JPWO2009038072A1 - 発光装置、表示装置、および発光装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
基板41の縦方向Vの断面は、波形の形状を有している。よって、基板41には、縦方向Vに14個の列L1〜L14が形成されている。そして、基板表面41aにおける奇数列には表面凹部が形成され、偶数列に表面凸部が形成される。また、基板裏面41bにおける奇数列には裏面凸部が形成され、偶数列に裏面凹部形成される。そして、表面LEDチップ51aは基板表面41aの各表面凹部つまり基板表面41aの奇数列の底に、裏面LEDチップ51bは基板裏面41bの各裏面凹部つまり基板裏面41bの偶数列の底に、それぞれ取り付けられる。それにより、光の指向性を有し、且つ薄型の発光装置等を提供する。
Description
本発明は、発光装置、表示装置、および発光装置の製造方法に関わる。
近年、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等の固体発光素子を複数個、基板に実装し、光源として用いた発光装置が種々実用化されている。このような発光装置は、例えばマトリックス状に配列された複数のLEDを選択的に発光させることにより文字や画像を表示するマトリックス表示装置や、例えば液晶表示装置における液晶パネルのバックライト等として広く利用されている。また、一方で、例えば液晶表示装置の薄型化のニーズがあり、これに伴って液晶表示装置のバックライト等として用いられる発光装置の薄型化に対する要望も高まっている。
さらに、例えば液晶モニタや携帯電話機のディスプレイに代表される液晶表示装置などの表示装置の中には、表裏面に2つの表示パネルを有し、表裏の両方向において映像を表示するものが存在する。このような表示装置においては、表面側および裏面側における表示パネルの背面から光を照射するために、例えば各々の表示パネルの間に設けられ、表裏の両方向に向けて光を発する発光装置が用いられる。
そして、表裏の両方向に向けて光を発する発光装置に関する従来技術として、基板の表面と裏面とが対称となるようにLEDが実装された発光装置が存在する(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−229603号公報
そして、表裏の両方向に向けて光を発する発光装置に関する従来技術として、基板の表面と裏面とが対称となるようにLEDが実装された発光装置が存在する(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、発光装置から発せられる光の指向性を高めるために、LEDの周囲に例えば凹形状をした反射部を設けることが考えられる。このような反射部を発光装置に適用する場合、発光装置の厚さは反射部の分だけさらに厚くなる。
本発明は、上述した技術を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、光の指向性を有し、且つ薄型の発光装置等を提供することにある。
かかる目的のもと、本発明が適用される発光装置は、表面および裏面を備え、表面には表面凹部および表面凸部が形成され、裏面には表面凹部と表裏関係にある裏面凸部および表面凸部と表裏関係にある裏面凹部が形成された基板と、基板の表面凹部に取り付けられた表面発光素子と、基板の裏面凹部に取り付けられた裏面発光素子とを含んでいる。
このような発光装置において、表面凹部および裏面凹部は基板において所定の方向に列状に形成され、かつ表面凹部と裏面凹部とが交互に複数設けられることを特徴とすることができる。この場合、基板には、表面発光素子を列方向に電気的に接続する表面用電気配線と、裏面発光素子を列方向に電気的に接続する裏面用電気配線とがさらに設けられることを特徴とすることができる。また、基板の列方向両端に設けられ、複数の表面用電気配線および複数の裏面用電気配線と電気的に接続されるコネクタをさらに含むことを特徴とすることができる。
そして、このような発光装置において、表面発光素子から発生する熱を放熱する表面用放熱配線と、裏面発光素子から発生する熱を放熱する裏面用放熱配線とをさらに備え、表面用放熱配線は基板の裏面側に設けられ、裏面用放熱配線は基板の表面側に設けられることを特徴とすることができる。さらに、基板の表面側および裏面側には、それぞれ表面発光素子および裏面発光素子を封止する樹脂層がさらに形成され、基板の表面側の樹脂層は、表面凸部の全面を覆わないように形成され、基板の裏面側の樹脂層は、裏面凸部の全面を覆わないように形成されることを特徴とすることができる。
また、本発明を表示装置として捉えた場合、表面側に向けて画像表示を行う表面側表示パネルと、表面側表示パネルとは反対側となる裏面側に向けて画像表示を行う裏面側表示パネルと、表面側表示パネルと裏面側表示パネルとの間に設けられるバックライトとを含み、バックライトは、断面が波形の形状を有する基板と、基板の表面側における波形の谷部分の内側に複数実装され、表面側表示パネルに向けて発光する表面発光素子と、基板の裏面側における波形の谷部分の内側に複数実装され、裏面側表示パネルに向けて発光する裏面発光素子と、基板の表面側および裏面側にそれぞれ形成される樹脂層とを含んでいる。
このような表示装置において、表面側表示パネルの面積は、裏面側表示パネルと比較して大きく、基板に実装する表面発光素子の個数は、裏面発光素子よりも多いことを特徴とすることができる。また、樹脂層は、基板の波形の山部分が覆われる厚さまで形成されることを特徴とすることができる。
また、本発明を発光装置の製造方法として捉えた場合、基板の表裏両面に発光素子が実装される発光装置の製造方法であって、基板に凹部および凸部を形成する工程と、基板の表面側に形成された凹部に表面発光素子を実装する工程と、基板の表面側に樹脂を滴下する工程と、樹脂の硬化後に基板の上下を反転する工程と、基板の裏面側に形成された凹部に裏面発光素子を実装する工程と、基板の裏面側に樹脂を滴下する工程とを含んでいる。この場合、発光素子は、発光ダイオードであり、樹脂は、透明樹脂と、透明樹脂に対して比重が大きく、発光ダイオードから照射される光を長波長光に変換する蛍光体とを含むことを特徴とすることができる。
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される発光装置の製造方法は、基板の表裏両面に発光素子が実装される発光装置の製造方法であって、基板に凹部および凸部を形成する工程と、基板の表面側に形成された凹部に表面発光素子を実装する工程と、基板の裏面側に形成された凹部に裏面発光素子を実装する工程と基板の表面側および裏面側に樹脂層を形成する工程とを含んでいる。
さらに、他の観点から捉えると、本発明が適用される発光装置の製造方法は、基板の表裏両面に発光素子が実装される発光装置の製造方法であって、基板に凹部および凸部を形成する工程と、基板の表面側に形成された凹部に表面発光素子を実装する工程と、基板の裏面側に形成された凹部に裏面発光素子を実装する工程と基板の表面側および裏面側に樹脂層を形成する工程とを含んでいる。
本発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、光の指向性を有し、且つ薄型の発光装置等を提供することができる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1が適用される液晶表示装置1を示している。図1(a)は、液晶表示装置1を一方の側から見た図である。また、図1(b)は、液晶表示装置1を図1(a)に示す側とは反対となる他方の側から見た図である。
実施の形態1が適用される表示装置としての液晶表示装置1は、画像を表示する液晶表示部11と、液晶表示部11を支持する筐体10とを備えている。そして、液晶表示装置1は、図1(a)および(b)に示すように、第1画面1aと第2画面1bとを有しており、表裏の両面において画像を表示するものである。また、実施の形態1において、第1画面1aと第2画面1bとはほぼ同じ面積を有している。
なお、以下の説明では、図1に示す液晶表示装置1の水平方向を横方向H、鉛直方向を縦方向Vとする。さらに、図1(a)に示す液晶表示装置1における紙面手前側を表面側F、紙面奥側を裏面側Bとして以下の説明を行う。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1が適用される液晶表示装置1を示している。図1(a)は、液晶表示装置1を一方の側から見た図である。また、図1(b)は、液晶表示装置1を図1(a)に示す側とは反対となる他方の側から見た図である。
実施の形態1が適用される表示装置としての液晶表示装置1は、画像を表示する液晶表示部11と、液晶表示部11を支持する筐体10とを備えている。そして、液晶表示装置1は、図1(a)および(b)に示すように、第1画面1aと第2画面1bとを有しており、表裏の両面において画像を表示するものである。また、実施の形態1において、第1画面1aと第2画面1bとはほぼ同じ面積を有している。
なお、以下の説明では、図1に示す液晶表示装置1の水平方向を横方向H、鉛直方向を縦方向Vとする。さらに、図1(a)に示す液晶表示装置1における紙面手前側を表面側F、紙面奥側を裏面側Bとして以下の説明を行う。
図2は、実施の形態1が適用される液晶表示部11の全体構成を示している。
