JP4781246B2 - 発光素子パッケージ及び面発光装置並び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話機等の液晶ディスプレイに用いられ、特に薄型化が可能な発光素子パッケージ及びこれを用いた面発光装置並び表示装置に関する。

一般に、携帯電話機、ＰＤＡ等のディスプレイには、文字又は画像表示のための液晶表示装置が広く採用されている。この液晶表示装置には、液晶表示パネルの裏面側から光を照射して表示画面の輝度を高めるバックライトユニットが用いられている。このバックライトユニットでは、図４に示すように、例えばＬＥＤの発光素子２を有する発光素子パッケージ３を導光板１の側端部に設置し、該側端部から発光素子パッケージ３の光を入射して導光板１の表面から照射する構造等が採用されている。なお、図４中の符号４、５、６、７は、それぞれ反射シート、拡散シート、第１プリズムシート及び第２プリズムシートである。

近年、携帯電話機やＰＤＡ等の薄型化及び小型化に伴って、バックライトユニット及び液晶表示装置のさらなる薄型化が要望されている。しかしながら、上記従来のバックライトユニットの構造では、発光素子パッケージ３を設置するために、発光素子パッケージ３の高さ、すなわち照射光の出射面の高さに合わせて導光板１の側端面高さ、すなわち導光板１の厚さを同等に設定しなければならず、導光板１の厚さが発光素子パッケージ３の高さに制限されてしまい薄型化できないという問題があった。

このため、従来、例えば特許文献１には、発光ダイオード（発光素子パッケージに相当）を端部に配した光ガイド（導光板）を備え、この光ガイドの端部以外が端部の厚みよりも薄い略平板形状とされているバックライトが提案されている。このバックライトでは、光ガイドの端部が、発光ダイオードの出射面に対応した十分な厚さに設定されているが、この端部以外が端部よりも薄い厚さとされているので、光ガイドの端部を除いて薄型化を図っている。

特開２００５−３４７０５２号公報

しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１の技術では、設置する発光素子パッケージの大きさに合わせて導光板（光ガイド）の端部の厚みが設定されるため、導光板の端部厚さは少なくとも発光素子パッケージの大きさ以上となってしまい、導光板の端部だけは薄型化することが困難であった。また、発光素子自体を小さくすれば、発光素子パッケージが小さくなり導光板の厚さも薄く設定することができるが、この場合は発光面積の減少により発光効率を低下させてしまう不都合がある。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、発光効率を低下させることなく、薄く設定した導光板の端部にも対応することができ、バックライトユニットのさらなる薄型化も可能な発光素子パッケージ及びこれを用いた面発光装置並び表示装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の発光素子パッケージは、発光素子と、前記発光素子を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板と、前記発光素子を封止して前記実装面に形成された透明樹脂部と、前記透明樹脂部の表面に一部を除いて形成され内面が反射面とされる反射面部とを備え、前記透明樹脂部が、前端面部の長尺方向に延在する側部を切り欠いた形状の段差部を有し、前記反射面部が、前記段差部以外の表面に形成されていることを特徴とする。

この発光素子パッケージでは、透明樹脂部が、前端面部を切り欠いた形状の段差部を有し、反射面部が、段差部以外の表面に形成されているので、発光素子からの光が反射面部が形成されていない段差部から前方に出射される。したがって、透明樹脂部の厚さよりも幅が狭い段差部のみから照明光を出射することができ、この段差部に厚さを合わせた薄い導光板を用意して段差部に突き合わせれば、効率よく光を導光板に取り込む事ができると共に面発光装置のさらなる薄型化を図ることが可能になる。

本発明の面発光装置は、上記本発明の発光素子パッケージと、前記段差部に側端面部を突き合わせた状態で設置された導光板とを備え、前記導光板の厚さが、前記段差部の幅以下に設定されていることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、上記本発明の発光素子パッケージの段差部に、厚さを段差部の幅以下にした導光板を突き合わせているので、光源（発光素子パッケージ）の発光効率を低下させることなく端部を含め全体を薄くした導光板を用いることができ、面発光装置全体をさらに薄型化することができる。

