CN1497744A - 发光二极管与背景光装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光二极管与背景光装置。其中发光二极管具有：元件基板；安装于此元件基板上的发光元件；密封该发光元件并射出发光元件发出的光的透光性密封体；于上述密封体上形成将来自此密封体的光指向X轴、Y轴与Z轴所成的三轴中任两轴组成的二轴方向的发光面的遮光装置。借助此遮光装置，使密封体的发光部的一部分发光，而对其他部分进行遮光。

Description

发光二极管与背景光装置
发明领域
本发明涉及能将发射的光指向预定方向的发光二极管，特别涉及到适用作照明液晶显示板等背景光光源的发光二极管以及应用这种发光二极管的背景光装置。
背景技术
现有的这种发光二极管包括形成电极与布线图的元件基板、安装在该元件基板上的发光元件与密封该发光元件的透明树脂材料。密封体具有将发光元件发出的光发射到到外部的种种形状的发光面。
已有的一种典型的发光二极管例示于图7，这种发光二极管1由于元件基板2上作表面安装的发光元件3以及密封此发光元件3的透明长方体形密封体4构成。元件基板2被固定在电路基板6上，为使发光元件3发出的光从密封体4的一面例如从正面发光部4a发射到密封体4的外面，用遮光部件5覆盖除正面发光部4a外密封体的两侧面4b、4c与上下面4d、4e。此发光二极管具有正面发光部4a相对于电路基板6的表面6a大致垂直的表面，并且具有如图7箭头所示那样的从正面发光部4a发射出的光相对于电路基板的表面6a指向平行方向的侧面发光类型。
图8例示应用上述发光二极光1的已有背景光装置11。背景光装置11具有安装于电路基板6的表面6a上的导光板12和照射该导光板12的光源(如上述类型的发光二极管1)构成。导光板12的一侧面上形成受光面13，例如两个发光二极管1是按照将其正面发光部4a对向导光板12的受光面13的要求而配置于电路基板6的表面6a之上的。此背景光装置11使发光二极管1的正面发光部4a发出的光入射到导光板12的受光面13，照明导光板12。在这种情形下，由于导光板12的受光面13对向发光二极管1的正面发光部4a，而且密封体4的两侧面4b、4c与上下面4d、4e都为遮光部件5覆盖，就能将高亮度的光从发光二极管1的正面发光部4a入射到导光板12的受光面13。
但是，上述已有的发光二极管1除密封体4的正面发光部4a外，还由遮光部件5覆盖其两侧面4b、4c与上下面4d、4e，从而能提高从正面发光部4a发射出光的亮度，相反，光的指向性或者说光的扩展范围则变窄。为此，如图8所示，当要照明大平面尺寸的导光板12时，就必须沿上述导光板12的受光面13设置许多个发光二极管。然而即会是这样地设置有多个发光二极管1，由于来自正面发光部4a的光的扩展范围狭窄，如图8所示，在邻接的发光二极管1、1之间以及导光板两侧部分上就不可避免地会出现无光照射的区域A(图8的斜线部分)的问题。
因此，为了均匀地照射导光板12的受光面13，必需以狭窄的相邻间隔布置发光二极管1。这样，发光二极管1的个数就要增多，也就增多了发光二极管1的安装时间与劳力，此外也就还有背景光装置11的制造成本高的问题。假定即使是设置了许多发光二极管1，而发光二极管布置所占的空间有限，结果是能均匀照明的导光板12也是有限度的。
发明内容
本发明正是考虑到上述问题而提出的，它的第一目的在于提供具有能使发光二极管发射的光保持二维空间中的指向性的发光二极管。
本发明的第二目的在于提供能进行均匀和高亮度照明的背景光装置。
为了达到上述的第一目的，本发明的发光二极管的特征在于，它具有：元件基板；安装于此元件基板上的发光元件；密封该发光元件并放出从发光元件发出的光的透光性密封体；于上述密封体上形成将来自此密封体的光指向X轴、Y轴与Z轴所成的三轴中某两轴组成的二轴方向的发光面的遮光装置。
根据这项发明，在以发光元件为中心的X轴、Y轴与Z轴组成的三维空间内作扩展发光的光之中，通过使其保持相对于上述某两轴组成的二维空间保持指向性，就能对广范围的平面空间进行均匀和有效的照明。由此可以获得适用作照明导光板那样薄板件的光源的发光二极管。
在一实施例中，上述遮光装置由对在密封体中形成的发光部的一部分进行选择性遮光的遮光部件组成，上述密封体具有相互正交的X轴、Y轴与Z轴组成的三轴中的发光部，而在将上述X轴、Y轴、Z轴中任一轴上的一个发光部作为正面发光部时，除上述正面发光部与其左右相邻的侧面发光部外，对于其他的发光部即上下面发光部则以上述遮光部件进行遮光。