液晶表示部11は、表面液晶モジュール20aと、裏面液晶モジュール20bと、表面液晶モジュール20aおよび裏面液晶モジュール20bの間に設けられたバックライト装置30とを備える。
そして、実施の形態1では、表面液晶モジュール20aとバックライト装置30とによって第1画面1aに対応する表面表示部11aが構成され、裏面液晶モジュール20bとバックライト装置30とによって第2画面1bに対応する裏面表示部11bが構成される。
液晶表示部11は、表面液晶モジュール20aと、裏面液晶モジュール20bと、表面液晶モジュール20aおよび裏面液晶モジュール20bの間に設けられたバックライト装置30とを備える。
そして、実施の形態1では、表面液晶モジュール20aとバックライト装置30とによって第1画面1aに対応する表面表示部11aが構成され、裏面液晶モジュール20bとバックライト装置30とによって第2画面1bに対応する裏面表示部11bが構成される。
表面液晶モジュール20aは、2枚のガラス基板により液晶が挟まれて構成される表面側表示パネルの一種としての表面液晶パネル21aと、この表面液晶パネル21aの各々のガラス基板に積層され、光波の振動を所定の方向に制限するための表面偏光板22a、23aとを備えている。一方、裏面液晶モジュール20bは、表面液晶モジュール20aと同様、2枚のガラス基板により液晶が挟まれて構成される裏面側表示パネルの一種としての裏面液晶パネル21bと、この裏面液晶パネル21bの各々のガラス基板に積層され、光波の振動を所定の方向に制限するための裏面偏光板22b、23bを備えている。なお、表面液晶パネル21aおよび裏面液晶パネル21bは、それぞれ図示しない各種構成要素を含んで構成されている。例えば、2枚のガラス基板に、図示しない表示電極、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)などのアクティブ素子、液晶、スペーサ、シール剤、配向膜、共通電極、保護膜、カラーフィルタ等を備えている。
バックライト装置30は、表面側Fおよび裏面側Bの両方向に向けて光を照射する両面発光装置40を有する。さらに、バックライト装置30は、両面発光装置40の表面側Fに対向して配置される表面拡散板31aと、この表面拡散板31aの表面側Fに重ねて設けられる2枚の表面プリズムシート32a、33aとを備える。また、バックライト装置30は、両面発光装置40の裏面側Bに対向して配置される裏面拡散板31bと、この裏面拡散板31bの裏面側Bに重ねて設けられる2枚の裏面プリズムシート32b、33bとを備える。表面拡散板31aおよび裏面拡散板31bは、光学フィルムの積層体であり、面全体を均一な明るさとするために光を散乱・拡散させる透明な板(またはフィルム)である。また、表面プリズムシート32a、33aおよび裏面プリズムシート32b、33bは、集光効果を持たせた回折格子フィルムである。
さらに、バックライト装置30において、表面プリズムシート33aの表面側Fに輝度を向上させるための拡散・反射型の表面輝度向上フィルム34aが、裏面プリズムシート33bの裏面側Bに裏面輝度向上フィルム34bが、必要に応じてそれぞれ備えられる。
なお、バックライト装置30の構成単位は任意に選択される。例えば、両面発光装置40だけの単位にて「バックライト装置(バックライト)」と呼び、表面拡散板31a、裏面拡散板31b、表面プリズムシート32a、33a、裏面プリズムシート32b、33b、表面輝度向上フィルム34a、裏面輝度向上フィルム34bを含まない流通形態もあり得る。
なお、バックライト装置30の構成単位は任意に選択される。例えば、両面発光装置40だけの単位にて「バックライト装置(バックライト)」と呼び、表面拡散板31a、裏面拡散板31b、表面プリズムシート32a、33a、裏面プリズムシート32b、33b、表面輝度向上フィルム34a、裏面輝度向上フィルム34bを含まない流通形態もあり得る。
図3は、実施の形態1が適用される両面発光装置40を説明するための図である。図3(a)は、両面発光装置40を表面側Fから見た図である。図3(b)は、両面発光装置40を裏面側Bから見た図である。図3(c)は、図3(a)のI−I断面図である。なお、図3では、両面発光装置40に設けられている電気配線等の記載を省略している。また、この電気配線等については、別途図面を参照しながら後に詳しく説明する。
発光装置として機能する両面発光装置40は、基板表面41aおよび基板裏面41bを有する基板41と、基板表面41aおよび基板裏面41bにそれぞれ複数設けられるLEDチップ51と、基板41に取り付けられるLEDチップ51を覆う樹脂層42とを備える。
そして、以下の説明では、基板表面41aに取り付けられるLEDチップ51を表面LEDチップ51aと呼び、基板裏面41bに取り付けられたLEDチップ51を裏面LEDチップ51bと呼ぶ。一方、基板表面41aに形成された樹脂層42を表面樹脂層42aと呼び、基板裏面41bに形成された樹脂層42を裏面樹脂層42bと呼ぶ。また、基板41(基板表面41a)と表面LEDチップ51aと表面樹脂層42aとによって、表面側Fに向けて光を照射する表面発光部40aが構成される。さらに、基板41(基板裏面41b)と裏面LEDチップ51bと裏面樹脂層42bとによって、裏面側Bに向けて光を照射する裏面発光部40bが構成される。
発光装置として機能する両面発光装置40は、基板表面41aおよび基板裏面41bを有する基板41と、基板表面41aおよび基板裏面41bにそれぞれ複数設けられるLEDチップ51と、基板41に取り付けられるLEDチップ51を覆う樹脂層42とを備える。
そして、以下の説明では、基板表面41aに取り付けられるLEDチップ51を表面LEDチップ51aと呼び、基板裏面41bに取り付けられたLEDチップ51を裏面LEDチップ51bと呼ぶ。一方、基板表面41aに形成された樹脂層42を表面樹脂層42aと呼び、基板裏面41bに形成された樹脂層42を裏面樹脂層42bと呼ぶ。また、基板41(基板表面41a)と表面LEDチップ51aと表面樹脂層42aとによって、表面側Fに向けて光を照射する表面発光部40aが構成される。さらに、基板41(基板裏面41b)と裏面LEDチップ51bと裏面樹脂層42bとによって、裏面側Bに向けて光を照射する裏面発光部40bが構成される。
基板41は、折り曲げ加工が可能であって、折り曲げ加工に対してある程度の形状の安定性を有する樹脂板材である。例えば基板41には、銅層を厚くして剛性を高めたフレキシブルプリント基板(Flexible Printed Circuit:FPC)や、メタルコア基板等を用いることができる。
そして、図3(c)に示すように、基板41には折り曲げ加工が施されており、縦方向Vにおける基板41の断面は所謂波形となっている。また折り曲げによって、基板41には、縦方向Vに14個の列L1〜L14が形成されている。そして、図3(a)に示すように、基板表面41aにおいて奇数列となる第1列L1、第3列L3、第5列L5、第7列L7、第9列L9、第11列L11、第13列L13には凹部(以下、表面凹部という)が形成され、偶数列となる第2列L2、第4列L4、第6列L6、第8列L8、第10列L10、第12列L12、第14列L14には凸部(以下、表面凸部という)が形成される。
そして、図3(c)に示すように、基板41には折り曲げ加工が施されており、縦方向Vにおける基板41の断面は所謂波形となっている。また折り曲げによって、基板41には、縦方向Vに14個の列L1〜L14が形成されている。そして、図3(a)に示すように、基板表面41aにおいて奇数列となる第1列L1、第3列L3、第5列L5、第7列L7、第9列L9、第11列L11、第13列L13には凹部(以下、表面凹部という)が形成され、偶数列となる第2列L2、第4列L4、第6列L6、第8列L8、第10列L10、第12列L12、第14列L14には凸部(以下、表面凸部という)が形成される。
一方、図3(b)に示すように、基板裏面41bにおける奇数列には凸部(以下、裏面凸部という)が形成され、偶数列には凹部(以下、裏面凹部という)が形成される。このとき、基板表面41aと基板裏面41bとは表裏関係にあるので、表面凹部の裏側には裏面凸部が形成され、表面凸部の裏側には裏面凹部が形成されている。また、実施の形態1では、基板表面41aにおいて隣接する表面凹部同士の縦方向Vの間隔、および基板裏面41bにおいて隣接する裏面凹部同士の縦方向Vの間隔はほぼ等しくなるように設定されている。
なお、基板41の表裏面には、LEDチップ51から照射された光を反射する反射層がそれぞれ設けられている。この反射層は、例えばエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、あるいはアクリル樹脂などに酸化チタンや白色の顔料等を添加した、いわゆる白色レジストで構成することができる。
なお、基板41の表裏面には、LEDチップ51から照射された光を反射する反射層がそれぞれ設けられている。この反射層は、例えばエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、あるいはアクリル樹脂などに酸化チタンや白色の顔料等を添加した、いわゆる白色レジストで構成することができる。
