(57)【要約】【課題】  全ての方向に光集束および光散乱機能を提供可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ構造を提供する。【解決手段】  ＬＥＤパッケージ構造は、基板、ＬＥＤチップ、プラスチック・パッケージ本体、および二本のリード脚部を有する。さらに、ＬＥＤチップは基板上に配置し、プラスチック・パッケージ本体でカバーする。その上、プラスチック・パッケージ本体は光集束部と光散乱部を有し、前記光集束部は第一軸を備え、光散乱部は第二軸を備えている。さらに、光集束部の第一軸は、光散乱部の第二軸と交差している。その上、二本のリード脚部の各々の端子の一つはＬＥＤチップと電気的に接続し、他方の端子はプラスチック・パッケージ本体から外に延伸させている。ＬＥＤパッケージ構造は異なる方向に光を集束および散乱できるので、ＬＥＤパッケージ構造を実装したバックライト・モジュールは、光混合距離が短く、光利用効率がよいという利点を有する。【選択図】  図５Ａ
2007116063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
基板上に配置したＬＥＤチップと、
基板上に配置し、ＬＥＤチップをカバーするプラスチック・パッケージ本体と、
各々の端子の一つをＬＥＤチップと電気的に接続した二本のリード脚部を有する発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ構造であって、
前記プラスチック・パッケージ本体が光集束部と光散乱部を有し、光集束部が第一軸を有し、光散乱部が第二軸を有し、第一軸と第二軸が交差するＬＥＤパッケージ構造。
【請求項２】
光集束部の光出射面が、第二軸に対して傾斜している請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項３】
光集束部が、漏斗状である請求項２記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項４】
光散乱部から出射された光が、第二軸に対して直交している請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項５】
プラスチック・パッケージ本体の光集束部の空間放射パターンが、ランベルト型である請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項６】
プラスチック・パッケージ本体の光集束部の空間放射パターンが、バットウィング型である請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項７】
ＬＥＤチップが、赤色光ＬＥＤチップ、緑色光ＬＥＤチップ、または青色光ＬＥＤチップを有する請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項８】
第一軸が、第二軸に対して直交している請求項１記載のＬＥＤパッケージ構造。
【請求項９】
光入射面と光出射面を有する導光部材と、
プリント回路基板上に配置し、光入射面に隣接配置した複数のＬＥＤパッケージ構造を有するバックライト・モジュールであって、ＬＥＤパッケージ構造が各々、
基板と、
基板上に配置したＬＥＤチップと、
基板上に配置し、ＬＥＤチップをカバーするプラスチック・パッケージ本体を有し、前記プラスチック・パッケージ本体が光集束部と光散乱部を有し、光集束部が第一軸を有し、光散乱部が第二軸を有し、第一軸が導光部材の光出射面に対して直交し、第二軸が導光部材の光入射面に対して直交し、
二本のリード脚部がＬＥＤチップと電気的に接続する第一端子とプリント回路基板と電気的に接続する第二端子を各々有するバックライト・モジュール。
【請求項１０】
光集束部の光出射面が、第二軸に対して傾斜している請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項１１】
光集束部が、漏斗状である請求項１０記載のバックライト・モジュール。
【請求項１２】
光散乱部から出射された光が、第二軸に対して直交している請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項１３】
プラスチック・パッケージ本体の光集束部の空間放射パターンが、ランベルト型またはバットウィング型である請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項１４】
導光部材が、導光板である請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項１５】
