JP5550754B2 - Led光源及び液晶表示装置 - Google Patents

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本発明は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)光源およびその製造技術に関し、特に、可視LEDを用いたLED光源に適用して有効な技術に関するものである。
近年、LEDは、その高輝度化にともない、携帯電話の液晶表示のバックライトやフラッシュライト、交通信号機、プリンタなどのOA機器の光源、照明器具等に広く用いられている。
例えば、実装された複数のLEDの各LEDから発生した熱をヒートシンクより放熱するとともに、取り付けた照明器具筐体へ効率良く熱を伝導させることができるLED光源装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2004−55229号公報(段落[0024]〜[0025]、図1)
1個のLEDは0.2〜3mm角の立方体から光束を出す点光源であり、LED1個から出る光束は、1〜2ルーメン程度と少ない。このため、LEDを照明用光源とする場合は、照度不足を補うため、または広いエリアを照射するために、複数個のLEDを集合させて使用される。例えば32インチの液晶画面のバックライドにLEDを用いる場合は、960個の個片化したLEDが必要とされ、これら個片化されたLEDをプリント配線基板上に任意に実装することにより所望の明るさが確保される。LEDから出た光束を効率良く、しかも広い角度で一方向に送り出すことで均一で明るい液晶画面を得ることができる。
しかしながら、同じ発光効率を有する蛍光灯とLEDとを単純数値のみで比較すると、LEDを複数個用いた照明用光源の方が蛍光灯を1本用いた照明用光源よりも価格が高く、今後LED光源に要求される課題の1つとして、LED光源の低価格化が挙げられている。LED光源は、個片化された多数のLEDをプリント配線基板に個々に実装して製造されるため、膨大な実装時間および実装工程数が必要となる。このことが、LED光源の高価格化を招く原因の1つとなっている。
本発明の目的は、LED光源の低価格化を実現することのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明のLED光源は、所定の間隔を有して第1の方向に沿って並ぶ複数のダイボンドエリアと、ダイボンドエリアと対向して第1の方向に沿って並ぶ複数のワイヤボンドエリアと、ダイボンドエリアと繋がり第1の方向に延びる第1リードと、ワイヤボンドエリアと繋がり第1の方向に延びる第2リードとから構成される基本フレームが、第1の方向と垂直な第2の方向に1列または2列以上配置されて成るフレームを有し、そのフレームに複数個のLEDが搭載されて、フレームの状態で点灯する。
本発明のLED光源の製造方法は、フレームの複数のダイボンドエリアにLEDチップを接着する工程と、対向するLEDチップとワイヤボンドエリアとをボンディングワイヤにより接続する工程と、LEDチップ、ダイボンドエリア、ボンディングワイヤおよびワイヤボンドエリアを樹脂により封止してLEDを形成する工程と、フレームに備わる複数のタイバーを打ち抜く工程とを有する。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
フレームに複数個のLEDを搭載した後、タイバーを打ち抜き、フレームの状態で点灯するLED光源を製造することにより、個片化したLEDを配線基板上に任意に実装して製造されるLED光源と比べて、製造工程が短くなり、また実装に必要な諸々の材料が不要となるので材料コストが削減できて、LED光源の低価格化を実現することができる。
本実施の形態1による赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを用いたLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1による青色LEDチップを蛍光体で覆う白色LEDを用いたLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1によるバックライトの製造方法の工程図である。 本実施の形態1による2列のフレームの要部平面図および要部断面図である。 本実施の形態1による各製造工程におけるLED光源の要部断面図である。 本実施の形態1による各製造工程におけるバックライトの要部断面図である。 本実施の形態1によるバックライトを内蔵した透過型液晶表示装置の概略図である。 本実施の形態1による1列、2列および3列の第1フレームの要部平面図である。 本実施の形態1による4列および5列の第1フレームの要部平面図である。 本実施の形態1による1列および2列の第2フレームの要部平面図である。 本実施の形態1による3列および4列の第2フレームの要部平面図である。 本実施の形態1による6列のフレームの要部平面図である。 本実施の形態1による2列の第3フレームの要部平面図である。 本実施の形態1による2列の第4フレームの要部平面図である。 