CN107644869A - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可提高点亮区域和非点亮区域间的对比度的面发光装置，具备：基板(120)，配置有多个光源(103)；划分部件(110)，包围各光源(103)，具备由具有顶部(110B)的壁部(110A)形成的多个区域；扩散板(130)，设置于划分部件(110)上；第一反射部(102)，设置于扩散板(130)的上表面或下表面，且设置于光源(103)的正上方；第二反射部(104)，设置于扩散板(130)的上表面或下表面，且设置于顶部(110B)的正上方。

Description

发光装置
技术领域
本说明书涉及发光装置。
背景技术
作为在液晶电视等中使用的直下式背光源，例如已知有专利文献1那样的面发光装置是公知的。
专利文献1中公开的发光装置在多个光源的周围具有周壁，且具有配置为矩阵状的框体。由此，能够进行区域调光(也叫做局部驱动)，即：将发光区域划分，防止光向区域外泄漏，同时，对每个光源控制其发光量，提高多个区域内的对比度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2013－25945号公报
发明内容
但是，在用这种面发光装置对光源进行区域调光的情况下，从点亮区域的光源射出并由扩散板等散射及导光的光向与点亮区域邻接的非点亮区域入射，非点亮区域和点亮区域间的对比度降低。
本发明的实施方式是鉴于这种情况而做出的，其目的在于提供一种可提高点亮区域和非点亮区域间的对比度的面发光装置。
本发明一实施方式的发光装置具有：基板，配置有多个光源；划分部件，将所述光源分别包围，具备由具有顶部的壁部形成的多个区域；扩散板，设置于所述划分部件上，直接或间接地与所述顶部相接；多个第一反射部，设置于所述扩散板的上表面或下表面，且设置于所述光源的正上方；第二反射部，设置于所述扩散板的上表面或下表面，且设置于所述顶部的正上方。
根据本发明一实施方式的发光装置，提供一种可提高点亮区域和非点亮区域间的对比度的面发光装置。
附图说明
图1A是本发明第一实施方式的发光装置的概略剖视图。
图1B是本发明第一实施方式的变形例的发光装置的概略剖视图。
图1C是本发明第一实施方式的其他变形例的发光装置的概略剖视图。
图1D是本发明第一实施方式的其他另一变形例的发光装置的概略剖视图。
图1E是本发明第一实施方式的其他另一变形例的发光装置的概略剖视图。
图2是表示本发明第一实施方式的发光装置的一部分的概略俯视图。
图3是表示本发明实施方式的光源的一个例子的概略剖视图。
图4是表示本发明第一实施方式的扩散板的反射图案的一个例子的概略图。
图5是表示本发明第一实施方式的扩散板的反射图案的一个例子的概略图。
图6是表示本发明第二实施方式的扩散板的反射图案的一个例子的概略图。
图7是表示本发明第二实施方式的扩散板的反射图案的一个例子的概略图。
图8是表示本发明第三实施方式的扩散板的反射图案的一个例子的概略图。
图9是用于说明本发明实施方式的效果的图。
图10是用于说明本发明实施方式的效果的图。
符号说明
102 第一反射部
103 光源
108 发光元件
122 反射膜
124 密封部件
104 第二反射部
106 第三反射部
110 划分部件
110A 壁部
110B 顶部
110C 底面
110D 贯通孔
120 基板
126A、126B 导体配线
127 光反射层
128 接合部件
130 扩散板
140 波长转换片
150 第一棱镜片
160 第二棱镜片
170 偏光片
具体实施方式
＜第一实施方式＞
参照图1A，对本发明实施方式的发光装置进行说明。
图1A是表示发光装置的整体结构的概略剖视图。本发明实施方式的发光装置具有：基板120，配置有多个光源103；划分部件110，包围各光源103，具备由具有顶部110B的壁部110A形成的多个区域；扩散板130，设置于划分部件110上，直接或间接地与所述顶部相接；多个第一反射部102，设置于扩散板130的上表面或下表面，且设置于光源103的正上方；第二反射部104，设置于扩散板130的上表面或下表面，且设置于顶部110B的正上方。
