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Diese Beschreibung betrifft eine optische Linse, ein Lichtemissionsvorrichtungspaket unter Verwendung der optischen Linse, und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit.
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Eine herkömmliche Licht emittierende Diode bzw. Leuchtdiode ist optisch mit einer domartigen Linse angeordnet, und Licht wird begrenzt auf innerhalb eines vorbestimmten Bereichs bezüglich einer zentralen Achse bzw. Mittelachse verteilt. Wenn eine Hintergrundbeleuchtungseinheit einer Flüssigkristallanzeige (LCD) unter Verwendung der Leuchtdiode hergestellt wird, besteht ein potentielles Problem darin, dass aufgrund einer Lichtemissionscharakteristik der Leuchtdiode eine gleichmäßige Lichtcharakteristik nicht erhalten werden kann.
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Dies bedeutet, dass ein beträchtlicher Abstand benötigt wird, um weißes Licht, das von der Leuchtdiode abgestrahlt wird, gleichmäßig zu kombinieren, was es schwierig macht, aus einer dünnen Hintergrundbeleuchtungseinheit eine gleichmäßige Lichtcharakteristik zu erhalten. Mit anderen Worten bringt eine Hintergrundbeleuchtungseinheit unter Verwendung einer Leuchtdiode einen Nachteil mit sich, dass die Dicke eines LCD-Systems erhöht wird.
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1 zeigt einen Lichtweg von einer Linse für laterale bzw. seitliche Lichtemission nach dem Stand der Technik, bei dem eine Leuchtdiode (LED. 10) unter einer gewölbten Linse 20 angeordnet ist. Die gewölbte Linse 20 ist darauf mit einer geneigten kegelförmigen Eintiefung 21 ausgebildet, und ihre Seite ist mit einer V-förmigen Nut 22 ausgebildet.
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Wenn von der LED 10 abgegebenes Licht mit einer Oberfläche der kegelförmigen Eintiefung 21 in Kontakt kommt, wird das Licht von der geneigten kegelförmigen Eintiefung 21 reflektiert, um seitlich der Linse abgestrahlt zu werden. Wenn Licht in Kontakt mit der V-förmigen Nut 22 der Linse 20 kommt, tritt das Licht durch die Linse 20 hindurch, um seitwärts der Linse abgestrahlt zu werden.
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Mit anderen Worten dient eine LED für laterale Emission (oder seitliche Emission) von Licht (nachstehend als Lateral-LED bezeichnet) gemäß dem Stand der Technik dazu, von der LED 10 emittiertes Licht unter Verwendung einer Linse seitlich abzustrahlen.
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Indessen wird die spritzgegossene Linse 20 in einem Bereich entsprechend einem Scheitelpunkt 22a der V-förmigen Nut 22 mit Vorsprüngen und Vertiefungen (Unebenheiten) ausgebildet, wenn man genau hinsieht (z. B. in einer Einheit von weniger als einem Millimeter), so dass Licht von der LED 10, das von dem Bereich aus emittiert wird, nicht seitwärts der Linse 10, sondern nach oberhalb der Linse 10 abgestrahlt wird.
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2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines LED-Pakets von 1, wobei die LED mit einem Blöckchen bzw. Metallblöckchen verbunden ist, und das Blöckchen ist an Seiten hiervon mit Leitungen 31 und 32, die wiederum elektrisch mit der LED verbunden sind, angeordnet.
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Ferner sind die LED und das Blöckchen durch Formmittel geformt, um eine Licht emittierende Oberfläche der LED und die Leitungen 31 und 32 freizulegen, und die Linse 20 der 1, welche die LED umgibt, ist mit dem Formmittel verbunden.
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3 ist eine Lichtemissionsverteilungstabelle eines LED-Pakets gemäß dem Stand der Technik, wobei sie zeigt, dass eine große Menge an Licht seitlich des Pakets abgestrahlt wird, wie in 'a' und 'b' der Verteilungstabelle angegeben, während ein kleine Menge an Licht durch eine Mitte des Pakets abgestrahlt wird.
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1 impliziert, dass, obwohl das meiste Licht seitlich der Linse abgestrahlt wird, ein Teil des Lichts nach oberhalb der Linse abgestrahlt wird. Mit anderen Worten, das so beschriebene LED-Paket kann eine perfekte Lichtemission zu seitlichen Oberflächen nicht implementieren, so dass, wenn sie als eine Lichtquelle für eine Anzeige verwendet wird, Licht von der Leuchtdiode teilweise relativ zu der Mitte des LED-Pakets emittiert wird, was zu einem Problem bei der Herstellung einer ebenen Lichtquelle führt.
