JP2008047569A - 光源装置、光源装置の製造方法、液晶表示装置、および、照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に発光素子が実装されて構成される光源装置の薄型化を、光学特性を低下させることなく実現する。
【解決手段】面光源装置１は、基板２と、基板２上に電気的に配線された発光素子３３とを備え、基板２には、発光素子３が載置された基板上面２ａから基板裏面２ｂに貫通するゲート７が、発光素子３の配置に対応して形成され、ゲート７を通して注入された樹脂を金型を用いて成型した樹脂成型物５によって、発光素子３が覆われている。つまり、ゲート７を通して、樹脂を注入することによって、発光素子３を封止する樹脂成型物５を直接基板上面２ａに成型できる。しかも、樹脂成型物５の形状を、精度良くレンズ形状に成型できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として、金型を用いて樹脂成型される光源装置およびその製造方法に関するものである。

近年、ＬＥＤの発光効率の向上に伴い、液晶用のバックライトなどにおいて、３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する３種類のＬＥＤを用い、これら３種類のＬＥＤが発する３色（ＲＧＢ）の光を混色することによって白色光を得る手法が用いられている。また、大型化する液晶パネルに対して十分な光量を得るため、液晶パネルの背面から直接光を照射するバックライト（いわゆる直下型バックライト）が用いられるようになってきている。

上述した直下型バックライトとして用いられる面光源装置においては、従来、１個または複数個の発光素子をワンパッケージ化した発光デバイスが、基板上に行列状に配置され、はんだ付けによって実装されていた。上記の発光デバイスは、あらかじめ基板上にダイボンドされた１個または複数個の発光素子を樹脂注型することによって製造される。例えば、特許文献１には、樹脂封止体から高輝度に発光する半導体発光装置（上記発光デバイスに相当）の製造方法が開示されている。

図１３は、発光デバイス１０４が搭載された基板１０１を示す図である。図１３に示すとおり、発光デバイス１０４は、発光素子１０３が、発光素子封止樹脂１０２によって封止された構造となっている。そして、発光デバイス１０４は、はんだ付けによって形成されたはんだ付け部１０５を介して、基板１０１上に搭載されている。

図１３のような基板に発光デバイスを実装した面光源装置について、必要な光学特性を得たい場合には、発光デバイスの上面にレンズを装着する方法がある。例えば、特許文献２には、平面上に点在する複数のＬＥＤチップと、そのＬＥＤチップの出射光に対応させてマイクロレンズアレイが配置され、そのマイクロレンズアレイを透過した光がコリメート光として出射するようにした平面光源が開示されている。図１４は、発光デバイス１０４の上面にレンズ１０６を装着した様子を示す図である。

また、基板上に発光素子が直接ダイボンドされているＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）タイプの面光源装置について、必要な光学特性を得る方法として、発光素子を覆うように樹脂をポッティングする方法がある。この方法においては、ポッティングされる樹脂の粘度が非常に重要になる。すなわち、樹脂の粘度が低すぎる場合には、滴下された樹脂はつぶれてしまい、立体的形状を得ることはできない。また、滴下された樹脂の粘度が高い場合であっても、樹脂の表面張力だけでは必要とする立体的形状（例えばレンズ形状）を得ることは困難である。図１５は、基板上にダイボンドされている発光素子１０３の上に樹脂をポッティングし、そのまま硬化させて、円柱型の樹脂成型物１０７を形成した様子を表す図である。
特開平１１−３４０３７８（１９９９年１２月１０日公開） 特開２００２−４９３２６（２００２年２月１５日公開） 特開昭６１−２３７４８５（１９８６年１０月２２日公開）

近年、テレビ、パソコン、携帯電話など、様々な電子機器のディスプレイとして液晶表示装置が用いられている。そして、これらの電子機器に対する小型化や低価格化の要求に伴い、液晶表示装置についても、さらなる薄型化や低価格化が要求されている。こうした要求に応えるためには、液晶パネルを照射するバックライトとして液晶表示装置を構成している面光源装置についても、薄型化および低価格化することが不可欠である。

しかしながら、上記従来の構成では、面光源装置の薄型化および製造コストの低下を実現させることができないという問題を生じる。

具体的には、図１３に示す構成においては、パッケージ化された発光デバイス１０４を基板１０１にはんだ付けする構成であるため、面光源装置を、発光デバイス１０４の厚さ以下に薄型化することができない。一方、コストの面においても、発光素子１０３を発光デバイス１０４にパッケージ化するための作業費が必要となるため、低価格化の妨げとなる。

また、図１４に示す構成は、図１３に示す構成において、さらにレンズ１０６を装着する構成であるため、薄型化は一層困難である。そして、コストの面においても、レンズ取付に要する作業費がさらに発生することになる。

これに対し、図１５に示す構成においては、発光素子１０３を覆う樹脂成型物１０７は、基板１０１上に直接形成されるため、パッケージ化された発光デバイスを用いる場合に比べ、面光源装置の薄型化を期待できる。

しかしながら、この場合には、樹脂成型物１０７の形状を制御することが困難である。例えば、図１５に示すとおり、樹脂を滴下させてそのまま硬化させた場合には、樹脂成型物１０７の表面１０８は、レンズ形状が得られず、ほぼ平坦になる。これにより、以下のような問題が発生する。

発光素子１０３から出射された光は、上記樹脂成型物１０７の表面１０８を透過して外部に照射される。ところが、樹脂成型物１０７の表面１０８が平坦である場合には、発光素子１０３から出射された光は、上記表面１０８において全反射される割合が高くなってしまう。すなわち、光利用効率が著しく低下する。さらに、光利用効率の低下によって、発光素子１０３の消費電力が増大し、ひいては発光素子１０３をはじめとして、面光源装置を構成する各部品の早期劣化を引き起こしてしまう。

