JP2014165190A - 発光装置の積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便に明るさを調整可能な発光装置及び複数の発光装置の積層体を提供する。
【解決手段】発光装置の積層体１５０は、第１発光装置１００Ａと、第１発光装置１００Ａと重なるように配置された第２発光装置１００Ｂと、を備える。第１発光装置１００Ａは、長手方向に延び、複数の貫通孔５０を有する第１基板１０と、第１基板１０上に配置される複数の第１発光素子３０と、複数の第１発光素子３０を封止する複数の第１封止部材２０と、を有する。第２発光装置１００Ｂは、長手方向に延びる第２基板１０’と、第２基板１０’上に配置され、複数の貫通孔５０から露出される複数の第２発光素子３０’と、複数の第２発光素子３０’を封止する複数の第２封止部材２０’と、を有する。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、可撓性の基板を備える発光装置の積層体に関する。

従来、可撓性の基板上に配置された複数の発光素子を備える発光装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、ロール状に巻かれたフレキシブル基板を引き出しながら発光素子を配置した後に巻き取るというロールｔｏロール方式が採用されている。このようにロール状に巻き取られた発光装置は、保管又は輸送する場合の取り扱い性が良い。

特開２０１１−２２８６０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、用途に応じて発光素子の数密度を増加させることはできない。そのため、発光装置の明るさを調整したい場合には、基板上に配置される発光素子の数を増減するために、発光装置の全体構成を設計変更しなければならない。特に、フレキシブル基板では一般的に片面配線のため、配線の引き回しに制約があり、マトリックス配線等ができない。また、配線を複雑にすると放熱エリアを確保できず発光素子の温度上昇を招く。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡便に明るさを調整可能で、放熱特性も改善された発光装置の積層体を提供することを目的とする。

本発明に係る発光装置の積層体は、第１発光装置と、第１発光装置と重なるように配置された第２発光装置と、を備える。第１発光装置は、長手方向に延び、複数の貫通孔を有する第１基板と、第１基板上に配置される複数の第１発光素子と、を有する。第２発光装置は、長手方向に延びる第２基板と、第２基板上に配置され、複数の貫通孔から露出される複数の第２発光素子と、を有する。

本発明によれば、簡便に明るさを調整可能な発光装置の積層体を提供することができる。

発光装置の一実施形態を示す図１Ｂの発光装置のＡ−Ａ’線概要断面図である。 発光装置の一実施形態を示す概要平面図である。 複数の発光装置の積層体の一実施形態を示す概要平面図である。 発光装置の別の実施形態を示す概要平面図である。 図２Ａの部分拡大図である。 発光装置の別の実施形態を示す概要平面図である。 発光装置の別の実施形態を示す概要平面図である。

本発明の発光装置の積層体は、２つ以上の発光装置を重ねることによって構成される。２つ以上の発光装置は、互いに貼り合わせられていてもよいし、互いに係止されていてもよい。２つ以上の発光装置の主な構成はほぼ同じである。以下、発光装置の構成について説明する。発光装置は、主として、基板と、発光素子と、樹脂層と、封止部材とを備える。

（基板）
基板は、少なくとも、基体と、この基体の上に設けられた複数の配線部と、配線部上に設けられた被覆膜と、を備える。基板は、いわゆるフレキシブル基板であることが好ましい。

基体は、発光装置の母体となる部材であり、可撓性を有する。基体は、可撓性を有する限り、目的や用途等に応じて、また、発光素子の実装、光反射率、他の部材との密着性などを考慮して、適切な材料を用いて形成することができる。そのような材料としては、例えば、プラスチック、金属箔等の絶縁性又は導電性材料で構成されたものが挙げられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミドなどの樹脂が好ましい。特に、発光素子の実装にはんだを用いる場合には、耐熱性の高いポリイミドを用いることがより好ましい。また、基体を形成する材料に、光反射率の高い材料（例えば、酸化チタン等の白色フィラーなど）を含有させていてもよい。

基体の厚みは可撓性を損なわない範囲で、例えば、１０μｍ〜５００μｍ程度が挙げられ、１０μｍ〜２００μｍ程度、１０μｍ〜１００μｍ程度、あるいはフィルム状であることが好ましい。

基体は、目的や用途等に応じて、適切な形状（大きさ、長さ、幅）とすることができる。基体は、実質的に基板の形状を規定し、その形状は、例えば、四角形、長方形、多角形、円形、楕円形及びそれらを組み合わせた形状等が挙げられる。本発明の発光装置を直管型の照明装置などに使用する場合には、長手方向に延長した細長い形状とすることが好ましい。例えば、長手方向の長さと短手方向の長さとの比は、５〜２００：１程度が挙げられ、５〜１００：１程度、１０〜３０：１程度、１０〜２０：１程度がより好ましい。可撓性の基体は、湾曲又は屈曲など、変形させて用いることができるため、例えば、発光装置を１つ用いる場合、それが組み込まれる筐体の幅、長さよりも、数ｍｍ〜数ｃｍ程度の大きいものを用いることができる。また、複数個用いる場合でも、それぞれを合わせた外縁が筐体より数ｍｍ〜数ｃｍ程度大きくなるようなものを用いてもよい。

例えば、直管型照明用の光源、具体的には、約１２０ｃｍの直管型（４０型）照明の場合、幅が０．５ｃｍ〜５ｃｍで、長さが１００ｃｍ〜１５０ｃｍの基体を用いた発光装置を１つ用いてもよく、幅が０．５ｃｍ〜５ｃｍで、長さが２０〜７０ｃｍの基体を用いた発光装置を複数用いてもよい。

また、液晶テレビのバックライト光源などに用いる場合は、用いる液晶の大きさ（インチ数）に合わせて、適切な形状（大きさ、長さ、幅）とすることができる。例えば、５５インチの液晶テレビのバックライト光源として直下型で使用する場合、幅が８０ｍｍ、長さが６８０ｍｍの基体を１５個用いてもよく、幅が４０ｍｍ、長さが６８０ｍｍの基体を３０個用いてもよい。

