(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形の底板部およびこの底板部の両側縁部から起立する一対の側壁部を有し、長手方向両端部が開口した溝形の不透明な絶縁性ケーシングと、この絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向両端部に設けられた一対のリードと、前記絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向に沿って延在して前記一対のリードに両端部が結合されたリードフレームと、このリードフレームの長手方向に沿って当該リードフレーム上に所定間隔で接合された複数の発光素子と、これら発光素子を埋めるように前記絶縁性ケーシングの前記一対の側壁部で挟まれた空隙に充填される透明なモールド剤とを具えた光源であって、
前記一対の側壁部の上端は、相互に対向する円弧状の凸部と凹部とを連続した曲面にて交互に形成した波形をなし、前記凸部は、前記発光素子の数と同じか、あるいはそれ以上形成され、前記発光素子は、相互に対向する前記凸部の間にそれぞれ位置していることを特徴とする光源。
【請求項２】
前記発光素子は、前記凸部の上端とその曲率中心とのほぼ中間位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記凸部の曲率半径が０.８〜３mmの範囲内にあり、前記凹部の下端から前記凸部の上端に至る高さが０.３〜１.５mmの範囲内にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源。
【請求項４】
矩形の底板部およびこの底板部の両側縁部から起立する一対の側壁部を有し、長手方向両端部が開口した溝形の不透明な絶縁性ケーシングと、この絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向両端部に設けられた一対のリードと、前記絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向に沿って延在して前記一対のリードに両端部が結合されたリードフレームと、このリードフレームの長手方向に沿って当該リードフレーム上に所定間隔で接合された複数の発光素子と、これら発光素子を埋めるように前記絶縁性ケーシングの前記一対の側壁部で挟まれた空隙に充填される透明なモールド剤とを具えた光源の製造方法であって、
前記発光素子がボンディングされた前記絶縁性ケーシングの前記一対の側壁部の間に粘度が２５℃で５５０〜８００cpの範囲にある透明なモールド剤を充填して固化させるステップを具えたことを特徴とする光源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光素子を用いて線状の照明光を投射する光源およびその製造方法に関し、特に透過型液晶表示装置のバックライト照明光源として好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオードなどの発光素子を用いた光源は、冷陰極管に代わる低電力消費光源として、特に小型の透過型液晶表示装置のバックライト照明光源などに用いて極めて有効である。
【０００３】
このような光源の一例として、実公平４−１４９４３号公報などに開示されたものが知られている。これは、矩形のカップ型反射ケースに発光ダイオードを収容し、これを細長い拡散板の長手方向両側端部に複数個対向状態で埋設したものである。これによると、発光ダイオードから投射された光は、拡散板の長手方向に沿ってその内部を反射しつつ拡散板全域に拡がり、最終的にその表面からほぼ均一に出射するようになっている。
【０００４】
また、これを改良したものとして、矩形のカップ型反射ケースを長尺化し、ここに複数の発光ダイオードを所定間隔で配列したものも考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
実公平４−１４９４３号公報に開示された従来の光源は、１つの反射ケースに１個の発光ダイオードを収容しているため、冷陰極管に対応した線状の発光ダイオードアレイを構成する場合、個々の反射ケースを直列につなぐ必要があった。このため、隣接する発光ダイオードの間に反射ケースの側壁が介在することとなり、発光ダイオードの配列ピッチの短縮化に制約が生じる上、隣接する発光ダイオードの間の側壁の存在により発光ダイオードの配列方向に沿って光量分布のむらが発生する欠点があった。