ところで、発光素子を覆う樹脂成型物を基板上に直接形成する方法としては、特許文献１に開示された金型を用いた成型方法も考えられる。より具体的には、発光素子がダイボンドされた基板に成型用の金型を装着し、基板（発光素子が配置されている箇所）と金型との間に形成される樹脂成型物の形状をした空洞に流動性の樹脂を注入し、注入した樹脂を硬化させることによって所望の形状の樹脂成型物を形成できる。

金型による成型の場合も、図１５に示す構成と同様、発光素子を覆う樹脂成型物は基板上に直接形成されるため、面光源装置の薄型化が可能となると考えられる。また、金型を用いることによって、複数の樹脂成型物を１度に大量に成型できるため、コストの面においても、作業費を低く抑えることができる。

しかしながら、金型による成型においても、以下のような問題がある。金型による成型においては、上記空洞に流動性の樹脂を送り込むための注入口（ゲート）が必要となる。通常、ゲートは、金型に設けられる。つまり、上述した成型方法において用いられる金型では、上記空洞を形成する部分（空洞部）にゲートが設けられることになる。ところが、上記空洞部は樹脂成型物の形状を成型する部分である。そのため、例えば、樹脂成型物がレンズ形状の場合、上記空洞部にゲートが設けられていては、精密にレンズ形状を制御することができない。したがって、上記空洞部にゲートが設けられた金型によって成型されたレンズ形状の樹脂成型物は、期待される光学特性を有さない。

さらに、金型成型の場合、成型後に金型から基板を取り外すときに、必ずゲート部分にばりが発生してしまい、そのままでは表面実装に適さない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶パネルのバックライト等に用いられる光源装置について、表面実装タイプのデバイスとしての性能を損なうことなく、また、光学特性や光利用効率を低下させることなく薄型化および低価格化を実現することにある。また、本発明の別の目的は、そのような光源装置の製造方法を提供することにある。

本発明にかかる光源装置は、上記課題を解決するために、基板と、該基板上に電気的に配線された発光素子とを備え、該基板には、上記発光素子が載置された上面から裏面に貫通する樹脂注入用通路の口が凹部状に、発光素子の配置に対応して形成され、上記樹脂注入用通路を通して注入された樹脂を金型を用いて成型したレンズ型樹脂成型物によって、上記発光素子が覆われていることを特徴としている。

上記の構成によれば、発光素子は基板上に電気的に配線された状態で配置されている。また、基板には、発光素子が載置されている上面から裏面に貫通する孔が、樹脂注入用通路として発光素子の配置に対応して形成されている。そして、上記樹脂注入用通路を通して樹脂が注入され、注入された樹脂が金型によって成型された結果、上記発光素子を封止するレンズ型樹脂成型物が形成されている。

これにより、上記光源装置においては、パッケージ化された発光デバイスを光源として基板上に実装する必要はなくなる。つまり、あらかじめ樹脂注型されてパッケージ化された発光素子を、改めて、はんだ付けによって基板上に実装する必要がない。すなわち、上記光源装置においては、基板上の発光素子が配置されている箇所に直接、発光素子を覆うレンズ形状の樹脂成型物が形成されるため、光源装置を薄型化することが可能となる。

また、通常、金型成型においては、成型後、基板を金型から取り外すときに、樹脂注入用通路の部分に、ばり（０．５ｍｍ程度）が発生してしまう。これに対し、本発明では、樹脂注入通路の周囲に凹部を設けることによって、成型時に樹脂注入用通路の部分に発生するばりが、基板面よりはみ出すことがなくなり、表面実装タイプのデバイスとしての性能を損なうことがない。

なお、上記レンズ形状の樹脂成型物の成型において、金型を用いることによって、基板上に上記レンズ型樹脂成型物を一度に大量に成型することができるため、作業費を低減できる。しかも、発光デバイスを用いないため、発光素子をパッケージ化するための作業費も不要である。

さらに、上記レンズ型樹脂成型物を成型する場合、樹脂は、上記樹脂注入用通路を通して注入される。つまり、レンズ型樹脂成型物の形状を成型する金型に樹脂を注入するための注入孔が設けられ、その注入孔を通じて樹脂が注入されるのではない。したがって、精密なレンズ形状の上記レンズ型樹脂成型物を成型できる。

上記レンズ型樹脂成型物は、発する光の色が異なる複数の発光素子を一体的に封止していることが好ましい。

上記の構成によれば、発する光の色が異なる複数の発光素子は、上記レンズ型樹脂成型物によって一体的に封止されている。

これにより、レンズ型樹脂成型物によって一体的に封止されている複数の発光素子から、それぞれ異なる色の光が発せられる。そして、それらの異なる色の光を混色することによって所望の色の光を得ることができる。例えば、光の３原色である赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する発光素子が一体的に封止されている場合には、１つのレンズ型樹脂成型物から、液晶パネルのバックライトなどとして用いられる白色光を出射することができる。

上記レンズ型樹脂成型物は、光を透過する透明な樹脂によって形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、レンズ型樹脂成型物は透明であり、光の透過性が高い。これにより、上記レンズ型樹脂成型物によって封止されている発光素子から発せられる光を、効率よく取り出すことができる。したがって、光源装置において消費される電力を抑えることができる。

上記レンズ型樹脂成型物は、蛍光体を含有した樹脂によって形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、樹脂に含有された蛍光体は、光を吸収して蛍光体に固有の波長の光を発する。これにより、蛍光体を含有した樹脂によって形成されたレンズ型樹脂成型物からは、発光素子が発する光とは異なる色の光が出射される。つまり、レンズ型樹脂成型物に蛍光体を含有させる構成では、蛍光体の種類を変えることによって、任意の色の光を得ることができる。例えば、青色の発光素子から発せられる光は、黄色の蛍光体を含有するレンズ型樹脂成型物を透過すると、白色の光として出射される。

上記レンズ型樹脂成型物は、ドーム型レンズ形状、あるいは、シリンドリカルレンズ形状であることが好ましい。

上記の構成によれば、発光素子は、ドーム型レンズ形状、あるいは、シリンドリカルレンズ形状のレンズ型樹脂成型物によって封止されている。上記レンズ型樹脂成型物の形状がドーム型レンズ形状である場合には、封止されている発光素子から発せられた光は前方へ効率よく出射される。したがって、光源装置において消費される電力を抑えることができる。また、上記レンズ型樹脂成型物の形状がシリンドリカルレンズ形状である場合には、複数の発光素子を線状に封止することができるため、線状の光源を得ることができる。

