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1. (JP2010016367) LIGHT EMITTING DIODE ELEMENT, AND BACKLIGHT MODULE
Document

Description

Title of Invention 発光ダイオード素子及びバックライトモジュール TW 097125501 20080707

Technical Field

0001  

Background Art

0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008  

Citation List

Patent Literature

0009  

Summary of Invention

Technical Problem

0010  

Technical Solution

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020  

Brief Description of Drawings

0021  

Description of Embodiments

Example 1

0022   0023   0024  

Example 2

0025   0026   0027   0028   0029  

Example 3

0030  

Example 4

0031   0032  

Example 5

0033   0034  

Example 6

0035   0036   0037   0038  

Reference Signs List

0039  

Claims

1   2   3   4   5    

Drawings

1   2   3A   3B   3C   4A   4B   4C   5A   5B   6   7A   7B   8A   8B   9A   9B   10A   10B    

Description

発光ダイオード素子及びバックライトモジュール

TW 097125501 20080707

Technical Field

[0001]
本発明は発光ダイオード素子及びバックライトモジュールに関し、特に、発光効果を改善した発光ダイオード素子と、前記発光ダイオードを使用した側面照射式バックライトモジュールに関する。

Background Art

[0002]
発光ダイオード(light emitting diode、LED)は消費電力が小さい、効率が高い、寿命が長いなどの特性があり、また水銀汚染などの環境保護問題がなく、各種平面ディスプレイのバックライト光源として応用され、優れた色彩表現を得ることができるため、発光ダイオードのディスプレイにおける応用が近年非常に重視され、研究が進められている。
[0003]
バックライトモジュールの主な形態は、光源位置から述べると、側面照射式と直下式の構造に分けることができる。従来の液晶ディスプレイ応用製品は主にノートブック型コンピュータや液晶モニタなどがあるが、そのバックライトモジュールの特性需要は主に軽量、小型、薄型という点にあり、側面照射式の構造はこの需要を満たすことができる。
[0004]
図1に台湾特許公開第2007334425号特許が提示する発光ダイオードパッケージの断面図を示す。発光ダイオードパッケージ10は、凹ベース11及びその上半部に形成された外殼10と、前記凹ベース11の底面上に設置された発光ダイオードチップ12と、前記凹ベース11の上面に設置されたレンズ13を含む。発光ダイオードチップ12が上方向に射出する光束がレンズ13を通過し、前記レンズ13の凸面が大角度で側辺に向け屈折して射出する。しかしながら、この発光ダイオードパッケージ10は直下式バックライトモジュールに適用され、側面照射式バックライトモジュールには適用されない。
[0005]
また、台湾特許公開第200512500号の特許が提示する側面照射式バックライトモジュールに適用する発光ダイオードパッケージを図2に示す。この発光ダイオードパッケージ20はベース21、発光ダイオードチップ22、パッケージ樹脂23を含む。前記パッケージ樹脂23は前記発光ダイオードチップ22を覆って半球面状の光線射出面(図示しない)を形成する。かつ、光線射出面上に複数の溝部を含む回折格子24を設置し、同様に射出される光の散乱角度を増加している。このような半球面状の光線射出面の光線射出は均一であるが、側面照射式導光板の厚さ(光線射出面に垂直)方向に光線を集中させる必要があり、さもなければ中心軸からの角度が大きい光線を導光板側辺からその内部に進入させることができない。さらに、前記回折格子24の溝部が金型プレス工程で不利であり、即ち、金型材料を微細な溝部内に充填することが容易でなく、離型時にそれら微細な溝部間の突出部を破損させてしまいやすい。
[0006]
台湾特許公告第I287126号特許は、直下式バックライトモジュールに適用する発光ダイオードパッケージを開示しており、発光ダイオードパッケージと組み合わせる導光板の底面に凹陥した光源設置部を形成している。前記発光ダイオードパッケージの点光源が前記光源設置部内に収容され、さらに半透過半反射フィルムが前記導光板と前記点光源の間に設置される。半透過半反射フィルムの光線透過率の分布と点光源の距離を反比例させる配置を利用し、導光板内に進入する光線をできる限り均一にしている。しかしながら、このような半透過半反射フィルムの製作は容易でなく、かつ一部光線を吸収しやすいため、光線利用率が低下する。
[0007]
米国特許第6953952号は側面照射式バックライトモジュールに適用する発光ダイオードパッケージを開示しており、これはリードフレーム(leadframe)でパッケージした発光素子である。前記発光ダイオードパッケージの形状は導光板の側面に嵌入するのに適しているが、リードフレームを組み合わせたプロセスは複雑なため、製造コストが高い。また、光線を射出する光学距離の差が比較的大きく光線が通過する蛍光粉顆粒の数量の大小についても大きな違いがあり、即ち、光線射出面の光線均一度が比較的劣る。
[0008]
上述をまとめると、発光効果を改善した発光ダイオード素子をいかに作製するかが業界の重点的研究課題である。

