KR100436302B1 - 광소자용 광학 디바이스 및 해당 광소자용 광학디바이스를 이용한 기기 - Google Patents

광소자용 광학 디바이스 및 해당 광소자용 광학디바이스를 이용한 기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오목한 곡면을 갖는 금속제 광 반사 부재와, 광 반사 부재의 중앙 부근에 발광 소자나 수광 소자를 놓고 오목부를 몰드 수지로 밀봉한 광소자용 광학 디바이스에 있어서, 금속제 광 반사 부재와 수지의 열팽창 계수의 차이로 생기는 응력에 의해 몰드 수지의 박육부에 크랙이 발생하여 광이 효율적으로 이용될 수 없거나 소자의 열화를 초래하던 것을 광 반사 부재와 몰드 수지의 열적 수축 또는 팽창에 의해 발생하는 응력 집중부 또는 광 반사 부재의 오목부 또는 광 반사 부재 표면 전면에 실리콘 등을 코팅하여 응력 완충재를 구비하고 응력을 분산되게 하여 크랙의 발생을 방지하고 광의 효율적인 이용과 소자의 열화를 방지하는 광소자용 광학 디바이스 및 해당 광소자용 광학 디바이스를 이용한 기기에 관한 것이다.

Description

광소자용 광학 디바이스 및 해당 광소자용 광학 디바이스를 이용한 기기{Optical Device for an Optical Element and Apparatus Employing the Device}
본 발명은 오목한 곡면을 갖는 광 반사 부재와, 해당 광반사 부재 중, 적어도 오목부를 밀봉하는 수지로 이루어지고, 상기 광 반사 부재의 중앙 부근에 발광 다이오드(LED)나 반도체 레이저(LD) 등의 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지 중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자 또는 포토 다이오드 등의 수광 소자 칩 또는 상기 수광 소자 칩을 몰드 수지 중에 밀봉한 수광 소자 모듈로 이루어진 수광 소자를 밀봉하든지 또는 배치할 수 있도록 한 형태의 광소자용 광학 디바이스에 있어서 수지의 박육부의 크랙을 방지하는 구조에 관한 것이다.
발광 다이오드 등의 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈에서 발광 소자 칩으로부터 전방으로 출사된 광은 그대로 발광 소자 모듈로부터 출사되지만, 발광 소자 칩으로부터 경사 방향으로 출사된 광은 몰드 수지의 계면에서 전반사되거나 케이스의 내면에서 산란되어 로스로 되어 광 이용 효율이 낮게 된다.
이 때문에 경사 방향으로 출사된 광도 효율적으로 출사할 수 있도록 한 발광 소자 모듈로서, 도 26에 도시한 바와 같은 발광 소자 모듈이 제안되어 있다. 도 26에 있어서, 101은 발광 소자 칩, 102는 투명 유리 기판, 103 및 104는 리드 프레임, 105는 본딩 와이어, 106은 반사 부재, 108은 광 투과성 수지로 이루어진 몰드 수지이다. 리드 프레임(103 및 104)은 투명 유리 기판(102)의 배면에 구비되어 있고, 발광 소자 칩(101)은 리드 프레임(103)의 배면에 실장되고, 리드 프레임(104)과의 사이가 본딩 와이어(105)에 의해 접속되어 있다. 반사 부재(106)의 반사면(107)은 복수의 평판영역에 의해 다면체 형상으로 형성되어 있다.
이 발광 소자 모듈에 있어서는, 발광 소자 칩(101)으로부터 배면측을 향하여 광을 출사시키고, 배면측으로 출사된 광을 반사면(107)에 의해 반사시켜 몰드 수지(108) 및 투명 유리 기판(102)을 통해 전방으로 출사시키도록 되어 있다. 특히, 발광 소자 칩(101)으로부터 경사 방향으로 출사된 광도 반사면(107)에서 반사된 후, 몰드 수지(108) 및 투명 유리 기판(102)을 통해 전방으로 출사되기 때문에광 이용 효율이 향상된다. 또한, 발광 소자 칩(101) 대신에 포토 다이오드 등의 수광 소자 칩을 배치하고, 전방에서 입사되어 온 광을 수광 소자 칩에 수광시키도록 구성하면 효율이 좋은 수광 소자 모듈을 구성할 수 있다.
그렇지만, 이러한 발광 소자 모듈에서는 반사 부재에서 반사된 광이 전방으로 출사될 때 발광 소자 칩이나 리드 프레임으로 차단되고 이들의 그림자가 생겨 가장 광량이 많이 얻어질 광축 중심 부근의 광을 효율적으로 이용할 수 없다.
또한, 발광 소자 모듈로부터 출사된 광의 지향 특성에 있어서 광축 중심 부근이 어둡게 되기 때문에 표시용의 광원으로서는 외관이 나빠 시각적인 불편함이 있었다.
또한, 온도 변화가 심한 장소에서의 사용에 있어서는, 광 반사 부재와 몰드 수지의 열팽창계수의 차이 때문에 광 반사 부재와 몰드 수지의 계면 부근에 응력이 집중되고 몰드 수지에 크랙이 생긴다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여, 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지 중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자 또는 수광 소자 칩 또는 상기 수광 소자를 몰드 수지 중에 밀봉한 수광 소자 등에 이용하고자 발광 소자 또는 수광 소자를 밀봉하든지 또는 배치할 수 있도록 한 형태의 광소자용 광학 디바이스나 광소자용 광학 디바이스를 이용한 기기에 있어서, 소망의 지향 특성을 구비하고 또한 크랙 발생 방지 기능을 구비한 광소자용 광학 디바이스나 광소자용 광학 디바이스를 이용한 기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스는 광소자로부터 외부에 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스로서,
상기 광소자용 광학 디바이스는 광 반사 부재와 상기 광 반사 부재중 적어도 광 반사면을 덮는 수지부재로 이루어지고,
상기 수지부재는 상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광을 거의 전반사시키는 수지 계면을 구비하고,
상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어진 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 수지 계면 또는 상기 광 반사 부재의 배치가 정해지고,
상기 광 반사 부재와 수지와의 경계에 완충재를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수지부재는 상기 광소자 전방의 소정 영역에 도달한 광을 출사 또는 집광하는 렌즈부를 구비하여도 좋다.
또한, 상기 완충재는 상기 광 반사 부재와 수지와의 열적 수축 또는 팽창에 의해 발생하는 응력의 집중부에 구비하여도 좋고 상기 광 반사 부재의 적어도 광 반사측에 구비하여도 좋다.
이와 같이 구성함으로써, 광 이용 효율이 높은 광소자용 광학 디바이스가 실현되고 또한 광 반사 부재와 몰드 수지의 열팽창계수의 차이에 의해 생기는 응력을 완충재에서 분산되게 하여 크랙의 발생을 방지하도록 하였기 때문에 크랙의 발생으로 광이 전방으로 출사 또는 입사되지 않는 것을 방지할 수 있고 또한 수증기나 가스에 의해 광 반사 부재나 광소자가 녹슬거나 열화하거나 하여 신뢰성이 저하한다고 하는 불량이 방지될 수 있다.
그리고 상기 완충재는 경도가 낮은 연질층 또는 기체 또는 유체층 또는 수축에 의해 만들어진 공동층(空洞層)인 것이 바람직하다. 또한 상기 완충재의 경도는 JISK6249로 규정된 경도에 있어서 50 이하인 것이 바람직하다.
완충재를 이와 같이 함으로써, 광 반사 부재와 몰드 수지의 열팽창계수의 차이에 의해 생기는 응력을 확실히 분산되게 할 수 있다.
그리고, 이 완충재는 일정하거나 또는 일정에 준하는 두께를 갖는 것이 바람직하고, 또한 상기 완충재의 두께는 100㎛ 이하, 바람직하기는 30㎛ 이상 100㎛ 이하인 것이 바람직하다.
완충재를 이와 같이 구성함으로써, 몰드 수지와 완충재의 굴절율의 차이에 의한 광의 출사 방향의 편차를 최소로 할 수 있고, 또한 중심 효율이나 지향각을 최적으로 하여 조립할 때의 편차 등에도 견디는 광소자용 광학 디바이스를 제공할 수 있다.
본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스 어레이는 상기 광소자용 광학 디바이스를 복수개 배열시킨 것을 특징으로 한다. 이와 같은 광소자용 광학 디바이스 어레이는 박형이며 또한 대면적의 발광장치나 전면으로부터 입사되어 온 광을 효율적으로 받는 수광장치에 이용할 수도 있다.
본 발명에 관한 광학장치는 상기 광소자용 광학 디바이스 어레이와, 광소자를 구비하고, 상기 광소자는 상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 정해진 위치에 배치된 것을 특징으로 한다.