表面発光素子としての表面LEDチップ51a、および裏面発光素子としての裏面LEDチップ51bは、すべて青色の光を発する青色発光ダイオードである。そして、図3(c)に示すように、表面LEDチップ51aは基板表面41aの各表面凹部つまり基板表面41aにおいて奇数列となる合計7列の底(波形の谷部分の内側)に、裏面LEDチップ51bは基板裏面41bの各裏面凹部つまり基板裏面41bの偶数列の合計7列の底に、それぞれ一列に10個ずつ取り付けられる。その結果、基板表面41aには70個の表面LEDチップ51aが、基板裏面41bには70個の裏面LEDチップ51bが、それぞれ配置されることになる。このように、表面LEDチップ51aおよび裏面LEDチップ51bは、基板41の縦方向Vに互い違いに取り付けられている。
また、実施の形態1においては、発光対象(第1画面1a、第2画面1b)となる面積が表面側Fおよび裏面側Bにおいてほぼ同じであるため、基板表面41aに取り付けられる表面LEDチップ51aの総数と、基板裏面41bに取り付けられる裏面LEDチップ51bの総数とが各70個の同数になるように設定している。
なお、図3(a)および(b)に示すように、各列において一列に並べられた10個の表面LEDチップ51a、および一列に並べられた10個の裏面LEDチップ51bの横方向Hの端部はそれぞれ揃えられている。
また、実施の形態1においては、発光対象(第1画面1a、第2画面1b)となる面積が表面側Fおよび裏面側Bにおいてほぼ同じであるため、基板表面41aに取り付けられる表面LEDチップ51aの総数と、基板裏面41bに取り付けられる裏面LEDチップ51bの総数とが各70個の同数になるように設定している。
なお、図3(a)および(b)に示すように、各列において一列に並べられた10個の表面LEDチップ51a、および一列に並べられた10個の裏面LEDチップ51bの横方向Hの端部はそれぞれ揃えられている。
次に、基板41におけるLEDチップ51の配置間隔について説明する。
図3(a)に示すように、各表面凹部における複数の表面LEDチップ51aは、隣接する表面LEDチップ51a同士の横方向Hの間隔(以下、横方向間隔Dhという)がほぼ等しくなるように配置されている。また、上述したように表面LEDチップ51aを表面凹部の底に配置するため、隣接する表面LEDチップ51a同士の縦方向Vの間隔(以下、縦方向間隔Dvという)は、隣接する表面凹部同士の縦方向Vの間隔によって決定される。そして、基板表面41aにおいて、隣接する表面凹部同士の縦方向Vの間隔はほぼ等しくなるように設定されているので、隣接する表面LEDチップ51a同士の縦方向間隔Dvもほぼ等しくなっている。
一方、図3(b)に示すように、各裏面凹部における複数の裏面LEDチップ51bは、隣接する裏面LEDチップ51b同士の横方向間隔Dhがほぼ等しくなるように配置されている。さらに、隣接する裏面凹部同士の縦方向Vの間隔はほぼ等しくなるように設定されているため、隣接する裏面LEDチップ51b同士の縦方向間隔Dvもほぼ等しくなっている。
図3(a)に示すように、各表面凹部における複数の表面LEDチップ51aは、隣接する表面LEDチップ51a同士の横方向Hの間隔(以下、横方向間隔Dhという)がほぼ等しくなるように配置されている。また、上述したように表面LEDチップ51aを表面凹部の底に配置するため、隣接する表面LEDチップ51a同士の縦方向Vの間隔(以下、縦方向間隔Dvという)は、隣接する表面凹部同士の縦方向Vの間隔によって決定される。そして、基板表面41aにおいて、隣接する表面凹部同士の縦方向Vの間隔はほぼ等しくなるように設定されているので、隣接する表面LEDチップ51a同士の縦方向間隔Dvもほぼ等しくなっている。
一方、図3(b)に示すように、各裏面凹部における複数の裏面LEDチップ51bは、隣接する裏面LEDチップ51b同士の横方向間隔Dhがほぼ等しくなるように配置されている。さらに、隣接する裏面凹部同士の縦方向Vの間隔はほぼ等しくなるように設定されているため、隣接する裏面LEDチップ51b同士の縦方向間隔Dvもほぼ等しくなっている。
そして、実施の形態1では、基板表面41aにおける70個の表面LEDチップ51a、および基板裏面41bにおける70個の裏面LEDチップ51bは、縦方向間隔Dvと横方向間隔Dhとがほぼ等しくなるように設定されている。つまり、基板表面41aにおける70個の表面LEDチップ51a、および基板裏面41bにおける70個の裏面LEDチップ51bは、それぞれの面において格子状に配列されている。このように、複数のLEDチップ51を格子状に配置することで、発光面における光量分布ムラの発生を抑制している。
樹脂層42(表面樹脂層42a、裏面樹脂層42b)は、基板41に実装したLEDチップ51を封止するものである。この樹脂層42の基礎材料は、例えばエポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂、あるいはアクリル樹脂など、可視領域において高い光透過性を有する後述する透明樹脂61(図9参照)によって構成することができる。さらに、樹脂層42には後述する蛍光体62(図9参照)が添加されている。この蛍光体62は、LEDチップ51からの青色の光を受けて緑色の光を発する緑の蛍光体と、青色の光を受けて赤色の光を発す蛍光体の2種類を含んでいる。
そして、図3(c)に示すように、表面樹脂層42aは基板表面41aにおける表面凹部を埋めると共に表面凸部(波形の山部分)を覆うように形成され、裏面樹脂層42bは基板裏面41bにおける裏面凹部を埋めると共に裏面凸部を覆うように形成されている。このように基板41の表裏面において樹脂層42が各凸部を覆うことで、表面発光部40aの表面側Fの面および裏面発光部40bの裏面側Bの面はそれぞれ平坦になる。これにより、図3(c)に示すように、例えば両面発光装置40に表面拡散板31aあるいは裏面拡散板31bを積層した際に両者の間で生じうるガタツキを抑制している。
そして、図3(c)に示すように、表面樹脂層42aは基板表面41aにおける表面凹部を埋めると共に表面凸部(波形の山部分)を覆うように形成され、裏面樹脂層42bは基板裏面41bにおける裏面凹部を埋めると共に裏面凸部を覆うように形成されている。このように基板41の表裏面において樹脂層42が各凸部を覆うことで、表面発光部40aの表面側Fの面および裏面発光部40bの裏面側Bの面はそれぞれ平坦になる。これにより、図3(c)に示すように、例えば両面発光装置40に表面拡散板31aあるいは裏面拡散板31bを積層した際に両者の間で生じうるガタツキを抑制している。
図4は単一のLEDチップ51を使用した場合の基板表面41aにおける電気配線および放熱配線の一例を示しており、図5は単一のLEDチップ51を使用した場合の基板裏面41bにおける電気配線および放熱配線の一例を示している。
基板41には、各LEDチップ51に対する給電経路を形成する電気配線43およびLEDチップ51で発生した熱の放熱経路を形成する放熱配線48が形成される。そして、表面LEDチップ51aに対応する電気配線43および放熱配線48は基板裏面41bに形成される。なお、以下の説明では、基板裏面41bに設けられた表面LEDチップ51a用の電気配線43を表面用電気配線43aと呼び、同じく基板裏面41bに設けられた表面LEDチップ51a用の放熱配線48を表面用放熱配線48aと呼ぶ。
一方、裏面LEDチップ51bに対応する電気配線43および放熱配線48は基板表面41aに形成される。なお、以下の説明では、基板表面41aに設けられた裏面LEDチップ51b用の電気配線43を裏面用電気配線43bと呼び、同じく基板表面41aに設けられた放熱配線48を裏面用放熱配線48bと呼ぶ。
基板41には、各LEDチップ51に対する給電経路を形成する電気配線43およびLEDチップ51で発生した熱の放熱経路を形成する放熱配線48が形成される。そして、表面LEDチップ51aに対応する電気配線43および放熱配線48は基板裏面41bに形成される。なお、以下の説明では、基板裏面41bに設けられた表面LEDチップ51a用の電気配線43を表面用電気配線43aと呼び、同じく基板裏面41bに設けられた表面LEDチップ51a用の放熱配線48を表面用放熱配線48aと呼ぶ。
一方、裏面LEDチップ51bに対応する電気配線43および放熱配線48は基板表面41aに形成される。なお、以下の説明では、基板表面41aに設けられた裏面LEDチップ51b用の電気配線43を裏面用電気配線43bと呼び、同じく基板表面41aに設けられた放熱配線48を裏面用放熱配線48bと呼ぶ。
図4に示すように、基板表面41aにおける奇数列すなわち表面凹部の形成部位には表面LEDチップ51aが取り付けられ、偶数列すなわち表面凸部の形成部位には裏面用電気配線43bおよび裏面用放熱配線48bが設けられている。
一方、図5に示すように、基板裏面41bにおける偶数列すなわち裏面凹部の形成部位には裏面LEDチップ51bが取り付けられ、奇数列すなわち裏面凸部の形成部位には表面用電気配線43aおよび表面用放熱配線48aが設けられる。
つまり、基板表面41aの奇数列に取り付けられる表面LEDチップ51aに対応する表面用電気配線43aおよび表面用放熱配線48aは、その真裏すなわち基板裏面41bの奇数列にそれぞれ設けられていることになる。また、基板裏面41bの偶数列に取り付けられる裏面LEDチップ51bに対応する裏面用電気配線43bおよび裏面用放熱配線48bは、その真裏すなわち基板表面41aの偶数列にそれぞれ設けられていることになる。
したがって、基板表面41aおよび基板裏面41bにおいては、LEDチップ51を取り付けた列と、電気配線43および放熱配線48を形成した列とが縦方向Vに交互に配置される。