Citation List

Patent Literature

[0009]
patcit 1 : 台湾特許公開第2007334425号
patcit 2 : 台湾特許公開第200512500号
patcit 3 : 台湾特許公告第I287126号
patcit 4 : 米国特許第6953952号

Summary of Invention

Technical Problem

[0010]
本発明の目的は、発光ダイオード素子の形状が発光効果を改善でき、発光ダイオードチップ表面にほぼ平行な2つの相互に垂直の方向上においてそれぞれ広角に光線を均一化する効果と光線を集中させる効果を有し、また、バックライトモジュール内の導光板の光入力量も増加し、導光板の光入力側に顕著な明暗の不均一が生じないようにできる、発光ダイオード素子及びバックライトモジュールを提供することにある。

Technical Solution

[0011]
上述の問題を解決するため、本発明は次の技術手段を提供する。発光ダイオード素子が基板、発光ダイオードチップ、パッケージ樹脂体を含み、前記発光ダイオードチップが前記基板の表面に固定され、前記パッケージ樹脂体が前記発光ダイオードチップと基板上を被覆する。前記パッケージ樹脂体は光出力面を備え、そのうち、前記光出力面は、前記基板表面に平行かつ2つの相互に垂直の方向上においてそれぞれ前記発光ダイオードチップが発する光線を均一にし、集中して射出させる。
[0012]
前記発光ダイオード素子はさらに前記光出力面両側に設けたショルダー部を含む。
[0013]
前記光出力面は少なくとも1つの曲面を含む。前記曲面は半円柱の表面とすることができる。あるいは、前記光出力面は複数の前記曲面を相互に接合して形成することもできる。
[0014]
前記光出力面は複数の平面を含む。前記光出力面は三角柱の2つの相隣する斜面である。
[0015]
前記光出力面上の各点と前記発光ダイオードチップの中心距離はほぼ同じである。
[0016]
前記発光ダイオード素子はさらに、前記光出力面と相互に連接された2つの端面を含み、そのうち、前記2つの端面はそれぞれ前記基板表面に垂直な平面である。
[0017]
前記発光ダイオード素子はさらに、前記2つの端面上に設置された反射層を含む。
[0018]
本発明が提供するバックライトモジュールは、前記バックライトモジュールが発光ダイオード素子と導光板を含む。前記発光ダイオード素子は、基板、発光ダイオードチップ、パッケージ樹脂体を含む。前記発光ダイオードチップは前記基板の表面に固定され、前記パッケージ樹脂体は前記発光ダイオードチップと基板上を被覆する。前記パッケージ樹脂体は光出力面を備え、そのうち、前記光出力面は、前記基板表面に平行かつ2つの相互に垂直の方向上において前記発光ダイオードチップが発する光線を広角に均一にし、集中して射出させる。前記導光板は側辺に少なくとも1つの凹部を含み、前記凹部は前記光出力面を収容することができる。
[0019]
前記発光ダイオード素子はさらに、前記光出力面の両側に設置されたショルダー部を含む。前記ショルダー部は前記導光板の側辺に当接される。
[0020]
前記凹部の形状は、前記光出力面の形状と相互に合致する。

Brief Description of Drawings

[0021]
[fig. 1] 台湾特許公開第2007334425号特許が提示する発光ダイオードパッケージの断面図である。
[fig. 2] 台湾特許公開第200512500号特許が提示する発光ダイオードパッケージの断面図である。
[fig. 3A] 本発明の実施例1の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 3B] 図3A中のA−A線に沿った断面図である。
[fig. 3C] 図3A中のB−B線に沿った断面図である。
[fig. 4A] 本発明の実施例2の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 4B] 図4A中のC−C線に沿った断面図である。
[fig. 4C] 図4A中のD−D線に沿った断面図である。
[fig. 5A] 本発明の実施例に基づいたバックライトモジュールの立体図である。
[fig. 5B] 本発明の実施例に基づいたバックライトモジュールの立体図である。
[fig. 6] 本発明の実施例3の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 7A] 本発明の実施例4の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 7B] 本発明の実施例4の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 8A] 本発明の実施例5の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 8B] 本発明の実施例5の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 9A] 本発明の実施例6の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 9B] 本発明の実施例6の発光ダイオード素子の立体図である。
[fig. 10A] 本発明の発光ダイオード素子の発光効果を示すイメージ図である。
[fig. 10B] 本発明の発光ダイオード素子の発光効果を示すイメージ図である。

