JP5270861B2 - バックライト光源 - Google Patents
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Description
本発明は、液晶表示装置等の導光板方式バックライト光源に用いるチップ型ＬＥＤ（発光ダイオード：light-emitting diode）に関するものであり、そのチップ型ＬＥＤの構造に係る。
一般的に、バックライト光源用のＬＥＤは、チップ基板上にＬＥＤを搭載し、このＬＥＤを囲うように反射壁面を形成し、この壁面の一部に開口部を設けて、導光板に光を照射する。（例えば、特許文献１参照）
以下、特許文献１に記載された従来のバックライト光源を図面にもとづいて説明する。
図６は、従来のバックライト光源に用いるチップ型ＬＥＤの斜視図である。図６において、５０は側面発光型のチップ型ＬＥＤである。５２はチップ基板、５３ａ、５３ｂは電極端子、５４はＬＥＤ、５５は光透過樹脂、５６は反射枠体、５９は実装基板の配線パターンを示す。
図６は、従来のバックライト光源に用いるチップ型ＬＥＤの斜視図である。図６において、５０は側面発光型のチップ型ＬＥＤである。５２はチップ基板、５３ａ、５３ｂは電極端子、５４はＬＥＤ、５５は光透過樹脂、５６は反射枠体、５９は実装基板の配線パターンを示す。
ＬＥＤ５４は、電極端子５３ａ、５３ｂとダイボンドパターン５３ｃが形成されたチップ基板５２の上に実装してある。ＬＥＤ５４の周囲の３面は反射枠体５６で囲ってあり、反射枠体５６の内壁５６ａ、５６ｂ、５６ｃは金属メッキ等による反射面となっている。また、反射枠体５６の内部は光透過樹脂５５でモールドしてあり、反射枠体５６で囲っていない開口部の光出射面５５ａから外部に向けてＬＥＤ５４の発光光を出射するのである。
ＬＥＤ５４の正負両極はチップ基板５２の両端面の電極端子５３ａ、５３ｂにダイボンドおよび、ワイヤボンドにより導通され、両電極端子５３ａ、５３ｂは実装基板５９の配線パターン５９に導通接続される。
つまり、従来のチップ型ＬＥＤ５０は、チップ基板５２の上に実装したＬＥＤ５４の発光光を反射壁面５６ａ、５６ｂ、５６ｃにより反射し、光出射面５５ａから外部に向けて効率よく光を照射するチップ型ＬＥＤの構造となっている。
つまり、従来のチップ型ＬＥＤ５０は、チップ基板５２の上に実装したＬＥＤ５４の発光光を反射壁面５６ａ、５６ｂ、５６ｃにより反射し、光出射面５５ａから外部に向けて効率よく光を照射するチップ型ＬＥＤの構造となっている。
しかしながら、前述の特許文献１に記載の従来のチップ形ＬＥＤ５０は、ＬＥＤ５４をチップ基板５２の上に搭載実装し、更にＬＥＤ５４の上面からワイヤボンド線を引き出すため、チップ型ＬＥＤ５０は厚みがあり、以下の問題があった。この様子を図面にもとづいて説明する。
図７は、従来のチップ型ＬＥＤと導光板の配置の部分断面図である。チップ型ＬＥＤ５０は、チップ基板５２上にＬＥＤ５４を搭載する。その総厚は符号６４で示す。また、その発光光は、隣接する導光板６０の側面に照射される。
ここで、ＬＥＤ５４は、厚みを符号６１で示すチップ基板５２の上に搭載してあるので、ＬＥＤ５４からの照射光６５の中心はチップ基板５２の厚み分だけ高くなる。従って、導光板６０もチップ型ＬＥＤ５０の厚みに合わせて厚いものとしなければならないという課題があった。
また、チップ基板５２の厚み分だけ照射光６５の中心が高いため、導光板６０の下面側への照射光６５が減ずるという問題もあった。
また、チップ基板５２の厚み分だけ照射光６５の中心が高いため、導光板６０の下面側への照射光６５が減ずるという問題もあった。
すなわち、本発明の目的は、バックライト光源用チップ型ＬＥＤの厚みを薄くし、照射効率の低下なく薄型の導光板に適したバックライト光源を提供することにある。
