JP4757477B2 - 光源ユニット、それを用いた照明装置及びそれを用いた表示装置 - Google Patents

光源ユニット、それを用いた照明装置及びそれを用いた表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、発光ダイオードを用いた光源ユニット、照明装置、及び、この照明装置を非発光型画像表示パネルの照明装置として用いた表示装置に関する。
近年の発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光効率向上にともない、各種照明装置の光源がランプや蛍光灯から発光ダイオードへ置き換えられている。これは、発光ダイオードが小さい、多色化できる、制御しやすい、低消費電力である、等、多くの特徴を持つためである。しかし、高光出力が要求される用途においては、発光ダイオード１個の光出力ではまだ不十分であるため、複数個の発光ダイオードを配列して照明装置を構成している。
例えば、非発光型画像表示パネルを用いた表示装置の典型例である液晶ディスプレイ（液晶表示装置）では、非特許文献１に説明されるように、赤、緑、青に発光する発光ダイオードのパッケージを複数個並べた照明装置をバックライトとして用いている。また、非特許文献２に説明されるように、赤、緑、青を同一パッケージ内に配置し、それらパッケージを複数個並べたこれらを導光板と組み合わせた照明装置をバックライトとして用いている。また、特許文献１〜８には、１連のリードフレームに発光ダイオードを実装した自動車用信号灯が記載されている。
ＳＩＤ０３ Ｄｉｇｅｓｔ、 ｐｐ．１２６２‐１２６５（２００３） ＳＩＤ０４ Ｄｉｇｅｓｔ、 ｐｐ．１２２２‐１２２５（２００４） 特開平８−３３９７０７号公報 実公平７−１８０４号公報 特開平７−２３５６２４号公報 特開平２０００−２６２２６５号公報 特開平２００１−３５１４０４号公報 特許２５１９３４１号公報 実用新案登録第２５２１４９３号公報 特開平９−３３９２４号公報
しかし、非特許文献１、非特許文献２に記載のように、発光ダイオードをパッケージにし、これらを複数個配列する場合、各パッケージをさらに半田付け等でプリント基板上に実装する必要があるため、実装コストがかかるばかりか、パッケージでの実装とプリント基板への実装との２重実装となるため信頼性の点でも問題となる。
また、特許文献１〜８に記載のように、一連のリードフレームに複数の発光ダイオードを配列する場合、リードフレームを半田付け等で配線接続する箇所が少なくて済むため実装コストは下げられる。しかし、白色照明光源が必要とされる非発光型画像表示パネルの照明装置として用いる場合、特に、赤、緑、青の発光ダイオード使用した場合の混色手段が無いため、混色して白色照明光を得るためには、光利用効率、厚さの点で不利となる。
本発明の目的は、複数色の発光ダイオードチップを複数個用いて、低コストで光利用効率が高く、かつ薄くて均一性の高い白色の光源ユニット、それを用いた照明装置、及びその照明装置を用いた画像表示装置を提供することにある。更に、本発明の他の目的は実施例の記載中で明らかにする。
上記目的を達成するために、本発明は、発光ダイオードチップとリードフレームと透明封止剤を有する光源ユニットにおいて、少なくても３組以上のリードフレームを有し、それぞれのリードフレームに同色の光を放射する（以下、出射とも称する）発光ダイオードチップを複数個直列接続し、少なくても異なる３色以上の発光ダイオードチップを一体に透明樹脂で封止した構成とする。
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記光源ユニットをＭ行×Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数で少なくても一方が２以上の整数）に配列し、前記光源ユニットの上部（光出射側）に空隙を介して拡散板を配置した照明装置とする。
更に、上記目的を達成するために、本発明は、上記の照明装置を非発光型画像表示パネルのバックライトとして用いて表示装置を構成する。
また、上記本発明の他の目的を達成するための光源ユニット、照明装置、表示装置の構成は後記する実施例の記述中で明らかにする。
本発明の構成とすることにより、低コストで光利用効率が高く、かつ薄くて均一性の高い白色の光源ユニット、照明装置、及び、この照明装置を用いた表示装置が実現される。
以下、本発明による光源ユニット、照明装置、及びこの照明装置を用いた表示装置の最良の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の光源ユニットの実施例１の説明図であり、図１（ａ）は上面、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１（c）は図１（ａ）のＢ−Ｂ‘断面（リードフレーム２３の長手方向に沿った断面）を示す。実施例１の光源ユニット７０は、複数個（ここでは４個）の発光ダイオードチップ１（１１〜１４）と複数組（ここでは４組）のリードフレーム２（２１〜２４）と透明封止剤３で構成される。