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Genauer gesagt führt die partielle Emission von Licht relativ zu der Mitte des LED-Pakets zu einer sogenannten Lichtunregelmäßigkeit, die als ein Hotspot-Phänomen bezeichnet wird, bei dem Leuchtflecken bzw. Spots um eine Mitte von Bildpunkten bzw. Pixeln auf der Anzeige erzeugt werden, was eine Verschlechterung einer Bildqualität auf der Anzeige verursacht. 4 zeigt im Detail eine der Ursachen, welche die Hotspots erzeugt.
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Wenn die Größe einer Leuchtdiode 10 sehr klein ist, wächst eine Lichtmenge, die zu einer seitlichen Oberfläche einer Linse emittiert wird, indem sie von einer Oberfläche 21 einer kegelförmigen Eintiefung nach dem Stand der Technik reflektiert wird, an, aber wenn die Größe der Leuchtdiode 10 groß ist, ist Licht (C), das in einem kleineren Winkel als einem kritischen Winkel von der Oberfläche 21 der kegelförmigen Eintiefung fortschreitet, vorhanden, um dem Licht zu erlauben, von einer oberen Oberfläche der Linse emittiert zu werden, wodurch die Hotspots erzeugt werden, da die Oberfläche 21 der kegelförmigen Eintiefung von Licht, das von der Leuchtdiode 10 abgestrahlt wird, nur das Licht (A), das unter einem größeren Winkel als dem kritischen Winkel verläuft, totalreflektiert.
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Indessen hat Licht (B), das in Richtung einer seitlichen Fläche der Linse fortschreitet, mit Hotspots nichts zu tun, wie in 4 gezeigt ist.
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5 zeigt eine Querschnittsansicht einer Leuchtdiode, die nach dem Stand der Technik in einer gedruckte Leiterplatte verpackt ist, wobei eine Mehrzahl von Lateral-Leuchtdioden-Paketen 50 in einer gedruckten Leiterplatte 60 verpackt sind. Wie erwähnt, wird eine gedruckte Leiterplatte, die mit Lateral-Leuchtdiodenpaketen verpackt ist, für eine Hintergrundbeleuchtungseinheit verwendet, wie in 6 dargestellt.
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6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leuchtdiode, die für eine LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß dem Stand der Technik verwendet wird.
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Um das Problem des zu der Mitte des Leuchtdiodenpakets emittierten Lichts anzusprechen, wird eine LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit mit einer Hotspot-Ablenkplatte 80 montiert. Mit anderen Worten, eine LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit 90 ist in einer solchen Weise konfiguriert, dass Hotspot-Ablenkplatten 80 auf jedem in der gedruckten Leiterplatte 60 verpackten Leuchtdiodenpaket 70 angebracht sind, und eine Lichtleitplatte 85 auf einer oberen Oberfläche der Hotspot-Ablenkplatte 80 angeordnet ist, und eine obere Oberfläche, die von der Lichtleitplatte 85 beabstandet ist, mit einer LCD 95 versehen ist, um den Zusammenbau der Hintergrundbeleuchtungseinheit 90 und der LCD 95 fertigzustellen.
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Es besteht ein Nachteil in der so aufgebauten Hintergrundbeleuchtungseinheit 90 darin, dass auf einer Mehrzahl von Leuchtdiodenpaketen 70 Hotspot-Ablenkplatten 80, die als Umleiter bezeichnet werden, angebracht werden sollten, so dass der Zusammenbauprozess kompliziert wird.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass, wenn eine fehlerhafte Anordnung der Hotspot-Ablenkplatten 80 auf der Mehrzahl von Leuchtdiodenpaketen 70 vorliegt, Spots ähnlich den Hotspots auf einem Bildschirm einer letztendlichen Anzeige erzeugt werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass eine Dicke der Anzeigetafel um so viel wie diejenige der Hotspot-Ablenkplatte 80 ansteigt.
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In einem allgemeinen Gesichtspunkt weist eine optische Linse auf: eine Reflexionsfläche, die hierauf ausgebildet ist, zum Reflektieren von Licht, das von einer Unterseite davon aus nach oben emittiert wird; eine untere Brechungsfläche zum Brechen des von der Unterseite davon aus nach oben emittierten Lichts, um dem Licht das Erreichen der Reflexionsfläche zu ermöglichen; und eine Randbrechungsfläche an einem Umfang der unteren Brechungsfläche.
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In einem weiteren allgemeinen Gesichtspunkt weist eine optische Linse auf: eine Reflexionsfläche, die hierauf ausgebildet ist, zum Reflektieren von Licht, das von einer Unterseite davon aus nach oben emittiert wird; eine untere Brechungsfläche zum Brechen des von der Unterseite davon aus nach oben emittierten Lichts, um dem Licht das Erreichen der Reflexionsfläche zu ermöglichen, wobei die Reflexionsfläche geneigt ist, und dadurch gekennzeichnet, dass die untere Brechungsfläche von der Reflexionsfläche aus bezüglich einer horizontalen Linie geneigt ist.