同様に、５５インチの液晶テレビのバックライト光源としてエッジ型で使用する場合、幅が３ｍｍ〜２０ｍｍ、長さが３４０ｍｍの基体を４個用いてもよく、幅が３ｍｍ〜２０ｍｍ、長さが６８０ｍｍの基体を２個用いてもよい。

可撓性の基体は、このような長尺形状の基体（基板）を、複数個分合わせてロールｔｏロール方式で製造することができる。この場合、基体にスプロケットホールを有していてもよい。

複数の配線部は、導電部材として形成されており、基体の一面上に配置され、発光素子に直接または間接的に接続される。配線部は、例えば、銅及びアルミニウム等の金属又は合金の単層又は積層構造の導電性薄膜によって形成することができる。ただし、貼り合わせる部分に配線部が重なる場合には、貼り合わされた部分でショートしないように、絶縁部材で被覆する必要がある。２つの基板を導通させる場合は、貼り合わせた部分で導通を取ってもよい。

配線部の厚みは、その可撓性を損なわない厚みであることが好ましく、例えば、８μｍ〜１５０μｍ程度が挙げられる。

複数の配線部の形状（パターン）は、特に限定されるものではなく、通常、発光素子を搭載又は発光素子に接続される基板等における配線の形状又はパターンと同様又は準じた形状等、さらに放熱性及び／又は強度等を考慮した形状とすることが好ましい。例えば、クランク形状、三角形、四角形等の多角形、円、楕円等の角のない形状、これらの形状に部分的に凹凸を有する形状等の１種又はこれらを組み合わせた形状が挙げられる。なお、配線部の角部は、丸みを帯びていることが好ましい。

複数の配線部は、互いに離間するように配置されている。このような配線部は、正負一対として構成されていればよく、正負一対の配線部を構成する、導電に寄与し得るそれぞれの配線部の数は特に限定されない。例えば、一対の配線部のそれぞれが、１つの配線部のみによって構成されていてもよいし、複数の配線部によって構成されていてもよい。

配線部は、比較的大面積で、種々の形状を有する配線部を組み合わせて配置することにより、発光装置の配置自由度を高めることができる。例えば、基体が長方形の場合には、長手方向に３個ずつ、短手方向に２個ずつ並べられた６個の発光素子を１ブロックとして並列に接続し、長手方向に並べられた１２ブロックを、正負一対の配線部によって直列に接続することなどが可能になる。また、基体が略正方形、円形又は楕円形状であり、１つの発光素子を通常の正負それぞれの配線部に接続したものであってもよい。

また、発光素子に直接または間接的に電気的に接続されるこれらの配線部（つまり、導電に寄与する配線部）に加えて、同様又は異なる形状等であって、通電に寄与しない配線部が配置されていてもよい。この通電に寄与しない配線部は、放熱部材又は発光素子の載置部として機能させることができる。例えば、基体が長手方向に延長した細長い形状の場合には、この通電に寄与しない配線部は、長手方向の端部まで延長され、短手方向において、配線部の両側に配置されることが好ましい。また、配線部は、配線部への電源の供給を可能とする端子を配置しておくことが好ましい。これにより、外部電源から発光素子に給電することができる。

このような配線部は、その一部を可撓性基体の略全体に配置（好ましくは、切れ目なく配置）させる場合には、基板が湾曲した場合などの発光素子及び後述する封止部材への応力負荷を軽減することができる。具体的には、配線部は、長手方向に延長した細長い形状の基体において、その長手方向に延長して長く配置させることが好ましく、長手方向の１／３〜１倍の長さで配置させることがより好ましい。

上述したように、複数の配線部は、基体の一表面においてそれぞれ分離されているため、その分離のために、配線部が設けられていない溝部（すなわち、基体が露出している部分）を有していることになる。溝部は、配線部間に配置されることから、その形状は配線部の形状に対応しており、例えば、クランク形状が挙げられる。溝部の幅は、配線部の幅より狭いこと、言い換えると、配線部が広い面積で設けることが好ましく、例えば０．０５ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることができる。

溝部には配線部が設けられていないため、溝部に沿って折れ曲がりやすい。そこで、第１発光装置と第２発光装置とを重ねたときに、第１基板の溝部の位置と第２基板の溝部の位置が、なるべく重ならないようにすることが好ましい。これにより、一方の基板の溝部を他方の基板の配線部で補強することができ、基板の折れ曲がりを抑制することができる。

配線部（導電に寄与する／寄与しない配線部の双方を含む）は、基体の一面において、できるだけ広い面積で設けられることにより、放熱性を高めることができる。

また、可撓性を有する基体を用いる場合、配線部が基体の一表面において全面に比較的大面積で配置されていることにより、その可撓性を保持しながら、かつ、適度な強度を付加することができ、可撓性基板の屈曲による配線部の断線、基板自体の破断等を有効に防止することができる。具体的には、基体の面積に対して５０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、８０％以上、８５％以上９０％以上の面積で配線部を設けることがさらに好ましい。また、配線部の電気的な分離が必要な場合には、それが確保できるように、９９％程度以下、９８％程度以下、９５％程度以下の面積で配置されることが好ましい。特に、このように広い面積で形成された配線部を持つ発光装置を２つ以上重ねることにより、放熱性を飛躍的に向上させることができる。

配線部を被覆する被覆膜は、発光素子から出射される光の反射膜として機能し得るものが好ましい。この被覆膜は、後述するように、その一部に配線部を露出するような開口を有しており、この開口を除いて、基板の表面の略全面を被覆していることが好ましい。また、上述した配線間の溝部も被覆していることが好ましい。

開口は、発光素子を正負一対の配線部に接続するために、配線部を露出するように設けられている。開口の形状及び大きさは、特に限定されるものではなく、発光素子の配線部への電気的な接続を可能とする最小限の大きさが好ましい。

