(57)【要約】【課題】  解決しようとする課題は、輝度の低下を防止した薄型面発光装置及び該面発光装置の光源として使用可能な表面実装型発光ダイオードの実現が困難であった点である。【解決手段】  面発光装置用の光源において、該光源は基板を有する表面実装型発光ダイオードであり、発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅は前記面発光装置の導光板の厚みよりも大きく、前記表面実装型発光ダイオードは反射層を有し、該基板上に前記発光ダイオード素子を封止する樹脂は略四角柱形状であり、該四角柱の第１の面は前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面に接し、該第１の面と対向する位置の第２の面は光出射面となり、第３と第４の面には前記反射層が設けられており、前記光出射面である第２の面の厚み方向の幅を前記第１の面の厚み方向の幅よりも小さくした。また上記表面実装型発光ダイオードを面発光装置の光源とした。【選択図】        図１
2008065997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導光板を有する面発光装置用の光源において、
該光源は基板を有する表面実装型発光ダイオードであり、
該表面実装型発光ダイオードには発光素子として前記基板上に発光ダイオード素子が実装されており、
該発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅は前記面発光装置の導光板の厚みよりも大きく、
前記表面実装型発光ダイオードは反射層を有し、
該基板上に前記発光ダイオード素子を封止する樹脂は略四角柱形状であり、
該四角柱の第１の面は前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面に接し、該第１の面と対向する位置の第２の面は光出射面となり、第３と第４の面には前記反射層が設けられており、
前記光出射面である第２の面の厚み方向の幅は前記第１の面の厚み方向の幅よりも小さいことを特徴とする表面実装型発光ダイオード。
【請求項２】
前記第２の面と第３の面のうち少なくとも１つの面は前記第１の面に対して９０度よりも小さい角度をなしていることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光ダイオード。
【請求項３】
基板を有する表面実装型発光ダイオードを光源とし、上面におかれた受光型装置に出射光を与へ、導光板を有する面発光装置において、
該表面実装型発光ダイオードには発光素子として前記基板上に発光ダイオード素子が実装されており、
前記表面実装型発光ダイオードは前記導光板の側面に配置され、
前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅は前記導光板の厚みよりも大きく、
前記表面実装型発光ダイオードは反射層を有し、
該基板上に前記発光ダイオード素子を封止する樹脂は略四角柱形状であり、
該四角柱の第１の面は前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面に接し、該第１の面と対向する位置の第２の面は光出射面となり、第３と第４の面には前記反射層が設けられており、
前記光出射面である第２の面の厚み方向の幅は前記第１の面の厚み方向の幅よりも小さいことを特徴とする面発光装置。
【請求項４】
前記導光板の前記表面実装型発光ダイオードが配置されている側面は他の部分よりも厚さが厚くなっており、該厚さは前記表面実装型発光ダイオードの光出射面である第２の面の厚み方向の幅よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の面発光装置。
【請求項５】
請求項２記載の表面実装型発光ダイオードを用いたことを特徴とする請求項３に記載の面発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光装置用の表面実装型発光ダイオード光源及びそれを側面に用いた面発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来表示装置の薄型化が急速に進んでおり、特にその傾向は携帯電話のような携帯機器で顕著である。
液晶のような受光型表示装置では面発光装置によって表示部を照明するのが一般的であるが、該面発光装置においても同様に薄型化が進んでいる。
問題となるのは面発光装置の発光源である発光ダイオードの厚さで、面発光装置を構成する導光板の厚さが急速に薄型化されるのに対し、発光ダイオードの薄型化は発光量の減少を招きやすいため容易でないという点である。
【０００３】
従来表面実装型発光ダイオードの基板上には発光ダイオード素子が実装されており、該発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅よりも面発光装置の導光板の厚みの方が大きいか、両者が等しい関係にあった。
図５（ａ）はこのような従来の面発光装置を示したものである。