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In einem noch weiteren allgemeinen Gesichtspunkt weist eine optische Linse auf: eine Reflexionsfläche, die hierauf ausgebildet ist, zum Reflektieren von Licht, das von einer Unterseite davon aus nach oben emittiert wird; eine untere Brechungsfläche zum Brechen des von der Unterseite davon aus nach oben emittierten Lichts, um dem Licht das Erreichen der Reflexionsfläche zu ermöglichen, wobei die Reflexionsfläche geneigt ist, und dadurch gekennzeichnet, dass die untere Brechungsfläche nach oben eingetieft ist, und die Eintiefung der unteren Brechungsfläche einen Scheitelpunkt auf der Mittelachse der Linse aufweist.
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In einem anderen allgemeinen Gesichtspunkt weist ein Lichtemissionsvorrichtungspaket auf: eine Licht emittierende Vorrichtung zum Emittieren von Licht; und eine optische Linse gemäß vorstehender Beschreibung, wobei die untere Brechungsfläche konfiguriert ist, um das von der Licht emittierenden Vorrichtung aus nach oben emittiertes Licht zu brechen und dem Licht zu ermöglichen, die Reflexionsfläche zu erreichen.
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In einem noch anderen allgemeinen Gesichtspunkt weist eine Hintergrundbeleuchtungseinheit auf: ein Substrat; eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen, die in dem Substrat zum Emittieren von Licht verpackt sind; eine Mehrzahl von optischen Linsen gemäß vorstehender Beschreibung, wobei die Reflexionsflächen der Linsen konfiguriert sind, um von der Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen aus nach oben emittiertes Licht zu reflektieren, und wobei die untere Brechungsfläche der Linsen konfiguriert ist, um das von der Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen aus nach oben emittierte Licht zu brechen und dem Licht zu ermöglichen, die Reflexionsfläche zu erreichen; und eine Diffusionsplatte, die auf der Mehrzahl von optischen Linsen angeordnet ist.
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1 ist eine schematische Ansicht, die einen Lichtweg von einer optische Laterallinse gemäß dem Stand der Technik veranschaulicht,
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2 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Leuchtdiodenpakets von 1.
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3 ist eine schematische Ansicht, welche einen der Gründe, warum ein Hotspot von einer optischen Linse gemäß dem Stand der Technik erzeugt wird, erläutert.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die eine gedruckte Leiterplatte, in der eine Leuchtdiode gemäß dem Stand der Technik verpackt ist, veranschaulicht.
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5 ist eine Querschnittsansicht, welche eine Leuchtdiode, die in einer gedruckten Leiterplatte gemäß dem Stand der Technik verpackt ist, veranschaulicht.
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6 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Leuchtdiode, die für eine LCD-Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß dem Stand der Technik verwendet wird.
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7 ist eine Querschnittsansicht einer optischen Linse und einer Licht emittierenden Vorrichtung unter Verwendung der optischen Linse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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8 ist eine schematische Ansicht einer anderen Funktion der optischen Linse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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9a bis 9c sind Querschnittsansichten von verschiedenen Formen der optischen Linse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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10 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Leuchtdiodenpakets unter Verwendung einer optischen Linse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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11a bis 11d sind Lichtemissionsverteilungsdiagramme eines Lichtemissionsvorrichtungspakets unter Verwendung einer optischen Linse gemäß der vorliegenden Erfindung.
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12 ist eine schematische Querschnittsteilansicht einer optischen Linse gemäß der vorliegenden Erfindung.
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13 ist eine Querschnittsansicht einer optischen Linse und einer Licht emittierenden Vorrichtung unter Verwendung der optischen Linse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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14 ist eine schematische Ansicht einer Form einer Brechungsfläche einer optischen Linse gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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15a und 15b sind Querschnittsansichten einer optischen Linse in einer anderen Form gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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16a und 16b sind Querschnittsansichten einer Licht emittierenden Vorrichtung, die mit einem Basiselement eines Lichtemissionsvorrichtungspakets gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist.
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17 ist eine Draufsicht einer Mehrzahl von lichtemittierenden Vorrichtungen, die mit einem Basiselement einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind.
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18 ist eine Querschnittsansicht eines Substrats, das mit Licht emittierenden Vorrichtungen unter Verwendung einer optischen Linse gemäß der vorliegenden Erfindung verpackt ist.
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19 ist eine Querschnittsansicht eines Substrats, das mit Licht emittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verpackt ist.
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20 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 7 weist eine optische Linse 200 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: eine Reflexionsfläche 210, die darauf ausgebildet ist, um von einer Licht emittierenden Vorrichtung aus aufwärts emittiertes Licht zu reflektieren; und eine untere Brechungsfläche 220, um das von der Licht emittierenden Vorrichtung aus nach oben emittierte Licht zu brechen und es dem Licht zu ermöglichen, die Reflexionsfläche 210 zu erreichen, wobei ein Weg des Lichts, das von unterhalb derselben einfällt, geändert wird, um eine seitliche Oberfläche der optischen Linse 200 zu erreichen.
