JP2016213364A - Light-emitting device and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置及び表示装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device and a display device.
発光装置を備える表示装置は、屋内、屋外を問わず、様々な場所で使用されている。表示装置は、一般に複数の発光装置をマトリクス状に配列することにより表示画面を構成している。表示装置は、外部から入力される信号に応じて、各発光装置の輝度と発光色を変化させることにより、表示画面上に文字、図形、その他の画像を表示する。 Display devices including light-emitting devices are used in various places, indoors and outdoors. The display device generally constitutes a display screen by arranging a plurality of light emitting devices in a matrix. The display device displays characters, figures, and other images on the display screen by changing the luminance and emission color of each light emitting device in accordance with an externally input signal.
発光装置には、パッケージに形成された凹部の底面に3原色に対応する3つのLED(Light Emitting Diode)チップを実装し、さらにその凹部を、LEDチップからの放射光に対して透光性をもつ封止部材で封止したものが用いられる。 In the light emitting device, three LED (Light Emitting Diode) chips corresponding to the three primary colors are mounted on the bottom surface of the concave portion formed in the package, and the concave portion is made transparent to the emitted light from the LED chip. What is sealed with a sealing member is used.
特許文献1に示されるように、従来は、個々の発光装置のパッケージには、白色樹脂よりなる成形体が用いられていた。従って、パッケージ凹部の底面及び側面を含む内面全面は、白色を呈している。 As disclosed in Patent Document 1, conventionally, a molded body made of a white resin has been used for a package of each light emitting device. Accordingly, the entire inner surface including the bottom and side surfaces of the package recess is white.
近年、表示装置の高精細化が求められている。パッケージは白色を呈しているので、多数の発光装置を回路基板上に高密度に配置すると、表示装置の表示領域のうち、白色の部分が占める割合が大きくなる。白色の部分は、太陽光や照明光等の外光に対する反射率が高いため、外光の反射又は散乱が生じやすく、コントラストの高い表示装置を実現することができない。 In recent years, there has been a demand for higher definition display devices. Since the package is white, when a large number of light emitting devices are arranged on the circuit board at a high density, the proportion of the white portion in the display area of the display device increases. Since the white portion has a high reflectance with respect to external light such as sunlight and illumination light, reflection or scattering of external light is likely to occur, and a display device with high contrast cannot be realized.
なお、コントラストの低下を抑える方策として、パッケージ凹部の内面を黒色にすることが考えられる。しかし、パッケージ凹部の内面を黒色にすると、LEDチップからの放射光の凹部内での損失が大きくなり、発光装置の発光効率が低下する。 As a measure for suppressing the decrease in contrast, it is conceivable to make the inner surface of the package recess black. However, when the inner surface of the package recess is made black, the loss of light emitted from the LED chip in the recess increases, and the light emission efficiency of the light emitting device decreases.
パッケージ凹部の内面を黒色にすることなく、白色のパッケージを用いながらコントラストの低下を抑える方策としては、パッケージ凹部のアスペクト比(凹部の深さ/凹部底面の幅)を高めることが考えられる。これは、パッケージ凹部のアスペクト比が高い程、パッケージ凹部に入射した外光が凹部内で減衰しやすく、従って反射や散乱が生じにくくなるためである。しかし、アスペクト比を高めると、LEDチップからの放射光のうち凹部の側面に入射する光の量が増える。凹部の側面は白色ではあるが、光反射率は100%ではないので、LEDチップからの放射光が凹部の側面で減衰することは避けられない。このため、コントラストは改善できる反面、LEDチップからの放射光の、凹部内での損失が生じやすく、狭い視野角しか実現することができない。 As a measure for suppressing the decrease in contrast while using a white package without making the inner surface of the package recess black, it is conceivable to increase the aspect ratio of the package recess (the depth of the recess / the width of the recess bottom). This is because the higher the aspect ratio of the package recess, the more easily the external light incident on the package recess is attenuated in the recess, and therefore, reflection and scattering are less likely to occur. However, when the aspect ratio is increased, the amount of light incident on the side surface of the concave portion of the emitted light from the LED chip increases. Although the side surface of the recess is white, the light reflectivity is not 100%, so it is inevitable that the emitted light from the LED chip is attenuated on the side surface of the recess. For this reason, while the contrast can be improved, the loss of the emitted light from the LED chip tends to occur in the recess, and only a narrow viewing angle can be realized.
本発明の目的は、コントラストが高く、広い視野角を有する発光装置、及びこれを備えた表示装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a light emitting device having a high contrast and a wide viewing angle, and a display device including the light emitting device.
本発明の他の目的は、コントラストが高く、発光素子からの放射光の損失が生じにくい発光装置、及びこれを備えた表示装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a light emitting device with high contrast and less loss of radiated light from the light emitting element, and a display device including the same.
上記の目的を達成するために、この発明に係る発光装置は、光を放射する少なくとも1つの発光素子と、発光素子が配置される素子基板であって、該素子基板に配置された発光素子の周囲が、該発光素子の頂部を通り素子基板の表面に平行な仮想平面の位置よりも低く形成され、かつ該表面が暗色に形成された素子基板と、発光素子が放射する光に対して透光性を有する材料で形成され、発光素子を封止する封止部材とを備えるものである。 In order to achieve the above object, a light-emitting device according to the present invention includes at least one light-emitting element that emits light, and an element substrate on which the light-emitting element is disposed, the light-emitting element disposed on the element substrate. The periphery is formed lower than the position of a virtual plane passing through the top of the light emitting element and parallel to the surface of the element substrate, and the surface is formed in a dark color, and the light emitted from the light emitting element is transparent. And a sealing member that seals the light emitting element.
