JP5108297B2 - Light emitting element mounting package, surface light source device, and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明や液晶ディスプレイ用バックライトの光源として有用な発光素子が実装された発光素子実装パッケージ、面光源装置および表示装置に関する。 The present invention relates to a light emitting element mounting package, a surface light source device, and a display device on which a light emitting element useful as a light source for illumination or a backlight for a liquid crystal display is mounted.
さらに詳しくは、白色光源として有用な発光素子実装パッケージ、面光源装置および表示装置に関する。 More specifically, the present invention relates to a light emitting element mounting package, a surface light source device, and a display device that are useful as a white light source.
従来、液晶ディスプレイ用のバックライト光源は、薄型化、低消費電力化のため、光源として冷陰極管を筐体の端面に配置した、いわゆるエッジライト型のものが主流であった。 Conventionally, a backlight light source for a liquid crystal display has been mainly a so-called edge light type in which a cold cathode tube is disposed on an end face of a casing as a light source in order to reduce the thickness and reduce power consumption.
このようなエッジライト型のバックライト光源としては、図9に示した構造のものが用いられている。
すなわち、このエッジライト型のバックライト光源100は、筐体102の端部に、冷陰極管104が配置されている。そして、この冷陰極管104の側方に、導光板106が面状に配置され、この導光板106の上面に、拡散シート108が配置されて、バックライト光源100が構成されている。
As such an edge light type backlight light source, the one having the structure shown in FIG. 9 is used.
That is, in the edge light type
なお、導光板106の下面には、例えば、微小凹凸やドット形状の反射インキなどからなる反射層116が形成されている。
そして、このバックライト光源100の拡散シート108の上面に、液晶パネル110が配置されることによって、液晶表示装置112が構成されるものである。
Note that a
The liquid
このエッジライト型のバックライト光源100では、冷陰極管104を発光させることによって、冷陰極管104から照射された光が、導光板106の側部114から入射する。
In this edge light type
そして、導光板106に入射した光は、導光板106の下面に設けられた、例えば微小凹凸やドット形状の反射インキなどからなる反射層116により、導光板106の内部を反射を繰り返しながら拡散されて、導光板106の上方へ均一に導光される。
The light incident on the
これにより、拡散シート108で均一に拡散されて、液晶パネル110の輝度むらが低減するようになっている。
しかしながら、液晶ディスプレイは、近年大型化の要求が高まり、このようなエッジライト型のバックライト光源100では、輝度の向上および均一化を図るには限界がある。
As a result, the light is uniformly diffused by the
However, in recent years, demand for larger liquid crystal displays has increased, and such an edge-light type
そのため、大型の液晶ディスプレイ用では、直下型ライトの採用が検討されている。
しかしながら、このような冷陰極管を直下型ライトとして用いた場合には、冷陰極管が比較的大型であるため、液晶ディスプレイの厚みが厚くなってしまう。また、冷陰極管は色再現性、応答性が良好ではなく、残像現象が生じてしまうなどの問題がある。
For this reason, adoption of direct light is being studied for large liquid crystal displays.
However, when such a cold cathode tube is used as a direct light, the thickness of the liquid crystal display becomes large because the cold cathode tube is relatively large. Further, the cold cathode tube has problems such as poor color reproducibility and responsiveness and an afterimage phenomenon.
このため、近年、発光効率が著しく向上し、照明への応用が進んでいる発光素子の中で、発光ダイオード(以下、「LED」と言う。)を液晶ディスプレイ用のバックライト光源(面光源装置)として用いることが検討されている。 For this reason, light emitting diodes (hereinafter referred to as “LEDs”) are used as backlight light sources (surface light source devices) for liquid crystal displays among light emitting elements whose light emission efficiency has been remarkably improved in recent years and whose application to illumination has advanced. ) Is under consideration.
このようにLEDを用いることによって、良好な色再現性と高速応答性が実現でき、高品位な画質を達成することが期待されている。
このため、液晶パネルの下方に、LEDを複数個一定間隔で配置した直下型のバックライト光源が提案されている。
By using the LED in this way, it is expected that good color reproducibility and high-speed responsiveness can be realized and high-quality image quality can be achieved.
For this reason, a direct type backlight light source in which a plurality of LEDs are arranged at regular intervals below the liquid crystal panel has been proposed.
この直下型のバックライト光源としては、図10に示した構造のものが提案されている。
すなわち、この直下型のバックライト光源200は、筐体202の底面204に、アレイ状に、複数個のLEDランプ206が一定間隔離間して配置されている。
As this direct type backlight light source, one having the structure shown in FIG. 10 has been proposed.
That is, in the direct type
そして、この筐体202の上面に、これらのLEDランプ206と一定間隔離間して、拡散シート208が配置され、この拡散シート208の上面にプリズムシート210が配置されて、バックライト光源200が構成されている。
A
なお、筐体202の底面204と側面212には、例えば反射シートなどによって反射層214が形成されている。
このように構成される直下型のバックライト光源200では、LEDランプ206を発させることによって、LEDランプ206から出射された光が、拡散シート208に向かって直接、および筐体202の底面204と側面212の反射層214に反射されることによって、拡散シート208に向かって進むようになっている。
Note that a
In the direct-type
そして、拡散シート208に入射された光は、拡散シート208によって乱反射され、拡散シート208の上面のプリズムシート210を通過することによって、垂直方向に光線が傾けられ、プリズムシート210の上面に配置された液晶パネル(図示せず)に入射するようになっている。
The light incident on the
また、LEDランプ206から出射された光は、拡散シート208との間の空間で混じりあい、さらに、拡散シート208内で乱反射することにより混合が促進され、これによって、輝度と色度が均一化されるようになっている。
In addition, the light emitted from the
ところで、このような直下型のバックライト光源にLEDを用いる場合には、光の三原色である赤色、緑色、青色の光を発光する発光ダイオード(LED)チップを1パッケージに入れ、これらが混色されることによって白色を発光させる、いわゆるスリーインワンパッケージのLEDランプが好適に使用されている(例えば、非特許文献1(スタンレー電気株式会社ホームページ)参照)。 By the way, when an LED is used for such a direct type backlight light source, a light emitting diode (LED) chip that emits light of the three primary colors red, green, and blue is put in one package, and these are mixed. Therefore, a so-called three-in-one package LED lamp that emits white light is preferably used (see, for example, Non-Patent Document 1 (Stanley Electric Co., Ltd. website)).