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Indessen ist die optische Linse 200 aus einem Körper gebildet. Der Körper ist darauf mit der Reflexionsfläche 210 ausgebildet und ist auch mit der unteren Brechungsfläche 220, von der das unterhalb derselben einfallende Licht gebrochen und abgestrahlt wird, ausgebildet.
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Das Licht, das auf die Reflexionsfläche 210 fällt, ist dasjenige, welches von einer Unterseite des Körpers zu einer Oberseite des Körpers emittiert wird, und das Licht, das von der Unterseite des Körpers aus einfällt, ist aus demjenigen, das gebrochen und aufwärts des Körpers abgestrahlt wird, und demjenigen, das zu einer seitlichen Oberfläche des Körpers hin abgestrahlt wird, zusammengesetzt. Vorzugsweise weist die optische Linse 200 ferner eine äußere Brechungsfläche 230 auf, die an einer seitlichen Oberfläche des Körpers zum Brechen des von der Reflexionsfläche 210 aus reflektierten Lichts und von zu der seitlichen Oberfläche des Körpers hin abgestrahltem Licht, um zu der Seitenfläche des Körpers abgestrahlt zu werden, ausgebildet ist.
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Mit anderen Worten, die seitliche Oberfläche des Körpers, der die optische Linse aufweist, ist mit der äußeren Brechungsfläche 230 ausgebildet. Vorzugsweise ist die untere Brechungsfläche 220 an einer Oberseite einer Licht emittierenden Vorrichtung 100 ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der Körper der optischen Linse 200 einschließlich der Reflexionsfläche 210, der untere Brechungsfläche 220 und der äußeren Brechungsfläche 230 aus einer Halbkugel geformt, wie in 7 gezeigt. Indessen ist die Reflexionsfläche 210 durch Schneiden der halbkugelförmigen Oberseite des Körpers erzeugt, um ein Intaglio-artiges bzw. Tiefdruck-artiges Erscheinungsbild auszubilden. Vorzugsweise ist die äußere Brechungsfläche 230 eine gekrümmte Oberfläche, die nach außen vorsteht, um die Halbkugel auszubilden, mit Ausnahme eines unteren Abschnitts der Halbkugel.
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Bei der optischen Linse 200, die so gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist, wird das von der Licht emittierenden Vorrichtung 100 aus aufwärts der optischen Linse abgestrahlte Licht von der unteren Brechungsfläche 220 gebrochen, um die Reflexionsfläche 210 zu erreichen, wo die Reflexionsfläche 210 das Licht reflektiert. Die äußere Brechungsfläche 230 der optischen Linse 200 bricht das von der Reflexionsfläche 210 aus reflektierte Licht und ermöglicht dem Licht, zu der seitlichen Oberfläche der optischen Linse 200 hin abgestrahlt zu werden.
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Um genauer zu sein, bezeichnen Pfeile 'E1', 'E2' und 'E3' von 7 jeweils Wege des von der Licht emittierenden Vorrichtung 100 aus nach oben emittierten Lichts, und wird das Licht durch die untere Brechungsfläche 220, die Reflexionsfläche 210 und die äußere Brechungsfläche 230 zu der seitlichen Oberfläche der optischen Linse 200 hin abgestrahlt.
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Vorzugsweise sind die Reflexionsflächen 210 geneigt und sind die unteren Brechungsflächen 220 von den Reflexionsflächen 210 aus bezüglich der horizontalen Linie symmetrisch geneigt. Weiter bevorzugt sind die Reflexionsflächen durch Entfernen einer Oberseite des Körpers in der Form eines Kegels ausgebildet und ist die untere Brechungsfläche durch Entfernen einer Unterseite des Körpers in der Form eines Kegels ausgebildet.
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Indessen ist die optische Linse 200 aus einem Material, das aus der Gruppe, bestehend aus PC (Polycarbonat), PMMA (Polymethylmethacrylat), Silizium, Fluorpolymeren oder PEI (Polyetherimid), ausgewählt ist, hergestellt.
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Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, weist ein Lichtemissionsvorrichtungspaket unter Verwendung einer optischen Linse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die optische Linse, die aus einer Licht emittierenden Vorrichtung 100 zum Emittieren von Licht, der unteren Brechungsfläche 220 zum Brechen des von der Licht emittierenden Vorrichtung 100 aus nach oben abgestrahlten Lichts, der Reflexionsfläche 210 zum Empfangen des von der unteren Brechungsfläche 220 gebrochenen Lichts besteht, auf und strahlt das Licht zu der seitlichen Oberfläche der Licht emittierenden Vorrichtung 100 hin ab.
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Die optische Linse weist optional ferner die äußere Brechungsfläche 230 zum Brechen des von der Reflexionsfläche 210 aus reflektierten Lichts und des in Richtung der seitlichen Oberfläche der Licht emittierenden Vorrichtung 100 abgestrahlten Lichts und Emittieren des Lichts in Richtung der seitlichen Oberfläche der Licht emittierenden Vorrichtung 100 auf.
