光束控制部件、发光装置及光束控制部件的制造方法

摘要

本发明涉及光束控制部件、发光装置及光束控制部件的制造方法。光束控制部件具有透镜主体部及被切割部。透镜主体部及被切割部是由液状树脂组合物的固化物构成的一体成型物。透镜主体部具有：第一光学面，其配置在光束控制部件的背面侧，用于使从发光元件射出的光入射至光束控制部件的内部；以及第二光学面，其配置在光束控制部件的正面侧，用于使由第一光学面入射的光透射或反射。被切割部从俯视光束控制部件时的透镜主体部的外周部在整周朝外延伸。被切割部的朝外的端面具有切削痕迹或熔化痕迹。在光束控制部件的正反方向上，被切割部的底面与透镜主体部的底面之间的距离为20μm以上。

说明书

技术领域

本发明涉及用于对从发光元件射出的光的配光进行控制的光束控制部件、具有该光束控制部件的发光装置、以及该光束控制部件的制造方法。

背景技术

目前，在各种照明灯、各种电子产品、汽车等的要求耐热性的领域中，使用由热固化性树脂的固化物构成的光学部件(例如透镜)。例如，能够使用以使多个光学部件在平面方向上排列的方式成型的透镜阵列片，制造由热固化性树脂的固化物构成的光学部件(例如，参照专利文献1)。

图1是表示专利文献1中记载的透镜阵列片1的部分侧视图。透镜阵列片1具有：粘合片2和在粘合片2上配置的树脂基板3。树脂基板3具有多个透镜主体部4。另外，在树脂基板3上形成有作为对透镜阵列片1进行划片时的位置基准的三角柱形的缺口部5。能够通过对透镜阵列片1从正面侧进行划片，将每个透镜主体部4彼此割开，来容易地制造多个透镜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-137896号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，对于专利文献1中记载的透镜(光束控制部件)，由于是通过对透镜阵列片1进行划片而制造，所以在树脂基板3的被切割部中可能产生毛刺。如图1所示，若透镜主体部4的底面和被切割部附近的底面高度相同，则有时以从透镜主体部4的底面向背面侧突出的方式产生该毛刺。在该情况下，在将透镜主体部4的底面及被切割部附近的底面作为设置面，将光束控制部件安装在安装有发光元件的基板上时，光束控制部件有时由于毛刺而被以倾斜状态设置。其结果，光束控制部件的配光性能有可能降低。

本发明的目的在于提供即使在制造时产生毛刺，也不产生因毛刺导致的安装时的错位的光束控制部件及其制造方法。另外，本发明的另一目的在于提供具有该光束控制部件的发光装置。

解决问题的方案

本发明的光束控制部件用于对从发光元件射出的光的配光进行控制，其具有：透镜主体部，其具有：第一光学面，其配置在所述光束控制部件的背面侧，用于使从发光元件射出的光入射至所述光束控制部件的内部；以及第二光学面，其配置在所述光束控制部件的正面侧，用于使由所述第一光学面入射的光透射或反射；以及被切割部，其从俯视所述光束控制部件时的所述透镜主体部的外周部在整周朝外延伸，所述透镜主体部和所述被切割部是由液状树脂组合物的固化物构成的一体成型物，所述被切割部的朝外的端面具有切削痕迹或熔化痕迹，在所述光束控制部件的正反方向(从正面侧指向背面侧的方向)上，所述被切割部的底面与所述透镜主体部的底面之间的距离为20μm以上。

本发明的发光装置具有：发光元件；基体，其对所述发光元件进行保持；以及在所述发光元件之上配置的本发明的光束控制部件，所述光束控制部件配置为，使所述发光元件的发光面及所述第一光学面彼此相对，且所述透镜主体部的底面和所述基体的顶面彼此接触。