なお、リードフレームの両端部には発光ダイオードチップの光放射側に折れ曲がった折れ曲り部２１０〜２４０を設けてある。この折れ曲り部２１０〜２４０は表示装置に実装する際の隣接部材に対する位置決め、あるいは給電端子としての機能などを持ち、実装作業を容易にする機能を有する。したがって、この折れ曲り部２１０〜２４０の折れ曲がり方向、形状は任意であり、また、必ずしもリードフレームの両端部に設けるものに限らない。


図１では、リードフレーム２を４組として描いてあるが、赤、緑、青の発光ダイオードチップの実装を考えると３組以上であれば問題ない。また、発光ダイオードチップ１は、赤（１１）、１２（緑）、１３（緑）、１４（青）の発光ダイオードチップを採用した。各発光ダイオードチップ１（１１〜１４）は半田４によりリードフレーム２（２１〜２４）にそれぞれ実装されている。さらに、それらを一体に透明封止剤３で封止している。実施例１では、透明封止剤３と透明封止剤３に封止された発光ダイオードチップ群、およびリードフレーム２を一つの単位として「光源ユニット」と呼ぶ。図１においては、１個の光源ユニットを形成している。
本発明の光源ユニットは、発光ダイオードチップ１１〜１４が実装された各リードフレーム２１〜２２の両端に所定の電圧を印加し、電流を流すことで発光する。発光ダイオードチップ１の発光色は、発光ダイオードチップの半導体層の組成、構造、製法等を変えることができ、可視光全域から任意の発光色を選択することが可能である。
また、実施例１では、発光ダイオードチップを３色使い、その３色を近接配置して一体に透明封止剤で封止することにより、それらを効率よく混色することができる。また、更に、同色の発光ダイオードチップを直列接続することで、色毎に独立に制御でき、かつ複数個の発光ダイオードチップを同時に制御できるため、色を任意制御できるばかりか、制御回路数を低減することができる。更に、各色の明るさ変調は、各色の色変化が少なく任意に明るさを変えることことができるように、パルス幅変調を使用することが好ましい。
図２は、発光ダイオードチップのリードフレーム２への各種実装方式を説明する断面模式図である。発光ダイオードチップ１は２個の電極配置、換言すればリードフレーム２への実装方式により図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように３方式に分類できる。
図２（ａ）に電極が上面と下面に存在する発光ダイオードチップを示す。リードフレーム２側の電極（下面電極）１ａは半田４によりリードフレーム２の一方側２ａに電気的に接続されている。そして、リードフレーム２とは反対側の電極（上面電極）１ｂはボンディングワイヤ５によってリードフレームの他方側２ｂに電気的に接続されている。なお、半田４の代わりに、半田と同様に導電性と発光ダイオードを固定する機能を満たす各種導電ペーストや任意の方向にのみ導電性を持つ異方性導電ペーストやこれらをシート状にしたもの等を用いても良い。
図２（ｂ）に電極が上面すなわちリードフレーム２の反対側の２箇所に存在する発光ダイオードチップの実装例を示す。発光ダイオードチップ１の上面の電極１ａ、１ｂはボンディングワイヤ５ａ、５ｂによってリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂ（一対のリードフレーム）にそれぞれ電気的に接続されている。また、発光ダイオードチップ１はリードフレーム２の一方側２ａに半田４で固定されている。この場合の発光ダイオードチップ１の固定には導電性を必要としないため、半田４に代えて導電性のない接着剤を用いても良い。
図２（ｃ）に電極が下面すなわちリードフレーム２側の２箇所に存在する発光ダイオードチップを示す。それぞれの下面の電極１ａ、１ｂは半田４ａ、４ｂによりリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂに電気的にそれぞれ接続され、かつ固定されている。
図１では、一例として電極が下面の２箇所にあって、それらが半田４でリードフレーム２に実装されている図２（ｃ）の形態を示してある。以下、他の実施例も含めた説明において、主に図２（ｃ）の実装形態を例とするが、特に断りのない限り、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したいずれの発光ダイオードチップ実装方式を用いても良い。図２（ａ）（ｂ）の実装方式はリードフレームの間隙が広くても実装可能で、実装が容易であり、信頼性の高い実装が可能である。一方、図２（ｃ）の実装方式はフリップチップ実装とも呼ばれ、リードフレームの間隙を発光ダイオードのチップサイズ以下まで小さくする必要があるが、発光層からの放熱性の高い実装が可能であり、発光効率、信頼性の点で優れる。