上記基板は、上記発光素子が載置された上面から裏面に貫通する少なくとも２つ以上の位置決め孔をさらに備え、上記位置決め孔は、上記レンズ型樹脂成型物を成型するための金型に設けられている突起部と嵌合することによって、上記金型に対して上記基板を装着する位置を決定することが好ましい。

上記構成によれば、上記基板には、金型に装着する場合に、装着位置を決定するための位置決め孔が、少なくとも２つ以上、設けられている。そして、基板を金型に装着する場合には、上記位置決め孔は、金型から突出している突起部と嵌合する。

これにより、金型から突出する突起部を基板に設けられている位置決め孔に嵌めこむことによって、金型における基板の装着位置が決まる。つまり、基板には位置決め孔が少なくとも２箇所以上に設けられているため、金型から突出する突起部と基板の位置決め孔とが嵌合すれば、基板は金型に対して面方向に固定される。したがって、基板上の発光素子が配置されている箇所に、正確にレンズ型樹脂成型物を形成することができる。

上記基板は、上記レンズ型樹脂成型物から出射された光の強度を強める光反射成型物をさらに備えていることが好ましい。

上記構成によれば、上記基板には、光反射成型物が形成されている。そして、光反射成型物は、レンズ型樹脂成型物から出射される光を反射する。これにより、レンズ型樹脂成型物から側方へ出射される光は、光反射成型物によって反射され、前方へと進路を変える。つまり、レンズ型樹脂成型物から出射される光を所望の方向に集光することができるようになる。したがって、レンズ型樹脂成型物から光を効率よく高輝度に取り出すことができるようになる。

上記光反射成型物は、光を反射する白色樹脂によって形成されていることが好ましい。上記構成によれば、上記光反射成型物は白色である。これにより、レンズ型樹脂成型物の光の反射率が高まる。したがって、レンズ型樹脂成型物から側方へ出射される光を効率よく反射することができる。

上記光反射成型物は、上記レンズ型樹脂成型物から出射された光を反射する面が、傾斜を有する平面形状に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、レンズ型樹脂成型物から出射される光は、傾斜を有する平面形状の反射面によって反射される。当該反射面は、光反射成型物が備えた機能として既に説明したように、レンズ型樹脂成型物から出射された光の強度を強める働きをする。これにより、レンズ型樹脂成型物から出射される光を指向性の弱い光として集光することができるようになる。この構成による光源装置は、照明装置などに好適である。

上記光反射成型物は、上記レンズ型樹脂成型物から出射された光を反射する面が、曲率を有する形状に形成されていることが好ましい。

上記構成によれば、レンズ型樹脂成型物から出射される光は、曲率を有する反射面によって反射される。当該反射面は、光反射成型物が備えた機能として既に説明したように、レンズ型樹脂成型物から出射された光の強度を強める働きをする。これにより、レンズ型樹脂成型物から出射される光を指向性の強い光として集光することができるようになる。この構成による光源装置は、カメラ用のフラッシュなどに好適である。

本発明にかかる光源装置の製造方法は、基板と、該基板上に電気的に配線された発光素子とを備え、上記発光素子はレンズ型樹脂によって覆われている光源装置の製造方法であって、上記基板には、上記発光素子が載置された上面から裏面に貫通する樹脂注入用通路の口が凹部状に、発光素子の配置に対応して形成されており、上記樹脂注入用通路を通して樹脂を注入して、上記レンズ型樹脂成型物を金型を用いて成型するレンズ型樹脂成型物成型工程を含むことを特徴としている。

上記方法によれば、上記レンズ型樹脂成型物を成型する場合、樹脂は、基板に設けられている上記樹脂注入用通路を通して注入される。つまり、レンズ型樹脂成型物を成型する金型において、樹脂をレンズ形状に成型する面には、樹脂を注入するための注入孔が設けられない。すなわち、金型と基板とによって精密なレンズ形状の空間が形成され、樹脂は、その精密なレンズ形状の空間に注入されて成型される。したがって、精密なレンズ形状の上記レンズ型樹脂成型物を成型できる。また、樹脂注入通路の周囲に凹部を設けることによって、成型時に樹脂注入用通路の部分に発生するばりが、基板面よりはみ出すことがなくなり、表面実装タイプのデバイスとしての性能を損なうことがない。

本発明にかかる液晶表示装置は、上記光源装置をバックライトユニットとして備えていることを特徴としている。上記構成によれば、薄型化された、安価なバックライトユニットを用いることができる。これにより、液晶表示装置を薄型化でき、かつ、安価に製造することができる。

本発明にかかる照明装置は、上記光源装置を光源とすることを特徴としている。上記構成によれば、薄型化された、安価な光源を用いることができる。これにより、照明装置を薄型化でき、かつ、安価に製造することができる。

本発明にかかる光源装置とその製造方法においては、以上のように、電気的に配線された発光素子が載置された基板上面から裏面に貫通する樹脂注入用通路及び凹部が、発光素子の配置に対応して形成され、レンズ型樹脂成型物は、上記樹脂注入用通路を通して注入された樹脂が金型によって成型されることに特徴を有する。

これにより、上記光源装置においては、基板上の発光素子が配置されている箇所に直接、発光素子を覆うレンズ形状の樹脂成型物が精密に形成されるため、光学特性を低下させることなく光源装置を薄型化することが可能となる。

また、成型時に樹脂注入用通路の部分に発生するばりが、基板面よりはみ出すことがなくなり、表面実装タイプのデバイスとしての性能を損なうことがない。

本発明の実施の一形態について、図１ないし図１２に基づいて説明すれば以下の通りである。

（面光源装置１の構成）
以下に、本発明にかかる面光源装置１の構成について説明する。図１は、本実施形態の面光源装置１の概略斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’における矢視断面図である。

