JP2017199757A - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の発光部を有する発光装置を製造する方法であって、複数の凹部を有する基体を準備する工程と、前記複数の凹部の各々に、少なくとも1つの発光素子を載置する工程と、前記複数の凹部を連続して被覆する透光性材料層を形成する工程と、前記複数の凹部間の側壁上の前記透光性材料層を除去することにより、前記凹部の側壁を前記透光性材料層から露出させて、複数の透光性部材を形成する工程と、を含む。
【選択図】図1
Description
前記複数の凹部の各々に、少なくとも1つの発光素子を載置する工程と、
前記複数の凹部を連続して被覆する透光性材料層を形成する工程と、
前記複数の凹部間の側壁上の前記透光性材料層を除去することにより、前記凹部の側壁を前記透光性材料層から露出させて、複数の透光性部材を形成する工程と、を含む。
複数の凹部を有する基体と、
前記複数の凹部の各々に載置された少なくとも1つの発光素子と、
平坦な上面を有し、前記複数の凹部を被覆する複数の透光性部材と、を含み、
隣接する前記透光性部材は前記複数の凹部間の側壁により分離されており、前記透光性部材の上面は前記側壁の上端より上側に位置する。
まず、発光装置の各構成を説明した後に、発光装置の製造方法について説明する。
図1(a)は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の概略平面図であり、図1(b)は、図1(a)のZ−Z線に沿った概略断面図である。
発光装置1は、複数の凹部30を有する基体20と、複数の凹部30の各々に載置された発光素子50と、平坦な上面を有し、複数の凹部30それぞれを被覆する複数の透光性部材40とを含む。隣接する透光性部材40は凹部30間の側壁26により分離されており、透光性部材40の上面は側壁26の上端より上側に位置する。
基体20は、凹部30の底面を構成する基板25と、基板25の上面に設けられ凹部30の内側面を構成する側壁26とを備える。側壁26は凹部30間に配置されており、側壁26の側面26cは、隣接する凹部それぞれの内側面を構成している。図1(a)では、発光装置1は4つの凹部31、32、33、34を有し、凹部31、32、33、34の底面は基板25の上面25aであり、凹部31、32、33、34の内側面は側壁26の側面26cである。
基板25は、例えば板状部材27とその上面に配置された配線電極28とを有する。基板25が配線電極28を含む場合には、配線電極28の上面28aが、基板25の上面25aの一部を構成する。
ここで、図1(a)に示すように、発光装置1は、複数の透光性部材間に溝24を備える。溝45は側壁26に沿って設けられている。溝45の深さは、透光性部材40の上面40aから側壁26の上面26aまで達している。つまり、溝45の底面の少なくとも一部は側壁26の上面26aである。
図1(b)では、発光部10の幅10wは、透光性部材40の幅に一致する。これは、透光性部材40の側面40cが、凹部30の内側面である側壁26の側面26cより外側に位置するためである。よって、発光装置1において、隣接する発光部10の間の間隔10pは、隣接する透光性部材40の間の間隔、つまり、溝45の幅、となる。
透光性部材は、その内部に配置された発光素子50が点灯したときに、その光を伝搬する導光部材として機能し得る。そのため、第1の透光性部材41と第2の透光性部材42とが連続していた場合には、第1の発光部11の発光素子50を点灯したときに、その発光素子50の光が、第1の透光性部材41から第2の透光性部材42まで伝搬し得る。その結果、第1の発光部11が点灯したときに、第2の発光部12が消灯していても、第2の発光部12が点灯しているようにみえるおそれがある。
例えば、凹部30内に透光性部材40を充填する方法としては、透光性部材を形成するための液体樹脂材料を凹部内に滴下し、その後に液体樹脂材料を硬化させる方法がある。このときに、液状樹脂材料を多めに滴下すれば、液状樹脂材料の表面が表面張力によって盛り上がるため、それを硬化させれば凸状の上面40aを形成することができる。液状樹脂材料を少なめに滴下すれば、液状樹脂材料が凹部30の内面を這い上がるため、液状樹脂材料の表面が凹状になり、それを硬化させれば凹状の上面40aを形成できる。
ここで、発光素子50の上面50aと、側壁26の上面26aとの高さの差を規定するために、側壁26の上面26aと発光素子50の上面50aとに接する接線を用いる。より詳細には、接線と基板25の上面25aとのなす角度(これを「接線の傾斜角」と称する)を用いる。発光素子50の上面50aと側壁26の上面26aとに接する接線の規定方法および接線の傾斜角について、図2(a)〜図2(c)を参照しながら説明する。
