專利名稱：發光裝置、面發光裝置以及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種具備從入射面向出射面導光的導光部的發光裝置、面發光裝置以 及顯示裝置。
背景技術：
為了對液晶顯示面板等進行照明，使用沿導光板的側面呈列狀配置發光裝置的背 光器件。另外，在從背面向液晶電視等大型的顯示面照射的情況下，在大張的配線基板上呈 陣列狀地配置有多個發光裝置的背光器件廣為人知。作為用于大型背光器件的發光裝置，組合有作為點光源的發光元件和光束控制部 件(導光部件)的發光裝置廣為人知(例如，參照專利文獻1)。導光部件例如為平面形狀 為帶有圓弧的大致四邊形，并以發光元件的發光中心為中心地形成有半球形的凹坑。另外， 形成為在光出射面的中央處向下凸出的平滑的曲面形狀的第一光出射面和以包圍第一光 出射面周圍的方式連續形成為向上凸出的平滑的曲面形狀的第二光出射面，形成在外表明 側，以作為光控制出射面。對于呈矩陣狀配置這種發光裝置的面光源裝置而言，由于各個發光裝置能夠使來 自發光元件的光朝所期望的照射范圍內平滑地擴散，所以可獲得亮度均勻的照明光。專利文獻1 日本特開2007-227410號公報
發明內容
然而，以往的發光裝置中存在如下的問題。以往的發光裝置的光束控制部件為帶 有圓弧的大致四邊形并且在中心形成有半球狀的凹坑，所以光向全方位均等地擴散。因此， 在呈等邊方格狀等間隔地配置各發光裝置的情況下，能夠獲得亮度均勻的照明光。另外，在 顯示面橫向較長的情況下，例如寬畫面的液晶電視等，若其橫向長度與縱向長度的比率為 16比9，通過將橫向的發光裝置的數量和縱向的發光裝置的數量比設為16比9，可將發光裝 置配置成等邊方格狀。然而，由于發光裝置的個數要根據發光裝置的光束量、成本來決定， 所以有時難以將橫向發光裝置的個數和縱向發光裝置的個數設為16比9。在這種情況下， 將發光裝置配置成橫向間隔和縱向間隔不同的長方格狀。在將以往的發光裝置配置成長方 格狀的情況下，例如在短軸方向發光裝置彼此的照射光重疊而導致亮度過高、或在長軸方 向發光裝置的照射光不足而導致亮度變低，從而可能無法在顯示面獲得均勻的亮度。本發明的目的在于實現一種不論在配置成等邊方格的情況下還是在配置成長方 格的情況下都能對整個所期望的范圍均勻地進行光照的發光裝置、面發光裝置以及顯示裝 置。為了實現上述目的，本發明將發光裝置構成為具有在出射面形成的凹部和兩個相 對的平面部的結構。具體而言，例示的發光裝置具備發光元件和覆蓋發光元件上方的透鏡部，透鏡部 具有來自發光元件的光入射的入射面、從入射面入射的光出射的出射面、沿貫通入射面和出射面的方向延伸的光軸、在出射面的包含光軸的區域形成的凹部、在隔著光軸相對的位 置分別形成的兩個平面部，出射面是在兩個平面部之間形成的向上凸出的曲面，光軸與發 光元件的基準光軸一致。發明效果根據本發明的發光裝置、面發光裝置以及顯示裝置，不僅在配置成等邊方格的情 況下，在配置成長方格的情況下也能對整個所期望的范圍均勻地進行照光。
圖1是表示一實施方式的顯示裝置的剖視圖。圖2是表示一實施方式的顯示裝置的立體圖。圖3 (a) (c)表示一實施方式的發光裝置，(a)是俯視圖，(b)是沿IIIb-IIIb線 的剖視圖，(c)是沿(a)的IIIc-IIIc線的剖視圖。圖4是將一實施方式的發光裝置的發光元件部放大示出的剖視圖。圖5(a)及(b)是表示一實施方式的發光裝置的配光特性的曲線圖，(a)表示第一 假想面的配光特性，(b)表示第二假想面的配光特性。圖6是用于說明第一假想面以及第二假想面的圖。圖7是表示一實施方式的面發光裝置的布局的俯視圖。圖8(a) (C)是表示一實施方式的發光裝置的在透鏡部形成凹部的變形例的剖 視圖。圖9(a)及(b)是表示一實施方式的發光裝置的在透鏡部形成的平面部的變形例 的剖視圖。