本发明的光束控制部件的制造方法，是用于对从发光元件射出的光的配光进行控制的光束控制部件的制造方法，其包括以下工序：向模具的型腔内填充液状树脂组合物，并使其固化，来使多个透镜主体部和连接部一体成型的工序，所述透镜主体部具有：第一光学面，其配置于背面侧，用于使从发光元件射出的光入射至所述光束控制部件的内部；以及第二光学面，其配置于正面侧，用于使由所述第一光学面入射的光透射或反射，所述连接部从所述透镜主体部的外周部在整周朝外延伸，将所述多个透镜主体部彼此连接；以及利用切割刀或激光将一体成型的成型件的所述连接部从所述正面侧切割的工序，在使所述透镜主体部和所述连接部一体成型的工序中，以在正反方向上使所述连接部的底面与所述透镜主体部的底面之间的距离为20μm以上的方式使所述成型件一体成型。

发明效果

根据本发明，能够提供即使在制造时产生毛刺，也不会产生因毛刺导致的安装时的错位的光束控制部件及具有该光束控制部件的发光装置。

附图说明

图1是专利文献1中记载的透镜阵列片的部分侧视图。

图2是表示实施方式的发光装置的结构的剖面图。

图3A～图3C是表示实施方式的光束控制部件的结构的图。

图4A～图4C是用于说明透镜阵列片的成型工序的剖面示意图。

图5A～图5C是用于说明实施方式的发光装置的制造工序的图。

图6A、图6B是实施方式的变形例1、2的光束控制部件的剖面图。

图7是实施方式的变形例3的光束控制部件的剖面图。

附图标记说明

1：透镜阵列片

2：粘合片

3：树脂基板

4：透镜主体部

5：缺口部

100：发光装置

110：基板

120：基体

121：定位用的凹部

130：发光元件

140、140a～140c：光束控制部件

141、141a～141c：透镜主体部

1411、1411c：入射面

1412：底面

1413、1413c’：出射面

1413a：第一出射面

1413b：第二出射面

1413c：第三出射面

1414：定位用的凸部

1415c：反射面

142：被切割部

143：被切割部的端面

144：连接部

145：凸缘

150：透镜阵列片

200：模具

210：第一模具

211：第一模具主体

212：表面成型部

213：第一曲面转印面

214：第一平面转印面

220：第二模具

221：第二模具主体

222：背面成型部

223：第二曲面转印面

224：第二平面转印面

225：第三平面转印面

230：导入孔

240：型腔

241：第一型腔

242：第二型腔

CA：透镜主体部的中心轴

OA：发光元件的光轴

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

(发光装置的结构)

图2是表示本实施方式的发光装置100的结构的剖面图。图3A～图3C是表示本实施方式的光束控制部件140的结构的图。图3A是光束控制部件140的俯视图，图3B是主视图，图3C是图3A所示的C-C线的剖面图。另外，在图2中，发光装置100中的光束控制部件140的部分示出了图3A所示的C-C线的剖面图。

如图2所示，发光装置100具有：基板110、基体120、发光元件130以及光束控制部件140。

基板110对基体120、发光元件130及光束控制部件140进行保持。基板110可根据用途适当地选择，例如是玻璃复合基板、环氧玻璃基板、使用塑料薄膜作为基材的柔性基板等。

基体120对发光元件130进行保持。对于基体120的形状，只要是对发光元件130进行保持且不成为从发光元件130射出的光的阻碍的形状，不特别进行限定。在本实施方式中，基体120的形状是具有在基体120的顶面的中央部形成的凹部的长方体形状。优选该凹部的内表面是反射面。

发光元件130是发光装置100的光源。发光元件130容纳于基体120的凹部内，也可以被树脂等包埋。发光元件130例如是发光二极管(LED)。也可以使基体120及发光元件130一体化作为LED封装。

光束控制部件140配置在发光元件130之上，对从发光元件130射出的光的配光进行控制。更具体而言，光束控制部件140配置为，发光元件130的发光面与后述的入射面1411彼此相对，且光束控制部件140(透镜主体部141)的底面与基体120的顶面彼此接触。另外，在本实施方式中，光束控制部件140配置为，其中心轴CA与发光元件130的光轴OA一致。此外，后述的光束控制部件140的入射面1411以及出射面1413的形状都是旋转对称，且它们的旋转轴一致。以下，将入射面1411和出射面1413的旋转轴称为“光束控制部件的中心轴CA”。另外，“发光元件的光轴OA”是指来自发光元件130的立体地射出的光束的中心的光线。

