光ダイオード、スペース等に合わせて、適宜選択することができる。
【００１９】
筐体のそれぞれの側面１２には、側面の一部分が開口された、開口部２が設けられており、前記開口部２に光源６の端部が突出する（以下、光源の端部を突出部とも言う）ことで、筐体１は光源６を保持している。開口部２は、打ち抜き加工によって比較的簡単に形成することができる。
【００２０】
開口部２の形状は、光源を保持できる形であるとよいので、特に限定されないが、開口部２の一部分が筐体側面１２の上縁にまで、連続していると、光源６の開口部２への差込が容易になり、また挿入する際、光源を反らせる必要がないため、余分な外力が加わりにくく、発光ダイオード４の実装基板５からの剥がれ等を防ぐことができる。開口部２へ差し込まれた光源６の突出部１４は、開口部２の上部および底部の、筐体側面１２の一部と接触することで、固定されている。光源６の突出部１４と、筐体側面１２の上縁との間に、筐体側面１２の一部分１５（以下、固定部１５ともいう）を有し、前記光源６の突出部１４が筐体側面１２によって上下方向（筐体の厚さ方向）から挟み込まれることによって、前記光源６は筐体１内に保持されている状態となる。また、上記以外においても、筐体側面１２上縁まで延長した開口部２は、開口部２の上縁部から底面方向へ行くにしたがって大きくなる形状を有し、開口部２の上縁部と底部とを比較して、底部の方が広く開口されたものであると、上縁方向へ移動したり離脱したりすることがないため、好ましい形態となり得る。
【００２１】
開口部２は、筐体側面１２において、光源６を筐体１内に収めた際、光源６の実装基板５の高さと同程度の部分に位置する。光源６は、発光ダイオード４と前記発光ダイオード４が載置される実装基板５とからなるため、開口部２が設けられる位置は、発光ダイオード４と筐体１の底面とを対向させて配置する際では、発光ダイオード４および実装基板５が有する高さとなり、また、実装基板５の裏面を筐体１の底面と対向させて配置する場合は、筐体底面に沿って配された実装基板５の有する高さとなる。
【００２２】
開口部２の大きさおよび形状は、目的に応じて、決定されるものであり、筐体側面１２の上縁にまで連続される開口部２の一部分についても同様である。また、筐体１の側面１２だけでなく、光源６が側面１２以外で接している端面１３においても、開口部を設け、前記開口部と合致するように形成された実装基板５の突出部を貫通させることによって、同様の目的を達成することができる。また、側面１２および端面１３それぞれにおいて、開口部２が形成され、光源６の一部を開口部２から突出させることで、光源６をより強固に保持することができる。尚、筐体側面１２および端面１３に設けられる開口部２の個数は限定されるものではなく、適宜決定することができる。
【００２３】
このような構成とすることで、従来、実装基板５を保持するために、図３のように筐体のコの字型に形成されていた上面部１１を有することで厚さが約１．５〜１．９ｍｍであったものが、図４に示すように、前記上面部１１を省略することで、約１．２〜１．６ｍｍの厚さにすることができるので、約０．３ｍｍの薄型化が可能となる。
【００２４】
光源６は、発光ダイオード４および、前記発光ダイオードが載置され、矩形形状を有する実装基板５からなり、前記実装基板５は、銅などからなる導電性パターンが形成された、硝子エポキシ基板や絶縁性樹脂で結合された金属体などによって好適に構成することができる。導電性パターンによって形成された、回路上に単数或いは複数の発光ダイオードを適宜配置することができる。実装基板５の長辺（長手方向）は、筐体の幅よりも長くなるように形成されており、前記実装基板５の両端部（突出部１４）が、上記したように、筐体の側面１２に形成された開口部２を貫通して、突出した状態となり、固定部１５によって光源６が筐体１に保持される。
【００２５】
上記のように形成された光源６を、図４に示すように実装基板５の発光ダイオード４が載置された面を、筐体１の底面と相対するように合わせ、筐体１の底面上に直接配置された光反射シート３と発光ダイオード４のパッケージとを接触させて配する。そのため、開口部２から筐体１の上縁に連続開口されている部分の上縁部から上記実装基板５の突出部分を差込んで、筐体側面の固定部１５により上下方向に挟持されるように、開口部２の底部でスライドさせて固定する。
【００２６】
光源の突出部１４が、凸型形状からなるものであると、凸部のみを開口部２から突出させることで、固定部１５によって保持され、他の実装基板の外縁部分は、筐体内側面とを接触させることで、ずれや離脱等を防ぐことができる。また、凸部は、光源の実装基板端部のみならず、筐体の開口部に合わせて、複数個設けることができる。
【００２７】
また、基板の筐体側面の開口部２を貫通した突出部１４は、側面の上縁方向或いは底面方向に折り曲げてもよく、突出部１４を折り曲げることで、光源をより強固に固定することができる。
【００２８】