一方、図5に示すように、基板裏面41bにおける偶数列すなわち裏面凹部の形成部位には裏面LEDチップ51bが取り付けられ、奇数列すなわち裏面凸部の形成部位には表面用電気配線43aおよび表面用放熱配線48aが設けられる。
つまり、基板表面41aの奇数列に取り付けられる表面LEDチップ51aに対応する表面用電気配線43aおよび表面用放熱配線48aは、その真裏すなわち基板裏面41bの奇数列にそれぞれ設けられていることになる。また、基板裏面41bの偶数列に取り付けられる裏面LEDチップ51bに対応する裏面用電気配線43bおよび裏面用放熱配線48bは、その真裏すなわち基板表面41aの偶数列にそれぞれ設けられていることになる。
したがって、基板表面41aおよび基板裏面41bにおいては、LEDチップ51を取り付けた列と、電気配線43および放熱配線48を形成した列とが縦方向Vに交互に配置される。
次に、LEDチップ51と電気配線43との接続について詳しく説明する。
基板裏面41bに設けられた表面用電気配線43aには、基板41を貫通する電気導体として電気用導体バンプが電気的に接続している。なお、基板41を貫通する電気導体としては、電気導体を基板41に貫通させるために設けられた孔等から、後に詳述する封止樹脂60が流出しないような構成であれば良く、例えば穴埋めしたスルーホール等を用いることもできる。さらに、基板表面41aには、電気用導体バンプと電気的に接続されるコネクタパッドが形成されている。そして、表面LEDチップ51aは、ボンディングワイヤによりこのコネクタパッドに電気的に接続される。その結果、基板表面41aの奇数列にそれぞれ10個ずつ設けられた表面LEDチップ51aは、基板裏面41bの奇数列に設けられた表面用電気配線43aを介して列ごとに直列接続される。さらに、奇数列に設けられた表面用電気配線43aは、基板41の両端側に設けられたコネクタ46a、47aにそれぞれ電気的に接続している。
基板裏面41bに設けられた表面用電気配線43aには、基板41を貫通する電気導体として電気用導体バンプが電気的に接続している。なお、基板41を貫通する電気導体としては、電気導体を基板41に貫通させるために設けられた孔等から、後に詳述する封止樹脂60が流出しないような構成であれば良く、例えば穴埋めしたスルーホール等を用いることもできる。さらに、基板表面41aには、電気用導体バンプと電気的に接続されるコネクタパッドが形成されている。そして、表面LEDチップ51aは、ボンディングワイヤによりこのコネクタパッドに電気的に接続される。その結果、基板表面41aの奇数列にそれぞれ10個ずつ設けられた表面LEDチップ51aは、基板裏面41bの奇数列に設けられた表面用電気配線43aを介して列ごとに直列接続される。さらに、奇数列に設けられた表面用電気配線43aは、基板41の両端側に設けられたコネクタ46a、47aにそれぞれ電気的に接続している。
一方、表面用電気配線43aと同様に、基板表面41aに設けられた裏面用電気配線43bには、基板41を貫通する電気導体として、電気用導体バンプが電気的に接続している。さらに、基板裏面41bには、例えば電気用導体バンプと電気的に接続されるコネクタパッドが形成されている。そして、裏面LEDチップ51bは、ボンディングワイヤを用いてこのコネクタパッドに電気的に接続される。その結果、基板裏面41bの偶数列にそれぞれ10個ずつ設けられた裏面LEDチップ51bは、基板表面41aの偶数列に設けられた裏面用電気配線43bを介して列ごとに直列接続される。さらに、偶数列に設けられた裏面用電気配線43bは、基板41の両端側に設けられたコネクタ46b、47bにそれぞれ電気的に接続している。
また、このように基板41の両端側にコネクタ46a、47aあるいはコネクタ46b、47bをそれぞれ取り付けることで、両面発光装置40の形状保持や強度維持を図っている。
また、このように基板41の両端側にコネクタ46a、47aあるいはコネクタ46b、47bをそれぞれ取り付けることで、両面発光装置40の形状保持や強度維持を図っている。
ここで、表面LEDチップ51aと裏面LEDチップ51bとは、上述したように別々の電気系統が設けられている。さらに、これら表面LEDチップ51aと裏面LEDチップ51bとに対して独立して給電を行う電源(不図示)が備えられている。したがって、表面発光部40aおよび裏面発光部40bを両方点灯させたり、いずれか一方を点灯させたりすることが可能である。
続けて、LEDチップ51と放熱配線48との接続について説明する。
基板裏面41bに設けられた表面用放熱配線48aには、電気配線43と同様に、基板41を貫通する放熱用導体バンプが熱的に接続している。さらに、基板表面41aには、放熱用導体バンプと熱的に接続されるダイパッドが形成されている。そして、表面LEDチップ51aは、このダイパッド上に固定される。したがって、基板表面41aの奇数列にそれぞれ10個ずつ設けられた表面LEDチップ51aは、基板裏面41bの奇数列に設けられた表面用放熱配線48aにそれぞれ熱的に接続される。
基板裏面41bに設けられた表面用放熱配線48aには、電気配線43と同様に、基板41を貫通する放熱用導体バンプが熱的に接続している。さらに、基板表面41aには、放熱用導体バンプと熱的に接続されるダイパッドが形成されている。そして、表面LEDチップ51aは、このダイパッド上に固定される。したがって、基板表面41aの奇数列にそれぞれ10個ずつ設けられた表面LEDチップ51aは、基板裏面41bの奇数列に設けられた表面用放熱配線48aにそれぞれ熱的に接続される。
また、基板表面41aに設けられた裏面用放熱配線48bには、基板41を貫通する放熱用導体バンプが熱的に接続している。さらに、基板裏面41bには、放熱用導体バンプと熱的に接続されるダイパッドが形成されている。そして、裏面LEDチップ51bは、このダイパッド上に固定される。したがって、基板裏面41bの偶数列にそれぞれ10個ずつ設けられた裏面LEDチップ51bは、基板表面41aの偶数列に設けられた裏面用放熱配線48bにそれぞれ熱的に接続される。
なお、上述した表面用放熱配線48aおよび裏面用放熱配線48bの各両端部は、外部に露出して配置される放熱部材(不図示)と熱的に接続している。
なお、上述した表面用放熱配線48aおよび裏面用放熱配線48bの各両端部は、外部に露出して配置される放熱部材(不図示)と熱的に接続している。
次に、以上のように青色発光ダイオードと蛍光体とを組み合わせた例における両面発光装置40の発光動作について説明する。
不図示の電源によって、コネクタ46a、47aに所定の電圧をかけると、表面用電気配線43a、電気用導体バンプおよびコネクタパッドを介して接続された表面LEDチップ51aに電流が流れる。そして、電流が流れた結果、表面LEDチップ51aは青色に発光する。このとき、表面LEDチップ51aから照射された光の一部が表面樹脂層42aに含まれる緑色の蛍光体、赤色の蛍光体に照射されると、各々の蛍光体62から緑色の光あるいは赤色の光が発せられる。この結果、表面LEDチップ51aが実装された表面凹部内では発せられた光が混色され、さらに表面拡散板31aによって混色が促進される。そして、十分に混色された光は表面液晶モジュール20aに照射される。
不図示の電源によって、コネクタ46a、47aに所定の電圧をかけると、表面用電気配線43a、電気用導体バンプおよびコネクタパッドを介して接続された表面LEDチップ51aに電流が流れる。そして、電流が流れた結果、表面LEDチップ51aは青色に発光する。このとき、表面LEDチップ51aから照射された光の一部が表面樹脂層42aに含まれる緑色の蛍光体、赤色の蛍光体に照射されると、各々の蛍光体62から緑色の光あるいは赤色の光が発せられる。この結果、表面LEDチップ51aが実装された表面凹部内では発せられた光が混色され、さらに表面拡散板31aによって混色が促進される。そして、十分に混色された光は表面液晶モジュール20aに照射される。
また、不図示の電源によってコネクタ46b、47b間に所定の電圧をかけると、裏面用電気配線43b、電気用導体バンプおよびコネクタパッドを介して接続された裏面LEDチップ51bに電流が流れる。そして、電流が流れた結果、裏面LEDチップ51bは青色に発光する。このとき、裏面LEDチップ51bから照射された光の一部が上述した裏面樹脂層42bに含まれる緑色の蛍光体、赤色の蛍光体に照射されると、各々の蛍光体から緑色の光あるいは赤色の光が発せられる。この結果、各裏面LEDチップ51bが実装された裏面凹部では発せられた光が混色され、さらに裏面拡散板31bによって混色が促進される。そして、十分に混色された光は裏面液晶モジュール20bに照射される。
図6は、LEDチップ51の発光に伴う光の経路を説明するための図である。なお、図6では、表面LEDチップ51aから照射された光を破線で、裏面LEDチップ51bから照射された光を一点鎖線で、それぞれ示している。
図6に示すように、表面LEDチップ51aから照射された光の一部は、表面拡散板31aに向けて直接進行する。一方で、表面拡散板31aに向けて直接進行しない光は、基板表面41aにおいて反射したのち表面拡散板31aに進行する。また、裏面LEDチップ51bから照射された光の一部は、裏面拡散板31bに向けて直接進行する。一方で、裏面拡散板31bに向けて直接進行しない光は、基板裏面41bにおいて反射したのち裏面拡散板31bに向けて進行する。
このように、基板41自体が反射面を形成しているため、LEDチップ51から発せられた光の進行方向を基板41の表裏面で逆にすることができる。つまり、基板41自体が反射面を形成していることにより、光の指向性を有する両面発光装置40となる。