図2(a)に示す発光部10では、発光素子50の上面50aと側壁26の上面26aとが同じ高さに位置している。この例では、発光素子50の上面50aと、側壁26の上面26aとを通る直線が接線L1である。接線L1と基板25の上面25aとは平行なので、接線L1と上面25aとのなす角度は0°である。発光部10の視野角αは180°になる。
この例では、側壁26が低いので、遮光性の問題、つまり隣接する発光部10の疑似点灯の問題が起こりやすい。
この例では、側壁26が高いので指向特性が狭くなる。つまり、ディスプレイとしたときに、斜め方向からの視認性が損なわれる虞がある。
複数の発光素子50の素子高さがそれぞれ異なる場合には、最も素子高さの大きい発光素子50について接線を規定し、その接線の傾斜角の最大値を5°以下とすることで、疑似点灯が低減された高画質なディスプレイとすることができる。
透光性部材40のうち凹部30より上側に突出した部分は、発光素子50の光を凹部30の外側まで導光するのに寄与する。特に発光装置1をディスプレイに使用する場合には、この突出した部分により、ディスプレイの視野角を広くすることができる。
活性層52からの発光は、例えば透光性部材内を伝搬した光に比べて強度が高い。そのため、活性層52からの光で隣接する発光部が直接照射されないようにすることが重要である。そこで、側壁26の高さ26hが、発光素子50の活性層52の高さ52hよりも高いことが好ましい。
ここで「側壁26の高さ26h」とは、基板25の上面25aから側壁26の上端26tまでの高さをいう。なお、側壁26の上面26aが平坦な場合には、側壁26の高さ26hは、基板25の上面25aから側壁26の上面26aまでの高さと同じである。
また、「活性層52の高さ52h」とは、基板25の上面25aから活性層52の最も高い位置までの高さをいう。
工程1では、複数の凹部30を有する基体20を準備する。工程1は、(i)基体20を準備すること、および(ii)基板25の上面25aに側壁26を設けること、を含むことができる。
図4A(a)および図5A(a)に示すように、板状部材27の上面に、所定のパターンで配線電極28(図4A(a)でハッチングした部分)を設けて、基板25を形成する。
板状部材27は、絶縁材料を用いることが好ましく、かつ、発光素子50から放出される光や外光などが透過しにくい材料を用いることが好ましい。具体的には、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化ジルコニウム、酸化チタン、窒化チタン又はこれらの混合物を含むセラミックス、エポキシ樹脂、BTレジン、ポリイミド樹脂などの樹脂材料又はこれらの繊維強化樹脂(強化材はガラスやアルミナなど)が挙げられる。なかでも、ガラスエポキシは電子素子実装用のプリント基板の基体の母材として多く使われており、セラミックスや金属に比べて非常に安価である。また、ガラスエポキシは、同用途でよく使われている紙フェノールと比べて、電気特性や耐熱性が優れており、半導体装置用の基体の母材として好適である。
配線電極28は、金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、タングステン、クロム、チタン、アルミニウム、鉄、錫、プラチナ、ロジウム等の金属またはそれらの合金等の導電材料から形成することができる。特に、放熱性の観点から銅又は銅合金が好ましい。また、配線電極28は1層だけでなく、2層以上の複数層であってもよい。
次に、図4A(b)に示すように、基板25の上面25aに、平面視で格子状の側壁26を設けて、基体20を形成する。側壁26は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ変性樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、不飽和ポリエステル、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂から形成するのが好ましい。側壁26は、太陽光等の外光に対して光反射率の低い材料を用いることが好ましく、暗色系(例えば黒色または黒色に近似した色)であることが好ましい。側壁26を黒色等の暗色とすることにより、発光装置1をディスプレイの1画素として使用するときに、ディスプレイのコントラスト比を向上させることができる。暗色系の側壁26は、例えば上述した樹脂にカーボンブラック、顔料、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライト等を適宜添加することにより、樹脂を着色したものが使用できる。