また、図１では、リードフレーム２の表面積が同じになっているが、赤、緑、青の発光ダイオードチップを使用すると、赤が特に温度依存性が大きく、温度が高くなると緑、青に比べて急激に効率が低下するため赤の発光ダイオードチップが接続されているリードフレームの表面積を大きくすることで、放熱特性が良くなり効率低下を防ぐ事ができる。
リードフレーム２は、厚さ０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の金属の平条、もしくは厚肉部分と薄肉部がある異形条を打ち抜きやエッチング加工して形成したものである。その材料には銅や銅を主成分とした合金や鉄ニッケル合金等が用いられる。発光ダイオードチップは投入電力の大部分が熱となり、またその熱によって発光効率が低下することから、できるだけ熱伝導率の高い銅や銅を主成分とした合金を用いることが発光効率、信頼性の面から好ましい。また、発光ダイオードチップ１を実装する部分のリードフレーム２の表面に銀めっきや金めっきを施すことで実装の信頼性を向上することができる。
更に、このようなめっきを施すことで、発光ダイオードチップ１の放射光がリードフレーム２に入射した際に、高効率で反射し照明装置の光利用効率を高める効果がある。この種のめっきには、全面めっきやライン状めっき、スポット状めっき等があり、そのいずれを用いても良い。以下、本発明の説明においては、他の実施例も含め、特に断りがある場合を除き、リードフレーム表面のめっきの有無を区別しないで説明する。また、同様にリードフレームの平面形状も、特に断りのない限り最も単純化した長方形を基本形状として以降では説明するが、それ以外の形状でリードフレームを形成しても良いのは言うまでもない。
透明封止剤３は各種透明樹脂を利用可能であり、インジェクションモールド、トランスファモールド、ポッティング、各種印刷法等で形成可能であり、透過率が高く、耐熱性、耐光性があり、透湿性が低いものが好ましい。また、その形状を凸面や凹面のレンズ形状として、発光ダイオードチップが放射した光を効果的に集光または発散させ、一体に透明封止剤３内に配置されて異なる色を発光する複数の発光ダイオードチップを効率よく組み合わせて混色し、出射させることができる。
更に、透明封止剤の中に屈折率の異なるビーズを混入し拡散性を向上させ均一性や発光ダイオードチップからの光の取り出し効率を上げることも可能であり、拡散ビーズ含有透明封止剤と非含有透明封止剤とを積層して用いても良い。以下、本発明の説明において、他の実施例も含め、透明封止剤を単層で用いた例について説明するが、上述のいずれの透明封止剤を用いても良い。
実施例１によれば、上述のように、異なる３色（赤、緑、青）の発光ダイオードチップを透明封止剤により封止し、かつ、同色の発光ダイオードチップを４個直列に接続することで、色の混色を容易にして、照明光の特性の均一性を高めることができるばかりでなく、各色毎の制御のための制御回路が簡易化できる。また、実施例１では、緑の発光ダイオードチップの効率が低いために、緑の発光ダイオードチップを２個配置して透明封止剤で封止してあるので、リードフレーム２２と２３とを同時に制御しても良い。
実施例１では、同色の発光ダイオードチップを４個直列に接続したが、この数を多くすれば、それだけ明るさを高めることができ、制御回路を増加させることなく構成の簡略化を実現できる。しかしながら、直列接続数を増やすと一個でも実装不良があった場合に光源ユニット全部が不良品となり、その損害は大きくなるため、１０個直列以下が好ましい。
図１あるいは図２（c）に示した発光ダイオードチップの実装方式、すなわち発光ダイオードチップ１の電極が下面２箇所に存在する電極配置では、それぞれの下面電極が半田によりリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂに電気的に接続されかつ固定されている。このように電極が下面に２箇所存在する発光ダイオードチップ１の実装は１組のリードフレーム２の一方側２ａ、他方側２ｂを発光ダイオード１が自身でまたぐことになる。そのため、リードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂの間隙はできるだけ狭いほうが好ましいが、加工精度を考慮するとリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂの間隙はできるだけ広い方が製造し易い。