素子基板は、発光素子の周囲が発光素子の頂部を通り素子基板の表面に平行な仮想平面の位置よりも低く形成されているので、発光素子から放射された光の損失が生じにくく、広い視野角を確保することができる。 Since the element substrate is formed so that the periphery of the light emitting element is lower than the position of the virtual plane passing through the top of the light emitting element and parallel to the surface of the element substrate, loss of light emitted from the light emitting element is unlikely to occur, and the wide field of view A corner can be secured.
また、素子基板の表面が暗色に形成されているので、太陽光や照明光等の外光が素子基板に入射しても外光が素子基板の表面で減衰する。このため、外光の反射又は散乱が生じにくく、高いコントラストを実現できる。 In addition, since the surface of the element substrate is formed in a dark color, even if external light such as sunlight or illumination light enters the element substrate, the external light is attenuated on the surface of the element substrate. For this reason, reflection or scattering of external light hardly occurs, and high contrast can be realized.
以下、この発明に係る発光装置及び表示装置の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付している。 Embodiments of a light emitting device and a display device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.
(実施の形態1)
図1に示すように、発光装置100は、それぞれ赤色光、緑色光、青色光を放射する3つのLEDチップ1r、1g、1bと、これらLEDチップ1r〜1bが表面に配置された平坦な素子基板2と、LEDチップ1r〜1bを封止する封止部材3とを備える。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the light emitting device 100 includes three LED chips 1r, 1g, and 1b that emit red light, green light, and blue light, respectively, and a flat element in which these LED chips 1r to 1b are arranged on the surface. A substrate 2 and a sealing member 3 for sealing the LED chips 1r to 1b are provided.
赤色光を放射する赤色LEDチップ1r、緑色光を放射する緑色LEDチップ1g、及び青色光を放射する青色LEDチップ1bが、緑色LEDチップ1gが中央に配置される条件で1列に並んで、素子基板2上に配置されている。なお、これらLEDチップ1r、1g、1bの配置位置は特に限定されず、例えば、LEDチップ1r、1g、1bが三角形の頂点の位置に配置されていてもよい。 A red LED chip 1r that emits red light, a green LED chip 1g that emits green light, and a blue LED chip 1b that emits blue light are arranged in a row under the condition that the green LED chip 1g is arranged in the center, It is disposed on the element substrate 2. The arrangement positions of the LED chips 1r, 1g, and 1b are not particularly limited. For example, the LED chips 1r, 1g, and 1b may be arranged at the positions of the apexes of the triangle.
LEDチップ1r〜1bの各々は、図2に示すように、サファイア基板11の上に、反射層12、n型GaN層13、発光層としての活性層14、及びp型GaN層15がこの順に積層された半導体積層構造を有する。サファイア基板11の裏面と、p型GaN層15の上面とは共に平坦であり、かつ両者は略平行に形成されている。 As shown in FIG. 2, each of the LED chips 1 r to 1 b includes a reflective layer 12, an n-type GaN layer 13, an active layer 14 as a light emitting layer, and a p-type GaN layer 15 in this order on a sapphire substrate 11. It has a stacked semiconductor stacked structure. The back surface of the sapphire substrate 11 and the top surface of the p-type GaN layer 15 are both flat, and both are formed substantially in parallel.
p型GaN層15上に、アノード電極16aが形成されている。また、n型GaN層13の表面の一部は、活性層14及びp型GaN層15に覆われずに露出しており、その露出した領域に、カソード電極16cが形成されている。これらアノード電極16a及びカソード電極16cを通じて、このLEDチップ1r〜1bに電力を供給することで、活性層14が発光する。 An anode electrode 16 a is formed on the p-type GaN layer 15. A part of the surface of the n-type GaN layer 13 is exposed without being covered with the active layer 14 and the p-type GaN layer 15, and a cathode electrode 16 c is formed in the exposed region. By supplying power to the LED chips 1r to 1b through the anode electrode 16a and the cathode electrode 16c, the active layer 14 emits light.
図1に示すように、素子基板2は、絶縁性を有する基板22と、この基板22に形成された複数の電極21ra、21ga…、21bcとで構成されている。 As shown in FIG. 1, the element substrate 2 includes a substrate 22 having an insulating property and a plurality of electrodes 21ra, 21ga,..., 21bc formed on the substrate 22.
電極21ra、21ga、及び21baはアノード電極であり、電極21rc、21gc、及び21bcはカソード電極である。アノード電極21ra〜21bcは、対応するLEDチップ1r〜1bのアノード電極16a(図2参照)とワイヤボンディングで電気的に接続される。カソード電極21rc〜21bcは、対応するLEDチップ1r〜1bのカソード電極16c(図2参照)とワイヤボンディングで電気的に接続される。 The electrodes 21ra, 21ga, and 21ba are anode electrodes, and the electrodes 21rc, 21gc, and 21bc are cathode electrodes. The anode electrodes 21ra-21bc are electrically connected to the anode electrodes 16a (see FIG. 2) of the corresponding LED chips 1r-1b by wire bonding. The cathode electrodes 21rc-21bc are electrically connected to the cathode electrodes 16c (see FIG. 2) of the corresponding LED chips 1r-1b by wire bonding.