１つの基板における開口の数は特に限定されるものではなく、例えば、１つの基板に搭載する発光素子の数に応じて適宜決定することができる。

通常、発光装置としての出力及び配光等に応じて必要な発光素子の数及び配置が調整され、それによって開口の数及び位置が決定される。開口は、搭載する発光素子の数と同じであってもよいし、異なっていてもよい。例えば、発光素子を２０個搭載する場合であって、１つの発光素子と１つの開口内に載置する場合は、被覆膜には２０個の開口が配置される。あるいは、1つの開口に２つ以上の発光素子を載置させる場合、１０個以下の開口が配置される。

場合によっては、必ずしも開口内に発光素子が載置されていなくてもよい。例えば、発光装置をいくつかのランク（例えば、出力の異なる発光装置）に作り分ける場合、同じ基板（すなわち、被覆膜に設けられる開口の数及び配置が同じもの）を用いて、開口内に搭載する発光素子の数を変えることで、出力を異ならせることができる。この場合、発光素子が搭載されていない開口が生じる。また、上述した端子など、発光素子に通電させるための部材等を配置する領域に、被覆膜のない領域（開口）が形成されていてもよい。

フリップチップ実装する場合は、１つの開口内に溝の一部を露出させるのが好ましい。

被覆膜は、樹脂、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジン、ＰＰＡ、シリコーン樹脂、ユリア樹脂等により形成することができる。また、被覆膜は、発光素子の出射光及び後述する波長変換部材により変換された波長の光を反射する材料によって形成されることが好ましい。従って、上述した樹脂に、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＭｇＯ等のフィラーを含有させることが好ましい。

被覆膜は、比較的薄い厚みで設けることが好ましく、特に、被覆膜よりも高い位置に発光素子の上面が位置するように設けることが好ましい。具体的には、被覆膜の膜厚は、５μｍ〜５０μｍ程度が挙げられる。

このように構成される基板は、可撓性を有する。これによって、種々の適用に対して、発光素子が搭載されたそのままの形態で又は適宜形状を変形させて利用することができる。基板の合計厚みは、上述した各構成部材の厚みによって調整することができるが、例えば、０．０５〜０．１５ｍｍ程度、好ましくは０．０７〜０．１２ｍｍ程度とすることができる。基板は、上述した基体、配線部及び被覆膜をそれらの間に接着剤等（例えば、シリコーン系接着剤、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤等、厚み：数μｍ〜数十μｍ）を介在させて積層させてもよいし、めっき、熱圧着等を利用して積層させてもよい。

基板の重量は、基体、配線部、被覆膜の材料及び厚み、開口の大きさ及び数等によって適宜調整することができるが、例えば、１ｇ／ｃｍ^２以下、０．７ｇ／ｃｍ^２以下、０．４ｇ／ｃｍ^２以下、０．1ｇ／ｃｍ^２以下とすることが好ましい。従って、これに搭載する発光素子等の重量を加算しても、非常に軽量な発光装置を実現することができる。

また、本実施形態では、２つの発光装置を重ねて使用することが想定されている。例えば、具体的には、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、シリコーン系の接着剤や両面テープによって、第１発光装置の裏面に第２発光装置の表面を貼り付けて使用する。そのため、基板には、第２発光装置の発光素子を第１発光装置の表面に露出させるための貫通孔が形成されている。

貫通孔は、発光装置の表面から裏面まで貫通する。貫通孔のサイズは、封止部材を収容できる程度であることが好ましいが、発光素子の出射光を通過させることができる程度であればよい。従って、貫通孔のサイズは、発光素子よりも大きければよく、封止部材の上部は貫通孔から突出していてもよいし、突出していなくてもよい。

また、ロール状に巻く際のたわみを考慮し、貫通孔を長手方向に長めに形成してもよい。

第１発光装置における貫通孔の位置は、第２発光装置における発光素子の位置に対応していればよい。従って、第２発光装置に複数の発光素子が長手方向に沿って並べられている場合には、第１発光装置は、長手方向に沿って並べられた複数の貫通孔を有することが好ましい。この場合、貫通孔のピッチは、発光素子のピッチと同等であることが好ましいが、発光素子のピッチの整数倍であればよい。

貫通孔は、配線部を避けて形成されていることが好ましい。貫通孔の縁に配線が露出すると、ショートのおそれがあるからである。

なお、第１発光装置と第２発光装置の構成は、互いに異なっていてもよい。例えば、第１発光装置の裏面に第２発光装置の表面を貼り付けて使用するのであれば、第２発光装置には貫通孔が形成されていなくてもよい。また、第２発光装置の表面であって、第１発光装置の裏面に張り付けられる部分は表面に露出しないため、反射膜として機能する被覆膜を備える必要がない。

（発光素子）
発光素子は、被覆膜から露出した配線部に電気的に接続されて、基板上において複数配置されている。特に、基板上の上述した被覆膜の開口内において、２つの配線部を跨いで又は１つの配線部上に配置されることが好ましい。このような配置により、発光素子を正負一対の配線部に容易に電気的に接続することができる。

複数の発光素子は、発光装置として必要な出力及び配光を充足するように、その個数及び／又は色調及び／又は配置が決められる。従って、これに応じて、上述したように、配線部及び／又は被覆膜の開口部等の形状及び位置等が調整され、そこに、発光素子が載置される。

発光素子は、半導体構造と、ｐ側電極と、ｎ側電極とを有する。

半導体構造は、例えば、透光性を有するサファイア基板上に順次積層された窒化ガリウム系半導体からなるｎ型層、活性層及びｐ型層等によって形成することができる。ただし、窒化ガリウム系半導体に限らず、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族半導体のいずれを用いてもよい。

ｎ側電極及びｐ側電極は、公知の電極材料の単層膜又は積層膜によって形成することができる。

発光素子は、基板上に、フリップチップ実装されていてもよいし、フェイスアップ実装されていてもよい。

フリップチップ実装される場合には、発光素子のｐ側電極及びｎ側電極は、一対の接合部材を介して一対の配線部にそれぞれ接続される。接合部材としては、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ａｕ−Ｓｎ系等のはんだ、Ａｕ等の金属のバンプ等を用いることができる。