このようなスリーインワンパッケージ300は、図11(a)および図11(b)に示したように、外形が数mm角である略矩形状の発光素子実装用基板310の中心に、略0.35mm角の赤色に発光するLEDチップ302と、緑色に発光するLEDチップ304と、青色に発光するLEDチップ306とが、各々1つずつ略正三角形の各頂点に近接して配置されている。
As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), such a three-in-one
また、LEDチップ302、304、306の外周域には、LEDチップ302、304、306に向かって開口径が小さくなるように傾斜して形成された開口部312を有するリフレクター枠体308が配置され、リフレクター枠体308内には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂に代表される透明な封止樹脂314が充填されている。
In addition, a
このようなスリーインワンパッケージ300では、LEDチップ302、304、306より発光される3色の発光が、リフレクター枠体308の開口部312の側面で反射す
ることによってこれらの色の混色が向上され、白色光を容易に得ることができるようになっている。
In such a three-in-one
このようにスリーインワンパッケージ300は、従来よりLEDチップ302、304、306より発光される3色の光の反射、混色がなされるリフレクター枠体308が具備されることにより、効率良く白色光を得るようになっている。
As described above, the three-in-one
しかしながら、このようなスリーインワンパッケージ300を用いた面光源装置は、発光された光の反射および混色にリフレクター枠体308を用いるため、LEDチップ302、304、306の直上部分の輝度が高くなる傾向にある。
However, since the surface light source device using such a three-in-one
また、一般的にリフレクター枠体308は透明ではなく、表面が白色や金属色の有色であるため、光が反射を繰り返すうちに光線輝度が低下し、輝度が低くなるという問題がある。
In general, the
このような問題を解決するため、従来、単色のLEDチップが実装されたLEDパッケージ400においては、図12に示したように、LEDチップ402の上部に、上面がじょうご形状(じょうご形状部406)で外周が鋸歯状(鋸歯状部408)のレンズ404を設け、これによりLEDチップ402より発せられた光が、じょうご形状部406と鋸歯状部408で反射され、光の照射領域を横方向に広げ、輝度および色度を均一にする工夫がなされている(特許文献1(特開2003−8068号公報参照))。
しかしながら、このようなレンズを用いたLEDパッケージは、レンズに設けられたじょうご形状部や鋸歯状部に当たった光が屈折され、光の照射領域を横方向に広げる工夫がなされてはいるものの、依然としてLEDチップの直上の輝度及び色度が、それ以外の箇所と比べて高いため、輝度むらや色むらの発生を完全に抑えることはできない。 However, the LED package using such a lens has been devised to refract the light hitting the funnel-shaped portion and the sawtooth-shaped portion provided on the lens, and to expand the light irradiation region in the lateral direction, Since the luminance and chromaticity immediately above the LED chip are still higher than those of other portions, it is impossible to completely suppress the occurrence of luminance unevenness and color unevenness.
またじょうご形状部や鋸歯状部といった複雑な形状は、レンズ作成の際のコスト高を招く要因となってしまう。
またレンズは、単色のLEDチップが実装されたLEDパッケージに用いられているのみであり、発光色の異なる複数のLEDチップが実装されたLEDパッケージ、いわゆるスリーインワンパッケージに対応するものではないのが現状である。
In addition, complicated shapes such as funnel-shaped portions and sawtooth-shaped portions become a factor incurring high costs in producing lenses.
The lens is only used for an LED package on which a single-color LED chip is mounted, and does not correspond to an LED package on which a plurality of LED chips with different emission colors are mounted, so-called three-in-one package. Currently.
本発明は、このような現状に鑑み、発光色の異なる複数の発光素子が実装された発光素子実装パッケージの各発光素子より発せられる光を混色させて、この光を均一に横方向に広げることにより輝度および色度のむらのない白色の光を発することができるとともに、生産コストを抑えた発光素子実装パッケージ、面光源装置および表示装置を提供するものである。 In view of such a current situation, the present invention mixes light emitted from each light emitting element of a light emitting element mounting package on which a plurality of light emitting elements having different emission colors are mounted, and spreads the light uniformly in the lateral direction. Accordingly, it is possible to provide a light-emitting element mounting package, a surface light source device, and a display device that can emit white light without unevenness in luminance and chromaticity and at a reduced production cost.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果本発明の発光素子実装パッケージ、面光源装置および表示装置を見出した。
すなわち、本発明は例えば以下の(1)〜(8)の態様を含む。
(1)
発光色が異なる複数種類の発光素子が、発光素子実装用基板に実装されるとともに、
前記発光素子の上部に、前記発光素子を取り囲むよう、開口部を有するリフレクター枠体が設けられ、
さらに、前記リフレクター枠体の前記開口部の上部に、上面に凹部を有するレンズが配設された発光素子実装パッケージであって、
前記発光素子が、
前記リフレクター枠体の前記開口部の最外縁に位置するとともに、前記レンズの凹部の中心からの半径距離の20%〜95%の間の位置に実装されていることを特徴とする発光素子実装パッケージ。
(2)
前記発光素子が、
前記発光素子実装用基板上に等間隔に配置されていることを特徴とする前記(1)に記載の発光素子実装パッケージ。
(3)
前記発光素子が、発光ダイオード(LED)であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の発光素子実装パッケージ。
(4)
前記発光ダイオード(LED)が、発光ダイオード(LED)チップであることを特徴とする前記(3)に記載の発光素子実装パッケージ。
(5)
前記レンズの凹部に、反射部が設けられていることを特徴とする前記(1)から(4)のいずれかに記載の発光素子実装パッケージ。
(6)
前記(1)から(5)のいずれかに記載の発光素子実装パッケージを配設したことを特徴とする面光源装置。
(7)
前記面光源装置が、表示装置用のバックライトであることを特徴とする前記(6)に記載の面光源装置。
(8)
前記(6)または(7)に記載の面光源装置の上面に、液晶パネルを配置することを特徴とする表示装置。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found a light-emitting element mounting package, a surface light source device, and a display device of the present invention.
