CN103703578B - 发光装置、照明装置和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发光装置、照明装置和显示装置,其能够抑制被照射体的被照射区域周缘部上的距离发光部近的部分的照射光量,从而对被照射体照射强度均匀的光。背光单元(1)中设置有:印刷基板(12);包括基座(111b)、LED芯片(111a)和透镜(112)的多个发光部(111);和反射部件(113),该反射部件(113)包围发光部(111)且具有第一壁部(11511)和第二壁部(11512)。
Description
技术领域
本发明涉及发光装置、照明装置和显示装置。
背景技术
显示装置具有显示面板。显示面板在2片透明基板间封入液晶,通过施加电压而改变液晶分子的朝向来使光透射率变化,以光学的方式显示预定的影像等。由于液晶自身并不是发光体,所以在显示装置中,例如在透射型显示面板的背面侧设置有以冷阴极管(CCFL)、发光二极管(LED)等作为光源从而对显示面板照射光的照明装置,即背光单元。
背光单元存在直下型和边光型,其中,直下型将冷阴极管或LED等光源排列在底面上射出光,边光型将冷阴极管或LED等光源配置在被称为导光板的透明板的边缘部,使光从导光板边缘通过,利用设置在背面的点阵印刷或图案形状使光向正面射出。
LED具有低耗电、长寿命、不使用水银因而减轻了对环境的负荷等优良特性,但由于价格高昂、在蓝色发光LED被发明之前不存在白色发光LED,并且还具有很强的指向性,所以作为背光单元的光源来使用起步很晚。不过,近年来在照明用途上高显色性高亮度的白色LED迅速得到普及,LED的价格也随之降低,因此作为背光单元的光源,也逐渐从冷阴极管向LED转移。
LED由于具有很强的指向性,因此从以使得显示面板表面的亮度在面方向上均匀的方式照射光的观点来看,相比直下型而言,边光型更为有效。不过,边光型背光单元存在着由于光源被集中配置在导光板的边缘部所以光源产生的热较为集中的问题,同时也会产生显示面板的边框部增大的问题。并且,在边光型背光单元中还存在这样的问题,即,作为可提高显示图像的质量和节省电力的控制方法而受到关注的局部调光控制(localdimming)的应用存在较大的制约,不能进行可实现显示图像的高质量化和省电力的小分割区域的控制。
因此,针对在局部调光控制方面有优势的直下型背光单元,人们开始研究即使使用具有强指向性的LED作为光源,也能够使显示面板的亮度在面方向上均匀地对显示面板照射光的方法。作为使亮度均匀的技术,例如专利文献1中记载了一种照明装置,包括:在被照射体上区划出一个被照射区域的箱状框部件;设置在框部件底面上的印刷基板;和被框部件围绕的发光装置。该发光装置包括:设置在印刷基板上的发光元件;透镜,使从发光元件射出的光的一部分从其上表面透射而射出,并使其它的一部分从其侧面透射而射出;和设置在框部件上除了设置印刷基板的部分以外的部分上的漫反射片。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2010-238420号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
专利文献1所记载的照明装置中,从发光元件射出的光并不直接照射到显示面板上,而是通过透镜使从发光元件射出的光在与透镜的光轴垂直的方向上扩散,经反射片的表面反射后而向显示面板照射反射光,由此实现显示面板的面方向上的照射光的强度均匀化。
不过,专利文献1所记载的照明装置中,箱状框部件在沿透镜的光轴方向俯视时的形状为正方形形状,透镜被配置在该正方形形状的中央,所以该正方形形状的边部到透镜的距离,比该正方形形状的角部到透镜的距离近。因此,到达配置在该正方形形状的边部的框部件的壁部上的反射片的光量,比到达配置在该正方形形状的角部的框部件的壁部上的反射片的光量多,显示面板上的面对该正方形形状的边部的部分被照射的光量,比面对角部的部分被照射的光量多。即,在显示面板的被照射区域的周缘部,离透镜近的部分与离透镜远的部分相比,照射光量多,显示面板上的照射光量变得不均匀。
本发明的目的在于解决这样的问题,为了对被照射体照射强度均匀的光,提供一种发光装置、照明装置和显示装置,能够抑制被照射体的被照射区域周缘部上距离发光部近的部分的照射光量。
解决技术问题的技术手段
本发明提供一种发光装置,其用于对被照射体照射光,该发光装置的特征在于,包括:
射出光的发光部;和
设置在上述发光部的周围的反射部件,上述反射部件包括在与上述发光部的光轴垂直的方向上延伸的基部和从该基部起倾斜地延伸的倾斜部,上述倾斜部包括第一壁部和第二壁部,上述第二壁部的自上述基部起的高度比上述第一壁部的自上述基部起的高度低,上述第二壁部与上述发光部的距离比上述第一壁部与上述发光部的距离近。
本发明还提供一种发光装置,其用于对被照射体照射光,该发光装置的特征在于,包括:
射出光的发光部;和
设置在上述发光部的周围的反射部件,上述反射部件包括在与上述发光部的光轴垂直的方向上延伸的基部和从该基部起倾斜地延伸的倾斜部,上述倾斜部包括第一壁部和第二壁部,上述第二壁部相对于上述基部的倾斜角度比上述第一壁部相对于上述基部的倾斜角度小,上述第二壁部与上述发光部的距离比上述第一壁部与上述发光部的距离近。
本发明还提供一种发光装置,其用于对被照射体照射光,该发光装置的特征在于,包括:
射出光的发光部;和
设置在上述发光部的周围的反射部件,上述反射部件包括在与上述发光部的光轴垂直的方向上延伸的基部和从该基部起倾斜地延伸的倾斜部,上述倾斜部包括第一壁部和第二壁部,上述第二壁部的自上述基部起的高度比上述第一壁部的自上述基部起的高度低,并且上述第二壁部相对于上述基部的倾斜角度比上述第一壁部相对于上述基部的倾斜角度小,上述第二壁部与上述发光部的距离比上述第一壁部与上述发光部的距离近。
此外,本发明优选上述第一壁部被设置在上述反射部件的角部。
此外,本发明优选从与上述光轴平行的方向观看上述反射部件时,上述第一壁部的上端与第二壁部的上端位于同一直线上。
此外,本发明优选上述第一壁部和上述第二壁部连续地连接。
此外本发明还提供一种照明装置,其特征在于:包括多个上述发光装置,多个发光装置被排列配置。
此外本发明还提供一种显示装置,其特征在于,包括:显示面板;和
用于对上述显示面板从背面侧照射光的、包括上述发光装置的照明装置。