本発明のバックライト光源は、半円状凹部が形成され上面に第１電極と第２電極が設けられており前記半円状凹部の壁面に第１の反射部を形成した第１の基板と、前記第１の基板に形成された半円状凹部の下面側を塞ぐものであって薄い金属板あるいは前記第１の基板の下面電極の一部により形成したＬＥＤ搭載部と、上面に第１および第２取り出し電極を有し前記第１基板の半円状凹部のほぼ中央に配置したＬＥＤとで構成し、前記ＬＥＤが前記第１の反射部の前記半円状凹部内に位置するように配設し、前記ＬＥＤの第１および第２取り出し電極が前記第１の基板の第１電極と第２電極とにボンディングワイヤにより結線され、前記ボンディングワイヤを光透過性樹脂でモールドしたものであって、前記第 １の基板上に半円状凹部が形成され該半円状凹部の壁面に第２の反射部を形成した第２の 基板を備え、前記ＬＥＤは前記第２の基板の半円状凹部のほぼ中央に配置すると共に、前 記ボンディングワイヤは前記第２の基板の厚さ内で結線されており、前記第１の反射部が 形成された前記半円状凹部と前記第２の反射部が形成された前記半円状凹部とがほぼ同心 円となるように配設され、前記第１の基板の半円状凹部と前記第２の基板の半円状凹部の 厚さ内を光透過性樹脂でモールドしたことを特徴とする。
また、前記半円状凹部の下面側を塞ぐＬＥＤ搭載部は、前記第１の基板上に設けた第１電極あるいは第２電極と導通することを特徴とする。
また、前記光透過性樹脂は、蛍光粒子入り樹脂によりモールドしたことを特徴とする。
また、前記光透過性樹脂の上面は、モールド材あるいはメッキなどで塞ぐことによって、前記光透過性樹脂の上面から不要方向への発光光の放射を防ぐよう構成したことを特徴とする。
また、前記ＬＥＤ搭載部の厚さは、ほぼ０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする。
つまり、本発明によれば、薄い基板等にＬＥＤを搭載し、このＬＥＤ搭載部を下段の第１の基板と、この第１の基板上に配置した第２の基板の双方の反射部を形成する凹部にＬＥＤが位置するように配置し、このＬＥＤからの取り出し結線を第１の基板上に配置することで、ＬＥＤ搭載部とＬＥＤ結線の高さを押さえ、かつ、充分な大きさの反射部を備えた薄型のバックライト光源を提供できるのである。
本発明によるバックライト光源の第１の実施形態を図面にもとづき説明する。本発明の最も特徴的な構造は、薄い基板にＬＥＤを搭載し、反射凹部を設けた第１の基板の前記反射凹部に前記ＬＥＤが位置するように、前記第１の基板下面に前記ＬＥＤ搭載部を配置したことにある。
図１は、本発明によるバックライト光源用チップ型ＬＥＤの平面図である。図２は、本発明によるバックライト光源のチップ型ＬＥＤの正面図である。図３は、本発明によるバックライト光源のチップ型ＬＥＤの斜視図である。
図１、図２、図３において、符号１０はバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。以下、符号１２は第１の基板、１２ａは第１の反射面、１３は第２の基板、１３ａは第２の反射面、１４はＬＥＤ、１５はＬＥＤ搭載部、１６は枠体、１６ａと１６ｂは第１および第２スルーホール、１７ａと１７ｂは第１および第２電極、１８ａと１８ｂは第１および第２ボンディングワイヤ、１９は光透過樹脂、１９ａは光出射面である。
まず、本発明によるバックライト光源用チップ型ＬＥＤの構造を説明する。
チップ型ＬＥＤ１０の厚み方向の配置は、図２の正面図に示すように、ＬＥＤ１４をＬＥＤ搭載部１５の上に配置し、ＬＥＤ搭載部１５は第１の基板１２の下面に配置する。また、第２の基板１３は第１の基板１２の上面に配置する。なお、ＬＥＤ１４は、第１および第２の正負両取り出し電極ともＬＥＤ１４の上面に位置するものであり、ＬＥＤ搭載部１５は金属または絶縁体のいずれであっても良い。
チップ型ＬＥＤ１０の厚み方向の配置は、図２の正面図に示すように、ＬＥＤ１４をＬＥＤ搭載部１５の上に配置し、ＬＥＤ搭載部１５は第１の基板１２の下面に配置する。また、第２の基板１３は第１の基板１２の上面に配置する。なお、ＬＥＤ１４は、第１および第２の正負両取り出し電極ともＬＥＤ１４の上面に位置するものであり、ＬＥＤ搭載部１５は金属または絶縁体のいずれであっても良い。
あるいは、ＬＥＤ搭載部１５は、第１の基板１２の半円状凹部の下面側を塞ぐ金属板あるいは基板１２の下面電極の一部であっても良い。下面電極の一部の場合は、ＬＥＤ搭載部１５は第１スルーホール１６ａあるいは第２スルーホール１６ｂと導通する。図２では、ＬＥＤ搭載部１５と第２スルーホール１６ｂが符号１５ｂで導通している例を示す。