That is, the present invention includes, for example, the following aspects (1) to (8) .
(1)
A plurality of types of light emitting elements with different emission colors are mounted on a light emitting element mounting substrate,
A reflector frame having an opening is provided on the light emitting element so as to surround the light emitting element.
Furthermore, a light emitting element mounting package in which a lens having a concave portion on the upper surface is disposed on the upper portion of the opening of the reflector frame ,
The light emitting element is
A light emitting element mounting package, wherein the light emitting element mounting package is located at an outermost edge of the opening of the reflector frame and is mounted at a position between 20% and 95% of a radial distance from the center of the concave portion of the lens. .
(2)
The light emitting element is
The light emitting element mounting package according to (1) , wherein the light emitting element mounting packages are arranged on the light emitting element mounting substrate at equal intervals.
(3)
The light emitting element mounting package according to (1) or (2) , wherein the light emitting element is a light emitting diode (LED).
(4)
The light emitting diode mounting package according to (3) , wherein the light emitting diode (LED) is a light emitting diode (LED) chip.
(5)
The light emitting element mounting package according to any one of (1) to (4) , wherein a reflective portion is provided in the concave portion of the lens.
(6)
A surface light source device comprising the light emitting element mounting package according to any one of (1) to (5) .
(7)
The surface light source device according to (6) , wherein the surface light source device is a backlight for a display device.
(8)
A display device comprising a liquid crystal panel disposed on an upper surface of the surface light source device according to (6) or (7) .
本発明の発光素子実装パッケージ、面光源装置および表示装置によれば、発光素子をレンズの凹部の中心位置より外れた位置に実装することにより、発光素子実装パッケージの各発光素子より発せられる光を混色させて、この光を均一に横方向に広げることにより輝度および色度のむらのない白色の光を発することができるとともに、生産コストを抑えることができる。 According to the light emitting element mounting package, the surface light source device, and the display device of the present invention, the light emitted from each light emitting element of the light emitting element mounting package is mounted by mounting the light emitting element at a position deviating from the center position of the concave portion of the lens. By mixing the colors and spreading the light uniformly in the lateral direction, white light having no unevenness in luminance and chromaticity can be emitted, and the production cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態(実施例)を図面に基づいてより詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
図1は、本実施の形態が適用される代表的な液晶表示装置の一例の全体構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an example of a typical liquid crystal display device to which the exemplary embodiment is applied.
本実施の形態が適用される液晶表示装置は、直下型のバックライト装置(バックライト)50として、発光部を収容するバックライトフレーム(筐体)51と、発光源として固体発光素子である発光ダイオード(LED)を複数個、配列させた基板としてのLED基板(発光素子実装用基板)52とを備えている。 A liquid crystal display device to which the present embodiment is applied is a direct-type backlight device (backlight) 50, a backlight frame (housing) 51 that houses a light-emitting portion, and a light-emitting source that is a solid-state light-emitting element as a light-emitting source. An LED substrate (light emitting element mounting substrate) 52 is provided as a substrate on which a plurality of diodes (LEDs) are arranged.
また、バックライト装置50は、光学補償シートの積層体として、面全体を均一な明るさとするために光を散乱・拡散させる透明な拡散部材(板、シート)53と、前方への集光効果を持たせた回折格子フィルムであるプリズムシート54,55とを備えている。
Further, the
また、液晶表示モジュール60として、2枚のガラス基板により液晶が挟まれている液晶パネル61と、この液晶パネル61の各々のガラス基板に積層され、光波の振動をある方向に制限するための偏光板(偏光フィルタ)62,63とを備えている。さらに、液晶表示装置には、図示しない駆動用LSIなどの周辺部材が配置される。
Further, as the liquid
この液晶パネル61は、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。
The
なお、バックライト装置50の構成単位は任意に選択される。例えば、LED基板52を有するバックライトフレーム51だけの単位にて「バックライト装置(バックライト)」と呼び、拡散部材(板、シート)53やプリズムシート54,55などの光学補償シートの積層体を含まない流通形態もあり得る。
The structural unit of the
バックライトフレーム51は、例えばアルミニウムやマグネシウム、鉄、またはそれらの金属合金などで生成される筐体構造を形成している。そして、その筐体構造の内側に、例えば白色高反射の性能を有するポリエステルフィルムなどが貼られ、リフレクターとしての機能を備えている。
The
この筐体構造としては、液晶表示モジュール60の大きさに対応して設けられる背面部と、この背面部の四隅を囲う側面部を備えている。また、この背面部や側面部には、排熱のための冷却フィン等からなるヒートシンク構造が必要によって形成される場合がある。
The housing structure includes a back surface portion corresponding to the size of the liquid
図2は、本発明の第1の実施形態に係る発光素子実装パッケージに用いられる発光素子実装用基板に3色のLEDチップが取付けられた状態を示す概略図であり、図2(a)は、上面図、図2(b)は図2(a)のX−X線による断面図である。図3は、本発明の第1の実施形態に係る発光素子実装パッケージに用いられる発光素子実装用基板上にリフレクター枠体を配設した状態を示す概略図であり、図3(a)は上面図、図3(b)は図3(a)のX−X線による断面図である。図4は、本発明の第1の実施形態に係る発光素子実装パッケージに用いられる発光素子実装用基板上にリフレクター枠体を配設し、さらにリフレクター枠体の上部にレンズを配設した状態を示す概略図であり、図4(a)は上面図、図4(b)は図4(a)のX−X線による断面図である。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a state in which LED chips of three colors are attached to a light emitting element mounting substrate used in the light emitting element mounting package according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. FIG. 3 is a schematic view showing a state in which a reflector frame is disposed on a light emitting element mounting substrate used in the light emitting element mounting package according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 and FIG. 3B are cross-sectional views taken along line XX in FIG. FIG. 4 shows a state in which a reflector frame is disposed on a light emitting element mounting substrate used in the light emitting element mounting package according to the first embodiment of the present invention, and a lens is disposed above the reflector frame. 4A is a top view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 4A.