发明的效果
根据本发明,第二壁部的自基部起的高度比第一壁部的自基部起的高度低,因此在被照射体的被照射区域周缘部,面对第二壁部的部分被照射的光量减少。该第二壁部设置在比第一壁部靠近发光部的位置,所以能够抑制被照射体的被照射区域周缘部中的接近发光部的部分的照射光量。
根据本发明,第二壁部相对于基部的倾斜角度小于第一壁部相对于基部的倾斜角度,因此在被照射体的被照射区域周缘部,面对第二壁部的部分被照射的光量减少。该第二壁部设置在比第一壁部靠近发光部的位置,所以能够抑制被照射体的被照射区域周缘部中的接近发光部的部分的照射光量。
根据本发明,第二壁部的自基部起的高度低于第一壁部的自基部起的高度,并且第二壁部相对于基部的倾斜角度小于第一壁部相对于基部的倾斜角度,因此在被照射体的被照射区域周缘部,面对第二壁部的部分被照射的光量减少。该第二壁部设置在比第一壁部靠近发光部的位置,所以能够抑制被照射体的被照射区域周缘部中的接近发光部的部分的照射光量。
根据本发明,能够利用具备上述发光装置的照明装置对显示面板照射光,所以能够显示更高画质的图像。
附图说明
本发明的目的、特点和优点能够通过以下详细说明和附图变得明确。
图1是表示液晶显示装置的结构的分解立体图。
图2A是示意地表示液晶显示装置沿图1的截面线A-A截断时的截面的一部分的图。
图2B是示意地表示液晶显示装置沿图1的截面线B-B截断时的截面的一部分的图。
图3是示意地表示包括反射部件和发光部的发光装置的外观的图。
图4是表示被基座支承的LED芯片和透镜的图。
图5是用于说明从LED芯片射出的光的光路的图。
图6是沿X方向俯视反射部件的图。
图7是与图2A对应的表示本发明的效果的图。
图8是表示第二壁部的其它例子图。
图9是示意地表示包括反射部件和发光部的发光装置的外观的图。
图10A是包括反射部件和发光部的发光装置的截面图。
图10B是包括反射部件和发光部的发光装置的截面图。
图11是沿X方向俯视反射部件的图。
图12是与图10A对应的表示本发明的效果的图。
图13是表示第一实施方式的变形例的图。
图14是示意地表示包括反射部件和发光部的发光装置的外观的图。
图15A是包括反射部件和发光部的发光装置的截面图。
图15B是包括反射部件和发光部的发光装置的截面图。
图16是沿X方向俯视反射部件的图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
图1是表示本发明第一实施方式的液晶显示装置100的结构的分解立体图。图2A是示意地表示液晶显示装置100沿图1的截面线A-A截断时的截面的一部分的图。图2B是示意地表示液晶显示装置100沿图1的截面线B-B截断时的截面的一部分的图。本发明中作为显示装置的液晶显示装置100,是在电视接收机或个人计算机等中通过输出图像信息而在显示画面上显示图像的装置。显示画面由液晶面板2形成,液晶面板2是具有液晶元件的透射型显示面板,被形成为矩形平板状。液晶面板2中厚度方向上的两个面为正面21和背面22。液晶显示装置100显示图像,使得从正面21向背面22的方向上观看时能够看到图像。
液晶显示装置100包括液晶面板2和背光单元1。液晶面板2被背光单元1所具备的框部件13的侧壁部13b支承成与底部13a的底面13aa平行。液晶面板2包括2片基板,形成为从厚度方向上观看时为长方形的板状形状。液晶面板2包括TFT(thinfilmtransistor:薄膜晶体管)等开关元件,在2片基板的间隙中注入了液晶。液晶面板2通过被照射配置在背面22一侧的背光单元1所发出的光作为背光,发挥显示功能。上述2片基板上设置有用于驱动控制液晶面板2上的像素的驱动器(源极驱动器)、各种元件和配线。
另外,液晶显示装置100中,在液晶面板2与背光单元1之间配置有扩散板3,其两面与液晶面板2的面对扩散板3的面平行。并且,在液晶面板2与扩散板3之间也可以配置棱镜片。
扩散板3使从背光单元1照射的光在面方向上扩散,从而防止亮度发生局部偏倚。棱镜片使从背面22一侧经扩散板3到达的光的行进方向向着正面21一侧。为了防止亮度在面方向上产生偏倚,扩散板3使光的行进方向的矢量成分包括较多的面方向成分。而棱镜片将包括较多面方向矢量成分的光的行进方向,转换成包括较多厚度方向成分的光的行进方向。具体而言,在棱镜片上,在面方向上排列而形成有大量的形成为透镜或棱镜状的部分,由此使在厚度方向上行进的光的扩散度减小。因而,液晶显示装置100的显示中能够提高亮度。
背光单元1是从背面22一侧对液晶面板2照射光的直下型背光源装置。背光单元1包括对液晶面板2照射光的多个发光装置11、多个印刷基板12和框部件13。
框部件13是背光单元1的基本结构体,包括:与液晶面板2隔着预定间隔相对的平板状底部13a;和与底部13a相连着从底部13a竖立的侧壁部13b。底部13a在厚度方向上看来形成为长方形,其大小比液晶面板2稍大。侧壁部13b从底部13a的形成短边的2个端部和形成长边的2个端部向液晶面板2的正面21一侧竖立而形成。由此,在底部13a的周围形成了4个平板状的侧壁部13b。
印刷基板12被固定在框部件13的底部13a的底面13aa上。该印刷基板12的安装面12a上,设置有后述的多个发光部111。印刷基板12是长条形状(长形状)的部件,与长方向正交的宽方向上的长度例如设定为10mm,厚度方向上的长度例如设定为0.8mm。多个印刷基板12在宽方向上排列,例如间隔30mm设置。印刷基板12例如是由两面形成有导电层的玻璃环氧树脂构成的基板。
印刷基板12被设置成其长方向延伸至框部件13的侧壁部13b。该侧壁部13b设置有用于对印刷基板12供给电力的连接器,印刷基板12与该连接器连接,通过印刷基板12上的导电层对各发光装置11供给电力。
多个发光装置11是用于对液晶面板2照射光的装置。本实施方式中,将多个发光装置11作为1个组,以隔着扩散板3与液晶面板2的整个背面22相对的方式,将设置有多个发光装置11的印刷基板12排列设置多个,从而矩阵状地设置发光装置11。即,多个发光装置11被排列而配置。各发光装置11被设置成,沿着与印刷基板12的安装面12a垂直且从印刷基板12去往框部件13的底部13a的底面13aa的方向(以下称“X方向”)俯视时,外形状成为正方形形状,并且,由各发光装置11区划出的被照射体上的被照射区域中的光量为6000cd/m2。该正方形形状的一个边的长度例如为40mm。