図５において、１１０は導光板、１１４は導光板の出射光を拡散させる拡散板、１１６，１１８はプリズムシートで、１１６と１１８とではプリズムの稜線がほぼ直交しており、面発光装置に垂直な方向に光を集光させる働きをしている。１１２は導光板１１０の下部に設けられた反射板で、導光板１１０から下部に出射された光を導光板１１０に戻す働きをする。
【０００４】
１００は表面実装型発光ダイオードで、基板１０６上に発光ダイオード素子１０４が実装されており、基板の一部１０８には該発光ダイオード素子１０４に接続される電極が形成され、基板１０６上に実装された発光ダイオード素子１０４は透明な樹脂１０２によって封止され保護されていた。
なお以下の図において、同様の部材には同様の番号を付して説明を省略している。
【０００５】
面発光装置はこのような構造で導光板１１０の上部に配置される液晶表示装置のような受光型表示装置を照明していた。
Ｌｋ１は発光ダイオード素子１０４が実装されている前記基板１０６の面の幅で、Ｌｄ１は面発光装置の導光板１１０の厚みである。
従来は図５（ａ）に示すように、Ｌｄ１がＬｋ１よりも大きかったため、光源である表面実装型発光ダイオード１００の出射光は、太線で図示したように、ほぼ全量が導光板に入射され、光利用効率は高かった。
【０００６】
しかし面発光装置の薄型化の要求のため、面発光装置の構成要素の内最も厚さが厚い導光板が薄型化されてきた。しかし発光ダイオードの薄型化は容易でないため図５（ｂ）に示すように、発光ダイオードの出射面の厚さＬｋ２、正確に記述すると発光ダイオード素子１０４が実装されている基板１０６の面の幅Ｌｋ２、が面発光装置２００の導光板の厚みＬｄ２、すなわち光源を側面に配置した時の導光板１１０の厚みＬｄ２、よりも厚くなってしまう状況となった。
Ｌｋ２がＬｄ２よりも大きくなると、太線で図示したように、光源である表面実装型発光ダイオード１００の出射光のうち導光板に入射されない光が多くなり、光利用効率が落ちてしまうという問題があった。
【０００７】
このような問題を避けるため、発光ダイオード素子を封止する樹脂の周囲に反射層を設け、発光ダイオードの出射光の方向を狭めることにより導光板に入射される光の量を大きくする事が考えられた。この技術を第２の従来技術と呼ぶ。
【０００８】
図６、図７は第２の従来技術を説明する図である。
図６（ａ）は第２の従来技術による発光ダイオードの斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）の発光ダイオードを用いた面発光装置の斜視図、図７（ａ）は発光ダイオードの断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の発光ダイオードを用いた面発光装置の断面図である。
図６（ａ）、図７（ａ）における発光ダイオード１２２は封止樹脂１０２の上下面及び左右の側面に斜線で示した反射層１２４が設けられており、該反射層１２４が発光ダイオード素子１０４から出射され表面実装型発光ダイオードの出射光となる光の方向性を規制している。
【０００９】
図６（ｂ）、図７（ｂ）における面発光装置２１０は発光ダイオード１２２が薄型の導光板１２６の側面に配置されている。
このように面発光装置２１０を構成した結果、面発光装置の導光板の厚みＬｄ３、すなわち導光板１１０の厚みＬｄ３と発光ダイオード素子１０４が実装されている基板１０６の面の幅Ｌｋ３とがほぼ等しくなっても高い光利用効率を保てるという効果があった。
【００１０】
しかし導光板の厚みが発光ダイオード素子１０４が実装されている基板１０６の面の幅よりも小さくなると光利用効率が落ちてしまうという問題が残った。
例えば、携帯電話などに用いられる一般的な導光板の厚みは０．５〜１．０ｍｍであったが、０．０５〜０．３ｍｍ厚の導光板を用いる必要も生じており、このような薄型導光板に対しては高い光利用効率を保てないという問題が生じている。
【００１１】
このような問題を解消するため、導光板の入光部である端部のみを、発光源の厚さよりも十分厚くした導光板を用いて光源光の導光板からの漏れを防ぎ、かつ導光板からの光の漏れを防ぐため、該端部の傾きの角度を１３°以下に設定するという提案がある（例えば特許文献１参照）。
しかしこの提案は導光板に入射した光が導光板の光源側で出射しやすくなるため、面発光源の明るさを不均一にするという問題があった。
【００１２】
また異なる色毎に導光板の入光部である端部を分厚くした導光板を用い、照明装置として組み立てるにあたっては該厚い端部が重ならないように積層することによって照明装置が厚くなることを避けるという提案もある（例えば特許文献２参照）。
しかし、特に小型携帯機器においては異なる色事に導光板を設けることは厚さ、コストの面から不可能であり、かつ厚い端部が重ならないように積層することによって照明装置の幅が大きくなってしまうことは致命的な欠点になってしまうという問題があった。
【００１３】
さらに、発光光率を上げるため光源として熱陰極管を用いるという提案もある（例えば特許文献３参照）。