図３は、図２（c）に示した発光ダイオードチップの実装方式の他例を説明する上面模式図である。電極が下面２箇所に存在する電極配置の発光ダイオードチップ１は、図３（ａ）に示すように、該発光ダイオードチップ１の底面（リードフレームと対面する側）の対角方向をリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂに対して平行で、かつ電極１ａ、１ｂがそれぞれリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂに重なって接続するように実装することで、リードフレーム２の加工精度、もしくは発光ダイオードチップ１の実装時の位置合わせ精度を落としても所望の実装を実現させることが可能である。
また、図３（ｂ）に示すように、リードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂの対向縁をＶ型（例えば、頂角約２７０度）および逆Ｖ型（例えば、頂角９０度）として形成し、発光ダイオードチップ１を図３（ａ）と同様に、対角方向がリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂに対して平行とし、かつ電極１ａ、１ｂがそれぞれリードフレーム２の一方側２ａと他方側２ｂの上に位置するように実装してもよい。
図４は、本発明の光源ユニットの実施例２の説明図である。図４（ａ）は光源ユニット上面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。実施例２の光源ユニットは前述の実施例１の構成に反射板モールド７を加えたものである。本発明の光源ユニット７０は、反射モールド７によって発光ダイオードチップ１の放射光を効率よく前面に射出できる。また、反射モールド７に拡散反射する材質を用いれば、発光ダイオードチップ１からのそれぞれの光を良好に混色できる効果がある。
反射モールド７は、樹脂やセラミックによるモールドや各種金属製リングの底面に絶縁処理したものを用いることが可能であり、さらにこれらの表面に蒸着、めっき、スパッタ等により金属薄膜を形成し、反射率を高めたものを用いても良い。リードフレーム２の少なくとも透明封止剤３に接触する部分には銀めっき８が施されている。めっき８を施すことで、発光ダイオードチップ１からの光や反射モールド７からの拡散光、反射光を高反射率で反射して効率良く光を利用できる効果がある。ここで、反射モールド７は、リードフレーム２と一体化してインジェクションモールド、トランスファモールド等で作製でき、耐熱性、耐光性があり、透湿性が低く、光吸収が小さいものが好ましい。
図５は、本発明による光源ユニットの実施例３の説明図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図に相当する。実施例３の光源ユニット上面図は図４（ａ）と同様である。実施例３の光源ユニット７０は、実施例２の構成において、リードフレーム２の発光ダイオードチップ２を実装してある部分の板厚を厚くした。これにより、発光ダイオードチップ１で発生した熱をより効果的にリードフレーム２に逃がす効果が生じる。なお、このリードフレーム２の構成を実施例１に適用しても同様の効果を得ることができる。実施例３では、発光ダイオードチップ１の実装位置が反射モールド７の底面よりも高くなっているため、光を有効に反射モールド７に当て、上面（リードフレーム２とは反対側）に反射させる効果がある。更に、製造のマージン等を考えると、反射モールド７の底面（めっき８に接する面の発光ダイオードチップ側端部）が厚さを無くすことができないため、光利用効率を上げるために有効である。
図６は、本発明による光源ユニットの実施例４の説明図であり、図４（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図に相当する。実施例４の光源ユニット上面図は図４（ａ）と同様である。実施例３ではリードフレーム２の実装部分の厚さを厚くすることで発光ダイオードチップ１の実装位置を反射モールド７の底面よりも高めたが、実施例４では図６に示すように、リードフレーム２の発光ダイオードチップ１の実装位置を反射モールド７側に折り曲げて、発光ダイオードチップ１の実装位置を高くしてある。この構成でも光を有効に反射モールド７に当て、上面方向に反射させる効果が得られる。
図７は、本発明による光源ユニットの実施例５の説明図であり、図７（ａ）は上面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。実施例５の光源ユニット７０は、実施例２の構成に反射モールド７、絶縁層９、放熱基板３０を加えたものである。実施例５の光源ユニット７０は、反射モールド７によって発光ダイオードチップ１の放射光を効率よく前面に射出できる。また、反射モールド７に拡散反射する材質を用いることで発光ダイオードチップ１からのそれぞれの色光を良好に混色できる効果がある。