具體實施例方式例示的發光裝置具備發光元件和覆蓋發光元件上方的透鏡部，透鏡部具有來自發 光元件的光所入射的入射面、從入射面入射的光所出射的出射面、沿貫通入射面和出射面 的方向延伸的光軸、在出射面的包含光軸的區域形成的凹部、在隔著光軸相對的位置分別 形成的兩個平面部，出射面是在兩個平面部之間形成的向上凸出的曲面，光軸與發光元件 的基準光軸一致。例示的發光裝置在大致半球形的半球透鏡的透鏡部的出射面的包含光軸的區域 具有凹部，發光元件的基準光軸與透鏡部的光軸一致。因此，利用從光入射面入射的發光元 件的光不會僅使基準光軸上變亮，能夠獲得亮度均勻的照明光。另外，在出射面形成有切除 隔著光軸相對的位置而形成的平面部。因此，從發光元件朝向平面部的光向光軸的方向傾 斜地折射，并與朝向直接出射面的光一同出射。因此，形成有平面部側的亮度變高，從而能 夠獲得向以基準光軸為中心地形成有平面部側大幅擴散的亮度分布。因此，即使在配置成 長方格狀的情況下，若將在長軸方向相鄰的發光裝置的平面部配置成相互面對，將能夠對 所期望的整個范圍均勻地進行光照。在這種情況下，通過光軸且連結兩個平面部的第一假想面的配光曲線以及與第一 假想面正交的第二假想面的配光曲線，在特定的角度方向具有極大值，并且只要將第一假 想面的配光曲線的極大值設定得比第二假想面的配光曲線的極大值大即可。
在例示的發光裝置中，兩個平面部是相互平行且相對于光軸平行的面，兩個平面 部與光軸的距離可以相互相等，也可以相對于光軸傾斜，兩個平面部與光軸所形成的角可 以彼此相等。在例示的發光裝置中，凹部可以形成為半球狀、圓錐狀或者開口面的直徑比底面 大的圓錐臺狀。在例示的面發光裝置中，呈格子狀地配置多個例示的發光裝置，多個發光裝置在 第一方向上以平面部彼此對置的方式配置，并在與第一方向相交的第二方向上以比第一方 向上的間隔更窄的間隔配置。例示的顯示裝置具備例示的面發光裝置和將來自面發光裝置的光作為光源使用 的影像顯示部。通過將例示的面發光裝置作為光源使用，能夠實現可抑制亮度不均的影像 顯示裝置。在這種情況下，影像顯示部采用根據影像信號對來自面發光裝置的光進行空間 調制以顯示影像的結構即可。利用具有接受面發光裝置的光并局部地變化透射率的影像顯 示部，能夠根據影像調整亮度并抑制亮度不均。另外，影像顯示部為透射型液晶面板即可。 這樣，利用來自面發光裝置的同樣的照射光，能夠欣賞到沒有亮度不均的影像。(一實施方式)參照
本發明的一實施方式。圖1表示一實施方式的面發光裝置的剖面結 構。如圖1所示，顯示裝置具備影像顯示部D、配置在影像顯示部D背面的調光部件20、與 調光部件20隔開規定間隔配置的面發光裝置30。影像顯示部D為透射型或者半透射型的 液晶顯示面板等即可。本實施方式的顯示裝置例如將來自面發光裝置30的光根據影像信號進行空間調 制并通過影像顯示部D顯示。另外，可將半透射型的液晶顯示面板等用于影像顯示部D，可 將來自面發光裝置30的光和外部光根據使用場所等分別利用。例如可以將面發光裝置30 單純地替換為熒光燈等照明裝置，以作為背光器件使用。這種情況下，可將影像顯示部D作 為利用透光的材料形成的看板等。調光部件20具備擴散板21、擴散薄片(sheet) 22、第一調光薄片23、第二調光薄 片24。為了使面發光裝置30的光擴散，擴散板21為表面形成為粗糙面的毛玻璃狀的樹脂 制的板材。擴散板21可由聚碳酸酯(PC)樹脂、聚酯(PS)樹脂、環狀聚烯烴(COP)樹脂等 形成。擴散薄片22是為使擴散板21所擴散的光進一步擴散而設置的樹脂制的薄片。擴散 薄片22由聚酯樹脂等形成即可。第一調光薄片23由聚酯樹脂構成，在其表面具有形成包 含丙烯酸樹脂的截面三角形狀的凸條狀的條紋(線狀三角凸部)的棱形面。