Description of Embodiments

Example 1
[0022]
図3Aに示すように、本発明の実施例1に基づく発光ダイオード素子30は、基板31とパッケージ樹脂体32を含む。前記パッケージ樹脂体32は上表面に非平面状の光出力面321を含み、図においては半円柱状の光出力面321であり、光線射出の散乱角度を増加でき、即ち、その表面の光線をより均一に射出させることができる。光出力面321はY軸方向に沿ったXZ平面に平行な断面積が同じであり、かつ両端面がXZ平面に平行であるため、Y軸方向の光線射出角度が集中する。
[0023]
図3Bに図3AのA−A線に沿った断面図を示す。発光ダイオード素子30はさらに発光ダイオードチップ33と少なくとも1つの金属導線34を含む。前記発光ダイオードチップ33は前記基板31の表面に固定され、前記パッケージ樹脂体32が前記発光ダイオードチップ33と前記基板31上を被覆する。金属導線34は発光ダイオードチップ33と基板31を相互に電気的に接続する。パッケージ樹脂体32内には蛍光粉顆粒36が均一に混合され、発光ダイオードチップ33表面の発光区域から射出される光線がほぼ同じ光路を通過して光出力面321から射出され、これにより同じ光路が遭遇する蛍光粉顆粒36の数もほぼ一致する。本発明の半円柱体表面状の光出力面321の光線射出は比較的均一であり、即ち、光出力面321上の各点と発光ダイオードチップ33の中心距離がほぼ同じである。
[0024]
図3Cに図3A中B−B線に沿った断面図を示す。パッケージ樹脂体32の両側端面に反射層35を塗布して設けることができ、前記両側端面はそれぞれ前記基板31の表面に垂直の平面であるため、発光ダイオードチップ33のY軸方向の光線射出角度をより集中させることができる。
Example 2
[0025]
図4A所に示すように、本発明の実施例2の発光ダイオード素子40は基板31とパッケージ樹脂体42を含む。パッケージ樹脂体42は上表面に非平面状の光出力面421を含み、図においては略半楕円柱状の光出力面421であり、光線射出の散乱角度を増加でき、即ち、その表面の光線をより均一に射出させることができる。光出力面421はY軸方向に沿ったXZ平面に平行な断面積が同じであり、かつ両端面がXZ平面に平行であるため、Y軸方向の光線射出角度が集中する。パッケージ樹脂体42の両側にショルダー部422が設けられ、バックライトモジュール組み立て時に当接させるために用いられる。
[0026]
図4Bに図4A中のC−C線に沿った断面図を示す。発光ダイオード素子40はさらに発光ダイオードチップ33と少なくとも1つの金属導線34を含む。前記発光ダイオードチップ33は前記基板31の表面に固定され、前記パッケージ樹脂体42が前記発光ダイオードチップ33と前記基板31上を被覆する。金属導線34は発光ダイオードチップ33と基板31を相互に電気的に接続する。パッケージ樹脂体42内には蛍光粉顆粒36が均一に混合され、発光ダイオードチップ33表面の発光区域から射出される光線がほぼ同じ光路を通過して光出力面421から射出され、これにより同じ光路が遭遇する蛍光粉顆粒36の数もほぼ一致する。本発明の非平面状光出力面421の光線射出は比較的均一であり、即ち、光出力面421上の各点と発光ダイオードチップ33の中心距離がほぼ同じである。
[0027]
図4Cに図4A中のD−D線に沿った断面図を示す。パッケージ樹脂体42の両側端面に反射層45を塗布して設けることができ、前記両側端面はそれぞれ前記基板31の表面に垂直の平面であるため、発光ダイオードチップ33のY軸方向の光線射出角度をより集中させることができる。
[0028]
図5Aに本発明の実施例に基づいたバックライトモジュールの立体図を示す。バックライトモジュール50は複数の発光ダイオード素子30と導光板51を含み、前記導光板51は一側辺511に複数の凹部512を含み、前記凹部の形状は前記パッケージ樹脂体32の光出力面321の形状と相互に合致する。即ち、嵌入される前記光出力面321と相互に密着され、同時に基板31も側辺511と相互に緊密に当接される。