在本说明书中，所谓“光源”指的是发出光的部件，例如，不仅指自身发光的发光元件本身，还指用透光性树脂等将发光元件密封的部件，或被封装的表面安装式发光装置(也叫做LED)。例如，在本实施方式中，将用密封部件124覆盖发光元件108而成的部件作为光源103。
图2表示卸下扩散板130的状态下的发光装置的概略俯视图。本实施方式中，光源103在X方向上配置有5个，在Y方向上配置有5个，所以以矩阵状共配置有25个。由配置在基板120上的划分部件110划分为俯视时大致正方形的多个区域，在被划分的各区域的大致中央配置有光源103。
划分部件110具有光反射性，能够由壁部110A高效地反射从光源103射出的光。在本实施方式中，划分部件110具备具有底面110C和顶部110B的壁部110A。划分部件110具有由底面110C和壁部110A形成的凹部，在底面110C的大致中央部具有贯通孔110D。如图1A所示，以从下侧贯通底面110C的贯通孔的方式配置光源103，从而使光源103的上表面配置在底面110C的上侧。由此，能够由壁部110A高效地反射从光源103射出的光。
贯通孔的形状及大小只要是光源103全部露出的形状及大小即可。进而，优选地，使贯通孔的外缘位于光源103附近，从而使得底面110C也能够反射来自光源的光。
划分部件110可以使用含有由氧化钛、氧化铝、氧化硅等金属氧化物粒子构成的反射材料的树脂进行成型，也可以使用不含反射材料的树脂成型之后，在表面设置反射材料。优选地，将对于来自光源103的射出光的反射率设定为70％以上。
作为划分部件110的成型方法，举出利用模具的成型或利用光造型的成型方法。作为使用模具的成型方法，可以采用注塑成型、挤出成型、压缩成型、真空成型、气压成型、冲压成型等成型方法。例如、通过使用由PET等形成的反射片进行真空成型，能够获得底面110C和壁部110A一体形成的划分部件110。反射片的厚度例如为100～300μm。
以包围光源103的方式形成的壁部110A，优选具有相对于底面110C及基板120的上表面以从下部朝向上部扩展的方式倾斜的面。
划分部件110的底面110C的下表面和基板120的上表面用粘接部件等固定。优选用粘接部件将贯通孔的周围固定，使得来自光源103的射出光不会入射到基板120和划分部件110之间。例如，优选沿着贯通孔的外缘以环状配置粘接部件。粘接部件可以是双面胶带，也可以是热熔性粘接片，还可以是热固性树脂或热塑性树脂的粘接液。这些粘接部件优选具有高阻燃性。另外，也可以不用粘接剂，而是使用螺丝进行固定。
从光源103射出的光被壁部110A及底面110C反射，入射到配置于划分部件上方的扩散板130。如图4所示，在扩散板130的表面形成有包括第一反射部102及第二反射部104的反射图案。图4的例子中，光源103的正上方形成有第一反射部102，除此之外的全部区域形成有第二反射部104。在本说明书中，反射图案的反射率在附图中用深浅来表示，深颜色一方表示反射率比浅颜色一方高。
第一反射部102配置于光源103的正上方。在光源的正上方区域，扩散板130和光源103之间的距离OD变得最短，所以在该区域的亮度变高。特别是，扩散板130和光源103之间的距离越短，与未配置有光源103的区域的亮度差异显得越明显。通过将第一反射部102设置于扩散板130的表面，将光源103的指向性高的光中的一部分反射，使其朝光源103方向返回，从而能够抑制亮度不匀。
进而，本实施方式中，不只是光源103的正上方，在不是光源103的正上方的区域且在配置有划分部件110的顶部110B的区域的正上方配置有第二反射部104。对光源103进行区域调光时，顶部110B是成为非点亮区域和点亮区域之间的边界的区域。
点亮区域的光由扩散板130散射及导光，向邻接的非点亮区域入射，由此，点亮区域和非点亮区域间的对比度降低。图9是光入射到与点亮区域邻接的非点亮区域时的面亮度图。一旦光入射到非点亮区域，光就会通过壁部110A或底面110C的反射，向整个非点亮区域被引导，使得整个非点亮区域同样发光，从而使对比度降低。