本実施の形態1による赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの第1配置例を示すLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1による赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの第2配置例を示すLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1による赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの第3配置例を示すLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1による赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの第4配置例を示すLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1による修理方法を説明するためのLED光源の要部平面図である。 本実施の形態1によるリール・トウ・リール方式を用いたLED光源の組み立て装置の模式図である。 本実施の形態2によるLED光源の要部平面図を示す。 本実施の形態3による印加電圧を記した2列のフレームを備えるLED光源の要部平面図である。 本実施の形態3による印加電圧を記した2列のフレームを備えるLED光源の要部平面図である。 本実施の形態3による印加電圧を記した2列のフレームを備えるLED光源の要部平面図である。 本実施の形態3による印加電圧を記した4列のフレームを備えるLED光源の要部平面図である。 本実施の形態3によるLED光源と電源との接続方法を示す模式図である。 本実施の形態4による平板型の反射板を用いたLED光源の要部断面図である。 本実施の形態4による平板型の反射板を用いたLED光源の要部断面図である。 本実施の形態4による凹型の反射板を用いたLED光源の要部断面図である。 本実施の形態4による凹型の反射板を用いたLED光源の要部断面図である。 本実施の形態4による凹型の反射板を用いたLED光源の要部断面図である。
本実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、本実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、本実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、本実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、本実施の形態においてフレームとは、第1の方向に所定の間隔を有して並ぶ複数のダイボンドエリアと、第1の方向にダイボンドエリアと対向して並ぶ複数のワイヤボンドエリアと、ダイボンドエリアと繋がり第1の方向に延びる第1リードと、ワイヤボンドエリアと繋がり第1の方向に延びる第2リードとから構成される基本フレームが、第2の方向に1列または2列以上繰り返して形成された金属製の枠組みを言う。
また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。さらに、本実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態1によるLED光源の構造を図1および図2を用いて説明する。図1はRGB3原色の赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)の3個のLEDを用いたLED光源(以下、単にRGB3原色LED光源と略す)1Aの要部平面図、図2は青色LEDチップを蛍光体で覆う白色LED(W)を用いたLED光源(以下、単に白色LED光源と略す)1Bの要部平面図である。RGB3原色LED光源1Aは、各色の発光スペクトルのピークが顕著に現れるので鮮明な色彩が得られ、また色の再現性が良いなどの利点を有する。白色LED光源1Bは、白色発光が1個のLEDから構成されるので、白色LED光源1Bから拡散板10までの距離を短くでき、RGB3原色LED光源1Aを使用する場合よりもバックライト4の薄型化(例えば0.35mm程度の厚さ)が可能となる。
RGB3原色LED光源1Aは、任意の間隔で複数個の赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)が配列した帯状の発光体であり、また、白色LED光源1Bは、任意の間隔で複数個の白色LED(W)が配列した帯状の発光体であり、RGB3原色LED光源1Aおよび白色LED光源1Bの基板には、タイバーを取り除いたフレーム3を用いる。なお、図1および図2に示したフレーム3は、その基本フレームの列数を2列としたが、1列または3列以上であってもよい。
本実施の形態1によるRGB3原色LED光源から構成されるバックライトの製造方法を図3〜図6を用いて工程順に説明する。図3はバックライトの製造方法の工程図、図4(a)は2列のフレーム3の要部平面図、図4(b)は同図(a)のA−A′線における要部断面図、図5は各製造工程におけるRGB3原色LED光源1Aの要部断面図、図6は各製造工程におけるバックライト4の要部断面図である。さらに、図7に、バックライト4を内蔵した透過型液晶表示装置5の概略図の一例を示す。
まず、図4(a)および(b)に示すように、LEDチップを実装するダイボンドエリア3aと、ダイボンドエリア3aと第1リード3bとを繋ぐ第1吊りリード3cと、ダイボンドエリア3aと対向するように配置されたワイヤボンドエリア3dと、ワイヤボンドエリア3dと第2リード3eとを繋ぐ第2吊りリード3fとからなる複数の製品領域3A、および複数の製品領域3Aの間に配置されたタイバー3Bとを有するフレーム3を用意する。フレーム3は、例えば銅(Cu)を母材とし、その表面には銀(Ag)メッキが施されている(図3の工程P1)。また、フレーム3の厚さは、例えば100〜300μm程度であり、その幅(図中、wで示す幅)は、例えば15〜20mm程度である。