反射モールド７は、樹脂やセラミックによるモールドや各種金属製リングの底面に絶縁処理したものを用いることが可能であり、さらにこれらの表面に蒸着、めっき、スパッタ等により金属薄膜を形成し、反射率を高めたものを用いても良い。リードフレーム２の少なくとも透明封止剤３に接触する部分には銀めっき８が施されている。この銀めっき８によって発光ダイオードチップ１からの光や反射モールド７からの拡散光、反射光を高反射率で反射して効率良く光を利用できる効果がある。
また、リードフレーム２の下面には絶縁層９を設けてあり、絶縁層９の下に放熱基板３０が取り付けられている。ここで、放熱基板３０に熱伝導率の高い金属やセラミック製の基板を採用すると、発光ダイオードチップ１で発生した熱を放熱基板３０に効率よく逃がせるため、発光ダイオードチップ１の温度上昇にともなう発光効率低下を抑え、効率良く光を利用できる効果がある。
更に、放熱基板３０の底面を微細加工して表面積を増やすことにより、放熱特性が向上し、発光効率を向上できる。また、放熱基板３０にセラミックのような絶縁性基板を用いた場合には絶縁層９はなくても良いことは言うまでもない。
図８は、本発明の光源ユニットの実施例６の説明図である。図８は図７（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面に相当する。実施例６では、リードフレーム２の発光ダイオードチップ２を実装してある部分の板厚を厚くしてある点で実施例５と異なっている。実施例６は、発光ダイオードチップ１で発生した熱をより効果的にリードフレーム２に逃がす効果がある。この板厚を厚くする構成は一様な板厚のリードフレームを用いた実施例の何れにも適用可能である。
また、発光ダイオードチップ１の実装位置が反射モールド７の底面よりも高くなっているため、光を有効に反射モールド７に当て、上面方向に反射させる効果がある。更に、製造のマージン等を考えると、反射モールド７の底面（めっき８に接する面の発光ダイオードチップ側端部）が厚さを無くすことができないため、光利用効率を上げるために有効である。実施例６では、リードフレーム２の実装部分の厚さを厚くすることで発光ダイオードチップ１の実装位置を反射モールド７の底面よりも高めたが、図６とどうように、リードフレーム２の折り曲げ加工等で実装位置を高くしても同様の効果が得られるのは言うまでもない。
図９は、本発明の光源ユニットの実施例７の説明図である。図９（ａ）（ｂ）は上面を示し、図９（ｂ）の一部は断面を、また図９（ｃ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面を示す。実施例７の光源ユニット７０は、４個の発光ダイオードチップ１と４組のリードフレーム２と透明封止剤３と反射モールド７を有している。更に、発光ダイオードチップ１の実装面は銀（Ａｇ）メッキ８を施してある。また、ここでは、銀メッキと反射モールド７の密着性を高めるために、ストライプの部分メッキを採用した。
実施例７において、実施例１と異なるリードフレーム２の配線パターンを、同色が直列接続できるように偶数個で線対称になる配線を採用してある。リードフレーム２は長い条で光源ユニとを多数個連続的に作る事により生産性を高め大幅なコスト低減が実現できる。また、図９では、リードフレーム２は４組として示してあるが、赤、緑、青の発光ダイオードチップの実装を考えると３組以上であれば問題ない。
また、実施例７の光源ユニット７０は、反射モールド７とリードフレーム２の密着性を高め、信頼性を高めるために、図９（ｃ）に示すように、折り曲げ部２Ａを各部に設けることで、ずれや応力に強い構成とすることができる。反射モールド７は、リードフレーム２と一体化してインジェクションモールド、トランスファモールド等で作製でき、耐熱性、耐光性があり、透湿性が低く、光吸収が小さいものが好ましい。なお、上記以外は、前述の各実施例を適用し、同様な効果を得ることができる。
図１０は、本発明による光源ユニットの実施例８の説明図であり、図８（ａ）（ｂ）は上面を示す。なお、図８（ｂ）の一部には断面を示す。実施例８が実施例７と異なる点は、反射モールド７の光出射部（開口部）のみに反射型偏光板５１を配置した点である。反射型偏光板５１としては、異方性と等方性の多層積層膜である例えば３Ｍ社製のＤＢＥＦやコレステリックポリマーフィルムを使用した日東電工製ＰＣＦを使用することができる。反射型偏光板５１を適用することにより、発光ダイオードチップ１から出力された無偏光の出射光が反射型偏光板５１に入射する。
