JP5084365B2 - Ｌｅｄ発光装置およびそれを光源とする液晶バックライト装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ発光装置およびそれを光源とする液晶バックライト装置に関するものである。

従来のサイド型ＬＥＤ発光装置の概観斜視図を図８に、同発光装置を基板の上面Ａに搭載した状態での側面図を図９に示す。この発光装置は、ＬＥＤチップ搭載部および電極部を構成するリードフレーム１と、それを挟み込んでＬＥＤチップ搭載面を囲むように、反射壁形状にインサート成型された樹脂部２を備える。この発光装置を基板に搭載する際には、リードフレームを境界とする片側に設けられた平坦面３において、搭載の安定性を確保する構造となっている。

次に、この発光装置に使用されるサイド型ＬＥＤ発光装置の製造方法の概略を、図１０および図１１を用いて説明する。まず、あらかじめ電極形状等のプレス抜き加工され、メッキにて表面処理された金属フレーム４に対し、上下から成型金型で挟み込んで型締めし、樹脂注ぎ口５より樹脂を流し込んで樹脂部を成型する。成型後の製品と金型の分離は、下型６については、金型を貫通して設けられているイジェクトピン７にて樹脂部もしくはリードフレーム表面を押し出すことで分離する。上型８については、樹脂形状をテーパ形状とすることで、特にイジェクトピン等で押し出すことなく、金型から分離する構造となっている。

ここで、下型６については、イジェクトピン７の力で製品を金型から分離するため、樹脂部の形状に平坦面３を設けても比較的容易に、製品を金型から分離することができる。しかしながら、上型８については型締め時に金型自体が上下するため、イジェクトピン等の分離機構を備えることが困難である。そのため、大きな面積の平坦面を設けると、金型から製品が分離しにくくなるといった弊害が生じる。

また、図１１（ａ）に示す寸法ｈ１（リードレームより下の部分の高さ）が小さすぎると、樹脂がリードフレームの間隙を抜けにくくなり、樹脂の充填状態が劣化する。同図の寸法ｈ２（反射部が形成される部位の高さ）が大きいと、この部分に樹脂が入り込みにくいという問題がある。

このような従来の製法で作られたＬＥＤ発光装置を基板に搭載した状態を、図９に示している。図９からわかるように、下型６によって形成された平坦面３によって実装時の安定性を確保し、上型８で形成された発光装置の後部はテーパ形状のため、基板面からは浮くような形となる。なお、従来のこの種のＬＥＤ発光装置典型的な構造の一例を示す先行文献として、次の特許文献１を挙げる。
特開２００５-２５２１６８号公報

本発明が対象とするサイド型のＬＥＤ発光装置は、主に携帯電話等の液晶バックライト用の光源として主に用いられる。携帯電話等のアプリケーションでは、薄型化の要望と同時に、図１２に示す液晶表示部の周囲の枠部９、通称額縁部の面積を減らすことが強く要望されている。液晶パネル裏側には図１３に示すように導光板１０、光学シート１１、反射シート１２が敷かれており、導光板の端面から入光するＬＥＤ発光装置１３の外形寸法が額縁寸法に直接影響するために、発光装置に対する薄型化、小型化の要望が非常に強い。

ＬＥＤ発光装置の薄型化、小型化については、その内部に使用するＬＥＤチップを搭載するスペースを確保すれば、あとはインサート成型される樹脂部の成型可否及び精度に左右される。図１４に、上記従来のサイド型ＬＥＤ発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の概略側面図を示す。

薄型化に際しては、図１５に示す開口部を形成する薄壁１４の厚みを薄くすることが必須であるが、成型樹脂の流動性には限界があるため、壁を高くする（＝カップを深くする）と、薄壁部分の金型内部に樹脂が行き渡らず、形状を形成することが困難となる。そのため、発光装置の薄型化にあたっては、壁の高さを低くし、カップを浅くしていくことが必須となる。

また、液晶額縁部の面積を減らすためには、発光装置奥行き方向寸法１５を小さくする必要がある。奥行き寸法の削減については、下型で形成されるカップ部を浅くすることに加えて、上型で形成される発光装置後部を小さくすることでも達成することができる。しかしながら、この後部はある程度の体積を確保しておかないと極端に強度が低下し、リードフレームを固定保持するという本来の目的が達成できなくなるばかりか、リードフレームと上型との間隙が狭くなるため成型樹脂の流動性が悪化し、形状が形成できなくなる。そのため、奥行き寸法の削減については、後部の寸法削減だけでは限界があり、自ずとカップ深さを浅くしていく必要性がある。