次に、図5(a)に示すように、フレーム3の一方の先端(ダイボンドエリア)にペースト材を塗り、そのペースト材上にLEDチップ2cを軽く押し付け、100〜200℃程度の温度によってペースト材の硬化処理を行う。これによりLEDチップ2cとフレーム3とが機械的に固定され、また電気的に接続される(図3の工程P2)。
LEDチップ2cは、例えばGaP系LEDチップである。LEDチップ2cは、前工程または拡散工程と呼ばれる製造工程において半導体ウエハ上のチップ単位で、例えば以下のように形成することができる。例えば単結晶GaP(または単結晶GaAs)からなる半導体基板(この段階では半導体ウエハと称する平面略円形状の半導体の薄板)上にn型半導体層およびp型半導体層をエピタキシャル結晶成長法により順次形成して発光層を形成する。続いて、半導体基板の裏面を研削して、半導体基板の厚さを所定の厚さまで減少させ、さらに半導体基板の裏面を研磨する。続いて、p型半導体層に電気的に接続するp側電極、半導体基板に電気的に接続するn側電極を形成した後、各LEDチップ2cの電気的・光学的特性を測定する。例えば半導体基板を測定用ステージに載置し、p側電極にプローブ(探針)を接触させて入力端子から信号波形を入力すると、出力端子から信号波形が出力される。これをテスターが読み取ることにより各LEDチップ2cの特性が得られる。その後、半導体基板をダイシングして、0.2〜3mm角程度のLEDチップ2cに分割する。
次に、図5(b)に示すように、LEDチップ2cと対向するフレーム3のもう一方の先端(ワイヤボンドエリア)とp側電極とをボンディングワイヤ6を用いて接続する(図3の工程P3)。この際、ボンディングワイヤ6は、LEDチップ2cの周辺部に触れないように盛り上がったループ形状となる。
次に、図5(c)に示すように、フレーム3を金型7にセットし、温度を上げて液状化した樹脂8を圧送して金型7に流し込み、LEDチップ2c、ダイボンドエリア、ボンディングワイヤ6およびワイヤボンドエリアを樹脂8により封止してLED2を形成する(図3の工程P4)。続いて、余計な樹脂8およびバリを取り除く。次に、図5(d)に示すように、切断機7aを用いてフレーム3のタイバーを打ち抜く(図3の工程P5)。これにより、前記図1に示したRGB3原色LED光源1Aが略完成する。
次に、図6(a)に示すように、RGB3原色LED光源1Aの隣接するLED2の照射面側の間に反射板9をはめ込む(図3の工程P6)。一般にLED光源が発熱すると発光効率が下がり、色むらが生ずる。そこで、例えば背面への光の漏れを防いで、LED光源の発光効率を上げるために、シート(フィルムまたは板)からなる反射板を設置する。続いて、図6(b)に示すように、照射面側にRGB3原色LED光源1Aの拡散板10を設置する(図3の工程P7)。拡散板10は光を散乱または拡散させる半透明なシート(フィルムまたは板)であり、主に広い面全体を均一な明るさにするために使用される。
次に、図6(c)に示すように、拡散板10上にプリズムシート11a,11bを設置する(図3の工程P8)。プリズムシート11a,11bは前方への集光効果を持たせたシート(フィルムまたは板)であり、断面が鋸歯状または凹凸状などがある。続いて、図6(d)に示すように、RGB3原色LED光源1Aの背面に絶縁フィルム12を介してボード13を設置する(図3の工程P9)。これにより、バックライト4が略完成する。ボード13は、例えばアルミ(Al)板であり、RGB3原色LED光源1Aを保持することに加えて放熱板しても機能する。
その後、図7に示すように、液晶表示素子14の背面にバックライト4を設置することにより、バックライト4を内蔵した液晶表示装置5が略完成する。上記液晶表示素子14は、例えば偏光板14a、液晶素子14b、カラーフィルタ14c、偏光板14dおよびハーフミラー14eの積層により構成される。偏光板14aは光波の振動を一方向に制限する板またはフィルムであり、カラーフィルタ14cはRGB3原色を表示するためのフィルタである。
なお、前記図6では、RGB3原色LED光源1Aを搭載するバックライト4の製造方法を説明したが、白色LED光源1Bを搭載するバックライトも同様の方法により製造することができる。
このように、本実施の形態1では、LED2(赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W))をフレーム3に搭載した後、LED2を個片化するためのフレーム3のダイシングを行わず、タイバーを取り除くことにより電気回路を形成し、フレーム3の状態で点灯するRGB3原色LED光源1Aまたは白色LED光源1Bを製造する。これにより、リードフレームからLEDを切り出し、個片化したLEDを配線基板上に任意に実装して製造されるLED光源と比べて、製造工程が短くなり、また配線基板およびLEDを配線基板に接着させるためのペースト材等が不要になるので材料コストを削減することができる。その結果、RGB3原色LED光源1Aまたは白色LED光源1Bの低価格化を実現することができる。
(フレームの形状)
前記図4には、ダイボンドエリアとタイバーとが交互に配置された2列のフレーム3を例示したが、フレームの形状はこれに限定されるものではない。以下、本実施の形態1によるフレームの様々な形状を図8〜図13に例示する。
主として単体で使用する第1フレームの平面形状を図8および図9に示す。図8(a)、(b)および(c)は1列、2列および3列の第1フレーム15a,15b,15cの要部平面図、図9(a)および(b)は4列および5列の第1フレーム15d,15eの要部平面図である。