実装基板上には、ＬＥＤダイスをパッケージングしたＳＭＤ型発光ダイオードが用いられ、配列されている。また、パッケージを持たないＬＥＤダイスをそのまま実装することも可能であるし、レンズ効果を有するランプタイプの発光ダイオードの使用する場合においても本発明の構成によって目的を達成することができる。
【００２９】
パッケージ内に載置される、ＬＥＤダイスは、種々の発光色を選択できるように、赤、緑、青（ＲＧＢ）がそれぞれ発光可能な発光素子をパッケージ内に隣接させて、配置させることが好ましい。青色系が発光可能な発光素子としては、窒化ガリウム系化合物半導体を利用することによって、高輝度に発光させることができる。また、上記の構成に限らず、２色を隣接させる、一色につき２個以上のＬＥＤを配置させる等、使用用途によって用いられる発光素子は適宜選択可能である。
【００３０】
本発明に用いられるパッケージは、凹部内の底部にＬＥＤダイスが配置されうるものが好ましく、また、発光装置の厚さが、発光ダイオードのパッケージへの依存度が大きいことから、適宜形状や大きさを変えることができる。材料には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、イミド樹脂、アクリル樹脂、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、液晶ポリマー、芳香族ナイロンなどの各種樹脂を用いることができる。特にパッケージからの光を効率よく取り出すためには、上記各種樹脂中に光拡散剤として、炭酸カルシウム、酸化アルミニウムや酸化チタンを適宜混入させることが好ましい。これにより反射率の高い白色パッケージを構成させることができる。
【００３１】
パッケージを持たないＬＥＤダイスを実装し、光源として用いる場合、端面発光型のＬＥＤを用いることで、実装基板および筐体底面に対し、水平方向に出射できる。このようなパッケージを持たないＬＥＤを用いることで、パッケージの有する厚みを除くことができるので、一層の薄型化を図ることが可能となる。
【００３２】
発光ダイオードとして、種々の発光が可能な半導体発光素子を利用することができる。半導体素子としては、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＡｓＰ、ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＩｎＧａＡｌＮなどの半導体を発光層に利用したものが挙げられる。また、半導体の構造もＭＩＳ接合、ＰＩＮ接合や、ＰＮ接合を有するホモ構造、ヘテロ構造或いはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。
【００３３】
半導体層の材料やその混晶比によって、半導体素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々の選択が可能である。更に量子効果を持たせるため、発光層を薄膜とした、単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
【００３４】
また、液晶パネル等に用いられる白色バックライトに用いる場合などは、ＲＧＢの３原色のみならず、発光素子からの光と、これにより励起され発光する蛍光物質との組み合わせによる発光ダイオードを利用することもできる。この場合、長波長に変換する蛍光物質を利用することにより、１種類の発光素子を利用して白色がリニアリティ良く発光可能な、発光ダイオードとすることができる。
【００３５】
本発明に用いられる蛍光物質は、上記したように発光ダイオードからの光を変換させるものであり、パッケージ内に発光素子を載置後モールドする際に蛍光物質を含有された樹脂を充填させることで、パッケージの外部へ出射される光を変換可能である。発光素子からの光がエネルギーの高い短波長の可視光の場合、有機蛍光体であるペリレン形誘導体やＺｎＣｄＳ：Ｃｕ、ＹＡＧ：ＣｅやＥｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２などの無機蛍光体など種々好適に用いられる。特にＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる黄色系が発光可能となり白色系が比較的簡単に信頼性良く形成できるため好ましい。同様に、Ｅｕ及び／又はＣｒで付活された窒素含有ＣａＯ−Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２蛍光体を利用した場合は、その含有量によって青色発光素子からの光と、その光を一部吸収して補色となる赤色系が発光可能であり白色系が比較的簡単に信頼性よく形成できるため好ましい。
【００３６】