为了达到上述第二目的，本发明的背景光照明装置包括：元件基板；安装于此元件基板上的发光元件；密封此发光元件且具有发光部的密封体；具有接受此密封体发光部发射的光的发光面的导光板；将上述密封件的发光部发射的光导向上述导光板的受光面的遮光装置；
其特征在于，上述密封体于相互正交的X轴、Y轴与Z轴组成的三轴上具有发光部，为使这些发光部中对应于导光板的受光面的两轴中发光部发射的光指向导光板的受光面，前述遮光装置对密封体的其他发光部进行遮光以便于在密封体上形成上述两轴中的发光部。
根据这项发明，通过上述遮光装置的作用，能将密封体发出的光无漏泄池导引到薄型平板状的导光板的受光面上，而且能在保持宽广的状态下引入并导向到导光板的内部，由此可以获得发光均匀的背景光装置。
具体地说，当以位于上述X轴上的发光部为正面发光部、以位于上述Y轴上的发光部为侧面发光部而以位于上述Z轴上的发光部为上下面发光部时，将正面发光部对向导光板的受光面配置，遮光装置除正面发光部与侧面发光部外，对前述上下面发光部进行遮光。
在本发明的另一例子中，正面发光部由相对于导光板的受光面大致平行形成的面组成，两侧面发光部则相对于其受光面形成斜面。
在本发明的又一例子中，正面发光部则形成为相对于导光板的受光面的半圆形面。
附图说明
图1是示明本发明的发光二极管一实施例的透视图。
图2是图1所示发光二极管一部分的分解透视图。
图3是采用了上述发光二极管的背景光装置的透视图。
图4是图3所示背景光装置的局部剖面侧视图。
图5是示明本发明的发光二极管的另一实施例的透视图。
图6是示明本发明的发光二极管的又一实施例的透视图。
图7是示明已有的侧面发光型的发光二极管的透视图。
图8是示明具有上述已有发光二极管的背景光装置结构的透视图。
具体实施方式
下面参看附图说明本发明的几个实施例。
参看图1与2，其中示明了本发明的发光二极管21的第一实施例。发光二极管21具有安装在元件基板22上的发光元件23与密封此发光元件23的密封体24。元件基板22例如由任意的粘接剂27固定于电路基板26上。元件基板22在此实施例中例如是由玻璃纤维环氧树脂或BT树脂(双马来酰亚胺树脂Bismallimide Triazine Resin)制作的长方形的立方体部件形成。在此元件基板22中，为使电流流入发光元件23，设有用于使元件基板22与发光元件23导通以及将此元件基板22安装到电路基板26上的电路图案与电极等(未图示)。
发光元件23由适当的固定装置固定于元件基板22的一面例如侧面22a之上。发光元件23由一对元件电极部即具有阳极与阴极的呈正方形的立方体的细微硅片组成、发光元件23的底面由绝缘性粘接剂固定于元件基板22上，而元件电极部与元件基板22上的电极通过未图示的焊线连接。
密封体24安装于元件基板22上以密封发光元件23。此密封体24是由透明的或具有乳白色系的透光性的环氧系树脂形成大致的正方形的立方形。此外，密封体24具有将发光元件23发出的光释出的一个或多个发光部。
更详细地说，密封体24在此实施例中具有：在如图1所示的X、Y与Z(参看图1)轴三轴表示中，Y轴上位于发光元件23正面上的正面发光部24a；X轴上位于正面发光部24a两侧的一对侧面发光部24b与24c；Z轴上位于正面发光部24a的上下位置的一对上下面发光部24d与24e(参照图2)。
再如图2所示，与密封体24的元件基板22接触的发光面24f，其形成为将发光元件23的发射光反射向正面发光部24a、侧面发光部24b与24c以及上下面发光部24d、24e的反射面。
根据上述结构，从发光元件发出的光是由正面发光部24a发射向Y轴方向，由侧面发光部24b与24c发射向X轴方向，由上下发光部24d与24e发射向Z轴方向，这样的各自三维发射的形式。这时，由于此正面发光部24a是对向发光元件23，正面发光部24a的发光亮度与其他发光部24b～24e相比要高出许多，而侧面发光部24b、24c与上下面发光部24d、24e的发光亮度则大致相等。
应注意到，本发明于密封体24中设有遮光装置25，以确定密封体24中上述正面发光部24a一侧面发光部24b与24c以及上下发光部24d与24e发出的光的发射方向与发射范围。此遮光装置25在本实施例中是用作，使上述密封体24的多个发光部，即正面发光部24a、侧面发光部24b与24c以及上下面发光部24d与24e之一个或多个形成为发光部，而对其他发光部进行遮光的部分遮光与部分发光的装置。显然，若密封体24只有一个发光部时，此遮光装置25便对此发光部的一部分进行遮光。
