JP2020102341A - Integrated light emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、複数の発光素子を含む集積型発光装置に関する。 The present disclosure relates to an integrated light emitting device including a plurality of light emitting elements.
液晶表示装置等に用いられるバックライトとして、直下型の発光装置が知られている(例えば下記の特許文献1、2および3を参照)。直下型の発光装置は、複数の光源が二次元に配列された構造を有し、導光板の側面から光を入射させるエッジ型の発光装置と比較して高コントラスト比を得やすい。この特長を活かして、発光面を複数の発光領域に分割し、これらの発光領域における点灯および消灯を個別に制御するローカルディミング動作によってさらに高いコントラスト比を得ることも提案されている。 A direct type light emitting device is known as a backlight used in a liquid crystal display device or the like (see, for example, Patent Documents 1, 2 and 3 below). The direct type light emitting device has a structure in which a plurality of light sources are arranged two-dimensionally, and it is easier to obtain a high contrast ratio than an edge type light emitting device in which light is incident from the side surface of the light guide plate. Taking advantage of this feature, it has also been proposed to divide the light emitting surface into a plurality of light emitting regions and obtain a higher contrast ratio by a local dimming operation in which lighting and extinguishing in these light emitting regions are individually controlled.
表示装置の分野においては、コントラスト比の向上の要求がある。 In the field of display devices, there is a demand for improving the contrast ratio.
本開示の集積型発光装置は、上面を有する基板と、第1方向および前記第1方向と直交する第2方向に沿って前記基板の前記上面側に二次元に配列された複数の発光素子と、前記基板の前記上面側に位置し、複数の傾斜面を有する透光性の区分部材であって、前記複数の傾斜面は、それぞれが前記第1方向に延びる複数の第1傾斜面、および、それぞれが前記第2方向に延びる複数の第2傾斜面を含む区分部材と、前記基板の前記上面と前記区分部材との間に位置し、前記複数の発光素子に電気的に接続された配線層とを備え、それぞれが、前記複数の発光素子のうちの1つと、前記1つの発光素子を上面視において矩形状に取り囲む前記第1傾斜面の組および前記第2傾斜面の組とを含む複数の発光部を有し、各発光部に含まれる各第1傾斜面および各第2傾斜面は、1以上の第1領域と、前記発光素子からの光に対して前記1以上の第1領域よりも低い透過率を示す第2領域とを有し、各発光部に含まれる各第1傾斜面の前記第2領域は、前記基板の前記上面側から見て前記第1方向における中央部に位置し、各発光部に含まれる各第2傾斜面の前記第2領域は、前記基板の前記上面側から見て前記第2方向における中央部に位置する。 An integrated light emitting device of the present disclosure includes a substrate having an upper surface, and a plurality of light emitting elements arranged two-dimensionally on the upper surface side of the substrate along a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. A translucent partition member located on the upper surface side of the substrate and having a plurality of inclined surfaces, wherein the plurality of inclined surfaces each include a plurality of first inclined surfaces extending in the first direction; A partitioning member each including a plurality of second inclined surfaces extending in the second direction, and a wiring located between the upper surface of the substrate and the partitioning member and electrically connected to the plurality of light emitting elements. A layer, each including one of the plurality of light emitting elements, and a set of the first inclined surface and a set of the second inclined surface that surrounds the one light emitting element in a rectangular shape in a top view. Each of the first inclined surfaces and each of the second inclined surfaces included in each light emitting portion has a plurality of light emitting portions, and each of the first and second first inclined surfaces includes one or more first regions and the one or more first inclined surfaces for light from the light emitting element. A second region showing a lower transmittance than the region, and the second region of each first inclined surface included in each light emitting unit has a central portion in the first direction when viewed from the upper surface side of the substrate. And the second region of each second inclined surface included in each light emitting unit is located at the central portion in the second direction when viewed from the upper surface side of the substrate.
本開示の実施形態によれば、特にローカルディミング動作に適した集積型発光装置が提供される。 According to the embodiments of the present disclosure, an integrated light emitting device particularly suitable for local dimming operation is provided.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を詳細に説明する。以下の実施形態は、例示であり、本開示による集積型発光装置は、以下の実施形態に限られない。例えば、以下の実施形態で示される数値、形状、材料、ステップ、そのステップの順序などは、あくまでも一例であり、技術的に矛盾が生じない限りにおいて種々の改変が可能である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. The following embodiments are examples, and the integrated light emitting device according to the present disclosure is not limited to the following embodiments. For example, the numerical values, shapes, materials, steps, order of the steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and various modifications are possible as long as there is no technical contradiction.
図面が示す構成要素の寸法、形状等は、わかり易さのために誇張されている場合があり、実際の集積型発光装置における寸法、形状および構成要素間の大小関係を反映していない場合がある。また、図面が過度に複雑になることを避けるために、一部の要素の図示を省略することがある。 The dimensions, shapes, etc. of the components shown in the drawings may be exaggerated for the sake of clarity, and may not reflect the dimensions, shapes, and size relationships between the components in an actual integrated light-emitting device. .. In addition, in order to avoid making the drawings excessively complicated, some elements may not be shown.
以下の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素は共通の参照符号で示し、説明を省略することがある。以下の説明では、特定の方向または位置を示す用語(例えば、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語)を用いる場合がある。しかしながら、それらの用語は、参照した図面における相対的な方向または位置をわかり易さのために用いているに過ぎない。参照した図面における「上」、「下」等の用語による相対的な方向または位置の関係が同一であれば、本開示以外の図面、実際の製品、製造装置等において、参照した図面と同一の配置でなくてもよい。本開示において「平行」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等が0°から±5°程度の範囲にある場合を含む。また、本開示において「垂直」または「直交」とは、特に他の言及がない限り、2つの直線、辺、面等が90°から±5°程度の範囲にある場合を含む。 In the following description, constituent elements having substantially the same function are designated by common reference numerals, and description thereof may be omitted. In the following description, terms indicating a particular direction or position (for example, “upper”, “lower”, “right”, “left” and other terms including those terms) may be used. However, those terms only use the relative orientation or position in the referenced figures for clarity. In the drawings other than the present disclosure, the actual product, the manufacturing apparatus, etc., the same as the referenced drawings, as long as the relative directions or positions in terms of “upper”, “lower”, etc. in the referenced drawings are the same. It does not have to be arranged. In the present disclosure, “parallel” includes a case where two straight lines, sides, surfaces, etc. are in the range of 0° to ±5° unless otherwise specified. Further, in the present disclosure, “vertical” or “orthogonal” includes the case where two straight lines, sides, surfaces, etc. are in the range of about 90° to ±5° unless otherwise specified.
(第1の実施形態)
図1は、本開示の実施形態による集積型発光装置をその一部に含む液晶表示装置を模式的に示す。参考のために、図1には、互いに直交するx方向、y方向およびz方向を示す矢印が描かれている。本開示の他の図面においてもこれらの矢印を示すことがある。
(First embodiment)
FIG. 1 schematically illustrates a liquid crystal display device including an integrated light emitting device according to an embodiment of the present disclosure as a part thereof. For reference, arrows indicating the x-direction, the y-direction, and the z-direction that are orthogonal to each other are drawn in FIG. These arrows may also be shown in other drawings of the present disclosure.
図1に例示する液晶表示装置300は、概略的には、集積型発光装置100と、集積型発光装置100の上方に配置された液晶パネル200とを含む。集積型発光装置100は、上面110aを有する基板110と、基板110の上面110a側に配置された複数の発光素子120と、複数の傾斜面130sを有する区分部材130とを含む。この例では、集積型発光装置100は、さらに、区分部材130と液晶パネル200との間に位置する光拡散シート150を有している。
The liquid
複数の発光素子120は、ある第1方向および第1方向に直交する第2方向に沿って、基板110の上面110a側に二次元に配列される。図1では、図面が過度に複雑になることを避けるために、合計16個の発光素子120が4つの行および4つの列に配置された例を示している。なお、図1では図示が省略されているが、集積型発光装置100は、複数の発光素子120の各々に所定の電流を供給する配線層も有する。
The plurality of
この例では、発光素子120の中心は、正方格子の格子点上に位置している。言うまでもないが、発光素子120の数およびそれらの配置は、図1に示す例に限定されない。例えば、発光素子120の中心が三角格子の格子点上に位置するように複数の発光素子120を配列してもよい。第2方向として、第1方向に対して60°傾斜した方向を選択してもよい。すなわち、基板110の上面110a上の複数の発光素子120の配置は、発光素子120の中心が六方格子の格子点上に位置するような配置であってもよい。
In this example, the center of the
区分部材130は、概ね透光性の構造であり、複数の発光素子120と同様に基板110の上面110a側に位置する。区分部材130は、複数の傾斜面130sを有し、基板110の上面110a上の領域を、それぞれが複数の発光素子120のうちの少なくとも1つを含む複数の発光部CPに区画する。なお、本明細書における「透光性」および「透光」の用語は、入射した光の少なくとも一部を透過させることを意味し、入射した光に対して拡散性を示すことをも包含するように広く解釈される。すなわち、「透明」であることに限定されない。
The
集積型発光装置100は、例えば、液晶表示装置300のバックシャーシ内に収容される。光拡散シート150は、発光素子120の上方に位置し、バックシャーシによって支持され得る。光拡散シート150は、区分部材130と接していてもよいし、区分部材130から離されていてもよい。
The integrated
本開示の実施形態によれば、各発光部CPを規定する区分部材130が透光性を有する部分を含むので、xy面内において第1方向および第2方向とは異なる方向への、発光部CPからの適度な光の漏れを許容することができる。また、後述するように、区分部材130の各傾斜面130sは、基板110の上面110a側から見て第1方向における中央部および第2方向における中央部に、相対的に透過率が低くされた領域を有する。透過率が相対的に低い領域を各傾斜面130sに設けることにより、最近接の発光部CPへの光の漏れが低減される。その結果、発光部CPの間の光の漏れに起因するブロック状の発光パターンが緩和され、発光面において明るい領域の形状を円に近づけることが可能になる。
According to the embodiment of the present disclosure, since the partitioning
以下、集積型発光装置100の各構成要素を詳細に説明する。図2は、図1に示す発光部CPの1つを基板110の上面110aに垂直に切断したときの断面を示す。図3は、複数の発光部CPのうちの1つを取り出して拡大して示す。
Hereinafter, each component of the integrated
[基板110]
基板110は、上面110a側に配置された複数の発光素子120を支持する。基板110は、リジット基板であってもよいし、フレキシブル基板であってもよい。基板110の厚さは、適宜選択することができる。
[Substrate 110]
The
基板110の材料としては、例えば、樹脂およびセラミックスを用いることができる。樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BTレジン)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等を例示することができる。セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、ガラスセラミックス、窒化物系(例えば、AlN)、炭化物系(例えば、SiC)、LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)等を例示することができる。低コストおよび成形容易性の観点からは、基板110の材料として樹脂を選択することが有利であり、他方、セラミックスは、耐熱性および耐光性に優れるという特長を有する。
As the material of the
基板110は、複合材料から形成されていてもよく、例えば、上述した樹脂に、ガラス繊維、SiO2、TiO2、Al2O3等の無機フィラーを混合してもよい。フィラーの混合により、基板110の機械的強度の向上、熱膨張率の低減、光反射率の向上等の効果が得られる。例えば、ガラス繊維強化樹脂(ガラスエポキシ樹脂)等を基板110の材料として用いてもよい。
The
[発光素子120]
発光素子120としては、半導体レーザ、LED等の公知の半導体発光素子を利用することができる。本実施形態においては、発光素子120としてLEDを例示する。
[Light emitting element 120]
As the
発光素子120は、上面120aを有する。発光素子120は、例えば、透光性基板と、透光性基板上の半導体積層構造と、n側電極と、p側電極とを含む。半導体積層構造は、活性層と、活性層を挟むn型半導体層およびp型半導体層とを含む。半導体積層構造は、紫外〜可視域の発光が可能な窒化物半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)を含んでいてもよい。n側電極は、n型半導体層に電気的に接続され、p側電極は、p型半導体層に電気的に接続される。この例では、n側電極およびp側電極は、上面120aとは反対側に位置している。
The
図2に模式的に示すように、各発光部CPの発光素子120は、基板110上に設けられた配線層140に接合部材160によって電気的に接続され、固定される。つまり、ここでは、各発光部CPの発光素子120は、フリップチップボンディングにより基板110に実装されている。接合部材160の材料の典型例は、Au含有合金、Ag含有合金、Pd含有合金、In含有合金、Pb−Pd含有合金、Au−Ga含有合金、Au−Sn含有合金、Sn含有合金、Sn−Cu含有合金、Sn−Cu−Ag含有合金、Au−Ge含有合金、Au−Si含有合金、Al含有合金、Cu−In含有合金、または、金属およびフラックスの混合物である。
As schematically shown in FIG. 2, the
各発光素子120は、樹脂によって封止された形であってもよいし、あるいは、ベアチップの形であってもよい。発光素子120は、その上面120aに、誘電体多層膜または金属膜等の反射層を有していてもよい。また、発光素子120は、上面120aから出射する光の出射角度の範囲を拡大させるレンズ等を有していてもよい。発光素子120がバットウイング型の配光特性を有していると有益である。ここで、バットウィング型の配光特性とは、光軸を0°として、0°よりも配光角の絶対値が大きい角度において発光強度が高い発光強度分布で定義される配光特性を指す。
Each
発光素子120から出射される光の波長としては、任意の波長を選択することができる。複数の発光素子120の間で、出射される光の波長が共通とされている必要はない。出射光の色が異なる複数種のLEDが混在されて基板110に実装されていてもかまわない。
An arbitrary wavelength can be selected as the wavelength of the light emitted from the
[区分部材130]
区分部材130は、典型的には、複数の貫通孔APが設けられた基部130tを有する。図2および図3に示すように、各発光部CPの発光素子120は、区分部材130の基部130tに設けられた貫通孔APの位置で配線層140に電気的に接続される。
[Sorting member 130]
The
上述の複数の傾斜面130sは、基板110の上方に向けて基部130tから延び、ここでは、複数の傾斜面130sは、それぞれが第1方向(例えば図のx方向)に延びる複数の第1傾斜面131と、それぞれが第2方向(例えば図のy方向)に延びる複数の第2傾斜面132とを含む。
The plurality of
図3に示すように、各発光部CPは、発光素子120を挟んで対向する第1傾斜面131の組、および、発光素子120を挟んで対向する第2傾斜面132の組を含む。すなわち、ここでは、各発光部CPの第1傾斜面131の組および第2傾斜面132の組は、発光素子120を上面視において矩形状に取り囲んでいる。発光素子120を取り囲むように第1傾斜面131の組および第2傾斜面132の組を配置することにより、発光部CPの内側に位置する発光素子120から出射された光を第1傾斜面131または第2傾斜面132の位置で基板110の上方に向けて反射させることができる。すなわち、光の利用効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 3, each light emitting unit CP includes a set of first
区分部材130は、典型的には、ポリカーボネート(PC)、PET、ポリメチルメタアクリレート(PMMA)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)等の透光性の樹脂から形成される。区分部材130は、樹脂等の母材に、母材とは異なる屈折率を有する材料が分散させられることによって光拡散機能が付与されていてもよい。区分部材130の形成には、射出成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、圧空成形、プレス成形等の、金型を用いた成形、あるいは、光造形等を適用できる。例えば、PET等から形成された透光シートに真空成形を適用することによって、基部130tと、複数の傾斜面130sとが一体的に形成された形状を得ることができる。透光シートの厚さは、例えば100μm以上500μm以下の範囲である。
The
図2から理解されるように、この例では、第1方向に沿って互いに隣接する2つの発光部CPの間に、2つの第2傾斜面132が位置している。これら2つの第2傾斜面132は、第2方向すなわち図のy方向に延びる三角柱状の反射構造を形成する。同様に、第2方向に沿って互いに隣接する2つの発光部CPの間には、2つの第1傾斜面131が位置し、これらの第1傾斜面131も、第1方向すなわち図のx方向に延びる三角柱状の反射構造を形成している。なお、図2に示す例では、図のy方向に延びるこれら2つの第2傾斜面132の組と、基板110の上面110aとの間に形成される空間は、中空である。しかしながら、この例に限定されず、2つの傾斜面(第1傾斜面131の組または第2傾斜面132の組)から形成される三角柱状は、中実の反射構造であってもよい。
As understood from FIG. 2, in this example, the two second
本実施形態において、発光素子120を取り囲む第1傾斜面131および第2傾斜面132の各々は、1以上の第1領域と、発光素子120からの光に対して第1領域よりも低い透過率を示す第2領域とを含む。図2および図3に例示する構成において、例えば第1傾斜面131は、2つの第1領域131aと、第1方向においてこれらの第1領域131aの間に位置する第2領域131bとを有する。同様に、第2傾斜面132は、2つの第1領域132aと、第2方向においてこれらの第1領域132aの間に位置する第2領域132bとを有する。発光素子120からの光に対して相対的に低い透過率を有する第2領域を第1傾斜面131の第1方向における中央部および第2傾斜面132の第2方向における中央部に配置することの効果は、後述する。
In the present embodiment, each of the first
第1傾斜面131の第2領域131bおよび第2傾斜面132の第2領域132bは、例えば樹脂等の母材に光反射性の粒子等の反射材が含有されることにより、あるいは、樹脂等の母材に反射材が含有された組成物が表面に塗布されることにより、区分部材130において、発光素子120からの光に対して相対的に透過率が低くされた領域である。第2領域131bおよび第2領域132bは、第1領域131aおよび第1領域132aと一体に形成されていてもよいし、傾斜面130sに部分的に光反射性の膜等を配置することにより、区分部材130に設けられてもよい。
The
[配線層140]
配線層140は、基板110の上面110aと、区分部材130との間に位置し、外部の駆動回路等に接続されることにより、基板110上の発光素子120に所定の電流を供給する機能を有する。配線層140の材料は、基板110の材料および製造方法等に応じて適宜選択することができる。基板110の材料として例えばセラミックスを用いる場合には、配線層140の材料として、基板110のセラミックスと同時焼成が可能な、タングステン、モリブデン等の高融点金属を用い得る。基板110の材料として例えばガラスエポキシ樹脂を用いる場合であれば、配線層140の材料として、加工し易い材料を選択すると有益である。例えば、メッキ、スパッタリング、蒸着、プレスによる貼り付け等によって形成された、銅、ニッケル等の金属層を配線層140として用いることができる。配線層140の形成方法として、印刷、フォトリソグラフィー等を適用すれば、所定の配線パターンを有する金属層を比較的容易に形成可能である。
[Wiring layer 140]
The
配線層140は、多層構造を有していてもよい。例えば配線層140は、上述した方法で形成された高融点金属のパターンと、このパターン上にメッキ、スパッタリング、蒸着等によって形成された、ニッケル、金、銀等の他の金属を含む層とを有していてもよい。
The
図4は、配線層140の配線パターンの一例を示す。図4は、図1に示す数の4倍の数の発光素子120をドライバ210に接続する配線パターンの例を示している。なお、ドライバ210は、基板110上に配置されていてもよいし、基板110とは別個の基板上に配置されていてもよい。
FIG. 4 shows an example of the wiring pattern of the
図4に示す例では、配線層140は、それぞれが16個の発光素子120を含む4つの群を独立してドライバ210に接続している。16個の発光素子120を含む4つの群のぞれぞれに注目すると、4個の発光素子120の直列接続4つが並列に接続されている。このような接続によれば、ドライバ210は、16個の発光素子120を含む領域DMを単位として集積型発光装置100を駆動できる。すなわち、このような回路構成のもとでは、16個の発光素子120を含む領域DMを単位とするローカルディミング動作が可能である。もちろん、配線層140による複数の発光素子120の接続は、図4に示す例に限定されない。例えば、配線層140は、集積型発光装置100中の各発光素子120が独立して駆動するようにこれらの発光素子120を接続していてもよい。
In the example shown in FIG. 4, the
[光拡散シート150]
図1を参照する。光拡散シート150は、基板110の上面110aおよび発光素子120の上面120aに対向して区分部材130の上方に配置される光学シートである。なお、図1に示す例では、基板110の上面110aと、光拡散シート150との間に、区分部材130が介在している。本明細書では、この例のように2つの部材の間に他の部材が介在するような配置まで含めて「対向する」と表現することがある。
[Light diffusion sheet 150]
Please refer to FIG. The
光拡散シート150は、典型的には、PC、PS、PMMA、ポリエチレン等、可視光に対して吸収の少ない樹脂材料から形成される。光を拡散させる構造は、光拡散シート150の表面に凹凸を設けたり、光拡散シート150中に、母材とは屈折率の異なる材料を分散させたりすることによって付与される。光拡散シート150としては、入射する光を拡散させて透過する機能を有する光学シートであれば特に制限なく用いることができる。例えば、ディフューザーフィルム等の名称で市販されている部材を光拡散シート150に適用することが可能である。
The
光拡散シート150とともに、バックライト用に市販されている他の光学部材を集積型発光装置100に用いてもよい。例えば、光拡散シート150と液晶パネル200との間に、波長変換層、プリズムアレイ層、反射型偏光層等がさらに介在されてもよい。波長変換層は、発光素子120からの光により励起する蛍光体または量子ドット等の波長変換部材を含む。発光素子120から出射される光の波長と、波長変換部材との組み合わせ方により、所望の色度の面光源を得ることができる。プリズムアレイ層は、例えば波長変換層よりも光拡散シート150から離れた位置に配置され、所定の方向に延びる複数のプリズムが配列された形状を有し、種々の方向から入射する光を、液晶パネル200へ向かう方向(ここではzの正方向)に屈折させる。反射型偏光層は、例えばプリズムアレイ層よりも光拡散シート150から離れた位置に配置され、一般に液晶パネル200のバックライト側に取り付けられる偏光板の透過軸に電場ベクトルの方向が一致する偏光を選択的に透過させ、電場ベクトルの方向がこれとは垂直な偏光を基板110側に向けて反射させる。反射型偏光層からの戻り光の一部は、プリズムアレイ層、光拡散シート150または区分部材130等によって再度反射される。このとき、偏光面が変化し、電場ベクトルの方向が液晶パネル200の偏光板の透過軸に平行な成分が反射型偏光層を通過して液晶パネル200に入射する。すなわち、反射型偏光層を設けることにより、発光素子120から出射する光の偏光を揃え、輝度向上の効果が得られる。
In addition to the
(ブロック状発光パターンの抑制)
次に、透過率の異なる領域を区分部材130に設けることの効果を説明する。図5は、基板110の法線方向から見たときの集積型発光装置100の複数の発光部CPを示す。
(Suppression of block emission pattern)
Next, the effect of providing regions having different transmittances on the
図2および図3を参照しながら説明したように、本開示の実施形態において、各発光部CPの第1傾斜面131および第2傾斜面132の各々は、1以上の第1領域と、発光素子120からの光に対して第1領域と比較して低い透過率を示す第2領域とを含む。ある1つの発光部CPに注目したとき、各第1傾斜面131の第2領域131bは、図5に示すように、基板110の上面110a側から見て第1方向すなわち図のx方向における中央部に位置する。また、各第2傾斜面132の第2領域132bは、基板110の上面110a側から見て第2方向すなわち図のy方向における中央部に位置する。
As described with reference to FIGS. 2 and 3, in the embodiment of the present disclosure, each of the first
各発光部CPにおいて、発光素子120から出射された光の一部は、直接に、あるいは、光拡散シート150を介して液晶パネル200に入射する。発光素子120から出射された光の他の一部も、例えば区分部材130の基部130tと光拡散シート150との間で反射を繰り返し、最終的には液晶パネル200に入射する。このとき、発光素子120から出射された光のうち、第1傾斜面131または第2傾斜面132に入射した光は、発光素子120を取り囲む第1傾斜面131および第2傾斜面132が反射面として機能することにより、基板110の上方に向けて反射される。したがって、例えば、複数の発光部CPのうちの1つの発光部CP中の発光素子120を選択的に点灯させ、他の発光部CPの発光素子120を消灯させることにより、発光面である、例えば光拡散シート150の上面の一部を選択的に明るく光らせることができる。
In each light emitting portion CP, a part of the light emitted from the
ここで、本発明者の検討によると、特許文献1に記載のバックライトユニットのように、LEDチップを取り囲むように反射部材を配置するだけでは、例えば拡散板の上面における明るい領域の形状が矩形に近くなり過ぎることがある。例えばローカルディミング動作の適用においては、プリント基板上のある発光領域を点灯状態とし、その周囲に位置する複数の発光領域を消灯状態とすることも起こり得る。このような動作の下では、発光面における、あまりに矩形に近い発光パターンは、液晶パネルとの組み合わせにおいて画像の表示に不利に働くことがあり得る。 Here, according to the study by the present inventor, as in the backlight unit described in Patent Document 1, only by disposing the reflecting member so as to surround the LED chip, for example, the shape of the bright region on the upper surface of the diffuser plate is rectangular. May be too close to. For example, in the application of the local dimming operation, it is possible that a certain light emitting area on the printed board is turned on and a plurality of light emitting areas located around the light emitting area is turned off. Under such an operation, a light emitting pattern that is too close to a rectangle on the light emitting surface may disadvantageously display an image in combination with the liquid crystal panel.
例えば、所望の高コントラスト比の画像の表示に、複雑な駆動回路および/または画像処理回路が必要になることがあり得る。特に、独立して点灯および消灯を制御可能な領域の数が比較的に少ない場合、画像処理によっても領域間の輝度の非連続的な変化を補正しきれず、画像を自然な明度およびコントラストで表示できない可能性がある。ある発光領域を孤立して点灯状態とさせたときに、発光面における明るい領域が矩形に近づくという傾向は、反射部材から液晶パネルまでの距離が小さくなるほど、また、反射部材のうちプリント基板の上面に対して傾斜した部分(特許文献1における第2反射部分)の反射率が高いほど顕著になり得る。 For example, complex drive and/or image processing circuits may be required to display a desired high contrast ratio image. In particular, when the number of areas that can be independently turned on and off is relatively small, image processing cannot correct the discontinuous change in brightness between areas, and the image is displayed with natural brightness and contrast. It may not be possible. When a certain light emitting area is isolated and put into a lighting state, the tendency that the bright area on the light emitting surface approaches a rectangle is that the smaller the distance from the reflecting member to the liquid crystal panel is, and the upper surface of the printed circuit board in the reflecting member. The higher the reflectance of the inclined portion (the second reflecting portion in Patent Document 1), the more remarkable it can be.
さらに、液晶パネルが反射部材からある程度離れた位置に配置されている場合であっても、LEDチップから出射された光が反射部材と例えば拡散板との間で反射を繰り返す結果、不要なブロック状の発光パターンのノイズが発光面に観察されることがある。 Further, even when the liquid crystal panel is arranged at a position distant from the reflecting member to some extent, the light emitted from the LED chip is repeatedly reflected between the reflecting member and, for example, the diffuser plate, resulting in an unnecessary block shape. The noise of the light emitting pattern may be observed on the light emitting surface.
図6は、特許文献1に記載のバックライトユニットのように、反射部材によって区画された複数の発光領域を有する比較例のバックライトユニットの発光面に生じるブロック状の発光パターンを模式的に示す。図6は、反射部材によって区画された複数の発光領域のうちの1つである発光部を点灯させたときのバックライトユニットの発光面の外観を模式的に示している。 FIG. 6 schematically shows a block-shaped light emitting pattern generated on a light emitting surface of a backlight unit of a comparative example having a plurality of light emitting regions partitioned by a reflecting member like the backlight unit described in Patent Document 1. .. FIG. 6 schematically shows the outer appearance of the light emitting surface of the backlight unit when the light emitting section, which is one of the plurality of light emitting areas partitioned by the reflecting member, is turned on.
図6に示す例では、バックライトユニットの発光面(例えば拡散板の上面)のうちLEDチップを点灯させた中央の発光領域CP1に対応する部分だけでなく、LEDチップが消灯状態とされた、発光領域CP1を取り囲む複数の発光領域に対応する部分までもが明るくなっている。このとき発光面において本来は暗い領域であるべき部分に現れる明るい部分は、各発光領域の反射部材が矩形状にLEDチップを取り囲むことに起因して概ね矩形状を有することになり、バックライトユニットの観察者にはブロック状のノイズとして知覚される。 In the example shown in FIG. 6, not only the portion of the light emitting surface of the backlight unit (for example, the upper surface of the diffusion plate) corresponding to the central light emitting region CP1 where the LED chip is turned on, but also the LED chip is turned off. Even the portions corresponding to the plurality of light emitting areas surrounding the light emitting area CP1 are bright. At this time, a bright portion that appears in a portion that should originally be a dark area on the light emitting surface has a substantially rectangular shape because the reflecting member of each light emitting area surrounds the LED chip in a rectangular shape. Is perceived as block noise by the observer.
図7は、光透過性を有しない反射部材を有する比較例のバックライトユニットのLEDチップから出射された光の反射の様子と、発光面上の模式的な輝度分布とをあわせて示す。図7に示す比較例のバックライトユニット400は、プリント基板410上に配置された複数のLEDチップ420を有する。また、三角形の断面を有する反射部材430が、LEDチップ420を取り囲むようにしてプリント基板410上に配置されている。
FIG. 7 also shows a state of reflection of light emitted from the LED chip of the backlight unit of the comparative example having a reflection member having no light transmission property and a schematic luminance distribution on the light emitting surface. The
図7中、「H」および「L」は、発光面における輝度の分布を模式的に示す。具体的には、「H」は、発光面において相対的に輝度が高くなる傾向にある領域を表し、「L」は、発光面において相対的に輝度が低くなる傾向にある領域を表している。この例では、図7中に点線の矢印QLで示すように、ある発光領域のLEDチップ420から出射されて拡散板450の下面450bで反射された光が、その発光領域に隣接する他の発光領域の反射部材430の傾斜面でさらに反射されて拡散板450を通過している。そのため、拡散板450の上面450aのうち、図7の中央に描かれたLEDチップ420を含む発光領域を中心とした部分だけでなく、その発光領域に隣接する発光領域の反射部材430の直上付近における輝度も高くなる。その結果、図6に示すようなブロック状のノイズが発光面に生じる。
In FIG. 7, “H” and “L” schematically show the luminance distribution on the light emitting surface. Specifically, “H” represents an area where the luminance tends to be relatively high on the light emitting surface, and “L” represents an area where the luminance tends to be relatively low on the light emitting surface. .. In this example, as shown by a dotted arrow QL in FIG. 7, light emitted from the
拡散板450の下面450bが反射部材430の頂部に接するように拡散板450をプリント基板410の上方に配置すれば、LEDチップ420を点灯させた発光領域から他の発光領域に漏れる光を低減することができる。しかしながら、ノイズ部分の輝度は若干低下するものの、この場合も、発光面に生じるノイズがブロック状になることは回避できない。意図しない部分が明るく光るノイズが存在する場合において、そのノイズが特にブロック状であると、画像処理によってノイズの影響を解消することは一般に困難である。
By disposing the
ブロック状のノイズが発光面に生じる状況は、特許文献2または3に記載の技術のように、三角柱状の隔壁部材または光量補正部材の上部に、部分的に光を透過させる領域(特許文献2の第2隔壁部または特許文献3の第1反射領域)をこれらの部材が延びる方向に沿ってこれらの部材の全体にわたって設けた場合であっても同じである。さらに、隔壁部材または光量補正部材の頂部に接するように拡散板450をプリント基板410の上方に配置したとしても、LEDチップ420を点灯させた発光領域の最近接の発光領域に、光透過性の領域を介して入射する光が増加する。そのため、特に、最近接の発光領域の隔壁部材または光量補正部材の直上の位置の輝度が大きくなってしまう。つまり、ブロック状のノイズがよりはっきりと発光面に表れてしまう結果を招く。
The situation in which block-shaped noise is generated on the light emitting surface is, as in the technique described in Patent Document 2 or 3, an area where light is partially transmitted above the triangular prismatic partition member or the light amount correction member (Patent Document 2). The same applies to the case where the second partition wall portion or the first reflection region of Patent Document 3) is provided over all of these members along the direction in which these members extend. Further, even if the
これに対し、本開示の実施形態では、各発光部CPの第1傾斜面131は、第1領域131aと比較して透過率が低くされた第2領域131bを有し、かつ、第2領域131bは、基板110の上面110a側から見て第1傾斜面131の第1方向における中央部に位置している。また、各発光部CPの第2傾斜面132は、第1領域132aと比較して透過率が低くされた第2領域132bを有し、かつ、第2領域132bは、基板110の上面110a側から見て第2傾斜面132の第2方向における中央部に位置している。換言すれば、発光部CPを区画する複数の傾斜面130sのうち発光素子120からの距離が相対的に小さい領域に、低透過率の第2領域131b、132bが位置している。したがって、発光部CPの最近接の発光部CPへの光の漏れを低減して、第2領域131bおよび132bの位置でより多くの光を基板110の上方に向けて反射させ得る。
On the other hand, in the embodiment of the present disclosure, the first
また、本開示の実施形態では、上面視において例えば矩形状の各発光部CPの4つの角部には、例えば図5に示すように、第1傾斜面131の第1領域131aまたは第2傾斜面132の第1領域132aが位置する。第1領域131aおよび132aは、第2領域131bまたは132bと比較して、入射した光のより多くの部分を透過させることができる。すなわち、区分部材130は、図5に太い点線の矢印LRで模式的に示すように、集積型発光装置100の面内において、第1方向および第2方向とは異なる方向(図5の例では対角方向)への適度な光の漏れを許容することができる。その結果、発光部CPの間の光の漏れに起因するブロック状のノイズの発生が緩和され、明るい部分の形状を円状に近づけ得る。したがって、本開示の実施形態によれば、有利にローカルディミング動作を適用して、駆動回路の複雑化を回避しながら、自然かつ高コントラスト比の画像を表示することが可能になる。
Further, in the embodiment of the present disclosure, in the four corners of each of the rectangular light-emitting portions CP in a top view, for example, as shown in FIG. 5, for example, the
第1傾斜面131の第2領域131bおよび第2傾斜面132の第2領域132bの具体的な構成は、特定の構成に限定されない。例えば、区分部材130が、母材と、母材とは異なる屈折率を有する反射材の粒子とを含有する場合、第1傾斜面131の第1方向における中央部および第2傾斜面132の第2方向における中央部において粒子の数密度を選択的に高くすることにより、第2領域131bおよび第2領域132bを形成してもよい。反射材の粒子としては、例えば、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の酸化物粒子を用い得る。
The specific configurations of the
例えば透光シートから区分部材130の形状を成形する場合、シボ加工(surface texturing)等によって第1傾斜面131および第2傾斜面132に部分的に凹凸を設けたり、区分部材130の形状を得た後にサンドブラスト等を実施したりしてもよい。これにより、第1傾斜面131および第2傾斜面132の一部のヘイズ値を他の部分と比較して例えば高くすることができる。バルクからの削り出しによって区分部材130の形状を得る際に第1傾斜面131および第2傾斜面132の一部のヘイズ値を高くしたりすることによって、第2領域131bおよび第2領域132bを形成してもよい。
For example, when the shape of the
あるいは、図8に例示する区分部材130Aのように、区分部材130Aの表面のうち、第1傾斜面131の第1方向における中央部および第2傾斜面132の第2方向における中央部に光反射部材134を配置することにより、第2領域131bおよび第2領域132bを形成してもよい。傾斜面130s上に光反射部材134を配置することにより、光反射面としての第1傾斜面131および第2傾斜面132における反射率を部分的に向上させて第2領域131bおよび第2領域132bおける透過率を相対的に低下させることができる。
Alternatively, like the
光反射部材134としては、銀、金もしくはアルミニウム、または、これらの1種以上を含有する合金の膜を用いることができる。光反射部材134として誘電体多層膜等を用いてもよい。光反射部材134の形成には、蒸着、メッキ、塗布等を特に限定なく適用し得る。第2領域131bおよび第2領域132bは、正反射性の表面を有していてもよいし、拡散反射性の表面を有していてもよい。光反射部材134として、東レ株式会社から「PICASUS(登録商標)」の名称で市販されている、金属様の光沢を呈する半透過ダイクロイックフィルム、または、光拡散シートを所定の形状に切り出した光拡散シート片等を用いてもよい。
As the
再び図5を参照しながら、第1傾斜面131における第2領域131bおよび第2傾斜面132における第2領域132bの配置の典型例を説明する。図5中、発光部CPの第2領域131bまたは第2領域132bから発光素子120までの距離を細い実線の矢印Dsで示す。このとき、第2領域131bまたは第2領域132bから発光素子120までの距離Dsの最小値をDとすると、各発光部CPの第1傾斜面131の第2領域131bは、第1傾斜面131のうち距離Dsが例えば最小値Dの100%以上120%以下となる領域に設けられる。同様に、各発光部CPの第2傾斜面132の第2領域132bは、第2傾斜面132のうち距離Dsが例えば最小値Dの100%以上120%以下となる領域に設けられる。
A typical example of the arrangement of the
ただし、第1傾斜面131のうち第2領域131bが配置される範囲および第2傾斜面132のうち第2領域131bが配置される範囲は、発光素子120の仕様、複数の発光部CPの配置等に応じて適宜決定され得る。なお、発光素子120の配置ピッチ、すなわち、互いに隣接する発光素子120の中心間距離は、例えば0.1mm以上5mm未満程度の範囲であり得る。発光素子120の第1方向における配置ピッチおよび第2方向における配置ピッチは、互いに等しくてもよいし、異なっていてもよい。
However, the range of the
図9は、第1傾斜面131における第1領域131aおよび第2傾斜面132における第1領域132aの配置の他の例を示す。これまでに説明した例では、各発光部CPを規定する2つの第1傾斜面131のそれぞれは、2つの第1領域131aと、第1方向においてこれらの第1領域131aの間に位置する1つの第2領域131bを有する。また、各発光部CPを規定する2つの第2傾斜面132のそれぞれも、2つの第1領域132aと、第2方向においてこれらの第1領域132aの間に位置する1つの第2領域132bを有している。
FIG. 9 shows another example of the arrangement of the
これまでに説明した例と同様に、図9に例示する構成においても、区分部材130Bは、発光部CPを規定する第1傾斜面131の組および第2傾斜面132の組を含んでいる。ただし、この例では、各第1傾斜面131は、1つの第1領域131aと、1つの第2領域131bとを含み、各第2傾斜面132は、1つの第1領域132aと、1つの第2領域132bとを含む。
Similar to the examples described so far, in the configuration illustrated in FIG. 9 as well, the partitioning
図9に示す例においても、第2領域131bおよび第2領域132bが、第1傾斜面131の第1方向における中央部および第2傾斜面132の第2方向における中央部にそれぞれ位置する点は、これまでに説明した例と同様である。図示するように、ここでは、第1傾斜面131の第1領域131aのうち第2領域131bの左右に位置する部分は、区分部材130Bの基部130tの近くにおいて互いに連結されている。同様に、第2傾斜面132の第1領域132aのうち第2領域132bの左右に位置する部分は、区分部材130Bの基部130tの近くにおいて互いに連結されている。本開示の実施形態において、第1傾斜面131のそれぞれおよび第2傾斜面132のそれぞれに2つの第1領域を設けることは、必須ではない。
Also in the example shown in FIG. 9, the points where the
図10は、本開示の実施形態による集積型発光装置の変形例を示す。図10に示す集積型発光装置100Aは、区分部材130の基部130tおよび配線層140の間に位置する反射層171をさらに有する。図10に例示するように、区分部材130と配線層140との間に反射層171を配置することにより、基板110の上面110aに向かう光を基板110とは反対の方向すなわち基板110の上方に向けて反射させることができるので、光の利用効率を向上させることができる。
FIG. 10 illustrates a modification of the integrated light emitting device according to the embodiment of the present disclosure. The integrated
例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂、オキセタン樹脂、シリコーン樹脂、変成シリコーン樹脂等の母材に、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等の酸化物粒子を分散させた樹脂層を反射層171に適用することができる。反射層171は、発光素子120からの光に対して例えば70%以上の反射率を有し得る。配線層140上に形成されたレジストの層を反射層171として利用してもよい。
For example, epoxy resin, urethane resin, acrylic resin, polycarbonate resin, polyimide resin, oxetane resin, silicone resin, modified silicone resin, and other base materials, titanium oxide, aluminum oxide, a resin in which oxide particles such as silicon oxide are dispersed A layer can be applied to the
図11は、本開示の実施形態による集積型発光装置の他の変形例を示す。図11に示す集積型発光装置100Bは、区分部材130Cを有しており、区分部材130Cは、基部130t上に位置する反射層172をさらに有する。基部130t上に反射層172を配置することにより、区分部材130と配線層140との間に反射層171を配置した場合と同様に、光の利用効率向上の効果が期待できる。反射層172としては、例えば上述の反射層171と同様の樹脂層を適用し得る。反射層172として、金属もしくは合金の膜、または、誘電体多層膜等を適用してもよい。
FIG. 11 illustrates another modification of the integrated light emitting device according to the embodiment of the present disclosure. The integrated
本開示の実施形態による集積型発光装置は、面発光装置として利用することが可能であり、例えば、液晶表示装置のバックライト、各種照明用光源、車載用光源等に用いることができる。本開示の実施形態は、ローカルディミング動作の適用に特に有利である。 The integrated light emitting device according to the embodiment of the present disclosure can be used as a surface light emitting device, and can be used, for example, in a backlight of a liquid crystal display device, various illumination light sources, vehicle light sources, and the like. Embodiments of the present disclosure are particularly advantageous for local dimming operation applications.
100、100A、100B 集積型発光装置
110 基板
120 発光素子
130、130A〜130C 区分部材
130s 区分部材の傾斜面
130t 区分部材の基部
131 区分部材の第1傾斜面
131a 第1傾斜面の第1領域
131b 第1傾斜面の第2領域
132 区分部材の第2傾斜面
132a 第2傾斜面の第1領域
132b 第2傾斜面の第2領域
134 光反射部材
140 配線層
150 光拡散シート
171、172 反射層
200 液晶パネル
300 液晶表示装置
CP 発光部
100, 100A, 100B Integrated light emitting
Claims (8)
第1方向および前記第1方向と直交する第2方向に沿って前記基板の前記上面側に二次元に配列された複数の発光素子と、
前記基板の前記上面側に位置し、複数の傾斜面を有する透光性の区分部材であって、前記複数の傾斜面は、それぞれが前記第1方向に延びる複数の第1傾斜面、および、それぞれが前記第2方向に延びる複数の第2傾斜面を含む区分部材と、
前記基板の前記上面と前記区分部材との間に位置し、前記複数の発光素子に電気的に接続された配線層と
を備え、
それぞれが、前記複数の発光素子のうちの1つと、前記1つの発光素子を上面視において矩形状に取り囲む前記第1傾斜面の組および前記第2傾斜面の組とを含む複数の発光部を有し、
各発光部に含まれる各第1傾斜面および各第2傾斜面は、1以上の第1領域と、前記発光素子からの光に対して前記1以上の第1領域よりも低い透過率を示す第2領域とを有し、
各発光部に含まれる各第1傾斜面の前記第2領域は、前記基板の前記上面側から見て前記第1方向における中央部に位置し、
各発光部に含まれる各第2傾斜面の前記第2領域は、前記基板の前記上面側から見て前記第2方向における中央部に位置する、集積型発光装置。 A substrate having an upper surface,
A plurality of light emitting elements two-dimensionally arranged on the upper surface side of the substrate along a first direction and a second direction orthogonal to the first direction;
A translucent partitioning member that is located on the upper surface side of the substrate and has a plurality of inclined surfaces, wherein the plurality of inclined surfaces each include a plurality of first inclined surfaces extending in the first direction, and Partitioning members each including a plurality of second inclined surfaces extending in the second direction;
A wiring layer located between the upper surface of the substrate and the partition member and electrically connected to the plurality of light emitting elements;
A plurality of light emitting units each including one of the plurality of light emitting elements and a set of the first inclined surface and a set of the second inclined surface that surrounds the one light emitting element in a rectangular shape in a top view. Have,
Each of the first inclined surface and each of the second inclined surface included in each light emitting unit exhibits one or more first regions and a lower transmittance for light from the light emitting element than the one or more first regions. And a second region,
The second region of each first inclined surface included in each light emitting unit is located at a central portion in the first direction when viewed from the upper surface side of the substrate,
The integrated light emitting device, wherein the second region of each second inclined surface included in each light emitting unit is located at a central portion in the second direction when viewed from the upper surface side of the substrate.
各発光部に含まれる各第1傾斜面の前記第2領域は、前記第1方向において2つの前記第1領域の間に位置し、
各発光部に含まれる各第2傾斜面の前記第2領域は、前記第2方向において2つの前記第1領域の間に位置する、請求項1に記載の集積型発光装置。 The one or more first regions include two first regions,
The second region of each first inclined surface included in each light emitting unit is located between the two first regions in the first direction,
The integrated light emitting device according to claim 1, wherein the second region of each second inclined surface included in each light emitting unit is located between the two first regions in the second direction.
前記複数の発光素子は、上面視において前記複数の貫通孔の位置で前記配線層に電気的に接続されている、請求項1から3のいずれかに記載の集積型発光装置。 The partition member has a base portion provided with a plurality of through holes,
The integrated light emitting device according to claim 1, wherein the plurality of light emitting elements are electrically connected to the wiring layer at positions of the plurality of through holes in a top view.
各発光部の各第2領域は、前記第1傾斜面および前記第2傾斜面のうち、前記発光素子からの距離が前記Dの100%以上120%以下の範囲にある領域に配置されている、請求項1から7のいずれかに記載の集積型発光装置。 When the minimum value of the distance from the one light emitting element to the first inclined surface or the second inclined surface in each light emitting unit is D,
Each second region of each light emitting portion is arranged in a region of the first inclined surface and the second inclined surface, the distance from the light emitting element being in the range of 100% or more and 120% or less of D. The integrated light emitting device according to claim 1.
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