フェイスアップ実装される場合には、発光素子は、樹脂などの絶縁性接合部材、上述の導電性の接合部材によって基体上（配線部上）に固定され、ワイヤによって配線部に電気的に接続される。発光素子の基板が導電性の場合は、上述の接合部材によって電気的に接続される。

基板の一表面には、発光素子のみならず、電子部品（上述の保護素子や関連部品を含む）が配置される。このような電子部品は、発光素子が載置された開口内に、発光素子と一緒に配置してもよいし、別途開口を設け、その開口内に配置してもよい。ただし、電子部品は、発光素子からの光を吸収しにくい位置に配置されることが好ましい。例えば、複数個の発光素子が直列接続された配線部に１つの保護素子を、発光素子の配置に関係なく、端子付近に載置させるなど、任意の位置に載置させることが好ましい。

発光素子は、その構造、その構成材料、印加電圧等によって、その明るさを調整することができる。また、発光装置において、発光素子の数を増減することにより、発光装置自体の明るさを調整することができる。従って、本発明の発光装置は、発光素子の種類及び／又は数等を適宜調整することにより、例えば、直管型（４０型）照明用の光源の場合、発光素子の合計明るさは、色温度５０００Ｋにおいて３０００ｌｍ以上の明るさを実現することができる。これによって、従来から使用されている直管、環形及びコンパクト形等の種々の形状の蛍光灯等に相当する又はこれ以上の特性を維持しながら、より小型／軽量で、種々の適用部位又は場所、形態で利用することができる。

また、バックライト用の光源の場合、発光素子の合計明るさは、色温度２００００Ｋにおいて９０００ｌｍ以上の明るさを実現することができる。これによってガラスエポキシなどのリジット基板にＬＥＤを実装させたＬＥＤモジュールに比べて、さらに、従来の蛍光灯に比べて、一層自由度を確保することができ、従来の蛍光灯や冷陰極管等では実現できなかった種々の部位又は場所、形態で利用することが可能となる。

例えば、１つの発光装置における発光素子の数（密度）は、０．０５個〜１０個／ｃｍ^２とすることができる。このような発光素子の密度は、上述した基板を利用することにより、発光素子の支持強度、発光素子の放熱性、電圧供給などを適切に調整することができるため、実現することが可能となる。

また、２つの発光装置を重ねて使用することによって、容易に発光素子の密度を増加することができる。このように、２つの発光装置を重ねて発光素子の密度を増加することによって、上記以上の明るさを得ることができる。

また、同等の明るさを得られればよいのであれば、２つの発光装置を重ねて使用する場合には、各発光装置における発光素子の密度を１／２にすることができる。そのため、発光装置を緻密かつ微細な構成にする必要がなく、例えば配線の引き回しが容易になるので、発光装置の製造コストを低減することができる。また、各発光装置における発光素子の密度を低くすることができるので、放熱性を高めることができ、発光素子が発する熱の影響を受けにくくすることができる。

さらに、２つの発光装置を個別に制御することができるため、２つの発光装置の発光素子をすべて点灯するだけでなく、例えば１つの発光装置の発光素子だけを点灯させたり、或いは２つの発光装置の発光素子を交互に点灯させることができる。

（樹脂層）
樹脂層は、任意に発光素子の側方（外周）において、例えば、被覆膜に設けられた開口内、被覆膜の開口の外周又は開口内から開口の外周、つまり、被覆膜上にまでおよんで配置されていてもよい。また、配線部の有無にかかわらず、例えば、配線部間の溝部及び／又は発光素子の直下に配置されていてもよい。

樹脂層は、発光素子の外縁（側面）に接していることが好ましい。通常、発光素子の基板上への搭載は、接合部材等を用いて行うが、この接合部材及び／又は基体の一部表面（例えば、配線部等）等は、樹脂層を構成する材料よりも、通常、光による劣化が生じやすい。従って、発光素子の近傍において、この接合部材及び／又は基体の一部表面等が樹脂層に被覆されるように配置されることが好ましい。これによって、発光素子から出射される比較的強い光を接合部材及び／又は基体等に直接照射されることがなくなるため、発光装置を構成する部材の光劣化を効果的に防止することができる。

樹脂層の発光素子と反対側の端部は、後述する封止部材の外縁内であってもよいし、外縁と一致してもよいし、外縁外であってもよい。なかでも、略外縁と一致するか、外縁外に配置することが好ましい。これにより、樹脂層と封止部材との接触面積を確保しやすくなるために、より強固に、封止部材を発光装置、特に、樹脂層に密着させることができる。

言い換えると、樹脂層の大きさ、つまり、発光装置を光取り出し方向から見た場合の平面積は、発光素子の平面積を除いた封止樹脂の平面積に対して、同等であってもよいし、大きくてもよいし、小さくてもよい。特に、発光素子の平面積を除いた封止樹脂の平面積の１／５〜３倍程度、１／４〜３倍程度が好ましく、１／３〜１．５倍がより好ましい。このように、樹脂層が配置する平面積が大きければ、後述するように、封止部材との接触面積が増大するため、両者の密着性により、発光装置の封止部材の密着性をより一層強固なものとすることができる。

樹脂層は、例えば、数μｍ〜数百μｍ程度の範囲内の膜厚で配置することができる。特に、発光素子に接触する部分は、発光素子の側面の高さに相当する膜厚以下であることが好ましい。樹脂層が、開口内全体に配置される場合には、開口の縁と接触する部分は、開口の深さに相当する膜厚以下であることが好ましい。特に、発光素子から、その外側（発光素子の中心に対して外側）に向かって減少する厚みであることが好ましい。

樹脂層は、例えば、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等をベースポリマーとして含有する樹脂によって形成することができる。なかでも、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等をベースポリマーとして含有する樹脂が好ましい。ここで、ベースポリマーとは、樹脂層を構成する材料中、最も含有重量が多い樹脂を意味する。また、樹脂層は、例えば、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＭｇＯなどの反射材及び／又は拡散材を含有させることが好ましい。これにより、効率よく光を反射させることができる。

樹脂層を構成する材料は単独で又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。これにより、光の反射率を調整することができ、また、樹脂の線膨張係数を調整することが可能となる。