本発明の発光素子実装パッケージは、発光色の異なる複数のLEDチップが実装された発光素子実装パッケージの各LEDチップより発せられる光を混色させて、この光を均一に横方向に広げることにより輝度および色度のむらのない白色の光を発するものである。 The light emitting device mounting package of the present invention is a luminance by mixing light emitted from each LED chip of the light emitting device mounting package on which a plurality of LED chips having different emission colors are mounted, and spreading the light uniformly in the lateral direction. It emits white light with no chromaticity unevenness.
このような発光素子実装パッケージは、まず、図2(a)および図2(b)に示したように、赤色に発光するLEDチップ12、緑色に発光するLEDチップ14、青色に発光するLEDチップ16の3色のLEDチップが所定間隔離間して実装された、発光素子実装用基板10aを用意する。
First, as shown in FIGS. 2A and 2B, such a light emitting element mounting package includes an
なお、LEDチップ12、14、16は、LEDチップ12、14、16の発熱を良好に外部に放熱させるように、下地の熱伝導性が良好な銅やアルミニウム等の金属ベース基板または金属箔上に、ペースト、放熱グリース等により接着されている。 The LED chips 12, 14, and 16 are formed on a metal base substrate or a metal foil such as copper or aluminum with good thermal conductivity so that the heat generated by the LED chips 12, 14, and 16 can be radiated to the outside. Further, it is adhered with paste, heat radiation grease or the like.
また、発光素子実装用基板10aに実装されたLEDチップ12、14、16は、後述するリフレクター枠体18の開口部20の最外縁部分にLEDチップ12、14、16が位置するように設けられている。
The LED chips 12, 14, and 16 mounted on the light-emitting
次に図3(a)および図3(b)に示したように、発光素子実装用基板10a上に実装されたLEDチップ12、14、16を取り囲むよう、開口部20を有するリフレクター枠体18を発光素子実装用基板10a上に配置する。
Next, as shown in FIGS. 3A and 3B, a
開口部20の大きさは、実装されたLEDチップ12、14、16の形成域よりも若干大きく形成され、また開口部20の断面形状は、図3(b)に示したようにLEDチップ12、14、16に向かって開口径が小さくなるように傾斜された傾斜面となっている。なお、傾斜面の傾斜角度θ1は、90度以上とすることが好ましい。
The size of the
発光素子実装用基板10a上にリフレクター枠体18を配置する場合には、エポキシ樹脂やウレタンアクリレート樹脂、シアノアクリレート樹脂に代表される接着剤や接着性シートを用いることができる。
When the
また、リフレクター枠体18の開口部20内に、シリコーン樹脂等の封止樹脂19を充
填すれば、ボンディングワイヤ(図示せず)などを保護することができる。
さらに、リフレクター枠体18の材質は、特に限定されるものではないが、ポリオレフィンやポリスチレンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミドやポリカーボネートなどのエンジニアリングプラスチックを所望のリフレクター枠体18の形状に成形し、表面にアルミニウムや銀などの反射能の良好な金属膜を被覆させるか、白色塗料を用いて塗装することにより作成することができる。
Further, if the
Further, the material of the
また、材料そのものが白色に調整された樹脂材料(例えば(株)クラレ製;白色タイプ(ジェネスタ:登録商標))等を成形しそのままリフレクター枠体18として使用することも可能であり、さらにアルミニウムやステンレス等の金属材料を加工したものも適用可能である。この場合のリフレクター枠体18の全反射率は可視光領域で80%以上が望ましく、90%以上がさらに好ましい。
It is also possible to mold a resin material whose material itself is adjusted to white (for example, Kuraray Co., Ltd .; white type (Genesta: registered trademark)), etc. What processed metal materials, such as stainless steel, is also applicable. In this case, the total reflectance of the
次に、図4(a)および図4(b)に示したように、リフレクター枠体18の上部に、上面に円錐形状の凹部24を有するレンズ22aを配設する。
レンズ22aは、その材質としてアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、液晶ポリマー樹脂、シリコーン樹脂などの透明性の高い樹脂を用いることができる。
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, a
As the material of the
また、レンズ22aに設けられた凹部24の角度θ2は、凹部24のLEDチップ12、14、16からの距離、レンズ22aの径、レンズ22a中心部からのLEDチップ12、14、16の位置などによって変化するものである。
Further, the angle θ2 of the
詳しくは、凹部24とLEDチップ12、14、16との距離が近い場合、レンズ22a中心部からLEDチップ12、14、16との距離が遠い場合、またはレンズ22aの径が大きい場合には、角度θ2は好ましくは60度から150度、より好ましくは90度から120度である。
Specifically, when the distance between the
このように凹部24の角度θ2を設ければ、実装されるLEDチップ12、14、16から発せられる光を効率良く均一に横方向に広げることができる。
また、レンズ22aに設けられた凹部24には、反射部(図示せず)を設けても良い。
If the angle θ2 of the
Moreover, you may provide a reflection part (not shown) in the recessed
この反射部の反射の程度をコントロールすることで、実装されるLEDチップ12、14、16から発せられた光の横方向および上部方向への制御がより可能となる。例えば、反射率は20%〜95%であり、白色塗料を塗布や印刷で形成して反射部としたり、アルミ蒸着した金属光沢層を反射部とすることができる。