[0029]
図5Bに本発明の実施例に基づいたバックライトモジュールの立体図を示す。バックライトモジュール50'は複数の発光ダイオード素子40と導光板51'を含み、前記導光板51'は一側辺511'に複数の凹部512'を含み、前記凹部の形状は前記パッケージ樹脂体42の光出力面421とショルダー部422の形状と相互に合致する。即ち、嵌入される光出力面421及びショルダー部422と相互に密着される。
Example 3
[0030]
図6に本発明の実施例3に基づく発光ダイオード素子の立体図を示す。発光ダイオード素子60は基板31とパッケージ樹脂体62を含む。パッケージ樹脂体62は上表面に非平面状の光出力面621を含み、図においては半円柱状の光出力面621であり、光線射出の散乱角度を増加でき、即ち、その表面の光線をより均一に射出させることができる。パッケージ樹脂体62の両側に斜面状のショルダー部622が設けられ、バックライトモジュール組み立て時に当接させるために用いられる。
Example 4
[0031]
図3A及び図6に比較すると、図7Aに示す本発明の実施例4の発光ダイオード素子70のパッケージ樹脂体72の光出力面721は三角柱体であり、前記三角柱体の両側の斜面が光の出力をより均一にする。パッケージ樹脂体72は基板31の表面に固定される。
[0032]
また、図7Bに示すように、発光ダイオード素子70'の光出力面721'も三角柱体であり、パッケージ樹脂体72'の両側に別途直角のショルダー部722'が設けられ、バックライトモジュール組み立て時に当接させるために用いられる。パッケージ樹脂体72'は基板31の表面に固定される。
Example 5
[0033]
図8Aに本発明の実施例5に基づく発光ダイオード素子の立体図を示す。図中の発光ダイオード素子80のパッケージ樹脂体82の光出力面821の断面は、複数の円弧が連続して相互に接合されて成り、複数の円弧の曲面が各角度の光の出力を均一にする。前記パッケージ樹脂体82は基板31の表面に固定される。
[0034]
また、図8Bに示すように、発光ダイオード素子80'の光出力面821'の断面は、複数の円弧が連続して相互に接合されて成り、パッケージ樹脂体82'の両側に直角のショルダー部822'が設置され、バックライトモジュール組み立て時に当接させるために用いられる。パッケージ樹脂体82'は基板31の表面に固定される。
Example 6
[0035]
図9Aに本発明の実施例6の発光ダイオード素子の立体図を示す。図中の発光ダイオード素子90のパッケージ樹脂体92の光出力面921の断面は複数の平面が連続して相互に接合されて成り、複数の異なる角度の平面が各角度の光の出力を均一にする。パッケージ樹脂体92は基板31の表面に固定される。
[0036]
また、図9Bに示すように、発光ダイオード素子90'の光出力面921'の断面は複数の平面が連続して相互に接合されて成り、パッケージ樹脂体92'の両側に直角のショルダー部922'が設置され、バックライトモジュール組み立て時に当接させるために用いられる。パッケージ樹脂体92'は基板31の表面に固定される。
[0037]
図10A〜10Bに本発明の発光ダイオード素子の発光効果を表すイメージ図を示す。これらの図に示すように、発光ダイオード素子30の光出力面321から射出される光線91の角度(約90度〜180度)は比較的広く、かつ各角度で見える光線の均一度はほぼ一致している。図10Aの平面と比較し、図10Bに示す光出力面321の出力方向に射出される光線91の角度(約60度より小さい)はかなり集中している。
[0038]
本発明の技術内容と技術的特徴を上記のように開示したが、関連技術を熟知した人物であれば本発明の提示に基づいて本発明の要旨を逸脱せずに変更や修飾が可能である。このため、本発明の保護範囲は実施例の開示に限定されず、各種本発明を逸脱しない変更や修飾も含むものとし、かつそれらは以下の特許請求の範囲に含まれるものとする。

