JP4357311B2

JP4357311B2 - 発光ダイオードチップ

Info

Publication number: JP4357311B2
Application number: JP2004028325A
Authority: JP
Inventors: 孝一深澤
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-02-04
Also published as: DE102005004616A1; DE102005004616B4; JP2005223082A; US7491977B2; US20050167682A1; CN1652366A

Description

本発明は、液晶パネルのような薄型の表示体を側面から照射する側面発光型の発光ダイオードチップに関するものである。

従来、液晶等の表示パネルを側面から照射するためのバックライト光源として、特許文献１等に示されているような側面発光型の発光ダイオードチップが用いられている。このような発光ダイオードチップ１は、図１２に示されるように、ダイボンドパターン７や電極端子３が形成されたチップ基板２と、前記ダイボンドパターン７上に実装されるＬＥＤ４と、このＬＥＤ４を封止する光透過樹脂体５とを備えた構造となっている。また、図１３に示す発光ダイオードチップ１１は、前記構造による発光ダイオードチップ１の光出射面５ａを除いた側面に反射枠体６を設けたものである。このような反射枠体６を設けることで、ＬＥＤ４から発せられる光を光出射面５ａ側に集光させ、幅の狭い液晶パネルの側面を集中的に照射させるようになっている。
特開２００２−３６８２８１号公報

しかしながら、上記図１２に示したような発光ダイオードチップ１は、チップ基板２の側面に設けたダイボンドパターン７上にＬＥＤ４を実装し、このＬＥＤ４の周りを光透過樹脂体５でそのまま封止する構造であるために、薄型化が可能であるが、前記ＬＥＤ４で発せられた光が四方に散乱してしまい、液晶表示パネルの側面のような幅の狭い部分を効率よく照明するためのバックライト光源としては不向きであった。

一方、図１３に示したような発光ダイオードチップ１１にあっては、光透過樹脂体５の光出射面５ａを除いた周囲に反射枠体６を設けてあるため、前記ＬＥＤ４で発せられた光が広がらずに光出射面５ａ側に集光させて外部に高輝度で出射させることができる。しかしながら、前記光透過樹脂体５を囲う反射枠体６の厚みによって、薄型化が進む時計や携帯電話機内に実装できない場合もある。

そこで、本発明の目的は、表面実装に適した薄型化が図られると共に、液晶表示パネルの側面のような幅の狭い部分に効率よく光を照射することのできる側面発光型の発光ダイオードチップを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発光ダイオードチップは、ダイボンドパターン及び電極端子が形成されたチップ基板と、該チップ基板上に実装される発光体と、該発光体の周囲を囲うように前記チップ基板上に配設され、上面及び側壁の一部に開口部を有する反射枠体と、該反射枠体の側壁内周面に形成される反射面と、前記反射枠体内に形成され、側壁側の開口部を光出射面とする光透過樹脂体と、前記反射枠体の上面に露出した光透過樹脂体を覆う反射膜とを備え、前記発光体は、前記チップ基板上を光出射面に向かって直線状に配列される発光色の異なる複数の発光素子によって構成され、それぞれの発光素子から発せられる光が前記反射枠体の反射面及び反射膜によって反射し、前記光出射面から外部に向けて出射されることを特徴とする。

この発明によれば、光出射面となる光透過樹脂体の一部を除いた周側面に反射面を備えた反射枠体を設けているため、発光体から発せられる光の中で周側面方向に発せられた光を光透過樹脂体が露出している光出射面に向けて集光させることができる。さらに、前記光透過樹脂体の上面には反射膜が形成されているので、発光体から上方向に発せられる光も前記光出射面に向けて集光させることができ、前記反射面によって反射された光と合わせて外部に強い光を照射させることができる。また、前記光透過樹脂体の上面を覆う反射膜が薄膜で形成されているため、発光ダイオードチップ全体の厚みを抑えることができ、狭いスペース内にも容易に表面実装が可能となる。

また、前記反射枠体が光出射面に向かって開いたコ字形状、Ｖ字形状または円弧形状の反射面を備えることで、様々な指向性や発光輝度の発光ダイオードチップを形成することができる。

また、前記反射枠体は、樹脂材の成形体で形成する場合にあっては、前記樹脂材に高反射率を有する反射粒子を含有させ、金属の成形体の場合にあっては、前記反射粒子を金属の表面にめっきすることで容易に形成することができる。