上記した発光素子によるＬＥＤダイスが用いられたＳＭＤ型発光ダイオードは、搭載される実装基板に対し平行方向（水平方向）に出射される発光を得るために実装パッケージの発光面を実装基板に対し垂直方向に載置して、実装基板面に対して平行に光を出射することが可能な、いわゆるサイドビュー型を用いる。サイドビュー型の発光ダイオードは発光素子（ＬＥＤダイス）と電気的に導通可能な正、負両方のリードフレームが、パッケージの外部へ突出したものを、該リードフレームの端部がパッケージ側面の同一面にくるよう、折り曲げたものである。リードフレームの両端部がある面を、実装基板の上に形成された回路に接続することで、発光面が実装基板に対して垂直方向に置かれ、光の出射方向が実装基板面に対して平行とすることができる。このようなタイプの発光ダイオードを用いることで、実装基板の発光ダイオード載置面、あるいは実装基板の裏面を筐体の底面に対向させて、箱形の筐体内部へ挿入させることができる。
【００３７】
導光板７は、透明樹脂などによって形成され、光入射面側から光源反対側に向かって厚さが減少するテーパー断面形状を有する。導光板７の光入射端面には基板上の回路と接続された発光ダイオード４の発光面が密着するように配置され、光源６を筐体の端面１３に押しつけて光源の平行方向の動きを阻害することで、固定している。導光板７の光入射端面の厚さは発光ダイオード４の高さにほぼ一致するように設定される。導光板７の光入射端面の厚さが発光ダイオード４の高さと同等或いはそれ以上の厚さを有するものであると、光を無駄なく有効に利用できるため好ましい。上記のように配されることで、発光ダイオード４から出た光は、導光板７の光入射端面から入射すると、導光板７の内部を通過しながら反射や散乱を繰り返して、導光板７の表面側から放射される。
【００３８】
拡散シート８は、導光板７の表面側から放射された光の強度分布を均等にする機能を有し、導光板７上に配置される。
【００３９】
プリズムシート９、１０は、表面に微小な三角プリズムが多数形成された透明樹脂などで形成され、背面からの入射光をシート面の法線方向に屈折させて集光する機能を有する。プリズムシート９、１０は、光屈折方向が互いに直交するように配置される。
【００４０】
光反射シート３は、筐体の底面上に直接配され、光反射シート３上に発光ダイオード４および、導光板７が接触して配置されている。表面にＡｇ、Ａｌなどの反射コートが形成された、可撓性のある合成樹脂などで形成され、発光ダイオード４や導光板７へ戻して、光利用効率を高める機能を有する。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳説したように、筐体１の側面に開口部２を形成し、光源６である実装基板５の端部からなる突出部１４を前記開口部２へ貫通させることで、光源６の筐体内での保持が可能となり、従来取り付けられていた、上面部１１を省くことができることから、本発明を実施することで、半導体発光装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の模式的斜視図である。
【図２】本発明の模式的側面図である。
【図３】従来例の半導体発光装置の模式的断面図である。
【図４】本発明の模式的断面図である。
【図５】本発明の模式的分解斜視図である。
【符号の説明】
１筐体
２開口部
３反射シート
４発光ダイオード
５実装基板
６光源
７導光板
８拡散シート
９，１０プリズムシート
１１上面部
１２筐体側面
１３筐体端面
１４突出部
１５固定部[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a planar light source device that can be used as a backlight for a liquid crystal panel, a display lamp, and the like.
[0002]
[Prior art]
Nowadays, semiconductor light-emitting devices such as planar light sources using light-emitting diodes (LEDs) for liquid crystal backlights and the like have been used by making use of advantages such as downsizing, low power consumption, and vibration. In particular, an LED capable of emitting a system color name (JIS Z 8701) including white with one chip and two terminals that can be used for a full-color liquid crystal has been developed and is rapidly spreading as a light source for a mobile phone or a vehicle.
