JPH07231117A - 発光素子の集光レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型映像装置の発光素子において、接着治具
を使わずに接合でき、かつ気泡の巻き込みがなく、強固
に接合した集光レンズを得る。 【構成】 集光レンズ２の辺に位置決め固定用の爪６を
備え、また、複数個の気泡抜き用の貫通孔７を集光レン
ズ２の厚み方向に設けた。さらに、集光レンズ２の裏面
に接着剤膜厚制御用の突起８を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大画面ディスプレイ
装置、特にカラーディスプレイ装置の画素を構成する発
光素子の集光レンズに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は例えば特開平５−２０５６３９
号公報に示された従来の発光素子の集光レンズを示す側
面図であり、図１５は図１４の平面図である。また、図
１６は従来の集光レンズの接着状況を示す側面図であ
り、図１７は従来の集光レンズの接着治具による固定状
況を示す側面図であり、図１８は図１７の平面図であ
る。図において、１は発光素子本体、２は集光レンズ、
３は発光素子本体１と集光レンズ２を接合するための接
着剤、４は接合時に接着剤３に巻き込まれた気泡、５は
集光レンズ２を発光素子本体１に固定し、位置合せする
接着治具である。なお発光素子本体１は、発光面の内面
に赤，緑，青の各蛍光体がマトリクス状に配設されたい
わゆる複合型のもので、集光レンズ２には図１５に示す
ようにレンズとして機能するレンズ部２ａがこれに対応
してやはりマトリクス状に形成されている。

【０００３】次に動作について説明する。集光レンズ２
を発光素子本体１に装着するには、図１６に示すように
発光素子本体１の接着面（発光面）に接着剤３を塗布し
た後、集光レンズ２を接着面に貼り合わせ、次に図１
７，図１８に示すように接着治具５で集光レンズがずれ
ないように固定し、位置合せを行なう。接着剤が硬化
後、接着治具５を外し、集光レンズを装着した発光素子
を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の発光素子の集光
レンズは以上のように構成されているので、集光レンズ
２自体には位置合せする機能がないため、発光素子本体
１への接着時に接着治具が必要になり接着作業の工数も
多くなるという問題があった。また、接着時に巻き込ん
だ気泡４が接着剤の中に残り易く、接着欠陥（空気層）
が形成されて発光素子としての品質低下を招く可能性が
高いなどの問題点があった。というのは、この接着欠陥
がレンズ部２ａに及ぶと、光の反射による輝度の低下が
生じるだけでなく、斜方向から見た場合空気層が全反射
して色が見えなくなるためである。

【０００５】また、上記集光レンズの裏面は単なる平面
であるため、接着時の押し付け力等の条件により接着剤
の厚さが不安定に変化するという問題や、接着剤は単に
平面間に膜状に介在するだけであり、強固な接着が困難
であるなどの問題もあった。

【０００６】なお、本発明に関連する従来技術として
は、例えば特開平２−１８９８５７号公報に示されたも
のがある。これは、集光レンズ等の位置決めのための位
置規制板を設けたものであるが、この位置規制板は集光
レンズ等とは別体のものであり、少なくともこの位置規
制板を別部品として用意しなければならない点、及びこ
の位置規制板の取付け工程が必要になる点において上記
従来例と同様な問題点を有する。

【０００７】請求項１の発明は上記のような問題を解消
するためになされたもので、発光素子本体に対する位置
決めが別部品を必要とせずに容易にできる発光素子の集
光レンズを得ることを目的としている。

【０００８】また、請求項２乃至請求項８の発明は、接
着時に巻き込んだ気泡をレンズ部に及ばないように排除
又は収集できる発光素子の集光レンズを得ることを目的
としている。

【０００９】さらに、請求項９の発明は、接着剤の厚さ
を適性値に安定させることができる発光素子の集光レン
ズを得ることを目的としている。

【００１０】さらに、請求項２乃至請求項３又は請求項
１０の発明は、接着剤の性能によらずに剥離に対する強
さを向上できる発光素子の集光レンズを得ることを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る発
光素子の集光レンズは、レンズ本体の周縁から裏面側に
伸びるように形成され、レンズ本体が発光素子本体に接
着される際に発光素子本体の側面に接合してレンズ本体
を発光素子本体に対して平面方向に位置決めるガイドを
備えたものである。

【００１２】請求項２の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、レンズ本体のレンズとして機能していない部分に
厚み方向の貫通孔を形成したものである。

【００１３】請求項３の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、前記厚さ方向の貫通孔の内面に凹凸を形成したも
のである。