본 광학장치에 의하면, 광소자에 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지 중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자를 이용하여 박형이며 또한 대면적의 발광장치를 형성하거나 광소자에 수광 소자 칩 또는 상기 수광 소자 칩을 몰드 수지 중에 밀봉한 수광 소자를 이용하여 전면으로부터 입사되어 온 광을 효율적으로 받는 수광장치를 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 다른 광학장치는 광소자와, 상기 광소자로부터 외부에 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스를 구비한 광학장치로서,
광소자용 광학 디바이스는 광 반사 부재와 상기 광 반사 부재의 적어도 광 반사면을 덮는 수지부재로 이루어지고,
상기 수지부재는 상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광을 거의 전반사시키는 수지 계면을 구비하고,
상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 수지 계면 또는 상기 광 반사 부재의 배치가 정해지고,
상기 광 반사 부재와 수지와의 경계에 완충재를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광소자는 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자로 하여도 좋다.
이러한 광학장치에 의하면, 광 이용 효율이 높고 또한 광 반사 부재와 몰드 수지의 열팽창계수의 차이에 의한 크랙의 발생을 방지한 발광 디바이스를 형성할 수 있다.
그리고, 상기 수지 계면을 상기 발광 소자로부터 출사된 제 1 광이 전반사되는 지점과, 상기 발광 소자로부터 출사된 제 2 광이 전반사된 후에 상기 광 반사 부재에서 반사되어 외부에 출사될 때, 상기 수지 계면을 통과하는 지점이 동일하게 되는 영역을 갖도록 구성하여도 좋다. 상기 수지 계면은 상기 발광 소자로부터 출사되는 제 1 광이 전반사되는 상기 수지 계면상의 전반사점과, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 전반사점보다도 상기 발광 소자에 가까운 상기 수지 계면상의 점에서 전반사되는 제 2 광이 상기 광 반사 부재에서 반사되어 외부로 출사될 때 상기 수지 계면을 통과하는 통과점이 동일한 영역을 갖도록 구성하여도 좋다.
이와 같이 수지 계면을 정함으로써, 수지 계면에 별도의 반사 부재를 구비할 필요가 없고 또한 그와 같은 별도의 반사 부재에 의해 광의 출사가 방해되는 일도 없고 간단한 구조로 광 이용 효율을 높일 수 있다.
또한, 상기 광소자는 수광 소자 칩 또는 상기 수광 소자 칩을 몰드 수지 중에 밀봉한 수광 소자로 하여도 좋다.
이러한 광학장치에 의하면, 광 이용 효율이 높고 또한 광 반사 부재와 몰드수지의 열팽창계수의 차이에 의한 크랙의 발생을 방지한 수광 디바이스를 형성할 수 있다.
그리고, 상기 광학장치는 외부에서 상기 수지 계면에 입사되고 상기 광 반사 부재에서 반사된 제 1 광이 상기 수지 계면의 전반사점에서 전반사되어 상기 수광 소자에 입사되는 광경로와, 외부에서 상기 전반사점을 통과하여 상기 수지 계면에 입사되고 상기 광 반사 부재에서 반사된 제 2 광이 상기 수지 계면에서 상기 전반사 위치보다 상기 수광 소자에 가까운 점에서 전반사되어 상기 수광 소자에 입사되는 광경로를 갖도록 상기 수지 계면을 구비하여도 좋다.
이와 같이 수지 계면을 구비함으로써, 수지 계면에 별도의 반사 부재를 구비할 필요가 없고 또한 그와 같은 별도의 반사 부재에 의해 광의 입사가 방해되는 일도 없고 간단한 구조로 광 이용 효율을 높일 수 있다.
그리고, 상기 광소자는 상기 광 반사 부재가 촛점이 되는 위치에 대하여, 상기 수지 계면을 사이에 두고 거울상이 되는 위치의 부근에 배치되어도 좋다. 이러한 광학장치는 거의 병행광(幷行光)을 출사하는 발광 디바이스나 거의 병행광을 수광하는 수광 디바이스에 이용할 수 있다.
본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스의 제조방법은,
광소자로부터 외부에 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스의 제조방법으로서,
광 반사 부재에 완충재를 배치하는 단계와,
상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광소자용광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 수지부재의 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 광 반사 부재를 상기 수지부재로 덮는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
광소자용 광학 디바이스의 제조방법에 의하면, 광 이용 효율을 높이는 위치 관계로 수지부재의 계면과 광 반사 부재의 위치 관계가 정해지는 동시에 완충재를 용이하게 수지부재와 광 반사 부재의 경계에 배치할 수 있다.
본 발명에 관한 광학장치의 제조방법은,
광소자를 내부에 구비하고, 상기 광소자로부터 외부에 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광학장치의 제조방법으로서,
광 반사 부재에 완충재를 배치하는 단계와,
상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광학장치의 외부로 이어지는 광경로가 수지부재의 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 광소자와 상기 광 반사 부재를 상기 수지부재로 덮는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 광소자용 광학 디바이스의 제조방법에 의하면, 광 이용 효율을 높이는 위치 관계로 광소자와 수지부재의 계면과 광 반사 부재의 위치 관계가 정해지는 동시에 완충재를 용이하게 수지부재와 광 반사 부재의 경계에 배치할 수 있다.
본 발명에 관한 광학장치의 광 제어방법은,
광소자로부터 외부에 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광학장치의 광 제어방법으로서,
상기 광학장치에 구비된 상기 광소자의 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광학장치의 외부로 이어지는 광경로는 상기 광학장치에 구비된 수지 계면과 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하고 또한 상기 광 반사 부재에서 반사할 때는 상기 광 반사 부재의 적어도 일부에 맞닿는 완충재를 투과하도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 광학장치의 광 제어방법에 의하면, 몰드 수지의 크랙 방지를 위해 완충재를 배치한 경우에도 광소자, 수지 계면, 광 반사 부재의 위치 관계 및 완충재의 배치위치, 재질, 두께에 의해 소망의 지향 특성을 실현할 수 있다.
본 발명에 관한 광학기기는,
발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자를 복수개 가지며,
상기 발광 소자로부터 외부에 도달하는 출사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스를 복수개 구비한 광학기기에 있어서,
광 반사 부재와, 상기 광 반사 부재중 적어도 광 반사면을 덮는 수지부재로 이루어지고,
상기 수지부재는 상기 발광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광을 거의 전반사시키는 수지 계면을 구비하고,
상기 발광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 발광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 수지 계면 또는 상기 광 반사 부재의 배치가 정해지고,
상기 광 반사 부재와 수지와의 경계에 완충재를 구비한 것을 특징으로 한다.
이러한 광학기기로 구성되는 디스플레이 장치는 온도차(寒暖)가 심한 옥외 등에서도 크랙의 발생을 방지할 수 있기 때문에 높은 발광 효율과 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.
또한, 이러한 광학기기로 구성되는 차량 탑재용 램프 광원은 온도 환경이 엄격한 조건에 있어서도 높은 발광 효율과 높은 신뢰성을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 광학장치로 구성되는 신호기 등의 옥외용 표시기기는 온도 차가 심한 옥외에서도 높은 발광 효율과 높은 신뢰성을 유지할 수 있기 때문에 시인성(視認性)이 좋고, 또한 유지 보수의 빈도도 줄이게 한다고 하는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 주요부 구성을 도시한 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에서 이용되는 발광 디바이스에 있어서의 몰드 수지의 크랙 발생 부위의 설명도.
도 3은 반사 부재의 열수축에 의한 효과의 설명도.
도 4는 몰드 수지의 열수축에 의한 효과의 설명도.
도 5는 반사 부재를 몰드 수지로 밀봉하였을 때에 몰드 수지에 걸리는 응력을 설명하는 도면.
도 6은 반사 부재를 몰드 수지로 밀봉하였을 때에 몰드 수지에 걸리는 응력의 시뮬레이션도.
도 7은 몰드 수지의 크랙 방지용의 완충재를 반사 부재의 주연부에 구비한 경우의 광경로의 설명도.
도 8은 본 발명에 있어서의 다른 실시 형태에 관한 주요부 구성을 도시한 개략적인 단면도.
도 9는 몰드 수지의 크랙 방지용 완충재를 반사 부재의 반사면 전면에 구비한 경우에 있어서의 완충재의 두께 차이에 의한 광경로의 설명도.
도 10은 반사 부재의 주연부와 중앙에 있어서의 완충재의 두께 차이에 의한 광경로의 설명도.
도 11은 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스에 있어서의 크랙 방지용 완충재의 두께와 중심 효율의 관계를 도시한 그래프.
도 12는 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스에 있어서의 크랙 방지용 완충재의 두께와 발광 디바이스로부터 출사된 광의 확대각의 관계를 도시한 그래프.
도 13은 발광 디바이스를 별도 부재로 한 경우의 실시예의 설명도.
도 14는 발광 소자를 몰드 수지의 광사출면측에 구비한 실시예의 설명도.
도 15는 본 발명의 광학장치의 제조방법에 관하여 발광 디바이스를 예로 든 설명도.
도 16은 본 발명의 광소자용 광학 디바이스를 어레이상으로 배열한 발광 디바이스 어레이의 1구성예 사시도.