特に、樹脂層は、封止部材と同一ポリマー、特に、樹脂層を構成するベースポリマーが封止部材と同一のポリマーを含んで形成されることが好ましく、封止部材のペースポリマーと同一のポリマーをベースポリマーとして含んで形成されていることがより好ましい。これによって、封止部材が樹脂層と接触する部位において、両者の適合性、融和性及び相溶性が良好であるために、樹脂層との密着性をより一層確保することができ、封止部材の発光装置における強固な密着性を実現することができる。

なお、貫通孔は樹脂層よりも大きく形成されることが好ましい。第１基板と第２基板を重ねたときに樹脂層が干渉しないように密着することが可能だからである。

（封止部材）
封止部材は、基板上において、発光素子を封止（被覆）する。１つの発光素子は、１つの封止部材で被覆することが好ましいが、２つ以上の発光素子が１つの封止部材に封止されていてもよい。この場合、第１発光装置の第１発光素子と、第２発光装置の第２発光素子とを同じ封止部材で（例えばライン状に）封止してもよい。この時、第１発光素子と第２発光素子は同一回路で駆動するようにされていても良いし、別回路とされていても良い。封止部材は、発光素子からの光に対して透光性で、かつ、耐光性及び絶縁性を有するものが好ましい。この封止部材は、上述した被覆膜の開口の全てを被覆するように配置されていることが好ましいが、開口の一部を被覆しないように配置されていてもよい。ここでの透光性とは、発光素子の出射光の６０％程度以上を透過する性質、好ましくは７０％以上又は８０％以上の光を透過する性質を意味する。

封止部材は、具体的には、シリコーン樹脂組成物、変性シリコーン樹脂組成物、エポキシ樹脂組成物、変性エポキシ樹脂組成物、アクリル樹脂組成物等、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂及びこれらの樹脂を少なくとも１種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂によって形成することができる。

封止部材は、発光素子から出射される光を吸収して異なる波長の光に変換する蛍光体等の波長変換部材を含有していることが好ましい。このような波長変換部材としては、例えば、酸化物系、硫化物系、窒化物系の蛍光体などが挙げられる。例えば、発光素子として青色発光する窒化ガリウム系発光素子を用いる場合、青色光を吸収して黄色〜緑色系発光するＹＡＧ系、ＬＡＧ系、緑色発光するＳｉＡｌＯＮ系（βサイアロン）、赤色発光するＳＣＡＳＮ、ＣＡＳＮ系の蛍光体を単独で又は組み合わせて用いることが好ましい。特に、液晶ディスプレイ、テレビのバックライト等の表示装置に用いる発光装置では、ＳｉＡｌＯＮ系蛍光体とＳＣＡＳＮ蛍光体とを組み合わせて用いることが好ましい。また、照明用途としては、ＹＡＧ系又はＬＡＧ系の蛍光体とＳＣＡＳＮ又はＣＡＳＮ蛍光体とを組み合わせて用いることが好ましい。

また、封止部材は、光散乱材（硫酸バリウム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化珪素など）を含有していてもよい。

封止部材の形状は、特に限定されるものではないが、発光素子から出射される光の配光性及び指向性を考慮して、凹レンズ又は凸レンズとすることが好ましい。従って、封止部材は、半球状であっても良いし、基板の長手方向に沿って長い半円柱状であってもよく、なかでも、半球形状の凸レンズとすることが最も好ましい。

封止部材の大きさは、特に限定されず、発光装置の輝度、指向性等を考慮して適宜調整することができる。特に、封止部材は、樹脂層との接触面積をより広く確保できる大きさとすることが好ましいが、基板として可撓性基板を用いる場合には、可撓性基板の可撓性を損なわない程度の大きさであることが好ましく、例えば、発光素子の全てを被覆することができる大きさ以上であって、発光素子の一辺の長さの２倍程度の径又は長さ以上とするのが好ましく、８倍程度以下とすることがより好ましく、５〜６倍程度であることがさらに好ましい。具体的には、一辺（直径）１ｍｍ〜４ｍｍ程度が挙げられる。

封止部材は、その外縁が、被覆膜上に配置されていてもよいし、被覆膜の開口内に配置されていてもよい。

封止部材は、発光素子を被覆する限り、発光素子に直接接触していなくてもよく、発光素子との間に空洞を有していてもよいし、発光素子の上方では、発光素子に接触するが、発光素子の外周では、基板を構成する被覆膜及び配線層と必ずしも直接接触せず、後述する樹脂層を介して配置されていてもよい。

また、２つの発光装置を重ねて使用する際に、第１封止部材と第２封止部材とはそれぞれの発光装置にあらかじめ形成されていてもよいし、重ねた後で形成してもよい。具体的には、第１発光素子を封止する第１封止部材を有する第１発光装置を、第２発光素子を有する第２発光装置上に重ね合わせる場合には、第１発光装置を第２発光装置上に重ねた後に、第２発光素子を封止する第２封止部材を形成してもよい。この場合、第２封止部材は、その周縁が第１発光装置の第１基板を被覆していてもよい。つまり、第２封止部材は、第１発光装置の第１基板及び第２発光装置の第２基板に跨って配置されていてもよい。これにより、第１基板と第２基板の接着強度を更に高めることができる。

（特徴）
本実施形態に係る発光装置の基板には、貫通孔が形成されている。そのため、第１発光装置に第２発光装置を貼り合わせて積層体を形成することで、単体の発光装置に比べて発光素子の密度を増加させることができる。また、第１及び第２発光装置を個別に制御できるため、発光素子を様々なバリーションで点灯させることができる。従って、用途に応じて簡便に明るさを調整することができる。

また、第１基板と第２基板とで、異なる色を発光させてもよい。例えば、第１基板では白色発光させ、第２基板では赤色発光することにより、照明用途に適した電球色を実現することができる。液晶バックライト用途であれば、２つの基板をそれぞれＣ（シアン）とＲ（レッド）又はＭ（マゼンタ）とＧ（グリーン）又はＹ（イエロー）とＢ（ブルー）に分けることで、各色の電流値を容易に調整可能とすることができる。また、さらに第３基板を用いて３枚の基板を重ねることでＲＧＢの組み合わせも可能となる。

