JPH09213115A - 面発光照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 別途の反射ケースを用いるといった複雑な構
造の光源を用いることなく、光源からの光をより効率的
かつ画一的に導光板内へ伝導させることができる面発光
照明装置を提供する。 【解決手段】 透明または半透明樹脂によって形成され
た導光板１１の内部に光源を配置してなる面発光照明装
置１０であって、上記光源は、上下面に全面電極１５，
１６を形成するなどして反射層を形成したＬＥＤチップ
１２を上下面が上記導光板１１の表面または裏面と平行
をなすように配置して構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本願発明は、たとえば液晶パネル
表示装置等、それ自体発光を行わない面的表示装置の視
認性を高めるために、この面的表示装置をその背後から
照明する、いわゆるバックライトと呼ばれる面発光照明
装置に関する。

【０００２】

【従来技術】この種の面発光照明装置の一例としては、
たとえば実公平４−１４９４３号公報に示されたものが
ある。この従来技術に係る面発光照明装置は、本願の図
９に示すように、一定厚みの透明または半透明の導光板
１の周縁部上面に凹陥部２を設け、この凹陥部２に、光
源装置３が嵌め込まれて構成されている。光源装置３
は、本願の図１０に示すように、前面が開口する有底箱
状反射ケース４の底部にＬＥＤチップ５を配置するとと
もにケース内部を透明樹脂６で充填して発光部７を構成
し、この発光部７からリード端子８が延出させられたも
のである。

【０００３】光源装置３が発する光は、上記反射ケース
４の内面によって反射されて導光板１の内部に照射さ
れ、こうして照射された光が導光板１の表面および裏面
の境界での全反射を繰り返しながら導光板の全域に及
び、ある時点において導光板１の表面から外部に放射さ
れる。その結果、導光板１が一定の面積を有していて、
光源装置３がこの導光板１の端縁部に配置されているに
もかかわらず、導光板１の表面全面が光っているように
見える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術にかかる
面発光照明装置は、上述したように、光源装置３の発光
部７を導光板１に形成した凹陥部２に嵌め込んだもので
ある。したがって、図９に表れているように、反射ケー
ス４の前面と、凹陥部２の内壁との間にどうしても隙間
Ｓが生じ、しかも、この隙間Ｓは、製品によってまちま
ちとなる。そのため、光源装置３から導光板内部への光
の伝導効率が製品ごとにまちまちとなったり、上記隙間
Ｓが光源装置３の長手方向に一定とならないために、こ
の導光板１の表面各所における光量がまちまちとなって
しまうという問題がある。

【０００５】また、上記のように、反射ケース４の内部
に光源であるＬＥＤチップ５を配し、かつ反射ケース４
の内部空間を透明樹脂６で充填するという構成をもつ光
源装置３は、その製造工数が多く、コスト上昇を免れな
いという問題もある。

【０００６】さらに、上記従来技術において用いられる
光源装置３は、図１０および図１１に表れているよう
に、反射ケース４内に複数個のＬＥＤチップ５を配する
場合、直列に配さざるをえず、それ故各ＬＥＤチップ５
に所定の光量での発光を行わせるためには、電源電圧が
高くなり、そうすると、小型携帯装置におけるバックラ
イトに不適となる問題もある。

【０００７】本願発明はこのような事情のもとで考え出
されたものであって、導光板の周縁部に光源を配置して
なる面発光照明装置において、光源から導光板への光の
伝導効率を一定化することができるともに、反射ケース
を用いなくとも、光源が発する光を効率的に導光板内部
へ照射することができる面発光照明装置を提供すること
をその課題としている。

【０００８】

【発明の開示】上記課題を解決するため、本願発明で
は、次の各技術的手段を採用した。

【０００９】すなわち、本願発明の面発光照明装置は、
透明または半透明樹脂によって形成された導光板の内部
に光源を配置してなる面発光照明装置であって、上記光
源は、上下面に反射層を形成したＬＥＤチップをその上
下面が上記導光板の表面または裏面と平行をなすように
配置して構成されていることに特徴づけられる。上記反
射層は、たとえば、ＬＥＤチップの上下面を全面電極と
することによって形成することができる。