도 17은 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스를 어레이상으로 배열한 발광 디바이스 어레이(50)의 1구성 단면도.
도 18은 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스를 이용한 디스플레이 장치의 사시도.
도 19는 지주 위에 설치된 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스로 구성된 발광 디스플레이의 1예를 도시한 정면도.
도 20은 도 19에 도시한 발광 디스플레이 유닛의 정면도.
도 21은 도 19에 도시한 발광 디스플레이 유닛의 측면도.
도 22는 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스를 사용한 신호기의 정면도.
도 23은 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스를 사용한 신호기의 측면도.
도 24는 본 발명에 관한 광소자용 광학 디바이스를 사용하여 차량 탑재용 하이마운티드 스톱 램프를 구성한 1예의 사시도.
도 25는 도 24에 도시한 차량 탑재용 하이마운티드 스톱 램프를 구성하는 발광 디바이스의 1예.
도 26은 종래 예의 발광 소자 모듈의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 발광 소자 칩 12, 13 : 리드 프레임
14 : 본딩 와이어 15 : 광 반사 부재
16 : 몰드 수지 17 : 직접 출사영역
18 : 전반사영역 23 : 완충재
이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시 형태를 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 본 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특히, 특정적인 기재가 없는 한 본 발명의 범위로 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 불과하다.
도 1은 본 발명의 광소자용 광학 디바이스에 발광 소자 칩을 배치한 발광 디바이스(광학장치)의 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 있어서, 발광 디바이스는 발광 다이오드(LED)나 반도체 레이저(LD) 등의 발광 소자 칩(11)을 받침 접시부에 적재하여 다이 본드한 리드 프레임(12)과, 본딩 와이어(14)로 발광 소자 칩(11)과 접속된 다른쪽의 리드 프레임(13)과, 그 주위에 구비된 광 반사 부재(15)를 가지며 이들의 부재를 몰드 수지(16)로 밀봉한 구성을 하고 있다.
그리고, 본 발광 디바이스에 있어서는, 몰드 수지(16)의 광 출사측 중앙부에 구면 렌즈 형상, 비구면 렌즈 형상, 포물면 형상 등의 볼록 렌즈 형상을 한 직접 출사영역(17)이 형성되고, 발광 소자 칩(11)은 이 직접 출사영역(17)의 초점 또는 그 부근에 위치하고 있다. 그 때문에 발광 소자 칩(11)으로부터 나와 직접 출사영역(17)을 향한 광은 거의 평행광화되어 직접 몰드 수지(16)의 전면(前面)으로부터 전방으로 출사된다.
한편 직접 출사영역(17)의 주위에는 직접 출사영역(17)을 둘러싸도록 평면 형상의 전반사영역(18)이 형성되고, 또한, 발광 소자 칩(11)으로부터 보아 직접 출사영역(17)과 전반사영역(18)과의 경계 방향과 발광 소자 칩(11)의 광축과 이루는 각도가 몰드 수지(16)와 공기 사이의 전반사의 경계각과 동등하든지 그 보다 크게 설정되어 있다. 그 때문에 발광 소자 칩(11)으로부터 출사된 광 중, 전반사영역(18)을 향한 광은 경로(19)로 도시한 바와 같이 몰드 수지(16)의 계면에서 전반사되고, 또한 광 반사 부재(15)에서 반사되어 전반사영역(18)으로부터 전방으로 출사된다.
여기서, 경로(19a, 19b)로 도시한 바와 같이 거의 병행광을 출사시키기 위해서는 발광 소자 칩(11)을 광 반사 부재(15)의 촛점이 되는 위치에 배치하면 좋다. 즉, 도 1의 발광 디바이스에 있어서는, 경로(19a, 19b)로부터 분명한 바와 같이,광은 몰드 수지(16)의 계면에서 전반사되기 때문에 발광 소자 칩(11)은 광 반사 부재(15)의 촛점이 되는 위치에 대하여 몰드 수지(16)의 계면을 사이에 두고 거울상이 되는 위치에 배치하면 좋다.
또한, 전반사영역(18)은 경로(19a)와 경로(19b) 및 전반사영역(18)이 교차하는 점으로부터도 분명한 바와 같이, 발광 소자 칩(11)으로부터 출사된 제 1 광(경로(19a))이 전반사되는 전반사점과, 발광 소자 칩(11)으로부터 출사되고 전반사점보다도 발광 소자 칩(11)에 가까운 계면상의 점에서 전반사되는 제 2 광(경로(19b))이 광 반사 부재(15)에서 반사되어 외부에 출사될 때에 계면을 통과하는 통과점이 동일하게 되는 영역(10)을 갖고 있다. 즉, 몰드 수지(16)의 계면의 전반사를 이용하고 있기 때문에 몰드 수지(16)의 계면에 별도의 반사 부재를 구비할 필요가 없고, 또한 그 와 같은 별도의 반사 부재에 의해 광의 출사가 방해되는 일도 없다.
그 때문에, 발광 디바이스에 있어서는 발광 소자 칩(11)으로부터 나간 광의 대부분이 유효광으로서 직접 출사영역(17)과 전반사영역(18)으로부터 출사되고, 대단히 효율이 좋은 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 더구나, 광 반사 부재로서 굽은판 형상의 금속부재를 이용함으로써 알루미늄 증착막 등을 이용하는 경우 등에 비하여 조립이 용이하고, 또한 대단히 저렴하게 구성할 수 있는 동시에 몰드 수지와 증착막의 열팽창계수가 다른 경우, 증착막에 균열이 생기는 등의 사고를 일으킨다고 하는 문제도 생기지 않는다. 또한, 이 도 1의 예에서는 광 반사 부재(15)의 중심에 발광 소자 칩(11)을 놓는 경우를 도시하였지만, 발광 소자 칩(11) 대신에 포토 다이오드나 태양전지 등의 수광 소자 칩을 놓고, 전방에서 입사되여 온 광을 수광 소자 칩에 수광되도록 구성하면, 효율이 좋은 수광 디바이스(광학장치)를 구성할 수 있다. 이 수광 디바이스는, 도 1에 있어서, 외부에서 전반사영역(18)인 몰드 수지(16)의 계면에 입사되고 광 반사 부재(15)에서 반사된 제 1 광이 몰드 수지(16)의 계면의 전 반사점(참조부호 10으로 도시한 위치)에서 전반사되어 수광 소자(11)에 입사되는 광경로(19a)(도 1에 있어서 화상표의 반대의 광 경로)와, 외부에서 전반사점(참조부호 10으로 도시한 위치)을 통과하여 몰드 수지(16)의 계면에 입사되고 광 반사 부재(15)에서 반사된 제 2 광이 몰드 수지(16)의 계면에서 상기 전반사점보다 상기 수광 소자에 가까운 점에서 전반사되어 수광 소자(11)에 입사되는 광경로(19b)(도 1에 있어서 화상표의 반대의 광 경로)를 갖는 전반사영역(18)을 구비함으로서 구성된다.
이와 같이 발광 소자 칩 대신에 수광 소자 칩을 적용할 수 있는 것은 이하에 설명하는 다른 실시예에서도 같다.
본 발명에서는 이상과 같이 구성한 발광 디바이스에 또한 크랙 방지구조를 구비한 것을 특징으로 하고 있다. 도 1의 발광 디바이스는 광 반사 부재(15)와 몰드 수지(16)로 구성되는 광소자용 광학 디바이스에 있어서, 각 구성 부재를 몰드 수지(16)로 밀봉할 때에 광 반사 부재(15)와 몰드 수지(16)와의 열팽창계수의 차에 의해 응력이 집중하는 부분, 즉 광 반사 부재(15)의 응력 집중부에 발광 소자 칩(11)이 발하는 광에 대하여 투과율이 좋고, 또한, 몰드 수지(16)보다 경도가 작은 물질로 완충재(23)를 형성한 것이다. 이 층에 의해 광 반사 부재(15)와 몰드 수지(16)의 열팽창계수의 차에 의해 생기는 응력이 분산되게 할 수 있다.
이러한 크랙 방지구조를 구비하지 않은 경우의 광소자용 광학 디바이스를 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 본 발명에서 이용하는 광소자용 광학 디바이스에 발광 소자 칩(11)을 배치한 발광 디바이스에 있어서의 몰드 수지(15)의 크랙의 발생 부위를 도시한 설명도이다. 도 2의 발광 디바이스는 발광 다이오드(LED)나 반도체 레이저(LD) 등의 발광 소자 칩(11)을 받침 접시부에 올려놓고 다이 본드한 리드 프레임(12), 본딩 와이어(14)로 발광 소자 칩(11)과 접속된 다른쪽의 리드 프레임(13), 그 주위에 구비된 광 반사 부재(15) 등을 가지며, 이들의 부재를 몰드 수지(16)로 밀봉한 구성을 하고 있다.