また、発光装置は、上述したように、可撓性基体を用いた可撓性の基板を備え、従来の用途で必要とされる明るさ等の特性及び寿命等を維持／向上させながら、非常に小型／軽量化を実現することができる。つまり、本発明の発光装置は、少なくとも、基板、複数の発光素子及び封止部材を備え、その重量が１ｇ／ｃｍ^２以下を実現することができ、好ましくは、０．７ｇ／ｃｍ^２以下、０．４ｇ／ｃｍ^２以下、０．1ｇ／ｃｍ^２以下を実現することができる。また、より好ましくは、上述した外部電源を供給するための端子、保護素子、ヒューズ、抵抗等、発光装置をその形態で利用するために必要とされる関連部品を搭載した状態でも、その重量が１ｇ／ｃｍ^２以下を実現することができ、好ましくは、０．７ｇ／ｃｍ^２以下、０．４ｇ／ｃｍ^２以下、０．１ｇ／ｃｍ^２以下を実現することができる。従って、非常に軽量な発光装置が得られることになる。

また、別の観点から、例えば、直管の蛍光灯の代替として利用する場合には、例えば、約１２０ｃｍ×１．５ｃｍの面積の基板に対して、等間隔で９０〜１２０個（例えば、１００個）程度、約６０ｃｍ×１．７ｃｍの面積の基板に対して、等間隔で５０〜７０個（例えば、６０個）程度の発光素子が搭載されるが、このような形態の発光装置において、その総重量が１０ｇ以下、好ましくは、９ｇ以下、８ｇ以下、７ｇ以下を実現することができる。また、より好ましくは、上述した外部電源を供給するための端子、保護素子、ヒューズ、抵抗等、発光装置をその形態で利用するために必要とされる関連部品を搭載した状態でも、その総重量が１０ｇ以下、好ましくは、９ｇ以下、８ｇ以下、７ｇ以下を実現することができる。

以下に、本発明の発光装置についての具体的な実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態１の発光装置１００は、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、基板１０と、基板１０の表面に配置された発光素子３０と、基板１０上であって発光素子３０を被覆する封止部材２０とを有する。

基板１０は、ポリイミド（膜厚２５μｍ程度）からなる可撓性を有する基体１１と、その一面に設けられ、溝部１４によって分離された複数の配線部１２（銅箔、膜厚３５μｍ程度）と、その上に被覆された絶縁性を有する被覆膜１５（膜厚１５μｍ程度、酸化チタン含有エポキシ系樹脂からなる）とが、接着剤（エポキシ系接着剤）を介して積層された積層構造によって形成されている。配線部１２のうち、長手方向にわたって延長する配線部１３が、配線部１２への電源の供給を可能とする端子と接続されている。

基板１０は、１２０個の貫通孔５０を有する。各貫通孔５０は、基板１０の表面から裏面まで貫通するように形成されている。１２０個の貫通孔５０は、長手方向に沿って並べられている。各貫通孔５０は、平面視において、配線部１２，１３の内側に形成されている。１２０個の貫通孔５０のピッチは、１２０個の発光素子３０のピッチと同じである。また、貫通孔５０のサイズは、封止部材２０と同等である。

基板１０のサイズは、１１４１ｍｍ（長さ）×１５ｍｍ（幅）×０．０９ｍｍ（厚さ）のサイズ（面積１７１．１５ｃｍ^２）である。

基板１０は、発光素子３０との電気的な接続のために、その一部領域において、配線部１２間の溝部１４と、配線部１２とを、開口によって被覆膜１５から露出させている。

配線部１２は、クランク形状を有しており、溝の幅が０．３ｍｍ程度であることから、配線部１２、１３は、基板の全面積に対して７５％程度配置されていることになる。

発光素子３０は、半導体構造と、ｐ側電極と、ｎ側電極とを有する（図示せず）。半導体構造は、一部領域において、ｐ型半導体層及び発光層が除去されて、ｎ型半導体層が露出しており、その露出面にｎ側電極が形成されている。ｐ型半導体層の上面にはｐ側電極が形成されている。従って、ｎ側電極とｐ側電極とは、半導体構造に対して同じ面側に形成されていることとなる。

このような発光素子３０は、基板１０の被覆膜１５から露出した一対の配線部１２に、ｎ側電極及びｐ側電極が配置された面を下に向けて、接合部材３５によって電気的に接続されている。

発光素子３０は、例えば、図１Ｂにおいて、Ｘで表された範囲に、等間隔で、２４個直列配列されており、さらに、この直列配列を５つ並列配列して、合計１２０個直線状に配置されている。

基板１０表面の発光素子３０が配置された領域の周囲及びその直下の一部には、樹脂層４０が配置されている。樹脂層４０は、例えば、酸化チタンが３０重量％程度含有されたシリコーン樹脂によって形成されている。

この樹脂層４０は、発光素子３０の外縁、かつ接合部材３５上から、発光素子の外周であって、被覆膜１５の開口内の全部及び被覆膜１５上に及んで配置している。樹脂層４０の厚みは、発光素子３０側においては、発光素子３０の高さと略同じ厚みであり、接合部材３５上においては徐々に薄くなり、被覆膜１５上において、１０μm程度の厚みとなっている。樹脂層４０は、発光素子３０側の端部から、その反対側の端部までの長さが１ｍｍ程度である。

樹脂層４０が、発光素子３０の外周において比較的大面積で配置される場合には、封止部材２０を樹脂層４０とより大面積で接触させることができるために、封止部材２０を、基板１０に対して、強固に密着させることができる。また、樹脂層４０は、接合部材３５、配線部１２よりも、反射率が高いため、より一層効率的に発光素子からの光取り出しを行うことができる。