また、本発明の面発光装置は、反射シートを備え、前記発光素子パッケージ及び前記導光板が、前記反射シート上に設置されていることを特徴とする。すなわち、この面発光装置では、発光素子パッケージ及び導光板が反射シート上に設置されているので、発光素子パッケージと導光板との下面が面一となり高さ方向の位置決めがなされる。したがって、導光板と発光素子パッケージとの間に段差が生じず位置ズレを防ぐことができ、発光素子パッケージからの出射光を高精度に導光板に入射させることができる。

本発明の表示装置は、画像表示パネルと、前記画像表示パネルの裏面側に配されたバックライトユニットとして上記本発明の面発光装置とを備えていることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、バックライトユニットとして薄型化された上記本発明の面発光装置を採用しているので、表示装置全体としても薄型化が可能になる。

また、本発明の表示装置は、前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする。すなわち、この表示装置では、液晶表示パネルを用いた液晶表示装置であるので、さらに薄型化が可能であると共に軽量化及び低コスト化を行うことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る発光素子パッケージ及び面発光装置によれば、発光素子からの光が透明樹脂部の厚さよりも薄い段差部のみから出射されるので、この段差部に厚さを合わせた薄い導光板により、面発光装置及びこれを備えた表示装置のさらなる薄型化を図ることが可能になる。したがって、この発光素子パッケージ及び面発光装置を採用した本発明の表示装置では、高輝度を維持して全体をさらに薄型化でき、薄型の携帯電話機やＰＤＡの液晶ディスプレイなどに特に好適である。

以下、本発明に係る発光素子パッケージ及び面発光装置並びに表示装置の一実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。

本実施形態における発光素子パッケージ１０は、例えば白色光を出射するものであって、図１に示すように、複数の発光素子２と、これら発光素子２を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板１１と、発光素子２を封止して実装面に形成された透明樹脂部１２と、透明樹脂部１２の表面に一部を除いて形成され内面が反射面とされる反射面部１３とを備えている。
上記透明樹脂部１２は、発光素子２に対向する前端面部の長尺方向に延在する側部を切り欠いた形状の段差部１２ａを有している。また、反射面部１３は、段差部１２ａ以外の透明樹脂部１２の表面に形成されている。

上記複数の発光素子２は、パッケージ基板１１の実装面に互いに所定距離を空けて実装された表面実装型ＬＥＤの半導体発光素子である。この半導体発光素子は、例えば青色（波長λ：４７０〜４９０ｎｍ）ＬＥＤ素子又は紫外光（波長λ：４７０ｎｍ未満）ＬＥＤ素子であって、例えばサファイア基板などの絶縁性基板上に窒化ガリウム系化合物半導体（例えばＩｎＧａＮ系化合物半導体）の複数の半導体層が積層されて形成されたものである。

また、この発光素子２を封止する透明樹脂部１２は、例えば蛍光体を含有した透明な樹脂であって、シリコーン樹脂等を主剤とし、ＹＡＧ蛍光体等が添加されている。このＹＡＧ蛍光体は、発光素子２からの青色光又は紫外光を黄色光に変換させて混色効果により白色光を生じさせるものである。したがって、この発光素子２及び透明樹脂部１２によって白色ＬＥＤを構成している。なお、発光素子２及び透明樹脂部１２による白色ＬＥＤとしては、上記以外でも種々のものが採用可能である。

上記パッケージ基板１１は、例えばガラスエポキシ樹脂等で形成され、長方形状の側面が発光素子２の実装面とされている。
また、パッケージ基板１１の両端部には、発光素子２の電極に電気的に接続された端子部である一対の電極パターン１４が設けられている。