그리고, 발광 디바이스에 있어서는, 몰드 수지(16)의 광 출사측 중앙부에 구면렌즈 형상, 비구면 렌즈 형상, 포물면 형상 등의 볼록 렌즈 형상을 한 직접 출사영역(17)을 형성하고, 발광 소자 칩(11)은 이 직접 출사영역(17)의 초점 또는 그 부근에 위치시키고 있다. 그 때문에 발광 소자 칩(11)으로부터 나와 직접 출사영역(17)을 향한 광은 거의 평행광화되어 직접 몰드 수지(16)의 전면으로부터 전방으로 출사된다.
한편 직접 출사영역(17)의 주위에는, 이 직접 출사영역(17)을 둘러싸도록 평면 형상의 전반사영역(18)이 형성되고, 또한, 발광 소자 칩(11)으로부터 보아 직접 출사영역(17)과 전반사영역(18)과의 경계 방향과 발광 소자 칩(11)의 광축이 이루는 각도가 몰드 수지(16)와 공기와의 사이의 전반사의 경계각과 동등하든지 그 보다도 크게 설정하여 놓는다. 그 때문에 발광 소자 칩(11)으로부터 출사된 광 중,경로(19a, 19b)로 도시한 바와 같이, 전반사영역(18)을 향한 광은 몰드 수지(16)의 계면에서 전반사되고, 또한 광 반사 부재(15)에서 반사되어 전반사영역(18)으로부터 전방으로 출사된다.
또한, 전반사영역(18)은 경로(19a)와 경로(19b) 및 전반사영역(18)이 교차하는 점으로부터도 분명한 바와 같이, 발광 소자 칩(11)으로부터 출사된 제 1 광(경로(19a))이 전반사되는 전반사점과, 발광 소자 칩(11)으로부터 출사되고 전반사점보다도 발광 소자 칩(11)에 가까운 계면상의 점에서 전반사되는 제 2 광(경로(19b))이 광 반사 부재(15)에서 반사되어 외부에 출사될 때에 계면을 통과하는 통과점이 동일하게 되는 영역(10)을 갖고 있다. 즉, 몰드 수지(16)의 계면의 전반사를 이용하고 있기 때문에 몰드 수지(16)의 계면에 별도의 반사 부재를 구비할 필요가 없고 또한 그와 같은 별도의 반사 부재에 의해 광의 출사가 방해되는 일도 없다.
그 때문에, 발광 디바이스에 있어서는, 발광 소자 칩(11)으로부터 나간 광의 대부분이 유효광으로서 직접 출사영역(17)과 전반사영역(18)으로부터 출사되고, 대단히 효율이 좋은 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한, 도 2의 예에서는 광 반사 부재(15)의 중심에 발광 소자 칩(11)을 놓는 경우를 도시하였지만, 발광 소자 칩(11) 대신에 포토 다이오드 등의 수광 소자 칩을 놓고, 전방에서 입사되여 온 광을 수광 소자 칩에 수광시키도록 구성하면 효율이 좋은 수광 디바이스가 구성될 수 있다.
그렇지만, 이와 같이 구성한 발광 디바이스에 있어서의 광 반사 부재(15),몰드 수지(16)로 구성되는 광소자용 광학 디바이스는 광 반사 부재(15)의 연부(緣部)로 감에 따라 몰드 수지의 층이 얇아진다. 그 때문에 도 2의 20으로 도시한 광 반사 부재(15)의 최 외주부에 광 반사 부재(15)의 예각부에 의해 몰드 수지(16)에 박육부가 형성되고, 또한 21로 도시한 광 반사 부재(15)와 리드 프레임(12 또는 13)과의 근접부에도 박육부가 형성된다. 또한, 온도가 변화될 때의 열팽창계수가 금속에서는 11 내지 15ppm, 수지에서는 70 내지 100ppm으로 크게 달라, 팽창, 수축시에 있어서의 응력이 걸리는 방향이 금속과 수지에서 크게 다르다.
그 때문에 광 반사 부재(15)에 금속을 이용한 경우, 몰드 수지(16)를 성형할 때의 온도 변화, 또는 차량 속 등에 있어서의 온도 변화가 심한 장소에서의 사용 등, 사용 환경에서의 온도 변화 정도가 심한 장소에서는 금속과 수지의 열팽창계수의 차에 의해 이러한 박육부(20, 21)에는 응력이 집중되고, 또한 21의 부분에는 광 반사 부재(15)의 예각부가 있어 광 반사 부재(15) 부근의 몰드 수지(16)에 크랙이 생길 가능성이 생긴다.
도 3부터 도 6은, 이러한 크랙이 일어나는 원인을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 도 2에 있어서의 광 반사 부재(15)의 온도 변화에 의한 힘이 걸리는 방향을 도시한 도면, 도 4는 마찬가지로 광 반사 부재(15)의 안쪽의 몰드 수지(16)에 가해지는 응력을 도시한 도면, 도 5는 광 반사 부재(15)의 연부에서의 몰드 수지(16)의 박육부의 응력과 크랙이 생기는 양상을 설명한 도면, 도 6은 광 반사 부재(15) 부근의 몰드 수지(16)에 있어서의 응력의 시뮬레이션도이다.
우선 광 반사 부재(15)는 금속제이기 때문에 온도가 저하하면, 도 3a에 화살표로 도시한 바와 같이 곡률이 작게 되는 방향으로 힘이 걸리여, 도 3b와 같이 수축되려고 한다. 한편 광 반사 부재(15)의 안쪽의 몰드 수지(16)는, 도 4의 a에 화살표로 도시한 바와 같이, 몰드 수지(16)로 제작되는 입체의 중심방향을 향해 수축하여, 도 4 b와 같이 수축되려고 한다. 그 때문에 광 반사 부재(15)의 연부의 몰드 수지(16)가 박육으로 된 부분에 있어서는, 도 5 a에 도시한 바와 같이, 광 반사 부재(15)의 수축력과 몰드 수지(16)의 수축력의 방향이 달라, 도 5 b에 도시한 바와 같이, 크랙(22)이 생긴다.
이것은 상기한 광 반사 부재(15)와 리드 프레임(12 또는 13)과의 근접부의 박육부 등에서도 마찬가지로서, 시뮬레이션도 6에 그것이 나타나 있다. 즉, 도 6에 있어서 12는 리드 프레임, 15는 광 반사 부재로서 이들은 금속이며, 16은 몰드 수지이다. 그리고 1 부터 9는 각각의 장소에서의 응력의 강도를 나타내고, 숫자가 커질 수록 응력이 강하게 됨을 나타내고 있다.
도 6으로부터도 분명한 바와 같이, 상기 도 2에 있어서의 20으로 도시한 광 반사 부재(15)의 최 외주부의 예각부에 의한 몰드 수지(16)의 박육부나, 21로 도시한 광 반사 부재(15)와 리드 프레임(12 또는 13)과의 근접부의 박육부 등에 상당하는 부분은 응력이 7, 8, 9의 강한 부분으로 되어 있고, 이 부분에 크랙이 생기기 쉬운 것을 나타내고 있다. 또한, 응력이 8, 9로 가장 강한 부분은 광 반사 부재(15)의 오목면측, 즉 광 반사측에 있고, 이 부분에 특히 크랙이 생기기 쉬운 것을 나타내고 있다.
그렇지만 이와 같이 크랙이 생기면, 그 부분의 광은 당연히 진행방향이 구부려지든지 출사할 수 없게 되어 전방으로 출사되는 광이 적어지고, 또한, 모처럼 몰드 수지(16)로 광 반사 부재(15)나 발광 소자 칩(11)을 밀봉하였음에도 불구하고, 크랙부분으로부터 침입한 공기에 포함된 수증기나 가스에 의해 광 반사 부재(15)나 발광 소자 칩(11)이 녹슬거나 열화되거나 신뢰성이 저하한다고 하는 불량이 생기게 된다.
그래서, 도 1의 발광 디바이스에 구비된 바와 같은 크랙 방지구조, 즉 광 반사 부재(15)와 몰드 수지(16)와의 열팽창계수의 차에 의해 응력이 집중하는 부분이 되는 광 반사 부재(15)와 몰드 수지(16)의 경계의 응력 집중부에 발광 소자 칩(11)이 발하는 광에 대하여 투과율이 좋고, 또한, 몰드 수지(16)보다 경도가 작은 물질로 완충재(23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f)를 형성한 구조가 유효하게 된다.
특히, 응력이 가장 집중하는 광 반사 부재(15)의 오목면측, 즉 광 반사측의 응력 집중부를 포함하는 부분에는 반드시 완충재(23a, 23b, 23d, 23e)를 구비하는 편이 좋다.