図１および図２に示すように、面光源装置１は、基板２と、基板２上に電気的に配線された発光素子３とを備え、基板２には、発光素子３が載置された基板上面２ａから基板裏面２ｂに貫通するゲート７（樹脂注入用通路）と凹部９９とが、発光素子３の配置に対応して形成され、ゲート７を通して注入された樹脂を金型を用いて成型した樹脂成型物５（レンズ型樹脂成型物）によって、発光素子３が覆われている。

本実施の形態にかかる面光源装置１の構成について、より具体的に説明すれば、以下のとおりである。基板２は、配線パターンが形成された基板であり、発光素子３は、ワイヤー４（図２）によって、基板２と電気的に接続されている。樹脂封止部６においては、基板上面２ａにダイボンドされた発光素子３が、発光素子３と基板２とを電気的に接続するワイヤー４も含めて、樹脂成型物５によって封止されている。

樹脂封止部６は、基板上面２ａの全体に格子状（行列状）に敷きつめられて配置されている。このように配置することによって、光を均一に分散させることができ、液晶パネルのバックライトとして適した光の分布を得ることができる。なお、図１においては、図面の見易さを考慮し、一部の樹脂封止部６のみを図示している。

また、基板２には、基板上面２ａから基板裏面２ｂに貫通するゲート７が、発光素子３の配置に対応して形成されている。ゲート７は、樹脂成型物５を金型成型するための樹脂の注入口である。本発明にかかる面光源装置１においては、基板２にゲート７が設けられていることに最大の特徴がある。

図１に示すとおり、樹脂封止部６は、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子３ａ、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子３ｂ、及び青色（Ｂ）の光を発する発光素子３ｃの３種類の発光素子を含んでいる。これにより、樹脂封止部６は、３種類の発光素子から発せられる３色（ＲＧＢ）の光を混色することによって、白色光を発するようになっている。

なお、樹脂封止部６においては、発光素子３から発せられた光を効率的に取り出すことが主目的であるため、樹脂成型物５は光透過率の高い樹脂によって形成される必要がある。具体的には、樹脂成型物５を形成する樹脂として、シリコーン系樹脂、あるいは、エポキシ系樹脂が好ましい。また、樹脂成型物５の光透過率は、波長が４００ｎｍ以上の光について、８０％以上であることが好ましい。

また、樹脂成型物５を形成する樹脂に蛍光体を混合し、樹脂成型物５に蛍光体を含有させてもよい。樹脂成型物５に含有された蛍光体は、光を吸収して蛍光体に固有の波長の光を発する。これにより、発光素子３から発せられて、蛍光体を含有した樹脂成型物５を透過した光は、発光素子３が発する光とは異なる色になる。つまり、発光素子が発する光の色と樹脂成型物５が含有する蛍光体の色との組合せによって、任意の発光色を得ることができる。例えば、青色の発光素子から発せられる光は、黄色の蛍光体を含有する樹脂成型物５を透過すると、白色の光として出射される。

図３（ａ）〜（ｅ）は、樹脂封止部６における発光素子の配置の例を示す図である。図３（ａ）は、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する３種類の発光素子が、三角形を形成するように配置された例であり、図２に示す配置はこれに該当する。

樹脂封止部６におけるＲＧＢ３種類の発光素子の配置は、これ以外にも、図３（ｂ）に示すように縦一列に配置されてもよいし、図３（ｃ）に示すように横一行に配置されてもよい。

また、樹脂封止部６に封止される発光素子は、必ずしも３個である必要はなく、例えば、図３（ｄ）に示すように、１つの樹脂封止部に１つの発光素子のみが封止されてもよい。この場合、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子を封止する樹脂封止部、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子を封止する樹脂封止部、および、青色（Ｂ）の光を発する発光素子を封止する樹脂封止部の３種類の樹脂封止部が、基板上に均一に分散するように配置してもよい。また、前述のとおり、１つの発光素子のみを封止する樹脂成型物５を形成する樹脂に蛍光体を混合することによって、任意の色の出射光を得てもよい。

他にも、図３（ｅ）に示すように、赤色（Ｒ）の光を発する発光素子１個と、青色（Ｂ）の光を発する発光素子１個と、そして、緑色（Ｇ）の光を発する発光素子２個とがひし形を形成するように配置されてもよく、発光素子の数、種類および並べ方は、光源としての使用目的に応じて、任意に変更可能である。

（面光源装置１の製造方法）
以下に、本発明にかかる面光源装置１の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）は、面光源装置１の製造工程を示す図である。

はじめに、図４（ａ）に示すＣＯＢ基板１０を用意する。ＣＯＢ基板１０は、配線パターンが形成された基板２に対して、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する三種類の発光素子３を実装している。発光素子３は、ワイヤーによって、基板２と電気的に接続されている。また、ＣＯＢ基板１０においては、発光素子３が基板上面２ａの全体に格子状に敷きつめられて配置されている。なお、図４においては、図面の見易さを考慮し、一部の発光素子３のみを図示している。

また、基板２には、前述したゲート７のほかに、基板上面２ａから基板裏面２ｂに貫通する位置決め孔８が１つの角付近に設けられている。また、位置決め孔８の対角付近にも、基板上面２ａから基板裏面２ｂに貫通する位置決め孔９が設けられている。位置決め孔８および位置決め孔９は、基板２に対して金型を用いた樹脂成型を行う場合に、金型への基板２の装着位置を決める孔である。位置決め孔８の詳細については後述する。

図４（ａ）のＣＯＢ基板１０は、例えば、次の（Ａ）〜（Ｃ）の工程によって形成できる。
（Ａ）発光素子３の配置に対応するゲート７および位置決め孔８の孔あけ工程
（Ｂ）ＲＧＢ３種類の発光素子３を、ダイボンド材によって基板上面２ａに固着する工程
（Ｃ）発光素子３と基板２とをワイヤーによって電気的に接続する工程
次に、図４（ｂ）に示すように、ＣＯＢ基板１０を金型に装着する。金型は、上型１１と下型１２とによって構成されており、ＣＯＢ基板１０は、上型１１と下型１２との間に挟持されるようにして装着される。