【０００６】
しかも、実公平４−１４９４３号公報に開示されているように、光源を拡散板の側端部に埋め込む型式の光源では、発光ダイオードから投射された光が反射ケースの側壁によって遮られてしまい、光源の側方に位置する拡散板に到達する光量が不足気味となるため、ここを表示装置の表示部分として利用することができず、表示装置のコンパクト化を阻害するおそれがあった。
【０００７】
これに対し、矩形のカップ型反射ケースを長尺化し、ここに複数の発光ダイオードを所定間隔で配列したものは、上述した不具合を回避することができるものの、カップ型反射ケース内に透明なモールド剤を充填して固化させる際に、その長手方向に沿った収縮応力の影響が大きく表れ、カップ型反射ケースが反って湾曲してしまうという不具合があった。
【０００８】
また、各発光ダイオードから投射される光は基本的に無指向性であり、発光ダイオードからの距離の二乗に反比例して光量が減衰する傾向を有するため、特に細長い透過型液晶表示装置のバックライト照明光源としてこれを用いる場合には、表示装置の長手方向両側端部に複数の光源を対向状態で配置しなければならず、低電力消費光源としての利点を損なう上に表示装置のコンパクト化を阻害することとなる。
【０００９】
【発明の目的】
本発明の目的は、発光素子の配列ピッチを短くし得ると共に発光素子から投射される光の指向性を有効に制御し得る光源およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、小型の細長い透過型液晶表示装置のバックライト照明光源として特に有効な光源およびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の形態は、矩形の底板部およびこの底板部の両側縁部から起立する一対の側壁部を有し、長手方向両端部が開口した溝形の不透明な絶縁性ケーシングと、この絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向両端部に設けられた一対のリードと、前記絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向に沿って延在して前記一対のリードに両端部が結合されたリードフレームと、このリードフレームの長手方向に沿って当該リードフレーム上に所定間隔で接合された複数の発光素子と、これら発光素子を埋めるように前記絶縁性ケーシングの前記一対の側壁部で挟まれた空隙に充填される透明なモールド剤とを具えた光源であって、前記一対の側壁部の上端は、相互に対向する円弧状の凸部と凹部とを連続した曲面にて交互に形成した波形をなし、前記凸部は、前記発光素子の数と同じか、あるいはそれ以上形成され、前記発光素子は、相互に対向する前記凸部の間にそれぞれ位置していることを特徴とする。
【００１２】
本発明によると、一対のリードを電源に接続することにより発光素子が発光し、この発光素子から投射される光は、凸部に介在するモールド剤のコリメータ作用により、絶縁性ケーシングの長手方向に沿った凸部の幅にほぼ対応する光束となって底板部に対してほぼ垂直な方向に出射する。また、絶縁性ケーシングの長手方向両側に位置する発光素子からの光は、絶縁性ケーシングの底板部に沿って一対の側壁部の間から出射する。凹部から出射する光は、凹部に介在するモールド剤の光拡散作用により、一対の側壁部に沿って拡散状態で出射する。
【００１３】
一方、本発明による第２の形態は、矩形の底板部およびこの底板部の両側縁部から起立する一対の側壁部を有し、長手方向両端部が開口した溝形の不透明な絶縁性ケーシングと、この絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向両端部に設けられた一対のリードと、前記絶縁性ケーシングの前記底板部の長手方向に沿って延在して前記一対のリードに両端部が結合されたリードフレームと、このリードフレームの長手方向に沿って当該リードフレーム上に所定間隔で接合された複数の発光素子と、これら発光素子を埋めるように前記絶縁性ケーシングの前記一対の側壁部で挟まれた空隙に充填される透明なモールド剤とを具えた光源の製造方法であって、前記発光素子がボンディングされた前記絶縁性ケーシングの前記一対の側壁部の間に粘度が２５℃で５５０〜８００cpの範囲にある透明なモールド剤を充填して固化させるステップを具えたことを特徴とするものである。