多个发光装置11各自包括:发光部111;和设置在发光部111的周围,使从发光部111射出的光反射的反射部件113。图3示意地表示发光装置11的外观。发光装置11沿图3中的截面线C-C截断时的截面对应于图2A,发光装置11沿图3中的截面线D-D截断时的截面对应于图2B。
发光部111包括:作为发光元件的发光二极管(LED)芯片111a;支承LED芯片111a的基座111b;和透镜112。
图4是表示被基座111b支承的LED芯片111a和透镜112的图。基座111b是用于支承LED芯片111a的部件,由树脂形成。该基座111b中,支承LED芯片111a的支承面被形成为从X方向俯视时为正方形形状,该正方形形状的一个边的长度L1例如为3mm。另外,基座111b的X方向上的高度例如为1mm。
LED芯片111a隔着基座111b安装在印刷基板12上,向远离印刷基板12的方向射出光。LED芯片111a的光轴S的方向与X方向平行。LED芯片111a在沿X方向俯视发光装置11时位于基座111b的中央部。多个发光装置11中,各自的LED芯片111a射出光的控制能够彼此独立地控制。由此,背光单元1能够实现局部调光控制(localdimming)。
透镜112以将LED芯片111a和支承LED芯片111a的基座111b覆盖的方式,设置成与基座111b抵接,使从LED芯片111a射出的光向与LED芯片111a的光轴S交叉的多个方向反射或折射。透镜112是透明的透镜,例如由丙烯酸树脂等形成。
透镜112的作为与液晶面板2相对的面的上表面112a,以在中央部具有凹陷的方式弯曲形成。另外,侧面112b形成为以LED芯片111a的光轴S的方向为轴线方向的圆柱的侧面形状。
透镜112形成为绕光轴S旋转对称。透镜112中与光轴S正交的截面的直径L2例如为10mm。透镜112被设置成相对于基座111b延伸到外侧。即,在与LED芯片111a的光轴S正交的方向上,透镜112比基座111b大(透镜112的直径L2大于基座111b的支承面的一个边的长度L1)。这样,通过使透镜112设置成相对于基座111b延伸到外侧,能够使从LED芯片111a射出的光经透镜112扩散到较大的范围。此外,透镜112的高度H1例如为4.5mm,小于直径L2。即,透镜112的在与LED芯片111a的光轴S正交的方向上的最大长度,大于高度H1。
透镜112的上表面112a包括:与LED芯片111a相对且与扩散板3的两面平行的中央部分1121;包围中央部分1121的第一弯曲部分1122;和包围第一弯曲部分的第二弯曲部分1123。在透镜112的表面,上表面112a的中央部分1121、第二弯曲部分1123以及侧面112b,成为使从LED芯片111a射出并通过透镜112的内部到达的光透射的透射区域。另外,上表面112a的第一弯曲部分1122成为使从LED芯片111a射出并通过透镜112的内部到达的光反射到侧面112b的反射区域。本实施方式中,透镜112的底面与反射部件113的基部114抵接,构成为使得光不从底面射出。
上表面112a的中央部分1121形成在与液晶面板2相对的上表面112a的中央,中央部分1121的中心(即透镜112的光轴)位于LED芯片111a的光轴S上。上表面112a的中央部分1121与LED芯片111a的发光面平行,形成为圆形形状,该圆形形状的直径L3例如为1mm。
上表面112a的第一弯曲部分1122与中央部分1121的外周缘端部相连,随着向外侧去而向LED芯片111a的光轴S方向的一方(去往液晶面板2的方向)延伸,形成以向内侧和光轴S方向的一方凸起的方式弯曲的环状的曲面。由于将上表面112a的第一弯曲部分1122作为反射区域,因此其曲面的形状被设计成使得从LED芯片111a射出的光发生全反射。
上表面112a的第二弯曲部分1123与第一弯曲部分1122的外周缘端部相连,随着向外侧去而向LED芯片111a的光轴S方向的另一方(从液晶面板2离开的方向)延伸,形成以向外侧和光轴S方向的一方凸起的方式弯曲的环状的曲面。
本实施方式中,LED芯片111a和透镜112预先以高精度对齐而形成,使得透镜112的中心(即透镜112的光轴)位于LED芯片111a的光轴S上,透镜112与LED芯片111a抵接。作为这种将LED芯片111a和透镜112预先对齐而形成的方法,能够列举嵌件注射成型、将被基座111b支承的LED芯片111a嵌合到成型为规定形状的透镜112中的方法等。本实施方式中,通过嵌件注射成型将LED芯片111a和透镜112预先对齐而形成。
在嵌件注射成型时,大体上区分而言,使用上表面模具和下表面模具。在将上表面模具和下表面模具合起来时形成的空间中保持LED芯片111a,在该状态下从树脂流入口注入作为透镜112的原料的树脂,由此进行成型。另外,也可以在将上表面模具和下表面模具合起来时形成的空间中保持被基座111b支承的LED芯片111a,在该状态下从树脂注入口注入作为透镜112的原料的树脂,由此进行成型。这样,通过嵌件注射成型而形成LED芯片111a和透镜112,能够以透镜112与LED芯片111a抵接的方式高精度地对齐。由此,背光单元1能够使从LED芯片111a射出的光经透镜112高精度地反射和折射,所以即使在扩散板3至印刷基板12的距离较小的薄型化液晶显示装置100中,能够对液晶面板2照射面方向上的强度均匀的光。
图5是用于说明从LED芯片111a射出的光的光路的图。从LED芯片111a射出的光入射到透镜112,被该透镜112扩散。具体而言,入射到透镜112的光中,在与作为被照射体的扩散板3相对的上表面112a,到达中央部分1121的光向着扩散板3沿箭头A1等方向射出。从中央部分1121透射的光将直接照射到扩散板3。
另外,如图5所示,到达第一弯曲部分1122的光,在第一弯曲部分1122上全反射而去往侧面112b,从侧面112b沿箭头A2等方向射出。沿箭头A2等方向射出的光,到达设置在透镜112周围的反射部件113,被反射部件113反射而照射到作为被照射体的扩散板3上。到达第二弯曲部分1123的光折射而向着扩散板3沿箭头A3等方向射出。