如图3A～图3C所示，本实施方式的光束控制部件140具有透镜主体部141和被切割部142。透镜主体部141和被切割部142是由液状树脂组合物的固化物构成的一体成型物。对于液状树脂组合物，只要能够使所希望的波长的光透射，且具有所希望的耐热性，不特别进行限定。液状树脂组合物例如是热固化性树脂组合物。热固化性树脂组合物例如是硅树脂组合物。

透镜主体部141对从发光元件130射出的光的配光进行控制。在本实施方式中，透镜主体部141具有：入射面(第一光学面)1411、底面1412以及出射面(第二光学面)1413。在透镜主体部141中，在背面侧(发光元件130侧)面的中央部形成有凹部。

入射面1411配置在光束控制部件140的背面侧，构成在透镜主体部141中形成的凹部的内表面。入射面1411是对从发光元件130射出的光，控制其行进方向并使其入射至光束控制部件140的内部的光学面。能够根据所希望的光的取向适当地设定入射面1411的形状。如上所述，入射面1411是凹形的旋转对称面，入射面1411的中心轴与出射面1413的中心轴一致。

底面1412配置在光束控制部件140的背面侧，是从上述凹部的开口缘部朝外(与中心轴CA垂直且远离中心轴CA的方向)延伸的平面。本实施方式的光束控制部件140以使底面1412和基体120的顶面彼此接触的方式配置在基体120上。即，底面1412为将光束控制部件140设置于基体120上时的设置面。

此外，在底面1412和基体120的顶面上也可以形成有定位用的结构。在本实施方式的光束控制部件140中，在底面1412上形成有定位用的凸部1414。在基体120的顶面上形成有定位用的凹部121(参照图2)。通过将定位用的凸部1414与定位用的凹部121彼此嵌合，能够容易地将光束控制部件140配置于发光元件130之上的适当位置。只要能够将光束控制部件140相对于发光元件130适当地定位，不特别限定凸部1414及凹部121的数量、形状以及配置。凸部1414及凹部121的数量例如是三个。凸部1414及凹部121的形状例如是圆柱形状或多角柱形状。优选凸部1414及凹部121配置在不阻碍从发光元件130射出的光的位置。

出射面1413配置在光束控制部件100的正面侧。出射面1413是使由入射面1411入射至光束控制部件140的内部的光透射后向光束控制部件100的外部射出的光学面。能够根据所希望的光的取向，适当地设定出射面1413的形状。

出射面1413具有：位于以出射面1413的中心轴为中心的规定范围的第一出射面1413a；在第一出射面1413a的周围连续地形成的第二出射面1413b；将第二出射面1413b和被切割部142的顶面(光束控制部件100的正面侧的面)的内缘部连接的第三出射面1413c(参照图3C)。

第一出射面1413a是向背面侧(发光元件130侧)呈凸状的光滑的曲面。第二出射面1413b是位于第一出射面1413a的周围的、向正面侧呈凸状的光滑曲面。第二出射面1413b的形状为圆环状的凸形。第三出射面1413c是位于第二出射面1413b的周围的曲面。

被切割部142是在光束控制部件140的制造时被切割刀或激光切割的部分。被切割部142从俯视光束控制部件140时的透镜主体部141的外周部在整周朝外(与中心轴CA垂直且远离中心轴CA的方向)延伸。不特别地限定被切割部142的俯视形状，可以是圆环形状，也可以是矩形。在本实施方式中，被切割部142的俯视形状是矩形。

被切割部142的朝外的端面143是利用切割刀或激光形成的切割面。在利用切割刀进行切割的情况下，被切割部142的端面143具有切削痕迹。例如能够通过利用光学显微镜检测出因切割刀而引起的条纹来确认切削痕迹。在利用激光进行切割的情况下，被切割部142的端面143具有熔化痕迹。例如能够通过利用光学显微镜检测出因激光而引起的边缘部分的凹陷来确认熔化痕迹。另外，在被切割部142的端面143上可能形成因切割而引起的毛刺。关于细节虽然后述，但是在本实施方式的光束控制部件140的制造时，从光束控制部件140的正面侧进行利用切割刀或激光的切割，所以毛刺可能以向光束控制部件140的背面侧(发光元件130侧)突出的方式产生。