次に、主として複数を組み合わせて使用する第2フレームの平面形状を図10および図11に示す。図10(a)および(b)は1列および2列の第2フレーム16a,16bの要部平面図、図11(a)および(b)は3列および4列の第2フレーム16c,16dの要部平面図である。第2フレーム16a〜16dでは、ダイボンドエリア17のy方向(第2フレーム16a〜16dのガイド孔CNの配列方向に対して垂直方向、第2の方向)のピッチが等間隔で配置されている。5列以上の列数を有するフレームが必要な場合は、これら1列〜4列の第2フレーム16a〜16dからいずれかを選択し、組み合わせることにより製造する。すなわち、n列のフレームとm列のフレームとを組み合わせることにより(n+m)列のフレームを製造することができる。
前記図10(b)に示した2列の第2フレーム16bと前記図11(b)に示した4列の第2フレーム16dとを組み合わせて形成された6列のフレーム18の要部平面図を図12に示す。この組み合わせて形成された6列のフレーム18においても、ダイボンドエリア17のy方向のピッチを等間隔とすることができる。第2フレーム16bと第2フレーム16dとの貼り合わせには、例えば粘着テープ等を用いる。なお、前記図10(b)に示した2列の第2フレーム16bを3つ組み合わせて6列のフレームを形成してもよく、または前記図11(a)に示した3列の第2フレーム16cを2つ組み合わせて6列のフレームを形成してもよい。さらに、複数の第2フレーム16a〜16dの組合せにより、7列以上のフレームを形成することも可能であり、相対的に大きな面積を有するLED光源を実現することができる。
次に、ダイボンドエリアの面積を相対的に大きくして、1つのダイボンドエリアに複数個のLEDを搭載することのできる第3フレームの平面形状を図13に示す。図13(a)は1つのダイボンドエリア17aに3個のLEDを搭載することができる2列の第3フレーム19の要部平面図、図13(b)は赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの3個のLEDを1つのダイボンドエリア17aに搭載した第3フレーム19の要部平面図である。図13(b)に示す破線は樹脂20を示しており、3個のLED、1個のダイボンドエリア17a、3本のボンディングワイヤ6および3個のワイヤボンドエリアが1つの樹脂20により封止される。第3フレーム19ではダイボンドエリア17の幅を広くできることから、例えば前記図8(b)に示した第1フレーム15bよりも放熱効率を向上させることができる。なお、この第3フレーム19は、主としてRBG3原色LED光源1Aに用いられる。さらに白色効率を向上させるために、4個のLED(例えば1個の赤色LED、2個の緑色LEDおよび1個の青色LED)を搭載する第3フレームを用いることもできる。この際、ダイボンドエリア17aに対向するワイヤボンドエリアもLEDの数と同じ4個とする。
次に、1つのダイボンドエリアに1個のLEDを搭載し、ダイボンドエリアとタイバーとを交互に配置せず、複数のダイボンドエリアを挟んでタイバーを設けた第4フレームの平面形状を図14に示す。図14(a)はx方向(第4フレーム22のガイド孔CNの配列方向に対して平行方向;第1の方向)に連続して配置された3つのダイボンドエリア17を1つの領域として、その領域間を区切るようにタイバー21が設けられた第4フレーム22の要部平面図、図14(b)は赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDの3個のLEDを上記1つの領域内の3つのダイボンドエリア17にそれぞれ搭載した第4フレーム22の要部平面図である。図14(b)に示す破線は樹脂20を示しており、3個のLED、3個のダイボンドエリア17、3本のボンディングワイヤ6および3個のワイヤボンドエリアが1つの樹脂20により封止される。なお、この第4フレーム22は、前述した第3フレーム19と同様、主としてRBG3原色LED光源1Aに用いられる。さらに白色効率を向上させるために、上記1つの領域内に4個のLED(例えば1個の赤色LED、2個の緑色LEDおよび1個の青色LED)を搭載する第4フレームを用いることもできる。
(LEDの配置パターン)
RBG3原色LED光源1Aでは、フレームに搭載する緑色LEDの数を他の赤色LEDまたは青色LEDの数よりも増やすことにより、白色効率の向上を図ることができる。以下、本実施の形態1による白色効率を向上させるための赤色LED、青色LEDおよび緑色LEDの様々な配置を図15〜図18に例示する。フレームにはダイボンドエリア17がy方向に等間隔で配置された4列の第2フレーム16d(前記図11(b))を用いる。
図15はx方向の奇数列を赤色LED(R)と緑色LED(G)との交互配置、x方向の偶数例を緑色LED(G)と青色LED(B)との交互配置としたRGB3原色LED光源1A1の要部平面図、図16はx方向の配列を赤色LED(R)、緑色LED(G)、青色LED(B)および緑色LED(G)の繰り返しとし、緑色LED(G)をy方向に千鳥状に配置したRGB3原色LED光源1A2の要部平面図、図17はx方向の配列を赤色LED(R)、緑色LED(G)、青色LED(B)および緑色LED(G)の繰り返しとし、緑色LED(G)をy方向の偶数列に1列に配置したRGB3原色LED光源1A3の要部平面図、図18はx方向の奇数列に緑色LED(G)を配置し、x方向の偶数列を赤色LED(R)と青色LED(B)との交互配置としたRGB3原色LED光源1A4の要部平面図である。図15〜図18のいずれの配置も赤色LED(R)と、緑色LED(G)と、青色LED(B)との個数比を1:2:1としている。また、本実施の形態1では、これに限定されるものではなく、偶数列に配置されたLEDを奇数列に配置し、奇数列に配置されたLEDを偶数列に配置してもよい。
(ペアリング)