熱陰極管は冷陰極管に比べて管径が大きいため、相対的に導光板の厚さよりも光源の管径の方が大きくなってしまい、光源光の漏れがでるためその対策として管形状に沿って反射体を設け、該反射体の開口部を絞ることによって該開口部の幅と導光板の厚さとをほぼ等しくしようとするものである。
【００１４】
しかしその対策の内容は公知技術を羅列したもののように思われる。
しかもこの提案のなかの段落番号００２２には「開口角は９０°から１８０°の範囲にあればよい。」という提案内容の効果を無にする記載まである。
光源光の漏れを防ぐためには開口角を絞らざるを得ないが、管状形状の光源に設けた反射体は、開口角を絞るにつれ、開口部付近で発光源に対して直角に近くなってしまう。その結果光は反射を繰り返しているうちに吸収されてしまい照明光率が落ちてしまうという光源形状に起因する問題もある。
【００１５】
すなわち特許文献３のような管状の光源を用いる技術は提案は非常に薄い導光板を用いる必要のある携帯機器用には適さないものと考えられる。
このような違いは応用される製品が異なるため起きる問題で、たとえばテレビジョンの表示に用いられる液晶装置用の照明装置は比較的厚くても輝度を高めることが重要であり、携帯電話のような小型携帯機器の表示に用いられる液晶装置用の照明装置は薄型化小型化が最も重要な課題であるという違いによる。
【００１６】
【特許文献１】特開２００４−２６５７９７
【特許文献２】特開２００５−３４７０５２
【特許文献３】特開２００６−  ２４４７２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
解決しようとする課題は輝度の低下を防止した薄型面発光装置及び該面発光装置の光源として使用可能な表面実装型発光ダイオードの実現が困難であった点である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の表面実装型発光ダイオードは、面発光装置用の光源であり、基板を有し、発光素子として該基板上に発光ダイオード素子が実装されており、該発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅は前記面発光装置の導光板の厚みよりも大きく、前記表面実装型発光ダイオードは反射層を有し、該基板上に前記発光ダイオード素子を封止する樹脂は略四角柱形状であり、該四角柱の第１の面は前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面に接し、該第１の面と対向する位置の第２の面は光出射面となり、第３と第４の面には前記反射層が設けられており、前記光出射面である第２の面の厚み方向の幅は前記第１の面の厚み方向の幅よりも小さいことを特徴とする。
【００１９】
また本発明の表面実装型発光ダイオードは、前記第２の面と第３の面のうち少なくとも１つの面は前記第１の面に対して９０度よりも小さい角度をなしていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の面発光装置は、基板を有する表面実装型発光ダイオードを光源とし、導光板を有し、上面におかれた受光型装置に出射光を与へ、  該表面実装型発光ダイオードには発光素子として前記基板上に発光ダイオード素子が実装されており、前記表面実装型発光ダイオードは前記導光板の側面に配置され、前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅は前記導光板の厚みよりも大きく、前記表面実装型発光ダイオードは反射層を有し、該基板上に前記発光ダイオード素子を封止する樹脂は略四角柱形状であり、該四角柱の第１の面は前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面に接し、該第１の面と対向する位置の第２の面は光出射面となり、第３と第４の面には前記反射層が設けられており、前記光出射面である第２の面の厚み方向の幅は前記第１の面の厚み方向の幅よりも小さいことを特徴とする面発光装置。
【００２１】
また本発明の面発光装置は、前記導光板の前記表面実装型発光ダイオードが配置されている側面は厚さが導光板の他の部分よりも厚くなっており、該厚さは前記表面実装型発光ダイオードの光出射面である第２の面の厚み方向の幅よりも大きいことを特徴とする。
【００２２】
また本発明の面発光装置は、前記表面実装型発光ダイオードの前記第２の面と第３の面のうち少なくとも１つの面は前記第１の面に対して９０度よりも小さい角度をなしていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば輝度の低下を防止した薄型面発光装置及び該面発光装置の光源として使用可能な表面実装型発光ダイオードを実現できる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