이러한 구조를 구비함으로써 수지 성형에 있어서 밀봉에 이용하는 130℃ 정도의 고온의 몰드 수지를 주입하고, 그 온도가 상온까지 내려가는 경우 및 여름의 차량 속과 같이 고온에 노출되는 곳에서 사용하는 경우 등 온도 변화가 큰 곳에서 이용하는 경우에도 광 반사 부재(15)의 열수축과 몰드 수지(16)의 열수축의 양과 방향의 차이에 의해 생기는 응력은 완충용의 층에서 분산될 수 있어, 몰드 수지(16)에 크랙이 생기는 일이 없어진다. 또한 이 완충재(23)는 광 반사 부재(15)의 리드 프레임(12, 13) 부근의 예각부의 에지를 없애는 효과도 있어 에지에 의한몰드 수지(16)의 크랙 발생도 방지할 수 있다. 또한 완충재(23)는 응력이 집중하는 부분만에 코팅하면 좋기 때문에 단계도 간단하게 할 수 있다.
이 완충재(23)는 상기한 바와 같이, 발광 소자 칩(11)이 발하는 광에 대하여 투과율이 좋고, 또한, 몰드 수지(16)보다 경도가 작은 물질이면, 수지, 실리콘, 플루오르계 코팅제, 기체, 액체 등 어떠한 물질을 쓰더라도 좋고, 또한 층도 단층뿐만 아니라 복수층이라도 좋다. 플루오르계 코팅재를 이용한 경우, 코팅재의 온도가 저하하였을 때에 공기층이 생기기 때문에 그것을 그대로 이용할 수 있다. 또한, 몰드 수지(16)의 수축에 의해 만들어진 공동층(空洞層) 등도 이용할 수 있다. 또한 경도에 관해서는, JISK6249로 규정된 경도에 있어서, 80인 가황화 고무를 이용한 경우는 크랙이 발생하고, 39인 실리콘 고무를 이용한 경우는 좋은 결과가 얻어졌다. 그 때문에 경도가 50 이하, 바람직하기는 40 이하의 것이 좋다.
그렇지만 이와 같이, 몰드 수지(16)에 있어서의 크랙이 발생하기 쉬운 부위가 되는 응력 집중부에 완충재(23)를 구비한 경우, 이 완충재(23)의 굴절율은 몰드 수지(16)의 굴절율과는 다르기 때문에, 그 부분만이 광의 출사 방향이 달라져 버린다. 이것을 실험치에 의거하여 설명한 것이 도 7이며, 도 7 a는 완충재를 구비한 경우, 도 7 b는 완충재를 구비하지 않은 경우이다. 도면중 15는 광 반사 부재, 16은 몰드 수지, 18은 전반사영역, 23은 완충재, 28은 가상 발광 소자, 29는 광 경로이며, 이 도 7에 있어서, 도 1에 11로 도시한 발광 소자 칩은 설명을 간략화 하기 위해 가상적으로 전반사영역(18)과는 대칭인 위치에 가상 발광 소자(28)로서 도시하였다.
그리고, 이 예에 있어서는, 완충재가 없는 도 7 b의 경우, 가상 발광 소자(28)로부터 나와 경로(29)로 향하는 광은 광 반사 부재(15)에서 반사되어 전반사영역(18)으로부터 나갈 때, 예컨대 광축에 대하여 8도의 경사로 나아가고, 경로(35)를 향하는 광은 마찬가지로 광축에 대하여 10.5도로 나가도록 설계하였다. 그 때에 실리콘 등을 이용한 완충재가 있는 도 7 a에서는, 같은 광의 경로(29)로 광 반사 부재(15)를 향한 광은 이 완충재(23)에서 굴절되고 광 반사 부재(15)에서 반사되고, 완충재(23)로부터 나갈 때에 또한 굴절된다. 그 때문에 전반사영역(18)으로부터 출사할 때에 광축에 대하여 14도 정도의 경사가 되고, 광축 방향으로 모이는 광으로 되어 버린다. 그 때문에 완충재(23)를 통과한 광과 그 이외의 부분으로부터의 광은 출사 방향이 크게 다르고, 광 반사 부재(15)의 연부에서의 반사광을 효율적으로 사용할 수 없게 된다.
이러한 것에 대처하기 위해, 광 반사 부재(15)의 모든 표면에 걸쳐 완충재를 구비한 것이 도 8에 도시한 실시예이다. 이 도 8에 있어서 도 1과 같은 구성 요소에는 동일 번호를 붙이고, 30은 광 반사 부재(15)의 모든 표면에 일정하거나 또는 일정에 준하는 두께를 갖도록 구비한 완충재이다. 이와 같이 광 반사 부재(15)의 모든 표면에 완충재(30)를 구비함으로써, 전반사면에서 거의 같은 굴절 각도로 이 완충재(30)에서 광이 굴절되며, 도 7 a에 도시한 바와 같은 특정한 부위만에서 반사각이 크게 다른 것이 없어진다.
그렇지만 완충재(30)는 상기한 바와 같이 몰드 수지(16)와는 굴절율이 다르기 때문에, 예를 들어 반사면 전역에 균등하게 완충재(30)를 구비하여도 반사면의위치에 따라 완충재(30)로의 광의 입사각이 다르며, 완충재(30)의 두께 때문에 광의 출사각에 차가 생긴다. 그 때문에 이 완충재(30)의 두께를 100㎛과 300㎛로 하고, 출사각을 조사한 결과를 도시한 것이 도 9이다. 도면중, 15는 광 반사 부재이고, 이 곡율은 상기 도 7 b에 있어서의 광 반사 부재(15)와 같다고 한다 (즉, 완충재(30)가 없는 경우, 광은 도 7 b와 완전히 같은 경로로 전반사영역(18)으로부터 출사한다). 16은 몰드 수지, 18은 전반사영역, 28은 상기 도 7에서 설명한 바와 같은 가상 발광 소자 칩, 30은 완충재, 31부터 34는 광의 경로이다.
우선, 도 9 a와 같이 광 반사 부재(15)의 표면에 균일하게 실리콘을 100㎛ 두께로 코팅한 경우, 가상 발광 소자 칩(28)으로부터 나간 광은 완충재(30)에 들어갈 때 굴절하고, 광 반사 부재(15)에서 반사되어 완충재(30)으로부터 나갈 때 재차 굴절하여 전반사영역(18)으로부터 출사된다. 그리고, 도 7 b에 있어서의 광축측에 가까운 경로(35)와 같은 도 9 a의 경로(31)로 광 반사 부재(15)를 향한 광은 광축으로부터 도 7 b와 같은 10.5도의 경사로 전반사영역(18)으로부터 출사한다. 그리고 도 7 b에 있어서의 경로(29)와 같은 도 9 a의 경로(32)로 광 반사 부재(15)을 향한 광은 도 7 b의 경우는 광축으로부터의 경사가 8도이지만, 도 9 a의 경우는 8.2도의 경사로 전반사영역(18)으로부터 출사되고, 양자에서는 0.2도의 차가 생겼다.
그리고, 도 9 b와 같이 광 반사 부재(15)의 표면에 균일하게 실리콘을 300㎛ 두께로 코팅한 경우, 도 7 b에 있어서의 광축측에 가까운 경로(35)와 같은 도 9 b의 경로(33)로 광 반사 부재(15)를 향한 광은 광축으로부터 10.8도의 경사로 전반사영역(18)으로부터 출사되고, 양자에서는 0.3도의 차가 생겼다. 그리고 도 7 b에 있어서의 경로(29)와 같은 도 9 b의 경로(34)로 광 반사 부재(15)를 향한 광은 8.4도의 경사로 전반사영역(18)으로부터 출사되고, 양자에서는 0.4도의 차가 생겼다.
이와 같이, 완충재(30)가 광 반사 부재(15)에 균일한 두께로 코팅되어 있는 경우는, 두께가 100㎛라도 300㎛라도 전반사영역(18)으로부터 출사되는 광의 방향에 그다지 큰 차이는 없다. 그렇지만 현실 문제로서, 광 반사 부재(15)와 같은 전면에 완전히 균일한 두께로 실리콘 등을 코팅하는 것은 어렵다. 즉 도 10 a, b에 도시한 바와 같이, 보통 완충재(36, 37)는 표면장력의 작용으로 광 반사 부재(15)의 외연, 내연에선 얇고, 중앙부에서는 두껍게 된다. 또한, 도 10에 있어서, 도 10 a에 있어서의 완충재의 두께는 300㎛, 도 10 b에 있어서의 완충재의 두께는 100㎛로 한다.