【００１０】ＬＥＤチップは、Ｐ型半導体とＮ型半導体
とが接合された構造をもち、Ｐ型半導体の表面とＮ型半
導体表面間に電圧を印加すると、Ｐ型半導体とＮ型半導
体との接合部が発光面となって発光する。通常、このＬ
ＥＤチップは、サイコロ状を呈し、その底面を全面電極
とするとともに表面を部分電極とし、底面側全面電極を
基板にボンディングするとともに、表面部分電極と基板
上の配線パターン間がワイヤボンディングによって結線
されるというボンディング手法が採用される。本願発明
では、このようなＬＥＤチップにおいて、上下面を共に
全面電極とするなどすることによってこのＬＥＤチップ
の上下面に反射層を形成するとともに、このＬＥＤチッ
プの導光板内での配置姿勢を工夫することにより、反射
ケースを設けなくとも、ＬＥＤチップの発光部が発する
光が導光板の外部に無駄に漏れることなく効率的に導光
板内へ伝導させるようにしたものである。

【００１１】すなわち、ＬＥＤチップは、上記のように
反射層を形成した上下面が導光板の表面または裏面と平
行をなすように導光板内に配置される。したがって、発
光面であるＬＥＤチップ内のＰＮ接合面から発する光
は、チップ側面から導光板の内部へ放射される一方、反
射層の裏面で反射した光がやはりチップの側面を介して
導光板へ放射されるため、チップの上下面から発する光
が無駄に導光板の表裏面から外部へ放射されることがな
くなる。また、上記反射層を全面電極によって形成する
場合、このようなＬＥＤチップは、当然に垂直方向に配
したリードにボンディングされるので、上記ＬＥＤチッ
プをリードの内側面にボンディングしておけば、このリ
ードと、ＬＥＤチップの上下面の全面電極とが、チップ
内発光部を囲む反射面として機能し、発光部が発する光
を効率的に導光板内へ照射することができるようにな
る。

【００１２】したがって、従来技術において必要であっ
た、ＬＥＤチップとは別に構成した反射ケースが不要と
なるので、それだけ構造が簡略化され、これにともなう
製造コストの低減が可能となる。また、ＬＥＤチップが
直接的に導光板を構成する樹脂中に配置されるので、従
来技術のように発光部と導光板との間に隙間がまちまち
な空気層が形成されるといったこともなく、製品ごとの
発光効率の均一化も達成容易となる。

【００１３】好ましい実施形態においては、上記反射層
が全面電極によって形成されるとともに、上記導光板の
端縁部に沿う内部に、この導光板の厚み方向に並ぶ一対
の内部リードが配置されており、上記ＬＥＤチップは、
その一方の電極が一方の内部リードに、他方の電極が他
方の内部リードにそれぞれ接するようにして、上記一対
の内部リードに対してその内面側にボンディングされて
いる。

【００１４】このように構成すれば、前述したように、
内部リードと、ＬＥＤチップの両電極とが、ＬＥＤチッ
プ内の発光部を囲む反射面として機能し、発光部から発
する光を無駄に導光板の外部に漏出させることなく、効
率的に導光板の内部へ伝達させることができる。

【００１５】好ましい実施形態においてはさらに、上記
一対の内部リード間は、少なくとも上記ＬＥＤチップが
ボンディングされている部位において、絶縁部材で埋め
られている。上記内部リードは、製造過程においてはい
わゆるリードフレームの形態をとるが、その場合、並設
される一対の内部リード間が絶縁部材で埋められている
ことにより、この絶縁部材が細状の内部リード間を一定
間隔で保持する役割を果たし、ＬＥＤチップのボンディ
ングが容易になる。

【００１６】また、この絶縁部材をたとえば白色系の樹
脂で形成しておけば、内部リードとこの白色系の絶縁部
材が、ＬＥＤチップの発光部が発する光が無駄に背後に
逃げることを防止する反射面として機能することがで
き、これにより、ＬＥＤチップが発する光の導光板内部
の伝導効率がさらに高められる。