基板22は、ソルダーレジストに黒色のものを用いたプリント基板で構成されている。このため、基板22の表面は、その全域が黒色を呈している。 The board | substrate 22 is comprised with the printed circuit board which used the black thing for the soldering resist. For this reason, the entire surface of the substrate 22 is black.
電極21ra〜21bcの、素子基板2の表面に露出した部分も、黒色を呈するように処理が施されている。具体的には、電極21ra〜21bcを構成するCu製の導電性部材に、黒色の塗料を塗布する処理を施している。 The portions of the electrodes 21ra to 21bc exposed on the surface of the element substrate 2 are also processed so as to exhibit a black color. Specifically, the process which apply | coats a black coating material is given to the electroconductive member made from Cu which comprises electrode 21ra-21bc.
封止部材3は、水分や塵埃等からLEDチップ1r〜1b、及び電極21ra〜21bc等を保護するために設けられるものであり、LEDチップ1r〜1bが放射する光に対して透光性を有する材料、具体的には、シリコーン樹脂よりなる。 The sealing member 3 is provided to protect the LED chips 1r to 1b, the electrodes 21ra to 21bc, and the like from moisture, dust, and the like, and is transparent to light emitted from the LED chips 1r to 1b. The material which has, specifically, a silicone resin.
発光装置100は、以下のプロセスで製造される。まず、平面度の高いマザー基板を切断したもので構成される素子基板2を準備する。次に、素子基板2上にLEDチップ1r、1g、1bを配置する。次に、LEDチップ1rのアノード電極16aとカソード電極16cに対して、電極21ra、21rcをワイヤボンディングで電気的に接続する。同様に、LEDチップ1gのアノード電極16aとカソード電極16cに対して電極21ga、21gcを接続し、LEDチップ1bのアノード電極16aとカソード電極16cに対して電極21ba、21bcを接続する。次に、電極21ra〜21bcの表面に、黒色の塗料を塗布する。次に、封止部材3の形状に対応する凹部が形成された成形型の凹部内に、LEDチップ1r〜1bが収容されるように素子基板2を配置する。次に、成形型の凹部内に液状の樹脂を注入し、樹脂を硬化させると、封止部材3が素子基板2上に形成される。 The light emitting device 100 is manufactured by the following process. First, an element substrate 2 configured by cutting a mother substrate with high flatness is prepared. Next, the LED chips 1r, 1g, and 1b are disposed on the element substrate 2. Next, the electrodes 21ra and 21rc are electrically connected to the anode electrode 16a and the cathode electrode 16c of the LED chip 1r by wire bonding. Similarly, electrodes 21ga and 21gc are connected to anode electrode 16a and cathode electrode 16c of LED chip 1g, and electrodes 21ba and 21bc are connected to anode electrode 16a and cathode electrode 16c of LED chip 1b. Next, a black paint is applied to the surfaces of the electrodes 21ra to 21bc. Next, the element substrate 2 is arranged so that the LED chips 1r to 1b are accommodated in the concave portions of the mold in which the concave portions corresponding to the shape of the sealing member 3 are formed. Next, when a liquid resin is injected into the recess of the mold and the resin is cured, the sealing member 3 is formed on the element substrate 2.
以上説明した発光装置100によれば、素子基板2の表面が黒色に形成されているので、外光がこの素子基板2に入射しても、外光が素子基板2の表面で減衰する。このため、外光の反射又は散乱が生じにくく、従って高いコントラストが実現される。ここで、外光とは、発光装置100の外部から表示装置200に入射する光を指し、具体的には、太陽光や照明光等が該当する。 According to the light emitting device 100 described above, since the surface of the element substrate 2 is formed in black, even when external light is incident on the element substrate 2, the external light is attenuated on the surface of the element substrate 2. For this reason, reflection or scattering of outside light hardly occurs, and thus high contrast is realized. Here, external light refers to light incident on the display device 200 from the outside of the light emitting device 100, and specifically corresponds to sunlight, illumination light, or the like.
なお、LEDチップ1r〜1bの各々は、活性層14よりも下方、即ち素子基板2側に反射層12を有するので、素子基板2の黒色の表面には、LEDチップ1r〜1bからの放射光は殆ど入射しない。このため、素子基板2の表面を黒色として高いコントラストを実現したにも関わらず、輝度が犠牲となることが回避される。 Note that each of the LED chips 1r to 1b has the reflective layer 12 below the active layer 14, that is, on the element substrate 2 side, so that the emitted light from the LED chips 1r to 1b is formed on the black surface of the element substrate 2. Hardly enters. For this reason, it is avoided that the brightness is sacrificed even though the surface of the element substrate 2 is black and high contrast is realized.
次に、以上説明した発光装置100を備えた表示装置200について、図3及び図4を参照して説明する。 Next, a display device 200 including the light emitting device 100 described above will be described with reference to FIGS.
図3に示すように、表示装置200は、複数の発光装置100と、回路基板101と、ルーバ102とを備える。 As shown in FIG. 3, the display device 200 includes a plurality of light emitting devices 100, a circuit board 101, and a louver 102.