接着,使用图2A、图2B、图3和图6对反射部件113进行说明。图6是沿X方向俯视反射部件113的图。反射部件113的沿X方向俯视时的外形形状为正方形形状。该正方形形状的各边与矩阵状配置的多个LED芯片111a的行方向或列方向平行。本实施方式中,反射部件113构成为关于该正方形形状的对角线呈线对称。并且,构成为关于正方形形状的中央点呈90°旋转对称。此外,作为本发明的其它实施方式,反射部件113的沿X方向俯视时的外形形状也可以是长方形形状。
反射部件113具有:设置在印刷基板12的安装面12a上的基部114,和包围基部114的外周缘部且与该外周缘部连接的倾斜部115。基部114是在中央设置有开口部1141的20边形平板状部件,具有与X方向垂直且面对扩散板3的平面,即第一反射面114a。倾斜部115是包围发光部111的框状部件,具有第二反射面115a、第三反射面115b和第四反射面115c。第二反射面115a、第三反射面115b和第四反射面115c各自是面对发光部111,以随着在与X方向垂直的方向上远离发光部111而在与X方向相反的方向上远离印刷基板12的方式倾斜的平面。
基部114以第一反射面114a为主面,在沿X方向俯视时的中央部设置有正方形形状的开口部1141。该正方形形状的开口部1141的一个边的长度与支承LED芯片111a的基座111b的一个边的长度L1为相同程度,使基座111b由该开口部1141通过。基部114的第一反射面114a的外形形状是在正方形各边的中央部连接等腰梯形而形成的20边形形状。本实施方式中,该正方形的一个边的长度为38.2mm,等腰梯形的平行的两个边中的长边完全与该正方形的各边的中央部重叠。该等腰梯形的平行的两个边中的长边的长度例如为22.2mm,短边的长度例如为16mm,长边与短边间的距离例如为0.37mm。另外,本实施方式中,上述正方形的各边与反射部件113的沿X方向俯视时的正方形外形形状的各边垂直或平行。
倾斜部115是由4个相同形状的壁部件1151的两端部彼此连接而构成的框状部件。各壁部件1151包括:配置在壁部件1151的两端部的第一壁部11511;配置在壁部件1151的中央部的第二壁部11512;和连接第一壁部11511与第二壁部11512的连接部11513。
第一壁部11511是以第二反射面115a为主面的平板状部件,对应于沿X方向俯视时的反射部件113的正方形外形形状的角部。第二反射面115a是具有彼此平行的两个边、与该两个边垂直的一个边和与该一个边相对的斜边115aa的梯形形状。第一壁部11511的斜边115aa完全重叠于与具有该第一壁部11511的壁部件1151不同的另一壁部件1151的第一壁部11511的斜边115aa。
梯形形状的第二反射面115a的平行的两个边中的短边115ab,与20边形形状的第一反射面114a的一个边完全重叠。该短边115ab的长度例如为8mm。另外,梯形形状的第二反射面115a的平行的两个边中的长边115ac的长度例如为8.9mm。该长边115ac上的点之中,距离LED芯片111a的光轴S最远的点与光轴S间的距离L4例如为27mm。
图2B所示的以第一反射面114a为基准时第二反射面115a的高度H2,更详细而言,第一反射面114a与第二反射面115a的上端之间的X方向上的距离H2,例如为5mm。另外,图2B所示的第二反射面115a相对于第一反射面114a的倾斜角度θ1例如为100°。
第二壁部11512是以第三反射面115b为主面的平板状部件,对应于沿X方向俯视时的反射部件113的正方形外形形状的除角部外的边部。第三反射面115b为矩形形状,其一个边115ba与20边形形状的第一反射面114a的一个边完全重叠。第三反射面115b的与第一反射面114a的一个边重叠的一个边115ba的长度例如为16mm。矩形形状的第三反射面115b的与该一个边115ba相对的边上的点之中,距离LED芯片111a的光轴S最近的点与光轴S间的距离L5例如为19.1mm,小于距离L4。
图2A所示的以第一反射面114a为基准时第三反射面115b的高度H3例如为3mm,低于高度H2。另外,图2A所示的第三反射面115b相对于第一反射面114a的倾斜角度θ2例如为100°,与倾斜角度θ1相同。
连接部11513是以第四反射面115c为主面的平板状部件。第四反射面115c为四边形形状,四边中的三个边分别与20边形形状的第一反射面114a的一个边、梯形形状的第二反射面115a的一个边、以及矩形形状的第三反射面115b的一个边重叠。以第一反射面114a为基准时第四反射面115c的高度,随着从第二反射面115a一侧向第三反射面115b一侧去而连续减小。本实施方式中,以第一反射面114a为基准时的第四反射面115c的高度,随着从第二反射面115a一侧向第三反射面115b一侧去而从5mm连续减小至3mm。如图6所示,从与光轴S平行的方向,即从X方向观看反射部件113时,第一壁部11511的上端、第二壁部11512的上端和连接部11513的上端位于同一直线上。即,从与光轴S平行的方向,即从X方向观看反射部件113时,第一壁部11511的上端和第二壁部11512的上端位于同一直线上。
基部114和倾斜部115由高亮度PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、铝等形成。高亮度PET是含有荧光剂的发泡PET,例如能够列举东丽株式会社生产的E60V(商品名)等。基部114和倾斜部115的厚度例如为0.1~0.5mm。
本实施方式中,基部114的第一反射面114a以及倾斜部115的第二反射面115a、第三反射面115b和第四反射面115c的全反射率为94%。这些面的全反射率为90%以上,优选100%。根据JISH0201:1998的规定,全反射率是镜面反射率与漫反射率之和,能够依照JISK7375进行测定。
反射部件113所包括的基部114和倾斜部115优选形成为一体,并且,多个发光装置11各自具备的各反射部件113优选彼此形成为一体。作为将多个反射部件113一体成型的方法,在反射部件113由发泡PET构成的情况下,能够列举挤压成型加工,在反射部件113由铝构成的情况下,能够列举冲压加工。这样,通过使多个发光装置11各自具备的反射部件113一体成型,能够提高多个发光装置11相对于印刷基板12的配置位置的精度,并且,在组装背光单元1的作业中,能够减少安装反射部件113的作业量,能够提高组装作业的效率。