図6に示すように、表面LEDチップ51aから照射された光の一部は、表面拡散板31aに向けて直接進行する。一方で、表面拡散板31aに向けて直接進行しない光は、基板表面41aにおいて反射したのち表面拡散板31aに進行する。また、裏面LEDチップ51bから照射された光の一部は、裏面拡散板31bに向けて直接進行する。一方で、裏面拡散板31bに向けて直接進行しない光は、基板裏面41bにおいて反射したのち裏面拡散板31bに向けて進行する。
このように、基板41自体が反射面を形成しているため、LEDチップ51から発せられた光の進行方向を基板41の表裏面で逆にすることができる。つまり、基板41自体が反射面を形成していることにより、光の指向性を有する両面発光装置40となる。
また、基板41に形成された凹部(凸部)の側壁部分においては、破線で示す表面LEDチップ51aからの光と、一点鎖線で示す裏面LEDチップ51bからの光とが、表裏関係を有する基板表面41aと基板裏面41bとにおいてそれぞれ反射する。つまり、凹部(凸部)の側壁部分は、基板表面41aおよび基板裏面41b両方において反射面として共用されている。このように反射面を共用することにより、例えば上記の凹部と同様な形状を有する反射部材を平らな基板の表裏面側にそれぞれ取り付けた場合と比較して、両面発光装置40の表裏方向の厚みは薄くなる。
次に、両面発光装置40の放熱動作について説明する。
各表面LEDチップ51aから発生した熱は、放熱用導体バンプを介して基板裏面41bに設けられた表面用放熱配線48aに伝わる。そして、表面用放熱配線48aに伝わった熱は、基板41の端部側に設けられた不図示の放熱部材へとさらに伝達される。一方、裏面LEDチップ51bから発生した熱は、放熱用導体バンプを介して基板表面41aに設けられた裏面用放熱配線48bに伝わる。そして、裏面用放熱配線48bに伝達した熱は、基板41の端部側に設けられた不図示の放熱部材にさらに伝達される。このようにして、表面LEDチップ51aおよび裏面LEDチップ51bから発生した熱は、表面用放熱配線48aあるいは裏面用放熱配線48bを介して基板41の端部側に設けられた不図示の放熱部材へと放出される。
各表面LEDチップ51aから発生した熱は、放熱用導体バンプを介して基板裏面41bに設けられた表面用放熱配線48aに伝わる。そして、表面用放熱配線48aに伝わった熱は、基板41の端部側に設けられた不図示の放熱部材へとさらに伝達される。一方、裏面LEDチップ51bから発生した熱は、放熱用導体バンプを介して基板表面41aに設けられた裏面用放熱配線48bに伝わる。そして、裏面用放熱配線48bに伝達した熱は、基板41の端部側に設けられた不図示の放熱部材にさらに伝達される。このようにして、表面LEDチップ51aおよび裏面LEDチップ51bから発生した熱は、表面用放熱配線48aあるいは裏面用放熱配線48bを介して基板41の端部側に設けられた不図示の放熱部材へと放出される。
次に、両面発光装置40の製造方法について、図7および図8を参照しながら説明を行う。図7は、両面発光装置40の製造プロセスを示したフローチャートである。図8は、図7に示すフローチャートにおける各工程の具体的なプロセスを説明するための図である。
なお、図8では、電気配線43等の記載を省略している。
まず、基板41を準備する(ステップ101)。具体的に説明すると、例えば表裏両面に銅箔が具備されたポリイミドフィルム基板やメタルベース基板等を出発材料とし、穴開け、めっき、エッチング等によって表面用電気配線43a、裏面用電気配線43b、表面用放熱配線48a、裏面用放熱配線48b、電気用導体バンプ、放熱用導体バンプ等を形成した基板41を用意する。なお、図8(a)に示すように、この時点における基板41の断面は直線状であり、基板41は平面形状を有している。
なお、図8では、電気配線43等の記載を省略している。
まず、基板41を準備する(ステップ101)。具体的に説明すると、例えば表裏両面に銅箔が具備されたポリイミドフィルム基板やメタルベース基板等を出発材料とし、穴開け、めっき、エッチング等によって表面用電気配線43a、裏面用電気配線43b、表面用放熱配線48a、裏面用放熱配線48b、電気用導体バンプ、放熱用導体バンプ等を形成した基板41を用意する。なお、図8(a)に示すように、この時点における基板41の断面は直線状であり、基板41は平面形状を有している。
そして、基板41に凹部および凸部を形成する(ステップ102)。具体的に説明すると、ステップ101にて準備された平面形状を有する基板41に対して、プレス加工を施すことにより凹部および凸部を形成する。その結果、図8(b)に示すように、表面凹部(裏面凸部)および表面凸部(裏面凹部)が形成される。なお、このとき、電気配線等が列(凹部)に沿って設けられるので、基板41に凹部および凸部を形成した際に、電気配線等の断線等の発生が抑制される。
次に、基板表面41aにおける表面凹部に表面LEDチップ51aを実装する(ステップ103)。具体的に説明すると、図8(c)に示すように、各表面凹部の底に表面LEDチップ51aを取り付ける。このとき、表面LEDチップ51aを放熱用導体バンプに接続したダイパッド上に固定する。さらに、表面LEDチップ51aをボンディングワイヤによってコネクタパッドに電気的に接続する。
次に、基板表面41aにおける表面凹部に表面LEDチップ51aを実装する(ステップ103)。具体的に説明すると、図8(c)に示すように、各表面凹部の底に表面LEDチップ51aを取り付ける。このとき、表面LEDチップ51aを放熱用導体バンプに接続したダイパッド上に固定する。さらに、表面LEDチップ51aをボンディングワイヤによってコネクタパッドに電気的に接続する。
さらに、基板表面41aに表面樹脂層42aを形成する(ステップ104)。具体的には、図8(d)に示すように、まず鉛直上方側(紙面では上側)に基板表面41aが向くように基板41を設置する。そして、基板41の端部(紙面手前側、奥側は図示せず)に型枠70を取り付ける。さらに、基板表面41aに対して封止樹脂60を滴下する。また、蛍光体62を用いる場合は、透明樹脂61に蛍光体62を添加して構成される封止樹脂60を滴下する。なお、実施の形態1において、封止樹脂60は、表面凸部を覆う高さまで基板表面41a上に注入しても良い。
次に、基板41の上下を反転する(ステップ105)。具体的には、ステップ104において基板表面41a上に注入された封止樹脂60が硬化した後つまり表面樹脂層42aが形成された後、図8(e)に示すように、鉛直上方側に基板裏面41bが向くように基板41を上下反転する。
そして、基板裏面41bにおける裏面凹部に裏面LEDチップ51bを実装する(ステップ106)。具体的には、図8(f)に示すように、各裏面凹部の底に裏面LEDチップ51bを取り付ける。このとき、裏面LEDチップ51bを放熱用導体バンプに接続したダイパッド上に固定する。さらに、裏面LEDチップ51bをボンディングワイヤによってコネクタパッドに電気的に接続する。
そして、基板裏面41bにおける裏面凹部に裏面LEDチップ51bを実装する(ステップ106)。具体的には、図8(f)に示すように、各裏面凹部の底に裏面LEDチップ51bを取り付ける。このとき、裏面LEDチップ51bを放熱用導体バンプに接続したダイパッド上に固定する。さらに、裏面LEDチップ51bをボンディングワイヤによってコネクタパッドに電気的に接続する。
そして、基板裏面41bに裏面樹脂層42bを形成する(ステップ107)。具体的には、図8(g)に示すように、基板裏面41bに対して封止樹脂60を滴下する。また、蛍光体62を用いる場合は、透明樹脂61に蛍光体62を添加して構成される封止樹脂60を滴下する。なお、実施の形態1において、封止樹脂60は、裏面凸部を覆う高さまで基板裏面41b上に注入される。
最後に、図8(h)に示すように、基板裏面41b上に注入した封止樹脂60が硬化した後つまり裏面樹脂層42bが形成された後、基板41から型枠を取り除くことにより両面発光装置40が完成する。
最後に、図8(h)に示すように、基板裏面41b上に注入した封止樹脂60が硬化した後つまり裏面樹脂層42bが形成された後、基板41から型枠を取り除くことにより両面発光装置40が完成する。
なお、本実施の形態では、電気配線等を基板41に設けられた凹部(凸部)の列方向に沿って設けることにより、基板41に凹部および凸部を形成する際に電気配線43等に曲げストレスを与えることを抑制し、例えば電気配線43における断線等の発生を抑えている。
図9は、蛍光体62を添加した場合の樹脂層42における蛍光体62の分布の一例を示している。
上記の製造工程のステップ104において表面樹脂層42aを形成する際には基板表面41aを鉛直上方側に向け、ステップ107において裏面樹脂層42bを形成する際には基板裏面41bを鉛直上方側に向けた状態で、それぞれ蛍光体62を含む封止樹脂60を滴下している。つまり、基板41の各面において樹脂層42を形成する際には、表面凹部あるいは裏面凹部が鉛直上方側を向いた状態で封止樹脂60を注入している。
上記の製造工程のステップ104において表面樹脂層42aを形成する際には基板表面41aを鉛直上方側に向け、ステップ107において裏面樹脂層42bを形成する際には基板裏面41bを鉛直上方側に向けた状態で、それぞれ蛍光体62を含む封止樹脂60を滴下している。つまり、基板41の各面において樹脂層42を形成する際には、表面凹部あるいは裏面凹部が鉛直上方側を向いた状態で封止樹脂60を注入している。