【００１７】好ましい実施形態においては、上記ＬＥＤ
チップは、上記一対の内部リードに対して複数個並列状
にボンディングされている。

【００１８】前述したように、一対の内部リードが導光
板の厚み方向に並ぶように配置しているがために、この
内部リードに対して、複数個のＬＥＤチップが、上記し
た配置姿勢において、電気的に並列状にボンディングさ
れ得る。したがって、従来技術のように複数個のＬＥＤ
チップを直列状に配置することに比較し、低電圧電源に
よってこのような複数個のＬＥＤチップを効率的に発光
させることができるので、この面発光照明装置は、小型
バッテリーを搭載した携帯型の電子機器のためのバック
ライトとして最適なものとなる。

【００１９】好ましい実施形態においてはまた、上記Ｌ
ＥＤチップは、平面視矩形をしており、かつ平面視にお
いてその一辺が上記内部リードに接している。ＬＥＤチ
ップを平面視矩形にダイシングすることは、従来から行
われてきたことである。ただし、上面電極を全面電極と
することが、従来一般的なＬＥＤチップに対して本願発
明の面発光照明装置において用いられるＬＥＤチップの
異なる点である。このようにＬＥＤチップが平面視矩形
状であることから、その一辺を上記内部リードに接する
ように安定的にボンディングすることが可能となり、ま
た、残り三辺に対応するチップ側面からの光をチップを
中心とした１８０°の範囲に効率的に放射させることが
でき、このことが、導光板の表面各所で均一な発光量を
得るようにすることに大きく寄与する。

【００２０】他の好ましい実施形態においては、上記Ｌ
ＥＤチップは、平面視半円形に形成されており、かつ平
面視においてこの半円形ＬＥＤチップの直径辺が上記内
部リードに接触させられている。すなわち、この場合、
内部リードにボンディングされていないＬＥＤチップの
側面が円弧状にラウンドさせられており、このラウント
状の側面が、チップ内発光部が発する光を１８０°の範
囲で均等に放射させるためのレンズとしての役割を果た
す。その結果、上記のように、ＬＥＤチップを平面視矩
形状に構成する場合に比較し、点的な光源であるＬＥＤ
チップが発する光を面的な導光板の内部へムラなく放散
させ、導光板の表面各所での光量を一定化させるのに大
きく寄与する。

【００２１】本願発明のその他の特徴および利点は、図
面を参照して以下に行う詳細な説明から、より明かとな
ろう。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本願発明にかかる面発光
照明装置１０の第１の実施形態の全体斜視図、図２は図
１のII−II線に沿う拡大断面図、図３は図１のIII −II
I 線に沿う拡大断面図である。

【００２３】図１に表れているように、この面発光照明
装置１０は、所定厚みを有するとともに平面視長矩形を
した導光板１１と、その長手方向両端部において厚み方
向の内部に配した光源としてのＬＥＤチップ１２とを備
えている。上記導光板１１は、透明または半透明樹脂に
よる型成形によって形成される。その材質としては、た
とえばアクリル系、エポキシ系の樹脂、あるいはポリカ
ーボネイト等が採用される。

【００２４】上記導光板１１の短辺に沿うようにして、
その厚み方向に並ぶ一対の内部リード１３，１４が配置
されている。この内部リード１３，１４は、金属薄板に
よって形成される。両内部リード１３，１４には、外部
リード１３ａ，１４ａが延成されており、これら外部リ
ード１３ａ，１４ａは、導光板１１の下面から下方に延
出させられている。

【００２５】上記一対の内部リード１３，１４に対し、
二個のＬＥＤチップ１２がボンディングされている。こ
のＬＥＤチップ１２は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが接
合された構造を持つウエハを平面視矩形状にダイシング
したものであり、全体として、サイコロ状を呈してい
る。ただし、従来一般のこの種のＬＥＤチップと異なる
点は、その上下両電極１５，１６を全面電極とした点で
ある。そして、このＬＥＤチップ１２は、図２、図３お
よび図４によく表れているように、上下両電極１５，１
６が、導光板１１の表面および裏面と平行をなすように
して、上記内部リード１３，１４にボンディングされて
いる。

【００２６】図２、図３および図４に表れているよう
に、図に示す実施形態においては、上記一対の内部リー
ド１３，１４に対して２個のＬＥＤチップ１２，１２が
ボンディングされているが、このチップ１２，１２がボ
ンディングされる部位を挟んで所定長さ範囲において、
内部リード１３，１４の隙間が、好ましくは白色系の樹
脂からなる絶縁部材１７で埋められている。