在通过以上方式构成的背光单元1中,如上所述,距离L5小于距离L4。即,第二壁部11512被设置在比第一壁部11511靠近发光部111的位置。并且,第三反射面115b的高度H3小于第二反射面115a的高度H2。即,第二壁部11512设置得比第一壁部11511低。使用图7和图8说明通过将第二壁部11512形成得较低而发挥的本发明的效果。
图7表示本发明,对应于图2A。图8中表示的是,代替第二壁部11512,设置了将第二壁部11512的高度变更为与第一壁部11511的高度相同而构成的第二壁部11514。如图7和图8所示,从发光部111射出的光的一部分去往反射部件113的基部114,在基部114的第一反射面114a上漫反射。此时,漫反射后的反射光例如像B1~B4那样沿多个方向行进。
图8所示的例子中,反射光B1、B2被第二壁部11514反射,在作为被照射体的扩散板3上入射到由反射部件113区划的区域即被照射区域Z1的周缘部Z2。反射光B3通过第二壁部11514的上方而去往被照射区域Z1的外侧,而作为替代,来自相邻的其它发光装置11的反射光B5入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。反射光B4保持原样地行进而入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。
图7所示的例子中,反射光B1与图8所示的例子同样地入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。反射光B2与图8所示的例子不同,由于第二壁部11512的高度较低而通过第二壁部11512的上方而去往被照射区域Z1的外侧,而作为替代,来自相邻的其它发光装置11的反射光B6入射到被照射区域Z1的中央部Z3。反射光B3通过第二壁部11512的上方而去往被照射区域Z1的外侧,而作为替代,来自相邻的其它发光装置11的反射光B7入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。反射光B4保持原样地行进而入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。
因而,与第二壁部11514的高度跟第一壁部11511相同的图8的例子相比,第二壁部11512的高度比第一壁部11511低的图7的例子中,入射到被照射区域Z1的周缘部Z2中面对第二壁部11512的部分(接近第二壁部11512的部分)的光量减少。即,能够抑制被照射区域Z1的周缘部Z2中面对第二壁部11512的部分(接近发光部111的部分)的照射光量,能够实现其与被照射区域Z1的周缘部Z2中面对第一壁部11511的部分(远离发光部111的部分)的照射光量之间的均匀化。
另外,该第一实施方式中,反射部件113的沿X方向俯视时的外形形状为一个边40mm的正方形形状,但该正方形形状的一个边的长度能够在25mm~60mm的范围内适宜地设定。另外,第一壁部11511的倾斜角度θ1与第二壁部11512的倾斜角度θ2为相同的100°,但只要为相同角度即可,能够在大于90°小于等于120°的范围内适宜地设定。另外,第一壁部11511的高度H2为5mm,第二壁部11512的高度H3为3mm,因此高度之差为2mm,但该高度之差能够在1mm~4mm的范围内适宜地设定。此外,第一壁部11511的高度H2和第二壁部11512的高度H3能够以产生该高度差的方式,分别在1mm~5mm的范围内适宜地设定。另外,本实施方式中,距离L4为27mm,距离L5为19.1mm,因此距离L5小于距离L4,但只要距离L5为距离L4以下即可,距离L4和距离L5能够分别在12.5mm~30mm的范围内适宜地设定。
图13表示第一实施方式的变形例。该变形例中,第一壁部11511和第二壁部11512的高度,按各部分地与自光轴S起的距离成比例地连续变化,第一壁部11511的高度的最小值与第二壁部11512的高度的最大值一致。因而,该变形例中不设置连接部11513,第一壁部11511与第二壁部11512直接连接。不过,反射部件113的沿X方向俯视时的外形形状仍保持为正方形形状。另外,该变形例中,第一壁部11511和第二壁部11512的各部分的自光轴S起的距离指的是,各部分的与基部114的第一反射面114a的接点与光轴S之间的距离;各部分的高度指的是,从该接点起以倾斜角度θ1、θ2延伸的直线与第一、第二壁部11511、11522的上端面的接点,与基部114的第一反射面114a之间的X方向上的距离。
该变形例中,例如第一壁部11511的高度的最小值为4mm,最大值为5mm,以高度随着接近光轴S而连续降低的方式设置第一壁部11511,第二壁部11512的高度的最小值为3mm,最大值为4mm,以高度随着接近光轴S而连续降低的方式设置第二壁部11512。这样,通过使第一壁部11511和第二壁部11512的各部分的高度连续地变化,能够提高照射光量的均匀性。
接着,对本发明的第二实施方式进行说明。第二实施方式中,除了设置反射部件130代替反射部件113以外均与第一实施方式相同,因此省略反射部件130以外的说明。图9是示意地表示包括反射部件130和发光部111的发光装置11的外观的图。图10A和图10B是包括反射部件130和发光部111的发光装置11的截面图,图10A示意地表示发光装置11沿图9中的截面线I-I截断时的截面,图10B示意地表示发光装置11沿图9中的截面线J-J截断时的截面。
图11是沿X方向俯视反射部件130时的图。反射部件130的沿X方向俯视时的外形形状为一个边40mm的正方形形状。该正方形形状的各边与矩阵状配置的多个LED芯片111a的行方向或列方向平行。本实施方式中,反射部件130构成为关于该正方形形状的对角线呈线对称。并且,构成为关于正方形形状的中央点呈90°旋转对称。此外,作为本发明的其它实施方式,反射部件130的沿X方向俯视时的外形形状也可以是长方形形状。
反射部件130包括:设置在印刷基板12的安装面12a上的基部131;和包围基部131的外周缘部且与该外周缘部连接的倾斜部132。基部131是在中央设置有开口部1311的20边形平板状部件,包括与X方向垂直且面对扩散板3的平面,即第一反射面131a。倾斜部132是包围发光部111的框状部件,具有第二反射面132a、第三反射面132b和第四反射面132c。第二反射面132a、第三反射面132b和第四反射面132c各自是面对发光部111,以随着在与X方向垂直的方向上远离发光部111而在与X方向相反的方向上远离印刷基板12的方式倾斜的面。