上記反射面部１３は、白色樹脂又は銀色等の正反射部材を透明樹脂部１２に接着したものや、光反射機能を有する金属膜を透明樹脂部１２に蒸着したもの等である。
すなわち、この発光素子パッケージ１０では、発光素子２から出射された光が段差部１２ａ以外では反射面部１３によって反射されると共に、反射面部１３が形成されていない段差部１２ａから出射される。

また、本実施形態の表示装置は、図２に示すように、例えば携帯電話機やＰＤＡの液晶ディスプレイに適用される液晶表示装置であって、液晶表示パネル（画像表示パネル）１５と、液晶表示パネル１５の裏面側に配されたバックライトユニット（面発光装置）１６とを備えている。
なお、本実施形態では、液晶表示パネル１５の画面側及びバックライトユニット１６の光出射面側を表面側又は上面側として記載している。

上記バックライトユニット１６は、上記発光素子パッケージ１０と、段差部１２ａに側端面部を突き合わせた状態で設置された導光板１と、導光板１上に配され導光板１からの光を拡散させて面内の光強度を均一にする拡散シート５と、拡散シート５上に配され拡散シート５からの光を液晶表示パネル１５に向けた上方向への照射光として出射する第１プリズムシート６及び第２プリズムシート７と、導光板１の下面に配された反射シート４とを備えている。
上記発光素子パッケージ１０は、導光板１の側端部に複数並べられて段差部１２ａを下側にして反射シート４上に設置されている。なお、導光板１の側端部とほぼ同じ長さの発光素子パッケージ１０を一つだけを導光板１の側端部に配置しても構わない。

上記第１プリズムシート６及び第２プリズムシート７は、拡散シート５からの光を上面側に集光するための透明シート状の部材であり、平行な複数の稜線を有するプリズム部を上面側に有している。また、第１プリズムシート６は、発光素子パッケージ１０の光軸に対して、プリズム部の稜線がねじれの位置に設定され、特に、上方への高い指向性が得られる方向として、発光素子パッケージ１０の光軸に直交する方向と平行に設定される。また、第２プリズムシート７は、発光素子パッケージ１０の光軸に対して、プリズム部の稜線が平行に設定されている。すなわち、第１プリズムシート６と第２プリズムシート７は、互いのプリズム部の稜線がねじれの位置に配され、平面視で互いに稜線が直交している。

上記導光板１は、透明なポリカーボネイト樹脂やアクリル樹脂等で形成されており、反射シート４上に設置されている。
また、導光板１の厚さは、段差部１２ａの幅ｔ以下に設定されている。この段差部１２ａの幅ｔは、図１に示すように、透明樹脂部１２の前端面において切り欠かれて反射面部１３の無い部分であって、対向する導光板１の厚さ方向の幅である。
上記反射シート４は、光反射機能を有する金属板、フィルム、箔等であって、本実施形態では銀蒸着膜を設けたフィルムが採用されている。なお、上記銀蒸着膜の代わりに、アルミ金属蒸着膜などを採用しても構わない。
なお、反射シート４は、図示しないフレキシブル基板上に接着されて実装される。

上記液晶表示パネル１５は、透過型又は半透過型の液晶表示パネルが採用される。例えば、半透過型の液晶表示パネル１５の場合、透明電極、配向膜及び偏光板をそれぞれ有する上基板と下基板との間隙にＴＮ液晶やＳＴＮ液晶等の液晶をシール材で封止したパネル本体と、その下面側に光透過性と光反射性の両機能を持った半透過反射板とを備えている。

このように本実施形態の発光素子パッケージ１０では、透明樹脂部１２が、前端面部を切り欠いた形状の段差部１２ａを有し、反射面部１３が、段差部１２ａ以外の表面に形成されているので、発光素子２からの光が反射面部１３が形成されていない段差部１２ａから前方に出射される。すなわち、透明樹脂部１２の厚さよりも幅が狭い段差部１２ａのみから照明光を出射することができる。なお、段差部１２ａを構成する２面（段差部１２ａの前面及び壁面）から導光板１へ光が入射されるため、薄い導光板１でも効率よく光を取り込む事ができる。