그 때문에 28을, 전반사영역(18)과는 대칭인 위치에 놓은 발광 소자(11)의 가상 발광 소자로 한 경우, 도 10 a와 같이 완충재의 두께를 300㎛라 하면, 광 반사 부재(15)의 외연 부근의 얇게 되어 있는 부분으로 진행하는 광의 경로(38)에 있어서는, 완충재의 두께가 300㎛인 경우의 사출방향에 비하여 약 2.1도의 어긋남이 생기고, 내연 방향으로 진행하는 광의 경로(39)에 있어서도 마찬가지로 약 1.5도의 어긋남이 생긴다. 그에 대하여 도 10 b의 100㎛의 경우는, 외연 부근으로 진행하는 광의 경로(38)의 경우에 약 0.6도, 내연 방향으로 진행하는 광의 경로(39)에 있어서는 약 0.5도로서 1도 이하의 어긋남이 수습된다. 그 때문에 광의 사출방향의 완충재에 의해 생기는 어긋남을 1도 이하로 수습하기 위해서는, 완충재의 두께를 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
도 11, 도 12는 또한 완충재의 두께(코팅 두께)와 중심 효율 및 발광 디바이스로부터 출사된 광의 확대각(지향각)을 조사한 그래프이다. 도 11에 있어서, 횡축은 완충재의 두께(코팅 두께)이고, 종축은 중심 효율이다. 중심 효율이란, 발광 디바이스로부터 출사되는 모든 광량을 100%로 하였을 때, 이 발광 디바이스로부터 일정한 거리에 있어서의 광축을 중심으로한 원 속에 들어가는 광량의 비율을 나타낸 것으로, 도 11의 예에서는, 한 예로서 발광 디바이스로부터 120mm 떨어진 조사면에서의 Φ8.4mm의 범위에 들어가는 광량의 비율을 나타내고 있다. 또한 도 12에 있어서, 횡축은 완충재의 두께(코팅 두께)이고 종축은 지향각(指向角)이다. 지향각이란, 발광 디바이스로부터 출사되는 광선의 확대각을 의미하고, 어떤 조사면에서의 가장 밝은 점에 대하여 일정한 비율이 되는 조사영역의 각도를 나타내고 있고, 이 도 12의 예에서는 예컨대 50%(반값)가 되는 조사영역의 각도를 나타내고 있다.
또한, 도 11, 도 12에 있어서, 최대치와 최소치로서 도시한 것은, 어떤 완충재의 두께(코팅 두께)에서의 이상적인 조립 상태(설계치)에 대하여, 부품 공차와 조립 공차(편차)를 고려하였을 때의 중심 효율 및 지향각의 최대치, 최소치를 도시한 것이다. 그 때문에 도 11에 있어서, 예컨대 완충재의 두께(코팅 두께)가 50㎛인 경우, 최대치는 2.7%, 최소치는 1.3%가 되고, 중심 효율은 이 범위에서 변동하는 것을 의미한다.
그리고, 우선 도 11로부터 분명한 바와 같이, 중심 효율의 최소치는 완충재의 두께(코팅 두께)가 0으로부터 150㎛ 사이에서 거의 플랫인데 대하여, 최대치는30부터 100㎛ 사이가 플랫이지만, 그 이외의 두께에선 중심 효율이 높게 되어 광이 중심으로 모이고 있어, 그 때문에 완충재의 두께(코팅 두께)를 30으로부터 100㎛로 제어하는 것이 바람직하다. 그리고, 다음의 도 12를 보면, 완충재의 두께(코팅 두께)가 이 30부터 100㎛의 범위에서는, 최대치, 최소치 함께 변동폭이 2도 이내로 들어가 있지만, 100㎛을 넘으면 최소치가 작게 되어 있고, 역시 중심으로 광이 모이는 경향이 있어, 완충재의 두께(코팅 두께)는 30부터 100㎛로 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 완충재의 두께(코팅 두께)는 제조시의 편차나, 제조시의 환경 조건 등으로도 20㎛ 정도의 변동이 예상되고, 엄밀한 제어는 어렵다. 따라서, 완충재의 두께(코팅 두께)가 다소 변동하여도, 중심 효율이나 지향각의 변동이 ±10% 이하로 억제되는 것이 바람직하고, 도 11, 도 12에 있어서, 「최대치」, 「최소치」가 이 조건을 만족하는 것은 상기한 30부터 100㎛이며, 완충재의 두께(코팅 두께)를 30㎛ 이상, 100㎛ 이하라고 하면 광학 특성에의 영향이 적은 완충재가 실현된다.
이상이 본 발명에 있어서의 광소자용 광학 디바이스의 몰드 수지의 크랙 방지구조이지만, 이상 설명하여 온 바와 같은 광 반사 부재와 밀봉용 몰드 수지로 구성되는 광소자용 광학 디바이스만을 이와 같은 광소자용 광학 디바이스를 가지지 않는 발광 디바이스, 즉 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈과 조합시키도록 할 수도 있다.
이 예를 도시한 것이 도 13이며, 도면중 11은 단체 디바이스로서의 발광 소자 칩, 15는 광 반사 부재, 16은 몰드 수지이며, 이하의 실시예 설명에서의 광 반사 부재(15)에는 이상 설명하여 온 바와 같이 몰드 수지에 응력이 집중하는 부위 또는 광 반사 부재의 오목면측 또는 표면 전역에 완충재가 코팅되어 있는 것으로 한다.
우선, 도 13 a는 표면 실장 타입 등의 발광 소자 모듈(40)을 반사 부재(15), 몰드 수지(16)로 만든 광소자용 광학 디바이스의 속에 수용한 것이다. 이 경우는 상기 도1, 도 8에 도시한 바와 같이, 발광 소자 칩(11)으로부터의 광은 직접 출사영역(17)과, 전반사영역(18)에서 전반사된 후 광 반사 부재(15)에서 재차 반사되어 광소자용 광학 디바이스의 외부로 출사된다. 이와 같이 구성함으로써, 내부에 발광 소자 칩을 구비한 경우와 같이, 광 이용 효율이 높고, 또한 크랙의 발생을 방지한 발광 디바이스를 형성할 수 있다.
도 13 b는 반사 부재(15), 몰드 수지(16)로 만든 광소자용 광학 디바이스를 도넛형으로 구성하고, 포탄형의 발광 소자 모듈(41)을 중심구멍에 넣어 구성한 것이다. 이 경우, 발광 소자 칩(11)으로부터 전반사영역(18)을 향한 광은 여기서 전반사되어 광 반사 부재(15) 방향으로 향하고 전방으로 사출된다.
도 13 c는 반사 부재(15), 몰드 수지(16)로 만든 광소자용 광학 디바이스를 도넛형으로 구성하고, 발광 소자 칩(11)의 전방에 볼록 형상의 렌즈부를 가지는 발광 소자 모듈(42)의 볼록 형상부를 넣은 것이다.
도 13 d는 반사 부재(15), 몰드 수지(16)로 만든 광소자용 광학 디바이스에, 직접 출사영역(17)을 형성하는 동시에 직접 출사영역(17)의 뒤를 포탄형의 발광 소자 모듈(43)이 들어가도록 성형하여 포탄형의 발광 소자 모듈(43)을 수용한 것이다.
도 13 e는 도 13 a에 이용한 광소자용 광학 디바이스와, 도 13 c에 이용한 발광 소자 모듈과 유사 형상의 발광 소자 모듈(44)을 조합한 것으로, 도 13 a와 같은 효과가 얻어진다. 도 13 f는 배면을 평면 형상으로 성형한 광소자용 광학 디바이스와, 전면(前面)을 평면으로 한 발광 소자 모듈(45)을 조합한 것으로, 이것도 도 13 a와 같은 효과가 얻어진다.
또한, 이상의 실시예 설명에서는, 발광 소자 칩(11)을 반사 부재(15)측에 놓는 경우에 관해서 설명하여 왔지만, 도 14와 같이 몰드 수지(16)의 광 출사면측 내부에 발광 소자 칩(11)을 놓은 경우도 완전히 같다. 이 경우도 반사 부재(15)의 오목면 형상의 부분에 몰드 수지(16)로 발광 소자 칩(11)이 밀봉되어 있기 때문에 상기한 바와 같이 반사 부재(15)의 연부에서는 몰드 수지(16)의 크랙이 발생한다.
그 때문에 도 14 b와 같이 반사 부재(15)의 단부에 완충재(46)를 구비하여 몰드 수지(16)를 주입하거나, 도 14 c와 같이 반사 부재(15)의 오목면 형상의 반사부 전체면에 완충재(47)를 구비하면, 이들의 크랙은 방지할 수 있다.
또한, 이상의 설명에서는, 발광 소자 칩 또는 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자와, 광소자용 광학 디바이스를 조합하는 경우를 설명하여 왔지만, 상기한 바와 같이 발광 소자 대신에 포토 다이오드, 태양전지 등의 수광 소자 칩 또는 수광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 수광 소자 모듈로 이루어진 수광 소자 등의 광소자를 놓음으로써 전면(前面)으로부터 입사되여 온 광을 효율적으로 받는 수광 디바이스(광학장치)가 구성될 수 있다. 그리고이 경우에도, 이상 기술한 바와 같이 몰드 수지(16)의 응력 집중부나, 광 반사 부재의 오목부나 표면 전역에 완충제를 코팅함으로써, 몰드 수지(16)의 크랙을 방지할 수 있고, 광 반사 부재에 입사된 광을 모두 수광 소자에 모을 수 있는 동시에 수증기나 가스에 의해 광 반사 부재나 수광 소자가 녹슬거나 열화하거나 하여 신뢰성이 저하한다고 하는 불량이 방지될 수 있다.