図４（ｃ）にも示すように、下型１２には、下型上面１２ａから下型裏面１２ｂに貫通する樹脂注入用のゲート１４が設けられている。ゲート１４は、下型１２に基板２を装着したとき、基板２に設けられているゲート７に対応する位置に形成されている。

下型１２には、上方に突出して延びる位置決めピン１３（突起部）が１つの角付近に設けられている。なお、下型１２には、位置決めピン１３の対角付近にも、図示しない位置決めピンがもう一つ設けられている。一方、基板２には、上述したとおり、位置決め孔８および位置決め孔９が対角線上に２箇所に設けられており、位置決め孔８および位置決め孔９は、それぞれ、位置決めピン１３および図示しないもう一つの位置決めピンに対応する位置に設けられている。

そして、ＣＯＢ基板１０を金型に装着する場合には、位置決めピン１３と位置決め孔８とが、また、図示しないもう一つの位置決めピンと位置決め孔９とが、それぞれ嵌合する。これにより、金型と基板２との面方向（基板上面２ａに対して水平方向）の位置合わせが可能となる。その後、上型１１が閉じられて、基板２は、上型１１と下型１２との間に挟持され、縦方向（基板上面２ａに対して垂直方向）にも固定される。

なお、本実施の形態においては、下型１２に位置決めピンが、また、基板２に位置決め孔が、それぞれ２箇所に設けられた例を示しているが、正確に位置決めすることができれば２箇所以上に設けられていてもよく、特に限定はされない。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）において、上型１１と下型１２とからなる金型にＣＯＢ基板１０を装着した場合のＢ−Ｂ’の矢視断面図である。

上型１１には、金型凹部１１ａが設けられており、上型１１が閉じられると、基板２において発光素子３が実装されている箇所に、基板上面２ａと金型凹部１１ａとによって空洞部１５が形成される。また、発光素子３の近傍には、樹脂を注入するためのゲート７が設けられている。さらに、上述したとおり、下型１２には、ゲート７に対応する位置にゲート１４が設けられており、ゲート７とゲート１４とが１つの樹脂注入路を形成している。

図４（ｃ）に示すようにＣＯＢ基板１０を金型に装着した後は、破線矢印が示すように、ゲート７とゲート１４とによって形成される樹脂注入路を通じて、空洞部１５に、流動性の樹脂を注入する。空洞部１５に注入された樹脂は、所定の時間、所定の温度によって熱せられる。例えば、シリコーン樹脂を用いる場合には、金型に注入した後、まず、１５０℃で２分間熱する。その後、金型から取り出し、さらに、１５０℃のオーブンで３時間熱する。これにより、上記注入された樹脂は硬化し、基板上面２ａに密着する。そして、図２に示すような樹脂成型物５が成型される。これにより、発光素子３は、発光素子３と基板２とを電気的に接続するワイヤーも含めて樹脂封止され、樹脂封止部６が形成される。

（ドーム型レンズ形状の樹脂封止部を備えた構成）
図５は、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６によって発光素子３が封止された樹脂封止部１７を備えている面光源装置１８を示す概略斜視図である。樹脂封止部１７は、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する三種類の発光素子３が、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６によって封止されて形成されている。樹脂封止部１７は、基板上面２ａの全体に格子状に敷きつめられて配置されている。なお、図５においては、図面の見易さを考慮し、一部の樹脂封止部１７のみを図示している。

発光素子３を封止する樹脂成型物１６の形状をドーム型とすることによって、発光素子３が発する光を、前方へ効率よく出射させることができるようになる。これにより、面光源装置１８においては、発光素子３の消費電力を抑えることができる。

図６は、樹脂封止部１７において、発光素子３から出射される光の進路を表す図である。図６に示すとおり、発光素子３から発せられた光は、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６内において、屈折率に従って屈折し、光１９となって外部に出射される。すなわち、樹脂封止部１７においては、樹脂成型物１６をドーム型のレンズ形状に成型することによって、点光源である発光素子３から放射状に広がる光を得ることができるようになる。さらに、樹脂封止部１７が基板上面２ａの全体に格子状に配列されることによって、液晶パネルのバックライトなどに適した光を出射する面光源を得ることができる。

（光反射成型物を備えた構成）
図７は、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６によって発光素子３が封止された樹脂封止部１７を備えている面光源装置であって、樹脂封止部１７の周囲に光反射成型物２０を備えた面光源装置２５を示す概略斜視図である。また、基板２４においては、樹脂封止部１７が基板上面２４ａの全体に格子状に敷きつめられて配置されている。なお、図７においては、図面の見易さを考慮し、一部の樹脂封止部１７のみを図示している。

光反射成型物２０は、樹脂封止部１７から側方に出射される光を反射面２１によって上方（発光素子３の主たる出射方向）に反射する。これにより、樹脂封止部１７の上方に向かう光量を増加させることができるため、効率よく高輝度に光を取り出すことができる。

また、図７に示すように、面光源装置２５においては、樹脂封止部１７と光反射成型物２０との間に、間隙部２２を設けている。間隙部２２を設けることによって、樹脂封止部１７と光反射成型物２０とがそれぞれ熱膨張した場合においても互いに接触することはない。したがって、熱膨張した場合に、樹脂封止部１７と光反射成型物２０とが互いに接触することに起因する界面剥離を引き起こす問題は発生しない。

なお、光反射成型物２０は、樹脂封止部１７から出射される光を上方に反射することを目的としているため、反射率の高い白色樹脂によって形成されることが好ましい。光反射成型物２０を形成する樹脂は、具体的には、ＬＣＰ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、あるいは、ＰＰＡ（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ）が好ましい。また、発光素子３が出射する光（例えば、ＬＥＤ光）による劣化が少ない樹脂が好適である。