By controlling the degree of reflection of the reflecting portion, it becomes possible to control the light emitted from the mounted
このように、レンズ22aに設けられた凹部24に反射部を設ければ、LEDチップ12、14、16から上方に向かう光線の中で、入射角が深く、直上に抜ける光を強制的に横方向に反射させることができる。
As described above, if the reflecting portion is provided in the
なお、リフレクター枠体18へのレンズ22aの取付け方法については、特に限定されるものではないが、例えば、エポキシ樹脂やウレタンアクリレート樹脂、シアノアクリレート樹脂に代表される接着剤や接着性シートを用いて接着する方法や、レンズ22aに嵌合凸部23を設け、リフレクター枠体18の開口部20に嵌合凸部23を嵌合させて固定する方法、またはこれらを併用する方法などを用いることができる。
The method for attaching the
また、レンズ22aの凹部24の中心から、各LEDチップ12、14、16までの距離Lは、発光素子実装パッケージ34aの大きさによっても異なるが、レンズ22aの半
径距離の20%から95%の距離であることが好ましい。
Further, the distance L from the center of the
このような位置に各LEDチップ12、14、16を実装することにより、各LEDチップ12、14、16より発せられる光を混色させて、この光を均一に横方向に広げることにより輝度および色度のむらのない白色の光を発することのできる発光素子実装パッケージ34aが得られる。
By mounting the LED chips 12, 14, and 16 at such positions, the light emitted from the LED chips 12, 14, and 16 is mixed, and the light is uniformly spread in the lateral direction to obtain brightness and color. The light emitting
また、このようにして得られた発光素子実装パッケージ34aを液晶ディスプレイなどに用いられる面光源装置(バックライト)に用いれば、簡単に大型の面光源装置を低製造コストで作成することが可能で、さらには光を均一に横方向に広げることにより輝度および色度のむらのない白色の光を発し、鮮明な画像を得ることが可能である。
Further, if the light-emitting
また、LEDチップ12、14、16を、意図的にレンズ22aの凹部24の中心Oより外れた位置、すなわちリフレクター枠体18の開口部20の最外縁付近に設けることにより、レンズ22a側面での各色の光の反射を起こしやすくさせ、リフレクター枠体18内およびレンズ22a内での混色を高め、LEDチップ12、14、16より発せられた光を均一に横方向に広げることにより輝度および色度のむらのない白色の光を発することができる。
In addition, the LED chips 12, 14, and 16 are intentionally provided at positions away from the center O of the
図5から図7は本発明の第2の実施形態による発光素子実装パッケージの製造工程を簡略化して示したものである。
図5から図7に示した第2の実施形態による発光素子実装パッケージの製造工程は、図2から図4に示した上記実施形態と主要部は同じ構成であるので、同じ構成要素には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
5 to 7 schematically show the manufacturing process of the light emitting device mounting package according to the second embodiment of the present invention.
The manufacturing process of the light emitting device mounting package according to the second embodiment shown in FIGS. 5 to 7 has the same configuration as that of the above embodiment shown in FIGS. Reference numerals are assigned and detailed description thereof is omitted.
図5から図7に示した第2の実施形態による発光素子実装パッケージの製造工程で用いられる、発光色の異なる複数のLEDチップ12、14、16を実装した発光素子実装用基板10bは、発光素子実装用基板10b上の中心Oより3方向に発光素子搭載部26が設けられ、発光素子搭載部26には各々3つのLEDチップが搭載可能な搭載箇所を有する構成である。
A light emitting
図5(a)および図5(b)に示したように、発光素子実装用基板10b上の中心Oより3方向に発光素子搭載部26が設けられ、発光素子搭載部26には各々3つのLEDチップが搭載可能な構成の発光素子実装用基板10bを用意する。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the light emitting
この際、発光素子実装用基板10b上に搭載されるLEDチップ12、14、16は、次工程にてLEDチップ12、14、16を取り囲むリフレクター枠体18の開口部20の最外縁付近にLEDチップ12、14、16が配置されるような発光素子搭載部26の位置を選択して、LEDチップ12、14、16を搭載する。本実施形態においては、発光素子搭載部26のうち、真中の搭載部30にそれぞれLEDチップ12、14、16を搭載している。
At this time, the LED chips 12, 14, and 16 mounted on the light emitting
さらに、図6(a)および図6(b)に示したように、発光素子実装用基板10b上に実装されたLEDチップ12、14、16を取り囲むよう、リフレクター枠体18を発光素子実装用基板10b上に配置する。
Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
発光素子実装用基板10b上にリフレクター枠体18を配置する場合には、上記実施形態1と同様、エポキシ樹脂やウレタンアクリレート樹脂、シアノアクリレート樹脂に代表される接着剤や接着性シートを用いることができる。
When the
また、リフレクター枠体18の材質についても、上記実施形態1で用いられた材質を同様に用いることができる。
さらに、リフレクター枠体18の開口部20内に、シリコーン樹脂等の封止樹脂19を充填する。
Moreover, the material used in the first embodiment can be similarly used for the material of the
Further, a sealing
そして、図7(a)および図7(b)に示したように、上記実施形態1と同様にリフレクター枠体18の上部に、上面に円錐形状の凹部24を有するレンズ22aを配設することにより、レンズ22aが装着された発光素子実装パッケージ34bを得ることができる。