Reference Signs List

[0039]
10 発光ダイオードパッケージ
11 凹ベース
12 発光ダイオードチップ
13 レンズ
20 発光ダイオードパッケージ
21 ベース
22 発光ダイオードチップ
23 パッケージ樹脂
24 回折格子
30、40 発光ダイオード素子
31 基板
32、42 パッケージ樹脂体
321、421 光出力面
33 発光ダイオードチップ
34 金属導線
35 反射層
36 蛍光粉顆粒
422 ショルダー部
50、50' バックライトモジュール
51、51' 導光板
511、511' 側辺
512、512' 凹部
60 発光ダイオード素子
62 パッケージ樹脂体
621 光出力面
622 ショルダー部
70、70' 発光ダイオード素子
72、72' パッケージ樹脂体
721、721' 光出力面
722' ショルダー部
80、80' 発光ダイオード素子
82、82' パッケージ樹脂体
821、821' 光出力面
822' ショルダー部
90、90' 発光ダイオード素子
91 光線
92、92 パッケージ樹脂体
921、921 光出力面
922' ショルダー部

Claims

[1]
発光ダイオード素子であって、基板、発光ダイオードチップ、パッケージ樹脂体を含み、そのうち、前記発光ダイオードチップが前記基板の表面に固定され、前記パッケージ樹脂体が前記発光ダイオードチップと前記基板上を被覆し、さらに前記パッケージ樹脂体が光出力面を含み、そのうち前記光出力面が前記基板表面に平行かつ2つの相互に垂直の方向上においてそれぞれ前記発光ダイオードチップが射出する光線を広角に均一化し、集中して射出させることを特徴とする、発光ダイオード素子。
[2]
請求項1に記載の発光ダイオード素子であって、そのうち、前記パッケージ樹脂体がさらに、前記光出力面の両側にそれぞれ設置された2つのショルダー部を含み、かつ前記ショルダー部が2つの直角を成して接合された平面、または斜面であることを特徴とする、発光ダイオード素子。
[3]
請求項1に記載の発光ダイオード素子であって、そのうち、前記光出力面が少なくとも1つの曲面、複数の前記曲面、複数の平面、あるいは三角柱の2つの相隣する斜面を接合して形成され、そのうち、前記光出力面上の各点と前記発光ダイオードチップの中心距離がほぼ同じであり、また、さらに前記光出力面と相互に連接された2つの端面と、前記2つの端面上に設置された反射層を含み、そのうち、前記2つの端面が前記基板表面にそれぞれ垂直の平面であることを特徴とする、発光ダイオード素子。
[4]
バックライトモジュールであって、発光ダイオード素子と導光板を含み、前記導光板は一側辺に少なくとも1つの凹部を含み、前記発光ダイオード素子がさらに基板、発光ダイオードチップ、パッケージ樹脂体を含み、そのうち、前記発光ダイオードチップが前記基板の表面に固定され、前記パッケージ樹脂体が前記発光ダイオードチップと前記基板上を被覆し、さらに前記パッケージ樹脂体が前記凹部に収容される光出力面を含み、そのうち、前記光出力面が前記基板表面に平行かつ2つの相互に垂直の方向上においてそれぞれ前記発光ダイオードチップが射出する光線を広角に均一化し、集中して射出させることを特徴とする、バックライトモジュール。
[5]
請求項4に記載のバックライトモジュールであって、そのうち、前記光出力面が少なくとも1つの曲面、複数の前記曲面、複数の平面、あるいは三角柱の2つの相隣する斜面を接合して形成され、そのうち、前記光出力面上の各点と前記発光ダイオードチップの中心距離がほぼ同じであり、さらに前記バックライトモジュールが前記光出力面と相互に連接された2つの端面と、前記2つの端面上に設置された反射層を含み、そのうち、前記2つの端面が前記基板表面にそれぞれ垂直の平面であり、そのうち、前記パッケージ樹脂体がさらに前記光出力面の両側にそれぞれ設置された2つのショルダー部を含み、かつ前記ショルダー部が2つの直角を成して接合された平面、または斜面であり、そのうち、前記ショルダー部が前記導光板の凹部内に当接され、かつ前記凹部の形状が前記光出力面の形状と相互に合致することを特徴とする、バックライトモジュール。

Drawings

[ Fig. 1]

[ Fig. 2]

[ Fig. 3A]

[ Fig. 3B]

[ Fig. 3C]

[ Fig. 4A]

[ Fig. 4B]

[ Fig. 4C]

[ Fig. 5A]

[ Fig. 5B]

[ Fig. 6]

[ Fig. 7A]

[ Fig. 7B]

[ Fig. 8A]

[ Fig. 8B]

[ Fig. 9A]

[ Fig. 9B]

[ Fig. 10A]

[ Fig. 10B]