複数の発光装置100は、平面視略矩形状をなす平坦な回路基板101上に、マトリクス状に配列される。図示しないが、回路基板101にはアノード配線及びカソード配線が形成されており、それらと対応する図1のアノード電極21ra〜21ba及びカソード電極21rc〜21bcが、はんだ付け等の方法により、機械的に及び電気的に接続される。 The plurality of light emitting devices 100 are arranged in a matrix on a flat circuit board 101 having a substantially rectangular shape in plan view. Although not shown, anode wiring and cathode wiring are formed on the circuit board 101, and the corresponding anode electrodes 21ra to 21ba and cathode electrodes 21rc to 21bc in FIG. 1 are mechanically connected by a method such as soldering. And electrically connected.
ここで、図3に示すように、表示装置200の一辺に平行な方向をx軸方向、厚さ方向をz軸方向とするxyz直交座標系を考える。図4(A)は、表示装置200のyz平面に平行な断面図であり、図4(B)は、表示装置200のxz平面に平行な断面図である。以下、これらの図を参照して、表示装置200の構成について詳述する。 Here, as shown in FIG. 3, consider an xyz orthogonal coordinate system in which the direction parallel to one side of the display device 200 is the x-axis direction and the thickness direction is the z-axis direction. 4A is a cross-sectional view parallel to the yz plane of the display device 200, and FIG. 4B is a cross-sectional view parallel to the xz plane of the display device 200. Hereinafter, the configuration of the display device 200 will be described in detail with reference to these drawings.
ルーバ102は、発光装置100と共に平坦な回路基板101上に設けられている。ルーバ102は、x方向及びy方向に隣り合う発光装置100の間に配置された基端部102aと、基端部102aからz方向にひさし状に突出する突出部102bとを有する。図4(A)に示すように、突出部102bは、x軸方向に延在している。 The louver 102 is provided on the flat circuit board 101 together with the light emitting device 100. The louver 102 includes a base end portion 102a disposed between the light emitting devices 100 adjacent to each other in the x direction and the y direction, and a projecting portion 102b that projects from the base end portion 102a in a z-direction. As shown in FIG. 4A, the protruding portion 102b extends in the x-axis direction.
ルーバ102の基端部102a及び突出部102bは、黒色を呈しており、これは例えば、ポリカーボネート樹脂等の樹脂にカーボンブラック等の着色材を添加したものの成形体や、樹脂や金属の表面に黒色の材料を塗布又は成膜したもの等で実現される。 The base end portion 102a and the protruding portion 102b of the louver 102 have a black color, which is, for example, a molded body obtained by adding a colorant such as carbon black to a resin such as polycarbonate resin, or black on the surface of the resin or metal. This is realized by applying or filming the above material.
本表示装置200によれば、これを、y軸方向が上下方向(天地方向)、x軸方向が左右方向となる向きに配置して、例えば屋外で使用する際に、太陽光がyz面内方向から発光装置100へ入射することが、ルーバ102の突出部102bによって防止され、この結果、発光装置100からの太陽光の反射光又は散乱光が低減される。このため、yz面内方向(上下方向)に関して、視る角度に対するコントラストの依存性を低減することができる。 According to this display device 200, when the y-axis direction is arranged in the vertical direction (top and bottom direction) and the x-axis direction is the left-right direction, for example, when used outdoors, the sunlight is in the yz plane. Incident light from the direction into the light emitting device 100 is prevented by the protruding portion 102b of the louver 102, and as a result, reflected or scattered light of sunlight from the light emitting device 100 is reduced. For this reason, it is possible to reduce the dependency of contrast on the viewing angle with respect to the yz in-plane direction (vertical direction).
しかも、発光装置100における素子基板2の表面が黒色に形成されているので、仮に、太陽光が発光装置100の素子基板2に入射しても、素子基板2で反射又は散乱が生じにくい。このため、高いコントラストを実現できる。この結果、鮮明なカラー画像を得ることができる。 Moreover, since the surface of the element substrate 2 in the light emitting device 100 is formed in black, even if sunlight is incident on the element substrate 2 of the light emitting device 100, reflection or scattering hardly occurs in the element substrate 2. For this reason, high contrast can be realized. As a result, a clear color image can be obtained.
また、既述のように、素子基板2は平面度の高いマザー基板を切断して形成され、LEDチップ1r〜1bもその上面と下面とが平行なように平坦に形成される。そして、同じく平坦な回路基板101上に素子基板2を実装するので、LEDチップ1r〜1bの上面の位置が発光装置100間で揃い、かつLEDチップ1r〜1bの上面の傾きのバラつきが小さい。このため、表示装置200は、斜めから見ても輝度ムラが目立たず、均一な画質が得られる。 Further, as described above, the element substrate 2 is formed by cutting a mother substrate with high flatness, and the LED chips 1r to 1b are also formed flat so that the upper surface and the lower surface thereof are parallel to each other. Similarly, since the element substrate 2 is mounted on the flat circuit board 101, the positions of the upper surfaces of the LED chips 1r to 1b are aligned between the light emitting devices 100, and variations in the inclination of the upper surfaces of the LED chips 1r to 1b are small. For this reason, the display device 200 does not show uneven brightness even when viewed obliquely, and a uniform image quality can be obtained.