一方、直線偏光（または円偏光）が透過して、他方の直線偏光（または円偏光）が反射され、発光ダイオードチップ１側に戻るが、反射モールド７により偏光解消が生じ再び反射型偏光板５１に入射する。これを繰り返す事で効率よい偏光を出射することができる。反射型偏光板５１は、大面積に作製するとゴミ、欠陥等の不良が発生する確率が高いため、面積単価が高くなる。そこで、実施例８のように、これを開口部のみに配置するため、反射型偏光板は小面積で良く、大幅なコスト低減を図る事ができる。なお、上記以外は、前述の実施例１〜５を適用し、同様な効果を得ることができる。
図１１は、本発明による光源ユニットの実施例９の説明図である。図１１は図９（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面に相当する。実施例９が前記の実施例と異なる点は、透明封止剤３が拡散層３Ａと透明層３Ｂの２層構造になっているところにある。通常の透明封止剤は屈折率が１．５程度であり、この透明封止剤の中に屈折率の高い透明微粒子を混入することで、拡散性を向上させ、均一性や発光ダイオードチップからの光の取り出し効率を上げることができる。
実施例９では、発光ダイオードチップ１側に拡散層３Ａを配置し、その上を透明層３Ｂで覆うことで光取り出し効率を上げる構成とした。更に、発光ダイオードチップ１の基板や発光層の屈折率が２以上あるために、また発光ダイオードチップ１は通常、直方体であるために、全反射で出射されない光が多く存在し、光取り出し効率をより向上することが困難となっていた。これを解決するために、実施例９では、発光ダイオードチップ１側の透明封止剤に屈折率の高い透明微粒子を混入して拡散層３Ａとし、この拡散層３Ａで上記の全反射条件を崩し、発光ダイオードチップ１からの光取り出し効率を上げた。
混入する透明微粒子の屈折率は２以上が好ましいが、１．６以上であれば、十分効果がある。このように、透明封止剤３を２層構造にすることで、均一性を向上し、光利用効率を向上できる事と共に、３Ｂの透明層で耐湿性を確保できれば、拡散層３Ａはその性能を考慮せずに取り出し効率が高くするために屈折率の高い材料を選択することができる。なお、上記構成以外は、前記の各実施例と同様であり、実施例９の効果に前記各実施例の効果を加えた効果を得ることができる。
図１２は、本発明による光源ユニットを用いた照明装置とこの照明装置を用いた表示装置の実施例を説明する斜視図である。照明装置４０は、前記各実施例で説明した光源ユニット７０を単位として、それら複数個を配列し、空隙を設けた拡散板やプリズムシート等の光学部材群５０を配置して構成される。
そして、この照明装置４０の上に非発光型表示パネル６０を配置して表示装置が構成される。非発光型表示パネル６０の裏面（背面）に照明装置４０を配置することから、照明装置４０をバックライトとも称する。
光源ユニット７０から出射された光の均一性を高めるために、光源ユニット７０に空隙を介して拡散板や光の指向性を高めるためにプリズムシートを非発光型表示パネル６０側に配置してある。非発光型表示パネル６０は背面にある照明装置４０からの光を画素ごとに透過および遮断とを任意に制御することで、任意の画像や文字を表示装置できる。非発光型画像表示パネル６０は、照明装置４０からの光の透過光量を制御することで画像を可視表示する
実施例１０の非発光型表示パネル６０としては、その表示モードで例示すると、液晶表示モード（液晶表示パネル）、電気泳動表示モード（電気泳動表示パネル）、エレクトロクロミック表示モード（エレクトロクロミック表示パネル）、電子粉流体表示モード（電子粉流体表示装置）などがあり、その他自らは光を発しない透過型の表示モードを全て利用することができる。
また、光学部材群５０は拡散板、反射板、プリズムシート、偏光反射板等を単独または適宜組み合わせて利用し、任意の指向性や光の均一性を得ることができるようにするものである。更に、好ましくは、光源ユニットの光出射部以外に反射板を配置することで、光学部材群からの反射光を再利用することができ光利用効率を向上できる。また、表示装置には、照明装置駆動回路が設けられており、各色の行毎に独立に明るさ制御可能とされている。
実施例１０の表示装置は、前記の各実施例で説明した光源ユニットの複数個（Ｍ行×Ｎ列：１以上の整数で少なくても一方が２以上の整数）を照明装置として用いているため、照明装置を低コストで製造でき、ひいては表示装置全体のコストを下げる効果がある。また、従来の蛍光管を用いた照明装置と比較して、発光ダイオードはオン・オフの応答速度が速いため、表示装置の動画特性向上に寄与できる。また、特に、赤、緑、青に発光する発光ダイオードを照明装置として用いて表示装置を構成した場合、従来の蛍光管を用いた照明装置と比較して色再現範囲が広く、非常に鮮やかな表示を提供できる。また、発光ダイオードは水銀を含まないため環境に優しいといった利点もある。