次に、チップ型ＬＥＤ１０の平面配置は、図１の平面図に示すように、ＬＥＤ１４は第１の基板１２の凹部に形成した第１の反射面１２ａおよび第２の基板１３の凹部に形成した第２の反射面１３ａのほぼ中央に配置する。つまり、第１の基板１２の凹部と第２の基板１３の凹部は、ほぼ同心円で、双方の凹部のほぼ中央にＬＥＤ１４の発光部を配置する。そして、ＬＥＤ１４をほぼ中央に配置した第１の基板１２と第２の基板１３の凹部を形成する枠体１６で囲われた空間は、図２の正面図に示すように、光透過樹脂１９で満たしてある。
また、ＬＥＤ１４の第１および第２取り出し電極は、図１の平面図に示すように、第１ボンディングワイヤ１８ａにより第１の基板１２上に設けた第１電極１７ａと、第２ボンディングワイヤ１８ｂにより第１の基板１２上に設けた第２電極１７ｂと金属線でボンディング結線する。第１電極１７ａと第２電極１７ｂは、各々第１および第２スルーホール１６ａ、１６ｂと第１の基板１２上で導通しているので、ＬＥＤ１４の正負両極はチップ型ＬＥＤ１０の両端面の第１および第２スルーホール１６ａ、１６ｂを経てチップ型ＬＥＤ搭載部と導通接続している。
つまり、図３の斜視図に示すように、第１および第２の基板１２、１３の凹部に形成した第１および第２反射面１２ａ、１３ａのほぼ中央に配置したＬＥＤ１４の発光光は、第１および第２反射面１２ａ、１３ａで反射し、光透過樹脂１９でモールドした開口光出射面１９ａから効率よく照射するのである。
なお、ここで説明した光透過樹脂１９は、ＬＥＤの発光色をそのまま使用する場合は光透過性の樹脂を、青色あるいは短波長のＬＥＤから白色光等を得る場合は蛍光粒子入り樹脂により第１の基板１２と第２の基板１３の凹部を形成する空間をモールドする。
また、図２に示す光透過樹脂１９の上面１９ｂは前記第１の基板の電極の厚みと略等しいモールド材あるいはメッキなどで塞ぎ、不要方向へのＬＥＤ１４の発光光の放射を押さえ、後述の導光板への光の入射のバランスを良くしている。
また、図２に示す光透過樹脂１９の上面１９ｂは前記第１の基板の電極の厚みと略等しいモールド材あるいはメッキなどで塞ぎ、不要方向へのＬＥＤ１４の発光光の放射を押さえ、後述の導光板への光の入射のバランスを良くしている。
次に、本発明による第２の実施形態を図面にもとづき説明する。
図４は、本発明による第２のバックライト光源用チップ型ＬＥＤの斜視図である。
図４は、本発明による第２のバックライト光源用チップ型ＬＥＤの斜視図である。
図４において、符号２０はバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。以下、符号２２は第１の基板、２２ａは第１の反射面、２４はＬＥＤ、２５はＬＥＤ搭載部、２９は光透過樹脂、２９ａは光出射面である。つまり、図１、図２、図３にもとづいて説明した第１の実施形態のバックライト光源と類似形状であるが、第２の基板が無い。従って、第２の反射面が無いため、チップ型ＬＥＤ２０の総厚を薄くできる利点がある。
次に、本発明による第３、第４、第５の実施形態を図面にもとづき説明する。
まず、第３の実施形態であるが、図５ａは、本発明による第３のバックライト光源用チップ型ＬＥＤの平面図である。
図５ａにおいて、３０ａはバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。３２ａは第１の基板、３３ａは第２の基板、３４ａはＬＥＤである。
まず、第３の実施形態であるが、図５ａは、本発明による第３のバックライト光源用チップ型ＬＥＤの平面図である。
図５ａにおいて、３０ａはバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。３２ａは第１の基板、３３ａは第２の基板、３４ａはＬＥＤである。
ここで、第１の基板３２ａ、および第２の基板３３ａの反射部の形状は、方形状であり、ＬＥＤ３４ａは、第１の基板３２ａ、および第２の基板３３ａの反射部のほぼ中央に配置する。方形状は形状がシンプルで、反射面の面ダレが少ない。
次に、第４の実施形態であるが、図５ｂは、本発明による第４のバックライト光源用チップ型ＬＥＤの平面図である。