また、面光源装置２５を構成する基板２４には、ゲート２３および凹部９８が設けられている。ゲート２３は、金型を用いて光反射成型物２０を成型する場合に、光反射成型物２０を形成する白色樹脂の注入口として用いられる。なお、光反射成型物２０の体積は、樹脂封止部１７を構成する樹脂成型物１６に比べて大きく、光反射成型物２０を成型する工程において注入する白色樹脂の量も多くなる。そこで、白色樹脂を効率的に注入できるようにするため、ゲート２３の直径は、樹脂成型物１６の成型に用いられるゲート７と比べて大きくすることが好ましい。

図８（ａ）〜（ｂ）は、図７に示す面光源装置２５のＣ−Ｃ’における矢視断面図である。図８（ａ）に示す面光源装置２５ａと図８（ｂ）に示す面光源装置２５ｂとでは、図７において示した反射面２１の形状が異なる。

図８（ａ）は、光反射成型物２０の反射面２１ａが傾斜した平面形状を有する例を示す図である。反射面２１ａに傾斜を持たせることによって、樹脂封止部１７から側方に出射される光を上方に反射できる。つまり、樹脂封止部１７から出射される光を集光できるようになる。しかしながら、傾斜を有する反射面２１ａによって集光された光は、指向性までは有さない。したがって、反射面２１ａに傾斜を有する面光源装置２５ａは、照明などに好適である。

また、図８（ｂ）は、光反射成型物２０の反射面２１ｂが曲率を有する例を示す図である。反射面２１ｂに曲率を持たせることによって、反射面２１ａと同様に、樹脂封止部１７から側方に出射される光を上方に反射し、樹脂封止部１７から出射される光を集光できるようになる。そして、曲率を有する反射面２１ｂによって集光された光は、強い指向性を有する。したがって、反射面２１ｂに曲率を有する面光源装置２５ｂは、カメラ用フラッシュなどに好適である。

次に、面光源装置２５の製造方法について説明する。面光源装置２５は、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６によって発光素子３が封止された樹脂封止部１７を備えている面光源装置であって、さらに樹脂封止部１７の周囲に光反射成型物２０を備えている。図９（ａ）〜（ｂ）は、面光源装置２５の製造工程を示す図である。なお、発光素子等が実装されているＣＯＢ基板を用意し、金型に装着する工程については、図４（ａ）、図４（ｂ）に示す面光源装置１の製造工程と同様であり、ここでは説明を省略する。

図９（ａ）は、上型２６と下型２７とからなる金型に基板２４を装着した状態の断面図である。なお、基板２４は、発光素子３などを実装してＣＯＢ基板を構成している。

上型２６には、金型凹部２６ａが設けられており、上型２６が閉じられると、基板２４において発光素子３が実装されている箇所に、基板上面２４ａと金型凹部２６ａとによって、ドーム型のレンズ形状の空洞部２８が形成される。また、基板２４には、発光素子３の近傍に、樹脂を注入するためのゲート３０が設けられている。さらに、下型２７には、ゲート３０に対応する位置にゲート２９が設けられており、ゲート２９とゲート３０とが１つの樹脂注入路を形成している。

また、下型２７には、基板２４を装着した場合に、凹部９９に対応する位置に凸部９７が設けられている。そして、ゲート２９は、凸部９７を通って、下型２７を貫通している。このようにして、ゲート一段落とす、すなわち、基板２４に凹部９９を設けていることによって、成型後、基板２４を下型２７から取り外した場合、ばりが発生しても凹部９９の内部に収まり、ばりが基板２４の下面から突出することはない。

図９（ａ）に示すように基板２４を金型に装着した後は、破線矢印が示すように、ゲート２９とゲート３０とによって形成される樹脂注入路を通じて、空洞部２８に、流動性の光透過性の樹脂を注入する。空洞部２８に注入された樹脂は、所定の時間、所定の温度によって熱せられ、硬化し、基板上面２４ａに密着する。そして、図７に示すようなドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６が成型される。これにより、発光素子３はドーム型のレンズ形状に樹脂封止され、効率よく光を出射する樹脂封止部１７が形成される。

図９（ｂ）は、上型３１と下型３２とからなる光反射成型物の成型金型に、基板２４を装着した状態の断面図である。図９（ｂ）において金型に装着されている基板２４は、図９（ａ）に示す工程において、基板上面２４ａに、樹脂封止部１７が形成されている。

上型３１には、金型凹部３１ａが設けられており、上型２６が閉じられると、基板２４において樹脂封止部１７が形成されている箇所に、基板上面２４ａと金型凹部３１ａとによって、空洞部３３が形成される。空洞部３３によって、樹脂封止部１７が形成された基板２４を光反射成型物の成型金型に装着する場合に、樹脂封止部１７を傷つけることなく上型３１を閉じることができる。

また、上型３１には、金型凹部３１ｂが設けられており、上型３１が閉じられると、基板２４においてゲート２３が設けられている箇所に、基板上面２４ａと金型凹部３１ｂとによって、空洞部３４が形成される。空洞部３４の形状は、光反射成型物２０の形状に対して相補的な形状である。さらに、下型３２には、ゲート２３に対応する位置にゲート３５が設けられており、ゲート２３とゲート３５とが１つの樹脂注入路を形成している。

また、下型３２には、基板２４を装着した場合に、凹部９８に対応する位置に凸部９６が設けられている。そして、ゲート３５は、凸部９６を通って、下型３２を貫通している。このようにして、ゲート一段落とす、すなわち、基板２４に凹部９８を設けていることによって、成型後、基板２４を下型３２から取り外した場合、ばりが発生しても凹部９８の内部に収まり、ばりが基板２４の下面から突出することはない。

図９（ｂ）に示すように、樹脂封止部１７が形成されている基板２４を金型に装着した後は、破線矢印が示すように、ゲート２３とゲート３５とによって形成される樹脂注入路を通じて、空洞部３４に、流動性の樹脂を注入する。空洞部３４に注入された樹脂は、所定の時間、所定の温度によって熱せられる。例えば、ＰＰＡ樹脂を用いる場合には、金型に注入した後、３４０℃に熱した樹脂を、金型温度１４０℃で熱する。これにより、上記注入された樹脂は硬化し、基板上面２４ａに密着する。これにより、図７に示すような光反射成型物２０が成型される。