Then, as shown in FIGS. 7A and 7B, a
このように、予め発光素子実装用基板10b上の中心Oより3方向に発光素子搭載部26が設けられ、発光素子搭載部26は各々3つのLEDチップが搭載可能な構成であれば、LEDチップ12、14、16の実装作業が極めて容易である。
As described above, the light emitting
また、発光素子搭載部26におけるLEDチップの搭載位置28、30、32にあわせてリフレクター枠体18の開口部20の径を決定したり、逆にリフレクター枠体18の開口部20の径にあわせて、発光素子搭載部26におけるLEDチップの搭載位置28、30、32を決定することができる。
Further, the diameter of the
また、これらを幾つかのサイズにあわせて規格化して設ければ、組立作業性が極めて容易であり、LEDチップの大きさや発熱量が異なるタイプであっても、同一の発光素子実装パッケージ34bとして実装することができるため、種々の発光素子実装用基板10b、発光素子実装パッケージ34bを設計、製造する必要がなくコスト低減を図ることができる。
Also, if these are standardized according to several sizes, the assembly workability is extremely easy, and even if the LED chips have different sizes and heat generation amounts, the same light emitting
以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、本発明の発光素子実装パッケージ、面光源装置および表示装置では、発光素子として赤色に発光するLEDチップ12、緑色に発光するLEDチップ14、青色に発光するLEDチップ16を用いて説明したが、図8に示したように、4色以上のLEDチップを使用することも可能である。
The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these.
For example, in the light emitting element mounting package, the surface light source device, and the display device of the present invention, the
4色使用の場合、第4の色としては、例えば演色効果を有する黄緑色に発光するLEDチップ32を用いることが好ましい。
また、リフレクター枠体18に設けられた開口部20に対応するLEDチップの数は、必ずしも揃える必要はない。例えば、赤色に発光するLEDチップを2つ、緑色に発光するLEDチップを1つ、青色に発光するLEDチップを1つ、合計4つを1つの開口部20に対応させても良いものであり、その組み合わせは限定されるものではない。
In the case of using four colors, it is preferable to use, for example, an
In addition, the number of LED chips corresponding to the
さらに発光素子は、LEDチップに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更や機能追加が可能なものである。
[実施例]
まず、以下に示す発光素子実装用基板10a、リフレクター枠体18、レンズ22a(反射部:あり・なし)、LEDチップ12、14、16(発光色:赤・緑・青)を準備した。
Furthermore, the light emitting element is not limited to the LED chip, and various changes and function additions can be made without departing from the object of the present invention.
[Example]
First, a light emitting
発光素子実装用基板10a:
寸法35mm角であって、厚さ80μmの銅ベース基板上に、厚さ40μmの白色絶縁層を形成し、さらに銅配線パターンを形成したもの。
Light emitting
A white insulating layer having a thickness of 35 mm and a white insulating layer having a thickness of 40 μm is formed on a copper base substrate having a thickness of 80 μm, and a copper wiring pattern is further formed.
リフレクター枠体18:
寸法35mm角、厚さ3mmであって、その厚み方向に貫通する上部径34mm、下部径24mmの開口部20が設けられ、材質が白ジェネスタ((株)クラレ製 耐熱性ポリアミド樹脂で白色タイプ(ジェネスタ:登録商標))からなるもの。
Reflector frame 18:
レンズ22a(反射部あり):
径34mm、高さ18mmであって、レンズ22aの上部に120度の角度θ2を有する凹部24が設けられ、材質がゼオネックス(日本ゼオン(株)製)からなるもの。レンズ22aの凹部24には、アクリルラッカースプレー白型番01(ニッペホームプロダクツ(株)製)塗装で反射部が形成されている。
The diameter is 34 mm, the height is 18 mm, the
レンズ22a(反射部なし):
径34mm、高さ18mmであって、レンズ22aの上部に120度の角度θ2を有する凹部24が設けられ、材質がゼオネックス(日本ゼオン(株)製)からなるもの。
The diameter is 34 mm, the height is 18 mm, the
赤色に発光するLEDチップ12:
寸法1mm角であって、0.5W級のもの。
緑色に発光するLEDチップ14:
寸法1mm角であって、1W級のもの。
The dimensions are 1mm square and 0.5W class.
Dimensions are 1mm square and 1W class.
青色に発光するLEDチップ16:
寸法1mm角であって、1W級のもの。
Dimensions are 1mm square and 1W class.
上記の発光素子実装用基板10a上に、赤色に発光するLEDチップ12、緑色に発光するLEDチップ14、青色に発光するLEDチップ16を、発光素子実装用基板10aの中心からそれぞれ10mmの位置に所定間隔離間して実装した(図2(a)および図2(b)参照)。
On the light emitting
さらに、LEDチップ12、14、16が実装された発光素子実装用基板10a上に、接着性シートを介してリフレクター枠体18を配置した(図3(a)および図3(b)参照)。
Furthermore, the
次いで、リフレクター枠体18上に、接着性シートを介してレンズ22a(反射部なし)を設置した(図4(a)および図4(b)参照)。
このようにして、発光素子実装パッケージ34a1を作成した。
Next, a
In this way, a light emitting element mounting package 34a1 was produced.