該棱形面在剖 視下為鋸齒形狀。第一調光薄片23將由擴散板21以及擴散薄片22所擴散的光向影像顯 示部D方向聚光。第二調光薄片24對由第一調光薄片23未能完全聚光的光進行聚光。另 外，在第二調光薄片24，通過使S波反射到面發光裝置30側，來增加透過影像顯示部D的P 波。由此，能夠實現累積光亮增加而使亮度提高。這樣，通過第一調光薄片23以及第二調 光薄片24，能夠抑制亮度不均。面發光裝置30具備搭載基板31和發光裝置32。搭載基板31是在環氧系樹脂等 的大張的絕緣性基板上形成有用于向發光裝置32供給電源的配線圖案的印制電路基板。以下，參照
發光裝置32的結構。圖2表示發光裝置32的示意性的形狀。 圖3(a) (c)分別示出發光裝置32的俯視結構、沿IIIb-IIIb線的剖視結構、沿(a)的IIIc-IIIC線的剖視結構。發光裝置32具備發光元件110、保持發光元件110的印制電路 基板120、覆蓋發光元件110上方的導光部件130。發光元件110是通過對依次地形成η型 半導體層和發光層和P型半導電體層且在蝕刻發光層以及P型半導體層和η型半導體層的 一部分而露出的η型半導體層上形成的η側電極、連接在P型半導體層上的P側電極施加 電壓而作為點光源發揮功能的藍色發光二極管。如圖4所示，發光元件110與形成在印制電路基板120上的配線圖案123連接。印 制電路基板120在由環氧系樹脂或陶瓷形成的絕緣基板121上形成有通過凸塊125向發光 元件110的η側電極以及ρ側電極供給電源的配線圖案123。配線圖案123通過通孔電極 127與外部端子129導通連接。發光元件110整體由熒光層112覆蓋。熒光層112是外形形成為長方體的含有熒 光體的樹脂層。通過使熒光體成為由來自發光元件110的藍色和補色形成的黃色，藍色和 黃色混色后能夠作為發光為白色的發光裝置32。作為熒光體，使用硅酸鹽熒光體、釔鋁石榴 石(YAG)系熒光體即可。熒光層112通過印刷法形成即可。導光部件130是由硅系樹脂形成的將來自發光元件110的光向較廣的范圍配光的 部件。該導光部件130在搭載有發光元件110的印制電路基板120上形成熒光層112之 后，通過壓縮成型法、轉移成型法(transfer molding)形成即可。導光部件130具備透鏡 部132和形成在透鏡部132的周圍的具有平面正方形的外形的凸緣部134。優選對導光部 件130進行鏡面剖光。透鏡部132大致為半球形狀的半球透鏡。透鏡部132覆蓋在發光元件110上，并 以使透鏡部132的光軸與發光元件110的基準光軸一致的方式，將發光元件110配置在透 鏡部132的底面的中心處。基準光軸L是向發光元件110的頂面上延伸的假想直線。透鏡 部132的大致半球的隔著基準光軸L相對的位置分別被切除，從而具有沿著基準光軸L的 兩個平面部132b。平面部132b相互平行且與基準光軸L平行。兩個平面部132b之間成為由向上凸出的曲面構成的透鏡部132的出射面S2。在 出射面S2上的包含基準光軸L的區域形成有以基準光軸L為中心將大致半球形或球面的 一部分切去后的呈凹陷形狀的凹部132a。與透鏡部132的熒光層112的界面成為來自發光 元件110的光所入射的入射面Si。以下，說明本實施方式的發光裝置的配光特性。圖5(a)以及(b)表示本實施方式 的發光裝置的配光曲線。圖5(a)是圖6所示的第一假想面151的配光曲線，圖5(b)是圖6 所示的第二假想面152的配光曲線。第一假想面151是通過基準光軸L且向連結兩個平面 部132b的χ方向擴展的面。第二假想面152是與第一假想面正交向y方向擴展的面。對 于用于測量配光特性的發光裝置的透鏡部132，將直徑為3. 6mm的大致半球形的半球透鏡 的兩端部以0. Imm或者0. 2mm為單位地進行切除而形成平面部132b。如圖5(a)所示，第一假想面151上的配光曲線，在從基準光軸L開始的水平觀察 角為士60°左右時其相對亮度達到最大值(極大值)，從而在基準光軸L上形成了其強度 得到抑制的曲線。這是因為，利用形成在透鏡132的頂部的凹部132a，基準光軸L方向的光 向周圍擴散。因此，通過在大致半球形的透鏡部132的頂部設置凹部132a，可在較廣的范圍 內均勻地進行光照。在以0. Imm或0. 2mm為單位切去半球透鏡的端部以形成平面部132b的情況下，與