図５ｂにおいて、３０ｂはバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。３２ｂは第１の基板、３３ｂは第２の基板、３４ｂはＬＥＤである。
図５ｂにおいて、３０ｂはバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。３２ｂは第１の基板、３３ｂは第２の基板、３４ｂはＬＥＤである。
ここで、第１の基板３２ｂ、および第２の基板３３ｂの反射部の形状は、多角形形状であり、図５ｂでは、六角形の部分形状例を示す。ＬＥＤ３４ａは、第１の基板３２ａ、および第２の基板３３ａの反射部のほぼ中央に配置する。多角形形状は反射面の面ダレが少なく、第１の実施形態の半円状凹部に近い出射光が得られる。
次に、第５の実施形態であるが、図５ｃは、本発明による第５のバックライト光源用チップ型ＬＥＤの平面図である。
図５ｃにおいて、３０ｃはバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。３２ｃは第１の基板、３３ｃは第２の基板、３４ｃはＬＥＤである。
図５ｃにおいて、３０ｃはバックライト光源のチップ型ＬＥＤである。３２ｃは第１の基板、３３ｃは第２の基板、３４ｃはＬＥＤである。
ここで、第１の基板３２ｃ、および第２の基板３３ｃの反射部の形状は、楕円形状であり、図５ｃでは、楕円形の部分形状例を示す。ＬＥＤ３４ｃは、第１の基板３２ｃ、および第２の基板３３ｃの反射部のほぼ中央に配置する。楕円形状は放物線形状に近く、出射光の収束性が良い。
以上、第１の基板、および第２の基板の形状が異なる、本発明の第３、第４、第５の実施形態について説明したが、前述の本発明の第２の実施形態と同様に、第１の基板のみであれば、チップ型ＬＥＤ２０と同様に、チップ型ＬＥＤ３０ａ、３０ｂ、３０ｃの層厚を薄くできる。
次に、本発明によるチップ型ＬＥＤの厚みに対する優位性を、先の図７にもとづいて述べた従来のチップ型ＬＥＤ５０との厚みと比較説明する。
図８は、本発明によるチップ型ＬＥＤと導光板の配置の部分断面図である。チップ型ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ１４をＬＥＤ搭載部１５の上に配置し、このＬＥＤ搭載部１５は第１の基板１２の下面に配置してある。また、第２の基板１３は第１の基板１２の上面に配置してある。
図８は、本発明によるチップ型ＬＥＤと導光板の配置の部分断面図である。チップ型ＬＥＤ１０は、ＬＥＤ１４をＬＥＤ搭載部１５の上に配置し、このＬＥＤ搭載部１５は第１の基板１２の下面に配置してある。また、第２の基板１３は第１の基板１２の上面に配置してある。
ＬＥＤ搭載部１５は極めて薄い基板であり、ＬＥＤ１４の発光位置を下げることができる。また、ＬＥＤ１４の取り出し電極は、先に述べたように、第１の基板上でボンディングするので、ボンディング結線の高さを低く押さえることができる。
つまり、本発明によるチップ型ＬＥＤ１０の符号４４で示す総厚は、ＬＥＤ搭載部１５の厚み４１と、第１の基板１２の厚み４２と、第２の基板１３の厚みにチップ型ＬＥＤ１０上面の僅かな光透過樹脂１９部分を加えた厚み４３の総和である。
つまり、本発明によるチップ型ＬＥＤ１０の符号４４で示す総厚は、ＬＥＤ搭載部１５の厚み４１と、第１の基板１２の厚み４２と、第２の基板１３の厚みにチップ型ＬＥＤ１０上面の僅かな光透過樹脂１９部分を加えた厚み４３の総和である。
ちなみに、図７にもとづいて述べた従来のチップ型ＬＥＤのチップ基板５２の厚みは、約０．１ｍｍである。対して、本発明によるチップ型ＬＥＤ１０のＬＥＤ搭載部１５の厚みは、約０．０５ｍｍであり、さらに薄くても良い。従って、ＬＥＤ１４の発光位置は、従来のチップ型ＬＥＤに比べて０．０５ｍｍ以上下がり、かつ、ＬＥＤ１４のボンディング結線の高さが第１の基板１２上であり、第２の基板１３の高さより低いので、総体厚みを押さえることができる。この結果、導光板４０もチップ型ＬＥＤ１０の厚みに合わせて薄くでき、ＬＥＤ１４の発光位置が下がった分だけ照射光４５の中心が低いため、導光板４０の下面側への照射光４５が増加するという利点がある。