発光素子３０が搭載された基板１０上であって、発光素子３０、その周囲に配置された樹脂層４０、この樹脂層４０直下から発光素子３０の外側に配置された被覆膜１５の上に、封止部材２０が形成されている。封止部材２０は、例えば、蛍光体（ＬＡＧ及びＳＣＡＳＮ）が合計１０重量％程度含有されたシリコーン樹脂によって形成されている。つまり、封止部材２０は、樹脂層を構成するポリマーと同種のポリマーを含む。

封止部材２０の外縁ａは、基板１０の被覆膜１５上に配置されている。封止部材２０は、ポッティング等によって、半円球状に成形されている。封止部材２０の直径は、例えば、３．５ｍｍ程度である。

封止部材２０が、樹脂層４０と同一のベースポリマーを含有して配置されるために、両者の密着性を確保することができる。特に、この発光装置１００では、樹脂層４０の全表面及び被覆膜１５上に配置されている部分の全側面において、樹脂層４０と封止部材２０とが接触するために、より一層両者の接触面積を確保することができる、さらに、同一のベースポリマーを含有して配置されているために、両者の適合性、融和性及び相溶性が良好であるために、密着性をより強固なものとすることができる。

また、接合部材３５及び配線部１２の表面及びこれらの界面、配線部１２と被覆膜１５との界面を、樹脂層４０によって被覆することができるため、これらの部位の光劣化、光劣化による剥離等を効果的に防止することができる。

このように構成された発光装置を５つ準備し、５つの発光装置の総重量を測定し、得られた重量を５で除することにより、１つの発光装置の総重量を算出した。その結果、６．９４２ｇであった。従って、この発光装置は、０．０４ｇ／ｃｍ^２であり、発光素子が、０．７個／ｃｍ^２で配置されていることとなる。

また、この発光装置１００の明るさは、色温度５０００Ｋにおいて約３０００ｌｍであった。

本発明の発光装置は、非常に小型／軽量化を実現しながら、特性（明るさ等）及び寿命等を、従来の蛍光灯等に対して向上させることができる。その結果、より広範な種々の形態及び用途に適用することが可能となる。

ここで、図１Ｃは、第１発光装置１００Ａ及び第２発光装置１００Ｂを備える積層体１５０の平面図である。第１発光装置１００Ａ及び第２発光装置１００Ｂそれぞれは、上述した発光装置１００と同様の構成を有する。第２発光装置１００Ｂの表面は、第１発光装置１００Ａの裏面に貼り付けられている。

図１Ｃに示すように、第１発光装置１００Ａの貫通孔５０の内部には、第２発光装置１００Ｂの封止部材２０’が収容されている。従って、第１発光装置１００Ａの貫通孔５０からは、第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’の出射光を取り出すことができる。

本実施形態では、図１Ｂに示すように、第１発光装置１００Ａの貫通孔５０は、長手方向及び短手方向のそれぞれにおいて発光素子３０からオフセットされている。そのため、図１Ｃに示すように、第１発光装置１００Ａの発光素子３０と第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’とは、ジグザグに配置される。

ただし、貫通孔５０の発光素子３０に対する位置は任意に設定可能である。例えば、貫通孔５０は、長手方向において２つの発光素子３０の間に形成されてもよい。この場合、第１発光装置１００Ａの発光素子３０と第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’とは、長手方向において１列に配置されることとなる。また、貫通孔５０は、短手方向において発光素子３０の側方に配置されていてもよい。この場合、第１発光装置１００Ａの発光素子３０と第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’とは、２列で平行に配置されることとなる。

なお、基板１０は、第１発光装置１００Ａが有する「第１基板」の一例であり、基板１０’は、第２発光装置１００Ｂが有する「第２基板」の一例である。封止部材２０は、第１発光装置１００Ａが有する「第１封止部材」の一例であり、封止部材２０’は、第２発光装置１００Ｂが有する「第２封止部材」の一例である。また、発光素子３０は、第１発光装置１００Ａが有する「第１発光素子」の一例であり、発光素子３０’は、第２発光装置１００Ｂが有する「第２発光素子」の一例である。

積層体１５０の単位面積あたりの重さは、０．０８ｇ／ｃｍ^２であった。また、積層体１５０において、単位面積あたりの発光素子の数は、１．４個／ｃｍ^２であった。また、積層体１５０の明るさは、色温度５０００Ｋにおいて約６０００ｌｍであった。このように、複数の発光装置１００を積層することによって、簡便に明るさを向上できることが確認された。

（実施の形態２）
この実施の形態２の発光装置２００は、例えば、図２Ａ及び２Ｂに示したように、配線部２２を離間する溝２４のパターンが、単純なクランク形状ではなく、短手方向及び長手方向の双方において、多段階に屈曲しており、これに伴って、配線部２２が、クランク形状に複数の凹部又は凸部を有する形状とされ、かつ、配線部２２の一部が、配線部２２への電源の供給を可能とするために、長手方向に延長した配線部２３と一体的に形成されて、端子１３１ａと接続されている以外、実質的に実施形態１の発光装置１００と同様の構成を有する。

この発光装置２００は、６７９．４ｍｍ（長さ）×７９．２５ｍｍ（幅）×０．０９ｍｍ（厚さ）のサイズ（面積５３８．４２ｃｍ^２）の基板１０上に、発光素子３０が、例えば、図２Ａにおいて、Ｙで表された範囲に、１２個直列配列されており、さらに、この直列配列を７つ配列して、合計８４個の発光素子を備えている。

基板１０は、８４個の貫通孔５０を有する。８４個の貫通孔５０は、８４個の発光素子３０と左右対称な位置に形成されている。長手方向における貫通孔５０のピッチは、長手方向における発光素子３０のピッチと同等である。また、貫通孔５０のサイズは、封止部材２０と同等である。

配線部２２、２３は、基板の全面積に対して８５％程度配置されている。

このように構成された発光装置を５つ準備し、５つの発光装置の総重量を測定し、得られた重量を５で除することにより、１つの発光装置の総重量を算出した。その結果、２１．８４ｇであった。従って、この発光装置は、０．０４ｇ／ｃｍ^２であり、発光素子が、０．１６個／ｃｍ^２で配置されていることとなる。