不特别地限定光束控制部件140的正反方向上的、被切割部142的长度(厚度)d₁(参照图2)，例如是500μm。对于被切割部142的长度d₁，只要是在后述的排列有多个光束控制部件140的透镜阵列片150(参照图5A)的成型过程中，足以进行树脂的填充的厚度即可。另外，在从模具取出的透镜阵列片150中，被切割部142的长度d₁只要是使各光束控制部件140能够保持排列为阵列状的状态的厚度即可。另外，也不特别地限定延伸方向(与中心轴CA垂直的方向)上的被切割部142的长度d₂(参照图2)，例如为100μm以上。不特别地限定被切割部142的长度d₂的上限。从增加透镜阵列片150中在每单位面积形成的光束控制部件140的数量的观点来看，优选被切割部142的长度d₂不过大，根据切割刀的宽度或激光的光束直径，设为加工所需的最低限度的长度即可。另外，从剖面观察发光装置100时，被切割部142的端面143间的长度d₃也可以比基体120的外周缘之间的长度d₄短。即，被切割部142的端面143在上述朝外方向上，也可以位于基体120的外缘部的内侧(光束控制部件140的中心轴CA侧)。上述d₃在包含发光元件130的光轴OA(光束控制部件140的中心轴CA)的至少一个剖面中比上述d₄短即可。即，上述d₃可以在一部分的该剖面中比上述d₄短，也可以在全部的该剖面中比上述d₄短。

在光束控制部件140的正反方向上，被切割部142的底面与透镜部主体141的底面之间的距离d₅为20μm以上。能够根据可能在被切割部142的端面143上产生的毛刺的大小，适当地调整该距离d₅的大小。该距离d₅只要比在正反方向上从被切割部142的底面向背面侧突出的毛刺的长度大即可。能够根据光束控制部件140的材料、或切割方法(切割时的速度及切割时的压力)等，适当地调整毛刺的大小。

[发光装置的制造方法]

以下，对发光装置100的制造方法进行说明。本实施方式的发光装置100的制造方法包括：准备基板110、基体120及发光元件130的准备工序；使透镜阵列片150成型的成型工序；利用切割刀切割透镜阵列片150的切割工序；以及对发光装置100进行组装的组装工序。通过进行上述成型工序及上述切割工序，能够制造光束控制部件140。

(准备工序)

首先，准备基板110、基体120及发光元件130。基板110、基体120及发光元件130例如也可以是制成品。另外，基体120及发光元件130也可以是预先封装好的制成品。

(成型工序)

接着，通过向模具200的型腔内填充液状树脂组合物并使其固化，来对透镜阵列片150进行成型。图4A～图4C是用于说明透镜阵列片150的成型工序的剖面示意图。在本实施方式中，透镜阵列片150是指，包含多个透镜主体部141、以及从透镜主体部141的外周部在整周朝外延伸并将多个透镜主体部141彼此连接的连接部144的一体成型件(参照图5A)。

首先，在对在成型工序中使用的模具200进行了说明之后，对使用了模具200的透镜阵列片150的成型进行说明。模具200具有第一模具210以及第二模具220。此外，虽然未特别地图示，但是模具200构成为能够与材料供給装置、材料混合装置、和具有喷嘴等的射出装置连接。由此，射出装置能够向已合模的模具200(第一模具210及第二模具220)的型腔内填充液状树脂组合物。

第一模具210是用于对光束控制部件140的表面进行成型的模具片。第一模具210具有第一模具主体211及16个表面成型部212(图4中仅示出四个)。

第一模具主体211是用于对表面成型部212进行保持的模具片。

表面成型部212是用于对透镜主体部141的正面侧的面进行成型的模具片。表面成型部212具有第一曲面转印面213及第一平面转印面214。第一曲面转印面213及第一平面转印面214配置为与第二模具220相对。