基部131以第一反射面131a为主面,在沿X方向俯视时的中央部设置有正方形形状的开口部1311。该正方形形状的开口部1311的一个边的长度与支承LED芯片111a的基座111b的一个边的长度L1为相同程度,基座111b插入贯通该开口部1311。
基部131的第一反射面131a的外形形状是在正方形各边的中央部连接等腰梯形而形成的20边形形状。本实施方式中,该正方形的一个边的长度为38.2mm,等腰梯形的平行的两个边中的长边完全与该正方形的各边的中央部重叠。该等腰梯形的平行的两个边中长边的长度例如为22.2mm,短边的长度例如为16mm,长边与短边间的距离例如为0.46mm。另外,本实施方式中,上述正方形的各边与反射部件130的沿X方向俯视时的正方形外形形状的各边垂直或平行。
倾斜部132是由4个相同形状的壁部件1321的两端部彼此连接而构成的框状部件。各壁部件1321包括:配置在壁部件1321的两端部的第一壁部13211;配置在壁部件1321的中央部的第二壁部13212;和连接第一壁部13211与第二壁部13212的连接部13213。
第一壁部13211是以作为平面的第二反射面132a为主面的平板状部件,对应于沿X方向俯视时的反射部件130的正方形外形形状的角部。第二反射面132a是具有彼此平行的两个边、与该两个边垂直的一个边和与该一个边相对的斜边132aa的梯形形状。第一壁部13211的斜边132aa完全重叠于与具有该第一壁部13211的壁部件1321不同的另一壁部件1321的第一壁部13211的斜边132aa。
梯形形状的第二反射面132a的平行的两个边中的短边132ab与20边形形状的第一反射面131a的一个边完全重叠。该短边132ab的长度例如为8mm。另外,梯形形状的第二反射面132a的平行的两个边中的长边132ac的长度例如为8.9mm。该长边132ac上的点之中,距离LED芯片111a的光轴S最远的点与光轴S间的距离L11例如为27mm。
图10B所示的以第一反射面131a为基准时第二反射面132a的高度H8例如为5mm。另外,图10B所示的第二反射面132a相对于第一反射面131a的倾斜角度θ7例如为100°。
第二壁部13212是以作为平面的第三反射面132b为主面的平板状部件,对应于沿X方向俯视时的反射部件130的正方形外形形状的边部。第三反射面132b为矩形形状,其一个边132ba与20边形形状的第一反射面131a的一个边完全重叠。第三反射面132b的与第一反射面131a的一个边重叠的一个边132ba的长度例如为16mm。矩形形状的第三反射面132b的与该一个边132ba相对的边上的点之中,距离LED芯片111a的光轴S最近的点与光轴S间的距离L12例如为19.1mm,小于距离L11。
图10A所示的以第一反射面131a为基准时第三反射面132b的高度H9例如为5mm,与高度H8相同。另外,图10A所示的第三反射面132b相对于第一反射面131a的倾斜角度θ8例如为95°,小于倾斜角度θ7。
连接部13213是以第四反射面132c为主面的板状部件。第四反射面132c分别与20边形形状的第一反射面131a的一个边、梯形形状的第二反射面132a的一个边以及矩形形状的第三反射面132b的一个边相连。第四反射面132c相对于第一反射面131a的倾斜角度,随着从第二反射面132a一侧向第三反射面132b一侧去而连续减小。本实施方式中,第四反射面132c相对于第一反射面为131a的倾斜角度,随着从第二反射面132a一侧向第三反射面132b一侧去而从100°连续减小至95°。如图11所示,从与光轴S平行的方向,即从X方向观看反射部件130时,第一壁部13211的上端、第二壁部13212的上端和连接部13213的上端位于同一直线上。即,从与光轴S平行的方向,即从X方向观看反射部件130时,第一壁部13211的上端和第二壁部13212的上端位于同一直线上。
基部131和倾斜部132由高亮度PET、铝等形成。基部131和倾斜部132的厚度例如为0.1~0.5mm。
本实施方式中,基部131的第一反射面131a以及倾斜部132的第二反射面132a、第三反射面132b和第四反射面132c的全反射率为94%。这些面的全反射率为90%以上,优选100%。
反射部件130所包括的基部131和倾斜部132优选形成为一体,并且,多个发光装置11各自具备的各反射部件130优选彼此形成为一体。作为将多个反射部件130一体成型的方法,在反射部件130由发泡PET构成的情况下,能够列举挤压成型加工,在反射部件130由铝构成的情况下,能够列举冲压加工。
在通过以上方式构成的反射部件130中,如上所述,距离L12小于距离L11。即,第二壁部13212被设置在比第一壁部13211靠近发光部111的位置。并且,第二壁部13212和倾斜角度θ8小于第一壁部13211的倾斜角度θ7。使用图8和图12说明通过使第二壁部13212的倾斜角度θ8较小而发挥的本发明的效果。
图12表示本发明,对应于图10A。如图8和图12所示,从发光部111射出的光的一部分去往反射部件113、130的基部114、131,在基部114、131的第一反射面114a、131a上漫反射。此时,漫反射后的反射光例如像B1~B4那样沿多个方向行进。
图8所示的例子中,如第一实施方式中说明的那样,反射光B1、B2入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。作为反射光B3的替代,来自相邻的其它发光装置11的反射光B5入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。反射光B4入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。
图12所示的例子与图8所示的例子不同,由于第二壁部13212的倾斜角度θ8较小,反射光B1、B2相对于第二壁部13212的第三反射面132b的入射角度和反射角度变小,其结果,反射光B1、B2入射到被照射区域Z1的中央部Z3。反射光B3通过第二壁部13212的上方而去往被照射区域Z1的外侧,而作为替代,来自相邻的其它发光装置11的反射光B8入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。反射光B4保持原样地行进而入射到被照射区域Z1的周缘部Z2。