以上に述べたように、本発明によるバックライト光源用チップ型ＬＥＤは、薄い基板にＬＥＤを搭載し、このＬＥＤ搭載部を下段の第１の基板と、この第１の基板上に配置した第２の基板の双方の反射部を形成する凹部にＬＥＤが位置するように配置し、このＬＥＤからの取り出し結線を第１の基板上に配置することで、ＬＥＤ搭載部とＬＥＤ結線の高さを押さえ、かつ、充分な大きさの反射部を確保した照射効率の良いチップ型ＬＥＤによる薄型のバックライト光源を提供できるのである。
１０、２０、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ チップ型ＬＥＤ
１２、２２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 第１の基板
１２ａ、２２ａ 第１の反射面
１３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 第２の基板
１３ａ、２２ａ 第２の反射面
１４、２４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ ＬＥＤ
１５、２５ ＬＥＤ搭載部
１６ 枠体
１６ａ、１６ｂ スルーホール
１７ａ、１７ｂ 電極
１８ａ、１８ｂ ボンディングワイヤ
１９ 光透過樹脂
１９ａ 光出射面
１２、２２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 第１の基板
１２ａ、２２ａ 第１の反射面
１３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ 第２の基板
１３ａ、２２ａ 第２の反射面
１４、２４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ ＬＥＤ
１５、２５ ＬＥＤ搭載部
１６ 枠体
１６ａ、１６ｂ スルーホール
１７ａ、１７ｂ 電極
１８ａ、１８ｂ ボンディングワイヤ
１９ 光透過樹脂
１９ａ 光出射面
Claims (5)
- 半円状凹部が形成され上面に第１電極と第２電極が設けられており前記半円状凹部の壁面に第１の反射部を形成した第１の基板と、前記第１の基板に形成された半円状凹部の下面側を塞ぐものであって薄い金属板あるいは前記第１の基板の下面電極の一部により形成したＬＥＤ搭載部と、上面に第１および第２取り出し電極を有し前記第１基板の半円状凹部のほぼ中央に配置したＬＥＤとで構成し、前記ＬＥＤが前記第１の反射部の前記半円状凹部内に位置するように配設し、前記ＬＥＤの第１および第２取り出し電極が前記第１の基板の第１電極と第２電極とにボンディングワイヤにより結線され、前記ボンディングワイヤを光透過性樹脂でモールドしたものであって、前記第１の基板上に半円状凹部が形成 され該半円状凹部の壁面に第２の反射部を形成した第２の基板を備え、前記ＬＥＤは前記 第２の基板の半円状凹部のほぼ中央に配置すると共に、前記ボンディングワイヤは前記第 ２の基板の厚さ内で結線されており、前記第１の反射部が形成された前記半円状凹部と前 記第２の反射部が形成された前記半円状凹部とがほぼ同心円となるように配設され、前記 第１の基板の半円状凹部と前記第２の基板の半円状凹部の厚さ内を光透過性樹脂でモール ドしたことを特徴とするバックライト光源。
- 前記半円状凹部の下面側を塞ぐＬＥＤ搭載部は、前記第１の基板上に設けた第１電極あるいは第２電極と導通することを特徴とする請求項１に記載のバックライト光源。
- 前記光透過性樹脂は、蛍光粒子入り樹脂によりモールドしたことを特徴とする請求項１ または請求項２に記載のバックライト光源。
- 前記光透過性樹脂の上面は、モールド材あるいはメッキなどで塞ぐことによって、前記光透過性樹脂の上面から不要方向への発光光の放射を防ぐよう構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバックライト光源。
- 前記ＬＥＤ搭載部の厚さは、ほぼ０．０５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバックライト光源。
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