LEDの発光効率にバラツキがあると輝度が変わり、LED光源に現れる色むらや濃淡が問題となる。そこで、本実施の形態1では、前工程または拡散工程と呼ばれる製造工程において半導体ウエハ上に複数個のLEDチップを形成した後、各LEDチップの電気的・光学的特性を測定し、その特性データをフロッピーディスク(登録商標)などの記憶媒体に保存するまたはネットワークを経由してデータベースに格納し、その後、上記特性データを基に同一特性または近似特性を有するLEDチップを自動で選択して、これらLEDチップをフレームに接着する手法を用いる。これにより、発光効率の差異の少ないLEDをフレームに搭載することができるので、色むらや濃淡のないLED光源を得ることができる。
(修理)
フレームに搭載したLEDが破損しても、LED光源を容易に修理することができる。ここでは、1つの不灯LEDを補充用LEDと交換する方法について説明する。図19は修理方法を説明するためのRGB3原色LED光源1Aの要部平面図である。RGB3原色LED光源1Aは、2列のフレーム3に形成されている。
まず、図19(a)に示すように、点灯試験により不灯LED23を確認し、続いて図19(b)に示すように、フレーム3から不灯LED23を打ち抜く。図19(c)に示すように、予め複数個の補充用LED24を製造しておき、その中からフレーム3に既に搭載されている赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)と同一特性または近似特性を有する補充用LED24を選択する。その後、図19(d)に示すように、補充用LED24を不灯LED23が打ち抜かれたフレーム3の箇所に接着する。補充用LED24の接着には、例えば半田ペーストを用いることができる。
(LED光源の組み立て装置)
リール・トウ・リール(Reel to reel)方式を用いたLED光源の組み立て方法について説明する。図20はリール・トウ・リール方式を用いたLED光源の組み立て装置25の模式図である。一方のリール26に巻き付けたフレーム3を、もう一方のリール27へ巻き付ける間にダイボンディング工程28(前記図3の工程P2)、ワイヤボンディング工程29(前記図3の工程P3)、モールド工程30(前記図3の工程P4)およびタイバーカット工程31(前記図3の工程P5)を経ることによって、LEDを連続してフレーム3に搭載する。これにより、リール26,27に巻けることのできる長さの帯状のLED光源を連続して製造することができる。その後、帯状のLED光源は任意の長さに裁断することができるので、汎用性を有するLED光源を製造することができる。
なお、リール・トウ・リール方式を用いずに、各工程においてそれぞれダイボンダ、ワイヤボンダおよびモールド装置を用いた製造方法によりLED光源を製造することもできる。しかし、この製造方法では、各製造装置に備わるマガジン(フレームを供給および収納するための容器)のサイズによりフレームの大きさが決まるので、フレームの長さは制約を受ける。
(実施の形態2)
本実施の形態2によるLED光源を図21を用いて説明する。図21(a)は赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)を用いたRGB3原色LED光源32Aの要部平面図、図21(b)は青色LEDチップを蛍光体で覆う白色LED(W)を用いた白色LED光源32Bの要部平面図を示す。本実施の形態2では、前記実施の形態1の前記図1および図2に示した2列のフレーム3に形成されたRGB3原色LED光源1Aまたは白色LED光源1Bをx方向に、例えばセパレート機を用いて背割りすることにより、1列のRGB3原色LED光源32Aを2つ、または1列の白色LED光源32Bを2つ製造している。このように、2列のフレーム3にLED2を搭載した後、背割りして1列のRGB3原色LED光源32Aまたは1列の白色LED光源32Bを製造する方法は、1列のフレーム3にLEDを搭載して1列のLED光源を製造する方法よりも製造時間を短縮することができる。さらに、フレーム3を背割りすることにより、RGB3原色LED光源32Aまたは1列の白色LED光源32Bの間隔の調整または光度の調整を容易に行うことができる。
なお、本実施の形態2では、フレーム3の列数を2列としたが、3列以上であってもよく、例えば3列のフレームを用いた場合は、1列の3つのLED光源に分ける、または1列の1つのLED光源と2列の1つのLED光源とに分けることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態3によるLED光源への電源の接続方法の一例を図22〜図25に示す。図22(a)および(b)はそれぞれ2列のフレーム33に形成され、そのフレーム33の一方の端部から電圧が印加されるRGB3原色LED光源34Aおよび白色LED光源34Bの要部平面図、図23(a)および(b)はそれぞれ2列のフレーム35に形成され、そのフレーム35の両方の端部から電圧が印加されるRGB3原色LED光源36Aおよび白色LED光源36Bの第1例の要部平面図、図24(a)および(b)はそれぞれ2列のフレーム37に形成され、そのフレーム37の両方の端部から電圧が印加されるRGB原色LED光源38Aおよび白色LED光源38Bの第2例の要部平面図、図25は4列のフレーム39に形成され、そのフレーム39の両方の端部から電圧が印加される白色LED光源40の要部平面図である。
図22(a)および(b)にそれぞれ示すRGB3原色LED光源34Aおよび白色LED光源34Bは、フレーム33の一方の端部のタイバー33aを残して、その他のタイバーは全て切断され、残されたタイバー33aは1本の内側リード33bとも切断されている。これにより、2本の外側リード33cがタイバー33aにより繋がる。従って、RGB3原色LED光源34Aまたは白色LED光源34Bに繋がる電源をフレーム33の一方の端部に接続することで、赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W)の一方の端部が繋がる2本の外側リード33cに第1極性の電圧(正電圧または負電圧)を印加し、赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W)のもう一方の端部が繋がる1本の内側リード33bに第1極性と反対の第2極性の電圧(負電圧または正電圧)を印加することができる。