【００１４】請求項４の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、前記厚さ方向の貫通孔を、レンズ本体の平面方向
において十文字をなす複数位置に形成したものである。

【００１５】請求項５の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、レンズ本体の裏面におけるレンズとして機能して
いない部分に凹部を形成したものである。

【００１６】請求項６の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、前記凹部内面からレンズ本体の側面に突き抜ける
平面方向の貫通孔を形成したものである。

【００１７】請求項７の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、前記凹部を少なくとも一端がレンズ本体の側面に
達する溝により構成したものである。

【００１８】請求項８の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、前記溝をレンズ本体の平面方向において十文字を
なす位置に少なくとも二つ形成したものである。

【００１９】請求項９の発明に係る発光素子の集光レン
ズは、レンズ本体の裏面に接着時に当該裏面全体を発光
素子本体の発光面から隔てる三つ以上の突起を設けたも
のである。

【００２０】請求項１０の発明に係る発光素子の集光レ
ンズは、前記突起の外周面に凹凸を形成したものであ
る。

【００２１】

【作用】請求項１の発明におけるガイドは、レンズ本体
が発光素子本体に接着される際に発光素子本体の側面に
接合して前記レンズ本体を発光素子本体に対して平面方
向に位置決めする。

【００２２】請求項２の発明における貫通孔は、接着時
に巻き込んだ気泡をレンズ本体の表面から外部に逃し、
この気泡によりレンズ部に空気層が形成されるのを妨げ
る。またこの貫通孔は、接着剤をレンズ本体の表面側に
流出させることにより、集光レンズと発光素子本体の接
合を強固にするアンカ効果を生じさせる。

【００２３】請求項３の発明における貫通孔の凹凸は、
さらなるアンカ効果を生じさせる。

【００２４】請求項４の発明における貫通孔は、接着時
にレンズ本体の平面方向において中心から四方に広がる
ように分布する気泡を確実かつ有効的に外部に逃し、レ
ンズ部に空気層が形成されるのを信頼性高く阻止する。

【００２５】請求項５の発明における凹部は、接着時に
巻き込んだ気泡をレンズ部以外の位置に集め、この気泡
によりレンズ部に空気層が形成されるのを妨げる。

【００２６】請求項６の発明における凹部及び貫通孔
は、接着時に巻き込んだ気泡をレンズ部以外の位置に集
め、レンズ本体の側面から外部に逃す。

【００２７】請求項７の発明における溝は、接着時に巻
き込んだ気泡をレンズ部以外の位置に集め、レンズ本体
の側面から外部に逃す。

【００２８】請求項８の発明における溝は、接着時にレ
ンズ本体の平面方向において中心から四方に広がるよう
に分布する気泡を確実かつ有効的に集めてレンズ本体の
側面から外部に逃す。

【００２９】請求項９の発明における突起は、発光素子
本体の発光面に当接することで、その長さに応じた間隔
を前記発光面とレンズ本体裏面との間に確実に形成する
とともに保持し、接着時の過度な圧力等による接着剤の
過剰な押出しを防ぎ、接着剤の厚みを設計値どおり安定
させる。

【００３０】請求項１０の発明における凹凸は、集光レ
ンズと発光素子本体の接合を強固にするアンカ効果を生
じさせる。

【００３１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は請求項１乃至請求項４及び請求項９乃至請
求項１０の発明の一実施例による発光素子の集光レンズ
を示す側面図、図２は図１のＡ矢視図（裏面図）、図３
は前記集光レンズを装着した発光素子の側面図である。
なお、図１４乃至図１８に示す従来の発光素子の集光レ
ンズと同一類似部材については同一符号を付して説明を
省略する。図において、６は集光レンズ２（レンズ本
体）を発光素子本体１の接着面に固定し位置合せるため
の爪（ガイド）、７は接着時に巻き込んだ気泡を除去す
るために集光レンズ２の厚み方向にあけた直径２ｍｍの
貫通孔、８は接着剤３の厚さを制御するための直径３ｍ
ｍ高さ０．５ｍｍの突起である。

【００３２】ここで各爪６は、この場合集光レンズ２の
対角位置にある二つの角部から裏面側に伸びるように集
光レンズ２に一体的に形成された断面Ｌ字状のもので、
発光素子本体１の発光面側端部の対角位置にある角部に
それぞれ内面が僅かな隙間又は僅かなしめしろで接合す
るようその位置寸法が設定されている。また貫通孔７
は、マトリクス状に形成されたレンズ部を避けるよう
に、図２に示す如く平面方向において十文字をなす複数
の位置に形成されており、内面には全長全周にわたり細
かい凹凸（例えばねじ山のようなもの）が形成されてい
る。突起８は、この場合円筒形のもので、平面方向にお
ける中央位置と各辺の中点位置近傍とにそれぞれ形成さ
れ、やはり十文字をなしており、周面には全長全周にわ
たり細かい凹凸が形成されている。