本实施方式中，由于在扩散板的表面配置有第一反射部102及第二反射部104，能够将扩散板130的反射光或散射光由非点亮部位上的第一反射部102及第二反射部104向光源103的正上方反射。图10是光不向非点亮区域入射，而是通过第二反射部104向上方反射时的面亮度图。根据本实施方式，能够减少向与点亮区域邻接的非点亮区域入射的光量，从而提高对比度。由于第二反射部104，向上方散射及反射的光根据距光源103的距离发生光衰减，因此能够抑制特定的非点亮区域内的光量增多。
此外，在扩散板130的表面形成的第一反射部102及第二反射部104的图案不限于图4的例子，只要在光源103的正上方及顶部110B的正上方具有反射部就能够使对比度提高。此外，也可以如图5所示，将第一反射部102的反射率设定成越向第一反射部102的外侧就变得越低。
第一反射部102、第二反射部104及后述的第三反射部106可通过在扩散板130上涂布含有由氧化钛、氧化铝、氧化硅等金属氧化物粒子构成的反射材料的树脂而形成。另外，在树脂中，除了含有反射材料之外，还可以含有颜料、光吸收材料、荧光体。通过使用在树脂中含有以丙烯酸酯或环氧等为主成分的光固化性树脂，在将树脂涂布在扩散板130上后，例如通过用紫外线进行照射而粘接。另外，也可以利用来自光源103的射出光进行光固化。树脂的涂布例如可采用版式印刷法或喷墨法。
另外，第一反射部102、第二反射部104及后述的第三反射部106还可通过将设有多个用于调节反射率的开口的白色PET等粘贴在扩散板130上而形成。
在此，第一反射部102和第二反射部104的反射率可以相同，也可以不同。在使反射率不同的情况下，第二反射部104优选设定成反射率比第一反射部102小。在进行区域调光时，成为点亮部位和非点亮部位的边界的部分距光源103最远，因此，因来自光源103的照射变少而变暗。因此，通过使反射率比其他部分低，提高顶部110B正上方的亮度，从而在邻接的两个区域被点亮时，能够使两个区域的边界更加不明显。
另外，扩散板130优选与划分部件110的一个以上的顶部110B直接或间接地相接配置。即，扩散板130由划分部件110的1个以上的顶部110B直接或间接地支承。由此，抑制光源103的射出光通过扩散板130和顶部110B之间入射到与点亮区域邻接的非点亮区域，因此能够提高对比度。在此，直接相接是指，如图1E所示，扩散板130与顶部110B接触；间接相接是指，如图1D所示，在第二反射部104形成在扩散板130的下表面的情况下，扩散板130经由第二反射部104与顶部110B接触。
第一反射部102优选配置于被划分部件110划分的区域的内侧。这是因为，由第一反射部102及划分部件110反复反射或散射的来自光源103的射出光，在顶部110B和第一反射部102之间容易漏光，使点亮区域的亮度不易降低。
光源103的配光特性没有限制，但为了使由壁部110A围住的各个区域以较小的亮度不匀发光，优选为宽配光。特别是，优选各光源103具有蝙蝠翼式配光特性。由此，抑制向光源103的正上方射出的光量，扩展各光源的配光，使扩展的光向壁部110A及底面110C照射，从而能够抑制由壁部110A围住的各个区域中的亮度不匀。
在此，所谓蝙蝠翼式配光特性被定义为，将光轴L设为0°，在配光角的绝对值大于0°的角度，发光强度比0°处强的发光强度分布。在此，所谓光轴L被定义为，如图3所示，是通过光源103的中心且与基板120的平面上的线垂直相交的线。
作为具有蝙蝠翼式配光特性的光源103，例如图3所示，可使用通过密封部件124将上表面具有光反射膜122的发光元件108覆盖的光源。在发光元件108的上表面形成的光反射膜122，可以是金属膜，也可以是电介质多层膜(DBR膜)。由此，发光元件108的朝向上方的光被光反射膜122反射，发光元件108正上方的光量被抑制，可形成蝙蝠翼式配光特性。由于能够在发光元件108上直接形成光反射膜122，因此不需要蝙蝠翼式透镜，所以能够减薄光源103的厚度。