また、前記反射膜は、光透過樹脂体の露出した上面を覆うように蒸着、めっき又は転写のいずれかによって形成される金属薄膜としたことで、高い反射作用が得られると共に、薄型化が可能となる。

また、前記反射枠体に同一方向の指向性を有する複数の光出射面を形成することによって、広範囲に亘って明るく照明することができる。

また、前記発光体を発光色の異なる複数の発光素子で構成することで、カラー発光が可能な発光ダイオードチップを形成することができる。特に、光の三原色である緑色発光素子、青色発光素子、赤色発光素子を光出射面に向かって一列に配設することによって、すべての発光色の発光が可能な発光ダイオードチップをコンパクトに形成することができる。また、前記三種の発光素子から発せられた光の一部が反射枠体の反射面や反射膜によって反射されるため、様々に発色する光を高輝度で共通の光出射面から照射させることができる。また、発光輝度の高い赤色発光素子を緑色発光素子や青色発光素子の後方に配設することによって、緑色発光素子と青色発光素子との輝度バランスがとれた発光効果が得られる。

また、前記発光ダイオードチップを複数組み合わせることによって、液晶パネル等の照射対象の形状やサイズに応じた適切な発光効果を得ることができる。

また、前記青色発光素子や赤色発光素子からなる発光体をＹＡＧ等の蛍光体顔料が含有された光透過樹脂体で封止することによって、白色系の発光効果を得ることができる。

本発明に係る発光ダイオードチップによれば、チップ基板上に実装された発光体を光透過樹脂体で封止し、この光透過樹脂体の光出射面となる一部の周側面を除いた側面を反射枠体で囲った構造になっているので、発光体から側面方向に発せられる光を前記光出射面に集光させることができる。また、前記光透過樹脂体の上面に薄い金属材料による反射膜を設けることで、発光体から上方向に発せられる光を光出射面に向けて集光させることができると共に、発光ダイオードチップ全体の厚みを抑えることができる。このため、薄型化が急速に進む携帯電話機等に搭載することが可能となる。

また、前記光出射面に向かって発光色の異なる複数の発光素子を一列に配設した多色の発光ダイオードチップを形成することもできる。このような複数の発光素子を光出射面に向かって一列に配設し、前記光出射面を除いた側面に反射枠体、上面に反射部材を設けることによって、光透過樹脂体内部で各色の発光素子から発せられる光が混色し合い、光出射面から外部に放射させることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光ダイオードチップの実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態における発光ダイオードチップの斜視図、図２は前記発光ダイオードチップの断面図、図３は前記発光ダイオードチップの平面図である。

図１乃至図３に示すように、本発明の発光ダイオードチップ２１は、ガラスエポキシやＢＴレジン（Bismaleimide Triazine Resin）等で形成されたチップ基板２２の上に実装される発光体（ＬＥＤ２４）と、このＬＥＤ２４をチップ基板２２上に封止する光透過樹脂体２５と、この光透過樹脂体２５の三方の側面を囲う反射面２６ａ，２６ｂ，２６ｃを内側に有する反射枠体２６と、前記光透過樹脂体２５の上面に形成される反射膜２７とを備え、前記反射枠体２６及び反射膜２７で囲われていない光透過樹脂体２５の樹脂面（光出射面２５ａ）に指向性を持たせた構造となっている。

前記チップ基板２２には、ＬＥＤ２４との導通及び実装基板２９に実装するための電極端子２３が設けられている。前記ＬＥＤ２４は、一対の素子電極部（アノード電極，カソード電極）を備えた微小な四角形状のＧａＡｓＰ，ＧａＰ，ＧａＮ等からなるチップであり、前記素子電極部はチップ基板２２上の電極とダイボンドまたはワイヤボンドによって接続される。

前記光透過樹脂体２５は、ＬＥＤ２４を中心にしてチップ基板２２上に透明又は乳白色系の透光性を有するエポキシまたはシリコン系の樹脂材を充填して立方形状に形成される。反射枠体２６は、酸化チタンやその他の金属粒子等の高反射部材を含有させた樹脂材によって成形された樹脂成形体または表面に反射めっきが施された金属成形体によって構成され、前記光透過樹脂体２５の三方の側面を囲うようなコ字状に形成される。また、前記光透過樹脂体２５の上面には蒸着、めっき又は転写等によって形成される薄い金属の反射膜２７が形成されている。

上記構成からなる発光ダイオードチップ２１は、図１に示されるように、光出射面２５ａを所定方向に向けて位置決めした後、チップ基板２２の裏面をマザーボード等の実装基板２９の電極パターン上に載置し、リフロー処理を施して半田接合される。