ところで、ルーバ102の基端部102aは、各発光装置100におけるLEDチップ1r〜1bの頂部を通り回路基板101に平行な仮想平面S1の位置よりも回路基板101側にある。このため、LEDチップ1r〜1bからの放射光が基端部102aで遮られることはない。また、基端部102aによって本表示装置200の視野角が狭められることはない。本表示装置200において、yz面内での視野角(図4(A)のθ)は、ルーバ102の突出部102bのy方向の間隔、及び突出部102bのz方向の突出高さによって決まる。 By the way, the base end part 102a of the louver 102 is on the circuit board 101 side from the position of the virtual plane S1 passing through the tops of the LED chips 1r to 1b in each light emitting device 100 and parallel to the circuit board 101. For this reason, the emitted light from the LED chips 1r to 1b is not blocked by the base end portion 102a. Further, the viewing angle of the display device 200 is not narrowed by the base end portion 102a. In the present display device 200, the viewing angle in the yz plane (θ in FIG. 4A) is determined by the interval in the y direction of the protruding portions 102b of the louver 102 and the protruding height of the protruding portions 102b in the z direction.
この点、本実施形態においては、発光装置100が、図1に示したように、LEDチップ1r〜1bの周囲に、LEDチップ1r〜1bから放射された光を遮る部材が存在しない構成を有するので、突出部102bのy方向の間隔及びz方向の突出高さが同じであっても、従来のように凹部が形成されたパッケージを用いる場合と比べると、広い視野角θを実現できる。 In this regard, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 1, the light emitting device 100 has a configuration in which no member that blocks light emitted from the LED chips 1 r to 1 b exists around the LED chips 1 r to 1 b. Therefore, even if the distance between the protrusions 102b in the y direction and the protrusion height in the z direction are the same, a wider viewing angle θ can be realized as compared with the case where a package having a recess is formed as in the prior art.
なお、図4(B)に示すように、ルーバ102は、xz面内方向(左右方向)においては、発光装置100から放射された光を遮らない。このため、本表示装置200は、xz面内においては、yz面内での視野角θよりも広い視野角を実現できる。ルーバ102の基端部102aは黒色を呈しているため、xz面内においても外光を吸収する役割を果たす。 4B, the louver 102 does not block the light emitted from the light emitting device 100 in the xz in-plane direction (left-right direction). For this reason, the display device 200 can realize a viewing angle wider than the viewing angle θ in the yz plane in the xz plane. Since the base end portion 102a of the louver 102 is black, it plays a role of absorbing outside light even in the xz plane.
(実施の形態2)
図5は、ルーバ102’の突出方向(z方向)先端の位置を、各発光装置100におけるLEDチップ1r〜1bの頂部を通り回路基板101に平行な仮想平面S1の位置よりも低い位置に配置した実施形態を示す。本構成によれば、yz面内に関しても、図4(A)の構成例よりも、広い視野角を実現できる。
(Embodiment 2)
In FIG. 5, the position of the tip of the louver 102 ′ in the protruding direction (z direction) is arranged at a position lower than the position of the virtual plane S 1 that passes through the tops of the LED chips 1 r to 1 b in each light emitting device 100 and is parallel to the circuit board 101. An embodiment is shown. According to this configuration, also in the yz plane, a wider viewing angle can be realized than in the configuration example of FIG.
ここで、LEDチップの頂部とは、LEDチップのうち素子基板2の表面からの高さが最も高い部分を指す。また、複数のLEDチップの各々の頂部の高さが異なる場合、LEDチップの頂部とは、そのうち最も低い頂部を指す。 Here, the top part of the LED chip refers to a part of the LED chip having the highest height from the surface of the element substrate 2. Moreover, when the height of each top part of a some LED chip differs, the top part of a LED chip points out the lowest top part among them.
(実施の形態3)
図6は、素子基板2を構成する基板22の周縁部に、該基板22からLEDチップ1r〜1bに面する内面を有するように立ち上がった壁部22aを設けた実施形態を示す。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows an embodiment in which a wall portion 22 a rising from the substrate 22 so as to have an inner surface facing the LED chips 1 r to 1 b is provided on the peripheral portion of the substrate 22 constituting the element substrate 2.
但し、壁部22aの高さは、LEDチップ1r〜1bの頂部を通り素子基板2の表面に平行な仮想平面S2の位置よりも低い。このため、LEDチップ1r〜1bから放射された光の損失が生じにくく、かつ広い視野角を確保することができる。なお、かかる効果を得るためには、要するに、素子基板2が、LEDチップ1r〜1bの周囲が仮想平面S2の位置よりも低く形成された構成を有していればよい。 However, the height of the wall 22a is lower than the position of the virtual plane S2 that passes through the tops of the LED chips 1r to 1b and is parallel to the surface of the element substrate 2. For this reason, loss of light emitted from the LED chips 1r to 1b is unlikely to occur, and a wide viewing angle can be secured. In order to obtain such an effect, in short, the element substrate 2 only needs to have a configuration in which the periphery of the LED chips 1r to 1b is formed lower than the position of the virtual plane S2.
(実施の形態4)
図7は、封止部材50が、レンズ光軸を素子基板2の表面に対する法線と平行にした凸レンズを構成した実施形態を示す。封止部材50が凸レンズを構成することにより、LEDチップからの放射光が封止部材50の表面で素子基板2側へ反射する現象(以下、界面反射という。)が生じにくくなる。
(Embodiment 4)
FIG. 7 shows an embodiment in which the sealing member 50 constitutes a convex lens whose lens optical axis is parallel to the normal to the surface of the element substrate 2. When the sealing member 50 constitutes a convex lens, a phenomenon that the radiated light from the LED chip is reflected on the surface of the sealing member 50 toward the element substrate 2 (hereinafter referred to as interface reflection) is less likely to occur.