例如，直接安装在基板120上的发光元件108的高度为100～500μm，光反射膜122的厚度为0.1～3.0μm。即使包括后述的密封部件124在内，光源103的厚度也可以是0.5～2.0mm左右。与这种光源103组合的划分部件110的高度，在形成8.0mm以下、更薄的发光装置时，优选1.0～4.0mm左右；到扩散板130为止的距离为约8.0mm以下、形成更薄的发光装置时，优选设定为2.0～4.0mm左右。由此，能够使包含扩散板130等光学部件的背光源单元变得非常薄。
对于发光元件108的发光波长，光反射膜122优选具有根据入射角的反射率角度依存性。具体而言，光反射膜122的反射率被设定为，与垂直入射相比，倾斜入射情况下的反射率低。由此，缓和了发光元件正上方的亮度变化，能够抑制发光元件正上方变成暗点等变得非常暗的情况。
如图3所示，发光元件108以横跨设置于基板120上表面的正负一对导体配线126A、126B的方式，经由接合部件128被倒装安装。也可以在发光元件108的下表面和基板120的上表面之间配置底部填充物。也可以在导体配线126A、126B中未进行电连接的区域形成白色抗蚀剂等光反射层127。配置于基板120上的各光源103能够相互独立地驱动，可进行针对每个光源的调光控制(例如，区域调光或HDR)。
覆盖发光元件的密封部件124为透光性部件，以覆盖发光元件108的方式设置。密封部件124可以与基板120直接接触。密封部件124被调整为可进行印刷或点胶涂布的粘度，通过加热处理或光照射而固化。作为密封部件124的形状，例如可以是大致半球状、在剖视图中为纵长(在剖视图中，Z方向的长度比X方向的长度长的形状)的凸状、在剖视图中为扁平(在剖视图中，X方向的长度比Z方向的长度长的形状)的凸状、在俯视图中为圆形或椭圆形。
在本实施方式中，在被壁部110A隔开的每个区域使用一个发光元件108作为光源103，但也可以使用多个发光元件108作为一个光源103。
用壁部110A划分开的区域的俯视形状优选为多边形。由此，根据面发光装置的发光面面积，用壁部110A容易地将发光区域划分成任意数量的区域。其形状例如是图2所示的正方形、长方形、六边形等。
由壁部110A划分的区域的划分数目可以任意设定，可根据希望的尺寸改变光源的位置和壁部110A的形状。
以上，在本实施方式中，对抑制由扩散板130散射的光进入非点亮区域的结构进行了说明，但对于由配置于扩散板130上侧的棱镜片或偏振片等光学部件或波长转换片散射而进入非点亮区域的光，本发明也同样能够由第二反射部104反射，提高对比度。
图1A中，对在扩散板130的下表面形成第一反射部102及第二反射部104的例子进行了说明，但第一反射部102和第二反射部104既可以配置于扩散板130的上表面，也可以配置于下表面，两种情况均可。
在将在扩散板130内被散射的光通过第二反射部104向上方反射的情况下，优选第二反射部104配置于扩散板130的下表面。另外，在将由比扩散板130靠上侧的部件散射的光通过第二反射部104向上方反射的情况下，第二反射部104也可以配置在扩散板130的上表面。
此外，第一反射部102也是既可以在扩散板130的下表面形成，也可以在上表面形成。在配置于上表面的情况下，能够与扩散板130的厚度相应地增加光的扩散距离。另外，被扩散板130散射之后，即使第一反射部102的反射率小也是可以的，因此，能够抑制亮度降低率。图1B及图1E表示在扩散板130的上表面形成有第一反射部102及第二反射部104的例子。
也可以是如图1D所示，第一反射部102设于扩散板130的上表面，第二反射部104设于扩散板130的下表面，在上表面和下表面都设置反射部。该情况下，能够抑制亮度降低率，进一步提高对比度。
如图1C所示，在上述的本实施方式的发光装置的上方，隔开规定距离配置棱镜片(第一棱镜片150及第二棱镜片160)、偏光片170等光学部件，再在其上配置液晶面板，就能够形成可用作直下式背光源用光源的面发光装置。