これらＬＥＤ発光装置の薄型化、小型化にあたりカップ深さを浅くすることは、同時に基板搭載時の安定性を確保していた平坦面３の面積が減少することを意味する。また前述の理由により、製品後部の体積を小さくすることにも限界があることから、基板搭載時の重心が偏り、図１６に示すように、基板実装時に製品がしりもちをつく形で傾く危険性が増す。

このしりもちを防ぐため、図１７に示すように、電極部１６を発光装置の後ろ方向に曲げて支えとすることで、基板搭載時の安定性を確保する方法も考えられるが、この方法では電極の曲げ精度が搭載時の平衡性に直結するため、非常に高い電極曲げ精度、検査精度が要求される。

上記従来の問題点を解消するため、本発明は、ＬＥＤ発光装置の基板への搭載時の安定性を確保するとともに、樹脂部を成形する際の金型と成型樹脂部とのスムーズな分離性を維持することを可能にする、ＬＥＤ発光装置およびその製造方法、ならびにそれを用いた液晶バックライト装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のＬＥＤ発光装置は、ＬＥＤチップが搭載された搭載面を有するリードフレームと、このリードフレームの搭載面を囲む反射面、および、リードフレームの搭載面とは反対側面を覆い、リードフレームを固定するようにインサート成型された樹脂部とを備える。樹脂部の外側面の少なくとも一部が搭載面に垂直な平坦面であり、この平坦面は、リードフレームを境界として搭載面側で前平坦面となり、搭載面とは反対側で搭載面と垂直な方向に連続して、前平坦面と略同一水準面となるように後平坦面が形成されている。

本発明のＬＥＤ発光装置は、一実施形態においては、リードフレームの搭載面の位置を基準として、リードフレームより後方の後平坦面は、搭載面と垂直な方向に沿ってより後方で、テーパ面と連続して配置されている。

反射面の搭載面に垂直な方向の長さ（Ｌ１）は、発光装置奥行き寸法Ｌの３０％以上６０％以下であることが好ましい。また、搭載面に平行な方向に沿って離間するように、リードフレーム後方の樹脂部の両端付近に１対の後平坦面を有する構成とすることができる。１対の後平坦面の間に、さらに他の後平坦面を有してもよい。また、リードフレーム後方で搭載面に平行な方向に沿う方向の中央にのみ、後平坦面を有する構成としてもよい。

本発明の一実施形態においては、前平坦面と後平坦面との、搭載面に垂直な方向の両者を合わせた長さ（Ｌ３）は、発光装置奥行き寸法（Ｌ）に対して２／３以上の比率となっている。また、後平坦面の後方に続く樹脂部の外側面は、斜面とすることができる。

本発明の一実施形態においては、前平坦面および後平坦面を実装面としており、この実装面を基板に当接させて接合したＬＥＤ発光装置を光源とすることにより、本発明の液晶バックライト装置が構成される。

本発明のＬＥＤ発光装置の構造によれば、上型で形成される樹脂部の一部を、下型で形成される平坦面と略同一水準の平坦面とすることにより、良好な搭載安定性を確保することができる。また、上型に設ける平坦部は面の一部とし、残りの部分はテーパー形状とすることにより、金型と成型樹脂部の分離性を維持することができる。その結果、カップ深さを浅くしても良好な搭載安定性、および、リードフレームの生産性を確保することができるため、薄型化、小型化への対応が容易な発光装置を実現できる。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１、は本発明の一実施形態に係るサイド型のＬＥＤ発光装置を示し、（ａ）は基板搭載面の上方から見た斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面で一部断面を示した側面図である。図２は、基板搭載面の裏面から見た斜視図、図３は、ＬＥＤ発光装置を基板に搭載した状態を示す側面図である。

図１〜３に示すように、ＬＥＤ発光装置１３は、リードフレーム１の一方面にＬＥＤチップ２１が搭載された搭載面１ａと、この搭載面１ａを囲む反射面２ａとを備える。また、このＬＥＤ発光装置は、搭載面１ａの反対側を覆い、リードフレーム１を固定するようにインサート成型された、樹脂部２を備える。