図23(a)および(b)にそれぞれ示すRGB3原色LED光源36Aおよび白色LED光源36Bは、前述したRGB3原色LED光源34Aおよび白色LED光源34BLED光源と同様に製造され、フレーム35の一方の端部に残されたタイバー35aにより2本の外側リード35bが繋がれる。従って、RGB3原色LED光源36Aまたは白色LED光源36Bに繋がる電源をフレーム35の両方の端部に接続することで、赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W)の一方の端部が繋がる2本の外側リード35cに第1極性の電圧(正電圧または負電圧)を印加し、赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W)のもう一方の端部が繋がる1本の内側リード35bに第2極性の電圧(負電圧または正電圧)を印加することができる。
図24(a)および(b)にそれぞれ示すRGB3原色LED光源38Aおよび白色LED光源38Bは、フレーム37の両方の端部のタイバー37a1,37a2を残して、その他のタイバーは全て切断され、フレーム37の一方の端部に残されたタイバー37a1は1本の内側リード37bと切断され、フレーム37のもう一方の端部に残されたタイバー37a2は2本の外側リード37cと切断されている。これにより、2本の外側リード37cがタイバー37a1により繋がれ、1本の内側リード37bがタイバー37a2により保持される。従って、RGB3原色LED光源38Aまたは白色LED光源38Bに繋がる電源をフレーム37の両方の端部に接続することで、赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W)の一方の端部が繋がる2本の外側リード37cに第1極性の電圧(正電圧または負電圧)を印加し、赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)、あるいは白色LED(W)のもう一方の端部が繋がる1本の内側リード37bに第2極性の電圧(負電圧または正電圧)を印加することができる。
図25に示すように、白色LED光源40は、フレーム39の一方の端部の一部タイバー39a1を残して2列目および4列目リード39b2,39b4を繋ぎ、フレーム39のもう一方の端部の一部のタイバー39a2を残して1列目、3列目および5列目リード39b1,39b3,39b5を繋ぎ、その他のタイバーは全て切断されている。さらに、タイバー39a1は3列目リード39b3と切断され、タイバー39a2は2列目および4列目リード39b2,39b4と切断されている。これにより、2列目リード39b2と4列目リード39b4とがタイバー39a1により繋がれ、1列目リード39b1と3列目リード39b3と5列目リード39b5とがタイバー39a2により繋がれる。従って、白色LED光源40に繋がる電源をフレーム39の両方の端部に接続することで、白色LED(W)の一方の端部が繋がる2列目リード39b2と4列目リード39b4とに第1極性の電圧(正電圧または負電圧)を印加し、白色LED(W)のもう一方の端部が繋がる1列目リード39b1と3列目リード39b3と5列目リード39b5とに第2極性の電圧(負電圧または正電圧)を印加することができる。
次に、本実施の形態3によるLED光源へ電源を接続する3つの方法を図26に示す模式図を用いて説明する。ここでは、フレームの一方の端部に電源を接続する方法について説明するが、フレームの両方の端部に電源を接続する方法も同様である。
第1の接続方法は、図26(a)に示すように、LED光源42を構成するフレーム43の一方の端部に半田ペースト44を用いてリード線45を接続する方法である。第2の接続方法は、図26(b)に示すように、LED光源42を構成するフレーム43の一方の端部にコネクタ46を用いてリード線45を接続する方法である。第3の接続方法は、図26(c)に示すように、LED光源42を構成するフレーム43の一方の端部に、配線パターン47が形成されたフレキシブル基板48をコネクタ46aを用いて固定する方法である。配線パターン47とフレーム43との間には異方性導電フィルム49が挟まれており、電圧を印加すると異方性導電フィルム49の中を電流が流れて配線パターン47とフレーム43とが導通する。
(実施の形態4)
本実施の形態4による反射板の設置方法の一例を図27〜図30に示す。図27および図28は平板型の反射板50を用いたLED光源51の要部断面図、図29および図30は凹型の反射板52を用いたLED光源53の要部断面図である。反射板50,52は、例えばシート(フィルムまたは板)であり、その厚さは、例えば0.5mm程度である。
図27に示すように、平板型の反射板50は、LED光源51の隣接するLED54の照射面側の間にはめ込まれる。この場合、LED光源51の背面にはLED光源51から発生する熱を放散できるボード55を設置することができる。ボード55は、例えばアルミ(Al)板である。また、図28に示すように、平板型の反射板50はLED光源51の背面に設置することもできる。