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Nun dient unter Bezugnahme auf 8 die untere Brechungsfläche 220 der optischen Linse dazu, das Licht, das von der Licht emittierenden Vorrichtung 100 aus einfällt, in solcher Weise zu brechen, dass das Licht in einem Winkel von mehr als einem kritischen Winkel auf die Reflexionsfläche 210 fallen kann, wenn die Reflexionsfläche 210, die an der optischen Linse ausgebildet ist, einen Reflexionsvorgang durch Totalreflexion des in einem Winkel (α), der größer als der kritische Winkel ist, einfallenden Lichts durchführt.
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Mit anderen Worten, die untere Brechungsfläche 220 an der optischen Linse gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, um einen Weg des von der Licht emittierenden Vorrichtung 100 aus aufwärts abgestrahlten Lichts zu brechen, so dass das Licht auf die Reflexionsfläche in einem Winkel von mehr als dem kritische Winkel einfallen kann, wodurch die Menge an aufwärts der optischen Linse abgestrahltem Licht auf das Maximum reduziert und wird gleichzeitig die Menge an zu der seitlichen Oberfläche der Linse hin abgestrahltem Licht erhöht wird.
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Folglich besteht ein Vorteil darin, dass die Erzeugung von Hotspots, die in dem Stand der Technik auftreten, auf das Maximum beschränkt werden kann, wenn eine optische Linse und ein die Linse verwendendes Lichtemissionsvorrichtungspaket für eine Hintergrundbeleuchtung einer Anzeige verwendet werden.
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Nun ist unter Bezugnahme auf 9a bis 9c eine Reflexionsschicht 250 auf der Reflexionsfläche 210 der optischen Linse 200 aufgetragen. Die Reflexionsschicht 250 ist mit einem metallischen Film oder einem hoch reflektierenden Film ausgebildet, und der metallische Film ist aus einem von Ag, Al oder Rh oder einer Kombination davon hergestellt. Wenn die Reflexionsschicht 250 aufgetragen ist, wird das Licht nicht aufwärts der Linse 200 emittiert, sondern wird nur durch die seitliche Oberfläche der Linse 200 emittiert. Mit anderen Worten, der Hotspot, der in dem Stand der Technik auftritt, wird vollständig entfernt, um dadurch zu ermöglichen, dass die Bildqualität der Anzeige verbessert wird.
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Weiterhin wird, wie in 9b gezeigt ist, wenn ferner eine Schicht eines undurchlässigen Materials 260a auf einer oberen Oberfläche des aufgetragenen Reflektionsfilm 250 aufgetragen wird, verhindert, dass das Licht durch die Reflexionsfläche 210 der Linse 200 dringt und nach oberhalb der Linse 200 austritt.
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Gleichzeitig können, wie in 9c dargestellt ist, die V-förmig eingetieften Reflexionsflächen 210 mit der Reflexionsschicht 250 beschichtet und mit einer Schicht undurchlässigen Materials 260b gefüllt sein.
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10 zeigt ein Beispiel eines Lichtemissionsvorrichtungspakets, wobei die Licht emittierende Vorrichtung 100 mit einem Wärmeblöckchen 301 eines Basisteils verbunden ist, und wird durch Drähte 311 mit Leitungen 310a und 310b verbunden, welche jeweils an einer äußeren Seite von dem Wärmeblöckchen 301 beabstandet angeordnete Anschlüsse sind, wo die Licht emittierende Vorrichtung 100 und die Leitungen 310a und 310b elektrisch verbunden sind. Darüber hinaus sind ein Teil der Licht emittierenden Vorrichtung 100, des Wärmeblöckchen 301 und der Leitungen 310a und 310b durch eine Formeinheit 320 umhüllt.
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Indessen ist ein Teil des Wärmeblöckchens 301 außerhalb der Formeinheit 320 freiliegend, um eine leichte Abgabe von Wärme, die von der Licht emittierenden Vorrichtung 100 erzeugt wird, zu ermöglichen, und die Leitungen 310a und 310b sind außerhalb der Formeinheit 320 freiliegend, um elektrisch nach außen verbunden zu werden. Die optische Linse 200 ist mittels eines Klebers 350 mit einer Oberseite der Formeinheit 320 verbunden.
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Obwohl die Licht emittierende Vorrichtung mit einem Basiselement wie dem Wärmeblöckchen 301 oder dergleichen verbunden sein kann, wie in 10 dargestellt, kann die Licht emittierende Vorrichtung in Flipchip-Weise mit leitfähigen Leitungen verbunden sein, wenn ein Unterträgersubstrat, das mit den leitfähigen Leitungen ausgebildet ist, ein Basiselement ist, oder wenn das Basiselement ein mit einer Reflexionseintiefung bzw. -nut gebildetes Substrat ist, kann die Licht emittierende Vorrichtung mit der Reflexionseintiefung bzw. -nut des Substrats verbunden sein. Dementsprechend variieren Verfahren zum Implementieren einer Struktur eines Lichtemissionsvorrichtungspakets unter Verwendung der optischen Linse 200.