[0003]
As an example of such an optical semiconductor device, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 3, the light-emitting diode 4 of the light source 6 and a circuit are formed on the surface, and the light-emitting diode 4 is mounted on the circuit. A mounting substrate 5, a light guide member (light guide plate) 7 for guiding light from the light source 6 from the end surface to the front surface side, a light reflecting sheet 3 disposed on the back side of the light guide member 7, and these components. It is comprised from the housing | casing 1 etc. to accommodate.
[0004]
The housing 1 has a mounting substrate holding portion (upper surface portion 11) formed in a U shape in a portion that holds the mounting substrate 5. The upper surface portion 11 and the back surface of the mounting substrate 5 are overlapped, and the light-emitting diode 4 mounting surface is opposed to the bottom surface of the housing 1, thereby contacting the light reflecting sheet 3 placed on the lower surface of the housing 1. Thus, the mounting substrate 5 and the light emitting diode 4 are held. Further, the light guide plate 7 is inserted into the housing so that the light emitting surface of the light emitting diode 4 and the end portion (light incident end surface) of the light guide plate 7 are in close contact with each other, whereby the light emitting diode 4 is mounted. The substrate 5 is fixed so as not to shift.
[0005]
With the above-described configuration, a light-emitting diode that functions as a point light source emits mixed color light in a desired shape such as a planar shape via a light guide, and a semiconductor light-emitting device that saves space and consumes low power can do. In particular, by using as a light source a light emitting diode capable of emitting mixed color light such as white light by combining a blue light emitting element and a phosphor that absorbs blue light emitted from the blue light emitting element and converts it into yellow. Or, a planar light source capable of emitting various emission colors by using LED chips having emission colors of red, green, and blue in the same package, by using each light alone or by mixing colors It can be used as a device.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the present situation where further miniaturization is demanded, for example, in mobile phones, the thickness of the light emitting device is occupied by the backlight portion, so that it is essential to make the backlight thinner and lighter It becomes.
[0007]
As shown in FIG. 3, in the semiconductor light emitting device in which the mounting substrate is arranged in parallel with the bottom surface of the housing so that the SMD type light emitting diode faces the bottom surface of the housing, the mounting substrate is disposed on the bottom surface of the housing. Compared with the case where the light emitting diode is mounted vertically, the mounting package of the light emitting diode can be placed in contact with the bottom surface of the housing, so that the thickness of the light emitting device is the bottom surface, top surface, light reflecting sheet, light emitting diode of the housing Thus, the thickness of the package and the mounting substrate can be reduced, and the semiconductor light emitting device can be made thinner. In this case, by using a side-view type SMD type light emitting diode, light can be emitted in a horizontal direction with respect to the mounting substrate on which the light emitting diode is mounted and the bottom surface of the housing.
[0008]
The light emitting device having such a structure has a thickness of the bottom surface of the housing, a thickness of the 0.15 mm light reflecting sheet, 0.038 mm, and a height of the light emitting diodes arranged in contact with the reflecting sheet, 0. If the thickness of the circuit and the mounting substrate to which the light emitting diode is connected to 8 mm and the upper surface of the housing are designed to be 0.5 mm, the total thickness of the device is about 1.5 mm.
[0009]
However, it is difficult to reduce the thickness by reducing the package of the light emitting diode in the manufacturing process of the light emitting diode, and it is rather necessary to further reduce the thickness of the portion other than the light emitting diode. Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device (backlight) that is thinner.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a planar shape including a light guide plate, a light source disposed to face one end face of the light guide plate, and a housing that holds the light source and the light guide plate. In the light source device, the housing includes an opening on an opposite side surface, the light source includes a light emitting element disposed on a mounting substrate, and the mounting substrate is a side surface of the housing. It has a protrusion which penetrates the openings of the respective protruding portions of the mounting substrate has a convex shape, the convex portion forming part of the convex shape, is protruded from the opening . In such a form, since the mounting substrate of the light source can be held through the opening provided on the side surface of the housing and protruded, the U-shaped upper surface portion holding the mounting substrate is Since the thickness of the upper surface portion can be removed and omitted, the thickness can be reduced.