上記構造の発光ダイオードチップ２１によれば、電極端子２３間に電圧を印加することによって、チップ基板２２の中央部に実装されているＬＥＤ２４から光出射面２５ａに向かって直接光が発せられると共に、反射枠体２６に備える反射面２６ａ，２６ｂ，２６ｃによって反射された光も前記光出射面２５ａに向かい外部に光が発せられる。また、光透過樹脂体２５の上面には反射膜２７で覆われているため、前記ＬＥＤ２４から上方に発せられる光が外部に漏れることなく、前記反射面２６ａ，２６ｂ，２６ｃによって反射され、光出射面２５ａから出射される。このように、ＬＥＤ２４から発せられる光を効率よく光出射面２５ａに集光させることができるため、光出射面２５ａに面したエリアを集中して明るく照明させることができる。

また、光透過樹脂体２５の上面側の反射部材が薄い金属の反射膜であるために、発光ダイオードチップ２１の高さを抑えることができ、実装スペースの狭い携帯電話等の薄型の機器にも十分搭載可能となる。

図４及び図５は第２実施形態の発光ダイオードチップ３１を示したものである。この発光ダイオードチップ３１は、ＬＥＤ２４を実装するダイボンドパターン３４及び電極端子３３が形成されたチップ基板３２と、このチップ基板３２上に載置され、ＬＥＤ２４を封止するための凹部が形成された反射枠体３６と、前記凹部に充填される光透過樹脂体３５とで構成されている。前記凹部は、Ｕ字状に形成され、その内壁面が前記ＬＥＤ２４から発せられる光を反射する反射面３６ａとなっている。また、前記凹部内に充填された光透過樹脂体３５は、露出した上面に前記第１実施形態と同様の反射膜３７が形成され、反射枠体３６の一側面の露出した部分が光出射面３５ａとなっている。

前記構成による発光ダイオードチップ３１にあっては、ＬＥＤ２４から直接光出射面３５ａに向けて発せられる光と、光出射面３５ａに向けて反射角が絞り込まれた反射面３６ａ及び上面に形成されている反射膜３７とによって光出射面３５ａの正面側を集中的に照射することができる。このため、前記第１実施形態の発光ダイオードチップ２１に比べて照射範囲を絞った範囲を高輝度で照明するバックライト光源に適している。

図６及び図７は第３実施形態の発光ダイオードチップ４１を示したものである。この発光ダイオードチップ４１は、ＬＥＤ２４を実装するダイボンドパターン４４及び電極端子４３が形成された三角形状のチップ基板４２と、このチップ基板４２の二辺上に設けられ、二つの反射面４６ａ，４６ｂを有するＬ字状の反射枠体４６と、この反射枠体４６内に充填成形される光透過樹脂体４５とで構成されている。また、前記充填成形された光透過樹脂体４５は、露出した上面に前記第１実施形態と同様の反射膜４７が形成され、反射枠体４６の一側面の露出した部分が光出射面４５ａとなっている。

前記構成による発光ダイオードチップ４１にあっては、ＬＥＤ２４から直接光出射面４５ａに向けて発せられる光と、前記反射面４６ａ，４６ｂによって光出射面４５ａに向かう光とで、光出射面４５ａの正面を集中的に照射することができる。本実施形態では、前記反射面４６ａ，４６ｂが光出射面４５ａを挟んで左右方向に開いて形成されているので、光出射面４５ａの正面を中心にした広角な範囲を照射させることが可能となる。

図８及び図９は、光を照射させる液晶パネル５０等の側面サイズに合わせた一枚のチップ基板５２上に２組の発光部５１ａ，５１ｂを並べて一体形成した第４実施形態の発光ダイオードチップ５１である。前記各発光部５１ａ，５１ｂの構造は前記第３実施形態の発光ダイオードチップ４１と同様であるので省略するが、このような発光部５１ａ，５１ｂを直線状に並べて一体形成することで、大きな表示サイズを有する液晶パネルを高輝度且つ均等に照明させることができる。本実施形態では、２組の発光部５１ａ，５１ｂで構成したが、照射する液晶パネル等の形状やサイズに応じて配設数を増やしたり、配列間隔を変えたりすることが可能である。