【００２７】なお、上記ＬＥＤチップ１２，１２は、そ
の一側面が両内部リード１３，１４に接するように、か
つ発光面であるＰＮ接合部１２Ａが両内部リード１３，
１４間の絶縁部材１７と対応して位置するようにして、
たとえばハンダ付けなどによって、上記内部リード１
３，１４に対してボンディングされる。

【００２８】上記構成を有する面発光照明装置１０は、
たとえば、上記内部リード１３，１４を含むような製造
用フレーム（リードフレーム）を用い、この製造用フレ
ームの段階においてＬＥＤチップのボンディングが予定
される範囲の内部リード１３，１４間を上記絶縁樹脂で
連結し、この状態において、この製造フレームをピッチ
送りしながら、両内部リード１３，１４に対してＬＥＤ
チップ１２をボンディングし、次いでこの製造用フレー
ムを上記導光板１１を成形するための樹脂成形金型に設
置した状態において導光板１１の型成形を行い、その後
製造用フレームの不要部分を除去するといった製造手法
によって製造することができる。かかる製造手法は、い
わゆる樹脂パッケージ型の半導体装置の製造手法を踏襲
したものであり、半導体装置の製造者であれば、容易に
理解しかつ実施可能であろう。

【００２９】以上の構成において、両内部リード１３，
１４間に電圧を印加して各ＬＥＤチップ１２，１２を発
光させると、まず、図３に表れているように、ＬＥＤチ
ップ１２，１２の露出側面からの光が直接的に導光板１
１の内部に向けて効率的に放射される一方、全面電極と
した上下全面電極１５，１６が反射層として機能すると
ともに、このＬＥＤチップ１２がボンディングされる垂
直状の内部リード１３，１４および上記絶縁部材１７が
反射板として機能し、発光部であるＬＥＤチップ内のＰ
Ｎ接合面１２Ａから発する光を、効率的に、内部リード
１３，１４より前方の１８０°の範囲に放射させること
ができる。

【００３０】すなわち、本願発明によれば、従来技術の
ように別途の反射ケースを設けることなく、ＬＥＤチッ
プ１２，１２から発する光が無駄にその直上または直下
の導光板１１表面から放射されたり、導光板１１の端面
から放射されて、導光板内部への光の伝導効率が低下す
ることを防止することができるのである。そして、ＬＥ
Ｄチップ１２，１２が導光板１１を構成する樹脂に直接
接触していることもまた、導光板１１の発光効率を高め
ることに大きく寄与する。

【００３１】さらに、図に示す実施形態においては、導
光板１１の厚み方向に並ぶ一対の内部リード１３，１４
が相互平行状に延びており、各ＬＥＤチップ１２，１２
が両内部リード１３，１４を掛け渡すようにボンディン
グされており、したがってこの二つのＬＥＤチップ１
２，１２は、内部リード１３，１４に対して電気的に並
列となっている（図５参照）。

【００３２】したがって、低電圧の電源装置を用いてこ
の二つのＬＥＤチップ１２，１２を効率的に発光させる
ことができ、上記面発光照明装置は、小型電源しか搭載
することのできない携帯電話等の小型携帯装置のための
バックライトとして、好適なものとなる。

【００３３】なお、図３に示すように、この実施形態に
おいては、導光板１１の端縁部の上下面および端面に、
反射膜１８を形成している。この反射膜１８は、たとえ
ば白色系のシールを貼着したり、白色系の塗料によって
印刷したりすることによって容易に形成することができ
る。このようにすれば、ＬＥＤチップ１２，１２が発す
る光が無駄に外部に漏れることをさらに効果的に防止す
ることができ、この面発光照明装置１０の発光効率をよ
り高めることができる。

【００３４】図６は、上記本願発明の面発光照明装置１
０の第１の実施形態の変形例を示している。この変形例
においては、導光板１１の下面から延出させる外部リー
ド１３ａ，１４ａを水平に折り曲げ、面実装部１３
ａ′，１４ａ′を形成している。このようにすると、い
わゆるハンダリフローによる面実装を、自動装置によっ
て行うことが可能となるとともに、回路基板に対する導
光板１１の姿勢が画一化され、これによって照明対象で
ある液晶パネル表示装置に対する導光板１１の位置がよ
り正確かつ画一的に規定され、液晶パネル型表示装置等
の表示品位がさらに高められる。