이상의 설명에서는, 발광 소자나 수광 소자 등의 광소자를 광소자용 광학 디바이스의 소정의 위치에 밀봉 또는 배치하는 발광 디바이스나 수광 디바이스 등의 광학장치의 구성을 설명하였지만, 이하에 이와 같은 광학장치의 제조방법에 관하여발광 소자 칩을 광소자용 광학 디바이스의 소정의 위치에 밀봉하는 발광 디바이스를 예로 들어 설명한다.
도 15 a, b, c는 발광 소자 칩을 광소자용 광학 디바이스의 소정의 위치에 밀봉하는 발광 디바이스의 제조방법의 1예를 나타내고 있다. 도 15에는 발광 디바이스를 제조하기 위한 금형(24)이 도시되어 있고, 금형(24)에는 몰드 수지(16)를 성형하기 위한 캐비티(25)가 형성되어 있고, 캐비티(25)의 저면에는 전반사영역(18)을 성형하기 위한 패턴면(26)과 직접 출사영역(17)을 성형하기 위한 패턴면(27)이 형성되어 있다.
발광 디바이스의 제조에 있어서는, 미리 소정의 위치에 완충재(23)를 배치한 광 반사 부재(15)를 제작하여 둔다. 즉, 도 1에 도시한 광 반사 부재(15)와 같이, 광 반사 부재(15) 표면의 광 반사 부재(15)와 몰드 수지(16)의 경계의 응력 집중부가 되는 위치에 발광 소자 칩(11)이 발하는 광에 대하여 투과율이 좋고, 또한, 몰드 수지(16)보다 경도가 작은 물질로 완충재(23)를 배치하여 둔다. 다음에, 도 15에 도시한 바와 같이, 캐비티(25) 내에 완충재(23)를 배치한 광 반사 부재(15)를 넣는다. 광 반사 부재(15)의 외경 치수와 캐비티(25)의 내경은 거의 같기 때문에 광 반사 부재(15)를 캐비티(25) 내에 넣고 캐비티(25)의 저면에 광 반사 부재(15)를 놓음으로써 캐비티(25) 내에서 광 반사 부재(15)를 위치 결정할 수 있다.
도 15 b에는 리드 프레임(12)의 받침 접시부에 발광 소자 칩(11)을 다이 본드하고, 리드 프레임(13)과 발광 소자 칩(11)을 본딩 와이어(14)로 잇은 것을 도시하고 있지만, 이것은 별도 단계에서 미리 제작되어 있다. 이것을, 도 15 b에 도시한 바와 같이, 발광 소자 칩(11)을 밑으로 한 상태로 캐비티(25) 내에 넣고, 리드 프레임(12, 13)의 상단을 지지함으로써 발광 소자 칩(11)을 캐비티(25) 내에서 소정위치에 위치 결정한다.
이 상태에서, 도 15 c에 도시한 바와 같이, 캐비티(25) 내에 몰드 수지(16)를 주입하여 발광 소자 칩(11)이나 광 반사 부재(15)를 인서트하는 동시에 직접 출사영역(18)이나 전반사영역(19)을 성형하고, 몰드 수지(16)가 냉각되여 경화되면 캐비티(25)로부터 꺼내여 발광 디바이스를 얻는다.
이러한 제조방법에 의하면, 도 1의 경로(19)에 도시한 바와 같이, 발광 소자 칩(11)으로부터 출사된 광 중, 전반사영역(18)을 향한 광이 몰드 수지(16)의 계면에서 전반사되고, 또한 광 반사 부재(15)에서 반사되어 전반사영역(18)으로부터 전방으로 출사되도록, 발광 소자 칩(11), 수지 계면(18), 광 반사 부재(15) 등의 위치 결정을 용이하게 행할 수 있는 동시에 완충재(23)를 용이하게 수지부재와 광 반사 부재의 경계에 배치할 수 있고, 간단한 설비에 의해 광 이용 효율이 높고 또한 크랙이 생기는 일이 적은 발광 디바이스를 양산할 수 있다.
또한, 여기서는 발광 디바이스의 제조방법의 예를 나타내였지만, 도 15 b에 있어서, 발광 소자 칩(11)을 실장한 리드 프레임(12, 13)을 캐비티(25) 내에 넣는 대신에, 도 13에 도시한 바와 같은 발광 소자 모듈(40 내지 45)을 배치하기 위한 오목부 또는 평탄부를 형성하기 위한 형을 넣음으로써 광학 디바이스 단체의 제조도 용이하게 실현될 수 있다.
또한, 발광 소자 칩(11) 또는 발광 소자 모듈(40 내지 45)용의 형 대신에 수광 소자 칩이나 수광 소자 모듈용의 형을 이용함으로써 수광 디바이스도 마찬가지로 하여 제조할 수 있다.
이상 설명하여 온 본 발명의 광소자용 광학 디바이스 및 광소자용 광학 디바이스를 이용한 광학장치는 온도의 차가 심한 옥외나 여름 등엔 매우 고온이 되는 차량 내 등 설치 조건이 나쁜 환경에서의 디스플레이장치나, 차량 탑재 램프용 광원 또는 옥외용 표시기기 등의 광학기기에 사용하는데 적당하며, 이하, 이와 같은 사례를 도 16부터 도 25를 이용하여 설명한다.
우선, 도 16, 도 17은 상기 도 13에서 설명한 바와 같은 본 발명인 광소자용 광학 디바이스를 어레이상으로 배열한 광학장치인 발광 디바이스 어레이(50)의 1구성예의 사시도(도 16) 및 단면도(도 17)이다. 이것은, 대좌(51)의 위에 배치된 회로기판(52)의 위에 복수의 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 복수의 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자(53)를 일정 간격으로 배열시키고, 그 위에 본 발명의 광소자용 광학 디바이스 어레이(54)를 포갠 것으로 광소자용 광학 디바이스 어레이(54)에는 발광 소자(53)와 같은 피치로 직접 출사영역부(55)나 광 반사 부재(56)가 구비되어 있다. 그리고, 이 발광 디바이스 어레이(50)에 일정 피치로 배열된 개개의 발광 디바이스(57)는 개개로 빛나게 되어 있고, 각종의 디스플레이에 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 도 16, 도 17에 있어서의 광소자용 광학 디바이스는 상기 도 13에서 설명한 경우를 예로 하였지만, 상기 도 1이나 도 8 또는 도 14에 도시한 바와 같은 발광 디바이스로 하여도 좋은 것은 물론이다.
도 18은 본 발명에 의한 광소자용 광학 디바이스와, 발광 소자 칩 또는 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자로 구성한 발광 디바이스(61)를 복수개 구비한 광학기기인 디스플레이장치(60)의 사시도이며, 이 디스플레이장치(60)에 있어서는, 복수의 발광 디바이스(61)를 매트릭스 형상 내지 하니컴(벌집) 형상 등으로 배열하고 있고, 각 발광 디바이스(61)를 개개로 점멸하게 함으로써 각종의 디스플레이가 가능하게 되어 있다. 또한, 도 18에서는 스탠드형의 것을 도시하고 있지만, 벽걸이식이나 가옥의 외벽 부분 등에 부착되는 것이여도 좋다.
도 19는 지주(70) 위에 설치된 본 발명에 의한 광소자용 광학 디바이스와, 발광 소자 칩 또는 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자로 구성한 발광 디바이스(73)를 복수개 구비한 발광 디스플레이(71)의 1예를 도시한 정면도이며, 도 20 및 도 21은 발광 디스플레이(71)를 구성하는 발광 디스플레이 유닛(72)의 정면도 및 측면도이다. 발광 디스플레이(71)는 예를 들면, 도로 상황이나 기상 상황을 운전자에게 전하기 위해 문자나 일러스트레이션의 부분을 발광 디바이스(73)로 구성한 것으로서, 도 21에 도시한 바와 같이, 발광 디바이스(73)를 기판(74)에 실장하고, 그 기판(74)을 베이스(75)와 커버(76) 사이에 끼워 넣고, 각 발광 디바이스(73)를 커버(76)의 구멍으로부터 노출시키도록 한 것이다. 발광 디바이스(73)는 표시하고자 하는 마크나 문자에 따라 적당한 발광색의 것을 적당한 패턴으로 기판(74)에 배치된다.
도 22 및 도 23은 본 발명에 의한 광소자용 광학 디바이스와, 발광 소자 칩 또는 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자로 구성한 발광 디바이스(57)를 복수개 구비한 광학기기인 신호기(80)의 정면도 및 측면도이다. 이 신호기(80)는 빨강, 노랑, 초록의 신호등(81R, 81Y, 81G)을 배열한 것으로서, 윗쪽을 후드(82)로 덮고 있다. 빨강, 노랑, 초록의 각 신호등(81R, 81Y, 81G)은 상기 도 17에 도시한 바와 같이, 대응하는 발광색의 발광 디바이스(57)를, 방향을 가지런하게 하여 기판(52)에 다수 실장하고, 그 기판(52)을 케이싱 내에 넣고, 그 전면(前面)을 유백색 또는 반투명의 커버로 덮은 것이다.
도 24는 본 발명에 의한 광소자용 광학 디바이스와, 발광 소자 칩 또는 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자로 구성한 발광 디바이스(90)를 이용한 하이마운티드 스톱 램프(91)를 도시한 사시도이다. 하이마운티드 스톱 램프(91)는 옆으로 긴 기판(92)의 위에, 도 25에 도시한 바와 같은 개략 긴 원 형상을 한 발광 디바이스(90)를 복수개 일렬로 나란히 실장한 것이다.
하이마운티드 스톱 램프용의 발광 디바이스(90)는 상기 도 1, 도 8 또는 도 13 및 도 14에 도시한 발광 디바이스와 같은 구조를 갖는 것이지만, 전체가 개략적으로 긴 원 형상, 타원 형상, 직사각 형상 등, 옆으로 긴 정면(正面) 형상을 하고 있기 때문에 원반 형상을 한 광 반사 부재(15)의 양측을 구부려 몰드 수지(16) 내에 인서트되어 있다. 그리고, 이 발광 디바이스(90)는 그 장축방향이 기판의 길이 방향과 평행하게 되도록 하고 기판(92)상에 실장되어 있다.
하이마운티드 스톱 램프(91)는 차량(93)의 리어 윈도(94)의 내부에 부착되고, 차량(93)의 운전수가 브레이크를 밟았을 때에 모든 발광 디바이스(90)가 일제히 점등하고, 후속의 차량에게 알리는 것이다. 이러한 하이마운티드 스톱 램프(91)에 있어서, 옆으로 긴 발광 디바이스(90)를 이용하면, 효율적으로 옆으로 긴 광을 출사시킬 수 있게 된다. 또한, 발광 디바이스(90)를 옆으로 길게 함으로써 필요한 발광 디바이스(90)의 수를 적게 할 수 있기 때문에 하이마운티드 스톱 램프(91)의 코스트를 염가로 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 광 반사 부재와 몰드 수지의 열팽창계수의 차이에 의해 생기는 응력을 완충재에서 분산되게 하여 크랙의 발생을 방지하도록 하였기 때문에 크랙에 의해 광이 전방으로 출사되지 않게 되는 영역이 발생하는 것을 방지할 수 있음과 동시에 수증기나 가스에 의해 광 반사 부재나 발광 소자가 녹슬거나 열화하여 신뢰성이 저하한다고 하는 불량이 방지될 수 있다. 따라서, 온도의 차가 심한 옥외나 여름 등엔 매우 고온이 되는 차량 내 등, 설치 조건이 나쁜 환경에서의 디스플레이장치 등에 사용하는데 알맞은 광소자용 광학 디바이스가 제공될 수 있다.
그리고 이 완충재는 일정하거나 또는 일정에 준하는 두께를 가지며, 100㎛ 이하로 함으로써 몰드 수지와 완충재의 굴절율의 차이에 의한 광의 출사 방향의 편차를 최소로 할 수 있고, 또한 중심 효율이나 지향각을 최적으로 하여, 조립할 때의 편차 등에도 견딜 수 있는 효율적인 광소자용 광학 디바이스를 제공할 수 있다.

Claims (21)

  1. 광소자로부터 외부로 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스로서,
    광 반사 부재와, 상기 광 반사 부재의 적어도 광 반사면을 덮는 수지부재로 이루어지고,
    상기 수지부재는 상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광을 거의 전반사시키는 수지 계면을 구비하고,
    상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사하는 경로를 경유하도록 상기 수지 계면 또는 상기 광 반사 부재의 배치가 정해지고,
    상기 광 반사 부재와 수지의 경계에 완충재를 구비한 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수지부재는 상기 광소자 전방의 소정 영역에 도달된 광을 출사 또는 집광하는 렌즈부를 구비한 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재는 상기 광 반사 부재와 수지의 열적 수축 또는 팽창에 의해 발생하는 응력 집중부에 구비된 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재는 상기 광 반사 부재의 적어도 광 반사측에 구비된 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재는 경도가 낮은 연질층, 기체, 유체층, 수축에 의해 만들어진 공동(空洞)층인 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재는 JISK6249로 규정된 경도 50 이하인 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재는 일정 또는 일정에 준하는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재의 두께는 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 완충재의 두께는 30㎛ 이상 100㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스.
  10. 제 1 항에 기재된 광소자용 광학 디바이스를 복수개 배열시킨 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스 어레이.
  11. 제 10 항에 기재된 광소자용 광학 디바이스 어레이와, 광소자를 구비하고,
    상기 광소자는 상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사하는 경로를 경유하도록 정해진 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 광학장치.
  12. 광소자와,
    상기 광소자로부터 외부로 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스를 구비한 광학장치로서,
    상기 광소자용 광학 디바이스는 광 반사 부재와 상기 광 반사 부재의 적어도 광 반사면을 덮는 수지부재로 이루어지고,
    상기 수지부재는 상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광을 거의 전반사시키는 수지 계면을 구비하고,
    상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사하는 경로를 경유하도록 상기 수지 계면 또는 상기 광 반사 부재의 배치가 정해지고,
    상기 광 반사 부재와 수지의 경계에 완충재를 구비한 것을 특징으로 하는 광학장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광소자는 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 수지 계면은 상기 발광 소자로부터 출사되는 제 1 광이 전반사되는 상기 수지 계면상의 전반사점과, 상기 발광 소자로부터 출사되고 상기 전반사점보다도 상기 발광 소자에 가까운 상기 수지 계면상의 점에서 전반사되는 제 2 광이 상기 광 반사 부재에서 반사되어 외부에 출사될 때에 상기 수지 계면을 통과하는 통과점이 동일한 영역을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 광소자는 수광 소자 칩 또는 상기 수광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 수광 소자인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    외부에서 상기 수지 계면으로 입사되고 상기 광 반사 부재에서 반사된 제 1 광이 상기 수지 계면의 전반사점에서 전반사되어 상기 수광 소자로 입사되는 광경로와, 외부에서 상기 전반사점을 통과하여 상기 수지 계면에 입사되고 상기 광 반사 부재에서 반사된 제 2 광이 상기 수지 계면에서 상기 전반사점보다 상기 수광 소자에 가까운 점에서 전반사되어 상기 수광 소자에 입사되는 광경로를 갖는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 광소자는 상기 광 반사 부재가 촛점이 되는 위치에 대하여 상기 수지 계면을 사이에 두고 거울상이 되는 위치 부근에 배치된 것을 특징으로 하는 광학장치.
  18. 광소자로부터 외부로 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스의 제조방법으로서,
    광 반사 부재에 완충재를 배치하는 단계와,
    상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 수지부재의 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사하는 경로를 경유하도록 상기 광 반사 부재를 상기 수지부재로 덮는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 광소자용 광학 디바이스의 제조방법.
  19. 광소자를 내부에 구비하고, 상기 광소자로부터 외부로 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광학장치의 제조방법으로서,
    광 반사 부재에 완충재를 배치하는 단계와,
    상기 광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광학장치의 외부로 이어지는 광경로가 수지부재의 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 광소자와 상기 광 반사 부재를 상기 수지부재로 덮는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 광학장치의 제조방법.
  20. 광소자로부터 외부로 도달하는 출사광 또는 외부에서 상기 광소자에 도달하는 입사광의 광로를 제어하는 광학장치의 광 제어방법으로서,
    상기 광학장치에 구비된 상기 광소자의 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 광소자와 상기 광학장치의 외부로 이어지는 광경로는 상기 광학장치에 구비된 수지 계면과 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하고 또한 상기 광 반사 부재에서 반사할 때는 상기 광 반사 부재의 적어도 일부에 맞닿는 완충재를 투과하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 광학장치의 광 제어방법.
  21. 발광 소자 칩 또는 상기 발광 소자 칩을 몰드 수지중에 밀봉한 발광 소자 모듈로 이루어진 발광 소자를 복수개 가지며,
    상기 발광 소자로부터 외부로 도달하는 출사광의 광로를 제어하는 광소자용 광학 디바이스를 복수개 구비한 광학기기에 있어서,
    광 반사 부재와, 상기 광 반사 부재의 적어도 광 반사면을 덮는 수지부재로 이루어지고,
    상기 수지부재는 상기 발광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광을 거의 전반사시키는 수지 계면을 구비하고,
    상기 발광소자 전방의 소정 영역을 벗어난 광의 상기 발광소자와 상기 광소자용 광학 디바이스의 외부로 이어지는 광경로가 상기 수지 계면과 상기 광 반사 부재의 각각에서 적어도 1회 이상 반사되는 경로를 경유하도록 상기 수지 계면 또는 상기 광 반사 부재의 배치가 정해지고,
    상기 광 반사 부재와 수지와의 경계에 완충재를 구비한 것을 특징으로 하는 광학기기.
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