外部の光を利用するいわゆる受光型装置用に用いられる面発光装置用の光源において、該光源は基板を有する表面実装型発光ダイオードであり、発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面の幅は前記面発光装置の導光板の厚みよりも大きく、前記表面実装型発光ダイオードは反射層を有し、該基板上に前記発光ダイオード素子を封止する樹脂は略四角柱形状であり、該四角柱の第１の面は前記発光ダイオード素子が実装されている前記基板の面に接し、該第１の面と対向する位置の第２の面は光出射面となり、第３と第４の面には前記反射層が設けられており、前記光出射面である第２の面の厚み方向の幅を前記第１の面の厚み方向の幅よりも小さくした。
また前記表面実装型発光ダイオードの前記第２の面と第３の面のうち少なくとも１つの面を前記第１の面に対して９０度よりも小さい角度をなすように構成した。  
また上記表面実装型発光ダイオードを、ＬＣＤのような受光型表示装置やキーパットのような押しボタン装置に用いる、面発光装置の光源とした。
【００２５】
以下実施例にもとづいて本発明の表面実装型発光ダイオードおよび面発光装置を説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明による表面実装型発光ダイオードの第１の実施例を説明する図で、図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）はその斜視図である。
表面実装型発光ダイオード１０は面発光装置用の光源として用いられる。特に発光ダイオード素子が実装されている基板の面の幅が面発光装置の導光板の厚みよりも大きい場合に用いられる。
表面実装型発光ダイオード１０においては、発光ダイオード素子２２が基板１２の１つの面４１に実装され、基板１２の一部１４には該発光ダイオード素子２２に接続される電極が形成され、発光ダイオード素子２２は略四角柱状の透明な樹脂２４によって封止され保護されている。基板１２は中心線５５に対して斜めの面５２，５４を持つ台形状となっており、平行な２面のうち短辺である面４１上に発光ダイオード素子２２が実装されている。
【００２７】
発光ダイオード素子２２を封止する樹脂２４は略四角柱形状の透明な樹脂であり、断面は４１，４３，４４，４２の４面からなる。図１（ｂ）に示すようにその上下面と側面は反射層１６で覆われている。
なお発光ダイオード素子２２が実装されている基板１２の面と封止樹脂の面とは接しており、ほぼ同じ幅を有しているので同じ番号を付している。
封止樹脂の発光ダイオード素子が実装されている面４１が第１の面であり、第１の面４１と対向する位置の第２の面４２が光出射面であり、第３と第４の面４４、４３には反射層１６が設けられている。第３と第４の面４４、４３は基板１２の斜めの面５２，５４の勾配とほぼ等しく端部を接するように、中心線５５に対して斜めとなっている。ここで第２の面４４と第３の面４３は共に第１の面４１に対して９０度よりも小さい角度をなしている。
反射層１６は反射効率を良くするため、白色又は銀色とすることが望ましい。
【００２８】
図示のように、光出射面４２、すなわち第２の面の幅Ｌｋ５は発光ダイオード素子２２が実装されている基板１２の面４１の幅Ｌｋ４、すなわち第１の面の幅、よりも小さく設定され、かつ第３と第４の面４４，４３には反射層１６が設けられているため、表面実装型発光ダイオード１０の出射光は発光ダイオード素子１２の幅よりも小さく絞られて出射される。
このように構成されているため、発光ダイオード素子が実装されている基板の面の幅が面発光装置の導光板の厚みよりも大きい場合にも光源として用いることが出来る。
【００２９】
図２（ａ）は本発明による面発光装置の第１の実施例を説明する図である。
図２（ａ）において、３０は導光板、１１４は導光板の出射光を拡散させる拡散板、１１６，１１８はプリズムシートで、１１６と１１８とではプリズムの稜線がほぼ直交しており、面発光装置に垂直な方向に光を集光させる働きをしている。
反射板１１２は導光板３０の下部に配置され、導光板３０から下方に漏れた光を導光板３０内に戻す働きをしている。
導光板３０の側面の端部には光源として表面実装型発光ダイオード１０が配置され、表面実装型発光ダイオード１０の出射光が導光板３０の内部に導かれ、その後方向を上面側に変えて拡散板１１４、プリズムシート１１６，１１８を介して上部方向に配置される液晶表示装置のような受光型表示装置を照明したり、キーパットのような押しボタンに出射光を与えたりする。
導光板３０は厚さがＬｄ４の板状であるが、表面実装型発光ダイオード１０が配置される端面は図示のようにＴ１の部分でラッパ状に厚さが大きく設定されている。
【００３０】
このように端面の厚さが大きく設定されているため、表面実装型発光ダイオード１０の出射面と導光板の入光面の厚さとがほぼ同じ、もしくは導光板の入光面の厚さの方が大きくなり図５（ｂ）で説明した問題を解消することが出来ている。
導光板３０端部の傾きは、特許文献１に述べられているように、角度を１３°以下に設定することが望ましいことは勿論である。
なお図１（ａ）では導光板３０の端部の厚さがラッパ状に厚く設定された例を例示したが、表面実装型発光ダイオード１０の出射面の厚さＬｋ５を導光板の厚さＬｄ４とほぼ等しくできた場合は導光板３０の端部を厚く設定する必要はなく、板状の全面等しい厚さの導光板を用いることが出来る。