【００３３】次に動作について説明する。集光レンズ２
を発光素子本体１に接着するには、発光素子本体１の接
着面に接着剤３を充分な量塗布した後、集光レンズ２を
爪６を嵌合させて発光素子本体１の発光面側に単にはめ
込み充分な力で押し付ければよい。すると、集光レンズ
２の平面方向の位置決めは爪６の接合により作業者が意
識しなくても自動的に行なわれる。また、突起８が発光
素子本体１の発光面に当接することで、集光レンズ２の
裏面と発光素子本体１の発光面との間隔（すなわち接着
剤の厚さ）は、突起８の長さ（この場合０．５ｍｍ）に
略等しい寸法となる。

【００３４】そして、この接着作業の過程あるいはその
後の凝固過程において、接着剤内に巻き込まれた気泡は
押し付け圧力等により貫通孔７を通して外部に逃げる。
特に、通常気泡は、接着時において集光レンズ２の平面
方向中央部に集りそこから四方に広がるように分布し易
いことが実験等により確かめられているが、このように
分布する気泡が各貫通孔７を通して確実に外部に逃され
る。また上記接着時においては、各貫通孔７を通して接
着剤３が集光レンズ２の表面側にはみ出し、図３に示す
如く凝固後にはこのはみ出し部９がアンカー効果を発揮
する。

【００３５】このため本実施例であると、集光レンズが
適正な位置に強固に固定されしかも接着剤の厚さが適正
で接着剤内に空気層が形成されていない良質な発光素子
を、歩留り良くまた簡単な組み立て作業でかつ少ない部
品点数で得られるなどの効果を奏する。

【００３６】実施例２．次に、請求項１乃至請求項４及
び請求項９乃至請求項１０の発明の他の実施例を図４乃
至図５について説明する。図４は本実施例の集光レンズ
の側面図、図５は図４のＡ矢視図（裏面図）である。図
において、６ａは集光レンズ２の各辺の中央に位置して
形成された平面状の爪（ガイド）である。この爪６ａ
は、前記爪６と同様に、集光レンズ２の裏面側に伸びる
ように集光レンズ２に一体的に形成されたもので、発光
素子本体１の発光面側端部の各側面にそれぞれ内面が僅
かな隙間又は僅かなしめしろで接合するようその位置寸
法が設定されている。本実施例の場合でも、爪６ａによ
り集光レンズ２を容易に位置決めて発光素子本体１に接
着することができ、実施例１と同様の効果がある。

【００３７】実施例３．次に、請求項１乃至請求項４及
び請求項９乃至請求項１０の発明の他の実施例を図６乃
至図７について説明する。図６は本実施例の集光レンズ
の側面図、図７は図６のＡ矢視図（裏面図）である。図
において、６ｂは集光レンズ２の周縁に全周にわたって
形成された枠状のガイドである。このガイド６ｂは、前
記爪６と同様に、集光レンズ２の裏面側に伸びるように
集光レンズ２に一体的に形成されたもので、発光素子本
体１の発光面側端部の側面全周に内面が僅かな隙間又は
僅かなしめしろで嵌合するようその寸法が設定されてい
る。本実施例の場合でも、ガイド６ｂにより集光レンズ
２を容易に位置決めて発光素子本体１に接着することが
でき、実施例１と同様の効果がある。

【００３８】実施例４．次に、請求項２及び請求項９の
発明の他の実施例を図８について説明する。図におい
て、７ａは集光レンズ２の四隅に形成された厚さ方向の
貫通孔、８ａは接着剤３の厚さを制御するための突起で
ある。なおこの場合、貫通孔７ａ又は突起８ａには特に
凹凸は形成されていない。本実施例の場合にも、貫通孔
７ａにより気泡が除去されるとともに、突起８ａにより
接着剤３の厚さが適正値に容易に維持され、実施例１と
同様の効果がある。

【００３９】実施例５．次に、請求項５の発明の一実施
例を図９乃至図１０について説明する。図において、１
０は集光レンズ２の裏面におけるレンズ部２ａ以外の部
分に形成された長丸状の凹部で、この場合平面方向にお
いて十文字をなすような位置に四つ形成されている。