さらに、発光素子実装パッケージ34a1を、寸法が底面縦50mm×横50mm×高さ50mmで、上面が開口したアルミニウム製筐体(図示せず)に配置して固定した。
次いで、開口部以外の筐体内面部には、白色反射フィルム ルミラー(登録商標)60L(東レ製)を貼り合わせ、反射部(図示せず)を形成した。
Further, the light-emitting element mounting package 34a1 was placed and fixed in an aluminum casing (not shown) having a bottom surface length of 50 mm × width of 50 mm × height of 50 mm and an open top surface.
Next, a white reflective film Lumirror (registered trademark) 60L (manufactured by Toray) was bonded to the inner surface of the casing other than the opening to form a reflective portion (not shown).
さらに、アルミニウム製筐体の開口部前面に、ポリカーボネート(商品名PC9391−50HL(帝人化成製))から成る厚さ1mmの拡散シート(図示せず)を固定し、面光源装置(図示せず)を作成した。 Further, a 1 mm thick diffusion sheet (not shown) made of polycarbonate (trade name PC9391-50HL (manufactured by Teijin Kasei)) is fixed to the front surface of the opening of the aluminum casing, and a surface light source device (not shown). It was created.
このような面光源装置の赤色に発光するLEDチップ12に電流値220mA、緑色に発光するLEDチップ14に電流値280mA、青色に発光するLEDチップ16に電流値110mAの電流をそれぞれ印加した。
In this surface light source device, a current of 220 mA was applied to the
そして、面光源装置の拡散シート上の全体平均輝度と色度座標を、色彩度計(商品名CS1000(コニカミノルタ製))で測定した。
また、拡散シート上で、レンズ中心位置の法線にあたる点から対角線上2mm間隔で直径10mm領域の輝度と色度座標を測定したときの、各点の輝度のばらつき、色度のばらつきを以下のようにして求めた。
And the whole average brightness | luminance and chromaticity coordinate on the diffusion sheet of a surface light source device were measured with the chromaticity meter (brand name CS1000 (made by Konica Minolta)).
Further, on the diffusion sheet, when the luminance and chromaticity coordinates of the 10 mm diameter region are measured at intervals of 2 mm diagonally from the point corresponding to the normal of the lens center position, the luminance variation and chromaticity variation of each point are as follows: I asked for it.
各点の輝度のばらつき:(最大輝度−最小輝度)/平均輝度×100%
色度のばらつき:色度座標X、Yそれぞれの最大値と最小値と差
このようにして得られた各値を、表1に示した。
Variation in luminance at each point: (maximum luminance-minimum luminance) / average luminance x 100%
Variation in chromaticity: difference between maximum value and minimum value of chromaticity coordinates X and Y Table 1 shows the values thus obtained.
上記発光素子実装用基板10a上に、赤色に発光するLEDチップ12、緑色に発光するLEDチップ14、青色に発光するLEDチップ16を、発光素子実装用基板10aの中心からそれぞれ5mmの位置に所定間隔離間して実装して発光素子実装パッケージ34a2を作成した事以外は、実施例1と同様にして面光源装置を作成し、全体平均輝度、輝度ばらつき、全体平均色度、色度ばらつきを求めた。
The
このようにして得られた各値を、表1に示した。 The values thus obtained are shown in Table 1.
上記リフレクター枠体18上に反射部を有するレンズ22aを配置して発光素子実装パッケージ34a3を作成した事以外は、実施例1と同様にして面光源装置を作成し、全体平均輝度、輝度ばらつき、全体平均色度、色度ばらつきを求めた。
A surface light source device was created in the same manner as in Example 1 except that the light emitting element mounting package 34a3 was created by disposing the
このようにして得られた各値を、表2に示した。 The values thus obtained are shown in Table 2.
上記リフレクター枠体18上に反射部を有するレンズ22aを配置して発光素子実装パッケージ34a4を作成した事以外は、実施例2と同様にして面光源装置を作成し、全体平均輝度、輝度ばらつき、全体平均色度、色度ばらつきを求めた。
A surface light source device was created in the same manner as in Example 2 except that the light emitting element mounting package 34a4 was created by disposing the
このようにして得られた各値を、表2に示した。
[比較例1]
上記発光素子実装用基板10a上に、赤色に発光するLEDチップ12、緑色に発光するLEDチップ14、青色に発光するLEDチップ16を、発光素子実装用基板10aの中心からそれぞれ2mmの位置に所定間隔離間して実装して発光素子実装パッケージ34a5を作成した事以外は、実施例1と同様にして面光源装置を作成し、全体平均輝度、輝度ばらつき、全体平均色度、色度ばらつきを求めた。
The values thus obtained are shown in Table 2.
[Comparative Example 1]
The
このようにして得られた各値を、表1に示した。
[比較例2]
上記発光素子実装用基板10a上に、赤色に発光するLEDチップ12、緑色に発光するLEDチップ14、青色に発光するLEDチップ16を、発光素子実装用基板10aの中心からそれぞれ2mmの位置に所定間隔離間して実装し、さらに上記リフレクター枠体18上に反射部を有するレンズ22aを配置して発光素子実装パッケージ34a6を作成した事以外は、比較例1と同様にして面光源装置を作成し、全体平均輝度、輝度ばらつき、全体平均色度、色度ばらつきを求めた。
The values thus obtained are shown in Table 1.
[Comparative Example 2]
The
このようにして得られた各値を、表2に示した。 The values thus obtained are shown in Table 2.
表1に示したように、実施例1、2と比較例1とを対比してみると、実施例1、2の方が比較例1に比べ輝度のばらつきが解消されていることが確認された。
さらに、各LEDチップ12、14、16の位置を発光素子実装用基板10aの中心からリフレクター枠体18の開口部20の外縁方向に離すほど、輝度のばらつきが解消されることが確認された。
As shown in Table 1, when Examples 1 and 2 were compared with Comparative Example 1, it was confirmed that the variations in luminance in Examples 1 and 2 were eliminated compared to Comparative Example 1. It was.