6使用不形成平面部132b的半球透鏡的情況相比能夠使相對亮度的最大值更高，達到3. 5以 上。由形成平面部132b所實現的相對亮度的升高，是通過從發光元件110向平面部132b 入射的光從形成為大致半球形狀的射出面S2向放射光的方向(成為極大值的方向)折射 以及反射而產生的。另外，提高相對亮度的效果在于可以使平面部132b彼此的間隔窄的一 方增大。另外，如圖5(b)所示，第二假想面152上的配光曲線與第一假想面151上的配光 曲線相同，在垂直觀察角為士60°左右時相對亮度表示為極大值，從而在基準光軸L上形 成了其強度被抑制的曲線。然而，與第一假想面的配光曲線不同，相對亮度的極大值在形成 有平面部132b的情況下與未形成有平面部132b的情況基本相同。這是因為，在第二假想 面152上，形成有平面部132b的情況與未形成平面部132b的情況都形成為基本相同的形 狀。如上所述，在不具有平面部132b光各向同性擴展的發光裝置配置成長方格狀以 形成面發光裝置的情況下，例如在短軸方向發光裝置彼此的照射光重疊而亮度變得過高、 而在長軸方向發光裝置的照射光不足而導致亮度變低，從而可能無法獲得均勻的亮度。另 外，對具有平面部132b的本實施方式的發光裝置而言，光沿與平面部132b相交的方向(χ 方向)擴散的范圍比光沿平行于平面部132b的方向(y方向)擴散的范圍廣。因此，如圖 7所示，在搭載基板31上搭載多個發光裝置32進行配置而形成面發光裝置的情況下，即使 以長軸方向的間隔為W1、短軸方向的間隔為W2的長方格狀配置，也可獲得整體均勻的光 照。這種情況下，在長軸方向上相鄰的發光裝置32彼此的平面部132b以相互對置的方式 配置即可。即，與發光裝置32的平面部132b相交的方向(χ方向)與長軸一致，而與平面 部132b平行的方向(y方向)與短軸一致即可。另外，雖然間隔Wl比間隔W2長即可，但是 間隔Wl和間隔W2的比率根據發光裝置32的配光特性適當地確定即可。這樣，本實施方式 的發光裝置32能夠容易地實現適用于具有橫向較長的顯示面的顯示裝置的面發光裝置。在本實施方式中，凹部132a形成為將大致半球形或者球面的一部分切去的凹陷 形。然而，凹部132a只要能夠使在發光元件的基準光軸上前進的光及其附近的光以向遠離 基準光軸的方向擴散的方式折射即可。因此，如圖8(a)所示，可以形成為圓錐狀。另外，如 圖8(b)所示，可以形成為凹部132a的外周端的直徑比底面的直徑大且從上部朝向底面其 直徑直線地減少的圓錐臺狀，如圖8 (c)所示，也可以形成為在凹部132a的外周端附近其直 徑變化增大且從上部朝向底面其直徑沿曲線減少的形狀。通過將凹部132a形成為這樣的形狀，若觀察凹部132a的截面，則其側面形成為直 線或者向上凸出的曲線的傾斜面。由于在傾斜面上沿基準光軸L的方向的光以遠離基準光 軸的方式折射，所以能夠調節基準光軸L上的亮度，不會僅僅使基準光軸L變亮，從而可進 行均勻的光照。另外，用于形成透鏡部132的模具加工變得容易，尤其對于一次取出多個構 件的模具，其各個模腔的每個形狀的偏差變小。由此，能夠獲得配置多個發光裝置的背光器 件上的發光強度均勻度提高的效果。兩個平面部132b彼此平行，并且，若相對于基準光軸L平行且形成在等距離的位 置，則可在兩平面部進行配光特性無偏差的同樣的光照。