本発明によると、モールド剤の粘度が２５℃で５５０cpよりも低いと、絶縁性ケーシングの長手方向両端部から流れ落ちてしまい、一対の側壁部の間にモールド剤を保持させることが困難となる。逆に、モールド剤の粘度が８００cpよりも高いと、絶縁性ケーシングの長手方向の全域に亙ってモールド剤を一対の側壁部の間に流動させることが困難となり、作業性が著しく低下する。
【００１４】
本発明によると、モールド剤の粘度が２５℃で５５０cpよりも低いと、絶縁性ケーシングの長手方向両端部から流れ落ちてしまい、一対の側壁部の間にモールド剤を保持させることが困難となる。逆に、モールド剤の粘度が８００cpよりも高いと、絶縁性ケーシングの長手方向の全域に亙ってモールド剤を一対の側壁部の間に流動させることが困難となり、作業性が著しく低下する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態による光源において、凸部の曲率半径が０.８〜３mmの範囲内にあり、凹部の下端から凸部の上端に至る高さが０.３〜１.５mmの範囲内にあることが好ましい。また、発光素子から投射される光の色相を調整するためにモールド剤を着色することも有効である。発光素子から投射される光に対して反射性が良好な白色の樹脂でケーシングを形成するようにしてもよく、発光素子として一般的には発光ダイオードを採用することができる。
【００１６】
【実施例】
本発明による光源を透過型液晶表示装置のバックライト照明光源に応用した一実施例について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施例に限らず、同様な課題を内包する他の分野の技術にも応用することができる。
【００１７】
本実施例の正面形状を表す図１およびその平面形状を表す図２およびその右側面形状を表す図３に示すように、溝形をなす絶縁性ケーシング１１は、矩形の底板部１２と、この底板部１２の両側縁部から起立する一対の側壁部１３とを有し、底板部１２と側壁部１３との隅部に形成された押さえ部１４によってリードフレーム１５が絶縁性ケーシング１１に対して一体的に成形されている。このリードフレーム１５の長手方向両端部は、底板部１２の裏側に露出して一対のリード１６, １７を形成している。リードフレーム１５上には、それぞれＬＥＤなどの複数（本実施例では４個）の発光素子１８が一定間隔、例えば９mm前後の間隔でボンディングされており、これら発光素子１８はリードフレーム１５の長手方向に沿って隣接する押さえ部１４の中間に位置している。絶縁性ケーシング１１の一対の側壁部１３の間に形成された空隙には透明なモールド剤１９が充填され、発光素子１８をモールド剤１９で埋め込んだ状態となっている。
【００１８】
本実施例における一対の側壁部１３は、その内法がおよそ１mm程度に設定され、その上端が連続した曲線によって波形をなす凸部２０と凹部２１とを交互に有しており、本実施例における凸部２０の曲率半径ｒは、０. ８〜３mmの範囲にあり、凹部２１の下端から凸部２０の上端に至る高さｈは、０. ３〜１. ５mmの範囲内にある。また、本実施例における発光素子１８は、凸部２０の上端よりも底板部１２に向けて凸部２０の曲率半径ｒのほぼ１／２程度下がった位置にオフセット状態で配置されているが、凸部２０の上端とその曲率中心Ｏとを結ぶ面上に発光素子１８の光軸を合致させるようにしてもよい。
【００１９】
上述した絶縁性ケーシング１１として、変成ポリアミドやポリブチレンテレフタレートあるいは芳香族系ポリエステルなどからなる液晶ポリマなどの絶縁性材料に発光素子１８から投射される光の反射性を良くすると同時に遮光性を得るため、チタン酸バリウムなどの白色粉体を混入させたものを利用することができる。
【００２０】