実施例１１の構成を図１２を参照して説明する。基本構成は、実施例１０と同様であるが、実施例１０で説明したように、発光ダイオードチップは、オン・オフの応答速度が速いために、動画特性の向上に寄与できる。具体的には、図１２に示した光源ユニットの行方向４０１〜４０８のように、光源ユニットを縦方向に８分割駆動して発光を制御する。つまり、非発光型表示パネル６０もラインスキャン（走査信号）で画像を表示するために、走査信号により非発光型表示パネル６０の光透過状態が安定した後に順次発光ダイオードを４０１から４０８とデューティスクロールすることで、より鮮明が動画画像を得る事ができる。
実施例１２の構成を図１２を参照して説明する。基本構成は、実施例１０、実施例１１と同様である。表示装置は、明るさを検出する光センサ４１１あるいは温度を検出する温度センサ４１２の一方または双方を備える。光センサ４１１または前記温度センサ４１２の一方または双方からの出力は明るさ制御回路４１３に入力する。明るさ制御回路４１３は、光センサ４１１または前記温度センサ４１２の一方または双方からの出力を基にして、照明装置駆動回路を制御し、各色の行毎に独立に明るさ制御する。
なお、明るさ制御回路４１３は、非発光型表示パネル６０の行毎の走査信号に同期して照明装置４０の明るさを前記行毎に制御するようにすることができる。発光ダイオードチップは、チップ間のばらつき、また、温度により明るさ変化が顕著であるため、実施例１２のように、照明装置４０内に光または温度センサを配置し、センサから出力を元に、図１２に示した光源ユニットの行方向４０１〜４０８のように縦方向に８分割して発光強度をＰＭ変調により制御することで、環境が変化しても明るさ、色変化を一定に保つ事ができる。
なお、上記の各実施例では、光源ユニットを２次元に平面配置した照明装置４０を非発光型表示パネル６０の裏面に重ねた、所謂直下型バックライトとし、このバックライトを用いた表示装置について説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、実施例と同様の複数色の発光ダイオードチップを用いて１次元的に配列した光源とし、これに導光板を組み合わせた、所謂サイドエッジ型バックライトとすることもできる。
本発明の光源ユニットの実施例１の説明図である。 発光ダイオードチップのリードフレーム２への各種実装方式を説明する断面模式図である。 図２（c）に示した発光ダイオードチップの実装方式の他例を説明する上面模式図である。 本発明による光源ユニットの実施例２の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例３の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例４の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例５の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例６の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例７の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例８の説明図である。 本発明による光源ユニットの実施例９の説明図である。 本発明による光源ユニットを用いた照明装置とこの照明装置を用いた表示装置の実施例を説明する斜視図である。
符号の説明
１（１１、１２、１３、１４）・・・発光ダイオードチップ、１ａ、１ｂ・・・発光ダイオードチップの電極部、２（２１、２２、２３、２４）・・・リードフレーム、２ａ・・・リードフレームの一方側、２ｂ・・・リードフレームの他方側、３・・・透明封止剤、４、４ａ、４ｂ・・・半田、５、５ａ、５ｂ・・・ボンディングワイヤ、７・・・反射モールド、８・・・銀めっき、９・・・絶縁層、３０・・・放熱基板、４０・・・照明装置、５０・・・光学部材群、５１・・・反射型偏光板、６０・・・非発光型表示パネル、７０・・・光源ユニット、４０１〜４０８・・・照明装置制御単位、４１１・・・光センサ、４１２・・・温度センサ、４１３・・・明るさ制御回路、４１４・・・照明装置駆動回路。

Claims (14)

  1. 発光ダイオードチップと、リードフレームと、透明封止剤を有する光源ユニットにおいて、
    前記リードフレームは、少なくても３組以上有し、前記リードフレームのそれぞれに同色の発光ダイオードチップが複数個直列接続され、
    前記同色の発光ダイオードチップが複数個直列接続された前記リードフレームの両端部に当該発光ダイオードチップの光照射側に折れ曲がって、隣接部材に対する位置決め、あるいは給電端子として機能する折れ曲り部を有し、