[0011]
In the present invention, it is preferable that a part of the opening is continuous to the upper edge of the side surface of the housing. By extending a part of the opening to the upper edge of the case side surface, the opening can be formed continuously. From the upper edge of the case side surface to the opening via the continuous part, the light source The light source can be easily attached by guiding the protruding portion.
[0012]
In the present invention, it is preferable that at least a part of the protruding portion of the light source is sandwiched in the vertical direction by the side surface of the housing. Since at least a part of the protruding portion of the light source protruding from the opening on the side surface of the housing is not only penetrated but fixed by being sandwiched from above and below by the side surface of the housing, the vertical direction of the light source Can be prevented.
[0013]
In the present invention, it is preferable that the protruding portion of the light source has a convex shape. If the protrusion of the light source is a convex-shaped protrusion, the light source can be prevented from shifting not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, so that the fixing becomes more reliable.
[0014]
In the present invention, it is preferable that the light source has an LED die mounted directly on the mounting substrate . By forming the light source by placing the LED dice directly on the mounting substrate, the thickness of the planar light source device can be further reduced.
[0015]
In the present invention, it is preferable that the light source includes a side-view type light emitting diode including a package on which an LED die is placed on the bottom. For example, a light source in which a side-view type light emitting diode using a package in which light from an LED die is emitted from a lateral direction is mounted emits various emission colors by including a phosphor in a mold resin, for example. be able to. Also, color mixing can be achieved by placing a plurality of LED chips in the recesses of the package and emitting different colors from each chip.
[0016]
In the present invention, the casing is preferably made of a metal material. When the casing is made of a metal material, it can be formed thinner because the strength is increased as compared with a case made of a resin material. In addition, it is preferable that the heat conductivity is good because heat generated from the light emitting diode can be efficiently released.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 5 shows an embodiment of a semiconductor light emitting device according to the present invention.
The light-emitting device of the present invention includes a light source 6 including a light-emitting diode 4 and a mounting substrate 5 having a wiring circuit on which the light-emitting diode 4 is mounted, and a light guide from the end face to the surface side. Light plate 7, diffusion sheet 8 disposed on the surface of light guide plate 7, two prism sheets 9, 10 disposed on the diffusion sheet, and light reflection sheet disposed on the back side of light guide plate 7 3 and a housing 1 for housing these components.
[0018]
The housing 1 can hold a light source 6 and a light guide plate 7 including at least a light emitting diode 4 and a mounting substrate 5 on which the light emitting diode is placed, and can be formed of a resin or a metal material. . Preferably, it consists of materials, such as Al and stainless steel. These metal materials are formed into a box shape having a bottom surface and a side surface by bending, and have a constant thickness for ensuring the rigidity of the entire apparatus. By using such a casing made of a metal material, it is possible to realize a thinner thickness and to improve the light reflection surface. Moreover, since it can escape efficiently the heat | fever which generate | occur | produced at the time of light emission if it consists of a thing with good thermal conductivity, degradation of an element can be suppressed and element characteristics can be maintained. The size and shape of the housing can be appropriately selected according to the light guide plate, light emitting diode, space, and the like.
[0019]
Each side surface 12 of the housing is provided with an opening 2 in which a part of the side surface is opened, and an end of the light source 6 protrudes into the opening 2 (hereinafter, the end of the light source is referred to as a protruding portion). In other words, the housing 1 holds the light source 6. The opening 2 can be formed relatively easily by punching.
[0020]
The shape of the opening 2 is not particularly limited since it may be a shape that can hold the light source. However, if a part of the opening 2 continues to the upper edge of the side surface 12 of the housing, the opening of the light source 6 is used. 2 is easy to insert, and it is not necessary to bend the light source when inserting it. Therefore, it is difficult to apply an extra external force, and peeling of the light emitting diode 4 from the mounting substrate 5 can be prevented. The protruding portion 14 of the light source 6 inserted into the opening 2 is fixed by contacting a part of the housing side surface 12 at the top and bottom of the opening 2. Between the protrusion 14 of the light source 6 and the upper edge of the case side surface 12, there is a part 15 (hereinafter also referred to as a fixing part 15) of the case side surface 12, and the protrusion 14 of the light source 6 is the case. The light source 6 is held in the housing 1 by being sandwiched by the side surface 12 from the vertical direction (the thickness direction of the housing). In addition to the above, the opening 2 extended to the upper edge of the casing side surface 12 has a shape that increases from the upper edge of the opening 2 toward the bottom surface, If the bottom portion is wider than the bottom portion, the bottom portion does not move or disengage in the upper edge direction, which can be a preferable mode.