因而,与第二壁部11514的倾斜角度跟第一壁部11511的倾斜角度相同的图8的例子相比,第二壁部13212的倾斜角度θ8比第一壁部13211的倾斜角度θ7小的图12的例子中,入射到被照射区域Z1的周缘部Z2中面对第二壁部13212的部分(接近第二壁部13212的部分)的光量减少。即,能够抑制被照射区域Z1的周缘部Z2中面对第二壁部13212的部分(接近发光部111的部分)的照射光量,能够实现其与被照射区域Z1的周缘部Z2中面对第一壁部13211的部分(远离发光部111的部分)的照射光量之间的均匀化。
另外,该第二实施方式中,反射部件130的沿X方向俯视时的外形形状为一个边40mm的正方形形状,但该正方形形状的一个边的长度能够在20mm~60mm的范围内适宜地设定。另外,第一壁部13211的高度H8与第二壁部13212的高度H9为相同的5mm,但只要为相同高度即可,能够在2mm~8mm的范围内适宜地设定。另外,第一壁部13211的倾斜角度θ7为100°,第二壁部13212的倾斜角度θ8为95°,因此倾斜角度之差为5°,但该倾斜角度之差能够在大于0°小于等于45°的范围内适宜地设定。此外,第一壁部13211的倾斜角度θ7和第二壁部13212的倾斜角度θ8能够以产生该倾斜角度之差的方式,分别在大于90°小于等于120°的范围内适宜地设定。另外,本实施方式中,距离L11为27mm,距离L12为19.1mm,因此距离L12小于距离L11,但只要距离L12为距离L11以下即可,距离L11和距离L12能够分别在15mm~30mm的范围内适宜地设定。
作为这样的第二实施方式的变形例可以构成为,第一壁部13211和第二壁部13212的倾斜角度,按各部分地与自光轴S起的距离成比例地连续变化,第一壁部13211的倾斜角度的最小值与第二壁部13212的倾斜角度的最大值一致。因而,该变形例中不设置连接部13213,第一壁部13211与第二壁部13212直接连接。不过,反射部件130的沿X方向俯视时的外形形状仍保持为正方形形状。另外,该变形例中,第一壁部13211和第二壁部13212的各部分的自光轴S起的距离指的是,各部分的与基部131的第一反射面131a的接点与光轴S之间的距离。
该变形例中,例如第一壁部13211的倾斜角度的最小值为97.5°,最大值为100°,以倾斜角度随着接近光轴S而连续减小的方式设置第一壁部13211,第二壁部13212的倾斜角度的最小值为95°,最大值为97.5°,以倾斜角度随着接近光轴S而连续减小的方式设置第二壁部13212。这样,通过使第一壁部13211和第二壁部13212的各部分的倾斜角度连续地变化,能够提高照射光量的均匀性。
接着,对本发明的第三实施方式进行说明。第三实施方式中,除了设置反射部件150代替反射部件113以外均与第一实施方式相同,因此省略反射部件150以外的说明。图14是示意地表示包括反射部件150和发光部111的发光装置11的外观的图。图15A和图15B是包括反射部件150和发光部111的发光装置11的截面图,图15A示意地表示发光装置11沿图14中的截面线E-E截断时的截面,图15B示意地表示发光装置11沿图14中的截面线F-F截断时的截面。
图16是沿X方向俯视反射部件150的图。反射部件150的沿X方向俯视时的外形形状为一个边40mm的正方形形状。该正方形形状的各边与矩阵状配置的多个LED芯片111a的行方向或列方向平行。本实施方式中,反射部件150构成为关于该正方形形状的对角线呈线对称。并且,构成为关于正方形形状的中央点呈90°旋转对称。此外,作为本发明的其它实施方式,反射部件150的沿X方向俯视时的外形形状也可以是长方形形状。
反射部件150包括:设置在印刷基板12的安装面12a上的基部151;和包围基部151的外周缘部且与该外周缘部连接的倾斜部152。基部151是在中央设置有开口部1511的20边形平板状部件,具有与X方向垂直且面对扩散板3的平面,即第一反射面151a。倾斜部152是包围发光部111的框状部件,具有第二反射面152a、第三反射面152b和第四反射面152c。第二反射面152a、第三反射面152b和第四反射面152c各自是面对发光部111,以随着在与X方向垂直的方向上远离发光部111而在与X方向相反的方向上远离印刷基板12的方式倾斜的面。
基部151以第一反射面151a为主面,在沿X方向俯视时的中央部设置有正方形形状的开口部1511。该正方形形状的开口部1511的一个边的长度与支承LED芯片111a的基座111b的一个边的长度L1为相同程度,基座111b插入贯通该开口部1511。
基部131的第一反射面151a的外形形状是在正方形各边的中央部连接等腰梯形而形成的20边形形状。本实施方式中,等腰梯形的平行的两个边中的长边完全与该方形的各边的中央部重叠。另外,本实施方式中,上述正方形的各边与反射部件150的沿X方向俯视时的正方形外形形状的各边垂直或平行。
倾斜部152是由4个相同形状的壁部件1521的两端部彼此连接而构成的框状部件。各壁部件1521包括:配置在壁部件1521的两端部的第一壁部15211;配置在壁部件1521的中央部的第二壁部15212;和连接第一壁部15211与第二壁部15212的连接部15213。
第一壁部15211是以作为平面的第二反射面152a为主面的平板状部件,对应于沿X方向俯视时的反射部件150的正方形外形形状的角部。第二反射面152a是具有彼此平行的两个边、与该两个边垂直的一个边和与该一个边相对的斜边152aa的梯形形状。第一壁部15211的斜边152aa完全重叠于与具有该第一壁部15211的壁部件1521不同的另一壁部件1521的第一壁部15211的斜边152aa。
梯形形状的第二反射面152a的平行的两个边中的短边152ab与20边形形状的第一反射面151a的一个边完全重叠。该梯形形状的第二反射面152a的平行的两个边中的长边152ac上的点之中,距离LED芯片111a的光轴S最远的点与光轴S间的距离L7例如为27mm。
图15B所示的以第一反射面151a为基准时第二反射面152a的高度H10例如为5mm。另外,图15B所示的第二反射面132a相对于第一反射面151a的倾斜角度θ5例如为100°。