図29に示すように、凹型の反射板52は、LED光源53の隣接するLED54の照射面側の間にはめ込まれる。凹型とすることにより集光効率を向上させることができる。LED光源53の背面にはLED光源53から発生する熱を放散できるボード55を設置することができる。また、図30に示すように、凹型の反射板52はLED光源53の背面に設置することもできる。
なお、本実施の形態4では、1つのダイボンドエリアに1個のLEDチップを接着して1個のLEDチップを樹脂封止する単数素子タイプのLED光源(例えば前記実施の形態1の第1フレーム15a〜15eまたは第2フレーム16a〜16dを用いたLED光源)を例示したが、例えば1個のダイボンドエリアに複数個のLEDチップを接着して複数個のLEDチップを樹脂封止する、または1個のダイボンドエリアに1個のLEDチップを接着して複数個のLEDチップをまとめて樹脂封止する複数素子タイプのLED光源(例えば前記実施の形態1の第3フレーム19または第4フレーム22を用いたLED光源)にも適用することができる。
図31に、前記実施の形態1の第3フレーム19に赤色LED(R)、緑色LED(G)および青色LED(B)を搭載し、第3フレーム19の背面に凹型の反射板53を設置したRGB3原色LED光源57の一例を示す。図31(a)はRGB3原色LED光源57の要部平面図、図31(b)は同図(a)のB−B′線における要部断面図である。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば前記実施の形態では、赤色LED、緑色LEDおよび青色LEDを用いたRGB3原色LED光源および蛍光体で覆われる青色LEDチップを用いた白色LED光源について説明したが、その他の発光方式を用いたLED光源、例えば青紫色LEDチップで赤、緑、青発光の蛍光体を励起する方法を用いたLED光源にも適用することができる。
本発明のLED光源は、携帯電話、車載用機器、交通信号機、照明器具またはOA(Office Automation)機器などに広く用いることができ、従来から使われてきた光源との置き換えが可能である、また、発光素子として新たな分野への用途も可能である。

Claims (19)

  1. 第1辺と、前記第1辺とは反対側の第2辺を有し、前記第1辺と前記第2辺が第1方向に延在する第1の電極と、
    第1電極面と、前記第1電極面とは反対側の第2電極面とを有する第1のLEDチップと、
    前記第1電極面と同一極性の第3電極面と、前記第2電極面と同一極性からなり、且つ、前記第3電極面とは反対側の第4電極面とを有する前記第2のLEDチップと、
    前記第1電極面と同一極性の第5電極面と、前記第2電極面と同一極性からなり、且つ、前記第5電極面とは反対側の第6電極面とを有する前記第3のLEDチップと、
    前記第1電極面と同一極性の第7電極面と、前記第2電極面と同一極性からなり、且つ、前記第7電極面とは反対側の第8電極面とを有する前記第4のLEDチップとを備え、
    前記第1のLEDチップと前記第3のLEDチップは、前記第1辺に沿って前記第1の電極上に配置され、
    前記第2のLEDチップと前記第4のLEDチップは、前記第2辺に沿って前記第1の電極上に配置され、
    前記第1のLEDチップの前記第1電極面、前記第2のLEDチップの前記第3電極面、前記第のLEDチップの前記第5電極面および前記第4のLEDチップの前記第7電極面は前記第1の電極を介して互いに電気的に接続され、
    前記第1のLEDチップの前記第2電極面は第2の電極と電気的に接続され、
    前記第2のLEDチップの前記第4電極面は第3の電極と電気的に接続され、
    前記第3のLEDチップの前記第6電極面は第4の電極と電気的に接続され、
    前記第4のLEDチップの前記第8電極面は第5の電極と電気的に接続され
    前記第2の電極、前記第3の電極、前記第1のLEDチップおよび前記第2のLEDチップは、前記第1方向に対して垂直な第2方向にそって、一列に並んで配置され、
    前記第4の電極、前記第5の電極、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップは、前記第2方向にそって、一列に並んで配置されていることを特徴とするLED光源。
  2. 前記第1のLEDチップ、前記第2のLEDチップ、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップのそれぞれは、青色LEDチップ、赤色LEDチップおよび緑色LEDチップの何れかであることを特徴とする請求項1記載のLED光源。
  3. 赤色LEDチップと緑色LEDチップと青色LEDチップの個数比が1:2:1であることを特徴とする請求項2記載のLED光源。
  4. 前記第1のLEDチップ、前記第2のLEDチップ、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップのそれぞれは、青色LEDチップを蛍光体で覆う白色LEDであることを特徴とする請求項1記載のLED光源。
  5. 前記第1のLEDチップと前記第2のLEDチップは、前記第1の電極を挟んで向かい合い、前記第3のLEDチップと前記第4のLEDチップは、前記第1の電極を挟んで向かい合うことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうち何れか1項記載のLED光源。
  6. 前記第1のLEDチップ、前記第2のLEDチップ、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップが2行2列に配置され、赤色、緑色および青色を発光する3原色LED光源であることを特徴とする請求項2または請求項3記載のLED光源。
  7. 前記2行2列に配備された前記3原色LED光源が前記第1方向に沿って、複数配置されていることを特徴とする請求項6記載のLED光源。