導光板が、楔形の導光板である請求項１４記載のバックライト・モジュール。
【請求項１６】
ＬＥＤチップが、赤色光ＬＥＤチップ、緑色光ＬＥＤチップ、または青色光ＬＥＤチップを有する請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項１７】
導光部材がさらに、光出射面に対向配置した光散乱面を有する請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項１８】
さらに、光散乱面の下部に配置した反射板を有する請求項１７記載のバックライト・モジュール。
【請求項１９】
さらに、導光部材の光入射面をマスクする反射マスクを有し、前記導光部材を反射マスクの内面に取り付け、前記反射マスクと導光部材の間にバックライト・モジュールを配置する請求項９記載のバックライト・モジュール。
【請求項２０】
第一軸が、第二軸に対して直交している請求項９記載のバックライト・モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般に発光素子に関し、より詳細には、バックライト・モジュールとその発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライト・モジュールは通常、サイド型と直接型に分類され、サイド型は、線光源を液晶表示（ＬＣＤ）パネルで必要な面光源に変換するために、導光板を必要とする。さらに、ＬＥＤは高彩度、無水銀材料、長寿命、低動作温度、および駆動電流によって色を調節可能という利点を有するので、バックライト・モジュール内には次第にＬＥＤアレイが実装されるようになっている。
【０００３】
図１Ａ、２Ａ、３Ａは各々、既存のランベルト（Ｌａｍｂｅｒｔｉａｎ）、バットウィング（Ｂａｔｗｉｎｇ）、およびサイド型ＬＥＤパッケージ構造の断面図を示している。さらに、図１Ｂ、２Ｂ、３Ｂは各々、図１Ａ、２Ａ、３Ａに示したＬＥＤパッケージ構造の光強度と散乱角の関係を示している。
【０００４】
図１Ａを参照すると、既存のランベルト型ＬＥＤパッケージ構造１００は、基板１１０、ＬＥＤチップ（図示せず）、プラスチック・パッケージ本体１３０、および二つのリード脚部１４０を有する。さらに、ＬＥＤチップは基板１１０上に配置し、プラスチック・パッケージ本体１３０でカバーする。その上、ＬＥＤチップはリード脚部１４０の各々の端子と電気的に接続し、その端子を介して、他の電子部品（図示せず）と電気的に接続する。
【０００５】
図２Ａを参照すると、既存のバットウィングＬＥＤパッケージ構造２００は、既存のランベルトＬＥＤパッケージ構造１００とは異なり、ランベルトＬＥＤパッケージ構造１００のプラスチック・パッケージ本体１３０は半球形のドーム状であるが（一般にハイドームと呼ばれる）、バットウィングＬＥＤパッケージ構造２００のプラスチック・パッケージ本体２３０は実質的に半球形のドーム状であるが、より平坦な上部を備えている（一般にロードームと呼ばれる）。さらに、図３Ａに示したサイド型ＬＥＤパッケージ構造３００のプラスチック・パッケージ本体３３０は、通常漏斗状である。
【０００６】
図１Ｂ、２Ｂ、３Ｂに示したように、これらのＬＥＤパッケージ構造を比較すると、ランベルトＬＥＤパッケージ構造１００とバットウィングＬＥＤパッケージ構造２００から出射される光はより集束される。従って、現在は、ほとんどのサイド型バックライト・モジュールは、光源としてランベルトまたはバットウィングＬＥＤパッケージ構造を採用しており、これについて次に簡単に説明する。
【０００７】
図４は、既存のサイド型バックライト・モジュールの垂直断面図を示している。図４を参照すると、既存のサイド型バックライト・モジュール４００は、複数のＬＥＤパッケージ構造４０２（図４は、これらのＬＥＤパッケージ構造４０２の一つのみを示している）と、導光板４０８を有する。さらに、ＬＥＤパッケージ構造４０２から出射される光はより集束されるので、バックライト・モジュール４００には通常、光混合部材４０４を追加して、ＬＥＤパッケージ構造４０２の光混合距離を長くし、さらにバックライト・モジュール４００が均一に混合された光を提供できるようにする。
【０００８】
図４を参照すると、ＬＥＤパッケージ構造４０２は、光混合部材４０４の光入射断面４１０に近接配置する。さらに、ＬＥＤパッケージ構造４０２から出射された光は、ＬＥＤパッケージ構造４０２に取り付けた出射板４２０の光出射断面と、光混合部材４０４の光入射断面４１０を介して、光混合部材４０４内に反射する。その間、ＬＥＤパッケージ構造４０２からの出射された光は、光混合部材４０４内で混合し、その光出射断面４１２を介して、光混合部材４０４と導光板４０８の間に接続した光変換部材４０６内に出射する。その後、光変換部材４０６の内部出射面４１８で光を反射し、光入射断面４１４を介して、導光板４０８内に入射する。最後に、導光板４０８の光出射断面４１６から出射された光は、ＬＣＤパネルに光源を提供する。