（バックライト光源への適用例）
以下に、本発明にかかる面光源装置２５を液晶表示装置のバックライトに適用した例について説明する。図１０は、本発明にかかる面光源装置２５をバックライトとして備えている液晶表示装置３８を表す分解斜視図である。

液晶表示装置３８は、液晶パネル３６と光学シート３７とバックライトとしての面光源装置２５（以下、バックライト２５と表現する）とを備えて構成されている。

液晶パネル３６は、偏光板、透明電極、配向膜、カラーフィルタなどから構成される２枚のガラス基板の間に液晶が挟まれて封入される周知のものを用いることができる。バックライト２５から出射された光は、光学シート３７を介して、液晶パネル３６を構成するカラーフィルタを透過する。

光学シート３７は、液晶パネル３６とバックライト２５との間に配置され、液晶パネルとほぼ同じ大きさの矩形形状のシートである。光学シート３７は、レンズシート３７ａと拡散板３７ｂとによって構成される。拡散板３７ｂは、到達する光の一部を拡散し、一部を透過する機能を有している。したがって、バックライト２５から照射される光は、拡散板３７ｂによって拡散されつつ透過する。また、レンズシート３７ａは、拡散板３７ｂを透過した光を、液晶パネル３６の方向へ集光させる。これにより、液晶パネル３６の背面を平面的にほぼ均一に照射するようになる。なお、より均一な面光源を実現するために、バックライト２５と光学シート３７との間に一定の空間を確保することが好ましい。

バックライト２５は、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６によって発光素子３が封止された樹脂封止部１７を備えている面光源装置であって、樹脂封止部１７の周囲に光反射成型物２０を備えている（図７参照）。また、基板２４においては、樹脂封止部１７が基板上面２４ａの全体に格子状に敷きつめられて配置されている。なお、図１０においては、図面の見易さを考慮し、一部の樹脂封止部１７のみを図示している。

バックライト２５は、ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物１６によって発光素子３が封止された樹脂封止部１７は、直接基板２４上に形成されている。これにより、バックライト２５は、発光素子がパッケージ化された発光デバイスによって構成されるバックライトに比べ、薄型化することが可能となる。

（照明装置への適用例）
図１１は、シリンドリカルレンズ形状の樹脂成型物４０によって発光素子３が封止された樹脂封止部４１を備えている面光源装置４３を示す概略斜視図である。基板４２には、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を発する三種類の発光素子３が、基板上面４２ａの全体に格子状に敷きつめられて配置されている。樹脂封止部４１は、基板上面４２ａに格子状に配列されている発光素子３について、縦方向の一列ごとに１つのシリンドリカルレンズ形状の樹脂成型物４０によって封止されて形成されている。そして、樹脂成型物４０を成型する場合における光透過性樹脂の注入口であるゲート３９が、形成される樹脂封止部４１に対応して設けられている。

図１１に示す例では、ゲート３９は、１つの樹脂封止部４１に対して１つのみ設けられているが、効率的に樹脂を注入できるようにするため、複数設けられていてもよく、特に限定はされない。なお、図５においては、図面の見易さを考慮し、一部の発光素子３および樹脂封止部４１のみを図示している。

発光素子３を封止する樹脂成型物４０の形状をシリンドリカルレンズ形状とすることによって、線状の光源を複数得ることができる。

以下に、本発明にかかる面光源装置４３を照明装置５０の光源として適用した例について説明する。図１２は、本発明にかかる面光源装置４３を光源として備えている照明装置５０を示す分解斜視図である。

照明装置５０は、カバー４５とベース４４と面光源装置４３とを備えて構成されている。カバー４５は、取り付けフランジ４５ａを備えている。取り付けフランジ４５ａには、孔４７が設けられている。また、面光源装置４３が取り付けられているベース４４には、ビス４６と螺合する孔４９が設けられている。そして、ビス４６を、孔４７に挿通し、孔４９と螺合させることによって、カバー４５をベース４４に固定する。なお、ベース４４は、放熱部材によって形成されており、ヒートシンクとしての機能も有する。すなわち、面光源装置４３において発生する熱は、熱伝導性の高いベース４４に伝達されることによって、効率よく放熱される。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

（他の構成）
なお、本発明を、以下のように表現することも可能である。

（第１の構成）
複数の発光素子が搭載されている基材において、発光素子搭載面側に金型を設置し、基材に設けられた成型用樹脂の注入口へ樹脂を注入することで、複数の樹脂部を一体に同時成型することを特徴とする面光源装置。

（第２の構成）
上記基材には、金型を設置する際に、搭載された発光素子との位置関係を決めるための孔が２箇所以上設けられ、金型には前記孔に対応する突起部が設けられたことを特徴とする第１の構成に記載の面光源装置。

（第３の構成）
上記基材は、絶縁性樹脂材料からなることを特徴とする第１の構成に記載の面光源装置。

（第４の構成）
上記複数の樹脂部は、単一の発光素子または複数の発光素子を一体で封止された樹脂部であることを特徴とする第１の構成に記載の面光源装置。

（第５の構成）
前記注入口は、基材面において発光素子を一体で封止した各樹脂部の領域内に1箇所配置されたことを特徴とする第４の構成に記載の面光源装置。

（第６の構成）
前記樹脂部には、透明樹脂を用い発光素子の光透過率を向上したものを用いたことを特徴とする第１の構成に記載の面光源装置。

（第７の構成）
前記樹脂部の樹脂成型形状をシリンドリカルレンズ等、各種レンズ形状とし発光素子から出た光を集光、散乱させる機能を有する第１の構成に記載の面光源装置。