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11a bis 11d sind Lichtemissionsverteilungsdiagramme eines Lichtemissionsvorrichtungspakets unter Verwendung einer optischen Linse gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 12 kann eine Neigung (α1) der Reflexionsfläche 210 an der optischen Linse 200 unter Berücksichtigung der Seitenlichtemissionscharakteristik eingestellt werden. Die Neigung (α1) ist ein Winkel, der zwischen der Reflexionsfläche 210 und einer von einem Scheitelpunkt der V-förmigen Eintiefung verlängerten, senkrechten Linie (O) ausgebildet ist. Eine Lichtemissionsverteilung bezüglich der Neigung (α1) ist derart, dass eine Lichtleistung 100% bei 45 Grad der Neigung (11a), 98% bei 55 Grad (11b), 93% bei 65 Grad (11c) und 81% bei 75 Grad (11d) beträgt.
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Wie jedoch aus den Lichtemissionsverteilungsdiagrammen bemerkt, wird, wenn die Neigung von 45 Grad bis 75 Grad geht, das Licht weiter zu der seitlichen Oberfläche der Linse hin emittiert.
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Schließlich sind eine Seitenflächen-Lichtemissionsverteilung und eine Lichtausbeute bzw. ein Lichtemissionswirkungsgrad bezüglich der Neigung korreliert, so dass es bevorzugt ist, dass die Neigung zwischen 20 Grad und 80 Grad beträgt, um eine optimale Lichtverteilung zu erhalten.
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Nun ist unter Bezugnahme auf 13 eine optische Linse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Randbrechungsfläche 221 zum Brechen des Lichts zusätzlich zu der unteren Brechungsfläche 220 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von 7 ausgebildet, so dass von einem oberen Rand der Licht emittierenden Vorrichtung 100 aus emittiertes Licht einen Weg aufweisen kann, auf dem das Licht von der Reflexionsfläche 210 aus reflektiert wird.
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Darüber hinaus kann die Randbrechungsfläche 221 eine symmetrisch geneigte Oberfläche sein, die durch eine senkrechte Linie (E) und die geneigte untere Brechungsfläche 220 ausgebildet ist.
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Um in Bezug auf die Struktur der optischen Linse genauer zu sein, ist die Linse darauf mit einer V-förmigen kegelförmigen Eintiefung versehen, wobei Oberflächen der kegelförmigen Eintiefung als Reflexionsflächen verwendet werden, und die Linse ist auch darunter mit einer zylindrischen Eintiefung ausgebildet, indem ein Boden davon, in welchem eine Licht emittierende Vorrichtung 100 angebracht ist, entfernt ist, wie in 13 gezeigt. Die zylindrische Eintiefung ist darauf mit einem W-förmigen (sägezahnartigen) Intaglio bzw. Tiefdruck ausgebildet.
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Folglich wird, wenn die optische Linse gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine großformatige Lichtquelle verwendet wird, das von dem Rand der Licht emittierenden Vorrichtung aus abgestrahlte Licht durch die untere Brechungsfläche 220 gebrochen, um zu verhindern, dass das Licht von einem von der Reflexionsfläche reflektierten Lichtweg abweicht. Die Randbrechungsfläche 221 dient dazu, um das von dem Rand der Licht emittierenden Vorrichtung aus abgestrahlte Licht in einen Weg zu brechen, um das Licht von der Reflexionsfläche aus zu reflektieren und das Licht zu Seitenflächen (Wege F1 und F2) der Linse hin zu emittieren.
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Die Konfiguration der optischen Linse kann frei gestaltet und verändert werden, indem ein Brechungsweg des Lichts (Licht wird in ein dichteres Medium zurückreflektiert, wenn der Einfallswinkel kleiner als ein bestimmter kritischer Winkel ist, wenn das Licht von dem dichteren Medium in ein dünneres Medium wandert und umgekehrt) verwendet wird, der durch eine Differenz des Brechungsindex zwischen einer lichtemittierenden Vorrichtung und Luft, in welche das Licht emittiert wird, erzeugt wird.
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Ferner ist die optische Linse aus einem durch eine Mittelachse symmetrierten Körper aufgebaut, wobei der Körper Reflexionsflächen und Randbrechungsflächen aufweist.