[0021]
When the light source 6 is housed in the housing 1 on the housing side surface 12, the opening 2 is located at a portion that is approximately the same as the height of the mounting substrate 5 of the light source 6. Since the light source 6 includes the light emitting diode 4 and the mounting substrate 5 on which the light emitting diode 4 is mounted, the position where the opening 2 is provided is disposed with the light emitting diode 4 and the bottom surface of the housing 1 facing each other. At this time, the height of the light emitting diode 4 and the mounting substrate 5 is the same, and when the back surface of the mounting substrate 5 is disposed to face the bottom surface of the housing 1, the mounting substrate 5 disposed along the bottom surface of the housing. It becomes the height which has.
[0022]
The size and shape of the opening 2 are determined according to the purpose, and the same applies to a part of the opening 2 that continues to the upper edge of the housing side surface 12. Further, not only the side surface 12 of the housing 1 but also the end surface 13 with which the light source 6 is in contact with other than the side surface 12 is provided with an opening, and the protruding portion of the mounting substrate 5 formed so as to match the opening is provided. The same purpose can be achieved by making it penetrate. Moreover, the opening part 2 is formed in each of the side surface 12 and the end surface 13, and the light source 6 can be held more firmly by projecting a part of the light source 6 from the opening part 2. In addition, the number of the opening parts 2 provided in the housing side surface 12 and the end surface 13 is not limited and can be determined as appropriate.
[0023]
By adopting such a configuration, in order to hold the mounting substrate 5, the thickness of the upper surface portion 11 formed in the U-shape of the housing as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the thickness of 5 to 1.9 mm can be reduced to about 1.2 to 1.6 mm by omitting the upper surface portion 11. Can be made thinner.
[0024]
The light source 6 includes a light emitting diode 4 and a mounting substrate 5 on which the light emitting diode is mounted and has a rectangular shape. The mounting substrate 5 is a glass epoxy substrate or an insulating material on which a conductive pattern made of copper or the like is formed. It can be preferably configured by a metal body bonded with a conductive resin. One or a plurality of light emitting diodes can be appropriately arranged on the circuit formed by the conductive pattern. The long side (longitudinal direction) of the mounting substrate 5 is formed to be longer than the width of the housing, and both end portions (projecting portions 14) of the mounting substrate 5 are side surfaces of the housing as described above. The light source 6 is held by the housing 1 by the fixing portion 15 through the opening 2 formed in 12.
[0025]
The light source 6 formed as described above is aligned with the surface of the mounting substrate 5 on which the light emitting diode 4 is placed as shown in FIG. 4 so as to face the bottom surface of the housing 1. The light reflecting sheet 3 and the package of the light emitting diode 4 arranged directly are arranged in contact with each other. Therefore, the protruding portion of the mounting substrate 5 is inserted from the upper edge portion of the portion that is continuously opened from the opening 2 to the upper edge of the housing 1, and is sandwiched in the vertical direction by the fixing portion 15 on the side surface of the housing. In this way, it is fixed by sliding at the bottom of the opening 2.
[0026]
If the protruding portion 14 of the light source has a convex shape, only the protruding portion protrudes from the opening 2 and is held by the fixing portion 15, and the outer edge portion of the other mounting substrate is the inner surface of the housing. By making the contact, displacement or separation can be prevented. Further, a plurality of convex portions can be provided not only on the mounting substrate end of the light source but also on the opening of the housing.
[0027]
Further, the protruding portion 14 penetrating the opening 2 on the side surface of the housing of the substrate may be bent toward the upper edge or the bottom surface of the side surface, and the light source can be more firmly fixed by bending the protruding portion 14. it can.