側壁26は、硬化前の液状樹脂材料をポッティング法によりディスペンサ等を用いて、基板25の上面25aに所定形状(例えば格子状)を描くことにより、形成することができる。別の方法としては、側壁26の形状に対応する凹部を備えた金型を基板25の上面25aに配置し、射出成形等により側壁26を形成することができる。
図6に示すように、板状部材27と側壁26とに同じ材料を用いる場合には、板状部材27と側壁26とを同時に成形することができる。例えば、配線電極28の材料としてリードフレームを用い、板状部材27と側壁26の形状に対応する凹部を備えた金型で配線電極28を挟み、射出成形等により板状部材27と側壁26を形成することができる。
板状部材27と側壁26とを同時に形成する場合、製造工程を簡略化でき、また板状部材27と側壁26の接合強度を高くすることができる。
図4B(c)、図5A(c)に示すように、基体20に設けられた複数の凹部30の各々において、その底面に、発光素子50を載置する。このとき、各凹部30に、少なくとも1つの発光素子50を載置する。図4B(c)、図5A(c)の例では、各凹部30に、3つの発光素子50を載置している。
上述の通り、基板25の上面25aに設けられた配線電極28の少なくとも一部は、凹部30の底面に配置されているので、発光素子50を配線電極28の上に載置することができる。これにより、例えば、図4B(c)の赤色発光素子50Rのように、下面に電極を有している発光素子50を配線電極28と導通させることができる。また、例えば、図4B(c)の緑色発光素子50Gおよび青色発光素子50Bのように、下面に電極を有していない発光素子50も、配線電極28上に載置するのが好ましい。配線電極上に載置することにより、点灯時に発光素子50で発生した熱を、配線電極28を介して効率よく放熱できる。
導電ワイヤ80には、例えばAu、Ag、Cu、Al等の金属ワイヤまたはこれらの金属を主成分とする合金ワイヤが含まれる。
基体20の凹部30に発光素子50を載置した後、複数の凹部30を連続して被覆する透光性材料層400を形成する。この透光性材料層400は、最終的には、発光装置1が備える複数の透光性部材40(図1(b))となる。
透光性材料層400は、凹部30内の発光素子50、凹部30の底面(基板25の上面25a)、側壁26の側面26cおよび側壁26の上面26aを覆うように形成される。より好ましくは、透光性材料層400の上面400aが平坦であるのが好ましい。また、透光性材料層400の上面400aが、側壁26の上端26t(図5A(d)では、上面26aと一致)より上側に位置するのが好ましい。
表面70bが平坦な金型70を用いることにより、金型70と基体20との厳密な位置合わせをする必要がない。このため、金型70と基体20との位置合わせが十分ではないことに起因する不良品の発生を抑制することができる。
図4C(e)および図5B(e)に示すように、複数の凹部30間の側壁26の上面26aに沿って、透光性材料層400を部分的に除去する。透光性材料層400の部分除去は、例えば、ブレード、レーザー等による切断または切削等が用いられる。より具体的には、図4B(d)、図5A(d)に示すように、透光性材料層400のうち側壁26の上面26aを覆っている部分(「被覆部分400x」と称する)を、線L11、L12、L13、L21、L22およびL23に沿って除去する。
上述の通り、複数の凹部30の間に配置されている側壁26の上面26aは、透光性材料層400で覆われている。複数の凹部30間の側壁26上の透光性材料層400の被覆部分400xを除去することにより、透光性材料層400に溝45が形成される。溝45の深さは、溝45の底面に側壁26が露出するように設定される。
ここで、発光装置1の外縁部においても、側壁26上の透光性材料層400が除去されていることが好ましい。つまり、発光装置1の外縁部において、平面視で側壁26が透光性材料層から露出していることが好ましい。これにより、複数の発光装置1をディスプレイに用いるために整列して配置させた際に、個々の発光装置1の外縁部に位置する発光部の輪郭が明瞭になり、ディスプレイの画像が鮮明になり得る。
このようにして、発光装置1が得られる。
工程4において、透光性材料層400の被覆部分400xが全て除去されても、部分的に除去されてもよい。ここで「部分的に除去」とは、被覆部分400xの幅方向(図5B(e)の左右方向)における一部の意味である。