第一曲面转印面213是在表面成型部212的中央部分形成的凹部的内表面。第一曲面转印面213形成为与透镜主体部141的出射面1413对应的形状。

第一平面转印面214形成在第一曲面转印面213的周围。第一平面转印面214是与连接部144(被切割部142)的顶面对应的平面。

第二模具220是用于对光束控制部件140的背面进行成型的模具片。第二模具220具有第二模具主体221及16个背面成型部222(图4仅示出四个)。

第二模具主体221是用于对背面成型部222进行保持的模具片。在将第一模具210及第二模具220合模时，在第二模具主体221上形成有能够填充液状树脂组合物的槽及凹部(后述)。在将第一模具210及第二模具220合模时，该槽为用于将液状树脂组合物向型腔240内导入的导入孔230。

背面成型部222是用于对透镜主体部141的背面侧的面进行成型的模具片。背面成型部222具有：第二曲面转印面223、第二平面转印面224以及第三平面转印面225。第二曲面转印面223、第二平面转印面224以及第三平面转印面225是配置为与第一模具210相对的面。

第二曲面转印面223是在背面成型部222的中央部分形成的凸部的表面。第二曲面转印面223形成为与透镜主体部141的入射面1411对应的形状。

第二平面转印面224形成于第二曲面转印面223的周围。第二平面转印面224是与透镜主体部141的底面1412对应的平面。在本实施方式中，第二平面转印面224具有与定位用的凸部1414对应的凹部。

第三平面转印面225形成于第二平面转印面224的周围。第三平面转印面225是与被切割部142的底面对应的平面。

在第一模具210和第二模具220的相对方向上，第二平面转印面224与第三平面转印面225的距离形成为20μm以上。

在将第一模具210和第二模具220合模时，在第一模具210和第二模具220之间形成有型腔240。这时，在第一曲面转印面213、与第二曲面转印面223及第二平面转印面224之间，形成有针对透镜主体部141的第一型腔241。另外，在第一平面转印面214及第一模具主体211的上述凹部、与第三平面转印面225及第二模具主体221的表面之间，形成有针对连接部144的第二型腔242。

接着，对使用了模具200的透镜阵列片150的成型进行说明。

如图4A所示，将第一模具210及第二模具220合模。由此，在第二模具主体221上形成的槽被第一模具主体211覆盖，形成导入孔230及型腔240。导入孔230与型腔240(第二型腔242)连通。

接着，如图4B所示，从未图示的射出装置向模具200的型腔240内填充液状树脂组合物并使其固化(Liquid Injection Molding(液体注射成型)；LIM)。具体而言，使用射出装置向加热到规定的温度的模具200的型腔240内填充液状树脂组合物。这时，从射出装置射出的液状树脂组合物按照导入孔230、型腔240的顺序填充。

使填充到型腔240内的液状树脂组合物固化。例如，在液状树脂组合物是热固化性树脂的情况下，填充到型腔240内的液状树脂组合物被模具200加热，进行热固化。考虑液状树脂组合物的流动速度和流动距离等，适当地设定第一模具210及第二模具220的温度(成型温度)即可。例如，第一模具210及第二模具220的温度为130～200℃左右。另外，适当地设定液状树脂组合物的填充时间及填充压力即可，例如，填充时间为0.3～3秒左右，填充压力为13MPa左右。

最后，如图4C所示，将模具200开模，从模具中取出液状树脂组合物的固化物、即透镜阵列片150(透镜主体部141和连接部144的一体成型件)。

通过以上的顺序能够制造透镜阵列片150。能够以30秒～5分钟左右的时间进行一连串的成型工序。以在正反方向上使连接部144的底面与透镜主体部141的底面之间的距离为20μm以上的方式，对透镜阵列片150进行成型。

(切割工序)

接着，将一体成型的透镜阵列片150(成型件)的连接部144从正面侧利用切割刀或激光切割。图5A～图5C是用于说明实施方式的发光装置100的制造工序(切割工序及组装工序)的图。具体而言，将连接部144中的、图5A的虚线所示的部分从透镜阵列片150的正面侧利用切割刀或激光切割。由此，能够得到多个光束控制部件140。对于将透镜阵列片150切割的方法，能够从使用切割刀或激光的公知的切割方法中适当地选择。作为使用切割刀的切割方法的例子，包括：使用旋转刀或汤姆森刀(直线刀)的直线切削、和使用蚀刻刀模(蚀刻加工刀)或活动刀模(NC雕刻刀)的冲压。无论使用哪种方法，从连接部144(被切割部142)的端面向背面侧突出的毛刺的长度都小于500μm。