[0028]
On the mounting substrate, SMD type light emitting diodes in which LED dice are packaged are used and arranged. Further, an LED die without a package can be mounted as it is, and the object can be achieved by the configuration of the present invention even when a lamp type light emitting diode having a lens effect is used.
[0029]
The LED dice mounted in the package are preferably arranged so that light emitting elements capable of emitting red, green, and blue (RGB) can be adjacent to each other in the package so that various emission colors can be selected. . As a light emitting element capable of emitting blue light, it is possible to emit light with high luminance by using a gallium nitride compound semiconductor. In addition to the above-described configuration, a light-emitting element used depending on usage can be selected as appropriate, for example, two colors are adjacent to each other or two or more LEDs are arranged for each color.
[0030]
The package used in the present invention is preferably one in which an LED die can be disposed at the bottom in the recess, and the thickness of the light-emitting device is highly dependent on the package of the light-emitting diode. Can be changed. As the material, various resins such as epoxy resin, silicone resin, imide resin, acrylic resin, PBT (polybutylene terephthalate), liquid crystal polymer, and aromatic nylon can be used. In particular, in order to efficiently extract light from the package, it is preferable to appropriately mix calcium carbonate, aluminum oxide, or titanium oxide as a light diffusing agent in the various resins. Thereby, a white package with a high reflectance can be constituted.
[0031]
When an LED die without a package is mounted and used as a light source, it can be emitted in a horizontal direction with respect to the mounting substrate and the bottom of the housing by using an edge-emitting LED. By using such an LED that does not have a package, the thickness of the package can be eliminated, so that the thickness can be further reduced.
[0032]
As the light emitting diode, a semiconductor light emitting element capable of various light emission can be used. Examples of the semiconductor element include those using a semiconductor such as GaP, GaAs, GaN, InN, AlN, GaAsP, GaAlAs, InGaN, AlGaN, AlGaInP, and InGaAlN for the light emitting layer. In addition, the semiconductor structure includes a MIS junction, a PIN junction, a homostructure having a PN junction, a heterostructure, or a double heterostructure.
[0033]
Depending on the material of the semiconductor layer and the mixed crystal ratio, various emission wavelengths of the semiconductor element from ultraviolet light to infrared light can be selected. Furthermore, in order to give a quantum effect, it can also be set as the single quantum well structure or the multiple quantum well structure which used the light emitting layer as the thin film.
[0034]
In addition, when used for a white backlight used in a liquid crystal panel or the like, not only the three primary colors of RGB, but also a light-emitting diode using a combination of light from a light-emitting element and a fluorescent material that is excited and emitted by this light is used. You can also. In this case, by using a fluorescent substance that converts to a long wavelength, it is possible to obtain a light emitting diode that can emit white light with good linearity by using one kind of light emitting element.
[0035]
The fluorescent material used in the present invention converts light from the light emitting diode as described above, and is filled with a resin containing the fluorescent material when the light emitting element is placed in the package and then molded. The light emitted to the outside of the package can be converted. When the light from the light-emitting element is high-energy short-wavelength visible light, nitrogen-containing CaO—Al ₂ activated by a perylene-type derivative that is an organic phosphor, ZnCdS: Cu, YAG: Ce, Eu, and / or Cr. Various inorganic materials such as O ₃ —SiO ₂ are suitably used. Especially when YAG: Ce phosphor is used, light from the blue light emitting element and yellow color which is a complementary color by absorbing part of the light can be emitted depending on its content, and the white system is relatively easy and reliable. It is preferable because it can be formed well. Similarly, when a nitrogen-containing CaO—Al ₂ O ₃ —SiO ₂ phosphor activated with Eu and / or Cr is used, the light from the blue light emitting element and a part of the light are absorbed depending on the content. Thus, a red color which is a complementary color can emit light, and a white color can be formed relatively easily and reliably.