ここで、樹脂部２の外側面の一面である基板取り付け面は、搭載面１ａに対して垂直な平坦面である。この平坦面は、リードフレーム１を境界として搭載面１ａ側で前平坦面１７となり、搭載面１ａとは反対側で搭載面１ａと垂直な方向に連続して、前平坦面１７と略同一水準面となるように後平坦面１８が形成されている。この後平坦面１８は、搭載面１ａより後方で、テーパ面１９に連続している。

このように、本実施形態においては、ＬＥＤ発光装置の薄型化・小型化にともない、図８に示した従来品と比較して、基板搭載時の重心が、発光装置の後部寄りとなっており、またカップ深さを浅くしたことに伴って、従来品にて基板搭載時の安定性を確保していた平坦面１７の面積が小さくなっている。

このままでは、基板搭載時に図１６に示したようにＬＥＤ発光装置がしりもちをついて傾く恐れがあるが、本実施形態においては、前平坦面１７と電極部（リードフレーム１）を挟んだ位置にある後平坦面１８が設けてあり、この平坦面１８は平坦面１７と略同一水準にあるため、基板搭載時に容易に傾かない。また、後平坦面１８は全面にわたる訳でなく、そのままテーパ面１９に連続する形状となっているため、金型から樹脂成型部を分離させる際にもさほどの力は必要とせず、イジェクトピンのような機構がなくても、容易に金型から分離することが可能である。

次に、本発明の実施形態のＬＥＤ発光装置の変形例について、図４〜図７に基づいて説明する。

図４に示す変形例においては、搭載面１aに平行な方向に沿って離間するように、リー
ドフレーム１後方の樹脂部の両端付近に、基板Ａに対向する平面の形がほぼ矩形の１対の後平坦面１８ａ，１８ｂを有する。図５に示す変形例においては、図４に示した変形例における両端付近の後平坦面１８ａ，１８ｂの間に、さらに後平坦面１８ｃを有する。図６に示す変形例においては、基板Ａに対向する平面の形が、底辺を樹脂の幅寸法Ｗとし、頂辺を後方へ向けた、ほぼ台形形状を呈する。図７に示す変形例においては、リードフレーム１の後方で搭載面１ａおよび平坦面１７の双方に平行な方向に沿う方向の中央部にのみ、後平坦面１８ｅを持つ。

上記いずれの変形例の場合も、平坦面１７に対して略同一水準の平坦面１８ａ〜１８ｅが設けられていることにより、基板搭載時には図３に示すような安定した状態となる。これらの変形例では、テーパ面の比率が高くなっており、図１に示した実施形態より更に金型からの分離性を向上する効果を期待することができる。

図１（ｂ）および図３において、反射面の搭載面の垂直な方向の長さ（反射面の高さ）Ｌ1は、発光装置奥行き寸法Ｌに対して３０％以上６０％以下であることが望ましい。３０％以上の理由は、ワイヤー保護のため、搭載面からのＬＥＤチップのワイヤーループ高さ以上にするためである。また６０％以下が望ましい理由は、発光装置奥行き寸法Ｌが、リードフレーム１前方の樹脂部の長さＬ1（反射面の高さ）と、リードフレーム１後方の長さＬ２であることに起因するものである。そして、リードフレーム１後方の樹脂部の長さＬ2は、樹脂成型において、リードフレーム１が障壁となって樹脂周りが悪くならないようにする寸法で下限が決まる。この下限を前提として、小型化のために反射面の高さＬ１を６０％以下と規定したのである。

また、上記実施形態およびその変形例のいずれの場合においても、平坦面１７と平坦面１８とを足した長さＬ３は、発光装置奥行き寸法Ｌに対して、２／３以上の比率となっていることが安定性の面では望ましい。

また、リード端子は、樹脂部の平坦面の形成精度に比べて折り曲げ精度が悪く、実装面との接触させた場合、その平坦度の精度が悪くなる。そのため、リード端子は、平坦部１７，１８と同一水準面ではなく、実装面に対して平坦面より接触せず、ろう材などで接続する実装面の外部電極と丁度接触するように、Ｈ１だけ少しへこませた状態で折り曲げられている。つまり、実装面に発光装置を載置した場合、平坦面１７,１８で支持された状態であるということである。このため、リード端子の折り曲げ精度は、実装面平坦影響しない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は液晶ディスプレイのバックライト、パネルメータ、表示灯などに使用されるＬＥＤ発光装置、特にサイド型ＬＥＤ発光装置に利用される。