【００３５】図７および図８は、本願発明の面発光照明
装置１０の第２の実施形態の要部を示している。この実
施形態においては、上記ＬＥＤチップ１２を、平面視に
おいて半円形としている点に特徴づけられる。その余の
構成は、上記第１の形態と同様である。

【００３６】このように、ＬＥＤチップ１２を平面視半
円形とすることにより、上記した第１の実施形態によっ
て奏される作用効果の他、次のような格別の作用効果を
奏することができる。

【００３７】すなわち、図８に模式的に示すように、チ
ップ内の発光部から発する光を、円弧状にラウンドする
チップ側面から、１８０°放射状に光照射させることが
できる。

【００３８】これにより、点的な光源であるＬＥＤチッ
プ１２を用いながらも、これから発する光を導光板１１
の内部に満遍なく放射させ、導光板全体を均一発光させ
ることがより一層容易になる。

【００３９】もちろん、本願発明の範囲は上述した実施
形態に限定されるものではない。導光板の平面形態は、
長矩形状のほか、種々の形態をとることができる。ＬＥ
Ｄチップの上下面に形成される反射層は、実施形態のよ
うに全面電極によるほか、電極を部分電極とするととも
に絶縁膜をチップ上下面の残余部分に形成するなどする
ことによって形成してもよい。また、上記した実施形態
においては、導光板の内部に垂直状の内部リードを互い
に平行に配置し、これに対して複数個のＬＥＤチップを
並列状にボンディングしたが、内部リードの形態もま
た、これに限定されない。要するに本願発明の最大の要
点は、ＬＥＤチップの上下両面に反射層を形成し、かつ
上下両面が導光板の表面または裏面と平行をなすように
して、この導光板の内部に配置することなのであり、か
かる構成を含んでおれば、ＬＥＤチップの平面形態やこ
れをボンディングするための内部リードの形態は、一切
問われることはないのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る面発光照明装置の第１の実施形
態の全体斜視図である。

【図２】図１のII−II線に沿う拡大断面図である。

【図３】図２のIII −III 線に沿う拡大断面図である。

【図４】ＬＥＤチップのボンディング構造を示す拡大斜
視図である。

【図５】上記第１の実施形態の発光部の回路図である。

【図６】上記第１の実施形態の変形例を示す要部拡大断
面図である。

【図７】本願発明に係る面発光照明装置の第２の実施形
態の要部を説明するための拡大断面図である。

【図８】第２の実施形態に係る面発光照明装置の作用説
明図である。

【図９】従来の面発光照明装置の構造を示す断面図であ
る。

【図１０】従来構造の面発光照明装置において用いられ
る光源装置の正面図である。

【図１１】従来構造に係る面発光照明装置び光源の回路
図である。

【符号の説明】

１０ 面発光照明装置 １１ 導光板 １２ ＬＥＤチップ １３ 内部リード １４ 内部リード １５ 全面電極 １６ 全面電極 １８ 反射膜

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明または半透明樹脂によって形成され
   た導光板の内部に光源を配置してなる面発光照明装置で
   あって、 上記光源は、上下面に反射層を形成したＬＥＤチップを
   その上下面が上記導光板の表面または裏面と平行をなす
   ように配置して構成されていることを特徴とする、面発
   光照明装置。
2. 【請求項２】 上記反射層は全面電極によって形成され
   ている、請求項１に記載の面発光照明装置。
3. 【請求項３】 上記導光板の端縁部に沿う内部に、この
   導光板の厚み方向に並ぶ一対の内部リードが配置されて
   いるとともに、上記ＬＥＤチップは、その一方の電極が
   一方の内部リードに、他方の電極が他方の内部リードに
   それぞれ接するようにして、上記一対の内部リードに対
   してその内面側にボンディングされている、請求項２に
   記載の面発光照明装置。
4. 【請求項４】 上記一対の内部リード間は、少なくとも
   上記ＬＥＤチップがボンディングされている部位におい
   て、絶縁部材で埋められている、請求項３に記載の面発
   光照明装置。
5. 【請求項５】 上記ＬＥＤチップは、上記一対の内部リ
   ードに対して、複数個並列状にボンディングされてい
   る、請求項３または４に記載の面発光照明装置。