【００４０】次に動作について説明する。発光素子本体
１に集光レンズ２を接着する際に接着剤３内に巻き込ま
れた気泡は、比重の差等により凹部１０に集る。特に、
通常気泡は、接着時において集光レンズ２の平面方向中
央部に集りそこから四方に広がるように分布し易いこと
が実験等により確かめられているが、このように分布す
る気泡が十文字状に配された凹部１０に確実に収集され
てレンズ部２ａには及ばない。また、突起８ａにより接
着剤３の厚さが適正値に容易に維持される。このため本
実施例であると、接着剤の厚さが適正で少なくともレン
ズ部２ａの位置に接着剤内の空気層が存在していない良
質な発光素子を、歩留り良くまた簡単な組み立て作業で
得られるなどの効果を奏する。

【００４１】実施例６．次に、請求項６の発明の一実施
例を図１１について説明する。図において、１１は凹部
１０の内端面から集光レンズ２の側面に突き抜けるよう
に形成された平面方向の貫通孔である。本実施例の場
合、接着時に凹部１０に集められた気泡は、押し付け圧
力等により貫通孔１１を通して外部に逃げる。このた
め、レンズ部２ａの位置に接着剤内の空気層が形成され
るのがさらに確実に防止され、実施例５と同様の効果を
さらに顕著に実現する。

【００４２】実施例７．次に、請求項７及び請求項８の
発明の一実施例を図１２について説明する。図におい
て、１２は集光レンズ２の裏面に平面方向において十文
字をなすように設けられた溝（凹部）である。これら溝
１２の両端は集光レンズ２の側面まで達している。なお
この場合、突起８ａは、集光レンズ２裏面の中央部に４
箇所、四隅に４箇所溝１２及びレンズ部２ａをさけるよ
うに配設されている。この実施例の場合も、接着時に接
着剤３内に巻き込まれた気泡が溝１２に集められ集光レ
ンズ２の側面から逃され、実施例６と同様の効果があ
る。

【００４３】実施例８．次に、請求項７及び請求項８の
発明の他の実施例を図１３について説明する。本実施例
では、溝１２が集光レンズ２の各辺に沿う位置にもそれ
ぞれ形成されている。この実施例の場合には、集光レン
ズ２の周縁部に存在する気泡を除去する能力も特に向上
し、実施例６と同様の効果をさらに顕著に実現する。

【００４４】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれば
レンズ本体が発光素子本体に接着される際に発光素子本
体の側面に接合してレンズ本体を発光素子本体に対して
平面方向に位置決めるガイドを備えるように構成したの
で、接着治具等の別部品を使用せずに集光レンズを簡単
な作業で発光素子に装着できる効果がある。

【００４５】請求項２の発明によればレンズ本体のレン
ズとして機能していない部分に厚み方向の貫通孔を形成
するように構成したので、接着剤内に空気層がなくかつ
強固に接合した集光レンズが容易に得られる効果があ
る。

【００４６】請求項３の発明によれば厚さ方向の貫通孔
の内面に凹凸を形成するように構成したので、さらに強
固に接合した集光レンズが得られる効果がある。

【００４７】請求項４の発明によれば厚さ方向の貫通孔
をレンズ本体の平面方向において十文字をなす複数位置
に形成するように構成したので、接着剤内の気泡を除去
する能力が向上し良質な発光素子を確実に得られる効果
がある。

【００４８】請求項５の発明によればレンズ本体の裏面
におけるレンズとして機能していない部分に凹部を形成
するように構成したので、少なくともレンズ部の位置に
接着剤内の空気層がない良質な発光素子が容易に得られ
る効果がある。

【００４９】請求項６の発明によれば前記凹部内面から
レンズ本体の側面に突き抜ける平面方向の貫通孔を形成
するように構成したので、接着剤内の気泡を少なくとも
レンズ部の位置から除去する能力が向上し良質な発光素
子を確実に得られる効果がある。

【００５０】請求項７の発明によれば前記凹部を少なく
とも一端がレンズ本体の側面に達する溝により構成した
ので、接着剤内の気泡を少なくともレンズ部の位置から
除去する能力が向上し良質な発光素子を確実に得られる
効果がある。

【００５１】請求項８の発明によれば前記溝をレンズ本
体の平面方向において十文字をなす位置に少なくとも二
つ形成するように構成したので、接着剤内の気泡を少な
くともレンズ部の位置から除去する能力がさらに向上し
良質な発光素子をさらに確実に得られる効果がある。

【００５２】請求項９の発明によればレンズ本体の裏面
に接着時に当該裏面全体を発光素子本体の発光面から隔
てる三つ以上の突起を設けるように構成したので、接着
剤の厚さが均一かつ適正な発光素子を安定的に得られる
効果がある。