（ａ）は、本発明の一実施形態のＬＥＤ発光装置を上方から見た斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるＩｂ−Ｉｂ線断面の一部を含む側面図である。 図１に示したＬＥＤ発光装置を下方から見た斜視図である。 図１に示したＬＥＤ発光装置を基板に搭載した状態を示す側面図である。 本発明のＬＥＤ発光装置の実施形態の一変形例を示す斜視図である。 本発明のＬＥＤ発光装置の実施形態の他の変形例を示す斜視図である。 本発明のＬＥＤ発光装置の実施形態のさらに他の変形例を示す斜視図である。 本発明のＬＥＤ発光装置の実施形態のさらに他の変形例を示す斜視図である。 従来のサイド型ＬＥＤ発光装置の概観斜視図である。 従来のサイド型発光装置の基板搭載状態を示す側面図である。 サイド型ＬＥＤ発光装置用のリードフレームの製法の概略を示す図である。 サイド型ＬＥＤ発光装置用のリードフレームの製法の概略を示す図であり、（ａ）は金型の短い幅の方向の断面、（ｂ）は金型の長手方向の断面を示す図である。 サイド型ＬＥＤ発光装置がバックライトとして適用される、液晶表示額縁部の概念図である。 液晶バックライトユニット構造の説明図である。 サイド型ＬＥＤ発光装置をバックライトとして用いた液晶表示装置の概略側面図である。 従来の発光装置の薄壁部および奥行き寸法を説明するための斜視図である。 従来のサイド型ＬＥＤ発光装置を基板に搭載した際の、不安定な状態を模式的に示す図である。 従来の電極を後ろ方向に曲げることによって搭載安定性を確保した、従来の改善例を示す側面図である。

符号の説明

１ リードフレーム、１ａ 搭載面、２ 樹脂部、２ａ 反射面、Ａ 基板表面、３ 平坦面、４ 金属フレーム、５ 樹脂注ぎ口、６ 下壁、７ インジェクトビン、８ 上壁、９ 枠部、１０ 導光板、１１ 光学シート、１２ 反射シート、１３ ＬＥＤ発光装置、１４ 薄壁、１５ 奥行き方向寸法、１６ 電極部、１７ 平坦面、１８ 平坦面、２０ ＬＥＤチップ。

Claims (4)

1. ＬＥＤチップが搭載された搭載面を有するリードフレームと、
   前記リードフレームの前記搭載面を囲む反射面、および、前記リードフレームの前記搭載面とは反対側面を覆い、前記リードフレームを固定するようにインサート成型された樹脂部とを備え、
   前記樹脂部の外側面は、少なくとも一部が前記搭載面に垂直な平坦面であり、前記平坦面は、前記リードフレームを境界として前記搭載面側で前平坦面となり、前記搭載面と
   は 反対側で搭載面と垂直な方向において、前記前平坦面と略同一水準面となるように後平坦 面が形成され、
   前記リードフレームの前記搭載面の位置を基準として、前記リードフレームの搭載面側を前方、搭載面とは反対側を後方とした場合に、前記後平坦面のより後方で、前記樹脂部にテーパ面が配置され、
   前記反射面の前記搭載面に垂直な方向の長さ（Ｌ１）は、前記ＬＥＤチップに接続されたワイヤの搭載面からのループ高さ以上となるように発光装置奥行き寸法Ｌの３０％以上６０％以下であって、
   前記前平坦面の前方端から前記後平坦面の後方端までの長さ（Ｌ３）は、発光装置奥行き寸法（Ｌ）に対して２／３以上の比率となっている、ＬＥＤ発光装置。
2. 前記前平坦面および後平坦面を実装面とする、請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
3. 前記ＬＥＤ発光装置のリード端子は、ＬＥＤ発光装置を実装させる際に、実装面に対して、隙間を有するように前記前平坦面より凹ませて形成されている、請求項１または２に記載のＬＥＤ発光装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のＬＥＤ発光装置を光源とする液晶バックライト装置。

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