不過，兩個平面部132b和基準光 軸的距離沒有不必一定相等。另外，如圖9所示，也可以不使平面部132b與基準光軸平行 而使其傾斜。例如，如圖9(a)所示，可以使面對的兩個平面部132b的間隔隨著朝向頂部而逐漸變窄，另外如圖9(b)所示，也可以使面對的兩個平面部132b的間隔隨著朝向頂部逐漸 變大。這樣，能夠調整χ方向的水平觀察角處的相對亮度，也可調節配置發光裝置的間隔、數量。工業可行性本發明的發光裝置不論在配置成等邊方格的情況下還是配置成長方格的情況下 都能對整個所期望的范圍均勻地進行光照，尤其是可以有效地用于成為具有橫向較長的顯 示面的背光器件等的面發光裝置以及具有橫向較長的顯示面的顯示裝置等的發光裝置。附圖標記說明
20調光部件
21擴散板
22擴散薄片
23第一調光薄片
24第二調光薄片
30面發光裝置
31搭載基板
32發光裝置
110發光元件
112熒光層
120印制電路基板
121絕緣基板
123配線圖案
125凸塊
127通孔電極
129外部端子
130導光部件
132透鏡部
132a凹部
132b平面部
134凸緣部
151第一假想面
152第二假想面
權利要求
一種發光裝置，其具備發光元件和覆蓋所述發光元件上方的透鏡部，所述透鏡部具有來自所述發光元件的光入射的入射面；從所述入射面入射的光出射的出射面；沿貫通所述入射面和出射面的方向延伸的光軸；在所述出射面的包含所述光軸的區域形成的凹部；在隔著所述光軸相對的位置分別形成的兩個平面部，所述出射面是在所述兩個平面部之間形成的向上凸出的曲面，所述光軸與所述發光元件的基準光軸一致。
2.如權利要求1所述的發光裝置，其中，通過所述光軸且連結所述兩個平面部的第一假想面上的配光曲線以及與所述第一假 想面正交的第二假想面上的配光曲線在特定角度方向上具有極大值，所述第一假想面上的配光曲線的極大值比所述第二假想面上的配光曲線的極大值大。
3.如權利要求1或2所述的發光裝置，其中，所述兩個平面部是相互平行且相對于所述光軸平行的面， 所述兩個平面部分別與所述光軸的距離彼此相等。
4.如權利要求1或2所述的發光裝置，其中， 所述兩個平面部相對于所述光軸傾斜，所述兩個平面部分別與所述光軸所成的角彼此相等。
5.如權利要求1 4中任一項所述的發光裝置，其中，所述凹部為半球狀、圓錐狀或開口面的直徑比底面大的圓錐臺狀。
6.一種面發光裝置，其將多個權利要求1 5中任一項所述的發光裝置配置為長方格 狀，且在長軸方向上相鄰的所述發光裝置以所述平面部相互對置的方式配置。
7.—種顯示裝置，其具備權利要求6所述的面發光裝置和將來自所述面發光裝置的光 作為光源使用的影像顯示部。
8.如權利要求7所述的顯示裝置，其中，所述影像顯示部根據影像信號將來自所述面發光裝置的光進行空間調制而顯示影像。
9.如權利要求8所述的顯示裝置，其中， 所述影像顯示部為透射型液晶面板。
全文摘要
一種發光裝置，其包括發光元件(110)和覆蓋發光元件(110)上方的透鏡部(132)。透鏡部(132)具有來自發光元件(110)的光入射的入射面(S1)、從入射面(S1)入射的光出射的出射面(S2)、沿貫通入射面(S1)和出射面(S2)的方向延伸的光軸(L)。在所述出射面(S2)的包含光軸(L)的區域形成凹部(132a)，在隔著光軸(L)相對的位置分別形成兩個平面部(132b)。出射面(S2)是在所述兩個平面部(132b)之間形成的向上凸出的曲面，光軸(L)與發光元件(110)的基準光軸一致。
文檔編號H01L33/58GK101971378SQ20098010912
公開日2011年2月9日 申請日期2009年6月22日 優先權日2008年6月23日
發明者吉川智延, 山口博史, 桑原田隆志, 濱田清司, 青柳徹 申請人:松下電器產業株式會社