【０００９】
以上の説明から、この種のバックライト・モジュールは、ＬＥＤから出射した光を均一に混合するために、より長い光混合距離を必要とする。従って、一体化したバックライト・モジュールも、より大きなサイズを必要とする。その結果、表示製品を最小化したいという現在の傾向では、このような既存のバックライト・モジュールは、その用途がかなり限定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、この発明は、全ての方向に光集束および光散乱機能を提供可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）パッケージ構造を対象とする。
【００１１】
さらに、この発明は、彩度と明度が均一な光を提供するために、光源として前記ＬＥＤパッケージ構造を実装しているバックライト・モジュールを対象とする。その上、このバックライト・モジュールは、体積が小さく軽量なことによって、既存のバックライト・モジュールに比べて、軽量で薄い平板表示装置に適している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明のＬＥＤパッケージ構造は、基板、ＬＥＤチップ、プラスチック・パッケージ本体、および二本のリード脚部を有する。さらに、ＬＥＤチップは基板上に配置し、プラスチック・パッケージ本体でカバーする。その上、プラスチック・パッケージ本体は、光集束部と光散乱部を有し、前記光集束部は第一軸を備え、光散乱部は第二軸を備えている。さらに、第一軸は第二軸と交差し、二本のリード脚部の各々の端子はＬＥＤチップと電気的に接続する。
【００１３】
この発明のバックライト・モジュールは導光部材と複数の前記ＬＥＤパッケージ構造を有し、前記導光部材は光入射面と光出射面を有する。さらに、これらのＬＥＤパッケージ構造は、リード脚部を介して、プリント回路基板と電気的に接続し、導光部材の光入射面に近接配置する。さらに、プラスチック・パッケージ本体の光集束部の第一軸は、導光部材の光入射面に対して直交している。
【００１４】
この発明の一実施例では、プラスチック・パッケージ本体の光集束部の光出射面は、例えば、第二軸に対して傾斜することができる。例えば、光集束部は漏斗状であってもよい。
【００１５】
この発明の一実施例では、プラスチック・パッケージ本体の光集束部から出射した光は、例えば第二軸に対して直交することができる。
【００１６】
この発明の一実施例では、プラスチック・パッケージ本体の光集束部の空間放射パターンは、例えばランベルト型またはバットウィング型であってもよい。
【００１７】
この発明の一実施例では、ＬＥＤチップは、赤色光ＬＥＤチップ、緑色光ＬＥＤチップ、または青色光ＬＥＤチップを有することができる。
【００１８】
この発明の一実施例では、導光部材は例えば導光板であってもよい。さらに、導光板は例えば楔形状を有することができる。
【００１９】
この発明の一実施例では、導光部材は光出射面の反対側に配置した光散乱面を有する。その上、別の実施例では、バックライト・モジュールはさらに光散乱面の下部に配置した反射板を有する。
【００２０】
この発明の一実施例では、バックライト・モジュールはさらに反射マスクを有し、反射マスクの内面に導光部材６２０を取り付け、導光部材の光入射面をマスクする。さらに、ＬＥＤパッケージ構造は反射マスクと導光部材の間に配置する。
【００２１】
この発明の一実施例では、この発明のＬＥＤパッケージ構造の第一軸と第二軸は互いに直交している。
【発明の効果】
【００２２】
この発明のＬＥＤパッケージ構造は全ての軸で光集束および光散乱機能を提供でき、既存の単一ＬＥＤパッケージの光集束または光散乱機能に比べて、この発明のＬＥＤパッケージ構造はより広い用途を有することができる。特に、バックライト・モジュール分野では、光出射部材として適用したこの発明のＬＥＤパッケージ構造は、より短い距離でより均一な光混合を提供するだけでなく、バックライト・モジュールのサイズを低減し、光利用効率を向上させる。
【００２３】
この発明の目的、他の特徴、および利点は、添付の図面と共に、この発明の以降の詳細な説明からより明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
ここで、この発明の実施例について詳しく参照するが、その例は添付の図面に示されている。図面および説明では、可能な限り、同じ部分を指すために同じ参照番号を用いる。
【００２５】