（第８の構成）
前記樹脂部には、樹脂中に蛍光体含有いる構造を有する第１の構成に記載の面光源装置。

（第９の構成）
上記複数の樹脂部は、単一の発光素子または複数の発光素子を一体で封止された樹脂部とその周囲に設けられた樹脂部であることを特徴とする第１の構成から第８の構成のうちいずれか１つの構成に記載の面光源装置
（第１０の構成）
発光素子を封止した樹脂部と、その周囲の樹脂部は、異なる樹脂を用いて成型されたことを特徴とする第９の構成に記載の面光源装置。

（第１１の構成）
発光素子を封止した樹脂部と、その周囲の樹脂部は、金型を用いて別々にそれぞれ同時成型されたことを特徴とする第９の構成に記載の面光源装置。

（第１２の構成）
発光素子を封止した樹脂部は、透明樹脂または樹脂中に蛍光体を含有させたものからなり、その周囲の樹脂部は白色樹脂からなることを特徴とする第９の構成に記載の面光源装置。

（第１３の構成）
発光素子を封止した樹脂部に対して、その周囲の樹脂部は、発光素子に面する側に傾斜面を持たせたことを特徴とする第９の構成に記載の面光源装置。

（第１４の構成）
前記傾斜面は、所定の曲率を持たせたことを特徴とする第１３の構成に記載の面光源装置。

（第１５の構成）
第１の構成から第１４の構成のうちいずれか１つの構成に記載の面光源装置を用いた液晶表示用ＬＥＤバックライトユニット。

（第１６の構成）
第１の構成から第１４の構成のうちいずれか１つの構成に記載の面光源装置を用いたＬＥＤ照明装置。

本発明は、ＬＥＤなどの発光素子が基板に実装されて構成される光源装置に適用することが可能である。特に、薄型化が要求される液晶表示装置のバックライトユニットなどとして、好適に利用することができる。

本発明にかかる面光源装置の概略斜視図である。 図１のＡ−Ａ’における矢視断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、樹脂封止部における発光素子の配置の例を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明にかかる面光源装置の製造工程を示す図である。 ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物によって発光素子が封止された樹脂封止部を備えている面光源装置を示す概略斜視図である。 図５に示す樹脂封止部において、発光素子３から出射される光の進路を表す図である。 ドーム型のレンズ形状の樹脂成型物によって発光素子が封止された樹脂封止部を備えている面光源装置であって、樹脂封止部の周囲に光反射成型物を備えた面光源装置を示す概略斜視図である。 （ａ）〜（ｂ）は、図７に示す面光源装置のＣ−Ｃ’における矢視断面図である。 （ａ）〜（ｂ）は、図７に示す面光源装置の製造工程を示す図である。 本発明にかかる面光源装置をバックライトとして備えている液晶表示装置を表す分解斜視図である。 シリンドリカルレンズ形状の樹脂成型物によって発光素子が封止された樹脂封止部を備えている面光源装置を示す概略斜視図である。 本発明にかかる面光源装置を光源として備えている照明装置を示す分解斜視図である。 従来の発光デバイスが搭載された基板を示す図である。 発光デバイスの上面にレンズを装着した様子を示す図である。 基板上にダイボンドされている発光素子の上に樹脂をポッティングし、そのまま硬化させて、円柱型の樹脂成型物を形成した様子を表す図である。

符号の説明

１ 面光源装置
２ 基板
２ａ 基板上面
２ｂ 基板裏面
３ 発光素子
４ ワイヤー
５ 樹脂成型物（レンズ型樹脂成型物）
６ 樹脂封止部
７ ゲート（樹脂注入用通路）
８ 位置決め孔
１１ 上型（金型）
１２ 下型（金型）
１３ 位置決めピン（突起部）
２０ 光反射成型物
２１ 反射面
２１ａ 反射面（傾斜）
２２ｂ 反射面（曲率）
２３ ゲート
３８ 液晶表示装置
４９ 照明装置
９９ 凹部

Claims (13)

1. 基板と、
   該基板上に電気的に配線された発光素子とを備え、
   該基板には、上記発光素子が載置された上面から裏面に貫通する樹脂注入用通路の口が凹部状に、発光素子の配置に対応して形成され、
   上記樹脂注入用通路を通して注入された樹脂を金型を用いて成型したレンズ型樹脂成型物によって、上記発光素子が覆われていることを特徴とする光源装置。
2. 上記レンズ型樹脂成型物は、
   発する光の色が異なる複数の発光素子を一体的に封止していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 上記レンズ型樹脂成型物は、
   光を透過する透明な樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 上記レンズ型樹脂成型物は、
   蛍光体を含有した樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
5. 上記レンズ型樹脂成型物は、
   ドーム型レンズ形状、あるいは、シリンドリカルレンズ形状であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
6. 上記基板は、
   上記発光素子が載置された上面から裏面に貫通する少なくとも２つ以上の位置決め孔をさらに備え、
   上記位置決め孔は、
   上記レンズ型樹脂成型物を成型するための金型に設けられている突起部と嵌合することによって、上記金型に対して上記基板を装着する位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
7. 上記基板は、
   上記レンズ型樹脂成型物から出射された光の強度を強める光反射成型物をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
8. 上記光反射成型物は、
   光を反射する白色樹脂によって形成されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
9. 上記光反射成型物は、
   上記レンズ型樹脂成型物から出射された光を反射する面が、傾斜を有する平面形状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
10. 上記光反射成型物は、
    上記レンズ型樹脂成型物から出射された光を反射する面が、曲率を有する形状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
11. 基板と、該基板上に電気的に配線された発光素子とを備え、上記発光素子はレンズ型樹脂によって覆われている光源装置の製造方法であって、
    上記基板には、上記発光素子が載置された上面から裏面に貫通する樹脂注入用通路の口が凹部状に、発光素子の配置に対応して形成されており、
    上記樹脂注入用通路を通して樹脂を注入して、上記レンズ型樹脂成型物を金型を用いて成型するレンズ型樹脂成型物成型工程を含むことを特徴とする光源装置の製造方法。
12. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置をバックライトユニットとして備えていることを特徴とする液晶表示装置。
13. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置を光源とすることを特徴とする照明装置。

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