また、モールド剤１９は紫外線硬化性のエポキシ樹脂などで形成され、硬化時の収縮を考慮して一対の側壁部１３で挟まれた空隙の容積よりも多少多めに凸部２０の上端近傍からディスペンサなどのシリンジを用いて注入し、その粘性および表面張力を利用して側壁部１３の波形に合致させる。このため、注入時におけるモールド剤１９の粘度は２５℃で５５０〜８００cpの範囲にあることが好ましく、本実施例では２５℃で６８０cpの粘度の紫外線硬化性エポキシ樹脂を使用している。つまり、モールド剤１９の粘度が２５℃で５５０cpよりも低いと、絶縁性ケーシング１１の長手方向両端部から流れ落ちてしまい、一対の側壁部１３の間にモールド剤１９を保持させることが困難となる。逆に、モールド剤１９の粘度が８００cpよりも高いと、絶縁性ケーシング１１の長手方向の全域に亙ってモールド剤１９を一対の側壁部１３の間に流動させることが困難となり、作業性が著しく低下する。
【００２１】
本実施例では、絶縁性ケーシング１１がその長手方向両端部を開口させた溝形をなしているため、モールド剤１９の硬化時にその長手方向に反ったモールド剤１９の収縮応力を緩和することができ、このため、反りなどの製品形状誤差を従来のものよりも少なくすることが可能である。
【００２２】
従って、発光素子１８から投射される光Ｌは、凸部２０のコリメートレンズ効果により凸部２０の曲率中心Ｏと発光素子１８とを結んだ直線に対して平行な光束となって出射し、発光素子１８からの距離による光量の減衰を少なくすることができるので、細長い透過型液晶表示装置のバックライト光源として片側だけ設けても有効に機能させることが可能であり、低消費電力化を企図し得る。また、発光素子１８から凹部２１に達した光は、ここで全反射して絶縁性ケーシング１１の底板部１２側に戻るが、最終的にモールド剤１９の表面から出射する。この場合、絶縁性ケーシング１１の長手方向両側からも出射するため、ここを透過型液晶表示装置の表示部分として利用することが可能となり、透過型液晶表示装置のコンパクト化を実現することができる。
【００２３】
上述した実施例では、凸部２０を発光素子１８の数に対応させて４対形成したが、凸部２０を発光素子１８の数と同じ数にする必要はなく、発光素子１８の数よりも多く形成し、対向する凸部２０の間に発光素子１８を介在させない箇所がある光源としてもよい。これは、発光素子１８の数が異なる光源を単一の絶縁性ケーシングを兼用して製造する場合に有効である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の光源によると、１つの絶縁性ケーシング内に複数の発光素子を配列するようにしたので、発光素子の配列ピッチを最小限に狭めることができ、高輝度の線状光源を得ることが可能である。
【００２５】
また、発光素子の配列ピッチに対応した波形の凸部および凹部を一対の側壁部に形成したので、発光素子から投射される光が凸部に介在するモールド剤のコリメータ作用により、絶縁性ケーシングの長手方向に沿った凸部の幅にほぼ対応する光束となって底板部に対してほぼ垂直な方向に出射させることができる。このため、この出射方向に沿った光の減衰量を従来のものよりも大幅に低減させることができるので、細長い透過型液晶表示装置のバックライト光源として使用した場合、これを細長い拡散板の両側に設ける必要がなくなり、バックライト光源の低消費電力化を企図し得る。
【００２６】
さらに、絶縁性ケーシングを溝状に形成したので、底板部および一対の側壁部以外の３方向、つまり前方および左右両側から発光素子からの光を出射させることができ、遮光シートなどが無用となり、コスト性および生産性の向上を図ることができる。しかも、絶縁性ケーシングの長手方向に反ったモールド剤の収縮応力を緩和することができるので、反りなどの製品形状誤差を従来のものよりも少なくすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光源の一実施例の外観を表す正面図である。
【図２】図１に示した実施例の平面図である。
【図３】図１に示した実施例の側面図である。
【符号の説明】
１１  絶縁性ケーシング
１２  底板部
１３  側壁部
１４  押さえ部
１５  リードフレーム
１６, １７  リード
１８  発光素子
１９  モールド剤
２０  凸部
２１  凹部
ｒ  凸部の曲率半径
ｈ  凹部の下端から凸部の上端に至る高さ
Ｏ  凸部の曲率中心
【図１】
0004188450.tif 000002
【図２】
0004188450.tif 000003
【図３】
0004188450.tif 000004