図５Ａは、この発明のＬＥＤパッケージ構造の立体図を示している。一方、図５Ｂ、５Ｃは各々、図５ＡのＬＥＤパッケージ構造の異なる軸からの側面図を示している。図５Ａに示されているように、ＬＥＤパッケージ構造５００は、基板５１０、ＬＥＤチップ５２０、プラスチック・パッケージ本体５３０、第一リード脚部５４０、および第二リード脚部５４２を有する。さらに、ＬＥＤチップ５２０は基板５１０上に配置され、赤色光ＬＥＤチップ、緑色光ＬＥＤチップまたは青色光ＬＥＤチップを有することができる。
【００２６】
その上、プラスチック・パッケージ本体５３０も基板５１０上に配置し、ＬＥＤチップ５２０をカバーする。特に、プラスチック・パッケージ本体５３０は光集束部５３２と光散乱部５３４を有し、光集束部５３２の第一軸Ｃ1は光散乱部５３４の第二軸Ｃ2と交差し、好ましくは、第一軸Ｃ1は第二軸Ｃ2に対して直交している。
【００２７】
図５Ａを参照すると、光集束部５３２の第一軸Ｃ1はｙ軸と平行であってもよく、光散乱部５３４の第二軸Ｃ2はｚ軸と平行であってもよい。さらに、図５Ｂを参照すると、光散乱部５３４の形状は、図３Ａに示したサイド型ＬＥＤパッケージ構造３００のプラスチック・パッケージ本体３３０の形状と同一であってもよい。言い換えると、光散乱部５３４の光出射面５３５は、例えば、第二軸Ｃ2に対して傾斜していてもよい。より詳細な説明では、プラスチック・パッケージ本体５３０の光散乱部５３４は例えば漏斗状とすることができ、光散乱部５３４から出射された光は例えば第二軸Ｃ2に対して直交することができる。
【００２８】
なお、この発明の別の実施例では、光散乱部５３４は米国特許第６，６７９，６２１号に開示されているＬＥＤパッケージ構造のレンズと同じ形状を有することもできる。しかし、この発明の光散乱部５３４の形状は、光出射能力が与えられていれば、それには限定されない。
【００２９】
図５Ｃを参照すると、光集束部５３２の形状は、図１Ａのプラスチック・パッケージ本体１３０または図２Ａのプラスチック・パッケージ本体２３０の形状と同様である。言い換えると、光集束部５３２の光分布は、ランベルト型またはバットウィング型のいずれか一方として特徴付けられる。同様に光集束能力があるのであれば、この発明は光集束部５３２のための形状を指定するものではない。
【００３０】
図５Ａを再び参照すると、第一脚部５４０と第二脚部５４２の第一端子はＬＥＤチップ５２０と電気的に接続する。より詳細な説明では、第一脚部５４０と第二脚部５４２の端子は各々ＬＥＤチップ５２０（図示せず）の陽極および陰極と電気的に接続し、他方の端子は、プリント回路基板（図示せず）等の他の電子部品に、ＬＥＤチップ５２０を電気的に接続するために用いられる。
【００３１】
以上の説明に基づくと、ＬＥＤパッケージ構造５００は光集束用の第一軸Ｃ1と光散乱用の第二軸Ｃ2を有する。言い換えると、この発明のＬＥＤパッケージ構造は、光集束機能と光散乱機能を同時に有する。一例として、光出射部材として、このＬＥＤパッケージ構造を実装したバックライト・モジュールを次に説明する。
【００３２】
図６Ａは、この発明の別の実施例によるバックライト・モジュールの立体図を示しており、図６Ｂは、図６Ａのバックライト・モジュールの断面図を示している。図６Ａ、６Ｂを参照すると、バックライト・モジュール６００は複数のＬＥＤパッケージ構造５００（図６Ａ、６Ｂには一つだけ示されている）と導光部材６２０を有する。さらに、導光部材６２０は光入射面６２６と光出射面６２４を有し、パッケージ構造５００は第一脚部５４０と第二脚部５４２（図示せず）を介して、プリント回路基板６３０と電気的に接続し、導光部材６２０の光入射面６２６に近接配置する。
【００３３】
なお、バックライト・モジュール６００において、ＬＥＤパッケージ構造５００の光集束部５３２の第一軸Ｃ1は、導光部材６２０の光出射面６２４に対して直交している。従って、ＬＥＤパッケージ構造５００から出射された光は図６Ａのｙ軸内でより集束し、導光部材６２０に入射する光エネルギを増大させる。一方、ＬＥＤパッケージ構造５００の光集束部５３２に第二軸Ｃ2は、導光部材６２０の光入射面６２６に対して直交している。つまり、第二軸Ｃ2は、図６Ａのｚ軸に対して平行である。すなわち、ＬＥＤパッケージ構造５００から出射された光は、ｘ軸内のより短い距離で均一に混合される。
【００３４】
さらに、一実施例では、導光部材６２０は例えば導光板であってもよく、好ましくは楔形の導光板を有することができる。その上、導光板６２０はさらに光出射面６２４に対向配置した光散乱面６２８を有し、光が導光部材６２０内に散乱され、光出射面６２４を介して均一に出射可能にする。さらに、この実施例では、光散乱面６２８の下部に反射板６２２を配置し、光出射面６２４から出射される光エネルギを増大させる。
【００３５】