Furthermore, it was confirmed that the variation in luminance was eliminated as the position of each
表2に示したように、実施例3、4と比較例2とを対比してみると、実施例3、4の方が比較例2に比べ輝度のばらつきが解消されていることが確認された。
さらに、各LEDチップ12、14、16の位置を発光素子実装用基板10aの中心からリフレクター枠体18の開口部20の外縁方向に離すほど、輝度のばらつきが解消されることが確認された。
As shown in Table 2, when Examples 3 and 4 were compared with Comparative Example 2, it was confirmed that the variations in luminance in Examples 3 and 4 were eliminated compared to Comparative Example 2. It was.
Furthermore, it was confirmed that the variation in luminance was eliminated as the position of each
さらに、表1に示したようにレンズ22aの凹部24に反射部を有していない場合と、
表2に示したようにレンズ22aの凹部24に反射部を有する場合とを比較してみると、反射部を有していない場合は、全体平均輝度は若干高く、輝度のばらつきは若干多いことが確認された。
Furthermore, as shown in Table 1, when the
As shown in Table 2, when compared with the case where the
また、反射部を有する場合は、全体平均輝度は若干低く、輝度のばらつきは若干少ないことが確認された。
以上、実施例と比較例より、面光源装置の発光素子実装用基板10aにおいて、LEDチップ12、14、16の位置を、発光素子実装用基板10aの中心からリフレクター枠体18の開口部20の外縁方向に離すほど、輝度のばらつきが解消されることが確認された。
In addition, it was confirmed that when the reflective portion was provided, the overall average luminance was slightly low and the luminance variation was slightly small.
As described above, according to the example and the comparative example, in the light emitting
さらに、レンズ22aの凹部24に反射部を有する場合には、輝度のばらつきが少なく、レンズ22aの凹部24に反射部を有しない場合には、全体平均輝度が高まることが確認された。
Further, it was confirmed that when the
10a・・発光素子実装用基板
10b・・発光素子実装用基板
12・・・赤色に発光するLEDチップ
14・・・緑色に発光するLEDチップ
16・・・青色に発光するLEDチップ
18・・・リフレクター枠体
19・・・封止樹脂
20・・・開口部
22a・・レンズ
22b・・レンズ
23・・・嵌合凸部
24・・・凹部
26・・・発光素子搭載部
28・・・搭載位置
30・・・搭載部
32・・・黄緑色に発光するLEDチップ
34a・・発光素子実装パッケージ
34a1・発光素子実装パッケージ
34a2・発光素子実装パッケージ
34a3・発光素子実装パッケージ
34a4・発光素子実装パッケージ
34a5・発光素子実装パッケージ
34a6・発光素子実装パッケージ
34b・・発光素子実装パッケージ
L・・・距離
O・・・中心
θ1・・角度
θ2・・角度
50・・・バックライト装置(バックライト)
51・・・バックライトフレーム(筐体)
52・・・LED基板(発光素子実装用基板)
53・・・拡散部材(板、シート)
54・・・プリズムシート
55・・・プリズムシート
60・・・液晶表示モジュール
61・・・液晶パネル
62・・・偏光板(偏光フィルタ)
63・・・偏光板(偏光フィルタ)
100・・・バックライト光源
102・・・筐体
104・・・冷陰極管
106・・・導光板
108・・・拡散シート
110・・・液晶パネル
112・・・液晶表示装置
114・・・側部
116・・・反射層
200・・・バックライト光源
202・・・筐体
204・・・底面
206・・・LEDランプ
208・・・拡散シート
210・・・プリズムシート
212・・・側面
214・・・反射層
300・・・スリーインワンパッケージ
302・・・赤色に発光するLEDチップ
304・・・緑色に発光するLEDチップ
306・・・青色に発光するLEDチップ
308・・・リフレクター枠体
310・・・発光素子実装用基板
312・・・開口部
314・・・封止樹脂
400・・・LEDパッケージ
402・・・LEDチップ
404・・・レンズ
406・・・じょうご形状部
408・・・鋸歯状部
10a .. Light emitting
51 ... Backlight frame (housing)
52... LED board (light emitting element mounting board)
53 ... Diffusing member (plate, sheet)
54 ...
63 ... Polarizing plate (polarizing filter)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記発光素子の上部に、前記発光素子を取り囲むよう、開口部を有するリフレクター枠体が設けられ、
さらに、前記リフレクター枠体の前記開口部の上部に、上面に凹部を有するレンズが配設された発光素子実装パッケージであって、
前記発光素子が、
前記リフレクター枠体の前記開口部の最外縁に位置するとともに、前記レンズの凹部の中心からの半径距離の20%〜95%の間の位置に実装されていることを特徴とする発光素子実装パッケージ。 A plurality of types of light emitting elements with different emission colors are mounted on a light emitting element mounting substrate,
A reflector frame having an opening is provided on the light emitting element so as to surround the light emitting element.
Furthermore, a light emitting element mounting package in which a lens having a concave portion on the upper surface is disposed on the upper portion of the opening of the reflector frame ,
The light emitting element is
A light emitting element mounting package, wherein the light emitting element mounting package is located at an outermost edge of the opening of the reflector frame and is mounted at a position between 20% and 95% of a radial distance from the center of the concave portion of the lens. .
前記発光素子実装用基板上に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子実装パッケージ。 The light emitting element is
The light emitting element mounting package according to claim 1 , wherein the light emitting element mounting package is disposed on the light emitting element mounting substrate at equal intervals.
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