＜第二实施方式＞
在第二实施方式中，如图6及图7所示，将扩散板130上形成的反射图案设定成具有第三反射部106的反射图案。第三反射部106配置于顶部110B交叉的区域的正上方。所谓顶部110B交叉的区域，在图2中是用A表示的区域，是与配置成格子状的顶部的交点对应的部分的附近区域。优选地，第三反射部106的反射率小于第二反射部104。在将扩散板130与顶部110B相接配置的情况下，在来自光源103的照射少的顶部110B中，顶部110B交叉的部位比不交叉的部位暗。因此，通过使第三反射部106的反射率小于第二反射部，能够减少区域调光时点亮区域内的亮度不匀，因此对比度提高。但是，在扩散板130通过支柱销等配置于比顶部110B更靠上侧的位置的情况下，如果顶部110B交叉的部位因包围着交叉部位的4个方向的光源103照射而比不交叉的部位变得更亮，就通过使第三反射部106的反射率变得大于第二反射部，减小区域调光时点亮区域内的亮度不匀，因此，对比度提高。
＜第三实施方式＞
在第三实施方式中，如图8所示，第二反射部104形成格子状。形成格子状的第二反射部104沿着顶部110B配置。由此，经第一反射部102、第二反射部104及划分部件110反复进行反射或散射的来自光源103的射出光，在第二反射部104和第一反射部102之间变得容易漏光，点亮区域的亮度不容易降低。由此，可抑制亮度因反射部的光散射增加而降低，且可利用第二反射部104提高对比度。
＜第四实施方式＞
在第四实施方式中，如图1C所示，在扩散板130的上方具有将来自光源103的光转换成不同波长的光的波长转换片140。该情况下，第一反射部102具有吸收来自光源103的光的波长中的至少一部分的光吸收材料。在光源103和波长转换片之间的距离变近的部分(即，配置有第一反射部102的部位)，光沿垂直方向射入波长转换片，而在远离光源的部分，光沿倾斜方向射入波长转换片。与垂直相比，倾斜时光在波长转换片内通过的距离变长，所进行的波长转换更为充分，相比之下，在垂直方向，未能波长转换而直接透过波长转换片的光会增多。于是，通过使第一反射部102含有光吸收材料，可减少面光源的颜色不匀。
＜第五实施方式＞
在第五实施方式中，与第四实施方式同样地，为了减少颜色不匀而使第二反射部104含有光吸收材料。该情况下的吸收材料吸收波长转换片发出的光的波长域中的至少一部分。由此，可减少面光源的颜色不匀。
以下，对适用于各实施方式的发光装置的各构成部件的材料等进行了说明。
(基板)
基板120是用于载置光源103的部件，如图3所示，具有用于向发光元件108等光源供应电力的导体配线126A、126B。
作为基板的材料，只要能够将至少一对导体配线126A、126B绝缘分离即可。例如有陶瓷、酚醛树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、BT树脂、聚邻苯二酰胺(PPA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂。也可使用在金属部件上形成有绝缘层的所谓金属基板。
基板的厚度可以适当选择，可以是以卷对卷(roll-to-roll)方式制造的挠性基板，或者是刚性基板，均可。刚性基板也可以是可弯曲的薄刚性基板。
(接合部件)
接合部件是用于将发光元件108固定在基板或导体配线上的部件。可举出绝缘性树脂或导电性部件，在进行如图3所示的倒装安装时，使用导电性部件。具体而言，可以举出：含Au合金、含Ag合金、含Pd合金、含In合金、含Pb－Pd合金、含Au－Ga合金、含Au－Sn合金、含Sn合金、含Sn－Cu合金、含Sn－Cu－Ag合金、含Au－Ge合金、含Au－Si合金、含Al合金、含Cu－In合金、金属和助熔剂的混合物等。
(光反射层)
优选地，除与发光元件108或其它材料电连接的部分以外，导体配线由光反射层127覆盖。即，如图3所示，可以在基板120上配置用于将导体配线绝缘覆盖的抗蚀剂，光反射层127可以作为抗蚀剂发挥作用。通过使后述的树脂材料含有白色系填料，还可以防止光的泄漏或吸收，提高发光装置的光输出效率。