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Wenn die Brechungsfläche in Richtung der Mittelachse geneigt ist, ist es bevorzugt, dass die Randbrechungsfläche auch in Richtung der Mittelachse geneigt ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann durch eine optische Linse unter Verwendung eines einzelnen Bestandteils einer Randbrechungsfläche verwirklicht werden, indem ermöglicht wird, dass die Randbrechungsfläche eine Funktion durchführt, Licht, das von oberhalb einer Licht emittierenden Vorrichtung aus abgestrahlt wird, zu brechen und das Licht zu einer Reflexionsfläche zu bringen.
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Indessen kann eine Breite (W1) der unteren Brechungsfläche 220 in 13 so ausgelegt sein, dass sie breiter als diejenige (W2) der Licht emittierenden Vorrichtung ist. Ferner ist die optische Linse gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die gleiche wie diejenige der ersten Ausführungsform, außer dass eine zusätzliche Randbrechungsfläche auf der optischen Linse vorhanden ist.
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Unter Bezugnahme auf 14 können nun eine untere Brechungsfläche und eine Randbrechungsfläche jeweils konkav sein. Diese Arten von Einsenkungen können auch Licht brechen, das nach aufwärts einer Licht emittierenden Vorrichtung abgestrahlt wird, um zu ermöglichen, dass die Reflexionsfläche 210 erreicht wird, und zu ermöglichen, dass das Licht von der Reflexionsfläche 210 aus in Richtung der seitlichen Oberflächen der Linse reflektiert wird.
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Nun ist unter Bezugnahme auf 15a eine konvexe äußere Brechungsfläche 230 außen an der optischen Linse ausgebildet und ist darunter mit einer Verriegelungsöffnung 231 zur Erleichterung und Beschleunigung des Zusammenbaus der Linse ausgebildet. Mit Bezug auf 15b kann eine konvexe äußere Brechungsfläche 230 durch Kombinieren einer konvexen Oberfläche 230a und einer ebenen bzw. geraden Oberfläche 230b ausgebildet werden.
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Wie früher beschrieben, kann die vorliegende Erfindung eine Menge an Licht, das in Richtung der seitlichen Oberfläche der Linse abgestrahlt wird, im Vergleich mit dem Stand der Technik vergrößern.
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Unter Bezugnahme auf 16a kann nun ein Basiselement 380 verbunden sein mit Vorrichtungen, aufweisend: eine blaues Licht emittierende Vorrichtung 101a zum Emittieren von blauem Licht; und eine gelbes Licht emittierende Vorrichtung 101b zum Emittieren von gelbem Licht, um zu ermöglichen, weißes Licht zu einer seitlichen Oberfläche hin zu emittieren. Wie in 16b dargestellt ist, kann das Basiselement 380 verbunden sein mit Vorrichtungen, aufweisend: eine rotes Licht emittierende Vorrichtung 102a zum Emittieren von rotem Licht; eine grünes Licht emittierende Vorrichtung 102b zum Emittieren von grünem Licht; und eine blaues Licht emittierende Vorrichtung 102c zum Emittieren von blauem Licht, um zu ermöglichen, das weiße Licht zu einer seitlichen Oberfläche hin zu emittieren.
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Indessen kann, obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, eine einzelne Licht emittierende Vorrichtung zum Emittieren von weißem Licht mit dem Basiselement 380 verbunden sein, um zu ermöglichen, dass das weiße Licht zu der seitlichen Oberfläche hin emittiert wird.
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17 ist eine Draufsicht einer Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen, die mit einem Basiselement einer Licht emittierenden Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden sind, wobei gestrichelte Linien sich auf einen Bereich beziehen, in dem eine optische Linse angebracht ist, und ein Basiselement einer Licht emittierenden Vorrichtung in dem Bereich, wo die Linse angebracht ist, angeordnet ist.
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Das Basiselement 380 ist darauf durch eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen 103 verbunden, was es ermöglicht, eine Lichtleistung zu verbessern. Die Mehrzahl der Licht emittierenden Vorrichtungen 103 sind aus einer beliebigen der weißes Licht emittierenden Vorrichtungen, rotes/blaues/grünes Licht emittierenden Vorrichtungen und blaues, gelbes Licht emittierenden Vorrichtungen aufgebaut.
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Unter Bezugnahme auf 18 ist nun eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen 100 an einer oberen Oberfläche eines Substrats 400 angebracht, wobei jede Vorrichtung 100 durch ein Verfahren eines leitfähigen Verbindens um einen vorbestimmten Abstand voneinander beabstandet ist, wobei jede Licht emittierende Vorrichtung 100 durch die optische Linse 200 der vorliegenden Erfindung umgeben ist.
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Wenn die Licht emittierende Vorrichtung 100 direkt mit dem Substrat 400 verbunden ist, kann eine Dicke einer Anzeigetafel verringert werden, wenn die Licht emittierende Vorrichtung für eine Hintergrundbeleuchtungseinheit verwendet wird.
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19 ist eine Querschnittsansicht eines Substrats, das mit Licht emittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung verpackt ist, wobei eine Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungspaketen mit optischen Linsen 530 auf einer oberen Oberfläche des Substrats 400 verpackt sind, wobei jedes Paket in einem vorgegebenen Abstand entfernt beabstandet ist.