在图1与2所示的实施例中，此遮光装置25为了形成X轴与Y轴二维方向的发光部，例如将正面发光部24a与侧面发光部24b、24c形成为发光部，而对上下面发光部24d、24e进行遮光。具体地说，此遮光装置25为了对上下面发光部24d、24e遮光而由安装在上下面发光部24d、24e上的遮光部件25a、25b组成。遮光部件25a、25b可由不透光的环氧树脂形成。此外，通过对与遮光部件25a、25b的上下面发光部24d、24e相接的面进行镜面加工或于该面上安装高反射率的部件，就能增强密封体24内部的光反射效果，而可提高正面发光部24a与侧面发光部24b、24c发光的光的发光亮度。
遮光装置25的另一个例子是可由涂布于上下面发光部24d、24e上的遮光涂料构成的涂层形成。
这方面的又一个例子是，还可将任意的遮光板相对于上下面发光部24d、24e取下与安装。
在另一实施例中，根据使用目的，也可将密封体的正面发光部24a、侧面发光部24b与24c以及上下面发光部24d与24e中之一作为发光部，对其他发光部进行遮光，或是将正面发光部24a、侧面发光部24b与24c以及上下面发光部24d与24e各自的一部分形成发光部而其他一部分形成为遮光部。
本发明通过上述这种遮光装置25，可将密封体24发出的发射状态设定为沿水平方向保持宽广的范围。这样地将光的发射设定到特定方向就可任意地设定水平方向的光强或其亮度值。
图3与图4示明将对向导光板32的侧面上形成的受光面33配置2个由上述结构构成的发光二极管21的背景光装置31的结构。导光板32固定于电路基板26上。此背景光装置31由于主要是用作液晶显示板(未图示)的背景光，因而具有将两个发光二极管21发射的光从导光板32的受光面33入射，使导光板32的全体发光而从下方照明设于此导光板32上方的液晶显示板的结构。
导光板32由透明的丙烯酸树脂板构成，具有和液晶显示板大概相同的面积，厚度设定为约0.5mm～1.0mm。
发光二极管21如图4所示，密封体24的厚度与导光板32的厚度略同，将正面发光部24a配置成与受光面33相对且与受光面33平行接近的状态。
此外，发光二极管21的个数因导光板32的平面尺寸与发光二极管21的发光部尺寸各自不同，如图3所示，最好将从相邻的发光二极管相对的侧面发光部24b、24c照射出的光，能在受光面33上有稍许重叠的间隔配置这两个发光二极管21。
下面根据图3与图4说明背景照明光装置31的发光作用。
首先从元件基板22一侧向各发光二极管21的发光元件23供给电流，使之按预定的亮度发光。所发出的光通过各发光二极管21的密封体24内，从正面发光部24发射出，这样发射出的光基本上笔直地延伸，照射受光面33。从侧面发光部24b、24c发射出的光于从正面发光部24a发射出的光的两侧，朝外斜向延伸而照射受光面33。因此，导光板32的受光面33可从各发光二极管21的正面发光部24a与侧面发光部24b、24c接收约180°范围内展布的光。此外，各发光二极管21的侧面发光部24b、24c发出的光由于不互相重叠，在受光面33上不产生光照射不到的部分。
另一方面，各发光二极管21的上下面发光部24d、24e由于被遮光部件25a、25b遮光，于是从发光元件23发射出的光为上下面发光部24d、24e反射或于密封体24内折射，朝向侧面发光部24b、24c，由正面发光部24a与侧面发光部24b、24c发射。这样，从正面发光部与侧面发光部便发出高亮度的光，这种高亮度的光入射到导光板32的受光面33，使整个导光板33发出更明亮的光。
由于能根据所用对象与使用状况由遮光装置25适当地设定发光二极管21发出的光的发射方向与发射范围，因而即使是平面面积广的导光板，也能减少发光二极管的个数，由此可减少电力消耗。
再有，上述背景光装置31虽然是把各发光二极管21的侧面发光部24b、24c全都作为发光面，但也能将这些侧面发光部的一部分遮光来调整发光的扩展方向。例如若将元件基板22附近的发光面的一部分由与上述遮光部件25a、25b相同的部件遮光，则可增强由侧面发光部24b、24c未遮光的面发射出的光的亮度，而能将高亮度的光引向导光板的受光面。
上述实施例的发光二极管21中，密封体24被形成为具有正面发光部24a、侧面发光部24b与24c以及上下面发光部24d与24c的整体为立方体的形状，但此密封体并不局限于这种形状而可以形成各种各样的形状。