    前記発光ダイオードチップは赤、緑、青の３色からなり、
    前記赤の発光ダイオードチップの温度依存性が前記緑、青のダイオードチップの温度依存性よりも高く、
    前記赤の発光ダイオードチップが接続された前記リードフレームの表面積が、他の色の発光ダイオードチップが接続されたリードフレームの表面積より大きく、
    前記赤、緑、青の３色からなる発光ダイオードチップを前記透明樹脂で一体に封止してなり、
    前記透明樹脂で封止した回りに、前記赤、緑、青の発光ダイオードチップからの光を前方に出射させる反射モールドが形成されたことを特徴とする光源ユニット。
  2. 請求項１において、
    前記発光ダイオードチップの光出射部に反射型偏光板を配置したことを特徴とする光源ユニット。
  3. 請求項１において、
    前記リードフレームは銅または銅を主材料とした合金であり、かつ前記リードフレームの少なくとも前記発光ダイオードチップの実装部には銀または銀を主材料としためっきが施されていることを特徴とする光源ユニット。
  4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、
    前記透明樹脂剤が２層以上になっており、少なくても前記発光ダイオードチップに接する側の前記透明封止剤が屈折率の異なる微粒子を含む散乱性を有することを特徴とする光源ユニット。
  5. 請求項４において、
    前記散乱性を有する透明樹脂剤に含まれる微粒子の屈折率が１．６以上であることを特徴とする光源ユニット。
  6. 請求項１乃至５の何れかにおいて、
    前記発光ダイオードチップの２つの電極がそれぞれ同一の面にあり、前記電極を前記リードフレーム側に向けて当該リードフレームに実装してあることを特徴とする光源ユニット。
  7. 請求項１乃至６の何れかにおいて、
    前記発光ダイオードチップの前記２つの電極がそれぞれ異なる面にあり、前記リードフレームとは反対側の面にある電極をワイヤで前記リードフレームに接続していることを特徴とする光源ユニット。
  8. 請求項１乃至７の何れかにおいて、
    前記リードフレームが絶縁層を介して金属基板に貼り付けられていることを特徴とする光源ユニット。
  9. 発光ダイオードチップとリードフレームと透明封止剤を有し、前記リードフレームは少なくても３組以上有して前記リードフレームのそれぞれに同色の発光ダイオードチップが複数個直列接続されており、
    前記同色の発光ダイオードチップが複数個直列接続された前記リードフレームの両端部に当該発光ダイオードチップの光照射側に折れ曲がって、隣接部材に対する位置決め、あるいは給電端子として機能する折れ曲り部を有し、
    前記発光ダイオードチップは赤、緑、青の３色からなり、
    前記赤の発光ダイオードチップの温度依存性が前記緑、青のダイオードチップの温度依存性よりも高く、
    前記赤の発光ダイオードチップが接続された前記リードフレームの表面積が、他の色の発光ダイオードチップが接続されたリードフレームの表面積より大きく、
    前記赤、緑、青の３色からなる発光ダイオードチップを前記透明樹脂で一体に封止してなる光源ユニットをＭ行×Ｎ列（Ｍ，Ｎは１以上の整数で少なくても一方が２以上の整数）に配列し、前記光源ユニットの光出射側に空隙を介して拡散板を配置したことを特徴とする照明装置。
  10. 請求項９において、
    前記光源ユニットの光出射側に空隙を介して拡散板を配置し、前記光源ユニットの光出射部以外には反射板を配置したことを特徴とする照明装置。
  11. 請求項９において、
    前記光源ユニットの光出射部以外には反射板を配置し、前記同色の発光ダイオードチップは前記行毎にすべて直列接続されて独立に明るさ制御することを特徴とする照明装置。
  12. 請求項１１において、
    前記発光ダイオードチップの各色毎にＰＭ変調制御で明るさ制御することを特徴とする照明装置。
  13. 請求項１１又は１２において、
    明るさを検出する光センサまたは温度を検出する温度センサの一方または双方を具備し、前記光センサまたは前記温度センサの一方または双方からの出力を基に、各色の前記行毎に独立に明るさ制御する明るさ制御回路を備えたことを特徴とする照明装置。
  14. 非発光型画像表示パネルと、前記非発光型画像表示パネルの裏面に、請求項９〜１３の何れかに記載の照明装置を備え、前記非発光型画像表示パネルが前記照明装置からの光の透過光量を制御するための前記行毎の走査信号に同期して前記照明装置の明るさを前記行毎に制御することで画像を可視表示することを特徴とする表示装置。
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