したがって、この発光素子パッケージ１０を備えたバックライトユニット１６では、発光素子パッケージ１０の段差部１２ａに、厚さを段差部１２ａの幅ｔ以下にした導光板１を突き合わせているので、光源（発光素子パッケージ１０）の発光効率を低下させることなく端部を含め全体を薄くした導光板１を用いることができる。これにより、発光素子パッケージ１０から出射した光を効率よく導光板１に取り込むことができると共に、バックライトユニット１６全体をさらに薄型化することができる。

また、発光素子パッケージ１０及び導光板１が反射シート４上に設置されているので、発光素子パッケージ１０と導光板１との下面が面一となり高さ方向の位置決めがなされる。したがって、導光板１と発光素子パッケージ１０との間に段差が生じず位置ズレを防ぐことができ、発光素子パッケージ１０からの出射光を高精度に導光板１に入射させることができる。
このように、上記バックライトユニット１６を備えた液晶表示装置では、薄型化されたバックライトユニット１６によって、装置全体をより薄型化することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記実施形態では、発光素子パッケージ１０が断面直角形状に切り欠かれた段差部１２ａを有しているが、他の断面形状に切り欠かれた段差部としても構わない。例えば、導光板１の側端部が矩形状以外の断面形状（斜め側端面や凸状側端部など）である場合、この側端部形状に対応した形状の段差部としてもよい。

また、上記実施形態では、拡散シート５を用いているが、拡散シート５を省略したバックライトユニットとしても構わない。
また、上記実施形態では、画像表示パネルとして液晶表示パネル１５を採用しているが、他の画像表示パネルを用いても構わない。例えば、電子ペーパーなどの画像表示パネルを採用しても良い。

本発明に係る発光素子パッケージ及び面発光装置並びに表示装置の一実施形態において、発光素子パッケージを示す透明樹脂部の断面を含む側面図である。 本実施形態において、表示装置を示す概略的な断面図である。 本実施形態において、バックライトユニットを示す分解斜視図である。 本発明に係る従来例のバックライトユニットを示す断面図である。

符号の説明

１…導光板、２…発光素子、４…反射シート、１１…パッケージ基板、１２…透明樹脂部、１２ａ…段差部、１３…反射面部、１５…液晶表示パネル（画像表示パネル）、１６…バックライトユニット（面発光装置）

Claims (5)

1. 発光素子と、
   前記発光素子を長方形状の実装面に実装する略直方体形状のパッケージ基板と、
   前記発光素子を封止して前記実装面に形成された透明樹脂部と、
   前記透明樹脂部の表面に一部を除いて形成され内面が反射面とされる反射面部とを備え、
   前記透明樹脂部が、前端面部の長尺方向に延在する側部を断面直角形状に切り欠いた形状で前面と壁面との２面で構成された段差部を有し、
   前記反射面部が、前記段差部以外の表面に形成されていることを特徴とする発光素子パッケージ。
2. 請求項１に記載の発光素子パッケージと、
   前記段差部に側端面部を突き合わせた状態で設置された導光板とを備え、
   前記導光板の厚さが、前記段差部の幅以下に設定されていることを特徴とする面発光装置。
3. 請求項２に記載の面発光装置において、
   反射シートを備え、
   前記発光素子パッケージ及び前記導光板が、前記反射シート上に設置されていることを特徴とする面発光装置。
4. 画像表示パネルと、
   前記画像表示パネルの裏面側に配されたバックライトユニットとして請求項２又は３に記載の面発光装置とを備えていることを特徴とする表示装置。
5. 請求項４に記載の表示装置において、
   前記画像表示パネルが、液晶表示パネルであることを特徴とする表示装置。

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