また、この発光装置２００の明るさは、色温度２００００Ｋで約９０００ｌｍであった。

さらに、図示しないが、２つの発光装置２００を重ね合わせて積層体とすることによって、簡便に明るさを向上させることができる。具体的には、２つの発光装置２００の積層体では、発光素子が０．３２個／ｃｍ^２で配置され、明るさが色温度２００００Ｋで約１８０００ｌｍとなる。

（実施の形態３）
この実施の形態３の発光装置３００は、例えば、図３に示したように、配線部３２を離間する溝３４のパターンが、長手方向において、一方の上方から他方の下方に延長するクランク形状で配置されており、配線部３３が、配線部３２への電源の供給を可能とするために、長手方向に延長して、端子１３１ａと接続されている以外、実質的に実施形態１の発光装置１００と同様の構成を有する。

この発光装置３００は、３４０．９６ｍｍ（長さ）×７．３ｍｍ（幅）×０．０９ｍｍ（厚さ）のサイズ（面積２４．８９ｃｍ^２）の基板上に、発光素子３０が、例えば、図３において、Ｚで表された範囲に、１８個直列配列されており、さらに、この直列配列を４つ並列配列して、合計７２個の発光素子を備えている。

基板１０は、３６個の貫通孔５０を有する。３６個の貫通孔５０は、長手方向に沿って並べられている。長手方向における貫通孔５０のピッチは、長手方向における発光素子３０のピッチの２倍である。また、貫通孔５０のサイズは、発光素子３０よりも大きく、かつ、封止部材２０よりも小さい。

配線部３２、３３は、基板の全面積に対して７７％程度配置されている。

このように構成された発光装置を５つ準備し、５つの発光装置の総重量を測定し、得られた重量を５で除することにより、１つの発光装置の総重量を算出した。その結果、１．０１ｇであった。従って、この発光装置は０．０４ｇ／ｃｍ^２であり、発光素子が、２．８９個／ｃｍ^２で配置されていることとなる。

また、この発光装置３００の明るさは、色温度２００００Ｋで約１８００ｌｍであった。

さらに、図示しないが、２つの発光装置３００を重ね合わせて積層体とすることによって、簡便に明るさを向上させることができる。具体的には、２つの発光装置３００の積層体では、発光素子が５．７８個／ｃｍ^２で配置され、明るさが色温度２００００Ｋで約２７００ｌｍとなる。

（実施の形態４）
この実施の形態４の積層体４００は、図４に示すように、外縁が揃うように重ねられた第１発光装置１００Ａと第２発光装置１００Ｂを備える。第１発光装置１００Ａは、２つの発光素子３０の中間に形成された貫通孔５０を有する。貫通孔５０の内側には第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’が配置される。従って、積層体４００では、第１発光装置１００Ａの発光素子３０と第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’が一直線上に配置されている。

また、積層体４００は、長手方向に沿って直線状に形成された封止部材２０ａを有する。封止部材２０ａは、第１発光装置１００Ａの発光素子３０と第２発光装置１００Ｂの発光素子３０’を封止している。すなわち、発光素子３０及び発光素子３０’は、個別に封止されるのではなく、１つの封止部材２０ａによって封止されている。このような封止部材２０ａは、樹脂材料を長手方向に沿って塗布することによって形成できる。

なお、図４では、発光素子３０と発光素子３０’が一直線上に並べられた場合が例示されているが、発光素子３０と発光素子３０’は、図１Ｃに示したように、２列に配置されていてもよい。この場合には、封止部材２０ａをジグザグに形成することで、１つの封止部材２０ａによって発光素子３０と発光素子３０’を封止することができる。

本発明の発光装置は、照明用光源、各種インジケーター用光源、車載用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、センサー用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレター等、種々の光源に使用することができる。

１０ 基板
１１ 基体
１２、１３、２２、２３、３２、３３ 配線部
１４、２４、３４ 溝部
１５ 被覆膜
２０ 封止部材
３０ 発光素子
３５ 接合部材
４０ 樹脂層
５０ 貫通孔
１００、２００、３００ 発光装置
１３１ 電子部品
１３１ａ 端子
１５０ 積層体

Claims (8)

1. 第１発光装置と、
   前記第１発光装置と重なるように配置された第２発光装置と、
   を備え、
   前記第１発光装置は、長手方向に延び、複数の貫通孔を有する第１基板と、前記第１基板上に配置される複数の第１発光素子と、を有し、
   前記第２発光装置は、前記長手方向に延びる第２基板と、前記第２基板上に配置され、前記複数の貫通孔から露出される複数の第２発光素子と、
   前記第１発光素子及び前記第２発光素子を封止する封止部材と、を有する、
   発光装置の積層体。
2. 前記封止部材は、前記第１発光素子を封止する第１封止部材と、前記第２発光素子を封止する第２封止部材と、を備える、
   請求項１に記載の発光装置の積層体。
3. 前記第１基板の主面の１ｃｍ^２当たりにおける前記第１基板と前記複数の第１発光素子と前記複数の第１封止部材との重量の和は、１ｇ以下である、
   請求項１又は２に記載の発光装置の積層体。
4. 前記第１基板の主面の１ｃｍ^２当たりにおける前記複数の第１発光素子の数は、０．０５個以上１０個以下である、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の発光装置の積層体。
5. 色温度２００００Ｋにおける前記複数の第１発光素子の明るさは、９０００ｌｍ以上である、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の発光装置の積層体。
6. 前記第１基板は、可撓性の基体と、前記基体の主面上に形成される複数の配線部と、前記複数の配線部上に形成され、前記複数の配線部それぞれの一部が露出する複数の開口を有する被覆膜と、を有し、
   前記複数の配線部は、前記基体の５０％以上を覆っている、
   請求項１乃至５のいずれかに記載の発光装置の積層体。
7. 前記長手方向における前記第１基板の長さは、前記長手方向に直交する短手方向における前記第１基板の長さの５倍以上２００倍以下である、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の発光装置の積層体。
8. 前記第２封止部材は、前記第１基板及び前記第２基板に跨って配置される、
   請求項１乃至７のいずれかに記載の発光装置の積層体。

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