(发光元件)
发光元件108可使用公知的发光元件。例如，优选使用发光二极管作为发光元件108。
发光元件108可选择任意波长。例如，作为蓝色、绿色的发光元件，可以使用氮化物系半导体。另外，作为红色的发光元件，可以使用GaAlAs、Al InGaP等。进而，还可以使用由这些之外的材料构成的半导体发光元件。使用的发光元件的组成或发光色、大小、个数等，可根据目的而适当选择。
(密封部件)
以保护发光元件不受外部环境影响，并且对从发光元件输出的光进行光学控制等为目的，也可以以覆盖发光元件的方式配置密封部件124。作为密封部件材料，可以使用环氧树脂、硅酮树脂或者将它们混合而成的树脂等透光性树脂，或者玻璃等。其中，考虑到耐光性及成型的容易度，优选选择硅酮树脂。
进而，密封部件可以含有吸收来自发光元件的光并发出与来自发光元件的输出光不同波长的光的荧光体等波长转换材料、或用于使来自发光元件的光扩散的扩散剂。另外，还可以与发光元件的发光色相对应地含有着色剂。
工业上的应用
本发明的发光装置及面发光装置可应用于显示装置的背光源用光源、或照明装置的光源等各种发光装置。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于，具有：
基板，配置有多个光源；
划分部件，将所述光源分别包围，具备由具有顶部的壁部形成的多个区域；
扩散板，设置于所述划分部件上，直接或间接地与所述顶部相接；
多个第一反射部，设置于所述扩散板的上表面或下表面，且设置于所述光源的正上方；
第二反射部，设置于所述扩散板的上表面或下表面，且设置于所述顶部的正上方。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
具有设置于所述扩散板之上的光学部件。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于，
所述第二反射部配置于所述扩散板的下表面，
所述扩散板经由所述第二反射部与所述划分部件的一个以上的所述顶部相接配置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第二反射部的反射率小于所述第一反射部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第一反射部配置于所述划分部件的所述区域的内侧。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的发光装置，其特征在于，
具有设置于所述顶部交叉的区域的正上方的第三反射部，
所述扩散板配置于所述第三反射部上，
所述第三反射部的反射率小于所述第二反射部。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的发光装置，其特征在于，
在所述扩散板的上方具有将来自所述光源的光转换成不同波长的光的波长转换片，
所述第一反射部具有吸收来自所述光源的光的波长中的至少一部分的光吸收材料。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的发光装置，其特征在于，
在所述扩散板的上方具有将来自所述光源的光转换成不同波长的光的波长转换片，
所述第二反射部具有吸收所述波长转换片发出的光的波长域中的至少一部分的光吸收材料。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述光源具有发光元件和形成于所述发光元件的上表面的光反射膜。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的发光装置，其特征在于，
所述第一反射部设置于所述扩散板的上表面，
所述第二反射部设置于所述扩散板的下表面。
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