第二壁部15212是以作为平面的第三反射面152b为主面的平板状部件,对应于沿X方向俯视时的反射部件150的正方形外形形状的边部。第三反射面152b为矩形形状,其一个边152ba与20边形形状的第一反射面131a的一个边完全重叠。矩形形状的第三反射面132b的与该一个边132ba相对的边上的点之中,距离LED芯片111a的光轴S最近的点与光轴S间的距离L8例如为19.1mm,小于距离L7。
图15A所示的以第一反射面151a为基准时第三反射面152b的高度H11例如为3mm,低于高度H10。并且,图15A所示的第三反射面152b相对于第一反射面151a的倾斜角度θ6例如为95°,小于倾斜角度θ5。
连接部15213是以第四反射面152c为主面的板状部件。第四反射面152c分别与20边形形状的第一反射面151a的一个边、梯形形状的第二反射面152a的一个边以及矩形形状的第三反射面152b的一个边相连。第四反射面152c相对于第一反射面151a的倾斜角度,随着从第二反射面152a一侧向第三反射面152b一侧去而连续减小。本实施方式中,第四反射面152c相对于第一反射面151a的倾斜角度,随着从第二反射面152a一侧向第三反射面152b一侧去而从100°连续减小至95°。如图16所示,从与光轴S平行的方向,即从X方向观看反射部件150时,第一壁部15211的上端、第二壁部15212的上端和连接部15213的上端位于同一直线上。即,从与光轴S平行的方向,即从X方向观看反射部件150时,第一壁部15211的上端和第二壁部15212的上端位于同一直线上。
基部151和倾斜部152由高亮度PET、铝等形成。基部151和倾斜部152的厚度例如为0.1~0.5mm。
本实施方式中,基部151的第一反射面151a以及倾斜部152的第二反射面152a、第三反射面152b和第四反射面152c的全反射率为94%。这些面的全反射率为90%以上,优选100%。
反射部件150所包括的基部151和倾斜部152优选形成为一体,并且,多个发光装置11各自具备的各反射部件150优选彼此形成为一体。作为将多个反射部件150一体成型的方法,在反射部件150由发泡PET构成的情况下,能够列举挤压成型加工,在反射部件150由铝构成的情况下,能够列举冲压加工。
另外,该第三实施方式中,反射部件150的沿X方向俯视时的外形形状为一个边40mm的正方形形状,但该正方形形状的一个边的长度能够在20mm~60mm的范围内适宜地设定。另外,第一壁部15211的高度H10为5mm,第二壁部15212的高度H11为3mm,因此高度之差为2mm,但该高度之差能够在1mm~4mm的范围内适宜地设定。另外,第一壁部15211的倾斜角度θ5为100°,第二壁部15212的倾斜角度θ6为95°,因此倾斜角度之差为5°,但该倾斜角度之差能够在大于0°小于等于45°的范围内适宜地设定。此外,第一壁部15211的倾斜角度θ5和第二壁部15212的倾斜角度θ6能够以产生该倾斜角度之差的方式,分别在大于90°小于等于120°的范围内适宜地设定。另外,本实施方式中,距离L7为27mm,距离L8为19.1mm,因此距离L8小于距离L7,但只要距离L8为距离L7以下即可,距离L7和距离L8能够分别在15mm~30mm的范围内适宜地设定。
根据具备以上第一实施方式~第三实施方式那样的背光单元1的液晶显示装置100,通过背光单元1能够对作为被照射体的扩散板3照射强度在其面方向上均匀的光,因此对于与扩散板3平行设置的液晶面板2,能够照射强度在其面方向上均匀的光。由此,液晶显示装置100能够显示高质量的图像。
本发明在不脱离其精神或主要特征的前提下,能够以各种方式实施。因而,上述实施方式在所有方面均仅为示例,本发明的范围由权利要求的记载表示,不受说明书内容的任何约束。并且,属于权利要求的范围内的变形或变更均在本发明的范围内。
附图标记说明
1背光单元
2液晶面板
12印刷基板
12a安装面
100液晶显示装置
111aLED芯片
111b基座
112透镜
112a上表面
112b侧面
113、130、150反射部件
114、131、151基部
115、132、152倾斜部
11511、13211、15211第一壁部
11512、13212、15212第二壁部
Claims (7)
1.一种发光装置,其用于对被照射体照射光,该发光装置的特征在于,包括:
射出光的发光部;和
设置在所述发光部的周围的反射部件,所述反射部件包括在与所述发光部的光轴垂直的方向上延伸的基部和从该基部起倾斜地延伸的倾斜部,所述倾斜部包括第一壁部和第二壁部,所述第二壁部的自所述基部起的高度比所述第一壁部的自所述基部起的高度低,所述第二壁部与所述发光部的距离比所述第一壁部与所述发光部的距离近。
2.一种发光装置,其用于对被照射体照射光,该发光装置的特征在于,包括:
射出光的发光部;和
设置在所述发光部的周围的反射部件,所述反射部件包括在与所述发光部的光轴垂直的方向上延伸的基部和从该基部起倾斜地延伸的倾斜部,所述倾斜部包括第一壁部和第二壁部,所述第二壁部的自所述基部起的高度比所述第一壁部的自所述基部起的高度低,并且所述第二壁部相对于所述基部的倾斜角度比所述第一壁部相对于所述基部的倾斜角度小,所述第二壁部与所述发光部的距离比所述第一壁部与所述发光部的距离近。
3.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于:
所述第一壁部被设置在所述反射部件的角部。
4.如权利要求1或2所述的发光装置,其特征在于:
从与所述光轴平行的方向观看所述反射部件时,所述第一壁部的上端与第二壁部的上端位于同一直线上。
5.如权利要求4所述的发光装置,其特征在于:
所述第一壁部和所述第二壁部连续地连接。
6.一种照明装置,其特征在于:
包括多个权利要求1~5中任一项所述的发光装置,多个发光装置被排列配置。
7.一种显示装置,其特征在于,包括:
显示面板;和
用于从背面侧对所述显示面板照射光的、包括权利要求1~5中任一项所述的发光装置的照明装置或权利要求6所述的照明装置。
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---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |