説明

線状光源装置

【課題】線状光源装置の湾曲を抑制すること。
【解決手段】線状光源装置1は、細長い長方形状の配線基板10と、配線基板10上に直線状に配置された発光素子11と、各発光素子毎に配線基板10上に配置されたリフレクタ12と、発光素子11を封止する封止樹脂13と、配線基板10の裏面10aに配置された放熱板14と、によって構成されている。配線基板10の裏面10aには、複数の溝17が設けられている。溝17は配線基板10の短手方向に線状に形成されている。溝17の位置は、発光素子11と発光素子11との間の位置に対向した位置であり、配線基板10の中央に対して対称に設けられている。また放熱板14は、配線基板10の裏面10a全面に設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の発光素子が線状に配置された光源装置であり、小型の液晶表示パネルのバックライト光源などに利用されるものである。
【背景技術】
【0002】
携帯電話やデジタルカメラの液晶表示パネルのバックライト光源として、導光板と、導光板の側面に配置される線状光源装置(たとえば特許文献1)とを有した光源が知られている。
【0003】
この線状光源装置は、細長い長方形状で配線パターンが形成されたプリント基板と、プリント基板上にプリント基板の長手方向に沿って離間して複数配置され、プリント基板の配線パターンと接続された発光素子と、各発光素子の長手方向の一方と他方にそれぞれ設けられ、傾斜面を有したリフレクタと、各発光素子を封止する封止樹脂と、によって構成されている。
【0004】
このような線状光源装置では、封止樹脂を熱硬化させる際に収縮が生じ、線状光源装置が下側(プリント基板の発光素子実装側の面から反対側の面の方向)に凸に湾曲してしまう。その結果、導光板への密着性が低下し、導光板への光入射効率が低下する。
【0005】
そこで、特許文献2では、線状光源装置の湾曲を防止するために、ある発光素子に対して設けられたリフレクタと、隣接する他の発光素子に対して設けられたリフレクタとを連続させるのではなく、溝を設けて分離している。この溝によって、封止樹脂の収縮による応力を緩和し、湾曲を防止している。
【0006】
また、特許文献3では、特許文献1に示した線状光源装置からリフレクタを省き、プリント基板の裏面(発光素子実装側とは反対側の面)であって、発光素子と対向する位置に、封止樹脂よりも長手方向に長く、その端部が封止樹脂と封止樹脂との間に位置する第2基板を有した線状光源装置が示されている。そして、第2基板によって線状光源装置のねじれや反りを低減できることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2004−235139
【特許文献2】特開2006−120691
【特許文献3】特開2008−53571
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、特許文献2の方法では、湾曲を防止する効果が十分でなく、湾曲して導光板との密着性が低下し、導光板への光入射効率が低下してしまい、バックライト光源の輝度が低下してしまう。また、特許文献3の方法を特許文献2に適用したとしても、線状光源装置の湾曲の抑制は十分でない。
【0009】
そこで本発明の目的は、線状光源装置において、より効果的に湾曲を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
第1の発明は、方形状で配線パターンが形成された配線基板と、前記配線基板上に前記配線基板の長手方向に配置され、前記配線基板の配線パターンと接続された複数の発光素子と、前記発光素子を封止する封止樹脂と、を有した線状光源装置において、配線基板は、発光素子が配置された側とは反対側の面(以下裏面とする)であって、発光素子間に対応する位置に設けられた溝と、配線基板の発光素子が配置された側とは反対側の面に接して設けられた補強板と、を有することを特徴とする線状光源装置である。
【0011】
溝の形状は、ドット状、線状など任意の形状でよいが、作製の容易さから線状であることが望ましい。また、溝を線状に形成する場合、その線に垂直な方向での断面形状は矩形、三角形、半球など任意である。また、溝を線状に形成する場合、その線方向は、短手方向であることが望ましい。より効果的に応力を緩和し、線状光源装置の湾曲を抑制することができるからである。また、溝の位置は、配線基板の裏面であって、発光素子間に対応する位置の少なくとも1ヶ所以上であればよいが、複数箇所に設けることが望ましく、配線基板の中央に対して対称に設けることが望ましい。より効果的に応力を緩和し、線状光源装置の湾曲を抑制することができる。溝の深さは、配線基板が1層である場合には基板の厚さに対して1/3以下の深さとすることが望ましく、配線基板が多層基板である場合には、配線基板の裏面側から第1層目の厚さ以下の深さとすることが望ましい。これよりも溝が深いと、配線基板の強度が低下して破損などのおそれがあり、また多層基板の場合には内部の配線を損傷してしまうおそれがあり望ましくない。溝の形成は、ダイサーやカッター、エッチングなどによって行う。
【0012】
補強板は、線状光源装置に発生する応力を緩和するものであれば任意であるが、配線基板よりも熱伝導性の高い材料からなる放熱板であることが望ましい。放熱板の材料は、たとえばアルミニウムや銅、それらを主とする合金などである。また、補強板は配線基板10の裏面全面に設けられていることが望ましい。
【0013】
線状光源装置は、発光素子が設けられた側の配線基板上には、配線基板の長手方向の一方と他方に対向する傾斜面をそれぞれ備えた2つの部分で構成され、単数ないし複数の前記各発光素子ごとに前記2つの傾斜面で挟むようにして分離されて形成されたリフレクタを有していてもよい。リフレクタによって配線基板水平方向に放射される光を効率的に上方に取り出すことができる。リフレクタを設ける場合、封止樹脂は、発光素子が設けられた側の配線基板表面と、2つの傾斜面とで囲まれた凹部を埋めるようにして形成する。隣接するリフレクタ間は連結されていてもよく、リブ状部分により連結されていてもよい。
【0014】
第2の発明は、第1の発明において、溝は、配線基板の中央に対して対称な位置に設けられていることを特徴とする線状光源装置である。
【0015】
第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、溝は、配線基板の短手方向に延びる線状であることを特徴とする線状光源装置である。
【0016】
第4の発明は、第1の発明から第3の発明において、補強板は、配線基板よりも熱伝導性の高い放熱板であることを特徴とする線状光源装置である。
【0017】
第5の発明は、第1の発明から第4の発明において、配線基板の長手方向の一方と他方に対向する傾斜面をそれぞれ備えた2つの部分で構成され、単数ないし複数の発光素子ごとに2つの傾斜面で挟むようにして分離されて配線基板上に配置されたリフレクタをさらに有し、封止樹脂は、発光素子の配置された配線基板表面と、2つの傾斜面とにより囲まれた凹部を埋めるように形成されている、ことを特徴とする線状光源装置である。
【0018】
第6の発明は、第5の発明において、隣接するリフレクタ同士が連結されていることを特徴とする線状光源装置である。
【0019】
第7の発明は、第6の発明において、リフレクタ同士がリブ状に連結されていることを特徴とする線状光源装置である。
【発明の効果】
【0020】
第1の発明によれば、線状光源装置の配線基板の裏面であって、発光素子間に対応する位置に溝を設け、配線基板の裏面に接して補強板を設けたため、封止樹脂の熱収縮によって配線基板に生じる応力が緩和され、線状光源装置の湾曲を抑制することができる。そして、線状光源装置の湾曲が抑制される結果、線状光源装置と導光板とを組み合わせて面状光源装置とした場合に、線状光源装置と導光板との密着性が向上し、導光板への光入射効率が向上するため、面状光源装置の輝度を向上させることができる。
【0021】
また、第2、3の発明によれば、線状光源装置の湾曲をより抑制することができる。
【0022】
また、第4の発明によれば、導光板に本発明の線状光源装置を接触させて面状光源装置とした場合に、放熱板を設けたことにより導光板へ熱が伝導しにくくなり、導光板の劣化を抑制することができる。
【0023】
また、第5の発明のように、リフレクタを設けることで光を効率的に情報へ取り出すことができ、輝度を向上させることができる。
【0024】
また、本発明により封止樹脂の熱収縮による応力が緩和される結果、第6の発明のように隣接するリフレクタ同士を連結させても十分に線状光源装置の湾曲を抑制することができるので、リフレクタの作製がより容易となる。
【0025】
また、第7の発明のように、リブ状にリフレクタ同士を連結させれば、リフレクタ間の溝により応力を緩和しつつ、リブ部分の配線基板との接着により、リフレクタと配線基板との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施例1の線状光源装置1の構成を示した断面図。
【図2】実施例1の線状光源装置1の構成を示した斜視図。
【図3】他の実施例の線状光源装置1の構成を示した斜視図。
【図4】他の実施例の線状光源装置1の構成を示した斜視図。
【図5】他の実施例の線状光源装置1の構成を示した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例1】
【0028】
図1は、実施例1の線状光源装置1の構成を示した断面図、図2は斜視図である。図1、2のように、実施例1の線状光源装置1は、細長い長方形状の配線基板10と、配線基板10上に直線状に配置された発光素子11と、各発光素子毎に配線基板10上に配置されたリフレクタ12と、発光素子11を封止する封止樹脂13と、配線基板10の裏面10a(発光素子の配置側とは反対側の面)に配置された放熱板14と、によって構成されている。
【0029】
配線基板10は、ガラス布基材ビスマレイミドトリアジン樹脂からなるFR−5基板である。他にも、ガラス布基材エポキシ樹脂からなるFR−4基板なども用いることができる。配線基板10の表面には、配線パターンが形成されており、その配線パターンと発光素子11とがボンディングワイヤ(図示しない)を介して接続されている。配線基板10は、細長い長方形状である。
【0030】
配線基板10の裏面10aには、複数の溝17が設けられている。溝17は配線基板10の短手方向に線状に形成されている。溝17の線に垂直方向での断面形状はくさび形である。溝17の位置は、発光素子11と発光素子11との間の位置に対向した位置であり、配線基板10の中央に対して対称に設けられている。溝17は、ダイサーやカッター、エッチングなどによって形成する。
【0031】
なお、溝17の形状、位置は上記に限るものではない。たとえば溝17をドット状としてもよいし、溝17を線状とする場合であっても、線に垂直な方向での断面をくさび形ではなく矩形や半球、三角形などの形状としてもよい。また、溝17の数も発光素子11と発光素子11との間に対向した位置に少なくとも1ヶ所以上あればよく、溝の位置も、必ずしも配線基板10の中央に対して対称とする必要はない。ただし、より効果的に配線基板10に発生する応力を緩和するためには、溝17を複数設け、それらの溝17の配置を配線基板10の中央に対して対称な位置とすることが望ましい。特に、リフレクタ12とリフレクタ12との間の溝15に対向する位置に、溝17を設けることが望ましい。また、溝17の深さは、配線基板11が1層である場合には配線基板11の厚さに対して1/3以下の深さとすることが望ましく、配線基板11が多層基板である場合には、配線基板11の裏面10a側から第1層目の厚さ以下の深さとすることが望ましい。これよりも溝17が深いと、配線基板11の強度が低下して破損などのおそれがあり、また多層基板の場合には内部の配線を損傷してしまうおそれがあり望ましくない。
【0032】
発光素子11は、青色発光のIII 族窒化物半導体からなるフェイスアップ型のLEDである。発光素子11は、配線基板10上に、配線基板10の長手方向に沿って直線状に複数配置されている。また、配線基板10の配線パターンと発光素子11のn電極、p電極(いずれも図示しない)とが、ボンディングワイヤ(図示しない)を介して接続されている。
【0033】
なお、実施例1では発光素子11をフェイスアップ型として配線基板10にワイヤボンディングしているが、発光素子11はフリップチップ型や縦方向に導通をとる構造のものを用いてもよい。
【0034】
リフレクタ12は、配線基板10上に、各発光素子11ごとに溝15によって分離されて設けられている。リフレクタ12は、たとえばポリフタルアミド、液晶ポリマ、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂などの樹脂材料からなる。リフレクタ12は、線状光源装置1の長手方向において発光素子11を挟んで対向する2つの部分12a、bからなり、それぞれの部分12a、bは、発光素子11側に配線基板10の主面に対して傾斜した傾斜面16a、bを有している。傾斜面16a、bは、発光素子11上方側を上に見て逆ハの字型となるような傾斜角度を有している。この傾斜面16a、bによって発光素子11からの光を上方に反射させることによって、線状光源装置1の輝度を高めるとともに輝度のムラを低減している。
【0035】
なお、実施例1ではリフレクタ12は各発光素子11ごとに設けたが、複数の発光素子ごと(たとえば2、3個の発光素子ごと)に設けてもよい。1のリフレクタ当たりに複数の発光素子を配置する場合、その複数の発光素子の配置は、配線基板の長手方向に沿って並んだ配置であってもよいし、他の配置方法であってもよい。
【0036】
また、図3に示す斜視図のように、隣接するリフレクタ12間を溝15を設けないで分離せず、連結させてもよい。本発明による応力緩和の効果により、溝15を設けずとも応力を十分に緩和させることができるようになり、溝15を設けないことによりリフレクタ12の作製が容易になる。
【0037】
また、図4に示す斜視図のように、溝25を設けることにより隣接するリフレクタ12間にリブ状部分18を設け、このリブ状部分18によって隣接するリフレクタ12間を連結させてもよい。溝25によって応力の緩和を図りつつ、リブ状部分18が配線基板10と接着することにより、リフレクタ12と配線基板10との密着性を向上させることができる。
【0038】
封止樹脂13は、黄色蛍光体が混合されたシリコーン樹脂からなり、発光素子11を封止するよう形成されている。封止樹脂13として他にもエポキシ樹脂などを用いることができる。この封止樹脂13は、発光素子11およびボンディングワイヤを保護するためのものであると同時に、発光素子11からの青色光の一部を黄色光に変換して青色光と黄色光とを混合し、白色発光とするものである。また、封止樹脂13は、リフレクタ12の傾斜面16a、b、発光素子11の配置された配線基板10で囲まれた凹部を満たすようにして形成されている。封止樹脂13は、粘性を有したシリコーン樹脂をポッティングしたのち、熱処理して硬化させることにより形成する。この熱処理に際して、シリコーン樹脂は収縮するため、配線基板10に、配線基板10の発光素子11実装側から裏面側に向かって凸状に湾曲させるような応力を発生させる。
【0039】
なお、封止樹脂13には、発光素子11からの光を拡散させるための反射材が混合されていてもよい。反射材は、たとえばシリカなどの粒子である。
【0040】
放熱板14は、配線基板10の裏面10a全面に設けられている。放熱板14を設けることにより、配線基板10に発生する応力を緩和し、線状光源装置1の湾曲を抑制している。配線基板11よりも熱伝導性の高い材料からなり、たとえばアルミニウムや銅などである。
【0041】
なお、必ずしも放熱板14である必要はなく、配線基板10に発生する応力を緩和できるものであればよい。
【0042】
次に、線状光源装置1の動作について説明する。電圧の印加により配線基板10の配線パターンを介して各発光素子11に電流が流れると、各発光素子11から青色光が放射状に出射し、一部は封止樹脂13を介して上方に放射され、他の一部は封止樹脂13を介してリフレクタ12の傾斜面16a、bに達し、傾斜面16a、bに反射されて上方に放射される。ここで青色光の一部は封止樹脂13に混合されている黄色蛍光体によって黄色光に変換されるため、青色光と黄色光の混合により白色光に変換される。このように発光素子11からの青色光は白色光に変換されて上方に拡散し、各発光素子11が線状に配置されているため光も線状に拡散する。その結果、線状光源装置1は、線状に白色光を発する。
【0043】
この実施例1の線状光源装置1では、配線基板10の裏面10aに溝17を設けることにより、配線基板10に生じる応力を緩和し、線状光源装置1の湾曲を抑制している。また、配線基板10の裏面10aの全面に放熱板14を設けることにより、同じく配線基板10に生じる応力を緩和している。このように、線状光源装置1の湾曲が抑制される結果、線状光源装置1と導光板とを組み合わせて面状光源装置とした場合に、線状光源装置1と導光板との密着性が向上し、導光板への光入射効率が向上するため、面状光源装置の輝度を向上させることができる。また、放熱板14を設けたことにより導光板へ熱が伝導しにくくなり、導光板の劣化を抑制することができる。
【0044】
なお、実施例1の線状光源装置1では、発光素子11として青色光のLEDを用い、封止樹脂13に混合する蛍光体として黄色蛍光体を用い、線状光源装置1の発色光を白色とするものであったが、発光素子11の発光色および蛍光体の蛍光色はこれらに限るものではない。たとえば、発光素子として青色発光LEDを用い、封止樹脂13に混合する蛍光体として赤色蛍光体、緑色蛍光体の2つを用いることで、線状光源装置1の発色光を白色とすることもできる。他にも、リフレクタ12内に設ける発光素子を青色LEDと緑色LEDの2つとし、封止樹脂13に混合する蛍光体を赤色蛍光体としたり、リフレクタ12内に設ける発光素子を青色LEDと赤色LEDの2つとし、封止樹脂13に混合する蛍光体を緑色蛍光体としたり、リフレクタ12内に青色LED、緑色LED、赤色LEDの3つを配置して線状光源装置1の発光色を白色としてもよい。
【0045】
また、実施例1の線状光源装置では、リフレクタ12を設けたが、リフレクタ12は必ずしも必要ではない。図5のように、実施例1の線状光源装置からリフレクタ12を省き、発光素子11を半円柱状の封止樹脂23によって封止した構造としてもよい。この場合においても、溝15、放熱板14を設けた効果により線状光源装置の湾曲を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明の線状光源装置は、導光板と組み合わせて面状光源装置として、携帯電話やデジタルカメラなどの小型の液晶表示パネルのバックライト光源として利用することができる。
【符号の説明】
【0047】
1:線状光源装置
10:配線基板
11:発光素子
12:リフレクタ
13、23:封止樹脂
14:放熱板
15、17、25:溝
16a、b:傾斜面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
長方形状で配線パターンが形成された配線基板と、前記配線基板上に前記配線基板の長手方向に配置され、前記配線基板の配線パターンと接続された複数の発光素子と、前記発光素子を封止する封止樹脂と、を有した線状光源装置において、
前記配線基板は、前記発光素子が配置された側とは反対側の面であって、前記発光素子間に対応する位置に設けられた溝と、
前記配線基板の前記発光素子が配置された側とは反対側の面に接して設けられた補強板と、
を有することを特徴とする線状光源装置。
【請求項2】
前記溝は、前記配線基板の中央に対して対称な位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の線状光源装置。
【請求項3】
前記溝は、前記配線基板の短手方向に延びる線状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の線状光源装置。
【請求項4】
前記補強板は、前記配線基板よりも熱伝導性の高い放熱板であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の線状光源装置。
【請求項5】
前記配線基板の長手方向の一方と他方に対向する傾斜面をそれぞれ備えた2つの部分で構成され、単数ないし複数の前記発光素子ごとに前記2つの傾斜面で挟むようにして分離されて前記配線基板上に配置されたリフレクタをさらに有し、前記封止樹脂は、前記発光素子の配置された配線基板表面と、2つの前記傾斜面とにより囲まれた凹部を埋めるように形成されている、ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の線状光源装置。
【請求項6】
隣接する前記リフレクタ同士が連結されていることを特徴とする請求項5に記載の線状光源装置。
【請求項7】
隣接する前記リフレクタ同士がリブ状に連結されていることを特徴とする請求項6に記載の線状光源装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2013−74050(P2013−74050A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−211167(P2011−211167)
【出願日】平成23年9月27日(2011.9.27)
【出願人】(000241463)豊田合成株式会社 (3,467)
【Fターム(参考)】