またこのように導光板３０の端部を厚く設定しなければ導光板に入射した光が導光板の光源側で出射しやすくなり、面発光源の明るさを不均一にするという問題も解消出来、さらに安価な導光板を使えるという製品原価上の効果もある。
【００３１】
このように構成したことにより、発光ダイオード素子２２の実装されている基板面４１の幅Ｌｋ５は導光板３０の厚みＬｄ４よりも大きいが、表面実装型発光ダイオード１０の出射面の幅Ｌｋ５を小さくできるため、面発光装置で薄い導光板を用いることを可能にし、そため面発光装置の薄型化を実現している。
またＬｋ５はＬｄ４よりも大きくても問題がないので発光量の大きな発光ダイオード素子を用いることが出来、輝度の低下を防止した薄型面発光装置及び該面発光装置の光源として使用可能な表面実装型発光ダイオードが実現できた。
さらに、従来携帯電話などに用いられる一般的な導光板の厚みは０．５〜１．０ｍｍであったが、本発明によれば０．０５〜０．３ｍｍ厚の薄型導光板に対しても高い光利用効率を保ち得る。
【００３２】
本明細書では、基板１２、発光ダイオード素子２２、封止樹脂２４で構成されているものを表面実装型発光ダイオード１０，該表面実装型発光ダイオード１０、導光板３０、拡散板１１４、プリズムシート１１６，１１８、反射板１１２で構成されている光源１１を面発光装置と定義している。拡散板１１４、プリズムシート１１６，１１８等は照明される受光型表示装置に属する場合もあるし、反射板１１２は筐体に属する場合もあるので、面発光装置が必ず有する構成要件は表面実装型発光ダイオード１０と導光板３０である。
またシート類１１４，１１６，１１８は別の構成をとることも可能である。
【実施例２】
【００３３】
図２は本発明による表面実装型発光ダイオードの第２の実施例を説明する図で、図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）はその斜視図である。  
図２の表面実装型発光ダイオード１０が図１と異なるのは基板２８の面５６及び封止樹脂２４の面４４は図１と同様中心線５５に対して傾いているのに対し、基板２８の面５８及び封止樹脂２４の面４３は中心線５５に対してほぼ平行な点である。
このように構成しても本発明の効果等はほぼ同じである。
本発明の面発光装置はこのようにも構成出来るため、用いられる機器筐体の形状に合わせて薄型設計することが可能となっている。
【００３４】
図３（ｂ）は本発明による面発光装置の第２の実施例を説明する図である。
図３（ｂ）は光源として図２に示した表面実装型発光ダイオード１０を用いていたもので、導光板３０は表面実装型発光ダイオード１０が配置される端面は、図示のように、Ｔ１の部分で導光板の上面のみがラッパ状に広がり、厚さが大きく設定されている。
他の点は図３（ａ）と同様である。
【実施例３】
【００３５】
図４は本発明による表面実装型発光ダイオードの第３の実施例を説明する断面図である。
図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１，図２の変形で、図１，図２所となるのは基板３４，３６が略直方体形状であることである。すなわち基板３４，３６の面４６，４８が共に中心線５５に対しほぼ並行となっている。
このように構成しても光学的効果は実施例１，２とほぼ同等であるが、基板３４，３６を集合基板で作成出来るため安価に製造出来るという利点がある。
図４の表面実装型発光ダイオードを面発光装置に用いる場合は、図３と示した例と同様に構成出来る。
【００３６】
以上説明したように本発明によれば大きな発光ダイオード素子を用いかつ従来にない薄さの導光板を使用することが可能になり、発光効率を低下させない薄型面発光装置の実現に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明による表面実装型発光ダイオードの第１の実施例を説明する図である。
【図２】本発明による表面実装型発光ダイオードの第２の実施例を説明する図である。
【図３】本発明による面発光装置の第１と第２の実施例を説明する断面図である。
【図４】本発明による表面実装型発光ダイオードの第３の実施例を説明する断面図である。
【図５】従来の面発光装置及び従来技術の問題点を説明する断面図である。
【図６】第２の従来技術を説明する斜視図である。
【図７】第２の従来技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  表面実装型発光ダイオード
２２  発光ダイオード素子
１２  基板
Ｌｋ４  発光ダイオード素子が実装されている基板の面の幅、第１の面の幅
Ｌｄ４  導光板の厚さ
Ｌｋ５  第２の面の厚み方向の幅
１６  反射層
２４  封止樹脂
４１  第１の面
４２  第２の面
４４，４３  第３と第４の面
【図１】
2008065997.tif 000003
【図２】
2008065997.tif 000004
【図３】
2008065997.tif 000005
【図４】
2008065997.tif 000006
【図５】
2008065997.tif 000007
【図６】
2008065997.tif 000008
【図７】
2008065997.tif 000009