図8を参照して、この点につき説明する。図8(A)に示すように、封止部材50の表面が平坦な場合、例えば封止部材50の表面の周端部分においては、LEDチップからの放射光が浅い入射角で入射するので、界面反射による戻り光Rが生じやすい。戻り光Rが生じると、発光装置100の発光効率が低下する。これに対し、図8(B)に示すように、封止部材50が凸レンズを構成する場合、封止部材50の表面の周端部分に対しても、LEDチップからの放射光が大きな入射角で入射するので、界面反射による戻り光Rが生じにくい。このため、高い発光効率が実現される。なお、封止部材50がフレネルレンズを構成してもよい。 This point will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, when the surface of the sealing member 50 is flat, for example, in the peripheral end portion of the surface of the sealing member 50, the emitted light from the LED chip is incident at a shallow incident angle. Return light R due to interface reflection is likely to occur. When the return light R is generated, the light emission efficiency of the light emitting device 100 is lowered. On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the sealing member 50 constitutes a convex lens, the incident angle at which the emitted light from the LED chip is large also to the peripheral end portion of the surface of the sealing member 50 Therefore, the return light R due to the interface reflection is hardly generated. For this reason, high luminous efficiency is realized. The sealing member 50 may constitute a Fresnel lens.
(実施の形態5)
図9は、封止部材51を、レンズ光軸を素子基板2の表面に対する法線と平行にしたシリンドリカルレンズ状に形成した実施形態を示す。封止部材51によって構成されるシリンドリカルレンズの円柱面の母線の延在方向(図8の左右方向)は、平面視略四角形状をなす素子基板2の1辺と平行である。
(Embodiment 5)
FIG. 9 shows an embodiment in which the sealing member 51 is formed in a cylindrical lens shape in which the lens optical axis is parallel to the normal to the surface of the element substrate 2. The extending direction (the left-right direction in FIG. 8) of the cylindrical surface of the cylindrical lens of the cylindrical lens constituted by the sealing member 51 is parallel to one side of the element substrate 2 having a substantially square shape in plan view.
この発光装置100によれば、これをシリンドリカルレンズの円柱面の母線が図4のx方向を向くように配置して表示装置200を構成した場合、x軸方向(左右方向)には集光しないため広い視野角を確保したままで、yz面内に関しては、LEDチップ1r〜1bで生じた光の広がりを抑えることができる。 According to the light emitting device 100, when the display device 200 is configured by arranging the cylindrical lens so that the cylindrical surface of the cylindrical lens faces the x direction in FIG. 4, the light emitting device 100 does not collect light in the x axis direction (left and right direction). Therefore, it is possible to suppress the spread of light generated in the LED chips 1r to 1b in the yz plane while maintaining a wide viewing angle.
なお、この発光装置100をシリンドリカルレンズの円柱面の母線が図4のy方向を向くように配置して表示装置200を構成してもよく、その場合、yz面内での視野角は良好に確保したままで、xz面内に関しては、LEDチップ1r〜1bで生じた光の広がりを抑えることができる。 The display device 200 may be configured by arranging the light emitting device 100 such that the cylindrical generatrix of the cylindrical lens faces the y direction in FIG. 4. In this case, the viewing angle in the yz plane is good. Assured, in the xz plane, the spread of light generated in the LED chips 1r to 1b can be suppressed.
(実施の形態6)
図10は、シリンドリカルレンズを構成する封止部材52の、そのシリンドリカルレンズの円柱面52aと、円柱面52aの母線方向両端面52bとが交差する角部52cを面取りした実施形態を示す。
(Embodiment 6)
FIG. 10 shows an embodiment in which the sealing member 52 constituting the cylindrical lens has a chamfered corner portion 52c where the cylindrical surface 52a of the cylindrical lens intersects with both end surfaces 52b in the generatrix direction of the cylindrical surface 52a.
角部52cを面取りしたことにより、LEDチップ1r〜1bから放射された光の指向性の、円柱面52aの母線及びレンズ光軸の双方に平行な面(図9(B)の正面又はこれに平行な断面)内の角度に対する依存性を低減することができる。 By chamfering the corner 52c, the directivity of the light emitted from the LED chips 1r to 1b is parallel to both the generatrix of the cylindrical surface 52a and the lens optical axis (the front surface of FIG. It is possible to reduce the dependence on the angle in the (parallel cross section).
(実施の形態7)
図11は、シリンドリカルレンズを構成する封止部材52の表面の全域に、LEDチップ1r〜1bが放射した光を拡散させる拡散層53を形成した実施形態を示す。拡散層53は、例えば、LEDチップ1r〜1bからの放射光に対して透光性をもつ透明樹脂等の母材中に、LEDチップ1r〜1bからの放射光に対して該母材とは屈折率の異なるガラスビーズ等の粒子を分散させたものによって構成される。
(Embodiment 7)
FIG. 11 shows an embodiment in which a diffusion layer 53 for diffusing the light emitted from the LED chips 1r to 1b is formed over the entire surface of the sealing member 52 constituting the cylindrical lens. The diffusion layer 53 is, for example, a base material such as a transparent resin that is transparent to the light emitted from the LED chips 1r to 1b, and the base material for the light emitted from the LED chips 1r to 1b. It is configured by dispersing particles such as glass beads having different refractive indexes.
拡散層53を形成したことにより、例えば、LEDチップ1r〜1bから放射された光の指向性の任意の面内方向の角度に対する依存性を一層低減することができる。なお、拡散層53は、封止部材52の表面の一部のみ、例えば、LEDチップ1r〜1bの真上の領域のみに形成してもよい。 By forming the diffusion layer 53, for example, the dependency of the directivity of light emitted from the LED chips 1r to 1b on the angle in any in-plane direction can be further reduced. In addition, you may form the diffusion layer 53 only in a part of surface of the sealing member 52, for example, only in the area | region just above LED chip 1r-1b.
(実施の形態8)
図12は、封止部材3の周縁の一部に遮光層54を形成した実施形態を示す。遮光層54は、封止部材3の、平面視において略四角形状の素子基板2の1辺の位置に対応する側面を覆うように、形成されている。
(Embodiment 8)
FIG. 12 shows an embodiment in which a light shielding layer 54 is formed on a part of the periphery of the sealing member 3. The light shielding layer 54 is formed so as to cover the side surface of the sealing member 3 corresponding to the position of one side of the substantially square-shaped element substrate 2 in plan view.
遮光層54は、太陽光や屋内の照明光等の外光が封止部材3を通じて素子基板2に入射することを抑制するもので、例えば、黒色の皮膜ないし塗装によって構成することができる。黒色の皮膜ないし塗装は、例えば、黒色ないし暗色を得るための着色材を溶剤に溶いたものを塗布又は成膜することにより実現できる。着色材としては、例えば、カーボンブラック等の無定形炭素、又は酸化クロムや酸化マンガンや酸化鉄等の無機酸化物が挙げられる。 The light shielding layer 54 is configured to prevent external light such as sunlight or indoor illumination light from entering the element substrate 2 through the sealing member 3, and can be configured by, for example, a black film or coating. The black film or coating can be realized by, for example, applying or forming a film in which a coloring material for obtaining black or dark color is dissolved in a solvent. Examples of the colorant include amorphous carbon such as carbon black, or inorganic oxides such as chromium oxide, manganese oxide, and iron oxide.
なお、遮光層54は、封止部材3の周縁の一部のみに設けるので、遮光層54の高さは、LEDチップ1r〜1bの頂部よりも高くてもかまわない。図12には、遮光層54の高さが、LEDチップ1r〜1bの頂部よりも高い例を示したが、遮光層54の高さをLEDチップ1r〜1bの頂部より低くしてもよい。 In addition, since the light shielding layer 54 is provided only in a part of the periphery of the sealing member 3, the height of the light shielding layer 54 may be higher than the tops of the LED chips 1r to 1b. Although FIG. 12 shows an example in which the height of the light shielding layer 54 is higher than the tops of the LED chips 1r to 1b, the height of the light shielding layer 54 may be lower than the tops of the LED chips 1r to 1b.
この発光装置100によれば、遮光層54が、図4(A)のx軸方向に延在する向きに配置して表示装置200を構成した場合、ルーバ102のみならず、遮光層54によっても、外光のyz面内方向への反射又は散乱が防止されるため、yz面内方向(上下方向)に関して、より一層良好なコントラストを得ることができる。 According to the light emitting device 100, when the display device 200 is configured by arranging the light shielding layer 54 in the direction extending in the x-axis direction in FIG. 4A, not only the louver 102 but also the light shielding layer 54. Since reflection or scattering of external light in the yz plane direction is prevented, even better contrast can be obtained with respect to the yz plane direction (vertical direction).
また、遮光層54が、図4(B)のy軸方向に延在する向きに配置して表示装置を構成した場合、ルーバ102によってyz面内方向(上下方向)に関するコントラストが確保される一方で、遮光層54によって、xz面内方向(左右方向)に関するコントラストも良好に確保される。 When the display device is configured by arranging the light shielding layer 54 in the direction extending in the y-axis direction of FIG. 4B, the louver 102 ensures the contrast in the yz in-plane direction (vertical direction). Therefore, the contrast in the xz in-plane direction (left-right direction) is also ensured by the light shielding layer 54.
なお、遮光層54の内面、即ち遮光層54の封止部材3と接する面には、LEDチップ1r〜1bが放射した光を反射させる反射層を形成することが好ましい。これにより、LEDチップ1r〜1bが放射した光のうち遮光層54で吸収されるロスを低減することができる。かかる反射層は、例えば、白色を呈する材料や、鏡面を呈する材料で構成することができる。 In addition, it is preferable to form a reflection layer that reflects the light emitted from the LED chips 1 r to 1 b on the inner surface of the light shielding layer 54, that is, the surface of the light shielding layer 54 that contacts the sealing member 3. Thereby, the loss absorbed by the light shielding layer 54 among the light radiated from the LED chips 1r to 1b can be reduced. Such a reflective layer can be made of, for example, a white material or a mirror surface material.
以上、実施形態について説明したが、本発明はこれに限られない。 As mentioned above, although embodiment was described, this invention is not limited to this.
上記実施形態では、素子基板2の表面を黒色に形成したが、必ずしも黒色でなくても暗色(黒色を含む)であればよい。暗色とは、太陽光に対する反射率(以下、単に反射率という。)及び明度を低下させる処理が施されて得られる色を指す。例えば、下地上に、該下地よりも反射率及び明度の低い着色材を含有する皮膜を形成するか、又は母材に該母材よりも反射率及び明度の低い着色材を含有させた材料で素子基板を形成することにより、暗色の表面を実現できる。具体的には、暗色としては、黒色の他に、例えば、灰色、濃青色、濃茶色、濃紫色、紺色、深緑色等が挙げられる。暗色は、無彩色であっても有彩色であってもよい。視認テストの結果、暗色としては、マンセル表色系で明度4以下の色が好ましく、2以下であることがより好ましい。また、視認テストの結果、暗色の反射率は、30%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。 In the above-described embodiment, the surface of the element substrate 2 is formed in black. However, the surface of the element substrate 2 is not necessarily black but may be dark (including black). The dark color refers to a color obtained by performing a process for reducing reflectance (hereinafter simply referred to as reflectance) and lightness to sunlight. For example, a material containing a colorant having a reflectance and brightness lower than that of the base is formed on the base, or a base material containing a colorant having a reflectance and brightness lower than that of the base material. By forming the element substrate, a dark surface can be realized. Specifically, examples of the dark color include, in addition to black, gray, dark blue, dark brown, dark purple, dark blue, dark green, and the like. The dark color may be an achromatic color or a chromatic color. As a result of the visual test, the dark color is preferably a color with a brightness of 4 or less in the Munsell color system, and more preferably 2 or less. As a result of the visual test, the dark color reflectance is preferably 30% or less, and more preferably 20% or less.
ここで、暗色を実現するための上記着色材としては、例えば、カーボンブラック等の無定形炭素、又は酸化クロムや酸化マンガンや酸化鉄等の無機酸化物が挙げられる。着色材が含有される上記母材又は被膜としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフタルアミド等の樹脂や、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスが挙げられる。 Here, examples of the colorant for realizing a dark color include amorphous carbon such as carbon black, or inorganic oxides such as chromium oxide, manganese oxide, and iron oxide. Examples of the base material or film containing the coloring material include resins such as epoxy resin, phenol resin, polyimide resin, and polyphthalamide, and ceramics such as aluminum oxide and aluminum nitride.
上記実施形態では、1つの発光装置が3つの発光素子を備えた例を示したが、1つの発光装置が1つのみの発光素子を備えてもよいし、4つ以上の発光素子を備えてもよい。素子基板の形状は、四角形に限られず、多角形や円形や楕円形であってもよい。封止部材3は、蛍光体やフィラー等を含んでもよい。本発明の表示装置は、屋外での使用の用途に限られず、屋内でも使用できることは勿論である。 In the above embodiment, an example in which one light-emitting device includes three light-emitting elements has been described. However, one light-emitting device may include only one light-emitting element, or four or more light-emitting elements. Also good. The shape of the element substrate is not limited to a quadrangle, and may be a polygon, a circle, or an ellipse. The sealing member 3 may include a phosphor or a filler. Of course, the display device of the present invention is not limited to an outdoor use, and can be used indoors.
1r、1g、1b LEDチップ(発光素子)、2 素子基板、21 電極、22 基板、22a 壁部、3 封止部材、11 サファイア基板、12 反射層、13 n型GaN層、14 活性層(発光層)、15 p型GaN層、16a アノード電極、16c カソード電極、50〜52 封止部材、52a 円柱面、52b 端面、52c 角部、53 拡散層、54 遮光層、100 発光装置、101 回路基板、102 ルーバ、102a 基端部、102b 突出部、102’ ルーバ、200 表示装置。 1r, 1g, 1b LED chip (light emitting element), 2 element substrate, 21 electrode, 22 substrate, 22a wall part, 3 sealing member, 11 sapphire substrate, 12 reflective layer, 13 n-type GaN layer, 14 active layer (light emission) Layer), 15 p-type GaN layer, 16a anode electrode, 16c cathode electrode, 50 to 52 sealing member, 52a cylindrical surface, 52b end surface, 52c corner, 53 diffusion layer, 54 light shielding layer, 100 light emitting device, 101 circuit board , 102 louver, 102a proximal end portion, 102b protruding portion, 102 ′ louver, 200 display device.
Claims (11)
前記発光素子が配置される素子基板であって、該素子基板に配置された前記発光素子の周囲が、該発光素子の頂部を通り前記素子基板の表面に平行な仮想平面の位置よりも低く形成され、かつ該表面が暗色に形成された素子基板と、
前記発光素子が放射する光に対して透光性を有する材料で形成され、前記発光素子を封止する封止部材と
を備えた発光装置。 At least one light emitting element that emits light;
An element substrate on which the light emitting element is disposed, wherein the periphery of the light emitting element disposed on the element substrate is formed lower than a position of a virtual plane passing through the top of the light emitting element and parallel to the surface of the element substrate. And an element substrate having the surface formed in a dark color;
A light emitting device comprising: a sealing member that is formed of a material that transmits light emitted from the light emitting element and seals the light emitting element.
前記封止部材が、円柱面の母線を前記四角形の1辺と平行にしたシリンドリカルレンズを構成している請求項1又は2に記載の発光装置。 The shape of the element substrate is substantially square in plan view,
The light emitting device according to claim 1, wherein the sealing member constitutes a cylindrical lens in which a generatrix of a cylindrical surface is parallel to one side of the quadrangle.
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