ここで、実施の形態1において用いられている蛍光体62として、透明樹脂61と比較して比重が大きいもの、あるいは、蛍光体62の粒子径が比較的大きいものを用いた場合、封止樹脂60が硬化するまでの間、蛍光体62は凹部の底に向けて徐々に沈降してゆく。その結果、図9(a)に示すように、凹部における蛍光体62の密度は、底に近い部分は高くなり、底から離れるにしたがって低くなる。これは、凹部の底に取り付けられるLEDチップ51にとって、LEDチップ51の周辺に蛍光体62の密度が高い部分が存在することを意味する。
したがって、図9(b)に示すように、上記の状態においてLEDチップ51から発せられた光は、例えば同数の蛍光体62がLEDチップ51から遠い位置に偏在している場合と比較して、効率良く蛍光体62に当たる。よって、本実施の形態においては、凹部が鉛直上方側を向いた状態で蛍光体62を含む封止樹脂60を注入することで、光の変換効率の高い蛍光体62の分布状態を有する樹脂層42を形成している。
したがって、図9(b)に示すように、上記の状態においてLEDチップ51から発せられた光は、例えば同数の蛍光体62がLEDチップ51から遠い位置に偏在している場合と比較して、効率良く蛍光体62に当たる。よって、本実施の形態においては、凹部が鉛直上方側を向いた状態で蛍光体62を含む封止樹脂60を注入することで、光の変換効率の高い蛍光体62の分布状態を有する樹脂層42を形成している。
なお、上述した両面発光装置40の製造方法においては、基板41の片側ごとにLEDチップ51の実装および樹脂層42の形成を行っていたが、必ずしもこの順序に限られるわけではない。例えば、基板41の表裏面側にそれぞれLEDチップ51の実装をした後、基板表面41aに封止樹脂60を滴下して表面樹脂層42aを形成し、さらに基板裏面41bに封止樹脂60を滴下して裏面樹脂層42bを形成しても良い。
また、樹脂層42の形成についても、封止樹脂60を滴下する方法に限られない。例えば、基板41の表裏面にそれぞれLEDチップ51を実装した後、基板41の片面ごとではなく、基板41の両面に対して表面樹脂層42aおよび裏面樹脂層42bを並行して形成しても良い。
また、樹脂層42の形成についても、封止樹脂60を滴下する方法に限られない。例えば、基板41の表裏面にそれぞれLEDチップ51を実装した後、基板41の片面ごとではなく、基板41の両面に対して表面樹脂層42aおよび裏面樹脂層42bを並行して形成しても良い。
図10は、LEDチップ51の配置についての変形例を説明するための図である。図10(a)は、横方向間隔Dhについての変形例を示している。図10(b)は、縦方向間隔Dvについての変形例を示している。図10(c)は、図10(b)のII−II断面図である。なお、図10では、表面LEDチップ51aおよび裏面LEDチップ51bを合わせて示している。また、図10においては、電気配線等の記載を省略している。
図10(a)に示す変形例は、基板表面41aおよび基板裏面41bにおいて、端部側におけるLEDチップ51同士の横方向間隔Dh1を、中央部におけるLEDチップ51同士の横方向間隔Dh2と比較して小さくしたものである(Dh1<Dh2)。この結果、横方向Hに対して、端部側のLEDチップ51の配置密度は、中央部と比較して高くなる。これにより、横方向Hにおいて、端部側の光量が中央部と比較して大きい両面発光装置40にすることができる。
図10(a)に示す変形例は、基板表面41aおよび基板裏面41bにおいて、端部側におけるLEDチップ51同士の横方向間隔Dh1を、中央部におけるLEDチップ51同士の横方向間隔Dh2と比較して小さくしたものである(Dh1<Dh2)。この結果、横方向Hに対して、端部側のLEDチップ51の配置密度は、中央部と比較して高くなる。これにより、横方向Hにおいて、端部側の光量が中央部と比較して大きい両面発光装置40にすることができる。
次に、図10(b)に示す変形例は、基板表面41aおよび基板裏面41bにおいて、端部側におけるLEDチップ51同士の縦方向間隔Dv1を、中央部におけるLEDチップ51同士の縦方向間隔Dv2と比較して小さくしたものである(Dv1<Dv2)。この場合には、図10(c)に示すように、基板41の縦方向Vに対して、端部側において隣接する凹部同士の間隔を、中央部と比較して小さくする。そして、LEDチップ51は、この凹部の底に配置されるため、縦方向Vに対して端部側のLEDチップ51の配置密度は、中央部と比較して高くなる。これにより、縦方向Vにおいて、端部側の光量が中央部と比較して大きい両面発光装置40を得ることができる。
また、上記のようにLEDチップ51の縦方向間隔Dvあるいは横方向間隔Dhを異なられたもの組み合わせても良い。これにより、縦方向Vおよび横方向Hの両方向に対して、中央部と比較して端部側の光量が大きい両面発光装置40を得ることができる。なお、上記とは逆に設定することによって、端部側と比較して中央部の光量を大きくすることも可能である。
図11は、凹部に配置するLEDチップ51の数、および基板41の断面形状についての変形例を説明するための図である。
上記までの説明において、基板41の各凹部には、一列に並べられた10個のLEDチップ51(以下、LED群という)が設けられていた。これに対して、図11(a)に示す変形例は、基板41の各凹部にそれぞれLED群を2列設けたものである。これにより、各凹部にLED群を1列設ける場合と比較して、発光量をほぼ2倍に増やすことが可能となる。
また、図11(b)に示す変形例は、基板表面41aにおける表面凹部にはLED群を2列取り付けて、裏面凹部にはLED群を1列取り付けたものである。この場合には、表面発光部40aの光量は、裏面発光部40bと比較してほぼ2倍にすることが可能となる。また、このとき、図11(b)に示すように、表面凹部の縦方向Vの幅は広く、裏面凹部の幅は狭くしても良い。このようにすることで、表面発光部40aと、裏面発光部40bとの光量を異ならせることもできる。
上記までの説明において、基板41の各凹部には、一列に並べられた10個のLEDチップ51(以下、LED群という)が設けられていた。これに対して、図11(a)に示す変形例は、基板41の各凹部にそれぞれLED群を2列設けたものである。これにより、各凹部にLED群を1列設ける場合と比較して、発光量をほぼ2倍に増やすことが可能となる。
また、図11(b)に示す変形例は、基板表面41aにおける表面凹部にはLED群を2列取り付けて、裏面凹部にはLED群を1列取り付けたものである。この場合には、表面発光部40aの光量は、裏面発光部40bと比較してほぼ2倍にすることが可能となる。また、このとき、図11(b)に示すように、表面凹部の縦方向Vの幅は広く、裏面凹部の幅は狭くしても良い。このようにすることで、表面発光部40aと、裏面発光部40bとの光量を異ならせることもできる。
次に、図11(c)に示す変形例は、基板41の縦方向Vの断面がいわゆる台形が連なって波形に形成されたものである。このように、基板41に形成される凹部および凸部は、LEDチップ51から発せられる光を表面側Fあるいは裏面側Bに向けて反射する形状であれば、必ずしも曲線を有している必要はない。また、このように凹部および凸部が台形状になるように設定し、さらに上述した電気配線43等がこの台形状のうち平面部分に設けられるように設計することにより、基板41に凹部および凸部を形成する際に電気配線43等に曲げストレスを与えることを抑制し、例えば電気配線43の断線等の発生をさらに抑えることができる。
また、上述した基板41における凹部および凸部は、横方向Hに基板41を横断して列状に形成されていたが、必ずしもこのように基板41の全幅に渡って凹部および凸部を設ける必要はない。基板41における凹部および凸部が例えば窪み(ディンプル)形状を有していても良い。
また、上述した基板41における凹部および凸部は、横方向Hに基板41を横断して列状に形成されていたが、必ずしもこのように基板41の全幅に渡って凹部および凸部を設ける必要はない。基板41における凹部および凸部が例えば窪み(ディンプル)形状を有していても良い。
<実施の形態2>
図12は、実施の形態2が適用される携帯電話機2を示している。図12(a)は、携帯電話機2を一方の側から見た図である。また、図12(b)は、携帯電話機2を図12(a)に示す側とは反対となる他方の側から見た図である。
実施の形態2が適用される携帯電話機2は、画像を表示する液晶表示部12、および電波の送信部や受信部、ユーザによる本体の操作を受け付ける操作ボタン、各部を制御する制御部等を含む本体14を備えている。そして、携帯電話機2は、図12(a)および(b)に示すように、表裏それぞれに画像を表示する主画面2a(メインディスプレイ)と副画面2b(サブディスプレイ)とを有している。また、副画面2bの面積は主画面2aと比較して小さいものである。
図12は、実施の形態2が適用される携帯電話機2を示している。図12(a)は、携帯電話機2を一方の側から見た図である。また、図12(b)は、携帯電話機2を図12(a)に示す側とは反対となる他方の側から見た図である。
実施の形態2が適用される携帯電話機2は、画像を表示する液晶表示部12、および電波の送信部や受信部、ユーザによる本体の操作を受け付ける操作ボタン、各部を制御する制御部等を含む本体14を備えている。そして、携帯電話機2は、図12(a)および(b)に示すように、表裏それぞれに画像を表示する主画面2a(メインディスプレイ)と副画面2b(サブディスプレイ)とを有している。また、副画面2bの面積は主画面2aと比較して小さいものである。
なお、以下の説明では、図12(a)に示す携帯電話機2の液晶表示部12の水平方向を横方向H、鉛直方向を縦方向Vとする。さらに、図12(a)に示す携帯電話機2の液晶表示部12の紙面手前側を表面側F、紙面奥側を裏面側Bとして以下の説明を行う。また、実施の形態1と同様のものにおいては、同じ符号を付してその説明を省略する。
図13は、実施の形態2が適用される液晶表示部12の全体構成を示している。
液晶表示部12は、実施の形態1と同様、表面液晶モジュール20aと、裏面液晶モジュール20bと、表面液晶モジュール20aおよび裏面液晶モジュール20bの間に設けられたバックライト装置30とを備える。そして、表面液晶モジュール20aとバックライト装置30とによって主画面2aに対応する主画面表示部12aが構成され、裏面液晶モジュール20bとバックライト装置30とによって副画面2bに対応する副画面表示部12bが構成される。なお、実施の形態2において、副画面2bの面積は主画面2aと比較して小さいものであるため、これに対応して裏面液晶モジュール20bの面積も表面液晶モジュール20aと比較して小さくなっている。
液晶表示部12は、実施の形態1と同様、表面液晶モジュール20aと、裏面液晶モジュール20bと、表面液晶モジュール20aおよび裏面液晶モジュール20bの間に設けられたバックライト装置30とを備える。そして、表面液晶モジュール20aとバックライト装置30とによって主画面2aに対応する主画面表示部12aが構成され、裏面液晶モジュール20bとバックライト装置30とによって副画面2bに対応する副画面表示部12bが構成される。なお、実施の形態2において、副画面2bの面積は主画面2aと比較して小さいものであるため、これに対応して裏面液晶モジュール20bの面積も表面液晶モジュール20aと比較して小さくなっている。
バックライト装置30は、実施の形態1と同様、両面発光装置40と、表面拡散板31aと、裏面拡散板31b等を有している。また、実施の形態2が適用されるバックライト装置30において、発光対象となる表面液晶モジュール20aと裏面液晶モジュール20bとの面積の違いに対応して、裏面拡散板31b等の面積は、表面拡散板31a等と比較して小さくなっている。
図14は、実施の形態2が適用される両面発光装置40を説明するための図である。図14(a)は、両面発光装置40を表面側Fから見た図である。図14(b)は、図14(a)のIII−III断面図である。図14(c)は、両面発光装置40を裏面側Bから見た図である。そして、図14(d)は、図14(c)のIV−IV断面図である。
図14(a)に示すように、実施の形態2における両面発光装置40の基板41には、実施の形態1と同様、折り曲げ加工によって縦方向Vに9個の列L1〜L9が形成されている。そして、図14(a)および(b)に示すように、基板表面41aにおいて奇数列となる第1列L1、第3列L3、第5列L5、第7列L7、第9列L9には表面凹部が形成され、偶数列となる第2列L2、第4列L4、第6列L6、第8列L8には表面凸部が形成される。一方、図14(c)および(d)に示すように、基板裏面41bにおける奇数列には裏面凸部が形成され、偶数列には裏面凹部が形成される。
図14(a)に示すように、実施の形態2における両面発光装置40の基板41には、実施の形態1と同様、折り曲げ加工によって縦方向Vに9個の列L1〜L9が形成されている。そして、図14(a)および(b)に示すように、基板表面41aにおいて奇数列となる第1列L1、第3列L3、第5列L5、第7列L7、第9列L9には表面凹部が形成され、偶数列となる第2列L2、第4列L4、第6列L6、第8列L8には表面凸部が形成される。一方、図14(c)および(d)に示すように、基板裏面41bにおける奇数列には裏面凸部が形成され、偶数列には裏面凹部が形成される。
そして、図14(a)および(b)に示すように、表面LEDチップ51aは、基板表面41aの各表面凹部つまり基板表面41aの奇数列の合計5列の底に、それぞれ一列に4個ずつ取り付けられる。一方、図14(c)および(d)に示すように、裏面LEDチップ51bは、基板裏面41bにおける第4列L4および第6列L6の合計2列の底に、横方向Hに対して中央部にそれぞれ1個ずつ取り付けられる。このとき、裏面凹部が形成されている第2列L2および第8列L8には、裏面LEDチップ51bは実装されていない。このように、裏面液晶モジュール20bと比較して面積の大きい表面液晶モジュール20aを発光対象とする表面発光部40aにおいては、基板表面41aに合計20個の表面LEDチップ51aが配置される。一方で、表面液晶モジュール20aと比較して面積の小さい裏面液晶モジュール20bを発光対象とする裏面発光部40bにおいては、基板裏面41bに合計2個の裏面LEDチップ51bが配置されている。さらに、これら2個の裏面LEDチップ51bは、裏面液晶モジュール20b(副画面2b)が設けられる位置に対応して配置される。
また、実施の形態2が適用される携帯電話機2においても、実施の形態1において説明した発光動作や放熱動作が行われ、主画面2aおよび副画面2bにおいてそれぞれ画像が表示される。
以上のように、発光対象の面積が表面側Fと裏面側Bとで異なる場合であっても、両面発光装置40において基板表面41aと基板裏面41bとに実装するLEDチップ51の数量や配置を異ならせることで対応することができる。
以上のように、発光対象の面積が表面側Fと裏面側Bとで異なる場合であっても、両面発光装置40において基板表面41aと基板裏面41bとに実装するLEDチップ51の数量や配置を異ならせることで対応することができる。
<実施の形態3>
図15は、実施の形態3が適用されるセンターライン灯3を示している。図15(a)は、センターライン灯3の全体図を示している。図15(b)は、図15(a)のV−V断面図である。
センターライン灯3は、例えば複数の車線を有する道路において、車線と車線との間に設けられ、各々の車線側に向けて発光することにより車線の境界を示し、さらに道路照明として用いられるものである。
なお、以下の説明では、図15(a)に示すセンターライン灯3の紙面手前側の面を表面側F、紙面奥側を裏面側Bとする。また、図15(a)に示すセンターライン灯3の垂直方向を縦方向Vとし、水平方向を横方向Hとする。また、以下の説明において、実施の形態1と同様のものについては、同じ記号を付してその説明を省略する。
図15は、実施の形態3が適用されるセンターライン灯3を示している。図15(a)は、センターライン灯3の全体図を示している。図15(b)は、図15(a)のV−V断面図である。
センターライン灯3は、例えば複数の車線を有する道路において、車線と車線との間に設けられ、各々の車線側に向けて発光することにより車線の境界を示し、さらに道路照明として用いられるものである。
なお、以下の説明では、図15(a)に示すセンターライン灯3の紙面手前側の面を表面側F、紙面奥側を裏面側Bとする。また、図15(a)に示すセンターライン灯3の垂直方向を縦方向Vとし、水平方向を横方向Hとする。また、以下の説明において、実施の形態1と同様のものについては、同じ記号を付してその説明を省略する。
センターライン灯3は、図15(a)に示すように、両面発光装置40と、両面発光装置40を支える筐体15とを備える。このセンターライン灯3は、表示灯および照明灯として用いられるものであるため、実施の形態1、2とは異なり表面液晶モジュール20aおよび裏面液晶モジュール20bは備えていない。また、実施の形態3が適用される両面発光装置40は、他の実施の形態と比較して、横方向Hに長い形状を有している。
そして、両面発光装置40における基板41には、実施の形態1と同様、折り曲げ加工によって縦方向Vに6個の列L1〜L6が形成されている。そして、図15(b)に示すように、基板表面41aにおいて奇数列となる第1列L1、第3列L3、第5列L5には表面凹部が形成され、偶数列となる第2列L2、第4列L4、第6列L6には表面凸部が形成される。一方、基板裏面41bにおける奇数列には裏面凸部が形成され、偶数列には裏面凹部が形成される。
そして、図15(a)および(b)に示すように、基板表面41aの奇数列つまり表面凹部の底、および基板裏面41bの偶数列つまり裏面凹部の底には、それぞれ複数のLEDチップ51が実装される。なお、実施の形態3において、各凹部に配列するLEDチップ51aの個数は、所望とするセンターライン灯3の長さ等に応じて設定される。
そして、両面発光装置40における基板41には、実施の形態1と同様、折り曲げ加工によって縦方向Vに6個の列L1〜L6が形成されている。そして、図15(b)に示すように、基板表面41aにおいて奇数列となる第1列L1、第3列L3、第5列L5には表面凹部が形成され、偶数列となる第2列L2、第4列L4、第6列L6には表面凸部が形成される。一方、基板裏面41bにおける奇数列には裏面凸部が形成され、偶数列には裏面凹部が形成される。
そして、図15(a)および(b)に示すように、基板表面41aの奇数列つまり表面凹部の底、および基板裏面41bの偶数列つまり裏面凹部の底には、それぞれ複数のLEDチップ51が実装される。なお、実施の形態3において、各凹部に配列するLEDチップ51aの個数は、所望とするセンターライン灯3の長さ等に応じて設定される。
ところで、センターライン灯3に適用される両面発光装置40には、他の実施形態と比較して、多くのLEDチップ51が実装される。このように多くのLEDチップ51を発光させた場合には、これらのLEDチップ51から発生する熱量も付随して大きくなる。そこで、実施の形態3における両面発光装置40では、樹脂層42や放熱配線48(不図示)等を他の実施の形態と異ならせている。
まず、樹脂層42の形成厚さは、図15(b)に示すように、他の実施の形態と比較して薄く設定されている。表面樹脂層42aは、表面凹部を埋め、かつ表面凸部の全面を覆わないように形成される。また、裏面樹脂層42bは、裏面凹部を埋め、かつ裏面凸部の全面を覆わないように形成される。このように表面凸部および裏面凸部の全面を覆うように樹脂層42が形成されていないため、表面凸部および裏面凸部にそれぞれ設けられる放熱配線48を基板41の外側に露出させることができる。これにより、複数のLEDチップ51から発せられるLEDチップ51の熱を、より効果的に空気中に放出することができる。
そして、実施の形態3におけるセンターライン灯3に適用される両面発光装置40においても、実施の形態1において説明した発光動作や放熱動作が行われる。これにより、センターライン灯3は、車線と車線との間にて境界を示す両面発光を行う。
まず、樹脂層42の形成厚さは、図15(b)に示すように、他の実施の形態と比較して薄く設定されている。表面樹脂層42aは、表面凹部を埋め、かつ表面凸部の全面を覆わないように形成される。また、裏面樹脂層42bは、裏面凹部を埋め、かつ裏面凸部の全面を覆わないように形成される。このように表面凸部および裏面凸部の全面を覆うように樹脂層42が形成されていないため、表面凸部および裏面凸部にそれぞれ設けられる放熱配線48を基板41の外側に露出させることができる。これにより、複数のLEDチップ51から発せられるLEDチップ51の熱を、より効果的に空気中に放出することができる。
そして、実施の形態3におけるセンターライン灯3に適用される両面発光装置40においても、実施の形態1において説明した発光動作や放熱動作が行われる。これにより、センターライン灯3は、車線と車線との間にて境界を示す両面発光を行う。
なお、実施の形態1〜3が適用される両面発光装置40において、青色発光ダイオードと、青色光を受けて赤色の光を発する蛍光体および緑色の光を発する蛍光体とを組み合わせて白色光を得ていたが、これに限られるわけではない。
例えば、青色発光ダイオードと、青色の光を受けて黄色の光を発する蛍光体とを組み合わせて白色光を得ることも可能である。また、LEDチップ51として紫外光を発する発光ダイオードを用い、樹脂層42に紫外光を受けて赤色の光を発する蛍光体、緑色の光を発する蛍光体および青色の光を発する蛍光体を添加する構成を採用しても良い。もっとも、基板41に赤色を発する赤色発光ダイオード、緑色を発する緑色発光ダイオードおよび青色を発する青色発光ダイオードを所定の間隔で配置しても良い。
例えば、青色発光ダイオードと、青色の光を受けて黄色の光を発する蛍光体とを組み合わせて白色光を得ることも可能である。また、LEDチップ51として紫外光を発する発光ダイオードを用い、樹脂層42に紫外光を受けて赤色の光を発する蛍光体、緑色の光を発する蛍光体および青色の光を発する蛍光体を添加する構成を採用しても良い。もっとも、基板41に赤色を発する赤色発光ダイオード、緑色を発する緑色発光ダイオードおよび青色を発する青色発光ダイオードを所定の間隔で配置しても良い。
さらに、両面発光装置40から照射される光は白色光に限定されない。例えば、実施の形態3のように表示灯として両面発光装置40を用いる場合や、例えば電光掲示板のように文字表示装置として両面表示装置40を用いる場合には、用途に応じた発光色が得られるように、LEDチップ51の発光色や樹脂層42に添加する蛍光体62を適宜構成すれば良い。
なお、実施の形態1および実施の形態2において基板41に実装したLEDチップの数量は、以上の説明において示した数量に限られるわけではない。所望とする表示面積に応じて基板41に実装するLEDチップ51の数量を適宜選択して構わない。
また、以上の説明において、表面側Fおよび裏面側Bと表現される面は説明の上で便宜的に規定したものであり、表面と裏面とは任意に選択して構わない。
なお、実施の形態1および実施の形態2において基板41に実装したLEDチップの数量は、以上の説明において示した数量に限られるわけではない。所望とする表示面積に応じて基板41に実装するLEDチップ51の数量を適宜選択して構わない。
また、以上の説明において、表面側Fおよび裏面側Bと表現される面は説明の上で便宜的に規定したものであり、表面と裏面とは任意に選択して構わない。
1…液晶表示装置、11…液晶表示部、11a…表面表示部、11b…裏面表示部、20a…表面液晶モジュール、21a…表面液晶パネル、20b…裏面液晶モジュール、21b…裏面液晶パネル、30…バックライト装置、31a…表面拡散板、31b…裏面拡散板、40…両面発光装置、40a…表面発光部、40b…裏面発光部、41…基板、41a…基板表面、41b…基板裏面、42…樹脂層、42a…表面樹脂層、42b…裏面樹脂層、43…電気配線、43a…表面用電気配線、43b…裏面用電気配線、48…放熱配線、48a…表面用放熱配線、48b…裏面用放熱配線、51…LEDチップ、51a…表面LEDチップ、51b…裏面LEDチップ、62…蛍光体、2…携帯電話機、2a…主画面、2b…副画面、12…液晶表示部、3…センターライン灯
Claims (12)
- 表面および裏面を備え、当該表面には表面凹部および表面凸部が形成され、当該裏面には当該表面凹部と表裏関係にある裏面凸部および当該表面凸部と表裏関係にある裏面凹部が形成された基板と、
前記基板の前記表面凹部に取り付けられた表面発光素子と、
前記基板の前記裏面凹部に取り付けられた裏面発光素子と
を含む発光装置。 - 前記表面凹部および前記裏面凹部は前記基板において所定の方向に列状に形成され、かつ当該表面凹部と当該裏面凹部とが交互に複数設けられることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記基板には、前記表面発光素子を列方向に電気的に接続する表面用電気配線と、前記裏面発光素子を列方向に電気的に接続する裏面用電気配線とがさらに設けられることを特徴とする請求項2記載の発光装置。
- 前記基板の前記列方向両端に設けられ、複数の前記表面用電気配線および複数の前記裏面用電気配線と電気的に接続されるコネクタをさらに含むことを特徴とする請求項3記載の発光装置。
- 前記表面発光素子から発生する熱を放熱する表面用放熱配線と、前記裏面発光素子から発生する熱を放熱する裏面用放熱配線とをさらに備え、
前記表面用放熱配線は前記基板の裏面側に設けられ、
前記裏面用放熱配線は前記基板の表面側に設けられることを特徴とする請求項1記載の発光装置。 - 前記基板の表面側および裏面側には、それぞれ前記表面発光素子および前記裏面発光素子を封止する樹脂層がさらに形成され、
前記基板の表面側の樹脂層は、前記表面凸部の全面を覆わないように形成され、
前記基板の裏面側の樹脂層は、前記裏面凸部の全面を覆わないように形成されることを特徴とする請求項1記載の発光装置。 - 表面側に向けて画像表示を行う表面側表示パネルと、
前記表面側表示パネルとは反対側となる裏面側に向けて画像表示を行う裏面側表示パネルと、
前記表面側表示パネルと前記裏面側表示パネルとの間に設けられるバックライトとを含み、
前記バックライトは、
断面が波形の形状を有する基板と、
前記基板の表面側における波形の谷部分の内側に複数実装され、前記表面側表示パネルに向けて発光する表面発光素子と、
前記基板の裏面側における波形の谷部分の内側に複数実装され、前記裏面側表示パネルに向けて発光する裏面発光素子と、
前記基板の表面側および裏面側にそれぞれ形成される樹脂層とを含む表示装置。 - 前記表面側表示パネルの面積は、前記裏面側表示パネルと比較して大きく、
前記基板に実装する前記表面発光素子の個数は、前記裏面発光素子よりも多いことを特徴とする請求項7記載の表示装置。 - 前記樹脂層は、前記基板の波形の山部分が覆われる厚さまで形成されることを特徴とする請求項7記載の表示装置。
- 基板の表裏両面に発光素子が実装される発光装置の製造方法であって、
前記基板に凹部および凸部を形成する工程と、
前記基板の表面側に形成された前記凹部に表面発光素子を実装する工程と、
前記基板の表面側に樹脂を滴下する工程と、
前記樹脂の硬化後に前記基板の上下を反転する工程と、
前記基板の裏面側に形成された凹部に裏面発光素子を実装する工程と、
前記基板の裏面側に樹脂を滴下する工程とを含む発光装置の製造方法。 - 前記発光素子は、発光ダイオードであり、
前記樹脂は、透明樹脂と、当該透明樹脂に対して比重が大きく、前記発光ダイオードから照射される光を長波長光に変換する蛍光体と
を含むことを特徴とする請求項10記載の発光装置の製造方法。 - 基板の表裏両面に発光素子が実装される発光装置の製造方法であって、
前記基板に凹部および凸部を形成する工程と、
前記基板の表面側に形成された凹部に表面発光素子を実装する工程と、
前記基板の裏面側に形成された凹部に裏面発光素子を実装する工程と
前記基板の表面側および裏面側に樹脂層を形成する工程とを含む発光装置の製造方法。
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