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Das durch die Mehrzahl von Lichtemissionsvorrichtungspaketen 530 bepackte Substrat 400 kann für eine Hintergrundbeleuchtungseinheit einer Anzeige verwendet werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung einer Hotspot-Ablenkplatte, die als ein Umlenker bezeichnet wird, so dass eine Zusammenbauarbeit der Anzeigetafel vereinfacht werden kann und eine fehlerhafte Anordnung der Hotspot-Ablenkplatte vermieden werden kann. Es besteht ein weiterer Vorteil darin, dass eine laterale Lichtleistung bzw. ein Seitenlichtemissionswirkungsgrad hervorragend zu ermöglichen ist, sodass die Bildqualität der Anzeige verbessert wird. Es besteht noch ein weiterer Vorteil darin, dass die Dicke der Anzeigetafel um so viel wie diejenige der Hotspot-Ablenkplatte reduziert werden kann, sodass die Dicke der Gesamtdicke der Anzeigetafel verringert wird.
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Die vorstehend erwähnte optische Linse und ein Lichtemissionsvorrichtungspaket unter Verwendung der optischen Linse können auf alle industriellen Vorrichtungen einschließlich Anzeigen, Beleuchtungseinrichtungen, elektrische Anzeigetafeln und Schalter für Automobile angewendet werden und sind nicht auf die so erwähnten Gebiete beschränkt.
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20 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit unter Verwendung einer optischen Linse gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist: ein Substrat 400; eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen 100, die auf dem Substrat 400 zum Emittieren von Licht verpackt sind; eine Mehrzahl von optischen Linsen 200, welche eine Reflexionsfläche, die zum Reflektieren von Licht, das von unterhalb derselben nach oben emittiert wird, darauf ausgebildet ist, und eine untere Brechungsfläche zum Brechen des von darunter nach oben emittierten Lichts aufweisen und Ermöglichen, dass das Licht die Reflexionsfläche erreicht; und eine Streuungsplatte 500, die auf der Mehrzahl von optischen Linsen 200 angeordnet ist.
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Die Hintergrundbeleuchtungseinheit von 20 verwendet das Substrat von 18, und wenn das Substrat von 19 verwendet wird, kann die Hintergrundbeleuchtung ferner mit einem Basisteil, auf dem die Licht emittierenden Vorrichtungen verbunden sind, Anschlüssen, die elektrisch mit den Licht emittierenden Vorrichtungen verbunden sind, und einer Formeinheit zum teilweisen Freilegen der Anschlüsse und Umhüllen der Licht emittierenden Vorrichtungen und des Basiselements angeordnet sein. Mit anderen Worten, die Licht emittierenden Vorrichtungen sind durch die Formeinheit verpackt und die optische Linse ist an einer oberen Oberfläche der Formeinheit angebracht.
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Indessen wird die Diffusionsplatte 500 darauf mit einer Flüssigkristall-Anzeigetafel 600 montiert.
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Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich, gibt es gemäß der vorliegenden Erfindung Vorteile bei der so beschriebenen vorliegenden Erfindung dahin, dass Licht, das von einer Licht emittierenden Vorrichtung aus nach oben abgestrahlt wird, von einer unteren Brechungsfläche gebrochen wird, um zu ermöglichen, dass eine Reflexionsfläche erreicht wird, und eine optische Linse zum Reflektieren des Lichtes seitwärts der Linse von der Reflexionsfläche aus, um eine Menge an Licht, das nach oberhalb der Linse abgestrahlt wird, zu minimieren und gleichzeitig die Menge an Licht, das zu der seitlichen Oberfläche der Linse hin abgestrahlt wird, zu erhöhen, wodurch die Erzeugung eines Hotspots auf das Maximum begrenzt wird, angebracht ist.
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Es besteht ein weiterer Vorteil darin, dass die vorliegende Erfindung auf eine Hotspot-Ablenkplatte und einen komplizierten Zusammenbauvorgang verzichtet, sodass ermöglicht wird, die Anzahl der Teile zu verringern und die Dicke einer Platte zu verringern.
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Obwohl verschiedene Ausführungsformen, welche die Prinzipien der vorliegenden Erfindung ausnutzen, hierin im einzelnen gezeigt und beschrieben worden sind, und verschiedene bevorzugte Betriebsarten vorgesehen sind, können die Fachleute auf dem Gebiet leicht viele andere Abwandlungen, Änderungen und Erweiterungen ersinnen, die immer noch die in der vorliegenden Erfindung offenbarten Prinzipien beinhalten. Der Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst alle solche Abwandlungen, und ist nicht als durch die Anzahl von aktiven Elementen, Verschaltungsarten solcher oder die Polarität einer lichtemittierenden Vorrichtung darin begrenzt zu verstehen.