図１０及び図１１は、本発明の第５実施形態の発光ダイオードチップ６１を示したものである。この発光ダイオードチップ６１は、青色発光素子６４ａ、緑色発光素子６４ｂ及び赤色発光素子６４ｃを備え、多色の同時発光が可能な構成になっている。前記各発光素子は、アノード及びカソードからなる一対の電極端子６３が３組形成されたチップ基板６２上に一列に実装され、光透過樹脂体６５によって封止される。また、前記光透過樹脂体６５の三方の側面を反射枠体６６で囲い、上面には反射膜６７が設けられる。前記発光素子の配列は、図１０及び図１１に示したように、反射枠体６６で囲われた奥に赤色発光素子６４ｃが配設され、光出射面６５ａに向かって緑色発光素子６４ｂ，青色発光素子６４ａの順で配設される。このように、緑色発光素子６４ｂや青色発光素子６４ａのような透明に近い発光素子を光出射面６５ａ側に置くことで、奥に配設された赤色発光素子６４ｃから発せられる光を透過させて光出射面６５ａ側に減衰されずに外部に効率よく出射させることができる。また、前記光透過樹脂体６５にＹＡＧ等の蛍光体を含有させることによって、演色性に優れた白色ＬＥＤの実現が可能となる。

上記各実施形態で示したような光透過樹脂体の三方の側面が反射枠体で囲われ、一側面が露出した発光ダイオードチップは次に示すような方法によって形成される。例えば、上記第１実施形態で示したような発光ダイオードチップを２個同時に形成する場合であれば、１枚の集合チップ基板上に２組の電極端子対とこの電極端子対に対応して発光素子を２個実装する。次に、前記集合チップ基板の外周縁に沿って反射枠体を設けた後、この反射枠体内に透明な樹脂を充填して光透過樹脂体を形成する。続いて、前記光透過樹脂体の上面に反射膜を被覆形成して集合発光ダイオードチップを形成した後、２個の発光素子の略中間をこの集合発光ダイオードチップごと分断する。これによって、２個の発光ダイオードチップが同時に形成され、それぞれの発光ダイオードチップに光透過樹脂体の一側面が露出した光出射面が形成されることになる。

本発明に係る発光ダイオードチップの第１実施形態の斜視図である。上記第１実施形態の発光ダイオードチップの断面図である。上記第１実施形態の発光ダイオードチップの平面図である。本発明に係る発光ダイオードチップの第２実施形態の斜視図である。上記第２実施形態の発光ダイオードチップの平面図である。本発明に係る発光ダイオードチップの第３実施形態の斜視図である。上記第３実施形態の発光ダイオードチップの平面図である。本発明に係る発光ダイオードチップの第４実施形態の斜視図である。上記第４実施形態の発光ダイオードチップの平面図である。本発明に係る発光ダイオードチップの第５実施形態の斜視図である。上記第５実施形態の発光ダイオードチップの平面図である。従来の側面発光型の発光ダイオードチップの斜視図である。従来の他の側面発光型の発光ダイオードチップの斜視図である。

符号の説明

２１，３１，４１，５１，６１発光ダイオードチップ
２２，３２，４２，５２，６２チップ基板
２３，３３，４３，６３電極端子
２４ＬＥＤ（発光体）
２５，３５，４５，６５光透過樹脂体
２５ａ，３５ａ，４５ａ，６５ａ光出射面
２６，３６，４６，６６反射枠体
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ反射面
２７，３７，４７，６７反射膜
６４ａ青色発光素子
６４ｂ緑色発光素子
６４ｃ赤色発光素子

Claims

ダイボンドパターン及び電極端子が形成されたチップ基板と、
該チップ基板上に実装される発光体と、
該発光体の周囲を囲うように前記チップ基板上に配設され、上面及び側壁の一部に開口部を有する反射枠体と、
該反射枠体の側壁内周面に形成される反射面と、
前記反射枠体内に形成され、側壁側の開口部を光出射面とする光透過樹脂体と、
前記反射枠体の上面に露出した光透過樹脂体を覆う反射膜とを備え、
前記発光体は、前記チップ基板上を光出射面に向かって直線状に配列される発光色の異なる複数の発光素子によって構成され、それぞれの発光素子から発せられる光が前記反射枠体の反射面及び反射膜によって反射し、前記光出射面から外部に向けて出射されることを特徴とする発光ダイオードチップ。
前記発光体は、緑色発光素子、青色発光素子及び赤色発光素子で構成される請求項１記載の発光ダイオードチップ。
前記発光体は、赤色発光素子が前記光出射面から最も離れた位置に配置される請求項２記載の発光ダイオードチップ。