【００５３】請求項１０の発明によれば前記突起の外周
面に凹凸を形成するように構成したので、さらに強固に
接合した集光レンズが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１乃至請求項４及び請求項９乃至請求項
１０の発明の一実施例による発光素子の集光レンズを示
す側面図である。

【図２】図１のＡ矢視図である。

【図３】請求項１乃至請求項４及び請求項９乃至請求項
１０の発明の一実施例による集光レンズを装着した発光
素子の側面図である。

【図４】請求項１乃至請求項４及び請求項９乃至請求項
１０の発明の他の実施例による集光レンズの側面図であ
る。

【図５】図４のＡ矢視図である。

【図６】請求項１乃至請求項４及び請求項９乃至請求項
１０の発明の他の実施例による集光レンズの側面図であ
る。

【図７】図６のＡ矢視図である。

【図８】請求項２及び請求項９の発明の他の実施例によ
る発光素子の斜視図である。

【図９】請求項５の発明の一実施例による集光レンズの
裏面図である。

【図１０】請求項５の発明の一実施例による集光レンズ
の側面図である。

【図１１】請求項６の発明の一実施例による集光レンズ
の裏面図である。

【図１２】請求項７及び請求項８の発明の一実施例によ
る集光レンズの裏面図である。

【図１３】請求項７及び請求項８の発明の他の実施例に
よる集光レンズの裏面図である。

【図１４】従来の発光素子の集光レンズを示す側面図で
ある。

【図１５】従来の発光素子の集光レンズの平面図であ
る。

【図１６】従来の集光レンズの接着状況を示す側面図で
ある。

【図１７】従来の集光レンズの接着治具による固定状況
を示す側面図である。

【図１８】従来の集光レンズの接着治具による固定状況
を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 発光素子本体 ２ 集光レンズ（レンズ本体） ６ 爪（ガイド） ６ａ 爪（ガイド） ６ｂ ガイド ７ 貫通孔 ７ａ 貫通孔 ８ 突起 ８ａ 突起 １０ 凹部 １１ 貫通孔 １２ 溝（凹部）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子本体の発光面に接着されて発光
   素子本体が発する光を集光する板状のレンズ本体を備え
   た発光素子の集光レンズにおいて、前記レンズ本体の周
   縁から裏面側に伸びるように形成され、前記レンズ本体
   が発光素子本体に接着される際に発光素子本体の側面に
   接合して前記レンズ本体を発光素子本体に対して平面方
   向に位置決めるガイドとを備えた発光素子の集光レン
   ズ。
2. 【請求項２】 発光素子本体の発光面に接着されて発光
   素子本体が発する光を集光する板状のレンズ本体を備え
   た発光素子の集光レンズにおいて、前記レンズ本体のレ
   ンズとして機能していない部分に厚み方向の貫通孔を形
   成したことを特徴とする発光素子の集光レンズ。
3. 【請求項３】 前記貫通孔は、内面に凹凸が形成されて
   いることを特徴とする請求項２記載の発光素子の集光レ
   ンズ。
4. 【請求項４】 前記貫通孔は、前記レンズ本体の平面方
   向において十文字をなす複数位置に形成されていること
   を特徴とする請求項２記載の発光素子の集光レンズ。
5. 【請求項５】 発光素子本体の発光面に接着されて発光
   素子本体が発する光を集光する板状のレンズ本体を備え
   た発光素子の集光レンズにおいて、前記発光面に接着さ
   れる前記レンズ本体の裏面におけるレンズとして機能し
   ていない部分に凹部を形成したことをことを特徴とする
   発光素子の集光レンズ。
6. 【請求項６】 前記レンズ本体には、前記凹部内面から
   当該レンズ本体の側面に突き抜ける平面方向の貫通孔が
   形成されていることを特徴とする請求項５記載の発光素
   子の集光レンズ。
7. 【請求項７】 前記凹部は、少なくとも一端が前記レン
   ズ本体の側面に達する溝であることを特徴とする請求項
   ５記載の発光素子の集光レンズ。
8. 【請求項８】 前記溝は、前記レンズ本体の平面方向に
   おいて十文字をなす位置に少なくとも二つ形成されてい
   ることを特徴とする請求項７記載の発光素子の集光レン
   ズ。
9. 【請求項９】 前記発光面に接着される前記レンズ本体
   の裏面に、接着時に当該裏面全体を前記発光面から隔て
   る三つ以上の突起を設けたことを特徴とする請求項１乃
   至請求項８のうちいずれか１項記載の発光素子の集光レ
   ンズ。
10. 【請求項１０】 前記突起は、外周面に凹凸が形成され
    ていることを特徴とする請求項９記載の発光素子の集光
    レンズ。