その上、バックライト・モジュール６００はさらに反射マスク６４０を有し、導光部材６２０の光入射面６２６およびＬＥＤパッケージ構造５００を反射マスク６４０の内面に取り付けて、それらをマスクする。その結果、バックライト・モジュールのＬＥＤパッケージ構造５００からの光は光入射面６２６内に直接送られなくても、反射マスク６４０、導光部材６２０の光入射面６２６を介して、最終的には導光部材６２０内に反射される。
【００３６】
つまり、この発明のＬＥＤパッケージ構造は、全ての軸に光集束機能と光散乱機能を各々提供でき、既存の単一ＬＥＤパッケージ構造の光集束機能と光散乱機能に比べて、この発明のＬＥＤパッケージ構造は特にバックライト・モジュール分野でより広い用途を有する。光出射部材として実装したこの発明のＬＥＤパッケージ構造は、より短い距離で均一な光混合機能を提供するだけでなく、バックライト・モジュールのサイズを低減し、光利用効率を向上させる。
【００３７】
従って、この発明のバックライト・モジュールは、より短い光混合距離、体積の小ささ、および光利用効率の向上といった特徴を有する。
【００３８】
当業者には明らかなように、この発明の範囲または精神から逸脱することなく、この発明の構造に様々な修正および変更を行うことができる。以上の内容を考慮すると、請求項およびその等価なものの範囲内にある限り、この発明はその修正および変更をカバーするものとされる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】既存のランベルト型ＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示したＬＥＤパッケージ構造の光強度と散乱角の関係を示す図である。
【図２Ａ】既存のバットウィング型ＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示したＬＥＤパッケージ構造の光強度と散乱角の関係を示す図である。
【図３Ａ】既存のサイド型ＬＥＤパッケージ構造を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示したＬＥＤパッケージ構造の光強度と散乱角の関係を示す図である。
【図４】既存のサイド型バックライト・モジュールの垂直断面図である。
【図５Ａ】この発明のＬＥＤパッケージ構造の立体図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＬＥＤパッケージ構造の異なる軸からの側面図である。
【図５Ｃ】図５ＡのＬＥＤパッケージ構造の異なる軸からの側面図である。
【図６Ａ】この発明の一実施例によるバックライト・モジュールの立体図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示したバックライト・モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００ パッケージ構造
１１０ 基板
１３０ プラスチック・パッケージ本体
１４０ リード脚部
２００ パッケージ構造
２３０ プラスチック・パッケージ本体
３００ ＬＥＤパッケージ構造
３３０ プラスチック・パッケージ本体
４００ サイド型バックライト・モジュール
４０２ ＬＥＤパッケージ構造
４０４ 光混合部材
４０６ 光変換部材
４０８ 導光板
４１０ 光入射断面
４１２ 光出射断面
４１４ 光入射断面
４１６ 光出射断面
４１８ 内部出射面
４２０ 出射板
５００ ＬＥＤパッケージ構造
５１０ 基板
５２０ チップ
５３０ プラスチック・パッケージ本体
５３２ 光集束部
５３４ 光散乱部
５３５ 光出射面
５４０ 第一リード脚部
５４２ 第二リード脚部
６００ バックライト・モジュール
６２０ 導光部材（導光板）
６２２ 反射板
６２４ 光出射面
６２６ 光入射面
６２８ 光散乱面
６３０ プリント回路基板
６４０ 反射マスク
Ｃ1    第一軸
Ｃ2    第二軸
【図１Ａ】
2007116063.tif 000003
【図１Ｂ】
2007116063.tif 000004
【図２Ａ】
2007116063.tif 000005
【図２Ｂ】
2007116063.tif 000006
【図３Ａ】
2007116063.tif 000007
【図３Ｂ】
2007116063.tif 000008
【図４】
2007116063.tif 000009
【図５Ａ】
2007116063.tif 000010
【図５Ｂ】
2007116063.tif 000011
【図５Ｃ】
2007116063.tif 000012
【図６Ａ】
2007116063.tif 000013
【図６Ｂ】
2007116063.tif 000014