[0036]
In the SMD type light emitting diode using the LED dice by the light emitting element described above, the light emitting surface of the mounting package is perpendicular to the mounting substrate in order to obtain light emitted in a parallel direction (horizontal direction) to the mounting substrate to be mounted. A so-called side view type that can be placed in the direction and emit light in parallel to the mounting substrate surface is used. A side-view type light emitting diode is one in which both positive and negative lead frames that can be electrically connected to a light emitting element (LED dice) protrude to the outside of the package. It is bent so that By connecting the surface with both ends of the lead frame to the circuit formed on the mounting substrate, the light emitting surface is placed in a direction perpendicular to the mounting substrate, and the light emission direction is relative to the mounting substrate surface. Can be parallel. By using such a type of light emitting diode, the light emitting diode mounting surface of the mounting substrate or the back surface of the mounting substrate can be opposed to the bottom surface of the housing and can be inserted into the box-shaped housing.
[0037]
The light guide plate 7 is formed of a transparent resin or the like, and has a tapered cross-sectional shape whose thickness decreases from the light incident surface side toward the light source opposite side. The light-emitting end surface of the light guide plate 7 is arranged so that the light-emitting surface of the light-emitting diode 4 connected to the circuit on the substrate is in close contact, and the light source 6 is pressed against the end surface 13 of the housing to inhibit the movement of the light source in the parallel direction. By fixing it. The thickness of the light incident end face of the light guide plate 7 is set so as to substantially match the height of the light emitting diode 4. It is preferable that the thickness of the light incident end face of the light guide plate 7 is equal to or greater than the height of the light emitting diode 4 because light can be used effectively without waste. By being arranged as described above, when the light emitted from the light emitting diode 4 is incident from the light incident end face of the light guide plate 7, it is repeatedly reflected and scattered while passing through the inside of the light guide plate 7. Radiated from the surface side.
[0038]
The diffusion sheet 8 has a function of equalizing the intensity distribution of the light emitted from the surface side of the light guide plate 7 and is disposed on the light guide plate 7.
[0039]
The prism sheets 9 and 10 are formed of a transparent resin or the like in which a large number of minute triangular prisms are formed on the surface, and have a function of refracting and collecting incident light from the back surface in the normal direction of the sheet surface. The prism sheets 9 and 10 are disposed so that the light refraction directions are orthogonal to each other.
[0040]
The light reflecting sheet 3 is directly disposed on the bottom surface of the housing, and the light emitting diode 4 and the light guide plate 7 are disposed on the light reflecting sheet 3 in contact with each other. The surface is formed of a flexible synthetic resin having a reflective coating such as Ag or Al formed thereon, and has a function of returning to the light emitting diode 4 or the light guide plate 7 to increase the light use efficiency.
[0041]
【The invention's effect】
As described in detail above, the opening 2 is formed on the side surface of the housing 1, and the projecting portion 14, which is the end of the mounting substrate 5, which is the light source 6, penetrates the opening 2. Since the upper surface portion 11 that has been conventionally attached can be omitted, the semiconductor light emitting device can be thinned by implementing the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor light emitting device.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the present invention.
FIG. 5 is a schematic exploded perspective view of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Case 2 Opening part 3 Reflective sheet 4 Light emitting diode 5 Mounting board 6 Light source 7 Light guide plate 8 Diffusion sheet 9, 10 Prism sheet 11 Upper surface part 12 Case side surface 13 Case end surface 14 Projection part 15 Fixing part

Claims

A planar light source device comprising: a light guide plate; a light source disposed to face the surface of the light guide plate; and a housing for holding the light source and the light guide plate.
The housing has an opening on the opposite side surface,
Wherein the light source has a light emitting element disposed on the mounting substrate, said mounting substrate, have a protruding portion extending through the opening in the side surface of the housing, respectively,
The protrusion of the mounting substrate has a convex shape,
A planar light source device, wherein a convex portion constituting a part of the convex shape protrudes from the opening.

The planar light source device according to claim 1, wherein a part of the opening is continuous to an upper edge of a side surface of the housing.

The planar light source device according to claim 1, wherein at least a part of the protruding portion of the mounting substrate is sandwiched in the vertical direction by a side surface of the housing.

The planar light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source includes an LED die mounted directly on the mounting substrate.

The planar light source device according to any one of claims 1 to 4, wherein the light source includes a side-view type light emitting diode including a package on which an LED die is placed.

The planar light source device according to claim 1, wherein the casing is made of a metal material.