图5示明了发光二极管的另一实施例，此实施例中所示的发光二极管41具有整体成台形的密封体44。详细地说，此发光二极管41具有安装在电路基板26上的元件基板42、安装于此元件基板24侧面上的发光元件23、密封此发光元件23的密封件44。密封体44呈台状的立方形，具有正面发光部44a、侧面发光部44b与44c以及上下面发光部44d与44e。侧面发光部44b、44c从正面发光部44a向元件基板42以角度α向外倾斜张开。这样，通过使侧面发光部44b、44c倾斜，可使光对导光板32的受光面33的指向性能在一定范围内窄缩或展宽。此外，通过使遮光部件45a、45b对密封体44的上下面发光部44d、44e遮光，可以提高正面发光部44a与侧面发光部44b、44c发出的光的亮度。
图6示明发光二极管的又一实施例。在此实施例所示的发光二极管51中，发光元件23固定于元件基板52上，密封发光元件23的密封件54具有以连续曲面将正面发光部与侧面发光部相结合的略呈半圆形的发光部53。这样，在形成了半圆形发光部53的情形下，可以求得以发光元件23为中心约180°的均匀扩展的发光指向性。此外，通过以遮光部件55a、55b对密封体54的上下面发光部遮光，除能限定曲面状发光部53的发射光外，还可提高此曲面状发光部53的发射光的亮度。
上述发光二极管21、41、51，在形成有电路图案与电极等的元件基板22、42、52之上，在将发光元件23经芯片焊接或引线接合后，将用于对元件基板22、42、52上形成的密封体24、44、54进行成形的金属模具(未图示)例如安装到电路基板26上，通过在这种金属模具内充填具有透光性的环氧系的树脂材料而形成。此外，遮光部件25a、25b、45a、45b、55a、55b，也可在密封体成形后，设置另外的金属模具，将不透光的环氧系树脂充填于此模具中形成，或是以其它方法形成的遮光板(未图示)用粘接剂粘接到预先成形的密封体上而形成。
此外，上述实施例中是用透明环氧树脂来构成密封体的，但若于这种树脂中混入二氧化硅(SiO2)或氧化钛(TiO2)等高反射率的微粒，则能获得很强的光散射的效果。此外，若于树脂中混入各种颜色的着色剂，则可形成彩色发光的背景光装置。
如上所述，采用本发明的发光二极管，则可将发光的出射方向设定成于二维空间中具有扩展性的，从而可有极高的通用性。本发明特别是由于能提供在二维空间具有扩展性的发光二极管，当将它用于在二维空间中具有宽广长光面的背景光装置时，即可使此装置作均匀和高亮度的照明。

Claims (6)

1.一种发光二极管，其特征在于，它具有：元件基板；安装于此元件基板上的发光元件；密封该发光元件并射出发光元件发出的光的透光性密封体；于上述密封体上形成将来自此密封体的光指向X轴、Y轴与Z轴所成的三轴中任两轴组成的二轴方向的发光面的遮光装置。
2.权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，上述遮光装置由对在密封体中形成的发光部的一部分进行选择性遮光的遮光部件组成，上述密封体具有相互正交的X轴、Y轴与Z轴组成的三轴中的发光部，而在将上述X轴、Y轴、Z轴中任一轴上的一个发光部作为正面发光部时，除上述正面发光部和其左右相邻的侧面发光部外，对于其他的发光部即上下面发光部则以上述遮光部件进行遮光。
3.背景光装置，它包括：元件基板；安装于此元件基板上的发光元件；密封此发光元件且具有发光部的密封体；具有接受此密封体发光部发射的光的发光面的导光板；将上述密封件的发光部发射的光导向上述导光板的受光面的遮光装置；
其特征在于，上述密封体于相互正交的X轴、Y轴与Z轴组成的三轴上具有发光部，为使这些发光部中对应于导光板的受光面的两轴中的发光部发射的光指向导光板的受光面，前述遮光装置对密封体的其他发光部进行遮光以便在密封体上形成上述两轴的发光部。
4.权利要求3所述的背景光装置，其特征在于，当以位于上述X轴上的发光部为正面发光部、以位于上述Y轴上的发光部为侧面发光部，而以位于上述Z轴上的发光部为下面发光部时，将正面发光部对向导光板的受光面配置，遮光装置除正面发光部与侧面发光部外，对前述上下面发光部进行遮光。
5.权利要求4所述的背景光装置，其特征在于，上述正面发光部由相对于导光板的受光面大致平行形成的面组成，两侧面发光部则相对于该受光面形成斜面。
6.权利要求4所述的背景光装置，其特征在于，上述正面发光部形成为相对于上述导光板的受光面的半圆形面。
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