図8(a)に示すように、側壁26の上面26aを覆っていた被覆部分400x(図5A(d))の一部をブレード90で除去することにより、透光性材料層400に溝45xを形成する。被覆部分400xのうち、除去されずに残った部分(透光性部材40の被覆残部40x)は、最終製品である発光装置3において、側壁26の上面26aで溝45xの両側(または片側)に位置する(図8(b))。
図9(b)に示すように、側壁26yの上面26yaは、側壁26yの上端26yt(ブレード91によって除去されずに残った部分)と、へこみ(または凹部)26yd(ブレード91によって除去された部分)の底面26ybをと含んでいる。へこみ26ydの底面26ybは、ブレード91の刃の形状に対応して、例えば断面視形状がV字状となっている。
図9(b)の発光装置4においても、図8(b)の発光装置3と同様に、へこみ26ydの底面26ybにはブレード91による切削痕が残っているため、底面26ybは粗面化されている。よって、底面26xbは外来光を反射しにくくなる。さらに、図9(b)の発光装置4では、底面26ybがV字状に凹んでいるため、上側方向から溝45yに侵入した外来光が上側方向に反射されにくい。
このように、用いるブレードの刃先角度や刃幅を適宜選択したり、また、ブレードの侵入深さを異ならせること等で、発光装置が備える溝の形状、大きさを所望の形状に形成することができる。
実施の形態1では、複数の発光部10を含む発光装置1を製造する方法について開示した。実施の形態1を変形することにより、発光部10を1つだけ含む発光装置を容易に形成することができる。
工程4では、図11(a)のように、側壁26の幅26wより刃幅の狭いブレード90を使用する。透光性材料層400の被覆部分400xを貫通し、さらに側壁26および板状部材27を完全に貫通するまで、ブレード90、91の侵入深さ90d、91dを深くする。これにより、隣接する発光部10は完全に分離され、個々の発光装置6に分離される。このように製造された発光装置6は、1つの凹部30と、その中に配置された少なくとも1つの発光素子50と、凹部30を覆う1つの透光性部材40とを有している。
10、11、12、13、14 発光部
20 基体
25 基板
26 側壁
27 板状部材
28 配線電極
30、31、32、33、34 凹部
40、41、42、43、44 透光性部材
45 溝
400 透光性材料層
50、50R、50G、50B 発光素子
51 第1導電型半導体層(n型半導体層)
52 活性層
53 第2導電型半導体層(p型半導体層)
Claims (8)
- 複数の凹部を有する基体を準備する工程と、
前記複数の凹部の各々に、少なくとも1つの発光素子を載置する工程と、
前記複数の凹部を連続して被覆する透光性材料層を形成する工程と、
前記複数の凹部間の側壁上の前記透光性材料層を除去することにより、前記凹部の側壁を前記透光性材料層から露出させて、複数の透光性部材を形成する工程と、を含む、複数の発光部を有する発光装置の製造方法。 - 前記基体は、前記凹部の底面を構成する上面を有する基板と、前記基板の前記上面に設けられ前記凹部の内側面を構成する前記側壁と含み、
前記基体を準備する工程が、
前記基板を準備すること、および
前記基板の前記上面に前記側壁を設けること、を含む請求項1に記載の製造方法。 - 前記透光性材料層を形成する工程において、前記透光性材料層の上面が略平坦となり、かつ当該上面が前記側壁の上面より上側に位置するように、前記透光性材料層を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。
- 複数の凹部を有する基体と、
前記複数の凹部の各々に載置された少なくとも1つの発光素子と、
平坦な上面を有し、前記複数の凹部を被覆する複数の透光性部材と、を含み、
隣接する前記透光性部材は前記凹部間の側壁により分離されており、前記透光性部材の上面は前記側壁の上端より上側に位置する発光装置。 - 前記基体が、基板と側壁とを含み、
断面視において、前記発光素子の上面の縁部から前記側壁の前記上面の縁部まで引いた直線と、前記基板の前記上面とのなす角度が0°〜5°である、請求項4に記載の発光装置。 - 複数の前記発光素子を含み、
前記側壁の上端は、複数の前記発光素子の活性層のいずれよりも上側に位置することを特徴とする請求項4または5に記載の発光装置。 - 前記側壁の上面の一部が、前記透光性部材で覆われている、請求項4〜6のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記側壁の上面に、凹部が設けられている請求項4〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
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