(组装工序)

最后，组装发光装置100(参照图2)。首先，通过将发光元件130配置在基体120的凹部内并进行固定，来将发光元件130及基体120封装。这时，对于将发光元件130固定于基体120的方法，也不特别地进行限定。例如，能够通过在发光元件130配置于基体120的凹部内的状态下，利用相对于从发光元件130射出的光透明的树脂将凹部密封，从而将发光元件130固定在基体120上。接着，将与发光元件130一起封装的基体120配置在基板110上并进行固定。这时，不特别地限定将基体120固定在基板110上的方法。例如，能够通过热焊或粘接剂等将基体120固定在基板110上。

接着，以使发光元件130的发光面和透镜主体部141的入射面1411彼此相对且光束控制部件140(透镜主体部141)的底面1412和基体120的顶面彼此接触的方式，对光束控制部件140进行配置及固定。不特别地限定将光束控制部件140固定在基体120上的方法。例如，能够通过热焊或粘接剂等将光束控制部件140固定在基体120上。

通过以上的顺序能够制造本实施方式的发光装置100。

(效果)

本实施方式的光束控制部件140构成为，在光束控制部件140的正反方向上，被切割部142的底面与透镜主体部141的底面1412之间的距离为20μm以上。由此，即使在光束控制部件140的制造工序(切割工序)中产生了向背面侧突出的毛刺，毛刺也不会接触基体120的顶面而使光束控制部件140倾斜，能够将光束控制部件140适当地配置在发光元件130之上。因此，能够将本实施方式的光束控制部件140配置为，即使在制造时产生了毛刺，在安装时也不会降低配光性能。

此外，在上述实施方式中，对被切割部142从透镜主体部141的出射面1413朝外突出的光束控制部件140进行了说明，但是被切割部142也可以从透镜主体部141的外周部的其他部位突出。图6A、图6B是变形例1、2的光束控制部件140a、140b的剖面图。图6A是变形例1的光束控制部件140a的剖面图，图6B是变形例2的光束控制部件140b的剖面图。

如图6A、图6B所示，透镜主体部141a、141b也可以还具有在俯视光束控制部件140a、140b时的透镜主体部141a、141b的外周部配置的凸缘145。在该情况下，被切割部142从俯视光束控制部件140a、140b时的凸缘145的外周部在整周朝外延伸。

只要在光束控制部件140a、140b的正反方向上，被切割部142的底面与透镜主体部141的底面1412之间的距离d₅为20μm以上，就不特别地限定光束控制部件140a、140b的正反方向上的被切割部142的位置。例如，如图6A所示，凸缘145的顶面与被切割部142的顶面的位置可以相同，如图6B所示，凸缘145的顶面与被切割部142的顶面的位置也可以不同。

另外，在上述实施方式中，对光束控制部件140的正面侧的光学面是用于使由入射面1411入射的光向光束控制部件140的外部射出的透射面(出射面)的情况进行了说明，但是在本发明的光束控制部件中，光束控制部件140的正面侧的光学面也可以是反射面。图7是变形例3的光束控制部件140c的剖面图。如图7所示，在光束控制部件140c的正面侧的光学面是反射面1415c的情况下，透镜主体部141c还具有以包围反射面1415c的方式配置的出射面(在权利要求书中称为“第三光学面”)1413c’。反射面1415c使由入射面1411c入射至光束控制部件140c的内部的光反射。出射面1413c’使由反射面1415c反射后的光向光束控制部件140c的外部射出。

另外，在上述实施方式中，对在底面1412上形成有凹部的光束控制部件140进行了说明，但本发明的光束控制部件不限于该形态。例如，也可以不在本发明的光束控制部件的底面形成凹部。在该情况下，入射面(第一光学面)是平面(参照图7)。

工业实用性

本发明的光束控制部件例如能够在液晶显示装置的背光源或一般照明等中，作为对从光源射出的光的配光进行控制的光束控制部件等来适用。