  8. 前記2行2列に配備された前記3原色LED光源が前記第2方向に沿って、複数配置されていることを特徴とする請求項6記載のLED光源。
  9. 前記第2の電極、前記第3の電極、前記第4の電極および前記第5の電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8記載のうち何れか1項記載のLED光源。
  10. 前記第2の電極、前記第3の電極、前記第4の電極および前記第5の電極には、前記第1の電極とは異なる極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項9記載のLED光源。
  11. 偏光板と、液晶素子と、カラーフィルタと、ハーフミラーとが積層された液晶表示素子と、
    ボード上に、LED光源と、前記LED光源の光を反射する反射板と、前記LED光源の光を拡散する拡散板と、前記LED光源の光を集光するプリズムシートとが積層されたバックライトと、
    を備えた液晶表示装置であって、
    前記LED光源は、
    第1辺と、前記第1辺とは反対側の第2辺を有し、前記第1辺と前記第2辺が第1方向に延在する第1の電極と、
    第1電極面と、前記第1電極面とは反対側の第2電極面とを有する第1のLEDチップと、
    前記第1電極面と同一極性の第3電極面と、前記第2電極面と同一極性からなり、且つ、前記第3電極面とは反対側の第4電極面とを有する第2のLEDチップと、
    前記第1電極面と同一極性の第5電極面と、前記第2電極面と同一極性からなり、且つ、前記第5電極面とは反対側の第6電極面とを有する第3のLEDチップと、
    前記第1電極面と同一極性の第7電極面と、前記第2電極面と同一極性からなり、且つ、前記第7電極面とは反対側の第8電極面とを有する第4のLEDチップとを備え、
    前記第1のLEDチップと前記第3のLEDチップは、前記第1辺に沿って前記第1の電極上に配置され、
    前記第2のLEDチップと前記第4のLEDチップは、前記第2辺に沿って前記第1の電極上に配置され、
    前記第1のLEDチップの前記第1電極面、前記第2のLEDチップの前記第3電極面、前記第のLEDチップの前記第5電極面および前記第4のLEDチップの前記第7電極面は前記第1の電極を介して電気的に接続され、
    前記第1のLEDチップの前記第2電極面は第2の電極と電気的に接続され、
    前記第2のLEDチップの前記第4電極面は第3の電極と電気的に接続され、
    前記第3のLEDチップの前記第6電極面は第4の電極と電気的に接続され、
    前記第4のLEDチップの前記第8電極面は第5の電極と電気的に接続され
    前記第2の電極、前記第3の電極、前記第1のLEDチップおよび前記第2のLEDチップは、前記第1方向に対して垂直な第2方向にそって、一列に並んで配置され、
    前記第4の電極、前記第5の電極、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップは、前記第2方向にそって、一列に並んで配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
  12. 前記第1のLEDチップ、前記第2のLEDチップ、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップのそれぞれは、青色LEDチップ、赤色LEDチップおよび緑色LEDチップの何れかであることを特徴とする請求項11記載の液晶表示装置。
  13. 赤色LEDチップと緑色LEDチップと青色LEDチップの個数比が1:2:1であることを特徴とする請求項12記載の液晶表示装置。
  14. 前記第1のLEDチップ、前記第2のLEDチップ、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップのそれぞれは、青色LEDチップを蛍光体で覆う白色LEDであることを特徴とする請求項13記載の液晶表示装置。
  15. 前記第1のLEDチップと前記第2のLEDチップは、第1の電極を挟んで向かい合い、前記第3のLEDチップと前記第4のLEDチップは、第1の電極を挟んで向かい合うことを特徴とする請求項11乃至請求項14のうち何れか1項記載の液晶表示装置。
  16. 前記第1のLEDチップ、前記第2のLEDチップ、前記第3のLEDチップおよび前記第4のLEDチップが2行2列に配置され、赤色、緑色および青色を発光する3原色LED光源であることを特徴とする請求項12または請求項13記載の液晶表示装置。
  17. 前記第2の電極、前記第3の電極、前記第4の電極および前記第5の電極が電気的に接続されていることを特徴とする請求項11乃至請求項16記載のうち何れか1項記載の液晶表示装置。
  18. 前記第2の電極、前記第3の電極、前記第4の電極および前記第5の電極には、前記第1の電極とは異なる極性の電圧が印加されることを特徴とする請求項17記載の液晶表示装置。
  19. 前記第1のLEDチップと前記第2の電極は第1の樹脂で封止され、
    前記第2のLEDチップと前記第3の電極は第2の樹脂で封止され、
    前記第3のLEDチップと前記第4の電極は第3の樹脂で封止され、
    前記第4のLEDチップと前記第5の電極は第4の樹脂で封止され、
    前記第1の樹脂、前記第2の樹脂、前記第3の樹脂および前記第4の樹脂は、それぞれが機械的に分離していることを特徴とする請求項11乃至請求項18記載のうち何れか1項記載の液晶表示装置。
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